特開 2022-26854 レーザ加工装置、及び、レーザ加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022026854

(43)【公開日】2022-02-10

(54)【発明の名称】レーザ加工装置、及び、レーザ加工方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/046 20140101AFI20220203BHJP

   B23K 26/53 20140101ALI20220203BHJP

   B23K 26/03 20060101ALI20220203BHJP

   H01L 21/301 20060101ALI20220203BHJP

【ＦＩ】

B23K26/046

B23K26/53

B23K26/03

H01L21/78 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020130516

(22)【出願日】2020-07-31

(71)【出願人】

【識別番号】000236436

【氏名又は名称】浜松ホトニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100140442

【弁理士】

【氏名又は名称】柴山 健一

(72)【発明者】

【氏名】是松 克洋

【テーマコード（参考）】

4E168

5F063

【Ｆターム（参考）】

4E168AE01

4E168CA06

4E168CA07

4E168CA13

4E168CA15

4E168CB01

4E168CB07

4E168CB12

4E168CB15

4E168CB23

4E168EA11

4E168JA12

5F063AA02

5F063AA21

5F063AA48

5F063BA03

5F063CB02

5F063CB07

5F063CC02

5F063DE01

5F063DE33

5F063DE35

(57)【要約】

【課題】追従加工の可能範囲が狭められることを抑制可能なレーザ加工装置、及び、レーザ加工方法提供する。
【解決手段】レーザ加工装置１は、制御部６を備える。制御部６は、Ｚ方向についての対象物１１の第１面１１ａの変位を示す変位情報を取得する取得処理と、変位情報に基づいて、変位の中心値を含む変位の一部の範囲である中心範囲の特定値と、アクチュエータ８の駆動電圧の基準電圧と、を関連付ける関連付け処理と、基準電圧を中心にアクチュエータ８を駆動させることにより、Ｚ方向についてのレーザ光Ｌの集光点Ｃの位置を変位に応じて調整しながら、Ｘ方向に沿うラインＡに沿って集光点Ｃを相対移動させ、ラインＡに沿って対象物１１のレーザ加工を行う加工処理と、を実行する。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１面と前記第１面の反対側の第２面とを含む対象物を支持するための支持部と、
前記支持部に支持された前記対象物に対して、集光レンズを介して前記第１面側からレーザ光を照射するためのレーザ照射部と、
前記第２面から前記第１面に向かうＺ方向に沿って前記集光レンズを駆動するためのアクチュエータと、
前記Ｚ方向に交差するＸ方向に沿って前記レーザ光の集光点が前記対象物に対して相対移動するように、前記支持部及び前記レーザ照射部の少なくとも一方を移動させるための第１移動部と、
少なくとも前記アクチュエータ、前記レーザ照射部、及び前記第１移動部を制御しつつ、前記対象物に前記レーザ光を照射して前記対象物のレーザ加工を行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記Ｚ方向についての前記第１面の変位を示す変位情報を取得する取得処理と、
前記取得処理の後に、前記変位情報に基づいて、前記変位の中心値を含む前記変位の一部の範囲である中心範囲の特定値と、前記アクチュエータの駆動電圧の基準電圧と、を関連付ける関連付け処理と、
前記関連付け処理の後に、前記基準電圧を中心に前記アクチュエータを駆動させることにより、前記Ｚ方向についての前記レーザ光の集光点の位置を前記変位に応じて調整しながら、前記Ｘ方向に沿うラインに沿って前記集光点を相対移動させ、前記ラインに沿って前記対象物のレーザ加工を行う加工処理と、を実行する、
レーザ加工装置。

【請求項2】

前記特定値は、前記変位の中心値である、
請求項１に記載のレーザ加工装置。

【請求項3】

前記レーザ照射部と一体的に移動するように設けられており、前記対象物に向けて測定光を出射すると共に前記測定光の反射光を入力することにより、前記第１面の変位を測定して前記変位情報を取得するための変位センサを備える、
請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記変位センサによって、連続的に前記変位を測定して前記変位情報を取得する、
請求項３に記載のレーザ加工装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記変位センサによって、前記第１面内の複数箇所において離散的に前記変位を測定して前記変位情報を取得する、
請求項３に記載のレーザ加工装置。

【請求項6】

前記レーザ照射部及び前記変位センサを、前記対象物に対して前記Ｚ方向に沿って相対移動させるための第２移動部を備え、
前記制御部は、前記関連付け処理において、
前記第１移動部の制御によって、前記第１面の前記変位が前記特定値となる第１位置に前記レーザ照射部及び前記変位センサを移動させる第１処理と、
前記第１処理の後に、前記第２移動部の制御によって、前記測定光が前記第１面に集光するように前記Ｚ方向に沿って前記レーザ照射部及び前記変位センサを相対移動させる第２処理と、
前記第２処理の後に、前記測定光が前記第１面に集光したときの前記変位センサの前記変位の測定値を前記基準電圧と関連付ける第３処理と、
を実行する、
請求項３～５のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。

【請求項7】

前記レーザ照射部及び前記変位センサを、前記対象物に対して前記Ｚ方向に沿って相対移動させるための第２移動部を備え、
前記制御部は、前記関連付け処理において、
前記第１移動部の制御によって、前記第１面の前記変位が下限値又は上限値となる第２位置に前記レーザ照射部及び前記変位センサを移動させる第４処理と、
前記第４処理の後に、前記第２移動部の制御によって、前記測定光が前記第１面に集光するように前記Ｚ方向に沿って前記レーザ照射部及び前記変位センサを相対移動させる第５処理と、
前記第５処理の後に、前記測定光が前記第１面に集光したときの前記変位センサの前記変位の測定値にオフセット量を加味したオフセット値が前記中心範囲に含まれるように前記オフセット量を設定し、前記オフセット値を前記特定値として前記基準電圧と関連付ける第６処理と、
を実行する、
請求項３～５のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。

【請求項8】

前記制御部は、前記取得処理と前記関連付け処理との間において、
前記変位が前記アクチュエータの可動範囲を超過するか否かの判定を行う判定処理と、
前記判定処理の結果が、前記変位が前記可動範囲を超過する場合に、その旨を報知する報知処理と、を実行し、
前記制御部は、前記判定処理の結果が、前記変位が前記可動範囲を超過しない場合に、前記関連付け処理及び前記加工処理を実行する、
請求項１～７のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。

【請求項9】

前記制御部は、前記取得処理と前記関連付け処理との間において、前記変位が前記アクチュエータの可動範囲を超過するか否かの判定を行う判定処理を実行し、
前記制御部は、前記判定処理の結果が、前記変位が前記可動範囲を超過する場合には、前記変位が前記可動範囲に含まれるように前記ラインを複数の部分に分割すると共に、それぞれの部分に対して前記関連付け処理及び前記加工処理を実行する、
請求項１～７のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。

【請求項10】

第１面と前記第１面の反対側の第２面とを含み、支持部に支持された対象物に対して、集光レンズを介して前記第１面側からレーザ光を照射するためのレーザ照射部と、前記第２面から前記第１面に向かうＺ方向に沿って前記集光レンズを駆動するためのアクチュエータと、前記Ｚ方向に交差するＸ方向に沿って前記レーザ光の集光点が前記対象物に対して相対移動するように、前記支持部及び前記レーザ照射部の少なくとも一方を移動させるための第１移動部と、を少なくとも制御することにより、レーザ加工を行うレーザ加工方法であって、
前記Ｚ方向についての前記第１面の変位を示す変位情報を取得する取得工程と、
前記取得工程の後に、前記変位情報に基づいて、前記変位の中心値を含む前記変位の一部の範囲である中心範囲の特定値と、前記アクチュエータの駆動電圧の基準電圧と、を関連付ける関連付け工程と、
前記関連付け工程の後に、前記基準電圧を中心に前記アクチュエータを駆動させることにより、前記Ｚ方向についての前記レーザ光の集光点の位置を前記変位に応じて調整しながら、前記Ｘ方向に沿うラインに沿って前記集光点を相対移動させ、前記ラインに沿って前記対象物のレーザ加工を行う加工工程と、を備える、
レーザ加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザ加工装置、及び、レーザ加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、レーザダイシング装置が記載されている。このレーザダイシング装置は、ウェハを移動させるステージと、ウェハにレーザ光を照射するレーザヘッドと、各部の制御を行う制御部と、を備えている。レーザヘッドは、ウェハの内部に改質領域を形成するための加工用レーザ光を出射するレーザ光源と、加工用レーザ光の光路上に順に配置されたダイクロイックミラー及び集光レンズと、ＡＦ装置と、を有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５７４３１２３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１に記載の装置では、オートフォーカス誤差信号の出力特性を測定するキャリブレーション動作が実行される。キャリブレーション動作では、ウェハの中央部分の基準位置が集光レンズの直下となるように、ステージを制御する。続いて、第２アクチュエータの制御により、ＡＦ用レーザ光の集光位置の調整に寄与するフォーカスレンズ群を移動させる。このとき、オートフォーカス誤差信号がゼロとなるようする。これにより、ＡＦ用レーザ光の集光点をウェハの表面に一致させる。

