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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur Messung
der Höhe oder der Dicke eines Werkstücks, beispielsweise
eines Halbleiter-Wafers, der auf einem Einspanntisch gehaltert ist,
der in einer Bearbeitungsmaschine, wie einer Laserbearbeitungsmaschine,
enthalten ist.
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Bei
einem Halbleiterbauelement-Herstellungsprozess wird die obere Oberfläche
eines im Wesentlichen scheibenförmigen Halbleiter-Wafers
mit mehreren, sich kreuzenden Trennlinien ausgebildet, die als Straßen
bezeichnet werden, um hierdurch mehrere Unterteilungsbereiche auszubilden,
die wie eine Matrix angeordnet sind, und werden mehrere Bauelemente,
wie beispielsweise ICs und LSIs in diesen Unterteilungsbereichen
ausgebildet. Der Halbleiter-Wafer wird entlang diesen Straßen
geschnitten, um die Unterteilungsbereiche zu trennen, wodurch einzelne
Halbleiter-Chips hergestellt werden.
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Als
Verfahren zum Schneiden eines derartigen Halbleiter-Wafers oder
eines Optikbauelement-Wafers entlang den Straßen ist ein
Laserbearbeitungsverfahren bekannt. Bei dem Laserbearbeitungsverfahren
wird ein gepulster Laserstrahl einge setzt, der durch den Wafer hindurchgehen
kann. Der gepulste Laserstrahl wird an den Wafer angelegt, und zwar
so, dass er auf den Bereich fokussiert wird, der innerhalb des Wafers
geschnitten werden soll. Im Einzelnen wird ein gepulster Laserstrahl
mit einer Wellenlänge von beispielsweise 1064 nm an den
Wafer von dessen einer Seite aus angelegt, um innerhalb des Wafers
entlang jeder Straße fokussiert zu werden, wodurch durchgehend
eine abwechselnde Schicht innerhalb des Wafers entlang jeder Straße ausgebildet
wird. Durch Ausbildung der sich abwechselnden Schichten innerhalb
des Wafers entlang jeder Straße wird die Festigkeit des
Wafers entlang jeder Straße verringert. Daher wird, durch
Anlegen einer Kraft von außen an den Wafer entlang jeder
Straße, der Wafer entlang jeder Straße geschnitten
(vergleiche beispielsweise das
japanische
Patent Nr. 3408805 ).
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Als
ein anderes Verfahren zum Schneiden eines plattenförmigen
Werkstücks, wie beispielsweise eines Halbleiter-Wafers,
ist ein Verfahren zur Ausbildung einer Laserbearbeitungsnut bekannt.
Bei diesem Verfahren wird ein gepulster Laserstrahl an das Werkstück
entlang jeder Straße angelegt, um hierdurch eine Laserbearbeitungsnut
entlang jeder Straße auszubilden. Das Werkstück
wird entlang jeder Laserbearbeitungsnut geschnitten (aufgetrennt)
unter Verwendung einer mechanischen Trennvorrichtung (vergleiche
beispielsweise das
japanische
offengelegte Patent Nr. Hei 10-305420 ). Auch im Falle der Ausbildung
der Laserbearbeitungsnut auf dem Werkstück entlang jeder
Straße ist es wesentlich, den Brennpunkt des Laserstrahls
an einer vorbestimmten Höhe in dem Werkstück anzuordnen.
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Als
Verfahren zur Ausbildung eines Durchgangskontaktlochs an einem Ort,
an welchem eine Elektrode, die als Bond-Pad be zeichnet wird, auf
der oberen Oberfläche eines Halbleiter-Wafers ausgebildet
wird, ist es bekannt, dass ein gepulster Laserstrahl an die untere
Oberfläche des Halbleiter-Wafers angelegt wird, um so das
Durchgangskontaktloch auszubilden, welches das Bond-Pad erreicht.
Falls Schwankungen in Bezug auf die Dicke des Halbleiter-Wafers
auftreten, kann das Durchgangskontaktloch, welches das Bond-Pad
erreicht, nicht exakt ausgebildet werden. Daher ist es erforderlich,
exakt die Dicke des Halbleiter-Wafers an dem Ort zu erfassen, an
welchem das Bond-Pad ausgebildet werden soll.
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Allerdings
weist ein plattenförmiges Werkstück, wie beispielsweise
ein Halbleiter-Wafer, Welligkeiten auf, die zu Schwankungen in Bezug
auf die Dicke führen. Dies führt dazu, dass es
schwierig ist, eine gleichmäßige Laserbearbeitung
durchzuführen. Im Falle der Ausbildung einer abwechselnden Schicht
in dem Wafer entlang jeder Straße führen Schwankungen
der Dicke des Wafers zu einem Problem in der Hinsicht, dass die
geänderte Schicht nicht gleichförmig mit einer
vorbestimmten Tiefe in dem Wafer in Bezug auf einen Brechungsindex
beim Anlegen eines Laserstrahls an den Wafer ausgebildet werden
kann. Auch im Falle der Ausbildung einer Laserbearbeitungsnut bei
dem Wafer entlang jeder Straße führen Schwankungen
der Dicke des Wafers in der Hinsicht zu einem Problem, dass die
Laserbearbeitungsnut nicht mit gleichmäßiger Tiefe
ausgebildet werden kann. Weiterhin führen im Falle der
Ausbildung eines Durchgangskontaktlochs, welches das Bond-Pad erreicht,
das auf dem Wafer vorgesehen ist, Schwanungen der Dicke des Wafers
zu einem derartigen Problem, dass das Durchgangskontaktloch, welches
das Bond-Pad erreicht, nicht exakt ausgebildet werden kann.
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Daher
besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung
einer Messvorrichtung, welche exakt die Höhe oder Dicke
eines Werkstücks messen kann, beispielsweise eines Halbleiter-Wafers,
der auf einem Einspanntisch gehaltert wird.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Messvorrichtung zur
Messung der Höhe eines Werkstücks zur Verfügung
gestellt, das auf einem Einspanntisch gehaltert wird, der in einer Bearbeitungsmaschine
vorgesehen ist, wobei die Messvorrichtung aufweist: eine Weißlichtquelle
zum Aussenden von weißem Licht; eine akusto-optische Ablenkvorrichtung
zum Trennen des weißen Lichts, das von der Weißlichtquelle
ausgesandt wird, zur Erzeugung eines Flusses aus gebeugtem Licht,
und zum Verschwenken des Flusses des gebeugten Lichts über
einen vorbestimmten Winkelbereich durch Anlegen einer Spannung;
eine erste Pinhole-Maske (Stiftloch-Maske), die dazu ausgebildet
ist, Licht hindurch zu lassen, das einen Teil der Wellenlängen
des gebeugten Lichts aufweist, das von der akusto-optischen Ablenkvorrichtung
erzeugt wird; eine Linse mit chromatischer Aberration, die dazu ausgebildet
ist, das Licht, das durch die erste Pinhole-Maske hindurchgegangen
ist, zu fokussieren und das fokussierte Licht an das Werkstück
anzulegen, das auf dem Einspanntisch gehaltert ist; einen Strahlteiler,
der zwischen der ersten Pinhole-Maske und der Linse für
die chromatische Aberration angeordnet ist, und so ausgebildet ist,
dass er das von dem Werkstück reflektierte Licht ablenkt;
eine zweite Pinhole-Maske, die so ausgebildet ist, dass sie das reflektierte
Licht durchlässt, das von dem Strahlteiler abgelenkt wird;
einen Fotodetektor, der so ausgebildet ist, dass er das reflektierte
Licht erfasst, das durch die zweite Pinhole-Maske hindurchgegangen ist,
und ein Fotodetektorsignal entsprechend der Intensität
des reflek tierten, erfassten Lichts ausgibt; und eine Steuervorrichtung
zur Ausgabe eines Steuersignals an die akusto-optische Ablenkvorrichtung, und
zum Erhalten der Höhe des Werkstücks, das auf dem
Einspanntisch gehaltert ist, in Abhängigkeit von dem Fotodetektorsignal,
das von dem Fotodetektor eingegeben wird. Bei der Messvorrichtung
weist die Steuervorrichtung einen Speicher auf, der so ausgebildet
ist, dass er ein erstes Steuerkennfeld speichert, zur Einstellung
der Beziehung zwischen der Spannung, die an die akusto-optische
Ablenkvorrichtung angelegt wird, und der Wellenlänge des
Lichts, das durch die erste Pinhole-Maske hindurchgeht, und ein zweites
Steuerkennfeld, welches die Beziehung zwischen der Wellenlänge
des Lichts, das durch die Linse für chromatische Aberration
fokussiert wird, und der Brennweite der Linse für die chromatische
Aberration einstellt, wobei ein Wert für die Spannung,
die an die akusto-optische Ablenkvorrichtung angelegt wird, entsprechend
einem Spitzenwert für die Lichtintensität, die
von dem Fotodetektor erfasst wird, durch die Steuervorrichtung erhalten
wird, der voranstehend erwähnte Spannungswert dem ersten
Steuerkennfeld zugeführt wird, um hierdurch die Wellenlänge
des Lichts zu erhalten, das durch die erste Pinhole-Maske hindurchgeht,
wobei die voranstehend geschilderte Wellenlänge des Lichts,
das durch die erste Pinhole-Maske hindurchgeht, an das zweite Steuerkennfeld
angelegt wird, um hierdurch die Höhe des Werkstücks
zu messen, das auf dem Einspanntisch gehaltert wird.
