WO2025169591A1 - レーザ加工装置、及び、レーザ加工方法 - Google Patents

Abstract

対象物にレーザ光を照射することで前記対象物に改質領域を形成するためのレーザ加工装置であって、前記対象物を支持する支持部と、前記支持部によって支持された前記対象物に前記レーザ光を照射する照射部と、前記レーザ光の集光スポットが前記対象物に対して相対移動するように、前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させる移動部と、前記支持部、前記照射部、及び、前記移動部を制御することにより、前記対象物における前記レーザ光の入射面に沿う加工ラインに沿って前記集光スポットを移動させながら前記対象物に前記レーザ光を照射することで、前記加工ラインに沿って前記改質領域を形成する加工処理を実行する制御部と、を備え、前記照射部は、前記レーザ光を変調するための空間光変調器と、前記空間光変調器を経た前記レーザ光を前記対象物に向けて集光する集光レンズと、を含む、レーザ加工装置。

Description

レーザ加工装置、及び、レーザ加工方法

　本開示は、レーザ加工装置、及び、レーザ加工方法に関する。

　特許文献１には、板状の加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、加工対象物の切断予定ラインに沿って、切断の起点となる改質領域を加工対象物の内部に形成するレーザ加工方法が記載されている。このレーザ加工方法は、第１の改質領域を加工対象物の内部に形成し、加工対象物の厚さ方向に平行であり、且つ切断予定ラインを含む面に対して傾斜する方向に延びる第１の割れを第１の改質領域から発生させる工程と、第２の改質領域を加工対象物の内部に形成し、第１の割れと連結するように、加工対象物の厚さ方向に平行であり、且つ切断予定ラインを含む面に対して傾斜する方向に延びる第２の割れを第２の改質領域から発生させる工程と、を含む。

特開２００８－０１６４８６号公報

　上記特許文献１に係るレーザ加工方法では、レーザ加工時における加工対象物の反りを抑制する目的から、改質領域から延びる亀裂を、加工対象物の厚さ方向に平行であり、且つ切断予定ラインを含む面に対して傾斜するようにしている。

　これに対して、加工対象物の結晶面に応じて、改質領域から延びる亀裂が意図せずに傾斜する場合がある。一例として、加工対象物が、レーザ光の入射面が＜１１１＞面である結晶方位＜１１１＞ウェハである場合、入射面に直交する（１１０）面に沿う加工ラインに沿ってレーザ光を照射して改質領域を形成すると、当該改質領域から延びる亀裂は傾斜しにくいが、入射面及び（１１０）面に直交する別の加工ラインに沿ってレーザ光を照射して改質領域を形成すると、当該改質領域から延びる亀裂が、（１１１）面の影響により傾斜しやすい。

　このとき、亀裂の進展に影響する（１１１）面は、当該別の加工ラインの延びる方向（加工進行方向）をＸ方向とし、レーザ光の入射面に交差する方向をＺ方向とし、Ｘ方向及びＺ方向に交差する方向をＹ方向とした場合、Ｙ方向及びＺ方向を含むＹＺ面内において、Ｚ方向に対して傾斜している。したがって、亀裂も、同方向に傾斜する傾向がある。改質領域から延びる亀裂がＹＺ面内においてＺ方向に対して傾斜すると、次のような問題が生じ得る。

　すなわち、改質領域から延びる亀裂が、ＹＺ面内においてＺ方向に対して傾斜していると、加工対象物の入射面と反対側の入射裏面における亀裂の到達位置が、レーザ光の集光スポットを移動させる加工ラインからＹ方向にシフトすることとなる。したがって、Ｙ方向について、加工対象物の入射裏面における亀裂の到達位置と加工ラインのＺ方向直下において入射裏面に生じる抜け光によるダメージとが、Ｙ方向にずれることとなる。このため、Ｙ方向について、入射裏面における亀裂の到達位置をストリート領域（例えば入射裏面におけるデバイスの間の領域）の中央に位置させると、抜け光によるダメージがストリート領域の中央からデバイス側にずれ、デバイスに影響を及ぼすおそれがある。

　少なくとも以上の観点から、ＹＺ面内において亀裂のＺ方向への傾斜を抑制し、加工対象物の入射裏面における亀裂の到達位置と、加工対象物の入射裏面におけるレーザ光の抜け光によるダメージ（すなわち加工ライン）とのずれを抑制することが望ましい。

　そこで、本開示は、亀裂の到達位置と加工ラインとの位置ずれを抑制可能なレーザ加工装置、及びレーザ加工方法を提供することを目的とする。

　本開示に係るレーザ加工装置は、［１］「対象物にレーザ光を照射することで前記対象物に改質領域を形成するためのレーザ加工装置であって、前記対象物を支持する支持部と、前記支持部によって支持された前記対象物に前記レーザ光を照射する照射部と、前記レーザ光の集光スポットが前記対象物に対して相対移動するように、前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させる移動部と、前記支持部、前記照射部、及び、前記移動部を制御することにより、前記対象物における前記レーザ光の入射面に沿う加工ラインに沿って前記集光スポットを移動させながら前記対象物に前記レーザ光を照射することで、前記加工ラインに沿って前記改質領域を形成する加工処理を実行する制御部と、を備え、前記照射部は、前記レーザ光を変調するための空間光変調器と、前記空間光変調器を経た前記レーザ光を前記対象物に向けて集光する集光レンズと、を含み、前記対象物は、前記加工ラインの延在方向をＸ方向とし、前記入射面に交差する方向をＺ方向とし、前記Ｘ方向及び前記Ｚ方向に交差する方向をＹ方向としたとき、前記Ｙ方向及び前記Ｚ方向を含むＹＺ面内において前記Ｚ方向に対して傾斜する結晶面を含み、前記加工処理では、前記制御部は、前記空間光変調器によって前記レーザ光を変調することで、前記ＹＺ面内での前記レーザ光の前記集光スポットにおけるビーム形状が、少なくとも前記集光スポットの中心よりも前記入射面側において、前記Ｚ方向に対して前記結晶面と反対側に傾斜する傾斜形状となるようにする変調処理を実行する、レーザ加工装置」である。

　本開示に係るレーザ加工方法は、［６］「対象物にレーザ光を照射することで前記対象物に改質領域を形成するためのレーザ加工方法であって、前記対象物における前記レーザ光の入射面に沿うラインに沿って前記レーザ光の集光スポットを移動させながら前記対象物に前記レーザ光を照射することで、前記ラインに沿って前記改質領域を形成する加工工程を備え、前記対象物は、前記ラインの延在方向をＸ方向とし、前記入射面に交差する方向をＺ方向とし、前記Ｘ方向及び前記Ｚ方向に交差する方向をＹ方向としたとき、前記Ｙ方向及び前記Ｚ方向を含むＹＺ面内において前記Ｚ方向に対して傾斜する結晶面を含み、前記加工工程では、空間光変調器によって前記レーザ光を変調することで、前記ＹＺ面内での前記レーザ光の前記集光スポットにおけるビーム形状を、少なくとも前記集光スポットの中心よりも前記入射面側において、前記Ｚ方向に対して前記結晶面と反対側に傾斜させる、レーザ加工方法」である。

　このレーザ加工装置及びレーザ加工方法では、対象物におけるレーザ光の入射面に沿う加工ラインに沿って集光スポットを移動させながら対象物にレーザ光を照射することで、加工ラインに沿って改質領域を形成するレーザ加工を行う。対象物は、加工ラインの延在方向をＸ方向とし、入射面に交差する方向をＺ方向とし、Ｘ方向及びＺ方向に交差する方向をＹ方向としたとき、Ｙ方向及びＺ方向を含むＹＺ面内においてＺ方向に対して傾斜する結晶面を含む。したがって、改質領域から延びる亀裂が、当該結晶面に応じて、ＹＺ面内においてＺ方向に対して当該結晶面と同方向に傾斜するおそれがある。これに対して、このレーザ加工装置及びレーザ加工方法では、レーザ加工時において、空間光変調器によってレーザ光を変調することで、ＹＺ面内でのレーザ光の集光スポットにおけるビーム形状が、少なくとも集光スポットの中心よりも入射面側において、Ｚ方向に対して結晶面と反対側に傾斜するようにする。レーザ光の集光スポットでのビーム形状をこのように傾斜させることで、改質領域から延びる亀裂を、ビーム形状の傾斜方向と同方向に傾斜させることができる。したがって、ＹＺ面内において、ビーム形状に応じた亀裂の傾斜と対象物の結晶面に応じた亀裂の傾斜とがＺ方向に対して反対となり、結果的に、亀裂の傾斜を抑制できる。よって、このレーザ加工装置及びレーザ加工方法によれば、ＹＺ面内において亀裂のＺ方向への傾斜を抑制し、対象物の入射裏面における亀裂の到達位置と、加工ライン（すなわち、対象物の入射裏面にけるレーザ光の抜け光によるダメージ）との位置ずれを抑制できる。

