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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Laserstrahlbearbeitungseinrichtung
zur Laserstrahlbearbeitung eines Werkstücks wie beispielsweise
eines Halbleiterwafers, und speziell eine Laserstrahlbearbeitungseinrichtung,
bei welcher die Form eines Brennpunktes eines Laserstrahls gesteuert
werden kann.
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Bei
einem Halbleiterbauelement-Herstellungsprozess werden mehrere Bereiche
in einer Oberfläche eines im Wesentlichen kreisförmigen, scheibenförmigen
Halbleiterwafers abgegrenzt, durch Vorsehen von Unterteilungslinien,
die als Straßen bezeichnet werden, die in einem Gittermuster angeordnet
sind, und werden Bauelemente wie ICs und LSIs in den abgegrenzten
Bereichen ausgebildet. Dann wird der Halbleiterwafer entlang den
vorgesehenen Unterteilungslinien geschnitten (in Chips zerschnitten),
um die Bereiche mit den daran vorgesehenen Bauelementen aufzuteilen,
wodurch einzelne Halbleiterchips hergestellt werden. Entsprechend wird
ein Optikbauelementwafer, bei welchem Lichtempfangsbauelemente,
beispielsweise Fotodioden oder Lichtemitterbauelemente wie Laserdioden,
auf einer Oberfläche eines Saphirsubstrats gestapelt vorgesehen
sind, ebenfalls entlang Straßen geschnitten (in Chips zerschnitten),
wodurch der Wafer auf einzelne Bauelemente wie beispielsweise Fotodioden,
Laserdioden usw. aufgeteilt wird, die in weitem Ausmaß für
elektrische Einrichtungen eingesetzt werden.
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Als
Verfahren zur Unterteilung des Wafers wie beispielsweise des voranstehend
erwähnten Halbleiterwafers oder des Optikbauelementwafers entlang
den Straßen wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem
eine Bestrahlung mit einem gepulsten Laserstrahl entlang den in
dem Wafer vorgesehenen Straßen durchgeführt wird,
um so durch Laserstrahlbearbeitung ausgebildete Nuten auszubilden,
und der Wafer entlang den durch Laserstrahlbearbeitung bearbeiteten
Nuten gebrochen wird (vgl. beispielsweise das
japanische offen gelegten Patent Nr. 2004-9139 ).
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Beim
Einsatz des Laserstrahls, mit welchem das Werkstück bestrahlt
werden soll, können die Bearbeitungsbedingungen je nach
Erfordernis ordnungsgemäß gesteuert werden, durch
Einstellen der Ausgangsleistung, der Wellenlänge, der Wiederholfrequenz,
der Brennpunktform, und dergleichen des Laserstrahls. Allerdings
ist es schwierig, ordnungsgemäß die Form des Brennpunkts
des Laserstrahls zu einem Kreis oder zu Ellipsen zu ändern,
bei welchen sich das Verhältnis der Hauptachse zur Nebenachse ändert,
je nach Erfordernis, so dass Einschränkungen in Bezug auf
die Steuerung der Bearbeitungsbedingungen vorhanden sind.
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Unter
Berücksichtigung der voranstehend geschilderten Umstände
hat die vorliegende Anmelderin in der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-331118 eine
Laserstrahlbearbeitungseinrichtung vorgeschlagen, bei welcher ein
Kondensor zum Sammeln eines Laserstrahls eine erste Zylinderlinse und
eine zweite Zylinderlinse aufweist, die so angeordnet ist, dass
ihre Sammelrichtung orthogonal zu jener der ersten Zylinderlinse
verläuft, und eine Abänderung der Brennpunktform
des Laserstrahls zu einem Kreis oder Ellipsen, bei denen sich das
Verhältnis der Hauptachse zur Nebenachse ändert,
einfach dadurch erzielt werden kann, dass der Abstand zwischen der
ersten Zylinderlinse und der zweiten Zylinderlinse eingestellt wird.
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Allerdings
nähert sich bei dieser Laserstrahlbearbeitungseinrichtung
infolge der Tatsache, dass der Kondensor so ausgebildet ist, dass
er die Form des Brennpunktes durch Kombination von Zylinderlinsen ändert,
die Form des kreisförmigen Brennpunktes nahe an ein Quadrat
an, infolge des Einflusses von Aberration. Wenn beispielsweise ein
Durchgangsloch in ein Halbleiterbauelement gebohrt wird, wird es
unmöglich, ein kreisförmiges Durchgangsloch auszubilden.
Weiterhin ist bei dem Kondensor auf Grundlage der Kombination von
Zylinderlinsen wie voranstehend geschildert die Form des Strahlbrennpunktes
entweder ein Kreis oder eine Ellipse. Daher kann eine Bearbeitung
mit einem ellipsenförmig gesammelten Brennpunkt und eine
Bearbeitung mit einem kreisförmig gesammelten Brennpunkt
nicht gleichzeitig durchgeführt werden.
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Daher
besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung
einer Laserstrahlbearbeitungseinrichtung, mit welcher ermöglicht
wird, die Brennpunktform eines Laserstrahls auf einen perfekten
Kreis und eine Ellipse einzustellen, und gleichzeitig einen ellipsenförmigen
Brennpunkt und einen kreisförmigen Brennpunkt zu erzeugen.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Laserstrahlbearbeitungseinrichtung zur
Verfügung gestellt, die einen Aufspanntisch zum Haltern
eines Werkstücks aufweist, eine Laserstrahlsbestrahlungsvorrichtung
zum Bestrahlen des durch den Aufspanntisch gehalterten Werkstücks
mit einem Laserstrahl, und eine Bearbeitungszustellvorrichtung zur
Relativzustellung des Aufspanntisches und der Laserstrahlbestrahlungsvorrichtung,
wobei die Laserstrahlbestrahlungsvorrichtung aufweist: eine Laserstrahlhin-
und Herbewegungsvorrichtung zum Hin- und Herbewegen eines Laserstrahls;
einen Strahlteiler, durch welchen der Laserstrahl, der durch die
Laserstrahlhin- und Herbewegungsvorrichtung hin- und herbewegt wird,
auf einen ersten Laserstrahl, der eine erste Polarisationsebene
aufweist, und einen zweiten Laserstrahl aufgeteilt wird, der eine
zweite Polarisationsebene orthogonal zur ersten Polarisationsebene
aufweist; eine Drehhalbwellenplatte, die zwischen der Laserstrahlhin-
und Herbewegung und dem Strahlteiler angeordnet ist; eine Kondensorlinse,
die in einem ersten optischen Weg zum Führen des ersten
Laserstrahls angeordnet ist, der durch den Strahlteiler aufgeteilt
wurde; einen ersten reflektierenden Spiegel, der in einem zweiten
optischen weg angeordnet ist, um den zweiten Laserstrahl zu führen,
der durch den Strahlteiler aufgeteilt wurde, und durch welchen der
zweiten Laserstrahl zum Strahlteiler zurückgeführt
wird; eine erste Viertelwellenlängenplatte, die zwischen
dem Strahlteiler und dem ersten reflektierenden Spiegel angeordnet ist;
einen zweiten reflektierenden Spiegel, der in einem dritten optischen
Weg angeordnet ist, um bei diesem den zweiten Laserstrahl, der zum
Strahlteiler zurückgeführt wird, aufzuteilen,
durch den zweiten optischen Weg, und durch welchen der zweite Laserstrahl,
der auf den dritten optischen Weg aufgeteilt wurde, zum Strahlteiler
zurückgeführt wird; eine zweite Viertelwellenlängenplatte,
die zwischen dem Strahlteiler und dem zweiten reflektierenden Spiegel angeordnet
ist; und eine Zylinderlinse, die zwischen dem Strahlteiler und der
zweiten Viertelwellenlängenplatte angeordnet ist, wobei
der zweite Laserstrahl, der zu dem Strahlteiler durch den dritten
optischen Weg zurückgeführt wird, zum Kondensor
durch den ersten optischen Weg geleitet wird.
