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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Laserstrahlbearbeitungsmaschine
zum Ausführen
eines Laserbearbeitens eines Werkstücks, wie eines Halbleiterwafers,
und spezifischer auf eine Laserstrahlbearbeitungsmaschine, die fähig ist,
die Brennpunktform bzw. -gestalt eines Laserstrahls einzustellen.
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Beschreibung des Standes
der Technik
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In
dem Herstellungsverfahren bzw. -prozeß einer Halbleitervorrichtung
ist 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 Vorrichtung, wie ein
IC oder LSI, ist in jedem der unterteilten Bereiche ausgebildet.
Individuelle Halbleiterchips werden durch ein Schneiden dieses Halbleiterwafers
entlang der Straßen
hergestellt, um ihn in die Bereiche bzw. Flächen zu unterteilen, wobei
in jedem davon die Vorrichtung ausgebildet ist. Ein Wafer einer
optischen Vorrichtung, der Licht empfangende Vorrichtungen, wie
Photodioden oder Licht emittierende Vorrichtungen, wie Laserdioden,
aufweist, die auf der vorderen Oberfläche eines Saphirsubstrats laminiert
sind, wird ebenfalls entlang von Straßen geschnitten, um in individuelle
optische Vorrichtungen, wie Photodioden oder Laserdioden unterteilt
zu werden, welche weit verbreitet in elektrischen Geräten sind.
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Als
Mittel zum Unterteilen eines Wafers, wie des obigen Halbleiterwafers
oder Wafers einer optischen Vorrichtung entlang der Straßen offenbart JP-A
2004-9139 ein Verfahren, in welchem eine Nut bzw. Rille durch ein
Anwenden bzw. Aufbringen eines Pulslaserstrahls entlang der Straßen ausgebildet wird,
die auf dem Wafer ausgebildet sind, und der Wafer entlang der Nuten
bzw. Rillen unterteilt wird.
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Die
Bearbeitungsbedingungen des Laserstrahls, der auf ein Werkstück aufgebracht
ist bzw. wird, können
geeignet in Abhängigkeit
von der Ausgabe, Wellenlänge,
Wiederholungsfrequenz, Brennpunktform usw. eingestellt werden. Es
ist jedoch schwierig, geeignet die Brennpunktform bzw. -gestalt auf
einen Kreis oder eine Ellipse zu verändern, deren lange Achse und
kurze Achse voneinander in der Länge
differieren, und somit ergibt sich hier ein Problem, daß die Einstellung
der Bearbeitungsbedingungen beschränkt ist.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist ein Ziel bzw. Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Laserstrahlbearbeitungsmaschine
zur Verfügung
zu stellen, die fähig
ist, leicht die Brennpunktform eines Laserstrahls auf einen Kreis
oder eine Ellipse zu verändern,
deren lange Achse oder kurze Achse voneinander in der Länge differieren.
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Um
das obige technische Hauptproblem zu lösen, wird gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Laserstrahlbearbeitungsmaschine zur Verfügung gestellt,
umfassend einen Ansaug- bzw. Einspanntisch zum Halten eines Werkstücks und
Laserstrahlaufbringmittel zum Aufbringen bzw. Anwenden eines Laserstrahls
auf das Werkstück,
das auf dem Einspanntisch gehalten ist, wobei die Laserstrahlaufbringmittel Laserstrahloszillationsmittel
zum Oszillieren eines Laserstrahls und einen Kondensor bzw. eine
Sammellinse zum Konvergieren bzw. Bündeln des Laserstrahls umfassen,
der durch die Laserstrahloszillationsmittel oszilliert ist bzw.
wird, wobei
der Kondensor eine erste zylindrische Linseneinheit bzw.
Einheit einer zylindrischen Linse umfaßt, die eine erste zylindrische
Linse besitzt, eine zweite zylindrische Linseneinheit, die eine
zweite zylindrische Linse besitzt, welche derart positioniert ist,
daß ihre Konvergenzrichtung
senkrecht zu der Konvergenzrichtung der ersten zylindrischen Linse
ist, und einen Intervalleinstellmechanismus zum Einstellen des Intervalls
bzw. Abstands zwischen der ersten zylindrischen Linseneinheit und
der zweiten zylindrischen Linseneinheit umfaßt.
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Der
obige Intervalleinstellmechanismus umfaßt eine Support- bzw. Unterstützungsplatte
bzw. -tafel, einen ersten Abstütz-
bzw. Supporttisch, welcher auf der Supporttafel festgelegt ist und
die erste zylindrische Linseneinheit oder die zweite zylindrische
Linseneinheit hält,
einen zweiten Supporttisch, welcher über dem ersten Supporttisch
in einer derartigen Weise angeordnet ist, daß er sich in der vertikalen
Richtung entlang der Supporttafel bewegen kann und die zweite zylindrische
Linseneinheit oder die erste zylindrische Linseneinheit hält, und
Einstellmittel zum Einstellen des Intervalls zwischen dem ersten Supporttisch
und dem zweiten Supporttisch umfaßt. Die Einstellmittel umfassen
eine erste Einstellplatte, die an der Supporttafel festgelegt ist,
eine zweite Einstellplatte, welche an der zweiten Supporttafel festgelegt
ist und über
der ersten Einstellplatte angeordnet ist, und Einstellschraubenmittel,
die in die zweite Einstellplatte gepaßt sind, und das Ende einer
Abmeß-
bzw. Einstellstange, welche die Einstellschraubenmittel ausbildet
bzw. darstellt und sich in einer vertikalen Richtung bewegen kann,
gelangt in Kontakt mit der oberen Oberfläche der ersten Einstellplatte.
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Die
obige erste zylindrische Linseneinheit umfaßt ein Linsenhalteglied, welches
kreisförmig
ist und die erste zylindrische Linse hält, einen ersten Rahmen, der
einen kreisförmigen
Hohlraum zum Aufnehmen des Linsenhalteglieds aufweist, einen zweiten
Rahmen zum Halten des ersten Rahmens, drehende bzw. Dreheinstellmittel
zum Drehen bzw. Verschwenken des Linsenhalteglieds entlang der Innenwand
des kreisförmigen
Hohlraums und sich bewegende Einstellmittel zum Bewegen des ersten Rahmens
relativ zu dem zweiten Rahmen in einer Richtung senkrecht zu der
Konvergenzrichtung der ersten zylindrischen Linse; und die zweite
zylindrische Linseneinheit umfaßt
ein Linsenhalteglied, welches kreisförmig ist und die zweite zylindrische
Linse hält,
einen ersten Rahmen, der einen kreisförmigen Hohlraum zum Aufnehmen
des Linsenhalteglieds aufweist, einen zweiten Rahmen zum Halten
des ersten Rahmens, Dreheinstellmittel zum Drehen bzw. Verschwenken
des Linsenhalteglieds entlang der Innenwand des kreisförmigen Hohlraums
und sich bewegende bzw. Bewegungseinstellmittel zum Bewegen des
ersten Rahmens relativ zu dem zweiten Rahmen in einer Richtung senkrecht
zu der Konvergenzrichtung der zweiten zylindrischen Linse.
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Da
die Laserstrahlbearbeitungsmaschine der vorliegenden Erfindung den
Intervalleinstellmechanismus zum Einstellen des Intervalls bzw.
