JP6876098B2

JP6876098B2 - レーザ加工装置

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Publication number: JP6876098B2
Application number: JP2019110584A
Authority: JP
Inventors: 孝文荻原; 裕太近藤
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2019-06-13
Filing date: 2019-06-13
Publication date: 2021-05-26
Anticipated expiration: 2035-09-29
Also published as: JP2019186559A

Description

本発明は、レーザ加工方法及びレーザ加工装置に関する。

表面に複数の機能素子がマトリックス状に形成されたシリコン基板を含む加工対象物に、シリコン基板の裏面をレーザ光入射面としてレーザ光を照射することで、隣り合う機能素子の間を通るように格子状に設定された切断予定ラインに沿って、シリコン基板における表面近傍に改質領域を形成し、その後に、シリコン基板が所定の厚さとなるようにシリコン基板の裏面を研磨することで、加工対象物を機能素子ごとに切断するレーザ加工方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第０３／０７７２９５号

上述したようなレーザ加工方法では、１本の切断予定ラインに対するレーザ光のスキャン回数（すなわち、１本の切断予定ラインに対する改質領域の形成列数）を減少させることが、加工効率向上の観点から重要である。そこで、シリコンに対して透過率が高いレーザ光をシリコン基板に集光させることで、改質領域の形成に伴って改質領域からシリコン基板の厚さ方向に亀裂を大きく伸展させる場合がある。しかし、シリコンに対して透過率が高いレーザ光をシリコン基板に集光させると、レーザ光入射面とは反対側のシリコン基板の表面に損傷が生じ、機能素子の特性が劣化する場合がある。

ところで、加工対象物としては、上記のようなシリコン基板と、シリコン基板上に形成された機能素子を含む有効領域と、シリコン基板上に形成された非有効領域と、を含むものがある。有効領域は、加工対象物の切断により機能素子を含むチップとなる領域であり、非有効領域は、加工対象物の切断により不要となる領域である。このような加工対象物の加工に際しては、特に、有効領域においてシリコン基板の表面に損傷が生じることを抑制し、機能素子の特性の劣化を抑制することが重要となる。

本発明は、機能素子の特性の劣化を抑制可能なレーザ加工方法及びレーザ加工装置を提供することを目的とする。

本発明に係るレーザ加工方法は、表面及び裏面を有する半導体基板と、表面上に形成された複数の有効領域と、有効領域の間において表面上に形成された非有効領域と、を有する加工対象物に、裏面を入射面としてレーザ光を集光させ、表面とレーザ光の第１集光点との距離を第１距離に維持しつつ、隣り合う有効領域と非有効領域との間を通るように設定された切断予定ラインに沿って第１集光点を移動させることで、切断予定ラインに沿って第１改質領域を形成する第１工程と、第１工程の後に、加工対象物に、裏面を入射面としてレーザ光を集光させて、表面とレーザ光の第２集光点との距離を第１距離よりも大きい第２距離に維持しつつ、切断予定ラインに沿って第２集光点を移動させることで、切断予定ラインに沿って第２改質領域を形成する第２工程と、を備え、有効領域は、機能素子を含み、第２工程においては、半導体基板の厚さ方向及び切断予定ラインの延在方向の両方向に垂直な方向について、第１集光点を合わせた位置よりも有効領域側に第２集光点をオフセットさせつつ、切断予定ラインに沿って第２集光点を移動させる。

このレーザ加工方法においては、第２工程において、レーザ光の第１集光点を合わせた位置に対して、半導体基板の厚さ方向及び切断予定ラインの延在方向の両方向に垂直な方向にレーザ光の第２集光点をオフセットさせる。これにより、レーザ光の入射面とは反対側の加工対象物の表面に損傷が生じるのを抑制することができる。特に、第２工程においては、第２集光点を、第１集光点を合せた位置よりも有効領域側にオフセットさせる。これにより、加工対象物の表面に対して損傷が生じ得る位置を、非有効領域側にシフトさせることができる。すなわち、損傷が生じ得る位置を、機能素子を含む有効領域よりも非有効領域側に制御することができる。以上の観点から、このレーザ加工方法によれば、機能素子の特性の劣化を抑制可能である。

本発明に係るレーザ加工方法においては、半導体基板は、シリコン基板であり、レーザ光は、１０６４ｎｍよりも大きい波長を有してもよい。この場合、１０６４ｎｍ以下の波長を有するレーザ光を用いる場合に比べ、第１改質領域及び第２改質領域の形成に伴って第１改質領域及び第２改質領域から半導体基板の厚さ方向に亀裂を大きく伸展させることができる。よって、加工効率を向上させることができる。

本発明に係るレーザ加工方法においては、レーザ光は、１０９９μｍ以上１３４２μｍ以下の波長を有してもよい。この場合、第１改質領域及び第２改質領域の形成に伴って第１改質領域及び第２改質領域から半導体基板の厚さ方向に亀裂をより大きく伸展させることができる。

本発明に係るレーザ加工方法においては、第１集光点を合わせた位置に対して、半導体基板の厚さ方向及び切断予定ラインの延在方向の両方向に垂直な方向に第２集光点をオフセットさせる距離は、２４μｍ以下であってもよい。この場合、第１改質領域と第２改質領域との間で亀裂を確実に繋げて、第１改質領域及び第２改質領域の形成に伴って第１改質領域及び第２改質領域から半導体基板の厚さ方向に亀裂を確実に伸展させることができる。

本発明に係るレーザ加工方法においては、第１集光点を合わせた位置に対して、半導体基板の厚さ方向及び切断予定ラインの延在方向の両方向に垂直な方向に第２集光点をオフセットさせる距離は、２μｍ以上８μｍ以下であってもよい。この場合、第２集光点のオフセットの距離を必要十分な範囲とすることができる。

本発明に係るレーザ加工方法においては、第１工程において、切断予定ラインに対して、半導体基板の厚さ方向及び切断予定ラインの延在方向の両方向に垂直な方向に第１集光点をオフセットさせる距離を０に維持しつつ、切断予定ラインに沿って第１集光点を移動させてもよい。この場合、第１改質領域から半導体基板の表面側に伸展する亀裂を切断予定ライン上に合わせることができる。

本発明のレーザ加工装置は、表面及び裏面を有する半導体基板と、表面上に形成された複数の有効領域と、有効領域の間において表面上に形成された非有効領域と、を有する加工対象物を支持する支持台と、レーザ光を出射するレーザ光源と、裏面が入射面となるように支持台に支持された加工対象物に、レーザ光源から出射されたレーザ光を集光する集光光学系と、支持台、レーザ光源及び集光光学系の少なくとも１つの動作を制御する制御部と、を備え、有効領域は、機能素子を含み、制御部は、表面とレーザ光の第１集光点との距離を第１距離に維持しつつ、隣り合う有効領域と非有効領域との間を通るように設定された切断予定ラインに沿って第１集光点を移動させ、その後に、表面とレーザ光の第２集光点との距離を第１距離よりも大きい第２距離に維持しつつ、且つ、半導体基板の厚さ方向及び切断予定ラインの延在方向の両方向に垂直な方向について第１集光点を合わせた位置よりも有効領域側に第２集光点をオフセットさせつつ、切断予定ラインに沿って第２集光点を移動させる。

