JP2007142001A - レーザ加工装置およびレーザ加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェハの表面から深さ方向に間隔をあけた複数層の改質領域を形成する際に、正常な改質領域を短時間で確実に形成可能で、小型かつ低コストなレーザ加工装置を提供する。
【解決手段】２種類の波長λａ，λｂのレーザ光Ｌａ，Ｌｂを同時に発生させて出射する１個のレーザ光源ＳＬａを用い、ウェハ１０の内部における各レーザ光Ｌａ，Ｌｂの集光点Ｐａ，Ｐｂの深さ位置を段階的に変えることにより、ウェハ１０の切断予定ラインＫに沿うと共に、ウェハ１０の表面１０ｂから深さ方向に離間または隣接または重複して配置された３組６層の改質領域群Ｇa1〜Ｇb3を、２層１組ずつ順次形成する。すなわち、２種類の波長λａ，λｂのレーザ光Ｌａ，Ｌｂを同時にウェハ１０に照射することにより、各レーザ光Ｌａ，Ｌｂにそれぞれ対応した深さの異なる２層の改質領域群（Ｇa1とＧb1、Ｇa2とＧb2、Ｇa3とＧb3）を構成する各改質領域Ｒを同時に形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明はレーザ加工装置およびレーザ加工方法に係り、詳しくは、ウェハにレーザ光を照射してその内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザ加工装置およびその加工方法に関するものである。

従来より、レーザ光を用いてウェハ状の加工対象物を個々のチップに切断分離（分断）するダイシング（レーザダイシング）技術の開発が進められている。
例えば、ウェハ状の加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射し、前記加工対象物の内部に多光子吸収による改質領域（クラック領域を含む改質領域、溶融処理領域を含む改質領域、屈折率が変化した領域を含む改質領域）を形成し、この改質領域によって、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記加工対象物のレーザ光入射面から所定距離内側に、切断の起点となる領域を形成し、その領域を起点とした割断によって加工対象物を切断する技術が提案されている（特許文献１参照）。

また、レーザ光の集光点を加工対象物の内部に合わせて前記加工対象物にレーザ光を照射することにより、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記加工対象物の内部に改質領域を形成し、かつ、前記加工対象物に照射されるレーザ光の前記加工対象物への入射方向におけるレーザ光の集光点の位置を変えることにより、前記改質領域を前記入射方向に沿って並ぶように複数形成する技術が提案されている（特許文献２参照）。

この特許文献２の技術によれば、改質領域を入射方向に沿って並ぶように複数形成しているため、加工対象物を切断する際に起点となる箇所が増すことから、加工対象物の厚みが大きい場合でも切断が可能になるとしている。

また、ウェハ状の加工対象物の内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザ加工装置であって、互いに波長の異なる第１のレーザ光と第２のレーザ光とを前記加工対象物の内部に集光し、前記第１のレーザ光の集光点の位置と前記第２のレーザ光の集光点の位置とで多光子吸収を生じさせる集光レンズと、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記第１のレーザ光の集光点及び前記第２のレーザ光の集光点を相対的に移動させる移動手段とを備える技術が提案されている（特許文献３参照）。

この特許文献３の技術では、第１のレーザ光と第２のレーザ光の波長が異なるため、各レーザ光は集光レンズの色収差等によって加工対象物の集光レンズ側の表面からの深さが互いに異なる位置に集光する。そして、各レーザ光の集光点を切断予定ラインに沿って相対的に移動させることにより、切断予定ラインに沿った１回のスキャンで、第１のレーザ光と第２のレーザ光にそれぞれ対応した２本（２層）の改質領域を形成することができるとしている。
また、特許文献３には、波長の異なる３つ以上のレーザ光を１つの集光レンズで集光させて加工対象物に照射し、切断予定ラインに沿った１回のスキャンで、３本（３層）以上の改質領域を形成することについても開示されている。
特許第３４０８８０５号公報（第２〜１６頁 図１〜図３２） 特開２００２−２０５１８０号公報（第２〜９頁 図１〜図２２） 特開２００４−３３７９０３号公報（第２〜１４頁 図１〜図２０）

近年、特許文献１〜３に開示されているようなレーザダイシング技術を用い、半導体基板を作成するためのウェハ（半導体ウェハ）の内部に改質領域（改質層）を形成し、その改質領域を切断の起点とした割断により、ウェハを個々のチップ（半導体チップ）に切断分離する試みがなされている。

しかし、特許文献１の技術では、ウェハの表面から深さ方向に１層（１本）の改質領域しか形成しないため、ウェハの板厚が大きい場合には、切断予定ラインに沿って精度良く切断分離することが困難である。
それに対して、特許文献２または特許文献３の技術では、ウェハの表面から深さ方向に複数層（複数本）の改質領域を形成するため、ウェハの板厚が大きい場合でも、ウェハを切断する際に起点となる箇所が増すことから、切断予定ラインに沿って精度良く切断分離することが可能である。

しかし、特許文献２の技術では、レーザ光のウェハへの入射方向におけるレーザ光の集光点の位置を段階的に変えることにより、ウェハの表面から深さ方向に間隔をあけて改質領域を１層ずつ形成してゆくため加工効率が悪く、複数層の改質領域を形成するのに長い時間を要することからスループット（単位時間当たりの生産性）が低く量産化に不向きであるという技術的課題がある。

それに対して、特許文献３の技術では、互いに波長の異なる複数のレーザ光をウェハに照射することにより、各レーザ光にそれぞれ対応した深さの異なる複数層の改質領域を同時に形成するため、特許文献２の技術に比べて、加工効率が高くなり、短時間に複数層の改質領域を形成することができる。
しかし、特許文献３の技術では、１個のレーザ光源から１種類の波長のレーザ光を照射しているため、波長の異なるレーザ光毎にそれぞれレーザ光源を設ける必要があり、レーザ光源の個数が多くなることから、レーザ加工装置が大型化して設置スペースをとることに加え、レーザ加工装置が複雑化して部品点数が増えるため製造コストが増大するという技術的課題がある。

ところで、特許文献２の技術では、１種類の波長のレーザ光だけを用いて改質領域を形成しているため、ウェハの板厚が非常に大きい場合には、レーザ光の入射面であるウェハの表面から浅い部分と深い部分の両方に対して、正常な改質領域を確実に形成することが困難であるという技術的課題がある。

例えば、ウェハの表面から浅い部分に対して正常な改質領域を確実に形成可能なようにレーザ光の波長を設定した場合には、ウェハの表面から深い部分に対して正常な改質領域を確実に形成することが難しくなる。
反対に、ウェハの表面から深い部分に対して正常な改質領域を確実に形成可能なようにレーザ光の波長を設定した場合には、ウェハの表面から浅い部分に対して正常な改質領域を確実に形成することが難しくなる。

また、近年、半導体基板の多層化技術が進展しており、このような多層構造のウェハについても、特許文献１〜３に開示されているようなレーザダイシング技術を用い、ウェハを切断分離する試みがなされている。
ちなみに、半導体基板の多層化技術には、例えば、貼り合わせ技術やＳＩＭＯＸ（Separation by IMplanted OXygen）技術を含むＳＯＩ（Silicon On Insulator）技術、サファイアなどの基板上にIII−Ｖ族化合物半導体層を結晶成長させる技術、陽極接合を用いてシリコン基板とガラス基板とを貼り合わせる技術などがある。

しかし、特許文献１または特許文献２の技術では、１種類の波長のレーザ光だけを用いて改質領域を形成しているため、多層構造のウェハについては、正常な改質領域を確実に形成することが困難であるという技術的課題がある。
その理由としては、多層構造を構成する各層の光学的特性の相違により、レーザ光に対する屈折率が各層で異なるため、各層の境界面ではレーザ光の一部が反射し、その反射光と入射光とが干渉して相殺され、レーザ光の入射面から深い部分ではレーザ光のエネルギーが大幅に減衰されることから、当該深い部分では、多光子吸収を発生させるのに必要なレーザ光Ｌのエネルギーが不足し、改質領域を形成不能になるためと考えられる。

そして、正常な改質領域が確実に形成されていないウェハは、切断分離する際に不要な割れが生じ易いため、切断予定ラインに沿って精度良く切断分離することが困難であり、ウェハから切断分離されたチップの歩留まりや品質が低下することになる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、以下の目的を有するものである。
（１）ウェハの表面から深さ方向に複数層の改質領域を形成する際に、正常な改質領域を短時間で確実に形成可能で、小型かつ低コストなレーザ加工装置を提供する。
（２）ウェハの表面から深さ方向に複数層の改質領域を形成する際に、正常な改質領域を短時間で確実に形成可能なレーザ加工方法を低コストに提供する。

請求項１に記載の発明は、
ウェハの内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、当該ウェハの内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザ加工装置であって、
複数種類の波長のレーザ光を同時に発生させて出射する１個のレーザ光源と、
そのレーザ光源の出射したレーザ光を前記集光点に集光させる１個の集光レンズとを備え、
前記ウェハの表面からその内部へ集光点を合わせて前記複数種類の波長のレーザ光を同時に照射することにより、前記ウェハの切断予定ラインに沿って、前記ウェハの表面から深さ方向に間隔をあけた複数層の改質領域を同時に形成することを技術的特徴とする。

請求項２に記載の発明は、
ウェハの内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、当該ウェハの内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザ加工装置であって、
複数種類の波長から選択されたいずれか１つの波長のレーザ光を発生させて出射する１個のレーザ光源と、
そのレーザ光源の出射したレーザ光を前記集光点に集光させる１個の集光レンズとを備え、
前記ウェハの表面からの深さを複数段階に分けた各部分の内部へ集光点を合わせ、当該部分に適応した波長のレーザ光を照射することにより、前記ウェハの切断予定ラインに沿って、当該部分に少なくとも１層の改質領域を形成することを技術的特徴とする。

請求項３に記載の発明は、
複数層が積層された多層構造のウェハの内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、当該ウェハの内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザ加工装置であって、
複数種類の波長から選択されたいずれか１つの波長のレーザ光を発生させて出射する１個のレーザ光源と、
そのレーザ光源の出射したレーザ光を前記集光点に集光させる１個の集光レンズとを備え、
前記多層構造のウェハにおける最上層の表面から各層の内部へ集光点を合わせ、当該層に適応した波長のレーザ光を照射することにより、前記ウェハの切断予定ラインに沿って、当該層の内部に少なくとも１層の改質領域を形成することを技術的特徴とする。

