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JP7629926B2 - Laser processing device and laser processing method - Google Patents
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Description

本開示の一側面は、レーザ加工装置、及び、レーザ加工方法に関する。 One aspect of the present disclosure relates to a laser processing apparatus and a laser processing method.

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。 Patent document 1 describes a laser processing device that includes a holding mechanism that holds a workpiece and a laser irradiation mechanism that irradiates the workpiece held by the holding mechanism with laser light. In the laser processing device described in Patent document 1, a laser irradiation mechanism having a focusing lens is fixed to a base, and the holding mechanism moves the workpiece in a direction perpendicular to the optical axis of the focusing lens.

特許第5456510号公報Patent No. 5456510 特開2020-069530号公報JP 2020-069530 A

ところで、例えば半導体デバイスの製造工程では、半導体ウェハからその外縁部分を不要部分として除去するトリミング加工が実施される場合がある。しかし、対象物からその外縁部分を除去するために、対象物の外縁の内側において環状に延在するラインに沿ってレーザ光の集光点を相対的に移動させることにより、当該ラインに沿って改質領域を形成すると、外縁部分が除去されて形成される対象物のトリム面の品質が場所によって低下するおそれがあることが分かった。For example, in the manufacturing process of semiconductor devices, a trimming process may be performed to remove the outer edge portion of a semiconductor wafer as an unnecessary portion. However, it has been found that when removing the outer edge portion from an object by relatively moving the focal point of laser light along a line that extends in a ring shape inside the outer edge of the object to form a modified region along the line, the quality of the trimmed surface of the object formed by removing the outer edge portion may be reduced in some places.

一方、本発明者の知見によれば、トリミング加工の際に、対象物のレーザ光の入射面側から、その反対側の面に至るように改質領域から亀裂を伸展させる場合、対象物の厚さ方向に沿って鉛直方向に亀裂を伸展させるのではなく、厚さ方向に傾斜するように斜めに亀裂を伸展させる要求がある。これは、例えば、厚さ方向に沿って亀裂を伸展させた場合、厚さ方向に沿って対象物の直下に配置された別の対象物(例えば、対象物としてのウェハに張り合わされた別のウェハ)に至ってしまうこと抑制するためである。すなわち、本発明者は、上記技術分野にあって、外縁部分が除去された対象物のトリム面の品質低下を抑制しつつ、斜め亀裂を形成可能とする要求があるとの新たな知見を得た。On the other hand, according to the inventor's findings, when a crack is extended from the modified region from the laser light incident surface of the object to the opposite surface during trimming, there is a demand for the crack to be extended obliquely so as to be inclined in the thickness direction, rather than extending vertically along the thickness direction of the object. This is to prevent the crack from extending along the thickness direction to another object (e.g., another wafer bonded to the wafer as the object) located directly below the object along the thickness direction when the crack is extended along the thickness direction. In other words, the inventor has gained new findings in the above technical field that there is a demand for making it possible to form an oblique crack while suppressing deterioration in the quality of the trim surface of the object from which the outer edge portion has been removed.

そこで、本開示の一側面は、外縁部分が除去された対象物のトリム面の品質低下を抑制しつつ、斜め亀裂を形成可能とするレーザ加工装置、及び、レーザ加工方法を提供することを目的とする。Therefore, one aspect of the present disclosure aims to provide a laser processing apparatus and a laser processing method that are capable of forming an oblique crack while suppressing deterioration in the quality of the trimmed surface of an object from which an outer edge portion has been removed.

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を進めることにより、次のような知見を得ている。すなわち、まず、対象物が、(100)面を主面とし、一の(110)面に直交する第1結晶方位と、別の(110)面に直交する第2結晶方位と、を有するウェハである場合、第1結晶方位及び第2結晶方位のうち加工進行方向(集光点の相対移動の方向)との間の角度が大きい一方に近づくように、加工進行方向に対して傾斜するようにビーム形状を成形することにより、外側面の品質の低下を抑制できるのである(例えば、上記の特許文献2参照)。The inventors have conducted intensive research to solve the above problems and have come to the following findings. That is, first, when the object is a wafer having a (100) plane as the main surface and a first crystal orientation perpendicular to one (110) plane and a second crystal orientation perpendicular to another (110) plane, the deterioration of the quality of the outer surface can be suppressed by forming the beam shape so that it is inclined with respect to the processing direction so as to approach one of the first and second crystal orientations that has a larger angle with the processing direction (the direction of relative movement of the focusing point) (for example, see Patent Document 2 above).

より具体的には、改質領域から延びる亀裂が、例えば第1結晶方位に引っ張られる場合に、ビーム形状を長尺状にすると共に、その長手方向の向きを加工進行方向の向きにするのではなく、加工進行方向に対して第1結晶方位側とは反対側の第2結晶方位に近づくように傾斜させる。これにより、結晶方位(結晶軸)による亀裂伸展力に対して、ビーム形状を長尺状にしたことによる亀裂伸展力が打ち消すように作用し、亀裂が加工進行方向に精度よく沿って伸びるようになると考えられる。 More specifically, when a crack extending from a modified region is pulled in, for example, a first crystal orientation, the beam is made elongated and its longitudinal direction is not oriented in the direction of processing progress, but is inclined so as to approach a second crystal orientation on the opposite side of the processing progress direction from the first crystal orientation side. This acts to cancel out the crack extension force due to the elongated beam shape against the crack extension force due to the crystal orientation (crystal axis), and it is believed that the crack will extend precisely along the processing progress direction.

また、改質領域から延びる亀裂が、例えば第2結晶方位に引っ張られる場合には、ビーム形状を長尺状にすると共に、その長手方向の向きを加工進行方向の向きにするのではなく、加工進行方向に対して第2結晶方位側とは反対側の第1結晶方位に近づくように傾斜させる。これにより、結晶方位による亀裂伸展力に対して、ビーム形状を長尺状にしたことによる亀裂伸展力が打ち消すように作用し、亀裂が加工進行方向BDに精度よく沿って伸びるようになると考えられる。これらの結果、トリム面の品質低下が抑制されると考えられる。 Furthermore, if a crack extending from the modified region is pulled in, for example, the second crystal orientation, the beam is made elongated and its longitudinal direction is not oriented in the machining direction, but is inclined relative to the machining direction so as to approach the first crystal orientation on the opposite side to the second crystal orientation. This causes the crack extension force resulting from the elongated beam shape to counteract the crack extension force due to the crystal orientation, and it is believed that the crack will extend precisely along the machining direction BD. As a result, it is believed that deterioration in the quality of the trimmed surface is suppressed.

一方、本発明者は、上記知見に基づいてさらなる研究を進めることにより、加工進行方向と結晶構造とに基づいてビーム形状の長手方向の向きを上記のとおり設定した場合であっても、ビーム形状の長手方向の向きと斜め亀裂の傾斜方向との関係によっては、トリム面の品質低下のさらなる抑制の余地があることを発見した。すなわち、ビーム形状の長手方向の向きと斜め亀裂の傾斜方向とが、加工進行方向に対して同じ側にある場合にはトリム面の品質が相対的に良好である一方で、ビーム形状の長手方向の向きと斜め亀裂の傾斜方向とが、加工進行方向に対して互いに逆側となる場合には、トリム面の品質が相対的に良好でない場合があるのである。On the other hand, the inventor of the present invention, through further research based on the above findings, discovered that even when the longitudinal direction of the beam shape is set as described above based on the machining direction and the crystal structure, there is room for further suppression of deterioration in the quality of the trimmed surface, depending on the relationship between the longitudinal direction of the beam shape and the inclination direction of the diagonal crack. In other words, when the longitudinal direction of the beam shape and the inclination direction of the diagonal crack are on the same side of the machining direction, the quality of the trimmed surface is relatively good, whereas when the longitudinal direction of the beam shape and the inclination direction of the diagonal crack are on opposite sides of the machining direction, the quality of the trimmed surface may be relatively poor.

特に、加工進行方向を規定するラインと第2結晶方位とが直交する点を0°とし、当該ラインと第1結晶方位とが直交する点を90°とし、当該ラインにおける0°と90°との中間の点を45°としたとき、45°の点の加工の際に、ビーム形状の長手方向の向きと斜め亀裂の傾斜方向とが加工進行方向に対して互いに逆側となる状態であると、トリム面の品質の低下が発生しやすい。本開示の一側面は、以上のような知見に基づいてなされたものである。In particular, when the point where the line defining the processing direction intersects with the second crystal orientation at right angles is defined as 0°, the point where the line intersects with the first crystal orientation at right angles is defined as 90°, and the midpoint between 0° and 90° on the line is defined as 45°, if the longitudinal direction of the beam shape and the inclination direction of the diagonal crack are on opposite sides of the processing direction when processing the 45° point, the quality of the trimmed surface is likely to deteriorate. One aspect of the present disclosure has been made based on the above findings.

すなわち、本開示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して改質領域を形成するためのレーザ加工装置であって、対象物を支持するための支持部と、支持部に支持された対象物に向けてレーザ光を照射するための照射部と、レーザ光の集光領域を対象物に対して相対移動させるための移動部と、移動部及び照射部を制御するための制御部と、を備え、対象物は、(100)面と、一の(110)面と、別の(110)面と、一の(110)面に直交する第1結晶方位と、別の(110)面に直交する第2結晶方位と、を含む結晶構造を有すると共に、(100)面がレーザ光の入射面となるように支持部に支持され、対象物には、入射面に交差するZ方向からみて、円弧状の第1領域と第1領域との境界を有する円弧状の第2領域とを含む円環状のラインが設定されており、照射部は、Z方向からみたときに集光領域が長手方向を有するように、レーザ光を成形する成形部を有し、制御部は、照射部及び移動部を制御することによって、ラインのうちの第1領域に沿って集光領域を相対移動させることにより、第1領域に沿って対象物に改質領域を形成すると共に、当該改質領域から対象物の入射面と反対側の反対面に向けてZ方向に対して斜めに延びる斜め亀裂を形成する第1加工処理と、照射部及び移動部を制御することによって、ラインのうちの第2領域に沿って集光領域を相対移動させることにより、第2領域に沿って対象物に改質領域を形成すると共に、改質領域から反対面に向けて延びる斜め亀裂を形成する第2加工処理と、を実行し、第1加工処理及び第2加工処理では、制御部は、成形部を制御することによって、集光領域の長手方向が、第1結晶方位及び第2結晶方位のうち、集光領域の移動方向である加工進行方向との間の角度が大きい一方に近づく向きに加工進行方向に対して傾斜するように、レーザ光を成形すると共に、移動部を制御することによって、第1加工処理と第2加工処理とで加工進行方向の順逆を同一とし、第2結晶方位とラインとが直交する点を0°とし、第1結晶方位とラインとが直交する点を90°とし、ラインにおける0°と90°との中間の点を45°としたときに、第1領域及び第2領域のうち、Z方向からみて、長手方向の傾斜の向きが加工進行方向に対して斜め亀裂が延びる側と同じ側となる一方が45°の点を含むように、第1領域と第2領域との境界が設定される。That is, a laser processing apparatus according to one aspect of the present disclosure is a laser processing apparatus for irradiating a target object with laser light to form a modified region, and includes a support section for supporting the target object, an irradiation section for irradiating the laser light toward the target object supported by the support section, a moving section for moving a focusing region of the laser light relative to the target object, and a control section for controlling the moving section and the irradiation section, and the target object has a crystal structure including a (100) plane, one (110) plane, another (110) plane, a first crystal orientation perpendicular to the one (110) plane, and a second crystal orientation perpendicular to the other (110) plane. The object is supported by the support unit so that the (100) plane is the incident surface of the laser light, and an annular line including an arc-shaped first region and an arc-shaped second region having a boundary between the first region is set on the object when viewed from the Z direction intersecting the incident surface, the irradiation unit has a shaping unit that shapes the laser light so that the light collecting region has a longitudinal direction when viewed from the Z direction, and the control unit controls the irradiation unit and the moving unit to relatively move the light collecting region along the first region of the line, thereby forming a modified region in the object along the first region, and also causes a laser beam to be emitted from the modified region in a direction opposite to the incident surface of the object. A first processing process is performed to form an oblique crack extending obliquely with respect to the Z direction toward the opposite surface on the opposite side, and a second processing process is performed to form a modified region in the object along the second region by relatively moving the light collecting region along the second region of the line by controlling the irradiation unit and the movement unit, and to form an oblique crack extending from the modified region toward the opposite surface. In the first processing process and the second processing process, the control unit controls the forming unit to move the light collecting region in such a way that the longitudinal direction of the light collecting region is aligned with one of the first crystal orientation and the second crystal orientation that has a larger angle with the processing progress direction, which is the movement direction of the light collecting region. By shaping the laser light so that it is inclined toward the processing direction and controlling the moving unit, the forward and reverse processing directions are made the same for the first processing process and the second processing process, the point where the second crystal orientation and the line intersect perpendicularly is set to 0°, the point where the first crystal orientation and the line intersect perpendicularly is set to 90°, and the midpoint on the line between 0° and 90° is set to 45°, and the boundary between the first and second regions is set so that one of the first and second regions, when viewed from the Z direction, includes a point of 45°, which is on the same side as the side along which the diagonal crack extends with respect to the processing direction.

或いは、本開示の一側面に係るレーザ加工方法は、対象物にレーザ光を照射して改質領域を形成するためのレーザ加工方法であって、対象物に設定されたラインのうちの第1領域に沿ってレーザ光の集光領域を相対移動させることにより、第1領域に沿って対象物に改質領域を形成すると共に、当該改質領域から対象物のレーザ光の入射面と反対側の反対面に向けて入射面に交差するZ方向に対して斜めに延びる斜め亀裂を形成する第1加工工程と、ラインのうちの第2領域に沿って集光領域を相対移動させることにより、第2領域に沿って対象物に改質領域を形成すると共に、改質領域から反対面に向けて延びる斜め亀裂を形成する第2加工工程と、を備え、対象物は、(100)面と、一の(110)面と、別の(110)面と、一の(110)面に直交する第1結晶方位と、別の(110)面に直交する第2結晶方位と、を含む結晶構造を有すると共に、(100)面が入射面とされ、対象物には、Z方向からみて、円弧状の第1領域と第1領域との境界を有する円弧状の第2領域とを含む円環状のラインが設定されており、第1加工工程及び第2加工工程では、Z方向からみたときに集光領域が長手方向を有するように、且つ、集光領域の長手方向が、第1結晶方位及び第2結晶方位のうち、集光領域の移動方向である加工進行方向との間の角度が大きい一方に近づく向きに加工進行方向に対して傾斜するように、レーザ光を成形すると共に、第1形成工程と第2形成工程とで加工進行方向の順逆を同一とし、第2結晶方位とラインとが直交する点を0°とし、第1結晶方位とラインとが直交する点を90°とし、ラインにおける0°と90°との中間の点を45°としたときに、第1領域及び第2領域のうち、Z方向からみて、長手方向の傾斜の向きが加工進行方向に対して斜め亀裂が延びる側と同じ側となる一方が45°の点を含むように、第1領域と第2領域との境界が設定される。Alternatively, a laser processing method according to one aspect of the present disclosure is a laser processing method for irradiating a target with laser light to form a modified region, comprising: a first processing step of relatively moving a focusing region of the laser light along a first region of a line set on the target, thereby forming a modified region in the target along the first region, and forming an oblique crack extending obliquely from the modified region to an opposite surface of the target opposite to the incident surface of the laser light, with respect to the Z direction, intersecting the incident surface; and a second processing step of relatively moving the focusing region along a second region of the line, thereby forming a modified region in the target along the second region, and forming an oblique crack extending from the modified region to the opposite surface, wherein the target has a crystal structure including a (100) plane, one (110) plane, another (110) plane, a first crystal orientation perpendicular to the one (110) plane, and a second crystal orientation perpendicular to the other (110) plane, and the (100) plane is the incident surface, and the target In the first machining step and the second machining step, a circular line including an arc-shaped first region and an arc-shaped second region having a boundary between the first region and the first region is set as viewed from the Z direction, and the laser light is shaped so that the light collecting region has a longitudinal direction as viewed from the Z direction and the longitudinal direction of the light collecting region is inclined with respect to the processing proceeding direction in a direction approaching one of the first crystal orientation and the second crystal orientation having a larger angle with the processing proceeding direction, which is the moving direction of the light collecting region. In addition, when the forward and reverse directions of the processing are the same in the first forming process and the second forming process, the point where the second crystal orientation and the line intersect perpendicularly is defined as 0°, the point where the first crystal orientation and the line intersect perpendicularly is defined as 90°, and the midpoint on the line between 0° and 90° is defined as 45°, the boundary between the first region and the second region is set so that one of the first region and the second region, when viewed from the Z direction, includes a point of 45° on the same side as the side along which the diagonal crack extends relative to the processing direction.

これらの装置及び方法では、対象物は、(100)面と、一の(110)面と、別の(110)面と、一の(110)面に直交する第1結晶方位と、別の(110)面に直交する第2結晶方位と、を含む結晶構造を有する。そして、ここでは、レーザ光の集光領域を相対移動させるラインのうちの第1領域に沿って対象物に改質領域を形成する場合(第1加工処理、第1加工工程)、及び、当該ラインのうちの第2領域に沿って対象物に改質領域を形成する場合(第2加工処理、第2加工工程)のそれぞれにおいて、集光領域の長手方向が、第1結晶方位及び第2結晶方位のうちの加工進行方向との間の角度が大きい一方に近づく向きに加工進行方向に対して傾斜するように、レーザ光が成形される。このため、上記知見に示されるように、トリム面の品質低下が抑制される。In these devices and methods, the object has a crystal structure including a (100) plane, one (110) plane, another (110) plane, a first crystal orientation perpendicular to the one (110) plane, and a second crystal orientation perpendicular to the other (110) plane. Here, in the case where a modified region is formed in the object along a first region of the line that moves the focusing region of the laser light relatively (first processing process, first processing step), and in the case where a modified region is formed in the object along a second region of the line (second processing process, second processing step), the laser light is shaped so that the longitudinal direction of the focusing region is inclined with respect to the processing direction in a direction approaching one of the first crystal orientation and the second crystal orientation that has a larger angle with the processing direction. Therefore, as shown in the above findings, deterioration of the quality of the trimmed surface is suppressed.

一方、これらの装置及び方法では、第1加工処理及び第2加工処理(第1加工工程及び第2加工工程も同様(以下同様))おいて、改質領域から対象物の入射面と反対側の反対面に向けてZ方向(入射面に交差する方向)に対して斜めに延びる斜め亀裂を形成する。したがって、上記知見に示されるように、この斜め亀裂の延びる方向と集光領域の長手方向の向きとの関係を考慮する必要がある。特に、45°の点の加工の際に、集光領域の長手方向の向きと斜め亀裂の傾斜方向とが加工進行方向に対して互いに逆側となる状態であると、トリム面の品質の低下が発生しやすい。On the other hand, in these devices and methods, in the first processing process and the second processing process (the same applies to the first processing step and the second processing step (hereinafter the same)), a diagonal crack is formed that extends obliquely in the Z direction (the direction intersecting the incident surface) from the modified area toward the opposite surface of the object opposite the incident surface. Therefore, as shown in the above findings, it is necessary to consider the relationship between the extension direction of this diagonal crack and the longitudinal direction of the focusing area. In particular, when processing a 45° point, if the longitudinal direction of the focusing area and the inclination direction of the diagonal crack are opposite each other with respect to the processing progress direction, a deterioration in the quality of the trimmed surface is likely to occur.

これに対して、これらの装置及び方法では、第1領域と第2領域との間の境界が、第1領域及び第2領域のうちの長手方向の傾斜の向きが加工進行方向に対して斜め亀裂が延びる側と同じ側となる一方が45°の点を含むように設定される。換言すれば、第1領域及び第2領域のうち、集光領域の長手方向の向きと斜め亀裂の傾斜方向とが加工進行方向に対して互いに逆側となる状態で加工を行う領域が、ラインにおける45°の点に至らない。したがって、品質低下が抑制される。このように、これらの装置及び方法によれば、対象物のトリム面の品質低下を抑制しつつ、斜め亀裂を形成可能である。In contrast, in these devices and methods, the boundary between the first and second regions is set so that one of the first and second regions, in which the direction of the longitudinal inclination is the same as the side along which the oblique crack extends relative to the machining direction, includes a 45° point. In other words, the first and second regions, in which machining is performed with the longitudinal direction of the light collection region and the inclination direction of the oblique crack on opposite sides of the machining direction, do not reach the 45° point on the line. Therefore, quality degradation is suppressed. In this way, these devices and methods make it possible to form an oblique crack while suppressing quality degradation of the trim surface of the object.

さらに、これらの装置及び方法では、第1加工処理と第2加工処理とで加工進行方向の順逆が同一とされる。したがって、第1加工処理と第2加工処理とで加工進行方向の順逆を切り替える場合と比較して、レーザ光の集光領域の相対移動の加減速に係る時間が削減される。Furthermore, in these devices and methods, the forward and reverse processing directions are the same for the first processing process and the second processing process. Therefore, compared to switching the forward and reverse processing directions between the first processing process and the second processing process, the time required for accelerating and decelerating the relative movement of the focused area of the laser light is reduced.

本開示の一側面に係るレーザ加工装置では、第1領域及び第2領域のうちの一方は、第1領域及び第2領域のうちの他方よりも長くてもよい。このように、第1領域と第2領域との長さを違えて設定してもよい。In the laser processing device according to one aspect of the present disclosure, one of the first region and the second region may be longer than the other of the first region and the second region. In this manner, the lengths of the first region and the second region may be set to be different.

本開示の一側面に係るレーザ加工装置では、対象物は、Z方向に沿って反対面側から順に配列された第1部分及び第2部分を含み、制御部は、第1部分に対して、加工進行方向の順逆を同一としつつ第1加工処理及び第2加工処理を実行すると共に、第2部分に対して、第1加工処理及び第2加工処理と異なる別加工処理を実行し、別加工処理では、制御部は、照射部及び移動部を制御することによって、ラインの全体にわたって加工進行方向の順逆を同一としつつラインに沿って集光領域を相対移動させることにより、ラインに沿って対象物に改質領域及び当該改質領域からZ方向に沿って延びる亀裂を形成してもよい。この場合、Z方向に沿った亀裂を形成する第2部分では、ラインの全体にわたって加工進行方向の向きが同一とされてレーザ加工が行われる。したがって、第2部分でラインの第1領域と第2領域とで加工進行方向の順逆を切り替える場合と比較して、レーザ光の集光領域の相対移動の加減速に係る時間が削減される。In a laser processing apparatus according to one aspect of the present disclosure, the object includes a first portion and a second portion arranged in sequence from the opposite side along the Z direction, and the control unit performs a first processing process and a second processing process on the first portion while keeping the forward and reverse directions of the processing progress the same, and performs a separate processing process different from the first processing process and the second processing process on the second portion, and in the separate processing process, the control unit controls the irradiation unit and the moving unit to relatively move the focusing area along the line while keeping the forward and reverse directions of the processing progress the same throughout the entire line, thereby forming a modified area in the object along the line and a crack extending from the modified area along the Z direction. In this case, in the second portion where the crack is formed along the Z direction, the laser processing is performed with the direction of the processing progress the same throughout the entire line. Therefore, the time required for accelerating and decelerating the relative movement of the focusing area of the laser light is reduced compared to the case where the forward and reverse directions of the processing progress are switched between the first and second areas of the line in the second portion.

本開示の一側面に係るレーザ加工装置では、別加工処理では、制御部は、成形部を制御することによって、集光領域の長手方向が加工進行方向に沿うようにレーザ光を成形してもよい。この場合、Z方向に沿った亀裂を形成する第2部分では、ラインの第1領域の加工と第2領域の加工との間で集光領域の長手方向と加工進行方向との関係を変化させるようにレーザ光の成形を行う必要がないため、制御部の処理が簡略化される。In the laser processing apparatus according to one aspect of the present disclosure, in the separate processing step, the control unit may control the shaping unit to shape the laser light so that the longitudinal direction of the focused area is aligned with the processing progress direction. In this case, in the second portion that forms a crack along the Z direction, there is no need to shape the laser light so as to change the relationship between the longitudinal direction of the focused area and the processing progress direction between the processing of the first area and the processing of the second area of the line, and therefore the processing of the control unit is simplified.

本開示の一側面に係るレーザ加工装置では、対象物は、別の部材に接合された接合領域を含み、第1加工処理及び第2加工処理では、制御部は、入射面から反対面に向かうにつれて接合領域の内側の位置から接合領域の外縁に向かうように傾斜した斜め亀裂を形成してもよい。この場合、斜め亀裂を境界として対象物の一部を対象物から除去し、対象物の残部を残存させた場合に、対象物の他の部材との接合領域を越えて対象物の残部が外側に延在することが避けられる。In a laser processing apparatus according to one aspect of the present disclosure, the object includes a joining region joined to another member, and in the first processing process and the second processing process, the control unit may form an oblique crack that is inclined from an inner position of the joining region toward the outer edge of the joining region as it moves from the incident surface toward the opposite surface. In this case, when a part of the object is removed from the object with the oblique crack as a boundary and the remaining part of the object is left, it is possible to prevent the remaining part of the object from extending outward beyond the joining region with the other member of the object.

本開示の一側面に係るレーザ加工装置では、第1加工処理及び第2加工処理では、制御部は、Z方向についての集光領域の位置を第1Z位置に設定しつつ、ラインに沿って集光領域を相対移動させることにより、改質領域としての第1改質領域及び第1改質領域から延びる亀裂を対象物に形成する第1形成処理と、Z方向についての集光領域の位置を第1Z位置よりも入射面側の第2Z位置に設定しつつ、ラインに沿って集光領域を相対移動させることにより、改質領域としての第2改質領域及び第2改質領域から延びる亀裂を形成する第2形成処理と、を実行し、第1形成処理では、制御部は、加工進行方向及びZ方向に交差するY方向についての集光領域の位置を第1Y位置に設定し、第2形成処理では、制御部は、Y方向についての集光領域の位置を第1Y位置からシフトした第2Y位置に設定すると共に、成形部の制御によって、Y方向及びZ方向を含むYZ面内での集光領域の形状が、少なくとも集光領域の中心よりも入射面側においてシフトの方向に傾斜する傾斜形状となるようにレーザ光を成形することにより、YZ面内においてシフトの方向に傾斜するように斜め亀裂を形成してもよい。このようにすれば、Z方向に対して傾斜した斜め亀裂を好適に形成可能である。In a laser processing apparatus according to one aspect of the present disclosure, in the first processing process and the second processing process, the control unit performs a first formation process in which a first modified region and a crack extending from the first modified region are formed in the target object as a modified region by setting the position of the light collection region in the Z direction to a first Z position and relatively moving the light collection region along the line, and a second formation process in which a second modified region and a crack extending from the second modified region are formed in the target object as a modified region by setting the position of the light collection region in the Z direction to a second Z position that is closer to the incident surface than the first Z position and relatively moving the light collection region along the line. In the first forming process, the control unit sets the position of the light collection area in the Y direction intersecting the processing progress direction and the Z direction to a first Y position, and in the second forming process, the control unit sets the position of the light collection area in the Y direction to a second Y position shifted from the first Y position, and by controlling the shaping unit, the laser light is shaped so that the shape of the light collection area in the YZ plane including the Y direction and the Z direction is an inclined shape that is inclined in the shift direction at least on the incident surface side from the center of the light collection area, thereby forming an oblique crack inclined in the shift direction in the YZ plane. In this way, it is possible to preferably form an oblique crack inclined with respect to the Z direction.

本開示の一側面に係るレーザ加工装置では、成形部は、レーザ光を変調パターンに応じて変調することによりレーザ光を成形するための空間光変調器を含み、照射部は、空間光変調器からのレーザ光を対象物に向けて集光するための集光レンズを含み、第2形成処理では、制御部は、空間光変調器に表示させる変調パターンの制御によって、集光領域の形状が傾斜形状となるようにレーザ光を変調することによりレーザ光を成形してもよい。この場合、空間光変調器を用いて容易にレーザ光を成形できる。In a laser processing apparatus according to one aspect of the present disclosure, the shaping unit includes a spatial light modulator for shaping the laser light by modulating the laser light according to a modulation pattern, the irradiation unit includes a focusing lens for focusing the laser light from the spatial light modulator toward the target object, and in the second forming process, the control unit may shape the laser light by modulating the laser light so that the shape of the focused region becomes an inclined shape by controlling the modulation pattern displayed on the spatial light modulator. In this case, the laser light can be easily shaped using the spatial light modulator.

本開示の一側面に係るレーザ加工装置では、変調パターンは、レーザ光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含み、第2形成処理では、制御部は、コマ収差パターンによるコマ収差の大きさを制御することにより、集光領域の形状を傾斜形状とするための第1パターン制御を行ってもよい。本発明者の知見によれば、この場合、YZ面内における集光領域の形状が、弧状に形成される。すなわち、この場合には、集光領域の形状が、集光領域の中心よりも入射面側でシフト方向に傾斜すると共に、集光領域の中心よりも入射面と反対側でシフト方向と反対方向に傾斜される。この場合であっても、シフト方向に傾斜する斜め亀裂を形成可能である。In the laser processing apparatus according to one aspect of the present disclosure, the modulation pattern includes a coma aberration pattern for imparting coma aberration to the laser light, and in the second formation process, the control unit may perform a first pattern control for making the shape of the light-collecting region an inclined shape by controlling the magnitude of the coma aberration due to the coma aberration pattern. According to the knowledge of the present inventor, in this case, the shape of the light-collecting region in the YZ plane is formed in an arc shape. That is, in this case, the shape of the light-collecting region is inclined in the shift direction on the incident surface side from the center of the light-collecting region, and is inclined in the opposite direction to the shift direction on the opposite side of the incident surface from the center of the light-collecting region. Even in this case, it is possible to form an oblique crack inclined in the shift direction.

本開示の一側面に係るレーザ加工装置では、変調パターンは、レーザ光の球面収差を補正するための球面収差補正パターンを含み、第2形成処理では、制御部は、集光レンズの入射瞳面の中心に対して球面収差補正パターンの中心をY方向にオフセットさせることにより、集光領域の形状を傾斜形状とするための第2パターン制御を行ってもよい。本発明者の知見によれば、この場合にも、コマ収差パターンを利用した場合と同様に、YZ面内における集光領域の形状を弧状に形成でき、シフト方向に傾斜する斜め亀裂を形成可能である。In the laser processing device according to one aspect of the present disclosure, the modulation pattern includes a spherical aberration correction pattern for correcting the spherical aberration of the laser light, and in the second formation process, the control unit may perform second pattern control for making the shape of the light-collecting region an inclined shape by offsetting the center of the spherical aberration correction pattern in the Y direction with respect to the center of the entrance pupil plane of the focusing lens. According to the knowledge of the present inventor, in this case as well, the shape of the light-collecting region in the YZ plane can be formed into an arc shape, as in the case of using a coma aberration pattern, and an oblique crack inclined in the shift direction can be formed.

本開示の一側面に係るレーザ加工装置では、第2形成処理では、制御部は、加工進行方向に沿った軸線に対して非対称な変調パターンを空間光変調器に表示させることにより、集光領域の形状を傾斜形状とするための第3パターン制御を行ってもよい。本発明者の知見によれば、この場合、YZ面内における集光領域の形状の全体を、シフト方向に傾斜させることができる。この場合であっても、シフト方向に傾斜する斜め亀裂を形成可能である。In the laser processing apparatus according to one aspect of the present disclosure, in the second formation process, the control unit may perform a third pattern control for making the shape of the light-collecting region an inclined shape by causing the spatial light modulator to display a modulation pattern that is asymmetric with respect to an axis along the processing progress direction. According to the knowledge of the present inventor, in this case, the entire shape of the light-collecting region in the YZ plane can be inclined in the shift direction. Even in this case, it is possible to form an oblique crack that is inclined in the shift direction.

本開示の一側面に係るレーザ加工装置では、変調パターンは、Y方向及びZ方向に交差するX方向とY方向とを含むXY面内における集光領域の形状を、X方向を長手とする楕円形状とするための楕円パターンを含み、第2形成処理では、制御部は、楕円パターンの強度が、X方向に沿った軸線に対して非対称となるように、変調パターンを空間光変調器に表示させることによって、集光領域の形状を傾斜形状とするための第4パターン制御を行ってもよい。本発明者の知見によれば、この場合にも、YZ面内における集光領域の形状を弧状に形成でき、シフト方向に傾斜する斜め亀裂を形成可能である。In a laser processing device according to one aspect of the present disclosure, the modulation pattern includes an elliptical pattern for forming an elliptical shape with the X direction as the long axis in the X direction in the shape of the focused area in an XY plane including the X direction and the Y direction intersecting the Y direction and the Z direction, and in the second forming process, the control unit may perform a fourth pattern control for forming an inclined shape in the shape of the focused area by displaying the modulation pattern on the spatial light modulator so that the intensity of the elliptical pattern is asymmetric with respect to an axis line along the X direction. According to the knowledge of the inventor, even in this case, the shape of the focused area in the YZ plane can be formed into an arc shape, and an oblique crack inclined in the shift direction can be formed.

本開示の一側面に係るレーザ加工装置では、第2形成処理では、制御部は、YZ面内でシフトの方向に沿って配列された複数のレーザ光の集光点を形成するための変調パターンを空間光変調器に表示させることにより、複数の集光点を含む集光領域の形状を傾斜形状とするための第5パターン制御を行ってもよい。本発明者の知見によれば、この場合にも、シフト方向に傾斜する斜め亀裂を形成可能である。In the laser processing apparatus according to one aspect of the present disclosure, in the second formation process, the control unit may perform a fifth pattern control for making the shape of the light-focusing region including the multiple light-focusing points into an inclined shape by displaying a modulation pattern for forming multiple laser light focus points arranged along the shift direction in the YZ plane on the spatial light modulator. According to the knowledge of the present inventor, even in this case, it is possible to form an oblique crack inclined in the shift direction.

本開示の一側面によれば、外縁部分が除去された対象物のトリム面の品質低下を抑制しつつ、斜め亀裂を形成可能とするレーザ加工装置、及び、レーザ加工方法を提供できる。According to one aspect of the present disclosure, a laser processing apparatus and a laser processing method can be provided that are capable of forming an oblique crack while suppressing deterioration in the quality of the trimmed surface of an object from which an outer edge portion has been removed.

