JP7523985B2 - Laser processing device and laser processing method - Google Patents

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Description

本発明は、レーザ加工装置、及び、レーザ加工方法に関する。 The present invention relates to a laser processing device and a laser processing method.

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。 Patent Document 1 describes a laser dicing device. This laser dicing device includes a stage for moving the wafer, a laser head for irradiating the wafer with laser light, and a control unit for controlling each component. The laser head includes a laser light source for emitting processing laser light for forming a modified region inside the wafer, a dichroic mirror and a condenser lens arranged in this order on the optical path of the processing laser light, and an AF device.

特許第5743123号Patent No. 5743123

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。 In the device described in Patent Document 1, a calibration operation is performed to measure the output characteristics of the autofocus error signal. In the calibration operation, the stage is controlled so that the reference position of the center of the wafer is directly under the focusing lens. Next, the second actuator is controlled to move the focus lens group that contributes to adjusting the focusing position of the AF laser light. At this time, the autofocus error signal is set to zero. This causes the focusing point of the AF laser light to coincide with the surface of the wafer.

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。 Then, by controlling the first actuator, the focusing lens for focusing the AF laser light and the processing laser light on the wafer is moved throughout its movable range while measuring the output characteristics of the autofocus error signal and storing the output characteristics as a look-up table. In this way, in the device described in Patent Document 1, the AF device is calibrated at a reference position in the center of the wafer prior to laser processing.

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。 However, as described above, if calibration is performed uniformly at a reference position in the center of the wafer, regardless of the distribution of displacement on the wafer surface, and the actuator is then driven up and down around the height of the wafer surface at that reference position, the following problem may arise. That is, for example, if the reference position is the upper (or lower) limit of the height of the wafer surface, then only the lower (or upper) side of the center of the actuator's movable range will be used during actual processing, and there will be many areas where the displacement of the wafer surface exceeds the actuator's movable range.

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。 In general, the measurement range in which an AF device (displacement sensor) can measure the displacement of the wafer surface is wider than the movable range of the actuator of the focusing lens. Therefore, in areas where the displacement of the wafer surface exceeds the movable range of the actuator, even if it is possible to measure the amount of displacement, it is difficult to perform processing (tracking processing) while moving the focusing lens appropriately according to the amount of displacement. In other words, in such cases, the range in which tracking processing is possible is narrowed.

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。 The present invention aims to provide a laser processing device and a laser processing method that can prevent the possible range of follow-up processing from being narrowed.

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。 The laser processing device according to the present invention includes a support unit for supporting an object including a first surface and a second surface opposite to the first surface, a laser irradiation unit for irradiating the object supported by the support unit with laser light from the first surface side via a focusing lens, an actuator for driving the focusing lens along the Z direction from the second surface toward the first surface, and a first moving unit for moving at least one of the support unit and the laser irradiation unit so that the focusing point of the laser light moves relative to the object along the X direction intersecting the Z direction, and a laser processing device for irradiating the object with laser light while controlling at least the actuator, the laser irradiation unit, and the first moving unit. and a control unit that performs laser processing of the object by using the actuator. The control unit performs an acquisition process to acquire displacement information indicating the displacement of the first surface in the Z direction, an association process to associate a specific value of a central range, which is a part of the range of displacement including the central value of the displacement, with a reference voltage for the actuator drive voltage based on the displacement information after the acquisition process, and a processing process to relatively move the focal point along a line along the X direction while adjusting the position of the focal point of the laser light in the Z direction according to the displacement by driving the actuator around the reference voltage after the association process, thereby performing laser processing of the object along the line.

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。 The laser processing method according to the present invention is a laser processing method that performs laser processing by controlling at least a laser irradiation unit for irradiating a laser beam from the first surface side through a condensing lens to an object supported by a support unit, which includes a first surface and a second surface opposite to the first surface, an actuator for driving the condensing lens along the Z direction from the second surface toward the first surface, and a first moving unit for moving at least one of the support unit and the laser irradiation unit so that the focal point of the laser beam moves relative to the object along the X direction intersecting the Z direction. The method includes an acquisition step of acquiring displacement information indicating the displacement of the first surface in the Z direction, an association step of associating a specific value of a central range, which is a part of the range of displacement including the central value of the displacement, with a reference voltage for the drive voltage of the actuator based on the displacement information after the acquisition step, and a processing step of driving the actuator around the reference voltage after the association step to relatively move the focal point along a line along the X direction while adjusting the position of the focal point of the laser beam in the Z direction according to the displacement, thereby performing laser processing of the object along the line.

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。 In these devices and methods, first, displacement information indicating the displacement of the first surface of the object in the Z direction is acquired. Then, based on the acquired displacement information, a specific value of a central range, which is a part of the range of displacement including the central value of the displacement of the first surface of the object, is associated with a reference voltage of the driving voltage of the actuator. Then, by driving the actuator around the reference voltage, the focal point of the laser light in the Z direction is relatively moved along a line along the X direction while adjusting the position of the focal point of the laser light in the Z direction according to the displacement of the first surface of the object, and laser processing (tracking processing) of the object is performed along the line. For this reason, during tracking processing, it is possible to avoid using only the lower side or upper side than the center of the movable range of the actuator. Therefore, it is possible to suppress the possible range of tracking processing from being narrowed, compared to, for example, a case in which the displacement amount (height) of the first surface at the center of the object is uniformly associated with the reference voltage of the actuator.

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。 In the laser processing device according to the present invention, the specific value may be the center value of the displacement. In this case, the lower and upper sides of the center of the actuator's movable range are used equally in the tracking processing. This reliably prevents the possible range of tracking processing from being narrowed.

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。 The laser processing device according to the present invention may be provided with a displacement sensor that is arranged to move integrally with the laser irradiation unit, and that measures the displacement of the first surface and acquires displacement information by emitting measurement light toward the object and inputting reflected light of the measurement light. In this case, the displacement sensor can be used to acquire displacement information indicating the displacement of the first surface of the object.

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。 In the laser processing device according to the present invention, the control unit may continuously measure the displacement using a displacement sensor to obtain displacement information. In this case, it is possible to obtain displacement information that is more consistent with the actual displacement of the first surface of the object.

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。 In the laser processing device according to the present invention, the control unit may acquire displacement information by measuring the displacement discretely at multiple locations on the first surface using a displacement sensor. In this case, the time required for the acquisition process can be shortened.

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。 The laser processing device according to the present invention includes a second moving unit for moving the laser irradiation unit and the displacement sensor relative to the object along the Z direction, and the control unit may execute a first process in the association process, in which the first moving unit controls the laser irradiation unit and the displacement sensor to a first position where the displacement of the first surface becomes a specific value, a second process, after the first process, in which the second moving unit controls the laser irradiation unit and the displacement sensor to move relatively along the Z direction so that the measurement light is focused on the first surface, and a third process, after the second process, in which the displacement measurement value of the displacement sensor when the measurement light is focused on the first surface is associated with a reference voltage. In this way, in the association process, the actual measurement value of the displacement of the first surface of the object can be associated with a reference voltage for the drive voltage of the actuator as a specific value.

