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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bearbeitungsvorrichtung, die einen Laserstrahl verwendet, und genauer auf eine Bearbeitungsvorrichtung, umfassend haltende bzw. Haltemittel zum Halten eines Werkstücks, und Laserstrahl-Aufbringmittel zum Bestrahlen des Werkstücks, welches durch die Haltemittel gehalten ist, mit einem gepulsten Laserstrahl, der fähig ist, durch das Werkstück durchzutreten, wodurch das Werkstück geschädigt bzw. verschlechtert wird.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Die
DE 10 2004 033 151 A1 , die nach dem Prioritätstag der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht wurde, offenbart eine Laserbearbeitungsvorrichtung, die ein Haltemittel zum Halten eines Werkstücks, eine Laserstrahlquelle, die einen gepulsten Laserstrahl emittiert, sowie Fokussierungsmittel aufweist. Der Laserstrahl wird mittels eines Strahlteilers in zwei Teilstrahlen geteilt. Dabei bewirkt das Fokussierungsmittel im Strahlengang des Teilstrahls, daß der Laserstrahl auf zwei Brennpunkte fokussiert wird, die in einer Richtung der optischen Achse des gepulsten Laserstrahls beabstandet sind. Die Teilstrahlen durchlaufen unterschiedlich lange Wegstrecken, was dazu führt, daß die Laserpulse der Teilstrahlen zeitlich zueinander versetzt auf das Werkstück auftreffen.
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Die
JP 01 186 293 A offenbart ein Laserschweißverfahren, bei dem ein Laserstrahl in zwei Teilstrahlen aufgeteilt wird, die nach Umlenkung eines der beiden Teilstrahlen wieder zusammengeführt werden. Dabei ist der nicht umgelenkte Teilstrahl für das Schweißen vorgesehen während der umgelenkte Teilstrahl simultan für eine Wärmebehandlung vorgesehen ist.
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Die
JP 2000 005 892 A betrifft das Fokussieren von Teilen eines Laserstrahls in unterschiedlichen Brennpunkten.
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Die
DE 199 59 862 A1 betrifft ein Lasersystem mit steuerbarer Pulsdauer, das eine Erzeugungseinrichtung umfaßt, die wenigstens einen Pulslaser aufweist und derart ausgebildet ist, daß sie einen ersten Laserstrahl und einen von diesem räumlich getrennten Laserstrahl erzeugt. Ferner weist das System eine Verschiebungseinrichtung, die den zweiten Laserstrahl zeitlich gegenüber dem ersten Laserstrahl verschiebt, sowie eine Zusammenführungseinrichtung zum Zusammenführen der beiden Laserstrahlen in einem Ausgangsstrahl auf.
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In der Herstellung einer Halbleitervorrichtung ist es beispielsweise gut bekannt, daß zahlreiche Halbleiterschaltungen auf der Seite bzw. Fläche eines Wafers ausgebildet werden, umfassend bzw. beinhaltend ein geeignetes Substrat, wie ein Siliciumsubstrat, ein Saphirsubstrat, ein Siliciumcarbidsubstrat, ein Lithiumtantalatsubstrat, ein Glassubstrat oder ein Quarzsubstrat, und dann der Wafer unterteilt wird, um individuelle Halbleiterschaltungen, nämlich Halbleitervorrichtungen auszubilden. Verschiedene Arten unter Verwendung eines Laserstrahls werden als Verfahren zum Unterteilen des Wafers vorgeschlagen.
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US-Patent 6,211,488 und die japanische Patentanmeldung
JP 2002 192 367 A offenbaren jeweils ein Waferunterteilungsverfahren, welches einen gepulsten Laserstrahl auf einen Zwischenbereich in der Dickenrichtung eines Wafers fokussiert, den gepulsten Laserstrahl bewegt und den Wafer relativ zueinander entlang einer Teilungslinie bewegt, um einen Schädigungsbereich entlang der Unterteilungslinie in dem zwischenliegenden bzw. Zwischenbereich in der Dickenrichtung des Wafers auszubilden, und dann eine externe Kraft auf den Wafer ausübt, um den Wafer entlang des Schädigungsbereichs zu brechen.
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Es ist denkbar, nicht nur den Schädigungsbereich in dem Zwischenbereich in der Dickenrichtung des Wafers auszubilden, sondern auch einen Schädigungsbereich entlang der Unterteilungslinie in einem Bereich bzw. Abschnitt auszubilden, der von der Rückseite des Wafers bis zu einer vorbestimmten Tiefe reicht, oder in einem Bereich, der von der Vorderseite des Wafers bis zu einer bestimmten Tiefe reicht, anstelle des oder zusätzlich zu dem zwischenliegenden Bereich in der Dickenrichtung des Wafers. In jedem Fall ist es, um eine externe Kraft auf den Wafer aufzubringen, um den Wafer entlang der Unterteilungslinie ausreichend präzise zu zerbrechen, notwendig, eine relativ große Dicke des Schädigungsbereichs zur Verfügung zu stellen, nämlich eine relativ große Abmessung des Schädigungsbereichs in der Dickenrichtung des Wafers. Um die Dicke des Schädigungsbereichs zu erhöhen, besteht ein Erfordernis, die Position des Brennpunkts des gepulsten Laserstrahls in der Dickenrichtung des Wafers zu verlagern und wiederholt den gepulsten Laserstrahl und den Wafer relativ zueinander entlang der Unterteilungslinie zu bewegen, da der Schädigungsbereich in der Nachbarschaft des Brennpunkts des gepulsten Laserstrahls ausgebildet wird. Wenn die Dicke des Wafers relativ groß ist, benötigt es daher eine relativ lange Zeit, um den Schädigungsbereich einer notwendigen Dicke auszubilden, um den Wafer ausreichend präzise zu brechen.