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。FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a laser processing apparatus according to an embodiment. 図2は、に示されたレーザ照射部の構成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the laser irradiation unit shown in FIG. 図3は、図2に示された4fレンズユニットを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the 4f lens unit shown in FIG. 図4は、図2に示された空間光変調器を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the spatial light modulator shown in FIG. 図5は、斜め亀裂形成の知見を説明するための対象物の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of an object for explaining the knowledge of oblique crack formation. 図6は、斜め亀裂形成の知見を説明するための対象物の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of an object for explaining the knowledge of oblique crack formation. 図7は、レーザ光の集光領域のビーム形状を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the beam shape of the focused region of the laser light. 図8は、変調パターンのオフセットを示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the offset of the modulation pattern. 図9は、斜め亀裂の形成状態を示す断面写真である。FIG. 9 is a cross-sectional photograph showing the state of formation of the diagonal crack. 図10は、対象物の模式的な平面図である。FIG. 10 is a schematic plan view of the object. 図11は、斜め亀裂の形成状態を示す断面写真である。FIG. 11 is a cross-sectional photograph showing the state of formation of the diagonal crack. 図12は、斜め亀裂の形成状態を示す断面写真である。FIG. 12 is a cross-sectional photograph showing the state of formation of the diagonal crack. 図13は、変調パターンの一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of a modulation pattern. 図14は、集光レンズの入射瞳面における強度分布、及び、集光領域のビーム形状を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing the intensity distribution on the entrance pupil plane of the condenser lens and the beam shape in the condensed region. 図15は、集光領域のビーム形状、及び、集光領域の強度分布の観測結果を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing the beam shape in the focused region and the observation results of the intensity distribution in the focused region. 図16は、変調パターンの一例を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing an example of a modulation pattern. 図17は、非対称な変調パターンの別の例を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing another example of an asymmetric modulation pattern. 図18は、集光レンズの入射瞳面における強度分布、及び、集光領域のビーム形状を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing the intensity distribution on the entrance pupil plane of the condenser lens and the beam shape in the condensed region. 図19は、変調パターンの一例、及び集光領域の形成を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing an example of a modulation pattern and the formation of a light collecting region. 図20は、加工の対象物を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing an object to be processed. 図21は、加工の対象物を示す図である。FIG. 21 is a diagram showing an object to be processed. 図22は、集光領域のビーム形状を示す模式図である。FIG. 22 is a schematic diagram showing the beam shape in the focused region. 図23は、集光領域のビーム形状を示す模式図である。FIG. 23 is a schematic diagram showing the beam shape in the focused region. 図24は、トリミング加工の一工程を示す図である。FIG. 24 is a diagram showing one step of the trimming process. 図25は、トリミング加工の一工程を示す図である。FIG. 25 is a diagram showing one step of the trimming process. 図26は、トリミング加工の一工程を示す図である。FIG. 26 is a diagram showing one step of the trimming process. 図27は、トリミング加工の一工程を示す図である。FIG. 27 is a diagram showing one step of the trimming process. 図28は、トリミング加工の一工程を示す図である。FIG. 28 is a diagram showing one step of the trimming process. 図29は、トリミング加工の一工程を示す図である。FIG. 29 is a diagram showing one step of the trimming process. 図30は、一実施形態に係るレーザ加工の対象物を示す図である。FIG. 30 is a diagram showing an object to be laser processed according to one embodiment. 図31は、図30に示された対象物の断面図である。FIG. 31 is a cross-sectional view of the object shown in FIG. 図32は、図30に示された対象物の平面図である。FIG. 32 is a plan view of the object shown in FIG. 図33は、加工結果を示す断面写真である。FIG. 33 is a cross-sectional photograph showing the processing result. 図34は、加工結果を示す断面写真である。FIG. 34 is a cross-sectional photograph showing the processing result. 図35は、加工試験を説明するための模式図である。FIG. 35 is a schematic diagram for explaining the processing test. 図36は、加工試験における加工進行方向とビーム形状と斜め亀裂との関係を示す模式図である。FIG. 36 is a schematic diagram showing the relationship between the machining direction, the beam shape, and the oblique cracks in the machining test. 図37は、図35,36に示される加工試験の結果を示す表である。FIG. 37 is a table showing the results of the machining tests shown in FIGS. 図38は、加工試験の結果を示す表である。FIG. 38 is a table showing the results of the processing test. 図39は、加工試験の結果を示す断面写真である。FIG. 39 is a cross-sectional photograph showing the results of the processing test. 図40は、一実施形態に係るレーザ加工の一工程を示す図である。FIG. 40 is a diagram showing one step of laser processing according to one embodiment. 図41は、一実施形態に係るレーザ加工の一工程を示す図である。FIG. 41 is a diagram showing a step of laser processing according to one embodiment. 図42は、一実施形態に係るレーザ加工の一工程を示す図である。FIG. 42 is a diagram showing one step of laser processing according to one embodiment. 図43は、一実施形態に係るレーザ加工の一工程を示す図である。FIG. 43 is a diagram showing one step of laser processing according to one embodiment. 図44は、一実施形態に係るレーザ加工の一工程を示す図である。FIG. 44 is a diagram showing a step of laser processing according to one embodiment. 図45は、一実施形態に係るレーザ加工の一工程を示す図である。FIG. 45 is a diagram showing a step of laser processing according to one embodiment. 図46は、一実施形態に係るレーザ加工の一工程を示す図である。FIG. 46 is a diagram showing a step of laser processing according to one embodiment. 図47は、一実施形態に係るレーザ加工の一工程を示す図である。FIG. 47 is a diagram showing a step of laser processing according to one embodiment. 図48は、一実施形態に係るレーザ加工の対象物を示す図である。FIG. 48 is a diagram showing an object to be laser processed according to one embodiment. 図49は、加工試験の結果を示す表である。FIG. 49 is a table showing the results of the processing test. 図50は、加工試験の結果を示す表である。FIG. 50 is a table showing the results of the processing test.

以下、一実施形態について、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。
[レーザ加工装置、及び、レーザ加工の概要]
An embodiment will be described in detail below with reference to the drawings. In each drawing, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and duplicated explanations may be omitted. In addition, each drawing may show an orthogonal coordinate system defined by an X-axis, a Y-axis, and a Z-axis.
[Outline of laser processing device and laser processing]

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6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。 Figure 1 is a schematic diagram showing the configuration of a laser processing device according to one embodiment. As shown in Figure 1, the laser processing device 1 includes a stage (support unit) 2, an irradiation unit 3, moving units 4 and 5, and a control unit 6. The laser processing device 1 is a device for forming a modified region 12 in an object 11 by irradiating the object 11 with laser light L.

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。 The stage 2 supports the object 11, for example, by holding a film attached to the object 11. The stage 2 is rotatable about an axis parallel to the Z direction. The stage 2 may be movable along both the X direction and the Y direction. The X direction and the Y direction are a first horizontal direction and a second horizontal direction that intersect (are perpendicular to) each other, and the Z direction is a vertical direction.

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の集光領域C(例えば後述する中心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、集光領域Cは、詳細な説明は後述するが、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から所定範囲の領域である。The irradiation unit 3 focuses laser light L, which is transparent to the object 11, and irradiates the object 11. When the laser light L is focused inside the object 11 supported by the stage 2, the laser light L is particularly absorbed in a portion corresponding to the focused area C (e.g., the center Ca described below) of the laser light L, and a modified area 12 is formed inside the object 11. The focused area C, which will be described in detail later, is a position where the beam intensity of the laser light L is highest or an area within a predetermined range from the center of gravity of the beam intensity.

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。The modified region 12 is a region whose density, refractive index, mechanical strength, and other physical properties are different from those of the surrounding unmodified region. Examples of the modified region 12 include a melting treatment region, a crack region, an insulation breakdown region, and a refractive index change region. The modified region 12 can be formed such that a crack extends from the modified region 12 to the incident side of the laser light L and to the opposite side. Such modified region 12 and cracks are used, for example, to cut the object 11.

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に対して集光領域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に対する集光領域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。 As an example, when the stage 2 is moved along the X direction and the focusing area C is moved along the X direction relative to the object 11, multiple modified spots 12s are formed lined up in a row along the X direction. One modified spot 12s is formed by irradiating one pulse of laser light L. A row of modified areas 12 is a collection of multiple modified spots 12s lined up in a row. Adjacent modified spots 12s may be connected to each other or separated from each other depending on the relative moving speed of the focusing area C with respect to the object 11 and the repetition frequency of the laser light L.

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の集光領域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、集光領域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の集光領域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。The moving unit 4 includes a first moving unit 41 that moves the stage 2 in one direction in a plane intersecting (orthogonal) to the Z direction, and a second moving unit 42 that moves the stage 2 in another direction in a plane intersecting (orthogonal) to the Z direction. As an example, the first moving unit 41 moves the stage 2 along the X direction, and the second moving unit 42 moves the stage 2 along the Y direction. The moving unit 4 also rotates the stage 2 around an axis parallel to the Z direction as a rotation axis. The moving unit 5 supports the irradiation unit 3. The moving unit 5 moves the irradiation unit 3 along the X direction, Y direction, and Z direction. When the stage 2 and/or the irradiation unit 3 are moved in a state in which the focusing area C of the laser light L is formed, the focusing area C is moved relative to the object 11. That is, the moving units 4 and 5 move at least one of the stage 2 and the irradiation unit 3 to move the focusing area C of the laser light L relative to the object 11.

制御部6は、ステージ2、照射部3、及び移動部4,5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。 The control unit 6 controls the operation of the stage 2, the irradiation unit 3, and the movement units 4 and 5. The control unit 6 has a processing unit, a memory unit, and an input reception unit (not shown). The processing unit is configured as a computer device including a processor, memory, storage, and a communication device, etc. In the processing unit, the processor executes software (programs) loaded into the memory, etc., and controls the reading and writing of data in the memory and storage, as well as communication by the communication device. The memory unit is, for example, a hard disk, and stores various types of data. The input reception unit is an interface unit that displays various types of information and receives input of various types of information from the user. The input reception unit constitutes a GUI (Graphical User Interface).

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(成形部)7と、集光レンズ33と、4fレンズユニット34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を対象物11に向けて集光する。 Figure 2 is a schematic diagram showing the configuration of the irradiation unit shown in Figure 1. Figure 2 shows a virtual line A indicating the planned laser processing. As shown in Figure 2, the irradiation unit 3 has a light source 31, a spatial light modulator (shaping unit) 7, a condensing lens 33, and a 4f lens unit 34. The light source 31 outputs laser light L, for example, by a pulse oscillation method. Note that the irradiation unit 3 may not have the light source 31 and may be configured to introduce the laser light L from outside the irradiation unit 3. The spatial light modulator 7 modulates the laser light L output from the light source 31. The condensing lens 33 condenses the laser light L modulated by the spatial light modulator 7 and output from the spatial light modulator 7 toward the object 11.

図3に示されるように、4fレンズユニット34は、空間光変調器7から集光レンズ33に向かうレーザ光Lの光路上に配列された一対のレンズ34A,34Bを有している。一対のレンズ34A,34Bは、空間光変調器7の変調面7aと集光レンズ33の入射瞳面(瞳面)33a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。これにより、空間光変調器7の変調面7aでのレーザ光Lの像(空間光変調器7において変調されたレーザ光Lの像)が、集光レンズ33の入射瞳面33aに転像(結像)される。なお、図中のFsはフーリエ面を示す。3, the 4f lens unit 34 has a pair of lenses 34A, 34B arranged on the optical path of the laser light L traveling from the spatial light modulator 7 to the condenser lens 33. The pair of lenses 34A, 34B constitute a double-telecentric optical system in which the modulation surface 7a of the spatial light modulator 7 and the entrance pupil surface (pupil surface) 33a of the condenser lens 33 are in an imaging relationship. As a result, the image of the laser light L on the modulation surface 7a of the spatial light modulator 7 (the image of the laser light L modulated by the spatial light modulator 7) is transferred (imaged) on the entrance pupil surface 33a of the condenser lens 33. Note that Fs in the figure indicates the Fourier plane.

図4に示されるように、空間光変調器7は、反射型液晶(LCOS:Liquid Crystal on Silicon)の空間光変調器(SLM:Spatial Light Modulator)である。空間光変調器7は、半導体基板71上に、駆動回路層72、画素電極層73、反射膜74、配向膜75、液晶層76、配向膜77、透明導電膜78及び透明基板79がこの順序で積層されることで、構成されている。As shown in Fig. 4, the spatial light modulator 7 is a reflective liquid crystal (LCOS: Liquid Crystal on Silicon) spatial light modulator (SLM: Spatial Light Modulator). The spatial light modulator 7 is configured by stacking a drive circuit layer 72, a pixel electrode layer 73, a reflective film 74, an alignment film 75, a liquid crystal layer 76, an alignment film 77, a transparent conductive film 78, and a transparent substrate 79 in this order on a semiconductor substrate 71.

半導体基板71は、例えば、シリコン基板である。駆動回路層72は、半導体基板71上において、アクティブ・マトリクス回路を構成している。画素電極層73は、半導体基板71の表面に沿ってマトリックス状に配列された複数の画素電極73aを含んでいる。各画素電極73aは、例えば、アルミニウム等の金属材料によって形成されている。各画素電極73aには、駆動回路層72によって電圧が印加される。 The semiconductor substrate 71 is, for example, a silicon substrate. The drive circuit layer 72 forms an active matrix circuit on the semiconductor substrate 71. The pixel electrode layer 73 includes a plurality of pixel electrodes 73a arranged in a matrix along the surface of the semiconductor substrate 71. Each pixel electrode 73a is formed of, for example, a metal material such as aluminum. A voltage is applied to each pixel electrode 73a by the drive circuit layer 72.

反射膜74は、例えば、誘電体多層膜である。配向膜75は、液晶層76における反射膜74側の表面に設けられており、配向膜77は、液晶層76における反射膜74とは反対側の表面に設けられている。各配向膜75,77は、例えば、ポリイミド等の高分子材料によって形成されており、各配向膜75,77における液晶層76との接触面には、例えば、ラビング処理が施されている。配向膜75,77は、液晶層76に含まれる液晶分子76aを一定方向に配列させる。The reflective film 74 is, for example, a dielectric multilayer film. The alignment film 75 is provided on the surface of the liquid crystal layer 76 on the reflective film 74 side, and the alignment film 77 is provided on the surface of the liquid crystal layer 76 opposite the reflective film 74. Each alignment film 75, 77 is formed of, for example, a polymer material such as polyimide, and the contact surface of each alignment film 75, 77 with the liquid crystal layer 76 is subjected to, for example, a rubbing treatment. The alignment films 75, 77 align the liquid crystal molecules 76a contained in the liquid crystal layer 76 in a certain direction.

透明導電膜78は、透明基板79における配向膜77側の表面に設けられており、液晶層76等を挟んで画素電極層73と向かい合っている。透明基板79は、例えば、ガラス基板である。透明導電膜78は、例えば、ITO等の光透過性且つ導電性材料によって形成されている。透明基板79及び透明導電膜78は、レーザ光Lを透過させる。The transparent conductive film 78 is provided on the surface of the transparent substrate 79 on the alignment film 77 side, and faces the pixel electrode layer 73 with the liquid crystal layer 76 and the like sandwiched therebetween. The transparent substrate 79 is, for example, a glass substrate. The transparent conductive film 78 is formed of, for example, a light-transmitting and conductive material such as ITO. The transparent substrate 79 and the transparent conductive film 78 transmit the laser light L.

以上のように構成された空間光変調器7では、変調パターンを示す信号が制御部6から駆動回路層72に入力されると、当該信号に応じた電圧が各画素電極73aに印加され、各画素電極73aと透明導電膜78との間に電界が形成される。当該電界が形成されると、液晶層76において、各画素電極73aに対応する領域ごとに液晶分子76aの配列方向が変化し、各画素電極73aに対応する領域ごとに屈折率が変化する。この状態が、液晶層76に変調パターンが表示された状態である。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。In the spatial light modulator 7 configured as described above, when a signal indicating a modulation pattern is input from the control unit 6 to the drive circuit layer 72, a voltage corresponding to the signal is applied to each pixel electrode 73a, and an electric field is formed between each pixel electrode 73a and the transparent conductive film 78. When this electric field is formed, the arrangement direction of the liquid crystal molecules 76a in the liquid crystal layer 76 changes for each region corresponding to each pixel electrode 73a, and the refractive index changes for each region corresponding to each pixel electrode 73a. This state is the state in which the modulation pattern is displayed on the liquid crystal layer 76. The modulation pattern is for modulating the laser light L.

すなわち、液晶層76に変調パターンが表示された状態で、レーザ光Lが、外部から透明基板79及び透明導電膜78を介して液晶層76に入射し、反射膜74で反射されて、液晶層76から透明導電膜78及び透明基板79を介して外部に出射させられると、液晶層76に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、液晶層76に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。なお、図3に示された変調面7aは、例えば液晶層76である。That is, when the laser light L is incident on the liquid crystal layer 76 from the outside through the transparent substrate 79 and the transparent conductive film 78 with the modulation pattern displayed on the liquid crystal layer 76, reflected by the reflective film 74, and emitted from the liquid crystal layer 76 to the outside through the transparent conductive film 78 and the transparent substrate 79, the laser light L is modulated according to the modulation pattern displayed on the liquid crystal layer 76. In this way, the spatial light modulator 7 allows modulation of the laser light L (e.g., modulation of the intensity, amplitude, phase, polarization, etc. of the laser light L) by appropriately setting the modulation pattern to be displayed on the liquid crystal layer 76. The modulation surface 7a shown in FIG. 3 is, for example, the liquid crystal layer 76.

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及び4fレンズユニット34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、その集光領域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、集光領域Cを対象物11に対して相対移動させることにより、集光領域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。
[斜め亀裂形成に関する知見の説明]
As described above, the laser light L output from the light source 31 is incident on the condenser lens 33 via the spatial light modulator 7 and the 4f lens unit 34, and is condensed by the condenser lens 33 inside the object 11, thereby forming the modified region 12 and cracks extending from the modified region 12 in the object 11 in the condensed region C. Furthermore, the control unit 6 controls the moving units 4 and 5 to move the condensed region C relative to the object 11, thereby forming the modified region 12 and cracks along the movement direction of the condensed region C.
[Explanation of findings regarding oblique crack formation]

ここで、このときの集光領域Cの相対移動の方向(加工進行方向)をX方向とする。また、対象物11におけるレーザ光Lの入射面である第1面11aに交差(直交)する方向をZ方向とする。また、X方向及びZ方向に交差(直交)する方向をY方向とする。X方向及びY方向は第1面11aに沿った方向である。なお、Z方向は、集光レンズ33の光軸、集光レンズ33を介して対象物11に向けて集光されるレーザ光Lの光軸として規定されてもよい。Here, the direction of relative movement of the focusing area C at this time (machining progress direction) is defined as the X direction. The direction intersecting (orthogonal) with the first surface 11a, which is the incident surface of the laser light L in the object 11, is defined as the Z direction. The direction intersecting (orthogonal) with the X direction and the Z direction is defined as the Y direction. The X direction and the Y direction are directions along the first surface 11a. The Z direction may be defined as the optical axis of the focusing lens 33, the optical axis of the laser light L focused toward the object 11 via the focusing lens 33.

図5に示されるように、加工進行方向であるX方向に交差する交差面(Y方向及びZ方向を含むYZ面S)内において、Z方向及びY方向に対して傾斜するラインRA(ここではY方向から所定の角度θをもって傾斜するラインRA)に沿って斜めに亀裂を形成する要求がある。このような斜め亀裂形成に対する本発明者の知見について、加工例を示しながら説明する。As shown in Figure 5, there is a demand for forming a diagonal crack along a line RA inclined with respect to the Z and Y directions (here, a line RA inclined at a predetermined angle θ from the Y direction) in an intersecting plane (YZ plane S including the Y and Z directions) that intersects with the X direction, which is the processing progress direction. The inventor's findings regarding such diagonal crack formation will be explained with reference to a processing example.

ここでは、改質領域12として改質領域12a,12bを形成する。これにより、改質領域12aから延びる亀裂13aと、改質領域12bから延びる亀裂13bとをつなげて、ラインRAに沿って斜めに延びる亀裂13を形成する。ここでは、まず、図6に示されるように、対象物11における第1面11aをレーザ光Lの入射面としつつ集光領域C1を形成する。一方、集光領域C1よりも第1面11a側において、第1面11aをレーザ光Lの入射面としつつ集光領域C2を形成する。このとき、集光領域C2は、集光領域C1よりもZ方向に距離Szだけシフトされており、且つ、集光領域C1よりもY方向に距離Syだけシフトされている。距離Sz及び距離Syは、一例として、ラインRAの傾きに対応する。Here, modified regions 12a and 12b are formed as modified region 12. As a result, crack 13a extending from modified region 12a and crack 13b extending from modified region 12b are connected to form crack 13 extending obliquely along line RA. Here, first, as shown in FIG. 6, a focusing region C1 is formed with the first surface 11a of object 11 as the incident surface of laser light L. On the other hand, a focusing region C2 is formed on the first surface 11a side of focusing region C1 with the first surface 11a as the incident surface of laser light L. At this time, focusing region C2 is shifted by distance Sz in the Z direction from focusing region C1, and shifted by distance Sy in the Y direction from focusing region C1. Distance Sz and distance Sy correspond to the inclination of line RA, as an example.

他方、図7に示されるように、空間光変調器7を用いてレーザ光Lを変調することにより、集光領域C(少なくとも集光領域C2)のYZ面S内でのビーム形状を、少なくとも集光領域Cの中心Caよりも第1面11a側において、Z方向に対してシフトの方向(ここではY方向の負側)に傾斜する傾斜形状とする。図7の例では、中心Caよりも第1面11a側において、Z方向に対してY方向の負側に傾斜すると共に、中心Caよりも第1面11aと反対側においても、Z方向に対してY方向の負側に傾斜する弧形状とされている。なお、YZ面S内における集光領域Cのビーム形状とは、YZ面S内における集光領域Cでのレーザ光Lの強度分布である。On the other hand, as shown in FIG. 7, by modulating the laser light L using the spatial light modulator 7, the beam shape in the YZ plane S of the focusing area C (at least the focusing area C2) is made into an inclined shape that is inclined in the shift direction (here, the negative side of the Y direction) with respect to the Z direction at least on the first surface 11a side from the center Ca of the focusing area C. In the example of FIG. 7, the beam shape is inclined to the negative side of the Y direction with respect to the Z direction on the first surface 11a side from the center Ca, and is also inclined to the negative side of the Y direction with respect to the Z direction on the opposite side of the first surface 11a from the center Ca. Note that the beam shape of the focusing area C in the YZ plane S is the intensity distribution of the laser light L in the focusing area C in the YZ plane S.

このように、少なくとも2つの集光領域C1,C2をY方向にシフトさせると共に、少なくとも集光領域C2(ここでは集光領域C1,C2の両方)のビーム形状を傾斜形状とすることにより、図9の(a)に示されるように、斜めに伸びる亀裂13を形成することができる。なお、例えば空間光変調器7の変調パターンの制御によって、レーザ光Lを分岐することにより集光領域C1,C2を同時に形成して改質領域12及び亀裂13の形成を行ってもよいし(多焦点加工)、集光領域C1の形成により改質領域12a及び亀裂13aを形成した後に、集光領域C2の形成により改質領域12b及び亀裂13bを形成するようにしてもよい(シングルパス加工)。In this way, by shifting at least two light collection areas C1 and C2 in the Y direction and tilting the beam shape of at least the light collection area C2 (here, both light collection areas C1 and C2), it is possible to form a crack 13 extending obliquely, as shown in (a) of Fig. 9. Note that, for example, by controlling the modulation pattern of the spatial light modulator 7, the light collection areas C1 and C2 may be simultaneously formed by branching the laser light L to form the modified area 12 and the crack 13 (multi-focus processing), or after forming the modified area 12a and the crack 13a by forming the light collection area C1, the modified area 12b and the crack 13b may be formed by forming the light collection area C2 (single-pass processing).

また、集光領域C1と集光領域C2との間に別の集光領域を形成することにより、図9の(b)に示されるように、改質領域12aと改質領域12bとの間に別の改質領域12cを介在させ、より長く斜めに伸びる亀裂13を形成してもよい。 In addition, by forming another light collection region between light collection region C1 and light collection region C2, as shown in (b) of Figure 9, another modified region 12c can be interposed between modified region 12a and modified region 12b, thereby forming a longer, diagonally extending crack 13.

引き続いて、集光領域CのYZ面S内でのビーム形状を傾斜形状とするための知見について説明する。まず、集光領域Cの定義について具体的に説明する。ここでは、集光領域Cとは、中心Caから所定範囲(例えばZ方向について中心Caから±25μmの範囲)の領域である。中心Caは、上述したように、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。ビーム強度の重心位置は、例えば、レーザ光Lを分岐させるための変調パターンといったようなレーザ光Lの光軸をシフトさせる変調パターンによる変調が行われていない状態でのレーザ光Lの光軸上で、ビーム強度の重心が位置する位置である。ビーム強度が最も高くなる位置やビーム強度の重心は、以下のように取得できる。すなわち、レーザ光Lの出力を対象物11に改質領域12が形成されない程度に(加工閾値よりも)低くした状態で、対象物11にレーザ光Lを照射する。これと共に、対象物11のレーザ光Lの入射面と反対側の面(ここでは第2面11b)からのレーザ光Lの反射光を、例えば図15に示されるZ方向の複数の位置F1~F7についてカメラで撮像する。これにより、得られた画像に基づいてビーム強度の最も高くなる位置や重心を取得できる。なお、改質領域12は、この中心Ca付近で形成される。 Next, the knowledge for making the beam shape in the YZ plane S of the light collection area C into an inclined shape will be described. First, the definition of the light collection area C will be specifically described. Here, the light collection area C is an area within a predetermined range from the center Ca (for example, a range of ±25 μm from the center Ca in the Z direction). As described above, the center Ca is the position where the beam intensity is highest, or the position of the center of gravity of the beam intensity. The position of the center of gravity of the beam intensity is the position where the center of gravity of the beam intensity is located on the optical axis of the laser light L in a state where modulation is not performed by a modulation pattern that shifts the optical axis of the laser light L, such as a modulation pattern for branching the laser light L. The position where the beam intensity is highest or the center of gravity of the beam intensity can be obtained as follows. That is, the laser light L is irradiated to the object 11 in a state where the output of the laser light L is lowered to a degree (lower than the processing threshold) such that the modified area 12 is not formed in the object 11. At the same time, the reflected light of the laser light L from the surface of the object 11 opposite to the incident surface of the laser light L (here, the second surface 11b) is captured by a camera at a number of positions F1 to F7 in the Z direction shown in Fig. 15. This makes it possible to obtain the position where the beam intensity is highest and the center of gravity based on the obtained images. The modified region 12 is formed near this center Ca.

集光領域Cでのビーム形状を傾斜形状とするためには、変調パターンをオフセットさせる方法がある。より具体的には、空間光変調器7には、波面の歪を補正するための歪補正パターン、レーザ光を分岐するためのグレーティングパターン、スリットパターン、非点収差パターン、コマ収差パターン、及び、球面収差補正パターン等の種々のパターンが表示される(これらが重畳されたパターンが表示される)。このうち、図8に示されるように、球面収差補正パターンPsをオフセットさせることにより、集光領域Cのビーム形状を調整可能である。In order to make the beam shape in the light-collecting region C an inclined shape, there is a method of offsetting the modulation pattern. More specifically, the spatial light modulator 7 displays various patterns such as a distortion correction pattern for correcting wavefront distortion, a grating pattern for branching the laser light, a slit pattern, an astigmatism pattern, a coma aberration pattern, and a spherical aberration correction pattern (a pattern in which these are superimposed is displayed). Of these, as shown in FIG. 8, the beam shape in the light-collecting region C can be adjusted by offsetting the spherical aberration correction pattern Ps.

図8の例では、変調面7aにおいて、球面収差補正パターンPsの中心Pcを、レーザ光Lの(ビームスポットの)中心Lcに対して、Y方向の負側にオフセット量Oy1だけオフセットさせている。上述したように、変調面7aは、4fレンズユニット34によって、集光レンズ33の入射瞳面33aに転像される。したがって、変調面7aにおけるオフセットは、入射瞳面33aでは、Y方向の正側へのオフセットになる。すなわち、入射瞳面33aでは、球面収差補正パターンPsの中心Pcは、レーザ光Lの中心Lc、及び入射瞳面33aの中心(ここでは、中心Lcと一致している)からY方向の正側にオフセット量Oy2だけオフセットされる。8, in the modulation plane 7a, the center Pc of the spherical aberration correction pattern Ps is offset by an offset amount Oy1 to the negative side in the Y direction with respect to the center Lc (of the beam spot) of the laser light L. As described above, the modulation plane 7a is transferred to the entrance pupil plane 33a of the focusing lens 33 by the 4f lens unit 34. Therefore, the offset in the modulation plane 7a becomes an offset to the positive side in the Y direction on the entrance pupil plane 33a. That is, on the entrance pupil plane 33a, the center Pc of the spherical aberration correction pattern Ps is offset by an offset amount Oy2 to the positive side in the Y direction from the center Lc of the laser light L and the center of the entrance pupil plane 33a (here, coinciding with the center Lc).

このように、球面収差補正パターンPsをオフセットさせることにより、レーザ光Lの集光領域Cのビーム形状が、図7に示されるように弧状の傾斜形状に変形される。以上のように球面収差補正パターンPsをオフセットさせることは、レーザ光Lに対してコマ収差を与えることに相当する。したがって、空間光変調器7の変調パターンに、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含ませることにより、集光領域Cのビーム形状を傾斜形状としてもよい。なお、コマ収差パターンとしては、Zernikeの多項式の9項(3次のコマ収差のY成分)に相当するパターンであって、Y方向にコマ収差が発生するパターンを使用することができる。In this way, by offsetting the spherical aberration correction pattern Ps, the beam shape of the focusing area C of the laser light L is deformed into an arc-shaped inclined shape as shown in FIG. 7. Offsetting the spherical aberration correction pattern Ps as described above is equivalent to imparting coma aberration to the laser light L. Therefore, the beam shape of the focusing area C may be made into an inclined shape by including a coma aberration pattern for imparting coma aberration to the laser light L in the modulation pattern of the spatial light modulator 7. Note that as the coma aberration pattern, a pattern equivalent to the ninth term of the Zernike polynomial (the Y component of the third-order coma aberration) and in which coma aberration occurs in the Y direction can be used.

引き続いて、対象物11の結晶性と亀裂13との関係についての知見を説明する。図10は、対象物の模式的な平面図である。ここでは、対象物11は、シリコンウェハ(t775μm、<100>、1Ω・cm)であり、ノッチ11dが形成されている。この対象物11に対して、加工進行方向であるX方向を0°(110)面に合わせた第1加工例を図11の(a)に示し、X方向を15°に合わせた第2加工例を図11の(b)に示し、30°に合わせた別加工例を図12の(a)に示し、45°(100)面に合わせた第4加工例を図12の(b)に示す。各加工例においては、YZ面S内におけるラインRAのY方向からの角度θを71°としている。Next, the findings regarding the relationship between the crystallinity of the object 11 and the crack 13 will be described. FIG. 10 is a schematic plan view of the object. Here, the object 11 is a silicon wafer (t 775 μm, <100>, 1 Ω·cm), and a notch 11d is formed. For this object 11, a first processing example in which the X direction, which is the processing progress direction, is aligned with the 0° (110) plane is shown in FIG. 11(a), a second processing example in which the X direction is aligned with 15° is shown in FIG. 11(b), another processing example in which it is aligned with 30° is shown in FIG. 12(a), and a fourth processing example in which it is aligned with the 45° (100) plane is shown in FIG. 12(b). In each processing example, the angle θ of the line RA from the Y direction in the YZ plane S is set to 71°.

また、各加工例では、第1パスとして集光領域C1をX方向に相対移動させて改質領域12a及び亀裂13aを形成した後に、第2パスとして集光領域C2をX方向に相対移動させて改質領域12b及び亀裂13bを形成するシングルパス加工としている。第1パス及び第2パスの加工条件は以下のとおりとした。なお、以下のCPは集光補正の強度を示したものであり、コマ(LBAオフセットY)は、球面収差補正パターンPsのY方向へのオフセット量を空間光変調器7のピクセル単位で示したものである。 In each processing example, the light collection area C1 is moved relatively in the X direction in the first pass to form the modified area 12a and the crack 13a, and then the light collection area C2 is moved relatively in the X direction in the second pass to form the modified area 12b and the crack 13b, in a single pass processing. The processing conditions for the first and second passes are as follows. Note that CP below indicates the strength of the light collection correction, and coma (LBA offset Y) indicates the offset amount of the spherical aberration correction pattern Ps in the Y direction in pixel units of the spatial light modulator 7.

<第1パス>
Z方向位置:161μm
CP:-18
出力:2W
速度:530mm/s
周波数:80kHz
コマ(LBAオフセットY):-5
Y方向位置:0
<First pass>
Z direction position: 161μm
CP: -18
Output: 2W
Speed: 530 mm/s
Frequency: 80kHz
Frame (LBA offset Y): -5
Y direction position: 0

<第2パス>
Z方向位置:151μm
CP:-18
出力:2W
速度:530mm/s
周波数80kHz
コマ(LBAオフセットY):-5
Y方向位置:0.014mm
<Second pass>
Z direction position: 151μm
CP: -18
Output: 2W
Speed: 530 mm/s
Frequency: 80kHz
Frame (LBA offset Y): -5
Y direction position: 0.014mm

図11及び図12に示されるように、いずれの場合であっても、Y方向に対して71°で傾斜するラインRAに沿って亀裂13を形成することができた。すなわち、対象物11における主要劈開面である(110)面、(111)面、及び、(100)面等の影響に依らず、すなわち、対象物11の結晶構造に依らずに、所望のラインRAに沿って斜めに延びる亀裂13を形成することができた。11 and 12, in either case, a crack 13 could be formed along a line RA inclined at 71° to the Y direction. That is, regardless of the influence of the (110) plane, (111) plane, and (100) plane, which are the main cleavage planes in the object 11, that is, regardless of the crystal structure of the object 11, a crack 13 extending obliquely along the desired line RA could be formed.