請求項４に記載の発明は、
第１層の表面上に第２層が積層された２層構造のウェハの内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、当該ウェハの内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザ加工装置であって、
複数種類の波長から選択されたいずれか１つの波長のレーザ光を発生させて出射する１個のレーザ光源と、
そのレーザ光源の出射したレーザ光を前記集光点に集光させる１個の集光レンズとを備え、
前記第２層の表面からその内部へ集光点を合わせ、前記第２層に適応した波長のレーザ光を照射することにより、前記ウェハの切断予定ラインに沿って、前記第２層の内部に少なくとも１層の改質領域を形成し、
前記第１層の裏面からその内部へ集光点を合わせ、前記第１層に適応した波長のレーザ光を照射することにより、前記ウェハの切断予定ラインに沿って、前記第１層の内部に少なくとも１層の改質領域を形成することを技術的特徴とする。

請求項５に記載の発明は、
請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置において、
前記レーザ光をパルス状に照射することにより、前記ウェハの切断予定ラインに沿って前記ウェハの内部に多光子吸収による改質領域を形成しながら、前記ウェハに対して前記集光点を相対的に移動させることにより、前記ウェハの表裏面に対して水平方向に間隔をあけて形成された複数個の前記改質領域から成る１層の改質領域群を形成し、
前記ウェハの内部における前記集光点の深さ位置を段階的に変えることにより、前記ウェハの表面から深さ方向に間隔をあけて複数層の前記改質領域群を順次形成することを技術的特徴とする。

請求項６に記載の発明は、
ウェハの内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、当該ウェハの内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザ加工方法であって、
複数種類の波長のレーザ光を同時に発生させて出射する１個のレーザ光源と、
そのレーザ光源の出射したレーザ光を前記集光点に集光させる１個の集光レンズとを用い、
前記ウェハの表面からその内部へ集光点を合わせて前記複数種類の波長のレーザ光を同時に照射することにより、前記ウェハの切断予定ラインに沿って、前記ウェハの表面から深さ方向に間隔をあけた複数層の改質領域を同時に形成することを技術的特徴とする。

請求項７に記載の発明は、
ウェハの内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、当該ウェハの内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザ加工方法であって、
複数種類の波長から選択されたいずれか１つの波長のレーザ光を発生させて出射する１個のレーザ光源と、
そのレーザ光源の出射したレーザ光を前記集光点に集光させる１個の集光レンズとを用い、
前記ウェハの表面からの深さを複数段階に分けた各部分の内部へ集光点を合わせ、当該部分に適応した波長のレーザ光を照射することにより、前記ウェハの切断予定ラインに沿って、当該部分に少なくとも１層の改質領域を形成することを技術的特徴とする。

請求項８に記載の発明は、
複数層が積層された多層構造のウェハの内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、当該ウェハの内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザ加工方法であって、
複数種類の波長から選択されたいずれか１つの波長のレーザ光を発生させて出射する１個のレーザ光源と、
そのレーザ光源の出射したレーザ光を前記集光点に集光させる１個の集光レンズとを用い、
前記多層構造のウェハにおける最上層の表面から各層の内部へ集光点を合わせ、当該層に適応した波長のレーザ光を照射することにより、前記ウェハの切断予定ラインに沿って、当該層の内部に少なくとも１層の改質領域を形成することを技術的特徴とする。

請求項９に記載の発明は、
第１層の表面上に第２層が積層された２層構造のウェハの内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、当該ウェハの内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザ加工方法であって、
複数種類の波長から選択されたいずれか１つの波長のレーザ光を発生させて出射する１個のレーザ光源と、
そのレーザ光源の出射したレーザ光を前記集光点に集光させる１個の集光レンズとを用い、
前記第２層の表面からその内部へ集光点を合わせ、前記第２層に適応した波長のレーザ光を照射することにより、前記ウェハの切断予定ラインに沿って、前記第２層の内部に少なくとも１層の改質領域を形成する工程と、
前記第１層の裏面からその内部へ集光点を合わせ、前記第１層に適応した波長のレーザ光を照射することにより、前記ウェハの切断予定ラインに沿って、前記第１層の内部に少なくとも１層の改質領域を形成する工程とを備えたことを技術的特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、
請求項６〜９のいずれか１項に記載のレーザ加工方法において、
前記レーザ光をパルス状に照射することにより、前記ウェハの切断予定ラインに沿って前記ウェハの内部に多光子吸収による改質領域を形成しながら、前記ウェハに対して前記集光点を相対的に移動させることにより、前記ウェハの表裏面に対して水平方向に間隔をあけて形成された複数個の前記改質領域から成る１層の改質領域群を形成する工程と、
前記ウェハの内部における前記集光点の深さ位置を段階的に変えることにより、前記ウェハの表面から深さ方向に間隔をあけて複数層の前記改質領域群を順次形成する工程とを備えたことを技術的特徴とする。

以下に記載した（ ）内の数字等は、後述する［発明を実施するための最良の形態］に記載した構成部材・構成要素の符号に対応したものである。

＜請求項１：第１実施形態に該当＞
請求項１の発明では、複数種類の波長（λａ，λｂ）のレーザ光（Ｌａ，Ｌｂ）を同時に発生させて出射する１個のレーザ光源（ＳＬａ）を備えている。
そして、複数種類の波長のレーザ光を同時にウェハ（１０）に照射することにより、各レーザ光（Ｌａ，Ｌｂ）にそれぞれ対応した深さの異なる複数層の改質領域（改質領域群Ｇa1〜Ｇb3を構成する各改質領域Ｒ）を同時に形成している。

このとき、レーザ光の波長が大きいほど、ウェハの内部における集光点の深さ位置が深くなり、ウェハの表面（１０ｂ）から深い部分に改質領域が形成される。
言い換えれば、レーザ光の波長が大きいほど、レーザ光の入射面（ウェハ１０の表面１０ｂ）から集光点までの距離が大きくなり、ウェハの内部におけるレーザ光の入射面から遠い部分に改質領域が形成される。

ここで、ウェハの内部における集光点（Ｐａ，Ｐｂ）の深さ位置とは、ウェハの表面（レーザ光Ｌａ，Ｌｂの入射面：１０ｂ）から当該集光点までの距離である。
そのため、第１のレーザ光（Ｌｂ）の波長（λｂ）より第２のレーザ光（Ｌａ）の波長（λａ）を大きく設定しておけば（λｂ＜λａ）、第１のレーザ光の集光点（Ｐｂ）より第２のレーザ光の集光点（Ｐａ）の深さ位置を深くすることができる。

従って、請求項１の発明によれば、深さの異なる改質領域を１層ずつ形成してゆく特許文献２の技術に比べて、加工効率が高くなり、短時間に複数層の正常な改質領域（改質領域群Ｇa1〜Ｇb3を構成する各改質領域Ｒ）を確実に形成可能であるため、スループットが高く量産化に好適である。

そして、請求項１の発明によれば、１個のレーザ光源（ＳＬａ）しか用いないため、波長の異なるレーザ光毎にそれぞれレーザ光源を設ける特許文献３の技術に比べて、レーザ加工装置を小型化することが可能になることから設置スペースをとらないことに加え、レーザ加工装置が単純化して部品点数を減らすことが可能になることから製造コストを削減できる。

＜請求項２：第２実施形態に該当＞
請求項２の発明では、複数種類の波長（λｃ，λｄ）から選択されたいずれか１つの波長のレーザ光（Ｌｃ，Ｌｄ）を発生させて出射する１個のレーザ光源（ＳＬｂ）を備えている。
そして、ウェハ（１０）の表面（１０ｂ）からの深さを複数段階に分けた各部分の内部へ集光点（Ｐｃ，Ｐｄ）を合わせ、当該部分に適応した波長（λｃ，λｄ）のレーザ光（Ｌｃ，Ｌｄ）を照射することにより、ウェハの切断予定ライン（Ｋ）に沿って、当該部分に少なくとも１層の改質領域（改質領域群Ｇc1〜Ｇd3を構成する各改質領域Ｒ）を形成している。

例えば、ウェハの表面（１０ｂ）から深い部分については、第１の波長（λｃ）の第１のレーザ光（Ｌｃ）をウェハの表面からその内部へ集光点（Ｐｃ）を合わせて照射することにより、当該深い部分に少なくとも１層の改質領域（改質領域群Ｇc1〜Ｇc3を構成する各改質領域Ｒ）を形成している（工程１：図５）。
また、ウェハの表面（１０ｂ）から浅い部分については、第２の波長（λｄ）の第２のレーザ光（Ｌｄ）をウェハの表面からその内部へ集光点（Ｐｄ）を合わせて照射することにより、当該浅い部分に少なくとも１層の改質領域（改質領域群群Ｇd1〜Ｇd3を構成する各改質領域Ｒ）を形成している（工程２：図６））。

そのため、第１のレーザ光（Ｌｃ）の波長（Ｌｃ）を十分に大きな適宜な値に設定すれば、ウェハの表面から深い部分に対して当該波長を適応させることが可能になり、その深い部分に対して正常な改質領域を確実に形成することができる。
また、第２のレーザ光（Ｌｄ）の波長（Ｌｄ）を十分に小さな適宜な値に設定すれば、ウェハの表面から浅い部分に対して当該波長を適応させることが可能になり、その浅い部分に対して正常な改質領域を確実に形成することができる。
尚、第１の波長（λｃ）は第２の波長（λｄ）より大きな値になるが（λｃ＞λｄ）、各波長については、ウェハの材質や板厚に合わせてカット・アンド・トライで実験的に最適値を見つけて設定すればよい。

そして、請求項２の発明によれば、１個のレーザ光源（ＳＬｂ）しか用いないため、波長の異なるレーザ光毎にそれぞれレーザ光源を設ける特許文献３の技術に比べて、レーザ加工装置を小型化することが可能になることから設置スペースをとらないことに加え、レーザ加工装置が単純化して部品点数を減らすことが可能になることから製造コストを削減できる。

＜請求項３：第３実施形態に該当＞
請求項３の発明では、複数種類の波長（λｅ，λｆ）から選択されたいずれか１つの波長のレーザ光（Ｌｅ，Ｌｆ）を発生させて出射する１個のレーザ光源（ＳＬｃ）を備えている。
そして、多層構造のウェハ（１２，１３）における最上層（ウェハ１３）の表面（１３ｂ）から各層（１２，１３）の内部へ集光点（Ｐｅ，Ｐｆ）を合わせ、当該層に適応した波長（λｅ，λｆ）のレーザ光（Ｌｅ，Ｌｆ）を照射することにより、ウェハの切断予定ライン（Ｋ）に沿って、当該層の内部に少なくとも１層の改質領域（改質領域群Ｇe1〜Ｇf3を構成する各改質領域Ｒ）を形成している。

ところで、多層構造のウェハにおける各層の光学的特性の相違により、レーザ光に対する屈折率が各層で異なるため、各層の境界面ではレーザ光の一部が反射し、その反射光と入射光とが干渉して相殺され、ウェハにおけるレーザ光の入射面（ウェハ１３の表面１３ｂ）から深い部分ではレーザ光のエネルギーが大幅に減衰されることから、当該深い部分では、多光子吸収を発生させるのに必要なレーザ光のエネルギーが不足し、改質領域を形成不能になることがある。