このレーザ加工装置によれば、上述したレーザ加工方法と同様の理由により、レーザ光入射面とは反対側の加工対象物の表面に損傷が生じるのを抑制する共に、損傷が生じ得る位置を、機能素子を含む有効領域よりも非有効領域側に制御することができる。よって、機能素子の特性の劣化を抑制可能である。

本発明によれば、機能素子の特性の劣化を抑制可能なレーザ加工方法及びレーザ加工装置を提供することが可能となる。

改質領域の形成に用いられるレーザ加工装置の概略構成図である。改質領域の形成の対象となる加工対象物の平面図である。図２の加工対象物のIII−III線に沿っての断面図である。レーザ加工後の加工対象物の平面図である。図４の加工対象物のV−V線に沿っての断面図である。図４の加工対象物のVI−VI線に沿っての断面図である。（ａ）は、レーザ加工中の加工対象物の切断予定ラインに沿っての断面図である。（ｂ）は、切断後の加工対象物の平面図である。（ａ）は、レーザ加工中の加工対象物の切断予定ラインに沿っての断面図である。（ｂ）は、切断後の加工対象物の平面図である。（ａ）は、レーザ加工中の加工対象物の切断予定ラインに沿っての断面図である。（ｂ）は、切断後の加工対象物の平面図である。（ａ）は、レーザ加工中の加工対象物の切断予定ラインに沿っての断面図である。（ｂ）は、切断後の加工対象物の平面図である。（ａ）は、切断後のシリコン基板の切断予定ラインに平行な面の写真を示す図である。（ｂ）は、切断後のシリコン基板の表面側の写真を示す図である。（ａ）は、第１改質領域及び第２改質領域形成後のシリコン基板の切断予定ラインに平行な面の写真を示す図である。（ｂ）は、第１改質領域及び第２改質領域形成後のシリコン基板の切断予定ラインに垂直な面の写真を示す図である。（ａ）は、第１改質領域及び第２改質領域形成後のシリコン基板の切断予定ラインに平行な面の写真を示す図である。（ｂ）は、第１改質領域及び第２改質領域形成後のシリコン基板の切断予定ラインに垂直な面の写真を示す図である。オフセット量と亀裂の長さとの関係を示すグラフである。オフセット量とスプラッシュの個数との関係を示すグラフである。（ａ）は、切断後のシリコン基板の切断予定ラインに平行な面の写真を示す図である。（ｂ）は、切断後のシリコン基板の表面側の写真を示す図である。（ａ）は、オフセット量２μｍの場合における切断後のシリコン基板の表面側の写真を示す図である。（ｂ）は、オフセット量４μｍの場合における切断後のシリコン基板の表面側の写真を示す図である。（ｃ）は、オフセット量６μｍの場合における切断後のシリコン基板の表面側の写真を示す図である。（ａ）は、オフセット量が小さい場合におけるシリコン基板の切断予定ラインに垂直な面を示す図である。（ｂ）は、オフセット量が大きい場合におけるシリコン基板の切断予定ラインに垂直な面を示す図である。実施形態のレーザ加工方法における加工対象物を示す図である。実施形態のレーザ加工方法を用いた半導体チップの製造方法を説明するための断面図である。実施形態のレーザ加工方法を用いた半導体チップの製造方法を説明するための断面図である。実施形態のレーザ加工方法を用いた半導体チップの製造方法を説明するための断面図である。実施形態のレーザ加工方法を用いた半導体チップの製造方法を説明するための断面図である。実施形態のレーザ加工方法を用いた半導体チップの製造方法を説明するための断面図である。実施形態のレーザ加工方法を用いた半導体チップの製造方法を説明するための断面図である。実施形態のレーザ加工方法を用いた半導体チップの製造方法を説明するための断面図である。（ａ）研磨前の加工対象物の切断予定ラインに沿っての断面図である。（ｂ）研磨後の加工対象物の切断予定ラインに沿っての断面図である。（ａ）研磨前の加工対象物の切断予定ラインに沿っての断面図である。（ｂ）研磨後の加工対象物の切断予定ラインに沿っての断面図である。（ａ）研磨前の加工対象物の切断予定ラインに沿っての断面図である。（ｂ）研磨後の加工対象物の切断予定ラインに沿っての断面図である。

以下、本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。

実施形態に係るレーザ加工方法及びレーザ加工装置では、加工対象物にレーザ光を集光することにより、切断予定ラインに沿って加工対象物に改質領域を形成する。そこで、まず、改質領域の形成について、図１〜図６を参照して説明する。

図１に示されるように、レーザ加工装置１００は、レーザ光Ｌをパルス発振するレーザ光源１０１と、レーザ光Ｌの光軸（光路）の向きを９０°変えるように配置されたダイクロイックミラー１０３と、レーザ光Ｌを集光するための集光用レンズ１０５と、を備えている。また、レーザ加工装置１００は、集光用レンズ１０５で集光されたレーザ光Ｌが照射される加工対象物１を支持するための支持台１０７と、支持台１０７を移動させるためのステージ１１１と、レーザ光Ｌの出力やパルス幅、パルス波形等を調節するためにレーザ光源１０１を制御するレーザ光源制御部１０２と、ステージ１１１の移動を制御するステージ制御部１１５と、を備えている。

レーザ加工装置１００においては、レーザ光源１０１から出射されたレーザ光Ｌは、ダイクロイックミラー１０３によってその光軸の向きを９０°変えられ、支持台１０７上に載置された加工対象物１の内部に集光用レンズ１０５によって集光される。これと共に、ステージ１１１が移動させられ、加工対象物１がレーザ光Ｌに対して切断予定ライン５に沿って相対移動させられる。これにより、切断予定ライン５に沿った改質領域が加工対象物１に形成される。なお、ここでは、レーザ光Ｌを相対的に移動させるためにステージ１１１を移動させたが、集光用レンズ１０５を移動させてもよいし、或いはこれらの両方を移動させてもよい。

加工対象物１としては、半導体材料で形成された半導体基板や圧電材料で形成された圧電基板等を含む板状の部材（例えば、基板、ウェハ等）が用いられる。図２に示されるように、加工対象物１には、加工対象物１を切断するための切断予定ライン５が設定されている。切断予定ライン５は、直線状に延びた仮想線である。加工対象物１の内部に改質領域を形成する場合、図３に示されるように、加工対象物１の内部に集光点（集光位置）Ｐを合わせた状態で、レーザ光Ｌを切断予定ライン５に沿って（すなわち、図２の矢印Ａ方向に）相対的に移動させる。これにより、図４、図５及び図６に示されるように、改質領域７が切断予定ライン５に沿って加工対象物１に形成され、切断予定ライン５に沿って形成された改質領域７が切断起点領域８となる。

集光点Ｐとは、レーザ光Ｌが集光する箇所のことである。切断予定ライン５は、直線状に限らず曲線状であってもよいし、これらが組み合わされた３次元状であってもよいし、座標指定されたものであってもよい。切断予定ライン５は、仮想線に限らず加工対象物１の表面３に実際に引かれた線であってもよい。改質領域７は、連続的に形成される場合もあるし、断続的に形成される場合もある。改質領域７は列状でも点状でもよく、要は、改質領域７は少なくとも加工対象物１の内部に形成されていればよい。また、改質領域７を起点に亀裂が形成される場合があり、亀裂及び改質領域７は、加工対象物１の外表面（表面３、裏面、若しくは外周面）に露出していてもよい。改質領域７を形成する際のレーザ光入射面は、加工対象物１の表面３に限定されるものではなく、加工対象物１の裏面であってもよい。

