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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022182693
(43)【公開日】2022-12-08
(54)【発明の名称】レーザ加工装置及びレーザ加工方法
(51)【国際特許分類】
B23K 26/53 20140101AFI20221201BHJP
H01L 21/301 20060101ALI20221201BHJP
【ＦＩ】
B23K26/53
H01L21/78 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021090392
(22)【出願日】2021-05-28
(71)【出願人】
【識別番号】000236436
【氏名又は名称】浜松ホトニクス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100140442
【弁理士】
【氏名又は名称】柴山 健一
(74)【代理人】
【識別番号】100183438
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 泰史
(72)【発明者】
【氏名】荻原 孝文
(72)【発明者】
【氏名】城庵 颯
【テーマコード（参考）】
4E168
5F063
【Ｆターム（参考）】
4E168AE01
4E168CA06
4E168CA07
4E168CA13
4E168CB07
4E168CB13
4E168DA43
4E168EA11
4E168HA01
4E168JA12
5F063AA02
5F063AA21
5F063BA33
5F063BA34
5F063BA45
5F063CB03
5F063CB07
5F063CB20
5F063DD27
5F063DD31
(57)【要約】 （修正有）
【課題】半導体基板の内部に複数列の分割用の改質領域を形成するレーザ加工装置において、レーザ加工精度を向上させること。
【解決手段】レーザ加工装置は、レーザ照射ユニット３と制御部８とを備え、制御部８は、Ｘ方向に延びるラインのそれぞれに沿って、分割用の改質領域が形成され該改質領域１２ａ，ｂから表面２１ａ方向に亀裂１４が延びるようにレーザ照射ユニット３を制御する第１制御と、第１制御後において、Ｙ方向に複数のラインのそれぞれに沿って、分割用の改質領域が形成され改質領域から表面２１ａ方向に亀裂１４が延びるようにレーザ照射ユニット３を制御する第２制御と、第２制御前において、反り抑制用の複数の改質領域から延びる亀裂１４が、裏面２１ｂに到達すると共に分割用の改質領域から延びる亀裂１４に連続せずに形成されるように、レーザ照射ユニット３を制御する第３制御と、を実行するように構成されている。
【選択図】図４
【解決手段】レーザ加工装置は、レーザ照射ユニット３と制御部８とを備え、制御部８は、Ｘ方向に延びるラインのそれぞれに沿って、分割用の改質領域が形成され該改質領域１２ａ，ｂから表面２１ａ方向に亀裂１４が延びるようにレーザ照射ユニット３を制御する第１制御と、第１制御後において、Ｙ方向に複数のラインのそれぞれに沿って、分割用の改質領域が形成され改質領域から表面２１ａ方向に亀裂１４が延びるようにレーザ照射ユニット３を制御する第２制御と、第２制御前において、反り抑制用の複数の改質領域から延びる亀裂１４が、裏面２１ｂに到達すると共に分割用の改質領域から延びる亀裂１４に連続せずに形成されるように、レーザ照射ユニット３を制御する第３制御と、を実行するように構成されている。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１面と前記第１面の反対側の第２面とを含む対象物の前記第１面を入射面として前記対象物にレーザ光を照射するレーザ照射部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記入射面に沿う第１方向に延びる複数の第１ラインのそれぞれに沿って、前記レーザ光の集光スポットを相対移動させながら、前記レーザ光の照射によって前記対象物の内部に分割用の第１改質領域が形成され該第１改質領域から前記第２面方向に亀裂が延びるように前記レーザ照射部を制御する第１制御と、
前記第１制御後において、前記第１方向に交差すると共に前記入射面に沿う第２方向に延びる複数の第２ラインのそれぞれに沿って、前記レーザ光の集光スポットを相対移動させながら、前記レーザ光の照射によって前記対象物の内部に分割用の第２改質領域が形成され該第２改質領域から前記第２面方向に亀裂が延びるように前記レーザ照射部を制御する第２制御と、
前記第２制御前において、前記レーザ光の照射によって前記対象物の内部に反り抑制用の複数の第３改質領域が形成され該第３改質領域から延びる亀裂が、前記第１面に到達すると共に前記第１改質領域から延びる亀裂に連続せずに形成されるように、前記レーザ照射部を制御する第３制御と、を実行するように構成されている、レーザ加工装置。
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記入射面に沿う第１方向に延びる複数の第１ラインのそれぞれに沿って、前記レーザ光の集光スポットを相対移動させながら、前記レーザ光の照射によって前記対象物の内部に分割用の第１改質領域が形成され該第１改質領域から前記第２面方向に亀裂が延びるように前記レーザ照射部を制御する第１制御と、
前記第１制御後において、前記第１方向に交差すると共に前記入射面に沿う第２方向に延びる複数の第２ラインのそれぞれに沿って、前記レーザ光の集光スポットを相対移動させながら、前記レーザ光の照射によって前記対象物の内部に分割用の第２改質領域が形成され該第２改質領域から前記第２面方向に亀裂が延びるように前記レーザ照射部を制御する第２制御と、
前記第２制御前において、前記レーザ光の照射によって前記対象物の内部に反り抑制用の複数の第３改質領域が形成され該第３改質領域から延びる亀裂が、前記第１面に到達すると共に前記第１改質領域から延びる亀裂に連続せずに形成されるように、前記レーザ照射部を制御する第３制御と、を実行するように構成されている、レーザ加工装置。
【請求項2】
前記制御部は、前記第３制御において、前記第２方向における前記第１改質領域の形成位置と異なる位置に前記第３改質領域が形成されるように、前記レーザ照射部を制御する、請求項１記載のレーザ加工装置。
【請求項3】
前記制御部は、前記第３制御において、前記第２方向で隣り合う２つの前記第１ラインそれぞれの形成位置の前記第２方向における中間の位置に前記第３改質領域が形成されるように、前記レーザ照射部を制御する、請求項２記載のレーザ加工装置。
【請求項4】
前記レーザ照射部は、設定された変調パターンに応じて前記レーザ光を変調する空間光変調器を有しており、
前記制御部は、前記第３制御において、前記第２方向における前記第１改質領域の形成位置と異なる位置に前記第３改質領域が形成されるように前記変調パターンを設定する、請求項２又は３記載のレーザ加工装置。
前記制御部は、前記第３制御において、前記第２方向における前記第１改質領域の形成位置と異なる位置に前記第３改質領域が形成されるように前記変調パターンを設定する、請求項２又は３記載のレーザ加工装置。
【請求項5】
前記レーザ照射部は、設定された変調パターンに応じて前記レーザ光を変調する空間光変調器を有しており、
前記制御部は、前記第１制御及び前記第３制御の少なくともいずれか一方において、前記第１改質領域から延びる亀裂の前記第１面側の端部の位置が、前記第３改質領域から延びる亀裂の前記第２面側の端部の位置と異なるように、前記変調パターンを設定する、請求項１～４のいずれか一項記載のレーザ加工装置。
前記制御部は、前記第１制御及び前記第３制御の少なくともいずれか一方において、前記第１改質領域から延びる亀裂の前記第１面側の端部の位置が、前記第３改質領域から延びる亀裂の前記第２面側の端部の位置と異なるように、前記変調パターンを設定する、請求項１～４のいずれか一項記載のレーザ加工装置。
【請求項6】
前記制御部は、前記第３制御において、前記第１改質領域から延びる亀裂よりも前記第３改質領域から延びる亀裂が短くなるように、前記レーザ照射部を制御する、請求項１～５のいずれか一項記載のレーザ加工装置。
【請求項7】
前記制御部は、前記第３制御では、前記第２方向において、前記第１改質領域の数よりも多くの数の前記第３改質領域が形成されるように、前記レーザ照射部を制御する、請求項６記載のレーザ加工装置。
【請求項8】
前記制御部は、前記第３制御において、前記対象物の前記第２方向における中央部の前記第３改質領域と両端部の前記第３改質領域とを比較した場合に、前記両端部のほうが前記第２方向における前記第３改質領域の数が多くなること、及び、前記両端部のほうが前記第３改質領域から延びる亀裂の長さが長くなること、の少なくともいずれか一方が満たされるよう前記第３改質領域が形成されるように、前記レーザ照射部を制御する、請求項１～７のいずれか一項記載のレーザ加工装置。
【請求項9】
前記制御部は、前記第１制御におけるいずれかの前記第１ラインに係る前記第１改質領域の形成と、前記第３制御における前記第３改質領域の形成とを、交互に実施するように、前記レーザ照射部を制御する、請求項１～８のいずれか一項記載のレーザ加工装置。
【請求項10】
前記制御部は、
前記レーザ光の照射によって前記対象物の内部に反り抑制用の複数の第４改質領域が形成され該第４改質領域から延びる亀裂が、前記第１面に到達すると共に前記第２改質領域から延びる亀裂に連続せずに形成されるように、前記レーザ照射部を制御する第４制御を更に実行するように構成されており、
前記第２制御におけるいずれかの前記第２ラインに係る前記第２改質領域の形成と、前記第４制御における前記第４改質領域の形成とを、交互に実施するように、前記レーザ照射部を制御する、請求項９記載のレーザ加工装置。
前記レーザ光の照射によって前記対象物の内部に反り抑制用の複数の第４改質領域が形成され該第４改質領域から延びる亀裂が、前記第１面に到達すると共に前記第２改質領域から延びる亀裂に連続せずに形成されるように、前記レーザ照射部を制御する第４制御を更に実行するように構成されており、
前記第２制御におけるいずれかの前記第２ラインに係る前記第２改質領域の形成と、前記第４制御における前記第４改質領域の形成とを、交互に実施するように、前記レーザ照射部を制御する、請求項９記載のレーザ加工装置。
【請求項11】
第１面と前記第１面の反対側の第２面とを含む対象物の前記第１面を入射面として前記対象物にレーザ光を照射し、前記対象物のレーザ加工を行うレーザ加工方法であって、
前記入射面に沿う第１方向に延びる複数の第１ラインのそれぞれに沿って、前記レーザ光の集光スポットを相対移動させながら、前記レーザ光の照射によって前記対象物の内部に分割用の第１改質領域を形成し、該第１改質領域から前記第２面方向に延びる亀裂を形成する第１工程と、
前記第１工程後において、前記第１方向に交差すると共に前記入射面に沿う第２方向に延びる複数の第２ラインのそれぞれに沿って、前記レーザ光の集光スポットを相対移動させながら、前記レーザ光の照射によって前記対象物の内部に分割用の第２改質領域を形成し、該第２改質領域から前記第２面方向に延びる亀裂を形成する第２工程と、
