WO2017056744A1 - レーザ加工方法及びレーザ加工装置 - Google Patents

レーザ加工方法及びレーザ加工装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2017056744A1
WO2017056744A1 PCT/JP2016/073468 JP2016073468W WO2017056744A1 WO 2017056744 A1 WO2017056744 A1 WO 2017056744A1 JP 2016073468 W JP2016073468 W JP 2016073468W WO 2017056744 A1 WO2017056744 A1 WO 2017056744A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cutting line
modified region
silicon substrate
planned cutting
distance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2016/073468
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
孝文 荻原
裕太 近藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hamamatsu Photonics KK filed Critical Hamamatsu Photonics KK
Priority to DE112016004432.1T priority Critical patent/DE112016004432T5/de
Priority to KR1020187009546A priority patent/KR102605404B1/ko
Priority to US15/763,915 priority patent/US11103959B2/en
Priority to CN201680056478.3A priority patent/CN108136539B/zh
Publication of WO2017056744A1 publication Critical patent/WO2017056744A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
    • B23K26/53—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece for modifying or reforming the material inside the workpiece, e.g. for producing break initiation cracks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/0006—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring taking account of the properties of the material involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
    • B23K26/046—Automatically focusing the laser beam
    • B23K26/048—Automatically focusing the laser beam by controlling the distance between laser head and workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P54/00—Cutting or separating of wafers, substrates or parts of devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic materials other than metals or composite materials
    • B23K2103/56—Inorganic materials other than metals or composite materials being semiconducting