　本開示に係るレーザ加工装置は、［２］「前記対象物は、前記入射面と反対側の入射裏面を含み、前記加工処理では、前記制御部は、前記加工ラインに沿って前記集光スポットを移動させながら前記対象物に前記レーザ光を照射することで、前記加工ラインに沿って前記改質領域を形成するレーザ加工を、前記集光スポットの前記Ｚ方向の位置を異ならせながら複数回実施し、前記制御部は、複数回の前記レーザ加工のうち、少なくとも、前記集光スポットの前記Ｚ方向の位置が最も前記入射裏面に最も近い位置となる前記レーザ加工のときに、前記変調処理を実行する、上記［１］に記載のレーザ加工装置」であってもよい。この場合、対象物の入射裏面における亀裂の到達位置と、加工ラインとの位置ずれをより確実に抑制できる。

　ここで、レーザ光の集光スポットでのビーム形状を上記のような傾斜形状とするための手法の一例として、空間光変調器に表示させる球面収差補正パターンの中心を集光レンズの入射瞳面の中心に対してオフセットさせる手法がある。この場合、ビーム形状の傾斜は、球面収差補正パターンによる球面収差の補正量が大きいほど大きくなり、また、球面収差補正パターンの中心と集光レンズの入射瞳面の中心とのオフセット量（以下、単に「オフセット量」という場合がある）が大きいほど大きくなる傾向がある。換言すれば、球面収差補正パターンによる球面収差の補正量を小さくする場合にはオフセット量を大きくし、球面収差補正パターンによる球面収差の補正量を大きくする場合にはオフセット量を小さくすることで、ビーム形状の傾斜を一定に維持することが可能である。

　そこで、本開示に係るレーザ加工装置は、［３］「前記対象物は、前記入射面と反対側の入射裏面を含み、前記加工処理では、前記制御部は、前記加工ラインに沿って前記集光スポットを移動させながら前記対象物に前記レーザ光を照射することで、前記加工ラインに沿って前記改質領域を形成するレーザ加工を、前記集光スポットの前記Ｚ方向の位置を異ならせながら複数回実施し、前記変調処理では、前記制御部は、前記空間光変調器に表示させる球面収差補正パターンの中心を前記集光レンズの入射瞳面の中心に対してオフセットさせることで、前記ＹＺ面内での前記レーザ光の前記集光スポットにおけるビーム形状を前記傾斜形状とし、前記制御部は、複数回の前記レーザ加工において、前記集光スポットの前記Ｚ方向の位置が前記入射面に近いほど、前記球面収差補正パターンの中心の前記入射瞳面の中心に対するオフセット量を大きくする、上記［１］又は［２］に記載のレーザ加工装置」であってもよい。この場合、複数回のレーザ加工において、集光スポットのＺ方向の位置が入射面に近いほど、球面収差補正パターンによる球面収差の補正量を小さくしても、ビーム形状の傾斜を確保することが可能となる。これにより、集光スポットのＺ方向の位置に応じて球面収差補正パターンによる球面収差の補正量を調節して適切な球面収差補正を行いつつ、Ｚ方向の各位置において形成される改質領域から延びる亀裂の傾斜を抑制することが可能となる。この結果、Ｚ方向の各位置の亀裂をつなげて形成される対象物の切断面の凹凸を抑制することが可能となる。

　また、本開示に係るレーザ加工装置は、［４］「前記対象物は、前記入射面と反対側の入射裏面を含み、前記加工処理では、前記制御部は、前記ラインに沿って前記集光スポットを移動させながら前記対象物に前記レーザ光を照射することで、前記ラインに沿って前記改質領域を形成するレーザ加工を、前記集光スポットの前記Ｚ方向の位置を異ならせながら複数回実施し、前記変調処理では、前記制御部は、前記空間光変調器に表示させる球面収差補正パターンの中心を前記集光レンズの入射瞳面の中心に対してオフセットさせることで、前記ＹＺ面内での前記レーザ光の前記集光スポットにおけるビーム形状を前記傾斜形状とし、前記制御部は、複数回の前記レーザ加工において、前記集光スポットの前記Ｚ方向の位置が前記入射面に近いほど、前記球面収差補正パターンによる補正量を過補正とする、上記［１］～［３］のいずれかに記載のレーザ加工装置」であってもよい。この場合、複数回のレーザ加工において、集光スポットのＺ方向の位置が入射面に近いほど球面収差補正パターンによる球面収差の補正量を小さくする場合と比較して、ビーム形状の傾斜を確保するためのオフセット量の増大を避けることが可能となる。これにより、オフセット量が大きくなることによる加工性の悪化を抑制しつつ、Ｚ方向の各位置において形成される改質領域から延びる亀裂の傾斜を抑制することが可能となる。この結果、Ｚ方向の各位置の亀裂をつなげて形成される対象物の切断面の凹凸を抑制することが可能となる。

　なお、「集光スポットのＺ方向の位置が入射面に近いほど、球面収差補正パターンによる補正量を過補正とする」とは、集光スポットのＺ方向の位置が入射面に近いほど、球面収差補正パターンによる球面収差の補正量の、集光スポットのＺ方向の位置に応じた適切な補正量からの超過分を大きくすることを意味する。したがって、例えば、球面収差補正パターンによる球面収差の補正量を、集光スポットのＺ方向の位置に依らずに一定に維持した場合であっても、集光スポットのＺ方向の位置が入射面に近づくほど適切な球面収差の補正量が小さくなるため、超過分は大きくなる（すなわち、より過補正となる）。

　本開示に係るレーザ加工装置は、［５］「前記変調処理では、前記制御部は、前記空間光変調器に球面収差補正パターンとは別の変調パターンを表示させると共に、当該別の変調パターンによって前記ＹＺ面内での前記レーザ光の前記集光スポットにおけるビーム形状を前記傾斜形状とする、上記［１］又は［２］に記載のレーザ加工装置。」であってもよい。この場合、球面収差の補正に影響を与えることなく、ビーム形状を上記の傾斜形状とすることできる。したがって、ビーム形状を安定して上記の傾斜形状とすることができる。

　本開示に係るレーザ加工方法は、［７］「対象物にレーザ光を照射することで前記対象物に改質領域を形成するためのレーザ加工方法であって、前記対象物における前記レーザ光の入射面に沿う加工ラインに沿って前記レーザ光の集光スポットを移動させながら前記対象物に前記レーザ光を照射することで、前記加工ラインに沿って前記改質領域を形成する第１加工工程と、前記第１加工工程の後に、前記加工ラインに沿って形成された前記改質領域から延びる亀裂を観察する観察工程と、前記観察工程の後に、前記対象物における前記レーザ光の入射面に沿う別の加工ラインに沿って前記レーザ光の集光スポットを移動させながら前記対象物に前記レーザ光を照射することで、前記別の加工ラインに沿って前記改質領域を形成する第２加工工程と、を備え、前記第２加工工程では、前記加工ラインの延在方向をＸ方向とし、前記入射面に交差する方向をＺ方向とし、前記Ｘ方向及び前記Ｚ方向に交差する方向をＹ方向としたとき、前記Ｙ方向及び前記Ｚ方向を含むＹＺ面内において前記Ｚ方向に対して傾斜する前記亀裂が前記観察工程において観察された場合に、空間光変調器によって前記レーザ光を変調することで、前記ＹＺ面内での前記レーザ光の前記集光スポットにおけるビーム形状を、少なくとも前記集光スポットの中心よりも前記入射面側において、前記Ｚ方向に対して前記亀裂の傾斜方向と反対側に傾斜させる、レーザ加工方法」である。

　このレーザ加工方法によれば、特性が不明な対象物において、ＹＺ面内において亀裂のＺ方向への傾斜を抑制し、対象物の入射裏面における亀裂の到達位置と、加工ライン（すなわち、対象物の入射裏面にけるレーザ光の抜け光によるダメージ）との位置ずれを抑制できる。

