-
Gebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine
zur Durchführung einer
Laserstrahlbearbeitung auf einem plattenartigen Werkstück, das
auf einem Ansaug- bzw. Einspanntisch gehalten ist, entlang vorbestimmter
Bearbeitungslinien.
-
Beschreibung des Standes
der Technik
-
In
dem Herstellungsverfahren einer Halbleitervorrichtung wird eine
Mehrzahl von Bereichen durch Unterteilungslinien unterteilt, die "Straßen" genannt sind, die
in einem Gittermuster auf der vorderen Oberfläche eines im wesentlichen scheibenartigen
Halbleiterwafers angeordnet sind, und eine Schaltung, wie ein IC,
LSI oder dgl. ist in jedem der unterteilten Bereiche ausgebildet.
Individuelle bzw. einzelne Halbleiterchips werden durch ein Schneiden
dieses Halbleiterwafers entlang der Unterteilungslinien ausgebildet,
um ihn in die Bereich zu verteilen, die die Schaltungen darauf ausgebildet
aufweisen. Ein Wafer einer optischen Vorrichtung, umfassend auf
einer Galliumnitrid-Verbindung
basierende Halbleiter oder dgl., die auf die vordere Oberfläche eines Saphirsubstrats
laminiert sind, wird auch entlang der Unterteilungslinien geschnitten,
um in individuelle optische Vorrichtungen, wie Licht emittierende
Dioden oder Laserdioden unterteilt zu werden, welche weit verbreitet
in elektrischen Einrichtungen verwendet werden.
-
Ein
Schneiden entlang der Unterteilungslinien des obigen Halbleiterwafers
oder Wafers einer optischen Vorrichtung wird allgemein durch eine
Schneidmaschine ausgeführt,
die "Dicer" bzw. "Zerteileinrichtung" genannt ist.
-
Diese
Schneidmaschine umfaßt
einen Ansaug- bzw. Einspanntisch zum Halten eines Werkstücks, wie eines
Halbleiterwafers oder eines Wafers einer optischen Vorrichtung,
Schneidmittel zum Schneiden des Werkstücks, das auf dem Einspanntisch
gehalten ist, und Schneidzufuhrmittel zum Bewegen des Einspanntischs
und der Schneidmittel relativ zueinander. Die Schneidmittel haben
eine Spindeleinheit, welche eine Drehspindel umfaßt, eine
Schneidklinge, die auf der Spindel festgelegt ist, und einen Antriebsmechanismus zum
drehbaren Antreiben der rotierenden Spindel. Die Schneidklinge umfaßt eine
scheibenartige Basis und eine ringförmige Schneidkante, welche
auf dem Seitenwand-Außenumfangsabschnitt
der Basis angeordnet bzw. montiert ist, und ist so dick wie etwa
20 μm ausgebildet,
indem schleifende Diamantkörner,
die einen Durchmesser von etwa 3 μm
aufweisen, an der Basis durch ein Elektroformen festgelegt sind.
-
Da
ein Saphirsubstrat, Siliziumcarbidsubstrat usw. eine hohe Mohs'sche Härte aufweisen,
ist ein Schneiden mit der obigen Schneidklinge nicht immer einfach.
Weiters müssen,
da die Schneidklinge eine Dicke von etwa 20 μm aufweist, die Unterteilungslinien
für ein
Unterteilen von Vorrichtungen eine Breite von etwa 50 μm aufweisen.
Daher wird in dem Fall einer Vorrichtung, die etwa 300 μm × 300 μm mißt, das
Flächenverhältnis der
Straßen
zu dem Wafer 14 %, wodurch die Produktivität reduziert wird.
-
Mittlerweile
wird als Mittel zum Unterteilen eines plattenartigen Werkstücks, wie
eines Halbleiterwafers, ein Laserstrahl-Bearbeitungsverfahren zum
Aufbringen eines Pulslaserstrahls, der fähig ist, durch das Werkstück hindurchzutreten,
wobei sein Brennpunkt in dem Inneren des Bereichs festgelegt ist,
der zu unterteilen ist, auch heutzutage untersucht bzw. versucht.
In dem Unterteilungs verfahren, das von dieser Laserstrahlstrahl-Bearbeitungstechnik
Gebrauch macht, wird das Werkstück
durch Aufbringen bzw. Anwenden bzw. Anlegen eines Pulslaserstrahls
einer Wellenlänge
von beispielsweise 1.064 nm, welcher fähig ist, durch das Werkstück hindurchzutreten,
von einer Seite des Werkstücks,
wobei sein Brennpunkt im Inneren eingestellt bzw. festgelegt ist,
um kontinuierlich eine verschlechterte Schicht entlang der Unterteilungslinien
im Inneren des Werkstücks
auszubilden, und ein Ausüben
einer externen Kraft entlang der Unterteilungslinien unterteilt, deren
Festigkeit durch die Ausbildung der verschlechterten Schichten reduziert
wurde. Dieses Verfahren ist durch das Japanische Patent Nr. 3408805
geoffenbart.
-
Wenn
das plattenartige Werkstück,
wie ein Halbleiterwafer, eine gewellte Oberfläche aufweist und nicht gleichmäßig bzw.
einheitlich in der Dicke ist, können
die verschlechterten Schichten nicht in einer vorbestimmten Tiefe
gleichmäßig aufgrund
des Brechungsindex zum Zeitpunkt einer Aufbringung eines Laserstrahls ausgebildet
werden. Daher muß,
um verschlechterte Schichten in einer vorbestimmten Tiefe gleichmäßig im Inneren
eines Halbleiterwafers auszubilden, die Unebenheit des Bereichs,
auf welchen der Laserstrahl aufzubringen ist, zuvor detektiert werden,
und die Laserstrahl-Aufbringmittel müssen eingestellt werden, um
dieser Unebenheit zu folgen.
-
Ein
Laserstrahlbearbeiten, in welchem ein Laserstrahl aufgebracht wird,
wobei sein Brennpunkten auf das Innere eines plattenartigen Werkstücks festgelegt
ist, um das Innere des Werkstücks
zu markieren, ist bzw. wird auch implementiert. Jedoch müssen, um
das Innere des Werkstücks
in einer vorbestimmten Tiefe zu markieren, die Laserstrahl-Aufbringmittel eingestellt
werden, um der Unebenheit der Oberfläche des Werkstücks zu folgen.
-
Um
das obige Problem zu lösen,
offenbart JP-A 2003-168655
eine Zerteil- bzw. Schneidmaschine, welche mit Höhenpositions-Detektionsmitteln
versehen ist, um die Höhenposition
eines Werkstücks
zu detektieren, das auf einem Arbeits- bzw. Werktisch angeordnet
ist, um die Höhenposition
der Schneidfläche
bzw. des Schneidbereichs des Werkstücks durch die Höhenpositions-Detektionsmittel
zu detektieren und eine Schneidbereich-Höhenkarte anzulegen, sodaß eine Schneidposition
einer Schneidklinge basierend auf dieser Karte gesteuert bzw. geregelt
wird.
-
In
der Technologie, die durch die obige Publikation geoffenbart ist,
wird die Schneidbereich-Höhenkarte
zuerst durch ein Detektieren der Höhenposition des Schneidbereichs
des Werkstücks
unter Verwendung der Höhenpositions-Detektionsmittel
hergestellt und dann wird ein Schneidbearbeiten, ausgeführt, während die Schneidposition
der Schneidklinge basierend auf der erhaltenen Karte gesteuert bzw.
geregelt wird. Da der Höhenpositions-Detektionsschritt
und der Schneidschritt voneinander getrennt sind, ist diese Technologie
in bezug auf die Produktivität
nicht effizient.
-
Unter
den Umständen
schlug die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung als Japanische
Patentanmeldung Nr. 2004-117496 eine Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine
vor, die fähig
ist, ein Laserstrahlbearbeiten an einer bestimmten Position eines
plattenartigen Werkstücks
effizient durchzuführen,
selbst wenn das plattenartige Werkstück nicht gleichmäßig bzw.
einheitlich in der Dicke ist. In dieser Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine
wird die Höhenposition
eines Abschnitts, auf welchen ein Laserstrahl von einem Kondensor
bzw. einer Sammellinse aufzubringen ist, eines Werkstücks, das
auf einem Einspanntisch gehalten ist, durch Höhenpositions-Detektionsmittel
detektiert, sodaß der
Kondensor eingestellt wird, indem er in einer Richtung senkrecht bzw.
normal zu der Halteoberfläche
des Einspanntischs, basierend auf dem Detektionssignal der Höhenpositions-Detektionsmittel
bewegt wird.