Abstands zwischen der ersten zylindrischen Linseneinheit und der
zweiten zylindrischen Linseneinheit umfaßt, um das Intervall bzw. den
Abstand zwischen der ersten zylindrischen Linseneinheit und der
zweiten zylindrischen Linseneinheit einzustellen, können ein Brennpunkt,
der einen kreisförmigen
Querschnitt aufweist, und ein Brennpunkt, der einen elliptischen Querschnitt
aufweist, ausgebildet werden und darüber hinaus kann das Verhältnis der
langen Achse zur kurzen Achse des Brennpunkts, der einen elliptischen
Querschnitt aufweist, geeignet verändert werden. Daher kann die
Form bzw. Gestalt eines Brennpunkts, der für ein Laserstrahlbearbeiten
geeignet ist, geeignet ausgewählt
werden.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Laserstrahlbearbeitungsmaschine,
die gemäß der vorliegenden
Erfindung konstruiert bzw. aufgebaut ist;
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2 ist
ein Blockdiagramm von Laserstrahlaufbringmitteln, die in der Laserstrahlbearbeitungsmaschine
zur Verfügung
gestellt sind, die in 1 gezeigt ist;
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3 ist
ein erläuterndes
Diagramm eines Bearbeitungskopfs, der die Laserstrahlaufbringmittel ausbildet
bzw. darstellt, die in 2 gezeigt sind;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht des Bearbeitungskopfs, der in 3 gezeigt
ist;
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5 ist
eine perspektivische Ansicht einer ersten zylindrischen Linseneinheit
bzw. Zylinderlinseneinheit, die den Kondensor des Bearbeitungskopfs
ausbildet, der in 3 gezeigt ist;
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6 ist
eine perspektivische Explosionsansicht der ausbildenden Glieder
der ersten zylindrischen Linseneinheit, die in 5 gezeigt
ist;
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7 ist
eine Schnittansicht eines Linsenhalteglieds, das eine erste zylindrische
Linse hält,
die die erste zylindrische Linseneinheit ausbildet, die in 5 gezeigt
ist;
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8 ist
eine perspektivische Ansicht einer zweiten zylindrischen Linseneinheit,
die den Kondensor des Bearbeitungskopfs ausbildet, der in 3 gezeigt
ist;
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9 ist
eine perspektivische Explosionsansicht der ausbildenden Glieder
der zweiten zylindrischen Linseneinheit, die in 8 gezeigt
ist;
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10 ist
eine perspektivische Ansicht eines Intervalleinstellmechanismus
zum Einstellen des Intervalls bzw. Abstands zwischen der ersten
zylindrischen Linseneinheit und der zweiten zylindrischen Linseneinheit,
die in der Laserstrahlbearbeitungsmaschine zur Verfügung gestellt
ist, die in 1 gezeigt ist;
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11 ist
eine perspektivische Ansicht der ersten zylindrischen Linseneinheit
und der zweiten zylindrischen Linseneinheit, die in dem Intervalleinstellmechanismus
festgelegt ist, der in 10 gezeigt ist;
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12(a) bis 12(c) sind
erläuternde
Diagramme, die einen Zustand eines Brennpunkts zeigen, der einen
kreisförmigen
Querschnitt aufweist, der durch die erste zylindrische Linse und
die zweite zylindrische Linse ausgebildet ist;
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13(a) bis 13(c) sind
erläuternde
Diagramme, die einen Zustand eines Brennpunkts zeigen, der einen
elliptischen Querschnitt aufweist, der durch die erste zylindrische
Linse und die zweite zylindrische Linse ausgebildet ist;
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14(a) und 14(b) sind
erläuternde
Diagramme, die einen Nut- bzw. Rillenausbildungsschritt zeigen,
welcher durch die Laserstrahlbearbeitungsmaschine ausgeführt wird,
die in 1 gezeigt ist.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausbildungen
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Eine
bevorzugte Ausbildung einer Laserstrahlbearbeitungsmaschine, die
gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgebildet bzw. aufgebaut ist, wird in größerem Detail
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Laserstrahlbearbeitungsmaschine,
die in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ausgebildet bzw. aufgebaut ist. Die
Laserstrahlbearbeitungsmaschine, die in 1 gezeigt
ist, umfaßt
eine stationäre
Basis 2, einen Ansaug- bzw. Einspanntischmechanismus 3 zum
Halten eines Werkstücks,
welches auf der stationären
Basis 2 in einer derartigen Art und Weise festgelegt ist,
daß es
sich in einer Bearbeitungszufuhrrichtung bewegen kann, die durch
einen Pfeil X angedeutet ist, einen Laserstrahlaufbringeinheits-Supportmechanismus 4,
welcher auf der stationären
Basis 2 in einer derartigen Weise montiert bzw. angeordnet
ist, daß er
sich in einer indexierenden bzw. schrittweisen Zufuhrrichtung, die
durch einen Pfeil Y angedeutet ist, senkrecht zu der Richtung bewegen
kann, die durch den Pfeil X angedeutet ist, und eine Laserstrahlaufbringeinheit 5,
die auf dem Laserstrahlaufbringeinheits-Supportmechanismus 4 in
einer derartigen Weise montiert ist, daß sie sich in einer Richtung
bewegen kann, die durch einen Pfeil Z angedeutet ist.
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Der
obige Einspanntischmechanismus 3 umfaßt ein Paar von Führungsschienen 31 und 31,
welche auf der stationären
Basis 2 montiert sind und parallel zueinander in der Bearbeitungszufuhrrichtung angeordnet
sind, die durch den Pfeil X angedeutet ist, einen ersten Gleitblock 32,
der auf den Führungsschienen 31 und 31 in
einer derartigen Weise festgelegt bzw. montiert ist, daß er sich
in der Bearbeitungszufuhrrichtung bewegen kann, die durch den Pfeil
X angedeutet ist, einen zweiten Gleitblock 33, der auf dem
ersten Gleitblock 32 in einer derartigen Weise montiert
ist, daß er
sich in der schrittweisen Zufuhrrichtung bewegen kann, die durch
den Pfeil Y angedeutet ist, einen Abdecktisch 35, der auf
dem zweiten Gleitblock 33 durch ein zylindrisches Glied 34 unterstützt bzw.
getragen ist, und einen Ansaug- bzw.
Einspanntisch 36 als Werkstückhaltemittel. Dieser Einspanntisch 36 umfaßt eine
Adsorptionsansaug- bzw. -einspanneinrichtung 361, die aus
einem porösen Material
gefertigt bzw. hergestellt ist, und ein Werkstück, beispielsweise ein scheibenartiger
Halbleiterwafer ist auf der Adsorptionseinspanneinrichtung 361 durch
Saugmittel gehalten, welche nicht gezeigt sind. Der Einspanntisch 36,
der wie oben beschrieben ausgebildet ist, wird durch einen Pulsmotor
(nicht gezeigt) gedreht, der in dem zylindrischen Glied 34 installiert
ist.
