WO2022215388A1 - レーザ加工方法及びレーザ加工装置 - Google Patents

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irradiated
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剛志 坂本
陽 杉本
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浜松ホトニクス株式会社
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Definitions

  • One aspect of the present invention relates to a laser processing method and a laser processing apparatus.
  • the wafer In order to cut a wafer including a semiconductor substrate and a functional element layer formed on one surface of the semiconductor substrate along a plurality of lines, the wafer is irradiated with a laser beam from the other surface side of the semiconductor substrate.
  • a laser processing apparatus is known that forms a plurality of rows of modified layers inside a semiconductor substrate along each of a plurality of lines (see, for example, Patent Document 1).
  • the laser beam irradiation surface of the object on which the modified layer is to be formed is not flat but rough, the laser beam may be absorbed or scattered on the irradiation surface. There is a possibility that a modified layer cannot be properly formed inside.
  • One aspect of the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to appropriately flatten the irradiated surface of an object and appropriately form a modified layer inside the object.
  • a laser processing method includes a first step of irradiating a front surface or a rear surface of an object having a functional element layer on the surface side with a first laser beam and planarizing the irradiated surface by laser annealing; and a second step of irradiating the irradiation surface planarized in the first step with a second laser beam to form a modified layer inside the object, wherein the pulse pitch of the first laser beam is the same as that of the second laser beam. shorter than the pulse pitch of light.
  • the surface irradiated with the second laser beam is subjected to laser annealing.
  • a first laser beam is applied to planarize the irradiated surface. If the surface irradiated with the laser light when forming the modified layer is rough and not flat, the modified layer may not be properly formed by irradiation with the laser light.
  • the irradiation surface for forming the modified layer is irradiated in advance with the first laser beam for flattening the irradiation surface (laser annealing is is performed), it is possible to irradiate the flattened irradiation surface with the second laser beam, and to appropriately form a modified layer inside the object.
  • the pulse pitch of the first laser light for laser annealing is shorter than the pulse pitch of the second laser light for forming the modified layer.
  • the region that is recrystallized and flattened after melting is reduced. It can be formed continuously, and planarization of the irradiated surface by laser annealing can be more appropriately achieved.
  • the laser processing method of the present invention it is possible to appropriately planarize the irradiation surface of the object and appropriately form the modified layer inside the object.
  • the first laser beam and the second laser beam may be emitted from a common light source. According to such a configuration, the configuration related to laser processing can be simplified, and the size reduction of the device configuration can be realized.
  • the frequency of the first laser light may be higher than the frequency of the second laser light.
  • the next laser beam is irradiated before the irradiated area cools down, thereby accumulating heat and appropriately recrystallizing the irradiated area. .
  • by increasing the frequency of the first laser light (making it higher than the frequency of the second laser light), it is possible to more appropriately flatten the irradiated surface by laser annealing.
  • the number of branches in the processing progress direction of the first laser light may be greater than the number of branches in the processing progress direction of the second laser light. Since the number of branches of the first laser beam in the processing progress direction is large (more than the number of branches of the second laser beam), the time required for the laser annealing process can be shortened.
  • the number of branches in the direction that intersects the processing progress direction of the first laser beam and is parallel to the irradiation surface is the direction that intersects the processing progress direction of the second laser beam, and the irradiation It may be more than the number of branches in the direction parallel to the plane.
  • the irradiation ranges of the branched beams of the first laser light may partially overlap each other on the irradiation surface. Thereby, planarization can be performed even if the energy per point is low.
  • unevenness occurs between the center of the beam and a location away from the center of the beam.
  • the illuminated surface can be flattened.
  • the first laser beam may be a top hat-shaped laser beam.
  • the laser annealing region can be widened on the irradiation surface.
  • the irradiation surface can be made flatter.
  • the irradiation surface in the first step, may be irradiated with the first laser beam so as to planarize the irradiation surface and form a modified layer inside the object.
  • the first laser light related to laser annealing for planarization also to form the modified layer for example, the number of passes of the second laser light related to the formation of the modified layer can be reduced, The time required for forming the modified layer can be shortened.
  • the irradiated surface in the first step, may be irradiated with the first laser beam so as not to form a modified layer inside the object.
  • the irradiated surface may be irradiated with the first laser beam so as not to form a modified layer inside the object.
  • the focal point of the first laser beam may be positioned outside the object. As a result, it is possible to appropriately avoid formation of a modified layer inside the object due to laser light for laser annealing.
  • the back surface in the first step, may be irradiated with the first laser beam to planarize the back surface.
  • the back surface of the object may have, for example, a satin finish or may be rough.
  • the laser beam is absorbed or scattered on the back surface, and a modified layer is appropriately formed inside the object. may not be possible.
  • the roughened back surface can be appropriately flattened, and the modified layer can be appropriately formed inside the object.
  • the above laser processing method further comprises a first grooving step of forming a weakened region on the front surface of the object by irradiating the third laser beam from the back surface of the object before the second step.
  • the back surface may be planarized by irradiating the back surface before the process with the first laser beam as an irradiation surface.
  • the weakened region is utilized by irradiating the rear surface with the second laser beam for forming the modified layer in the second step. , a crack reaching the surface side on which the functional element layer is formed can be appropriately formed.
  • the first grooving step when performing the first grooving step, if there is damage to the back surface on which the third laser beam is incident, it is difficult to appropriately perform grooving (IR grooving) on the front surface side, and the third laser beam for grooving energy is limited.
  • the first step relating to laser annealing is performed with the back surface as the irradiation surface, so that the first grooving step is performed with the back surface being flattened.
  • the amount of energy that can be applied to the third laser beam in one grooving process increases, and the types of target objects (devices) that can be handled increase. Thereby, grooving (IR grooving) on the surface side can be performed more easily and appropriately.
  • the laser processing method further comprises a second grooving step of removing the surface layer of the surface by irradiating the surface of the object with a fourth laser beam, and in the first step, the surface layer formed on the surface by the second grooving step.
  • the bottom surface of the groove may be irradiated with the first laser beam using the bottom surface of the groove as an irradiation surface to planarize the bottom surface of the groove.
  • the surface is irradiated with the second laser beam for forming the modified layer in the second step, thereby improving the processing throughput and processing quality such as film peeling. can be suppressed.
  • the bottom surface of the grooves formed on the surface by grooving is rough. For this reason, normally, stealth dicing cannot be performed from the front surface after grooving, and the second laser beam for forming the modified layer is irradiated from the rear surface side after transferring to the rear surface side. In this case, the transfer cost is a problem.
  • the bottom surface of the groove formed on the surface is flattened by performing the first step related to laser annealing with the bottom surface of the groove formed on the surface as the irradiation surface. , stealth dicing can be performed from the surface that is the grooving surface side, and the transfer process described above is not required. This makes it possible to speed up processing and reduce costs.
  • a laser processing apparatus includes a support section that supports an object having a functional element layer on the surface side, an irradiation section that irradiates the object with laser light, and a first laser beam on the front surface or the back surface of the object.
  • a second control that controls the irradiation unit so that the modified layer is formed inside the object by irradiation; and a control unit configured to perform a second control.
  • the controller may control the irradiator so that in the first control, the back surface is irradiated with the first laser beam and the back surface is flattened.
  • control unit controls the irradiation unit such that the weakened region is formed on the front surface of the object by irradiating the third laser beam from the rear surface of the object before the second control is performed. Control may be further performed, and in the first control, the irradiation unit may be controlled so that the back surface before the first grooving control is irradiated with the first laser light and the back surface is flattened.
  • control unit further performs second grooving control for controlling the irradiation unit such that the surface layer of the surface is removed by irradiating the surface of the object with the fourth laser beam,
  • the irradiation unit may be controlled so that the bottom surface of the groove formed on the surface by the second grooving control is irradiated with the first laser light and the bottom surface of the groove is flattened.
  • FIG. 2 is a front view of a portion of the laser processing apparatus shown in FIG. 1;
  • FIG. FIG. 2 is a front view of a laser processing head of the laser processing apparatus shown in FIG. 1;
  • 4 is a side view of the laser processing head shown in FIG. 3;
  • FIG. 4 is a configuration diagram of an optical system of the laser processing head shown in FIG. 3;
  • FIG. It is a figure explaining the subject at the time of stealth dicing processing. It is a figure explaining the subject at the time of stealth dicing processing. It is a figure explaining the subject at the time of stealth dicing processing. It is a figure explaining the modification layer formation processing after planarization processing and planarization processing.
  • FIG. 10 is a diagram showing laser annealing results for each laser beam condition shown in FIG. 9; It is a figure explaining the flatness improvement by a horizontal branch.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining tact-up and expansion of flattened width due to lateral branching; It is a figure explaining the effect of branching in the direction which intersects the direction of progress of processing. It is a figure which shows an example of laser annealing and modification layer formation for every condensing position. It is a figure which shows an example of GUI. It is a figure which shows an example of GUI.