-
In
der obigen Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine ist es jedoch schwierig,
den Kondensor schnell in Antwort auf das Detektionssignal von den
Höhenpositions-Detektionsmitteln
zu bewegen. D.h., da der Kondensor einen Satz von Linsen (Objektivsammellinsen
bzw. -kondensorlinsen) umfaßt
und daher 1 kg wiegt und eine hohe Trägheitskraft besitzt, ist es
schwierig, ihn schnell zu bewegen. Wenn der Kondensor, der eine
hohe Trägheitskraft
aufweist, in der vertikalen Richtung bewegt wird, tritt ein Problem
auf, daß eine
feine bzw. leichte Vibration auftritt, wodurch die Laserstrahl-Bearbeitungsgenauigkeit
beeinträchtigt
bzw. beeinflußt
wird.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Es
ist ein Ziel bzw. Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine zur
Verfügung
zu stellen, die fähig
ist, ein Bearbeiten an einer gewünschten
Position eines plattenartigen Werkstücks effizient auszuführen, selbst
wenn das Werkstück
nicht gleichmäßig in der
Dicke ist.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird das obige Ziel durch eine Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine erreicht,
umfassend einen Ansaug- bzw. Einspanntisch zum Halten eines Werkstücks, Laserstrahl-Aufbringmittel,
die Laserstrahl-Oszillationsmittel
und einen Kondensor aufweisen, der mit einer Objektivlinse zum Konvergieren
eines Laserstrahls ausgestattet ist, der durch die Laserstrahl-Oszillationsmittel
oszilliert ist, um ihn auf das Werkstück aufzubringen, das auf dem
Einspanntisch gehalten ist; und Bearbeitungszufuhrmittel zum Bewegen
des Einspanntischs und der Laserstrahlaufbringmittel relativ zueinander
in einer Bearbeitungszufuhrrichtung, wobei
Brennpunkt-Verschiebemittel
zum Verschieben der Position des Brennpunkts des Laserstrahls, der
durch die Objektivlinse konvergiert ist bzw. wird, zwischen den
Laserstrahl-Oszillationsmitteln und der Objektivlinse angeordnet
ist; und
die Brennpunkt-Verschiebemittel eine erste Linse zum Übertragen
eines Laserstrahls, der durch die Laserstrahl-Oszillationsmittel oszilliert ist bzw.
wird, eine zweite Linse zum Übertragen
eines Laserstrahls, welcher durch die erste Linse hindurchgeleitet
wurde, und Veränderungsmittel
einer optischen Pfadlänge
zum Verändern
der Länge
eines optischen Pfads zwischen der ersten Linse und der zweiten
Linse umfassen.
-
Die
Veränderungsmittel
der optischen Pfadlänge
sind aus ersten Ablenkspiegelmitteln, welche aus einem ersten Spiegel
zum Reflektieren und Ablenken eines Laserstrahls, welcher durch
die erste Linse hindurchgetreten ist, einem zweiten Spiegel zum
Reflektieren und Ablenken eines Laserstrahls, der durch den ersten Spiegel
reflektiert ist, und einer Winkeleinstell-Betätigungseinrichtung zum Einstellen
der Festlegungswinkel des ersten Spiegels und des zweiten Spiegels
bestehen, und zweiten Ablenkspiegelmitteln gebildet, welche aus
einem dritten Spiegel zum Reflektieren und Ablenken eines Laserstrahls,
der durch den zweiten Spiegel der ersten Ablenkmittel reflektiert
wurde, einem vierten Spiegel zum Reflektieren und Ablenken eines
Laserstrahls, der durch den dritten Spiegel reflektiert ist, und
einer Winkeleinstell-Betätigungseinrichtung
zum Einstellen der Festlegungswinkel des dritten Spiegels und des
vierten Spiegels besteht. Der erste Spiegel und der zweite Spiegel
der ersten Ablenkspiegelmittel sind parallel zueinander mit einem
vorbestimmten Intervall bzw. Abstand dazwischen angeordnet und der
dritte Spiegel und der vierte Spiegel der zweiten Spiegelablenkmittel sind
parallel zueinander mit einem vorbestimmten Intervall dazwischen
angeordnet.
-
Die
Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine umfaßt Höhenpositions-Detektionsmittel
zum Detektieren der Höhe
der Aufbring- bzw. Anwendungsposition eines Laserstrahls, der von
dem Kondensor aufgebracht ist, der oberen Oberfläche des Werkstücks, welches
auf dem Einspanntisch gehalten ist, und Steuer- bzw. Regelmittel zum
Steuern bzw. Regeln der Winkeleinstell-Betätigungseinrichtung bzw. -Stellglieder
basierend auf dem Höhenpositions-Detektionssignal
von den Höhenpositions-Detektionsmitteln.
-
In
der Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung
kann, da die Position des Brennpunkts eines Laserstrahls, der durch
die Objektivlinse konvergiert bzw. gebündelt wird, durch ein Verändern der
Länge des
optischen Pfads zwischen der ersten Linse und der zweiten Linse
durch die Änderungsmittel
der optischen Pfadlänge
verändert
werden kann, ein Bearbeiten an einer bestimmten Position des Werkstücks effizient
bzw. wirksam ausgeführt
werden, selbst wenn das Werkstück
nicht gleichmäßig in der
Dicke ist.
-
Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
-
1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine,
die gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgebildet ist;
-
2 ist
ein Blockdiagramm, das schematisch die Ausbildung bzw. den Aufbau
von Laserstrahl-Bearbeitungsmitteln zeigt, die in der Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine
vorgesehen sind, die in 1 gezeigt ist;
-
3 ist
ein schematisches Diagramm, das den Brennpunktdurchmesser eines
Laserstrahls zeigt, der von den Laserstrahl-Bearbeitungsmitteln
aufgebracht ist, die in 2 gezeigt sind;
-
4 ist
ein schematisches Diagramm, das eine erste Ausbildung von Brennpunkt-Verschiebemitteln zeigt,
die in der Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine zur Verfügung gestellt
sind, die in 1 gezeigt ist;
-
5 ist
eine perspektivische Ansicht von ersten Ablenkspiegelmitteln und
zweiten Ablenkspiegelmitteln, die die Brennpunkt-Verschiebemittel
darstellen bzw. ausbilden, die in 4 gezeigt
sind;
-
6 ist
ein Diagramm, das die Länge
des optischen Pfads eines Laserstrahls zeigt, der durch die ersten
Ablenkspiegelmittel hindurchtritt, die in 5 gezeigt
sind;
-
7 ist
eine Steuer- bzw. Regelkarte, die eine Verlagerung von der Objektsammellinse
eines Kondensors zu der Position des Brennpunkts basierend auf Änderungen
in den Einstell- bzw. Festlegungswinkeln der ersten Ablenkspiegelmittel
und der zweiten Ablenkspiegelmittel zeigt, die in 5 gezeigt
sind;
-
8 ist
eine Steuer- bzw. Regelkarte, die eine Verlagerung von der Objektivsammellinse
des Kondensors zu der Position des Brennpunkts basierend auf Änderungen
in der Länge
des optischen Pfads des Laserstrahls zeigt;
-
9 ist
eine perspektivische Ansicht eines Bearbeitungskopfs und von Höhenpositions-Detektionsmitteln,
die in der Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine zur Verfügung gestellt
sind, die in 1 gezeigt ist;
-
10 ist
ein erläuterndes
Diagramm, das die Positionsbeziehung zwischen ein Licht emittierenden Mitteln
und ein Licht empfangenden Mitteln, die die Höhenpositions- Detektionsmittel
ausbilden, und dem Kondensor der Laserstrahl-Aufbringmittel zeigt,
die in 9 gezeigt sind;
-
11 ist
ein erläuterndes
Diagramm, das den Detektionszustand der Höhendetektionsmittel zeigt, die
in 9 gezeigt sind;
-
12 ist
eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterwafers als einem plattenartigen
Werkstück;
-
13(a) und 13(b) sind
erläuternde
Diagramme, die den Schritt eines Bearbeitens eines Werkstücks mit
der Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine zeigen, die in 1 gezeigt
ist;
-
14 ist
ein erläuterndes
Diagramm, das den Bearbeitungsschritt in einem Fall zeigt, wo das
Werkstück
dick ist;
-
15 ist
ein Flußdiagramm,
das das Steuer- bzw. Regelverfahren von Steuer- bzw. Regelmitteln zeigt,
die in der Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine zur Verfügung gestellt
sind, die in 1 gezeigt ist;
-
16 ist
ein schematisches Diagramm einer zweiten Ausbildung der Brennpunkt-Verschiebemittel, die
in der Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine zur Verfügung gestellt sind, die in 1 gezeigt
ist; und
-
17 ist
ein schematisches Diagramm einer dritten Ausbildung der Brennpunkt-Verschiebemittel,
die in der Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine zur Verfügung gestellt
sind, die in 1 gezeigt ist.
-
Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausbildung
-
Eine
bevorzugte Ausbildung der vorliegenden Erfindung wird im Detail
nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben
werden.
-
1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine,
die gemäß der vorliegenden
Er findung ausgebildet bzw. aufgebaut ist. Die Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine,
die in 1 gezeigt ist, umfaßt eine stationäre Basis 2,
einen Ansaug- bzw. Einspanntischmechanismus 3 zum Halten
eines plattenartigen Werkstücks,
welcher auf der stationären
Basis 2 in einer derartigen Weise festgelegt ist, daß er sich in
einer Bearbeitungszufuhrrichtung bewegen kann, die durch einen Pfeil
X angedeutet ist, einen Laserstrahl-Aufbringeinheits-Supportmechanismus 4,
der auf der stationären
Basis 2 in einer derartigen Weise montiert bzw. festgelegt
ist, daß er
sich in einer Indexier- bzw. Zufuhrrichtung bewegen kann, die durch
einen Pfeil Y angedeutet ist, die senkrecht zu der Richtung ist,
die durch den Pfeil X angedeutet ist, und eine Laserstrahl-Aufbringeinheit 5,
die auf dem Laserstrahl-Aufbringeinheits-Supportmechanismus 4 in
einer derartigen Weise montiert ist, daß sie sich in einer Brennpunktpositions-Einstellrichtung
bewegen kann, die durch einen Pfeil Z angedeutet ist.
-
Der
obige Einspanntischmechanismus 3 umfaßt ein Paar von Führungsschienen 31 und 31,
welche auf der stationären
Basis 2 montiert sind und parallel zueinander entlang der
Richtung angeordnet sind, die durch den Pfeil X angedeutet ist,
einen ersten Gleitblock 32, der auf den Führungsschienen 31 und 31 in
einer derartigen Weise montiert bzw. angeordnet ist, daß er sich
in der Richtung bewegen kann, die durch den Pfeil X angedeutet ist,
einen zweiten Gleitblock 33, der auf dem ersten Gleitblock 32 in
einer derartigen Weise festgelegt ist, daß er sich in der Richtung bewegen
kann, die durch den Pfeil Y angedeutet ist, einen Abstütz- bzw. Supporttisch 35,
der auf dem zweiten Gleitblock 33 durch ein zylindrisches
Glied 34 abgestützt
ist, und einen Ansaug- bzw. Einspanntisch 36 als Werkstückhaltemittel.
