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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Detektieren der Kanten,
die der Bearbeitungsanfangspunkt und der Bearbeitungsendpunkt eines
am Spanntisch einer Bearbeitungsmaschine gehaltenen Werkstückes sind,
sowie eine Laserstrahlbearbeitungsmaschine, die mit der genannten
Kantendetektionsvorrichtung ausgestattet ist.
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Beschreibung des Standes der
Technik
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Ein
einer optischen Vorrichtung zu eigener Wafer mit einer Mehrzahl
von Bereichen, die durch „Straßen" („streets")
genannte Linien geteilt sind, die wiederum in einem Gittermuster
an der vorderen Oberfläche eines Saphirsubstrates angeordnet
sind, und mit optischen Vorrichtungen, so beispielsweise galliumnitridbasierten
Verbindungshalbleitern, die in den getrennten Bereichen laminiert
sind, wird entlang der Straßen in einzelne optische Vorrichtungen,
so beispielsweise Lichtemissionsdioden, zerteilt, die in elektronischen
Geräten stark verbreitet sind.
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Das
entlang der Straßen erfolgende Schneiden eines derartigen
einer optischen Vorrichtung zu eigenen Wafers wird im Allgemeinen
mit einer Schnittmaschine ausgeführt, die das Schneiden
mittels Drehen einer Schnittkante bzw. Schneide mit hoher Geschwindigkeit
vornimmt. Da das Saphirsubstrat jedoch eine hohe Mohs'sche Härte
aufweist, das heißt, schwer zu schneiden ist, muss die
Bearbeitungsgeschwindigkeit niedrig gehalten werden, was die Produktivität
verringert.
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Zum
entlang der Straßen erfolgenden Teilen des der optischen
Vorrichtung zu eigenen Wafers offenbart die Druckschrift
JP-A 10-305420 ein
Verfahren, bei dem Nuten durch Aufbringen eines Pulslaserstrahles einer
Wellenlänge mit einer Absorptivität für
den Wafer entlang der Straßen ausgebildet werden und anschließend
eine äußere Kraft entlang der sich ergebenden
Nuten zum Zerteilen des Wafers ausgeübt wird.
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Zur
Ausführung der Laserbearbeitung entlang der an dem Wafer
ausgebildeten Straßen ist es notwendig, die Kanten, die
der Bearbeitungsanfangspunkt und der Bearbeitungsendpunkt des Wafers
sind, zu detektieren und einen Laserstrahl nur auf einen Bereich
aufzubringen, wo der Wafer vorhanden ist. Die Detektion der Kanten,
die der Bearbei tungsanfangspunkt und der Bearbeitungsendpunkt des
Wafers sind, erfolgt durch Aufbringen eines Detektionsstrahles auf
einen den Wafer haltenden Spanntisch und Detektieren des Reflexionslichtes
des Detektionsstrahles.
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Besteht
ein Werkstück, so beispielsweise ein Wafer, aus transparentem
Material, so beispielsweise aus Saphir, so läuft der Detektionsstrahl
durch das Werkstück, und die Kanten des Werkstückes
können nicht sicher detektiert werden. Es können
jedoch sogar für den Fall eines aus transparentem Material
bestehenden Werkstückes die Kanten des Werkstückes
durch unter einem Winkel erfolgendes Aufbringen des Detektionsstrahles
auf die vordere Oberfläche des Werkstückes und
Erfassen eines Spiegelreflexionslichtes des Detektionsstrahles detektiert
werden. Zum unter einem Winkel erfolgenden Aufbringen des Detektionsstrahles
auf die vordere Oberfläche des Werkstückes müssen
jedoch ein Strahloszillationsmittel zum Oszillieren des Detektionsstrahles
und ein Strahlempfangsmittel zum Empfangen des Reflexionslichtes
des Detektionsstrahles unter einem Winkel angeordnet sein. Es tritt
daher ein Problem dahingehend auf, dass die Detektionsvorrichtung
als Ganzes voluminös wird, wodurch es schwierig ist, sie
in eine Laserstrahlbearbeitungsmaschine einzubauen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine dem Detektieren
der Kanten eines Werkstückes dienende Vorrichtung, die
kompakt ausgebildet sein kann, sowie eine Laserstrahlbearbeitungsmaschine,
die mit der vorgenannten Kantendetektionsvorrichtung ausgestattet
ist, bereitzustellen.
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Bereitgestellt
wird zur Lösung der vorgenannten Aufgabe entsprechend der
vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Detektieren der Kanten
eines am Spanntisch einer Bearbeitungsmaschine gehaltenen Werkstückes,
mit einem Strahloszillationsmittel zum Oszillieren eines Detektionsstrahles,
einer Objektivlinse zum Fokussieren des von dem Strahloszillationsmittel
oszillierten Detektionsstrahles und einem Reflexionslichtdetektionsmittel
zum Detektieren des Reflexionslichtes des durch die Objektivlinse
aufgebrachten Detektionsstrahles, wobei
das Strahloszillationsmittel
den Detektionsstrahl derart oszilliert, dass die optische Achse
des Detektionsstrahles zur Mittelachse der Objektivlinse in einer
von der Mittelachse versetzten Position parallel wird; und
das
Reflexionslichtdetektionsmittel die Kante des Werkstückes
auf Grundlage einer Positionsdifferenz zwischen Reflexionslicht,
das man erhält, wenn der von dem Strahloszillationsmittel
oszillierte und durch die Objektivlinse aufgebrachte Detektionsstrahl
an einem Bereich, wo das Werkstück nicht vorhanden ist,
reflektiert und durch die Objektivlinse gebrochen wird, und Reflexionslicht,
das man erhält, wenn der Detektionsstrahl an dem Werkstück
reflektiert und durch die Objektivlinse gebrochen wird, detektiert.
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Das
vorgenannte Reflexionslichtdetektionsmittel umfasst einen Positionsdetektor
zum Empfangen von Reflexionslicht, das an dem Bereich, wo das Werkstück
nicht vorhanden ist, reflektiert und durch die Objektivlinse gebrochen
wird, und Reflexionslicht, das an dem Werkstück reflektiert
und durch die Objektivlinse gebrochen wird.
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Das
vorgenannte Reflexionslichtdetektionsmittel umfasst ein Maskenelement
zum Abblocken von Reflexionslicht, das an dem Bereich, wo das Werkstück
nicht vorhanden ist, reflektiert und durch die Objektivlinse gebrochen
wird, und einen Fotosensor zum Empfangen von Reflexionslicht, das
an dem Werkstück reflektiert und durch die Objektivlinse
gebrochen wird.
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Bereitgestellt
wird entsprechend der vorliegenden Erfindung zudem eine Laserstrahlbearbeitungsmaschine,
umfassend einen Spanntisch zum Halten eines Werkstückes,
ein Laserstrahlaufbringmittel, umfassend einen Kondensor zum Aufbringen
eines Laserstrahles auf das an dem Spanntisch gehaltene Werkstück
und ein Bearbeitungszuführmittel zum relativ zueinander
erfolgenden Bewegen des Spanntisches und des Laserstrahlaufbringmittels,
wobei
die Laserstrahlbearbeitungsmaschine des Weiteren eine
Vorrichtung zum Detektieren der Kanten des Werkstückes
mit einer Anordnung benachbart zu dem Kondensor in der Bearbeitungszuführrichtung
umfasst;
die Vorrichtung zum Detektieren der Kanten des Werkstückes
ein Strahloszillationsmittel zum Oszillieren eines Detektionsstrahles,
eine Objektivlinse zum Fokussieren des von dem Strahloszillationsmittel
oszillierten Detektionsstrahles und ein Reflexionslichtdetektionsmittel
zum Detektieren des Reflexionslichtes des durch die Objektivlinse
aufgebrachten Detektionsstrahles aufweist;
das Strahloszillationsmittel
den Detektionsstrahl derart oszilliert, dass die optische Achse
des Detektionsstrahles zur Mittelachse der Objektivlinse in einer
von der Mittelachse versetzten Position parallel wird; und
das
Reflexionslichtdetektionsmittel die Kante des Werkstückes
auf Grundlage einer Positionsdifferenz zwischen Reflexionslicht,
das man erhält, wenn der von dem Strahloszillationsmittel
oszillierte und durch die Objektivlinse aufgebrachte Detektionsstrahl
an einem Bereich, wo das Werkstück nicht vorhanden ist,
reflektiert und durch die Objektivlinse gebrochen wird, und Reflexionslicht,
das man erhält, wenn der Detektionsstrahl an dem Werkstück
reflektiert und durch die Objektivlinse gebrochen wird, detektiert.
