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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Laserstrahlmaschine
bzw. -vorrichtung zum Anwenden bzw. Aufbringen eines Lasers auf
ein Werkstück,
um eine vorbestimmte Bearbeitung auszuführen.
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Beschreibung des Standes
der Technik
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Bei
dem Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung wird eine
Mehr- bzw. Vielzahl von Bereichen durch Teilungslinien geteilt,
die als "Straßen" bezeichnet werden,
die in einem Gittermuster an der vorderen Fläche eines im Wesentlichen scheibenartigen
Halbleiterwafers angeordnet sind, und es wird eine Schaltung bzw.
Schaltkreis (Vorrichtung), zum Beispiel IC, LSI oder dergleichen, in
jedem der geteilten Bereiche gebildet. Individuelle bzw. einzelne
Halbleiterchips werden durch Schneiden dieses Halbleiterwafers entlang
der Straßen
hergestellt, um ihn in die Bereiche mit der hieran gebildeten Schaltung
zu teilen. Ein eine optische Vorrichtung bzw. Vorrichtungen aufweisender
Wafer, der Verbindungshalbleiter auf Galliumnitrid-Basis aufweist,
die an der vorderen Fläche
eines Saphirsubstrats laminiert sind, wird ebenfalls entlang Straßen geschnitten,
um in einzelne optische Vorrichtungen, zum Beispiel Licht emittierende
Dioden bzw. Leuchtdioden oder Laserdioden bzw. Diodenlaser, geteilt
zu werden, welche in elektrischen Ausrüstungen bzw. Einrichtungen
in weitem Umfang verwendet werden.
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Schneiden
entlang der Straßen
des obigen Halbleiterwafers oder des eine optische Vorrichtung bzw.
Vorrichtungen aufweisenden Wafers wird im Allgemeinen durch eine Schneidmaschine
bzw. -vorrichtung ausgeführt,
die als "Dicer" bzw. Substratzerteiler
bezeichnet wird. Diese Schneidmaschine weist einen Futter- bzw.
Einspanntisch zum Halten eines Werkstücks, zum Beispiel eines Halbleiterwafers oder
eines eine optische Vorrichtung bzw. Vorrichtungen aufweisenden
Wafers, ein Schneidmittel bzw. -einrichtung zum Schneiden des an
dem Einspanntisch gehaltenen Werkstücks, und ein Bewegungsmittel
bzw. -einrichtung zum Bewegen des Einspanntischs und des Schneidmittels
relativ zueinander auf. Das Schneidmittel weist eine Spindeleinheit
auf, welche eine rotier- bzw. drehbare Spindel bzw. Drehspindel,
ein an der Spindel angebrachtes Schneidmesser bzw. -klinge und einen
Antriebsmechanismus zum Antreiben der Drehspindel aufweist. Das
Schneidmesser weist eine scheibenartige Basis und einen ringförmigen Rand
bzw. Kante auf, welche an dem Seitenwand-Außenumfangsbereich
der Basis angebracht ist und dick bis etwa 20 μm durch Befestigen von Diamantschleifkörnern mit
einem Durchmesser von etwa 3 μm
an der Basis durch Elektro- bzw. Galvanoformung gebildet ist.
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Da
ein Saphirsubstrat, ein Siliziumkarbidsubstrat und dergleichen eine
hohe Mohs'sche Härte aufweisen,
ist das Schneiden mit dem obigen Schneidmesser nicht immer leicht.
Da das Schneidmesser eine Dicke von etwa 20 μm aufweist, müssen die
Straßen
zum Teilen der Vorrichtungen eine Breite von etwa 50 μm aufweisen.
Daher ist in dem Falle einer Vorrichtung, die etwa 300 μm × 300 μm misst,
das Flächenverhältnis der
Straßen
zu dem Wafer groß, wodurch
die Produktivität
reduziert wird.
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Inzwischen
ist als ein Mittel bzw. Einrichtung zum Teilen eines plattenartigen
Werkstücks,
zum Beispiel eines Halbleiterwafers, ein Laserstrahlbearbeitungsverfahren zum
Anwenden bzw. Aufbringen eines Puls- bzw. Impulslaserstrahls, der
dazu befähigt
ist, durch das Werkstück
hindurch zu gehen, wobei sein fokussierender Punkt bzw. Fokussierungspunkt
an der Innenseite bzw. im Inneren des zu teilenden Bereichs liegt,
versucht bzw. in Angriff genommen worden und beispielsweise durch
die JP-A 2002-192367
offenbart worden. Bei dem Teilungsverfahren, welches diese Laserstrahlbearbeitungstechnik
bzw. -methode verwendet, wird ein Werkstück dadurch geteilt, dass ein
Impulslaserstrahl mit einem Infrarotbereich, wobei dieser Impulslaserstrahl
durch das Werkstück
hindurch gehen kann, von einer Seite des Werkstücks her aufgebracht wird, wobei
der fokussierende Punkt des Impulslaserstrahls an der Innenseite
bzw. im Inneren liegt, um verschlechtere Schichten entlang der Straßen in dem
Inneren des Werkstücks
kontinuierlich zu bilden, und dass eine externe bzw. äußere Kraft
entlang der Straßen
aufgebracht wird, deren Stärke
bzw. Festigkeit durch die Bildung der verschlechterten Schichten
verringert worden ist.