【0005】

そして、第１アクチュエータの制御により、ＡＦ用レーザ光及び加工用レーザ光をウェハに集光するための集光レンズを移動可能範囲の全体にわたって移動させながら、オートフォーカス誤差信号の出力特性を測定し、その出力特性をルックアップテーブルとして保持する。このように、特許文献１に記載の装置では、レーザ加工に先立って、ウェハの中央部分の基準位置にてＡＦ装置のキャリブレーションが行われる。

【0006】

ところで、上記のように、ウェハの表面の変位の分布によらずに、一律にウェハの中央部分の基準位置においてキャリブレーションを行って、その基準位置におけるウェハの表面の高さを中心にアクチュエータを上下に駆動させようとすると、つぎのような問題が生じ得る。すなわち、例えば基準位置がウェハの表面の高さの上限（又は下限）であった場合には、実際の加工時に、アクチュエータの可動範囲のうちの中心よりも下側（又は上側）のみを使用することとなり、ウェハの表面の変位量がアクチュエータの可動範囲を超える部分が多くなる。

【0007】

一般に、ＡＦ装置（変位センサ）がウェハの表面の変位を測定可能な測長範囲は、集光レンズのアクチュエータの可動範囲よりも広い。したがって、ウェハの表面の変位量がアクチュエータの可動範囲を超える部分では、変位量の測定が可能であったとしても、その変位量に応じて適切に集光レンズを移動させながらの加工（追従加工）が困難となる。すなわち、このような場合には、追従加工の可能な範囲が狭められる。

【0008】

本発明は、追従加工の可能範囲が狭められることを抑制可能なレーザ加工装置、及び、レーザ加工方法提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係るレーザ加工装置は、第１面と第１面の反対側の第２面とを含む対象物を支持するための支持部と、支持部に支持された対象物に対して、集光レンズを介して第１面側からレーザ光を照射するためのレーザ照射部と、第２面から第１面に向かうＺ方向に沿って集光レンズを駆動するためのアクチュエータと、Ｚ方向に交差するＸ方向に沿ってレーザ光の集光点が対象物に対して相対移動するように、支持部及びレーザ照射部の少なくとも一方を移動させるための第１移動部と、少なくともアクチュエータ、レーザ照射部、及び第１移動部を制御しつつ、対象物にレーザ光を照射して対象物のレーザ加工を行う制御部と、を備え、制御部は、Ｚ方向についての第１面の変位を示す変位情報を取得する取得処理と、取得処理の後に、変位情報に基づいて、変位の中心値を含む変位の一部の範囲である中心範囲の特定値と、アクチュエータの駆動電圧の基準電圧と、を関連付ける関連付け処理と、関連付け処理の後に、基準電圧を中心にアクチュエータを駆動させることにより、Ｚ方向についてのレーザ光の集光点の位置を変位に応じて調整しながら、Ｘ方向に沿うラインに沿って集光点を相対移動させ、ラインに沿って対象物のレーザ加工を行う加工処理と、を実行する。

【0010】

本発明に係るレーザ加工方法は、第１面と第１面の反対側の第２面とを含み、支持部に支持された対象物に対して、集光レンズを介して第１面側からレーザ光を照射するためのレーザ照射部と、第２面から第１面に向かうＺ方向に沿って集光レンズを駆動するためのアクチュエータと、Ｚ方向に交差するＸ方向に沿ってレーザ光の集光点が対象物に対して相対移動するように、支持部及びレーザ照射部の少なくとも一方を移動させるための第１移動部と、を少なくとも制御することにより、レーザ加工を行うレーザ加工方法であって、Ｚ方向についての第１面の変位を示す変位情報を取得する取得工程と、取得工程の後に、変位情報に基づいて、変位の中心値を含む変位の一部の範囲である中心範囲の特定値と、アクチュエータの駆動電圧の基準電圧と、を関連付ける関連付け工程と、関連付け工程の後に、基準電圧を中心にアクチュエータを駆動させることにより、Ｚ方向についてのレーザ光の集光点の位置を変位に応じて調整しながら、Ｘ方向に沿うラインに沿って集光点を相対移動させ、ラインに沿って対象物のレーザ加工を行う加工工程と、を備える。

【0011】

これらの装置及び方法では、まず、Ｚ方向についての対象物の第１面の変位を示す変位情報が取得される。その後、取得された変位情報に基づいて、対象物の第１面の変位の中心値を含む変位の一部の範囲である中心範囲の特定の値と、アクチュエータの駆動電圧の基準電圧と、が関連付けられる。そして、その基準電圧を中心にアクチュエータを駆動させることにより、Ｚ方向についてのレーザ光の集光点の位置を対象物の第１面の変位に応じて調整しながら、Ｘ方向に沿うラインに沿って集光点を相対移動させ、ラインに沿って対象物のレーザ加工（追従加工）が行われる。このため、追従加工の際に、少なくともアクチュエータの可動範囲の中心よりも下側又は上側のみが使用されることが避けられる。よって、例えば一律に対象物の中心での第１面の変位量（高さ）とアクチュエータの基準電圧とが関連づけられる場合と比較して、追従加工の可能範囲が狭められることを抑制可能である。

【0012】

本発明に係るレーザ加工装置では、特定値は、変位の中心値であってもよい。この場合、追従加工において、アクチュエータの可動範囲の中心よりも下側及び上側が均等に使用されることとなる。よって、追従加工の可能範囲が狭められることが確実に抑制される。

【0013】

本発明に係るレーザ加工装置は、レーザ照射部と一体的に移動するように設けられており、対象物に向けて測定光を出射すると共に測定光の反射光を入力することにより、第１面の変位を測定して変位情報を取得するための変位センサを備えてもよい。この場合、変位センサを用いて対象物の第１面の変位を示す変位情報を取得可能である。

【0014】

本発明に係るレーザ加工装置では、制御部は、変位センサによって、連続的に変位を測定して変位情報を取得してもよい。この場合、対象物の第１面の実際の変位により一致した変位情報を取得可能である。

【0015】

本発明に係るレーザ加工装置では、制御部は、変位センサによって、第１面内の複数箇所において離散的に変位を測定して変位情報を取得してもよい。この場合、取得処理にかかる時間を短縮可能である。

【0016】

本発明に係るレーザ加工装置は、レーザ照射部及び変位センサを、対象物に対してＺ方向に沿って相対移動させるための第２移動部を備え、制御部は、関連付け処理において、第１移動部の制御によって、第１面の変位が特定値となる第１位置にレーザ照射部及び変位センサを移動させる第１処理と、第１処理の後に、第２移動部の制御によって、測定光が第１面に集光するようにＺ方向に沿ってレーザ照射部及び変位センサを相対移動させる第２処理と、第２処理の後に、測定光が第１面に集光したときの変位センサの変位の測定値を基準電圧と関連付ける第３処理と、を実行してもよい。このように、関連づけ処理では、対象物の第１面の変位の実際の測定値を特定値として、アクチュエータの駆動電圧の基準電圧に関連づけることができる。

【0017】

本発明に係るレーザ加工装置は、レーザ照射部及び変位センサを、対象物に対してＺ方向に沿って相対移動させるための第２移動部を備え、制御部は、関連付け処理において、第１移動部の制御によって、第１面の変位が下限値又は上限値となる第２位置にレーザ照射部及び変位センサを移動させる第４処理と、第４処理の後に、第２移動部の制御によって、測定光が第１面に集光するようにＺ方向に沿ってレーザ照射部及び変位センサを相対移動させる第５処理と、第５処理の後に、測定光が第１面に集光したときの変位センサの変位の測定値にオフセット量を加味したオフセット値が中心範囲に含まれるようにオフセット量を設定し、オフセット値を特定値として基準電圧と関連付ける第６処理と、を実行してもよい。このように、関連づけ処理では、対象物の第１面の変位の実際の測定値からオフセットされたオフセット値を特定値として、アクチュエータの駆動電圧の基準電圧に関連づけることができる。

【0018】

本発明に係るレーザ加工装置では、制御部は、取得処理と関連付け処理との間において、変位がアクチュエータの可動範囲を超過するか否かの判定を行う判定処理と、判定処理の結果が、変位が可動範囲を超過する場合に、その旨を報知する報知処理と、を実行し、制御部は、判定処理の結果が、変位が可動範囲を超過しない場合に、関連付け処理及び加工処理を実行してもよい。この場合、対象物の第１面の変位がアクチュエータの可動範囲を超過する場合を認識することが可能となる。

【0019】

本発明に係るレーザ加工装置では、制御部は、取得処理と関連付け処理との間において、変位がアクチュエータの可動範囲を超過するか否かの判定を行う判定処理を実行し、制御部は、判定処理の結果が、変位が可動範囲を超過する場合には、変位が可動範囲に含まれるようにラインを複数の部分に分割すると共に、それぞれの部分に対して関連付け処理及び加工処理を実行してもよい。この場合、追従加工の可能範囲が拡大される。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、追従加工の可能範囲が狭められることを抑制可能なレーザ加工装置、及び、レーザ加工方法提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】図１は、一実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示す模式図である。