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Vorzugsweise
ist die vorgenannte Vorrichtung zum Detektieren der Kanten des Werkstückes
an beiden Seiten in der Bearbeitungszuführrichtung des
Kondensors angeordnet.
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Die
Vorrichtung zum Detektieren der Kanten des Werkstückes
weist entsprechend der vorliegenden Erfindung den nachfolgenden
Aufbau auf. Das Strahloszillationsmittel zum Oszillieren des Detektionsstrahles oszilliert
den Detektionsstrahl derart, dass die optische Achse des Detektionsstrahles
zur Mittelachse der Objektivlinse in einer von der Mittelachse versetzten
Position parallel wird. Das Reflexionslichtdetektionsmittel zum
Detektieren des Reflexionslichtes des durch die Objektivlinse aufgebrachten
Detektionsstrahles detektiert die Kante des Werkstückes
auf Grundlage einer Positionsdifferenz zwischen Reflexionslicht,
das an dem Bereich, wo das Werkstück nicht vorhanden ist,
reflektiert und durch die Objektivlinse gebrochen wird, und Reflexionslicht,
das an dem Werkstück reflektiert und durch die Objektivlinse
gebrochen wird. Daher weist die Ausgestaltung der Vorrichtung als
Ganzes im Vergleich zu einem Aufbau, bei dem ein Detektionsstrahl
unter einem Winkel oszilliert, einen kompakten Aufbau auf. Darüber
hinaus kann aufgrund dessen, dass der von dem Strahloszillationsmittel
oszillierte Detektionsstrahl durch die Objektivlinse gebrochen und
auf die obere Oberfläche des Werkstückes unter
einem Winkel aufgebracht wird, das Spiegelreflexionslicht auch denn
detektiert werden, wenn das Werkstück ein transparentes
Element ist.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Laserstrahlbearbeitungsmaschine,
die mit einer Vorrichtung zum Detektieren der Kanten eines Werkstückes
mit einem Aufbau entsprechend der vorliegenden Erfindung ausgestattet
ist.
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2 ist
eine Frontansicht der Vorrichtung zum Detektieren der Kanten eines
Werkstückes mit einem Aufbau entsprechend der vorliegenden
Erfindung, wobei die Vorrichtung in der in 1 gezeigten
Laserstrahlbearbeitungsmaschine vorgesehen ist.
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3 ist
eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispieles
der Vorrichtung zum Detektieren der Kanten eines Werkstückes
mit einem Aufbau entsprechend der vorliegenden Erfindung.
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4(a) und 4(b) sind
erläuternde Diagramme zur Darstellung des Detektionszustandes
der Vorrichtung zum Detektieren der Kanten eines Werkstückes
von 3.
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5 ist
eine Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispieles
der Vorrichtung zum Detektieren der Kanten eines Werkstückes
mit einem Aufbau entsprechend der vorliegenden Erfindung.
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6(a) und 6(b) sind
erläuternde Diagramme zur Darstellung des Detektionszustandes
der Vorrichtung zum Detektieren der Kanten eines Werkstückes
von 5.
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7 ist
eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Zustandes, wobei
hier als Werkstück ein einer optischen Vorrichtung zu eigener
Wafer auf die vordere Oberfläche eines an einem ringförmigen
Rahmen montierten Zertrennbandes gelegt ist.
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8(a), 8(b) und 8(c) sind erläuternde Diagramme
zur Darstellung eines Laserbearbeitungsschrittes, der durch die
in 1 gezeigte Laserstrahlbearbeitungsmaschine ausgeführt
wird.
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9(a), 9(b) und 9(c) sind erläuternde Diagramme
zur Darstellung des Laserbearbeitungsschrittes, der durch die in 1 gezeigte
Laserstrahlbearbeitungsmaschine ausgeführt wird.
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10 ist
ein erläuterndes Diagramm zur Darstellung des Laserbearbeitungsschrittes,
der von der in 1 gezeigten Laserstrahlbearbeitungsmaschine
ausgeführt wird.
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Detailbeschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
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Nachstehend
werden eine Vorrichtung zum Detektieren der Kanten eines Werkstückes
und eine Laserstrahlsbearbeitungsmaschine mit einem Aufbau entsprechend
den bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung detaillierter unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung
beschrieben.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht der Laserstrahlbearbeitungsmaschine,
die mit der Vorrichtung zum Detektieren der Kanten des Werkstückes
mit einem Aufbau entsprechend der vorliegenden Erfindung ausgestattet
ist. Die in 1 gezeigte Laserstrahlbearbeitungsmaschine
umfasst eine stationäre Basis 2, einen dem Halten
eines Werkstückes dienenden Spanntischmechanismus 3,
der an der stationären Basis 2 derart montiert
ist, dass er sich in einer durch den Pfeil X bezeichneten Bearbeitungszuführrichtung
(X-Richtung) bewegen kann, einen Laserstrahlaufbringeinheitsstützmechanismus 4,
der an der stationären Basis 2 derart montiert
ist, dass er sich in einer durch den Pfeil Y bezeichneten Indizierzuführrichtung
(Y-Richtung) senkrecht zu der durch den Pfeil X bezeichneten Richtung
bewegen kann, und eine Laserstrahlaufbringeinheit 5, die
an dem Laserstrahlaufbringeinheitsstützmechanismus 4 derart
montiert ist, dass sie sich in einer durch den Pfeil Z bezeichneten
Richtung (Z-Richtung) bewegen kann.
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Der
vorgenannte Spanntischmechanismus 3 umfasst ein Paar von
Führungsschienen 31 und 31, die an der
stationären Basis 2 montiert und in der durch
den Pfeil X bezeichneten Bearbeitungszuführrichtung (X-Richtung)
parallel zueinander angeordnet sind, einen ersten Gleitblock 32,
der an den Führungsschienen 31 und 31 derart
montiert ist, dass er sich in der durch den Pfeil X bezeichneten
Bearbeitungszuführrichtung (X-Richtung) bewegen kann, einen
zweiten Gleitblock 33, der an dem ersten Gleitblock 32 derart
montiert ist, dass er sich in der durch den Pfeil Y bezeichneten
Indizierzuführrichtung (Y-Richtung) bewegen kann, einen Abdecktisch 35,
der an dem zweiten Gleitblock 33 durch ein zylindrisches
Element 34 gestützt ist, und einen Spanntisch 36 als
Werkstückhaltemittel. Der Spanntisch 36 verfügt über
ein Anlegfutter 361, das aus porösem Material
besteht, sodass ein scheibenartiger Halbleiterwafer als Werkstück
an der oberen Oberfläche (Halteoberfläche) des
Anlegefutters 361 mittels eines nicht gezeigten Saugmittels
gehalten wird. Der Spanntisch 36 mit vorbeschriebenem Aufbau
wird von einem Pulsmotor gedreht, der in das zylindrische Element 34 eingebaut ist.
Der Spanntisch 36 ist mit Klemmen 362 zum Fixieren
bzw. Befestigen eines nachstehend noch beschriebenen ringförmigen
Rahmens versehen.
