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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Laserstrahl-Bestrahlungseinrichtung
zum Bestrahlen eines Werkstücks mit einem Laserstrahl,
sowie eine Laserstrahl-Bearbeitungseinrichtung, welche die Laserstrahl-Bestrahlungseinrichtung
aufweist.
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Bei
einem Prozess zur Herstellung eines Halbleiterbauelements werden
mehrere Bereiche auf einer Oberfläche eines Halbleiterwafers,
der im Wesentlichen die Form einer kreisförmigen Scheibe
aufweist, durch geplante Unterteilungslinien begrenzt, die als Straßen
bezeichnet werden, die in einem Gittermuster angeordnet sind, und
werden Bauelemente wie ICs und LSIs in den begrenzten Bereichen ausgebildet.
Dann wird der Halbleiterwafer entlang den geplanten Unterteilungslinien
geschnitten (in Chips geschnitten), um die Bereiche mit den darin vorgesehenen
Bauelementen aufzuteilen, wodurch einzelne Halbleiterchips hergestellt
werden.
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Um
kleinere Bauelementabmessungen und höhere Funktionalitäten
zu erzielen, wurde eine Modulstruktur in die Praxis umgesetzt, bei
welcher mehrere Halbleiterchips aufeinandergestapelt werden, und
Elektroden der aufeinandergestapelten Halbleiterchips verbunden
werden. Die Modulstruktur weist eine solche Ausbildung auf, dass
Durchgangskontaktlöcher in den Bereichen des Halbleiterwafers ausgebildet
werden, in welchen die Elektroden ausgebildet werden, und die Durchgangskontaktlöcher mit
einem leitfähigen Material wie beispielsweise Aluminium
so gefüllt werden, dass sie mit den Elektroden verbunden
werden (vgl. beispielsweise das
japanische
offen gelegte Patent Nr. 2003-163323 ). Die Durchgangskontaktlöcher,
die in dem Halbleiterwafer vorgesehen werden sollen, werden unter
Einsatz eines Bohrers hergestellt. Die Durchgangskontaktlöcher,
die in dem Halbleiterwafer vorgesehen sind, weisen einen kleinen
Durchmesser auf, von etwa 90 bis 300 μm, und die Produktivität
ist niedrig, wenn die Durchgangskontaktlöcher durch Bohren
hergestellt werden.
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Andererseits
wird eine Laserstrahl-Bearbeitungseinrichtung, mit welcher Löcher
mit kleinen Durchmessern effizient in einem Werkstück wie
beispielsweise einem Halbleiterwafer ausgebildet werden können,
in dem
japanischen offen
gelegten Patent Nr. 2006-247674 beschrieben. Die Laserstrahl-Bearbeitungseinrichtung
weist eine Bearbeitungszustellbetrags-Erfassungsvorrichtung zur
Erfassung des relativen Bearbeitungszustellbetrages eines Einspanntisches
auf, welcher das Werkstück haltert, und eine Laserstrahl-Bestrahlungsvorrichtung,
eine Speichervorrichtung zum Speichern der X- und Y-Koordinaten
jedes Durchgangskontaktlochs, das in dem Werkstück ausgebildet
werden soll, sowie eine Steuervorrichtung zum Steuern der Laserstrahl-Bestrahlungsvorrichtung
auf Grundlage der X- und Y-Koordinaten des Lochs mit kleinem Durchmesser,
die in der Speichervorrichtung gespeichert sind, und des Erfassungssignals
von der Bearbeitungszustellbetrags-Erfassungsvorrichtung, wobei
das Werkstück mit einem Impuls eines Laserstrahls bestrahlt wird,
wenn die X- und Y-Koordinaten des in dem Werkstück auszubildenden
Loches mit kleinem Durchmesser eine Position unmittelbar unterhalb
eines Kondensors der Laserstrahl-Bestrahlungsvorrichtung erreicht
haben.
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Allerdings
gibt es hierbei folgendes Problem. Um ein Durchgangskontaktloch
in einem Werkstück auszubilden, muss derselbe Abschnitt
des Werkstücks mit einem gepulsten Laserstrahl mehrfach
bestrahlt werden. Wenn die voranstehend geschilderte Laserstrahl-Bearbeitungseinrichtung
eingesetzt wird, muss daher eine Bewegung des Werkstücks
mehrfach durchgeführt werden, was unter dem Gesichtspunkt
der Produktivität nicht unbedingt zufrieden stellend sein
kann. Zur Lösung dieses Problems hat die vorliegende Anmelderin
in der
japanischen Patentanmeldung
Nr. 2005-362236 eine Laserstrahl-Bearbeitungseinrichtung
vorgeschlagen, die eine Laserstrahl-Bestrahlungsvorrichtung aufweist,
die mit einer akusto-optischen Vorrichtung versehen ist, wobei ein Laserstrahl,
der durch eine Laserstrahl-Schwingungsvorrichtung in Schwingungen
versetzt wird, abgelenkt wird, wenn er durch die akusto-optische
Vorrichtung hindurchgeht, wodurch dieselbe Bearbeitungsposition
des Werkstücks mit dem Laserstrahl bestrahlt wird, während
der Bearbeitungsvorschub des Werkstücks durchgeführt
wird.
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Die
akusto-optische Ablenkvorrichtung weist die akusto-optische Vorrichtung
zur Ablenkung des Laserstrahls auf, der durch die Laserstrahl-Schwingungsvorrichtung
in Schwingungen versetzt wird, einen RF-Oszillator zum Anlegen von
RF (Hochfrequenz) an die akusto-optische Vorrichtung, eine Ablenkwinkeleinstellvorrichtung
zur Einstellung der Frequenz der RF, die von dem RF-Oszillator abgegeben wird,
und eine Ausgangswerteinstellvorrichtung zur Einstellung der Amplitude der
RF, die von dem RF-Oszillator erzeugt wird. Die akusto-optische
Ablenkvorrichtung weist das Problem auf, dass dann, wenn das Anlegen
der RF an die akusto-optische Vorrichtung fortgesetzt wird, eine
thermische Beanspruchung in der akusto-optischen Vorrichtung hervorgerufen
wird, wodurch ein Fehler in Bezug auf den Ablenkwinkel des Laserstrahls
hervorgerufen wird, oder die Ausgangsleistung des Laserstrahls schwankt,
wodurch es unmöglich wird, eine exakte Bearbeitung zu erzielen.
Falls die Temperatur der akusto-optischen Vorrichtung nicht innerhalb
eines vorbestimmten Bereiches gehalten wird, kann darüber
hinaus ein Fehler in Bezug auf den Ablenkwinkel des Laserstrahls
hervorgerufen werden, oder kann die Ausgangsleistung des Laserstrahls
ungleichmäßig werden, wodurch es unmöglich
wird, eine Bearbeitung mit hoher Genauigkeit zu erzielen.
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Daher
besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung
einer Laserstrahl-Bestrahlungseinrichtung und einer Laserstrahl-Bearbeitungseinrichtung,
mit welchen eine hoch genaue Bearbeitung durchgeführt werden
kann, durch Halten der Temperatur einer akusto-optischen Vorrichtung, welche
eine akusto-optische Ablenkvorrichtung bildet, innerhalb eines vorbestimmten
Bereiches.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Laserstrahl-Bestrahlungseinrichtung
zur Verfügung gestellt, bei welcher vorgesehen sind: eine
Laserstrahl-Schwingungsvorrichtung mit einem Oszillator für
einen gepulsten Laserstrahl, um einen gepulsten Laserstrahl in Schwingungen
zu versetzen, und eine Wiederholfrequenzeinstellvorrichtung zur
Einstellung einer Wiederholfrequenz des gepulsten Laserstrahls,
der durch den Oszillator für den gepulsten Laserstrahl
in Schwingungen versetzt wird; eine akusto-optische Ablenkvorrichtung,
die eine akusto-optische Vorrichtung aufweist, um den gepulsten
Laserstrahl abzulenken, der durch die Laserstrahl-Schwingungsvorrichtung
in Schwingungen versetzt wird, ein RF-Oszillator zum Anlegen von
RF an die akusto-optische Vorrichtung, eine Ablenkwinkeleinstellvorrichtung
zur Einstellung der Frequenz der RF, die von dem RF-Oszillator abgegeben
wird, und eine Ausgangswerteinstellvorrichtung zur Einstellung der
Amplitude der RF, die von dem RF-Oszillator abgegeben wird; eine
Steuervorrichtung zum Steuern der akusto-optischen Ablenkvorrichtung
und der Ausgangswerteinstellvorrichtung; und ein Kondensor zum Konzentrieren
des Laserstrahls, der durch die akusto-optische Ablenkvorrichtung
abgelenkt wird, wobei die Steuervorrichtung auf Grundlage eines
Wiederholfrequenzeinstellsignals von der Wiederholfrequenzeinstellvorrichtung
an die Ablenkwinkeleinstellvorrichtung ein erstes Treiberimpulssignal
mit einer vorbestimmten Zeitdauer ausgibt, welche die Impulsbreite
des gepulsten Laserstrahls enthält, der durch den Oszillator
für den gepulsten Laserstrahl in Schwingungen versetzt
wird, ein zweites Treiberimpulssignal an die Ausgangswerteinstellvorrichtung
ausgibt, und an den RF-Oszillator ein Korrekturimpulssignal zwischen
den Treiberimpulsen ausgibt, die aus dem ersten Treiberimpulssignal
und dem zweiten Treiberimpulssignal bestehen.
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Die
Steuervorrichtung gibt das Korrekturimpulssignal an die Ablenkwinkeleinstellvorrichtung oder
die Ausgangswerteinstellvorrichtung aus. Darüber hinaus
weist die akusto-optische Ablenkvorrichtung eine RF-Ausgangswert-Korrekturvorrichtung zum
Einstellen des RF-Ausgangswerts auf, der von dem RF-Oszillator erzeugt
wird, und gibt die Steuervorrichtung das Korrekturimpulssignal an
die RF-Ausgangswert-Korrekturvorrichtung aus. Die Steuervorrichtung
weist vorzugsweise ein Steuerkennfeld auf, das die Spannungen des
ersten Treiberimpulssignals und des zweiten Treiberimpulssignals und
des Korrekturimpulssignals einstellt.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Laserstrahl-Bearbeitungseinrichtung
zur Verfügung gestellt, die einen Einspanntisch zum Haltern
eines Werkstücks aufweist, eine Laserstrahl-Bestrahlungsvorrichtung
zum Bestrahlen des von dem Einspanntisch gehalterten Werkstücks
mit einem Laserstrahl, eine Bearbeitungszustellvorrichtung zur Relativbewegung
des Einspanntisches und der Laserstrahl-Bestrahlungsvorrichtung
in einer Bearbeitungszustellrichtung (Richtung einer X-Achse), und
eine Schaltvorrichtung zur Relativbewegung des Einspanntisches und
der Laserstrahl-Bestrahlungsvorrichtung in einer Schaltrichtung
(Richtung einer Y-Achse) orthogonal zur Bearbeitungszustellrichtung
(Richtung der X-Achse), wobei die Laserstrahl-Bestrahlungsvorrichtung
die voranstehend geschilderte Laserstrahl-Bestrahlungseinrichtung
aufweist.