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In einem Versuch zum Lösen der oben beschriebenen Probleme offenbaren die Beschreibung und die Zeichnungen der japanischen Patentanmeldung
JP 2005 028 438 A , hinterlegt durch die Anmelderin (die Zessionarin) der vorliegenden Anmeldung, eine Bearbeitungsvorrichtung, die adaptiert ist, um einen gepulsten Laserstrahl an wenigstens zwei Brennpunkten zu fokussieren, die in der Dickenrichtung der optischen Achse verlagert sind. Gemäß einer derartigen Bearbeitungsvorrichtung können Schädigungsbereiche gleichzeitig an wenigstens zwei Stellen generiert bzw. erzeugt werden, die in der Dickenrichtung eines Werkstücks, nämlich eines Wafers, verlagert bzw. verschoben sind. Jedoch ist die Bearbeitungsvorrichtung immer noch nicht ausreichend zufriedenstellend, sondern stellt die folgenden Probleme, die gelöst werden müssen: eine Schädigung an einem der zwei Brennpunkte, spezifischer dem Brennpunkt mit einem kürzeren Abstand von den Oszillationsmitteln des gepulsten Laserstrahls verhindert eine Aufbringung des gepulsten Laserstrahls auf den anderen Brennpunkt, spezifischer den Brennpunkt an einem längeren Abstand von den Oszillationsmitteln des gepulsten Laserstrahls, wodurch die Ausbildung einer gewünschten Schädigung inhibiert bzw. verhindert wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist daher ein Hauptgegenstand der vorliegenden Erfindung, eine neue und verbesserte Bearbeitungsvorrichtung, welche einen Laserstrahl verwendet, zur Verfügung zu stellen, wobei die Bearbeitungsvorrichtung fähig ist, eine Schädigung bzw. Verschlechterung, wie dies gewünscht ist, an wenigstens zwei Brennpunkten zu generieren bzw. zu erzeugen, die in der Dickenrichtung eines Werkstücks verlagert sind, während sinnvoll bzw. klug eine Situation vermieden wird, wo eine Schädigung von einem der zwei Brennpunkte eine Aufbringung bzw. Anwendung eines gepulsten Laserstrahls an dem anderen Brennpunkt verhindert, wodurch ein Schädigungsbereich einer erforderlichen Dicke in einem Werkstück ausgebildet wird.
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Wir, die Erfinder, haben fleißig Studien und Experimente durchgeführt und haben die folgenden Tatsachen herausgefunden: ein gepulster Laserstrahl wird, wobei eine gewisse Zeitdifferenz zur Verfügung gestellt wird, auf wenigstens zwei Brennpunkte fokussiert, die in der Richtung der optischen Achse des gepulsten Laserstrahls dementsprechend in der Dickenrichtung eines Werkstücks verlagert bzw. versetzt sind. Als ein Ergebnis kann eine Situation, wo eine Schädigung an einem der Brennpunkte eine Aufbringung des gepulsten Laserstrahls auf dem anderen Brennpunkt verhindert, vermieden werden. So kann das zuvor erwähnte Hauptobjekt bzw. der Hauptgegenstand erreicht werden.
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D. h. gemäß der vorliegenden Erfindung wird als eine Bearbeitungsvorrichtung, welche einen Laserstrahl verwendet, um das oben erwähnte Hauptziel zu erreichen, eine Bearbeitungsvorrichtung, welche einen gepulsten Laserstrahl verwendet, welche Haltemittel zum Halten eines Werkstücks und Laserstrahlaufbringmittel zum Bestrahlen des Werkstücks, das durch die Haltemittel gehalten ist, mit dem gepulsten Laserstrahl aufweist, der fähig ist, durch das Werkstück durchzutreten, wodurch das Werkstück geschädigt wird, wobei die Laserstrahlaufbringmittel Oszillationsmittel zur Erzeugung des gepulsten Laserstrahls und Übertragungs/Fokussierungsmittel zum Übertragen und Fokussieren des gepulsten Laserstrahls enthalten, wobei die Übertragungs/Fokussiermittel einen Strahlteiler zum Unterteilen des gepulsten Laserstrahls in einen erten gepulsten Laserstrahl und einen zweiten gepulsten Laserstrahl und einen Halbspiegel zum Ausrichten von optischen Achsen des zweiten gepulsten Laserstrahls und des ersten gepulsten Laserstrahls zueinander aufweisen, wobei die Übertragungs/Fokussierungsmittel den gepulsten Laserstrahl auf wenigstens zwei Brennpunkte fokussieren, die in einer Richtung einer optischen Achse des gepulsten Laserstrahls versetzt sind, wobei die Übertragungs/Fokussierungsmittel optische Weglängen-Vergrößerungsmittel zum Vergrößern einer optischen Weglänge des ersten gepulsten Laserstrahls oder des zweiten gepulsten Laserstrahls aufweisen, wobei eine Zeitdifferenz zwischen dem Zeitpunkt, wenn der erste gepulste Laserstrahl an einem ersten Brennpunkt der Brennpunkte ankommt, und einem Zeitpunkt, wenn der zweite gepulste Laserstrahl an einem zweiten Brennpunkt der Brennpunkte ankommt, zur Verfügung gestellt wird, die nicht kleiner als eine Pulsdauer des gepulsten Laserstrahls, jedoch nicht größer als ein Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Pulsen des gepulsten Laserstrahls ist, und jeder Puls des zweiten gepulsten Laserstrahls zwischen entsprechenden Pulsen des ersten gepulsten Laserstrahls angeordnet ist.