  • 4 is a flowchart showing a laser processing method including planarization processing and modified layer forming processing; It is a figure explaining the IR grooving and modification layer formation processing after planarization processing, and planarization processing.
  • 4 is a flow chart showing a laser processing method including planarization processing, IR grooving, and modified layer forming processing. It is a figure which shows typically an example of the IR grooving after planarization processing, and the IR grooving and modification layer formation processing after planarization processing. It is a figure explaining laser grooving, and the planarization process and modification layer formation process after laser grooving.
  • 4 is a flow chart showing a laser processing method including laser grooving, planarization processing, and modified layer formation processing. It is a figure which shows typically an example of the planarization process after laser grooving, and a modified layer formation process after laser grooving.
  • the laser processing device 1 implements the laser processing method according to the embodiment.
  • the laser processing apparatus 1 includes a plurality of moving mechanisms 5 and 6, a support section 7, a pair of laser processing heads 10A and 10B, a light source unit 8, and a control section 9.
  • the first direction will be referred to as the X direction
  • the second direction perpendicular to the first direction will be referred to as the Y direction
  • the third direction perpendicular to the first and second directions will be referred to as the Z direction.
  • the X and Y directions are horizontal and the Z direction is vertical.
  • the moving mechanism 5 has a fixed portion 51 , a moving portion 53 and a mounting portion 55 .
  • the fixing portion 51 is attached to the device frame 1a.
  • the moving part 53 is attached to a rail provided on the fixed part 51 and can move along the Y direction.
  • the attachment portion 55 is attached to a rail provided on the moving portion 53 and can move along the X direction.
  • the moving mechanism 6 has a fixed portion 61, a pair of moving portions 63 and 64, and a pair of mounting portions 65 and 66.
  • the fixed part 61 is attached to the device frame 1a.
  • Each of the pair of moving parts 63 and 64 is attached to a rail provided on the fixed part 61 and can move independently along the Y direction.
  • the attachment portion 65 is attached to a rail provided on the moving portion 63 and can move along the Z direction.
  • the attachment portion 66 is attached to a rail provided on the moving portion 64 and can move along the Z direction. That is, each of the pair of mounting portions 65 and 66 can move along the Y direction and the Z direction with respect to the device frame 1a.
  • the support part 7 is attached to a rotating shaft provided in the attachment part 55 of the moving mechanism 5, and can rotate around an axis line parallel to the Z direction. That is, the support portion 7 can move along each of the X direction and the Y direction, and can rotate about an axis line parallel to the Z direction.
  • the support section 7 supports the target object 100 .
  • Object 100 is a wafer.
  • the object 100 includes a semiconductor substrate and a plurality of functional elements (functional element layers).
  • the semiconductor substrate is, for example, a silicon substrate.
  • Each functional element is two-dimensionally arranged, for example, along the surface of the semiconductor substrate.
  • Each functional element is, for example, a light receiving element such as a photodiode, a light emitting element such as a laser diode, a circuit element such as a memory, or the like.
  • Each functional element may be configured three-dimensionally by stacking a plurality of layers.
  • the laser processing head 10A is attached to the attachment portion 65 of the moving mechanism 6.
  • the laser processing head 10A irradiates the object 100 supported by the support portion 7 with the laser beam L1 (first laser beam) while facing the support portion 7 in the Z direction.
  • the laser processing head 10B is attached to the attachment portion 66 of the moving mechanism 6. As shown in FIG.
  • the laser processing head 10B irradiates the object 100 supported by the support portion 7 with the laser beam L2 (second laser beam) while facing the support portion 7 in the Z direction.
  • the light source unit 8 has a pair of light sources 81,82.
  • the light source 81 outputs laser light L1.
  • the laser beam L1 is emitted from the emitting portion 81a of the light source 81 and guided to the laser processing head 10A by the optical fiber 2.
  • the light source 82 outputs laser light L2.
  • the laser beam L2 is emitted from the emitting portion 82a of the light source 82 and guided to the laser processing head 10B by another optical fiber 2. As shown in FIG.
  • the controller 9 controls each part of the laser processing apparatus 1 (a plurality of moving mechanisms 5 and 6, a pair of laser processing heads 10A and 10B, a light source unit 8, and the like).
  • the control unit 9 is configured as a computer device including a processor, memory, storage, communication device, and the like.
  • the software (program) loaded into the memory or the like is executed by the processor, and the reading and writing of data in the memory and storage and the communication by the communication device are controlled by the processor.
  • the control part 9 implement
  • the laser processing head 10A includes a housing 11, an incident section 12, an adjusting section 13, and a condensing section .
  • the housing 11 has a first wall 21 and a second wall 22 , a third wall 23 and a fourth wall 24 , and a fifth wall 25 and a sixth wall 26 .
  • the first wall portion 21 and the second wall portion 22 face each other in the X direction.
  • the third wall portion 23 and the fourth wall portion 24 face each other in the Y direction.
  • the fifth wall portion 25 and the sixth wall portion 26 face each other in the Z direction.
  • the distance between the third wall portion 23 and the fourth wall portion 24 is smaller than the distance between the first wall portion 21 and the second wall portion 22 .
  • the distance between the first wall portion 21 and the second wall portion 22 is smaller than the distance between the fifth wall portion 25 and the sixth wall portion 26 .
  • the distance between the first wall portion 21 and the second wall portion 22 may be equal to the distance between the fifth wall portion 25 and the sixth wall portion 26, or the distance between the fifth wall portion 25 and the sixth wall portion may be the same. It may be larger than the distance from the portion 26 .
  • the first wall portion 21 is positioned on the fixed portion 61 side of the moving mechanism 6, and the second wall portion 22 is positioned on the opposite side of the fixed portion 61.
  • the third wall portion 23 is located on the mounting portion 65 side of the moving mechanism 6, and the fourth wall portion 24 is located on the side opposite to the mounting portion 65 and on the laser processing head 10B side (Fig. 2).
  • the fifth wall portion 25 is located on the side opposite to the support portion 7, and the sixth wall portion 26 is located on the support portion 7 side.
  • the housing 11 is configured such that the housing 11 is attached to the mounting portion 65 with the third wall portion 23 arranged on the mounting portion 65 side of the moving mechanism 6 .
  • the mounting portion 65 has a base plate 65a and a mounting plate 65b.
  • the base plate 65a is attached to a rail provided on the moving portion 63 (see FIG. 2).
  • the mounting plate 65b is erected at the end of the base plate 65a on the side of the laser processing head 10B (see FIG. 2).
  • the housing 11 is attached to the mounting portion 65 by screwing the bolt 28 into the mounting plate 65b via the pedestal 27 while the third wall portion 23 is in contact with the mounting plate 65b.
  • the pedestal 27 is provided on each of the first wall portion 21 and the second wall portion 22 .
  • the housing 11 can be attached to and detached from the attachment portion 65 .
  • the incidence part 12 is attached to the fifth wall part 25 .
  • the incident part 12 causes the laser beam L ⁇ b>1 to enter the housing 11 .
  • the incident portion 12 is biased toward the second wall portion 22 (one wall portion) in the X direction, and biased toward the fourth wall portion 24 in the Y direction. That is, the distance between the incident portion 12 and the second wall portion 22 in the X direction is smaller than the distance between the incident portion 12 and the first wall portion 21 in the X direction, and the distance between the incident portion 12 and the fourth wall portion 24 in the Y direction is smaller. is smaller than the distance between the entrance portion 12 and the third wall portion 23 in the X direction.
  • the incident part 12 is configured so that the connection end part 2a of the optical fiber 2 can be connected.
  • the connection end 2a of the optical fiber 2 is provided with a collimator lens for collimating the laser light L1 emitted from the output end of the fiber, and is not provided with an isolator for suppressing return light.
  • the isolator is provided in the middle of the fiber on the light source 81 side of the connection end 2a. Thereby, miniaturization of the connecting end portion 2a, and further miniaturization of the incident portion 12 is achieved.
  • An isolator may be provided at the connection end portion 2a of the optical fiber 2.
  • the adjustment unit 13 is arranged inside the housing 11 .
  • the adjuster 13 adjusts the laser beam L1 incident from the incident part 12 .
  • Each component of the adjustment section 13 is attached to an optical base 29 provided inside the housing 11 .
  • the optical base 29 is attached to the housing 11 so as to divide the area inside the housing 11 into an area on the side of the third wall 23 and an area on the side of the fourth wall 24 .
  • the optical base 29 is integrated with the housing 11 . Details of each configuration of the adjustment section 13 attached to the optical base 29 on the fourth wall section 24 side will be described later.
  • the condensing part 14 is arranged on the sixth wall part 26 . Specifically, the condensing portion 14 is arranged on the sixth wall portion 26 while being inserted into a hole 26 a formed in the sixth wall portion 26 .
  • the light collecting unit 14 emits the laser light L1 adjusted by the adjusting unit 13 to the outside of the housing 11 while collecting the laser light L1.
  • the condensing portion 14 is biased toward the second wall portion 22 (one wall portion) in the X direction, and biased toward the fourth wall portion 24 in the Y direction.