そこで、請求項３の発明のように、レーザ光の波長を多層構造のウェハにおける各層の材質に適応した適宜な値に設定すれば、各層の境界面でレーザ光が反射することなく、各層におけるレーザ光の入射面から深い部分に対しても、改質領域を正常かつ確実に形成することができる。

そして、請求項３の発明によれば、１個のレーザ光源（ＳＬｃ）しか用いないため、波長の異なるレーザ光毎にそれぞれレーザ光源を設ける特許文献３の技術に比べて、レーザ加工装置を小型化することが可能になることから設置スペースをとらないことに加え、レーザ加工装置が単純化して部品点数を減らすことが可能になることから製造コストを削減できる。

＜請求項４：第４実施形態に該当＞
請求項４の発明では、複数種類の波長（λｅ，λｆ）から選択されたいずれか１つの波長のレーザ光（Ｌｅ，Ｌｆ）を発生させて出射する１個のレーザ光源（ＳＬｃ）を備えている。
そして、第２層（１３）の表面（１３ｂ）からその内部へ集光点（Ｐｆ）を合わせ、第２層に適応した波長（λｆ）のレーザ光（Ｌｆ）を照射することにより、ウェハの切断予定ライン（Ｋ）に沿って、第２層の内部に少なくとも１層の改質領域（改質領域群Ｇf1〜Ｇf3を構成する各改質領域Ｒ）を形成している。
また、第１層（１２）の裏面（１２ａ）からその内部へ集光点（Ｐｅ）を合わせ、第１層に適応した波長（λｅ）のレーザ光（Ｌｅ）を照射することにより、ウェハの切断予定ライン（Ｋ）に沿って、第１層の内部に少なくとも１層の改質領域（改質領域群Ｇe3〜Ｇe1を構成する各改質領域Ｒ）を形成している。

例えば、第２層の表面から第１層および第２層の内部へ集光点を合わせてレーザ光を照射する場合には、第１層と第２層の光学的特性の相違により、レーザ光に対する屈折率が第１層と第２層とで異なる。そのため、第１層と第２層の境界面ではレーザ光の一部が反射し、その反射光と入射光とが干渉して相殺され、レーザ光の入射面から深い部分ではレーザ光のエネルギーが大幅に減衰される。その結果、当該深い部分では、多光子吸収を発生させるのに必要なレーザ光のエネルギーが不足し、改質領域を形成不能になることがある。

それに対して、第４実施形態では、第２層（１３）の内部に改質領域を形成する際には第２層の表面（１３ｂ）からその内部へ集光点を合わせてレーザ光（Ｌｆ）を照射し、第１層（１２）の内部に改質領域を形成する際には第１層の裏面（１２ａ）からその内部へ集光点を合わせてレーザ光（Ｌｅ）を照射するため、第１層と第２層の境界面でレーザ光が反射することがない。
そのため、レーザ光の波長を第１層および第２層の材質に適応した適宜な値に設定すれば、各層の内部に正常な改質領域を確実に形成することができる。

そして、請求項４の発明によれば、１個のレーザ光源（ＳＬｃ）しか用いないため、波長の異なるレーザ光毎にそれぞれレーザ光源を設ける特許文献３の技術に比べて、レーザ加工装置を小型化することが可能になることから設置スペースをとらないことに加え、レーザ加工装置が単純化して部品点数を減らすことが可能になることから製造コストを削減できる。

＜請求項５＞
請求項５の発明によれば、ウェハの表面から深さ方向に間隔をあけて複数層の改質領域群を形成することができる。
そのため、請求項５の発明に係る請求項１の発明では、同時に形成される複数層の改質領域をウェハの表面から深さ方向に間隔をあけて複数組形成可能になる。
また、請求項５の発明に係る請求項２の発明では、ウェハの表面からの深さを複数段階に分けた各部分の内部に、深さ方向に間隔をあけて複数層の改質領域群を形成可能になる。
また、請求項５の発明に係る請求項３の発明では、多層構造のウェハの各層の内部に、深さ方向に間隔をあけて複数層の改質領域群を形成可能になる。
また、請求項５の発明に係る請求項４の発明では、２層構造のウェハの第１層および第２層の内部に、深さ方向に間隔をあけて複数層の改質領域群を形成可能になる。

＜請求項６〜請求項１０）
請求項６〜１０の発明はそれぞれ、請求項１〜５の発明によるレーザ加工方法に関するものである。そのため、請求項６〜１０の発明によれば、前記した請求項１〜５の発明と同様の作用・効果が得られる。

以下、本発明を具体化した各実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、各実施形態において、同一の構成部材および構成要素については符号を等しくすると共に、同一内容の箇所については重複説明を省略してある。

＜第１実施形態＞
図１〜図４は、第１実施形態においてウェハ１０にレーザ光を照射して改質領域を形成する工程を説明するための説明図であり、図１（Ａ）はウェハ１０の平面図を表し、図１（Ｂ）および図２〜図４はウェハ１０の縦断面を模式的に表したものである。
尚、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示すＸ−Ｘ線断面図である。
また、図２〜図４は、図１（Ａ）に示す切断予定ラインＫに相当するＹ−Ｙ線断面図である。

単結晶シリコンのバルク材から成るウェハ（バルクシリコンウェハ）１０の裏面１０ａには、ダイシングフィルム（ダイシングシート、ダイシングテープ、エキスパンドテープ）１１が貼着されている。
尚、ダイシングフィルム１１は、加熱により伸張するか又は伸張方向に力を加えることにより伸張する伸張性のプラスチック製フィルム材から成り、ウェハ１０の裏面側全面に対して接着剤（図示略）によって接着されている。

［工程１：図２参照］
レーザ加工装置は、レーザ光源ＳＬａおよび集光レンズＣＶをそれぞれ１個ずつ備えている。
レーザ光源ＳＬａは、２種類の波長λａ，λｂのレーザ光Ｌａ，Ｌｂを同時に発生させて出射する。

そして、各レーザ光Ｌａ，Ｌｂの光軸ＯＡをウェハ１０の表面１０ｂに対して垂直にした状態で、各レーザ光Ｌａ，Ｌｂを集光レンズＣＶを介してウェハ１０の表面（レーザ光Ｌａ，Ｌｂの入射面）１０ｂへ照射させ、ウェハ１０の内部における所定位置にレーザ光Ｌを集光させた各集光点（焦点）Ｐａ，Ｐｂを合わせる。その結果、ウェハ１０の内部における各集光点Ｐａ，Ｐｂの箇所にそれぞれ、各レーザ光Ｌａ，Ｌｂの照射による改質領域（改質層）Ｒが形成される。

このとき、レーザ光の波長が大きいほど、ウェハ１０の内部における集光点の深さ位置が深くなり、ウェハ１０の表面１０ｂから深い部分に改質領域Ｒが形成される。
言い換えれば、レーザ光の波長が大きいほど、レーザ光の入射面（ウェハ１０の表面１０ｂ）から集光点までの距離が大きくなり、ウェハ１０の内部におけるレーザ光の入射面から遠い部分に改質領域Ｒが形成される。
ここで、ウェハ１０の内部における集光点Ｐａ，Ｐｂの深さ位置とは、ウェハ１０の表面（レーザ光Ｌａ，Ｌｂの入射面）１０ｂから集光点Ｐａ，Ｐｂまでの距離である。

そのため、レーザ光Ｌｂの波長λｂよりレーザ光Ｌａの波長λａを大きく設定しておけば（λｂ＜λａ）、レーザ光Ｌｂの集光点Ｐｂよりレーザ光Ｌａの集光点Ｐａの深さ位置を深くすることができる。
例えば、各レーザ光Ｌａ，ＬｂとしてＹＡＧ（Yttrium Aluminium Garnet）レーザを用いた場合には、各波長λａ，λｂを赤外光領域にし、レーザ光Ｌａの波長λａ：１３１９ｎｍ、レーザ光Ｌｂの波長λｂ：１０６４ｎｍに設定すればよい。

ここで、改質領域Ｒは、レーザ光Ｌａ，Ｌｂの照射によって発生した主に多光子吸収による溶融処理領域を含むものである。
すなわち、ウェハ１０の内部における集光点Ｐａ，Ｐｂの箇所は、レーザ光Ｌａ，Ｌｂの多光子吸収によって局所的に加熱され、その加熱により一旦溶融した後に再固化する。このように、ウェハ１０の内部にて溶融後に再固化した領域が改質領域Ｒとなる。
つまり、溶融処理領域とは、相変化した領域や結晶構造が変化した領域である。言い換えれば、溶融処理領域とは、ウェハ１０の内部にて、単結晶シリコンが非晶質シリコンに変化した領域、単結晶シリコンが多結晶シリコンに変化した領域、単結晶シリコンが非晶質シリコンおよび多結晶シリコンを含む構造に変化した領域のいずれかの領域である。尚、ウェハ１０は、バルクシリコンウェハであるため、溶融処理領域は主に多結晶シリコンから成る。

ちなみに、溶融処理領域は、レーザ光Ｌａ，Ｌｂがウェハ１０の内部で吸収されること（つまり、通常のレーザ光による加熱）によって形成されたものではなく、主に多光子吸収によって形成される。
そのため、ウェハ１０の内部における集光点Ｐａ，Ｐｂの箇所以外にはレーザ光Ｌａ，Ｌｂがほとんど吸収されず、ウェハ１０の表面１０ｂが溶融したり変質することはない。

そして、レーザ加工装置は、ウェハ１０の内部における集光点Ｐａ，Ｐｂの深さ位置を一定にした状態で、レーザ光Ｌａ，Ｌｂをパルス状に照射しながら走査することにより、ウェハ１０における直線状の切断予定ラインＫに沿って、図示矢印α方向に集光点Ｐａ，Ｐｂを移動させる。

ところで、レーザ加工装置がレーザ光Ｌａ，Ｌｂを走査するのではなく、レーザ加工装置によるレーザ光Ｌａ，Ｌｂの照射位置を一定にした状態で、ウェハ１０が載置保持された載置台（図示略）をレーザ光Ｌａ，Ｌｂの照射方向（ウェハ１０の表面１０ｂに対するレーザ光Ｌａ，Ｌｂの入射方向）と直交する方向に移動させてもよい。
すなわち、レーザ光Ｌａ，Ｌｂの走査またはウェハ１０の移動により、ウェハ１０の切断予定ラインＫに沿いながら、ウェハ１０に対して集光点Ｐａ，Ｐｂを相対的に移動させればよい。