Dieser Einspanntisch 36 hat eine Werkstückhalte oberfläche 361,
die aus einem porösen
Material so gefertigt bzw. hergestellt ist, daß ein scheibenartiger Halbleiterwafer
als das plattenartige Werkstück
auf der Werkstückhalteoberfläche 361 durch
Saugmittel gehalten ist, welche nicht gezeigt sind. Das Einspanntisch 36 wird
durch einen Schritt- bzw. Pulsmotor (nicht gezeigt) gedreht, welcher
in den zylindrischen Glied 34 montiert bzw. installiert
ist.
-
Der
obige erste Gleitblock 32 hat an seiner Unteroberfläche ein
Paar von zuführenden
Rillen bzw. Nuten 321 und 321, die mit dem obigen
Paar von Führungsschienen 31 und 31 zusammenzupassen
sind, und ist an seiner oberen Oberfläche mit einem Paar von Führungsschienen 322 und 322 versehen,
die parallel zueinander in der Richtung ausgebildet sind, die durch
den Pfeil Y angedeutet sind. Der erste Gleitblock 32, wie
er oben beschrieben ist, ist so ausgebildet, um in der Richtung,
die durch den Pfeil X angedeutet ist, entlang des Paars von Führungsschienen 31 und 31 bewegt
zu werden, indem die zu führenden
Nuten 321 und 321 in das Paar von Führungsschienen 31 und 31 einzupassen
sind. Der Einspanntischmechanismus 3 in der illustrierten bzw.
dargestellten Ausbildung hat Bearbeitungszufuhrmittel 37 zum
Bewegen des ersten Gleitblocks 32 entlang des Paars von
Führungsschienen 31 und 31 in
der Richtung, die durch den Pfeil X angedeutet ist. Die Bearbeitungszufuhrmittel 37 umfassen
eine aufzunehmende Schraubenstange 371, welche zwischen
dem obigen Paar von Führungsschienen 31 und 31 parallel
zu diesen angeordnet ist, und eine Antriebsquelle, wie einen Schritt-
bzw. Pulsmotor 372, um drehbar die aufzunehmende Schraubenstange 371 anzutreiben.
Die aufzunehmende Schraubenstange 371 ist an ihrem einen
Ende drehbar an einem Lagerblock 373 abgestützt, der
auf der obigen stationären
Basis 2 festgelegt ist, und ist an ihrem anderen Ende getriebegekoppelt
mit der Abtriebswelle des obigen Pulsmotors 372 durch eine
Geschwindigkeitsreduziereinrichtung bzw. Drehzahluntersetzungseinrichtung,
welche nicht gezeigt ist. Die aufzunehmende Schraubenstange 371 ist
in ein mit einem Gewinde ausgebildetes bzw. Gewindedurchgangsloch
eingeschraubt, welches in einem aufnehmenden Schraubenblock (nicht
gezeigt) ausgebildet ist, welcher von der unteren Oberfläche des
zentralen Abschnitts des ersten Gleitblocks 32 vorragt.
Daher wird, indem die aufzunehmende Schraubenstange 371 in
einer normalen Richtung oder Umkehrrichtung mit dem Pulsmotors 372 angetrieben
wird, der erste Gleitblock 32 entlang der Führungsschienen 31 und 31 in
der Bearbeitungszufuhrrichtung bewegt, die durch den Pfeil X angedeutet
ist.
-
Der
obige zweite Gleitblock 33 hat an seiner Unteroberfläche ein
Paar zu führenden
Nuten 331 und 331, die mit dem Paar von Führungsschienen 322 und 322 zusammenzupassen
sind, welche an der oberen Oberfläche des obigen ersten Gleitblocks 32 vorgesehen
sind, und ist so ausgebildet, um in der Richtung bewegt zu werden,
die durch den Pfeil Y angedeutet ist, indem die zu führenden
Nuten 331 und 331 jeweils mit dem Paar von Führungsschienen 322 und 322 zusammengepaßt werden.
Der Einspanntischmechanismus 3 in der illustrierten Ausbildung
hat erste schrittweise Zufuhrmittel 38 zum Bewegen des
zweiten Gleitblocks 33 in der Richtung, die durch den Pfeil
Y angedeutet ist, entlang des Paars von Führungsschienen 322 und 322, die
auf dem ersten Gleitblock 32 vorgesehen sind. Die ersten
schrittweisen bzw. Indexier-Zufuhrmittel 38 umfassen eine
aufzunehmende Schraubenstange 381, welche zwischen dem
obigen Paar von Führungsschienen 322 und 322 parallel
zu diesen angeordnet ist, und eine Antriebsquelle, wie einen Schritt-
bzw. Pulsmotor 382 zum drehbaren Antreiben der aufzunehmenden Schraubenstange 381.
Die aufzunehmende Schraubenstange 381 ist an ihrem einen
Ende drehbar an einem Lagerblock 383 abgestützt, welcher
an der oberen Oberfläche des
obigen ersten Gleitblocks 32 festgelegt ist, und ist an
ihrem anderen Ende getriebegekoppelt mit der Abtriebswelle des obigen
Pulsmotors 382 durch eine Drehzahl- bzw. Geschwindigkeits-Reduktionseinrichtung, welche
nicht gezeigt ist. Die aufzunehmende Schraubenstange 381 ist
in ein Gewindedurchgangsloch eingeschraubt, das in einem aufnehmenden
Schraubenblock (nicht gezeigt) ausgebildet ist, welcher von der
unteren Oberfläche
des zentralen Abschnitts des zweiten Gleitblocks 33 vorragt.
Daher wird, indem die aufzunehmende Schraubenstange 381 in
einer normalen Richtung oder Umkehrrichtung mit dem Pulsmotor 382 angetrieben
wird, der zweite Gleitblock 33 entlang der Führungsschienen 322 und 322 in
der schrittweisen Zufuhrrichtung bewegt, die durch den Pfeil Y angedeutet
ist.
-
Der
obige Laserstrahl-Aufbringeinheits-Supportmechanismus 4 umfaßt ein Paar
von Führungsschienen 41 und 41,
welche auf der stationären
Basis 2 festgelegt sind und parallel zueinander in der
Richtung angeordnet sind, die durch den Pfeil Y angedeutet ist,
und eine bewegbare Supportbasis 42, die auf den Führungsschienen 41 und 41 in
einer derartigen Weise festgelegt ist, daß sie sich in der Richtung
bewegen kann, die durch den Pfeil Y angedeutet ist. Diese bewegbare
Supportbasis 42 besteht aus einem bewegbaren Abstütz- bzw.
Supportabschnitt 421, der bewegbar auf den Führungsschienen 41 und 41 festgelegt
ist, und einem Montageabschnitt 422, der auf dem bewegbaren
Supportabschnitt 421 montiert bzw. festgelegt ist. Der
Montageabschnitt 422 ist mit einem Paar von Führungsschienen 423 und 423 versehen,
die sich in der Richtung erstrecken, die durch den Pfeil Z an einer
ihrer Flanken angedeutet ist.
-
Der
Laserstrahl-Aufbringeinheits-Supportmechanismus 4 in der
illustrierten Ausbildung hat zweite schrittweise bzw. Indexier-Zufuhrmittel 43 zum
Bewegen der bewegbaren Supportbasis 42 entlang des Paars von
Führungsschienen 41 und 41 in
der Richtung, die durch den Pfeil Y angedeutet ist. Diese zweiten
schrittweisen Zufuhrmittel 43 umfassen eine aufzunehmende
Schraubenstange 431, welche zwischen dem obigen Paar von
Führungsschienen 41 und 41 parallel
zu diesen angeordnet ist, und eine Antriebsquelle, wie einen Pulsmotor 432,
zum drehbaren Antreiben der aufzunehmenden Schraubenstange 431.
Die Schraubenstange 431 ist an ihrem einen Ende drehbar
an einem Lagerblock (nicht gezeigt) abgestützt, welcher an der stationären Basis 2 festgelegt
ist, und ist an ihrem anderen Ende getriebegekoppelt mit der Abtriebswelle
des obigen Pulsmotors 432 durch eine Geschwindigkeits-Reduktionseinrichtung,
welche nicht gezeigt ist. Die aufzunehmende Schraubenstange 431 ist
in ein Gewindedurchgangsloch eingeschraubt, das in einem aufnehmenden Schraubenstock
(nicht gezeigt) ausgebildet ist, welcher von der unteren Oberfläche des
zentralen Abschnitts des bewegbaren Supportabschnitts 421 vorragt,
welcher die bewegbare Supportbasis 42 ausgebildet. Daher wird,
indem die aufzunehmende Schraubenstange 431 in einer normalen
Richtung oder Umkehrrichtung mit dem Pulsmotor 432 angetrieben
wird, die bewegbare Supportbasis 42 entlang der Führungsschienen 41 und 41 in
der schrittweisen Zufuhrrichtung bewegt, die durch den Pfeil Y angedeutet
ist.
-
Die
Laserstrahl-Aufbringeinheit 5 in der illustrierten Ausbildung
umfaßt
einen Einheitshalter 51 und Laserstrahl-Aufbringmittel 52 als Bearbeitungsmittel,
welche an dem Einheitshalter 51 gesichert bzw. festgelegt sind.
Der Einheitshalter 51 hat ein Paar von zu führenden
Rillen bzw. Nuten 511 und 511, die gleitbar an
das Paar von Führungs schienen 423 und 423 auf
dem obigen Montageabschnitt 422 einzupassen sind, und ist
in einer derartigen Weise derart gestützt, daß er sich in der Richtung,
die durch den Pfeil Z angedeutet ist, bewegen kann, indem die zu
führenden
Nuten 511 und 511 jeweils mit den obigen Führungsschienen 423 und 423 zusammenpassen
sind.