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Um
das Werkstück
mit den in dem Inneren gebildeten, verschlechterten Schichten entlang
der verschlechterten Schichten ohne einen Fehler bzw. Störung zu
teilen, ist es wichtig, dass die verschlechterten Schichten an der
Oberseite des Werkstücks gleichmäßig bzw.
gleichförmig
exponiert bzw. freigelegt werden sollen. Obwohl der fokussierende
Punkt des Impulslaserstrahls an einer Position mit einer vorbestimmten
Distanz bzw. Entfernung von der Oberseite des Werkstücks angeordnet
ist, so dass die verschlechterten Schichten zu der Oberseite des Werkstücks exponiert
sind, können
die verschlechterten Schichten nicht dazu befähigt sein, zu der Oberseite
des Werkstücks
gleichmäßig exponiert
zu werden, wenn die Oberseite des Werkstücks eine Welligkeit aufweist.
In diesem Fall ist ein Bearbeitungsfehler- bzw. -störungsbereich
gebildet, welcher entlang der verschlechterten Schichten schwierig
zu Teilen ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Laserstrahlmaschine
bzw. -vorrichtung zu schaffen, die dazu befähigt ist, einen Bearbeitungsfehler-
bzw. -störungsbereich
zu detektieren bzw. festzustellen, wo eine verschlechterte Schicht,
die an der Innenseite bzw. im Inneren eines Werkstücks durch
Anwenden bzw. Aufbringen eines Laserstrahls auf das Werkstück gebildet
ist, zu der Oberseite des Werkstücks
nicht exponiert bzw. freigelegt ist.
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Um
die obige Aufgabe zu lösen,
ist entsprechend der vorliegenden Erfindung eine Laserstrahlmaschine
bzw. -vorrichtung vorgesehen, welche einen Futter- bzw. Einspanntisch
zum Halten eines Werkstücks
und ein Laserstrahlanwendungs- bzw. -aufbringungsmittel bzw. -einrichtung
zum Anwenden bzw. Aufbringen eines Lasers auf das an dem Einspanntisch
gehaltene Werkstück
aufweist, wobei
die Maschine weiterhin ein Bearbeitungsschallwellendetektions-
bzw. -feststellungsmittel bzw. -einrichtung zum Detektieren bzw.
Feststellen von Bearbeitungsschallwellen, die erzeugt werden, wenn
ein Laserstrahl auf das Werkstück
von dem Laserstrahlaufbringungsmittel aufgebracht wird, und ein
Steuer- bzw. Regelmittel bzw. -einrichtung aufweist, um zu beurteilen,
ob ein Detektions- bzw. Feststellungssignal von dem Bearbeitungsschallwellendetektionsmittel
innerhalb eines vorbestimmten, zulässigen Bereichs fällt.
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Das
obige Steuer- bzw. Regelmittel weist ein Speichermittel bzw. -einrichtung
zum Speichern des Detektionssignals als eines von Fehler- bzw. Störungsstellendaten
auf, wenn es nicht in den vorbestimmten, zulässigen Bereich gefallen ist.
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Das
obige Bearbeitungsschalldetektionsmittel ist an dem Kondensor des
Laserstrahlaufbringungsmittels installiert bzw. eingebaut. Eine
Mehr- bzw. Vielzahl der obigen Bearbeitungsschallwellendetektionsmittel
ist an dem Einspanntisch installiert bzw. eingebaut.
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Es
wird eine Bearbeitungsschallwelle detektiert und es wird beurteilt,
ob die Bearbeitungsschallwelle innerhalb des vorbestimmten, zulässigen Bereichs
fällt,
um einen Bearbeitungsfehler bzw. -störung zu bestätigen. Daher
kann eine Wiederbearbeitung entsprechend den Umständen ausgeführt werden
oder es können
die Daten für
die Analyse eines Fehlers bzw. Störung usw. effektiv verwendet
werden.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Laserstrahlmaschine bzw. -vorrichtung,
die entsprechend der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist;
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2 ist
ein Blockschaltbild, das die Ausbildung eines Laserstrahlanwendungs- bzw. -aufbringungsmittels
bzw. -einrichtung schematisch darstellt, die in der in 1 gezeigten
Laserstrahlmaschine vorgesehen ist;
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3 ist
eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Brennpunkt- bzw.
Brennfleckdurchmessers eines Puls- bzw. Impulslaserstrahls;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterwafers als ein Werkstück;
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5(a) und 5(b) sind
Darstellungen, die jeweils einen Zustand veranschaulichen, in dem
eine verschlechterte Schicht an der Innenseite bzw. im Inneren eines
Werkstücks
gebildet ist, das an dem Futter- bzw. Einspanntisch der in 1 gezeigten
Laserstrahlmaschine gehalten ist;
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6 ist
eine Darstellung, welche einen Zustand veranschaulicht, in dem ein
Laminat bzw. geschichtete Anordnung aus verschlechterten Schichten
an der Innenseite bzw. im Inneren des Werkstücks gebildet ist;
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7 ist
ein Diagramm zur Veranschaulichung der Ausgangssignale eines Bearbeitungsschallwellendetektions-
bzw. -feststellungsmittels bzw. -einrichtung, die in der in 1 gezeigten
Laserstrahlmaschine vorgesehen ist;
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8 ist
ein Diagramm zur Veranschaulichung von Daten, die durch Umwandeln
der in 7 gezeigten Ausgangssignale des Bearbeitungsschallwellendetektionsmittels
in entsprechende X-Koordinatenwerte erhalten sind; und
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9 ist
eine Vorderansicht des Bearbeitungsschallwellendetektionsmittels,
das an dem Einspanntisch der Laserstrahlmaschine installiert bzw.