　本開示によれば、亀裂の到達位置と加工ラインとの位置ずれを抑制可能なレーザ加工装置、及びレーザ加工方法を提供することができる。

図１は、一実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示す模式図である。 図２は、図１に示された照射部の構成を示す模式図である。 図３は、第１実施形態に係るレーザ加工装置及びレーザ加工方法の対象物を示す図である。図３の（ａ）は平面図であり、図３の（ｂ）は結晶方位を説明するための模式図である。 図４は、図３に示された対象物にレーザ加工を行った場合の切断面を示す図である。図４の（ａ）は、Ｘ方向からみた場合の切断面を示し、図４の（ｂ）は、Ｚ方向からみた場合の切断面を示している。 図５は、第１実施形態に係るレーザ加工方法の一工程を示す模式的な断面図である。特に、図５は、ＸＺ面を示す。 図６は、第１実施形態に係るレーザ加工方法の一工程を示す模式的な断面図である。特に、図６は、ＹＺ面を示す。 図７は、ＹＺ面内におけるレーザ光の集光スポットでのビーム形状と結晶面との関係を示す図である。 図８は、集光スポットにおけるビーム形状の一例を示す図である。図８の（ａ）は、ＹＺ面内におけるビーム形状（強度分布）を示し、図８の（ｂ）は、図８の（ａ）のＦ１～Ｆ７の各断面（すなわち、ＸＹ面）内におけるビーム形状（強度分布）を示している。 図９は、集光スポットにおけるビーム形状の一例を示す図である。図９の（ａ）は、ＹＺ面内におけるビーム形状（強度分布）を示し、図９の（ｂ）は、図９の（ａ）のＦ１～Ｆ８の各断面（すなわち、ＸＹ面）内におけるビーム形状（強度分布）を示している。 図１０は、第１実施形態に係るレーザ加工方法の一工程を示す模式的な断面図である。 図１１は、第１実施形態に係るレーザ加工方法の加工条件の一例と加工結果を示す図である。図１１の（ａ）は、加工結果を示す切断面の写真であり、図１１の（ｂ）は、Ｚ方向の加工位置と変調処理における各種の条件との関係を示す表である。 図１２は、第１実施形態に係るレーザ加工方法の加工条件の一例を示すグラフである。図１２の（ａ）は、Ｚ方向の加工位置が浅くなるほど球面収差を過補正とする場合の各種の条件を示すグラフであり、図１２の（ｂ）は、球面収差補正パターンとは別のコマ収差パターンを用いる場合の変調処理の各種の条件を示すグラフである。 図１３は、第１実施形態に係るレーザ加工を行った場合の切断面を示す図である。図１３の（ａ）は、Ｘ方向からみた場合の切断面を示し、図１３の（ｂ）は、Ｚ方向からみた場合の切断面を示す。 図１４は、第２実施形態に係るレーザ加工方法の各工程を示すフローチャートである。 図１５は、図１４に示された各工程を説明するための模式図である。図１５の（ａ）は平面図であり、図１５の（ｂ）は図１５（ａ）に示された対象物のＹＺ断面を示し、図１５の（ｃ）は図１５の（ａ）に示された対象物のＸＺ断面を示す。 図１６は、図１４に示された各工程を説明するための模式図である。図１６の（ａ）は平面図であり、図１６の（ｂ）は図１６の（ａ）の領域Ｒ１の拡大図であり、図１６の（ｃ）は図１６の（ａ）の領域Ｒ２の拡大図である。

　以下、一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において、同一又は相当する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。また、各図には、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸によって規定される直交座標系を示す場合がある。

　図１は、一実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示す模式図である。図１に示されるように、レーザ加工装置１は、ステージ（支持部）２と、照射部３と、移動部４，５と、制御部（加工制御部）６と、撮像ユニット８と、を備えている。レーザ加工装置１は、対象物１１にレーザ光Ｌを照射することにより、対象物１１に改質領域１２を形成するための装置である。

　ステージ２は、例えば対象物１１に貼り付けられたフィルムを保持することにより、対象物１１を支持する。ステージ２は、Ｚ方向に平行な軸線を回転軸として回転可能である。ステージ２は、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれに沿って移動可能とされてもよい。なお、Ｘ方向及びＹ方向は、互いに交差（直交）する第１水平方向及び第２水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。

　照射部３は、ステージ２に支持された対象物１１にレーザ光Ｌを照射するためのものである。照射部３は、対象物１１に対して透過性を有するレーザ光Ｌを集光して対象物１１に照射する。ステージ２に支持された対象物１１の内部にレーザ光Ｌが集光されると、レーザ光Ｌの集光スポットＣ（例えば図７に示された中心Ｃａ）に対応する部分においてレーザ光Ｌが特に吸収され、対象物１１の内部に改質領域１２が形成される。なお、集光スポットＣは、レーザ光Ｌのビーム強度が最も高くなる位置又はビーム強度の重心位置である中心Ｃａから所定範囲の領域である。

　改質領域１２は、密度、屈折率、機械的強度、その他の物理的特性が周囲の非改質領域とは異なる領域である。改質領域１２としては、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等がある。改質領域１２は、改質領域１２からレーザ光Ｌの入射側及びその反対側に亀裂が延びるように形成され得る。そのような改質領域１２及び亀裂は、例えば対象物１１の切断に利用される。

　一例として、ステージ２をＸ方向に沿って移動させ、対象物１１に対して集光スポットＣをＸ方向に沿って相対的に移動させると、複数の改質スポット１２ｓがＸ方向に沿って１列に並ぶように形成される。１つの改質スポット１２ｓは、１パルスのレーザ光Ｌの照射によって形成される。１列の改質領域１２は、１列に並んだ複数の改質スポット１２ｓの集合である。隣り合う改質スポット１２ｓは、対象物１１に対する集光スポットＣの相対的な移動速度及びレーザ光Ｌの繰り返し周波数によって、互いに繋がる場合も、互いに離れる場合もある。

　移動部４は、ステージ２をＺ方向に交差（直交）する面内の一方向に移動させる第１移動部４１と、ステージ２をＺ方向に交差（直交）する面内の別方向に移動させる第２移動部４２と、を含む。一例として、第１移動部４１は、ステージ２をＸ方向に沿って移動させ、第２移動部４２は、ステージ２をＹ方向に沿って移動させる。また、移動部４は、ステージ２をＺ方向に平行な軸線を回転軸として回転させる。移動部５は、照射部３を支持している。移動部５は、照射部３をＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に沿って移動させる。レーザ光Ｌの集光スポットＣが形成されている状態においてステージ２及び/又は照射部３が移動させられることにより、集光スポットＣが対象物１１に対して相対移動させられる。すなわち、移動部４，５は、対象物１１に対してレーザ光Ｌの集光スポットＣを相対移動させるために、ステージ２及び照射部３の少なくとも一方を移動させる。

　撮像ユニット８は、ステージ２に支持された対象物１１を、対象物１１を透過する光（例えば近赤外領域の光）により撮像する。より具体的には、撮像ユニット８は、対象物１１に形成された改質領域１２、及び、改質領域１２から延びる亀裂を撮像するためのものである。

　制御部６は、ステージ２、照射部３、移動部４，５、及び撮像ユニット８の動作を制御する。制御部６は、処理部、記憶部、及び入力受付部を有している（不図示）。処理部は、プロセッサ、メモリ、ストレージ及び通信デバイス等を含むコンピュータ装置として構成されている。処理部では、プロセッサが、メモリ等に読み込まれたソフトウェア（プログラム）を実行し、メモリ及びストレージにおけるデータの読み出し及び書き込み、並びに、通信デバイスによる通信を制御する。記憶部は、例えばハードディスク等であり、各種データを記憶する。入力受付部は、各種情報を表示すると共に、ユーザから各種情報の入力を受け付けるインターフェース部である。入力受付部は、ＧＵＩ（Graphical　User　Interface）を構成している。

　図２は、図１に示された照射部の構成を示す模式図である。図２には、レーザ加工の予定を示す仮想的な加工ラインＡを示している。図２に示されるように、照射部３は、光源３１と、空間光変調器７と、集光レンズ３３と、を有している。光源３１は、例えばパルス発振方式によって、レーザ光Ｌを出力する。なお、照射部３は、光源３１を有さず、照射部３の外部からレーザ光Ｌを導入するように構成されてもよい。空間光変調器７は、光源３１から出力されたレーザ光Ｌを変調する。集光レンズ３３は、空間光変調器７によって変調されて空間光変調器７から出力されたレーザ光Ｌ（すなわち、空間光変調器７を経たレーザ光Ｌ）を対象物１１に向けて集光する。

　空間光変調器７では、変調パターンを示す信号が制御部６から入力されると、当該信号に応じて変調パターンが表示される。変調パターンは、レーザ光Ｌを変調するためのものである。空間光変調器７では、変調パターンが表示された状態で、レーザ光Ｌが外部から入射して反射されて外部に出射させられると、表示された変調パターンに応じてレーザ光Ｌが変調される。このように、空間光変調器７によれば、表示する変調パターンを適宜設定することで、レーザ光Ｌの変調（例えば、レーザ光Ｌの強度、振幅、位相、偏光等の変調）が可能である。

　以上のように、光源３１から出力されたレーザ光Ｌが、空間光変調器７を介して集光レンズ３３に入射され、集光レンズ３３によって対象物１１内に集光されることにより、その集光スポットＣにおいて対象物１１に改質領域１２及び改質領域１２から延びる亀裂が形成される。さらに、制御部６が移動部４，５を制御することにより、集光スポットＣを対象物１１に対して相対移動させることにより、集光スポットＣの移動方向に沿って改質領域１２及び亀裂が形成されることとなる。
［第１実施形態］

　引き続いて、第１実施形態に係るレーザ加工装置１及びレーザ加工方法について説明する。図３は、第１実施形態に係るレーザ加工装置及びレーザ加工方法の対象物を示す図である。図３の（ａ）は平面図であり、図３の（ｂ）は結晶方位を説明するための模式図である。図３に示される対象物１１は、例えば、結晶方位＜１１１＞ウェハ（例えばシリコンウェハ）である。対象物１１は、第１面１１ａと、第１面１１ａの反対側の第２面１１ｂと、を含む。対象物１１は、第１面１１ａが照射部３に臨むように、ステージ２に支持される（図５等参照）。したがって、第１面１１ａは、対象物１１におけるレーザ光Ｌの入射面であり、第２面１１ｂは、対象物１１における入射面の反対側の入射裏面である。第２面１１ｂには、例えば、第２面１１ｂに沿って２次元状に配列された複数のデバイスを含むデバイス層が形成されていてもよい。