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Der
obige erste Gleitblock 32 hat an seiner unteren Oberfläche ein
Paar von zu führenden
Nuten bzw. Rillen 321 und 321, die mit dem obigen
Paar von Führungsschienen 31 und 31 zusammenzupassen sind,
und auf der oberen Oberfläche
ein Paar von Führungsschienen 322 und 322,
die parallel zueinander entlang der indexierenden bzw. schrittweisen
Zufuhrrichtung ausgebildet sind, die durch den Pfeil Y angedeutet
ist. Der erste Gleitblock 32, der wie oben beschrieben
ausgebildet ist, kann sich entlang des Paars von Führungsschienen 31 und 31 in
der Bearbeitungszufuhrrichtung bewegen, die durch den Pfeil X angedeutet
ist, indem die zu führenden
Nuten bzw. Rillen 321 und 321 mit dem Paar von
Führungsschienen 31 und 31 zusammengepaßt sind
bzw. werden. Der Einspanntischmechanismus 3 in der illustrierten Ausbildung
umfaßt
Bearbeitungszufuhrmittel 37 zum Bewegen des ersten Gleitblocks 32 entlang
des Paars von Führungsschienen 31 und 31 in
der Bearbeitungszufuhrrichtung, die durch den Pfeil X angedeutet
ist. Die Bearbeitungszufuhr- bzw.
-speisemittel 37 umfassen eine aufzunehmende Schraubenstange 371,
die zwischen dem obigen Paar von Führungsschienen 31 und 31 parallel
dazu angeordnet ist, und eine Antriebsquelle, wie einen Schritt-
bzw. Pulsmotor 372 zum drehbaren Antreiben der aufzunehmenden
Schraubenstange 371. Die aufzunehmende Schraubenstange 371 ist
an ihrem einen Ende drehbar an einem Lagerblock 373 abgestützt, der
auf der obigen stationären
Basis 2 fixiert bzw. festgelegt ist, und ist an dem anderen
Ende an die Abtriebswelle des obigen Pulsmotors 372 getriebegekoppelt.
Die aufzunehmende Schraubenstange 371 ist bzw. wird in
ein Gewindedurchgangsloch eingeschraubt, das in einem aufnehmenden
Schraubenblock (nicht gezeigt) ausgebildet ist, der von der unteren
Oberfläche des
zentralen Abschnitts des ersten Gleitblocks 32 vorragt.
Daher wird durch ein Antreiben der aufzunehmenden Schraubenstange 371 in
einer normalen Richtung oder Umkehrrichtung mit dem Pulsmotor 372 der
erste Gleitblock 32 entlang der Führungsschienen 31 und 31 in
der Bearbeitungszufuhrrichtung bewegt, die durch den Pfeil X angedeutet
ist.
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Der
obige zweite Gleitblock 33 hat an seiner Unterseite bzw.
unteren Oberfläche
ein Paar von zu führenden
Nuten bzw. Rillen 331 und 331, die mit dem Paar
von Führungsschienen 322 und 322,
das auf der oberen Oberfläche
des obigen ersten Gleitblocks 32 ausgebildet ist, zusammenzupassen
sind, und kann sich in der Indexier-Zufuhrrichtung bewegen, die
durch den Pfeil Y angedeutet ist, indem die zu führenden Rillen 331 und 331 jeweils
mit dem Paar von Führungsschienen 322 und 322 zusammengepaßt sind
bzw. werden. Der Einspanntischmechanismus 3 in der dargestellten
bzw. illustrierten Ausbildung umfaßt erste indexierende bzw.
schrittweise Zufuhrmittel 38 zum Bewegen des zweiten Gleitblocks 33 in
der schrittweisen Zufuhrrichtung, die durch den Pfeil Y angedeutet
ist, entlang des Paars von Führungsschienen 322 und 322,
die auf dem ersten Gleitblock 32 ausgebildet sind. Die
ersten schrittweisen Zufuhrmittel 38 umfassen eine aufzunehmende
Schraubenstange 381, welche zwischen dem obigen Paar von
Führungsschienen 322 und 322 parallel
dazu angeordnet ist, und eine Antriebsquelle, wie beispielsweise
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, der
an der oberen Oberfläche
des obigen ersten Gleitblocks 32 festgelegt ist, und ist
an ihrem anderen Ende mit der Ausgabe- bzw. Abtriebswelle des obigen Pulsmotors 382 getriebegekoppelt.
Die aufzunehmende Schraubenstange 381 ist bzw. wird in
ein Gewindedurchgangsloch eingeschraubt, das in einem aufnehmenden
Schraubenblock (nicht gezeigt) ausgebildet ist, der 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 gedreht
wird, der zweite Gleitblock 33 entlang der Führungsschienen 322 und 322 in
der schrittweisen bzw. Indexier-Zufuhrrichtung bewegt, die durch
den Pfeil Y angedeutet ist.
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Der
obige Laserstrahlaufbringeinheits-Supportmechanismus 4 umfaßt ein Paar
von Führungsschienen 41 und 41,
welche auf der stationären
Basis 2 montiert und parallel zueinander in der schrittweisen
Zufuhrrichtung angeordnet sind, die durch den Pfeil Y angedeutet
ist, und eine bewegbare Abstütz- bzw.
Supportplatte 42, die auf den Führungsschienen 41 und 41 in
einer derartigen Weise festgelegt ist, daß sie sich in der Richtung
bewegen können,
die durch den Pfeil Y angedeutet ist. Diese bewegbare Supportbasis 42 besteht
aus einem bewegbaren Supportabschnitt 421, der bewegbar
auf den Führungsschienen 41 und 41 festgelegt
ist, und einem Montageabschnitt 422, der auf dem bewegbaren
Abstütz-
bzw. Supportabschnitt 421 festgelegt ist. Der Mon tageabschnitt 422 ist
mit einem Paar von Führungsschienen 423 und 423 versehen,
die sich parallel zueinander in der Richtung erstrecken, die durch den
Pfeil Z auf einer seiner Flanken angedeutet ist. Der Laserstrahlaufbringeinheits-Supportmechanismus 4 in
der illustrierten Ausbildung umfaßt zweite Indexiermittel 43 zum
Bewegen der bewegbaren Supportbasis 42 entlang des Paars
von Führungsschienen 41 und 41 in
der schrittweisen Zufuhrrichtung, die durch den Pfeil Y angedeutet
ist. Diese zweiten schrittweisen bzw. Indexier-Zufuhrmittel 43 umfassen eine
aufzunehmende Schraubenstange 431, die zwischen dem obigen
Paar von Führungsschienen 41 und 41 parallel
dazu angeordnet ist, und eine Antriebsquelle, wie einen Pulsmotor 432,
zum drehbaren Treiben der aufzunehmenden Schraubenstange 431.
Die aufzunehmende Schraubenstange 431 ist an ihrem einen
Ende drehbar an einem Lagerblock (nicht gezeigt) abgestützt, der
auf der obigen stationären
Basis 2 festgelegt ist, und ist an dem anderen Ende mit
der Abtriebswelle des obigen Pulsmotors 432 getriebegekoppelt.
Die aufzunehmende Schraubenstange 431 ist in ein mit einem
Gewinde versehenes bzw. Gewindedurchgangsloch verschraubt, das in
einem aufnehmenden Schraubenblock (nicht gezeigt) ausgebildet ist,
der von der unteren Oberfläche des
zentralen Abschnitts des bewegbaren Supportabschnitts 421 vorragt,
der die bewegbare Supportbasis 42 ausbildet. Daher wird
durch ein Antreiben der aufzunehmenden Schraubenstange 431 in
einer normalen Richtung oder Umkehrrichtung mit dem Pulsmotor 432 die
bewegbare Supportbasis 42 entlang der Führungsschienen 41 und 41 in
der schrittweisen Zufuhrrichtung bewegt, die durch den Pfeil Y angedeutet
ist.
