WO2017056769A1 - レーザ加工方法及びレーザ加工装置 - Google Patents

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WO2017056769A1
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silicon substrate
laser light
cutting line
modified region
laser
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PCT/JP2016/074039
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孝文 荻原
裕太 近藤
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浜松ホトニクス株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a laser processing method and a laser processing apparatus.
  • a processing object including a silicon substrate having a plurality of functional elements formed in a matrix on the surface with a laser beam on the back surface of the silicon substrate as a laser beam incident surface
  • the workpiece passes between adjacent functional elements.
  • a modified region near the surface of the silicon substrate along the planned cutting line set in a lattice shape and then polishing the back surface of the silicon substrate so that the silicon substrate has a predetermined thickness.
  • a laser processing method for cutting an object for each functional element is known (see, for example, Patent Document 1).
  • the laser processing method as described above it is possible to reduce the number of scans of the laser beam with respect to one scheduled cutting line (that is, the number of columns in which the modified region is formed with respect to one scheduled cutting line). Is important. Therefore, there is a case where a crack is greatly extended from the modified region in the thickness direction of the silicon substrate with the formation of the modified region by condensing laser light having a high transmittance with respect to silicon on the silicon substrate.
  • laser light having a high transmittance with respect to silicon is condensed on the silicon substrate, the surface of the silicon substrate opposite to the laser light incident surface may be damaged, and the characteristics of the functional element may be deteriorated.
  • one form of the present disclosure provides a laser processing method and a laser processing apparatus that can improve processing efficiency while suppressing the occurrence of damage to the surface of the processing object opposite to the laser light incident surface.
  • the purpose is to do.
  • a laser processing method includes a laser having a wavelength larger than 1064 nm on a processing target including a silicon substrate having a plurality of functional elements formed on a surface, with the back surface of the silicon substrate being a laser light incident surface. Concentrates light along a scheduled cutting line set so as to pass between adjacent functional elements while maintaining the distance between the surface of the silicon substrate and the first light condensing point of the laser light at the first distance.
  • the first step of forming the first modified region along the planned cutting line by moving the first condensing point of the laser beam and the back surface of the silicon substrate on the workpiece after the first step Laser light having a wavelength larger than 1064 nm is condensed as the laser light incident surface, and the distance between the surface of the silicon substrate and the second light condensing point of the laser light is maintained at a second distance larger than the first distance.
  • the thickness of the silicon substrate from the first modified region and the second modified region is increased with the formation of the first modified region and the second modified region, as compared with the case where laser light having a wavelength of 1064 nm or less is used.
  • the crack can be greatly extended in the direction.
  • the laser beam may have a wavelength of 1099 ⁇ m to 1342 ⁇ m.
  • the cracks can be further extended from the first modified region and the second modified region in the thickness direction of the silicon substrate with the formation of the first modified region and the second modified region.
  • the laser is in a direction perpendicular to both the thickness direction of the silicon substrate and the extending direction of the planned cutting line with respect to the position where the first condensing point of the laser beam is aligned.
  • the distance for offsetting the second light condensing point may be 24 ⁇ m or less.
  • a crack is reliably connected between the first modified region and the second modified region, and the first modified region and the second modified region are formed along with the formation of the first modified region and the second modified region.
  • a crack can be reliably extended from the quality region in the thickness direction of the silicon substrate.
  • the laser is in a direction perpendicular to both the thickness direction of the silicon substrate and the extending direction of the planned cutting line with respect to the position where the first condensing point of the laser beam is aligned.
  • the distance for offsetting the second light condensing point may be 4 ⁇ m or more and 18 ⁇ m or less.
  • the crack is more reliably connected between the first modified region and the second modified region, and the first modified region and the second modified region are formed along with the formation of the first modified region and the second modified region.
  • a crack can be more reliably extended from the modified region in the thickness direction of the silicon substrate.
  • the first laser light is directed in a direction perpendicular to both the thickness direction of the silicon substrate and the extending direction of the planned cutting line with respect to the planned cutting line.
  • a crack extending from the first modified region to the surface side of the silicon substrate can be aligned on the planned cutting line.
  • a laser processing apparatus includes a support base that supports a processing target including a silicon substrate having a plurality of functional elements formed on a surface, and a laser light source that emits laser light having a wavelength greater than 1064 nm. And a condensing optical system for condensing the laser light emitted from the laser light source on the workpiece supported by the support base so that the back surface of the silicon substrate becomes a laser light incident surface, a support base, a laser light source, and A control unit that controls at least one operation of the condensing optical system, and the control unit is adjacent to each other while maintaining the distance between the surface of the silicon substrate and the first condensing point of the laser light at the first distance.
  • the first condensing point of the laser beam is moved along the scheduled cutting line set so as to pass between the functional elements, and then the distance between the surface of the silicon substrate and the second condensing point of the laser beam is set to the first point.
  • Second greater than one distance
  • the second laser light in a direction perpendicular to both the thickness direction of the silicon substrate and the extending direction of the line to be cut with respect to the position where the first light condensing point of the laser light is matched, while being kept apart.
  • the second condensing point of the laser beam is moved along the planned cutting line while offsetting the condensing point.
  • this laser processing apparatus for the same reason as the laser processing method described above, it is possible to improve the processing efficiency while suppressing the occurrence of damage to the surface of the processing object opposite to the laser light incident surface. it can.
  • a laser processing method and a laser processing apparatus capable of improving processing efficiency while suppressing the occurrence of damage on the surface of the processing object opposite to the laser light incident surface. It becomes possible to do.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a laser processing apparatus used for forming a modified region.
  • FIG. 2 is a plan view of a workpiece to be modified.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of the workpiece of FIG.
  • FIG. 4 is a plan view of an object to be processed after laser processing.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of the workpiece in FIG. 6 is a cross-sectional view of the workpiece of FIG. 4 along the line VI-VI.
  • FIG. 7A is a cross-sectional view taken along a planned cutting line of an object to be processed during laser processing.
  • FIG. 7B is a plan view of the workpiece after cutting.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view taken along a planned cutting line of the workpiece during laser processing.
  • FIG. 8B is a plan view of the workpiece after cutting.
  • FIG. 9A is a cross-sectional view taken along a planned cutting line of an object to be processed during laser processing.
  • FIG. 9B is a plan view of the workpiece after cutting.
  • FIG. 10A is a cross-sectional view taken along a planned cutting line of an object to be processed during laser processing.
  • FIG. 10B is a plan view of the workpiece after cutting.
  • (A) of FIG. 11 is a figure which shows the photograph of the surface parallel to the cutting scheduled line of the silicon substrate after a cutting
  • FIG. 11B is a view showing a photograph of the surface side of the silicon substrate after cutting.
  • FIG. 12 is a figure which shows the photograph of a surface parallel to the cutting scheduled line of the silicon substrate after 1st modified region and 2nd modified region formation.
  • FIG. 12B is a view showing a photograph of a surface perpendicular to the planned cutting line of the silicon substrate after the formation of the first modified region and the second modified region.
  • FIG. 13 is a figure which shows the photograph of a surface parallel to the cutting scheduled line of the silicon substrate after 1st modified region and 2nd modified region formation.
  • FIG. 13B is a view showing a photograph of a surface perpendicular to the planned cutting line of the silicon substrate after the formation of the first modified region and the second modified region.
  • FIG. 14 is a graph showing the relationship between the offset amount and the crack length.
  • FIG. 15 is a graph showing the relationship between the offset amount and the number of splashes.
  • FIG. 16A is a view showing a photograph of a plane parallel to the planned cutting line of the silicon substrate after cutting.
  • FIG. 16B is a view showing a photograph of the surface side of the silicon substrate after cutting.
  • FIG. 17A is a view showing a photograph of the surface side of the silicon substrate after cutting when the offset amount is 2 ⁇ m.
  • FIG. 17B is a view showing a photograph of the surface side of the silicon substrate after cutting when the offset amount is 4 ⁇ m.
  • FIG. 17C is a view showing a photograph of the surface side of the silicon substrate after cutting when the offset amount is 6 ⁇ m.
  • FIG. 16A is a view showing a photograph of a plane parallel to the planned cutting line of the silicon substrate after cutting.
  • FIG. 16B is a view showing a photograph of the surface side of the silicon substrate after cutting.
  • FIG. 17A is a view showing a photograph of the surface side
  • FIG. 18A is a diagram showing a surface perpendicular to the planned cutting line of the silicon substrate when the offset amount is small.
  • FIG. 18B is a diagram showing a surface perpendicular to the planned cutting line of the silicon substrate when the offset amount is large.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a semiconductor chip using the laser processing method of the embodiment.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view for explaining a semiconductor chip manufacturing method using the laser processing method of the embodiment.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a semiconductor chip using the laser processing method of the embodiment.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a semiconductor chip using the laser processing method of the embodiment.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a semiconductor chip using the laser processing method of the embodiment.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a semiconductor chip using the laser processing method of the embodiment.
  • FIG. 25A is a cross-sectional view taken along a planned cutting line of the workpiece before polishing.
  • FIG. 26B is a cross-sectional view taken along a planned cutting line of the workpiece after polishing.
  • FIG. 26A is a cross-sectional view taken along a planned cutting line of the workpiece before polishing.
  • FIG. 27B is a cross-sectional view taken along the planned cutting line of the workpiece after polishing in FIG.
  • FIG. 27A is a cross-sectional view taken along a planned cutting line of the workpiece before polishing.
  • FIG. 28B is a cross-sectional view taken along the planned cutting line of the workpiece after polishing.
  • the modified region is formed in the processing object along the planned cutting line by condensing the laser beam on the processing object.
  • the formation of the modified region will be described with reference to FIGS.
  • a laser processing apparatus 100 includes a laser light source 101 that oscillates a laser beam L, a dichroic mirror 103 that is arranged to change the direction of the optical axis (optical path) of the laser beam L by 90 °, and And a condensing lens 105 for condensing the laser light L. Further, the laser processing apparatus 100 includes a support base 107 for supporting the workpiece 1 irradiated with the laser light L condensed by the condensing lens 105, and a stage 111 for moving the support base 107. , A laser light source control unit 102 for controlling the laser light source 101 to adjust the output, pulse width, pulse waveform, and the like of the laser light L, and a stage control unit 115 for controlling the movement of the stage 111.
  • the laser light L emitted from the laser light source 101 is changed in the direction of its optical axis by 90 ° by the dichroic mirror 103, and is placed inside the processing object 1 placed on the support base 107.
  • the light is condensed by the condensing lens 105.
  • the stage 111 is moved, and the workpiece 1 is moved relative to the laser beam L along the planned cutting line 5. Thereby, a modified region along the planned cutting line 5 is formed on the workpiece 1.
  • the stage 111 is moved in order to move the laser light L relatively, but the condensing lens 105 may be moved, or both of them may be moved.
  • a plate-like member for example, a substrate, a wafer, or the like
  • a scheduled cutting line 5 for cutting the workpiece 1 is set in the workpiece 1.
  • the planned cutting line 5 is a virtual line extending linearly.
  • the laser beam L is cut in a state where the condensing point (condensing position) P is aligned with the inside of the workpiece 1 as shown in FIG. 3. It moves relatively along the planned line 5 (that is, in the direction of arrow A in FIG. 2).
  • the modified region 7 is formed on the workpiece 1 along the planned cutting line 5, and the modified region formed along the planned cutting line 5. 7 becomes the cutting start region 8.
  • the condensing point P is a portion where the laser light L is condensed.