-
Die
illustrierten Laserstrahl-Aufbringmittel 52 haben ein zylindrisches
Gehäuse 53,
welches an dem obigen Einheitshalter 51 gesichert ist und
sich im wesentlichen horizontal streckt. Die Laserstrahl-Aufbringmittel 52 haben
Pulslaserstrahl-Oszillationsmittel 54, die in dem Gehäuse 53 installiert
sind, wie dies in 2 gezeigt ist, und einen Bearbeitungskopf 55,
welcher an dem Ende des Gehäuses 53 festgelegt
ist und einen Pulslaserstrahl, der durch die Pulslaserstrahl-Oszillationsmittel 54 oszilliert
ist, auf das Werkstück
aufbringt, das auf dem Einspanntisch 36 gehalten ist. Die
Pulslaserstrahl-Oszillationsmittel 54 sind durch einen
Pulslaserstrahloszillator 541, der aus einem YAG-Laser-Oszillator
oder einem YVO4-Laser-Oszillator zusammengesetzt bzw. gebildet ist,
und Wiederholungsfrequenz-Festlegungsmittel 542 ausgebildet,
die mit dem Pulslaserstrahloszillator 541 verbunden sind.
-
Der
obige Bearbeitungskopf 55 umfaßt Ablenkspiegelmittel 551 und
einen Kondensor bzw. eine Sammellinse 552, der (die) an
dem Boden der Ablenkspiegelmittel 551 montiert bzw. festgelegt
ist. Die Ablenkspiegelmittel 551 haben ein Spiegelgehäuse 551a und
einen Ablenkspiegel 551b, welcher in dem Spiegelgehäuse 551a montiert
bzw. festgelegt ist. Der Ablenkspiegel 551b lenkt einen
Laserstrahl aus, der von den obigen Pulslaserstrahl-Oszillationsmitteln 54 oszilliert
ist, in einer Richtung nach unten ab, d.h. zu dem Kondensor 552,
wie dies in 2 gezeigt ist. Der Kondensor 552 ist
aus einem Kondensorgehäuse 552a und
einem Satz von Linsen (nicht gezeigt) ausgebildet, beinhaltend eine
Objektivlinse 552b, welche in dem Kondensorgehäuse 552a installiert
ist.
-
Ein
Laserstrahl, der von den obigen Pulslaserstrahl-Oszillationsmitteln 54 oszilliert
ist, wird um 90° durch
den Ablenkspiegel 551b abgelenkt, erreicht den Kondensor 552 und
wird auf das Werkstück,
das auf dem obigen Einspritztisch 36 gehalten ist, durch
die Objektivsammel- bzw. -kondensorlinse 552b des Kondensors 552 bei
einem vorbestimmten Brennpunktdurchmesser D (Brennpunkt) aufgebracht.
Dieser Brennpunktdurchmesser D wird durch den Ausdruck D (μm) = 4 × λ × f2/(π × W) definiert
(wobei λ die
Wellenlänge
(μm) des
Pulslaserstrahls ist, W der Durchmesser (mm) des Pulslaserstrahls
ist, der auf die Objektivsammellinse 552b aufgebracht ist,
und f2 die Brennweite (mm) des Objektivsammellinse 552b ist),
wenn der Pulslaserstrahl, der eine Gauss'sche Verteilung aufweist, durch die
Objektivsammellinse 552b des Kondensors 552 aufgebracht
ist, wie dies in 3 gezeigt ist.
-
Die
Laserstrahl-Aufbringmittel 52 in der illustrierten Ausbildung
weisen Brennpunkt-Verschiebemittel 6 auf, die zwischen
den Pulslaserstrahl-Oszillationsmitteln 54 und dem Bearbeitungskopf 55 vorgesehen
sind, d.h. dem Kondensor 552, wie dies in 2 gezeigt
ist. Diese Brennpunkt-Verschiebemittel 6 sind in den obigen Gehäuse 53 installiert
und haben die Funktion eines Verschiebens der Position des Brennpunkts
eines Laserstrahls, der durch die obige Objektivsammellinse 552b zu
konvergieren ist.
-
Eine
erste Ausbildung der Brennpunkt-Verschiebemittel 6 wird
nachfolgend unter Bezugnahme auf 4 und 5 beschrieben.
-
Die
Brennpunkt-Verschiebemittel 6 der ersten Ausbildung, die
in 4 und 5 gezeigt ist, umfassen eine erste
Linse 61 zum Übertragen
eines Laserstrahls, der durch die obigen Laserstrahl-Oszillationsmittel 54 oszilliert
ist, eine zweite Linse 62 zum Übertragen eines Laserstrahls,
welcher durch die erste Linse 61 durchgetreten ist, und Änderungsmittel 63 einer
optischen Pfadlänge
zum Verändern
der Länge
des optischen Pfads zwischen der ersten Linse 61 und der
zweiten Linse 62. Die Änderungsmittel 63 der
optischen Pfadlänge umfassen
erste Ablenkspiegelmittel 630 zum Reflektieren und Ablenken
eines Laserstrahls, welcher durch die erste Linse 61 durchgetreten
ist, und zweite Ablenkspiegelmittel 640 zum Reflektieren
und Ablenken eines Laserstrahls, welcher durch die ersten Ablenkspiegelmittel 630 reflektiert
und abgelenkt wurde, welche beide zwischen der ersten Linse 61 und
der zweiten Linse 62 zwischengelagert sind.
-
Die
ersten Ablenkspiegelmittel 630 bestehen aus einem Paar
eines ersten Spiegels 631 und eines zweiten Spiegels 632,
welche einander gegenüberliegend
parallel mit einem vorbestimmten Intervall bzw. Abstand dazwischen
angeordnet sind, und einer Winkeleinstell-Betätigungseinrichtung (ACT1) 633 zum
Einstellen der Festlegungswinkel des ersten Spiegels 631 und
des zweiten Spiegels 632. In den so ausgebildeten ersten
Ablenkspiegelmitteln 630, wie sie in 4 gezeigt
sind, reflektiert und lenkt der erste Spiegel 631 den Laserstrahl,
welcher durch die erste Linse 61 durchgetreten ist, zu
dem zweiten Spiegel 632 ab, welcher dann den Laserstrahl,
welcher durch den ersten Spiegel 631 reflektiert und abgelenkt
wurde, zu den zweiten Ablenkspiegelmitteln 640 reflektiert
und ablenkt. Die Winkeleinstell-Betätigungseinrichtung 633 (ACT1)
besteht aus einem Galvano-Scanner in der Ausbildung, die in 5 gezeigt
ist. Die Drehwelle 633a der Betätigungseinrichtung 633 ist übertragungsgekoppelt
bzw. getriebegekoppelt mit der Verbindung zwischen dem Paar des ersten
Spiegels 631 und dem zweiten Spiegel 632. Diese
Winkeleinstell-Betätigungseinrichtung 633 (ACT1) wird
durch Steuer- bzw. Regelmittel gesteuert bzw. geregelt, welche später beschrieben
werden, um die Festlegungswinkel des ersten Spiegels 631 und
des zweiten Spiegels 632 zu verändern, wie dies durch eine
mit zwei Punkten strichlierte Linie in 4 gezeigt
ist.
-
Die
zweiten Ablenkspiegelmittel 640 bestehen aus einem dritten
Spiegel 641 und einem vierten Spiegel 642, welche
einander gegenüberliegend
parallel mit einem vorbestimmten Intervall bzw. Abstand dazwischen
angeordnet sind, und einer Winkeleinstell-Betätigungseinrichtung (ACT2) 643 zum
Einstellen der Festlegungswinkel des dritten Spiegels 641 und
des vierten Spiegels 642. In den so ausgebildeten zweiten
Ablenkspiegelmitteln 640, wie sie in 4 gezeigt
sind, reflektiert und lenkt der dritte Spiegel 641 einen
Laserstrahl, welcher durch den zweiten Spiegel 632 der
obigen ersten Ablenkspiegelmittel 630 reflektiert und abgelenkt wurde,
zu dem vierten Spiegel 642 ab, welcher dann einen Laserstrahl,
welcher durch den dritten Spiegel 641 reflektiert und abgelenkt
wurde, zu dem Ablenkspiegel 551b des obigen Bearbeitungskopfs 55 ablenkt
und reflektiert. Die Winkeleinstell-Betätigungseinrichtung 643 besteht
aus einem Galvano-Scanner in der Ausbildung, die in 5 gezeigt
ist. Die Drehwelle 643a der Betätigungseinrichtung bzw. des
Stellglieds 643 ist getriebegekoppelt mit der Verbindung
zwischen dem dritten Spiegel 641 und dem vierten Spiegel 642.
Diese Winkeleinstell-Betätigungseinrichtung 643 (ACT2)
wird durch die später
zu beschreibenden Steuer- bzw.
Regelmittel gesteuert bzw. geregelt, um die Festlegungswinkel des
dritten Spiegels 641 und des vierten Spiegels 642 zu verändern, wie
dies durch die mit zwei Punkten strichlierte Linie in 4 gezeigt
ist.
-
Die
Brennpunkt-Verschiebemittel 6 in der illustrierten Ausbildung
sind wie oben beschrieben ausgebildet und der Mechanismus eines
Verschiebens der Position des Brennpunkts des Laserstrahls, welcher
durch die obigen Pulslaserstrahl-Oszillationsmittel 54 oszilliert
und durch die Objektivsammellinse 552b des obigen Kondensors 552 konvergiert
bzw. gebündelt
wird, wird nachfolgend beschrieben.
