(57)【要約】  対象物にレーザ光を照射することにより、対象物の側面を含む周縁部分の内部に改質領域を形成するレーザ加工装置であって、支持部と、第１照射部と、支持部及び第１照射部の少なくとも１つを移動させる移動機構と、支持部、第１照射部及び移動機構を制御する制御部と、を備える。第１照射部は、レーザ光を集光しつつ出射させる第１集光部を有する。制御部は、第１集光部の光軸が表面に垂直な方向と交差する第１方向に沿った状態で、周縁部分の内部に改質領域が形成されるように、支持部、第１照射部及び移動機構を制御する。
2020090918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面、及び前記表面と交差する側面を有する対象物にレーザ光を照射することにより、前記対象物のうち前記側面を含む周縁部分の内部に改質領域を形成する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、
前記対象物に前記レーザ光を照射する第１照射部と、
前記支持部及び前記第１照射部の少なくとも１つを移動させる移動機構と、
前記支持部、前記第１照射部及び前記移動機構を制御する制御部と、を備え、
前記第１照射部は、前記レーザ光を集光しつつ出射させる第１集光部を有し、
前記制御部は、前記第１集光部の光軸が前記表面に垂直な方向と交差する第１方向に沿った状態で、前記周縁部分の内部に前記改質領域が形成されるように、前記支持部、前記第１照射部及び前記移動機構を制御する、レーザ加工装置。
【請求項２】
前記移動機構は、前記第１集光部の前記光軸が前記第１方向に沿った前記状態、又は前記第１集光部の前記光軸が前記表面に垂直な第２方向に沿った状態となるように、前記第１照射部の向きを変え、
前記制御部は、前記第１集光部の前記光軸が前記第２方向に沿った前記状態で、前記周縁部分の内側において前記表面と向かい合う仮想面に沿って前記改質領域が形成されるように、前記支持部、前記第１照射部及び前記移動機構を制御する、請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記対象物に前記レーザ光を照射する第２照射部を更に備え、
前記第２照射部は、前記レーザ光を集光しつつ出射させる第２集光部を有し、
前記制御部は、前記第２集光部の光軸が前記表面に垂直な第２方向に沿った状態で、前記周縁部分の内側において前記表面と向かい合う仮想面に沿って前記改質領域が形成されるように、前記支持部、前記第２照射部及び前記移動機構を制御する、請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１集光部の前記光軸が前記第１方向に沿った前記状態で、前記表面に垂直な軸線を中心線として前記支持部が回転するように、前記移動機構を制御する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記第１集光部の前記光軸が前記第１方向に沿った前記状態において、前記第１集光部から出射される前記レーザ光の偏光方向は、前記第１集光部から出射される前記レーザ光の集光点が前記対象物に対して移動する方向に沿っている、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】
本発明の一側面は、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、表面、及び当該表面と交差する側面を有する対象物の内部において当該表面と向かい合う仮想面を境界として対象物の一部を剥離するために、対象物にレーザ光を照射することにより、仮想面に沿って改質領域を形成する場合がある。そのような場合に、例えば、強度向上のために対象物の側面が面取り面を含んでいると、対象物のうち当該側面を含む周縁部分の内部にレーザ光を適切に集光させることができず、当該周縁部分の内部に改質領域を形成することができないおそれがある。【０００５】
そこで、本発明の一側面は、対象物の周縁部分の内部に改質領域を精度良く形成することができる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】
【０００６】
本発明の一側面に係るレーザ加工装置は、表面、及び表面と交差する側面を有する対象物にレーザ光を照射することにより、対象物のうち側面を含む周縁部分の内部に改質領域を形成するレーザ加工装置であって、対象物を支持する支持部と、対象物にレーザ光を照射する第１照射部と、支持部及び第１照射部の少なくとも１つを移動させる移動機構と、支持部、第１照射部及び移動機構を制御する制御部と、を備え、第１照射部は、レーザ光を集光しつつ出射させる第１集光部を有し、制御部は、第１集光部の光軸が表面に垂直な方向と交差する第１方向に沿った状態で、周縁部分の内部に改質領域が形成されるように、支持部、第１照射部及び移動機構を制御する。【０００７】
このレーザ加工装置では、第１照射部の第１集光部の光軸が対象物の表面に垂直な方向と交差する第１方向に沿った状態で、当該第１集光部からレーザ光が集光されつつ出射させられることにより、対象物の周縁部分の内部に改質領域が形成される。これにより、例えば、強度向上のために対象物の側面が面取り面を含んでいるような場合にも、対象物のうち当該側面を含む周縁部分の内部にレーザ光を適切に集光させることができる。よって、このレーザ加工装置によれば、対象物の周縁部分の内部に改質領域を精度良く形成することができる。【０００８】
本発明の一側面に係るレーザ加工装置では、移動機構は、第１集光部の光軸が第１方向に沿った状態、又は第１集光部の光軸が表面に垂直な第２方向に沿った状態となるように、第１照射部の向きを変え、制御部は、第１集光部の光軸が第２方向に沿った状態で、周縁部分の内側において表面と向かい合う仮想面に沿って改質領域が形成されるように、支持部、第１照射部及び移動機構を制御してもよい。これにより、周縁部分の内側において表面と向かい合う仮想面に沿って改質領域を精度良く形成することができる。【０００９】