Definitions

  • One aspect of the present invention relates to a laser processing method and a laser processing apparatus.
  • a processing object including a silicon substrate having a plurality of functional elements formed in a matrix on the surface with a laser beam on the back surface of the silicon substrate as a laser beam incident surface
  • the workpiece passes between adjacent functional elements.
  • a modified region near the surface of the silicon substrate along the planned cutting line set in a lattice shape and then polishing the back surface of the silicon substrate so that the silicon substrate has a predetermined thickness.
  • a laser processing method for cutting an object for each functional element is known (see, for example, Patent Document 1).
  • the laser processing method as described above it is possible to reduce the number of scans of the laser beam with respect to one scheduled cutting line (that is, the number of columns in which the modified region is formed with respect to one scheduled cutting line). Is important. Therefore, there is a case where a crack is greatly extended from the modified region in the thickness direction of the silicon substrate with the formation of the modified region by condensing laser light having a high transmittance with respect to silicon on the silicon substrate.
  • laser light having a high transmittance with respect to silicon is condensed on the silicon substrate, the surface of the silicon substrate opposite to the laser light incident surface may be damaged, and the characteristics of the functional element may be deteriorated.
  • a processing object there is a thing including the above-mentioned silicon substrate, an effective region including a functional element formed on the silicon substrate, and an ineffective region formed on the silicon substrate.
  • the effective area is an area that becomes a chip including a functional element by cutting the processing object
  • the ineffective area is an area that becomes unnecessary by cutting the processing object.
  • An object of one aspect of the present invention is to provide a laser processing method and a laser processing apparatus capable of suppressing deterioration of characteristics of functional elements.
  • a laser processing method includes a semiconductor substrate having a front surface and a back surface, a plurality of effective regions formed on the surface, and an ineffective region formed on the surface between the effective regions.
  • the laser beam is condensed on the workpiece to be processed with the back surface as the incident surface, and the distance between the front surface and the first focal point of the laser beam is maintained at the first distance, and the effective area and the ineffective area adjacent to each other are maintained.
  • the first step of forming the first modified region along the planned cutting line by moving the first condensing point along the planned cutting line set to pass between Concentrate laser light on the workpiece with the back surface as the incident surface, and maintain the distance between the front surface and the second condensing point of the laser light at a second distance larger than the first distance
  • the second condensing point Along the planned cutting line by moving the second condensing point along A second step of forming a modified region, wherein the effective region includes a functional element, and in the second step, a direction perpendicular to both the thickness direction of the semiconductor substrate and the extending direction of the line to be cut
  • the second focusing point is moved along the scheduled cutting line while offsetting the second focusing point to the effective region side from the position where the first focusing point is combined.
  • the laser in the second step, is perpendicular to both the thickness direction of the semiconductor substrate and the extending direction of the line to be cut with respect to the position where the first condensing point of the laser beam is aligned.
  • the second light condensing point is offset.
  • the second condensing point is offset to the effective region side from the position where the first condensing point is combined.
  • the position where damage may occur with respect to the surface of the workpiece can be shifted to the ineffective region side. That is, the position where damage can occur can be controlled to the non-effective region side rather than the effective region including the functional element. From the above viewpoint, according to this laser processing method, it is possible to suppress the deterioration of the characteristics of the functional element.
  • the semiconductor substrate may be a silicon substrate, and the laser beam may have a wavelength greater than 1064 nm.
  • the thickness of the semiconductor substrate from the first modified region and the second modified region is increased with the formation of the first modified region and the second modified region.
  • the crack can be greatly extended in the direction. Therefore, processing efficiency can be improved.
  • the laser beam may have a wavelength of 1099 ⁇ m to 1342 ⁇ m.
  • the cracks can be further extended from the first modified region and the second modified region in the thickness direction of the semiconductor substrate with the formation of the first modified region and the second modified region.
  • the second focusing is performed in a direction perpendicular to both the thickness direction of the semiconductor substrate and the extending direction of the line to be cut with respect to the position where the first focusing points are aligned.
  • the distance for offsetting the light spot may be 24 ⁇ m or less.
  • a crack is reliably connected between the first modified region and the second modified region, and the first modified region and the second modified region are formed along with the formation of the first modified region and the second modified region.
  • a crack can be reliably extended from the quality region to the thickness direction of the semiconductor substrate.
  • the second focusing is performed in a direction perpendicular to both the thickness direction of the semiconductor substrate and the extending direction of the line to be cut with respect to the position where the first focusing points are aligned.
  • the distance for offsetting the light spot may be not less than 2 ⁇ m and not more than 8 ⁇ m. In this case, the distance of the offset of the second condensing point can be in a necessary and sufficient range.
  • the first focusing is performed in a direction perpendicular to both the thickness direction of the semiconductor substrate and the extending direction of the planned cutting line with respect to the planned cutting line. You may move a 1st condensing point along a cutting plan line, maintaining the distance which offsets a point to 0. In this case, a crack extending from the first modified region to the surface side of the semiconductor substrate can be matched with the planned cutting line.
  • a laser processing apparatus includes a semiconductor substrate having a front surface and a back surface, a plurality of effective regions formed on the surface, and an ineffective region formed on the surface between the effective regions.
  • the laser beam emitted from the laser light source is focused on the workpiece that is supported by the support base that supports the workpiece, the laser light source that emits laser light, and the workpiece that is supported by the support base so that the back surface is the incident surface.
  • the first condensing point is moved along the scheduled cutting line set so as to pass between the adjacent effective region and the non-effective region while maintaining the distance from the one condensing point to the first distance
  • the distance between the surface and the second focal point of the laser beam is While maintaining the second distance larger than the distance, and on the effective region side from the position where the first light focusing points are aligned in the direction perpendicular to both the thickness direction of the semiconductor substrate and the extending direction of the line to be cut.
  • the second condensing point is moved along the scheduled cutting line while offsetting the second condensing point.
  • the laser processing apparatus for the same reason as the laser processing method described above, it is possible to suppress the occurrence of damage on the surface of the object to be processed on the side opposite to the laser light incident surface, and at the position where the damage can occur,
  • the effective area including the functional element can be controlled to the non-effective area side. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the characteristics of the functional element.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of the workpiece in FIG. 2. It is a top view of the processing target after laser processing.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of the workpiece in FIG. 4.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VI-VI of the workpiece in FIG. 4.
  • A) is sectional drawing along the cutting scheduled line of the process target object in laser processing.
  • (B) is a top view of the processed object after a cutting
  • (A) is sectional drawing along the cutting scheduled line of the process target object in laser processing.
  • (B) is a top view of the processed object after a cutting
  • (A) is sectional drawing along the cutting scheduled line of the process target object in laser processing.
  • (B) is a top view of the processed object after a cutting
  • (A) is sectional drawing along the cutting scheduled line of the process target object in laser processing.
  • (B) is a top view of the processed object after a cutting
  • (A) is a figure which shows the photograph of the surface parallel to the cutting scheduled line of the silicon substrate after a cutting
  • (B) is a figure which shows the photograph of the surface side of the silicon substrate after a cutting
  • (A) is a figure which shows the photograph of the surface parallel to the cutting plan line of the silicon substrate after 1st modified region and 2nd modified region formation.
  • (B) is a figure which shows the photograph of a surface perpendicular
  • (A) is a figure which shows the photograph of the surface parallel to the cutting plan line of the silicon substrate after 1st modified region and 2nd modified region formation.
  • (B) is a figure which shows the photograph of a surface perpendicular
  • (A) is a figure which shows the photograph of the surface parallel to the cutting scheduled line of the silicon substrate after a cutting
  • (B) is a figure which shows the photograph of the surface side of the silicon substrate after a cutting
  • A) is a figure which shows the photograph of the surface side of the silicon substrate after a cutting