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Die
Laserstrahlaufbringeinheit 5 in der illustrierten Ausbildung
umfaßt
einen Einheiten- bzw. Einheitshalter 51 und Laserstrahlaufbringmittel 52,
die an dem Einheitshalter 51 gesichert sind. Der Einheitshalter 51 hat
ein Paar von zu führenden
Nuten bzw. Rillen 511 und 511, die gleitbar mit
dem Paar von Führungsschienen 423 und 423 zusammengepaßt sind,
die auf dem obigen Montageabschnitt 422 ausgebildet sind,
und ist in einer derartigen Weise abgestützt, daß er sich in der Richtung bewegen kann,
die durch den Pfeil Z angedeutet ist, wenn die zu führenden
Rillen 511 und 511 in die obigen Führungsschienen 423 und 423 eingepaßt sind.
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Die
Laserstrahlaufbringeinheit 5 in der illustrierten Ausbildung
umfaßt
Bewegungsmittel 53 zum Bewegen des Einheitshalters 51 entlang
des Paars von Führungsschienen 423 und 423 in
der Richtung, die durch den Pfeil Z angedeutet ist. Die Bewegungsmittel 53 umfassen
eine aufzunehmende Schraubenstange (nicht gezeigt), die zwischen
dem Paar von Führungsschienen 423 und 423 ausgebildet
ist, und eine Antriebsquelle, wie einen Pulsmotor 532,
für ein drehbares
Antreiben der aufzunehmenden Schraubenstange. Durch ein Antreiben
der aufzunehmenden Schraubenstange (nicht gezeigt) in einer normalen
Richtung oder Umkehrrichtung mit dem Pulsmotor 532 werden
der Einheitshalter 51 und die Laserstrahlaufbringmittel 52 entlang
der Führungsschienen 423 und 423 in
der Richtung bewegt, die durch den Pfeil Z angedeutet ist. In der
illustrierten Ausbildung werden die Laserstrahlaufbringmittel 52 nach oben
durch ein Antreiben des Pulsmotors 532 in einer normalen
Richtung bewegt und in einer nach unten durch ein Antreiben des
Pulsmotors 532 in der Umkehrrichtung bewegt.
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Die
illustrierten Laserstrahlaufbringmittel 52 haben ein zylindrisches
Gehäuse 521,
welches an dem obigen Einheitshalter 51 gesichert ist und
sich im wesentlichen horizontal erstreckt. Die Laserstrahlaufbringmittel 52 umfassen
Pulslaserstrahl-Oszillationsmittel 522 und ein optisches Übertragungssystem 523,
das in dem Gehäuse 521 installiert
ist, wie dies in 2 gezeigt ist, und einen Bearbeitungskopf 6 zum
Aufbringen eines Pulslaserstrahls, der durch die Pulslaserstrahl-Oszillationsmittel 522 oszilliert
ist, auf das Werkstück,
das auf dem obigen Einspanntisch gehalten ist, welches an dem Ende
des Gehäuses 521 festgelegt
ist. Die obigen Pulslaserstrahl-Oszillationsmittel 522 umfassen
einen Pulslaserstrahloszillator 522a, der aus einem YAG-Laseroszillator
oder YVO4-Laseroszillator zusammengesetzt ist, und Wiederholungsfrequenz-Festlegungsmittel 522b,
die mit dem Pulslaserstrahloszillator 522a verbunden sind.
Das optische Übertragungssystem 523 hat
geeignete optische Elemente, wie einen Strahlteiler usw.
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Der
obige Bearbeitungskopf 6 besteht aus einem Richtungsänderungsspiegel 61 und
einem Kondensor 7, wie dies in 3 gezeigt
ist. Der Richtungsänderungsspiegel 61 verändert die
Richtung des Pulslaserstrahls, welcher von den obigen Pulslaserstrahl-Oszillationsmitteln 522 oszilliert
ist und durch das optische Transmissions- bzw. Übertragungssytem 523 zu
dem Kondensor 7 bestrahlt ist. Der Kondensor 7 in
der illustrierten Ausbildung umfaßt eine erste zylindrische
Linseneinheit 8a, die eine erste zylindrische Linse 81a aufweist,
eine zweite zylindrische Linseneinheit 8b, die eine zweite
zylindrische Linse 81b aufweist, die so positioniert ist,
daß ihre
Konvergenzrichtung senkrecht zu jener der ersten zylindrischen Linse 81a wird,
und einen Intervalleinstellmechanismus zum Einstellen des Intervalls bzw.
Abstands zwischen der ersten zylindrischen Linseneinheit 8a und
der zweiten zylindrischen Linseneinheit 8b, welche später beschrieben
werden wird. Der obige Richtungsänderungsspiegel 61,
die erste zylindrische Linseneinheit bzw. Einheit der zylindrischen
Linse 8a, die zweite zylindrische Linseneinheit 8b und
der Intervalleinstellmecha nismus, der später beschrieben wird, werden
in einem Bearbeitungskopfgehäuse 60 installiert,
das an dem Ende des obigen Gehäuses 521 gesichert
ist, wie dies in 4 gezeigt ist.
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Die
erste zylindrische Linseneinheit 8a wird unter Bezugnahme
auf 5 bis 7 beschrieben. 5 ist
eine perspektivische Ansicht der ersten zylindrischen Linseneinheit 8a und 6 ist
eine perspektivische Explosionsansicht der ersten zylindrischen
Linseneinheit 8a, die in 5 gezeigt
ist.
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Die
erste zylindrische Linseneinheit 8a, die in 5 und 6 gezeigt
ist, umfaßt
die erste zylindrische Linse 81a, ein Linsenhalteglied 82 zum
Halten der ersten zylindrischen Linse 81a, einen ersten
Rahmen 83 zum Halten des Linsenhalteglieds 82,
und einen zweiten Rahmen 84 zum Halten des ersten Rahmens 83.
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Die
erste zylindrische Linse 81a hat einen halbkreisförmigen Querschnitt,
wie dies in 7 gezeigt ist. Die Brennweite
dieser ersten zylindrischen Linse 81a ist auf 80 mm in
der illustrierten Ausbildung festgelegt. Das Linsenhalteglied 82 zum
Halten der ersten Linse 81a ist kreisförmig und aus einem synthetischen
Harz in der illustrierten Ausbildung gefertigt bzw. hergestellt.
Die erste zylindrische Linse 81a ist in dem Linsenhalteglied 82 eingebettet,
das aus einem synthetischen Harz in einer derartigen Weise hergestellt
ist, daß ihre
obere Oberfläche
und Bodenoberfläche
freigelegt sind. Ein vorragendes Stück 821 ist von einer
Position der Außenumfangsoberfläche des
Linsenhalteglieds 82 ausgebildet, wie dies in 6 gezeigt
ist.
