本申請主張基于2016年3月9日申請的日本專利申請第2016-045386號及2016年3月9日申請的日本專利申請第2016-045443號的優(yōu)先權(quán)。這些日本申請的全部內(nèi)容通過參考援用于本說明書中。

本發(fā)明涉及一種使用射束整形器對加工對象物的表面上的激射束截面形狀及光強(qiáng)度分布進(jìn)行整形后進(jìn)行加工的激光加工裝置。

背景技術(shù)：

在對注入于半導(dǎo)體晶圓中的摻雜劑進(jìn)行活性化處理時，使用激光退火技術(shù)。例如，通過對半導(dǎo)體晶圓入射脈沖激光束，對半導(dǎo)體晶圓的表層部進(jìn)行加熱，從而進(jìn)行摻雜劑的活性化處理。為了控制退火深度及退火溫度，調(diào)整脈沖寬度及脈沖能量密度(通量)。

為了調(diào)整脈沖能量密度，測量脈沖激光束的平均功率，并且根據(jù)平均功率的測量值、脈沖的重復(fù)頻率及射束截面的面積計算出脈沖能量密度。下述專利文獻(xiàn)1中公開有一種激光退火裝置。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2015-170724號公報

根據(jù)入射于加工對象物的脈沖激光束的平均功率的測量值與目標(biāo)值之比，調(diào)整衰減器的透射率，由此，能夠使脈沖激光束的平均功率接近目標(biāo)值。然而，即便在使平均功率與目標(biāo)值一致的狀態(tài)下進(jìn)行激光加工，有時也不能獲得加工質(zhì)量的足夠的重復(fù)性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高加工質(zhì)量的重復(fù)性的激光加工裝置。

根據(jù)本發(fā)明的第1觀點，提供一種激光加工裝置，其具有：

激光光源；

載物臺，其將加工對象物保持在從所述激光光源輸出的激光束入射的位置；

射束整形器，其配置在所述激光光源與保持于所述載物臺上的加工對象物之間的激光束的路徑上，并且對加工對象物表面上的射束截面進(jìn)行整形；

透射率可變的衰減器，其配置在所述激光光源與保持于所述載物臺上的加工對象物之間的激光束的路徑上；

射束輪廓儀，其測量保持在所述載物臺上的加工對象物表面位置上的激光束的光強(qiáng)度分布；

激光強(qiáng)度測量儀，其測量入射于保持在所述載物臺上的加工對象物的激光束的強(qiáng)度；及

控制裝置，其根據(jù)所述射束輪廓儀的測量結(jié)果及所述激光強(qiáng)度測量儀的測量結(jié)果，調(diào)整所述衰減器的透射率。

根據(jù)本發(fā)明的第2觀點，提供一種激光加工裝置，其具有：

激光光源；

載物臺，其將加工對象物保持在從所述激光光源輸出的激光束入射的位置；

射束整形器，其配置在所述激光光源與保持于所述載物臺上的加工對象物之間的激光束的路徑上，并且對加工對象物表面上的射束截面進(jìn)行整形；

透射率可變的衰減器，其配置在所述激光光源與保持在所述載物臺上的加工對象物之間的激光束的路徑上；

射束輪廓儀，其測量保持在所述載物臺上的加工對象物表面位置上的激光束的光強(qiáng)度分布；及

控制裝置，其根據(jù)所述射束輪廓儀的測量結(jié)果，求出射束截面的面積并將其設(shè)為面積的測量值，并且根據(jù)射束截面的面積的測量值，調(diào)整所述衰減器的透射率。

在基于第1觀點的激光加工裝置中，不僅利用激光強(qiáng)度測量儀的測量結(jié)果還利用射束輪廓儀的測量結(jié)果來調(diào)整衰減器的透射率，因而能夠提高加工質(zhì)量的重復(fù)性。在基于第2觀點的激光加工裝置中，即使射束截面的面積從最初的值發(fā)生變化，也能夠使通量接近目標(biāo)值。由此，能夠提高加工質(zhì)量的重復(fù)性。