  • B) is a figure which shows the photograph of the surface side of the silicon substrate after a cutting
  • (C) is a figure which shows the photograph of the surface side of the silicon substrate after a cutting
  • (A) is a figure which shows a surface perpendicular
  • (B) is a figure which shows a surface perpendicular
  • the modified region is formed in the processing object along the planned cutting line by condensing the laser beam on the processing object.
  • the formation of the modified region will be described with reference to FIGS.
  • a laser processing apparatus 100 includes a laser light source 101 that oscillates a laser beam L, a dichroic mirror 103 that is arranged to change the direction of the optical axis (optical path) of the laser beam L by 90 °, and And a condensing lens 105 for condensing the laser light L. Further, the laser processing apparatus 100 includes a support base 107 for supporting the workpiece 1 irradiated with the laser light L condensed by the condensing lens 105, and a stage 111 for moving the support base 107. , A laser light source control unit 102 for controlling the laser light source 101 to adjust the output, pulse width, pulse waveform, and the like of the laser light L, and a stage control unit 115 for controlling the movement of the stage 111.
  • the laser light L emitted from the laser light source 101 is changed in the direction of its optical axis by 90 ° by the dichroic mirror 103, and is placed inside the processing object 1 placed on the support base 107.
  • the light is condensed by the condensing lens 105.
  • the stage 111 is moved, and the workpiece 1 is moved relative to the laser beam L along the planned cutting line 5. Thereby, a modified region along the planned cutting line 5 is formed on the workpiece 1.
  • the stage 111 is moved in order to move the laser light L relatively, but the condensing lens 105 may be moved, or both of them may be moved.
  • a plate-like member for example, a substrate, a wafer, or the like
  • a scheduled cutting line 5 for cutting the workpiece 1 is set in the workpiece 1.
  • the planned cutting line 5 is a virtual line extending linearly.
  • the laser beam L is cut in a state where the condensing point (condensing position) P is aligned with the inside of the workpiece 1 as shown in FIG. 3. It moves relatively along the planned line 5 (that is, in the direction of arrow A in FIG. 2).
  • the modified region 7 is formed on the workpiece 1 along the planned cutting line 5, and the modified region formed along the planned cutting line 5. 7 becomes the cutting start region 8.
  • the condensing point P is a portion where the laser light L is condensed.
  • the planned cutting line 5 is not limited to a straight line, but may be a curved line, a three-dimensional shape in which these lines are combined, or a coordinate designated.
  • the planned cutting line 5 is not limited to a virtual line but may be a line actually drawn on the surface 3 of the workpiece 1.
  • the modified region 7 may be formed continuously or intermittently.
  • the modified region 7 may be in the form of a line or a dot. In short, the modified region 7 only needs to be formed at least inside the workpiece 1.
  • a crack may be formed starting from the modified region 7, and the crack and the modified region 7 may be exposed on the outer surface (front surface 3, back surface, or outer peripheral surface) of the workpiece 1. .
  • the laser light incident surface when forming the modified region 7 is not limited to the front surface 3 of the workpiece 1 and may be the back surface of the workpiece 1.
  • the modified region 7 when the modified region 7 is formed inside the workpiece 1, the laser light L passes through the workpiece 1 and is near the condensing point P located inside the workpiece 1. Especially absorbed. Thereby, the modified region 7 is formed in the workpiece 1 (that is, internal absorption laser processing). In this case, since the laser beam L is hardly absorbed by the surface 3 of the workpiece 1, the surface 3 of the workpiece 1 is not melted. On the other hand, when the modified region 7 is formed on the surface 3 of the workpiece 1, the laser light L is absorbed particularly near the condensing point P located on the surface 3 and melted and removed from the surface 3. Then, removal portions such as holes and grooves are formed (surface absorption laser processing).
  • the modified region 7 is a region where the density, refractive index, mechanical strength and other physical characteristics are different from the surroundings.
  • Examples of the modified region 7 include a melt treatment region (meaning at least one of a region once solidified after melting, a region in a molten state, and a region in a state of being resolidified from melting), a crack region, and the like.
  • a dielectric breakdown region, a refractive index change region, etc. there is a region where these are mixed.
  • the modified region 7 includes a region where the density of the modified region 7 in the material of the workpiece 1 is changed compared to the density of the non-modified region, and a region where lattice defects are formed.
  • the modified region 7 can be said to be a high dislocation density region.
  • the area where the density of the melt processing area, the refractive index changing area, the density of the modified area 7 is changed as compared with the density of the non-modified area, and the area where lattice defects are formed are further included in the interior of these areas or the modified areas.
  • cracks (cracks, microcracks) are included in the interface between the region 7 and the non-modified region.
  • the included crack may be formed over the entire surface of the modified region 7, or may be formed in only a part or a plurality of parts.
  • the workpiece 1 includes a substrate made of a crystal material having a crystal structure.
  • the workpiece 1 includes a substrate formed of at least one of gallium nitride (GaN), silicon (Si), silicon carbide (SiC), LiTaO 3 , and sapphire (Al 2 O 3 ).
  • the workpiece 1 includes, for example, a gallium nitride substrate, a silicon substrate, a SiC substrate, a LiTaO 3 substrate, or a sapphire substrate.
  • the crystal material may be either an anisotropic crystal or an isotropic crystal.
  • the workpiece 1 may include a substrate made of an amorphous material having an amorphous structure (amorphous structure), for example, a glass substrate.
  • the modified region 7 can be formed by forming a plurality of modified spots (processing marks) along the planned cutting line 5.
  • the modified region 7 is formed by collecting a plurality of modified spots.
  • the modified spot is a modified portion formed by one pulse shot of pulsed laser light (that is, one pulse of laser irradiation: laser shot).
  • Examples of the modified spot include a crack spot, a melting treatment spot, a refractive index change spot, or a mixture of at least one of these.
  • the size and length of cracks to be generated are appropriately determined in consideration of the required cutting accuracy, required flatness of the cut surface, thickness, type, crystal orientation, etc. of the workpiece 1. Can be controlled.
  • the modified spot can be formed as the modified region 7 along the planned cutting line 5.
  • a metal substrate 11 formed on the surface 10a of the silicon substrate 10 was prepared as an object to be processed.
  • the metal film 11 is constituted by forming a 20 ⁇ m thick Cr film on the surface 10 a of the silicon substrate 10 and forming a 50 ⁇ m thick Au film on the Cr film.
  • the back surface 10b of the silicon substrate 10 is used as the laser light incident surface, and the laser light L0 having a wavelength of 1064 nm is condensed inside the silicon substrate 10 to form the line 5 to be cut.
  • the modified region 7 was formed inside the silicon substrate 10 along the planned cutting line 5 by moving the condensing point P of the laser beam L0 along the line.
  • the crack F that extends in the thickness direction of the silicon substrate 10 from the modified region 7 with the formation of the modified region 7 (that is, the formation of the modified region 7 without applying an external force to the silicon substrate 10).
  • the irradiation conditions of the laser beam L0 were adjusted so that the cracks F) generated along with the laser beam L0 reached the surface 10a of the silicon substrate 10. In this case, as shown in FIG. 7B, the metal film 11 was not splashed.
  • the back surface 10b of the silicon substrate 10 is used as the laser light incident surface, and the laser light L1 having a wavelength of 1342 nm is condensed inside the silicon substrate 10 to form the cutting line 5
  • the modified region 7 was formed inside the silicon substrate 10 along the planned cutting line 5 by moving the condensing point P of the laser beam L1 along the line.
  • the irradiation condition of the laser beam L1 was adjusted so that the crack F extending from the modified region 7 reached the surface 10a of the silicon substrate 10.
  • the irradiation conditions of the laser beam L1 are the same as the irradiation conditions of the laser beam L0 described above, except that the wavelengths are different.
  • a splash S was generated in the metal film 11.
  • the back surface 10b of the silicon substrate 10 is used as the laser light incident surface, and the laser light L1 having a wavelength of 1342 nm is condensed inside the silicon substrate 10 to form the line 5 to be cut.
  • the modified region 7 was formed inside the silicon substrate 10 along the planned cutting line 5 by moving the condensing point P of the laser beam L1 along the line.
  • the irradiation condition of the laser beam L1 was adjusted so that the crack F extending from the modified region 7 did not reach the surface 10a of the silicon substrate 10 and was contained in the silicon substrate 10.
  • the pulse energy of the laser beam L1 is made smaller than in the case of FIG. In this case, as shown in FIG. 9B, the metal film 11 was not splashed.
  • the back surface 10b of the silicon substrate 10 is used as the laser light incident surface, and the laser light L1 having a wavelength of 1342 nm is condensed inside the silicon substrate 10 to form the cutting line 5
  • the first modified region 7a and the second modified region 7b were formed inside the silicon substrate 10 along the planned cutting line 5 by moving the condensing point P of the laser beam L1 along the line.
  • the crack F does not reach the front surface 10a of the silicon substrate 10 only by forming the first modified region 7a, and the second modified region on the back surface 10b side of the silicon substrate 10 with respect to the first modified region 7a.
  • the irradiation condition of the laser beam L1 was adjusted so that the crack F reached the surface 10a of the silicon substrate 10 when 7b was formed. In this case, as shown in FIG. 10B, a splash S was generated in the metal film 11.