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。 The laser processing device according to the present invention includes a second moving unit for moving the laser irradiation unit and the displacement sensor relative to the object along the Z direction, and the control unit may execute a fourth process in the association process, in which the first moving unit is controlled to move the laser irradiation unit and the displacement sensor to a second position where the displacement of the first surface is a lower limit or an upper limit, a fifth process in which the second moving unit is controlled to relatively move the laser irradiation unit and the displacement sensor along the Z direction after the fourth process so that the measurement light is focused on the first surface, and a sixth process in which the offset amount is set so that the offset value obtained by adding the offset amount to the measured value of the displacement of the displacement sensor when the measurement light is focused on the first surface is included in the central range after the fifth process, and the offset value is associated with the reference voltage as a specific value. In this way, in the association process, the offset value offset from the actual measured value of the displacement of the first surface of the object can be associated with the reference voltage of the actuator drive voltage as a specific value.

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。 In the laser processing device according to the present invention, the control unit executes, between the acquisition process and the association process, a determination process for determining whether or not the displacement exceeds the movable range of the actuator, and a notification process for notifying the user that the displacement exceeds the movable range when the result of the determination process indicates that the displacement does not exceed the movable range, and the control unit may execute the association process and the processing process when the result of the determination process indicates that the displacement does not exceed the movable range. In this case, it becomes possible to recognize when the displacement of the first surface of the object exceeds the movable range of the actuator.

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。 In the laser processing device according to the present invention, the control unit executes a determination process between the acquisition process and the association process to determine whether or not the displacement exceeds the movable range of the actuator, and if the result of the determination process indicates that the displacement exceeds the movable range, the control unit may divide the line into multiple parts so that the displacement is included in the movable range, and execute the association process and processing process for each part. In this case, the possible range of tracking processing is expanded.

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。 The present invention provides a laser processing device and a laser processing method that can prevent the possible range of follow-up processing from being narrowed.

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。FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a laser processing apparatus according to an embodiment. 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。FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the laser irradiation unit shown in FIG. 図3は、レーザ加工(追従加工)の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of laser processing (follow-up processing). 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。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the displacement sensor and the actuator. 図5は、追従加工の問題点を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the problems with follow-up machining. 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。FIG. 6 is a flowchart showing an example of a laser processing method. 図7は、追従加工の問題点を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining the problems with follow-up machining. 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。3 is a flowchart showing a laser processing method according to the first embodiment. 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。9A to 9C are diagrams showing the operation and effect of the laser processing method shown in FIG. 8 . 図10は、追従加工の問題点を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining the problem of follow-up machining. 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。FIG. 11 is a flowchart showing the laser processing method according to the second embodiment. 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。12A to 12C are diagrams showing the action and effect after the laser processing shown in FIG. 11 . 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。FIG. 13 is a flowchart showing the laser processing method according to the third embodiment. 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。FIG. 14 is a flowchart showing the laser processing method according to the fourth embodiment. 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。FIG. 15 is a flowchart showing a laser processing method according to the fifth embodiment. 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。FIG. 16 is a graph showing a case where the displacement of the object exceeds the movable range of the actuator. 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。FIG. 17 is a flowchart showing the laser processing method according to the fifth embodiment. 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。FIG. 18 is a flowchart showing the laser processing method according to the fifth embodiment. 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。FIG. 19 is a flowchart showing the laser processing method according to the fifth embodiment. 変形例を説明するための対象物の平面図である。FIG. 13 is a plan view of an object for explaining a modified example. 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。13 is a graph of a displacement sensor voltage for explaining a modified example.

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]
An embodiment will be described in detail below with reference to the drawings. In each drawing, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and duplicated explanations may be omitted. In addition, each drawing may show an orthogonal coordinate system defined by an X-axis, a Y-axis, and a Z-axis.
[Outline of laser processing device and laser processing]

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。 Figure 1 is a schematic diagram showing the configuration of a laser processing device according to one embodiment. Figure 2 is a diagram showing the configuration of the laser irradiation unit shown in Figure 1. Figure 2 shows an imaginary line A indicating the planned laser processing. As shown in Figures 1 and 2, the laser processing device 1 includes a stage (support unit) 2, a laser irradiation unit 3, drive units (movement units) 4 and 5, and a control unit 6. The laser processing device 1 is a device for forming a modified region 12 in an object 11 by irradiating the object 11 with laser light L.

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。 The stage 2 supports the object 11, for example, by holding a film attached to the object 11. The stage 2 is rotatable around an axis parallel to the Z direction. The stage 2 may be movable along both the X direction and the Y direction. The X direction and the Y direction are a first horizontal direction and a second horizontal direction that intersect (are perpendicular to) each other, and the Z direction is a vertical direction. The object 11 has a first surface 11a and a second surface 11b opposite the first surface 11a. The object 11 is, for example, a wafer containing a semiconductor (a silicon wafer is one example).

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。 The laser irradiation unit 3 focuses the laser light L, which is transparent to the object 11, and irradiates the object 11. When the laser light L is focused inside the object 11 supported by the stage 2, the laser light L is particularly absorbed in a portion corresponding to the focusing point C of the laser light L, and a modified region 12 is formed inside the object 11. The focusing point C is the point where the laser light L is focused. However, when the laser light L is modulated according to the modulation pattern presented to the spatial light modulator 7 (for example, when various aberrations are imparted), etc., and the laser light L is not focused at one point, the focusing point C may be a position where the beam intensity of the laser light L is highest or an area within a predetermined range from the center of gravity of the beam intensity.

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。 The modified region 12 is a region whose density, refractive index, mechanical strength, and other physical properties are different from those of the surrounding unmodified region. Examples of the modified region 12 include a melting treatment region, a crack region, an insulation breakdown region, and a refractive index change region. The modified region 12 can be formed such that a crack extends from the modified region 12 to the incident side of the laser light L and to the opposite side. Such modified region 12 and cracks are used, for example, to cut the object 11.

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。 As an example, when the stage 2 is moved along the X direction and the focal point C is moved along the X direction relative to the object 11, multiple modified spots 12s are formed in a row along the X direction. One modified spot 12s is formed by irradiating one pulse of laser light L. A row of modified regions 12 is a collection of multiple modified spots 12s lined up in a row. Adjacent modified spots 12s may be connected to each other or separated from each other depending on the relative moving speed of the focal point C with respect to the object 11 and the repetition frequency of the laser light L.

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。 The driving unit 4 includes a first unit 41 that moves the stage 2 in one direction in a plane intersecting (orthogonal) to the Z direction, and a second unit 42 that moves the stage 2 in another direction in a plane intersecting (orthogonal) to the Z direction. As an example, the first unit 41 moves the stage 2 along the X direction, and the second unit 42 moves the stage 2 along the Y direction. The driving unit 4 also rotates the stage 2 around an axis parallel to the Z direction. The driving unit 5 supports the laser irradiation unit 3. The driving unit 5 moves the laser irradiation unit 3 along the X direction, Y direction, and Z direction. When the stage 2 and/or the laser irradiation unit 3 are moved in a state in which the focal point C of the laser light L is formed, the focal point C is moved relative to the object 11. That is, the driving units 4 and 5 are a first moving unit and a second moving unit that move at least one of the stage 2 and the laser irradiation unit 3 so that the focal point C of the laser light L moves relative to the object 11.

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。 The control unit 6 controls the operation of the stage 2, the laser irradiation unit 3, and the drive units 4 and 5. The control unit 6 has a processing unit, a memory unit, and an input reception unit (not shown). The processing unit is configured as a computer device including a processor, memory, storage, and a communication device. In the processing unit, the processor executes software (programs) loaded into the memory, etc., and controls the reading and writing of data in the memory and storage, as well as communication by the communication device. The memory unit is, for example, a hard disk, and stores various types of data. The input reception unit is an interface unit that displays various types of information and receives input of various types of information from the user. The input reception unit constitutes a GUI (Graphical User Interface).