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Vorzugsweise fokussieren die Übertragungs/Fokussiermittel den Laserstrahl auf den Brennpunkt an einem größeren Abstand von den Oszillationsmitteln eines gepulsten Laserstrahls früher als an dem Brennpunkt bei einem kürzeren Abstand von den Oszillationsmitteln des gepulsten Laserstrahls. In einer bevorzugten Ausbildung beinhalten die Übertragungs/Fokussiermittel eine Mehrzahl von Spiegeln zum Ausrichten der optischen Achse des zweiten gepulsten Laserstrahls mit der optischen Achse des ersten gepulsten Laserstrahls, Durchmesser-Veränderungsmittel zum Ändern des Durchmessers von einem des ersten gepulsten Laserstrahls und des zweiten gepulsten Laserstrahls; und eine gemeinsame Fokussier- bzw. Sammellinse. Die optischen Weglängen-Vergrößerungsmittel bzw. Vergrößerungsmittel des optischen Wegs beinhalten vorzugsweise eine optische Faser oder eine Mehrzahl von Spiegeln.
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In der Bearbeitungsvorrichtung unter Verwendung eines Laserstrahls gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Zeitdifferenz veranlaßt, während des Fokussierens des gepulsten Laserstrahls an jedem von wenigstens zwei Brennpunkten vorzuliegen bzw. zu existieren. Somit wird eine Situation vermieden, wo eine Schädigung, die an einem der Brennpunkte generiert bzw. erzeugt wird, eine Aufbringung bzw. Anwendung des gepulsten Laserstrahls auf dem anderen Brennpunkt inhibiert. Folglich kann eine Schädigung, wie gewünscht, an wenigstens zwei Brennpunkten generiert werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische Ansicht, die eine bevorzugte Ausbildung einer Bearbeitungsvorrichtung zeigt, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung konstruiert ist.
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2 ist ein Graph, der eine Zeitdifferenz während eines Fokussierens zwischen einem ersten, gepulsten Laserstrahl und einem zweiten, gepulsten Laserstrahl in der Bearbeitungsvorrichtung von 1 zeigt.
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3 ist eine schematische Ansicht, die eine andere Ausbildung einer Bearbeitungsvorrichtung zeigt, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung konstruiert ist.
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4 ist ein Graph, der eine Zeitdifferenz während eines Fokussierens zwischen einem ersten, gepulsten Laserstrahl, einem zweiten, gepulsten Laserstrahl und einem dritten gepulsten Laserstrahl in der Bearbeitungsvorrichtung von 3 zeigt.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausbildungen
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Bevorzugte Ausbildungen einer Bearbeitungsvorrichtung unter Verwendung eines Laserstrahls, welche in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, werden nun in größerem Detail unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausbildung einer Bearbeitungsvorrichtung, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Die illustrierte Bearbeitungsvorrichtung umfaßt haltende bzw. Haltemittel 4 zum Halten eines Werkstücks 2, und Laserstrahl-Aufbringmittel, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 6 bezeichnet sind.
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Die Haltemittel 4 bestehen aus einem haltenden bzw. Halteglied 8, das beispielsweise aus einem porösen Glied gebildet ist oder eine Mehrzahl von Sauglöchern oder Nuten bzw. Rillen darin ausgebildet aufweist, und Saugmitteln (nicht gezeigt), die an das Halteglied 8 angeschlossen sind. Die Haltemittel 4 können von einer Form sein, in welcher das Werkstück 2, beispielsweise ein Wafer, an die Oberfläche des Halteglieds 8 durch Saugen angezogen ist.