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Bei
der Laserstrahlbearbeitungseinrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung können gleichzeitig ein ellipsenförmig
gesammelter Brennpunkt und ein kreisförmiger Brennpunkt
ausgebildet werden, so dass die Laserstrahlbearbeitung auf verschiedene Arten
und Weisen durchgeführt werden kann.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile
und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
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1 eine
Perspektivansicht einer Laserstrahlbearbeitungseinrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung;
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2 ein
Blockdiagramm der Ausbildung einer Laserstrahlbestrahlungsvorrichtung,
mit welcher die in 1 gezeigte Laserstrahlbearbeitungseinrichtung
ausgerüstet ist;
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3 ein
Blockdiagramm eines wesentlichen Teils der in 2 gezeigten
Laserstrahlbestrahlungsvorrichtung;
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4A und 4B Darstellungen
der Beziehung zwischen einem perfekt kreisförmigen Brennpunkt
S1 eines ersten Laserstrahls LB1 und eines ellipsenförmigen
Brennpunktes S2 eines zweiten Laserstrahls LB2, die von der in 2 dargestellten Laserstrahlbestrahlungsvorrichtung
abgestrahlt werden;
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5 eine
Perspektivansicht eines Halbleiterwafers als Werkstück;
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6 eine
Darstellung eines Durchgangslochausbildungsschrittes zur Ausbildung
eines Durchgangslochs in dem in 5 gezeigten
Halbleiterwafer durch Einsatz der in 1 gezeigten
Laserstrahlbearbeitungseinrichtung;
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7 eine
vergrößerte Schnittansicht eines wesentlichen
Teils des Halbleiterwafers, bei welchem das Durchgangsloch ausgebildet
wird, mittels Durchführung des Durchgangslocherzeugungsschrittes, der
in 6 gezeigt ist;
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8 eine
Perspektivansicht jenes Zustands, bei welchem der in 5 dargestellte
Halbleiterwafer an einem Schutzband angebracht ist, das an einem
ringförmigen Rahmen befestigt ist;
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9A bis 9C Darstellungen
eines Nutausbildungsschrittes zur Ausbildung einer mittels Laserstrahlbearbeitung
erzeugten Nut bei dem in 5 gezeigten Halbleiterwafer
unter Verwendung der in 1 dargestellten Laserstrahlbearbeitungseinrichtung;
und
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10 eine
Darstellung einer anderen Ausführungsform des Nutausbildungsschrittes
zur Ausbildung einer mittels Laserstrahl bearbeiteten Nut in dem
in 5 gezeigten Halbleiterwafer mittels Einsatz der
in 1 gezeigten Laserstrahlbearbeitungseinrichtung.
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Als
nächstes werden bevorzugte Ausführungsformen der
Laserstrahlbearbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung mit weiteren Einzelheiten nachstehend beschrieben, unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. 1 ist eine
Perspektivansicht der Laserstrahlbearbeitungseinrichtung, die gemäß der
vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. Die in 1 gezeigte
Laserstrahlbearbeitungseinrichtung weist eine ortsfeste Basis 2 auf,
einen Aufspanntischmechanismus 3, der so auf der ortsfesten
Basis 2 angeordnet ist, dass er sich in einer Bearbeitungszustellrichtung
(Richtung der X-Achse) bewegen kann, die durch den Pfeil X angedeutet
ist, und durch welchen ein Werkstück gehaltert wird, einen
Laserstrahlbestrahlungseinheits-Halterungsabschnitt 4,
der so auf der ortsfesten Basis 2 angeordnet ist, dass
er in einer Schaltzustellrichtung (Richtung der Y-Achse) bewegbar
ist, die durch den Pfeil Y orthogonal zu jener Richtung (Richtung
der X-Achse) angedeutet ist, die durch den Pfeil X angedeutet ist,
und eine Laserstrahlbestrahlungseinheit 5, die auf dem
Laserstrahlbestrahlungseinheits-Halterungsmechanismus 4 so
angeordnet ist, dass sie sich in einer Richtung (Richtung der Z-Achse)
bewegen kann, die durch den Pfeil Z angedeutet ist.
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Der
Aufspanntischmechanismus 3 weist zwei Führungsschienen 31, 31 auf,
die auf der ortsfesten Basis 2 parallel zueinander entlang
der Bearbeitungszustellrichtung (Richtung der X-Achse) angeordnet
sind, die durch den Pfeil X angedeutet ist, einen ersten Gleitblock 32,
der auf den Führungsschienen 31, 31 so
angeordnet ist, dass er sich in der Bearbeitungszustellrichtung
(Richtung der X-Achse) bewegen kann, die durch den Pfeil X angedeutet
ist, einen zweiten Gleitblock 33, der auf dem ersten Gleitblock 32 so
angeordnet ist, dass er sich in der Schaltzustellrichtung (Richtung
der Y-Achse) bewegen kann, die durch den Pfeil Y angedeutet ist,
einen Abdecktisch 35, der auf dem zweiten Gleitblock 33 durch
ein zylinderförmiges Teil 34 gehaltert ist, und einen
Aufspanntisch 36 als Werkstückhalterungsvorrichtung.
Der Aufspanntisch 36 weist eine Saugaufspannvorrichtung 361 auf,
die aus einem porösen Material besteht, und das Werkstück,
beispielsweise ein kreisförmiger, scheibenförmiger
Halbleiterwafer, wird auf der Saugaufspannvorrichtung 361 durch eine
(nicht dargestellte) Saugvorrichtung gehaltert. Der Aufspanntisch 36 mit
dieser Konstruktion wird durch einen Impulsmotor (nicht dargestellt)
gedreht, der innerhalb des zylinderförmigen Teils 34 angeordnet
ist. Hierbei ist der Aufspanntisch 36 mit Klemmen 362 zur
Befestigung des ringförmigen Rahmens versehen, der nachstehend
erläutert wird.
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Der
erste Gleitblock 32 ist an seiner unteren Oberfläche
mit zwei geführten Nuten 321, 321 versehen,
in welche die beiden Führungsschienen 31, 31 eingepasst
werden, und ist auf seiner oberen Oberfläche mit zwei Führungsschienen 322, 322 versehen,
die parallel zueinander entlang der Schaltzustellrichtung (Richtung
der Y-Achse) verlaufen, die durch den Pfeil Y angedeutet ist. Der
erste Gleitblock 32 mit dieser Ausbildung ist, wobei die
geführten Nuten 321, 321 im Eingriff
mit den beiden Führungsschienen 31, 31 stehen,
in der Bearbeitungszustellrichtung (Richtung der X-Achse) bewegbar,
die durch den Pfeil X angedeutet ist, entlang den beiden Führungsschienen 31, 31.
Der Aufspanntischmechanismus 3 bei der in der Figur dargestellten
Ausführungsform ist mit einer Bearbeitungszustellvorrichtung 37 versehen,
um den ersten Gleitblock in der Bearbeitungszustellrichtung (Richtung
der X-Achse) zu bewegen, wie durch den Pfeil X angedeutet, entlang den
beiden Führungsschienen 31, 31. Die Bearbeitungszustellvorrichtung 37 weist
eine Außengewindestange 371 auf, die zwischen
den beiden Führungsschienen 31 und 31 und
parallel zu diesen angeordnet ist, und eine Antriebsquelle wie beispielsweise
einen Impulsmotor 372 zum Drehantrieb der Außengewindestange 371.
Bei der Außengewindestange 371 ist deren eines
Ende drehbar auf einem Lagerblock 373 gehaltert, der an
der ortsfesten Basis 2 befestigt ist, und ist deren anderes
Ende zur Kraftübertragung an eine Ausgangswelle des Impulsmotors 372 angeschlossen.
Hierbei steht die Außengewindestange 371 im Schraubeneingriff
mit einem Innengewinde-Durchgangsloch, das in einem Innengewindeblock
(nicht dargestellt) vorgesehen ist, der vorstehend auf einer unteren
Oberfläche eines zentralen Teils des ersten Gleitblocks 32 vorgesehen
ist. Wenn daher die Außengewindestange 371 durch
den Impulsmotor 372 so angetrieben wird, dass sie sich
in einer normalen bzw. einer entgegengesetzten Richtung dreht, wird
der erste Gleitblock 32 in der Bearbeitungszustellrichtung
(Richtung der X-Achse) bewegt, die durch den Pfeil X angedeutet
ist, entlang den Führungsschienen 31, 31.