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Der
vorgenannte erste Gleitblock 32 verfügt an seiner
unteren Oberfläche über ein Paar von zu führenden
Nuten 321 und 321, die an dem vorgenannten Paar
von Führungsschienen 31 und 31 passbar
sind, sowie an seiner oberen Oberfläche über ein
Paar von Führungsschienen 322, 322, die
in der durch den Pfeil Y bezeichneten Indizierzuführrichtung
(Y-Richtung) parallel zueinander ausgebildet sind. Der erste Gleitblock 32 mit
vorbeschriebenem Aufbau ist derart aufgebaut, dass er in der durch
den Pfeil X bezeich neten Bearbeitungszuführrichtung (X-Richtung)
entlang des Paares von zu führenden Schienen 31 und 31 durch
jeweiliges Passen der Führungsnuten 321 und 321 an
dem Paar von Führungsschienen 31 und 31 bewegt
werden kann. Der Spanntischmechanismus 3 verfügt
bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel über
ein Bearbeitungszuführmittel 37 zum Bewegen des
ersten Gleitblockes 32 in der durch den Pfeil X bezeichneten
Bearbeitungszuführrichtung (X-Richtung) entlang des Paares
von Führungsschienen 31 und 31. Das Bearbeitungszuführmittel 37 umfasst
eine Außengewindestange 371, die zwischen dem
vorgenannten Paar von Führungsschienen 31 und 31 und
parallel hierzu angeordnet ist, sowie eine Antriebsquelle, so beispielsweise
einen Pulsmotor 372 zum drehenden Antreiben der Außengewindestange 371.
Die Außengewindestange 371 ist an ihrem einen Ende
drehbar von einem Lagerblock 373 gestützt, der
an der vorgenannten stationären Basis 2 fixiert
bzw. befestigt ist, und an dem anderen Ende mit der Ausgabewelle
des vorgenannten Pulsmotors 372 zur Transmission gekoppelt.
Die Außengewindestange 371 ist in ein Gewindedurchgangsloch
eingeschraubt, das in einem (nicht gezeigten) Innengewindeblock
ausgebildet ist, der von der unteren Oberfläche des mittleren
Abschnittes des ersten Gleitblockes 32 vorsteht. Daher
wird durch in Normalrichtung oder Umkehrrichtung erfolgendes Antreiben
der Außengewindestange 371 durch den Pulsmotor 372 der
erste Gleitblock 32 entlang der Führungsschienen 31 und 31 in
der durch den Pfeil X bezeichneten Bearbeitungszuführrichtung
(X-Richtung) bewegt.
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Die
Laserstrahlbearbeitungsmaschine umfasst bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ein X-Richtungspositionsdetektionsmittel 374 zum Detektieren
der Bearbeitungszuführstrecke, das heißt der X-Richtungsposition
des vorgenannten Spanntisches 36. Das X-Richtungspositionsdetektionsmittel 374 umfasst
eine entlang der Führungsschiene 31 angeordnete
lineare Skala 374a und einen Lesekopf 374b, der
an dem ersten Gleitblock 32 montiert ist und sich entlang
der linearen Skala 374a zusammen mit dem ersten Gleitblock 32 bewegt.
Der Lesekopf 374b des X-Richtungspositionsdetektionsmittels 374 liefert
bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel jede Mikrosekunde
ein Pulssignal an ein nachstehend noch beschriebenes Steuer- bzw.
Regelmittel. Das nachstehend noch beschriebene Steuer- bzw. Regelmittel
zählt die Eingabepulssignale zum Detektieren der Bearbeitungszuführstrecke,
das heißt der X-Richtungsposition des Spanntisches 36.
Wird der Pulsmotor 372 als Antriebsquelle für
das vorgenannte Bearbeitungszuführmittel 37 verwendet,
so kann die Bearbeitungszuführstrecke, das heißt
die X-Richtungsposition des Spanntisches 36 durch Zählen
der Antriebspulse des nachstehend noch beschriebenen Steuer- bzw.
Regelmittels zum Ausgeben eines Antriebs signals an den Pulsmotor 372 detektiert
werden. Wird ein Servomotor als Antriebsquelle für das
vorgenannte Bearbeitungszuführmittel 37 verwendet,
so kann die Bearbeitungszuführstrecke, das heißt
die X-Richtungsposition des Spanntisches 36 durch Zählen
der Pulssignale aus der Ausgabe eines Drehkodierers bzw. Drehgebers zum
Detektieren der Umdrehungen des Servomotors und der Ermittlung durch
das nochstehend noch beschriebene Steuer bzw. Regelmittel detektiert
werden.
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Der
vorgenannte zweite Gleitblock 33 verfügt an seiner
unteren Oberfläche über ein Paar von zu führenden
Nuten 331 und 331 zur Anpassung an dem Paar von
Führungsschienen 322 und 322 an der oberen Oberfläche
des vorgenannten ersten Gleitblockes 32 und ist derart
aufgebaut, dass er sich in der durch den Pfeil Y bezeichneten Indizierzuführrichtung
(Y-Richtung) durch jeweiliges Anpassen der zu führenden
Nuten 331 und 331 an dem Paar von Führungsschienen 322 und 322 bewegen
kann. Der Spanntischmechanismus 3 verfügt bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel über ein
erstes Indizierzuführmittel 38 zum Bewegen des zweiten
Gleitblockes 33 in der durch den Pfeil Y bezeichneten Indizierzuführrichtung
(Y-Richtung) entlang des Paares von Führungsschienen 322 und 322 in
Montierung an dem ersten Gleitblock 32. Das erste Indizierzuführmittel 38 umfasst
eine Außengewindestange 381, die zwischen dem
vorgenannten Paar von Führungsschienen 322 und 322 und
parallel hierzu angeordnet ist, sowie eine Antriebsquelle, so beispielsweise
einen Pulsmotor 382, zum drehenden Antreiben der Außengewindestange 381.
Die Außengewindestange 381 ist an ihrem einen
Ende drehbar an einem Lagerblock 383 gestützt,
der an der oberen Oberfläche des vorgenannten ersten Gleitblockes 32 gestützt
ist, und an dem anderen Ende mit der Ausgangswelle des vorgenannten
Pulsmotors 382 zur Transmission gekoppelt. Die Außengewindestange 381 ist
in ein Gewindedurchgangsloch eingeschraubt, das in einem (nicht
gezeigten) Innengewindeblock ausgebildet ist, der von der unteren
Oberfläche des mittleren Abschnittes des zweiten Gleitblockes 33 vorsteht.
Daher wird durch in Normalrichtung oder Umkehrrichtung erfolgendes
Antreiben der Außengewindestange 381 durch den
Pulsmotor 382 der zweite Gleitblock 33 entlang
der Führungsschienen 322 und 322 in der
durch den Pfeil Y bezeichneten Indizierzuführrichtung (Y-Richtung)
bewegt.
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Die
Laserstrahlbearbeitungsmaschine umfasst bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ein Y-Richtungspositionsdetektionsmittel 384 zum Detektieren
der Indizierzuführstrecke, das heißt der Y-Richtungsposition
des vorgenannten zweiten Gleitblockes 33. Das Y-Richtungspositionsdetektionsmittel 384 umfasst
eine entlang der Führungsschiene 322 angeordnete
lineare Skala 384a und einen Lesekopf 384b, der
an dem zweiten Gleitblock 33 montiert ist und sich entlang
der linearen Skala 384a zusammen mit dem zweiten Gleitblock 33 bewegt.
Der Lesekopf 384b des Y-Richtungspositionsdetektionsmittels 384 liefert
bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel jede Mikrosekunde
ein Pulssignal an das (nachstehend noch beschriebene) Steuer- bzw. Regelmittel.
Das nachstehend noch beschriebene Steuer- bzw. Regelmittel zählt
die Eingabepulssignale zum Detektieren der Indizierzuführstrecke,
das heißt, der Y-Richtungsposition des Spanntisches 36.
Wird der Pulsmotor 382 als Antriebsquelle für
das vorgenannte erste Indizierzuführmittel 38 verwendet,
so kann die Indizierzuführstrecke, das heißt die
Y-Richtungsposition des Spanntisches 36 durch Zählen
der Antriebspulse des nachstehend noch beschriebenen Steuer- bzw.