なお、このように斜めに延びる亀裂13を形成するためのビーム形状の制御は、上記の例に限定されない。引き続いて、ビーム形状を傾斜形状とするための別の例について説明する。図13の(a)に示されるように、加工進行方向であるX方向に沿った軸線Axに対して非対称な変調パターンPG1によってレーザ光Lを変調し、集光領域Cのビーム形状を傾斜形状としてもよい。変調パターンPG1は、Y方向におけるレーザ光Lのビームスポットの中心Lcを通るX方向に沿った軸線AxよりもY方向の負側にグレーティングパターンGaを含むと共に、軸線AxよりもY方向の正側に非変調領域Baを含む。換言すれば、変調パターンPG1は、軸線AxよりもY方向の正側のみにグレーティングパターンGaが含まれる。なお、図13の(b)は、図13の(a)の変調パターンPG1を集光レンズ33の入射瞳面33aに対応するように反転させたものである。 Note that the control of the beam shape for forming the crack 13 extending obliquely in this manner is not limited to the above example. Next, another example for making the beam shape an inclined shape will be described. As shown in (a) of FIG. 13, the laser light L may be modulated by a modulation pattern PG1 asymmetric with respect to the axis Ax along the X direction, which is the processing progress direction, to make the beam shape of the focused area C an inclined shape. The modulation pattern PG1 includes a grating pattern Ga on the negative side of the Y direction from the axis Ax along the X direction passing through the center Lc of the beam spot of the laser light L in the Y direction, and includes a non-modulated area Ba on the positive side of the axis Ax in the Y direction. In other words, the modulation pattern PG1 includes a grating pattern Ga only on the positive side of the axis Ax in the Y direction. Note that (b) of FIG. 13 is a modulation pattern PG1 in (a) of FIG. 13 inverted to correspond to the entrance pupil surface 33a of the focusing lens 33.

図14の(a)は、集光レンズ33の入射瞳面33aにおけるレーザ光Lの強度分布を示す。図14の(a)に示されるように、このような変調パターンPG1を用いることにより、空間光変調器7に入射したレーザ光LのうちのグレーティングパターンGaにより変調された部分が集光レンズ33の入射瞳面33aに入射しなくなる。この結果、図14の(b)及び図15に示されるように、YZ面S内における集光領域Cのビーム形状を、その全体がZ方向に対して一方向に傾斜した傾斜形状とすることができる。 Figure 14 (a) shows the intensity distribution of the laser light L on the entrance pupil plane 33a of the focusing lens 33. As shown in Figure 14 (a), by using such a modulation pattern PG1, the portion of the laser light L incident on the spatial light modulator 7 that is modulated by the grating pattern Ga does not enter the entrance pupil plane 33a of the focusing lens 33. As a result, as shown in Figure 14 (b) and Figure 15, the beam shape of the focusing region C in the YZ plane S can be made into an inclined shape in which the entire beam shape is inclined in one direction with respect to the Z direction.

すなわち、この場合には、集光領域Cのビーム形状が、集光領域Cの中心Caよりも第1面11a側において、Z方向に対してY方向の負側に傾斜する共に、集光領域Cの中心Caよりも第1面11aと反対側において、Z方向に対してY方向の正側に傾斜することとなる。なお、図15の(b)の各図は、図15の(a)に示されたZ方向の各位置F1~F7におけるレーザ光LのXY面内の強度分布を示し、カメラによる実際の観測結果である。集光領域Cのビーム形状をこのように制御した場合であっても、上記の例と同様に、斜めに伸びる亀裂13を形成できる。That is, in this case, the beam shape of the light collection area C is inclined toward the negative Y direction with respect to the Z direction on the first surface 11a side from the center Ca of the light collection area C, and is inclined toward the positive Y direction with respect to the Z direction on the opposite side of the first surface 11a from the center Ca of the light collection area C. Note that each diagram in FIG. 15(b) shows the intensity distribution in the XY plane of the laser light L at each position F1 to F7 in the Z direction shown in FIG. 15(a), and is the actual observation result by a camera. Even when the beam shape of the light collection area C is controlled in this way, a crack 13 extending obliquely can be formed, as in the above example.

さらに、軸線Axに対して非対称な変調パターンとしては、図16に示される変調パターンPG2,PG3,PG4を採用することもできる。変調パターンPG2は、軸線AxよりもY方向の負側において、軸線Axから離れる方向に順に配列された非変調領域Ba及びグレーティングパターンGaを含み、軸線AxよりもY方向の正側に非変調領域Baを含む。すなわち、変調パターンPG2は、軸線AxよりもY方向の負側の領域の一部にグレーティングパターンGaを含む。 Modulation patterns PG2, PG3, and PG4 shown in Fig. 16 can also be used as modulation patterns asymmetric with respect to the axis Ax. Modulation pattern PG2 includes non-modulation region Ba and grating pattern Ga arranged in order in a direction away from the axis Ax on the negative side of the Y direction from the axis Ax, and includes non-modulation region Ba on the positive side of the Y direction from the axis Ax. In other words, modulation pattern PG2 includes grating pattern Ga in a part of the region on the negative side of the Y direction from the axis Ax.

変調パターンPG3は、軸線AXよりもY方向の負側において、軸線Axから離れる方向に順に配列された非変調領域Ba及びグレーティングパターンGaを含むと共に、軸線AxよりもY方向の正側においても、軸線Axから離れる方向に順に配列された非変調領域Ba及びグレーティングパターンGaを含む。変調パターンPG3では、軸線AxよりもY方向の正側とY方向の負側とで、非変調領域Ba及びグレーティングパターンGaの割合を異ならせることで(Y方向の負側で相対的に非変調領域Baが狭くされることで)、軸線Axに対して非対称とされている。The modulation pattern PG3 includes non-modulated regions Ba and grating patterns Ga arranged in sequence away from the axis Ax on the negative side of the axis AX in the Y direction, and also includes non-modulated regions Ba and grating patterns Ga arranged in sequence away from the axis Ax on the positive side of the axis Ax in the Y direction. The modulation pattern PG3 is asymmetric with respect to the axis Ax by varying the proportions of non-modulated regions Ba and grating patterns Ga between the positive side of the axis Ax in the Y direction and the negative side of the Y direction (by making the non-modulated regions Ba relatively narrower on the negative side of the Y direction).

変調パターンPG4は、変調パターンPG2と同様に、軸線AxよりもY方向の負側の領域の一部にグレーティングパターンGaを含む。変調パターンPG4では、さらに、X方向についても、グレーティングパターンGaが設けられた領域が一部とされている。すなわち、変調パターンPG4では、軸線AxよりもY方向の負側の領域において、X方向に順に配列された非変調領域Ba、グレーティングパターンGa、及び、非変調領域Baを含む。ここでは、グレーティングパターンGaは、X方向におけるレーザ光Lのビームスポットの中心Lcを通るY方向に沿った軸線Ayを含む領域に配置されている。 Modulation pattern PG4, like modulation pattern PG2, includes a grating pattern Ga in a portion of the region on the negative side of the axis Ax in the Y direction. In modulation pattern PG4, the region in which grating pattern Ga is provided is also a portion in the X direction. That is, modulation pattern PG4 includes non-modulation region Ba, grating pattern Ga, and non-modulation region Ba arranged in order in the X direction in the region on the negative side of the axis Ax in the Y direction. Here, grating pattern Ga is arranged in a region including axis Ay along the Y direction passing through center Lc of the beam spot of laser light L in the X direction.

以上のいずれの変調パターンPG2~PG4によっても、集光領域Cのビーム形状を、少なくとも中心Caよりも第1面11a側においてZ方向に対してY方向の負側に傾斜する傾斜形状とすることができる。すなわち、集光領域Cのビーム形状を、少なくとも中心Caよりも第1面11a側においてZ方向に対してY方向の負側に傾斜するように制御するためには、変調パターンPG1~PG4のように、或いは、変調パターンPG1~PG4に限らず、グレーティングパターンGaを含む非対称な変調パターンを用いることができる。 With any of the above modulation patterns PG2 to PG4, the beam shape of the light collection area C can be made to be an inclined shape that is inclined to the negative side of the Y direction with respect to the Z direction at least on the first surface 11a side from the center Ca. In other words, in order to control the beam shape of the light collection area C to be inclined to the negative side of the Y direction with respect to the Z direction at least on the first surface 11a side from the center Ca, it is possible to use an asymmetric modulation pattern such as modulation patterns PG1 to PG4 or including a grating pattern Ga, not limited to modulation patterns PG1 to PG4.

さらに、集光領域Cのビーム形状を傾斜形状とするための非対称な変調パターンとしては、グレーティングパターンGaを利用するものに限定されない。図17は、非対称な変調パターンの別の例を示す図である。図17の(a)に示されるように、変調パターンPEは、軸線AxよりもY方向の負側に楕円パターンEwを含むと共に、軸線AxよりもY方向の正側に楕円パターンEsを含む。なお、図17の(b)は、図17の(a)の変調パターンPEを集光レンズ33の入射瞳面33aに対応するように反転させたものである。 Furthermore, the asymmetric modulation pattern for making the beam shape of the focusing area C into an inclined shape is not limited to one that uses a grating pattern Ga. Figure 17 is a diagram showing another example of an asymmetric modulation pattern. As shown in (a) of Figure 17, the modulation pattern PE includes an elliptical pattern Ew on the negative side of the axis Ax in the Y direction, and an elliptical pattern Es on the positive side of the axis Ax in the Y direction. Note that (b) of Figure 17 is the modulation pattern PE of (a) of Figure 17 inverted to correspond to the entrance pupil surface 33a of the focusing lens 33.

図17の(c)に示されるように、楕円パターンEw,Esは、いずれも、X方向及びY方向を含むXY面における集光領域Cのビーム形状を、X方向を長手方向とする楕円形状とするためのパターンである。ただし、楕円パターンEwと楕円パターンEsとでは変調の強度が異なる。より具体的には、楕円パターンEsによる変調の強度が楕円パターンEwによる変調の強度よりも大きくされている。すなわち、楕円パターンEsによって変調されたレーザ光Lが形成する集光領域Csが、楕円パターンEwによって変調されたレーザ光Lが形成する集光領域CwよりもX方向に長い楕円形状となるようにされている。ここでは、軸線AxよりもY方向の負側に相対的に強い楕円パターンEsが配置されている。As shown in FIG. 17(c), the elliptical patterns Ew and Es are both patterns for making the beam shape of the focusing area C in the XY plane including the X and Y directions an elliptical shape with the X direction as the longitudinal direction. However, the modulation strength is different between the elliptical patterns Ew and Es. More specifically, the modulation strength by the elliptical pattern Es is made greater than the modulation strength by the elliptical pattern Ew. That is, the focusing area Cs formed by the laser light L modulated by the elliptical pattern Es is made to have an elliptical shape longer in the X direction than the focusing area Cw formed by the laser light L modulated by the elliptical pattern Ew. Here, a relatively strong elliptical pattern Es is arranged on the negative side of the Y direction from the axis Ax.

図18の(a)に示されるように、このような変調パターンPEを用いることにより、YZ面S内における集光領域Cのビーム形状を、中心Caよりも第1面11a側においてZ方向に対してY方向の負側に傾斜する傾斜形状とすることができる。特に、この場合には、YZ面S内における集光領域Cのビーム形状が、中心Caよりも第1面11aと反対側においてもZ方向に対してY方向の負側に傾斜することとなり、全体として弧状となる。なお、図18の(b)の各図は、図18の(a)に示されたZ方向の各位置H1~F8におけるレーザ光LのXY面内の強度分布を示し、カメラによる実際の観測結果である。 As shown in FIG. 18(a), by using such a modulation pattern PE, the beam shape of the focusing area C in the YZ plane S can be made to be an inclined shape that is inclined to the negative Y direction with respect to the Z direction on the first surface 11a side from the center Ca. In particular, in this case, the beam shape of the focusing area C in the YZ plane S is inclined to the negative Y direction with respect to the Z direction even on the side opposite the first surface 11a from the center Ca, and becomes an arc shape overall. Note that each diagram in FIG. 18(b) shows the intensity distribution in the XY plane of the laser light L at each position H1 to F8 in the Z direction shown in FIG. 18(a), and is the actual observation result by a camera.

さらには、集光領域Cのビーム形状を傾斜形状とするための変調パターンは、以上の非対称なパターンに限定されない。一例として、そのような変調パターンとして、図19に示されるように、YZ面S内において複数位置に集光点CIを形成して、複数の集光点CIの全体で(複数の集光点CIを含む)傾斜形状である集光領域Cを形成するように、レーザ光Lを変調するためのパターンが挙げられる。このような変調パターンは一例として、アキシコンレンズパターンに基づいて形成できる。このような変調パターンを用いた場合には、改質領域12自体もYZ面S内において斜めに形成することができる。このため、この場合には、所望する傾斜に応じて正確に斜めの亀裂13を形成できる。一方、このような変調パターンを用いた場合には、上記の他の例と比較して、亀裂13の長さが短くなる傾向がある。したがって、要求に応じて各種の変調パターンを使い分けることにより、所望の加工が可能となる。Furthermore, the modulation pattern for making the beam shape of the focusing area C into an inclined shape is not limited to the above asymmetric pattern. As an example, as shown in FIG. 19, such a modulation pattern may be a pattern for modulating the laser light L so that the focusing points CI are formed at multiple positions in the YZ plane S to form the focusing area C having an inclined shape (including the multiple focusing points CI) as a whole of the multiple focusing points CI. As an example, such a modulation pattern can be formed based on an axicon lens pattern. When such a modulation pattern is used, the modified area 12 itself can also be formed obliquely in the YZ plane S. Therefore, in this case, an oblique crack 13 can be formed accurately according to the desired inclination. On the other hand, when such a modulation pattern is used, the length of the crack 13 tends to be shorter than the other examples described above. Therefore, by using various modulation patterns according to requirements, desired processing is possible.

なお、上記集光点CIは、例えば、非変調のレーザ光が集光される点である。以上のように、本発明者の知見によれば、YZ面S内において少なくとの2つの改質領域12a,12bをY方向及びZ方向にシフトさせ、且つ、YZ面S内において集光領域Cのビーム形状を傾斜形状とすることにより、Z方向に対してY方向に傾斜するように斜めに延びる亀裂13を形成することができるのである。 The focal point CI is, for example, a point at which unmodulated laser light is focused. As described above, according to the inventor's findings, by shifting at least two modified regions 12a, 12b in the Y direction and the Z direction in the YZ plane S and by making the beam shape of the focal region C in the YZ plane S an inclined shape, it is possible to form a crack 13 that extends obliquely so as to be inclined in the Y direction with respect to the Z direction.

なお、ビーム形状の制御に際して、球面収差補正パターンのオフセットを利用する場合、コマ収差パターンを利用する場合、及び、楕円パターンを利用する場合には、回折格子パターンを利用してレーザ光の一部をカットする場合と比較して、高エネルギーでの加工が可能となる。また、これらの場合には、亀裂の形成を重視する場合に有効である。また、コマ収差パターンを利用する場合には、多焦点加工の場合に、一部の集光領域のビーム形状のみを傾斜形状とすることが可能である。さらに、アキシコンレンズパターンを利用する場合は、他のパターンの利用は、他のパターンと比較して改質領域の形成を重視する場合に有効である。
[トリミング加工の一例]
In addition, when controlling the beam shape, if the offset of the spherical aberration correction pattern is used, if the coma aberration pattern is used, or if the elliptical pattern is used, processing with high energy is possible compared to when a diffraction grating pattern is used to cut off part of the laser light. Furthermore, these cases are effective when emphasis is placed on the formation of cracks. Furthermore, when the coma aberration pattern is used, it is possible to make only the beam shape of a part of the focusing area an inclined shape in the case of multi-focus processing. Furthermore, when the axicon lens pattern is used, the use of other patterns is effective compared to other patterns when emphasis is placed on the formation of a modified area.
[Example of trimming]

引き続いて、トリミング加工の一例について説明する。トリミング加工は、対象物11において不要部分を除去する加工である。トリミング加工は、対象物11に集光領域を合わせてレーザ光Lを照射することにより、対象物11に改質領域12を形成するレーザ加工方法を含む。対象物11は、例えば円板状に形成された半導体ウェハを含む。対象物としては特に限定されず、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11の第2面11bには、機能素子(不図示)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。Next, an example of trimming will be described. Trimming is a process for removing unnecessary parts of the object 11. Trimming includes a laser processing method for forming a modified region 12 in the object 11 by irradiating the object 11 with laser light L by aligning the focusing region with the object 11. The object 11 includes, for example, a semiconductor wafer formed in a disk shape. The object is not particularly limited, and may be formed of various materials and may have various shapes. A functional element (not shown) is formed on the second surface 11b of the object 11. The functional element is, for example, a light receiving element such as a photodiode, a light emitting element such as a laser diode, a circuit element such as a memory, etc.

図20及び図21は、加工の対象物を示す図である。図20,21に示されるように、対象物11には、有効領域R及び除去領域Eが設定されている。有効領域Rは、取得する半導体デバイスに対応する部分である。ここでの有効領域Rは、対象物11を厚さ方向から見て中央部分を含む円板状の部分である。除去領域Eは、対象物11における有効領域Rよりも外側の領域である。除去領域Eは、対象物11において有効領域R以外の外縁部分である。ここでの除去領域Eは、有効領域Rを囲う円環状の部分である。除去領域Eは、対象物11を厚さ方向から見て周縁部分(外縁のベベル部)を含む。有効領域R及び除去領域Eの設定は、制御部6において行うことができる。有効領域R及び除去領域Eは、座標指定されたものであってもよい。20 and 21 are diagrams showing an object to be processed. As shown in FIGS. 20 and 21, an effective area R and a removal area E are set in the object 11. The effective area R is a portion corresponding to the semiconductor device to be acquired. The effective area R here is a disk-shaped portion including the central portion when the object 11 is viewed from the thickness direction. The removal area E is a region outside the effective area R in the object 11. The removal area E is the outer edge portion of the object 11 other than the effective area R. The removal area E here is an annular portion surrounding the effective area R. The removal area E includes the peripheral portion (bevel portion of the outer edge) when the object 11 is viewed from the thickness direction. The effective area R and the removal area E can be set in the control unit 6. The effective area R and the removal area E may be specified by coordinates.

ステージ2は、対象物11が載置される支持部である。本実施形態のステージ2には、対象物11の第1面11aをレーザ光入射面側である上側にした状態(第2面11bをステージ2側である下側にした状態)で、対象物11が載置されている。ステージ2は、その中心に設けられた回転軸Cxを有する。回転軸Cxは、Z方向に沿って延びる軸である。ステージ2は、回転軸Cxを中心に回転可能である。ステージ2は、モータ等の公知の駆動装置の駆動力により回転駆動される。 The stage 2 is a support on which the object 11 is placed. In this embodiment, the object 11 is placed on the stage 2 with the first surface 11a of the object 11 facing upward, which is the laser light incident surface side (with the second surface 11b facing downward, which is the stage 2 side). The stage 2 has a rotation axis Cx provided at its center. The rotation axis Cx is an axis that extends along the Z direction. The stage 2 is rotatable around the rotation axis Cx. The stage 2 is rotationally driven by the driving force of a known driving device such as a motor.

照射部3は、ステージ2に載置された対象物11にレーザ光LをZ方向に沿って照射し、当該対象物11の内部に改質領域を形成する。照射部3は、移動部5に取り付けられている。照射部3は、モータ等の公知の駆動装置の駆動力によりZ方向に直線的に移動可能である。照射部3は、モータ等の公知の駆動装置の駆動力によりX方向及びY方向に直線的に移動可能である。The irradiation unit 3 irradiates the object 11 placed on the stage 2 with laser light L along the Z direction to form a modified region inside the object 11. The irradiation unit 3 is attached to the moving unit 5. The irradiation unit 3 can be moved linearly in the Z direction by the driving force of a known driving device such as a motor. The irradiation unit 3 can be moved linearly in the X and Y directions by the driving force of a known driving device such as a motor.

照射部3は、上述したように、空間光変調器7を備えている。空間光変調器7は、レーザ光Lの光軸に垂直な面内における集光領域Cの形状(すなわち、Z方向からみたときの集光領域Cの形状)(以下、「ビーム形状」ともいう)を成形する成形部を構成する。空間光変調器7は、Z方向からみたときのビーム形状が長手方向を有するようにレーザ光Lを成形することができる。例えば空間光変調器7は、ビーム形状を楕円形状とする変調パターンを表示ずることで、ビーム形状を楕円形状へ成形する。As described above, the irradiation unit 3 includes a spatial light modulator 7. The spatial light modulator 7 constitutes a shaping unit that shapes the shape of the focusing area C in a plane perpendicular to the optical axis of the laser light L (i.e., the shape of the focusing area C when viewed from the Z direction) (hereinafter also referred to as the "beam shape"). The spatial light modulator 7 can shape the laser light L so that the beam shape when viewed from the Z direction has a longitudinal direction. For example, the spatial light modulator 7 shapes the beam shape into an elliptical shape by displaying a modulation pattern that makes the beam shape an elliptical shape.

ビーム形状は、楕円形状に限定されず、長尺形状であればよい。ビーム形状は、扁平円形状、長円形状又はトラック形状であってもよい。ビーム形状は、長尺な三角形形状、矩形形状又は多角形形状であってもよい。このようなビーム形状を実現する空間光変調器7の変調パターンは、スリットパターン及び非点パターンの少なくとも何れかを含んでいてもよい。なお、レーザ光Lが非点収差等によって複数の集光領域Cを有する場合、複数の集光領域Cのうち、レーザ光Lの光路における最も上流側の集光領域Cの形状が、本実施形態のビーム形状である(その他のレーザ光において同じ)。ここでの長手方向は、ビーム形状に係る楕円形状の長軸方向であり、楕円長軸方向とも称される。The beam shape is not limited to an ellipse, and may be an elongated shape. The beam shape may be a flattened circle, an ellipse, or a track shape. The beam shape may be an elongated triangle, a rectangle, or a polygon. The modulation pattern of the spatial light modulator 7 that realizes such a beam shape may include at least one of a slit pattern and an astigmatism pattern. In addition, when the laser light L has multiple focusing areas C due to astigmatism or the like, the shape of the focusing area C that is the most upstream in the optical path of the laser light L among the multiple focusing areas C is the beam shape of this embodiment (the same applies to other laser lights). The longitudinal direction here is the major axis direction of the ellipse shape related to the beam shape, and is also referred to as the major axis direction of the ellipse.

ビーム形状は、集光点の形状に限定されず、集光点付近の形状であってもよく、要は、集光領域Cの一部の形状であればよい。例えば、非点収差を有するレーザ光Lの場合、図22の(a)に示されるように、集光点付近におけるレーザ光入射面側の領域では、ビーム形状が長手方向NHを有する。図22の(a)のビーム形状の平面内(集光点付近におけるレーザ光入射面側のZ方向位置での平面内)のビーム強度分布では、長手方向NHに強い強度を持つ分布になっており、ビーム強度の強い方向が長手方向NHと一致している。The beam shape is not limited to the shape of the focal point, but may be the shape near the focal point, and may be the shape of a part of the focal area C. For example, in the case of laser light L having astigmatism, as shown in FIG. 22(a), the beam shape has a longitudinal direction NH in the region on the laser light incident surface side near the focal point. In the beam intensity distribution within the plane of the beam shape in FIG. 22(a) (within the plane at the Z-direction position on the laser light incident surface side near the focal point), the distribution has a strong intensity in the longitudinal direction NH, and the direction of strong beam intensity coincides with the longitudinal direction NH.

非点収差を有するレーザ光Lの場合、図22の(c)に示されるように、集光点付近におけるレーザ光入射面の反対面側の領域では、ビーム形状が、レーザ光入射面側の領域の長手方向NH(図22の(a)参照)に対して垂直な長手方向NH0を有する。図22の(c)のビーム形状の平面内(集光点付近におけるレーザ光入射面の反対面側のZ方向位置での平面内)のビーム強度分布では、長手方向NH0に強い強度を持つ分布になっており、ビーム強度の強い方向が長手方向NH0と一致している。非点収差を有するレーザ光Lの場合、図22の(b)に示されるように、集光点付近におけるレーザ光入射面側とその反対面側との間の領域では、集光領域Cが長手方向を有さずに円形となる。In the case of laser light L having astigmatism, as shown in FIG. 22(c), in the region on the opposite side of the laser light incident surface near the focal point, the beam shape has a longitudinal direction NH0 perpendicular to the longitudinal direction NH of the region on the laser light incident surface side (see FIG. 22(a)). In the beam intensity distribution in the plane of the beam shape in FIG. 22(c) (in the plane at the Z-direction position on the opposite side of the laser light incident surface near the focal point), the distribution has a strong intensity in the longitudinal direction NH0, and the direction of strong beam intensity coincides with the longitudinal direction NH0. In the case of laser light L having astigmatism, as shown in FIG. 22(b), in the region between the laser light incident surface side and its opposite side near the focal point, the focal region C does not have a longitudinal direction and is circular.

このような非点収差を有するレーザ光Lの場合において、本実施形態が対象とする集光領域Cは、集光点付近におけるレーザ光入射面側の領域を含み、本実施形態が対象とするビーム形状は、図22の(a)に示されるビーム形状である。In the case of laser light L having such astigmatism, the focusing region C targeted by this embodiment includes the region on the laser light incident surface side near the focusing point, and the beam shape targeted by this embodiment is the beam shape shown in (a) of Figure 22.

なお、空間光変調器7の変調パターンを調整することによって、集光領域Cにおける図22の(a)に示されるビーム形状となる位置を、所望に制御することができる。例えば、集光点付近におけるレーザ光入射面の反対面側の領域にて図22の(a)に示されるビーム形状を有するように制御することができる。また例えば、集光点付近におけるレーザ光入射面側とその反対面側との間の領域にて図22の(a)に示されるビーム形状を有するように制御することができる。集光領域Cの一部の位置は、特に限定されず、対象物11のレーザ光入射面からその反対面までの間の何れかの位置であればよい。 By adjusting the modulation pattern of the spatial light modulator 7, the position in the focusing region C where the beam shape shown in FIG. 22(a) is obtained can be controlled as desired. For example, the beam shape shown in FIG. 22(a) can be controlled in the region on the opposite side of the laser light incidence surface near the focusing point. Also, for example, the beam shape shown in FIG. 22(a) can be controlled in the region between the laser light incidence surface side and the opposite side near the focusing point. The position of the part of the focusing region C is not particularly limited, and may be any position between the laser light incidence surface of the object 11 and its opposite surface.

また例えば、変調パターンの制御及び/又は機械式機構によるスリット又は楕円光学系を用いた場合、図23の(a)に示されるように、集光点付近におけるレーザ光入射面側の領域では、ビーム形状が長手方向NHを有する。図23の(a)のビーム形状の平面内(集光点付近におけるレーザ光入射面側のZ方向位置での平面内)のビーム強度分布では、長手方向NHに強い強度を持つ分布になっており、ビーム強度の強い方向が長手方向NHと一致している。 For example, when a slit or elliptical optical system using modulation pattern control and/or a mechanical mechanism is used, the beam shape has a longitudinal direction NH in the region on the laser light incidence surface side near the focal point, as shown in (a) of Figure 23. The beam intensity distribution in the plane of the beam shape in (a) of Figure 23 (in the plane at the Z-direction position on the laser light incidence surface side near the focal point) is a distribution with strong intensity in the longitudinal direction NH, and the direction of strong beam intensity coincides with the longitudinal direction NH.

スリット又は楕円光学系を用いた場合、図23の(c)に示されるように、集光点付近におけるレーザ光入射面の反対面側の領域では、ビーム形状が、レーザ光入射面側の領域の長手方向NH(図22の(a)参照)と同じ長手方向NHを有する。図23の(c)のビーム形状の平面内(集光点付近におけるレーザ光入射面の反対面側のZ方向位置での平面内)のビーム強度分布では、長手方向NHに強い強度を持つ分布になっており、ビーム強度の強い方向が長手方向NHと一致している。スリット又は楕円光学系を用いた場合、図23の(b)に示されるように、集光点では、ビーム形状が、レーザ光入射面側の領域の長手方向NH(図23の(a)参照)に対して垂直な長手方向NH0を有する。図23の(b)のビーム形状の平面内(集光点のZ方向位置での平面内)のビーム強度分布では、長手方向NH0に強い強度を持つ分布になっており、ビーム強度の強い方向が長手方向NH0と一致している。 When a slit or elliptical optical system is used, as shown in FIG. 23(c), in the region on the opposite side of the laser light incident surface near the focal point, the beam shape has the same longitudinal direction NH as the longitudinal direction NH of the region on the laser light incident surface side (see FIG. 22(a)). In the beam intensity distribution in the plane of the beam shape in FIG. 23(c) (in the plane at the Z-direction position on the opposite side of the laser light incident surface near the focal point), the distribution has a strong intensity in the longitudinal direction NH, and the direction of strong beam intensity coincides with the longitudinal direction NH. When a slit or elliptical optical system is used, as shown in FIG. 23(b), at the focal point, the beam shape has a longitudinal direction NH0 perpendicular to the longitudinal direction NH of the region on the laser light incident surface side (see FIG. 23(a)). In the beam intensity distribution within the plane of the beam shape in FIG. 23(b) (within the plane at the Z-direction position of the focal point), the distribution has a strong intensity in the longitudinal direction NH0, and the direction of strong beam intensity coincides with the longitudinal direction NH0.

このようなスリット又は楕円光学系を用いた場合には、集光点以外のビーム形状が長手方向を有する形状となり、集光点以外のビーム形状は、本実施形態が対象とするビーム形状である。すなわち、本実施形態が対象とする集光領域Cの一部は、集光点付近におけるレーザ光入射面側の領域を含み、本実施形態が対象とするビーム形状は、図23の(a)に示されるビーム形状である。When such a slit or elliptical optical system is used, the beam shape other than the focal point has a longitudinal direction, and the beam shape other than the focal point is the beam shape that is the subject of this embodiment. That is, a part of the focal region C that is the subject of this embodiment includes the region on the laser light incidence surface side near the focal point, and the beam shape that is the subject of this embodiment is the beam shape shown in (a) of FIG.

トリミング加工では、制御部6は、ステージ2の回転、照射部3からのレーザ光Lの照射、ビーム形状、及び、集光領域Cの移動を制御する。制御部6は、ステージ2の回転量に関する回転情報(以下、「θ情報」ともいう)に基づいて、各種の制御を実行可能である。θ情報は、ステージ2を回転させる駆動装置の駆動量から取得されてもよいし、別途のセンサ等により取得されてもよい。θ情報は、公知の種々の手法により取得することができる。ここでのθ情報は、対象物11が0°方向の位置に位置するときの状態を基準にした回転角度を含む。In trimming processing, the control unit 6 controls the rotation of the stage 2, the irradiation of the laser light L from the irradiation unit 3, the beam shape, and the movement of the light collection area C. The control unit 6 can execute various controls based on rotation information (hereinafter also referred to as "θ information") relating to the amount of rotation of the stage 2. The θ information may be acquired from the drive amount of a drive device that rotates the stage 2, or may be acquired by a separate sensor or the like. The θ information can be acquired by various known methods. The θ information here includes a rotation angle based on a state when the target object 11 is located at a position in the 0° direction.

制御部6は、ステージ2を回転させながら、対象物11におけるラインA(有効領域Rの周縁)に沿った位置に集光領域Cを位置させた状態で、θ情報に基づいて照射部3におけるレーザ光Lの照射の開始及び停止を制御することにより、有効領域Rの周縁に沿って改質領域を形成させる周縁処理を実行する。The control unit 6 rotates the stage 2 while positioning the focusing area C at a position along the line A (the periphery of the effective area R) on the object 11, and controls the start and stop of irradiation of the laser light L in the irradiation unit 3 based on the θ information, thereby performing peripheral processing to form a modified area along the periphery of the effective area R.

制御部6は、ステージ2を回転させずに、除去領域Eにレーザ光Lを照射させると共に、当該レーザ光Lの集光領域Cを移動させることにより、除去領域Eに改質領域を形成させる除去処理を実行する。The control unit 6 performs a removal process to form a modified area in the removal area E by irradiating the laser light L onto the removal area E without rotating the stage 2 and moving the focus area C of the laser light L.

制御部6は、改質領域に含まれる複数の改質スポットのピッチ(加工進行方向に隣接する改質スポットの間隔)が一定になるように、ステージ2の回転、照射部3からのレーザ光Lの照射、並びに、集光領域Cの移動の少なくとも何れかを制御する。The control unit 6 controls at least one of the rotation of the stage 2, the irradiation of the laser light L from the irradiation unit 3, and the movement of the focusing area C so that the pitch (the distance between adjacent modification spots in the processing direction) of the multiple modification spots contained in the modification area is constant.

制御部6は、アライメント用のカメラ(不図示)の撮像画像から、対象物11の回転方向の基準位置(0°方向の位置)及び対象物11の直径を取得する。制御部6は、照射部3がステージ2の回転軸Cx上までX方向に沿って移動できるように、照射部3の移動を制御する。The control unit 6 acquires the reference position (position in the 0° direction) in the rotational direction of the object 11 and the diameter of the object 11 from an image captured by an alignment camera (not shown). The control unit 6 controls the movement of the irradiation unit 3 so that the irradiation unit 3 can move along the X direction to the rotation axis Cx of the stage 2.

次に、トリミング加工の一例について説明する。まず、第1面11aがレーザ光Lの入射面となるように、ステージ2上に対象物11を載置する。対象物11において機能素子が搭載された第2面11b側は、支持基板ないししテープ材が接着されて保護されている。Next, an example of trimming processing will be described. First, the object 11 is placed on the stage 2 so that the first surface 11a is the incident surface of the laser light L. The second surface 11b side of the object 11 on which the functional element is mounted is protected by a support substrate or tape material adhered thereto.

続いて、トリミング加工を実施する。トリミング加工では、制御部6により周縁処理を実行する。具体的には、図24の(a)に示されるように、ステージ2を一定の速さで回転しながら、対象物11における有効領域Rの周縁に沿った位置に集光領域Cを位置させた状態で、θ情報に基づいて照射部3におけるレーザ光Lの照射の開始及び停止を制御する。これにより、図24の(b)及び図24の(c)に示されるように、ラインA(有効領域Rの周縁)に沿って改質領域12を形成する。形成した改質領域12は、改質スポット及び改質スポットから延びる亀裂を含む。 Next, trimming is performed. In trimming, the control unit 6 performs edge processing. Specifically, as shown in FIG. 24(a), while rotating the stage 2 at a constant speed, the start and stop of irradiation of the laser light L in the irradiation unit 3 is controlled based on the θ information with the focusing area C positioned along the edge of the effective area R in the target object 11. This forms a modified area 12 along the line A (edge of the effective area R) as shown in FIG. 24(b) and FIG. 24(c). The formed modified area 12 includes a modified spot and a crack extending from the modified spot.

トリミング加工では、制御部6により除去処理を実行する。具体的には、図25の(a)に示されるように、ステージ2を回転させずに、除去領域Eにおいてレーザ光Lを照射すると共に、照射部3をX方向に沿って移動し、当該レーザ光Lの集光領域Cを対象物11に対してX方向に相対移動する。ステージ2を90°回転させた後、除去領域Eにおいてレーザ光Lを照射すると共に、照射部3をX方向に沿って移動し、当該レーザ光Lの集光領域Cを対象物11に対してX方向に相対移動する。In the trimming process, the control unit 6 executes the removal process. Specifically, as shown in (a) of FIG. 25, without rotating the stage 2, the laser light L is irradiated in the removal area E, and the irradiation unit 3 is moved along the X direction to move the focusing area C of the laser light L relative to the object 11 in the X direction. After rotating the stage 2 by 90°, the laser light L is irradiated in the removal area E, and the irradiation unit 3 is moved along the X direction to move the focusing area C of the laser light L relative to the object 11 in the X direction.