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Die
Laserstrahlbearbeitungseinrichtung bei der in der Figur dargestellten
Ausführungsform weist eine Bearbeitungszustellausmaß-Erfassungsvorrichtung 374 auf,
um das Ausmaß der Bearbeitungszustellung des Aufspanntisches 36 zu
erfassen. Die Bearbeitungszustellausmaß-Erfassungsvorrichtung 374 besteht
aus einer linearen Skala 374a, die sich entlang der Führungsschiene 31 erstreckt,
und einem Lesekopf 374b, der auf dem ersten Gleitblock 32 angeordnet
ist, und sich entlang der linearen Skala 374a zusammen
mit dem ersten Gleitblock 32 bewegt. Der Lesekopf 374b der
Bearbeitungszustellausmaß-Erfassungsvorrichtung 374 schickt
bei der in der Figur dargestellten Ausführungsform ein
Impulssignal, welches einen Impuls für eine Zustellung von
1 μm aufweist, an eine Steuervorrichtung, die nachstehend
genauer erläutert wird. Die Steuervorrichtung (nachstehend
genauer erläutert) zählt die Impulse des ihr zugeführten
Impulssignals, und erfasst so das Bearbeitungszustellausmaß des
Aufspanntisches 36. Daher dient die Bearbeitungszustellausmaß-Erfassungsvorrichtung 374 als
eine X-Achsen-Richtungspositionserfassungsvorrichtung zur Erfassung
der Position in Richtung der X-Achse des Aufspanntisches 36.
Hierbei kann in jenem Fall, bei welchem der Impulsmotor 372 als
Antriebsquelle für die Bearbeitungszustellvorrichtung 37 eingesetzt wird,
das Ausmaß der Bearbeitungszustellung des Aufspanntisches 36 auch
durch Zählen der Treiberimpulse in der Steuervorrichtung
(die nachstehend genauer erläutert wird) erfasst werden,
die ein Treibersignal an den Impulsmotor 372 ausgibt. Weiterhin kann
in jenem Fall, bei welchem ein Servomotor als die Antriebsquelle
für die Bearbeitungszustellvorrichtung 37 eingesetzt
wird, das Ausmaß der Bearbeitungszustellung des Aufspanntisches 36 auch
dadurch erfasst werden, dass an die Steuervorrichtung (die nachstehend
genauer erläutert wird) ein Impulssignal geschickt wird,
das von einem Drehkodierer ausgesandt wird, zur Erfassung der Drehzahl
des Servomotors, und durch Zählen der Impulse in dem zugeführten
Impulssignal durch die Steuervorrichtung.
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Der
zweite Gleitblock 33 ist in seiner unteren Oberfläche
mit zwei geführten Nuten 331, 331 versehen,
zum Eingriff mit den beiden Führungsschienen 322, 322,
die auf der oberen Oberfläche des ersten Gleitblocks 32 vorhanden
sind, wobei infolge der Tatsache, dass die geführten Nuten 331, 331 im
Eingriff mit den beiden Führungsschienen 322, 322 stehen, der
zweite Gleitblock 33 in der Schaltzustellrichtung (Richtung
der Y-Achse) bewegbar ist, die durch den Pfeil Y angedeutet ist.
Der Aufspanntischmechanismus 3 bei der in der Figur dargestellten
Ausführungsform ist mit einer ersten Schaltzustellvorrichtung 38 versehen,
zur Bewegung des zweiten Gleitblockes 33 in der Schaltzustellrichtung
(Richtung der Y-Achse), die durch den Pfeil Y angedeutet ist, entlang
den beiden Führungsschienen 322, 322,
die auf dem ersten Gleitblock 32 vorgesehen sind. Die erste
Schaltzustellvorrichtung 38 weist eine Außengewindestange 381 auf,
die zwischen den beiden Führungsschienen 322 und 322 und
parallel zu diesen angeordnet ist, und eine Antriebsquelle wie beispielsweise
einen Impulsmotor 382 für den Drehantrieb der
Außengewindestange 381. Bei der Außengewindestange 381 ist
deren eines Ende drehbar auf einem Lagerblock 383 gehaltert,
der auf einer oberen Oberfläche des ersten Gleitblocks 32 befestigt
ist, und ist deren anderes Ende zur Kraftübertragung an
eine Ausgangswelle des Impulsmotors 382 angeschlossen.
Hierbei steht die Außengewindestange 381 im Schraubeneingriff
mit einem Innengewinde-Durchgangsloch, das in einem Innengewinde-Schraubenblock
(nicht dargestellt) vorgesehen ist, welcher vorstehend auf einer
unteren Oberfläche eines zentralen Teils des zweiten Gleitblocks 33 angeordnet
ist. Wenn die Außengewindestange 381 so angetrieben
wird, dass sie sich in normaler bzw. entgegengesetzter Richtung dreht,
durch den Impulsmotor 382, wird daher der zweite Gleitblock 33 in
der Schaltzustellrichtung (Richtung der Y-Achse) bewegt, die durch
den Pfeil Y angedeutet ist, entlang den Führungsschienen 322, 322.
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Die
Laserstrahlbearbeitungseinrichtung bei der in der Figur dargestellten
Ausführungsform weist eine Schaltzustellausmaß-Erfassungsvorrichtung 384 auf,
zur Erfassung des Ausmaßes der Schaltzustellung des zweiten
Gleitblocks 33. Die Schaltzustellausmaß-Erfassungsvorrichtung 384 besteht
aus einer linearen Skala 384a, die entlang der Führungsschiene 322 angeordnet
ist, und aus einem Lesekopf 384b, der auf dem zweiten Gleitblock 33 angeordnet ist,
und entlang der geradlinigen Skala 384a zusammen mit dem
zweiten Gleitblock 33 bewegt wird. Der Lesekopf 384b der
Schaltzustellausmaß-Erfassungsvorrichtung 384 schickt
bei der in der Figur dargestellten Ausführungsform ein
Impulssignal, welches einen Impuls pro 1 μm aufweist, an
die Steuervorrichtung, die nachstehend genauer erläutert
wird. Die Steuervorrichtung (nachstehend genauer erläutert)
zählt die Impulse in dem ihr zugeführten Impulssignal,
wodurch das Ausmaß der Schaltzustellung des Aufspanntisches 36 erfasst
wird. Daher dient die Schaltzustellausmaß-Erfassungsvorrichtung 384 als eine
Y-Achsen-Richtungspositionserfassungsvorrichtung zur Feststellung
der Position in Richtung der Y-Achse des Aufspanntisches 36.
Wenn ein Impulsmotor 382 als die Antriebsquelle für
die erste Schaltzustellvorrichtung 38 verwendet wird, kann
das Ausmaß der Schaltzustellung des Aufspanntisches 36 auch
dadurch erfasst werden, dass die Treiberimpulse in der Steuervorrichtung
(die nachstehend genauer erläutert wird) gezählt
werden, zur Ausgabe der Treibersignale an den Impulsmotor 382.
In jenem Fall, bei welchem ein Servomotor als die Antriebsquelle
für die erste Schaltzustellvorrichtung 38 eingesetzt
wird, kann das Ausmaß der Schaltzustellung auch dadurch
erfasst werden, dass an die Steuervorrichtung (die nachstehend genauer
erläutert wird) ein Impulssignal geschickt wird, das von
einem Drehkodierer ausgesandt wird, zur Erfassung der Drehzahl des
Servomotors, und durch Zählen der Impulse in dem eingegebenen
Impulssignal durch die Steuervorrichtung.
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Der
Laserstrahlbestrahlungseinheits-Halterungsmechanismus 4 weist
zwei Führungsschienen 41, 41 auf, die
auf der ortsfesten Basis 2 parallel zueinander entlang
der Schaltzustellrichtung (Richtung der Y-Achse) angeordnet sind,
die durch den Pfeil Y angedeutet ist, und eine bewegbare Halterungsbasis 42,
die auf den Führungsschienen 41, 41 so
angeordnet ist, dass sie sich in jener Richtung bewegen kann, die
durch den Pfeil Y angedeutet ist. Die bewegbare Halterungsbasis 42 besteht
aus einem bewegbaren Halterungsteil 421, das bewegbar auf
den Führungsschienen 41, 41 angeordnet
ist, und aus einem befestigten Teil 422, das an dem bewegbaren
Halterungsteil 421 angebracht ist. Das angebrachte Teil 422 ist
auf einer seiner Seitenoberflächen mit zwei parallelen
Führungsschienen 423, 423 versehen, die sich
in einer Richtung (Richtung der Z-Achse) erstrecken, die durch den
Pfeil Z angedeutet ist. Der Laserstrahlbestrahlungseinheits-Halterungsmechanismus 4 bei
der in der Figur dargestellten Ausführungsform weist eine
zweite Schaltzustellvorrichtung 43 auf, durch welche die
bewegbare Halterungsbasis 42 in der Schaltzustellrichtung
(Richtung der Y-Achse) bewegt wird, die durch den Pfeil Y angedeutet
ist, entlang den beiden Führungsschienen 41, 41.