  • the distance between the condensing part 14 and the second wall part 22 in the X direction is smaller than the distance between the condensing part 14 and the first wall part 21 in the X direction, and the distance between the condensing part 14 and the fourth wall part 21 in the Y direction
  • the distance to the wall portion 24 is smaller than the distance between the light collecting portion 14 and the third wall portion 23 in the X direction.
  • the adjustment section 13 has an attenuator 31, a beam expander 32, and a mirror 33.
  • the incident section 12 and the attenuator 31, beam expander 32 and mirror 33 of the adjusting section 13 are arranged on a straight line (first straight line) A1 extending along the Z direction.
  • the attenuator 31 and the beam expander 32 are arranged between the incident part 12 and the mirror 33 on the straight line A1.
  • the attenuator 31 adjusts the output of the laser beam L1 incident from the incident portion 12 .
  • the beam expander 32 expands the diameter of the laser light L1 whose output has been adjusted by the attenuator 31 .
  • the mirror 33 reflects the laser beam L1 whose diameter has been expanded by the beam expander 32 .
  • the adjusting section 13 further has a reflective spatial light modulator 34 and an imaging optical system 35 .
  • the reflective spatial light modulator 34 and imaging optical system 35 of the adjusting section 13, and the condensing section 14 are arranged on a straight line (second straight line) A2 extending along the Z direction.
  • a reflective spatial light modulator 34 modulates the laser light L1 reflected by the mirror 33 .
  • the reflective spatial light modulator 34 is, for example, a reflective liquid crystal (LCOS: Liquid Crystal on Silicon) spatial light modulator (SLM: Spatial Light Modulator).
  • the imaging optical system 35 constitutes a double-telecentric optical system in which the reflecting surface 34a of the reflective spatial light modulator 34 and the entrance pupil surface 14a of the condensing section 14 are in an imaging relationship.
  • the imaging optical system 35 is composed of three or more lenses.
  • the straight lines A1 and A2 are located on a plane perpendicular to the Y direction.
  • the straight line A1 is located on the second wall portion 22 side (one wall portion side) with respect to the straight line A2.
  • the laser beam L1 enters the housing 11 from the incident portion 12, travels along the straight line A1, is reflected by the mirror 33 and the reflective spatial light modulator 34 in sequence, and then travels along the straight line A2.
  • the light travels upward and exits from the housing 11 through the condensing section 14 .
  • the order of arrangement of the attenuator 31 and the beam expander 32 may be reversed.
  • the attenuator 31 may be arranged between the mirror 33 and the reflective spatial light modulator 34 .
  • the adjustment unit 13 may have other optical components (for example, a steering mirror or the like arranged in front of the beam expander 32).
  • the laser processing head 10A further includes a dichroic mirror 15, a measurement section 16, an observation section 17, a drive section 18, and a circuit section 19.
  • the dichroic mirror 15 is arranged between the imaging optical system 35 and the condensing section 14 on the straight line A2. In other words, the dichroic mirror 15 is arranged inside the housing 11 between the adjusting section 13 and the condensing section 14 . The dichroic mirror 15 is attached to the optical base 29 on the fourth wall 24 side. The dichroic mirror 15 transmits the laser beam L1. From the viewpoint of suppressing astigmatism, the dichroic mirror 15 is preferably, for example, a cube type or two plate types arranged to have a twisted relationship.
  • the measurement unit 16 is arranged in the housing 11 on the first wall 21 side (the side opposite to the one wall) with respect to the adjustment unit 13 .
  • the measuring section 16 is attached to the optical base 29 on the fourth wall section 24 side.
  • the measurement unit 16 outputs measurement light L10 for measuring the distance between the surface of the object 100 (for example, the surface on which the laser beam L1 is incident) and the light collecting unit 14, and outputs the measurement light L10 through the light collecting unit 14. , the measuring light L10 reflected by the surface of the object 100 is detected. That is, the measurement light L10 output from the measurement unit 16 is irradiated onto the surface of the object 100 via the light condensing unit 14, and the measurement light L10 reflected by the surface of the object 100 is transmitted through the light condensing unit 14. is detected by the measuring unit 16.
  • the measurement light L10 output from the measurement unit 16 is sequentially reflected by the beam splitter 20 and the dichroic mirror 15 attached to the optical base 29 on the fourth wall 24 side, and is emitted from the light collection unit 14.
  • the light is emitted outside the housing 11 .
  • the measurement light L10 reflected by the surface of the object 100 enters the housing 11 from the light collecting unit 14, is sequentially reflected by the dichroic mirror 15 and the beam splitter 20, enters the measurement unit 16, and reaches the measurement unit 16. detected by
  • the observation section 17 is arranged on the first wall section 21 side (the side opposite to the one wall section side) with respect to the adjustment section 13 in the housing 11 .
  • the observation section 17 is attached to the optical base 29 on the fourth wall section 24 side.
  • the observation unit 17 outputs observation light L20 for observing the surface of the object 100 (for example, the surface on which the laser beam L1 is incident), which is reflected by the surface of the object 100 via the light collecting unit 14 .
  • the observed light L20 is detected. That is, the observation light L20 output from the observation unit 17 is irradiated onto the surface of the object 100 via the light collecting unit 14, and the observation light L20 reflected by the surface of the object 100 is transmitted through the light collecting unit 14. is detected by the observation unit 17.
  • the observation light L20 output from the observation unit 17 is transmitted through the beam splitter 20, reflected by the dichroic mirror 15, and emitted from the light collection unit 14 to the outside of the housing 11.
  • the observation light L20 reflected by the surface of the object 100 enters the housing 11 from the light collecting unit 14, is reflected by the dichroic mirror 15, passes through the beam splitter 20, enters the observation unit 17, and enters the observation unit 17. 17 is detected.
  • the wavelengths of the laser light L1, the measurement light L10, and the observation light L20 are different from each other (at least their center wavelengths are shifted from each other).
  • the driving section 18 is attached to the optical base 29 on the fourth wall section 24 side. It is attached to the sixth wall portion 26 of the housing 11 .
  • the drive unit 18 moves the condensing unit 14 arranged on the sixth wall 26 along the Z direction, for example, by driving force of a piezoelectric element.
  • the circuit section 19 is arranged inside the housing 11 on the third wall section 23 side with respect to the optical base 29 . That is, the circuit section 19 is arranged on the third wall section 23 side with respect to the adjustment section 13 , the measurement section 16 and the observation section 17 in the housing 11 .
  • the circuit section 19 is, for example, a plurality of circuit boards.
  • the circuit section 19 processes the signal output from the measuring section 16 and the signal input to the reflective spatial light modulator 34 .
  • the circuit section 19 controls the driving section 18 based on the signal output from the measuring section 16 .
  • the circuit unit 19 maintains a constant distance between the surface of the object 100 and the light collecting unit 14 based on the signal output from the measurement unit 16 (that is, the distance between the surface of the object 100 and the The drive unit 18 is controlled so that the distance to the focal point of the laser light L1 is maintained constant.
  • the housing 11 is provided with a connector (not shown) to which wiring for electrically connecting the circuit section 19 to the control section 9 (see FIG. 1) or the like is connected.
  • the laser processing head 10B includes a housing 11, an incident section 12, an adjusting section 13, a light collecting section 14, a dichroic mirror 15, a measuring section 16, an observing section 17, A driving unit 18 and a circuit unit 19 are provided.
  • each configuration of the laser processing head 10B is, as shown in FIG. are arranged so as to have a symmetrical relationship with
  • the housing (first housing) 11 of the laser processing head 10A has the fourth wall portion 24 located on the laser processing head 10B side with respect to the third wall portion 23, and the sixth wall portion 26 located on the fifth wall. It is attached to the attachment portion 65 so as to be positioned on the support portion 7 side with respect to the portion 25 .
  • the fourth wall portion 24 is located on the laser processing head 10A side with respect to the third wall portion 23, and the sixth wall portion 26 is located on the side of the laser processing head 10A.
  • 5 is attached to the attachment portion 66 so as to be positioned on the support portion 7 side with respect to the wall portion 25 .
  • the housing 11 of the laser processing head 10B is configured such that the housing 11 is attached to the mounting portion 66 with the third wall portion 23 arranged on the mounting portion 66 side. Specifically, it is as follows.
  • the mounting portion 66 has a base plate 66a and a mounting plate 66b.
  • the base plate 66 a is attached to rails provided on the moving portion 63 .
  • the mounting plate 66b is erected at the end of the base plate 66a on the side of the laser processing head 10A.
  • the housing 11 of the laser processing head 10B is attached to the attachment portion 66 with the third wall portion 23 in contact with the attachment plate 66b.
  • the housing 11 of the laser processing head 10B can be attached to and detached from the mounting portion 66 . [Example of processing by laser processing equipment (stealth dicing)]
  • FIG. 6A schematically shows a mode of forming a modified layer inside the object 1000 by irradiating the object 1000 having a mirror surface with the laser beam L.