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。 2, the laser irradiation unit 3 has a light source 31, a spatial light modulator 7, an actuator 8, a displacement sensor 9, a condenser lens 33, and a mirror 34. The light source 31 outputs laser light L, for example, by a pulse oscillation method. Note that the laser irradiation unit 3 may be configured not to have the light source 31 and to introduce the laser light L from outside the laser irradiation unit 3.

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。 The spatial light modulator 7 modulates the laser light L output from the light source 31, for example, by a modulation pattern formed in a liquid crystal layer. The condenser lens 33 condenses the laser light L modulated by the spatial light modulator 7 and output from the spatial light modulator 7 toward the object 11. In other words, the laser irradiation unit 3 irradiates the object 11 supported on the stage 2 with the laser light L from the first surface 11a side via the condenser lens 33.

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。 The mirror 34 is disposed in front of the focusing lens 33 (here, between the focusing lens 33 and the spatial light modulator 7) on the optical path of the laser light L. The mirror 34 transmits the laser light L toward the focusing lens 33.

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。 The displacement sensor 9 outputs the measurement laser light LA. The mirror 34 is disposed on the optical path of the measurement laser light LA and reflects the measurement laser light LA toward the condenser lens 33. As a result, the measurement laser light LA is irradiated to the object 11 with the same optical axis as the optical axis of the laser light L. In other words, here, the displacement sensor 9 is configured coaxially with the laser light L. The displacement sensor 9 inputs the reflected light LR of the measurement laser light LA by the object 11 via the condenser lens 33 and the mirror 34. The displacement sensor 9 outputs information about the reflected light LR to the control unit 6 as displacement information about the displacement of the first surface 11a of the object 11 (height in the Z-axis direction, including unevenness, inclination, etc.). The displacement information is, for example, a voltage value of the displacement sensor 9 according to the reflected light LR (hereinafter, sometimes referred to as the "displacement sensor voltage").

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。 In this way, the laser processing device 1 is arranged to move integrally with the laser irradiation unit 3, and is provided with a displacement sensor 9 for measuring the displacement of the first surface 11a and acquiring displacement information by emitting a measurement laser light (measurement light) LA toward the object 11 and inputting the reflected light LR of the measurement laser light LA. In addition, the control unit 6 can acquire displacement information (displacement sensor voltage) indicating the displacement of the first surface 11a of the object 11 by controlling the displacement sensor 9.

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。 As described above, the displacement sensor 9 is a sensor coaxial with the laser light L, and is, for example, an astigmatism type sensor. However, the displacement sensor 9 may be a sensor with a different axis from the laser light L. In this case, the displacement sensor 9 may be a sensor using a triangulation type, a laser confocal type, a white light confocal type, a spectral interference type, an astigmatism type, or the like.

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。 The actuator 8 is provided on the focusing lens 33. The actuator 8 is for driving the focusing lens 33 along the Z direction. The actuator 8 drives the focusing lens 33 along the Z direction by expanding and contracting according to the magnitude of the applied drive voltage, centered on the amount of expansion when a reference voltage is applied. Here, the Z direction is the direction from the second surface 11b to the first surface 11a of the object 11.

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。 The control unit 6 is configured as a computer device as described above, and controls at least the stage 2, the laser irradiation unit 3 including the actuator 8 and the displacement sensor 9, and the drive units 4 and 5, while irradiating the object 11 with laser light L to perform laser processing of the object 11. Details of the processing of the control unit 6 will be described later.

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。 In the laser processing device 1 as described above, laser processing is performed as follows. FIG. 3(a) is a plan view of the object 11, and FIG. 3(b) is a cross-sectional view showing the state of laser processing. Here, as an example, a circular line A concentric with the center 11c of the object 11 when viewed from the Z direction is set on the object 11. Line A is a line indicating the processing plan where processing is performed by irradiating the laser light L. Here, the object 11 is supported on the stage 2 with the first surface 11a facing the focusing lens 33. That is, here, the first surface 11a is the incident surface of the laser light L and the measurement laser light LA.

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。 The control unit 6 controls the displacement sensor 9 to obtain displacement information (displacement sensor voltage) indicating the displacement of the first surface 11a from the displacement sensor 9. The control unit 6 also controls the laser irradiation unit 3 to irradiate the target object 11 with laser light L from the first surface 11a side. In this state, the control unit 6 controls the drive units 4 and 5 to move the focal point C of the laser light L along the line A relative to the target object 11.

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]
At the same time, the control unit 6 controls the actuator 8 based on the displacement information to move the condenser lens 33 along the Z direction so that the focal point C of the laser light L is constant at a desired depth (Z-axis height) Ds from the first surface 11a. As a result, even if the first surface 11a is displaced in the Z direction, the modified region 12 is formed along the line A at a constant depth Ds from the first surface 11a. In this way, the laser processing apparatus 1 can perform tracking processing using the actuator 8 and the displacement sensor 9.
[Problem description]

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。 Here, FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the displacement sensor and the actuator. The vertical axis of FIG. 4(a) indicates the displacement sensor voltage VD of the displacement sensor 9, and the horizontal axis of FIG. 4(a) indicates the displacement along the Z direction of the first surface 11a of the object 11 (Z-axis height). FIG. 4(a) also shows the displacement sensor voltage VD and the movable range RA of the actuator 8.

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。 As shown in FIG. 4, here, the movable range RA of the actuator 8 is narrower than the measurement range RD, which is the range of Z-axis height within which the displacement sensor voltage VD can change in response to the displacement of the first surface 11a and within which the displacement sensor 9 can measure the displacement of the first surface 11a. Therefore, as shown in FIG. 4(b), in a portion where the displacement of the first surface 11a of the object 11 becomes a displacement OD that exceeds the movable range RA of the actuator 8, even if the displacement OD can be measured by the displacement sensor 9, it becomes difficult to perform follow-up processing when laser processing proceeds along the line A.

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。 As an example, such a problem may occur when the first surface 11a of the object 11 is displaced uniformly so that the thickness of the object 11 increases from the center 11c toward the outer edge, as shown in FIG. 5(a), and laser processing is performed along line A set in the relatively thick outer edge portion. Laser processing of such an object 11 will now be described in detail.

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。 Figure 6 is a flow chart showing an example of a laser processing method. As shown in Figures 5 and 6, here, alignment is performed first (step S11). More specifically, in step S11, for example, the object 11 is imaged using light passing through the object 11 to obtain an image of the object 11. Then, based on initial information including a reference image of the object 11 that is stored in advance and the obtained image, alignment of the irradiation position of the laser light L in the directions along the first surface 11a (X direction and Y direction) is performed.

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。 Then, the driving units 4 and 5 are driven, and the laser irradiation unit 3 is moved relative to the object 11 in the X and Y directions, so that the laser irradiation unit 3 is moved to the center 11c of the object 11 (step S12). Note that, as in the following, the laser irradiation unit 3 here includes a displacement sensor 9. Therefore, moving the laser irradiation unit 3 means moving the displacement sensor 9 as well.

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。 Next, the height is set at the center 11c of the object 11, for example, using a reticle (step S13). More specifically, in step S13, the driving units 4 and 5 are driven to move the entire laser irradiation unit 3 relative to the object 11 along the Z direction so that the measurement laser light LA is focused on the first surface 11a of the object 11 at the center 11c of the object 11, and the focal point of the measurement laser light LA is moved relative to the object 11 along the Z direction. Then, a height set voltage is obtained, which is the value of the displacement sensor voltage VD when the focal point of the measurement laser light LA coincides with the first surface 11a.