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Bei
der Laserstrahl-Bestrahlungseinrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung wird das erste Treiberimpulssignal mit einer
vorbestimmten Zeitdauer, welches die Impulsbreite des gepulsten
Laserstrahls enthält, der durch den Oszillator für
den gepulsten Laserstrahl in Schwingungen versetzt wird, an die
Ablenkwinkeleinstellvorrichtung ausgegeben, und wird das zweite
Treiberimpulssignal an die Ausgangswerteinstellvorrichtung ausgegeben.
Die Zeit, während derer die RF an die erste akusto-optische Vorrichtung
und die zweite akusto-optische Vorrichtung angelegt wird, ist daher
extrem kurz, im Vergleich zu dem Zeitraum des gepulsten Laserstrahls, der
durch den Oszillator für den gepulsten Laserstrahl in Schwingungen
versetzt wird, so dass thermische Beanspruchungen, die in den akusto-optischen Vorrichtungen
hervorgerufen werden, unterdrückt werden. Bei der Laserstrahl-Bestrahlungseinrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung können daher die voranstehend geschilderten
Schwierigkeiten vermieden werden, die infolge der thermischen Beanspruchung
in den akusto-optischen Vorrichtungen entstehen, und kann eine sehr
exakte Bearbeitung erreicht werden.
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Da
das Korrekturimpulssignal an den RF-Oszillator zwischen den Treiberimpulsen
angelegt wird, die aus dem ersten Treiberimpulssignal und dem zweiten
Treiberimpulssignal bestehen, wird darüber hinaus eine
korrigierte RF an die erste akusto-optische Vorrichtung und die
zweite akusto-optische Vorrichtung sogar zwischen den Impulsen angelegt, wenn
der gepulste Laserstrahl in Schwingungen versetzt wird, so dass
Schwankungen der Temperaturen der ersten akusto-optischen Vorrichtung
und der zweiten akusto-optischen Vorrichtung unterdrückt werden.
Daher kann die Funktionsweise der ersten akusto-optischen Vorrichtung
und der zweiten akusto-optischen Vorrichtung exakt aufrechterhalten
werden.
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Die
voranstehenden und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung und die Art und Weise, wie diese erzielt werden können,
und ein besseres Verständnis der Erfindung werden aus der
folgenden Beschreibung und den beigefügten Patentansprüchen
deutlicher, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen,
die einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen.
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Nachstehend
werden bevorzugte Ausführungsformen der Laserstrahl-Bestrahlungseinrichtung
und der Laserstrahl-Bearbeitungseinrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung im Einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
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1 eine
Perspektivansicht einer Laserstrahl-Bearbeitungseinrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung;
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2 ein
Blockdiagramm einer Laserstrahl-Bestrahlungseinrichtung, mit welcher
die Laserstrahl-Bearbeitungseinrichtung von 1 ausgerüstet
ist;
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3 die
Beziehung zwischen einem gepulsten Laserstrahl, der von einer Oszillatorvorrichtung
für einen gepulsten Laserstrahl bei der in 2 gezeigten
Laserstrahl-Bestrahlungseinrichtung in Schwingungen versetzt wird,
und einem Treiberimpulssignal einer Spannung, die an eine akusto-optische
Ablenkvorrichtung angelegt wird;
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4 eine
Aufsicht auf einen Halbleiterwafer als Werkstück;
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5 eine
Aufsicht, in vergrößertem Zustand, auf ein Teil
des in 4 gezeigten Halbleiterwafers;
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6 eine
Perspektivansicht, die einen Zustand zeigt, bei welchem der in 4 gezeigte
Halbleiterwafer an einer Oberfläche eines Schutzbandes befestigt
wird, das an einem ringförmigen Rahmen angebracht ist;
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7 die
Beziehung zwischen dem in 4 gezeigten
Halbleiterwafer und den Koordinaten des Halbleiterwafers in einem
Zustand, in welchem er an einer vorbestimmten Position eines Einspanntisches in
der in 1 gezeigten Laserstrahl-Bearbeitungseinrichtung
gehaltert wird;
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8A und 8B einen
Bohrschritt, der von der in 1 gezeigten
Laserstrahl-Bearbeitungseinrichtung durchgeführt wird;
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9A und 9B in
vergrößertem Maßstab die Einzelheiten
des in den 8A und 8B dargestellten
Bohrschritts;
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10 die
Einzelheiten des Bohrschrittes in vergrößertem
Maßstab;
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11 ein
Teil eines Steuerkennfelds, das in einem Speicher einer Steuervorrichtung
gespeichert ist, welche die Laserstrahl-Bearbeitungseinrichtung von 2 bildet;
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12A und 12B den
Bohrschritt, der von der Laserstrahl-Bearbeitungseinrichtung von 1 durchgeführt
wird;
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13 eine
andere Ausführungsform des Steuerkennfeldes, das in dem
Speicher der Steuervorrichtung gespeichert ist, welche die in 1 dargestellte
Laserstrahl-Bestrahlungseinrichtung bildet; und
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14 eine
weitere Ausführungsform des Steuerkennfeldes, das in dem
Speicher der Steuervorrichtung gespeichert ist, welche die in 2 dargestellte
Laserstrahl-Bestrahlungseinrichtung bildet.
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1 ist
eine Perspektivansicht einer Laserstrahl-Bearbeitungseinrichtung,
die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet
ist. Die in 1 dargestellte Laserstrahl-Bearbeitungseinrichtung
weist eine ortsfeste Basis 2 auf, einen Einspanntischmechanismus 3,
der so auf der ortsfesten Basis 2 angeordnet ist, dass
er sich in einer Bearbeitungszustellrichtung gemäß Pfeil
X (Richtung der X-Achse) bewegen kann, und ein Werkstück
haltert, einen Laserstrahl-Bestrahlungseinheits-Halterungsmechanismus 4,
der auf der ortsfesten Basis 2 so angeordnet ist, dass
er sich in einer Schaltrichtung bewegen kann, die durch einen Pfeil
Y angedeutet ist (Richtung der Y-Achse), die orthogonal zu der Richtung verläuft,
die durch den Pfeil X angedeutet ist (Richtung der X-Achse), und
eine Laserstrahl-Bestrahlungseinheit 5, die so auf dem
Laserstrahleinheits-Halterungsmechanismus 4 angeordnet
ist, dass sie sich in einer durch einen Pfeil Z angedeuteten Richtung
bewegen kann (Richtung der Z-Achse).
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Der
Einspanntischmechanismus 3 weist zwei Führungsschienen 31, 31 auf,
die auf der ortsfesten Basis 2 parallel zueinander entlang
der Bearbeitungszustellrichtung angeordnet sind, die durch den Pfeil
X angedeutet ist (Richtung der X-Achse), einen ersten Gleitblock 32,
der so auf den Führungsschienen 31, 31 angeordnet
ist, dass er sich in der Bearbeitungszustellrichtung bewegen kann,
die durch den Pfeil X (Richtung der X-Achse) angedeutet ist, einen
zweiten Gleitblock 33, der so auf dem ersten Gleitblock 32 angeordnet
ist, dass er sich in der Schaltrichtung (Indexierrichtung) bewegen
kann, die durch den Pfeil Y angedeutet ist (Richtung der Y-Achse),
einen Abdeckungstisch 35, der über dem zweiten
Gleitblock 33 durch ein hohles, zylindrisches Teil 34 gehaltert
ist, und einen Einspanntisch 36 als Werkstückhaltevorrichtung.
Der Einspanntisch 36 weist eine Saug-Einspannvorrichtung 361 auf,
die aus einem porösen Material besteht, so dass das Werkstück,
beispielsweise ein kreisförmiger, scheibenartiger Halbleiterwafer
auf der Saug-Einspannvorrichtung 362 mit Hilfe einer Saugvorrichtung
(nicht gezeigt) gehaltert wird. Der so ausgebildete Einspanntisch 36 wird
durch einen Impulsmotor (nicht gezeigt) gedreht, der im Inneren
des hohl zylindrischen Teils 34 angeordnet ist. Hierbei
ist der Einspanntisch 36 mit Klemmen 362 zur Befestigung
eines ringförmigen Rahmens versehen, wie dies nachstehend
genauer erläutert wird.
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Der
erste Gleitblock 32 weist in seiner unteren Oberfläche
zwei geführte Nuten 321, 321 zum Eingriff
mit den beiden Führungsschienen 31, 31 auf, und
weist auf seiner oberen Oberfläche zwei Führungsschienen 322, 322 auf,
die parallel zueinander entlang der Schaltrichtung verlaufen, die
durch den Pfeil Y (Richtung der Y-Achse) angedeutet ist. Der auf
diese Art und Weise ausgebildete, erste Gleitblock 32 kann
daher in der Bearbeitungszustellrichtung, die durch den Pfeil X
(Richtung der X-Achse) angedeutet ist, entlang den beiden Führungsschienen 31, 31 bewegt
werden, wobei seine geführten Nuten 321, 321 im
Eingriff mit den beiden Führungsschienen 31, 31 stehen.
Der Einspanntischmechanismus 3 bei der in der Figur dargestellten
Ausführungsform weist eine Bearbeitungszustellvorrichtung 37 auf,
durch welche der erste Gleitblock 32 in der Bearbeitungszustellrichtung
bewegt wird, die durch den Pfeil X (Richtung der X-Achse) angedeutet
ist, entlang den beiden Führungsschienen 31, 31.
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Die
Bearbeitungszustellvorrichtung 37 weist eine Außengewindestange 371 auf,
die zwischen den beiden Führungsschienen 31 und 31 und
parallel zu diesen angeordnet ist, sowie eine Antriebsquelle wie
beispielsweise einen Impulsmotor 372 für den Drehantrieb
der Außengewindestange 371. Die Außengewindestange 371 ist
drehbar an ihrem einen Ende auf einem Lagerblock 373 gehaltert,
der an der ortsfesten Basis 2 befestigt ist, und ist an
ihrem anderen Ende mit einer Ausgangswelle des Impulsmotors 372 so
verbunden, dass Antriebsenergie übertragen wird. Die Außengewindestange 371 steht
hierbei im Schraubeneingriff mit einem Innengewindeloch, das in
einem Innengewindeblock (nicht gezeigt) vorgesehen ist, der vorstehend
an einer unteren Oberfläche eines zentralen Teils des ersten
Gleitblocks 32 vorgesehen ist. Wenn die Außengewindestange 371 durch den
Impulsmotors 372 so angetrieben wird, dass sie sich normal
bzw. in entgegengesetzter Richtung dreht, wird daher der erste Gleitblock 32 in
der Bearbeitungszustellrichtung, die durch den Pfeil X angedeutet
ist (Richtung der X-Achse) entlang den Führungsschienen 31, 31 bewegt.
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Die
Laserstrahl-Bearbeitungseinrichtung bei der in der Figur dargestellten
Ausführungsform weist eine Bearbeitungszustellbetrags-Erfassungsvorrichtung 374 auf,
zum Erfassen des Bearbeitungszustellbetrages des Einspanntisches 36.