  • the planned cutting line 5 is not limited to a straight line, but may be a curved line, a three-dimensional shape in which these lines are combined, or a coordinate designated.
  • the planned cutting line 5 is not limited to a virtual line but may be a line actually drawn on the surface 3 of the workpiece 1.
  • the modified region 7 may be formed continuously or intermittently.
  • the modified region 7 may be in the form of a line or a dot. In short, the modified region 7 only needs to be formed at least inside the workpiece 1.
  • a crack may be formed starting from the modified region 7, and the crack and the modified region 7 may be exposed on the outer surface (front surface 3, back surface, or outer peripheral surface) of the workpiece 1. .
  • the laser light incident surface when forming the modified region 7 is not limited to the front surface 3 of the workpiece 1 and may be the back surface of the workpiece 1.
  • the modified region 7 when the modified region 7 is formed inside the workpiece 1, the laser light L passes through the workpiece 1 and is near the condensing point P located inside the workpiece 1. Especially absorbed. Thereby, the modified region 7 is formed in the workpiece 1 (that is, internal absorption laser processing). In this case, since the laser beam L is hardly absorbed by the surface 3 of the workpiece 1, the surface 3 of the workpiece 1 is not melted. On the other hand, when the modified region 7 is formed on the surface 3 of the workpiece 1, the laser light L is absorbed particularly near the condensing point P located on the surface 3 and melted and removed from the surface 3. Then, removal portions such as holes and grooves are formed (surface absorption laser processing).
  • the modified region 7 is a region where the density, refractive index, mechanical strength and other physical characteristics are different from the surroundings.
  • Examples of the modified region 7 include a melt treatment region (meaning at least one of a region once solidified after melting, a region in a molten state, and a region in a state of being resolidified from melting), a crack region, and the like.
  • a dielectric breakdown region, a refractive index change region, etc. there is a region where these are mixed.
  • the modified region 7 includes a region where the density of the modified region 7 in the material of the workpiece 1 is changed compared to the density of the non-modified region, and a region where lattice defects are formed.
  • the modified region 7 can be said to be a high dislocation density region.
  • the area where the density of the melt processing area, the refractive index changing area, the density of the modified area 7 is changed as compared with the density of the non-modified area, and the area where lattice defects are formed are further included in the interior of these areas or the modified areas.
  • cracks (cracks, microcracks) are included in the interface between the region 7 and the non-modified region.
  • the included crack may be formed over the entire surface of the modified region 7, or may be formed in only a part or a plurality of parts.
  • the workpiece 1 includes a substrate made of a crystal material having a crystal structure.
  • the workpiece 1 includes a substrate formed of at least one of gallium nitride (GaN), silicon (Si), silicon carbide (SiC), LiTaO 3 , and sapphire (Al 2 O 3 ).
  • the workpiece 1 includes, for example, a gallium nitride substrate, a silicon substrate, a SiC substrate, a LiTaO 3 substrate, or a sapphire substrate.
  • the crystal material may be either an anisotropic crystal or an isotropic crystal.
  • the workpiece 1 may include a substrate made of an amorphous material having an amorphous structure (amorphous structure), for example, a glass substrate.
  • the modified region 7 can be formed by forming a plurality of modified spots (processing marks) along the planned cutting line 5.
  • the modified region 7 is formed by collecting a plurality of modified spots.
  • the modified spot is a modified portion formed by one pulse shot of pulsed laser light (that is, one pulse of laser irradiation: laser shot).
  • Examples of the modified spot include a crack spot, a melting treatment spot, a refractive index change spot, or a mixture of at least one of these.
  • the size and length of cracks to be generated are appropriately determined in consideration of the required cutting accuracy, required flatness of the cut surface, thickness, type, crystal orientation, etc. of the workpiece 1. Can be controlled.
  • the modified spot can be formed as the modified region 7 along the planned cutting line 5.
  • a metal substrate 11 formed on the surface 10a of the silicon substrate 10 was prepared as an object to be processed.
  • the metal film 11 is constituted by forming a 20 ⁇ m thick Cr film on the surface 10 a of the silicon substrate 10 and forming a 50 ⁇ m thick Au film on the Cr film.
  • the back surface 10b of the silicon substrate 10 is used as the laser light incident surface, and the laser light L0 having a wavelength of 1064 nm is condensed inside the silicon substrate 10 to form the line 5 to be cut.
  • the modified region 7 was formed inside the silicon substrate 10 along the planned cutting line 5 by moving the condensing point P of the laser beam L0 along the line.
  • the crack F that extends in the thickness direction of the silicon substrate 10 from the modified region 7 with the formation of the modified region 7 (that is, the formation of the modified region 7 without applying an external force to the silicon substrate 10).
  • the irradiation conditions of the laser beam L0 were adjusted so that the cracks F) generated along with the laser beam L0 reached the surface 10a of the silicon substrate 10. In this case, as shown in FIG. 7B, the metal film 11 was not splashed.
  • the back surface 10b of the silicon substrate 10 is used as the laser light incident surface, and the laser light L1 having a wavelength of 1342 nm is condensed inside the silicon substrate 10 to form the cutting line 5
  • the modified region 7 was formed inside the silicon substrate 10 along the planned cutting line 5 by moving the condensing point P of the laser beam L1 along the line.
  • the irradiation condition of the laser beam L1 was adjusted so that the crack F extending from the modified region 7 reached the surface 10a of the silicon substrate 10.
  • the irradiation conditions of the laser beam L1 are the same as the irradiation conditions of the laser beam L0 described above, except that the wavelengths are different.
  • a splash S was generated in the metal film 11.
  • the back surface 10b of the silicon substrate 10 is used as the laser light incident surface, and the laser light L1 having a wavelength of 1342 nm is condensed inside the silicon substrate 10 to form the line 5 to be cut.
  • the modified region 7 was formed inside the silicon substrate 10 along the planned cutting line 5 by moving the condensing point P of the laser beam L1 along the line.
  • the irradiation condition of the laser beam L1 was adjusted so that the crack F extending from the modified region 7 did not reach the surface 10a of the silicon substrate 10 and was contained in the silicon substrate 10.
  • the pulse energy of the laser beam L1 was made smaller than in the cases of (a) and (b) of FIG. In this case, as shown in FIG. 9B, the metal film 11 was not splashed.
  • the back surface 10b of the silicon substrate 10 is used as the laser light incident surface, and the laser light L1 having a wavelength of 1342 nm is condensed inside the silicon substrate 10 to form the cutting line 5
  • the first modified region 7a and the second modified region 7b were formed inside the silicon substrate 10 along the planned cutting line 5 by moving the condensing point P of the laser beam L1 along the line.
  • the crack F does not reach the front surface 10a of the silicon substrate 10 only by forming the first modified region 7a, and the second modified region on the back surface 10b side of the silicon substrate 10 with respect to the first modified region 7a.
  • the irradiation condition of the laser beam L1 was adjusted so that the crack F reached the surface 10a of the silicon substrate 10 when 7b was formed. In this case, as shown in FIG. 10B, a splash S was generated in the metal film 11.
  • FIG. 11A and 11B show a case where the first modified region 7a and the second modified region 7b are formed inside the silicon substrate 10 under the conditions of FIGS. 10A and 10B. It is a figure which shows the photograph of this silicon substrate. More specifically, FIG. 11A is a diagram showing a photograph of a plane parallel to the planned cutting line of the silicon substrate 10 after cutting, and FIG. 11B is a diagram showing the silicon substrate 10 after cutting. It is a figure which shows the photograph of the surface 10a side (metal film 11). Referring to (b) of FIG. 11, it can be confirmed that a dark portion exists in the region surrounded by the alternate long and short dash line in the metal film 11. This is the splash S that becomes a problem.
  • the crack F is larger from the modified region 7 in the thickness direction of the silicon substrate 10 than when the laser beam L0 having a wavelength of 1064 nm or less is used. Can be extended. Further, when the laser light L1 having a wavelength larger than 1064 nm, such as 1342 nm, is used, the modified region is deeper than the laser light incident surface of the silicon substrate 10 as compared with the case where the laser light L0 having a wavelength of 1064 nm or less is used. 7 can be formed.
  • the laser beam L1 having a wavelength larger than 1064 nm has a higher transmittance with respect to silicon than the laser beam L0 having a wavelength of 1064 nm or less. Therefore, from the viewpoint of improving the processing efficiency by reducing the number of scans of the laser light L for one scheduled cutting line 5 (that is, the number of columns in which the modified region 7 is formed for one scheduled cutting line 5), Laser light L1 having a wavelength larger than 1064 nm may be used.
  • the crack F is removed from the silicon substrate 10 using the laser beam L1 having a wavelength larger than 1064 nm.
  • Splash S occurs in the metal film 11 when trying to reach the surface 10a.
  • a functional element for example, a semiconductor operating layer formed by crystal growth, a light receiving element such as a photodiode, a light emitting element such as a laser diode, or a circuit is formed on the surface 10a of the silicon substrate 10 opposite to the laser light incident surface. If a splash S occurs when a circuit element or the like is formed, the characteristics of the functional element may be deteriorated.
  • the splash S is generated on the surface 10a of the silicon substrate 10 when the laser light L1 having a wavelength larger than 1064 nm is used, and the laser light is applied to the crack F greatly extended from the formed modified region 7.
  • L1 is condensed, which is considered to be caused by an increase in the influence of missing light (light that escapes to the surface 10a side of the silicon substrate 10 without contributing to the formation of the modified region 7 in the laser light L1). .
  • the inventors of the present invention when forming the second modified region 7b in the cases of (a) and (b) of FIG.
  • the second modified region 7b “the thickness direction of the silicon substrate 10 and the position where the condensing point P of the laser beam L1 is aligned when the first modified region 7a is formed” "Laser focusing point P of laser beam L1 is offset in a direction perpendicular to both of the extending directions of cutting line 5 (the direction perpendicular to the cross section of silicon substrate 10 in FIG. 10A)” It is referred to as “offset the condensing point P of the light L1”, and “distance to offset the condensing point P of the laser light L1” is referred to as “offset amount”.
  • FIGS. 12A and 12B are views showing photographs of the silicon substrate 10 when the condensing point P of the laser beam L1 is not offset when forming the second modified region 7b. More specifically, FIG. 12A is a diagram showing a photograph of a plane parallel to the planned cutting line of the silicon substrate 10 after the formation of the first modified region 7a and the second modified region 7b. 12B is a diagram showing a photograph of a surface perpendicular to the planned cutting line of the silicon substrate 10 after the formation of the first modified region 7a and the second modified region 7b. Referring to (b) of FIG.
  • FIGS. 13A and 13B are photographs of the silicon substrate 10 when the condensing point P of the laser beam L1 is offset when the second modified region 7b is formed (when the offset amount is 8 ⁇ m).
  • FIG. 13A is a diagram showing a photograph of a plane parallel to the planned cutting line of the silicon substrate 10 after the formation of the first modified region 7a and the second modified region 7b.
  • 13B is a view showing a photograph of a surface perpendicular to the planned cutting line of the silicon substrate 10 after the formation of the first modified region 7a and the second modified region 7b.
  • FIG. 14 is a graph showing the relationship between the offset amount and the length of the crack F.
  • the length of the crack F is the length of the crack F extending from the first modified region 7a to the surface 10a side of the silicon substrate 10.
  • the condensing point P of the laser beam L1 may be offset or not offset (even when the offset amount is 0 ⁇ m). It can be confirmed that the length of the crack F extending from 7a to the surface 10a side of the silicon substrate 10 does not change.