ちなみに、加工対象物１の内部に改質領域７を形成する場合には、レーザ光Ｌは、加工対象物１を透過すると共に、加工対象物１の内部に位置する集光点Ｐ近傍にて特に吸収される。これにより、加工対象物１に改質領域７が形成される（すなわち、内部吸収型レーザ加工）。この場合、加工対象物１の表面３ではレーザ光Ｌが殆ど吸収されないので、加工対象物１の表面３が溶融することはない。一方、加工対象物１の表面３に改質領域７を形成する場合には、レーザ光Ｌは、表面３に位置する集光点Ｐ近傍にて特に吸収され、表面３から溶融され除去されて、穴や溝等の除去部が形成される（表面吸収型レーザ加工）。

改質領域７は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域をいう。改質領域７としては、例えば、溶融処理領域（一旦溶融後再固化した領域、溶融状態中の領域及び溶融から再固化する状態中の領域のうち少なくとも何れか一つを意味する）、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等があり、これらが混在した領域もある。更に、改質領域７としては、加工対象物１の材料において改質領域７の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域や、格子欠陥が形成された領域がある。加工対象物１の材料が単結晶シリコンである場合、改質領域７は、高転位密度領域ともいえる。

溶融処理領域、屈折率変化領域、改質領域７の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域、及び、格子欠陥が形成された領域は、更に、それら領域の内部や改質領域７と非改質領域との界面に亀裂（割れ、マイクロクラック）を内包している場合がある。内包される亀裂は、改質領域７の全面に渡る場合や一部分のみや複数部分に形成される場合がある。加工対象物１は、結晶構造を有する結晶材料からなる基板を含む。例えば加工対象物１は、窒化ガリウム（ＧａＮ）、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ＬｉＴａＯ_３、及び、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）の少なくとも何れかで形成された基板を含む。換言すると、加工対象物１は、例えば、窒化ガリウム基板、シリコン基板、ＳｉＣ基板、ＬｉＴａＯ_３基板、又はサファイア基板を含む。結晶材料は、異方性結晶及び等方性結晶の何れであってもよい。また、加工対象物１は、非結晶構造（非晶質構造）を有する非結晶材料からなる基板を含んでいてもよく、例えばガラス基板を含んでいてもよい。

実施形態では、切断予定ライン５に沿って改質スポット（加工痕）を複数形成することにより、改質領域７を形成することができる。この場合、複数の改質スポットが集まることによって改質領域７となる。改質スポットとは、パルスレーザ光の１パルスのショット（つまり１パルスのレーザ照射：レーザショット）で形成される改質部分である。改質スポットとしては、クラックスポット、溶融処理スポット若しくは屈折率変化スポット、又はこれらの少なくとも１つが混在するもの等が挙げられる。改質スポットについては、要求される切断精度、要求される切断面の平坦性、加工対象物１の厚さ、種類、結晶方位等を考慮して、その大きさや発生する亀裂の長さを適宜制御することができる。また、実施形態では、切断予定ライン５に沿って、改質スポットを改質領域７として形成することができる。

次に、スプラッシュに関する検証結果について説明する。なお、「半導体基板を含む加工対象物を対象として、上述したようなレーザ加工を実施した場合に、レーザ光入射面とは反対側の加工対象物の表面に生じる損傷」を「スプラッシュ」と称する。また、以下では、半導体基板として、シリコン基板を例示する。

図７〜図１０に示されるように、シリコン基板１０の表面１０ａに金属膜１１が形成されたものを加工対象物として準備した。金属膜１１は、シリコン基板１０の表面１０ａに下地として厚さ２０μｍのＣｒ膜が形成され、そのＣｒ膜上に厚さ５０μｍのＡｕ膜が形成されることで、構成されている。

図７の（ａ）に示されるように、シリコン基板１０の裏面１０ｂをレーザ光入射面として、１０６４ｎｍの波長を有するレーザ光Ｌ０をシリコン基板１０の内部に集光させて、切断予定ライン５に沿ってレーザ光Ｌ０の集光点Ｐを移動させることで、切断予定ライン５に沿ってシリコン基板１０の内部に改質領域７を形成した。このとき、改質領域７の形成に伴って改質領域７からシリコン基板１０の厚さ方向に伸展する亀裂Ｆ（すなわち、シリコン基板１０に外力を作用させなくても、改質領域７の形成に伴って生じる亀裂Ｆ）がシリコン基板１０の表面１０ａに到達するように、レーザ光Ｌ０の照射条件を調整した。この場合には、図７の（ｂ）に示されるように、金属膜１１にスプラッシュが生じなかった。

図８の（ａ）に示されるように、シリコン基板１０の裏面１０ｂをレーザ光入射面として、１３４２ｎｍの波長を有するレーザ光Ｌ１をシリコン基板１０の内部に集光させて、切断予定ライン５に沿ってレーザ光Ｌ１の集光点Ｐを移動させることで、切断予定ライン５に沿ってシリコン基板１０の内部に改質領域７を形成した。このとき、改質領域７から伸展する亀裂Ｆがシリコン基板１０の表面１０ａに到達するように、レーザ光Ｌ１の照射条件を調整した。具体的には、波長が異なることを除いて、レーザ光Ｌ１の照射条件を、上述したレーザ光Ｌ０の照射条件と同一とした。この場合には、図８の（ｂ）に示されるように、金属膜１１にスプラッシュＳが生じた。

図９の（ａ）に示されるように、シリコン基板１０の裏面１０ｂをレーザ光入射面として、１３４２ｎｍの波長を有するレーザ光Ｌ１をシリコン基板１０の内部に集光させて、切断予定ライン５に沿ってレーザ光Ｌ１の集光点Ｐを移動させることで、切断予定ライン５に沿ってシリコン基板１０の内部に改質領域７を形成した。このとき、改質領域７から伸展する亀裂Ｆがシリコン基板１０の表面１０ａに到達せず、シリコン基板１０の内部に収まるように、レーザ光Ｌ１の照射条件を調整した。具体的には、図８の場合よりもレーザ光Ｌ１のパルスエネルギーを小さくした。この場合には、図９の（ｂ）に示されるように、金属膜１１にスプラッシュが生じなかった。

図１０の（ａ）に示されるように、シリコン基板１０の裏面１０ｂをレーザ光入射面として、１３４２ｎｍの波長を有するレーザ光Ｌ１をシリコン基板１０の内部に集光させて、切断予定ライン５に沿ってレーザ光Ｌ１の集光点Ｐを移動させることで、切断予定ライン５に沿ってシリコン基板１０の内部に第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂを形成した。このとき、第１改質領域７ａを形成しただけでは亀裂Ｆがシリコン基板１０の表面１０ａに到達せず、第１改質領域７ａに対してシリコン基板１０の裏面１０ｂ側に第２改質領域７ｂを形成したときに亀裂Ｆがシリコン基板１０の表面１０ａに到達するように、レーザ光Ｌ１の照射条件を調整した。この場合には、図１０の（ｂ）に示されるように、金属膜１１にスプラッシュＳが生じた。

