激光束的光斑形状的校正方法与流程

本发明涉及激光束的光斑形状的校正方法。

背景技术：

作为将半导体晶片这样的板状物分割成芯片尺寸的技术，公知有如下的技术：将激光束的焦点定位于被加工物的内部并沿着分割预定线进行照射，形成作为分割起点的改质层(例如，参照专利文献1)。

但是，在进行上述那样的激光加工的激光加工装置的光学系统中，使用了各种光学部件，有时会在光学系统的光路上产生各种光学变形。由于该光学变形，有时在加工装置之间加工结果不同，产生所谓的装置间机械误差。

为了解决该问题，提出了如下的技术：利用卡盘工作台对凹面镜进行保持，对从凹面镜反射的光进行拍摄，从而掌握加工点处的光斑形状(例如，参照专利文献2)。

专利文献1：日本特许第3408805号公报

专利文献2：日本特开2016-41437号公报

但是，在专利文献2所示的技术中，即使能够掌握光斑形状，也不知道在构成光学系统的多个光学元件的哪里产生了光学变形，因此需要确定变形的部位的作业，存在光斑形状的校正花费时间的问题。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于，提供一种激光束的光斑形状的校正方法，能够抑制激光束的光斑形状的校正所需的工时，能够降低向被加工物照射的激光束的加工装置间的机械误差。

根据本发明，提供一种激光束的光斑形状的校正方法，在激光加工装置中对由聚光透镜聚光的激光束的光斑形状进行校正，该激光加工装置具有：卡盘工作台，其对被加工物进行保持；激光束照射单元，其向该卡盘工作台所保持的被加工物照射激光束；以及控制部，该激光束照射单元包含：激光振荡器；所述聚光透镜，其对从该激光振荡器射出的激光束进行聚光；以及空间光调制器，其配设在该激光振荡器与该聚光透镜之间，其特征在于，该激光束的光斑形状的校正方法具有如下的步骤：凹面镜配置步骤，将反射面为球面的凹面镜定位于与该激光束照射单元的该聚光透镜相对的位置；焦点定位步骤，在该凹面镜配置步骤之后，将该聚光透镜的聚光点定位于该凹面镜的焦点位置；激光束照射步骤，使该激光振荡器进行动作，向该凹面镜照射由该聚光透镜聚光的激光束；拍摄步骤，通过拍摄单元对被该凹面镜的反射面反射的反射光进行拍摄；图像形成步骤，根据通过该拍摄步骤而拍摄的表示激光束的形状和强度分布的xy平面像而形成xz平面像或yz平面像；以及比较步骤，将通过该图像形成步骤而形成的图像与具有理想的形状和强度分布的激光束的xz平面像或yz平面像进行比较，变更该空间光调制器的显示部上所显示的相位图案，以使得通过该图像形成步骤而形成的xz平面像或yz平面像与该具有理想的形状和强度分布的激光束的xz平面像或yz平面像一致。

优选的是，该激光束的光斑形状的校正方法还包含如下的判断步骤：判断通过该拍摄步骤而拍摄的激光束的图像包含何种像差成分，将消除了通过该判断步骤而判断的像差成分的相位图案显示在该空间光调制器的显示部上。

优选的是，该激光束的光斑形状的校正方法还包含如下的步骤：判断步骤，判断通过该拍摄步骤而拍摄的激光束包含何种像差成分；以及存储步骤，对该具有理想的形状和强度分布的激光束包含何种像差成分进行存储，变更该空间光调制器的显示部上所显示的相位图案，以使得通过该拍摄步骤而拍摄的激光束的像差成分与该理想的激光束的像差成分一致。