　対象物１１には、上述したレーザ加工の予定を示す仮想的な加工ラインＡとして、第１加工ラインＡ１及び第２加工ラインＡ２が設定されている。第１加工ラインＡ１と第２加工ラインＡ２とは、第１面１１ａに交差する方向（Ｚ方向）からみて、互いに直交するように延在している。ここでは、第１加工ラインＡ１の延在方向をＹ方向として、第２加工ラインＡ２の延在方向をＸ方向とする。なお、図３では、一対の第１加工ラインＡ１及び第２加工ラインＡ２のみを図示しているが、対象物１１には、互いに平行な複数の第１加工ラインＡ１、及び、互いに平行な複数の第２加工ラインＡ２が設定されている。

　対象物１１の第１面１１ａは、例えば（１１１）面である。また、対象物１１は、第１面１１ａに交差する結晶面Ｓ０，Ｓ１を含む。結晶面Ｓ０は、例えば（１１０）面であり、結晶面Ｓ１は、例えば、第１面１１ａに対して７０．５°の角度を成す（１１１）面である。或いは、結晶面Ｓ１は、例えば、第１面１１ａに対して３５．３°の角度を成す（１１０）面である。以下では、結晶面Ｓ１が（１１１）面である場合について例示する。このように、対象物１１は、第２加工ラインＡ２の延在方向をＸ方向とし、第１面１１ａに交差する方向をＺ方向とし、Ｘ方向及びＺ方向に交差する方向をＹ方向としたとき、Ｙ方向及びＺ方向を含むＹＺ面内においてＺ方向に対して傾斜する結晶面Ｓ１を含む。

　図４は、図３に示された対象物にレーザ加工を行った場合の切断面を示す図である。図４の（ａ）は、Ｘ方向からみた場合の切断面を示し、図４の（ｂ）は、Ｚ方向からみた場合の切断面を示している。図４の（ａ）に示されるように、対象物１１の内部に集光スポットＣを位置させた状態において、第２加工ラインＡ２に沿って（すなわちＸ方向に沿って）集光スポットＣを移動させながら対象物１１にレーザ光Ｌを照射すると、集光スポットＣにおいて形成される改質領域１２から第２面１１ｂ側に延びる亀裂１３が、ＹＺ面内においてＺ方向に対して傾斜する（１１１）面である結晶面Ｓ１の影響により、ＹＺ面内においてＺ方向に対して結晶面Ｓ１の傾斜方向と同方向に傾斜して進展する傾向がある。

　この結果、図４の（ａ），（ｂ）に示されるように、第２面１１ｂにおける亀裂１３の到達位置Ｐ１３が、レーザ光Ｌの集光スポットＣを合わせる第２加工ラインＡ２からＹ方向にずれるおそれがある。したがって、Ｙ方向について、対象物１１の第２面１１ｂにおける亀裂１３の到達位置Ｐ１３と、第２加工ラインＡ２のＺ方向直下において第２面１１ｂに生じる抜け光によるダメージとが、Ｙ方向にずれることとなる。このため、Ｙ方向について、亀裂１３の到達位置Ｐ１３をストリート領域（例えば第２面１１ｂにおけるデバイス間の領域）の中央に位置させると、抜け光によるダメージがストリート領域の中央からデバイス側にずれ、デバイスに影響を及ぼすおそれがある。したがって、亀裂１３の傾斜を抑制する要求がある。

　なお、対象物１１の内部に集光スポットＣを位置させた状態において、第１加工ラインＡ１に沿って（すなわちＹ方向に沿って）集光スポットＣを移動させながら対象物１１にレーザ光Ｌを照射する場合には、改質領域１２から延びる亀裂１３は、（１１０）面である結晶面Ｓ０に沿ってＺ方向に進展する傾向があり、亀裂１３の進展は（１１１）面である結晶面Ｓ１の影響を受け難い。したがって、第１加工ラインＡ１に沿ったレーザ加工の際には、亀裂１３の傾斜を抑制する必要性が相対的に低い。

　以上の観点から、第１実施形態では、第２加工ラインＡ２に沿ったレーザ加工の際に、第２面１１ｂにおける亀裂１３の到達位置Ｐ１３が、レーザ光Ｌの集光スポットＣを合わせる第２加工ラインＡ２からずれることを抑制する。

　引き続いて、第１実施形態に係るレーザ加工方法の具体例について説明する。この方法では、まず、図５及び図６に示されるように、対象物１１の第１面１１ａがレーザ加工装置１の照射部３（集光レンズ３３）に臨むように、対象物１１をステージ２に支持させる。これにより、対象物１１の第１面１１ａがレーザ光Ｌの入射面とされ、第２面１１ｂがレーザ光Ｌの入射裏面とされる。

　続いて、制御部６が、移動部４，５を制御することにより、レーザ光Ｌの集光スポットＣが、Ｘ方向及びＹ方向を含むＸＹ面内において、複数の第２加工ラインＡ２のうちの一の第２加工ラインＡ２に位置し、且つ、Ｚ方向について対象物１１の内部の所定の加工深さに位置するよう、照射部３及び／又はステージ２を移動させる（工程Ｓ１０１）。このときの集光スポットＣのＺ方向の位置を第１位置Ｚ１とする。

　続いて、第２加工ラインＡ２に沿ってレーザ加工を進めるに際して、レーザ光Ｌの集光スポットＣにおけるビーム形状を制御する。すなわち、図７に示されるように、制御部６が、空間光変調器７によってレーザ光Ｌを変調することで、ＹＺ面内でのレーザ光Ｌの集光スポットＣにおけるビーム形状が、少なくとも集光スポットＣの中心Ｃａよりも第１面１１ａ側において、Ｚ方向に対して結晶面Ｓ１と反対側に傾斜する傾斜形状（以下、単に「傾斜形状」と称する場合がある）となるようにする変調処理を実行する（工程Ｓ１０２）。図７の例では、ＹＺ面内でのレーザ光Ｌの集光スポットＣにおけるビーム形状は、中心Ｃａよりも第１面１１ａ側において、Ｚ方向に対してＹ負方向に傾斜する傾斜形状とされる（全体としてＹ正方向に凸となる弧状とされる）。

　このような弧状のビーム形状は、例えば、空間光変調器７を制御することによって、空間光変調器７に表示させる球面収差補正パターンの中心を、集光レンズ３３の入射瞳面の中心に対して傾斜方向にオフセットさせる方法や、レーザ光Ｌに対してコマ収差を付与するためのコマ収差パターンを空間光変調器７に表示させると共に、当該コマ収差パターンにおけるコマ収差の大きさ及び方向を制御する方法等によって、形成することができる。

　また、工程Ｓ１０２では、図８に示されるように、ＹＺ面内でのレーザ光Ｌの集光スポットＣにおけるビーム形状の全体が、Ｚ方向に対して結晶面Ｓ１と反対側に傾斜する傾斜形状となるように、空間光変調器７によってレーザ光Ｌを変調してもよい。図８の（ｂ）は、図８の（ａ）のＦ１～Ｆ７の各断面内（すなわち、ＸＹ面内）におけるビーム形状（強度分布）を示している。図８の（ｂ）の各図は、カメラによる実際の観測結果である。図８によれば、Ｚ方向の位置がＦ１～Ｆ７に変化するにつれて、集光スポットＣが徐々にＹ方向の一方側（ここではＹ正方向）に遷移している様子が理解される。

　なお、図７に示される弧状のビーム形状の場合には、ＸＹ面内において、Ｚ方向の位置が第１面１１ａから中心Ｃａに至るまでは、集光スポットＣが徐々にＹ正方向に遷移すると共に、Ｚ方向の位置が中心Ｃａよりも第２面１１ｂ側では、集光スポットＣが徐々にＹ負方向に遷移する様子が確認される。

　図８に示されるビーム形状は、例えば、空間光変調器７を制御することによって、空間光変調器７に表示する変調パターンを、Ｘ方向に対してＹ方向に非対称なパターンとすることで実現することができる。Ｙ方向に非対称なパターンの一例としては、Ｙ方向の中心よりも一方側のみに回折格子パターンを含む変調パターンが挙げられる。これにより、レーザ光Ｌのうちの回折格子パターンにより変調された変調光が集光レンズ３３に入射しないようにすることが可能となり、図８に示されるビーム形状を得ることができる。

　また、工程Ｓ１０２では、図９に示されるように、図７と同様の弧状のビーム形状を形成する場合であっても、空間光変調器７に表示する変調パターンの強度を、Ｘ方向に対してＹ方向に非対称なパターンとすることで実現することもできる。この場合の変調パターンの一例としては、Ｙ方向の中心よりも一方側に相対的に弱い非点収差パターンを含むと共に、Ｙ方向の中心よりの他方側に相対的に強い非点収差パターンを含むものが挙げられる。図９の（ｂ）は、図９の（ａ）のＦ１～Ｆ８の各断面内（すなわち、ＸＹ面内）におけるビーム形状（強度分布）を示している。図９の（ｂ）の各図は、カメラによる実際の観測結果である。図９によれば、ＸＹ面内において、Ｚ方向の位置が第１面１１ａから中心Ｃａに至るまでは、集光スポットＣが徐々にＹ正方向に遷移すると共に、Ｚ方向の位置が中心Ｃａよりも第２面１１ｂ側では、集光スポットＣが徐々にＹ負方向に遷移している様子が理解される。