Die zweite Schaltzustellvorrichtung 43 weist eine Außengewindestange 431 auf,
die zwischen den beiden Führungsschienen 41, 41 und
parallel zu diesen angeordnet ist, sowie eine Antriebsquelle wie
etwa einen Impulsmotor 432 für den Drehantrieb
der Außengewindestange 431. Die Außengewindestange 431 weist
ein Ende auf, das drehbar auf einem Lagerblock (nicht gezeigt) gehaltert
ist, der auf der ortsfesten Basis 2 befestigt ist, und
ein anderes Ende, das zur Kraftübertragung mit einer Ausgangswelle
des Impulsmotors 432 verbunden ist. Hierbei steht die Außengewindestange 431 im
Schraubeneingriff mit einem Innengewindeloch, das in einem Innengewindeblock
(nicht dargestellt) vorgesehen ist, der vorstehend auf einer unteren
Oberfläche eines zentralen Teils des bewegbaren Halterungsteils 421 vorgesehen
ist, welches die bewegbare Halterungsbasis 42 bildet. Dadurch,
dass die Außengewindestange 431 so angetrieben
wird, dass sie sich in normaler bzw. entgegengesetzter Richtung
dreht, durch den Impulsmotor 432, wird die bewegbare Halterungsbasis 42 in
der Schaltzustellrichtung (Richtung der Y-Achse) bewegt, die durch
den Pfeil Y angedeutet ist, entlang den Führungsschienen 41, 41.
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Die
Laserstrahlbestrahlungseinheit 5 bei der in der Figur dargestellten
Ausführungsform weist einen Einheitshalter 51 auf,
und ein zylinderförmiges Gehäuse 52,
das an dem Einheitshalter 51 angebracht ist, und eine Laserstrahlbestrahlungsvorrichtung
aufweist, die nachstehend genauer erläutert wird. Der Einheitshalter 51 weist
zwei geführte Nuten 511, 511 zum Gleiteingriff
mit zwei Führungsschienen 423, 423 auf,
die auf dem angebrachten Teil 422 vorgesehen sind, wobei
dadurch, dass die geführten Nuten 511, 511 im
Eingriff mit den Führungsschienen 423, 423 stehen,
der Einheitshalter 51 so gehaltert wird, dass er sich in
jener Richtung (Richtung der Z-Achse) bewegen kann, die durch den
Pfeil Z angedeutet ist.
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Die
Laserstrahlbestrahlungseinheit 5 bei der in der Figur dargestellten
Ausführungsform weist eine Bewegungsvorrichtung 53 auf,
durch welche der Einheitshalter 51 in jene Richtung (Richtung
der Z-Achse) bewegt wird, die durch den Pfeil Z angedeutet ist,
entlang den beiden Führungsschienen 423, 423.
Die Bewegungsvorrichtung 53 weist eine Außengewindestange
(nicht gezeigt) auf, die zwischen den beiden Führungsschienen 423, 423 angeordnet
ist, und eine Antriebsquelle wie beispielsweise einen Impulsmotor 532 für
den Drehantrieb der Außengewindestange; wenn die Außengewindestange (nicht
dargestellt) so angetrieben wird, dass sie sich in normaler bzw.
entgegengesetzter Richtung dreht, durch den Impulsmotor 532,
werden der Einheitshalter 51 und das zylinderförmige
Gehäuse 52, welches die Laserstrahlbestrahlungsvorrichtung
(die nachstehend genauer erläutert wird) enthält,
in jener Richtung (Richtung der Z-Achse) bewegt, die durch den Pfeil
Z angedeutet ist, entlang den Führungsschienen 423, 423.
Bei der in der Figur dargestellten Ausführungsform wird
das zylinderförmige Gehäuse 52, welches
die Laserstrahlbestrahlungsvorrichtung (die nachstehend genauer
erläutert wird) enthält, nach oben dadurch bewegt,
dass der Impulsmotor 532 so betrieben wird, dass er sich
normal dreht, und wird das zylinderförmige Gehäuse 52,
welches die Laserstrahlbestrahlungsvorrichtung (die nachstehend
genauer erläutert wird) enthält, nach unten durch
Betreiben des Impulsmotors 532 bewegt, wenn sich dieser in
entgegengesetzter Richtung dreht.
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Die
Laserstrahlbestrahlungsvorrichtung, die in dem zylinderförmigen
Gehäuse 52 aufgenommen ist, wird unter Bezugnahme
auf die 2 und 3 beschrieben.
Die in 2 dargestellte Laserstrahlbestrahlungsvorrichtung 6 weist
eine gepulste Laserstrahloszillatorvorrichtung 61 auf,
die einen gepulsten Laseroszillator des Typs YVO4 (Yttrium-Orthovanadat)
aufweist, oder einen gepulsten Laseroszillator des Typs YAG (Yttrium-Aluminiumgranat),
um einen gepulsten Laserstrahl zum Oszillieren zu veranlassen, eine Ausgangssteuereinheit 62 zum
Steuern der Ausgangsleistung des gepulsten Laserstrahls LB, der
von der gepulsten Laserstrahloszillatorvorrichtung 61 in
Schwingungen versetzt wird, und einen Strahlteiler 63,
durch welchen der gepulste Laserstrahl LB, dessen Ausgangsleistung
durch die Ausgangssteuereinheit 62 gesteuert wird, auf
einen ersten Laserstrahl LB1, der eine erste Polarisationsebene
aufweist, und einen zweiten Laserstrahl LB2 aufgeteilt wird, der
eine zweite Polarisationsebene orthogonal zur ersten Polarisationsebene
aufweist. Der erste Laserstrahl LB1, der durch den Strahlteiler 63 aufgeteilt
wird, weist die erste Polarisationsebene auf, welche beispielsweise
einer P-Welle entspricht, wogegen der zweite Laserstrahl LB2 die
zweite Polarisationsebene aufweist, welche beispielsweise einer S-Welle
entspricht.
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Die
in 2 dargestellte Laserstrahlbestrahlungsvorrichtung 6 weist
eine Drehhalbwellenplatte 64 auf, die zwischen der Ausgangssteuereinheit 62, welche
die Ausgangsleistung des gepulsten Laserstrahls LB steuert, der
von der Impulslaserstrahloszillatorvorrichtung 61 abgegeben
wird, und dem Strahlteiler 63 angeordnet ist. Die Drehhalbwellenplatte 64 steuert
die Richtung der Polarisationsebene des gepulsten Laserstrahls,
der von der Laserstrahlbestrahlungsvorrichtung 6 abgegeben
wird, und führt den gepulsten Laserstrahl dem Strahlteiler 63 zu.
Genauer gesagt steuert die Drehhalbwellenplatte 64 die Richtung
der Polarisationsebene des gepulsten Laserstrahls LB, der von der
Laserstrahlbestrahlungsvorrichtung 6 ausgesandt wird, so
dass sie die Funktionsweise hat, den ersten Laserstrahl LB1 und
den zweiten Laserstrahl LB2, die durch den Strahlteiler 63 aufgeteilt
wurden, auf einen ersten optischen Weg 60a bzw. einen zweiten
optischen Weg 60b in jeweils frei wählbaren Anteilen
zu führen, die Funktionsweise, nur den ersten Laserstrahl
LB1 zum ersten optischen Weg 60a zu führen, und
die Funktionsweise, nur den zweiten Laserstrahl LB2 zum zweiten
optischen Weg 60b zu führen.
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In
dem ersten optischen Weg 60a ist ein Kondensor 65 angeordnet,
der eine Kondensorlinse 651 aufweist. Die Kondensorlinse 651 sammelt
den ersten Laserstrahl LB1 und den zweiten Laserstrahl LB2, wie
dies nachstehend geschildert wird, um ein Werkstück W,
das auf dem Aufspanntisch 36 gehaltert wird, mit den Laserstrahlen
zu bestrahlen. Da der gepulste Laserstrahl LB, der von der Laserstrahloszillatorvorrichtung 61 ausgegeben
wird, im Querschnitt kreisförmig ist, ist daher der Strahlbrennpunkt S1
des ersten Laserstrahls LB1, der durch den Laserstrahl 63 abgeteilt
wurde, und durch die Kondensorlinse 651 gesammelt wurde,
ein perfekter Kreis, der einen Durchmesser D1 aufweist.