eingebaut ist.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Eine
Laserstrahlmaschine bzw. -vorrichtung entsprechend bevorzugter Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wird im Nachfolgenden unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen in Einzelheiten beschrieben.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht der Laserstrahlmaschine, die entsprechend
der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. Die in 1 gezeigte
Laserstrahlmaschine weist eine stationäre Basis 2, einen
Futter- bzw. Einspanntischmechanismus 3 zum Halten eines
Werkstücks,
der an der stationären
Basis 2 in einer solchen Art und Weise angebracht ist,
dass er sich in einer Bearbeitungs-Zufuhr- bzw. Vorschubrichtung
bewegen kann, die durch einen Pfeil X angegeben ist, einen Laserstrahlanwendungs-
bzw. -aufbringungseinheit-Trag- bzw. -Stützmechanismus 4, der
an der stationären
Basis 2 in einer solchen Art und Weise angebracht ist,
dass er sich in einer Index- bzw. -Weiterschalt-Zufuhr- bzw. -Vorschubrichtung
bewegen kann, die durch einen Pfeil Y rechtwinklig zu der durch
den Pfeil X angegebenen Richtung angegeben ist, und eine Laserstrahlanwendungs-
bzw. -aufbringungseinheit 5, auf, die an dem Laserstrahlanwendungs-
bzw. -aufbringungseinheit-Stützmechanismus 4 in
einer solchen Art und Weise angebracht ist, dass sie sich in einer durch
einen Pfeil Z angegebenen Richtung bewegen kann.
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Der
obige Einspanntischmechanismus 3 weist auf: ein Paar von
Führungsschienen 31 und 31, die
an der stationären
Basis 2 angebracht und in der durch den Pfeil X angegebenen
Richtung parallel zueinander angeordnet sind, einen ersten Gleit-
bzw. Verschiebeblock 32, der an den Führungsschienen 31 und 31 in
einer solchen Art und Weise angebracht ist, dass er sich in der
durch den Pfeil X angegebenen Richtung bewegen kann, einen zweiten
Gleit- bzw. Verschiebeblock 33, der an dem ersten Gleitblock 32 in
einer solchen Art und Weise angebracht ist, dass er sich in der
durch den Pfeil Y angegebenen Richtung bewegen kann, einen Trag-
bzw. Stütztisch 35,
der an dem zweiten Gleitblock 33 durch ein zylindrisches
Element 34 getragen bzw. abgestützt ist, und einen Futter-
bzw. Einspanntisch 36 als ein Werkstückhaltemittel bzw. -einrichtung.
Dieser Einspanntisch 36 weist ein aus einem porösem Material hergestelltes
Adsorptionsfutter 361 auf, so dass ein scheibenartiger
Halbleiterwafer als ein Werkstück
an dem Adsorptionsfutter 361 durch ein Saug- bzw. Ansaugmittel
bzw. -einrichtung gehalten ist, die nicht gezeigt ist. Der Einspanntisch 36 wird
durch einen (nicht gezeigten) Schrittmotor gedreht, der in dem zylindrischen
Element 34 eingebaut ist.
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Der
obige erste Gleitblock 32 weist an seiner Unterseite ein
Paar von zu führenden
Nuten 321 und 321, welche an dem obigen Paar der
Führungsschienen 31 und 31 anzubringen
sind, und an seiner Oberseite ein Paar von Führungsschienen 322 und 322 auf,
die in der durch den Pfeil Y angegebenen Richtung parallel zueinander
gebildet sind. Der wie oben beschrieben ausgebildete, erste Gleitblock 32 kann sich
in der durch den Pfeil X angegebenen Richtung entlang des Paares
der Führungsschienen 31 und 31 durch
Anbringen der jeweiligen, zu führenden
Nuten 321 und 321 an dem Paar der jeweiligen Führungsschienen 31 und 31 bewegen.
Der Einspanntischmechanismus 3 bei der veranschaulichten
Ausführungsform
weist ein Bearbeitungs-Vorschubmittel bzw. -einrichtung 37 zum
Bewegen des ersten Gleitblocks 32 entlang des Paares der
Führungsschienen 31 und 31 in
der durch den Pfeil X angegebenen Bearbeitungs-Vorschubrichtung auf. Das Bearbeitungs-Vorschubmittel 37 weist
eine männliche
Schraubenspindel bzw. Schraubenspindel 371, die zwischen
dem obigen Paar der Führungsschienen 31 und 31 parallel
zu diesen angeordnet ist, und eine Antriebsquelle, zum Beispiel
einen Schrittmotor 372, zum drehbaren Antreiben der Schraubenspindel 371 auf.
Die Schraubenspindel 371 ist an ihrem einen Ende an einem
Lagerblock 373 drehbar abgestützt bzw. gelagert, der an der
obigen stationären
Basis 2 befestigt ist, und ist an ihrem anderen Ende mit
der Ausgangswelle des obigen Schrittmotors 372 durch ein
Reduktionsgetriebe, das nicht gezeigt ist, verbunden. Die Schraubenspindel 371 ist
in ein mit Gewinde versehenes Durchgangsloch geschraubt, das in
einem (nicht gezeigten) weiblichen Schraubenblock gebildet ist,
der von der Unterseite des mittleren Bereichs des ersten Gleitblocks 32 vorsteht.
Daher wird durch Antreiben der Schraubenspindel 371 in
einer normalen Richtung oder einer umgekehrten Richtung durch den
Schrittmotor 372 der erste Gleitblock 32 entlang der
Führungsschienen 31 und 31 in
der durch den Pfeil X angegebenen Bearbeitungs-Richtung bewegt.
