特開 2024-166716 評価方法及びレーザー加工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024166716

(43)【公開日】2024-11-29

(54)【発明の名称】評価方法及びレーザー加工装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/00 20140101AFI20241122BHJP

【ＦＩ】

B23K26/00 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023083016

(22)【出願日】2023-05-19

(71)【出願人】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】100075384

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 昂

(74)【代理人】

【識別番号】100172281

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100206553

【弁理士】

【氏名又は名称】笠原 崇廣

(74)【代理人】

【識別番号】100189773

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 英哲

(74)【代理人】

【識別番号】100184055

【弁理士】

【氏名又は名称】岡野 貴之

(74)【代理人】

【識別番号】100185959

【弁理士】

【氏名又は名称】今藤 敏和

(72)【発明者】

【氏名】前田 充史

【テーマコード（参考）】

4E168

【Ｆターム（参考）】

4E168AD18

4E168CA06

4E168CB07

4E168CB24

4E168DA24

4E168DA43

4E168EA05

4E168HA01

4E168JA12

4E168JA13

4E168KA01

(57)【要約】

【課題】ビームプロファイラ、波面センサ等の光学測定器を用いることなく、レーザー加工装置においてレーザービームの非点収差を評価する。
【解決手段】被加工物に対するレーザービームの照射方向である第１方向に沿ってレーザービーム照射ユニットの集光器と被加工物とを相対的に移動させることにより、複数の高さ位置に集光点を位置付けることと、第１方向と交差する第２方向に沿って集光器と被加工物とを相対的に移動させることと、により、集光点の各高さ位置に応じて被加工物の露出面の異なる位置にレーザービームを照射することで、それぞれスポット状の複数の加工痕を形成する加工工程と、各加工痕の画像を取得する撮像工程と、各加工痕の画像から各加工痕の縦横比を算出する縦横比算出工程と、複数の高さ位置と各加工痕の縦横比とに基づいて非点収差の程度を示す指標を算出する非点収差算出工程と、を備える評価方法が提供される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザー加工装置においてレーザービームの非点収差を評価する評価方法であって、
被加工物に対する該レーザービームの照射方向である第１方向に沿ってレーザービーム照射ユニットの集光器と該被加工物とを相対的に移動させることにより、該レーザービームの集光点が該被加工物の露出面に位置するときの基準高さ位置よりも該第１方向の一方向に所定距離だけ離れた第１の高さ位置と、該基準高さ位置よりも該第１方向において該一方向とは反対の他方向に所定距離だけ離れた第２の高さ位置と、の間に位置する複数の高さ位置に該集光点を位置付けることと、該第１方向と交差する第２方向に沿って該集光器と該被加工物とを相対的に移動させることと、により、該集光点の各高さ位置に応じて該被加工物の該露出面の異なる位置に該レーザービームを照射することで、それぞれスポット状の複数の加工痕を形成する加工工程と、
該複数の加工痕を撮像して各加工痕の画像を取得する撮像工程と、
各加工痕の画像から各加工痕の縦横比を算出する縦横比算出工程と、
該集光点の該複数の高さ位置と、各加工痕の縦横比と、に基づいて非点収差の程度を示す指標を算出する非点収差算出工程と、
を備えることを特徴とする評価方法。

【請求項2】

レーザー加工装置であって、
被加工物を保持する保持ユニットと、
レーザー発振器と、該レーザー発振器から出射されたレーザービームを集光するための集光器と、を有するレーザービーム照射ユニットと、
該集光器と該保持ユニットとを該被加工物に対する該レーザービームの照射方向である第１方向に沿って相対的に移動させる第１移動機構と、
該集光器と該保持ユニットとを該第１方向と交差する第２方向に沿って相対的に移動させる第２移動機構と、
該保持ユニットで保持された該被加工物を撮像する撮像ユニットと、
プロセッサ及びメモリを有するコントローラと、
を備え、
該コントローラは、
該第１移動機構を動作させて該第１方向に沿って該集光器と該被加工物とを相対的に移動させることにより、該レーザービームの集光点が該被加工物の露出面に位置するときの基準高さ位置よりも該第１方向の一方向に所定距離だけ離れた第１の高さ位置と、該基準高さ位置よりも該第１方向において該一方向とは反対の他方向に所定距離だけ離れた第２の高さ位置と、の間に位置する複数の高さ位置に該集光点を位置付けることと、該第２移動機構を動作させて該第２方向に沿って該集光器と該被加工物とを相対的に移動させることと、により、該集光点の各高さ位置に応じて該被加工物の該露出面の異なる位置に該レーザービームを照射することで、それぞれスポット状の複数の加工痕を形成する加工制御部と、
該撮像ユニットで撮像された複数の加工痕のそれぞれの画像から各加工痕の縦横比を算出する縦横比算出部と、
該集光点の該複数の高さ位置と、各加工痕の縦横比と、に基づいて非点収差の程度を示す指標を算出する非点収差算出部と、を有することを特徴とするレーザー加工装置。

【請求項3】

該レーザービーム照射ユニットは、非点収差を補正する非点収差補正ユニットを更に有し、
該コントローラは、
該非点収差算出部により算出された非点収差の程度を示す該指標の絶対値が閾値よりも大きい場合に、該非点収差補正ユニットを動作させて該指標の絶対値を閾値以下とする非点収差補正部を更に有することを特徴とする請求項２に記載のレーザー加工装置。

【請求項4】

該非点収差補正ユニットは、空間光位相変調器又は一対の凸型のシリンドリカルレンズを含むことを特徴とする請求項３に記載のレーザー加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザー加工装置においてレーザービームの非点収差を評価する評価方法と、当該評価方法を実行可能なレーザー加工装置と、に関する。

【背景技術】

【0002】

レーザー加工装置を用いたレーザー加工として、被加工物に吸収される波長を有するレーザービームで被加工物に溝を形成することや（例えば、特許文献１参照）、被加工物を透過する波長を有するレーザービームの集光点を被加工物の内部に位置付ける様に被加工物にレーザービームを照射することで被加工物の内部に比較的脆弱な改質領域を形成すること（例えば、特許文献２参照）、が知られている。

【0003】

レーザー加工装置は、被加工物にレーザービームを照射するためのレーザービーム照射ユニットを備える。レーザービーム照射ユニットは、レーザー発振器と、複数の光学素子と、を含む。レーザー発振器から出射されたレーザービームは、複数の光学素子を経て、理想的には一点に集光した状態で被加工物に照射される。

【0004】

しかし、複数の光学素子を経たレーザービームは、１つ以上の光学素子の歪み等に起因する非点収差の影響により十分に集光しないことがある。この場合、被加工物が適切に加工されないという問題が生じ得る。それゆえ、非点収差を適切に評価し、必要であれば非点収差を補正する必要がある。

【0005】

非点収差を評価するためには、レーザービームの一部を分岐させてチャックテーブルの外周部に設けられた凹面鏡へ照射し、凹面鏡からの反射光をビームプロファイラへ導くことで、レーザービームの空間的な強度分布を解析する方法が知られている（例えば、特許文献３参照）。

【0006】

また、非点収差を評価する他の手法として、レーザービームの一部を分岐させてチャックテーブルの外周部に設けられた凹面鏡へ照射し、凹面鏡からの反射光を波面センサ（即ち、シャック・ハルトマン波面センサ）へ導くことで、レーザービームの波面を解析する方法が知られている（例えば、特許文献４参照）。

【0007】

しかし、ビームプロファイラ、波面センサ等の光学測定器を用いる場合、レーザービームを反射するための凹面鏡と、凹面鏡で反射された反射光を上述の光学測定器に導くための観察専用の光学系と、光学測定器そのものと、が必要となるので、その分だけレーザー加工装置が高価になる。

【0008】

また、レーザービームの一部が凹面鏡へ分岐され、レーザービームのその他が集光レンズを含む集光器へ分岐されるので、集光器と、観察専用の光学系と、光学測定器と、に対して精密な位置調整が必要となる。もし、位置調整が適切になされなかった場合、非点収差を適切に評価できない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２００３－３２０４６６号公報

【特許文献2】特開２００２－１９２３７０号公報

【特許文献3】特開２０２１－９０９９０号公報

【特許文献4】特開２０２１－７９３９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、チャックテーブル近傍に配置される凹面鏡と、ビームプロファイラ、波面センサ等の光学測定器と、凹面鏡及び光学測定器間に配置される観察専用の光学系と、を用いることなく、レーザー加工装置においてレーザービームの非点収差を評価することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の一態様によれば、レーザー加工装置においてレーザービームの非点収差を評価する評価方法であって、被加工物に対する該レーザービームの照射方向である第１方向に沿ってレーザービーム照射ユニットの集光器と該被加工物とを相対的に移動させることにより、該レーザービームの集光点が該被加工物の露出面に位置するときの基準高さ位置よりも該第１方向の一方向に所定距離だけ離れた第１の高さ位置と、該基準高さ位置よりも該第１方向において該一方向とは反対の他方向に所定距離だけ離れた第２の高さ位置と、の間に位置する複数の高さ位置に該集光点を位置付けることと、該第１方向と交差する第２方向に沿って該集光器と該被加工物とを相対的に移動させることと、により、該集光点の各高さ位置に応じて該被加工物の該露出面の異なる位置に該レーザービームを照射することで、それぞれスポット状の複数の加工痕を形成する加工工程と、該複数の加工痕を撮像して各加工痕の画像を取得する撮像工程と、各加工痕の画像から各加工痕の縦横比を算出する縦横比算出工程と、該集光点の該複数の高さ位置と、各加工痕の縦横比と、に基づいて非点収差の程度を示す指標を算出する非点収差算出工程と、を備える評価方法が提供される。