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Der
obige erste Rahmen 83 hat, wie dies in 6 gezeigt
ist, eine Form eines Quadrats mit einer Seitenlänge E, und ein kreisförmiger Hohlraum 831 zum
Aufnehmen des obigen Linsenhalteglieds 82 und eine Arbeitskammer 832 zum
Aufnehmen des vorragenden Stücks 821,
das auf dem Linsenhalteglied 82 ausgebildet ist, sind an
der oberen Oberfläche
des ersten Rahmens 83 ausgebildet. Ein Loch 831b ist
in dem zentralen Abschnitt der Bodenwand 831a des kreisförmigen Hohlraums 831 ausgebildet. Eine
Vertiefung bzw. Ausnehmung 832b, welche ein Federsitz ist,
ist in der Wandoberfläche 832a ausgebildet,
die die Arbeitskammer 832 ausbildet. Ein Schraubenloch 832c ist
auf der Achsenlinie der Vertiefung 832b in dem ersten Rahmen 83 ausgebildet. Das
Linsenhalteglied 82 ist, wie dies in 5 gezeigt ist,
in den kreisförmigen
Hohlraum 831 des ersten Rahmens 83 eingepaßt, der
derart ausgebildet ist, und das vorragende Stück 821 ist in die
Arbeitskammer 832 eingepaßt. Daher kann sich das Linsenhalteglied 82,
das in dem kreisförmigen
Hohlraum 831 des ersten Rahmens 83 eingepaßt ist,
entlang der Innenwand des kreisförmigen
Hohlraums 831 so weit drehen, wie sich das vorragende Stück 821 in
der Arbeitskammer 832 bewegen kann. Eine Kompressionsschraubenfeder 85 ist
zwischen der obigen Ausnehmung 832b und dem vorragenden
Stück 821 zwischengelagert.
Eine erste Einstellschraube 86 ist in das obige Schraubenloch 832c eingeschraubt
und das Ende der ersten Einstellschraube 86 ist ausgebildet
bzw. konstruiert, um in Kontakt mit dem vorragenden Stück 821 gebracht
zu werden. Wenn die erste Einstellschraube 86 nach vorwärts durch
ein Drehen in einer Richtung bewegt ist bzw. wird, wird daher das Linsenhalteglied 82 in
einer Richtung gegen die Federkraft der Kompressionsschraubenfeder 85 gedreht,
und wenn die erste Einstellschraube 86 nach rückwärts durch
ein Drehen in der anderen Richtung bewegt wird, wird das Linsenhalteglied 82 in
der anderen Richtung durch die Federkraft der Kompressionsschraubenfeder 85 gedreht.
Somit funktionieren bzw. fungieren das vorragende Stück 821,
das auf dem Linsenhalteglied 82 ausgebildet ist, die erste Einstellschraube 86 und
die Kompressionsschraubenfeder 85 als Dreheinstellmittel
zum Drehen des Linsenhalteglieds 82 entlang der Innenwand
des kreisförmigen
Hohlraums 831.
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Der
obige zweite Rahmen 84 ist rechteckig bzw. rechtwinkelig
und ein rechteckiger Hohlraum 841 zum Aufnehmen des ersten
Rahmens 83 ist in der oberen Oberfläche des zweiten Rahmens 84 ausgebildet,
wie dies in 6 gezeigt ist. Dieser rechteckige
Hohlraum 841 hat eine Breite A entsprechend der Länge E von
einer Seite des obigen quadratischen ersten Rahmens 83 und
eine Länge
B größer als
die Länge
E von einer Seite des ersten Rahmens 83. Der rechteckige
Hohlraum 841 ist bzw. wird durch eine Bodenwand 842a und
Seitenwände 842b, 842c, 842d und 842e unterteilt.
Ein Loch 842f ist in dem zentralen Abschnitt der Bodenwand 842a ausgebildet.
Eine Ausnehmung bzw. Vertiefung 842g, welche ein Federsitz
ist, ist in der Innenoberfläche
der Seitenwand 842d ausgebildet, die den rechteckigen Hohlraum 841 unterteilt.
Ein Schraubenloch 842h ist in der Seitenwand 842e gegenüberliegend
der Seitenwand 842d ausgebildet, die die Ausnehmung 842g aufweist.
Ein verlängertes
Loch 842j für
ein Aufnehmen eines Einsetzens der ersten Einstellschraube 86 ist
in der Seitenwand 842b des zweiten Rahmens 84 ausgebildet.
Der obige erste Rahmen 83 ist in den rechteckigen Hohlraum 841 des
zweiten Rahmens 84 eingepaßt, der wie oben beschrieben ausgebildet
ist, wie dies in 5 gezeigt ist. Eine Kompressionsschraubenfeder 87 ist
zwischen der Ausnehmung 842g, die in der Innenoberfläche der obigen
Seitenwand 842d ausgebildet ist, und der Seitenwand des
ersten Rahmens 83 zwischengelagert. Eine zweite Einstellschraube 88 ist
in das Schraubenloch 842h eingeschraubt, das in der Seitenwand 842e ausgebildet
ist, und das Ende der zweiten Einstellschraube 88 ist ausgebildet,
um in Kontakt mit der Seitenwand des ersten Rahmens 83 gebracht
zu werden. Wenn die zweite Einstellschraube 88 nach vorwärts durch
ein Drehen in eine Richtung geschraubt wird, wird daher der erste
Rahmen 83 in einer Richtung gegen die Federkraft der Kompressionsschraubenfeder 87 bewegt,
und wenn die zweite Einstellschraube 88 nach rückwärts durch
ein Drehen in der anderen Richtung bewegt wird, wird der erste Rahmen 83 in
der anderen Richtung durch die Federkraft der Kompressionsschraubenfeder 87 bewegt.
Somit funktionieren die zweite Einstellschraube 88 und
die Kompressionsschraubenfeder 87 als Bewegungseinstellmittel
zum Bewegen des ersten Rahmens 83 relativ zu dem zweiten
Rahmen 84 in einer Richtung senkrecht zu der Konvergenzrichtung
der ersten zylindrischen Linse 81a.
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Es
wird nachfolgend eine Beschreibung der obigen zweiten zylindrischen
Linseneinheit 8b unter Bezugnahme auf 8 und 9 gegeben. 8 ist
eine perspektivische Ansicht der zweiten zylindrischen Linseneinheit 8b und 9 ist
eine perspektivische Explosionsansicht der zweiten zylindrischen Linseneinheit 8b,
die in 8 gezeigt ist.
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Die
zweite zylindrische Linseneinheit 8b, die in 8 und 9 gezeigt
ist, umfaßt
die zweite zylindrische Linse 81b, ein Linsenhalteglied 82 zum Halten
der zweiten zylindrischen Linse 81b, einen ersten Rahmen 83 zum
Halten des Linsenhalteglieds 82 und einen zweiten Rahmen 84 zum
Halten des ersten Rahmens 83, ähnlich der obigen ersten zylindrischen
Linseneinheit 8a. Da das Linsenhalteglied 82,
der erste Rahmen 83 und der zweite Rahmen 84, die
die zweite zylindrische Linseneinheit 8b ausbilden, im
wesentlichen identisch zu dem Linsenhalteglied 82, dem
ersten Rahmen 83 und dem zweiten Rahmen 84 sind,
die die obige erste zylindrische Linseneinheit 8a ausbilden,
werden die selben Bezugszeichen denselben Gliedern verliehen und
ihre detaillierten Beschreibungen werden weggelassen. Die zweite
zylindrische Linse 81b, die die zweite zylindrische Linseneinheit 8b ausbildet,
hat eine Brennweite von 40 mm in der illustrierten Ausbildung.