  • FIG. 6B shows the rear surface 1000b, which is the incident surface (irradiation surface) of the laser light L.
  • FIG. 6(c) shows a cross section of the object 1000.
  • the target object 1000 is a wafer, and has a back surface 1000b that serves as an incident surface for the laser light L and a front surface 1000a on which functional elements are formed.
  • FIG. 6A schematically shows a mode of forming a modified layer inside the object 1000 by irradiating the object 1000 having a mirror surface with the laser beam L.
  • FIG. FIG. 6B shows the rear surface 1000b, which is the incident surface (irradiation surface) of the laser light L.
  • FIG. 6(c) shows a cross section of the object 1000.
  • the target object 1000 is a wafer, and has a back surface 1000b that serves
  • the rear surface 1000b of the object 1000 which is the incident surface of the laser beam L, is a mirror surface (see FIG. 6B).
  • a modified layer 1050 SD layer is appropriately formed inside the object 1000 as shown in FIG. 6(c).
  • FIG. 7(a) schematically shows a mode of forming a modified layer inside the object 100 by irradiating the object 100 with the rough back surface 100b with the laser beam L.
  • FIG. FIG. 7B shows the rear surface 100b, which is the incident surface (irradiation surface) of the laser light L.
  • FIG. FIG. 7(c) shows a cross section of the object 100.
  • the target object 100 is a wafer, and has a back surface 100b that serves as an incident surface for the laser light L and a front surface 100a on which functional elements are formed.
  • the rear surface 100b of the object 100 which is the incident surface of the laser beam L, is a rough surface (rough surface) with unevenness (see FIG. 7B).
  • the rough back surface 100b means, for example, a back surface 100b with an arithmetic mean roughness Ra>0.02 ⁇ m.
  • the object 100 having such a rough back surface 100b includes, for example, a wafer having a satin-finished back surface 100b (for example, a wafer of a predetermined size or less such as 8 inches) or a wafer that is not sufficiently ground.
  • a modified layer cannot be properly formed inside.
  • FIG. 7C there is a possibility that the region of the modified layer 150 cannot be sufficiently formed inside the object 100 . In order to avoid such a situation, it is conceivable to sufficiently grind the wafer, for example, but there is a problem that the cost required for grinding increases.
  • a modified layer is formed inside the object 100 by irradiating the back surface 100b with the laser beam L.
  • the back surface 100b which is the incident surface of the laser light L, is planarized by laser annealing.
  • Laser annealing is a technique for modifying materials such as melting and recrystallization on an irradiated surface by irradiating a laser beam.
  • the irradiated surface is recrystallized and flattened by laser annealing.
  • the flattened back surface 100b is irradiated with the laser beam L for forming the modified layer, so the above-described problem is solved, and the modified layer is appropriately formed inside the object 100.
  • the modified layer is appropriately formed inside the object 100.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the planarization process and the modified layer formation process after the planarization process.
  • a stealth dicing process that forms a modified layer is performed to cut the object 100, which is a wafer, into a plurality of chips.
  • the light source 81 outputs the laser beam L1 for laser annealing and the laser processing head 10A irradiates the object 100 with the laser beam L1.
  • the light source 82 outputs the laser beam L2 for forming the modified layer and the laser processing head 10B irradiates the object 100 with the laser beam L2.
  • the light source 81 is, for example, a light source that emits an ultrashort pulse laser.
  • the light source 82 is, for example, a light source that emits a nanosecond pulse laser.
  • the pulse pitch of the laser beam L1 for laser annealing emitted from the light source 81 is at least shorter than the pulse pitch of the laser beam L2 for formation of the modified layer emitted from the light source 82 (details will be described later).
  • the light source 81 of the laser beam L1 for the flattening process and the laser processing head 10A and the light source 82 of the laser beam L2 for the modified layer forming process and the laser processing head 10B are mounted separately. , after the flattening process, the laser for the modified layer forming process can perform follow-up processing.
  • a laser dicer for flattening processing and a laser dicer for modified layer forming processing may be provided separately in two separate devices. In this case, processing can be performed in parallel by two apparatuses, so that the tact time can be increased.
  • the laser light L1 and the laser light L2 may be emitted from a common light source 82 . That is, the laser light L1 and the laser light L2 may be the same kind of laser (for example, a transmissive laser emitted from the light source 82 that emits a nanosecond pulse laser).
  • the laser beam L1 and the laser beam L2 may be emitted from a common laser processing head.
  • the object 100 is prepared, and the object 100 is supported by the support section 7 (see FIG. 1).
  • the object 100 has a back surface 100b that serves as an incident surface for the laser light L, and a front surface 100a on which functional elements are formed.
  • the moving mechanism 6 controlled by the control unit 9 moves the focal point of the laser beam L1 along one line extending in one direction on the back surface 100b.
  • the light source 81 controlled by the controller 9 outputs the laser beam L1 for laser annealing.
  • the control unit 9 controls the light source 81 and the moving mechanism 6 so that the back surface 100b of the object 100 is irradiated with the laser beam L1 and the back surface 100b, which is the irradiated surface, is flattened by laser annealing. to implement.
  • the first control is control related to the first step (flattening process) of irradiating the back surface 100b with the laser beam L1 and planarizing the back surface 100b by laser annealing.
  • the rear surface 100b is irradiated with a laser beam L1 to planarize the rear surface 100b.
  • the one line described above becomes a laser annealing line 100x on which laser annealing has been performed.
  • the laser annealing line 100x includes at least a dicing line irradiated with a laser beam L2 for forming a modified layer, which will be described later.
  • the planarization process may be performed on a roughened region (for example, a dicing street roughened by etching) on the surface 100a on the device side.
  • the moving mechanism 6 controlled by the controller 9 moves the laser processing head so that the focal point of the laser beam L2 is positioned along the laser annealing line 100x. 10B is moved, and the light source 82 controlled by the controller 9 outputs the laser light L2 for forming the modified layer. That is, the control unit 9 controls the light source 82 and the moving mechanism 6 so that the flattened back surface 100b (irradiation surface) is irradiated with the laser beam L2 to form a modified layer inside the object 100. 2nd control is implemented.
  • the second control is control related to the second step (modified layer forming process) of irradiating the back surface 100b flattened in the first step with the laser beam L2 to form a modified layer inside the object 100. .
  • an expanding process (FIG. 8(d)) is performed in the dividing step, and the object 100 is cut into a plurality of chips.
  • the expanding process (FIG. 8F) may be performed after the grinding process (see FIG. 8E).
  • the laser light L1 and the laser light L2 may be the same type of laser emitted from a common light source.
  • FIG. 9 shows whether the laser beam L1 and the laser beam L2 of the same kind emitted from a common light source (for example, the light source 82) are appropriately planarized by laser annealing while changing the conditions of the laser beam L1. This is the result of determining whether or not.
  • the above experiment was performed on the object 100 which is a silicon wafer (crystal orientation ⁇ 100>) with a wafer thickness of 300 ⁇ m and a grinding count of 2000.
  • the wavelength of the laser light L1 and the laser light L2 was 1099 nm
  • the pulse width was 700 nsec
  • the energy was 90 ⁇ J.
  • the number of branches of the laser beam L2 in the processing progress direction was 1, the frequency was 120 kHz, the processing speed was 800 mm/sec, and the pulse pitch was 6.7 ⁇ m.
  • Such processing conditions for the laser beam L2 are conditions for forming a desired modified layer on the object 100 . Then, as shown in FIG.
  • the planarization process is appropriately performed by the laser beam L1. It was determined whether or not In this experiment, the back surface 100b of the object 100 after laser annealing is judged to be mirror-finished. It was determined that the flattening process was not performed appropriately.
  • FIG. 10 is a diagram showing laser annealing results of the laser beams L1 described above. As shown in FIG. 9, for the laser beam L1, the number of branches in the processing progress direction is 1, the frequency is 80 kHz, and the pulse pitch is changed to 10 ⁇ m, 5 ⁇ m, 2.5 ⁇ m, 1 ⁇ m, and 0.2 ⁇ m while changing the processing speed.
  • the laser beams L1 with pulse pitches of 1 ⁇ m and 0.2 ⁇ m passed the specular judgment.
  • FIG. 10 is a diagram showing laser annealing results of the laser beams L1 described above. As shown in FIG.
  • the laser beam L1 with pulse pitches of 10 ⁇ m, 5 ⁇ m, and 2.5 ⁇ m causes a ripple shape on the laser annealing line 100x, and the mirror surface cannot be mirror-finished, and the flattening process is not performed appropriately. Not done.
  • the laser annealing line 100x does not have a ripple shape, and the laser annealing line 100x is mirror-finished. It is done.
  • the shorter the pulse pitch the more appropriately the flattening process is performed. This is because the shorter the pulse pitch, the more continuously melted, recrystallized, and flattened regions are formed by laser annealing.
  • the pulse pitch of the laser beam L1 is set at least shorter than the pulse pitch of the laser beam L2.