  • FIG. 15 is a graph showing the relationship between the offset amount and the number of splashes S.
  • the number of splashes S is the number of splashes S (the number per 15 mm in length of the planned cutting line 5) generated in a region separated by 20 ⁇ m or more on both sides from the planned cutting line 5.
  • the condensing point P of the laser beam L1 is offset when forming the second modified region 7b, the number of splashes S is reduced as compared with the case where the offset is not offset (when the offset amount is 0 ⁇ m). I can confirm that.
  • the number of the splashes S generated in the regions separated by 20 ⁇ m or more on both sides from the scheduled cutting line 5 is counted particularly because the characteristics of the functional elements formed on the surface 10 a of the silicon substrate 10 are such splashes S. This is because it causes a problem of deterioration. Dicing streets (regions between adjacent functional elements) are often provided in regions within 20 ⁇ m on both sides of the planned cutting line 5, so that the splash S generated in the region causes a problem of deteriorating the characteristics of the functional devices. Unlikely.
  • FIGS. 16A and 16B are photographs showing the silicon substrate 10 when the condensing point P of the laser beam L1 is offset when forming the second modified region 7b. More specifically, FIG. 16A is a diagram showing a photograph of a surface parallel to the cutting line 5 of the silicon substrate 10 after cutting, and FIG. 16B is a silicon substrate after cutting. 10 is a view showing a photograph of the surface 10a side (metal film 11) of FIG. Referring to FIG. 16A, the first modified region 7a and the second modified region that have already been formed by offsetting the condensing point P of the laser beam L1 when forming the second modified region 7b.
  • the laser beam L1 is suppressed from being focused on the crack F extending from the region 7b, and the second modified region 7b is formed to be large. That is, it is considered that the ratio of the laser beam L1 that contributes to the formation of the second modified region 7b increases and the ratio of the missing light decreases. Referring to FIG. 16B, it can be confirmed that the splash S is not generated.
  • FIG. 11 (a) showing a photograph of the silicon substrate 10 when the condensing point P of the laser beam L1 is not offset when forming the second modified region 7b
  • the second modification is made. It can be confirmed that the mass region 7b is formed small. This is considered to be due to the fact that the laser beam L1 is condensed on the crack F extending from the first modified region 7a and the second modified region 7b that have been formed, and the amount of light passing through is increased.
  • the laser light irradiation conditions other than the offset amount are the same.
  • FIG. 17 are photographs showing the surface 10a side (metal film 11) of the silicon substrate 10 after cutting. More specifically, FIG. 17A shows the case where the offset amount is 2 ⁇ m, FIG. 17B shows the case where the offset amount is 4 ⁇ m, and FIG. 17C shows the case where the offset amount is 6 ⁇ m. Is the case. In each case, the irradiation conditions of the laser light other than the offset amount are the same. Referring to FIGS. 17A and 17B, when forming the second modified region 7b, the splash S is generated on the side opposite to the side where the condensing point P of the laser beam L1 is offset.
  • the splash S is further away from the planned cutting line 5 as the offset amount is increased.
  • the region where the splash S is generated decreases as the offset amount increases. Even in the cases of FIGS. 17A and 17B, the region where the splash S is generated compared to the case where the condensing point P of the laser beam L1 is not offset when forming the second modified region 7b. Is decreasing.
  • FIG. 18A is a diagram showing a surface perpendicular to the cutting line 5 of the silicon substrate 10 when the offset amount is small
  • FIG. 18B is a diagram of the silicon substrate 10 when the offset amount is large. It is a figure which shows a surface perpendicular
  • the second laser beam L1 of the crack F extending from the first modified region 7a and the second modified region 7b that has been formed.
  • a portion F1 to which the condensing point P2 is matched is inclined at a small angle with respect to the thickness direction D of the silicon substrate 10. Therefore, the incident angle ⁇ of the laser beam L1 with respect to the portion F1 increases. Therefore, the light L2 that has not contributed to the formation of the second modified region 7b in the laser light L1 offsets the condensing point P of the laser light L1 at a small angle with respect to the thickness direction D of the silicon substrate 10. Proceeds to the opposite side to the side that has been made.
  • the optical path length of the escape light L2 reaching the surface 10a of the silicon substrate 10 is shortened, and the amount of absorption and the degree of scattering of the escape light L2 in the silicon substrate 10 are reduced. Note that “small”, “large”, “short”, and the like are used in comparison with the case of FIG.
  • the splash S is generated on the side opposite to the side where the condensing point P of the laser beam L ⁇ b> 1 is offset, It is considered that the splash S is further away from the planned cutting line 5 as the offset amount is increased, and the generation region of the splash S is reduced as the offset amount is increased.
  • a semiconductor chip manufacturing method using the laser processing method of the embodiment will be described.
  • a workpiece 1 including a silicon substrate 10 having a functional element layer 15 formed on a surface 10 a is prepared, and a workpiece to be processed on a protective film 22 held by a ring-shaped holding member 20.
  • the functional element layer 15 side of the object 1 is attached.
  • the functional element layer 15 includes a plurality of functional elements arranged in a matrix.
  • the first modified region 7a is formed along each of the scheduled cutting lines 5 set in a lattice shape so as to pass between adjacent functional elements. More specifically, the back surface 10b of the silicon substrate 10 is used as the laser light incident surface, and the laser light L1 having a wavelength larger than 1064 nm is condensed on the silicon substrate 10 so that the surface 10a of the silicon substrate 10 and the laser light L The first focusing point P1 of the laser light L1 is moved along the planned cutting line 5 while maintaining the distance from the first focusing point P1 at the first distance, so that the first along the planned cutting line 5 The modified region 7a is formed (first step).
  • the distance by which the first condensing point P1 of the laser light L1 is offset in the direction perpendicular to both the thickness direction of the silicon substrate 10 and the extending direction of the planned cutting line 5 is set to 0.
  • the first condensing point P1 of the laser light L1 is moved along the scheduled cutting line 5 while maintaining the above. That is, when viewed from the thickness direction of the silicon substrate 10, the state of the laser beam L along the planned cutting line 5 is maintained while maintaining the state where the first condensing point P ⁇ b> 1 of the laser light L is located on the planned cutting line 5.
  • the first condensing point P1 is moved.
  • the first modified region 7a is formed inside the silicon substrate 10 along the planned cutting line 5 in a state of being located on the planned cutting line 5 when viewed from the thickness direction of the silicon substrate 10. .
  • the second modified region 7b is formed along each of the planned cutting lines 5 set in a lattice shape so as to pass between adjacent functional elements. More specifically, the laser beam L1 having a wavelength larger than 1064 nm is condensed on the silicon substrate 10 using the back surface 10b of the silicon substrate 10 as the laser beam incident surface, and the surface 10a of the silicon substrate 10 and the laser beam L1 are collected. While maintaining the distance with the 2nd condensing point P2 to the 2nd distance larger than the 1st distance, and offsetting the 2nd condensing point P2 of laser light L1, laser light along cutting scheduled line 5 is carried out.
  • the second modified region 7b is formed along the planned cutting line 5 (second step). That is, when viewed from the thickness direction of the silicon substrate 10, the second condensing point P ⁇ b> 2 of the laser beam L is maintained along the planned cutting line 5 while maintaining a state of being separated from the planned cutting line 5 by a predetermined distance (cutting). The second condensing point P2 of the laser light L is moved (parallel to the planned line 5). Thus, the second modified region 7b is located along the planned cutting line 5 (parallel to the planned cutting line 5) in a state of being separated from the planned cutting line 5 by a predetermined distance when viewed from the thickness direction of the silicon substrate 10. A) formed inside the silicon substrate 10;
  • the crack F extended in the thickness direction of the silicon substrate 10 from the first modified region 7a and the second modified region 7b reaches the surface 10a of the silicon substrate 10, and the functional element layer 15 is cut for each functional element. Is done.
  • the thickness of the silicon substrate 10 is 775 ⁇ m
  • the first modified region 7 a and the second modified region 7 b are formed in a region from the surface 10 a of the silicon substrate 10 to a depth of 160 ⁇ m.
  • the above first step and second step are performed by the laser processing apparatus 100 described above. That is, the support 107 supports the workpiece 1.
  • the laser light source 101 emits laser light L1 having a wavelength larger than 1064 nm.
  • a condensing lens (condensing optical system) 105 is a laser beam emitted from the laser light source 101 onto the workpiece 1 supported by the support 107 so that the back surface 10b of the silicon substrate 10 becomes a laser beam incident surface. L1 is condensed.
  • the stage control unit (control unit) 115 and the laser light source control unit (control unit) 102 operate the support base 107 and the laser light source 101, respectively, so that the first process and the second process described above are performed. Control.
  • the movement of the first condensing point P1 and the second condensing point P2 of the laser light L with respect to the scheduled cutting line 5 may be realized by the operation on the condensing lens 105 side, It may be realized by both operations on the optical lens 105 side.
  • the workpiece 1 is thinned to a predetermined thickness by polishing the back surface 10 b of the silicon substrate 10.
  • the crack F extended in the thickness direction of the silicon substrate 10 from the first modified region 7a and the second modified region 7b reaches the back surface 10b of the silicon substrate 10, and the workpiece 1 is cut for each functional element. Is done.
  • the silicon substrate 10 is thinned to a thickness of 200 ⁇ m.
  • the expansion film 23 is attached to the back surface 10 b of the silicon substrate 10 and the holding member 20.
  • the protective film 22 is removed.
  • the workpiece 1 cut for each functional element 15 a that is, the plurality of semiconductor chips 1 ⁇ / b> A are separated from each other.
  • the adhesive film 23 is reduced in adhesive force by irradiating the extended film 23 with ultraviolet rays, and each semiconductor chip 1A is picked up.
  • the silicon substrate 10 When the back surface 10b of the silicon substrate 10 is polished, as shown in FIGS. 25A and 25B, the silicon substrate is left so that the first modified region 7a and the second modified region 7b remain. 10 may be polished, and as shown in FIGS. 26 (a) and 26 (b), the silicon substrate 10 may have a first modified region 7a and no second modified region 7b. The back surface 10b of the silicon substrate 10 may be polished, and as shown in FIGS. 27A and 27B, the back surface of the silicon substrate 10 is not left so that the first modified region 7a and the second modified region 7b do not remain. 10b may be polished.
  • the laser light L1 having a wavelength larger than 1064 nm is used.
  • the first modified region 7a and the second modified region 7b are accompanied by the formation of the first modified region 7a and the second modified region 7b.
  • the crack F can be greatly extended in the thickness direction of the silicon substrate 10.
  • the second focusing point P2 of the laser beam L1 is offset. Therefore, it can suppress that the splash S arises in the surface 10a of the workpiece 1 on the opposite side to a laser beam incident surface. Therefore, according to the laser processing method and the laser processing apparatus 100 of the embodiment, the processing efficiency can be improved while suppressing the occurrence of the splash S.
  • the first modified region 7a and the second modified region 7b form silicon from the first modified region 7a and the second modified region 7b.
  • the crack F can be extended more in the thickness direction of the substrate 10.
  • the laser beam L1 having a wavelength of 1342 ⁇ m can extend the crack F more greatly.
  • the offset amount for offsetting the second condensing point P2 of the laser beam L1 when forming the second modified region 7b is set to 24 ⁇ m or less, the gap between the first modified region 7a and the second modified region 7b is set.
  • the crack F is securely connected, and the first modified region 7a and the second modified region 7b are cracked in the thickness direction of the silicon substrate 10 with the formation of the first modified region 7a and the second modified region 7b. F can be extended reliably.