  • FIG. 11 is a view showing a photograph of the silicon substrate 10 when the first modified region 7a and the second modified region 7b are formed in the silicon substrate 10 under the conditions of FIG. More specifically, FIG. 11A is a diagram showing a photograph of a plane parallel to the planned cutting line of the silicon substrate 10 after cutting, and FIG. 11B is a diagram showing the silicon substrate 10 after cutting. It is a figure which shows the photograph of the surface 10a side (metal film 11). Referring to (b) of FIG. 11, it can be confirmed that a dark portion exists in the region surrounded by the alternate long and short dash line in the metal film 11. This is the splash S that becomes a problem.
  • the crack F is larger from the modified region 7 in the thickness direction of the silicon substrate 10 than when the laser beam L0 having a wavelength of 1064 nm or less is used. Can be extended. Further, when the laser light L1 having a wavelength larger than 1064 nm, such as 1342 nm, is used, the modified region is deeper than the laser light incident surface of the silicon substrate 10 as compared with the case where the laser light L0 having a wavelength of 1064 nm or less is used. 7 can be formed.
  • the laser beam L1 having a wavelength larger than 1064 nm has a higher transmittance with respect to silicon than the laser beam L0 having a wavelength of 1064 nm or less. Therefore, from the viewpoint of improving the processing efficiency by reducing the number of scans of the laser light L for one scheduled cutting line 5 (that is, the number of columns in which the modified region 7 is formed for one scheduled cutting line 5), It is desirable to use laser light L1 having a wavelength larger than 1064 nm.
  • the splash S is formed on the metal film 11.
  • a functional element for example, a semiconductor operating layer formed by crystal growth, a light receiving element such as a photodiode, a light emitting element such as a laser diode, or a circuit is formed on the surface 10a of the silicon substrate 10 opposite to the laser light incident surface. If a splash S occurs when a circuit element or the like is formed, the characteristics of the functional element may be deteriorated.
  • the splash S is generated on the surface 10a of the silicon substrate 10 when the laser light L1 having a wavelength larger than 1064 nm is used, and the laser light is applied to the crack F greatly extended from the formed modified region 7.
  • L1 is condensed, which is considered to be caused by an increase in the influence of missing light (light that escapes to the surface 10a side of the silicon substrate 10 without contributing to the formation of the modified region 7 in the laser light L1).
  • the present inventors when forming the second modified region 7b in the case of FIG. 10, if the condensing point P of the laser beam L1 is offset, the omission that causes the occurrence of the splash S. The following verification was performed on the assumption that the influence of light could be reduced.
  • the thickness direction of the silicon substrate 10 and the position where the condensing point P of the laser beam L1 is aligned when the first modified region 7a is formed "Laser focusing point P of laser beam L1 is offset in a direction perpendicular to both of the extending directions of cutting line 5 (the direction perpendicular to the cross section of silicon substrate 10 in FIG. 10A)” It is referred to as “offset the condensing point P of the light L1”, and “distance to offset the condensing point P of the laser light L1” is referred to as “offset amount”.
  • FIG. 12 is a view showing a photograph of the silicon substrate 10 when the condensing point P of the laser beam L1 is not offset when forming the second modified region 7b. More specifically, FIG. 12A is a diagram showing a photograph of a plane parallel to the planned cutting line of the silicon substrate 10 after the formation of the first modified region 7a and the second modified region 7b. 12B is a diagram showing a photograph of a surface perpendicular to the planned cutting line of the silicon substrate 10 after the formation of the first modified region 7a and the second modified region 7b. Referring to (b) of FIG.
  • FIG. 13 is a view showing a photograph of the silicon substrate 10 when the condensing point P of the laser beam L1 is offset when the second modified region 7b is formed (when the offset amount is 8 ⁇ m). More specifically, FIG. 13A is a diagram showing a photograph of a plane parallel to the planned cutting line of the silicon substrate 10 after the formation of the first modified region 7a and the second modified region 7b. 13B is a view showing a photograph of a surface perpendicular to the planned cutting line of the silicon substrate 10 after the formation of the first modified region 7a and the second modified region 7b. Referring to FIG.
  • FIG. 14 is a graph showing the relationship between the offset amount and the length of the crack F.
  • the length of the crack F is the length of the crack F extending from the first modified region 7a to the surface 10a side of the silicon substrate 10.
  • the condensing point P of the laser beam L1 may be offset or not offset (even when the offset amount is 0 ⁇ m). It can be confirmed that the length of the crack F extending from 7a to the surface 10a side of the silicon substrate 10 does not change.
  • FIG. 15 is a graph showing the relationship between the offset amount and the number of splashes S.
  • the number of splashes S is the number of splashes S (the number per 15 mm in length of the planned cutting line 5) generated in a region separated by 20 ⁇ m or more on both sides from the planned cutting line 5.
  • the condensing point P of the laser beam L1 is offset when forming the second modified region 7b, the number of splashes S is reduced as compared with the case where the offset is not offset (when the offset amount is 0 ⁇ m). I can confirm that.
  • the number of the splashes S generated in the regions separated by 20 ⁇ m or more on both sides from the scheduled cutting line 5 is counted particularly because the characteristics of the functional elements formed on the surface 10 a of the silicon substrate 10 are such splashes S. This is because it causes a problem of deterioration. Dicing streets (regions between adjacent functional elements) are often provided in regions within 20 ⁇ m on both sides of the planned cutting line 5, so that the splash S generated in the region causes a problem of deteriorating the characteristics of the functional devices. Unlikely.
  • FIG. 16 is a view showing a photograph of the silicon substrate 10 when the condensing point P of the laser beam L1 is offset when forming the second modified region 7b. More specifically, FIG. 16A is a diagram showing a photograph of a surface parallel to the cutting line 5 of the silicon substrate 10 after cutting, and FIG. 16B is a silicon substrate after cutting. 10 is a view showing a photograph of the surface 10a side (metal film 11) of FIG. Referring to FIG. 16A, the first modified region 7a and the second modified region that have already been formed by offsetting the condensing point P of the laser beam L1 when forming the second modified region 7b.
  • the laser beam L1 is suppressed from being focused on the crack F extending from the region 7b, and the second modified region 7b is formed to be large. That is, it is considered that the ratio of the laser beam L1 that contributes to the formation of the second modified region 7b increases and the ratio of the missing light decreases. Referring to FIG. 16B, it can be confirmed that the splash S is not generated.
  • FIG. 11 (a) showing a photograph of the silicon substrate 10 when the condensing point P of the laser beam L1 is not offset when forming the second modified region 7b
  • the second modification is made. It can be confirmed that the mass region 7b is formed small. This is considered to be due to the fact that the laser beam L1 is condensed on the crack F extending from the first modified region 7a and the second modified region 7b that have been formed, and the amount of light passing through is increased.
  • the laser light irradiation conditions other than the offset amount are the same.
  • FIG. 17 is a view showing a photograph of the surface 10a side (metal film 11) of the silicon substrate 10 after cutting. More specifically, FIG. 17A shows the case where the offset amount is 2 ⁇ m, FIG. 17B shows the case where the offset amount is 4 ⁇ m, and FIG. 17C shows the case where the offset amount is 6 ⁇ m. Is the case. In each case, the irradiation conditions of the laser light other than the offset amount are the same. Referring to FIGS. 17A and 17B, when forming the second modified region 7b, the splash S is generated on the side opposite to the side where the condensing point P of the laser beam L1 is offset. It can be confirmed that the splash S is further away from the planned cutting line 5 as the offset amount is increased.
  • FIGS. 17A, 17B, and 17C it can be confirmed that the region where the splash S is generated decreases as the offset amount increases. Even in the cases of FIGS. 17A and 17B, the region where the splash S is generated compared to the case where the condensing point P of the laser beam L1 is not offset when forming the second modified region 7b. Is decreasing.
  • FIG. 18A is a diagram showing a surface perpendicular to the cutting line 5 of the silicon substrate 10 when the offset amount is small
  • FIG. 18B is a diagram of the silicon substrate 10 when the offset amount is large. It is a figure which shows a surface perpendicular
  • the second laser beam L1 of the crack F extending from the first modified region 7a and the second modified region 7b that has been formed.
  • a portion F1 to which the condensing point P2 is matched is inclined at a small angle with respect to the thickness direction D of the silicon substrate 10. Therefore, the incident angle ⁇ of the laser beam L1 with respect to the portion F1 increases. Therefore, the light L2 that has not contributed to the formation of the second modified region 7b in the laser light L1 offsets the condensing point P of the laser light L1 at a small angle with respect to the thickness direction D of the silicon substrate 10. Proceeds to the opposite side to the side that has been made.
  • the optical path length of the escape light L2 reaching the surface 10a of the silicon substrate 10 is shortened, and the amount of absorption and the degree of scattering of the escape light L2 in the silicon substrate 10 are reduced. Note that “small”, “large”, “short”, and the like are used in comparison with the case of FIG.
  • a workpiece 1 is prepared.
  • the workpiece 1 includes a silicon substrate (semiconductor substrate) 10 and a functional element layer 15.
