JP2004337902A - レーザ加工装置及びレーザ加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】１本の切断予定ラインに対して加工対象物の内部に複数本の改質領域を効率良く形成することのできるレーザ加工装置を提供する。
【解決手段】このレーザ加工装置おいては、互いに広がり角の異なるレーザ光Ｌ１とレーザ光Ｌ２とが集光レンズ３１により加工対象物１の内部に集光される。このとき、レーザ光Ｌ２はレーザ光Ｌ１に比べ広がり角が大きいため、レーザ光Ｌ１の集光点Ｐ１は加工対象物１の表面３から浅い位置に、レーザ光Ｌ２の集光点Ｐ２は表面３から深い位置に合わせられる。そして、集光点Ｐ１及び集光点Ｐ２は、加工対象物１を載置するステージの駆動により加工対象物１の切断予定ライン５に沿って移動させられる。よって、切断予定ライン５に沿った一回のスキャンで２本の改質領域７ａ，７ｂを形成することができる。
【選択図】 図１６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光を照射することでウェハ状の加工対象物の内部に多光子吸収による改質領域を形成するためのレーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来におけるこの種の技術を開示する文献として、下記の特許文献１を例示することができる。この特許文献１の明細書には、第９例として次のような技術が記載されている。すなわち、加工対象物の内部の裏面付近に集光点を合わせてレーザ光を照射し、切断予定ラインに沿って多光子吸収による改質領域を形成した後、加工対象物の内部の表面付近に集光点を合わせてレーザ光を照射し、前述の切断予定ラインに沿って多光子吸収による改質領域をさらに形成する。
【０００３】
このように、１本の切断予定ラインに対して加工対象物の内部に改質領域を複数本形成することで、加工対象物の厚さが改質領域に対して大きいような場合にも、改質領域を１本だけ形成したものに比べ、切断予定ラインに沿って小さな力で高精度に加工対象物を切断することが可能になる。
【０００４】
なお、下記の特許文献２には、加工対象物の表面付近と裏面付近とに集光点を位置させてレーザ光を照射し、加工対象物を溶断する技術が記載されている。この特許文献２記載の技術は、加工対象物の厚さ方向におけるエネルギ密度のばらつきを小さくし、加工対象物を確実に加熱溶融させるためのものである。
【０００５】
【特許文献１】
国際公開第０２／２２３０１号パンフレット
【特許文献２】
特許第２６６４６２５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、特許文献１記載の技術は、加工対象物の厚さが改質領域に対して大きい場合などに極めて有効な技術であるため、１本の切断予定ラインに対して複数本の改質領域をさらに効率良く形成する技術が望まれていた。
【０００７】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、１本の切断予定ラインに対して加工対象物の内部に複数本の改質領域を効率良く形成することのできるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るレーザ加工装置は、ウェハ状の加工対象物の内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザ加工装置であって、互いに広がり角の異なる第１のレーザ光と第２のレーザ光とを加工対象物の内部に集光し、第１のレーザ光の集光点の位置と第２のレーザ光の集光点の位置とで多光子吸収を生じさせる集光レンズと、加工対象物の切断予定ラインに沿って第１のレーザ光の集光点及び第２のレーザ光の集光点を相対的に移動させる移動手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
このレーザ加工装置においては、第１のレーザ光と第２のレーザ光とが集光レンズにより加工対象物の内部に集光される。このとき、第１のレーザ光と第２のレーザ光とは互いに広がり角が異なるため、第１のレーザ光と第２のレーザ光とは、加工対象物の集光レンズ側の表面からの深さが互いに異なる位置に集光することになる。そして、第１のレーザ光の集光点及び第２のレーザ光の集光点は、移動手段により切断予定ラインに沿って相対的に移動させられることから、このレーザ加工装置によれば、切断予定ラインに沿った１回のスキャンで複数本の改質領域を形成することができ、よって、１本の切断予定ラインに対して複数本の改質領域を効率良く形成することが可能になる。なお、「１本の切断予定ラインに対して」とは、切断予定ラインが加工対象物に１本しか設定されていない場合に限る意味ではなく、切断予定ラインが加工対象物に複数本設定されている場合を勿論含む。
【００１０】
また、集光レンズは、加工対象物のレーザ光照射面の変位を測定するための測定用レーザ光を、第１及び第２のレーザ光と同一の軸線上で加工対象物に向けて集光し、レーザ光照射面で反射された測定用レーザ光の反射光を検出することにより、レーザ光照射面からの第１のレーザ光の集光点及び第２のレーザ光の集光点の深さを制御する深さ制御手段を備えることが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、加工対象物のレーザ光照射面の変位を測定するための測定用レーザ光が第１及び第２のレーザ光と同一の軸線上において集光レンズにより加工対象物に向けて集光される。このとき、深さ制御手段によって、レーザ光照射面で反射された測定用レーザ光の反射光が検出され、レーザ光照射面からの第１のレーザ光の集光点及び第２のレーザ光の集光点の深さが制御される。このように、第１及び第２のレーザ光による改質領域の形成と、測定用レーザ光によるレーザ光照射面の変位の測定とが同一の軸線上において行われるため、例えば、加工対象物を載置したステージが振動してしまうような場合にも、各集光点の深さが所定の深さからずれてしまうのを防止することができる。したがって、１本の切断予定ラインに対して複数本の改質領域をそれぞれ所定の深さに精度良く形成することが可能になる。
【００１２】