このように、ウェハ１０の内部における集光点Ｐａ，Ｐｂの深さ位置をウェハ１０の裏面１０ａ近傍に設定した状態で、レーザ光Ｌａ，Ｌｂをパルス状に照射しながら、ウェハ１０に対して集光点Ｐａ，Ｐｂを相対的に移動させることにより、ウェハ１０の表面１０ｂから一定深さ位置にて（つまり、レーザ光Ｌａ，Ｌｂの入射面から一定距離内側の位置にて）、ウェハ１０の表裏面１０ｂ，１０ａに対して水平方向に一定の間隔をあけた複数個の改質領域Ｒから成る２層１組の改質領域群Ｇa1，Ｇb1が同時に形成されてゆく。

［工程２：図３参照］
次に、ウェハ１０の内部における集光点Ｐａ，Ｐｂの深さ位置をウェハ１０の表裏面１０ｂ，１０ｂの略中間に設定した状態で、レーザ光Ｌａ，Ｌｂをパルス状に照射しながら、ウェハ１０に対して集光点Ｐａ，Ｐｂを相対的に移動させることにより、ウェハ１０の表裏面１０ｂ，１０ａに対して水平方向に一定の間隔をあけた複数個の改質領域Ｒから成る２層１組の改質領域群Ｇa2，Ｇb2が同時に形成されてゆく。

［工程３：図１および図４参照］
続いて、ウェハ１０の内部における集光点Ｐａ，Ｐｂの深さ位置をウェハ１０の表面１０ｂ近傍に設定した状態で、レーザ光Ｌａ，Ｌｂをパルス状に照射しながら、ウェハ１０に対して集光点Ｐａ，Ｐｂを相対的に移動させることにより、ウェハ１０の表裏面１０ｂ，１０ａに対して水平方向に一定の間隔をあけた複数個の改質領域Ｒから成る２層１組の改質領域群Ｇa3，Ｇb3が同時に形成されてゆく。

このように、レーザ光Ｌａの集光点Ｐａに形成された複数個の改質領域Ｒから各改質領域群Ｇa1，Ｇa2，Ｇa3が構成され、レーザ光Ｌｂの集光点Ｐｂに形成された複数個の改質領域Ｒから改質領域群Ｇb1，Ｇb2，Ｇb3が構成される。
そして、各組の改質領域群において、最下層組の改質領域群Ｇa2，Ｇb2と中間層組の改質領域群Ｇa2，Ｇb2と最上層組の改質領域群Ｇa3，Ｇb3とはそれぞれ、ウェハ１０の表面１０ｂから深さ方向（ウェハ１０の厚さ方向、ウェハ１０の断面方向、ウェハ１０の表裏面１０ｂ，１０ａに対して垂直方向）に離間または隣接または重複して配置されている。

［工程４：図１参照］
ウェハ１０の内部に３組６層の改質領域群Ｇa1，Ｇb1，Ｇa2，Ｇb2，Ｇa3，Ｇb3を形成した後に、ダイシングフィルム１１を切断予定ラインに対して水平方向（矢印β，β’方向）に伸張させることにより、各改質領域群に引張応力を印加する。

すると、ウェハ１０の内部に剪断応力が発生し、まず、ダイシングフィルム１１に最も近い最下層の改質領域群Ｇa1を起点としてウェハ１０の深さ方向に亀裂（割れ）が発生し、次に、その上方に配置された改質領域群Ｇb1を起点としてウェハ１０の深さ方向に亀裂が発生し、続いて、その上方に配置された改質領域群Ｇa2を起点としてウェハ１０の深さ方向に亀裂が発生する、といった具合に、各改質領域群Ｇa1〜Ｇb3を起点としてウェハ１０の深さ方向に亀裂が発生する。
そして、各改質領域群Ｇa1〜Ｇb3を起点とした亀裂がそれぞれ成長して繋がり、その成長した亀裂がウェハ１０の表裏面１０ｂ，１０ａに到達することにより、ウェハ１０が切断分離される。

ここで、各改質領域群Ｇa1〜Ｇb3は切断予定ラインＫに沿って形成されているため、ダイシングフィルム１１を伸張させて各改質領域群Ｇa1〜Ｇb3に引張応力を好適に印加させることで、３組６層の改質領域群Ｇa1〜Ｇb3を構成する各改質領域Ｒを切断の起点とした割断により、ウェハ１０に不要な割れを生じさせることなく、ウェハ１０を比較的小さな力で精度良く切断分離することができる。

尚、薄板略円板状のウェハ１０の表面１０ｂには、多数個のチップ（図示略）が碁盤目状に整列配置されており、切断予定ラインは各チップの間に配置されている。つまり、ウェハ１０の表面１０ｂには複数本の切断予定ラインが格子状に配置されている。
そのため、各改質領域群Ｇa1〜Ｇb3を各切断予定ライン毎に形成した後に、ダイシングフィルム１１を伸張させることにより、ウェハ１０を個々のチップに切断分離することができる。

［第１実施形態の作用・効果］
第１実施形態によれば、以下の作用・効果を得ることができる。

［１−１］第１実施形態では、２種類の波長λａ，λｂのレーザ光Ｌａ，Ｌｂを同時に発生させて出射する１個のレーザ光源ＳＬａを用いている。
そして、ウェハ１０の内部における各レーザ光Ｌａ，Ｌｂの集光点Ｐａ，Ｐｂの深さ位置を段階的に変えることにより、ウェハ１０の切断予定ラインＫに沿うと共に、ウェハ１０の表面１０ｂから深さ方向に離間または隣接または重複して配置された３組６層の改質領域群Ｇa1〜Ｇb3を、２層１組ずつ順次形成している。

言い換えれば、ウェハ１０に照射されるレーザ光Ｌａ，Ｌｂのウェハ１０への入射方向（ウェハ１０の深さ方向）におけるレーザ光Ｌａ，Ｌｂの集光点Ｐａ，Ｐｂの位置（深さ位置）を複数段階に変えることにより、３組６層の改質領域群Ｇa1〜Ｇb3を構成する改質領域Ｒを前記入射方向に沿って離間または隣接または重複させた状態で並ぶように複数形成している。

このように、第１実施形態では、２種類の波長λａ，λｂのレーザ光Ｌａ，Ｌｂを同時にウェハ１０に照射することにより、各レーザ光Ｌａ，Ｌｂにそれぞれ対応した深さの異なる２層の改質領域群（Ｇa1とＧb1、Ｇa2とＧb2、Ｇa3とＧb3）を構成する各改質領域Ｒを同時に形成している。
そのため、第１実施形態によれば、深さの異なる改質領域を１層ずつ形成してゆく特許文献２の技術に比べて、加工効率が高くなり、短時間に複数層の正常な改質領域群Ｇa1〜Ｇb3を確実に形成可能であるため、スループットが高く量産化に好適である。

そして、第１実施形態によれば、１個のレーザ光源ＳＬａしか用いないため、波長の異なるレーザ光毎にそれぞれレーザ光源を設ける特許文献３の技術に比べて、レーザ加工装置を小型化することが可能になることから設置スペースをとらないことに加え、レーザ加工装置が単純化して部品点数を減らすことが可能になることから製造コストを削減できる。

［１−２］第１実施形態では、６層の改質領域群Ｇa1〜Ｇb3を形成しているが、改質領域群の層数についてはウェハ１０の板厚に応じて適宜設定すればよく、４層以下または８層以上の改質領域群を形成してもよい。

［１−３］第１実施形態では、２種類の波長λａ，λｂのレーザ光Ｌａ，Ｌｂを同時に出射するレーザ光源（２波長同時発振レーザ光源）ＳＬａを用い、２層の改質領域群（Ｇa1とＧb1、Ｇa2とＧb2、Ｇa3とＧb3）を構成する改質領域Ｒを同時に形成している。
しかし、３種類以上の複数種類の波長のレーザ光を同時に発生させて出射するレーザ光源を用い、３層以上の複数層の改質領域群を構成する改質領域Ｒを同時に形成するようにしてもよい。

尚、各レーザ光Ｌａ，Ｌｂの波長λａ，λｂについては、前記波長（波長λａ：１３１９ｎｍ、λｂ：１０６４ｎｍ）に限られるものではなく、前記作用・効果が十分に得られるように、カット・アンド・トライで実験的に最適値を見つけて設定すればよい。

［１−４］６層の改質領域群Ｇa1〜Ｇb3は、レーザ光Ｌａ，Ｌｂが入射するウェハ１０の表面（レーザ光Ｌａ，Ｌｂの入射面）１０ｂに対して遠い方から順番に（前記のように、Ｇa1，Ｇb1→Ｇa2，Ｇb2→Ｇa3，Ｇb3の順番で）形成することが好ましい。

例えば、レーザ光Ｌａ，Ｌｂが入射するウェハ１０の表面１０ｂに対して近い位置の改質領域群Ｇa3，Ｇb3を先に形成し、その後にレーザ光Ｌａ，Ｌｂが入射するウェハ１０の表面１０ｂに対して遠い位置の改質領域群Ｇa1，Ｇb1を形成した場合には、改質領域群Ｇa1，Ｇb1の形成時に照射されたレーザ光Ｌａ，Ｌｂが先に形成された改質領域群Ｇa3，Ｇb3によって散乱されるため、改質領域群Ｇa1，Ｇb1を構成する各改質領域Ｒの寸法にバラツキが生じ、改質領域群Ｇa1，Ｇb1を均一に形成することができない。

しかし、レーザ光Ｌａ，Ｌｂが入射するウェハ１０の表面（レーザ光Ｌａ，Ｌｂの入射面）１０ｂに対して遠い方から順番に改質領域群Ｇa1〜Ｇb3を形成すれば、当該入射面１０ｂと集光点Ｐａ，Ｐｂとの間に改質領域Ｒがない状態で新たな改質領域Ｒを形成可能なため、既に形成されている改質領域Ｒによってレーザ光Ｌａ，Ｌｂが散乱されず、６層の改質領域群Ｇa1〜Ｇb3をそれぞれ均一に形成することができる。

尚、６層の改質領域群Ｇa1〜Ｇb3を、レーザ光Ｌａ，Ｌｂが入射するウェハ１０の表面１０ｂに対して近い方から順番に（Ｇa3，Ｇb3→Ｇa2，Ｇb2→Ｇa1，Ｇb1の順番で）形成したり、順番をランダムに設定して形成しても、ある程度均一な改質領域群を得られる場合があるため、改質領域群を形成する順番については、実際に形成される改質領域群を実験的に確かめて適宜設定すればよい。

ところで、ウェハ１０の内部における集光点Ｐａ，Ｐｂの深さ位置を変えて複数層の改質領域群Ｇa1〜Ｇb3を形成するには、以下の方法がある。
［ア］レーザ光Ｌａ，Ｌｂを出射するレーザ光源ＳＬａと集光レンズＣＶから構成されたヘッド（レーザヘッド）を、ウェハ１０の表裏面１０ｂ，１０ａに対して垂直方向に上下動させる方法。
［イ］ウェハ１０が載置保持された載置台を、ウェハ１０の表裏面１０ｂ，１０ａに対して垂直方向に上下動させる方法。
［ウ］前記［ア］［イ］を組み合わせ、ヘッドおよび載置台の両方を相互に逆方向に上下動させる方法。この方法によれば、複数層の改質領域群Ｇａ〜Ｇｃを形成するのに要する時間を前記［ア］［イ］の方法よりも短縮できる。