【0012】

本発明の他の態様によれば、レーザー加工装置であって、被加工物を保持する保持ユニットと、レーザー発振器と、該レーザー発振器から出射されたレーザービームを集光するための集光器と、を有するレーザービーム照射ユニットと、該集光器と該保持ユニットとを該被加工物に対する該レーザービームの照射方向である第１方向に沿って相対的に移動させる第１移動機構と、該集光器と該保持ユニットとを該第１方向と交差する第２方向に沿って相対的に移動させる第２移動機構と、該保持ユニットで保持された該被加工物を撮像する撮像ユニットと、プロセッサ及びメモリを有するコントローラと、を備え、該コントローラは、該第１移動機構を動作させて該第１方向に沿って該集光器と該被加工物とを相対的に移動させることにより、該レーザービームの集光点が該被加工物の露出面に位置するときの基準高さ位置よりも該第１方向の一方向に所定距離だけ離れた第１の高さ位置と、該基準高さ位置よりも該第１方向において該一方向とは反対の他方向に所定距離だけ離れた第２の高さ位置と、の間に位置する複数の高さ位置に該集光点を位置付けることと、該第２移動機構を動作させて該第２方向に沿って該集光器と該被加工物とを相対的に移動させることと、により、該集光点の各高さ位置に応じて該被加工物の該露出面の異なる位置に該レーザービームを照射することで、それぞれスポット状の複数の加工痕を形成する加工制御部と、該撮像ユニットで撮像された複数の加工痕のそれぞれの画像から各加工痕の縦横比を算出する縦横比算出部と、該集光点の該複数の高さ位置と、各加工痕の縦横比と、に基づいて非点収差の程度を示す指標を算出する非点収差算出部と、を有するレーザー加工装置が提供される。

【0013】

好ましくは、該レーザービーム照射ユニットは、非点収差を補正する非点収差補正ユニットを更に有し、該コントローラは、該非点収差算出部により算出された非点収差の程度を示す該指標の絶対値が閾値よりも大きい場合に、該非点収差補正ユニットを動作させて該指標の絶対値を閾値以下とする非点収差補正部を更に有する。

【0014】

また、好ましくは、該非点収差補正ユニットは、空間光位相変調器又は一対の凸型のシリンドリカルレンズを含む。

【発明の効果】

【0015】

本発明の一態様に係る評価方法では、それぞれスポット状の複数の加工痕を被加工物に形成し（加工工程）、複数の加工痕を撮像して各加工痕の画像を取得し（撮像工程）、各加工痕の画像から各加工痕の縦横比を算出し（縦横比算出工程）、集光点の複数の高さ位置と、各加工痕の縦横比と、から非点収差の程度を示す指標を算出する（非点収差算出工程）。

【0016】

それゆえ、チャックテーブル近傍に配置される凹面鏡と、ビームプロファイラ、波面センサ等の光学測定器と、凹面鏡及び光学測定器間に配置される観察専用の光学系と、を用いることなく、レーザー加工装置においてレーザービームの非点収差を評価できる。このことは、レーザー加工装置の低コスト化につながり得ると共に、凹面鏡、光学測定器及び観察専用の光学系を省略するので、これらの精密な位置調整作業が不要となる。

【0017】

本発明の他の態様に係るレーザー加工装置では、それぞれスポット状の複数の加工痕を撮像ユニットで撮像した上で、コントローラの縦横比算出部が複数の加工痕のそれぞれの画像から各加工痕の縦横比を算出し、コントローラの非点収差算出部が集光点の複数の高さ位置と、各加工痕の縦横比と、から非点収差の程度を示す指標を算出する。

【0018】

それゆえ、上述の凹面鏡と、光学測定器と、観察専用の光学系と、を用いることなく、レーザー加工装置においてレーザービームの非点収差を評価できる。このことは、レーザー加工装置の低コスト化につながり得ると共に、凹面鏡、光学測定器及び観察専用の光学系の精密な位置調整作業が不要となる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】評価方法のフロー図である。

【図2】レーザー加工装置の斜視図である。

【図3】図３（Ａ）はレーザービーム照射ユニットの概要図であり、図３（Ｂ）は一対のシリンドリカルレンズの斜視図である。

【図4】図４（Ａ）は非点収差を有さない理想的なレーザービームの集光状態を示す図であり、図４（Ｂ）は非点収差を有するレーザービームの集光状態を示す図である。

【図5】保持工程及び加工工程を示す図である。

【図6】図６（Ａ）は基準高さ位置にある集光点を示す図であり、図６（Ｂ）は基準高さ位置よりも上方にある集光点を示す図であり、図６（Ｃ）は基準高さ位置よりも下方にある集光点を示す図である。

【図7】図７（Ａ）は平面視における加工痕の一例を示す図であり、図７（Ｂ）は平面視における加工痕の他の例を示す図である。

【図8】デフォーカス値及び楕円率の測定結果と、測定結果に基づく近似曲線と、を示すグラフである。

【図9】図９（Ａ）はレーザービームＬの断面をＸＹ座標系で示す図であり、図９（Ｂ）はレーザービームＬの断面をＸ´Ｙ´座標系で示す図である。

【図10】撮像工程を示す図である。

【図11】図１１（Ａ）は波面センサを用いたレーザービームの非点収差の測定を示す概要図であり、図１１（Ｂ）は波面センサを用いて得られたレーザービームの波面を二次元的に示す図である。

【図12】一対のシリンドリカルレンズ間の距離の変化量と、非点収差の程度を示す指標と、を調整する実験装置の概要を示す平面図である。

【図13】一対のシリンドリカルレンズ間の距離の変化量と、非点収差の程度を示す指標と、を示す実験結果である。

【図14】図１４（Ａ）は第１変形例に係る加工痕の縦横比を示す図であり、図１４（Ｂ）は第２変形例に係る加工痕の縦横比を示す図であり、図１４（Ｃ）は第３変形例に係る加工痕の縦横比を示す図である。

【図15】図１５（Ａ）は第２の実施形態のＺ軸方向移動機構を示す側面図であり、図１５（Ｂ）は第３の実施形態のＺ軸方向移動機構を示す側面図である。

【図16】第４の実施形態のレーザービーム照射ユニット及びチャックテーブルを示す概要図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

（第１の実施形態）添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。図１は、図２に示すレーザー加工装置２においてレーザービームＬの非点収差を評価する評価方法のフロー図である。

【0021】

当該評価方法では、レーザー加工装置２において、保持工程Ｓ１０、加工工程Ｓ２０、撮像工程Ｓ３０、縦横比算出工程Ｓ４０、非点収差算出工程Ｓ５０等が順次行われる。そこで、まず、レーザー加工装置２について説明する。図２は、レーザー加工装置２の斜視図である。

【0022】

図２では、レーザー加工装置２の構成要素の一部を機能ブロックで示す。図２にそれぞれ示すＸ軸方向（第２方向）、Ｙ軸方向、及び、Ｚ軸方向（第１方向）は、互いに直交（交差）する。Ｘ軸方向は、加工送り方向と略平行であり、Ｙ軸方向は、割り出し送り方向と略平行である。また、Ｚ軸方向は、高さ方向（鉛直方向）と略平行である。

【0023】

レーザー加工装置２は、その構成要素を支持する基台４を備える。基台４は、平板状の基部６と、基部６の後方（Ｙ軸方向の一方）に位置しており上方に伸びる立設部８と、を含む。基部６の上方には、被加工物１１を吸引保持するチャックテーブル（保持ユニット）１０が設けられている。

【0024】

チャックテーブル１０は、金属で形成された円板状の枠体を有する。枠体の上部には、枠体よりも小径の円板状の凹部が形成されており、この凹部には、多孔質板セラミックスで形成された円板状の多孔質板が固定されている。

【0025】

枠体には、多孔質板に負圧を供給するための所定の流路（不図示）が形成されている。枠体には、管部（不図示）を介して真空ポンプ等の吸引源（不図示）が接続されており、多孔質板には、吸引源から所定の流路を介して負圧が伝達される。

【0026】

多孔質板の上面と、枠体の上面とは、略面一となっており、被加工物１１を吸引保持する略平坦な保持面１０ａとして機能する。本実施形態のチャックテーブル１０では、負圧で被加工物１１を吸引保持するバキュームチャックを採用するが、静電気力で被加工物１１を吸引保持する静電チャック等を採用してもよい。

【0027】

保持面１０ａは、ＸＹ平面と略平行に配置された略平坦な面であり、Ｚ軸方向と直交する。枠体の外周部には、複数（本実施形態では４つ）のクランプユニット１０ｂが枠体の周方向に沿って略等間隔で配置されている。

【0028】

チャックテーブル１０の下方には、チャックテーブル１０をＹ軸方向に沿って移動させるためのボールねじ式のＹ軸方向移動機構１２が設けられている。Ｙ軸方向移動機構１２は、基部６の上面に固定されＹ軸方向に略平行に配置された一対のＹ軸ガイドレール１４を備える。

【0029】

Ｙ軸ガイドレール１４には、Ｙ軸方向移動テーブル１６がスライド可能に固定されている。Ｙ軸方向移動テーブル１６の下面側には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｙ軸方向と略平行に配置されたねじ軸１８が複数のボール（不図示）を介して回転可能に結合されている。

【0030】

ねじ軸１８の一端部には、ステッピングモータ等の駆動源２０が連結されている。駆動源２０でねじ軸１８を回転させれば、Ｙ軸方向移動テーブル１６は、Ｙ軸方向に沿って移動する。Ｙ軸方向移動テーブル１６の上面側には、チャックテーブル１０をＸ軸方向に移動させるボールねじ式のＸ軸方向移動機構（第２移動機構）２２が設けられている。

【0031】

Ｘ軸方向移動機構２２は、Ｙ軸方向移動テーブル１６の上面に固定されＸ軸方向に略平行に配置された一対のＸ軸ガイドレール２４を備える。Ｘ軸ガイドレール２４には、Ｘ軸方向移動テーブル２６がスライド可能に固定されている。

【0032】

Ｘ軸方向移動テーブル２６の下面側には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｘ軸方向と略平行に配置されたねじ軸２８が回転可能に結合されている。ねじ軸２８の一端部には、ステッピングモータ等の駆動源３０が連結されている。

【0033】

駆動源３０でねじ軸２８を回転させれば、Ｘ軸方向移動テーブル２６は、Ｘ軸方向に沿って移動する。Ｘ軸方向移動テーブル２６の上面側には、円柱状の支持台３２が設けられている。支持台３２の上部には、チャックテーブル１０が配置されている。