附圖說明

圖1a是實施例的激光加工裝置的示意圖，圖1b是激光加工裝置的載物臺的俯視圖。

圖2是在脈沖激光束入射于射束輪廓儀的狀態(tài)下的激光加工裝置的示意圖。

圖3是在參考例的激光加工裝置中執(zhí)行的功率調(diào)整處理的流程圖。

圖4a是表示加工對象物的表面上的射束截面形狀的圖，圖4b是表示射束截面的寬度方向上的光強(qiáng)度分布的例子的圖表。

圖5是在實施例的激光加工裝置中執(zhí)行的平均功率調(diào)整處理的流程圖。

圖6是表示射束截面的寬度方向上的光強(qiáng)度分布的一例的圖表。

圖7a是表示其他實施例的加工對象物的表面上的射束截面形狀的圖，圖7b是表示射束截面的寬度方向(x方向)上的光強(qiáng)度分布的例子的圖表，圖7c是表示射束截面的長度方向(y方向)上的光強(qiáng)度分布的例子的圖表。

圖8是在圖7a～圖7c所示的實施例的激光加工裝置中執(zhí)行的通量調(diào)整處理的流程圖。

圖中：10-激光光源，11-衰減器，12-射束整形器，13-折返鏡，14-物鏡，15-加工腔，16-入射窗，17-窗，18-分支裝置，20-載物臺，21-反射鏡，22-透鏡，23-卡盤機(jī)構(gòu)，25-射束輪廓儀，30-加工對象物，33-射束截面，34-裙部，40-激光強(qiáng)度測量儀，45-出口用功率計，50-控制裝置。

具體實施方式

在圖1a中示出實施例的激光加工裝置的示意圖。若激光光源10從控制裝置50接收到振蕩指令信號s0，則激光光源10輸出脈沖激光束。激光光源10例如使用激光二極管。激光二極管例如輸出波長為808nm的準(zhǔn)連續(xù)波(qcw)激光束。

在從激光光源10輸出的脈沖激光束的路徑上配置有透射率可變的衰減器11。衰減器11根據(jù)已設(shè)定的透射率使脈沖激光束的光強(qiáng)度衰減。衰減器11的透射率受來自控制裝置50的透射率命令信號s1的控制。透過衰減器11的脈沖激光束經(jīng)由射束整形器12、折返鏡13及物鏡14導(dǎo)入至加工腔15內(nèi)。

在加工腔15內(nèi)配置有載物臺20。在載物臺20上固定有卡盤機(jī)構(gòu)23，加工對象物30被卡盤機(jī)構(gòu)23所保持。加工對象物30例如為離子注入有摻雜劑的半導(dǎo)體晶圓?？刂蒲b置50控制載物臺20以使其沿與加工對象物30的表面平行的二維方向移動。

脈沖激光束通過設(shè)置在加工腔15上方的壁面上的入射窗16而導(dǎo)入至加工腔15內(nèi)。若載物臺20移動，則脈沖激光束的入射位置在加工對象物30的表面移動。通過重復(fù)脈沖激光束的入射位置向主掃描方向的移動及向副掃描方向的移動，能夠?qū)庸ο笪?0表面的整個區(qū)域進(jìn)行退火。通過該退火，使注入于加工對象物30的摻雜劑活性化。

射束整形器12與物鏡14使加工對象物30的表面上的脈沖激光束的截面形狀成為在單方向上較長的形狀(長條形狀)，并且使長度方向上及寬度方向上的光強(qiáng)度分布均勻。作為射束整形器12，可以使用組合了多個柱面透鏡陣列的射束均化器。

在圖1b中示出了載物臺20的俯視圖。在載物臺20上除了安裝有卡盤機(jī)構(gòu)23以外，還安裝有反射鏡21及射束輪廓儀25。通過使載物臺20移動，實現(xiàn)脈沖激光束入射于加工對象物30的狀態(tài)、脈沖激光束入射于反射鏡21的狀態(tài)及脈沖激光束入射于射束輪廓儀25的狀態(tài)中的任一種狀態(tài)。

在圖1a中示出了導(dǎo)入至加工腔15內(nèi)的脈沖激光束入射于反射鏡21的狀態(tài)。在圖2中示出了導(dǎo)入至加工腔15內(nèi)的脈沖激光束入射于射束輪廓儀25的狀態(tài)。

