(57)【要約】【課題】スループットを向上可能なレーザ加工装置を提供する。【解決手段】レーザ加工装置１は、Ｘ方向及びＹ方向に沿って対象物１００を支持するための支持部７と、Ｘ方向に沿って配列されたレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂと、レーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂが取り付けられ、Ｚ方向に沿って移動可能とされた取付部６５，６６と、取付部６５，６６をＹ方向に沿って移動する延長部材ＥＭと、支持部７、延長部材ＥＭ、取付部６５、及び、取付部６６の移動と、レーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂからのレーザ光Ｌ１，Ｌ２の照射と、の制御を行う制御部９と、を備える。【選択図】図１０
2020069486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に沿って移動可能とされ、前記第１方向及び前記第１方向に交差する第２方向に沿って対象物を支持するための支持部と、
前記第１方向に沿って配列され、前記支持部に支持された前記対象物の少なくとも内部にレーザ光を照射して改質領域を形成するための第１レーザ加工ヘッド及び第２レーザ加工ヘッドと、
前記第１レーザ加工ヘッドが取り付けられ、前記第１方向及び前記第２方向に交差する第３方向に沿って移動可能とされた第１取付部と、
前記第２レーザ加工ヘッドが取り付けられ、前記第３方向に沿って移動可能とされた第２取付部と、
前記第１取付部及び前記第２取付部、又は、前記支持部の少なくとも一方を前記第２方向に沿って移動する移動部と、
前記支持部、前記移動部、前記第１取付部、及び、前記第２取付部の移動と、前記第１レーザ加工ヘッド及び前記第２レーザ加工ヘッドからの前記レーザ光の照射と、の制御を行う制御部と、を備え、
前記対象物には、前記第１方向に沿って延びる共に前記第２方向に沿って配列された複数のラインが設定されており、
前記制御部は、
前記第１レーザ加工ヘッド及び前記第２レーザ加工ヘッドが前記複数のラインのうちの一のライン上に配列された第１状態において、前記第１レーザ加工ヘッドからの前記レーザ光の集光点を前記第３方向における第１位置に位置させつつ、前記第１レーザ加工ヘッドからの前記レーザ光を前記一のラインに対して前記第１方向にスキャンする第１スキャン処理と、
前記第１状態において、前記第２レーザ加工ヘッドからの前記レーザ光の集光点を前記第３方向における第２位置に位置させつつ、前記第２レーザ加工ヘッドからの前記レーザ光を前記一のラインに対して前記第１方向にスキャンする第２スキャン処理と、を実行する第１加工処理を実行し、
前記第２位置は、前記第３方向について前記第１位置よりも前記対象物の前記レーザ光の入射面側の位置であって、
前記制御部は、前記第１加工処理においては、前記第２レーザ加工ヘッドからの前記レーザ光の集光点を、前記第１レーザ加工ヘッドからの前記レーザ光の集光点よりも距離Ｌ以上前記第１方向と反対方向に離間した位置としながら、前記第１スキャン処理及び前記第２スキャン処理を実行する、
レーザ加工装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１加工処理の後に、前記第１レーザ加工ヘッド及び前記第２レーザ加工ヘッドが前記複数のラインのうちの前記一のラインに隣接する別のライン上に配列された第２状態において、前記第１レーザ加工ヘッドからの前記レーザ光の集光点を前記第２位置に位置させつつ前記第１レーザ加工ヘッドからの前記レーザ光を前記ラインに対して前記第１方向の反対方向にスキャンする第３スキャン処理と、
前記第２状態において、前記第２レーザ加工ヘッドからの前記レーザ光の集光点を前記第１位置に位置させつつ前記第２レーザ加工ヘッドからの前記レーザ光を前記別のラインに対して前記第１方向の反対方向にスキャンする第４スキャン処理と、を実行する第２加工処理を実行し、
前記制御部は、前記第２加工処理においては、前記第１レーザ加工ヘッドからの前記レーザ光の集光点を、前記第２レーザ加工ヘッドからの前記レーザ光の集光点よりも距離Ｌ以上前記第１方向に離間した位置としながら、前記第３スキャン処理及び前記第４スキャン処理を実行する、
請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記複数のラインの本数に応じた回数だけ前記第１加工処理と前記第２加工処理とを交互に繰り返して実行する、
請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記距離Ｌは、３００μｍである、
請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記第１取付部及び前記第２取付部は、一括して前記移動部に取り付けられており、
前記移動部は、前記第１取付部及び前記第２取付部を前記第２方向に移動する、
請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ワークを保持する保持機構と、保持機構に保持されたワークにレーザ光を照射するレーザ照射機構と、を備えるレーザ加工装置が記載されている。特許文献１に記載のレーザ加工装置では、集光レンズを有するレーザ照射機構が基台に対して固定されており、集光レンズの光軸に垂直な方向に沿ったワークの移動が保持機構によって実施される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５４５６５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述したようなレーザ加工装置にあっては、スループットの向上のためには、例えば、保持機構によるワークの移動速度を増大させることが考えられる。しかしながら、ワークの移動速度を増大させようとしても、ワークの移動が、目標の速度での等速移動に達するまでに要する加速時間も増大する。このため、ワークの移動速度の増大では、一定以上のスループットの向上が困難である。このように、上記技術分野においては、スループットの向上が望まれている。
【０００５】
一方、上記技術分野にあっては、レーザ光の照射によって、ワークの内部に改質領域を形成し、改質領域及び改質領域から延びる亀裂を利用してワークを切断する場合がある。特に、改質領域から延びる亀裂を十分に進展させるために、ワークの厚さ方向に複数列の改質領域を形成する場合がある。このような加工にあっても、同様にスループットの向上が望まれている。
【０００６】
本発明は、スループットを向上可能なレーザ加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るレーザ加工装置は、第１方向に沿って移動可能とされ、第１方向及び第１方向に交差する第２方向に沿って対象物を支持するための支持部と、第１方向に沿って配列され、支持部に支持された対象物の少なくとも内部にレーザ光を照射して改質領域を形成するための第１レーザ加工ヘッド及び第２レーザ加工ヘッドと、第１レーザ加工ヘッドが取り付けられ、第１方向及び第２方向に交差する第３方向に沿って移動可能とされた第１取付部と、第２レーザ加工ヘッドが取り付けられ、第３方向に沿って移動可能とされた第２取付部と、第１取付部及び第２取付部、又は、支持部の少なくとも一方を第２方向に沿って移動する移動部と、支持部、移動部、第１取付部、及び、第２取付部の移動と、第１レーザ加工ヘッド及び第２レーザ加工ヘッドからのレーザ光の照射と、の制御を行う制御部を、を備え、対象物には、第１方向に沿って延びる共に第２方向に沿って配列された複数のラインが設定されており、制御部は、第１レーザ加工ヘッド及び第２レーザ加工ヘッドが複数のラインのうちの一のライン上に配列された第１状態において、第１レーザ加工ヘッドからのレーザ光の集光点を第３方向における第１位置に位置させつつ、第１レーザ加工ヘッドからのレーザ光を一のラインに対して第１方向にスキャンする第１スキャン処理と、第１状態において、第２レーザ加工ヘッドからのレーザ光の集光点を第３方向における第２位置に位置させつつ、第２レーザ加工ヘッドからのレーザ光を一のラインに対して第１方向にスキャンする第２スキャン処理と、を実行する第１加工処理を実行し、第２位置は、第３方向について第１位置よりも対象物のレーザ光の入射面側の位置であって、制御部は、第１加工処理においては、第２レーザ加工ヘッドからのレーザ光の集光点を、第１レーザ加工ヘッドからのレーザ光の集光点よりも距離Ｌ以上第１方向と反対方向に離間した位置としながら、第１スキャン処理及び第２スキャン処理を実行する。