优选的是，在该比较步骤中，如果所比较的图像的差异为规定的比例以下，则为合格，如果所比较的图像的差异比规定的比例大，则再次进行光斑形状的校正。

本申请发明起到如下的效果：能够抑制激光束的光斑形状的校正所需的工时，能够降低向被加工物照射的激光束的加工装置间的机械误差。

附图说明

图1是示出实施第1实施方式的激光束的光斑形状的校正方法的激光加工装置的结构例的立体图。

图2是示出图1所示的激光加工装置的激光束照射单元的结构的示意图。

图3是示出图1所示的激光加工装置的光束分析仪对反射光进行拍摄而取得的激光束的反射光的形状和强度分布的xy平面像的示意图。

图4是示出沿着图3中的a-a′线的xz平面像的图。

图5是示出沿着图3中的b-b′线的xz平面像的图。

图6是示出沿着图3中的c-c′线的xz平面像的图。

图7是示出沿着图3中的a1-a1′线的yz平面像的图。

图8是示出沿着图3中的b1-b1′线的yz平面像的图。

图9是示出沿着图3中的c1-c1′线的yz平面像的图。

图10是示出第1实施方式的激光束的光斑形状的校正方法的具有理想的形状和强度分布的激光束的理想的xy平面像的图。

图11是对第1实施方式的激光束的光斑形状的校正方法进行说明的流程图。

图12是示出在图11所示的激光束的光斑形状的校正方法的拍摄步骤中对反射光进行拍摄而取得的xy平面像的一例的图。

图13是示出在图11所示的激光束的光斑形状的校正方法的比较步骤中显示在显示单元上的xz平面像的一例的图。

图14是示出在图11所示的激光束的光斑形状的校正方法的比较步骤中显示在显示单元上的yz平面像的一例的图。

图15是示出实施第2实施方式的激光束的光斑形状的校正方法的激光加工装置的结构例的立体图。

图16是示出图15所示的激光加工装置的激光束照射单元的结构的示意图。

图17是示出与像散像差0°对应的泽尼克系数为规定的值以上的反射光的xy平面像的图。

图18是示出与像散像差90°对应的泽尼克系数为规定的值以上的反射光的xy平面像的图。

图19是示出与像散像差+45°对应的泽尼克系数为规定的值以上的反射光的xy平面像的图。

图20是示出与像散像差-45°对应的泽尼克系数为规定的值以上的反射光的xy平面像的图。

图21是示出与彗形像差+x对应的泽尼克系数为规定的值以上的反射光的xy平面像的图。

图22是示出与彗形像差-x对应的泽尼克系数为规定的值以上的反射光的xy平面像的图。

图23是示出与彗形像差+y对应的泽尼克系数为规定的值以上的反射光的xy平面像的图。

图24是示出与彗形像差-y对应的泽尼克系数为规定的值以上的反射光的xy平面像的图。

图25是示出与球面像差+对应的泽尼克系数为规定的值以上的反射光的xy平面像的图。

图26是示出与球面像差-对应的泽尼克系数为规定的值以上的反射光的xy平面像的图。

图27是示出与三叶草像差+x对应的泽尼克系数为规定的值以上的反射光的xy平面像的图。

图28是示出与三叶草像差-x对应的泽尼克系数为规定的值以上的反射光的xy平面像的图。

图29是示出与三叶草像差+y对应的泽尼克系数为规定的值以上的反射光的xy平面像的图。

图30是示出与三叶草像差-y对应的泽尼克系数为规定的值以上的反射光的xy平面像的图。

图31是示出实施第1实施方式和第2实施方式的变形例的激光束的光斑形状的校正方法的激光加工装置的结构例的立体图。

标号说明

1、1-1、1-2：激光加工装置；10：卡盘工作台(卡盘工作台)；20：激光束照射单元；21：激光束；22：激光振荡器；23：聚光透镜；24：空间光调制器；25：凹面镜；28：光束分析仪(拍摄单元)；100：控制部；200：被加工物；211：聚光点；212：反射光；241：显示部；251：焦点；252：反射面；400：xy平面像；500：xz平面像；501：xz平面像(具有理想的形状和强度分布的激光束的xz平面像)；600：yz平面像；601：yz平面像(具有理想的形状和强度分布的激光束的yz平面像)；st1：存储步骤；st2：凹面镜配置步骤；st3：焦点定位步骤；st4：激光束照射步骤；st5：拍摄步骤；st6：图像形成步骤；st7：比较步骤；st9：判断步骤。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。本发明并不限定于以下的实施方式所记载的内容。另外，在以下所记载的结构要素中包含有本领域技术人员能够容易想到的、实质上相同的结构要素。而且，以下所记载的结构能够适当组合。另外，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行结构的各种省略、置换或变更。

〔第1实施方式〕

根据附图对本发明的第1实施方式的激光束的光斑形状的校正方法进行说明。首先，对实施第1实施方式的激光束的光斑形状的校正方法的激光加工装置1的结构进行说明。图1是示出实施第1实施方式的激光束的光斑形状的校正方法的激光加工装置的结构例的立体图。第1实施方式的图1所示的激光加工装置1是向被加工物200照射脉冲状的激光束21来对被加工物200进行激光加工的装置。

作为图1所示的激光加工装置1的加工对象的被加工物200是具有硅、蓝宝石、砷化镓等的基板201的圆板状的半导体晶片或光器件晶片等晶片。如图1所示，被加工物200具有在基板201的正面202上呈格子状设定的分割预定线203和形成在由分割预定线203划分的区域中的器件204。器件204例如是ic(integratedcircuit：集成电路)或lsi(largescaleintegration：大规模集成电路)等集成电路、ccd(chargecoupleddevice：电荷耦合器件)或cmos(complementarymetaloxidesemiconductor：互补金属氧化物半导体)等图像传感器。

在第1实施方式中，被加工物200在正面202的背侧的背面205粘贴有粘接带207而被支承在环状框架206的开口内，其中，该粘接带207呈直径比被加工物200的外径大的圆板状，并且在外缘部粘贴有环状框架206。在第1实施方式中，被加工物200沿着分割预定线203被分割成各个器件204。

(激光加工装置)

如图1所示，激光加工装置1具有作为利用保持面11对被加工物200进行保持的卡盘工作台的卡盘工作台10、作为激光束照射单元的激光束照射单元20、移动单元30、拍摄单元40以及控制部100。

卡盘工作台10利用保持面11对被加工物200进行保持。卡盘工作台10呈圆盘形状，其具有：圆盘形状的吸附部12，其由具有多个孔的多孔陶瓷等构成，在上表面形成有对被加工物200进行保持的平坦的保持面11；以及框体13，其将吸附部12嵌入到上表面的中央的凹陷中而固定。框体13的上表面与保持面11位于同一平面上，在第1实施方式中，框体13的上表面是卡盘工作台10的周缘部。卡盘工作台10的吸附部12经由未图示的真空吸引路径而与未图示的真空吸引源连接。卡盘工作台10对载置在保持面11上的被加工物200进行吸引保持。在第1实施方式中，保持面11是与水平方向平行的平面。在卡盘工作台10的周围配置有多个夹持部14，该夹持部14对将被加工物200支承在开口内的环状框架206进行夹持。

另外，卡盘工作台10通过移动单元30的旋转移动单元34而绕与z轴方向平行的轴心进行旋转。另外，z轴方向是与保持面11垂直且与铅垂方向平行的方向。卡盘工作台10与旋转移动单元34一起通过移动单元30的x轴移动单元31而沿与水平方向平行的x轴方向移动，并且通过y轴移动单元32而沿与水平方向平行且与x轴方向垂直的y轴方向移动。

激光束照射单元20是如下的激光束照射单元：向卡盘工作台10所保持的被加工物200照射对于被加工物200具有透过性的波长的脉冲状的激光束21，在被加工物200的内部形成作为断裂起点的改质层。改质层是指密度、折射率、机械强度以及其他物理特性成为与周围的各性质不同的状态的区域。改质层例如是熔融处理区域、裂纹区域、绝缘破坏区域、折射率变化区域以及这些区域混在一起的区域等。在实施方式中，改质层的机械强度比基板201的其他部分低。

