(57)【要約】【課題】集光加工を行う際の加工品質の劣化を抑制することができるレーザ加工装置を提供する。【解決手段】レーザビームの経路に可変アパーチャが配置されている。可変アパーチャを透過したレーザビームが、加工対象物の表面においてビームウエストを形成するように集光される。レーザ光源と可変アパーチャとの間のレーザビームの経路に、レーザビームの発散収束角を変化させる機能を持つビームエキスパンダが配置されている。制御装置が、可変アパーチャの開口部の大きさを第１の大きさにしたときと、第２の大きさにしたときとのレーザビームのパワーの計測値を取得し、計測値の関係の適不適を判定条件に基づいて判定する。不適であると判定した場合に、レーザビームのパワーの計測値の関係が適と判定されるようにビームエキスパンダを制御してレーザビームの発散収束角を変化させる。【選択図】図１
2018051567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを出力するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出力されたレーザビームの経路に配置され、開口部の大きさを変化させることができる可変アパーチャと、
前記可変アパーチャを透過したレーザビームを加工対象物の表面においてビームウエストを形成するように集光する集光レンズと、
前記レーザ光源と前記可変アパーチャとの間のレーザビームの経路に配置されて、レーザビームの発散収束角を変化させる機能を持つビームエキスパンダと、
前記集光レンズで集光されたレーザビームのパワーを計測する計測器と、
前記可変アパーチャ及び前記ビームエキスパンダを制御する制御装置と
を有し、
前記制御装置は、
前記可変アパーチャの開口部の大きさを第１の大きさにしたときと、第２の大きさにしたときとのレーザビームのパワーの計測値を前記計測器から取得し、
前記可変アパーチャの開口部の大きさを前記第１の大きさと前記第２の大きさとにしたときのレーザビームのパワーの計測値の関係の適不適を判定条件に基づいて判定し、
レーザビームのパワーの計測値の関係が不適であると判定した場合に、レーザビームのパワーの計測値の関係が適と判定されるように前記ビームエキスパンダを制御してレーザビームの発散収束角を変化させるレーザ加工装置。
【請求項２】
さらに、前記ビームエキスパンダと前記可変アパーチャとの間のレーザビームの経路に配置され、レーザビームのビーム断面を整形する光学マスクを有し、
前記ビームエキスパンダは、前記光学マスクに入射するレーザビームの発散収束角を変化させる機能を持つ請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記第１の大きさは、前記可変アパーチャの位置におけるレーザビームのビーム断面を内包する大きさであり、前記第２の大きさは、前記可変アパーチャの位置におけるレーザビームのビーム断面より小さい請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
さらに、前記判定条件が入力される入力装置を有し、
前記制御装置は、前記入力装置から入力された前記判定条件に基づいてレーザビームのパワーの計測値の関係の適不適を判定する請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
レーザビームを、開口部の大きさを変化させることができる可変アパーチャを経由させた後、加工対象物の表面においてビームウエストを形成するようにレーザビームを集光させてレーザ加工を行う方法であって、
前記可変アパーチャの開口部の大きさを第１の大きさにしたときに前記可変アパーチャを透過したレーザビームのパワーと、前記可変アパーチャの開口部の大きさを第２の大きさにしたときに前記可変アパーチャを透過したレーザビームのパワーとの比率を調整することによって、前記加工対象物の表面におけるビームプロファイルを制御し、
前記ビームプロファイルを制御した後、前記可変アパーチャの開口部の大きさを加工時に適用される大きさに設定してレーザ加工を行うレーザ加工方法。
【請求項６】