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Der
obige zweite Gleitblock 33 weist an der Unterseite ein
Paar von zu führenden
Nuten 331 und 331 auf, welche an dem Paar von
Führungsschienen 322 und 322 an
der Oberseite des obigen ersten Gleitblocks 32 anzubringen
sind, und kann sich in der durch den Pfeil Y angegebenen Weiterschalt-Vorschubrichtung
durch Anbringen der jeweiligen, zu führenden Nuten 331 und 331 an
dem Paar der jeweiligen Führungsschienen 322 und 322 bewegen. Der
Einspanntischmechanismus 3 bei der veranschaulichten Ausführungsform
weist ein erstes Index- bzw. Weiterschalt-Vorschubmittel bzw. -einrichtung 38 zum
Bewegen des zweiten Gleitblocks 33 in der durch den Pfeil
Y angegebenen Weiterschalt-Vorschubrichtung entlang des Paares der
Führungsschienen 322 und 322 an
dem ersten Gleitblock 32 auf. Das erste Weiterschalt-Vorschubmittel 38 weist eine
männliche
Schraubenspindel bzw. Schraubenspindel 381, die zwischen
dem obigen Paar der Führungsschienen 322 und 322 parallel
zu diesen angeordnet ist, und eine Antriebsquelle, zum Beispiel
einen Schrittmotor 382, zum drehbaren Antreiben der Schraubenspindel 381 auf.
Die Schraubenspindel 381 ist an ihrem einen Ende an einem
Lagerblock 383 drehbar abgestützt bzw. gelagert, der an der Oberseite
des obigen ersten Gleitblocks 32 befestigt ist, und ist
an ihrem anderen Ende mit der Ausgangswelle des obigen Schrittmotors 382 durch
ein Reduktionsgetriebe, das nicht gezeigt ist, verbunden. Die Schraubenspindel 381 ist
in ein mit Gewinde versehenes Durchgangsloch geschraubt, das in
einem (nicht gezeigten) weiblichen Schraubenblock gebildet ist,
der von der Unterseite des mittleren Bereichs des zweiten Gleitblocks 33 vorsteht.
Daher wird durch Antreiben der Schraubenspindel 381 in
einer normalen Richtung oder einer umgekehrten Richtung durch den
Schrittmotor 382 der zweite Gleitblock 33 entlang
der Führungsschienen 322 und 322 in
der durch den Pfeil Y angegebenen Weiterschalt-Vorschubrichtung bewegt.
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Der
obige Laserstrahlaufbringungseinheit-Trag- bzw. -Stützmechanismus 4 weist
ein Paar von Führungsschienen 41 und 41,
die an der stationären
Basis 2 angebracht und in der durch den Pfeil Y angegebenen
Index- bzw. Weiterschalt-Vorschubrichtung parallel zueinander angeordnet
sind, und eine bewegbare Trag- bzw. Stützbasis 42 auf, die
an den Führungsschienen 41 und 41 in
einer solchen Art und Weise angebracht ist, dass sie sich in der
durch den Pfeil Y angegebenen Weiterschalt-Vorschubrichtung bewegen
kann. Diese bewegbare Stützbasis 42 weist
einen bewegbaren Stützbereich 421,
der an den Führungsschienen 41 und 41 bewegbar
angebracht ist, und einen Anbringungsbereich 422 auf, der
an dem bewegbaren Stützbereich 421 angebracht
ist. Der Anbringungsbereich 422 ist mit einem Paar von
Führungsschienen 423 und 423 versehen, die
sich in der durch den Pfeil Z angegebenen Richtung erstrecken. Der
Laserstrahlaufbringungseinheit-Stützmechanismus 4 bei
der veranschaulichten Ausführungsform
weist ein zweites Index- bzw.
Weiterschalt-Zufuhr- bzw. -Vorschubmittel bzw. -einrichtung 43 zum
Bewegen der bewegbaren Stützbasis 42 entlang
des Paares der Führungsschienen 41 und 41 in
der durch den Pfeil Y angegebenen Weiterschalt-Vorschubrichtung
auf. Dieses zweite Weiterschalt-Vorschubmittel 43 weist
eine männliche Schraubenspindel
bzw. Schraubenspindel 431, die zwischen dem obigen Paar
der Führungsschienen 41 und 41 parallel
zu diesen angeordnet ist, und eine Antriebsquelle, zum Beispiel
einen Schrittmotor 432, zum drehbaren Antreiben der Schraubenspindel 431 auf.
Die Schraubenspindel 431 ist an ihrem einen Ende an einem
(nicht gezeigten) Lagerblock drehbar abgestützt bzw. gelagert, der an der
obigen stationären
Basis 2 befestigt ist, und ist an ihrem anderen Ende mit
der Ausgangswelle des obigen Schrittmotors 432 durch ein
Reduktionsgetriebe, das nicht gezeigt ist, verbunden. Die Schraubenspindel 431 ist
in ein mit Gewinde versehenes Durchgangsloch geschraubt, das in
einem (nicht gezeigten) weiblichen Schraubenblock gebildet ist,
der von der Unterseite des mittleren Bereichs des bewegbaren Stützbereichs 421 vorsteht,
welcher die bewegbare Stützbasis 42 bildet.
Daher wird durch Antreiben der Schraubenspindel 431 in
einer normalen Richtung oder einer umgekehrten Richtung durch den
Schrittmotor 432 die bewegbare Stützbasis 42 entlang
der Führungsschienen 41 und 41 in
der durch den Pfeil Y angegebenen Weiterschalt-Vorschubrichtung
bewegt.
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Die
Laserstrahlaufbringungseinheit 5 bei der veranschaulichten
Ausführungsform
weist einen Einheithalter 51 und ein Laserstrahlaufbringungsmittel bzw.
-einrichtung 52 auf, die an dem Einheithalter 51 befestigt
ist. Der Einheithalter 51 weist ein Paar von zu führenden
Nuten 511 und 511 auf, um an dem Paar der Führungsschienen 423 und 423 an
dem obigen Anbringungsbereich 422 gleit- bzw. verschiebbar angebracht
zu werden, und ist in einer solchen Art und Weise getragen bzw.
abgestützt,
dass er sich in der durch den Pfeil Z angegebenen Richtung durch Anbringen
der jeweiligen, zu führenden
Nuten 511 und 511 an den jeweiligen, obigen Führungsschienen 423 und 423 bewegen
kann.