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。 Next, a reference voltage for the drive voltage of the actuator 8 is set (step S14). In this step S14, the reference voltage of the actuator 8 is associated with the height set voltage acquired in step S13. More specifically, for example, when the displacement sensor voltage of the displacement sensor 9 is the height set voltage, the reference voltage is set so that the reference voltage is applied to the actuator 8 (i.e., so that the amount of expansion and contraction of the actuator 8 corresponds to the reference voltage). As a result, for example, when the displacement sensor voltage VD varies within a range including the height set voltage in response to the displacement of the first surface 11a, the amount of expansion and contraction of the actuator 8 also varies around the amount corresponding to the reference voltage.

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。 In the next step, the driving units 4 and 5 are driven to move the laser irradiation unit 3 in the X and Y directions, and the laser irradiation unit 3 is moved onto the line A (step S15). Then, processing is performed (step S16). In step S16, the driving units 4 and 5 are driven to move the focal point C of the laser light L along the line A relative to the target object 11. At this time, the displacement of the first surface 11a is measured by the displacement sensor 9. Then, the actuator 8 is expanded or contracted according to the displacement information (displacement sensor voltage VD) indicating the displacement of the first surface 11a measured by the displacement sensor 9, and the focusing lens 33 is moved along the Z direction.

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。 Figure 5(b) is a graph showing an example of the relationship between the displacement sensor voltage VD and the Z-axis height AD of the focusing lens 33 (focus point C) at this time. The horizontal axis of Figure 5(b) shows the movement distance of the focusing point C (laser irradiation unit 3) in the X and Y directions. As shown in Figure 5(b), due to the shape of the object 11, the displacement sensor voltage VD increases (as the movement distance increases) from the center 11c of the object 11 toward the line A on the outer edge side.

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。 The movable range RA of the actuator 8 is a range centered on a central value Ao corresponding to the reference voltage. The reference voltage is associated with a height set voltage that indicates the displacement of the first surface 11a at the center 11c of the object 11. As described above, the object 11 has a shape in which the thickness increases from the center 11c toward the outer edge. Therefore, since the Z-axis height of the first surface 11a of the object 11 is lowest at the center 11c, the height set voltage becomes the lower limit of the displacement sensor voltage VD.

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。 Therefore, the actuator 8 is not driven below the center value Ao of its movable range RA (e.g., the extension side), but only above the center value Ao of its movable range RA (e.g., the contraction side). As a result, from the position Po corresponding to the center 11c to the distance Pa, the actuator 8 is driven in response to the change in the displacement sensor voltage VD to adjust the Z-axis height AD of the focal point C, but after the distance Pa, the displacement sensor voltage VD exceeds the movable range RA of the actuator 8, so the actuator 8 is stopped and the Z-axis height AD of the focal point C is not adjusted. In other words, the above problem of making tracking processing difficult may occur.

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。 Next, we will explain another example in which tracking processing is difficult. Figure 7(a) is a cross-sectional view of the object 11, and Figure 7(b) is a cross-sectional view of the object 11 when unfolded along line A. In this example, there is no uniform displacement of the first surface 11a of the object 11 as shown in Figure 5(a), but there is a displacement along line A, i.e., a distribution of the Z-axis height of the first surface 11a along line A.

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。 For such an object 11, similar to the laser processing method shown in FIG. 6, if the height is set at the center 11c of the object 11 and the actuator 8 is driven based on the reference voltage associated with the height set voltage at that time, the actuator 8 is driven in response to changes in the displacement sensor voltage VD until the moving distance reaches distance Pb and after distance Pc, and the Z-axis height AD of the focal point C is adjusted. However, between distances Pb and Pc, the displacement sensor voltage VD exceeds the movable range RA of the actuator 8, so the actuator 8 is stopped and the Z-axis height AD of the focal point C is not adjusted. In other words, the above-mentioned problem of making tracking processing difficult may occur here as well.

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]
As described above, if height setting is performed uniformly at the center 11c of the object 11 regardless of the displacement distribution of the first surface 11a of the object 11, and the actuator 8 is driven around a reference voltage corresponding to the height set voltage obtained at the center 11c, there is a risk that the range of possible tracking processing will be narrowed.
[First embodiment]

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。 In contrast, in this embodiment, the possible range of follow-up processing is prevented from being narrowed. Next, a first embodiment of the laser processing device and laser processing method will be specifically described. Here, the target object 11 is the same as that shown in FIG. 7. FIG. 8 is a flowchart showing the laser processing method according to the first embodiment.

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。 As shown in FIG. 8, here, first, alignment is performed in the same manner as in step S11 (step S21). More specifically, in step S21, the control unit 6 controls an alignment camera (not shown) to capture an image of the object 11 using light transmitted through the object 11, thereby acquiring an image of the object 11. Then, based on initial information including a reference image of the object 11 previously stored in a memory or the like of the control unit 6 and the acquired image, alignment is performed for the irradiation position of the laser light L in the directions along the first surface 11a (X direction and Y direction).

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。 Next, line A is traced (step S22, acquisition step) to acquire displacement information indicating the displacement of the first surface 11a of the object 11 (step S23, acquisition step). Steps S22 and S23 will be described in detail. In steps S22 and S23, first, the control unit 6 controls the drive units 4 and 5 to move the laser irradiation unit 3 along the X direction and Y direction, and position the laser irradiation unit 3 on line A. As described above, the displacement sensor 9 moves integrally with the laser irradiation unit 3. Therefore, moving the laser irradiation unit 3 means moving the displacement sensor 9.

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。 Next, in steps S22 and S23, the control unit 6 controls the drive units 4 and 5 to relatively move the laser irradiation unit 3 along the line A, while controlling the displacement sensor 9 to irradiate the measurement laser light LA toward the object 11 (perform tracing). As a result, the control unit 6 acquires the displacement sensor voltage VD output from the displacement sensor 9 in response to the reflected light LR of the measurement laser light LA as displacement information indicating the displacement of the first surface 11a of the object 11. In other words, the control unit 6 executes an acquisition process to acquire displacement information indicating the displacement of the first surface 11a in the Z direction.

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。 As a result, displacement information along line A of the first surface 11a of the object 11 is acquired. That is, here, the control unit 6 continuously measures the displacement of the first surface 11a using the displacement sensor 9 and acquires the displacement information. As a result, the control unit 6 obtains the distribution of the displacement of the first surface 11a along line A. Therefore, the control unit 6 makes it possible to select the position on the first surface 11a where the displacement changes along line A at which to perform the height setting.

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。 In the next step, the control unit 6 controls the driving units 4 and 5 based on the displacement information to move the laser irradiation unit 3 in the X and Y directions, thereby disposing the laser irradiation unit 3 at a first position where the displacement of the first surface 11a is the center value of the range of displacement of the first surface 11a (step S24). Note that the first position is a position in the XY plane including the X and Y directions.

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。 Next, similar to step S13, the height is set at the first position (step S25). More specifically, in step S25, the control unit 6 drives the drive units 4 and 5 so that the measurement laser light LA is focused on the first surface 11a of the object 11 while the laser irradiation unit 3 is disposed at the first position, moves the laser irradiation unit 3 relatively along the Z direction, and moves the focal point of the measurement laser light LA relative to the object 11 along the Z direction. Then, the control unit 6 acquires the height set voltage, which is the value of the displacement sensor voltage VD when the focal point of the measurement laser light LA coincides with the first surface 11a.