前記第２工程前において、前記レーザ光の照射によって前記対象物の内部に反り抑制用の複数の第３改質領域を形成し、該第３改質領域から前記第１面に到達すると共に前記第１改質領域から延びる亀裂に連続しない亀裂を形成する第３工程と、を備えるレーザ加工方法。
前記入射面に沿う第１方向に延びる複数の第１ラインのそれぞれに沿って、前記レーザ光の集光スポットを相対移動させながら、前記レーザ光の照射によって前記対象物の内部に分割用の第１改質領域を形成し、該第１改質領域から前記第２面方向に延びる亀裂を形成する第１工程と、
前記第１工程後において、前記第１方向に交差すると共に前記入射面に沿う第２方向に延びる複数の第２ラインのそれぞれに沿って、前記レーザ光の集光スポットを相対移動させながら、前記レーザ光の照射によって前記対象物の内部に分割用の第２改質領域を形成し、該第２改質領域から前記第２面方向に延びる亀裂を形成する第２工程と、
前記第２工程前において、前記レーザ光の照射によって前記対象物の内部に反り抑制用の複数の第３改質領域を形成し、該第３改質領域から前記第１面に到達すると共に前記第１改質領域から延びる亀裂に連続しない亀裂を形成する第３工程と、を備えるレーザ加工方法。
【請求項12】
前記第３工程では、前記第２方向における前記第１改質領域の形成位置と異なる位置に前記第３改質領域を形成する、請求項１１記載のレーザ加工方法。
【請求項13】
前記第３工程では、前記第２方向で隣り合う２つの前記第１ラインそれぞれの形成位置の前記第２方向における中間の位置に前記第３改質領域を形成する、請求項１２記載のレーザ加工方法。
【請求項14】
前記第３工程では、前記レーザ光を変調する空間光変調器の変調パターンを設定することにより、前記第２方向における前記第１改質領域の形成位置と異なる位置に前記第３改質領域を形成する、請求項１２又は１３記載のレーザ加工方法。
【請求項15】
前記第１工程及び前記第３工程の少なくともいずれか一方では、前記レーザ光を変調する空間光変調器の変調パターンを設定することにより、前記第１改質領域から延びる亀裂の前記第１面側の端部の位置と、前記第３改質領域から延びる亀裂の前記第２面側の端部の位置とを異ならせる、請求項１１～１４のいずれか一項記載のレーザ加工方法。
【請求項16】
前記３工程では、前記第１改質領域から延びる亀裂よりも前記第３改質領域から延びる亀裂が短くなるように、前記第３改質領域を形成する、請求項１１～１５のいずれか一項記載のレーザ加工方法。
【請求項17】
前記第３工程では、前記第２方向において、前記第１改質領域の数よりも多くの数の前記第３改質領域を形成する、請求項１６記載のレーザ加工方法。
【請求項18】
前記第３工程では、前記対象物の前記第２方向における中央部の前記第３改質領域と両端部の前記第３改質領域とを比較した場合に、前記両端部のほうが前記第２方向における前記第３改質領域の数が多くなること、及び、前記両端部のほうが前記第３改質領域から延びる亀裂の長さが長くなること、の少なくともいずれか一方が満たされるよう前記第３改質領域を形成する、請求項１１～１７のいずれか一項記載のレーザ加工方法。
【請求項19】
前記第１工程におけるいずれかの前記第１ラインに係る前記第１改質領域の形成と、前記第３工程における前記第３改質領域の形成とを、交互に実施する、請求項１１～１８のいずれか一項記載のレーザ加工方法。
【請求項20】
前記レーザ光の照射によって前記対象物の内部に反り抑制用の複数の第４改質領域を形成し、該第４改質領域から前記第１面に到達すると共に前記第２改質領域から延びる亀裂に連続しない亀裂を形成する第４工程を更に備え、
前記第２工程におけるいずれかの前記第２ラインに係る前記第２改質領域の形成と、前記第４工程における前記第４改質領域の形成とを、交互に実施する、請求項１９記載のレーザ加工方法。
前記第２工程におけるいずれかの前記第２ラインに係る前記第２改質領域の形成と、前記第４工程における前記第４改質領域の形成とを、交互に実施する、請求項１９記載のレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の一態様は、レーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体基板と、半導体基板の一方の表面に形成された機能素子層と、を備えるウエハを複数のラインのそれぞれに沿って切断するために、半導体基板の他方の面側からウエハにレーザ光を照射することにより、複数のラインのそれぞれに沿って半導体基板の内部に複数列の分割（切断）用の改質領域を形成するレーザ加工装置が知られている（例えば特許文献１参照）。このようなレーザ加工装置では、改質領域を形成する加工後に、改質領域を研削することにより、抗折強度の強い半導体チップを生産することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第３７６２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述したようなレーザ加工装置を用いたレーザ加工では、互いに交差する複数のラインに沿って順次分割用の改質領域の形成が行われる場合がある。この場合、先にレーザ光が照射されるライン（第１ライン）に沿った改質領域の形成によってウエハに反りが生じ、当該ウエハの反りの影響によって、後にレーザ光が照射される交差するライン（第２ライン）の加工の精度が低下するおそれがある。すなわち、反りが生じた状態で、後にレーザ光が照射されるライン（第２ライン）の加工が実施されると、第２ラインの加工時におけるレーザ光の集光スポット調整のためのオートフォーカス等の精度を担保することが難しくなり、適切に改質領域の形成等が行えなくなるおそれがある。
【0005】
本発明の一態様は上記実情に鑑みてなされたものであり、対象物に対して適切に分割用の改質領域を形成し、レーザ加工精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様に係るレーザ加工装置は、第１面と第１面の反対側の第２面とを含む対象物の第１面を入射面として対象物にレーザ光を照射するレーザ照射部と、制御部と、を備え、制御部は、入射面に沿う第１方向に延びる複数の第１ラインのそれぞれに沿って、レーザ光の集光スポットを相対移動させながら、レーザ光の照射によって対象物の内部に分割用の第１改質領域が形成され該第１改質領域から第２面方向に亀裂が延びるようにレーザ照射部を制御する第１制御と、第１制御後において、第１方向に交差すると共に入射面に沿う第２方向に延びる複数の第２ラインのそれぞれに沿って、レーザ光の集光スポットを相対移動させながら、レーザ光の照射によって対象物の内部に分割用の第２改質領域が形成され該第２改質領域から第２面方向に亀裂が延びるようにレーザ照射部を制御する第２制御と、第２制御前において、レーザ光の照射によって対象物の内部に反り抑制用の複数の第３改質領域が形成され該第３改質領域から延びる亀裂が、第１面に到達すると共に第１改質領域から延びる亀裂に連続せずに形成されるように、レーザ照射部を制御する第３制御と、を実行するように構成されている。
【0007】
本発明の一態様に係るレーザ加工装置では、レーザ光の照射によって、入射面に沿う第１方向に延びる複数の第１ラインのそれぞれに沿って分割用の第１改質領域が形成され第１改質領域から第２面方向に延びる亀裂が形成され、その後に、レーザ光の照射によって、第１方向に交差すると共に入射面に沿う第２方向に延びる複数の第２ラインのそれぞれに沿って分割用の第２改質領域が形成され第２改質領域から第２面方向に延びる亀裂が形成される。このように、互いに交差する複数のラインに沿って順次改質領域の形成が行われる場合、先にレーザ光が照射されるライン（第１ライン）に沿った第１改質領域の形成によって対象物に反りが生じ、当該対象物の反りの影響によって、後にレーザ光が照射されるライン（第２ライン）の加工の精度が低下するおそれがある。対象物の反りは、具体的には、第１改質領域の形成及び第１改質領域から第２面方向に延びる亀裂の形成によって、対象物の片面（ここでは、亀裂が主に延びる方向である第２面）に応力が集中することにより生じる。このような対象物の反りは、対象物が微小チップである場合や比較的大きな亀裂を形成する場合において特に顕著になる。そして、反りが生じた状態で、後にレーザ光が照射されるライン（第２ライン）の加工が実施されると、第２ラインの加工時におけるレーザ光の集光スポット調整のためのオートフォーカス等の精度を担保することが難しくなり、適切に第２改質領域の形成等が行えなくなるおそれがある。
【0008】
この点、本発明の一態様に係るレーザ加工装置では、第２ラインの加工に関する制御（第２制御）に先行して、レーザ光の照射により対象物の内部に反り抑制用の複数の第３改質領域が形成され、該第３改質領域から延びる亀裂が、第１面に到達すると共に第１改質領域から延びる亀裂に連続しないように形成される。このように、分割用の第１改質領域の形成によって応力が集中する第２面とは反対側の第１面に亀裂が到達するように第３改質領域が形成されることによって、応力の局在化が緩和され、対象物の反りを軽減することができる。これにより、反り抑制用の第３改質領域の形成後に実施される第２ラインの加工において、適切に第２改質領域を形成することが可能になる。そして、第３改質領域から延びる亀裂が第１改質領域から延びる亀裂に連続しないように形成されていることにより、反り抑制用の第３改質領域が形成されることによって意図しない対象物の割れが発生することを適切に抑制することができる。以上のように、本発明の一態様に係るレーザ加工装置によれば、対象物の意図しない割れが生じることを抑制しながら、対象物に対して適切に分割用の改質領域を形成することができ、レーザ加工精度を向上させることができる。
【0009】
制御部は、第３制御において、第２方向における第１改質領域の形成位置と異なる位置に第３改質領域が形成されるように、レーザ照射部を制御してもよい。これにより、第１改質領域からの亀裂と第３改質領域からの亀裂とが連続することを適切に回避することができ、対象物の意図しない割れが生じることをより好適に抑制できる。
【0010】
制御部は、第３制御において、第２方向で隣り合う２つの第１ラインそれぞれの形成位置の第２方向における中間の位置に第３改質領域が形成されるように、レーザ照射部を制御してもよい。２つの第１ラインに挟まれたちょうど真ん中の位置に第３改質領域が形成されることにより、いずれの第１ラインの改質領域とも第３改質領域との離間距離を大きくすることができ、第１改質領域の亀裂と第３改質領域の亀裂とが連続することを適切に回避することができる。これにより、対象物の意図しない割れが生じることを好適に抑制できる。
【0011】
レーザ照射部は、設定された変調パターンに応じてレーザ光を変調する空間光変調器を有しており、制御部は、第３制御において、第２方向における第１改質領域の形成位置と異なる位置に第３改質領域が形成されるように変調パターンを設定してもよい。このように、空間光変調器の変調パターンの設定によって第３改質領域の形成位置が調整されることにより、ステージ動作によって改質領域の形成位置が変更される場合と比較して、加工時間を短縮することができる。
【0012】