また、レーザ光照射面は、加工対象物の集光レンズ側の表面であり、深さ制御手段は、第１のレーザ光の集光点及び第２のレーザ光の集光点の深さが表面から一定となるように、第１のレーザ光の集光点及び第２のレーザ光の集光点の深さを制御することが好ましい。これにより、切断予定ラインに沿って加工対象物を切断する場合に、加工対象物の表面側での切断精度を安定化させることができる。このような表面側での切断精度の安定化は、加工対象物の表面に複数の機能素子が形成され、機能素子毎に加工対象物を切断する場合には、機能素子の損傷を防止可能であるため特に有効である。なお、機能素子とは、フォトダイオード等の受光素子や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を意味する。
【００１３】
また、深さ制御手段は、集光レンズと加工対象物との距離を変化させることで、第１のレーザ光の集光点及び第２のレーザ光の集光点の深さを制御することが好ましい。すなわち、集光レンズ及び加工対象物の少なくとも一方を移動させることで、レーザ光照射面からの各集光点の深さを所定の深さに合わせることが可能になる。
【００１４】
さらに、上記目的を達成するために、本発明はレーザ加工方法にも係り、ウェハ状の加工対象物の内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザ加工方法であって、互いに広がり角の異なる第１のレーザ光と第２のレーザ光とを加工対象物の内部に集光して、第１のレーザ光の集光点の位置と第２のレーザ光の集光点の位置とで多光子吸収を生じさせ、加工対象物の切断予定ラインに沿って第１のレーザ光の集光点及び第２のレーザ光の集光点を相対的に移動させることを特徴とする。
【００１５】
また、加工対象物のレーザ光照射面の変位を測定するための測定用レーザ光を、第１及び第２のレーザ光と同一の軸線上で加工対象物に向けて集光し、レーザ光照射面で反射された測定用レーザ光の反射光を検出することにより、レーザ光照射面からの第１のレーザ光の集光点及び第２のレーザ光の集光点の深さを制御することが好ましい。
【００１６】
また、レーザ光照射面は、加工対象物に対して第１及び第２のレーザ光が入射する表面であり、第１のレーザ光の集光点及び第２のレーザ光の集光点の深さが表面から一定となるように、第１のレーザ光の集光点及び第２のレーザ光の集光点の深さを制御することが好ましい。
【００１７】
また、第１及び第２のレーザ光を集光する集光レンズと加工対象物との距離を変化させることで、第１のレーザ光の集光点及び第２のレーザ光の集光点の深さを制御することが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るレーザ加工装置及びレーザ加工方法の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
本実施形態のレーザ加工装置は、ウェハ状の加工対象物の内部に１本の切断予定ラインに対して複数本の改質領域を多光子吸収により形成するものである。そこで、本実施形態のレーザ加工装置の説明に先立って、多光子吸収による改質領域の形成について説明する。
【００２０】
材料の吸収のバンドギャップＥ_Ｇよりも光子のエネルギーｈνが小さいと光学的に透明となる。よって、材料に吸収が生じる条件はｈν＞Ｅ_Ｇである。しかし、光学的に透明でも、レーザ光の強度を非常に大きくするとｎｈν＞Ｅ_Ｇの条件（ｎ＝２，３，４，・・・）で材料に吸収が生じる。この現象を多光子吸収という。パルス波の場合、レーザ光の強度はレーザ光の集光点のピークパワー密度（Ｗ／ｃｍ^２）で決まり、例えばピークパワー密度が１×１０^８（Ｗ／ｃｍ^２）以上の条件で多光子吸収が生じる。ピークパワー密度は、（集光点におけるレーザ光の１パルス当たりのエネルギー）÷（レーザ光のビームスポット断面積×パルス幅）により求められる。また、連続波の場合、レーザ光の強度はレーザ光の集光点の電界強度（Ｗ／ｃｍ^２）で決まる。
【００２１】
このような多光子吸収を利用する本実施形態に係るレーザ加工の原理について、図１〜図６を参照して説明する。図１はレーザ加工中の加工対象物１の平面図であり、図２は図１に示す加工対象物１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図であり、図３はレーザ加工後の加工対象物１の平面図であり、図４は図３に示す加工対象物１のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図であり、図５は図３に示す加工対象物１のＶ−Ｖ線に沿った断面図であり、図６は切断された加工対象物１の平面図である。
【００２２】
図１及び図２に示すように、加工対象物１の表面３には、加工対象物１を切断すべき所望の切断予定ライン５がある。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に実際に線を引いて切断予定ライン５としてもよい）。本実施形態に係るレーザ加工は、多光子吸収が生じる条件で加工対象物１の内部に集光点Ｐを合わせてレーザ光Ｌを加工対象物１に照射して改質領域７を形成する。なお、集光点とはレーザ光Ｌが集光した箇所のことである。
【００２３】
レーザ光Ｌを切断予定ライン５に沿って（すなわち矢印Ａ方向に沿って）相対的に移動させることにより、集光点Ｐを切断予定ライン５に沿って移動させる。これにより、図３〜図５に示すように改質領域７が切断予定ライン５に沿って加工対象物１の内部にのみ形成され、この改質領域７でもって切断予定部８が形成される。本実施形態に係るレーザ加工方法は、加工対象物１がレーザ光Ｌを吸収することにより加工対象物１を発熱させて改質領域７を形成するのではない。加工対象物１にレーザ光Ｌを透過させ加工対象物１の内部に多光子吸収を発生させて改質領域７を形成している。よって、加工対象物１の表面３ではレーザ光Ｌがほとん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。
【００２４】
加工対象物１の切断において、切断する箇所に起点があると加工対象物１はその起点から割れるので、図６に示すように比較的小さな力で加工対象物１を切断することができる。よって、加工対象物１の表面３に不必要な割れを発生させることなく加工対象物１の切断が可能となる。
【００２５】