図１１は、図１０の場合の条件でシリコン基板１０の内部に第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂを形成したときのシリコン基板１０の写真を示す図である。より具体的には、図１１の（ａ）は、切断後のシリコン基板１０の切断予定ラインに平行な面の写真を示す図であり、図１１の（ｂ）は、切断後のシリコン基板１０の表面１０ａ側（金属膜１１）の写真を示す図である。図１１の（ｂ）を参照すると、金属膜１１において一点鎖線で囲まれた領域に、黒っぽい部分が存在することを確認することができる。これが、問題となるスプラッシュＳである。

１３４２ｎｍのように１０６４ｎｍよりも大きい波長を有するレーザ光Ｌ１を用いると、１０６４ｎｍ以下の波長を有するレーザ光Ｌ０を用いる場合に比べ、改質領域７からシリコン基板１０の厚さ方向に亀裂Ｆを大きく伸展させることができる。また、１３４２ｎｍのように１０６４ｎｍよりも大きい波長を有するレーザ光Ｌ１を用いると、１０６４ｎｍ以下の波長を有するレーザ光Ｌ０を用いる場合に比べ、シリコン基板１０のレーザ光入射面から深い位置に改質領域７を形成することができる。これらは、１０６４ｎｍよりも大きい波長を有するレーザ光Ｌ１のほうが、１０６４ｎｍ以下の波長を有するレーザ光Ｌ０よりも、シリコンに対して透過率が高いことに起因する。したがって、１本の切断予定ライン５に対するレーザ光Ｌのスキャン回数（すなわち、１本の切断予定ライン５に対する改質領域７の形成列数）を減少させて、加工効率を向上させる観点からは、１０６４ｎｍよりも大きい波長を有するレーザ光Ｌ１を用いることが望ましい。

しかし、上述した図８及び図１０の場合のように、１０６４ｎｍよりも大きい波長を有するレーザ光Ｌ１を用いて亀裂Ｆをシリコン基板１０の表面１０ａに到達させようとすると、金属膜１１にスプラッシュＳが生じてしまう。レーザ光入射面とは反対側のシリコン基板１０の表面１０ａに機能素子（例えば、結晶成長により形成された半導体動作層、フォトダイオード等の受光素子、レーザダイオード等の発光素子、或いは回路として形成された回路素子等）が形成されている場合にスプラッシュＳが生じると、機能素子の特性が劣化するおそれがある。

したがって、１０６４ｎｍよりも大きい波長を有するレーザ光Ｌ１を用いて亀裂Ｆをシリコン基板１０の表面１０ａに到達させる場合に、スプラッシュＳの発生を抑制することができれば、技術的に大きな意義がある。

本発明者らは、シリコン基板１０の表面１０ａにスプラッシュＳが生じるのは、１０６４ｎｍよりも大きい波長を有するレーザ光Ｌ１を用いると、形成済みの改質領域７から大きく伸展した亀裂Ｆにレーザ光Ｌ１を集光させることになり、抜け光（レーザ光Ｌ１のうち改質領域７の形成に寄与せずにシリコン基板１０の表面１０ａ側に抜ける光）の影響が大きくなることに起因すると考えた。その知見から、本発明者らは、図１０の場合において第２改質領域７ｂを形成する際に、レーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせれば、スプラッシュＳの発生の原因となる抜け光の影響を小さくすることができると考え、以下の検証を行った。なお、第２改質領域７ｂを形成する際に、「第１改質領域７ａを形成する際にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐを合わせた位置に対して、シリコン基板１０の厚さ方向及び切断予定ライン５の延在方向の両方向に垂直な方向（図１０の（ａ）におけるシリコン基板１０の断面に垂直な方向）にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせる」ことを単に「レーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせる」といい、「レーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせる距離」を「オフセット量」という。

まず、第１改質領域７ａからシリコン基板１０の表面１０ａ側に伸展する亀裂Ｆの方向について検証した。図１２は、第２改質領域７ｂを形成する際にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせなかった場合のシリコン基板１０の写真を示す図である。より具体的には、図１２の（ａ）は、第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂ形成後のシリコン基板１０の切断予定ラインに平行な面の写真を示す図であり、図１２の（ｂ）は、第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂ形成後のシリコン基板１０の切断予定ラインに垂直な面の写真を示す図である。図１２の（ｂ）を参照すると、第２改質領域７ｂを形成する際にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせなかった場合には、第１改質領域７ａからシリコン基板１０の表面１０ａ側に真っ直ぐに（シリコン基板１０の厚さ方向に沿って）亀裂Ｆが伸展することを確認することができる。

図１３は、第２改質領域７ｂを形成する際にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせた場合（オフセット量８μｍの場合）のシリコン基板１０の写真を示す図である。より具体的には、図１３の（ａ）は、第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂ形成後のシリコン基板１０の切断予定ラインに平行な面の写真を示す図であり、図１３の（ｂ）は、第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂ形成後のシリコン基板１０の切断予定ラインに垂直な面の写真を示す図である。図１３の（ｂ）を参照すると、第２改質領域７ｂを形成する際にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせた場合にも、第１改質領域７ａからシリコン基板１０の表面１０ａ側に真っ直ぐに（シリコン基板１０の厚さ方向に沿って）亀裂Ｆが伸展することを確認することができる。

続いて、第１改質領域７ａからシリコン基板１０の表面１０ａ側に伸展する亀裂Ｆの長さについて検証した。図１４は、オフセット量と亀裂Ｆの長さとの関係を示すグラフである。亀裂Ｆの長さは、第１改質領域７ａからシリコン基板１０の表面１０ａ側に伸展した亀裂Ｆの長さである。図１４を参照すると、第２改質領域７ｂを形成する際にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせても、オフセットさせなくても（オフセット量０μｍの場合でも）、第１改質領域７ａからシリコン基板１０の表面１０ａ側に伸展する亀裂Ｆの長さは変わらないことを確認することができる。

続いて、スプラッシュＳの発生量について検証した。図１５は、オフセット量とスプラッシュＳの個数との関係を示すグラフである。スプラッシュＳの個数は、切断予定ライン５から両側に２０μｍ以上離れた領域において生じたスプラッシュＳの個数（切断予定ライン５の長さ１５ｍｍ当たりの個数）である。図１５を参照すると、第２改質領域７ｂを形成する際にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせると、オフセットさせない場合（オフセット量０μｍの場合）に比べ、スプラッシュＳの個数が減少することを確認することができる。なお、切断予定ライン５から両側に２０μｍ以上離れた領域において生じたスプラッシュＳの個数をカウントしたのは、特にそのようなスプラッシュＳが、シリコン基板１０の表面１０ａに形成された機能素子の特性を劣化させる問題を引き起こすからである。切断予定ライン５の両側２０μｍ以内の領域には、ダイシングストリート（隣り合う機能素子の間の領域）が設けられることが多いため、当該領域に生じるスプラッシュＳが機能素子の特性を劣化させる問題を引き起こす可能性は低い。

図１２〜図１５の検証結果から、第２改質領域７ｂを形成する際にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせても、第１改質領域７ａからシリコン基板１０の表面１０ａ側に真っ直ぐに（シリコン基板１０の厚さ方向に沿って）亀裂Ｆが伸展し、また、第１改質領域７ａからシリコン基板１０の表面１０ａ側に伸展する亀裂Ｆの長さが変わらないことが分かった。その一方で、第２改質領域７ｂを形成する際にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせると、スプラッシュＳの個数が減少することが分かった。なお、図１２〜図１５の検証において、オフセット量以外のレーザ光の照射条件は同一である。

