WO2017030039A1 - レーザ加工装置及びレーザ加工方法 - Google Patents

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crack
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惇治 奥間
陽 杉本
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浜松ホトニクス株式会社
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    • B23K26/364—Laser etching for making a groove or trench, e.g. for scribing a break initiation groove

Definitions

  • One aspect of the present invention relates to a laser processing apparatus and a laser processing method.
  • a cutting starting point region is formed along each of a plurality of scheduled cutting lines set in a lattice shape with respect to a processing target including a substrate made of a crystal material, and cracks are formed on the front and back surfaces of the processing target from the cutting starting point region.
  • a processing target including a substrate made of a crystal material
  • cracks are formed on the front and back surfaces of the processing target from the cutting starting point region.
  • the cutting start region include a modified region formed inside the substrate and a groove formed on the surface of the workpiece.
  • a step appears on the cut surface of the chip, and the yield of the chip may be reduced.
  • the present inventors have found that the appearance of the step is due to the fact that the line to be cut is set so as to deviate from the crystal orientation of the substrate of the workpiece.
  • An object of one aspect of the present invention is to provide a laser processing apparatus and a laser processing method that can suppress the setting of a line to be cut out of alignment with respect to the crystal orientation of a substrate to be processed.
  • a laser processing apparatus includes a support base that supports a workpiece including a substrate made of a crystal material, a laser light source that emits laser light, and a laser beam emitted from the laser light source.
  • An operation control unit that controls at least one operation of the support base, the laser light source, and the condensing optical system, and a reference line that is determined as a line that indicates the crystal orientation of the substrate based on the crack image captured by the imaging unit versus And a reference line setting unit that sets against the object.
  • the present inventors formed a cutting start region along the candidate line, and when the workpiece was cut using the cutting start region as a starting point, the cutting was performed as the degree of crack deflection with respect to the candidate line increased. It has been found that the number of steps appearing on the cut surface of the workpiece increases.
  • the laser processing apparatus of the present invention is determined based on an image of a crack that has reached the surface of the workpiece from the modified region along each of a plurality of candidate lines extending in different directions.
  • a reference line line indicating the crystal orientation of the substrate
  • the candidate line setting unit sets a predetermined number of candidate lines extending in mutually different predetermined directions for the workpiece
  • the reference line setting unit has a predetermined number of lines.
  • the candidate line with the smallest degree of crack deflection may be set as the reference line for the workpiece.
  • only a predetermined number of candidate lines extending in different predetermined directions need only be subjected to laser light irradiation, confirmation of the state of cracks, etc., so the setting of the reference line for the workpiece is simply performed. be able to.
  • the candidate line setting unit applies a predetermined number of candidate lines extending in different predetermined directions to the processing target with reference to an orientation flat provided in the processing target. May be set. In this case, it is possible to suppress variation in the setting of candidate lines for each processing object.
  • the candidate line setting unit processes a plurality of candidate lines until the degree of crack deflection falls within a predetermined range based on the crack image captured by the imaging unit.
  • the reference line setting unit may sequentially set the object to be processed, and the reference line setting unit may set the candidate line in which the degree of crack deflection is within a predetermined range as the reference line for the processing object. In this case, the setting of the reference line for the workpiece can be performed with a desired accuracy.
  • the candidate line setting unit may set the first candidate line for the processing object on the basis of the orientation flat provided on the processing object. In this case, it is possible to suppress variation in the setting of candidate lines for each processing object.
  • the laser processing apparatus may further include a storage unit that stores in advance the relationship between the angle formed by the candidate line with respect to the crystal orientation and the degree of crack deflection.
  • a storage unit that stores in advance the relationship between the angle formed by the candidate line with respect to the crystal orientation and the degree of crack deflection.
  • the laser processing apparatus may further include a display unit that displays a crack image captured by the imaging unit. In this case, the operator can confirm the state of the crack.
  • the operation control unit includes a support base so that a reference mark indicating a crystal orientation is formed on the object to be processed along the reference line set by the reference line setting unit.
  • the operation of at least one of the laser light source and the condensing optical system may be controlled. In this case, it is possible to set a planned cutting line that extends in a direction parallel to the reference line with respect to the reference mark as a reference for the workpiece.
  • the laser processing apparatus further includes a scheduled cutting line setting unit that sets a planned cutting line extending in a direction parallel to the reference line set by the reference line setting unit with respect to the workpiece.
  • the operation control unit includes at least one of a support base, a laser light source, and a condensing optical system so that the modified region is formed inside the substrate along the planned cutting line set by the planned cutting line setting unit.
  • the operation may be controlled.
  • the same series of processes such as laser light irradiation along the candidate line, confirmation of crack state, reference line setting, scheduled cutting line setting, laser beam irradiation along the planned cutting line are the same. It can be carried out on a laser processing apparatus.
  • a laser processing method includes a first step of setting a plurality of candidate lines extending in different directions with respect to a processing target including a substrate made of a crystal material, and a plurality of candidate lines.
  • the cutting line is set so as to be shifted with respect to the crystal orientation of the substrate of the workpiece for the same reason as the laser processing apparatus of the present invention described above. Can be suppressed.
  • a predetermined number of candidate lines extending in different predetermined directions are set for the workpiece
  • a predetermined number of candidate lines are set.
  • the candidate line with the smallest degree of crack deflection may be set as the reference line for the workpiece.
  • only a predetermined number of candidate lines extending in different predetermined directions need only be subjected to laser light irradiation, confirmation of the state of cracks, etc., so the setting of the reference line for the workpiece is simply performed. be able to.
  • a candidate line in which the degree of crack deflection is within a predetermined range may be set as a reference line for the workpiece. In this case, the setting of the reference line for the workpiece can be performed with a desired accuracy.
  • the candidate line setting unit sets a plurality of candidate lines with different angles formed with respect to the reference direction for the workpiece
  • the reference line setting unit includes a plurality of The inclination direction in which the crack of each candidate line is inclined with respect to the candidate line is detected, and the angle formed by the inclination direction of the crack on one side of the candidate line and the reference direction is the largest among the plurality of candidate lines.
  • the reference line is set as a workpiece. It may be set.
  • a plurality of candidate lines having different angles with respect to the reference direction are set for the workpiece
  • a plurality of candidate lines is set.
  • An inclination direction in which each crack is inclined with respect to the candidate line is detected, and among the plurality of candidate lines, the angle formed by the inclination direction of the crack on one side of the candidate line and the reference direction is the largest or smallest.
  • the reference line is set as a workpiece. May be.
  • the angle between the angle formed by the first candidate line with respect to the reference direction and the angle formed by the second candidate line with respect to the reference direction corresponds to the crystal orientation of the substrate. Therefore, by setting a reference line, which is a line indicating the crystal orientation of the substrate, based on the first and second candidate lines, the reference line can be set with high accuracy. Further, in this case, it is possible to cope with a case where there is no shake shape in which the cracks are periodically repeated.
  • a laser processing apparatus and a laser processing method capable of suppressing the setting of a cutting line to be shifted with respect to the crystal orientation of the substrate of the workpiece.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a laser processing apparatus used for forming a modified region.
  • FIG. 2 is a plan view of a workpiece to be modified.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of the workpiece of FIG.
  • FIG. 4 is a plan view of an object to be processed after laser processing.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of the workpiece in FIG. 6 is a cross-sectional view of the workpiece of FIG. 4 along the line VI-VI.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a processing object for explaining laser processing along a candidate line.
  • FIG. 8A is a plan view showing a first example of a substrate surface on which a half cut is formed.
  • FIG.8 (b) is a top view which shows the 2nd example of the substrate surface in which the half cut was formed.
  • FIG. 9A is a graph showing an example of the relationship between the angle formed by the candidate line with respect to the crystal orientation and the crank cycle.
  • FIG. 9B is a graph showing an example of the relationship between the length of the half cut and the appearance frequency of the crank shape.
  • Fig.10 (a) is a top view which shows the 3rd example of the substrate surface in which the half cut was formed.
  • FIG.10 (b) is a top view which shows the 4th example of the substrate surface in which the half cut was formed.
  • FIG. 11A is a photograph showing an enlarged surface of a substrate on which a half cut is formed.
  • FIG.11 (b) is another top view which expands and shows the substrate surface in which the half cut was formed.
  • FIG. 12 is a schematic configuration diagram showing the laser processing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 13 is a flowchart showing the laser processing method according to the first embodiment.
  • FIG. 14 is a flowchart showing processing for setting a reference line in the laser processing method according to the first embodiment.
  • FIG. 15A is a plan view showing an example of candidate lines and reference lines set in the process of FIG.
  • FIG. 15B is a graph for explaining the setting of the reference line in the process of FIG.
  • FIG. 16 is a plan view showing an example of a substrate surface on which marking has been performed.
  • FIG. 17 is an enlarged plan view showing an example of a planned cutting line set in the street area.
  • FIG. 18 is a flowchart showing processing for setting a reference line in the laser processing method according to the second embodiment.
  • FIG. 19A is a plan view showing an example of candidate lines and reference lines set by the processing of FIG.
  • FIG. 19B is a graph illustrating the setting of the reference line in the process of FIG.
  • FIG. 20 is a flowchart showing processing for setting a reference line in the laser processing method according to the third embodiment.
  • FIG. 21A is a diagram illustrating an example of a processing result of the laser processing method according to the third embodiment.
  • FIG. 21B is a diagram illustrating another example of the processing result of the laser processing method according to the third embodiment.
  • the laser beam is focused on the processing object, thereby reforming the processing object along the processing line (including the candidate line, the reference line, and the planned cutting line). Form a region.
  • the processing line including the candidate line, the reference line, and the planned cutting line.
  • a laser processing apparatus 100 includes a laser light source 101 that oscillates a laser beam L, a dichroic mirror 103 that is arranged to change the direction of the optical axis (optical path) of the laser beam L by 90 °, and And a condensing lens 105 for condensing the laser light L. Further, the laser processing apparatus 100 includes a support base 107 for supporting the workpiece 1 irradiated with the laser light L condensed by the condensing lens 105, and a stage 111 for moving the support base 107. , A laser light source control unit 102 for controlling the laser light source 101 to adjust the output, pulse width, pulse waveform, and the like of the laser light L, and a stage control unit 115 for controlling the movement of the stage 111.
  • the laser light L emitted from the laser light source 101 is changed in the direction of its optical axis by 90 ° by the dichroic mirror 103, and is placed inside the processing object 1 placed on the support base 107.
  • the light is condensed by the condensing lens 105.
  • the stage 111 is moved, and the workpiece 1 is moved relative to the laser beam L along the processing line 5. Thereby, a modified region along the processing line 5 is formed on the processing target 1.
  • the stage 111 is moved in order to move the laser light L relatively, but the condensing lens 105 may be moved, or both of them may be moved.
  • a plate-like member for example, a substrate, a wafer, or the like
  • a scheduled cutting line for cutting the workpiece 1 is set as the machining line 5 in the workpiece 1.
  • the processing line 5 is a virtual line extending linearly.
  • the laser beam L is processed in a state where the condensing point (condensing position) P is aligned with the inside of the workpiece 1. It moves relatively along the line 5 (that is, in the direction of arrow A in FIG. 2).
  • the modified region 7 is formed on the workpiece 1 along the processing line 5.
  • the processing line 5 is a cutting scheduled line
  • the modified region 7 formed along the processing line 5 becomes the cutting start region 8.
  • the condensing point P is a portion where the laser light L is condensed.
  • the processing line 5 is not limited to a linear shape but may be a curved shape, a three-dimensional shape in which these are combined, or a coordinate designated.
  • the processing line 5 is not limited to a virtual line, but may be a line actually drawn on the surface 3 of the processing object 1.
  • the modified region 7 may be formed continuously or intermittently.
  • the modified region 7 may be in the form of a line or a dot. In short, the modified region 7 only needs to be formed at least inside the workpiece 1.
  • a crack may be formed starting from the modified region 7, and the crack and the modified region 7 may be exposed on the outer surface (front surface 3, back surface 21, or outer peripheral surface) of the workpiece 1. Good.
  • the laser light incident surface when forming the modified region 7 is not limited to the front surface 3 of the workpiece 1 but may be the back surface 21 of the workpiece 1.
  • the modified region 7 when the modified region 7 is formed inside the workpiece 1, the laser light L passes through the workpiece 1 and is near the condensing point P located inside the workpiece 1. Especially absorbed. Thereby, the modified region 7 is formed in the workpiece 1 (that is, internal absorption laser processing). In this case, since the laser beam L is hardly absorbed by the surface 3 of the workpiece 1, the surface 3 of the workpiece 1 is not melted. On the other hand, when the modified region 7 is formed on the surface 3 of the workpiece 1, the laser light L is absorbed particularly near the condensing point P located on the surface 3 and melted and removed from the surface 3. Then, removal portions such as holes and grooves are formed (surface absorption laser processing).
  • the modified region 7 is a region where the density, refractive index, mechanical strength and other physical characteristics are different from the surroundings.
  • Examples of the modified region 7 include a melt treatment region (meaning at least one of a region once solidified after melting, a region in a molten state, and a region in a state of being resolidified from melting), a crack region, and the like.
  • a melt treatment region meaning at least one of a region once solidified after melting, a region in a molten state, and a region in a state of being resolidified from melting
  • a crack region and the like.
  • there are a dielectric breakdown region, a refractive index change region, and the like there is a region in which these are mixed.
  • the modified region 7 includes a region in which the density of the modified region 7 is changed in comparison with the density of the non-modified region in the material of the workpiece 1 and a region in which lattice defects are formed (these are Collectively called high dislocation density region).
  • the area where the density of the melt processing area, the refractive index changing area, the density of the modified area 7 is changed as compared with the density of the non-modified area, and the area where lattice defects are formed are further included in the interior of these areas or the modified areas.
  • cracks (cracks, microcracks) are included in the interface between the region 7 and the non-modified region.
  • the included crack may be formed over the entire surface of the modified region 7, or may be formed in only a part or a plurality of parts.
  • the workpiece 1 includes a substrate made of a crystal material having a crystal structure.
  • the workpiece 1 includes a substrate formed of at least one of gallium nitride (GaN), silicon (Si), silicon carbide (SiC), LiTaO 3 , and sapphire (Al 2 O 3 ).
  • the workpiece 1 includes, for example, a gallium nitride substrate, a silicon substrate, a SiC substrate, a LiTaO 3 substrate, or a sapphire substrate.
  • the crystal material may be either an anisotropic crystal or an isotropic crystal.
  • the modified region 7 can be formed by forming a plurality of modified spots (processing marks) along the processing line 5.
  • the modified region 7 is formed by collecting a plurality of modified spots.
  • the modified spot is a modified portion formed by one pulse shot of pulsed laser light (that is, one pulse of laser irradiation: laser shot).
  • Examples of the modified spot include a crack spot, a melting treatment spot, a refractive index change spot, or a mixture of at least one of these.
  • the size and length of cracks to be generated are appropriately determined in consideration of the required cutting accuracy, required flatness of the cut surface, thickness, type, crystal orientation, etc. of the workpiece 1. Can be controlled.
  • the modified spot can be formed as the modified region 7 along the processing line 5.
  • the modified region 7 is formed along the candidate line inside the workpiece 1, and a crack (hereinafter referred to as “half cut”) reaching the front surface 3 or the back surface 21 from the modified region 7 is formed.
  • half cut a crack reaching the front surface 3 or the back surface 21 from the modified region 7 is formed.
  • candidate lines Form along candidate lines.
  • the crystal orientation of the workpiece 1 is specified, and a reference line that is a line indicating the crystal orientation is set.
  • a candidate line 5 ⁇ / b> A is set on the workpiece 1 including the crystal material substrate 12.
  • the condensing point P is set inside the workpiece 1 and the laser beam L is irradiated along the candidate line 5A with the surface 12a of the substrate 12 as the laser beam incident surface.
  • one or a plurality of (two in the illustrated example) modified regions 7 are formed in the substrate 12 in the thickness direction along the candidate line 5A.
  • a half cut that is a surface crack from the modified region 7 to the surface 12a is generated.