レーザ照射部は、設定された変調パターンに応じてレーザ光を変調する空間光変調器を有しており、制御部は、第１制御及び第３制御の少なくともいずれか一方において、第１改質領域から延びる亀裂の第１面側の端部の位置が、第３改質領域から延びる亀裂の第２面側の端部の位置と異なるように、変調パターンを設定してもよい。このように、空間光変調器の変調パターンの設定によって改質領域から延びる亀裂の端部の位置が調整されることにより、亀裂の端部の位置を適切に調整し、亀裂同士が連続することによって対象物の意図しない割れが生じることをより好適に抑制できる。
【0013】
制御部は、第３制御において、第１改質領域から延びる亀裂よりも第３改質領域から延びる亀裂が短くなるように、レーザ照射部を制御してもよい。反り抑制用の第３改質領域から延びる亀裂については、分割用の第１改質領域から延びる亀裂と異なり、分割に寄与させたい亀裂ではないため、短くされることにより、亀裂同士が連続することによって対象物の意図しない割れが生じることをより好適に抑制できる。
【0014】
制御部は、第３制御では、第２方向において、第１改質領域の数よりも多くの数の第３改質領域が形成されるように、レーザ照射部を制御してもよい。上述したように、適切な分割を行う点においては反り抑制用の第３改質領域から延びる亀裂を短くしたい。しかしながら、第３改質領域から延びる亀裂が短くされた場合には、反り抑制の効果が十分に奏されないおそれがある。この点、第２方向において第３改質領域の数が多く（第１改質領域よりも多く）されることにより、多数の第３改質領域から延びる亀裂によって、反り抑制効果についても十分に発揮しながら、対象物の意図しない割れが生じることを抑制することができる。
【0015】
制御部は、第３制御において、対象物の第２方向における中央部の第３改質領域と両端部の第３改質領域とを比較した場合に、両端部のほうが第２方向における第３改質領域の数が多くなること、及び、両端部のほうが第３改質領域から延びる亀裂の長さが長くなること、の少なくともいずれか一方が満たされるよう第３改質領域が形成されるように、レーザ照射部を制御してもよい。第１改質領域が形成されることによる対象物の反りは、第２方向における両端部ほど顕著となる。この点、対象物の第２方向における中央部よりも両端部において、第３改質領域の数が多くされるか、または、第３改質領域から延びる亀裂の長さが長くされることにより、反りが顕著となる第２方向両端部における対象物の反りを効果的に抑制することができる。
【0016】
制御部は、第１制御におけるいずれかの第１ラインに係る第１改質領域の形成と、第３制御における第３改質領域の形成とを、交互に実施するように、レーザ照射部を制御してもよい。第１改質領域の形成による対象物の反りは、複数の第１ラインに係る第１改質領域の形成が進むにつれて徐々に進行する。そのため、先に加工が実施される第１ラインの加工の影響は、後に加工が実施される第１ラインの加工に及ぼされることとなる。すなわち、複数の第１ラインのうち、比較的後半に加工が実施される第１ラインの加工においては、対象物が反った状態で第１改質領域が形成されることとなるので、例えば対象物の第２面に対して斜めに亀裂が延びたり、加工位置精度が悪化したり、加工時の吸着不良が生じるおそれがある。この点、分割用の第１改質領域の形成と反り抑制用の第３改質領域の形成とが交互に実施されることにより、先に実施された第１ラインの加工の影響が後に実施される第１ラインの加工に及ぼされることが抑制され、対象物に対して適切に分割用の第１改質領域を形成することができる。
【0017】
制御部は、レーザ光の照射によって対象物の内部に反り抑制用の複数の第４改質領域が形成され該第４改質領域から延びる亀裂が、第１面に到達すると共に第２改質領域から延びる亀裂に連続せずに形成されるように、レーザ照射部を制御する第４制御を更に実行するように構成されており、第２制御におけるいずれかの第２ラインに係る第２改質領域の形成と、第４制御における第４改質領域の形成とを、交互に実施するように、レーザ照射部を制御してもよい。このように、第２ラインに係る第２改質領域の形成と、反り抑制用の第４改質領域の形成とが交互に実施されることにより、先に実施された第２ラインの加工の影響が後に実施される第２ラインの加工に及ぼされることが抑制され、対象物に対して適切に分割用の第２改質領域を形成することができる。
【0018】
本発明の一態様に係るレーザ加工方法は、第１面と第１面の反対側の第２面とを含む対象物の第１面を入射面として対象物にレーザ光を照射し、対象物のレーザ加工を行うレーザ加工方法であって、入射面に沿う第１方向に延びる複数の第１ラインのそれぞれに沿って、レーザ光の集光スポットを相対移動させながら、レーザ光の照射によって対象物の内部に分割用の第１改質領域を形成し、該第１改質領域から第２面方向に延びる亀裂を形成する第１工程と、第１工程後において、第１方向に交差すると共に入射面に沿う第２方向に延びる複数の第２ラインのそれぞれに沿って、レーザ光の集光スポットを相対移動させながら、レーザ光の照射によって対象物の内部に分割用の第２改質領域を形成し、該第２改質領域から第２面方向に延びる亀裂を形成する第２工程と、第２工程前において、レーザ光の照射によって対象物の内部に反り抑制用の複数の第３改質領域を形成し、該第３改質領域から第１面に到達すると共に第１改質領域から延びる亀裂に連続しない亀裂を形成する第３工程と、を備える。
【0019】
第３工程では、第２方向における第１改質領域の形成位置と異なる位置に第３改質領域を形成してもよい。
【0020】
第３工程では、第２方向で隣り合う２つの第１ラインそれぞれの形成位置の第２方向における中間の位置に第３改質領域を形成してもよい。
【0021】
第３工程では、レーザ光を変調する空間光変調器の変調パターンを設定することにより、第２方向における第１改質領域の形成位置と異なる位置に第３改質領域を形成してもよい。
【0022】
第１工程及び第３工程の少なくともいずれか一方では、レーザ光を変調する空間光変調器の変調パターンを設定することにより、第１改質領域から延びる亀裂の第１面側の端部の位置と、第３改質領域から延びる亀裂の第２面側の端部の位置とを異ならせてもよい。
【0023】
第３工程では、第１改質領域から延びる亀裂よりも第３改質領域から延びる亀裂が短くなるように、第３改質領域を形成してもよい。
【0024】
第３工程では、第２方向において、第１改質領域の数よりも多くの数の第３改質領域を形成してもよい。
【0025】
第３工程では、対象物の第２方向における中央部の第３改質領域と両端部の第３改質領域とを比較した場合に、両端部のほうが第２方向における第３改質領域の数が多くなること、及び、両端部のほうが第３改質領域から延びる亀裂の長さが長くなること、の少なくともいずれか一方が満たされるよう第３改質領域を形成してもよい。
【0026】
第１工程におけるいずれかの第１ラインに係る第１改質領域の形成と、第３工程における第３改質領域の形成とを、交互に実施してもよい。
【0027】
上記レーザ加工方法は、レーザ光の照射によって対象物の内部に反り抑制用の複数の第４改質領域を形成し、該第４改質領域から第１面に到達すると共に第２改質領域から延びる亀裂に連続しない亀裂を形成する第４工程を更に備え、第２工程におけるいずれかの第２ラインに係る第２改質領域の形成と、第４工程における第４改質領域の形成とを、交互に実施してもよい。
【発明の効果】
【0028】
本発明の一態様によれば、対象物に対して適切に分割用の改質領域を形成し、レーザ加工精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】一実施形態の検査装置の構成図である。
【図2】一実施形態のウエハの平面図である。
【図9】ウエハ反りの発生原理を説明する図である。
【図10】ＣＨ１加工後のＣＨ２加工進行方向の反りを示す図である。
【図11】ＣＨ２加工時のＡＦ（オートフォーカス）追従不良について説明する図である。
【図12】反り抑制用の改質領域の形成について説明する図である。
【図13】チップ中央位置付近における反り抑制用の改質領域の形成について説明する図である。
【図14】多点分岐加工による反り抑制用の改質領域の形成について説明する図である。
【図15】ウエハの外周部分における反りを重点的に抑制するための加工方法について説明する図である。
【図16】反り抑制用の改質領域の形成態様別の、ＣＨ１加工後のＣＨ２加工進行方向の反りを示す図である。
【図17】空間光変調器の変調パターン設定による加工位置シフトを説明する図である。
【図18】空間光変調器の変調パターン設定による斜め亀裂の形成を説明する図である。
【図19】ＣＨ１後半加工時の加工安定悪化について説明する図である。
【図20】分割用の改質領域と反り抑制用の改質領域とを交互に形成する加工方法を説明する図である。
【図21】本実施形態に係る作用効果を説明する図であり、ＣＨ１加工後のＣＨ２加工進行方向の反りを示す図である。
【図22】本実施形態に係る作用効果を説明する図であり、ＣＨ２加工後のウエハの反りを示す図である。
【図23】ＣＨ１加工後のＣＨ１加工進行方向の反りを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0030】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【0031】
［検査装置の構成］
図１に示されるように、レーザ加工装置１は、ステージ２と、レーザ照射ユニット３と、複数の撮像ユニット４，５，６と、駆動ユニット９と、制御部８と、ディスプレイ１５０（表示部）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を形成する装置である。
図１に示されるように、レーザ加工装置１は、ステージ２と、レーザ照射ユニット３と、複数の撮像ユニット４，５，６と、駆動ユニット９と、制御部８と、ディスプレイ１５０（表示部）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を形成する装置である。
【0032】
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吸着することにより、対象物１１を支持する。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であり、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として回転可能である。なお、Ｘ方向及びＹ方向は、互いに垂直な第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。
【0033】
レーザ照射ユニット３は、対象物１１に対して透過性を有するレーザ光Ｌを集光して対象物１１に照射する。ステージ２に支持された対象物１１の内部にレーザ光Ｌが集光されると、レーザ光Ｌの集光スポットＣ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。
【0034】
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易いという特性を有している。このような改質領域１２の特性は、対象物１１の切断に利用される。
【0035】
一例として、ステージ２をＸ方向に沿って移動させ、対象物１１に対して集光スポットＣをＸ方向に沿って相対的に移動させると、複数の改質スポット１２ｓがＸ方向に沿って１列に並ぶように形成される。１つの改質スポット１２ｓは、１パルスのレーザ光Ｌの照射によって形成される。１列の改質領域１２は、１列に並んだ複数の改質スポット１２ｓの集合である。隣り合う改質スポット１２ｓは、対象物１１に対する集光スポットＣの相対的な移動速度及びレーザ光Ｌの繰り返し周波数によって、互いに繋がる場合も、互いに離れる場合もある。