前記可変アパーチャよりもレーザ光源側の経路におけるレーザビームの発散収束角を変化させることにより、前記比率を調整する請求項５に記載のレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビームウエストで加工を行なうレーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
加工対象物に穴開け加工を行なう場合、光学マスクの開口部を加工対象物の表面に縮小投影して加工を行なう方法（以下、縮小投影加工という。）と、ビームウエストの位置で加工を行なう方法（以下、集光加工という。）とが知られている。縮小投影加工では、一般的に光学マスクの位置のビームプロファイルを均一化することにより、加工対象物の表面におけるビームプロファイルをトップフラット形状にして加工を行なう（特許文献１参照）。
【０００３】
加工対象物は、例えば樹脂基板に銅箔が接着された複合基板である。縮小投影加工を行う場合には、通常、レーザエネルギの吸収効率を高めるために銅箔表面の黒化処理、粗面化処理を行う。銅箔表面の黒化処理、粗面化処理を行わないで、鏡面状態のままレーザ加工を行う場合には、より大きなパワー密度が必要とされる。黒化処理等が行われていない銅箔の加工、例えば、パッケージ基板の銅箔の穴開け加工では、レーザビームのパワー密度を高めるために集光加工が用いられる。
【０００４】
集光加工によって穴開け加工を行う場合、加工穴の形状や寸法は、ビームウエストのビーム径（最小スポット径）に依存する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１８８８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
レーザビームを集光レンズで集光した時の最小スポット径は回折限界によって決められる。ところが、集光レンズに入射するレーザビームのプロファイルが乱れている場合には、回折限界までビームスポットを絞ることができない。レーザ発振器の特性の経時変化や光学部品の劣化等により、集光レンズに入射するレーザビームのプロファイルが乱れると、目標とする寸法までビームスポットを絞ることができなくなってしまう。最小ビーム径が目標とする寸法まで小さくならない状態で加工を行うと、加工品質が劣化してしまう。例えば、穴の形状や深さが許容範囲から外れてしまう。
【０００７】
本発明の目的は、集光加工を行う際の加工品質の劣化を抑制することができるレーザ加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一観点によると、
レーザビームを出力するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出力されたレーザビームの経路に配置され、開口部の大きさを変化させることができる可変アパーチャと、
前記可変アパーチャを透過したレーザビームを加工対象物の表面においてビームウエストを形成するように集光する集光レンズと、
前記レーザ光源と前記可変アパーチャとの間のレーザビームの経路に配置されて、レーザビームの発散収束角を変化させる機能を持つビームエキスパンダと、
前記集光レンズで集光されたレーザビームのパワーを計測する計測器と、
前記可変アパーチャ及び前記ビームエキスパンダを制御する制御装置と
を有し、
前記制御装置は、
前記可変アパーチャの開口部の大きさを第１の大きさにしたときと、第２の大きさにしたときとのレーザビームのパワーの計測値を前記計測器から取得し、
前記可変アパーチャの開口部の大きさを前記第１の大きさと前記第２の大きさとにしたときのレーザビームのパワーの計測値の関係の適不適を判定条件に基づいて判定し、
レーザビームのパワーの計測値の関係が不適であると判定した場合に、レーザビームのパワーの計測値の関係が適と判定されるように前記ビームエキスパンダを制御してレーザビームの発散収束角を変化させるレーザ加工装置が提供される。
【０００９】
本発明の他の観点によると、
レーザビームを、開口部の大きさを変化させることができる可変アパーチャを経由させた後、加工対象物の表面においてビームウエストを形成するようにレーザビームを集光させてレーザ加工を行う方法であって、