如圖1a所示，入射到反射鏡21的脈沖激光束被反射鏡21反射而朝向水平方向。被反射鏡21反射的脈沖激光束通過設(shè)置在加工腔15的側(cè)壁上的窗17而入射于配置在加工腔15外的激光強(qiáng)度測量儀40。在從反射鏡21至激光強(qiáng)度測量儀40的脈沖激光束的路徑上配置有透鏡22。透鏡22調(diào)整激光強(qiáng)度測量儀40的受光面上的脈沖激光束的射束截面的大小。

作為激光強(qiáng)度測量儀40，可以使用功率計、焦耳計、光檢測器等。功率計測量脈沖激光束的平均功率(功率相對于時間的平均值)。焦耳計測量脈沖激光束的每一個脈沖的能量(脈沖能量)。光檢測器測量脈沖激光束的波形。通過預(yù)先校準(zhǔn)光檢測器，能夠從脈沖激光束的波形求出脈沖能量。由激光強(qiáng)度測量儀40測定出的脈沖激光束的強(qiáng)度輸入至控制裝置50。以下，對激光強(qiáng)度測量儀40的測量物理量為平均功率時的情況進(jìn)行說明。

如圖2所示，在脈沖激光束入射于射束輪廓儀25的狀態(tài)下，射束輪廓儀25測量光強(qiáng)度分布。射束輪廓儀25的測量結(jié)果輸入至控制裝置50。

在激光光源10與衰減器11之間的脈沖激光束的路徑上配置有分支裝置18。分支裝置18接受到來自控制裝置50的切換信號s2后在脈沖激光束入射于衰減器11的狀態(tài)(加工狀態(tài))與脈沖激光束入射于出口用功率計45的狀態(tài)(待機(jī)狀態(tài))之間進(jìn)行切換。出口用功率計45測量所入射的脈沖激光束的平均功率。出口用功率計45的測量結(jié)果輸入至控制裝置50。

控制裝置50控制從激光光源10輸出的脈沖激光束的輸出時刻、衰減器11的透射率、載物臺20的移動及分支裝置18的狀態(tài)。

在對本發(fā)明的實施例進(jìn)行說明之前，參考圖3及圖7a至圖7c對參考例進(jìn)行說明。參考例的激光加工裝置具有與圖1a所示的實施例的激光加工裝置相同的結(jié)構(gòu)。

在圖3中示出了在參考例的激光加工裝置中執(zhí)行的功率調(diào)整處理的流程圖。流程圖的各個處理通過存儲在控制裝置50中的處理程序來實現(xiàn)。

在步驟st1中，控制裝置50將衰減器11的透射率設(shè)定為初始值。透射率的初始值預(yù)先存儲在控制裝置50中。

在步驟st2中，測量從激光光源10射出的脈沖激光束的平均功率。具體而言，首先，控制裝置50使載物臺20移動從而成為脈沖激光束入射于反射鏡21的狀態(tài)。然后，向激光光源10發(fā)送振蕩指令信號s0從而開始脈沖激光束的輸出?？刂蒲b置50讀取來自激光強(qiáng)度測量儀40的輸出，從而獲得脈沖激光束的平均功率的測量值。

在步驟st3中，控制裝置50根據(jù)平均功率的測量值及平均功率的目標(biāo)值來調(diào)整衰減器11的透射率。具體而言，通過對平均功率的目標(biāo)值與測量值之比乘上當(dāng)前的透射率，計算出調(diào)整后的透射率。平均功率的目標(biāo)值預(yù)先存儲在控制裝置50中。

在步驟st4中，在控制裝置50的控制下實施激光加工。由于在步驟st3中已調(diào)整了衰減器11的透射率，因此能夠以目標(biāo)平均功率進(jìn)行激光加工。

接著，參考圖4a及圖4b對使用圖3所示的參考例的激光加工裝置進(jìn)行退火處理時存在的課題進(jìn)行說明。

在圖4a中示出了加工對象物30表面上的射束截面形狀。射束截面33具有在單方向上較長的長條形狀。定義將射束截面33的長度方向為y方向且將寬度方向為x方向的xy直角坐標(biāo)系。