Die Bearbeitungszustellbetrags-Erfassungsvorrichtung 374 besteht aus
einer linearen Skala 374a, die entlang der Führungsschiene 31 angeordnet
ist, und aus einem Lesekopf 374b, der auf dem ersten Gleitblock 32 angeordnet
ist, und der entlang der linearen Skala 374a zusammen mit
dem ersten Gleitblock 32 bewegt wird. Bei der in der Figur
dargestellten Ausführungsform schickt der Lesekopf 374b der
Zustellbetrags-Erfassungsvorrichtung 374 an eine Steuervorrichtung
(die nachstehend genauer erläutert wird) ein Impulssignal,
bei welchem ein Impuls pro Zustellung um 1 μm vorhanden
ist. Dann zählt die (nachstehend erläuterte) Steuervorrichtung
die Impulse in dem ihr zugeführten Impulssignal, um hierdurch
den Bearbeitungszustellbetrag des Einspanntisches 36 zu
erfassen.
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Falls
der Impulsmotor 372 als die Antriebsquelle für
die Bearbeitungszustellvorrichtung 37 eingesetzt wird,
kann der Bearbeitungszustellbetrag des Einspanntisches 36 auch
dadurch erfasst werden, dass die Treiberimpulse der Steuereinrichtung
(nachstehend genauer erläutert) gezählt werden,
die ein Treibersignal an den Impulsmotor 372 ausgibt. Weiterhin
kann dann, falls ein Servomotor als die Antriebsquelle der Bearbeitungszustellvorrichtung 37 eingesetzt
wird, der Bearbeitungszustellbetrag des Einspanntisches 36 auch
durch ein Verfahren erfasst werden, bei welchem ein Impulssignal,
das von einem Drehkodierer zur Erfassung der Drehzahl des Servomotors
ausgegeben wird, an die Steuervorrichtung (die nachstehend beschrieben
wird) geschickt wird, und die Steuervorrichtung die Impulse zählt,
die in dem ihr zugeschickten Impulssignal enthalten sind.
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Der
zweite Gleitblock 33 weist in seiner unteren Oberfläche
zwei geführte Nuten 331, 331 zum Eingriff
mit den beiden Führungsschienen 322, 322 auf,
die auf der oberen Oberfläche des ersten Gleitblocks 32 vorgesehen
sind, und kann in der Schaltrichtung bewegt werden, die durch den
Pfeil Y (Richtung der Y-Achse) angedeutet ist, wobei die geführten
Nuten 331, 331 im Eingriff mit den beiden Führungsschienen 322, 322 stehen.
Der Einspanntischmechanismus 3 bei der in den Figur dargestellten Ausführungsform
weist eine erste Schaltzustellvorrichtung 38 auf, durch
welche der zweite Gleitblock 33 in der Schaltrichtung bewegt
wird, die durch den Pfeil Y (Richtung der Y-Achse) angedeutet ist,
entlang den beiden Führungsschienen 322, 322,
die auf dem ersten Gleitblock 32 vorgesehen sind.
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Die
erste Schaltzustellvorrichtung 38 weist eine Außengewindestange 371 auf,
die zwischen den beiden Führungsschienen 322 und 322 und
parallel zu diesen angeordnet ist, sowie eine Antriebsquelle wie
beispielsweise einen Impulsmotor 372 für den Drehantrieb
der Außengewindestange 371. Die Außengewindestange 371 ist
drehbar an ihrem einen Ende auf einem Lagerblock 383 gehaltert,
der an der oberen Oberfläche des ersten Gleitblocks 32 befestigt
ist, und ist zur Kraftübertragung an ihrem anderen Ende
an eine Ausgangswelle des Impulsmotors 372 angeschlossen.
Hierbei steht die Außengewindestange 371 im Schraubeneingriff
mit einem Innengewindeloch, das in einem Innengewindeblock (nicht gezeigt)
vorgesehen ist, der vorstehend an einer unteren Oberfläche
eines zentralen Teils des zweiten Gleitblocks 33 vorgesehen
ist. Wenn die Außengewindestange 371 durch den
Impulsmotor 372 so angetrieben wird, dass sie sich normal
bzw. in entgegengesetzter Richtung dreht, wird daher der zweite Gleitblock 33 in
der Schaltrichtung bewegt, die durch den Pfeil Y (Richtung der Y-Achse)
angedeutet ist, entlang den Führungsschienen 322, 322.
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Die
Laserstrahl-Bearbeitungseinrichtung bei der in der Figur dargestellten
Ausführungsform weist eine Schaltzustellbetrags-Erfassungsvorrichtung 384 auf,
um den Schaltzustellbetrag des zweiten Gleitblocks 33 zu
erfassen. Die Schaltzustellbetrags-Erfassungsvorrichtung 384 besteht
aus einer linearen Skala 384a, die sich entlang der Führungsschiene 322 erstreckt,
und aus einem Lesekopf 384b, der auf dem zweiten Gleitblock 33 angeordnet
ist, und entlang der linearen Skala 384a zusammen mit dem zweiten
Gleitblock 33 bewegt wird. Bei der in den Figur dargestellten
Ausführungsform schickt der Lesekopf 384b der
Zustellbetrags-Erfassungsvorrichtung 384 an die Steuervorrichtung
(die nachstehend erläutert wird) ein Impulssignal, welches
einen Impuls pro Zustellung um 1 μm aufweist. Dann zählt
die (nachstehend erläuterte) Steuervorrichtung die Impulse, die in
dem ihr zugeführten Impulssignal enthalten sind, um hierdurch
den Schaltzustellbetrag des Einspanntisches 36 zu erfassen.
Falls der Impulsmotor 372 als die Antriebsquelle der Schaltzustellvorrichtung 38 eingesetzt
wird, kann der Schaltzustellbetrag des Einspanntisches 36 auch
dadurch erfasst werden, dass die Treiberimpulse in der (nachstehend
genauer erläuterten) Steuervorrichtung gezählt
werden, die ein Treibersignal an den Impulsmotor 372 ausgibt.
Falls ein Servomotor als die Antriebsquelle für die erste
Schaltzustellvorrichtung 38 eingesetzt wird, kann der Schaltzustellbetrag
des Einspanntisches 36 auch durch ein Verfahren erfasst
werden, bei welchem ein Impulssignal, das von einem Drehkodierer zur
Erfassung der Drehzahl des Servomotors ausgegeben wird, an die Steuervorrichtung
(die nachstehend genauer erläutert wird) geschickt wird,
und die Steuervorrichtung die in dem ihr zugeführten Impulssignal
enthaltenen Impulse zählt.
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Der
Laserstrahl-Bestrahlungseinheits-Schaltungsmechanismus 4 weist
zwei Führungsschienen 41, 41 auf, die
auf der ortsfesten Basis 2 parallel zueinander entlang
der Schaltrichtung angeordnet sind, die durch den Pfeil Y (Richtung
der Y-Achse) angedeutet ist, und eine bewegbare Halterungsbasis 42, die
so auf den Führungsschienen 41, 41 angeordnet ist,
dass sie sich in der Richtung bewegen kann, die durch den Pfeil
Y angedeutet ist. Die bewegliche Halterungsbasis 42 besteht
aus einem beweglichen Halterungsteil 421, das bewegbar
auf den Führungsschienen 41, 41 angeordnet
ist, und einem Anbringungsteil 422, das an dem beweglichen
Halterungsteil 421 angebracht ist. Das Anbringungsteil 422 weist
auf seiner einen Seitenoberfläche zwei Führungsschienen 423, 423 auf,
die sich in der durch den Pfeil Z angedeuteten Richtung erstrecken
(Richtung der Z-Achse). Der Laserstrahl-Bestrahlungseinheits- Halterungsmechanismus 4 bei
der in der Figur dargestellten Ausführungsform weist eine
zweite Schaltzustellvorrichtung 43 auf, durch welche die
bewegliche Halterungsbasis 42 in der Schaltrichtung (Indexierrichtung)
bewegt wird, die durch den Pfeil Y (Richtung der Y-Achse) angedeutet
ist, entlang den beiden Führungsschienen 41, 41.
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Die
zweite Schaltzustellvorrichtung 43 weist eine Außengewindestange 431 auf,
die zwischen den beiden Führungsschienen 41 und 41 und
parallel zu diesen angeordnet ist, sowie eine Antriebsquelle wie
beispielsweise einen Impulsmotor 432 für den Drehantrieb
der Außengewindestange 431. Die Außengewindestange 431 ist
drehbar an ihrem einen Ende auf einem Lagerblock (nicht gezeigt)
gehaltert, der an der ortsfesten Basis 2 befestigt ist,
und ist an ihrem anderen Ende an eine Ausgangswelle des Impulsmotors 432 so
angeschlossen, dass eine Kraftübertragung möglich
ist. Die Außengewindestange 431 steht im Schraubeneingriff
mit einem Innengewindeloch, das in einem Innengewindeblock (nicht gezeigt)
vorgesehen ist, der vorstehend an einer unteren Oberfläche
eines zentralen Teils des beweglichen Halterungsteils 421 vorgesehen
ist, welches die bewegliche Halterungsbasis 42 bildet.
Wenn die Außengewindestange 431 durch den Impulsmotor 432 so
angetrieben wird, dass sie sich normal bzw. in entgegengesetzter
Richtung dreht, wird daher die bewegliche Halterungsbasis 42 in
der durch den Pfeil Y (Richtung der Y-Achse) angedeuteten Schaltrichtung entlang
den Führungsschienen 41, 41 bewegt.
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Die
Laserstrahl-Bestrahlungseinheit 5 bei der in der Figur
dargestellten Ausführungsform weist einen Einheitshalter 51 auf,
und eine Laserstrahl-Bestrahlungseinrichtung 52, die an
dem Einheitshalter 51 angebracht ist. Der Einheitshalter 51 weist
zwei geführte Nuten 511, 511 zum Gleiteingriff
mit den beiden Führungsschienen 423, 423 auf,
die auf dem Anbringungsteil 422 vorgesehen sind, und ist
so gehaltert, dass er sich in der durch den Pfeil Z (Richtung der
Z-Achse) angedeuteten Richtung bewegen kann, wobei seine geführten
Nuten 511, 511 im Eingriff mit den Führungsschienen 423, 423 stehen.
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Die
Laserstrahl-Bestrahlungseinheit 5 bei der in der Figur
dargestellten Ausführungsform weist eine Bewegungsvorrichtung 53 auf,
um den Einheitshalter in der durch den Pfeil Z (Richtung der Z-Achse) angedeuteten
Richtung entlang den beiden Führungsschienen 423, 423 zu
bewegen. Die Bewegungsvorrichtung 53 weist eine Außengewindestange
(nicht dargestellt) auf, die zwischen den beiden Führungsschienen 423 und 423 angeordnet
ist, sowie eine Antriebsquelle wie beispielsweise einen Impulsmotor 532 für
den Drehantrieb der Außengewindestange. Wenn die Außengewindestange
(nicht dargestellt) durch den Impulsmotor 532 so angetrieben
wird, dass sie sich normal bzw. in entgegengesetzter Richtung bewegt,
werden der Einheitshalter 51 und die Laserstrahl-Bestrahlungsvorrichtung 52 in der
Richtung bewegt, die durch den Pfeil Z (Richtung der Z-Achse) angedeutet
ist, entlang den Führungsschienen 423, 423.
Hierbei wird bei der in der Figur dargestellten Ausführungsform
die Laserstrahl-Bestrahlungseinrichtung 52 nach oben bewegt,
wenn der Impulsmotor 532 so betrieben wird, dass er sich normal
dreht, und wird die Laserstrahl-Bestrahlungseinrichtung 52 nach
unten bewegt, wenn der Impulsmotor 532 so betrieben wird,
dass er sich in entgegengesetzter Richtung dreht.