【0034】

支持台３２の内部には、モータ等の駆動源（不図示）が設けられており、必要に応じてチャックテーブル１０をＺ軸方向に平行な回転軸の周りに所定の角度範囲で回転移動させる。チャックテーブル１０では、上述の様に被加工物１１が保持される。

【0035】

被加工物１１は、例えば、シリコン単結晶基板を有するウェーハである。被加工物１１は、典型的には、デバイス等が形成されていないベアウェーハであるが、ベアウェーハにデバイス、回路、薄膜等が形成されたウェーハであってもよい。

【0036】

被加工物１１は、シリコン単結晶基板に限定されず、化合物物半導体単結晶基板、複酸化物単結晶基板、セラミックス単結晶基板、又は、硬質樹脂等の非単結晶基板を有するウェーハであってもよい。

【0037】

被加工物１１は、樹脂製のテープ１５を介して金属製の環状フレーム１７で支持されている。具体的には、環状フレーム１７の開口部に被加工物１１を配置した上で、被加工物１１の裏面１１ｂと、環状フレーム１７の一面とに、円形のテープ１５を貼り付ける。

【0038】

これにより、被加工物１１、テープ１５及び環状フレーム１７が一体化された被加工物ユニット１９が形成される。なお、テープ１５は、基材層と、粘着層と、の積層構造を有するダイシングテープである。

【0039】

テープ１５を介して被加工物１１の裏面１１ｂ側が保持面１０ａで吸引保持されると、被加工物１１の表面（露出面）１１ａが上方に露出する。このとき、環状フレーム１７は上述の複数のクランプユニット１０ｂで挟持される。

【0040】

立設部８には、Ｚ軸方向移動機構（第１移動機構）３４が設けられている。Ｚ軸方向移動機構３４は、立設部８に固定された一対のＺ軸ガイドレール３６を有する。なお、図２では、１つのＺ軸ガイドレール３６が示されている。

【0041】

一対のＺ軸ガイドレール３６には、Ｚ軸方向移動板３８がスライド可能に取り付けられている。Ｚ軸方向移動板３８の裏面側には、ナット部（不図示）が設けられており、ナット部には、Ｚ軸方向と略平行に配置されたねじ軸（不図示）が複数のボール（不図示）を介して回転可能に結合されている。

【0042】

ねじ軸の上端部には、ステッピングモータ等の駆動源４０が連結されている。駆動源４０でねじ軸を回転させれば、Ｚ軸方向移動板３８は、Ｚ軸方向に沿って移動する。Ｚ軸方向移動板３８の表面側には、支持具４２が固定されている。

【0043】

支持具４２は、レーザービーム照射ユニット４４を構成する円筒状の筐体４６を支持している。本実施形態では筐体４６内に、レーザー発振器４８が配置されている。しかし、レーザー発振器４８は、筐体４６外に配置されてもよく、この場合、レーザー発振器４８は、筐体４６と共にＺ軸方向に沿って移動しない。

【0044】

レーザー発振器４８は、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶等のレーザー媒質を有する。レーザー発振器４８は、レーザー媒質に励起光を照射するランプ等の励起光源と、レーザービームＬが出射されるタイミングを制御するＱスイッチと、を更に有する。レーザー発振器４８からは、所定の波長を有するパルス状のレーザービームＬが出射される。

【0045】

被加工物１１に対してレーザーアブレーション加工を行う本実施形態では、レーザービームＬは、レーザー発振器４８から出射された後、非線形光学結晶（不図示）により被加工物１１を加工可能な所定の波長に変換される。更にその後、ヘッド部５０からＺ軸方向に沿って保持面１０ａへ照射される。つまり、Ｚ軸方向は、被加工物１１に対するレーザービームＬの照射方向となる。

【0046】

非線形光学結晶は、例えばＬＢＯ（ＬｉＢ_３Ｏ_５）結晶であり、レーザービームＬの波長を１０６４ｎｍ（被加工物１１を透過する波長）から３５５ｎｍ（被加工物１１に吸収される波長）に変換する。波長変換されたパルス状のレーザービームＬは、ヘッド部５０から保持面１０ａへ照射される。

【0047】

ここで、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）を参照し、レーザービーム照射ユニット４４について更に説明する。図３（Ａ）は、レーザービーム照射ユニット４４の概要図である。

【0048】

ヘッド部５０は、レーザービームＬの進行方向を変えるミラー５２と、レーザービームＬの非点収差を補正する非点収差補正ユニット５４と、レーザービームＬを集光するための集光器５６と、を含む。

【0049】

本実施形態の非点収差補正ユニット５４は、図３（Ｂ）に示す一対の平凸型（即ち、凸型）のシリンドリカルレンズ５４ａ，５４ｂを有する。図３（Ｂ）は、略同じ焦点距離ｆをそれぞれ有する一対のシリンドリカルレンズ５４ａ，５４ｂの斜視図である。

【0050】

一対のシリンドリカルレンズ５４ａ，５４ｂは、向かい合う様に配置され略平坦な矩形の平面５４ａ_１，５４ｂ_１を有する。平面５４ａ_１，５４ｂ_１の縦辺は互いに略平行であり、平面５４ａ_１，５４ｂ_１の横辺も互いに略平行である。

【0051】

図３（Ｂ）では、平面５４ａ_１，５４ｂ_１の中心に位置し且つ平面５４ａ_１，５４ｂ_１と直交する仮想的な軸５４ｃを示す。軸５４ｃに沿って一対のシリンドリカルレンズ５４ａ，５４ｂを見た場合に、平面５４ａ_１，５４ｂ_１は略完全に重なる。

【0052】

なお、平面５４ａ_１，５４ｂ_１は、矩形ではなく円形であってもよい。この場合、各シリンドリカルレンズ５４ａ，５４ｂの外形は円形であり、図３（Ｂ）に示す様に、軸５４ｃに沿って一対のシリンドリカルレンズ５４ａ，５４ｂを見た場合に、平面５４ａ_１，５４ｂ_１は、略完全に重なる。

【0053】

図３（Ｂ）に示す様に、一対のシリンドリカルレンズ５４ａ，５４ｂは、円筒状の凸部が延在する横方向Ａ１がＸ軸方向と平行となり、平面５４ａ_１，５４ｂ_１において横方向Ａ１と直交する縦方向Ａ２がＹ軸方向と平行となる様に配置されている。

【0054】

しかし、後述する様に、一対のシリンドリカルレンズ５４ａ，５４ｂを軸５４ｃの周りに回転させる場合、必ずしも、横方向Ａ１はＸ軸方向と平行にならない。縦方向Ａ２についても同様である。

【0055】

レーザービームＬは、軸５４ｃに沿って、一対のシリンドリカルレンズ５４ａ，５４ｂを通過する。つまり、レーザービームＬは、シリンドリカルレンズ５４ａの凸面５４ａ_２に入射した後、シリンドリカルレンズ５４ｂの凸面５４ｂ_２から出射する。

【0056】

ところで、レーザービームＬは、理想的にはレーザービームＬの進行方向に対して直交する完全に平坦な波面で構成されるが、実際には有限の歪み（波面収差）を持つ。

【0057】

レーザービームＬのビーム半径をＲとしたとき、波面収差Ｗは、直交関数であるＺｅｒｎｉｋｅ多項式：Ｚ^ｍ _ｎを用いて下記の式（１）のように展開できる。なお、ｘ及びｙは、レーザービームＬの進行方向に対して直交する平面を規定する座標軸であり、ｃ^ｍ _ｎは、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式Ｚ^ｍ _ｎの（ｍ，ｎ）に対応する係数である。

【0058】

【数1】

【0059】

Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式の詳細は、例えば、「Vasudevan Lakshminarayanan及びAndre Fleck著, “Journal of Modern Optics”, Vol. 58, No. 7, Taylor & Francis, 10 April 2011, p.545-561」に記載されている。

【0060】

式（１）において、ｃ^２ _２Ｚ^２ _２は、０°－９０°方向の非点収差成分に対応し、ｃ^－２ _２Ｚ^－２ _２は±４５°方向の非点収差成分に対応する。ここで、Ｚ^２ _２は、下記の式（２）で表現され、Ｚ^－２ _２は、下記の式（３）で表現される。

【0061】

【数2】

【0062】

【数3】

【0063】

この様に、波面をＺｅｒｎｉｋｅ多項式で展開することにより、ｃ^２ _２で０°－９０°方向の非点収差成分を表すことができ、ｃ^－２ _２で±４５°方向の非点収差成分を表すことができる。以下では簡単のため、ｃ^２ _２を第１成分ｃ_１と表し、ｃ^－２ _２を第２成分ｃ_２と表す。

【0064】

ここで、軸５４ｃと平行な方向に沿って一対のシリンドリカルレンズ５４ａ，５４ｂの一方又は両方を移動させることで、一対のシリンドリカルレンズ５４ａ，５４ｂ間の距離を２ｆからΔだけ変化させた場合、第１成分ｃ_１の変化量であるδｃ_１は下記の式（４）を用いて表される。

【0065】

【数4】

【0066】

また、一対のシリンドリカルレンズ５４ａ，５４ｂの距離を維持したまま軸５４ｃの周りにシリンドリカルレンズ５４ａ，５４ｂのどちらか一方を回転させた場合、第２成分ｃ_２の変化量であるδｃ_２は下記の式（５）を用いて表される。

【0067】

【数5】

【0068】

なお、式（４）及び（５）で使用されるＲは、非点収差補正ユニット５４に入射する前におけるレーザービームＬの半径である。レーザー発振器４８から出射された直後のレーザービームＬがガウシアンビームである場合に、このレーザービームＬの単位面積当たりのパワーがピークパワーの１／ｅ^２（ｅは自然対数の底）となるときのレーザービームＬの幅をレーザービームＬの直径と規定し、このレーザービームＬの直径の半分を上述のＲとして規定するのが好ましい。

【0069】

本実施形態では、一対の平凸型のシリンドリカルレンズ５４ａ，５４ｂを用いるので、平凸型のシリンドリカルレンズ（不図示）と、平凹型のシリンドリカルレンズ（不図示）と、の凹及び凸を離間させた状態で対向させて配置する場合に比べて、レーザービームＬの拡大又は縮小させることなく、第１成分ｃ_１及び第２成分ｃ_２を調整できるという利点がある。