【０００８】
この装置においては、第１レーザ加工ヘッド及び第２レーザ加工ヘッドが、第１方向に沿って配列され得る。そして、制御部が、第１レーザ加工ヘッド及び第２レーザ加工ヘッドがライン上に配列された第１状態において、第１レーザ加工ヘッドを用いた第１スキャン処理と、第２レーザ加工ヘッドを用いた第２スキャン処理とを実行する。第１スキャン処理においては、制御部は、第１レーザ加工ヘッドからのレーザ光の集光点を第３方向における第１位置としつつ第１レーザ加工ヘッドからのレーザ光を第１方向にスキャンする。第２スキャン処理においては、制御部は、第２レーザ加工ヘッドからのレーザ光の集光点を第３方向における第２位置としつつラインに対して第２レーザ加工ヘッドからのレーザ光を第１方向にスキャンする。これにより、１つのラインに対して、２つのレーザ加工ヘッドを用いて、対象物の少なくとも内部に２列の改質領域をほぼ同時に形成できる。
【０００９】
ここで、本発明者らの知見によれば、１つのレーザ加工ヘッドを用いる場合、対象物の深さ方向（第３方向）に位置を違えて複数回のスキャンを行うことによって、それぞれの改質領域から延びる亀裂を十分に進展させることができる。しかしながら、この場合には、スループットの向上が図られない。これに対して、２つのレーザ加工ヘッドを用いて対象物の内部に２列の改質領域を形成する場合には、それぞれのレーザ加工ヘッドからのレーザ光の集光点を第１方向について一致させると、改質領域から延びる亀裂が進展しにくい。これに対して、この装置においては、第２レーザ加工ヘッドからのレーザ光の集光点を、第１レーザ加工ヘッドからのレーザ光の集光点よりも距離Ｌ以上第１方向と反対方向に離間して位置させつつ第１スキャン処理及び第２スキャン処理を実行する。これによれば、先行する第１レーザ加工ヘッドからのレーザ光のスキャンによって１列目の改質領域を形成しつつ、距離Ｌだけその後を追うようにスキャンされる第２レーザ加工ヘッドからのレーザ光によって、２列目の改質領域を形成しつつ十分に亀裂を進展させることが可能である。よって、この装置によれば、スループットを向上可能である。
【００１０】
本発明に係るレーザ加工装置においては、制御部は、第１加工処理の後に、第１レーザ加工ヘッド及び第２レーザ加工ヘッドが複数のラインのうちの一のラインに隣接する別のライン上に配列された第２状態において、第１レーザ加工ヘッドからのレーザ光の集光点を第２位置に位置させつつ第１レーザ加工ヘッドからのレーザ光をラインに対して第１方向の反対方向にスキャンする第３スキャン処理と、第２状態において、第２レーザ加工ヘッドからのレーザ光の集光点を第１位置に位置させつつ第２レーザ加工ヘッドからのレーザ光を別のラインに対して第１方向の反対方向にスキャンする第４スキャン処理と、を実行する第２加工処理を実行し、制御部は、第２加工処理においては、第１レーザ加工ヘッドからのレーザ光の集光点を、第２レーザ加工ヘッドからのレーザ光の集光点よりも距離Ｌ以上第１方向に離間した位置としながら、第３スキャン処理及び第４スキャン処理を実行してもよい。この場合、第１レーザ加工ヘッド及び第２レーザ加工ヘッドの対象物に対する往路（第１加工処理）と復路（第２加工処理）とにおいて、第１レーザ加工ヘッド及び第２レーザ加工ヘッドの第１方向の位置を入れ替えることなく、好適にレーザ加工が可能となる。
【００１１】
本発明に係るレーザ加工装置においては、制御部は、複数のラインの本数に応じた回数だけ第１加工処理と第２加工処理とを交互に繰り返して実行してもよい。この場合、例えば、第１方向に沿った支持部の往復動作、及び、第１レーザ加工ヘッド及び第２レーザ加工ヘッドの第２方向への順次の移動によって、全てのラインに沿ったレーザ加工が可能となる。
【００１２】
本発明に係るレーザ加工装置においては、距離Ｌは、３００μｍであってもよい。本発明者の知見によれば、このように距離Ｌを３００μｍと設定することにより、より十分に亀裂を進展させることができる。
【００１３】
本発明に係るレーザ加工装置においては、第１取付部及び第２取付部は、一括して移動部に取り付けられており、移動部は、第１取付部及び第２取付部を第２方向に移動してもよい。この場合、第１レーザ加工ヘッド及び第２レーザ加工ヘッドの第２方向の移動が容易となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、スループットを向上可能なレーザ加工装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態のレーザ加工装置の斜視図である。
【図２】図１に示されるレーザ加工装置の一部分の正面図である。
【図３】図１に示されるレーザ加工装置のレーザ加工ヘッドの正面図である。
【図４】図３に示されるレーザ加工ヘッドの側面図である。
【図５】図３に示されるレーザ加工ヘッドの光学系の構成図である。
【図６】変形例のレーザ加工ヘッドの光学系の構成図である。
【図７】変形例のレーザ加工装置の一部分の正面図である。
【図８】レーザ加工装置の動作を示す模式的な上面図である。
【図９】レーザ加工装置の動作を示す模式的な上面図である。
【図１０】レーザ加工装置の動作を示す模式的な断面図である。
【図１１】亀裂量を示すグラフである。
【図１２】取付部及びレーザ加工ヘッドの変形例を示す図である。
【図１３】取付部及びレーザ加工ヘッドの変形例を示す図である。
【図１４】取付部及びレーザ加工ヘッドの変形例を示す図である。
【図１５】取付部及びレーザ加工ヘッドの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
［レーザ加工装置の構成］
【００１７】
図１に示されるように、レーザ加工装置１は、複数の移動機構５，６と、支持部７と、１対のレーザ加工ヘッド（第１レーザ加工ヘッド、第２レーザ加工ヘッド）１０Ａ，１０Ｂと、光源ユニット８と、制御部９と、を備えている。以下、第１方向をＸ方向、第１方向に垂直な第２方向をＹ方向、第１方向及び第２方向に垂直な第３方向をＺ方向という。本実施形態では、Ｘ方向及びＹ方向は水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。
【００１８】
移動機構５は、固定部５１と、移動部５３と、取付部５５と、を有している。固定部５１は、装置フレーム１ａに取り付けられている。移動部５３は、固定部５１に設けられたレールに取り付けられており、Ｙ方向に沿って移動することができる。取付部５５は、移動部５３に設けられたレールに取り付けられており、Ｘ方向に沿って移動することができる。
【００１９】
移動機構６は、固定部６１と、１対の移動部（第１移動部、第２移動部）６３，６４と、１対の取付部（第１取付部、第２取付部）６５，６６と、を有している。固定部６１は、装置フレーム１ａに取り付けられている。１対の移動部６３，６４のそれぞれは、固定部６１に設けられたレールに取り付けられており、それぞれが独立して、Ｙ方向に沿って移動することができる。取付部６５は、移動部６３に設けられたレールに取り付けられており、Ｚ方向に沿って移動することができる。取付部６６は、移動部６４に設けられたレールに取り付けられており、Ｚ方向に沿って移動することができる。つまり、装置フレーム１ａに対しては、１対の取付部６５，６６のそれぞれが、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれに沿って移動することができる。
【００２０】
支持部７は、移動機構５の取付部５５に設けられた回転軸に取り付けられており、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として回転することができる。つまり、支持部７は、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれに沿って移動することができ、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として回転することができる。支持部７は、Ｘ方向及びＹ方向に沿って対象物１００を支持する。対象物１００は、例えば、ウェハである。
【００２１】
図１及び図２に示されるように、レーザ加工ヘッド１０Ａ（例えば第１レーザ加工ヘッド）は、移動機構６の取付部６５に取り付けられている。レーザ加工ヘッド１０Ａは、Ｚ方向において支持部７と対向した状態で、支持部７に支持された対象物１００にレーザ光（第１レーザ光）Ｌ１を照射するためのものである。レーザ加工ヘッド１０Ｂ（例えば第２レーザ加工ヘッド）は、移動機構６の取付部６６に取り付けられている。レーザ加工ヘッド１０Ｂは、Ｚ方向において支持部７と対向した状態で、支持部７に支持された対象物１００にレーザ光（第２レーザ光）Ｌ２を照射するためのものである。