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Die Laserstrahl-Aufbringmittel 6 beinhalten Oszillationsmittel 10 eines gepulsten Laserstrahls und Übertragungs/Fokussiermittel 12, um einen gepulsten Laserstrahl zu übertragen und zu fokussieren, der durch die Oszillationsmittel 10 des gepulsten Laserstrahls oszilliert ist. In wichtiger Weise oszillieren die gepulsten Laserstrahl-Oszillationsmittel bzw. Oszillationsmittel 10 des gepulsten Laserstrahls einen gepulsten Laserstrahl 14, welcher durch das Werkstück 2 durchtreten kann. Wenn das Werkstück 2 ein Wafer ist, beinhaltend ein Siliciumsubstrat, ein Saphirsubstrat, ein Siliciumcarbidsubstrat, ein Lithiumtantalatsubstrat, ein Glassubstrat oder ein Quarzsubstrat, können die Oszillationsmittel 10 des gepulsten Laserstrahls in vorteilhafter Weise aus einem YVO4-gepulsten Laseroszillator oder einem YAG-gepulsten Laseroszillator bestehen, welcher den gepulsten Laserstrahl 14 oszilliert, der eine Wellenlänge von beispielsweise 1.064 nm aufweist.
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Unter Bezugnahme auf 1 sind die Übertragungs/Fokussiermittel 12 in den Laserstrahl-Aufbringmitteln 6 zwischen die Oszillationsmittel 10 des gepulsten Laserstrahls und dem Werkstück 2 zwischengelagert, das auf den Haltemitteln 4 gehalten ist. Die Übertragungs/Fokussiermittel 12 in der illustrierten Ausbildung beinhalten einen Halbspiegel 16, der als ein Strahlteiler funktioniert, einen Spiegel 18, einen Spiegel 20, einen Halbspiegel 22, Durchmesser-Veränderungsmittel 24, die zwischen dem Halbspiegel 16 und dem Halbspiegel 22 angeordnet sind, und optische Weg- bzw. Pfadlängen-Vergrößerungsmittel 26, die zwischen dem Spiegel 18 und dem Spiegel 20 angeordnet sind. Die Durchmesser-Veränderungsmittel 24 bestehen aus einem Expander, der zwei konvexe Linien 28 und 30 aufweist. Die optischen Weglängen-Vergrößerungsmittel 26 zum Erhöhen bzw. Vergrößern des optischen Wegs bzw. Pfads zwischen dem Spiegel 18 und dem Spiegel 20 um beispielsweise zahlreiche Meter können aus einer optischen Faser bestehen, die sich beispielsweise über zahlreiche bzw. mehrere Meter erstreckt. Alternativ können die optischen Weglängen-Vergrößerungsmittel 26 aus einer Mehrzahl von Spiegeln zusammengesetzt sein bzw. bestehen, statt oder zusätzlich zu der optischen Faser. Die Übertragungs/Fokussiermittel 12 beinhalten weiters eine Fokussier- bzw. Sammellinse 32 zum Fokussieren des gepulsten Laserstrahls 14.
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In der oben beschriebenen Bearbeitungsvorrichtung wird der gepulste Laserstrahl 14, der von den Oszillationsmitteln 10 des gepulsten Laserstrahls oszilliert ist, durch den Halbspiegel 16 in zwei gepulste Laserstrahlen 14a und 14b geteilt, nämlich den ersten, gepulsten Laserstrahl 14a, welcher durch den Halbspiegel 16 tritt und sich geradlinig ausbreitet, und den zweiten, gepulsten Laserstrahl 14b, welcher durch den Halbspiegel 16 reflektiert wird und in der Richtung zu einer im wesentlichen senkrechten Richtung verändert wird. Der erste, gepulste Laserstrahl 14a tritt durch die Durchmesser-Veränderungsmittel 24 durch und hat dadurch seinen Durchmesser verändert, spezifischer wird in eine Form umgewandelt, in welcher sich sein Durchmesser stufenweise bzw. zunehmend erhöht, wenn sich der erste, gepulste Laserstrahl 14a weiter von den Durchmesser-Veränderungsmitteln 24 wegbewegt. Dann tritt der erste, gepulste Laserstrahl 14a durch den Halbspiegel 22 durch und wird durch die Fokussier- bzw. Sammellinse 32 auf einen Brennpunkt 34a in dem Werkstück 2 fokussiert. Andererseits wird der zweite, gepulste Laserstrahl 14b durch den Spiegel 18, den Spiegel 20 und den Halbspiegel 22 reflektiert, um in der Richtung zu einer im wesentlichen senkrechten Richtung zu jeder Zeit verändert zu werden, und wird schließlich in einen Zustand gebracht, wo seine optische Achse mit der optischen Achse des ersten, gepulsten Laserstrahls 14a ausgerichtet ist. Dann wird der zweite, gepulste Laserstrahl 14b durch die Sammellinse 32 auf einen Brennpunkt 34b in dem Werkstück 2 fokussiert. Wie dies deutlich in 1 gezeigt ist, sind der Brennpunkt 34a und der Brennpunkt 34b in der Richtung der optischen Achse des ersten und zweiten, gepulsten Laserstrahls 14a und 14b verlagert bzw. verschoben, und der Brennpunkt 34a ist entfernter von den Oszillationsmitteln 10 des gepulsten Laserstrahls angeordnet als der Brennpunkt 34b. Die Position des Brennpunkts 34a kann eingestellt werden, wie dies geeignet ist, indem der Expander, welcher die Durchmesser-Veränderungsmittel 24 darstellt bzw. ausbildet, in der Richtung der optischen Achse bewegt wird, oder indem die konvexe Linse 28 oder 30 des Expanders in der Richtung der optischen Achse bewegt wird.
