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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laserbearbeitungsvorrichtung, die eine Laserbearbeitung an einem Werkstück, wie zum Beispiel einem Halbleiter-Wafer, ausführen kann.
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Beschreibung des in Bezug stehenden Standes der Technik
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Bei einem Halbleiterbauelementherstellungsprozess wird eine Vielzahl von Bereichen durch geplante Trennlinien unterteilt, die als Gitter auf der Fläche eines Halbleiter-Wafers verteilt sind, der eine im wesentlichen kreisförmige Scheibenform aufweist, und ein Bauelement, wie zum Beispiel ein IC oder ein LSI, wird in jedem der unterteilten Bereiche ausgebildet. Durch Schneiden des Halbleiter-Wafers entlang der geplanten Trennlinien werden dann die Bereiche, in denen jeweils ein Bauelement ausgebildet ist, getrennt, um einzelne Halbleiterchips herzustellen.
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Um die Verkleinerung und Verbesserung der Funktionsfähigkeit einer Vorrichtung umzusetzen, wird in der Praxis eine Modulstruktur verwendet, in der eine Vielzahl von Halbleiterbauelementchips gestapelt sind und Elektroden der gestapelten Halbleiterbauelementchips miteinander gekoppelt sind. In der Modulstruktur wird ein Durchgangsloch an einer Stelle eines Halbleiter-Wafers ausgebildet, bei der jeweils eine Elektrode ausgebildet ist, und ein mit der Elektrode gekoppeltes leitfähiges Material, wie zum Beispiel Kupfer oder Aluminium, wird in dem Durchgangsloch eingebettet, um ein Übertragungsloch auszubilden.
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Eine Laserbearbeitungsvorrichtung, welche die oben beschriebene Laserbearbeitung ausführt, schließt ein Werkstückhaltemittel zum Halten eines Werkstücks, ein Laserstrahlbestrahlungsmittel für eine Laserbearbeitung des durch das Werkstückhaltemittel gehaltenen Werkstücks und ein Bewegungsmittel zum Bewegen des Werkstückhaltemittels und des Laserstrahlbestrahlungsmittels relativ zueinander ein. Ein Verfahren zum Abzweigen eines Laserstrahls in eine Vielzahl von Laserstrahlen, um eine Vielzahl von Verdichtungspunkten auszubilden, wird versucht, um die Bearbeitungseffizienz bei einer oben beschriebenen Laserbearbeitung unter Verwendung einer gerade beschriebenen Laserbearbeitungsvorrichtung zu verbessern. Als Beispiel wird auf das offengelegte
japanische Patent Nr. 2006-95529 oder das
japanische offengelegte Patent Nr. 2008-290086 Bezug genommen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Jedoch gibt es das Problem, dass wenn ein Polarisationsstrahlteiler verwendet wird, um einen durch einen Laserstrahloszillator oszillierten Laserstrahl in eine Vielzahl von Laserstrahlen abzuzweigen, um wie bei den in den oben beschriebenen offengelegten Veröffentlichungen offenbarten Laserstrahlbestrahlungsmitteln eine Vielzahl von Verdichtungspunkten auszubilden, wird der Laserstrahl in P-polarisiertes Licht und S-polarisiertes Licht abgezweigt und die Energiedichte pro Puls wird auf die Hälfte reduziert. Da dessen Polarisationsebenen sich voneinander unterscheiden ist ferner die Bearbeitungsqualität nicht konstant.