【0036】
撮像ユニット４は、対象物１１に形成された改質領域１２、及び改質領域１２から延びた亀裂の先端を撮像可能に構成されている。なお、撮像ユニット４については、必須の構成要素ではないが、本実施形態ではレーザ加工装置１が撮像ユニット４を有しているとして説明する。
【0037】
撮像ユニット５及び撮像ユニット６は、制御部８の制御のもとで、ステージ２に支持された対象物１１を、対象物１１を透過する光により撮像する。撮像ユニット５，６が撮像することにより得られた画像は、一例として、レーザ光Ｌの照射位置のアライメントに供される。なお、撮像ユニット５，６については、必須の構成要素ではないが、本実施形態ではレーザ加工装置１が撮像ユニット５，６を有しているとして説明する。
【0038】
駆動ユニット９は、レーザ照射ユニット３及び複数の撮像ユニット４，５，６を支持している。駆動ユニット９は、レーザ照射ユニット３及び複数の撮像ユニット４，５，６をＺ方向に沿って移動させる。
【0039】
制御部８は、ステージ２、レーザ照射ユニット３、複数の撮像ユニット４，５，６、及び駆動ユニット９の動作を制御する。制御部８は、プロセッサ、メモリ、ストレージ及び通信デバイス等を含むコンピュータ装置として構成されている。制御部８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。
【0040】
ディスプレイ１５０は、ユーザから情報の入力を受付ける入力部としての機能と、ユーザに対して情報を表示する表示部としての機能とを有している。
【0041】
［対象物の構成］
本実施形態の対象物１１は、図２及び図３に示されるように、ウエハ２０である。ウエハ２０は、半導体基板２１と、機能素子層２２と、を備えている。なお、本実施形態では、ウエハ２０は機能素子層２２を有するとして説明するが、ウエハ２０は機能素子層２２を有していても有していなくてもよく、ベアウエハであってもよい。半導体基板２１は、表面２１ａ及び裏面２１ｂを有している。半導体基板２１は、例えば、シリコン基板である。機能素子層２２は、半導体基板２１の表面２１ａに形成されている。機能素子層２２は、表面２１ａに沿って２次元に配列された複数の機能素子２２ａを含んでいる。機能素子２２ａ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。機能素子２２ａは、複数の層がスタックされて３次元的に構成される場合もある。なお、半導体基板２１には、結晶方位を示すノッチ２１ｃが設けられているが、ノッチ２１ｃの替わりにオリエンテーションフラットが設けられていてもよい。
本実施形態の対象物１１は、図２及び図３に示されるように、ウエハ２０である。ウエハ２０は、半導体基板２１と、機能素子層２２と、を備えている。なお、本実施形態では、ウエハ２０は機能素子層２２を有するとして説明するが、ウエハ２０は機能素子層２２を有していても有していなくてもよく、ベアウエハであってもよい。半導体基板２１は、表面２１ａ及び裏面２１ｂを有している。半導体基板２１は、例えば、シリコン基板である。機能素子層２２は、半導体基板２１の表面２１ａに形成されている。機能素子層２２は、表面２１ａに沿って２次元に配列された複数の機能素子２２ａを含んでいる。機能素子２２ａ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。機能素子２２ａは、複数の層がスタックされて３次元的に構成される場合もある。なお、半導体基板２１には、結晶方位を示すノッチ２１ｃが設けられているが、ノッチ２１ｃの替わりにオリエンテーションフラットが設けられていてもよい。
【0042】
ウエハ２０は、複数のライン１５のそれぞれに沿って機能素子２２ａごとに切断される。複数のライン１５は、ウエハ２０の厚さ方向から見た場合に複数の機能素子２２ａのそれぞれの間を通っている。より具体的には、ライン１５は、ウエハ２０の厚さ方向から見た場合にストリート領域２３の中心（幅方向における中心）を通っている。ストリート領域２３は、機能素子層２２において、隣り合う機能素子２２ａの間を通るように延在している。本実施形態では、複数の機能素子２２ａは、表面２１ａに沿ってマトリックス状に配列されており、複数のライン１５は、格子状に設定されている。すなわち、ウエハ２０では、Ｘ方向に延びる複数のライン１５（第１ライン）と、Ｙ方向に延びる複数のライン１５（第２ライン）とが設定されている。なお、ライン１５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。
【0043】
［レーザ照射ユニットの構成］
図４に示されるように、レーザ照射ユニット３は、光源３１（レーザ照射部）と、空間光変調器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。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。空間光変調器７は、例えば反射型液晶（ＬＣＯＳ：Liquid Crystal on Silicon）の空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）である。集光レンズ３３は、空間光変調器７によって変調されたレーザ光Ｌを集光する。なお、集光レンズ３３は、補正環レンズであってもよい。
図４に示されるように、レーザ照射ユニット３は、光源３１（レーザ照射部）と、空間光変調器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。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。空間光変調器７は、例えば反射型液晶（ＬＣＯＳ：Liquid Crystal on Silicon）の空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）である。集光レンズ３３は、空間光変調器７によって変調されたレーザ光Ｌを集光する。なお、集光レンズ３３は、補正環レンズであってもよい。
【0044】
本実施形態では、レーザ照射ユニット３は、複数のライン１５のそれぞれに沿って半導体基板２１の裏面２１ｂ側からウエハ２０にレーザ光Ｌを照射することにより、複数のライン１５のそれぞれに沿って半導体基板２１の内部に改質領域１２（例えば２列の改質領域１２ａ，１２ｂ）を形成する。改質領域１２ａは、２列の改質領域１２ａ，１２ｂのうち表面２１ａに最も近い改質領域である。改質領域１２ｂは、２列の改質領域１２ａ，１２ｂのうち、改質領域１２ａに最も近い改質領域であって、裏面２１ｂに最も近い改質領域である。
【0045】
２列の改質領域１２ａ，１２ｂは、ウエハ２０の厚さ方向（Ｚ方向）において隣り合っている。２列の改質領域１２ａ，１２ｂは、半導体基板２１に対して２つの集光スポットＣ１，Ｃ２がライン１５に沿って相対的に移動させられることにより形成される。レーザ光Ｌは、例えば集光スポットＣ１に対して集光スポットＣ２が進行方向の後側且つレーザ光Ｌの入射側に位置するように、空間光変調器７によって変調される。なお、改質領域の形成に関しては、単焦点であっても多焦点であってもよいし、１つの切断予定ラインに１列の改質領域を形成（１パス）であっても複数列の改質領域を形成（複数パス）であってもよい。
【0046】
このような２列の改質領域１２ａ，１２ｂ及び亀裂１４の形成は、次のような場合に実施される。すなわち、後の工程において、例えば、半導体基板２１の裏面２１ｂを研削することにより半導体基板２１を薄化すると共に亀裂１４を裏面２１ｂに露出させ、複数のライン１５のそれぞれに沿ってウエハ２０を複数の半導体デバイスに切断する場合である。
【0047】
図５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。
【0048】
図６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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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８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。
【0053】
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５に示された変調面７ａは、例えば液晶層７６である。
【0054】
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、その集光スポットＣにおいて対象物１１に改質領域１２及び改質領域１２から延びる亀裂が形成される。さらに、制御部８がステージ２を制御することにより、集光スポットＣをウエハ２０に対して相対移動させることにより、集光スポットＣの移動方向に沿って改質領域１２及び亀裂が形成されることとなる。
【0055】
図４に示されるように、レーザ照射ユニット３は、ＡＦ（オートフォーカス）ユニット９１（測定部，測定ユニット）を更に有している。ＡＦユニット９１は、ウエハ２０における入射面である裏面２１ｂに厚さ方向（Ｚ方向）の変位（うねり）が存在する場合においても、裏面２１ｂから所定距離の位置にレーザ光Ｌの集光スポットを精度良く合わせるための構成である。ＡＦユニット９１は、光源３１によってウエハ２０に照射されるレーザ光Ｌの集光スポットを調整するために、裏面２１ｂ（測定対象面）における変位を測定する。ＡＦユニット９１は、具体的には、ＡＦ用レーザ光ＬＡ（測定光）を裏面２１ｂに照射すると共に、裏面２１ｂにおけるＡＦ用レーザ光ＬＡの反射光を受光し検出することにより、裏面２１ｂの変位データを取得する（変位を測定する）。
【0056】
ＡＦユニット９１は、ＡＦ用レーザ光ＬＡを出力するＡＦ用光源９１ａと、ＡＦ用レーザ光ＬＡの反射光を受光し検出する変位検出部９１ｂと、を有している。ＡＦ用光源９１ａから出射されたＡＦ用レーザ光ＬＡは、ＡＦ用ダイクロイックミラー９２において反射され、集光レンズ３３を経て裏面２１ｂに照射される。このように、ＡＦ用レーザ光ＬＡとレーザ光Ｌとは、同じ集光レンズ３３からウエハ２０に照射される（同軸である）。そして、裏面２１ｂにおけるＡＦ用レーザ光ＬＡの反射光は、ＡＦ用ダイクロイックミラー９２において反射され変位検出部９１ｂに検出される。変位検出部９１ｂは、例えば４分割フォトダイオードを含んで構成されている。４分割フォトダイオードは、ＡＦ用レーザ光ＬＡの反射光の集光像を分割して受光し、それぞれの光量に応じた電圧値を出力する構成である。当該集光像は、ＡＦ用レーザ光ＬＡの反射光に非点収差が付加されているため、ＡＦ用レーザ光ＬＡの集光スポットに対してウエハ２０の裏面２１ｂがどの位置にあるかによって、形状（縦長、真円、横長）が変化する。すなわち、集光像は、集光スポットに対するウエハ２０の裏面２１ｂの位置に応じて変化する。そのため、４分割フォトダイオードから出力される電圧値は、ＡＦ用レーザ光ＬＡの集光スポットに対するウエハ２０の裏面２１ｂの位置に応じて変化することとなる。