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。 Next, similarly to step S14, a reference voltage for the drive voltage of actuator 8 is set (step S26). In this step S26, the control unit 6 associates the reference voltage of actuator 8 with the height set voltage acquired in step S25. More specifically, for example, the reference voltage is set so that when the displacement sensor voltage VD of displacement sensor 9 is the height set voltage, the reference voltage is applied to actuator 8 (i.e., the amount of expansion and contraction of actuator 8 corresponds to the reference voltage).

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)。 As a result, as shown in FIG. 9, the movable range RA of the actuator 8 is set with the displacement of the first surface 11a at the first position Pe (the Z-axis height, the central value of the displacement) as the central value Ao. Therefore, during follow-up machining, the actuator 8 is driven both below the central value Ao of the movable range RA (e.g. the extending side) and above the central value Ao of the movable range RA (e.g. the contracting side), and the range in which the actuator 8 is stopped and follow-up machining becomes difficult is reduced (here it becomes 0).

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。 In the above steps S24 to S26, the first position where the height is set is the position where the displacement of the first surface 11a is the central value of the range of displacement of the first surface 11a. However, the first position does not have to be the central value position, and can be a position where the displacement is a specific value of a central range, which is a part of the range that includes the central value of the displacement of the first surface 11a. However, the central range here is a range that at least excludes the upper and lower limits of the displacement of the first surface 11a.

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。 The control unit 6 therefore executes an association process in steps S24 to S26 above to associate a specific value of a central range, which is a part of the range of displacement including the central value of the displacement (here, the height set voltage value at the first position, which is the specific value), with the reference voltage of the drive voltage of the actuator 8, based on the displacement information. In addition, in the laser processing method according to this embodiment, an association process is executed in steps S24 to S26 above to associate a specific value of a central range, which is a part of the range of displacement including the central value of the displacement, with the reference voltage of the drive voltage of the actuator 8, based on the displacement information. The above example is an example in which the specific value is the central value.

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。 Furthermore, in the above steps S24 to S26, the control unit 6 executes the following association processes: a first process, which controls the drive units 4 and 5 to move the laser irradiation unit 3 to a first position where the displacement of the first surface 11a is a value in the central range; a second process, which controls the drive units 4 and 5 to relatively move the laser irradiation unit 3 along the Z direction after the first process so that the measurement laser light LA is focused on the first surface 11a; and a third process, which associates the measured value of the displacement (height set voltage) of the displacement sensor 9 when the measurement laser light LA is focused on the first surface 11a with the reference voltage of the actuator 8 after the second process.

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。 In the next step, the laser irradiation unit 3 is moved to line A (step S27). More specifically, in step S27, the control unit 6 controls the driving units 4 and 5 to move the laser irradiation unit 3 along the X direction and the Y direction, and position the laser irradiation unit 3 on line A.

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。 After that, the actual laser processing is performed (step S28, processing step). That is, the control unit 6 drives the actuator 8 around the reference voltage, thereby relatively moving the focal point C along the line A along the X direction while adjusting the position of the focal point C of the laser light L in the Z direction according to the displacement of the first surface 11a, and performs a processing process to perform laser processing of the object 11 along the line A. At this time, the control unit 6 can drive the actuator 8 according to the displacement at the processing position on the line A based on the displacement information already acquired and the processing position on the line A.

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。 As described above, in the laser processing device 1 and the laser processing method according to the present embodiment, first, displacement information indicating the displacement of the first surface 11a of the object 11 in the Z direction is acquired. Then, based on the acquired displacement information, a specific value of a central range, which is a part of the range of displacement including the central value of the displacement of the first surface 11a of the object 11, is associated with the reference voltage of the drive voltage of the actuator 8. Then, by driving the actuator 8 around the reference voltage, the position of the focal point C of the laser light L in the Z direction is adjusted according to the displacement of the first surface 11a of the object 11, while the focal point C is relatively moved along the line A along the X direction, and the laser processing (follow-up processing) of the object 11 is performed along the line A. For this reason, during the follow-up processing, it is possible to avoid using only the lower side or the upper side than the center of the movable range of the actuator 8. Therefore, it is possible to suppress the possible range of follow-up processing from being narrowed, compared to the case where the displacement amount (Z-axis height) of the first surface 11a at the center of the object 11 is uniformly associated with the reference voltage of the actuator 8.

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。 In addition, in the laser processing device 1 and laser processing method according to this embodiment, the specific value may be the center value of the displacement of the first surface 11a. In this case, the lower and upper sides of the center of the movable range RA of the actuator 8 are used equally in the follow-up processing. This reliably prevents the possible range of follow-up processing from being narrowed.

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。 The laser processing device 1 according to this embodiment is also provided with a displacement sensor 9 that is arranged to move integrally with the laser irradiation unit 3 and emits measurement laser light LA toward the object 11 and inputs reflected light LR of the measurement laser light LA to measure the displacement of the first surface 11a and obtain displacement information. Therefore, it is possible to obtain displacement information indicating the displacement of the first surface 11a of the object 11 using the displacement sensor 9.

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。 In addition, in the laser processing device 1 according to this embodiment, the control unit 6 uses the displacement sensor 9 to continuously measure the displacement of the first surface 11a and acquire displacement information. Therefore, it is possible to acquire displacement information that is more consistent with the actual displacement of the first surface 11a of the object 11.

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]
Further, the laser processing apparatus 1 according to the present embodiment includes the driving units 4 and 5 for moving the laser irradiation unit 3 and the displacement sensor 9 relative to the object 11 along the Z direction. In the association process, the control unit 6 executes a first process of moving the laser irradiation unit 3 and the displacement sensor 9 to a first position where the displacement of the first surface 11a becomes a specific value by controlling the driving units 4 and 5, a second process of moving the laser irradiation unit 3 and the displacement sensor 9 relative to the first surface 11a by controlling the driving units 4 and 5 after the first process, and a third process of associating the measured value (height set voltage value) of the displacement of the displacement sensor 9 when the measurement laser light LA is focused on the first surface 11a with a reference voltage after the second process. In this way, in the association process, the actual measured value of the displacement of the first surface 11a of the object 11 can be associated with the reference voltage of the drive voltage of the actuator 8 as a specific value.
[Second embodiment]

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。 Next, a second embodiment of the laser processing device and the laser processing method will be described. Here, the thickness of the object 11 is constant in the central portion including the center 11c as shown in FIG. 10(a), and gradually decreases at a constant rate from the central portion toward the outer edge. In other words, the displacement amount (Z-axis height) of the first surface 11a of the object 11 is constant in the central portion and gradually decreases from the central portion toward the outer edge. Also, line A is set in a straight line so as to run from one outer edge through the central portion to the other outer edge.

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。 For such an object 11, the height may be set at the center 11c to obtain a height set voltage, and the height set voltage may be correlated with the reference voltage of the actuator 8. In this case, the center value Ao of the movable range RA of the actuator 8 is set to the upper limit of the displacement of the first surface 11a. Therefore, in this case, when attempting to perform tracking processing along the line A, the actuator 8 will be driven only below the center value Ao of the movable range RA (e.g., the stretching side), and the displacement sensor voltage VD will exceed the movable range RA of the actuator 8 in the range from one outer edge of the object 11 to the distance Pf, and from the distance Pg to the other outer edge of the object 11, making tracking processing difficult.

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。 In contrast, in this embodiment, tracking processing is performed as follows. FIG. 11 is a flowchart showing the laser processing method according to the second embodiment. As shown in FIG. 11, in the laser processing method according to this embodiment, first, the control unit 6 acquires displacement information indicating the displacement of the first surface 11a of the object 11 (step S31). The control unit 6 can also acquire the displacement information by tracing as in the first embodiment, but in this embodiment, it is assumed that the shape of the object 11 is known and the displacement information is acquired by external input.

