JP4509578B2 - レーザ加工方法及びレーザ加工装置 - Google Patents

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Description

本発明は、レーザ光を照射することで加工対象物を加工するためのレーザ加工方法及びレーザ加工装置に関する。
従来のレーザ加工技術には、加工対象物を加工するためのレーザ光を集光する集光レンズに対し、加工対象物の主面高さを測定する測定手段（接触式変位計や超音波距離計等）を所定の間隔をもって並設させたものがある（例えば、下記特許文献１の図６〜図１０参照。）。このようなレーザ加工技術では、加工対象物の主面に沿ってレーザ光でスキャンする際に、測定手段により加工対象物の主面高さを測定し、その測定点が集光レンズの直下に到達したときに、その主面高さの測定値に基づいて集光レンズと加工対象物の主面との距離が一定となるように集光レンズをその光軸方向に駆動する。
また、主面が凸凹している加工対象物を加工する技術としては、加工準備として、加工を施す部分全ての平面度を平面度測定手段（投光器と反射光受光器とを有する平面度測定器）によって測定した後、測定した平面度に基づいて加工対象物を加工するものがある（例えば、下記特許文献２参照。）。
特開２００２−２１９５９１号公報 特開平１１−３４５７８５号公報
しかしながら、上記特許文献１に記載のレーザ加工技術においては、次のような解決すべき課題がある。すなわち、加工対象物の外側の位置からレーザ光の照射を開始してレーザ光と加工対象物とをその主面に沿って移動させて加工を行う場合に、測定手段は加工対象物の外側から測定を開始し、加工対象物の内側へと測定を行っていくことになる。そして、この測定によって得られた主面高さの測定値に基づいて集光レンズを駆動すると、加工対象物の端部においてレーザ光の集光点がずれる場合がある。
また、上記特許文献２に記載の技術を用いた場合には、加工対象物の主面の平面度を正確に把握できるのものの、加工準備と実際の加工とで同じ部位を２度スキャンしなければならないため、時間がかかり加工効率が低下する。
そこで本発明では、加工対象物の端部におけるレーザ光の集光点のずれを極力少なくしつつ効率よくレーザ加工を行うことができる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。
本発明者らは上記課題を解決するために種々の検討を行った。まず、加工用の第１のレーザ光と、加工対象物の主面の変位を測定するための第２のレーザ光とを同一の軸線上で加工対象物に向けて照射する加工方法について検討した。この検討内容について図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）を参照しながら説明する。
図１０（Ａ）では、ダイシングフィルム８０２に固定されているシリコンウェハ８００を、レーザユニット８０４からレーザ光を照射して加工する場合であって、加工準備段階を示している。レーザユニット８０４は、レーザ光をシリコンウェハ８００に向けて集光するための集光レンズ８０４ａと、集光レンズ８０４ａを保持するためのレンズホルダ８０４ｂと、レンズホルダ８０４ｂをシリコンウェハ８００に対して進退自在に保持するピエゾアクチュエータ８０４ｃと、を含む。レーザユニット８０４を含むレーザ加工装置にはこの他、レーザ光源といった部位があるがそれらの記載は省略する。図１０（Ａ）の状態で、加工用の第１のレーザ光８０６及びシリコンウェハ８００の主面８００ｂの変位を測定するための第２のレーザ光８０８の照射を開始し、矢印Ａの方向にシリコンウェハ８００が移動するようにシリコンウェハ８００を載置しているステージ（図示しない）を移動させる。シリコンウェハ８００に第１のレーザ光８０６で加工しようとしているのは切断予定ライン８００ａに相当する位置である。
シリコンウェハ８００が図１０（Ａ）の矢印Ａの方向に移動すると、図１０（Ｂ）に示すように第１のレーザ光８０６及び第２のレーザ光８０８の光軸がシリコンウェハ８００と交差する位置になる。ピエゾアクチュエータ８０４ｃは、第２のレーザ光８０８の反射光から検出される非点収差信号が所定の値になるようにレンズホルダ８０４ｂをシリコンウェハ８００に対して進退させる。従って、図１０（Ｂ）の状態からは、ピエゾアクチュエータ８０４ｃが縮んでレンズホルダ８０４ｂ及び集光レンズ８０４ａは上昇する。しかしながら、シリコンウェハ８００は図１０（Ａ）の矢印Ａの方向に移動し続けているので、レンズホルダ８０４ｂ及び集光レンズ８０４ａが所定の位置に上昇し、切断予定ライン８００ａにおいて第１のレーザ光８０６の集光点が合うまでにはタイムラグが発生する。また、非点収差信号も大きく振られることになって第１のレーザ光８０６の集光点がずれることにもなる。
従って、図１０（Ｃ）に示すように、切断予定ライン８００ａにおいて第１のレーザ光８０６の焦点が合って安定状態になるまでの区間Ｂでは、切断予定ライン８００ａではない部分がレーザ加工されることになる。例えば、シリコンウェハ８００の厚みが１００μｍであって、１５ｍＳの時間遅れが発生するものとすれば、加工速度が１００ｍｍ／Ｓの場合には区間Ｂの長さは理論上１．５ｍｍとなる。
また、図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）では理想的に平面度の高いシリコンウェハ８００について考えたが、例えば端部が反りあがっている場合も考えられる。端部が反りあがっているシリコンウェハの例について図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）を参照しながら説明する。
図１１（Ａ）では、ダイシングフィルム８０２に固定されているシリコンウェハ８１０を、レーザユニット８０４からレーザ光を照射して加工する場合であって、加工準備段階を示している。レーザユニット８０４は図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）を参照しながら説明したものと同様である。シリコンウェハ８１０は、その端部が反りあがっている。シリコンウェハ８１０の切断予定ライン８１０ａは主面８１０ｂから等距離に位置するように設定されている。
シリコンウェハ８１０が図１１（Ａ）の矢印Ａの方向に移動すると、図１１（Ｂ）に示すように第１のレーザ光８０６及び第２のレーザ光８０８の光軸がシリコンウェハ８１０と交差する位置になる。ピエゾアクチュエータ８０４ｃは、第２のレーザ光８０８の反射光から検出される非点収差信号が所定の値になるようにレンズホルダ８０４ｂをシリコンウェハ８１０に対して進退させる。従って、図１１（Ｂ）の状態からは、ピエゾアクチュエータ８０４ｃが縮んでレンズホルダ８０４ｂ及び集光レンズ８０４ａは上昇する。しかしながら、シリコンウェハ８１０は図１１（Ａ）の矢印Ａの方向に移動し続けているので、レンズホルダ８０４ｂ及び集光レンズ８０４ａが所定の位置に上昇し、切断予定ライン８１０ａにおいて第１のレーザ光８０６の集光点が合うまでにはタイムラグが発生する。また、シリコンウェハ８１０の端部が反りあがっているために、レンズホルダ８０４ｂ及び集光レンズ８０４ａが所定の位置まで上昇する際には、図１１（Ｂ）の点線Ｃの位置から主面８１０ｂの実際の位置に対するギャップが反映されてオーバーシュートを起こすことになる。