另外，在第1实施方式中，激光束照射单元20向被加工物200照射对于被加工物200具有透过性的波长的激光束21，但在本发明中，也可以照射对于被加工物200具有吸收性的波长的激光束21，从而对被加工物200进行烧蚀加工。在第1实施方式中，如图1所示，激光束照射单元20的一部分被升降部件4支承，该升降部件4通过设置在从装置主体2竖立设置的立设壁3上的移动单元30的z轴移动单元33而沿z轴方向移动。另外，激光束照射单元20的结构等在后面进行说明。

移动单元30使卡盘工作台10和激光束照射单元20沿x轴方向、y轴方向以及z轴方向相对地移动。另外，x轴方向和y轴方向是与保持面11平行的方向。移动单元30具有：作为加工进给单元的x轴移动单元31，其使卡盘工作台10沿x轴方向移动；作为分度进给单元的y轴移动单元32，其使卡盘工作台10沿y轴方向移动；z轴移动单元33，其使激光束照射单元20所包含的聚光透镜23沿z轴方向移动；以及旋转移动单元34，其使卡盘工作台10绕与z轴方向平行的轴心进行旋转。

在第1实施方式中，y轴移动单元32设置在激光加工装置1的装置主体2上。y轴移动单元32将支承着x轴移动单元31的移动板15支承为沿y轴方向移动自如。x轴移动单元31设置在移动板15上。x轴移动单元31将第2移动板16支承为沿x轴方向移动自如，该第2移动板16支承着使卡盘工作台10绕与z轴方向平行的轴心进行旋转的旋转移动单元34。z轴移动单元33设置于立设壁3，将升降部件4支承为沿z轴方向移动自如。

x轴移动单元31、y轴移动单元32以及z轴移动单元33具有：绕轴心旋转自如地设置的公知的滚珠丝杠；使滚珠丝杠绕轴心进行旋转的公知的脉冲电动机；以及公知的导轨，它们将移动板15、16支承为沿x轴方向或y轴方向移动自如，并且将升降部件4支承为沿z轴方向移动自如。

另外，激光加工装置1具有：未图示的x轴方向位置检测单元，其用于对卡盘工作台10的x轴方向的位置进行检测；未图示的y轴方向位置检测单元，其用于对卡盘工作台10的y轴方向的位置进行检测；以及z轴方向位置检测单元，其对激光束照射单元20所包含的聚光透镜23的z轴方向的位置进行检测。各位置检测单元将检测结果输出到控制部100。

拍摄单元40对卡盘工作台10所保持的被加工物200进行拍摄。拍摄单元40具有对卡盘工作台10所保持的被加工物200进行拍摄的ccd(chargecoupleddevice：电荷耦合器件)拍摄元件或cmos(complementarymos：互补金属氧化物半导体)拍摄元件等拍摄元件。在第1实施方式中，拍摄单元40安装于激光束照射单元20的壳体的前端，并配置于与激光束照射单元20的图2所示的聚光透镜23在x轴方向上并排的位置。拍摄单元40对被加工物200进行拍摄，得到用于执行对被加工物200和激光束照射单元20进行对位的对准的图像，并将得到的图像输出到控制部100。

控制部100分别对激光加工装置1的上述结构要素进行控制，使激光加工装置1实施对被加工物200的加工动作。另外，控制部100是计算机，其具有：运算处理装置，其具有cpu(centralprocessingunit：中央处理单元)那样的微处理器；存储装置，其具有rom(readonlymemory：只读存储器)或ram(randomaccessmemory：随机存取存储器)那样的存储器；以及输入输出接口装置。控制部100的运算处理装置根据存储于存储装置的计算机程序而实施运算处理，并经由输入输出接口装置将用于控制激光加工装置1的控制信号输出到激光加工装置1的上述结构要素，从而实现控制部100的功能。

另外，激光加工装置1具有：显示单元110，其由显示加工动作的状态或图像等的液晶显示装置等构成；以及输入单元111，其在操作者登记加工内容信息等时使用。显示单元110和输入单元111与控制部100连接。输入单元111由设置于显示单元110的触摸面板和键盘等外部输入装置中的至少一个构成。

接着，对激光束照射单元20进行说明。图2是对图1所示的激光加工装置的激光束照射单元的结构进行说明的图。图3是示出图1所示的激光加工装置的光束分析仪对反射光进行拍摄而取得的激光束的反射光的形状和强度分布的xy平面像的示意图。如图2所示，激光束照射单元20具有：激光振荡器22，其振荡出用于对被加工物200进行加工的脉冲状的激光；聚光透镜23，其将从激光振荡器22射出的激光束21聚光于卡盘工作台10的保持面11所保持的被加工物200；空间光调制器24；凹面镜25；作为分支单元的分束器26；衰减单元27；作为拍摄单元的光束分析仪28；以及多个光学部件29。

聚光透镜23配置于与卡盘工作台10的保持面11在z轴方向上对置的位置，使从激光振荡器22射出的激光束21透过，从而使激光束21聚光于聚光点211。

空间光调制器24配设在激光振荡器22与聚光透镜23之间的激光束21的光路上，是调整从激光振荡器22射出的激光束21的光学特性并射出调整了光学特性的激光束21的所谓lcos-slm(liquidcrystalonsilicon-spatiallightmodulator)。在第1实施方式中，空间光调制器24是反射从激光振荡器22射出的激光束21的调制器。在第1实施方式中，由空间光调制器24调整的激光束21的光学特性例如是激光束21的相位、偏振面、振幅、强度、传播方向中的至少一个。

在第1实施方式中，空间光调制器24具有显示部241，向该显示部241照射从激光振荡器22射出的激光束21，该显示部241在反射激光束21时调整光学特性，该空间光调制器24经由分束器26等朝向聚光透镜23射出由显示部241调整了光学特性的激光束21。另外，在第1实施方式中，空间光调制器24的显示部241显示用于调整激光束21的光学特性的相位图案，对激光束21进行反射而调整激光束21的光学特性。相位图案由控制部100控制。空间光调制器24通过由控制部100控制显示在显示部241上的相位图案来调整射出的激光束21的光学特性。