  • the frequency of the laser light L1 was set to 150 kHz, which was higher than the frequency of the laser light L2 of 120 kHz, so that the mirror surface determination of the laser light L1 passed.
  • the next pulse is applied before the irradiated area cools down, so that heat is accumulated and recrystallization is appropriately performed, and the irradiated surface can be flattened. can.
  • the planarization process can be performed appropriately.
  • the number of branches of the laser beam L1 in the processing progress direction is set, for example, to be greater than the number of branches of the laser beam L2 in the processing progress direction.
  • the branching of the laser light L1 will be described with reference to FIGS. 11 to 13.
  • FIG. The branching of the laser beam L1 here refers to branching in the X and Y directions (horizontal branching) rather than branching in the Z direction (vertical branching).
  • the lateral branching of the laser beam L1 includes branching in the processing progress direction and branching in a direction intersecting the processing progress direction (and parallel to the irradiation surface of the laser beam L1). In the following, two examples of the lateral branching may simply be referred to as branching in the direction of machining progress and branching in a direction crossing the direction of machining progress.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining improvement of flatness by lateral branching.
  • the beams obtained by laterally branching the laser light L1 may partly overlap each other in the irradiation range on the rear surface 100b, which is the irradiation surface.
  • FIG. 11 shows the result of verifying the flatness of the laser annealing line 100x while changing the conditions of the laser beam L1.
  • the upper part shows the possibility of flattening and the flatness when the back surface 100b is irradiated twice with the 36 ⁇ J laser beam L1 without lateral branching so as not to overlap each other.
  • the flattenability and flatness when the back surface 100b is irradiated once with the laser beam L1 of 72 ⁇ J are shown. It shows whether or not the back surface 100b is irradiated once so as to overlap each other, and the flatness.
  • whether the planarization is possible or not indicates whether or not the laser annealing line 100x is formed. It shows that the anneal line 100x is not formed.
  • the flatness here indicates the flatness (less unevenness) in the flattened region (laser annealing line 100x), and "o" in FIG. 11 indicates that the laser annealing line 100x is sufficiently flat.
  • ⁇ indicates that the laser annealing line 100x includes a non-flat region
  • X indicates that the laser annealing line 100x is not flat to the extent that there is no planarized region. It should be noted that in the region showing flatness in FIG. 11, the unevenness of the irradiation surface is indicated by waveforms. As described above, the total energy of laser light L1 is the same in each example.
  • the laser beam L1 has a convex flatness at the beam center and a concave portion away from the beam center, as shown in the middle part of FIG. At L1, the flatness is not sufficient (flatness " ⁇ ").
  • the beams of the laser light L1 with lateral branching 36 ⁇ J ⁇ 2 branches, branch interval of 8 ⁇ m
  • branch interval of 8 ⁇ m branch interval of 8 ⁇ m
  • each beam is irradiated so as to overlap each other (so that the irradiation range overlaps), even if there is unevenness in flatness between the beam center and a point away from the beam center, the overlapping beams Since the unevenness is suppressed by, the flatness is also "O". In this manner, the irradiation ranges of the beams of the laser light L1 partially overlap each other on the back surface 100b, thereby improving the flatness in the flattening process.
  • FIG. 12 is a diagram explaining tact-up and expansion of flattening width by lateral branching.
  • FIG. 12(a) shows an example of 4 branches in the direction of progress of machining.
  • two-branching with an interval of 8 ⁇ m for improving flatness, two-branching with an interval of 1 ⁇ m is performed. That is, as shown in FIG.
  • the laser beam L1 is branched into two so that the distance between the condensing points L111 and L113 is 8 ⁇ m, and the distance between the condensing points L111 and L112 and Each of the light beams L113 and L114 is branched into two such that the distance between the light condensing points L113 and L114 is 1 ⁇ m.
  • the laser beam L1 split into four in total is irradiated in this way, the beams with intervals of 1 ⁇ m are irradiated while the beams with intervals of 8 ⁇ m overlap as described above, thereby improving the flatness in the planarization process.
  • the pulse pitch can be lengthened, and the processing speed can be increased.
  • the pulse pitch when the number of branches in the processing progress direction is 1, the pulse pitch must be 1 ⁇ m in order to set the beam interval to 1 ⁇ m.
  • the pulse pitch When a 1 ⁇ m branched beam is irradiated at , the pulse pitch should be 2 ⁇ m in order to set the beam interval to 1 ⁇ m.
  • FIG. 12(b) shows an example of branching in the direction intersecting with the machining progress direction. More specifically, FIG. 12(b) shows an example of branching into two in the machining advancing direction and branching into two in the direction intersecting the machining advancing direction, for a total of four branches. FIG. 12(b) shows condensing points L115, L116, L117, and L118 of the four beams of the laser beam L1. In the example shown in FIG.
  • the distance between the condensing points L115 and L116 facing each other in the processing progress direction, and the distance between the converging points L117 and L118 facing each other in the processing progress direction The distance is 8 ⁇ m, the distance between the condensing points L115 and L117 facing each other in the direction intersecting the processing progress direction, and the converging points L116 and L118 facing each other in the direction intersecting the processing progress direction.
  • the laser light L1 is branched so that the interval between . In this way, the laser beam L1 is split in the direction intersecting the processing progress direction, so that the width of the laser annealing line 100x flattened by laser annealing with the laser beam L1 (the length in the direction intersecting the processing progress direction ) can be increased.
  • the number of branches in the direction intersecting the processing progress direction of the laser beam L1 for laser annealing may be greater than the number of branches in the direction intersecting the processing progress direction of the laser beam L2 for forming the modified layer.
  • the laser beam L1 may have a top hat shape rather than a Gaussian shape.
  • the annealing width may be adjusted by adjusting the position of the focal point. That is, if a wide annealing width is desired, the position of the focal point may be deep, and if a narrow annealing width is desired, the position of the focal point may be shallow.
  • FIG. 13 is a diagram explaining the effect of branching the laser light L1 in the direction intersecting the processing progress direction.
  • FIG. 13A shows the laser beam L2 after being branched in the direction intersecting the processing progress direction (after performing the flattening process) in order to form a laser annealing line 100x having a predetermined width. shows an example of performing a modified layer forming process by .
  • FIG. 13(b) shows that after irradiating the laser beam L1 twice in the direction intersecting the processing progress direction to form a laser annealing line 100x having a predetermined width (after performing a flattening process), the laser An example of performing a modified layer forming process with light L2 is shown.
  • the laser annealing line 100x having a predetermined width can be formed by the laser beam L1, but in the example shown in FIG. ), in the example shown in FIG. 13(a), laser annealing line 100x having a predetermined width is formed by one irradiation of laser light L1 by branching laser light L1 in the direction intersecting the processing progress direction. can be formed.
  • the width of the laser annealing line 100x is relatively large, the number of passes for irradiating the laser beam L1 can be reduced by branching the laser beam L1 in the direction intersecting the processing progress direction, resulting in a flat surface. The time required for conversion processing can be shortened.
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of laser annealing and modified layer formation for each condensing position.
  • FIG. 14A shows a case where laser annealing is performed so that the focal point of the laser beam L1 is located inside the object 100.
  • FIG. 150 in addition to forming a laser annealing line 100x on the rear surface 100b by the laser beam L1 as shown in FIG. A modified layer 150 may be formed.
  • the laser beam L1 for laser annealing has a shorter pulse pitch than the laser beam L2 for forming the modified layer. difficult.
  • the modified layer itself formed by the laser beam L1 does not become the starting point of splitting.
  • a crack generated in the modified layer formed by L2 leads to a crack in the modified layer formed by the above-described laser beam L1, and the crack in the modified layer formed by the laser beam L1 assists the splitting. .
  • the number of passes of the laser beam L2 for forming the modified layer can be reduced.
  • the irradiation surface is irradiated with the laser beam L1 so as not to form a modified layer inside the object 100.
  • the focal point of the laser beam L1 may be set to a position outside the object 100 (for example, a position above the object 100).
  • laser annealing lines 100x are formed on the back surface 100b by the laser beam L1, while the laser beam L1 is applied to the inside of the object 100 as shown in FIG. 14(f). Formation of the modified layer can be prevented.
  • the same planarization process as in the case of condensing light inside the object 100 is performed by making the irradiation area approximately the same as in the case of condensing light inside the object 100. It is possible. Note that even if the focal point of the laser beam L1 is positioned outside the object 100, a modified layer may be formed in the vicinity of the irradiated surface depending on other conditions.
  • the laser beam L1 and the laser beam L2 are the same type of laser emitted from a common light source, for example, the laser beam L1 for laser annealing has a wavelength of 1099 nm, a pulse width of 700 nsec, a frequency of 150 kHz, and a processing speed of 150 kHz.
  • the pulse pitch is 1 ⁇ m
  • the condensing point is set outside (above) the object 100
  • the total output is set to 14 W.