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Die
erste zylindrische Linseneinheit 8a und die zweite zylindrische
Linseneinheit 8b, die wie oben beschrieben ausgebildet
ist, sind in dem Intervalleinstellmechanismus 10 eingesetzt,
der in 10 gezeigt ist. Eine Beschreibung
des Intervalleinstellmechanismus 10 ist bzw. wird unten
gegeben.
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Der
Intervalleinstellmechanismus 10, der in 10 gezeigt
ist, umfaßt
eine Supporttafel bzw. -platte 11, einen ersten Abstütz- bzw.
Supporttisch 12, der an dem unteren Ende der Supporttafel 11 installiert
ist, und einen zweiten Supporttisch 13, der in einer derartigen
Weise angeordnet ist, daß er
sich in der vertikalen Richtung entlang der vorderen Oberfläche der
Supporttafel 11 bewegen kann.
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Eine
Führungsnut
bzw. -rille 111 ist in dem zentralen Abschnitt der vorderen
Oberfläche
der Supporttafel 11 in der vertikalen Richtung ausgebildet.
Eine erste Einstellplatte 112 ist auf dem zwischenliegenden
Abschnitt der Seitenwand der Supporttafel 11 ausgebildet.
Der erste Supporttisch 12 ragt von der vorderen Oberfläche der
Supporttafel 11 unter einem rechten Winkel vor. Ein Loch 121 ist
in dem zentralen Abschnitt dieses ersten Supporttischs 12 ausgebildet.
Positionierungsschienen 122 und 123, die sich
jeweils von der vorderen Oberfläche
der Supporttafel 11 unter einem rechten Winkel erstrecken,
sind auf beiden Seitenenden des ersten Supporttischs 12 ausgebildet.
Das Intervall bzw. der Abstand zwischen den Positionierungsschienen 122 und 123 ist
auf eine Größe entsprechend
der Breite des zweiten Rahmens 84 festgelegt bzw. eingestellt, der
die obige zweite zylindrische Linseneinheit 8b ausbildet
bzw. darstellt.
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Der
obige zweite Supporttisch 13 besteht aus einem Supportabschnitt 14 und
einem Tischabschnitt 15, der an dem unteren Ende des Supportabschnitts 14 installiert
ist. Der Supportabschnitt 14 hat auf der Rückseite
eine zu führende
Schiene 141, welche in die Führungsnut bzw. -rille 111 einzupassen ist,
die in der obigen Supporttafel 11 ausgebildet ist. Durch
ein Passen dieser zu führenden
Schiene 141 zu der Führungsnut 111 wird
der zweite Supporttisch 13 auf der Supporttafel 11 in
einer derartigen Weise unterstützt
bzw. getragen, daß er
sich in der vertikalen Richtung entlang der Führungsnut 111 bewegen kann.
Eine zweite Einstellplatte 142, die über der ersten Einstellplatte 112 positioniert
ist, ist an dem oberen Ende des Supportabschnitts 14 festgelegt.
Der obige Tischabschnitt 15 ragt von der vorderen Oberfläche des
Supportabschnitts 14 unter einem rechten Winkel vor. Ein
Loch 151 ist in dem zentralen Abschnitt des Tischabschnitts 15 ausgebildet.
Positionierungsschienen 152 und 153, die sich
parallel zur vorderen Oberfläche
des Supportabschnitts 14 erstrecken, sind an dem vorderen
und rückwärtigen Ende
des Tischabschnitts 15 ausgebildet. Das Intervall zwischen
den Positionierungsschienen 152 und 153 ist auf
eine Größe entsprechend
der Breite des zweiten Rahmens 84 festgelegt bzw. eingestellt,
der die obige erste zylindrische Linseneinheit 8a ausbildet.
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Einstellschraubenmittel 16 sind
in der obigen zweiten Einstellplatte 142 eingepaßt. Diese
Einstellschraubenmittel 16 umfassen einen Abstütz- bzw. Supportzylinder 161,
der auf der zweiten Einstellplatte 142 montiert ist, eine
Meßstange 162,
die in dem Supportzylinder 161 in einer derar tigen Weise
installiert ist, daß sie
sich in der vertikalen Richtung bewegen kann, und eine Einstellskala
bzw. -einrichtung 163 zum Bewegen der Meßstange 162 in
der vertikalen Richtung und haben dieselbe Struktur wie eine Mikrometerschraube.
In den so ausgebildeten Einstellschraubenmitteln 16 gelangt
das Ende (untere Ende) der Meßstange 162 in
Kontakt mit der oberen Oberfläche
der ersten Einstellplatte 112, um die Position in der vertikalen
Richtung des Supportabschnitts 14 zu beschränken, welcher
den zweiten Supporttisch 13 ausbildet. Daher kann, indem
die Meßstange 162 in
der vertikalen Richtung durch ein Drehen der Einstelleinrichtung 163 in
einer Richtung oder der anderen Richtung bewegt wird, die Position in
der vertikalen Richtung des Supportabschnitts 14, d.h.
das Intervall zwischen dem Tischabschnitt 15, der an dem
unteren Ende des Supportabschnitts 14 installiert ist,
und dem ersten Supporttisch 12 verändert werden. An diesem Punkt
wird die Bewegung der Einstellstange 162 basierend auf
Maßstäben auf dem
Supportzylinder 161 und der Einstelleinrichtung 163 eingestellt,
um geeignet den Abstand bzw. das Intervall zwischen dem Tischabschnitt 15 des
zweiten Supporttischs 13 und dem ersten Supporttisch 12 einzustellen.
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Die
obige zweite zylindrische bzw. Zylinderlinseneinheit 8b ist
auf dem ersten Supporttisch 12 des Intervalleinstellmechanismus 10 festgelegt,
der wie oben beschrieben ausgebildet ist, wie dies in 11 gezeigt
ist. D.h. der zweite Rahmen 84 der zweiten zylindrischen
Linseneinheit 8b ist zwischen den Positionierungsschienen 122 und 123 des
ersten Supporttischs 12 angeordnet. Die zweite zylindrische Linseneinheit 8b,
die an einer vorbestimmten Position auf dem ersten Supporttisch 12 angeordnet
ist, ist auf dem ersten Supporttisch 12 durch geeignete Festlegungsmittel
fixiert, welche nicht gezeigt sind. Die bündelnde bzw. Kon vergenzrichtung
der zweiten zylindrischen Linse 81b der zweiten zylindrischen Linseneinheit 8b,
die auf dem ersten Supporttisch 12 festgelegt ist, ist
auf die Richtung festgelegt, die durch den Pfeil X in 11 angedeutet
ist.
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Die
obige erste zylindrische Linseneinheit 8a ist auf dem Tischabschnitt 15 des
zweiten Supporttischs 13 des Intervalleinstellmechanismus 10 festgelegt.
D.h. der zweite Rahmen 84 der ersten zylindrischen Linseneinheit 8a ist
zwischen den Positionierungsschienen 152 und 153 des
Tischabschnitts 15 angeordnet, der den zweiten Supporttisch 13 ausbildet.
Die erste zylindrische Linseneinheit 8a, die an einer vorbestimmten
Position auf dem Tischabschnitt 15 des zweiten Supporttischs 13 angeordnet
ist, ist auf dem Tischabschnitt 15 des zweiten Supporttischs 13 durch
geeignete Fixierungsmittel festgelegt, welche nicht gezeigt sind.