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In der dargestellten bzw. illustrierten Ausbildung erstreckt sich der optische Weg des zweiten, gepulsten Laserstrahls 14b zu dem Halbspiegel 22 über den Halbspiegel 16, den Spiegel 18, die optischen Weglängen-Vergrößerungsmittel 26 und den Spiegel 20, so daß die optische Weglänge des zweiten, gepulsten Laserstrahls 14b um beispielsweise einige Meter verglichen mit der optischen Weglänge des ersten, gepulsten Laserstrahls 14a verlängert wird. So kommt der zweite, gepulste Laserstrahl 14b an dem Brennpunkt 34b zu einem späteren Zeitpunkt, wenn der erste, gepulste Laserstrahl 14a den Brennpunkt 34a erreicht, um eine Zeit an, die erforderlich ist, damit der zweite, gepulste Laserstrahl 14b über die erhöhte, optische Weglänge läuft. Wie dies in 2 gezeigt ist, ist es bevorzugt, daß eine Zeitdifferenz dt zwischen dem Zeitpunkt, wenn der erste, gepulste Laserstrahl 14a an dem Brennpunkt 34a ankommt, und einem Zeitpunkt, wenn der zweite, gepulste Laserstrahl 14b an dem Brennpunkt 34b ankommt, nicht kleiner als eine Pulsdauer (Pulsbreite) Δt des gepulsten Laserstrahls 14a (oder 14b) ist, jedoch nicht größer als ein Zeitintervall gt zwischen aufeinanderfolgenden Pulsen des gepulsten Laserstrahls 14a (oder 14b), und daß jeder Puls des zweiten, gepulsten Laserstrahls 14b zwischen entsprechenden Pulsen des ersten, gepulsten Laserstrahls 14a angeordnet ist. Beispielsweise sei jede Pulsdauer der gepulsten Laserstrahlen 14a und 14b Δt (Sekunden) und die Wiederholungsfrequenz der gepulsten Laserstrahlen 14a und 14b sei W (Hz), und der Unterschied zwischen der optischen Weglänge (L1) des ersten, gepulsten Laserstrahls 14a und der optischen Weglänge (L2) des zweiten, gepulsten Laserstrahls 14b sei DL. Da die Lichtgeschwindigkeit c (= 3 × 108 m/s) ist, ist die obige Zeitdifferenz dt (L2 – L1) ÷ c. So kann die zweite, optische Weglänge L2 erhöht werden, um der Gleichung Δt × c ≤ (L2 – L1) ≤ (1/W – Δt) × c zu genügen. Wenn die Pulsdauer Δt 10 ns ist und die Pulswiederholungsfrequenz W 100 k (Hz) ist, dann ist es beispielsweise empfehlenswert, die optische Weglänge L2 des zweiten, gepulsten Laserstrahls 14b um etwa 3 m verglichen mit der optischen Weglänge L1 des ersten, gepulsten Laserstrahls 14a zu verlängern bzw. zu vergrößern.
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Wenn der erste, gepulste Laserstrahl 14a auf den Brennpunkt 34a fokussiert wird, wird eine Verschlechterung in dem Werkstück 2 aufgrund dieses Fokussierens in der Nachbarschaft des Brennpunkts 34a üblicherweise in einem Bereich erzeugt bzw. generiert, der eine gewisse Breite W1 von dem Brennpunkt 34a nach oben aufweist. Wenn der zweite, gepulste Laserstrahl 14b auf den Brennpunkt 34b fokussiert wird, wird eine Verschlechterung in dem Werkstück 2 in der Nachbarschaft des Brennpunkts 34b üblicherweise in einem Bereich erzeugt, der eine gewisse Breite W2 von dem Brennpunkt 34b nach oben aufweist. Wenn das Einlangen des ersten, gepulsten Laserstrahls 14a an dem Brennpunkt 34a und das Einlangen des zweiten, gepulsten Laserstrahls 14b an dem Brennpunkt 34b im wesentlichen gleichzeitig erfolgt, besteht eine Tendenz, daß der erste, gepulste Laserstrahl 14a, der auf den Brennpunkt 34a fokussiert wird, nachteilig durch die Verschlechterung beeinflußt wird, die an dem Brennpunkt 34b generiert wird, und die Generierung bzw. Erzeugung einer gewünschten Verschlechterung in der Nachbarschaft des Brennpunkts 34a ist inhibiert. Im Gegensatz dazu wird angenommen, daß der erste, gepulste Laserstrahl 14a auf den Brennpunkt 34a fokussiert wird, um die Erzeugung einer Verschlechterung in der Nachbarschaft des Brennpunkts 34a zu starten, und dann wird, wobei eine Zeitdifferenz zur Verfügung gestellt wird, der zweite, gepulste Laserstrahl 14b auf den Brennpunkt 34b fokussiert, um das Generieren einer Verschlechterung in der Nachbarschaft des Brennpunkts 34b zu