  • Silicon substrate 10 includes a front surface 10a and a back surface 10b opposite to the front surface 10a.
  • the functional element layer 15 is formed on the surface 10a.
  • the functional element layer 15 includes a plurality of effective regions 15a and a plurality of ineffective regions 15b. Each effective region 15a includes a functional element. Therefore, the effective area 15 a is an area that becomes a semiconductor chip including a functional element by cutting the workpiece 1.
  • the ineffective area 15b is an area that becomes unnecessary (becomes an unnecessary chip) when the workpiece 1 is cut.
  • the ineffective area 15b is, for example, a TEG area.
  • the effective area 15a is two-dimensionally arranged along the first and second directions on the surface 10a.
  • the first direction and the second direction intersect (orthogonal) each other.
  • the ineffective area 15b is provided between the adjacent effective areas 15a on the surface 10a.
  • the non-effective area 15b is arranged between the adjacent effective areas 15a only in the first direction out of the first and second directions.
  • a non-effective region 15b may be further provided outside the effective region 15a located closest to the end portion of the workpiece 1.
  • a dicing street DS extending in the second direction is provided between the effective region 15a and the non-effective region 15b adjacent to each other in the first direction. Further, a dicing street DS extending in the first direction is provided between the effective regions 15a adjacent to each other in the second direction.
  • the planned cutting line 5a is set in the dicing street DS extending in the second direction.
  • a cutting planned line 5b is set in the dicing street DS extending in the first direction. Therefore, here, the planned cutting lines 5 are set in a lattice shape so as to pass between adjacent functional elements.
  • the functional element layer 15 side of the workpiece 1 is attached to the protective film 22 held by the ring-shaped holding member 20.
  • the first modified region 7a and the second modified region 7b are formed along each of the planned cutting lines 5 set in a lattice shape so as to pass between adjacent functional elements. This process will be described in more detail.
  • the first modified region 7a is formed along each of the planned cutting lines 5a. More specifically, the laser beam L1 having a wavelength larger than 1064 nm is condensed on the silicon substrate 10 with the back surface 10b of the silicon substrate 10 as the incident surface, and the surface 10a of the silicon substrate 10 and the first of the laser beam L are condensed.
  • the first modified region 7a is formed along the scheduled cutting line 5a by moving the first focused point P1 along the planned cutting line 5a while maintaining the distance to the focused point P1 at the first distance. (First step).
  • the distance for offsetting the first condensing point P1 in the direction perpendicular to both the thickness direction of the silicon substrate 10 and the extending direction of the planned cutting line 5a is maintained at zero.
  • the first condensing point P1 is moved along the planned cutting line 5a. That is, when viewed from the thickness direction of the silicon substrate 10, the laser beam L is projected along the planned cutting line 5a while maintaining the state where the first condensing point P1 of the laser light L is positioned on the planned cutting line 5a.
  • the first condensing point P1 is moved.
  • the first modified region 7a is formed inside the silicon substrate 10 along the planned cutting line 5a in a state where the first modified region 7a is positioned on the planned cutting line 5a when viewed from the thickness direction of the silicon substrate 10. .
  • the second modified region 7b is formed along each of the planned cutting lines 5a. More specifically, the laser beam L1 having a wavelength larger than 1064 nm is condensed on the silicon substrate 10 with the back surface 10b of the silicon substrate 10 as the incident surface, and the second surface 10a and the second laser beam L1 are collected. While the distance from the condensing point P2 is maintained at the second distance larger than the first distance and the second condensing point P2 of the laser light L1 is offset, the second condensing is performed along the scheduled cutting line 5a. By moving the point P2, the second modified region 7b is formed along the planned cutting line 5a (second step).
  • the second focused point P ⁇ b> 2 of the laser beam L is maintained along the planned cutting line 5 a while maintaining a state where it is separated from the planned cutting line 5 a by a predetermined distance (cut).
  • the second condensing point P2 of the laser light L is moved (parallel to the planned line 5).
  • the second modified region 7b is located along the planned cutting line 5a (parallel to the planned cutting line 5a) while being separated from the planned cutting line 5a by a predetermined distance when viewed from the thickness direction of the silicon substrate 10.
  • the offset direction of the second condensing point P2 is set as follows. That is, the planned cutting line 5a is set between the effective area 15a and the non-effective area 15b adjacent to each other.
  • the effective region 15a side from the position D1 where the first condensing points P1 are combined ( That is, the second condensing point P2 is offset to the opposite side of the non-effective area 15b. That is, the second condensing point P2 is aligned with the position D2 between the position D1 where the first condensing point P1 is combined and the effective region 15a.
  • the distance between the position D1 and the position D2 is the offset amount OA.
  • the offset amount OA here is, for example, 24 ⁇ m or less (further, for example, 2 ⁇ m or more and 8 ⁇ m or less).
  • the crack F extended in the thickness direction of the silicon substrate 10 from the first modified region 7a and the second modified region 7b reaches the surface 10a of the silicon substrate 10, and along the planned cutting line 5a, the functional element
  • the layer 15 is cut for each of the effective area 15a and the non-effective area 15b.
  • the thickness of the silicon substrate 10 is 775 ⁇ m
  • the first modified region 7 a and the second modified region 7 b are formed in a region from the surface 10 a of the silicon substrate 10 to a depth of 160 ⁇ m.
  • the first modified region 7a is formed along each of the planned cutting lines 5b. More specifically, the laser beam L1 having a wavelength larger than 1064 nm is condensed on the silicon substrate 10 with the back surface 10b of the silicon substrate 10 as the incident surface, and the surface 10a of the silicon substrate 10 and the first of the laser beam L are condensed.
  • the first modified region 7a is formed along the scheduled cutting line 5b by moving the first focused point P1 along the planned cutting line 5b while maintaining the distance to the focused point P1 at the first distance. (Third step).
  • the distance for offsetting the first condensing point P1 in the direction perpendicular to both the thickness direction of the silicon substrate 10 and the extending direction of the planned cutting line 5b with respect to the planned cutting line 5b is maintained at zero.
  • the first condensing point P1 is moved along the scheduled cutting line 5b. That is, when viewed from the thickness direction of the silicon substrate 10, the laser beam L is projected along the planned cutting line 5b while maintaining the state where the first condensing point P1 of the laser light L is positioned on the planned cutting line 5b.
  • the first condensing point P1 is moved. Accordingly, the first modified region 7a is formed inside the silicon substrate 10 along the planned cutting line 5b in a state where the first modified region 7a is positioned on the planned cutting line 5b when viewed from the thickness direction of the silicon substrate 10. .
  • the second modified region 7b is formed along each of the planned cutting lines 5b. More specifically, the laser beam L1 having a wavelength larger than 1064 nm is condensed on the silicon substrate 10 with the back surface 10b of the silicon substrate 10 as the incident surface, and the second surface 10a and the second laser beam L1 are collected. While the distance from the condensing point P2 is maintained at the second distance larger than the first distance and the second condensing point P2 of the laser light L1 is offset, the second condensing is performed along the scheduled cutting line 5b. By moving the point P2, the second modified region 7b is formed along the planned cutting line 5b (fourth step).
  • the second condensing point P2 of the laser beam L is maintained along the planned cutting line 5b while maintaining a state of being separated from the planned cutting line 5b by a predetermined distance (cut).
  • the second condensing point P2 of the laser beam L is moved (in parallel with the planned line 5b).
  • the second modified region 7b is located along the planned cutting line 5b (parallel to the planned cutting line 5b) while being separated from the planned cutting line 5b by a predetermined distance when viewed from the thickness direction of the silicon substrate 10.
  • the crack F extended in the thickness direction of the silicon substrate 10 from the first modified region 7a and the second modified region 7b reaches the surface 10a of the silicon substrate 10, and along the planned cutting line 5b, the functional element The layer 15 is cut for each effective area 15a.
  • the above first to fourth steps are performed by the laser processing apparatus 100 described above. That is, the support 107 supports the workpiece 1.
  • the laser light source 101 emits laser light L1 having a wavelength larger than 1064 nm.
  • a condensing lens (condensing optical system) 105 is a laser beam emitted from the laser light source 101 onto the workpiece 1 supported by the support 107 so that the back surface 10b of the silicon substrate 10 becomes a laser beam incident surface. L1 is condensed.
  • the stage control unit (control unit) 115 and the laser light source control unit (control unit) 102 operate the support base 107 and the laser light source 101, respectively, so that the first to fourth steps described above are performed. Control.
  • the movement of the first condensing point P1 and the second condensing point P2 of the laser light L with respect to the scheduled cutting line 5 may be realized by the operation on the condensing lens 105 side, It may be realized by both operations on the optical lens 105 side.
  • the workpiece 10 is thinned to a predetermined thickness by polishing the back surface 10 b of the silicon substrate 10.
  • the crack F extending in the thickness direction of the silicon substrate 10 from the first modified region 7a and the second modified region 7b reaches the back surface 10b of the silicon substrate 10, and the object 1 is processed into the effective region 15a and the non-processed region 15a. It is cut for each effective area 15b.
