特許 7688511 レーザ加工方法及びレーザ加工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-05-27

(45)【発行日】2025-06-04

(54)【発明の名称】レーザ加工方法及びレーザ加工装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/301 20060101AFI20250528BHJP

   B23K 26/354 20140101ALI20250528BHJP

   B23K 26/53 20140101ALI20250528BHJP

   B23K 26/067 20060101ALI20250528BHJP

   B23K 26/073 20060101ALI20250528BHJP

【ＦＩ】

H01L21/78 B

B23K26/354

B23K26/53

B23K26/067

B23K26/073

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2021065721

(22)【出願日】2021-04-08

(65)【公開番号】P2022161135

(43)【公開日】2022-10-21

【審査請求日】2024-02-07

(73)【特許権者】

【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】坂本 剛志

(72)【発明者】

【氏名】杉本 陽

【審査官】山口 祐一郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１５６１６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２０８４４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１３０８３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／０９０８９３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１８３４０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１７５９７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５２５０１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３６１４８１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０１

Ｂ２３Ｋ ２６／３５４

Ｂ２３Ｋ ２６／５３

Ｂ２３Ｋ ２６／０６７

Ｂ２３Ｋ ２６／０７３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面側に機能素子層を有する対象物の表面又は裏面に第１レーザ光を照射し、レーザアニールにより照射面の平坦化を行う第１工程と、
前記第１工程において平坦化された前記照射面に第２レーザ光を照射し、前記対象物の内部に改質層を形成する第２工程と、を含み、
前記第１レーザ光のパルスピッチは、前記第２レーザ光のパルスピッチよりも短い、レーザ加工方法。

【請求項2】

前記第１レーザ光及び前記第２レーザ光は、共通の光源から出射されている、請求項１記載のレーザ加工方法。

【請求項3】

前記第１レーザ光の周波数は、前記第２レーザ光の周波数よりも高い、請求項１又は２記載のレーザ加工方法。

【請求項4】

前記第１レーザ光の加工進行方向における分岐数は、前記第２レーザ光の前記加工進行方向における分岐数よりも多い、請求項１～３のいずれか一項記載のレーザ加工方法。

【請求項5】

前記第１レーザ光の、加工進行方向に交差する方向であって前記照射面に平行な方向における分岐数は、前記第２レーザ光の、前記加工進行方向に交差する方向であって前記照射面に平行な方向における分岐数よりも多い、請求項１～４のいずれか一項記載のレーザ加工方法。

【請求項6】

前記第１レーザ光の分岐した各ビームは、前記照射面において互いに照射範囲の一部が重なっている、請求項４又は５記載のレーザ加工方法。

【請求項7】

前記第１レーザ光は、トップハット形状のレーザ光である、請求項１～６のいずれか一項記載のレーザ加工方法。

【請求項8】

前記第１工程では、前記照射面を平坦化すると共に前記対象物の内部に改質層が形成されるように、前記照射面に前記第１レーザ光を照射する、請求項１～７のいずれか一項記載のレーザ加工方法。

【請求項9】

前記第１工程では、前記対象物の内部に改質層が形成されないように、前記照射面に前記第１レーザ光を照射する、請求項１～７のいずれか一項記載のレーザ加工方法。

【請求項10】

前記第１工程では、前記第１レーザ光の集光点を前記対象物の外部の位置とする、請求項９記載のレーザ加工方法。

【請求項11】

前記第１工程では、前記裏面を前記照射面として前記第１レーザ光を照射し、前記裏面の平坦化を行う、請求項１～１０のいずれか一項記載のレーザ加工方法。

【請求項12】

前記第２工程前において、前記対象物の前記裏面から第３レーザ光を照射することにより、前記表面に弱化領域を形成する第１グルービング工程を更に備え、
前記第１工程では、前記第１グルービング工程前の前記裏面を前記照射面として前記第１レーザ光を照射し、前記裏面の平坦化を行う、請求項１１記載のレーザ加工方法。

【請求項13】

前記対象物の前記表面に第４レーザ光を照射することにより、前記表面の表層を除去する第２グルービング工程を更に備え、
前記第１工程では、前記第２グルービング工程によって前記表面に形成された溝の底面を前記照射面として前記第１レーザ光を照射し、前記溝の底面の平坦化を行う、請求項１～１０のいずれか一項記載のレーザ加工方法。

【請求項14】

表面側に機能素子層を有する対象物を支持する支持部と、
前記対象物にレーザ光を照射する照射部と、
前記対象物の前記表面又は裏面に第１レーザ光が照射されてレーザアニールにより照射面が平坦化されるように前記照射部を制御する第１制御と、平坦化された前記照射面に前記第１レーザ光よりもパルスピッチが長い第２レーザ光が照射されて前記対象物の内部に改質層が形成されるように前記照射部を制御する第２制御と、を実施するように構成された制御部と、を備えるレーザ加工装置。

【請求項15】

前記制御部は、前記第１制御において、前記裏面を前記照射面として前記第１レーザ光が照射され前記裏面が平坦化されるように前記照射部を制御する、請求項１４記載のレーザ加工装置。

【請求項16】

前記制御部は、
前記第２制御実施前において、前記対象物の前記裏面から第３レーザ光が照射されることにより前記表面に弱化領域が形成されるように前記照射部を制御する第１グルービング制御を更に実施し、
前記第１制御において、前記第１グルービング制御実施前の前記裏面を前記照射面として前記第１レーザ光が照射され前記裏面が平坦化されるように前記照射部を制御する、請求項１５記載のレーザ加工装置。

【請求項17】

前記制御部は、
前記対象物の前記表面に第４レーザ光が照射されることにより前記表面の表層が除去されるように前記照射部を制御する第２グルービング制御を更に実施し、
前記第１制御において、前記第２グルービング制御によって前記表面に形成された溝の底面を前記照射面として前記第１レーザ光が照射され前記溝の底面が平坦化されるように前記照射部を制御する、請求項１４記載のレーザ加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の一態様は、レーザ加工方法及びレーザ加工装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体基板と、半導体基板の一方の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改質層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）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－６４７４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、改質層を形成する対象物におけるレーザ光の照射面が平坦ではなく荒れている場合には、当該照射面においてレーザ光を吸収もしくは散乱させてしまうことがあり、この場合、対象物の内部に適切に改質層を形成することができないおそれがある。

【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、対象物の照射面を適切に平坦化して対象物の内部に適切に改質層を形成することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様に係るレーザ加工方法は、表面側に機能素子層を有する対象物の表面又は裏面に第１レーザ光を照射し、レーザアニールにより照射面の平坦化を行う第１工程と、第１工程において平坦化された照射面に第２レーザ光を照射し、対象物の内部に改質層を形成する第２工程と、を含み、第１レーザ光のパルスピッチは、第２レーザ光のパルスピッチよりも短い。

【0007】

本発明の一態様に係るレーザ加工方法では、対象物の内部に改質層を形成するために第２レーザ光が照射される前段階において、該第２レーザ光の照射面に、レーザアニールにより該照射面の平坦化を行うための第１レーザ光が照射される。改質層を形成する際のレーザ光の照射面が荒れており平坦でない場合には、レーザ光の照射によって改質層を適切に形成できない場合がある。この点、本発明のレーザ加工方法のように、改質層を形成する際の照射面に対して、事前に、該照射面の平坦化を行う第１レーザ光が照射される（レーザアニールが実施される）ことにより、平坦化された照射面に第２レーザ光を照射することが可能となり、対象物の内部に適切に改質層を形成することができる。また、本発明の一態様に係るレーザ加工方法では、レーザアニールに係る第１レーザ光のパルスピッチが、改質層の形成に係る第２レーザ光のパルスピッチよりも短くされている。このように、レーザアニールに係るレーザ光のパルスピッチが短く（改質層の形成に係るレーザ光のパルスピッチよりも短く）されることにより、溶融後に再結晶化されて平坦化される領域を連続的に形成することができ、レーザアニールによる照射面の平坦化をより適切に実現することができる。以上のように、本発明のレーザ加工方法によれば、対象物の照射面を適切に平坦化して対象物の内部に適切に改質層を形成することができる。

【0008】

上記レーザ加工方法において、第１レーザ光及び第２レーザ光は、共通の光源から出射されていてもよい。このような構成によれば、レーザ加工に係る構成をシンプルにすることができ、装置構成の小型化を実現することができる。

【0009】

上記レーザ加工方法において、第１レーザ光の周波数は、第２レーザ光の周波数よりも高くてもよい。レーザアニールでは、レーザ光の照射後、照射領域が冷える前に次のレーザ光が照射されることにより、熱を蓄積して適切に再結晶を行い、照射面の平坦化を実現することができる。この点、第１レーザ光が高周波数化される（第２レーザ光の周波数よりも高くされる）ことにより、レーザアニールによる照射面の平坦化をより適切に実現することができる。

【0010】

上記レーザ加工方法において、第１レーザ光の加工進行方向における分岐数は、第２レーザ光の加工進行方向における分岐数よりも多くてもよい。第１レーザ光について加工進行方向における分岐数が多い（第２レーザ光の分岐数よりも多い）ことにより、レーザアニール処理に要する時間を短縮することができる。

【0011】

上記レーザ加工方法において、第１レーザ光の、加工進行方向に交差する方向であって照射面に平行な方向における分岐数は、第２レーザ光の、加工進行方向に交差する方向であって照射面に平行な方向における分岐数よりも多くてもよい。これにより、レーザアニール処理によって平坦化される幅を大きくすることができる。

【0012】

上記レーザ加工方法において、第１レーザ光の分岐した各ビームは、照射面において互いに照射範囲の一部が重なっていてもよい。これにより、１点あたりのエネルギーが低くても、平坦化を行うことができる。また、レーザ光ではビーム中心とビーム中心から離れた箇所とで凹凸が生じてしまうところ、照射範囲が重なるように分岐した各ビームが照射されることにより、上述した凹凸を抑制でき、より適切に照射面を平坦化することができる。

【0013】

上記レーザ加工方法において、第１レーザ光は、トップハット形状のレーザ光であってもよい。これにより、照射面においてレーザアニール領域を広くとることができる。また、照射面をより平坦化することができる。

【0014】

上記レーザ加工方法において、第１工程では、照射面を平坦化すると共に対象物の内部に改質層が形成されるように、照射面に第１レーザ光を照射してもよい。このように、平坦化のためのレーザアニールに係る第１レーザ光を改質層の形成にも利用することにより、例えば改質層の形成に係る第２レーザ光のパス数を削減して、改質層の形成に要する時間を短縮することができる。

【0015】

上記レーザ加工方法において、第１工程では、対象物の内部に改質層が形成されないように、照射面に第１レーザ光を照射してもよい。これにより、レーザアニールに係るレーザ光によって意図せず改質層が形成されて、所望の改質層形成ができなくなることを回避することができる。

【0016】

上記レーザ加工方法において、第１工程では、第１レーザ光の集光点を対象物の外部の位置としてもよい。これにより、レーザアニールに係るレーザ光によって対象物の内部に改質層が形成されることを適切に回避することができる。

【0017】

上記レーザ加工方法において、第１工程では、裏面を照射面として第１レーザ光を照射し、裏面の平坦化を行ってもよい。対象物の裏面は、例えば梨地とされていたり、荒れている場合がある。このような対象物の裏面に対して改質層形成のためのレーザ光が照射されると、裏面においてレーザ光の吸収もしくは散乱が生じ、対象物の内部に適切に改質層を形成することができない場合がある。この点、裏面を照射面としてレーザアニールに係るレーザ光が照射されることにより、荒れている裏面を適切に平坦化して、対象物の内部に適切に改質層を形成することができる。