  • the Z direction shown in the figure is a direction corresponding to the thickness direction of the workpiece 1
  • the X direction is a direction orthogonal to the Z direction
  • the Y direction is a direction orthogonal to both the Z direction and the Y direction. (same as below).
  • the angle deviation ⁇ which is an angle at which the extending direction of the candidate line 5A is shifted from the direction of the crystal orientation K of the substrate 12, is larger than that in the example of FIG. Is shown.
  • the crystal orientation K may be the m-plane crystal orientation K.
  • the half-cut Hc is swung in one direction intersecting the extension direction with respect to the extension direction of the candidate line 5A when viewed from the surface 12a.
  • the shape extending to is periodically repeated.
  • the half cut Hc is a shape in which a crank shape that is a deflection shape, that is, a sawtooth shape that extends incline with respect to the candidate line 5A and then bends in a direction intersecting with the candidate line 5A is periodically repeated. have.
  • the degree of shake is an index value indicating the degree of shake.
  • the degree of shake includes, for example, a shake cycle, a shake frequency, and a shake amount.
  • the degree of runout is the crank cycle (runout cycle) that is the length (interval) in the direction along the candidate line 5A in one crank shape, and the crank shape per predetermined length of the half cut Hc. Frequency of appearance (frequency of shake).
  • the crank cycle is small compared to when the angular deviation ⁇ is small, and the appearance frequency of the crank shape per predetermined length of the half cut Hc is high. Accordingly, it is found that the degree of the angle deviation ⁇ and the degree of the half cut Hc have a certain correlation. More specifically, it is found that the smaller the angle deviation ⁇ (the closer the extending direction of the candidate line 5A is to the crystal orientation K), the longer the crank cycle and the lower the appearance frequency of the crank shape.
  • FIG. 9A is a graph showing an example of the relationship between the angle formed by the candidate line 5A with respect to the crystal orientation K and the crank cycle which is the degree of deflection of the half cut Hc.
  • FIG. 9B is a graph showing an example of the relationship between the coordinates of the candidate line 5A and the appearance frequency of the crank shape, which is the degree of deflection of the half cut Hc.
  • the inter-coordinate distance corresponding to the difference in the appearance frequency of the crank shape corresponds to the length between the cranks, that is, the crank cycle.
  • the angle formed by the candidate line 5A with respect to the crystal orientation K is an angle when the angle of the standard processing line defined as a standard setting is 0 °. is there.
  • the standard processing line is, for example, a line parallel to the orientation flat of the workpiece 1.
  • the crank cycle here is an average value of a predetermined number of crank cycles.
  • the crank cycle is shown as a relative value with reference to a certain crank cycle.
  • the crank cycle is changed by changing the angle of the candidate line 5A.
  • the angle of the candidate line 5A and the crank cycle have an inversely proportional relationship.
  • the optimum angle of the candidate line 5A is ⁇ 0.05 °.
  • the direction rotated by ⁇ 0.05 ° from the direction of the standard processing line can be specified as the crystal orientation K, and the standard processing line is set to ⁇ 0.
  • Candidate line 5A rotated by .05 ° can be set as reference line 5B.
  • FIG. 10 (a) and 10 (b) are diagrams showing another example of the half cut Hc viewed from the surface 12a.
  • the direction of the angle deviation ⁇ with respect to the candidate line 5A is different from each other.
  • the crank shape of the half-cut Hc has a shape extending inclined to one side of the candidate line 5A.
  • the direction of the crystal orientation K is inclined to the one side with respect to the candidate line 5A.
  • FIG. 10B when the crank shape of the half-cut Hc has a shape extending inclined to the other side of the candidate line 5A, the direction of the crystal orientation K is relative to the candidate line 5A. It is inclined to the other side.
  • FIG. 11A and FIG. 11B are enlarged photographic views showing examples of the half cut Hc viewed from the surface 12a.
  • the substrate 12 is a SiC substrate, and a street region 17 described later is shown.
  • the candidate line 5A is set on the street area 17 in parallel with the extending direction of the street area 17.
  • the half cut Hc shown in FIG. 11A has a shape in which the crank shape extends upward with respect to the candidate line 5A.
  • the direction of the crystal orientation K has a counterclockwise angular deviation ⁇ with respect to the candidate line 5A when viewed from the surface 12a.
  • the half cut Hc shown in FIG. 11B has a shape in which the crank shape extends downward with respect to the candidate line 5A.
  • the direction of the crystal orientation K has a clockwise angle deviation ⁇ with respect to the candidate line 5A when viewed from the surface 12a.
  • candidate lines with the smallest degree of fluctuation of the half cut Hc (for example, the crank cycle is the largest or the appearance frequency of the crank shape is the smallest).
  • the direction of 5A can be specified as the crystal orientation K.
  • the candidate line 5A can be set as a reference line 5B indicating the direction of the crystal orientation K.
  • the direction of the searched candidate line 5A can be specified as the crystal orientation K.
  • the candidate line 5A can be set as the reference line 5B.
  • the direction of the angle of the crystal orientation K with respect to the candidate line 5A can be specified from the direction of deflection of the half-cut Hc (the crank shape inclination direction with respect to the candidate line 5A). In other words, whether the angle deviation ⁇ of the crystal orientation K with respect to the candidate line 5A is in the positive direction or the negative direction based on whether the half-cut Hc is upside down or downside with respect to the candidate line 5A. Can be identified.
  • the laser processing apparatus 300 condenses the laser beam L on the processing target 1 to modify the processing target 1 along the processing line 5 (including the candidate line 5A, the reference line 5B, and the planned cutting line 5C). Region 7 is formed. Further, the laser processing apparatus 300 performs marking to form the marks M that are a plurality of dents along the processing line 5 by condensing the laser light L on the surface 12a of the substrate 12 in the processing target 1 ( (See FIG. 16). A plurality of marks M along the processing line 5 are arranged along the processing line 5 at intervals corresponding to, for example, a pulse pitch (relative speed of the pulse laser light with respect to the processing target 1 / repetition cycle of the pulse laser light). . The plurality of marks M are reference marks indicating the crystal orientation K. The mark M here is constituted by a modified spot (modified region 7) formed so as to be exposed on the surface 12a.
  • the laser processing apparatus 300 includes a laser light source 202, a condensing optical system 204, and a surface observation unit (imaging unit) 211.
  • the laser light source 202, the condensing optical system 204, and the surface observation unit 211 are provided in the housing 231.
  • the laser light source 202 emits laser light L having a wavelength that is transmitted through the workpiece 1. Examples of the wavelength include 532 nm to 1500 nm.
  • the laser light source 202 is, for example, a fiber laser or a solid laser.
  • the condensing optical system 204 condenses the laser light L emitted from the laser light source 202 inside the workpiece 1.
  • the condensing optical system 204 includes a plurality of lenses.
  • the condensing optical system 204 is installed on the bottom plate 233 of the housing 231 via a drive unit 232 configured to include a piezoelectric element and the like.
  • the laser light L emitted from the laser light source 202 sequentially passes through the dichroic mirrors 210 and 238, enters the condensing optical system 204, and is processed on the support base 107 on the stage 111.
  • the light is condensed in the object 1 by the condensing optical system 204.
  • the surface observation unit 211 observes the laser light incident surface of the workpiece 1.
  • the surface observation unit 211 images the surface 12 a of the substrate 12 in the workpiece 1 supported by the support base 107.
  • the surface observation unit 211 has an observation light source 211a and a detector 211b.
  • the observation light source 211a emits visible light VL1.
  • the observation light source 211a is not particularly limited, and a known light source can be used.
  • the detector 211b detects the reflected light VL2 of the visible light VL1 reflected by the laser light incident surface of the workpiece 1 and acquires an image of the surface 12a (hereinafter simply referred to as “surface image”).
  • the detector 211b acquires a surface image including the half cut Hc.
  • the detector 211b acquires a surface image including a plurality of marks M.
  • the detector 211b is not particularly limited, and a known imaging device such as a camera can be used.
  • the visible light VL 1 emitted from the observation light source 211 a is reflected or transmitted by the mirror 208 and the dichroic mirrors 209, 210, and 238 and collected toward the workpiece 1 by the condensing optical system 204.
  • the reflected light VL2 reflected by the laser light incident surface of the workpiece 1 is condensed by the condensing optical system 204 and transmitted or reflected by the dichroic mirrors 238 and 210, and then transmitted by the dichroic mirror 209.
  • Light is received by the detector 211b.
  • the laser processing apparatus 300 includes a display unit 240 that displays a surface image captured by the surface observation unit 211, and a control unit 250 that controls the laser processing apparatus 300.
  • a display unit 240 that displays a surface image captured by the surface observation unit 211
  • a control unit 250 that controls the laser processing apparatus 300.
  • the display unit 240 a monitor or the like can be used.
  • the control unit 250 includes, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like.
  • the control unit 250 controls the laser light source 202 and adjusts the output, pulse width, and the like of the laser light L emitted from the laser light source 202.
  • the control unit 250 controls at least one of the position of the housing 231, the stage 111 (the support base 107), and the drive of the drive unit 232, and the condensing point P of the laser light L. Is positioned on the front surface 3 (front surface 12a) of the workpiece 1 or positioned at a position within a predetermined distance from the front surface 3 (or the back surface 21).
  • the control unit 250 controls at least one of the housing 231, the position of the stage 111, and the drive of the drive unit 232, so that the light condensing point P is relative to the processing line 5. Move.
  • the control unit 250 sets a plurality of candidate lines 5A extending in different directions for the workpiece 1.
  • the control unit 250 includes the stage 111 (support base 107) and the laser light source 202 so that the modified region 7 and the half cut Hc are formed in the substrate 12 along each of the plurality of candidate lines 5A. And at least one operation of the drive unit 232 (the condensing optical system 204) is controlled.
  • the control unit 250 controls the operation of the surface observation unit 211 to capture a surface image.
  • the control unit 250 determines the reference line 5B based on the surface image captured by the surface observation unit 211, and sets the reference line 5B for the workpiece 1. Specifically, image recognition processing is performed on a plurality of surface images including the half-cut Hc, and the candidate line 5A having the smallest degree of shake of the half-cut Hc among the predetermined number of candidate lines 5A is selected as the crystal orientation K of the substrate 12. Is set for the workpiece 1 as a reference line 5B.
  • the crank cycle of each of the plurality of half cuts Hc is recognized from the surface image, and the candidate line 5A corresponding to the half cut Hc having the largest crank cycle is set as the reference line 5B.
  • the image recognition process performed by the control unit 250 is not particularly limited, and a known image recognition process such as pattern recognition can be employed.
  • the controller 250 controls at least one operation of the stage 111, the laser light source 202, and the drive unit 232 so that a plurality of marks M (see FIG. 16) are formed on the workpiece 1 along the reference line 5B. .
  • the control unit 250 performs image recognition processing on the surface image including the plurality of marks M and recognizes the direction in which the marks M are arranged side by side.
  • the control unit 250 identifies the crystal orientation K based on the recognized alignment direction of the marks M, and aligns the planned cutting line 5C. For example, the control unit 250 sets the scheduled cutting line 5C or changes the existing scheduled cutting line 5C so as to be parallel to the parallel arrangement direction of the marks M (so as to be parallel to the crystal orientation K).
  • the control unit 250 sets a planned cutting line 5C passing through a street area 17 described later of the workpiece 1.
  • the control unit 250 converts the planned cutting line 5C parallel to the crystal orientation K and inclined with respect to the extending direction of the street region 17 to be processed. Set to object 1.
  • the laser processing method of this embodiment is used in a manufacturing method for manufacturing a semiconductor chip such as a light emitting diode, for example.
  • the processing object cutting method according to the present embodiment, first, the processing object 1 is prepared.
  • the workpiece 1 is a bare wafer and includes a substrate 12.
  • the substrate 12 is provided with an orientation flat OF.
  • the substrate 12 has, on the surface 12a, a non-effective area 16x provided at the outer edge and an effective area 16y provided inside the non-effective area 16x.
  • the effective region 16y is a region where a functional element layer 15 described later is provided.
  • the ineffective area 16x is an area where the functional element layer 15 is not provided.
  • the reference line 5B is set on the workpiece 1 (S10).
  • the substrate 12 is placed on the support base 107 of the stage 111.
  • the control unit 250 sets the candidate line 5A parallel to the orientation flat OF (or inclined by the reference angle in the ⁇ direction) as a standard processing line (S11).
  • the control unit 250 changes the angle of the candidate line 5A in the ⁇ direction so as to shift the specified angle in the ⁇ direction with respect to the standard processing line (S12).
  • the ⁇ direction is a rotational direction with the Z direction as an axial direction.
  • the reference angle and the specified angle are predetermined angles set in advance, and are not particularly limited. For example, the reference angle and the specified angle can be obtained from the specification or state of the substrate 12.
  • the laser beam L is condensed inside the substrate 12 one or more times along the candidate line 5A in the non-effective region 16x, and one or more rows are scanned inside the substrate 12 in the non-effective region 16x.
  • a modified region 7 is formed.
  • the half cut Hc reaching the surface 12a of the substrate 12 in the ineffective area 16x is formed along the candidate line 5A (S13).
  • scanning of the laser beam L a plurality of times scanning of the laser beam L in the same direction (so-called one-way processing) is repeated a plurality of times.
  • the surface image including the half cut Hc is captured by the surface observation unit 211 and stored in the storage unit (ROM or RAM) of the control unit 250.
  • the laser beam L may be scanned (so-called reciprocating processing) so as to reciprocate along the candidate line 5A.
  • the laser processing according to S12 and S13 is repeatedly executed until the number of times of processing reaches a predetermined number of times set in advance (here, 5 times) (S14).
  • a predetermined number of times set in advance here, 5 times
  • the angle is changed so that the angles of the candidate lines 5A in the ⁇ direction are not the same, and as a result, a predetermined number of candidate lines 5A extending in different predetermined directions are set.
  • the controller 250 performs image recognition processing on the stored plurality of surface images, recognizes and evaluates the state of each of the plurality of half cuts Hc (S15).
  • the control unit 250 selects the half-cut Hc having the longest crank period among the plurality of recognized crank periods.
  • the control unit 250 selects the candidate line 5A along the half cut Hc having the longest crank cycle from the plurality of candidate lines 5A (S16).
  • the control unit 250 sets the selected candidate line 5A as the reference line 5B indicating the crystal orientation K of the substrate 12 on the workpiece 1 (S17).
  • the set direction of the reference line 5B (crystal orientation K) is stored in the storage unit of the control unit 250.
  • the candidate line 5G having the longest crank cycle is selected among the five candidate lines 5A set in the ineffective area 16x.
  • the direction of the candidate line 5G is determined as the crystal orientation K
  • the reference line 5B parallel to the candidate line 5G is set in the ineffective area 16x.
  • the direction of the reference line 5B can be expressed as an angle (optimal angle) in the ⁇ direction from the parallel direction of the orientation flat OF.
  • the reference line 5B is a line extending in the ⁇ direction by an optimum angle from the parallel direction of the orientation flat OF in the ineffective area 16x.
  • a plurality of marks M arranged along the reference line 5B are marked on the surface 12a of the substrate 12 (S20).
  • scanning is performed while condensing the laser beam L on the surface 12a of the substrate 12 along the reference line 5B in the non-effective region 16x, and along the reference line 5B on the surface 12a of the substrate 12 in the non-effective region 16x.
  • a plurality of marks M are formed (see FIG. 16).
  • the functional element layer 15 includes a plurality of functional elements 15a (for example, a light receiving element such as a photodiode, a light emitting element such as a laser diode, or a circuit element formed as a circuit) arranged in a matrix in the effective region 16y of the surface 12a. ) Is included.
  • a street region (dicing street) 17 is formed between the adjacent functional elements 15a.
  • the functional element layer 15 is formed based on the orientation flat OF. Specifically, a plurality of functional elements 15a arranged in the parallel direction and the vertical direction of the orientation flat OF are arranged on the effective region 16y of the surface 12a. A grid-like street region 17 extending in the parallel direction and the vertical direction of the orientation flat OF is formed between the plurality of functional elements 15a.
  • the surface observation unit 211 captures a surface image including a plurality of marks M.
  • the controller 250 recognizes the arrangement direction of the plurality of marks M from the surface image.