前記可変アパーチャの開口部の大きさを第１の大きさにしたときに前記可変アパーチャを透過したレーザビームのパワーと、前記可変アパーチャの開口部の大きさを第２の大きさにしたときに前記可変アパーチャを透過したレーザビームのパワーとの比率を調整することによって、前記加工対象物の表面におけるビームプロファイルを制御し、
前記ビームプロファイルを制御した後、前記可変アパーチャの開口部の大きさを加工時に適用される大きさに設定してレーザ加工を行うレーザ加工方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
レーザビームのパワーの計測値の関係を不適と判定した場合、ビームエキスパンダを調整することにより、好適な条件でレーザ加工を継続することができる。これにより、集光加工を行う際の加工品質の劣化を抑制することができる。また、加工対象物の表面におけるビームプロファイルを制御することにより、所望の加工を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１Ａ及び図１Ｂは、実施例によるレーザ加工装置の概略図である。
【図２】図２は、実施例によるレーザ加工装置の制御装置が実行する処理のフローチャートである。
【図３】図３は、評価比率Ａと加工面プロファイルとの関係を示す図表である。
【図４】図４は、他の実施例によるレーザ加工装置の概略図である。
【図５】図５Ａ〜図５Ｃは、それぞれ評価比率Ａが３０％、５０％、及び７０％の状態で加工した穴の断面写真である。
【図６】図６は、評価比率Ａ、加工された穴の開口部の直径、及び加工された穴の深さの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１Ａ〜図４を参照して、実施例によるレーザ加工装置について説明する。
【００１３】
図１Ａ及び図１Ｂは、本実施例によるレーザ加工装置の概略図である。レーザ光源１０がパルスレーザビームを出力する。レーザ光源１０として、例えば炭酸ガスレーザ発振器を用いることができる。
【００１４】
レーザ光源１０から出力されたパルスレーザビームがビームエキスパンダ１１、可変アパーチャ１２、ビーム走査器１３、及び集光レンズ１４を経由して計測器１５に入射する。ビームエキスパンダ１１は、例えば３枚のレンズで構成されており、３枚のレンズの相対位置を変化させることにより、レーザビームのビーム径及び発散収束角を変化させることができる。このような機能を持つレンズ光学系は、「ビームエキスパンダテレスコープ」という場合がある。
【００１５】
可変アパーチャ１２は、大きさが可変の円形の開口部を有する。可変アパーチャ１２として、例えば種々の大きさの開口部が設けられた回転円盤を用いることができる。可変アパーチャ１２の開口部の中心は、レーザビームの中心軸に一致する。開口部をレーザビームのビーム断面より大きくすると、図１Ａに示すようにレーザビームの全ての成分が可変アパーチャ１２を透過する。開口部をレーザビームのビーム断面より小さくすると、図１Ｂに示すようにレーザビームの中心軸及びその周囲の一部の成分のみが可変アパーチャ１２を透過する。可変アパーチャ１２の開口部を透過したレーザビームがビーム走査器１３に入射する。
【００１６】
ビーム走査器１３は、レーザビームを二次元方向に走査する。ビーム走査器１３には、例えば一対のガルバノミラーを含むガルバノスキャナを用いることができる。ビーム走査器１３で走査されたレーザビームが集光レンズ１４により加工対象物３０の表面に集光される。集光レンズ１４には、例えばｆθレンズを用いることができる。集光レンズ１４と加工対象物３０との相対位置は、加工対象物３０の表面においてビームウエストを形成するように調整されている。加工対象物３０は、例えば複数のパッケージ基板が多面取りされる銅張積層板である。
【００１７】
図１Ａ及び図１Ｂでは、レーザビームの集光位置に計測器１５が配置されている状態を示している。計測器１５は入射するレーザビームの平均パワーを計測する。計測器１５には、例えばレーザビームのパワーを計測する光パワーメータを用いることができる。集光位置に計測器１５を配置することにより、パルスレーザビームの平均パワーを計測することができる。
【００１８】