  • the wavelength of the laser light L2 for forming the modified layer is 1099 nm
  • the pulse width is 700 nsec
  • the frequency is 120 kHz
  • the processing speed is 800 mm/sec
  • the pulse pitch is 6.67 ⁇ m
  • the modified layers with different depths are formed. It is conceivable to set the forming power to 2.78W and 1.85W.
  • the wavelength of the laser light L1 for laser annealing is 1064 nm
  • the pulse width is 9 psec
  • the frequency is 1 MHz
  • the processing speed is 1000 mm/sec
  • the pulse pitch is set to 1 ⁇ m
  • the total output to 30 W
  • the number of burst pulses to 2.
  • burst refers to division of each pulse, and the same effect as the branching of laser light described above can be obtained.
  • the wavelength of the laser light L2 for forming the modified layer is 1099 nm
  • the pulse width is 700 nsec
  • the frequency is 120 kHz
  • the processing speed is 800 mm/sec
  • the pulse pitch is 6.67 ⁇ m
  • the modified layers with different depths are formed. It is conceivable to set the forming power to 2.78W and 1.85W.
  • FIGS. 15 and 16 setting screens of the GUI 111 for carrying out the first step related to the planarization process and the second process related to the modified layer forming process described above will be described.
  • 15 and 16 (a) to (d) schematically show the steps to be performed, and (e) shows a setting screen of the GUI 111.
  • FIG. Now, as shown in FIGS. 15(a) to 15(d), an object 100 is prepared (see FIG. 15(a)) and flattened so that laser annealing lines 100x are formed on all dicing lines. After the modification treatment is performed (see FIGS.
  • the focal point of the laser beam L1 is set at a position above the object 100 .
  • the Z height becomes, for example, a negative value.
  • the Z height is "-30”
  • the output is "14 ⁇ J”
  • the processing speed is "150 mm/sec”
  • the laser condition is "A”
  • the side branch is "-8 ⁇ m”.
  • a of the laser condition is a condition of the laser beam L1 set in advance to be selectable, for example, a pulse width of 700 nsec and a frequency of 150 kHz.
  • “Yes-8 ⁇ m” for lateral branching means that there is lateral branching and the branch interval is 8 ⁇ m.
  • the Z height, output, speed, laser conditions, and presence/absence of lateral branching for two passes relating to two modified layers 112 having different depths are set. set.
  • the Z height of the first pass is "64”
  • the output is "2.78 ⁇ J”
  • the processing speed is "800 mm/sec”
  • the laser condition is "B”
  • the side branch is "none”.
  • the Z height of the second pass is "24”
  • the output is "1.85 ⁇ J”
  • the processing speed is "800 mm/sec”
  • the laser condition is "B”
  • the side branch is "none".
  • the laser condition "B” is a condition of the laser light L2 that is set in advance to be selectable, for example, a pulse width of 700 nsec and a frequency of 120 kHz. Although the pulse pitch can be calculated by processing speed/frequency, it is not displayed on the setting screen of the GUI 111 in the example shown in FIG. 15(e).
  • the setting screen of the GUI 111 displays the processing order of the two recipes (recipe 1 first, recipe 2 later).
  • FIGS. 16(a) to 16(d) an object 100 is prepared (see FIG. 16(a)), and one laser annealing line 100x is formed on one dicing line.
  • a flattening process is performed (see FIG. 16(b)), and stealth dicing is performed along the formed single laser annealing line 100x to form a modified layer 112 (see FIG. 16(c) ), the processing shown in FIGS. 16(b) and 16(c) is performed on all the dicing lines to form the modified layer 112 on all the dicing lines (see FIG. 16(d)). That is, it is assumed that the planarization scan and the modified layer formation scan are repeatedly performed for each dicing line.
  • FIG. 17 is a flowchart showing a laser processing method including planarization processing and modified layer formation processing.
  • step S1 an object 100, which is a wafer, is put into the laser processing apparatus 1, and the object 100 is supported by the support section 7 (step S1). Then, alignment of the irradiation position of the laser light is performed (step S2). Subsequently, the Z height is set based on the set recipe (step S3).
  • step S4 a flattening process is performed (step S4). Specifically, the control unit 9 controls the light source 81 and the moving mechanism 6 so that the back surface 100b of the object 100 is irradiated with the laser beam L1 and the back surface 100b, which is the irradiated surface, is flattened by laser annealing. be.
  • a modified layer forming process for forming a modified layer for dividing the object 100 is performed (step S5).
  • the light source 82 and the moving mechanism 6 are controlled by the control unit 9 so that a modified layer is formed inside the object 100 whose back surface 100b (irradiation surface) that has been flattened is irradiated with the laser beam L2. is controlled.
  • the object 100 which is a wafer, is taken out from the laser processing apparatus 1 (step S6).
  • IR grooving here is a process of irradiating a functional element formed on the front surface 100a of the object 100 with a laser beam from the back surface 100b side to form a weakened region in the functional element.
  • a weakened region is a region in which a functional element is weakened. To weaken includes to embrittle.
  • the weakened region can also be said to be a region where traces are produced by laser irradiation, and is a region that is more likely to be cut or destroyed than the non-treated region.
  • the weakened region may be formed continuously in a line shape in at least a partial region of the functional element, or may be formed intermittently according to the pulse pitch of laser irradiation.
  • the back surface 100b irradiated with the laser light is damaged in the IR grooving, there is a possibility that the laser beam incident from the back surface 100b cannot properly perform the IR grooving on the functional elements on the front surface 100a (device surface). There is a problem that the energy that can be used is limited. Therefore, in this embodiment, the back surface 100b of the object 100 is planarized by laser annealing before IR grooving.
  • FIG. 18 is a diagram for explaining the planarization process, and the IR grooving and modified layer formation process after the planarization process.
  • an object 100 is prepared and supported by the support section 7 (see FIG. 1).
  • the moving mechanism 6 controlled by the control unit 9 moves the focal point of the laser beam L1 along one line extending in one direction on the back surface 100b.
  • the light source 81 controlled by the controller 9 outputs the laser beam L1 for laser annealing.
  • the light source 81 here is, for example, a light source that emits an ultrashort pulse laser.
  • the control unit 9 controls the light source 81 and the moving mechanism 6 so that the back surface 100b of the object 100 is irradiated with the laser beam L1 and the back surface 100b, which is the irradiated surface, is flattened by laser annealing. to implement.
  • the first control is control related to the first step (flattening process) of irradiating the back surface 100b with the laser beam L1 and planarizing the back surface 100b by laser annealing.
  • the back surface 100b before the IR grooving (first grooving) step is irradiated with the laser beam L1.
  • the one line described above becomes a laser annealing line 100x on which laser annealing has been performed.
  • the laser annealing line 100x includes at least a line irradiated with laser light in IR grooving (that is, a dicing line).
  • the moving mechanism 6 controlled by the control unit 9 moves the laser beam L3 for IR grooving along the laser annealing line 100x.
  • the laser processing head 10A is moved as above, and a light source 81 (for example, a light source that emits an ultrashort pulse laser) controlled by the controller 9 outputs a laser beam L3 related to IR grooving. That is, the control unit 9 controls the light source 81 and the moving mechanism 6 so that the laser beam L3 is irradiated from the back surface 100b of the object 100 to form the weakened region 100y in the functional element layer on the front surface 100a.
  • 1 grooving control is performed.
  • the first grooving control is a first grooving step (IR grooving). IR grooving is thereby performed on the functional element on the surface 100a to form a weakened region 100y in the functional element.
  • the moving mechanism 6 controlled by the control unit 9 moves the laser processing head 10B so that the focal point of the laser beam L2 is positioned along the laser annealing line 100x. is moved, and the light source 82 controlled by the control unit 9 outputs the laser light L2 for forming the modified layer.
  • the light source 82 here is, for example, a light source that emits a nanosecond pulse laser.
  • the control unit 9 controls the light source 82 and the moving mechanism 6 so that a modified layer is formed inside the object 100 whose back surface 100b (irradiation surface) is irradiated with the laser beam L2. Enforce controls.
  • the second control is control related to the second step (modified layer forming process) of irradiating the back surface 100b flattened in the first step with the laser beam L2 to form a modified layer inside the object 100. .
  • an expanding process (FIG. 18(e)) is performed in the dividing step, and the object 100 is cut into a plurality of chips.
  • the expanding process (FIG. 18G) may be performed after the grinding process (see FIG. 18F).
  • the light source 81 for flattening and the light source 81 for IR grooving are shared (for example, a light source that emits a transmissive ultrashort pulse laser), but the present invention is not limited to this.
  • the light source for flattening and the light source for IR grooving may be separated.
  • the light source involved in the planarization process may be a light source that emits light with an absorptive wavelength such as 532 nsec.
  • the light source for IR grooving may be a light source common to the light source for the modified layer forming process (for example, a light source that emits a nanosecond pulse laser).
  • the laser dicer for planarization processing and IR grooving and the laser dicer for modified layer formation processing may be shared. , may be provided as separate devices.
