JP7368246B2 - レーザ加工装置及びレーザ加工方法 - Google Patents

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。

従来、対象物にレーザ光を集光することにより、対象物に改質領域を形成するレーザ加工装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなレーザ加工装置は、対象物を支持する支持部と、対象物に集光レンズを介してレーザ光を照射する照射部と、レーザ光の集光位置が移動するように支持部及び照射部の少なくとも一方を移動させる移動機構と、レーザ光入射面の変位に追従するように集光レンズを光軸方向に沿って駆動する駆動部と、を備える。

特開２０１５－１８６８２５号公報

上述したような技術では、集光位置が対象物の外から内に進入するように支持部又は照射部を移動させて対象物に改質領域を形成する場合、例えば当該進入の直後のタイミングにおいて、駆動部に入力される制御信号にオーバーシュートが発生し、レーザ光入射面の変位に集光レンズを追従させる精度が低下してしまう可能性がある。

そこで、本発明は、レーザ光入射面の変位に対する追従の精度低下を抑制できるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することを課題とする。

本発明に係るレーザ加工装置は、対象物にレーザ光を照射することにより、対象物の内部に改質領域を形成するレーザ加工装置であって、対象物を支持する支持部と、対象物に集光レンズを介してレーザ光を照射する照射部と、レーザ光の集光位置が移動するように支持部及び照射部の少なくとも一方を移動させる移動機構と、集光レンズの光軸方向に沿って支持部及び集光レンズの少なくとも一方を駆動する駆動部と、対象物におけるレーザ光が入射するレーザ光入射面の変位、及び、支持部における対象物を支持する支持面の変位の少なくとも何れかに関する測定データを取得する測定データ取得部と、照射部、移動機構、及び駆動部を制御する制御部と、を備え、制御部は、対象物の周縁よりも内側において、周縁に沿って集光位置が移動するように支持部及び照射部の少なくとも一方を移動させ、周縁に沿って対象物の内部に第１改質領域を形成させる第１処理と、第１処理の後、集光位置が対象物の外から内に進入するように支持部及び照射部の少なくとも一方を移動させ、対象物の内部に第２改質領域を形成させる第２処理と、を実行し、測定データ取得部は、第１処理において、測定データを対象物の位置に関する位置情報に関連付けて取得し、制御部は、第２処理において、集光位置が対象物の外から内に進入する前又は進入するときに、駆動部による支持部及び集光レンズの少なくとも一方の光軸方向に沿う位置を、第１処理で取得した測定データに基づく初期位置へ移動させる。

このレーザ加工装置では、第２処理の実行時、集光位置が対象物の外から内に進入する前又は進入するときに、駆動部により支持部及び集光レンズの少なくとも一方を、第１処理で取得した測定データに基づく初期位置に移動させる。これにより、例えば当該進入の直後のタイミングでは、このような初期位置を考慮していない場合に比べて、上述したオーバーシュートを抑制することができる。その結果、レーザ光入射面の変位に対する追従の精度低下を抑制することが可能となる。

本発明に係るレーザ加工装置では、制御部は、第１処理において、対象物の周縁に沿う環状ラインに沿って、第１改質領域を形成させ、第２処理において、環状ラインに交差する直線状ラインに沿って、レーザ光入射面から見て対象物における周縁から第１改質領域までの周縁部分に、第２改質領域を形成させてもよい。この場合、対象物の周縁部分を切り分けて除去することができる。

本発明に係るレーザ加工装置では、初期位置は、レーザ光入射面における環状ラインと直線状ラインとの交差位置での変位に関する測定データに基づく位置であってもよい。これにより、対象物の周縁部分を切り分けて除去する場合において、レーザ光入射面の変位に対する追従の精度低下を一層抑制することができる。

本発明に係るレーザ加工装置では、制御部は、第１処理において、周縁に沿って集光位置が移動するように支持部及び照射部の少なくとも一方を移動させながら、レーザ光入射面の変位に追従するように駆動部により支持部及び集光レンズの少なくとも一方を駆動させ、測定データ取得部は、第１処理において、レーザ光入射面の変位に追従するように駆動部により支持部及び集光レンズの少なくとも一方を駆動させた場合の当該駆動部の制御信号値を、測定データとして位置情報に関連付けて記憶し、制御部は、第２処理において、第１処理で環状ラインと第１直線状ラインとの交差位置の変位に追従させたときの制御信号値を読み込み、第１直線状ラインに沿って、集光位置が対象物の外から内に進入するように支持部及び照射部の少なくとも一方を移動させ、周縁部分に第２改質領域を形成させると共に、集光位置が対象物の外から内に進入する前又は進入するときに、読み込んだ当該制御信号値で駆動部を制御し、支持部及び集光レンズの少なくとも一方を第１初期位置へ移動させ、第１処理で環状ラインと第２直線状ラインとの交差位置の変位に追従させたときの制御信号値を読み込み、第２直線状ラインに沿って、集光位置が対象物の外から内に進入するように支持部及び照射部の少なくとも一方を移動させ、周縁部分に第２改質領域を形成させると共に、集光位置が対象物の外から内に進入する前又は進入するときに、読み込んだ当該制御信号値で駆動部を制御し、支持部及び集光レンズの少なくとも一方を第２初期位置へ移動させてもよい。これにより、対象物の周縁部分を切り分けて除去する場合において、レーザ光入射面の変位に対する追従の精度低下を一層かつ具体的に抑制することができる。

本発明に係るレーザ加工装置では、制御部は、第１処理において、対象物の周縁に沿う環状ラインに沿って、第１改質領域を形成させ、第２処理において、環状ラインに交差する直線状ラインに沿って、レーザ光入射面から見て対象物における第１改質領域よりも内側の内側部分に、第２改質領域を形成させてもよい。この場合、対象物の周縁部分に第２改質領域からの亀裂が伸び難いようにして、対象物の内側部分に第２改質領域を形成することができる。

本発明に係るレーザ加工装置では、初期位置は、レーザ光入射面における環状ラインと直線状ラインとの交差位置での変位に関する測定データに基づく位置であってもよい。これにより、周縁部分に第２改質領域からの亀裂が伸び難いようにして第２改質領域を形成する場合において、レーザ光入射面の変位に対する追従の精度低下を一層抑制することができる。

本発明に係るレーザ加工装置では、制御部は、第１処理において、対象物の周縁に沿う環状ラインに沿って、第１改質領域を形成させ、第２処理において、対象物の内部における仮想面に沿って、第２改質領域を形成させてもよい。この場合、対象物を仮想面に沿って剥離する剥離加工を実現することができる。

本発明に係るレーザ加工装置では、制御部は、第２処理においてレーザ光の照射を開始させる、レーザ光入射面におけるθ軸回りのθ位置を、第２処理用照射開始θ位置とし、初期位置は、レーザ光入射面における環状ラインの第２処理用照射開始θ位置での変位に関する測定データに基づく位置であってもよい。これにより、対象物を仮想面に沿って剥離する剥離加工において、レーザ光入射面の変位に対する追従の精度低下を一層抑制することができる。

本発明に係るレーザ加工装置において、制御部は、第２処理において、支持部及び集光レンズの少なくとも一方を初期位置へ移動させた後、レーザ光入射面から見て対象物における周縁から第１改質領域までの周縁部分に集光位置が位置しているときから、駆動部により、支持部及び集光レンズの少なくとも一方をレーザ光入射面の変位に追従するように駆動させてもよい。このようにして周縁部分においてレーザ光入射面の変位に追従するように駆動させる場合でも、レーザ光入射面の変位に対する追従の精度低下を抑制することができる。

本発明に係るレーザ加工装置では、制御部は、第２処理において、支持部及び集光レンズの少なくとも一方を初期位置へ移動させた後、レーザ光入射面から見て対象物における周縁から第１改質領域までの周縁部分に集光位置が位置している間、駆動部により、支持部及び集光レンズの少なくとも一方を当該初期位置で保持させてもよい。このようにして周縁部分において支持部及び集光レンズの少なくとも一方を当該初期位置で保持させる場合でも、レーザ光入射面の変位に対する追従の精度低下を抑制することができる。

本発明に係るレーザ加工装置では、測定データ取得部は、対象物に測定光を照射し、レーザ光入射面で反射した測定光の反射光に関する情報を検出するセンサを有していてもよい。この場合、測定光を利用して、支持部及び集光レンズの少なくとも一方をレーザ光入射面の変位に追従させることができる。

本発明に係るレーザ加工方法は、対象物にレーザ光を照射することにより、対象物の内部に改質領域を形成するレーザ加工方法であって、対象物の周縁よりも内側において、周縁に沿ってレーザ光の集光位置が移動するように、対象物を支持する支持部、及び、対象物に集光レンズを介してレーザ光を照射する照射部の少なくとも一方を移動し、周縁に沿って対象物の内部に第１改質領域を形成する第１工程と、第１工程の後、集光位置が対象物の外から内に進入するように支持部及び照射部の少なくとも一方を移動し、対象物の内部に第２改質領域を形成する第２工程と、を有し、第１工程では、対象物におけるレーザ光が入射するレーザ光入射面の変位、及び、支持部における対象物を支持する支持面の変位に関する測定データを、対象物の位置に関する位置情報に関連付けて取得し、第２工程では、集光位置が対象物の外から内に進入する前又は進入するときに、駆動部による支持部及び集光レンズの少なくとも一方の集光レンズの光軸方向に沿う位置を、第１工程で取得した測定データに基づく初期位置へ移動させる。

このレーザ加工方法では、第２工程の実施時、集光位置が対象物の外から内に進入する前又は進入するときに、駆動部により支持部及び集光レンズの少なくとも一方が、第１工程で取得した測定データに基づく初期位置に移動する。これにより、例えば当該進入の直後のタイミングでは、このような初期位置を考慮していない場合に比べて、上述したオーバーシュートを抑制することができる。その結果、レーザ光入射面の変位に対する追従の精度低下を抑制することが可能となる。

本発明によれば、レーザ光入射面の変位に対する追従の精度低下を抑制できるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することが可能となる。

図１は、実施形態のレーザ加工装置の斜視図である。 図２は、図１に示されるレーザ加工装置の一部分の正面図である。 図３は、図１に示されるレーザ加工装置のレーザ加工ヘッドの正面図である。 図４は、図３に示されるレーザ加工ヘッドの側面図である。 図５は、図３に示されるレーザ加工ヘッドの光学系の構成図である。 図６は、変形例のレーザ加工ヘッドの光学系の構成図である。 図７は、変形例のレーザ加工装置の一部分の正面図である。 図８は、変形例のレーザ加工装置の斜視図である。 図９は、第１実施形態に係るレーザ加工装置の概略構成を示す平面図である。 図１０（ａ）は、対象物の例を示す平面図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示す対象物の側面図である。 図１１（ａ）は、実施形態に係るレーザ加工を説明するための対象物の側面図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の続きを示す対象物の平面図である。図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）に示す対象物の側面図である。 図１２（ａ）は、図１１（ｂ）の続きを示す対象物の側面図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の続きを示す対象物の平面図である。 図１３（ａ）は、図１２（ｂ）の続きを示す対象物の平面図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示す対象物の側面図である。図１３（ｃ）は、図１３（ｂ）の続きを示す対象物の側面図である。 図１４（ａ）は、図１３（ｃ）の続きを示す対象物の平面図である。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に示す対象物の側面図である。図１４（ｃ）は、図１４（ａ）の続きを示す対象物の側面図である。図１４（ｄ）は、図１４（ｃ）の続きを示す対象物の側面図である。 図１５（ａ）は、トリミング加工を説明するための対象物の平面図である。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）の続きを示す対象物の平面図である。 図１６は、位置情報に関連付けて取得した測定データの例を示すグラフである。 図１７は、放射カット加工を説明するための対象物の平面図である。 図１８は、放射カット加工において集光位置が対象物の外側及び内側に位置するときの各種状態の例を示す図である。 図１９は、放射カット加工において集光位置が対象物の外側及び内側に位置するときの各種状態の他の例を示す図である。 図２０は、放射カット加工において集光位置が対象物の外側及び内側に位置するときの各種状態の他の例を示す図である。 図２１は、放射カット加工において集光位置が対象物の外側及び内側に位置するときの各種状態の他の例を示す図である。 図２２は、放射カット加工において集光位置が対象物の外側及び内側に位置するときの各種状態の他の例を示す図である。 図２３は、第１比較例に係る放射カット加工におけるレーザ光入射面の変位に対する追従の精度を示すグラフである。 図２４は、第１実施例に係る放射カット加工におけるレーザ光入射面の変位に対する追従の精度を示すグラフである。 図２５は、第２比較例に係る放射カット加工におけるレーザ光入射面の変位に対する追従の精度を示すグラフである。 図２６は、第２実施例に係る放射カット加工におけるレーザ光入射面の変位に対する追従の精度を示すグラフである。 図２７（ａ）は、切断加工を説明するための対象物の平面図である。図２７（ｂ）は、図２７（ａ）の続きを示す対象物の平面図である。 図２８（ａ）は、剥離加工を説明するための対象物の平面図である。図２８（ｂ）は、図２８（ａ）の続きを示す対象物の平面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

まず、レーザ加工装置の基本的な構成、作用、効果及び変形例について説明する。

［レーザ加工装置の構成］
図１に示されるように、レーザ加工装置１は、複数の移動機構５，６と、支持部７と、１対のレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂと、光源ユニット８と、制御部９と、を備えている。以下、第１方向をＸ方向、第１方向に垂直な第２方向をＹ方向、第１方向及び第２方向に垂直な第３方向をＺ方向という。本実施形態では、Ｘ方向及びＹ方向は水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。

移動機構５は、固定部５１と、移動部５３と、取付部５５と、を有している。固定部５１は、装置フレーム１ａに取り付けられている。移動部５３は、固定部５１に設けられたレールに取り付けられており、Ｙ方向に沿って移動することができる。取付部５５は、移動部５３に設けられたレールに取り付けられており、Ｘ方向に沿って移動することができる。

移動機構６は、固定部６１と、１対の移動部６３，６４と、１対の取付部６５，６６と、を有している。固定部６１は、装置フレーム１ａに取り付けられている。１対の移動部６３，６４のそれぞれは、固定部６１に設けられたレールに取り付けられており、それぞれが独立して、Ｙ方向に沿って移動することができる。取付部６５は、移動部６３に設けられたレールに取り付けられており、Ｚ方向に沿って移動することができる。取付部６６は、移動部６４に設けられたレールに取り付けられており、Ｚ方向に沿って移動することができる。つまり、装置フレーム１ａに対しては、１対の取付部６５，６６のそれぞれが、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれに沿って移動することができる。移動部６３，６４のそれぞれは、第１及び第２水平移動機構（水平移動機構）をそれぞれ構成する。取付部６５，６６のそれぞれは、第１及び第２鉛直移動機構（鉛直移動機構）をそれぞれ構成する。