  • the controller 250 identifies the juxtaposed direction of the plurality of marks M as the crystal orientation K.
  • the planned cutting line 5C that is parallel to the parallel direction of the mark M and passes through the street region 17 and the planned cutting line 5C that is orthogonal to the parallel direction of the mark M and passes through the street region 17 are Set (S40).
  • the lattice-shaped cutting line 5C passing through the street region 17 between the plurality of functional elements 15a is set by adjusting the angle in the ⁇ direction so as to extend along the parallel direction and the orthogonal direction of the specified crystal orientation K. To do.
  • FIG. 17 is an enlarged plan view showing the functional element layer 15.
  • the planned cutting line 5 ⁇ / b> C is set so as to pass through the street region 17 of the workpiece 1.
  • the planned cutting line 5 ⁇ / b> C is set along the parallel direction and the orthogonal direction of the crystal orientation K in the street region 17.
  • the extending direction of the street region 17 (the direction in which the functional elements 15a are arranged) does not coincide with the crystal orientation K.
  • the planned cutting line 5C passing through the street region 17 is set so as to be inclined with respect to the extending direction of the street region 17 as viewed from the Z direction and parallel to the crystal orientation K.
  • the cutting line 5C passing through the street region 17 is set so as to be inclined with respect to the extending direction of the street region 17 when viewed from the Z direction and to be perpendicular to the crystal orientation K.
  • the workpiece 1 is cut along the planned cutting line 5C to form a plurality of semiconductor chips (for example, memory, IC, light emitting element, light receiving element, etc.) (S50).
  • the laser beam L is condensed inside the workpiece 1 and scanned along the planned cutting line 5C one or more times. Accordingly, one or a plurality of rows of modified regions 7 are formed inside the workpiece 1 along the planned cutting line 5C. Then, by expanding the expanded tape, the workpiece 1 is cut along the planned cutting line 5C using the modified region 7 as a starting point of cutting, and separated from each other as a plurality of semiconductor chips.
  • the number of steps appearing on the cut surface of the workpiece 1 cut along the processing line 5 is the degree of deflection of the half cut Hc that occurs when the modified region 7 is formed along the processing line 5. It is found that the larger the larger.
  • the reference line 5B is set for the workpiece 1 based on the surface image including the half cut Hc along each of the plurality of candidate lines 5A extending in different directions. Is done.
  • the orientation flat OF and the crystal orientation K may be shifted by about 1 ° at the maximum. Therefore, the present embodiment having the above-described effects is particularly effective as compared with the case where the planned cutting line 5C is set in parallel with the orientation flat OF.
  • control unit 250 sets a predetermined number of candidate lines 5A extending in different predetermined directions, and selects a candidate line 5A with the smallest degree of deflection of the half-cut Hc from the predetermined number of candidate lines 5A.
  • the controller 250 sets a predetermined number of candidate lines 5A extending in different predetermined directions with respect to the substrate 12 by using the orientation flat OF provided in the workpiece 1 as a reference. That is, a standard processing line parallel to the orientation flat OF is set, and a predetermined number of candidate lines 5A are set based on the standard processing line. Thereby, it can suppress that the setting of 5 A of candidate lines varies for every process target object 1.
  • FIG. when the coincidence accuracy between the direction of the orientation flat OF and the direction of the crystal orientation K is high, it is effective to finely adjust the setting of the plurality of candidate lines 5A from the standard processing line. Furthermore, it is effective when mass-producing chips from the workpiece 1.
  • the present embodiment includes a display unit 260 that displays a surface image captured by the surface observation unit 211. As a result, the operator can check the state of the half-cut Hc and the like.
  • a plurality of marks M are formed on the workpiece 1 along the reference line 5B. Thereby, it is possible to set the planned cutting line 5 ⁇ / b> C extending in the direction parallel to the reference line 5 ⁇ / b> B with respect to the workpiece 1 using the plurality of marks M as a reference.
  • a planned cutting line 5C extending in a direction parallel to the reference line 5B is set for the workpiece 1, and the modified region 7 is formed inside the substrate 12 along the planned cutting line 5C.
  • the candidate line 5A and the reference line 5B are set in the ineffective area 16x of the substrate 12, and a plurality of marks M are formed on the surface 12a in the ineffective area 16x of the substrate 12.
  • the candidate line 5A and the reference line 5B may be set in the ineffective area 16x.
  • the plurality of marks M may be formed in the effective area 16y.
  • the laser beam L when forming a plurality of modified regions 7 along the candidate line 5A to form the half cut Hc, the laser beam L is not scanned so as to reciprocate along the candidate line 5A.
  • the scanning of the laser beam L in the same direction is repeated a plurality of times.
  • the half cut Hc from the modified region 7 can suitably reach the surface 12a, and the runout (crank shape) of the half cut Hc can be remarkably generated.
  • a plurality of marks M arranged along the reference line 5B are formed as the reference marks, but the reference marks to be formed are not particularly limited.
  • a new orientation flat (a plane formed on a part of the outer peripheral surface of the substrate 12) different from the orientation flat OF may be provided as a reference mark in parallel with the reference line 5B.
  • a surface cut using the half cut Hc of the optimal candidate line 5A may be a new orientation flat as a reference mark.
  • a modified region 7 is formed inside the workpiece 1 along the reference line 5B by irradiation with the laser light L, and the surface cut using the modified region 7 as a starting point of cutting is used as a new orientation flat as a reference mark. It is good.
  • various well-known processing methods can be employ
  • the fiducial mark may be a crack that reaches the surface 12 a from the modified region 7 in the substrate 12.
  • the reference mark may be configured by a shape indicating a crystal orientation (including a two-dimensional shape and a three-dimensional shape), a pattern, a color, a display, a one-dimensional code, a two-dimensional code, or a combination thereof.
  • the reference mark may be a marking line formed along the reference line 5B.
  • the controller 250 performs image recognition processing on the surface image of the substrate 12 and automatically recognizes the degree of shake of the half-cut Hc.
  • the operator can visually recognize the surface image displayed on the display unit 240 or visually.
  • the degree of deflection of the half cut Hc may be recognized.
  • the operator sets the reference line 5B on the workpiece 1 by performing an operation of setting the reference line 5B based on the degree of deflection of the half cut Hc. May be.
  • the controller 250 performs image recognition processing on the surface image of the substrate 12 and automatically recognizes the plurality of marks M.
  • the operator recognizes the plurality of marks from the surface image displayed on the display unit 240 or visually. M may be recognized.
  • the operator performs an operation of setting the planned cutting line 5C parallel to the direction in which the plurality of marks M are arranged in parallel. It may be set to 1.
  • the functional element layer 15 is formed on the basis of the orientation flat OF in the above-described S30 for forming the functional element layer 15 on the surface 12a of the substrate 12.
  • the functional element layer 15 is formed on the basis of the plurality of marks M. It may be formed. Specifically, a plurality of functional elements 15a arranged in the juxtaposition direction of the plurality of marks M and in the vertical direction thereof are arranged in the effective region 16y of the surface 12a, and the lattice extends in the juxtaposition direction of the plurality of marks M and the vertical direction thereof.
  • a shaped street region 17 may be formed between the plurality of functional elements 15a. As a result, the plurality of functional elements 15 a and the street region 17 can be accurately arranged along the crystal orientation K.
  • the above-described S30 for forming the functional element layer 15 is performed after the above-described S20 for marking the substrate 12; however, the present invention is not limited thereto, and the processing target in which the functional element 15a is formed in advance on the substrate 12 is implemented.
  • Object 1 (so-called device-formed wafer) may be used. That is, after S10 in which the functional element 15a sets the reference line 5B for the workpiece 1 formed in advance on the substrate 12, the S20 for marking is performed, and the line to be cut is set as it is in S40. May be implemented. In this case, the scheduled cutting line 5C may be set so as to be parallel to the set reference line 5B in S40, without performing S20 for marking.
  • the control unit 250 sets the plurality of candidate lines 5A as the processing object 1 until the degree of shake of the half cut Hc falls within a predetermined range based on the surface image captured by the surface observation unit 211. Set sequentially.
  • the control unit 250 sets the candidate line 5A in which the degree of deflection of the half cut Hc is within a predetermined range for the workpiece 1 as the reference line 5B.
  • the candidate line 5A along which the half cut Hc whose crank cycle is equal to or greater than the threshold is set as the reference line 5B.
  • the laser processing method according to the second embodiment sets the reference line 5B in S10 as follows. That is, first, the substrate 12 is placed on the support base 107 of the stage 111. A candidate line 5A that is parallel to the orientation flat OF (or inclined by a reference angle in the ⁇ direction) is set as a standard processing line (S61).
  • the laser beam L is condensed one or more times along the candidate line 5A of the ineffective area 16x while condensing the laser light L inside the substrate 12, and one or more rows are arranged inside the substrate 12 in the ineffective area 16x.
  • a modified region 7 is formed.
  • the half cut Hc reaching the surface 12a of the substrate 12 in the ineffective area 16x is formed along the candidate line 5A (S62).
  • the surface image including the half cut Hc is captured by the surface observation unit 211 and stored in the storage unit (ROM or RAM) of the control unit 250.
  • the controller 250 performs image recognition processing on the stored surface image, and recognizes and evaluates the state of the half-cut Hc (S63). It is determined whether or not the crank cycle of the half cut Hc is greater than or equal to a threshold value (S64). If NO in S64 (when the crank cycle is smaller than the threshold value), the angle of the candidate line 5A in the ⁇ direction is changed according to the recognition result, and a new candidate line 5A is set (S65).
  • the orientation in the ⁇ direction (whether positive or negative) in which the candidate line 5A rotates in the direction of deflection of the half cut Hc in plan view is obtained as the designated rotational direction.
  • a designated rotation angle is obtained from a crank cycle of the half cut Hc using a preset data function or data table.
  • the angle of the candidate line 5A in the ⁇ direction is changed so that the specified angle is shifted in the specified rotation direction.
  • the threshold value can be set based on the crank cycle when the angle deviation ⁇ between the direction of the crystal orientation K and the direction of the candidate line 5A is sufficiently small.
  • the data function or data table is data relating to the correlation 66 (see FIG. 19B) between the angle formed by the candidate line 5A with respect to the crystal orientation K and the crank cycle (degree of deflection of the half cut Hc).
  • the threshold value and the data function or data table are stored in the storage unit (ROM) of the control unit 250.
  • rotating the machining line 5 to the crank-shaped swing side in the ⁇ direction is synonymous with rotating the workpiece 1 to the opposite side of the crank-shaped swing side in the ⁇ direction.
  • the current candidate line 5A is set as the reference line 5B, and the direction of the set reference line 5B is stored in the storage unit of the control unit 250 as the crystal orientation K. (S66).
  • the first is a laser processing along the candidate line 5A 1, the half-cut Hc is formed. Crank cycle C 1 of the half-cut Hc from smaller than the threshold value alpha, the candidate line 5A 2 is newly set. Subsequently, a laser processing along the candidate line 5A 2, the half-cut Hc is formed. Crank cycle C 2 of the half-cut Hc is because still smaller than the threshold value alpha, the candidate line 5A 3 is newly set. Subsequently, a laser processing along the candidate line 5A 3, the half-cut Hc is formed. Crank cycle C 3 of the half-cut Hc is equal to or larger than the threshold alpha.
  • the candidate line 5A 3 is set as a reference line 5B. Thereafter, in 20 above, a plurality of marks M are formed along the reference line 5B.
  • the plurality of candidate lines 5A are sequentially arranged with respect to the workpiece 1 until the degree of deflection of the half-cut Hc falls within a predetermined range by the control unit 250 (here, the crank cycle becomes the threshold value ⁇ ).
  • the candidate line 5A in which the degree of deflection of the half cut Hc falls within a predetermined range is set as the reference line 5B.
  • the setting of the reference line 5B for the workpiece 1 can be performed with a desired accuracy. For example, by setting the threshold value ⁇ to a value corresponding to the case where the crystal orientation K matches the direction of the candidate line 5A, high coincidence accuracy between the crystal orientation K and the reference line 5B can be realized.
  • the control unit 250 sets the first candidate line 5 ⁇ / b> A 1 for the workpiece 1 with the orientation flat OF provided on the workpiece 1 as a reference.
  • it sets the candidate line 5A 1 based on the standard processing line. In this case, it is possible to suppress the setting of the candidate line 5 ⁇ / b> A from being varied for each workpiece 1.
  • the control unit 250 of the present embodiment includes a storage unit that stores a correlation 66 (data function or data table) between the angle formed by the candidate line 5A with respect to the crystal orientation K and the degree of deflection of the half-cut Hc. Yes.
  • a correlation 66 data function or data table
  • the correlation 66 can be used as an index.
  • the number of candidate lines 5A that are sequentially set before the reference line 5B is set can be reduced.
  • the control unit 250 processes a plurality of candidate lines 5A having different line rotation angles (hereinafter simply referred to as “line rotation angles”) that are ⁇ direction angles with respect to a preset reference direction.
  • line rotation angles are ⁇ direction angles with respect to a preset reference direction.
  • the reference direction here is a direction along the standard processing line, and is a direction parallel to the orientation flat OF (or inclined by a reference angle in the ⁇ direction).
  • the control unit 250 detects an inclination direction in which the half cut (crack) Hc of each of the plurality of candidate lines 5A is inclined with respect to the candidate line 5A.
  • the inclination direction thereof corresponds to the plurality of candidate lines 5A. Whether one side or the other side (opposite side of one side) is detected.
  • the inclination direction is the direction of the angle deviation ⁇ with respect to the candidate line 5A.
  • the case where the half cut Hc extends along the left-right direction is referred to as “upper side” when the half cut Hc extends upward, and the half cut Hc extends while extending downward. It may be “lower”.
  • the inclination direction of the half cut Hc does not depend on whether or not the half cut Hc has a crank shape. That is, the half cut Hc may incline without having a crank shape.
  • the control unit 250 detects the first candidate line of the plurality of candidate lines 5A where the inclination direction of the half cut Hc is one side of the candidate line 5A and the line rotation angle is the largest (or smallest).
  • the control unit 250 detects a second candidate line of the plurality of candidate lines 5A where the inclination direction of the half cut Hc is the other side of the candidate line 5A and the line rotation angle is the smallest (or largest). That is, the control unit 250 detects the candidate line 5A immediately before the inclination direction of the half cut Hc is reversed as the first candidate line when searching for the plurality of candidate lines 5A in order of increasing or decreasing line rotation angle, The immediately following candidate line 5A is detected as the second candidate line.
  • the control part 250 sets the reference line 5B to the process target object 1 based on a 1st candidate line and a 2nd candidate line. Specifically, if the angle formed with respect to the reference direction of the first candidate line is the first line rotation angle and the angle formed with respect to the reference direction of the second candidate line is the second line rotation angle, the control unit 250 The candidate line 5A having the line rotation angle between the first line rotation angle and the second line rotation angle is set as the reference line 5B. In other words, the candidate line 5A having a line rotation angle larger (or smaller) than the first candidate line and smaller (or larger) than the second candidate line is set as the reference line 5B.
  • the control unit 250 when there is no candidate line 5A in which the angle between the first and second line rotation angles is a line rotation angle, the control unit 250 is set to the reference direction by the angle between the first and second line rotation angles. An inclined line may be newly obtained, and this line may be set as the reference line 5B.
  • the controller 250 may appropriately set any one of the plurality of candidate lines 5A as the reference line 5B.
  • the controller 250 may set a candidate line 5A in which the half cut Hc is not inclined among the plurality of candidate lines 5A as the reference line 5B.
  • the laser processing method according to the third embodiment sets the reference line 5B in S10 as follows. That is, first, the substrate 12 is placed on the support base 107 of the stage 111. A plurality of candidate lines 5A having different line rotation angles are set for the workpiece 1 (S31).
  • the laser beam L is condensed inside the substrate 12 one or more times along the plurality of candidate lines 5 ⁇ / b> A to form one or more rows of modified regions 7 inside the substrate 12.
  • a half cut Hc reaching the surface 12a of the substrate 12 is formed along each of the plurality of candidate lines 5A (S32).
  • the surface image including the half cut Hc is captured by the surface observation unit 211 and stored in the storage unit (ROM or RAM) of the control unit 250.