本発明の一側面に係るレーザ加工装置は、対象物にレーザ光を照射する第２照射部を更に備え、第２照射部は、レーザ光を集光しつつ出射させる第２集光部を有し、制御部は、第２集光部の光軸が表面に垂直な第２方向に沿った状態で、周縁部分の内側において表面と向かい合う仮想面に沿って改質領域が形成されるように、支持部、第２照射部及び移動機構を制御してもよい。これにより、周縁部分の内側において表面と向かい合う仮想面に沿って改質領域を精度良く形成することができる。【００１０】
本発明の一側面に係るレーザ加工装置では、制御部は、第１集光部の光軸が第１方向に沿った状態で、表面に垂直な軸線を中心線として支持部が回転するように、移動機構を制御してもよい。これにより、対象物の周縁部分の内部に改質領域を効率良く形成することができる。【００１１】
本発明の一側面に係るレーザ加工装置では、第１集光部の光軸が第１方向に沿った状態において、第１集光部から出射されるレーザ光の偏光方向は、第１集光部から出射されるレーザ光の集光点が対象物に対して移動する方向に沿っていてもよい。これにより、対象物の周縁部分の内部において改質領域から対象物の表面に平行な方向に延びる亀裂の延び量を大きくすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一側面によれば、対象物の周縁部分の内部に改質領域を形成することができるレーザ加工装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、基礎のレーザ加工装置の斜視図である。
【図２】図２は、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３は、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４は、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５は、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】図６は、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】図７は、実施形態のレーザ加工装置の平面図である。
【図８】図８（ａ）は、対象物の例を示す平面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す対象物の側面図である。
【図９】図９は、実施形態のレーザ加工装置を用いて半導体デバイスを製造する方法を説明するためのレーザ加工装置の平面図である。
【図１０】図１０（ａ）は、実施形態のレーザ加工装置を用いて半導体デバイスを製造する方法を説明するための対象物の側面図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の続きを示す対象物の側面図である。
【図１１】図１１（ａ）は、図１０（ｂ）の続きを示す対象物の側面図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の続きを示す対象物の平面図である。図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）に示す対象物の側面図である。
【図１２】図１２は、実施形態のレーザ加工装置を用いて半導体デバイスを製造する方法を説明するためのレーザ加工装置の平面図である。
【図１３】図１３は、実施形態のレーザ加工装置を用いて半導体デバイスを製造する方法を説明するためのレーザ加工装置の一部分の側面図である。
【図１４】図１４は、図１１（ｂ）及び（ｃ）の続きを示す対象物の周縁部分の側面図である。
【図１５】図１５（ａ）は、図１４の続きを示す対象物の側面図である。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）の続きを示す対象物の側面図である。
【図１６】図１６（ａ）は、対象物の周縁部分の断面写真を示す図である。図１６（ｂ）は、図１６（ａ）の一部を拡大した断面写真を示す図である。
【図１７】図１７は、実施形態のレーザ加工装置を用いて半導体デバイスを製造する方法を説明するためのレーザ加工装置の一部分の側面図である。
【図１８】図１８（ａ）は、変形例の半導体デバイスを製造する方法を説明するための対象物の側面図である。図１８（ｂ）は、図１８（ａ）の続きを示す対象物の側面図である。
【図１９】図１９（ａ）は、他の変形例のレーザ加工装置を用いて半導体デバイスを製造する方法を説明するための対象物の側面図である。図１９（ｂ）は、図１９（ａ）の続きを示す対象物の側面図である。
【図２０】図２０（ａ）は、図１９（ｂ）の続きを示す対象物の側面図である。図２０（ｂ）は、図２０（ａ）の続きを示す対象物の側面図である。図２０（ｃ）は、図２０（ｂ）の続きを示す対象物の側面図である。
【図２１】図２１は、図２０（ｃ）の続きを示す対象物の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、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。
［基礎のレーザ加工装置］
【００１５】
まず、基礎のレーザ加工装置の構成、レーザ加工ヘッドの構成、作用及び効果、並びに、変形例について、説明する。
［基礎のレーザ加工装置の構成］
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
移動機構６は、固定部６１と、１対の移動部６３，６４と、１対の取付部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。
【００１９】
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、対象物１００を支持する。対象物１００は、例えば、ウェハである。
【００２０】