在圖4b中示出了射束截面33的寬度方向(x方向)上的光強(qiáng)度分布的例子。橫軸以單位“μm”來表示x坐標(biāo)，縱軸以任意單位來表示光強(qiáng)度。將射束截面33(圖4a)的寬度方向上的中心作為x坐標(biāo)的原點。光強(qiáng)度分布在比射束截面更靠外側(cè)具有裙部。作為一例，可以將連接光強(qiáng)度與強(qiáng)度閾值ith相等的點的線定義為射束截面的外周線。

在圖4b中，具有以實線表示的光強(qiáng)度分布的脈沖激光束的在射束截面的內(nèi)側(cè)的光強(qiáng)度高于具有以虛線表示的光強(qiáng)度分布的脈沖激光束的在射束截面的內(nèi)側(cè)光強(qiáng)度。相反，在裙部中，具有以虛線表示的光強(qiáng)度分布的脈沖激光束的光強(qiáng)度高于具有以實線表示的光強(qiáng)度分布的脈沖激光束的光強(qiáng)度。這種光強(qiáng)度分布的差由射束整形器12的特性的變動等而產(chǎn)生。

通常，調(diào)整激光強(qiáng)度測量儀40的位置以使射束截面位于激光強(qiáng)度測量儀40的受光面的中心。在該狀態(tài)下，光強(qiáng)度分布的裙部也入射到激光強(qiáng)度測量儀40的受光面。因此，由激光強(qiáng)度測量儀40測量出的平均功率中包含裙部的功率。

然而，有助于激光退火的僅是射束截面內(nèi)的激光能量，而裙部的激光能量對激光退火沒有貢獻(xiàn)。因此，為了進(jìn)行重復(fù)性較高的退火，應(yīng)將射束截面內(nèi)的平均功率設(shè)為恒定。然而，在圖3所示的參考例中，包括裙部在內(nèi)的平均功率與目標(biāo)值一致。若光強(qiáng)度分布從初始形狀偏離，則即便使平均功率的測量值與目標(biāo)值一致，射束截面內(nèi)的平均功率也無法成為目標(biāo)值。因此，將無法確保退火處理的重復(fù)性。

例如，在圖4b中的以實線表示的光強(qiáng)度分布的平均功率的測量值與以虛線表示的光強(qiáng)度分布的平均功率的測量值相同的情況下，就射束截面內(nèi)的平均功率而言，以實線表示的光強(qiáng)度分布中的平均功率更大。

接著，參考圖1a、圖1b、圖2、圖5及圖6對實施例的激光加工裝置進(jìn)行說明。在以下說明的實施例中，能夠以較高的重復(fù)性進(jìn)行退火。

在圖5中示出了在實施例的激光加工裝置中執(zhí)行的功率調(diào)整處理的流程圖。流程圖的各個處理通過存儲在控制裝置50中的處理程序來執(zhí)行。

步驟st1及步驟st2的處理與圖3所示的參考例的步驟st1及步驟st2相同。

在步驟st10中，測量脈沖激光束的光強(qiáng)度分布。具體而言，在步驟st2中測量平均功率之后，控制裝置50控制分支裝置18以使從激光光源10輸出的脈沖激光束入射于出口用功率計45。然后，使載物臺20(圖1)移動從而成為脈沖激光束入射于射束輪廓儀25的狀態(tài)。在該狀態(tài)下，控制分支裝置18從而使脈沖激光束入射于射束輪廓儀25。由此，由射束輪廓儀25測量脈沖激光束的光強(qiáng)度分布。另外，所測量的光強(qiáng)度分布是將多次照射時的光強(qiáng)度分布累積的光強(qiáng)度分布。

在步驟st11中，控制裝置50根據(jù)在步驟st10中測量出的光強(qiáng)度分布計算出有效功率比。以下，參考圖6對有效功率比的定義進(jìn)行說明。

在圖6中示出了射束截面的寬度方向(x方向)上的光強(qiáng)度分布的一例。將由連接與強(qiáng)度閾值ith相等的光強(qiáng)度的位置的線包圍的區(qū)域定義為射束截面33(圖4a)。在射束截面33內(nèi)，得到了頂部幾乎平坦的光強(qiáng)度分布。在射束截面33的外側(cè)擴(kuò)展有光強(qiáng)度遠(yuǎn)弱于峰值強(qiáng)度的裙部34。a1表示將射束截面33內(nèi)的光強(qiáng)度沿寬度方向(x方向)進(jìn)行積分而得到的值。a2表示將裙部34的光強(qiáng)度沿寬度方向進(jìn)行積分而得到的值。