  • the controller 250 performs image recognition processing on the stored surface image, and whether or not the half-cut Hc of each of the plurality of candidate lines 5A is inclined with respect to the candidate line 5A and the case where the half-cut Hc is inclined.
  • An inclination direction is detected (S33).
  • the control unit 250 identifies the first candidate line and the second candidate line from among the plurality of candidate lines 5A, and selects the candidate line 5A based on the first and second candidate lines. Specifically, the candidate line 5A corresponding to the line rotation angle between the first and second line rotation angles is selected (S34).
  • the selected candidate line 5A is set as the reference line 5B, and the direction of the set reference line 5B is stored in the storage unit of the control unit 250 as the crystal orientation K (S35).
  • FIG. 21A is a diagram showing an example of the processing result of the laser processing method according to the third embodiment.
  • the distance (the closest distance) between the plurality of candidate lines 5A is 100 ⁇ m.
  • the output of the laser beam L is 3.5 ⁇ J.
  • the inclination direction of the half cut Hc is on the upper side when the line rotation angle is 0 deg to 0.024 deg, is not inclined on 0.025 deg, and is inverted on the lower side with 0.026 deg. , 0.026 deg to 0.04 deg.
  • the half cut Hc with the line rotation angle of 0.02 deg to 0.026 deg does not include a crank shape.
  • a candidate line 5A having a line rotation angle of 0.025 deg is set as the reference line 5B. That is, the direction of the candidate line 5A with the line rotation angle of 0.025 deg corresponds to the optimum angle (crystal orientation K).
  • the candidate line 5A whose line rotation angle is 0.024 deg is the first candidate line (or the second candidate line), and the candidate line 5A whose line rotation angle is 0.026 deg is the second candidate line (or the second candidate line). 1 candidate line).
  • FIG. 21B is a diagram illustrating another example of the processing result of the laser processing method according to the third embodiment.
  • the distance (the closest approach distance) between the plurality of candidate lines 5A is 50 ⁇ m.
  • the output of the laser beam L is 4.5 ⁇ J, which is higher than the output of the laser processing method in FIG.
  • the inclination direction of the half cut Hc is the upper side when the line rotation angle is 0 deg to 0.024 deg, is not inclined at 0.025 deg, and is inverted at the lower side of 0.026 deg It is the lower side at 0.026 deg to 0.04 deg.
  • the half cut Hc with the line rotation angle of 0.023 deg to 0.026 deg does not include a crank shape.
  • a candidate line 5A having a line rotation angle of 0.025 deg is set as the reference line 5B. That is, the direction of the candidate line 5A with the line rotation angle of 0.025 deg corresponds to the optimum angle (crystal orientation K).
  • the candidate line 5A having a line rotation angle of 0.024 deg is the first candidate line (or the second candidate line), and the candidate line 5A having a line rotation angle of 0.026 deg is the second candidate line ( Or a first candidate line).
  • the cutting planned line 5C is set with respect to the crystal orientation K of the substrate 12 of the workpiece 1 to be set. It is also found that the angle between the line rotation angle of the first candidate line and the line rotation angle of the second candidate line corresponds to the crystal orientation K of the substrate 12. Therefore, by setting the reference line 5B, which is a line indicating the crystal orientation K of the substrate 12, based on the first and second candidate lines, the reference line 5B can be set with high accuracy (with 0.001 deg accuracy).
  • This embodiment can cope with a case where the half cut Hc does not have a crank shape (that is, a shape of runout that is periodically repeated).
  • the reference line 5B can be set with high accuracy.
  • the control unit 250 confirms (determines) that at least one of the plurality of half cuts Hc of the plurality of candidate lines 5A does not have a crank shape after the above S32, and when the crank shape does not have, The above S33 to S35 may be performed.
  • the same processing as in the first embodiment or the second embodiment may be performed without performing the above-described S33 to S35.
  • this embodiment may be implemented when at least one of the plurality of half cuts Hc does not have a crank shape in the first embodiment or the second embodiment.
  • the processed object 1 is cut along the scheduled cutting line 5C by forming the modified region 7 inside the processed object 1 along the scheduled cutting line 5C.
  • the cutting process and configuration are not particularly limited.
  • a process and a configuration for cutting the workpiece 1 by performing blade dicing with a dicing blade along the planned cutting line 5C may be provided.
  • FIG. Any known process and configuration (apparatus) can be employed as long as the workpiece 1 can be cut along the cutting line 5C.
  • the “laser light incident surface” is the front surface 3 (front surface 12a) and the “opposite surface of the laser light incident surface” is the back surface 21, but when the back surface 21 is the “laser light incident surface”, The surface 3 becomes the “opposite surface of the laser light incident surface”.
  • the “match” includes not only perfect match but also approximate match.
  • the “match” includes a design error, a manufacturing error, and a measurement error.
  • One aspect of the present invention can also be regarded as a chip manufactured by the laser processing apparatus or the laser processing method.
  • One aspect of the present invention may be applied only when the processing line 5 is set along a direction parallel to the orientation flat OF, or when the processing line 5 is set along a direction perpendicular to the orientation flat OF. It may be applied only to. Furthermore, one aspect of the present invention may be applied in the case where the processing line 5 is set along a direction parallel to and perpendicular to the orientation flat OF.
  • the control unit 250 configures a candidate line setting unit, an operation control unit, a reference line setting unit, a scheduled cutting line setting unit, and a storage unit.
  • a laser processing apparatus and a laser processing method capable of suppressing the setting of a cutting line to be shifted with respect to the crystal orientation of the substrate of the workpiece.

Abstract

レーザ加工装置は、結晶材料からなる基板を含む加工対象物を支持する支持台と、レーザ光を出射するレーザ光源と、支持台に支持された加工対象物にレーザ光を集光する集光光学系と、支持台に支持された加工対象物の表面を撮像する撮像部と、互いに異なる方向に延在する複数の候補ラインを加工対象物に対して設定する候補ライン設定部と、複数の候補ラインのそれぞれに沿って、基板の内部に改質領域が形成され、且つ改質領域から加工対象物の表面に亀裂が到達するように、支持台、レーザ光源及び集光光学系の少なくとも１つの動作を制御する動作制御部と、撮像部によって撮像された亀裂の画像に基づいて基板の結晶方位を示すラインとして決定された基準ラインを加工対象物に対して設定する基準ライン設定部と、を備える。

Description

レーザ加工装置及びレーザ加工方法
　本発明の一側面は、レーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。
　結晶材料からなる基板を含む加工対象物に対して格子状に設定された複数の切断予定ラインのそれぞれに沿って切断起点領域を形成し、当該切断起点領域から加工対象物の表面及び裏面に亀裂を到達させることで、複数の切断予定ラインのそれぞれに沿って加工対象物を切断して複数のチップを得る技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。切断起点領域としては、例えば、基板の内部に形成された改質領域、加工対象物の表面に形成された溝等が挙げられる。
特開２００６－１０８４５９号公報
　上述したような技術で加工対象物を切断して複数のチップを得ると、チップの切断面に段差が出現して、チップの歩留まりが低下する場合があった。本発明者らは、当該段差の出現が、加工対象物の基板の結晶方位に対して切断予定ラインがずれて設定されたことに起因するものであることを突き止めた。
　本発明の一側面は、加工対象物の基板の結晶方位に対して切断予定ラインがずれて設定されるのを抑制することができるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することを目的とする。