【0018】

上記レーザ加工方法は、第２工程前において、対象物の裏面から第３レーザ光を照射することにより、表面に弱化領域を形成する第１グルービング工程を更に備え、第１工程では、第１グルービング工程前の裏面を照射面として第１レーザ光を照射し、裏面の平坦化を行ってもよい。第１グルービング工程において機能素子層を有する表面に弱化領域が形成された後に、第２工程において改質層の形成に係る第２レーザ光が裏面に照射されることにより、弱化領域を利用して、機能素子層が形成された表面側に達する亀裂を適切に形成することができる。ここで、第１グルービング工程の実施時において、第３レーザ光が入射する裏面にダメージがあると、表面側のグルービング（ＩＲグルービング）を適切に実施することが難しく、グルービングに係る第３レーザ光のエネルギーに制限がかかってしまう。この点、第１グルービング工程前において、裏面を照射面としてレーザアニールに係る第１工程が実施されることにより、裏面を平坦化した状態で第１グルービング工程が実施されることとなるため、第１グルービング工程において第３レーザ光に投入可能なエネルギーが増え、対応可能な対象物（デバイス）の種類が増えることとなる。これにより、表面側のグルービング（ＩＲグルービング）をより簡易且つ適切に実施することができる。

【0019】

上記レーザ加工方法は、対象物の表面に第４レーザ光を照射することにより、表面の表層を除去する第２グルービング工程を更に備え、第１工程では、第２グルービング工程によって表面に形成された溝の底面を照射面として第１レーザ光を照射し、溝の底面の平坦化を行ってもよい。第２グルービング工程において表面の表層が除去された後に、第２工程において改質層の形成に係る第２レーザ光が表面に照射されることにより、加工スループットを向上させると共に膜剥離等の加工品質の低減を抑制することができる。ここで、第２グルービング工程後においてはグルービングによって表面に形成された溝の底面が荒れている。このため、通常、グルービング後においては表面からステルスダイシング加工を行うことができず、裏面側に転写して裏面側から改質層の形成に係る第２レーザ光を照射している。この場合、転写コストがかかることが問題となる。この点、第２グルービング工程後において、表面に形成された溝の底面を照射面としてレーザアニールに係る第１工程が実施されることにより、表面に形成された溝の底面が平坦化されるため、グルービング面側である表面からステルスダイシング加工を行うことができ、上述した転写工程が不要となる。このことにより、加工の迅速化及びコストの低減を実現することができる。

【0020】

本発明の一態様に係るレーザ加工装置は、表面側に機能素子層を有する対象物を支持する支持部と、対象物にレーザ光を照射する照射部と、対象物の表面又は裏面に第１レーザ光が照射されてレーザアニールにより照射面が平坦化されるように照射部を制御する第１制御と、平坦化された照射面に第１レーザ光よりもパルスピッチが長い第２レーザ光が照射されて対象物の内部に改質層が形成されるように照射部を制御する第２制御と、を実施するように構成された制御部と、を備える。

【0021】

上記レーザ加工装置では、制御部は、第１制御において、裏面を照射面として第１レーザ光が照射され裏面が平坦化されるように照射部を制御してもよい。

【0022】

上記レーザ加工装置では、制御部は、第２制御実施前において、対象物の裏面から第３レーザ光が照射されることにより表面に弱化領域が形成されるように照射部を制御する第１グルービング制御を更に実施し、第１制御において、第１グルービング制御実施前の裏面を照射面として第１レーザ光が照射され裏面が平坦化されるように照射部を制御してもよい。

【0023】

上記レーザ加工装置では、制御部は、対象物の表面に第４レーザ光が照射されることにより表面の表層が除去されるように照射部を制御する第２グルービング制御を更に実施し、第１制御において、第２グルービング制御によって表面に形成された溝の底面を照射面として第１レーザ光が照射され溝の底面が平坦化されるように照射部を制御してもよい。

【発明の効果】

【0024】

本発明の一態様によれば、対象物の照射面を適切に平坦化して対象物の内部に適切に改質層を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】一実施形態のレーザ加工装置の斜視図である。

【図2】図１に示されるレーザ加工装置の一部分の正面図である。

【図3】図１に示されるレーザ加工装置のレーザ加工ヘッドの正面図である。

【図4】図３に示されるレーザ加工ヘッドの側面図である。

【図5】図３に示されるレーザ加工ヘッドの光学系の構成図である。

【図6】ステルスダイシング加工時の課題を説明する図である。

【図7】ステルスダイシング加工時の課題を説明する図である。

【図8】平坦化処理及び平坦化処理後の改質層形成処理を説明する図である。

【図9】レーザ光の条件に係る実験結果を示す図である。

【図10】図９に示されるレーザ光の条件毎のレーザアニール結果を示す図である。

【図11】横分岐による平坦性向上を説明する図である。

【図12】横分岐によるタクトアップ及び平坦化幅の拡大について説明する図である。

【図13】加工進行方向に交差する方向における分岐の効果を説明する図である。

【図14】集光位置毎のレーザアニール及び改質層形成の一例を示す図である。

【図15】ＧＵＩの一例を示す図である。

【図16】ＧＵＩの一例を示す図である。

【図17】平坦化処理及び改質層形成処理を含むレーザ加工方法を示すフローチャートである。

【図18】平坦化処理、並びに、平坦化処理後のＩＲグルービング及び改質層形成処理を説明する図である。

【図19】平坦化処理、ＩＲグルービング、及び改質層形成処理を含むレーザ加工方法を示すフローチャートである。

【図20】平坦化処理、並びに、平坦化処理後のＩＲグルービング及び改質層形成処理の一例を模式的に示す図である。

【図21】レーザグルービング、並びに、レーザグルービング後の平坦化処理及び改質層形成処理を説明する図である。

【図22】レーザグルービング、平坦化処理、及び改質層形成処理を含むレーザ加工方法を示すフローチャートである。

【図23】レーザグルービング、並びに、レーザグルービング後の平坦化処理及び改質層形成処理の一例を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
［レーザ加工装置の構成］

【0027】

図１に示されるように、レーザ加工装置１は、実施形態に係るレーザ加工方法を実施する。レーザ加工装置１は、複数の移動機構５，６と、支持部７と、１対のレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂと、光源ユニット８と、制御部９と、を備えている。以下、第１方向をＸ方向、第１方向に垂直な第２方向をＹ方向、第１方向及び第２方向に垂直な第３方向をＺ方向という。本実施形態では、Ｘ方向及びＹ方向は水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。

【0028】

移動機構５は、固定部５１と、移動部５３と、取付部５５と、を有している。固定部５１は、装置フレーム１ａに取り付けられている。移動部５３は、固定部５１に設けられたレールに取り付けられており、Ｙ方向に沿って移動することができる。取付部５５は、移動部５３に設けられたレールに取り付けられており、Ｘ方向に沿って移動することができる。

【0029】

移動機構６は、固定部６１と、１対の移動部６３，６４と、１対の取付部６５，６６と、を有している。固定部６１は、装置フレーム１ａに取り付けられている。１対の移動部６３，６４のそれぞれは、固定部６１に設けられたレールに取り付けられており、それぞれが独立して、Ｙ方向に沿って移動することができる。取付部６５は、移動部６３に設けられたレールに取り付けられており、Ｚ方向に沿って移動することができる。取付部６６は、移動部６４に設けられたレールに取り付けられており、Ｚ方向に沿って移動することができる。つまり、装置フレーム１ａに対しては、１対の取付部６５，６６のそれぞれが、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれに沿って移動することができる。

【0030】

支持部７は、移動機構５の取付部５５に設けられた回転軸に取り付けられており、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として回転することができる。つまり、支持部７は、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれに沿って移動することができ、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として回転することができる。支持部７は、対象物１００を支持する。対象物１００は、ウエハである。対象物１００は、半導体基板と複数の機能素子（機能素子層）とを含んでいる。半導体基板は例えばシリコン基板である。各機能素子は、例えば半導体基板の表面に沿って二次元的に配置されている。各機能素子は、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。各機能素子は、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。

【0031】

図１及び図２に示されるように、レーザ加工ヘッド１０Ａは、移動機構６の取付部６５に取り付けられている。レーザ加工ヘッド１０Ａは、Ｚ方向において支持部７と対向した状態で、支持部７に支持された対象物１００にレーザ光Ｌ１（第１レーザ光）を照射する。レーザ加工ヘッド１０Ｂは、移動機構６の取付部６６に取り付けられている。レーザ加工ヘッド１０Ｂは、Ｚ方向において支持部７と対向した状態で、支持部７に支持された対象物１００にレーザ光Ｌ２（第２レーザ光）を照射する。

【0032】

光源ユニット８は、１対の光源８１，８２を有している。光源８１は、レーザ光Ｌ１を出力する。レーザ光Ｌ１は、光源８１の出射部８１ａから出射され、光ファイバ２によってレーザ加工ヘッド１０Ａに導光される。光源８２は、レーザ光Ｌ２を出力する。レーザ光Ｌ２は、光源８２の出射部８２ａから出射され、別の光ファイバ２によってレーザ加工ヘッド１０Ｂに導光される。

【0033】

制御部９は、レーザ加工装置１の各部（複数の移動機構５，６、１対のレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂ、及び光源ユニット８等）を制御する。制御部９は、プロセッサ、メモリ、ストレージ及び通信デバイス等を含むコンピュータ装置として構成されている。制御部９では、メモリ等に読み込まれたソフトウェア（プログラム）が、プロセッサによって実行され、メモリ及びストレージにおけるデータの読み出し及び書き込み、並びに、通信デバイスによる通信が、プロセッサによって制御される。これにより、制御部９は、各種機能を実現する。
［レーザ加工ヘッドの構成］

【0034】

図３及び図４に示されるように、レーザ加工ヘッド１０Ａは、筐体１１と、入射部１２と、調整部１３と、集光部１４と、を備えている。

【0035】

筐体１１は、第１壁部２１及び第２壁部２２、第３壁部２３及び第４壁部２４、並びに、第５壁部２５及び第６壁部２６を有している。第１壁部２１及び第２壁部２２は、Ｘ方向において互いに対向している。第３壁部２３及び第４壁部２４は、Ｙ方向において互いに対向している。第５壁部２５及び第６壁部２６は、Ｚ方向において互いに対向している。

【0036】

第３壁部２３と第４壁部２４との距離は、第１壁部２１と第２壁部２２との距離よりも小さい。第１壁部２１と第２壁部２２との距離は、第５壁部２５と第６壁部２６との距離よりも小さい。なお、第１壁部２１と第２壁部２２との距離は、第５壁部２５と第６壁部２６との距離と等しくてもよいし、或いは、第５壁部２５と第６壁部２６との距離よりも大きくてもよい。

【0037】

レーザ加工ヘッド１０Ａでは、第１壁部２１は、移動機構６の固定部６１側に位置しており、第２壁部２２は、固定部６１とは反対側に位置している。第３壁部２３は、移動機構６の取付部６５側に位置しており、第４壁部２４は、取付部６５とは反対側であってレーザ加工ヘッド１０Ｂ側に位置している（図２参照）。第５壁部２５は、支持部７とは反対側に位置しており、第６壁部２６は、支持部７側に位置している。

【0038】

筐体１１は、第３壁部２３が移動機構６の取付部６５側に配置された状態で筐体１１が取付部６５に取り付けられるように、構成されている。具体的には、次のとおりである。取付部６５は、ベースプレート６５ａと、取付プレート６５ｂと、を有している。ベースプレート６５ａは、移動部６３に設けられたレールに取り付けられている（図２参照）。取付プレート６５ｂは、ベースプレート６５ａにおけるレーザ加工ヘッド１０Ｂ側の端部に立設されている（図２参照）。筐体１１は、第３壁部２３が取付プレート６５ｂに接触した状態で、台座２７を介してボルト２８が取付プレート６５ｂに螺合されることで、取付部６５に取り付けられている。台座２７は、第１壁部２１及び第２壁部２２のそれぞれに設けられている。筐体１１は、取付部６５に対して着脱可能である。

【0039】

入射部１２は、第５壁部２５に取り付けられている。入射部１２は、筐体１１内にレーザ光Ｌ１を入射させる。入射部１２は、Ｘ方向においては第２壁部２２側（一方の壁部側）に片寄っており、Ｙ方向においては第４壁部２４側に片寄っている。つまり、Ｘ方向における入射部１２と第２壁部２２との距離は、Ｘ方向における入射部１２と第１壁部２１との距離よりも小さく、Ｙ方向における入射部１２と第４壁部２４との距離は、Ｘ方向における入射部１２と第３壁部２３との距離よりも小さい。