なお、切断予定部を起点とした加工対象物の切断には、次の２通りが考えられる。１つは、切断予定部形成後、加工対象物に人為的な力が印加されることにより、切断予定部を起点として加工対象物が割れ、加工対象物が切断される場合である。これは、例えば加工対象物の厚さが大きい場合の切断である。人為的な力が印加されるとは、例えば、加工対象物の切断予定部に沿って加工対象物に曲げ応力やせん断応力を加えたり、加工対象物に温度差を与えることにより熱応力を発生させたりすることである。他の１つは、切断予定部を形成することにより、切断予定部を起点として加工対象物の断面方向（厚さ方向）に向かって自然に割れ、結果的に加工対象物が切断される場合である。これは、例えば加工対象物の厚さが小さい場合には、１列の改質領域により切断予定部が形成されることで可能となり、加工対象物の厚さが大きい場合には、厚さ方向に複数列形成された改質領域により切断予定部が形成されることで可能となる。なお、この自然に割れる場合も、切断する箇所において、切断予定部が形成されていない部位に対応する部分の表面上にまで割れが先走ることがなく、切断予定部を形成した部位に対応する部分のみを割断することができるので、割断を制御よくすることができる。近年、シリコンウェハ等の加工対象物の厚さは薄くなる傾向にあるので、このような制御性のよい割断方法は大変有効である。
【００２６】
さて、本実施形態において多光子吸収により形成される改質領域としては、次の（１）〜（３）がある。
【００２７】
（１）改質領域が１つ又は複数のクラックを含むクラック領域の場合
加工対象物（例えばガラスやＬｉＴａＯ_３からなる圧電材料）の内部に集光点を合わせて、集光点における電界強度が１×１０^８（Ｗ／ｃｍ^２）以上で且つパルス幅が１μｓ以下の条件でレーザ光を照射する。このパルス幅の大きさは、多光子吸収を生じさせつつ加工対象物の表面に余計なダメージを与えずに、加工対象物の内部にのみクラック領域を形成できる条件である。これにより、加工対象物の内部には多光子吸収による光学的損傷という現象が発生する。この光学的損傷により加工対象物の内部に熱ひずみが誘起され、これにより加工対象物の内部にクラック領域が形成される。電界強度の上限値としては、例えば１×１０^１２（Ｗ／ｃｍ^２）である。パルス幅は例えば１ｎｓ〜２００ｎｓが好ましい。なお、多光子吸収によるクラック領域の形成は、例えば、第４５回レーザ熱加工研究会論文集（１９９８年．１２月）の第２３頁〜第２８頁の「固体レーザー高調波によるガラス基板の内部マーキング」に記載されている。
【００２８】
本発明者は、電界強度とクラックの大きさとの関係を実験により求めた。実験条件は次ぎの通りである。
【００２９】
（Ａ）加工対象物：パイレックス（登録商標）ガラス（厚さ７００μｍ）
（Ｂ）レーザ
光源：半導体レーザ励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザ
波長：１０６４ｎｍ
レーザ光スポット断面積：３．１４×１０^−８ｃｍ^２
発振形態：Ｑスイッチパルス
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
パルス幅：３０ｎｓ
出力：出力＜１ｍＪ／パルス
レーザ光品質：ＴＥＭ_００
偏光特性：直線偏光
（Ｃ）集光用レンズ
レーザ光波長に対する透過率：６０パーセント
（Ｄ）加工対象物が載置される載置台の移動速度：１００ｍｍ／秒
【００３０】
なお、レーザ光品質がＴＥＭ_００とは、集光性が高くレーザ光の波長程度まで集光可能を意味する。
【００３１】
図７は上記実験の結果を示すグラフである。横軸はピークパワー密度であり、レーザ光がパルスレーザ光なので電界強度はピークパワー密度で表される。縦軸は１パルスのレーザ光により加工対象物の内部に形成されたクラック部分（クラックスポット）の大きさを示している。クラックスポットが集まりクラック領域となる。クラックスポットの大きさは、クラックスポットの形状のうち最大の長さとなる部分の大きさである。グラフ中の黒丸で示すデータは集光用レンズ（Ｃ）の倍率が１００倍、開口数（ＮＡ）が０．８０の場合である。一方、グラフ中の白丸で示すデータは集光用レンズ（Ｃ）の倍率が５０倍、開口数（ＮＡ）が０．５５の場合である。ピークパワー密度が１０^１１（Ｗ／ｃｍ^２）程度から加工対象物の内部にクラックスポットが発生し、ピークパワー密度が大きくなるに従いクラックスポットも大きくなることが分かる。
【００３２】
次に、本実施形態に係るレーザ加工において、クラック領域形成による加工対象物の切断のメカニズムについて図８〜図１１を用いて説明する。図８に示すように、多光子吸収が生じる条件で加工対象物１の内部に集光点Ｐを合わせてレーザ光Ｌを加工対象物１に照射して切断予定ラインに沿って内部にクラック領域９を形成する。クラック領域９は１つ又は複数のクラックを含む領域である。このクラック領域９でもって切断予定部が形成される。図９に示すようにクラック領域９を起点として（すなわち、切断予定部を起点として）クラックがさらに成長し、図１０に示すようにクラックが加工対象物１の表面３と裏面１７に到達し、図１１に示すように加工対象物１が割れることにより加工対象物１が切断される。加工対象物の表面と裏面に到達するクラックは自然に成長する場合もあるし、加工対象物に力が印加されることにより成長する場合もある。
【００３３】
（２）改質領域が溶融処理領域の場合
加工対象物（例えばシリコンのような半導体材料）の内部に集光点を合わせて、集光点における電界強度が１×１０^８（Ｗ／ｃｍ^２）以上で且つパルス幅が１μｓ以下の条件でレーザ光を照射する。これにより加工対象物の内部は多光子吸収によって局所的に加熱される。この加熱により加工対象物の内部に溶融処理領域が形成される。溶融処理領域とは一旦溶融後再固化した領域や、まさに溶融状態の領域や、溶融状態から再固化する状態の領域であり、相変化した領域や結晶構造が変化した領域ということもできる。また、溶融処理領域とは単結晶構造、非晶質構造、多結晶構造において、ある構造が別の構造に変化した領域ということもできる。つまり、例えば、単結晶構造から非晶質構造に変化した領域、単結晶構造から多結晶構造に変化した領域、単結晶構造から非晶質構造及び多結晶構造を含む構造に変化した領域を意味する。加工対象物がシリコン単結晶構造の場合、溶融処理領域は例えば非晶質シリコン構造である。電界強度の上限値としては、例えば１×１０^１２（Ｗ／ｃｍ^２）である。パルス幅は例えば１ｎｓ〜２００ｎｓが好ましい。