　その他、空間光変調器７に表示する変調パターンによるレーザ光Ｌの変調によって、ＹＺ面内において、Ｚ方向に対して結晶面Ｓ１と反対に傾斜するラインに沿ってレーザ光Ｌの複数の集光点を形成することにより、複数の集光点の集合としての集光スポットＣの全体が傾斜形状となるようにする等、周知の任意の方法にてビーム形状を傾斜形状とすることが可能である。

　なお、集光スポットＣにおけるビーム形状とは、（若干デフォーカスした位置を含む）集光点近傍の強度プロファイルを意味する。そして、当該ビーム形状が傾斜形状であるとは、強度プロファイルがＸＹ面内において対称性が崩れている状態であり、ＸＹ面をＺ方向の各点でみた際に、集光点位置においてＸＹ面内の強度プロファイルが最も高い位置と比較し、少なくともより第１面１１ａ（入射面）側の領域において、ＸＹ面内の強度プロファイルが最も高い位置が結晶面Ｓ１と逆側に位置することを意味する。

　続く工程では、図５に示されるように、制御部６が、照射部３、及び移動部４，５を制御することにより、対象物１１に対してレーザ光Ｌの集光スポットＣを第２加工ラインＡ２（Ｘ方向）に沿って相対移動させながら、対象物１１にレーザ光Ｌを照射することで、図１０に示されるように、第２加工ラインに沿って改質領域１２を形成する。（工程Ｓ１０３：加工処理、加工工程）。このとき、上述したように、ＹＺ面内でのレーザ光Ｌの集光スポットＣにおけるビーム形状が、少なくとも集光スポットＣの中心Ｃａよりも第１面１１ａ側において、Ｚ方向に対して結晶面Ｓ１と反対側に傾斜する傾斜形状となるようにする変調処理が実行されている。

　続いて、制御部６が、移動部４，５を制御することにより、レーザ光Ｌの集光スポットＣが、Ｘ方向及びＹ方向を含むＸＹ面内において、第１位置Ｚ１において改質領域１２を形成した第２加工ラインＡ２に位置し、且つ、Ｚ方向について対象物１１の内部の別の所定の加工深さに位置するよう、照射部３及び／又はステージ２を移動させる（工程Ｓ１０４）。このときの集光スポットＣのＺ方向の位置は、第１位置Ｚ１よりも第１面１１ａ側の第２位置Ｚ２とされる。

　続いて、制御部６が、照射部３、及び移動部４，５を制御することにより、対象物１１に対してレーザ光Ｌの集光スポットＣを第２加工ラインＡ２（Ｘ方向）に沿って相対移動させながら、対象物１１にレーザ光Ｌを照射することで、第２位置Ｚ２において第２加工ラインＡ２に沿って改質領域１２を形成する（工程Ｓ１０５：加工処理、加工工程）。このとき、上述したように、レーザ光Ｌの集光スポットＣでのビーム形状が傾斜形状となるように変調処理を実行してもよい。

　その後、集光スポットＣのＺ方向の位置を第１面１１ａ側に異ならせながら、同様のレーザ加工を複数に渡って行う。すなわち、制御部６は、加工処理では、第２加工ラインＡ２に沿って集光スポットＣを移動させながら対象物１１にレーザ光Ｌを照射することで、第２加工ラインＡ２に沿って改質領域１２を形成するレーザ加工を、集光スポットＣのＺ方向の位置を異ならせながら複数回実施する。そして、制御部６は、複数回のレーザ加工のうち、少なくとも、集光スポットＣのＺ方向の位置が第２面１１ｂ（すなわち入射裏面）に最も近い第１位置Ｚ１となるレーザ加工のときに、上記の変調処理を実行する。

　図１１に示される例では、加工処理において、Ｚ方向の集光スポットＣの位置を、第１位置Ｚ１から第１面１１ａ側に第２位置Ｚ２、第３位置Ｚ３、第４位置Ｚ４、及び、第５位置Ｚ５わたって順に異ならせながら、５回のレーザ加工を行い、それぞれの位置において改質領域１２を形成している。また、図１１の例では、第１位置Ｚ１～第５位置Ｚ５の全てに渡って、変調処理を実行している。具体的には、変調処理として、空間光変調器７における球面収差補正パターンの中心を集光レンズ３３の入射瞳面の中心に対してオフセットさせることで、レーザ光Ｌに対して所定のコマ収差を付与する手法により、レーザ光Ｌの集光スポットＣにおけるビーム形状を上記の傾斜形状としている。

　ここで、ビーム形状の傾斜は、球面収差補正パターンによる球面収差の補正量（以下、単に「球面収差補正量」という場合がある）が大きいほど大きくなり、また、球面収差補正パターンの中心と集光レンズの入射瞳面の中心とのオフセット量（以下、単に「オフセット量」という場合がある）が大きいほど大きくなる傾向がある。換言すれば、球面収差補正量を小さくする場合にはオフセット量を大きくし、球面収差補正量を大きくする場合にはオフセット量を小さくすることで、ビーム形状の傾斜を一定に維持することが可能である。

　そこで、図１１の例では、制御部６が、複数回のレーザ加工において、集光スポットＣのＺ方向の位置が入射面である第１面１１ａに近いほど（Ｚ方向位置の値が小さいほど）、球面収差補正パターンの中心の入射瞳面の中心に対するオフセット量を大きくしている。具体的には、集光スポットＣのＺ方向位置の値が最も大きい第１位置Ｚ１でのレーザ加工の際には、球面収差補正量を８０としており、これに伴い、オフセット量を＋３．５としている。また、集光スポットＣのＺ方向位置の値が第１位置Ｚ１の次に大きい第２位置Ｚ２でのレーザ加工の際には、球面収差補正量を６９に減少させ、これに伴い、オフセット量を＋４．５に増加させている。

　さらに、集光スポットＣのＺ方向位置の値が第２位置Ｚ２よりもさらに小さい第３位置Ｚ３、第４位置Ｚ４、及び、第５位置Ｚ５でのレーザ加工の際には、球面収差補正量を１２に減少させ、これに伴い、オフセット量を＋２５に増加させている。これらの結果、第１位置Ｚ１～第５位置Ｚ５の５回のレーザ加工に渡って、レーザ光Ｌに付与されるコマ収差量が－０．０３７において一定となり、結果的に、レーザ光Ｌの集光スポットＣにおけるビーム形状の傾斜量が一定に維持される。

　また、図１２の（ａ）の例では、制御部６が、複数回のレーザ加工において、集光スポットＣのＺ方向の位置が入射面である第１面１１ａに近いほど、球面収差補正量を過補正としている。具体的には、第１位置Ｚ１～第５位置Ｚ５の全てに渡って、球面収差補正量を８０と一定にしている。これにより、第１位置Ｚ１～第５位置Ｚ５にわたって集光スポットＣのＺ方向の位置が第１面１１ａに近くなるほど、適切な球面収差補正量が小さくなることから、当該適切な球面収差補正量からの超過分が大きくなり過補正となる。これに伴い、オフセット量も、第１位置Ｚ１～第５位置Ｚ５の全てに渡って一定とされる。これらの結果、第１位置Ｚ１～第５位置Ｚ５の５回のレーザ加工に渡って、レーザ光Ｌに付与されるコマ収差量が－０．０３７において一定となり、結果的に、レーザ光Ｌの集光スポットＣにおけるビーム形状の傾斜量が一定に維持される。

　さらに、図１２の（ｂ）の例では、制御部６が、変調処理において、空間光変調器７に球面収差補正パターンとは別の変調パターンであるコマ収差パターンを表示させると共に、当該コマ収差パターンによってＹＺ面内でのレーザ光Ｌの集光スポットＣにおけるビーム形状を傾斜形状としている。この例では、球面収差補正量を図１１と同様に設定する一方で、オフセット量を第１位置Ｚ１～第５位置Ｚ５の複数回のレーザ加工に渡って０で一定としており、コマ収差パターンによりレーザ光Ｌにコマ収差を付与している。コマ収差パターンにおけるコマ収差量は－０．０３７で一定である。この結果、複数回のレーザ加工に渡って、レーザ光Ｌに付与されるコマ収差量が－０．０３７において一定となり、結果的に、レーザ光Ｌの集光スポットＣにおけるビーム形状の傾斜量が一定に維持される。

　なお、図１２の（ｂ）の例では、球面収差補正パターンとは別の変調パターンとしてコマ収差パターンを例示しているが、当該別の変調パターンとしては、上述した非点収差パターンや回折格子パターン等の任意のパターンを利用できる。また、図１２の（ｂ）では、コマ収差パターンにおけるコマ収差量を－０．０３７という実際の値にて表示しているが、レーザ加工装置１では、当該実際の値に対応しつつユーザが認識しやすい値（例えば－３７といった整数値や、任意のＬｖ表記等）を、レーザ加工装置１が備え得る入出力部に表示させるようにしてもよい。