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Die
Laserstrahl-Bestrahlungseinrichtung 52 weist ein hohl zylindrisches
Gehäuse 521 auf, das im Wesentlichen horizontal
angeordnet ist, eine Schwingungsvorrichtung 6 für
einen gepulsten Laserstrahl, die wie in 2 gezeigt
innerhalb des Gehäuses 521 angeordnet ist, eine
akusto-optische Ablenkvorrichtung 7, durch welche der Laserstrahl,
der durch die Schwingungsvorrichtung 6 für den
gepulsten Laserstrahl in der Bearbeitungszustellrichtung abgelenkt wird
(Richtung der X-Achse), sowie eine Steuervorrichtung 8 zum
Steuern der akusto-optischen Ablenkvorrichtung 7. Weiterhin
weist die Laserstrahl-Bestrahlungsvorrichtung 52 einen
Kondensor 9 auf, durch welchen der gepulste Laserstrahl,
der durch die akusto-optische Ablenkvorrichtung 7 hindurchgelangt
ist, dazu veranlasst wird, das auf dem Einspanntisch 36 gehalterte
Werkstück zu bestrahlen.
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Die
Schwingungsvorrichtung 6 für einen gepulsten Laserstrahl
weist einen Oszillator 61 für einen gepulsten
Laserstrahl auf, der als ein YAG-Laserstrahl-Oszillator oder ein
YVO4-Laseroszillator ausgebildet ist, sowie eine Wiederholfrequenzeinstellvorrichtung 62,
die bei ihr vorgesehen ist. Der Oszillator 61 für
einen gepulsten Laserstrahl versetzt einen gepulsten Laserstrahl
LB mit einer vorbestimmten Frequenz in Schwingungen, die durch die Wiederholfrequenzeinstellvorrichtung 62 eingestellt wird.
Die Wiederholfrequenzeinstellvorrichtung 62 weist einen
Erregertriggersender 621 und einen Schwingungstriggersender 622 auf.
Bei der Schwingungsvorrichtung 6 für einen gepulsten
Laserstrahl mit der geschilderten Ausbildung beginnt daher der Oszillator 61 für
den gepulsten Laserstrahl mit der Erregung auf Grundlage eines Erregungstriggers,
der von dem Erregungstriggersender 621 ausgegeben wird,
auf Grundlage eines vorbestimmten Zeitraums, und versetzt der Oszillator 61 für
den gepulsten Laserstrahl den gepulsten Laserstrahl in Schwingungen,
auf Grundlage des Schwingungstriggers, der von dem Schwingungstriggersender 622 ausgegeben
wird, auf Grundlage eines vorbestimmten Zeitraums.
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Die
akusto-optische Ablenkvorrichtung 7 weist eine akusto-optische
Vorrichtung 71 auf, durch welche der Laserstrahl, der durch
die Laserstrahl-Schwingungsvorrichtung 6 in Schwingungen versetzt
wurde, in der Bearbeitungszustellrichtung (Richtung der X-Achse)
abgelenkt wird, einen RF-Oszillator 72 zur Erzeugung von
RF (Hochfrequenz), die an die akusto-optische Vorrichtung 71 angelegt
werden soll, einen RF-Verstärker 73, durch welchen
das Ausgangssignal der RF, die von dem RF-Oszillator 72 erzeugt
wird, verstärkt wird, bevor die RF an die akusto-optische
Vorrichtung 71 angelegt wird, eine Ablenkwinkeleinstellvorrichtung 74 zur Einstellung
der Frequenz der RF, die von dem RF-Oszillator 72 erzeugt
wird, eine Ausgangswerteinstellvorrichtung 75 zur Einstellung
der Amplitude der RF, die von dem RF-Oszillator 72 erzeugt
wird, und eine RF-Ausgangswert-Korrekturvorrichtung 76 zur
Einstellung des RF-Ausgangswerts, der von dem RF-Oszillator 72 erzeugt
wird. Die akusto-optische Vorrichtung 71 stellt sicher;
dass der Ablenkwinkel des Laserstrahls eingestellt werden kann,
entsprechend der Frequenz der angelegten RF, und dass der Ausgangswert
des Laserstrahls in Abhängigkeit von der Amplitude der
angelegten RF eingestellt werden kann. Hierbei werden die Ablenkwinkeleinstellvorrichtung 74,
die Ausgangswerteinstellvorrichtung 75 und die RF-Ausgangswert-Korrekturvorrichtung 76 durch
die Steuervorrichtung 8 gesteuert. Weiterhin weist die
Laserstrahl-Bestrahlungseinrichtung 52 bei der in der Figur
dargestellten Ausführungsform eine Laserstrahl-Absorbervorrichtung 77 zum
Absorbieren des Laserstrahls auf, der durch die akusto-optische
Vorrichtung 71 abgelenkt wurde, wie gestrichelt in 2 dargestellt,
in jenem Fall, bei welchem RF mit einer vorbestimmten Frequenz an
die akusto-optische Vorrichtung 71 angelegt wird.
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Die
Steuervorrichtung 8 gibt einen Ausgangswert an eine Treiberschaltung 81 aus,
nämlich ein Treiberimpulssignal entsprechend den Impulsen des
gepulsten Laserstrahls, der durch den Oszillator 61 für
den gepulsten Laserstrahl in Schwingungen versetzt wurde, auf Grundlage
eines Erregungstriggers, der von dem Erregungstriggersender 621 abgegeben
wird, was ein Wiederholfrequenzeinstellsignal von der Wiederholfrequenzeinstellvorrichtung 62 der Schwingungsvorrichtung 6 für
einen gepulsten Laserstrahl darstellt. Hierbei weist die Steuervorrichtung 8 einen
Speicher 80 auf, der ein Kennfeld (das nachstehend genauer
erläutert wird) speichert, zur Einstellung des Treiberimpulssignals,
das an die Treiberschaltung 81 ausgegeben werden soll.
Die Treiberschaltung 81 legt Spannungen entsprechend dem Treiberimpulssignal
von der Steuervorrichtung 8 an die Ablenkwinkeleinstellvorrichtung 74 an,
die Ausgangswerteinstellvorrichtung 75, und die RF-Ausgangswert-Korrekturvorrichtung 76 in
der akusto-optischen Ablenkvorrichtung 7.
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Nunmehr
wird unter Bezugnahme auf die 2 und 3 das
Treiberimpulssignal beschrieben, das von der Steuervorrichtung 8 an
die Treiberschaltung 81 ausgegeben wird. Die Frequenz,
die von der Wiederholfrequenzeinstellvorrichtung 62 der Schwingungsvorrichtung 6 für
den gepulsten Laserstrahl eingestellt wird, wird beispielsweise
als 10 kHz angenommen. Hieraus folgt, dass der Impulsabstand LBP
des gepulsten Laserstrahls LB, der von dem Oszillator 61 für
den gepulsten Laserstrahl in Schwingungen versetzt wird, gleich
100000 ns ist, wie in 3 gezeigt. Um den in 3 gezeigten,
gepulsten Laserstrahl LB in Schwingungen zu versetzen, wird der
Erregungstrigger von dem Erregungstriggersender 621 an
den Oszillator 61 für den gepulsten Laserstrahl
ausgegeben, in dem Zeitraum, nachdem ein Impuls in Schwingungen
versetzt wurde, und bevor der nächste Impuls in Schwingungen
versetzt wurde. Wenn der Zeitpunkt der Ausgabe des Erregungstriggers
beispielsweise 3000 ns nach der Ausgabe des Oszillationstriggers
von dem Oszillationstriggersender 622 an den Oszillator 61 für
den gepulsten Laserstrahl liegt, beträgt beispielsweise
die Impulsbreite LBP des gepulsten Laserstrahls LB, der von dem
Oszillator 61 für den gepulsten Laserstrahl in
Schwingungen versetzt wird, 30 ns. Daher wird der Erregungstrigger
2970 ns ausgegeben, nachdem ein Impuls des gepulsten Laserstrahls
LB von dem Oszillator 61 für den gepulsten Laserstrahl
ausgegeben wurde. Bei einer derartigen Einstellung wird der Erregungstrigger,
der von dem Erregungstriggersender 621 abgegeben wird,
auch an die Steuervorrichtung 8 geschickt, welche die Ablenkwinkeleinstellvorrichtung 74 und
die Ausgangswerteinstellvorrichtung 75 in der akusto-optischen
Ablenkvorrichtung 7 steuert.
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Das
Treiberimpulssignal (DS) zum Betrieb der Ablenkwinkeleinstellvorrichtung 74 und
der Ausgangswerteinstellvorrichtung 75 in der akusto-optischen
Ablenkvorrichtung 7 muss über eine vorbestimmte
Zeit ausgegeben werden, einschließlich der Impulsbreite
der Impulse LBP des gepulsten Laserstrahls LB, der durch den Oszillator 61 für
den gepulsten Laserstrahl in Schwingungen versetzt wird. Wenn beispielsweise
der Zeitpunkt des Startens des Treiberimpulssignals (DS) 300 ns
vor der Ausgabe des Oszillationstriggers liegt, und der Zeitpunkt
der Beendigung des Treiberimpulssignals (DS) 100 ns nach dem Ende
des Impulses LBP des gepulsten Laserstrahls LB liegt, beginnt die
Steuervorrichtung 8 mit der Ausgabe des Treiberimpulssignals
(DS) 96700 ns nach der Oszillation des Erregungstriggers, und gibt
das Treiberimpulssignal (DS) über 430 ns aus. Die Steuervorrichtung 8 gibt
auf diese Art und Weise das Treiberimpulssignal (DS) aus, wodurch die
Ablenkwinkeleinstellvorrichtung 74 und die Ausgangswerteinstellvorrichtung 75 in
der akusto-optischen Ablenkvorrichtung 7 über
einen Zeitraum von 430 ns gesteuert werden können, einschließlich
jener Zeit, über welche der Impuls LBP des gepulsten Laserstrahls
LB in Schwingungen versetzt wird. Da die Dauer des Treiberimpulssignals
(DS) gleich 430 ns ist, und eine Periode des gepulsten Laserstrahls
LB gleich 100000 ns beträgt, wie voranstehend geschildert,
ist es für die Ablenkwinkeleinstellvorrichtung 74 und
die Ausgangswerteinstellvorrichtung 75 bei der akusto-optischen
Ablenkvorrichtung 7 ausreichend, dass sie über
einen Zeitraum von 0,43% betrieben werden, auf Grundlage der Bestrahlungszeit
des gepulsten Laserstrahls LB. Daher kann die Zeit, über welche
die RF an die akusto-optische Vorrichtung 71 angelegt wird,
extrem kurz sein, im Vergleich zur Bestrahlungszeit des gepulsten
Laserstrahls LB, so dass thermische Beanspruchungen unterdrückt
werden können, die in der akusto-optischen Vorrichtung 71 hervorgerufen
werden.