Regelmittels zum Ausgeben eines Antriebssignals an den Pulsmotor 382 detektiert
werden. Wird ein Servomotor als Antriebsquelle für das
vorgenannte erste Indizierzuführmittel 38 verwendet,
so kann die Indizierzuführstrecke, das heißt die
Y-Richtungsposition des Spanntisches 36 durch Zählen
der Pulssignale aus der Ausgabe eines Drehkodierers bzw. Drehgebers
zum Detektieren der Umdrehungen des Servomotors und der Ermittlung
durch das nachstehend noch beschriebene Steuer- bzw. Regelmittel
detektiert werden.
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Der
vorgenannte Laserstrahlaufbringeinheitsstützmechanismus 4 verfügt über
ein Paar von Führungsschienen 41 und 41,
die an der stationären Basis 2 montiert und in
der durch den Pfeil Y bezeichneten Indizierzuführrichtung
(Y-Richtung) parallel zueinander angeordnet sind, sowie über
eine bewegliche Stützbasis 42, die an den Führungsschienen 41 und 41 derart
montiert ist, dass sie sich in der durch den Pfeil Y bezeichneten
Richtung bewegen kann. Die bewegliche Stützbasis 42 umfasst
einen beweglichen Stützabschnitt 421, der beweglich
an den Führungsschienen 41 und 41 montiert
ist, und einen Montierabschnitt 422, der an dem beweglichen
Stützabschnitt 421 montiert ist. Der Montierabschnitt 422 ist
mit einem Paar von Führungsschienen 423 und 423 versehen,
die sich in der durch den Pfeil Z bezeichneten Richtung (Z-Richtung)
an einer der Flanken hiervon erstrecken. Der Laserstrahlaufbringeinheitsstützmechanismus 4 verfügt
bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel über
ein zweites Indizierzuführmittel 43 zum Bewegen
der vorgenannten beweglichen Stützbasis 42 entlang
des Paares von Stützschienen 41 und 41 in
der durch den Pfeil Y bezeichneten Indizierzuführrichtung
(Y-Richtung). Das zweite Indizierzuführmittel 43 umfasst
eine Außengewindestange 431, die zwischen dem
vorgenannten Paar von Führungsschienen 41 und 41 parallel
hierzu angeordnet ist, sowie über eine Antriebsquelle,
so beispielsweise einen Pulsmotor 432, zum drehbaren Antreiben
der Außengewindestange 431. Die Außengewindestange 431 ist
an ihrem einen Ende drehbar an einem (nicht gezeigten) Lagerblock
gestützt, der an der vorge nannten stationären
Basis 2 fixiert bzw. befestigt ist, und an dem anderen
Ende mit der Ausgabewelle des vorgenannten Pulsmotors 432 zur
Transmission gekoppelt. Die Außengewindestange 431 ist
in ein Gewindedurchgangsloch eingeschraubt, das in einem (nicht
gezeigten) Innengewindeblock ausgebildet ist, der von der unteren
Oberfläche des mittleren Abschnittes des beweglichen Stützabschnittes 421,
der die bewegliche Stützbasis 42 bildet, vorsteht.
Daher kann durch in Normalrichtung oder Umkehrrichtung erfolgendes
Antreiben der Außengewindestange 431 durch den
Pulsmotor 432 die bewegliche Stützbasis 42 entlang
der Führungsschienen 41 und 41 in der
durch den Pfeil Y bezeichneten Indizierzuführrichtung (Y-Richtung)
bewegt werden.
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Die
Laserstrahlaufbringeinheit 5 umfasst bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel einen Einheitshalter 51 und
ein Laserstrahlaufbringmittel 52, das an dem Einheitshalter 51 gesichert
ist. Der Einheitshalter 51 verfügt über
ein Paar von zu führenden Nuten 511 und 511 zur
Gleitanpassung an dem Paar von Führungsschienen 423 und 423 mit
einer Anordnung an dem vorgenannten Montierabschnitt 422 und
ist derart gestützt, dass er sich in der durch den Pfeil
Z bezeichneten Richtung (Z-Richtung) durch jeweiliges Anpassen der
zu führenden Nuten 511 und 511 an den
vorgenannten Führungsschienen 423 und 423 bewegen
kann.
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Die
Laserstrahlaufbringeinheit 5 verfügt bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel über ein Bewegungsmittel 53 zum
Bewegen des Einheitshalters 51 entlang des Paares von Führungsschienen 423 und 423 in
der durch den Pfeil Z bezeichneten Richtung (Z-Richtung). Das Bewegungsmittel 53 umfasst
eine (nicht gezeigte) Außengewindestange, die zwischen
dem Paar von Führungsschienen 423 und 423 angeordnet
ist, sowie eine Antriebsquelle, so beispielsweise einen Pulsmotor 532,
zum drehbaren Antreiben der Außengewindestange. Durch in
Normalrichtung oder Umkehrrichtung erfolgendes Antreiben der (nicht
gezeigten) Außengewindestange durch den Pulsmotor 532 werden
der Einheitshalter 51 und das Laserstrahlaufbringmittel 52 entlang
der Führungsschienen 423 und 423 in der
durch den Pfeil Z bezeichneten Richtung (Z-Richtung) bewegt. Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Laserstrahlaufbringmittel 52 durch
in Normalrichtung erfolgendes Antreiben des Pulsmotors 532 nach
oben und durch in Umkehrrichtung erfolgendes Antreiben des Pulsmotors 532 nach
unten bewegt. Das vorgenannte Laserstrahlaufbringmittel 52 umfasst
ein zylindrisches Gehäuse 521 mit einer Sicherung
an dem Einheitshalter 51 und einer im Wesentlichen horizontalen Erstreckung.
In dem Gehäuse 521 ist ein Pulslaserstrahloszillationsmittel
eingebaut, das einen Pulslaserstrahloszillator umfasst, der aus
einem YAG-Laseroszillator oder YVO4-Laser oszillator und einem Wiederholfrequenzeinstellmittel
besteht. Das Pulslaserstrahloszillationsmittel oszilliert bei dem
dargestellten Ausführungsbeispiel einen Pulslaserstrahl
einer Wellenlänge (beispielsweise 355 nm) mit Absorptivität
für das Werkstück, so beispielsweise für
ein Saphirsubstrat. Ein Kondensor 522 mit einer (nicht
gezeigten) darin befindlichen Kondensorlinse, ist an dem vorgenannten
Gehäuse 521 angebracht. Ein Laserstrahl, der von
dem vorgenannten Pulslaserstrahloszillationsmittel oszilliert wird,
erreicht den Kondensor 522 durch ein transmissionsoptisches System
(nicht gezeigt) und wird von dem Kondensor 522 mit einem
vorbestimmten Fixierpunktdurchmesser auf das an dem vorgenannten
Spanntisch 36 gehaltene Werkstück aufgebracht.
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Die
Laserstrahlbearbeitungsmaschine verfügt bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel über ein Bildaufnahmemittel 55 zum
Aufnehmen eines Bildes desjenigen Bereiches, der durch das Laserstrahlaufbringmittel 52 bearbeitet
werden soll, das an dem vorderen Endabschnitt des Gehäuses 521 montiert
ist. Das Bildaufnahmemittel 55 umfasst ein Beleuchtungsmittel
zum Beleuchten des Werkstückes, ein optisches System zum
Erfassen des durch das Beleuchtungsmittel beleuchteten Bereiches
und eine Bildaufnahmevorrichtung (CCD) zum Aufnehmen eines von dem
optischen System erfassten Bildes. Ein Bildsignal wird dem nachstehend
noch beschriebenen Steuer- bzw. Regelmittel zugeleitet.
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Die
Laserstrahlbearbeitungsmaschine umfasst bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
eine Vorrichtung 6 zum Detektieren der Kanten des an dem
Spanntisch 36 gehaltenen Werkstückes.