-
Wie
in 6 gezeigt, wird, wenn ein Laserstrahl LB auf den
ersten Spiegel 631 der ersten Ablenkspiegelmittel 630 einfällt bzw.
auftrifft, er durch den ersten Spiegel 631 und den zweiten
Spiegel 632 reflektiert und abgelenkt. Hier ist, wenn das
Intervall bzw. der Abstand zwischen dem ersten Spiegel 631 und
dem zweiten Spiegel 632 durch "d" dargestellt
ist, m1 = d/cosθ,
m2 = m1cos2θ =
(d/cosθ)cos2θ, und daher
m1 + m2 = (d/cosθ)(1
+ cos2θ)
= 2dcosθ.
Da die Änderungsmittel 63 der
optischen Pfadlänge,
die die Brennpunkt-Verschiebemittel 6 in der illustrierten
Ausbildung darstellen, die ersten Ablenkspiegelmittel 630 und
die zweiten Ablenkspiegelmittel 640 umfassen, wird die
Länge des
optischen Pfads bzw. Wegs durch ein Verändern von 2(m1 + m2) variiert.
Wenn das Intervall "d" zwischen dem ersten
Spiegel 631 und dem zweiten Spiegel 632 2 mm ist,
können Änderungen
in der Länge
des optischen Pfads entsprechend den Einstell- bzw. Festlegungswinkeln θ der ersten
Ablenkspiegelmittel 630 und der zweiten Ablenkspiegelmittel 640 aus
der obigen Gleichung berechnet werden. Wenn die Festlegungswinkel θ der ersten
Ablenkspiegelmittel 630 und der zweiten Ablenkspiegelmittel 640 47,5° als ein
Standardwert sind, sind Änderungen
in der optischen Pfadlänge
bzw. Länge
des optischen Pfads in 7 gezeigt. D.h. eine Änderung
in der Länge
des optischen Pfads wird 1,83 mm durch Variieren der Festlegungswinkel θ der ersten
Ablenkspiegelmittel 630 und der zweiten Ablenkspiegelmittel 640 innerhalb
eines Bereichs von 40° bis
57,5°.
-
Es
wird nachfolgend eine Beschreibung der Beziehung bzw. des Zusammenhangs
zwischen einer Änderung
in der Länge
des optischen Pfads und einer Änderung
in der Position des Brennpunkts eines Laserstrahls gegeben, der
durch die Objektivsammellinse 552b des obigen Kondensors 552 konvergiert
ist. In 4 wird, wenn die Brennweite
der zweiten Linse 62 durch f1 dargestellt bzw. repräsentiert
ist, die Brennweite der Objektiv-Kondensorlinse bzw. -Sammellinse 552b durch
f2 dargestellt ist, der Brennpunkt der ersten Linse 61 durch
Q dargestellt ist (wenn ein Laserstrahl, der durch die Pulslaserstrahl-Oszillationsmittel 54 oszilliert
ist, ein paralleler Strahl ist, wird seine Brennweite gleich der
Brennweite der ersten Linse 61), die Linse des optischen
Pfads von dem Brennpunkt Q der ersten Linse 61 zu der zweiten
Linse 62 durch d1 dargestellt ist, und die Länge der
optischen Länge
von der zweiten Linse 62 zu der Objektiv-Sammellinse 552b durch
d2 dargestellt ist, der Abstand d3 von der Objetiv-Sammellinse 552b zu
der Position P des Brennpunkts des Laserstrahls, der durch die Objektiv-Kondensorlinse 552b konvergiert
ist, aus der folgenden Gleichung erhalten.
-
-
Daher
ist bzw. wird der Abstand d3 von der Objektiv-Sammellinse 552b zu der Position
P des Brennpunkts des Laserstrahls, der durch die Objektiv-Sammellinse 552b konvergiert
ist, durch die Funktion der Länge
d1 des optischen Pfads von dem Brennpunkt Q der ersten Linse 61 zu
der zweiten Linse 62 dargestellt bzw. repräsentiert
und die Position P des Brennpunkts des Laserstrahls, der durch die
Objektiv-Sammellinse 552b konvergiert ist, kann durch ein
Variieren der Länge
d1 des optischen Pfads verändert
werden. Hier wird, wenn die Brennweite f1 der zweiten Linse 62 12,7
mm ist, die Brennweite f2 der obigen Objektiv-Sammellinse 552b 2 mm ist und
die Länge
d2 des optischen Pfads von der zweiten Linse 62 zu der
Objektiv-Sammellinse 552b 20 mm ist, der Abstand d3 von
der Objektiv-Sammellinse 552b zu der Position P des Brennpunkts
des Laserstrahls, der durch die Objektiv-Sammellinse 552b konvergiert
ist, für
die Länge
d1 des optischen Pfads von dem Brennpunkt Q der ersten Linse 61 zu
der zweiten Linse 62 aus der obigen Gleichung erhalten.
Wenn die Länge
d1 des optischen Pfads von dem Brennpunkt Q der ersten Linse 61 zu
der zweiten Linse 62 gleich der Brennweite f1 (12,7 mm)
der zweiten Linse 62 als ein Standard (Änderung ist 0) ist, ist eine Änderung
(h) in der Position P des Brennpunkts eines Laserstrahls entsprechend
einer Änderung
in der obigen Länge
d1 des optischen Pfads, wie dies in 8 gezeigt
ist.
-
Wie
oben beschrieben, kann, wenn die Winkel θ der ersten Ablenkspiegelmittel 630 und
der zweiten Ablenkspiegelmittel 640 von 40° bis 57,5° verändert werden,
die Länge
des optischen Pfads in einem Bereich von +0,73 mm bis –1,1 mm
verändert
werden, wodurch der Abstand d3 von der Objektiv-Sammellinse 552b zu
der Position P des Brennpunkts eines Laserstrahls, der durch die
Objektiv-Sammellinse 552b konvergiert ist, in einem Bereich
von –20 μm bis +28 μm verändert wird.
-
Zurückkehrend
zu 1 hat die Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine in
der illustrierten Ausbildung Höhen positions-Detektionsmittel 7 zum
Detektieren der Höhenposition
der Laserstrahl-Aufbringfläche
bzw. des Laserstrahl-Aufbringbereichs an der obere Oberfläche, d.h.
Oberfläche,
auf welche der Laserstrahl aufgebracht wird, des plattenartigen
Werkstücks,
das auf dem obigen Einspanntisch 36 gehalten ist. Die Höhenpositions-Detektionsmittel 7 werden
unter Bezugnahme auf 9 bis 11 beschrieben.
-
Die
Höhenpositions-Detektionsmittel 7 in
der illustrierten Ausbildung umfassen einen U-förmigen Rahmen 71,
wie dies in 9 gezeigt ist, und dieser Rahmen 71 ist
an ein Gehäuse 53 der
obigen Laserstrahl-Aufbringmittel 52 durch eine Supportklemme
bzw. -klammer 70 festgelegt. Ein Licht emittierende Mittel 72 und
ein Licht empfangende Mittel 73 sind in dem Rahmen 71 derart
installiert, daß sie
einander in der Richtung gegenüberliegen,
die durch den Pfeil Y angedeutet ist, mit dem obigen Kondensor 552 dazwischen.
Die Licht emittierenden Mittel 72 haben einen Lichtemitter 721 und
eine konvergierende Linse 722, wie dies in 11 gezeigt
ist. Der Lichtemitter 721 bringt einen Pulslaserstrahl,
der eine Wellenlänge
von beispielsweise 670 nm aufweist, auf das Werkstück W, das
auf dem obigen Einspanntisch 36 gehalten ist, durch die
konvergierende Linse 722 bei einem vorbestimmten Einfallswinkel α auf, wie
dies in 10 und 11 gezeigt
ist. Die Aufbringposition des Laserstrahls durch die Licht emittierenden
Mittel 72 ist festgelegt, um im wesentlichen mit der Aufbringposition
eines Laserstrahls zusammenzufallen, der auf das Werkstück W von
dem Kondensor 552 aufgebracht wird. Der Einfallswinkel α ist eingestellt
bzw, festgelegt, um größer als
der konvergierende bzw. Konvergenzwinkel β der Objektivkondensorlinse 552b des
Kondensors 552 und kleiner als 90° zu sein. Die Licht empfangenden
Mittel 73 umfassen einen Lichtpositions detektor 731 und
eine Licht empfangende Linse 732 und sind an einer Position
angeordnet, wo ein Laserstrahl, der von den obigen Licht emittierenden
Mitteln 72 aufgebracht wird, regelmäßig von dem Werkstück W reflektiert
wird. Die Höhenpositions-Detektionsmittel 7 in der
illustrierten Ausbildung umfassen Winkeleinstellknöpfe 72a und 73a zum
Einstellen der Neigungswinkel der obigen Licht emittierenden Mittel 72 bzw.
der Licht empfangenden Mittel 73. Indem die Winkeleinstellknöpfe 72a und 73a gedreht
werden, können
der Einfallwinkel α des
Laserstrahls, der von den Licht emittierenden Mitteln 72 aufgebracht
wird, und der Licht empfangende Winkel der Lichtempfangsmittel 73 entsprechend
eingestellt werden.
-
Es
wird nachfolgend eine Beschreibung der Detektion der Höhenposition
des Werkstücks
W mittels der Höhenpositions-Detektionsmittel 7,
die wie oben beschrieben ausgebildet sind, unter Bezugnahme auf 11 gegeben.
-
Wenn
die Höhenposition
des Werkstücks
W eine Position ist, die durch die mit einem Punkt strichlierte Linie
in 11 gezeigt ist, wird ein Laserstrahl, der auf
die Oberfläche
des Werkstücks
W von dem Lichtemitter 721 durch die konvergierende bzw.