スプラッシュＳの個数が減少することについての本発明者らの考察は、以下のとおりである。図１６は、第２改質領域７ｂを形成する際にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせた場合のシリコン基板１０の写真を示す図である。より具体的には、図１６の（ａ）は、切断後のシリコン基板１０の切断予定ライン５に平行な面の写真を示す図であり、図１６の（ｂ）は、切断後のシリコン基板１０の表面１０ａ側（金属膜１１）の写真を示す図である。図１６の（ａ）を参照すると、第２改質領域７ｂを形成する際にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせたことで、形成済みの第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂから伸展した亀裂Ｆにレーザ光Ｌ１が集光されることが抑制されて、第２改質領域７ｂが大きく形成されていることを確認することができる。つまり、第２改質領域７ｂの形成に寄与するレーザ光Ｌ１の割合が増加し、抜け光の割合が減少したと考えられる。図１６の（ｂ）を参照すると、スプラッシュＳが生じていないことを確認することができる。

その一方で、第２改質領域７ｂを形成する際にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせなかった場合のシリコン基板１０の写真を示す図１１の（ａ）を参照すると、第２改質領域７ｂが小さく形成されていることを確認することができる。これは、形成済みの第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂから伸展した亀裂Ｆにレーザ光Ｌ１が集光されて、抜け光が多くなっていることに起因すると考えられる。なお、図１１及び図１６の検証において、オフセット量以外のレーザ光の照射条件は同一である。

図１７は、切断後のシリコン基板１０の表面１０ａ側（金属膜１１）の写真を示す図である。より具体的には、図１７の（ａ）は、オフセット量２μｍの場合であり、図１７の（ｂ）は、オフセット量４μｍの場合であり、図１７の（ｃ）は、オフセット量６μｍの場合である。各場合において、オフセット量以外のレーザ光の照射条件は同一である。図１７の（ａ）及び（ｂ）を参照すると、第２改質領域７ｂを形成する際にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせた側とは反対側にスプラッシュＳが生じていること、及び、オフセット量を大きくするほどスプラッシュＳが切断予定ライン５から離れていることを確認することができる。また、図１７の（ａ），（ｂ）及び（ｃ）を参照すると、オフセット量を大きくするほどスプラッシュＳの発生領域が減少していることを確認することができる。なお、図１７の（ａ）及び（ｂ）の場合でも、第２改質領域７ｂを形成する際にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせなかった場合に比べれば、スプラッシュＳの発生領域は減少している。

図１７の（ａ），（ｂ）及び（ｃ）の結果が得られた理由は、次のように考えられる。図１８の（ａ）は、オフセット量が小さい場合におけるシリコン基板１０の切断予定ライン５に垂直な面を示す図であり、図１８の（ｂ）は、オフセット量が大きい場合におけるシリコン基板１０の切断予定ライン５に垂直な面を示す図である。なお、「第１改質領域７ａを形成する際のレーザ光Ｌ１の集光点Ｐ」を「第１集光点Ｐ１」といい、「第２改質領域７ｂを形成する際のレーザ光Ｌ１の集光点Ｐ」を「第２集光点Ｐ２」という。

図１８の（ａ）に示されるように、オフセット量が小さい場合には、形成済みの第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂから伸展した亀裂Ｆのうち、レーザ光Ｌ１の第２集光点Ｐ２が合わせられる部分Ｆ１が、シリコン基板１０の厚さ方向Ｄに対して小さい角度で傾斜している。そのため、当該部分Ｆ１に対するレーザ光Ｌ１の入射角θが大きくなる。したがって、レーザ光Ｌ１のうち第２改質領域７ｂの形成に寄与しなかった抜け光Ｌ２は、シリコン基板１０の厚さ方向Ｄに対して小さい角度で、レーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせた側とは反対側に進行する。これにより、シリコン基板１０の表面１０ａに到達する抜け光Ｌ２の光路長が短くなり、シリコン基板１０内での抜け光Ｌ２の吸収量及び散乱度合いが小さくなる。なお、「小さい」、「大きい」、「短い」等は、図１８の（ｂ）の場合との比較で用いている。

その一方で、図１８の（ｂ）に示されるように、オフセット量が大きい場合には、形成済みの第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂから伸展した亀裂Ｆのうち、レーザ光Ｌ１の第２集光点Ｐ２が合わせられる部分Ｆ１が、シリコン基板１０の厚さ方向Ｄに対して大きい角度で傾斜している。そのため、当該部分Ｆ１に対するレーザ光Ｌ１の入射角θが小さくなる。したがって、レーザ光Ｌ１のうち第２改質領域７ｂの形成に寄与しなかった抜け光Ｌ２は、シリコン基板１０の厚さ方向Ｄに対して大きい角度で、レーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせた側とは反対側に進行する。これにより、シリコン基板１０の表面１０ａに到達する抜け光Ｌ２の光路長が長くなり、シリコン基板１０内での抜け光Ｌ２の吸収量及び散乱度合いが大きくなる。なお、「大きい」、「小さい」、「長い」等は、図１８の（ａ）の場合との比較で用いている。

以上の図１８の考察から、第２改質領域７ｂを形成する際にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐをオフセットさせた側とは反対側にスプラッシュＳが生じ、オフセット量を大きくするほどスプラッシュＳが切断予定ライン５から離れ、オフセット量を大きくするほどスプラッシュＳの発生領域が減少すると考えられる。

次に、実施形態のレーザ加工方法を用いた半導体チップの製造方法について説明する。まず、図１９に示されるように、加工対象物１を用意する。加工対象物１は、シリコン基板（半導体基板）１０と、機能素子層１５と、を有する。シリコン基板１０は、表面１０ａと、表面１０ａの反対側の裏面１０ｂと、を含む。機能素子層１５は、表面１０ａ上に形成されている。機能素子層１５は、複数の有効領域１５ａと、複数の非有効領域１５ｂと、を含む。有効領域１５ａは、それぞれ、機能素子を含む。したがって、有効領域１５ａは、加工対象物１の切断により機能素子を含む半導体チップとなる領域である。非有効領域１５ｂは、加工対象物１の切断により不要となる（不要チップとなる）領域である。非有効領域１５ｂは、例えばＴＥＧ領域である。

有効領域１５ａは、表面１０ａ上に第１及び第２の方向に沿って２次元状に配列されている。第１の方向と第２の方向とは、互いに交差（直交）している。非有効領域１５ｂは、表面１０ａ上において、互いに隣り合う有効領域１５ａの間に設けられている。ここでは、非有効領域１５ｂは、第１及び第２の方向のうちの第１の方向のみについて、互いに隣り合う有効領域１５ａの間に配置されている。なお、第１の方向について、最も加工対象物１の端部側に位置する有効領域１５ａの外側にも、さらに非有効領域１５ｂが設けられていてもよい。

第１の方向について互いに隣り合う有効領域１５ａと非有効領域１５ｂとの間には、第２の方向に延びるダイシングストリートＤＳが設けられている。また、第２の方向について互いに隣り合う有効領域１５ａの間には、第１の方向に延びるダイシングストリートＤＳが設けられている。ここでは、第２の方向に延びるダイシングストリートＤＳ内に、切断予定ライン５ａが設定されている。また、第１の方向に延びるダイシングストリートＤＳ内に、切断予定ライン５ｂが設定されている。したがって、ここでは、切断予定ライン５は、隣り合う機能素子の間を通るように格子状に設定されている。