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Das
veranschaulichte Laserstrahlaufbringungsmittel 52 weist
ein zylindrisches Gehäuse 521 auf,
das an dem obigen Einheithalter 51 befestigt ist und sich
im Wesentlichen horizontal erstreckt. In dem Gehäuse 521 sind ein Puls-
bzw. Impulslaserstrahloszillationsmittel bzw. -einrichtung 522 und
ein optisches Übertragungssystem 523 installiert
bzw. eingebaut, wie in 2 gezeigt. Das Impulslaserstrahloszillationsmittel 522 ist
durch einen Impulslaserstrahloszillator 522a gebildet,
der aus einem YAG-Laseroszillator oder YVO4-Laseroszillator besteht,
und durch ein Wiederhol- bzw. Folgefrequenzeinstellmittel bzw. -einrichtung 522b gebildet,
die mit dem Impulslaserstrahloszillator 522a verbunden
ist. Das optische Übertragungssystem 523 weist
geeignete optische Elemente, zum Beispiel einen Strahlteiler usw. auf.
Ein Kondensor 524, der (nicht gezeigte) Kondensorlinsen
enthält,
welche durch eine Gruppe bzw. Satz von Kondensorlinsen gebildet
sind, die in einer an sich bekannten Formation bzw. Ausgestaltung vorliegen
können,
ist an dem Ende des obigen Gehäuses 521 angebracht.
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Ein
Laserstrahl, der von dem obigen Impulslaserstrahloszillationsmittel 522 in
Oszillation bzw. Schwingungen versetzt wird, erreicht den Kondensor 524 durch
das optische Übertragungssystem 523 und
wird von dem Kondensor 524 auf das an dem obigen Einspanntisch 36 gehaltene
Werkstück
mit einem vorbestimmten Brennpunkt- bzw. Brennfleckdurchmesser D
aufgebracht. Dieser Brennfleckdurchmesser D ist durch den Ausdruck
D (μm) =
4 × λ × f/(π × W) definiert
(worin λ die
Wellenlänge
(μm) des
Impulslaserstrahls ist, W der Durchmesser (mm) des zu der Objektivlinse 524a aufgebrachten
Impulslaserstrahls ist und f der Brennpunktabstand bzw. Brennweite
(mm) der Objektivlinse 524a ist), wenn der Impulslaserstrahl
mit einer Gauss'schen
Verteilung durch die Objektivlinse 524a des Kondensors 524 aufgebracht
wird, wie in 3 gezeigt.
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Zu 1 zurückkehrend
wird erläutert,
dass ein Bildaufnahmemittel bzw. -einrichtung 6 an dem vorderen
Ende des Gehäuses 521 angeordnet
ist, welches das obige Laserstrahlaufbringungsmittel 52 bildet.
Dieses Bildaufnahmemittel 6 bei der veranschaulichten Ausführungsform
ist durch ein Infrarot-Beleuchtungs- bzw. -Abstrahlungsmittel bzw. -einrichtung
zum Aufbringen von Infrarotstrahlung auf das Werkstück, ein
optisches System zum Einfangen der durch das Infrarot-Abstrahlungsmittel
aufgebrachten Infrarotstrahlung und eine Bildaufnahmevorrichtung
(Infrarot-CCD) zum Ausgeben eines elektrischen Signals gebildet,
das der durch das optische System eingefangenen Infrarotstrahlung
entspricht, und zwar zusätzlich
zu einer gewöhnlichen bzw. üblichen
Bildaufnahmevorrichtung (CCD) zum Aufnehmen eines Bildes mit sichtbarer
Strahlung. Ein Bildsignal wird zu einem Steuer- bzw. Regelmittel bzw.
-einrichtung übertragen,
welche später
beschrieben wird.
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Die
Laserstrahlaufbringungseinheit 5 bei der veranschaulichten
Ausführungsform
weist ein Fokussierungspunktpositionseinstellmittel bzw. -einrichtung 53 zum
Bewegen des Einheithalters 51 entlang des Paares der Führungsschienen 423 und 423 in
der durch den Pfeil Z angegebenen Richtung auf. Das Fokussierungspunktpositionseinstellmittel 53 weist
eine (nicht gezeigte) männliche
Schraubenspindel bzw. Schraubenspindel, die zwischen dem Paar der
Führungsschienen 423 und 423 angeordnet ist,
und eine Antriebsquelle, zum Beispiel einen Schrittmotor 532,
zum drehbaren Antreiben der Schraubenspindel auf. Durch Antreiben
der (nicht gezeigten) Schraubenspindel in einer normalen Richtung
oder einer umgekehrten Richtung durch den Schrittmotor 532 werden
der Einheithalter 51 und das Laserstrahlaufhringungsmittel 52 entlang
der Führungsschienen 423 und 423 in
der durch den Pfeil Z angegebenen Richtung bewegt. Bei der veranschaulichten
Ausführungsform
ist das Laserstrahlaufbringungsmittel 52 in der Weise ausgebildet,
um sich durch Antreiben des Schrittmotors 532 in einer
normalen Richtung aufwärts
zu bewegen und um sich durch Antreiben des Schrittmotors 532 in
der umgekehrten Richtung abwärts
zu bewegen. Daher kann das Fokussierungspunktpositionseinstellmittel 53 die Position
des Fokussierungspunkts des Laserstrahls einstellen, der durch den
Kondensor 524 aufgebracht wird, der an dem Ende des Gehäuses 521 angebracht
ist.