【0070】

なお、非点収差補正ユニット５４は、一対のシリンドリカルレンズ５４ａ，５４ｂに代えて、ＬＣＯＳ－ＳＬＭ（Liquid Crystal on Silicon - Spatial Light Modulator）（即ち、空間光位相変調器）を有してもよい。

【0071】

ＬＣＯＳ－ＳＬＭでは、液晶分子の傾きを電気的に適宜制御することにより、非点収差を打ち消す様に、ＬＣＯＳ－ＳＬＭに入射したレーザービームＬの位相を制御できる。つまり、ＬＣＯＳ－ＳＬＭは、第１成分ｃ_１及び第２成分ｃ_２の両方を調整できる。

【0072】

レーザービームＬは、非点収差補正ユニット５４を経て集光器５６に入射する。集光器５６は、集光レンズ５６ａを有し、保持面１０ａで保持された被加工物１１の表面１１ａ近傍にレーザービームＬを集光させる。

【0073】

Ｚ軸方向移動機構３４で集光器５６をＺ軸方向に沿って移動させることで、レーザービームＬの集光点のＺ軸方向における位置が、被加工物１１に対して調整される。つまり、集光器５６とチャックテーブル１０とをＺ軸方向に沿って相対的に移動させることで、集光点のＺ軸方向における位置が調整される。

【0074】

また、Ｘ軸方向移動機構２２により、集光器５６と、被加工物１１を保持したチャックテーブル１０と、をＸ軸方向に沿って相対的に移動させることで、被加工物１１におけるレーザービームＬの被照射位置が調整される。

【0075】

図４（Ａ）は、非点収差を有さない理想的なレーザービームＬが集光レンズ５６ａを経て焦点５６ｂに集光する様子を示す図である。図４（Ａ）に示すレーザービームＬの波面５６ｃ_１は、集光レンズ５６ａに入射する前においてＸＹ平面と略平行である。

【0076】

この場合、レーザービームＬの進行方向において集光レンズ５６ａの先に位置する集光レンズ５６ａの焦点５６ｂにおいて、当該進行方向と直交する平面での被照射領域が略真円となる様にレーザービームＬは集光する。

【0077】

これに対して、図４（Ｂ）は、非点収差を有するレーザービームＬが集光レンズ５６ａを経て集光する様子を示す図である。図４（Ｂ）に示すレーザービームＬの波面５６ｃ_２は、ＸＹ平面と平行ではなく、鞍状である。

【0078】

この場合、レーザービームＬの進行方向で集光レンズ５６ａの先に位置し且つ当該進行方向と直交する第１平面５６ｄ_１において、当該進行方向と直交する第１方向に沿って長軸が配置された楕円となる様に、レーザービームＬは集光する。

【0079】

更に、レーザービームＬの進行方向で第１平面５６ｄ_１よりも先に位置し且つ当該進行方向と直交する第２平面５６ｄ_２において、当該進行方向と第１方向とにそれぞれ直交する第２方向に沿って長軸が配置された楕円となる様に、レーザービームＬは集光する。

【0080】

なお、レーザービームＬの進行方向で第１平面５６ｄ_１と第２平面５６ｄ_２との間においては、当該進行方向と直交する平面におけるレーザービームＬのスポットが略真円となる様に、レーザービームＬが集光する。

【0081】

本実施形態では、レーザービームＬの進行方向と直交する平面においてレーザービームＬのスポットが略真円になる位置を、レーザービームＬの集光点Ｐと称する。

【0082】

図４（Ｂ）に示す様に、レーザービームＬの進行方向（即ち、Ｚ軸方向）の位置に応じてレーザービームＬのスポットの形状が変化するので、Ｚ軸方向における集光点Ｐの位置に応じて、表面１１ａに照射されるレーザービームＬの照射領域の形状は異なることとなる。

【0083】

そこで、本実施形態では、後述する様に、レーザービームＬを被加工物１１に照射してアブレーション加工することにより形成された加工痕１１ｃ（図５参照）の形状を利用して、レーザービームＬの非点収差の程度を評価する。

【0084】

ここで、図２に戻る。円筒状の筐体４６の先端部近傍の側部には、撮像ユニット６０が設けられている。本実施形態の撮像ユニット６０は、顕微鏡カメラユニットであり、いずれも不図示の対物レンズと、光源と、撮像素子と、を有する。

【0085】

例えば、光源は、可視光帯域の光を発光可能な白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を有し、撮像素子は、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサ又はＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）イメージセンサを有する。

【0086】

対物レンズは、チャックテーブル１０の保持面１０ａと対向する様に配置されている。撮像ユニット６０は、保持面１０ａで保持された被加工物１１の表面１１ａ側を撮像可能である。

【0087】

撮像ユニット６０には、レーザービームＬが直接的にも間接的にも入射しない。撮像ユニット６０は、被加工物１１の加工前において被加工物１１に加工を施す加工位置の確認、被加工物１１の加工後において被加工物１１に施された加工結果の確認等に使用される。

【0088】

ところで、基台４には、レーザー加工装置２の構成要素を覆うカバー（不図示）が設けられている。カバーの前方（Ｙ軸方向の他方）の側面には、タッチパネル６２が設けられている。

【0089】

タッチパネル６２は、静電容量方式のタッチセンサを含む液晶ディスプレイであり、作業者がレーザー加工装置２に指示を入力する入力装置として機能し、更に、指示を入力するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）、撮像ユニット６０で得た画像等を表示するための表示装置としても機能する。

【0090】

レーザー加工装置２には、Ｙ軸方向移動機構１２、Ｘ軸方向移動機構２２、支持台３２内の駆動源、Ｚ軸方向移動機構３４、吸引源、レーザービーム照射ユニット４４、撮像ユニット６０、タッチパネル６２等の動作を制御するコントローラ６４が設けられている。

【0091】

コントローラ６４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）に代表されるプロセッサ６４ａと、メモリ６４ｂと、を有するコンピュータによって構成されている。メモリ６４ｂは、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の主記憶装置と、フラッシュメモリ等の補助記憶装置と、を含む。

【0092】

補助記憶装置には、所定のプログラムを含むソフトウェアが記憶されている。このソフトウェアに従い処理装置等を動作させることによって、コントローラ６４の機能が実現される。

【0093】

補助記憶装置には、第１のプログラムが記憶されている。第１のプログラムをプロセッサ６４ａで実行することで、第１のプログラムは、レーザービーム照射ユニット４４、Ｙ軸方向移動機構１２、Ｘ軸方向移動機構２２、Ｚ軸方向移動機構３４等を動作させて被加工物１１に複数の加工痕１１ｃを形成する加工制御部６６として機能する（図５参照）。

【0094】

本実施形態の加工制御部６６は、Ｘ軸方向移動機構２２を動作させることでＸ軸方向に沿って相対的に集光器５６とチャックテーブル１０とを移動させると共に、Ｚ軸方向に沿う複数の高さ位置に集光点Ｐを位置付ける様にＺ軸方向移動機構３４を動作させる。

【0095】

但し、加工制御部６６は、Ｙ軸方向移動機構１２を動作させることでＹ軸方向に沿って相対的に集光器５６とチャックテーブル１０とを移動させると共に、Ｚ軸方向に沿う複数の高さ位置に集光点Ｐを位置付ける様にＺ軸方向移動機構３４を動作させてもよい。

【0096】

また、加工制御部６６は、Ｘ軸方向移動機構２２及びＹ軸方向移動機構１２を動作させることでＸ軸方向及びＹ軸方向に沿って相対的に集光器５６とチャックテーブル１０とを移動させると共に、Ｚ軸方向に沿う複数の高さ位置に集光点Ｐを位置付ける様にＺ軸方向移動機構３４を動作させてもよい。

【0097】

複数の高さ位置は、基準高さ位置Ｚ_０（図６（Ａ）参照）よりも上方向（Ｚ軸方向の一方向）に所定距離Ａだけ離れた第１の高さ位置Ｚ_１（図６（Ｂ）参照）と、基準高さ位置Ｚ_０よりもＺ軸方向において下方向（一方向とは反対の他方向）に所定距離Ａだけ離れた第２の高さ位置Ｚ_２（図６（Ｃ）参照）と、の間に位置する。

【0098】

なお、本明細書において、複数の高さ位置が第１の高さ位置Ｚ_１と第２の高さ位置Ｚ_２との間に位置するとは、Ｚ軸方向において端部に位置する第１の高さ位置Ｚ_１及び第２の高さ位置Ｚ_２の各位置が複数の高さ位置に含まれることを意味するものとする。

【0099】

図６（Ａ）は、基準高さ位置Ｚ_０にある集光点Ｐを示す図であり、図６（Ｂ）は、基準高さ位置Ｚ_０よりも上方にある集光点Ｐを示す図であり、図６（Ｃ）は、基準高さ位置Ｚ_０よりも下方にある集光点Ｐを示す図である。

【0100】

基準高さ位置Ｚ_０は、保持面１０ａで保持された被加工物１１の表面１１ａのＺ軸方向の高さ位置である。集光点Ｐが、表面１１ａ（即ち、基準高さ位置Ｚ_０）に位置するとき、レーザービームＬは、表面１１ａにジャストフォーカスしている。

【0101】

これに対して、集光点Ｐが、Ｚ軸方向において第１の高さ位置Ｚ_１及び第２の高さ位置Ｚ_２間のうち表面１１ａ（即ち、基準高さ位置Ｚ_０）以外に位置するとき、レーザービームＬは、表面１１ａに対してデフォーカスしている。第１の高さ位置Ｚ_１及び第２の高さ位置Ｚ_２を規定する所定距離Ａは、例えば７００μｍであるが、７００μｍのみに限定されるものではない。

【0102】

加工制御部６６は、集光器５６とチャックテーブル１０で保持された被加工物１１とをＺ軸方向に沿って相対的に移動させることにより、第１の高さ位置Ｚ_１及び第２の高さ位置Ｚ_２の間の複数の高さ位置に集光点Ｐが配置されるタイミングで集光器５６から表面１１ａにレーザービームＬを照射する。