【0057】
変位検出部９１ｂの４分割フォトダイオードから出力される電圧値は、制御部８に入力される。制御部８は、変位検出部９１ｂの４分割フォトダイオードから出力された電圧値に基づいて、ＡＦ用レーザ光ＬＡの集光スポットに対するウエハ２０の裏面２１ｂの位置に関する位置情報として演算値を演算する。そして、制御部８は、当該演算値に基づき、駆動ユニット９（アクチュエータ）を制御して、光源３１から照射されるレーザ光Ｌの集光スポットの位置が裏面２１ｂから一定の深さとなるように集光レンズ３３の位置を上下方向に微調整する。このように、レーザ光Ｌによるレーザ加工と共に（レーザ加工に先行して）ＡＦユニット９１による測距結果に基づく制御が行われることにより、入射面である裏面２１ｂにうねりが存在する場合においても、裏面２１ｂから所定距離の位置にレーザ光Ｌの集光スポットを精度良く合わせることができる。
【0058】
［検査用撮像ユニットの構成］
図７に示されるように、撮像ユニット４（撮像部）は、光源４１と、ミラー４２と、対物レンズ４３と、光検出部４４と、を有している。撮像ユニット４はウエハ２０を撮像する。光源４１は、半導体基板２１に対して透過性を有する光Ｉ１を出力する。光源４１は、例えば、ハロゲンランプ及びフィルタによって構成されており、近赤外領域の光Ｉ１を出力する。光源４１から出力された光Ｉ１は、ミラー４２によって反射されて対物レンズ４３を通過し、半導体基板２１の裏面２１ｂ側からウエハ２０に照射される。このとき、ステージ２は、上述したように２列の改質領域１２ａ，１２ｂが形成されたウエハ２０を支持している。
図７に示されるように、撮像ユニット４（撮像部）は、光源４１と、ミラー４２と、対物レンズ４３と、光検出部４４と、を有している。撮像ユニット４はウエハ２０を撮像する。光源４１は、半導体基板２１に対して透過性を有する光Ｉ１を出力する。光源４１は、例えば、ハロゲンランプ及びフィルタによって構成されており、近赤外領域の光Ｉ１を出力する。光源４１から出力された光Ｉ１は、ミラー４２によって反射されて対物レンズ４３を通過し、半導体基板２１の裏面２１ｂ側からウエハ２０に照射される。このとき、ステージ２は、上述したように２列の改質領域１２ａ，１２ｂが形成されたウエハ２０を支持している。
【0059】
対物レンズ４３は、半導体基板２１の表面２１ａで反射された光Ｉ１を通過させる。つまり、対物レンズ４３は、半導体基板２１を伝搬した光Ｉ１を通過させる。対物レンズ４３の開口数（ＮＡ）は、例えば０．４５以上である。対物レンズ４３は、補正環４３ａを有している。補正環４３ａは、例えば対物レンズ４３を構成する複数のレンズにおける相互間の距離を調整することにより、半導体基板２１内において光Ｉ１に生じる収差を補正する。なお、収差を補正する手段は、補正環４３ａに限られず、空間光変調器等のその他の補正手段であってもよい。光検出部４４は、対物レンズ４３及びミラー４２を透過した光Ｉ１を検出する。光検出部４４は、例えば、ＩｎＧａＡｓカメラによって構成されており、近赤外領域の光Ｉ１を検出する。なお、近赤外領域の光Ｉ１を検出（撮像）する手段はＩｎＧａＡｓカメラに限られず、透過型コンフォーカル顕微鏡等、透過型の撮像を行うものであればその他の撮像手段であってもよい。
【0060】
撮像ユニット４は、２列の改質領域１２ａ，１２ｂのそれぞれ、及び、複数の亀裂１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄのそれぞれの先端を撮像することができる。亀裂１４ａは、改質領域１２ａから表面２１ａ側に延びる亀裂である。亀裂１４ｂは、改質領域１２ａから裏面２１ｂ側に延びる亀裂である。亀裂１４ｃは、改質領域１２ｂから表面２１ａ側に延びる亀裂である。亀裂１４ｄは、改質領域１２ｂから裏面２１ｂ側に延びる亀裂である。
【0061】
［アライメント補正用撮像ユニットの構成］
図８に示されるように、撮像ユニット５は、光源５１と、ミラー５２と、レンズ５３と、光検出部５４と、を有している。光源５１は、半導体基板２１に対して透過性を有する光Ｉ２を出力する。光源５１は、例えば、ハロゲンランプ及びフィルタによって構成されており、近赤外領域の光Ｉ２を出力する。光源５１は、撮像ユニット４の光源４１と共通化されていてもよい。光源５１から出力された光Ｉ２は、ミラー５２によって反射されてレンズ５３を通過し、半導体基板２１の裏面２１ｂ側からウエハ２０に照射される。
図８に示されるように、撮像ユニット５は、光源５１と、ミラー５２と、レンズ５３と、光検出部５４と、を有している。光源５１は、半導体基板２１に対して透過性を有する光Ｉ２を出力する。光源５１は、例えば、ハロゲンランプ及びフィルタによって構成されており、近赤外領域の光Ｉ２を出力する。光源５１は、撮像ユニット４の光源４１と共通化されていてもよい。光源５１から出力された光Ｉ２は、ミラー５２によって反射されてレンズ５３を通過し、半導体基板２１の裏面２１ｂ側からウエハ２０に照射される。
【0062】
レンズ５３は、半導体基板２１の表面２１ａで反射された光Ｉ２を通過させる。つまり、レンズ５３は、半導体基板２１を伝搬した光Ｉ２を通過させる。レンズ５３の開口数は、０．３以下である。すなわち、撮像ユニット４の対物レンズ４３の開口数は、レンズ５３の開口数よりも大きい。光検出部５４は、レンズ５３及びミラー５２を通過した光Ｉ２を検出する。光検出部５４は、例えば、ＩｎＧａＡｓカメラによって構成されており、近赤外領域の光Ｉ２を検出する。なお、光検出部５４は、ＳＤカメラであってもよく、透過性を有しない光を検出するものであってもよい。
【0063】
撮像ユニット５は、制御部８の制御のもとで、裏面２１ｂ側から光Ｉ２をウエハ２０に照射すると共に、表面２１ａ（機能素子層２２）から戻る光Ｉ２を検出することにより、機能素子層２２を撮像する。また、撮像ユニット５は、同様に、制御部８の制御のもとで、裏面２１ｂ側から光Ｉ２をウエハ２０に照射すると共に、半導体基板２１における改質領域１２ａ，１２ｂの形成位置から戻る光Ｉ２を検出することにより、改質領域１２ａ，１２ｂを含む領域の画像を取得する。これらの画像は、レーザ光Ｌの照射位置のアライメントに用いられる。撮像ユニット６は、レンズ５３がより低倍率（例えば、撮像ユニット５においては６倍であり、撮像ユニット６においては１．５倍）である点を除いて、撮像ユニット５と同様の構成を備え、撮像ユニット５と同様にアライメントに用いられる。
【0064】
［レーザ加工方法の詳細］
以下では、レーザ加工装置１が実施するレーザ加工方法の詳細について説明する。本実施形態に係るレーザ加工方法は、裏面２１ｂ（第１面）と、裏面２１ｂの反対側の表面２１ａ（第２面）とを含むウエハ２０（対象物）の裏面２１ｂを入射面としてウエハ２０にレーザ光Ｌを照射し、ウエハ２０のレーザ加工を行うレーザ加工方法である。本レーザ加工方法は、第１工程と、該第１工程よりも後に実施される第２工程と、を含んでいる。上述したように、ウエハ２０は複数のライン１５のそれぞれに沿って機能素子２２ａごとに切断される。第１工程では、裏面２１ｂに沿うＸ方向（第１方向）に延びる複数のライン１５（第１ライン，図２参照）のそれぞれに沿って、レーザ照射を行う。第２工程では、裏面２１ｂに沿うＹ方向（第２方向）に延びる複数のライン１５（第２ライン，図２参照）のそれぞれに沿って、レーザ照射を行う。以下では、第１工程の加工をＣＨ１加工、第２工程の加工をＣＨ２加工として説明する場合がある。
以下では、レーザ加工装置１が実施するレーザ加工方法の詳細について説明する。本実施形態に係るレーザ加工方法は、裏面２１ｂ（第１面）と、裏面２１ｂの反対側の表面２１ａ（第２面）とを含むウエハ２０（対象物）の裏面２１ｂを入射面としてウエハ２０にレーザ光Ｌを照射し、ウエハ２０のレーザ加工を行うレーザ加工方法である。本レーザ加工方法は、第１工程と、該第１工程よりも後に実施される第２工程と、を含んでいる。上述したように、ウエハ２０は複数のライン１５のそれぞれに沿って機能素子２２ａごとに切断される。第１工程では、裏面２１ｂに沿うＸ方向（第１方向）に延びる複数のライン１５（第１ライン，図２参照）のそれぞれに沿って、レーザ照射を行う。第２工程では、裏面２１ｂに沿うＹ方向（第２方向）に延びる複数のライン１５（第２ライン，図２参照）のそれぞれに沿って、レーザ照射を行う。以下では、第１工程の加工をＣＨ１加工、第２工程の加工をＣＨ２加工として説明する場合がある。
【0065】
詳細には、第１工程の加工（ＣＨ１加工）では、Ｘ方向に延びる複数のライン１５のそれぞれに沿って、レーザ光Ｌの集光スポットを相対移動させながら、レーザ光Ｌの照射によってウエハ２０の内部に分割用の改質領域１２（第１改質領域）を形成し、該改質領域１２から表面２１ａ方向に延びる亀裂１４を形成する。制御部８は、このような亀裂１４が形成されるようにレーザ照射ユニット３を制御する（第１制御）。ここでは、第１工程において、亀裂１４が表面２１ａに到達したいわゆるＢＨＣ（Bottom side half-cut）状態となるように、改質領域１２が形成されるとする。なお、第１工程においては、亀裂１４が表面２１ａに到達していないいわゆるＳＴ（Stealth）状態となるように、改質領域１２が形成されてもよい。また、第２工程の加工（ＣＨ２加工）では、Ｙ方向に延びる複数のライン１５のそれぞれに沿って、レーザ光Ｌの集光スポットを相対移動させながら、レーザ光Ｌの照射によってウエハ２０の内部に分割用の改質領域１２（第２改質領域）を形成し、該改質領域１２から表面２１ａ方向に延びる亀裂１４を形成する。制御部８は、このような亀裂１４が形成されるようにレーザ照射ユニット３を制御する（第２制御）。ここでは、第２工程において、亀裂１４が表面２１ａに到達したいわゆるＢＨＣ状態となるように、改質領域１２が形成されるとする。なお、第２工程においては、亀裂１４が表面２１ａに到達していないいわゆるＳＴ状態となるように、改質領域１２が形成されてもよい。
【0066】
ここで、上述したＣＨ１加工及びＣＨ２加工のように、互いに交差する複数のライン１５に沿って順次改質領域１２の形成が行われる場合、先にレーザ光Ｌが照射されるＸ方向に延びるライン１５（第１ライン）に沿った改質領域１２の形成によって、ウエハ２０に反りが生じることがある。図９は、ウエハ２０の反りの発生原理を説明する図である。ウエハ２０の反りは、具体的には、図９に示されるように、改質領域１２の形成及び改質領域１２から表面２１ａ方向に延びる亀裂１４の形成によって、ウエハ２０の片面（ここでは、亀裂１４が到達している表面２１ａ）に応力が集中することにより生じる。図９に示される例では、ＣＨ１加工においてＸ方向に延びると共にＹ方向において互いに隣り合っている複数のライン１５（第１ライン）に順次改質領域１２が形成されて亀裂１４が表面２１ａ方向に延びることにより、特にウエハ２０のＹ方向の両端部側において反り量が大きくなっている。すなわち、ＣＨ１加工によって、ＣＨ２加工における加工進行方向であるＹ方向における反りが生じている。このようなウエハ２０の反りは、ウエハ２０が微小チップである場合やウエハ２０に比較的大きい亀裂１４を形成する場合において特に顕著になる。
【0067】