【図2】図２は、図１に示されたレーザ照射部の構成を示す図である。

【図3】図３は、レーザ加工（追従加工）の一例を示す図である。

【図4】図４は、変位センサとアクチュエータとの関係を示す図である。

【図5】図５は、追従加工の問題点を説明するための図である。

【図6】図６は、レーザ加工方法の一例を示すフローチャートである。

【図7】図７は、追従加工の問題点を説明するための図である。

【図8】第１実施形態に係るレーザ加工方法を示すフローチャートである。

【図9】図８に示されたレーザ加工方法の作用・効果を示す図である。

【図10】図１０は、追従加工の問題点を説明するための図である。

【図11】図１１は、第２実施形態に係るレーザ加工方法を示すフローチャートである。

【図12】図１１に示されたレーザ加工後方の作用・効果を示す図である。

【図13】図１３は、第３実施形態に係るレーザ加工方法を示すフローチャートである。

【図14】図１４は、第４実施形態に係るレーザ加工方法を示すフローチャートである。

【図15】図１５は、第５実施形態に係るレーザ加工方法を示すフローチャートである。

【図16】図１６は、対象物の変位がアクチュエータの可動範囲を超過する場合を示すグラフである。

【図17】図１７は、第５実施形態に係るレーザ加工方法を示すフローチャートである。

【図18】図１８は、第５実施形態に係るレーザ加工方法を示すフローチャートである。

【図19】図１９は、第５実施形態に係るレーザ加工方法を示すフローチャートである。

【図20】変形例を説明するための対象物の平面図である。

【図21】変形例を説明するための変位センサ電圧のグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において、同一又は相当する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。また、各図には、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸によって規定される直交座標系を示す場合がある。
［レーザ加工装置、及び、レーザ加工の概要］

【0023】

図１は、一実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示す模式図である。図２は、図１に示されたレーザ照射部の構成を示す図である。図２には、レーザ加工の予定を示す仮想的なラインＡを示している。図１及び図２に示されるように、レーザ加工装置１は、ステージ（支持部）２と、レーザ照射部３と、駆動部（移動部）４，５と、制御部６と、を備えている。レーザ加工装置１は、対象物１１にレーザ光Ｌを照射することにより、対象物１１に改質領域１２を形成するための装置である。

【0024】

ステージ２は、例えば対象物１１に貼り付けられたフィルムを保持することにより、対象物１１を支持する。ステージ２は、Ｚ方向に平行な軸線を回転軸として回転可能である。ステージ２は、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれに沿って移動可能とされてもよい。なお、Ｘ方向及びＹ方向は、互いに交差（直交）する第１水平方向及び第２水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。対象物１１は、第１面１１ａと第１面１１ａの反対側の第２面１１ｂとを有する。対象物１１は、例えば半導体を含むウェハ（一例としてシリコンウェハ）である。

【0025】

レーザ照射部３は、対象物１１に対して透過性を有するレーザ光Ｌを集光して対象物１１に照射する。ステージ２に支持された対象物１１の内部にレーザ光Ｌが集光されると、レーザ光Ｌの集光点Ｃに対応する部分においてレーザ光Ｌが特に吸収され、対象物１１の内部に改質領域１２が形成される。なお、集光点Ｃは、レーザ光Ｌが集光される点である。ただし、集光点Ｃは、例えば、空間光変調器７に提示された変調パターンに応じてレーザ光Ｌが変調されている場合（例えば各種の収差が付与されている場合）等であって、レーザ光Ｌが一点に集光されない場合には、レーザ光Ｌのビーム強度が最も高くなる位置又はビーム強度の重心位置から所定範囲の領域であり得る。

【0026】

改質領域１２は、密度、屈折率、機械的強度、その他の物理的特性が周囲の非改質領域とは異なる領域である。改質領域１２としては、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等がある。改質領域１２は、改質領域１２からレーザ光Ｌの入射側及びその反対側に亀裂が延びるように形成され得る。そのような改質領域１２及び亀裂は、例えば対象物１１の切断に利用される。

【0027】

一例として、ステージ２をＸ方向に沿って移動させ、対象物１１に対して集光点ＣをＸ方向に沿って相対的に移動させると、複数の改質スポット１２ｓがＸ方向に沿って１列に並ぶように形成される。１つの改質スポット１２ｓは、１パルスのレーザ光Ｌの照射によって形成される。１列の改質領域１２は、１列に並んだ複数の改質スポット１２ｓの集合である。隣り合う改質スポット１２ｓは、対象物１１に対する集光点Ｃの相対的な移動速度及びレーザ光Ｌの繰り返し周波数によって、互いに繋がる場合も、互いに離れる場合もある。

【0028】

駆動部４は、ステージ２をＺ方向に交差（直交）する面内の一方向に移動させる第１ユニット４１と、ステージ２をＺ方向に交差（直交）する面内の別方向に移動させる第２ユニット４２と、を含む。一例として、第１ユニット４１は、ステージ２をＸ方向に沿って移動させ、第２ユニット４２は、ステージ２をＹ方向に沿って移動させる。また、駆動部４は、ステージ２をＺ方向に平行な軸線を回転軸として回転させる。駆動部５は、レーザ照射部３を支持している。駆動部５は、レーザ照射部３をＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に沿って移動させる。レーザ光Ｌの集光点Ｃが形成されている状態においてステージ２及び/又はレーザ照射部３が移動させられることにより、集光点Ｃが対象物１１に対して相対移動させられる。すなわち、駆動部４，５は、対象物１１に対してレーザ光Ｌの集光点Ｃが相対移動するように、ステージ２及びレーザ照射部３の少なくとも一方を移動させる第１移動部及び第２移動部である。

【0029】

制御部６は、ステージ２、レーザ照射部３、及び駆動部４，５の動作を制御する。制御部６は、処理部、記憶部、及び入力受付部を有している（不図示）。処理部は、プロセッサ、メモリ、ストレージ及び通信デバイス等を含むコンピュータ装置として構成されている。処理部では、プロセッサが、メモリ等に読み込まれたソフトウェア（プログラム）を実行し、メモリ及びストレージにおけるデータの読み出し及び書き込み、並びに、通信デバイスによる通信を制御する。記憶部は、例えばハードディスク等であり、各種データを記憶する。入力受付部は、各種情報を表示すると共に、ユーザから各種情報の入力を受け付けるインターフェース部である。入力受付部は、ＧＵＩ（Graphical User Interface）を構成している。

【0030】

図２に示されるように、レーザ照射部３は、光源３１と、空間光変調器７と、アクチュエータ８と、変位センサ９と、集光レンズ３３と、ミラー３４と、を有している。光源３１は、例えばパルス発振方式によって、レーザ光Ｌを出力する。なお、レーザ照射部３は、光源３１を有さず、レーザ照射部３の外部からレーザ光Ｌを導入するように構成されてもよい。

【0031】

空間光変調器７は、例えば液晶層に形成した変調パターンによって、光源３１から出力されたレーザ光Ｌを変調する。集光レンズ３３は、空間光変調器７によって変調されて空間光変調器７から出力されたレーザ光Ｌを対象物１１に向けて集光する。つまり、レーザ照射部３は、ステージ２に支持された対象物１１に対して、集光レンズ３３を介して第１面１１ａ側からレーザ光Ｌを照射するためのものである。

【0032】

ミラー３４は、レーザ光Ｌの光路上において、集光レンズ３３の前段（ここでは、集光レンズ３３と空間光変調器７との間）に配置されている。ミラー３４は、集光レンズ３３に向けてレーザ光Ｌを透過させる。

【0033】

変位センサ９は、測定用レーザ光ＬＡを出力する。ミラー３４は、測定用レーザ光ＬＡの光路上に配置されており、測定用レーザ光ＬＡを集光レンズ３３に向けて反射する。これにより、測定用レーザ光ＬＡは、レーザ光Ｌの光軸と同一の光軸により対象物１１に照射されることとなる。つまり、ここでは、変位センサ９はレーザ光Ｌと同軸に構成されている。変位センサ９は、集光レンズ３３及びミラー３４を介して、測定用レーザ光ＬＡの対象物１１による反射光ＬＲを入力する。変位センサ９は、反射光ＬＲに関する情報を、対象物１１の第１面１１ａの変位（Ｚ軸方向の高さであり、凹凸及び傾き等を含む）に関する変位情報として制御部６に出力する。変位情報は、例えば、反射光ＬＲに応じた変位センサ９の電圧値（以下、「変位センサ電圧」という場合がある）である。

【0034】

このように、レーザ加工装置１は、レーザ照射部３と一体的に移動するように設けられており、対象物１１に向けて測定用レーザ光（測定光）ＬＡを出射すると共に測定用レーザ光ＬＡの反射光ＬＲを入力することにより、第１面１１ａの変位を測定して変位情報を取得するための変位センサ９を備えることとなる。また、制御部６は、変位センサ９を制御することにより、対象物１１の第１面１１ａの変位を示す変位情報（変位センサ電圧）を取得することができる。