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Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Laserbearbeitungsvorrichtung bereitzustellen, die imstande ist, einen Laserstrahl in eine Vielzahl von Laserstrahlen abzuzweigen, um eine Vielzahl von Verdichtungspunkten auszubilden, ohne die Energiedichte pro Puls zu vermindern.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Laserbearbeitungsvorrichtung bereitgestellt, die aufweist: einen Pulslaseroszillator, der eingerichtet ist, einen gepulsten Laserstrahl mit einer vorgegebenen Wiederholfrequenz zu oszillieren; einen Polarisationsstrahlteiler, der in einer Laserstrahloszillationsrichtung auf der stromabwärtigen Seite des Pulslaseroszillators angeordnet ist; eine Viertelwellenlängenplatte, die eingerichtet ist, den durch den Polarisationsstrahlteiler gelangten gepulsten Laserstrahl aus P-polarisiertem Licht in zirkulär polarisiertes Licht umzuwandeln; einen Resonanzscanner, der eingerichtet ist, den durch die Viertelwellenlängenplatte gelangten gepulsten Laserstrahl auf einen ersten Pfad und einen zweiten Pfad zu verteilen; eine Frequenzeinstelleinrichtung, die eingerichtet ist, eine Verteilungsfrequenz des Resonanzscanners einzustellen; ein erstes in dem ersten Pfad angeordnetes Umkehrmittel zum Umkehren des durch den Resonanzscanner verteilten gepulsten Laserstrahls, um zu verursachen, dass sich der gepulste Laserstrahl danach in umgekehrter Richtung entlang eines optischen Pfads eines Rückführpfads des gepulsten Laserstrahls fortbewegt, der in Bezug auf einen optischen Pfad eines Vorwärtspfads des gepulsten Laserstrahls leicht geneigt ist; ein zweites in dem zweiten Pfad angeordnetes Umkehrmittel zum Umkehren des durch den Resonanzscanner verteilten abgezweigten Laserstrahls, um zu verursachen, dass sich der gepulste Laserstrahl danach in umgekehrter Richtung entlang eines optischen Pfads eines Rückführpfads des gepulsten Laserstrahls fortbewegt, der in Bezug auf einen optischen Pfad eines Vorwärtspfads des gepulsten Laserstrahls leicht geneigt ist; und einen Kondensor, der in einem Pfad angeordnet ist, dem die durch das erste Umkehrmittel und das zweite Umkehrmittel umgekehrten gepulsten Laserstrahlen durch den Polarisationsstrahlteiler zugeführt werden, nachdem die gepulsten Laserstrahlen in gepulste Laserstrahlen aus S-polarisiertem Licht umgewandelt worden sind, wenn sie durch die Viertelwellenlängenplatte gelangen.
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Wenn die vorgegebene Wiederholfrequenz des durch den Pulslaseroszillator oszillierten gepulsten Laserstrahls H Hz ist, stellt die Frequenzeinstelleinrichtung vorzugsweise die dem Resonanzscanner zuzuführende Leistungsfrequenz auf H/2 Hz ein, und der gepulste Laserstrahl, der durch den Pulslaseroszillator mit einer maximalen Amplitude und einer minimalen Amplitude oszilliert, wird durch den Resonanzscanner auf einen ersten Pfad und einen zweiten Pfad verteilt. Vorzugsweise schließt das erste Umkehrmittel einen winkeleinstellbaren ersten Spiegel und das zweite Umkehrmittel einen winkeleinstellbaren zweiten Spiegel ein.
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Vorzugsweise ist das erste Umkehrmittel eingerichtet durch: einen ersten Resonanzscanner, der eingerichtet ist, den durch den Resonanzscanner auf den ersten Pfad verteilten gepulsten Laserstrahl auf einen dritten Pfad und einen vierten Pfad zu verteilen; eine erste Frequenzeinstelleinrichtung, die eingerichtet ist, eine Verteilungsfrequenz des ersten Resonanzscanners einzustellen; einen winkeleinstellbaren ersten Spiegel, der in dem dritten Pfad angeordnet ist und eingerichtet ist, den durch den ersten Resonanzscanner verteilten gepulsten Laserstrahl zu reflektieren, um zu verursachen, dass sich der gepulste Laserstrahl danach in umgekehrter Richtung entlang eines optischen Pfads eines Rückführpfads des gepulsten Laserstrahls fortbewegt, der in Bezug auf einen optischen Pfad eines Vorwärtspfads des gepulsten Laserstrahls leicht geneigt ist; und einen winkeleinstellbaren zweiten Spiegel, der in dem vierten Pfad angeordnet ist und eingerichtet ist, den durch den ersten Resonanzscanner verteilten gepulsten Laserstrahl zu reflektieren, um zu verursachen, dass sich der gepulste Laserstrahl danach in umgekehrter Richtung entlang eines optischen Pfads eines Rückführpfads des gepulsten Laserstrahls fortbewegt, der in Bezug auf einen optischen Pfad eines Vorwärtspfads des gepulsten Laserstrahls leicht geneigt ist; und ist das zweite Umkehrmittel eingerichtet durch: einen zweiten Resonanzscanner, der eingerichtet ist, den durch den Resonanzscanner auf den zweiten Pfad verteilten gepulsten Laserstrahl auf einen fünften Pfad und einen sechsten Pfad zu verteilen; eine zweite Frequenzeinstelleinrichtung, die eingerichtet ist, eine Verteilungsfrequenz des zweiten Resonanzscanners einzustellen; einen winkeleinstellbaren dritten Spiegel, der in dem fünften Pfad angeordnet ist und eingerichtet ist, den durch den zweiten Resonanzscanner verteilten gepulsten Laserstrahl zu reflektieren, um zu verursachen, dass sich der gepulste Laserstrahl danach in umgekehrter Richtung entlang eines optischen Pfads eines Rückführpfads des gepulsten Laserstrahls fortbewegt, der in Bezug auf einen optischen Pfad eines Vorwärtspfads des gepulsten Laserstrahls leicht geneigt ist; und einen winkeleinstellbaren vierten Spiegel, der in dem sechsten Pfad angeordnet ist und eingerichtet ist, den durch den zweiten Resonanzscanner verteilten gepulsten Laserstrahl zu reflektieren, um zu verursachen, dass sich der gepulste Laserstrahl danach in umgekehrter Richtung entlang eines optischen Pfads eines Rückführpfads des gepulsten Laserstrahls fortbewegt, der in Bezug auf einen optischen Pfad eines Vorwärtspfads des gepulsten Laserstrahls leicht geneigt ist.