【0103】

例えば、加工制御部６６は、レーザー発振器４８とミラー５２との間（図３（Ａ）参照）の間に配置されシャッタとして機能するＡＯＭ（Acousto-Optic Modulator）又はＥＯＭ（electro-optic modulator）（いずれも不図示）を電気的に制御することで、集光器５６からのレーザービームＬの照射及び非照射を制御する。

【0104】

この場合、チャックテーブル１０をＸ軸方向に沿って所定の速度で移動させ、且つ、集光器５６をＺ軸方向に沿って第１の高さ位置Ｚ_１から第２の高さ位置Ｚ_２まで所定の速度で移動させると共に、一定の時間間隔でシャッタを開けばよい。

【0105】

この様に、集光点Ｐを複数の高さ位置に位置付けると共に、Ｘ軸方向に沿って集光点Ｐと、被加工物１１と、を相対的に移動させることにより、集光点Ｐの各高さ位置に応じて表面１１ａの異なる位置に離散的にレーザービームＬを照射する。これにより、それぞれスポット状の加工痕１１ｃを形成する。

【0106】

なお、加工制御部６６は、ＡＯＭ又はＥＯＭ等のシャッタに代えて、Ｑスイッチを制御することによりレーザービームＬの繰り返し周波数を十分に低い値としてもよい。例えば、レーザービームＬの繰り返し周波数を２０Ｈｚとすれば、レーザービームＬは０．０５ｓに一回の頻度で集光器５６から照射される。

【0107】

この場合において、チャックテーブル１０を６００ｍｍ／ｓで移動させるならば、Ｘ軸方向に沿って３００ｍｍの範囲（即ち、０．５ｓの時間）において、略等間隔に配置された１０点の加工痕１１ｃを形成可能である。

【0108】

つまり、ＡＯＭ又はＥＯＭ等によるレーザービームＬのオンオフに代えて、レーザービームＬの繰り返し周波数と、集光点Ｐ及びチャックテーブル１０のＸ軸方向における相対的な移動速度と、により、表面１１ａの異なる位置に加工痕１１ｃを形成できる。

【0109】

表面１１ａに複数の加工痕１１ｃを形成した後、複数の加工痕１１ｃの画像が、撮像ユニット６０により撮像される。本実施形態の撮像ユニット６０は、各加工痕１１ｃを個別に撮像するが、撮像ユニット６０の性能が十分に高い場合には、複数の加工痕１１ｃをまとめて一括的に撮像してもよい。

【0110】

補助記憶装置には、第２のプログラムが記憶されている。第２のプログラムをプロセッサ６４ａで実行することで、第２のプログラムは、縦横比算出部７０として機能する（図５参照）。

【0111】

縦横比算出部７０は、複数の加工痕１１ｃの各画像を画像処理することにより、それぞれの画像から各加工痕１１ｃの縦横比εと、加工痕１１ｃの傾き角度θと、を算出する。加工痕１１ｃが楕円となる本実施形態では、互いに直交する２つの軸の長さの比で縦横比εを算出する。

【0112】

図７（Ａ）は、平面視における加工痕１１ｃの一例を示す図である。この例では、加工痕１１ｃは、楕円形状を有し、加工痕１１ｃの短軸はＸ´軸方向に沿い、短軸の長さはａである。また、加工痕１１ｃの長軸はＹ´軸方向に沿い、長軸の長さはｂである。Ｘ´軸方向とＹ´軸方向とは直交し、Ｘ´軸方向はＸＹ平面においてＸ軸方向に対して角度θだけ傾いている。

【0113】

本実施形態では、後述する様に、Ｘ´軸方向とＸ軸方向とが成す傾き角度θを算出する。また、｛（Ｙ´軸方向に沿う加工痕１１ｃの長さ）／（Ｘ´軸方向に沿う加工痕１１ｃの長さ）｝により、加工痕１１ｃの縦横比εを算出する。図７（Ａ）の例において、加工痕１１ｃの縦横比εは、ｂ／ａとなる。

【0114】

図７（Ｂ）は、平面視における加工痕１１ｃの他の例を示す図である。図７（Ｂ）の例では、長さａを有する加工痕１１ｃの長軸がＸ´軸方向に沿い、長さｂを有する加工痕１１ｃの短軸がＹ´軸方向に沿う。図７（Ｂ）の例においても、加工痕１１ｃの縦横比εはｂ／ａである。

【0115】

なお、縦横比εの算出において、Ｘ´軸方向に沿う長さを分母とし、Ｙ´軸方向に沿う長さを分子とする上述の算出方法は、あくまでも一例である。Ｙ´軸方向に沿う長さを分母とし、Ｘ´軸方向に沿う長さを分子としてもよい。

【0116】

基準高さ位置Ｚ_０に対する集光点Ｐの複数の高さ位置のずれ（即ち、デフォーカス値）を横軸とし、各加工痕１１ｃの縦横比εを縦軸としてプロットすると、図８に示す複数のドットが得られる。

【0117】

デフォーカス値とは、レーザービームＬの集光点Ｐが被加工物１１の表面１１ａからどれくらいずれているか（即ち、デフォーカスの程度）を示している。集光点Ｐが基準高さ位置Ｚ_０（即ち、被加工物１１の表面１１ａ）にあるとき（図６（Ａ）参照）、デフォーカス値はゼロである。

【0118】

また、本実施形態では、図６（Ｂ）に示す様に集光点Ｐが基準高さ位置Ｚ_０よりも被加工物１１から離れた側にあるとき、デフォーカス値は正であるとし、図６（Ｃ）に示す様に集光点Ｐが基準高さ位置Ｚ_０よりも被加工物１１側にあるとき、デフォーカス値は負であるとする。

【0119】

図８に示す複数のドットとの誤差が最小二乗法により最小化される近似曲線７２ａ（図８参照）は、コントローラ６４の非点収差算出部７２（図５参照）により算出される。補助記憶装置には、第３のプログラムが記憶されており、第３のプログラムをプロセッサ６４ａで実行することで、第３のプログラムは、非点収差算出部７２として機能する。

【0120】

詳しくは後述するが、本実施形態において理論的な考察により得られる縦横比ε（式（１２）参照）は、デフォーカス値の関数として表され、未知の第１成分ｃ_１と、他の既知のパラメータと、を含む。

【0121】

非点収差算出部７２は、最小二乗法により算出される近似曲線７２ａと、未知の第１成分ｃ_１（又は後述する第１成分ｃ_１´）を含み且つデフォーカス値の関数として表現される理論的な縦横比εと、を比較することで、第１成分ｃ_１（又は後述する第１成分ｃ_１´）を算出する。

【0122】

本実施形態の非点収差算出部７２は、最小二乗法を利用した近似曲線７２ａを算出した上で第１成分ｃ_１を算出するが、これに代えて、非点収差算出部７２は、デフォーカス値ゼロでの近似直線の傾き、縦横比εの極大値及び極小値の関係等に基づいて、第１成分ｃ_１を算出してもよい。但し、最小二乗法を利用する方が比較的高い精度で第１成分ｃ_１を算出できる。

【0123】

ここで、第１成分ｃ_１を含み且つデフォーカス値の関数として表現される縦横比εについて説明する。まず、非点収差を有しない理想的なレーザービームＬの半径は、下記の式（６）を用いて表される。なお、レーザービームＬの進行方向は、Ｚ軸方向と平行であると仮定する。

【0124】

【数6】

【0125】

式（６）において、ｚ_ＤＦは、デフォーカス値である。Ｍ^２は、理想的なガウシアンレーザービーム（基本モードビーム）からの解離を示す数値であり、理想的なガウシアンレーザービームの場合、Ｍ^２＝１である。

【0126】

ｆは、集光レンズ５６ａの焦点距離であり、λは、レーザービームＬの波長であり、πは円周率であり、Ｄは、集光レンズ５６ａに入る前のレーザービームＬの直径であり、上述の式（４）及び（５）に示すＲの２倍に略等しい。

【0127】

仮に、ＸＹ平面において、レーザービームＬの非点収差を評価した場合、当該非点収差は、上述の第１成分ｃ_１と、上述の第２成分ｃ_２と、を含み得る。

【0128】

そこで、簡便化のため、第２成分ｃ_２がゼロとなる様に、レーザービームＬを取り扱う座標系を変換する。具体的には、第２成分ｃ_２がゼロとなる新たなＸ´座標及びＹ´座標を得るために、Ｘ軸及びＹ軸を角度θだけ回転する（下記の式（７）参照）。

【0129】

【数7】

【0130】

この場合、第１成分ｃ_１及び第２成分ｃ_２を含むＸ座標及びＹ座標と、第２成分ｃ_２を含まないが座標系を変換した後の第１成分ｃ_１´を含むＸ´座標及びＹ´座標とは、式（２）及び式（３）に基づいて、下記の式（８）を充たす。

【0131】

【数8】

【0132】

図９（Ａ）は、レーザービームＬの断面をＸＹ座標系で示す図であり、図９（Ｂ）は、レーザービームＬの断面をＸ´Ｙ´座標系で示す図である。

【0133】

式（７）及び式（８）から、第１成分ｃ_１及び第２成分ｃ_２は、第１成分ｃ_１´を用いて下記の式（９）により表される。

【0134】

【数9】

【0135】

ところで、Ｘ´Ｙ´座標系において、非点収差の第１成分ｃ_１´を有するレーザービームＬのＸ´軸方向での長さｗ_Ｘ´（ｚ_ＤＦ）は、下記の式（１０）で表され、非点収差の第１成分ｃ_１´を有するレーザービームＬのＹ´軸方向での長さｗ_Ｙ´（ｚ_ＤＦ）は、下記の式（１１）で表される。なお、Ｄ_Ｘ´は、Ｘ´軸方向におけるレーザービームＬの直径であり、Ｄ_Ｙ´は、Ｙ´軸方向におけるレーザービームＬの直径である。