支持部７は、移動機構５の取付部５５に設けられた回転軸に取り付けられており、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として回転することができる。つまり、支持部７は、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれに沿って移動することができ、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として回転することができる。支持部７は、対象物１００を支持する。対象物１００は、例えば、ウェハである。

図１及び図２に示されるように、レーザ加工ヘッド１０Ａは、移動機構６の取付部６５に取り付けられている。レーザ加工ヘッド１０Ａは、Ｚ方向において支持部７と対向した状態で、支持部７に支持された対象物１００にレーザ光Ｌ１（「第１レーザ光Ｌ１」とも称する）を照射する。レーザ加工ヘッド１０Ｂは、移動機構６の取付部６６に取り付けられている。レーザ加工ヘッド１０Ｂは、Ｚ方向において支持部７と対向した状態で、支持部７に支持された対象物１００にレーザ光Ｌ２（「第２レーザ光Ｌ２」とも称する）を照射する。レーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂは、照射部を構成する。

光源ユニット８は、１対の光源８１，８２を有している。光源８１は、レーザ光Ｌ１を出力する。レーザ光Ｌ１は、光源８１の出射部８１ａから出射され、光ファイバ２によってレーザ加工ヘッド１０Ａに導光される。光源８２は、レーザ光Ｌ２を出力する。レーザ光Ｌ２は、光源８２の出射部８２ａから出射され、別の光ファイバ２によってレーザ加工ヘッド１０Ｂに導光される。

制御部９は、レーザ加工装置１の各部（支持部７、複数の移動機構５，６、１対のレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂ、及び光源ユニット８等）を制御する。制御部９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。制御部９では、メモリ等に読み込まれたソフトウェア（プログラム）が、プロセッサによって実行され、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が、プロセッサによって制御される。これにより、制御部９は、各種機能を実現する。

以上のように構成されたレーザ加工装置１による加工の一例について説明する。当該加工の一例は、ウェハである対象物１００を複数のチップに切断するために、格子状に設定された複数のラインに沿って対象物１００の内部に改質領域を形成する例である。

まず、対象物１００を支持している支持部７がＺ方向において１対のレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂと対向するように、移動機構５が、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれに沿って支持部７を移動させる。続いて、対象物１００において一方向に延在する複数のラインがＸ方向に沿うように、移動機構５が、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として支持部７を回転させる。

続いて、一方向に延在する一のライン上にレーザ光Ｌ１の集光点（集光領域の一部）が位置するように、移動機構６が、Ｙ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ａを移動させる。その一方で、一方向に延在する他のライン上にレーザ光Ｌ２の集光点が位置するように、移動機構６が、Ｙ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ｂを移動させる。続いて、対象物１００の内部にレーザ光Ｌ１の集光点が位置するように、移動機構６が、Ｚ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ａを移動させる。その一方で、対象物１００の内部にレーザ光Ｌ２の集光点が位置するように、移動機構６が、Ｚ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ｂを移動させる。

続いて、光源８１がレーザ光Ｌ１を出力してレーザ加工ヘッド１０Ａが対象物１００にレーザ光Ｌ１を照射すると共に、光源８２がレーザ光Ｌ２を出力してレーザ加工ヘッド１０Ｂが対象物１００にレーザ光Ｌ２を照射する。それと同時に、一方向に延在する一のラインに沿ってレーザ光Ｌ１の集光点が相対的に移動し且つ一方向に延在する他のラインに沿ってレーザ光Ｌ２の集光点が相対的に移動するように、移動機構５が、Ｘ方向に沿って支持部７を移動させる。このようにして、レーザ加工装置１は、対象物１００において一方向に延在する複数のラインのそれぞれに沿って、対象物１００の内部に改質領域を形成する。

続いて、対象物１００において一方向と直交する他方向に延在する複数のラインがＸ方向に沿うように、移動機構５が、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として支持部７を回転させる。

続いて、他方向に延在する一のライン上にレーザ光Ｌ１の集光点が位置するように、移動機構６が、Ｙ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ａを移動させる。その一方で、他方向に延在する他のライン上にレーザ光Ｌ２の集光点が位置するように、移動機構６が、Ｙ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ｂを移動させる。続いて、対象物１００の内部にレーザ光Ｌ１の集光点が位置するように、移動機構６が、Ｚ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ａを移動させる。その一方で、対象物１００の内部にレーザ光Ｌ２の集光点が位置するように、移動機構６が、Ｚ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ｂを移動させる。

続いて、光源８１がレーザ光Ｌ１を出力してレーザ加工ヘッド１０Ａが対象物１００にレーザ光Ｌ１を照射すると共に、光源８２がレーザ光Ｌ２を出力してレーザ加工ヘッド１０Ｂが対象物１００にレーザ光Ｌ２を照射する。それと同時に、他方向に延在する一のラインに沿ってレーザ光Ｌ１の集光点が相対的に移動し且つ他方向に延在する他のラインに沿ってレーザ光Ｌ２の集光点が相対的に移動するように、移動機構５が、Ｘ方向に沿って支持部７を移動させる。このようにして、レーザ加工装置１は、対象物１００において一方向と直交する他方向に延在する複数のラインのそれぞれに沿って、対象物１００の内部に改質領域を形成する。

なお、上述した加工の一例では、光源８１は、例えばパルス発振方式によって、対象物１００に対して透過性を有するレーザ光Ｌ１を出力し、光源８２は、例えばパルス発振方式によって、対象物１００に対して透過性を有するレーザ光Ｌ２を出力する。そのようなレーザ光が対象物１００の内部に集光されると、レーザ光の集光点に対応する部分においてレーザ光が特に吸収され、対象物１００の内部に改質領域が形成される。改質領域は、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。

パルス発振方式によって出力されたレーザ光が対象物１００に照射され、対象物１００に設定されたラインに沿ってレーザ光の集光点が相対的に移動させられると、複数の改質スポットがラインに沿って１列に並ぶように形成される。１つの改質スポットは、１パルスのレーザ光の照射によって形成される。１列の改質領域は、１列に並んだ複数の改質スポットの集合である。隣り合う改質スポットは、対象物１００に対するレーザ光の集光点の相対的な移動速度及びレーザ光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。設定されるラインの形状は、格子状に限定されず、環状、直線状、曲線状及びこれらの少なくとも何れかを組合せた形状であってもよい。
［レーザ加工ヘッドの構成］

図３及び図４に示されるように、レーザ加工ヘッド１０Ａは、筐体１１と、入射部１２と、調整部１３と、集光部１４と、を備えている。

筐体１１は、第１壁部２１及び第２壁部２２、第３壁部２３及び第４壁部２４、並びに、第５壁部２５及び第６壁部２６を有している。第１壁部２１及び第２壁部２２は、Ｘ方向において互いに対向している。第３壁部２３及び第４壁部２４は、Ｙ方向において互いに対向している。第５壁部２５及び第６壁部２６は、Ｚ方向において互いに対向している。

第３壁部２３と第４壁部２４との距離は、第１壁部２１と第２壁部２２との距離よりも小さい。第１壁部２１と第２壁部２２との距離は、第５壁部２５と第６壁部２６との距離よりも小さい。なお、第１壁部２１と第２壁部２２との距離は、第５壁部２５と第６壁部２６との距離と等しくてもよいし、或いは、第５壁部２５と第６壁部２６との距離よりも大きくてもよい。

レーザ加工ヘッド１０Ａでは、第１壁部２１は、移動機構６の固定部６１とは反対側に位置しており、第２壁部２２は、固定部６１側に位置している。第３壁部２３は、移動機構６の取付部６５側に位置しており、第４壁部２４は、取付部６５とは反対側であってレーザ加工ヘッド１０Ｂ側に位置している（図２参照）。第５壁部２５は、支持部７とは反対側に位置しており、第６壁部２６は、支持部７側に位置している。

筐体１１は、第３壁部２３が移動機構６の取付部６５側に配置された状態で筐体１１が取付部６５に取り付けられるように、構成されている。具体的には、次のとおりである。取付部６５は、ベースプレート６５ａと、取付プレート６５ｂと、を有している。ベースプレート６５ａは、移動部６３に設けられたレールに取り付けられている（図２参照）。取付プレート６５ｂは、ベースプレート６５ａにおけるレーザ加工ヘッド１０Ｂ側の端部に立設されている（図２参照）。筐体１１は、第３壁部２３が取付プレート６５ｂに接触した状態で、台座２７を介してボルト２８が取付プレート６５ｂに螺合されることで、取付部６５に取り付けられている。台座２７は、第１壁部２１及び第２壁部２２のそれぞれに設けられている。筐体１１は、取付部６５に対して着脱可能である。

入射部１２は、第５壁部２５に取り付けられている。入射部１２は、筐体１１内にレーザ光Ｌ１を入射させる。入射部１２は、Ｘ方向においては第２壁部２２側（一方の壁部側）に片寄っており、Ｙ方向においては第４壁部２４側に片寄っている。つまり、Ｘ方向における入射部１２と第２壁部２２との距離は、Ｘ方向における入射部１２と第１壁部２１との距離よりも小さく、Ｙ方向における入射部１２と第４壁部２４との距離は、Ｘ方向における入射部１２と第３壁部２３との距離よりも小さい。

入射部１２は、光ファイバ２の接続端部２ａが接続可能となるように構成されている。光ファイバ２の接続端部２ａには、ファイバの出射端から出射されたレーザ光Ｌ１をコリメートするコリメータレンズが設けられており、戻り光を抑制するアイソレータが設けられていない。当該アイソレータは、接続端部２ａよりも光源８１側であるファイバの途中に設けられている。これにより、接続端部２ａの小型化、延いては、入射部１２の小型化が図られている。なお、光ファイバ２の接続端部２ａにアイソレータが設けられていてもよい。

調整部１３は、筐体１１内に配置されている。調整部１３は、入射部１２から入射したレーザ光Ｌ１を調整する。調整部１３が有する各構成は、筐体１１内に設けられた光学ベース２９に取り付けられている。光学ベース２９は、筐体１１内の領域を第３壁部２３側の領域と第４壁部２４側の領域とに仕切るように、筐体１１に取り付けられている。光学ベース２９は、筐体１１と一体となっている。調整部１３が有する各構成は、第４壁部２４側において光学ベース２９に取り付けられている。調整部１３が有する各構成の詳細については後述する。

集光部１４は、第６壁部２６に配置されている。具体的には、集光部１４は、第６壁部２６に形成された孔２６ａに挿通された状態で（図５参照）、第６壁部２６に配置されている。集光部１４は、調整部１３によって調整されたレーザ光Ｌ１を集光しつつ筐体１１外に出射させる。集光部１４は、Ｘ方向においては第２壁部２２側（一方の壁部側）に片寄っており、Ｙ方向においては第４壁部２４側に片寄っている。つまり、Ｘ方向における集光部１４と第２壁部２２との距離は、Ｘ方向における集光部１４と第１壁部２１との距離よりも小さく、Ｙ方向における集光部１４と第４壁部２４との距離は、Ｘ方向における集光部１４と第３壁部２３との距離よりも小さい。

図５に示されるように、調整部１３は、アッテネータ３１と、ビームエキスパンダ３２と、ミラー３３と、を有している。入射部１２、並びに、調整部１３のアッテネータ３１、ビームエキスパンダ３２及びミラー３３は、Ｚ方向に沿って延在する直線（第１直線）Ａ１上に配置されている。アッテネータ３１及びビームエキスパンダ３２は、直線Ａ１上において、入射部１２とミラー３３との間に配置されている。アッテネータ３１は、入射部１２から入射したレーザ光Ｌ１の出力を調整する。ビームエキスパンダ３２は、アッテネータ３１で出力が調整されたレーザ光Ｌ１の径を拡大する。ミラー３３は、ビームエキスパンダ３２で径が拡大されたレーザ光Ｌ１を反射する。

調整部１３は、反射型空間光変調器３４と、結像光学系３５と、を更に有している。調整部１３の反射型空間光変調器３４及び結像光学系３５、並びに、集光部１４は、Ｚ方向に沿って延在する直線（第２直線）Ａ２上に配置されている。反射型空間光変調器３４は、ミラー３３で反射されたレーザ光Ｌ１を変調する。反射型空間光変調器３４は、例えば、反射型液晶（ＬＣＯＳ：Liquid Crystal on Silicon）の空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）である。結像光学系３５は、反射型空間光変調器３４の反射面３４ａと集光部１４の入射瞳面１４ａとが結像関係にある両側テレセントリック光学系を構成している。結像光学系３５は、３つ以上のレンズによって構成されている。

直線Ａ１及び直線Ａ２は、Ｙ方向に垂直な平面上に位置している。直線Ａ１は、直線Ａ２に対して第２壁部２２側（一方の壁部側）に位置している。レーザ加工ヘッド１０Ａでは、レーザ光Ｌ１は、入射部１２から筐体１１内に入射して直線Ａ１上を進行し、ミラー３３及び反射型空間光変調器３４で順次に反射された後、直線Ａ２上を進行して集光部１４から筐体１１外に出射する。なお、アッテネータ３１及びビームエキスパンダ３２の配列の順序は、逆であってもよい。また、アッテネータ３１は、ミラー３３と反射型空間光変調器３４との間に配置されていてもよい。また、調整部１３は、他の光学部品（例えば、ビームエキスパンダ３２の前に配置されるステアリングミラー等）を有していてもよい。

レーザ加工ヘッド１０Ａは、ダイクロイックミラー１５と、測定部１６と、観察部１７と、駆動部１８と、回路部１９と、を更に備えている。

ダイクロイックミラー１５は、直線Ａ２上において、結像光学系３５と集光部１４との間に配置されている。つまり、ダイクロイックミラー１５は、筐体１１内において、調整部１３と集光部１４との間に配置されている。ダイクロイックミラー１５は、第４壁部２４側において光学ベース２９に取り付けられている。ダイクロイックミラー１５は、レーザ光Ｌ１を透過させる。ダイクロイックミラー１５は、非点収差を抑制する観点では、例えば、キューブ型、又は、ねじれの関係を有するように配置された２枚のプレート型が好ましい。