これにより、図25の(b)に示されるように、Z方向から見て除去領域Eに4等分するように延びるラインに沿って、改質領域12を形成する。形成した改質領域12は、改質スポット及び改質スポットから延びる亀裂を含む。この亀裂は、第1面11a及び第2面11bの少なくとも何れかに到達していてもよいし、第1面11a及び第2面11bの少なくとも何れかに到達していなくてもよい。その後、図26の(a)及び図26の(b)に示されるように、例えば冶具又はエアーにより、改質領域12を境界として除去領域Eを取り除く。これにより、対象物11から半導体デバイス11Kが形成される。As a result, as shown in (b) of FIG. 25, a modified region 12 is formed along a line extending to divide the removal region E into four equal parts when viewed from the Z direction. The formed modified region 12 includes a modified spot and a crack extending from the modified spot. This crack may reach at least one of the first surface 11a and the second surface 11b, or may not reach at least one of the first surface 11a and the second surface 11b. Thereafter, as shown in (a) and (b) of FIG. 26, the removal region E is removed with the modified region 12 as a boundary, for example, by using a jig or air. As a result, a semiconductor device 11K is formed from the target object 11.

続いて、図26の(c)に示されるように、半導体デバイス11Kの剥離面11cに対して仕上げの研削、ないし砥石等の研磨材KMによる研磨を行う。エッチングにより対象物11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11Mが取得される。26(c), the peeled surface 11c of the semiconductor device 11K is subjected to finish grinding or polishing with an abrasive material KM such as a grindstone. If the object 11 is peeled off by etching, the polishing can be simplified. As a result of the above, the semiconductor device 11M is obtained.

次に、トリミング加工に関して、より詳細に説明する。図27に示されるように、対象物11は、板状を呈している。対象物11は、(100)面と、一の(110)面と、別の(110)面と、一の(110)面に直交する第1結晶方位K1と、別の(110)面に直交する第2結晶方位K2と、を含む結晶構造を有している。対象物11の第1面11aは、(100)面である。対象物11は、(100)面(すなわち第1面11a)がレーザ光Lの入射面となるようにステージ2に支持されている。対象物11は、例えば、シリコンで形成されたシリコンウェハである。(110)面は、へき開面である。第1結晶方位K1及び第2結晶方位K2は、へき開方向、すなわち、対象物11において最も亀裂が延びやすい方向である。第1結晶方位K1と第2結晶方位K2とは、互いに直交する。Next, the trimming process will be described in more detail. As shown in FIG. 27, the object 11 has a plate shape. The object 11 has a crystal structure including a (100) plane, one (110) plane, another (110) plane, a first crystal orientation K1 perpendicular to the one (110) plane, and a second crystal orientation K2 perpendicular to the other (110) plane. The first surface 11a of the object 11 is a (100) plane. The object 11 is supported on the stage 2 so that the (100) plane (i.e., the first surface 11a) is the incident surface of the laser light L. The object 11 is, for example, a silicon wafer made of silicon. The (110) plane is a cleavage plane. The first crystal orientation K1 and the second crystal orientation K2 are cleavage directions, that is, directions in which cracks are most likely to extend in the object 11. The first crystal orientation K1 and the second crystal orientation K2 are perpendicular to each other.

対象物11には、アライメント対象11nが設けられている。例えばアライメント対象11nは、対象物11の0°方向の位置に対してθ方向(ステージ2の回転軸Cx回りの回転方向)に一定の関係を有する。0°方向の位置とは、θ方向において基準となる対象物11の位置である。例えばアライメント対象11nは、外縁部に形成されたノッチである。なお、アライメント対象11nは、特に限定されず、対象物11のオリエンテーションフラットであってもよいし、機能素子のパターンであってもよい。図示する例では、アライメント対象11nは、対象物11の0°方向の位置に設けられている。換言すると、アライメント対象11nは、対象物11の外縁と第2結晶方位K2とが直交する位置に設けられている。The object 11 is provided with an alignment target 11n. For example, the alignment target 11n has a certain relationship in the θ direction (the direction of rotation around the rotation axis Cx of the stage 2) with respect to the position of the object 11 in the 0° direction. The position in the 0° direction is the position of the object 11 that serves as a reference in the θ direction. For example, the alignment target 11n is a notch formed on the outer edge. The alignment target 11n is not particularly limited, and may be an orientation flat of the object 11 or a pattern of a functional element. In the illustrated example, the alignment target 11n is provided at a position in the 0° direction of the object 11. In other words, the alignment target 11n is provided at a position where the outer edge of the object 11 and the second crystal orientation K2 are perpendicular to each other.

対象物11には、トリミング予定ラインとしてのラインAが設定されている。ラインAは、改質領域12の形成を予定するラインである。ラインAは、対象物11の外縁の内側において環状に延在する。ここでのラインAは、円環状に延在する。ラインAは、対象物11の有効領域Rと除去領域Eとの境界に設定されている。ラインAの設定は、制御部6において行うことができる。ラインAは、仮想的なラインであるが、実際に引かれたラインであってもよい。ラインAは、座標指定されたものであってもよい。 Line A is set on the object 11 as a planned trimming line. Line A is a line planned for forming the modified region 12. Line A extends in a ring shape inside the outer edge of the object 11. Line A here extends in a circular shape. Line A is set on the boundary between the effective region R and the removal region E of the object 11. Line A can be set in the control unit 6. Line A is a virtual line, but may also be an actually drawn line. Line A may also be specified by coordinates.

制御部6は、対象物11に関する対象物情報を取得する。対象物情報は、例えば対象物11の結晶方位(第1結晶方位K1及び第2結晶方位K2)に関する情報と、対象物11の0°方向の位置及び対象物11の直径に関するアライメント情報と、を含む。制御部6は、アライメント用のカメラの撮像画像、並びに、ユーザの操作又は外部からの通信等による入力に基づいて、対象物情報を取得することができる。The control unit 6 acquires object information regarding the object 11. The object information includes, for example, information regarding the crystal orientation (first crystal orientation K1 and second crystal orientation K2) of the object 11, and alignment information regarding the position of the object 11 in the 0° direction and the diameter of the object 11. The control unit 6 can acquire the object information based on an image captured by an alignment camera, and input by user operation or external communication, etc.

また、制御部6は、ラインAに関するライン情報を取得する。ライン情報は、ラインAの情報、及び、ラインAに沿って集光領域Cを相対的に移動させる場合の当該移動の移動方向(「加工進行方向」ともいう)に関する情報を含む。例えば加工進行方向は、ラインA上に位置する集光領域Cを通るラインAの接線方向である。制御部6は、ユーザの操作又は外部からの通信等による入力に基づいて、ライン情報を取得することができる。 The control unit 6 also acquires line information regarding the line A. The line information includes information about the line A and information about the direction of movement (also called the "processing progress direction") when the light collection area C is moved relatively along the line A. For example, the processing progress direction is the tangent direction of the line A that passes through the light collection area C located on the line A. The control unit 6 can acquire the line information based on input from a user's operation or external communication, etc.

さらに、制御部6は、取得された対象物情報及びライン情報に基づいて、ビーム形状の長手方向が加工進行方向と交差するように、ラインAに沿って集光領域Cを相対的に移動させる場合の長手方向の向きを決定する。具体的には、制御部6は、対象物情報及びライン情報に基づいて、長手方向NHの向きを第1向き及び第2向きに決定する。第1向きは、ラインAの第1領域A1に沿って集光領域Cを相対的に移動させる場合のビーム形状の長手方向の向きである。第2向きは、ラインAの第2領域A2に沿って集光領域Cを相対的に移動させる場合のビーム形状の長手方向の向きである。以下、「ビーム形状の長手方向の向き」を、単に「ビーム形状の向き」ともいう。 Furthermore, the control unit 6 determines the longitudinal direction orientation when the focusing area C is moved relatively along the line A based on the acquired object information and line information so that the longitudinal direction of the beam shape intersects with the processing progress direction. Specifically, the control unit 6 determines the orientation of the longitudinal direction NH to a first orientation and a second orientation based on the object information and line information. The first orientation is the longitudinal direction orientation of the beam shape when the focusing area C is moved relatively along the first area A1 of the line A. The second orientation is the longitudinal direction orientation of the beam shape when the focusing area C is moved relatively along the second area A2 of the line A. Hereinafter, the "longitudinal direction orientation of the beam shape" is also simply referred to as the "orientation of the beam shape."

第1領域A1は、円弧状の領域であって、一例として、第2結晶方位K2とラインAとが直交する点を0°とし、第1結晶方位K1とラインAとが直交する点を90°とし、ラインAにおける0°と90°との中間の点を45°としたとき、0°から45°までの領域、90°から135°までの領域、180°から225°までの領域、及び、270°から315°までの領域を含み、第2領域A2は、円弧状の領域であって、45°から90°までの領域、135°から180°までの領域、225°から270°までの領域、及び、315°から360°までの領域を含む。なお、この場合、45°の点、及び、225°の点は、(100)面に直交する第3結晶方位K3とラインAとが直交する点であり、135°の点、及び、315°の点は、(100)面に直交する第4結晶方位K4とラインAとが直交する点である。The first region A1 is an arc-shaped region, and as an example, when the point where the second crystal orientation K2 and line A intersect perpendicularly is defined as 0°, the point where the first crystal orientation K1 and line A intersect perpendicularly is defined as 90°, and the midpoint on line A between 0° and 90° is defined as 45°, the first region A1 includes the regions from 0° to 45°, 90° to 135°, 180° to 225°, and 270° to 315°, and the second region A2 is an arc-shaped region, and includes the regions from 45° to 90°, 135° to 180°, 225° to 270°, and 315° to 360°. In this case, the 45° and 225° points are points where the third crystal orientation K3 perpendicular to the (100) plane and the line A intersect at right angles, and the 135° and 315° points are points where the fourth crystal orientation K4 perpendicular to the (100) plane and the line A intersect at right angles.

このように、ラインAは、反時計回りに45°ごとに交互に配列された複数の第1領域A1及び複数の第2領域A2を含む。ただし、第1領域A1及び第2領域A2の上記の角度範囲は、0°の点をどこに設定するかによって任意に変更され得る。例えば、第1結晶方位K1とラインAとが直交する点を0°とした場合(上記の90°の点を0°とした場合)には、第1領域A1及び第2領域A2は、上記の角度範囲から90°だけ回転された角度範囲となる。また、上記のとおり0°の点を設定した場合、0°の点から時計回りに45°だけ回転された点である315°の点を、-45°の点と言い換えることも可能である。さらに、第1領域A1と第2領域A2との境界(例えば45°)の点は、第1領域A1と第2領域A2とのいずれか一方に含まれてもよいし、両方に含まれてもよい。 In this way, the line A includes a plurality of first regions A1 and a plurality of second regions A2 arranged alternately at 45° in a counterclockwise direction. However, the above-mentioned angle range of the first region A1 and the second region A2 can be arbitrarily changed depending on where the 0° point is set. For example, if the point where the first crystal orientation K1 and the line A intersect perpendicularly is set to 0° (if the above-mentioned 90° point is set to 0°), the first region A1 and the second region A2 are in an angle range rotated by 90° from the above-mentioned angle range. In addition, if the 0° point is set as described above, the 315° point, which is a point rotated by 45° clockwise from the 0° point, can also be referred to as the -45° point. Furthermore, the point at the boundary (for example, 45°) between the first region A1 and the second region A2 may be included in either one of the first region A1 and the second region A2, or may be included in both.

第1領域A1は、ラインAに沿って集光領域Cを相対的に移動させる場合に、後述の加工角度が0°以上45°以下、もしくは-90°以上-45°以下となる領域を含む。第2領域A2は、ラインAに沿って集光領域Cを相対的に移動させる場合に、後述の加工角度が45°以上90°未満もしくは-45°以上0°未満となる領域を含む。The first region A1 includes a region where the processing angle described below is 0° or more and 45° or less, or -90° or more and -45° or less, when the light collection region C is moved relatively along the line A. The second region A2 includes a region where the processing angle described below is 45° or more and less than 90°, or -45° or more and less than 0°, when the light collection region C is moved relatively along the line A.

図28の(b)に示されるように、加工角度αは、第1結晶方位K1に対する加工進行方向NDの角度である。加工角度αは、レーザ光Lの入射面である第1面11aに交差するZ方向から見て、反時計回りに向かう角度を正(プラス)の角度とし、時計回りに向かう角度を負(マイナス)の角度とする。加工角度αは、ステージ2のθ情報、対象物情報及びライン情報に基づき取得できる。第1領域A1に沿って集光領域Cを相対的に移動している場合は、例えば、加工角度αが0°以上45°以下もしくは-90°以上-45°以下の場合として認識することができる。第2領域A2に沿って集光領域Cを相対的に移動する場合は、例えば、加工角度αが45°以上90°以下もしくは-45°以上0°以下の場合として認識することができる。As shown in FIG. 28B, the processing angle α is the angle of the processing direction ND relative to the first crystal orientation K1. The processing angle α is a positive angle when viewed from the Z direction intersecting with the first surface 11a, which is the incident surface of the laser light L, and a negative angle when viewed from the Z direction in the counterclockwise direction. The processing angle α can be obtained based on the θ information of the stage 2, the object information, and the line information. When the light collection area C is moved relatively along the first area A1, for example, the processing angle α can be recognized as being 0° or more and 45° or less, or -90° or more and -45° or less. When the light collection area C is moved relatively along the second area A2, for example, the processing angle α can be recognized as being 45° or more and 90° or less, or -45° or more and 0° or less.

第1向き及び第2向きは、第1結晶方位K1及び第2結晶方位K2のうち加工進行方向NDとの間の角度が大きい一方(より離れている一方)に近づくように、加工進行方向NDに対して傾斜した方向の向きである。The first and second orientations are inclined with respect to the processing direction ND so as to approach one of the first crystal orientation K1 and the second crystal orientation K2 that has a larger angle (the one that is further away) with respect to the processing direction ND.

第1向き及び第2向きは、加工角度αが0°以上90°以下の場合、次のとおりである。第1向きは、第2結晶方位K2に近づく側へ長手方向NHが加工進行方向NDに対して傾斜した方向の向きである。第2向きは、第1結晶方位K1に近づく側へ長手方向NHが加工進行方向NDに対して傾斜した方向の向きである。第1向きは、例えば、加工進行方向NDから第2結晶方位K2に近づく側へ10°~35°傾斜した方向の向きである。第2向きは、例えば、加工進行方向NDから第1結晶方位K1に近づく側へ10°~35°傾斜した方向の向きである。 When the processing angle α is between 0° and 90°, the first and second orientations are as follows: The first orientation is the direction in which the longitudinal direction NH is inclined with respect to the processing direction ND toward the side approaching the second crystal orientation K2. The second orientation is the direction in which the longitudinal direction NH is inclined with respect to the processing direction ND toward the side approaching the first crystal orientation K1. The first orientation is, for example, a direction inclined by 10° to 35° from the processing direction ND toward the side approaching the second crystal orientation K2. The second orientation is, for example, a direction inclined by 10° to 35° from the processing direction ND toward the side approaching the first crystal orientation K1.

第1向きは、ビーム角度βが+10°~+35°の場合の集光領域Cの向きである。第2向きは、ビーム角度βが-35°~-10°の場合の集光領域Cの向きである。ビーム角度βは、加工進行方向NDと長手方向NHとの間の角度である。ビーム角度βは、レーザ光Lの入射面である第1面11aに交差するZ方向から見て、反時計回りに向かう角度を正(プラス)の角度とし、時計回りに向かう角度を負(マイナス)の角度とする。ビーム角度βは、集光領域Cの向きと加工進行方向NDとに基づき取得できる。 The first orientation is the orientation of the focusing area C when the beam angle β is +10° to +35°. The second orientation is the orientation of the focusing area C when the beam angle β is -35° to -10°. The beam angle β is the angle between the processing progress direction ND and the longitudinal direction NH. When viewed from the Z direction intersecting the first surface 11a, which is the incident surface of the laser light L, the angle heading counterclockwise is considered to be a positive angle, and the angle heading clockwise is considered to be a negative angle. The beam angle β can be obtained based on the orientation of the focusing area C and the processing progress direction ND.

制御部6は、対象物11に対するレーザ加工の開始及び停止を制御する。制御部6は、ラインAの第1領域A1に沿って集光領域Cを相対的に移動させて改質領域12を形成させると共に、ラインAの第1領域A1以外の領域での改質領域12の形成を停止させる第1加工処理を実行する。制御部6は、ラインAの第2領域A2に沿って集光領域Cを相対的に移動させて改質領域12を形成させると共に、ラインAの第2領域A2以外の領域での改質領域12の形成を停止させる第2加工処理と、を実行する。The control unit 6 controls the start and stop of laser processing of the target object 11. The control unit 6 executes a first processing process in which the light collection area C is moved relatively along the first area A1 of the line A to form the modified area 12, and the formation of the modified area 12 in areas other than the first area A1 of the line A is stopped. The control unit 6 executes a second processing process in which the light collection area C is moved relatively along the second area A2 of the line A to form the modified area 12, and the formation of the modified area 12 in areas other than the second area A2 of the line A is stopped.

制御部6による改質領域12の形成及びその停止の切り替えは、次のようにして実現することができる。例えば、照射部3において、レーザ光Lの照射(出力)の開始及び停止(ON/OFF)を切替えることで、改質領域12の形成と当該形成の停止とを切り替えることが可能である。具体的には、レーザ発振器が固体レーザで構成されている場合、共振器内に設けられたQスイッチ(AOM(音響光学変調器)、EOM(電気光学変調器)等)のON/OFFが切り替えられることで、レーザ光Lの照射の開始及び停止が高速に切り替えられる。レーザ発振器がファイバレーザで構成されている場合、シードレーザ、アンプ(励起用)レーザを構成する半導体レーザの出力のON/OFFが切り替えられることで、レーザ光Lの照射の開始及び停止が高速に切り替えられる。レーザ発振器が外部変調素子を用いている場合、共振器外に設けられた外部変調素子(AOM、EOM等)のON/OFFが切り替えられることで、レーザ光Lの照射のON/OFFが高速に切り替えられる。The control unit 6 can switch between forming the modified region 12 and stopping the formation as follows. For example, in the irradiation unit 3, the start and stop (ON/OFF) of the irradiation (output) of the laser light L can be switched to switch between forming the modified region 12 and stopping the formation. Specifically, when the laser oscillator is composed of a solid-state laser, the start and stop of the irradiation of the laser light L is switched at high speed by switching ON/OFF of a Q switch (AOM (acousto-optical modulator), EOM (electro-optical modulator), etc.) provided in the resonator. When the laser oscillator is composed of a fiber laser, the start and stop of the irradiation of the laser light L is switched at high speed by switching ON/OFF of the output of the semiconductor laser that constitutes the seed laser and the amplifier (excitation) laser. When the laser oscillator uses an external modulation element, the ON/OFF of the irradiation of the laser light L is switched at high speed by switching ON/OFF of an external modulation element (AOM, EOM, etc.) provided outside the resonator.

或いは、制御部6による改質領域12の形成及びその停止の切り替えは、次のようにして実現してもよい。例えば、シャッタ等の機械式機構を制御するによってレーザ光Lの光路を開閉し、改質領域12の形成と当該形成の停止とを切り替えてもよい。レーザ光LをCW光(連続波)へ切り替えることで、改質領域12の形成を停止させてもよい。空間光変調器7の液晶層76に、レーザ光Lの集光状態を改質できない状態とするパターン(例えば、レーザ散乱させる梨地模様のパターン)を表示することで、改質領域12の形成を停止させてもよい。アッテネータ等の出力調整部を制御し、改質領域12が形成できないようにレーザ光Lの出力に低下させることで、改質領域12の形成を停止させてもよい。偏光方向を切り替えることで、改質領域12の形成を停止させてもよい。レーザ光Lを光軸以外の方向に散乱させて(飛ばして)カットすることで、改質領域12の形成を停止させてもよい。Alternatively, the control unit 6 may switch between forming the modified region 12 and stopping the formation as follows. For example, a mechanical mechanism such as a shutter may be controlled to open and close the optical path of the laser light L, thereby switching between forming the modified region 12 and stopping the formation. The formation of the modified region 12 may be stopped by switching the laser light L to CW light (continuous wave). The formation of the modified region 12 may be stopped by displaying a pattern (e.g., a pear-skin pattern that scatters the laser) that makes the focusing state of the laser light L in a state where it cannot be modified on the liquid crystal layer 76 of the spatial light modulator 7. The formation of the modified region 12 may be stopped by controlling an output adjustment unit such as an attenuator to reduce the output of the laser light L so that the modified region 12 cannot be formed. The formation of the modified region 12 may be stopped by switching the polarization direction. The formation of the modified region 12 may be stopped by scattering (scattering) the laser light L in a direction other than the optical axis and cutting it.

制御部6は、空間光変調器7を制御することにより、集光領域Cの向きを調整する。制御部6は、第1加工処理を実行する場合に、第1向きとなるように集光領域Cの向きを調整する。制御部6は、第2加工処理を実行する場合に、第2向きとなるように集光領域Cの向きを調整する。制御部6は、一例として、加工進行方向NDに対して±35°の範囲で変化するように、集光領域Cの長手方向NHを調整する。The control unit 6 adjusts the orientation of the light collection area C by controlling the spatial light modulator 7. When performing the first processing process, the control unit 6 adjusts the orientation of the light collection area C to a first orientation. When performing the second processing process, the control unit 6 adjusts the orientation of the light collection area C to a second orientation. As an example, the control unit 6 adjusts the longitudinal direction NH of the light collection area C so that it changes within a range of ±35° with respect to the processing progress direction ND.

上述したレーザ加工装置1では、以下のトリミング加工を実施する。The above-mentioned laser processing apparatus 1 performs the following trimming processing.

トリミング加工では、まず、アライメント用のカメラが対象物11のアライメント対象11nの直上に位置し且つアライメント対象11nにカメラのピントが合うように、ステージ2を回転させると共にカメラが搭載されている照射部3をX方向及びY方向に沿って移動させる。In the trimming process, first, the stage 2 is rotated and the irradiation unit 3 on which the camera is mounted is moved along the X and Y directions so that the alignment camera is positioned directly above the alignment target 11n of the object 11 and the camera is focused on the alignment target 11n.

続いて、アライメント用のカメラにより撮像を行う。カメラの撮像画像に基づいて、対象物11の0°方向の位置を取得する。制御部6により、カメラの撮像画像、並びに、ユーザの操作又は外部からの通信等による入力に基づいて、対象物情報及びライン情報を取得する。対象物情報は、対象物11の0°方向の位置及び直径に関するアライメント情報を含む。上述したように、アライメント対象11nは0°方向の位置に対してθ方向に一定の関係を有することから、撮像画像からアライメント対象11nの位置を得ることで、0°方向の位置を取得できる。カメラの撮像画像に基づくことで、対象物11の直径を取得できる。なお、対象物11の直径は、ユーザからの入力により設定されてもよい。Next, an image is captured by an alignment camera. The position of the object 11 in the 0° direction is acquired based on the image captured by the camera. The control unit 6 acquires object information and line information based on the image captured by the camera and input by user operation or external communication, etc. The object information includes alignment information related to the position and diameter of the object 11 in the 0° direction. As described above, since the alignment object 11n has a certain relationship in the θ direction with respect to the position in the 0° direction, the position in the 0° direction can be acquired by obtaining the position of the alignment object 11n from the captured image. The diameter of the object 11 can be acquired based on the image captured by the camera. The diameter of the object 11 may be set by input from the user.

続いて、取得された対象物情報及びライン情報に基づいて、制御部6により、ラインAに沿って集光領域Cを相対的に移動させる場合の集光領域Cの長手方向NHの向きとして第1向き及び第2向きを決定する。Next, based on the acquired object information and line information, the control unit 6 determines a first orientation and a second orientation as the orientation of the longitudinal direction NH of the light collection area C when the light collection area C is moved relatively along the line A.

続いて、ステージ2を回転させ、対象物11を0°方向の位置に位置させる。X方向において、集光領域Cがトリミング所定位置に位置するように、照射部3をX方向及びY方向に沿って移動させる。例えばトリミング所定位置は、対象物11におけるラインA上の所定位置である。Next, the stage 2 is rotated to position the object 11 in the 0° direction. In the X direction, the irradiation unit 3 is moved along the X and Y directions so that the light collection area C is located at a predetermined trimming position. For example, the predetermined trimming position is a predetermined position on the line A on the object 11.

続いて、ステージ2の回転を開始する。測距センサ(不図示)による第1面11aの追従を開始する。なお、測距センサの追従開始の前に、集光領域Cの位置が測距センサの測長可能範囲内であることを予め確認する。ステージ2の回転速度が一定(等速)になった時点で、照射部3によるレーザ光Lの照射を開始する。Next, rotation of stage 2 is started. Tracking of first surface 11a is started by a distance measurement sensor (not shown). Before the distance measurement sensor starts tracking, it is confirmed in advance that the position of light collection area C is within the range measurable by the distance measurement sensor. When the rotation speed of stage 2 becomes constant (uniform speed), irradiation of laser light L by irradiation unit 3 is started.

ステージ2を回転させながら、制御部6によりレーザ光Lの照射のON/OFFを切り替えることで、図28の(a)に示されるように、ラインAのうち第1領域A1に沿って集光領域Cを相対的に移動させて改質領域12を形成させると共に、ラインAの第1領域A1以外の領域での改質領域12の形成を停止させる(第1加工工程)。図28の(b)に示されるように、第1加工工程を実行する場合、制御部6により、第1向きとなるように集光領域Cの向きを調整する。つまり、第1加工工程における集光領域Cの向きは、第1向きで固定されている。 By switching the irradiation of the laser light L on and off by the control unit 6 while rotating the stage 2, the light collection area C is moved relatively along the first area A1 of the line A to form the modified area 12, as shown in (a) of Figure 28, and the formation of the modified area 12 in areas other than the first area A1 of the line A is stopped (first processing step). As shown in (b) of Figure 28, when the first processing step is performed, the control unit 6 adjusts the orientation of the light collection area C so that it has the first orientation. In other words, the orientation of the light collection area C in the first processing step is fixed in the first orientation.

続いて、ステージ2を回転させながら、制御部6によりレーザ光Lの照射のON/OFFを切り替えることで、図29の(a)に示されるように、ラインAのうち第2領域A2に沿って集光領域Cを相対的に移動させて改質領域12を形成させると共に、ラインAの第1領域A1以外の領域での改質領域12の形成を停止させる(第2加工工程)。図29の(b)に示されるように、第2加工工程を実行する場合、制御部6により、第2向きとなるように集光領域Cの向きを調整する。つまり、第2加工工程における集光領域Cの向きは、第2向きで固定されている。 Next, while rotating the stage 2, the control unit 6 switches the irradiation of the laser light L on and off, thereby moving the light collection area C relatively along the second area A2 of the line A to form the modified area 12, as shown in (a) of Figure 29, and stopping the formation of the modified area 12 in areas other than the first area A1 of the line A (second processing step). As shown in (b) of Figure 29, when performing the second processing step, the control unit 6 adjusts the orientation of the light collection area C so that it has the second orientation. In other words, the orientation of the light collection area C in the second processing step is fixed in the second orientation.

上述した第1加工工程及び第2加工工程を、トリミング所定位置のZ方向の位置を変えて繰り返し行う。以上により、対象物11の内部において、有効領域Rの周縁のラインAに沿って、Z方向に複数列の改質領域12を形成する。
[レーザ加工の第1実施形態]
The above-described first and second processing steps are repeatedly performed by changing the position of the trimming predetermined position in the Z direction. As a result, inside the target object 11, a plurality of rows of modified regions 12 are formed in the Z direction along the peripheral line A of the effective region R.
[First embodiment of laser processing]

以上、斜め亀裂形成に関する知見、及び、トリミング加工の一例について説明した。ここでは、トリミング加工の際に斜め亀裂の形成を行うレーザ加工の一実施形態について説明を行う。図30は、一実施形態に係るレーザ加工の対象物を示す図である。図30の(a)は平面図であり、図30の(b)は側面図である。図31は、図30に示された対象物の断面図である。 The above describes findings regarding the formation of diagonal cracks and an example of trimming processing. Here, an embodiment of laser processing in which diagonal cracks are formed during trimming processing will be described. Figure 30 is a diagram showing an object to be laser processed in one embodiment. (a) of Figure 30 is a plan view, and (b) of Figure 30 is a side view. Figure 31 is a cross-sectional view of the object shown in Figure 30.

図30,31に示されるように、対象物100は、上述した対象物11と、対象物11とは別部材である対象物11Rと、を含む。対象物11Rは、例えばシリコンウェハである。対象物11は、複数の機能素子を含み、第2面11bに形成されたデバイス層110を含む。対象物11Rは、複数の機能素子を含み、対象物11Rの第1面11Raに形成されたデバイス層110Rを含む。対象物11と対象物11Rとは、デバイス層110とデバイス層110Rとが互いに対向するように配置されて互いに接合されることによって張り合わされており、対象物100を構成している。30 and 31, the object 100 includes the object 11 described above and an object 11R which is a separate member from the object 11. The object 11R is, for example, a silicon wafer. The object 11 includes a device layer 110 which includes a plurality of functional elements and is formed on the second surface 11b. The object 11R includes a device layer 110R which includes a plurality of functional elements and is formed on the first surface 11Ra of the object 11R. The object 11 and the object 11R are bonded together by arranging the device layer 110 and the device layer 110R so as to face each other and joining them together, thereby constituting the object 100.

ここでは、対象物11に改質領域12及び改質領域12から延びる亀裂13を形成し、それらの改質領域12及び亀裂13を境界として対象物11の除去領域Eを切除するトリミング加工を行う。より具体的には、対象物11は、レーザ光Lの入射面となる第1面11aの反対側の第2面11b(反対面)側から順に配列された第1部分15A及び第2部分15Bを含む。そして、第1部分15Aでは、Z方向に対して斜めに延びる亀裂13(以下、「斜め亀裂」という場合がある)を形成するように改質領域12の形成を行い、第2部分15Bでは、Z方向に沿って延びる亀裂13(以下、「垂直亀裂」という場合がある)を形成するように改質領域12の形成を行う。なお、図31のラインR1は、斜め亀裂を形成する予定のラインを示し、ラインR2は垂直亀裂を形成する予定のラインを示す。Here, a modified region 12 and a crack 13 extending from the modified region 12 are formed in the object 11, and a trimming process is performed to cut off a removal region E of the object 11 with the modified region 12 and the crack 13 as boundaries. More specifically, the object 11 includes a first portion 15A and a second portion 15B arranged in order from the second surface 11b (opposite surface) side opposite to the first surface 11a which is the incident surface of the laser light L. In the first portion 15A, the modified region 12 is formed so as to form a crack 13 extending obliquely with respect to the Z direction (hereinafter, sometimes referred to as a "diagonal crack"), and in the second portion 15B, the modified region 12 is formed so as to form a crack 13 extending along the Z direction (hereinafter, sometimes referred to as a "vertical crack"). Note that the line R1 in FIG. 31 indicates a line on which a diagonal crack is to be formed, and the line R2 indicates a line on which a vertical crack is to be formed.

したがって、少なくとも第1部分15Aの加工の際には、上記のトリミング加工と斜め亀裂を生じさせるための加工とが併用される。すなわち、第1部分15Aの加工の際には、第1結晶方位K1及び第2結晶方位K2のうち加工進行方向NDとの間の角度が大きい一方に近づくように、加工進行方向NDに対して長手方向NHが傾斜するようにビーム形状を成形しつつラインAに沿って改質領域12及び亀裂13を形成すると共に、亀裂13が斜め亀裂となるようにする。Therefore, at least when processing the first portion 15A, the above-mentioned trimming process and the process for generating the oblique crack are used in combination. That is, when processing the first portion 15A, the beam shape is shaped so that the longitudinal direction NH is inclined with respect to the processing direction ND so as to approach one of the first crystal orientation K1 and the second crystal orientation K2 that has a larger angle with the processing direction ND, and the modified region 12 and the crack 13 are formed along the line A, and the crack 13 becomes an oblique crack.

より具体的には、ラインAの第1領域A1の加工を行う場合には、図28の(b)に示されるような第1向きの第1形状Q1の集光領域Cとなるようにレーザ光Lの成形を行い、ラインAの第2領域A2の加工を行う場合には、図29の(b)に示されるような第2向きの第2形状Q2の集光領域Cとなるようにレーザ光Lの成形を行う。このような加工を行う場合について、次のような加工試験を行った。More specifically, when processing the first area A1 of the line A, the laser light L is shaped to have a focusing area C of a first shape Q1 in a first orientation as shown in (b) of Fig. 28, and when processing the second area A2 of the line A, the laser light L is shaped to have a focusing area C of a second shape Q2 in a second orientation as shown in (b) of Fig. 29. The following processing test was carried out for such processing.

図32は、図30に示された対象物の平面図である。図32に示されるように、ここでは、ラインAのうち、ラインAと第2結晶方位K2との交点である0°の点から、ラインAと第4結晶方位K4との交点である-45°の点までの第2領域A2について、加工進行方向NDを順方向ND1として集光領域Cを相対移動させた場合と、加工進行方向NDを逆方向ND2として集光領域Cを相対移動させた場合と、のそれぞれの場合で実際に加工を行って断面観察を行った。ここでは、第2領域A2の加工を行うため、集光領域Cは、図29の(b)に示される第2形状Q2とされる。また、斜め亀裂の延びる方向CDは、対象物11の中心側から外側に向かう方向(図29の(b)参照)である。 Figure 32 is a plan view of the object shown in Figure 30. As shown in Figure 32, here, for the second region A2 of the line A from the 0° point, which is the intersection point of the line A and the second crystal orientation K2, to the -45° point, which is the intersection point of the line A and the fourth crystal orientation K4, the processing was actually performed in each case of moving the light collection region C relatively with the processing progress direction ND as the forward direction ND1, and moving the light collection region C relatively with the processing progress direction ND as the reverse direction ND2, and the cross-section was observed. Here, in order to process the second region A2, the light collection region C is made to have the second shape Q2 shown in Figure 29 (b). Also, the direction CD in which the oblique crack extends is the direction from the center side of the object 11 toward the outside (see Figure 29 (b)).