従って、図１１（Ｃ）に示すように、切断予定ライン８１０ａにおいて第１のレーザ光８０６の集光点が合って安定状態になるまでの区間Ｄでは、切断予定ライン８００ａではない部分がレーザ加工されることになる。この区間Ｄの長さはオーバーシュートの分だけ図１０（Ｃ）における区間Ｂの長さよりも長くなる傾向にある。そこで本発明者らは、加工対象物の端部における処理に着目した。本発明はこれらの知見に基づいてなされたものである。
本発明のレーザ加工方法は、第一のレーザ光をレンズで集光して加工対象物の内部に集光点を合わせて照射し、加工対象物の切断予定ラインに沿って加工対象物の内部に改質領域を形成するレーザ加工方法であって、集光点が加工対象物内部の所定の位置に合うように設定された加工対象物の主面に対する初期位置にレンズを保持する準備ステップと、当該レンズを初期位置に保持した状態で第一のレーザ光を照射し、レンズと加工対象物とを主面に沿って相対的に移動させて切断予定ラインの一端部において改質領域を形成する第一加工ステップと、切断予定ラインの一端部において改質領域が形成された後にレンズを初期位置に保持した状態を解除し、当該解除後にレンズと主面との間隔を調整しながら、レンズと加工対象物とを主面に沿って相対的に移動させて改質領域を形成する第二加工ステップと、を備える。
本発明のレーザ加工方法によれば、初期位置にレンズを保持した状態で切断予定ラインの一端部において改質領域を形成するので、加工対象物の端部の形状変動による影響を極力排除して改質領域を形成することができる。そして、切断予定ラインの一端部において改質領域を形成した後にレンズを保持した状態を解除し、レンズの位置を調整しながら残部において改質領域を形成するので、加工対象物内部の所定の位置に改質領域を形成することができる。
また、本発明のレーザ加工方法では、第二加工ステップにおいて、第一のレーザ光と主面の変位を測定するための第二のレーザ光とを同一の軸線上で加工対象物に向けてレンズで集光し、主面で反射された第二のレーザ光の反射光の光量が所定の閾値を超えた後にレンズを保持した状態を解除することも好ましい。第１のレーザ光と第２のレーザ光とがレンズで集光され同一の軸線上において照射されるので、例えば、加工対象物を載置するステージの振動を原因として、第１のレーザ光の集光点の位置が加工対象物の内部における所定の位置からずれてしまうのを防止することができる。また、反射光の光量は反射する面との距離に応じて変化するので、所定の閾値を主面の高さに応じた値に設定すれば、反射光の光量が所定の閾値となる部位を加工対象物の主面の外縁に相当するものと想定してレンズを保持した状態を解除できる。
また、本発明のレーザ加工方法では、第二加工ステップにおいて、第一のレーザ光と主面の変位を測定するための第二のレーザ光とを同一の軸線上で加工対象物に向けてレンズで集光し、主面で反射された第二のレーザ光の反射光の光量の変化量が極大値となった後にレンズを保持した状態を解除することも好ましい。第１のレーザ光と第２のレーザ光とがレンズで集光され同一の軸線上において照射されるので、例えば、加工対象物を載置するステージの振動を原因として、第１のレーザ光の集光点の位置が加工対象物の内部における所定の位置からずれてしまうのを防止することができる。また、反射光の光量は反射する面との距離に応じて変化するので、反射光の光量の変化量が極値となる部位の近傍では主面の変位が急峻になっているものと考えられる。従って、この部位を加工対象物の主面の外縁に相当するものと想定してレンズを保持した状態を解除できる。
また、本発明のレーザ加工方法では、第二加工ステップの後に、レンズが主面に向かう方向に駆動しないように保持する移行ステップを備えることも好ましい。改質領域を形成した後にレンズを主面に向かう方向に駆動しないように保持するので、例えば、次の切断予定ラインの加工に移行する際に円滑な移行が可能となる。
また、本発明のレーザ加工方法では、移行ステップにおいては、第一のレーザ光と主面の変位を測定するための第二のレーザ光とを同一の軸線上で加工対象物に向けてレンズで集光し、主面で反射された第二のレーザ光の反射光の光量が所定の閾値を下回った後にレンズを駆動しないように保持することも好ましい。反射光の光量は反射する面との距離に応じて変化するので、所定の閾値を主面の高さに応じた値に設定すれば、反射光の光量が所定の閾値となる部位を加工対象物の主面の外縁に相当するものと想定してレンズを駆動しないように保持することができる。
また、本発明のレーザ加工方法では、移行ステップにおいては、第一のレーザ光と主面の変位を測定するための第二のレーザ光とを同一の軸線上で加工対象物に向けてレンズで集光し、主面で反射された第二のレーザ光の反射光の光量の変化量が極小値となった後にレンズを駆動しないように保持することも好ましい。反射光の光量は反射する面との距離に応じて変化するので、反射光の光量の変化量が極小値となる部位の近傍では主面の変位が急峻になっているものと考えられる。従って、この部位を加工対象物の主面の外縁に相当するものと想定してレンズを駆動しないように保持することができる。
また、本発明のレーザ加工方法では、切断予定ラインは第一の切断予定ライン及び第二の切断予定ラインを含み、第一の切断予定ラインの第二加工ステップにおいて、主面の変位を単位時間帯ごとに順次記憶し、第一の切断予定ラインの移行ステップにおいて、レンズの主面に対する位置が、第一の切断予定ラインの移行ステップにおいてレンズを駆動しないように保持した時点に対応する単位時間帯から所定数前の単位時間帯において記憶した変位に基づいた位置となるようにレンズを保持し、第二の切断予定ラインの準備ステップにおいては、第一の切断予定ラインの移行ステップにおいてレンズを保持した位置を初期位置とすることも好ましい。レンズを駆動しないように保持した時点に対応する単位時間帯から所定数前の単位時間帯において記憶した変位に基づいた位置となるように、次の切段予定ラインの準備ステップにおいてレンズの主面に対する位置を設定するので、加工対象物の端部の形状変動による影響を極力排除できる。
本発明のレーザ加工装置は、第一のレーザ光を加工対象物の内部に集光点を合わせて照射し、加工対象物の切断予定ラインに沿って加工対象物の内部に改質領域を形成するレーザ加工装置であって、第１のレーザ光を前記加工対象物に向けて集光するレンズと、加工対象物とレンズとを加工対象物の主面に沿って移動させる移動手段と、レンズを主面に対して進退自在に保持する保持手段と、移動手段及び保持手段それぞれの挙動を制御する制御手段と、を備え、制御手段は集光点が加工対象物内部の所定の位置に合う状態となる初期位置にレンズを保持するように保持手段を制御し、当該位置にレンズを保持した状態で第一のレーザ光を照射しながら、制御手段は加工対象物とレンズとを主面に沿って相対的に移動させるように移動手段を制御して切断予定ラインの一端部において改質領域を形成し、切断予定ラインの一端部において改質領域が形成された後に、制御手段はレンズを初期位置に保持した状態を解除してレンズと主面との間隔を調整しながら保持するように保持手段を制御し、レンズと加工対象物とを主面に沿って相対的に移動させるように移動手段を制御して改質領域を形成する。