【００３４】
本発明者は、シリコンウェハの内部で溶融処理領域が形成されることを実験により確認した。実験条件は次の通りである。
【００３５】
（Ａ）加工対象物：シリコンウェハ（厚さ３５０μｍ、外径４インチ）
（Ｂ）レーザ
光源：半導体レーザ励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザ
波長：１０６４ｎｍ
レーザ光スポット断面積：３．１４×１０^−８ｃｍ^２
発振形態：Ｑスイッチパルス
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
パルス幅：３０ｎｓ
出力：２０μＪ／パルス
レーザ光品質：ＴＥＭ_００
偏光特性：直線偏光
（Ｃ）集光用レンズ
倍率：５０倍
Ｎ．Ａ．：０．５５
レーザ光波長に対する透過率：６０パーセント
（Ｄ）加工対象物が載置される載置台の移動速度：１００ｍｍ／秒
【００３６】
図１２は、上記条件でのレーザ加工により切断されたシリコンウェハの一部における断面の写真を表した図である。シリコンウェハ１１の内部に溶融処理領域１３が形成されている。なお、上記条件により形成された溶融処理領域１３の厚さ方向の大きさは１００μｍ程度である。
【００３７】
溶融処理領域１３が多光子吸収により形成されたことを説明する。図１３は、レーザ光の波長とシリコン基板の内部の透過率との関係を示すグラフである。ただし、シリコン基板の表面側と裏面側それぞれの反射成分を除去し、内部のみの透過率を示している。シリコン基板の厚さｔが５０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、５００μｍ、１０００μｍの各々について上記関係を示した。
【００３８】
例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの波長である１０６４ｎｍにおいて、シリコン基板の厚さが５００μｍ以下の場合、シリコン基板の内部ではレーザ光が８０％以上透過することが分かる。図１２に示すシリコンウェハ１１の厚さは３５０μｍであるので、多光子吸収による溶融処理領域１３はシリコンウェハの中心付近、つまり表面から１７５μｍの部分に形成される。この場合の透過率は、厚さ２００μｍのシリコンウェハを参考にすると、９０％以上なので、レーザ光がシリコンウェハ１１の内部で吸収されるのは僅かであり、ほとんどが透過する。このことは、シリコンウェハ１１の内部でレーザ光が吸収されて、溶融処理領域１３がシリコンウェハ１１の内部に形成（つまりレーザ光による通常の加熱で溶融処理領域が形成）されたものではなく、溶融処理領域１３が多光子吸収により形成されたことを意味する。多光子吸収による溶融処理領域の形成は、例えば、溶接学会全国大会講演概要第６６集（２０００年４月）の第７２頁〜第７３頁の「ピコ秒パルスレーザによるシリコンの加工特性評価」に記載されている。
【００３９】
なお、シリコンウェハは、溶融処理領域でもって形成される切断予定部を起点として断面方向に向かって割れを発生させ、その割れがシリコンウェハの表面と裏面とに到達することにより、結果的に切断される。シリコンウェハの表面と裏面に到達するこの割れは自然に成長する場合もあるし、シリコンウェハに力が印加されることにより成長する場合もある。なお、切断予定部からシリコンウェハの表面と裏面とに割れが自然に成長する場合には、切断予定部を形成する溶融処理領域が溶融している状態から割れが成長する場合と、切断予定部を形成する溶融処理領域が溶融している状態から再固化する際に割れが成長する場合とのいずれもある。ただし、どちらの場合も溶融処理領域はシリコンウェハの内部のみに形成され、切断後の切断面には、図１２のように内部にのみ溶融処理領域が形成されている。加工対象物の内部に溶融処理領域でもって切断予定部を形成すると、割断時、切断予定部ラインから外れた不必要な割れが生じにくいので、割断制御が容易となる。
【００４０】
（３）改質領域が屈折率変化領域の場合
加工対象物（例えばガラス）の内部に集光点を合わせて、集光点における電界強度が１×１０^８（Ｗ／ｃｍ^２）以上で且つパルス幅が１ｎｓ以下の条件でレーザ光を照射する。パルス幅を極めて短くして、多光子吸収を加工対象物の内部に起こさせると、多光子吸収によるエネルギーが熱エネルギーに転化せずに、加工対象物の内部にはイオン価数変化、結晶化又は分極配向等の永続的な構造変化が誘起されて屈折率変化領域が形成される。電界強度の上限値としては、例えば１×１０^１２（Ｗ／ｃｍ^２）である。パルス幅は例えば１ｎｓ以下が好ましく、１ｐｓ以下がさらに好ましい。多光子吸収による屈折率変化領域の形成は、例えば、第４２回レーザ熱加工研究会論文集（１９９７年．１１月）の第１０５頁〜第１１１頁の「フェムト秒レーザー照射によるガラス内部への光誘起構造形成」に記載されている。
【００４１】
次に、本実施形態のレーザ加工装置について、図１４〜図１６を参照して説明する。
【００４２】
図１４に示すように、レーザ加工装置２０は、ウェハ状の加工対象物１の内部に１本の切断予定ライン５に対して２本の改質領域７ａ，７ｂを多光子吸収により形成する装置である。ここで、加工対象物１はシリコンウェハ等の半導体ウェハであり、改質領域７ａ，７ｂは溶融処理領域である。また、切断予定ライン５は、加工対象物１の表面３に例えば格子状に複数本設定される。
【００４３】
このレーザ加工装置２０は、加工対象物１が載置されるステージ（移動手段）２１を有しており、このステージ２１は、上下方向をＺ軸方向としてＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の各方向に移動可能となっている。ステージ２１の上方には、加工用レーザ光を発生するレーザ光源２２等を収容した筐体２３が配置されている。このレーザ光源２２は、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザであり、下方に向けてパルス幅１μｓ以下のパルスレーザ光である加工用レーザ光を出射する。
【００４４】