＜第２実施形態＞
図５および図６は、第２実施形態においてウェハ１０にレーザ光を照射して改質領域を形成する工程を説明するための説明図であり、ウェハ１０の縦断面を模式的に表したものである。

［工程１：図５参照］
レーザ加工装置は、レーザ光源ＳＬｂおよび集光レンズＣＶをそれぞれ１個ずつ備えている。
レーザ光源ＳＬｂは、２種類の波長λｃ，λｄのレーザ光Ｌｃ，Ｌｄのいずれか一方を選択し、その選択した波長のレーザ光を発生させて出射する。

レーザ加工装置は、レーザ光源ＳＬｂから波長λｃのレーザ光Ｌｃを出射させ、そのレーザ光Ｌｃの光軸ＯＡをウェハ１０の表面１０ｂに対して垂直にした状態で、レーザ光Ｌｃを集光レンズＣＶを介してウェハ１０の表面（レーザ光Ｌｃの入射面）１０ｂへ照射させ、ウェハ１０の内部における所定位置にレーザ光Ｌｃを集光させた集光点Ｐｃを合わせる。その結果、ウェハ１０の内部における集光点Ｐｃの箇所に、レーザ光Ｌｃの照射による改質領域Ｒが形成される。

そして、レーザ加工装置は、ウェハ１０の内部における集光点Ｐｃの深さ位置をウェハ１０の裏面１０ａ近傍に設定した状態で、レーザ光Ｌｃをパルス状に照射しながら、ウェハ１０に対して集光点Ｐｃを相対的に移動させることにより、ウェハ１０の表面１０ｂから一定深さ位置にて（つまり、レーザ光Ｌｃの入射面から一定距離内側の位置にて）、ウェハ１０の表裏面１０ｂ，１０ａに対して水平方向に一定の間隔をあけた複数個の改質領域Ｒから成る１層の改質領域群Ｇc1を形成する。

続いて、レーザ加工装置は、ウェハ１０の内部における集光点Ｐｃの深さ位置を段階的に変えることにより、ウェハ１０の切断予定ラインＫに沿うと共に、ウェハ１０の表面１０ｂから深さ方向に離間または隣接または重複して配置された３層の改質領域群Ｇc1〜Ｇc3を、ウェハ１０の裏面１０ａ近傍から上方へ向けて順次形成する。

［工程２：図６参照］
レーザ加工装置は、レーザ光源ＳＬｂから波長λｄのレーザ光Ｌｄを出射させ、そのレーザ光Ｌｄの光軸ＯＡをウェハ１０の表面１０ｂに対して垂直にした状態で、レーザ光Ｌｄを集光レンズＣＶを介してウェハ１０の表面（レーザ光Ｌｄの入射面）１０ｂへ照射させ、ウェハ１０の内部における所定位置にレーザ光Ｌｄを集光させた集光点Ｐｄを合わせる。その結果、ウェハ１０の内部における集光点Ｐｄの箇所に、レーザ光Ｌｄの照射による改質領域Ｒが形成される。

そして、レーザ加工装置は、ウェハ１０の内部における集光点Ｐｄの深さ位置を改質領域群Ｇc3の上方の所定位置に設定した状態で、レーザ光Ｌｄをパルス状に照射しながら、ウェハ１０に対して集光点Ｐｄを相対的に移動させることにより、ウェハ１０の表面１０ｂから一定深さ位置にて（つまり、レーザ光Ｌｄの入射面から一定距離内側の位置にて）、ウェハ１０の表裏面１０ｂ，１０ａに対して水平方向に一定の間隔をあけた複数個の改質領域Ｒから成る１層の改質領域群Ｇd1を形成する。

続いて、レーザ加工装置は、ウェハ１０の内部における集光点Ｐｄの深さ位置を段階的に変えることにより、ウェハ１０の切断予定ラインＫに沿うと共に、ウェハ１０の表面１０ｂから深さ方向に離間または隣接または重複して配置された３層の改質領域群Ｇd1〜Ｇd3を、改質領域群Ｇc3の上方からウェハ１０の表面１０ｂへ向けて順次形成する。

［工程３］
第１実施形態の工程３（図１，図４）と同様に、ダイシングフィルム１１を切断予定ラインＫに対して水平方向に伸張させる。
すると、ウェハ１０の内部の各改質領域群Ｇc1〜Ｇc3，Ｇd1〜Ｇd3に引張応力が印加される。

そして、ウェハ１０の内部に剪断応力が発生し、まず、ダイシングフィルム１１に最も近い最下層の改質領域群Ｇc1を起点としてウェハ１０の深さ方向に亀裂（割れ）が発生し、次に、その上方に配置された改質領域群Ｇc2を起点としてウェハ１０の深さ方向に亀裂が発生し、続いて、その上方に配置された改質領域群Ｇc3を起点としてウェハ１０の深さ方向に亀裂が発生し、次に、その上方に配置された改質領域群Ｇd1を起点としてウェハ１０の深さ方向に亀裂が発生する、といった具合に、各改質領域群Ｇc1〜Ｇd3を起点としてウェハ１０の深さ方向に亀裂が発生する。
そして、各改質領域群Ｇc1〜Ｇd3を起点とした亀裂がそれぞれ成長して繋がり、その成長した亀裂がウェハ１０の表裏面１０ｂ，１０ａに到達することにより、ウェハ１０が切断分離される。

ここで、各改質領域群Ｇc1〜Ｇd3は切断予定ラインＫに沿って形成されているため、ダイシングフィルム１１を伸張させて各改質領域群Ｇc1〜Ｇd3に引張応力を好適に印加させることで、６層の改質領域群Ｇc1〜Ｇd3を構成する各改質領域Ｒを切断の起点とした割断により、ウェハ１０に不要な割れを生じさせることなく、ウェハ１０を比較的小さな力で精度良く切断分離することができる。

［第２実施形態の作用・効果］
第２実施形態によれば、以下の作用・効果を得ることができる。

［２−１］第２実施形態では、２種類の波長λｃ，λｄのレーザ光Ｌｃ，Ｌｄのいずれか一方を選択して出射する１個のレーザ光源ＳＬｂを用いている。
そして、ウェハ１０の表面１０ｂから深い部分については、工程１（図５）において、波長λｃのレーザ光Ｌｃをウェハ１０の表面１０ｂからその内部へ集光点Ｐｃを合わせて照射することにより、３層の改質領域群Ｇc1〜Ｇc3を構成する各改質領域Ｒを形成している。
また、ウェハ１０の表面１０ｂから浅い部分については、工程２（図６）において、波長λｄのレーザ光Ｌｄをウェハ１０の表面１０ｂからその内部へ集光点Ｐｄを合わせて照射することにより、３層の改質領域群Ｇd1〜Ｇd3を構成する各改質領域Ｒを形成している。

そのため、レーザ光Ｌｃの波長Ｌｃを十分に大きな適宜な値に設定すれば、ウェハ１０の表面１０ｂから深い部分に対して波長Ｌｃを適応させることが可能になり、その深い部分に対して正常な改質領域Ｒを確実に形成することができる。
また、レーザ光Ｌｄの波長Ｌｄを十分に小さな適宜な値に設定すれば、ウェハ１０の表面１０ｂから浅い部分に対して波長Ｌｄを適応させることが可能になり、その浅い部分に対して正常な改質領域Ｒを確実に形成することができる。
尚、波長λｃは波長λｄより大きな値になるが（λｃ＞λｄ）、各波長λｃ，λｄについては、ウェハ１０の材質や板厚に合わせてカット・アンド・トライで実験的に最適値を見つけて設定すればよい。

そして、第２実施形態によれば、１個のレーザ光源ＳＬｂしか用いないため、波長の異なるレーザ光毎にそれぞれレーザ光源を設ける特許文献３の技術に比べて、レーザ加工装置を小型化することが可能になることから設置スペースをとらないことに加え、レーザ加工装置が単純化して部品点数を減らすことが可能になることから製造コストを削減できる。

［２−２］第２実施形態では、６層の改質領域群Ｇc1〜Ｇd3を形成しているが、改質領域群の層数についてはウェハ１０の板厚に応じて適宜設定すればよく、４層以下または８層以上の改質領域群を形成してもよい。

［２−３］第２実施形態では、２種類の波長λｃ，λｄのレーザ光Ｌｃ，Ｌｄを切り替えて出射するレーザ光源（２波長可変発振レーザ光源）ＳＬｂを用い、ウェハ１０の表面１０ｂから深い部分と浅い部分の２つの部分で最適な波長λｃ，λｄに切り替えている。

しかし、３種類の波長から選択されたいずれか１つの波長のレーザ光を発生させて出射するレーザ光源を用い、ウェハ１０の表面１０ｂから深い部分と浅い部分とそれらの中間部分の３つの部分に対して、それぞれ最適な波長に切り替えるようにしてもよい。さらに、４種類以上の複数種類の波長から選択されたいずれか１つの波長のレーザ光を発生させて出射するレーザ光源を用い、ウェハ１０の表面１０ｂからの深さを複数段階に分けた各部分に対して、それぞれ最適な波長に切り替えるようにしてもよい。

［２−４］６層の改質領域群Ｇc1〜Ｇd3は、レーザ光Ｌｃ，Ｌｄが入射するウェハ１０の表面（レーザ光Ｌｃ，Ｌｄの入射面）１０ｂに対して遠い方から順番に（前記のように、Ｇc1→Ｇc2→Ｇc3→Ｇd1→Ｇd2→Ｇd3の順番で）形成することが好ましい。
その理由は、第１実施形態の前記［１−４］で説明したのと同じである。

従って、６層の改質領域群Ｇc1〜Ｇd3を、レーザ光Ｌｃ，Ｌｄが入射するウェハ１０の表面１０ｂに対して近い方から順番に（Ｇd3→Ｇd2→Ｇd1→Ｇc3→Ｇc2→Ｇc1の順番で）形成したり、順番をランダムに設定して形成しても、ある程度均一な改質領域群を得られる場合があるため、改質領域群を形成する順番については、実際に形成される改質領域群を実験的に確かめて適宜設定すればよい。

＜第３実施形態＞
図７および図８は、第３実施形態においてウェハ１２，１３にレーザ光を照射して改質領域を形成する工程を説明するための説明図であり、ウェハ１２，１３の縦断面を模式的に表したものである。

単結晶シリコンのバルク材から成るウェハ（バルクシリコンウェハ）１２，１３は、ウェハ１２の裏面１２ａにダイシングフィルム１１が貼着され、ウェハ１２の表面１２ｂ上にウェハ１３が積層され、ウェハ１２の表面１２ｂとウェハ１３の裏面１３ａとが密着された２層構造を成している。