【００２２】
光源ユニット８は、１対の光源８１，８２を有している。光源８１は、レーザ光Ｌ１を出力する。レーザ光Ｌ１は、光源８１の出射部８１ａから出射され、光ファイバ２によってレーザ加工ヘッド１０Ａに導光される。光源８２は、レーザ光Ｌ２を出力する。レーザ光Ｌ２は、光源８２の出射部８２ａから出射され、別の光ファイバ２によってレーザ加工ヘッド１０Ｂに導光される。
【００２３】
制御部９は、レーザ加工装置１の各部（複数の移動機構５，６、１対のレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂ、及び光源ユニット８等）を制御する。制御部９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。制御部９では、メモリ等に読み込まれたソフトウェア（プログラム）が、プロセッサによって実行され、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が、プロセッサによって制御される。これにより、制御部９は、各種機能を実現する。
【００２４】
以上のように構成されたレーザ加工装置１による加工の一例について説明する。当該加工の一例は、ウェハである対象物１００を複数のチップに切断するために、格子状に設定された複数のラインのそれぞれに沿って対象物１００の内部に改質領域を形成する例である。
【００２５】
まず、対象物１００を支持している支持部７がＺ方向において１対のレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂと対向するように、移動機構５が、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれに沿って支持部７を移動させる。続いて、対象物１００において一方向に延在する複数のラインがＸ方向に沿うように、移動機構５が、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として支持部７を回転させる。
【００２６】
続いて、一方向に延在する一のライン上にレーザ光Ｌ１の集光点が位置するように、移動機構６が、Ｙ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ａを移動させる。その一方で、一方向に延在する他のライン上にレーザ光Ｌ２の集光点が位置するように、移動機構６が、Ｙ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ｂを移動させる。続いて、対象物１００の内部にレーザ光Ｌ１の集光点が位置するように、移動機構６が、Ｚ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ａを移動させる。その一方で、対象物１００の内部にレーザ光Ｌ２の集光点が位置するように、移動機構６が、Ｚ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ｂを移動させる。
【００２７】
続いて、光源８１がレーザ光Ｌ１を出力してレーザ加工ヘッド１０Ａが対象物１００にレーザ光Ｌ１を照射すると共に、光源８２がレーザ光Ｌ２を出力してレーザ加工ヘッド１０Ｂが対象物１００にレーザ光Ｌ２を照射する。それと同時に、一方向に延在する一のラインに沿ってレーザ光Ｌ１の集光点が相対的に移動し（レーザ光Ｌ１がスキャンされ）且つ一方向に延在する他のラインに沿ってレーザ光Ｌ２の集光点が相対的に移動する（レーザ光Ｌ２がスキャンされる）ように、移動機構５が、Ｘ方向に沿って支持部７を移動させる。このようにして、レーザ加工装置１は、対象物１００において一方向に延在する複数のラインのそれぞれに沿って、対象物１００の内部に改質領域を形成する。
【００２８】
続いて、対象物１００において一方向と直交する他方向に延在する複数のラインがＸ方向に沿うように、移動機構５が、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として支持部７を回転させる。
【００２９】
続いて、他方向に延在する一のライン上にレーザ光Ｌ１の集光点が位置するように、移動機構６が、Ｙ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ａを移動させる。その一方で、他方向に延在する他のライン上にレーザ光Ｌ２の集光点が位置するように、移動機構６が、Ｙ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ｂを移動させる。続いて、対象物１００の内部にレーザ光Ｌ１の集光点が位置するように、移動機構６が、Ｚ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ａを移動させる。その一方で、対象物１００の内部にレーザ光Ｌ２の集光点が位置するように、移動機構６が、Ｚ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ｂを移動させる。
【００３０】
続いて、光源８１がレーザ光Ｌ１を出力してレーザ加工ヘッド１０Ａが対象物１００にレーザ光Ｌ１を照射すると共に、光源８２がレーザ光Ｌ２を出力してレーザ加工ヘッド１０Ｂが対象物１００にレーザ光Ｌ２を照射する。それと同時に、他方向に延在する一のラインに沿ってレーザ光Ｌ１の集光点が相対的に移動し（レーザ光Ｌ１がスキャンされ）且つ他方向に延在する他のラインに沿ってレーザ光Ｌ２の集光点が相対的に移動する（レーザ光Ｌ２がスキャンされる）ように、移動機構５が、Ｘ方向に沿って支持部７を移動させる。このようにして、レーザ加工装置１は、対象物１００において一方向と直交する他方向に延在する複数のラインのそれぞれに沿って、対象物１００の内部に改質領域を形成する。
【００３１】
なお、上述した加工の一例では、光源８１は、例えばパルス発振方式によって、対象物１００に対して透過性を有するレーザ光Ｌ１を出力し、光源８２は、例えばパルス発振方式によって、対象物１００に対して透過性を有するレーザ光Ｌ２を出力する。そのようなレーザ光が対象物１００の内部に集光されると、レーザ光の集光点に対応する部分においてレーザ光が特に吸収され、対象物１００の内部に改質領域が形成される。改質領域は、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。
【００３２】
パルス発振方式によって出力されたレーザ光が対象物１００に照射され、対象物１００に設定されたラインに沿ってレーザ光の集光点が相対的に移動させられると、複数の改質スポットがラインに沿って１列に並ぶように形成される。１つの改質スポットは、１パルスのレーザ光の照射によって形成される。１列の改質領域は、１列に並んだ複数の改質スポットの集合である。隣り合う改質スポットは、対象物１００に対するレーザ光の集光点の相対的な移動速度及びレーザ光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。
［レーザ加工ヘッドの構成］
【００３３】
図３及び図４に示されるように、レーザ加工ヘッド１０Ａは、筐体（例えば第１筐体）１１と、入射部１２と、調整部１３と、集光部（例えば第１集光部）１４と、を備えている。
【００３４】
筐体１１は、第１壁部２１及び第２壁部２２、第３壁部２３及び第４壁部２４、並びに、第５壁部２５及び第６壁部２６を有している。第１壁部２１及び第２壁部２２は、Ｘ方向において互いに対向している。第３壁部２３及び第４壁部２４は、Ｙ方向において互いに対向している。第５壁部２５及び第６壁部２６は、Ｚ方向において互いに対向している。
【００３５】
第３壁部２３と第４壁部２４との距離は、第１壁部２１と第２壁部２２との距離よりも小さい。第１壁部２１と第２壁部２２との距離は、第５壁部２５と第６壁部２６との距離よりも小さい。なお、第１壁部２１と第２壁部２２との距離は、第５壁部２５と第６壁部２６との距離と等しくてもよいし、或いは、第５壁部２５と第６壁部２６との距離よりも大きくてもよい。
【００３６】
レーザ加工ヘッド１０Ａでは、第１壁部２１は、移動機構６の固定部６１側に位置しており、第２壁部２２は、固定部６１とは反対側に位置している。第３壁部２３は、移動機構６の取付部６５側に位置しており、第４壁部２４は、取付部６５とは反対側であってレーザ加工ヘッド１０Ｂ側に位置している（図２参照）。すなわち、第４壁部２４は、レーザ加工ヘッド１０Ｂの筐体（第２筐体）にＹ方向に沿って対向する対向壁部である。第５壁部２５は、支持部７とは反対側に位置しており、第６壁部２６は、支持部７側に位置している。
【００３７】