【0040】

入射部１２は、光ファイバ２の接続端部２ａが接続可能となるように構成されている。光ファイバ２の接続端部２ａには、ファイバの出射端から出射されたレーザ光Ｌ１をコリメートするコリメータレンズが設けられており、戻り光を抑制するアイソレータが設けられていない。当該アイソレータは、接続端部２ａよりも光源８１側であるファイバの途中に設けられている。これにより、接続端部２ａの小型化、延いては、入射部１２の小型化が図られている。なお、光ファイバ２の接続端部２ａにアイソレータが設けられていてもよい。

【0041】

調整部１３は、筐体１１内に配置されている。調整部１３は、入射部１２から入射したレーザ光Ｌ１を調整する。調整部１３が有する各構成は、筐体１１内に設けられた光学ベース２９に取り付けられている。光学ベース２９は、筐体１１内の領域を第３壁部２３側の領域と第４壁部２４側の領域とに仕切るように、筐体１１に取り付けられている。光学ベース２９は、筐体１１と一体となっている。調整部１３が有する各構成は、第４壁部２４側において光学ベース２９に取り付けられている調整部１３が有する各構成の詳細については後述する。

【0042】

集光部１４は、第６壁部２６に配置されている。具体的には、集光部１４は、第６壁部２６に形成された孔２６ａに挿通された状態で、第６壁部２６に配置されている。集光部１４は、調整部１３によって調整されたレーザ光Ｌ１を集光しつつ筐体１１外に出射させる。集光部１４は、Ｘ方向においては第２壁部２２側（一方の壁部側）に片寄っており、Ｙ方向においては第４壁部２４側に片寄っている。つまり、Ｘ方向における集光部１４と第２壁部２２との距離は、Ｘ方向における集光部１４と第１壁部２１との距離よりも小さく、Ｙ方向における集光部１４と第４壁部２４との距離は、Ｘ方向における集光部１４と第３壁部２３との距離よりも小さい。

【0043】

図５に示されるように、調整部１３は、アッテネータ３１と、ビームエキスパンダ３２と、ミラー３３と、を有している。入射部１２、並びに、調整部１３のアッテネータ３１、ビームエキスパンダ３２及びミラー３３は、Ｚ方向に沿って延在する直線（第１直線）Ａ１上に配置されている。アッテネータ３１及びビームエキスパンダ３２は、直線Ａ１上において、入射部１２とミラー３３との間に配置されている。アッテネータ３１は、入射部１２から入射したレーザ光Ｌ１の出力を調整する。ビームエキスパンダ３２は、アッテネータ３１で出力が調整されたレーザ光Ｌ１の径を拡大する。ミラー３３は、ビームエキスパンダ３２で径が拡大されたレーザ光Ｌ１を反射する。

【0044】

調整部１３は、反射型空間光変調器３４と、結像光学系３５と、を更に有している。調整部１３の反射型空間光変調器３４及び結像光学系３５、並びに、集光部１４は、Ｚ方向に沿って延在する直線（第２直線）Ａ２上に配置されている。反射型空間光変調器３４は、ミラー３３で反射されたレーザ光Ｌ１を変調する。反射型空間光変調器３４は、例えば、反射型液晶（ＬＣＯＳ：Liquid Crystal on Silicon）の空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）である。結像光学系３５は、反射型空間光変調器３４の反射面３４ａと集光部１４の入射瞳面１４ａとが結像関係にある両側テレセントリック光学系を構成している。結像光学系３５は、３つ以上のレンズによって構成されている。

【0045】

直線Ａ１及び直線Ａ２は、Ｙ方向に垂直な平面上に位置している。直線Ａ１は、直線Ａ２に対して第２壁部２２側（一方の壁部側）に位置している。レーザ加工ヘッド１０Ａでは、レーザ光Ｌ１は、入射部１２から筐体１１内に入射して直線Ａ１上を進行し、ミラー３３及び反射型空間光変調器３４で順次に反射された後、直線Ａ２上を進行して集光部１４から筐体１１外に出射する。なお、アッテネータ３１及びビームエキスパンダ３２の配列の順序は、逆であってもよい。また、アッテネータ３１は、ミラー３３と反射型空間光変調器３４との間に配置されていてもよい。また、調整部１３は、他の光学部品（例えば、ビームエキスパンダ３２の前に配置されるステアリングミラー等）を有していてもよい。

【0046】

レーザ加工ヘッド１０Ａは、ダイクロイックミラー１５と、測定部１６と、観察部１７と、駆動部１８と、回路部１９と、を更に備えている。

【0047】

ダイクロイックミラー１５は、直線Ａ２上において、結像光学系３５と集光部１４との間に配置されている。つまり、ダイクロイックミラー１５は、筐体１１内において、調整部１３と集光部１４との間に配置されている。ダイクロイックミラー１５は、第４壁部２４側において光学ベース２９に取り付けられている。ダイクロイックミラー１５は、レーザ光Ｌ１を透過させる。ダイクロイックミラー１５は、非点収差を抑制する観点では、例えば、キューブ型、又は、ねじれの関係を有するように配置された２枚のプレート型が好ましい。

【0048】

測定部１６は、筐体１１内において、調整部１３に対して第１壁部２１側（一方の壁部側とは反対側）に配置されている。測定部１６は、第４壁部２４側において光学ベース２９に取り付けられている。測定部１６は、対象物１００の表面（例えば、レーザ光Ｌ１が入射する側の表面）と集光部１４との距離を測定するための測定光Ｌ１０を出力し、集光部１４を介して、対象物１００の表面で反射された測定光Ｌ１０を検出する。つまり、測定部１６から出力された測定光Ｌ１０は、集光部１４を介して対象物１００の表面に照射され、対象物１００の表面で反射された測定光Ｌ１０は、集光部１４を介して測定部１６で検出される。

【0049】

より具体的には、測定部１６から出力された測定光Ｌ１０は、第４壁部２４側において光学ベース２９に取り付けられたビームスプリッタ２０及びダイクロイックミラー１５で順次に反射され、集光部１４から筐体１１外に出射する。対象物１００の表面で反射された測定光Ｌ１０は、集光部１４から筐体１１内に入射してダイクロイックミラー１５及びビームスプリッタ２０で順次に反射され、測定部１６に入射し、測定部１６で検出される。

【0050】

観察部１７は、筐体１１内において、調整部１３に対して第１壁部２１側（一方の壁部側とは反対側）に配置されている。観察部１７は、第４壁部２４側において光学ベース２９に取り付けられている。観察部１７は、対象物１００の表面（例えば、レーザ光Ｌ１が入射する側の表面）を観察するための観察光Ｌ２０を出力し、集光部１４を介して、対象物１００の表面で反射された観察光Ｌ２０を検出する。つまり、観察部１７から出力された観察光Ｌ２０は、集光部１４を介して対象物１００の表面に照射され、対象物１００の表面で反射された観察光Ｌ２０は、集光部１４を介して観察部１７で検出される。

【0051】

より具体的には、観察部１７から出力された観察光Ｌ２０は、ビームスプリッタ２０を透過してダイクロイックミラー１５で反射され、集光部１４から筐体１１外に出射する。対象物１００の表面で反射された観察光Ｌ２０は、集光部１４から筐体１１内に入射してダイクロイックミラー１５で反射され、ビームスプリッタ２０を透過して観察部１７に入射し、観察部１７で検出される。なお、レーザ光Ｌ１、測定光Ｌ１０及び観察光Ｌ２０のそれぞれの波長は、互いに異なっている（少なくともそれぞれの中心波長が互いにずれている）。

【0052】

駆動部１８は、第４壁部２４側において光学ベース２９に取り付けられている。筐体１１の第６壁部２６に取り付けられている。駆動部１８は、例えば圧電素子の駆動力によって、第６壁部２６に配置された集光部１４をＺ方向に沿って移動させる。

【0053】

回路部１９は、筐体１１内において、光学ベース２９に対して第３壁部２３側に配置されている。つまり、回路部１９は、筐体１１内において、調整部１３、測定部１６及び観察部１７に対して第３壁部２３側に配置されている。回路部１９は、例えば、複数の回路基板である。回路部１９は、測定部１６から出力された信号、及び反射型空間光変調器３４に入力する信号を処理する。回路部１９は、測定部１６から出力された信号に基づいて駆動部１８を制御する。一例として、回路部１９は、測定部１６から出力された信号に基づいて、対象物１００の表面と集光部１４との距離が一定に維持されるように（すなわち、対象物１００の表面とレーザ光Ｌ１の集光点との距離が一定に維持されるように）、駆動部１８を制御する。なお、筐体１１には、回路部１９を制御部９（図１参照）等に電気的に接続するための配線が接続されるコネクタ（図示省略）が設けられている。

【0054】

レーザ加工ヘッド１０Ｂは、レーザ加工ヘッド１０Ａと同様に、筐体１１と、入射部１２と、調整部１３と、集光部１４と、ダイクロイックミラー１５と、測定部１６と、観察部１７と、駆動部１８と、回路部１９と、を備えている。ただし、レーザ加工ヘッド１０Ｂの各構成は、図２に示されるように、１対の取付部６５，６６間の中点を通り且つＹ方向に垂直な仮想平面に関して、レーザ加工ヘッド１０Ａの各構成と面対称の関係を有するように、配置されている。

【0055】

例えば、レーザ加工ヘッド１０Ａの筐体（第１筐体）１１は、第４壁部２４が第３壁部２３に対してレーザ加工ヘッド１０Ｂ側に位置し且つ第６壁部２６が第５壁部２５に対して支持部７側に位置するように、取付部６５に取り付けられている。これに対し、レーザ加工ヘッド１０Ｂの筐体（第２筐体）１１は、第４壁部２４が第３壁部２３に対してレーザ加工ヘッド１０Ａ側に位置し且つ第６壁部２６が第５壁部２５に対して支持部７側に位置するように、取付部６６に取り付けられている。

【0056】

レーザ加工ヘッド１０Ｂの筐体１１は、第３壁部２３が取付部６６側に配置された状態で筐体１１が取付部６６に取り付けられるように、構成されている。具体的には、次のとおりである。取付部６６は、ベースプレート６６ａと、取付プレート６６ｂと、を有している。ベースプレート６６ａは、移動部６３に設けられたレールに取り付けられている。取付プレート６６ｂは、ベースプレート６６ａにおけるレーザ加工ヘッド１０Ａ側の端部に立設されている。レーザ加工ヘッド１０Ｂの筐体１１は、第３壁部２３が取付プレート６６ｂに接触した状態で、取付部６６に取り付けられている。レーザ加工ヘッド１０Ｂの筐体１１は、取付部６６に対して着脱可能である。
［レーザ加工装置による加工の一例（ステルスダイシング）］

【0057】

次に、レーザ加工装置１による対象物１００の加工の一例について説明する。ここでは、レーザ加工装置１が対象物１００についてステルスダイシング加工を行う例を説明する。

【0058】

最初に、ステルスダイシング加工時における課題について説明する。図６及び図７は、ステルスダイシング加工時における課題を説明する図である。図６（ａ）は、ミラー面を有する対象物１０００に対してレーザ光Ｌを照射して対象物１０００の内部に改質層を形成する態様を模式的に示している。図６（ｂ）は、レーザ光Ｌの入射面（照射面）である裏面１０００ｂを示している。図６（ｃ）は、対象物１０００の断面を示している。対象物１０００は、ウエハであり、レーザ光Ｌの入射面となる裏面１０００ｂと、機能素子が形成された表面１０００ａとを有している。図６（ａ）に示される例では、対象物１０００におけるレーザ光Ｌの入射面である裏面１０００ｂがミラー面とされている（図６（ｂ）参照）。このような対象物１０００に対してレーザ光Ｌが照射されると、図６（ｃ）に示されるように、対象物１０００の内部に適切に改質層１０５０（ＳＤ層）が形成される。