  • the offset amount is 4 ⁇ m or more and 18 ⁇ m or less, the crack F is more reliably connected between the first modified region 7a and the second modified region 7b, and the first modified region 7a and the second modified region are connected.
  • the crack F can be more reliably extended from the region 7b in the thickness direction of the silicon substrate 10.
  • the offset amount is 6 ⁇ m or more and 16 ⁇ m or less, the suppression of the occurrence of the splash S and the connection and extension of the crack F can be realized in a well-balanced manner.
  • the thickness direction of the silicon substrate 10 and the extension of the planned cutting line 5 with respect to the planned cutting line 5 are extended.
  • the first condensing point P1 of the laser light L1 is moved along the planned cutting line 5 while maintaining the distance for offsetting the first condensing point P1 of the laser light L1 in the direction perpendicular to both directions.
  • the crack F extending from the first modified region 7 a to the surface 10 a side of the silicon substrate 10 can be aligned on the planned cutting line 5.
  • a laser is formed on one side in a direction perpendicular to both the thickness direction of the silicon substrate 10 and the extending direction of the planned cutting line 5 with respect to the planned cutting line 5.
  • the first condensing point P1 of the light L1 is offset and the second modified region 7b is formed, the thickness direction of the silicon substrate 10 and the extending direction of the planned cutting line 5 are changed with respect to the planned cutting line 5.
  • the second condensing point P2 of the laser light L1 may be offset to the other side in the direction perpendicular to both directions.
  • the first condensing point P1 of the laser light L is separated from the planned cutting line 5 to one side by a predetermined distance.
  • the first focused point P1 of the laser beam L is moved along the planned cutting line 5 (in parallel with the planned cutting line 5) while forming the second modified region 7b while maintaining the above-described state.
  • the second condensing point P ⁇ b> 2 of the laser beam L is maintained along the planned cutting line 5 while maintaining a state where it is separated from the planned cutting line 5 to the other side by a predetermined distance (You may move the 2nd condensing point P2 of the laser beam L (parallel to the cutting scheduled line 5).
  • the first modified region 7a is formed along the planned cutting line 5 (scheduled to be cut) in a state where it is separated from the planned cutting line 5 to one side by a predetermined distance when viewed from the thickness direction of the silicon substrate 10.
  • the second modified region 7b is formed in the silicon substrate 10 (in parallel with the line 5), and the second modified region 7b is separated from the planned cutting line 5 to the other side by a predetermined distance when viewed from the thickness direction of the silicon substrate 10. Thus, it is formed inside the silicon substrate 10 along the planned cutting line 5 (in parallel with the planned cutting line 5). In this case, the first modified region 7a and the second modified region 7b can be formed in a well-balanced manner on one side and the other side with respect to the planned cutting line 5.
  • the first modified region 7a forming step (first step) is performed on all the planned cutting lines 5 set in a lattice shape, and then the lattice shape is set.
  • the present invention is not limited to an example in which the formation process (second process) of the second modified region 7b is performed on all the planned cutting lines 5.
  • the step of forming the first modified region 7a (first step) and the step of forming the second modified region 7b (second step) may be performed as follows.
  • the formation process (first process) of the first modified region 7a is performed on the planned cutting lines 5 extending in the first direction among all the planned cutting lines 5 set in a lattice shape, and then Then, the process of forming the second modified region 7b (second process) is performed on the planned cutting line 5 extending in the first direction. Subsequently, the first modified region 7a is formed on the planned cutting line 5 extending in the second direction (the direction perpendicular to the first direction) among all the planned cutting lines 5 set in a lattice shape ( The first step) is performed, and then the second modified region 7b forming step (second step) is performed on the planned cutting line 5 extending in the second direction.
  • region 7a is implemented for every one planned cutting line 5 with respect to the multiple scheduled cutting line 5, and after that, the 2nd modified area 7b
  • the forming step (second step) may be performed. That is, the process of forming the first modified region 7a (first process) and the process of forming the second modified region 7b (second process) are performed on one cutting planned line 5, A step of forming the first modified region 7a (first step) and a step of forming the second modified region 7b (second step) may be performed on one line 5 to be cut.
  • the back surface 10b of the silicon substrate 10 may not be polished after the first modified region 7a forming step (first step) and the second modified region 7b forming step (second step).
  • first step first step
  • second step second step
  • the workpiece 1 can be turned into the planned cutting line 5 without polishing the back surface 10b of the silicon substrate 10. Can be cut along.
  • DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Processing target object, 5 ... Planned cutting line, 7a ... 1st modified region, 7b ... 2nd modified region, 10 ... Silicon substrate, 10a ... Front surface, 10b ... Back surface, 15a ... Functional element, 100 ... Laser processing Device: 101 ... Laser light source, 102 ... Laser light source control unit (control unit), 105 ... Condensing lens (condensing optical system), 107 ... Support base, 115 ... Stage control unit (control unit), L1 ... Laser light , P1... First focusing point, P2.