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Die
Laserstrahlmaschine bei der veranschaulichten Ausführungsform
weist ein Bearbeitungsschallwellendetektions- bzw. -feststellungsmittel
bzw. -einrichtung 7 zum Detektieren bzw. Feststellen einer
Bearbeitungsschallwelle auf, die zu dem Zeitpunkt erzeugt wird,
wenn ein Laserstrahl von dem obigen Laserstrahlaufbringungsmittel 52 auf
das an dem Einspanntisch 36 gehaltene Werkstück aufgebracht
wird. Dieses Bearbeitungsschallwellendetektionsmittel 7 besteht
aus einem Ultraschalldetektor bzw. -sonde bei der veranschaulichten
Ausführungsform
und ist an dem obigen Kondensor 524 angebracht. Das Bearbeitungsschallwellendetektionsmittel 7,
welches durch den Ultraschalldetektor gebildet ist, überträgt sein
Detektionssignal zu dem Steuer- bzw. Regelmittel bzw. -einrichtung 8 als
ein Spannungssignal. Das Steuermittel 8 besteht aus einem Computer,
welcher eine zentrale Verarbeitungseinheit bzw. Zentraleinheit (CPU) 81 zum
Ausführen
einer arithmetischen Verarbeitung beruhend auf einem Steuerprogramm,
einen Nur-Lese-Speicher bzw. Festwertspeicher (ROM) 82 zum
Speichern des Steuerprogramms usw., einen Schreib/Lese-Direktzugriffsspeicher
bzw. Schreib/Lese-Speicher (RAM) 83 zum Speichern der Ergebnisse
der Operationen, ein Eingabe-Interface bzw. -Schnittstelle 84 und
ein Ausgabe-Interface bzw. -Schnittstelle 85 aufweist. Detektionssignale
von dem Bearbeitungsschalldetektionsmittel 7 und dem Bildaufnahmemittel 6 werden
zu dem Eingabe-Interface 84 des somit gebildeten Steuermittels 8 eingegeben.
Steuersignale werden von dem Ausgabe-Interface 85 zu dem
obigen Schrittmotor 372, dem obigen Schrittmotor 382,
dem obigen Schrittmotor 432, dem obigen Schrittmotor 532,
dem obigen Laserstrahlaufbringungsmittel 52, dem Display-
bzw. Anzeigemittel 9 und dergleichen ausgegeben.
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Die
Laserstrahlmaschine bei der veranschaulichten Ausführungsform
ist wie oben beschrieben ausgebildet und ihre Operation bzw. Arbeitsweise
zum Bearbeiten des in 4 gezeigten Halbleiterwafers 10 wird
im Nachfolgenden beschrieben.
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Bei
dem in 4 gezeigten Halbleiterwafer 10 ist eine
Mehr- bzw. Vielzahl von Bereichen durch eine Mehr- bzw. Vielzahl
von Straßen 101 geteilt,
die in einem Gittermuster an der vorderen Fläche 10a eines Halbleiterwafers,
zum Beispiel eines Siliziumwafers gebildet sind, und es ist eine
Schaltung bzw. Schaltkreis 102, zum Beispiel IC, LSI oder
dergleichen, in jedem der geteilten Bereiche gebildet. Der wie oben
beschrieben ausgebildete Halbleiterwafer 10 weist ein Schutzband
bzw. -streifen 11 auf, der an der vorderen Fläche 10a befestigt
ist, und ist an dem Einspanntisch 36 in einer solchen Art
und Weise durch Saugen bzw. Ansaugen gehalten, dass die hintere
Fläche 10b nach
oben weist. Der den Halbleiterwafer 10 durch Ansaugung
haltende Einspanntisch 36 wird entlang der Führungsschienen 31 und 31 durch
die Operation des Bearbeitungs-Vorschubmittels 37 bewegt,
um in eine Position genau unterhalb des Bildaufnahmemittels 6 gebracht
zu werden, das an der Laserstrahlaufbringungseinheit 5 angebracht ist.
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Nachdem
der Einspanntisch 36 genau unterhalb des Bildaufnahmemittels 6 positioniert
ist, wird eine Ausrichtungsarbeit zum Detektieren bzw. Feststellen
eines durch einen Laserstrahl zu bearbeitenden Bearbeitungsbereichs
des Halbleiterwafers 10 durch das Bildaufnahmemittel 6 und
das Steuermittel 8 ausgeführt. Das heißt, das
Bildaufnahmemittel 6 und das Steuermittel 8 führen eine
Bildverarbeitung, zum Beispiel "Pattern
Matching" bzw. Mustervergleich,
aus, um eine Straße 101,
die in einer vorbestimmten Richtung des Halbleiterwafers 10 gebildet ist,
mit dem Kondensor 524 der Laserstrahlaufbringungseinheit 5 zum
Aufbringen eines Laserstrahls entlang der Straße 101 auszurichten,
um hierdurch die Ausrichtung einer Laserstrahlaufbringungsposition
auszuführen.
Die Ausrichtung der Laserstrahlaufbringungsposition wird ebenfalls
an an dem Halbleiterwafer 10 gebildeten Straßen 101 ausgeführt, die sich
in einer Richtung rechtwinklig zu der obigen vorbestimmten Richtung
erstrecken. In diesem Augenblick kann, obwohl die vordere Fläche 10a des
Halbleiterwafers 10, an welcher die Straßen 101 gebildet sind,
nach unten weist, die Straße 101 von
der hinteren Fläche 10b abgebildet
werden, da das Bildaufnahmemittel 6 ein Infrarot-Beleuchtungs-
bzw. -Abstrahlungsmittel, ein optisches System zum Einfangen der
Infrarotstrahlung und eine Bildaufnahmevorrichtung (Infrarot-CCD)
zum Ausgeben eines elektrischen Signals aufweist, das der Infrarotstrahlung
entspricht, wie oben beschrieben.