　以上の例に示されるように、制御部６は、ＹＺ面内におけるレーザ光Ｌの集光スポットＣでのビーム形状を傾斜形状とする場合に、集光スポットＣのＺ方向の位置が互いに異なる複数回のレーザ加工に渡って、空間光変調器７に表示させる変調パターンの種々の調整を行うことで、ビーム形状の傾斜量を一定とすることができる。

　なお、第１加工ラインＡ１（すなわちＹ方向）に沿ったレーザ加工については、任意のタイミングで実施することができる。そして、第１加工ラインＡ１の加工時には、制御部６は、ＸＺ面内でのレーザ光Ｌの集光スポットＣにおけるビーム形状を傾斜形状とする変調処理を実行しなくてもよい。

　図１３は、第１実施形態に係るレーザ加工を行った場合の切断面を示す図である。図１３の（ａ）は、Ｘ方向からみた場合の切断面を示し、図１３の（ｂ）は、Ｚ方向からみた場合の切断面を示す。なお、図１３の加工結果は、集光スポットＣのＺ方向の位置を異ならせて実施される複数回のレーザ加工のうち、最も第２面１１ｂ側の第１位置Ｚ１での加工時のみに、変調処理が実行されて、ＹＺ面内におけるレーザ光Ｌの集光スポットＣのビーム形状が傾斜形状とされた場合を示している。

　図１３に示されるように、第１実施形態に係るレーザ加工によれば、最も第２面１１ｂ側の改質領域１２から延びる亀裂１３が傾斜して進展することが抑制された結果、第２面１１ｂにおける亀裂１３の到達位置Ｐ１３の、レーザ光Ｌの集光スポットＣを合わせる第２加工ラインＡ２からのＹ方向へのずれが抑制されている。したがって、Ｙ方向について、対象物１１の第２面１１ｂにおける亀裂１３の到達位置Ｐ１３と、第２加工ラインＡ２のＺ方向直下において第２面１１ｂに生じる抜け光によるダメージとが、Ｙ方向にずれることが抑制される。

　以上説明したように、第１実施形態に係るレーザ加工装置１及びレーザ加工方法では、対象物１１におけるレーザ光Ｌの入射面である第１面１１ａに沿う第２加工ラインＡ２に沿って集光スポットＣを移動させながら対象物１１にレーザ光Ｌを照射することで、第２加工ラインＡ２に沿って改質領域１２を形成するレーザ加工を行う。対象物１１は、第２加工ラインＡ２の延在方向をＸ方向とし、第１面１１ａに交差する方向をＺ方向とし、Ｘ方向及びＺ方向に交差する方向をＹ方向としたとき、Ｙ方向及びＺ方向を含むＹＺ面内においてＺ方向に対して傾斜する結晶面Ｓ１を含む。したがって、改質領域１２から延びる亀裂１３が、当該結晶面Ｓ１に応じて、ＹＺ面内においてＺ方向に対して結晶面Ｓ１と同方向に傾斜するおそれがある。

　これに対して、第１実施形態に係るレーザ加工装置１及びレーザ加工方法では、レーザ加工時において、空間光変調器７によってレーザ光Ｌを変調することで、ＹＺ面内でのレーザ光Ｌの集光スポットＣにおけるビーム形状が、少なくとも集光スポットＣの中心Ｃａよりも第１面１１ａ側において、Ｚ方向に対して結晶面Ｓ１と反対側に傾斜するようにする。レーザ光Ｌの集光スポットＣでのビーム形状をこのように傾斜させることで、改質領域１２から延びる亀裂１３を、ビーム形状の傾斜方向と同方向に傾斜させることができる。したがって、ＹＺ面内において、ビーム形状に応じた亀裂１３の傾斜と対象物１１の結晶面Ｓ１に応じた亀裂１３の傾斜とがＺ方向に対して反対となり、結果的に、亀裂１３の傾斜を抑制できる。

　よって、第１実施形態に係るレーザ加工装置１及びレーザ加工方法によれば、ＹＺ面内において亀裂１３のＺ方向への傾斜を抑制し、対象物１１の入射裏面である第２面１１ｂにおける亀裂１３の到達位置Ｐ１３と、第２加工ラインＡ２（すなわち、対象物１１の第２面１１ｂにけるレーザ光Ｌの抜け光によるダメージ）との位置ずれを抑制できる。なお、亀裂１３のＺ方向への傾斜を抑制することで、傾斜した亀裂１３によりレーザ光Ｌが散乱されることで第２加工ラインＡ２の直下の位置から離れた位置に生じるダメージ（スプラッシュダメージ）が抑制され得る。

　また、第１実施形態に係るレーザ加工装置１（レーザ加工方法）では、加工処理（加工工程、工程Ｓ１０３）において、制御部６が、第２加工ラインＡ２に沿って集光スポットＣを移動させながら対象物１１にレーザ光Ｌを照射することで、第２加工ラインＡ２に沿って改質領域１２を形成するレーザ加工を、集光スポットＣのＺ方向の位置を異ならせながら複数回実施する。そして、制御部６は、複数回のレーザ加工のうち、少なくとも、集光スポットＣのＺ方向の位置が最も第２面１１ｂに最も近い位置（第１位置Ｚ１）となるレーザ加工のときに、変調処理（工程Ｓ１０２）を実行してもよい。この場合、対象物１１の第２面１１ｂにおける亀裂１３の到達位置Ｐ１３と、第２加工ラインＡ２との位置ずれをより確実に抑制できる。

　また、第１実施形態に係るレーザ加工装置１（レーザ加工方法）では、変調処理（工程Ｓ１０２）において、制御部６が、空間光変調器７に表示させる球面収差補正パターンの中心を集光レンズ３３の入射瞳面の中心に対してオフセットさせることで、ＹＺ面内でのレーザ光Ｌの集光スポットＣにおけるビーム形状を上記の傾斜形状としてもよい。このとき、制御部６は、複数回のレーザ加工において、集光スポットＣのＺ方向の位置が第１面１１ａに近いほど、球面収差補正パターンの中心の入射瞳面の中心に対するオフセット量を大きくしてもよい。この場合、複数回のレーザ加工において、集光スポットＣのＺ方向の位置が第１面１１ａに近いほど、球面収差補正パターンによる球面収差の補正量を小さくしても、ビーム形状の傾斜を確保することが可能となる。これにより、集光スポットＣのＺ方向の位置に応じて球面収差補正パターンによる球面収差の補正量を調節して適切な球面収差補正を行いつつ、Ｚ方向の各位置において形成される改質領域１２から延びる亀裂１３の傾斜を抑制することが可能となる。この結果、Ｚ方向の各位置の亀裂１３をつなげて形成される対象物１１の切断面の凹凸を抑制することが可能となる。

　また、第１実施形態に係るレーザ加工装置１（レーザ加工方法）では、変調処理（工程Ｓ１０２）において、制御部６が、複数回のレーザ加工において、集光スポットＣのＺ方向の位置が第１面１１ａに近いほど、球面収差補正パターンによる補正量を過補正としてもよい。この場合、複数回のレーザ加工において、集光スポットＣのＺ方向の位置が第１面１１ａに近いほど球面収差補正パターンによる球面収差の補正量を小さくする場合と比較して、ビーム形状の傾斜を確保するためのオフセット量の増大を避けることが可能となる。これにより、オフセット量が大きくなることによる加工性の悪化を抑制しつつ、Ｚ方向の各位置において形成される改質領域１２から延びる亀裂１３の傾斜を抑制することが可能となる。この結果、Ｚ方向の各位置の亀裂１３をつなげて形成される対象物１１の切断面の凹凸を抑制することが可能となる。

　さらに、第１実施形態に係るレーザ加工装置１（レーザ加工方法）では、変調処理（工程Ｓ１０２）では、制御部６が、空間光変調器７に球面収差補正パターンとは別の変調パターン（例えばコマ収差パターン）を表示させると共に、当該別の変調パターンによってＹＺ面内でのレーザ光Ｌの集光スポットにおけるビーム形状を上記の傾斜形状としてもよい。この場合、球面収差の補正に影響を与えることなく、ビーム形状を上記の傾斜形状とすることできる。したがって、ビーム形状を安定して上記の傾斜形状とすることができる。
［第２実施形態］

　引き続いて、第２実施形態に係るレーザ加工方法について説明する。図１４は、第２実施形態に係るレーザ加工方法の各工程を示すフローチャートである。図１５及び図１６は、図１４に示された各工程を説明するための模式図である。図１４～１６に示されるレーザ加工方法では、対象物５１のレーザ加工を行う。対象物５１は、第１面５１ａを含み、第１面５１ａが照射部３（集光レンズ３３）に臨むようにステージ２に支持されている。対象物５１には、レーザ加工の予定を示す仮想的な加工ラインＡとして、第１面５１ａに沿って第１加工ラインＡ１及び第２加工ラインＡ２が設定されている。