【0035】

なお、変位センサ９は、上述したように、ここではレーザ光Ｌと同軸のセンサであり、一例として非点収差方式のセンサ等である。ただし、変位センサ９は、レーザ光Ｌと別軸のセンサであってもよい。この場合、変位センサ９は、三角測距方式、レーザ共焦点方式、白色共焦点方式、分光干渉方式、非点収差方式等のセンサとされ得る。

【0036】

アクチュエータ８は、集光レンズ３３に設けられている。アクチュエータ８は、Ｚ方向に沿って集光レンズ３３を駆動するためのものである。アクチュエータ８は、基準電圧が付与されたときの伸び量を中心として、付与される駆動電圧の大きさに応じて伸縮することにより、Ｚ方向に沿って集光レンズ３３を駆動する。Ｚ方向は、ここでは対象物１１の第２面１１ｂから第１面１１ａに向かう方向である。

【0037】

制御部６は、上記のとおりコンピュータ装置として構成されており、少なくとも、ステージ２、アクチュエータ８及び変位センサ９を含むレーザ照射部３、及び駆動部４，５を制御しつつ、対象物１１にレーザ光Ｌを照射して対象物１１のレーザ加工を行う。制御部６の処理の詳細については後述する。

【0038】

以上のようなレーザ加工装置１では、次のようにレーザ加工が行われる。図３の（ａ）は、対象物１１の平面図であり、図３の（ｂ）は、レーザ加工の様子を示す断面図である。ここでは、対象物１１に対して、一例として、Ｚ方向からみたときの対象物１１の中心１１ｃと同心の円形状のラインＡが設定されている。ラインＡは、レーザ光Ｌの照射による加工が行われる加工予定を示すラインである。ここでは、対象物１１は、第１面１１ａが集光レンズ３３に対向する向きでステージ２に支持されている。すなわち、ここでは、第１面１１ａがレーザ光Ｌ及び測定用レーザ光ＬＡの入射面である。

【0039】

制御部６は、変位センサ９を制御することにより、変位センサ９から第１面１１ａの変位を示す変位情報（変位センサ電圧）を取得する。また、制御部６は、レーザ照射部３を制御することにより、第１面１１ａ側から対象物１１にレーザ光Ｌを照射する。その状態において、制御部６は、駆動部４，５を制御することによって、レーザ光Ｌの集光点ＣをラインＡに沿って対象物１１に対して相対移動させる。

【0040】

これと共に、制御部６は、レーザ光Ｌの集光点Ｃが第１面１１ａから所望の深さ（Ｚ軸高さ）Ｄｓで一定となるように、変位情報に基づいてアクチュエータ８を制御し、集光レンズ３３をＺ方向に沿って移動させる。これにより、第１面１１ａがＺ方向に変位している場合であっても、第１面１１ａから一定の深さＤｓにおいてラインＡに沿った改質領域１２が形成される。このように、レーザ加工装置１では、アクチュエータ８及び変位センサ９を用いた追従加工を行うことができる。
［問題点の説明］

【0041】

ここで、図４は、変位センサとアクチュエータとの関係を示す図である。図４の（ａ）の縦軸は、変位センサ９の変位センサ電圧ＶＤを示し、図４の（ａ）の横軸は、対象物１１の第１面１１ａのＺ方向に沿った変位（Ｚ軸高さ）を示している。図４の（ａ）には、変位センサ電圧ＶＤと、アクチュエータ８の可動範囲ＲＡとが示されている。

【0042】

図４に示されるように、ここでは、変位センサ電圧ＶＤが第１面１１ａの変位に応じて変化可能な範囲であって、変位センサ９が第１面１１ａの変位を測定可能なＺ軸高さの範囲である測長範囲ＲＤに比べて、アクチュエータ８の可動範囲ＲＡが狭くなっている。したがって、図４の（ｂ）に示されるように、対象物１１の第１面１１ａの変位がアクチュエータ８の可動範囲ＲＡを越える変位ＯＤとなる部分では、変位センサ９によって変位ＯＤを測定可能であったとしても、ラインＡに沿ってレーザ加工を進行させたときに追従加工を行うことが困難となる。

【0043】

このような問題は、一例として、図５の（ａ）に示されるように、対象物１１が中心１１ｃから外縁に向けて厚くなるように第１面１１ａに一様に変位が生じている場合であって、相対的に厚い外縁部分に設定されたラインＡに沿ったレーザ加工を行う場合に生じることがある。このような対象物１１に対するレーザ加工について具体的に説明する。

【0044】

図６は、レーザ加工方法の一例を示すフローチャートである。図５，６に示されるように、ここでは、まず、アライメントが行われる（工程Ｓ１１）。より具体的には、工程Ｓ１１では、例えば対象物１１を透過する光により対象物１１を撮像して対象物１１の画像を取得する。そして、予め保持されている対象物１１の基準画像を含む初期情報と取得された画像とに基づいて、第１面１１ａに沿った方向（Ｘ方向及びＹ方向）におけるレーザ光Ｌの照射位置のアライメントが行われる。

【0045】

続いて、駆動部４，５が駆動され、レーザ照射部３が対象物１１に対してＸ方向及びＹ方向に相対移動されることにより、レーザ照射部３が対象物１１の中心１１ｃ上に移動させられる（工程Ｓ１２）。なお、以下でも同様であるが、ここではレーザ照射部３が変位センサ９を含む。したがって、レーザ照射部３を移動させることは、変位センサ９も移動させることを意味する。

【0046】

続いて、対象物１１の中心１１ｃにおいて例えばレチクルを用いてハイトセットが行われる（工程Ｓ１３）。より具体的には、工程Ｓ１３では、対象物１１の中心１１ｃにおいて、測定用レーザ光ＬＡが対象物１１の第１面１１ａに集光するように、駆動部４，５が駆動されてレーザ照射部３の全体が対象物１１に対してＺ方向に沿って相対移動させられ、測定用レーザ光ＬＡの集光点が対象物１１に対してＺ方向に沿って相対移動させられる。そして、測定用レーザ光ＬＡの集光点が第１面１１ａに一致したときの変位センサ電圧ＶＤの値であるハイトセット電圧が取得される。

【0047】

続いて、アクチュエータ８の駆動電圧の基準電圧が設定される（工程Ｓ１４）。この工程Ｓ１４では、アクチュエータ８の基準電圧と工程Ｓ１３で取得されたハイトセット電圧とが関連付けられる。より具体的には、例えば、変位センサ９の変位センサ電圧がハイトセット電圧であるときに、アクチュエータ８に基準電圧が付与されるように（すなわち、アクチュエータ８の伸縮量が基準電圧に応じた量となるように）、基準電圧が設定される。これにより、例えば、第１面１１ａの変位に応じて変位センサ電圧ＶＤがハイトセット電圧を含む範囲で変動したときに、アクチュエータ８の伸縮量も、基準電圧に対応する量を中心として変動することとなる。

【0048】

続く工程では、駆動部４，５が駆動されることにより、レーザ照射部３がＸ方向及びＹ方向に移動させられ、レーザ照射部３がラインＡ上に移動される（工程Ｓ１５）。そして、加工が行われる（工程Ｓ１６）。工程Ｓ１６では、駆動部４，５が駆動されることにより、レーザ光Ｌの集光点ＣがラインＡに沿って対象物１１に対して相対移動させられる。このとき、変位センサ９により第１面１１ａの変位が測定される。そして、アクチュエータ８が、変位センサ９が測定した第１面１１ａの変位を示す変位情報（変位センサ電圧ＶＤ）に応じて伸縮されることにより、集光レンズ３３がＺ方向に沿って移動させられる。

【0049】

図５の（ｂ）は、このときの変位センサ電圧ＶＤと集光レンズ３３（集光点Ｃ）のＺ軸高さＡＤとの関係の一例を示すグラフである。図５の（ｂ）の横軸は、Ｘ方向及びＹ方向における集光点Ｃ（レーザ照射部３）の移動距離を示している。図５の（ｂ）に示されるように、変位センサ電圧ＶＤは、対象物１１の形状に起因して、対象物１１の中心１１ｃから外縁側のラインＡに向かうにつれて（移動距離が増すにつれて）大きくなる。

【0050】

アクチュエータ８の可動範囲ＲＡは、基準電圧に対応する中心値Ａоを中心とした範囲である。そして、基準電圧は、対象物１１の中心１１ｃでの第１面１１ａの変位を示すハイトセット電圧に関連付けられている。上述したように、対象物１１は、中心１１ｃから外縁に向かうにつれて厚さがますような形状を有している。したがって、対象物１１の第１面１１ａのＺ軸高さが中心１１ｃで最も低くなることから、ハイトセット電圧は変位センサ電圧ＶＤの下限となる。

【0051】

このため、アクチュエータ８は、その可動範囲ＲＡのうちの中心値Ａоよりも下側（例えば延びる側）で駆動されることがなく、可動範囲ＲＡのうちの中心値Ａоよりも上側（例えば縮む側）のみで駆動されることとなる。その結果、移動距離が中心１１ｃに対応する位置Ｐｏから距離Ｐａに至るまでは、変位センサ電圧ＶＤの変化に応じてアクチュエータ８が駆動されて集光点ＣのＺ軸高さＡＤが調整されるものの、距離Ｐａ以降では変位センサ電圧ＶＤがアクチュエータ８の可動範囲ＲＡを越えることにより、アクチュエータ８が停止され、集光点ＣのＺ軸高さＡＤの調整が行われない。すなわち、追従加工が困難となる上記の問題が生じ得る。