具有強(qiáng)度閾值ith以上的光強(qiáng)度的射束截面33內(nèi)的區(qū)域有助于退火，而具有低于強(qiáng)度閾值ith的光強(qiáng)度的裙部34實際上對退火沒有貢獻(xiàn)。將有效功率比re定義為：re＝a1/(a1+a2)。即，有效功率比定義為由射束輪廓儀25測量出的光強(qiáng)度分布中的光強(qiáng)度為強(qiáng)度閾值ith以上的部分的光強(qiáng)度的積分值a1與整個光強(qiáng)度分布的積分值a1+a2之比?？梢詫⒂行Чβ时纫暈槿肷溆诩庸ο笪?0(圖1a)的激光功率中的、有效使用于退火的功率的比例。

在步驟st12(圖5)中，控制裝置50根據(jù)由射束輪廓儀25測量出的光強(qiáng)度分布中的光強(qiáng)度為強(qiáng)度閾值ith以上的部分與整個光強(qiáng)度分布之間的關(guān)系，調(diào)整衰減器11的透射率。更具體而言，控制裝置50根據(jù)脈沖激光束的平均功率的測量值及目標(biāo)值、有效功率比的測量值及標(biāo)準(zhǔn)值，調(diào)整衰減器11(圖1a)的透射率。以下，對調(diào)整方法的一例進(jìn)行具體說明。

平均功率的目標(biāo)值pt及有效功率比的標(biāo)準(zhǔn)值rs預(yù)先存儲在控制裝置50中?？梢酝ㄟ^以不同的平均功率進(jìn)行多次評價實驗，并且根據(jù)進(jìn)行最佳加工時的條件來確定平均功率的目標(biāo)值pt。進(jìn)行該評價實驗時所使用的脈沖激光束的有效功率比用作標(biāo)準(zhǔn)值rs。

將在步驟st1中設(shè)定的衰減器11的透射率設(shè)為tm，將在步驟st2中測量出的脈沖激光束的平均功率的測量值設(shè)為pm，將在步驟st11中得到的有效功率比的測量值設(shè)為rm。若將激光光源10的出口處的平均功率的測量值設(shè)為p0，則平均功率的測量值pm表示為如下：

pm＝p0×tm……(1)。

將在步驟st12中進(jìn)行調(diào)整之后的衰減器11的透射率的調(diào)整值設(shè)為tc。假設(shè)激光光源10的出口處的脈沖激光束的平均功率在短時間內(nèi)實際上不變，則進(jìn)行透射率調(diào)整后的加工對象物的表面上的平均功率pc表示為如下：

pc＝p0×tc……(2)。

要想在最佳條件下進(jìn)行退火，優(yōu)選將進(jìn)行透射率調(diào)整之后的有效功率設(shè)為與評價實驗時的最佳有效功率相等。即，優(yōu)選滿足下式。

pc×rm＝pt×rs……(3)

在此，假設(shè)射束整形器12(圖1)的特性在短時間內(nèi)不發(fā)生變化，并且有效功率比實際上恒定。

由上述式(1)、式(2)及式(3)可以導(dǎo)出以下式。

tc＝(pt/pm)×(rs/rm)×tm……(4)

根據(jù)式(4)，可以求出衰減器11的透射率的調(diào)整值tc。優(yōu)選調(diào)整衰減器11以使該透射率與調(diào)整值tc相等。

在步驟st4中，在控制裝置50的控制下實施激光加工。進(jìn)行激光加工時的脈沖激光束的有效功率與通過評價實驗求出的最佳值一致。因此，能夠進(jìn)行重復(fù)性較高的激光加工。