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Nachdem
die Straße 101,
die an dem an dem Einspanntisch 36 gehaltenen Halbleiterwafer 10 gebildet
ist, detektiert bzw. festgestellt worden ist und die Ausrichtung
der Laserstrahlausbringungsposition ausgeführt worden ist, wie oben beschrieben,
wird der Einspanntisch 36 zu einem Laserstrahlaufbringungsbereich
bewegt, wo der Kondensor 524 des Laserstrahlaufbringungsmittels 52 zum
Aufbringen eines Laserstrahls angeordnet ist, um ein Ende (linkes Ende
in 5(a)) der vorbestimmten Straße 101 zu einer
Position genau unterhalb des Kondensors 524 des Laserstrahlaufbringungsmittels 52 zu
bringen, wie in 5(a) gezeigt. Der
Einspanntisch 36, d. h., der Halbleiterwafer 10,
wird in der durch den Pfeil X1 in 5(a) angegebenen
Richtung mit einer vorbestimmten Vorschubgeschwindigkeit bewegt,
während ein
Impulslaserstrahl, der dazu befähigt
ist, durch den Halbleiterwafer 10 hindurch zu gehen, von
dem Kondensor 524 aufgebracht wird. Wenn die Aufbringungsposition
des Kondensors 524 des Laserstrahlaufbringungsmittels 52 das
andere Ende (rechtes Ende in 5(b))
der Straße 101 erreicht,
wie in 5(b) gezeigt, wird die Aufbringung
des Impulslaserstrahls eingestellt und die Bewegung des Einspanntischs 36,
d. h., des Halbleiterwafers 10, wird angehalten. In diesem
Laserstrahlaufbringungsschritt kann, wenn der fokussierende Punkt
bzw. Fokussierungspunkt P des Impulslaserstrahls nahe zu der vorderen
Fläche 10a (Unterseite)
des Wafers 10 eingestellt ist, eine verschlechterte Schicht 110 in Richtung
zu der Innenseite bzw. dem Inneren von der vorderen Fläche 10a (Unterseite)
her gebildet werden.
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Die
Bearbeitungsbedingungen in dem obigen Laserstrahlaufbringungsschritt
werden beispielsweise wie folgt eingestellt.
Lichtquelle: Nd:
YVO4-Impulslaser
Wellenlänge:
1.064 nm
Impulsenergie: 10–40 μJ
Wiederhol-
bzw. Folgefrequenz: 100 kHz
Impulsbreite: 40–100 ns
Brennfleckdurchmesser:
1 μm
Bearbeitungsvorschubgeschwindigkeit:
100 mm/sec.
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Wenn
der Halbleiterwafer 10 dick ist, wird der obige Laserstrahlaufbringungsschritt
durch Ändern des
Fokussierungspunkts P schrittweise mehrmals ausgeführt, um
eine Mehr- bzw. Vielzahl von verschlechterten Schichten 110a, 110b, 110c und 110d zu bilden,
wie in 6 gezeigt. Bei der veranschaulichten Ausführungsform
ist die oberste verschlechterte Schicht 110d so angeordnet,
um zu der hinteren Fläche 10b (Oberseite)
des Halbleiterwafers 10 exponiert bzw. freigelegt zu sein.
Jedoch werden, wenn sich der Halbleiterwafer 10 aufgrund
Welligkeit der hinteren Fläche 10b (Oberseite)
in der Dicke ändert, Bereiche
F1 und F2, an denen die oberste verschlechterte Schicht 110d zu
der hinteren Fläche 10b (Oberseite)
des Halbleiterwafers 10 nicht exponiert ist, erzeugt, wie
in 6 gezeigt. Wenn derartige Bereiche vorhanden sind,
in denen die verschlechterte Schicht zu der Oberseite nicht exponiert
ist, wird es schwierig, den Halbleiterwafer 10 entlang
der verschlechterten Schichten zu teilen.
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Die
Laserstrahlmaschine in der veranschaulichten Ausführungsform
detektiert das Vorhandensein der Bereiche F1 und F2, in denen die
obige verschlechterte Schicht zu der Oberseite nicht exponiert ist,
folgendermaßen.
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Das
heißt,
bei der Laserstrahlmaschine in der veranschaulichten Ausführungsform
werden Ultraschallwellen, die sich zu einer Gasphase aus den Ultraschallwellen
ausgebreitet haben, die erzeugt werden, wenn ein Laserstrahl auf
das an dem Einspanntisch gehaltene Werkstück aufgebracht wird, durch
das Bearbeitungsschallwellendetektionsmittel 7 detektiert,
das aus einem Ultraschalldetektor bzw. -sonde besteht, die an dem
obigen Kondensor 524 installiert bzw. eingebaut ist. Dieses
Bearbeitungsschallwellendetektionsmittel 7 gibt die detektierten Ultraschallwellen
als Spannungssignale aus, wie in 7 gezeigt.
In 7 ist die Zeit (Sekunden) an der horizontalen
Achse dargestellt und der von dem Bearbeitungsschallwellendetektionsmittel 7 ausgegebene
Spannungswert (V) ist an der vertikalen Achse dargestellt. In 7 liegt der
Spannungswert, der erzeugt wird, wenn die verschlechterte Schicht
zu der Oberseite des Halbleiterwafers 10 exponiert ist,
in dein Bereich von 5 bis 6 V (zulässiger Bereich). Andererseits
fällt,
wenn die verschlechterte Schicht zu der Oberseite des Halbleiterwafers 10 nicht
exponiert ist, der von dem Bearbeitungsschallwellendetektionsmittel 7 ausgegebene
Spannungswert ab. Das heißt,
wie durch S1 und S2 in 7 gezeigt, die Ausgangsspannungen
von dem Bearbeitungsschallwellendetektionsmittel 7 fallen
in den durch F1 und F2 in 6 gezeigten
Bereichen ab.