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Abstract

レーザ加工方法は、シリコン基板の裏面をレーザ光入射面として、１０６４ｎｍよりも大きい波長を有するレーザ光を加工対象物に集光させて、切断予定ラインに沿ってレーザ光の第１集光点を移動させることで、切断予定ラインに沿って第１改質領域を形成する第１工程と、第１工程の後に、シリコン基板の裏面をレーザ光入射面として、１０６４ｎｍよりも大きい波長を有するレーザ光を加工対象物に集光させて、レーザ光の第１集光点を合わせた位置に対してレーザ光の第２集光点をオフセットさせつつ、切断予定ラインに沿ってレーザ光の第２集光点を移動させることで、切断予定ラインに沿って第２改質領域を形成する第２工程と、を含む。

Description

レーザ加工方法及びレーザ加工装置
　本開示は、レーザ加工方法及びレーザ加工装置に関する。
　表面に複数の機能素子がマトリックス状に形成されたシリコン基板を含む加工対象物に、シリコン基板の裏面をレーザ光入射面としてレーザ光を照射することで、隣り合う機能素子の間を通るように格子状に設定された切断予定ラインに沿って、シリコン基板における表面近傍に改質領域を形成し、その後に、シリコン基板が所定の厚さとなるようにシリコン基板の裏面を研磨することで、加工対象物を機能素子ごとに切断するレーザ加工方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
国際公開第０３／０７７２９５号
　上述したようなレーザ加工方法では、１本の切断予定ラインに対するレーザ光のスキャン回数（すなわち、１本の切断予定ラインに対する改質領域の形成列数）を減少させることが、加工効率向上の観点から重要である。そこで、シリコンに対して透過率が高いレーザ光をシリコン基板に集光させることで、改質領域の形成に伴って改質領域からシリコン基板の厚さ方向に亀裂を大きく伸展させる場合がある。しかし、シリコンに対して透過率が高いレーザ光をシリコン基板に集光させると、レーザ光入射面とは反対側のシリコン基板の表面に損傷が生じ、機能素子の特性が劣化する場合がある。
　そこで、本開示の一形態は、レーザ光入射面とは反対側の加工対象物の表面に損傷が生じるのを抑制しつつ、加工効率を向上させることができるレーザ加工方法及びレーザ加工装置を提供することを目的とする。
　本開示の一形態に係るレーザ加工方法は、表面に複数の機能素子が形成されたシリコン基板を含む加工対象物に、シリコン基板の裏面をレーザ光入射面として、１０６４ｎｍよりも大きい波長を有するレーザ光を集光させて、シリコン基板の表面とレーザ光の第１集光点との距離を第１距離に維持しつつ、隣り合う機能素子の間を通るように設定された切断予定ラインに沿ってレーザ光の第１集光点を移動させることで、切断予定ラインに沿って第１改質領域を形成する第１工程と、第１工程の後に、加工対象物に、シリコン基板の裏面をレーザ光入射面として、１０６４ｎｍよりも大きい波長を有するレーザ光を集光させて、シリコン基板の表面とレーザ光の第２集光点との距離を第１距離よりも大きい第２距離に維持しつつ、且つ、レーザ光の第１集光点を合わせた位置に対して、シリコン基板の厚さ方向及び切断予定ラインの延在方向の両方向に垂直な方向にレーザ光の第２集光点をオフセットさせつつ、切断予定ラインに沿ってレーザ光の第２集光点を移動させることで、切断予定ラインに沿って第２改質領域を形成する第２工程と、を含む。
　このレーザ加工方法では、１０６４ｎｍよりも大きい波長を有するレーザ光を用いる。これにより、１０６４ｎｍ以下の波長を有するレーザ光を用いる場合に比べ、第１改質領域及び第２改質領域の形成に伴って第１改質領域及び第２改質領域からシリコン基板の厚さ方向に亀裂を大きく伸展させることができる。更に、第２工程では、レーザ光の第１集光点を合わせた位置に対して、シリコン基板の厚さ方向及び切断予定ラインの延在方向の両方向に垂直な方向にレーザ光の第２集光点をオフセットさせる。これにより、レーザ光入射面とは反対側の加工対象物の表面に損傷が生じるのを抑制することができる。よって、このレーザ加工方法によれば、レーザ光入射面とは反対側の加工対象物の表面に損傷が生じるのを抑制しつつ、加工効率を向上させることができる。
　本開示の一形態に係るレーザ加工方法では、レーザ光は、１０９９μｍ以上１３４２μｍ以下の波長を有してもよい。この場合、第１改質領域及び第２改質領域の形成に伴って第１改質領域及び第２改質領域からシリコン基板の厚さ方向に亀裂をより大きく伸展させることができる。
　本開示の一形態に係るレーザ加工方法では、レーザ光の第１集光点を合わせた位置に対して、シリコン基板の厚さ方向及び切断予定ラインの延在方向の両方向に垂直な方向にレーザ光の第２集光点をオフセットさせる距離は、２４μｍ以下であってもよい。この場合、第１改質領域と第２改質領域との間で亀裂を確実に繋げて、第１改質領域及び第２改質領域の形成に伴って第１改質領域及び第２改質領域からシリコン基板の厚さ方向に亀裂を確実に伸展させることができる。
　本開示の一形態に係るレーザ加工方法では、レーザ光の第１集光点を合わせた位置に対して、シリコン基板の厚さ方向及び切断予定ラインの延在方向の両方向に垂直な方向にレーザ光の第２集光点をオフセットさせる距離は、４μｍ以上１８μｍ以下であってもよい。この場合、第１改質領域と第２改質領域との間で亀裂をより確実に繋げて、第１改質領域及び第２改質領域の形成に伴って第１改質領域及び第２改質領域からシリコン基板の厚さ方向に亀裂をより確実に伸展させることができる。
　本開示の一形態に係るレーザ加工方法では、第１工程では、切断予定ラインに対して、シリコン基板の厚さ方向及び切断予定ラインの延在方向の両方向に垂直な方向にレーザ光の第１集光点をオフセットさせる距離を０に維持しつつ、切断予定ラインに沿ってレーザ光の第１集光点を移動させてもよい。この場合、第１改質領域からシリコン基板の表面側に伸展する亀裂を切断予定ライン上に合わせることができる。
　本開示の一形態に係るレーザ加工装置は、表面に複数の機能素子が形成されたシリコン基板を含む加工対象物を支持する支持台と、１０６４ｎｍよりも大きい波長を有するレーザ光を出射するレーザ光源と、シリコン基板の裏面がレーザ光入射面となるように支持台に支持された加工対象物に、レーザ光源から出射されたレーザ光を集光する集光光学系と、支持台、レーザ光源及び集光光学系の少なくとも１つの動作を制御する制御部と、を備え、制御部は、シリコン基板の表面とレーザ光の第１集光点との距離を第１距離に維持しつつ、隣り合う機能素子の間を通るように設定された切断予定ラインに沿ってレーザ光の第１集光点を移動させ、その後に、シリコン基板の表面とレーザ光の第２集光点との距離を第１距離よりも大きい第２距離に維持しつつ、且つ、レーザ光の第１集光点を合わせた位置に対して、シリコン基板の厚さ方向及び切断予定ラインの延在方向の両方向に垂直な方向にレーザ光の第２集光点をオフセットさせつつ、切断予定ラインに沿ってレーザ光の第２集光点を移動させる。
　このレーザ加工装置によれば、上述したレーザ加工方法と同様の理由により、レーザ光入射面とは反対側の加工対象物の表面に損傷が生じるのを抑制しつつ、加工効率を向上させることができる。
　本開示の一形態によれば、レーザ光入射面とは反対側の加工対象物の表面に損傷が生じるのを抑制しつつ、加工効率を向上させることができるレーザ加工方法及びレーザ加工装置を提供することが可能となる。
図１は、改質領域の形成に用いられるレーザ加工装置の概略構成図である。 図２は、改質領域の形成の対象となる加工対象物の平面図である。 図３は、図２の加工対象物のIII－III線に沿っての断面図である。 図４は、レーザ加工後の加工対象物の平面図である。 図５は、図４の加工対象物のV－V線に沿っての断面図である。 図６は、図４の加工対象物のVI－VI線に沿っての断面図である。 図７の（ａ）は、レーザ加工中の加工対象物の切断予定ラインに沿っての断面図である。図７の（ｂ）は、切断後の加工対象物の平面図である。 図８の（ａ）は、レーザ加工中の加工対象物の切断予定ラインに沿っての断面図である。図８の（ｂ）は、切断後の加工対象物の平面図である。 図９の（ａ）は、レーザ加工中の加工対象物の切断予定ラインに沿っての断面図である。図９の（ｂ）は、切断後の加工対象物の平面図である。 図１０の（ａ）は、レーザ加工中の加工対象物の切断予定ラインに沿っての断面図である。図１０の（ｂ）は、切断後の加工対象物の平面図である。 図１１の（ａ）は、切断後のシリコン基板の切断予定ラインに平行な面の写真を示す図である。図１１の（ｂ）は、切断後のシリコン基板の表面側の写真を示す図である。 図１２の（ａ）は、第１改質領域及び第２改質領域形成後のシリコン基板の切断予定ラインに平行な面の写真を示す図である。図１２の（ｂ）は、第１改質領域及び第２改質領域形成後のシリコン基板の切断予定ラインに垂直な面の写真を示す図である。 図１３の（ａ）は、第１改質領域及び第２改質領域形成後のシリコン基板の切断予定ラインに平行な面の写真を示す図である。図１３の（ｂ）は、第１改質領域及び第２改質領域形成後のシリコン基板の切断予定ラインに垂直な面の写真を示す図である。 図１４は、オフセット量と亀裂の長さとの関係を示すグラフである。 図１５は、オフセット量とスプラッシュの個数との関係を示すグラフである。 図１６の（ａ）は、切断後のシリコン基板の切断予定ラインに平行な面の写真を示す図である。図１６の（ｂ）は、切断後のシリコン基板の表面側の写真を示す図である。 図１７の（ａ）は、オフセット量２μｍの場合における切断後のシリコン基板の表面側の写真を示す図である。図１７の（ｂ）は、オフセット量４μｍの場合における切断後のシリコン基板の表面側の写真を示す図である。図１７の（ｃ）は、オフセット量６μｍの場合における切断後のシリコン基板の表面側の写真を示す図である。 図１８の（ａ）は、オフセット量が小さい場合におけるシリコン基板の切断予定ラインに垂直な面を示す図である。図１８の（ｂ）は、オフセット量が大きい場合におけるシリコン基板の切断予定ラインに垂直な面を示す図である。 図１９は、実施形態のレーザ加工方法を用いた半導体チップの製造方法を説明するための断面図である。 図２０は、実施形態のレーザ加工方法を用いた半導体チップの製造方法を説明するための断面図である。 図２１は、実施形態のレーザ加工方法を用いた半導体チップの製造方法を説明するための断面図である。 図２２は、実施形態のレーザ加工方法を用いた半導体チップの製造方法を説明するための断面図である。 図２３は、実施形態のレーザ加工方法を用いた半導体チップの製造方法を説明するための断面図である。 図２４は、実施形態のレーザ加工方法を用いた半導体チップの製造方法を説明するための断面図である。 図２５の（ａ）研磨前の加工対象物の切断予定ラインに沿っての断面図である。図２５の（ｂ）研磨後の加工対象物の切断予定ラインに沿っての断面図である。 図２６の（ａ）研磨前の加工対象物の切断予定ラインに沿っての断面図である。図２６の（ｂ）研磨後の加工対象物の切断予定ラインに沿っての断面図である。 図２７の（ａ）研磨前の加工対象物の切断予定ラインに沿っての断面図である。図２７の（ｂ）研磨後の加工対象物の切断予定ラインに沿っての断面図である。
　以下、本開示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。
　実施形態に係るレーザ加工方法及びレーザ加工装置では、加工対象物にレーザ光を集光することにより、切断予定ラインに沿って加工対象物に改質領域を形成する。そこで、まず、改質領域の形成について、図１～図６を参照して説明する。
　図１に示されるように、レーザ加工装置１００は、レーザ光Ｌをパルス発振するレーザ光源１０１と、レーザ光Ｌの光軸（光路）の向きを９０°変えるように配置されたダイクロイックミラー１０３と、レーザ光Ｌを集光するための集光用レンズ１０５と、を備えている。また、レーザ加工装置１００は、集光用レンズ１０５で集光されたレーザ光Ｌが照射される加工対象物１を支持するための支持台１０７と、支持台１０７を移動させるためのステージ１１１と、レーザ光Ｌの出力やパルス幅、パルス波形等を調節するためにレーザ光源１０１を制御するレーザ光源制御部１０２と、ステージ１１１の移動を制御するステージ制御部１１５と、を備えている。
　レーザ加工装置１００においては、レーザ光源１０１から出射されたレーザ光Ｌは、ダイクロイックミラー１０３によってその光軸の向きを９０°変えられ、支持台１０７上に載置された加工対象物１の内部に集光用レンズ１０５によって集光される。これと共に、ステージ１１１が移動させられ、加工対象物１がレーザ光Ｌに対して切断予定ライン５に沿って相対移動させられる。これにより、切断予定ライン５に沿った改質領域が加工対象物１に形成される。なお、ここでは、レーザ光Ｌを相対的に移動させるためにステージ１１１を移動させたが、集光用レンズ１０５を移動させてもよいし、或いはこれらの両方を移動させてもよい。