【0136】

【数10】

【0137】

【数11】

【0138】

式（１０）及び式（１１）を用いると、Ｘ´Ｙ´座標系でのレーザービームＬの縦横比ε（Ｚ_ＤＦ）は、下記の式（１２）で表される。

【0139】

【数12】

【0140】

式（１２）は、あくまでレーザービームＬの縦横比εであるが、レーザービームＬの縦横比εは、上述した加工痕１１ｃの縦横比ε（＝ｂ／ａ）と同視できる。このことを、次に説明する。

【0141】

レーザービームＬで被加工物１１に対してアブレーション加工を施すレーザー加工においては、被加工物１１の被加工性を表す指標として、「加工閾値」がしばしば取り上げられる（例えば、「藤田雅之及び橋田昌樹著、“Journal of Plasma and Fusion Research”, 一般社団法人 プラズマ・核融合学会, Vol.81, Suppl. (2005) p195-201」参照）。

【0142】

レーザービームＬを被加工物１１に照射した場合、「所定の光強度（即ち、フルエンス）」以上のレーザービームＬが照射された場合にのみ、被加工物１１がレーザービームＬでアブレーション加工される。

【0143】

また、「所定の光強度」は、被加工物１１を構成する材料、並びに、レーザービームＬのパルス幅、波長及び繰り返し周波数が同一であれば、略一定である。つまり、「所定の光強度」が、上述の「加工閾値」に相当する。

【0144】

ところで、レーザービームＬをその進行方向に直交する断面で見た場合に、レーザービームＬの光強度は一様ではない。レーザービームＬの光強度は、中心部で比較的強く、外周部で比較的弱い傾向にある。

【0145】

この様な光強度の分布は、上述の断面で見た場合に、複数の等高線で表現できる。レーザー発振器４８から出射されるレーザービームＬにおいて、これら複数の等高線の各々は、略相似な形状となる。

【0146】

これら複数の等高線の中には、上述の「加工閾値」と一致する光強度を有する「第１の等高線」が含まれており、アブレーション加工においては、第１の等高線及び第１の等高線よりも内側に位置するレーザービームＬのみが被加工物１１のレーザー加工に寄与することとなる。即ち、被加工物１１に対してレーザー加工を施すと、その際に生じる加工痕の形状は、第１の等高線の形状と略一致する。

【0147】

複数の等高線の中には、レーザービームＬの外形を表す「第２の等高線」も含まれる。上述の通り、各等高線が略相似であるので、第１及び第２の等高線は略相似であり、第１及び第２の等高線の縦横比も略一致する。

【0148】

従って、レーザービームＬをその進行方向に直交する断面で見た場合に、レーザービームＬの外形の縦横比は、アブレーション加工により被加工物１１に形成された加工痕１１ｃの縦横比εと同視できると考えられる。

【0149】

そこで、本実施形態では、被加工物１１に照射される前のレーザービームＬの縦横比εを、レーザービームＬが被加工物１１に照射されることで表面１１ａ側に形成された加工痕１１ｃの縦横比εで評価するという新規な手法を採用している。

【0150】

非点収差算出部７２には、上述の式（１２）が予め記憶されている。図８に示す近似曲線７２ａと、式（１２）とは、略一致するので、非点収差算出部７２は、集光点Ｐの複数の高さ位置と、各加工痕１１ｃの縦横比εと、に基づいて（即ち、近似曲線７２ａに基づいて）、第１成分ｃ_１´の値を算出できる。

【0151】

また、非点収差算出部７２には、上述の式（９）が予め記憶されている。非点収差算出部７２は、得られた第１成分ｃ_１´の値と、角度θの値と、式（９）と、に基づいて、第１成分ｃ_１の値及び第２成分ｃ_２の値（即ち、非点収差の程度を示す指標）を算出する。

【0152】

ところで、非点収差の程度を示す指標としては、本実施形態の様な第１成分ｃ_１及び第２成分ｃ_２の値以外にも、Ｘ´Ｚ平面内での集光点と、Ｙ´Ｚ平面内での集光点と、の距離を表す非点隔差を算出してもよい。

【0153】

これに代えて、非点収差の程度を示す指標としては、本実施形態とは異なる規格化係数を含むＺｅｒｎｉｋｅ多項式の係数（詳細は、「R.Noll, “Zernike polynomials and atmospheric turbulence”, Journal of Optical Society Of America, Vol.66, No.3, March 1976」のTABLE Ｉ. におけるＺ_５及びＺ_６を参照）を算出してもよい。また、第１成分ｃ_１´と、角度θとを、非点収差の程度を示す指標として算出しもよい。

【0154】

この様に、本実施形態では、チャックテーブル１０近傍に凹面鏡と、ビームプロファイラ、波面センサ等の光学測定器と、凹面鏡及び光学測定器間に配置される観察専用の光学系と、を配置することなく、レーザー加工装置２においてレーザービームＬの非点収差を評価できる。

【0155】

このことは、レーザー加工装置２の低コスト化につながり得ると共に、凹面鏡、光学測定器及び観察専用の光学系を省略するので、これらの精密な位置調整作業が不要となるという利点がある。

【0156】

補助記憶装置には、第４のプログラムが記憶されており、第４のプログラムを、プロセッサ６４ａで実行することで、第４のプログラムは、非点収差補正部７４として機能する（図５参照）。

【0157】

非点収差補正部７４は、第１成分ｃ_１の値の絶対値と第２成分ｃ_２の値の絶対値とが予め設定された閾値よりもそれぞれ大きい場合に、非点収差補正ユニット５４を動作させて、第１成分ｃ_１の値の絶対値と第２成分ｃ_２の絶対値とをそれぞれ閾値以下とする。

【0158】

第１成分ｃ_１及び第２成分ｃ_２の各閾値は、例えば、１０ｎｍである。第１成分ｃ_１の値の絶対値（即ち、｜ｃ_１｜）が１０ｎｍを超えた場合（例えば、第１成分ｃ_１の値が、－２０ｎｍ、３２ｎｍ等の場合）、非点収差補正部７４は、第１成分ｃ_１の値の絶対値を１０ｎｍ以下とする様に、式（４）のΔを調整する。

【0159】

非点収差補正部７４は、第２成分ｃ_２の値の絶対値（即ち、｜ｃ_２｜）が閾値を超えた場合、第２成分ｃ_２の値の絶対値を閾値以下とする様に、式（５）のδθを調整する。

【0160】

但し、±４５°非点収差が悪影響を及ぼさないことが自明であるような加工を行う場合には、必ずしも｜ｃ_２｜に対して閾値を設けたり、δθを調整したりしなくてもよい。また、±４５°非点収差の発生が想定されない場合には、式（７）の座標変換を行うことなくｃ_１´＝ｃ_１として扱い、縦横比を算出する際にθ＝０として計算を進めてもよい。

【0161】

なお、非点収差を算出する際に第１成分ｃ_１´と角度θとを非点収差の程度を示す指標として算出した場合には、シリンドリカルレンズ５４ａとシリンドリカルレンズ５４ｂの両方を－θだけ回転し、｜ｃ_１´｜が閾値を下回る様に式（４）のΔを調整してよい。

【0162】

次に、レーザー加工装置２においてレーザービームＬの非点収差を評価する評価方法について図１の各工程に沿って説明する。まず、図５に示す様に、被加工物ユニット１９（被加工物１１）をチャックテーブル１０で吸引保持する（保持工程Ｓ１０）。

【0163】

次いで、図５に示す様に、Ｘ軸方向に沿って集光器５６とチャックテーブル１０とを相対的に移動させながら、第１の高さ位置Ｚ_１（図６（Ｂ）参照）と第２の高さ位置Ｚ_２（図６（Ｃ）参照）との間に位置する複数の高さ位置に集光点Ｐを位置付ける様に、集光器５６とチャックテーブル１０とをＺ軸方向に沿って相対的に移動させる。

【0164】

このとき、集光器５６が各高さ位置に配置されるタイミングで集光器５６から被加工物１１の表面１１ａにレーザービームＬを照射することにより、表面１１ａの異なる位置にそれぞれスポット状の複数の加工痕１１ｃを形成する（加工工程Ｓ２０）。

【0165】

なお、チャックテーブル１０及び集光器５６は、必ずしも一定の速度で移動しなくてもよい。チャックテーブル１０が、所定長さの移動と停止とを繰り返すと共に、集光器５６も、所定長さの移動と停止とを繰り返してもよい。

【0166】

この様に、加工工程Ｓ２０では、（ｉ）Ｚ軸方向移動機構３４を動作させてＺ軸方向に沿って集光器５６と被加工物１１とを相対的に移動させることにより複数の高さ位置に集光点Ｐを位置付けることと、（ｉｉ）Ｘ軸方向移動機構２２を動作させてＸ軸方向に沿って集光器５６と被加工物１１とを相対的に移動させること、により、集光点Ｐの各高さ位置に応じて加工痕１１ｃを形成する。

【0167】

図５は、保持工程Ｓ１０及び加工工程Ｓ２０を示す図である。本実施形態では、最初に、デフォーカス値を第１の高さ位置Ｚ_１（図６（Ｂ）参照）に対応する正の第１の値とした上で加工痕１１ｃを形成し、最後に、デフォーカス値を第２の高さ位置Ｚ_２（図６（Ｃ）参照）に対応する負の第２の値とした上で加工痕１１ｃを形成する。

【0168】

但し、最初に、デフォーカス値を負の第２の値とした上で加工痕１１ｃを形成し、最後に、デフォーカス値を正の第１の値とした上で加工痕１１ｃを最後に形成してもよい。

【0169】

図５に示す様に、加工工程Ｓ２０後の表面１１ａには、Ｘ軸方向に沿って複数の加工痕１１ｃが離散的に形成されるが、複数の加工痕１１ｃは、必ずしも一列に並ぶ様に形成されなくてもよい。

【0170】

例えば、Ｙ軸方向に沿って適宜割り出し送りを行うことで、それぞれＸ軸方向に沿って並ぶ様に一列目の複数の加工痕１１ｃと、二列目の複数の加工痕１１ｃと、を形成してもよい。同様に、一列目から三列目、又は、一列目から四列目に複数の加工痕１１ｃをそれぞれ形成してもよい。