図１０は、ＣＨ１加工後且つＣＨ２加工前の、ＣＨ２加工進行方向における反りを示す図である。図１０において、横軸はＣＨ２の加工進行方向（ウエハ２０の幅方向）を示しており、縦軸は電圧値で示される変位量を示している。縦軸の電圧値１Ｖは、例えば８μｍ程度の変位量に相当する。図１０には、ワークサイズ：７７５μｍ（６５ｍｍ×３６ｍｍ小片）、チップサイズ：１ｍｍ、研削後の仕上げ厚さ：８０μｍ、分割用の改質領域：３パス（総亀裂約３００μｍ、ＢＨＣ亀裂約８０μｍ）、測定点：小片の端部から１．５ｍｍの位置、との条件でＣＨ１加工を行った場合の結果の一例が示されている。図１０からも明らかなように、ＣＨ１加工後においては、ＣＨ２加工進行方向の両端部（ウエハエッジ部）において反り量が大きくなっている。
【0068】
図１１は、ＣＨ１加工後におけるＣＨ２加工時のＡＦ（オートフォーカス）追従不良について説明する図である。上述したように、レーザ照射ユニット３では、ＡＦユニット９１によって、裏面２１ｂからの反射光が検出されることにより裏面２１ｂの変位データが取得される。しかしながら、ＣＨ１加工後においては上述したようにウエハエッジ部における反り量が大きくなっており、ＡＦ追従不良が生じ、ＡＦユニット９１によっても裏面２１ｂの正確な変位データが取得できないおそれがある。これによって、ＣＨ２加工時の改質領域１２（第２改質領域）形成の精度が悪化するおそれがある。
【0069】
そこで、本実施形態に係るレーザ加工方法では、第２工程前において、反り抑制に係る第３工程を実施する。第３工程では、第２工程前において、レーザ光Ｌの照射によってウエハ２０の内部に反り抑制用の改質領域１２（第３改質領域）を形成し、該改質領域１２から入射面である裏面２１ｂに到達すると共に、分割用の改質領域１２から延びる亀裂１４に連続しない亀裂１１４（図１２参照）を形成する。この場合、制御部８は、レーザ光Ｌの照射によって複数の反り抑制用の改質領域１２が形成され該改質領域１２から延びる亀裂１１４が裏面２１ｂに到達すると共に分割用の改質領域１２から延びる亀裂１４に連続せずに形成されるように、レーザ照射ユニット３を制御する（第３制御）。
【0070】
図１２は、反り抑制用の改質領域１２の形成について説明する図である。図１２に示されるように、ＣＨ１加工において分割用の改質領域１２が形成され、該改質領域１２から表面２１ａ方向に亀裂１４が形成されるとする。ＣＨ１加工における分割用の改質領域１２及び該改質領域１２から延びる亀裂１４は、例えば、Ｘ方向に延びるライン１５（第１ライン）が形成された、ストリート領域２３の中央に形成される。この場合、第３工程では、図１２に示されるように、Ｙ方向における、分割用の改質領域１２（亀裂１４に係る改質領域１２）と異なる位置（分割用の改質領域１２からずらした位置）に、反り抑制用の改質領域１２（亀裂１１４に係る改質領域１２）を形成する。すなわち、制御部８は、第３制御において、Ｙ方向における分割用の改質領域１２の形成位置と異なる位置に反り抑制用の改質領域１２が形成されるように、レーザ照射ユニット３を制御する。第３工程では、亀裂１１４が裏面２１ｂに到達したいわゆるＨＣ（Half-cut）状態となるように、反り抑制用の改質領域１２を形成する。このように、ＨＣ状態とされることにより、反り抑制用の改質領域１２由来の反りが生まれ、分割用の改質領域１２由来の反りをより軽減することができる（詳細は後述）。分割用の改質領域１２の位置と反り抑制用の改質領域１２の位置（及び亀裂１４の位置と亀裂１１４の位置）とのずらし方は限定されないが、例えば、ステージ２の動作、又は、空間光変調器７のＹシフトパターン（詳細は後述）によって実施される。
【0071】
第３工程では、Ｙ方向で隣り合う２つのライン１５（第１ライン）それぞれの形成位置のＹ方向における中間の位置に、反り抑制用の改質領域１２を形成してもよい。この場合、制御部８は、第３制御において、Ｙ方向で隣り合う２つのライン１５（第１ライン）それぞれの形成位置のＹ方向における中間の位置に反り抑制用の改質領域１２が形成されるように、レーザ照射ユニット３を制御する。上述したように、Ｙ方向で隣り合ってＸ方向に延びるライン１５（第１ライン）には、ＣＨ１加工において分割用の改質領域１２及び該改質領域１２から延びる亀裂１４が形成される。そのため、Ｙ方向で隣り合う２つのライン１５それぞれの形成位置のＹ方向における中間の位置とは、切断（分割）後のチップ中央位置となる。図１３は、チップ中央位置付近における反り抑制用の改質領域１２の形成について説明する図である。第３工程において、このようなチップ中央位置に、反り抑制用の改質領域１２が形成されることにより、分割用の改質領域１２から延びる亀裂１４と、反り抑制用の改質領域１２から延びる亀裂１４との離間距離を最大化することができ、これらの亀裂が連続することによるウエハ割れリスクを低減することができる。なお、図１３（ａ）に示されるように、反り抑制用の改質領域１２が形成されるチップ中央位置付近が機能素子２２ａ上とされるため、アクティブエリア上に反り抑制用の改質領域１２を形成することになるが、第３工程における集光スポットから機能素子２２ａまでの距離を十分に遠くすることができるため、第３工程のレーザ照射に係る抜け光によって機能素子２２ａが損傷することはない。そして、図１３（ｂ）に示されるように、反り抑制用の改質領域１２については後の研削において除去されるため、第３工程においてアクティブエリア上に反り抑制用の改質領域１２が形成されていても、チップ化された半導体デバイスに影響を及ぼすことはない。
【0072】
第３工程では、分割用の改質領域１２から延びる亀裂１４よりも反り抑制用の改質領域１２から延びる亀裂１１４が短くなるように、亀裂１１４を形成してもよい。更に、第３工程では、亀裂１１４の長さを上記のように短くしつつ、第２方向において、分割用の改質領域１２よりも多くの数の反り抑制用の改質領域１２を形成してもよい。図１４は、多点分岐加工による反り抑制用の改質領域の形成について説明する図である。反り抑制用の改質領域１２から延びる亀裂１１４の長さを短くしつつ反り抑制用の改質領域１２の数を多くする加工方法として、例えば、空間光変調器７に設定される変調パターン（多点分岐パターン）を利用した多点分岐加工が実施されてもよい。この場合、制御部８は、亀裂１４よりも亀裂１１４が短くなり、且つ、分割用の改質領域１２よりも多くの数の反り抑制用の改質領域１２が形成されるように、変調パターン（多点分岐パターン）を空間光変調器７に設定する。図１４に示されるように、空間光変調器７の多点分岐加工によって、一度に多数の反り抑制用の改質領域１２が形成される。また、集光スポット数が増やされてエネルギーが分散されることにより、垂直方向の亀裂１１４を短く（ウエハ割れリスクを小さく）することができる。このような、空間光変調器７に設定される変調パターン（多点分岐パターン）を利用した多点分岐加工によれば、タクトを落とすことなく、ウエハ割れリスクを低減した反り抑制加工が可能である。なお、亀裂１４よりも亀裂１１４を短くすると共に、分割用の改質領域１２よりも多くの数の反り抑制用の改質領域１２を形成する方法は、空間光変調器７による多点分岐加工に限定されず、例えば、テーブルを送り１ラインずつ加工されてもよい。
【0073】
第３工程では、反り量が大きくなるウエハ２０の外周部分（ＣＨ２加工進行方向の両端部であるウエハエッジ部）の反りを重点的に抑制するように、反り抑制用の改質領域１２が形成されてもよい。図１５は、ウエハ２０の外周部分における反りを重点的に抑制するための加工方法について説明する図である。図１５（ａ）に示されるように、第３工程では、ウエハ２０のＹ方向における中央部の反り抑制用の改質領域１２と両端部の反り抑制用の改質領域１２とを比較した場合に、両端部のほうが第２方向における反り抑制用の改質領域１２の数が多くなるように、場所によって加工インデックスを変えて、反り抑制用の改質領域１２を形成してもよい。この場合、制御部８は、第３制御において、Ｙ方向における両端部のほうが反り抑制用の改質領域１２の数が多くなるようにレーザ照射ユニット３を制御する。また、図１５（ｂ）に示されるように、第３工程では、ウエハ２０のＹ方向における中央部の反り抑制用の改質領域１２と両端部の反り抑制用の改質領域１２とを比較した場合に、両端部の亀裂１１４である亀裂１１４Ｌの長さが中央部の亀裂１１４である亀裂１１４Ｓと比べて長くなるように、反り抑制用の改質領域１２を形成してもよい。この場合、制御部８は、第３制御において、Ｙ方向における両端部のほうが反り抑制用の改質領域１２から延びる亀裂１１４の長さが長くなるようにレーザ照射ユニット３を制御する。
【0074】
図１６は、反り抑制用の改質領域の形成態様別の、ＣＨ１加工後のＣＨ２加工進行方向の反りを示す図である。図１６において、横軸はＣＨ２の加工進行方向（ウエハ２０の幅方向）を示しており、縦軸は電圧値で示される変位量を示している。縦軸の電圧値１Ｖは、例えば８μｍ程度の変位量に相当する。図１６には、ワークサイズ：７７５μｍ（６５ｍｍ×３６ｍｍ小片）、チップサイズ：１ｍｍ、研削後の仕上げ厚さ：８０μｍ、分割用の改質領域：３パス（総亀裂約３００μｍ、ＢＨＣ亀裂約８０μｍ）、測定点：小片の端部から１．５ｍｍの位置、との条件でＣＨ１加工を行った場合の結果の一例が示されている。図１６には、分割用の改質領域１２のみを形成した場合（パターン１）、分割用の改質領域１２を形成すると共に同数の反り抑制用の改質領域１２を形成した場合（パターン２）、及び、パターン２に加えてウエハ２０の外周部分であるエッジ１０ｍｍ部分については反り抑制用の改質領域１２を２ライン形成した場合（パターン３）のそれぞれについて、反り量（変位量）が示されている。図１６に示されるように、パターン３を採用した場合には、反り量が大きくなりやすいウエハ２０の外周部分についても、反り量を抑えることができている。
【0075】
なお、図１５（ｃ）に示されるように、第３工程では、ウエハ２０の中央部の反り抑制用の改質領域１２が間引かれるように、各反り抑制用の改質領域１２が形成されてもよい。例えば、ウエハ２０の中央部においては反り量が極めて小さく、両端部のみにおいて反り量が大きくなっているような場合には、このように、ウエハ２０の中央部の反り抑制用の改質領域１２が間引かれても、ウエハ２０の反りを適切に抑制することができる。
【0076】
第３工程では、レーザ光Ｌを変調する空間光変調器７の変調パターン（集光スポットをシフトさせる変調パターン）を設定することにより、Ｙ方向における分割用の改質領域１２と異なる位置に反り抑制用の改質領域１２を形成してもよい。すなわち、制御部８は、第３制御において、Ｙ方向における分割用の改質領域１２の形成位置とは異なる位置に反り抑制用の改質領域１２が形成されるように変調パターンを設定してもよい。図１７は、空間光変調器７の変調パターン設定による加工位置シフトを説明する図である。図１７に示される例では、第１工程において分割用の改質領域１２の集光スポットを基準集光位置から－Ｙ方向にシフトさせており、第３工程において反り抑制用の改質領域１２の集光スポットを基準集光位置から＋Ｙ方向にシフトさせている。これにより、分割用の改質領域１２及び反り抑制用の改質領域１２をＹ方向において逆方向にシフトすることができ、これらの改質領域１２同士の位置及びこれらの改質領域１２から延びる亀裂１４，１１４を十分に離間させることができる。そして、第１工程及び第３工程において、変調パターンの切り替えのみによって加工位置をシフトさせることができるため、ステージ２を動作させる場合と比較して、加工にかかる処理時間を短縮することができる。
【0077】