図１及び図２に示されるように、レーザ加工ヘッド１０Ａ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Ｌ１を照射する。レーザ加工ヘッド１０Ｂ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Ｌ２を照射する。
【００２１】
光源ユニット８は、１対の光源８１，８２を有している。１対の光源８１，８２は、装置フレーム１ａに取り付けられている。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。
【００２２】
制御部９は、レーザ加工装置１の各部（支持部７、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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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］
【００３２】
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１１と、入射部１２と、調整部１３と、集光部１４と、を備えている。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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とは反対側に位置しており、第２壁部２２は、固定部６１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）。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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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（図５参照）、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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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枚のプレート型であってもよい。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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）。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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１１と、入射部１２と、調整部１３と、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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
［作用及び効果］
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
また、レーザ加工装置１では、レーザ加工ヘッド１０Ａの集光部１４が、レーザ加工ヘッド１０Ａの筐体１１においてレーザ加工ヘッド１０Ｂ側に片寄っており、レーザ加工ヘッド１０Ｂの集光部１４が、レーザ加工ヘッド１０Ｂの筐体１１においてレーザ加工ヘッド１０Ａ側に片寄っている。これにより、１対のレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０ＢのそれぞれをＹ方向に沿って移動させる場合に、レーザ加工ヘッド１０Ａの集光部１４とレーザ加工ヘッド１０Ｂの集光部１４とを互いに近付けることができる。よって、レーザ加工装置１によれば、対象物１００を効率良く加工することができる。
【００６５】
また、レーザ加工装置１では、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。これにより、対象物１００をより効率良く加工することができる。
【００６６】
また、レーザ加工装置１では、支持部７が、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれに沿って移動し、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として回転する。これにより、対象物１００をより効率良く加工することができる。
［変形例］
【００６７】
例えば、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。
【００６８】
また、筐体１１は、第１壁部２１、第２壁部２２、第３壁部２３及び第５壁部２５の少なくとも１つがレーザ加工装置１の取付部６５（又は取付部６６）側に配置された状態で筐体１１が取付部６５（又は取付部６６）に取り付けられるように、構成されていればよい。また、集光部１４は、少なくともＹ方向において第４壁部２４側に片寄っていればよい。これらによれば、Ｙ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。また、Ｚ方向に沿って筐体１１を移動させる場合に、例えば、対象物１００に集光部１４を近付けることができる。
【００６９】
また、集光部１４は、Ｘ方向において第１壁部２１側に片寄っていてもよい。これによれば、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１壁部２１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。その場合、入射部１２は、Ｘ方向において第１壁部２１側に片寄っていてもよい。これによれば、筐体１１内の領域のうち調整部１３に対して第２壁部２２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。