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Vorzugsweise stellt die erste Frequenzeinstelleinrichtung, die das erste Umkehrmittel einrichtet, die dem ersten Resonanzscanner zuzuführende Leistungsfrequenz auf H/4 Hz ein; verteilt der erste Resonanzscanner den durch den Resonanzscanner verteilten gepulsten Laserstrahl mit einer maximalen Amplitude und einer minimalen Amplitude auf den dritten Pfad und den vierten Pfad; stellt die zweite Frequenzeinstelleinrichtung, die das zweite Umkehrmittel einrichtet, die dem zweiten Resonanzscanner zuzuführende Leistungsfrequenz auf H/4 Hz ein; und verteilt der zweite Resonanzscanner den durch den Resonanzscanner verteilten gepulsten Laserstrahl mit einer maximalen Amplitude und einer minimalen Amplitude auf den fünften Pfad und den sechsten Pfad.
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Vorzugsweise wird das erste Umkehrmittel eingerichtet durch: ein erstes photoelastisches Modulationselement, das eingerichtet ist, den durch den Resonanzscanner auf den ersten Pfad verteilten gepulsten Laserstrahl in einen P-polarisierten gepulsten Laserstrahl und einen S-polarisierten gepulsten Laserstrahl zu verteilen; eine erste Frequenzeinstelleinrichtung, die eingerichtet ist, eine Modulationsfrequenz durch das erste photoelastische Modulationselement einzustellen; einen ersten Polarisationsstrahlteiler, der eingerichtet ist, den gepulsten Laserstrahl aus dem P-polarisierten Licht und den gepulsten Laserstrahl aus dem S-polarisierten Licht, die durch das erste photoelastische Modulationselement moduliert werden, abzuzweigen; einen winkeleinstellbaren ersten Spiegel, der eingerichtet ist, den durch den ersten Polarisationsstrahlteiler abgezweigten gepulsten Laserstrahl aus dem P-polarisierten Licht zu reflektieren, um zu verursachen, dass sich der gepulste Laserstrahl danach in umgekehrter Richtung entlang eines optischen Pfads eines Rückführpfads des gepulsten Laserstrahls fortbewegt, der in Bezug auf einen optischen Pfad eines Vorwärtspfads des gepulsten Laserstrahls leicht geneigt ist; und einen winkeleinstellbaren zweiten Spiegel, der eingerichtet ist, den durch den ersten Polarisationsstrahlteiler abgezweigten gepulsten Laserstrahl aus dem S-polarisierten Licht zu reflektieren, um zu verursachen, dass sich der gepulste Laserstrahl danach in umgekehrter Richtung entlang eines optischen Pfads eines Rückführpfads des gepulsten Laserstrahls fortbewegt, der in Bezug auf einen optischen Pfad eines Vorwärtspfads des gepulsten Laserstrahls leicht geneigt ist; und wird das zweite Umkehrmittel eingerichtet durch: ein zweites photoelastisches Modulationselement, das eingerichtet ist, den durch den Resonanzscanner auf den zweiten Pfad verteilten gepulsten Laserstrahl in einen P-polarisierten gepulsten Laserstrahl und einen S-polarisierten gepulsten Laserstrahl zu modulieren; eine zweite Frequenzeinstelleinrichtung, die eingerichtet ist, eine Modulationsfrequenz durch das zweite photoelastische Modulationselement einzustellen; einen zweiten Polarisationsstrahlteiler, der eingerichtet ist, den gepulsten Laserstrahl aus dem P-polarisierten Licht und den gepulsten Laserstrahl aus dem S-polarisierten Licht abzuzweigen, die durch das zweite photoelastische Modulationselement moduliert werden; einen winkeleinstellbaren dritten Spiegel, der eingerichtet ist, den durch den zweiten Polarisationsstrahlteiler abgezweigten gepulsten Laserstrahl aus dem P-polarisierten Licht zu reflektieren, um zu verursachen, dass sich der gepulste Laserstrahl danach in umgekehrter Richtung entlang eines optischen Pfads eines Rückführpfads des gepulsten Laserstrahls fortbewegt, der in Bezug auf einen optischen Pfad eines Vorwärtspfads des gepulsten Laserstrahls leicht geneigt ist; und einen winkeleinstellbaren vierten Spiegel, der eingerichtet ist, den durch den zweiten Polarisationsstrahlteiler abgezweigten gepulsten Laserstrahl aus dem S-polarisierten Licht so zu reflektieren, um zu verursachen, dass sich der gepulste Laserstrahl danach in umgekehrter Richtung entlang eines optischen Pfads eines Rückführpfads des gepulsten Laserstrahls fortbewegt, der in Bezug auf einen optischen Pfad eines Vorwärtspfads des gepulsten Laserstrahls leicht geneigt ist.