計測器１５により計測された計測値が制御装置２０に入力される。制御装置２０は、レーザ光源１０にパルスレーザビームの出力指令を送信する。さらに、制御装置２０は、ビームエキスパンダ１１を制御することにより、レーザビームの発散収束角及びビーム径を変化させ、可変アパーチャ１２を制御することによりその開口部の大きさを変化させる。さらに、制御装置２０は、計測器１５をレーザビームの集光位置まで移動させ、集光位置から退避させる。
【００１９】
入力装置２１から制御装置２０に、レーザ加工に必要な種々のデータや指令を入力することができる。入力装置２１には、例えばキーボード、タッチパネル、表示装置とポインティングデバイス等を用いることができる。
【００２０】
次に、図２を参照して、実施例によるレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法について説明する。
【００２１】
図２は、実施例によるレーザ加工装置の制御装置２０（図１Ａ）が実行する処理のフローチャートである。
【００２２】
加工対象物３０（図１Ａ）のレーザ加工を行う前に、ステップＳ０１において制御装置２０がビームプロファイルの調整を行うか否かを判定する。例えば、制御装置２０は、レーザ加工装置の始動直後、及び予め設定された一定時間が経過する毎にビームプロファイルの調整を行う処理を実行する。ビームプロファイルの調整を行わない場合には、ステップＳ０９においてレーザビームの集光位置に加工対象物３０を配置する。
【００２３】
次に、ビームプロファイルの調整を行う場合について説明する。ます、ステップＳ０２において計測器１５（図１Ａ）をレーザビームの集光位置に配置する。その後、ステップＳ０３において可変アパーチャ１２の開口部の大きさを第１の大きさに調整する。ステップＳ０４においてレーザ光源１０からパルスレーザビームを出力させ、計測器１５で計測されたパルスレーザビームの平均パワーの計測値を取得する。
【００２４】
その後、ステップＳ０５において可変アパーチャ１２の開口部の大きさを第２の大きさに調整する。ステップＳ０６においてレーザ光源１０からパルスレーザビームを出力させ、計測器１５で計測されたパルスレーザビームの平均パワーの計測値を取得する。
【００２５】
ステップＳ０７において、可変アパーチャ１２の開口部を第１の大きさにしたときの平均パワーの計測値と、可変アパーチャ１２の開口部を第２の大きさにしたときの平均パワーの計測値との関係の適不適を所定の判定条件に基づいて判定する。判定条件については後に説明する。判定結果が「不適」である場合には、ステップＳ０８においてビームエキスパンダ１１（図１Ａ）を調整することにより、判定結果が「適」になるようにレーザビームの発散収束角を変化させる。その後、ステップＳ０３からステップＳ０７までの処理を再度実行する。
【００２６】
ステップＳ０７での判定結果が「適」である場合には、ステップＳ０９においてレーザビームの集光位置に加工対象物３０を配置する。さらに、可変アパーチャ１２の開口部の大きさを、所定の加工時の大きさに調整する。その後、ステップＳ１０においてレーザ加工を実施する。ステップＳ１０では、制御装置２０がビーム走査器１３を動作させることにより、加工対象物３０の表面内の穴を形成すべき位置にレーザビームを入射させる。これにより、予め決められた位置に穴が形成される。
【００２７】
次に、ステップＳ０７の判定で適用される判定条件について説明する。本実施例においては、可変アパーチャ１２の開口部の第１の大きさ（ステップＳ０３）が第２の大きさ（ステップＳ０５）より大きいとする。可変アパーチャ１２の開口部を第１の大きさ及び第２の大きさにしたときの平均パワーの計測値をそれぞれＰ１及びＰ２と表す。Ｐ２／Ｐ１を評価比率Ａと定義する。評価比率Ａが許容範囲内であるとき、判定結果が「適」となり、評価比率Ａが許容範囲から外れているとき、判定結果が「不適」となる。
【００２８】
次に、図３を参照して、評価比率Ａの許容範囲について説明する。
【００２９】
図３は、評価比率Ａと加工面プロファイルとの関係を示す図表である。評価比率Ａが大きい（１に近い）ほど、可変アパーチャ１２の位置における光強度分布がレーザビームの中心軸の近傍に局在しているといえる。すなわち、評価比率Ａが大きくなることは、集光レンズ１４（図１Ａ）に入射するレーザビームのビーム径が小さくなることを意味する。入射するレーザビームのビーム径が小さくなると、集光レンズ１４で集光されたレーザビームのビームウエストのビーム径（加工面におけるビーム径）は大きくなる。レーザビームのパワーが一定であれば、ビームウエストのビーム径が大きくなると、加工面におけるピークパワーは小さくなる。