［工程１：図７参照］
レーザ加工装置は、レーザ光源ＳＬｃおよび集光レンズＣＶをそれぞれ１個ずつ備えている。
レーザ光源ＳＬｃは、２種類の波長λｅ，λｆのレーザ光Ｌｅ，Ｌｆのいずれか一方を選択し、その選択した波長のレーザ光を発生させて出射する。

レーザ加工装置は、レーザ光源ＳＬｃから波長λｅのレーザ光Ｌｅを出射させ、そのレーザ光Ｌｅの光軸ＯＡをウェハ１３の表面１３ｂに対して垂直にした状態で、レーザ光Ｌｅを集光レンズＣＶを介してウェハ１３の表面（レーザ光Ｌｅの入射面）１３ｂへ照射させ、ウェハ１２の内部における所定位置にレーザ光Ｌｅを集光させた集光点Ｐｅを合わせる。その結果、ウェハ１２の内部における集光点Ｐｅの箇所に、レーザ光Ｌｅの照射による改質領域Ｒが形成される。

そして、レーザ加工装置は、ウェハ１２の内部における集光点Ｐｅの深さ位置をウェハ１２の裏面１２ａ近傍に設定した状態で、レーザ光Ｌｅをパルス状に照射しながら、ウェハ１２に対して集光点Ｐｅを相対的に移動させることにより、ウェハ１２の表面１２ｂから一定深さ位置にて（つまり、レーザ光Ｌｅの入射面から一定距離内側の位置にて）、ウェハ１２の表裏面１２ｂ，１２ａに対して水平方向に一定の間隔をあけた複数個の改質領域Ｒから成る１層の改質領域群Ｇe1を形成する。

続いて、レーザ加工装置は、ウェハ１２の内部における集光点Ｐｅの深さ位置を段階的に変えることにより、ウェハ１２の切断予定ラインＫに沿うと共に、ウェハ１２の表面１２ｂから深さ方向に離間または隣接または重複して配置された３層の改質領域群Ｇe1〜Ｇe3を順次形成する。

［工程２：図８参照］
レーザ加工装置は、レーザ光源ＳＬｃから波長λｆのレーザ光Ｌｆを出射させ、そのレーザ光Ｌｆの光軸ＯＡをウェハ１３の表面１３ｂに対して垂直にした状態で、レーザ光Ｌｆを集光レンズＣＶを介してウェハ１３の表面（レーザ光Ｌｆの入射面）１３ｂへ照射させ、ウェハ１３の内部における所定位置にレーザ光Ｌｆを集光させた集光点Ｐｆを合わせる。その結果、ウェハ１３の内部における集光点Ｐｆの箇所に、レーザ光Ｌｆの照射による改質領域Ｒが形成される。

そして、レーザ加工装置は、ウェハ１３の内部における集光点Ｐｆの深さ位置をウェハ１３の裏面１３ａ近傍に設定した状態で、レーザ光Ｌｆをパルス状に照射しながら、ウェハ１３に対して集光点Ｐｆを相対的に移動させることにより、ウェハ１３の表面１３ｂから一定深さ位置にて（つまり、レーザ光Ｌｆの入射面から一定距離内側の位置にて）、ウェハ１３の表裏面１３ｂ，１３ａに対して水平方向に一定の間隔をあけた複数個の改質領域Ｒから成る１層の改質領域群Ｇf1を形成する。

続いて、レーザ加工装置は、ウェハ１３の内部における集光点Ｐｆの深さ位置を段階的に変えることにより、ウェハ１３の切断予定ラインＫに沿うと共に、ウェハ１３の表面１３ｂから深さ方向に離間または隣接または重複して配置された３層の改質領域群Ｇf1〜Ｇf3を順次形成する。

［工程３］
ダイシングフィルム１１を切断予定ラインＫに対して水平方向に伸張させることにより、ウェハ１０の内部の各改質領域群Ｇe1〜Ｇe3，Ｇf1〜Ｇf3に引張応力を印加する。
尚、図７および図８に示す例では、ダイシングフィルム１１を紙面垂直方向に伸張させる。

すると、ウェハ１２の内部に剪断応力が発生し、まず、ダイシングフィルム１１に最も近い最下層の改質領域群Ｇe1を起点としてウェハ１２の深さ方向に亀裂（割れ）が発生し、次に、その上方に配置された改質領域群Ｇe2を起点としてウェハ１２の深さ方向に亀裂が発生し、続いて、その上方に配置された改質領域群Ｇe3を起点としてウェハ１２の深さ方向に亀裂が発生し、各改質領域群Ｇe1〜Ｇe3を起点とした亀裂がそれぞれ成長して繋がり、その成長した亀裂がウェハ１２の表裏面１２ｂ，１２ａに到達することにより、ウェハ１２が切断分離される。

続いて、ウェハ１３の内部に剪断応力が発生し、まず、ダイシングフィルム１１に最も近い最下層の改質領域群Ｇf1を起点としてウェハ１３の深さ方向に亀裂（割れ）が発生し、次に、その上方に配置された改質領域群Ｇf2を起点としてウェハ１３の深さ方向に亀裂が発生し、続いて、その上方に配置された改質領域群Ｇf3を起点としてウェハ１３の深さ方向に亀裂が発生し、各改質領域群Ｇf1〜Ｇf3を起点とした亀裂がそれぞれ成長して繋がり、その成長した亀裂がウェハ１３の表裏面１３ｂ，１３ａに到達することにより、ウェハ１３が切断分離される。

ここで、各改質領域群Ｇe1〜Ｇf3は切断予定ラインＫに沿って形成されているため、ダイシングフィルム１１を伸張させて各改質領域群Ｇe1〜Ｇf3に引張応力を好適に印加させることで、６層の改質領域群Ｇe1〜Ｇf3を構成する各改質領域Ｒを切断の起点とした割断により、各ウェハ１２，１３に不要な割れを生じさせることなく、各ウェハ１２，１３を比較的小さな力で精度良く切断分離することができる。

［第３実施形態の作用・効果］
第３実施形態によれば、以下の作用・効果を得ることができる。

［３−１］第３実施形態では、２種類の波長λｅ，λｆのレーザ光Ｌｅ，Ｌｆのいずれか一方を選択して出射する１個のレーザ光源ＳＬｃを用いている。
そして、２層構造の下層側のウェハ１２については、工程１（図７）において、波長λｅのレーザ光Ｌｅを上層側のウェハ１３の表面１３ｂからウェハ１２の内部へ集光点Ｐｅを合わせて照射することにより、３層の改質領域群Ｇe1〜Ｇe3を構成する各改質領域Ｒを形成している。
また、ウェハ１３については、工程２（図８）において、波長λｅのレーザ光Ｌｅをウェハ１３の表面１３ｂからその内部へ集光点Ｐｆを合わせて照射することにより、３層の改質領域群Ｇf1〜Ｇf3を構成する各改質領域Ｒを形成している。

ところで、各ウェハ１２，１３の光学的特性の相違により、レーザ光Ｌｅに対する屈折率が各ウェハ１２，１３で異なるため、各ウェハ１２，１３の境界面ではレーザ光Ｌｅの一部が反射し、その反射光と入射光とが干渉して相殺され、ウェハ１２におけるレーザ光Ｌｅの入射面（ウェハ１３の表面１３ｂ）から深い部分ではレーザ光Ｌｅのエネルギーが大幅に減衰されることから、当該深い部分では、多光子吸収を発生させるのに必要なレーザ光Ｌｅのエネルギーが不足し、改質領域Ｒを形成不能になることがある。

そこで、レーザ光Ｌｅの波長Ｌｅを各ウェハ１２，１３の材質に適応した適宜な値に設定すれば、各ウェハ１２，１３の境界面でレーザ光Ｌｅが反射することなく、ウェハ１２におけるレーザ光Ｌｅの入射面（ウェハ１３の表面１３ｂ）から深い部分に対しても、各改質領域群Ｇe1〜Ｇe3を構成する各改質領域Ｒを正常かつ確実に形成することができる。
また、レーザ光Ｌｆの波長Ｌｆをウェハ１３の材質に適応した適宜な値に設定すれば、ウェハ１３の内部に各改質領域群Ｇf1〜Ｇf3を構成する各改質領域Ｒを正常かつ確実に形成することができる。
尚、各波長λｅ，λｆについては、各ウェハ１２，１３の材質や板厚に合わせてカット・アンド・トライで実験的に最適値を見つけて設定すればよい。

そして、第３実施形態によれば、１個のレーザ光源ＳＬｃしか用いないため、波長の異なるレーザ光毎にそれぞれレーザ光源を設ける特許文献３の技術に比べて、レーザ加工装置を小型化することが可能になることから設置スペースをとらないことに加え、レーザ加工装置が単純化して部品点数を減らすことが可能になることから製造コストを削減できる。

ところで、貼り合わせＳＯＩ構造のウェハは、単結晶シリコンから成る基板Ｓｉ層、埋込酸化（ＢＯＸ：Buried OXide ）層、単結晶シリコンから成るＳＯＩ層が下方から上方に向けてこの順番で積層されて形成され、絶縁層である埋込酸化層の上に基板Ｓｉ層が形成されたＳＯＩ構造を成している。
ここで、貼り合わせＳＯＩ構造のウェハは、例えば、貼り合わせる面（鏡面）を熱酸化して酸化膜を形成した２枚のウェハ同士を、その酸化膜を介して張り合わせた後、片側のウェハを所望の厚さになるように研削することで得られ、研磨したウェハが前記ＳＯＩ層になり、研磨していないウェハが前記基板Ｓｉ層になり、前記酸化膜が埋込酸化層になる。

そのため、貼り合わせＳＯＩ構造のウェハでは、基板Ｓｉ層，埋込酸化層，ＳＯＩ層の光学的特性の相違により、レーザ光に対する屈折率が当該各層の材質により異なる。
よって、屈折率が異なる基板Ｓｉ層と埋込酸化層の境界面および埋込酸化層とＳＯＩ層の境界面ではレーザ光の一部が反射し、その反射光と入射光とが干渉して相殺されるため、レーザ光のエネルギーが減衰される。さらに、入射したレーザ光はウェハの内部で吸収されるため、ウェハの表面（レーザ光の入射面）から深くなる程、レーザ光のエネルギーが減衰される。
その結果、貼り合わせＳＯＩ構造のウェハでも、第３実施形態と同様に、ウェハの表面から深い部分では、多光子吸収を発生させるのに必要なレーザ光のエネルギーが不足し、改質領域を形成不能になることがある。

しかし、第３実施形態を貼り合わせＳＯＩ構造のウェハに適用し、レーザ光の波長を基板Ｓｉ層およびＳＯＩ層に適応した適宜な値に設定すれば、前記境界面でレーザ光が反射することなく、ウェハにおけるレーザ光の入射面（ウェハの表面）から深い部分に対しても、複数層の改質領域群を構成する各改質領域を正常かつ確実に形成することができる。