第１工程及び第３工程の少なくともいずれか一方では、空間光変調器７の変調パターンを設定することにより、分割用の改質領域１２から延びる亀裂１４の裏面２１ｂ側の端部の位置と、反り抑制用の改質領域１２から延びる亀裂１１４の表面２１ａ側の表面２１ａ側の端部の位置とを異ならせてもよい。すなわち、制御部８は、第１制御及び第３制御の少なくともいずれか一方において、分割用の改質領域１２から延びる亀裂１４の裏面２１ｂ側の端部の位置が、反り抑制用の改質領域１２から延びる亀裂１１４の表面２１ａ側の端部の位置と異なるように、変調パターンを設定してもよい。ここでは、第１工程において空間光変調器７の変調パターンを設定することにより、亀裂１４の裏面２１ｂ側の端部の位置と亀裂１１４の表面２１ａ側の端部の位置とを異ならせるとして説明する。具体的には、第１工程において、Ｚ方向及びＹ方向に対して傾斜する亀裂１４を形成することにより、亀裂１４の裏面２１ｂ側の端部の位置と亀裂１１４の表面２１ａ側の端部の位置とを異ならせる（図１８（ａ）参照）。
【0078】
図１８は、空間光変調器の変調パターン設定による斜め亀裂の形成を説明する図である。図１８（ａ）に示される例では、第１工程において、分割用の２列の改質領域１２を形成しており、表面２１ａ側の改質領域１２から延びる亀裂１４Ａについてはライン１５に沿って延びるように形成し、裏面２１ｂ側の改質領域１２から延びる亀裂１４Ｂについては亀裂１４Ａに連続すると共にＺ方向及びＹ方向に対して傾斜する斜め亀裂として形成している。これにより、例えば図１８（ａ）に示されるように第３工程において亀裂１４ＡとＹ方向における同じ位置に亀裂１１４が形成されるように反り抑制用の改質領域１２が形成される場合においても、分割用の改質領域１２から延びる亀裂１４（詳細には亀裂１４Ｂ）の裏面２１ｂ側の端部の位置と亀裂１１４の表面２１ａ側の端部の位置とを異ならせることができる。そして、亀裂１４Ｂにつながる亀裂１４Ａについてはライン１５に沿って延びているため、分割用の亀裂１４として求められる位置及び方向に適切に亀裂１４（詳細には亀裂１４Ａ）を延ばすことができる。
【0079】
図１８（ｂ）に示される例では、分割用の３列の改質領域１２を形成しており、最も表面２１ａ側の改質領域１２（図１８（ｂ）におけるＳＤ１）についてはライン１５に沿って亀裂１４Ａが延びるように形成されている。また、空間光変調器７の変調パターンの設定（Ｙシフト及びコマ収差の設定）によって、真ん中の改質領域１２（図１８（ｂ）におけるＳＤ２）についてはＳＤ１からＹ方向にシフトすると共にそこから斜め亀裂１４Ｂが延びており、最も裏面２１ｂ側の改質領域１２（図１８（ｂ）におけるＳＤ３）についてはＳＤ２から更にＹ方向にソフトすると共にそこから斜め亀裂１４Ｃが延びている。斜め亀裂１４Ｂは亀裂１４Ａ及び斜め亀裂１４Ｃに連続しており、斜め亀裂１４Ｂ及び斜め亀裂１４Ｃは同じ方向（斜め方向）に延びている。
【0080】
ここまでは、第１工程の加工（ＣＨ１加工）によってウエハ２０に反りが生じ第２工程の加工（ＣＨ２加工）に悪影響が出ることを抑制するために、第２工程前の第３工程においてウエハ２０の内部に反り抑制用の改質領域１２（第３改質領域）を形成することを説明してきた。ここで、ＣＨ１加工における改質領域１２の形成によるウエハ２０の反りは、複数のライン１５に係る分割用の改質領域１２の形成が進むにつれて徐々に進行する。そのため、ＣＨ１加工において、先に加工が実施されるライン１５の加工の影響は、後に加工が実施されるライン１５の加工に及ぼされることとなる。すなわち、ＣＨ１加工において、複数のライン１５のうち、比較的後半に加工が実施されるライン１５の加工においては、ウエハ２０が反った状態で分割用の改質領域１２が形成される可能性があり、この場合、加工安定性が悪化するおそれがある。
【0081】
図１９は、ＣＨ１後半加工時の加工安定悪化について説明する図である。図１９に示されるように、既に複数のラインについて改質領域１２が形成され該改質領域１２から亀裂１４が延びている状態では、ウエハ２０に反りが生じている。この状態で、ＣＨ１加工において更なる分割用の改質領域１２の形成のためにレーザ光Ｌが照射されると、ウエハ２０のデバイス面に対して斜めに亀裂１４が延びること、加工位置精度が悪化すること等が問題となる。また、ウエハ２０が反った状態ではステージ２におけるウエハ２０の吸着不良が生じることがある。このように、ＣＨ１後半加工時においては、安定的に精度良く加工を行うことが難しい場合がある。
【0082】
このような事情に鑑み、本実施形態に係るレーザ加工方法では、第１工程におけるいずれかのライン１５に係る分割用の改質領域１２の形成と、第３工程における反り抑制用の改質領域１２の形成とを、交互に実施してもよい。すなわち、制御部８は、第１制御におけるいずれかのライン１５に係る分割用の改質領域１２の形成と、第３制御における反り抑制用の改質領域１２の形成とを、交互に実施するように、レーザ照射ユニット３を制御する。ここでの交互に実施とは、完全に１対１で交互に実施する場合のみでなく、複数の分割用の改質領域１２の形成と複数の反り抑制用の改質領域１２の形成とを交互に実施することを含んでいる。
【0083】
図２０は、分割用の改質領域１２と反り抑制用の改質領域１２とを交互に形成する加工方法を説明する図である。図２０（ａ）～図２０（ｃ）において、１～９の各数字は、加工順序を示している。図２０（ａ）に示される例では、最初に第３工程における反り抑制用の改質領域１２及び該改質領域１２から延びる亀裂１１４の形成（加工順序１）が行われ、つづいて、第１工程における分割用の改質領域１２及び該改質領域１２から延びる亀裂１４の形成（加工順序２）が行われ、その後、第３工程及び第１工程が１加工ずつ順番に実施されている。この場合、各加工における加工箇所は、Ｙ方向において加工順序順に並んでいる。図２０（ｂ）に示される例では、最初に第３工程における反り抑制用の改質領域１２及び該改質領域１２から延びる亀裂１１４の形成が２加工（加工順序１，２）行われ、つづいて、第１工程における分割用の改質領域１２及び該改質領域１２から延びる亀裂１４の形成が２加工（加工順序３，４）行われ、その後、このような２加工ずつの加工が繰り返し実施されている。この場合、第１工程及び第３工程のそれぞれで個別に見ると、各加工における加工箇所は、Ｙ方向において加工順序順に並んでいる。図２０（ｃ）に示される例では、最初に第３工程における反り抑制用の改質領域１２及び該改質領域１２から延びる亀裂１１４の形成が３加工（加工順序１，２，３）行われ、つづいて、第１工程における分割用の改質領域１２及び該改質領域１２から延びる亀裂１４の形成が３加工（加工順序４，５，６）行われている。この場合、第１工程及び第３工程のそれぞれで個別に見ると、各加工における加工箇所は、Ｙ方向において加工順序順に並んでいる。
【0084】
なお、同一工程（上述した例ではＣＨ１加工）内において先の加工の影響が後の加工に及ぼされることについては、ＣＨ２加工においても同様に生じる。このため、ＣＨ２後半加工時の加工安定悪化を抑制する目的で、以下の第４工程を更に実施してもよい。すなわち、本実施形態に係るレーザ加工方法は、レーザ光の照射によってウエハ２０の内部に反り抑制用の複数の改質領域１２（第４改質領域）を形成し、該改質領域１２から裏面２１ｂに到達すると共にＣＨ２加工によって形成された分割用の改質領域１２から延びる亀裂１４に連続しない亀裂１１４を形成する第４工程を更に備えていてもよい。この場合、第２工程におけるいずれかのライン１５に係る分割用の改質領域１２の形成と、第４工程における反り抑制用の改質領域１２の形成とを、交互に実施してもよい。
【0085】
次に、本実施形態に係るレーザ加工装置１の作用効果について説明する。
【0086】
本実施形態に係るレーザ加工装置１は、レーザ照射ユニット３と制御部８とを備え、制御部８は、裏面２１ｂに沿うＸ方向に延びる複数のライン１５のそれぞれに沿って、レーザ光Ｌの集光スポットを相対移動させながら、レーザ光Ｌの照射によってウエハ２０の内部に分割用の改質領域１２が形成され該改質領域１２から表面２１ａ方向に亀裂１４が延びるようにレーザ照射ユニット３を制御する第１制御と、第１制御後において、Ｘ方向に交差すると共に裏面２１ｂに沿うＹ方向に延びる複数のライン１５のそれぞれに沿って、レーザ光Ｌの集光スポットを相対移動させながら、レーザ光Ｌの照射によってウエハ２０の内部に分割用の改質領域１２が形成され該改質領域１２から表面２１ａ方向に亀裂１４が延びるようにレーザ照射ユニット３を制御する第２制御と、第２制御前において、レーザ光Ｌの照射によってウエハ２０の内部に反り抑制用の複数の改質領域１２が形成され該改質領域１２から延びる亀裂１１４が、裏面２１ｂに到達すると共に分割用の改質領域１２から延びる亀裂１４に連続せずに形成されるように、レーザ照射ユニット３を制御する第３制御と、を実行するように構成されている。
【0087】
本実施形態に係るレーザ加工装置１では、レーザ光Ｌの照射によって、裏面２１ｂに沿うＸ方向に延びる複数のライン１５のそれぞれに沿って分割用の改質領域１２が形成され該改質領域１２から表面２１ａ方向に延びる亀裂１４が形成され、その後に、レーザ光Ｌの照射によって、Ｙ方向に延びる複数のライン１５のそれぞれに沿って分割用の改質領域１２が形成され該改質領域１２から表面２１ａ方向に延びる亀裂１４が形成される。このように、互いに交差する複数のライン１５に沿って順次改質領域１２の形成が行われる場合、先にレーザ光Ｌが照射されるライン１５（第１ライン）に沿った改質領域１２の形成（ＣＨ１加工）によってウエハ２０に反りが生じ、当該ウエハ２０の反りの影響によって、後にレーザ光Ｌが照射されるライン１５（第２ライン）の加工の精度が低下するおそれがある。ウエハ２０の反りは、具体的には、改質領域１２の形成及び改質領域１２から表面２１ａ方向に延びる亀裂１４の形成によって、ウエハ２０の片面（ここでは、亀裂１４が主に延びる方向である表面２１ａ）に応力が集中することにより生じる。このようなウエハ２０の反りは、ウエハ２０が微小チップである場合や比較的大きな亀裂を形成する場合において特に顕著になる。そして、反りが生じた状態で、後にレーザ光Ｌが照射されるライン１５（第２ライン）の加工（ＣＨ２加工）が実施されると、ライン１５の加工時におけるレーザ光Ｌの集光スポット調整のためのオートフォーカス等の精度を担保することが難しくなり、ＣＨ２加工において適切に改質領域１２の形成等が行えなくなるおそれがある。
【0088】
この点、本実施形態に係るレーザ加工装置１では、ＣＨ２加工に関する制御（第２制御）に先行して、レーザ光Ｌの照射によりウエハ２０の内部に反り抑制用の複数の改質領域１２が形成され、該改質領域１２から延びる亀裂１１４が、裏面２１ｂに到達すると共に分割用の改質領域１２から延びる亀裂１４に連続しないように形成される。このように、分割用の改質領域１２の形成によって応力が集中する表面２１ａとは反対側の裏面２１ｂに亀裂１４１が到達するように反り抑制用の改質領域１２が形成されることによって、応力の局在化が緩和され、ウエハ２０の反りを軽減することができる。これにより、反り抑制用の改質領域１２の形成後に実施されるＣＨ２加工において、適切に改質領域１２を形成することが可能になる。そして、反り抑制用の改質領域１２から延びる亀裂１４１が分割用の改質領域１２から延びる亀裂１４に連続しないように形成されていることにより、反り抑制用の改質領域１２が形成されることによって意図しないウエハ２０の割れが発生することを適切に抑制することができる。以上のように、本実施形態に係るレーザ加工装置１によれば、ウエハ２０の意図しない割れが生じることを抑制しながら、ウエハ２０に対して適切に分割用の改質領域１２を形成することができ、レーザ加工精度を向上させることができる。