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。 Next, alignment is performed in the same manner as in step S21 (step S32). Next, the laser irradiation unit 3 is moved onto the center 11c of the object 11 (step S33). More specifically, in this step S33, the control unit 6 controls the drive units 4 and 5 to move the laser irradiation unit 3 relative to the object 11 in the X and Y directions, thereby moving the laser irradiation unit 3 onto the center 11c of the object 11. As described above, the center 11c of the object 11 is the second position where the displacement of the first surface 11a becomes the upper limit value.

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。 Next, similar to step S25, the height is set at the second position (step S34). More specifically, in step S34, the control unit 6 drives the drive units 4 and 5 so that the measurement laser light LA is focused on the first surface 11a of the object 11 while the laser irradiation unit 3 is disposed at the second position, and moves the laser irradiation unit 3 relatively along the Z direction, thereby moving the focal point of the measurement laser light LA relative to the object 11 along the Z direction. Then, the control unit 6 acquires a height set voltage, which is the value of the displacement sensor voltage VD when the focal point of the measurement laser light LA coincides with the first surface 11a.

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)。 Next, similar to step S26, a reference voltage for the drive voltage of the actuator 8 is set (step S35). That is, in this step S35, the control unit 6 associates the reference voltage of the actuator 8 with the height set voltage acquired in step S34. This causes the actuator 8 to be driven around the upper limit of the displacement of the first surface 11a. Therefore, in the next step, the control unit 6 offsets the movable range RA (step S36).

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。 More specifically, in step S36, the control unit 6 controls the drive units 4 and 5 to relatively move the laser irradiation unit 3 along the Z direction. Here, the control unit 6 relatively moves the laser irradiation unit 3 along the Z direction so that the focal point of the measurement laser light LA moves toward the second surface 11b rather than the first surface 11a. In this state, the control unit 6 acquires a displacement sensor voltage VD. This displacement sensor voltage VD is an offset value Ve that is offset downward from the height set voltage Vo acquired in step S34, as shown in FIG. 12.

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。 The control unit 6 then associates the offset value Ve with the reference voltage value of the actuator 8. That is, the reference voltage is set so that when the displacement sensor voltage VD of the displacement sensor 9 is the offset value Ve, the reference voltage is applied to the actuator 8 (that is, the amount of expansion and contraction of the actuator 8 corresponds to the reference voltage). The offset value Ve is a value that corresponds to the median value of the displacement of the first surface 11a of the object 11, and is, for example, 1/2 the value of the height set voltage Vo.

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。 In this way, the control unit 6 executes an association process that associates a specific value of a central range that is a part of the range of displacement including the central value of the displacement of the first surface 11a (here, the offset value Ve of the height set voltage Vo) with the reference voltage of the drive voltage of the actuator 8 based on the displacement information throughout the above steps S34 to S36. Also, in the laser processing method according to this embodiment, an association process that associates a specific value of a central range that is a part of the range of displacement including the central value of the displacement with the reference voltage of the drive voltage of the actuator 8 based on the displacement information throughout the above steps S34 to S36. The above example is an example in which the specific value is the central value.

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。 Furthermore, in the above steps S34 to S36, the control unit 6 executes the following association processes: a fourth process in which the drive units 4 and 5 are used to move the laser irradiation unit 3 to a second position where the displacement of the first surface 11a is at its upper limit; a fifth process in which, after the fourth process, the drive units 4 and 5 are used to relatively move the laser irradiation unit 3 along the Z direction at the second position so that the measurement laser light LA is focused on the first surface 11a; and a sixth process in which, after the fifth process, the offset amount is set so that the offset value (the displacement value corresponding to the offset value Ve) obtained by adding the offset amount to the displacement measurement value (height set voltage Vo) of the displacement sensor 9 when the measurement laser light LA is focused on the first surface 11a is included in the central range, and the offset value Ve is associated with the reference voltage as a specific value.

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)。 As a result, as shown in FIG. 12, the movable range RA of the actuator 8 is offset. Therefore, during follow-up processing along the line A, the actuator 8 is driven both below the center value Ao of the movable range RA (e.g., the extending side) and above the center value Ao of the movable range RA (e.g., the contracting side), and the range in which the actuator 8 is stopped and follow-up processing becomes difficult is reduced (here, becomes 0).

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。 In the next step, the control unit 6 moves the laser irradiation unit 3 to the line A (step S37), similar to step S27. Then, similar to step S28, laser processing is actually performed (step S38, processing step). That is, the control unit 6 drives the actuator 8 around the reference voltage, thereby relatively moving the focal point C along the line A along the X direction while adjusting the position of the focal point C of the laser light L in the Z direction according to the displacement of the first surface 11a, and performs a processing process to perform laser processing of the object 11 along the line A. At this time, the control unit 6 can drive the actuator 8 according to the displacement at the processing position based on the already acquired displacement information and the processing position on the line A.

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。 As described above, in this embodiment, as in the first embodiment, it is possible to prevent the possible range of tracking processing from being narrowed. Furthermore, in this embodiment, in the association process, an offset value (a value corresponding to the offset value Ve) offset from the actual measured value (height set voltage Vo) of the displacement of the first surface 11a of the object 11 can be set as a specific value and associated with the reference voltage of the drive voltage of the actuator 8.

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。 In the above example, the second position where the height is set is the position where the displacement of the first surface 11a is the upper limit. However, the second position may be the position where the displacement of the first surface 11a is the lower limit, depending on the shape of the object 11 and the setting of the displacement standard.

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]
Furthermore, when the displacement sensor 9 is configured coaxially with the laser light L, the displacement sensor voltage VD may be nonlinear with respect to changes in the Z-axis height of the first surface 11a. The above-mentioned step S36 is an example of a case where the displacement sensor voltage VD is nonlinear in this way. In contrast, when the displacement sensor 9 is configured on a different axis from the laser light L, for example, and the characteristic of the displacement sensor voltage VD with respect to the Z-axis height is known, such as when the displacement sensor 9 is configured on a different axis from the laser light L and the displacement sensor voltage VD is linear with respect to changes in the Z-axis height of the first surface 11a, the offset value Ve can be found in step S36 based on the known characteristic of the displacement sensor voltage VD without actually moving the laser irradiation unit 3 in the Z direction.
[Third embodiment]

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。 Next, a third embodiment of the laser processing device and the laser processing method will be described. FIG. 13 is a flowchart showing the laser processing method according to the third embodiment. Note that, in this example, a number of straight lines A that extend parallel to each other when viewed from the Z direction are set on the target object 11.

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。 As shown in FIG. 13, steps S41 to S48 are performed here as in the first embodiment. The contents of steps S41 to S48 are the same as steps S21 to S28, respectively. However, in step S42, one of the multiple lines A is traced in the same way as in step S22, to obtain displacement information of the first surface 11a of the object 11 along the one line A (step S43). In step S45, the height is set in the same way as in step S25 based on the displacement information on the one line A, and in step S46, the reference voltage is set in the same way as in step S26. Then, in step S47, the laser irradiation unit 3 is moved onto the one line A in the same way as in step S27, and in step S48, laser processing is performed on the one line A in the same way as in step S28.