【００３０】
逆に、評価比率Ａが小さくなると、集光レンズ１４で集光されたレーザビームのビームウエストのビーム径（加工面におけるビーム径）は小さくなる。レーザビームのパワーが一定であれば、ビームウエストのビーム径が小さくなると、加工面におけるピークパワーは大きくなる。このように、評価比率Ａは加工面のビームプロファイルと一定の関係を有する。すなわち、評価比率Ａが加工品質に影響を与えることが分かる。
【００３１】
評価比率Ａの値が異なる種々の条件で実際にレーザ加工を行い、加工結果を評価することにより、評価比率Ａの許容範囲を決定することができる。
【００３２】
次に、上記実施例によるレーザ加工装置の優れた効果について説明する。
【００３３】
加工対象物３０の材料、形成すべき穴の形状や加工種別（寸止め加工、スルーホール加工等）によって、最適なビームプロファイルは異なる。実施例によるレーザ加工装置において、評価比率Ａを変化させることによって、加工面におけるビームプロファイルを制御することができる。加工対象物３０の材料、形成すべき穴の形状や加工種別ごとに好適なビームプロファイルが得られるように、評価比率Ａの許容範囲を設定しておくことにより、好適な条件で穴開け加工を行うことができる。
【００３４】
また、本実施例では、一定の時間が経過する毎に図２に示したステップＳ０２からステップＳ０７、Ｓ０８までのビームプロファイルの調整処理が自動的に実行されるため、加工品質の安定性が高まる。
【００３５】
次に、図４〜図６を参照して他の実施例によるレーザ加工装置について説明する。以下、図１Ａ〜図３に示した実施例との相違点について説明し、共通の構成については説明を省略する。
【００３６】
図４は、本実施例によるレーザ加工装置の概略図である。本実施例によるレーザ加工装置では、ビームエキスパンダ１１と可変アパーチャ１２との間のレーザビームの経路に光学マスク１７、折り返しミラー１８、及びコリメートレンズ１９が配置されている。加工対象物３０がステージ３１に保持されている。計測器１５がステージ３１に取り付けられている。計測器１５はステージ３１とともに制御装置２０からの指令により移動する。レーザ光源１０とビームエキスパンダ１１との間のレーザビームの経路にリレーレンズ３５が配置されている。リレーレンズ３５は、例えば２枚の凸レンズで構成される。
【００３７】
光学マスク１７は、ビームエキスパンダ１１を透過したレーザビームのビーム断面の外縁部の成分を遮光することによより、ビーム断面を整形する。折り返しミラー１８は、光学マスク１７を透過したレーザビームを可変アパーチャ１２に向けて反射する。例えば、可変アパーチャ１２は折り返しミラー１８の下方に配置されており、折り返しミラー１８はレーザビームを下方に向けて反射する。ビームエキスパンダ１１を透過したレーザビームが光学マスク１７で回折されることにより、光学マスク１７を透過したレーザビームは発散ビームとなる。コリメートレンズ１９は発散ビームをコリメートする。コリメートされたレーザビームが可変アパーチャ１２に入射する。ステージ３１は、加工対象物３０及び計測器１５を水平面内方向に移動させる。
【００３８】
ビームエキスパンダ１１は、光学マスク１７の位置における入射側のレーザビームの発散収束角及びビーム径を変化させることができる。
【００３９】
本実施例におけるビームプロファイルを調整する手順は、図２に示したフローチャートの手順と同一である。
【００４０】
次に、図５Ａ〜図５Ｃ、及び図６を参照して、図４に示したレーザ加工装置を用いてレーザ加工を行う評価実験の結果について説明する。レーザ加工は、評価比率Ａが異なる複数の条件で行った。加工対象物３０としてアクリル製の基板を用いた。
【００４１】
評価実験において、光学マスク１７の円形の開口部の直径を４．８ｍｍとした。可変アパーチャ１２の位置におけるレーザビームのビーム径は約２５ｍｍである。ここで、ビーム径は、光強度がピーク強度の１／ｅ２になる位置を連ねる閉曲線の直径と定義される。ステップＳ０３（図２）における可変アパーチャ１２の開口部の第１の大きさは、直径４０ｍｍの大きさとし、ステップＳ０５（図２）における可変アパーチャ１２の開口部の第２の大きさは、直径１２ｍｍの大きさとした。