続いて、図２０に示されるように、リング状の保持部材２０に保持された保護フィルム２２に、加工対象物１の機能素子層１５側を貼り付ける。続いて、隣り合う機能素子の間を通るように格子状に設定された切断予定ライン５のそれぞれに沿って、第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂを形成する。この工程について、より詳細に説明する。

この工程では、図２０及び図２１に示されるように、まず、切断予定ライン５ａのそれぞれに沿って第１改質領域７ａを形成する。より具体的には、シリコン基板１０の裏面１０ｂを入射面として、１０６４ｎｍよりも大きい波長を有するレーザ光Ｌ１をシリコン基板１０に集光させて、シリコン基板１０の表面１０ａとレーザ光Ｌの第１集光点Ｐ１との距離を第１距離に維持しつつ、切断予定ライン５ａに沿って第１集光点Ｐ１を移動させることで、切断予定ライン５ａに沿って第１改質領域７ａを形成する（第１工程）。このとき、切断予定ライン５ａに対して、シリコン基板１０の厚さ方向及び切断予定ライン５ａの延在方向の両方向に垂直な方向に第１集光点Ｐ１をオフセットさせる距離を０に維持しつつ、切断予定ライン５ａに沿って第１集光点Ｐ１を移動させる。つまり、シリコン基板１０の厚さ方向から見た場合にレーザ光Ｌの第１集光点Ｐ１が切断予定ライン５ａ上に位置した状態を維持しつつ、切断予定ライン５ａに沿ってレーザ光Ｌの第１集光点Ｐ１を移動させる。これにより、第１改質領域７ａは、シリコン基板１０の厚さ方向から見た場合に切断予定ライン５ａ上に位置した状態で、切断予定ライン５ａに沿ってシリコン基板１０の内部に形成される。

続いて、切断予定ライン５ａのそれぞれに沿って、第２改質領域７ｂを形成する。より具体的には、シリコン基板１０の裏面１０ｂを入射面として、１０６４ｎｍよりも大きい波長を有するレーザ光Ｌ１をシリコン基板１０に集光させて、シリコン基板１０の表面１０ａとレーザ光Ｌ１の第２集光点Ｐ２との距離を第１距離よりも大きい第２距離に維持しつつ、且つ、レーザ光Ｌ１の第２集光点Ｐ２をオフセットさせつつ、切断予定ライン５ａに沿って第２集光点Ｐ２を移動させることで、切断予定ライン５ａに沿って第２改質領域７ｂを形成する（第２工程）。つまり、シリコン基板１０の厚さ方向から見た場合にレーザ光Ｌの第２集光点Ｐ２が切断予定ライン５ａから所定距離だけ離れた状態を維持しつつ、切断予定ライン５ａに沿って（切断予定ライン５に平行に）レーザ光Ｌの第２集光点Ｐ２を移動させる。これにより、第２改質領域７ｂは、シリコン基板１０の厚さ方向から見た場合に切断予定ライン５ａから所定距離だけ離れた状態で、切断予定ライン５ａに沿って（切断予定ライン５ａに平行に）シリコン基板１０の内部に形成される。

このとき、第２集光点Ｐ２のオフセットの方向を次のように設定する。すなわち、切断予定ライン５ａは、互いに隣り合う有効領域１５ａ及び非有効領域１５ｂの間に設定されている。そして、第２工程においては、シリコン基板１０の厚さ方向及び切断予定ライン５ａの延在方向の両方向に垂直な方向について、第１集光点Ｐ１を合わせた位置Ｄ１よりも有効領域１５ａ側（すなわち、非有効領域１５ｂと反対側）に第２集光点Ｐ２をオフセットさせる。すなわち、第２集光点Ｐ２は、第１集光点Ｐ１を合せた位置Ｄ１と有効領域１５ａとの間の位置Ｄ２に合わせられる。位置Ｄ１と位置Ｄ２との間の距離が、オフセット量ＯＡとなる。ここでのオフセット量ＯＡは、一例として、２４μｍ以下（さらには、例えば２μｍ以上８μｍ以下）である。

これにより、第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂからシリコン基板１０の厚さ方向に伸展した亀裂Ｆがシリコン基板１０の表面１０ａに到達し、切断予定ライン５ａに沿って、機能素子層１５が有効領域１５ａ及び非有効領域１５ｂごとに切断される。なお、一例として、シリコン基板１０の厚さは、７７５μｍであり、第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂは、シリコン基板１０の表面１０ａから深さ１６０μｍまでの領域に形成される。

続いて、切断予定ライン５ｂのそれぞれに沿って第１改質領域７ａを形成する。より具体的には、シリコン基板１０の裏面１０ｂを入射面として、１０６４ｎｍよりも大きい波長を有するレーザ光Ｌ１をシリコン基板１０に集光させて、シリコン基板１０の表面１０ａとレーザ光Ｌの第１集光点Ｐ１との距離を第１距離に維持しつつ、切断予定ライン５ｂに沿って第１集光点Ｐ１を移動させることで、切断予定ライン５ｂに沿って第１改質領域７ａを形成する（第３工程）。このとき、切断予定ライン５ｂに対して、シリコン基板１０の厚さ方向及び切断予定ライン５ｂの延在方向の両方向に垂直な方向に第１集光点Ｐ１をオフセットさせる距離を０に維持しつつ、切断予定ライン５ｂに沿って第１集光点Ｐ１を移動させる。つまり、シリコン基板１０の厚さ方向から見た場合にレーザ光Ｌの第１集光点Ｐ１が切断予定ライン５ｂ上に位置した状態を維持しつつ、切断予定ライン５ｂに沿ってレーザ光Ｌの第１集光点Ｐ１を移動させる。これにより、第１改質領域７ａは、シリコン基板１０の厚さ方向から見た場合に切断予定ライン５ｂ上に位置した状態で、切断予定ライン５ｂに沿ってシリコン基板１０の内部に形成される。

続いて、切断予定ライン５ｂのそれぞれに沿って、第２改質領域７ｂを形成する。より具体的には、シリコン基板１０の裏面１０ｂを入射面として、１０６４ｎｍよりも大きい波長を有するレーザ光Ｌ１をシリコン基板１０に集光させて、シリコン基板１０の表面１０ａとレーザ光Ｌ１の第２集光点Ｐ２との距離を第１距離よりも大きい第２距離に維持しつつ、且つ、レーザ光Ｌ１の第２集光点Ｐ２をオフセットさせつつ、切断予定ライン５ｂに沿って第２集光点Ｐ２を移動させることで、切断予定ライン５ｂに沿って第２改質領域７ｂを形成する（第４工程）。つまり、シリコン基板１０の厚さ方向から見た場合にレーザ光Ｌの第２集光点Ｐ２が切断予定ライン５ｂから所定距離だけ離れた状態を維持しつつ、切断予定ライン５ｂに沿って（切断予定ライン５ｂに平行に）レーザ光Ｌの第２集光点Ｐ２を移動させる。これにより、第２改質領域７ｂは、シリコン基板１０の厚さ方向から見た場合に切断予定ライン５ｂから所定距離だけ離れた状態で、切断予定ライン５ｂに沿って（切断予定ライン５ｂに平行に）シリコン基板１０の内部に形成される。