本発明のレーザ加工装置によれば、初期位置にレンズを保持した状態で切断予定ラインの一端部において改質領域を形成するので、加工対象物の端部の形状変動による影響を極力排除して改質領域を形成することができる。そして、切断予定ラインの一端部において改質領域を形成した後にレンズを保持した状態を解除し、レンズの位置を調整しながら残部において改質領域を形成するので、加工対象物内部の所定の位置に改質領域を形成することができる。
また、本発明のレーザ加工装置では、レンズは、第一のレーザ光と主面の変位を取得するための第二のレーザ光とを同一の軸線上で加工対象物に向けて集光し、制御手段は、主面で反射される第二のレーザ光の反射光の光量が所定の閾値を超えた後にレンズを初期位置に保持した状態を解除するように保持手段を制御することも好ましい。第１のレーザ光と第２のレーザ光とがレンズで集光され同一の軸線上において照射されるので、例えば、加工対象物を載置するステージの振動を原因として、第１のレーザ光の集光点の位置が加工対象物の内部における所定の位置からずれてしまうのを防止することができる。また、反射光の光量は反射する面との距離に応じて変化するので、所定の閾値を主面の高さに応じた値に設定すれば、反射光の光量が所定の閾値となる部位を加工対象物の主面の外縁に相当するものと想定してレンズを保持した状態を解除できる。
また、本発明のレーザ加工装置では、レンズは、第一のレーザ光と主面の変位を取得するための第二のレーザ光とを同一の軸線上で加工対象物に向けて集光し、制御手段は、主面で反射される第二のレーザ光の反射光の光量の変化量が極大値となった後にレンズを初期位置に保持した状態を解除するように保持手段を制御することも好ましい。第１のレーザ光と第２のレーザ光とがレンズで集光され同一の軸線上において照射されるので、例えば、加工対象物を載置するステージの振動を原因として、第１のレーザ光の集光点の位置が加工対象物の内部における所定の位置からずれてしまうのを防止することができる。また、反射光の光量は反射する面との距離に応じて変化するので、反射光の光量の変化量が極値となる部位の近傍では主面の変位が急峻になっているものと考えられる。従って、この部位を加工対象物の主面の外縁に相当するものと想定してレンズを保持した状態を解除できる。
また、本発明のレーザ加工装置では、切断予定ラインの一端部において改質領域が形成された後に、制御手段はレンズを初期位置に保持した状態を解除してレンズと主面との間隔を調整しながら保持するように保持手段を制御し、レンズと加工対象物とを主面に沿って相対的に移動させるように移動手段を制御して改質領域を形成し、更に、制御手段はレンズを主面に向かう方向に駆動させずに保持するように保持手段を制御すると共に、レンズと加工対象物とを主面に沿って相対的に移動させるように移動手段を制御することも好ましい。改質領域を形成した後にレンズを主面に向かう方向に駆動しないように保持するので、例えば、次の切断予定ラインの加工に移行する際に円滑な移行が可能となる。
また、本発明のレーザ加工装置では、レンズは、第一のレーザ光と主面の変位を取得するための第二のレーザ光とを同一の軸線上で加工対象物に向けて集光し、制御手段は、主面で反射される第二のレーザ光の反射光の光量が所定の閾値を下回った後にレンズを主面に向かう方向に駆動させずに保持するように保持手段を制御することも好ましい。反射光の光量は反射する面との距離に応じて変化するので、所定の閾値を主面の高さに応じた値に設定すれば、反射光の光量が所定の閾値となる部位を加工対象物の主面の外縁に相当するものと想定してレンズを駆動しないように保持することができる。
また、本発明のレーザ加工装置では、レンズは、第一のレーザ光と主面の変位を取得するための第二のレーザ光とを同一の軸線上で加工対象物に向けて集光し、制御手段は、主面で反射される第二のレーザ光の反射光の光量の変化量が極小値となった後にレンズを主面に向かう方向に駆動させずに保持するように保持手段を制御することも好ましい。反射光の光量は反射する面との距離に応じて変化するので、反射光の光量の変化量が極小値となる部位の近傍では主面の変位が急峻になっているものと考えられる。従って、この部位を加工対象物の主面の外縁に相当するものと想定してレンズを駆動しないように保持することができる。
また、本発明のレーザ加工装置では、切断予定ラインは第一の切断予定ライン及び第二の切断予定ラインを含み、主面の変位を単位時間帯ごとに順次記憶する変位記憶手段を備え、制御手段は、第一の切断予定ラインにおいてレンズを駆動させずに保持するように制御した時点に対応する単位時間帯から所定数前の単位時間帯において変位記憶手段が記憶した変位に基づいた位置を第二の切断予定ラインにおける初期位置として設定することも好ましい。レンズを駆動しないように保持した時点に対応する単位時間帯から所定数前の単位時間帯において記憶した変位に基づいた位置となるように、次の切段予定ラインの準備ステップにおいてレンズの主面に対する位置を設定するので、加工対象物の端部の形状変動による影響を極力排除できる。
本発明のレーザ加工方法及びレーザ加工装置によれば、加工対象物の端部におけるレーザ光の集光点のずれを極力少なくしつつ効率よくレーザ加工を行うことができる。
本発明の知見は、例示のみのために示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解することができる。引き続いて、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
本実施形態のレーザ加工装置について図１を参照しながら説明する。図１に示すように、レーザ加工装置１は、ステージ２（移動手段）上に載置された平板状の加工対象物Ｓの内部に集光点Ｐを合わせて加工用レーザ光Ｌ１（第１のレーザ光）を照射し、加工対象物Ｓの内部に多光子吸収による改質領域Ｒを形成する装置である。ステージ２は、上下方向及び左右方向への移動並びに回転移動が可能なものであり、このステージ２の上方には、主にレーザヘッドユニット３、光学系本体部４及び対物レンズユニット５からなるレーザ出射装置６が配置されている。また、レーザ加工装置１は制御装置７（制御手段）を備えており、制御装置７はステージ２及びレーザ出射装置６に対してそれぞれの挙動（ステージ２の移動、レーザ出射装置６のレーザ光の出射等）を制御するための制御信号を出力する。