【0052】

引き続き、追従加工が困難となる別の例について説明する。図７の（ａ）は、対象物１１の断面図であり、図７の（ｂ）は、ラインＡに沿って対象物１１を展開した場合の断面図である。この例では、対象物１１の第１面１１ａに対して図５の（ａ）に示されるような一様な変位が生じていないものの、ラインＡに沿って変位、すなわち、ラインＡに沿った第１面１１ａのＺ軸高さの分布が生じている。

【0053】

このような対象物１１に対して、図６に示されたレーザ加工方法と同様に、対象物１１の中心１１ｃにおいてハイトセットを行い、そのときのハイトセット電圧に関連付けられた基準電圧に基づいてアクチュエータ８を駆動すると、移動距離が距離Ｐｂに至るまで、及び、距離Ｐｃ以降では、変位センサ電圧ＶＤの変化に応じてアクチュエータ８が駆動されて集光点ＣのＺ軸高さＡＤが調整されるものの、距離Ｐｂと距離Ｐｃとの間では変位センサ電圧ＶＤがアクチュエータ８の可動範囲ＲＡを越えることにより、アクチュエータ８が停止され、集光点ＣのＺ軸高さＡＤの調整が行われない。すなわち、ここでも、追従加工が困難となる上記の問題が生じ得る。

【0054】

以上のように、対象物１１の第１面１１ａの変位の分布によらずに一律に対象物１１の中心１１ｃにおいてハイトセットを行って、中心１１ｃで得られるハイトセット電圧に対応する基準電圧を中心にアクチュエータ８を駆動させようとすると、追従加工の可能な範囲が狭められるおそれがある。
［第１実施形態］

【0055】

これに対して、本実施形態では、追従加工の可能な範囲が狭められることを抑制する。引き続いて、レーザ加工装置及びレーザ加工方法の第１実施形態について具体的に説明する。ここでは、対象物１１は図７に示されるものと同様とする。図８は、第１実施形態に係るレーザ加工方法を示すフローチャートである。

【0056】

図８に示されるように、ここでは、まず、工程Ｓ１１と同様にアライメントを行う（工程Ｓ２１）。より具体的には、工程Ｓ２１では、制御部６が、アライメント用カメラ（不図示）を制御することにより、対象物１１を透過する光により対象物１１を撮像して対象物１１の画像を取得する。そして、予め制御部６のメモリ等に保持されている対象物１１の基準画像を含む初期情報と、取得した画像とに基づいて、第１面１１ａに沿った方向（Ｘ方向及びＹ方向）におけるレーザ光Ｌの照射位置のアライメントを行う。

【0057】

続いて、ラインＡのトレースを行うことにより（工程Ｓ２２、取得工程）、対象物１１の第１面１１ａの変位を示す変位情報を取得する（工程Ｓ２３、取得工程）。この工程Ｓ２２，Ｓ２３について具体的に説明する。工程Ｓ２２，Ｓ２３では、まず、制御部６が、駆動部４，５を制御することにより、レーザ照射部３をＸ方向及びＹ方向に沿って移動させ、レーザ照射部３をラインＡ上に配置する。なお、上述したように、ここでは、変位センサ９はレーザ照射部３と一体的に移動する。したがって、レーザ照射部３を移動させることは、変位センサ９を移動させることを意味する。

【0058】

続いて、工程Ｓ２２，Ｓ２３では、制御部６が、駆動部４，５を制御することにより、レーザ照射部３をラインＡに沿って相対移動させながら、変位センサ９を制御することにより、対象物１１に向けて測定用レーザ光ＬＡを照射する（トレースを行う）。これにより、制御部６は、測定用レーザ光ＬＡの反射光ＬＲに応じて変位センサ９から出力される変位センサ電圧ＶＤを、対象物１１の第１面１１ａの変位を示す変位情報として取得する。つまり、制御部６は、Ｚ方向についての第１面１１ａの変位を示す変位情報を取得する取得処理を実行することとなる。

【0059】

この結果、対象物１１の第１面１１ａのラインＡに沿った変位情報が取得される。つまり、ここでは、制御部６は、変位センサ９によって連続的に第１面１１ａの変位を測定し、変位情報を取得する。これにより、制御部６では、第１面１１ａの変位のラインＡに沿った分布が得られることとなる。したがって、制御部６によれば、ラインＡに沿って変位が変化する第１面１１ａの何処の位置でハイトセットを行うかを選択可能となる。

【0060】

続く工程では、制御部６は、変位情報に基づいて、駆動部４，５を制御してレーザ照射部３をＸ方向及びＹ方向に移動させることにより、第１面１１ａの変位が第１面１１ａの変位の範囲の中心値となる第１位置にレーザ照射部３を配置する（工程Ｓ２４）。なお、第１位置は、Ｘ方向及びＹ方向を含むＸＹ面内の位置である。

【0061】

続いて、工程Ｓ１３と同様に、第１位置においてハイトセットを行う（工程Ｓ２５）。より具体的には、工程Ｓ２５では、制御部６は、レーザ照射部３が第１位置に配置された状態で、測定用レーザ光ＬＡが対象物１１の第１面１１ａに集光するように駆動部４，５を駆動し、レーザ照射部３をＺ方向に沿って相対移動させ、測定用レーザ光ＬＡの集光点を対象物１１に対してＺ方向に沿って相対移動させる。そして、制御部６は、測定用レーザ光ＬＡの集光点が第１面１１ａに一致したときの変位センサ電圧ＶＤの値であるハイトセット電圧を取得する。

【0062】

続いて、工程Ｓ１４と同様に、アクチュエータ８の駆動電圧の基準電圧を設定する（工程Ｓ２６）。この工程Ｓ２６では、制御部６は、アクチュエータ８の基準電圧と工程Ｓ２５で取得されたハイトセット電圧とを関連付ける。より具体的には、例えば、変位センサ９の変位センサ電圧ＶＤがハイトセット電圧であるときに、アクチュエータ８に基準電圧が付与されるように（すなわち、アクチュエータ８の伸縮量が基準電圧に応じた量となるように）、基準電圧が設定される。

【0063】

これにより、図９に示されるように、アクチュエータ８の可動範囲ＲＡが、第１位置Ｐｅでの第１面１１ａの変位（Ｚ軸高さであり、変位の中心値）を中心値Ａоとして設定されることとなる。よって、アクチュエータ８は、追従加工の際に、可動範囲ＲＡのうちの中心値Ａоよりも下側（例えば延びる側）、及び、可動範囲ＲＡのうちの中心値Ａоよりも上側（例えば縮む側）の両方で駆動されることとなり、アクチュエータ８が停止されて追従加工が困難となる範囲が縮小される（ここでは０となる）。

【0064】

なお、以上の工程Ｓ２４～Ｓ２６では、ハイトセットを行う第１位置を、第１面１１ａの変位が第１面１１ａの変位の範囲の中心値となる位置とした。しかし、第１位置は、中心値となる位置でなくてもよく、第１面１１ａの変位の中心値を含む一部の範囲である中心範囲の特定値となる位置とすることができる。ただし、ここでの中心範囲は、少なくとも、第１面１１ａの変位の上限値及び下限値を除く範囲である。

【0065】

したがって、制御部６は、以上の工程Ｓ２４～Ｓ２６にわたって、変位情報に基づいて、変位の中心値を含む変位の一部の範囲である中心範囲の特定値（ここでは特定値となる第１位置でのハイトセット電圧値）と、アクチュエータ８の駆動電圧の基準電圧と、を関連付ける関連付け処理を実行することとなる。また、本実施形態に係るレーザ加工方法では、以上の工程Ｓ２４～Ｓ２６にわたって、変位情報に基づいて、変位の中心値を含む変位の一部の範囲である中心範囲の特定値と、アクチュエータ８の駆動電圧の基準電圧と、を関連付ける関連付け工程を実施することとなる。上記の例は、特定値を中心値とした例である。

【0066】

さらに、制御部６は、以上の工程Ｓ２４～Ｓ２６にわたって、関連付け処理として、駆動部４，５の制御によって、第１面１１ａの変位が中心範囲の値となる第１位置にレーザ照射部３を移動させる第１処理と、第１処理の後に、駆動部４，５の制御によって、測定用レーザ光ＬＡの第１面１１ａに集光するようにＺ方向に沿ってレーザ照射部３を相対移動させる第２処理と、第２処理の後に、測定用レーザ光ＬＡが第１面１１ａに集光したときの変位センサ９の変位の測定値（ハイトセット電圧）をアクチュエータ８の基準電圧と関連付ける第３処理と、を実行することとなる。

【0067】

続く工程では、レーザ照射部３をラインＡに移動させる（工程Ｓ２７）。より具体的には、工程Ｓ２７では、制御部６は、駆動部４，５を制御することによって、レーザ照射部３をＸ方向及びＹ方向に沿って移動させ、レーザ照射部３をラインＡ上に配置する。