  • the silicon substrate 10 is thinned to a thickness of 200 ⁇ m.
  • the expansion film 23 is attached to the back surface 10 b of the silicon substrate 10 and the holding member 20.
  • the protective film 22 is removed.
  • the workpiece 1 cut for each of the effective area 15 a and the non-effective area 15 b that is, a plurality of functional elements including a functional element.
  • the semiconductor chip 1A and the unnecessary chip 1B are separated from each other.
  • the adhesive force of the extension film 23 is reduced by irradiating the extension film 23 with ultraviolet rays, and each semiconductor chip 1A is picked up.
  • the back surface 10b of the silicon substrate 10 is polished, as shown in FIG. 27, the back surface 10b of the silicon substrate 10 is polished so that the first modified region 7a and the second modified region 7b remain.
  • the back surface 10b of the silicon substrate 10 may be polished so that the first modified region 7a remains and the second modified region 7b does not remain, as shown in FIG.
  • the back surface 10b of the silicon substrate 10 may be polished so that the first modified region 7a and the second modified region 7b do not remain.
  • the second condensing point P2 of the laser beam L1 is offset in a direction perpendicular to both of the extending directions. Thereby, it can suppress that damage (splash S) arises in the surface 10a of the workpiece 1 on the opposite side to the incident surface of the laser beam L1.
  • the second condensing point P2 is offset to the effective region 15a side from the position where the first condensing point P1 is combined.
  • the position where the splash S can occur with respect to the surface 10a of the workpiece 1 opposite to the incident surface of the laser beam L1 can be shifted to the non-effective region 15b side. That is, the position where the splash S can occur can be controlled to a position that does not affect the characteristics of the functional element. From the above viewpoint, according to the laser processing method and the laser processing apparatus 100 according to the embodiment, it is possible to suppress the deterioration of the characteristics of the functional elements.
  • the first modified region 7a and the second modified region 7b are formed in comparison with the case where the laser beam L0 having a wavelength of 1064 nm or less is used.
  • the crack F can be greatly extended in the thickness direction of the silicon substrate 10 from the first modified region 7a and the second modified region 7b.
  • the laser beam L1 having a wavelength of 1099 ⁇ m or more and 1342 ⁇ m or less silicon is removed from the first modified region 7a and the second modified region 7b along with the formation of the first modified region 7a and the second modified region 7b.
  • the crack F can be extended more in the thickness direction of the substrate 10.
  • the laser beam L1 having a wavelength of 1342 ⁇ m can extend the crack F more greatly.
  • the offset amount for offsetting the second condensing point P2 of the laser beam L1 when forming the second modified region 7b is set to 24 ⁇ m or less, the gap between the first modified region 7a and the second modified region 7b is set.
  • the crack F is securely connected, and the first modified region 7a and the second modified region 7b are cracked in the thickness direction of the silicon substrate 10 with the formation of the first modified region 7a and the second modified region 7b. F can be extended reliably.
  • the offset amount is 4 ⁇ m or more and 18 ⁇ m or less, the crack F is more reliably connected between the first modified region 7a and the second modified region 7b, and the first modified region 7a and the second modified region are connected.
  • the crack F can be more reliably extended from the region 7b in the thickness direction of the silicon substrate 10.
  • the offset amount is 6 ⁇ m or more and 16 ⁇ m or less, the suppression of the occurrence of the splash S and the connection and extension of the crack F can be realized in a well-balanced manner.
  • the splash S may be generated on the side opposite to the side where the second focusing point P2 of the laser beam L1 is offset when the second modified region 7b is formed. Therefore, in the case where the second modified region 7b is formed along the scheduled cutting line 5a set between the effective region 15a and the non-effective region 15b (second step), the offset direction is set as described above. By doing so, the position where the splash S can occur can be controlled to the non-effective area 15b side. For this reason, in suppressing the characteristic deterioration of the functional element, the demand for suppressing the occurrence of the splash S is relatively low.
  • the offset amount OA of the second focusing point P2 is necessary and sufficient in the range of 24 ⁇ m or less, particularly in the range of 2 ⁇ m or more and 8 ⁇ m or less. According to this, since the offset distance between the first modified region 7a and the second modified region 7b is also relatively small, the step of the cut surface is also small.
  • both sides of the planned cutting line 5b are on the effective region 15a. Therefore, there is a relatively high demand for suppressing the occurrence of the splash S itself. Therefore, in this case, in the range of 24 ⁇ m or less, in particular, the range of 4 ⁇ m or more and 18 ⁇ m or less can be obtained.
  • the thickness direction of the silicon substrate 10 with respect to the planned cutting line 5 (scheduled cutting lines 5a and 5b).
  • the first distance of the laser light L1 along the planned cutting line 5 is maintained while maintaining the distance for offsetting the first condensing point P1 of the laser light L1 in the direction perpendicular to both the extending directions of the planned cutting line 5.
  • the condensing point P1 is moved. Thereby, the crack F extending from the first modified region 7 a to the surface 10 a side of the silicon substrate 10 can be aligned on the planned cutting line 5.
  • one embodiment of one aspect of the present invention has been described.
  • one aspect of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be modified or changed without departing from the scope described in each claim.
  • the first condensing point P1 of the light L1 is offset and the second modified region 7b is formed, the thickness direction of the silicon substrate 10 and the extending direction of the planned cutting line 5 are changed with respect to the planned cutting line 5.
  • the second condensing point P2 of the laser light L1 may be offset to the other side in the direction perpendicular to both directions. That is, when the first modified region 7a is formed, when viewed from the thickness direction of the silicon substrate 10, the first condensing point P1 of the laser light L is separated from the planned cutting line 5 to one side by a predetermined distance. The first focused point P1 of the laser beam L is moved along the planned cutting line 5 (in parallel with the planned cutting line 5) while forming the second modified region 7b while maintaining the above-described state.
  • the second condensing point P ⁇ b> 2 of the laser beam L is maintained along the planned cutting line 5 while maintaining a state where it is separated from the planned cutting line 5 to the other side by a predetermined distance (You may move the 2nd condensing point P2 of the laser beam L (parallel to the cutting scheduled line 5).
  • the first modified region 7a is formed along the planned cutting line 5 (scheduled to be cut) in a state where it is separated from the planned cutting line 5 to one side by a predetermined distance when viewed from the thickness direction of the silicon substrate 10.
  • the second modified region 7b is formed in the silicon substrate 10 (in parallel with the line 5), and the second modified region 7b is separated from the planned cutting line 5 to the other side by a predetermined distance when viewed from the thickness direction of the silicon substrate 10. Thus, it is formed inside the silicon substrate 10 along the planned cutting line 5 (in parallel with the planned cutting line 5). In this case, the first modified region 7a and the second modified region 7b can be formed in a well-balanced manner on one side and the other side with respect to the planned cutting line 5.
  • the formation process (second process) of the second modified region 7b was performed on the planned cutting line 5a extending in the second direction.
  • region 7a is implemented with respect to the cutting scheduled line 5b extended in a 1st direction among all the cutting planned lines 5 set to the grid
  • the execution order of the first to fourth steps is not limited to this example.
  • the formation process (first process and third process) of the first modified region 7a is performed on all the planned cutting lines 5 (scheduled cutting lines 5a and 5b) set in a lattice shape, and then You may implement the formation process (2nd process and 4th process) of the 2nd modification area
  • region 7a is implemented for every one scheduled cutting line 5 with respect to the several scheduled cutting line 5, and after that, 2nd You may implement the formation process (2nd process or 4th process) of the modification area
  • the workpiece 1 may be provided with a semiconductor substrate made of another semiconductor material instead of the silicon substrate 10.
  • the wavelength of the laser beam L1 is not necessarily larger than 1064 ⁇ m (for example, it may be 1064 ⁇ m).
  • the back surface 10b of the silicon substrate 10 is polished after the first modified region 7a formation step (first step and third step) and the second modified region 7b formation step (second step and fourth step). You don't have to.
  • the thickness of the workpiece 1 is relatively small with respect to the number of the modified regions 7 formed per one scheduled cutting line 5, or one for the thickness of the workpiece 1
  • the workpiece 1 can be turned into the planned cutting line 5 without polishing the back surface 10b of the silicon substrate 10. Can be cut along.
  • SYMBOLS 1 Processing target object, 5, 5a, 5b ... Planned cutting line, 7a ... 1st modified region, 7b ... 2nd modified region, 10 ... Silicon substrate (semiconductor substrate), 10a ... Front surface, 10b ... Back surface, 15a ... Effective area, 15b ... Non-effective area, 100 ... Laser processing apparatus, 101 ... Laser light source, 102 ... Laser light source controller (control part), 105 ... Condensing lens (condensing optical system), 107 ... Support stand, 115: Stage control unit (control unit), L1: Laser beam, P1: First focusing point, P2: Second focusing point.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Dicing (AREA)