  • FIG. 19 is a flow chart showing a laser processing method including planarization, IR grooving, and modified layer formation.
  • FIG. 20 is a diagram schematically showing an example of a planarization process, IR grooving after the planarization process, and a modified layer formation process. An example of processing in which an apparatus for planarization processing and IR grooving and an apparatus for forming a modified layer are separate apparatuses will be described below.
  • the light source for the flattening process and the IR grooving is a common light source that emits an ultrashort pulse laser, and is described as the "light source 81" described above.
  • the light source for the modified layer forming process is a light source of a device different from the device for the flattening treatment and IR grooving, it is referred to as a "light source 82" for convenience of explanation.
  • an object 100 which is a wafer, is put into a device related to planarization processing and IR grooving in the laser processing device 1 (step S11).
  • the object 100 is set so that the rear surface 100b can be irradiated with a laser beam (see FIG. 20(a)).
  • alignment of the irradiation position of the laser light is performed (step S12).
  • the Z height is set based on the set recipe (step S13).
  • a flattening process is performed (step S14). Specifically, the control unit 9 controls the light source 81 and the moving mechanism 6 so that the back surface 100b of the object 100 is irradiated with the laser beam L1 and the back surface 100b, which is the irradiated surface, is flattened by laser annealing. be.
  • the planarization process all the laser annealing lines 100x are sequentially formed line by line (see FIGS. 20(b) and 20(c)).
  • IR grooving is performed after all the laser annealing lines 100x are formed (step S15). Specifically, the light source 81 and the light source 81 are moved by the controller 9 so that the laser beam L3 is irradiated from each laser annealing line 100x on the back surface 100b of the object 100 and the weakened region 100y is formed in the functional element layer on the front surface 100a. Mechanism 6 is controlled (see FIG. 20(d)). Then, the target object 100, which is a wafer, is taken out from the device related to the planarization processing and IR grooving in the laser processing device 1 (step S16).
  • planarization process and IR grooving have been described assuming that after all the laser annealing lines 100x are formed, the laser beam L3 is irradiated from each laser annealing line 100x on the back surface 100b to form each weakened region 100y. but not limited to this. That is, the planarization process and the IR grooving are performed by forming a laser annealing line 100x for each line (see FIG. 20(f)) and then irradiating the laser beam L3 from the laser annealing line 100x to form the functional element layer on the surface 100a. All the weakened regions 100y may be formed (see FIG. 20(h)) by repeating the process of forming the weakened regions 100y (see FIG. 20(g)).
  • step S16 the target object 100, which is a wafer for which the processes up to step S16 have been completed, is put into the apparatus related to the modified layer forming process in the laser processing apparatus 1 (step S17). Then, alignment of the irradiation position of the laser light is performed (step S18). Subsequently, the Z height is set based on the set recipe (step S19).
  • a modified layer forming process for forming a modified layer for dividing the object 100 is performed (step S20). Specifically, the control unit 9 controls the light source 82 and the moving mechanism so that the modified layer 112 is formed inside the object 100 whose back surface 100b (irradiation surface) is irradiated with the laser beam L2. 6 is controlled (see FIG. 20(e)). Finally, the object 100, which is a wafer, is taken out from the laser processing apparatus 1 (step S21). [Another example of processing by laser processing equipment (surface laser grooving + stealth dicing)]
  • the surface laser grooving here is a process of removing the surface layer of the dicing streets on the surface 100a before the modified layer forming process.
  • the surface layer is the TEG or film on the dicing street.
  • the bottom surface of the grooves formed on the surface 100a may be roughened by the surface laser grooving.
  • stealth dicing cannot be performed from the front surface 100a after the front surface laser grooving, and it is necessary to transfer to the back surface 100b once and irradiate the laser beam for forming the modified layer from the back surface 100b.
  • the problem is that the transfer cost increases. Therefore, in this embodiment, the surface 100a of the object 100 is flattened by laser annealing after the surface laser grooving and before the modified layer forming process.
  • FIG. 21 is a diagram for explaining laser grooving and flattening treatment and modified layer forming treatment after laser grooving.
  • FIG. 21(a) first, an object 100 is prepared and supported by the support section 7 (see FIG. 1). Subsequently, as shown in FIG. 21(b), the movement mechanism 6 controlled by the controller 9 moves the laser beam L4 for surface laser grooving along one line extending in one direction on the surface 100a.
  • the laser processing head 10A is moved so that the focal point is positioned, and a light source 81 (for example, a light source that emits an ultrashort pulse laser) controlled by the controller 9 outputs a laser beam L4 for surface laser grooving.
  • a light source 81 for example, a light source that emits an ultrashort pulse laser
  • control unit 9 performs the second grooving control to control the light source 81 and the moving mechanism 6 so that the surface layer of the surface 100a is removed by irradiating the surface 100a of the object 100 with the laser beam L4.
  • the second grooving control is control related to the second grooving step (surface laser grooving) of removing the surface layer of the surface 100a by irradiating the surface of the object 100 with the laser beam L4.
  • the bottom surface 100z of the groove on which the surface laser grooving is performed becomes a rough surface.
  • the moving mechanism 6 controlled by the controller 9 moves the laser processing head so that the focal point of the laser beam L1 is positioned along the bottom surface 100z of the groove. 10B is moved, and the light source 82 controlled by the controller 9 outputs the laser beam L1 related to the laser annealing.
  • the light source 82 here is, for example, a light source that emits a nanosecond pulse laser. That is, the control unit 9 irradiates the bottom surface 100z of the groove on the surface 100a of the object 100 with the laser beam L1 and causes the bottom surface 100z to become a laser annealing line 100x flattened by laser annealing. A first control for controlling the mechanism 6 is performed.
  • the first control is control related to the first step (planarization process) of irradiating the surface 100a with the laser beam L1 and planarizing the surface 100a by laser annealing.
  • the bottom surface 100z of the groove formed in the surface 100a by the surface laser grooving (second grooving) step is irradiated with the laser beam L1 as an irradiation surface to flatten the bottom surface 100z of the groove (laser annealing line 100x). I do.
  • the moving mechanism 6 controlled by the controller 9 moves the laser processing head 10B so that the focal point of the laser beam L2 is positioned along the laser annealing line 100x.
  • the light source 82 moved and controlled by the control unit 9 outputs the laser light L2 for forming the modified layer.
  • the light source 82 here is, for example, a light source that emits a nanosecond pulse laser.
  • the control unit 9 controls the light source 82 and the moving mechanism 6 so that a modified layer is formed inside the object 100 where the planarized bottom surface 100z (that is, the laser annealing line 100x) is irradiated with the laser beam L2. 2nd control to carry out.
  • the second control is a second step (modified layer formation process ). After the modified layer is formed in this manner, an expanding process (FIG. 21(e)) is performed in the dividing step, and the object 100 is cut into a plurality of chips.
  • the light source 81 for the surface laser grooving and the light source 82 for the flattening treatment are separately provided, but the present invention is not limited to this, and the light source for the surface laser grooving and the light source for the flattening treatment are shared.
  • a light source that emits an ultrashort pulse laser For example, when a light source for surface laser grooving and a light source for flattening treatment are separately provided, the laser dicer for surface laser grooving and the laser dicer for flattening treatment and modified layer forming treatment are common. may be provided as a separate device.
  • FIG. 22 is a flow chart showing a laser processing method including laser grooving, planarization, and modified layer formation.
  • FIG. 23 is a diagram schematically showing an example of laser grooving, planarization treatment after laser grooving, and modified layer formation treatment. An example of processing in which an apparatus for surface laser grooving and an apparatus for flattening treatment and modified layer forming treatment are separate apparatuses will be described below.
  • the light source for surface laser grooving is a common light source that emits an ultrashort pulse laser, and is described as the above-described "light source 81".
  • the light source for the flattening process and the modified layer forming process is a light source of a device different from the device for the surface laser grooving, it is referred to as a "light source 82" for convenience of explanation.
  • an object 100 which is a wafer, is put into a device related to surface laser grooving in the laser processing device 1 (step S101).
  • the object 100 is set so that the rear surface 100b can be irradiated with laser light (see FIG. 23(a)).
  • alignment of the irradiation position of the laser light is performed (step S102).
  • surface laser grooving is performed to remove surface layers such as wiring and metal films on the surface 100a (step S103).
  • the controller 9 controls the light source 81 and the moving mechanism 6 so that the surface 100a of the object 100 is irradiated with the laser beam L4 to remove the surface layer of the surface 100a.
  • the target object 100 which is a wafer for which the processes up to step S104 have been completed, is put into the apparatus related to the planarization process and the modified layer forming process in the laser processing apparatus 1 (step S105). Then, alignment of the irradiation position of the laser light is performed (step S106). Subsequently, the Z height is set based on the set recipe (step S107).
  • a flattening process is performed (step S108). Specifically, the control unit 9 irradiates the bottom surface 100z of the groove on the surface 100a of the object 100 with the laser beam L1, and the light source is controlled so that the bottom surface 100z becomes a laser annealing line 100x that is flattened by laser annealing. 82 and moving mechanism 6 are controlled. In the planarization process, all the laser annealing lines 100x are sequentially formed line by line (see FIG. 23(c)).