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Vorzugsweise
weist die Messvorrichtung weiterhin eine Aberrations-Korrekturlinse
auf, die zwischen der akusto-optischen Ablenkvorrichtung und der
ersten Pinhole-Maske angeordnet ist, und dazu ausgebildet ist, die
Aberration des gebeugten Lichts zu korrigieren, das von der akusto-optischen Ablenkvorrichtung
erzeugt wird. Darüber hinaus weist die Messvor richtung
weiterhin eine erste Fokussierlinse auf, die stromaufwärts
der zweiten Pinhole-Maske in der Ausbreitungsrichtung des reflektierten
Lichts vorgesehen ist, das von dem Strahlteiler abgelenkt wird;
und eine zweite Fokussierlinse, die stromabwärts der zweiten
Pinhole-Maske in Ausbreitungsrichtung des reflektierten Lichts vorgesehen ist,
das von dem Strahlteiler abgelenkt wird, wobei die Brennpunktposition
der ersten Fokussierlinse auf das Pinhole der zweiten Pinhole-Maske
eingestellt ist.
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Vorzugsweise
weist die Messvorrichtung weiterhin auf: eine X-Richtungs-Bewegungsvorrichtung
zur Relativbewegung der Linse für die chromatische Aberration
und des Einspanntisches in Richtung X; eine Y-Richtungs-Bewegungsvorrichtung
zur Relativbewegung der Linse für die chromatischer Aberration
und des Einspanntisches in Richtung Y senkrecht zur Richtung X;
eine X-Richtungs-Positionserfassungsvorrichtung zur Erfassung der
Position des Einspanntisches in der Richtung X; und eine Y-Richtungs-Positionserfassungsvorrichtung
zur Erfassung der Position des Einspanntisches in der Richtung Y. Bei
der Messvorrichtung erhält die Steuervorrichtung die Höhe
des Werkstücks an einer vorbestimmten Position entsprechend
Erfassungssignalen von der X-Richtungs-Positionserfassungsvorrichtung
und der Y-Richtungs-Positionserfassungsvorrichtung, und weist den
Speicher auf, der die voranstehend geschilderte Höhe des
Werkstücks an der vorbestimmten Position speichert.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Laserbearbeitungsmaschine
zur Verfügung gestellt, die einen Einspanntisch aufweist,
der eine Halteoberfläche zum Haltern eines Werkstücks
aufweist; eine Bearbeitungslaserstrahl-Aufbringungsvorrichtung zum
Anlegen eines Bearbeitungslaserstrahls an das Werkstück,
das auf dem Einspanntisch gehaltert ist; eine Brennpunktpositions-Einstellvorrichtung
zur Bewegung der Bearbeitungslaserstrahl-Anlegungsvorrichtung in
Richtung senkrecht zur Halteoberfläche des Einspanntisches;
und die voranstehend geschilderte Messvorrichtung. Bei der Laserbearbeitungsmaschine
misst die Messvorrichtung die Höhe des Werkstücks,
das auf dem Einspanntisch gehaltert wird.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung ändert sich die Brennweite der Linse
für die chromatische Aberration in Abhängigkeit
von der Wellenlänge des einfallenden weißen Lichts.
Durch Einsatz dieses Merkmals wird eine bestimmte Wellenlänge
festgestellt, in Abhängigkeit von der Intensität
des von dem Werkstück reflektierten Lichts, wodurch eine
bestimmte Brennweite entsprechend dieser speziellen Wellenlänge
erhalten wird. Daher kann die Höhe des Werkstücks,
das auf dem Einspanntisch gehaltert wird, exakt gemessen werden.
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Die
voranstehenden und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung und die Art und Weise, wie diese in die Praxis umgesetzt
werden, werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten
Patentansprüchen deutlicher werden, unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen, die einige bevorzugte Ausführungsformen der
Erfindung zeigen.
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Nachstehend
werden eine bevorzugte Ausführungsform der Messvorrichtung
und der Laserbearbeitungsmaschine gemäß der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben. Es zeigt:
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1 eine
Perspektivansicht einer Laserbearbeitungsmaschine gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ein
Blockdiagramm einer Bearbeitungslaserstrahl-Anlegungseinheit, die
bei der in 1 gezeigten Laserbearbeitungsmaschine
vorgesehen ist;
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3 ein
Blockdiagramm einer Messlichtstrahl-Anlegungseinheit, das bei der
in 1 gezeigten Laserbearbeitungsmaschine vorgesehen
ist;
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4 ein
Blockdiagramm, welches ein wesentliches Teil einer Abänderung
der Messlichtstrahl-Anlegungseinheit von 1 zeigt;
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5 ein
Diagramm, das ein Fotodetektorsignal zeigt, das von einem Fotodetektor
ausgegeben wird, der bei der in 3 gezeigten
Messlichtstrahl-Anlegungseinheit von 1 vorgesehen
ist;
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6 ein
erstes Steuerkennfeld, welches die Beziehung zwischen der Spannung,
die an die Ablenkwinkel-Einstellvorrichtung der akusto-optischen
Ablenkvorrichtung angelegt wird, und der Wellenlänge des
Lichts einstellt, das durch das Pinhole einer ersten Pinhole-Maske
hindurchgeht, wobei das erste Steuerkennfeld in einem Speicher einer
Steuervorrichtung gespeichert wird, die in der in 1 gezeigten
Laserbearbeitungsmaschine enthalten ist;
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7 ein
zweites Steuerkennfeld, welches die Beziehung zwischen der Wellenlänge
des Lichts, das durch eine Linse für chromatische Aberration
fokussiert wird, und deren Brennweite einstellt, wobei das zweite
Steuerkennfeld in dem Speicher der Steuervorrichtung gespeichert
ist, die in der Laserbearbeitungsmaschine gemäß 1 vorhanden
ist;
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8 eine
Perspektivansicht eines Halbleiter-Wafers als Werkstück,
das durch die in 1 gezeigte Laserbearbeitungsmaschine
bearbeitet werden soll;
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9A eine
Aufsicht auf den in 8 dargestellten Halbleiter-Wafer,
wobei die X- und Y-Koordinaten der Einstellposition des Halbleiter-Wafers
dargestellt sind, der auf dem Einspanntisch gehaltert ist;
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9B eine
Aufsicht, die einen Zustand zeigt, der dadurch erhalten wird, dass
um 90° der Einspanntisch gedreht wird, welcher den in 9A gezeigten
Halbleiter-Wafer haltert;
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10 eine
Seitenansicht zur Erläuterung eines Höhenerfassungsschritts,
der von der Messvorrichtung gemäß dieser bevorzugten
Ausführungsform durchgeführt werden soll;
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11 ein
Diagramm, das einen Spitzenwert für die Lichtintensität
in dem Bereich von einer Zustell-Startkoordinatenposition A1 zu
einer Zustell-Endkoordinatenposition B1 entlang einer Straße auf
dem Halbleiter-Wafer zeigt, festgestellt in dem in 10 dargestellten
Höhenerfassungsschritt;
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12 ein
Diagramm, das die Brennweite der Linse für die chromatische
Aberration zeigt, die sich abhängig von den Werten der
Wellenlänge in dem Bereich von der Zustell-Startkoordinatenposition
A1 zu der Zustell-Endkoordinatenposition B1 entlang der in 11 gezeigten
Straße ändert;
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13A und 13B Seitenansichten
zur Erläuterung eines Bearbeitungsschritts zur Ausbildung
einer anderen Schicht in dem Halbleiter-Wafer unter Verwendung der
in 1 gezeigten Laserbearbeitungsmaschine; und
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14 eine ähnliche
Darstellung wie 13B, wobei ein Bearbeitungsschritt
in jenem Fall gezeigt ist, bei welchem die Dicke des Halbleiter-Wafers
groß ist.
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1 ist
eine Perspektivansicht einer Laserbearbeitungsmaschine, die eine
Messvorrichtung zur Messung der Höhe eines Werkstücks
aufweist, das auf einem Einspanntisch gehaltert ist, gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die in 1 dargestellte
Laserbearbeitungsmaschine weist eine ortsfeste Basis 2 auf,
einen Einspanntischmechanismus 3 zum Haltern eines Werkstücks,
wobei der Einspanntischmechanismus 3 auf der ortsfesten
Basis 2 so vorgesehen ist, dass er sich in Werkstückzustellrichtung
(Richtung X), dargestellt durch einen Pfeil X, bewegen kann, einen
Laserstrahl-Anlegungseinheits-Halterungsmechanismus 4,
der auf der ortsfesten Basis 2 so vorgesehen ist, dass
er sich in einer Schaltzustellrichtung (Richtung Y), die durch einen
Pfeil Y dargestellt ist, bewegen kann, senkrecht zur Werkstückzustellrichtung (Richtung
X), die durch den voranstehend geschilderten Pfeil X dargestellt
ist, eine Bearbeitungslaserstrahl-Anlegungseinheit 5, die
auf dem Laserstrahl-Anlegungseinheits-Halterungsmechanismus 4 so
vorgesehen ist, dass sie sich in einer Richtung (Richtung Z) bewegen
kann, die durch einen Pfeil Z angedeutet ist, und eine Messlichtstrahl-Anlegungseinheit 6,
welche die Messvorrichtung zur Messung der Höhe des Werkstücks
bildet, das auf dem Einspanntisch gehaltert ist. Die Bearbeitungslaserstrahl-Anlegungseinheit 5 und
die Messlichtstrahl-Anlegungseinheit 6 sind auf einer gemeinsamen
Einheitshalterung 44 angebracht.