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In
dem zweiten optischen Weg 60b ist ein erster reflektierender
Spiegel 66 angeordnet, durch welchen der zweiten Laserstrahl
LB2, der durch den Strahlteiler 63 abgeteilt wurde, zum
Strahlteiler 63 zurückgeführt wird. Weiterhin
ist in dem zweiten optischen Weg 60b eine erste Viertelwellenlängenplatte 67 zwischen
dem Strahlteiler 63 und dem ersten reflektierenden Spiegel 66 angeordnet.
Die erste Viertelwellenlängenplatte 67 polarisiert
die zweite Polarisationsebene des zweiten Laserstrahls LB2, der durch
den Strahlteiler 63 abgeteilt wurde, zu zirkulär polarisiertem
Licht (spiralförmig polarisiertem Licht), wandelt die Polarisationsebene
des zirkulär polarisierten Lichts (spiralförmig
polarisierten Lichts) des zweiten Laserstrahls LB2, der durch den
ersten reflektierenden Spiegel 66 reflektiert wird, in
die erste Polarisationsebene um, und führt den zweiten
Laserstrahl LB2 zum Strahlteiler 63.
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Bei
dem zweiten Laserstrahl LB2, der von dem ersten reflektierenden
Spiegel 66 reflektiert wird, und durch die erste Viertelwellenlängenplatte 67 zum
Strahlteiler 63 zurückgeführt wurde,
ist eine Umwandlung von einer S-Welle auf eine P-Welle durchgeführt
worden, und dann wird er erneut durch den Strahlteiler 63 in
einen dritten optischen Weg 60c geführt. In dem
dritten optischen Weg 60c ist ein zweiter reflektierender
Spiegel 68 angeordnet, durch welchen der zweiten Laserstrahl
LB2, der durch den Strahlteiler 63 abgeteilt wurde, zum
Strahlteiler 63 zurückgeführt wird. Der
zweite reflektierende Spiegel 68 ist so ausgebildet, dass
dessen Einstellwinkel durch eine Winkeleinstellvorrichtung 680 eingestellt werden
kann; der Einstellwinkel kann beispielsweise so geändert
werden, wie dies mit gestrichelten Linien in 3 angedeutet
ist. Weiterhin ist in dem dritten optischen Weg 60c eine
zweite Viertelwellenlängenplatte 69 zwischen dem
Strahlteiler 63 und dem zweiten reflektierenden Spiegel 68 angeordnet,
und ist eine Zylinderlinse 70 zwischen dem Strahlteiler 63 und
der zweiten Viertelwellenlängenplatte 69 angeordnet.
Die zweiten Viertelwellenlängenplatte 69 wandelt
die P-Welle des zweiten Laserstrahls LB2, der durch den Strahlteiler 63 geführt
wird, und durch die Zylinderlinse 70 hindurchgelassen wird,
in zirkulär polarisiertes Licht (spiralförmig
polarisiertes Licht) um, und wandelt die Polarisationsebene des
zirkulär polarisierten Lichts (spiralförmig polarisierten
Lichts) des zweiten Laserstrahls LB2, der durch den zweiten reflektierenden
Spiegel 68 reflektiert wird, in eine S-Welle um.
-
Die
Zylinderlinse 70 ist so angeordnet, dass sie den zweiten
Laserstrahl LB2, der durch den zweiten reflektierenden Spiegel 68 reflektiert
wurde, und durch die zweite Viertelwellenlängenplatte 69 durchgelassen
wurde, in Richtung der X-Achse sammelt. Da der zweite Laserstrahl
LB2, der durch die Zylinderlinse 70 gesammelt wurde, eine
Umwandlung der Polarisationsebene zur zweiten Polarisationsebene erfahren
hat, also zur S-Welle durch die zweiten Viertelwellenlängenplatte 69 wie
voranstehend geschildert, wird der zweiten Laserstrahl LB2 durch
den Strahlteiler 63 in den ersten optischen Weg 60a geführt.
Als nächstes wird der zweite Laserstrahl LB2, der durch
die Zylinderlinse 70 gesammelt wurde, unter Bezugnahme
auf 3 beschrieben. Wenn der zweite Laserstrahl LB2,
der durch den zweiten reflektierenden Spiegel 68 reflektiert
wurde, und durch die zweite Viertelwellenlängenplatte 69 hindurchgegangen
ist, in Richtung der X-Achse durch die Zylinderlinse 70 gesammelt
wird, wird er in der Richtung der X-Achse nach Durchgang durch den
Brennpunkt f1 der Zylinderlinse 70 aufgeweitet. Der zweite
Laserstrahl LB2, der auf die Kondensorlinse 651 in dem
auf diese Art und Weise aufgeweiteten Zustand in Richtung der X-Achse
auftrifft, wird durch die Kondensorlinse 651 gesammelt,
und der Strahlbrennpunkt S2 weist die Form einer Ellipse mit einer
Nebenachse D1 und einer Hauptachse D2 auf. Die Hauptachse D2 des
elliptisch gesammelten Strahlpunktes S2 kann dadurch geändert
werden, dass der Abstand zwischen der Zylinderlinse 70 und
der Kondensorlinse 651 geändert wird, durch eine
Abstandseinstellvorrichtung 700 zur Bewegung der Zylinderlinse 70 in Vertikalrichtung
in 2.
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Hierbei
kann zwar eine Halbwellenlängenplatte als sowohl die erste
Viertelwellenlängenplatte 67 als auch als die
zweite Viertelwellenlängenplatte 69 eingesetzt
werden, jedoch ist eine derartige Konstruktion unerwünscht,
da entweder die P-Welle oder die S-Welle weggelassen werden muss,
und daher ein Verlust der Ausgangsleistung hervorgerufen wird.
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Die
in 2 dargestellte Laserstrahlbestrahlungsvorrichtung 6 ist
wie voranstehend geschildert ausgebildet, und arbeitet so, wie dies
nachstehend geschildert wird.
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<Erste
Betriebsart>
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Bei
einer ersten Betriebsart wird der Winkel der Drehhalbwellenlängenplatte 64 so
eingestellt, dass nur der erste Laserstrahl LB1, der durch Aufteilen
des gepulsten Laserstrahls LB erhalten wird, der von der Impulslaserstrahl-Oszillatorvorrichtung 61 abgegeben
wird, durch den Strahlteiler 63, in den ersten optischen
Weg 60a geführt wird. Dies führt dazu,
dass nur der erste Laserstrahl LB1, der durch den Strahlteiler 63 abgeteilt
wird, durch die Kondensorlinse 651 gesammelt wird, und
das Werkstück W, das auf dem Aufspanntisch 36 gehaltert
ist, durch den Laserstrahl mit einem perfekt kreisförmigen
Brennpunkt S1 bestrahlt wird.
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<Zweite
Betriebsart>
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Bei
einer zweiten Betriebsart wird der Winkel der Drehhalbwellenlängenplatte 64 so
eingestellt, dass nur der zweite Laserstrahl LB2, der durch Abteilen
des gepulsten Laserstrahls LB erhalten wird, der von der Impulslaserstrahl-Oszillatorvorrichtung 61 abgegeben
wird, durch den Strahlteiler 63, in den zweiten optischen
Weg 60b geführt wird. Dies führt dazu,
dass nur der zweite Laserstrahl LB2, der durch den Strahlteiler 63 abgeteilt
wird, durch die erste Viertelwellenlängenplatte 67 geführt
wird, den ersten reflektierenden Spiegel 66, die erste
Viertelwellenlängenplatte 67, den Strahlteiler 63,
die Zylinderlinse 70, die zweite Viertelwellenlängenplatte 69,
den zweiten reflektierenden Spiegel 68, die zweite Viertelwellenlängenplatte 69,
und den Strahlteiler 63, damit er durch die Kondensorlinse 651 wie
voranstehend geschildert gesammelt wird, und das Werkstück
W, das auf dem Aufspanntisch 36 gehaltert ist, mit dem
Laserstrahl mit einem elliptischen Brennpunkt S2 bestrahlt wird,
wie voranstehend geschildert.