筐体２３の下端面には電動レボルバ２４が取り付けられており、この電動レボルバ２４には、加工対象物１を観察するための観察用対物レンズ２６と、加工用レーザ光を集光するための加工用対物レンズ２７とが装着されている。各対物レンズ２６，２７の光軸は、電動レボルバ２４の回転によってＺ軸（軸線）に一致させられる。なお、加工用対物レンズ２７と電動レボルバ２４との間には、ピエゾ素子を用いたアクチュエータ２８が介在されており、このアクチュエータ２８によって加工用対物レンズ２７の位置がＺ軸方向（上下方向）に微調整される。
【００４５】
図１５に示すように、加工用対物レンズ２７は円筒形状のレンズホルダ２９を有し、このレンズホルダ２９は、その内部において複数のレンズを組み合わせてなる開口数「０．８０」の集光レンズ３１を保持している。そして、レンズホルダ２９の上端部には、集光レンズ３１に対する加工用レーザ光の入射瞳として入射開口３２が形成され、レンズホルダ２９の下端部には加工用レーザ光の出射開口３３が形成されている。
【００４６】
また、図１４に示すように、筐体２３内においてレーザ光源２２の下方には、レーザ光源２２から出射された加工用レーザ光のビームサイズを拡大するビームエキスパンダ３４と、加工用レーザ光の出力を調整する出力調整光学系３５と、出力調整光学系３５により調整された加工用レーザ光の出力を観察する出力観察光学系３６と、加工用レーザ光の偏光を調整する偏光調整光学系３７と、加工用レーザ光の通過又は遮断を行う電磁シャッタ３８とが上から下にこの順序で配置されている。
【００４７】
さらに、電磁シャッタ３８の下方には、電磁シャッタ３８を通過した加工用レーザ光のうち約半分を横方向に反射させ、残りを透過直進させるハーフミラー３９が配置されている。図１６に示すように、ハーフミラー３９を透過した加工用レーザ光は、ミラー４１により横方向に反射された後、Ｚ軸上に位置する偏光ビームスプリッタ４２により下方に反射され、第１のレーザ光Ｌ１としてＺ軸上を下方に向かって進行する。
【００４８】
一方、ハーフミラー３９により横方向に反射された加工用レーザ光は、１／２波長板４３を通過した後、Ｚ軸上に位置するミラー４４により下方に反射される。このミラー４４により反射された加工用レーザ光は、Ｚ軸上に配置された凹レンズ４５を通過することで第１のレーザ光Ｌ１に比べ広がり角が広げられ、第２のレーザ光Ｌ２としてＺ軸上を下方に向かって進行する。この第２のレーザ光Ｌ２は、凹レンズ４５の下方に位置する偏光ビームスプリッタ４２を透過直進し、第１のレーザ光Ｌ１と合成されて、Ｚ軸上を下方に向かって進行する。なお、第１のレーザ光Ｌ１と第２のレーザ光Ｌ２とは直線偏光であるが、第２のレーザ光となる加工用レーザ光の光路上に１／２波長板４３を配置することで、第１のレーザ光Ｌ１と第２のレーザ光Ｌ２とが合成される際には、互いの直線偏光の方向がほぼ一致させられている。
【００４９】
したがって、このレーザ加工装置２０においては、第１のレーザ光Ｌ１と、この第１のレーザ光Ｌ１より広がり角の大きい第２のレーザ光Ｌ２とが加工用レーザ光としてＺ軸上を下方に向かって進行し、加工用対物レンズ２７の集光レンズ３１に入射する。これにより、集光レンズ３１によって集光された第１のレーザ光Ｌ１の集光点Ｐ１と第２のレーザ光Ｌ２の集光点Ｐ２とは、加工対象物１の表面３から互いに異なる深さで位置することになる。具体的には、第２のレーザ光Ｌ２は第１のレーザ光Ｌ１に比べて広がり角が大きいため、第２のレーザ光Ｌ２の集光点Ｐ２は、第１のレーザ光Ｌ１の集光点Ｐ１に比べ表面３から深いところに位置することになる。なお、集光レンズ３１による各集光点Ｐ１，Ｐ２での加工用レーザ光Ｌ１，Ｌ２のピークパワー密度は１×１０^８（Ｗ／ｃｍ^２）以上となる。
【００５０】
また、偏光ビームスプリッタ４２と加工用対物レンズ２７との間には、加工用レーザ光Ｌ１，Ｌ２のビームサイズを絞る絞り部材４６が配置されている。この絞り部材４６は、図１５に示すように、加工用対物レンズ２７の入射開口３２の上方に位置して筐体２３に取り付けられており、加工用レーザ光Ｌ１，Ｌ２を絞って通過させるアパーチャ４７を有している。このアパーチャ４７の開口径は、加工用対物レンズ２７の入射開口３２の径以下に形成されており、アパーチャ４７の中心軸は、絞り部材４６に設けられた調節ネジ４８によって入射開口３２の中心軸（すなわちＺ軸）に正確に一致させることができる。
【００５１】
このように構成された絞り部材４６を加工用対物レンズ２７に対して加工用レーザ光Ｌ１，Ｌ２が入射する側に配置することで、次のような作用・効果が奏される。すなわち、加工用レーザ光Ｌ１，Ｌ２は、アパーチャ４７より大きいレーザ光の外周部分が絞り部材４６によってカットされ、これにより、アパーチャ４７を通過した加工用レーザ光Ｌ１，Ｌ２の径は、加工用対物レンズ２７の入射開口３２の径以下になる。そのため、入射開口３２の周囲部分による加工用レーザ光Ｌ１，Ｌ２のカット量をほとんどなくして、加工用レーザ光Ｌ１，Ｌ２の照射によるレンズホルダ２９の加熱を防止することができる。したがって、レーザ加工中におけるレンズホルダ２９の加熱を主原因とした加工用レーザ光Ｌ１，Ｌ２の集光点Ｐ１，Ｐ２の位置変動を小さく抑えることが可能になる。
【００５２】
さらに、レーザ加工装置２０は、第１のレーザ光Ｌ１の集光点Ｐ１及び第２のレーザ光Ｌ２の集光点Ｐ２の深さが加工対象物１の表面３から一定となるように集光点Ｐ１及び集光点Ｐ２の深さを制御する深さ制御手段５０を有している。この深さ制御手段５０について、図１５及び図１７〜図１９を参照して説明する。
【００５３】
図１５に示すように、レーザダイオード等の測定用レーザ光源５１から出射された測定用レーザ光Ｌ３は、ピンホール５２、ビームエキスパンダ５３を順次通過した後、ミラー５４、ハーフミラー５６により順次反射されて、偏光ビームスプリッタ４２と絞り部材４６との間に配置されたダイクロイックミラー５７に導かれる。このダイクロイックミラー５７により反射された測定用レーザ光Ｌ３は、加工用レーザ光Ｌ１，Ｌ２と合成されてＺ軸上を下方に向かって進行し、絞り部材４６のアパーチャ４７を通過した後、加工用対物レンズ２７の集光レンズ３１により集光されて加工対象物１に照射される。なお、加工用レーザ光Ｌ１，Ｌ２はダイクロイックミラー５７を透過する。
【００５４】