Die Bündelungs-
bzw. Konvergenzrichtung der ersten zylindrischen Linse 81a der ersten
zylindrischen Linseneinheit 8a, die auf dem Tischabschnitt 15 des
zweiten Supporttischs 13 angeordnet ist, ist auf die Richtung
festgelegt, die durch den Pfeil Y in 11 angedeutet
ist.
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Zurückkehrend
zu 1 sind Bildaufnahmemittel 17 zum Detektieren
des Bereichs, der durch die obigen Laserstrahlaufbringmittel 52 zu
bearbeiten ist, an dem vorderen Endabschnitt des Gehäuses 521 befestigt,
welches die obigen Laserstrahlaufbringmittel 52 ausbildet.
Diese Bildaufnahmemittel 17 sind durch eine Bildaufnahmevorrichtung
(CCD) ausgebildet und führen
ein Bildsignal zu Steuer- bzw. Regelmitteln zu, welche nicht gezeigt
sind.
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Die
Laserstrahlbearbeitungsmaschine in der illustrierten Ausbildung
ist, wie oben beschrieben ausgebildet, und ihre Funktion wird nachfolgend
beschrieben werden.
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Die
Brennpunktform eines Laserstrahls, der durch die oben beschriebenen
Laserstrahlaufbringmittel 52 bestrahlt wird, wird zuerst
unter Bezugnahme auf 12(a) bis 12(c) und 13(a) bis 13(c) beschrieben.
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Wenn
das Intervall zwischen der ersten zylindrischen Linse 81a und
der zweiten zylindrischen Linse 81b auf 40 mm festgelegt
ist, wie dies in 12(a) und 12(b) gezeigt ist, ist, wenn die Brennweite
der ersten zylindrischen Linse 81a auf 80 mm in der illustrierten
Ausbildung festgelegt bzw. eingestellt ist, der Brennpunkt P1 eines
Laserstrahls L, der durch die erste zylindrische Linse 81a gebündelt bzw.
konvergiert ist, an einer Position 40 mm unter der zweiten zylindrischen
Linseneinheit 8b, wie dies in 12(a) gezeigt
ist. Währenddessen
ist, wenn bzw. da die Brennweite der zweiten zylindrischen Linse 81b auf 40
mm in der illustrierten Ausbildung festgelegt ist, der Brennpunkt
P2 des Laserstrahl L, der durch die zweite zylindrische Linse 81b konvergiert
ist, an einer Position 40 mm unter der zweiten zylindrischen Linseneinheit 8b,
wie dies in 12(b) gezeigt ist. Der Brennpunkt
P1 und der Brennpunkt P2 sind somit in derselben Position. Als ein
Ergebnis wird der Laserstrahl L, der einen kreisförmigen Querschnitt
aufweist, der auf die erste zylindrische Linse 81a angewandt
ist, in der Richtung, die durch den Pfeil Y angedeutet ist, durch
die erste zylindrische Linse 81a und in einer Richtung,
die durch den Pfeil X angedeutet ist, durch die zweite zylindrische
Linse 81b konvergiert bzw. gebündelt, wodurch ein Brennpunkt
S1, der einen kreisförmigen
Querschnitt aufweist, an den Brennpunkten P1 und P2 ausgebildet
wird, wie dies in der vergrößerten Ansicht
von 12(c) gezeigt ist. Wenn das Werkstück an den
Brennpunkten P1 und P2 festgelegt wird, kann daher das Werkstück mittels des
Brennpunkts S1 bearbeitet werden, der einen kreisförmigen Querschnitt
aufweist.
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Als
nächstes
befindet sich, wenn das Intervall bzw. der Abstand zwischen der
ersten zylindrischen Linse 81a und der zweiten zylindrischen
Linse 81b auf 20 mm festgelegt bzw. eingestellt ist, wie
dies in 13(a) und 13(b) gezeigt
ist, wenn bzw. da die Brennweite der ersten zylindrischen Linse 81a auf
80 mm festgelegt ist, der Brennpunkt P1 des Laserstrahls L, der
durch die erste zylindrische Linse 81a konvergiert bzw.
gebündelt
ist, an einer Position 60 mm unter der zweiten zylindrischen Linseneinheit 8b, wie
dies in 13(a) gezeigt ist. Währenddessen
befindet sich, wenn bzw. da die Brennweite der zweiten zylindrischen
Linse 81b auf 40 mm festgelegt ist, der Brennpunkt P2 des
Laserstrahls L, der durch die zweite zylindrische Linse 81b konvergiert
ist, an einer Position 40 mm unter der zweiten zylindrischen Linseneinheit 8b,
wie dies in 13(b) gezeigt ist. Daher
wird der Laserstrahl L, der durch die zweite zylindrische Linse 81b zu
konvergieren bzw. zu bündeln ist,
an dem Brennpunkt P2 konvergiert und in der Richtung auf geweitet,
die durch den Pfeil X angedeutet ist, bis er den obigen Brennpunkt
P1 erreicht. Als ein Ergebnis wird an der Position des Brennpunkts
P1 ein Brennpunkt S2, der einen elliptischen Querschnitt aufweist,
ausgebildet, wie dies in der vergrößerten Ansicht von 13(c) gezeigt ist. Die lange Achse D1
des elliptischen Brennpunkts S2 ist bzw. wird in der Richtung ausgebildet,
die durch den Pfeil X angedeutet ist. Das Verhältnis der langen Achse D1 zur
kurzen Achse D2 des Brennpunkts S2, der einen elliptischen Querschnitt
aufweist, kann durch ein Verändern
des Intervalls zwischen der ersten zylindrischen Linse 81a und
der zweiten zylindrischen Linse 81b eingestellt werden.
Wenn das Werkstück
auf der Position des Brennpunkts P1 festgelegt wird, kann daher
das Werkstück
mittels des Brenn punkts S2 bearbeitet werden, der einen elliptischen
Querschnitt aufweist.
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Es
wird nachfolgend eine Beschreibung eines Bearbeitungsverfahrens
zum Ausbilden einer Nut bzw. Rille in dem Werkstück mittels des Brennpunkts
S2, der einen elliptischen Querschnitt aufweist, wie dies in 13(a) bis 13(c) gezeigt
ist, unter Bezugnahme auf 1 und 14 gegeben.
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Ein
Halbleiterwafer W als das Werkstück wird
zuerst auf dem Ansaug- bzw. Einspanntisch 36 der Laserstrahlbearbeitungsmaschine
angeordnet, die in 1 gezeigt ist. Der Halbleiterwafer
W wird durch Saugen auf dem Einspanntisch 36 durch ein Aktivieren
von Saugmitteln gehalten, welche nicht gezeigt sind. Straßen sind
bzw. werden in einem Gittermuster auf der vorderen Oberfläche des
Halbleiterwafers W ausgebildet und eine Vorrichtung, wie ein IC
oder LSI, wird in einer Mehrzahl von Bereichen ausgebildet, die
durch die gittermusterartigen Straßen unterteilt sind. Der Einspanntisch 36,
der den Halbleiterwafer W durch Saugen hält, wird zu einer Position
direkt unter den Bildaufnahmemitteln 17 durch die Bearbeitungszufuhrmitteln 37 gebracht. Nachdem
der Einspanntisch 36 direkt unter den Bildaufnahmemitteln 17 positioniert
ist, wird eine Ausrichtarbeit zum Detektieren des zu bearbeitenden Bereichs
des Halbleiterwafers W durch die Bildaufnahmemittel 17 und
die Steuer- bzw. Regelmittel ausgeführt, welche nicht gezeigt sind.