凹面镜25配置于能够与聚光透镜23在z轴方向上对置的位置，具有当与聚光透镜23在z轴方向上对置时能够被定位成在聚光透镜23的聚光点211处具有焦点251的反射面252。反射面252为球面，并且将从沿z轴方向对置的聚光透镜23射出的激光束21朝向聚光透镜23反射。在第1实施方式中，凹面镜25配设在卡盘工作台10的框体13内，反射面252配置于能够与聚光透镜23在z轴方向上对置的位置。在第1实施方式中，通过z轴移动单元33来调整聚光透镜23的z轴方向的位置，以使得聚光透镜23的聚光点211位于焦点251，从而将反射面252的焦点251定位于聚光透镜23的聚光点211。

分束器26使从激光振荡器22射出且由空间光调制器24调整了光学特性的激光束21向聚光透镜23通过。分束器26将由聚光透镜23聚光并被凹面镜25的反射面252反射而透过了聚光透镜23的激光束21的反射光212朝向衰减单元27反射，使反射光212从激光束21分支。

衰减单元27用于使由分束器26反射的反射光212的强度衰减。在第1实施方式中，衰减单元27使反射光212的强度衰减，并朝向光束分析仪28反射。衰减单元27例如由楔形基板构成。

光束分析仪28对被凹面镜25的反射面252反射并由分束器26从激光束21分支并由衰减单元27衰减了强度的反射光212进行拍摄，取得激光束21的xy平面像400(图3所示)，该xy平面像400具有(表示)激光束21的反射光212的形状和空间强度分布。光束分析仪28将所取得的xy平面像400输出到控制部100。另外，光束分析仪28所取得的xy平面像400表示反射光212的x轴方向和y轴方向的各位置的强度。

光学部件29将从激光振荡器22射出的激光束21向对被加工物200进行加工的加工点或凹面镜25传播，并且将由凹面镜25的反射面252反射的激光束21的反射光212向光束分析仪28传播。在第1实施方式中，光学部件29具有设置在激光振荡器22与空间光调制器24之间的激光束21的光路上的扩束器29-1、反射镜29-2以及波长板29-3。在第1实施方式中，扩束器29-1、反射镜29-2以及波长板29-3从激光振荡器22朝向空间光调制器24依次配置。另外，光学部件29具有：中继光学系统29-4，其设置在空间光调制器24与分束器26之间的激光束21的光路上；以及反射镜29-5，其设置在分束器26与聚光透镜23之间的激光束21的光路上。

另外，如图1所示，第1实施方式的激光加工装置1的控制部100具有图像形成部101、相位图案生成部102以及存储部103。接着，对控制部100的各结构要素进行说明。图4是示出沿着图3中的a-a′线的xz平面像的图。图5是示出沿着图3中的b-b′线的xz平面像的图。图6是示出沿着图3中的c-c′线的xz平面像的图。图7是示出沿着图3中的a1-a1′线的yz平面像的图。图8是示出沿着图3中的b1-b1′线的yz平面像的图。图9是示出沿着图3中的c1-c1′线的yz平面像的图。

在图像形成部101中，光束分析仪28对反射光212进行拍摄，将所取得的具有激光束21的反射光212的形状和空间强度分布的激光束21的xy平面像400输出到显示单元110并显示在显示单元110上。

另外，图像形成部101根据反射光212的xy平面像400而形成图4、图5以及图6中示例的xz平面像500，将所形成的xz平面像500输出到显示单元110，并显示在显示单元110上。另外，xz平面像500是激光束21的反射光212的与x轴方向和z轴方向双方平行的剖面上的像。图像形成部101根据反射光212的xy平面像400而形成图7、图8以及图9中示例的yz平面像600，将所形成的xz平面像500输出到显示单元110，并显示在显示单元110上。yz平面像600是激光束21的反射光212的与y轴方向和z轴方向双方平行的剖面上的像。另外，在本发明中，x轴方向和y轴方向不限定于图3中的x、y的方向。

图4、图5以及图6中示例的xz平面像500和图7、图8以及图9中示例的yz平面像600表示一例，图像形成部101在显示单元110上显示有xy平面像400的状态下，形成与来自输入单元111的操作者的操作相符的剖面的xz平面像500和yz平面像600，将所形成的xz平面像500和yz平面像600显示在显示单元110上。另外，图4、图5以及图6的横轴表示x轴方向的位置，图7、图8以及图9的横轴表示y轴方向的位置，图4至图9的纵轴表示激光束21的反射光212的强度。

相位图案生成部102生成相位图案，该相位图案具有从输入单元111输入的规定的值的多个泽尼克系数，并在空间光调制器24的显示部241上显示所生成的相位图案。另外，各泽尼克系数与通过激光束照射单元20的光学系统而在光束点产生的各像差对应。作为激光束照射单元20的光学系统的像差，例如存在“像散像差0°”、“像散像差90°”、“像散像差+45°”、“像散像差-45°”、“彗形像差+x”、“彗形像差-x”、“彗形像差+y”、“彗形像差-y”、“球面像差+”、“球面像差-”、“三叶草像差+x”、“三叶草像差-x”、“三叶草像差+y”、“三叶草像差-y”。

相位图案生成部102接受从输入单元111输入的各泽尼克系数的规定的值，当接受到所有的泽尼克系数的值时，生成具有接受到的值的泽尼克系数的相位图案。相位图案生成部102将生成的相位图案显示在显示部241上。另外，当操作者操作输入单元111来变更任意一个泽尼克系数的值并接受变更后的泽尼克系数的值时，相位图案生成部102生成具有变更后的值的泽尼克系数的相位图案，并显示在显示部241上。

存储部103存储理想的xy平面像401(图10所示)，该理想的xy平面像401具有在从输入单元111等输入的加工动作中在加工点处得到理想的加工结果的激光束21的反射光212的形状和空间强度分布。图10是示出第1实施方式的激光束的光斑形状的校正方法的具有理想的形状和强度分布的激光束的理想的xy平面像的图。