在上述實施例中，作為計算有效功率比的基礎(chǔ)的光強(qiáng)度分布，使用了射束截面33(圖4a)的寬度方向上的光強(qiáng)度分布。換言之，通過將光強(qiáng)度分布沿射束截面33(圖4a)的寬度方向進(jìn)行積分，計算出了有效功率比。與向?qū)挾确较蛏系膬蓚?cè)擴(kuò)展的裙部的面積相比，從射束截面33的長度方向上的兩端沿長度方向(y方向)擴(kuò)展的裙部的面積足夠小。因此，與將向?qū)挾确较蛏系膬蓚?cè)擴(kuò)展的裙部的光強(qiáng)度面積分的值相比，將向長度方向上的兩端擴(kuò)展的裙部的光強(qiáng)度面積分的值足夠小。因此，通過使用根據(jù)將光強(qiáng)度分布沿寬度方向積分的功率而得到的有效功率比，能夠確保足夠高的重復(fù)性。

當(dāng)射束截面的x方向上的尺寸與y方向上的尺寸之比接近1時，例如射束截面接近圓形、正方形時，作為計算有效功率比的基礎(chǔ)的光強(qiáng)度分布，可以使用二維分布。此時，通過將光強(qiáng)度分布面積分，計算出有效功率比。

在步驟st2中測量出的平均功率的測量值pm超出了容許范圍的情況下，可以使控制裝置50發(fā)出警報。在發(fā)出了該警報時，操作員優(yōu)選進(jìn)行激光光源10等的維護(hù)。在步驟st11中求出的有效功率比的測量值rm超出了容許范圍的情況下，也可以使控制裝置50發(fā)出警報。在發(fā)出了該警報時，操作員優(yōu)選進(jìn)行射束整形器12等的維護(hù)。

接著，參考圖7a～圖7c對使用圖3所示的參考例的激光加工裝置進(jìn)行退火處理時存在的另一課題進(jìn)行說明。

在圖7a中示出了加工對象物30表面上的脈沖激光束的射束截面形狀。射束截面33具有在單方向上較長的長條形狀。定義將射束截面33的長度方向為y方向且將寬度方向為x方向的xy直角坐標(biāo)系。

在圖7b中示出了射束截面33的寬度方向(x方向)上的光強(qiáng)度分布的例子，圖7c中示出了射束截面33的長度方向(y方向)上的光強(qiáng)度分布的例子。圖7b的橫軸表示x坐標(biāo)，縱軸表示光強(qiáng)度。圖7c的橫軸表示y坐標(biāo)，縱軸表示光強(qiáng)度。將射束截面33的寬度方向上的中心設(shè)為x坐標(biāo)的原點，將長度方向上的中心設(shè)為y坐標(biāo)的原點。在寬度方向及長度方向這兩個方向上，均實現(xiàn)了頂部幾乎平坦的光強(qiáng)度分布(射束輪廓)?？梢詫⑦B接光強(qiáng)度與強(qiáng)度閾值ith相等的點的線定義為射束截面的外周線。作為強(qiáng)度閾值ith，例如可以使用峰值強(qiáng)度的1/e²倍的值。

若將脈沖激光束的平均功率設(shè)為pm、將射束截面33的面積設(shè)為a、將脈沖的重復(fù)頻率設(shè)為f，則通量(脈沖能量密度)f定義為下式。

f＝pm/(f×a)……(5)

從上述式(5)可知，即使平均功率pm恒定，若射束截面33的面積a發(fā)生變化，則通量f也會發(fā)生變化。在圖3所示的參考例中，只是使脈沖激光束的平均功率與目標(biāo)值一致，并未考慮射束截面33的面積a。即，在射束截面33的面積a不變的一前提下進(jìn)行了激光加工。

然而，由于射束整形器12的溫度上升會引起光學(xué)特性的變化、老化等，因此射束截面33的面積a并不限定于始終恒定。由于射束截面33的面積a的變化致使通量f無法保持恒定，因此難以確保退火質(zhì)量的重復(fù)性。