レーザヘッドユニット３は、光学系本体部４の上端部に着脱自在に取り付けられている。このレーザヘッドユニット３はＬ字状の冷却ジャケット１１を有しており、この冷却ジャケット１１の縦壁１１ａ内には、冷却水が流通する冷却管１２が蛇行した状態で埋設されている。この縦壁１１ａの前面には、加工用レーザ光Ｌ１を下方に向けて出射するレーザヘッド１３と、このレーザヘッド１３から出射された加工用レーザ光Ｌ１の光路の開放及び閉鎖を選択的に行うシャッタユニット１４とが取り付けられている。これにより、レーザヘッド１３及びシャッタユニット１４が過熱するのを防止することができる。なお、レーザヘッド１３は、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザを用いたものであり、加工用レーザ光Ｌ１としてパルス幅１μｓ以下のパルスレーザ光を出射する。
更に、レーザヘッドユニット３において、冷却ジャケット１１の底壁１１ｂの下面には、冷却ジャケット１１の傾き等を調整するための調整部１５が取り付けられている。この調整部１５は、レーザヘッド１３から出射された加工用レーザ光Ｌ１の光軸αを、上下方向に延在するように光学系本体４及び対物レンズユニット５に設定された軸線βに一致させるためのものである。つまり、レーザヘッドユニット３は調整部１５を介して光学系本体部４に取り付けられる。その後、調整部１５により冷却ジャケット１１の傾き等が調整されると、冷却ジャケット１１の動きに追従してレーザヘッド１３の傾き等も調整される。これにより、加工用レーザ光Ｌ１は、その光軸αが軸線βと一致した状態で光学系本体４内に進行することになる。なお、冷却ジャケット１１の底壁１１ｂ、調整部１５及び光学系本体部４の筐体２１には、加工用レーザ光Ｌ１が通過する貫通孔が形成されている。
また、光学系本体部４の筐体２１内の軸線β上には、レーザヘッド１３から出射された加工用レーザ光Ｌ１のビームサイズを拡大するビームエキスパンダ２２と、加工用レーザ光Ｌ１の出力を調整する光アッテネータ２３と、光アッテネータ２３により調整された加工用レーザ光Ｌ１の出力を観察する出力観察光学系２４と、加工用レーザ光Ｌ１の偏光を調整する偏光調整光学系２５とが上から下にこの順序で配置されている。なお、光アッテネータ２３には、除去されたレーザ光を吸収するビームダンパ２６が取り付けられており、このビームダンパ２６は、ヒートパイプ２７を介して冷却ジャケット１１に接続されている。これにより、レーザ光を吸収したビームダンパ２６が過熱するのを防止することができる。
更に、ステージ２上に載置された加工対象物Ｓを観察すべく、光学系本体部４の筐体２１には、観察用可視光を導光するライトガイド２８が取り付けられ、筐体２１内にはＣＣＤカメラ２９が配置されている。観察用可視光はライトガイド２８により筐体２１内に導かれ、視野絞り３１、レチクル３２、ダイクロイックミラー３３等を順次通過した後、軸線β上に配置されたダイクロイックミラー３４により反射される。反射された観察用可視光は、軸線β上を下方に向かって進行して加工対象物Ｓに照射される。なお、加工用レーザ光Ｌ１はダイクロイックミラー３４を透過する。
そして、加工対象物Ｓの表面Ｓ１で反射された観察用可視光の反射光は、軸線βを上方に向かって進行し、ダイクロイックミラー３４により反射される。このダイクロイックミラー３４により反射された反射光は、ダイクロイックミラー３３により更に反射されて結像レンズ３５等を通過し、ＣＣＤカメラ２９に入射する。このＣＣＤカメラ２９により撮像された加工対象物Ｓの画像はモニタ（図示せず）に映し出される。
また、対物レンズユニット５は、光学系本体部４の下端部に着脱自在に取り付けられている。対物レンズユニット５は、複数の位置決めピンによって光学系本体部４の下端部に対して位置決めされるため、光学系本体４に設定された軸線βと対物レンズユニット５に設定された軸線βとを容易に一致させることができる。この対物レンズユニット５の筐体４１の下端には、ピエゾ素子を用いたアクチュエータ４３（保持手段）を介在させて、軸線βに光軸が一致した状態で加工用対物レンズ４２が装着されている。なお、光学系本体部４の筐体２１及び対物レンズユニット５の筐体４１には、加工用レーザ光Ｌ１が通過する貫通孔が形成されている。また、加工用対物レンズ４２によって集光された加工用レーザ光Ｌ１の集光点Ｐにおけるピークパワー密度は１×１０８（Ｗ／ｃｍ２）以上となる。
更に、対物レンズユニット５の筐体４１内には、加工対象物Ｓの表面Ｓ１から所定の深さに加工用レーザ光Ｌ１の集光点Ｐを位置させるべく、測距用レーザ光Ｌ２（第２のレーザ光）を出射するレーザダイオード４４と受光部４５とが配置されている。測距用レーザ光Ｌ２はレーザダイオード４４から出射され、ミラー４６、ハーフミラー４７により順次反射された後、軸線β上に配置されたダイクロイックミラー４８により反射される。反射された測距用レーザ光Ｌ２は、軸線β上を下方に向かって進行し、加工用対物レンズ４２を通過して加工対象物Ｓの表面Ｓ１に照射される。なお、加工用レーザ光Ｌ１はダイクロイックミラー４８を透過する。
そして、加工対象物Ｓの表面Ｓ１で反射された測距用レーザ光Ｌ２の反射光は、加工用対物レンズ４２に再入射して軸線β上を上方に向かって進行し、ダイクロイックミラー４８により反射される。このダイクロイックミラー４８により反射された測距用レーザ光Ｌ２の反射光は、ハーフミラー４７を通過して受光部４５内に入射し、フォトダイオードを４等分してなる４分割位置検出素子上に集光される。この４分割位置検出素子上に集光された測距用レーザ光Ｌ２の反射光の集光像パターンに基づいて、加工用対物レンズ４２による測距用レーザ光Ｌ２の集光点が加工対象物Ｓの表面Ｓ１に対してどの位置にあるかを検出することができる。４分割位置検出素子上に集光された測距用レーザ光Ｌ２の反射光の集光像パターンに関する情報は、制御装置７に出力される。制御装置７はこの情報に基づいて、アクチュエータ４３に加工用対物レンズ４２を保持する位置を指示する制御信号を出力する。
制御装置７は物理的には、ステージ２及びレーザ出射装置６と信号の授受を行うためのインタフェイスと、ＣＰＵ（中央演算装置）と、メモリやＨＤＤといった記憶装置と、を備え、記憶装置に格納されているプログラムに基づいてＣＰＵが所定の情報処理を行い、その情報処理の結果を制御信号としてインタフェイスを介してステージ２及びレーザ出射装置６に出力する。
制御装置７の機能的な構成を図２に示す。図２に示すように、制御装置７は機能的には、レーザ出射制御部７０１と、ステージ移動制御部７０２と、アクチュエータ制御部７０３と、集光点演算部７０４と、端部判断部７０５と、循環メモリ７０６（変位記憶手段）と、を備える。レーザ出射制御部７０１は、加工用レーザ光Ｌ１及び測距用レーザ光Ｌ２の出射を制御する信号をレーザヘッドユニット３のレーザヘッド１３及び対物レンズユニット５のレーザダイオード４４にそれぞれ出力する部分である。ステージ移動制御部７０２は、ステージ２の移動を制御する制御信号をステージ２に出力する部分である。アクチュエータ制御部７０３はアクチュエータ４３の駆動を制御する制御信号を対物レンズユニット５のアクチュエータ４３に出力する部分である。アクチュエータ制御部７０３は循環メモリ７０６にアクチュエータ４３の移動量を格納する部分でもある。この移動量は加工対象物Ｓの主面Ｓ１の変位に応じて変化するので、主面Ｓ１の変位を表す量として捉えることもできる。集光点演算部７０４は対物レンズユニット５の受光部４５から出力される非点収差信号に基づいて、加工対象物Ｓと測距用レーザ光Ｌ２の集光点との距離を算出する部分である。端部判断部７０５は受光部４５が受光する光量に基づいて、加工用対物レンズ４２が加工対象物Ｓの端部に対応する位置にあるかどうかを判断する部分である。循環メモリ７０６は、アクチュエータ４３の移動量を格納する循環メモリである。循環メモリ７０６は６４チャネルの格納領域を有しており、それぞれの格納領域に移動量を順次格納する。尚、各機能的構成要素の動作については後述する。