測定部１６は、筐体１１内において、調整部１３に対して第１壁部２１側（一方の壁部側とは反対側）に配置されている。測定部１６は、第４壁部２４側において光学ベース２９に取り付けられている。測定部１６は、対象物１００の表面（例えば、レーザ光Ｌ１が入射する側の表面）と集光部１４との距離を測定するための測定光Ｌ１０を出力し、集光部１４を介して、対象物１００の表面で反射された測定光Ｌ１０を検出する。つまり、測定部１６から出力された測定光Ｌ１０は、集光部１４を介して対象物１００の表面に照射され、対象物１００の表面で反射された測定光Ｌ１０は、集光部１４を介して測定部１６で検出される。

より具体的には、測定部１６から出力された測定光Ｌ１０は、第４壁部２４側において光学ベース２９に取り付けられたビームスプリッタ２０及びダイクロイックミラー１５で順次に反射され、集光部１４から筐体１１外に出射する。対象物１００の表面で反射された測定光Ｌ１０は、集光部１４から筐体１１内に入射してダイクロイックミラー１５及びビームスプリッタ２０で順次に反射され、測定部１６に入射し、測定部１６で検出される。

観察部１７は、筐体１１内において、調整部１３に対して第１壁部２１側（一方の壁部側とは反対側）に配置されている。観察部１７は、第４壁部２４側において光学ベース２９に取り付けられている。観察部１７は、対象物１００の表面（例えば、レーザ光Ｌ１が入射する側の表面）を観察するための観察光Ｌ２０を出力し、集光部１４を介して、対象物１００の表面で反射された観察光Ｌ２０を検出する。つまり、観察部１７から出力された観察光Ｌ２０は、集光部１４を介して対象物１００の表面に照射され、対象物１００の表面で反射された観察光Ｌ２０は、集光部１４を介して観察部１７で検出される。

より具体的には、観察部１７から出力された観察光Ｌ２０は、ビームスプリッタ２０を透過してダイクロイックミラー１５で反射され、集光部１４から筐体１１外に出射する。対象物１００の表面で反射された観察光Ｌ２０は、集光部１４から筐体１１内に入射してダイクロイックミラー１５で反射され、ビームスプリッタ２０を透過して観察部１７に入射し、観察部１７で検出される。なお、レーザ光Ｌ１、測定光Ｌ１０及び観察光Ｌ２０のそれぞれの波長は、互いに異なっている（少なくともそれぞれの中心波長が互いにずれている）。

駆動部１８は、第４壁部２４側において光学ベース２９に取り付けられている。駆動部１８は、例えば圧電素子の駆動力によって、第６壁部２６に配置された集光部１４をＺ方向に沿って移動させる。

回路部１９は、筐体１１内において、光学ベース２９に対して第３壁部２３側に配置されている。つまり、回路部１９は、筐体１１内において、調整部１３、測定部１６及び観察部１７に対して第３壁部２３側に配置されている。回路部１９は、例えば、複数の回路基板である。回路部１９は、測定部１６から出力された信号、及び反射型空間光変調器３４に入力する信号を処理する。回路部１９は、測定部１６から出力された信号に基づいて駆動部１８を制御する。一例として、回路部１９は、測定部１６から出力された信号に基づいて、対象物１００の表面と集光部１４との距離が一定に維持されるように（すなわち、対象物１００の表面とレーザ光Ｌ１の集光点との距離が一定に維持されるように）、駆動部１８を制御する。なお、筐体１１には、回路部１９を制御部９（図１参照）等に電気的に接続するための配線が接続されるコネクタ（図示省略）が設けられている。

レーザ加工ヘッド１０Ｂは、レーザ加工ヘッド１０Ａと同様に、筐体１１と、入射部１２と、調整部１３と、集光部１４と、ダイクロイックミラー１５と、測定部１６と、観察部１７と、駆動部１８と、回路部１９と、を備えている。ただし、レーザ加工ヘッド１０Ｂの各構成は、図２に示されるように、１対の取付部６５，６６間の中点を通り且つＹ方向に垂直な仮想平面に関して、レーザ加工ヘッド１０Ａの各構成と面対称の関係を有するように、配置されている。

例えば、レーザ加工ヘッド１０Ａの筐体（第１筐体）１１は、第４壁部２４が第３壁部２３に対してレーザ加工ヘッド１０Ｂ側に位置し且つ第６壁部２６が第５壁部２５に対して支持部７側に位置するように、取付部６５に取り付けられている。これに対し、レーザ加工ヘッド１０Ｂの筐体（第２筐体）１１は、第４壁部２４が第３壁部２３に対してレーザ加工ヘッド１０Ａ側に位置し且つ第６壁部２６が第５壁部２５に対して支持部７側に位置するように、取付部６６に取り付けられている。

レーザ加工ヘッド１０Ｂの筐体１１は、第３壁部２３が取付部６６側に配置された状態で筐体１１が取付部６６に取り付けられるように、構成されている。具体的には、次のとおりである。取付部６６は、ベースプレート６６ａと、取付プレート６６ｂと、を有している。ベースプレート６６ａは、移動部６３に設けられたレールに取り付けられている。取付プレート６６ｂは、ベースプレート６６ａにおけるレーザ加工ヘッド１０Ａ側の端部に立設されている。レーザ加工ヘッド１０Ｂの筐体１１は、第３壁部２３が取付プレート６６ｂに接触した状態で、取付部６６に取り付けられている。レーザ加工ヘッド１０Ｂの筐体１１は、取付部６６に対して着脱可能である。
［作用及び効果］

レーザ加工ヘッド１０Ａでは、レーザ光Ｌ１を出力する光源が筐体１１内に設けられていないため、筐体１１の小型化を図ることができる。更に、筐体１１において、第３壁部２３と第４壁部２４との距離が第１壁部２１と第２壁部２２との距離よりも小さく、第６壁部２６に配置された集光部１４がＹ方向において第４壁部２４側に片寄っている。これにより、集光部１４の光軸に垂直な方向に沿って筐体１１を移動させる場合に、例えば、第４壁部２４側に他の構成（例えば、レーザ加工ヘッド１０Ｂ）が存在したとしても、当該他の構成に集光部１４を近付けることができる。よって、レーザ加工ヘッド１０Ａは、集光部１４をその光軸に垂直な方向に沿って移動させるのに好適である。

また、レーザ加工ヘッド１０Ａでは、入射部１２が、第５壁部２５に設けられており、Ｙ方向において第４壁部２４側に片寄っている。これにより、筐体１１内の領域のうち調整部１３に対して第３壁部２３側の領域に他の構成（例えば、回路部１９）を配置する等、当該領域を有効に利用することができる。

また、レーザ加工ヘッド１０Ａでは、集光部１４が、Ｘ方向において第２壁部２２側に片寄っている。これにより、集光部１４の光軸に垂直な方向に沿って筐体１１を移動させる場合に、例えば、第２壁部２２側に他の構成が存在したとしても、当該他の構成に集光部１４を近付けることができる。

また、レーザ加工ヘッド１０Ａでは、入射部１２が、第５壁部２５に設けられており、Ｘ方向において第２壁部２２側に片寄っている。これにより、筐体１１内の領域のうち調整部１３に対して第１壁部２１側の領域に他の構成（例えば、測定部１６及び観察部１７）を配置する等、当該領域を有効に利用することができる。

また、レーザ加工ヘッド１０Ａでは、測定部１６及び観察部１７が、筐体１１内の領域のうち調整部１３に対して第１壁部２１側の領域に配置されており、回路部１９が、筐体１１内の領域のうち調整部１３に対して第３壁部２３側に配置されており、ダイクロイックミラー１５が、筐体１１内において調整部１３と集光部１４との間に配置されている。これにより、筐体１１内の領域を有効に利用することができる。更に、レーザ加工装置１において、対象物１００の表面と集光部１４との距離の測定結果に基づいた加工が可能となる。また、レーザ加工装置１において、対象物１００の表面の観察結果に基づいた加工が可能となる。

また、レーザ加工ヘッド１０Ａでは、回路部１９が、測定部１６から出力された信号に基づいて駆動部１８を制御する。これにより、対象物１００の表面と集光部１４との距離の測定結果に基づいてレーザ光Ｌ１の集光点の位置を調整することができる。

また、レーザ加工ヘッド１０Ａでは、入射部１２、並びに、調整部１３のアッテネータ３１、ビームエキスパンダ３２及びミラー３３が、Ｚ方向に沿って延在する直線Ａ１上に配置されており、調整部１３の反射型空間光変調器３４、結像光学系３５及び集光部１４、並びに、集光部１４が、Ｚ方向に沿って延在する直線Ａ２上に配置されている。これにより、アッテネータ３１、ビームエキスパンダ３２、反射型空間光変調器３４及び結像光学系３５を有する調整部１３をコンパクトに構成することができる。

また、レーザ加工ヘッド１０Ａでは、直線Ａ１が、直線Ａ２に対して第２壁部２２側に位置している。これにより、筐体１１内の領域のうち調整部１３に対して第１壁部２１側の領域において、集光部１４を用いた他の光学系（例えば、測定部１６及び観察部１７）を構成する場合に、当該他の光学系の構成の自由度を向上させることができる。

以上の作用及び効果は、レーザ加工ヘッド１０Ｂによっても同様に奏される。

また、レーザ加工装置１では、レーザ加工ヘッド１０Ａの集光部１４が、レーザ加工ヘッド１０Ａの筐体１１においてレーザ加工ヘッド１０Ｂ側に片寄っており、レーザ加工ヘッド１０Ｂの集光部１４が、レーザ加工ヘッド１０Ｂの筐体１１においてレーザ加工ヘッド１０Ａ側に片寄っている。これにより、１対のレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０ＢのそれぞれをＹ方向に沿って移動させる場合に、レーザ加工ヘッド１０Ａの集光部１４とレーザ加工ヘッド１０Ｂの集光部１４とを互いに近付けることができる。よって、レーザ加工装置１によれば、対象物１００を効率良く加工することができる。

また、レーザ加工装置１では、１対の取付部６５，６６のそれぞれが、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれに沿って移動する。これにより、対象物１００をより効率良く加工することができる。

また、レーザ加工装置１では、支持部７が、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれに沿って移動し、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として回転する。これにより、対象物１００をより効率良く加工することができる。
［変形例］

例えば、図６に示されるように、入射部１２、調整部１３及び集光部１４は、Ｚ方向に沿って延在する直線Ａ上に配置されていてもよい。これによれば、調整部１３をコンパクトに構成することができる。その場合、調整部１３は、反射型空間光変調器３４及び結像光学系３５を有していなくてもよい。また、調整部１３は、アッテネータ３１及びビームエキスパンダ３２を有していてもよい。これによれば、アッテネータ３１及びビームエキスパンダ３２を有する調整部１３をコンパクトに構成することができる。なお、アッテネータ３１及びビームエキスパンダ３２の配列の順序は、逆であってもよい。

また、筐体１１は、第１壁部２１、第２壁部２２、第３壁部２３及び第５壁部２５の少なくとも１つがレーザ加工装置１の取付部６５（又は取付部６６）側に配置された状態で筐体１１が取付部６５（又は取付部６６）に取り付けられるように、構成されていればよい。また、集光部１４は、少なくともＹ方向において第４壁部２４側に片寄っていればよい。これらによれば、Ｙ方向に沿って筐体１１を移動させる場合に、例えば、第４壁部２４側に他の構成が存在したとしても、当該他の構成に集光部１４を近付けることができる。また、Ｚ方向に沿って筐体１１を移動させる場合に、例えば、対象物１００に集光部１４を近付けることができる。

また、集光部１４は、Ｘ方向において第１壁部２１側に片寄っていてもよい。これによれば、集光部１４の光軸に垂直な方向に沿って筐体１１を移動させる場合に、例えば、第１壁部２１側に他の構成が存在したとしても、当該他の構成に集光部１４を近付けることができる。その場合、入射部１２は、Ｘ方向において第１壁部２１側に片寄っていてもよい。これによれば、筐体１１内の領域のうち調整部１３に対して第２壁部２２側の領域に他の構成（例えば、測定部１６及び観察部１７）を配置する等、当該領域を有効に利用することができる。

また、光源ユニット８の出射部８１ａからレーザ加工ヘッド１０Ａの入射部１２へのレーザ光Ｌ１の導光、及び光源ユニット８の出射部８２ａからレーザ加工ヘッド１０Ｂの入射部１２へのレーザ光Ｌ２の導光の少なくとも１つは、ミラーによって実施されてもよい。図７は、レーザ光Ｌ１がミラーによって導光されるレーザ加工装置１の一部分の正面図である。図７に示される構成では、レーザ光Ｌ１を反射するミラー３が、Ｙ方向において光源ユニット８の出射部８１ａと対向し且つＺ方向においてレーザ加工ヘッド１０Ａの入射部１２と対向するように、移動機構６の移動部６３に取り付けられている。

図７に示される構成では、移動機構６の移動部６３をＹ方向に沿って移動させても、Ｙ方向においてミラー３が光源ユニット８の出射部８１ａと対向する状態が維持される。また、移動機構６の取付部６５をＺ方向に沿って移動させても、Ｚ方向においてミラー３がレーザ加工ヘッド１０Ａの入射部１２と対向する状態が維持される。したがって、レーザ加工ヘッド１０Ａの位置によらず、光源ユニット８の出射部８１ａから出射されたレーザ光Ｌ１を、レーザ加工ヘッド１０Ａの入射部１２に確実に入射させることができる。しかも、光ファイバ２による導光が困難な高出力長短パルスレーザ等の光源を利用することもできる。

また、図７に示される構成では、ミラー３は、角度調整及び位置調整の少なくとも１つが可能となるように、移動機構６の移動部６３に取り付けられていてもよい。これによれば、光源ユニット８の出射部８１ａから出射されたレーザ光Ｌ１を、レーザ加工ヘッド１０Ａの入射部１２に、より確実に入射させることができる。

また、光源ユニット８は、１つの光源を有するものであってもよい。その場合、光源ユニット８は、１つの光源から出力されたレーザ光の一部を出射部８１ａから出射させ且つ当該レーザ光の残部を出射部８２ｂから出射させるように、構成されていればよい。

また、レーザ加工装置１は、１つのレーザ加工ヘッド１０Ａを備えていてもよい。１つのレーザ加工ヘッド１０Ａを備えるレーザ加工装置１でも、集光部１４の光軸に垂直なＹ方向に沿って筐体１１を移動させる場合に、例えば、第４壁部２４側に他の構成が存在したとしても、当該他の構成に集光部１４を近付けることができる。よって、１つのレーザ加工ヘッド１０Ａを備えるレーザ加工装置１によっても、対象物１００を効率良く加工することができる。また、１つのレーザ加工ヘッド１０Ａを備えるレーザ加工装置１において、取付部６５がＺ方向に沿って移動すれば、対象物１００をより効率良く加工することができる。また、１つのレーザ加工ヘッド１０Ａを備えるレーザ加工装置１において、支持部７が、Ｘ方向に沿って移動し、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として回転すれば、対象物１００をより効率良く加工することができる。