したがって、図29の(b)に示されるように、加工進行方向NDが順方向ND1である場合には、加工進行方向NDに対する集光領域Cの長手方向NHの傾斜の向きと、斜め亀裂の延びる方向CDとが同じ側となる一方で、加工進行方向NDが逆方向ND2である場合(加工進行方向NDの矢印の向きを逆にした場合)には、加工進行方向NDに対する長手方向NHの傾斜の向きと、斜め亀裂の延びる方向CDとが互いに反対側となる。なお、順方向ND1を反時計回りの方向とし、逆方向ND2を時計回りの方向としている。Therefore, as shown in (b) of Figure 29, when the processing direction ND is the forward direction ND1, the inclination direction of the longitudinal direction NH of the light collection area C relative to the processing direction ND and the direction CD in which the diagonal crack extends are on the same side, while when the processing direction ND is the reverse direction ND2 (when the direction of the arrow of the processing direction ND is reversed), the inclination direction of the longitudinal direction NH relative to the processing direction ND and the direction CD in which the diagonal crack extends are on opposite sides to each other. Note that the forward direction ND1 is the counterclockwise direction, and the reverse direction ND2 is the clockwise direction.

図33及び図34は、加工結果を示す断面写真である。図33は、順方向ND1での加工結果を示し、(a)~(d)は、それぞれ、0°の点、-15°の点、-30°の点、及び、-45°の点の断面写真である。また、図34は、逆方向ND2での加工結果を示し、(a)~(d)は、それぞれ、0°の点、-15°の点、-30°の点、及び、-45°の点の断面写真である。 Figures 33 and 34 are cross-sectional photographs showing the results of processing. Figure 33 shows the results of processing in the forward direction ND1, with (a) to (d) being cross-sectional photographs at the points of 0°, -15°, -30°, and -45°, respectively. Figure 34 shows the results of processing in the reverse direction ND2, with (a) to (d) being cross-sectional photographs at the points of 0°, -15°, -30°, and -45°, respectively.

図33,34に示されるように、長手方向NHの向きと斜め亀裂の延びる方向CDとが加工進行方向NDに対して同じ側となる順方向ND1での加工では、0°から-45°に至るまで良好な加工結果が得られたものの、長手方向NHの向きと斜め亀裂の延びる方向CDとが加工進行方向NDに対して逆側となる逆方向ND2での加工では、-45°の点(図34の(d))において、下面に至るような凹凸FNが発生し、品質低下が確認された。このことから、加工進行方向NDに対する長手方向NHの傾斜の向きと、加工進行方向NDに対する斜め亀裂の延びる方向CDとの関係が、加工品質に影響していることが理解された。この理解に基づいて、別の加工試験を行った。As shown in Figures 33 and 34, good machining results were obtained from 0° to -45° when machining in the forward direction ND1, where the direction of the longitudinal direction NH and the direction of the diagonal cracks CD are on the same side of the machining direction ND. However, when machining in the reverse direction ND2, where the direction of the longitudinal direction NH and the direction of the diagonal cracks CD are on the opposite side of the machining direction ND, irregularities FN reaching the underside were generated at the -45° point (Figure 34 (d)), and a deterioration in quality was confirmed. From this, it was understood that the relationship between the direction of the inclination of the longitudinal direction NH with respect to the machining direction ND and the direction of the diagonal cracks CD with respect to the machining direction ND affects the machining quality. Based on this understanding, another machining test was conducted.

図35は、加工試験を説明するための模式図である。図36は、加工試験における加工進行方向とビーム形状と斜め亀裂との関係を示す模式図である。図35,36に示されるように、この加工試験では、Z方向からみたときに(110)面に対して45°となる方向を加工進行方向NDとし、その順方向ND1と逆方向ND2とのそれぞれについて、斜め亀裂の延びる方向CDを正方向CD1とした場合と逆方向CD2とした場合の加工を行った。すなわち、加工進行方向NDの順逆で2通り、斜め亀裂の延びる方向CDの正逆で2通りの計4通りの組み合わせに対して、さらに、集光領域Cのビーム形状を第1形状Q1とした場合と第2形状Q2とした場合の加工(計8通りの加工)を行った。 Figure 35 is a schematic diagram for explaining the processing test. Figure 36 is a schematic diagram showing the relationship between the processing direction, the beam shape, and the oblique crack in the processing test. As shown in Figures 35 and 36, in this processing test, the direction that is 45° to the (110) plane when viewed from the Z direction is the processing direction ND, and for each of the forward direction ND1 and the reverse direction ND2, processing was performed when the direction CD in which the oblique crack extends was the forward direction CD1 and the reverse direction CD2. That is, for a total of four combinations, two combinations in the forward and reverse directions of the processing direction ND and two combinations in the forward and reverse directions of the direction CD in which the oblique crack extends, processing was performed when the beam shape of the focused area C was the first shape Q1 and the second shape Q2 (a total of eight processings).

図37は、図35,36に示される加工試験の結果を示す表である。図37に示されるように、計8通りの加工に対して、斜め亀裂の延びる方向CDを正方向CD1としたときには、集光領域Cのビーム形状を第2形状Q2とし、且つ、加工進行方向NDを順方向ND1とした場合、及び、集光領域Cのビーム形状を第1形状Q1とし、且つ、加工進行方向NDを逆方向ND2とした場合に、良好な加工結果(図37の表の「A」)が得られた。 Figure 37 is a table showing the results of the machining tests shown in Figures 35 and 36. As shown in Figure 37, for a total of eight machining methods, when the direction CD in which the diagonal crack extends was set to the forward direction CD1, good machining results ("A" in the table in Figure 37) were obtained when the beam shape of the focusing area C was set to the second shape Q2 and the machining direction ND was set to the forward direction ND1, and when the beam shape of the focusing area C was set to the first shape Q1 and the machining direction ND was set to the reverse direction ND2.

また、計8通りの加工に対して、斜め亀裂の延びる方向CDを逆方向CD2としたときには、集光領域Cのビーム形状を第1形状Q1とし、且つ、加工進行方向NDを順方向ND1とした場合、及び、集光領域Cのビーム形状を第2形状Q2とし、且つ、加工進行方向NDを逆方向ND2とした場合に、良好な加工結果が得られた。このことから、少なくとも45°の点の加工を行う際には、加工進行方向NDの順逆を調整し、加工進行方向NDに対する集光領域Cの長手方向NHの傾斜の向きと斜め亀裂の延びる方向CDとが同じ側となる場合に、良好な加工結果となるとの知見が得られた。In addition, for a total of eight types of processing, when the direction CD of the oblique crack was set to the reverse direction CD2, good processing results were obtained when the beam shape of the focusing area C was set to the first shape Q1 and the processing direction ND was set to the forward direction ND1, and when the beam shape of the focusing area C was set to the second shape Q2 and the processing direction ND was set to the reverse direction ND2. From this, it was found that when processing a point at least at 45°, good processing results can be obtained when the forward/reverse of the processing direction ND is adjusted and the inclination direction of the longitudinal direction NH of the focusing area C relative to the processing direction ND and the direction CD of the oblique crack are on the same side.

なお、45°の点は、第2結晶方位K2とラインAとが直交する点を0°とした場合には、(100)面に直交する第3結晶方位K3とラインAとが直交する点であり、同じく(100)面に直交する第4結晶方位K4とラインAとが直交する点である-45°の点と同等である。 Note that, if the point where the second crystal orientation K2 and line A intersect perpendicularly is taken as 0°, the 45° point is the point where the third crystal orientation K3, which is perpendicular to the (100) plane, intersects perpendicularly to line A, and is equivalent to the -45° point where the fourth crystal orientation K4, which is also perpendicular to the (100) plane, intersects perpendicularly to line A.

以上の知見に基づいて、さらなる加工試験を行った。図38は、加工試験の結果を示す表である。図38の表に示される各条件のうち、第1領域A1でビーム形状を第1形状Q1とする条件、及び、第2領域A2でビーム形状を第2形状Q2とする条件であって、加工進行方向NDに対する集光領域Cの長手方向NHの傾斜の向きと斜め亀裂の延びる方向CDとが同じ側となる条件IR1及び条件IR2で、良好な加工結果(図38の表の評価「A」又は評価「B」)が得られた。なお、図38に示される評価は、評価「A」、評価「B」、評価「C」、評価「D」、及び、評価「E」の順に良好となっている(すなわち、評価「A」が最も良好であり、評価「E」が最も良好でない)。Based on the above findings, further processing tests were performed. FIG. 38 is a table showing the results of the processing tests. Among the conditions shown in the table of FIG. 38, good processing results (rating "A" or rating "B" in the table of FIG. 38) were obtained under conditions IR1 and IR2 in which the beam shape in the first region A1 was the first shape Q1 and the beam shape in the second region A2 was the second shape Q2, and the inclination direction of the longitudinal direction NH of the light-collecting region C with respect to the processing progress direction ND and the direction CD in which the oblique crack extends were on the same side. The ratings shown in FIG. 38 are in the order of "A", "B", "C", "D", and "E" (i.e., "A" is the best and "E" is the worst).

条件IR1は、第1結晶方位K1とラインAとが直交する点を0°とした場合の0°の点から-45°の点までの第2領域A2に対して、加工進行方向NDを順方向ND1とし、且つ、集光領域Cのビーム形状を第2形状Q2とする条件である。また、条件IR2は、第1結晶方位K1とラインAとが直交する点を0°とした場合の-45°の点から-90°の点までの第1領域A1に対して、加工進行方向NDを逆方向ND2とし、且つ、集光領域Cのビーム形状を第1形状Q1とする条件である。 Condition IR1 is a condition in which the processing direction ND is the forward direction ND1 for the second region A2 from the point of 0° to the point of -45° when the point where the first crystal orientation K1 and the line A intersect is 0°, and the beam shape of the light collection region C is the second shape Q2. Condition IR2 is a condition in which the processing direction ND is the reverse direction ND2 for the first region A1 from the point of -45° to the point of -90° when the point where the first crystal orientation K1 and the line A intersect is 0°, and the beam shape of the light collection region C is the first shape Q1.

一方、図38の表に示される各条件のうち、第1領域A1でビーム形状を第1形状Q1とする条件、及び、第2領域A2でビーム形状を第2形状Q2とする条件であれば、加工進行方向NDに対する集光領域Cの長手方向NHの傾斜の向きと斜め亀裂の延びる方向CDとが同じ側でない条件IR3及び条件IR4についても、条件IR1及び条件IR2と比較して劣るものの、-45°の点を除いて概ね良好な加工結果が得られた。他方、図38の表に示される各条件のうち、第1領域A1でビーム形状を第2形状Q2とする条件IR5、及び、第2領域A2でビーム形状を第1形状Q1とする条件IR6では、加工進行方向NDの順逆によらず、全般的に良好な結果が得られなかった。On the other hand, among the conditions shown in the table of FIG. 38, under the condition that the beam shape is the first shape Q1 in the first region A1 and the condition that the beam shape is the second shape Q2 in the second region A2, the results of the conditions IR3 and IR4, in which the inclination direction of the longitudinal direction NH of the light collection region C with respect to the processing direction ND is not on the same side as the direction CD in which the oblique crack extends, were inferior to those of the conditions IR1 and IR2, but generally good results were obtained except at -45°. On the other hand, among the conditions shown in the table of FIG. 38, under the condition IR5, in which the beam shape is the second shape Q2 in the first region A1, and the condition IR6, in which the beam shape is the first shape Q1 in the second region A2, good results were generally not obtained regardless of the forward or reverse direction of the processing direction ND.

なお、図39の(a)は図38の表中の評価「E」、図39の(b)は図38の表中の評価「D」、図39の(c)は図38の表中の評価「C」、図39の(d)は図38の表中の評価「B」、図39の(e)は図38の表中の評価「A」のそれぞれに対応する断面写真の一例である。図39に示されるように、評価「A」及び評価「B」は、下面に至る凹凸が形成されていない良好な加工結果を示す。また、評価「C」は、下面に至る凹凸がわずかに生じているものの、概ね良好な結果を示す。一方、評価「D」及び評価「E」は、下面に至る凹凸が相対的に多く生じており、良好でない結果を示す。 Note that (a) of FIG. 39 is an example of a cross-sectional photograph corresponding to the rating "E" in the table of FIG. 38, (b) of FIG. 39 is an example of a cross-sectional photograph corresponding to the rating "D" in the table of FIG. 38, (c) of FIG. 39 is an example of a cross-sectional photograph corresponding to the rating "C" in the table of FIG. 38, (d) of FIG. 39 is an example of a cross-sectional photograph corresponding to the rating "B" in the table of FIG. 38, and (e) of FIG. 39 is an example of a cross-sectional photograph corresponding to the rating "A" in the table of FIG. 38. As shown in FIG. 39, the ratings "A" and "B" indicate good processing results in which no irregularities are formed that reach the underside. Furthermore, the rating "C" indicates a generally good result, although there is a small amount of irregularities that reach the underside. On the other hand, the ratings "D" and "E" indicate a relatively large amount of irregularities that reach the underside, indicating poor results.

図38,39に示される加工試験の結果によれば、図37に示される加工試験の結果より得られた知見の正しさが確認された。 The results of the processing tests shown in Figures 38 and 39 confirmed the correctness of the findings obtained from the results of the processing tests shown in Figure 37.

本実施形態では、以上のような知見に基づいてレーザ加工を行う。ここでは、まず、対象物11の第1部分15A(図31参照)の加工を行う。すなわち、ステージ2を回転させながら、制御部6によりレーザ光Lの照射のON/OFFを切り替えることで、図40の(a)に示されるように、ラインAのうち第1領域A1に沿って集光領域Cを相対的に移動させて改質領域12を形成すると共に、ラインAの第1領域A1以外の領域(第2領域A2)での改質領域12の形成を停止する(第1加工)。In this embodiment, laser processing is performed based on the above findings. Here, first, the first portion 15A (see FIG. 31) of the object 11 is processed. That is, while rotating the stage 2, the control unit 6 switches the irradiation of the laser light L on and off, so that the light collection area C is moved relatively along the first area A1 of the line A to form the modified area 12, as shown in FIG. 40(a), and the formation of the modified area 12 in the area (second area A2) other than the first area A1 of the line A is stopped (first processing).

図40の(b)に示されるように、第1加工では、制御部6の移動部4の制御のもとでステージ2の回転方向が制御されることにより、加工進行方向NDが逆方向ND2とされる。また、第1加工では、第1領域A1の加工であるため、制御部6の制御のもとで空間光変調器7によるレーザ光Lの成形が行われることにより、集光領域Cのビーム形状が第1形状Q1とされる。さらに、ここでは、第2面11bに向かうにつれてZ方向に対して対象物11の中心から外側に向かう方向に傾斜するように(図31参照)、斜め亀裂の延びる方向CDが正方向CD1とされる。As shown in (b) of Figure 40, in the first processing, the rotation direction of the stage 2 is controlled under the control of the moving unit 4 of the control unit 6, so that the processing progress direction ND is set to the reverse direction ND2. Also, in the first processing, since the processing is of the first area A1, the spatial light modulator 7 shapes the laser light L under the control of the control unit 6, so that the beam shape of the focused area C is set to the first shape Q1. Furthermore, here, the direction CD in which the oblique crack extends is set to the positive direction CD1 so that it inclines from the center of the object 11 toward the outside with respect to the Z direction as it approaches the second surface 11b (see Figure 31).

ここでの斜め亀裂の形成方法について具体的に説明する。すなわち、第1加工では、図41に示されるように、対象物11におけるレーザ光L1の入射面である第1面11aに交差するZ方向についての集光領域C1の位置を第1Z位置Z1に設定しつつ、ラインA(X方向)に沿って集光領域C1を相対移動させることにより、改質領域(第1改質領域)12a及び改質領域12aから延びる亀裂(第1亀裂)13aを対象物11に形成する(第1形成)。この第1形成では、第1面11aに沿うと共にX方向に交差するY方向についての集光領域C1の位置を第1Y位置Y1に設定する。Here, the method of forming the oblique crack will be specifically described. That is, in the first processing, as shown in FIG. 41, the position of the light collection area C1 in the Z direction intersecting with the first surface 11a, which is the incident surface of the laser light L1 in the object 11, is set to the first Z position Z1, and the light collection area C1 is moved relatively along the line A (X direction) to form the modified area (first modified area) 12a and the crack (first crack) 13a extending from the modified area 12a in the object 11 (first formation). In this first formation, the position of the light collection area C1 in the Y direction, which is along the first surface 11a and intersects with the X direction, is set to the first Y position Y1.

また、第1加工では、Z方向についてのレーザ光L2の集光領域C2の位置を、第1形成での集光領域C1の第1Z位置Z1よりも第1面11a(入射面)側の第2Z位置Z2に設定しつつ、ラインA(X方向)に沿って集光領域C2を相対移動させることにより、改質領域12b(第2改質領域)及び改質領域12bから延びる亀裂(第2亀裂)13bを形成する(第2形成)。この第2形成では、Y方向についての集光領域C2の位置を、集光領域C1の第1Y位置Y1からシフトした第2Y位置Y2に設定する。また、第2形成では、Y方向及びZ方向を含むYZ面S内での集光領域C2のビーム形状が、少なくとも集光領域C2の中心よりも第1面11a側において当該シフトの方向に傾斜する傾斜形状となるようにレーザ光L2を変調させる(Z方向からみたときの集光領域C2のビーム形状は第1形状Q1である)。これにより、YZ面S内において当該シフトの方向に傾斜するように亀裂13が形成される。YZ面S内におけるビーム形状の制御については、上記の斜め亀裂に関する知見で説明した通りである。In the first processing, the position of the focusing area C2 of the laser light L2 in the Z direction is set to a second Z position Z2 closer to the first surface 11a (incident surface) than the first Z position Z1 of the focusing area C1 in the first formation, while the focusing area C2 is moved relatively along the line A (X direction) to form the modified area 12b (second modified area) and the crack (second crack) 13b extending from the modified area 12b (second formation). In this second formation, the position of the focusing area C2 in the Y direction is set to a second Y position Y2 shifted from the first Y position Y1 of the focusing area C1. In the second formation, the laser light L2 is modulated so that the beam shape of the focusing area C2 in the YZ plane S including the Y direction and the Z direction becomes an inclined shape that is inclined in the direction of the shift at least on the first surface 11a side from the center of the focusing area C2 (the beam shape of the focusing area C2 when viewed from the Z direction is the first shape Q1). As a result, the crack 13 is formed so as to be inclined in the direction of the shift in the YZ plane S. The control of the beam shape in the YZ plane S is as explained in the knowledge regarding the oblique crack above.

なお、ここでは、第1形成でも、第2形成と同様に、Y方向及びZ方向を含むYZ面S内での集光領域C1のビーム形状が、少なくとも集光領域C1の中心よりも第1面11a側において当該シフトの方向に傾斜する傾斜形状となるようにレーザ光L1を変調させる(この場合にも、Z方向からみたときの集光領域C1のビーム形状は第1形状Q1である)。以上により、図41の(b)に示されるように、ラインAの第1領域A1において、亀裂13aと亀裂13bとがつなげられ、改質領域12a,12bにわたって斜めに延びる亀裂13(斜め亀裂13F)が形成される。斜め亀裂13Fは、対象物11の第2面11bに到達してもよいし到達しなくてもよい(要求される加工の態様に応じて適宜設定され得る)。 In addition, here, in the first formation, as in the second formation, the laser light L1 is modulated so that the beam shape of the focusing area C1 in the YZ plane S including the Y direction and the Z direction becomes an inclined shape that is inclined in the direction of the shift at least on the first surface 11a side from the center of the focusing area C1 (in this case, the beam shape of the focusing area C1 when viewed from the Z direction is the first shape Q1). As a result, as shown in (b) of FIG. 41, in the first area A1 of the line A, the crack 13a and the crack 13b are connected, and a crack 13 (diagonal crack 13F) that extends diagonally across the modified areas 12a and 12b is formed. The diagonal crack 13F may or may not reach the second surface 11b of the object 11 (can be set appropriately according to the required processing mode).

なお、レーザ光L1,L2は、例えば、空間光変調器7にレーザ光Lを分岐するためのパターンを表示させてレーザ光Lを変調することにより、レーザ光Lを2つに分岐することにより生成され得る。この場合、第1形成と第2形成とが同時に実施されることとなる。ただし、レーザ光L1,L2は、別のレーザ光であってもよく、この場合、第1形成と第2形成とが別途のタイミングで行われることとなる。また、集光領域C1,C2は、それぞれ、レーザ光Lの集光領域Cに相当するレーザ光L1,L2の集光領域である。 The laser beams L1 and L2 can be generated by splitting the laser beam L into two, for example, by modulating the laser beam L by displaying a pattern for splitting the laser beam L on the spatial light modulator 7. In this case, the first formation and the second formation are performed simultaneously. However, the laser beams L1 and L2 may be different laser beams, in which case the first formation and the second formation are performed at different times. The focusing areas C1 and C2 are focusing areas of the laser beams L1 and L2, respectively, which correspond to the focusing area C of the laser beam L.

一方、本実施形態では、ステージ2を回転させながら、制御部6によりレーザ光Lの照射のON/OFFを切り替えることで、図42の(a)に示されるように、ラインAのうち第2領域A2に沿って集光領域Cを相対的に移動させて改質領域12を形成すると共に、ラインAの第2領域A2以外の領域(第1領域A1)での改質領域12の形成を停止する(第2加工)。On the other hand, in this embodiment, while rotating the stage 2, the control unit 6 switches the irradiation of the laser light L on and off, thereby relatively moving the focusing area C along the second area A2 of the line A to form the modified area 12, as shown in (a) of Figure 42, and stopping the formation of the modified area 12 in the area (first area A1) other than the second area A2 of the line A (second processing).

図42の(b)に示されるように、第2加工では、制御部6の移動部4の制御のもとでステージ2の回転方向が制御されることにより、加工進行方向NDが順方向ND1とされる。すなわち、第1加工と第2加工との間では、加工進行方向NDの順逆(順方向ND1とするか逆方向ND2とするか)が切り替えられる。また、第2加工では、第2領域A2の加工であるため、制御部6の制御のもとで空間光変調器7によるレーザ光Lの成形が行われることにより、集光領域Cのビーム形状が第2形状Q2とされる。さらに、ここでは、第2面11bに向かうにつれてZ方向に対して対象物11の中心から外側に向かう方向に傾斜するように(図31参照)、斜め亀裂の延びる方向CDが正方向CD1とされる。As shown in (b) of FIG. 42, in the second processing, the rotation direction of the stage 2 is controlled under the control of the moving unit 4 of the control unit 6, so that the processing direction ND is set to the forward direction ND1. That is, between the first processing and the second processing, the forward/reverse processing direction ND (whether it is the forward direction ND1 or the reverse direction ND2) is switched. In addition, since the second processing is processing of the second area A2, the spatial light modulator 7 shapes the laser light L under the control of the control unit 6, so that the beam shape of the focused area C is set to the second shape Q2. Furthermore, here, the direction CD in which the oblique crack extends is set to the forward direction CD1 so that it inclines from the center of the object 11 toward the outside with respect to the Z direction as it approaches the second surface 11b (see FIG. 31).

ここでの斜め亀裂の形成方法について具体的に説明する。すなわち、第2加工では、図43の(a)に示されるように、対象物11におけるレーザ光L1の入射面である第1面11aに交差するZ方向についての集光領域C1の位置を第1Z位置Z1に設定しつつ、ラインA(X方向)に沿って集光領域C1を相対移動させることにより、改質領域(第1改質領域)12a及び改質領域12aから延びる亀裂(第1亀裂)13aを対象物11に形成する(第1形成)。この第1形成では、第1面11aに沿うと共にX方向に交差するY方向についての集光領域C1の位置を第1Y位置Y1に設定する。Here, the method of forming the oblique crack will be specifically described. That is, in the second processing, as shown in (a) of FIG. 43, the position of the light collection area C1 in the Z direction intersecting with the first surface 11a, which is the incident surface of the laser light L1 in the object 11, is set to the first Z position Z1, while the light collection area C1 is moved relatively along the line A (X direction), to form the modified area (first modified area) 12a and the crack (first crack) 13a extending from the modified area 12a in the object 11 (first formation). In this first formation, the position of the light collection area C1 in the Y direction, which is along the first surface 11a and intersects with the X direction, is set to the first Y position Y1.

また、第2形成では、Z方向についてのレーザ光L2の集光領域C2の位置を、第1形成での集光領域C1の第1Z位置Z1よりも第1面11a(入射面)側の第2Z位置Z2に設定しつつ、ラインA(X方向)に沿って集光領域C2を相対移動させることにより、改質領域12b(第2改質領域)及び改質領域12bから延びる亀裂(第2亀裂)13bを形成する(第2形成)。この第2形成では、Y方向についての集光領域C2の位置を、集光領域C1の第1Y位置Y1からシフトした第2Y位置Y2に設定する。また、第2形成では、Y方向及びZ方向を含むYZ面S内での集光領域C2のビーム形状が、少なくとも集光領域C2の中心よりも第1面11a側において当該シフトの方向に傾斜する傾斜形状となるようにレーザ光L2を変調させる(Z方向からみたときの集光領域C2のビーム形状は、第2形状Q2である)。これにより、YZ面S内において当該シフトの方向に傾斜するように亀裂13が形成される。In the second formation, the position of the focusing region C2 of the laser light L2 in the Z direction is set to a second Z position Z2 closer to the first surface 11a (incident surface) than the first Z position Z1 of the focusing region C1 in the first formation, while the focusing region C2 is moved relatively along the line A (X direction) to form the modified region 12b (second modified region) and the crack (second crack) 13b extending from the modified region 12b (second formation). In this second formation, the position of the focusing region C2 in the Y direction is set to a second Y position Y2 shifted from the first Y position Y1 of the focusing region C1. In the second formation, the laser light L2 is modulated so that the beam shape of the focusing region C2 in the YZ plane S including the Y direction and the Z direction becomes an inclined shape that is inclined in the direction of the shift at least on the first surface 11a side from the center of the focusing region C2 (the beam shape of the focusing region C2 when viewed from the Z direction is the second shape Q2). As a result, a crack 13 is formed in the YZ plane S so as to be inclined in the direction of the shift.

なお、ここでは、第1形成でも、第2形成と同様に、Y方向及びZ方向を含むYZ面S内での集光領域C1のビーム形状が、少なくとも集光領域C1の中心よりも第1面11a側において当該シフトの方向に傾斜する傾斜形状となるようにレーザ光L1を変調させる(この場合にも、Z方向からみたときの集光領域C1のビーム形状は第2形状Q2である)。以上により、図43の(b)に示されるように、ラインAの第2領域A2において、亀裂13aと亀裂13bとがつなげられ、改質領域12a,12bにわたって斜めに延びる亀裂13(斜め亀裂13F)が形成される。亀裂13は、対象物11の第2面11bに到達してもよいし到達しなくてもよい(要求される加工の態様に応じて適宜設定され得る)。なお、ビーム形状を傾斜形状とするための変調パターンは、上述したとおりである。 In addition, here, in the first formation, as in the second formation, the laser light L1 is modulated so that the beam shape of the focusing area C1 in the YZ plane S including the Y direction and the Z direction becomes an inclined shape that is inclined in the direction of the shift at least on the first surface 11a side from the center of the focusing area C1 (in this case, the beam shape of the focusing area C1 when viewed from the Z direction is the second shape Q2). As a result, as shown in (b) of FIG. 43, in the second area A2 of the line A, the crack 13a and the crack 13b are connected, and a crack 13 (diagonal crack 13F) that extends diagonally across the modified areas 12a and 12b is formed. The crack 13 may or may not reach the second surface 11b of the object 11 (can be set appropriately according to the required processing mode). The modulation pattern for making the beam shape into an inclined shape is as described above.

すなわち、ここでの変調パターンは、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含み、少なくとも第2形成では、制御部6は、コマ収差パターンによるコマ収差の大きさを制御することにより、集光領域C2のビーム形状を傾斜形状とするための第1パターン制御を行うことができる。上述したように、レーザ光Lに対してコマ収差を付与することは、球面収差補正パターンのオフセットと同義である。That is, the modulation pattern here includes a coma aberration pattern for imparting coma aberration to the laser light L, and at least in the second formation, the control unit 6 can perform the first pattern control for making the beam shape of the light collection area C2 an inclined shape by controlling the magnitude of coma aberration due to the coma aberration pattern. As described above, imparting coma aberration to the laser light L is synonymous with offsetting the spherical aberration correction pattern.

したがって、ここでの変調パターンは、レーザ光Lの球面収差を補正するための球面収差補正パターンPsを含み、少なくとも第2形成では、制御部6は、集光レンズ33の入射瞳面33aの中心に対して球面収差補正パターンPsの中心PcをY方向にオフセットさせることにより、集光領域C2のビーム形状を傾斜形状とするための第2パターン制御を行ってもよい。 Therefore, the modulation pattern here includes a spherical aberration correction pattern Ps for correcting the spherical aberration of the laser light L, and at least in the second formation, the control unit 6 may perform second pattern control to make the beam shape of the focusing region C2 an inclined shape by offsetting the center Pc of the spherical aberration correction pattern Ps in the Y direction relative to the center of the entrance pupil surface 33a of the focusing lens 33.

或いは、第2形成では、制御部6は、X方向に沿った軸線Axに対して非対称な変調パターンを空間光変調器7に表示させることにより、集光領域C2のビーム形状を傾斜形状とするための第3パターン制御を行ってもよい。軸線Axに対して非対称な変調パターンとしては、グレーティングパターンGaを含む変調パターンPG1~PG4であってもよいし、楕円パターンEs,Ewを含む変調パターンPEであってもよい(或いは両方を含むものであってもよい)。Alternatively, in the second formation, the control unit 6 may perform a third pattern control to make the beam shape in the light collection region C2 an inclined shape by causing the spatial light modulator 7 to display a modulation pattern asymmetric with respect to the axis Ax along the X direction. The modulation pattern asymmetric with respect to the axis Ax may be a modulation pattern PG1 to PG4 including a grating pattern Ga, or a modulation pattern PE including elliptical patterns Es and Ew (or may include both).

すなわち、ここでの変調パターンは、XY面内における集光領域Cのビーム形状を、X方向を長手とする楕円形状とするための楕円パターンEs,Ewを含み、第2形成では、制御部6は、楕円パターンEs,Ewの強度が、X方向に沿った軸線Axに対して非対称となるように、変調パターンPEを空間光変調器7に表示させることによって、集光領域C2のビーム形状を傾斜形状とするための第4パターン制御を行ってもよい。That is, the modulation pattern here includes elliptical patterns Es, Ew for making the beam shape of the focusing area C in the XY plane an elliptical shape with the X direction as the longitudinal direction, and in the second formation, the control unit 6 may perform a fourth pattern control for making the beam shape of the focusing area C2 an inclined shape by displaying the modulation pattern PE on the spatial light modulator 7 so that the intensity of the elliptical patterns Es, Ew is asymmetric with respect to the axis Ax along the X direction.

さらには、制御部6は、第2形成において、YZ面S内で当該シフトの方向に沿って配列された複数の集光領域Cを形成するための変調パターン(例えば上記のアキシコンレンズパターンPA)を空間光変調器7に表示させることにより、集光領域Cのビーム形状を傾斜形状とするための第5パターン制御を行ってもよい。上記の各種パターンは任意に組み合わされて重畳されてもよい。すなわち、制御部6は、第1パターン制御~第5パターン制御を任意に組み合わせて実行することができる。 Furthermore, in the second formation, the control unit 6 may perform a fifth pattern control to make the beam shape of the light collection area C an inclined shape by causing the spatial light modulator 7 to display a modulation pattern (e.g., the above-mentioned axicon lens pattern PA) for forming a plurality of light collection areas C arranged along the shift direction in the YZ plane S. The above various patterns may be arbitrarily combined and superimposed. In other words, the control unit 6 can execute the first pattern control to the fifth pattern control in any combination.

なお、第1形成と第2形成とは、同時に実施されてもよいし(多焦点加工)、順番に実施されてもよい(シングルパス加工)。すなわち、制御部6は、ラインAの例えば第1領域A1に対して、第1形成を実施した後に、第2形成を実施してもよい。或いは、制御部6は、レーザ光Lをレーザ光L1,L2に分岐させるための分岐パターンを含む変調パターンを空間光変調器7に表示させることにより、対象物11に設定されたラインAの例えば第1領域A1に対して第1形成と第2形成とを同時に実施してもよい。 The first and second formations may be performed simultaneously (multifocal processing) or sequentially (single-pass processing). That is, the control unit 6 may perform the first formation, for example, for the first region A1 of the line A, and then perform the second formation. Alternatively, the control unit 6 may perform the first and second formations simultaneously, for example, for the first region A1 of the line A set on the object 11, by causing the spatial light modulator 7 to display a modulation pattern including a branching pattern for branching the laser light L into laser light L1 and L2.

引き続いて、本実施形態では、対象物11の第2部分15B(図31参照)の加工を行う。第2部分15Bでは、斜め亀裂を形成は必須でなく、ここでは垂直亀裂を形成する。したがって、第2部分15Bの加工は、上述したトリミング加工と同様の加工によって、改質領域12c,12d及びそれらから延びる亀裂(垂直亀裂)13c,13dを形成する(図45参照)。この場合、第2部分15Bでは、第1領域A1と第2領域A2とで加工進行方向NDの順逆を切り替えることなく、第1加工及び第2加工を行うこととなる。Next, in this embodiment, the second portion 15B of the object 11 (see FIG. 31) is processed. In the second portion 15B, it is not necessary to form an oblique crack, and a vertical crack is formed here. Therefore, the second portion 15B is processed by a process similar to the trimming process described above to form the modified regions 12c, 12d and the cracks (vertical cracks) 13c, 13d extending therefrom (see FIG. 45). In this case, in the second portion 15B, the first process and the second process are performed without switching the forward and reverse of the processing progress direction ND between the first region A1 and the second region A2.