これにより、第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂからシリコン基板１０の厚さ方向に伸展した亀裂Ｆがシリコン基板１０の表面１０ａに到達し、切断予定ライン５ｂに沿って、機能素子層１５が有効領域１５ａごとに切断される。

以上の第１工程〜第４工程は、上述したレーザ加工装置１００によって実施される。すなわち、支持台１０７が加工対象物１を支持する。レーザ光源１０１が、１０６４ｎｍよりも大きい波長を有するレーザ光Ｌ１を出射する。集光用レンズ（集光光学系）１０５が、シリコン基板１０の裏面１０ｂがレーザ光入射面となるように支持台１０７に支持された加工対象物１に、レーザ光源１０１から出射されたレーザ光Ｌ１を集光する。そして、ステージ制御部（制御部）１１５及びレーザ光源制御部（制御部）１０２が、上述した第１工程〜第４工程が実施されるように、それぞれ、支持台１０７及びレーザ光源１０１の動作を制御する。なお、切断予定ライン５に対するレーザ光Ｌの第１集光点Ｐ１及び第２集光点Ｐ２の移動は、集光用レンズ１０５側の動作によって実現されてもよいし、支持台１０７側及び集光用レンズ１０５側の両方の動作によって実現されてもよい。

続いて、図２２に示されるように、シリコン基板１０の裏面１０ｂを研磨することにより、加工対象物１を所定の厚さに薄型化する。これにより、第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂからシリコン基板１０の厚さ方向に伸展した亀裂Ｆがシリコン基板１０の裏面１０ｂに到達し、加工対象物１が有効領域１５ａ及び非有効領域１５ｂごとに切断される。なお、一例として、シリコン基板１０は、厚さ２００μｍに薄型化される。

続いて、図２３に示されるように、拡張フィルム２３をシリコン基板１０の裏面１０ｂ及び保持部材２０に貼り付ける。続いて、図２４に示されるように、保護フィルム２２を除去する。続いて、図２５に示されるように、拡張フィルム２３に押圧部材２４を押し当てることで、有効領域１５ａ及び非有効領域１５ｂごとに切断された加工対象物１、すなわち、機能素子を含む複数の半導体チップ１Ａ及び不要チップ１Ｂを互いに離間させる。続いて、図２６に示されるように、拡張フィルム２３に紫外線を照射することで拡張フィルム２３の粘着力を低下させ、各半導体チップ１Ａをピックアップする。

なお、シリコン基板１０の裏面１０ｂを研磨する際には、図２７に示されるように、第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂが残るようにシリコン基板１０の裏面１０ｂを研磨してもよいし、図２８に示されるように、第１改質領域７ａが残り第２改質領域７ｂが残らないようにシリコン基板１０の裏面１０ｂを研磨してもよいし、図２９に示されるように、第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂが残らないようにシリコン基板１０の裏面１０ｂを研磨してもよい。

以上説明したように、実施形態のレーザ加工方法及びレーザ加工装置１００では、レーザ光Ｌ１の第１集光点Ｐ１を合わせた位置Ｄ１に対して、シリコン基板１０の厚さ方向及び切断予定ライン５ａの延在方向の両方向に垂直な方向にレーザ光Ｌ１の第２集光点Ｐ２をオフセットさせる。これにより、レーザ光Ｌ１の入射面とは反対側の加工対象物１の表面１０ａに損傷（スプラッシュＳ）が生じるのを抑制することができる。特に、切断予定ライン５ａに沿った加工の際（第２工程）には、第２集光点Ｐ２を、第１集光点Ｐ１を合せた位置よりも有効領域１５ａ側にオフセットさせる。これにより、レーザ光Ｌ１の入射面とは反対側の加工対象物１の表面１０ａに対してスプラッシュＳが生じ得る位置を、非有効領域１５ｂ側にシフトさせることができる。すなわち、スプラッシュＳが生じ得る位置を、機能素子の特性に影響しない位置に制御することができる。以上の観点から、実施形態に係るレーザ加工方法及びレーザ加工装置１００によれば、機能素子の特性の劣化を抑制可能である。

なお、１０６４ｎｍよりも大きい波長を有するレーザ光Ｌ１を用いると、１０６４ｎｍ以下の波長を有するレーザ光Ｌ０を用いる場合に比べ、第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂの形成に伴って第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂからシリコン基板１０の厚さ方向に亀裂Ｆを大きく伸展させることができる。

また、１０９９μｍ以上１３４２μｍ以下の波長を有するレーザ光Ｌ１を用いると、第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂの形成に伴って第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂからシリコン基板１０の厚さ方向に亀裂Ｆをより大きく伸展させることができる。特に１３４２μｍの波長を有するレーザ光Ｌ１は、当該亀裂Ｆをより大きく伸展させることができる。

また、第２改質領域７ｂを形成する際にレーザ光Ｌ１の第２集光点Ｐ２をオフセットさせるオフセット量を２４μｍ以下にすると、第１改質領域７ａと第２改質領域７ｂとの間で亀裂Ｆを確実に繋げて、第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂの形成に伴って第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂからシリコン基板１０の厚さ方向に亀裂Ｆを確実に伸展させることができる。更に、当該オフセット量を４μｍ以上１８μｍ以下にすると、第１改質領域７ａと第２改質領域７ｂとの間で亀裂Ｆをより確実に繋げて、第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂからシリコン基板１０の厚さ方向に亀裂Ｆをより確実に伸展させることができる。特に当該オフセット量を６μｍ以上１６μｍ以下にすると、スプラッシュＳの発生の抑制と亀裂Ｆの繋がり及び伸展とをバランス良く実現することができる。

ここで、上述したように、スプラッシュＳは、第２改質領域７ｂを形成する際にレーザ光Ｌ１の第２集光点Ｐ２をオフセットさせた側とは反対側に生じ得る。したがって、有効領域１５ａと非有効領域１５ｂとの間に設定された切断予定ライン５ａに沿って第２改質領域７ｂを形成する場合（第２工程）においては、上記の通りオフセットの方向を設定することにより、スプラッシュＳの生じ得る位置を非有効領域１５ｂ側に制御することができる。このため、機能素子の特性劣化の抑制に際して、スプラッシュＳの発生自体を抑制する要求が相対的に低い。このため、第２集光点Ｐ２のオフセット量ＯＡは、２４μｍ以下の範囲において、特に２μｍ以上８μｍ以下の範囲で必要十分である。これによれば、第１改質領域７ａと第２改質領域７ｂとのオフセットの距離も比較的小さくなるので、切断面の段差も小さくなる。

これに対して、有効領域１５ａ同士の間に設定された切断予定ライン５ｂに沿って第２改質領域７ｂを形成する場合（第４工程）においては、切断予定ライン５ｂの両側が有効領域１５ａであるため、スプラッシュＳの発生自体を抑制する要求が相対的に高い。したがって、この場合には、２４μｍ以下の範囲において、特に、４μｍ以上１８μｍ以下の範囲とすることができる。