接著，參考圖1a、圖1b、圖2及圖8對實施例的激光加工裝置進(jìn)行說明。如以下說明，在實施例的激光加工裝置中，能夠確保退火質(zhì)量的重復(fù)性。

在圖8中示出了在實施例的激光加工裝置中執(zhí)行的通量調(diào)整處理的流程圖。流程圖的各個處理通過存儲在控制裝置50中的處理程序來實現(xiàn)。

在步驟st11中，在開始激光加工之前，首先將加工對象物30(圖1)例如已注入摻雜劑的半導(dǎo)體晶圓輸送至載物臺20。輸送之后，將加工對象物30固定在卡盤機(jī)構(gòu)23。

在步驟st12中，控制裝置50進(jìn)行加工對象物30的高度調(diào)整及平面方向上的對位。

在步驟st12之后，在步驟st13中，判定裝置當(dāng)前的動作模式是否為“通量反饋執(zhí)行模式”。該動作模式由操作員設(shè)定。例如，若裝置當(dāng)前的動作模式為“通量反饋執(zhí)行模式”，則執(zhí)行以下說明的通量反饋處理。若動作模式不是“通量反饋執(zhí)行模式”，則不執(zhí)行通量反饋處理，而進(jìn)入步驟st23執(zhí)行激光加工處理。

若在步驟st13中判定為動作模式是“通量反饋執(zhí)行模式”，則進(jìn)入步驟st14判定動作模式是否為“射束截面積測量模式”。該動作模式也由操作員設(shè)定。

若在步驟st14中判定為動作模式是“射束截面積測量模式”，則進(jìn)入步驟st15判定當(dāng)前的加工對象物30(圖1a)是否為這一批次中的第1個加工對象物30。

若在步驟st15中判定為當(dāng)前的加工對象物30是這一批次中的第1個加工對象物30，則進(jìn)入步驟st16測量脈沖激光束的光強(qiáng)度分布。如圖2所示，可以使從激光光源10輸出的脈沖激光束入射于射束輪廓儀25，從而進(jìn)行光強(qiáng)度分布的測量。

在步驟st17中，控制裝置50根據(jù)測量出的光強(qiáng)度分布計算出射束截面積。例如，從射束截面33(圖7a)的寬度方向上的光強(qiáng)度分布(圖7b)求出射束截面33的寬度，從射束截面33的長度方向上的光強(qiáng)度分布(圖7c)求出射束截面33的長度。由此，可以根據(jù)射束截面33的寬度及長度計算出面積a。

在步驟st18中，判定射束截面33的面積a是否正常。在控制裝置50中預(yù)先存儲有射束截面33的面積a的容許范圍。若面積a的測量值落入容許范圍內(nèi)，則判定為面積a正常，若在容許范圍之外，則判定為面積a不正常。

若判定為射束截面33的面積a不正常，則視為射束整形器12(圖1a)中發(fā)生了某種異常，因此結(jié)束激光加工處理。控制裝置50發(fā)出用于向操作員通知異常的警報。

若在步驟st18中判定為射束截面33的面積a正常，則進(jìn)入步驟st19中，將在步驟st17中求出的面積a的測量值作為通量計算用的射束截面33的面積a。

在步驟st20中，測量脈沖激光束的平均功率。如圖1a所示，可以使從激光光源10輸出的脈沖激光束入射于激光強(qiáng)度測量儀40，從而進(jìn)行平均功率的測量。

在步驟st21中，計算出通量f?？梢酝ㄟ^上述式(5)進(jìn)行通量f的計算。此時，作為通量計算用的射束截面33的面積a，使用測量值(步驟st19)。因此，在步驟st21中，使用在步驟st17中求出的面積a的測量值來計算出通量f。

在步驟st22中，判定通量f的計算值是否正常。通量f的容許范圍預(yù)先存儲在控制裝置50中。若通量f的計算值落入容許范圍內(nèi)，則判定為通量f的計算值正常，若通量f的計算值在容許范圍之外，則判定為通量f的計算值不正常。

若通量f的計算值正常，則進(jìn)入步驟st23執(zhí)行激光加工。

若在步驟st22中判定為通量f的計算值不正常，則進(jìn)入步驟st24中調(diào)整平均功率。在調(diào)整完平均功率之后，進(jìn)入步驟st20進(jìn)行脈沖激光束的平均功率的再次測量。以下，對步驟st24中的平均功率的調(diào)整方法進(jìn)行說明。