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Wie
oben beschrieben, wird die durch das Bearbeitungsschallwellendetektionsmittel 7 detektierte
Bearbeitungsschallwelle, zu dem Steuermittel 8 als ein
Spannungssignal übertragen.
Das Steuermittel 8 wandelt die Daten nach 7 an
der horizontalen Achse in die X-Koordinatenwerte um, wie in 8 gezeigt.
Die X-Koordinatenwerte können
beruhend auf der Anzahl von Impulsen erhalten werden, die auf den
Schrittmotor 372 des Bearbeitungs-Vorschubmittels 37 aufzubringen
sind, wenn der Einspanntisch 36 in der Bearbeitungs-Vorschubrichtung von
einer vorbestimmten Standard- bzw. Normalposition bewegt wird. Die
Y-Koordinatenwerte von in 8 gezeigten
Detektionsdaten können
beruhend auf der Anzahl der Impulse erhalten werden, die auf den
Schrittmotor 382 des ersten Weiterschalt-Vorschubmittels 38 oder
den Schrittmotor 432 des zweiten Weiterschalt-Vorschubmittels 43 aufzubringen sind,
wenn der Einspanntisch 36 in der Weiterschalt-Vorschubrichtung
von einer vorbestimmten Normalposition bewegt wird. Daher sind die
in 8 gezeigten Detektionsdaten X-Koordinatendaten
bei vorbestimmten Y-Koordinatenwerten (Y – n). Nachdem die Daten, die
durch das Bearbeitungsschallwellendetektionsmittel 7 detektiert
worden sind, folglich in in 8 gezeigte
X- und Y-Koordinatendaten umgewandelt sind, speichert das Steuermittel 8 temporär bzw. zeitweilig
die Daten in dem Direktzugriffsspeicher (RAM) 83. Die obige
Arbeit bzw. Bearbeitung wird an sämtlichen Straßen 101 ausgeführt, die an
dem Halbleiterwafer 10 gebildet sind, und die erhaltenen
Daten werden zeitweilig in dem Direktzugriffsspeicher (RAM) 83 gespeichert.
Das Steuermittel 8 beurteilt, ob Daten mit Spannungsdaten
geringer (oder höher)
als der obige zulässige
Bereich in den resultierenden Daten vorhanden sind oder nicht, und, wenn
derartige anormale Daten vorhanden sind, beurteilt das Steuermittel 8 weiterhin,
dass ein Bereich, in dem die verschlechterte Schicht zu der Oberseite des
Halbleiterwafers 10 nicht exponiert ist, erzeugt worden
ist. Sodann werden die in Folge dessen beurteilten Daten als Fehler-
bzw. Störstellendaten
in der Speicherdomäne
bzw. -bereich des Direktzugriffsspeichers (RAM) 83 als
das Speichermittel gespeichert. Sodann zeigt das Steuermittel 8 diese
Fehlerstellendaten bzw. -datenangaben an dem Display- bzw. Anzeigemittel 9 an,
wenn erforderlich. Bei der Laserstrahlmaschine in der veranschaulichten
Ausführungsform
kann, da die Fehlerstelle des Halbleiterwafers 10, der
durch einen Laserstrahl bearbeitet worden ist, aus den obigen Fehlerstellendaten
bestätigt
werden kann, eine Wiederbearbeitung entsprechend den Umständen ausgeführt werden
oder die Daten können
für die
Analyse eines Fehlers effektiv genutzt werden.
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Bei
der obigen Ausführungsform
ist nur ein Bearbeitungsschallwellendetektionsmittel 7 vorgesehen.
Durch Vorsehen einer Mehr- bzw. Vielzahl von speziellen Bearbeitungsschallwellendetektionsmitteln 7 entsprechend
den Wiederhol- bzw. Folgefrequenzen eines Laserstrahls kann die
Empfängerempfindlichkeit
erhöht
werden und es kann eine sehr kleine Änderung in der verschlechterten
Schicht detektiert werden, selbst wenn die Wiederholfrequenz des
Laserstrahls für
die Bearbeitung geändert
wird.
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Eine
andere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 9 beschrieben.
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Bei
der in 9 gezeigten Ausführungsform ist eine Mehrzahl
von Bearbeitungsschallwellendetektionsmitteln 7 (4 bei
der veranschaulichten Ausführungsform),
von denen jedes aus einem Ultraschalldetektor besteht, an dem Einspanntisch 36 eingebaut.
Durch Einbauen einer Mehrzahl von Bearbeitungsschallwellendetektionsmitteln 7 an
dem Einspanntisch 36 kann das Steuermittel 8 ein
Schallsignal aus der Mehrzahl von Bearbeitungsschallwellendetektionsmitteln 7 entsprechend
der Bearbeitungsposition des an dem Einspanntisch gehaltenen Werkstücks wählen. Wenn
Bearbeitungsschallwellendetektionsmittel 7 an der Seite
des Einspanntischs 36 eingebaut worden sind, ist die Dämpfung einer
Schallwelle in dem Werkstück
klein und das Werkstück
kann in Kontakt bzw. Berührung
mit dem Bearbeitungsschallwellendetektionsmittel 7 angeordnet
werden, wodurch es ermöglicht
wird, Reflektion zu unterdrücken,
die durch die Fehlanpassung der akustischen Impedanz zwischen dem
Werkstück
und dem Bearbeitungsschallwellendetektionsmittel 7 verursacht
ist. Daher kann eine durch Bearbeitung erzeugte Schallwelle mit
einer hohen Genauigkeit bei geringem Rauschen empfangen werden.
In Folge dessen ist es möglich,
nicht nur die Exposition bzw. Freilegung der verschlechterten Schicht
zu der Oberseite des Werkstücks,
sondern ebenfalls eine sehr kleine Änderung in der in dem Werkstück gebildeten verschlechterten
Schicht zu detektieren.