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Die
Vorrichtung 6 zum Detektieren der Kanten des Werkstückes
gemäß 1 setzt sich aus einem ersten
Kantendetektor 6a und einem zweiten Kantendetektor 6b zusammen,
die sämtlich an dem Kondensor 522 des Laserstrahlaufbringmittels 52 angebracht
sind. Der erste Kantendetektor 6a und der zweite Kantendetektor 6b sind
an der jeweiligen Seite in der Bearbeitungszuführrichtung
X des Kondensors 522 mit einem bestimmten Abstand L zwischen
der Mitte des Kondensors 522 und der Mitte hiervon, wie
in 2 gezeigt ist, angeordnet. Der erste Kantendetektor 6a und
der zweite Kantendetektor 6b können denselben
Aufbau aufweisen, wobei ein erstes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 3 beschrieben
ist.
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Sowohl
der erste Kantendetektor 6a wie auch der zweite Kantendetektor 6b,
siehe 3, umfassen ein zylindrisches Gehäuse 61,
ein in dem Gehäuse 61 eingebautes Strahl oszillationsmittel 62 zum
Oszillieren eines Detektionsstrahles, eine Objektivlinse 63 zum
Fokussieren des von dem Strahloszillationsmittel 62 oszillierten
Detektionsstrahles und ein Reflexionslichtdetektionsmittel 64 zum
Detektieren des Reflexionslichtes des durch die Objektivlinse 63 aufgebrachten
Detektionsstrahles. Das Strahloszillationsmittel 62 ist
bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel von einer Laserdiode
gebildet und wird durch das nachstehend noch beschriebene Steuer-
bzw. Regelmittel gesteuert bzw. geregelt. Das von einer Laserdiode
gebildete Strahloszillationsmittel 62 oszilliert den Detektionsstrahl
LBa beispielsweise mit einer Ausgabe von 10 mW und einem Durchmesser
von 1,0 mm hin zu einer Position, die von der Mittelachse A der
Objektivlinse 63 um einen vorbestimmten Abstand B versetzt
ist, wodurch die optische Achse des Detektionsstrahles LBa parallel
zur Mittelachse A wird. Die Objektivlinse 63 fokussiert
den von dem Strahloszillationsmittel 62 oszillierten Detektionsstrahl
LBa und bringt ihn auf die Halteoberfläche auf, die die
obere Oberfläche des vorgenannten Spanntisches 36 ist.
Das Reflexionslichtdetektionsmittel 64 empfängt
das Reflexionslicht LBb des Detektionsstrahles Lba, der durch die
Objektivlinse 63 aufgebracht und der an dem an dem Spanntisch 36 gehaltenen
Werkstück reflektiert wird. Das Reflexionslichtdetektionsmittel 64 umfasst
bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Positionsdetektor 641,
so beispielsweise einen positionsempfindlichen Detektor (Position-Sensitive
Detector PSD) oder einen CCD-Liniensensor, wobei dessen Detektionssignal
dem nachstehend noch beschriebenen Steuer- bzw. Regelmittel zugeleitet
wird.
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Der
erste Kantendetektor 6a und der zweite Kantendetektor 6b sind,
siehe 3, gemäß vorstehender Beschreibung
aufgebaut. Ihre Funktion wird nachstehend unter Bezugnahme auf 4(a) und 4(b) beschrieben.
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Wird
der von dem Strahloszillationsmittel 62 oszillierte Detektionsstrahl
LBa durch die Objektivlinse 63 fokussiert und gebrochen
und auf das Zertrennband T, das das Werkstück W an der
vorderen Oberfläche aufweist und an dem Spanntisch 36 gehalten
ist, siehe 4(a), aufgebracht, so wird
er an der vorderen Oberfläche des Zertrennbandes T reflektiert,
woraufhin sein Reflexionslicht LBb1 hin zu der Objektivlinse 63 läuft. Wird
der Brennpunkt P des durch die Objektivlinse 63 fokussierten
und gebrochenen Detektionsstrahles LBa derart angepasst, dass er
mit der vorderen Oberfläche des Zertrennbandes T an diesem
Punkt, wie in 4(a) gezeigt ist, ausgerichtet
ist, so wird der Brennpunkt P in eine Position an der Mittelachse
A der Objektivlinse 63 gebracht. Der Brennpunkt P des Detektionsstrahles
LBa, der durch die Objektivlinse 63 fokussiert und gebrochen
wird, weist einen Punktdurchmesser von einigen Mikrometern auf.
Das Refle xionslicht LBb1 aus der Reflexion an der vorderen Oberfläche
des Zertrennbandes T an dem Brennpunkt P erreicht die Objektivlinse 63 für
eine Brechung durch die Objektivlinse 63, läuft
parallel zur Mittelachse A der Objektivlinse 63 und erreicht
die erste Position S1 des Positionsdetektors 641. Der Positionsdetektor 641 liefert
ein erstes Positionssignal S1 zur Angabe des Empfanges des Reflexionslichtes
LBb1 an das nachstehend noch beschriebene Steuer- bzw. Regelmittel.
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Nachstehend
erfolgt eine Beschreibung desjenigen Falles, in dem der von dem
Strahloszillationsmittel 62 oszillierte und von der Objektivlinse 63 fokussierte
und gebrochene Detektionsstrahl LBa auf die obere Oberfläche
des Werkstückes W aufgebracht wird, das auf die vordere
Oberfläche des an dem Spanntisch 36 gehaltenen
Zertrennbandes T gelegt ist, wie in 4(b) gezeigt
ist. In diesem Falle erreicht aufgrund dessen, dass der durch die
Objektivlinse 63 fokussierte und gebrochene Detektionsstrahl
LBa an der oberen Oberfläche des Werkstückes W
an der stromaufwärtigen Seite des Brennpunktes P reflektiert
wird, das Reflexionslicht LBb2 des Detektionsstrahles LBa eine Position,
die näher an der Mittelachse A der Objektivlinse als das
an dem Brennpunkt P reflektierte Reflexionslicht LBb1 ist. Das Reflexionslicht
LBb2, das eine Position erreicht, die näher an der Mittelachse
A der Objektivlinse 63 als das an dem Brennpunkt P reflektierte
Reflexionslicht LBb1 ist, wird unter einem Brechungsindex gebrochen,
der kleiner als der Brechungsindex des Reflexionslichtes LBb1 ist.
Im Ergebnis unterscheidet sich die zweite Position S2 des Reflexionslichtes
LBb2, das den Positionsdetektor 641 erreicht, der Position
nach von der ersten Position S1 des vorgenannten Reflexionslichtes LBb1.
Der Positionsdetektor 641, der das Reflexionslicht LBb2
an der zweiten Position S2 empfangen hat, liefert ein zweites Positionssignal
S2 zur Angabe des Empfanges des Reflexionslichtes LBb2 an das nachstehend
noch beschriebene Steuer- bzw. Regelmittel. Das nachstehend noch
beschriebene Steuer- bzw. Regelmittel, das das Positionssignal von
dem Positionsdetektor 641 empfangen hat, stellt fest, dass
dann, wenn es das erste Positionssignal S1 empfangen hat, der Detektionsstrahl
einen Bereich erreicht hat, in dem das Werkstück W nicht
vorhanden ist, und dass dann, wenn es das zweite Positionssignal
S2 empfangen hat, der Detektionsstrahl den Kantenabschnitt des Werkstückes
W erreicht hat.
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Nachstehend
werden der erste Kantendetektor 6a und der zweite Kantendetektor 6b entsprechend
einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Der erste Kantendetektor 6a und
der zweite Kantendetektor 6b gemäß Darstellung
in 5 sind mit Ausnahme des Reflexionslicht detektionsmittels 64 im
Wesentlichen gleich. Da die anderen Elemente im Wesentlichen gleich
sind, sind sie mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und es wird
auf eine Beschreibung derselben verzichtet.
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Das
Reflexionslichtdetektionsmittel 64 in dem ersten Kantendetektor 6a und
dem zweiten Kantendetektor 6b gemäß 5 umfasst
einen Fotosensor 643 zum Empfangen des Reflexionslichtes
LBb des durch die Objektivlinse 63 aufgebrachten Detektionsstrahles
LBa und ein Maskenelement 644, das zwischen dem Fotosensor 643 und
der Objektivlinse 63 angeordnet ist und ein Visierloch 644a aufweist.