　加工対象物１としては、半導体材料で形成された半導体基板や圧電材料で形成された圧電基板等を含む板状の部材（例えば、基板、ウェハ等）が用いられる。図２に示されるように、加工対象物１には、加工対象物１を切断するための切断予定ライン５が設定されている。切断予定ライン５は、直線状に延びた仮想線である。加工対象物１の内部に改質領域を形成する場合、図３に示されるように、加工対象物１の内部に集光点（集光位置）Ｐを合わせた状態で、レーザ光Ｌを切断予定ライン５に沿って（すなわち、図２の矢印Ａ方向に）相対的に移動させる。これにより、図４、図５及び図６に示されるように、改質領域７が切断予定ライン５に沿って加工対象物１に形成され、切断予定ライン５に沿って形成された改質領域７が切断起点領域８となる。
　集光点Ｐとは、レーザ光Ｌが集光する箇所のことである。切断予定ライン５は、直線状に限らず曲線状であってもよいし、これらが組み合わされた３次元状であってもよいし、座標指定されたものであってもよい。切断予定ライン５は、仮想線に限らず加工対象物１の表面３に実際に引かれた線であってもよい。改質領域７は、連続的に形成される場合もあるし、断続的に形成される場合もある。改質領域７は列状でも点状でもよく、要は、改質領域７は少なくとも加工対象物１の内部に形成されていればよい。また、改質領域７を起点に亀裂が形成される場合があり、亀裂及び改質領域７は、加工対象物１の外表面（表面３、裏面、若しくは外周面）に露出していてもよい。改質領域７を形成する際のレーザ光入射面は、加工対象物１の表面３に限定されるものではなく、加工対象物１の裏面であってもよい。
　ちなみに、加工対象物１の内部に改質領域７を形成する場合には、レーザ光Ｌは、加工対象物１を透過すると共に、加工対象物１の内部に位置する集光点Ｐ近傍にて特に吸収される。これにより、加工対象物１に改質領域７が形成される（すなわち、内部吸収型レーザ加工）。この場合、加工対象物１の表面３ではレーザ光Ｌが殆ど吸収されないので、加工対象物１の表面３が溶融することはない。一方、加工対象物１の表面３に改質領域７を形成する場合には、レーザ光Ｌは、表面３に位置する集光点Ｐ近傍にて特に吸収され、表面３から溶融され除去されて、穴や溝等の除去部が形成される（表面吸収型レーザ加工）。
　改質領域７は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域をいう。改質領域７としては、例えば、溶融処理領域（一旦溶融後再固化した領域、溶融状態中の領域及び溶融から再固化する状態中の領域のうち少なくとも何れか一つを意味する）、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等があり、これらが混在した領域もある。更に、改質領域７としては、加工対象物１の材料において改質領域７の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域や、格子欠陥が形成された領域がある。加工対象物１の材料が単結晶シリコンである場合、改質領域７は、高転位密度領域ともいえる。
　溶融処理領域、屈折率変化領域、改質領域７の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域、及び、格子欠陥が形成された領域は、更に、それら領域の内部や改質領域７と非改質領域との界面に亀裂（割れ、マイクロクラック）を内包している場合がある。内包される亀裂は、改質領域７の全面に渡る場合や一部分のみや複数部分に形成される場合がある。加工対象物１は、結晶構造を有する結晶材料からなる基板を含む。例えば加工対象物１は、窒化ガリウム（ＧａＮ）、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ＬｉＴａＯ３、及び、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）の少なくとも何れかで形成された基板を含む。換言すると、加工対象物１は、例えば、窒化ガリウム基板、シリコン基板、ＳｉＣ基板、ＬｉＴａＯ３基板、又はサファイア基板を含む。結晶材料は、異方性結晶及び等方性結晶の何れであってもよい。また、加工対象物１は、非結晶構造（非晶質構造）を有する非結晶材料からなる基板を含んでいてもよく、例えばガラス基板を含んでいてもよい。
　実施形態では、切断予定ライン５に沿って改質スポット（加工痕）を複数形成することにより、改質領域７を形成することができる。この場合、複数の改質スポットが集まることによって改質領域７となる。改質スポットとは、パルスレーザ光の１パルスのショット（つまり１パルスのレーザ照射：レーザショット）で形成される改質部分である。改質スポットとしては、クラックスポット、溶融処理スポット若しくは屈折率変化スポット、又はこれらの少なくとも１つが混在するもの等が挙げられる。改質スポットについては、要求される切断精度、要求される切断面の平坦性、加工対象物１の厚さ、種類、結晶方位等を考慮して、その大きさや発生する亀裂の長さを適宜制御することができる。また、実施形態では、切断予定ライン５に沿って、改質スポットを改質領域７として形成することができる。
　次に、スプラッシュに関する検証結果について説明する。なお、「シリコン基板を含む加工対象物を対象として、上述したようなレーザ加工を実施した場合に、レーザ光入射面とは反対側の加工対象物の表面に生じる損傷」を「スプラッシュ」と称する。
　図７～図１０に示されるように、シリコン基板１０の表面１０ａに金属膜１１が形成されたものを加工対象物として準備した。金属膜１１は、シリコン基板１０の表面１０ａに下地として厚さ２０μｍのＣｒ膜が形成され、そのＣｒ膜上に厚さ５０μｍのＡｕ膜が形成されることで、構成されている。
　図７の（ａ）に示されるように、シリコン基板１０の裏面１０ｂをレーザ光入射面として、１０６４ｎｍの波長を有するレーザ光Ｌ０をシリコン基板１０の内部に集光させて、切断予定ライン５に沿ってレーザ光Ｌ０の集光点Ｐを移動させることで、切断予定ライン５に沿ってシリコン基板１０の内部に改質領域７を形成した。このとき、改質領域７の形成に伴って改質領域７からシリコン基板１０の厚さ方向に伸展する亀裂Ｆ（すなわち、シリコン基板１０に外力を作用させなくても、改質領域７の形成に伴って生じる亀裂Ｆ）がシリコン基板１０の表面１０ａに到達するように、レーザ光Ｌ０の照射条件を調整した。この場合には、図７の（ｂ）に示されるように、金属膜１１にスプラッシュが生じなかった。
　図８の（ａ）に示されるように、シリコン基板１０の裏面１０ｂをレーザ光入射面として、１３４２ｎｍの波長を有するレーザ光Ｌ１をシリコン基板１０の内部に集光させて、切断予定ライン５に沿ってレーザ光Ｌ１の集光点Ｐを移動させることで、切断予定ライン５に沿ってシリコン基板１０の内部に改質領域７を形成した。このとき、改質領域７から伸展する亀裂Ｆがシリコン基板１０の表面１０ａに到達するように、レーザ光Ｌ１の照射条件を調整した。具体的には、波長が異なることを除いて、レーザ光Ｌ１の照射条件を、上述したレーザ光Ｌ０の照射条件と同一とした。この場合には、図８の（ｂ）に示されるように、金属膜１１にスプラッシュＳが生じた。
　図９の（ａ）に示されるように、シリコン基板１０の裏面１０ｂをレーザ光入射面として、１３４２ｎｍの波長を有するレーザ光Ｌ１をシリコン基板１０の内部に集光させて、切断予定ライン５に沿ってレーザ光Ｌ１の集光点Ｐを移動させることで、切断予定ライン５に沿ってシリコン基板１０の内部に改質領域７を形成した。このとき、改質領域７から伸展する亀裂Ｆがシリコン基板１０の表面１０ａに到達せず、シリコン基板１０の内部に収まるように、レーザ光Ｌ１の照射条件を調整した。具体的には、図８の（ａ）及び（ｂ）の場合よりもレーザ光Ｌ１のパルスエネルギーを小さくした。この場合には、図９の（ｂ）に示されるように、金属膜１１にスプラッシュが生じなかった。
　図１０の（ａ）に示されるように、シリコン基板１０の裏面１０ｂをレーザ光入射面として、１３４２ｎｍの波長を有するレーザ光Ｌ１をシリコン基板１０の内部に集光させて、切断予定ライン５に沿ってレーザ光Ｌ１の集光点Ｐを移動させることで、切断予定ライン５に沿ってシリコン基板１０の内部に第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂを形成した。このとき、第１改質領域７ａを形成しただけでは亀裂Ｆがシリコン基板１０の表面１０ａに到達せず、第１改質領域７ａに対してシリコン基板１０の裏面１０ｂ側に第２改質領域７ｂを形成したときに亀裂Ｆがシリコン基板１０の表面１０ａに到達するように、レーザ光Ｌ１の照射条件を調整した。この場合には、図１０の（ｂ）に示されるように、金属膜１１にスプラッシュＳが生じた。
　図１１の（ａ）及び（ｂ）は、図１０の（ａ）及び（ｂ）の場合の条件でシリコン基板１０の内部に第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂを形成したときのシリコン基板１０の写真を示す図である。より具体的には、図１１の（ａ）は、切断後のシリコン基板１０の切断予定ラインに平行な面の写真を示す図であり、図１１の（ｂ）は、切断後のシリコン基板１０の表面１０ａ側（金属膜１１）の写真を示す図である。図１１の（ｂ）を参照すると、金属膜１１において一点鎖線で囲まれた領域に、黒っぽい部分が存在することを確認することができる。これが、問題となるスプラッシュＳである。
　１３４２ｎｍのように１０６４ｎｍよりも大きい波長を有するレーザ光Ｌ１を用いると、１０６４ｎｍ以下の波長を有するレーザ光Ｌ０を用いる場合に比べ、改質領域７からシリコン基板１０の厚さ方向に亀裂Ｆを大きく伸展させることができる。また、１３４２ｎｍのように１０６４ｎｍよりも大きい波長を有するレーザ光Ｌ１を用いると、１０６４ｎｍ以下の波長を有するレーザ光Ｌ０を用いる場合に比べ、シリコン基板１０のレーザ光入射面から深い位置に改質領域７を形成することができる。これらは、１０６４ｎｍよりも大きい波長を有するレーザ光Ｌ１のほうが、１０６４ｎｍ以下の波長を有するレーザ光Ｌ０よりも、シリコンに対して透過率が高いことに起因する。したがって、１本の切断予定ライン５に対するレーザ光Ｌのスキャン回数（すなわち、１本の切断予定ライン５に対する改質領域７の形成列数）を減少させて、加工効率を向上させる観点からは、１０６４ｎｍよりも大きい波長を有するレーザ光Ｌ１を用いてもよい。
　しかし、上述した図８の（ａ）及び（ｂ）並びに図１０の（ａ）及び（ｂ）の場合のように、１０６４ｎｍよりも大きい波長を有するレーザ光Ｌ１を用いて亀裂Ｆをシリコン基板１０の表面１０ａに到達させようとすると、金属膜１１にスプラッシュＳが生じてしまう。レーザ光入射面とは反対側のシリコン基板１０の表面１０ａに機能素子（例えば、結晶成長により形成された半導体動作層、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、或いは回路として形成された回路素子等）が形成されている場合にスプラッシュＳが生じると、機能素子の特性が劣化するおそれがある。
　したがって、１０６４ｎｍよりも大きい波長を有するレーザ光Ｌ１を用いて亀裂Ｆをシリコン基板１０の表面１０ａに到達させる場合に、スプラッシュＳの発生を抑制することができれば、技術的に大きな意義がある。
　本発明者らは、シリコン基板１０の表面１０ａにスプラッシュＳが生じるのは、１０６４ｎｍよりも大きい波長を有するレーザ光Ｌ１を用いると、形成済みの改質領域７から大きく伸展した亀裂Ｆにレーザ光Ｌ１を集光させることになり、抜け光（レーザ光Ｌ１のうち改質領域７の形成に寄与せずにシリコン基板１０の表面１０ａ側に抜ける光）の影響が大きくなることに起因すると考えた。その知見から、本発明者らは、図１０の（ａ）及び（ｂ）の場合において第２改質領域７ｂを形成する際に、レーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせれば、スプラッシュＳの発生の原因となる抜け光の影響を小さくすることができると考え、以下の検証を行った。なお、第２改質領域７ｂを形成する際に、「第１改質領域７ａを形成する際にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐを合わせた位置に対して、シリコン基板１０の厚さ方向及び切断予定ライン５の延在方向の両方向に垂直な方向（図１０の（ａ）におけるシリコン基板１０の断面に垂直な方向）にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせる」ことを単に「レーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせる」といい、「レーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせる距離」を「オフセット量」という。
　まず、第１改質領域７ａからシリコン基板１０の表面１０ａ側に伸展する亀裂Ｆの方向について検証した。図１２の（ａ）及び（ｂ）は、第２改質領域７ｂを形成する際にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせなかった場合のシリコン基板１０の写真を示す図である。より具体的には、図１２の（ａ）は、第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂ形成後のシリコン基板１０の切断予定ラインに平行な面の写真を示す図であり、図１２の（ｂ）は、第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂ形成後のシリコン基板１０の切断予定ラインに垂直な面の写真を示す図である。図１２の（ｂ）を参照すると、第２改質領域７ｂを形成する際にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせなかった場合には、第１改質領域７ａからシリコン基板１０の表面１０ａ側に真っ直ぐに（シリコン基板１０の厚さ方向に沿って）亀裂Ｆが伸展することを確認することができる。