　本発明の一側面に係るレーザ加工装置は、結晶材料からなる基板を含む加工対象物を支持する支持台と、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光源から出射されたレーザ光を、支持台に支持された加工対象物に集光する集光光学系と、支持台に支持された加工対象物の表面を撮像する撮像部と、互いに異なる方向に延在する複数の候補ラインを加工対象物に対して設定する候補ライン設定部と、複数の候補ラインのそれぞれに沿って、基板の内部に改質領域が形成され、且つ改質領域から加工対象物の表面に亀裂が到達するように、支持台、レーザ光源及び集光光学系の少なくとも１つの動作を制御する動作制御部と、撮像部によって撮像された亀裂の画像に基づいて基板の結晶方位を示すラインとして決定された基準ラインを加工対象物に対して設定する基準ライン設定部と、を備える。
　本発明者らは、候補ラインに沿って切断起点領域を形成し、当該切断起点領域を起点として加工対象物を切断すると、当該候補ラインに対する亀裂の振れの度合いが大きかった場合ほど、切断された加工対象物の切断面に出現する段差の数が多くなることを突き止めた。この知見の下、本発明のレーザ加工装置では、互いに異なる方向に延在する複数の候補ラインのそれぞれに沿って改質領域から加工対象物の表面に到達した亀裂の画像に基づいて決定された基準ライン（基板の結晶方位を示すライン）が加工対象物に対して設定される。これにより、基準ラインに平行な方向に延在する切断予定ラインを加工対象物に対して設定することが可能となる。よって、本発明のレーザ加工装置によれば、加工対象物の基板の結晶方位に対して切断予定ラインがずれて設定されるのを抑制することができる。
　本発明の一側面に係るレーザ加工装置では、候補ライン設定部は、互いに異なる所定方向に延在する所定本数の候補ラインを加工対象物に対して設定し、基準ライン設定部は、所定本数の候補ラインのうち亀裂の振れの度合が最も小さい候補ラインを基準ラインとして加工対象物に対して設定してもよい。この場合、互いに異なる所定方向に延在する所定本数の候補ラインについてのみ、レーザ光の照射、亀裂の状態の確認等を実施すればよいので、加工対象物に対する基準ラインの設定を簡易に実施することができる。
　本発明の一側面に係るレーザ加工装置では、候補ライン設定部は、加工対象物に設けられたオリエンテーションフラットを基準として、互いに異なる所定方向に延在する所定本数の候補ラインを加工対象物に対して設定してもよい。この場合、加工対象物ごとに候補ラインの設定がばらつくのを抑制することができる。
　本発明の一側面に係るレーザ加工装置では、候補ライン設定部は、撮像部によって撮像された亀裂の画像に基づいて、亀裂の振れの度合が所定範囲内に収まるまで、複数の候補ラインを加工対象物に対して順次に設定し、基準ライン設定部は、亀裂の振れの度合が所定範囲内に収まった候補ラインを基準ラインとして加工対象物に対して設定してもよい。この場合、加工対象物に対する基準ラインの設定を所望の精度で実施することができる。
　本発明の一側面に係るレーザ加工装置では、候補ライン設定部は、加工対象物に設けられたオリエンテーションフラットを基準として、最初の候補ラインを加工対象物に対して設定してもよい。この場合、加工対象物ごとに候補ラインの設定がばらつくのを抑制することができる。
　本発明の一側面に係るレーザ加工装置は、結晶方位に対して候補ラインが成す角度と亀裂の振れの度合との関係を予め記憶している記憶部を更に備えてもよい。複数の候補ラインを加工対象物に対して順次に設定する場合において、新たな候補ラインを設定するときに、当該関係を指標とすることで、亀裂の振れの度合が所定範囲内に収まるまで設定される候補ラインの本数を減少させることができる。
　本発明の一側面に係るレーザ加工装置は、撮像部によって撮像された亀裂の画像を表示する表示部を更に備えてもよい。この場合、オペレータが亀裂の状態の確認等を実施することができる。
　本発明の一側面に係るレーザ加工装置では、動作制御部は、基準ライン設定部によって設定された基準ラインに沿って、結晶方位を示す基準マークが加工対象物に形成されるように、支持台、レーザ光源及び集光光学系の少なくとも１つの動作を制御してもよい。この場合、基準マークを基準として、基準ラインに平行な方向に延在する切断予定ラインを加工対象物に対して設定することができる。
　本発明の一側面に係るレーザ加工装置は、基準ライン設定部によって設定された基準ラインに平行な方向に延在する切断予定ラインを加工対象物に対して設定する切断予定ライン設定部を更に備え、動作制御部は、切断予定ライン設定部によって設定された切断予定ラインに沿って、基板の内部に改質領域が形成されるように、支持台、レーザ光源及び集光光学系の少なくとも１つの動作を制御してもよい。この場合、候補ラインに沿ってのレーザ光の照射、亀裂の状態の確認、基準ラインの設定、切断予定ラインの設定、切断予定ラインに沿ってのレーザ光の照射等の一連の工程を同一のレーザ加工装置上で実施することができる。
　本発明の一側面に係るレーザ加工方法は、結晶材料からなる基板を含む加工対象物に対して、互いに異なる方向に延在する複数の候補ラインを設定する第１工程と、複数の候補ラインのそれぞれに沿って、基板の内部に改質領域が形成され、且つ改質領域から加工対象物の表面に亀裂が到達するように、レーザ光を加工対象物に集光する第２工程と、亀裂の状態に基づいて基板の結晶方位を示すラインとして決定された基準ラインを加工対象物に対して設定する第３工程と、を含む。
　本発明の一側面に係るレーザ光方法によれば、上述した本発明のレーザ加工装置と同様の理由により、加工対象物の基板の結晶方位に対して切断予定ラインがずれて設定されるのを抑制することができる。
　本発明の一側面に係るレーザ加工方法では、第１工程においては、互いに異なる所定方向に延在する所定本数の候補ラインを加工対象物に対して設定し、第３工程においては、所定本数の候補ラインのうち亀裂の振れの度合が最も小さい候補ラインを基準ラインとして加工対象物に対して設定してもよい。この場合、互いに異なる所定方向に延在する所定本数の候補ラインについてのみ、レーザ光の照射、亀裂の状態の確認等を実施すればよいので、加工対象物に対する基準ラインの設定を簡易に実施することができる。
　本発明の一側面に係るレーザ加工方法では、第１工程においては、亀裂の状態に基づいて、亀裂の振れの度合が所定範囲内に収まるまで、複数の候補ラインを加工対象物に対して順次に設定し、第３工程においては、亀裂の振れの度合が所定範囲内に収まった候補ラインを基準ラインとして加工対象物に対して設定してもよい。この場合、加工対象物に対する基準ラインの設定を所望の精度で実施することができる。
　本発明の一側面に係るレーザ加工装置では、候補ライン設定部は、基準方向に対して成す角度が互いに異なる複数の候補ラインを加工対象物に対して設定し、基準ライン設定部は、複数の候補ラインそれぞれの亀裂が当該候補ラインに対して傾斜する傾斜方向を検出し、複数の候補ラインのうち、亀裂の傾斜方向が当該候補ラインの一方側で且つ基準方向に対して成す角度が最も大きい又は小さい第１候補ラインと、亀裂の傾斜方向が当該候補ラインの他方側で且つ基準方向に対して成す角度が最も小さい又は大きい第２候補ラインと、に基づいて、基準ラインを加工対象物に設定してもよい。
　本発明の一側面に係るレーザ加工方法において、第１工程では、基準方向に対して成す角度が互いに異なる複数の候補ラインを加工対象物に対して設定し、第３工程では、複数の候補ラインそれぞれの亀裂が当該候補ラインに対して傾斜する傾斜方向を検出し、複数の候補ラインのうち、亀裂の傾斜方向が当該候補ラインの一方側で且つ基準方向に対して成す角度が最も大きい又は小さい第１候補ラインと、亀裂の傾斜方向が当該候補ラインの他方側で且つ基準方向に対して成す角度が最も小さい又は大きい第２候補ラインと、に基づいて、基準ラインを加工対象物に設定してもよい。
　第１候補ラインが基準方向に対して成す角度と第２候補ラインが基準方向に対して成す角度との間の角度は、基板の結晶方位に対応することが見出される。よって、基板の結晶方位を示すラインである基準ラインを第１及び第２候補ラインに基づき設定することで、当該基準ラインを高精度に設定できる。またこの場合には、亀裂が周期的に繰り返されるような振れの形状を有さない場合にも対応できる。
　本発明の一側面によれば、加工対象物の基板の結晶方位に対して切断予定ラインがずれて設定されるのを抑制することができるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することが可能となる。
図１は、改質領域の形成に用いられるレーザ加工装置の概略構成図である。 図２は、改質領域の形成の対象となる加工対象物の平面図である。 図３は、図２の加工対象物のIII－III線に沿っての断面図である。 図４は、レーザ加工後の加工対象物の平面図である。 図５は、図４の加工対象物のV－V線に沿っての断面図である。 図６は、図４の加工対象物のVI－VI線に沿っての断面図である。 図７は、候補ラインに沿ったレーザ加工を説明する加工対象物の断面図である。 図８（ａ）は、ハーフカットが形成された基板表面の第１例を示す平面図である。図８（ｂ）は、ハーフカットが形成された基板表面の第２例を示す平面図である。 図９（ａ）は、結晶方位に対して候補ラインが成す角度とクランク周期との関係の一例を示すグラフである。図９（ｂ）は、ハーフカットの長さとクランク形状の出現頻度との関係の一例を示すグラフである。 図１０（ａ）は、ハーフカットが形成された基板表面の第３例を示す平面図である。図１０（ｂ）は、ハーフカットが形成された基板表面の第４例を示す平面図である。 図１１（ａ）は、ハーフカットが形成された基板表面を拡大して示す写真図である。図１１（ｂ）は、ハーフカットが形成された基板表面を拡大して示す他の平面図である。 図１２は、第１実施形態に係るレーザ加工装置を示す概略構成図である。 図１３は、第１実施形態に係るレーザ加工方法を示すフローチャートである。 図１４は、第１実施形態に係るレーザ加工方法において基準ラインを設定する処理を示すフローチャートである。 図１５（ａ）は、図１４の処理で設定された候補ライン及び基準ラインの例を示す平面図である。図１５（ｂ）は、図１４の処理における基準ラインの設定を説明するグラフである。 図１６は、マーキングが施された基板表面の例を示す平面図である。 図１７は、ストリート領域に設定された切断予定ラインの一例を拡大して示す平面図である。 図１８は、第２実施形態に係るレーザ加工方法において基準ラインを設定する処理を示すフローチャートである。 図１９（ａ）は、図１８の処理により設定された候補ライン及び基準ラインの例を示す平面図である。図１９（ｂ）は、図１８の処理における基準ラインの設定を説明するグラフである。 図２０は、第３実施形態に係るレーザ加工方法において基準ラインを設定する処理を示すフローチャートである。 図２１（ａ）は、第３実施形態に係るレーザ加工方法の加工結果の例を示す図である。図２１（ｂ）は、第３実施形態に係るレーザ加工方法の加工結果の他の例を示す図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
　実施形態に係るレーザ加工装置及びレーザ加工方法では、加工対象物にレーザ光を集光することにより、加工ライン（候補ライン、基準ライン及び切断予定ラインを含む）に沿って加工対象物に改質領域を形成する。そこで、まず、改質領域の形成について、図１～図６を参照して説明する。
　図１に示されるように、レーザ加工装置１００は、レーザ光Ｌをパルス発振するレーザ光源１０１と、レーザ光Ｌの光軸（光路）の向きを９０°変えるように配置されたダイクロイックミラー１０３と、レーザ光Ｌを集光するための集光用レンズ１０５と、を備えている。また、レーザ加工装置１００は、集光用レンズ１０５で集光されたレーザ光Ｌが照射される加工対象物１を支持するための支持台１０７と、支持台１０７を移動させるためのステージ１１１と、レーザ光Ｌの出力やパルス幅、パルス波形等を調節するためにレーザ光源１０１を制御するレーザ光源制御部１０２と、ステージ１１１の移動を制御するステージ制御部１１５と、を備えている。
　レーザ加工装置１００においては、レーザ光源１０１から出射されたレーザ光Ｌは、ダイクロイックミラー１０３によってその光軸の向きを９０°変えられ、支持台１０７上に載置された加工対象物１の内部に集光用レンズ１０５によって集光される。これと共に、ステージ１１１が移動させられ、加工対象物１がレーザ光Ｌに対して加工ライン５に沿って相対移動させられる。これにより、加工ライン５に沿った改質領域が加工対象物１に形成される。なお、ここでは、レーザ光Ｌを相対的に移動させるためにステージ１１１を移動させたが、集光用レンズ１０５を移動させてもよいし、或いはこれらの両方を移動させてもよい。
　加工対象物１としては、半導体材料で形成された半導体基板や圧電材料で形成された圧電基板等を含む板状の部材（例えば、基板、ウェハ等）が用いられる。図２に示されるように、加工対象物１には、加工ライン５として、加工対象物１を切断するための切断予定ラインが設定されている。加工ライン５は、直線状に延びた仮想線である。加工対象物１の内部に改質領域を形成する場合、図３に示されるように、加工対象物１の内部に集光点（集光位置）Ｐを合わせた状態で、レーザ光Ｌを加工ライン５に沿って（すなわち、図２の矢印Ａ方向に）相対的に移動させる。これにより、図４、図５及び図６に示されるように、改質領域７が加工ライン５に沿って加工対象物１に形成される。加工ライン５が切断予定ラインの場合、加工ライン５に沿って形成された改質領域７が切断起点領域８となる。
　集光点Ｐとは、レーザ光Ｌが集光する箇所のことである。加工ライン５は、直線状に限らず曲線状であってもよいし、これらが組み合わされた３次元状であってもよいし、座標指定されたものであってもよい。加工ライン５は、仮想線に限らず加工対象物１の表面３に実際に引かれた線であってもよい。改質領域７は、連続的に形成される場合もあるし、断続的に形成される場合もある。改質領域７は列状でも点状でもよく、要は、改質領域７は少なくとも加工対象物１の内部に形成されていればよい。また、改質領域７を起点に亀裂が形成される場合があり、亀裂及び改質領域７は、加工対象物１の外表面（表面３、裏面２１、若しくは外周面）に露出していてもよい。改質領域７を形成する際のレーザ光入射面は、加工対象物１の表面３に限定されるものではなく、加工対象物１の裏面２１であってもよい。
　ちなみに、加工対象物１の内部に改質領域７を形成する場合には、レーザ光Ｌは、加工対象物１を透過すると共に、加工対象物１の内部に位置する集光点Ｐ近傍にて特に吸収される。これにより、加工対象物１に改質領域７が形成される（すなわち、内部吸収型レーザ加工）。この場合、加工対象物１の表面３ではレーザ光Ｌが殆ど吸収されないので、加工対象物１の表面３が溶融することはない。一方、加工対象物１の表面３に改質領域７を形成する場合には、レーザ光Ｌは、表面３に位置する集光点Ｐ近傍にて特に吸収され、表面３から溶融され除去されて、穴や溝等の除去部が形成される（表面吸収型レーザ加工）。
　改質領域７は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域をいう。改質領域７としては、例えば、溶融処理領域（一旦溶融後再固化した領域、溶融状態中の領域及び溶融から再固化する状態中の領域のうち少なくとも何れか一つを意味する）、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等があり、これらが混在した領域もある。更に、改質領域７としては、加工対象物１の材料において改質領域７の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域や、格子欠陥が形成された領域がある（これらをまとめて高転位密度領域ともいう）。
　溶融処理領域、屈折率変化領域、改質領域７の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域、及び、格子欠陥が形成された領域は、更に、それら領域の内部や改質領域７と非改質領域との界面に亀裂（割れ、マイクロクラック）を内包している場合がある。内包される亀裂は、改質領域７の全面に渡る場合や一部分のみや複数部分に形成される場合がある。加工対象物１は、結晶構造を有する結晶材料からなる基板を含む。例えば加工対象物１は、窒化ガリウム（ＧａＮ）、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ＬｉＴａＯ３、及び、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）の少なくとも何れかで形成された基板を含む。換言すると、加工対象物１は、例えば、窒化ガリウム基板、シリコン基板、ＳｉＣ基板、ＬｉＴａＯ３基板、又はサファイア基板を含む。結晶材料は、異方性結晶及び等方性結晶の何れであってもよい。
　実施形態では、加工ライン５に沿って改質スポット（加工痕）を複数形成することにより、改質領域７を形成することができる。この場合、複数の改質スポットが集まることによって改質領域７となる。改質スポットとは、パルスレーザ光の１パルスのショット（つまり１パルスのレーザ照射：レーザショット）で形成される改質部分である。改質スポットとしては、クラックスポット、溶融処理スポット若しくは屈折率変化スポット、又はこれらの少なくとも１つが混在するもの等が挙げられる。改質スポットについては、要求される切断精度、要求される切断面の平坦性、加工対象物１の厚さ、種類、結晶方位等を考慮して、その大きさや発生する亀裂の長さを適宜制御することができる。また、本実施形態では、加工ライン５に沿って、改質スポットを改質領域７として形成することができる。