また、レーザ加工装置１は、３つ以上のレーザ加工ヘッドを備えていてもよい。図８は、２対のレーザ加工ヘッドを備えるレーザ加工装置１の斜視図である。図８に示されるレーザ加工装置１は、複数の移動機構２００，３００，４００と、支持部７と、１対のレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂと、１対のレーザ加工ヘッド１０Ｃ，１０Ｄと、光源ユニット（図示省略）と、を備えている。

移動機構２００は、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれの方向に沿って支持部７を移動させ、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として支持部７を回転させる。

移動機構３００は、固定部３０１と、１対の取付部（第１取付部、第２取付部）３０５，３０６と、を有している。固定部３０１は、装置フレーム（図示省略）に取り付けられている。１対の取付部３０５，３０６のそれぞれは、固定部３０１に設けられたレールに取り付けられており、それぞれが独立して、Ｙ方向に沿って移動することができる。

移動機構４００は、固定部４０１と、１対の取付部（第１取付部、第２取付部）４０５，４０６と、を有している。固定部４０１は、装置フレーム（図示省略）に取り付けられている。１対の取付部４０５，４０６のそれぞれは、固定部４０１に設けられたレールに取り付けられており、それぞれが独立して、Ｘ方向に沿って移動することができる。なお、固定部４０１のレールは、固定部３０１のレールと立体的に交差するように配置されている。

レーザ加工ヘッド１０Ａは、移動機構３００の取付部３０５に取り付けられている。レーザ加工ヘッド１０Ａは、Ｚ方向において支持部７と対向した状態で、支持部７に支持された対象物１００にレーザ光を照射する。レーザ加工ヘッド１０Ａから出射されるレーザ光は、光源ユニット（図示省略）から光ファイバ２によって導光される。レーザ加工ヘッド１０Ｂは、移動機構３００の取付部３０６に取り付けられている。レーザ加工ヘッド１０Ｂは、Ｚ方向において支持部７と対向した状態で、支持部７に支持された対象物１００にレーザ光を照射する。レーザ加工ヘッド１０Ｂから出射されるレーザ光は、光源ユニット（図示省略）から光ファイバ２によって導光される。

レーザ加工ヘッド１０Ｃは、移動機構４００の取付部４０５に取り付けられている。レーザ加工ヘッド１０Ｃは、Ｚ方向において支持部７と対向した状態で、支持部７に支持された対象物１００にレーザ光を照射する。レーザ加工ヘッド１０Ｃから出射されるレーザ光は、光源ユニット（図示省略）から光ファイバ２によって導光される。レーザ加工ヘッド１０Ｄは、移動機構４００の取付部４０６に取り付けられている。レーザ加工ヘッド１０Ｄは、Ｚ方向において支持部７と対向した状態で、支持部７に支持された対象物１００にレーザ光を照射する。レーザ加工ヘッド１０Ｄから出射されるレーザ光は、光源ユニット（図示省略）から光ファイバ２によって導光される。

図８に示されるレーザ加工装置１における１対のレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂの構成は、図１に示されるレーザ加工装置１における１対のレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂの構成と同様である。図８に示されるレーザ加工装置１における１対のレーザ加工ヘッド１０Ｃ，１０Ｄの構成は、図１に示されるレーザ加工装置１における１対のレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０ＢをＺ方向に平行な軸線を中心線として９０°回転した場合の１対のレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂの構成と同様である。

例えば、レーザ加工ヘッド１０Ｃの筐体（第１筐体）１１は、第４壁部２４が第３壁部２３に対してレーザ加工ヘッド１０Ｄ側に位置し且つ第６壁部２６が第５壁部２５に対して支持部７側に位置するように、取付部６５に取り付けられている。レーザ加工ヘッド１０Ｃの集光部１４は、Ｙ方向において第４壁部２４側（すなわち、レーザ加工ヘッド１０Ｄ側）に片寄っている。

レーザ加工ヘッド１０Ｄの筐体（第２筐体）１１は、第４壁部２４が第３壁部２３に対してレーザ加工ヘッド１０Ｃ側に位置し且つ第６壁部２６が第５壁部２５に対して支持部７側に位置するように、取付部６６に取り付けられている。レーザ加工ヘッド１０Ｄの集光部１４は、Ｙ方向において第４壁部２４側（すなわち、レーザ加工ヘッド１０Ｃ側）に片寄っている。

以上により、図８に示されるレーザ加工装置１では、１対のレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０ＢのそれぞれをＹ方向に沿って移動させる場合に、レーザ加工ヘッド１０Ａの集光部１４とレーザ加工ヘッド１０Ｂの集光部１４とを互いに近付けることができる。また、１対のレーザ加工ヘッド１０Ｃ，１０ＤのそれぞれをＸ方向に沿って移動させる場合に、レーザ加工ヘッド１０Ｃの集光部１４とレーザ加工ヘッド１０Ｄの集光部１４とを互いに近付けることができる。

また、レーザ加工ヘッド及びレーザ加工装置は、対象物１００の内部に改質領域を形成するためのものに限定されず、他のレーザ加工を実施するためのものであってもよい。

次に、実施形態を説明する。以下、上述した実施形態と重複する説明は省略する。

図９に示されるレーザ加工装置１０１は、対象物１００に集光位置（少なくとも集光領域の一部，集光点）を合わせてレーザ光を照射することにより、対象物１００に改質領域を形成する装置である。レーザ加工装置１０１は、トリミング加工、放射カット加工及び剥離加工を対象物１００に施し、半導体デバイスを取得（製造）する。トリミング加工は、対象物１００において不要部分を除去するための加工である。放射カット加工は、トリミング加工で除去する当該不要部分を分離するための加工である。剥離加工は、対象物１００の一部分を剥離するための加工である。

対象物１００は、例えば円板状に形成された半導体ウェハを含む。対象物としては特に限定されず、種々の材料で形成されていてもよいし、種々の形状を呈していてもよい。対象物１００の表面１００ａには、機能素子（不図示）が形成されている。機能素子は、例えば、フォトダイオード等の受光素子、レーザダイオード等の発光素子、メモリ等の回路素子等である。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示されるように、対象物１００には、有効領域Ｒ及び除去領域Ｅが設定されている。有効領域Ｒは、取得する半導体デバイスに対応する部分である。有効領域Ｒは、デバイス領域である。例えば有効領域Ｒは、対象物１００を厚さ方向から見て中央部分を含む円板状の部分である。有効領域Ｒは、除去領域Ｅよりも内側の内側領域である。除去領域Ｅは、対象物１００における有効領域Ｒよりも外側の領域である。除去領域Ｅは、対象物１００において有効領域Ｒ以外の外縁部分である。例えば除去領域Ｅは、有効領域Ｒを囲う円環状の部分である。除去領域Ｅは、対象物１００を厚さ方向から見て周縁部分（外縁のベベル部）を含む。除去領域Ｅは、放射カット加工の対象となる放射カット領域である。

対象物１００には、剥離予定面としての仮想面Ｍ１が設定されている。仮想面Ｍ１は、剥離加工による改質領域の形成を予定する面である。仮想面Ｍ１は、対象物１００のレーザ光入射面である裏面１００ｂに対向する面である。仮想面Ｍ１は、裏面１００ｂに平行な面であり、例えば円形状を呈している。仮想面Ｍ１は、仮想的な領域であり、平面に限定されず、曲面ないし３次元状の面であってもよい。有効領域Ｒ、除去領域Ｅ及び仮想面Ｍ１の設定は、制御部９において行うことができる。有効領域Ｒ、除去領域Ｅ及び仮想面Ｍ１は、座標指定されたものであってもよい。

対象物１００には、トリミング予定ラインとしてのライン（環状ライン）Ｍ２が設定されている。ラインＭ２は、トリミング加工による改質領域の形成を予定するラインである。ラインＭ２は、対象物１００の外縁の内側において環状に延在する。ここでのラインＭ２は、円環状に延在する。ラインＭ２は、対象物１００の内部における仮想面Ｍ１よりもレーザ光入射面とは反対側の部分にて、有効領域Ｒと除去領域Ｅとの境界に設定されている。ラインＭ２の設定は、制御部９において行うことができる。ラインＭ２は、仮想的なラインであるが、実際に引かれたラインであってもよい。ラインＭ２は、座標指定されたものであってもよい。ラインＭ２の設定に関する説明は，後述のラインＭ３～Ｍ５においても同様である。

対象物１００には、放射カット予定ラインとしてのライン（直線状ライン）Ｍ３が設定されている。ラインＭ３は、放射カット加工による改質領域の形成を予定するラインである。ラインＭ３は、レーザ光入射面から見て、対象物１００の径方向に沿う直線状（放射状）に延在する。ラインＭ３は、レーザ光入射面から見て、除去領域Ｅが周方向に等分割（ここでは四分割）するように複数設定されている。図示する例では、ラインＭ３は、レーザ光入射面から見て、一方向に延びるラインＭ３ａ，Ｍ３ｂと、一方向に直交する他方向に延びるラインＭ３ｃ，Ｍ３ｄと、を含む。

図９に示されるように、レーザ加工装置１０１は、ステージ１０７、レーザ加工ヘッド１０Ａ、第１Ｚ軸レール１０６Ａ、Ｙ軸レール１０８、撮像部１１０、ＧＵＩ（Graphical User Interface）１１１、及び、制御部９を備える。ステージ１０７は、対象物１００を支持する支持部である。ステージ１０７は、上記支持部７（図１参照）と同様に構成されている。ステージ１０７の支持面１０７ａには、対象物１００の裏面１００ｂをレーザ光入射面側である上側にした状態（表面１００ａをステージ１０７側である下側にした状態）で、対象物１００が載置される。ステージ１０７は、その中心に設けられた回転軸Ｃを有する。回転軸Ｃは、集光部１４の光軸方向であるＺ方向に沿って延びる軸である。ステージ１０７は、回転軸Ｃを中心に回転可能である。ステージ１０７は、モータ等の公知の駆動装置の駆動力により回転駆動される。

レーザ加工ヘッド１０Ａは、ステージ１０７に載置された対象物１００に集光部１４を介してレーザ光Ｌ１（図１１（ａ）参照）をＺ方向に沿って照射し、当該対象物１００の内部に改質領域を形成する。レーザ加工ヘッド１０Ａは、第１Ｚ軸レール１０６Ａ及びＹ軸レール１０８に取り付けられている。レーザ加工ヘッド１０Ａは、モータ等の公知の駆動装置の駆動力により、第１Ｚ軸レール１０６Ａに沿ってＺ方向に直線的に移動可能である。レーザ加工ヘッド１０Ａは、モータ等の公知の駆動装置の駆動力により、Ｙ軸レール１０８に沿ってＹ方向に直線的に移動可能である。レーザ加工ヘッド１０Ａは、照射部を構成する。集光部１４は、集光レンズを含む。

レーザ加工ヘッド１０Ａは、反射型空間光変調器３４、駆動部１８及び測距センサ３６を備えている。反射型空間光変調器３４及び駆動部１８は、上述した構成を備えている（図５参照）。測距センサ３６は、対象物１００のレーザ光入射面に対して測距用レーザ光（測定光）を照射し、当該レーザ光入射面で反射した測距用レーザ光の反射光を受光するセンサである。測距センサ３６は、受光した反射光に関する情報を、対象物１００のレーザ光入射面の変位（凹凸及び傾き等を含む）に関する変位データとして取得する。変位データは、例えば、受光した反射光に応じた電圧値である。測距センサ３６としては、レーザ光Ｌ１と別軸のセンサである場合、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を利用することができる。測距センサ３６としては、レーザ光Ｌ１と同軸のセンサである場合、非点収差方式等のセンサを利用することができる。測距センサ３６の種類は特に限定されず、様々なセンサを利用することができる。

レーザ加工ヘッド１０Ａの回路部１９（図３参照）は、測距センサ３６で取得した変位データに基づいて、集光部１４がレーザ光入射面に追従するように駆動部１８（図５参照）を駆動させる。例えば、測距センサ３６で変位データとしての電圧値を取得しつつ、取得する当該電圧値が基準値となるように駆動部１８を駆動させて集光部１４をＺ方向に駆動させる。基準値は、レーザ光照射面に追従するように集光部１４を駆動するための基準となる電圧値であって、後述のハイトセット時のハイトセット電圧値に基づく値である。レーザ光照射面に追従するように集光部１４を駆動することを、以下、ＡＦ（オートフォーカス）追従ともいう。

これにより、対象物１００のレーザ光入射面とレーザ光Ｌ１の集光位置との距離が一定に維持されるように、当該変位データに基づき集光部１４がＺ方向に沿って移動する。回路部１９は、集光部１４がレーザ光入射面に追従するように駆動部１８を駆動させた制御信号値を、測定データとして記憶（取得）する。測距センサ３６及び回路部１９は、測定データ取得部を構成する。なお、駆動部１８を追従駆動させる機能及び制御信号値を記憶する機能は、制御部９又はその他の回路部が有していてもよい。以上のようにして得られた測定データは、対象物１００のレーザ光入射面の変位に加え、その対象物１００を支持する支持面１０７ａの変位にも関するデータである。ちなみに、測定データは、レーザ光入射面の変位及び支持面１０７ａの変位の少なくとも何れかに関するものであればよく、そのような測定データは、種々の公知技術により取得してもよい。

第１Ｚ軸レール１０６Ａは、Ｚ方向に沿って延びるレールである。第１Ｚ軸レール１０６Ａは、取付部６５を介してレーザ加工ヘッド１０Ａに取り付けられている。第１Ｚ軸レール１０６Ａは、レーザ光Ｌ１の集光位置がＺ方向（仮想面Ｍ１と交差する方向）に沿って移動するように、レーザ加工ヘッド１０ＡをＺ方向に沿って移動させる。Ｙ軸レール１０８は、Ｙ方向に沿って延びるレールである。Ｙ軸レール１０８は、第１Ｚ軸レール１０６Ａに取り付けられている。Ｙ軸レール１０８は、レーザ光Ｌ１の集光位置がＹ方向（仮想面Ｍ１に沿う方向）に沿って移動するように、レーザ加工ヘッド１０ＡをＹ方向に沿って移動させる。第１Ｚ軸レール１０６Ａ及びＹ軸レール１０８は、上記移動機構６（図１参照）又は上記移動機構３００（図８参照）のレールに対応する。第１Ｚ軸レール１０６Ａ及びＹ軸レール１０８は、集光部１４によるレーザ光Ｌ１の集光位置が移動するようにステージ１０７及びレーザ加工ヘッド１０Ａの少なくとも一方を移動させる。以下、集光部１４によるレーザ光Ｌ１の集光位置を単に「集光位置」ともいう。