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Vorzugsweise stellt die erste Frequenzeinstelleinrichtung, die das erste Umkehrmittel einrichtet, die dem ersten photoelastischen Modulationselement zuzuführende Leistungsfrequenz auf H/4 Hz ein; moduliert das erste photoelastische Modulationselement den durch den Resonanzscanner auf den ersten Pfad verteilten gepulsten Laserstrahl in einen P-polarisierten gepulsten Laserstrahl und einen S-polarisierten gepulsten Laserstrahl mit einer maximalen Amplitude und einer minimalen Amplitude; stellt die zweite Frequenzeinstelleinrichtung, die das zweite Umkehrmittel einrichtet, die dem zweiten photoelastischen Modulationselement zuzuführende Leistungsfrequenz auf H/4 Hz ein; und moduliert das zweite photoelastische Modulationselement den durch den Resonanzscanner auf den zweiten Pfad verteilten gepulsten Laserstrahl in einen P-polarisierten gepulsten Laserstrahl und einen S-polarisierten gepulsten Laserstrahl mit der maximalen Amplitude und der minimalen Amplitude.
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Mit der Laserbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen von dem Pulslaseroszillator oszillierten gepulsten Laserstrahl in einem Zustand in eine Vielzahl gepulster Laserstrahlen abzuzweigen, in dem die Energiedichte pro Puls des gepulsten Laserstrahls aufrechterhalten wird, sodass die Vielzahl gepulster Laserstrahlen auf eine Vielzahl von Stellen eines Werkstücks abgestrahlt werden können und dadurch die Produktivität verbessern.
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Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Weise ihrer Umsetzung wird von einem Studium der folgenden Beschreibung und der angehängten Ansprüche unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen, die einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen, deutlicher und die Erfindung selbst wird hierdurch am besten verstanden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer Laserbearbeitungsvorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist ein Blockdiagramm eines Laserstrahlbestrahlungsmittels, das in der in 1 dargestellten Laserbearbeitungsvorrichtung eingebunden ist;
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3 ist ein Blockdiagramm, das eine weitere Ausführungsform eines Kondensors abbildet, der das in 2 dargestellte Laserstrahlbestrahlungsmittel einrichtet;
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4 ist ein Blockdiagramm, das eine zweite Ausführungsform eines ersten Umkehrmittels und zweiten Umkehrmittels darstellt, welche das in 2 dargestellte Laserstrahlbestrahlungsmittel einrichten; und
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5 ist ein Blockdiagramm, das eine dritte Ausführungsform des ersten Umkehrmittels und des zweiten Umkehrmittels darstellt, die das in 2 dargestellte Laserstrahlbestrahlungsmittel einrichten.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden werden geeignete Ausführungsformen der Laserbearbeitungsvorrichtung, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung eingerichtet sind, unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen im Detail beschrieben. 1 stellt eine perspektivische Ansicht einer Laserbearbeitungsvorrichtung 1 dar, die einen Laseroszillationsmechanismus einschließt, der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung eingerichtet ist. Die in 1 dargestellte Laserbearbeitungsvorrichtung 1, schließt eine stationäre Basis 2, einen Spanntischmechanismus 3, der für eine Bewegung in einer Bearbeitungszuführrichtung (X-Achsenrichtung) auf der stationären Basis angeordnet ist, die durch einen mit einem X markierten Pfeil angedeutet wird, und der eingerichtet ist, auf sich ein Werkstück zu halten, und eine an der stationären Basis 2 angeordnete Laserstrahlbestrahlungseinheit 4 als Laserstrahlbestrahlungsmittel ein.