【0059】

図７（ａ）は、裏面１００ｂが荒れている対象物１００に対してレーザ光Ｌを照射して対象物１００の内部に改質層を形成する態様を模式的に示している。図７（ｂ）は、レーザ光Ｌの入射面（照射面）である裏面１００ｂを示している。図７（ｃ）は、対象物１００の断面を示している。対象物１００は、ウエハであり、レーザ光Ｌの入射面となる裏面１００ｂと、機能素子が形成された表面１００ａとを有している。図７（ａ）に示される例では、対象物１００におけるレーザ光Ｌの入射面である裏面１００ｂが凹凸のある荒れた面（粗面）とされている（図７（ｂ）参照）。荒れた裏面１００ｂとは、例えば算術平均粗さＲａ＞０．０２μｍの裏面１００ｂをいう。このような荒れた裏面１００ｂを有する対象物１００としては、例えば裏面１００ｂが梨地であるウエハ（例えば８インチ等所定のサイズ以下のウエハ）、又は、十分に研削されていないウエハ等が挙げられる。このような対象物１００に対してレーザ光Ｌが照射されると、図７（ａ）に示されるように、入射面（照射面）においてレーザ光Ｌの意図しない散乱等が生じ、対象物１００の内部に適切に改質層を形成することができないおそれがある。例えば、図７（ｃ）に示されるように、対象物１００の内部において改質層１５０の領域を十分に形成することができないおそれがある。このような事態を回避するために、例えばウエハを十分に研削することが考えられるが、研削に要するコストが大きくなることが問題となる。

【0060】

このような課題に対して、本実施形態に係るレーザ加工装置１が実施するレーザ加工方法では、裏面１００ｂに対してレーザ光Ｌを照射して対象物１００の内部に改質層を形成する改質層形成処理の前において、レーザ光Ｌの入射面である裏面１００ｂについてレーザアニールによる平坦化処理を行う。レーザアニールとは、レーザ光を照射することにより、照射面について溶融及び再結晶化等の材料改質を行う技術である。本実施形態に係るレーザ加工方法では、レーザアニールによって照射面について再結晶化し平坦化する。これにより、平坦化された裏面１００ｂに改質層形成のためのレーザ光Ｌが照射されることとなるため、上述した課題が解決され、対象物１００の内部に適切に改質層が形成される。すなわち、平坦化処理後に改質層形成処理が実施されることにより、対象物１００の内部に適切に改質層を形成することができる。

【0061】

図８は、平坦化処理及び平坦化処理後の改質層形成処理を説明する図である。改質層を形成するステルスダイシング加工は、ウエハである対象物１００を複数のチップに切断するために実施される。ここでは、光源８１がレーザアニールに係るレーザ光Ｌ１を出力してレーザ加工ヘッド１０Ａが対象物１００にレーザ光Ｌ１を照射するとする。また、光源８２が改質層の形成に係るレーザ光Ｌ２を出力してレーザ加工ヘッド１０Ｂが対象物１００にレーザ光Ｌ２を照射するとする。光源８１は、例えば超短パルスレーザを出射する光源である。光源８２は、例えばナノ秒パルスレーザを出射する光源である。光源８１から出射されるレーザアニールに係るレーザ光Ｌ１のパルスピッチは、少なくとも、光源８２から出射される改質層の形成に係るレーザ光Ｌ２のパルスピッチよりも短い（詳細は後述）。このように、平坦化処理用のレーザ光Ｌ１の光源８１及びレーザ加工ヘッド１０Ａと、改質層形成処理用のレーザ光Ｌ２の光源８２及びレーザ加工ヘッド１０Ｂとが、それぞれ別に搭載されることにより、平坦化処理の後に改質層形成処理のレーザが後追い加工を行うことが可能となる。さらに、平坦化処理用のレーザダイサと改質層形成処理用のレーザダイサとが、２台分けて別々の装置で設けられていてもよい。この場合、２台の装置で並列して処理を行うことができるため、タクトアップ図ることができる。なお、本態様において、レーザ光Ｌ１及びレーザ光Ｌ２は、共通の光源８２から出射されていてもよい。すなわち、レーザ光Ｌ１及びレーザ光Ｌ２は、互いに同種類のレーザ（例えばナノ秒パルスレーザを出射する光源８２から出射される透過性のレーザ）であってもよい。また、本態様において、レーザ光Ｌ１及びレーザ光Ｌ２は、共通のレーザ加工ヘッドから照射されてもよい。

【0062】

まず、図８（ａ）に示されるように、対象物１００が準備され、支持部７（図１参照）によって対象物１００が支持される。図８（ａ）に示されるように、対象物１００は、レーザ光Ｌの入射面となる裏面１００ｂと、機能素子が形成された表面１００ａとを有している。つづいて、図８（ｂ）に示されるように、制御部９によって制御された移動機構６が、裏面１００ｂにおける一方向に延在する一のラインに沿ってレーザ光Ｌ１の集光点が位置するようにレーザ加工ヘッド１０Ａを移動させ、制御部９によって制御された光源８１がレーザアニールに係るレーザ光Ｌ１を出力する。すなわち、制御部９は、対象物１００の裏面１００ｂにレーザ光Ｌ１が照射されてレーザアニールにより照射面である裏面１００ｂが平坦化されるように、光源８１及び移動機構６を制御する第１制御を実施する。当該第１制御は、裏面１００ｂにレーザ光Ｌ１を照射しレーザアニールにより裏面１００ｂの平坦化を行う第１工程（平坦化処理）に係る制御である。第１工程では、裏面１００ｂを照射面としてレーザ光Ｌ１を照射し裏面１００ｂの平坦化を行う。これにより、上述した一のラインは、レーザアニールが実施されたレーザアニールライン１００ｘとなる。レーザアニールライン１００ｘには、後述する改質層の形成に係るレーザ光Ｌ２が照射されるダイシングラインが少なくとも含まれている。なお、平坦化処理は、デバイス面側である表面１００ａの荒れた領域（例えばエッチングで荒れたダイシングストリート）に対して実施されてもよい。

【0063】

つづいて、図８（ｃ）に示されるように、制御部９によって制御された移動機構６が、上述したレーザアニールライン１００ｘに沿ってレーザ光Ｌ２の集光点が位置するようにレーザ加工ヘッド１０Ｂを移動させ、制御部９によって制御された光源８２が改質層の形成に係るレーザ光Ｌ２を出力する。すなわち、制御部９は、平坦化された裏面１００ｂ（照射面）にレーザ光Ｌ２が照射されて対象物１００の内部に改質層が形成されるように、光源８２及び移動機構６を制御する第２制御を実施する。当該第２制御は、第１工程において平坦化された裏面１００ｂにレーザ光Ｌ２を照射し対象物１００の内部に改質層を形成する第２工程（改質層形成処理）に係る制御である。このようにして改質層が形成された後、分割工程にてエキスパンド処理（図８（ｄ））が実施され、対象物１００が複数のチップに切断される。なお、改質層が形成された後においては、研削処理（図８（ｅ）参照）が実施された後にエキスパンド処理（図８（ｆ））が実施されてもよい。

【0064】

ここで、平坦化処理に係るレーザ光Ｌ１及び改質層形成処理に係るレーザ光Ｌ２の条件について、図９に示される実験結果を参照しながら説明する。上述したように、レーザ光Ｌ１及びレーザ光Ｌ２は、共通の光源から出射される同種類のレーザであってもよい。図９は、共通の光源（例えば光源８２）から出射される同種類のレーザ光Ｌ１及びレーザ光Ｌ２について、レーザ光Ｌ１の条件を変えながら、レーザアニールによる平坦化処理が適切に実施されているか否かを判定した結果である。

【0065】

上記実験は、ウエハ厚さが３００μｍのシリコンウエハ（結晶方位＜１００＞）であって研削番手が２０００番の対象物１００に対して実施された。レーザ光Ｌ１及びレーザ光Ｌ２の波長は１０９９ｎｍ、パルス幅は７００ｎｓｅｃ、エネルギーは９０μＪで共通とされた。また、図９に示されるように、レーザ光Ｌ２の加工進行方向の分岐数は１、周波数は１２０ｋＨｚ、加工速度は８００ｍｍ／ｓｅｃ、パルスピッチは６．７μｍとされた。このようなレーザ光Ｌ２の加工条件は、対象物１００に対して所望の改質層を形成するための条件である。そして、図９に示されるように、レーザ光Ｌ１の加工進行方向の分岐数、周波数、加工速度、及びパルスピッチの各条件を変更しながら、レーザ光Ｌ１によって平坦化処理が適切に行われているか否かを判定した。本実験では、レーザアニール後の対象物１００の裏面１００ｂについて鏡面（ミラー）化判定が行われ、鏡面化されている場合には平坦化処理が適切に行われており、鏡面化されていない場合には平坦化処理が適切に行われていないと判定した。

【0066】

図９に示されるように、レーザ光Ｌ１について、加工進行方向の分岐数１、周波数８０ｋＨｚとして、加工速度を変えながらパルスピッチを１０μｍ、５μｍ、２．５μｍ、１μｍ、０．２μｍとすると、パルスピッチが１０μｍ、５μｍ、及び２．５μｍのレーザ光Ｌ１では鏡面化判定で不合格となった。一方で、パルスピッチが１μｍ及び０．２μｍのレーザ光Ｌ１では鏡面化判定で合格となった。図１０は、上述した各レーザ光Ｌ１のレーザアニール結果を示す図である。図１０に示されるように、パルスピッチが１０μｍ、５μｍ、及び２．５μｍのレーザ光Ｌ１では、レーザアニールライン１００ｘに波紋形状が発生しており、鏡面化できておらず適切に平坦化処理が行われていない。一方で、図１０に示されるように、パルスピッチが１μｍ及び０．２μｍのレーザ光Ｌ１では、レーザアニールライン１００ｘに波紋形状が発生しておらず、鏡面化できており適切に平坦化処理が行われている。このように、エネルギー等が共通である条件下においては、パルスピッチが短いほど、平坦化処理が適切に実施される。これは、パルスピッチが短いほど、レーザアニールによって溶融し再結晶化して平坦化される領域が連続的に形成されるためである。レーザ光Ｌ１のパルスピッチは、少なくともレーザ光Ｌ２のパルスピッチよりも短く設定される。

【0067】

さらに、図９に示されるように、レーザ光Ｌ１の周波数を１５０ｋＨｚとし、レーザ光Ｌ２の周波数１２０ｋＨｚよりも高くすることにより、レーザ光Ｌ１の鏡面化判定が合格となった。レーザアニールでは、レーザ光の照射後、照射領域が冷える前に次のパルスが打たれることにより、熱が蓄積され適切に再結晶化が行われて、照射面の平坦化を実現することができる。この点、レーザ光Ｌ１の周波数を高く（例えばレーザ光Ｌ２の周波数よりも高く）することにより、平坦化処理を適切に実施することができる。

【0068】

また、図９に示されるように、レーザ光Ｌ１の加工進行方向の分岐数を多くする（ここでは２分岐又は４分岐とする）ことにより、短いパルスピッチ（ここでは１μｍ）を実現しながら、加工速度を向上させることができる。レーザ光Ｌ１の加工進行方向における分岐数は、例えばレーザ光Ｌ２の加工進行方向における分岐数よりも多くなるように設定される。

【0069】

レーザ光Ｌ１の分岐について図１１～図１３を参照して説明する。ここでのレーザ光Ｌ１の分岐とは、Ｚ方向の分岐（縦分岐）ではなく、Ｘ方向及びＹ方向の分岐（横分岐）を指している。レーザ光Ｌ１の横分岐には、加工進行方向における分岐と、加工進行方向に交差する方向（且つレーザ光Ｌ１の照射面に平行な方向）における分岐とがある。以下では、当該横分岐の２つの例について、単に、加工進行方向における分岐、及び、加工進行方向に交差する方向における分岐という場合がある。