撮像部１１０は、レーザ光Ｌ１の入射方向に沿う方向から対象物１００を撮像する。撮像部１１０は、アライメントカメラＡＣ及び撮像ユニットＩＲを含む。アライメントカメラＡＣ及び撮像ユニットＩＲは、レーザ加工ヘッド１０Ａと共に取付部６５に取り付けられている。アライメントカメラＡＣは、例えば、対象物１００を透過する光を用いてデバイスパターン等を撮像する。これにより得られる画像は、対象物１００に対するレーザ光Ｌ１の照射位置のアライメントに供される。

撮像ユニットＩＲは、対象物１００を透過する光により対象物１００を撮像する。例えば、対象物１００がシリコンを含むウェハである場合、撮像ユニットＩＲにおいては近赤外領域の光が用いられる。撮像ユニットＩＲは、光源と、対物レンズと、光検出部と、を有する。光源は、対象物１００に対して透過性を有する光を出力する。光源は、例えば、ハロゲンランプ及びフィルタによって構成されており、例えば近赤外領域の光を出力する。光源から出力された光は、ミラー等の光学系によって導光されて対物レンズを通過し、対象物１００に照射される。対物レンズは、対象物１００のレーザ光入射面とは反対側の面で反射された光を通過させる。つまり、対物レンズは、対象物１００を伝搬（透過）した光を通過させる。対物レンズは、補正環を有している。補正環は、例えば対物レンズを構成する複数のレンズにおける相互間の距離を調整することにより、対象物１００内において光に生じる収差を補正する。光検出部は、対物レンズを通過した光を検出する。光検出部は、例えば、ＩｎＧａＡｓカメラによって構成されており、近赤外領域の光を検出する。撮像ユニットＩＲは、対象物１００の内部に形成された改質領域、及び、改質領域から延びる亀裂の少なくとも何れかを撮像することができる。レーザ加工装置１０１においては、撮像ユニットＩＲを用いて、非破壊にてレーザ加工の加工状態を確認できる。

ＧＵＩ１１１は、各種の情報を表示する。ＧＵＩ１１１は、例えばタッチパネルディスプレイを含む。ＧＵＩ１１１には、ユーザのタッチ等の操作により、加工条件に関する各種の設定が入力される。ＧＵＩ１１１は、ユーザからの入力を受け付ける入力部を構成する。

制御部９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。制御部９では、メモリ等に読み込まれたソフトウェア（プログラム）が、プロセッサによって実行され、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が、プロセッサによって制御される。制御部９は、レーザ加工装置１０１の各部を制御し、各種の機能を実現する。

制御部９は、ステージ１０７と、レーザ加工ヘッド１０Ａと、上記移動機構６（図１参照）又は上記移動機構３００（図１参照）と、を少なくとも制御する。制御部９は、ステージ１０７の回転、レーザ加工ヘッド１０Ａからのレーザ光Ｌ１の照射、及び、レーザ光Ｌ１の集光位置の移動を制御する。制御部９は、ステージ１０７の回転量に関する回転情報（以下、「θ情報」ともいう）に基づいて、各種の制御を実行可能である。θ情報は、ステージ１０７を回転させる駆動装置の駆動量から取得されてもよいし、別途のセンサ等により取得されてもよい。θ情報は、公知の種々の手法により取得することができる。

制御部９は、ステージ１０７を回転させながら、対象物１００におけるラインＭ２（有効領域Ｒの周縁）上に集光位置を位置させた状態で、θ情報に基づいてレーザ加工ヘッド１０Ａにおけるレーザ光Ｌ１の照射の開始及び停止を制御することにより、有効領域Ｒの周縁に沿って改質領域を形成させるトリミング処理を実行する。トリミング処理は、トリミング加工を実現する制御部９の処理である。

制御部９は、ステージ１０７を回転させずに、対象物１００におけるラインＭ３上に集光位置を位置させた状態で、レーザ加工ヘッド１０Ａにおけるレーザ光Ｌ１の照射の開始及び停止を制御すると共に、当該レーザ光Ｌ１の集光位置をラインＭ３に沿って移動させることにより、ラインにＭ３に沿って除去領域Ｅに改質領域を形成させる放射カット処理を実行する。放射カット処理は、放射カット加工を実現する制御部９の処理である。

制御部９は、ステージ１０７を回転させながら、レーザ加工ヘッド１０Ａからレーザ光Ｌ１を照射させると共に、集光位置のＹ方向における移動を制御することにより、対象物１００の内部において仮想面Ｍ１に沿って改質領域を形成させる剥離処理を実行する。剥離処理は、剥離加工を実現する制御部９の処理である。制御部９は、ＧＵＩ１１１の表示を制御する。ＧＵＩ１１１から入力された各種の設定に基づいて、トリミング処理、放射カット処理及び剥離処理を実行する。

改質領域の形成及びその停止の切り替えは、次のようにして実現することができる。例えば、レーザ加工ヘッド１０Ａにおいて、レーザ光Ｌ１の照射（出力）の開始及び停止（ＯＮ／ＯＦＦ）を切替えることで、改質領域の形成と当該形成の停止とを切り替えることが可能である。具体的には、レーザ発振器が固体レーザで構成されている場合、共振器内に設けられたＱスイッチ（ＡＯＭ（音響光学変調器）、ＥＯＭ（電気光学変調器）等）のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられることで、レーザ光Ｌ１の照射の開始及び停止が高速に切り替えられる。レーザ発振器がファイバレーザで構成されている場合、シードレーザ、アンプ（励起用）レーザを構成する半導体レーザの出力のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられることで、レーザ光Ｌ１の照射の開始及び停止が高速に切り替えられる。レーザ発振器が外部変調素子を用いている場合、共振器外に設けられた外部変調素子（ＡＯＭ、ＥＯＭ等）のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられることで、レーザ光Ｌ１の照射のＯＮ／ＯＦＦが高速に切り替えられる。

或いは、改質領域の形成及びその停止の切り替えは、次のようにして実現してもよい。例えば、シャッタ等の機械式機構を制御するによってレーザ光Ｌ１の光路を開閉し、改質領域の形成と当該形成の停止とを切り替えてもよい。レーザ光Ｌ１をＣＷ光（連続波）へ切り替えることで、改質領域の形成を停止させてもよい。反射型空間光変調器３４の液晶層に、レーザ光Ｌ１の集光状態を改質できない状態とするパターン（例えば、レーザ散乱させる梨地模様のパターン）を表示することで、改質領域の形成を停止させてもよい。アッテネータ等の出力調整部を制御し、改質領域が形成できないようにレーザ光Ｌ１の出力に低下させることで、改質領域の形成を停止させてもよい。偏光方向を切り替えることで、改質領域の形成を停止させてもよい。レーザ光Ｌ１を光軸以外の方向に散乱させて（飛ばして）カットすることで、改質領域の形成を停止させてもよい。

次に、レーザ加工装置１０１を用いて、対象物１００にトリミング加工、放射カット加工及び剥離加工を施し、半導体デバイスを取得（製造）するレーザ加工方法の一例について、以下に説明する。

まず、裏面１００ｂをレーザ入射面側にした状態でステージ１０７上に対象物１００を載置する。対象物１００において機能素子が搭載された表面１００ａ側は、支持基板ないしテープ材が接着されて保護されている。

続いて、トリミング加工を実施する。トリミング加工では、制御部９によりトリミング処理（第１処理）を実行する。トリミング加工は、トリミング工程（第１工程）を含む。具体的には、トリミング加工では、図１１（ａ）に示されるように、ステージ１０７を一定の回転速度で回転しながら、ラインＭ２上に集光位置Ｐ１を位置させた状態で、θ情報に基づいてレーザ加工ヘッド１０Ａにおけるレーザ光Ｌ１の照射の開始及び停止を制御する。これにより、図１１（ｂ）及び１１（ｃ）に示されるように、ラインＭ２に沿って改質領域４を形成する。形成した改質領域４は、改質スポット及び改質スポットから延びる亀裂を含む。

続いて、放射カット加工を実施する。放射カット加工では、制御部９により放射カット処理（第２処理）を実行する。放射カット加工は、放射カット工程（第２工程）を含む。具体的には、放射カット加工では、図１１（ｂ）及び図１２（ａ）に示されるように、ステージ１０７を回転させずに、レーザ加工ヘッド１０Ａからレーザ光Ｌ１を照射すると共に、集光位置Ｐ１がラインＭ３ａ，Ｍ３ｂに沿って移動するように、レーザ加工ヘッド１０ＡをＹ軸レール１０８に沿って移動する。ステージ１０７を９０度回転させた後、ステージ１０７を回転させずに、レーザ加工ヘッド１０Ａからレーザ光Ｌ１を照射すると共に、集光位置Ｐ１がラインＭ３ｃ，Ｍ３ｄに沿って移動するように、レーザ加工ヘッド１０ＡをＹ軸レール１０８に沿って移動する。これにより、図１２（ｂ）に示されるように、ラインＭ３に沿って改質領域４を形成する。形成した改質領域４は、改質スポット及び改質スポットから延びる亀裂を含む。この亀裂は、表面１００ａ及び裏面１００ｂの少なくとも何れかに到達していてもよいし、表面１００ａ及び裏面１００ｂの少なくとも何れかに到達していなくてもよい。その後、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示されるように、例えば冶具又はエアーにより、改質領域４を境界として、除去領域Ｅを切り分けて除去する（取り除く）。

続いて、剥離加工を実施する。具体的には、図１３（ｃ）に示されるように、ステージ１０７を一定の回転速度で回転させながら、レーザ加工ヘッド１０Ａからレーザ光Ｌ１を照射すると共に、集光位置Ｐ１が仮想面Ｍ１の外縁側から内側にＹ方向に沿って移動するように、レーザ加工ヘッド１０ＡをＹ軸レール１０８に沿って移動する。これにより、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示されるように、対象物１００の内部において仮想面Ｍ１に沿って、回転軸Ｃ（図９参照）の位置を中心とする渦巻き状（インボリュート曲線）に延びる改質領域４を形成する。形成した改質領域４は、複数の改質スポットを含む。

続いて、図１４（ｃ）に示されるように、例えば吸着冶具により、仮想面Ｍ１に渡る改質領域４を境界として、対象物１００の一部を剥離する。対象物１００の剥離は、ステージ１０７上で実施してもよいし、剥離専用のエリアに移動させて実施してもよい。対象物１００の剥離は、エアーブロー又はテープ材を利用して剥離してもよい。外部応力だけで対象物１００を剥離できない場合には、対象物１００に反応するエッチング液（ＫＯＨ又はＴＭＡＨ等）で改質領域４を選択的にエッチングしてもよい。これにより、対象物１００を容易に剥離することが可能となる。図１４（ｄ）に示されるように、対象物１００の剥離面１００ｈに対して仕上げの研削、ないし砥石等の研磨材ＫＭによる研磨を行う。エッチングにより対象物１００を剥離している場合、当該研磨を簡略化することができる。以上の結果、半導体デバイス１００Ｋが取得される。

次に、トリミング加工及び放射カット加工に関して、詳説する。

まず、例えば撮像部１１０によって取得された対象物１００のレーザ光入射面の画像に基づいて、集光位置がレーザ光入射面上に位置するように制御部９によりＺ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ａを移動させ、集光部１４をＺ方向に沿って移動させる。以下、このようなレーザ光入射面に対する集光部１４の位置合せを「ハイトセット」といい、このときの集光部１４の位置をハイトセット位置という。ハイトセットでは、レーザ光入射面における中央Ｃｔに集光位置を合わせてもよいし、トリミング加工のラインＭ３上に集光位置を合わせてもよい。

続いて、集光位置がレーザ光入射面からトリミング加工深さ（トリミング加工における改質領域４を形成する深さ）に位置するように、制御部９によりＺ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ａを移動させ、集光部１４をハイトセット位置からトリミング加工深さ分、Ｚ方向に移動させる。このときに測距センサ３６で取得した電圧値を、トリミング加工用基準電圧値として記憶する。また、集光位置がレーザ光入射面から放射カット加工深さ（放射カット加工における改質領域４を形成する深さ）に位置するように、制御部９によりＺ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ａを移動させ、集光部１４をハイトセット位置から放射カット加工深さ分、Ｚ方向に移動させる。このときに測距センサ３６で取得した電圧値を、放射カット加工用基準電圧値として記憶する。

続いて、図１５（ｂ）に示されるように、制御部９によりトリミング処理（トリミング工程）を実行し、対象物１００の周縁よりも内側にてラインＭ２に沿って集光位置が移動するようにレーザ加工ヘッド１０Ａを移動させ、対象物１００の内部にラインＭ３に沿って第１改質領域４１を形成させる。

トリミング処理では、ラインＭ２に沿って集光位置が移動するようにレーザ加工ヘッド１０Ａを移動させながら、測距センサ３６で取得する電圧値がトリミング加工用基準電圧値となるように回路部１９により駆動部１８を駆動し、レーザ光入射面の変位に追従するように集光部１４を駆動させるＡＦ追従を実行する。そして、回路部１９により、当該ＡＦ追従を実現する駆動部１８の制御信号値である測定データを、対象物１００の位置情報（ここでは、θ位置）に関連付けて取得する。図中のθ位置では、対象物１００をレーザ光入射面から見て、ある方向を１２時方向とし、１２時方向から時計回りに９０°進んだ方向を３時方向とし、３時方向から時計回りに９０°進んだ方向を６時方向とし、６時方向から時計回りに９０°進んだ方向を９時方向としている。

図１６は、θ位置に関連付けられた測定データの一例を示すグラフである。図１６に例示されるように、測定データは、対象物１００のθ位置を横軸とし、当該測定データを縦軸としたグラフにより表すことができる。測定データは、制御部９又は回路部１９に記憶される。なお、ラインＭ２に複数列の第１改質領域４１を形成する場合のＡＦ追従では、１列目の第１改質領域４１の形成時に測定データを記憶し、２列目以降の第１改質領域４１の形成時には、その測定データを利用してもよい。第１改質領域４１のＺ方向の位置がＡＦ追従の測長範囲に入らない場合には、最初に測長範囲内（例えば、レーザ光入射面）に集光位置を合わせてＡＦ追従を行って測定データを記憶し、その測定データを利用して当該第１改質領域４１を形成してもよい。これらについては、以下のＡＦ追従においても同様である。