另外，理想的xy平面像401是光束分析仪28对在加工动作中在加工点处得到理想的加工结果的激光束21的反射光212进行拍摄而取得的xy平面像。另外，生成理想的xy平面像401的激光束21的反射光212的各泽尼克系数的值是各泽尼克系数的理想的值。另外，在本发明中，理想的xy平面像401的所有泽尼克系数为规定的值以下。

另外，图像形成部101和相位图案生成部102的功能通过运算处理装置根据存储在存储装置中的计算机程序实施运算处理来实现。存储部103的功能通过存储装置来实现。

当操作者将加工内容信息登记在控制部100中并将被加工物200隔着粘接带207载置在卡盘工作台10的保持面11上并且控制部100从输入单元111接受操作者的加工动作开始指示时，上述激光加工装置1根据所登记的加工内容信息而开始加工动作。

在加工动作中，激光加工装置1将被加工物200隔着粘接带207吸引保持于卡盘工作台10的保持面11，并利用夹持部14夹持环状框架206。接着，移动单元30使卡盘工作台10朝向拍摄单元40的下方移动，拍摄单元40对被加工物200进行拍摄。激光加工装置1根据拍摄单元40所拍摄得到的图像来执行对准。

激光加工装置1根据加工内容信息，通过移动单元30使激光束照射单元20和被加工物200沿着分割预定线203相对地移动，从激光束照射单元20向分割预定线203照射脉冲状的激光束21。在第1实施方式中，激光加工装置1照射激光束21，沿着分割预定线203在基板201的内部形成改质层。当沿着所有的分割预定线203在基板201的内部形成改质层时，激光加工装置1停止激光束21的照射，结束加工动作。

激光加工装置1在加工动作开始前实施以下的激光束的光斑形状的校正方法。接着，对激光束的光斑形状的校正方法进行说明。图11是对第1实施方式的激光束的光斑形状的校正方法进行说明的流程图。图12是示出在图11所示的激光束的光斑形状的校正方法的拍摄步骤中对反射光进行拍摄而取得的xy平面像的一例的图。图13是示出在图11所示的激光束的光斑形状的校正方法的比较步骤中显示在显示单元上的xz平面像的一例的图。图14是示出在图11所示的激光束的光斑形状的校正方法的比较步骤中显示在显示单元上的yz平面像的一例的图。

第1实施方式的激光束的光斑形状的校正方法(以下记为校正方法)是通过对由聚光透镜23聚光的激光束的光斑形状进行校正而使表示激光束的反射光的形状和强度分布的xy平面像400(图12所示)接近理想的xy平面像401(图10所示)的方法。第1实施方式的校正方法是为了使光束分析仪28拍摄而取得的激光束21的反射光212的xy平面像400接近理想的xy平面像401而将空间光调制器24的显示部241所显示的相位图案调整为能够照射出在加工动作中在加工点处得到理想的加工结果的激光束21的相位图案的方法。

如图11所示，校正方法具有存储步骤st1、凹面镜配置步骤st2、焦点定位步骤st3、激光束照射步骤st4、拍摄步骤st5、图像形成步骤st6、比较步骤st7以及判断步骤st9。

存储步骤st1是将理想的xy平面像401存储在存储部103中的步骤，该理想的xy平面像401具有在加工动作中在加工点处得到理想的加工结果的激光束21的反射光212的形状和空间强度分布。在第1实施方式中，在存储步骤st1中，控制部100接受操作者对输入单元111的操作，将理想的xy平面像401存储在存储部103中。

凹面镜配置步骤st2是将反射面252为球面的凹面镜25定位于与激光束照射单元20的聚光透镜23沿z轴方向相对的位置的步骤。在第1实施方式中，在凹面镜配置步骤st2中，控制部100对x轴移动单元31和y轴移动单元32进行控制，使激光束照射单元20的聚光透镜23与凹面镜25的反射面252沿着z轴方向对置。

焦点定位步骤st3是在凹面镜配置步骤st2之后将聚光透镜23的聚光点211定位于凹面镜25的焦点251的位置的步骤。在第1实施方式中，在焦点定位步骤st3中，控制部100对z轴移动单元33进行控制，将聚光透镜23的聚光点211定位于反射面252的焦点251。

激光束照射步骤st4是如下的步骤：使激光振荡器22进行动作，从激光振荡器22射出激光束21，将由聚光透镜23聚光后的激光束21照射到凹面镜25的反射面252。在激光束照射步骤st4中，控制部100接受操作者对输入单元111的操作，存储规定的值的各泽尼克系数。另外，在第1实施方式中，规定的值是任意的值。在激光束照射步骤st4中，当相位图案生成部102接受所有泽尼克系数的值时，生成具有所接受的值的泽尼克系数的相位图案。在激光束照射步骤st4中，相位图案生成部102将生成的相位图案显示在显示部241上。

在第1实施方式中，在激光束照射步骤st4中，在将相位图案生成部102生成的相位图案显示在显示部241上之后，控制部100使激光振荡器22进行动作而振荡出激光。在激光束照射步骤st4中，将从激光振荡器22射出的激光束21经由空间光调制器24、分束器26以及聚光透镜23等照射到凹面镜25的反射面252。照射到反射面252的激光束21的光学特性是与由相位图案生成部102生成并显示在显示部241上的相位图案对应的特性。

拍摄步骤st5是利用光束分析仪28对被凹面镜25的反射面252反射的激光束21的反射光212进行拍摄的步骤。在第1实施方式中，在拍摄步骤st5中，被反射面252反射的激光束21的反射光212通过分束器26而朝向衰减单元27反射，并由光束分析仪28进行拍摄。在第1实施方式中，在拍摄步骤st5中，光束分析仪28对激光束21的反射光212进行拍摄，取得具有激光束21的反射光212的形状和空间强度分布的激光束21的反射光212的xy平面像400(图12所示)，并将所取得的xy平面像400输出到控制部100。