そして、加工対象物１の表面（レーザ光照射面）３で反射された測定用レーザ光の反射光Ｌ４は、加工用対物レンズ２７の集光レンズ３１に再入射してＺ軸上を上方に向かって進行し、絞り部材４６のアパーチャ４７を通過した後、ダイクロイックミラー５７により反射される。このダイクロイックミラー５７により反射された測定用レーザ光の反射光Ｌ４は、ハーフミラー５６、フィルタ５８を順次通過する。このフィルタ５８は、波長に応じて光を通過させ或いは遮断するものであり、測定用レーザ光の反射光Ｌ４を通過させる一方、加工対象物１の表面３や裏面１７で反射した加工用レーザ光Ｌ１，Ｌ２の反射光を遮断する。フィルタ５８を通過した測定用レーザ光の反射光Ｌ４は、シリンドリカルレンズと平凸レンズとからなる整形光学系５９により集光されて、フォトダイオードを４等分してなる４分割位置検出素子６１上に照射される。
【００５５】
この受光素子である４分割位置検出素子６１上に集光された測定用レーザ光の反射光Ｌ４の集光像パターンは、加工用対物レンズ２７の集光レンズ３１による測定用レーザ光Ｌ３の集光点（すなわち、焦点）が加工対象物１の表面３に対してどの位置にあるかによって変化する。ここで、測定用レーザ光Ｌ３の集光点の位置と測定用レーザ光の反射光Ｌ４の集光像パターンとの関係について説明する。
【００５６】
図１７に示すように、測定用レーザ光Ｌ３の集光点Ｐ３が加工対象物１の表面３上に位置する場合には、測定用レーザ光の反射光Ｌ４は、測定用レーザ光Ｌ３と同様の軌跡を辿って加工用対物レンズ２７の集光レンズ３１を逆行し、整形光学系５９を通過して４分割位置検出素子６１上に真円の集光像パターンＦを形成する。
【００５７】
また、図１８に示すように、測定用レーザ光Ｌ３の集光点Ｐ３が加工対象物１の表面３の先（すなわち、加工対象物１の内部）に位置する場合には、測定用レーザ光の反射光Ｌ４は、測定用レーザ光Ｌ３とは異なり拡散しながら加工用対物レンズ２７の集光レンズ３１を逆行し、整形光学系５９を通過して４分割位置検出素子６１上に縦長の楕円の集光像パターンＦを形成する。
【００５８】
また、図１９に示すように、測定用レーザ光Ｌ３の集光点Ｐ３が加工対象物１の表面３の手前に位置する場合には、測定用レーザ光の反射光Ｌ４は、測定用レーザ光Ｌ３とは異なり集光されながら加工用対物レンズ２７の集光レンズ３１を逆行し、整形光学系５９を通過して４分割位置検出素子６１上に横長の楕円の集光像パターンＦを形成する。
【００５９】
以上のように、４分割位置検出素子６１上における測定用レーザ光の反射光Ｌ４の集光像パターンＦは、測定用レーザ光Ｌ３の集光点Ｐ３の位置に応じて変化する。そのため、４分割位置検出素子６１からの出力信号（縦方向で対向する受光面からの出力と横方向で対向する受光面からの出力との差）に基づいて、加工対象物１の表面３に対する測定用レーザ光Ｌ３の集光点Ｐ３の位置を求めることができる。
【００６０】
そこで、深さ制御手段５０は、図１５に示すように、位置検出演算回路６２及びアクチュエータ制御部６３を有している。位置検出演算回路６２は、４分割位置検出素子６１からの出力信号に基づいて、加工対象物１の表面３に対する測定用レーザ光Ｌ３の集光点Ｐ３の位置を演算する。そして、アクチュエータ制御部６３は、位置検出演算回路６２により求められた集光点Ｐ３の位置に基づいて、第１のレーザ光Ｌ１の集光点Ｐ１及び第２のレーザ光Ｌ２の集光点Ｐ２の深さが加工対象物１の表面３から一定となるようにレーザ加工中常にアクチュエータ２８をフィードバック制御し、加工用対物レンズ２７の位置をＺ軸方向に微調整する。
【００６１】
また、図１４に示すように、レーザ加工装置２０は、ステージ２１上に載置された加工対象物１を観察すべく、観察用可視光を発生する観察用光源７１を筐体２３外に有し、ＣＣＤカメラ７２を筐体２３内に有している。
【００６２】
すなわち、観察用光源７１で発せられた観察用可視光は、光ファイバからなるライトガイド７３により筐体２３内に導かれ、視野絞り７４、開口絞り７６、ダイクロイックミラー７７等を順次通過した後、絞り部材４６と加工用対物レンズ２７の入射開口３２と間に配置されたダイクロイックミラー７８により反射される。反射された観察用可視光は、Ｚ軸上を下方に向かって進行し、電動レボルバ２４の回転によってＺ軸上に配置された観察用対物レンズ２６を通過して加工対象物１に照射される。なお、加工用レーザ光Ｌ１，Ｌ２、測定用レーザ光Ｌ３及びその反射光Ｌ４はダイクロイックミラー７８を透過する。
【００６３】
そして、加工対象物１の表面３で反射された観察用可視光の反射光は、観察用対物レンズ２６内に再入射してＺ軸上を上方に向かって進行し、ダイクロイックミラー７８により反射される。このダイクロイックミラー７８により反射された反射光は、ダイクロイックミラー７７によりさらに反射されて、フィルタ７９、結像レンズ８１、リレーレンズ８２を順次通過し、ＣＣＤカメラ７２に入射することになる。
【００６４】
このＣＣＤカメラ７２により撮像された撮像データは全体制御部８３に取り込まれ、この全体制御部８３によってＴＶモニタ８４に加工対象物１の表面３等の画像が映し出される。なお、全体制御部８３は、各種処理を実行すると共に、ステージ２１の移動、電動レボルバ２４の回転、電磁シャッタ３８の開閉、ＣＣＤカメラ７２による撮像等の他、レーザ加工装置２０の全体の動作を制御するものである。
【００６５】
次に、上述したレーザ加工装置２０によるレーザ加工方法について、図２０を参照して説明する。ここでは、加工対象物１の表面３から深さＤ１の位置に第１のレーザ光Ｌ１の集光点Ｐ１を合わせた際、第２のレーザ光Ｌ２の集光点Ｐ２は表面３から深さＤ２（＞Ｄ１）の位置に合うものとし、切断予定ライン５に沿って表面３から深さＤ１の位置と深さＤ２の位置とにそれぞれ改質領域７ａ，７ｂを形成するものとする。
【００６６】
まず、ステージ２１上に加工対象物１を載置し、加工対象物１における改質領域７ａ，７ｂの形成開始位置に各集光点Ｐ１，Ｐ２が一致するようにステージ２１を移動させる。このステージ２１の初期位置は、加工対処物１の厚さや屈折率、集光レンズ３１の開口数等に基づいて決定される。
【００６７】
続いて、レーザ光源２２から加工用レーザ光を出射すると共に、測定用レーザ光源５１から測定用レーザ光Ｌ３を出射し、集光レンズ３１により集光された第１のレーザ光Ｌ１、第２のレーザ光Ｌ２及び測定用レーザ光Ｌ３が切断予定ライン５上をスキャンするようにステージ２１をＸ軸方向やＹ軸方向に駆動する。このとき、深さ制御手段５０によって、測定用レーザ光の反射光Ｌ４が検出され、第１のレーザ光Ｌ１の集光点Ｐ１の深さＤ１が加工対象物１の表面３から常に一定となるようにアクチュエータ２８がフィードバック制御されて、加工用対物レンズ２７の位置が上下方向に微調整される。これにより、第２のレーザ光Ｌ２の集光点Ｐ２の深さＤ２も加工対象物１の表面３から常に一定とされる。