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Es
wird nunmehr wiederum Bezug auf 2 genommen,
bei welcher der Kondensor 9 an der Spitze des Gehäuses 521 angebracht
ist, und einen Richtungsänderungsspiegel 91 zur Änderung
der Richtung des gepulsten Laserstrahls aufweist, der durch die
akusto-optische Ablenkvorrichtung 7 abgelenkt wird, in
Richtung nach unten, sowie eine Kondensorlinse 92 zum Konzentrieren
des Laserstrahls, dessen Richtung durch den Richtungsänderungsspiegel 91 geändert
wurde. Die Bestrahlungseinrichtung 52 für einen
gepulsten Laserstrahl bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform
ist wie voranstehend geschildert ausgebildet, und ihr Betriebsablauf
wird nachstehend unter Bezugnahme auf 2 geschildert.
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Wenn
eine Spannung von beispielsweise 5 V von der Treiberschaltung 81 an
die Ablenkwinkeleinstellvorrichtung 74 der akusto-optischen
Ablenkvorrichtung 7 angelegt wird, und RF mit einer Frequenz entsprechend
5 V an die akusto-optische Vorrichtung 71 angelegt wird,
wird der gepulste Laserstrahl, der durch die Oszillatorvorrichtung 6 für
einen gepulsten Laserstrahl in Schwingungen versetzt wird, so abgelenkt,
wie dies durch eine gepunktet-gestrichelte Linie in 2 angedeutet
ist, und wird auf einen Sammelpunkt Pa konzentriert. Weiterhin wird
in jenem Fall, in welchem beispielsweise eine Spannung von 10 V
von der Treiberschaltung 81 an die Ablenkwinkeleinstellvorrichtung 74 angelegt
wird, und RF mit einer Frequenz entsprechend 10 V an die akusto-optische
Vorrichtung 71 angelegt wird, der gepulste Laserstrahl,
der durch die Oszillatorvorrichtung 6 für einen
gepulsten Laserstrahl in Schwingungen versetzt wird, so abgelenkt,
wie dies mit einer durchgezogenen Linie in 2 dargestellt
ist, und wird auf einen Sammelpunkt Pb konzentriert, der gegenüber
dem Sammelpunkt Pa in der Bearbeitungszustellrichtung (Richtung
der X-Achse) verschoben ist, nämlich nach links in 2,
um ein vorbestimmtes Ausmaß.
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Andererseits
wird in jenem Fall, in welchem eine Spannung von beispielsweise
15 V von der Treiberschaltung 81 an die Ablenkwinkeleinstellvorrichtung 74 angelegt
wird, und RF mit einer Frequenz entsprechend 15 V an die akusto-optische
Vorrichtung 71 angelegt wird, der gepulste Laserstrahl,
der von der Oszillatorvorrichtung 6 für einen
gepulsten Laserstrahl in Schwingungen versetzt wird, so abgelenkt,
wie dies durch eine doppelt gepunktete, gestrichelte Linie in 2 angedeutet
ist, und wird auf einen Sammelpunkt Pc konzentriert, der gegenüber dem
Sammelpunkt Pb in der Bearbeitungszustellrichtung (Richtung der
X-Achse) verschoben ist, nämlich nach links in 2,
um ein vorbestimmtes Ausmaß. Weiterhin wird in jenem Fall,
in welchem eine Spannung von beispielsweise 0 V von der Treiberschaltung 81 an
die Ablenkwinkeleinstellvorrichtung 74 der akusto-optischen
Ablenkvorrichtung 7 angelegt wird, und RF mit einer Frequenz
entsprechend 0 V an die akusto-optische Vorrichtung 71 angelegt
wird, der gepulste Laserstrahl, der von der Oszillatorvorrichtung 6 für
einen gepulsten Laserstrahl in Schwingungen versetzt wird, zur Laserstrahlabsorbervorrichtung 77 geführt,
wie durch eine gestrichelte Linie in 2 angedeutet.
Daher wird der Laserstrahl, der durch die akusto-optische Vorrichtung 71 abgelenkt wird,
in der Bearbeitungszustellrichtung (Richtung der X-Achse) entsprechend
der Spannung abgelenkt, die auf die Ablenkwinkeleinstellvorrichtung 74 einwirkt.
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Wie
wiederum aus 1 hervorgeht, weist die Laserstrahl-Bearbeitungseinrichtung
bei der in der Figur dargestellten Ausführungsform eine
Bildaufnahmevorrichtung 11 auf, die an einem vorderen Endteil
des Gehäuses 521 angeordnet ist, und welche den
Werkstückbereich erfasst, der mit einem Laserstrahl durch
die Laserstrahl-Bestrahlungseinrichtung 52 bearbeitet werden
soll. Die Bildaufnahmevorrichtung 11 weist nicht nur eine übliche
Bildaufnahmevorrichtung (CCD) zur Aufnahme eines Bildes unter Verwendung
von sichtbarem Licht auf, sondern auch eine Infrarotbeleuchtungsvorrichtung
zum Bestrahlen des Werkstücks mit Infrarotstrahlung, ein
optisches System zur Aufnahme der Infrarotstrahlung, die von der
Infrarotbeleuchtungsvorrichtung abgestrahlt wird, eine Bildaufnahmevorrichtung
(Infrarot-CCD) zur Ausgabe eines elektrischen Signals entsprechend
der Infrarotstrahlung, die von dem optischen System erfasst wird,
und dergleichen, und schickt an eine Steuerung (die nachstehend
genauer erläutert wird) ein Bildsignal des aufgenommenen Bildes.
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Wie
wiederum aus 1 hervorgeht, weist die Laserstrahl-Bearbeitungseinrichtung
bei der in der Figur dargestellten Ausführungsform die
Steuerung 20 auf. Die Steuerung 20 besteht aus
einem Computer, und weist eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 201 auf,
zur Durchführung arithmetischer Operationen abhängig
von einem Steuerprogramm, einen Nur-Lese-Speicher (ROM) 202 zum
Speichern des Steuerprogramms und dergleichen, einen Speicher mit
wahlfreiem Zugriff (RAM) 203, der Einlesen und Auslesen
kann, und dazu ausgebildet ist, dass er das Steuerkennfeld (nachstehend
erläutert) speichern kann, Designdaten in Bezug auf das
Werkstück, Ergebnisse arithmetische Operationen usw., einen
Zähler 204, eine Eingabeschnittstelle 205,
und eine Ausgabeschnittstelle 206. Erfassungssignale von
der Bearbeitungszustellbetrags-Erfassungsvorrichtung 374,
der Schaltzustellbetrags-Erfassungsvorrichtung 384, der
Bildaufnahmevorrichtung 11 und dergleichen werden der Eingabeschnittstelle 205 der Steuerung 20 zugeführt.
Steuersignale werden von der Ausgangsschnittstelle 206 der
Steuerung 20 an den Impulsmotor 372, den Impulsmotor 382,
den Impulsmotor 432, den Impulsmotor 532, die
Oszillatorvorrichtung 6 für den gepulsten Laserstrahl,
die Steuervorrichtung 8 und dergleichen ausgegeben. Hierbei weist
der Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 203 einen zweiten
Speicherbereich 203a auf, zum Speichern der Designdaten
bezüglich des Werkstücks (nachstehend erläutert),
sowie einen oder mehrere andere Speicherbereiche.
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Die
Laserstrahl-Bearbeitungseinrichtung bei der in den Figuren dargestellten
Ausführungsform ist wie voranstehend geschildert ausgebildet,
und nachstehend wird ihr Betriebsablauf erläutert. 4 ist eine
Aufsicht auf einen Halbleiterwafer 30 als Werkstück,
das durch einen Laserstrahl bearbeitet werden soll. Der Halbleiterwafer 30,
der in 4 gezeigt ist, ist ein Halbleiterwafer, und mehrere
Bereiche sind begrenzt in einer Oberfläche (Oberflächenseite) 30a des
Halbleiterwafers durch mehrere geplante Unterteilungslinien 301,
die in einem Gittermuster angeordnet sind, und es werden Bauelemente 302 wie beispielsweise
ICs und LSIs in den abgegrenzten Bereichen ausgebildet. Sämtliche
Bauelemente 302 weisen die gleiche Konfiguration auf. Jedes
der Bauelemente 302 ist an seiner Oberfläche mit
mehreren Elektroden 303 (303a bis 303j)
versehen, wie in 5 gezeigt ist. Bei der dargestellten
Ausführungsform weisen die Elektroden 303a und 303f,
die Elektroden 303b und 303g, die Elektroden 303c und 303h,
die Elektroden 303d und 303i, und die Elektroden 303e und 303j dieselbe
Position in der Richtung X auf. In den Bereichen der mehreren Elektroden 303 (303a bis 303j)
sind bearbeitete Löcher (Durchgangskontaktlöcher),
welche die Elektroden 303 erreichen, von der Rückseite 30b aus
vorgesehen.
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Der
Abstand A in Richtung X (der Richtung von links nach rechts in 5)
zwischen den Elektroden 303 (303a bis 303j)
bei jedem Bauelement 02 und der Abstand B zwischen den einander
benachbarten Elektroden in der Richtung X (der Richtung von links
nach rechts in 5), wobei die geplante Unterteilungslinie 301 dazwischen
vorgesehen ist, also zwischen der Elektrode 303e und der
Elektrode 303a, der Elektrode 303, vorgesehen
auf den Bauelementen 302, sind so eingestellt, dass sie
bei der dargestellten Ausführungsform konstant sind. Entsprechend
sind der Abstand C in der Y-Richtung (der Richtung von oben nach
unten in 5) zwischen den Elektroden 303 (303a bis 303j)
bei jedem Bauelement 302 und der Abstand D zwischen den
einander benachbarten Elektroden in der Y-Richtung (der Richtung
von oben nach unten in 5), wobei die geplante Unterteilungslinie 301 dazwischen
liegt, also zwischen der Elektrode 303f und der Elektrode 303a bzw.
zwischen der Elektrode 303j und der Elektrode 303e der
Elektroden 303 bei den Bauelementen 302 so eingestellt,
dass sie bei der dargestellten Ausführungsform konstant
sind. In Bezug auf den so ausgebildeten Halbleiterwafer 30 werden
Designdaten in Bezug auf die Anzahl der Bauelemente 302, die
in den Zeilen E1 ... En und den spalten F1 ... Fn angeordnet sind,
die in 4 gezeigt sind, und in Bezug auf die voranstehend
geschilderten Abstände A, B, C, D in einem ersten Speicherbereich 203a des Speichers
mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 203 gespeichert.
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Nachstehend
wird eine Ausführungsform der Laserstrahlbearbeitung zur
Ausbildung der bearbeiteten Löcher (Durchgangskontaktlöcher)
in den Bereichen der Elektroden 303 (303a bis 303j)
jedes der Bauelemente 302, die auf dem Halbleiterwafer 30 vorgesehen
sind, durchgeführt unter Verwendung der voranstehend geschilderten
Laserstrahl-Bearbeitungseinrichtung, beschrieben. Die Oberfläche (Oberflächenseite) 30a des
Halbleiterwafers 30 mit der voranstehend geschilderten
Ausbildung wird anhaftend an einem Schutzband 50 angebracht,
das eine Schicht aus einem Kunstharz wie beispielsweise Polyolefin
darstellt, und wird an einem ringförmigen Rahmen 40 angebracht,
wie dies in 6 gezeigt ist. Daher wird der
Halbleiterwafer 30 so angeordnet, dass seine Rückseite 30b nach
oben weist. Der Halbleiterwafer 30, der auf dem ringförmigen
Rahmen 40 über das Schutzband 50 auf
diese Art und Weise gehaltert ist, wird auf dem Einspanntisch 36 der
in 1 gezeigten Laserstrahl-Bearbeitungseinrichtung
angebracht, wobei die Seite des Schutzbandes 50 in Kontakt
mit dem Einspanntisch 36 steht. Dann wird die Saugvorrichtung
(nicht gezeigt) betätigt, damit der Halbleiterwafer 30 auf
dem Einspanntisch 36 durch Saugeinwirkung über
das Schutzband 50 gehaltert wird. Weiterhin wird der ringförmige
Rahmen 40 durch die Klemmen 362 befestigt.