图像形成步骤st6是如下的步骤：根据在拍摄步骤st5中拍摄而取得的表示激光束21的反射光212的形状和空间强度分布的激光束21的反射光212的xy平面像400，形成xz平面像500(图13所示)或yz平面像600(图14所示)。

在第1实施方式中，在图像形成步骤st6中，控制部100的图像形成部101将在拍摄步骤st5中拍摄而取得的具有激光束21的反射光212的形状和空间强度分布的激光束21的反射光212的xy平面像400输出到显示单元110，并将xy平面像400显示在显示单元110上。在第1实施方式中，在图像形成步骤st6中，图像形成部101在显示单元110上显示有xy平面像400的状态下接受来自输入单元111的操作者的操作，形成xy平面像400的与操作者的操作相符的剖面的xz平面像500和yz平面像600。

比较步骤st7是将作为在图像形成步骤st6中形成的图像的xz平面像500(在图13中用实线示出一例)或yz平面像600(在图14中用实线示出一例)与理想的xy平面像401的xz平面像501(在图13中用单点划线示出一例)或yz平面像601(在图14中用单点划线示出一例)进行比较的步骤。另外，图13的横轴表示x轴方向的位置，图14的横轴表示y轴方向的位置，图13和图14的纵轴表示激光束21的反射光212的强度。另外，xz平面像501是具有理想的形状和强度分布的激光束21的反射光212的xz平面像，yz平面像601是具有理想的形状和强度分布的激光束21的反射光212的yz平面像。

在第1实施方式中，在比较步骤st7中，图像形成部101根据理想的xy平面像401而形成与操作者的操作相符的剖面的xz平面像501和yz平面像601。如图13所示，控制部100将在图像形成步骤st6中形成的xz平面像500与根据理想的xy平面像401形成的xz平面像501重叠地显示在显示单元110上。另外，如图14所示，将在图像形成步骤st6中形成的yz平面像600与根据理想的xy平面像401形成的yz平面像601重叠地显示在显示单元110上。

另外，虽然将xz平面像500、501重叠地显示在显示单元110上并且将yz平面像600、601重叠地显示在显示单元110上，但在本发明中，只要实施将xz平面像500、501重叠地显示在显示单元110上的动作和将yz平面像600、601重叠地显示在显示单元110上的动作中的至少一方即可。

然后，操作者判定作为在比较步骤st7中重叠显示在显示单元110上并被比较的图像的xz平面像500、501和yz平面像600、601中的至少一方的差异是否为规定的比例以下(步骤st8)。当操作者判定为xz平面像500、501和yz平面像600、601中的至少一方的差异比规定的比例大时(步骤st8：否)，进入判断步骤st9。

判断步骤st9是判断在拍摄步骤st5中拍摄而取得的具有激光束21的反射光212的形状和空间强度分布的xy平面像400包含何种像差成分的步骤。在第1实施方式中，在判断步骤st9中，接受操作者对输入单元111的操作，控制部100至少将xy平面像400显示在显示单元110上。另外，在显示单元110上除了显示xy平面像400以外，也可以显示理想的xy平面像401，另外，还可以显示z平面像500、501和yz平面像600、601。

在判断步骤st9中，操作者根据xy平面像400、401彼此的差异点、xz平面像500、501彼此的差异点以及yz平面像600、601彼此的差异点中的至少一方，判定xy平面像400的与理想的xy平面像401的差最大的像差。这样，在判断步骤st9中，通过判定xy平面像400的与理想的xy平面像401的差最大的像差，判断xy平面像400包含何种像差成分。

然后，操作者对输入单元111进行操作，将与在判断步骤st9中判定出的像差对应的泽尼克系数的值变更规定的值而接近理想的值。当控制部100的相位图案生成部102接受到变更后的泽尼克系数的值时，生成具有变更后的值的泽尼克系数的相位图案，并显示在显示部241上(步骤st10)，然后返回到激光束照射步骤st4。这样，通过将消除了在判断步骤st9中判断出的像差那样的相位图案显示在空间光调制器24的显示部241上，使在拍摄步骤st5中拍摄到的激光束21的像差成分接近得到理想的加工结果的激光束21的像差成分。

当操作者判定为xz平面像500、501和yz平面像600、601双方的差异为规定的比例以下时(步骤st8：是)，结束校正方法。这样，在步骤st8中，关于比较步骤st7的结果，如果xz平面像500、501和yz平面像600、601双方的差异为规定的比例以下，则显示部241所显示的相位图案即照射到被加工物200的激光束21合格，如果xz平面像500、501和yz平面像600、601中的至少一方的差异比规定的比例大，则经由判断步骤st9、步骤st10而返回到激光束照射步骤st4，再次进行相位图案的校正即作为激光束21的光斑形状的xy平面像400的校正。

另外，在第1实施方式的校正方法中，在步骤st10中，当将一个泽尼克系数的值变更规定的值而调整为接近理想的值时，在拍摄步骤st5中光束分析仪28取得的xy平面像400所包含的像差中的与变更了值的泽尼克系数以外的泽尼克系数对应的像差也产生变动。因此，在第1实施方式的校正方法中，重复进行激光束照射步骤st4、拍摄步骤st5、比较步骤st7、步骤st8、判断步骤st9以及步骤st10，逐个变更泽尼克系数的值，直至在步骤st8中判定为xz平面像500、501和yz平面像600、601双方的差异为规定的比例以下。

因此，在第1实施方式的校正方法中，重复进行激光束照射步骤st4、拍摄步骤st5、比较步骤st7、步骤st8、判断步骤st9以及步骤st10，直至在步骤st8中判定为xz平面像500、501和yz平面像600、601双方的差异为规定的比例以下，从而变更显示在空间光调制器24的显示部241上的相位图案，以使得通过图像形成步骤st6而形成的xz平面像500或yz平面像600与根据得到理想的加工结果的激光束21的反射光212的形状和空间强度分布的理想的xy平面像401形成的xz平面像501或yz平面像601一致。