［３−２］第３実施形態では、ウェハ１２の内部に３層の改質領域群Ｇe1〜Ｇe3を形成すると共に、ウェハ１３の内部に３層の改質領域群Ｇf1〜Ｇf3を形成しているが、各ウェハ１２，１３の内部における改質領域群の層数については各ウェハ１２，１３の材質および板厚に応じて適宜設定すればよく、それぞれ２層以下または４層以上の改質領域群を形成してもよい。

［３−３］第３実施形態では、２種類の波長λｅ，λｆのレーザ光Ｌｅ，Ｌｆを切り替えて出射するレーザ光源（２波長可変発振レーザ光源）ＳＬｃを用い、２層構造の各ウェハ１２，１３に対して最適な波長λｅ，λｆに切り替えている。

しかし、３種類以上の複数種類の波長から選択されたいずれか１つの波長のレーザ光を発生させて出射するレーザ光源を用い、３層以上の多層構造のウェハの各層に対して、それぞれ最適な波長に切り替えるようにしてもよい。

［３−４］６層の改質領域群Ｇe1〜Ｇf3は、レーザ光Ｌｅ，Ｌｆが入射するウェハ１３の表面（レーザ光Ｌｅ，Ｌｆの入射面）１３ｂに対して遠い方から順番に（前記のように、Ｇe1→Ｇc2→Ｇe3→Ｇf1→Ｇd2→Ｇf3の順番で）形成することが好ましい。
その理由は、第１実施形態の前記［１−４］で説明したのと同じである。

従って、６層の改質領域群Ｇe1〜Ｇf3を、レーザ光Ｌｅ，Ｌｆが入射するウェハ１３の表面１３ｂに対して近い方から順番に（Ｇf3→Ｇf2→Ｇf1→Ｇe3→Ｇe2→Ｇe1の順番で）形成したり、順番をランダムに設定して形成しても、ある程度均一な改質領域群を得られる場合があるため、改質領域群を形成する順番については、実際に形成される改質領域群を実験的に確かめて適宜設定すればよい。

＜第４実施形態＞
図９および図１０は、第４実施形態においてウェハ１２，１３にレーザ光を照射して改質領域を形成する工程を説明するための説明図であり、ウェハ１２，１３の縦断面を模式的に表したものである。

［工程１：図９参照］
第３実施形態の工程２（図８）と同様に、レーザ光源ＳＬｃから波長λｆのレーザ光Ｌｆを出射させ、そのレーザ光Ｌｆをウェハ１３の表面１３ｂへ照射させることにより、ウェハ１３の内部に３層の改質領域群Ｇf1〜Ｇf3を順次形成する。

［工程２：図１０参照］
ウェハ１３の表面１３ｂにダイシングフィルム１１を貼着する。
次に、２層構造のウェハ１２，１３を裏返し、ウェハ１２の裏面１２ａを上向きにした状態で、ウェハ１２，１３をレーザ加工装置の載置台上に載置する。

レーザ加工装置は、レーザ光源ＳＬｃから波長λｅのレーザ光Ｌｅを出射させ、そのレーザ光Ｌｅの光軸ＯＡをウェハ１２の裏面１２ａに対して垂直にした状態で、レーザ光Ｌｅを集光レンズＣＶを介してウェハ１２の裏面（レーザ光Ｌｅの入射面）１２ａへ照射させ、ウェハ１２の内部における所定位置にレーザ光Ｌｅを集光させた集光点Ｐｅを合わせる。その結果、ウェハ１２の内部における集光点Ｐｅの箇所に、レーザ光Ｌｅの照射による改質領域Ｒが形成される。

そして、レーザ加工装置は、ウェハ１２の内部における集光点Ｐｅの深さ位置をウェハ１２の表面１２ｂ近傍に設定した状態で、レーザ光Ｌｅをパルス状に照射しながら、ウェハ１２に対して集光点Ｐｅを相対的に移動させることにより、ウェハ１２の裏面１２ａから一定深さ位置にて（つまり、レーザ光Ｌｅの入射面から一定距離内側の位置にて）、ウェハ１２の表裏面１２ｂ，１２ａに対して水平方向に一定の間隔をあけた複数個の改質領域Ｒから成る１層の改質領域群Ｇe3を形成する。

続いて、レーザ加工装置は、ウェハ１２の内部における集光点Ｐｅの深さ位置を段階的に変えることにより、ウェハ１２の切断予定ラインＫに沿うと共に、ウェハ１２の裏面１２ａから深さ方向に離間または隣接または重複して配置された３層の改質領域群Ｇe3〜Ｇe1を順次形成する。

［工程３］
ダイシングフィルム１１を切断予定ラインＫに対して水平方向に伸張させることにより、ウェハ１０の内部の各改質領域群Ｇf1〜Ｇf3，Ｇe3〜Ｇe1に引張応力を印加する。
尚、図９および図１０に示す例では、ダイシングフィルム１１を紙面垂直方向に伸張させる。

すると、ウェハ１３の内部に剪断応力が発生し、まず、ダイシングフィルム１１に最も近い最下層の改質領域群Ｇf3を起点としてウェハ１３の深さ方向に亀裂（割れ）が発生し、次に、その上方に配置された改質領域群Ｇf2を起点としてウェハ１３の深さ方向に亀裂が発生し、続いて、その上方に配置された改質領域群Ｇf1を起点としてウェハ１３の深さ方向に亀裂が発生し、各改質領域群Ｇf3〜Ｇf1を起点とした亀裂がそれぞれ成長して繋がり、その成長した亀裂がウェハ１３の表裏面１３ｂ，１３ａに到達することにより、ウェハ１３が切断分離される。

続いて、ウェハ１２の内部に剪断応力が発生し、まず、ダイシングフィルム１１に最も近い最下層の改質領域群Ｇe3を起点としてウェハ１２の深さ方向に亀裂（割れ）が発生し、次に、その上方に配置された改質領域群Ｇe2を起点としてウェハ１２の深さ方向に亀裂が発生し、続いて、その上方に配置された改質領域群Ｇe1を起点としてウェハ１２の深さ方向に亀裂が発生し、各改質領域群Ｇe3〜Ｇe1を起点とした亀裂がそれぞれ成長して繋がり、その成長した亀裂がウェハ１２の表裏面１２ｂ，１２ａに到達することにより、ウェハ１２が切断分離される。

［第４実施形態の作用・効果］
第４実施形態によれば、第３実施形態の前記［３−２］〜［３−４］と同様の作用・効果を得ることができる。

そして、第４実施形態では、第３実施形態と同様に、２種類の波長λｅ，λｆのレーザ光Ｌｅ，Ｌｆのいずれか一方を選択して出射する１個のレーザ光源ＳＬｃを用い、２層構造の上層側のウェハ１３については、工程１（図９）において、波長λｆのレーザ光Ｌｆをウェハ１３の表面１３ｂからその内部へ集光点Ｐｆを合わせて照射することにより、３層の改質領域群Ｇf1〜Ｇf3を構成する各改質領域Ｒを形成している。

第４実施形態において、第３実施形態と異なるのは、２層構造の下層側のウェハ１２については、工程２（図１０）において、波長λｅのレーザ光Ｌｅをウェハ１２の裏面１２ａからその内部へ集光点Ｐｅを合わせて照射することにより、３層の改質領域群Ｇe3〜Ｇe1を構成する各改質領域Ｒを形成している点である。

このように、第４実施形態では、工程１（図９）にてウェハ１３の内部に各改質領域群Ｇf1〜Ｇf3を形成した後に、２層構造の各ウェハ１２，１３を裏返し、工程２（図１０）にてウェハ１２の内部に各改質領域群Ｇe3〜Ｇe1を形成しているため、各ウェハ１２，１３の境界面でレーザ光Ｌｅが反射することがない。

そこで、レーザ光Ｌｅの波長Ｌｅをウェハ１２の材質に適応した適宜な値に設定すれば、ウェハ１２の内部に各改質領域群Ｇe3〜Ｇe1を構成する各改質領域Ｒを正常かつ確実に形成することができる。
また、レーザ光Ｌｆの波長Ｌｆをウェハ１３の材質に適応した適宜な値に設定すれば、ウェハ１３の内部に各改質領域群Ｇf1〜Ｇf3を構成する各改質領域Ｒを正常かつ確実に形成することができる。
尚、各波長λｅ，λｆについては、各ウェハ１２，１３の材質に合わせてカット・アンド・トライで実験的に最適値を見つけて設定すればよい。

ところで、第４実施形態において、工程１と工程２の順番を逆にし、まず、工程２（図１０）と同様に、ウェハ１２の裏面１２ａからその内部へ集光点Ｐｅを合わせてレーザ光Ｌｅを照射して各改質領域群Ｇe3〜Ｇe1を形成し、次に、ウェハ１２の裏面１２ａにダイシングフィルム１１を貼着してから各ウェハ１２，１３を裏返し、続いて、工程１（図９）と同様に、ウェハ１３の表面１３ｂからその内部へ集光点Ｐｆを合わせてレーザ光Ｌｆを照射して各改質領域群Ｇf1〜Ｇf3を形成し、その後、工程３と同様にダイシングフィルム１１を伸長させて各ウェハ１２，１３を切断分離してもよい。

＜別の実施形態＞
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、上記各実施形態と同等もしくはそれ以上の作用・効果を得ることができる。

（１）第３実施形態および第４実施形態は、各ウェハ１２，１３が積層された２層構造のウェハに適用したものであるが、本発明の適用はこれに限られるものではなく、どのような多層構造の半導体基板を作成するための半導体材料から成るウェハに適用してもよい。

その場合、多層構造のウェハとしては、例えば、貼り合わせＳＯＩ構造のウェハ、ＳＩＭＯＸ構造のウェハ、ガラスなどの絶縁基板上に多結晶シリコンまたは非晶質シリコンを固相成長法や溶融再結晶化法により形成したＳＯＩ構造のウェハ、サファイアなどの基板上にIII−Ｖ族化合物半導体層を結晶成長させた半導体発光素子に用いられるウェハ、陽極接合を用いてシリコン基板とガラス基板とを貼り合わせて形成したウェハなどがある。

（２）上記各実施形態はバルクシリコンウェハ１０，１２，１３に適用したものであるが、本発明の適用はこれに限られるものではなく、半導体基板（例えば、ガリウム砒素基板など）を作成するための半導体材料（例えば、ガリウム砒素など）から成るウェハであれば、どのようなウェハに適用してもよい。
また、本発明は、半導体基板を作成するための半導体材料から成るウェハに限らず、種々の材料（例えば、ガラスを含む材料など）から成るウェハに適用してもよい。
そして、第３実施形態および第４実施形態において、各ウェハ１２，１３を異なる材料（例えば、ガラスとシリコンなど）から成るものにしてもよい。