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Der
Einspanntischmechanismus 3 weist zwei Führungsschienen 31 auf,
die so auf der ortsfesten Basis 2 vorgesehen sind, dass
sie sich parallel zueinander in der Werkstückzustellrichtung
(Richtung X) erstrecken, die durch den Pfeil X angeordnet ist, einen
ersten Gleitblock 32, der gleitbeweglich auf den Führungsschienen 31 vorgesehen
ist, damit er sich in der Werkstückzustellrichtung (Richtung
X) bewegen kann, die durch den Pfeil X angedeutet ist, einen zweiten
Gleitblock 33, der gleitbeweglich auf dem ersten Gleitblock 32 so
vorgesehen ist, dass er sich in der Schaltzustellrichtung (Richtung
Y) bewegen kann, die durch den Pfeil Y angedeutet ist, einen Abdecktisch 35,
der über ein zylindrisches Teil 34 auf dem zweiten
Gleitblock 33 gehaltert ist, und einen Einspanntisch 36 als
Werkstückhaltevorrichtung. Der Einspanntisch 36 weist
eine Vakuumeinspannvorrichtung 361 auf, die aus einem porösen
Material besteht. Ein Halbleiter-Wafer als Werkstück wird
auf der Vakuumeinspannvorrichtung 361 (Halteoberfläche) durch
eine Saugvorrichtung (nicht dargestellt) gehaltert. Der Einspanntisch 36 kann
durch einen Impulsmotor (nicht gezeigt) gedreht werden, der in dem
zylindrischen Teil 34 vorgesehen ist. Der Einspanntisch 36 weist
weiterhin eine Klemme 362 zur Befestigung eines ringförmigen
Rahmens (nicht gezeigt) auf.
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Zwei
geführte Nuten 321, die gleitbeweglich mit den
beiden Führungsschienen 31 zusammengepasst sind,
die voranstehend geschildert wurden, sind auf der unteren Oberfläche
des ersten Gleitblocks 32 vorgesehen, und zwei Führungsschienen 322 sind
auf der oberen Oberfläche des ersten Gleitblocks 32 so
vorgesehen, dass sie parallel zueinander in der Schaltzustellrichtung
(Richtung Y) verlaufen, die durch den Pfeil Y angedeutet ist. Daher
ist der erste Gleitblock 32 in der Werkstückzustellrichtung
(Richtung X) bewegbar, die durch den Pfeil X angedeutet ist, entlang
den Führungsschienen 31, durch den Gleiteingriff
der geführten Nuten 321 mit den Führungsschienen 31.
Der Einspanntischmechanismus 3 weist weiterhin eine Werkstückzustellvorrichtung 37 (eine
Bewegungsvorrichtung in Richtung X) auf, zum Bewegen des ersten
Gleitblocks 32 in der Werkstückzustellrichtung
(Richtung X), die durch den Pfeil X dargestellt ist, entlang den
Führungsschienen 31.
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Die
Werkstückzustellvorrichtung 37 weist eine Außengewindestange 371 auf,
die sich parallel zu den Führungsschienen 31 erstreckt,
so dass sie dazwischen angeordnet ist, sowie einen Impulsmotor 371 als
Antriebsquelle für den Drehantrieb der Außengewindestange 371.
Die Außengewindestange 371 ist drehbar an ihrem
einen Ende durch einen Lagerblock 373 gehaltert, der an
der ortsfesten Basis 2 befestigt ist, und ist an ihrem
anderen Ende mit der Ausgangswelle des Impulsmotors 372 verbunden, um
dessen Drehmoment aufzunehmen. Die Außengewindestange 371 steht
im Eingriff mit einem Gewindedurchgangsloch, das in einem Innengewindeblock
(nicht gezeigt) vorgesehen ist, der gegenüber der unteren
Oberfläche des ersten Gleitblocks 32 in dessen
zentralem Abschnitt vorsteht. Daher wird der erste Gleitblock 32 in
der Werkstückzustellrichtung (Richtung X) bewegt, die durch
den Pfeil X angedeutet ist, entlang den Führungsschienen 31,
durch Betreiben des Impulsmotors 372 in normaler oder entgegengesetzter
Drehrichtung, damit die Außengewindestange 371 gedreht
wird.
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Die
in 1 dargestellte Laserbearbeitungsmaschine weist
weiterhin eine Werkstückzustellbetrags-Erfassungsvorrichtung 374 auf,
um das Ausmaß der Werkstückzustellung des Einspanntisches 36 zu
erfassen. Die Werkstückzustellbetrags-Erfassungsvorrichtung 374 weist
eine lineare Skala 374a auf, die sich entlang einer der
Führungsschienen 31 erstreckt, sowie eine Lesekopf 374b,
der so auf dem ersten Gleitblock 32 vorgesehen ist, dass
er sich zusammen mit diesem entlang der linearen Skala 374a bewegt.
Der Lesekopf 374b der Werkstückzustellbetrags-Erfassungsvorrichtung 374 überträgt
ein Impulssignal an die Steuervorrichtung 8 mit einer Rate von
einem Impuls pro Mikrometer. Die Steuervorrichtung 8 zählt
die Anzahl an Impulsen des Impulssignals, das von dem Lesekopf 374b zugeführt
wird, um hierdurch das Ausmaß der Werkstückzustellung
des Einspanntisches 36 zu erfassen. Daher dient die Werkstückzustellbetrags-Erfassungsvorrichtung 374 als
X-Richtungs-Positionserfassungsvorrichtung zur Erfassung der Position
des Einspanntisches 36 in Richtung X.
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Wenn
der Impulsmotor 372 als die Antriebsquelle für
die Werkstückzustellvorrichtung 37, die bei der
bevorzugten Ausführungsform eingesetzt wird, kann die Anzahl
an Treiberimpulsen eines Treibersignals, das von der Steuervorrichtung 8 an
den Impulsmotor 372 ausgegeben wird, gezählt werden,
um hierdurch das Ausmaß der Werkstückzustellung
des Einspanntisches 36 zu erfassen. Als Abänderung kann
in einem Fall, bei welchem ein Servomotor als die Antriebsquelle
für die Werkstückzustellvorrichtung 37 eingesetzt
wird, ein Drehcodierer zur Erfassung der Drehzahl des Servomotors
vorgesehen werden. In diesem Fall wird das Impulssignal, das von
dem Drehcodierer ausgegeben wird, an die Steuervorrichtung 8 übertragen,
und wird die Anzahl an Impulsen des Impulssignals, das der Steuervorrichtung 8 zugeführt
wird, gezählt, um hierdurch das Ausmaß der Werkstückzustellung
des Einspanntisches 36 zu erfassen.
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Zwei
geführte Nuten 331, die gleitbeweglich mit den
beiden Führungsschienen 322 zusammengepasst sind,
die auf der oberen Oberfläche des ersten Gleitblocks 32 vorgesehen
sind, sind auf der unteren Oberfläche des zweiten Gleitblocks 33 vorgesehen.
Daher kann sich der zweite Gleitblock 33 in der Schaltzustellrichtung
(Richtung X), die durch den Pfeil Y angedeutet ist, durch die Gleitpassung
der geführten Nuten 331 mit den Führungsschienen 322 bewegen.
Der Einspanntischmechanismus 3 weist weiterhin eine erste
Schaltzustellvorrichtung 38 (Bewegungsvorrichtung in Richtung
Y) auf, zur Bewegung des zweiten Gleitblocks 33 in der
Schaltzustellrichtung (Richtung Y), die durch den Pfeil Y angedeutet ist,
entlang den Führungsschienen 322 des ersten Gleitblocks 32.
Die erste Schaltzustellvorrichtung 38 weist eine Außengewindestange 381 auf,
die parallel zu den Führungsschienen 322 verläuft,
und dazwischen angeordnet ist, sowie einen Impulsmotor 382 als
Antriebsquelle für den Drehantrieb der Außengewindestange 381.
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Die
Außengewindestange 381 ist drehbar an ihrem einen
Ende durch einen Lagerblock 383 gehaltert, der an der oberen
Oberfläche des ersten Gleitblocks 32 befestigt
ist, und ist an ihrem anderen Ende mit der Ausgangswelle des Impulsmotors 382 verbunden,
um dessen Drehmoment zu empfangen. Die Außengewindestange 381 steht
im Eingriff mit einem Gewindedurchgangsloch, das in einem Block
mit Innengewinde (nicht gezeigt) vorgesehen ist, der gegenüber
der unteren Oberfläche des zweiten Gleitblocks 33 in
dessen zentralem Abschnitt vorsteht. Daher wird der zweite Gleitblock 33 in
der Zustellrichtung (Richtung Y), die durch den Pfeil Y angedeutet ist,
entlang den Führungsschienen 322 bewegt, durch
den Betrieb des Impulsmotors 382, um so die Außengewindestange 381 normal
oder in entgegengesetzter Richtung zu drehen.
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Die
in 1 dargestellte Laserbearbeitungsmaschine weist
weiterhin eine Schaltzustellbetrags-Erfassungsvorrichtung 384 auf,
um das Ausmaß der Schaltzustellung des zweiten Gleitblocks 33 zu
erfassen. Die Schaltzustellbetrags-Erfassungsvorrichtung 384 weist
eine lineare Skala 384a auf, die sich entlang einer der
Führungsschienen 322 erstreckt, sowie einen Lesekopf 384b,
der auf dem zweiten Gleitblock 33 so vorgesehen ist, dass
er sich zusammen mit diesem entlang der linearen Skala 384a bewegt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform überträgt
der Lesekopf 384b der Schaltzustellbetrags-Erfassungsvorrichtung 384 ein
Impulssignal an die Steuervorrichtung 8 mit einer Rate
von einem Impuls pro Mikrometer. Die Steuervorrichtung 8 zählt die
Anzahl an Impulsen des Impulssignals, das von dem Lesekopf 384b zugeführt
wird, um hierdurch das Ausmaß der Schaltzustellung des
Einspanntisches 36 zu erfassen. Daher dient die Schaltzustellbetrags-Erfassungsvorrichtung 384 als
eine Positionserfassungsvorrichtung für die Richtung Y,
um die Position des Einspanntisches 36 in Richtung Y zu
erfassen.