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<Dritte
Betriebsart>
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In
einer dritten Betriebsart wird der Winkel der Drehhalbwellenlängenplatte 64 so
eingestellt, dass der erste Laserstrahl LB1 und der zweite Laserstrahl
LB2, die durch den Strahlteiler 63 geteilt wurden, in den
ersten optischen Weg 60a und den zweiten optischen 60b in
jeweils frei wählbaren Anteilen geführt werden.
Das Werkstück W, das auf dem Aufspanntisch 36 gehaltert
wird, wird daher mit dem ersten Laserstrahl LB1 mit einem perfekt
kreisförmigen Brennpunkt S1 wie voranstehend geschildert
bestrahlt, und das auf dem Aufspanntisch 36 gehalterte Werkstück
W wird mit dem zweiten Laserstrahl LB2 mit einem elliptischen Brennpunkt
S2 wie voranstehend geschildert bestrahlt. In jenem Fall, in welchem sich
der zweite reflektierende Spiegel 68 in dem Zustand befindet,
der mit durchgezogenen Linien dargestellt ist, sind der perfekt
kreisförmige Brennpunkt S1 und der elliptische Brennpunkt
S2 so angeordnet, dass sich der perfekt kreisförmige Brennpunkt
S1 im Zentrum der Hauptachse D2 des elliptischen Brennpunkts S2
befindet, wie in 4A gezeigt ist. Wenn der zweite
reflektierende Spiegel 68 so schräg gestellt ist,
wie dies mit gestrichelten Linien in 3 dargestellt
ist, wird hierbei der elliptische Brennpunkt S2 in Richtung der
X-Achse verstellt, wodurch der perfekt kreisförmige Brennpunkt
S1 an einem Endteil des elliptischen Brennpunktes S2 angeordnet
werden kann, wie dies in 4B gezeigt
ist.
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Wie
wiederum aus 1 hervorgeht, ist an einem Teil
an der Spitze des Gehäuses 52 zur Aufnahme der
Laserstrahlbestrahlungsvorrichtung 6 eine Bildaufnahmevorrichtung 8 vorgesehen,
um den Arbeitsbereich zu erfassen, bei welchem eine Laserstrahlbearbeitung
durch die Laserstrahlbestrahlungsvorrichtung 6 vorgenommen
werden soll. Die Bildaufnahmevorrichtung 8 weist zusätzlich
zu einer üblichen Bildaufnahmevorrichtung (CCD) zur Bildaufnahme
unter Verwendung sichtbaren Lichtes eine IR-Beleuchtungsvorrichtung
(Infrarotbeleuchtungsvorrichtung) auf, zur Beleuchtung des Werkstücks
mit IR-Strahlung, ein Optiksystem zum Aufnehmen der IR-Strahlung,
die von der IR-Bestrahlungsvorrichtung abgestrahlt wird, eine Bildaufnahmevorrichtung (IR-CCD)
zur Ausgabe eines elektrischen Signals entsprechend der IR-Strahlung,
die durch das Optiksystem aufgenommen wird, und dergleichen, und schickt
ein Bildsignal entsprechend dem so aufgenommenen Bild an die Steuervorrichtung,
die nachstehend genauer erläutert wird.
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Die
Laserstrahlbestrahlungseinrichtung bei der in den Figuren dargestellten
Ausführungsform weist die Steuervorrichtung 9 auf.
Die Steuervorrichtung 9 besteht aus einem Computer, der
eine Zentralprozessoreinheit (CPU) 91 aufweist, zur Durchführung
von Arithmetikoperationen in Abhängigkeit von einem Steuerprogramm,
einen Nur-Lese-Speicher (ROM) 92 zum Speichern des Steuerprogramms
und dergleichen, einen les- und beschreibbaren Speicher (RAM) 93 mit
frei wählbarem Zugriff zum Speichern der Ergebnisse von
Arithmetikoperationen und dergleichen, einen Zähler 94,
eine Eingabeschnittstelle 95, und eine Ausgabeschnittstelle 96.
Erfassungssignale von der Bearbeitungszustellausmaß-Erfassungsvorrichtung 374 und
der Bildaufnahmevorrichtung 8 und dergleichen werden der
Eingabeschnittstelle 95 der Steuervorrichtung 9 zugeführt.
Steuersignale werden von der Ausgabeschnittstelle 96 der Steuervorrichtung 9 an
den Impulsmotor 372 ausgegeben, den Impulsmotor 382,
den Impulsmotor 432, den Impulsmotor 532, die
Drehhalbwellenlängenplatte 64 der Laserstrahlbestrahlungsvorrichtung 6,
usw.
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Die
Laserstrahlbestrahlungseinrichtung bei der in den Figuren dargestellten
Ausführungsform ist wie voranstehend geschildert ausgebildet,
und arbeitet folgendermaßen. 5 ist eine
Perspektivansicht eines Halbleiterwafers 10 als Werkstück,
bei welchem eine Laserstrahlbearbeitung durch die voranstehend geschilderte
Laserstrahlbestrahlungseinrichtung durchgeführt werden
soll. Der in 5 dargestellte Halbleiterwafer 10 ist
so ausgebildet, dass mehrere Bereiche durch mehrere Straßen 102 abgegrenzt
werden, die in einem Gittermuster in einer Oberflächenseite 101a eines
Substrats 101 vorgesehen sind, das aus Silizium besteht,
und eine Dicke von beispielsweise 100 μm aufweist, wobei
Bauelemente 103 wie beispielsweise ICs (integrierte Schaltungen)
und LSIs-Bauelemente (Bauelemente mit Integration in hohem Ausmaß)
jeweils in den abgegrenzten Bereichen vorgesehen sind. Sämtliche Bauelement 103 weisen
die gleiche Konstruktion auf. Bei jedem der Bauelement 103 sind
auf seiner Oberfläche mehrere Bondierungsanschlussflächen 104 vorgesehen.
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Als
nächstes wird nachstehend ein Beispiel für eine
Laserstrahlbearbeitung, die bei dem in 5 gezeigten
Halbleiterwafer 10 mit der voranstehend geschilderten Laserstrahlbearbeitungseinrichtung durchgeführt
wird, geschildert. Zuerst wird ein Verfahren zum Versehen des Siliziumsubstrats 101 des Halbleiterwafers 10 mit
Durchgangslöchern beschrieben, welche bis zu den Bondierungsanschlussflächen 104 reichen.
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Um
ein Durchgangsloch auszubilden, stellt die Steuervorrichtung 9 den
Winkel der Drehhalbwellenlängenplatte 64 so ein,
dass nur der erste Laserstrahl LB1, der durch Abteilen des gepulsten
Laserstrahls LB erhalten wird, der von der Impulslaserstrahl-Oszillatorvorrichtung 61 abgegeben
wird, durch den Strahlteiler 63, in den ersten optischen Weg 60a geführt
wird, wie dies anhand der voranstehend geschilderten ersten Betriebsart
geschildert wurde. Dann wird der Halbleiterwafer 10 durch
Saugeinwirkung auf dem Aufspanntisch 36 der Laserstrahlbearbeitungseinrichtung
gehaltert, wobei die Oberflächenseite 101a des
Halbleiterwafers 10 in Kontakt mit dem Aufspanntisch 36 steht.
Daraufhin wird der Halbleiterwafer 10 so gehaltert, dass
sich seine Rückseite 101b an der Oberseite befindet.
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Der
Aufspanntisch 36 mit dem auf ihm mittels Saugeinwirkung
gehalterten Halbleiterwafer 10 wird unmittelbar unterhalb
der Bildaufnahmevorrichtung 8 durch die Bearbeitungszustellvorrichtung 37 angeordnet.