その場合、多光子吸収による改質領域Ｒは、上記各実施形態のような溶融処理領域を含むものに限らず、ウェハの形成材料に合わせた適宜なものにすればよい。例えば、ウェハの形成材料がガラスを含む場合には、多光子吸収による改質領域Ｒを、クラック領域を含むものか又は屈折率が変化した領域を含むものにすればよい。
尚、クラック領域または屈折率が変化した領域を含む改質領域については、特許文献１に開示されているため、説明を省略する。

（３）上記各実施形態では、ダイシングフィルム１１を伸張させることによりウェハ１０，１２，１３を切断分離している。しかし、曲率を有した物（例えば、半球状の物）の曲面（膨らんだ方の面）をウェハ１０，１２，１３の切断予定ラインＫに押し当てて押圧力を印加することにより、複数層の改質領域群を構成する改質領域Ｒに剪断応力を発生させ、ウェハ１０，１２，１３を切断分離するようにしてもよい。

本発明を具体化した第１実施形態においてウェハ１０にレーザ光を照射して改質領域を形成する工程を説明するための説明図であり、図１（Ａ）はウェハ１０の平面図を表し、図１（Ｂ）はウェハ１０の縦断面を模式的に表したもので図１（Ａ）に示すＸ−Ｘ線断面図である。 第１実施形態においてウェハ１０にレーザ光を照射して改質領域を形成する工程を説明するための説明図であり、ウェハ１０の縦断面を模式的に表したもので、図１（Ａ）に示す切断予定ラインＫに相当するＹ−Ｙ線断面図である。 第１実施形態においてウェハ１０にレーザ光を照射して改質領域を形成する工程を説明するための説明図であり、ウェハ１０の縦断面を模式的に表したもので、図１（Ａ）に示す切断予定ラインＫに相当するＹ−Ｙ線断面図である。 第１実施形態においてウェハ１０にレーザ光を照射して改質領域を形成する工程を説明するための説明図であり、ウェハ１０の縦断面を模式的に表したもので、図１（Ａ）に示す切断予定ラインＫに相当するＹ−Ｙ線断面図である。 本発明を具体化した第２実施形態においてウェハ１０にレーザ光を照射して改質領域を形成する工程を説明するための説明図であり、ウェハ１０の縦断面を模式的に表したものである。 第２実施形態においてウェハ１０にレーザ光を照射して改質領域を形成する工程を説明するための説明図であり、ウェハ１０の縦断面を模式的に表したものである。 本発明を具体化した第３実施形態においてウェハ１２，１３にレーザ光を照射して改質領域を形成する工程を説明するための説明図であり、ウェハ１２，１３の縦断面を模式的に表したものである。 第３実施形態においてウェハ１２，１３にレーザ光を照射して改質領域を形成する工程を説明するための説明図であり、ウェハ１２，１３の縦断面を模式的に表したものである。 本発明を具体化した第４実施形態においてウェハ１２，１３にレーザ光を照射して改質領域を形成する工程を説明するための説明図であり、ウェハ１２，１３の縦断面を模式的に表したものである。 第４実施形態においてウェハ１２，１３にレーザ光を照射して改質領域を形成する工程を説明するための説明図であり、ウェハ１２，１３の縦断面を模式的に表したものである。

符号の説明

１０…ウェハ
１０…ウェハ１０の裏面
１０ｂ…ウェハ１０の表面
１１…ダイシングフィルム
１２…ウェハ
１２ａ…ウェハ１２の裏面
１２ｂ…ウェハ１２の表面
１３…ウェハ
１３ａ…ウェハ１３の裏面
１３ｂ…ウェハ１３の表面
ＳＬａ〜ＳＬｃ…レーザ光源
λａ〜λｆ…波長
Ｌａ〜Ｌｆ…レーザ光
ＣＶ…集光レンズ
Ｐａ〜Ｐｆ…集光点
Ｒ…改質領域
Ｇa1〜Ｇa3，Ｇb1〜Ｇb3，Ｇc1〜Ｇc3，Ｇd1〜Ｇd3，Ｇe1〜Ｇe3，Ｇf1〜Ｇf3…改質領域群
Ｋ…切断予定ライン

Claims (10)

1. ウェハの内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、当該ウェハの内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザ加工装置であって、
   複数種類の波長のレーザ光を同時に発生させて出射する１個のレーザ光源と、
   そのレーザ光源の出射したレーザ光を前記集光点に集光させる１個の集光レンズと
   を備え、
   前記ウェハの表面からその内部へ集光点を合わせて前記複数種類の波長のレーザ光を同時に照射することにより、前記ウェハの切断予定ラインに沿って、前記ウェハの表面から深さ方向に間隔をあけた複数層の改質領域を同時に形成することを特徴とするレーザ加工装置。
2. ウェハの内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、当該ウェハの内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザ加工装置であって、
   複数種類の波長から選択されたいずれか１つの波長のレーザ光を発生させて出射する１個のレーザ光源と、
   そのレーザ光源の出射したレーザ光を前記集光点に集光させる１個の集光レンズと
   を備え、
   前記ウェハの表面からの深さを複数段階に分けた各部分の内部へ集光点を合わせ、当該部分に適応した波長のレーザ光を照射することにより、前記ウェハの切断予定ラインに沿って、当該部分に少なくとも１層の改質領域を形成することを特徴とするレーザ加工装置。
3. 複数層が積層された多層構造のウェハの内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、当該ウェハの内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザ加工装置であって、
   複数種類の波長から選択されたいずれか１つの波長のレーザ光を発生させて出射する１個のレーザ光源と、
   そのレーザ光源の出射したレーザ光を前記集光点に集光させる１個の集光レンズと
   を備え、
   前記多層構造のウェハにおける最上層の表面から各層の内部へ集光点を合わせ、当該層に適応した波長のレーザ光を照射することにより、前記ウェハの切断予定ラインに沿って、当該層の内部に少なくとも１層の改質領域を形成することを特徴とするレーザ加工装置。
4. 第１層の表面上に第２層が積層された２層構造のウェハの内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、当該ウェハの内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザ加工装置であって、
   複数種類の波長から選択されたいずれか１つの波長のレーザ光を発生させて出射する１個のレーザ光源と、
   そのレーザ光源の出射したレーザ光を前記集光点に集光させる１個の集光レンズと
   を備え、
   前記第２層の表面からその内部へ集光点を合わせ、前記第２層に適応した波長のレーザ光を照射することにより、前記ウェハの切断予定ラインに沿って、前記第２層の内部に少なくとも１層の改質領域を形成し、
   前記第１層の裏面からその内部へ集光点を合わせ、前記第１層に適応した波長のレーザ光を照射することにより、前記ウェハの切断予定ラインに沿って、前記第１層の内部に少なくとも１層の改質領域を形成する
   ことを特徴とするレーザ加工装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置において、
   前記レーザ光をパルス状に照射することにより、前記ウェハの切断予定ラインに沿って前記ウェハの内部に多光子吸収による改質領域を形成しながら、前記ウェハに対して前記集光点を相対的に移動させることにより、前記ウェハの表裏面に対して水平方向に間隔をあけて形成された複数個の前記改質領域から成る１層の改質領域群を形成し、
   前記ウェハの内部における前記集光点の深さ位置を段階的に変えることにより、前記ウェハの表面から深さ方向に間隔をあけて複数層の前記改質領域群を順次形成する
   ことを特徴とするレーザ加工装置。
6. ウェハの内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、当該ウェハの内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザ加工方法であって、
   複数種類の波長のレーザ光を同時に発生させて出射する１個のレーザ光源と、
   そのレーザ光源の出射したレーザ光を前記集光点に集光させる１個の集光レンズと
   を用い、
   前記ウェハの表面からその内部へ集光点を合わせて前記複数種類の波長のレーザ光を同時に照射することにより、前記ウェハの切断予定ラインに沿って、前記ウェハの表面から深さ方向に間隔をあけた複数層の改質領域を同時に形成することを特徴とするレーザ加工方法。
7. ウェハの内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、当該ウェハの内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザ加工方法であって、
   複数種類の波長から選択されたいずれか１つの波長のレーザ光を発生させて出射する１個のレーザ光源と、
   そのレーザ光源の出射したレーザ光を前記集光点に集光させる１個の集光レンズと
   を用い、
   前記ウェハの表面からの深さを複数段階に分けた各部分の内部へ集光点を合わせ、当該部分に適応した波長のレーザ光を照射することにより、前記ウェハの切断予定ラインに沿って、当該部分に少なくとも１層の改質領域を形成することを特徴とするレーザ加工方法。
8. 複数層が積層された多層構造のウェハの内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、当該ウェハの内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザ加工方法であって、
   複数種類の波長から選択されたいずれか１つの波長のレーザ光を発生させて出射する１個のレーザ光源と、
   そのレーザ光源の出射したレーザ光を前記集光点に集光させる１個の集光レンズと
   を用い、
   前記多層構造のウェハにおける最上層の表面から各層の内部へ集光点を合わせ、当該層に適応した波長のレーザ光を照射することにより、前記ウェハの切断予定ラインに沿って、当該層の内部に少なくとも１層の改質領域を形成することを特徴とするレーザ加工方法。
9. 第１層の表面上に第２層が積層された２層構造のウェハの内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、当該ウェハの内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザ加工方法であって、
   複数種類の波長から選択されたいずれか１つの波長のレーザ光を発生させて出射する１個のレーザ光源と、
   そのレーザ光源の出射したレーザ光を前記集光点に集光させる１個の集光レンズと
   を用い、
   前記第２層の表面からその内部へ集光点を合わせ、前記第２層に適応した波長のレーザ光を照射することにより、前記ウェハの切断予定ラインに沿って、前記第２層の内部に少なくとも１層の改質領域を形成する工程と、
   前記第１層の裏面からその内部へ集光点を合わせ、前記第１層に適応した波長のレーザ光を照射することにより、前記ウェハの切断予定ラインに沿って、前記第１層の内部に少なくとも１層の改質領域を形成する工程と
   を備えたことを特徴とするレーザ加工方法。
10. 請求項６〜９のいずれか１項に記載のレーザ加工方法において、
    前記レーザ光をパルス状に照射することにより、前記ウェハの切断予定ラインに沿って前記ウェハの内部に多光子吸収による改質領域を形成しながら、前記ウェハに対して前記集光点を相対的に移動させることにより、前記ウェハの表裏面に対して水平方向に間隔をあけて形成された複数個の前記改質領域から成る１層の改質領域群を形成する工程と、
    前記ウェハの内部における前記集光点の深さ位置を段階的に変えることにより、前記ウェハの表面から深さ方向に間隔をあけて複数層の前記改質領域群を順次形成する工程と
    を備えたことを特徴とするレーザ加工方法。

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