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)。 Then, the control unit 6 judges whether the line A (the line A for which processing has just been completed) is the last line A of the multiple lines A (step S49). If the result of the judgment in step S49 is that the line A is the last line A (step S49: YES), the process ends. On the other hand, if the result of the judgment in step S49 is that the line A is not the last line A (step S49: NO), the control unit 6 controls the drive units 4 and 5 to relatively move the laser irradiation unit 3 in the X and Y directions, and moves the laser irradiation unit 3 to another line A (step S50).

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]
Then, the process returns to step S42, and steps S42 and after are performed again for the other line A. In this manner, in this embodiment, displacement information is acquired, a height is set, and a reference voltage is set for each of the multiple lines A. Therefore, in addition to the same effects as in the first embodiment, more suitable follow-up processing is possible for the displacement of the first surface 11a of the target object 11 along each line A.
[Fourth embodiment]

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]
In contrast, in the fourth embodiment shown in FIG. 14, if the result of the judgment in step S49 is that the line A is not the last line A (step S49: NO), the control unit 6 controls the driving units 4 and 5 to relatively move the laser irradiation unit 3 in the X direction and the Y direction, and moves the laser irradiation unit 3 to another line A (step S50). Then, the process returns to step S48, and step S48 is performed again for the other line A. That is, in this embodiment, the displacement information, height set voltage, and reference voltage acquired by tracing the line A are used to perform follow-up processing of the other line A. Therefore, according to this embodiment, in addition to the same effects as the first embodiment, the time required for acquiring the displacement information and the height set voltage and setting the reference voltage can be shortened.
[Fifth embodiment]

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。 Next, a laser processing apparatus and a laser processing method according to the fifth embodiment will be described. FIG. 15 is a flowchart showing the laser processing method according to the fifth embodiment. As shown in FIG. 15, steps S61 to S63 are carried out here, as in the first embodiment. The contents of steps S61 to S63 are the same as steps S21 to S23, respectively.

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。 Then, it is determined whether the displacement of the first surface 11a of the object 11 exceeds the movable range RA of the actuator 8 (step S64). More specifically, in this step S64, the control unit 6 executes a determination process to determine whether the movable range RA of the actuator 8 exceeds the displacement based on a comparison between the displacement information (displacement sensor voltage VD) and the movable range RA of the actuator 8.

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]
Then, if the result of the determination in step S64 is that the displacement of the first surface 11a of the target object 11 exceeds the movable range RA of the actuator 8 (step S64: NO), the control unit 6 executes a notification process to notify that effect (step S70). As an example of the notification, the control unit 6 can display a warning on the input receiving unit. Then, the process ends. On the other hand, if the result of the determination in step S64 is that the displacement does not exceed the movable range RA (step S64: YES), steps S65 to S69 are performed. Steps S65 to S69 are the same as steps S24 to S28 in the first embodiment. Thus, according to this embodiment, in addition to the same effects as the first embodiment, it is possible to recognize the case where the displacement of the first surface 11a of the target object 11 exceeds the movable range RA of the actuator 8.
Sixth Embodiment

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。 Next, a laser processing apparatus and a laser processing method according to the sixth embodiment will be described. As shown in FIG. 16, this embodiment is intended to deal with the case where the displacement (displacement sensor voltage VD) of the first surface 11a of the object 11 greatly exceeds the movable range RA of the actuator 8. In this embodiment, as shown in FIG. 17, steps S71 to S74 are performed. Steps S71 to S74 are similar to steps S61 to S64 in the fifth embodiment. Then, if the result of the determination in step S74 is that the displacement of the first surface 11a of the object 11 does not exceed the movable range RA of the actuator 8, steps S75 to S79 are performed in the same manner as steps S24 to S28 in the first embodiment.

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。 On the other hand, if the result of the determination in step S74 is that the displacement of the first surface 11a of the object 11 exceeds the movable range RA of the actuator 8 (step S74: NO), as shown in FIG. 18, a lower limit region including the position on line A where the displacement of the first surface 11a is at its lower limit, that is, the position where the displacement sensor voltage VD and the Z-axis height of the first surface 11a are at their lower limits, is extracted (step S81). Here, as shown in FIG. 16, the control unit 6 extracts a part of the line A including the position Pm where the displacement sensor voltage VD is at its lower limit, and where the displacement is included in the movable range RA when the Z-axis height of the first surface 11a at position Pm is set as the lower limit of the movable range RA, as the lower limit region. Here, the lower limit region is the region up to position Ph on line A.

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。 Then, the control unit 6 performs height setting, reference voltage setting, and follow-up processing on the extracted lower limit region in steps S82 to S85. The specific content of steps S82 to S85 is similar to steps S25 to S28 in the first embodiment, except that the target is the lower limit region rather than the entire line A. As an example, in step S82, a height is set at a first position within the lower limit region where the displacement of the first surface 11a is the median value of the range of displacement of the first surface 11a. As a result, only the lower limit region of line A is processed.

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。 Next, as shown in FIG. 19, another lower limit area is extracted from the unprocessed area of line A (step S86). That is, in step S86, the control unit 6 extracts another lower limit area from the unprocessed area of line A, including a position where the displacement of the first surface 11a is at its lower limit, that is, a position where the displacement sensor voltage VD and the Z-axis height of the first surface 11a are at their lower limits. Here, as shown in FIG. 16, the control unit 6 extracts the remaining area of line A, which includes a position Ph in the unprocessed area where the displacement sensor voltage VD is at its lower limit, and where the displacement is included in the movable range RA when the Z-axis height of the first surface 11a at position Ph is set to the lower limit of the movable range RA, as the other lower limit area. Here, the other lower limit area is the area of line A after position Ph.

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。 Then, the control unit 6 performs height setting, reference voltage setting, and follow-up processing on the extracted other lower limit region in steps S87 to S89. The specific content of these steps S87 to S89 is similar to steps S25 to S28 in the first embodiment, except that the target is the other lower limit region rather than the entire line A. As an example, in step S86, a height is set in the other lower limit region at a first position where the displacement of the first surface 11a is the central value of the range of displacement of the first surface 11a. In this way, the other lower limit region of line A is further processed.

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。 Then, the control unit 6 judges whether or not processing of all areas of line A (i.e., the entirety of line A) has been completed (step S90). If the result of the judgment in step S90 is that processing of all areas of line A has been completed (step S90: YES), the process ends. On the other hand, if the result of the judgment in step S90 is that processing of all areas of line A has not been completed (step S90: NO), the steps from step S86 onwards are carried out again.

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]
As described above, in this embodiment, one line A is divided into a plurality of regions included in the movable range RA of the actuator 8, and follow-up processing is performed. That is, in this embodiment, when the result of the judgment (judgment process) in step S74 is that the displacement of the first surface 11a exceeds the movable range RA of the actuator 8, the control unit 6 divides the line A into a plurality of parts (a plurality of lower limit regions) so that the displacement of the first surface 11a is included in the movable range RA, and performs an association process and a processing process for each part. Therefore, according to this embodiment, the possible range of follow-up processing is expanded (in the above example, follow-up processing is possible in all regions of the first surface 11a).
[Modification]

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。 The above embodiment describes one aspect of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above embodiment and may be modified as desired.

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。 For example, in the above embodiment, the control unit 6 continuously measures the displacement of the first surface 11a using the displacement sensor 9 to obtain the displacement information (displacement sensor voltage VD). However, as shown in FIG. 20(a), the control unit 6 may obtain the displacement information by discretely measuring the displacement at multiple locations K on the first surface 11a of the object 11 using the displacement sensor 9. In this case, the control unit 6 can associate the median value of each of the displacements at the multiple locations K (each of the displacement sensor voltages VD corresponding to the displacement) with the reference voltage of the actuator 8.