【0089】
図２１は、本実施形態に係るレーザ加工装置１の作用効果を説明する図であり、ＣＨ１加工後のＣＨ２加工進行方向の反りを示す図である。図２１において、横軸はＣＨ２の加工進行方向（ウエハ２０の幅方向）を示しており、縦軸は電圧値で示される変位量を示している。縦軸の電圧値１Ｖは、例えば８μｍ程度の変位量に相当する。図２１には、ＣＨ１加工後且つＣＨ２加工前の反り量が示されており、反り抑制用の改質領域１２を形成していない場合（図２１中において「ＢＨＣのみ」と記載）、反り抑制用の改質領域１２から延びる亀裂１１４がＳＴ状態である場合（図２１中において「ＢＨＣ＋反り抑制ＳＤ（ＳＴ）」と記載）、及び、反り抑制用の改質領域１２から延びる亀裂１１４が裏面２１ｂに到達したＨＣ状態である場合（図２１中において「ＢＨＣ＋反り抑制ＳＤ（ＨＣ）」と記載）のそれぞれについて、反り量の結果が示されている。図２１には、ワークサイズ：７７５μｍ（６５ｍｍ×３６ｍｍ小片）、チップサイズ：１ｍｍ、研削後の仕上げ厚さ：８０μｍ、分割用の改質領域：３パス（総亀裂約３００μｍ、ＢＨＣ亀裂約８０μｍ）、反り抑制用の改質領域：１パス（総亀裂約６０μｍ）、との条件で加工を行った場合の結果の一例が示されている。図２１からも明らかなように、反り抑制用の改質領域１２を形成し、且つ、反り抑制用の改質領域１２から延びる亀裂１１４が裏面２１ｂに到達したＨＣ状態とされることにより、分割用の改質領域１２の形成に係るＢＨＣ由来のウエハ２０の反りを大きく低減することができている。
【0090】
図２２は、本実施形態に係るレーザ加工装置１の作用効果を説明する図であり、ＣＨ１加工及びＣＨ２加工後のウエハ２０の反りを示す図である。図２２において、横軸はウエハ２０の幅方向における位置を示しており、縦軸は表面変位を示している。ここでの表面変位は、顕微鏡によって測定されている。図２２には、ＣＨ１加工及びＣＨ２加工後のウエハ２０の反り量を示す表面変位が示されており、反り抑制用の改質領域１２を形成していない場合（図２２中において「分割用ＳＤのみ」と記載）、及び、反り抑制用の改質領域１２をチップ中央に形成している場合（図２２中において「分割用ＳＤ＋反り抑制ＳＤ（チップ中央に加工）」と記載）のそれぞれについて、反り量を示す表面変位が示されている。図２２には、ワークサイズ：７７５μｍ（１２ｉｎｃｈ）、チップサイズ：１ｍｍ、研削後の仕上げ厚さ：８０μｍ、分割用の改質領域：３パス（総亀裂約３００μｍ、ＢＨＣ亀裂約８０μｍ）、反り抑制用の改質領域：３パス（総亀裂約１５０μｍ）、との条件で加工を行った場合の結果の一例が示されている。図２２に示されるように、反り抑制用の改質領域１２をチップ中央に形成した場合においては、反り抑制用の改質領域１２を形成しない場合と比較して、ウエハ２０の両端部における反り量（変位）を半分以下とすることができた。ウエハ２０の両端部における反り量が大きい場合には、加工後において搬送アームにウエハ２０を適切に吸着させることができずウエハ２０の落下等の搬送不良が生じるおそれがある。この点、上記のように反り抑制用の改質領域１２によって反り量を半分以下としたウエハ２０については、ウエハ２０を適切に搬送することができた。また、搬送後のウエハ２０において割れが生じることもなかった。
【0091】
制御部８は、第３制御において、Ｙ方向における分割用の改質領域１２の形成位置と異なる位置に反り抑制用の改質領域１２が形成されるように、レーザ照射ユニット３を制御してもよい。これにより、分割用の改質領域１２からの亀裂１４と反り抑制用の改質領域１２からの亀裂１１４とが連続することを適切に回避することができ、ウエハ２０の意図しない割れが生じることをより好適に抑制できる。
【0092】
制御部８は、第３制御において、Ｙ方向で隣り合う２つのライン１５それぞれの形成位置のＹ方向における中間の位置に反り抑制用の改質領域１２が形成されるように、レーザ照射ユニット３を制御してもよい。２つのライン１５に挟まれたちょうど真ん中の位置に反り抑制用の改質領域１２が形成されることにより、いずれの分割用の改質領域１２とも反り抑制用の改質領域１２との離間距離を大きくすることができ、亀裂１４と亀裂１１４とが連続することを適切に回避することができる。これにより、ウエハ２０の意図しない割れが生じることを好適に抑制できる。
【0093】
制御部８は、第３制御において、Ｙ方向における分割用の改質領域１２の形成位置と異なる位置に反り抑制用の改質領域１２が形成されるように変調パターンを設定してもよい。このように、空間光変調器７の変調パターンの設定によって反り抑制用の改質領域１２の形成位置が調整されることにより、ステージ２の動作によって改質領域１２の形成位置が変更される場合と比較して、加工時間を短縮することができる。
【0094】
制御部８は、第１制御及び第３制御の少なくともいずれか一方において、亀裂１４の裏面２１ｂ側の端部の位置が、亀裂１１４の表面２１ａ側の端部の位置と異なるように、変調パターンを設定してもよい。このように、空間光変調器７の変調パターンの設定によって改質領域１２から延びる亀裂１４，１１４の端部の位置が調整されることにより、亀裂１４，１１４の端部の位置を適切に調整し、亀裂１４，１１４同士が連続することによってウエハ２０の意図しない割れが生じることをより好適に抑制できる。
【0095】
制御部８は、第３制御において、分割用の改質領域１２から延びる亀裂１４よりも反り抑制用の改質領域１２から延びる亀裂１１４が短くなるように、レーザ照射ユニット３を制御してもよい。反り抑制用の改質領域１２から延びる亀裂１１４については、分割用の改質領域１２から延びる亀裂１４と異なり、分割に寄与させたい亀裂ではないため、短くされることにより、亀裂１４，１１４同士が連続することによってウエハ２０の意図しない割れが生じることをより好適に抑制できる。
【0096】
制御部８は、第３制御では、Ｙ方向において、分割用の改質領域１２の数よりも多くの数の反り抑制用の改質領域１２が形成されるように、レーザ照射ユニット３を制御してもよい。上述したように、適切な分割を行う点においては反り抑制用の改質領域１２から延びる亀裂１１４を短くしたい。しかしながら、反り抑制用の改質領域１２から延びる亀裂１１４が短くされた場合には、反り抑制の効果が十分に奏されないおそれがある。この点、反り抑制用の改質領域１２の数が多く（分割用の改質領域１２よりも多く）されることにより、多数の反り抑制用の改質領域１２から延びる亀裂１１４によって、反り抑制効果についても十分に発揮しながら、ウエハ２０の意図しない割れが生じることを抑制することができる。
【0097】
制御部８は、第３制御において、ウエハ２０のＹ方向における中央部の反り抑制用の改質領域１２と両端部の反り抑制用の改質領域１２とを比較した場合に、両端部のほうがＹ方向における反り抑制用の改質領域１２の数が多くなること、及び、両端部のほうが反り抑制用の改質領域１２から延びる亀裂１１４の長さが長くなること、の少なくともいずれか一方が満たされるよう反り抑制用の改質領域１２が形成されるように、レーザ照射ユニット３を制御してもよい。分割用の改質領域１２が形成されることによるウエハ２０の反りは、Ｙ方向における両端部ほど顕著となる。この点、ウエハ２０のＹ方向における中央部よりも両端部において、反り抑制用の改質領域１２の数が多くされるか、または、反り抑制用の改質領域１２から延びる亀裂１１４の長さが長くされることにより、反りが顕著となるＹ方向両端部におけるウエハ２０の反りを効果的に抑制することができる。
【0098】
制御部８は、第１制御におけるいずれかのライン１５に係る分割用の改質領域１２の形成と、反り抑制用の改質領域１２の形成とを、交互に実施するように、レーザ照射ユニット３を制御してもよい。分割用の改質領域１２の形成によるウエハ２０の反りは、複数のライン１５に係る分割用の改質領域１２の形成が進むにつれて徐々に進行する。そのため、先に加工が実施されるライン１５の加工の影響は、後に加工が実施されるライン１５の加工に及ぼされることとなる。すなわち、複数のライン１５のうち、比較的後半に加工が実施されるライン１５の加工においては、ウエハ２０が反った状態で改質領域１２が形成されることとなるので、例えばウエハ２０の表面２１ａに対して斜めに亀裂１４が延びたり、加工位置精度が悪化したり、加工時の吸着不良が生じるおそれがある。この点、分割用の改質領域１２の形成と反り抑制用の改質領域１２の形成とが交互に実施されることにより、先に実施されたライン１５の加工の影響が後に実施されるライン１５の加工に及ぼされることが抑制され、ウエハ２０に対してより適切に分割用の改質領域１２を形成することができる。
【0099】
なお、このようなＣＨ１加工内における反り抑制用の改質領域１２の形成（分割用の改質領域１２と反り抑制用の改質領域１２とを交互の実施する加工）は、必ずしも実施されなくてもよく、例えば、ＣＨ１加工後においてＣＨ１加工方向においてウエハ２０の凹凸が生じている場合にのみ実施されてもよい。図２３は、ＣＨ１加工後のＣＨ１加工進行方向の反りを示す図である。図２３において、横軸はＣＨ１加工進行方向を示しており、縦軸は電圧値で示される変位量を示している。図２３には、ワークサイズ：７７５μｍ（６５ｍｍ×３６ｍｍ小片）、チップサイズ：１ｍｍ、研削後の仕上げ厚さ：８０μｍ、分割用の改質領域：３パス（総亀裂約３００μｍ、ＢＨＣ亀裂約８０μｍ）、測定点：小片の端部から１．５ｍｍの位置、との条件でＣＨ１加工を行った場合の結果の一例が示されている。図２３に示される例では、加工前後で反り量が変化しているものの、加工後においてもＣＨ１の加工進行方向における凹凸は見受けられない。このような場合には、ＣＨ１加工内における反り抑制用の改質領域１２の形成は必ずしも実施されなくてもよく、ＣＨ２加工前に反り抑制用の改質領域１２の形成が行われればよい。
【0100】
制御部８は、レーザ光Ｌの照射によってウエハ２０の内部に反り抑制用の複数の改質領域１２が形成され該改質領域１２から延びる亀裂１１４が、裏面２１ｂに到達すると共にＣＨ２加工における分割用の改質領域１２（第２改質領域）から延びる亀裂に連続せずに形成されるように、レーザ照射ユニット３を制御する第４制御を更に実行するように構成されており、第２制御におけるいずれかのライン１５に係る改質領域１２の形成と、第４制御における改質領域１２の形成とを、交互に実施するように、レーザ照射ユニット３を制御してもよい。このように、ＣＨ２加工における改質領域１２の形成と、反り抑制用の改質領域１２の形成とが交互に実施されることにより、ＣＨ２加工においても、先に実施されたライン１５の加工の影響が後に実施されるライン１５の加工に及ぼされることが抑制され、ウエハ２０に対して適切に分割用の改質領域１２を形成することができる。
【符号の説明】
【0101】
１…レーザ加工装置、３…レーザ照射ユニット（レーザ照射部）、７…空間光変調器、８…制御部、１２…改質領域（第１改質領域，第２改質領域，第３改質領域）、１４，１１４…亀裂、１５…ライン（第１ライン，第２ライン）、２０…ウエハ（対象物）。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】