【００７０】
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８２ｂから出射させるように、構成されていればよい。
【００７１】
また、レーザ加工装置１は、１つのレーザ加工ヘッド１０Ａを備えていてもよい。１つのレーザ加工ヘッド１０Ａを備えるレーザ加工装置１でも、集光部１４の光軸に垂直なＹ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、１つのレーザ加工ヘッド１０Ａを備えるレーザ加工装置１によっても、対象物１００を効率良く加工することができる。また、１つのレーザ加工ヘッド１０Ａを備えるレーザ加工装置１において、取付部６５がＺ方向に沿って移動すれば、対象物１００をより効率良く加工することができる。また、１つのレーザ加工ヘッド１０Ａを備えるレーザ加工装置１において、支持部７が、Ｘ方向に沿って移動し、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として回転すれば、対象物１００をより効率良く加工することができる。
【００７２】
また、レーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂ及びレーザ加工装置１は、対象物１００の内部に改質領域を形成するためのものに限定されず、他のレーザ加工を実施するためのものであってもよい。また、レーザ加工装置１は、３つ以上のレーザ加工ヘッドを備えていてもよい。
［実施形態のレーザ加工装置］
【００７３】
次に、実施形態のレーザ加工装置の構成及び動作、作用及び効果、並びに、変形例について説明する。
［実施形態のレーザ加工装置の構成及び動作］
【００７４】
図７に示されるように、レーザ加工装置１Ａは、アライメントカメラＡＣ及び撮像ユニットＩＲを備えている点、並びに、レーザ加工ヘッド（第１照射部）１０Ｂが旋回機構６７を介して取付部６６に取り付けられている点で、上述したレーザ加工装置１と主に相違している。本実施形態では、レーザ加工装置１Ａは、第１主面１００ａ及び第２主面（表面）１００ｂを有する対象物１００にトリミング加工及び剥離加工を施し、半導体デバイスを取得（製造）する。トリミング加工は、対象物１００において不要部分を除去するための加工である。剥離加工は、対象物１００の一部分を剥離するための加工である。まず、レーザ加工装置１Ａの構成について、上述したレーザ加工装置１との相違点を中心に説明する。なお、図７においては、装置フレーム１ａ、光源ユニット８等の図示が省略されている。
【００７５】
図７に示されるように、アライメントカメラＡＣ及び撮像ユニットＩＲは、レーザ加工ヘッド（第２照射部）１０Ａと共に取付部６５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てデバイスパターン等を撮像する。アライメントカメラＡＣにより得られる画像に基づいて、対象物１００に対するレーザ光Ｌ１の照射位置のアライメント等が実施される。撮像ユニットＩＲは、対象物１００を透過する光により対象物１００を撮像する。例えば、対象物１００がシリコンを含むウェハである場合、撮像ユニットＩＲにおいては、近赤外領域の光が用いられる。撮像ユニットＩＲにより得られる画像に基づいて、対象物１００の内部に形成された改質領域及び当該改質領域から延びる亀裂の状態の確認等が実施される。
【００７６】
レーザ加工ヘッド１０Ｂは、旋回機構６７を介して取付部６６に取り付けられている。旋回機構６７は、Ｘ方向に平行な軸線を中心線として旋回可能となるように取付部６６に取り付けられている。これにより、移動機構６は、レーザ加工ヘッド１０Ｂの集光部（第１集光部）１４の光軸が対象物１００の第２主面１００ｂに平行なＹ方向（対象物の表面に垂直な方向と交差する第１方向）に沿った状態、又はレーザ加工ヘッド１０Ｂの集光部１４の光軸が第２主面１００ｂに垂直なＺ方向（第２方向）に沿った状態となるように、レーザ加工ヘッド１０Ｂの向きを変えることができる。
【００７７】
次に、レーザ加工装置１Ａの加工対象である対象物１００について説明する。対象物１００は、例えば円板状に形成された半導体ウェハを含む。対象物１００は、種々の材料で形成されていてもよいし、種々の形状を呈していてもよい。対象物１００の第１主面１００ａには、機能素子（図示省略）が形成されている。機能素子は、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、メモリ等の回路素子等である。
【００７８】
図８（ａ）及び（ｂ）に示されるように、対象物１００には、有効部分Ｒ及び周縁部分Ｅが設定されている。有効部分Ｒは、取得する半導体デバイスに対応する部分である。有効部分Ｒは、例えば、対象物１００を厚さ方向から見た場合に中央部分を含む円板状の部分である。周縁部分Ｅは、対象物１００における有効部分Ｒよりも外側の領域である。周縁部分Ｅは、対象物１００において有効部分Ｒ以外の外縁部分である。周縁部分Ｅは、例えば、有効部分Ｒを囲う円環状のベベル部分である。
【００７９】
対象物１００には、剥離予定面としての仮想面Ｍ１が設定されている。仮想面Ｍ１は、改質領域の形成を予定する面である。仮想面Ｍ１は、対象物１００のレーザ光入射面である第２主面１００ｂと向かい合う面（すなわち、第２主面１００ｂに対向する面）である。仮想面Ｍ１は、第１領域Ｍ１ａ及び第２領域Ｍ１ｂを含んでいる。第１領域Ｍ１ａは、仮想面Ｍ１のうち有効部分Ｒに位置する領域である。第２領域Ｍ１ｂは、仮想面Ｍ１のうち周縁部分Ｅに位置する領域である。仮想面Ｍ１は、第２主面１００ｂに平行な面であり、例えば円形状を呈している。仮想面Ｍ１は、仮想的な領域であり、平面に限定されず、曲面ないし３次元状の面であってもよい。有効部分Ｒ、周縁部分Ｅ及び仮想面Ｍ１の設定は、制御部９において行うことができる。有効部分Ｒ、周縁部分Ｅ及び仮想面Ｍ１は、座標指定されたものであってもよい。
【００８０】