続いて、図１５（ｂ）及び図１７に示されるように、トリミング処理の後、制御部９により放射カット処理を実行し、集光位置が対象物１００の外から内に進入及び内から外へ退出するように、ラインＭ３ａ～Ｍ３ｄに沿ってレーザ加工ヘッド１０Ａを移動させる。これにより、対象物１００の除去領域Ｅの内部にラインＭ３ａ～Ｍ３ｄに沿って第２改質領域４２を形成させる。

放射カット処理では、集光位置が対象物１００の外から内に進入する前又は進入するときに、駆動部１８による集光部１４のＺ方向に沿う位置を、トリミング処理で取得した測定データに基づく初期位置へ移動させる。初期位置は、レーザ光入射面におけるラインＭ２とラインＭ３ａ，Ｍ３ｃとの交差位置での測定データに基づく位置である。放射カット処理では、集光部１４を初期位置へ移動させた後、除去領域Ｅに集光位置が位置しているときから、ラインＭ３に沿って集光位置が移動するようにレーザ加工ヘッド１０Ａを移動させながら、駆動部１８によりＡＦ追従を行う。

具体的には、例えば図１８に示されるように、放射カット処理では、対象物１００から加速区間離れた位置から、第１直線状ラインであるラインＭ３ａに沿う集光位置の移動を開始させる。このとき、レーザ加工ヘッド１０Ａからのレーザ光Ｌ１の照射は停止（ＯＦＦ）とさせている。加速区間は、集光位置の移動速度を一定とすることを可能にする助走区間である。これと共に、θ位置が９時方向のときの測定データを、制御部９又は回路部１９から読み込む。駆動部１８の制御信号を当該測定データとして駆動部１８を駆動し、集光部１４を第１初期位置へ移動させる。第１初期位置は、トリミング処理において集光位置がラインＭ２の９時方向のθ位置に存在するときの、集光部１４のＺ方向の位置に対応する。集光位置が対象物１００に進入した後、ベベル部を通過したタイミングで、レーザ加工ヘッド１０Ａからのレーザ光Ｌ１の照射を開始（ＯＮ）とさせる。

なお、図１８では、集光位置をＹ方向に移動させる場合において、当該集光位置がＸ方向から見て対象物１００の外側及び内側に位置するときの各種の状態を示している。図中の左右方向は、集光位置に対応する。これらについては、図１９～図２２において同様である。集光位置が対象物１００外に位置するときにレーザ光Ｌ１の照射をＯＮとしてもよいが、ここでは、ベベル部でのアブレーションを抑制するため、集光位置がベベル部に位置するときには、レーザ光Ｌ１の照射をＯＦＦにしている。

引き続き、ラインＭ３ａに沿って集光位置を移動させる。この間、回路部１９により駆動部１８の制御信号を、θ位置が９時方向のときの測定データで維持して、集光部１４のＺ方向の位置を第１初期位置で保持する。以下、集光部１４のＺ方向の位置を保持することを、「ＡＦ固定」ともいう。集光位置が除去領域Ｅの径方向中央に至ったとき、測距センサ３６で取得する電圧値が放射カット加工用基準電圧値となるように、回路部１９により駆動部１８を駆動する。これにより、レーザ光入射面の変位に追従するように集光部１４を駆動させるＡＦ追従を開始する。図１８において、集光位置の移動開始からＡＦ追従を開始するまでの領域が初期位置保持領域であり、ＡＦ追従を開始してからの領域が追従領域である。そして、集光位置が有効領域Ｒに進入するタイミングで、レーザ加工ヘッド１０Ａからのレーザ光Ｌ１の照射をＯＦＦにする。

その後、このまま集光位置の移動を継続させ、ラインＭ３ｂに沿って、集光位置を対象物１００の内から外に退出させる。このとき、集光位置が除去領域Ｅに進入するタイミングで、レーザ加工ヘッド１０Ａからのレーザ光Ｌ１の照射をＯＮにすると共に、駆動部１８によりＡＦ固定を開始する。ここでのＡＦ固定では、θ位置が３時方向のときの測定データを制御部９又は回路部１９から読み込み、回路部１９により駆動部１８の制御信号を当該測定データとして駆動部１８を駆動すると共に当該測定データで維持し、集光部１４のＺ方向の位置を保持する。集光位置が対象物１００から退出する直前のタイミングで、レーザ加工ヘッド１０Ａからのレーザ光Ｌ１の照射をＯＦＦにする。なお、ここでのＡＦ固定の制御信号は、θ位置が３時方向のときの測定データに代えて、ＡＦ固定を開始する直前のＡＦ追従時の制御信号値であってもよい。

続いて、ステージ１０７を９０°回転させ、対象物１００から加速区間離れた位置から、第２直線状ラインであるラインＭ３ｃに沿う集光位置の移動を開始させる。このとき、レーザ加工ヘッド１０Ａからのレーザ光Ｌ１の照射はＯＦＦにする。これと共に、θ位置が６時方向のときの測定データを制御部９又は回路部１９から読み込む。駆動部１８の制御信号を当該測定データとして駆動部１８を駆動し、集光部１４を第２初期位置へ移動させる。第２初期位置は、トリミング処理において集光位置がラインＭ２の６時方向のθ位置に存在するときの、集光部１４のＺ方向の位置に対応する。集光位置が対象物１００に進入した直後のタイミングで、レーザ加工ヘッド１０Ａからのレーザ光Ｌ１の照射をＯＮにする。引き続きラインＭ３ａに沿って集光位置を移動させると共に、集光部１４の位置を第２初期位置でＡＦ固定とする。集光位置が除去領域Ｅの径方向中央に至ったとき、ＡＦ追従を開始する。集光位置が有効領域Ｒに進入するタイミングで、レーザ加工ヘッド１０Ａからのレーザ光Ｌ１の照射をＯＦＦにする。

その後、このまま集光位置の移動を継続させ、ラインＭ３ｄに沿って、集光位置を対象物１００の内から外に退出させる。このとき、集光位置が除去領域Ｅに進入するタイミングで、レーザ加工ヘッド１０Ａからのレーザ光Ｌ１の照射をＯＮにすると共に、ＡＦ固定を開始する。ここでのＡＦ固定では、θ位置が１２時方向のときの測定データを制御部９又は回路部１９から読み込み、回路部１９により駆動部１８の制御信号を当該測定データとして駆動部１８を駆動すると共に当該測定データで維持し、集光部１４のＺ方向の位置を保持する。集光位置が対象物１００から退出する直前のタイミングで、レーザ加工ヘッド１０Ａからのレーザ光Ｌ１の照射をＯＦＦにする。なお、ここでのＡＦ固定の制御信号は、θ位置が１２時方向のときの測定データに代えて、ＡＦ固定を開始する直前のＡＦ追従時の制御信号の値であってもよい。

以上、本実施形態に係るレーザ加工装置１０１及びレーザ加工方法では、放射カット処理ないし放射カット工程の実行時、集光位置が対象物１００の外から内に進入する前に、駆動部１８により集光部１４を、放射カット処理ないし放射カット工程で取得した測定データに基づく初期位置に移動させる。これにより、例えば当該進入の直後のタイミングでは、このような初期位置を考慮していない場合に比べて、駆動部１８に入力される制御信号に生じるオーバーシュート（目標値を超えること）を抑制することができる。追従誤差（Ｚ方向における集光部１４の位置がレーザ光入射面の変位に追従する位置からずれる場合のその誤差）を小さくすることができる。すなわち、本実施形態によれば、レーザ光入射面の変位に対する追従の精度低下を抑制することが可能となる。

また、トリミング加工後で放射カット加工を行う前に実施するハイトセットを省略することができ、タクトアップ（作業時間の短縮化）を実現することができる。放射カット加工では、加工領域が極めて短く、対象物１００に突入した集光位置は、追従誤差が十分解消する間もなく加工領域を過ぎてしまう。そのため、放射カット加工では、追従誤差の影響が極めて大きい。この場合、その後に未分割又は品質不良（チッピング又は割れ）が発生する可能性がある。よって、レーザ光入射面の変位に対する追従の精度低下を抑制できる効果は、放射カット加工において特に有効である。

本実施形態に係るレーザ加工装置１０１及びレーザ加工方法では、制御部９は、トリミング処理において、対象物１００の周縁に沿うラインＭ２に沿って第１改質領域４１を形成させ、放射カット処理において、ラインＭ２に交差するラインＭ３に沿って除去領域Ｅに第２改質領域４２を形成させる。この場合、対象物１００の除去領域Ｅを切り分けて除去することができる。

本実施形態に係るレーザ加工装置１０１及びレーザ加工方法では、初期位置は、レーザ光入射面におけるラインＭ２，Ｍ３の交差位置での変位に関する測定データに基づく位置である。これにより、対象物１００の除去領域Ｅを切り分けて除去する場合において、レーザ光入射面の変位に対する追従の精度低下を一層抑制することができる。

本実施形態に係るレーザ加工装置１０１及びレーザ加工方法では、制御部９は、トリミング処理において、ラインＭ２に沿って集光部１４を移動させながら、レーザ光入射面の変位に追従するように駆動部１８により集光部１４を駆動させる。このとき、レーザ光入射面の変位に追従するように駆動部１８により集光部１４を駆動させた場合の当該駆動部１８の制御信号値を、測定データとして位置情報に関連付けて記憶する。制御部９は、放射カット処理において、トリミング処理でラインＭ２とラインＭ３ａとの交差位置の変位に追従させたときの制御信号値を読み込み、ラインＭ３aに沿って、集光位置が対象物１００の外から内に進入するように集光部１４を移動させ、除去領域Ｅに第２改質領域４２を形成させると共に、集光位置が対象物１００の外から内に進入する前又は進入するときに、読み込んだ当該制御信号値で駆動部１８を制御し、集光部１４を第１初期位置へ移動させる。制御部９は、放射カット処理において、トリミング処理でラインＭ２とラインＭ３ｃとの交差位置の変位に追従させたときの制御信号値を読み込み、ラインＭ３ｃに沿って、集光位置が対象物１００の外から内に進入するように集光部１４を移動させ、除去領域Ｅに第２改質領域４２を形成させると共に、集光位置が対象物１００の外から内に進入する前又は進入するときに、読み込んだ当該制御信号値で駆動部を制御し、集光部１４を第２初期位置へ移動させる。これにより、対象物１００の除去領域Ｅを切り分けて除去するトリミング加工において、レーザ光入射面の変位に対する追従の精度低下を一層かつ具体的に抑制することができる。

本実施形態に係るレーザ加工装置１０１及びレーザ加工方法では、制御部９は、放射カット処理において、集光部１４を初期位置へ移動させた後、除去領域Ｅに集光位置が位置しているときから、駆動部１８により、集光部１４をレーザ光入射面の変位に追従するように駆動させる。このようにして除去領域Ｅにおいてレーザ光入射面の変位に追従するように駆動させる場合でも、レーザ光入射面の変位に対する追従の精度低下を抑制することができる。

本実施形態に係るレーザ加工装置１０１及びレーザ加工方法では、対象物１００に測距用レーザ光を照射し、レーザ光入射面で反射した測距用レーザ光の反射光に関する情報を検出する測距センサ３６を用いている。これにより、測距用レーザ光を利用して、集光部１４をレーザ光入射面の変位に追従させることができる。

なお、本実施形態のＡＦ固定は、集光部１４のＺ方向の位置を一定範囲で可動しながら保持することを含み、駆動部１８によって集光部１４のＺ方向の位置を完全に固定することに限定されない。つまり、本実施形態のＡＦ固定では、駆動部１８の制御信号を一定の制御信号値にすることに限定されない。例えば図１９に示されるように、本実施形態のＡＦ固定では、駆動部１８の制御信号値を、トリミング処理時の測定データに係る信号値とゆるやかな変動する信号値とを合成して成る制御信号値にしてもよい。この場合でも、レーザ光入射面の変位に対する追従の精度低下を抑制することができる。

また例えば、図２０に示されるように、本実施形態のＡＦ固定では、ハイトセット位置又はその他の保持位置から初期位置付近へゆるやかに集光部１４を移動させてもよい。つまり、本実施形態のＡＦ固定では、駆動部１８の制御信号値を、トリミング処理時の測定データに係る信号値へ直線的に大きくなる制御信号値にしてもよい。なお、この場合、直線的に大きくなる制御信号値に限定されず、直線的に小さくなる制御信号値であってもよいし、曲線的に変化する制御信号値であってもよい。この場合でも、レーザ光入射面の変位に対する追従の精度低下を抑制することができる。

本実施形態では、制御部９は、放射カット処理において、集光部１４を初期位置へ移動させた後、除去領域Ｅに集光位置が位置している間、駆動部１８により集光部１４を当該初期位置で保持させてもよい。例えば図２１に示されるように、集光位置が除去領域Ｅに位置している間はＡＦ固定とし、集光位置が有効領域Ｒに進入した直後にＡＦ追従としてもよい。このようにして除去領域Ｅにおいて集光部１４を初期位置で保持させる場合でも、レーザ光入射面の変位に対する追従の精度低下を抑制することができる。この場合は、除去領域Ｅが非常に狭いときに特に有効である。なお、集光位置が有効領域Ｒに進入した後においても、ＡＦ追従を行わずにＡＦ固定のままとしてもよい。

本実施形態では、制御部９は、放射カット処理において、集光部１４を初期位置へ移動させた後、集光位置が対象物１００に進入した直後に、駆動部１８により、集光部１４をレーザ光入射面の変位に追従するように駆動させてもよい。例えば図２２に示されるように、集光位置の対象物１００への突入後まもなく、ＡＦ追従を開始してもよい。ＡＦ追従の開始は、集光位置の座標に基づいて行ってもよいし、測距センサ３６で受光した反射光の光量に基づいて行ってもよい。この場合でも、レーザ光入射面の変位に対する追従の精度低下を抑制することができる。なお、対象物１００の外縁のベベル部の影響によって駆動部１８の制御信号に大きなオーバーシュートが生じる場合には、集光位置が対象物１００に進入し且つベベル部を通過した直後に、ＡＦ追従を開始してもよい。

本実施形態では、ステージ１０７に支持されている対象物１００のレーザ光入射面の変位について、支持面１０７ａの凹凸及び傾き等が支配的な場合（レーザ光入射面自体の平面度は高い場合）、複数の対象物１００に対してレーザ加工を施す際には、最初の１枚目の対象物１００に対するトリミング加工時に測定データを取得し、２枚目以降の対象物１００のトリミング加工時には当該測定データを利用してもよい。