ただし、上述したトリミング加工では、トリム面の品質の低下抑制のため、第1領域A1の加工の際にビーム形状が第1形状Q1とされ(第1加工)、第2領域A2の加工の際にビーム形状が第2形状Q2とされていた(第2加工)が、第2部分15Bでは集光領域Cの長手方向NHが加工進行方向NDに沿うように(加工進行方向NDに対して傾斜しないように)すると共に、第1領域A1と第2領域A2との境界でレーザ光Lの照射のON・OFFを行うことなくラインAの全体わたって連続的に集光領域Cを相対移動させて改質領域12c,12d及び亀裂13c,13dを形成してもよい。すなわち、第2部分15Bでは、第1加工及び第2加工と異なる別加工を行うこともできる。或いは、第2部分15Bでは、加工進行方向NDの切り替えを行うことなく、ラインAのうちの第1領域A1に沿って集光領域Cを相対移動させることにより、第1領域A1に沿って改質領域12c,12dを形成すると共に、当該改質領域12c,12dからZ方向に沿って延びる亀裂13c,13dを形成する第1Z加工と、ラインAのうちの第2領域A2に沿って集光領域Cを相対移動させることにより、第2領域A2に沿って改質領域12c,12dを形成すると共に、当該改質領域12c,12dからZ方向に沿って延びる亀裂13c,13dを形成する第2Z加工と、を別加工として行ってもよい。この場合、第1Z加工及び第2Z加工では、第1加工及び第2加工と同様に、Z方向からみたときに集光領域Cが長手方向NHを有するように、且つ、当該長手方向NHが、第1結晶方位K1及び第2結晶方位K2のうち加工進行方向NDとの間の角度が大きい一方に近づく向きに加工進行方向NDDに対して傾斜するように、レーザ光Lを成形することができる。However, in the above-mentioned trimming process, in order to suppress deterioration of the quality of the trimmed surface, the beam shape is set to the first shape Q1 when processing the first area A1 (first process), and the beam shape is set to the second shape Q2 when processing the second area A2 (second process). However, in the second part 15B, the longitudinal direction NH of the light-focusing area C is set to be along the processing progress direction ND (not inclined relative to the processing progress direction ND), and the light-focusing area C may be moved relative to the line A continuously throughout the entire line A without turning on and off the irradiation of the laser light L at the boundary between the first area A1 and the second area A2 to form the modified areas 12c, 12d and the cracks 13c, 13d. In other words, in the second part 15B, a process different from the first process and the second process can also be performed. Alternatively, in the second portion 15B, without switching the processing progression direction ND, a first Z processing may be performed in which the light collection area C is moved relatively along the first area A1 of the line A to form modified areas 12c, 12d along the first area A1 and cracks 13c, 13d extending from the modified areas 12c, 12d in the Z direction, and a second Z processing may be performed in which the light collection area C is moved relatively along the second area A2 of the line A to form modified areas 12c, 12d along the second area A2 and cracks 13c, 13d extending from the modified areas 12c, 12d in the Z direction, as separate processes. In this case, in the first Z processing and the second Z processing, similarly to the first processing and the second processing, the laser light L can be shaped so that the focusing area C has a longitudinal direction NH when viewed from the Z direction, and so that the longitudinal direction NH is inclined with respect to the processing progress direction NDD in a direction approaching one of the first crystal orientation K1 and the second crystal orientation K2 which has a larger angle with the processing progress direction ND.

以上の加工によって、図44及び図45に示されるように、ラインAの全体にわたって、且つ、Z方向の概ね全体にわたって、対象物11に改質領域12及び亀裂13が形成されることとなる。特に、図45に示されるように、第1部分15Aでは、対象物11の第1面11aから第2面11bに向かうにつれて、対象物11のデバイス層110と対象物11Rのデバイス層110Rとの接合領域の内側の位置から当該接合領域の外縁110eに向かうように傾斜した亀裂13a,13bが形成される。また、亀裂13c,13dは、連続せずに分断されていてもよいし、連続していてもよい。さらには、亀裂13bと亀裂13cとが連続せずに分断されていてもよいし、連続していてもよい。 By the above processing, as shown in Figures 44 and 45, the modified region 12 and the crack 13 are formed in the object 11 over the entire line A and over almost the entire Z direction. In particular, as shown in Figure 45, in the first portion 15A, as it moves from the first surface 11a to the second surface 11b of the object 11, the cracks 13a and 13b are formed, which are inclined from the inner position of the bonding region between the device layer 110 of the object 11 and the device layer 110R of the object 11R toward the outer edge 110e of the bonding region. In addition, the cracks 13c and 13d may be disconnected and not continuous, or may be continuous. Furthermore, the cracks 13b and 13c may be disconnected and not continuous, or may be continuous.

引き続いて、上記のトリミング加工と同様に、除去処理が行われる。具体的には、ステージ2を回転させずに、除去領域Eにおいてレーザ光Lを照射すると共に、照射部3をX方向に沿って移動し、当該レーザ光Lの集光領域Cを対象物11に対してX方向に相対移動する。ステージ2を90°回転させた後、除去領域Eにおいてレーザ光Lを照射すると共に、照射部3をX方向に沿ってX方向に移動し、当該レーザ光Lの集光領域Cを対象物11に対してX方向に相対移動する。 Then, the removal process is performed in the same manner as the trimming process described above. Specifically, without rotating the stage 2, the laser light L is irradiated in the removal area E, and the irradiation unit 3 is moved along the X direction, so that the focusing area C of the laser light L moves in the X direction relative to the object 11. After rotating the stage 2 by 90°, the laser light L is irradiated in the removal area E, and the irradiation unit 3 is moved in the X direction along the X direction, so that the focusing area C of the laser light L moves in the X direction relative to the object 11.

これにより、図46に示されるように、Z方向から見て除去領域Eに4等分するように延びるラインに沿って、改質領域12及び改質領域12から延びる亀裂13を形成する。その後、図47の(a)に示されるように、例えば冶具又はエアーにより、改質領域12を境界として除去領域Eを取り除く。これにより、対象物11から半導体デバイス11Kが形成され、半導体デバイス11Kを含む対象物100Kが得られる。As a result, as shown in Fig. 46, a modified region 12 and a crack 13 extending from the modified region 12 are formed along a line extending to divide the removal region E into four equal parts when viewed from the Z direction. Then, as shown in Fig. 47(a), the removal region E is removed with, for example, a jig or air, with the modified region 12 as the boundary. As a result, a semiconductor device 11K is formed from the object 11, and an object 100K including the semiconductor device 11K is obtained.

続いて、半導体デバイス11Kを第1面11a側から研削する。ここでは、第2部分15Bを除去すると共に、第1部分15Aの一部を除去する。第1部分15Aの除去される一部は、改質領域12a,12bが形成された部分である。したがって、第1部分15Aの残存される残部は、改質領域12a,12bを含まない。エッチングにより対象物11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11Mが形成され、半導体デバイス11Mを含む対象物100Mが得られる。 Next, the semiconductor device 11K is ground from the first surface 11a side. Here, the second portion 15B is removed and a part of the first portion 15A is also removed. The part of the first portion 15A that is removed is the part where the modified regions 12a, 12b are formed. Therefore, the remaining part of the first portion 15A does not include the modified regions 12a, 12b. When the object 11 is peeled off by etching, the polishing can be simplified. As a result of the above, the semiconductor device 11M is formed and the object 100M including the semiconductor device 11M is obtained.

以上の本実施形態に係るレーザ加工について、レーザ加工装置1の構成として説明する。すなわち、レーザ加工装置1は、対象物11にレーザ光L(レーザ光L1,L2)を照射して改質領域12を形成するためのものであり、少なくとも、対象物11を支持するためのステージ2と、ステージ2に支持された対象物11に向けてレーザ光Lを照射するための照射部3と、レーザ光Lの集光領域C(集光領域C1,C2)を対象物11に対して相対移動させるための移動部4,5と、移動部4,5及び照射部3を制御するための制御部6と、を備えている。照射部3は、Z方向からみたときに集光領域Cが長手方向NHを有するようにレーザ光Lを成形する空間光変調器7を有する。The above laser processing according to the present embodiment will be described as the configuration of the laser processing device 1. That is, the laser processing device 1 is for irradiating the object 11 with laser light L (laser light L1, L2) to form the modified region 12, and includes at least a stage 2 for supporting the object 11, an irradiation unit 3 for irradiating the laser light L toward the object 11 supported by the stage 2, movement units 4, 5 for moving the focusing area C (focusing areas C1, C2) of the laser light L relative to the object 11, and a control unit 6 for controlling the movement units 4, 5 and the irradiation unit 3. The irradiation unit 3 has a spatial light modulator 7 that shapes the laser light L so that the focusing area C has a longitudinal direction NH when viewed from the Z direction.

そして、制御部6は、照射部3及び移動部4,5を制御することによって、ラインAのうちの第1領域A1に沿って集光領域C(集光領域C1,C2)を相対移動させることにより、第1領域A1に沿って対象物11に改質領域12(改質領域12a,12b)を形成すると共に、当該改質領域12から対象物11の入射面である第1面11aと反対側の第2面11bに向けてZ方向に対して斜めに延びる斜め亀裂13Fを形成する第1加工処理(上記の第1加工)を実行する。The control unit 6 then controls the irradiation unit 3 and the moving units 4 and 5 to relatively move the light collection area C (light collection areas C1 and C2) along the first area A1 of the line A, thereby performing a first processing process (the above-mentioned first processing) in which a modified area 12 (modified areas 12a and 12b) is formed in the object 11 along the first area A1, and an oblique crack 13F extends obliquely in the Z direction from the modified area 12 toward the second surface 11b opposite to the first surface 11a, which is the incident surface of the object 11.

さらに、制御部6は、照射部3及び移動部4,5を制御することによって、ラインAのうちの第2領域A2に沿って集光領域C(集光領域C1,C2)を相対移動させることにより、第2領域A2に沿って対象物11に改質領域12(改質領域12a,12b)を形成すると共に、改質領域12から第2面11bに向けて延びる斜め亀裂13F(亀裂13a,13b)を形成する第2加工処理(上記の第2加工)を実行する。 Furthermore, the control unit 6 controls the irradiation unit 3 and the moving units 4 and 5 to relatively move the light collection area C (light collection areas C1, C2) along the second area A2 of the line A, thereby performing a second processing process (the above-mentioned second processing) in which a modified area 12 (modified areas 12a, 12b) is formed in the object 11 along the second area A2 and an oblique crack 13F (cracks 13a, 13b) extending from the modified area 12 toward the second surface 11b.

第1加工処理及び第2加工処理では、制御部6は、空間光変調器7を制御することによって、Z方向からみて集光領域Cが長手方向NHを有するように、且つ、当該集光領域Cの長手方向NHが、第1結晶方位K1及び第2結晶方位K2のうち、集光領域Cの移動方向である加工進行方向NDとの間の角度が大きい一方に近づく向きに加工進行方向NDに対して傾斜するように、レーザ光Lを成形する。また、第1加工処理及び第2加工処理では、制御部6は、移動部4,5を制御することによって、Z方向からみたとき、長手方向NHの傾斜の向きが、加工進行方向NDに対して斜め亀裂13Fが延びる方向と同じ側となるように、加工進行方向NDの順逆を第1加工処理と第2加工処理とで切り替える。In the first and second processing processes, the control unit 6 controls the spatial light modulator 7 to shape the laser light L so that the focusing area C has a longitudinal direction NH when viewed from the Z direction, and the longitudinal direction NH of the focusing area C is inclined with respect to the processing progress direction ND, which is the movement direction of the focusing area C, toward one of the first crystal orientation K1 and the second crystal orientation K2 that has a larger angle with the processing progress direction ND, which is the movement direction of the focusing area C. In the first and second processing processes, the control unit 6 controls the movement units 4 and 5 to switch the forward and reverse of the processing progress direction ND between the first and second processing processes so that the inclination direction of the longitudinal direction NH is on the same side as the direction in which the oblique crack 13F extends with respect to the processing progress direction ND when viewed from the Z direction.

引き続いて、以上の本実施形態に係るレーザ加工について、レーザ加工方法の工程として説明する。すなわち、本実施形態に係るレーザ加工方法は、対象物11にレーザ光L(レーザ光L1,L2)を照射して改質領域12を形成するためのものであり、対象物11に設定されたラインAのうちの第1領域A1に沿って集光領域C(集光領域C1,C2)を相対移動させることにより、第1領域A1に沿って対象物11に改質領域12(改質領域12a,12b)を形成すると共に、当該改質領域12から対象物11の入射面である第1面11aと反対側の第2面11bに向けてZ方向に対して斜めに延びる斜め亀裂13F(亀裂13a,13b)を形成する第1加工工程(上記の第1加工)を有する。 Next, the laser processing according to the present embodiment will be described as a step of the laser processing method. That is, the laser processing method according to the present embodiment is for forming a modified region 12 by irradiating the object 11 with laser light L (laser light L1, L2), and has a first processing step (above-mentioned first processing) in which a modified region 12 (modified region 12a, 12b) is formed in the object 11 along the first region A1 by relatively moving the focusing region C (focusing regions C1, C2) along the first region A1 of the line A set on the object 11, and an oblique crack 13F (crack 13a, 13b) extending obliquely in the Z direction from the modified region 12 toward the second surface 11b opposite to the first surface 11a, which is the incident surface of the object 11.

また、本実施形態に係るレーザ加工方法は、ラインAのうちの第2領域A2に沿って集光領域C(集光領域C1,C2)を相対移動させることにより、第2領域A2に沿って対象物11に改質領域12(改質領域12a,12b)を形成すると共に、改質領域12から第2面11bに向けて延びる斜め亀裂13F(亀裂13a,13b)を形成する第2加工工程(上記の第2加工)を有する。In addition, the laser processing method according to this embodiment includes a second processing step (the above-mentioned second processing) in which the focusing area C (focus areas C1, C2) is moved relatively along the second area A2 of the line A to form a modified area 12 (modified areas 12a, 12b) in the object 11 along the second area A2, and also form an oblique crack 13F (cracks 13a, 13b) extending from the modified area 12 toward the second surface 11b.

第1加工工程及び第2加工工程では、Z方向からみたときに集光領域Cが長手方向NHを有するように、且つ、集光領域Cの長手方向NHが、第1結晶方位K1及び第2結晶方位K2のうち、集光領域Cの移動方向である加工進行方向NDとの間の角度が大きい一方に近づく向きに加工進行方向NDに対して傾斜するように、レーザ光Lを成形する。また、第1加工工程及び第2加工工程では、Z方向からみたとき、長手方向NHの傾斜の向きが、加工進行方向NDに対して斜め亀裂13Fが延びる方向と同じ側となるように、加工進行方向NDの順逆を第1加工工程と第2加工工程とで切り替える。In the first and second processing steps, the laser light L is shaped so that the focusing area C has a longitudinal direction NH when viewed from the Z direction, and the longitudinal direction NH of the focusing area C is inclined with respect to the processing direction ND, which is the movement direction of the focusing area C, toward one of the first crystal orientation K1 and the second crystal orientation K2 that has a larger angle with the processing direction ND. In the first and second processing steps, the direction of inclination of the longitudinal direction NH is switched between the first and second processing steps so that, when viewed from the Z direction, the direction of inclination of the longitudinal direction NH is on the same side as the direction in which the oblique crack 13F extends with respect to the processing direction ND.

以上説明したように、本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は、(100)面と、一の(110)面と、別の(110)面と、一の(110)面に直交する第1結晶方位K1と、別の(110)面に直交する第2結晶方位K2と、を含む結晶構造を有する。そして、ここでは、レーザ光Lの集光領域Cを相対移動させるラインAのうちの第1領域A1に沿って対象物11に改質領域12を形成する場合(第1加工処理、第1加工工程)、及び、当該ラインAのうちの第2領域A2に沿って対象物11に改質領域12を形成する場合(第2加工処理、第2加工工程)のそれぞれにおいて、集光領域Cの長手方向NHが、第1結晶方位K1及び第2結晶方位K2のうちの加工進行方向NDとの間の角度が大きい一方に近づく向きに加工進行方向NDに対して傾斜するように、レーザ光Lが成形される。このため、トリム面の品質低下が抑制される。As described above, in the laser processing apparatus 1 and the laser processing method according to the present embodiment, the object 11 has a crystal structure including a (100) plane, one (110) plane, another (110) plane, a first crystal orientation K1 perpendicular to the one (110) plane, and a second crystal orientation K2 perpendicular to the other (110) plane. Here, in the case where the modified region 12 is formed in the object 11 along the first region A1 of the line A that moves the focusing region C of the laser light L relatively (first processing process, first processing step), and in the case where the modified region 12 is formed in the object 11 along the second region A2 of the line A (second processing process, second processing step), the laser light L is shaped so that the longitudinal direction NH of the focusing region C is inclined with respect to the processing direction ND in a direction approaching one of the first crystal orientation K1 and the second crystal orientation K2 that has a larger angle with the processing direction ND. This prevents deterioration in the quality of the trimmed surface.

一方、本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、第1加工処理及び第2加工処理(第1加工工程及び第2加工工程も同様(以下同様))おいて、改質領域12から対象物11の第2面11bに向けてZ方向(入射面に交差する方向)に対して斜めに延びる斜め亀裂13Fを形成する。したがって、この斜め亀裂13Fの延びる方向と集光領域Cの長手方向NHの向きとの関係を考慮する必要がある。そして、本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、Z方向からみたとき、集光領域Cの長手方向NHの傾斜の向きが、加工進行方向NDに対して斜め亀裂13Fが延びる側と同じ側となるように、加工進行方向NDの順逆を第1加工処理と第2加工処理とで切り替える。On the other hand, in the laser processing apparatus 1 and the laser processing method according to this embodiment, in the first processing process and the second processing process (the same applies to the first processing step and the second processing step (hereinafter)), a diagonal crack 13F is formed that extends diagonally from the modified region 12 toward the second surface 11b of the object 11 in the Z direction (the direction intersecting the incident surface). Therefore, it is necessary to consider the relationship between the extension direction of this diagonal crack 13F and the direction of the longitudinal direction NH of the focusing region C. Then, in the laser processing apparatus 1 and the laser processing method according to this embodiment, the forward and reverse of the processing progress direction ND is switched between the first processing process and the second processing process so that, when viewed from the Z direction, the inclination direction of the longitudinal direction NH of the focusing region C is the same side as the side on which the diagonal crack 13F extends with respect to the processing progress direction ND.

この結果、第1領域A1及び第2領域A2の両方において、加工進行方向NDに対する集光領域Cの長手方向NHの傾斜の向きと斜め亀裂13Fの延びる側とが同じ側となる。よって、集光領域Cの長手方向NHの向きと斜め亀裂13Fの傾斜方向との関係が、相対的に良好な品質が得られる組み合わせとなり、品質低下が抑制される。このように、本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、対象物11のトリム面の品質低下を抑制しつつ、斜め亀裂を形成可能である。As a result, in both the first region A1 and the second region A2, the direction of inclination of the longitudinal direction NH of the focusing region C relative to the processing progress direction ND and the side to which the oblique crack 13F extends are the same. Therefore, the relationship between the direction of the longitudinal direction NH of the focusing region C and the direction of inclination of the oblique crack 13F is a combination that provides relatively good quality, and quality degradation is suppressed. In this way, according to the laser processing device 1 and laser processing method of this embodiment, it is possible to form an oblique crack while suppressing quality degradation of the trimmed surface of the object 11.

また、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、対象物11は、Z方向に沿って第2面11b側から順に配列された第1部分15A及び第2部分15Bを含む。そして、制御部6は、第1部分15Aに対して、加工進行方向NDの順逆を切り替えながら第1加工処理及び第2加工処理を実行すると共に、第2部分15Bに対して、加工進行方向NDの切り替えを行うことなく第1加工処理及び第2加工処理を実行し、第2部分15Bに対して改質領域12(改質領域12c,12d)及び当該改質領域12からZ方向に沿って延びる亀裂13(亀裂13c,13d)を形成してもよい。この場合、Z方向に沿った亀裂13を形成する第2部分15Bでは、第1加工処理と第2加工処理とで加工進行方向NDの順逆の切り替えを行わない。したがって、第1加工処理と第2加工処理とで加工進行方向NDの順逆を切り替える場合と比較して、レーザ光Lの集光領域Cの相対移動の加減速に係る時間が削減される。In addition, in the laser processing device 1 according to the present embodiment, the target object 11 includes a first portion 15A and a second portion 15B arranged in sequence from the second surface 11b side along the Z direction. The control unit 6 performs the first processing process and the second processing process on the first portion 15A while switching the processing progress direction ND between forward and reverse, and performs the first processing process and the second processing process on the second portion 15B without switching the processing progress direction ND, and may form the modified region 12 (modified region 12c, 12d) and the crack 13 (crack 13c, 13d) extending from the modified region 12 along the Z direction on the second portion 15B. In this case, in the second portion 15B that forms the crack 13 along the Z direction, the processing progress direction ND is not switched between forward and reverse between the first processing process and the second processing process. Therefore, compared to switching the processing progress direction ND between forward and reverse between the first processing process and the second processing process, the time required for accelerating and decelerating the relative movement of the focused area C of the laser light L is reduced.

或いは、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、制御部6は、第1部分15Aに対して、加工進行方向NDの順逆を切り替えながら第1加工処理及び第2加工処理を実行すると共に、第2部分15Bに対して、第1加工処理及び第2加工処理と異なる別加工処理(別加工)を実行してもよい。別加工処理では、制御部6は、照射部3及び移動部4,5を制御することによって、ラインAの全体にわたって加工進行方向NDの順逆を同一としつつ集光領域CをラインAに沿って相対移動させることにより、ラインAに沿って対象物11に改質領域12及び当該改質領域12からZ方向に沿って延びる亀裂13を形成してもよい。この場合、第2部分15BでもラインAの第1領域A1と第2領域A2とで加工進行方向NDの順逆を切り替える場合と比較して、レーザ光Lの集光領域Cの相対移動の加減速に係る時間が削減される。Alternatively, in the laser processing device 1 according to the present embodiment, the control unit 6 may perform the first processing process and the second processing process on the first portion 15A while switching the forward and reverse of the processing progress direction ND, and may perform a different processing process (different processing) different from the first processing process and the second processing process on the second portion 15B. In the different processing process, the control unit 6 may control the irradiation unit 3 and the moving units 4 and 5 to relatively move the focusing area C along the line A while keeping the forward and reverse of the processing progress direction ND the same throughout the line A, thereby forming a modified area 12 in the object 11 along the line A and a crack 13 extending from the modified area 12 along the Z direction. In this case, the time required for accelerating and decelerating the relative movement of the focusing area C of the laser light L is reduced compared to the case where the forward and reverse of the processing progress direction ND is switched between the first area A1 and the second area A2 of the line A in the second portion 15B.

また、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、別加工処理では、制御部6は、空間光変調器7を制御することによって、Z方向からみたときに集光領域Cが長手方向NHを有するように、且つ、当該集光領域Cの長手方向NHが加工進行方向NDに沿うようにレーザ光Lを成形してもよい。この場合、Z方向に沿った亀裂13を形成する第2部分15Bでは、ラインAの第1領域A1の加工と第2領域A2の加工との間でレーザ光Lの集光領域Cの傾きが変化するようにレーザ光Lの成形を行う場合と比較して、制御部6の処理が簡略化される。In addition, in the laser processing device 1 according to this embodiment, in the separate processing, the control unit 6 may control the spatial light modulator 7 to shape the laser light L so that the focusing area C has a longitudinal direction NH when viewed from the Z direction, and so that the longitudinal direction NH of the focusing area C is along the processing progress direction ND. In this case, in the second portion 15B that forms the crack 13 along the Z direction, the processing of the control unit 6 is simplified compared to the case where the laser light L is shaped so that the inclination of the focusing area C of the laser light L changes between processing the first area A1 and the second area A2 of the line A.

また、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、対象物11は、別の部材(対象物11R)に接合された接合領域を含み、第1加工処理及び第2加工処理では、制御部6は、第1面11aから第2面11bに向かうにつれて接合領域の内側の位置から接合領域の外縁11eに向かうように傾斜した斜め亀裂13Fを形成してもよい。この場合、斜め亀裂13Fを境界として対象物11の一部を対象物11から除去し、対象物11の残部を残存させた場合に、対象物11の他の部材との接合領域を越えて対象物11の残部が外側に延在することが避けられる。In addition, in the laser processing device 1 according to this embodiment, the object 11 includes a joining region joined to another member (object 11R), and in the first processing process and the second processing process, the control unit 6 may form an oblique crack 13F that is inclined from an inner position of the joining region toward the outer edge 11e of the joining region as it moves from the first surface 11a to the second surface 11b. In this case, when a part of the object 11 is removed from the object 11 with the oblique crack 13F as a boundary and the remaining part of the object 11 is left, it is possible to prevent the remaining part of the object 11 from extending outward beyond the joining region of the object 11 with the other member.

また、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、第1加工処理及び第2加工処理では、制御部6は、Z方向についての集光領域C1の位置を第1Z位置Z1に設定しつつ、ラインAに沿って集光領域C1を相対移動させることにより、改質領域12a及び改質領域12aから延びる亀裂13aを対象物11に形成する第1形成処理(上記の第1形成)と、Z方向についての集光領域C2の位置を第1Z位置Z1よりも第1面11a側の第2Z位置Z2に設定しつつ、ラインAに沿って集光領域C2を相対移動させることにより、改質領域12b及び改質領域12bから延びる亀裂13bを形成する第2形成処理(上記の第2形成)と、を実行することができる。In addition, in the laser processing apparatus 1 according to this embodiment, in the first processing process and the second processing process, the control unit 6 can execute a first formation process (first formation described above) in which the modified area 12a and cracks 13a extending from the modified area 12a are formed in the object 11 by setting the position of the light collection area C1 in the Z direction to a first Z position Z1 and relatively moving the light collection area C1 along the line A, and a second formation process (second formation described above) in which the modified area 12b and cracks 13b extending from the modified area 12b are formed in the object 11 by setting the position of the light collection area C2 in the Z direction to a second Z position Z2 that is closer to the first surface 11a than the first Z position Z1 and relatively moving the light collection area C2 along the line A.

第1形成処理では、制御部6は、加工進行方向ND及びZ方向に交差するY方向についての集光領域C1の位置を第1Y位置Y1に設定し、第2形成処理では、制御部6は、Y方向についての集光領域C2の位置を第1Y位置Y1からシフトした第2Y位置Y2に設定すると共に、空間光変調器7の制御によって、Y方向及びZ方向を含むYZ面S内での集光領域C2の形状が、少なくとも集光領域C2の中心より第1面11a側においてシフトの方向に傾斜する傾斜形状となるようにレーザ光L2を成形することにより、YZ面S内においてシフトの方向に傾斜するように亀裂13bを形成してもよい。このようにすれば、Z方向に対して傾斜した斜め亀裂を好適に形成可能である。In the first forming process, the control unit 6 sets the position of the light collection area C1 in the Y direction intersecting the processing progress direction ND and the Z direction to the first Y position Y1, and in the second forming process, the control unit 6 sets the position of the light collection area C2 in the Y direction to the second Y position Y2 shifted from the first Y position Y1, and by controlling the spatial light modulator 7, the shape of the light collection area C2 in the YZ plane S including the Y direction and the Z direction is shaped so that the laser light L2 is inclined in the shift direction at least on the first surface 11a side from the center of the light collection area C2, thereby forming the crack 13b so that it is inclined in the shift direction in the YZ plane S. In this way, it is possible to preferably form an oblique crack inclined with respect to the Z direction.

また、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、照射部3は、空間光変調器7からのレーザ光Lを対象物11に向けて集光するための集光レンズ33を含み、第2形成処理では、制御部6は、空間光変調器7に表示させる変調パターンの制御によって、集光領域Cの形状が傾斜形状となるようにレーザ光Lを変調することによりレーザ光Lを成形してもよい。この場合、空間光変調器7を用いて容易にレーザ光Lを成形できる。In addition, in the laser processing device 1 according to this embodiment, the irradiation unit 3 includes a focusing lens 33 for focusing the laser light L from the spatial light modulator 7 toward the target object 11, and in the second formation process, the control unit 6 may shape the laser light L by modulating the laser light L so that the shape of the focused area C becomes an inclined shape by controlling the modulation pattern displayed on the spatial light modulator 7. In this case, the laser light L can be easily shaped using the spatial light modulator 7.

このとき、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、変調パターンは、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含み、第2形成処理では、制御部6は、コマ収差パターンによるコマ収差の大きさを制御することにより、集光領域Cの形状を傾斜形状とするための第1パターン制御を行ってもよい。本発明者の知見によれば、この場合、YZ面S内における集光領域Cの形状が、弧状に形成される。すなわち、この場合には、集光領域Cの形状が、集光領域Cの中心Caよりも第1面11a(入射面)側でシフト方向に傾斜すると共に、集光領域Cの中心Caよりも入射面と反対側でシフト方向と反対方向に傾斜される。この場合であっても、シフト方向に傾斜する斜め亀裂13Fを形成可能である。At this time, in the laser processing device 1 according to this embodiment, the modulation pattern includes a coma aberration pattern for imparting coma aberration to the laser light L, and in the second formation process, the control unit 6 may perform a first pattern control for making the shape of the light-collecting region C an inclined shape by controlling the magnitude of the coma aberration due to the coma aberration pattern. According to the knowledge of the inventor, in this case, the shape of the light-collecting region C in the YZ plane S is formed in an arc shape. That is, in this case, the shape of the light-collecting region C is inclined in the shift direction on the first surface 11a (incident surface) side from the center Ca of the light-collecting region C, and is inclined in the opposite direction to the shift direction on the opposite side to the incident surface from the center Ca of the light-collecting region C. Even in this case, it is possible to form an oblique crack 13F inclined in the shift direction.

また、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、対象物11は、Z方向に沿って第2面11b側から順に配列された第1部分15A及び第2部分15Bを含む。そして、制御部6は、第1部分15Aに対して、加工進行方向NDの順逆を切り替えながら第1加工処理及び第2加工処理を実行すると共に、第2部分15Bに対して、加工進行方向NDの切り替えを行うことなく、照射部3及び移動部4,5を制御することによって、ラインAのうちの第1領域A1に沿って集光領域Cを相対移動させることにより、第1領域A1に沿って対象物11に改質領域12を形成すると共に、当該改質領域12からZ方向に沿って延びる亀裂13を形成する第1Z加工処理(上記の第1Z加工)と、照射部3及び移動部4,5を制御することによって、ラインAのうちの第2領域A2に沿って集光領域Cを相対移動させることにより、第2領域A2に沿って対象物11に改質領域12を形成すると共に、当該改質領域12からZ方向に沿って延びる亀裂13を形成する第2Z加工処理(上記の第2加工)と、を別加処理として実行してもよい。この場合、第2部分15Bについても、第1領域A1と第2領域A2とにおいて集光領域Cの長手方向NHを加工進行方向NDに応じて設定しつつ、第1領域A1と第2領域A2とで加工進行方向NDの順逆を切り替える場合と比較してレーザ光Lの集光領域Cの相対移動の加減速に係る時間が削減される。 In addition, in the laser processing apparatus 1 according to this embodiment, the object 11 includes a first portion 15A and a second portion 15B arranged in sequence from the second surface 11b side along the Z direction. The control unit 6 may perform a first processing process and a second processing process on the first portion 15A while switching the processing progress direction ND between forward and reverse, and may perform, as additional processes, a first Z processing process (the above-mentioned first Z processing) on the second portion 15B without switching the processing progress direction ND by controlling the irradiation unit 3 and the moving units 4, 5 to relatively move the light collection area C along the first area A1 of the line A, thereby forming a modified area 12 in the object 11 along the first area A1 and forming a crack 13 extending from the modified area 12 in the Z direction, and a second Z processing process (the above-mentioned second processing) by controlling the irradiation unit 3 and the moving units 4, 5 to relatively move the light collection area C along the second area A2 of the line A, thereby forming a modified area 12 in the object 11 along the second area A2 and forming a crack 13 extending from the modified area 12 in the Z direction. In this case, for the second portion 15B, the longitudinal direction NH of the focusing area C in the first area A1 and the second area A2 is set according to the processing progress direction ND, while the time required for accelerating and decelerating the relative movement of the focusing area C of the laser light L is reduced compared to the case where the processing progress direction ND is switched between forward and reverse in the first area A1 and the second area A2.

また、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、変調パターンは、レーザ光Lの球面収差を補正するための球面収差補正パターンを含み、第2形成処理では、制御部6は、集光レンズ33の入射瞳面33aの中心に対して球面収差補正パターンPsの中心をY方向にオフセットさせることにより、集光領域Cの形状を傾斜形状とするための第2パターン制御を行ってもよい。本発明者の知見によれば、この場合にも、コマ収差パターンを利用した場合と同様に、YZ面S内における集光領域Cの形状を弧状に形成でき、シフト方向に傾斜する斜め亀裂13Fを形成可能である。In addition, in the laser processing device 1 according to this embodiment, the modulation pattern includes a spherical aberration correction pattern for correcting the spherical aberration of the laser light L, and in the second formation process, the control unit 6 may perform second pattern control for making the shape of the light-collecting region C an inclined shape by offsetting the center of the spherical aberration correction pattern Ps in the Y direction relative to the center of the entrance pupil surface 33a of the focusing lens 33. According to the knowledge of the inventor, in this case as well, the shape of the light-collecting region C in the YZ plane S can be formed into an arc shape, as in the case of using a coma aberration pattern, and an oblique crack 13F inclined in the shift direction can be formed.

また、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、第2形成処理では、制御部6は、加工進行方向NDに沿った軸線に対して非対称な変調パターンを空間光変調器7に表示させることにより、集光領域Cの形状を傾斜形状とするための第3パターン制御を行ってもよい。本発明者の知見によれば、この場合、YZ面S内における集光領域Cの形状の全体を、シフト方向に傾斜させることができる。この場合であっても、シフト方向に傾斜する斜め亀裂13Fを形成可能である。In addition, in the laser processing apparatus 1 according to this embodiment, in the second formation process, the control unit 6 may perform a third pattern control to make the shape of the light collection area C an inclined shape by causing the spatial light modulator 7 to display a modulation pattern that is asymmetric with respect to an axis along the processing progress direction ND. According to the knowledge of the inventor, in this case, the entire shape of the light collection area C in the YZ plane S can be inclined in the shift direction. Even in this case, it is possible to form an oblique crack 13F that is inclined in the shift direction.

また、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、変調パターンは、Y方向及びZ方向に交差するX方向とY方向とを含むXY面内における集光領域Cの形状を、X方向を長手とする楕円形状とするための楕円パターンを含み、第2形成処理では、制御部6は、楕円パターンの強度が、X方向に沿った軸線に対して非対称となるように、変調パターンを空間光変調器7に表示させることによって、ビーム形状を傾斜形状とするための第4パターン制御を行ってもよい。本発明者の知見によれば、この場合にも、YZ面S内における集光領域Cの形状を弧状に形成でき、シフト方向に傾斜する斜め亀裂13Fを形成可能である。In addition, in the laser processing device 1 according to this embodiment, the modulation pattern includes an elliptical pattern for making the shape of the light collection area C in the XY plane including the X and Y directions intersecting the Y and Z directions into an elliptical shape with the X direction as the long side, and in the second formation process, the control unit 6 may perform a fourth pattern control for making the beam shape into an inclined shape by displaying the modulation pattern on the spatial light modulator 7 so that the intensity of the elliptical pattern is asymmetric with respect to the axis line along the X direction. According to the knowledge of the inventor, even in this case, the shape of the light collection area C in the YZ plane S can be formed into an arc shape, and an oblique crack 13F inclined in the shift direction can be formed.