【0068】

その後、実際にレーザ加工を行う（工程Ｓ２８、加工工程）。すなわち、制御部６は、基準電圧を中心にアクチュエータ８を駆動させることにより、Ｚ方向についてのレーザ光Ｌの集光点Ｃの位置を第１面１１ａの変位に応じて調整しながら、Ｘ方向に沿うラインＡに沿って集光点Ｃを相対移動させ、ラインＡに沿って対象物１１のレーザ加工を行う加工処理を実行する。このとき、制御部６は、既に取得している変位情報とラインＡ上の加工位置とに基づいて、当該加工位置での変位に応じてアクチュエータ８を駆動することができる。

【0069】

以上説明したように、本実施形態に係るレーザ加工装置１及びレーザ加工方法では、まず、Ｚ方向についての対象物１１の第１面１１ａの変位を示す変位情報が取得される。その後、取得された変位情報に基づいて、対象物１１の第１面１１ａの変位の中心値を含む変位の一部の範囲である中心範囲の特定の値と、アクチュエータ８の駆動電圧の基準電圧と、が関連付けられる。そして、その基準電圧を中心にアクチュエータ８を駆動させることにより、Ｚ方向についてのレーザ光Ｌの集光点Ｃの位置を対象物１１の第１面１１ａの変位に応じて調整しながら、Ｘ方向に沿うラインＡに沿って集光点Ｃを相対移動させ、ラインＡに沿って対象物１１のレーザ加工（追従加工）が行われる。このため、追従加工の際に、少なくともアクチュエータ８の可動範囲の中心よりも下側又は上側のみが使用されることが避けられる。よって、例えば一律に対象物１１の中心での第１面１１ａの変位量（Ｚ軸高さ）とアクチュエータ８の基準電圧とが関連づけられる場合と比較して、追従加工の可能範囲が狭められることを抑制可能である。

【0070】

また、本実施形態に係るレーザ加工装置１及びレーザ加工方法では、特定値は、第１面１１ａの変位の中心値であってもよい。この場合、追従加工において、アクチュエータ８の可動範囲ＲＡの中心よりも下側及び上側が均等に使用されることとなる。よって、追従加工の可能範囲が狭められることが確実に抑制される。

【0071】

また、本実施形態に係るレーザ加工装置１は、レーザ照射部３と一体的に移動するように設けられており、対象物１１に向けて測定用レーザ光ＬＡを出射すると共に測定用レーザ光ＬＡの反射光ＬＲを入力することにより、第１面１１ａの変位を測定して変位情報を取得するための変位センサ９を備えている。このため、変位センサ９を用いて対象物１１の第１面１１ａの変位を示す変位情報を取得可能である。

【0072】

また、本実施形態に係るレーザ加工装置１では、制御部６は、変位センサ９によって、連続的に第１面１１ａの変位を測定して変位情報を取得する。このため、対象物１１の第１面１１ａの実際の変位により一致した変位情報を取得可能である。

【0073】

さらに、本実施形態に係るレーザ加工装置１は、レーザ照射部３及び変位センサ９を、対象物１１に対してＺ方向に沿って相対移動させるための駆動部４，５を備えている。そして、制御部６は、関連付け処理において、駆動部４，５の制御によって、第１面１１ａの変位が特定値となる第１位置にレーザ照射部３及び変位センサ９を移動させる第１処理と、第１処理の後に、駆動部４，５の制御によって、測定用レーザ光ＬＡが第１面１１ａに集光するようにＺ方向に沿ってレーザ照射部３及び変位センサ９を相対移動させる第２処理と、第２処理の後に、測定用レーザ光ＬＡが第１面１１ａに集光したときの変位センサ９の変位の測定値（ハイトセット電圧値）を基準電圧と関連付ける第３処理と、を実行する。このように、関連づけ処理では、対象物１１の第１面１１ａの変位の実際の測定値を特定値として、アクチュエータ８の駆動電圧の基準電圧に関連づけることができる。
［第２実施形態］

【0074】

引き続いて、レーザ加工装置及びレーザ加工方法の第２実施形態について説明する。ここでは、対象物１１の厚さは、図１０の（ａ）に示されるように、中心１１ｃを含む中央部分で一定であり、且つ、中央部分から外縁に向けて一定の割合で漸減されている。すなわち、対象物１１の第１面１１ａの変位量（Ｚ軸高さ）は、中央部分において一定であり、中央部分から外縁に向かうにつれて漸減する。また、ラインＡは、一方の外縁から中央部分を通り他方の外縁に至るように直線状に設定されている。

【0075】

このような対象物１１に対して、中心１１ｃにおいてハイトセットを行ってハイトセット電圧を取得すると共に、そのハイトセット電圧とアクチュエータ８の基準電圧とを関連付ける場合がある。この場合、アクチュエータ８の可動範囲ＲＡの中心値Ａоは、第１面１１ａの変位の上限値に設置されることとなる。したがって、この場合には、ラインＡに沿った追従加工を行おうとすると、アクチュエータ８が可動範囲ＲＡの中心値Ａоよりも下側（例えば伸びる側）のみで駆動されることとなり、例えば対象物１１の一方の外縁から距離Ｐｆに至るまでの間、及び、距離Ｐｇから対象物１１の他方の外縁に至るまでの間の範囲で、変位センサ電圧ＶＤがアクチュエータ８の可動範囲ＲＡを越えることとなり、追従加工が困難となる。

【0076】

これに対して、本実施形態では、以下のように追従加工を行う。図１１は、第２実施形態に係るレーザ加工方法を示すフローチャートである。図１１に示されるように、本実施形態に係るレーザ加工方法では、まず、制御部６が、対象物１１の第１面１１ａの変位を示す変位情報を取得する（工程Ｓ３１）。制御部６は、第１実施形態と同様にトレースを行うことにより変位情報を取得することも可能であるが、ここでは、対象物１１の形状が既知であり、外部からの入力により変位情報を取得するものとする。

【0077】

続いて、工程Ｓ２１と同様にアライメントを行う（工程Ｓ３２）。続いて、レーザ照射部３を対象物１１の中心１１ｃ上に移動させる（工程Ｓ３３）。より具体的には、この工程Ｓ３３では、制御部６は、駆動部４，５を制御することにより、レーザ照射部３を対象物１１に対してＸ方向及びＹ方向に相対移動することにより、レーザ照射部３を対象物１１の中心１１ｃ上に移動させる。上述したように、対象物１１の中心１１ｃは、第１面１１ａの変位が上限値となる第２位置である。

【0078】

続いて、工程Ｓ２５と同様に、第２位置においてハイトセットを行う（工程Ｓ３４）。より具体的には、工程Ｓ３４では、制御部６は、レーザ照射部３が第２位置に配置された状態で、測定用レーザ光ＬＡが対象物１１の第１面１１ａに集光するように駆動部４，５を駆動し、レーザ照射部３をＺ方向に沿って相対移動させ、測定用レーザ光ＬＡの集光点を対象物１１に対してＺ方向に沿って相対移動させる。そして、制御部６は、測定用レーザ光ＬＡの集光点が第１面１１ａに一致したときの変位センサ電圧ＶＤの値であるハイトセット電圧を取得する。

【0079】

続いて、工程Ｓ２６と同様に、アクチュエータ８の駆動電圧の基準電圧を設定する（工程Ｓ３５）。すなわち、この工程Ｓ３５では、制御部６は、アクチュエータ８の基準電圧と工程Ｓ３４で取得されたハイトセット電圧とを関連付ける。これにより、アクチュエータ８が、第１面１１ａの変位の上限値を中心に駆動されることとなる。このため、続く工程では、制御部６が、可動範囲ＲＡのオフセットを行う（工程Ｓ３６）。

【0080】

より具体的には、この工程Ｓ３６では、制御部６は、駆動部４，５を制御することにより、レーザ照射部３をＺ方向に沿って相対移動させる。ここでは、制御部６は、測定用レーザ光ＬＡの集光点が第１面１１ａよりも第２面１１ｂ側に移動するように、レーザ照射部３をＺ方向に沿って相対移動させる。その状態において、制御部６は、変位センサ電圧ＶＤを取得する。この変位センサ電圧ＶＤは、図１２に示されるように、工程Ｓ３４で取得されたハイトセット電圧Ｖоから下側にオフセットされたオフセット値Ｖｅである。

【0081】

そして、制御部６は、そのオフセット値Ｖｅと、アクチュエータ８の基準電圧値とを関連付ける。すなわち、変位センサ９の変位センサ電圧ＶＤがオフセット値Ｖｅであるときに、アクチュエータ８に基準電圧が付与されるように（すなわち、アクチュエータ８の伸縮量が基準電圧に応じた量となるように）、基準電圧を設定する。オフセット値Ｖｅは、対象物１１の第１面１１ａの変位の中心値に対応する値であり、例えばハイトセット電圧Ｖоの１／２の値である。