以上のように構成されたレーザ加工装置１によるレーザ加工方法の概要について説明する。まず、ステージ２上に加工対象物Ｓを載置し、ステージ２を移動させて加工対象物Ｓの内部に加工用レーザ光Ｌ１の集光点Ｐを合わせる。このステージ２の初期位置は、加工対象物Ｓの厚さや屈折率、加工用対物レンズ４２の開口数等に基づいて決定される。
続いて、レーザヘッド１３から加工用レーザ光Ｌ１を出射すると共に、レーザダイオード４４から測距用レーザ光Ｌ２を出射し、加工用対物レンズ４２により集光された加工用レーザ光Ｌ１及び測距用レーザ光Ｌ２が加工対象物Ｓの所望のライン（切断予定ライン）上をスキャンするようにステージ２を移動させる。このとき、受光部４５により測距用レーザ光Ｌ２の反射光が検出され、加工用レーザ光Ｌ１の集光点Ｐの位置が加工対象物Ｓの表面Ｓ１から常に一定の深さとなるようにアクチュエータ４３が制御装置７によってフィードバック制御されて、加工用対物レンズ４２の位置が軸線β方向に微調整される。
従って、例えば加工対象物Ｓの表面Ｓ１に面振れがあっても、表面Ｓ１から一定の深さの位置に多光子吸収による改質領域Ｒを形成することができる。このように平板状の加工対象物Ｓの内部にライン状の改質領域Ｒを形成すると、そのライン状の改質領域Ｒが起点となって割れが発生し、ライン状の改質領域Ｒに沿って容易且つ高精度に加工対象物Ｓを切断することができる。
本実施形態のレーザ加工装置１を用いるレーザ加工方法についてより具体的に説明する。このレーザ加工方法の説明では、レーザ加工装置１の動作も併せて説明する。本実施形態のレーザ加工方法は、ウェハ状の加工対象物Ｓに対する加工用対物レンズ４２の初期位置を設定する準備工程と、加工用レーザ光Ｌ１を照射して改質領域を形成する加工工程とに分けることができるので、準備工程及び加工工程についてそれぞれ説明する。
（準備工程） まず、ウェハ状の加工対象物Ｓに対する加工用対物レンズ４２の初期位置を設定する準備工程について説明する。
図３は加工対象物Ｓの平面図である。加工対象物Ｓにはｎ本の切断予定ラインＣ１〜Ｃｎが設定されており、この切断予定ラインＣ１〜Ｃｎそれぞれで順番にレーザ加工を行う。まず、最初の切断予定ラインＣ１上の一点Ｑ１において加工対象物Ｓの内部の所定の位置に集光点が合うようにステージ２（図１参照）の高さを調整する。その調整した高さを初期位置として、切断予定ラインＣ１の延長上の点Ｘ１に加工用対物レンズ４２が位置するようにステージ２を移動させる。
より詳細に図４（Ａ）〜図４（Ｃ）を参照しながら説明する。図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、図３のII−II断面を示す図である。尚、理解を容易にするために図４（Ａ）〜図４（Ｃ）においては断面を示すハッチングを省略する。図４（Ａ）に示すように、加工対象物Ｓはダイシングフィルム２ａを介してステージ２に吸着されて固定されている。ダイシングフィルム２ａはダイシングリング（図示しない）で固定されている。
図４（Ａ）に示すように、加工対象物２の切断予定ラインＣ１上の一点Ｑ１に対応する位置に加工用対物レンズ４２が配置されるようにステージ２が移動する。加工用対物レンズ４２を保持しているアクチュエータ４３は最も縮んだ状態から２５μｍ伸びた状態になる。この伸び量２５μｍは、アクチュエータ４３の最大伸び量５０μｍの半分の量として設定されている。この状態で観察用可視光の反射光のピントが合うようにステージ２を上下させる。尚、ステージ２の上下動による誤差が大きい場合は、まずアクチュエータ４３を所望の位置まで動かしてその時の非点収差信号を記憶したら、いったんアクチュエータ４３を元の位置まで戻し、ステージ２を（大雑把に）移動させて、アクチュエータ４３を先ほど記憶した非点収差信号と合う位置に微調整させると良い。
続いて、図４（Ｂ）に示すように、図４（Ａ）の状態からステージ２が更に所定の距離（以下、加工高さ）上昇して、加工対象物Ｓの表面Ｓ１と加工用対物レンズ４２との距離が図４（Ａ）における距離から加工高さ分だけ近づくように設定される。ここで、可視域のピント位置とレーザ光の集光位置とが一致するものとすれば、加工用レーザ光Ｌ１は、加工対象物Ｓの内部であって、その表面Ｓ１から加工高さと加工対象物Ｓのレーザ波長における屈折率との積の値に相当する位置に集光されることになる。例えば、加工対象物Ｓがシリコンウェハであってその屈折率が３．６（波長１．０６μｍ）であり、加工高さが１０μｍであれば、３．６×１０＝３６μｍの位置に集光されることになる。図４（Ｂ）に示す状態で測距用レーザ光Ｌ２の反射光から非点収差信号を得て、この非点収差信号の値を基準値とする。
図４（Ｂ）に示す状態からそのままステージ２を移動させて、加工用対物レンズ４２が切断予定ラインＣ１の延長上の点Ｘ１に至った段階で図４（Ｃ）に示すように待機状態となる。図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）に示す、鉛直方向における加工対象物Ｓに対する加工用対物レンズ４２の位置が初期位置となる。
この準備工程におけるレーザ加工装置１の動作について図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。制御装置７のステージ制御部７０２がステージ２に対して加工用対物レンズ４２がＣ１上の一点Ｑ１に移動するように制御信号を出力する（ステップＳ０１）。この制御信号の出力に応じてステージ２が移動する。更に制御装置７のアクチュエータ制御部７０３がアクチュエータ４３に対して２５μｍ伸びるように制御信号を出力する（ステップＳ０２）。この制御信号の出力に応じてアクチュエータ４３は２５μｍ伸びる。この状態で可視観察光によってピントが合うようにステージ２を上下させ、その可視観察光のピントが合う位置を設定し、加工用対物レンズ４２及び加工対象物Ｓは図４（Ａ）で説明した状態になる（ステップＳ０３）。
制御装置７のステージ移動制御部７０２がステージ２に対して所定の加工高さ（例えば、１０μｍ）上昇するように制御信号を出力する（ステップＳ０４）。この制御信号の出力に応じてステージは１０μｍ上昇し、加工用対物レンズ４２及び加工対象物Ｓは図４（Ｂ）で説明した状態になる。
制御装置７のレーザ出射制御部７０１はレーザダイオード４４に対して測距用レーザ光Ｌ２を出射するように制御信号を出力する（ステップＳ０５）。この制御信号の出力に応じてレーザダイオード４４は測距用レーザ光Ｌ２を出射し、加工対象物Ｓの表面Ｓ１で反射された反射光は受光部４５の４分割位置検出素子が受光する。この受光に応じて出力される信号は集光点演算部７０４及び端部判断部７０５に出力される。