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Wenn
der Impulsmotor 382 als die Antriebsquelle für
die erste Schaltzustellvorrichtung 38 wie bei dieser bevorzugten
Ausführungsform eingesetzt wird, kann die Anzahl an Treiberimpulsen
eines Treibersignals, das von der Steuervorrichtung 8 an
den Impulsmotor 382 ausgegeben wird, gezählt werden, um
hierdurch das Ausmaß der Schaltzustellung des Einspanntisches 36 zu
erfassen. Als Abänderung kann in einem Fall, bei welchem
ein Servomotor als Antriebsquelle für die erste Schaltzustellvorrichtung 38 eingesetzt
wird, ein Drehcodierer vorgesehen werden, zur Erfassung der Drehzahl
des Servomotors. In diesem Fall wird das Impulssignal, das von dem
Drehcodierer ausgegeben wird, an die Steuervorrichtung 8 übertragen,
und wird die Anzahl an Impulsen des Impulssignals, das der Steuervorrichtung 8 zugeführt
wird, gezählt, um hierdurch das Ausmaß der Schaltzustellung
des Einspanntisches 36 zu erfassen.
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Der
Laserstrahl-Anlegungseinheits-Halterungsmechanismus 4 weist
zwei Führungsschienen 41 auf, die auf der ortsfesten
Basis 2 so vorgesehen sind, dass sie parallel zueinander
in Schaltzustellrichtung (Richtung Y) verlaufen, angedeutet durch den
Pfeil Y, sowie eine bewegbare Halterungsbasis 42, die gleitbeweglich
an den Führungsschienen 41 so gehaltert ist, dass
sie sich in der durch den Pfeil Y angedeuteten Richtung bewegen
kann. Die bewegbare Halterungsbasis 42 weist einen horizontalen Abschnitt 421 auf,
der gleitbeweglich an den Führungsschienen 41 gehaltert
ist, sowie einen vertikalen Abschnitt 422, der sich vertikal
nach oben von der oberen Oberfläche des horizontalen Abschnitts 421 erstreckt.
Zwei Führungsschienen 423 sind an einer Seitenoberfläche
des vertikalen Abschnitts 422 so vorgesehen, dass sie parallel
zueinander in der Richtung (Richtung Z) verlaufen, die durch den
Pfeil Z angedeutet ist. Der in 1 dargestellte
Laserstrahl-Anlegungseinheits-Halterungsmechanismus 4 weist
weiterhin eine zweite Schaltzustellvorrichtung 43 (Bewegungsvorrichtung
für die Richtung Y) auf, zur Bewegung der bewegbaren Halterungsbasis 42 in
der Schaltzustellrichtung (Richtung Y), die durch den Pfeil Y angedeutet
ist, entlang den Führungsschienen 41.
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Die
zweite Schaltzustellvorrichtung 43 weist eine Außengewindestange 431 auf,
die sich parallel zu den Führungsschienen 41 so
erstreckt, dass sie dazwischen angeordnet ist, sowie einen Impulsmotor 432 als
Antriebs quelle für den Drehantrieb der Außengewindestange 431.
Die Außengewindestange 431 ist drehbar an ihrem
einen Ende an einem Lagerblock (nicht gezeigt) gehaltert, der an
der ortsfesten Basis 2 befestigt ist, und ist an ihrem
anderen Ende mit der Ausgangswelle des Impulsmotors 432 verbunden,
um dessen Drehmoment aufzunehmen. Die Außengewindestange 431 steht
im Eingriff mit einem Gewindedurchgangsloch, das in einem Innengewindeblock
(nicht gezeigt) vorgesehen ist, der gegenüber der unteren
Oberfläche des horizontalen Abschnitts 421 in
dessen zentralem Abschnitt vorsteht. Daher wird die bewegbare Halterungsbasis 42 in
der Schaltzustellrichtung (Richtung Y), die durch den Pfeil Y angedeutet
ist, entlang den Führungsschienen 41 bewegt, durch
Betreiben des Impulsmotors 432 normal oder in entgegengesetzter
Richtung, damit sich die Außengewindestange 431 dreht.
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Der
vertikale Abschnitt 422 der bewegbaren Halterungsbasis 42 weist
zwei Führungsschienen 423 auf, die parallel zueinander
in der durch den Pfeil Z angedeuteten Richtung (Richtung Z) verlaufen.
Andererseits weist der gemeinsame Einheitshalter 44 zum
Haltern der Bearbeitungslaserstrahl-Anlegungseinheit 5 und
der Messlichtstrahl-Anlegungseinheit 6 zwei geführte
Nuten 441 auf, die gleitbeweglich mit den beiden Führungsschienen 423 zusammengepasst
sind. Daher ist der gemeinsame Einheitshalter 44 gleitbeweglich
an dem vertikalen Abschnitt 422 der bewegbaren Halterungsbasis 42 so
gehaltert, dass er sich in jener Richtung (Richtung Z) bewegen kann,
die durch den Pfeil Z angedeutet ist, durch den Gleitein griff der
geführten Nuten 441 mit den Führungsschienen 423.
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Die
in 1 dargestellte Laserbearbeitungsmaschine weist
weiterhin eine Brennpunktpositions-Einstellvorrichtung 45 auf,
zur Bewegung des Einheitshalters 44 in jener Richtung (Richtung
Z), die durch den Pfeil Z angedeutet ist, entlang den Führungsschienen 423,
also in Richtung senkrecht zur Halteoberfläche des Einspanntisches 36.
Die Brennpunktpositions-Einstellvorrichtung 45 weist eine
Außengewindestange (nicht gezeigt) auf, die parallel zu den
Führungsschienen 423 verläuft, und dazwischen angeordnet
ist, sowie einen Impulsmotor 452 als Antriebsquelle für
den Drehantrieb dieser Außengewindestange. Daher wird der
Einheitshalter 44 in der Richtung (Richtung Z) bewegt,
die durch den Pfeil Z angedeutet ist, entlang den Führungsschienen 423, durch
Betreiben des Impulsmotors 452 normal oder in entgegengesetzter
Richtung, zum Drehen dieser Außengewindestange. Bei dieser
bevorzugten Ausführungsform wird, wenn der Impulsmotor 452 im Normalbetrieb
arbeitet, der gemeinsame Einheitshalter 44 nach oben bewegt,
wogegen dann, wenn der Impulsmotor 452 in entgegengesetzter
Richtung betrieben wird, der gemeinsame Einheitshalter 44 nach unten
bewegt wird.
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Die
Bearbeitungslaserstrahl-Anlegungseinheit 5 weist ein zylindrisches
Gehäuse 51 auf, das an dem Einheitshalter 44 so
befestigt ist, dass es sich im Wesentlichen in Horizontalrichtung
erstreckt. Wie in 2 gezeigt, weist die Bearbeitungslaserstrahl-Anlegungseinheit 5 eine
Oszillatorvorrichtung 52 für einen gepulsten Laserstrahl
auf, eine Leistungssteuervorrichtung 53, und eine Fokussiervorrichtung 54. Die
Oszillatorvorrichtung 52 für einen gepulsten Laserstrahl
und die Leistungssteuervorrichtung 53 sind in dem Gehäuse 51 vorgesehen,
und die Fokussiervorrichtung 54 ist am vorderen Ende des
Gehäuses 51 angebracht. Die Oszillatorvorrichtung 52 für
einen gepulsten Laserstrahl weist einen Oszillator 521 für einen
gepulsten Laserstrahl auf, beispielsweise einen YAG-Laseroszillator
oder einen YVO4-Laseroszillator, sowie eine Wiederholfrequenz-Einstellvorrichtung 522,
die an den Oszillator 521 für einen gepulsten
Laserstrahl angeschlossen ist.
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Wie
in 1 gezeigt, ist eine Bilderzeugungsvorrichtung 7 an
dem vorderen Endabschnitt des Gehäuses 51 der
Bearbeitungslaserstrahl-Anlegungseinheit 5 vorgesehen.
Die Bilderzeugungsvorrichtung 7 weist eine übliche
Bilderzeugungsvorrichtung (ladungsgekoppelte Vorrichtung; CCD) auf,
zur Abbildung eines Werkstücks unter Verwendung sichtbaren
Lichts, eine Infrarotlicht-Anlegungsvorrichtung zum Anlegen von
Infrarotlicht an das Werkstück, ein optisches System zur
Aufnahme des Infrarotlichts, das von der Infrarotlicht-Anlegungsvorrichtung
angelegt wird, und eine Bilderzeugungsvorrichtung (Infrarot-CCD)
zur Ausgabe eines elektrischen Signals entsprechend dem Infrarotlicht,
das von dem optischen System aufgenommen wird. Dieses elektrische
Signal als Bildsignal, das von der Bilderzeugungsvorrichtung ausgegeben
wird, wird an die Steuervorrichtung 8 übertragen.
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Die
Messlichtstrahl-Anlegungseinheit 6, welche die Messvorrichtung
zur Messung der Höhe des Werkstücks bildet, das
auf dem Einspanntisch 36 gehaltert wird, wird nachstehend
unter Bezugnahme auf die 1 und 3 beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, weist die Messlichtstrahl-Anlegungseinheit 6 ein
zylindrisches Gehäuse 60 auf, das an der Einheitshalterung 44 befestigt
ist, so dass es sich im Wesentlichen in Horizontalrichtung erstreckt.