筐体１１は、第３壁部２３が移動機構６の取付部６５側に配置された状態で筐体１１が取付部６５に取り付けられるように、構成されている。具体的には、次のとおりである。取付部６５は、ベースプレート６５ａと、取付プレート６５ｂと、を有している。ベースプレート６５ａは、移動部６３に設けられたレールに取り付けられている（図２参照）。取付プレート６５ｂは、ベースプレート６５ａにおけるレーザ加工ヘッド１０Ｂ側の端部に立設されている（図２参照）。筐体１１は、第３壁部２３が取付プレート６５ｂに接触した状態で、台座２７を介してボルト２８が取付プレート６５ｂに螺合されることで、取付部６５に取り付けられている。台座２７は、第１壁部２１及び第２壁部２２のそれぞれに設けられている。筐体１１は、取付部６５に対して着脱可能である。
【００３８】
入射部１２は、第５壁部２５に取り付けられている。入射部１２は、筐体１１内にレーザ光Ｌ１を入射させる。入射部１２は、Ｘ方向においては第２壁部２２側（一方の壁部側）に片寄っており、Ｙ方向においては第４壁部２４側に片寄っている。つまり、Ｘ方向における入射部１２と第２壁部２２との距離は、Ｘ方向における入射部１２と第１壁部２１との距離よりも小さく、Ｙ方向における入射部１２と第４壁部２４との距離は、Ｘ方向における入射部１２と第３壁部２３との距離よりも小さい。
【００３９】
入射部１２は、光ファイバ２の接続端部２ａが接続可能となるように構成されている。光ファイバ２の接続端部２ａには、ファイバの出射端から出射されたレーザ光Ｌ１をコリメートするコリメータレンズが設けられており、戻り光を抑制するアイソレータが設けられていない。当該アイソレータは、接続端部２ａよりも光源８１側であるファイバの途中に設けられている。これにより、接続端部２ａの小型化、延いては、入射部１２の小型化が図られている。なお、光ファイバ２の接続端部２ａにアイソレータが設けられていてもよい。
【００４０】
調整部１３は、筐体１１内に配置されている。調整部１３は、入射部１２から入射したレーザ光Ｌ１を調整する。調整部１３が有する各構成は、筐体１１内に設けられた光学ベース２９に取り付けられている。光学ベース２９は、筐体１１内の領域を第３壁部２３側の領域と第４壁部２４側の領域とに仕切るように、筐体１１に取り付けられている。光学ベース２９は、筐体１１と一体となっている。調整部１３が有する各構成は、第４壁部２４側において光学ベース２９に取り付けられている。調整部１３が有する各構成の詳細については後述する。
【００４１】
集光部１４は、第６壁部２６に配置されている。具体的には、集光部１４は、第６壁部２６に形成された孔２６ａに挿通された状態で、第６壁部２６に配置されている。集光部１４は、調整部１３によって調整されたレーザ光Ｌ１を集光しつつ筐体１１外に出射させる。集光部１４は、Ｘ方向においては第２壁部２２側（一方の壁部側）に片寄っており、Ｙ方向においては第４壁部２４側に片寄っている。すなわち、集光部１４は、Ｚ方向からみて、筐体１１における第４壁部（対向壁部）２４側に偏って配置されている。つまり、Ｘ方向における集光部１４と第２壁部２２との距離は、Ｘ方向における集光部１４と第１壁部２１との距離よりも小さく、Ｙ方向における集光部１４と第４壁部２４との距離は、Ｘ方向における集光部１４と第３壁部２３との距離よりも小さい。
【００４２】
図５に示されるように、調整部１３は、アッテネータ３１と、ビームエキスパンダ３２と、ミラー３３と、を有している。入射部１２、並びに、調整部１３のアッテネータ３１、ビームエキスパンダ３２及びミラー３３は、Ｚ方向に沿って延在する直線（第１直線）Ａ１上に配置されている。アッテネータ３１及びビームエキスパンダ３２は、直線Ａ１上において、入射部１２とミラー３３との間に配置されている。アッテネータ３１は、入射部１２から入射したレーザ光Ｌ１の出力を調整する。ビームエキスパンダ３２は、アッテネータ３１で出力が調整されたレーザ光Ｌ１の径を拡大する。ミラー３３は、ビームエキスパンダ３２で径が拡大されたレーザ光Ｌ１を反射する。
【００４３】
調整部１３は、反射型空間光変調器３４と、結像光学系３５と、を更に有している。調整部１３の反射型空間光変調器３４及び結像光学系３５、並びに、集光部１４は、Ｚ方向に沿って延在する直線（第２直線）Ａ２上に配置されている。反射型空間光変調器３４は、ミラー３３で反射されたレーザ光Ｌ１を変調する。反射型空間光変調器３４は、例えば、反射型液晶（ＬＣＯＳ：Liquid  Crystal  on  Silicon）の空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial  Light  Modulator）である。結像光学系３５は、反射型空間光変調器３４の反射面３４ａと集光部１４の入射瞳面１４ａとが結像関係にある両側テレセントリック光学系を構成している。結像光学系３５は、３つ以上のレンズによって構成されている。
【００４４】
直線Ａ１及び直線Ａ２は、Ｙ方向に垂直な平面上に位置している。直線Ａ１は、直線Ａ２に対して第２壁部２２側（一方の壁部側）に位置している。レーザ加工ヘッド１０Ａでは、レーザ光Ｌ１は、入射部１２から筐体１１内に入射して直線Ａ１上を進行し、ミラー３３及び反射型空間光変調器３４で順次に反射された後、直線Ａ２上を進行して集光部１４から筐体１１外に出射する。なお、アッテネータ３１及びビームエキスパンダ３２の配列の順序は、逆であってもよい。また、アッテネータ３１は、ミラー３３と反射型空間光変調器３４との間に配置されていてもよい。また、調整部１３は、他の光学部品（例えば、ビームエキスパンダ３２の前に配置されるステアリングミラー等）を有していてもよい。
【００４５】
レーザ加工ヘッド１０Ａは、ダイクロイックミラー１５と、測定部１６と、観察部１７と、駆動部１８と、回路部１９と、を更に備えている。
【００４６】
ダイクロイックミラー１５は、直線Ａ２上において、結像光学系３５と集光部１４との間に配置されている。つまり、ダイクロイックミラー１５は、筐体１１内において、調整部１３と集光部１４との間に配置されている。ダイクロイックミラー１５は、第４壁部２４側において光学ベース２９に取り付けられている。ダイクロイックミラー１５は、レーザ光Ｌ１を透過させる。ダイクロイックミラー１５は、非点収差を抑制する観点では、例えば、キューブ型、又は、ねじれの関係を有するように配置された２枚のプレート型が好ましい。
【００４７】
測定部１６は、筐体１１内において、調整部１３に対して第１壁部２１側（一方の壁部側とは反対側）に配置されている。測定部１６は、第４壁部２４側において光学ベース２９に取り付けられている。測定部１６は、対象物１００の表面（例えば、レーザ光Ｌ１が入射する側の表面）と集光部１４との距離を測定するための測定光Ｌ１０を出力し、集光部１４を介して、対象物１００の表面で反射された測定光Ｌ１０を検出する。つまり、測定部１６から出力された測定光Ｌ１０は、集光部１４を介して対象物１００の表面に照射され、対象物１００の表面で反射された測定光Ｌ１０は、集光部１４を介して測定部１６で検出される。
【００４８】
より具体的には、測定部１６から出力された測定光Ｌ１０は、第４壁部２４側において光学ベース２９に取り付けられたビームスプリッタ２０及びダイクロイックミラー１５で順次に反射され、集光部１４から筐体１１外に出射する。対象物１００の表面で反射された測定光Ｌ１０は、集光部１４から筐体１１内に入射してダイクロイックミラー１５及びビームスプリッタ２０で順次に反射され、測定部１６に入射し、測定部１６で検出される。
【００４９】
観察部１７は、筐体１１内において、調整部１３に対して第１壁部２１側（一方の壁部側とは反対側）に配置されている。観察部１７は、第４壁部２４側において光学ベース２９に取り付けられている。観察部１７は、対象物１００の表面（例えば、レーザ光Ｌ１が入射する側の表面）を観察するための観察光Ｌ２０を出力し、集光部１４を介して、対象物１００の表面で反射された観察光Ｌ２０を検出する。つまり、観察部１７から出力された観察光Ｌ２０は、集光部１４を介して対象物１００の表面に照射され、対象物１００の表面で反射された観察光Ｌ２０は、集光部１４を介して観察部１７で検出される。
【００５０】
より具体的には、観察部１７から出力された観察光Ｌ２０は、ビームスプリッタ２０を透過してダイクロイックミラー１５で反射され、集光部１４から筐体１１外に出射する。対象物１００の表面で反射された観察光Ｌ２０は、集光部１４から筐体１１内に入射してダイクロイックミラー１５で反射され、ビームスプリッタ２０を透過して観察部１７に入射し、観察部１７で検出される。なお、レーザ光Ｌ１、測定光Ｌ１０及び観察光Ｌ２０のそれぞれの波長は、互いに異なっている（少なくともそれぞれの中心波長が互いにずれている）。