　実施形態においては、加工対象物１の内部に候補ラインに沿って改質領域７を形成し、当該改質領域７から表面３又は裏面２１に到達する亀裂（以下、「ハーフカット」という）を候補ラインに沿って形成する。ハーフカットの状態に基づいて、加工対象物１の結晶方位を特定し、結晶方位を示すラインである基準ラインを設定する。以下、加工対象物１の結晶方位の特定及び基準ラインの設定に係る原理について説明する。
　図７に示されるように、結晶材料の基板１２を含む加工対象物１に、候補ライン５Ａを設定する。加工対象物１の内部に集光点Ｐを合わせ、候補ライン５Ａに沿って、基板１２の表面１２ａをレーザ光入射面としてレーザ光Ｌを照射する。これにより、候補ライン５Ａに沿って、厚さ方向に１又は複数列（図示する例では２列）の改質領域７を基板１２の内部に形成する。これと共に、候補ライン５Ａに沿って、当該改質領域７から表面１２ａに至る表面亀裂であるハーフカットを発生させる。なお、図示するＺ方向は加工対象物１の厚さ方向に対応する方向であり、Ｘ方向はＺ方向に直交する方向であり、Ｙ方向はＺ方向及びＹ方向の双方に直交する方向である（以下、同じ）。
　図８（ａ）及び図８（ｂ）は、表面１２ａから見たハーフカットＨｃの例を示す図である。図８（ｂ）の例は、基板１２の結晶方位Ｋの方向に対し候補ライン５Ａの延在方向がずれている角度である角度ずれΔθが、図８（ａ）の例に比べて大きい場合を示している。例えば基板１２がＳｉＣ基板の場合には、結晶方位Ｋは、ｍ面の結晶方位Ｋが挙げられる。
　図８（ａ）及び図８（ｂ）に示されるように、ハーフカットＨｃは、表面１２ａから見て、候補ライン５Ａの延在方向に対して当該延在方向に交差する一方向に振れるように延びる形状が、周期的に繰り返されて構成されている。ハーフカットＨｃは、振れの形状であるクランク形状、すなわち、候補ライン５Ａに対して傾斜して延びた後に候補ライン５Ａに対して交差する方向に屈曲する鋸波形状が、周期的に繰り返される形状を有している。
　角度ずれΔθが大きい場合、角度ずれΔθが小さい場合に比べて、ハーフカットＨｃの振れの度合が小さいことが見出される。振れの度合は、振れの程度を表す指標値である。振れの度合いは、例えば、振れの周期、振れの頻度、及び、振れの量を含む。具体的には、振れの度合は、１つのクランク形状における候補ライン５Ａに沿う方向の長さ（間隔）であるクランク周期（振れの周期）、及び、ハーフカットＨｃの所定長さ当たりにおけるクランク形状の出現頻度（振れの頻度）を含む。
　角度ずれΔθが大きい場合、角度ずれΔθが小さい場合に比べて、クランク周期は小さく、ハーフカットＨｃの所定長さ当たりにおけるクランク形状の出現頻度は多い。これにより、角度ずれΔθの大きさとハーフカットＨｃとの度合は、一定の相関を有することが見出される。具体的には、角度ずれΔθが小さいほど（結晶方位Ｋに候補ライン５Ａの延在方向が近づくほど）、クランク周期が大きく、クランク形状の出現頻度は少ないことが見出される。
　図９（ａ）は、結晶方位Ｋに対して候補ライン５Ａが成す角度と、ハーフカットＨｃの振れの度合であるクランク周期との関係の一例を示すグラフである。図９（ｂ）は、候補ライン５Ａの座標と、ハーフカットＨｃの振れの度合であるクランク形状の出現頻度との関係の一例を示すグラフである。クランク形状の出現頻度の差分に該当する座標間距離が、クランク間の長さ、すなわちクランク周期に相当する。図中において、結晶方位Ｋに対して候補ライン５Ａが成す角度（以下、単に「候補ライン５Ａの角度」という）は、標準設定として定められる標準加工ラインの角度を０°としたときの角度である。標準加工ラインは、例えば、加工対象物１のオリエンテーションフラットに平行なラインである。ここでのクランク周期は、所定数のクランク周期の平均値である。また、クランク周期は、あるクランク周期を基準とした相対値として示されている。
　図９（ａ）に示されるように、候補ライン５Ａの角度を変えることにより、クランク周期が変化する。これにより、クランク周期が大きいほど角度ずれΔθが小さくなって加工ライン５の方向が結晶方位Ｋの方向に近づくという上記知見を考慮すると、クランク周期が大きい候補ライン５Ａから結晶方位Ｋを求め得ることがわかる。図示する例においては、候補ライン５Ａの角度とクランク周期とは反比例の関係を有している。候補ライン５Ａの最適な角度が－０．０５°であり、この場合、標準加工ラインの方向から－０．０５°回転した方向を結晶方位Ｋとして特定することができ、標準加工ラインを－０．０５°回転した候補ライン５Ａを基準ライン５Ｂとして設定することができる。
　図９（ｂ）に示されるように、角度ずれΔθが大きいほど、ハーフカットＨｃの所定長さ当たりにおいて、クランク形状の出現頻度が多い（クランク周期が短い）。これにより、クランク形状の出現頻度が小さい候補ライン５Ａから、結晶方位Ｋを求め得ることがわかる。
　図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、表面１２ａから見たハーフカットＨｃの他の例を示す図である。図１０（ａ）の例と図１０（ｂ）の例とでは、候補ライン５Ａに対する角度ずれΔθの方向が互いに異なっている。候補ライン５Ａを境に一方側と他方側とに分けた場合において、図１０（ａ）に示されるように、ハーフカットＨｃのクランク形状が候補ライン５Ａの一方側に傾斜して延びる形状を有していると、結晶方位Ｋの方向は、候補ライン５Ａに対して当該一方側に傾いている。図１０（ｂ）に示されるように、ハーフカットＨｃのクランク形状が候補ライン５Ａの他方側に傾斜して延びる形状を有していると、結晶方位Ｋの方向は、候補ライン５Ａに対して当該他方側に傾いている。
　図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、表面１２ａから見たハーフカットＨｃの例を拡大して示す写真図である。図中の例では、基板１２はＳｉＣ基板であり、後述のストリート領域１７が示されている。候補ライン５Ａは、ストリート領域１７上において当該ストリート領域１７の延在方向と平行に設定されている。図１１（ａ）に示されるハーフカットＨｃは、クランク形状が候補ライン５Ａに対して上振れして延びる形状となっている。この場合、結晶方位Ｋの方向は、表面１２ａから見て、候補ライン５Ａに対して反時計回りの角度ずれΔθを有する。図１１（ｂ）に示されるハーフカットＨｃは、クランク形状が候補ライン５Ａに対して下振れして延びる形状となっている。この場合、結晶方位Ｋの方向は、表面１２ａから見て、候補ライン５Ａに対して時計回りの角度ずれΔθを有する。
　以上の説明により、実施形態においては、複数の候補ライン５Ａのうち、ハーフカットＨｃの振れの度合が最も小さい（例えば、クランク周期が最も大きい、又は、クランク形状の出現頻度が最も少ない）候補ライン５Ａの方向を、結晶方位Ｋとして特定できる。当該候補ライン５Ａを、結晶方位Ｋの方向を示す基準ライン５Ｂとして設定できる。
　ハーフカットＨｃの振れの度合が所定範囲内に収まる（例えば、クランク周期が閾値以上となる、又は、クランク形状の出現頻度が一定以下となる）候補ライン５Ａを探索する。探索した候補ライン５Ａの方向を、結晶方位Ｋとして特定できる。当該候補ライン５Ａを基準ライン５Ｂとして設定することができる。ハーフカットＨｃの振れの方向（候補ライン５Ａに対するクランク形状の傾斜方向）から、候補ライン５Ａに対する結晶方位Ｋの角度の向きを特定できる。換言すると、ハーフカットＨｃが候補ライン５Ａに対して上振れ及び下振れの何れであるかに基づいて、候補ライン５Ａに対する結晶方位Ｋの角度ずれΔθが正方向及び負方向の何れであるかを特定できる。
　次に、第１実施形態のレーザ加工装置について、図１２の概略構成図を参照しつつ説明する。
　レーザ加工装置３００は、加工対象物１にレーザ光Ｌを集光することにより、加工ライン５（候補ライン５Ａ、基準ライン５Ｂ及び切断予定ライン５Ｃを含む）に沿って加工対象物１に改質領域７を形成する。また、レーザ加工装置３００は、加工対象物１における基板１２の表面１２ａにレーザ光Ｌを集光することにより、加工ライン５に沿った複数の打痕であるマークＭを形成するマーキングを行う（図１６参照）。加工ライン５に沿った複数のマークＭは、例えばパルスピッチ（パルスレーザ光の加工対象物１に対する相対速度／パルスレーザ光の繰返し周期）に対応する間隔で加工ライン５に沿って並設される。複数のマークＭは、結晶方位Ｋを示す基準マークである。ここでのマークＭは、表面１２ａにおいて露出するように形成された改質スポット（改質領域７）により構成される。
　レーザ加工装置３００は、レーザ光源２０２と集光光学系２０４と表面観察ユニット（撮像部）２１１とを備えている。レーザ光源２０２と集光光学系２０４と表面観察ユニット２１１とは、筐体２３１に設けられている。レーザ光源２０２は、加工対象物１に対して透過する波長のレーザ光Ｌを出射する。当該波長としては、例えば５３２ｎｍ～１５００ｎｍが挙げられる。レーザ光源２０２は、例えばファイバレーザ又は固体レーザである。集光光学系２０４は、レーザ光源２０２により出射されたレーザ光Ｌを、加工対象物１の内部に集光する。集光光学系２０４は、複数のレンズを含んで構成されている。集光光学系２０４は、圧電素子等を含んで構成された駆動ユニット２３２を介して、筐体２３１の底板２３３に設置されている。
　レーザ加工装置３００では、レーザ光源２０２から出射されたレーザ光Ｌは、ダイクロイックミラー２１０，２３８を順次透過して集光光学系２０４に入射し、ステージ１１１上の支持台１０７に載置された加工対象物１内に集光光学系２０４によって集光される。
　表面観察ユニット２１１は、加工対象物１のレーザ光入射面を観察する。表面観察ユニット２１１は、支持台１０７に支持された加工対象物１における基板１２の表面１２ａを撮像する。表面観察ユニット２１１は、観察用光源２１１ａと、検出器２１１ｂと、を有している。観察用光源２１１ａは、可視光ＶＬ１を出射する。観察用光源２１１ａとしては、特に限定されず、公知の光源を用いることができる。
　検出器２１１ｂは、加工対象物１のレーザ光入射面で反射された可視光ＶＬ１の反射光ＶＬ２を検出し、表面１２ａの画像（以下、単に「表面画像」という）を取得する。検出器２１１ｂは、ハーフカットＨｃが含まれる表面画像を取得する。また、検出器２１１ｂは、複数のマークＭが含まれる表面画像を取得する。検出器２１１ｂとしては、特に限定されず、カメラ等の公知の撮像装置を用いることができる。
　表面観察ユニット２１１では、観察用光源２１１ａから出射された可視光ＶＬ１が、ミラー２０８及びダイクロイックミラー２０９，２１０，２３８で反射又は透過されて、集光光学系２０４で加工対象物１に向けて集光される。そして、加工対象物１のレーザ光入射面で反射された反射光ＶＬ２が、集光光学系２０４で集光されてダイクロイックミラー２３８，２１０で透過又は反射された後、ダイクロイックミラー２０９を透過して検出器２１１ｂにて受光される。
　レーザ加工装置３００は、表面観察ユニット２１１で撮像された表面画像を表示する表示部２４０と、当該レーザ加工装置３００を制御する制御部２５０と、を備えている。表示部２４０としては、モニタ等を用いることができる。
　制御部２５０は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により構成されている。制御部２５０は、レーザ光源２０２を制御し、レーザ光源２０２から出射されるレーザ光Ｌの出力やパルス幅等を調節する。制御部２５０は、改質領域７を形成する際、筐体２３１、ステージ１１１（支持台１０７）の位置、及び駆動ユニット２３２の駆動の少なくとも１つを制御し、レーザ光Ｌの集光点Ｐを加工対象物１の表面３（表面１２ａ）に位置させる、又は、表面３（もしくは裏面２１）から所定距離内部の位置に位置させる。制御部２５０は、改質領域７を形成する際、筐体２３１、ステージ１１１の位置、及び駆動ユニット２３２の駆動の少なくとも１つを制御し、当該集光点Ｐを加工ライン５に沿って相対的に移動させる。
　制御部２５０は、互いに異なる方向に延在する複数の候補ライン５Ａを加工対象物１に対して設定する。制御部２５０は、複数の候補ライン５Ａのそれぞれに沿って、基板１２の内部に改質領域７が形成され且つハーフカットＨｃが形成されるように、ステージ１１１（支持台１０７）、レーザ光源２０２及び駆動ユニット２３２（集光光学系２０４）の少なくとも１つの動作を制御する。
　制御部２５０は、表面観察ユニット２１１の動作を制御し、表面画像を撮像させる。制御部２５０は、表面観察ユニット２１１によって撮像された表面画像に基づいて基準ライン５Ｂを決定し、基準ライン５Ｂを加工対象物１に対して設定する。具体的には、ハーフカットＨｃを含む複数の表面画像に画像認識処理を施し、所定本数の候補ライン５ＡのうちハーフカットＨｃの振れの度合が最も小さい候補ライン５Ａを、基板１２の結晶方位Ｋを示す基準ライン５Ｂとして加工対象物１に対して設定する。ここでは、複数のハーフカットＨｃそれぞれのクランク周期を表面画像から認識し、クランク周期が最も大きいハーフカットＨｃに対応する候補ライン５Ａを基準ライン５Ｂとして設定する。制御部２５０で実施する画像認識処理としては、特に限定されず、パターン認識等の公知の画像認識処理を採用することができる。
　制御部２５０は、基準ライン５Ｂに沿って複数のマークＭ（図１６参照）が加工対象物１に形成されるように、ステージ１１１、レーザ光源２０２及び駆動ユニット２３２の少なくとも１つの動作を制御する。
　制御部２５０は、複数のマークＭを含む表面画像に画像認識処理を施し、マークＭの並設方向を認識する。制御部２５０は、認識したマークＭの並設方向に基づいて、結晶方位Ｋを特定し、切断予定ライン５Ｃをアライメントする。例えば、制御部２５０は、マークＭの並設方向と平行になるように（結晶方位Ｋと平行となるように）、切断予定ライン５Ｃを設定、又は、既設の切断予定ライン５Ｃを変更する。
　制御部２５０は、加工対象物１の後述のストリート領域１７を通る切断予定ライン５Ｃを設定する。制御部２５０は、ストリート領域１７の延在方向が結晶方位Ｋと一致していない場合、結晶方位Ｋと平行で且つストリート領域１７の延在方向に対して傾斜する切断予定ライン５Ｃを、加工対象物１に設定する。
　次に、レーザ加工装置３００において実施されるレーザ加工方法について、図１３及び図１４のフローチャートを参照しつつ説明する。
　本実施形態のレーザ加工方法は、例えば、発光ダイオード等の半導体チップを製造する製造方法に用いられる。本実施形態に係る加工対象物切断方法では、まず、加工対象物１を用意する。この加工対象物１は、図１５（ａ）に示されるように、ベアウェハであって、基板１２を含んでいる。基板１２には、オリエンテーションフラットＯＦが設けられている。基板１２は、表面１２ａにおいて、外縁部に設けられた非有効領域１６ｘと、非有効領域１６ｘの内側に設けられた有効領域１６ｙと、を有している。有効領域１６ｙは、後述の機能素子層１５が設けられる領域である。非有効領域１６ｘは、機能素子層１５が設けられない領域である。
　続いて、加工対象物１に基準ライン５Ｂを設定する（Ｓ１０）。具体的には、まず、基板１２をステージ１１１の支持台１０７上に載置する。制御部２５０により、オリエンテーションフラットＯＦに対して平行な（又はθ方向に基準角度だけ傾く）候補ライン５Ａを、標準加工ラインとして設定とする（Ｓ１１）。制御部２５０により、標準加工ラインに対してθ方向に指定角度ずれるように、θ方向における候補ライン５Ａの角度を変更する（Ｓ１２）。θ方向は、Ｚ方向を軸方向とした回転方向である。基準角度及び指定角度は、予め設定された所定角度であり、特に限定されず、例えば基板１２の仕様又は状態等から求めることができる。
　続いて、非有効領域１６ｘにおける候補ライン５Ａに沿って、基板１２の内部にレーザ光Ｌを集光させつつ１又は複数回走査し、非有効領域１６ｘにおける基板１２の内部に１又は複数列の改質領域７を形成する。これにより、非有効領域１６ｘにおける基板１２の表面１２ａに到達するハーフカットＨｃを、当該候補ライン５Ａに沿って形成する（Ｓ１３）。複数回のレーザ光Ｌの走査では、同方向のレーザ光Ｌの走査（いわゆる片道加工）を複数回繰り返す。そして、ハーフカットＨｃを含む表面画像を表面観察ユニット２１１によって撮像し、制御部２５０の記憶部（ＲＯＭ又はＲＡＭ）に記憶する。なお、複数回のレーザ光Ｌの走査では、候補ライン５Ａに沿って往復するようにレーザ光Ｌを走査（いわゆる往復加工）してもよい。
　続いて、上記Ｓ１２及び上記Ｓ１３に係るレーザ加工を、その加工回数が予め設定された所定回数（ここでは５回）となるまで繰り返し実行する（Ｓ１４）。複数回繰り返す上記Ｓ１２では、θ方向における候補ライン５Ａの角度が同じとならないように角度を変更し、結果として、互いに異なる所定方向に延在する所定本数の候補ライン５Ａを設定する。
　続いて、制御部２５０により、記憶した複数の表面画像に画像認識処理を施し、複数のハーフカットＨｃそれぞれの状態を認識して評価する（Ｓ１５）。制御部２５０により、認識した複数のクランク周期のうち最も大きいクランク周期のハーフカットＨｃを選択する。制御部２５０により、クランク周期が最も大きいハーフカットＨｃが沿う候補ライン５Ａを、複数の候補ライン５Ａの中から選択する（Ｓ１６）。そして、制御部２５０により、選択した候補ライン５Ａを、基板１２の結晶方位Ｋを示す基準ライン５Ｂとして加工対象物１に設定する（Ｓ１７）。設定した基準ライン５Ｂの方向（結晶方位Ｋ）を、制御部２５０の記憶部に記憶する。