Wenn sich der Aufspanntisch 36 unmittelbar unterhalb der
Bildaufnahmevorrichtung 8 befindet, befindet sich der Halbleiterwafer 10 auf
dem Aufspanntisch 36 in jenem Zustand, in welchem er an
einer vorbestimmten Koordinatenposition angeordnet ist. In diesem
Zustand wird eine Ausrichtungsoperation durchgeführt, um
festzustellen, dass die Straßen 22, die als Gittermuster
in dem Halbleiterwafer 10 vorhanden sind, der auf dem Aufspanntisch 36 gehaltert
ist, parallel zur Richtung X bzw. Y angeordnet sind. Im Einzelnen
wird das Bild des Halbleiterwafers 10, der auf dem Aufspanntisch 36 gehaltert
ist, durch die Bildaufnahmevorrichtung 8 aufgenommen, und wird
eine Bildverarbeitung wie beispielsweise eine Musteranpassung durchgeführt,
um den Ausrichtungsvorgang durchzuführen. In diesem Fall
ist die Oberflächenseite 101a des Substrats 101,
auf welcher die Straßen 102 vorgesehen sind, des
Halbleiterwafers 10 auf der Unterseite angeordnet; aber
weil die Bildaufnahmevorrichtung 8 mit der IR-Beleuchtungsvorrichtung
versehen ist, dem Optiksystem zur Aufnahme von IR-Strahlung, dem
Bildaufnahmebauelement (IR-CCD) zur Ausgabe eines elektrischen Signals
entsprechend der IR-Strahlung, und dergleichen, kann das Bild der
Straßen 102 aufgrund des Durchlasses an der Seite
der Rückseite 101b des Substrats 101 aufgenommen
werden.
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Wenn
der voranstehend geschilderte Ausrichtungsvorgang durchgeführt
wird, wird der Halbleiterwafer 10, der auf dem Aufspanntisch 36 gehaltert ist,
an einer vorbestimmten Koordinatenposition angeordnet. Hierbei werden
unter den mehreren Bondierungsanschlussflächen 104,
die auf dem Bauelement 103 auf der Oberflächenseite 101a des
Siliziumsubstrats 101 des Halbleiterwafers 10 vorgesehen
sind, die Koordinatenpositionen auf Grundlage der Konstruktion vorläufig
in dem Speicher (RAM) 93 mit wahlfreiem Zugriff gespeichert,
welcher die Steuervorrichtung 9 der Laserstrahlbearbeitungseinrichtung
bildet.
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Nachdem
der voranstehend geschilderte Ausrichtungsvorgang durchgeführt
wurde, wird der Aufspanntisch 36 so bewegt, wie in 6 gezeigt,
so dass das Bauelement 103 ganz links in 6 unter den
mehreren Bauelementen 103, die in regelmäßiger
Anordnung in einer vorbestimmten Richtung auf dem Substrat 101 des
Halbleiterwafers 10 vorgesehen sind, unmittelbar unterhalb
des Kondensors angeordnet ist. Dann wird die Bondierungsanschlussfläche 104 am
Ende ganz links der mehreren Bondierungsanschlussflächen 104,
die auf dem Bauelement 103 ganz links in 6 vorgesehen
sind, unmittelbar unter dem Kondensor 65 angeordnet.
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Daraufhin
wird ein Durchgangslochausbildungsschritt durchgeführt,
bei welchem die Steuervorrichtung 9 die Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung 6 so
betätigt, dass sie den ersten Laserstrahl LB1, der von
dem Kondensor 65 kommt, dazu veranlasst, auf das Substrat 101 des
Halbleiterwafers 10 von der Seite der Rückseite 101b des
Substrats 101 aufzutreffen, wodurch ein Durchgangsloch,
das sich von der Rückseite 101b des Substrats 101 bis
zur Bondierungsanschlussfläche 104 erstreckt,
in dem Substrat 101 ausgebildet wird. Hierbei wird der
perfekt kreisförmige Brennpunkt S1 des ersten Laserstrahls LB1,
der durch den Kondensor 65 abgegeben wird, auf eine Position
in der Nähe der Rückseite 101b (der oberen
Oberfläche) des Substrats 101 eingestellt. Hierbei
ist es wünschenswert, dass der gepulste Laserstrahl, der
zur Bestrahlung eingesetzt wird, ein gepulster Laserstrahl ist,
der eine Wellenlänge (355 nm) aufweist, bei welcher eine
Absorption in dem Siliziumsubstrat 101 auftritt, und die
Energiedichte pro Impuls des gepulsten Laserstrahls auf einen Wert
von 20 bis 35 J/cm2 eingestellt ist, bei
welchem eine Abschälung des Siliziumsubstrats 101 auftritt,
jedoch keine Abschälung der aus Metall bestehenden Bondierungsanschlussfläche 104 auftritt.
Wenn beispielsweise das Siliziumsubstrat 101 von ihrer
Rückseite 101b mit einem gepulsten Laserstrahl
mit einer Energiedichte pro Impuls von 35 J/cm2 bestrahlt
wird, kann ein Loch mit einer Tiefe von 2 μm durch einen Impuls
des gepulsten Laserstrahls erzeugt werden. Falls die Dicke des Siliziumsubstrats 101 gleich
100 μm ist, kann daher durch Bestrahlung mit 50 Impulsen
des gepulsten Laserstrahls ein Durchgangsloch 105 erzeugt
werden, das sich von der Rückseite 101b des Siliziumsubstrats 101 bis
zur Oberflächenseite 101a erstreckt, so dass es
die Bondierungsanschlussfläche 104 erreicht, wie
dies in 7 gezeigt ist. Das so in dem
Siliziumsubstrat 101 erzeugte Durchgangsloch 105 ist
perfekt kreisförmig im Querschnitt, da der Brennpunkt des
ersten Laserstrahls LB1, mit welchem das Substrat 101 bestrahlt
wird, ein perfekt kreisförmiger Brennpunkt S1 ist.
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Als
nächstes erfolgt eine Beschreibung eines Verfahrens zur
Ausbildung einer durch Laserstrahl bearbeiteten Nut entlang der
Straße 102 in dem Substrat 101 des Halbleiterwafers 10.
Um die durch Laserstrahl bearbeitete Nut auszubilden, stellt die
Steuervorrichtung 9 den Winkel der Drehhalbwellenlängenplatte 64 so
ein, dass nur der zweite Laserstrahl LB2, der durch Aufteilen des
gepulsten Laserstrahls LB erhalten wird, der von der Impulslaserstrahl-Oszillatorvorrichtung 61 abgestrahlt
wird, durch den Strahlteiler 63, in den zweiten optischen
Weg 60b geführt wird, wie dies bei der voranstehend
geschilderten zweiten Betriebsart geschildert wurde. Andererseits
haftet die Rückseite 101b des Halbleiterwafers 10 an
einem Schutzband T an, das aus einer Kunstharzfolie besteht, beispielsweise
aus Polyolefin, und an einem ringförmigen Rahmen F angebracht
ist, wie in 8 dargestellt. Daher weist der Halbleiterwafer 10 seine
Oberflächenseite 101a auf der Oberseite auf.
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Der
Halbleiterwafer 10, der auf dem ringförmigen Rahmen
F über das Schutzband T gehaltert ist, wie in 8 gezeigt,
ist mit der Seite des Schutzbandes T nach unten auf dem Aufspanntisch 36 der Laserstrahlbearbeitungseinrichtung
angebracht, die in 1 gezeigt ist. Dann wird die
Saugvorrichtung (nicht dargestellt) betätigt, wodurch der
Halbleiterwafer 10 mittels Saugeinwirkung auf dem Aufspanntisch 36 gehaltert
wird, über das Schutzband T. Darüber hinaus wird
der ringförmige Rahmen F durch die Klemmen 362 befestigt.
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Der
Aufspanntisch 36 mit dem darauf durch Saugeinwirkung gehalterten
Halbleiterwafer 10 wie voranstehend geschildert wird unmittelbar
unterhalb der Bildaufnahmevorrichtung 8 durch die Bearbeitungszustellvorrichtung 37 angeordnet.
Nachdem der Aufspanntisch 36 unmittelbar unterhalb der
Bildaufnahmevorrichtung 8 angeordnet wurde, wird ein Ausrichtungsvorgang
zur Erfassung des Arbeitsbereiches, in welchem eine Laserstrahlbearbeitung
des Halbleiterwafers 10 durchgeführt werden soll,
unter Einsatz der Bildaufnahmevorrichtung 8 und der Steuervorrichtung 9 wie
voranstehend geschildert durchgeführt.
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Nachdem
die Straßen 102, die in dem Halbleiterwafer 10 vorgesehen
sind, der auf dem Aufspanntisch 36 gehaltert wird, erfasst
wurden, und die Ausrichtung der Laserstrahlbestrahlungsposition
auf die voranstehend geschilderte Art und Weise durchgeführt
wurde, wird der Aufspanntisch 36 zu einem Laserstrahlbestrahlungsbereich
bewegt, bei welchem der Kondensor 65 der Laserstrahlbestrahlungsvorrichtung 6 so
angeordnet ist, wie dies in 9A gezeigt
ist, und ein Ende (das linke Ende in 9A) einer
vorbestimmten Straße 102 unmittelbar unter dem
Kondensor 65 angeordnet ist. Hierbei wird der elliptische
Brennpunkt S2 des Laserstrahls, der durch den Kondensor 65 ausgesandt
wird, so angeordnet, dass dessen Hauptachse D2, die in 3 dargestellt
ist, entlang der Straße 102 verläuft.