如以上说明的那样，在第1实施方式的校正方法中，在比较步骤st7中，实施将xz平面像500、501重叠显示在显示单元110上的动作和将yz平面像600、601重叠显示在显示单元110上的动作中的至少一方，因此在步骤st8中，能够容易地判定xz平面像500、501和yz平面像600、601中的至少一方的差异是否为规定的比例以下。

另外，在第1实施方式的校正方法中，当在步骤st8中判定为xz平面像500、501和yz平面像600、601中的至少一方的差异比规定的比例大时，在判断步骤st9中至少将xy平面像400显示在显示单元110上，操作者判定xy平面像400的与理想的xy平面像401的差最大的像差。因此，在第1实施方式的校正方法中，能够抑制将激光束21的像差校正为在加工点处得到理想的加工结果的激光束21的像差所需的工时。其结果为，在第1实施方式的校正方法中，能够抑制激光束21的光斑形状的校正所需的工时。

另外，在第1实施方式的校正方法中，在步骤st8中，将xz平面像500、501和yz平面像600、601中的至少一方显示在显示单元110上，能够容易地判定它们中的至少一方的差异是否为规定的比例以下，在判断步骤st9中，至少将xy平面像400显示在显示单元110上，操作者判定xy平面像400的与理想的xy平面像401的差最大的像差。另外，在第1实施方式的校正方法中，重复进行激光束照射步骤st4、拍摄步骤st5、比较步骤st7、步骤st8、判断步骤st9以及步骤st10，直至在步骤st8中判定为xz平面像500、501和yz平面像600、601双方的差异为规定的比例以下。因此，在第1实施方式的校正方法中，能够使激光束21的像差接近在加工点处得到理想的加工结果的激光束21的像差。其结果为，在第1实施方式的校正方法中，能够抑制激光束21的光斑形状的加工装置间的机械误差。

因此，第1实施方式的校正方法起到如下的效果：能够抑制激光束21的光斑形状的校正所需的工时，能够降低向被加工物200照射的激光束21的加工装置间的机械误差。

〔第2实施方式〕

根据附图对本发明的第2实施方式的激光束的光斑形状的校正方法进行说明。图15是示出实施第2实施方式的激光束的光斑形状的校正方法的激光加工装置的结构例的立体图。图16是对图15所示的激光加工装置的激光束照射单元的结构进行说明的图。另外，在图15和图16中，对与第1实施方式相同的部分标注相同的标号而省略说明。

实施第2实施方式的激光束的光斑形状的校正方法(以下记为校正方法)的激光加工装置1-2除了追加了图像形成部101-2和存储部103-2的功能且控制部100具有判定部104以外，与第1实施方式相同。

实施第2实施方式的校正方法的激光加工装置1-2的控制部100的存储部103-2在存储步骤st1中除了第1实施方式的功能以外，还存储得到理想的加工结果的激光束21的反射光212的各泽尼克系数的理想的值。另外，实施第2实施方式的校正方法的激光加工装置1-2的控制部100的相位图案生成部102在存储步骤st1中除了第1实施方式的功能以外，还生成含有规定的像差成分的相位图案，生成图17至图30所示的含有像差的xy平面像701、702、703、704、705、706、707、708、709、710、711、712、713、714，并存储在存储部103-2中。

这些含有像差的xy平面像701、702、703、704、705、706、707、708、709、710、711、712、713、714是利用光束分析仪28对与各像差对应的泽尼克系数为规定的值以上的激光束21进行拍摄而生成的含有像差的反射光212的xy平面像。

这样，实施第2实施方式的校正方法的激光加工装置1-2的控制部100的存储部103-2在存储步骤st1中存储含有像差的xy平面像701、702、703、704、705、706、707、708、709、710、711、712、713、714，从而针对在加工动作中在加工点处得到理想的加工结果的具有激光束21的反射光212的形状和空间强度分布的理想的xy平面像401，存储通过拍摄步骤st5而取得的xy平面像400包含何种像差成分。

图17是示出与像散像差0°对应的泽尼克系数为规定的值以上的反射光的xy平面像的图。图18是示出与像散像差90°对应的泽尼克系数为规定的值以上的反射光的xy平面像的图。

图19是示出与像散像差+45°对应的泽尼克系数为规定的值以上的反射光的xy平面像的图。图20是示出与像散像差-45°对应的泽尼克系数为规定的值以上的反射光的xy平面像的图。

图21是示出与彗形像差+x对应的泽尼克系数为规定的值以上的反射光的xy平面像的图。图22是示出与彗形像差-x对应的泽尼克系数为规定的值以上的反射光的xy平面像的图。

图23是示出与彗形像差+y对应的泽尼克系数为规定的值以上的反射光的xy平面像的图。图24是示出与彗形像差-y对应的泽尼克系数为规定的值以上的反射光的xy平面像的图。

图25是示出与球面像差+对应的泽尼克系数为规定的值以上的反射光的xy平面像的图。图26是示出与球面像差-对应的泽尼克系数为规定的值以上的反射光的xy平面像的图。

图27是示出与三叶草像差+x对应的泽尼克系数为规定的值以上的反射光的xy平面像的图。图28是示出与三叶草像差-x对应的泽尼克系数为规定的值以上的反射光的xy平面像的图。

图29是示出与三叶草像差+y对应的泽尼克系数为规定的值以上的反射光的xy平面像的图。图30是示出与三叶草像差-y对应的泽尼克系数为规定的值以上的反射光的xy平面像的图。

关于实施第2实施方式的校正方法的激光加工装置1-2的控制部100的判定部104，在比较步骤st7中，计算作为通过图像形成步骤st6而形成的图像的xz平面像500和理想的xy平面像401的xz平面像501的差的总和(在图13中用平行斜线示出一部分)、以及作为通过图像形成步骤st6而形成的图像的yz平面像600和理想的xy平面像401的yz平面像601的差的总和(在图14中用平行斜线示出一部分)。接着，激光加工装置1-2的控制部100的判定部104在比较步骤st7中，计算xz平面像500和理想的xy平面像401的xz平面像501的差的总和与yz平面像600和理想的xy平面像401的yz平面像601的差的总和的和。这样，在第2实施方式的校正方法中，在比较步骤st7中，判定部104计算上述和，将xz平面像500和yz平面像600与xz平面像501和yz平面像601进行比较。