【００５１】
駆動部１８は、第４壁部２４側において光学ベース２９に取り付けられている。駆動部１８は、例えば圧電素子の駆動力によって、第６壁部２６に配置された集光部１４をＺ方向に沿って移動させる。
【００５２】
回路部１９は、筐体１１内において、光学ベース２９に対して第３壁部２３側に配置されている。つまり、回路部１９は、筐体１１内において、調整部１３、測定部１６及び観察部１７に対して第３壁部２３側に配置されている。回路部１９は、例えば、複数の回路基板である。回路部１９は、測定部１６から出力された信号、及び反射型空間光変調器３４に入力する信号を処理する。回路部１９は、測定部１６から出力された信号に基づいて駆動部１８を制御する。一例として、回路部１９は、測定部１６から出力された信号に基づいて、対象物１００の表面と集光部１４との距離が一定に維持されるように（すなわち、対象物１００の表面とレーザ光Ｌ１の集光点との距離が一定に維持されるように）、駆動部１８を制御する。なお、筐体１１には、回路部１９を制御部９（図１参照）等に電気的に接続するための配線が接続されるコネクタ（図示省略）が設けられている。
【００５３】
レーザ加工ヘッド１０Ｂは、レーザ加工ヘッド１０Ａと同様に、筐体（例えば第２筐体）１１と、入射部１２と、調整部１３と、集光部（例えば第２集光部）１４と、ダイクロイックミラー１５と、測定部１６と、観察部１７と、駆動部１８と、回路部１９と、を備えている。ただし、レーザ加工ヘッド１０Ｂの各構成は、図２に示されるように、１対の取付部６５，６６間の中点を通り且つＹ方向に垂直な仮想平面に関して、レーザ加工ヘッド１０Ａの各構成と面対称の関係を有するように、配置されている（なお、後述するように一例である）。
【００５４】
例えば、レーザ加工ヘッド１０Ａの筐体１１は、第４壁部２４が第３壁部２３に対してレーザ加工ヘッド１０Ｂ側に位置し且つ第６壁部２６が第５壁部２５に対して支持部７側に位置するように、取付部６５に取り付けられている。これに対し、レーザ加工ヘッド１０Ｂの筐体１１は、第４壁部２４が第３壁部２３に対してレーザ加工ヘッド１０Ａ側に位置し且つ第６壁部２６が第５壁部２５に対して支持部７側に位置するように、取付部６６に取り付けられている。すなわち、レーザ加工ヘッド１０Ｂにおいても、第４壁部２４は、レーザ加工ヘッド１０Ａの筐体にＹ方向に沿って対向する対向壁部である。またレーザ加工ヘッド１０Ｂにおいても、集光部１４は、Ｚ方向からみて、その筐体１１における第４壁部（対向壁部）２４側に偏って配置されている。
【００５５】
レーザ加工ヘッド１０Ｂの筐体１１は、第３壁部２３が取付部６６側に配置された状態で筐体１１が取付部６６に取り付けられるように、構成されている。具体的には、次のとおりである。取付部６６は、ベースプレート６６ａと、取付プレート６６ｂと、を有している。ベースプレート６６ａは、移動部６３に設けられたレールに取り付けられている。取付プレート６６ｂは、ベースプレート６６ａにおけるレーザ加工ヘッド１０Ａ側の端部に立設されている。レーザ加工ヘッド１０Ｂの筐体１１は、第３壁部２３が取付プレート６６ｂに接触した状態で、取付部６６に取り付けられている。レーザ加工ヘッド１０Ｂの筐体１１は、取付部６６に対して着脱可能である。
［レーザ加工ヘッドの作用及び効果］
【００５６】
レーザ加工ヘッド１０Ａでは、レーザ光Ｌ１を出力する光源が筐体１１内に設けられていないため、筐体１１の小型化を図ることができる。更に、筐体１１において、第３壁部２３と第４壁部２４との距離が第１壁部２１と第２壁部２２との距離よりも小さく、第６壁部２６に配置された集光部１４がＹ方向において第４壁部２４側に片寄っている。これにより、集光部１４の光軸に垂直な方向に沿って筐体１１を移動させる場合に、例えば、第４壁部２４側に他の構成（例えば、レーザ加工ヘッド１０Ｂ）が存在したとしても、当該他の構成に集光部１４を近付けることができる。よって、レーザ加工ヘッド１０Ａは、集光部１４をその光軸に垂直な方向に沿って移動させるのに好適である。
【００５７】
また、レーザ加工ヘッド１０Ａでは、入射部１２が、第５壁部２５に設けられており、Ｙ方向において第４壁部２４側に片寄っている。これにより、筐体１１内の領域のうち調整部１３に対して第３壁部２３側の領域に他の構成（例えば、回路部１９）を配置する等、当該領域を有効に利用することができる。
【００５８】
また、レーザ加工ヘッド１０Ａでは、集光部１４が、Ｘ方向において第２壁部２２側に片寄っている。これにより、集光部１４の光軸に垂直な方向に沿って筐体１１を移動させる場合に、例えば、第２壁部２２側に他の構成が存在したとしても、当該他の構成に集光部１４を近付けることができる。
【００５９】
また、レーザ加工ヘッド１０Ａでは、入射部１２が、第５壁部２５に設けられており、Ｘ方向において第２壁部２２側に片寄っている。これにより、筐体１１内の領域のうち調整部１３に対して第１壁部２１側の領域に他の構成（例えば、測定部１６及び観察部１７）を配置する等、当該領域を有効に利用することができる。
【００６０】
また、レーザ加工ヘッド１０Ａでは、測定部１６及び観察部１７が、筐体１１内の領域のうち調整部１３に対して第１壁部２１側の領域に配置されており、回路部１９が、筐体１１内の領域のうち調整部１３に対して第３壁部２３側に配置されており、ダイクロイックミラー１５が、筐体１１内において調整部１３と集光部１４との間に配置されている。これにより、筐体１１内の領域を有効に利用することができる。更に、レーザ加工装置１において、対象物１００の表面と集光部１４との距離の測定結果に基づいた加工が可能となる。また、レーザ加工装置１において、対象物１００の表面の観察結果に基づいた加工が可能となる。
【００６１】
また、レーザ加工ヘッド１０Ａでは、回路部１９が、測定部１６から出力された信号に基づいて駆動部１８を制御する。これにより、対象物１００の表面と集光部１４との距離の測定結果に基づいてレーザ光Ｌ１の集光点の位置を調整することができる。
【００６２】
また、レーザ加工ヘッド１０Ａでは、入射部１２、並びに、調整部１３のアッテネータ３１、ビームエキスパンダ３２及びミラー３３が、Ｚ方向に沿って延在する直線Ａ１上に配置されており、調整部１３の反射型空間光変調器３４、結像光学系３５及び集光部１４、並びに、集光部１４が、Ｚ方向に沿って延在する直線Ａ２上に配置されている。これにより、アッテネータ３１、ビームエキスパンダ３２、反射型空間光変調器３４及び結像光学系３５を有する調整部１３をコンパクトに構成することができる。
【００６３】
また、レーザ加工ヘッド１０Ａでは、直線Ａ１が、直線Ａ２に対して第２壁部２２側に位置している。これにより、筐体１１内の領域のうち調整部１３に対して第１壁部２１側の領域において、集光部１４を用いた他の光学系（例えば、測定部１６及び観察部１７）を構成する場合に、当該他の光学系の構成の自由度を向上させることができる。
【００６４】
以上の作用及び効果は、レーザ加工ヘッド１０Ｂによっても同様に奏される。
［レーザ加工ヘッドの変形例］
【００６５】
図６に示されるように、入射部１２、調整部１３及び集光部１４は、Ｚ方向に沿って延在する直線Ａ上に配置されていてもよい。これによれば、調整部１３をコンパクトに構成することができる。その場合、調整部１３は、反射型空間光変調器３４及び結像光学系３５を有していなくてもよい。また、調整部１３は、アッテネータ３１及びビームエキスパンダ３２を有していてもよい。これによれば、アッテネータ３１及びビームエキスパンダ３２を有する調整部１３をコンパクトに構成することができる。なお、アッテネータ３１及びビームエキスパンダ３２の配列の順序は、逆であってもよい。
【００６６】
また、光源ユニット８の出射部８１ａからレーザ加工ヘッド１０Ａの入射部１２へのレーザ光Ｌ１の導光、及び光源ユニット８の出射部８２ａからレーザ加工ヘッド１０Ｂの入射部１２へのレーザ光Ｌ２の導光の少なくとも１つは、ミラーによって実施されてもよい。図７は、レーザ光Ｌ１がミラーによって導光されるレーザ加工装置１の一部分の正面図である。図７に示される構成では、レーザ光Ｌ１を反射するミラー３が、Ｙ方向において光源ユニット８の出射部８１ａと対向し且つＺ方向においてレーザ加工ヘッド１０Ａの入射部１２と対向するように、移動機構６の移動部６３に取り付けられている。
【００６７】
図７に示される構成では、移動機構６の移動部６３をＹ方向に沿って移動させても、Ｙ方向においてミラー３が光源ユニット８の出射部８１ａと対向する状態が維持される。また、移動機構６の取付部６５をＺ方向に沿って移動させても、Ｚ方向においてミラー３がレーザ加工ヘッド１０Ａの入射部１２と対向する状態が維持される。したがって、レーザ加工ヘッド１０Ａの位置によらず、光源ユニット８の出射部８１ａから出射されたレーザ光Ｌ１を、レーザ加工ヘッド１０Ａの入射部１２に確実に入射させることができる。しかも、光ファイバ２による導光が困難な高出力長短パルスレーザ等の光源を利用することもできる。