集光点演算部７０４はこの状態における非点収差信号の値を基準値として保持する（ステップＳ０６）。続いて、ステージ移動制御部７０２からステージ２に対して、加工用対物レンズ４２が加工対象物Ｓの切断予定ラインＣ１の延長上のＸ１に対応する位置まで移動するように制御信号を出力する（ステップＳ０７）。この制御信号の出力に応じてステージ２は移動し、加工用対物レンズ４２が加工対象物Ｓの切断予定ラインＣ１の延長上のＸ１に対応する位置まで移動すると、ステージ移動制御部７０２からステージ２に対して移動を停止するように制御信号を出力する（ステップＳ０８）。
（加工工程） 引き続いて、加工用レーザ光Ｌ１及び測距用レーザ光Ｌ２を照射して改質領域を形成する加工工程について説明する。
図４（Ａ）〜図４（Ｃ）と同様に図３のII−II断面を示す図６（Ａ）〜図６（Ｃ）を参照しながら説明する。尚、理解を容易にするために図６（Ａ）〜図６（Ｃ）においては断面を示すハッチングを省略する。図６（Ａ）は図４（Ｃ）の状態から引き続いて、切断予定ラインＣ１において加工用対物レンズ４２が改質領域の形成を開始した状態を示している。アクチュエータ４３は図４（Ｃ）で設定された伸び量で固定されている。図４（Ｃ）から図６（Ａ）の状態に差し掛かる前に加工用レーザ光Ｌ１及び測距用レーザ光Ｌ２が照射される。加工用対物レンズ４２が図中矢印Ｅの方向に移動するようにステージ２が移動する。
測距用レーザ光Ｌ２はダイシングフィルム２ａにおいては反射率が低く反射される全光量は少ないが、加工対象物Ｓにおいては反射される全光量が増大する。すなわち、受光部４５（図１参照）の４分割位置検出素子が検出する測距用レーザ光Ｌ２の反射光の全光量が多くなるので、反射光の全光量が予め定められた閾値を超えた場合に加工対象物Ｓの切断予定ラインＣ１と加工用対物レンズ４２が交差する位置にあるものと判断できる。従って、受光部４５（図１参照）の４分割位置検出素子が検出する全光量が予め定められた閾値よりも大きくなった場合に、加工用対物レンズ４２が切断予定ラインＣ１の一端に相当する位置にあるものとして（図７（Ａ）に相当する状態になってものとして）、その時点でのアクチュエータ４３の伸び量の保持を解除して、所定の間隔ごと（例えば、各サンプリングポイントごと）に非点収差信号がステップＳ０６で保持した基準値となるようにアクチュエータ４３の伸び量制御を開始する。従って、加工用対物レンズ４２が図６（Ａ）中の矢印Ｅ方向に移動すると図６（Ｂ）に示す状態になる。図６（Ｂ）に示すように、区間Ｆ（一端部）においては一定の加工高さで改質領域Ｒが形成されることになる。この区間Ｆにおいて一定の加工高さで改質領域Ｒが形成されると、その後、加工用対物レンズ４２は切断予定ラインＣ１に沿って移動し、加工用レーザ光Ｌ１によって改質領域Ｒを形成する。この間、測距用レーザ光Ｌ２の反射光から得られる非点収差信号が上記基準値となるようにアクチュエータ４３が調整される。
図６（Ｂ）に示す状態から更に加工用対物レンズ４２が図６（Ａ）中矢印Ｅの方向に移動すると、図６（Ｃ）に示すように加工用対物レンズ４２は切断予定ラインＣ１の他端に差し掛かる。加工用対物レンズ４２が加工対象物Ｓから外れた位置に至ると、図６（Ａ）を参照しながら説明したのとは逆の状態となり、受光部４５（図１参照）の４分割位置検出素子が検出する測距用レーザ光Ｌ２の反射光の全光量が少なくなる。従って、受光部４５（図１参照）の４分割位置検出素子が検出する全光量が予め定められた閾値よりも小さくなった場合に、加工用対物レンズ４２が切断予定ラインＣ１の一端に相当する位置にあるものとして（図６（Ｃ）に相当する状態になってものとして）、その時点でのアクチュエータの伸び量を保持する。アクチュエータ４３の伸び量を保持したまま加工用対物レンズ４２が図６（Ｃ）中のＸ２の位置に至るようにステージ２が移動し、次の切断予定ラインＣ２の加工に備える（移行ステップ）。
尚、上述の説明で、加工用対物レンズ４２が切断予定ラインＣ１の一端に相当する位置（図６（Ａ））に到達したこと検出するために、受光部４５（図１参照）の４分割位置検出素子が検出する全光量が予め定められた閾値よりも大きくなったことに基づいたが、これに限られず他の基準を適用することもできる。その一例を図７（Ａ）〜図７（Ｂ）を参照しながら説明する。図７（Ａ）は、縦軸に受光部４５（図１参照）の４分割位置検出素子が検出する全光量をとり、横軸に時間をとって、図６（Ａ）〜図６（Ｂ）に相当する受光部４５（図１参照）の４分割位置検出素子が検出する全光量の変化を記録した図である。この場合には上述の通り、予め定められた閾値Ｔ1を上回った時点で加工用対物レンズ４２が切断予定ラインＣ１の一端に相当する位置に到達したと判断している。
図７（Ａ）のグラフから、所定の間隔ごと（例えば、各サンプリングポイントごと）に、後の全光量の値から前の全光量の値を差し引いた差分の変化量を算出し、縦軸に変化量をとって横軸に時間をとった図を図７（Ｂ）に示す。この場合に、正のピークが現れている部分は、全光量の変化が最も大きな点、すなわち加工対象物Ｓのエッジ中央付近に相当する部分であると考えられる。そこで、図７（Ａ）に示す全光量が閾値Ｔ１となった後であって、図７（Ｂ）に示す差分のピークの変化が収まった後にアクチュエータ４３の追従を開始することもできる。
また、上述の説明で、加工用対物レンズ４２が切断予定ラインＣ１の他端に相当する位置（図６（Ｃ））にあること検出するために、受光部４５（図１参照）の４分割位置検出素子が検出する全光量が予め定められた閾値よりも小さくなったことに基づいたが、これに限られず他の基準を適用することもできる。その一例を図８（Ａ）〜図８（Ｂ）を参照しながら説明する。図８（Ａ）は、縦軸に受光部４５（図１参照）の４分割位置検出素子が検出する全光量をとり、横軸に時間をとって、図６（Ｂ）〜図６（Ｃ）の状態における受光部４５（図１参照）の４分割位置検出素子が検出する全光量の変化を記録した図である。この場合には上述の通り、予め定められた閾値Ｔ2を下回った時点で加工用対物レンズ４２が切断予定ラインＣ１の一端に相当する位置にあると判断している。
図８（Ａ）のグラフから、所定の間隔ごと（例えば、各サンプリングポイントそれぞれ）に、後の全光量の値から前の全光量の値を差し引いた差分の変化量を算出し、縦軸に変化量をとって横軸に時間をとった図を図８（Ｂ）に示す。この場合に、負のピークが現れている部分は、全光量の変化が最も大きな点、すなわち加工対象物Ｓのエッジ（外縁）中央付近に相当する部分であると考えられる。そこで、この部分に相当するアクチュエータ４３の伸縮量で固定することもできる。