starten. In diesem Fall wird die Situation, wo das Fokussieren des ersten, gepulsten Laserstrahls 14a auf den Brennpunkt 34a durch die Erzeugung einer Verschlechterung durch den zweiten, gepulsten Laserstrahl 14b in der Nachbarschaft des Brennpunkts 34b inhibiert ist, vollständig vermieden, und eine gewünschte Verschlechterung kann in der Nachbarschaft des Brennpunkts 34a und in der Nachbarschaft des Brennpunkts 34b generiert werden. Die oben erwähnte Verschlechterung in dem Werkstück 2 tritt als ein Schmelzen und neuerliches Verfestigen (nämlich bzw. insbesondere Schmelzen, wenn die Laserstrahlen 14a und 14b fokussiert werden, und Verfestigung, nachdem das Fokussieren der gepulsten Laserstrahlen 14a und 14b vervollständigt bzw. abgeschlossen ist) auf und erscheint als Löcher bzw. Hohlräume oder Sprünge, obwohl dies von dem Material für das Werkstück 2 oder der Intensität der gepulsten Laserstrahlen 14a und 14b abhängt, die fokussiert werden, Wenn die Laserstrahl-Aufbringmittel 6 und die Haltemittel 4 relativ entlang der Unterteilungslinie bewegt werden, die sich beispielsweise in der Rechts- und Linksrichtung in 1 erstreckt, werden zwei Verschlechterungsbereiche, die sich kontinuierlich entlang der Unterteilungslinie mit einer Breite W1 und einer Breite W2 (wenn die Punkte der Laserstrahlen 14a und 14b an den Brennpunkten 34a und 34b, wobei die Punkte benachbart in der relativen Bewegungsrichtung sind, einander teilweise überlappen), oder zahlreiche Verschlechterungsbereiche, die mit einem Abstand entlang der Unterteilungslinie angeordnet sind, mit der Breite W1 und der Breite W2 (wenn die Punkte der Laserstrahlen 14a und 14b an den Brennpunkten 34a und 34b, wobei Punkte in der relativen Bewegungsrichtung benachbart sind, mit einem Abstand angeordnet sind) in dem Werkstück 2 ausgebildet. Wie dies hier festgehalten ist, können gemäß einer ersten Ausbildung der Bearbeitungsvorrichtung, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, die Verschlechterungsbereiche bzw. -abschnitte der Breite W1 und der Breite W2 gleichzeitig, falls dies gewünscht ist, durch das einzige Laserstrahl-Aufbringmittel 6 in dem Werkstück 2 in zwei Bereichen ausgebildet werden, die in der Dickenrichtung des Werkstücks 2 verlagert sind.
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Wenn die Verschlechterungsbereiche der Breite W1 und der Breite W2 unzureichend sind, um das Werkstück 2 ausreichend präzise entlang der Unterteilungslinie zu teilen, ist das folgende Verfahren empfehlenswert: die Laserstrahl-Aufbringmittel 6 und die Haltemittel 4 werden relativ zueinander über einen vorbestimmten Abstand in der Richtung der optischen Achse bewegt, nämlich in der Auf- und Abrichtung in 1, wodurch die Brennpunkte 14a und 14b in der Richtung der optischen Achse, entsprechend in der Dickenrichtung des Werkstücks 2 verlagert werden. Weiters werden die Laserstrahl-Aufbringmittel 6 und die Haltemittel 4 relativ zueinander entlang der Unterteilungslinie bewegt. Auf diese Weise werden zusätzlich zu der zuvor erwähnten Ausbildung der vorhergehenden Verschlechterungsbereiche zwei Verschlechterungsbereiche, die sich kontinuierlich entlang der Unterteilungslinie mit der Breite W1 und der Breite W2 erstrecken, oder zahlreiche Verschlechterungsbereiche, die mit Abstand entlang der Unterteilungslinie mit der Breite W1 und der Breite W2 angeordnet sind, in dem Werkstück 2 an Stellen ausgebildet, die in der Dickenrichtung des Werkstücks 2 verlagert bzw. versetzt sind.
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3 zeigt eine andere Ausbildung einer Bearbeitungsvorrichtung, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Die Bearbeitungsvorrichtung, die in 3 illustriert ist, umfaßt Haltemittel 104 zum Halten eines Werkstücks 102 und Laserstrahl-Aufbringmittel 106. Die Haltemittel 104 können von derselben Konfiguration wie jene Haltemittel 4 in der in 1 illustrierten Ausbildung sein.