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。 In addition, as shown in FIG. 20(b), the control unit 6 may use the displacement sensor 9 to measure the displacement of the first surface 11a in a spiral shape to obtain displacement information, regardless of the shape of the line A. In this case, based on the obtained displacement information, the median value of the displacement (the displacement sensor voltage VD corresponding to the displacement) can be associated with the reference voltage of the actuator 8.

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。 Furthermore, in the above example, as shown in FIG. 21(a), the position of the movable range RA of the actuator 8 that corresponds to the reference voltage associated with the height set voltage is set to the central value Ao. In other words, the amount of expansion and contraction of the actuator 8 when a reference voltage equivalent to the height set voltage is applied to the actuator 8 is set to the central value Ao of the movable range RA. In this case, the range Rc from the central value Ao to the lower limit Ac of the movable range RA is equivalent to the range Re from the central value Ao to the upper limit Ae of the movable range RA.

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。 However, as shown in FIG. 21B, a value A1 offset from the center value Ao of the movable range RA of the actuator 8 toward the upper limit value Ae (or lower limit value Ac) of the movable range RA may be associated with the reference voltage. In this case, the range Rc becomes wider (or narrower) than the range Re. In this case, the control unit 6 drives the actuator 8 in the movable range RA including the reference voltage after the association process, thereby relatively moving the focal point C along the line A along the X direction while adjusting the position of the focal point C of the laser light L in the Z direction according to the displacement of the first surface 11a, and performing a processing process to perform laser processing of the object 11 along the line A. In this case, the reference voltage is offset with respect to the center of the movable range RA.

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。 Furthermore, the above first to sixth embodiments can be combined in any way. For example, the third and fourth embodiments give an example in which multiple straight lines A are set on the object 11, and follow-up processing is performed across the multiple lines A. In contrast, for example, in the first embodiment, multiple circular lines A are set on the object 11, and the steps of the third and fourth embodiments can be applied so that follow-up processing is performed across the multiple circular lines A.

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。 1...laser processing device, 2...stage (supporting part), 4, 5...drive part (first moving part, second moving part), 6...control part, 8...actuator, 9...displacement sensor, 11...object, 11a...first surface, 11b...second surface, 11c...center, 33...collecting lens, A...line, L...laser light, LA...measurement laser light (measurement light), LR...reflected light.

Claims (9)

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、を実行し、
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、
レーザ加工装置。
A support portion for supporting an object, the support portion including a first surface and a second surface opposite to the first surface;
a laser irradiation unit for irradiating the object supported by the support unit with laser light from the first surface side via a condenser lens;
an actuator for driving the condenser lens along a Z direction from the second surface toward the first surface;
a first moving unit for moving at least one of the support unit and the laser irradiation unit such that a focal point of the laser light moves relative to the object along an X direction intersecting the Z direction;
a control unit that controls at least the actuator, the laser irradiation unit, and the first moving unit, and irradiates the object with the laser light to perform laser processing of the object;
Equipped with
The control unit is
an acquisition process for acquiring displacement information indicating a displacement of the first surface in the Z direction;
an association process for associating a specific value of a central range, which is a part of the range of the displacement including a central value of the displacement, with a reference voltage of a drive voltage of the actuator, based on the displacement information after the acquisition process;
after the association process, a processing process is executed in which the actuator is driven around the reference voltage, thereby relatively moving the focal point along a line along the X direction while adjusting a position of the focal point of the laser light in the Z direction according to the displacement, and laser processing of the object is performed along the line ;
the control unit executes a determination process between the acquisition process and the association process to determine whether or not the displacement exceeds a movable range of the actuator;
when the result of the determination process indicates that the displacement exceeds the movable range, the control unit divides the line into a plurality of portions so that the displacement is included in the movable range, and executes the association process and the processing process for each of the portions.
Laser processing equipment.
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。
The specific value is a median value of the displacement.
The laser processing device according to claim 1.
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。
a displacement sensor that is provided to move integrally with the laser irradiation unit, and that emits measurement light toward the object and receives reflected light of the measurement light to measure the displacement of the first surface and acquire the displacement information;
3. The laser processing apparatus according to claim 1 or 2.
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。
The control unit continuously measures the displacement using the displacement sensor to obtain the displacement information.
The laser processing apparatus according to claim 3.
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。
the control unit measures the displacement discretely at a plurality of points in the first plane using the displacement sensor to acquire the displacement information.
The laser processing apparatus according to claim 3.
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。
a second moving unit for moving the laser irradiation unit and the displacement sensor relative to the object along the Z direction;
The control unit, in the association process,
a first process of moving the laser irradiation unit and the displacement sensor to a first position where the displacement of the first surface becomes the specific value by controlling the first movement unit;
a second process of relatively moving the laser irradiation unit and the displacement sensor along the Z direction by controlling the second moving unit after the first process so that the measurement light is focused on the first surface;
a third process of associating a measurement value of the displacement of the displacement sensor when the measurement light is focused on the first surface with the reference voltage after the second process;
Execute
The laser processing device according to any one of claims 3 to 5.
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。
a second moving unit for moving the laser irradiation unit and the displacement sensor relative to the object along the Z direction;
The control unit, in the association process,
a fourth process of controlling the first moving unit to move the laser irradiation unit and the displacement sensor to a second position where the displacement of the first surface becomes a lower limit value or an upper limit value;
a fifth process of relatively moving the laser irradiation unit and the displacement sensor along the Z direction by controlling the second moving unit after the fourth process so that the measurement light is focused on the first surface;
a sixth process of, after the fifth process, setting an offset value obtained by adding an offset amount to a measurement value of the displacement of the displacement sensor when the measurement light is focused on the first surface so that the offset value is included in the central range, and associating the offset value with the reference voltage as the specific value;
Execute
The laser processing device according to any one of claims 3 to 5.
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。
the control unit executes, between the acquisition process and the association process, a notification process for notifying a result of the determination process that the displacement exceeds the movable range;
the control unit executes the association process and the processing process when a result of the determination process indicates that the displacement does not exceed the movable range.
The laser processing device according to any one of claims 1 to 7.
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、
前記取得工程と前記関連付け工程との間において、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い、
前記判定の結果が、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工程及び前記加工工程を実施する、
レーザ加工方法。
A laser processing method for performing laser processing by controlling at least a laser irradiation unit for irradiating a laser beam from a first surface side via a condensing lens to an object supported by a support unit, the object including a first surface and a second surface opposite to the first surface, an actuator for driving the condensing lens along a Z direction from the second surface toward the first surface, and a first moving unit for moving at least one of the support unit and the laser irradiation unit such that a focal point of the laser beam moves relative to the object along an X direction intersecting the Z direction,
acquiring displacement information indicating a displacement of the first surface in the Z direction;
an associating step of associating, after the acquiring step, a specific value of a central range, which is a part of the range of the displacement including a central value of the displacement, with a reference voltage of a drive voltage of the actuator, based on the displacement information;
a processing step of, after the associating step, driving the actuator around the reference voltage to relatively move the focal point along a line along the X direction while adjusting a position of the focal point of the laser light in the Z direction according to the displacement, and performing laser processing of the object along the line,
determining whether or not the displacement exceeds a movable range of the actuator between the acquiring step and the associating step;
When the result of the determination indicates that the displacement exceeds the movable range, the line is divided into a plurality of portions so that the displacement is included in the movable range, and the associating step and the processing step are performed for each of the portions.
Laser processing method.
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