【0070】

図１１は、横分岐による平坦性向上を説明する図である。レーザ光Ｌ１を横分岐した各ビームは、レーザアニールによる平坦化効果を向上させるべく、照射面である裏面１００ｂにおいて、互いに照射範囲の一部が重なっていてもよい。図１１には、レーザ光Ｌ１の条件を変えながらレーザアニールライン１００ｘの平坦性を検証した結果が示されている。図１１においては、上段において横分岐無しの３６μＪのレーザ光Ｌ１を互いにオーバーラップしないように裏面１００ｂに２回照射した場合の平坦化可否及び平坦性が示されており、中段において横分岐無しの７２μＪのレーザ光Ｌ１を裏面１００ｂに１回照射した場合の平坦化可否及び平坦性が示されており、下段において横分岐有り（３６μＪ×２分岐。分岐間隔８μｍ）のレーザ光Ｌ１を各ビームが互いにオーバーラップするように裏面１００ｂに１回照射した場合の平坦化可否及び平坦性が示されている。ここでの平坦化可否とは、レーザアニールライン１００ｘの形成の有無を示すものであり、図１１における「〇」はレーザアニールライン１００ｘが形成されていることを示しており、「×」はレーザアニールライン１００ｘが形成されていないことを示している。また、ここでの平坦性とは平坦化領域（レーザアニールライン１００ｘ）における平坦さ（凹凸の少なさ）を示すものであり、図１１における「〇」はレーザアニールライン１００ｘが十分に平坦であることを示しており、「△」はレーザアニールライン１００ｘにおいて平坦ではない領域が含まれていることを示しており、「×」は平坦化領域が存在しない程度に平坦でないことを示している。なお、図１１における平坦性を示す領域には、照射面の凹凸が波形で示されている。上述したように、レーザ光Ｌ１のエネルギーの合計は、各例において同じとされている。

【0071】

図１１の上段に示されるように、横分岐無しの３６μＪのレーザ光Ｌ１が互いにオーバーラップしないように裏面１００ｂに２回照射された場合には、１点当たりのエネルギーが低いことから、レーザアニールライン１００ｘが適切に形成されず（平坦化ができておらず）、平坦化可否「×」、平坦性「×」となっている。図１１の中段に示されるように、横分岐無しの７２μＪのレーザ光Ｌ１が裏面１００ｂに１回照射された場合には、上述したケースよりも１点当たりのエネルギーが高いことから、レーザアニールライン１００ｘが形成されている（平坦化可否「〇」）。しかしながら、レーザ光Ｌ１については、ビーム中心の平坦性が凸に、ビーム中心から離れた箇所が凹になる特徴があるため、図１１の中段に示されるように、横分岐無しの７２μＪのレーザ光Ｌ１では平坦性が十分とはいえない（平坦性「△」）。この点、図１１の下段に示されるように、横分岐有り（３６μＪ×２分岐。分岐間隔８μｍ）のレーザ光Ｌ１の各ビームが互いにオーバーラップするように裏面１００ｂに照射された場合には、１点当たりのエネルギーが低くても２分岐されたビームによってレーザアニールライン１００ｘが適切に形成されている（平坦化可否「〇」）。また、各ビームが互いにオーバーラップするように（照射範囲が重なるように）照射されているため、ビーム中心とビーム中心から離れた箇所とで平坦性に凹凸があっても、互いにオーバーラップしたビームによって当該凹凸が抑制されるため、平坦性も「〇」となっている。このように、レーザ光Ｌ１の分岐した各ビームが裏面１００ｂにおいて互いに照射範囲の一部が重なることにより、平坦化処理における平坦性を向上させることができる。

【0072】

図１２は、横分岐によるタクトアップ及び平坦化幅の拡大について説明する図である。図１２（ａ）は、加工進行方向における４分岐の例を示している。図１２（ａ）に示される例では、上述した平坦性向上のための２分岐（８μｍ間隔の２分岐）が実施された状態で、さらに１μｍ間隔の２分岐が実施されている。すなわち、図１２（ａ）に示されるように、レーザ光Ｌ１について集光点Ｌ１１１，Ｌ１１３の間隔が８μｍとなるように２分岐されており、さらに、集光点Ｌ１１１，Ｌ１１２の間隔、及び、集光点Ｌ１１３，Ｌ１１４の間隔が１μｍとなるように、それぞれ２分岐されている。このように合計４分岐されるレーザ光Ｌ１を照射すると、上述したように８μｍ間隔のビームがオーバーラップすることによって平坦化処理における平坦性を向上させつつ、さらに、１μｍ間隔のビームが照射されることによってパルスピッチを長くでき、加工速度を早くすることができる。すなわち、例えば、加工進行方向における分岐数が１である場合にビームの間隔を１μｍとするためにはパルスピッチを１μｍとする必要があるところ、図１２（ａ）に示されるように加工進行方向において１μｍの分岐されたビームが照射される場合には、ビームの間隔を１μｍとするためにはパルスピッチを２μｍとすればよいことになる。このように、パルスピッチが長くなることによって、加工速度を早くすることが可能になる。すなわち、加工進行方向における分岐によって、タクトアップを実現することができる。

【0073】

図１２（ｂ）は、加工進行方向に交差する方向における分岐の例を示している。より詳細には、図１２（ｂ）は、加工進行方向において２分岐されると共に、加工進行方向に交差する方向において２分岐されて、合計４分岐された例を示している。図１２（ｂ）には、レーザ光Ｌ１について４分岐された各ビームの集光点Ｌ１１５，Ｌ１１６，Ｌ１１７，Ｌ１１８が示されている。図１２（ｂ）に示された例では、加工進行方向において互いに対向する集光点Ｌ１１５及び集光点Ｌ１１６の間隔、並びに、加工進行方向において互いに対向する集光点Ｌ１１７及び集光点Ｌ１１８の間隔が８μｍとなり、加工進行方向に交差する方向において互いに対向する集光点Ｌ１１５及び集光点Ｌ１１７の間隔、並びに、加工進行方向に交差する方向において互いに対向する集光点Ｌ１１６及び集光点Ｌ１１８の間隔が１５μｍとなるように、レーザ光Ｌ１が分岐されている。このように、加工進行方向に交差する方向においてレーザ光Ｌ１が分岐されることにより、レーザ光Ｌ１によるレーザアニールによって平坦化されるレーザアニールライン１００ｘの幅（加工進行方向に交差する方向の長さ）を大きくすることができる。このため、レーザアニールに係るレーザ光Ｌ１の加工進行方向に交差する方向における分岐数は、改質層形成に係るレーザ光Ｌ２の加工進行方向に交差する方向における分岐数よりも多くされてもよい。そして、同様にレーザアニール領域（アニール幅）を広くとるという観点から、レーザ光Ｌ１は、ガウシアン形状よりもトップハット形状とされてもよい。また、集光点位置を調整することによりアニール幅を調整してもよい。すなわち、アニール幅を広く取りたい場合には集光点位置を深く、アニール幅を狭くしたい場合には集光点位置を浅くしてもよい。

【0074】

図１３は、加工進行方向に交差する方向におけるレーザ光Ｌ１の分岐の効果を説明する図である。図１３（ａ）は、所定の幅を有するレーザアニールライン１００ｘを形成するために加工進行方向に交差する方向においてレーザ光Ｌ１を分岐した後（平坦化処理を実施した後）に、レーザ光Ｌ２によって改質層形成処理を行う例を示している。図１３（ｂ）は、所定の幅を有するレーザアニールライン１００ｘを形成するために加工進行方向に交差する方向において２度レーザ光Ｌ１を照射した後（平坦化処理を実施した後）に、レーザ光Ｌ２によって改質層形成処理を行う例を示している。どちらの加工によってもレーザ光Ｌ１によって所定の幅を有するレーザアニールライン１００ｘを形成することができるが、図１３（ｂ）に示される例では２度レーザ光Ｌ１を照射する（２パス必要になる）のに対して、図１３（ａ）に示される例では、加工進行方向に交差する方向においてレーザ光Ｌ１を分岐することによって１度のレーザ光Ｌ１照射により所定の幅を有するレーザアニールライン１００ｘを形成することができている。このように、レーザアニールライン１００ｘの幅がある程度大きい場合には、加工進行方向に交差する方向においてレーザ光Ｌ１を分岐することによって、レーザ光Ｌ１を照射するパス数を低減することができ、平坦化処理に要する時間を短縮することができる。

【0075】

ここで、例えばレーザ光Ｌ１が透過性のレーザである場合には、平坦化処理に係るレーザ光Ｌ１によっても、対象物１００の内部に改質層が形成される場合がある。図１４は、集光位置毎のレーザアニール及び改質層形成の一例を示す図である。図１４（ａ）は、対象物１００の内部にレーザ光Ｌ１の集光点が位置するようにレーザアニールが実施される場合を示している。この場合、図１４（ｂ）に示されるようにレーザ光Ｌ１によって裏面１００ｂにレーザアニールライン１００ｘが形成されることに加えて、図１４（ｃ）に示されるように、対象物１００の内部に改質層１５０が形成され得る。レーザアニールに係るレーザ光Ｌ１は、改質層の形成に係るレーザ光Ｌ２と比べてパルスピッチが短いため、改質層１５０を形成した場合であっても改質層１５０から亀裂を伸ばすことが難しい。そのため、通常は、レーザ光Ｌ１によって形成された改質層自体が分割の起点になることはないが、その後、レーザ光Ｌ２によってパルスピッチが長い改質層が形成された場合には、レーザ光Ｌ２によって形成された改質層から発生した亀裂が、上述したレーザ光Ｌ１によって形成された改質層の亀裂に繋がり、当該レーザ光Ｌ１によって形成された改質層の亀裂が分割の補助となる。この場合には、改質層の形成に係るレーザ光Ｌ２のパス数を削減することができる。このような効果を期待する場合には、第１工程（レーザアニールにより照射面の平坦化を行う工程）において、照射面を平坦化すると共に、対象物１００の内部に改質層が形成されるように、照射面にレーザ光Ｌ１を照射する。

【0076】

一方で、レーザアニールに係るレーザ光Ｌ１を平坦化処理にのみ用いたい場合には、第１工程において、対象物１００の内部に改質層が形成されないように、照射面にレーザ光Ｌ１を照射してもよい。具体的には、第１工程では、図１４（ｄ）に示されるように、レーザ光Ｌ１の集光点を対象物１００の外部の位置（例えば対象物１００の上方の位置）としてもよい。この場合、図１４（ｅ）に示されるようにレーザ光Ｌ１によって裏面１００ｂにレーザアニールライン１００ｘを形成しつつ、図１４（ｆ）に示されるようにレーザ光Ｌ１によっては対象物１００の内部に改質層が形成されないようにすることができる。この場合のレーザアニールライン１００ｘの形成については、対象物１００の内部に集光する場合と照射面積を同程度にすることによって、対象物１００の内部に集光する場合と同様の平坦化処理が可能である。なお、レーザ光Ｌ１の集光点を対象物１００の外部の位置としても、その他の条件によっては照射面近傍に改質層が形成される場合がある。

【0077】

次に、加工条件の一例について説明する。いま、ウエハ厚さが３００μｍのシリコンウエハ（結晶方位＜１００＞）に対して平坦化処理及び改質層形成処理を行う場合を例に説明する。レーザ光Ｌ１及びレーザ光Ｌ２が共通の光源から出射される同種類のレーザである場合においては、例えば、レーザアニールに係るレーザ光Ｌ１の波長を１０９９ｎｍ、パルス幅を７００ｎｓｅｃ、周波数を１５０ｋＨｚ、加工速度を１５０ｍｍ／ｓｅｃ、パルスピッチを１μｍ、加工進行方向に横分岐有り（分岐距離８μｍ）、集光点を対象物１００の外部（上方）に設定、合計出力を１４Ｗに設定することが考えられる。また、例えば、改質層形成に係るレーザ光Ｌ２の波長を１０９９ｎｍ、パルス幅を７００ｎｓｅｃ、周波数を１２０ｋＨｚ、加工速度を８００ｍｍ／ｓｅｃ、パルスピッチを６．６７μｍ、互いに深さの異なる改質層の形成に係る出力を２．７８Ｗ及び１．８５Ｗに設定することが考えられる。レーザ光Ｌ１及びレーザ光Ｌ２がそれぞれ別の光源から出射される場合においては、例えば、レーザアニールに係るレーザ光Ｌ１の波長を１０６４ｎｍ、パルス幅を９ｐｓｅｃ、周波数を１ＭＨｚ、加工速度を１０００ｍｍ／ｓｅｃ、パルスピッチを１μｍ、合計出力を３０Ｗ、バーストパルスのバースト数を２に設定することが考えられる。ここでのバーストとは、各パルスを分割するものであり、上述したレーザ光の分岐と同様の効果が得られる。また、例えば、改質層形成に係るレーザ光Ｌ２の波長を１０９９ｎｍ、パルス幅を７００ｎｓｅｃ、周波数を１２０ｋＨｚ、加工速度を８００ｍｍ／ｓｅｃ、パルスピッチを６．６７μｍ、互いに深さの異なる改質層の形成に係る出力を２．７８Ｗ及び１．８５Ｗに設定することが考えられる。