【0171】

複数の加工痕１１ｃをＮ列以上形成する場合（なお、Ｎは以上の自然数である）、一列目における最初の加工痕１１ｃ形成時のデフォーカス値を正の第１の値（又は負の第２の値）とし、Ｎ列目における最後の加工痕１１ｃ形成時のデフォーカス値を負の第２の値（又は正の第１の値）とする。

【0172】

加工工程Ｓ２０の後、複数の加工痕１１ｃを撮像ユニット６０で撮像して、各加工痕１１ｃの画像を取得する（撮像工程Ｓ３０）。図１０は、撮像工程Ｓ３０を示す図である。本実施形態では、撮像ユニット６０を１つの加工痕１１ｃの上方に配置して１つの加工痕１１ｃを撮像した後、チャックテーブル１０を加工送りする。

【0173】

そして、撮像ユニット６０を直前に撮像した加工痕１１ｃに隣接する他の加工痕１１ｃの上方に配置して、他の１つの加工痕１１ｃを撮像する。同様にして、全ての加工痕１１ｃを撮像する。但し、２以上の加工痕１１ｃを撮像ユニット６０で一度に撮像してもよい。

【0174】

各加工痕１１ｃの画像を取得した後、上述の縦横比算出部７０が、各加工痕１１ｃの画像を画像処理することにより、各加工痕１１ｃの画像から各加工痕１１ｃの縦横比ε（図７（Ａ）及び図７（Ｂ）参照）と、加工痕１１ｃの傾き角度θと、を算出する（縦横比算出工程Ｓ４０）。縦横比算出部７０が行う画像処理は、二値化処理、輪郭抽出処理等を含む。

【0175】

次いで、集光点Ｐの複数の高さ位置（図８の横軸）と、各高さ位置に対応する加工痕１１ｃの縦横比ε（図８の縦軸）と、のデータ（即ち、図８に示す複数のドット）に基づいて、非点収差算出部７２が近似曲線７２ａを算出する。

【0176】

そして、非点収差算出部７２は、近似曲線７２ａと式（１２）とが一致するという前提の下、第１成分ｃ_１´を算出し、次いで、式（９）から、第１成分ｃ_１及び第２成分ｃ_２（即ち、非点収差の程度を示す指標）をそれぞれ算出する（非点収差算出工程Ｓ５０）。

【0177】

図８に示す実験では、加工痕１１ｃの長軸及び短軸は、それぞれＸ軸方向又はＹ軸方向に沿っており、θ＝０（即ち、第２成分ｃ_２´＝０）であった。また、Ｄ_Ｘ´＝Ｄ_Ｙ´＝Ｄ（即ち、レーザービームＬは円柱である）であった。この場合、式（１２）は、以下の式（１３）の様に簡略化できる。

【0178】

【数13】

【0179】

図８に示す実験では、Ｍ^２＝１．１、ｆ＝５０ｍｍ、λ＝３５５ｎｍ、Ｄ＝３．２μｍ、Ｒ＝Ｄ／２であった。近似曲線７２ａと、式（１３）とが一致するという前提の下、第１成分ｃ_１を算出すると、第１成分ｃ_１＝－３７ｎｍであった。

【0180】

本実施形態では、被加工物１１の表面１１ａに複数の加工痕１１ｃを形成することで、非点収差を評価できるので、チャックテーブル１０近傍に凹面鏡等が不要になる。このことは、レーザー加工装置２の低コスト化につながり得ると共に、凹面鏡、光学測定器、及び、観察専用の光学系の精密な位置調整作業が不要となる利点もある。

【0181】

比較例として、各高さ位置に集光器５６が位置付けられたときにパルス状のレーザービームＬを被加工物１１に照射するのではなく、集光器５６からパルス状のレーザービームＬを被加工物１１に略連続的に照射している状態で、数字の８の字形状を有する一続きの加工痕を形成することも考えられる。

【0182】

具体的には、集光器５６をＺ軸方向に沿って移動させ、且つ、被加工物１１をＸ軸方向に沿って移動させて第１の一続きの加工痕を形成し、集光器５６をＺ軸方向に沿って移動させ、且つ、被加工物１１をＹ軸方向に沿って移動させて第２の一続きの加工痕を形成する。

【0183】

比較例の場合、平面視での一続きの加工痕において最もくびれた位置を特定することによりＸ軸方向及びＹ軸方向の両方において基準高さ位置Ｚ_０を特定する必要があるところ、レーザービームＬの出力が加工閾値よりも十分に高くないと、このくびれた位置を特定するのが難しい。

【0184】

これに対して、本実施形態では、ドット状の加工痕１１ｃが形成されればよく、レーザービームＬの出力を加工閾値よりも十分に高くする必要がない。係る点において、本実施形態の方が有利である。

【0185】

また、比較例の場合、レーザービームＬの出力を加工閾値よりも十分に高くして一続きの加工痕を形成すると、レーザー加工時に発生するデブリが加工痕に付着し、加工痕においてくびれた位置を特定することが困難になるという問題もある。係る点においても、本実施形態の方が有利である。

【0186】

ところで、第１成分ｃ_１の絶対値が閾値よりも大きい場合（Ｓ６０でＹＥＳ）、式（４）に示すΔを調整する（非点収差補正工程Ｓ７０）。非点収差補正工程Ｓ７０の後、再度、加工工程Ｓ２０から非点収差算出工程Ｓ５０までを行い、第１成分ｃ_１の絶対値が閾値以下となったか否かを確認する。

【0187】

加工工程Ｓ２０から非点収差算出工程Ｓ５０までの一連の流れは、第１成分ｃ_１の絶対値が閾値以下となるまで繰り返される。第１成分ｃ_１の絶対値が閾値以下となった場合（Ｓ６０でＮＯ）、フローを終了する。

【0188】

なお、第２成分ｃ_２の絶対値が閾値よりも大きく、第２成分ｃ_２が調整対象となる場合には、式（５）に示すδθを調整する。この場合も、加工工程Ｓ２０から非点収差算出工程Ｓ５０までの一連の流れは、第２成分ｃ_２の絶対値が閾値以下とするまで繰り返される。

【0189】

勿論、第１成分ｃ_１及び第２成分ｃ_２の両方が、それぞれ閾値よりも大きい場合（Ｓ６０でＹＥＳ）、Δを調整して第１成分ｃ_１の絶対値を低減すると共に、δθを調整して第２成分ｃ_２の絶対値を低減する。

【0190】

次に、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）を用いて、近似曲線７２ａ及び式（１２）から算出された第１成分ｃ_１´が妥当な結果であったか否かを検証した実験について説明する。

【0191】

図１１（Ａ）は、波面センサ８０を用いたレーザービームＬの非点収差の測定を示す概要図である。本検証実験では、レーザー加工装置２を使用して、集光レンズ５６ａを経たレーザービームＬを、被加工物１１ではなく波面センサ８０へ照射した。

【0192】

図１１（Ｂ）は、波面センサ８０を用いて得られたレーザービームＬの波面を二次元的に示す図である。図１１（Ｂ）に示す円形領域の上下端近傍の領域（±９０°方向）は＋３０ｎｍから＋４０ｎｍに対応し、図１１（Ｂ）に示す円形領域の左右端近傍の領域（０°－１８０°方向）は－４０ｎｍから－３０ｎｍに対応し、円形領域の±４５°方向と±１３５°方向とは約０ｎｍに対応する。

【0193】

即ち、図１１（Ｂ）に示すレーザービームＬは、円形領域のうち±９０°方向の端部において紙面手前側に突出する突出領域を有し、且つ、０°－１８０°方向の端部において紙面奥側に陥没する陥没領域を有する鞍状の波面を有する。

【0194】

図１１（Ｂ）に示す結果は、図８に示す実験で使用したレーザービームＬの波面の非点収差が、０°－９０°方向の非点収差である第１成分ｃ_１に支配され、±４５°方向の非点収差である第２成分ｃ_２をほとんど含まないことを意味する。

【0195】

図１１（Ｂ）の波面をＺｅｒｎｉｋｅ多項式で展開し、第１成分ｃ_１を定量的に評価した結果、第１成分ｃ_１は－３６ｎｍであった。この結果は、図８及び式（１３）で得られた結果（第１成分ｃ_１＝－３７ｎｍ）と１ｎｍの誤差を有する。

【0196】

しかし、式（１３）を用いて算出された第１成分ｃ_１と、波面センサ８０を用いて算出された第１成分ｃ_１とは、測定誤差を考慮しても、十分に合致していると言える。つまり、式（１３）を用いた算出方法が、妥当な手法であることが明らかとなった。

【0197】

次に、図３（Ｂ）に示す一対のシリンドリカルレンズ５４ａ，５４ｂにおいて平面５４ａ_１，５４ｂ_１間の距離を２ｆからΔだけ変化させた場合、第１成分ｃ_１の変化量であるδｃ_１が上述の式（４）に従うことを確認した実験について説明する。

【0198】

図１２は、一対のシリンドリカルレンズ５４ａ，５４ｂ間の距離の変化量と、非点収差の程度を示す指標（０°－９０°方向の非点収差である第１成分ｃ_１）と、を調整する実験装置８２の概要を示す平面図である。なお、図１２では、実験装置８２の構成要素を簡略化している。

【0199】

実験装置８２は、光学素子を固定可能な光学台８４を有する。光学台８４上において、シリンドリカルレンズ５４ａは、軸５４ｃ（図３（Ｂ）参照）に沿う矢印Ｂ方向に移動可能に固定されており、シリンドリカルレンズ５４ｂは、矢印Ｂ方向には移動しない様に固定されている。

【0200】

一対のシリンドリカルレンズ５４ａ，５４ｂを経たレーザービームＬは、反射型のＮＤ（Neutral Density）フィルタ９２を経て、波面センサ８０へ入射する。なお、ＮＤフィルタ９２及び波面センサ８０は、光学台８４に固定されている。

【0201】

実験装置８２を用いて、一対のシリンドリカルレンズ５４ａ，５４ｂ間の距離を２ｆから変化させると共に、波面センサ８０で第１成分ｃ_１を定量的に評価した。

【0202】

図１３は、一対のシリンドリカルレンズ５４ａ，５４ｂ間の距離の変化量（横軸）と、非点収差の程度を示す指標（即ち、第１成分ｃ_１及び第２成分ｃ_２）（縦軸）と、を示す実験結果である。