作為調(diào)整平均功率的方法，采用調(diào)整衰減器11的透射率的方法及調(diào)整激光光源10的驅(qū)動電流的方法中的一種或兩種。在步驟st24中，控制裝置50首先調(diào)整衰減器11的透射率以使通量f的計算值與通量f的目標(biāo)值一致。通量f的目標(biāo)值預(yù)先存儲在控制裝置50中。

若判斷為即使將衰減器11的透射率設(shè)定為最大額定值(例如設(shè)定為大致100％)通量f的測量值也無法達(dá)到目標(biāo)值，則控制裝置50使施加于激光光源10的驅(qū)動電流增加。驅(qū)動電流的增加幅度與激光光源10的出口處的平均功率的增加幅度之間的關(guān)系預(yù)先存儲在控制裝置50中。根據(jù)通量f的測量值與目標(biāo)值之差及驅(qū)動電流的增加幅度與平均功率的增加幅度之間的關(guān)系，能夠確定驅(qū)動電流的增加幅度。

若在步驟st15中判定為當(dāng)前的加工對象物30是這一批次中的第2個以后的加工對象物30，則不執(zhí)行光強(qiáng)度分布的測量處理，而是進(jìn)入步驟st19中，作為通量f的計算用的射束截面33的面積a，使用處理這一批次中的第1個加工對象物30時求出的面積a的測量值。即，實際上僅在處理這一批次中的第1個加工對象物30時測量脈沖激光束的光強(qiáng)度分布。之所以在處理第2個以后的加工對象物30時省略光強(qiáng)度分布的測量是因為，可以認(rèn)為在處理一個批次內(nèi)的多個加工對象物30期間，脈沖激光束的光強(qiáng)度分布實際上不會發(fā)生變化。

若在步驟st14中判定為當(dāng)前的動作模式不是射束截面積測量模式，則進(jìn)入步驟st25判定有無間隔剔除處理。間隔剔除處理的有無由操作員預(yù)先設(shè)定。

若在步驟st25中判定為有間隔剔除處理，則進(jìn)入步驟st26判定當(dāng)前的加工對象物30是否為間隔剔除對象。若判定為當(dāng)前的加工對象物30就是間隔剔除對象，則不進(jìn)行通量f的調(diào)整，而是進(jìn)入步驟st23實施激光加工。

若在步驟st25中判定為沒有間隔剔除處理，及若在步驟st26中判定為當(dāng)前的加工對象物30不是間隔剔除對象，則進(jìn)入步驟st27中，作為通量計算用的射束截面33的面積a，使用標(biāo)準(zhǔn)值。該標(biāo)準(zhǔn)值預(yù)先存儲在控制裝置50中。

在步驟st27之后，執(zhí)行步驟st20以后的處理。在步驟st21中，使用面積a的標(biāo)準(zhǔn)值計算出通量f。

接著，對圖8所示的實施例的激光加工裝置的優(yōu)異效果進(jìn)行說明。在實施例中的步驟st19中，作為通量計算用的射束截面33的面積a，使用實際測量出的測量值。因此，即使在射束整形器12的特性發(fā)生變動導(dǎo)致射束截面33的面積a從初始值偏離的情況下，也能夠以高精確度計算出當(dāng)前的通量f。由于根據(jù)該通量f來修正脈沖激光束的平均功率，因此能夠使加工中所使用的當(dāng)前的脈沖激光束的通量f大致等于目標(biāo)值。由此，能夠進(jìn)行重復(fù)性較高的激光加工。

例如，若判斷為射束整形器12(圖1a)的特性穩(wěn)定且光強(qiáng)度分布實際上未變動，則無需將裝置的動作模式設(shè)定為“射束截面積測量模式”。并且，若判斷為激光光源10的出口處的平均功率、射束整形器12的特性及其他光學(xué)系統(tǒng)的特性的變動未達(dá)到影響加工質(zhì)量的程度，則無需將裝置的動作模式設(shè)定為“通量反饋執(zhí)行模式”。

以上，根據(jù)實施例對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限定于此。例如，可進(jìn)行各種變更、改良、組合等，這對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。