D.h. die Bildaufnahmemittel 17 und die Steuer- bzw. Regelmittel (nicht
gezeigt) führen
ein Bildbearbeiten, wie Musterabgleichen usw. durch, um eine Straße, die
in einer vorbestimmten Richtung des Halbleiterwafers W ausgebildet
ist, mit dem Kondensor 7 der Laserstrahlaufbringmittel 52 zum
Aufbringen bzw. Anwenden eines Laserstrahls entlang der Straße auszurichten,
wodurch die Einrichtung einer Laser strahlaufbringposition durchgeführt wird.
Die Ausrichtung der Laserstrahlaufbringposition wird auch auf Straßen durchgeführt, die
auf dem Halbleiterwafer W in einer Richtung senkrecht zu der obigen
vorbestimmten Richtung ausgebildet sind.
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Nachdem
die Ausrichtung der Laserstrahlaufbringposition durch ein Detektieren
der Straße ausgeführt ist
bzw. wird, die auf dem Halbleiterwafer W ausgebildet ist, der auf
dem Einspanntisch 36 gehalten ist, wie dies oben beschrieben
ist, wie dies in 14(a) gezeigt ist,
wird der Einspanntisch 36 zu einem Laserstrahlaufbringbereich
bewegt, wo der Kondensor 7 der Laserstrahlaufbringmittel 52 angeordnet
ist, um ein Ende (linkes Ende in 14(a))
der vorbestimmten Straße
zu einer Position direkt unter dem Kondensor 7 zu bringen.
Die lange Achse D1, die in 3(c) gezeigt
ist, des Brennpunkts S2, der einen elliptischen Querschnitt des
Laserstrahls aufweist, der von dem Kondensor 7 bestrahlt
ist, wird mit der Straße
ausgerichtet. Der Brennpunkt P1 des Pulslaserstrahls, der von dem
Kondensor 7 aufgebracht wird, wird auf eine Position nahe
der vorderen Oberfläche
(oberen Oberfläche)
des Halbleiterwafers W eingestellt. Die Bewegungsmittel 53 zum
Bewegen der Laserstrahlaufbringmittel 52 in der Richtung, die
durch den Pfeil Z angedeutet ist, entlang der Führungsschienen 423 und 423 wird
verwendet, um den Brennpunkt P1 auf eine Position nahe der vorderen Oberfläche (oberen
Oberfläche)
des Halbleiterwafers W festzulegen. Der Einspanntisch 36,
d.h. der Halbleiterwafer W wird dann in der Richtung, die durch den
Pfeil X1 in 14(a) angedeutet ist,
mit bzw. bei einer vorbestimmten Bearbeitungszufuhrgeschwindigkeit
bzw. -rate bewegt, während
ein Pulslaserstrahl einer Wellenlänge, die eine Absorptionsfähigkeit
für den
Halbleiterwafer W aufweist, von dem Kondensor 7 der Laserstrahlaufbringmittel 52 aufgebracht
ist bzw. wird. Wenn das andere Ende (rechte Ende in 14(b))
der Straße
eine Position direkt unter dem Kondensor 7 erreicht, wird
die Aufbringung des Pulslaserstrahls ausgesetzt, und die Bewegung des
Einspanntischs 36, d.h. des Halbleiterwafers W wird gestoppt.
Als ein Ergebnis wird eine Nut bzw. Rille G entlang der Straße in dem
Halbleiterwafer W ausgebildet, wie dies in 14(b) gezeigt
ist (Nuten- bzw. Rillenausbildungsschritt).
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Der
obige Rillenausbildungsschritt wird beispielsweise unter den folgenden
Bearbeitungsbedingungen ausgeführt.
Lichtquelle des Laserstrahls: YVO4-Laser oder YAG-Laser
Wellenlänge: 355
nm
Wiederholungsfrequenz: 50 kHz
mittlere Leistung: 4
W
Brennpunkt: elliptisch, lange Achse (D1) von 200 μm, kurze
Achse (D2) 10 μm
Bearbeitungszufuhrgeschwindigkeit:
150 mm/sec
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Um
ein Loch, wie ein Via- bzw. Durchgangsloch in dem Werkstück, wie
beispielsweise dem Halbleiterwafer W, durch Verwenden des Brennpunkts
S1 auszubilden, der einen kreisförmigen
Querschnitt aufweist, wie dies in 12(c) gezeigt
ist, wird die das Durchgangsloch ausbildende Position des Halbleiterwafers
W, der auf dem Einspanntisch 36 gehalten ist, zu einer
Position direkt unter dem Kondensor 7 gebracht. Die Brennpunkte
P1 und P2 des Pulslaserstrahls, der von dem Kondensor 7 bestrahlt
ist bzw. wird, werden auf eine Position nahe der vorderen Oberfläche (oberen
Oberfläche)
des Halbleiterwafers W festgelegt. Die Bewegungsmittel 53 zum Bewegen
der Laserstrahlaufbringmittel 52 entlang der Führungsschienen 423 und 423 in
der Richtung, die durch den Pfeil Z angedeutet ist, werden verwendet,
um die Brennpunkte P1 und P2 auf eine Position nahe der vorderen Oberfläche (oberen
Oberfläche) des
Halbleiterwafers W festzulegen. Dann wird eine vorbestimmte Anzahl
von Pulsen des Pulslaserstrahls einer Wellenlänge, die eine Absorptionsfähigkeit
für den
Halbleiterwafer W aufweist, von dem Kondensor 7 der Laserstrahlaufbringmittel 52 aufgebracht,
um ein Loch, wie ein Via- bzw. Durchgangsloch an einer vorbestimmten
Position des Halbleiterwafers W auszubilden.
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Wie
oben beschrieben, können,
da die Laserstrahlbearbeitungsmaschine der vorliegenden Erfindung
den Intervalleinstellmechanismus 10 zum Einstellen des
Intervalls bzw. Abstands zwischen der ersten zylindrischen Linseneinheit 8a und
der zweiten zylindrischen Linseneinheit 8b umfaßt, um das
Intervall zwischen der ersten zylindrischen Linseneinheit 8a und
der zweiten zylindrischen Linseneinheit 8b einzustellen,
der Brennpunkt S1, der einen kreisförmigen Querschnitt aufweist,
und der Brennpunkt S2, der einen elliptischen Querschnitt aufweist,
ausgebildet werden, und das Verhältnis
der langen Achse D1 zur kurzen Achse D2 des Brennpunkts S2, der einen
elliptischen Querschnitt aufweist, kann geeignet verändert werden.
Daher kann die Form des Brennpunkts, die für eine Anwendung eines Laserbearbeitens
geeignet ist, geeignet gewählt
werden. Die Länge
der kurzen Achse D2 des Brennpunkts S2, der einen elliptischen Querschnitt
aufweist, kann durch geeignetes Verändern des Linsenhalteglieds
zum Halten der zylindrischen Linse, die eine unterschiedliche Brennweite
aufweist, und Halten derselben in dem ersten Rahmen geeignet verändert werden.