【0203】

なお、横軸は、２ｆ（ｆは、各シリンドリカルレンズ５４ａ，５４ｂの焦点距離）からの変化量の大きさを示す。本実験では、基準位置（即ち、２ｆからの変化量ゼロ）に対して、一対のシリンドリカルレンズ５４ａ，５４ｂ間の距離が、増加又は減少する様に、シリンドリカルレンズ５４ｂを移動させた。

【0204】

その結果、図１３に示す様に、０°－９０°方向の非点収差である第１成分ｃ_１は略線型に変化したが、±４５°方向の非点収差である第２成分ｃ_２は、略変化しなかった。つまり、一対のシリンドリカルレンズ５４ａ，５４ｂ間の距離を変えることで第２成分ｃ_２を変化させることなく、第１成分ｃ_１のみを変化させることができることが示された。

【0205】

ところで、上述の実施形態や実験では、進行方向における断面が円又は楕円のレーザービームＬについて述べたが、レーザービームＬの断面の形状はこれに限定されない。図１４（Ａ）は、第１変形例に係る加工痕１１ｃの縦横比εを示す図である。

【0206】

図１４（Ａ）では、加工痕１１ｃを矩形に近似した上で縦横比εを算出する例を示す。この場合、加工痕１１ｃの縦横比ε、即ち、（Ｙ軸方向に沿う加工痕１１ｃの長さ）／（Ｘ軸方向に沿う加工痕１１ｃの長さ）、はｂ／ａとなる。

【0207】

図１４（Ｂ）は、第２変形例に係る加工痕１１ｃの縦横比εを示す図である。図１４（Ｂ）では、加工痕１１ｃを菱形に近似した上で縦横比εを算出する例を示す。この場合も、加工痕１１ｃの縦横比εはｂ／ａとなる。

【0208】

図１４（Ｃ）は、第３変形例に係る加工痕１１ｃの縦横比εを示す図である。図１４（Ｃ）では、図１４（Ａ）に示す例と同様に、加工痕１１ｃを矩形に近似した上で縦横比εを算出する例を示す。

【0209】

但し、図１４（Ｃ）では、縦横比算出部７０が、撮像ユニット６０で得られた画像を二値化処理し、次いで、加工痕１１ｃの輪郭の座標情報を取得し、座標情報から縦横比εを算出する。

【0210】

より具体的には、Ｙ軸方向に沿う加工痕１１ｃの長さを、１つの加工痕１１ｃの上端の座標（Ｙ_ＭＡＸ）と下端の座標（Ｙ_ＭＩＮ）との差（即ち、Ｙ_ＭＡＸ－Ｙ_ＭＩＮ）で算出し、Ｘ軸方向に沿う加工痕１１ｃの長さを、当該１つの加工痕１１ｃの右端の座標（Ｘ_ＭＡＸ）と左端の座標（Ｘ_ＭＩＮ）との差（即ち、Ｘ_ＭＡＸ－Ｘ_ＭＩＮ）で算出する。

【0211】

その上で、縦横比εを、（Ｙ軸方向に沿う加工痕１１ｃの長さ）／（Ｘ軸方向に沿う加工痕１１ｃの長さ）＝（Ｙ_ＭＡＸ－Ｙ_ＭＩＮ）／（Ｘ_ＭＡＸ－Ｘ_ＭＩＮ）で算出する。この様に、撮像ユニット６０で得られた画像から縦横比算出部７０が縦横比εを算出すれば、楕円、矩形、菱形等の予め定められた形状に限定されず、任意の形状の加工痕１１ｃに対しても自動的に縦横比εを算出できる。

【0212】

（第２の実施形態）次に、図１５（Ａ）を参照し、第２の実施形態について説明する。図１５（Ａ）は、集光器５６とチャックテーブル１０とをＺ軸方向（第１方向）に沿って相対的に移動させる第２の実施形態のＺ軸方向移動機構（第１移動機構）９４を示す側面図である。

【0213】

第２の実施形態のＺ軸方向移動機構９４は、集光器５６をＺ軸方向に沿って移動させるピエゾアクチュエータ９４ａを有する。ピエゾアクチュエータ９４ａは、例えば、１．０μｍから２０μｍの範囲で集光器５６をＺ軸方向に沿って移動させる。

【0214】

第２の実施形態は、Ｚ軸方向移動機構９４を有する点で第１の実施形態と異なるが、その他の点では、第１の実施形態と同じであってよい。第２の実施形態において、Ｚ軸方向移動機構３４を併用してもよい。

【0215】

（第３の実施形態）次に、図１５（Ｂ）を参照し、第３の実施形態について説明する。図１５（Ｂ）は、集光器５６とチャックテーブル１０とをＺ軸方向（第１方向）に沿って相対的に移動させる第３の実施形態のＺ軸方向移動機構（第１移動機構）９６を示す側面図である。

【0216】

第３の実施形態のＺ軸方向移動機構９６は、例えば、チャックテーブル１０をＺ軸方向に沿って移動させるボールねじ式の移動機構（不図示）を有する。Ｚ軸方向移動機構９６は、例えば、Ｘ軸方向移動テーブル２６で支持され、チャックテーブル１０及び支持台３２（図１参照）をＺ軸方向に沿って移動させる。

【0217】

第３の実施形態は、Ｚ軸方向移動機構９６を有する点で第１の実施形態と異なるが、その他の点では、第１の実施形態と同じであってよい。第３の実施形態において、Ｚ軸方向移動機構３４を併用してもよい。

【0218】

（第４の実施形態）次に、図１６を参照し、第４の実施形態について説明する。図１６は、第４の実施形態のレーザービーム照射ユニット４４及びチャックテーブル１０を示す概要図である。第４の実施形態では、保持面１０ａが下方を向く様に配置されたチャックテーブル１０で吸引保持された被加工物１１の表面１１ａに対して、下方から上方へレーザービームＬを照射する。

【0219】

但し、チャックテーブル１０は、第１の実施形態と同様に、ＸＹ平面方向に移動可能であり、レーザービーム照射ユニット４４はＺ軸方向に沿って移動可能である。なお、第２の実施形態の様に、集光器５６をＺ軸方向に沿って移動させてもよく、第３の実施形態の様に、チャックテーブル１０をＺ軸方向に沿って移動させてもよい。

【0220】

第４の実施形態は、レーザービーム照射ユニット４４及びチャックテーブル１０が第１の実施形態と比較して上下反転している点で第１の実施形態と異なるが、その他の点では、第１の実施形態と同じであってよい。

【0221】

第２、第３及び第４の実施形態においても、表面１１ａに複数の加工痕１１ｃを形成することで、非点収差を評価できるので、チャックテーブル１０近傍に凹面鏡等が不要になる。このことは、レーザー加工装置２の低コスト化につながり得ると共に、凹面鏡、光学測定器、及び、観察専用の光学系の精密な位置調整作業が不要となる利点もある。

【0222】

その他、上述の実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。例えば、負圧で被加工物ユニット１９を吸引保持するチャックテーブル１０に代えて、略三点で支持した状態で被加工物ユニット１９を保持する保持構造（保持ユニット）、静電気力で被加工物ユニット１９を吸引保持する不図示の静電チャック（保持ユニット）等を採用することもできる。

【0223】

また、非点収差補正ユニット５４は、必ずしもヘッド部５０に配置されなくてもよい。非点収差補正ユニット５４は、ヘッド部５０外に配置されてもよく、例えば、レーザービーム照射ユニット４４を構成する筐体４６の内部に配置されてもよい。

【符号の説明】

【0224】

２：レーザー加工装置、４：基台、６：基部、８：立設部
１０：チャックテーブル（保持ユニット）、１０ａ：保持面、１０ｂ：クランプユニット
１１：被加工物、１１ａ：表面（露出面）、１１ｂ：裏面、１１ｃ：加工痕
１２：Ｙ軸方向移動機構、１４：Ｙ軸ガイドレール
１５：テープ、１７：環状フレーム、１９：被加工物ユニット
１６：Ｙ軸方向移動テーブル、１８：ねじ軸、２０：駆動源
２２：Ｘ軸方向移動機構（第２移動機構）、２４：Ｘ軸ガイドレール
２６：Ｘ軸方向移動テーブル、２８：ねじ軸、３０：駆動源、３２：支持台
３４：Ｚ軸方向移動機構（第１移動機構）、３６：Ｚ軸ガイドレール
３８：Ｚ軸方向移動板、４０：駆動源、４２：支持具
４４：レーザービーム照射ユニット、４６：筐体、４８：レーザー発振器
５０：ヘッド部、５２：ミラー
５４：非点収差補正ユニット、５４ａ，５４ｂ：シリンドリカルレンズ
５４ａ_１，５４ｂ_１：平面、５４ａ_２，５４ｂ_２：凸面、５４ｃ：軸
５６：集光器、５６ａ：集光レンズ、５６ｂ：焦点
５６ｃ_１，５６ｃ_２：波面、５６ｄ_１：第１平面、５６ｄ_２：第２平面
６０：撮像ユニット、６２：タッチパネル
６４：コントローラ、６４ａ：プロセッサ、６４ｂ：メモリ
６６：加工制御部
７０：縦横比算出部
７２：非点収差算出部、７２ａ：近似曲線
７４：非点収差補正部
８０：波面センサ
８２：実験装置、９２：ＮＤフィルタ
９４：Ｚ軸方向移動機構、９４ａ：ピエゾアクチュエータ
９６：Ｚ軸方向移動機構、Ａ：所定距離、Ｂ：矢印
Ａ１：横方向、Ａ２：縦方向
Ｌ：レーザービーム、Ｐ：集光点
Ｓ１０：保持工程、Ｓ２０：加工工程、Ｓ３０：撮像工程、Ｓ４０：縦横比算出工程
Ｓ５０：非点収差算出工程、Ｓ７０：非点収差補正工程
Ｚ_０：基準高さ位置、Ｚ_１：第１の高さ位置、Ｚ_２：第２の高さ位置
ｃ１：第１成分、ｃ２：第２成分
ｆ：焦点距離、ε：縦横比、θ：角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】