【0078】

次に、図１５及び図１６を参照して、上述した平坦化処理に係る第１工程及び改質層形成処理に係る第２工程を実施するためのＧＵＩ１１１の設定画面について説明する。図１５及び図１６において、（ａ）～（ｄ）は実施される工程を模式的に示しており、（ｅ）はＧＵＩ１１１の設定画面を示している。いま、図１５（ａ）～図１５（ｄ）に示されるように、対象物１００が準備され（図１５（ａ）参照）、レーザアニールライン１００ｘが全ダイシングライン上に形成されるように平坦化処理が実施され（図１５（ｂ）及び図１５（ｃ）参照）、全てのレーザアニールライン１００ｘが形成された後に、各レーザアニールライン１００ｘに沿ってそれぞれステルスダイシング加工が実施されて改質層１１２が形成される（図１５（ｄ）参照）とする。この場合のＧＵＩ１１１の設定画面では、図１５（ｅ）に示されるように、平坦化処理に係るレシピ１と、改質層形成処理に係るレシピ２とが設定される。レシピ１では、１パス分のＺハイトと、出力と、加工速度と、レーザ条件と、横分岐の有無とが設定される。Ｚハイトとはレーザ加工を行う際の加工深さを示す用語である。例えば、レーザアニールに係るレーザ光Ｌ１によっては改質層を形成したくない場合には、レーザ光Ｌ１の集光点が対象物１００の上方の位置に設定される。この場合、Ｚハイトは例えばマイナスの値となる。いま、レシピ１では、Ｚハイトが「－３０」、出力が「１４μＪ」、加工速度が「１５０ｍｍ／ｓｅｃ」、レーザ条件が「Ａ」、横分岐が「有-８μｍ」とされている。レーザ条件の「Ａ」とは、予め選択可能に設定されたレーザ光Ｌ１の条件であり、例えば、パルス幅７００ｎｓｅｃ、周波数１５０ｋＨｚ等の条件である。横分岐の「有-８μｍ」とは、横分岐が有りで分岐間隔が８μｍであることを示している。また、改質層形成処理に係るレシピ２では、互いに深さが異なる２つの改質層１１２に係る２パス分のＺハイトと、出力と、速度と、レーザ条件と、横分岐の有無とが設定される。いま、レシピ２では、１パス目のＺハイトが「６４」、出力が「２．７８μＪ」、加工速度が「８００ｍｍ／ｓｅｃ」、レーザ条件が「Ｂ」、横分岐が「無し」とされている。また、２パス目のＺハイトが「２４」、出力が「１．８５μＪ」、加工速度が「８００ｍｍ／ｓｅｃ」、レーザ条件が「Ｂ」、横分岐が「無し」とされている。レーザ条件の「Ｂ」とは、予め選択可能に設定されたレーザ光Ｌ２の条件であり、例えば、パルス幅７００ｎｓｅｃ、周波数１２０ｋＨｚ等の条件である。なお、パルスピッチは加工速度／周波数で計算可能であるが、図１５（ｅ）に示される例ではＧＵＩ１１１の設定画面に表示されていない。ＧＵＩ１１１の設定画面では、２つのレシピの加工順番（レシピ１が先、レシピ２が後）が表示されている。

【0079】

いま、図１６（ａ）～図１６（ｄ）に示されるように、対象物１００が準備され（図１６（ａ）参照）、１つのレーザアニールライン１００ｘが１つのダイシングライン上に形成されるように平坦化処理が実施され（図１６（ｂ）参照）、形成された１つのレーザアニールライン１００ｘに沿ってステルスダイシング加工が実施されて改質層１１２が形成され（図１６（ｃ）参照）、図１６（ｂ）及び図１６（ｃ）に示される処理が全ダイシングラインついて実施されて全ダイシングラインについて改質層１１２が形成される（図１６（ｄ）参照）とする。すなわち、ダイシングライン毎に平坦化処理のスキャン及び改質層形成処理のスキャンが繰り返し実施されるとする。この場合のＧＵＩ１１１の設定画面では、図１６（ｅ）に示されるように、１パス目が平坦化処理、２パス目及び３パス目が改質層形成処理として、各パスについて、Ｚハイトと、出力と、加工速度と、レーザ条件と、横分岐の有無とが設定される。いま、図１６（ｅ）に示されるレシピでは、１パス目のＺハイトが「－３０」、出力が「１４μＪ」、加工速度が「１５０ｍｍ／ｓｅｃ」、レーザ条件が「Ａ」、横分岐が「有-８μｍ」とされている。また、２パス目のＺハイトが「６４」、出力が「２．７８μＪ」、加工速度が「８００ｍｍ／ｓｅｃ」、レーザ条件が「Ｂ」、横分岐が「無し」とされている。また、３パス目のＺハイトが「２４」、出力が「１．８５μＪ」、加工速度が「８００ｍｍ／ｓｅｃ」、レーザ条件が「Ｂ」、横分岐が「無し」とされている。

【0080】

次に、図１７を参照して、本実施形態に係るレーザ加工装置１が実施する、平坦化処理及び改質層形成処理を含むレーザ加工方法について説明する。図１７は、平坦化処理及び改質層形成処理を含むレーザ加工方法を示すフローチャートである。

【0081】

図１７に示されるように、本レーザ加工方法では、まず、レーザ加工装置１にウエハである対象物１００が投入され、支持部７によって対象物１００が支持される（ステップＳ１）。そして、レーザ光の照射位置のアライメントが実施される（ステップＳ２）。つづいて、設定されたレシピに基づいてＺハイトがセットされる（ステップＳ３）。

【0082】

つづいて、平坦化処理が実施される（ステップＳ４）。具体的には、制御部９によって、対象物１００の裏面１００ｂにレーザ光Ｌ１が照射されてレーザアニールにより照射面である裏面１００ｂが平坦化されるように、光源８１及び移動機構６が制御される。

【0083】

つづいて、対象物１００を分割するための改質層を形成する改質層形成処理が実施される（ステップＳ５）。具体的には、制御部９によって、平坦化された裏面１００ｂ（照射面）にレーザ光Ｌ２が照射された対象物１００の内部に改質層が形成されるように、光源８２及び移動機構６が制御される。最後に、ウエハである対象物１００がレーザ加工装置１から取り出される（ステップＳ６）。
［レーザ加工装置による加工の他の例（ＩＲグルービング＋ステルスダイシング）］

【0084】

次に、レーザ加工装置１による対象物１００の加工の他の例について説明する。ここでは、レーザ加工装置１が対象物１００についてＩＲグルービング後にステルスダイシング加工を行う例を説明する。

【0085】

ここでのＩＲグルービングとは、対象物１００の表面１００ａに形成された機能素子に裏面１００ｂ側からレーザ光を照射し、該機能素子に弱化領域を形成する処理である。弱化領域とは、機能素子を弱化させた領域である。弱化させることは、脆くさせることを含む。弱化領域は、レーザ照射による痕跡が生じた領域とも言え、非処理領域と比較して切断又は破壊がしやすい状態になっている領域である。なお、弱化領域は、機能素子の少なくとも一部の領域において、ライン状に連続的に形成されていてもよいし、レーザ照射のパルスピッチに応じて断続的に形成されていてもよい。

【0086】

ここで、ＩＲグルービングにおいてレーザ光が照射される裏面１００ｂにダメージがある場合には、裏面１００ｂから入射するレーザ光によって表面１００ａ（デバイス面）の機能素子に対して適切にＩＲグルービングを行えないおそれがあり、使用できるエネルギーに制限がかかってしまうという問題がある。そこで、本態様では、ＩＲグルービングを実施する前において、対象物１００の裏面１００ｂに対してレーザアニールによる平坦化処理を実施する。

【0087】

図１８は、平坦化処理、並びに、平坦化処理後のＩＲグルービング及び改質層形成処理を説明する図である。図１８（ａ）に示されるように、最初に、対象物１００が準備され、支持部７（図１参照）によって対象物１００が支持される。つづいて、図１８（ｂ）に示されるように、制御部９によって制御された移動機構６が、裏面１００ｂにおける一方向に延在する一のラインに沿ってレーザ光Ｌ１の集光点が位置するようにレーザ加工ヘッド１０Ａを移動させ、制御部９によって制御された光源８１がレーザアニールに係るレーザ光Ｌ１を出力する。ここでの光源８１は、例えば超短パルスレーザを出射する光源である。すなわち、制御部９は、対象物１００の裏面１００ｂにレーザ光Ｌ１が照射されてレーザアニールにより照射面である裏面１００ｂが平坦化されるように、光源８１及び移動機構６を制御する第１制御を実施する。当該第１制御は、裏面１００ｂにレーザ光Ｌ１を照射しレーザアニールにより裏面１００ｂの平坦化を行う第１工程（平坦化処理）に係る制御である。第１工程では、ＩＲグルービング（第１グルービング）工程前の裏面１００ｂを照射面としてレーザ光Ｌ１を照射する。これにより、上述した一のラインは、レーザアニールが実施されたレーザアニールライン１００ｘとなる。レーザアニールライン１００ｘには、ＩＲグルービングにおいてレーザ光が照射されるライン（すなわち、ダイシングライン）が少なくとも含まれている。

【0088】

つづいて、図１８（ｃ）に示されるように、制御部９によって制御された移動機構６が、上述したレーザアニールライン１００ｘに沿って、ＩＲグルービングに係るレーザ光Ｌ３の集光点が位置するようにレーザ加工ヘッド１０Ａを移動させ、制御部９によって制御された光源８１（例えば超短パルスレーザを出射する光源）がＩＲグルービングに係るレーザ光Ｌ３を出力する。すなわち、制御部９は、対象物１００の裏面１００ｂからレーザ光Ｌ３が照射されることにより表面１００ａの機能素子層に弱化領域１００ｙが形成されるように、光源８１及び移動機構６を制御する第１グルービング制御を実施する。当該第１グルービング制御は、改質層形成処理に係る第２工程前において、対象物１００の裏面１００ｂからレーザ光Ｌ３を照射することにより表面１００ａに弱化領域１００ｙを形成する第１グルービング工程（ＩＲグルービング）に係る制御である。これにより、表面１００ａの機能素子に対してＩＲグルービングが行われ、機能素子に弱化領域１００ｙが形成される。

【0089】

そして、図１８（ｄ）に示されるように、制御部９によって制御された移動機構６が、上述したレーザアニールライン１００ｘに沿ってレーザ光Ｌ２の集光点が位置するようにレーザ加工ヘッド１０Ｂを移動させ、制御部９によって制御された光源８２が改質層の形成に係るレーザ光Ｌ２を出力する。ここでの光源８２は、例えばナノ秒パルスレーザを出射する光源である。制御部９は、平坦化された裏面１００ｂ（照射面）にレーザ光Ｌ２が照射された対象物１００の内部に改質層が形成されるように、光源８２及び移動機構６を制御する第２制御を実施する。当該第２制御は、第１工程において平坦化された裏面１００ｂにレーザ光Ｌ２を照射し対象物１００の内部に改質層を形成する第２工程（改質層形成処理）に係る制御である。このようにして改質層が形成された後、分割工程にてエキスパンド処理（図１８（ｅ））が実施され、対象物１００が複数のチップに切断される。なお、改質層が形成された後においては、研削処理（図１８（ｆ）参照）が実施された後にエキスパンド処理（図１８（ｇ））が実施されてもよい。