【００４２】
すなわち、第１の大きさは、可変アパーチャ１２の位置におけるレーザビームのビーム断面を内包する大きさであり、第２の大きさは、可変アパーチャ１２の位置におけるレーザビームのビーム断面より小さい。可変アパーチャ１２の開口部が第１の大きさのとき（ステップＳ０３）、可変アパーチャ１２まで伝搬したレーザビームのほぼすべての成分が可変アパーチャ１２を透過する。可変アパーチャ１２の開口部が第２の大きさのとき（ステップＳ０５）、可変アパーチャ１２まで伝搬したレーザビームの中心軸の近傍の成分みが可変アパーチャ１２を透過する。評価比率Ａが３０％、５０％、及び７０％の３つの条件でレーザ加工を行った。
【００４３】
図５Ａ〜図５Ｃは、それぞれ評価比率Ａが３０％、５０％、及び７０％の状態で加工した穴の断面写真である。評価比率Ａによって穴の断面形状、開口部の大きさ、穴の深さが異なることが分かる。
【００４４】
図６は、評価比率Ａ、加工された穴の開口部の直径、及び加工された穴の深さの関係を示すグラフである。横軸は評価比率Ａを単位「％」で表し、左縦軸は加工された穴の開口部の直径を単位「μｍ」で表し、右縦軸は加工された穴の深さを単位「μｍ」で表す。図６の三角記号及び丸記号は、それぞれ加工された穴の開口部の直径及び加工された穴の深さを示す。
【００４５】
評価比率Ａが大きくなるに従って、穴の開口部の直径が大きくなり、深さが浅くなることが分かる。これは、図３に示したように、評価比率Ａが大きくなるに従って加工面におけるビーム径が大きくなり、ピーク強度が小さくなることに対応する。
【００４６】
図６に示した実験結果に基づいて、形成しようとする穴の大きさと深さとから評価比率Ａの許容範囲を決定することができる。評価比率Ａの許容範囲は、オペレータが入力装置２１から制御装置２０に入力する。例えば、制御装置２０が表示装置に評価比率Ａの許容範囲を、形成しようとする穴の大きさ及び深さ毎に表示し、オペレータが複数の許容範囲から１つを選択するようにしてもよい。
【００４７】
図２のステップＳ０７で計測値の関係の適不適を判定する際に、測定された評価比率Ａの値が予め決定された許容範囲に納まっている場合に、計測値の関係を「適」と判定し、測定された評価比率Ａの値が許容範囲から外れている場合に、計測値の関係を「不適」と判定すればよい。
【００４８】
次に、図２に示したステップＳ０８においてビームエキスパンダ１１を調整する方法について説明する。
【００４９】
ビームエキスパンダ１１は、３枚のレンズの相対位置を変化させることにより、光学マスク１７（図４）の位置におけるビームサイズをほぼ一定に保った状態でレーザビームの発散収束角を変化させることができる。レーザビームの発散収束角が変化すると、可変アパーチャ１２の位置におけるビームプロファイルが変化する。その結果、評価比率Ａが変化する。
【００５０】
通常は、ビームエキスパンダ１１を透過したレーザビームがやや収束ビームになるように調整される。収束ビームの縮小角を変化させると、評価比率Ａが変化する。本実施例によるレーザ加工装置においては、収束ビームの縮小角を大きくすると、すなわち収束の程度を強くすると、評価比率Ａが小さくなることが実験により確かめられている。さらに、縮小角の変動幅と、評価比率Ａの変動幅との関係は、実際に評価実験を行うことにより決定することができる。これらの関係は、予め制御装置２０に記憶されている。
【００５１】
制御装置２０は、評価比率Ａの測定値と、その許容範囲との差から、収束ビームの縮小角をどちら方向にどの程度変化させればよいかを決定することができる。
【００５２】
次に、本実施例によるレーザ加工装置の優れた効果について説明する。
【００５３】
本実施例においても、図１Ａ〜図４に示した実施例と同様に、評価比率Ａの許容範囲を設定しておくことにより、好適な条件で穴開け加工を行うことができる。さらに、一定の時間が経過する毎に図２に示したステップＳ０２からステップＳ０７、Ｓ０８までのビームプロファイルの調整処理が自動的に実行されるため、加工品質の安定性が高まるという効果が得られる。
【００５４】