本実施形態では、トリミング加工用基準電圧値及び放射カット加工用基準電圧値の少なくとも何れかを、ハイトオフセット機能によって補正してもよい。ハイトオフセット機能では、例えば、測距センサ３６が同軸のセンサである場合、トリミング加工用基準電圧値及び放射カット加工用基準電圧値を駆動部１８の制御信号の中心値と関連付けておき、ＡＦ追従時において、制御信号に応じて各基準電圧値を補正してもよい。ハイトオフセット機能では、例えば、測距センサ３６が別軸のセンサである場合、トリミング加工にて１列目の第１改質領域４１を形成するときの集光位置のＺ方向の位置と、放射カット加工にて１列目の第２改質領域４２を形成するときの集光位置のＺ方向の位置と、の差分に対応する電圧値を、放射カット加工用基準電圧値に加えてもよい。

図２３は、第１比較例に係る放射カット加工におけるレーザ光入射面の変位に対する追従の精度を示すグラフである。図２３中において、横軸は、対象物１００の周縁からの集光位置のラインＭ３に沿った距離を示す。横軸では、対象物１００の周縁を０とし、対象物１００内を正とする。縦軸は、ハイトセット位置を０としたときのＺ方向の相対位置である相対高さを示す。Ｄ１は、実際の集光部１４の現在位置に対応する相対高さのデータであり、Ｄ２は、駆動部１８の制御信号値に対応する相対高さのデータであり、Ｄ３は、レーザ光入射面の変位に対応する相対高さのデータである。図２３中の説明は、図２４～図２６においても同様である。

第１比較例に係る放射カット加工では、集光位置が除去領域Ｅに進入する前まで、ハイトセット位置でＡＦ固定とし、集光位置が除去領域Ｅに進入したタイミングでＡＦ追従を開始している。図２３に示されるように、第１比較例に係る放射カット加工では、対象物１００の縁部においてレーザ光入射面の変位を大幅に超える制御信号値のオーバーシュートが発生する場合があることがわかる。また、制御信号値に対して集光部１４の現在位置には遅れが生じ、距離が０ｍｍ～１０ｍｍの地点で相対高さが３μｍ程度の差が生じることがわかる。除去領域Ｅでは追従誤差が大きいことがわかる。

図２４は、第１実施例に係る放射カット加工におけるレーザ光入射面の変位に対する追従の精度を示すグラフである。第１実施例に係る放射カット加工は、上述した本発明の一態様である。第１実施例に係る放射カット加工では、除去領域Ｅに進入する前まで、トリミング処理で取得した測定データに基づく初期位置でＡＦ固定とし、除去領域Ｅに進入したタイミングでＡＦ追従を開始している。図２４に示されるように、第１実施例に係る放射カット加工では、ＡＦ追従をしてもオーバーシュートが大幅に軽減されることがわかる。除去領域Ｅにおいて追従誤差を抑制できることがわかる。

図２５は、第２比較例に係る放射カット加工におけるレーザ光入射面の変位に対する追従の精度を示すグラフである。第２比較例に係る放射カット加工では、集光位置が除去領域Ｅを通過して対象物１００の内部に位置するまで、ハイトセット位置でＡＦ固定とし、その後のタイミングでＡＦ追従を開始している。図２５に示されるように、第２比較例に係る放射カット加工では、除去領域Ｅにおいて追従誤差が未だ大きいことがわかる。

図２６は、第２実施例に係る放射カット加工におけるレーザ光入射面の変位に対する追従の精度を示すグラフである。第２実施例に係る放射カット加工は、上述した本発明の一態様である。第２実施例に係る放射カット加工では、集光位置が除去領域Ｅを通過して対象物１００の内部に位置するまで、トリミング処理で取得した測定データに基づく初期位置でＡＦ固定とし、その後のタイミングでＡＦ追従を開始している。図２６に示されるように、第２実施例に係る放射カット加工では、除去領域Ｅにおいて追従誤差を抑制できることがわかる。

以上、本発明の一態様は、上述した実施形態に限定されない。

上述した実施形態及び変形例では、第２処理及び第２工程として放射カット処理及び放射カット工程を実行する放射カット加工を例に説明したが、これに限定されない。例えばトリミング加工の後、有効領域Ｒの内部に改質領域を形成する切断加工を行ってもよい。この場合、第２処理及び第２工程は、切断加工を実現する処理及び工程に対応する。

具体的には、図２７（ａ）及び図２７（ｂ）に示されるように、制御部９は、切断加工を実現する第２処理において、ラインＭ２（図１５（ａ）参照）に交差する直線状のラインＭ４に沿って、有効領域Ｒ（レーザ光入射面から見て対象物１００における第１改質領域４１よりも内側の内側部分）に第２改質領域４２を形成させてもよい。ラインＭ４は、対象物１００に複数設定されている。複数のラインＭ４は、少なくとも有効領域Ｒに格子状に設定されている。この場合、対象物１００の除去領域Ｅに第２改質領域４２からの亀裂が伸び難いようにして、対象物１００の有効領域Ｒに第２改質領域４２を形成することができる。

この場合の第２処理において、初期位置は、一のラインＭ４に沿って集光位置を移動させる際には、レーザ光入射面におけるラインＭ３と当該一のラインＭ４との交差位置での変位に関する測定データに基づく位置である。これにより、除去領域Ｅに第２改質領域４２からの亀裂が伸び難いようにして第２改質領域４２を形成する場合において、レーザ光入射面の変位に対する追従の精度低下を一層抑制することができる。

図２７（ａ）及び図２７（ｂ）に示される例では、第２改質領域４２を形成する際、外縁にレーザ光Ｌ１の集光位置が位置するときにはレーザ光Ｌ１の照射をＯＦＦとしているが、そのＯＦＦの区間は、対象物１００を分割可能な範囲に応じて設定されるため、トリミング加工での第１改質領域４１の位置によらずに決定される。なお、この場合、レーザ光Ｌ１の照射をＯＦＦとしなくてもよい。図示されるようにトリミング加工での第１改質領域４１の範囲を超えて外側に第２改質領域４２が延びる場合には、対象物１００の分割及び有効領域Ｒ内の第２改質領域４２の安定化に繋がる。図示される例の加工は、主に、薄い対象物１００の加工に有効である。

或いは、例えばトリミング加工の後、放射カット加工を行わずに、剥離加工を行ってもよい。この場合、第２処理及び第２工程は、剥離加工を実現する処理及び工程に対応する。具体的には、図２８（ａ）及び図２８（ｂ）に示されるように、制御部９は、剥離加工を実現する第２処理において、対象物１００の内部における仮想面Ｍ１（図１０（ｂ）参照）上のラインＭ５に沿って、第２改質領域４２を形成させてもよい。ラインＭ５は、有効領域Ｒに設定されている。ラインＭ５は、対象物１００の中心位置を中心とする渦巻き状に延びる。この場合の第２処理において、初期位置は、レーザ光入射面のラインＭ２上における第２処理用照射開始θ位置の変位に関する測定データである。第２処理用照射開始θ位置は、第２処理にてレーザ光Ｌ１の照射を開始させる、レーザ光入射面におけるθ軸回り（ここでは図９の回転軸Ｃの回り）のθ位置である。これにより、剥離加工において、レーザ光入射面の変位に対する追従の精度低下を一層抑制することができる。

上述した実施形態及び変形例では、対象物１００の裏面１００ｂをレーザ光入射面としたが、対象物１００の表面１００ａをレーザ光入射面としてもよい。上述した実施形態及び変形例では、改質領域４は、例えば対象物１００の内部に形成された結晶領域、再結晶領域、又は、ゲッタリング領域であってもよい。結晶領域は、対象物１００の加工前の構造を維持している領域である。再結晶領域は、一旦は蒸発、プラズマ化あるいは溶融した後、再凝固する際に単結晶あるいは多結晶として凝固した領域である。ゲッタリング領域は、重金属等の不純物を集めて捕獲するゲッタリング効果を発揮する領域であり、連続的に形成されていてもよいし、断続的に形成されていてもよい。また、例えばレーザ加工装置は、アブレーション等の加工へ適用されてもよい。

上述した実施形態及び変形例では、移動機構は、ステージ１０７及びレーザ加工ヘッド１０Ａの少なくとも一方を移動させるように構成されていればよい。上述した実施形態及び変形例では、駆動部１８は、Ｚ方向に沿ってステージ１０７及び集光部１４の少なくとも一方を駆動させるように構成されていればよい。

上述した実施形態及び変形例では、集光位置が対象物１００の外から内に進入する前に、駆動部１８による集光部１４のＺ方向に沿う位置を初期位置へ移動させたが、集光位置が対象物１００の外から内に進入するときに、駆動部１８による集光部１４のＺ方向に沿う位置を初期位置へ移動させてもよい。集光位置が対象物１００に進入するときは、集光位置が対象物１００に進入するタイミング、及び、それと実質的に同じとみなされるタイミングを含む。

上述した実施形態及び変形例では、位置情報としてθ位置を用いたが、これに代えてもしくは加えて、レーザ加工の開始からの時間及び座標情報等の少なくとも何れかを位置情報として用いてもよい。位置情報は、対象物１００の円周のどの位置のデータかがわかる情報であればよい。上述した実施形態及び変形例では、トリミング加工後で放射カット加工を行う前に実施するハイトセットを省略したが、当該ハイトセットは省略しなくてもよい。

上述した実施形態及び変形例では、駆動部１８の制御信号（電圧値）を測定データとして取得したが、測定データは特に限定されず、Ｚ方向における集光部１４の絶対位置でもよいし、ハイトセット時の位置に対する相対位置でもよい。

上述した実施形態及び変形例では、例えば所定θ方向から対象物１００に進入する放射カット加工を行う場合、集光部１４を初期位置に位置させる際に利用する測定データについては、以下の少なくとも何れかであってもよい。
（１）所定θ方向のθ位置の測定データ
（２）所定θ方向のθ位置の前、後、もしくは前後の複数のサンプリング位置の測定データの平均値
（３）測定データを対象物１００の円周上の凹凸として近似させたグラフ又は式に変換したデータ
（４）ステージ１０７の凹凸のデータ

上述した実施形態及び変形例では、トリミング加工時において、レーザ光Ｌ１を照射しながらＡＦ追従を実施して測定データを取得したが、レーザ光Ｌ１を照射せずにそれとは別でＡＦ追従を実施して、測定データを取得してもよい。上述した実施形態及び変形例では、放射カット加工時において、上述したオーバーシュートを抑制できれば、トリミング加工時に取得した測定データを読み込んだ後、その測定データに所定値を加減した値に基づき駆動部１８を制御してもよい。

上述した実施形態及び変形例における各構成には、上述した材料及び形状に限定されず、様々な材料及び形状を適用することができる。また、上述した実施形態及び変形例における各構成は、他の実施形態又は変形例における各構成に任意に適用することができる。

１，１０１…レーザ加工装置、４…改質領域、４１…第１改質領域（改質領域）、４２…第２改質領域（改質領域）、５，６，２００，３００，４００…移動機構、９…制御部、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ…レーザ加工ヘッド（照射部）、１４…集光部（集光レンズ）、１８…駆動部、１９…回路部（測定データ取得部）、３６…測距センサ（測定データ取得部）、１００…対象物、１００ｂ…裏面（レーザ光入射面）、１０６Ａ…第１Ｚ軸レール（移動機構）、１０７…ステージ（支持部）、１０７ａ…支持面、１０８…Ｙ軸レール（移動機構）、Ｅ…除去領域（周縁部分）、Ｌ１，Ｌ２…レーザ光（レーザ光）、Ｍ１…仮想面、Ｍ２…ライン（環状ライン）、Ｍ３…ライン（直線状ライン）、Ｍ３ａ…ライン（第１直線状ライン）、Ｍ３ｃ…ライン（第２直線状ライン）、Ｍ４…ライン（直線状ライン）、Ｐ１…集光位置、Ｒ…有効領域（内側領域）。

Claims (20)