Abstract

表面及び裏面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、前記切断予定ラインに沿って第１改質領域を形成する第１工程と、前記加工対象物に、前記裏面を入射面として前記レーザ光を集光させて、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、前記切断予定ラインに沿って前記第２集光点を移動させることで、前記切断予定ラインに沿って第２改質領域を形成する第２工程と、を備える方法。

Description

レーザ加工方法及びレーザ加工装置
　本発明の一側面は、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。
　本発明の一側面は、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。
　本発明の一側面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。
　本発明の一側面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。
　本発明の一側面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。
　本発明の一側面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。
　本発明の一側面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。
　本発明の一側面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。
　本発明の一側面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。
　本発明の一側面によれば、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、本発明の一側面の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
　実施形態に係るレーザ加工方法及びレーザ加工装置では、加工対象物にレーザ光を集光することにより、切断予定ラインに沿って加工対象物に改質領域を形成する。そこで、まず、改質領域の形成について、図１～図６を参照して説明する。
　図１に示されるように、レーザ加工装置１００は、レーザ光Ｌをパルス発振するレーザ光源１０１と、レーザ光Ｌの光軸（光路）の向きを９０°変えるように配置されたダイクロイックミラー１０３と、レーザ光Ｌを集光するための集光用レンズ１０５と、を備えている。また、レーザ加工装置１００は、集光用レンズ１０５で集光されたレーザ光Ｌが照射される加工対象物１を支持するための支持台１０７と、支持台１０７を移動させるためのステージ１１１と、レーザ光Ｌの出力やパルス幅、パルス波形等を調節するためにレーザ光源１０１を制御するレーザ光源制御部１０２と、ステージ１１１の移動を制御するステージ制御部１１５と、を備えている。
　レーザ加工装置１００においては、レーザ光源１０１から出射されたレーザ光Ｌは、ダイクロイックミラー１０３によってその光軸の向きを９０°変えられ、支持台１０７上に載置された加工対象物１の内部に集光用レンズ１０５によって集光される。これと共に、ステージ１１１が移動させられ、加工対象物１がレーザ光Ｌに対して切断予定ライン５に沿って相対移動させられる。これにより、切断予定ライン５に沿った改質領域が加工対象物１に形成される。なお、ここでは、レーザ光Ｌを相対的に移動させるためにステージ１１１を移動させたが、集光用レンズ１０５を移動させてもよいし、或いはこれらの両方を移動させてもよい。
　加工対象物１としては、半導体材料で形成された半導体基板や圧電材料で形成された圧電基板等を含む板状の部材（例えば、基板、ウェハ等）が用いられる。図２に示されるように、加工対象物１には、加工対象物１を切断するための切断予定ライン５が設定されている。切断予定ライン５は、直線状に延びた仮想線である。加工対象物１の内部に改質領域を形成する場合、図３に示されるように、加工対象物１の内部に集光点（集光位置）Ｐを合わせた状態で、レーザ光Ｌを切断予定ライン５に沿って（すなわち、図２の矢印Ａ方向に）相対的に移動させる。これにより、図４、図５及び図６に示されるように、改質領域７が切断予定ライン５に沿って加工対象物１に形成され、切断予定ライン５に沿って形成された改質領域７が切断起点領域８となる。
　集光点Ｐとは、レーザ光Ｌが集光する箇所のことである。切断予定ライン５は、直線状に限らず曲線状であってもよいし、これらが組み合わされた３次元状であってもよいし、座標指定されたものであってもよい。切断予定ライン５は、仮想線に限らず加工対象物１の表面３に実際に引かれた線であってもよい。改質領域７は、連続的に形成される場合もあるし、断続的に形成される場合もある。改質領域７は列状でも点状でもよく、要は、改質領域７は少なくとも加工対象物１の内部に形成されていればよい。また、改質領域７を起点に亀裂が形成される場合があり、亀裂及び改質領域７は、加工対象物１の外表面（表面３、裏面、若しくは外周面）に露出していてもよい。改質領域７を形成する際のレーザ光入射面は、加工対象物１の表面３に限定されるものではなく、加工対象物１の裏面であってもよい。
　ちなみに、加工対象物１の内部に改質領域７を形成する場合には、レーザ光Ｌは、加工対象物１を透過すると共に、加工対象物１の内部に位置する集光点Ｐ近傍にて特に吸収される。これにより、加工対象物１に改質領域７が形成される（すなわち、内部吸収型レーザ加工）。この場合、加工対象物１の表面３ではレーザ光Ｌが殆ど吸収されないので、加工対象物１の表面３が溶融することはない。一方、加工対象物１の表面３に改質領域７を形成する場合には、レーザ光Ｌは、表面３に位置する集光点Ｐ近傍にて特に吸収され、表面３から溶融され除去されて、穴や溝等の除去部が形成される（表面吸収型レーザ加工）。
　改質領域７は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域をいう。改質領域７としては、例えば、溶融処理領域（一旦溶融後再固化した領域、溶融状態中の領域及び溶融から再固化する状態中の領域のうち少なくとも何れか一つを意味する）、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等があり、これらが混在した領域もある。更に、改質領域７としては、加工対象物１の材料において改質領域７の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域や、格子欠陥が形成された領域がある。加工対象物１の材料が単結晶シリコンである場合、改質領域７は、高転位密度領域ともいえる。
　溶融処理領域、屈折率変化領域、改質領域７の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域、及び、格子欠陥が形成された領域は、更に、それら領域の内部や改質領域７と非改質領域との界面に亀裂（割れ、マイクロクラック）を内包している場合がある。内包される亀裂は、改質領域７の全面に渡る場合や一部分のみや複数部分に形成される場合がある。加工対象物１は、結晶構造を有する結晶材料からなる基板を含む。例えば加工対象物１は、窒化ガリウム（ＧａＮ）、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ＬｉＴａＯ３、及び、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）の少なくとも何れかで形成された基板を含む。換言すると、加工対象物１は、例えば、窒化ガリウム基板、シリコン基板、ＳｉＣ基板、ＬｉＴａＯ３基板、又はサファイア基板を含む。結晶材料は、異方性結晶及び等方性結晶の何れであってもよい。また、加工対象物１は、非結晶構造（非晶質構造）を有する非結晶材料からなる基板を含んでいてもよく、例えばガラス基板を含んでいてもよい。
　実施形態では、切断予定ライン５に沿って改質スポット（加工痕）を複数形成することにより、改質領域７を形成することができる。この場合、複数の改質スポットが集まることによって改質領域７となる。改質スポットとは、パルスレーザ光の１パルスのショット（つまり１パルスのレーザ照射：レーザショット）で形成される改質部分である。改質スポットとしては、クラックスポット、溶融処理スポット若しくは屈折率変化スポット、又はこれらの少なくとも１つが混在するもの等が挙げられる。改質スポットについては、要求される切断精度、要求される切断面の平坦性、加工対象物１の厚さ、種類、結晶方位等を考慮して、その大きさや発生する亀裂の長さを適宜制御することができる。また、実施形態では、切断予定ライン５に沿って、改質スポットを改質領域７として形成することができる。
　次に、スプラッシュに関する検証結果について説明する。なお、「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、本発明の一側面の一実施形態について説明したが、本発明の一側面は、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。
　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。
　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 (7)