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Der
Einspanntisch 36 mit dem darauf gehalterten Halbleiterwafer 30 mittels
Saugeinwirkung wie voranstehend geschildert, wird unmittelbar unter
der Bildaufnahmevorrichtung 11 durch die Bearbeitungszustellvorrichtung 37 angeordnet.
Wenn sich der Einspanntisch 36 unmittelbar unter der Bildaufnahmevorrichtung 11 befindet,
befindet sich der Halbleiterwafer 30 auf dem Einspanntisch 36 in
jenem Zustand, in welchem er an der in 7 gezeigten
Koordinatenposition angeordnet ist. In diesem Zustand wird ein Ausrichtungsvorgang
(eine Ausrichtung) durchgeführt, um sicherzustellen, dass
die gitterförmigen, geplanten Unterteilungslinien 301,
die bei dem Halbleiterwafer 30 vorgesehen sind, der auf dem
Einspanntisch 36 gehaltert wird, parallel zur Richtung
der X-Achse und der Richtung der Y-Achse eingestellt werden. Im
einzelnen wird das Bild des Halbleiterwafers 30, der durch
den Einspanntisch 36 gehaltert wird, durch die Bildaufnahmevorrichtung 11 aufgenommen,
und werden Bildverarbeitungsvorgänge wie beispielsweise
eine Musteranpassung durchgeführt, um den Ausrichtungsvorgang
(die Ausrichtung) durchzuführen. In diesem Fall können
trotz der Tatsache, dass die Oberfläche (Oberflächenseite) 30a,
die mit den geplanten Unterteilungslinien 301 des Halbleiterwafers 30 versehen
ist, sich an der Unterseite befindet, die geplanten Unterteilungslinien 301 in
Durchsicht von der Rückseite 301b des Halbleiterwafers 30 abgebildet
werden, da die Bildaufnahmevorrichtung 11 die Infrarotbestrahlungsvorrichtung aufweist,
das optische System zum Erfassen der Infrarotstrahlung, die Bildaufnahmevorrichtung
(Infrarot-CCD) zur Ausgabe eines elektrischen Signals entsprechend
der Infrarotstrahlung, usw.
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Als
nächstes wird der Einspanntisch 36 so bewegt,
dass das Bauelement 302 an dem Ende am weitesten links
(in 7) der obersten Reihe E1 unter den Bauelementen 302,
die auf dem Halbleiterwafer 30 vorgesehen sind, unmittelbar
unter der Bildaufnahmevorrichtung 11 angeordnet ist. Dann
wird die Elektrode 303a am linken oberen Ende (in 7)
unter den Elektroden 303 (303a bis 303j),
die auf dem Bauelement 302 vorgesehen sind, unmittelbar
unter der Bildaufnahmevorrichtung 11 angeordnet. Wenn in
diesem Zustand die Elektrode 303a von der Bildaufnahmevorrichtung 11 erfasst
wird, werden die Koordinaten a1 der Elektrode 303a an die
Steuerung 20 als erste Bearbeitungszustell-Startpositionskoordinaten
geschickt. Dann speichert die Steuerung 20 die Koordinaten
a1 in dem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 203 als
die ersten Bearbeitungszustell-Startpositionskoordinaten (Bearbeitungszustell-Startpositionserfassungsschritt).
In diesem Fall wird infolge der Tatsache, dass die Bildaufnahmevorrichtung 11 und
der Kondensor 9 der Laserstrahl-Bestrahlungsvorrichtung 52 mit
einem vorbestimmten Abstand voneinander in Richtung der X-Achse
angeordnet sind, ein Wert, der dadurch erhalten wird, dass der Abstand
zwischen der Bildaufnahmevorrichtung 11 und dem Kondensor 9 zur
erfassten X-Koordinate addiert wird, als die X-Koordinate gespeichert.
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Wenn
die ersten Bearbeitungszustell-Startpositionskoordinaten a1 des
Bauelements 302 in der obersten Reihe E1 in 7 auf
diese Art und Weise erfasst wurden, wird der Einspanntisch 36 geschaltet (indexiert)
in Richtung der Y-Achse um den Abstand der geplanten Unterteilungslinien 301 zugestellt,
und wird in Richtung der X-Achse bewegt, wodurch das Bauelement 302 am
Ende am weitesten links in der zweitobersten Reihe E2 in 7 unmittelbar
unter der Bildaufnahmevorrichtung 11 angeordnet wird. Dann
wird die Elektrode 303a am linken oberen Ende in 7 unter
den Elektroden 303 (303a bis 303j), die
auf dem Bauelement 302 vorgesehen sind, unmittelbar unterhalb
der Bildaufnahmevorrichtung 11 angeordnet. Wenn die Elektrode 303a durch
die Bildaufnahmevorrichtung 11 in diesem Zustand erfasst wird,
werden die Koordinaten a2 der Elektrode 303a an die Steuerung 20 als
zweite Bearbeitungszustell-Startpositionskoordinaten geschickt.
Dann speichert die Steuerung 20 die Koordinaten a2 in dem Speicher
mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 203 als die zweiten Bearbeitungszustell-Startpositionskoordinaten.
In diesem Fall wird infolge der Tatsache, dass die Bildaufnahmevorrichtung 11 und
der Kondensor 9 der Laserstrahl-Bestrahlungsvorrichtung 52 mit
einem vorbestimmten Abstand zwischen sich in Richtung der X-Achse
wie voranstehend geschildert angeordnet sind, ein Wert, der dadurch
erhalten wird, dass der Abstand zwischen der Bildaufnahmevorrichtung 11 und
dem Kondensor 9 zur erfassten X-Koordinate addiert wird,
als die X-Koordinate gespeichert. Daraufhin wiederholt die Steuerung 20 den Schaltzustell-
und den Bearbeitungszustell-Startpositionserfassungsschritt, bis
die unterste Reihe En in 7 erreicht wird, um hierdurch
die Bearbeitungszustell-Startpositionskoordinaten (a3 bis an) der
Bauelemente 302 zu erfassen, die in den folgenden Reihen
vorhanden sind, und speichert die Bearbeitungszustell-Startpositionskoordinaten
(a3 bis an) in dem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 203.
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Als
nächstes wird ein Bohrschritt durchgeführt, um
durch Laserstrahl bearbeitete Löcher (Durchgangskontaktlöcher)
in den Bereichen zu bohren, nämlich der Elektroden 303 (303a bis 303j),
die bei jedem der Bauelemente 302 des Halbleiterwafers 30 vorgesehen
sind. Bei der Durchführung des Bohrschrittes wird die Bearbeitungszustellvorrichtung 37 zuerst
so betätigt, dass sie den Einspanntisch 36 so bewegt,
dass ein Waferteil entsprechend den ersten Bearbeitungszustell-Startpositionskoordinaten
a1, die in dem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 203 gespeichert
sind, unmittelbar unter dem Kondensor 9 der Laserstrahl-Bestrahlungsvorrichtung 52 angeordnet
ist. Der Zustand, bei welchem das Waferteil entsprechend den ersten
Bearbeitungszustell-Startpositionskoordinaten a1 auf diese Weise
unmittelbar unter dem Kondensor 9 angeordnet ist, ist in 8A gezeigt.
Beginnend von dem Zustand, der in 8A gezeigt
ist, steuert die Steuerung 20 die Bearbeitungszustellvorrichtung 37 so,
dass der Einspanntisch 36 auf Grundlage der Bearbeitung
mit einer vorbestimmten Bewegungsgeschwindigkeit in jener Richtung
zugestellt wird, die durch den Pfeil X1 in 8A angedeutet
ist, und betreibt gleichzeitig die Laserstrahl-Bestrahlungsvorrichtung 52 so,
dass sie einen gepulsten Laserstrahl von dem Kondensor 9 über
einen vorbestimmten Zeitraum abstrahlt. Hierbei ist der Sammelpunkt
P des von dem Kondensor 9 abgestrahlten Laserstrahls auf
die Nähe der Oberfläche (Oberflächenseite) 30a des
Halbleiterwafers 30 eingestellt. In diesem Fall gibt die
Steuerung 20 Steuersignale aus, zum Steuern der Ablenkwinkeleinstellvorrichtung 74 und
der Ausgangswerteinstellvorrichtung 75 der akusto-optischen
Ablenkvorrichtung 7 an die Steuervorrichtung 8,
auf Grundlage eines Erfassungssignals von dem Lesekopf 374b der
Bearbeitungszustellbetrags-Erfassungsvorrichtung 374.
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Andererseits
gibt der RF-Oszillator 72 RF entsprechend Steuersignalen
von der Ablenkwinkeleinstellvorrichtung 74 und der Ausgangswerteinstellvorrichtung 75 aus.
Die Leistung der RF, die von dem RF-Oszillator 72 ausgegeben
wird, wird von dem RF-Verstärker 73 verstärkt,
bevor sie der akusto-optischen Vorrichtung 71 zugeführt
wird. Dies führt dazu, dass die akusto-optische Vorrichtung 71 den
gepulsten Laserstrahl, der durch die Schwingungsvorrichtung 6 für
einen gepulsten Laserstrahl in Schwingungen versetzt wird, innerhalb
jenes Bereiches ablenkt, der von der Position, die durch eine gepunktet-gestrichelte
Linie angedeutet ist, zu der Position reicht, die durch eine doppelt
gepunktete, gestrichelte Linie in 2 angedeutet
ist, und den Ausgangswert des gepulsten Laserstrahls einstellt,
der von der Schwingungsvorrichtung 6 für den gepulsten
Laserstrahl in Schwingungen versetzt wird.
-
Ein
Beispiel für eine Gruppe von Bearbeitungsbedingungen bei
dem voranstehend erwähnten Bohrschritt wird nachstehend
angegeben.
Lichtquelle: Q-Switch-Nd: YV04 mit LD-Anregung
Wellenlänge:
355 nm
Wiederholfrequenz: 10 kHz
Impulsbreite: 30 ns
Durchmesser
des konzentrierten Punktes: φ 15 μm
Bearbeitungszustellrate:
100 mm/Sekunde
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Wenn
der Bohrschritt bei derartigen Bearbeitungsbedingungen durchgeführt
wird, kann das durch Laserbearbeitung erzeugte Loch in dem Siliziumwafer
mit einer Tiefe von etwa 5 μm pro Impuls des gepulsten
Laserstrahls ausgebildet werden. Damit ein bearbeitetes Loch, welches
die Elektrode 303 erreicht, in dem Siliziumwafer mit einer
Dicke von 50 μm hergestellt werden kann, ist es erforderlich,
das Werkstück mit 10 Impulsen des gepulsten Laserstrahls
zu bestrahlen. Daher wird das Teil entsprechend den ersten Bearbeitungszustell-Startpositionskoordinaten
a1 des Halbleiterwafers 30, der auf dem Einspanntisch 36 gehaltert
ist, der mit einer Bearbeitungszustellrate von 100 mm/Sekunde bewegt wird,
mit 10 Impulsen des gepulsten Laserstrahls unter den voranstehend
geschilderten Bearbeitungsbedingungen bestrahlt, wodurch ein bearbeitetes
Loch ausgebildet werden kann, welches die Elektrode 303 erreicht.