　例えば上記Ｓ１６では、図１５（ｂ）に示されるように、非有効領域１６ｘに設定された５つの候補ライン５Ａのうち、クランク周期が最も大きい候補ライン５Ｇが選択される。この場合、上記Ｓ１７では、候補ライン５Ｇの方向が結晶方位Ｋとして決定され、当該候補ライン５Ｇに平行な基準ライン５Ｂが、非有効領域１６ｘに設定される。基準ライン５Ｂの方向は、オリエンテーションフラットＯＦの平行方向からのθ方向における角度（最適角度）として表すことができる。基準ライン５Ｂは、非有効領域１６ｘにおいて、オリエンテーションフラットＯＦの平行方向から最適角度だけθ方向にずれて延びるラインである。
　続いて、基準ライン５Ｂに沿って並ぶ複数のマークＭを、基板１２の表面１２ａにマーキングする（Ｓ２０）。上記２０では、非有効領域１６ｘにおける基準ライン５Ｂに沿って基板１２の表面１２ａにレーザ光Ｌを集光させつつ走査し、非有効領域１６ｘにおける基板１２の表面１２ａに、基準ライン５Ｂに沿って複数のマークＭを形成する（図１６参照）。
　続いて、基板１２をステージ１１１から外し、基板１２の表面１２ａ上に機能素子層１５を形成する（Ｓ３０）。機能素子層１５は、表面１２ａの有効領域１６ｙにおいてマトリックス状に配列された複数の機能素子１５ａ（例えば、フォトダイオード等の受光素子、レーザダイオード等の発光素子、又は回路として形成された回路素子等）を含んでいる。隣り合う機能素子１５ａの間には、ストリート領域（ダイシングストリート）１７が形成されている。
　上記Ｓ３０では、オリエンテーションフラットＯＦを基準に機能素子層１５を形成する。具体的には、オリエンテーションフラットＯＦの平行方向及び垂直方向に並ぶ複数の機能素子１５ａを、表面１２ａの有効領域１６ｙ上に配列する。オリエンテーションフラットＯＦの平行方向及び垂直方向に延びる格子状のストリート領域１７を、複数の機能素子１５ａ間に形成する。
　続いて、基板１２及び機能素子層１５を含む加工対象物１の裏面２１にエキスパンドテープを貼り付け、当該加工対象物１をステージ１１１上に載置する。複数のマークＭを含む表面画像を表面観察ユニット２１１によって撮像する。制御部２５０により、当該表面画像から複数のマークＭの並設方向を認識する。制御部２５０により、複数のマークＭの並設方向を結晶方位Ｋとして特定する。制御部２５０により、マークＭの並設方向に対して平行で且つストリート領域１７を通る切断予定ライン５Ｃと、マークＭの並設方向に直交し且つストリート領域１７を通る切断予定ライン５Ｃと、を設定する（Ｓ４０）。つまり、複数の機能素子１５ａ間のストリート領域１７を通る格子状の切断予定ライン５Ｃを、特定した結晶方位Ｋの平行方向及び直交方向に沿って延びるように、θ方向における角度を調整して設定する。
　図１７は、機能素子層１５を拡大して示す平面図である。図１７に示されるように、例えば上記Ｓ４０では、切断予定ライン５Ｃが加工対象物１のストリート領域１７を通るように設定される。加えて、この切断予定ライン５Ｃは、ストリート領域１７中において、結晶方位Ｋの平行方向及び直交方向に沿うように設定される。図示する例では、ストリート領域１７の延在方向（機能素子１５ａが並ぶ方向）が結晶方位Ｋと一致していない。この場合、上記Ｓ４０では、Ｚ方向から見てストリート領域１７の延在方向に対して傾斜し、且つ結晶方位Ｋと平行になるように、ストリート領域１７を通る切断予定ライン５Ｃが設定される。また、Ｚ方向から見てストリート領域１７の延在方向に対して傾斜し、且つ結晶方位Ｋと垂直になるように、ストリート領域１７を通る切断予定ライン５Ｃが設定される。
　続いて、加工対象物１を切断予定ライン５Ｃに沿って切断し、複数の半導体チップ（例えばメモリ、ＩＣ、発光素子、受光素子等）を形成する（Ｓ５０）。具体的には、加工対象物１の内部にレーザ光Ｌを集光させつつ切断予定ライン５Ｃに沿って１又は複数回走査する。これにより、切断予定ライン５Ｃに沿って、加工対象物１の内部に１又は複数列の改質領域７を形成する。そして、エキスパンドテープを拡張することで、当該改質領域７を切断の起点として、加工対象物１を切断予定ライン５Ｃに沿って切断し、複数の半導体チップとして互いに離間させる。
　ところで、加工ライン５に沿って切断された加工対象物１の切断面に出現する段差の数は、加工ライン５に沿って改質領域７を形成した場合に生じるハーフカットＨｃの振れの度合が大きいほど多くなることが見出される。この知見の下、本実施形態では、互いに異なる方向に延在する複数の候補ライン５Ａのそれぞれに沿ったハーフカットＨｃを含む表面画像に基づいて、基準ライン５Ｂが加工対象物１に対して設定される。
　これにより、基準ライン５Ｂに平行な方向に延在する切断予定ライン５Ｃを設定することが可能となる。その結果、基板１２の結晶方位Ｋに対して切断予定ライン５Ｃがずれて設定されるのを抑制することができる。加工対象物１を切断して得られたチップの切断面（端面）に段差が出現するのを抑制し、チップの切断面の平滑化ひいては鏡面化することができる。更にチップの歩留まりを向上させることができる。
　ちなみに、一般的に、オリエンテーションフラットＯＦと結晶方位Ｋとは、その方向が最大約１°程度ずれていることがある。よって、オリエンテーションフラットＯＦと平行に切断予定ライン５Ｃを設定する場合に比べて、上記作用効果を有する本実施形態は特に効果的である。
　本実施形態では、制御部２５０により、互いに異なる所定方向に延在する所定本数の候補ライン５Ａを設定し、所定本数の候補ライン５ＡのうちハーフカットＨｃの振れの度合が最も小さい候補ライン５Ａを基準ライン５Ｂとして設定する。これにより、所定本数の候補ライン５Ａについてのみ、レーザ光Ｌの照射、ハーフカットＨｃの状態の確認等を実施すればよいので、基準ライン５Ｂの設定を簡易に実施することができる。
　本実施形態では、制御部２５０により、加工対象物１に設けられたオリエンテーションフラットＯＦを基準として、互いに異なる所定方向に延在する所定本数の候補ライン５Ａを基板１２に対して設定する。つまり、オリエンテーションフラットＯＦと平行な標準加工ラインを設定し、この標準加工ラインを基準に所定本数の候補ライン５Ａを設定する。これにより、加工対象物１ごとに候補ライン５Ａの設定がばらつくのを抑制することができる。特に、オリエンテーションフラットＯＦの方向と結晶方位Ｋの方向との一致精度が高い場合、複数の候補ライン５Ａの設定が標準加工ラインから微調整することで足りるために有効である。更に、加工対象物１からチップを量産する場合に有効である。
　本実施形態は、表面観察ユニット２１１によって撮像された表面画像を表示する表示部２６０を備えている。これにより、オペレータがハーフカットＨｃの状態の確認等を実施することができる。
　本実施形態では、基準ライン５Ｂに沿って複数のマークＭを加工対象物１に形成する。これにより、複数のマークＭを基準として、基準ライン５Ｂに平行な方向に延在する切断予定ライン５Ｃを加工対象物１に対して設定することができる。
　本実施形態では、基準ライン５Ｂに平行な方向に延在する切断予定ライン５Ｃを加工対象物１に対して設定し、切断予定ライン５Ｃに沿って基板１２の内部に改質領域７を形成する。これにより、候補ライン５Ａに沿ってのレーザ光Ｌの照射、ハーフカットＨｃの状態の確認、基準ライン５Ｂの設定、切断予定ライン５Ｃの設定、切断予定ライン５Ｃに沿ってのレーザ光Ｌの照射等の一連の工程を、同一のレーザ加工装置３００上で実施することができる。
　本実施形態では、基板１２の非有効領域１６ｘに候補ライン５Ａ及び基準ライン５Ｂを設定し、基板１２の非有効領域１６ｘにおける表面１２ａに複数のマークＭを形成している。これにより、加工対象物１を切断してチップを製造するに当たり、通常は除去されて廃棄される部分（非有効領域１６ｘ）を有効活用することができる。なお、候補ライン５Ａ及び基準ライン５Ｂは、非有効領域１６ｘに設定されてもよい。複数のマークＭは、有効領域１６ｙに形成されてもよい。
　本実施形態では、候補ライン５Ａに沿って複数列の改質領域７を形成してハーフカットＨｃを形成する際、候補ライン５Ａに沿って往復するようにレーザ光Ｌを走査するのではなく、同方向のレーザ光Ｌの走査を複数回繰り返す。これにより、改質領域７からのハーフカットＨｃを好適に表面１２ａに到達させ、ハーフカットＨｃの振れ（クランク形状）を顕著に生じさせることができる。
　なお、本実施形態は、上記に限定されず、以下のように構成してもよい。
　本実施形態では、基準マークとして、基準ライン５Ｂに沿って並ぶ複数のマークＭを形成したが、形成する基準マークは特に限定されない。例えば、オリエンテーションフラットＯＦとは別の新たなオリエンテーションフラット（基板１２の外周面の一部に形成された平面）を、基準マークとして基準ライン５Ｂと平行に設けてもよい。最適な候補ライン５ＡのハーフカットＨｃを利用して切断した面を、基準マークとしての新たなオリエンテーションフラットとしてもよい。レーザ光Ｌの照射によって基準ライン５Ｂに沿って加工対象物１の内部に改質領域７を形成し、その改質領域７を切断の起点として切断した面を、基準マークとしての新たなオリエンテーションフラットとしてもよい。なお、当該新たなオリエンテーションフラットの形成には、公知の種々の加工方法を採用できる。
　基準マークは、基板１２内の改質領域７から表面１２ａに到達した亀裂であってもよい。基準マークは、結晶方位を示す形状（２次元形状及び３次元形状を含む）、模様、色彩、表示、１次元コード、２次元コード等、又はこれらの組み合わせにより構成されていてもよい。基準マークは、基準ライン５Ｂに沿って形成したケガキ線であってもよい。
　本実施形態では、制御部２５０において基板１２の表面画像に画像認識処理を行い、ハーフカットＨｃの振れの度合を自動で認識したが、表示部２４０に表示された表面画像から又は目視でオペレータがハーフカットＨｃの振れの度合を認識してもよい。この場合、例えば制御部２５０に接続された操作部において、当該オペレータが、ハーフカットＨｃの振れの度合に基づき基準ライン５Ｂを設定する操作を行うことにより、基準ライン５Ｂを加工対象物１に設定してもよい。
　本実施形態では、制御部２５０において基板１２の表面画像に画像認識処理を行い、複数のマークＭを自動で認識したが、表示部２４０に表示された表面画像から又は目視でオペレータが複数のマークＭを認識してもよい。この場合、例えば制御部２５０に接続された操作部において、当該オペレータが複数のマークＭの並設方向と平行な切断予定ライン５Ｃを設定する操作を行うことにより、切断予定ライン５Ｃを加工対象物１に設定してもよい。
　本実施形態では、基板１２の表面１２ａ上に機能素子層１５を形成する上記Ｓ３０において、オリエンテーションフラットＯＦを基準に機能素子層１５を形成したが、複数のマークＭを基準に機能素子層１５を形成してもよい。具体的には、複数のマークＭの並設方向及びその垂直方向に並ぶ複数の機能素子１５ａを表面１２ａの有効領域１６ｙに配列し、複数のマークＭの並設方向及びその垂直方向に延びる格子状のストリート領域１７を複数の機能素子１５ａ間に形成してもよい。これにより、複数の機能素子１５ａ及びストリート領域１７を、結晶方位Ｋに沿って精度よく配置することができる。
　本実施形態では、基板１２にマーキングを行う上記Ｓ２０の後に、機能素子層１５を形成する上記Ｓ３０を実施したが、これに限定されず、機能素子１５ａが基板１２に予め形成されている加工対象物１（いわゆる、デバイス形成済みウェハ）を用いてもよい。すなわち、機能素子１５ａが基板１２に予め形成されている加工対象物１に対して基準ライン５Ｂを設定する上記Ｓ１０の後、マーキングを行う上記Ｓ２０を実施し、そのまま切断予定ラインを設定する上記Ｓ４０を実施してもよい。この場合、マーキングを行う上記Ｓ２０を実施せず、上記Ｓ４０において、設定された基準ライン５Ｂと平行になるように切断予定ライン５Ｃを設定してもよい。
　次に、第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態の説明では、上記第１実施形態と異なる点について説明する。
　本実施形態において、制御部２５０は、表面観察ユニット２１１によって撮像された表面画像に基づいて、ハーフカットＨｃの振れの度合が所定範囲内に収まるまで、複数の候補ライン５Ａを加工対象物１に対して順次に設定する。制御部２５０は、ハーフカットＨｃの振れの度合が所定範囲内に収まった候補ライン５Ａを、基準ライン５Ｂとして加工対象物１に対して設定する。ここでは、クランク周期が閾値以上となるハーフカットＨｃが沿う候補ライン５Ａを、基準ライン５Ｂとして設定する。
　図１８に示されるように、第２実施形態に係るレーザ加工方法は、上記Ｓ１０において、以下のとおり基準ライン５Ｂを設定する。すなわち、まず、基板１２をステージ１１１の支持台１０７上に載置する。オリエンテーションフラットＯＦに対して平行な（又はθ方向に基準角度だけ傾く）候補ライン５Ａを、標準加工ラインとして設定とする（Ｓ６１）。
　続いて、非有効領域１６ｘの候補ライン５Ａに沿って、基板１２の内部にレーザ光Ｌを集光させつつ１又は複数回走査し、非有効領域１６ｘにおける基板１２の内部に１又は複数列の改質領域７を形成する。これにより、非有効領域１６ｘにおける基板１２の表面１２ａに到達するハーフカットＨｃを、当該候補ライン５Ａに沿って形成する（Ｓ６２）。そして、ハーフカットＨｃを含む表面画像を表面観察ユニット２１１によって撮像し、制御部２５０の記憶部（ＲＯＭ又はＲＡＭ）に記憶する。
　続いて、制御部２５０により、記憶した表面画像に画像認識処理を施し、そのハーフカットＨｃの状態を認識して評価する（Ｓ６３）。ハーフカットＨｃのクランク周期が閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ６４）。上記Ｓ６４でＮＯの場合（クランク周期が閾値よりも小さい場合）、認識結果に応じて候補ライン５Ａのθ方向における角度を変更し、新たな候補ライン５Ａを設定する（Ｓ６５）。
　上記Ｓ６５では、平面視において、ハーフカットＨｃの振れの方向に候補ライン５Ａが回転するθ方向の向き（正方向か又は負方向か）を、指定回転方向として求める。ハーフカットＨｃのクランク周期から、予め設定されたデータ関数又はデータテーブルを用い、指定回転角度を求める。指定回転方向に指定角度ずれるように、θ方向における候補ライン５Ａの角度を変更する。上記Ｓ６５の後、上記Ｓ６２へ戻る。
　なお、閾値は、結晶方位Ｋの方向と候補ライン５Ａの方向との角度ずれΔθが十分に小さいときのクランク周期に基づいて設定できる。データ関数又はデータテーブルは、結晶方位Ｋに対して候補ライン５Ａが成す角度とクランク周期（ハーフカットＨｃの振れの度合）との相関関係６６（図１９（ｂ）参照）に関するデータである。閾値とデータ関数又はデータテーブルとは、制御部２５０の記憶部（ＲＯＭ）に記憶されている。ちなみに、θ方向におけるクランク形状の振れ側へ加工ライン５を回転することは、θ方向におけるクランク形状の振れ側と反対側へ加工対象物１を回転することと同義である。
　上記Ｓ６４でＹＥＳの場合（クランク周期が閾値以上の場合）、現在の候補ライン５Ａを基準ライン５Ｂとして設定し、設定した基準ライン５Ｂの方向を結晶方位Ｋとして制御部２５０の記憶部に記憶する（Ｓ６６）。
　図１９（ａ）及び図１９（ｂ）に示される例においては、まず、候補ライン５Ａ１に沿ってレーザ加工され、ハーフカットＨｃが形成される。当該ハーフカットＨｃのクランク周期Ｃ１は閾値αよりも小さいことから、候補ライン５Ａ２が新たに設定される。続いて、候補ライン５Ａ２に沿ってレーザ加工され、ハーフカットＨｃが形成される。当該ハーフカットＨｃのクランク周期Ｃ２は閾値αよりも未だ小さいことから、候補ライン５Ａ３が新たに設定される。続いて、候補ライン５Ａ３に沿ってレーザ加工され、ハーフカットＨｃが形成される。当該ハーフカットＨｃのクランク周期Ｃ３は閾値α以上である。よって、当該候補ライン５Ａ３が基準ライン５Ｂと設定される。その後、上記２０では、基準ライン５Ｂに沿って複数のマークＭを形成される。
　以上、本実施形態においても、基板１２の結晶方位Ｋに対して切断予定ライン５Ｃがずれて設定されるのを抑制することができる上記効果が奏される。
　本実施形態では、制御部２５０によりハーフカットＨｃの振れの度合が所定範囲内に収まる（ここでは、クランク周期が閾値αとなる）まで、複数の候補ライン５Ａを加工対象物１に対して順次に設定する。そして、ハーフカットＨｃの振れの度合が所定範囲内に収まった候補ライン５Ａを、基準ライン５Ｂとして設定する。これにより、加工対象物１に対する基準ライン５Ｂの設定を、所望の精度で実施することができる。例えば、閾値αを結晶方位Ｋと候補ライン５Ａの方向とが一致するときに対応する値とすることで、結晶方位Ｋと基準ライン５Ｂとの高い一致精度を実現できる。
　本実施形態では、制御部２５０により、加工対象物１に設けられたオリエンテーションフラットＯＦを基準として、最初の候補ライン５Ａ１を加工対象物１に対して設定する。つまり、オリエンテーションフラットＯＦと平行な標準加工ラインを設定し、この標準加工ラインを基準に候補ライン５Ａ１を設定する。この場合、加工対象物１ごとに候補ライン５Ａの設定がばらつくのを抑制することができる。
　本実施形態の制御部２５０は、結晶方位Ｋに対して候補ライン５Ａが成す角度とハーフカットＨｃの振れの度合との相関関係６６（データ関数又はデータテーブル）を記憶する記憶部を有している。これにより、上記Ｓ６５において新たな候補ライン５Ａを設定するときに、当該相関関係６６を指標とすることができる。その結果、基準ライン５Ｂが設定されるまでに順次に設定される候補ライン５Ａの本数を、減少させることができる。
　次に、第３実施形態について説明する。なお、第３実施形態の説明では、上記第１実施形態と異なる点について説明する。