対象物１００には、トリミング予定ラインとしてのラインＭ３が設定されている。ラインＭ３は、改質領域の形成を予定するラインである。ラインＭ３は、対象物１００の外縁の内側において環状に延在する。ラインＭ３は、例えば、円環状に延在する。ラインＭ３は、対象物１００の内部における仮想面Ｍ１よりもレーザ光入射面とは反対側の部分にて、有効部分Ｒと周縁部分Ｅとの境界に設定されている。ラインＭ３の設定は、制御部９において行うことができる。ラインＭ３は、座標指定されたものであってもよい。
【００８１】
次に、レーザ加工装置１Ａを用いて、対象物１００にトリミング加工及び剥離加工を施し、半導体デバイスを製造（取得）する方法の一例について、説明する。以下に説明する製造方法は、トリミング加工及び剥離加工によって対象物１００から取り除く除去部分（対象物１００において半導体デバイスとして用いられない部分）について、リユース可能な方法である。
【００８２】
まず、図７に示されるように、第２主面１００ｂをレーザ光入射面側にした状態で、支持部７に対象物１００を支持させる。対象物１００において機能素子が形成された第１主面１００ａ側には、支持基板等の基板が接合されているか、或いはテープ材が貼り付けられている。
【００８３】
続いて、図９及び図１０（ａ）に示されるように、対象物１００にトリミング加工を施す。具体的には、ラインＭ３の上方にレーザ加工ヘッド１０Ａの集光部（第２集光部）１４が位置し、且つラインＭ３上の位置にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐ１が位置するように、移動機構５が支持部７を移動させると共に移動機構６がレーザ加工ヘッド１０Ａを移動させる。そして、移動機構５が軸線Ｃを中心線として支持部７を一定の回転速度で回転させながら、ラインＭ３上の位置にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐ１を位置させた状態で、レーザ加工ヘッド１０Ａからレーザ光Ｌ１を出射させる。このようなレーザ光Ｌ１の照射を、集光点Ｐ１のＺ方向の位置を変えて繰り返し行う。これにより、図１０（ｂ）に示されるように、剥離処理の前に、対象物１００の内部における仮想面Ｍ１（図８参照）よりもレーザ光入射面とは反対側の部分に、ラインＭ３（図８参照）に沿って改質領域４３を形成する。なお、対象物１００に対するトリミング加工では、レーザ加工ヘッド１０Ａの集光部１４の光軸がＺ方向に沿っており、対象物１００の第２主面１００ｂがレーザ光Ｌ１の入射面である。
【００８４】
続いて、図９及び図１１（ａ）に示されるように、対象物１００の有効部分Ｒに剥離加工を施す。具体的には、移動機構５が軸線Ｃを中心線として支持部７を一定の回転速度で回転させながら、レーザ加工ヘッド１０Ａからレーザ光Ｌ１を出射させると共に、仮想面Ｍ１の第１領域Ｍ１ａ（図８参照）において集光点Ｐ１が外側から内側にＹ方向に沿って移動するように、移動機構６がレーザ加工ヘッド１０Ａを移動させる。これにより、図１１（ｂ）及び（ｃ）に示されるように、対象物１００の内部に、第１領域Ｍ１ａ（図８参照）に沿って、渦巻き状（インボリュート曲線）に延びる改質領域４を形成する。なお、対象物１００の有効部分Ｒに対する剥離加工では、レーザ加工ヘッド１０Ａの集光部１４の光軸がＺ方向に沿っており、対象物１００の第２主面１００ｂがレーザ光Ｌ１の入射面である。このように、対象物１００の有効部分Ｒに対する剥離加工では、制御部９は、レーザ加工ヘッド１０Ａの集光部１４の光軸がＺ方向に沿った状態で、有効部分Ｒの内部に第１領域Ｍ１ａに沿って改質領域４が形成されるように、支持部７、レーザ加工ヘッド１０Ａ、及び複数の移動機構５，６を制御する。
【００８５】
続いて、図１２及び図１３に示されるように、対象物１００の周縁部分Ｅに剥離加工を施す。具体的には、レーザ加工ヘッド１０Ｂの集光部１４の光軸がＹ方向に沿った状態となるように、移動機構６がレーザ加工ヘッド１０Ｂの向きを変え、図８及び図１４に示されるように、仮想面Ｍ１の第２領域Ｍ１ｂ上の位置にレーザ光Ｌ２の集光点Ｐ２が位置するように、移動機構５が支持部７を移動させると共に移動機構６がレーザ加工ヘッド１０Ｂを移動させる。そして、移動機構５が軸線Ｃを中心線として支持部７を一定の回転速度で回転させながら、第２領域Ｍ１ｂ上の位置にレーザ光Ｌ２の集光点Ｐ２を位置させた状態で、レーザ加工ヘッド１０Ｂからレーザ光Ｌ２を出射させる。これにより、周縁部分Ｅの内部に、第２領域Ｍ１ｂに沿って改質領域４ａを形成する。この改質領域４ａからは、内側（すなわち、第１領域Ｍ１ａに沿った改質領域４側）及び外側（すなわち、対象物１００の側面Ｅ１側）に亀裂４ｂが延びる。
【００８６】
なお、対象物１００の周縁部分Ｅに対する剥離加工では、レーザ加工ヘッド１０Ｂの集光部１４の光軸がＹ方向に沿っており、対象物１００の側面Ｅ１がレーザ光Ｌ２の入射面である。図１３及び図１４に示されるように、側面Ｅ１は、第１主面１００ａ及び第２主面１００ｂと交差する側面のうち、第１主面１００ａ及び第２主面１００ｂに垂直な面（第１主面１００ａ及び第２主面１００ｂに平行な方向から見た場合に垂直な面）である。側面Ｅ２は、第１主面１００ａ及び第２主面１００ｂと交差する側面のうち、第１主面１００ａと側面Ｅ１との間及び第２主面１００ｂと側面Ｅ１との間に形成された面取り面であり、例えば、外側に凸のラウンド状を呈している。側面Ｅ１，Ｅ２は、周縁部分Ｅに含まれている。本実施形態では、側面Ｅ１，Ｅ２は、ベベル部分を構成している。
【００８７】
以上のように、対象物１００の周縁部分Ｅに対する剥離加工では、制御部９は、レーザ加工ヘッド１０Ｂの集光部１４の光軸がＹ方向に沿った状態で、周縁部分Ｅの内部に改質領域４ａが形成されるように、支持部７、レーザ加工ヘッド１０Ｂ、及び複数の移動機構５，６を制御する。また、制御部９は、レーザ加工ヘッド１０Ｂの集光部１４の光軸がＹ方向に沿った状態で、対象物１００の第２主面１００ｂに垂直な軸線Ｃを中心線として支持部７が回転するように、移動機構５を制御する。なお、レーザ加工ヘッド１０Ｂの集光部１４の光軸がＹ方向に沿った状態において、レーザ加工ヘッド１０Ｂの集光部１４から出射されるレーザ光Ｌ２の偏光方向は、レーザ光Ｌ２の集光点Ｐ２が対象物１００に対して移動する方向に沿っている。