Wie in 3 gezeigt, weist die Messlichtstrahl-Anlegungseinheit 6 eine
Weißlichtquelle 61 auf, die in dem Gehäuse 60 vorgesehen
ist, zum Aussenden von weißem Licht, eine akusto-optische
Ablenkvorrichtung 62 zum Trennen des weißen Lichts,
das verschiedene Wellenlängen aufweist, von der Weißlichtquelle 61 entsprechend
diesen Wellenlängen, um gebeugtes Licht zu erzeugen, und
zum Verschwenken des gebeugten Lichts über einen vorbestimmten
Winkelbereich, eine Aberrations-Korrekturlinse 63 zum Korrigieren
der Aberration des gebeugten Lichts, das von der akusto-optischen
Ablenkvorrichtung 62 erzeugt wird, eine erste Pinhole-Maske 64 zum
Durchlassen von Licht, das einen Teil der Wellenlängen
des gebeugten Lichts aufweist, das durch die Aberration-Korrekturlinse 63 hindurchgegangen
ist, eine Linse 65 für chromatische Aberration
zum Fokussieren des Lichts, das durch die erste Pinhole-Maske 64 hindurchgegangen
ist, und zum Anlegen des fokussierten Lichts auf ein Werkstück
W, das auf dem Einspanntisch 36 gehaltert ist, einen Strahltei ler 66,
der zwischen der ersten Pinhole-Maske 64 und der Linse 65 für
chromatische Aberration angeordnet ist, zum Ablenken des von dem
Werkstück W reflektierten Lichts, eine zweite Pinhole-Maske 67 zum
Durchlassen des reflektierten Lichts, das von dem Strahlteiler 66 abgelenkt
wird, und einen Fotodetektor 68 zur Erfassung des reflektierten
Lichts, das durch die zweite Pinhole-Maske 67 hindurchgegangen
ist.
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Die
Weißlichtquelle 61 kann als eine Weißlichtlampe
oder eine Lichtemitterdiode (LED) ausgebildet sein. Die akusto-optische
Ablenkvorrichtung 62 weist eine akustooptische Vorrichtung 621 auf,
einen RF-Oszillator 622 zur Erzeugung von RF (Radiofrequenz),
die an die akustooptische Vorrichtung 621 angelegt werden
soll, einen RF-Verstärker 623 zum Verstärken
der Leistung der RF, die von dem RF-Oszillator 622 erzeugt
wird, und zum Anlegen der verstärkten RF an die akusto-optische
Vorrichtung 621, und eine Ablenkwinkel-Einstellvorrichtung 624 zur Einstellung
der Frequenz der RF, die von dem RF-Oszillator 622 erzeugt
werden soll. Die akusto-optische Vorrichtung 621 arbeitet
so, dass sie das gebeugte Licht aus dem weißen Licht erzeugt,
das von der Weißlichtquelle 61 ausgesandt wird,
und den Ablenkwinkel des gebeugten Lichts in Abhängigkeit von
der Frequenz der angelegten RF einstellt. Die Ablenkwinkel-Einstellvorrichtung 624 wird
durch die Steuervorrichtung 8 gesteuert.
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Die
Aberrations-Korrekturlinse 63 ist eine achromatische Linse,
die so arbeitet, dass sie die Aberration des ge beugten Lichts korrigiert,
das von der akusto-optischen Vorrichtung 621 erzeugt wird.
Die erste Pinhole-Maske 64 weist ein Pinhole 641 auf, das
einen Durchmesser von etwa 25 μm aufweist. Das Pinhole 641 arbeitet
so, dass es Licht durchlässt, das einen Teil der Wellenlängen
des gebeugten Lichts enthält, das durch die Aberrations-Korrekturlinse 63 hindurchgegangen
ist. Die Linse 65 für chromatische Aberration
ist eine Linse, welche chromatische Aberration aufweist, beispielsweise
eine gradierte Linse, welche einen Brechungsindex aufweist, der
sich in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichts ändert.
Daher ändert sich die Brennweite (die Position des Brennpunkts)
der Linse 65 für chromatische Aberration in Abhängigkeit
von der Wellenlänge des einfallenden weißen Lichts.
Der Strahlteiler 66 arbeitet so, dass er das Licht durchlässt,
das durch das Pinhole 641 der ersten Pinhole-Maske 64 durchgegangen
ist, zu der Linse 65 für chromatische Aberration,
wie durch eine durchgezogene Linie dargestellt, und das reflektierte
Licht von dem Werkstück W reflektiert, um dieses um 90° abzulenken,
wie durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist.
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Die
zweite Pinhole-Maske 67 weist ein Pinhole 671 auf,
um das reflektierte Licht hindurch zu lassen, das von dem Strahlteiler 66 abgelenkt
wurde. Das Pinhole 671 weist einen Durchmesser von etwa 100 μm
auf. Die zweite Pinhole-Maske 67 ist vorzugsweise so angeordnet,
dass der Raum zwischen der ersten Pinhole-Maske 64 und
dem Strahlteiler 66 gleich dem Raum zwischen dem Strahlteiler 66 und der
zweiten Pinhole-Maske 67 ist, um so eine diffuse Ausbreitung
des reflektierten Lichts zu verhindern. Der Fotodetektor 68 ist
ein Fotosensor zur Erfassung des reflektierten Lichts, das durch
die zweite Pinhole-Maske 67 hindurchgelangt ist, und zur Übertragung
eines elektrischen Signals entsprechend der Intensität
des reflektierten Lichts, die erfasst wurde, an die Steuervorrichtung 8.
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4 zeigt
eine weitere bevorzugte Ausführungsform, bei welcher der
Raum zwischen der ersten Pinhole-Maske 64 und dem Strahlteiler 66 sich von
dem Raum zwischen dem Strahlteiler 66 und der zweiten Pinhole-Maske 67 unterscheidet.
Bei der in 4 gezeigten, bevorzugten Ausführungsform
ist eine erste Fokussierlinse 69a stromaufwärts
der zweiten Pinhole-Maske 67 in Richtung der Ausbreitung
des reflektierten Lichts, das von dem Strahlteiler 66 abgelenkt
wird, vorgesehen, und ist eine zweite Fokussierlinse 69b stromabwärts
der zweiten Pinhole-Maske 67 in Ausbreitungsrichtung des
reflektierten Lichts vorgesehen, das von dem Strahlteiler 66 abgelenkt
wird. Die Brennpunktposition der ersten Fokussierlinse 69a ist
auf das Pinhole 671 der zweiten Pinhole-Maske 67 eingestellt,
und die Brennpunktposition der zweiten Fokussierlinse 69b ist
auf die Fotodetektoroberfläche des Fotodetektors 68 eingestellt. Bei
dieser Anordnung kann selbst dann, wenn das von dem Strahlteiler 66 reflektierte
Licht diffus ist, dieses reflektierte Licht durch die erste Fokussierlinse 69a fokussiert
werden, um durch das Pinhole 671 der zweiten Pinhole-Maske 67 hindurchzugehen.
Weiterhin kann das reflektierte Licht, das durch das Pinhole 671 hindurchgegangen
ist, erneut durch die zweite Fokussierlinse 69b fokussiert
werden. Falls die zweite Pinhole-Maske 67 auf der Fotodetektoroberfläche des
Fotodetektors 68 angebracht ist, ist eine zweite Fokussierlinse 69b nicht
erforderlich.
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Nachstehend
wird unter Bezugnahme auf 3 der Betriebsablauf
der Messlichtstrahl-Anlegungseinheit 6 beschrieben. Das
weiße Licht L, das von der Weißlichtquelle 61 ausgesandt
wird, wird auf gebeugtes Licht aufgeteilt, das beispielsweise einen Wellenlängenbereich
von 300 bis 3000 nm aufweist, wie durch die durchgezogenen Pfeile
in 3 dargestellt, wenn es durch die akusto-optische
Vorrichtung 621 der akusto-optischen Ablenkvorrichtung 62 hindurchgeht.
Dieses gebeugte Licht, das einen Wellenlängenbereich von
300 bis 3000 nm aufweist, ist durch einen Fluss A dargestellt. Der
Fluss A wird über einen vorbestimmten Winkelbereich in
Abhängigkeit von einer Spannung verschwenkt, die an die Ablenkwinkel-Einstellvorrichtung 624 angelegt
wird. Die Spannung, die an die Ablenkwinkel-Einstellvorrichtung 624 angelegt
wird, ändert sich beispielsweise im Bereich von 1 bis 10
V bei einer Frequenz von 10 000 bis 50 000 Zyklen pro Sekunde. Daher
wird das Weißlicht L, das durch die akusto-optische Vorrichtung 621 hindurchgegangen
ist, in einem Zyklus von 1/10 000 bis 1/50 000 Sekunden abgelenkt,
und wird der Fluss A des gebeugten Lichts mit diesem Zyklus oberhalb
des Pinholes 641 der ersten Pinhole-Maske 64 verschwenkt.
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Der
Fluss A des gebeugten Lichts, der so verschwenkt wurde, wird durch
die Aberrations-Korrekturlinse 63 hindurchgeführt,
so dass die Aberration des gebeugten Lichts korrigiert wird, und
ein Teil des Flusses A, der durch den zentralen Abschnitt der Aberrations-Korrekturlinse 63 hindurchgegangen
ist, durch das Pinhole 641 der ersten Pinhole-Maske 64 hindurchgeht.
Daher ist das gebeugte Licht, das durch das Pinhole 641 der
ersten Pinhole-Maske 64 hindurchgegangen ist, jenes Licht,
das einen vorbestimmten Wellenlängenbereich aufweist, und
das durch das Zentrum der Aberrations-Korrekturlinse 63 hindurchgegangen
ist, beim Verschwenken des Flusses A des gebeugten Lichts durch
die akusto-optische Vorrichtung 621. Daraufhin wird das
gebeugte Licht, das einen vorbestimmten Wellenlängenbereich aufweist,
und das durch das Pinhole 641 der ersten Pinhole-Maske 64 hindurchgegangen
ist, durch den Strahlteiler 66 weitergeleitet, so dass
es in die Linse 65 für chromatische Aberration
eintritt. Das Licht, das auf die Linse 65 für
chromatische Aberration eintritt, wird durch die Linse 65 für
chromatische Aberration auf das Werkstück W fokussiert,
das auf dem Einspanntisch 36 gehaltert ist.