【0082】

このように、制御部６は、以上の工程Ｓ３４～Ｓ３６にわたって、変位情報に基づいて、第１面１１ａの変位の中心値を含む変位の一部の範囲である中心範囲の特定値（ここではハイトセット電圧Ｖоのオフセット値Ｖｅ）と、アクチュエータ８の駆動電圧の基準電圧と、を関連付ける関連付け処理を実行することとなる。また、本実施形態に係るレーザ加工方法では、以上の工程Ｓ３４～Ｓ３６にわたって、変位情報に基づいて、変位の中心値を含む変位の一部の範囲である中心範囲の特定値と、アクチュエータ８の駆動電圧の基準電圧と、を関連付ける関連付け工程を実施することとなる。上記の例は、特定値を中心値とした例である。

【0083】

さらに、制御部６は、以上の工程Ｓ３４～Ｓ３６にわたって、関連付け処理として、駆動部４，５の制御によって、第１面１１ａの変位が上限値となる第２位置にレーザ照射部３を移動させる第４処理と、第４処理の後に、駆動部４，５の制御によって、第２位置において測定用レーザ光ＬＡが第１面１１ａに集光するようにＺ方向に沿ってレーザ照射部３を相対移動させる第５処理と、第５処理の後に、測定用レーザ光ＬＡが第１面１１ａに集光したときの変位センサ９の変位の測定値（ハイトセット電圧Ｖо）にオフセット量を加味したオフセット値（オフセット値Ｖｅに対応する変位の値）が中心範囲に含まれるようにオフセット量を設定し、当該オフセット値Ｖｅを特定値として基準電圧と関連付ける第６処理と、を実行することとなる。

【0084】

これにより、図１２に示されるように、アクチュエータ８の可動範囲ＲＡがオフセットされることとなる。よって、アクチュエータ８は、ラインＡに沿った追従加工の際に、可動範囲ＲＡのうちの中心値Ａоよりも下側（例えば延びる側）、及び、可動範囲ＲＡのうちの中心値Ａоよりも上側（例えば縮む側）の両方で駆動されることとなり、アクチュエータ８が停止されて追従加工が困難となる範囲が縮小される（ここでは０となる）。

【0085】

続く工程では、制御部６が、工程Ｓ２７と同様に、レーザ照射部３をラインＡに移動させる（工程Ｓ３７）。その後、工程Ｓ２８と同様に、実際にレーザ加工を行う（工程Ｓ３８、加工工程）。すなわち、制御部６は、基準電圧を中心にアクチュエータ８を駆動させることにより、Ｚ方向についてのレーザ光Ｌの集光点Ｃの位置を第１面１１ａの変位に応じて調整しながら、Ｘ方向に沿うラインＡに沿って集光点Ｃを相対移動させ、ラインＡに沿って対象物１１のレーザ加工を行う加工処理を実行する。このとき、制御部６は、既に取得している変位情報とラインＡ上の加工位置とに基づいて、当該加工位置での変位に応じてアクチュエータ８を駆動することができる。

【0086】

以上説明したように、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、追従加工の可能範囲が狭められることを抑制可能である。また、本実施形態では、関連づけ処理において、対象物１１の第１面１１ａの変位の実際の測定値（ハイトセット電圧Ｖо）からオフセットされたオフセット値（オフセット値Ｖｅに対応する値）を特定値として、アクチュエータ８の駆動電圧の基準電圧に関連づけることができる。

【0087】

なお、上記の例では、ハイトセットを行う第２位置を、第１面１１ａの変位が上限値となる位置とした。しかし、第２位置は、対象物１１の形状や変位の基準の設定に応じて、第１面１１ａの変位が下限値となる位置とされてもよい。

【0088】

また、変位センサ９がレーザ光Ｌと同軸に構成される場合、変位センサ電圧ＶＤが第１面１１ａのＺ軸高さの変化に対して非線形となる場合がある。上記の工程Ｓ３６では、そのように変位センサ電圧ＶＤが非線形の場合の一例である。これに対して、例えば変位センサ９がレーザ光Ｌと別軸に構成される場合等であって、変位センサ電圧ＶＤが第１面１１ａのＺ軸高さの変化に対して線形である場合等のＺ軸高さに対する変位センサ電圧ＶＤの特性が既知である場合には、工程Ｓ３６において、実際にレーザ照射部３をＺ方向に移動させることなく、既知の変位センサ電圧ＶＤの特性に基づいてオフセット値Ｖｅを求めることができる。
［第３実施形態］

【0089】

引き続いて、レーザ加工装置及びレーザ加工方法の第３実施形態について説明する。図１３は、第３実施形態に係るレーザ加工方法を示すフローチャートである。なお、ここでは、対象物１１に対して、Ｚ方向からみたときに互いに平行に延びる直線上の複数のラインＡが設定されている。

【0090】

図１３に示されるように、ここでは、第１実施形態と同様に、工程Ｓ４１～Ｓ４８を実施する。工程Ｓ４１～Ｓ４８の内容は、それぞれ、工程Ｓ２１～Ｓ２８と同様である。ただし、工程Ｓ４２では、複数のラインＡのうちの一のラインＡに対して工程Ｓ２２と同様にトレースを行うことにより、当該一のラインＡに沿っての対象物１１の第１面１１ａの変位情報を取得する（工程Ｓ４３）。また、工程Ｓ４５では、当該一のラインＡでの変位情報に基づいて、工程Ｓ２５と同様にハイトセットを行い、工程Ｓ４６では工程Ｓ２６と同様に基準電圧を設定する。そして、工程Ｓ４７では、工程Ｓ２７と同様に、当該一のラインＡ上にレーザ照射部３を移動させて、工程Ｓ４８では、工程Ｓ２８と同様に当該一のラインＡに対してレーザ加工を行う。

【0091】

その後、制御部６が、当該一のラインＡ（直前に加工が完了したラインＡ）が、複数のラインＡのうちの最後のラインＡであるか否かの判定を行う（工程Ｓ４９）。工程Ｓ４９の判定の結果、当該一のラインＡが最後のラインＡである場合（工程Ｓ４９：ＹＥＳ）、処理を終了する。一方、工程Ｓ４９の判定の結果、当該一のラインＡが最後のラインＡでない場合（工程Ｓ４９：ＮＯ）、制御部６が、駆動部４，５を制御することにより、レーザ照射部３をＸ方向及びＹ方向に相対移動させ、レーザ照射部３を別のラインＡに移動させる（工程Ｓ５０）。

【0092】

その後、工程Ｓ４２に戻り、当該別のラインＡを対象として、工程Ｓ４２以降の工程を再度実施する。このように、本実施形態では、複数のラインＡのそれぞれに対して、変位情報を取得し、ハイトセットを行い、基準電圧を設定する。したがって、第１実施形態と同様の効果に加えて、それぞれのラインＡに沿った対象物１１の第１面１１ａの変位により適した追従加工が可能となる。
［第４実施形態］

【0093】

これに対して、図１４に示される第４実施形態では、工程Ｓ４９の判定の結果、当該一のラインＡが最後のラインＡでない場合（工程Ｓ４９：ＮＯ）、制御部６が、駆動部４，５を制御することにより、レーザ照射部３をＸ方向及びＹ方向に相対移動させ、レーザ照射部３を別のラインＡに移動させる（工程Ｓ５０）。その後、工程Ｓ４８に戻り、当該別のラインＡを対象として、工程Ｓ４８を再度実施する。すなわち、本実施形態では、一のラインＡのトレースで取得した変位情報、ハイトセット電圧、基準電圧を用いて、別のラインＡの追従加工を行う。したがって、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果に加えて、変位情報及びハイトセット電圧の取得や基準電圧の設定にかかる時間を短くすることができる。
［第５実施形態］

【0094】

引き続いて、第５実施形態に係るレーザ加工装置及びレーザ加工方法について説明する。図１５は、第５実施形態に係るレーザ加工方法を示すフローチャートである。図１５に示されるように、ここでは、第１実施形態と同様に、工程Ｓ６１～Ｓ６３を実施する。工程Ｓ６１～Ｓ６３の内容は、それぞれ、工程Ｓ２１～Ｓ２３と同様である。

【0095】

その後、対象物１１の第１面１１ａの変位がアクチュエータ８の可動範囲ＲＡを超過するか否かの判定を行う（工程Ｓ６４）。より具体的には、この工程Ｓ６４では、制御部６が、変位情報（変位センサ電圧ＶＤ）とアクチュエータ８の可動範囲ＲＡとの比較に基づいて、アクチュエータ８の可動範囲ＲＡが変位を超過するか否かの判定を行う判定処理を実行する。

【0096】

そして、工程Ｓ６４の判定の結果、対象物１１の第１面１１ａの変位がアクチュエータ８の可動範囲ＲＡを超過する場合（工程Ｓ６４：ＮＯ）に、制御部６は、その旨を報知する報知処理を実行する（工程Ｓ７０）。制御部６は、報知の一例として、入力受付部に警告を表示させることができる。その後、処理を終了する。一方、工程Ｓ６４の判定の結果、変位が可動範囲ＲＡを超過しない場合には（工程Ｓ６４：ＹＥＳ）、工程Ｓ６５～Ｓ６９を実施する。工程Ｓ６５～Ｓ６９は、第１実施形態の工程Ｓ２４～Ｓ２８と同様である。このように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果に加えて、対象物１１の第１面１１ａの変位がアクチュエータ８の可動範囲ＲＡを超過する場合を認識することが可能となる。
［第６実施形態］