Das Maskenelement 644 ist derart aufgebaut, dass es das
Reflexionslicht LBb des Detektionsstrahles LBa nach Oszillation
durch das Oszillationsmittel 62, Fokussierung durch die
Objektivlinse 63 sowie Reflexion an dem an dem Spanntisch 36 gehaltenen
Zertrennband T und Brechung durch die Objektivlinse 63 abblockt.
Daher nimmt das Maskenelement 644 die Funktion des Abblockens
des Reflexionslichtes wahr, das an dem Bereich, wo das Werkstück nicht
vorhanden ist, reflektiert und durch die Objektivlinse gebrochen
wird. Zudem ist das Visierloch 644a des Maskenelementes 644 derart
aufgebaut, dass es das Reflexionslicht LBb des Detektionsstrahles
LBa nach Oszillation durch das Strahloszillationsmittel 62,
Fokussierung durch die Objektivlinse 63 sowie Reflexion
an dem an dem Spanntisch 36 gehaltenen Werkstück
W und Brechung durch die Objektivlinse 63 durchlässt,
was nachstehend noch beschrieben wird. Das Reflexionslicht LBb,
das durch das Visierloch 644a des Maskenelementes 644 hindurchgeht,
wird von dem Fotosensor 643 empfangen.
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Der
erste Kantendetektor 6a und der zweite Kantendetektor 6b,
siehe 5, sind gemäß vorstehender Beschreibung
aufgebaut. Nachstehend wird deren Funktion unter Bezugnahme auf 6(a) und 6(b) beschrieben.
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Wird
der von dem Strahloszillationsmittel 62 oszillierte Detektionsstrahl
LBa durch die Objektivlinse entsprechend dem Ausführungsbeispiel
von 3 und 4(a) und 4(b) fokussiert und gebrochen und auf das
Zertrennband T, wo das Werkstück W auf die vordere Oberfläche
aufgelegt und an dem Spanntisch 36 gehalten ist, wie in 6(a) gezeigt ist, aufgebracht, so wird
er an der vorderen Oberfläche des Zertrennbandes T reflektiert,
und das Reflexionslicht LBb1 läuft hin zu der Objektivlinse 63.
Wird der Brennpunkt P des durch die Objektivlinse 63 fokussierten
und gebrochenen Detektionsstrahles LBa derart angepasst, dass er
mit der vorderen Oberfläche des Zertrennbandes T an diesem
Punkt, wie in 6(a) gezeigt ist, ausgerichtet
ist, so wird der Brennpunkt P in eine Position auf der Mittelachse
A der Objektivlinse 63 gebracht. Das Reflexionslicht LBb1
aus der Reflexion an der vorderen Oberfläche des Zertrennbandes
T an dem Brennpunkt P erreicht die Objektivlinse 63, wobei
eine Brechung durch die Objektivlinse 63 erfolgt, und läuft
parallel zur Mittelachse A der Objektivlinse 63. Das Reflexionslicht
LBb1 wird von dem Maskenelement 644, das zwischen der Objektivlinse 63 und
dem Fotosensor 643 angeordnet ist, abgeblockt und erreicht
den Fotosensor 643 nicht.
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Nachstehend
erfolgt eine Beschreibung desjenigen Falles, in dem der von dem
Strahloszillationsmittel 62 oszillierte und durch die Objektivlinse 63 fokussierte
und gebrochene Detektionsstrahl LBa auf die obere Oberfläche
des Werkstückes W aufgebracht wird, das auf die vordere
Oberfläche des an dem Spanntisch 36 gehaltenen
Zertrennbandes T aufgelegt ist, wie in 6(b) gezeigt
ist. In diesem Fall erreicht aufgrund dessen, dass der durch die
Objektivlinse 63 fokussierte und gebrochene Detektionsstrahl
LBa an der oberen Oberfläche des Werkstückes W
an der stromaufwärtigen Seite des Brennpunktes P reflektiert
wird, das reflektierte Licht LBb2 eine Position, die näher
an der Mittelachse A der Objektivlinse 63 als das Reflexionslicht
LBb1 ist, das an dem Brennpunkt P reflektiert wird, was dem in 3 sowie
in 4(a) und 4(b) dargestellten
Ausführungsbeispiel entspricht. Das Reflexionslicht LBb2,
das eine Position erreicht hat, die näher an der Mittelachse A
der Objektivlinse 63 als das an dem Brennpunkt P reflektierte
Reflexionslicht LBb1 ist, wird unter einem Brechungsindex gebrochen,
der kleiner als der Brechungsindex des Reflexionslichtes LBb1 ist.
Das auf diese Weise durch die Objektivlinse 63 gebrochene
Reflexionslicht LBb2 läuft durch das Visierloch 644a,
das in dem Maskenelement 644 ausgebildet ist, und wird
von dem Fotosensor 643 empfangen. Empfängt der
Fotosensor 643 das Reflexionslicht LBb2, das durch das
Visierloch 644a läuft, so liefert er ein Empfangssignal
an das nachstehend noch beschriebene Steuer- bzw. Regelmittel. Daher
stellt das nachstehend noch beschriebene Steuer- bzw. Regelmittel
fest, dass dann, wenn es kein Empfangssignal von dem Fotosensor 643 empfangen hat,
der Detektionsstrahl LBa denjenigen Bereich erreicht hat, wo das
Werkstück W nicht vorhanden ist, und dass dann, wenn es
ein Empfangssignal von dem Fotosensor 643 empfangen hat,
der Detektionsstrahl LBa den Kantenabschnitt des Werkstückes
W erreicht hat.
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Der
erste Kantendetektor 6a wie auch der zweite Kantendetektor 6b weisen
den nachfolgenden Aufbau auf. Sie umfassen das Reflexionslichtdetektionsmittel 64 zum
Detektieren des Reflexionslichtes LBb1 und des Reflexionslichtes
LBb2 des Detektionsstrahles LBa, der von dem Strahloszillationsmittel 62 oszilliert
wird, das den Detektionsstrahl LBa in eine Position oszilliert,
die von der Mittelachse A der Objektivlinse 63 um den vorbestimmten
Abstand B versetzt ist, wodurch die optische Achse des Detektionsstrahles
LBa parallel zur Mittelachse A und durch die Objektivlinse 63 aufgebracht
wird. Das Reflexionslichtdetektionsmittel 64 detektiert die
Kante des Werkstückes auf Grundlange einer Positionsdifferenz
zwischen Reflexionslicht, das an dem Bereich, wo das Werkstück
nicht vorhanden ist, reflektiert und durch die Objektivlinse 63 gebrochen
wird, und Reflexionslicht, das an dem Werkstück reflektiert
und durch die Objektivlinse 63 gebrochen wird. Daher kann
die Gesamtausgestaltung der Vorrichtung im Vergleich zu einem Aufbau,
bei dem ein Detektionsstrahl unter einem Winkel oszilliert, einen
kompakten Aufbau aufweisen. Darüber hinaus kann aufgrund
dessen, dass der von dem vorgenannten Strahloszillationsmittel 62 oszillierte
Detektionsstrahl LBa durch die Objektivlinse 63 gebrochen
und auf die obere Oberfläche des Werkstückes W
unter einem Winkel aufgebracht wird, das Spiegelreflexionslicht
auch dann, wenn das Werkstück ein transparentes Element
ist, erfasst werden.
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Wie
wiederum in 1 gezeigt ist, umfasst die Laserstrahlbearbeitungsmaschine
bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel das Steuer- bzw.
Regelmittel 7. Das Steuer- bzw. Regelmittel 7 wird
von einem Computer gebildet, der eine zentrale Verarbeitungseinheit
(Central Processing Unit CPU) 71 zum Ausführen
einer arithmetischen Bearbeitung auf Grundlage eines Steuer- bzw.