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Die
Linse 65 für chromatische Aberration weist einen
Brechungsindex auf, der in Abhängigkeit von der Wellenlänge
des Lichts unterschiedlich ist, also eine Brennweite, die in Abhängigkeit
von der Wellenlänge des Lichts unterschiedlich ist. Wenn
daher das Weißlicht L, das durch die Linse 65 für
chromatische Aberration gesammelt wird, auf der oberen Oberfläche
des Werkstücks W reflektiert wird, bildet ein Teil des
einfallenden Weißlichts L, das eine bestimmte Wellenlänge
entsprechend der Brennweite zwischen der Linse 65 für
chromatische Aberration und der oberen Oberfläche des Werkstücks
W aufweist, einen Strahlpunkt, der den kleinsten Durchmesser auf
der oberen Oberfläche des Werkstücks W aufweist.
Dieses Licht, das auf die obere Oberfläche des Werkstücks
W fokussiert wird, und von dort reflektiert wird, wird um 90° durch
den Strahlteiler 66 abgelenkt, und gelangt dann durch das
Pinhole 671 der zweiten Pinhole-Maske 67 hindurch,
und gelangt in den Fotodetektor 68, wie durch eine gestrichelte
Linie angedeutet ist. Der Fotodetektor 68, der so das reflektierte
Licht empfangen hat, das eine bestimmte Wellenlänge aufweist,
gibt daher ein Fotodetektorsignal aus, das eine hohe Lichtintensität
aufweist.
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Ein
anderer Anteil des gebeugten Lichts, das eine andere, bestimmte
Wellenlänge aufweist, wird darüber hinaus durch
die Linse 65 für chromatische Aberration durch
die Dicke des Werkstücks W auf die untere Oberfläche
des Werkstücks W fokussiert, und wird mit einem minimalen
Strahlpunktdurchmesser von der unteren Oberfläche des Werkstücks
W reflektiert. Daher wird dieses reflektierte Licht ebenfalls um
90° durch den Strahlteiler 66 abgelenkt, und gelangt
dann durch das Pinhole 671 der zweiten Pinhole-Maske 67 hindurch,
und gelangt in den Fotodetektor 68. Dies führt
dazu, dass der Fotodetektor 68 ein elektrisches Signal
(Fotodetektorsignal) ausgibt, wie es in 5 gezeigt
ist, während der Verschwenkung des Flusses A des gebeugten
Lichts infolge der akustooptischen Vorrichtung 621, die
das Weißlicht L von der Weißlichtquelle 61 empfangen
hat. In 5 gibt die Horizontalachse die
Wellenlänge (nm) des Weißlichts L an, und gibt
die Vertikalachse die Lichtintensität (Spannung in mV)
des Fotodetektorsignals an. Wie in 5 gezeigt,
gibt der Fotodetektor 68 zwei Spitzenwerte P1 und P2 für
die Lichtintensität aus. Der erste Spitzenwert P1 entspricht
der Wellenlänge des gebeugten Lichts, das auf die obere
Oberfläche des Werkstücks W durch die Linse 65 für
chromatische Aberration fokussiert wird, und der zweite Spitzenwert
P2 entspricht der Wellenlänge des gebeugten Lichts, das
durch die Dicke des Werkstücks W durchgelassen wurde, und
auf die untere Oberfläche des Werkstücks W fokussiert
wird. Der erste Spitzenwert P1 ist höher als der zweite
Spitzenwert P2.
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Das
Licht, das nicht auf die obere Oberfläche des Werkstücks
W fokussiert wird, und von dort reflektiert wird, erzeugt eine größere
Strahlpunktabmessung, so dass dieses reflektierte Licht beinahe vollständig
durch die zweite Pinhole-Maske 67 gesperrt wird, und nur
eine kleine, verbleibende Lichtmenge durch das Pinhole 671 hindurchgeht.
Der Fotodetektor 68, der dieses reflektierte Licht empfangen hat,
gibt daher ein Fotodetektorsignal aus, das eine niedrige Lichtintensität
aufweist. Die Steuervorrichtung 8 erhält die Brennweite
der Linse 65 für chromatische Aberration in Abhängigkeit
von der Wellenlänge des einfallenden Lichts entsprechend
dem Fotodetektorsignal, das von dem Fotodetektor 68 zugeführt
wird, und erhält so die vertikale Position der oberen Oberfläche des
Werkstücks W (die Höhe des Werkstücks
W), das auf dem Einspanntisch 36 gehaltert ist.
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Die
Steuervorrichtung 8 weist ein erstes Steuerkennfeld auf,
das die Beziehung zwischen der Spannung, die an die Ablenkwinkel-Einstellvorrichtung 624 der
akusto-optischen Ablenkvorrichtung 62 angelegt wird, und
die Wellenlänge des Lichts einstellt, das durch das Pinhole 641 der
ersten Pinhole-Maske 64 hindurchgeht, wie in 6 gezeigt
ist, sowie ein zweites Steuerkennfeld, das die Beziehung zwischen
der Wellenlänge des Lichts, das von der Linse 65 für
chromatische Aberration fokussiert wird, und der Brennweite H von
dieser einstellt, wie in 7 gezeigt ist. Das erste und
das zweite Steuerkennfeld werden in einem Speicher gespeichert,
der nachstehend genauer erläutert wird. Diese Steuerkennfelder
werden auf Grundlage von Versuchsdaten erzeugt.
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Wie
wiederum in 1 gezeigt ist, weist die Laserbearbeitungsmaschine
gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform
die Steuervorrichtung 8 auf. Die Steuervorrichtung 8 besteht
aus einem Computer, der eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 81 zur
Durchführung von Berechnungen in Abhängigkeit von
einem Steuerprogramm aufweist, einem Nur-Lese-Speicher (ROM) 82,
der vorläufig das Steuerprogramm, usw., speichert, einem
Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 83 zum Speichern
von Berechnungsergebnissen, usw., einem Zähler 84,
eine Eingabeschnittstelle 85, und einer Ausgabeschnittstelle 86.
Verschiedene Erfassungssignale von der Werkstückzustellbetrags-Erfassungsvorrichtung 374,
der Schaltzustellbetrags-Erfassungsvorrichtung 384, und
der Bilderzeugungsvorrichtung 7 werden der Eingabeschnittstelle 85 der
Steuervorrichtung 8 zugeführt. Weiterhin werden
verschiedene Steuersignale von der Ausgabeschnittstelle 86 der
Steuervorrichtung 8 ausge geben, an den Impulsmotor 372,
den Impulsmotor 382, den Impulsmotor 432, den
Impulsmotor 452, die Bearbeitungslaserstrahl-Anlegungseinheit 5,
die Messlichtstrahl-Anlegungseinheit 6, usw. Der Speicher
mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 83 weist einen ersten Speicherbereich 83a zum
Speichern des in 6 gezeigten, ersten Steuerkennfelds
auf, einen zweiten Speicherbereich 83b zum Speichern des
zweiten, in 7 gezeigten Steuerkennfelds,
einen dritten Speicherbereich 83c zum Speichern von Daten
in Bezug auf Design-Werte des Werkstücks W, wie dies nachstehend
genauer erläutert wird, einen vierten Speicherbereich 83d zum Speichern
von Werten in Bezug auf die Höhe eines Halbleiter-Wafers
C, wie dies nachstehend genauer erläutert wird, sowie andere
Speicherbereiche.
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Als
nächstes wird der Betriebsablauf der Laserbearbeitungsmaschine
gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform
beschrieben. 8 ist eine Perspektivansicht
des Halbleiter-Wafers 10 als Werkstück, das durch
die Laserbearbeitungsmaschine bearbeitet werden soll. Der Halbleiter-Wafer 10 ist
ein Silizium-Wafer, der eine Vorderseite (obere Oberfläche) 10a und
eine Rückseite (untere Oberfläche) 10b aufweist.
Die obere Oberfläche 10a des Halbleiter-Wafers 10 ist
mit mehreren, sich kreuzenden Straßen (Trennlinien) 101 versehen,
um hierdurch mehrere Unterteilungsbereiche festzulegen, die matrixförmig
angeordnet sind, und es werden zahlreiche Bauelemente 102,
wie beispielsweise ICs und LSIs, in diesen Unterteilungsbereichen
ausgebildet.
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Die
Laserbearbeitungsmaschine führt eine solche Laserbearbeitung
durch, dass ein Laserstrahl auf den Halbleiter-Wafer 10 entlang
den Straßen 101 einwirkt, um hierdurch abwechselnde
Schichten in dem Halbleiter-Wafer 10 entlang den Straßen 101 zu erzeugen.
Wenn Schwankungen in Bezug auf die Dicke des Halbleiter-Wafers 10 vorhanden
sind, können die sich abwechselnden Schichten nicht gleichmäßig
in einer vorbestimmten Tiefe in dem Halbleiter-Wafer 10 in
Bezug auf einen Brechungsindex ausgebildet werden. Daher wird vor
der Durchführung der Laserbearbeitung die Höhe
des auf dem Einspanntisch 36 gehalterten Halbleiter-Wafers 10 durch
die voranstehend geschilderte Messvorrichtung gemessen. Im Einzelnen
wird der Halbleiter-Wafer 10 auf dem Einspanntisch 36 der
in 1 gezeigten Laserbearbeitungsmaschine in dem Zustand
angebracht, bei welchem die Rückseite 10b des
Halbleiter-Wafers 10 freiliegt, und wird dann der Halbleiter-Wafer 10 durch
Saugeinwirkung auf dem Einspanntisch 36 gehaltert. Der
Einspanntisch 36, der so den Halbleiter-Wafer 10 haltert,
wird zu einem Ort direkt unterhalb der Bilderzeugungsvorrichtung 7 durch die
Werkstückzustellvorrichtung 37 (die Bewegungsvorrichtung
in Richtung X) bewegt.