　図１３の（ａ）及び（ｂ）は、第２改質領域７ｂを形成する際にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせた場合（オフセット量８μｍの場合）のシリコン基板１０の写真を示す図である。より具体的には、図１３の（ａ）は、第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂ形成後のシリコン基板１０の切断予定ラインに平行な面の写真を示す図であり、図１３の（ｂ）は、第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂ形成後のシリコン基板１０の切断予定ラインに垂直な面の写真を示す図である。図１３の（ｂ）を参照すると、第２改質領域７ｂを形成する際にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせた場合にも、第１改質領域７ａからシリコン基板１０の表面１０ａ側に真っ直ぐに（シリコン基板１０の厚さ方向に沿って）亀裂Ｆが伸展することを確認することができる。
　続いて、第１改質領域７ａからシリコン基板１０の表面１０ａ側に伸展する亀裂Ｆの長さについて検証した。図１４は、オフセット量と亀裂Ｆの長さとの関係を示すグラフである。亀裂Ｆの長さは、第１改質領域７ａからシリコン基板１０の表面１０ａ側に伸展した亀裂Ｆの長さである。図１４を参照すると、第２改質領域７ｂを形成する際にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせても、オフセットさせなくても（オフセット量０μｍの場合でも）、第１改質領域７ａからシリコン基板１０の表面１０ａ側に伸展する亀裂Ｆの長さは変わらないことを確認することができる。
　続いて、スプラッシュＳの発生量について検証した。図１５は、オフセット量とスプラッシュＳの個数との関係を示すグラフである。スプラッシュＳの個数は、切断予定ライン５から両側に２０μｍ以上離れた領域において生じたスプラッシュＳの個数（切断予定ライン５の長さ１５ｍｍ当たりの個数）である。図１５を参照すると、第２改質領域７ｂを形成する際にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせると、オフセットさせない場合（オフセット量０μｍの場合）に比べ、スプラッシュＳの個数が減少することを確認することができる。なお、切断予定ライン５から両側に２０μｍ以上離れた領域において生じたスプラッシュＳの個数をカウントしたのは、特にそのようなスプラッシュＳが、シリコン基板１０の表面１０ａに形成された機能素子の特性を劣化させる問題を引き起こすからである。切断予定ライン５の両側２０μｍ以内の領域には、ダイシングストリート（隣り合う機能素子の間の領域）が設けられることが多いため、当該領域に生じるスプラッシュＳが機能素子の特性を劣化させる問題を引き起こす可能性は低い。
　図１２の（ａ）及び（ｂ）、図１３の（ａ）及び（ｂ）、図１４並びに図１５の検証結果から、第２改質領域７ｂを形成する際にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせても、第１改質領域７ａからシリコン基板１０の表面１０ａ側に真っ直ぐに（シリコン基板１０の厚さ方向に沿って）亀裂Ｆが伸展し、また、第１改質領域７ａからシリコン基板１０の表面１０ａ側に伸展する亀裂Ｆの長さが変わらないことが分かった。その一方で、第２改質領域７ｂを形成する際にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせると、スプラッシュＳの個数が減少することが分かった。なお、図１２の（ａ）及び（ｂ）、図１３の（ａ）及び（ｂ）、図１４並びに図１５の検証において、オフセット量以外のレーザ光の照射条件は同一である。
　スプラッシュＳの個数が減少することについての本発明者らの考察は、以下のとおりである。図１６の（ａ）及び（ｂ）は、第２改質領域７ｂを形成する際にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせた場合のシリコン基板１０の写真を示す図である。より具体的には、図１６の（ａ）は、切断後のシリコン基板１０の切断予定ライン５に平行な面の写真を示す図であり、図１６の（ｂ）は、切断後のシリコン基板１０の表面１０ａ側（金属膜１１）の写真を示す図である。図１６の（ａ）を参照すると、第２改質領域７ｂを形成する際にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせたことで、形成済みの第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂから伸展した亀裂Ｆにレーザ光Ｌ１が集光されることが抑制されて、第２改質領域７ｂが大きく形成されていることを確認することができる。つまり、第２改質領域７ｂの形成に寄与するレーザ光Ｌ１の割合が増加し、抜け光の割合が減少したと考えられる。図１６の（ｂ）を参照すると、スプラッシュＳが生じていないことを確認することができる。
　その一方で、第２改質領域７ｂを形成する際にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせなかった場合のシリコン基板１０の写真を示す図１１の（ａ）を参照すると、第２改質領域７ｂが小さく形成されていることを確認することができる。これは、形成済みの第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂから伸展した亀裂Ｆにレーザ光Ｌ１が集光されて、抜け光が多くなっていることに起因すると考えられる。なお、図１１の（ａ）及び（ｂ）並びに図１６の（ａ）及び（ｂ）の検証において、オフセット量以外のレーザ光の照射条件は同一である。
　図１７の（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は、切断後のシリコン基板１０の表面１０ａ側（金属膜１１）の写真を示す図である。より具体的には、図１７の（ａ）は、オフセット量２μｍの場合であり、図１７の（ｂ）は、オフセット量４μｍの場合であり、図１７の（ｃ）は、オフセット量６μｍの場合である。各場合において、オフセット量以外のレーザ光の照射条件は同一である。図１７の（ａ）及び（ｂ）を参照すると、第２改質領域７ｂを形成する際にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせた側とは反対側にスプラッシュＳが生じていること、及び、オフセット量を大きくするほどスプラッシュＳが切断予定ライン５から離れていることを確認することができる。また、図１７の（ａ），（ｂ）及び（ｃ）を参照すると、オフセット量を大きくするほどスプラッシュＳの発生領域が減少していることを確認することができる。なお、図１７の（ａ）及び（ｂ）の場合でも、第２改質領域７ｂを形成する際にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせなかった場合に比べれば、スプラッシュＳの発生領域は減少している。
　図１７の（ａ），（ｂ）及び（ｃ）の結果が得られた理由は、次のように考えられる。図１８の（ａ）は、オフセット量が小さい場合におけるシリコン基板１０の切断予定ライン５に垂直な面を示す図であり、図１８の（ｂ）は、オフセット量が大きい場合におけるシリコン基板１０の切断予定ライン５に垂直な面を示す図である。なお、「第１改質領域７ａを形成する際のレーザ光Ｌ１の集光点Ｐ」を「第１集光点Ｐ１といい、「第２改質領域７ｂを形成する際のレーザ光Ｌ１の集光点Ｐ」を「第２集光点Ｐ２」という。
　図１８の（ａ）に示されるように、オフセット量が小さい場合には、形成済みの第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂから伸展した亀裂Ｆのうち、レーザ光Ｌ１の第２集光点Ｐ２が合わせられる部分Ｆ１が、シリコン基板１０の厚さ方向Ｄに対して小さい角度で傾斜している。そのため、当該部分Ｆ１に対するレーザ光Ｌ１の入射角θが大きくなる。したがって、レーザ光Ｌ１のうち第２改質領域７ｂの形成に寄与しなかった抜け光Ｌ２は、シリコン基板１０の厚さ方向Ｄに対して小さい角度で、レーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせた側とは反対側に進行する。これにより、シリコン基板１０の表面１０ａに到達する抜け光Ｌ２の光路長が短くなり、シリコン基板１０内での抜け光Ｌ２の吸収量及び散乱度合いが小さくなる。なお、「小さい」、「大きい」、「短い」等は、図１８の（ｂ）の場合との比較で用いている。
　その一方で、図１８の（ｂ）に示されるように、オフセット量が大きい場合には、形成済みの第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂから伸展した亀裂Ｆのうち、レーザ光Ｌ１の第２集光点Ｐ２が合わせられる部分Ｆ１が、シリコン基板１０の厚さ方向Ｄに対して大きい角度で傾斜している。そのため、当該部分Ｆ１に対するレーザ光Ｌ１の入射角θが小さくなる。したがって、レーザ光Ｌ１のうち第２改質領域７ｂの形成に寄与しなかった抜け光Ｌ２は、シリコン基板１０の厚さ方向Ｄに対して大きい角度で、レーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせた側とは反対側に進行する。これにより、シリコン基板１０の表面１０ａに到達する抜け光Ｌ２の光路長が長くなり、シリコン基板１０内での抜け光Ｌ２の吸収量及び散乱度合いが大きくなる。なお、「大きい」、「小さい」、「長い」等は、図１８の（ａ）の場合との比較で用いている。
　以上の図１８の（ａ）及び（ｂ）の考察から、第２改質領域７ｂを形成する際にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせた側とは反対側にスプラッシュＳが生じ、オフセット量を大きくするほどスプラッシュＳが切断予定ライン５から離れ、オフセット量を大きくするほどスプラッシュＳの発生領域が減少すると考えられる。
　次に、実施形態のレーザ加工方法を用いた半導体チップの製造方法について説明する。まず、図１９に示されるように、表面１０ａに機能素子層１５が形成されたシリコン基板１０を含む加工対象物１を準備し、リング状の保持部材２０に保持された保護フィルム２２に加工対象物１の機能素子層１５側を貼り付ける。機能素子層１５は、マトリックス状に配置された複数の機能素子を含んでいる。
　続いて、隣り合う機能素子の間を通るように格子状に設定された切断予定ライン５のそれぞれに沿って、第１改質領域７ａを形成する。より具体的には、シリコン基板１０の裏面１０ｂをレーザ光入射面として、１０６４ｎｍよりも大きい波長を有するレーザ光Ｌ１をシリコン基板１０に集光させて、シリコン基板１０の表面１０ａとレーザ光Ｌの第１集光点Ｐ１との距離を第１距離に維持しつつ、切断予定ライン５に沿ってレーザ光Ｌ１の第１集光点Ｐ１を移動させることで、切断予定ライン５に沿って第１改質領域７ａを形成する（第１工程）。このとき、切断予定ライン５に対して、シリコン基板１０の厚さ方向及び切断予定ライン５の延在方向の両方向に垂直な方向にレーザ光Ｌ１の第１集光点Ｐ１をオフセットさせる距離を０に維持しつつ、切断予定ライン５に沿ってレーザ光Ｌ１の第１集光点Ｐ１を移動させる。つまり、シリコン基板１０の厚さ方向から見た場合にレーザ光Ｌの第１集光点Ｐ１が切断予定ライン５上に位置した状態を維持しつつ、切断予定ライン５に沿ってレーザ光Ｌの第１集光点Ｐ１を移動させる。これにより、第１改質領域７ａは、シリコン基板１０の厚さ方向から見た場合に切断予定ライン５上に位置した状態で、切断予定ライン５に沿ってシリコン基板１０の内部に形成される。
　続いて、隣り合う機能素子の間を通るように格子状に設定された切断予定ライン５のそれぞれに沿って、第２改質領域７ｂを形成する。より具体的には、シリコン基板１０の裏面１０ｂをレーザ光入射面として、１０６４ｎｍよりも大きい波長を有するレーザ光Ｌ１をシリコン基板１０に集光させて、シリコン基板１０の表面１０ａとレーザ光Ｌ１の第２集光点Ｐ２との距離を第１距離よりも大きい第２距離に維持しつつ、且つ、レーザ光Ｌ１の第２集光点Ｐ２をオフセットさせつつ、切断予定ライン５に沿ってレーザ光Ｌ１の第２集光点Ｐ２を移動させることで、切断予定ライン５に沿って第２改質領域７ｂを形成する（第２工程）。つまり、シリコン基板１０の厚さ方向から見た場合にレーザ光Ｌの第２集光点Ｐ２が切断予定ライン５から所定距離だけ離れた状態を維持しつつ、切断予定ライン５に沿って（切断予定ライン５に平行に）レーザ光Ｌの第２集光点Ｐ２を移動させる。これにより、第２改質領域７ｂは、シリコン基板１０の厚さ方向から見た場合に切断予定ライン５から所定距離だけ離れた状態で、切断予定ライン５に沿って（切断予定ライン５に平行に）シリコン基板１０の内部に形成される。
　これにより、第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂからシリコン基板１０の厚さ方向に伸展した亀裂Ｆがシリコン基板１０の表面１０ａに到達し、機能素子層１５が機能素子ごとに切断される。なお、一例として、シリコン基板１０の厚さは、７７５μｍであり、第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂは、シリコン基板１０の表面１０ａから深さ１６０μｍまでの領域に形成される。