【００８８】
続いて、図１５（ａ）に示されるように、仮想面Ｍ１（図８参照）に渡る改質領域及び改質領域から延びる亀裂を境界として、対象物１００の一部を剥離する。これと共に、ラインＭ３（図８参照）に沿う改質領域及び改質領域から延びる亀裂を境界として、周縁部分Ｅを取り除く。なお、対象物１００の一部の剥離及び周縁部分Ｅの除去は、例えば吸着治具を用いて実施してもよい。対象物１００の一部の剥離は、支持部７上で実施してもよいし、剥離専用のエリアに移動させて実施してもよい。対象物１００の一部の剥離は、エアーブロー又はテープ材を利用して実施してもよい。外部応力だけで対象物１００を剥離することができない場合には、対象物１００に反応するエッチング液（ＫＯＨ又はＴＭＡＨ等）で改質領域４，４３を選択的にエッチングしてもよい。これにより、対象物１００を容易に剥離することができる。支持部７を一定の回転速度で回転させたが、当該回転速度は変化させてもよい。例えば支持部７の回転速度は、改質領域４に含まれる改質スポットのピッチが一定間隔となるように変化させてもよい。
【００８９】
続いて、図１５（ｂ）に示されるように、対象物１００の剥離面１００ｈに対して、仕上げの研削又は砥石等の研磨材による研磨を実施する。エッチングにより対象物１００を剥離している場合、当該研磨を簡略化することができる。以上の結果、半導体デバイス１００ｋが取得される。
【００９０】
なお、一般的な剥離加工においては、形成される改質領域４に含まれる複数の改質スポットのピッチを密にし、剥離予定面としての仮想面Ｍ１に改質スポットを敷き詰めることで、対象物１００を剥離する場合がある。この場合、加工条件としては、改質スポットから亀裂が比較的伸びない条件（例えば、レーザ光の波長が短波長（１０２８ｎｍ）、パルス幅が５０ｎｓｅｃ、パルスピッチが１〜１０μｍ（特に、１．５〜３．５μｍ））が選択される。これに対し、本実施形態では、加工条件として、仮想面Ｍ１に沿って亀裂が伸びる条件を選択している。例えば、仮想面Ｍ１の第１領域Ｍ１ａに沿って改質領域４を形成するためのレーザ光Ｌ１の加工条件として、レーザ光Ｌ１の波長が長波長（例えば１０９９ｎｍ）、パルス幅が７００ｎｓｅｃを選択している。
［作用及び効果］
【００９１】
レーザ加工装置１Ａでは、レーザ加工ヘッド１０Ｂの集光部１４の光軸が対象物１００の第２主面１００ｂに垂直な方向と交差するＹ方向に沿った状態で、レーザ加工ヘッド１０Ｂの集光部１４からレーザ光Ｌ２が集光されつつ出射させられることにより、対象物１００の周縁部分Ｅの内部に改質領域４ａが形成される。これにより、例えば、強度向上のために対象物１００の側面Ｅ１，Ｅ２が面取り面を含んでいるような場合にも、対象物１００のうち当該側面Ｅ１，Ｅ２を含む周縁部分Ｅの内部にレーザ光Ｌ２を適切に集光させることができる。よって、レーザ加工装置１Ａによれば、対象物１００の周縁部分Ｅの内部に改質領域４ａを精度良く形成することができる。
【００９２】
図１６（ａ）は、対象物の周縁部分の断面写真を示す図であり、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）の一部を拡大した断面写真を示す図である。図１６（ａ）及び（ｂ）に示される例では、対象物はシリコンウェハであり、周縁部分はベベル部分である。当該ベベル部分の水平方向（シリコンウェハの主面に平行な方向）の幅は、２００〜３００μｍ程度であり、当該ベベル部分を構成する側面のうちシリコンウェハの主面に垂直な面の垂直方向（シリコンウェハの主面に垂直な方向）の幅は、１００μｍ程度であった。図１６（ａ）及び（ｂ）に示される例では、ベベル部分を構成する側面のうちシリコンウェハの主面に垂直な面をレーザ光入射面として、ベベル部分の外側からベベル部分の内部に水平方向に沿ってレーザ光を集光させた。その結果、周縁部分の内部に、改質領域、並びに、当該改質領域から内側及び外側に水平方向に沿って延びる亀裂が形成された。当該亀裂の延び量は、１２０μｍ程度であった。
【００９３】
また、レーザ加工装置１Ａでは、レーザ加工ヘッド１０Ａの集光部１４の光軸が対象物１００の第２主面１００ｂに垂直なＺ方向に沿った状態で、レーザ加工ヘッド１０Ａの集光部１４からレーザ光Ｌ１が集光されつつ出射させられることにより、対象物１００の有効部分Ｒの内部に仮想面Ｍ１に沿って改質領域４が形成される。これにより、対象物１００の有効部分Ｒの内部に仮想面Ｍ１に沿って改質領域４を精度良く形成することができる。
【００９４】
また、レーザ加工装置１Ａでは、レーザ加工ヘッド１０Ｂの集光部１４の光軸がＹ方向に沿った状態で、第２主面１００ｂに垂直な軸線Ｃを中心線として支持部７が回転させられて、対象物１００の周縁部分Ｅの内部に改質領域４ａが形成される。これにより、対象物１００の周縁部分Ｅの内部に改質領域４ａを効率良く形成することができる。
【００９５】
また、レーザ加工装置１Ａでは、レーザ加工ヘッド１０Ｂの集光部１４の光軸がＹ方向に沿った状態において、レーザ加工ヘッド１０Ｂの集光部１４から出射されるレーザ光Ｌ２の偏光方向が、レーザ光Ｌ２の集光点Ｐ２が対象物１００に対して移動する方向に沿っている。これにより、対象物１００の周縁部分Ｅの内部において改質領域４ａから対象物１００の第２主面１００ｂに平行な方向に延びる亀裂４ｂの延び量を大きくすることができる。
［変形例］
【００９６】
本発明の一態様は、上記実施形態に限定されない。例えば、移動機構５，６は、支持部７及びレーザ加工ヘッド１０Ａの少なくとも１つを移動させるように構成されていればよい。同様に、移動機構５，６は、支持部７及びレーザ加工ヘッド１０Ｂの少なくとも１つを移動させるように構成されていればよい。
【００９７】
また、制御部９は、レーザ加工ヘッド１０Ｂの集光部１４の光軸がＺ方向に沿った状態で、対象物１００の有効部分Ｒの内部に仮想面Ｍ１に沿って改質領域４が形成されるように、支持部７、レーザ加工ヘッド１０Ｂ及び移動機構５，６を制御してもよい。これにより、レーザ加工ヘッド１０Ａと共に或いはレーザ加工ヘッド１０Ａに代わって、対象物１００の有効部分Ｒの内部に仮想面Ｍ１に沿って改質領域４を精度良く形成することができる。