また、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、第2形成処理では、制御部6は、YZ面S内でシフトの方向に沿って配列された複数のレーザ光Lの集光点CIを形成するための変調パターンを空間光変調器7に表示させることにより、複数の集光点CIを含む集光領域Cの形状を傾斜形状とするための第5パターン制御を行ってもよい。本発明者の知見によれば、この場合にも、シフト方向に傾斜する斜め亀裂13Fを形成可能である。
[レーザ加工の第2実施形態]
In the laser processing apparatus 1 according to the present embodiment, in the second forming process, the control unit 6 may perform a fifth pattern control for making the shape of the light focusing region C including the plurality of light focusing points CI an inclined shape by causing the spatial light modulator 7 to display a modulation pattern for forming the plurality of light focusing points CI of the laser light L arranged along the shift direction in the YZ plane S. According to the knowledge of the present inventor, even in this case, it is possible to form the oblique crack 13F inclined in the shift direction.
[Second embodiment of laser processing]

引き続いて、トリミング加工の際に斜め亀裂の形成を行うレーザ加工の別の実施形態について説明する。図48は、一実施形態に係るレーザ加工の対象物を示す図である。図48に示されるように、本実施形態に係るレーザ加工の対象物は、第1実施形態と同様に、対象物11Rに張り合わされて対象物100を構成する対象物11である。ただし、本実施形態では、ラインAにおける第1領域A1及び第2領域A2の角度範囲が第1実施形態と異なる。Next, another embodiment of laser processing in which an oblique crack is formed during trimming processing will be described. Figure 48 is a diagram showing an object of laser processing according to one embodiment. As shown in Figure 48, the object of laser processing according to this embodiment is object 11 that is bonded to object 11R to form object 100, similar to the first embodiment. However, in this embodiment, the angular range of first area A1 and second area A2 on line A is different from that in the first embodiment.

第1実施形態では、一例として、第1領域A1と第2領域A2との境界が、トリム面の品質低下が生じやすい45°や-45°の点に設定されていた。これは、第1実施形態では、品質低下が生じやすい45°,-45°の点であっても、加工進行方向NDの順逆を調整し、45°,-45°の点の加工の際に加工進行方向NDに対する集光領域Cの長手方向NHの傾斜の向きと斜め亀裂13Fが延びる方向とを同じ側とすれば、品質低下を抑制可能であるとの知見に基づいたものであった。In the first embodiment, as an example, the boundary between the first region A1 and the second region A2 was set at a point of 45° or -45° where quality degradation of the trimmed surface is likely to occur. This was based on the knowledge that, even at points of 45° and -45° where quality degradation is likely to occur, quality degradation can be suppressed by adjusting the direction of advancement of the machining ND and setting the direction of inclination of the longitudinal direction NH of the light collection region C relative to the machining direction ND when machining points of 45° and -45° to the same side as the direction in which the oblique crack 13F extends.

一方、図38の表に示されるように、例えば、第1領域A1及び第2領域A2の加工の際の加工進行方向NDをいずれも順方向ND1とする場合(上から1番目及び3番目の表参照)、-45°の点は、集光領域Cのビーム形状を第1形状Q1としたときには(上から3番目の表参照)品質低下が見られるものの、第2形状Q2としたときには(上から1番目の表参照)良好な品質が得られ、且つ、-50°の点でも依然として良好な品質が得られることがわかる。On the other hand, as shown in the table in Figure 38, for example, when the processing direction ND during processing of the first area A1 and the second area A2 are both set to the forward direction ND1 (see the first and third tables from the top), a decrease in quality is observed at the -45° point when the beam shape of the focusing area C is set to the first shape Q1 (see the third table from the top), but good quality is obtained when the beam shape is set to the second shape Q2 (see the first table from the top), and good quality is still obtained at the -50° point.

したがって、第1領域A1及び第2領域A2の加工の際の加工進行方向NDを順方向ND1に統一したとしても、0°から-50°程度までの角度範囲での加工の際に集光領域Cのビーム形状を第2形状Q2とし、且つ、-50°から-90°程度までの角度範囲での加工の際に集光領域Cのビーム形状を第1形状Q1とすれば、全ての角度範囲で良好な加工品質が得られるのである。実際に、図49の表を参照すると、条件IR7と条件IR8とを併用することにより全ての角度範囲で良好な加工品質が得られることがわかる。Therefore, even if the processing direction ND during processing of the first area A1 and the second area A2 is unified to the forward direction ND1, good processing quality can be obtained over the entire angle range by setting the beam shape of the focusing area C to the second shape Q2 during processing in the angle range of about 0° to -50°, and setting the beam shape of the focusing area C to the first shape Q1 during processing in the angle range of about -50° to -90°. In fact, referring to the table in Figure 49, it can be seen that good processing quality can be obtained over the entire angle range by using condition IR7 and condition IR8 in combination.

さらに、例えば、第1領域A1及び第2領域A2の加工の際の加工進行方向NDをいずれも逆方向ND2とする場合(上から2番目及び4番目の表参照)には、-45°の点は、順方向D1の例とは反対に、集光領域Cのビーム形状を第2形状Q2としたときには(上から2番目の表参照)品質低下が見られ、第1形状Q1としたときには(上から4番目の表参照)良好な品質が得られ、且つ、-40°の点でも依然として良好な品質が得られることがわかる。 Furthermore, for example, when the processing direction ND during processing of the first area A1 and the second area A2 is both the reverse direction ND2 (see the second and fourth tables from the top), in contrast to the example of the forward direction D1, at the -45° point, when the beam shape of the focusing area C is the second shape Q2 (see the second table from the top), a decrease in quality is observed, whereas when it is the first shape Q1 (see the fourth table from the top), good quality is obtained, and good quality is still obtained even at the -40° point.

したがって、第1領域A1及び第2領域A2の加工の際の加工進行方向NDを逆方向ND2に統一したとしても、0°から-40°程度までの角度範囲での加工の際に集光領域Cのビーム形状を第2形状Q2とし、且つ、-40°から-90°程度までの角度範囲での加工の際に集光領域Cのビーム形状を第1形状Q1とすれば、全ての角度範囲で良好な加工品質が得られるのである。実際に、図50の表を参照すると、条件IR9条件IR10とを併用することにより全ての角度範囲で良好な加工品質が得られることがわかる。 Therefore, even if the processing direction ND during processing of the first area A1 and the second area A2 is unified to the reverse direction ND2, good processing quality can be obtained over the entire angle range if the beam shape of the focusing area C is the second shape Q2 during processing in the angle range of about 0° to -40°, and the beam shape of the focusing area C is the first shape Q1 during processing in the angle range of about -40° to -90°. In fact, referring to the table in Figure 50, it can be seen that good processing quality can be obtained over the entire angle range by using condition IR9 and condition IR10 in combination.

つまり、集光領域Cの長手方向NHが、第1結晶方位K1及び第2結晶方位K2のうち、加工進行方向NDとの間の角度が大きい一方に近づく向きに加工進行方向NDに対して傾斜するようにレーザ光Lを成形することを前提に、第1領域A1の加工(上記の第1加工)と第2領域A2の加工(上記の第2加工)とで加工進行方向の順逆を同一とした場合には、第1領域A1及び第2領域A2のうち、長手方向NHの傾斜の向きが加工進行方向NDに対して斜め亀裂13Fが延びる側と同じ側となる一方が45°の点(上記の例では-45°の点)を含むように、第1領域A1と第2領域A2との境界を設定すれば、全ての角度範囲で良好な加工品質が得られるのである。In other words, assuming that the laser light L is shaped so that the longitudinal direction NH of the focusing area C is inclined with respect to the processing direction ND in a direction approaching one of the first crystal orientation K1 and the second crystal orientation K2 that has a larger angle with the processing direction ND, and the processing direction of the first area A1 (the first processing described above) and the processing direction of the second area A2 (the second processing described above) are in the same order, if the boundary between the first area A1 and the second area A2 is set so that one of the first area A1 and the second area A2, where the inclination direction of the longitudinal direction NH is on the same side as the side along which the oblique crack 13F extends with respect to the processing direction ND, includes a 45° point (a -45° point in the above example), good processing quality can be obtained over the entire angle range.

本実施形態に係るレーザ加工では、以上の知見に基づいて行われる。すなわち、本実施形態に係るレーザ加工では、図48に示されるように、第1領域A1と第2領域A2との境界Ksが、長手方向NHの傾斜の向きが加工進行方向NDに対して斜め亀裂13Fが延びる側と同じ側となる一方が45°の点(上記の例では-45°の点)を含むように設定される。図示の例では、加工進行方向NDを順方向ND1とし、第2領域A2が45°の点を含むように境界Ksが設定されている。The laser processing according to this embodiment is performed based on the above findings. That is, in the laser processing according to this embodiment, as shown in FIG. 48, the boundary Ks between the first region A1 and the second region A2 is set so that the inclination direction of the longitudinal direction NH is on the same side as the side on which the oblique crack 13F extends with respect to the processing progress direction ND, and includes a point of 45° (a point of -45° in the above example). In the illustrated example, the processing progress direction ND is the forward direction ND1, and the boundary Ks is set so that the second region A2 includes a point of 45°.

特に、ここでは、第1実施形態と比較して、第1領域A1を約5°分だけ縮小して0°から40°程度までの約40°分の円弧とし、第2領域A2を約5°分だけ拡大して40°から90°程度までの約50°分の円弧とすることから、第2領域A2が第1領域A1よりも約10°分だけ長くされている。第1領域A1及び第2領域A2のそれぞれの加工は、加工進行方向NDが順方向ND1(或いは逆方向ND2)に統一されている点を除き、上記の第1加工及び第2加工(さらには第1形成及び第2形成)と同様に実施される。In particular, in this embodiment, the first region A1 is reduced by about 5° to an arc of about 40° from 0° to about 40°, and the second region A2 is expanded by about 5° to an arc of about 50° from 40° to about 90°, so that the second region A2 is longer than the first region A1 by about 10°. The machining of the first region A1 and the second region A2 is performed in the same manner as the first machining and second machining (and the first formation and second formation) described above, except that the machining progress direction ND is unified to the forward direction ND1 (or the reverse direction ND2).

以上の本実施形態に係るレーザ加工について、レーザ加工装置1の構成として説明する。すなわち、レーザ加工装置1は、対象物11にレーザ光L(レーザ光L1,L2)を照射して改質領域12を形成するためのものであり、少なくとも、対象物11を支持するためのステージ2と、ステージ2に支持された対象物11に向けてレーザ光Lを照射するための照射部3と、レーザ光Lの集光領域C(集光領域C1,C2)を対象物11に対して相対移動させるための移動部4,5と、移動部4,5及び照射部3を制御するための制御部6と、を備えている。照射部3は、Z方向からみたときに集光領域Cが長手方向NHを有するようにレーザ光Lを成形する空間光変調器7を有する。The above laser processing according to the present embodiment will be described as the configuration of the laser processing device 1. That is, the laser processing device 1 is for irradiating the object 11 with laser light L (laser light L1, L2) to form the modified region 12, and includes at least a stage 2 for supporting the object 11, an irradiation unit 3 for irradiating the laser light L toward the object 11 supported by the stage 2, movement units 4, 5 for moving the focusing area C (focusing areas C1, C2) of the laser light L relative to the object 11, and a control unit 6 for controlling the movement units 4, 5 and the irradiation unit 3. The irradiation unit 3 has a spatial light modulator 7 that shapes the laser light L so that the focusing area C has a longitudinal direction NH when viewed from the Z direction.

そして、制御部6は、照射部3及び移動部4,5を制御することによって、ラインAのうちの第1領域A1に沿って集光領域C(集光領域C1,C2)を相対移動させることにより、第1領域A1に沿って対象物11に改質領域12(改質領域12a,12b)を形成すると共に、当該改質領域12から対象物11の入射面である第1面11aと反対側の第2面11bに向けてZ方向に対して斜めに延びる斜め亀裂13F(亀裂13a,13b)を形成する第1加工処理(上記の第1加工)を実行する。The control unit 6 then controls the irradiation unit 3 and the moving units 4 and 5 to relatively move the light collection area C (light collection areas C1 and C2) along the first area A1 of the line A, thereby performing a first processing process (the above-mentioned first processing) in which a modified area 12 (modified areas 12a and 12b) is formed in the object 11 along the first area A1, and an oblique crack 13F (cracks 13a and 13b) extending obliquely in the Z direction from the modified area 12 toward the second surface 11b opposite to the first surface 11a, which is the incident surface of the object 11.

さらに、制御部6は、照射部3及び移動部4,5を制御することによって、ラインAのうちの第2領域A2に沿って集光領域C(集光領域C1,C2)を相対移動させることにより、第2領域A2に沿って対象物11に改質領域12(改質領域12a,12b)を形成すると共に、改質領域12から第2面11bに向けて延びる斜め亀裂13F(亀裂13a,13b)を形成する第2加工処理(上記の第2加工)を実行する。 Furthermore, the control unit 6 controls the irradiation unit 3 and the moving units 4 and 5 to relatively move the light collection area C (light collection areas C1, C2) along the second area A2 of the line A, thereby performing a second processing process (the above-mentioned second processing) in which a modified area 12 (modified areas 12a, 12b) is formed in the object 11 along the second area A2 and an oblique crack 13F (cracks 13a, 13b) extending from the modified area 12 toward the second surface 11b.

第1加工処理及び第2加工処理では、制御部6は、空間光変調器7を制御することによって、集光領域Cの長手方向NHが、第1結晶方位K1及び第2結晶方位K2のうち、集光領域Cの移動方向である加工進行方向NDとの間の角度が大きい一方に近づく向きに加工進行方向NDに対して傾斜するように、レーザ光Lを成形すると共に、第1加工処理と第2加工処理とで加工進行方向NDの順逆を同一とする。In the first and second processing processes, the control unit 6 controls the spatial light modulator 7 to shape the laser light L so that the longitudinal direction NH of the focusing area C is inclined with respect to the processing progress direction ND, which is the movement direction of the focusing area C, toward one of the first crystal orientation K1 and the second crystal orientation K2 that has a larger angle with the processing progress direction ND, and the forward and reverse directions of the processing progress direction ND are the same in the first and second processing processes.

そして、第2結晶方位K2とラインAとが直交する点を0°とし、第1結晶方位K1とラインAとが直交する点を90°とし、ラインAにおける0°と90°との中間の点を45°としたときに、第1領域A1及び第2領域A2のうち、Z方向からみて、長手方向NHの傾斜の向きが加工進行方向NDに対して斜め亀裂13Fが延びる側と同じ側となる一方が45°の点を含むように、第1領域A1と第2領域A2との境界Ksが設定される。 Then, when the point where the second crystal orientation K2 and line A intersect perpendicularly is defined as 0°, the point where the first crystal orientation K1 and line A intersect perpendicularly is defined as 90°, and the midpoint on line A between 0° and 90° is defined as 45°, the boundary Ks between the first region A1 and the second region A2 is set so that one of the first region A1 and the second region A2 includes a point of 45° where, when viewed from the Z direction, the inclination direction of the longitudinal direction NH is on the same side as the side along which the diagonal crack 13F extends with respect to the processing progress direction ND.

引き続いて、以上の本実施形態に係るレーザ加工について、レーザ加工方法の工程として説明する。すなわち、本実施形態に係るレーザ加工方法は、対象物11にレーザ光L(レーザ光L1,L2)を照射して改質領域12を形成するためのものであり、対象物11に設定されたラインAのうちの第1領域A1に沿って集光領域C(集光領域C1,C2)を相対移動させることにより、第1領域A1に沿って対象物11に改質領域12(改質領域12a,12b)を形成すると共に、当該改質領域12から対象物11の入射面である第1面11aと反対側の第2面11bに向けてZ方向に対して斜めに延びる斜め亀裂13F(亀裂13a,13b)を形成する第1加工工程(上記の第1加工)を有する。 Next, the laser processing according to the present embodiment will be described as a step of the laser processing method. That is, the laser processing method according to the present embodiment is for forming a modified region 12 by irradiating the object 11 with laser light L (laser light L1, L2), and has a first processing step (above-mentioned first processing) in which a modified region 12 (modified region 12a, 12b) is formed in the object 11 along the first region A1 by relatively moving the focusing region C (focusing regions C1, C2) along the first region A1 of the line A set on the object 11, and an oblique crack 13F (crack 13a, 13b) extending obliquely in the Z direction from the modified region 12 toward the second surface 11b opposite to the first surface 11a, which is the incident surface of the object 11.

また、本実施形態に係るレーザ加工方法は、ラインAのうちの第2領域A2に沿って集光領域C(集光領域C1,C2)を相対移動させることにより、第2領域A2に沿って対象物11に改質領域12(改質領域12a,12b)を形成すると共に、改質領域12から第2面11bに向けて延びる斜め亀裂13F(亀裂13a,13b)を形成する第2加工工程(上記の第2加工)を有する。In addition, the laser processing method according to this embodiment includes a second processing step (the above-mentioned second processing) in which the focusing area C (focus areas C1, C2) is moved relatively along the second area A2 of the line A to form a modified area 12 (modified areas 12a, 12b) in the object 11 along the second area A2, and also form an oblique crack 13F (cracks 13a, 13b) extending from the modified area 12 toward the second surface 11b.

第1加工工程及び第2加工工程では、Z方向からみたときに集光領域Cが長手方向NHを有するように、且つ、集光領域Cの長手方向NHが、第1結晶方位K1及び第2結晶方位K2のうち、集光領域Cの移動方向である加工進行方向NDとの間の角度が大きい一方に近づく向きに加工進行方向NDに対して傾斜するように、レーザ光Lを成形すると共に、第1加工工程と第2加工工程とで加工進行方向NDの順逆を同一とする。In the first and second processing steps, the laser light L is shaped so that the focusing area C has a longitudinal direction NH when viewed from the Z direction, and so that the longitudinal direction NH of the focusing area C is inclined with respect to the processing direction ND in a direction approaching one of the first crystal orientation K1 and the second crystal orientation K2 that has a larger angle with the processing direction ND, which is the direction of movement of the focusing area C, and the forward and reverse directions of the processing direction ND are the same in the first and second processing steps.

そして、第2結晶方位K2とラインAとが直交する点を0°とし、第1結晶方位K1とラインAとが直交する点を90°とし、ラインAにおける0°と90°との中間の点を45°としたときに、第1領域A1及び第2領域A2のうち、Z方向からみて、長手方向NHの傾斜の向きが加工進行方向NDに対して斜め亀裂13Fが延びる側と同じ側となる一方が45°の点を含むように、第1領域A1と第2領域A2との境界Ksが設定される。 Then, when the point where the second crystal orientation K2 and line A intersect perpendicularly is defined as 0°, the point where the first crystal orientation K1 and line A intersect perpendicularly is defined as 90°, and the midpoint on line A between 0° and 90° is defined as 45°, the boundary Ks between the first region A1 and the second region A2 is set so that one of the first region A1 and the second region A2 includes a point of 45° where, when viewed from the Z direction, the inclination direction of the longitudinal direction NH is on the same side as the side along which the diagonal crack 13F extends with respect to the processing progress direction ND.

以上説明したように、本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は、(100)面と、一の(110)面と、別の(110)面と、一の(110)面に直交する第1結晶方位K1と、別の(110)面に直交する第2結晶方位K2と、を含む結晶構造を有する。そして、ここでは、レーザ光Lの集光領域Cを相対移動させるラインAのうちの第1領域A1に沿って対象物11に改質領域12を形成する場合(第1加工処理、第1加工工程)、及び、当該ラインAのうちの第2領域A2に沿って対象物11に改質領域12を形成する場合(第2加工処理、第2加工工程)のそれぞれにおいて、集光領域Cの長手方向NHが、第1結晶方位K1及び第2結晶方位K2のうちの加工進行方向NDとの間の角度が大きい一方に近づく向きに加工進行方向NDに対して傾斜するように、レーザ光Lが成形される。このため、上記知見に示されるように、トリム面の品質低下が抑制される。As described above, in the laser processing apparatus 1 and the laser processing method according to the present embodiment, the object 11 has a crystal structure including a (100) plane, one (110) plane, another (110) plane, a first crystal orientation K1 perpendicular to the one (110) plane, and a second crystal orientation K2 perpendicular to the other (110) plane. Here, in the case where the modified region 12 is formed in the object 11 along the first region A1 of the line A that moves the focusing region C of the laser light L relatively (first processing process, first processing step), and in the case where the modified region 12 is formed in the object 11 along the second region A2 of the line A (second processing process, second processing step), the laser light L is shaped so that the longitudinal direction NH of the focusing region C is inclined with respect to the processing direction ND in a direction approaching one of the first crystal orientation K1 and the second crystal orientation K2 that has a larger angle with the processing direction ND. Therefore, as shown by the above findings, deterioration in the quality of the trimmed surface is suppressed.

一方、本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、第1加工処理及び第2加工処理(第1加工工程及び第2加工工程も同様(以下同様))おいて、改質領域12から対象物11の第1面11a(入射面)と反対側の第2面11b(反対面)に向けてZ方向(入射面に交差する方向)に対して斜めに延びる斜め亀裂13Fを形成する。したがって、斜め亀裂13Fの延びる方向と集光領域Cの長手方向NHの向きとの関係を考慮する必要がある。特に、45°の点の加工の際に、集光領域Cの長手方向NHの向きと斜め亀裂13Fの傾斜方向とが加工進行方向NDに対して互いに逆側となる状態であると、トリム面の品質の低下が発生しやすい。On the other hand, in the laser processing apparatus 1 and the laser processing method according to this embodiment, in the first processing process and the second processing process (the same applies to the first processing step and the second processing step (hereinafter the same)), a diagonal crack 13F is formed that extends obliquely in the Z direction (direction intersecting the incident surface) from the modified region 12 toward the second surface 11b (opposite surface) opposite the first surface 11a (incident surface) of the object 11. Therefore, it is necessary to consider the relationship between the extension direction of the diagonal crack 13F and the direction of the longitudinal direction NH of the focusing region C. In particular, when processing a 45° point, if the direction of the longitudinal direction NH of the focusing region C and the inclination direction of the diagonal crack 13F are opposite to each other with respect to the processing progress direction ND, a deterioration in the quality of the trimmed surface is likely to occur.

これに対して、本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、第1領域A1と第2領域A2との間の境界Ksが、第1領域A1及び第2領域A2のうちの長手方向NHの傾斜の向きが加工進行方向NDに対して斜め亀裂13Fが延びる側と同じ側となる一方が45°の点を含むように設定される。換言すれば、第1領域A1及び第2領域A2のうち、集光領域Cの長手方向NHの向きと斜め亀裂13Fの傾斜方向とが加工進行方向NDに対して互いに逆側となる状態で加工を行う領域が、ラインAにおける45°の点に至らない。したがって、品質低下が抑制される。このように、本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、対象物11のトリム面の品質低下を抑制しつつ、斜め亀裂13Fを形成可能である。In contrast, in the laser processing device 1 and the laser processing method according to the present embodiment, the boundary Ks between the first region A1 and the second region A2 is set so that one of the first region A1 and the second region A2, in which the inclination direction of the longitudinal direction NH of the first region A1 and the second region A2 is on the same side as the side on which the oblique crack 13F extends with respect to the processing progress direction ND, includes a 45° point. In other words, the first region A1 and the second region A2, in which the direction of the longitudinal direction NH of the light collection region C and the inclination direction of the oblique crack 13F are on opposite sides to the processing progress direction ND, do not reach the 45° point on the line A. Therefore, quality degradation is suppressed. In this way, according to the laser processing device 1 and the laser processing method according to the present embodiment, it is possible to form the oblique crack 13F while suppressing quality degradation of the trimmed surface of the object 11.

さらに、本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、第1加工処理と第2加工処理とで加工進行方向NDの順逆が同一とされる。したがって、第1加工処理と第2加工処理とで加工進行方向NDの順逆を切り替える場合と比較して、レーザ光Lの集光領域Cの相対移動の加減速に係る時間が削減される。Furthermore, in the laser processing apparatus 1 and the laser processing method according to this embodiment, the forward and reverse directions of the processing progress direction ND are the same in the first processing process and the second processing process. Therefore, compared to the case where the forward and reverse directions of the processing progress direction ND are switched between the first processing process and the second processing process, the time required for accelerating and decelerating the relative movement of the focusing area C of the laser light L is reduced.

また、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、第1領域A1及び第2領域A2のうち、Z方向からみて、長手方向NHの傾斜の向きが加工進行方向NDに対して斜め亀裂13Fが延びる側と同じ側となる一方が、他方よりも長くてもよい。このように、第1領域A1と第2領域A2との長さを違えて設定してもよい。In addition, in the laser processing device 1 according to this embodiment, the first region A1 and the second region A2, which has the inclination direction of the longitudinal direction NH on the same side as the side on which the oblique crack 13F extends with respect to the processing progress direction ND as viewed from the Z direction, may be longer than the other region. In this way, the lengths of the first region A1 and the second region A2 may be set to be different.

また、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、制御部6は、第1部分15Aに対して、加工進行方向NDの順逆を同一にしつつ第1加工処理及び第2加工処理を実行すると共に、第2部分15Bに対して、第1加工処理及び第2加工処理と異なる別加工処理(別加工)を実行してもよい。別加工処理では、制御部6は、照射部3及び移動部4,5を制御することによって、ラインAの全体にわたって加工進行方向NDの順逆を同一としつつラインAに沿って集光領域Cを相対移動させることにより、ラインAに沿って対象物11に改質領域12及び当該改質領域12からZ方向に沿って延びる亀裂13を形成してもよい。この場合、第2部分15BでもラインAの第1領域A1と第2領域A2とで加工進行方向NDの順逆を切り替える場合と比較して、レーザ光Lの集光領域Cの相対移動の加減速に係る時間が削減される。In addition, in the laser processing device 1 according to the present embodiment, the control unit 6 may perform the first processing process and the second processing process on the first portion 15A while keeping the forward and reverse directions of the processing progress direction ND the same, and may perform a different processing process (different processing) different from the first processing process and the second processing process on the second portion 15B. In the different processing process, the control unit 6 may control the irradiation unit 3 and the moving units 4 and 5 to relatively move the focusing area C along the line A while keeping the forward and reverse directions of the processing progress direction ND the same throughout the entire line A, thereby forming a modified area 12 in the object 11 along the line A and a crack 13 extending from the modified area 12 along the Z direction. In this case, the time required for accelerating and decelerating the relative movement of the focusing area C of the laser light L is reduced compared to the case where the forward and reverse directions of the processing progress direction ND are switched between the first area A1 and the second area A2 of the line A in the second portion 15B.

また、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、別加工処理では、制御部6は、空間光変調器7を制御することによって、Z方向からみたときに集光領域Cが長手方向NHを有するように、且つ、当該集光領域Cの長手方向NHが加工進行方向NDに沿うようにレーザ光Lを成形してもよい。この場合、Z方向に沿った亀裂13を形成する第2部分15Bでは、ラインAの第1領域A1の加工と第2領域A2の加工との間でレーザ光Lの集光領域Cの傾きが変化するようにレーザ光Lの成形を行う場合と比較して、制御部6の処理が簡略化される。In addition, in the laser processing device 1 according to this embodiment, in the separate processing, the control unit 6 may control the spatial light modulator 7 to shape the laser light L so that the focusing area C has a longitudinal direction NH when viewed from the Z direction, and so that the longitudinal direction NH of the focusing area C is along the processing progress direction ND. In this case, in the second portion 15B that forms the crack 13 along the Z direction, the processing of the control unit 6 is simplified compared to the case where the laser light L is shaped so that the inclination of the focusing area C of the laser light L changes between processing the first area A1 and the second area A2 of the line A.

また、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、別加工処理として、第2部分15Bに対して、加工進行方向NDの切り替えを行うことなく、照射部3及び移動部4,5を制御することによって、ラインAのうちの第1領域A1に沿って集光領域Cを相対移動させることにより、第1領域A1に沿って対象物11に改質領域12を形成すると共に、当該改質領域12からZ方向に沿って延びる亀裂13を形成する第1Z加工処理(上記の第1Z加工)と、照射部3及び移動部4,5を制御することによって、ラインAのうちの第2領域A2に沿って集光領域Cを相対移動させることにより、第2領域A2に沿って対象物11に改質領域12を形成すると共に、当該改質領域12からZ方向に沿って延びる亀裂13を形成する第2Z加工処理(上記の第2加工)と、を別加処理として実行してもよい。この場合、第2部分15Bについても、第1領域A1と第2領域A2とで集光領域Cの長手方向NHを加工進行方向NDに応じて設定しつつ、第1領域A1と第2領域A2とで加工進行方向NDの順逆を切り替える場合と比較してレーザ光Lの集光領域Cの相対移動の加減速に係る時間が削減される。In addition, in the laser processing apparatus 1 according to this embodiment, as separate processing processes, the following may be executed as separate processing processes: a first Z processing process (above-mentioned first Z processing) in which the light collection area C is moved relatively along the first area A1 of the line A by controlling the irradiation unit 3 and the moving units 4, 5 without switching the processing progression direction ND for the second portion 15B, thereby forming a modified area 12 in the object 11 along the first area A1 and forming a crack 13 extending from the modified area 12 in the Z direction; and a second Z processing process (above-mentioned second processing) in which the light collection area C is moved relatively along the second area A2 of the line A by controlling the irradiation unit 3 and the moving units 4, 5, thereby forming a modified area 12 in the object 11 along the second area A2 and forming a crack 13 extending from the modified area 12 in the Z direction. In this case, for the second portion 15B, the longitudinal direction NH of the focusing area C in the first area A1 and the second area A2 is set according to the processing progress direction ND, while the time required for accelerating and decelerating the relative movement of the focusing area C of the laser light L is reduced compared to when the processing progress direction ND is switched between forward and reverse in the first area A1 and the second area A2.

また、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、対象物11は、別の部材(対象物11R)に接合された接合領域を含み、第1加工処理及び第2加工処理では、制御部6は、第1面11aから第2面11bに向かうにつれて接合領域の内側の位置から接合領域の外縁11eに向かうように傾斜した斜め亀裂13Fを形成してもよい。この場合、斜め亀裂13Fを境界として対象物11の一部を対象物11から除去し、対象物11の残部を残存させた場合に、対象物11の他の部材との接合領域を越えて対象物11の残部が外側に延在することが避けられる。In addition, in the laser processing device 1 according to this embodiment, the object 11 includes a joining region joined to another member (object 11R), and in the first processing process and the second processing process, the control unit 6 may form an oblique crack 13F that is inclined from an inner position of the joining region toward the outer edge 11e of the joining region as it moves from the first surface 11a to the second surface 11b. In this case, when a part of the object 11 is removed from the object 11 with the oblique crack 13F as a boundary and the remaining part of the object 11 is left, it is possible to prevent the remaining part of the object 11 from extending outward beyond the joining region of the object 11 with the other member.

また、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、第1加工処理及び第2加工処理では、制御部6は、Z方向についての集光領域C1の位置を第1Z位置Z1に設定しつつ、ラインAに沿って集光領域C1を相対移動させることにより、改質領域12a及び改質領域12aから延びる亀裂13aを対象物11に形成する第1形成処理(上記の第1形成)と、Z方向についての集光領域C2の位置を第1Z位置Z1よりも第1面11a側の第2Z位置Z2に設定しつつ、ラインAに沿って集光領域C2を相対移動させることにより、改質領域12b及び改質領域12bから延びる亀裂13bを形成する第2形成処理(上記の第2形成)と、を実行することができる。In addition, in the laser processing apparatus 1 according to this embodiment, in the first processing process and the second processing process, the control unit 6 can execute a first formation process (first formation described above) in which the modified area 12a and cracks 13a extending from the modified area 12a are formed in the object 11 by setting the position of the light collection area C1 in the Z direction to a first Z position Z1 and relatively moving the light collection area C1 along the line A, and a second formation process (second formation described above) in which the modified area 12b and cracks 13b extending from the modified area 12b are formed in the object 11 by setting the position of the light collection area C2 in the Z direction to a second Z position Z2 that is closer to the first surface 11a than the first Z position Z1 and relatively moving the light collection area C2 along the line A.

第1形成処理では、制御部6は、加工進行方向ND及びZ方向に交差するY方向についての集光領域C1の位置を第1Y位置Y1に設定し、第2形成処理では、制御部6は、Y方向についての集光領域C2の位置を第1Y位置Y1からシフトした第2Y位置Y2に設定すると共に、空間光変調器7の制御によって、Y方向及びZ方向を含むYZ面S内での集光領域C2の形状が、少なくとも集光領域C2の中心より第1面11a側においてシフトの方向に傾斜する傾斜形状となるようにレーザ光L2を成形することにより、YZ面S内においてシフトの方向に傾斜するように斜め亀裂13Fを形成してもよい。このようにすれば、Z方向に対して傾斜した斜め亀裂を好適に形成可能である。In the first formation process, the control unit 6 sets the position of the light collection area C1 in the Y direction intersecting the processing progress direction ND and the Z direction to the first Y position Y1, and in the second formation process, the control unit 6 sets the position of the light collection area C2 in the Y direction to the second Y position Y2 shifted from the first Y position Y1, and by controlling the spatial light modulator 7, the shape of the light collection area C2 in the YZ plane S including the Y direction and the Z direction is shaped so that the laser light L2 is inclined in the shift direction at least on the first surface 11a side from the center of the light collection area C2, thereby forming the oblique crack 13F so that it is inclined in the shift direction in the YZ plane S. In this way, it is possible to preferably form an oblique crack inclined with respect to the Z direction.

また、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、照射部3は、空間光変調器7からのレーザ光Lを対象物11に向けて集光するための集光レンズ33を含み、第2形成処理では、制御部6は、空間光変調器7に表示させる変調パターンの制御によって、集光領域Cの形状が傾斜形状となるようにレーザ光Lを変調することによりレーザ光Lを成形してもよい。この場合、空間光変調器7を用いて容易にレーザ光Lを成形できる。In addition, in the laser processing device 1 according to this embodiment, the irradiation unit 3 includes a focusing lens 33 for focusing the laser light L from the spatial light modulator 7 toward the target object 11, and in the second formation process, the control unit 6 may shape the laser light L by modulating the laser light L so that the shape of the focused area C becomes an inclined shape by controlling the modulation pattern displayed on the spatial light modulator 7. In this case, the laser light L can be easily shaped using the spatial light modulator 7.