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Die Laserstrahl-Aufbringmittel 106 in der in 3 gezeigten Ausbildung beinhalten Oszillationsmittel 110 für einen gepulsten Laserstrahl und Übertragungs/Fokussierungsmittel 112 zum Übertragen und Fokussieren eines gepulsten Laserstrahls 114, der durch die Oszillationsmittel 110 des gepulsten Laserstrahls oszilliert wird. Die Oszillationsmittel 110 des gepulsten Laserstrahls können im wesentlichen dieselben wie die Oszillationsmittel 10 des gepulsten Laserstrahls sein, die in 1 gezeigt sind. Die Übertragungs/Fokussierungsmittel 112 in der in 3 illustrierten Ausbildung beinhalten einen Halbspiegel 116, der als ein erster Strahlteiler funktioniert, einen Halbspiegel 117, der als ein zweiter Strahlteiler fungiert, einen Spiegel 118, einen Spiegel 119, einen Spiegel 120, einen Spiegel 121, einen Halbspiegel 122, einen Halbspiegel 123, erste Durchmesser-Veränderungsmittel 124, zweite Durchmesser-Veränderungsmittel 125, erste optische Weglängen-Vergrößerungsmittel 126, zweite optische Weglängen-Vergrößerungsmittel 127 und eine gemeinsame Sammellinse 132. Jedes der ersten Durchmesser-Veränderungsmittel 124 und der zweiten Durchmesser-Veränderungsmittel 125 kann im wesentlichen dasselbe wie die Durchmesser-Veränderungsmittel 24 sein, die in 1 gezeigt sind, und jedes der ersten optischen Weglängen-Vergrößerungsmittel 126 und zweiten optischen Weglängen-Vergrößerungsmittel 127 kann im wesentlichen dieselbe Konfiguration aufweisen wie die optischen Weglängen-Vergrößerungsmittel 26, die in 1 gezeigt sind. (Wie dies später erläutert werden wird, muß jedoch die optische Weglänge, die durch die ersten optischen Weglängen-Vergrößerungsmittel 126 erhöht bzw. vergrößert wird, und die optische Weglänge, die durch die zweiten optischen Weglängen-Vergrößerungsmittel 127 erhöht wird, unterschiedlich um eine erforderlich Länge sein.)
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In der in 3 gezeigten Ausbildung wird der gepulste Laserstrahl 114 von den Oszillationsmitteln 110 des gepulsten Laserstrahls in einen ersten, gepulsten Laserstrahl 114a, welcher durch den Halbspiegel 116 durchgeht und sich gerade ausbreitet bzw. fortpflanzt, und einen zweiten, gepulsten Laserstrahl 114b unterteilt, welcher durch den Halbspiegel 116 reflektiert und in der Richtung zu einer im wesentlichen senkrechten Richtung verändert wird. Der erste, gepulste Laserstrahl 114a tritt durch den Halbspiegel 117 durch und schreitet fort. Während dieser Bewegung wird ein dritter, gepulster Laserstrahl 114c, welcher durch den Halbspiegel 117 im wesentlichen senkrecht reflektiert wird, von dem ersten, gepulsten Laserstrahl 114a getrennt. Der erste, gepulste Laserstrahl 114a tritt durch die Durchmesser-Veränderungsmittel 124 durch und hat dadurch seinen Durchmesser verändert, spezifischer wird er in eine Form konvertiert, in welcher sein Durchmesser stufenweise bzw. zunehmend ansteigt, wenn sich der erste, gepulste Laserstrahl 114a von den Durchmesser-Veränderungsmitteln 124 werter entfernt. Dann tritt der erste, gepulste Laserstrahl 114a durch die Halbspiegel 122 und 123 durch und wird durch die Sammellinse 132 auf einen Brennpunkt 134a in dem Werkstück 102 fokussiert. Der zweite, gepulste Laserstrahl 114b wird durch den Spiegel 118 und den Spiegel 119 reflektiert, um in der Richtung zu einer im wesentlichen senkrechten Richtung zu jeder Zeit verändert zu werden, und tritt dann durch die Durchmesser-Veränderungsmittel 125 durch, wodurch er seinen Durchmesser verändert aufweist, spezifischer in eine Form umgewandelt ist bzw. wird, in welcher sein Durchmesser stufenweise bzw. zunehmend ansteigt, wenn bzw. da sich der zweite, gepulste Laserstrahl 114b von den Durchmesser-Veränderungsmitteln 125 weiter entfernt.