【００６８】
また、図７に示される構成では、ミラー３は、角度調整及び位置調整の少なくとも１つが可能となるように、移動機構６の移動部６３に取り付けられていてもよい。これによれば、光源ユニット８の出射部８１ａから出射されたレーザ光Ｌ１を、レーザ加工ヘッド１０Ａの入射部１２に、より確実に入射させることができる。
【００６９】
また、光源ユニット８は、１つの光源を有するものであってもよい。その場合、光源ユニット８は、１つの光源から出力されたレーザ光の一部を出射部８１ａから出射させ且つ当該レーザ光の残部を出射部８２ａから出射させるように、構成されていればよい。
［レーザ加工装置の動作等について］
【００７０】
引き続いて、レーザ加工装置１の動作について説明する。図８は、レーザ加工装置の動作を示す模式的な上面図である。以降の図においては、レーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂの模式化された内部を示す。図８に示されるように、支持部７には、対象物１００が支持されている。なお、図中の符号Ｓは、上述した測定部１６や観察部１７といったように、改質領域を形成するためのレーザ光Ｌ１，Ｌ２の照射に係る光学系以外の光学系を代表して示している。
【００７１】
また、レーザ加工装置１は、倍率の異なる一対のアライメントカメラＡＣを備えている。アライメントカメラＡＣは、レーザ加工ヘッド１０Ｂと共に取付部６６に取り付けられている。アライメントカメラＡＣは、例えば、対象物１００を透過する光を用いたデバイスパターン等を撮像する。これにより得られる画像は、対象物１００に対するレーザ光Ｌ１，Ｌ２の照射位置のアライメントに供される。
【００７２】
なお、ここでは、レーザ加工ヘッド１０Ａとレーザ加工ヘッド１０Ｂとは、Ｘ方向に沿って配列されている。レーザ加工ヘッド１０Ａ及びレーザ加工ヘッド１０Ｂにおいては、それらの第２壁部２２に対して取付部６５，６６が設けられている。そして、取付部６５，６６は、移動部６３，６４を介して延長部材（移動部）ＥＭに一括して取り付けられている。延長部材ＥＭは、固定部６１に取り付けられている。延長部材ＥＭは、固定部６１に設けられたレールに取り付けられており、Ｙ方向に沿って移動することができる。すなわち、ここでは、レーザ加工ヘッド１０Ａとレーザ加工ヘッド１０Ｂとは、Ｚ方向には互いに独立して移動可能とされる一方で、Ｙ方向には一括して移動するように構成されている。
【００７３】
対象物１００には、Ｘ方向に沿って延びると共にＹ方向に沿って配列された複数のラインＣが設定されている。ラインＣは、仮想的な線であるが、実際に描かれた線であってもよい。なお、対象物１００には、Ｙ方向に沿って延びると共にＸ方向に沿って配列された複数のラインも設定されているが、その図示が省略されている。
【００７４】
レーザ加工装置１は、制御部９の制御のもとで各ラインＣに沿ったレーザ加工を実施する。レーザ加工装置１によれば、種々のレーザ加工が可能であるが、ここでは、対象物１００の少なくとも内部に改質領域を形成するレーザ加工について例示する。すなわち、レーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂは、ここでは、支持部７に支持された対象物１００の少なくとも内部にレーザ光Ｌ１，Ｌ２を照射して改質領域を形成するために用いられる。
【００７５】
制御部９は、ここでは、支持部７、取付部６５、取付部６６、及び、延長部材ＥＭの移動と、レーザ加工ヘッド１０Ａ及びレーザ加工ヘッド１０Ｂからのレーザ光Ｌ１，Ｌ２の照射と、を制御する。レーザ加工装置１にあっては、制御部９は、第１加工処理と第２加工処理とを実行する。第１加工処理は、第１スキャン処理と第２スキャン処理とを含む。第２加工処理は、第３スキャン処理と第４スキャン処理とを含む。
【００７６】
第１スキャン処理は、複数のラインＣのうちの一のラインＣに対してレーザ加工ヘッド１０Ａからのレーザ光Ｌ１をＸ方向にスキャンする処理である。第２スキャン処理は、当該一のラインＣに対してレーザ加工ヘッド１０Ｂからのレーザ光Ｌ２をＸ方向にスキャンする処理である。第３スキャン処理は、複数のラインＣのうちの別のラインＣに対してレーザ加工ヘッド１０Ａからのレーザ光Ｌ１をＸ方向と反対方向（図ではＸ負方向）にスキャンする処理である。第４スキャン処理は、当該別のラインＣに対してレーザ加工ヘッド１０Ｂからのレーザ光Ｌ２をＸ方向と反対方向にスキャンする処理である。
【００７７】
制御部９がレーザ光Ｌ１，Ｌ２をＸ方向（又はその反対方向）にスキャンするとは、まず、取付部６５，６６及び延長部材ＥＭを介してレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０ＢをＹ方向及びＺ方向に移動させて、レーザ光Ｌ１，Ｌ２の集光点を、それぞれのラインＣ上であって対象物１００の内部となる位置に位置させた状態とする。そして、その状態において、支持部７をＸ方向に移動させることにより、対象物１００内をラインＣに沿ってＸ方向（又はその反対方向）にレーザ光Ｌ１，Ｌ２の集光点を移動させることである。
【００７８】
特に、ここでは、制御部９は、第１スキャン処理と第２スキャン処理と、及び、第３スキャン処理と第４スキャン処理とを、少なくとも一部の時間において重複するように実行する。すなわち、制御部９は、レーザ光Ｌ１がスキャンされている状態とレーザ光Ｌ２がスキャンされている状態とが、少なくとも部分的に同時に実現されるようにする。つまり、制御部９は、レーザ加工ヘッド１０Ａとレーザ加工ヘッド１０Ｂとを重複して稼働する。これにより、１つのレーザ加工ヘッドを用いた加工に比べて明確にスループットの向上が図られる。
【００７９】
引き続いて、レーザ加工装置１の動作について具体的に説明する。ここでは、制御部９は、まず、図８に示された状態から、図９及び図１０に示されるように、レーザ加工ヘッド１０Ａ，１０ＢをＹ方向に移動させることにより、レーザ加工ヘッド１０Ａ及びレーザ加工ヘッド１０Ｂが、複数のラインＣのうちの一のラインＣ上に配列された第１状態とする。ここでは、一例として、一のラインＣは、複数のラインＣのうち、対象物１００の第２方向の一方の端部に位置するラインＣである。なお、図９においては、説明の必要上から、改質領域Ｍを実線として示しているが、対象物１００の表面から実際に改質領域Ｍが見えていることを要さない。
【００８０】
制御部９は、その第１状態において、必要に応じてレーザ加工ヘッド１０ＡをＺ方向に移動させることにより、レーザ加工ヘッド１０Ａからのレーザ光Ｌ１の集光点Ｐ１をＺ方向における第１位置に位置させる。また、制御部９は、第１状態において、必要に応じてレーザ加工ヘッド１０ＢをＺ方向に移動させることにより、レーザ加工ヘッド１０Ｂからのレーザ光Ｌ２の集光点Ｐ２をＺ方向における第２位置に位置させる。第２位置は、Ｚ方向について第１位置よりも対象物１００のレーザ光Ｌ１，Ｌ２の入射面１００ａ側の位置である。
【００８１】
制御部９は、上記のように集光点Ｐ１，Ｐ２をセットした後に、支持部７をＸ方向と反対方向に移動させることにより、レーザ加工ヘッド１０Ａからのレーザ光Ｌ１を当該一のラインＣに対してＸ方向にスキャンする第１スキャン処理と、レーザ加工ヘッド１０Ｂからのレーザ光Ｌ２を当該一のラインＣに対してＸ方向にスキャンする第２スキャン処理と、を実行する第１加工処理を実行する。これにより、対象物１００の内部には、第１位置に相当する領域において改質領域Ｍ１が形成されると共に、第２位置に相当する領域において改質領域Ｍ２が形成される。
【００８２】
ここで、制御部９は、第１加工処理においては、レーザ加工ヘッド１０Ｂからのレーザ光Ｌ２の集光点Ｐ２を、レーザ加工ヘッド１０Ａからのレーザ光Ｌ１の集光点Ｐ１よりも距離Ｌ以上（ここでは距離Ｌ）、Ｘ方向と反対方向（Ｘ負方向：下流側）に離間した位置としながら、第１スキャン処理及び第２スキャン処理を実行する。したがって、改質領域Ｍ２に対して改質領域Ｍ１がＸ方向に距離Ｌだけ先行して形成されることとなる。換言すれば、改質領域Ｍ２が、距離Ｌだけ改質領域Ｍ１の後を追うように形成されていく。図１１に示されるように、このようにすると、改質領域Ｍ２を形成したことによる亀裂の進展量が十分な量となる。
【００８３】
制御部９は、当該一のラインＣに対するレーザ加工が完了すると、複数のラインＣのうちの、当該一のラインＣに隣接する別のラインＣに対するレーザ加工である第２加工処理を実行する。すなわち、制御部９は、第１加工処理の後に、まず、レーザ加工ヘッド１０Ａ，１０ＢをＹ方向に移動させることにより、レーザ加工ヘッド１０Ａ及びレーザ加工ヘッド１０Ｂが、複数のラインＣのうちの当該別のラインＣ上に配列された第２状態とする。