【0097】

引き続いて、第６実施形態に係るレーザ加工装置及びレーザ加工方法について説明する。本実施形態は、図１６に示されるように、対象物１１の第１面１１ａの変位（変位センサ電圧ＶＤ）が、アクチュエータ８の可動範囲ＲＡを大きく超過する場合に対応するためのものである。本実施形態では、図１７に示されるように、工程Ｓ７１～Ｓ７４が実施される。工程Ｓ７１～Ｓ７４は、第５実施形態の工程Ｓ６１～Ｓ６４と同様である。そして、工程Ｓ７４の判定の結果、対象物１１の第１面１１ａの変位がアクチュエータ８の可動範囲ＲＡを超過しない場合には、第１実施形態の工程Ｓ２４～Ｓ２８と同様に、工程Ｓ７５～Ｓ７９を実施する。

【0098】

一方、工程Ｓ７４の判定の結果、対象物１１の第１面１１ａの変位がアクチュエータ８の可動範囲ＲＡを超過する場合（工程Ｓ７４：ＮＯ）、図１８に示されるように、ラインＡのうちの第１面１１ａの変位が下限値となる位置、すなわち、変位センサ電圧ＶＤ及び第１面１１ａのＺ軸高さが下限値となる位置を含む一の下限領域を抽出する（工程Ｓ８１）。ここでは、制御部６は、図１６に示されるように、変位センサ電圧ＶＤが下限値となる位置Ｐｍを含み、位置Ｐｍでの第１面１１ａのＺ軸高さを可動範囲ＲＡの下限値としたときに可動範囲ＲＡに含まれる変位となるラインＡの一部の領域を、当該一の下限領域として抽出する。ここでは、当該一の下限領域は、ラインＡのうちの位置Ｐｈに至るまでの領域である。

【0099】

続いて、制御部６は、抽出した当該一の下限領域を対象にして、工程Ｓ８２～工程Ｓ８５にてハイトセット、基準電圧の設定、及び、追従加工を行う。これらの工程Ｓ８２～工程Ｓ８５の具体的な内容は、対象がラインＡの全体でなく一の下限領域とされる点を除いて、第１実施形態の工程Ｓ２５～Ｓ２８と同様である。一例として、工程Ｓ８２では、当該一の下限領域内において、第１面１１ａの変位が第１面１１ａの変位の範囲の中心値となる第１位置でのハイトセットが行われる。以上により、ラインＡのうちの当該一の下限領域のみが加工される。

【0100】

続いて、図１９に示されるように、ラインＡの未加工領域から、別の下限領域を抽出する（工程Ｓ８６）。すなわち、工程Ｓ８６では、制御部６は、ラインＡの未加工領域のうち、第１面１１ａの変位が下限値となる位置、すなわち、変位センサ電圧ＶＤ及び第１面１１ａのＺ軸高さが下限値となる位置を含む別の下限領域を抽出する。ここでは、制御部６は、図１６に示されるように、未加工領域のうちで変位センサ電圧ＶＤが下限値となる位置Ｐｈを含み、位置Ｐｈでの第１面１１ａのＺ軸高さを可動範囲ＲＡの下限値としたときに可動範囲ＲＡに含まれる変位となるラインＡの残部の領域を、当該別の下限領域として抽出する。ここでは、当該別の下限領域は、ラインＡのうちの位置Ｐｈ以降の領域である。

【0101】

続いて、制御部６は、抽出した当該別の下限領域を対象にして、工程Ｓ８７～工程Ｓ８９にてハイトセット、基準電圧の設定、及び、追従加工を行う。これらの工程Ｓ８７～工程Ｓ８９の具体的な内容は、対象がラインＡの全体でなく別の下限領域とされる点を除いて、第１実施形態の工程Ｓ２５～Ｓ２８と同様である。一例として、工程Ｓ８６では、当該別の下限領域内において、第１面１１ａの変位が第１面１１ａの変位の範囲の中心値となる第１位置でのハイトセットが行われる。以上により、ラインＡのうちの当該別の下限領域がさらに加工される。

【0102】

その後、制御部６は、ラインＡの全ての領域（すなわちラインＡの全体）の加工が完了したから否かの判定を行う（工程Ｓ９０）。工程Ｓ９０の判定の結果、ラインＡの全ての領域の加工が完了している場合（工程Ｓ９０：ＹＥＳ）、処理を終了する。一方、工程Ｓ９０の判定の結果、ラインＡの全ての領域の加工が完了していない場合（工程Ｓ９０：ＮＯ）、工程Ｓ８６以降の工程を再度実施する。

【0103】

以上のように、本実施形態では、１つのラインＡを、アクチュエータ８の可動範囲ＲＡに含まれる複数の領域に分けて追従加工を行う。すなわち、本実施形態では、制御部６は、工程Ｓ７４の判定（判定処理）の結果が、第１面１１ａの変位がアクチュエータ８の可動範囲ＲＡを超過する場合には、第１面１１ａの変位が可動範囲ＲＡに含まれるようにラインＡを複数の部分（複数の下限領域）に分割すると共に、それぞれの部分に対して関連付け処理及び加工処理を実行することとなる。このため、本実施形態によれば、追従加工の可能範囲が拡大される（上記の例では、第１面１１ａの全ての領域で追従加工が可能となる）。
［変形例］

【0104】

以上の実施形態は、本発明の一側面を説明したものである。したがって、本発明は、上記実施形態に限定されることなく任意に変形され得る。

【0105】

例えば、上記実施形態では、制御部６が、変位情報（変位センサ電圧ＶＤ）を取得するために、変位センサ９によって連続的に第１面１１ａの変位を測定する例を挙げた。しかしながら、図２０の（ａ）に示されるように、制御部６は、変位センサ９によって、対象物１１の第１面１１ａ内の複数の箇所Ｋにおいて離散的に変位を測定して変位情報を取得してもよい。この場合、制御部６は、複数の箇所Ｋのそれぞれの変位（変位に対応するそれぞれの変位センサ電圧ＶＤ）の中央値とアクチュエータ８の基準電圧とを関連付けることができる。

【0106】

また、制御部６は、図２０の（ｂ）に示されるように、ラインＡの形状によらずに、変位センサ９を用いて渦巻き状に第１面１１ａの変位を測定して変位情報を取得してもよい。この場合、得られた変位情報に基づいて、その変位（変位に対応する変位センサ電圧ＶＤ）の中央値とアクチュエータ８の基準電圧とを関連付けることができる。

【0107】

さらに、上記の例では、図２１の（ａ）に示されるように、アクチュエータ８の可動範囲ＲＡのうちのハイトセット電圧と関連付けられる基準電圧に対応する位置を、中心値Ａоとした。すなわち、アクチュエータ８に対して、ハイトセット電圧に相当する基準電圧が付与されたときのアクチュエータ８の伸縮量が、可動範囲ＲＡの中心値Ａоとなるようにされていた。この場合、中心値Ａоから可動範囲ＲＡの下限値Ａｃまでの範囲Ｒｃと、中心値Ａоから可動範囲ＲＡの上限値Ａｅまでの範囲Ｒｅとは同等となる。

【0108】

しかし、図２１の（ｂ）に示されるように、アクチュエータ８の可動範囲ＲＡの中心値Ａоから可動範囲ＲＡの上限値Ａｅ側（或いは下限値Ａｃ側）にオフセットした値Ａ１を基準電圧に関連付けてもよい。この場合、範囲Ｒｃが範囲Ｒｅよりも広く（或いは狭く）なる。この場合、制御部６は、関連付け処理の後に、基準電圧を含む可動範囲ＲＡでアクチュエータ８を駆動させることにより、Ｚ方向についてのレーザ光Ｌの集光点Ｃの位置を第１面１１ａの変位に応じて調整しながら、Ｘ方向に沿うラインＡに沿って集光点Ｃを相対移動させ、ラインＡに沿って対象物１１のレーザ加工を行う加工処理を実行することとなる。そして、この場合の基準電圧は、可動範囲ＲＡの中心に対してオフセットされている。

【0109】

さらに、上記の第１～６実施形態は、任意に組み合わせることができる。例えば、第３実施形態及び第４実施形態では、対象物１１に対して複数の直線状のラインＡが設定されている場合に、その複数のラインＡにわたって追従加工を行う例を挙げている。これに対して、例えば第１実施形態においても、対象物１１に対して複数の円形状のラインＡが設定され、その複数の円形状のラインＡにわたって追従加工を行うように、第３実施形態及び第４実施形態の各工程を適用することできる。

【符号の説明】

【0110】

１…レーザ加工装置、２…ステージ（支持部）、４，５…駆動部（第１移動部、第２移動部）、６…制御部、８…アクチュエータ、９…変位センサ、１１…対象物、１１ａ…第１面、１１ｂ…第２面、１１ｃ…中心、３３…集光レンズ、Ａ…ライン、Ｌ…レーザ光、ＬＡ…測定用レーザ光（測定光）、ＬＲ…反射光。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】