また、実施形態のレーザ加工方法及びレーザ加工装置１００では、第１改質領域７ａを形成する際に、切断予定ライン５（切断予定ライン５ａ，５ｂ）に対して、シリコン基板１０の厚さ方向及び切断予定ライン５の延在方向の両方向に垂直な方向にレーザ光Ｌ１の第１集光点Ｐ１をオフセットさせる距離を０に維持しつつ、切断予定ライン５に沿ってレーザ光Ｌ１の第１集光点Ｐ１を移動させる。これにより、第１改質領域７ａからシリコン基板１０の表面１０ａ側に伸展する亀裂Ｆを切断予定ライン５上に合わせることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。例えば、第１改質領域７ａを形成する際に、切断予定ライン５に対して、シリコン基板１０の厚さ方向及び切断予定ライン５の延在方向の両方向に垂直な方向における一方の側にレーザ光Ｌ１の第１集光点Ｐ１をオフセットさせ、第２改質領域７ｂを形成する際に、切断予定ライン５に対して、シリコン基板１０の厚さ方向及び切断予定ライン５の延在方向の両方向に垂直な方向における他方の側にレーザ光Ｌ１の第２集光点Ｐ２をオフセットさせてもよい。つまり、第１改質領域７ａを形成する際に、シリコン基板１０の厚さ方向から見た場合にレーザ光Ｌの第１集光点Ｐ１が切断予定ライン５から一方の側に所定距離だけ離れた状態を維持しつつ、切断予定ライン５に沿って（切断予定ライン５に平行に）レーザ光Ｌの第１集光点Ｐ１を移動させ、第２改質領域７ｂを形成する際に、シリコン基板１０の厚さ方向から見た場合にレーザ光Ｌの第２集光点Ｐ２が切断予定ライン５から他方の側に所定距離だけ離れた状態を維持しつつ、切断予定ライン５に沿って（切断予定ライン５に平行に）レーザ光Ｌの第２集光点Ｐ２を移動させてもよい。これにより、第１改質領域７ａは、シリコン基板１０の厚さ方向から見た場合に切断予定ライン５から一方の側に所定距離だけ離れた状態で、切断予定ライン５に沿って（切断予定ライン５に平行に）シリコン基板１０の内部に形成され、第２改質領域７ｂは、シリコン基板１０の厚さ方向から見た場合に切断予定ライン５から他方の側に所定距離だけ離れた状態で、切断予定ライン５に沿って（切断予定ライン５に平行に）シリコン基板１０の内部に形成される。この場合、切断予定ライン５に対して一方の側及び他方の側に第１改質領域７ａ及び第２改質領域７ｂをバランス良く形成することができる。

また、上記実施形態においては、格子状に設定された全ての切断予定ライン５のうち第２の方向に延在する切断予定ライン５ａに対して第１改質領域７ａの形成工程（第１工程）を実施し、続いて、当該第２の方向に延在する切断予定ライン５ａに対して第２改質領域７ｂの形成工程（第２工程）を実施した。そして、格子状に設定された全ての切断予定ライン５のうち第１の方向に延在する切断予定ライン５ｂに対して第１改質領域７ａの形成工程（第３工程）を実施し、その後に、当該第１の方向に延在する切断予定ライン５ｂに対して第２改質領域７ｂの形成工程（第４工程）を実施した。

しかしながら、第１〜第４工程の実施順序は、この例に限定されない。例えば、格子状に設定された全ての切断予定ライン５（切断予定ライン５ａ，５ｂ）に対して第１改質領域７ａの形成工程（第１工程及び第３工程）を実施し、その後に、格子状に設定された全ての切断予定ライン５（切断予定ライン５ａ，５ｂ）に対して第２改質領域７ｂの形成工程（第２工程及び第４工程）を実施してもよい。また、複数本の切断予定ライン５に対して、１本の切断予定ライン５ごとに、第１改質領域７ａの形成工程（第１工程又は第３工程）を実施し、その後に、第２改質領域７ｂの形成工程（第２工程又は第４工程）を実施してもよい。つまり、１本の切断予定ライン５に対して第１改質領域７ａの形成工程（第１工程又は第３工程）及び第２改質領域７ｂの形成工程（第２工程又は第４工程）を実施し、続いて、他の１本の切断予定ライン５に対して第１改質領域７ａの形成工程（第１工程又は第３工程）及び第２改質領域７ｂの形成工程（第２工程又は第４工程）を実施してもよい。

また、加工対象物１は、シリコン基板１０に代えて、別の半導体材料からなる半導体基板を備えていてもよい。その場合には、レーザ光Ｌ１の波長は、必ずしも１０６４μｍよりも大きくなくてもよい（例えば１０６４μｍであってもよい）。

さらに、第１改質領域７ａの形成工程（第１工程及び第３工程）及び第２改質領域７ｂの形成工程（第２工程及び第４工程）の後に、シリコン基板１０の裏面１０ｂを研磨しなくてもよい。１本の切断予定ライン５当たりに形成される改質領域７の列数に対して加工対象物１の厚さが相対的に小さい場合、或いは、加工対象物１の厚さに対して１本の切断予定ライン５当たりに形成される改質領域７の列数が相対的に多い場合等には、シリコン基板１０の裏面１０ｂを研磨しなくても、加工対象物１を切断予定ライン５に沿って切断できることがある。

１…加工対象物、５，５ａ，５ｂ…切断予定ライン、７ａ…第１改質領域、７ｂ…第２改質領域、１０…シリコン基板（半導体基板）、１０ａ…表面、１０ｂ…裏面、１５ａ…有効領域、１５ｂ…非有効領域、１００…レーザ加工装置、１０１…レーザ光源、１０２…レーザ光源制御部（制御部）、１０５…集光用レンズ（集光光学系）、１０７…支持台、１１５…ステージ制御部（制御部）、Ｌ１…レーザ光、Ｐ１…第１集光点、Ｐ２…第２集光点。

Claims

表面及び裏面を有する半導体基板と、前記表面上に形成された複数の有効領域と、前記有効領域の間において前記表面上に形成された非有効領域と、を有する加工対象物を支持する支持台と、
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記裏面が入射面となるように前記支持台に支持された前記加工対象物に、前記レーザ光源から出射された前記レーザ光を集光する集光光学系と、
前記支持台、前記レーザ光源及び前記集光光学系の少なくとも１つの動作を制御する制御部と、を備え、
前記有効領域は、機能素子を含み、
前記制御部は、前記表面と前記レーザ光の第１集光点との距離を第１距離に維持しつつ、隣り合う前記有効領域と前記非有効領域との間を通るように設定された切断予定ラインに沿って前記第１集光点を移動させ、前記半導体基板の厚さ方向からみた場合に前記切断予定ライン上に位置した状態で前記切断予定ラインに沿って切断起点としての改質領域を形成すると共に当該改質領域の形成に伴って当該改質領域から前記半導体基板の厚さ方向に亀裂を伸展させ、その後に、前記表面と前記レーザ光の第２集光点との距離を前記第１距離よりも大きい第２距離に維持しつつ、且つ、前記切断予定ラインに沿って前記第２集光点を移動させ、前記半導体基板の厚さ方向からみた場合に前記切断予定ラインから離れた状態で前記切断予定ラインに沿って切断起点としての改質領域を形成すると共に当該改質領域の形成に伴って当該改質領域から前記半導体基板の厚さ方向に亀裂を伸展させ、
前記半導体基板は、シリコン基板であり、
前記レーザ光は、１０９９μｍ以上１３４２μｍ以下の波長を有する、
レーザ加工装置。
前記レーザ光の出力、パルス幅、及び、パルス波形の少なくとも１つを調節するために前記レーザ光源を制御するレーザ光源制御部をさらに備える、
請求項１に記載のレーザ加工装置。