【００９８】
また、レーザ加工ヘッド１０Ｂが、その集光部１４の光軸がＺ方向に沿った状態及びその集光部１４の光軸がＹ方向に沿った状態の両方の状態で、対象物１００に改質領域４を形成する場合には、レーザ加工装置１Ａは、レーザ加工ヘッド１０Ａを備えていなくてもよい。
【００９９】
また、レーザ加工ヘッド１０Ｂは、その集光部１４の光軸がＹ方向に沿った状態で、対象物１００の周縁部分Ｅに改質領域４ａを形成することを、専用として実施するものであってもよい。その場合にも、レーザ加工装置１Ａが対象物１００の周縁部分Ｅに改質領域４ａを形成することを、専用として実施するものであるときには、レーザ加工装置１Ａは、レーザ加工ヘッド１０Ａを備えていなくてもよい。
【０１００】
また、レーザ加工装置１Ａでは、図１７に示されるように、レーザ加工ヘッド１０Ｂの集光部１４の光軸が対象物１００の第２主面１００ｂに垂直な方向（すなわち、Ｚ方向）と交差する方向のうちＹ方向以外の方向に沿った状態で、対象物１００の周縁部分Ｅの内部に改質領域４ａが形成されるように、レーザ加工ヘッド１０Ｂの集光部１４からレーザ光Ｌ２が集光されつつ出射させられてもよい。これにより、周縁部分Ｅを構成する側面Ｅ１，Ｅ２の形状等に応じて、レーザ光Ｌ２が周縁部分Ｅの内部に適切に集光されるように、レーザ加工ヘッド１０Ｂの集光部１４の光軸の角度を調整することができる。なお、レーザ加工ヘッド１０Ｂの集光部１４の光軸が対象物１００の第２主面１００ｂに垂直な方向と交差する方向（対象物の表面に垂直な方向と交差する第１方向）は、例えば、対象物１００の第２主面１００ｂに垂直な方向に対して１０〜９０°の角度を成す方向、又は対象物１００の第２主面１００ｂに垂直な方向に対して３０〜９０°の角度を成す方向である。
【０１０１】
また、上記実施形態では、剥離加工により対象物１００の一部を剥離する前に、改質領域４３を形成するトリミング加工を行ったが、図１８（ａ）及び（ｂ）に示されるように、剥離加工により対象物１００の一部を剥離した後に、トリミング加工により周縁部分Ｅを除去してもよい。この場合においても、剥離加工によって対象物１００から取り除く除去部分について、リユース可能である。
【０１０２】
また、上記実施形態では、対象物１００の有効部分Ｒに剥離加工を施した後に、対象物１００の周縁部分Ｅに剥離加工を施したが、対象物１００の周縁部分Ｅに剥離加工を施した後に、対象物１００の有効部分Ｒに剥離加工を施してもよい。また、上記実施形態では、対象物１００の第２主面１００ｂをレーザ光入射面としたが、対象物１００の第１主面１００ａをレーザ光入射面としてもよい。また、レーザ加工装置１Ａは、アブレーション等の加工に適用されてもよい。
【０１０３】
また、対象物１００の種類、対象物１００の形状、対象物１００のサイズ、対象物１００が有する結晶方位の数及び方向、並びに、対象物１００の主面の面方位は、特に限定されない。また、改質領域は、対象物１００の内部に形成された結晶領域、再結晶領域又はゲッタリング領域等であってもよい。結晶領域は、対象物１００の加工前の構造を維持している領域である。再結晶領域は、蒸発、プラズマ化又は溶融した後に再凝固する際に、単結晶又は多結晶として凝固した領域である。ゲッタリング領域は、重金属等の不純物を集めて捕獲するゲッタリング効果を発揮する領域である。
【０１０４】
上述した実施形態及び変形例における各構成には、上述した材料及び形状に限定されず、様々な材料及び形状を適用することができる。また、上述した実施形態又は変形例における各構成は、他の実施形態又は変形例における各構成に任意に適用することができる。
【０１０５】
図１９〜図２１は、他の変形例に係るレーザ加工装置及びそれを用いて半導体デバイスを製造する方法（レーザ加工方法）を説明するための対象物の側面図である。本発明の一態様では、以下のように加工してもよい。
【０１０６】
すなわち、まず、第２主面１００ｂをレーザ光入射面側にした状態で、対象物１００を支持する。対象物１００において機能素子が形成された第１主面１００ａ側には、支持基板等の基板が接合されているか、或いはテープ材が貼り付けられている。
【０１０７】
続いて、図１９（ａ）に示されるように、対象物１００を一定の回転速度で回転させながら、ラインＭ３（図８参照）上の位置にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐ１を位置させた状態でレーザ光Ｌ１を照射する。ラインＭ３は、上述したように、トリミング予定ラインであって、対象物１００の外縁の内側において環状に延在する。このようなレーザ光Ｌ１の照射を、集光点Ｐ１のＺ方向の位置を変えて繰り返し行う。これにより、図１９（ｂ）に示されるように、対象物１００の内部における仮想面Ｍ１（図８参照）よりもレーザ光入射面とは反対側の部分に、ラインＭ３に沿って改質領域４３を形成する。仮想面Ｍ１は、上述したように、剥離予定面であって、対象物１００の第２主面１００ｂに対向する。
【０１０８】
続いて、図２０（ａ）に示されるように、対象物１００において周縁部分（外縁のベベル部）ＥＥを除く外周部分である第１部分ＮＲ１に、分断力弱条件（第１加工条件）でレーザ光Ｌ１を照射する。具体的には、対象物１００を一定の回転速度で回転させながら、第１部分ＮＲ１において、仮想面Ｍ１（図８参照）上でラインＭ３（図８参照）よりも内側の位置に集光点Ｐ１を位置させ、分断力弱条件でレーザ光Ｌ１を照射する。これと共に、当該集光点Ｐ１を仮想面Ｍ１に沿って移動させる。これにより、第１部分ＮＲ１に仮想面Ｍ１（図８参照）に沿って改質領域４ａを形成する。改質領域４ａからラインＭ３よりも外側（周縁部分ＥＥ）には、亀裂が延びていない。
【０１０９】
分断力弱条件は、第１規定量よりも多い第２規定量のレーザ加工後の加工状態が第１スライシング状態になる条件である。なお、このとき、分断力弱条件に代えて、分断力中条件（第１加工条件）としてもよい。分断力中条件は、第２規定量のレーザ加工後の加工状態が第２スライシング状態になる条件である。