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Als
nächstes wird ein Nutausbildungsschritt durchgeführt,
bei welchem die Steuervorrichtung 9 die Laserstrahlbestrahlungsvorrichtung 6 so
betätigt, dass der Halbleiterwafer 10 mit dem
zweiten Laserstrahl LB2 bestrahlt wird, der durch den Kondensor 65 abgegeben
wird, entlang der Straße 102 in dem Halbleiterwafer 10,
wodurch eine Laserstrahlbearbeitungsnut entlang der Straße 102 ausgebildet
wird. Wenn eine Bestrahlung mit dem zweiten Laserstrahl LB2 erfolgt,
der eine Wellenlänge (355 nm) aufweist, bei welcher Absorption
in dem Siliziumsubstrat 101 auftritt, von dem Kondensor 65 der
Laserstrahlbestrahlungsvorrichtung 6 aus, wird der Aufspanntisch 36 mit
einer vorbestimmten Bearbeitungszustellrate in der Richtung bewegt,
die durch den Pfeil X1 in 9A angedeutet
ist. Wenn dann das andere Ende (das rechte Ende in 9A)
der Straße 102 die Position unmittelbar unterhalb
des Kondensors 65 erreicht hat, wird die Bestrahlung mit
dem gepulsten Laserstrahl unterbrochen, und wird die Bewegung des
Aufspanntisches 36 unterbrochen. In diesem Fall wird der
Strahlbrennpunkt S2 des zweiten Laserstrahls LB2, der durch den
Kondensor 7 ausgesandt wird, auf eine Position in der Nähe
der Oberflächenseite 101a (der oberen Oberfläche)
des Halbleiterwafers 10 eingestellt. Dies führt
dazu, dass eine mittels Laserstrahl bearbeitete Nut 106 in
dem Halbleiterwafer 10 entlang der Straße 102 ausgebildet wird.
In diesem Nutausbildungsschritt wird die Hauptachse D2 des elliptischen
Brennpunktes S2 entlang der Bearbeitungszustellrichtung (der Richtung
der X-Achse) eingestellt. Daher wird der Überlagerungsfaktor
der elliptischen Brennpunkte S2 des gepulsten Laserstrahls zur Bestrahlung
hiermit erhöht, wie dies in 10 gezeigt
ist, so dass ermöglicht wird, effizient eine gleichmäßige
Bearbeitung entlang der Straße 102 durchzuführen.
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Als
nächstes erfolgt eine Beschreibung eines Verfahrens zur
Ausbildung einer mittels Laserstrahl bearbeiteten Nut entlang der
Straße 102 in jenem Fall, bei welchem die Oberfläche
des Substrats 101 des Halbleiterwafers 10 mit
einem Isolierfilm aus Siliziumoxid (SiO2)
oder dergleichen beschichtet ist. Der Halbleiterwafer 10,
bei welchem die Oberfläche des Substrats 101 mit
einem Isolierfilm aus Siliziumoxid (SiO2)
oder dergleichen beschichtet ist, weist das Problem auf, dass der
Isolierfilm bei Bestrahlung mit dem Laserstrahl abgeschält
werden könnte, so dass die Bauelemente 103 beschädigt
würden, was zu einer Beeinträchtigung der Qualität
führen würde. Um dieses Problem zu lösen,
stellt bei diesem Bearbeitungsverfahren die Steuervorrichtung 9 den
Winkel der Drehhalbwellenlängenplatte 64 so ein,
dass der erste Laserstrahl LB1 und der zweite Laserstrahl LB2, die
durch das Aufteilen des Laserstrahls durch den Strahlteiler 63 erhalten
werden, auf den ersten optischen Weg 60a bzw. den zweiten
optischen Weg 60b gerichtet werden, wie dies anhand der
dritten Betriebsweise voranstehend geschildert wurde. Die Steuervorrichtung 9 steuert
die Drehhalbwellenlängenplatte 64 so, dass der
Energieanteil des ersten Laserstrahls LB1 gleich 30% ist, und der
Anteil des zweiten Laserstrahls LB2 gleich 70 5 ist, und stellt den
zweiten reflektierenden Spiegel 68 so schräg, wie
dies durch gestrichelte Linien in 3 angedeutet
ist, so dass der perfekt kreisförmige Brennpunkt S1 an
einem Endteil des ellipsenförmigen Brennpunktes S2 angeordnet
wird, wie dies in 4B gezeigt ist.
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Dann
wird der voranstehend geschilderte Nutausbildungsschritt, der in
den 9A bis 9C gezeigt
ist, durchgeführt. Bei diesem Nutausbildungsschritt werden
der perfekt kreisförmige Brennpunkt S1 des ersten Laserstrahls
LB1 und der elliptische Brennpunkt S2 des zweiten Laserstrahls LB2
in der in 10 dargestellten Beziehung angeordnet. Im
Einzelnen wird der elliptische Brennpunkt S2 so ausgesandt, dass
ein Teil von diesem an der stromaufwärtigen Seite (der
rechten Seite in 10) in Bezug auf die Bewegungsrichtung
des Aufspanntisches 36, angedeutet durch den Pfeil X1,
nämlich an der Seite, an welcher die Bearbeitung erfolgen
soll, den perfekt kreisförmigen Brennpunkt S1 überlagert.
Daher wird die Folie der Straße 102 durch die
Energie des ersten Laserstrahls LB1 erwärmt, der mit dem perfekt
kreisförmigen Brennpunkt S1 abgestrahlt wird. Da die Energie
des ersten Laserstrahls LB1 30% der Energie des gepulsten Laserstrahls
LB beträgt, der von der Impulslaserstrahl-Oszillatorvorrichtung 61 ausgesandt
wird, wie voranstehend geschildert, wird der Isolierfilm aus Siliziumoxid
(SiO2) oder dergleichen, welcher die Oberfläche
des Substrats 101 des Halbleiterwafers 10 abdeckt,
erweicht, ohne bearbeitet zu werden. In jenem Zustand, bei welchem der
Isolierfilm, mit welchem die Oberfläche des Substrats 101 des
Halbleiterwafers 10 beschichtet ist, auf diese Art und
Weise erweicht wird, wird der zweite Laserstrahl LB2 mit dem elliptischen
Brennpunkt S2 abgestrahlt. Da die Energie des zweiten Laserstrahls LB2
70% in Bezug auf die Energie des gepulsten Laserstrahls LB beträgt,
der von der Impulslaserstrahl-Oszillatorvorrichtung 61 abgestrahlt
wird, wie voranstehend geschildert, wird eine Laserstrahlbearbeitungsnut
in dem Halbleiterwafer 10 entlang der Straße 102 ausgebildet.
In diesem Fall wurde der Isolierfilm, mit welchem die Oberfläche
des Substrats 101 des Halbleiterwafers 10 beschichtet
ist, durch Bestrahlung mit dem ersten Laserstrahl LB1 wie voranstehend
geschildert erweicht, so dass der Isolierfilm nicht bei Bestrahlung
mit dem zweiten Laserstrahl LB2 abgeschält wird.
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Zwar
wurde ein Beispiel für die Bearbeitung mit der Laserstrahlbearbeitungseinrichtung
mit einer Konstruktion gemäß der vorliegenden
Erfindung voranstehend geschildert, jedoch kann die Laserstrahlbearbeitungseinrichtung
gemäß der Erfindung den Brennpunkt des Laserstrahls
mit perfekt kreisförmiger Form und elliptischer Form wie
voranstehend geschildert ausbilden, und kann den elliptischen Brennpunkt
und den kreisförmigen Brennpunkt gleichzeitig zur Verfügung
stellen. Daher können zusätzlich zu dem voranstehend
geschilderten Beispiel der Bearbeitung verschiedene Laserstrahlbearbeitungsprozesse
unter Einsatz der Laserstrahlbearbeitungseinrichtung durchgeführt
werden.
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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.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2004-9139 [0003]
- - JP 2005-331118 [0005]