また、アクチュエータ４３の伸縮量は、図８（Ａ）の区間Ｇ（全光量が閾値Ｔ2を下回った時点でアクチュエータ４３の伸縮量を固定した場合）又は区間Ｈ（全光量の変化量が負のピークとなった時点でアクチュエータ４３の伸縮量を固定した場合）の間において循環メモリ７０６（図２参照）に格納されている。この循環メモリ７０６は６４チャネル分の循環メモリであるから、例えば最初の５チャネル分のメモリに格納されているアクチュエータ４３の伸縮量の平均値を求め、この平均値となるようにアクチュエータ４３の伸縮量を固定してもよい。この場合には、図８（Ａ）中の区間Ｇ又は区間Ｈの最初の四分の一の部分に対応する加工対象物Ｓの主面高さに対応した位置にアクチュエータ４３が固定されることになり、次の切断予定ラインＣ２の初期位置として設定するのにより好適である。
この加工工程におけるレーザ加工装置１の動作について図９に示すフローチャートを参照しながら説明する。尚、レーザ加工装置１のステージ２及び加工用対物レンズ４２は、図４（Ｃ）を参照しながら説明した状態にあるものとする。
制御部７のレーザ出射制御部７０１が、レーザヘッド１３に対して加工用レーザ光Ｌ１を出射するように、レーザダイオード４４に対しては測距用レーザ光Ｌ２を出射するように、それぞれ制御信号を出力する（ステップＳ１１）。この制御信号の出力に応じて加工用レーザ光Ｌ１及び測距用レーザ光Ｌ２がそれぞれ出射される。
制御装置７のステージ制御部７０２がステージ２に対して加工用対物レンズ４２が図６（Ａ）の矢印Ｅ方向に移動するように制御信号を出力する（ステップＳ１２）。この制御信号の出力に応じてステージ２は移動を開始する。
制御装置７の端部判断部７０５は、受光部４５から出力される信号に基づいて、加工用対物レンズ４２が加工対象物Ｓの端部に差し掛かったかどうかを判断する（ステップＳ１３）。端部判断部７０５は、加工用対物レンズ４２が加工対象物Ｓの端部に差し掛かったと判断すると、アクチュエータ制御部７０３に対してアクチュエータ４３の伸縮を開始して、非点収差信号が保持している基準値に等しくなるように、制御信号を出力するように指示する指示信号を出力する。アクチュエータ制御部７０３はアクチュエータ４３に伸縮を開始して、非点収差信号が保持している基準値に等しくなるための、制御信号を出力する（ステップＳ１４）。この制御信号の出力に応じてアクチュエータ４３は加工対象物Ｓの表面Ｓ１の変位に応じて伸縮して、測距用レーザ光Ｌ２の集光点位置が基準位置となるように加工用対物レンズ４２を保持する。従って、加工対象物Ｓの表面Ｓ１の変位に応じた位置に改質領域Ｒが形成される（図６（Ｂ）参照）。
端部判断部７０５は、受光部４５から出力される信号に基づいて、加工用対物レンズ４２が加工対象物Ｓの他端に差し掛かったかどうかを判断する（ステップＳ１５）。端部判断部７０５は、加工用対物レンズ４２が加工対象物Ｓの端部に差し掛かったと判断すると、アクチュエータ制御部７０３に対してアクチュエータ４３の伸縮を停止する制御信号を出力するように指示する指示信号を出力する。この指示信号の出力に応じて、アクチュエータ制御部７０３はアクチュエータ４３に対して伸縮を停止して保持状態とするための制御信号を出力する（ステップＳ１６）。この制御信号の出力に応じてアクチュエータ４３は伸縮を停止する。ステージ移動制御部７０２は、加工用対物レンズ４２が切断予定ラインＣ１の延長線上の点Ｘ２に差し掛かると、ステージ２に対して移動を停止するように制御信号を出力する（ステップＳ１７）。その後、循環メモリ７０６に格納されているアクチュエータ４３の伸縮量の内、最初の５チャネル分のメモリに格納されているアクチュエータ４３の伸縮量の平均値を算出し、この平均値となるようにアクチュエータ４３の伸縮量を固定する（ステップＳ１８）。
上述した準備工程及び加工工程は、加工対象物Ｓの全ての切断予定ラインＣ１〜Ｃｎそれぞれで行われ、切断予定ラインＣ１〜Ｃｎそれぞれに沿って改質領域Ｒが形成される。
本実施形態では、初期位置に加工用対物レンズ４２を保持して加工用レーザ光Ｌ１を照射してレーザ加工を開始するので、加工対象物Ｓの端部の形状変動の影響を極力排除することができる。
加工用対物レンズ４２を初期位置に保持した状態で加工対象物Ｓの端部に改質領域を形成した後に加工用対物レンズ４２を保持した状態を解除して、加工用対物レンズ４２と加工対象物Ｓとの距離が一定となるように調整しながら改質領域を形成するので、加工対象物Ｓの表面Ｓ１から一定の距離隔てた位置に改質領域を安定して形成できる。
改質領域を形成した後に加工用対物レンズ４２を加工対象物Ｓの主面Ｓ１に向かう方向に駆動しないように保持するので、次の切断予定ラインの加工に移行する際に円滑な移行が可能となる。
加工用対物レンズ４２を駆動しないように保持した時点から所定時間前に記憶したアクチュエータ４３の伸縮量に基づいた位置となるように、次の切段予定ラインの準備ステップにおいて加工用対物レンズ４２の主面Ｓ１に対する位置を設定するので、次の切断予定ラインにおいても加工対象物Ｓの端部の形状変動による影響を極力排除できる。
切断予定ラインに沿って改質領域を安定して形成することができるので、改質領域を形成した後にダイシングフィルム２ａの拡張等により加工対象物としてのウエハをチップ状に割断・分離する工程において、良好な切断品質で且つ大量のウエハを割断する場合でも常に安定してウエハの割断を行うことができる。
本実施形態であるレーザ加工装置の構成を示す図である。 本実施形態のレーザ加工装置が備える制御装置の機能的な構成を示す図である。 本実施形態を説明するための加工対象物を示す図である。 本実施形態のレーザ加工方法を説明するための図である。 本実施形態のレーザ加工方法を説明するための図である。 本実施形態のレーザ加工方法を説明するための図である。 本実施形態のレーザ加工方法を説明するための図である。 本実施形態のレーザ加工方法を説明するための図である。 本実施形態のレーザ加工方法を説明するための図である。 本発明に至る検討内容を説明するための図である。 本発明に至る検討内容を説明するための図である。
符号の説明
１…レーザ加工装置、２…ステージ、３…レーザヘッドユニット、４…光学系本体部、５…対物レンズユニット、６…レーザ出射装置、７…制御装置、Ｓ…加工対象物、Ｒ…改質領域、４２…加工用対物レンズ、４３…アクチュエータ、１３…レーザヘッド、４４…レーザダイオード、４５…受光部。

Claims (14)

  1. 第一のレーザ光をレンズで集光して加工対象物の内部に集光点を合わせて照射し、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記加工対象物の内部に改質領域を形成するレーザ加工方法であって、
    前記集光点が前記加工対象物内部の所定の位置に合うように設定された前記加工対象物の主面に対する初期位置に前記レンズを保持する準備ステップと、
    当該レンズを前記初期位置に保持した状態で前記第一のレーザ光を照射し、前記レンズと前記加工対象物とを前記主面に沿って相対的に移動させて前記切断予定ラインの一端部において改質領域を形成する第一加工ステップと、
    前記切断予定ラインの一端部において改質領域が形成された後に前記レンズを前記初期位置に保持した状態を解除し、当該解除後に前記レンズと前記主面との間隔を調整しながら、前記レンズと前記加工対象物とを前記主面に沿って相対的に移動させて改質領域を形成する第二加工ステップと、