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Wenn
der Einspanntisch 36 direkt unterhalb der Bilderzeugungsvorrichtung 7 angeordnet
ist, wird ein Ausrichtungsvorgang zur Erfassung eines bearbeiteten
Bereichs des Halbleiter-Wafers 10, bei welchem eine Laserbearbeitung
durchgeführt werden soll, durch die Bilderzeugungsvorrichtung 7 und
die Steuervorrichtung 8 durchgeführt. Im Einzelnen
führen die Bilderzeugungsvorrichtung 7 und die
Steuervorrichtung 8 eine Bildverarbeitung, wie beispielsweise
eine Musteranpassung, zur Erzeugung der Ausrichtung der Straßen 101 durch,
die sich in einer vorbestimmten Richtung auf dem Halbleiter-Wafer 10 erstrecken,
und der Linse 65 für chromatische Aberration der
Messlichtstrahl-Anlegungseinheit 6, um die Höhe
des Halbleiter-Wafers 10 entlang diesen Straßen 101 zu
erfassen, damit so die Ausrichtung der Höhenerfassungsposition
durchgeführt wird. Entsprechend wird die Ausrichtung der
Höhenerfassungs position für die anderen Straßen 101 durchgeführt,
die sich in einer Richtung senkrecht zur voranstehend geschilderten,
vorbestimmten Richtung auf dem Halbleiter-Wafer 10 erstrecken.
Die Vorderseite 10a des Halbleiter-Wafers 10,
auf welcher die Straßen 101 vorgesehen sind, wird
an dem Einspanntisch 36 angebracht. Allerdings weist die
Bilderzeugungsvorrichtung 7 eine Infrarotlicht-Anlegungsvorrichtung
auf, ein optisches System zum Aufnehmen von Infrarotlicht, und eine
Bilderzeugungsvorrichtung (Infrarot-CCD) zur Ausgabe eines elektrischen
Signals entsprechend dem Infrarotlicht. Daher können die
Straßen 101 dadurch abgebildet werden, dass das
Infrarotlicht von der Rückseite 10b des Halbleiter-Wafers 10 durch
die Dicke des Halbleiter-Wafers 10 zur Vorderseite 10a des
Halbleiter-Wafers 10 übertragen wird.
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Mittels
Durchführung der voranstehend geschilderten Ausrichtung
wird der Halbleiter-Wafer 10, der auf dem Einspanntisch 36 gehaltert
wird, so positioniert, wie dies durch X- und Y-Koordinaten in 9A gezeigt
ist. 9B zeigt einen Zustand, der dadurch erhalten wird,
dass der Einspanntisch 36 um 90° gedreht wird,
oder der Halbleiter-Wafer 10, der in 9A gezeigt
ist. In 9A bezeichnen die Bezugszeichen
A1 bis An Zustell-Startkoordinatenpositionen für die Straßen 101,
die sich in einer ersten vorbestimmten Richtung erstrecken, und
bezeichnen die Bezugszeichen B1 bis Bn Zustell-Endkoordinatenpositionen
für die Straßen 101, die sich in der
ersten vorbestimmten Richtung erstrecken. In 9B bezeichnen
die Bezugszeichen C1 bis Cn Zustell-Startkoordinatenpositionen für
die anderen Straßen 101, die sich in einer zweiten
vorbestimmten Richtung senkrecht zur ersten vorbestimmten Richtung
erstrecken, und bezeichnen die Bezugszeichen D1 bis Dn Zustell-Endkoordinatenpositionen
für die anderen Straßen 101, die sich
in der zweiten vorbestimmten Richtung erstre cken. Die Daten in Bezug auf
diese Design-Werte werden in dem dritten Speicherbereich 83c des
Speichers mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 83 gespeichert.
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Nach
Erfassung der Straßen 101, die sich in der ersten
vorbestimmten Richtung erstrecken, um die Ausrichtung der Höhenerfassungsposition
wie voranstehend geschildert durchzuführen, wird der Einspanntisch 36 in
der Richtung Y bewegt, um die oberste Straße 101 in 9A (entsprechend
einer Linie, welche die Koordinatenpositionen A1 und B1 verbindet)
direkt unterhalb der Linse 65 für chromatische
Aberration der Messlichtstrahl-Anlegungseinheit 6 anzuordnen.
Dann wird der Einspanntisch 36 weiter in Richtung X bewegt,
um die Zustell-Startkoordinatenposition A1 als ein Ende (das linke
Ende in 9A) der obersten Straße 101 direkt
unterhalb der Linse 65 für chromatische Aberration
anzuordnen. Dieser Zustand ist durch eine durchgezogene Linie in 10 dargestellt.
Daraufhin wird die Messlichtstrahl-Anlegungseinheit 6 in
Betrieb genommen, und wird der Einspanntisch 36 in der
Richtung bewegt, die durch einen Pfeil X1 in 10 angedeutet
ist, bis sich die Zustell-Endkoordinatenposition B1 direkt unterhalb
der Linse 65 für chromatische Aberration befindet
(Höhenerfassungsschritt).
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Im
Betrieb der Messlichtstrahl-Anlegungseinheit 6 überträgt
der Fotodetektor 68 ständig das in 5 gezeigte
Fotodetektorsignal an die Steuervorrichtung 8. Die Steuervorrichtung 8 erhält
die Wellenlänge des Lichts, das durch das Pinhole 641 der
ersten Pinhole-Maske 64 hindurchgeht, wenn der Spitzenwert
der Lichtintensität des in 5 gezeigten Fotodetektorsignals
in regelmäßigen Abständen von 1 μm
erfasst wird. Die Wellenlänge des Lichts, das durch das
Pinhole 641 der ersten Pinhole-Maske 64 hindurchgeht,
kann entsprechend dem in 6 gezeigten, ersten Steuerkennfeld
erhalten werden, aus der Spannung, die an die Ablenkwinkel-Einstellvorrichtung 624 der
akusto-optischen Ablenkvorrichtung 62 angelegt wird, wenn
der Spitzenwert der Lichtintensität des reflektierten Lichts,
das von dem Fotodetektor 68 erfasst wird, dem ersten Spitzenwert
P1 entspricht (beispielsweise 250 mV). Die Spannung, die an die
Ablenkwinkel-Einstellvorrichtung 624 angelegt wird, wird
beispielsweise im Bereich von 1 bis 10 V bei 10 000 Zyklen pro Sekunde
geändert, sodass der Fluss A des gebeugten Lichts durch
das Pinhole 641 der ersten Pinhole-Maske 64 mit
10 000 Zyklen pro Sekunde hindurchgeht. Wenn der Spitzenwert P1
oder P2 erfasst wird, wird die Wellenlänge des Lichts aus
dem in 6 gezeigten, ersten Steuerkennfeld erhalten, in
Abhängigkeit von der Spannung, die an die Ablenkwinkel-Einstellvorrichtung 624 angelegt
wird.
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Dies
führt dazu, dass ermöglicht wird, die Wellenlänge
des Lichts zu erhalten, welches den Spitzenwert der Lichtintensität
aufweist, von der Zustell-Startkoordinatenposition A1 bis zur Zustell-Endkoordinatenposition
B1 entlang der obersten Straße 101 (wie in 9A gezeigt)
auf dem Halbleiter-Wafer 10, wie dies in 11 gezeigt
ist. Die voranstehend geschilderten, erhaltenen Werte für
die Wellenlänge des Lichts von der Zustell-Startkoordinatenposition A1
zu der Zustell-Endkoordinatenposition B1 entlang der obersten Straße 101 werden
in dem vierten Speicherbereich 83d des Speichers mit wahlfreiem Zugriff
(RAM) 83 gespeichert. Daraufhin erhält die Steuervorrichtung 8 die
Werte für die Brennweite H entsprechend den Werten für
die Wellenlänge des Lichts von der Zustell-Startkoordinatenposition
A1 bis zu der Zustell-Endkoordinatenposition B1 entlang der obersten
Straße 101, die in 11 gezeigt
ist, unter Verwendung des in 7 gezeigten,
zweiten Steuerkennfelds, wodurch die Höhe des Halb- Leiter-Wafers 10 (die
Brennweite der Linse 65 für chromatische Aberration,
die sich in Abhängigkeit von der Wellenlänge des
Lichts ändert) von der Zustell-Startkoordinatenposition
A1 zu der Zustell-Endkoordinatenposition B1 gemessen wird, wie dies
in 12 gezeigt ist. Diese Werte für die Höhe
des Halbleiter-Wafers 10, die wie voranstehend geschildert
gemessen wurden, werden in dem vierten Speicherbereich 83d des
Speichers mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 83 gespeichert.
Dieser Höhenerfassungsschritt wird für sämtliche
Straßen 101 durchgeführt, die auf dem Halbleiter-Wafer 10 vorhanden
sind, und die gemessenen Werte für die Höhe entlang
jeder Straße 101 werden in dem vierten Speicherbereich 83d des Speichers
mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 83 gespeichert.
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Nach
Durchführung des Höhenerfassungsschritts entlang
sämtlichen Straßen 101, die auf dem Halbleiter-Wafer 10 vorhanden
sind, wie voranstehend geschildert, wird eine Laserbearbeitung durchgeführt,
um eine geänderte Schicht entlang jeder Straße 101 innerhalb
des Halbleiter-Wafers 10 auszubilden. Zuerst wird der Einspanntisch 36 so
bewegt, dass die oberste Straße 101, wie in 9A dargestellt,
direkt unterhalb der Fokussiervorrichtung 54 der Bearbeitungslaserstrahl-Anlegungseinheit 5 angeordnet
ist. Dann wird die Zustell-Startkoordinatenposition A1 (vergleiche 9A)
als ein Ende (das linke Ende) der obersten Straße 101 direkt
unterhalb der Fokussiervorrichtung 54 angeordnet, wie dies
in 13A dargestellt ist. In diesem Zustand wird der Brennpunkt
P eines gepulsten Laserstrahls, der von der Fokussiervorrichtung 54 angelegt
werden soll, auf eine vorbestimmte Tiefe von der Rückseite 10b (der
oberen Oberfläche in 13A)
des Halbleiter-Wafers 10 eingestellt. Daraufhin wird die
Bearbeitungslaserstrahl-Anlegungseinheit 5 so betätigt,
dass sie den gepulsten Laserstrahl von der Fokussiervorrichtung 54 an
das Innere des Halbleiter-Wafers 10 anlegt, und wird der
Einspanntisch 36 mit einer vorbestimmten Zustellgeschwindigkeit
in der durch einen Pfeil X1 in 13A angedeuteten
Richtung bewegt (Laserbearbeitungsschritt).