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Nunmehr
wird unter Bezugnahme auf 9A ein
Verfahren zum Bestrahlen jenes Teils beschrieben, welches den ersten
Bearbeitungszustell-Startpositionskoordinaten a1 des Halbleiterwafers
entspricht, mit 10 Impulsen des gepulsten Laserstrahls, während
der Halbleiterwafer 30 mit der Bearbeitungszustellrate
von 100 mm/Sekunde bewegt wird. Unter den voranstehend geschilderten
Bearbeitungsbedingungen beträgt die Wiederholfrequenz des
gepulsten Laserstrahls 10 kHz, so dass das Werkstück in
einer Sekunde mit 10000 Impulsen bestrahlt wird (anders ausgedrückt,
entspricht ein Impuls 100000 ns). Daher ist die Zeit, die dazu benötigt wird,
das Werkstück mit 10 Impulsen des gepulsten Laserstrahls
zu bestrahlen, gleich 1/1000 Sekunde. Andererseits wird der Halbleiterwafer 30,
der in Richtung des Pfeils X1 mit der Bearbeitungszustellrate von
100 mm/Sekunde bewegt wird, um eine Entfernung von 100 μm
in einer 1/1000 Sekunde bewegt. Daher ist es ausreichend, dass die
Laserstrahl-Bestrahlungsvorrichtung 52 über eine
1/1000-Sekunde betrieben wird, während der Halbleiterwafer 30 um 100 μm
bewegt wird, und während dieses Zeitraums werden ein erstes
Treiberimpulssignal DS1 und ein zweites Treiberimpulssignal DS2,
die jeweils an die Ablenkwinkeleinstellvorrichtung 74 bzw.
die Ausgangswerteinstellvorrichtung 75 der akusto-optischen Ablenkvorrichtung 7 angelegt
werden, so gesteuert, dass der divergente Punkt des gepulsten Laserstrahls
an dem Waferteil entsprechend den ersten Bearbeitungszustell-Startpositionskoordinaten
a1 angeordnet wird.
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Genauer
gesagt, kann der Bohrvorgang durch ein Verfahren durchgeführt
werden, bei welchem auf Grundlage des Erfassungssignals von dem Lesekopf 374b der
Bearbeitungszustellbetrags-Erfassungsvorrichtung 374, das
von der Steuerung 20 ausgesandt wird, die Steuervorrichtung 8 das
erste Treiberimpulssignal DS1 und das zweite Treiberimpulssignal
DS2 der Spannung, das jeweils an die Ablenkwinkeleinstellvorrichtung 74 bzw.
die Ausgangswerteinstellvorrichtung 75 der akusto-optischen
Ablenkvorrichtung 7 angelegt wird, über 430 ns
steuert, wodurch die Frequenz und die Amplitude der RF-Leistung
gesteuert werden, die an die akusto-optische Vorrichtung 74 der
akusto-optischen Ablenkvorrichtung 7 angelegt wird. Dies
führt dazu, dass das Waferteil entsprechend den ersten
Bearbeitungszustell-Startpositionskoordinaten a1 mit 10 Impulsen
des gepulsten Laserstrahls bestrahlt werden kann, selbst in jenem
Zustand, in welchem der Halbleiterwafer 30 in der Bearbeitungszustellrichtung
X1 bewegt wird. Daher wird, wie in 9B gezeigt,
ein mittels Laserstrahl bearbeitetes Loch 304, welches die
Elektrode 303 erreicht, in dem Halbleiterwafer 30 an
jener Position entsprechend den ersten Bearbeitungszustell-Startpositionskoordinaten
a1 ausgebildet. Nachdem das Waferteil entsprechend den ersten Bearbeitungszustell-Startpositionskoordinaten
a1 mit 10 Impulsen des gepulsten Laserstrahls bestrahlt wurde, steuert
die Steuerung 20 die Steuervorrichtung 8 so, dass
ein Treiberimpulssignal (DS) zum Anlegen einer Spannung von 0 V
an die Ablenkwinkeleinstellvorrichtung 74 der akusto-optischen
Ablenkvorrichtung 7 über 430 ns angelegt wird, jedesmal dann,
wenn ein Impuls des Laserstrahls ausgegeben wird. Dies führt
dazu, dass RF mit einer Frequenz entsprechend 0 V an die akusto-optische
Vorrichtung 71 angelegt wird, und der gepulste Laserstrahl
LB, der durch die Schwingungsvorrichtung 6 für
einen gepulsten Laserstrahl in Schwingungen versetzt wird, zur Laserstrahlabsorbervorrichtung 77 geführt
wird, wie durch eine gestrichelte Linie in 2 dargestellt.
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Die
Zeit, über welche die akusto-optische Ablenkvorrichtung 7 auf
diese Art und Weise betrieben wird, ist 0,43% auf Grundlage der
Bestrahlungszeit des gepulsten Laserstrahls LB, wie voranstehend
erwähnt. Daher ist die Zeit, über welche die RF an
die akusto-optische Vorrichtung 71 angelegt wird, extrem
kurz, im Vergleich zur Bestrahlungszeit des gepulsten Laserstrahls
LB, so dass thermische Beanspruchungen unterdrückt werden,
die in der akusto-optischen Vorrichtung 71 auftreten könnten.
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Als
Ergebnis von Versuchen, die von den vorliegenden Erfindern durchgeführt
wurden, hat sich jedoch herausgestellt, dass trotz der Tatsache,
dass die Zeit, über welche die RF an die akusto-optische Vorrichtung 71 angelegt
wird, extrem kurz ist, im Vergleich zur Bestrahlungszeit des gepulsten
Laserstrahls LB wie voranstehend geschildert, die Temperatur der
akusto-optischen Vorrichtung 71 sich in gewissem Ausmaß ändert,
wodurch es unmöglich wird, die Funktionsweise der akusto-optischen
Vorrichtung 71 stabil aufrechtzuerhalten, wenn das Zeitintervall bis
zum nächsten Anlegen der RF ungleichförmig ist, oder
die Ausgangsleistung der RF ungleichmäßig ist. Bei
der vorliegenden Erfindung wird ein Korrekturimpulssignal DS3 an
die RF-Ausgabekorrekturvorrichtung 76 ausgegeben, zwischen
den Treiberimpulsen, die aus dem ersten Treiberimpulssignal DS1 und dem
zweiten Treiberimpulssignal DS2 bestehen, die jeweils an die Ablenkwinkeleinstellvorrichtung 74 bzw.
die Ausgangswerteinstellvorrichtung 75 angelegt werden,
nämlich während jener Zeit, wenn der gepulst Laserstrahl
LB nicht in Schwingungen versetzt wird. Nunmehr werden der Bestrahlungszeitpunkt
LBP des gepulsten Laserstrahls LB, das erste Treiberimpulssignal
DS1, das zweite Treiberimpulssignal DS2, und das Korrekturimpulssignal
DS3 auf Grundlage eines Steuerkennfeldes beschrieben, das in 10 dargestellt
ist.
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In 10 repräsentieren
die Höhen der Impulssignale in dem ersten Treiberimpulssignal
DS1, dem zweiten Treiberimpulssignal DS2 und dem Korrekturimpulssignal
DS3 die jeweilige Höhe der Spannung. Bei der in 10 dargestellten
Ausführungsform wird die Spannung der 10 Impulse des ersten Treiberimpulssignals
DS1, das an die Ablenkwinkeleinstellvorrichtung 74 angelegt
wird, allmählich erhöht, wogegen die Spannung
der 10 Impulse des zweiten Treiberimpulssignals DS2, das an die
Ausgangswerteinstellvorrichtung 75 angelegt wird, konstant
ist. Andererseits wird das Korrekturimpulssignal DS3, das an die
RF-Ausgangswertkorrekturvorrichtung 76 angelegt wird, zwischen
den Treiberimpulsen ausgegeben, welche das erste Treiberimpulssignal DS1
bzw. das zweite Treiberimpulssignal DS2 bilden, nämlich
dann, wenn der gepulste Laserstrahl LB nicht in Schwingungen versetzt
wird. Die Spannung des Korrekturimpulssignals DS3 wird beispielsweise so
eingestellt, dass die Summe der Spannung des ersten Treiberimpulssignals
DS1 und der Spannung des zweiten Treiberimpulssignals DS2 und der
Spannung des Korrekturimpulssignals DS3 konstant ist. Daher ist
die RF-Leistung, die an die akusto-optische Vorrichtung 71 angelegt
wird, konstant während des Zeitraums vom Zeitpunkt der
Oszillation des gepulsten Laserstrahls LB bis zum nächsten
Zeitpunkt der Oszillation des gepulsten Laserstrahls LB, so dass die
akusto-optische Vorrichtung 71 in einem vorbestimmten Temperaturbereich
gehalten wird, und die Genauigkeit stabil aufrechterhalten wird.
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Andererseits
wird die Steuerung 20 mit den Erfassungssignalen von dem
Lesekopf 37 der Bearbeitungszustellbetrags-Erfassungsvorrichtung 374 versorgt,
und zählt die Erfassungssignale durch den Zähler 204.
Wenn der Zählwert, der von dem Zähler 204 erhalten
wird, einen Wert erreicht hat, welcher dem Intervall A in Richtung
der X-Achse in 5 entspricht, führt
die Steuerung 20 den voranstehend geschilderten Bohrschritt
durch, durch Steuern der Laserstrahl-Bestrahlungsvorrichtung 52.
Danach führt, wenn der Zählwert, der von dem Zähler 204 erhalten wird,
das Intervall B in Richtung der X-Achse in 5 erreicht
hat, die Steuerung 20 eine solche Steuerung durch, durch
welche der gepulste Laserstrahl LB, der durch die Schwingungsvorrichtung 6 für
den gepulsten Laserstrahl in Schwingungen versetzt wird, der Laserstrahlabsorbervorrichtung 77 zugeführt
wird, wie durch die gestrichelte Linie in 2 angedeutet. Im
Einzelnen gibt die Steuerung 20 ein Steuersignal an die
Steuervorrichtung 8 aus, um das erste Treiberimpulssignal
DS1 zum Anlegen einer Spannung von 0 V an die Ablenkwinkeleinstellvorrichtung 74 der akusto-optischen
Ablenkvorrichtung 7 anzulegen. Dies führt dazu,
dass RF mit einer Frequenz entsprechend 0 V an die akusto-optische
Vorrichtung 71 angelegt wird, wodurch der gepulste Laserstrahl
LB, der durch die Schwingungsvorrichtung 6 für
den gepulsten Laserstrahl in Schwingungen versetzt wird, der Laserstrahlabsorbervorrichtung 77 zugeführt
wird, wie durch eine gestrichelte Linie in 2 angedeutet, so
dass der Halbleiterwafer 30 nicht mit dem Laserstrahl bestrahlt
wird.