Konvergenzlinse 722 aufgebracht wird, reflektiert, wie
dies durch die mit einem Punkt strichlierte Linie gezeigt ist, und
an einem Punkt A des Lichtpositionsdetektors 731 durch
die Licht empfangende Linse 732 empfangen. Zwischenzeitlich
wird, wenn die Höhenposition
des Werkstücks
W eine Position ist, die durch eine mit zwei Punkten strichlierte
Linie in 11 gezeigt ist, ein Laserstrahl,
der auf die Oberfläche
des Werkstücks
W von dem Lichtemitter 721 durch die Konvergenzlinse 722 aufgebracht
wird, reflektiert, wie dies durch die mit zwei Punkten strichlierte
Linie gezeigt ist, und an Punkt P des Lichtpositionsdetektors 731 durch
die Licht empfangende Linse 732 empfangen. So durch den
Lichtpositionsdetektor 731 erhaltene Daten werden zu Steuer-
bzw. Regelmitteln übertragen,
welche später
beschrieben werden. Die Steuer- bzw.
Regelmittel berechnen eine Verlagerung "h" (h
= H/sinα)
in der Höhenposition
des Werkstücks
W von dem Intervall bzw. Abstand "H" zwischen
dem Punkt A und dem Punkt B, die durch den Lichtpositionsdetektor 731 detektiert
werden. Daher wird, wenn der Referenzwert der Höhenposition des Werkstücks W, das
auf dem obigen Einspanntisch 36 gehalten ist, die Position
ist, die durch die mit einem Punkt strichlierte Linie in 11 gezeigt
ist, und wenn sich die Höhenposition
des Werkstücks
W zu der Position verschiebt, die durch die mit zwei Punkten strichlierte
Linie in 11 gezeigt ist, verstanden,
daß das
Werkstück
nach unten um die Höhe "h" verlagert wird.
-
Zurückkehrend
zu 1 sind Ausrichtmittel 8 zum Detektieren
des Bereichs, der durch die obigen Laserstrahl-Aufbringmittel 52 zu bearbeiten
ist, an dem vorderen Ende des Gehäuses 53 installiert,
welches die obigen Laserstrahl-Aufbringmittel 52 ausgebildet.
Diese Ausrichtmittel 8 in der illustrierten Ausbildung
umfassen Infrarot-Beleuchtungsmittel
zum Aufbringen von Infrarotstrahlung auf das Werkstück, ein
optisches System zum Aufnehmen von Infrarotstrahlung, die durch
die Infrarot-Beleuchtungsmittel aufgebracht ist, und eine Bildaufnahmevorrichtung
(Infrarot-CCD) zum Ausgeben eines elektrischen Signals entsprechend
der Infrarotstrahlung, die durch das optische System aufgenommen
ist, zusätzlich
zu einer üblichen
Bildaufnahmevorrichtung (CCD) zum Aufnehmen eines Bilds mit sichtbarer
Strahlung. Ein Bildsignal wird zu den Steuer- bzw. Regelmitteln übertragen, die später zu beschreiben
sind.
-
Die
Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine in der illustrierten Ausbildung
umfaßt
Brennpunktpositions-Einstellmittel 57 zum Bewegen des obigen
Einheitshalters 51 entlang des Paars von Führungsschienen 423 und 423 in
der Richtung, die durch den Pfeil Z angedeutet ist, d.h. der Richtung
senkrecht zu der Werkstückhalteoberfläche 361 des
obigen Einspanntisches 36. Die Brennpunktpositions-Einstellmittel 57 umfassen eine
aufzunehmende Schraubenstange (nicht gezeigt), die zwischen dem
Paar von Führungsschienen 423 und 423 angeordnet
ist, und eine Antriebsquelle, wie einen Pulsmotor 572 zum
drehbaren Antreiben der aufzunehmenden Schraubenstange wie die obigen
Zufuhrmittel. Durch ein Antreiben der aufzunehmenden Schraubenstage
(nicht gezeigt) in einer normalen Richtung oder Umkehrrichtung mit
dem Pulsmotors 572 werden der Einheitshalter 51 und
die Laserstrahl-Aufbringmittel 52 entlang der Führungsschienen 423 und 423 in der
Richtung bewegt, die durch den Pfeil Z angedeutet ist.
-
Die
Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine in der illustrierten Ausbildung
umfaßt
die Steuer- bzw. Regelmittel 10. Die Steuer- bzw. Regelmittel 10 umfassen
eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 101 zum Ausführen einer
arithmetischen Be- bzw. Verarbeitung basierend auf einem Steuer-
bzw. Regelprogramm, einen Nur-Lesespeicher (ROM) 102 zum
Speichern des Steuer- bzw. Regelprogramms usw., ein Lese-Schreib-Direktzugriffsspeicher
(RAM) 103 zum Speichern der Ergebnisse von Tätigkeiten
bzw. Vorgängen,
ein Eingabe-Interface 104 und
ein Ausgabe-Interface 105. Detektionssignale von den obigen
Höhenpositions-Detektionsmitteln 7 und
den Ausrichtmitteln 8 werden dem Eingabe-Interface 104 der
Steuer- bzw. Regelmittel 10 eingegeben, die wie oben beschrieben
ausgebildet sind. Die Steuer- bzw. Regelsignale werden der Winkeleinstell-Betätigungsein richtung 633 (ACT1)
der ersten Ablenkspiegelmittel 630, der Winkeleinstell-Betätigungseinrichtung 643 (ACT2)
der zweiten Ablenkspiegelmittel 640, dem Pulsmotor 372,
dem Pulsmotor 382, dem Pulsmotor 432, dem Pulsmotor 572 und
den Laserstrahl-Aufbringmitteln 52 von dem Ausgabe-Interface 105 ausgegeben.
Die Steuer- bzw. Regeltafeln bzw. -karten, die in 7 und 8 gezeigt
sind, werden in dem obigen Nur-Lesespeicher (ROM) 102 oder
dem Direktzugriffsspeicher (RAM) 103 gespeichert.
-
Die
Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine in der illustrierten Ausbildung
ist wie oben beschrieben ausgebildet und ihre Betätigung wird
nachfolgend beschrieben.
-
12 ist
eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterwafers als dem Werkstück. In dem
Halbleiterwafer 20, der in 12 gezeigt
ist, ist eine Mehrzahl von Bereichen durch eine Mehrzahl von Unterteilungslinien
(Bearbeitungslinien) 211 unterteilt (diese Unterteilungslinien
sind parallel zueinander), die in einem Gittermuster auf der vorderen
Oberfläche 21a eines
Halbleitersubstrats 21 angeordnet sind, das aus einem Siliziumwafer
gebildet ist, und eine Schaltung 212, wie ein IC, LSI oder
dgl. ist in jedem der unterteilten Bereiche ausgebildet.
-
Der
Halbleiterwafer 20, der wie oben beschrieben ausgebildet
ist, wird auf der Oberseite der Werkstückhalteoberfläche 361 des
Ansaug- bzw. Einspanntisches 36 der Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine
getragen, die in 1 gezeigt ist, und durch ein
Saugen an der Werkstückhalteoberfläche 361 in
einer derartigen Weise gehalten, daß die rückwärtige Oberfläche 21b nach
oben schaut. Der Einspanntisch 36, welcher den Halbleiterwafer 20 durch
Saugen hält,
wird entlang der Führungsschienen 31 und 31 durch
die Betätigung
der Bearbeitungszufuhrmittel 37 bewegt und wird zu einer
Position direkt unter den Ausrichtmitteln 8 ge bracht, die an
der Laserstrahl-Aufbringeinheit 5 montiert bzw. festgelegt
sind.
-
Nachdem
der Einspanntisch 36 direkt unter den Ausrichtmitteln 8 positioniert
ist, wird eine Ausrichtarbeit zum Detektieren eines Bearbeitungsbereichs,
der durch einen Laserstrahl zu bearbeiten ist, des Halbleiterwafers 20 durch
die Ausrichtmittel 8 und die Steuer- bzw. Regelmittel 10 ausgeführt. D.h.
die Ausrichtmittel 8 und die Steuer- bzw. Regelmittel 10 führen eine
Bildverarbeitung, wie ein Musterübereinstimmen
bzw. -abgleichen oder dgl. aus, um eine Unterteilungslinie 211,
die in einer vorbestimmten Richtung des Halbleiterwafers 20 ausgebildet
ist, mit dem Kondensor 552 der Laserstrahl-Aufbringeinheit 5 zum
Aufbringen eines Laserstrahls entlang der Unterteilungslinie 211 auszurichten,
wodurch eine Ausrichtung einer Laserstrahl-Aufbringposition ausgeführt wird.
Weiters wird die Ausrichtung der Laserstrahl-Aufbringposition auch
in gleicher Weise an Unterteilungslinien 211 ausgeführt, die
auf dem Halbleiterwafer 20 in einer Richtung senkrecht
auf die obige vorbestimmte Richtung ausgebildet sind. Zu diesem
Zeitpunkt kann, obwohl die vordere Oberfläche 21a, auf welcher
die Unterteilungslinie 211 ausgebildet ist, des Halbleiterwafers 20 nach
unten schaut, die Unterteilungslinie 211 von der rückwärtigen Oberfläche 21b abgebildet
werden, da die Ausrichtmittel 8 Infrarot-Beleuchtungsmittel,
ein optisches System zum Aufnehmen von Infrarotstrahlung und eine
Bildaufnahmevorrichtung (Infrarot-CCD) zum Ausgeben eines elektrischen
Signals entsprechend der Infrarotstrahlung usw. umfassen, wie dies
oben beschrieben ist.