【００６８】
したがって、図２０に示すように、加工対象物１の表面３に面振れがあっても、表面３から深さＤ１の位置と深さＤ２の位置とに改質領域７ａ，７ｂを一回のスキャンで形成することができる。このように切断予定ライン５に沿って表面３の面振れに追従した改質領域７ａ，７ｂを有する加工対象物１をその切断予定ライン５に沿って切断すると、加工対象物１の表面３側での切断精度が安定化する。そのため、半導体ウェハである加工対象物１の表面３に受光素子や或いは発光素子等の機能素子が複数形成され、この機能素子毎に加工対象物１を切断する場合には、切断による機能素子の損傷を防止することが可能になる。
【００６９】
以上説明したように、レーザ加工装置２０おいては、互いに広がり角の異なる第１のレーザ光Ｌ１と第２のレーザ光Ｌ２とが集光レンズ３１により加工対象物１の内部に集光される。このとき、第２のレーザ光Ｌ２は第１のレーザ光Ｌ１に比べ広がり角が大きいため、第１のレーザ光Ｌ１の集光点Ｐ１は加工対象物１の表面３から深さＤ１の位置に、第２のレーザ光Ｌ２の集光点Ｐ２は表面３から深さＤ２（＞Ｄ１）の位置に合わせられる。そして、集光点Ｐ１及び集光点Ｐ２は、ステージ２１が集光レンズ３１に対してＸ線軸方向やＹ軸方向に駆動されることで加工対象物１の切断予定ライン５に沿って移動させられる。したがって、レーザ加工装置２０によれば、切断予定ライン５に沿った一回のスキャンで２本の改質領域７ａ，７ｂを形成することができ、１本の切断予定ライン５に対して２本の改質領域を効率良く形成することが可能になる。このように、１本の切断予定ライン５に対して加工対象物１の内部に２本の改質領域７ａ，７ｂを形成することで、加工対象物１の厚さが各改質領域７ａ，７ｂの高さに対して大きいような場合にも、改質領域を１本だけ形成したものに比べ、切断予定ライン５に沿って小さな力で高精度に加工対象物１を切断することが可能になる。
【００７０】
また、レーザ加工装置２０においては、加工対象物１の表面３の変位を測定するための測定用レーザ光Ｌ３が加工用レーザ光Ｌ１，Ｌ２と同一の軸線（すなわちＺ軸）上において集光レンズ３１により加工対象物１に向けて集光される。このとき、深さ制御手段３０によって、表面３で反射された測定用レーザ光の反射光Ｌ４が検出され、表面３からの集光点Ｐ１及び集光点Ｐ２の深さが制御される。このように、加工用レーザ光Ｌ１，Ｌ２による改質領域７ａ，７ｂの形成と、測定用レーザ光Ｌ３による表面３の変位の測定とが同一の軸線上において行われるため、例えば、加工対象物１を載置したステージ２１が振動しても、各集光点Ｐ１，Ｐ２の深さが所定の深さＤ１，Ｄ２からずれてしまうのを防止することができる。したがって、１本の切断予定ライン５に対して２本の改質領域７ａ，７ｂをそれぞれ所定の深さＤ１，Ｄ２に精度良く形成することが可能になる。
【００７１】
また、薄い板状の加工対象物１の内部に多光子吸収による改質領域７ａ，７ｂを形成する場合には加工用対物レンズ２７の集光レンズ３１の開口数を「０．８０」というように大きくする必要があり、そのため、集光レンズ３１と加工対象物１とが１０ｍｍ程度まで近接することになる。このような状態で、表面３の変位を測定するためのセンサ等を集光レンズ３１の側方に並設させることは装置構成上極めて困難であるが、レーザ加工装置２０によれば、そのような困難な構成を採用する必要もない。
【００７２】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態は、加工用レーザ光として第１のレーザ光Ｌ１と第２のレーザ光Ｌ２とを加工対象物１に照射する場合であったが、互いに広がり角が異なっていれば、加工用レーザ光として３つ以上のレーザ光を集光レンズ３１により加工対象物１の内部に集光させてもよい。これによれば、切断予定ライン５に沿った１回のスキャンで加工対象物１の内部に３本以上の改質領域を形成することができる。
【００７３】
また、上記実施形態では、加工対象物１の切断予定ライン５に沿って加工用レーザ光Ｌ１，Ｌ２の集光点Ｐ１及び集光点Ｐ２を相対的に移動させるために、加工対象物１を載置したステージ２１をＸ軸方向やＹ軸方向に駆動させたが、例えば、ステージ２１に対して集光レンズ３１側をＸ軸方向やＹ軸方向に駆動させてもよい。
【００７４】
また、上記実施形態は、深さ制御手段５０が加工対象物１の表面３での測定用レーザ光の反射光Ｌ４を検出する場合であったが、本発明はこれに限らない。例えば、加工対象物１の表面３での測定用レーザ光の反射光Ｌ４と共に、加工対象物１の裏面（レーザ光照射面）１７での測定用レーザ光Ｌ３の反射光を検出してもよい。これにより、加工対象物１の表面３の変位と裏面１７の変位とを測定することができ、よって、加工用対物レンズ２７の集光レンズ３１直下における加工対象物１の厚さを正確に求めることができる。したがって、例えば、第１のレーザ光Ｌ１の集光点Ｐ１を加工対象物１の厚さの半分の位置に合わせたり、加工対象物１の厚さの表面３側から１／３の位置に合わせたりというように、集光点Ｐ１及び集光点Ｐ２の深さ制御を種々の態様で行うことが可能になる。
【００７５】
さらに、上記実施形態は、加工対象物１の表面３から深さＤ１，Ｄ２の位置に加工用レーザ光Ｌ１，Ｌ２の各集光点Ｐ１，Ｐ２を合わせる場合であったが、各集光点Ｐ１，Ｐ２を合わせる位置を切断予定ライン５に沿って変化させるような集光点Ｐ１及び集光点Ｐ２の深さ制御を行ってもよい。例えば、各集光点Ｐ１，Ｐ２を合わせる位置を波線状に変化させたり、各集光点Ｐ１，Ｐ２を合わせる位置の深さを途中で変えたりしてもよい。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るレーザ加工装置及びレーザ加工方法によれば、１本の切断予定ラインに対して加工対象物の内部に複数本の改質領域を効率良く形成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るレーザ加工方法によるレーザ加工中の加工対象物の平面図である。