【００８４】
制御部９は、その第２状態において、レーザ加工ヘッド１０ＡをＺ方向に移動させることにより、レーザ加工ヘッド１０Ａからのレーザ光Ｌ１の集光点Ｐ１を第２位置に位置させる。また、制御部９は、第２状態において、レーザ加工ヘッド１０ＢをＺ方向に移動させることにより、レーザ加工ヘッド１０Ｂからのレーザ光Ｌ２の集光点Ｐ２を第１位置に位置させる。すなわち、第２加工処理においては、第１加工処理に対して、集光点Ｐ１，Ｐ２のＺ方向の位置を互いに入れ替える。
【００８５】
制御部９は、上記のように集光点Ｐ１，Ｐ２をセットした後に、支持部７をＸ方向（第１加工処理と反対方向）に移動させることにより、レーザ加工ヘッド１０Ａからのレーザ光Ｌ１を当該別のラインＣに対してＸ方向の反対方向にスキャンする第３スキャン処理と、レーザ加工ヘッド１０Ｂからのレーザ光Ｌ２を当該別のラインＣに対してＸ方向の反対方向にスキャンする第４スキャン処理と、を実行する第２加工処理を実行する。これにより、対象物１００の内部には、第１位置及び第２位置に相当するそれぞれの領域において改質領域Ｍが形成される。
【００８６】
ここで、制御部９は、第２加工処理においては、レーザ加工ヘッド１０Ａからのレーザ光Ｌ１の集光点Ｐ１を、レーザ加工ヘッド１０Ｂからのレーザ光Ｌ２の集光点Ｐ２よりも距離Ｌ以上（ここでは距離Ｌ）、Ｘ方向（上流側）に離間した位置としながら、第３スキャン処理及び第４スキャン処理を実行する。したがって、改質領域Ｍ１に対して改質領域Ｍ２がＸ方向に距離Ｌだけ先行して形成されることとなる。換言すれば、改質領域Ｍ１が、距離Ｌだけ改質領域Ｍ２の後を追うように形成されていく。このようにすると、改質領域Ｍ１を形成したことによる亀裂の進展量が十分な量となる。
【００８７】
制御部９は、複数のラインＣの本数に応じた回数だけ（全てのラインＣに対して）上記の第１加工処理と第２加工処理とを交互に繰り返して実行する。これにより、全てのラインＣに対して、改質領域Ｍ１，Ｍ２が形成されると共に、改質領域Ｍ１，Ｍ２から延びる亀裂を十分に進展させることができる。その後、必要に応じて、支持部７を回転させることによりラインＣに交差するラインをＸ方向に沿うように設定し、上記の動作を繰り返すことができる。
［レーザ加工装置の作用及び効果］
【００８８】
以上説明したように、レーザ加工装置１は、Ｘ方向に沿って移動可能とされ、Ｘ方向及びＸ方向に交差するＹ方向に沿って対象物１００を支持するための支持部７と、Ｘ方向に沿って配列され、支持部７に支持された対象物１００の少なくとも内部にレーザ光Ｌ１，Ｌ２を照射して改質領域Ｍを形成するためのレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂと、を備える。また、レーザ加工装置１は、レーザ加工ヘッド１０Ａが取り付けられ、Ｚ方向に沿って移動可能とされた取付部６５と、レーザ加工ヘッド１０Ｂが取り付けられ、Ｚ方向に沿って移動可能とされた取付部６６と、取付部６５，６６をＹ方向に沿って移動する延長部材ＥＭと、を備える。さらに、レーザ加工装置１は、支持部７、延長部材ＥＭ、取付部６５、及び、取付部６６の移動と、レーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂからのレーザ光Ｌ１，Ｌ２の照射と、の制御を行う制御部９を、を備える。
【００８９】
対象物１００には、Ｘ方向に沿って延びる共にＹ方向に沿って配列された複数のラインＣが設定されている。制御部９は、レーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂが複数のラインＣのうちの一のラインＣ上に配列された第１状態において、レーザ加工ヘッド１０Ａからのレーザ光Ｌ１の集光点Ｐ１をＺ方向における第１位置に位置させつつ、レーザ加工ヘッド１０Ａドからのレーザ光Ｌ１を一のラインＣに対してＸ方向にスキャンする第１スキャン処理と、第１状態において、レーザ加工ヘッド１０Ｂからのレーザ光Ｌ２の集光点Ｐ２をＺ方向における第２位置に位置させつつ、レーザ加工ヘッド１０Ｂからのレーザ光Ｌ２を一のラインに対してＸ方向にスキャンする第２スキャン処理と、を実行する第１加工処理を実行する。第２位置は、Ｚ方向について第１位置よりも対象物１００のレーザ光Ｌ１，Ｌ２の入射面１００ａ側の位置である。そして、制御部９は、第１加工処理においては、レーザ加工ヘッドからのレーザ光Ｌ２の集光点Ｐ２を、レーザ加工ヘッド１０Ａからのレーザ光Ｌ１の集光点Ｐ１よりも距離Ｌ以上Ｘ方向と反対方向に離間した位置としながら、第１スキャン処理及び第２スキャン処理を実行する。
【００９０】
このレーザ加工装置１においては、レーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂが、Ｘ方向に沿って配列され得る。そして、制御部９が、レーザ加工ヘッド１０Ａ，１０ＢがラインＣ上に配列された第１状態において、レーザ加工ヘッド１０Ａを用いた第１スキャン処理と、レーザ加工ヘッド１０Ｂを用いた第２スキャン処理とを実行する。第１スキャン処理においては、制御部９は、レーザ加工ヘッド１０Ａからのレーザ光Ｌ１の集光点Ｐ１をＺ方向における第１位置としつつレーザ光Ｌ１をＸ方向にスキャンする。第２スキャン処理においては、制御部９は、レーザ加工ヘッド１０Ｂからのレーザ光Ｌ２の集光点Ｐ２をＺ方向における第２位置としつつラインＣに対してレーザ光Ｌ２をＸ方向にスキャンする。これにより、１つのラインＣに対して、２つのレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂを用いて、対象物１００の少なくとも内部に２列の改質領域Ｍをほぼ同時に形成できる。
【００９１】
ここで、本発明者らの知見によれば、１つのレーザ加工ヘッドを用いる場合、対象物の深さ方向（Ｚ方向）に位置を違えて複数回のスキャンを行うことによって、それぞれの改質領域から延びる亀裂を十分に進展させることができる。しかしながら、この場合には、スループットの向上が図られない。これに対して、２つのレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂを用いて対象物１００の内部に２列の改質領域Ｍを形成する場合には、それぞれのレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂからのレーザ光Ｌ１，Ｌ２の集光点Ｐ１，Ｐ２をＸ方向について一致させると、改質領域Ｍから延びる亀裂が進展しにくい。
【００９２】
これに対して、このレーザ加工装置１においては、レーザ加工ヘッド１０Ｂからのレーザ光Ｌ２の集光点Ｐ２を、レーザ加工ヘッド１０Ａからのレーザ光Ｌ１の集光点Ｐ１よりも距離Ｌ以上Ｘ方向と反対方向に離間して位置させつつ第１スキャン処理及び第２スキャン処理を実行する。これによれば、先行するレーザ加工ヘッド１０Ａからのレーザ光Ｌ１のスキャンによって１列目の改質領域Ｍ１を形成しつつ、距離Ｌだけその後を追うようにスキャンされるレーザ加工ヘッド１０Ｂからのレーザ光Ｌ２によって、２列目の改質領域Ｍ２を形成しつつ十分に亀裂を進展させることが可能である。よって、このレーザ加工装置１によれば、スループットを向上可能である。
【００９３】
また、レーザ加工装置１においては、制御部９は、第１加工処理の後に、レーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂが別のラインＣ上に配列された第２状態において、レーザ光Ｌ１の集光点Ｐ１を第２位置に位置させつつレーザ光Ｌ１をラインＣに対してＸ方向の反対方向にスキャンする第３スキャン処理と、第２状態において、レーザ光Ｌ２の集光点Ｐ２を第１位置に位置させつつレーザ光Ｌ２をラインＣに対してＸ方向の反対方向にスキャンする第４スキャン処理と、を実行する第２加工処理を実行する。制御部９は、第２加工処理においては、レーザ光Ｌ１の集光点Ｐ１を、レーザ光Ｌ２の集光点Ｐ２よりも距離Ｌ以上Ｘ方向に離間した位置としながら、第３スキャン処理及び第４スキャン処理を実行する。このため、レーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂの対象物１００に対する往路（第１加工処理）と復路（第２加工処理）とにおいて、レーザ加工ヘッド１０Ａ，１０ＢのＸ方向の位置を入れ替えることなく、好適にレーザ加工が可能となる。
【００９４】