-
Nachdem
die Unterteilungslinie 211, die auf dem Halbleiterwafer 20 ausgebildet
ist, der auf dem Einspanntisch 36 gehalten ist, detektiert
ist und die Ausrichtung der Laserstrahl-Aufbringposition ausgeführt wurde,
wird der Einspanntisch 36 bewegt, um ein Ende (linkes Ende
in 13(a)) der vorbestimmten Unterteilungslinie 211 zu
einer Position direkt bzw. unmittelbar unter dem Kondensor 552 der
Laserstrahl-Aufbringmittel 52 zu bringen, wie dies in 13(a) gezeigt ist. Der Brennpunkt P des
Pulslaserstrahls, der von dem Kondensor 552 aufgebracht
ist, wird nahe der vorderen Oberfläche 21a (unteren Oberfläche) des
Halbleiterwafers 20 eingestellt. Der Einspanntisch 36 wird
dann in der Richtung, die durch den Pfeil X1 angedeutet ist, bei
einer vorbestimmten Bearbeitungs-Zufuhrgeschwindigkeit bewegt, während der
Pulslaserstrahl von dem Kondensor 552 aufgebracht ist (Bearbeitungsschritt).
Wenn die Aufbringposition des Kondensors 552 das andere
Ende (rechtes Ende in 13b)) der Unterteilungslinie 211 erreicht,
wie dies in 13(b) gezeigt ist, wird
das Aufbringen des Pulslaserstrahls ausgesetzt bzw. unterbrochen
und die Bewegung des Einspanntisches 36 wird gestoppt.
In diesem Bearbeitungsschritt wird die Höhe der Aufbringposition des
Pulslaserstrahls, der von dem Kondensor 552 aufgebracht
ist, durch die obigen Höhenpositions-Detektionsmittel 7 detektiert
und das Detektionssignal 7 der Höhenpositions-Detektionsmittels
wird zu den Steuer- bzw. Regelmitteln 10 zu jeder Zeit
zugeführt.
-
Das
Steuer- bzw. Regelverfahren der Steuer- bzw. Regelmittel 10 für ein Ändern der
Position P des Brennpunkts des Laserstrahls, der durch die obige
Kondensorlinse 552b konvergiert bzw. gebündelt ist,
basierend auf dem Detektionssignal von den Höhenpositions-Detektionsmitteln 7 wird
unter Bezugnahme auf ein Flußdiagramm
beschrieben, das in 15 gezeigt ist.
-
In
Schritt S1 berechnen die Steuer- bzw. Regelmittel 10 zuerst
eine Verlagerung "h" (h = H/sin α) von der
Standard-Höhenposition
entlang der Unterteilungslinie 211 des Halbleiterwafers 20 basierend
auf dem Detektionssignal der Höhenpositions-Detektionsmittel 7.
Dann gehen die Steuer- bzw. Regelmittel 10 zu Schritt S2,
um die Länge
d1 des optischen Pfads aus dem Brennpunkt Q der ersten Linse 61 zu
der zweiten Linse 62 zu erhalten, welche der obigen Verlagerung "h" entspricht, die in Schritt S1 erhalten
ist, basierend auf der Steuer- bzw. Regelkarte, die in 8 gezeigt
ist. Die Steuer- bzw. Regelmittel 10 gehen dann zu Schritt
S3, um eine Verlagerung Δd1
(Δd1 = f1 – d1) zwischen
der Länge
d1 des optischen Pfads von dem Brennpunkt Q der ersten Linse 61 zu
der zweiten Linse 62 und die Brennweite f1 (12,7 mm in
der illustrierten Ausbildung) der zweiten Linse 62 zu erhalten,
welche der obigen Verlagerung "h" entspricht, die
in Schritt S2 erhalten ist. Danach gehen die Steuer- bzw. Regelmittel 10 zu
Schritt S4, um die Festlegungswinkel θ der ersten Ablenkspiegelmittel 630 und
der zweiten Ablenkspiegelmittel 640 zu erhalten, welche
der obigen Verlagerung Δd1
entsprechen, die in dem obigen Schritt S3 basierend auf der Steuer-
bzw. Regeltafel erhalten sind, die in 7 gezeigt
ist.
-
Nachdem
die Festlegungswinkel θ der
ersten Ablenkspiegelmittel 630 und der zweiten Ablenkspiegelmittel 640 für die Höhe der Aufbringposition
des Pulslaserstrahls von dem Kondensor 552 basierend auf
dem Detektionssignal von den Höhendetektionsmitteln 7,
wie oben beschrieben, erhalten ist, gehen die Steuer- bzw. Regelmittel 10 zu
Schritt S5, um die Winkeleinstell-Betätigungseinrichtung 633 (ACT1)
der obigen ersten Ablenkspiegelmittel 630 und die Winkeleinstell-Betätigungseinrichtung 643 (ACT2)
der zweiten Ablenkspiegelmittel 640 zu regeln bzw. zu steuern,
um die Winkel des ersten Spiegels 631 und des zweiten Spiegels 632 der
ersten Ablenkspiegelmittel 630 und des dritten Spiegels 641 und
des vierten Spiegels 642 der zweiten Ablenkspiegelmittel 640 auf
die Festlegungswinkel θ einzustellen,
die im obigen Schritt S4 erhalten sind.
-
Daher
verändert
sich in dem obigen Bearbeitungsschritt, wie dies in 13(b) gezeigt
ist, selbst wenn sich die Höhenposition
entlang der Unterteilungslinie 211 des Halbleiterwafers 20 verändert, die
Position des Kondensors 552 nicht, wobei jedoch der Brennpunkt
P des Pulslaserstrahls, der von dem Kondensor 552 aufgebracht
ist, mit einem vorbestimmten Abstand von der oberen Oberfläche 21a des
Halbleiterwafers 20 festgelegt bzw. eingestellt ist. Als
ein Ergebnis wird die verschlechterte Schicht 210, die
im Inneren des Halbleiterwafers 20 ausgebildet ist bzw.
wird, gleichmäßig auf
der Oberfläche
(d.h. auf der unteren Oberfläche
des Halbleiterwafers 20, der auf dem Einspanntisch 36 gehalten
ist) gegenüberliegend
der Oberfläche
ausgebildet, auf welche der Laserstrahl aufgebracht wird. In der
Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine in der illustrierten Ausbildung
ist bzw. wird die Höhe
der Aufbringposition des Pulslaserstrahls von dem Kondensor 552 des
Halbleiterwafers 20, der auf dem Einspanntisch 36 gehalten
ist, immer durch die Höhenpositions-Detektionsmittel 7 detektiert,
und die Steuer- bzw. Regelmittel steuern bzw. regeln die Änderungsmittel 63 der
optischen Weg- bzw. Pfadlänge,
die die Brennpunkt-Verschiebemittel 6 ausbilden, basierend
auf dem Detektionssignal. Daher kann, selbst wenn der Halbleiterwafers 20 nicht
gleichmäßig in der
Dicke ist, ein Laserstrahlbearbeiten an einer gewünschten
Position effektiv ausgeführt
werden. Insbesondere ist in der illustrierten Ausbildung, da nur
die Festlegungswinkel θ des
ersten Spiegels 631 und des zweiten Spiegels 632 der
leichtgewichtigen ersten Ablenkspiegelmittel 630 und des
dritten Spiegels 641 und des vierten Spiegels 642 der
zweiten Ablenkspiegelmittel 640 eingestellt werden, welche alle
leicht im Gewicht sind, die Nachfolgefähigkeit hoch und eine Vibration
tritt nicht auf, wodurch die Bearbeitungsgenauigkeit nicht beeinträchtigt wird.
-
Die
Bearbeitungsbedingungen in dem obigen Bearbeitungsschritt sind beispielsweise
wie folgt festgelegt.
| Laser: | YVO4
Pulslaser |
| Wellenlänge: | 1,064
nm |
| Wiederholungsfrequenz: | 100
kHz |
| Brennpunktdurchmesser: | 1 μm |
| Bearbeitungszufuhrgeschwindigkeit
bzw. -rate: | 100
mm/s |
-
Wenn
der Halbleiterwafer 20 dick ist, wird der obige Bearbeitungsschritt
in wünschenswerter
Weise mehrere Male durch ein Verändern
des Brennpunkts P schritt- bzw. stufenweise ausgeführt, um
eine Mehrzahl von verschlechterten Schichten 210a, 210b und 210c auszubilden,
wie dies in 14 gezeigt ist. Betreffend die
Ausbildung der verschlechterten Schichten 210a, 210b und 210c sind
bzw. werden die verschlechterten Schichten 210a, 210b und 210c vorzugsweise
in dieser Reihenfolge durch ein Verschieben des Brennpunkts des
Laserstrahls stufenweise ausgebildet.
-
Nachdem
der obere Bearbeitungsschritt an allen Unterteilungslinien 211 durchgeführt wurde,
die sich in der vorbestimmten Richtung des Halbleiterwafers 20,
wie oben beschrieben, erstrecken, wird der Einspanntisch 36 um
90° gedreht,
um den obigen Bearbeitungsschritt entlang von Unterteilungslinien 211 auszuführen, die
sich in einer Richtung senkrecht auf die obige vorbestimmte Richtung
erstrecken. Nachdem der obige Bearbeitungsschritt so entlang aller
Unterteilungslinien 211 ausgeführt wurde, die auf dem Halbleiterwafer 20 ausgebildet
sind, wird der Einspanntisch 36, der den Halbleiterwafers 20 hält, zu einer
Position zurückgeführt, wo
er zuerst den Wafer 20 durch ein Saugen gehalten hat, um
das Saughalten des Halbleiterwafers 20 zu löschen bzw.
aufzuheben. Der Halbleiterwafer 20 wird zu dem Unterteilungsschritt
durch Fördermittel
getragen, welche nicht gezeigt sind.