【0090】

なお、ＩＲグルービングの加工条件の一例については、以下のとおりである。例えば、ウエハ厚さが３００μｍのシリコンウエハ（結晶方位＜１００＞）のパターンの膜に対してＩＲグルービングを行う場合においては、１パスで、バーストパルスのバースト数を１５、出力を５．６μＪ×１５＝合計８４μＪ、加工速度を５００ｍｍ／ｓｅｃ、パルスピッチを５μｍとすることが考えられる。また、例えばパターンの金属パッド及び膜に対してＩＲグルービングを行う場合においては、２パスとし、１パス目のバースト数を２、出力を８．５μＪ×２＝合計１７μＪ、加工速度を３００ｍｍ／ｓｅｃ、パルスピッチを３μｍとし、２パス目のバースト数を１５、出力を５．６μＪ×１５＝合計８４μＪ、加工速度を５００ｍｍ／ｓｅｃ、パルスピッチを５μｍとすることが考えられる。

【0091】

上述した例では、平坦化処理に係る光源８１とＩＲグルービングに係る光源８１とを共通にする（例えば、透過性の超短パルスレーザを出射する光源とする）として説明したがこれに限定されず、平坦化処理を行う光源と、ＩＲグルービングを行う光源とを分けてもよい。その場合、例えば平坦化処理に係る光源は、５３２ｎｓｅｃのような吸収性の波長の光を出射する光源であってもよい。またＩＲグルービングに係る光源は、改質層形成処理に係る光源と共通の光源（例えば、ナノ秒パルスレーザを出射する光源）であってもよい。また、例えば平坦化処理に係る光源とＩＲグルービングに係る光源とを共通にする場合において、平坦化処理及びＩＲグルービングのレーザダイサと改質層形成処理用のレーザダイサとが、共通であってもよいし、別々の装置として設けられてもよい。

【0092】

次に、図１９及び図２０を参照して、本実施形態に係るレーザ加工装置１が実施する、平坦化処理、ＩＲグルービング、及び改質層形成を含むレーザ加工方法について説明する。図１９は、平坦化処理、ＩＲグルービング、及び改質層形成を含むレーザ加工方法を示すフローチャートである。図２０は、平坦化処理、並びに、平坦化処理後のＩＲグルービング及び改質層形成処理の一例を模式的に示す図である。以下では、平坦化処理及びＩＲグルービングに係る装置と、改質層形成処理に係る装置とが別々の装置である場合の処理の一例を説明する。なお、平坦化処理及びＩＲグルービングに係る光源は、超短パルスレーザを出射する共通の光源であり、上述した「光源８１」であるとして説明する。また、改質層形成処理に係る光源は、ここでは、平坦化処理及びＩＲグルービングに係る装置とは別装置の光源であるが、説明の便宜上、「光源８２」と記載する。

【0093】

図１９に示されるように、本レーザ加工方法では、まず、レーザ加工装置１における平坦化処理及びＩＲグルービングに係る装置に、ウエハである対象物１００が投入される（ステップＳ１１）。対象物１００は、裏面１００ｂにレーザ光が照射可能なようにセットされる（図２０（ａ）参照）。そして、レーザ光の照射位置のアライメントが実施される（ステップＳ１２）。つづいて、設定されたレシピに基づいてＺハイトがセットされる（ステップＳ１３）。

【0094】

つづいて、平坦化処理が実施される（ステップＳ１４）。具体的には、制御部９によって、対象物１００の裏面１００ｂにレーザ光Ｌ１が照射されてレーザアニールにより照射面である裏面１００ｂが平坦化されるように、光源８１及び移動機構６が制御される。平坦化処理については、１ラインずつ、全てのレーザアニールライン１００ｘが順次形成される（図２０（ｂ）及び図２０（ｃ）参照）。

【0095】

つづいて、全てのレーザアニールライン１００ｘが形成された後において、ＩＲグルービングが実施される（ステップＳ１５）。具体的には、制御部９によって、対象物１００の裏面１００ｂにおける各レーザアニールライン１００ｘからレーザ光Ｌ３が照射され表面１００ａの機能素子層に弱化領域１００ｙが形成されるように、光源８１及び移動機構６が制御される（図２０（ｄ）参照）。そして、ウエハである対象物１００が、レーザ加工装置１における平坦化処理及びＩＲグルービングに係る装置から取り出される（ステップＳ１６）。

【0096】

なお、平坦化処理及びＩＲグルービングについては、全てのレーザアニールライン１００ｘが形成された後に、裏面１００ｂにおける各レーザアニールライン１００ｘからレーザ光Ｌ３が照射されて各弱化領域１００ｙが形成されるとして説明したが、これに限定されない。すなわち、平坦化処理及びＩＲグルービングは、ライン毎に、レーザアニールライン１００ｘが形成（図２０（ｆ）参照）された後に、該レーザアニールライン１００ｘからレーザ光Ｌ３が照射され表面１００ａの機能素子層に弱化領域１００ｙが形成され（図２０（ｇ）参照）る処理が繰り返し実施されて、全ての弱化領域１００ｙが形成（図２０（ｈ）参照）されてもよい。

【0097】

ステップＳ１６につづいて、レーザ加工装置１における改質層形成処理に係る装置に、ステップＳ１６までの処理が完了しているウエハである対象物１００が投入される（ステップＳ１７）。そして、レーザ光の照射位置のアライメントが実施される（ステップＳ１８）。つづいて、設定されたレシピに基づいてＺハイトがセットされる（ステップＳ１９）。

【0098】

つづいて、対象物１００を分割するための改質層を形成する改質層形成処理が実施される（ステップＳ２０）。具体的には、制御部９によって、平坦化された裏面１００ｂ（照射面）にレーザ光Ｌ２が照射された対象物１００の内部に改質層１１２が形成されるように、光源８２及び移動機構６が制御される（図２０（ｅ）参照）。最後に、ウエハである対象物１００がレーザ加工装置１から取り出される（ステップＳ２１）。
［レーザ加工装置による加工の他の例（表面レーザグルービング＋ステルスダイシング）］

【0099】

次に、レーザ加工装置１による対象物１００の加工の他の例について説明する。ここでは、レーザ加工装置１が対象物１００について表面レーザグルービング後にステルスダイシング加工を行う例を説明する。

【0100】

ここでの表面レーザグルービングとは、改質層形成処理の前において、表面１００ａにおけるダイシングストリートの表層を除去する処理である。表層とは、ダイシングストリート上のＴＥＧや膜である。このような表面レーザグルービングが行われることにより、対象物１００を機能素子毎にチップ化する際に膜剥がれ等が生じることを抑制できる。

【0101】

ここで、表面レーザグルービング後においては、表面レーザグルービングによって表面１００ａに形成される溝の底面が荒れてしまう場合がある。この場合、表面レーザグルービング後において表面１００ａからステルスダイシング加工を行うことができず、一度、裏面１００ｂに転写を行って、裏面１００ｂから改質層形成に係るレーザ光を照射する必要がある。この場合、転写コストが増大することが問題となる。そこで、本態様では、表面レーザグルービング後且つ改質層形成処理前において、対象物１００の表面１００ａに対してレーザアニールによる平坦化処理を実施する。

【0102】

図２１は、レーザグルービング、並びに、レーザグルービング後の平坦化処理及び改質層形成処理を説明する図である。図２１（ａ）に示されるように、最初に、対象物１００が準備され、支持部７（図１参照）によって対象物１００が支持される。つづいて、図２１（ｂ）に示されるように、制御部９によって制御された移動機構６が、表面１００ａにおける一方向に延在する一のラインに沿って、表面レーザグルービングに係るレーザ光Ｌ４の集光点が位置するようにレーザ加工ヘッド１０Ａを移動させ、制御部９によって制御された光源８１（例えば超短パルスレーザを出射する光源）が表面レーザグルービングに係るレーザ光Ｌ４を出力する。すなわち、制御部９は、対象物１００の表面１００ａにレーザ光Ｌ４が照射されることにより表面１００ａの表層が除去されるように光源８１及び移動機構６を制御する第２グルービング制御を実施する。当該第２グルービング制御は、対象物１００の表面にレーザ光Ｌ４を照射することにより表面１００ａの表層を除去する第２グルービング工程（表面レーザグルービング）に係る制御である。表面レーザグルービングが実施された溝の底面１００ｚは、粗面となる。

【0103】

つづいて、図２１（ｃ）に示されるように、制御部９によって制御された移動機構６が、上述した溝の底面１００ｚに沿ってレーザ光Ｌ１の集光点が位置するようにレーザ加工ヘッド１０Ｂを移動させ、制御部９によって制御された光源８２がレーザアニールに係るレーザ光Ｌ１を出力する。ここでの光源８２は、例えばナノ秒パルスレーザを出射する光源である。すなわち、制御部９は、対象物１００の表面１００ａの溝の底面１００ｚにレーザ光Ｌ１が照射されて、レーザアニールにより底面１００ｚが平坦化されたレーザアニールライン１００ｘになるように、光源８２及び移動機構６を制御する第１制御を実施する。当該第１制御は、表面１００ａにレーザ光Ｌ１を照射しレーザアニールにより表面１００ａの平坦化を行う第１工程（平坦化処理）に係る制御である。第１工程では、表面レーザグルービング（第２グルービング）工程によって表面１００ａに形成された溝の底面１００ｚを照射面としてレーザ光Ｌ１を照射し、溝の底面１００ｚの平坦化（レーザアニールライン１００ｘ化）を行う。

【0104】

つづいて、図２１（ｄ）に示されるように、制御部９によって制御された移動機構６が、レーザアニールライン１００ｘに沿ってレーザ光Ｌ２の集光点が位置するようにレーザ加工ヘッド１０Ｂを移動させ、制御部９によって制御された光源８２が改質層の形成に係るレーザ光Ｌ２を出力する。ここでの光源８２は、例えばナノ秒パルスレーザを出射する光源である。制御部９は、平坦化された底面１００ｚ（すなわちレーザアニールライン１００ｘ）にレーザ光Ｌ２が照射された対象物１００の内部に改質層が形成されるように、光源８２及び移動機構６を制御する第２制御を実施する。当該第２制御は、第１工程において平坦化された底面１００ｚ（すなわちレーザアニールライン１００ｘ）に光Ｌ２を照射し対象物１００の内部に改質層を形成する第２工程（改質層形成処理）に係る制御である。このようにして改質層が形成された後、分割工程にてエキスパンド処理（図２１（ｅ））が実施され、対象物１００が複数のチップに切断される。

【0105】

上述した例では、表面レーザグルービングに係る光源８１と平坦化処理に係る光源８２とを別にするとして説明したがこれに限定されず、表面レーザグルービングに係る光源と平坦化処理に係る光源とが共通（例えば、超短パルスレーザを出射する光源）であってもよい。また、例えば表面レーザグルービングに係る光源と平坦化処理に係る光源とを別にする場合において、表面レーザグルービング用のレーザダイサと、平坦化処理及び改質層形成処理用のレーザダイサとが、共通であってもよいし、別々の装置として設けられてもよい。

【0106】

次に、図２２及び図２３を参照して、本実施形態に係るレーザ加工装置１が実施する、レーザグルービング、平坦化処理、及び改質層形成処理を含むレーザ加工方法について説明する。図２２は、レーザグルービング、平坦化処理、及び改質層形成処理を含むレーザ加工方法を示すフローチャートである。図２３は、レーザグルービング、並びに、レーザグルービング後の平坦化処理及び改質層形成処理の一例を模式的に示す図である。以下では、表面レーザグルービングに係る装置と、平坦化処理及び改質層形成処理に係る装置とが別々の装置である場合の処理の一例を説明する。なお、表面レーザグルービングに係る光源は、超短パルスレーザを出射する共通の光源であり、上述した「光源８１」であるとして説明する。また、平坦化処理及び改質層形成処理に係る光源は、ここでは、表面レーザグルービングに係る装置とは別装置の光源であるが、説明の便宜上、「光源８２」と記載する。