【０１１０】
第１規定量のレーザ加工は、例えば１００本未満の複数の並行ライン（並ぶように配された複数の加工用ライン）に沿ってレーザ光Ｌ１を照射して改質領域４を形成した場合である。第１規定量のレーザ加工とは、例えば、対象物１００における改質領域４を形成する領域のインデックス方向の幅が１２ｍｍ未満の場合である。インデックス方向は、レーザ光入射面から見て加工用ラインの延在方向に直交する方向である。第２規定量のレーザ加工とは、例えば１００本以上の複数の加工用ラインに沿ってレーザ光Ｌ１を照射して改質領域４を形成した場合である。第２規定量のレーザ加工とは、例えば、対象物１００における改質領域４を形成する領域のインデックス方向の幅が１２ｍｍ以上の場合である。第１規定量及び第２規定量は特に限定されず、種々のパラメータ量であってもよい。第1規定量及び第２規定量は、例えば加工時間であってもよい。第１規定量及び第２規定量は、複数のパラメータ量の組合せであってもよい。
【０１１１】
第１スライシング状態は、スライシングハーフカット状態である。スライシングハーフカット（ＳＨＣ）状態は、改質領域４に含まれる複数の改質スポットから延びる亀裂が、加工用ラインに沿う方向（スキャン方向）に伸展する状態である。画像を取得した場合、画像においては、スライシングハーフカット状態では、改質スポットと加工用ラインに沿った染みとが確認できる。加工状態がスライシングハーフカット状態となるように加工用ラインの数を増加させることで、後述のスライシングフルカット状態に変化するが、加工条件によってスライシングフルカット状態に変化する当該加工用ラインの数が変化する。また、スライシングフルカット状態を発生させるためには、一本の加工用ラインに沿ってレーザ光Ｌ１を照射して改質領域４を形成した場合の加工状態として、スライシングハーフカット状態が必要不可欠となる。
【０１１２】
第２スライシング状態は、スライシングフルカット状態である。スライシングフルカット（ＳＦＣ）状態は、改質領域４に含まれる複数の改質スポットから延びる亀裂が、複数の加工用ラインに沿う方向及び加工用ラインと交差する方向に伸展して互いに繋がる状態である。画像を取得した場合、画像においては、スライシングフルカット状態は、改質スポットから延びる亀裂が、左右上下に伸展し、複数の加工用ラインを跨いで繋がっている状態である。スライシングフルカット状態は、画像上において改質スポットが確認できない状態（当該亀裂により形成された空間ないし隙間が確認される状態）である。スライシングフルカット状態は、複数の加工用ラインの間を跨ぐ亀裂の繋がりによって発生する状態であることから、一本の加工用ラインに沿ってレーザ光Ｌ１を照射して改質領域４を形成した場合には、発生し得ない。
【０１１３】
続いて、図２０（ｂ）及び図２０（ｃ）に示されるように、対象物１００において第１部分ＮＲ１よりも内側の第２部分ＮＲ２に、分断力強条件（第２加工条件）でレーザ光Ｌ１を照射させる。具体的には、対象物１００を一定の回転速度で回転させながら、対象物１００の中央部分である第２部分ＮＲ２において、仮想面Ｍ１（８参照）上の位置に集光点Ｐ１を位置させ、分断力強条件でレーザ光Ｌ１を照射する。これと共に、当該集光点Ｐ１を仮想面Ｍ１に沿って移動させる。これにより、第２部分ＮＲ２に仮想面Ｍ１（図８参照）に沿って改質領域４ｃを形成する。改質領域４ｃからは、外側（すなわち、対象物１００の側面側）に亀裂が積極的に伸ばされる。分断力強条件は、第１規定量のレーザ加工後の加工状態が第２スライシング状態になる条件である。
【０１１４】
続いて、改質領域４及び／又は改質領域４の改質スポットから延びる亀裂と、改質領域４３及び／又は改質領域４３の改質スポットから延びる亀裂と、を境界として、対象物１００の一部を剥離する（図２１参照）。対象物１００の一部の剥離は、例えば吸着冶具、エアーブロー及びテープ材を利用して実施してもよい。外部応力だけで対象物１００を剥離することができない場合には、対象物１００に反応するエッチング液（ＫＯＨ又はＴＭＡＨ等）で改質領域４，４３を選択的にエッチングしてもよい。
【０１１５】
以上に説明したように、他の変形例では、対象物１００における第１部分ＮＲ１に第１加工条件でレーザ加工する第１加工処理と、対象物１００において第１部分ＮＲ１よりも内側の第２部分ＮＲ２に第２加工条件でレーザ加工する第２加工処理と、を実行する。第１加工条件は、第２規定量のレーザ加工後の加工状態が第１スライシング状態又は第２スライシング状態になる条件であり、第２加工条件は、第１規定量のレーザ加工後の加工状態が第２スライシング状態になる条件であり、第１部分ＮＲ１は、周縁部分ＥＥを除く部分である。このようなレーザ加工は、対象物１００の一部を、図２１に示されるように剥離する（対象物１００において周縁部分ＥＥを含まない一部を剥離する）場合に特に有効である。つまり、周縁部分ＥＥに亀裂を延ばさない剥離加工を効果的に行うことができる。剥離した対象物１００の一部では、周縁部分ＥＥが含まれないことから、位置合わせ及びその他の加工が容易になる。剥離した対象物１００の一部では、後段に貼り合わせ工程がある場合、その張り合わせ工程での位置合わせが容易になる。
【符号の説明】
【０１１６】
１Ａ…レーザ加工装置、４，４ａ…改質領域、５，６…移動機構、７…支持部、９…制御部、１０Ａ…レーザ加工ヘッド（第２照射部）、１０Ｂ…レーザ加工ヘッド（第１照射部）、１４…集光部（第１集光部、第２集光部）、１００…対象物、１００ａ…第１主面、１００ｂ…第２主面（表面）、Ｃ…軸線、Ｅ…周縁部分、Ｅ１，Ｅ２…側面、Ｌ１，Ｌ２…レーザ光、Ｐ１，Ｐ２…集光点、Ｍ１…仮想面。
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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2020090918.tif 000025
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