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Hierbei
wird ein zweites Treiberimpulssignal DS2 zum Anlegen einer Spannung
von 0 V ebenfalls an die Ausgangswerteinstellvorrichtung 75 der
akusto-optischen Ablenkvorrichtung 7 ausgegeben. Daher
wird RF mit einer Amplitude entsprechend 0 V an die akusto-optische
Vorrichtung 71 angelegt.
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Auf
diese Weise wird, wie voranstehend erwähnt, wenn die Energie
der RF, die an die akusto-optische Vorrichtung 71 angelegt
wird, gleich Null (0) wird, die Temperatur der akusto-optischen
Vorrichtung 71 verringert, und kann die Funktionsweise der
akusto-optischen Vorrichtung 71 nicht exakt stabil aufrechterhalten
werden. Um mit diesem Problem fertig zu werden, wird in dem Bereich
des voranstehend erwähnten Intervalls B das Korrekturimpulssignal
DS3 an die RF-Ausgangswertkorrekturvorrichtung 76 auf Grundlage
des in 11 gezeigten Steuerkennfeldes
ausgegeben, zwischen den Treiberimpulsen, die aus dem ersten Treiberimpulssignal
DS1 und dem zweiten Treiberimpulssignal DS2 bestehen, die jeweils
an die Ablenkwinkeleinstellvorrichtung 74 bzw. die Ausgangswerteinstellvorrichtung 75 angelegt
werden, also während jener Zeit, wenn der gepulste Laserstrahl
LB nicht in Schwingungen versetzt wird. Im Bereich des Intervalls
B beträgt die Spannung des ersten Treiberimpulssignals
DS1 bzw. des zweiten Treiberimpulssignals DS2, die an die Ablenkwinkeleinstellvorrichtung 74 bzw.
die Ausgangswerteinstellvorrichtung 75 der akusto-optischen
Ablenkvorrichtung 7 angelegt wird, 0 V, wie voranstehend erwähnt.
Demzufolge wird die Spannung des Korrekturimpulssignals DS3 beispielsweise
so eingestellt, dass die Summe der Spannung (0 V) des ersten Treiberimpulssignals
DS1 und der Spannung (0 V) des zweiten Treiberimpulssignals DS2
und der Spannung des Korrekturimpulssignals DS3 konstant ist. Daher ist
die RF-Leistung, die an die akusto-optische Vorrichtung 71 angelegt
wird, über den Zeitraum von dem Zeitpunkt der Oszillation
des gepulsten Laserstrahls LB bis zum nächsten Zeitpunkt
der Oszillation des gepulsten Laserstrahls konstant, so dass die akusto-optische
Vorrichtung 71 in einem vorbestimmten Temperaturbereich
gehalten wird, und eine stabile Genauigkeit ihrer Funktionsweise
aufrechterhalten wird.
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Nachdem
der Bohrschritt auf Grundlage der in den 10 und 11 dargestellten
Steuerkennfelder durchgeführt wurde, und der Bohrschritt
an der Position der Elektrode 303e am Ende ganz rechts
(in 7) der Elektroden 303 durchgeführt
wurde, die auf dem Bauelement 302 am Ende ganz rechts in
der Zeile E1 des Halbleiterwafers 30 vorgesehen sind, wie
in 8B gezeigt, wird der Betrieb der Bearbeitungszustellvorrichtung 37 unterbrochen,
wodurch die Bewegung des Einspanntisches 36 unterbrochen wird.
Dies führt dazu, dass mit Laserstrahl bearbeitete Löcher 304 in
dem Halbleiterwafer 30 in Bereichen der Elektroden 303 (nicht
gezeigt) ausgebildet werden, wie in 8B gezeigt
ist.
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Als
nächstes steuert die Steuerung 20 die erste Schaltzustellvorrichtung
(Indexierzustellvorrichtung) 38 so, dass der Kondensor 9 der
Laserstrahl-Bestrahlungsvorrichtung 52 geschaltet in Richtung
orthogonal zur Blattoberfläche von 8B zugestellt
wird. Andererseits wird die Steuerung 20 mit Erfassungssignalen
von dem Lesekopf 384b der Schaltzustellbetrags-Erfassungsvorrichtung 384 versorgt,
und zählt die Erfassungssignale durch den Zähler 204.
Wenn der Zählwert, der von dem Zähler 204 erhalten
wird, einen Wert erreicht hat, der dem Intervall C in Richtung der
Y-Achse in 5 der Elektroden 303 entspricht,
wird der Betrieb der ersten Schaltzustellvorrichtung 38 unterbrochen,
wodurch die Schaltzustellung des Kondensors 9 der Laserstrahl-Bestrahlungsvorrichtung 52 unterbrochen wird.
Dies führt dazu, dass der Kondensor 9 unmittelbar
oberhalb der Elektrode 303j gegenüberliegend der
Elektrode 303e (siehe 5) angeordnet
ist. Dieser Zustand ist in 12A gezeigt.
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Bei
dem in 12A dargestellten Zustand steuert
die Steuerung 20 die Bearbeitungszustellvorrichtung 37 so,
dass der Einspanntisch 36 abhängig von der Bearbeitung
mit einer vorbestimmten Bewegungsgeschwindigkeit in der Richtung
zugestellt wird, die durch den Pfeil X2 in 12A angedeutet ist,
und betätigt gleichzeitig die Laserstrahl-Bestrahlungsvorrichtung 52 so,
dass durch diese der voranstehend geschilderte Bohrschritt durchgeführt
wird, auf Grundlage der Steuerkennfelder, die in den 10 und 11 dargestellt
sind. Dann zählt die Steuerung 20 durch den Zähler 204 die
Erfassungssignale von dem Lesekopf 374b der Bearbeitungszustellbetrags-Erfassungsvorrichtung 374,
wie bereits voranstehend erwähnt. Jedesmal, wenn der so
erhaltene Zählwert das Intervall A oder B erreicht hat,
in Richtung der X-Achse in 5, der Elektroden 303, betätigt
die Steuerung 20 die Laserstrahl-Bestrahlungsvorrichtung 52,
um mit dieser den Bohrschritt durchzuführen. Nachdem der
Bohrschritt an dem Ort der Elektrode 303f, die auf dem
Bauelement 302 am Ende ganz links in der Zeile E1 auf dem
Halbleiterwafer 30 vorgesehen ist, wie in 12B gezeigt, wird der Betrieb der Bearbeitungszustellvorrichtung 37 unterbrochen,
wodurch die Bewegung des Einspanntisches 36 angehalten
wird. Dies führt dazu, dass die durch einen Laserstrahl
hergestellten Löcher 304 in dem Halbleiterwafer 30 in
den Bereichen der Elektroden 303 (nicht gezeigt) ausgebildet
werden, wie dies in 12B gezeigt ist.
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Nachdem
die mit einem Laserstrahl bearbeiteten Löcher 304 in
dem Halbleiterwafer 30 in den Bereichen der Elektroden 303 ausgebildet
wurden, die auf den Bauelementen 302 in der Zeile E1 wie
voranstehend geschildert vorgesehen sind, betätigt die Steuerung 20 die
Bearbeitungszustellvorrichtung 37 und die erste Schaltzustellvorrichtung 38 so,
dass jenes Teil, welches den zweiten Bearbeitungszustell-Startpositionskoordinaten
a2 entspricht, die in dem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 203 gespeichert
sind, der Elektroden 303, die auf den Bauelementen 302 in
der Zeile E2 auf dem Halbleiterwafer 30 vorgesehen sind,
unmittelbar unterhalb des Kondensors 9 der Laserstrahl-Bestrahlungsvorrichtung 52 angeordnet
wird. Dann steuert die Steuerung 20 die Laserstrahl-Bestrahlungsvorrichtung 52,
die Bearbeitungszustellvorrichtung 37, und die erste Schaltzustellvorrichtung 38 so,
dass der Bohrschritt in den Bereichen der Elektroden 303 durchgeführt wird,
die auf den Bauelementen 302 in der Zeile E2 auf dem Halbleiterwafer 30 vorhanden
sind. Daraufhin wird der Bohrschritt auch in den Bereichen der Elektroden 303 durchgeführt,
die auf den Bauelementen 302 in den Zeilen E3 bis En auf
dem Halbleiterwafer 30 vorhanden sind, auf Grundlage der
in den 10 und 11 dargestellten
Steuerkennfelder. Dies führt dazu, dass die durch Laserstrahlbearbeitung
hergestellten Löcher 304 in den Bereichen sämtlicher
Elektroden 303 ausgebildet werden, die auf den Bauelementen 302 auf
dem Halbleiterwafer 30 vorhanden sind.
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Nachstehend
werden andere Ausführungsformen des Korrekturimpulssignals
DS3 beschrieben, auf Grundlage von Steuerkennfeldern, die in den 13 und 14 dargestellt
sind. Bei der in 13 dargestellten Ausführungsform
wird das Korrekturimpulssignal DS3 in Kombination mit dem ersten
Treiberimpulssignal DS1 erzeugt, wie mit gestrichelten Linien dargestellt,
und werden das erste Treiberimpulssignal DS1 und das Korrekturimpulssignal DS3
an die Ablenkwinkeleinstellvorrichtung 74 der akusto-optischen
Ablenkvorrichtung 7 ausgegeben. Bei der in 14 dargestellten
Ausführungsform wird das Korrekturimpulssignal DS3 in Kombination mit
dem zweiten Treiberimpulssignal DS2 erzeugt, wie mit gestrichelten
Linien dargestellt, und werden das zweite Treiberimpulssignal DS2
und das Korrekturimpulssignal DS3 an die Ausgangswerteinstellvorrichtung 75 der
akusto-optischen Ablenkvorrichtung 7 ausgegeben.
-
Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die Einzelheiten der voranstehend
geschilderten, bevorzugten Ausführungsformen beschränkt.
Der Umfang der Erfindung ergibt sich aus der Gesamtheit der vorliegenden
Anmeldeunterlagen, und sämtliche Änderungen und
Modifikationen, die vom Äquivalenzbereich der vorliegenden
Erfindung umfasst werden, sollen daher von der vorliegenden Erfindung
umfasst sein.
-
FIGURENBESCHRIFTUNG
-
1:
- 205
- Eingabeschnittstelle
- 204
- Zähler
- 206
- Ausgabeschnittstelle
-
2:
- 76
- Ausgabekorrekturvorrichtung
- 75
- Ausgabeeinstellvorrichtung
- 74
- Ablenkwinkeleinstellvorrichtung
- 72
- RF-Oszillator
- 73
- RF-Verstärker
- 77
- Laserstrahlabsorbervorrichtung
- 61
- Oszillator
für gepulsten Laserstrahl
- 621
- Anregungstriggersender
- 622
- Oszillatortriggersender
- 20
- Steuerung
- 80
- Speicher
- 81
- Treiberschaltung
-
3:
- OSCILLATION
TRIGGER
- Oszillatortrigger
- EXCITATION
TRIGGER
- Anregungstrigger
- DRIVING
SIGNAL STARTED
- Beginn
des Treibersignals
- DRIVING
SIGNAL STOPPED
- Treibersignal
unterbrochen
-
7:
- Y
coordinate
- Y-Koordinate
- X
coordinate
- X-Koordinate
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2003-163323 [0003]
- - JP 2006-247674 [0004]
- - JP 2005-362236 [0005]