　本実施形態において、制御部２５０は、予め設定された基準方向に対して成すθ方向角度であるライン回転角度（以下、単に「ライン回転角度」という）が互いに異なる複数の候補ライン５Ａを、加工対象物１に対して設定する。ここでの基準方向は、上記標準加工ラインに沿った方向であって、オリエンテーションフラットＯＦに対して平行な（又はθ方向に基準角度だけ傾く）方向である。
　制御部２５０は、複数の候補ライン５Ａそれぞれのハーフカット（亀裂）Ｈｃが当該候補ライン５Ａに対して傾斜する傾斜方向を検出する。ここでの制御部２５０は、複数の候補ライン５ＡそれぞれのハーフカットＨｃについて、複数の当該候補ライン５Ａそれぞれに対して傾斜して延びる場合に、その傾斜方向が複数の当該候補ライン５Ａに対して一方側か他方側（一方側の反対側）かを検出する。傾斜方向は、候補ライン５Ａに対する角度ずれΔθの方向である。傾斜方向としては、ハーフカットＨｃが左右方向に沿って延びるように見て、ハーフカットＨｃが上側に傾斜して延びる場合を「上側」とし、ハーフカットＨｃが下側に傾斜して延びる場合を「下側」とする場合がある。ハーフカットＨｃの傾斜方向は、ハーフカットＨｃがクランク形状を有するか否かによらない。つまり、ハーフカットＨｃは、クランク形状を有さずに傾斜する場合がある。
　制御部２５０は、複数の候補ライン５Ａのうち、ハーフカットＨｃの傾斜方向が候補ライン５Ａの一方側で且つライン回転角度が最も大きい（又は小さい）第１候補ラインを検出する。制御部２５０は、複数の候補ライン５Ａのうち、ハーフカットＨｃの傾斜方向が候補ライン５Ａの他方側で且つライン回転角度が最も小さい（又は大きい）第２候補ラインを検出する。つまり、制御部２５０は、複数の候補ライン５Ａをライン回転角度が大きい又は小さい順に探索した場合において、ハーフカットＨｃの傾斜方向が反転する直前の候補ライン５Ａを第１候補ラインとして検出すると共に、直後の候補ライン５Ａを第２候補ラインとして検出する。
　そして、制御部２５０は、第１候補ライン及び第２候補ラインに基づいて、基準ライン５Ｂを加工対象物１に設定する。具体的には、第１候補ラインの基準方向に対して成す角度を第１ライン回転角度とし、第２候補ラインの基準方向に対して成す角度を第２ライン回転角度とすると、制御部２５０は、第１ライン回転角度と第２ライン回転角度との間の角度についてをライン回転角度とする候補ライン５Ａを、基準ライン５Ｂとして設定する。換言すると、第１候補ラインよりもライン回転角度が大きく（又は小さく）、且つ、第２候補ラインよりもライン回転角度が小さい（又は大きい）候補ライン５Ａを、基準ライン５Ｂとして設定する。
　あるいは、制御部２５０は、第１及び第２ライン回転角度間の角度をライン回転角度とする候補ライン５Ａが存在しない場合、第１及び第２ライン回転角度間の当該角度だけ基準方向に対して傾斜するラインを新たに求め、このラインを基準ライン５Ｂとして設定してもよい。制御部２５０は、第１及び第２ライン回転角度間の角度に対応する候補ライン５Ａが複数ある場合、これら複数の候補ライン５Ａの何れかを基準ライン５Ｂとして適宜設定してもよい。制御部２５０は、複数の候補ライン５Ａのうち、ハーフカットＨｃが傾斜していない候補ライン５Ａを、基準ライン５Ｂとして設定してもよい。
　図２０に示されるように、第３実施形態に係るレーザ加工方法は、上記Ｓ１０において、以下のとおり基準ライン５Ｂを設定する。すなわち、まず、基板１２をステージ１１１の支持台１０７上に載置する。ライン回転角度が互いに異なる複数の候補ライン５Ａを、加工対象物１に対して設定する（Ｓ３１）。
　続いて、複数の候補ライン５Ａに沿って、基板１２の内部にレーザ光Ｌを集光させつつ１又は複数回走査し、基板１２の内部に１又は複数列の改質領域７を形成する。これにより、基板１２の表面１２ａに到達するハーフカットＨｃを、複数の当該候補ライン５Ａそれぞれに沿って形成する（Ｓ３２）。そして、ハーフカットＨｃを含む表面画像を表面観察ユニット２１１によって撮像し、制御部２５０の記憶部（ＲＯＭ又はＲＡＭ）に記憶する。
　続いて、制御部２５０により、記憶した表面画像に画像認識処理を施し、複数の候補ライン５ＡそれぞれのハーフカットＨｃが当該候補ライン５Ａに対して傾斜するか否か、及び、傾斜する場合の当該傾斜方向を検出する（Ｓ３３）。制御部２５０により、複数の候補ライン５Ａの中から第１候補ライン及び第２候補ラインを特定し、これら第１及び第２候補ラインに基づき候補ライン５Ａを選択する。具体的には、第１及び第２ライン回転角度間のライン回転角度に対応する候補ライン５Ａを選択する（Ｓ３４）。選択した候補ライン５Ａを基準ライン５Ｂとして設定し、設定した基準ライン５Ｂの方向を結晶方位Ｋとして制御部２５０の記憶部に記憶する（Ｓ３５）。
　図２１（ａ）は、第３実施形態に係るレーザ加工方法の加工結果の例を示す図である。図２１（ａ）のレーザ加工方法では、複数の候補ライン５Ａ間の距離（最接近距離）は、１００μｍとしている。レーザ光Ｌの出力は、３．５μＪとしている。
　図２１（ａ）に示される結果では、ハーフカットＨｃの傾斜方向は、ライン回転角度が０ｄｅｇ～０．０２４ｄｅｇにおいて上側で、０．０２５ｄｅｇで傾斜せず、０．０２６ｄｅｇで反転して下側となり、０．０２６ｄｅｇ～０．０４ｄｅｇにおいて下側である。ライン回転角度が０．０２ｄｅｇ～０．０２６ｄｅｇのハーフカットＨｃには、クランク形状が含まれていない。ライン回転角度が０．０２５ｄｅｇの候補ライン５Ａが、基準ライン５Ｂとして設定される。すなわち、ライン回転角度を０．０２５ｄｅｇとする候補ライン５Ａの方向が、最適角度（結晶方位Ｋ）に対応する。なお、この場合、ライン回転角度が０．０２４ｄｅｇの候補ライン５Ａが第１候補ライン（又は第２候補ライン）であり、ライン回転角度が０．０２６ｄｅｇの候補ライン５Ａが第２候補ライン（又は第１候補ライン）である。
　図２１（ｂ）は、第３実施形態に係るレーザ加工方法の加工結果の他の例を示す図である。図２１（ｂ）のレーザ加工方法では、複数の候補ライン５Ａ間の距離（最接近距離）は、５０μｍとしている。レーザ光Ｌの出力は、図２１（ａ）のレーザ加工方法の出力よりも高い４．５μＪとしている。
　図２１（ｂ）に示される結果においても、ハーフカットＨｃの傾斜方向は、ライン回転角度が０ｄｅｇ～０．０２４ｄｅｇにおいて上側で、０．０２５ｄｅｇで傾斜せず、０．０２６ｄｅｇで反転して下側となり、０．０２６ｄｅｇ～０．０４ｄｅｇにおいて下側である。ライン回転角度が０．０２３ｄｅｇ～０．０２６ｄｅｇのハーフカットＨｃには、クランク形状が含まれていない。ライン回転角度が０．０２５ｄｅｇの候補ライン５Ａが、基準ライン５Ｂとして設定される。すなわち、ライン回転角度を０．０２５ｄｅｇとする候補ライン５Ａの方向が、最適角度（結晶方位Ｋ）に対応する。なお、この場合においても、ライン回転角度が０．０２４ｄｅｇの候補ライン５Ａが第１候補ライン（又は第２候補ライン）であり、ライン回転角度が０．０２６ｄｅｇの候補ライン５Ａが第２候補ライン（又は第１候補ライン）である。
　以上、本実施形態でも、加工対象物１の基板１２の結晶方位Ｋに対して切断予定ライン５Ｃがずれて設定されるのを抑制することができる。また、第１候補ラインのライン回転角度と第２候補ラインのライン回転角度との間の角度は、基板１２の結晶方位Ｋに対応することが見出される。よって、基板１２の結晶方位Ｋを示すラインである基準ライン５Ｂを第１及び第２候補ラインに基づき設定することで、当該基準ライン５Ｂを高精度（０．００１ｄｅｇ精度で）に設定できる。
　本実施形態は、ハーフカットＨｃがクランク形状（つまり、周期的に繰り返されるような振れの形状）を有さない場合においても対応できる。本実施形態では、設定する複数の候補ライン５Ａ間の距離が５０μｍと狭い場合（例えば、隣り合う機能素子１５ａの間の距離より狭い場合）でも、精度よく基準ライン５Ｂを設定できる。
　なお、制御部２５０は、上記Ｓ３２の後、複数の候補ライン５Ａの複数のハーフカットＨｃの少なくとも何れかがクランク形状を有さないこと確認（判定）し、クランク形状を有さない場合に、上記Ｓ３３～Ｓ３５を実施してもよい。一方、複数のハーフカットＨｃの全てがクランク形状を有する場合には、上記Ｓ３３～Ｓ３５を実施せずに、上記第１実施形態又は上記第第２実施形態と同様な処理を実施してもよい。ちなみに、本実施形態は、上記第１実施形態又は上記第２実施形態において複数のハーフカットＨｃの少なくとも何れかがクランク形状を有さない場合に、実施されてもよい。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。
　上記本実施形態では、切断予定ライン５Ｃに沿って加工対象物１の内部に改質領域７を形成することにより、加工対象物１を切断予定ライン５Ｃに沿って切断したが、加工対象物１の切断する工程及び構成は特に限定されない。例えば、切断予定ライン５Ｃに沿ってダイシングブレードによるブレードダイシングを行って加工対象物１を切断する工程及び構成を備えていてもよい。例えば、切断予定ライン５Ｃに沿ってアブレーション加工を行って加工対象物１を切断する工程及び構成を備えていてもよい。加工対象物１を切断予定ライン５Ｃに沿って切断できるものであれば、公知の工程及び構成（装置）を採用することができる。
　上記実施形態では、加工対象物１の内部において、改質領域７を１列のみ形成してもよいし、改質領域７を厚さ方向の位置が互いに異なる２列以上形成してもよい。上記実施形態では、「レーザ光入射面」を表面３（表面１２ａ）とし、「レーザ光入射面の反対面」を裏面２１としたが、裏面２１が「レーザ光入射面」とされる場合、表面３が「レーザ光入射面の反対面」となる。上記「一致」には、完全一致だけでなく、略一致が含まれる。上記「一致」には、設計誤差、製造誤差及び計測誤差が含まれる。
　本発明の一側面は、上記レーザ加工装置又は上記レーザ加工方法により製造されたチップとして捉えることもできる。本発明の一側面は、オリエンテーションフラットＯＦと平行な方向に沿って加工ライン５を設定する場合にのみ適用されてもよいし、オリエンテーションフラットＯＦと垂直な方向に沿って加工ライン５を設定する場合にのみ適用されてもよい。更に、本発明の一側面は、オリエンテーションフラットＯＦと平行な方向及び垂直な方向に沿って加工ライン５を設定する場合に適用されてもよい。上記において、制御部２５０は、候補ライン設定部、動作制御部、基準ライン設定部、切断予定ライン設定部及び記憶部を構成する。
　本発明の一側面によれば、加工対象物の基板の結晶方位に対して切断予定ラインがずれて設定されるのを抑制することができるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することが可能となる。
　１…加工対象物、３，１２ａ…表面、５Ａ…候補ライン、５Ｂ…基準ライン、５Ｃ…切断予定ライン、７…改質領域、１２…基板、１００，３００…レーザ加工装置、１０７…支持台、２０２…レーザ光源、２０４…集光光学系、２１１…表面観察ユニット（撮像部）、２４０…表示部、２５０…制御部（候補ライン設定部，動作制御部，基準ライン設定部，切断予定ライン設定部，記憶部）、Ｈｃ…ハーフカット（亀裂）、Ｋ…結晶方位、Ｌ…レーザ光、Ｍ…マーク（基準マーク）、ＯＦ…オリエンテーションフラット。

Claims (14)

  1. 　結晶材料からなる基板を含む加工対象物を支持する支持台と、
    　レーザ光を出射するレーザ光源と、
    　前記レーザ光源から出射された前記レーザ光を、前記支持台に支持された前記加工対象物に集光する集光光学系と、
    　前記支持台に支持された前記加工対象物の表面を撮像する撮像部と、
    　互いに異なる方向に延在する複数の候補ラインを前記加工対象物に対して設定する候補ライン設定部と、
    　複数の前記候補ラインのそれぞれに沿って、前記基板の内部に改質領域が形成され、且つ前記改質領域から前記加工対象物の前記表面に亀裂が到達するように、前記支持台、前記レーザ光源及び前記集光光学系の少なくとも１つの動作を制御する動作制御部と、
    　前記撮像部によって撮像された前記亀裂の画像に基づいて前記基板の結晶方位を示すラインとして決定された基準ラインを前記加工対象物に対して設定する基準ライン設定部と、を備える、レーザ加工装置。
  2. 　前記候補ライン設定部は、互いに異なる所定方向に延在する所定本数の前記候補ラインを前記加工対象物に対して設定し、
    　前記基準ライン設定部は、所定本数の前記候補ラインのうち前記亀裂の振れの度合が最も小さい前記候補ラインを前記基準ラインとして前記加工対象物に対して設定する、請求項１記載のレーザ加工装置。
  3. 　前記候補ライン設定部は、前記加工対象物に設けられたオリエンテーションフラットを基準として、互いに異なる所定方向に延在する所定本数の前記候補ラインを前記加工対象物に対して設定する、請求項２記載のレーザ加工装置。
  4. 　前記候補ライン設定部は、前記撮像部によって撮像された前記亀裂の画像に基づいて、前記亀裂の振れの度合が所定範囲内に収まるまで、複数の前記候補ラインを前記加工対象物に対して順次に設定し、
    　前記基準ライン設定部は、前記亀裂の振れの度合が所定範囲内に収まった前記候補ラインを前記基準ラインとして前記加工対象物に対して設定する、請求項１記載のレーザ加工装置。
  5. 　前記候補ライン設定部は、前記加工対象物に設けられたオリエンテーションフラットを基準として、最初の前記候補ラインを前記加工対象物に対して設定する、請求項４記載のレーザ加工装置。
  6. 　前記結晶方位に対して前記候補ラインが成す角度と前記亀裂の振れの度合との関係を予め記憶している記憶部を更に備える、請求項４又は５記載のレーザ加工装置。
  7. 　前記候補ライン設定部は、
    　　基準方向に対して成す角度が互いに異なる複数の前記候補ラインを前記加工対象物に対して設定し、
    　前記基準ライン設定部は、
    　　複数の前記候補ラインそれぞれの前記亀裂が当該候補ラインに対して傾斜する傾斜方向を検出し、
    　　複数の前記候補ラインのうち、前記亀裂の傾斜方向が当該候補ラインの一方側で且つ前記基準方向に対して成す角度が最も大きい又は小さい第１候補ラインと、前記亀裂の傾斜方向が当該候補ラインの他方側で且つ前記基準方向に対して成す角度が最も小さい又は大きい第２候補ラインと、に基づいて、前記基準ラインを前記加工対象物に設定する、請求項１～６の何れか一項記載のレーザ加工装置。
  8. 　前記撮像部によって撮像された前記亀裂の画像を表示する表示部を更に備える、請求項１～７のいずれか一項記載のレーザ加工装置。
  9. 　前記動作制御部は、前記基準ライン設定部によって設定された前記基準ラインに沿って、前記結晶方位を示す基準マークが前記加工対象物に形成されるように、前記支持台、前記レーザ光源及び前記集光光学系の少なくとも１つの動作を制御する、請求項１～８のいずれか一項記載のレーザ加工装置。
  10. 　前記基準ライン設定部によって設定された前記基準ラインに平行な方向に延在する切断予定ラインを前記加工対象物に対して設定する切断予定ライン設定部を更に備え、
    　前記動作制御部は、前記切断予定ライン設定部によって設定された前記切断予定ラインに沿って、前記基板の内部に前記改質領域が形成されるように、前記支持台、前記レーザ光源及び前記集光光学系の少なくとも１つの動作を制御する、請求項１～９のいずれか一項記載のレーザ加工装置。
  11. 　結晶材料からなる基板を含む加工対象物に対して、互いに異なる方向に延在する複数の候補ラインを設定する第１工程と、
    　複数の前記候補ラインのそれぞれに沿って、前記基板の内部に改質領域が形成され、且つ前記改質領域から前記加工対象物の表面に亀裂が到達するように、レーザ光を前記加工対象物に集光する第２工程と、
    　前記亀裂の状態に基づいて前記基板の結晶方位を示すラインとして決定された基準ラインを前記加工対象物に対して設定する第３工程と、を含む、レーザ加工方法。
  12. 　前記第１工程においては、互いに異なる所定方向に延在する所定本数の前記候補ラインを前記加工対象物に対して設定し、
    　前記第３工程においては、所定本数の前記候補ラインのうち前記亀裂の振れの度合が最も小さい前記候補ラインを前記基準ラインとして前記加工対象物に対して設定する、請求項１１記載のレーザ加工方法。
  13. 　前記第１工程においては、前記亀裂の状態に基づいて、前記亀裂の振れの度合が所定範囲内に収まるまで、複数の前記候補ラインを前記加工対象物に対して順次に設定し、
    　前記第３工程においては、前記亀裂の振れの度合が所定範囲内に収まった前記候補ラインを前記基準ラインとして前記加工対象物に対して設定する、請求項１１記載のレーザ加工方法。
  14. 　前記第１工程では、
    　　基準方向に対して成す角度が互いに異なる複数の前記候補ラインを前記加工対象物に対して設定し、
    　前記第３工程では、
    　　複数の前記候補ラインそれぞれの前記亀裂が当該候補ラインに対して傾斜する傾斜方向を検出し、
    　　複数の前記候補ラインのうち、前記亀裂の傾斜方向が当該候補ラインの一方側で且つ前記基準方向に対して成す角度が最も大きい又は小さい第１候補ラインと、前記亀裂の傾斜方向が当該候補ラインの他方側で且つ前記基準方向に対して成す角度が最も小さい又は大きい第２候補ラインと、に基づいて、前記基準ラインを前記加工対象物に設定する、請求項１１～１３の何れか一項記載のレーザ加工方法。
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