また、レーザ加工装置１においては、制御部９は、複数のラインＣの本数に応じた回数だけ第１加工処理と第２加工処理とを交互に繰り返して実行する。このため、例えば、Ｘ方向に沿った支持部７の往復動作、及び、レーザ加工ヘッド１０Ａ，１０ＢのＹ方向への順次の移動によって、全てのラインＣに沿ったレーザ加工が可能となる。
【００９５】
また、レーザ加工装置１においては、距離Ｌは、３００μｍである。本発明者の知見によれば、このように距離Ｌを３００μｍと設定することにより、より十分に亀裂を進展させることができる。
【００９６】
さらに、レーザ加工装置１においては、取付部６５，６６は、一括して延長部材ＥＭに取り付けられており、延長部材ＥＭは、取付部６５，６６をＹ方向に移動する。この場合、レーザ加工ヘッド１０Ａ，１０ＢのＹ方向の移動が容易となる。
【００９７】
なお、レーザ加工装置１においては、レーザ加工ヘッド１０Ａは、筐体１１と、筐体１１における支持部７側の第６壁部２６に設けられ、支持部７に支持された対象物１００に向けてレーザ光Ｌ１を集光するための集光部１４と、を有する。また、レーザ加工ヘッド１０Ｂも、筐体１１と、筐体１１における支持部７側の第６壁部２６に設けられ、支持部７に支持された対象物１００に向けてレーザ光Ｌ２を集光するための集光部１４と、を有する。さらに、取付部６５，６６は、それぞれ、筐体１１におけるＸ方向に沿って互いに対向する第４壁部２４（対向壁部）と異なる壁部（ここでは、第２壁部２２）に取り付けられている。そして、集光部１４は、それぞれ、Ｚ方向からみて、筐体１１における第４壁部２４側に偏って配置されている。
【００９８】
このため、レーザ加工ヘッド１０Ａとレーザ加工ヘッド１０Ｂとの間に、取付部６５，６６が介在しない。したがって、Ｙ方向についてレーザ加工ヘッド１０Ａとレーザ加工ヘッド１０Ｂとをより接近させることができる。さらに、レーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂのそれぞれの集光部１４が、それぞれの筐体１１の互いに対向する第４壁部２４側に偏って配置されている。このため、レーザ加工ヘッド１０Ａとレーザ加工ヘッド１０Ｂとを接近させたときに、互いの集光部１４同士の距離をより小さくできる。この結果、距離Ｌの設定の自由度が向上する。
［変形例］
【００９９】
以上の実施形態は、本発明に係るレーザ加工装置の一実施形態を例示したものである。したがって、本発明に係るレーザ加工装置は、上記のレーザ加工装置１に限定されず、任意に変形され得る。
【０１００】
図１２〜図１５は、取付部及びレーザ加工ヘッドの変形例を示す図である。図１２の（ａ）に示されるように、取付部６５をレーザ加工ヘッド１０Ａの筐体１１の第１壁部２１に設けつつ、取付部６６をレーザ加工ヘッド１０Ｂの筐体１１の第１壁部２１に設けてもよい。また、図１２の（ｂ）に示されるように、取付部６５をレーザ加工ヘッド１０Ａの筐体１１の第３壁部２３に設けつつ、取付部６６を、レーザ加工ヘッド１０Ｂの筐体１１の第３壁部２３に設ける態様において、取付部６５，６６における移動部６３，６４の位置をＸ方向に互い違いにしてもよい。さらに、図１２の（ｃ）に示されるように、取付部６５をレーザ加工ヘッド１０Ａの筐体１１の第３壁部２３に設けつつ、取付部６６を、レーザ加工ヘッド１０Ｂの筐体１１の第３壁部２３に設ける態様において、取付部６５，６６における移動部６３，６４のＹ方向の位置を変更してもよい。
【０１０１】
また、図１３の（ａ）に示されるように、取付部６５をレーザ加工ヘッド１０Ａの筐体１１の第５壁部２５に設けつつ、取付部６６をレーザ加工ヘッド１０Ｂの筐体１１の第５壁部２５に設けてもよい。また、図１３の（ｂ）に示されるように、取付部６５をレーザ加工ヘッド１０Ａの筐体１１の第６壁部２６に設けつつ、取付部６６をレーザ加工ヘッド１０Ｂの筐体１１の第６壁部２６に設けてもよい。以上のように、取付部６５，６６は、それぞれ、Ｘ方向に沿って互いに対向する第４壁部２４と異なる壁部に取り付けられていればよい。さらに、図１３の（ｃ）に示されるように、第１壁部２１と第２壁部２２との間隔を拡大しつつ、Ｙ方向について筐体１１の中央部に集光部１４を設けてもよい。
【０１０２】
また、以上の例のように、レーザ加工装置１においては、一対のレーザ加工ヘッドとして、レーザ加工ヘッド１０Ａとレーザ加工ヘッド１０Ｂとを用いなくてもよい。すなわち、レーザ加工装置１においては、図１４に示されるように、一対の（１種類の）レーザ加工ヘッド１０Ａを用いたり、図１５に示されるように、一対の（別の１種類の）レーザ加工ヘッド１０Ｂを用いたりすることができる。これらの場合には、一方のレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂに対して他方のレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０ＢをＺ軸方向を中心に１８０°回転させた状態において、それぞれの集光部１４のＸ方向の中心位置が一致するように配置される。これらの場合には、２種類のレーザ加工ヘッドを用意する必要がない。なお、これらの場合にあっても、図１４の各図，図１５の各図に示されるように、取付部６５，６６を第１壁部２１や第２壁部２２に設けたり、第３壁部２３に設けたりしてもよい。
【０１０３】
なお、上記の例においては、レーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂからのレーザ光Ｌ１，Ｌ２の集光点Ｐ１，Ｐ２をＺ方向に移動する態様として、制御部９が機械的にレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０ＢをＺ方向に移動させる例を挙げた。しかしながら、レーザ加工装置１においては、制御部９が調整部１３（例えば反射型空間光変調器３４）を制御することにより、光学的に、集光点Ｐ１，Ｐ２をＺ方向に移動させる構成であってもよい。
【０１０４】
また、上記の例においては、取付部６５，６６及び支持部７の少なくとも一方をＹ方向に沿って移動する移動部の例として、取付部６５，６６が一括して取り付けられた延長部材ＥＭを挙げた。しかしながら、当該移動部としては、支持部７をＹ方向に移動する移動機構５の移動部５３であってもよい。
【０１０５】
なお、制御部９は、レーザ加工ヘッド１０Ａからのレーザ光Ｌ１と、レーザ加工ヘッド１０Ｂからのレーザ光Ｌ２とで、互に異なる波長、及びＺ方向の集光位置において、対象物１００を加工する処理（多波長加工）を実行するようにしてもよい。多波長加工は、例えば、シリコン（Ｓｉ）とガラスとを貼り合わせたウェハを加工する場合（第１の場合）や、裏面側から入射したレーザ光Ｌ１，Ｌ２の一部がデバイスに吸収されることにより回路の破損が生じ得るウェハを加工する場合（第２の場合）等に使用できる。
【０１０６】
第１の場合、シリコンを加工する波長（例えば１０６４ｎｍ）の光とガラスを加工する波長（例えば５３２ｎｍ）の光とがいずれも対象材料に届く必要があるため、ガラス側から加工を実施する。レーザ加工ヘッド１０Ａからのレーザ光Ｌ１の集光位置をガラス越しにシリコン内に合わせ、レーザ加工ヘッド１０Ｂからのレーザ光Ｌ２の集光位置をガラス内に併せて、対応する波長にて加工を実施する。このように異なる２種類の基材が貼り合されたウェハを多波長加工で加工するためには、その波長のうち、下側の記載を加工する波長は、上側の基材を透過する波長である必要がある。ここでは、一対のレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂを用いて多波長加工を行うためスループットの向上が図られる。
【０１０７】
一方、第２の場合、レーザ加工ヘッド１０Ａからのレーザ光Ｌ１の集光位置をデバイス近傍に設定し、且つ、レーザ加工ヘッド１０Ｂからのレーザ光Ｌ２の集光位置をデバイスから離れた位置に設定する。レーザ光Ｌ１の波長は、デバイス側への抜け光が少なくなるように、より基材に吸収がある波長（例えば１０６４ｎｍ）とし、レーザ光Ｌ２の波長は、多少の抜け光が生じるとしても、より基材の加工に適したレーザ光Ｌ１の波長よりも長い波長（例えば１３４２ｎｍ）とすることができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１…レーザ加工装置、７…支持部、９…制御部、１０Ａ…レーザ加工ヘッド（第１レーザ加工ヘッド）、１０Ｂ…レーザ加工ヘッド（第２レーザ加工ヘッド）、６５…取付部（第１取付部）、６６…取付部（第２取付部）、１００…対象物、Ｃ…ライン、Ｌ１，Ｌ２…レーザ光、Ｐ１，Ｐ２…集光点。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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