  1. 　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に、前記裏面を入射面としてレーザ光を集光させ、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集光点を移動させることで、前記切断予定ラインに沿って第１改質領域を形成する第１工程と、
    　前記第１工程の後に、前記加工対象物に、前記裏面を入射面として前記レーザ光を集光させて、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、前記切断予定ラインに沿って前記第２集光点を移動させることで、前記切断予定ラインに沿って第２改質領域を形成する第２工程と、
    　を備え、
    　前記有効領域は、機能素子を含み、
    　前記第２工程においては、前記半導体基板の厚さ方向及び前記切断予定ラインの延在方向の両方向に垂直な方向について、前記第１集光点を合わせた位置よりも前記有効領域側に前記第２集光点をオフセットさせつつ、前記切断予定ラインに沿って前記第２集光点を移動させる、
    　レーザ加工方法。
  2. 　前記半導体基板は、シリコン基板であり、
    　前記レーザ光は、１０６４ｎｍよりも大きい波長を有する、
    　請求項１に記載のレーザ加工方法。
  3. 　前記レーザ光は、１０９９μｍ以上１３４２μｍ以下の波長を有する、
    　請求項２に記載のレーザ加工方法。
  4. 　前記第１集光点を合わせた位置に対して、前記半導体基板の前記厚さ方向及び前記切断予定ラインの前記延在方向の両方向に垂直な前記方向に前記第２集光点をオフセットさせる距離は、２４μｍ以下である、
    　請求項１～３のいずれか一項に記載のレーザ加工方法。
  5. 　前記第１集光点を合わせた位置に対して、前記半導体基板の前記厚さ方向及び前記切断予定ラインの前記延在方向の両方向に垂直な前記方向に前記第２集光点をオフセットさせる前記距離は、２μｍ以上８μｍ以下である、
    　請求項４に記載のレーザ加工方法。
  6. 　前記第１工程において、前記切断予定ラインに対して、前記半導体基板の前記厚さ方向及び前記切断予定ラインの前記延在方向の両方向に垂直な前記方向に前記第１集光点をオフセットさせる距離を０に維持しつつ、前記切断予定ラインに沿って前記第１集光点を移動させる、
    　請求項１～５のいずれか一項記載のレーザ加工方法。
  7. 　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、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、前記半導体基板の厚さ方向及び前記切断予定ラインの延在方向の両方向に垂直な方向について前記第１集光点を合わせた位置よりも前記有効領域側に前記第２集光点をオフセットさせつつ、前記切断予定ラインに沿って前記第２集光点を移動させる、
    　レーザ加工装置。
PCT/JP2016/073468 2015-09-29 2016-08-09 レーザ加工方法及びレーザ加工装置 Ceased WO2017056744A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112016004432.1T DE112016004432T5 (de) 2015-09-29 2016-08-09 Laserbearbeitungsverfahren und Laserbearbeitungsvorrichtung
KR1020187009546A KR102605404B1 (ko) 2015-09-29 2016-08-09 레이저 가공 방법 및 레이저 가공 장치
US15/763,915 US11103959B2 (en) 2015-09-29 2016-08-09 Laser processing method, and laser processing device
CN201680056478.3A CN108136539B (zh) 2015-09-29 2016-08-09 激光加工方法及激光加工装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-191096 2015-09-29
JP2015191096A JP6542630B2 (ja) 2015-09-29 2015-09-29 レーザ加工方法及びレーザ加工装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017056744A1 true WO2017056744A1 (ja) 2017-04-06

Family

ID=58423296

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/073468 Ceased WO2017056744A1 (ja) 2015-09-29 2016-08-09 レーザ加工方法及びレーザ加工装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11103959B2 (ja)
JP (1) JP6542630B2 (ja)
KR (1) KR102605404B1 (ja)
CN (1) CN108136539B (ja)
DE (1) DE112016004432T5 (ja)
TW (1) TWI706823B (ja)
WO (1) WO2017056744A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017212858B4 (de) * 2017-07-26 2024-08-29 Disco Corporation Verfahren zum Bearbeiten eines Substrats
JP2019051529A (ja) * 2017-09-13 2019-04-04 東芝メモリ株式会社 半導体製造装置
JP7436219B2 (ja) * 2020-01-27 2024-02-21 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工装置、及び、レーザ加工方法
US12440925B2 (en) 2020-07-15 2025-10-14 Hamamatsu Photonics K.K. Laser machining apparatus, laser machining method, and method for manufacturing semiconductor member

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013048207A (ja) * 2011-07-27 2013-03-07 Toshiba Mach Co Ltd レーザダイシング方法
JP2014087806A (ja) * 2012-10-29 2014-05-15 Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd レーザー加工装置、および、パターン付き基板の加工条件設定方法
JP2015130470A (ja) * 2013-12-05 2015-07-16 豊田合成株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子およびその製造方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101335235B (zh) * 2002-03-12 2010-10-13 浜松光子学株式会社 基板的分割方法
JP2008147412A (ja) 2006-12-11 2008-06-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体ウェハ，半導体装置及び半導体ウェハの製造方法ならびに半導体装置の製造方法
JP2009124077A (ja) * 2007-11-19 2009-06-04 Denso Corp 半導体チップ及びその製造方法
JP5632751B2 (ja) * 2009-02-09 2014-11-26 浜松ホトニクス株式会社 加工対象物切断方法
JP2013089714A (ja) 2011-10-17 2013-05-13 Disco Abrasive Syst Ltd チップ形成方法
JP2013126682A (ja) 2011-11-18 2013-06-27 Hamamatsu Photonics Kk レーザ加工方法
WO2013156891A1 (en) * 2012-04-16 2013-10-24 Koninklijke Philips N.V. Method and apparatus for creating a w-mesa street
JP2014041924A (ja) * 2012-08-22 2014-03-06 Hamamatsu Photonics Kk 加工対象物切断方法
JP2014041925A (ja) 2012-08-22 2014-03-06 Hamamatsu Photonics Kk 加工対象物切断方法
JP6062315B2 (ja) * 2013-04-24 2017-01-18 株式会社ディスコ ウエーハの加工方法
JP6301726B2 (ja) * 2014-05-07 2018-03-28 株式会社ディスコ 光デバイスの加工方法
JP6308919B2 (ja) * 2014-09-03 2018-04-11 株式会社ディスコ ウエーハの加工方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013048207A (ja) * 2011-07-27 2013-03-07 Toshiba Mach Co Ltd レーザダイシング方法
JP2014087806A (ja) * 2012-10-29 2014-05-15 Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd レーザー加工装置、および、パターン付き基板の加工条件設定方法
JP2015130470A (ja) * 2013-12-05 2015-07-16 豊田合成株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR102605404B1 (ko) 2023-11-24
US20180281116A1 (en) 2018-10-04
DE112016004432T5 (de) 2018-07-05
CN108136539A (zh) 2018-06-08
TW201718153A (zh) 2017-06-01
JP2017069309A (ja) 2017-04-06
TWI706823B (zh) 2020-10-11
US11103959B2 (en) 2021-08-31
CN108136539B (zh) 2020-05-22
KR20180057643A (ko) 2018-05-30
JP6542630B2 (ja) 2019-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6605278B2 (ja) レーザ加工方法
JP5491761B2 (ja) レーザ加工装置
CN100485901C (zh) 基板的分割方法
JP6605277B2 (ja) レーザ加工方法及びレーザ加工装置
WO2017056744A1 (ja) レーザ加工方法及びレーザ加工装置
JP6876098B2 (ja) レーザ加工装置
JP6752232B2 (ja) 加工対象物切断方法
JP2013118413A (ja) Ｌｅｄチップ
JP2013118277A (ja) Ｌｅｄパターン付き基板の加工方法
JP2011134799A (ja) 半導体装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16850921

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15763915

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112016004432

Country of ref document: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20187009546

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16850921

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1