さらに、本実施例では可変アパーチャ１２の前に光学マスク１７が配置されている。光学マスク１７でビーム断面の外縁部の成分（拡がり角の大きい成分）を遮光することにより、加工形状を安定化させることができる。光学マスク１７によってレーザビームが回折され、回折の影響が可変アパーチャ１２の位置におけるビームプロファイルに反映される。例えば、可変アパーチャ１２の位置におけるビームプロファイルは、光学マスク１７による回折の影響を受けて、中心位置から径方向に離れるに従って周期的に極大値をとる。このため、ビーム断面の周縁部に光強度が極大値を示す領域が現れる。このビーム断面の周縁部を遮光すると、ガウシアンビームの周縁部を遮光した場合と比べて平均パワーの低下量が大きくなる。従って、レーザ発振器の特性の経時変化や光学部品の劣化等に起因する評価比率Ａの変化量が大きくなる。その結果、ステップＳ０７（図２）における計測値の適不適の判定精度を高めることができる。
【００５５】
次に、図２のステップＳ０３及びステップＳ０５の処理で適用された可変アパーチャ１２の開口部の第１の大きさ及び第２の大きさについて説明する。
【００５６】
実際にレーザ加工を行う際には、レーザエネルギを有効に利用するために可変アパーチャ１２の開口部を、その位置におけるビームサイズよりも大きくする。実際の加工で用いられるレーザビームのビームプロファイルを推定するために、第１の大きさとして、実際にレーザ加工を行うときの可変アパーチャ１２の開口部の大きさと等しいか、それよりも大きくすることが好ましい。すなわち、第１の大きさは、可変アパーチャ１２の位置におけるレーザビームのビーム断面を内包する大きさとすることが好ましい。
【００５７】
第２の大きさは、第１の大きさより小さく設定する。ただし、第２の大きさと第１の大きさとの差が小さすぎると、可変アパーチャ１２の位置におけるビームプロファイルが変化しても評価比率Ａの変化量が小さくなる。このため、評価比率Ａに基づくビームプロファイルの適不適の判定精度が低下してしまう。判定精度の低下を回避するために、第２の大きさの直径を、可変アパーチャ１２の位置におけるビーム径の２／３以下にすることが好ましく、１／２以下にすることがより好ましい。ここで、「ビーム径」は、レーザ加工装置が加工に最適な状態に調整されているときのビーム径を意味する。
【００５８】
次に、上記実施例の種々の変形例について説明する。
【００５９】
図２に示した実施例では、まず、可変アパーチャ１２の開口部を第１の大きさにして（ステップＳ０３）光強度を計測し（ステップＳ０４）、その後、可変アパーチャ１２の開口部を第１の大きさより小さな第２の大きさにして（ステップＳ０５）光強度を計測した（ステップＳ０６）が、順番を逆にして、ステップＳ０５及びＳ０６をステップＳ０３及びＳ０４の前に実行してもよい。
【００６０】
上記実施例では、レーザビームのビームウエストの高さに加工対象物３０の表面を一致させたが、実質的に同程度の品質の加工ができる範囲で、加工対象物３０の表面をビームウエストの位置から上下にずらしてもよい。例えば、加工対象物３０の表面を焦点深度の範囲内でビームウエストの位置から上下にずらしてもよい。
【００６１】
上述の各実施例は例示であり、異なる実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。複数の実施例の同様の構成による同様の作用効果については実施例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例に制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【００６２】
１０  レーザ光源
１１  ビームエキスパンダ
１２  可変アパーチャ
１３  ビーム走査器
１４  集光レンズ
１５  計測器
１７  光学マスク
１８  折り返しミラー
１９  コリメートレンズ
２０  制御装置
２１  入力装置
３０  加工対象物
３１  ステージ
３５  リレーレンズ
【図１】
2018051567.tif 000003
【図２】
2018051567.tif 000004
【図３】
2018051567.tif 000005
【図４】
2018051567.tif 000006
【図５】
2018051567.tif 000007
【図６】
2018051567.tif 000008