    を備えるレーザ加工方法。
  2. 前記第二加工ステップにおいては、
    前記第一のレーザ光と前記主面の変位を測定するための第二のレーザ光とを同一の軸線上で前記加工対象物に向けて前記レンズで集光し、前記主面で反射された前記第二のレーザ光の反射光の光量が所定の閾値を超えた後に前記レンズを保持した状態を解除する、請求項１に記載のレーザ加工方法。
  3. 前記第二加工ステップにおいては、
    前記第一のレーザ光と前記主面の変位を測定するための第二のレーザ光とを同一の軸線上で前記加工対象物に向けて前記レンズで集光し、前記主面で反射された前記第二のレーザ光の反射光の光量の変化量が極大値となった後に前記レンズを保持した状態を解除する、請求項１に記載のレーザ加工方法。
  4. 前記第二加工ステップの後に、前記レンズが前記主面に向かう方向に駆動しないように保持する移行ステップを備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ加工方法。
  5. 前記移行ステップにおいては、前記第一のレーザ光と前記主面の変位を測定するための第二のレーザ光とを同一の軸線上で前記加工対象物に向けて前記レンズで集光し、前記主面で反射された前記第二のレーザ光の反射光の光量が所定の閾値を下回った後に前記レンズを駆動しないように保持する、請求項４に記載のレーザ加工方法。
  6. 前記移行ステップにおいては、前記第一のレーザ光と前記主面の変位を測定するための第二のレーザ光とを同一の軸線上で前記加工対象物に向けて前記レンズで集光し、前記主面で反射された前記第二のレーザ光の反射光の光量の変化量が極小値となった後に前記レンズを駆動しないように保持する、請求項４に記載のレーザ加工方法。
  7. 前記切断予定ラインは第一の切断予定ライン及び第二の切断予定ラインを含み、
    前記第一の切断予定ラインの第二加工ステップにおいて、前記主面の変位を単位時間帯ごとに順次記憶し、
    前記第一の切断予定ラインの移行ステップにおいて、前記レンズの前記主面に対する位置が、前記移行ステップにおいて前記レンズを駆動しないように保持した時点に対応する単位時間帯から所定数前の単位時間帯において記憶した変位に基づいた位置となるように前記レンズを保持し、
    前記第二の切断予定ラインの準備ステップにおいては、前記第一の切断予定ラインの移行ステップにおいて前記レンズを保持した位置を初期位置とする、請求項４〜６のいずれか１項に記載のレーザ加工方法。
  8. 第一のレーザ光を加工対象物の内部に集光点を合わせて照射し、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記加工対象物の内部に改質領域を形成するレーザ加工装置であって、
    前記第１のレーザ光を前記加工対象物に向けて集光するレンズと、
    前記加工対象物と前記レンズとを前記加工対象物の主面に沿って移動させる移動手段と、
    前記レンズを前記主面に対して進退自在に保持する保持手段と、
    前記移動手段及び前記保持手段それぞれの挙動を制御する制御手段と、
    を備え、
    前記制御手段は前記集光点が前記加工対象物内部の所定の位置に合う状態となる初期位置に前記レンズを保持するように前記保持手段を制御し、
    当該位置に前記レンズを保持した状態で前記第一のレーザ光を照射しながら、前記制御手段は前記加工対象物と前記レンズとを前記主面に沿って相対的に移動させるように前記移動手段を制御して前記切断予定ラインの一端部において改質領域を形成し、
    前記切断予定ラインの一端部において改質領域が形成された後に、前記制御手段は前記レンズを前記初期位置に保持した状態を解除して前記レンズと前記主面との間隔を調整しながら保持するように前記保持手段を制御し、前記レンズと前記加工対象物とを前記主面に沿って相対的に移動させるように前記移動手段を制御して改質領域を形成する、
    レーザ加工装置。
  9. 前記レンズは、前記第一のレーザ光と前記主面の変位を取得するための第二のレーザ光とを同一の軸線上で前記加工対象物に向けて集光し、
    前記制御手段は、前記主面で反射される前記第二のレーザ光の反射光の光量が所定の閾値を超えた後に前記レンズを前記初期位置に保持した状態を解除するように前記保持手段を制御する、請求項８に記載のレーザ加工装置。
  10. 前記レンズは、前記第一のレーザ光と前記主面の変位を取得するための第二のレーザ光とを同一の軸線上で前記加工対象物に向けて集光し、
    前記制御手段は、前記主面で反射される前記第二のレーザ光の反射光の光量の変化量が極大値となった後に前記レンズを前記初期位置に保持した状態を解除するように前記保持手段を制御する、請求項８に記載のレーザ加工装置。
  11. 前記切断予定ラインの一端部において改質領域が形成された後に、前記制御手段は前記レンズを前記初期位置に保持した状態を解除して前記レンズと前記主面との間隔を調整しながら保持するように前記保持手段を制御し、前記レンズと前記加工対象物とを前記主面に沿って相対的に移動させるように前記移動手段を制御して改質領域を形成し、
    更に、前記制御手段は前記レンズを前記主面に向かう方向に駆動させずに保持するように前記保持手段を制御すると共に、前記レンズと前記加工対象物とを前記主面に沿って相対的に移動させるように前記移動手段を制御する、請求項８〜１０のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
  12. 前記レンズは、前記第一のレーザ光と前記主面の変位を取得するための第二のレーザ光とを同一の軸線上で前記加工対象物に向けて集光し、
    前記制御手段は、前記主面で反射される前記第二のレーザ光の反射光の光量が所定の閾値を下回った後に前記レンズを前記主面に向かう方向に駆動させずに保持するように前記保持手段を制御する、請求項１１に記載のレーザ加工装置。
  13. 前記レンズは、前記第一のレーザ光と前記主面の変位を取得するための第二のレーザ光とを同一の軸線上で前記加工対象物に向けて集光し、
    前記制御手段は、前記主面で反射される前記第二のレーザ光の反射光の光量の変化量が極小値となった後に前記レンズを前記主面に向かう方向に駆動させずに保持するように前記保持手段を制御する、請求項１１に記載のレーザ加工装置。
  14. 前記切断予定ラインは第一の切断予定ライン及び第二の切断予定ラインを含み、
    前記主面の変位を単位時間帯ごとに順次記憶する変位記憶手段を備え、
    前記制御手段は、前記第一の切断予定ラインにおいて前記レンズを駆動させずに保持するように制御した時点に対応する単位時間帯から所定数前の単位時間帯において前記変位記憶手段が記憶した変位に基づいた位置を前記第二の切断予定ラインにおける初期位置として設定する、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
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