【図２】図１に示す加工対象物のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】本実施形態に係るレーザ加工方法によるレーザ加工後の加工対象物の平面図である。
【図４】図３に示す加工対象物のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】図３に示す加工対象物のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】本実施形態に係るレーザ加工方法により切断された加工対象物の平面図である。
【図７】本実施形態に係るレーザ加工方法における電界強度とクラックスポットの大きさとの関係を示すグラフである。
【図８】本実施形態に係るレーザ加工方法の第１工程における加工対象物の断面図である。
【図９】本実施形態に係るレーザ加工方法の第２工程における加工対象物の断面図である。
【図１０】本実施形態に係るレーザ加工方法の第３工程における加工対象物の断面図である。
【図１１】本実施形態に係るレーザ加工方法の第４工程における加工対象物の断面図である。
【図１２】本実施形態に係るレーザ加工方法により切断されたシリコンウェハの一部における断面の写真を表した図である。
【図１３】本実施形態に係るレーザ加工方法におけるレーザ光の波長とシリコン基板の内部の透過率との関係を示すグラフである。
【図１４】本実施形態に係るレーザ加工装置の概略構成図である。
【図１５】図１４に示すレーザ加工装置の深さ制御手段を示す概略構成図である。
【図１６】図１４に示すレーザ加工装置の加工用レーザ光の光学系を示す概略構成図である。
【図１７】測定用レーザ光の集光点が加工対象物の表面上に位置する場合の測定用レーザ光の反射光の集光像パターンを説明するための図である。
【図１８】測定用レーザ光の集光点が加工対象物の表面の先に位置する場合の測定用レーザ光の反射光の集光像パターンを説明するための図である。
【図１９】測定用レーザ光の集光点が加工対象物の表面の手前に位置する場合の測定用レーザ光の反射光の集光像パターンを説明するための図である。
【図２０】図１４に示すレーザ加工装置によるレーザ加工の様子を示す図である。
【符号の説明】
１…加工対象物、３…表面（レーザ光照射面）、５…切断予定ライン、７ａ，７ｂ…改質領域、１７…裏面（レーザ光照射面）、２０…レーザ加工装置、２１…ステージ（移動手段）、３１…集光レンズ、５０…深さ制御手段、Ｌ１…第１のレーザ光、Ｌ２…第２のレーザ光、Ｌ３…測定用レーザ光、Ｌ４…測定用レーザ光の反射光、Ｐ１，Ｐ２…集光点、Ｚ…Ｚ軸（軸線）。

Claims (8)

1. ウェハ状の加工対象物の内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザ加工装置であって、
   互いに広がり角の異なる第１のレーザ光と第２のレーザ光とを前記加工対象物の内部に集光し、前記第１のレーザ光の集光点の位置と前記第２のレーザ光の集光点の位置とで多光子吸収を生じさせる集光レンズと、
   前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記第１のレーザ光の集光点及び前記第２のレーザ光の集光点を相対的に移動させる移動手段とを備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
2. 前記集光レンズは、前記加工対象物のレーザ光照射面の変位を測定するための測定用レーザ光を、前記第１及び前記第２のレーザ光と同一の軸線上で前記加工対象物に向けて集光し、
   前記レーザ光照射面で反射された前記測定用レーザ光の反射光を検出することにより、前記レーザ光照射面からの前記第１のレーザ光の集光点及び前記第２のレーザ光の集光点の深さを制御する深さ制御手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。
3. 前記レーザ光照射面は、前記加工対象物の前記集光レンズ側の表面であり、
   前記深さ制御手段は、前記第１のレーザ光の集光点及び前記第２のレーザ光の集光点の深さが前記表面から一定となるように、前記第１のレーザ光の集光点及び前記第２のレーザ光の集光点の深さを制御することを特徴とする請求項２記載のレーザ加工装置。
4. 前記深さ制御手段は、前記集光レンズと前記加工対象物との距離を変化させることで、前記第１のレーザ光の集光点及び前記第２のレーザ光の集光点の深さを制御することを特徴とする請求項２又は３記載のレーザ加工装置。
5. ウェハ状の加工対象物の内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザ加工方法であって、
   互いに広がり角の異なる第１のレーザ光と第２のレーザ光とを前記加工対象物の内部に集光して、前記第１のレーザ光の集光点の位置と前記第２のレーザ光の集光点の位置とで多光子吸収を生じさせ、
   前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記第１のレーザ光の集光点及び前記第２のレーザ光の集光点を相対的に移動させることを特徴とするレーザ加工方法。
6. 前記加工対象物のレーザ光照射面の変位を測定するための測定用レーザ光を、前記第１及び前記第２のレーザ光と同一の軸線上で前記加工対象物に向けて集光し、
   前記レーザ光照射面で反射された前記測定用レーザ光の反射光を検出することにより、前記レーザ光照射面からの前記第１のレーザ光の集光点及び前記第２のレーザ光の集光点の深さを制御することを特徴とする請求項５記載のレーザ加工方法。
7. 前記レーザ光照射面は、前記加工対象物に対して前記第１及び前記第２のレーザ光が入射する表面であり、
   前記第１のレーザ光の集光点及び前記第２のレーザ光の集光点の深さが前記表面から一定となるように、前記第１のレーザ光の集光点及び前記第２のレーザ光の集光点の深さを制御することを特徴とする請求項６記載のレーザ加工方法。
8. 前記第１及び前記第２のレーザ光を集光する集光レンズと前記加工対象物との距離を変化させることで、前記第１のレーザ光の集光点及び前記第２のレーザ光の集光点の深さを制御することを特徴とする請求項６又は７記載のレーザ加工方法。

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