  • a modified layer forming process for forming a modified layer for dividing the object 100 is performed (step S109). Specifically, the light source 82 is controlled by the controller 9 so that the modified layer 112 is formed inside the object 100 where the flattened bottom surface 100z (that is, the laser annealing line 100x) is irradiated with the laser beam L2. and the moving mechanism 6 is controlled (see FIG. 23(d)). Finally, the object 100, which is a wafer, is taken out from the laser processing apparatus 1 (step S110).
  • the surface laser grooving and flattening treatment it has been described that the surface laser grooving is performed on all lines and then the flattening treatment is performed on each line, but the present invention is not limited to this. That is, the surface laser grooving and flattening treatment are performed for each line to remove the surface layer and roughen the bottom surface 100z (after FIG. 23(e), the bottom surface 100z is flattened).
  • the process to form the laser annealing line 100x may be repeatedly performed, and the flattening process after surface laser grooving may be performed for all lines (see FIG. 23(g)).
  • the surface laser grooving and the flattening process may be performed in the same apparatus, and the object that has been flattened may be subjected to the modified layer forming process in another apparatus. may be carried out on the apparatus of
  • the front surface 100a or the back surface 100b of the object 100 having the functional element layer on the front surface 100a side is irradiated with the laser beam L1, and the irradiated surface is flattened by laser annealing. and a second step of irradiating the irradiation surface flattened in the first step with the laser beam L2 to form a modified layer inside the object 100.
  • the pulse pitch is shorter than the pulse pitch of the laser light L2.
  • the irradiated surface of the laser beam L2 is subjected to laser annealing.
  • a laser beam L1 is applied for planarization. If the surface irradiated with the laser beam L2 when forming the modified layer is rough and not flat, the modified layer may not be properly formed by irradiation with the laser beam L2.
  • the laser beam L1 for flattening the irradiated surface is irradiated in advance to the irradiated surface when forming the modified layer (laser annealing is performed), it becomes possible to irradiate the flattened irradiation surface with the laser light L2, and the modified layer can be appropriately formed inside the object 100.
  • the pulse pitch of the laser beam L1 for laser annealing is shorter than the pulse pitch of the laser beam L2 for forming the modified layer.
  • the material is recrystallized and flattened after melting.
  • the regions can be formed continuously, and the irradiation surface can be more appropriately planarized by laser annealing.
  • the irradiated surface of the object 100 can be appropriately planarized, and the modified layer can be appropriately formed inside the object 100 .
  • the laser light L1 and the laser light L2 may be emitted from a common light source. According to such a configuration, the configuration related to laser processing can be simplified, and the size reduction of the device configuration can be realized.
  • the frequency of the laser beam L1 may be higher than the frequency of the laser beam L2.
  • the next laser beam L1 is irradiated before the irradiated area cools down, thereby accumulating heat and appropriately recrystallizing the irradiated area, thereby flattening the irradiated surface. can be done.
  • the frequency of the laser light L1 for example, making it higher than the frequency of the laser light L2
  • the number of branches in the processing progress direction of the laser light L1 may be greater than the number of branches in the processing progress direction of the laser light L2. Since the laser beam L1 has a large number of branches in the processing progress direction (for example, the number of branches is larger than that of the laser beam L2), the time required for the laser annealing process can be shortened.
  • the number of branches in the direction that intersects the processing progress direction and is parallel to the irradiation surface of the laser beam L1 is the direction that intersects the processing progress direction of the laser beam L2 and is in the irradiation surface. It may be more than the number of branches in parallel directions. Thereby, the width flattened by the laser annealing treatment can be increased.
  • the irradiation ranges of the beams of the laser beam L1 may partially overlap each other on the irradiation surface. Thereby, planarization can be performed even if the energy per point is low.
  • unevenness occurs between the center of the beam and a location away from the center of the beam.
  • the illuminated surface can be flattened.
  • the laser beam L1 may be a top hat-shaped laser beam.
  • the laser annealing region can be widened on the irradiation surface.
  • the irradiation surface can be made flatter.
  • the irradiation surface in the first step, may be irradiated with the laser beam L1 so as to planarize the irradiation surface and form a modified layer inside the object 100 .
  • the laser beam L1 related to laser annealing for planarization also for forming the modified layer for example, the number of passes of the laser beam L2 related to formation of the modified layer can be reduced, and the modification can be performed.
  • the time required for layer formation can be shortened.
  • the irradiation surface may be irradiated with the laser beam L1 so that no modified layer is formed inside the object 100 .
  • the irradiation surface may be irradiated with the laser beam L1 so that no modified layer is formed inside the object 100 .
  • the focal point of the laser beam L1 may be positioned outside the object 100 . Accordingly, it is possible to appropriately avoid formation of a modified layer inside the object 100 by the laser beam L1 related to laser annealing.
  • the back surface 100b may be irradiated with the laser light L1 to planarize the back surface 100b.
  • the back surface 100b of the object 100 may have, for example, a satin finish or may be rough.
  • the laser beam L2 is absorbed or scattered on the rear surface 100b, and the inside of the object 100 is appropriately modified. It may not be possible to form a solid layer.
  • the roughened back surface 100b is appropriately flattened, and a modified layer is appropriately formed inside the object 100. can be done.
  • the laser processing method further includes a first grooving step of forming a weakened region 100y on the front surface 100a by irradiating the laser beam L3 from the back surface 100b of the object 100 before the second step.
  • the back surface 100b before the first grooving step may be irradiated with the laser beam L1 to planarize the back surface 100b.
  • the laser beam L2 for forming the modified layer is irradiated to the rear surface 100b in the second step, thereby weakening the weakened region 100y. Using this, it is possible to appropriately form a crack reaching the surface 100a side on which the functional element layer is formed.
  • the first grooving step when the first grooving step is performed, if the back surface 100b on which the laser beam L3 is incident is damaged, it is difficult to appropriately perform grooving (IR grooving) on the front surface 100a side. energy is limited.
  • the first step relating to laser annealing is performed with the back surface 100b as the irradiation surface before the first grooving step, the first grooving step is performed in a state in which the back surface 100b is flattened. , the amount of energy that can be applied to the laser beam L3 in the first grooving step increases, and the types of target objects 100 (devices) that can be handled increase. Thereby, grooving (IR grooving) on the front surface 100a side can be performed more easily and appropriately.
  • the laser processing method further includes a second grooving step of removing the surface layer of the surface 100a by irradiating the surface 100a of the object 100 with the laser beam L4.
  • the bottom surface 100z of the formed groove may be irradiated with the laser beam L1 to planarize the bottom surface 100z of the groove.
  • the surface 100a is irradiated with the laser beam L2 related to the formation of the modified layer in the second step, thereby improving the processing throughput and processing such as film peeling. Reduction in quality can be suppressed.
  • the bottom surface 100z of the groove formed in the surface 100a by grooving is rough.
  • the stealth dicing cannot be performed from the front surface 100a after grooving, and the laser beam L2 for forming the modified layer is irradiated from the rear surface 100b side after transferring to the rear surface 100b side.
  • the problem is that the transfer cost is high.
  • the first step related to laser annealing is performed with the bottom surface 100z of the groove formed on the surface 100a as the irradiation surface, so that the bottom surface 100z of the groove formed on the surface 100a is flat. Therefore, the stealth dicing process can be performed from the front surface 100a, which is the grooving surface side, and the transfer process described above becomes unnecessary. This makes it possible to speed up processing and reduce costs.
  • SYMBOLS 1 Laser processing apparatus, 7... Support part, 9... Control part, 81, 82... Light source, 100... Object, 100a... Front surface, 100b... Back surface, 100y... Weakened area, 100z... Bottom surface, L1... Laser beam, L2 ...laser light.

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Abstract

レーザ加工装置が実施す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、レーザ光のパルスピッチは、レーザ光のパルスピッチよりも短い。

Description

レーザ加工方法及びレーザ加工装置
　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。
　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）。
特開２０１７－６４７４６号公報
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
一実施形態のレーザ加工装置の斜視図である。 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３に示されるレーザ加工ヘッドの側面図である。 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。 ステルスダイシング加工時の課題を説明する図である。 ステルスダイシング加工時の課題を説明する図である。 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。 レーザ光の条件に係る実験結果を示す図である。 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。 横分岐による平坦性向上を説明する図である。 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。 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。 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。 ＧＵＩの一例を示す図である。 ＧＵＩの一例を示す図である。 平坦化処理及び改質層形成処理を含むレーザ加工方法を示すフローチャートである。 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。 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。 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。 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。 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。 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、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］
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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］
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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）。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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）］
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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）。
　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。
　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）］
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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）。
　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）。
　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）。
　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。
　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）。
　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）］
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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）。
　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）。
　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）。
　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）。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。

Claims (17)

  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
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