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Wenn
der Brennpunkt P des gepulsten Laserstrahls, der von der Fokussiervorrichtung 54 angelegt
wird, das andere Ende der obersten Straße 101 (das
rechte Ende in 13B) erreicht, wird das Anlegen
des gepulsten Laserstrahls unterbrochen, und wird auch die Bewegung
des Einspanntischs 36 unterbrochen. Bei diesem Laserbearbeitungsschritt steuert
die Steuervorrichtung 8 den Impulsmotor 452 der
Brennpunktpositions-Einstellvorrichtung 45 in Abhängigkeit
von den Werten der Höhe des Halbleiter-Wafers 10 entlang
jeder Straße 101, die in dem vierten Speicherbereich 83d des
Speichers mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 83 gespeichert sind,
wodurch die Fokussiervorrichtung 54 in Abhängigkeit
von den Werten für die Höhe des Halbleiter-Wafers 10 entlang jeder
Straße 101 bewegt wird, wie dies in 13B gezeigt ist. Dies führt dazu, dass
eine geänderte Schicht 110 in dem Halbleiter-Wafer 10 in
einer vorbestimmten Tiefe gegenüber der Rückseite 10b (der oberen
Oberfläche in 13B)
so erzeugt wird, dass sie sich parallel zur Rückseite 10b erstreckt,
wie dies in 13B dargestellt ist.
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Der
voranstehend geschilderte Laserbearbeitungsschritt wird beispielsweise
unter folgenden Bearbeitungsbedingungen durchgeführt.
- Laser:
Gepulster VO4-Laser
- Wellenlänge: 1064 nm
- Wiederholfrequenz: 100 kHz
- Impulsausgangsleistung: 2,5 μJ
- Fokussierter Punktdurchmesser: φ1 μm
- Werkstückzustellgeschwindigkeit: 100 mm/Sekunde
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Falls
die Dicke des Halbleiter-Wafers 10 groß ist, wird
der Brennpunkt P vorzugsweise schrittweise geändert, um
wiederholt den voranstehend geschilderten Laserstrahl-Anlegungsschritt
entlang derselben Straße 101 durchzuführen,
wodurch mehrere geänderte Schichten 110a, 110b und 110c ausgebildet
werden, wie dies in 14 gezeigt ist. Bei dem in 14 gezeigten
Fall werden die geänderten Schichten 110a, 110b und 110c vorzugsweise
durch schrittweise Erhöhung des Brennpunkts P in der Reihenfolge 110a, 110b und 110c ausgebildet.
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Nachdem
der Laserbearbeitungsschritt entlang sämtlichen Straßen 101 durchgeführt
wurde, die sich in der ersten vorbestimmten Richtung auf dem Halbleiter-Wafer 10 erstrecken,
wird der Einspanntisch 36 um 90° gedreht, um entsprechend
dem Laserbearbeitungsschritt entlang den anderen Straßen 101 durchzuführen,
die sich in der zweiten vorbestimmten Richtung auf dem Halbleiter-Wafer 10 senkrecht
zur ersten vorbestimmten Richtung erstrecken. Auf diese Weise wird
der Laserbearbeitungsschritt entlang sämtlichen Straßen 101 fertig
gestellt, die auf dem Halbleiter-Wafer 10 vorhanden sind.
Daraufhin wird der Einspanntisch 36, der den Halbleiter-Wafer 10 haltert,
auf die Ausgangsposition zurückgestellt, um die Saughalterung
des Halbleiter-Wafers 10 zu unterbrechen. Dann wird mit
dem Halbleiter-Wafer 10 ein Trennschritt durch eine Transportvorrichtung
(nicht gezeigt) durchgeführt.
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Die
Messung der Dicke des Werkstücks W durch die voranstehend
geschilderte Messvorrichtung wird nachstehend unter Bezugnahme auf 3 geschildert.
Wie in 3 dargestellt, wird die Messlichtstrahl-Anlegungseinheit 6 in
jenem Zustand be trieben, bei welchem die Messposition des Werkstücks
W direkt unterhalb der Linse 65 für chromatische
Aberration eingestellt ist. Im Einzelnen arbeitet die Steuervorrichtung 8 so,
dass sie die Weißlichtquelle 61 einschaltet, und
die Spannung ändert, die an die Ablenkwinkel-Einstellvorrichtung 624 der akusto-optischen
Ablenkvorrichtung 62 angelegt wird, wodurch der Fluss A
des gebeugten Lichts verschwenkt wird, der von der akusto-optischen
Vorrichtung 621 erzeugt wird. Dies führt dazu,
dass der Fluss A des gebeugten Lichts, der durch die Aberratur-Korrekturlinse 63 hindurchgeht,
teilweise durch das Pinhole 641 der ersten Pinhole-Maske 64 hindurchgeleitet
wird. Daraufhin wird das gebeugte Licht, das durch das Pinhole 641 hindurchgegangen ist,
durch den Strahlteiler 66 übertragen, so dass
es in die Linse 65 für chromatische Aberration
hineingelangt. Das gebeugte Licht wird durch die Linse 65 für chromatische
Aberration auf das Werkstück W fokussiert, das auf dem
Einspanntisch 36 gehaltert ist.
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Das
gebeugte Licht, das eine erste bestimmte Wellenlänge aufweist,
wird auf die obere Oberfläche des Werkstücks W
fokussiert, und das gebeugte Licht, das eine zweite bestimmte Wellenlänge
aufweist, wird durch die Dicke des Werkstücks W hindurch
gelassen, und auf die untere Oberfläche des Werkstücks
W fokussiert. Diese gebeugten Lichtstrahlen, welche die erste bzw.
zweite Wellenlänge aufweisen, werden von der oberen bzw.
unteren Oberfläche des Werkstücks W reflektiert,
wie mit einer gestrichelten Linie in 3 angedeutet.
Das von dem Werkstück W reflektierte Licht wird durch den Strahlteiler 66 reflektiert,
und gelangt durch das Pinhole 671 der zweiten Pinhole-Maske 67 hindurch,
so dass es in den Fotodetektor 68 hineingelangt. Der Fotodetektor 68 erfasst
das reflektierte Licht, und gibt daher ein Fotodetektorsignal aus,
wie dies in 5 gezeigt ist. Bei dem in 5 gezeigten
Fotodetektor signal entspricht der erste Spitzenwert P1 der Wellenlänge
des gebeugten Lichts, das auf die obere Oberfläche des
Werkstücks W durch die Linse 65 für chromatische
Aberration fokussiert wird, und entspricht der zweite Spitzenwert
P2 der Wellenlänge des gebeugten Lichts, das durch die
Dicke des Werkstücks W hindurchgegangen ist, und auf die
untere Oberfläche des Werkstücks W fokussiert
wurde. Die Wellenlängen entsprechend dem ersten und zweiten Spitzenwert
P1 bzw. P2 können aus den Spannungen erhalten werden, die
an die Ablenkwinkel-Einstellvorrichtung 624 der akusto-optischen
Ablenkvorrichtung 62 angelegt werden, entsprechend dem
ersten Steuerkennfeld, das in 6 gezeigt
ist, wenn der erste und der zweite Spitzenwert P1 bzw. P2 von dem
Fotodetektor 68 ausgegeben werden.
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Die
Steuervorrichtung 8 legt die Wellenlängen des
ersten und zweiten Spitzenwerts P1 bzw. P2 an das zweite Steuerkennfeld
an, das in 7 gezeigt ist, um hierdurch
die Brennweite H1 bzw. H2 zu erhalten, die jeweils der Wellenlänge
des ersten bzw. zweiten Spitzenwerts P1 bzw. P2 entspricht. Durch Subtrahieren
der Brennweite H1, welche der Wellenlänge des ersten Spitzenwerts
P1 entspricht, von der Brennweite H2, welche der Wellenlänge
des zweiten Spitzenwerts P2 entspricht, wird die Dicke des Werkstücks
W erhalten. Bei dem in 5 gezeigten Fall beträgt
die Wellenlänge des ersten Spitzenwerts P1 1000 nm, und
beträgt die Wellenlänge des zweiten Spitzenwerts
P2 1600 nm. Durch Anlegen der Wellenlänge (1000 nm) des
ersten Spitzenwerts P1 an das in 7 gezeigte
zweite Steuerkennfeld wird daher die Brennweite H1 mit einem Wert
von 28 400 μm erhalten. Entsprechend wird durch Anlegen
der Wellenlänge (1600 nm) des zweiten Spitzenwerts P2 an das
in 7 gezeigte zweite Steuerkennfeld die Brennweite
H2 mit einem Wert von 28 700 μm erhalten. Daher gibt die
Steuervor richtung 8 die Dicke t des Werkstücks
W aus als t = H2 – H1 = 28 700 μm – 28
400 μm = 300 μm. Daher wird die Dicke t des Werkstücks
W mit 300 μm durch die Steuervorrichtung 8 bestimmt.
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Im
Falle der Ausbildung eines Durchgangskontaktlochs, welches einen
Bond-Pad durch einen Halbleiter-Wafer erreicht, durch Verwendung
eines gepulsten Laserstrahls, kann die Anzahl an Impulsen entsprechend
der Dicke des Werkstücks wie voranstehend gemessen eingestellt
werden, so dass das Durchgangskontaktloch exakt ausgebildet werden kann.
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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 soll insbesondere sämtliche Änderungen
und Modifikationen innerhalb des Äquivalenzbereichs der
Patentansprüche umfassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 3408805 [0003]
- - JP 10-305420 [0004]