　ここでは、第１加工ラインＡ１の延在方向をＹ方向とし、第２加工ラインＡ２の延在方向をＸ方向とし、第１面５１ａに交差する方向をＺ方向とする。なお、図１５では、一対の第１加工ラインＡ１及び第２加工ラインＡ２のみを図示しているが、対象物５１には、互いに平行な複数の第１加工ラインＡ１、及び、互いに平行な複数の第２加工ラインＡ２が設定されている。

　第２実施形態に係るレーザ加工方法では、まず、アライメント及びハイトセットを行う（工程Ｓ２０１）。具体的には、工程Ｓ２０１では、一例として、制御部６が、移動部４，５を制御することにより、図示しないカメラにより撮像された対象物５１及びレーザ光Ｌの画像に基づいて、アライメントとして、Ｘ方向及びＹ方向におけるレーザ光Ｌの照射位置を決定すると共に、ハイトセットとして、Ｚ方向におけるレーザ光Ｌの集光スポットＣの位置を調整する。

　続いて、第１加工ラインＡ１のレーザ加工を行う（工程Ｓ２０２、第１加工工程）。より具体的には、工程Ｓ２０２では、まず、図１５の（ｂ）に示されるように、制御部６が、移動部４，５を制御することにより、レーザ光Ｌの集光スポットＣが、ＸＹ面内において、複数の第１加工ラインＡ１のうちの一の第１加工ラインＡ１（例えば対象物５１の端部に位置する第１加工ラインＡ１）に位置し、且つ、Ｚ方向について対象物５１の内部の所定の加工深さに位置するように、照射部３及び／又はステージ２を移動させる。

　その後、制御部６が、照射部３及び移動部４，５を制御することにより、第１加工ラインＡ１（すなわちＹ方向）に沿って集光スポットＣを移動させながら対象物５１にレーザ光Ｌを照射することで、第１加工ラインＡ１に沿って対象物５１に改質領域１２を形成する。なお、工程Ｓ２０２では、ＸＺ面内におけるレーザ光Ｌの集光スポットＣでのビーム形状をＺ方向に対して傾斜させる変調処理を行っていない。

　続いて、第２加工ラインＡ２のレーザ加工を行う（工程Ｓ２０３、第１加工工程）。より具体的には、工程Ｓ２０３では、まず、図１５の（ｃ）に示されるように、制御部６が、移動部４，５を制御することにより、レーザ光Ｌの集光スポットＣが、ＸＹ面内において、複数の第２加工ラインＡ２のうちの一の第２加工ラインＡ２（例えば対象物５１の端部に位置する第２加工ラインＡ２）に位置し、且つ、Ｚ方向について対象物５１の内部の所定の加工深さに位置するように、照射部３及び／又はステージ２を移動させる。

　その後、制御部６が、第２加工ラインＡ２（すなわちＸ方向）に沿って集光スポットＣを移動させながら対象物５１にレーザ光Ｌを照射することで、第２加工ラインＡ２に沿って対象物５１に改質領域１２を形成する。なお、工程Ｓ２０３では、ＹＺ面内におけるレーザ光Ｌの集光スポットＣでのビーム形状をＺ方向に対して傾斜させる変調処理を行っていない。

　続いて、工程Ｓ２０２において加工済みの第１加工ラインＡ１の観察を行う（工程Ｓ２０４、観察工程）。より具体的には、工程Ｓ２０４では、図１６の（ｂ）に示されるよういに、制御部６が、撮像ユニット８を制御することにより、工程Ｓ２０２において加工済みの第１加工ラインＡ１を含む領域Ｒ１を、対象物５１を透過する光により撮像する。これにより得られる画像に基づいて、第１加工ラインＡ１の観察を行うことができる。

　続いて、第１加工ラインＡ１に沿ってレーザ加工を行う際の、ＸＺ面内におけるレーザ光Ｌの集光スポットＣでのビーム形状の傾斜方向及び傾斜量を決定する（工程Ｓ２０５）。図１６の（ｂ）に示される例では、Ｙ方向に沿って延びる第１加工ラインＡ１において、改質領域１２からＸ方向の成分をもって延びる亀裂１３が確認されていない。したがって、第１加工ラインＡ１に沿ったレーザ加工では、改質領域１２からＺ方向に対して傾斜して進展する亀裂１３、すなわち、ＸＺ面内において改質領域１２からＺ方向に対して傾斜して進展する亀裂１３が形成されていないことが確認される。

　よって、第１加工ラインＡ１に沿ってレーザ加工行う場合には、改質領域１２から延びる亀裂１３の傾斜を考慮する必要がない。このことから、工程Ｓ２０５では、ＸＺ面内におけるレーザ光Ｌの集光スポットＣでのビーム形状を傾斜形状としないと決定することができる。なお、レーザ光Ｌの集光スポットＣでのビーム形状の傾斜方向及び傾斜量を決定することは、一例として、レーザ光Ｌに付与するコマ収差によりビーム形状を傾斜形状とする場合には、当該コマ収差の強さ及び方向を決定することを意味する。

　続く工程では、工程Ｓ２０３において加工済みの第２加工ラインＡ２の観察を行う（工程Ｓ２０６、観察工程）。より具体的には、工程Ｓ２０６では、図１６の（ｃ）に示されるよういに、制御部６が、撮像ユニット８を制御することにより、工程Ｓ２０３において加工済みの第２加工ラインＡ２を含む領域Ｒ２を、対象物５１を透過する光により撮像する。これにより得られる画像に基づいて、第２加工ラインＡ２の観察を行うことができる。

　続いて、第２加工ラインＡ２に沿ってレーザ加工を行う際の、ＹＺ面内におけるレーザ光Ｌの集光スポットＣでのビーム形状の傾斜方向及び傾斜量を決定する（工程Ｓ２０７）。図１６の（ｃ）に示される例では、Ｘ方向に沿って延びる第２加工ラインＡ２において、改質領域１２からＹ方向の成分をもって延びる亀裂１３が確認される。したがって、第２加工ラインＡ２に沿ったレーザ加工では、改質領域１２からＺ方向に対して傾斜して進展する亀裂１３、すなわち、ＹＺ面内において改質領域１２からＺ方向に対して傾斜して進展する亀裂１３が形成されることが確認される。

　よって、第２加工ラインＡ２に沿ってレーザ加工行う場合には、改質領域１２から延びる亀裂１３の傾斜を考慮する必要がある。このことから、工程Ｓ２０７では、ＹＺ面におけるレーザ光Ｌの集光スポットＣでのビーム形状の少なくとも中心Ｃａよりも第１面５１ａ側の部分が、工程Ｓ２０６において確認された亀裂１３の傾斜方向（ここではＹ正方向）と反対に傾斜するように、当該ビーム形状の傾斜方向を（ここではＹ負方向に）決定すると共に、亀裂１３の傾斜を相殺可能なように、当該ビーム形状の傾斜量を決定する。なお、亀裂１３が傾斜する要因としては、第１実施形態と同様に対象物５１の結晶面である場合や、対象物５１の反り、デバイス構造、バンプによる応力等、対象物５１の結晶面以外の場合もある。

　その後、未加工の第１加工ラインＡ１及び第２加工ラインＡ２のレーザ加工を行う（工程Ｓ２０８、第２加工工程）。特に、工程Ｓ２０８では、第１加工ラインＡ１の加工の際には、工程Ｓ２０５での決定に基づいて、制御部６が、ＸＺ面内でのレーザ光Ｌの集光スポットＣにおけるビーム形状を傾斜形状とするための変調処理を行うことなく、未加工の第１加工ラインＡ１に沿ってレーザ光Ｌの集光スポットＣを移動させながら対象物５１にレーザ光Ｌを照射することで、当該第１加工ラインＡ１に沿って改質領域１２を形成する。

　また、工程Ｓ２０８では、第２加工ラインＡ２の加工の際には、工程Ｓ２０７での決定に基づいて、制御部６が、ＹＺ面内でのレーザ光Ｌの集光スポットＣにおけるビーム形状が傾斜形状となるように変調処理を行いつつ、未加工の第２加工ラインＡ２に沿ってレーザ光Ｌの集光スポットＣを移動させながら対象物５１にレーザ光Ｌを照射することで、当該第２加工ラインＡ２に沿って改質領域１２を形成する。

　以上により、対象物５１のレーザ加工が完了する。なお、工程Ｓ２０８の後に、工程Ｓ２０８において加工がなされた第２加工ラインＡ２を再度観察することで、亀裂１３がＺ方向に対して傾斜して進展することが改善されているか否かをチェックしてもよい。

　以上のように、工程Ｓ２０８では、加工ライン（第１加工ラインＡ１及び第２加工ラインＡ２）の延在方向をＸ方向とし、第１面５１ａに交差する方向をＺ方向とし、Ｘ方向及びＺ方向に交差する方向をＹ方向としたとき、Ｙ方向及びＺ方向を含むＹＺ面内においてＺ方向に対して傾斜する亀裂１３が観察工程（工程Ｓ２０４及び工程Ｓ２０６）において観察された場合に、制御部６が、空間光変調器７によってレーザ光Ｌを変調することで、ＹＺ面内でのレーザ光Ｌの集光スポットＣにおけるビーム形状を、少なくとも集光スポットＣの中心Ｃａよりも入射面（第１面５１ａ）側において、Ｚ方向に対して亀裂１３の傾斜方向と反対側に傾斜させる。