このとき、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、変調パターンは、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含み、第2形成処理では、制御部6は、コマ収差パターンによるコマ収差の大きさを制御することにより、集光領域Cの形状を傾斜形状とするための第1パターン制御を行ってもよい。本発明者の知見によれば、この場合、YZ面S内における集光領域Cの形状が、弧状に形成される。すなわち、この場合には、集光領域Cの形状が、集光領域Cの中心Caよりも第1面11a(入射面)側でシフト方向に傾斜すると共に、集光領域Cの中心Caよりも入射面と反対側でシフト方向と反対方向に傾斜される。この場合であっても、シフト方向に傾斜する斜め亀裂13Fを形成可能である。At this time, in the laser processing device 1 according to this embodiment, the modulation pattern includes a coma aberration pattern for imparting coma aberration to the laser light L, and in the second formation process, the control unit 6 may perform a first pattern control for making the shape of the light-collecting region C an inclined shape by controlling the magnitude of the coma aberration due to the coma aberration pattern. According to the knowledge of the inventor, in this case, the shape of the light-collecting region C in the YZ plane S is formed in an arc shape. That is, in this case, the shape of the light-collecting region C is inclined in the shift direction on the first surface 11a (incident surface) side from the center Ca of the light-collecting region C, and is inclined in the opposite direction to the shift direction on the opposite side to the incident surface from the center Ca of the light-collecting region C. Even in this case, it is possible to form an oblique crack 13F inclined in the shift direction.

また、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、変調パターンは、レーザ光Lの球面収差を補正するための球面収差補正パターンを含み、第2形成処理では、制御部6は、集光レンズ33の入射瞳面33aの中心に対して球面収差補正パターンPsの中心をY方向にオフセットさせることにより、集光領域Cの形状を傾斜形状とするための第2パターン制御を行ってもよい。本発明者の知見によれば、この場合にも、コマ収差パターンを利用した場合と同様に、YZ面S内における集光領域Cの形状を弧状に形成でき、シフト方向に傾斜する斜め亀裂13Fを形成可能である。In addition, in the laser processing device 1 according to this embodiment, the modulation pattern includes a spherical aberration correction pattern for correcting the spherical aberration of the laser light L, and in the second formation process, the control unit 6 may perform second pattern control for making the shape of the light-collecting region C an inclined shape by offsetting the center of the spherical aberration correction pattern Ps in the Y direction relative to the center of the entrance pupil surface 33a of the focusing lens 33. According to the knowledge of the inventor, in this case as well, the shape of the light-collecting region C in the YZ plane S can be formed into an arc shape, as in the case of using a coma aberration pattern, and an oblique crack 13F inclined in the shift direction can be formed.

また、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、第2形成処理では、制御部6は、加工進行方向NDに沿った軸線に対して非対称な変調パターンを空間光変調器7に表示させることにより、集光領域Cの形状を傾斜形状とするための第3パターン制御を行ってもよい。本発明者の知見によれば、この場合、YZ面S内における集光領域Cの形状の全体を、シフト方向に傾斜させることができる。この場合であっても、シフト方向に傾斜する斜め亀裂13Fを形成可能である。In addition, in the laser processing apparatus 1 according to this embodiment, in the second formation process, the control unit 6 may perform a third pattern control to make the shape of the light collection area C an inclined shape by causing the spatial light modulator 7 to display a modulation pattern that is asymmetric with respect to an axis along the processing progress direction ND. According to the knowledge of the inventor, in this case, the entire shape of the light collection area C in the YZ plane S can be inclined in the shift direction. Even in this case, it is possible to form an oblique crack 13F that is inclined in the shift direction.

また、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、変調パターンは、Y方向及びZ方向に交差するX方向とY方向とを含むXY面内における集光領域Cの形状を、X方向を長手とする楕円形状とするための楕円パターンを含み、第2形成処理では、制御部6は、楕円パターンの強度が、X方向に沿った軸線に対して非対称となるように、変調パターンを空間光変調器7に表示させることによって、ビーム形状を傾斜形状とするための第4パターン制御を行ってもよい。本発明者の知見によれば、この場合にも、YZ面S内における集光領域Cの形状を弧状に形成でき、シフト方向に傾斜する斜め亀裂13Fを形成可能である。In addition, in the laser processing device 1 according to this embodiment, the modulation pattern includes an elliptical pattern for making the shape of the light collection area C in the XY plane including the X and Y directions intersecting the Y and Z directions into an elliptical shape with the X direction as the long side, and in the second formation process, the control unit 6 may perform a fourth pattern control for making the beam shape into an inclined shape by displaying the modulation pattern on the spatial light modulator 7 so that the intensity of the elliptical pattern is asymmetric with respect to the axis line along the X direction. According to the knowledge of the inventor, even in this case, the shape of the light collection area C in the YZ plane S can be formed into an arc shape, and an oblique crack 13F inclined in the shift direction can be formed.

また、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、第2形成処理では、制御部6は、YZ面S内でシフトの方向に沿って配列された複数のレーザ光Lの集光点CIを形成するための変調パターンを空間光変調器7に表示させることにより、複数の集光点CIを含む集光領域Cの形状を傾斜形状とするための第5パターン制御を行ってもよい。本発明者の知見によれば、この場合にも、シフト方向に傾斜する斜め亀裂13Fを形成可能である。
[変形例]
In the laser processing apparatus 1 according to the present embodiment, in the second forming process, the control unit 6 may perform a fifth pattern control for making the shape of the light focusing region C including the plurality of light focusing points CI an inclined shape by causing the spatial light modulator 7 to display a modulation pattern for forming the plurality of light focusing points CI of the laser light L arranged along the shift direction in the YZ plane S. According to the knowledge of the present inventor, even in this case, it is possible to form the oblique crack 13F inclined in the shift direction.
[Modification]

以上、レーザ加工装置及びレーザ加工方法の一態様について説明したが、本開示の一側面は、上記の態様に限定されず、変形され得る。 The above describes one embodiment of a laser processing apparatus and a laser processing method, but one aspect of the present disclosure is not limited to the above embodiment and may be modified.

例えば、上記の例では、対象物11と対象物11Rとが張り合わされて構成される対象物100(張り合わせウェハ)を挙げたが、レーザ加工の対象はこのような張り合わせウェハに限定されず、単一のウェハ等の対象物であってもよい。For example, in the above example, an object 100 (bonded wafer) was given, which is formed by bonding objects 11 and 11R together, but the object of laser processing is not limited to such bonded wafers, and may be an object such as a single wafer.

また、図45に示される例では、第1部分15Aに対して、2つの集光領域C1,C2を用いて2つの改質領域12a,12bを形成する場合が挙げられている。この場合、斜め亀裂13Fの形成に際して、少なくとも、より第1面11a側の集光領域C2のYZ面S内でのビーム形状を制御した。しかし、第1部分15Aに対して、複数組の改質領域12a,12bを形成する場合には、最も第2面11b側(対象物11R側)の改質領域12a,12bの形成のときに、少なくとも、より第1面11a側の集光領域C2のYZ面S内でのビーム形状を制御すればよい。 In the example shown in FIG. 45, two modified regions 12a, 12b are formed in the first portion 15A using two focusing regions C1, C2. In this case, when forming the oblique crack 13F, the beam shape in at least the YZ plane S of the focusing region C2 closer to the first surface 11a is controlled. However, when forming multiple sets of modified regions 12a, 12b in the first portion 15A, it is sufficient to control the beam shape in at least the YZ plane S of the focusing region C2 closer to the first surface 11a when forming the modified region 12a, 12b closest to the second surface 11b (target object 11R).

また、上記実施形態では、対象物11の第2部分15Bに対して垂直亀裂を形成した。しかし、対象物11の第2部分15Bについても、第1部分15Aと同様に斜め亀裂を形成してもよい。In the above embodiment, a vertical crack is formed in the second portion 15B of the object 11. However, an oblique crack may be formed in the second portion 15B of the object 11 in the same manner as in the first portion 15A.

また、第1実施形態に係るレーザ加工では、ラインAのうちの第1領域A1の加工である第1加工と、第2領域A2の加工である第2加工とを、0°、45°、90°といったように45°間隔で切り替えるようにGUI上で設定され、実際のレーザのON・OFFも同角度で行われる例を記載している。しかし、実際の装置では、レーザのON・OFFの遅れにより、設定よりも数百msec程度遅れる場合がある。すなわち、第1領域A1と第2領域A2との境界で厳密にレーザのON・OFFが行われる場合に限定されない。 In addition, in the laser processing according to the first embodiment, the first processing, which is the processing of the first area A1 of the line A, and the second processing, which is the processing of the second area A2, are set on the GUI to switch at 45° intervals, such as 0°, 45°, and 90°, and the actual laser is turned on and off at the same angles. However, in an actual device, there is a delay in turning the laser on and off, which may be several hundred msec behind the setting. In other words, it is not limited to the case where the laser is turned on and off strictly at the boundary between the first area A1 and the second area A2.

また、上記のような原因により、改質領域12の形成位置ズレ量を減らすため、制御部6は、レーザのON・OFFの遅れ時間を予め補正し、レーザを早めにON・OFFさせる補正パラメータを持っていてもよい。この場合、改質領域12の形成位置のズレは、1mm以内に抑制可能である。一例として、対象物11が12インチウエハの場合、円周は約942mmであり、1°あたり2.617mm程度であるため、この場合のズレは1°以内に収められる。 In addition, in order to reduce the amount of deviation in the formation position of the modified region 12 due to the above-mentioned causes, the control unit 6 may have a correction parameter that corrects the delay time of turning the laser on and off in advance and turns the laser on and off earlier. In this case, the deviation in the formation position of the modified region 12 can be suppressed to within 1 mm. As an example, if the target object 11 is a 12-inch wafer, the circumference is approximately 942 mm, which is about 2.617 mm per degree, so the deviation in this case is kept within 1°.

なお、図38等の結果に示されるように、第1領域A1と第2領域A2との切り替えポイントには、±5°程度の加工品質マージンがある事が確認される。そのため、切り替えポイントの設定を°±5°、45°±5°、90°±5°といったように、品質のマージン内であれば、意図的にずらしてもよい。 As shown in the results of Figure 38, etc., it is confirmed that there is a processing quality margin of about ±5° at the switching point between the first area A1 and the second area A2. Therefore, the switching point may be intentionally shifted within the quality margin, such as 45°±5°, 45°±5°, or 90°±5°.

また、上記実施形態では、例えばレーザのON・OFFによって、Z方向からみたときに環状になるように改質領域12を形成するが、厳密には、ON・OFFされる位置において、部分的に改質領域12が(例えば数百μm程度)重なっている場合や、逆に、改質領域12が一部形成されない領域が(例えば数百μm程度)あってもよい。それらの影響で品質が悪化しないように、多段加工で複数の段に、斜め亀裂の形成と上記の第1加工・第2加工の効果を持たせて加工する場合がある。In the above embodiment, the modified region 12 is formed to have a ring shape when viewed from the Z direction, for example, by turning the laser ON and OFF, but strictly speaking, the modified region 12 may overlap partially (for example, by several hundred μm) at the position where the laser is turned ON and OFF, or conversely, there may be a region where the modified region 12 is not formed (for example, by several hundred μm). To prevent quality deterioration due to such influences, multiple stages may be processed by forming oblique cracks and having the effects of the first and second processes described above.

また、実際の加工では、集光領域Cの相対移動の速さが一定になるまでに助走距離が必要であるため、順方向ND1と逆方向ND2との切り替えは、助走を含む。助走時にはレーザをOFFし、等速になってから切り替えポイントでレーザをONする。助走時に何回転するかは、装置の性能による。また、オートフォーカスに関しては、助走時から追従させ、改質領域形成時にオーバーシュートがおきないように、調整をしても良い。 In addition, in actual processing, a run-up distance is necessary before the speed of relative movement of the focusing area C becomes constant, so switching between the forward direction ND1 and the reverse direction ND2 includes the run-up. The laser is turned OFF during the run-up, and once the speed becomes constant, the laser is turned ON at the switching point. The number of rotations during the run-up depends on the performance of the device. Also, with regard to the autofocus, it can be adjusted so that it tracks from the run-up and no overshoot occurs when forming the modified area.

さらに、第2実施形態についても、切り替えの精度に関しては、上記の例と共通であるが、45°の点、135°の点等の切り替えポイントとしては、図49の表に示されるように、-45°の点では少なくとも切り替えをせず、-50°の点を中心に切り替える(図50の表の例では-40°の点を中心に切り替える)。その際、ズレの許容マージンは一例として±2°程度であるが、ビーム形状(楕円率をさらに高める)によっては、例えば±4°程度まで高める事ができる場合がある。一方、0°、90°の切り替えポイントはずらす必要がないが、品質のマージンにあわせて、例えば±4°度程度の範囲でずらしても良い。 Furthermore, the second embodiment is the same as the above example in terms of switching accuracy, but as for switching points such as 45° and 135°, as shown in the table of FIG. 49, switching is not performed at least at the -45° point, and switching is centered around the -50° point (in the example of the table of FIG. 50, switching is centered around the -40° point). In this case, the allowable margin of deviation is, for example, about ±2°, but depending on the beam shape (further increasing the ellipticity), it may be possible to increase it to, for example, about ±4°. On the other hand, the switching points of 0° and 90° do not need to be shifted, but may be shifted within a range of, for example, about ±4° according to the margin of quality.

外縁部分が除去された対象物のトリム面の品質低下を抑制しつつ、斜め亀裂を形成可能とするレーザ加工装置、及び、レーザ加工方法が提供される。 A laser processing apparatus and a laser processing method are provided that are capable of forming oblique cracks while suppressing deterioration in the quality of the trim surface of an object from which the outer edge has been removed.

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…対象物、11a…第1面(入射面)、11b…第2面(反対面)、12,12a,12b…改質領域、13,13a,13b…亀裂、13F…斜め亀裂、33…集光レンズ、A1…第1領域、A2…第2領域、K1…第1結晶方位、K2…第2結晶方位、L…レーザ光、C,C1,C2…集光領域、ND…加工進行方向。 1...laser processing device, 2...stage (support part), 3...irradiation part, 4, 5...movement part, 6...control part, 7...spatial light modulator, 11...object, 11a...first surface (incident surface), 11b...second surface (opposite surface), 12, 12a, 12b...modified area, 13, 13a, 13b...crack, 13F...oblique crack, 33...collecting lens, A1...first area, A2...second area, K1...first crystal orientation, K2...second crystal orientation, L...laser light, C, C1, C2...collecting area, ND...processing progress direction.

Claims (13)

対象物にレーザ光を照射して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ための支持部と、
前記支持部に支持された前記対象物に向けて前記レーザ光を照射するための照射部と、
前記レーザ光の集光領域を前記対象物に対して相対移動させるための移動部と、
前記移動部及び前記照射部を制御するための制御部と、
を備え、
前記対象物は、(100)面と、一の(110)面と、別の(110)面と、前記一の(110)面に直交する第1結晶方位と、前記別の(110)面に直交する第2結晶方位と、を含む結晶構造を有すると共に、前記(100)面が前記レーザ光の入射面となるように前記支持部に支持され、
前記対象物には、前記入射面に交差するZ方向からみて、円弧状の第1領域と前記第1領域との境界を有する円弧状の第2領域とを含む円環状のラインが設定されており、
前記照射部は、前記Z方向からみたときに前記集光領域が長手方向を有するように、前記レーザ光を成形する成形部を有し、
前記制御部は、
前記照射部及び前記移動部を制御することによって、前記ラインのうちの前記第1領域に沿って前記集光領域を相対移動させることにより、前記第1領域に沿って前記対象物に前記改質領域を形成すると共に、当該改質領域から前記対象物の前記入射面と反対側の反対面に向けて前記Z方向に対して斜めに延びる斜め亀裂を形成する第1加工処理と、
前記照射部及び前記移動部を制御することによって、前記ラインのうちの前記第2領域に沿って前記集光領域を相対移動させることにより、前記第2領域に沿って前記対象物に前記改質領域を形成すると共に、当該改質領域から前記反対面に向けて延びる前記斜め亀裂を形成する第2加工処理と、
を実行し、
前記第1加工処理及び前記第2加工処理では、前記制御部は、前記成形部を制御することによって、前記集光領域の前記長手方向が、前記第1結晶方位及び前記第2結晶方位のうち、前記集光領域の移動方向である加工進行方向との間の角度が大きい一方に近づく向きに前記加工進行方向に対して傾斜するように、前記レーザ光を成形すると共に、前記移動部を制御することによって、前記第1加工処理と前記第2加工処理とで前記加工進行方向の順逆を同一とし、
前記第2結晶方位と前記ラインとが直交する点を0°とし、前記第1結晶方位と前記ラインとが直交する点を90°とし、前記ラインにおける前記0°と前記90°との中間の点を45°としたときに、前記第1領域及び前記第2領域のうち、前記Z方向からみて、前記長手方向の傾斜の向きが前記加工進行方向に対して前記斜め亀裂が延びる側と同じ側となる一方が前記45°の点を含むように、前記第1領域と前記第2領域との前記境界が設定される、
レーザ加工装置。
A laser processing apparatus for irradiating a target object with laser light to form a modified region,
A support portion for supporting the object;
an irradiation unit for irradiating the laser light toward the object supported by the support unit;
a moving unit for moving a focused region of the laser light relative to the object;
A control unit for controlling the moving unit and the irradiation unit;
Equipped with
the target object has a crystal structure including a (100) plane, one (110) plane, another (110) plane, a first crystal orientation perpendicular to the one (110) plane, and a second crystal orientation perpendicular to the other (110) plane, and is supported by the support so that the (100) plane is an incident plane of the laser light;
a ring-shaped line including an arc-shaped first region and an arc-shaped second region having a boundary with the first region is set on the object when viewed from a Z direction intersecting the incident surface;
The irradiation unit has a shaping unit that shapes the laser light so that the light collection area has a longitudinal direction when viewed from the Z direction,
The control unit is
a first processing step of controlling the irradiation unit and the moving unit to relatively move the light collecting region along the first region of the line, thereby forming the modified region in the object along the first region and forming an oblique crack extending obliquely with respect to the Z direction from the modified region toward an opposite surface of the object opposite to the incident surface;
a second processing step of controlling the irradiation unit and the moving unit to relatively move the light collecting area along the second area of the line, thereby forming the modified area in the object along the second area and forming the oblique crack extending from the modified area toward the opposite surface;
Run
In the first processing process and the second processing process, the control unit controls the shaping unit to shape the laser light so that the longitudinal direction of the light-collecting region is inclined with respect to the processing proceeding direction in a direction approaching one of the first crystal orientation and the second crystal orientation that has a larger angle with the processing proceeding direction, which is the movement direction of the light-collecting region, and controls the movement unit to make the forward and reverse directions of the processing proceeding direction the same in the first processing process and the second processing process;
When a point where the second crystal orientation and the line intersect perpendicularly is defined as 0°, a point where the first crystal orientation and the line intersect perpendicularly is defined as 90°, and a point midway between the 0° and the 90° on the line is defined as 45°, the boundary between the first region and the second region is set so that one of the first region and the second region, which is on the same side as the side on which the oblique crack extends with respect to the processing progress direction as viewed from the Z direction, includes the 45° point.
Laser processing equipment.
前記第1領域及び前記第2領域のうちの前記一方は、前記第1領域及び前記第2領域のうちの他方よりも長い、
請求項1に記載のレーザ加工装置。
the one of the first region and the second region is longer than the other of the first region and the second region;
2. The laser processing apparatus according to claim 1.
前記対象物は、前記Z方向に沿って前記反対面側から順に配列された第1部分及び第2部分を含み、
前記制御部は、前記第1部分に対して、前記加工進行方向の順逆を同一としつつ前記第1加工処理及び前記第2加工処理を実行すると共に、前記第2部分に対して、前記第1加工処理及び前記第2加工処理と異なる別加工処理を実行し、
前記別加工処理では、前記制御部は、前記照射部及び前記移動部を制御することによって、前記ラインの全体にわたって前記加工進行方向の順逆を同一としつつ前記ラインに沿って前記集光領域を相対移動させることにより、前記ラインに沿って前記対象物に前記改質領域及び当該改質領域から前記Z方向に沿って延びる亀裂を形成する、
請求項1又は2に記載のレーザ加工装置。
The object includes a first portion and a second portion arranged in order from the opposite surface side along the Z direction,
The control unit executes the first processing process and the second processing process on the first portion while keeping the forward and reverse of the processing progress direction the same, and executes a separate processing process different from the first processing process and the second processing process on the second portion,
In the separate processing, the control unit controls the irradiation unit and the moving unit to relatively move the light collecting area along the line while keeping the forward and reverse directions of the processing progress the same throughout the line, thereby forming the modified area and a crack extending from the modified area along the Z direction in the target object along the line.
3. The laser processing apparatus according to claim 1 or 2.
前記別加工処理では、前記制御部は、前記成形部を制御することによって、前記集光領域の前記長手方向が前記加工進行方向に沿うように前記レーザ光を成形する、
請求項3に記載のレーザ加工装置。
In the separate processing, the control unit controls the shaping unit to shape the laser beam so that the longitudinal direction of the light collecting region is aligned with the processing proceeding direction.
The laser processing apparatus according to claim 3.
前記対象物は、別の部材に接合された接合領域を含み、
前記第1加工処理及び前記第2加工処理では、前記制御部は、前記入射面から前記反対面に向かうにつれて前記接合領域の内側の位置から前記接合領域の外縁に向かうように傾斜した前記斜め亀裂を形成する、
請求項1~4のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
the object includes a joining region joined to another member,
In the first processing process and the second processing process, the control unit forms the oblique crack inclined from an inner position of the bonding region toward an outer edge of the bonding region as it moves from the incident surface toward the opposite surface.
The laser processing device according to any one of claims 1 to 4.
前記第1加工処理及び前記第2加工処理では、前記制御部は、
前記Z方向についての前記集光領域の位置を第1Z位置に設定しつつ、前記ラインに沿って前記集光領域を相対移動させることにより、前記改質領域としての第1改質領域及び前記第1改質領域から延びる亀裂を前記対象物に形成する第1形成処理と、
前記Z方向についての前記集光領域の位置を前記第1Z位置よりも前記入射面側の第2Z位置に設定しつつ、前記ラインに沿って前記集光領域を相対移動させることにより、前記改質領域としての第2改質領域及び前記第2改質領域から延びる亀裂を形成する第2形成処理と、を実行し、
前記第1形成処理では、前記制御部は、前記加工進行方向及び前記Z方向に交差するY方向についての前記集光領域の位置を第1Y位置に設定し、
前記第2形成処理では、前記制御部は、前記Y方向についての前記集光領域の位置を前記第1Y位置からシフトした第2Y位置に設定すると共に、前記成形部の制御によって、前記Y方向及び前記Z方向を含むYZ面内での前記集光領域の形状が、少なくとも前記集光領域の中心よりも前記入射面側において前記シフトの方向に傾斜する傾斜形状となるように前記レーザ光を成形することにより、前記YZ面内において前記シフトの方向に傾斜するように前記斜め亀裂を形成する、
請求項1~5のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
In the first processing process and the second processing process, the control unit:
a first forming process for forming a first modified region as the modified region and a crack extending from the first modified region in the object by relatively moving the light collecting region along the line while setting a position of the light collecting region in the Z direction at a first Z position;
a second forming process is performed to form a second modified region as the modified region and a crack extending from the second modified region by relatively moving the light collecting region along the line while setting a position of the light collecting region in the Z direction at a second Z position closer to the incident surface than the first Z position;
In the first forming process, the control unit sets a position of the light collection area in a Y direction intersecting the processing progress direction and the Z direction to a first Y position,
In the second formation process, the control unit sets the position of the light collection area in the Y direction to a second Y position shifted from the first Y position, and forms the oblique crack so as to be inclined in the shift direction in the YZ plane by controlling the shaping unit so that the shape of the light collection area in the YZ plane including the Y direction and the Z direction is an inclined shape that is inclined in the shift direction at least on the incident surface side from the center of the light collection area.
The laser processing device according to any one of claims 1 to 5.
前記成形部は、前記レーザ光を変調パターンに応じて変調することにより前記レーザ光を成形するための空間光変調器を含み、
前記照射部は、前記空間光変調器からの前記レーザ光を前記対象物に向けて集光するための集光レンズを含み、
前記第2形成処理では、前記制御部は、前記空間光変調器に表示させる前記変調パターンの制御によって、前記集光領域の形状が前記傾斜形状となるように前記レーザ光を変調することにより前記レーザ光を成形する、
請求項6に記載のレーザ加工装置。
the shaping unit includes a spatial light modulator for shaping the laser light by modulating the laser light in accordance with a modulation pattern;
the irradiation unit includes a condenser lens for condensing the laser light from the spatial light modulator toward the object,
In the second formation process, the control unit shapes the laser light by modulating the laser light so that the shape of the light collection area becomes the inclined shape by controlling the modulation pattern displayed on the spatial light modulator.
The laser processing apparatus according to claim 6.
前記変調パターンは、前記レーザ光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含み、
前記第2形成処理では、前記制御部は、前記コマ収差パターンによる前記コマ収差の大きさを制御することにより、前記集光領域の形状を前記傾斜形状とするための第1パターン制御を行う、
請求項7に記載のレーザ加工装置。
the modulation pattern includes a coma aberration pattern for imparting coma aberration to the laser light,
In the second formation process, the control unit performs a first pattern control for forming the shape of the light collection region into the inclined shape by controlling a magnitude of the coma aberration caused by the coma aberration pattern.
The laser processing apparatus according to claim 7.
前記変調パターンは、前記レーザ光の球面収差を補正するための球面収差補正パターンを含み、
前記第2形成処理では、前記制御部は、前記集光レンズの入射瞳面の中心に対して前記球面収差補正パターンの中心を前記Y方向にオフセットさせることにより、前記集光領域の形状を前記傾斜形状とするための第2パターン制御を行う、
請求項7又は8に記載のレーザ加工装置。
the modulation pattern includes a spherical aberration correction pattern for correcting spherical aberration of the laser beam,
In the second formation process, the control unit performs a second pattern control for making the shape of the light collection region into the inclined shape by offsetting the center of the spherical aberration correction pattern in the Y direction with respect to the center of the entrance pupil plane of the condensing lens.
9. The laser processing apparatus according to claim 7 or 8.
前記第2形成処理では、前記制御部は、前記加工進行方向に沿った軸線に対して非対称な前記変調パターンを前記空間光変調器に表示させることにより、前記集光領域の形状を前記傾斜形状とするための第3パターン制御を行う、
請求項7~9のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
In the second forming process, the control unit performs a third pattern control for making the shape of the light collection region into the inclined shape by causing the spatial light modulator to display the modulation pattern asymmetric with respect to an axis along the processing progress direction.
The laser processing apparatus according to any one of claims 7 to 9.
前記変調パターンは、前記Y方向及び前記Z方向に交差するX方向と前記Y方向とを含むXY面内における前記集光領域の形状を、前記X方向を長手とする楕円形状とするための楕円パターンを含み、
前記第2形成処理では、前記制御部は、前記楕円パターンの強度が、前記X方向に沿った軸線に対して非対称となるように、前記変調パターンを前記空間光変調器に表示させることによって、前記集光領域の形状を前記傾斜形状とするための第4パターン制御を行う、
請求項7~10のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
the modulation pattern includes an elliptical pattern for making the shape of the light collection region in an XY plane including an X direction and the Y direction intersecting the Y direction and the Z direction into an elliptical shape with the X direction as a longitudinal direction,
In the second formation process, the control unit performs a fourth pattern control to cause the spatial light modulator to display the modulation pattern so that the intensity of the elliptical pattern is asymmetric with respect to an axis line along the X direction, thereby forming the shape of the light collection region into the inclined shape.
The laser processing apparatus according to any one of claims 7 to 10.
前記第2形成処理では、前記制御部は、前記YZ面内で前記シフトの方向に沿って配列された複数の前記レーザ光の集光点を形成するための前記変調パターンを前記空間光変調器に表示させることにより、複数の前記集光点を含む前記集光領域の形状を前記傾斜形状とするための第5パターン制御を行う、
請求項7~11のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
In the second formation process, the control unit performs a fifth pattern control to make the shape of the light collection region including the plurality of light collection points the inclined shape by causing the spatial light modulator to display the modulation pattern for forming a plurality of light collection points of the laser light arranged along the shift direction in the YZ plane.
The laser processing apparatus according to any one of claims 7 to 11.
対象物にレーザ光を照射して改質領域を形成するためのレーザ加工方法であって、
前記対象物に設定されたラインのうちの第1領域に沿って前記レーザ光の集光領域を相対移動させることにより、前記第1領域に沿って前記対象物に前記改質領域を形成すると共に、当該改質領域から前記対象物の前記レーザ光の入射面と反対側の反対面に向けて前記入射面に交差するZ方向に対して斜めに延びる斜め亀裂を形成する第1加工工程と、
前記ラインのうちの第2領域に沿って前記集光領域を相対移動させることにより、前記第2領域に沿って前記対象物に前記改質領域を形成すると共に、当該改質領域から前記反対面に向けて延びる前記斜め亀裂を形成する第2加工工程と、
を備え、
前記対象物は、(100)面と、一の(110)面と、別の(110)面と、前記一の(110)面に直交する第1結晶方位と、前記別の(110)面に直交する第2結晶方位と、を含む結晶構造を有すると共に、前記(100)面が前記入射面とされ、
前記対象物には、前記Z方向からみて、円弧状の前記第1領域と前記第1領域との境界を有する円弧状の前記第2領域とを含む円環状の前記ラインが設定されており、
前記第1加工工程及び前記第2加工工程では、
前記Z方向からみたときに前記集光領域が長手方向を有するように、且つ、前記集光領域の前記長手方向が、前記第1結晶方位及び前記第2結晶方位のうち、前記集光領域の移動方向である加工進行方向との間の角度が大きい一方に近づく向きに前記加工進行方向に対して傾斜するように、前記レーザ光を成形すると共に、前記第1加工工程と前記第2加工工程とで前記加工進行方向の順逆を同一とし、
前記第2結晶方位と前記ラインとが直交する点を0°とし、前記第1結晶方位と前記ラインとが直交する点を90°とし、前記ラインにおける前記0°と前記90°との中間の点を45°としたときに、前記第1領域及び前記第2領域のうち、前記Z方向からみて、前記長手方向の傾斜の向きが前記加工進行方向に対して前記斜め亀裂が延びる側と同じ側となる一方が前記45°の点を含むように、前記第1領域と前記第2領域との前記境界が設定される、
レーザ加工方法。

A laser processing method for forming a modified region by irradiating a target object with laser light, comprising:
a first processing step of forming the modified region in the object along a first region of a line set on the object by relatively moving a focusing region of the laser light along the first region, and forming an oblique crack extending obliquely from the modified region toward an opposite surface of the object opposite to the incident surface of the laser light with respect to a Z direction intersecting the incident surface;
a second processing step of forming the modified region in the object along the second region by relatively moving the light collecting region along the second region of the line, and forming the oblique crack extending from the modified region toward the opposite surface;
Equipped with
the object has a crystal structure including a (100) plane, one (110) plane, another (110) plane, a first crystal orientation perpendicular to the one (110) plane, and a second crystal orientation perpendicular to the other (110) plane, and the (100) plane is the incident plane;
When viewed from the Z direction, the target object has an annular line including an arc-shaped first region and an arc-shaped second region having a boundary between the first region,
In the first processing step and the second processing step,
The laser beam is shaped so that the focusing region has a longitudinal direction when viewed from the Z direction, and the longitudinal direction of the focusing region is inclined with respect to the processing proceeding direction in a direction approaching one of the first crystal orientation and the second crystal orientation, which has a larger angle with the processing proceeding direction that is the moving direction of the focusing region, and the forward and reverse directions of the processing proceeding direction are the same in the first processing step and the second processing step;
When a point where the second crystal orientation and the line intersect perpendicularly is defined as 0°, a point where the first crystal orientation and the line intersect perpendicularly is defined as 90°, and a point midway between the 0° and the 90° on the line is defined as 45°, the boundary between the first region and the second region is set so that one of the first region and the second region, which is on the same side as the side on which the oblique crack extends with respect to the processing progress direction as viewed from the Z direction, includes the 45° point.
Laser processing method.

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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7744179B2 (en) * 2021-08-18 2025-09-25 株式会社ディスコ Method for manufacturing single crystal silicon substrate
JP7742328B2 (en) * 2022-03-25 2025-09-19 東京エレクトロン株式会社 Processing method and processing system
TWI867660B (en) * 2023-07-31 2024-12-21 財團法人工業技術研究院 Laser slicing apparatus

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012014720A1 (en) 2010-07-26 2012-02-02 浜松ホトニクス株式会社 Laser processing method
JP2013089714A (en) 2011-10-17 2013-05-13 Disco Abrasive Syst Ltd Chip formation method
JP2014017433A (en) 2012-07-11 2014-01-30 Disco Abrasive Syst Ltd Optical device and processing method of the same
JP2014138956A (en) 2009-08-03 2014-07-31 Hamamatsu Photonics Kk Laser beam machining method and method for manufacturing semiconductor device
JP2020069531A (en) 2018-10-30 2020-05-07 浜松ホトニクス株式会社 Laser processing apparatus and laser processing method

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2269765B1 (en) * 2003-07-18 2014-10-15 Hamamatsu Photonics K.K. Cut semiconductor chip
US8735770B2 (en) * 2006-10-04 2014-05-27 Hamamatsu Photonics K.K. Laser processing method for forming a modified region in an object
JP5456510B2 (en) 2010-02-23 2014-04-02 株式会社ディスコ Laser processing equipment
JP5922370B2 (en) * 2011-10-20 2016-05-24 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Rotor blade support structure
JP6353683B2 (en) * 2014-04-04 2018-07-04 浜松ホトニクス株式会社 Laser processing apparatus and laser processing method
US11309191B2 (en) * 2018-08-07 2022-04-19 Siltectra Gmbh Method for modifying substrates based on crystal lattice dislocation density
WO2020090905A1 (en) * 2018-10-30 2020-05-07 浜松ホトニクス株式会社 Laser processing device and laser processing method
KR102248637B1 (en) 2018-12-07 2021-05-06 임유택 Width adjustment for the cultivator

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014138956A (en) 2009-08-03 2014-07-31 Hamamatsu Photonics Kk Laser beam machining method and method for manufacturing semiconductor device
WO2012014720A1 (en) 2010-07-26 2012-02-02 浜松ホトニクス株式会社 Laser processing method
JP2013089714A (en) 2011-10-17 2013-05-13 Disco Abrasive Syst Ltd Chip formation method
JP2014017433A (en) 2012-07-11 2014-01-30 Disco Abrasive Syst Ltd Optical device and processing method of the same
JP2020069531A (en) 2018-10-30 2020-05-07 浜松ホトニクス株式会社 Laser processing apparatus and laser processing method

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