【0107】

図２２に示されるように、本レーザ加工方法では、まず、レーザ加工装置１における表面レーザグルービングに係る装置に、ウエハである対象物１００が投入される（ステップＳ１０１）。対象物１００は、裏面１００ｂにレーザ光が照射可能なようにセットされる（図２３（ａ）参照）。そして、レーザ光の照射位置のアライメントが実施される（ステップＳ１０２）。つづいて、表面１００ａの配線及び金属膜等の表層を除去する表面レーザグルービングが実施される（ステップＳ１０３）。具体的には、制御部９によって、対象物１００の表面１００ａにレーザ光Ｌ４が照射されることにより表面１００ａの表層が除去されるように光源８１及び移動機構６が制御される。表面レーザグルービングについては、１ラインずつ、全てのラインについて実施される（図２３（ｂ）参照）。これにより、全てのラインにおいて、表面レーザグルービングが実施された溝の底面１００ｚが粗面となる。そして、ウエハである対象物１００が、レーザ加工装置１における表面レーザグルービングに係る装置から取り出される（ステップＳ１０４）。

【0108】

つづいて、レーザ加工装置１における平坦化処理及び改質層形成処理に係る装置に、ステップＳ１０４までの処理が完了しているウエハである対象物１００が投入される（ステップＳ１０５）。そして、レーザ光の照射位置のアライメントが実施される（ステップＳ１０６）。つづいて、設定されたレシピに基づいてＺハイトがセットされる（ステップＳ１０７）。

【0109】

つづいて、平坦化処理が実施される（ステップＳ１０８）。具体的には、制御部９によって、対象物１００の表面１００ａの溝の底面１００ｚにレーザ光Ｌ１が照射されて、レーザアニールにより底面１００ｚが平坦化されたレーザアニールライン１００ｘになるように、光源８２及び移動機構６が制御される。平坦化処理については、１ラインずつ、全てのレーザアニールライン１００ｘが順次形成される（図２３（ｃ）参照）。

【0110】

つづいて、対象物１００を分割するための改質層を形成する改質層形成処理が実施される（ステップＳ１０９）。具体的には、制御部９によって、平坦化された底面１００ｚ（すなわちレーザアニールライン１００ｘ）にレーザ光Ｌ２が照射された対象物１００の内部に改質層１１２が形成されるように、光源８２及び移動機構６が制御される（図２３（ｄ）参照）。最後に、ウエハである対象物１００がレーザ加工装置１から取り出される（ステップＳ１１０）。

【0111】

なお、表面レーザグルービング及び平坦化処理については、全てのラインについて表面レーザグルービングを行った後に、各ラインについて平坦化処理を行うとして説明したがこれに限定されない。すなわち、表面レーザグルービング及び平坦化処理は、ライン毎に、表面レーザグルービングが実施されて表層が除去され底面１００ｚが粗面とされた（図２３（ｅ）後に、該底面１００ｚが平坦化されてレーザアニールライン１００ｘとなる（図２３（ｆ）参照）処理が繰り返し実施されて、全てのラインについて表面レーザグルービング後の平坦化処理が実施（図２３（ｇ）参照）されてもよい。この場合には、表面レーザグルービング及び平坦化処理を同一装置で実施し、平坦化まで完了した対象物を改質層形成処理に係る別の装置で実施することが考えられる。或いは、全ての処理を同一の装置で実施してもよい。

【0112】

次に、本実施形態に係るレーザ加工方法の作用効果について説明する。

【0113】

本実施形態に係るレーザ加工装置１が実施するレーザ加工方法は、表面１００ａ側に機能素子層を有する対象物１００の表面１００ａ又は裏面１００ｂにレーザ光Ｌ１を照射し、レーザアニールにより照射面の平坦化を行う第１工程と、第１工程において平坦化された照射面にレーザ光Ｌ２を照射し、対象物１００の内部に改質層を形成する第２工程と、を含み、レーザ光Ｌ１のパルスピッチは、レーザ光Ｌ２のパルスピッチよりも短い。

【0114】

本実施形態に係るレーザ加工方法では、対象物１００の内部に改質層を形成するためにレーザ光Ｌ２が照射される前段階において、レーザ光Ｌ２の照射面に、レーザアニールにより該照射面の平坦化を行うためのレーザ光Ｌ１が照射される。改質層を形成する際のレーザ光Ｌ２の照射面が荒れており平坦でない場合には、レーザ光Ｌ２の照射によって改質層を適切に形成できない場合がある。この点、本実施形態に係るレーザ加工方法のように、改質層を形成する際の照射面に対して、事前に、該照射面の平坦化を行うレーザ光Ｌ１が照射される（レーザアニールが実施される）ことにより、平坦化された照射面にレーザ光Ｌ２を照射することが可能となり、対象物１００の内部に適切に改質層を形成することができる。また、本実施形態に係るレーザ加工方法では、レーザアニールに係るレーザ光Ｌ１のパルスピッチが、改質層の形成に係るレーザ光Ｌ２のパルスピッチよりも短くされている。このように、レーザアニールに係るレーザ光Ｌ１のパルスピッチが短く（改質層の形成に係るレーザ光Ｌ２のパルスピッチよりも短く）されることにより、溶融後に再結晶化されて平坦化される領域を連続的に形成することができ、レーザアニールによる照射面の平坦化をより適切に実現することができる。以上のように、本実施形態に係るレーザ加工方法によれば、対象物１００の照射面を適切に平坦化して対象物１００の内部に適切に改質層を形成することができる。

【0115】

上記レーザ加工方法において、レーザ光Ｌ１及びレーザ光Ｌ２は、共通の光源から出射されていてもよい。このような構成によれば、レーザ加工に係る構成をシンプルにすることができ、装置構成の小型化を実現することができる。

【0116】

上記レーザ加工方法において、レーザ光Ｌ１の周波数は、レーザ光Ｌ２の周波数よりも高くてもよい。レーザアニールでは、レーザ光Ｌ１の照射後、照射領域が冷える前に次のレーザ光Ｌ１が照射されることにより、熱を蓄積して適切に再結晶を行い、照射面の平坦化を実現することができる。この点、レーザ光Ｌ１が高周波数化される（例えばレーザ光Ｌ２の周波数よりも高くされる）ことにより、レーザアニールによる照射面の平坦化をより適切に実現することができる。

【0117】

上記レーザ加工方法において、レーザ光Ｌ１の加工進行方向における分岐数は、レーザ光Ｌ２の加工進行方向における分岐数よりも多くてもよい。レーザ光Ｌ１について加工進行方向における分岐数が多い（例えばレーザ光Ｌ２の分岐数よりも多い）ことにより、レーザアニール処理に要する時間を短縮することができる。

【0118】

上記レーザ加工方法において、レーザ光Ｌ１の、加工進行方向に交差する方向であって照射面に平行な方向における分岐数は、レーザ光Ｌ２の、加工進行方向に交差する方向であって照射面に平行な方向における分岐数よりも多くてもよい。これにより、レーザアニール処理によって平坦化される幅を大きくすることができる。

【0119】

上記レーザ加工方法において、レーザ光Ｌ１の分岐した各ビームは、照射面において互いに照射範囲の一部が重なっていてもよい。これにより、１点あたりのエネルギーが低くても、平坦化を行うことができる。また、レーザ光ではビーム中心とビーム中心から離れた箇所とで凹凸が生じてしまうところ、照射範囲が重なるように分岐した各ビームが照射されることにより、上述した凹凸を抑制でき、より適切に照射面を平坦化することができる。

【0120】

上記レーザ加工方法において、レーザ光Ｌ１は、トップハット形状のレーザ光であってもよい。これにより、照射面においてレーザアニール領域を広くとることができる。また、照射面をより平坦化することができる。

【0121】

上記レーザ加工方法において、第１工程では、照射面を平坦化すると共に対象物１００の内部に改質層が形成されるように、照射面にレーザ光Ｌ１を照射してもよい。このように、平坦化のためのレーザアニールに係るレーザ光Ｌ１を改質層の形成にも利用することにより、例えば改質層の形成に係るレーザ光Ｌ２のパス数を削減して、改質層の形成に要する時間を短縮することができる。

【0122】

上記レーザ加工方法において、第１工程では、対象物１００の内部に改質層が形成されないように、照射面にレーザ光Ｌ１を照射してもよい。これにより、レーザアニールに係るレーザ光Ｌ１によって意図せず改質層が形成されて、所望の改質層形成ができなくなることを回避することができる。

【0123】

上記レーザ加工方法において、第１工程では、レーザ光Ｌ１の集光点を対象物１００の外部の位置としてもよい。これにより、レーザアニールに係るレーザ光Ｌ１によって対象物１００の内部に改質層が形成されることを適切に回避することができる。

【0124】

上記レーザ加工方法において、第１工程では、裏面１００ｂを照射面としてレーザ光Ｌ１を照射し、裏面１００ｂの平坦化を行ってもよい。対象物１００の裏面１００ｂは、例えば梨地とされていたり、荒れている場合がある。このような対象物１００の裏面１００ｂに対して改質層形成のためのレーザ光Ｌ２が照射されると、裏面１００ｂにおいてレーザ光Ｌ２の吸収もしくは散乱が生じ、対象物１００の内部に適切に改質層を形成することができない場合がある。この点、裏面１００ｂを照射面としてレーザアニールに係るレーザ光Ｌ１が照射されることにより、荒れている裏面１００ｂを適切に平坦化して、対象物１００の内部に適切に改質層を形成することができる。

【0125】

上記レーザ加工方法は、第２工程前において、対象物１００の裏面１００ｂからレーザ光Ｌ３を照射することにより、表面１００ａに弱化領域１００ｙを形成する第１グルービング工程を更に備え、第１工程では、第１グルービング工程前の裏面１００ｂを照射面としてレーザ光Ｌ１を照射し、裏面１００ｂの平坦化を行ってもよい。第１グルービング工程において機能素子層を有する表面１００ａに弱化領域１００ｙが形成された後に、第２工程において改質層の形成に係るレーザ光Ｌ２が裏面１００ｂに照射されることにより、弱化領域１００ｙを利用して、機能素子層が形成された表面１００ａ側に達する亀裂を適切に形成することができる。ここで、第１グルービング工程の実施時において、レーザ光Ｌ３が入射する裏面１００ｂにダメージがあると、表面１００ａ側のグルービング（ＩＲグルービング）を適切に実施することが難しく、グルービングに係るレーザ光Ｌ３のエネルギーに制限がかかってしまう。この点、第１グルービング工程前において、裏面１００ｂを照射面としてレーザアニールに係る第１工程が実施されることにより、裏面１００ｂを平坦化した状態で第１グルービング工程が実施されることとなるため、第１グルービング工程においてレーザ光Ｌ３に投入可能なエネルギーが増え、対応可能な対象物１００（デバイス）の種類が増えることとなる。これにより、表面１００ａ側のグルービング（ＩＲグルービング）をより簡易且つ適切に実施することができる。

【0126】

上記レーザ加工方法は、対象物１００の表面１００ａにレーザ光Ｌ４を照射することにより、表面１００ａの表層を除去する第２グルービング工程を更に備え、第１工程では、第２グルービング工程によって表面１００ａに形成された溝の底面１００ｚを照射面としてレーザ光Ｌ１を照射し、溝の底面１００ｚの平坦化を行ってもよい。第２グルービング工程において表面１００ａの表層が除去された後に、第２工程において改質層の形成に係るレーザ光Ｌ２が表面１００ａに照射されることにより、加工スループットを向上させると共に膜剥離等の加工品質の低減を抑制することができる。ここで、第２グルービング工程後においてはグルービングによって表面１００ａに形成された溝の底面１００ｚが荒れている。このため、通常、グルービング後においては表面１００ａからステルスダイシング加工を行うことができず、裏面１００ｂ側に転写して裏面１００ｂ側から改質層の形成に係るレーザ光Ｌ２を照射している。この場合、転写コストがかかることが問題となる。この点、第２グルービング工程後において、表面１００ａに形成された溝の底面１００ｚを照射面としてレーザアニールに係る第１工程が実施されることにより、表面１００ａに形成された溝の底面１００ｚが平坦化されるため、グルービング面側である表面１００ａからステルスダイシング加工を行うことができ、上述した転写工程が不要となる。このことにより、加工の迅速化及びコストの低減を実現することができる。

【符号の説明】

【0127】

１…レーザ加工装置、７…支持部、９…制御部、８１，８２…光源、１００…対象物、１００ａ…表面、１００ｂ…裏面、１００ｙ…弱化領域、１００ｚ…底面、Ｌ１…レーザ光、Ｌ２…レーザ光。

【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】