在步骤st8中，激光加工装置1-2的控制部100的判定部104判定通过比较步骤st7而计算的和是否为预先确定的规定的值以下，判定xz平面像500、501和yz平面像600、601的差异是否为规定的比例以下。在步骤st8中，当激光加工装置1-2的控制部100的判定部104判定为通过比较步骤st7而计算的和比预先确定的规定的值大时，判定为xz平面像500、501和yz平面像600、601的差异比规定的比例大(步骤st8：否)，进入判断步骤st9。另外，在步骤st8中，当激光加工装置1-2的控制部100的判定部104判定为通过比较步骤st7而计算的和为预先确定的规定的值以下时(步骤st8：是)，结束校正方法。

在判断步骤st9中，激光加工装置1-2的控制部100的判定部104对存储在存储部103-2中的含有像差的xy平面像701、702、703、704、705、706、707、708、709、710、711、712、713、714中的最酷似xy平面像400的平面像进行计算。判定部104例如对各个含有像差的xy平面像701、702、703、704、705、706、707、708、709、710、711、712、713、714和xy平面像400实施图案匹配等图像处理，将最一致的平面像计算为酷似xy平面像400的平面像。判定部104将酷似xy平面像400的含有像差的xy平面像的泽尼克系数判定为与xy平面像400的理想的xy平面像401的差最大的像差。这样，在第2实施方式中，判定部104对含有像差的xy平面像701、702、703、704、705、706、707、708、709、710、711、712、713、714中的最酷似xy平面像400的平面像进行计算，从而判定与xy平面像400的理想的xy平面像401的差最大的像差，判断xy平面像400包含何种像差成分。

在步骤st10中，激光加工装置1-2的控制部100的判定部104将与含有像差的xy平面像701、702、703、704、705、706、707、708、709、710、711、712、713、714中的最酷似xy平面像400的平面像所包含的像差成分对应的泽尼克系数的值变更规定的值而接近理想的值。另外，判定部104的功能通过运算处理装置根据存储在存储装置中的计算机程序实施运算处理来实现。

在第2实施方式的校正方法中，在比较步骤st7中，计算xz平面像500和xz平面像501的差的总和与yz平面像600和yz平面像601的差的总和的和，在步骤st8中，判定上述和是否为预先确定的规定的值以下，因此，能够容易地判定xz平面像500、501和yz平面像600、601的差异是否为规定的比例以下。

另外，在第2实施方式的校正方法中，在判断步骤st9中对存储在存储部103-2中的含有像差的xy平面像701、702、703、704、705、706、707、708、709、710、711、712、713、714中的最酷似xy平面像400的平面像进行计算，判定与xy平面像400的理想的xy平面像401的差最大的像差。其结果为，在第2实施方式的校正方法中，与第1实施方式相同，能够抑制激光束21的光斑形状的校正所需的工时。

另外，在第2实施方式的校正方法中，在步骤st8中，由于判定上述和是否为预先确定的规定的值以下，因此能够容易地判定xz平面像500、501和yz平面像600、601的差异是否为规定的比例以下，在判断步骤st9中对含有像差的xy平面像701、702、703、704、705、706、707、708、709、710、711、712、713、714中的最酷似xy平面像400的平面像进行计算，判定与理想的xy平面像401的差最大的像差。另外，在第2实施方式的校正方法中，重复进行激光束照射步骤st4、拍摄步骤st5、比较步骤st7、步骤st8、判断步骤st9以及步骤st10，直至在步骤st8中判定为xz平面像500、501和yz平面像600、601的差异为规定的比例以下。其结果为，在第2实施方式的校正方法中，能够使激光束21的像差接近得到理想的加工结果的激光束21的像差，与第1实施方式相同，能够抑制激光束21的光斑形状的加工装置间的机械误差。

因此，在第2实施方式的校正方法中，与第1实施方式相同，起到如下的效果：能够抑制激光束21的光斑形状的校正所需的工时，能够降低向被加工物200照射的激光束21的加工装置间的机械误差。

另外，在第2实施方式中，在本发明中，激光加工装置1-2的控制部100的判定部104也可以在判断步骤st9中使用机器学习(ai：artificialintelligence，人工智能)来判断xy平面像400包含何种像差成分。

〔变形例〕

根据附图对本发明的第1实施方式和第2实施方式的变形例的激光加工装置进行说明。图31是示出实施第1实施方式和第2实施方式的变形例的激光束的光斑形状的校正方法的激光加工装置的结构例的立体图。另外，在图31中，对与第1实施方式相同的部分标注相同的标号而省略说明。

如图31所示，变形例的激光加工装置1-1除了在第2移动板16上的规定的位置配设凹面镜25、在凹面镜配置步骤st2中使激光束照射单元20的聚光透镜23与第2移动板16上的凹面镜25的反射面252沿z轴方向对置以外，与第1实施方式相同。

变形例的激光束的光斑形状的校正方法与第1实施方式相同，起到如下的效果：能够抑制激光束21的光斑形状的校正所需的工时，能够降低向被加工物200照射的激光束21的加工装置间的机械误差。另外，在本发明中，也可以为，实施变形例的激光束的光斑形状的校正方法的激光加工装置1-1的图像形成部101和存储部103具有与第2实施方式相同的功能，控制部100与第2实施方式同样地具有判定部104。

另外，本发明并不限定于上述实施方式。即，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变形来实施。另外，在本发明中，在激光束21的反射光212的理想的xy平面像401包含规定的值以上的某个像差的情况下，也可以使用如下的方法：存储含有与理想的xy平面像401所具有的像差相对应的泽尼克系数的差为规定的值的像差的xy平面像，将xy平面像400与含有像差的xy平面像进行比较。