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Dann wird der zweite, gepulste Laserstrahl 114b durch den Halbspiegel 123 reflektiert, um in der Richtung zu einer im wesentlichen senkrechten Richtung verändert zu werden, und wird dadurch in einen Zustand gebracht, wo seine optische Achse mit der optischen Achse des ersten, gepulsten Laserstrahls 114a ausgerichtet ist. Dann wird der zweite, gepulste Laserstrahl 114b durch die Fokussierlinse bzw. Sammellinse 132 auf einen Brennpunkt 134b in dem Werkstück 102 fokussiert. Der dritte gepulste Laserstrahl 114c wird durch den Spiegel 120, den Spiegel 121 und den Halbspiegel 122 reflektiert, um in der Richtung zu einer im wesentlichen senkrechten Richtung jederzeit verändert zu werden, und wird dadurch in einen Zustand gebracht, wo seine optische Achse mit der optischen Achse des ersten Laserstrahls 114a ausgerichtet ist. Dann tritt der dritte, gepulste Laserstrahl 114c durch den Halbspiegel 123 durch und wird durch die Sammellinse 132 auf einen Brennpunkt 134c in dem Werkstück 102 fokussiert. Der Brennpunkt 134a, der Brennpunkt 134b und der Brennpunkt 134c sind in der Richtung der optischen Achse des ersten, gepulsten Laserstrahls 114a, des zweiten, gepulsten Laserstrahls 114b und des dritten, gepulsten Laserstrahls 114c verlagert bzw. versetzt. Zusätzlich tritt der zweite, gepulste Laserstrahl 114b durch die ersten optischen Weglängen-Vergrößerungsmittel 126 durch und wird dadurch auf den Brennpunkt 134b um einen erforderlichen Zeitraumunterschied dt1 später fokussiert als der erste, gepulste Laserstrahl 114a, der auf den Brennpunkt 134a fokussiert wird. Der dritte, gepulste Laserstrahl 114c tritt durch die zweiten optischen Weglängen-Vergrößerungsmittel 127 durch und wird dadurch auf den Brennpunkt 134c um eine erforderliche Zeitdifferenz dt2 später fokussiert als der zweite, gepulste Laserstrahl 114b, der auf den Brennpunkt 134b fokussiert wird. Wie dies in 4 gezeigt ist, sind diese Zeitdifferenzen dt1 und dt2 vorzugsweise derart angeordnet, daß der erste, gepulste Laserstrahl 114a, der auf den Brennpunkt 134a fokussiert wird, der zweite, gepulste Laserstrahl 114b, der auf den Brennpunkt 134b fokussiert wird, und der dritte, gepulste Laserstrahl 114c, der auf den Brennpunkt 134c fokussiert wird, sequentiell bzw. nacheinander fokussiert werden, ohne daß sie einander in bezug auf die Zeit überlappen.
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In der in 3 gezeigten Bearbeitungsvorrichtung werden Verschlechterungsbereiche bzw. -abschnitte in dem Werkstück 102, wie dies erforderlich ist, in der Nachbarschaft der Brennpunkte 134a, 134b und 134c, üblicherweise in Bereichen ausgebildet, die eine gewisse Breite W1, eine gewisse Breite W2 und eine gewisse Breite W3 von den Brennpunkten 134a, 134b und 134c nach oben aufweisen. Nachdem der erste, gepulste Laserstrahl 114a auf den Brennpunkt 134a fokussiert wurde, wird der zweite, gepulste Laserstrahl 114b auf den Brennpunkt 134b fokussiert. So inhibiert die Verschlechterung in dem Bereich bzw. der Region, der (die) die Breite W2 aufweist, nicht das Fokussieren des ersten, gepulsten Laserstrahls 114a. Nachdem der zweite, gepulste Laserstrahl 114b auf den Brennpunkt 134b fokussiert wurde, wird der dritte, gepulste Laserstrahl 114c auf den Brennpunkt 134c fokussiert. So inhibiert die Verschlechterung in dem Bereich, der die Breite W3 aufweist, nicht das Fokussieren des zweiten, gepulsten Laserstrahls 114b. So kann die erforderliche Verschlechterung in den entsprechenden Bereichen generiert werden, die die Breiten W1, W2 und W3 aufweisen. Wenn die Laserstrahl-Aufbringmittel 106 und die Haltemittel 104 relativ entlang der Unterteilungslinie bewegt werden, die sich beispielsweise in der Rechts-Links-Richtung in 3 erstreckt, werden drei Verschlechterungsbereiche, die sich kontinuierlich entlang der Unterteilungslinie mit der Breite W1, der Breite W2 und der Breite W3 erstrecken, oder zahlreiche Verschlechterungsbereiche, die mit einem Abstand entlang der Unterteilungslinie mit der Breite W1, der Breite W2 und der Breite W3 angeordnet sind, in dem Werkstück 102 ausgebildet. Wenn die Verschlechterungsbereiche der Breite W1, der Breite W2 und der Breite W3 unzureichend sind, um das Werkstück 102 ausreichend präzise entlang der Unterteilungslinie zu unterteilen, ist das folgende Verfahren empfehlenswert: Die Laserstrahl-Aufbringmittel 106 und die Haltemittel 104 werden relativ zueinander über einen vorbestimmten Abstand in der Richtung der optischen Achse bewegt, nämlich in der Auf- und Ab-Richtung in 3, wodurch die Brennpunkte 134a, 134b und 134c in der Richtung der optischen Achse, entsprechend in der Dickenrichtung des Werkstücks 102 verlagert bzw. verschoben werden. Weiters werden die Laserstrahl-Aufbringmittel 106 und die Haltemittel 104 relativ zueinander entlang der Unterteilungslinie bewegt. Auf diese Weise werden zusätzlich zu der zuvor er wähnten Ausbildung von Verschlechterungsbereichen drei Verschlechterungsbereiche, die sich kontinuierlich entlang der Unterteilungslinie mit der Breite W1, der Breite W2 und der Breite W3 erstrecken, oder zahlreiche Verschlechterungsbereiche, die mit Abstand entlang der Unterteilungslinie mit der Breite W1, der Breite W2 und der Breite W3 angeordnet sind, in dem Werkstück 102 an Stellen ausgebildet, die in der Dickenrichtung des Werkstücks 102 verlagert bzw. versetzt sind.