1. 対象物にレーザ光を照射することにより、前記対象物の内部に改質領域を形成するレーザ加工装置であって、
   前記対象物を支持する支持部と、
   前記対象物に集光レンズを介して前記レーザ光を照射する照射部と、
   前記レーザ光の集光位置が移動するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させる移動機構と、
   前記集光レンズの光軸方向に沿って前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を駆動する駆動部と、
   前記対象物における前記レーザ光が入射するレーザ光入射面の変位、及び、前記支持部における前記対象物を支持する支持面の変位の少なくとも何れかに関する測定データを取得する測定データ取得部と、
   前記照射部、前記移動機構、及び前記駆動部を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記対象物の周縁よりも内側において、前記周縁に沿って前記集光位置が移動するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させ、前記周縁に沿って前記対象物の内部に第１改質領域を形成させる第１処理と、
   前記第１処理の後、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させ、前記対象物の内部に第２改質領域を形成させる第２処理と、を実行し、
   前記測定データ取得部は、前記第１処理において、前記測定データを前記対象物の位置に関する位置情報に関連付けて取得し、
   前記制御部は、前記第２処理において、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入する前又は進入するときに、前記駆動部による前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方の前記光軸方向に沿う位置を、前記第１処理で取得した前記測定データに基づく初期位置へ移動させ、
   前記制御部は、
   前記第１処理において、前記対象物の周縁に沿う環状ラインに沿って、前記第１改質領域を形成させ、
   前記第２処理において、前記環状ラインに交差する直線状ラインに沿って、前記レーザ光入射面から見て前記対象物における周縁から前記第１改質領域までの周縁部分に、前記第２改質領域を形成させ、
   前記初期位置は、前記レーザ光入射面における前記環状ラインと前記直線状ラインとの交差位置での変位に関する前記測定データに基づく位置である、レーザ加工装置。
2. 前記制御部は、前記第１処理において、前記周縁に沿って前記集光位置が移動するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させながら、前記レーザ光入射面の変位に追従するように前記駆動部により前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を駆動させ、
   前記測定データ取得部は、前記第１処理において、前記レーザ光入射面の変位に追従するように前記駆動部により前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を駆動させた場合の当該駆動部の制御信号値を、前記測定データとして前記位置情報に関連付けて記憶し、
   前記制御部は、前記第２処理において、
   前記第１処理で前記環状ラインと第１直線状ラインとの交差位置の変位に追従させたときの前記制御信号値を読み込み、
   前記第１直線状ラインに沿って、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させ、前記周縁部分に前記第２改質領域を形成させると共に、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入する前又は進入するときに、読み込んだ当該制御信号値で前記駆動部を制御し、前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を第１初期位置へ移動させ、
   前記第１処理で前記環状ラインと第２直線状ラインとの交差位置の変位に追従させたときの前記制御信号値を読み込み、
   前記第２直線状ラインに沿って、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させ、前記周縁部分に前記第２改質領域を形成させると共に、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入する前又は進入するときに、読み込んだ当該制御信号値で前記駆動部を制御し、前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を第２初期位置へ移動させる、請求項１に記載のレーザ加工装置。
3. 対象物にレーザ光を照射することにより、前記対象物の内部に改質領域を形成するレーザ加工装置であって、
   前記対象物を支持する支持部と、
   前記対象物に集光レンズを介して前記レーザ光を照射する照射部と、
   前記レーザ光の集光位置が移動するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させる移動機構と、
   前記集光レンズの光軸方向に沿って前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を駆動する駆動部と、
   前記対象物における前記レーザ光が入射するレーザ光入射面の変位、及び、前記支持部における前記対象物を支持する支持面の変位の少なくとも何れかに関する測定データを取得する測定データ取得部と、
   前記照射部、前記移動機構、及び前記駆動部を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記対象物の周縁よりも内側において、前記周縁に沿って前記集光位置が移動するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させ、前記周縁に沿って前記対象物の内部に第１改質領域を形成させる第１処理と、
   前記第１処理の後、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させ、前記対象物の内部に第２改質領域を形成させる第２処理と、を実行し、
   前記測定データ取得部は、前記第１処理において、前記測定データを前記対象物の位置に関する位置情報に関連付けて取得し、
   前記制御部は、前記第２処理において、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入する前又は進入するときに、前記駆動部による前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方の前記光軸方向に沿う位置を、前記第１処理で取得した前記測定データに基づく初期位置へ移動させ、
   前記制御部は、
   前記第１処理において、前記対象物の周縁に沿う環状ラインに沿って、前記第１改質領域を形成させ、
   前記第２処理において、前記環状ラインに交差する直線状ラインに沿って、前記レーザ光入射面から見て前記対象物における前記第１改質領域よりも内側の内側部分に、前記第２改質領域を形成させる、レーザ加工装置。
4. 前記初期位置は、前記レーザ光入射面における前記環状ラインと前記直線状ラインとの交差位置での変位に関する前記測定データに基づく位置である、請求項３に記載のレーザ加工装置。
5. 対象物にレーザ光を照射することにより、前記対象物の内部に改質領域を形成するレーザ加工装置であって、
   前記対象物を支持する支持部と、
   前記対象物に集光レンズを介して前記レーザ光を照射する照射部と、
   前記レーザ光の集光位置が移動するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させる移動機構と、
   前記集光レンズの光軸方向に沿って前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を駆動する駆動部と、
   前記対象物における前記レーザ光が入射するレーザ光入射面の変位、及び、前記支持部における前記対象物を支持する支持面の変位の少なくとも何れかに関する測定データを取得する測定データ取得部と、
   前記照射部、前記移動機構、及び前記駆動部を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記対象物の周縁よりも内側において、前記周縁に沿って前記集光位置が移動するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させ、前記周縁に沿って前記対象物の内部に第１改質領域を形成させる第１処理と、
   前記第１処理の後、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させ、前記対象物の内部に第２改質領域を形成させる第２処理と、を実行し、
   前記測定データ取得部は、前記第１処理において、前記測定データを前記対象物の位置に関する位置情報に関連付けて取得し、
   前記制御部は、前記第２処理において、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入する前又は進入するときに、前記駆動部による前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方の前記光軸方向に沿う位置を、前記第１処理で取得した前記測定データに基づく初期位置へ移動させ、
   前記制御部は、
   前記第１処理において、前記対象物の周縁に沿う環状ラインに沿って、前記第１改質領域を形成させ、
   前記第２処理において、前記対象物の内部における仮想面に沿って、前記第２改質領域を形成させる、レーザ加工装置。
6. 前記制御部は、前記第２処理において前記レーザ光の照射を開始させる、前記レーザ光入射面におけるθ軸回りのθ位置を、第２処理用照射開始θ位置とし、
   前記初期位置は、前記レーザ光入射面における前記環状ラインの前記第２処理用照射開始θ位置での変位に関する前記測定データに基づく位置である、請求項５に記載のレーザ加工装置。
7. 前記制御部は、前記第２処理において、前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を前記初期位置へ移動させた後、前記レーザ光入射面から見て前記対象物における周縁から前記第１改質領域までの周縁部分に前記集光位置が位置しているときから、前記駆動部により、前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を前記レーザ光入射面の変位に追従するように駆動させる、請求項１～６の何れか一項に記載のレーザ加工装置。
8. 対象物にレーザ光を照射することにより、前記対象物の内部に改質領域を形成するレーザ加工装置であって、
   前記対象物を支持する支持部と、
   前記対象物に集光レンズを介して前記レーザ光を照射する照射部と、
   前記レーザ光の集光位置が移動するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させる移動機構と、
   前記集光レンズの光軸方向に沿って前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を駆動する駆動部と、
   前記対象物における前記レーザ光が入射するレーザ光入射面の変位、及び、前記支持部における前記対象物を支持する支持面の変位の少なくとも何れかに関する測定データを取得する測定データ取得部と、
   前記照射部、前記移動機構、及び前記駆動部を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記対象物の周縁よりも内側において、前記周縁に沿って前記集光位置が移動するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させ、前記周縁に沿って前記対象物の内部に第１改質領域を形成させる第１処理と、
   前記第１処理の後、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させ、前記対象物の内部に第２改質領域を形成させる第２処理と、を実行し、
   前記測定データ取得部は、前記第１処理において、前記測定データを前記対象物の位置に関する位置情報に関連付けて取得し、
   前記制御部は、前記第２処理において、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入する前又は進入するときに、前記駆動部による前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方の前記光軸方向に沿う位置を、前記第１処理で取得した前記測定データに基づく初期位置へ移動させ、
   前記制御部は、前記第２処理において、前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を前記初期位置へ移動させた後、前記レーザ光入射面から見て前記対象物における周縁から前記第１改質領域までの周縁部分に前記集光位置が位置しているときから、前記駆動部により、前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を前記レーザ光入射面の変位に追従するように駆動させる、レーザ加工装置。
9. 前記制御部は、前記第２処理において、前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を前記初期位置へ移動させた後、前記レーザ光入射面から見て前記対象物における周縁から前記第１改質領域までの周縁部分に前記集光位置が位置している間、前記駆動部により、前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を当該初期位置で保持させる、請求項１～６の何れか一項に記載のレーザ加工装置。
10. 前記測定データ取得部は、前記対象物に測定光を照射し、前記レーザ光入射面で反射した前記測定光の反射光に関する情報を検出するセンサを有する、請求項１～９の何れか一項に記載のレーザ加工装置。
11. 対象物にレーザ光を照射することにより、前記対象物の内部に改質領域を形成するレーザ加工方法であって、
    前記対象物の周縁よりも内側において、前記周縁に沿って前記レーザ光の集光位置が移動するように、前記対象物を支持する支持部、及び、前記対象物に集光レンズを介して前記レーザ光を照射する照射部の少なくとも一方を移動し、前記周縁に沿って前記対象物の内部に第１改質領域を形成する第１工程と、
    前記第１工程の後、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動し、前記対象物の内部に第２改質領域を形成する第２工程と、を有し、
    前記第１工程では、
    前記対象物における前記レーザ光が入射するレーザ光入射面の変位、及び、前記支持部における前記対象物を支持する支持面の変位に関する測定データを、前記対象物の位置に関する位置情報に関連付けて取得し、
    前記第２工程では、
    前記集光位置が前記対象物の外から内に進入する前又は進入するときに、駆動部による前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方の前記集光レンズの光軸方向に沿う位置を、前記第１工程で取得した前記測定データに基づく初期位置へ移動させ、
    前記第１工程では、前記対象物の周縁に沿う環状ラインに沿って、前記第１改質領域を形成させ、
    前記第２工程では、前記環状ラインに交差する直線状ラインに沿って、前記レーザ光入射面から見て前記対象物における周縁から前記第１改質領域までの周縁部分に、前記第２改質領域を形成させ、
    前記初期位置は、前記レーザ光入射面における前記環状ラインと前記直線状ラインとの交差位置での変位に関する前記測定データに基づく位置である、レーザ加工方法。
12. 前記第１工程において、前記周縁に沿って前記集光位置が移動するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させながら、前記レーザ光入射面の変位に追従するように前記駆動部により前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を駆動させ、
    前記第１工程において、前記レーザ光入射面の変位に追従するように前記駆動部により前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を駆動させた場合の当該駆動部の制御信号値を、前記測定データとして前記位置情報に関連付けて記憶し、
    前記第２工程において、
    前記第１工程で前記環状ラインと第１直線状ラインとの交差位置の変位に追従させたときの前記制御信号値を読み込み、
    前記第１直線状ラインに沿って、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させ、前記周縁部分に前記第２改質領域を形成させると共に、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入する前又は進入するときに、読み込んだ当該制御信号値で前記駆動部を制御し、前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を第１初期位置へ移動させ、
    前記第１工程で前記環状ラインと第２直線状ラインとの交差位置の変位に追従させたときの前記制御信号値を読み込み、
    前記第２直線状ラインに沿って、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させ、前記周縁部分に前記第２改質領域を形成させると共に、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入する前又は進入するときに、読み込んだ当該制御信号値で前記駆動部を制御し、前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を第２初期位置へ移動させる、請求項１１に記載のレーザ加工方法。
13. 対象物にレーザ光を照射することにより、前記対象物の内部に改質領域を形成するレーザ加工方法であって、
    前記対象物の周縁よりも内側において、前記周縁に沿って前記レーザ光の集光位置が移動するように、前記対象物を支持する支持部、及び、前記対象物に集光レンズを介して前記レーザ光を照射する照射部の少なくとも一方を移動し、前記周縁に沿って前記対象物の内部に第１改質領域を形成する第１工程と、
    前記第１工程の後、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動し、前記対象物の内部に第２改質領域を形成する第２工程と、を有し、
    前記第１工程では、
    前記対象物における前記レーザ光が入射するレーザ光入射面の変位、及び、前記支持部における前記対象物を支持する支持面の変位に関する測定データを、前記対象物の位置に関する位置情報に関連付けて取得し、
    前記第２工程では、
    前記集光位置が前記対象物の外から内に進入する前又は進入するときに、駆動部による前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方の前記集光レンズの光軸方向に沿う位置を、前記第１工程で取得した前記測定データに基づく初期位置へ移動させ、
    前記第１工程では、前記対象物の周縁に沿う環状ラインに沿って、前記第１改質領域を形成し、
    前記第２工程では、前記環状ラインに交差する直線状ラインに沿って、前記レーザ光入射面から見て前記対象物における前記第１改質領域よりも内側の内側部分に、前記第２改質領域を形成する、レーザ加工方法。
14. 前記初期位置は、前記レーザ光入射面における前記環状ラインと前記直線状ラインとの交差位置での変位に関する前記測定データに基づく位置である、請求項１３に記載のレーザ加工方法。
15. 対象物にレーザ光を照射することにより、前記対象物の内部に改質領域を形成するレーザ加工方法であって、
    前記対象物の周縁よりも内側において、前記周縁に沿って前記レーザ光の集光位置が移動するように、前記対象物を支持する支持部、及び、前記対象物に集光レンズを介して前記レーザ光を照射する照射部の少なくとも一方を移動し、前記周縁に沿って前記対象物の内部に第１改質領域を形成する第１工程と、
    前記第１工程の後、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動し、前記対象物の内部に第２改質領域を形成する第２工程と、を有し、
    前記第１工程では、
    前記対象物における前記レーザ光が入射するレーザ光入射面の変位、及び、前記支持部における前記対象物を支持する支持面の変位に関する測定データを、前記対象物の位置に関する位置情報に関連付けて取得し、
    前記第２工程では、
    前記集光位置が前記対象物の外から内に進入する前又は進入するときに、駆動部による前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方の前記集光レンズの光軸方向に沿う位置を、前記第１工程で取得した前記測定データに基づく初期位置へ移動させ、
    前記第１工程では、前記対象物の周縁に沿う環状ラインに沿って、前記第１改質領域を形成し、
    前記第２工程では、前記対象物の内部における仮想面に沿って、前記第２改質領域を形成する、レーザ加工方法。
16. 前記第２工程において前記レーザ光の照射を開始させる、前記レーザ光入射面におけるθ軸回りのθ位置を、第２処理用照射開始θ位置とし、
    前記初期位置は、前記レーザ光入射面における前記環状ラインの前記第２処理用照射開始θ位置での変位に関する前記測定データに基づく位置である、請求項１５に記載のレーザ加工方法。
17. 前記第２工程では、前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を前記初期位置へ移動させた後、前記レーザ光入射面から見て前記対象物における周縁から前記第１改質領域までの周縁部分に前記集光位置が位置しているときから、前記駆動部により、前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を前記レーザ光入射面の変位に追従するように駆動させる、請求項１２～１６の何れか一項に記載のレーザ加工方法。
18. 対象物にレーザ光を照射することにより、前記対象物の内部に改質領域を形成するレーザ加工方法であって、
    前記対象物の周縁よりも内側において、前記周縁に沿って前記レーザ光の集光位置が移動するように、前記対象物を支持する支持部、及び、前記対象物に集光レンズを介して前記レーザ光を照射する照射部の少なくとも一方を移動し、前記周縁に沿って前記対象物の内部に第１改質領域を形成する第１工程と、
    前記第１工程の後、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動し、前記対象物の内部に第２改質領域を形成する第２工程と、を有し、
    前記第１工程では、
    前記対象物における前記レーザ光が入射するレーザ光入射面の変位、及び、前記支持部における前記対象物を支持する支持面の変位に関する測定データを、前記対象物の位置に関する位置情報に関連付けて取得し、
    前記第２工程では、
    前記集光位置が前記対象物の外から内に進入する前又は進入するときに、駆動部による前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方の前記集光レンズの光軸方向に沿う位置を、前記第１工程で取得した前記測定データに基づく初期位置へ移動させ、
    前記第２工程では、前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を前記初期位置へ移動させた後、前記レーザ光入射面から見て前記対象物における周縁から前記第１改質領域までの周縁部分に前記集光位置が位置しているときから、前記駆動部により、前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を前記レーザ光入射面の変位に追従するように駆動させる、レーザ加工方法。
19. 前記第２工程において、前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を前記初期位置へ移動させた後、前記レーザ光入射面から見て前記対象物における周縁から前記第１改質領域までの周縁部分に前記集光位置が位置している間、前記駆動部により、前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を当該初期位置で保持させる、請求項１１～１６の何れか一項に記載のレーザ加工方法。
20. 前記第１工程では、前記対象物に測定光を照射し、前記レーザ光入射面で反射した前記測定光の反射光に関する情報をセンサにより検出する、請求項１１～１９の何れか一項に記載のレーザ加工方法。

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