　以上の第１工程及び第２工程は、上述したレーザ加工装置１００によって実施される。すなわち、支持台１０７が加工対象物１を支持する。レーザ光源１０１が、１０６４ｎｍよりも大きい波長を有するレーザ光Ｌ１を出射する。集光用レンズ（集光光学系）１０５が、シリコン基板１０の裏面１０ｂがレーザ光入射面となるように支持台１０７に支持された加工対象物１に、レーザ光源１０１から出射されたレーザ光Ｌ１を集光する。そして、ステージ制御部（制御部）１１５及びレーザ光源制御部（制御部）１０２が、上述した第１工程及び第２工程が実施されるように、それぞれ、支持台１０７及びレーザ光源１０１の動作を制御する。なお、切断予定ライン５に対するレーザ光Ｌの第１集光点Ｐ１及び第２集光点Ｐ２の移動は、集光用レンズ１０５側の動作によって実現されてもよいし、支持台１０７側及び集光用レンズ１０５側の両方の動作によって実現されてもよい。
　続いて、図２０に示されるように、シリコン基板１０の裏面１０ｂを研磨することにより、加工対象物１を所定の厚さに薄型化する。これにより、第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂからシリコン基板１０の厚さ方向に伸展した亀裂Ｆがシリコン基板１０の裏面１０ｂに到達し、加工対象物１が機能素子ごとに切断される。なお、一例として、シリコン基板１０は、厚さ２００μｍに薄型化される。
　続いて、図２１に示されるように、拡張フィルム２３をシリコン基板１０の裏面１０ｂ及び保持部材２０に貼り付ける。続いて、図２２に示されるように、保護フィルム２２を除去する。続いて、図２３に示されるように、拡張フィルム２３に押圧部材２４を押し当てることで、機能素子１５ａごとに切断された加工対象物１、すなわち、複数の半導体チップ１Ａを互いに離間させる。続いて、図２４に示されるように、拡張フィルム２３に紫外線を照射することで拡張フィルム２３の粘着力を低下させ、各半導体チップ１Ａをピックアップする。
　なお、シリコン基板１０の裏面１０ｂを研磨する際には、図２５の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂが残るようにシリコン基板１０の裏面１０ｂを研磨してもよいし、図２６の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、第１改質領域７ａが残り第２改質領域７ｂが残らないようにシリコン基板１０の裏面１０ｂを研磨してもよいし、図２７の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂが残らないようにシリコン基板１０の裏面１０ｂを研磨してもよい。
　以上説明したように、実施形態のレーザ加工方法及びレーザ加工装置１００では、１０６４ｎｍよりも大きい波長を有するレーザ光Ｌ１を用いる。これにより、１０６４ｎｍ以下の波長を有するレーザ光Ｌ０を用いる場合に比べ、第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂの形成に伴って第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂからシリコン基板１０の厚さ方向に亀裂Ｆを大きく伸展させることができる。更に、第２改質領域７ｂを形成する際にはレーザ光Ｌ１の第２集光点Ｐ２をオフセットさせる。これにより、レーザ光入射面とは反対側の加工対象物１の表面１０ａにスプラッシュＳが生じるのを抑制することができる。よって、実施形態のレーザ加工方法及びレーザ加工装置１００によれば、スプラッシュＳが生じるのを抑制しつつ、加工効率を向上させることができる。
　なお、１０９９μｍ以上１３４２μｍ以下の波長を有するレーザ光Ｌ１を用いると、第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂの形成に伴って第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂからシリコン基板１０の厚さ方向に亀裂Ｆをより大きく伸展させることができる。特に１３４２μｍの波長を有するレーザ光Ｌ１は、当該亀裂Ｆをより大きく伸展させることができる。
　また、第２改質領域７ｂを形成する際にレーザ光Ｌ１の第２集光点Ｐ２をオフセットさせるオフセット量を２４μｍ以下にすると、第１改質領域７ａと第２改質領域７ｂとの間で亀裂Ｆを確実に繋げて、第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂの形成に伴って第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂからシリコン基板１０の厚さ方向に亀裂Ｆを確実に伸展させることができる。更に、当該オフセット量を４μｍ以上１８μｍ以下にすると、第１改質領域７ａと第２改質領域７ｂとの間で亀裂Ｆをより確実に繋げて、第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂからシリコン基板１０の厚さ方向に亀裂Ｆをより確実に伸展させることができる。特に当該オフセット量を６μｍ以上１６μｍ以下にすると、スプラッシュＳの発生の抑制と亀裂Ｆの繋がり及び伸展とをバランス良く実現することができる。
　また、実施形態のレーザ加工方法及びレーザ加工装置１００では、第１改質領域７ａを形成する際に、切断予定ライン５に対して、シリコン基板１０の厚さ方向及び切断予定ライン５の延在方向の両方向に垂直な方向にレーザ光Ｌ１の第１集光点Ｐ１をオフセットさせる距離を０に維持しつつ、切断予定ライン５に沿ってレーザ光Ｌ１の第１集光点Ｐ１を移動させる。これにより、第１改質領域７ａからシリコン基板１０の表面１０ａ側に伸展する亀裂Ｆを切断予定ライン５上に合わせることができる。
　以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示の一形態は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。
　例えば、第１改質領域７ａを形成する際に、切断予定ライン５に対して、シリコン基板１０の厚さ方向及び切断予定ライン５の延在方向の両方向に垂直な方向における一方の側にレーザ光Ｌ１の第１集光点Ｐ１をオフセットさせ、第２改質領域７ｂを形成する際に、切断予定ライン５に対して、シリコン基板１０の厚さ方向及び切断予定ライン５の延在方向の両方向に垂直な方向における他方の側にレーザ光Ｌ１の第２集光点Ｐ２をオフセットさせてもよい。つまり、第１改質領域７ａを形成する際に、シリコン基板１０の厚さ方向から見た場合にレーザ光Ｌの第１集光点Ｐ１が切断予定ライン５から一方の側に所定距離だけ離れた状態を維持しつつ、切断予定ライン５に沿って（切断予定ライン５に平行に）レーザ光Ｌの第１集光点Ｐ１を移動させ、第２改質領域７ｂを形成する際に、シリコン基板１０の厚さ方向から見た場合にレーザ光Ｌの第２集光点Ｐ２が切断予定ライン５から他方の側に所定距離だけ離れた状態を維持しつつ、切断予定ライン５に沿って（切断予定ライン５に平行に）レーザ光Ｌの第２集光点Ｐ２を移動させてもよい。これにより、第１改質領域７ａは、シリコン基板１０の厚さ方向から見た場合に切断予定ライン５から一方の側に所定距離だけ離れた状態で、切断予定ライン５に沿って（切断予定ライン５に平行に）シリコン基板１０の内部に形成され、第２改質領域７ｂは、シリコン基板１０の厚さ方向から見た場合に切断予定ライン５から他方の側に所定距離だけ離れた状態で、切断予定ライン５に沿って（切断予定ライン５に平行に）シリコン基板１０の内部に形成される。この場合、切断予定ライン５に対して一方の側及び他方の側に第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂをバランス良く形成することができる。
　また、本開示の一形態は、格子状に設定された全ての切断予定ライン５に対して第１改質領域７ａの形成工程（第１工程）を実施し、その後に、格子状に設定された全ての切断予定ライン５に対して第２改質領域７ｂの形成工程（第２工程）を実施する例に限定されない。その他の例として、次のように第１改質領域７ａの形成工程（第１工程）及び第２改質領域７ｂの形成工程（第２工程）を実施してもよい。まず、格子状に設定された全ての切断予定ライン５のうち第１方向に延在する切断予定ライン５に対して第１改質領域７ａの形成工程（第１工程）を実施し、その後に、当該第１方向に延在する切断予定ライン５に対して第２改質領域７ｂの形成工程（第２工程）を実施する。続いて、格子状に設定された全ての切断予定ライン５のうち第２方向（第１方向に垂直な方向）に延在する切断予定ライン５に対して第１改質領域７ａの形成工程（第１工程）を実施し、その後に、当該第２方向に延在する切断予定ライン５に対して第２改質領域７ｂの形成工程（第２工程）を実施する。また、複数本の切断予定ライン５に対して、１本の切断予定ライン５ごとに、第１改質領域７ａの形成工程（第１工程）を実施し、その後に、第２改質領域７ｂの形成工程（第２工程）を実施してもよい。つまり、１本の切断予定ライン５に対して第１改質領域７ａの形成工程（第１工程）及び第２改質領域７ｂの形成工程（第２工程）を実施し、続いて、他の１本の切断予定ライン５に対して第１改質領域７ａの形成工程（第１工程）及び第２改質領域７ｂの形成工程（第２工程）を実施してもよい。
　また、第１改質領域７ａの形成工程（第１工程）及び第２改質領域７ｂの形成工程（第２工程）の後に、シリコン基板１０の裏面１０ｂを研磨しなくてもよい。１本の切断予定ライン５当たりに形成される改質領域７の列数に対して加工対象物１の厚さが相対的に小さい場合、或いは、加工対象物１の厚さに対して１本の切断予定ライン５当たりに形成される改質領域７の列数が相対的に多い場合等には、シリコン基板１０の裏面１０ｂを研磨しなくても、加工対象物１を切断予定ライン５に沿って切断できることがある。
　１…加工対象物、５…切断予定ライン、７ａ…第１改質領域、７ｂ…第２改質領域、１０…シリコン基板、１０ａ…表面、１０ｂ…裏面、１５ａ…機能素子、１００…レーザ加工装置、１０１…レーザ光源、１０２…レーザ光源制御部（制御部）、１０５…集光用レンズ（集光光学系）、１０７…支持台、１１５…ステージ制御部（制御部）、Ｌ１…レーザ光、Ｐ１…第１集光点、Ｐ２…第２集光点。

Claims (6)

  1. 　表面に複数の機能素子が形成されたシリコン基板を含む加工対象物に、前記シリコン基板の裏面をレーザ光入射面として、１０６４ｎｍよりも大きい波長を有するレーザ光を集光させて、前記シリコン基板の前記表面と前記レーザ光の第１集光点との距離を第１距離に維持しつつ、隣り合う前記機能素子の間を通るように設定された切断予定ラインに沿って前記レーザ光の前記第１集光点を移動させることで、前記切断予定ラインに沿って第１改質領域を形成する第１工程と、
    　前記第１工程の後に、前記加工対象物に、前記シリコン基板の前記裏面をレーザ光入射面として、１０６４ｎｍよりも大きい波長を有する前記レーザ光を集光させて、前記シリコン基板の前記表面と前記レーザ光の第２集光点との距離を前記第１距離よりも大きい第２距離に維持しつつ、且つ、前記レーザ光の前記第１集光点を合わせた位置に対して、前記シリコン基板の厚さ方向及び前記切断予定ラインの延在方向の両方向に垂直な方向に前記レーザ光の前記第２集光点をオフセットさせつつ、前記切断予定ラインに沿って前記レーザ光の前記第２集光点を移動させることで、前記切断予定ラインに沿って第２改質領域を形成する第２工程と、を含む、レーザ加工方法。
  2. 　前記レーザ光は、１０９９μｍ以上１３４２μｍ以下の波長を有する、請求項１記載のレーザ加工方法。
  3. 　前記レーザ光の前記第１集光点を合わせた位置に対して、前記シリコン基板の前記厚さ方向及び前記切断予定ラインの前記延在方向の両方向に垂直な前記方向に前記レーザ光の前記第２集光点をオフセットさせる距離は、２４μｍ以下である、請求項１又は２記載のレーザ加工方法。
  4. 　前記レーザ光の前記第１集光点を合わせた位置に対して、前記シリコン基板の前記厚さ方向及び前記切断予定ラインの前記延在方向の両方向に垂直な前記方向に前記レーザ光の前記第２集光点をオフセットさせる前記距離は、４μｍ以上１８μｍ以下である、請求項３記載のレーザ加工方法。
  5. 　前記第１工程では、前記切断予定ラインに対して、前記シリコン基板の前記厚さ方向及び前記切断予定ラインの前記延在方向の両方向に垂直な前記方向に前記レーザ光の前記第１集光点をオフセットさせる距離を０に維持しつつ、前記切断予定ラインに沿って前記レーザ光の前記第１集光点を移動させる、請求項１～４のいずれか一項記載のレーザ加工方法。
  6. 　表面に複数の機能素子が形成されたシリコン基板を含む加工対象物を支持する支持台と、
    　１０６４ｎｍよりも大きい波長を有するレーザ光を出射するレーザ光源と、
    　前記シリコン基板の裏面がレーザ光入射面となるように前記支持台に支持された前記加工対象物に、前記レーザ光源から出射された前記レーザ光を集光する集光光学系と、
    　前記支持台、前記レーザ光源及び前記集光光学系の少なくとも１つの動作を制御する制御部と、を備え、
    　前記制御部は、前記シリコン基板の前記表面と前記レーザ光の第１集光点との距離を第１距離に維持しつつ、隣り合う前記機能素子の間を通るように設定された切断予定ラインに沿って前記レーザ光の前記第１集光点を移動させ、その後に、前記シリコン基板の前記表面と前記レーザ光の第２集光点との距離を前記第１距離よりも大きい第２距離に維持しつつ、且つ、前記レーザ光の前記第１集光点を合わせた位置に対して、前記シリコン基板の厚さ方向及び前記切断予定ラインの延在方向の両方向に垂直な方向に前記レーザ光の前記第２集光点をオフセットさせつつ、前記切断予定ラインに沿って前記レーザ光の前記第２集光点を移動させる、レーザ加工装置。
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