Regelprogramms, einen Nurlesespeicher (Read-Only Memory ROM) 72 zum
Speichern des Steuer- bzw. Regelprogramms und dergleichen mehr,
einen Lese-Schreib-Speicher mit wahlfreiem Zugriff (Random Access
Memory RAM) 73 zum Speichern der Ergebnisse der Operationen,
einen Zähler 74 sowie eine Eingabeschnittstelle 75 und
eine Ausgabeschnittstelle 76 aufweist. Detektionssignale
aus dem vorgenannten X-Richtungspositionsdetektionsmittel 374,
dem Y-Richtungspositionsdetektionsmittel 384, dem Bildaufnahmemittel 55 und
den Positionsdetektoren 641 oder Fotosensoren 643 des
ersten Kantendetektors 6a und des zweiten Kantendetektors 6b werden
in die Eingabeschnittstelle 75 des Steuer- bzw. Regelmittels 7 eingegeben.
Steuer- bzw. Regelsignale werden dem vorgenannten Pulsmotor 360,
dem Pulmotor 372, dem Pulsmotor 382, dem Pulsmotor 432,
dem Pulsmotor 532, dem Pulslaserstrahlaufbringmittel 52,
dem Strahloszillationsmittel 62 des ersten Kantendetektors 6a und
des zweiten Kantendetektors 6b sowie einem Anzeigemittel 70 und
dergleichen mehr von der Ausgabeschnittstelle 76 des Steuer-
bzw. Regelmittels 7 zugeleitet.
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Die
Laserstrahlbearbeitungsmaschine ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
gemäß vorstehender Beschreibung aufgebaut. Ihre
Funktion wird nachstehend beschrieben.
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7 zeigt
denjenigen Zustand, in dem der der optischen Vorrichtung zu eigene
Wafer 10 als Werkstück auf die vordere Oberfläche
des Zertrennbandes T gelegt ist, das an dem ringförmigen
Rahmen F montiert ist. Der der optischen Vorrichtung zu eigene Wafer 10 wird
von einem Saphirwafer gebildet, eine Mehrzahl von Bereichen ist
durch eine Mehrzahl von Straßen 101 getrennt,
die in einem Gittermuster an der vorderen Oberfläche 10a ausgebildet
sind, und es ist eine optische Vorrichtung 102, so beispielsweise
eine Lichtemissionsdiode oder dergleichen in jedem der getrennten
Bereiche ausgebildet.
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Zur
Durchführung einer Laserbearbeitung entlang der Straßen 101 des
der vorgenannten optischen Vorrichtung zu eigenen Wafers 10 wird
die dem Zertrennband T zu eigene Seite des der optischen Vorrichtung zu
eigenen Wafers 10 zunächst derart auf den Spanntisch 36 der
vorbeschriebenen Laserstrahlbearbeitungsmaschine von 1 gelegt,
dass die vordere Oberfläche 10a nach oben weist,
und es wird der der optischen Vorrichtung zu eigene Wafer 10 über
das Zertrennband T mittels eines Soges gehalten. Des Weiteren ist
der ringförmige Rahmen F mit dem daran montierten Zertrennband
T durch an dem Spanntisch 36 vorgesehene Klemmen 362 fixiert
bzw. befestigt.
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Der
Spanntisch 36, der mittels eines Soges den der optischen
Vorrichtung zu eigenen Wafer 10, wie vorstehend beschrieben,
hält, wird in eine Position genau unter dem Bildaufnahmemittel 55 durch
Aktivieren des Bearbeitungszuführmittels 37 gebracht.
Nachdem der Spanntisch 36 genau unter dem Bildaufnahmemittel 55 positioniert
ist, wird ein Ausrichtvorgang zum Detektieren des zu bearbeitenden
Bereiches des der optischen Vorrichtung zu eigenen Wafers 10 von
dem Bildaufnahmemittel 55 und dem Steuer- bzw. Regelmittel 7 ausgeführt.
Dies bedeutet, dass das Bildaufnahmemittel 55 und das Steuer-
bzw. Regelmittel 7 eine Bildbearbeitung, so beispielsweise
einen Musterabgleich oder artähnliches ausführen,
um eine in einer vorbestimmten Richtung des der optischen Vorrichtung
zu eigenen Wafers ausgebildete Straße 101 mit
dem vorgenannten Kondensor 522 auszurichten, wodurch die
Ausrichtung einer Laserstrahlaufbringposition erfolgt. Des Weiteren wird
die Ausrichtung der Laserstrahlaufbringposition auf ähnliche
Weise mit Straßen 101 ausgeführt, die
an dem der optischen Vorrichtung zu eigenen Wafer 10 in
einer Richtung senkrecht zur vorgenannten vorbestimmten Richtung
ausgebildet sind.
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Nachdem
die Straße 101, die an dem an dem Spanntisch 36 gehaltenen
und der optischen Vorrichtung zu eigenen Wafer 10 ausgebildet
ist, detektiert ist und die Ausrichtung der Laserstrahlaufbringposition
gemäß vorstehender Beschreibung ausgeführt
ist, werden das Bearbeitungszuführmittel 37 und
das erste Indizierzuführmittel 38 aktiviert, um
den Spanntisch 36 in einen Laserstrahlaufbringbereich zu
bewegen, wo der Kondensor 522 und die Kantendetektionsvorrichtung 6 befindlich
sind, sodass die vorbestimmte Straße 101, die
an dem der optischen Vorrichtung zu eigenen Wafer 10 ausgebildet
ist, mit dem Kondensor 522 und der Kantendetektionsvorrichtung 6,
wie in 8(a) gezeigt ist, ausgerichtet
ist. Nunmehr ist, siehe 8(a), das
linke Ende des der optischen Vorrichtung zu eigenen Wafers 10 derart
positioniert, dass es an den rechten Seiten des Kondensors 522 und
der Kantendetektionsvorrichtung 6 ist. Sodann wird der
erste Kantendetektor 6a der Kantendetektionsvorrichtung 6 aktiviert,
und es wird zudem das Bearbeitungszuführmittel 37 aktiviert,
um den Spanntisch 36 in der Bearbeitungszuführrichtung,
wie durch den Pfeil X1 in 8(a) gezeigt
ist, mit einer vorbestimmten Bearbeitungszuführrate zu
bewegen. Nunmehr erreicht für den Fall, dass der erste
Kantendetektor 6a der in 3 gezeigte
Kantendetektor ist, dann, wenn der von dem Strahloszillationsmittel 62 oszillierte
und von der Objektivlinse 63 fokussierte und gebrochene
Detektionsstrahl LBa auf das Zertrennband T, wie in 8(a) gezeigt
ist, aufgebracht wird, das Reflexionslicht LBa die erste Position
S1 des Positionsdetektors 641 wie bei dem in 4(a) gezeigten Ausführungsbeispiel,
und der Positionsdetektor 641 leitet das erste Positionssignal
S1 zur Angabe des Empfanges des Reflexionslichtes LBb1 an das Steuer-
bzw. Regelmittel 7 weiter. Inzwischen wird für
den Fall, dass der erste Kantendetektor 6a der in 5 gezeigte
Kantendetektor ist, dann, wenn der von dem Strahloszillationsmittel 62 oszillierte
und von der Objektivlinse 63 fokussierte und gebrochene
Detektionsstrahl LBba auf das in 8(a) gezeigte
Zertrennband T aufgebracht wird, das Reflexionslicht LBb1 bei dem
in 6(a) gezeigten Ausführungsbeispiel
durch das Maskenelement 644 abgeblockt.
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Anschließend
erreicht dann, wenn sich der Spanntisch 36 in der durch
den Pfeil X1 bezeichneten Bearbeitungszuführrichtung aus
dem in 8(a) gezeigten Zustand bewegt
und der von dem Strahloszillationsmittel 62 oszillierte
und durch die Objektivlinse 63 fokussierte und gebrochene
Detektionsstrahl LBa auf das linke Ende (Kante) des der optischen
Vorrichtung zu eigenen Wafers 10, wie in 8(b) gezeigt
ist, aufgebracht wird, das an der oberen Oberfläche des
der optischen Vorrichtung zu eigenen Wafers 10 reflektierte
Reflexionslicht LBb2 die zweite Position S2 des Positionsdetektors 641 wie
bei dem in 4(b) gezeigten Ausführungsbeispiel
für den Fall, dass der erste Kantende tektor 6a der
in 3 gezeigte Kantendetektor ist, und der Positionsdetektor 641 leitet
das zweite Positionssignal S2 zur Angabe des Empfanges des Reflexionslichtes
LBb2 an das Steuer- bzw. Regelmittel 7. Das Steuer- bzw.