　以上説明したように、第２実施形態に係るレーザ加工方法によれば、対象物５１の結晶構造や反り等の特性が不明である場合であっても、ＹＺ面内（又はＸＺ面内）において亀裂１３のＺ方向への傾斜を抑制し、対象物５１の入射裏面における亀裂１３の到達位置Ｐ１３と、加工ライン（第１加工ラインＡ１及び第２加工ラインＡ２）、すなわち、対象物５１の入射裏面にけるレーザ光Ｌの抜け光によるダメージとの位置ずれを抑制できる。

　以上の実施形態は、本開示に係るレーザ加工装置及びレーザ加工方法の一側面を説明したものである。したがって、本開示に係るレーザ加工装置及びレーザ加工方法は、上記実施形態に限定されることなく、任意に変形され得る。

　例えば、上記第１実施形態では、図１１において、複数回のレーザ加工において、集光スポットＣのＺ方向の位置が入射面である第１面１１ａに近いほどオフセット量を大きくする例について説明し、図１２の（ａ）において、複数回のレーザ加工において、集光スポットＣのＺ方向の位置が入射面である第１面１１ａに近いほど、球面収差補正量を過補正とする例について説明した。しかし、オフセット量の増大の程度、及び、球面収差補正量を過補正とする程度を調整することにより、図１１の例と図１２の（ｂ）の例とを組み合わせて、集光スポットＣのＺ方向の位置が入射面である第１面１１ａに近いほどオフセット量を大きくすると共に過補正としてもよい。

　１…レーザ加工装置、２…ステージ（支持部）、３…照射部、４，５…移動部、６…制御部、７…空間光変調器、１１，５１…対象物、１１ａ，５１ａ…第１面（入射面）、１１ｂ…第２面（入射裏面）、１２…改質領域、１３…亀裂、Ａ…加工ライン、Ａ１…第１加工ライン、Ａ２…第２加工ライン、Ｃ…集光スポット、Ｃａ…中心、Ｌ…レーザ光。

Claims (7)

1. 　対象物にレーザ光を照射することで前記対象物に改質領域を形成するためのレーザ加工装置であって、
   　前記対象物を支持する支持部と、
   　前記支持部によって支持された前記対象物に前記レーザ光を照射する照射部と、
   　前記レーザ光の集光スポットが前記対象物に対して相対移動するように、前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させる移動部と、
   　前記支持部、前記照射部、及び、前記移動部を制御することにより、前記対象物における前記レーザ光の入射面に沿う加工ラインに沿って前記集光スポットを移動させながら前記対象物に前記レーザ光を照射することで、前記加工ラインに沿って前記改質領域を形成する加工処理を実行する制御部と、を備え、
   　前記照射部は、前記レーザ光を変調するための空間光変調器と、
   　前記空間光変調器を経た前記レーザ光を前記対象物に向けて集光する集光レンズと、
   　を含み、
   　前記対象物は、前記加工ラインの延在方向をＸ方向とし、前記入射面に交差する方向をＺ方向とし、前記Ｘ方向及び前記Ｚ方向に交差する方向をＹ方向としたとき、前記Ｙ方向及び前記Ｚ方向を含むＹＺ面内において前記Ｚ方向に対して傾斜する結晶面を含み、
   　前記加工処理では、前記制御部は、前記空間光変調器によって前記レーザ光を変調することで、前記ＹＺ面内での前記レーザ光の前記集光スポットにおけるビーム形状が、少なくとも前記集光スポットの中心よりも前記入射面側において、前記Ｚ方向に対して前記結晶面と反対側に傾斜する傾斜形状となるようにする変調処理を実行する、
   　レーザ加工装置。
2. 　前記対象物は、前記入射面と反対側の入射裏面を含み、
   　前記加工処理では、前記制御部は、前記加工ラインに沿って前記集光スポットを移動させながら前記対象物に前記レーザ光を照射することで、前記加工ラインに沿って前記改質領域を形成するレーザ加工を、前記集光スポットの前記Ｚ方向の位置を異ならせながら複数回実施し、
   　前記制御部は、複数回の前記レーザ加工のうち、少なくとも、前記集光スポットの前記Ｚ方向の位置が最も前記入射裏面に最も近い位置となる前記レーザ加工のときに、前記変調処理を実行する、
   　請求項１に記載のレーザ加工装置。
3. 　前記対象物は、前記入射面と反対側の入射裏面を含み、
   　前記加工処理では、前記制御部は、前記加工ラインに沿って前記集光スポットを移動させながら前記対象物に前記レーザ光を照射することで、前記加工ラインに沿って前記改質領域を形成するレーザ加工を、前記集光スポットの前記Ｚ方向の位置を異ならせながら複数回実施し、
   　前記変調処理では、前記制御部は、前記空間光変調器に表示させる球面収差補正パターンの中心を前記集光レンズの入射瞳面の中心に対してオフセットさせることで、前記ＹＺ面内での前記レーザ光の前記集光スポットにおけるビーム形状を前記傾斜形状とし、
   　前記制御部は、複数回の前記レーザ加工において、前記集光スポットの前記Ｚ方向の位置が前記入射面に近いほど、前記球面収差補正パターンの中心の前記入射瞳面の中心に対するオフセット量を大きくする、
   　請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。
4. 　前記対象物は、前記入射面と反対側の入射裏面を含み、
   　前記加工処理では、前記制御部は、前記ラインに沿って前記集光スポットを移動させながら前記対象物に前記レーザ光を照射することで、前記ラインに沿って前記改質領域を形成するレーザ加工を、前記集光スポットの前記Ｚ方向の位置を異ならせながら複数回実施し、
   　前記変調処理では、前記制御部は、前記空間光変調器に表示させる球面収差補正パターンの中心を前記集光レンズの入射瞳面の中心に対してオフセットさせることで、前記ＹＺ面内での前記レーザ光の前記集光スポットにおけるビーム形状を前記傾斜形状とし、
   　前記制御部は、複数回の前記レーザ加工において、前記集光スポットの前記Ｚ方向の位置が前記入射面に近いほど、前記球面収差補正パターンによる補正量を過補正とする、
   　請求項１～３のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
5. 　前記変調処理では、前記制御部は、前記空間光変調器に球面収差補正パターンとは別の変調パターンを表示させると共に、当該別の変調パターンによって前記ＹＺ面内での前記レーザ光の前記集光スポットにおけるビーム形状を前記傾斜形状とする、
   　請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。
6. 　対象物にレーザ光を照射することで前記対象物に改質領域を形成するためのレーザ加工方法であって、
   　前記対象物における前記レーザ光の入射面に沿うラインに沿って前記レーザ光の集光スポットを移動させながら前記対象物に前記レーザ光を照射することで、前記ラインに沿って前記改質領域を形成する加工工程を備え、
   　前記対象物は、前記ラインの延在方向をＸ方向とし、前記入射面に交差する方向をＺ方向とし、前記Ｘ方向及び前記Ｚ方向に交差する方向をＹ方向としたとき、前記Ｙ方向及び前記Ｚ方向を含むＹＺ面内において前記Ｚ方向に対して傾斜する結晶面を含み、
   　前記加工工程では、空間光変調器によって前記レーザ光を変調することで、前記ＹＺ面内での前記レーザ光の前記集光スポットにおけるビーム形状を、少なくとも前記集光スポットの中心よりも前記入射面側において、前記Ｚ方向に対して前記結晶面と反対側に傾斜させる、
   　レーザ加工方法。
7. 　対象物にレーザ光を照射することで前記対象物に改質領域を形成するためのレーザ加工方法であって、
   　前記対象物における前記レーザ光の入射面に沿う加工ラインに沿って前記レーザ光の集光スポットを移動させながら前記対象物に前記レーザ光を照射することで、前記加工ラインに沿って前記改質領域を形成する第１加工工程と、
   　前記第１加工工程の後に、前記加工ラインに沿って形成された前記改質領域から延びる亀裂を観察する観察工程と、
   　前記観察工程の後に、前記対象物における前記レーザ光の入射面に沿う別の加工ラインに沿って前記レーザ光の集光スポットを移動させながら前記対象物に前記レーザ光を照射することで、前記別の加工ラインに沿って前記改質領域を形成する第２加工工程と、
   　を備え、
   　前記第２加工工程では、前記加工ラインの延在方向をＸ方向とし、前記入射面に交差する方向をＺ方向とし、前記Ｘ方向及び前記Ｚ方向に交差する方向をＹ方向としたとき、前記Ｙ方向及び前記Ｚ方向を含むＹＺ面内において前記Ｚ方向に対して傾斜する前記亀裂が前記観察工程において観察された場合に、空間光変調器によって前記レーザ光を変調することで、前記ＹＺ面内での前記レーザ光の前記集光スポットにおけるビーム形状を、少なくとも前記集光スポットの中心よりも前記入射面側において、前記Ｚ方向に対して前記亀裂の傾斜方向と反対側に傾斜させる、
   　レーザ加工方法。