-
Während ein
Bearbeitungsbeispiel, in welchem die verschlechterten Schichten
210 in
dem Inneren des Halbleiterwafers
20 entlang der Unterteilungslinien
211,
die auf dem Halbleiterwafer
20 ausgebildet sind, unter
Verwendung der Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine ausgebildet werden,
die gemäß der vorliegenden Erfindung
ausgebildet bzw. aufgebaut ist, oben beschrieben wurde, kann eine
Nut bzw. Rille, die eine vorbestimmte Tiefe aufweist, entlang der
vorderen Oberfläche
des Werkstücks
ausgebildet werden, indem ein Laserstrahlbearbeiten zum Ausbilden
einer Nut in der vorderen Oberfläche
des Werkstücks
unter Verwendung der Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine der vorliegenden
Erfindung durchgeführt
wird. Da der Oberflächenzustand
des Werkstücks
durch die Ausbildung der Nut in dieser Bearbeitung verändert wird,
wird die Detektion der Höhenposition
des Werkstücks
durch die Höhenpositions-Detektionsmittel
7 an
einer Position 2 bis 3 mm vor dem Bearbeitungspunkt ausgeführt. Die
Bearbeitungsbedingungen zum Ausbilden einer Nut sind beispielsweise
wie folgt festgelegt.
| Laser: | YVO4
Pulslaser |
| Wellenlänge: | 355
nm |
| Wiederholungsfrequenz: | 100
kHz |
| Brennpunktdurchmesser: | 3 μm |
| Bearbeitungszufuhrgeschwindigkeit: | 60
mm/s |
-
Es
wird nachfolgend eine Beschreibung einer zweiten Ausbildung der
Brennpunkt-Verschiebemittel 6 unter Bezugnahme auf 16 gegeben.
In der zweiten Ausbildung, die in 16 gezeigt
ist, sind denselben Gliedern als den ausbildenden Gliedern der Brennpunktverschiebemitteln 6,
die in 4 und 5 gezeigt sind, dieselben Bezugszeichen verliehen
und ihre detaillierte Beschreibungen werden weggelassen.
-
Die
Brennpunkt-Verschiebemittel 6 der zweiten Ausbildung, die
in 16 gezeigt ist, sind im wesentlichen dieselben
wie die Brennpunkt-Verschiebemittel 6, die in 4 und 5 gezeigt
sind, mit der Ausnahme, daß eine
konkave Linse als eine erste Linse 61a verwendet wird.
In den Brennpunkt-Verschiebemitteln 6 der zweiten Ausbildung,
die in 16 gezeigt ist, liegt der Brennpunkt
Q der ersten Linse 61a auf der Seite der Pulslaserstrahl-Oszillationsmittel 54 und
der Brennpunkt f1 der zweiten Linse 62 liegt auf der Seite
nahe den Pulslaserstrahl-Oszillationsmittel 54, verglichen
mit der Position des Brennpunkts Q der ersten Linse 61a. In
den so ausgebildeten Brennpunkt-Verschiebemitteln 6 sind
die Länge
d1 des optischen Wegs bzw. Pfads von dem Brennpunkt Q der ersten
Linse 61a zu der zweiten Linse 62, die Länge d2 des
optischen Pfads von der zweiten Linse 62 zu der Objektiv-Sammellinse 552b,
und der Abstand d3 von der Objektiv-Kondensor- bzw. -Sammellinse 552b zu
der Position P des Brennpunkts des Laserstrahls, der durch die Objektiv-Sammellinse 552b konvergiert
bzw. gebündelt
ist, wie dies in 16 gezeigt ist, und der Abstand
d3 von der Objektiv-Kondensorlinse 552b zu der Position
P des Brennpunkts eines Laserstrahls, der durch die Objektiv-Sammellinse 552b konvergiert
ist, wird aus der obigen Gleichung erhalten.
-
Als
nächstes
wird nachfolgend eine Beschreibung einer dritten Ausbildung der
Brennpunkt-Verschiebemittel 6 unter Bezugnahme auf 17 gegeben.
In der dritten Ausbildung, die in 17 gezeigt
ist, sind dieselben Glieder als die ausbildenden Glieder der Brennpunkt-Verschiebemittel 6,
die in 4 und 5 gezeigt sind, dieselben Bezugszeichen
verliehen und ihre detaillierte Beschreibung wird weggelassen.
-
In
den Brennpunkt-Verschiebemitteln 6 der dritten Ausbildung,
die in 17 gezeigt ist, ist eine Linse 6b,
die zwischen den Pulslaserstrahl-Oszillationsmitteln 54 und
den Änderungsmitteln 63 der
optischen Pfadlänge
zwischengelagert ist, mit den Funktionen der ersten Linse 61 und
der zweiten Linse 62 der Brennpunkt-Verschiebemittel 6 ausgestattet,
die in 4 und 5 gezeigt sind, und Ablenkspiegelmittel 630b sind mit
den Funktionen der ersten Ablenkspiegelmittel 630 und der
zweiten Ablenkspiegelmittel 640 der Brennpunkt-Verschiebemittel 6 ausgestattet,
die in 4 und 5 gezeigt sind. Ein erster Ablenkstrahlteiler 66 zum
Reflektieren von P polarisiertem Licht eines Laserstrahls und zum Übertragen
nur von S polarisiertem Licht ist zwischen den Pulslaserstrahl-Oszillationsmitteln 54 und
der Linse 6b zwischengelagert, ein zweiter Ablenkstrahlteiler 67 zum
Reflektieren von P polarisiertem Licht eines Laserstrahls und zum Übertragen
nur von S polarisiertem Licht ist zwischen den Ablenkspiegelmitteln 630b,
die die Änderungsmittel 63 der
optischen Pfadlänge
ausbilden, und dem ersten Ablenkspiegel 650 zwischengeschaltet
und eine Polarisiereinrichtung oder ein Ablenkebenenrotor 68,
wie ein Faraday'scher
Rotator zum Umwandeln des S polarisierten Lichts eines Laserstrahls
in P polarisiertes Licht ist zwischen einem zweiten Reflexionsspiegel 651 und
dem zweiten Ablenkstrahlteiler 67 zwischengelagert.
-
Der
optische Pfad bzw. Weg eines Laserstrahls, der von den Pulslaserstrahl-Oszillationsmitteln 54 in den
Brennpunkt-Verschiebemitteln 6 oszilliert ist bzw. wird,
wird nachfolgend beschrieben. Nur eine vertikale Welle des Laserstrahls,
der von den Pulslaserstrahl-Oszillationsmitteln 54 oszilliert
ist, tritt durch den ersten Ablenkstrahlteiler 66 durch,
wie dies durch durchgezogene Linien gezeigt ist, und erreicht den
ersten Spiegel 631b der Ablenkspiegelmittel 630b durch
die Linse 6b. Der Laserstrahl, der den ersten Spiegel 631b erreicht, wird
reflektiert und abgelenkt, wie dies durch die durchgezogenen Linien
gezeigt ist, wird weiter durch den zweiten Spiegel 632b reflektiert
und abgelenkt, erreicht einen ersten Reflexionsspiegel 650 durch
den zweiten Ablenkstrahlteiler 67, wird reflektiert und
abgelenkt durch den ersten Reflexionsspiegel 650 und erreicht
den zweiten Reflexionsspiegel 651. Der Laserstrahl, der
den zweiten Reflexionsspiegel 651 erreicht, wird reflektiert und
abgelenkt, wie dies durch unterbrochene Linien gezeigt ist, und
tritt durch den Ablenkebenenrotator 68 durch, wodurch die
vertikale Welle in eine querverlaufende Welle verändert wird.
Der Laserstrahl, welcher in eine querverlaufende Welle verändert wurde,
wird durch den zweiten Ablenkstrahlteiler 67 reflektiert
und abgelenkt und erreicht den zweiten Spiegel 632b der
Ablenkspiegelmittel 630b. Der Laserstrahl, der den zweiten Spiegel 632b erreicht,
wird reflektiert und abgelenkt, wie dies durch die unterbrochenen
Linien gezeigt ist, wird weiters durch den ersten Spiegel 631b reflektiert
und abgelenkt und tritt durch die Linse 6b durch. Der Laserstrahl,
der durch die Linse 6b durchgetreten ist, wird durch den
ersten Ablenkstrahlteiler 66 reflektiert und abgelenkt
und erreicht die Objekt-Sammellinse 552b, wie dies durch
unterbrochene Linien gezeigt ist. Der Laserstrahl, der die Objektiv-Sammellinse 552b erreicht,
wird an der Position P des Brennpunkts fokussiert.
-
In
den Brennpunkt-Verschiebemittel 6, die in 17 gezeigt
sind, besteht der Brennpunkt Q der Linse 6b in dem optischen
Weg bzw. Pfad, der durch die durchgezogenen Linien gezeigt ist,
zwischen dem ersten Reflexionsspiegel 650 und dem zweiten
Reflexionsspiegel 651. In den so ausgebildeten Brennpunkt-Verschiebemitteln 6 hat
die Linse 6b die Funktionen der ersten Linse 61 und
der zweiten Linse 62 der Brennpunkt-Verschiebemitteln 6,
die in 4 und 5 gezeigt sind, und die Ablenkspiegelmittel 630b haben
die Funktionen der ersten Ablenkspiegelmittel 630 und der
zweiten Ablenkspiegelmittel 640 der Brennpunkt-Verschiebemittel 6,
die in 4 und 5 gezeigt sind, wie dies oben
beschrieben ist. Daher wird in den Brennpunktverschiebemitteln 6,
die in 17 gezeigt sind, die Länge des
optischen Pfads von dem obigen Brennpunkt Q zu der Linse 6b,
die durch die unterbrochenen Linien gezeigt ist, d1, die Länge des
optischen Pfads von der Linse 6b zu der Objektiv-Sammellinse 552b wird
d2, und der Abstand von der Objektiv-Sammellinse 522b zu
der Position P des Brennpunkts des Laserstrahls, der durch die Objektiv-Sammellinse 552b konvergiert
ist, wird d3, was aus der obigen Gleichung erhalten wird, wenn die
Brennweite der Linse 6b durch f1 dargestellt ist.