Regelmittel 7, das das zweite Positionssignal S2 empfangen
hat, stellt fest, dass das linke Ende (Kante) des der optischen
Vorrichtung zu eigenen Wafers 10 die Position genau unter
dem ersten Kantendetektor 6a erreicht hat. Inzwischen läuft,
wenn der erste Kantendetektor 6a der in 5 gezeigte
Kantendetektor ist und der von dem Strahloszillationsmittel 62 oszillierte und
durch die Objektivlinse 63 fokussierte und gebrochene Detektionsstrahl
LBa auf das linke Ende (Kante) des der optischen Vorrichtung zu
eigenen Wafers 10, wie in 8(b) gezeigt
ist, aufgebracht wird, das an der oberen Oberfläche des
der optischen Vorrichtung zu eigenen Wafers 10 reflektierte
Reflexionslicht LBb2 durch das in dem Maskenelement 644 ausgebildete
Visierloch 644 und wird von dem Fotosensor 643 wie
bei dem in 6(b) gezeigten Ausführungsbeispiel
empfangen. Der Fotosensor 643, der das Reflexionslicht
LBb2 empfangen hat, das durch das in dem Maskenelement 644 ausgebildete
Visierloch 644 gelaufen ist, leitet ein Empfangssignal
an das Steuer bzw. Regelmittel 7. Das Steuer bzw. Regelmittel 7,
das das Empfangssignal von dem Fotosensor 643 empfangen
hat, stellt fest, dass das linke Ende (Kante) des der optischen
Vorrichtung zu eigenen Wafers 10 eine Position genau unter
dem ersten Kantendetektor 6a erreicht hat.
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Nachdem
das Steuer- bzw. Regelmittel 7 feststellt, dass das linke
Ende (Kante) des der optischen Vorrichtung zu eigenen Wafers 10 eine
Position genau unter dem ersten Kantendetektor 6a, wie
in 8(b) gezeigt ist, erreicht hat,
ermittelt es den Bewegungsabstand in der durch den Pfeil X1 des
Spanntisches 36 bezeichneten Richtung auf Grundlage eines
Detektionssignals aus dem X-Richtungspositionsdetektionsmittel 374.
Erreicht dieser Bewegungsabstand den Abstand L zwischen der Mitte
des ersten Kantendetektors 6a und der Mitte des Kondensors 522,
wie in 8(c) gezeigt ist, so stellt
das Steuer- bzw. Regelmittel 7 fest, dass das linke Ende
(Kante) des der optischen Vorrichtung zu eigenen Wafers 10 eine
Position genau unter dem Kondensor 522 erreicht hat, und
aktiviert das Laserstrahlaufbringmittel 52 zum Aufbringen
eines Pulslaserstrahles von dem Kondensor 522 (Laserstrahlaufbringschritt).
Im Ergebnis wird ein Pulslaserstrahl entlang der Straße 101 von
dem linken Ende (Kante) des der optischen Vorrichtung zu eigenen
Wafers 10 aufgebracht. Wird der Spanntisch 36 in
der durch den Pfeil X1 in 8(c) bezeichneten
Bearbeitungszuführrichtung bewegt, während der
Pulslaserstrahl aus dem Kondensor 522 aufgebracht wird,
so läuft das rechte Ende (Kante) des der optischen Vorrichtung
zu eigenen Wafers 10 über eine Position genau
unter dem ersten Kantendetektor 6a, wie in 9(a) gezeigt
ist, der von dem ersten Kantendetektor 6a aufgebrachte
Detektionsstrahl LBa erreicht das Zertrennband T, und das Steuer-
bzw. Regelmittel 7 stellt fest, dass der der optischen
Vorrichtung zu eigene Wafer 10 nicht genau unter dem ersten
Kantendetektor 6a vorhanden ist, und ermittelt den Bewegungsabstand
in der durch den Pfeil X1 des Spanntisches 36 bezeichneten
Richtung auf Grundlage eines Detektionssignals von dem X-Richtungspositionsdetektionsmittel 74,
wie vorstehend beschrieben worden ist. Erreicht dieser Bewegungsabstand
den Abstand L zwischen der Mitte des ersten Kantendetektors 6a und
der Mitte des Kondensors 522, wie in 9(b) gezeigt
ist, so stellt das Steuer- bzw. Regelmittel 7 fest, dass
das rechte Ende (Kante) des der optischen Vorrichtung zu eigenen
Wafes 10 eine Position genau unter dem Kondensor 522 erreicht
hat, setzt das Aufbringen des Pulslaserstrahles von dem Kondensor 522 aus
und stoppt die Bewegung des Spanntisches 36. Im Ergebnis
wird eine Nut 110 zwischen den beiden Enden der Straße 101 in
dem der optischen Vorrichtung zu eigenen Wafer 10 gebildet,
wie in 9(b) und 9(c) gezeigt
ist.
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Die
Bearbeitungsparameter bei dem vorgenannten Laserstrahlaufbringschritt
sind beispielsweise folgendermaßen gewählt:
| Lichtquelle: | LD-angeregter
Q-Switch-Nd:YVO4-Laser |
| Wellenlänge | 355
nm |
| Wiederholfrequenz: | 70
kHz |
| Durchschnittsausgabe: | 1,0
Watt |
| Fokussierpunktdurchmesser: | 10 μm |
| Bearbeitungszuführrate: | 70
mm/s |
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Nachdem
der Laserstrahlaufbringschritt entlang der vorbestimmten Straße 101,
die auf dem der optischen Vorrichtung zu eigenen Wafer 10 gemäß vorstehender
Beschreibung ausgebildet ist, ausgeführt ist, wird das
erste Indizierzuführmittel 38 aktiviert, um den
Spanntisch 51 um einen Abstand entsprechend dem Intervall zwischen
den Straßen 101 in der Indizierzuführrichtung
zu bewegen, und es wird zudem das Bearbeitungszuführmittel 37 aktiviert,
um das rechte Ende des der optischen Vorrichtung zu eigenen Wafers 10 in
eine Position an den linken Seiten des Kondensors 522 und
der Kantendetektionsvorrichtung 6, wie in 10 gezeigt
ist, zu bringen. Anschließend wird der zweite Kantendetektor 6b aktiviert,
und es wird das Bearbeitungszuführmittel 37 aktiviert,
um den Spanntisch 36 in der durch den Pfeil X2 in 10 bezeichneten
Bearbeitungszuführrichtung mit einer vorbestimmten Bearbeitungszuführrate
zu bewegen, um den vorge nannten Laserstrahlaufbringschritt auszuführen.
Da der erste Kantendetektor 6a und der zweite Kantendetektor 6b bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel an der jeweiligen
Seite in der Bearbeitungszuführrichtung X des Kondensors 522 mit
einem Mitte-zu-Mitte-Abstand L angeordnet sind, werden der erste
Kantendetektor 6a oder der zweite Kantendetektor 6b entsprechend
der Vorwärts-Rückwärts-Bewegung des Spanntisches 36 derart
aktiviert, dass der Laserstrahlaufbringschritt während
der Vorwärtsbewegung und der Rückwärtsbewegung
des Spanntisches 36 ausgeführt werden kann.
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Nachdem
der vorgenannte Laserstrahlaufbringschritt entlang sämtlicher
Straßen 101, die sich in der vorbestimmten Richtung
des der optischen Vorrichtung zu eigenen Wafers 10 erstrecken,
ausgeführt worden ist, wird der Spanntisch 36 um
90° gedreht, um den vorgenannten Laserstrahlaufbringschritt
entlang der Straßen 101, die sich in einer Richtung
senkrecht zu der vorgenannten vorbestimmten Richtung erstrecken,
auszuführen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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