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Der Spanntischmechanismus 3 schließt ein paar Führungsschienen 31 ein, die parallel entlang der X-Achsenrichtung an der stationären Basis 2 angeordnet sind, einen ersten Gleit- bzw. Kulissenblock 32, der für eine Bewegung in der X-Achsenrichtung an dem Paar Führungsschienen 31 angeordnet ist, einen zweiten Kulissenblock 33, der für eine Bewegung in einer Y-Achsenrichtung, die durch einen mit einem Y markierten Pfeil angedeutet und senkrecht zu der X-Achsenrichtung ist, an dem ersten Kulissenblock 32 angeordnet ist, einen Stütztisch 35, der durch ein zylindrisches Element 34 an dem zweiten Kulissenblock 33 unterstützt wird, und einen Spanntisch 36 als Werkstückhaltemittel ein. Der Spanntisch 36 schließt eine Aufnahmespanneinrichtung 361 ein, die mit einem porösen Material eingerichtet ist, und es wird beispielsweise ein kreisförmige Halbleiter-Wafer, der ein Werkstück ist, durch ein nicht dargestelltes Saugmittel an einer Haltefläche gehalten, die eine obere Fläche der Aufnahmespanneinrichtung 361 ist. Der Spanntisch 36, der wie gerade beschrieben eingerichtet ist, wird durch einen nicht dargestellten Schrittmotor gedreht, der in dem zylindrischen Element 34 angeordnet ist. Es ist anzumerken, dass eine Klammer 362 zum Befestigen eines ringförmigen Rahmens zum Unterstützen eines Werkstücks, wie zum Beispiel eines Halbleiter-Wafers, über ein Schutzband an dem Spanntisch 36 angeordnet ist.
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Der erste Kulissenblock 32 schließt ein Paar Führungszielnuten 321, die an dessen unteren Fläche für eine Montage mit dem Paar Führungsschienen 31 vorgesehen ist, und ein Paar Führungsschienen 322 ein, die parallel entlang der Y-Achsenrichtung ausgebildet sind und an dessen oberen Fläche vorgesehen sind. Der erste Kulissenblock 32, der auf die gerade beschriebene Weise eingerichtet ist, ist durch Montage der Führungszielnuten 321 mit dem Paar Führungsschienen 31 für eine Bewegung in der X-Achsenrichtung entlang des Paars Führungsschienen 31 eingerichtet. Der Haltetischmechanismus 3 schließt zum Bewegen des ersten Kulissenblocks 32 in der X-Achsenrichtung entlang des Paars von Führungsschienen 31 ein X-Achsenbewegungsmittel 37 ein. Das X-Achsenrichtungsbewegungsmittel 37 schließt einen äußeren Gewindestab 321, der parallel zu und zwischen dem Paar von Führungsschienen 31 angeordnet ist, und eine Antriebsquelle ein, wie zum Beispiel einen Schrittmotor 372 zum Antreiben des äußeren Gewindestabs für eine Drehung. Der äußere Gewindestab 371 ist bei dessen einem Ende für eine Drehung an einem Lagerblock 373 unterstützt, der an der stationären Basis 2 befestigt ist, und an dessen anderem Ende mit einer Ausgangsleistungswelle des Schrittmotors 372 übertragungsgekoppelt. Es ist anzumerken, dass der äußere Gewindestab 371 in ein nicht dargestelltes durchdringendes inneres Gewindeloch geschraubt ist, das an einem inneren Gewindeblock ausgebildet ist, der auf hervorstehende Weise an der unteren Fläche eines mittigen Abschnitts des ersten Kulissenblocks 32 vorgesehen ist. Durch Antreiben des äußeren Gewindestabs 371 durch den Schrittmotor 372 für eine Vorwärtsdrehung und eine Rückwärtsdrehung wird dementsprechend der erste Kulissenblock 32 in der X-Achsenrichtung entlang der Führungsschienen 31 bewegt.
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Der zweite Kulissenblock 33 schließt ein Paar Führungszielnuten 331 ein, die an dessen unteren Fläche zum Montieren mit dem Paar Führungsschienen 322 vorgesehen sind, die an der oberen Fläche des ersten Kulissenblocks 32 vorgesehen sind, und ist durch eine Montage der Führungszielnuten 331 mit dem Paar Führungsschienen 322 für eine Bewegung in der Y-Achsenrichtung eingerichtet. Der Haltetischmechanismus 3 schließt ein Y-Achsenrichtungsbewegungsmittel 38 zum Bewegen des zweiten Kulissenblocks 33 in der Y-Achsenrichtung entlang des Paars von Führungsschienen 322 ein, die an dem ersten Kulissenblock 32 vorgesehen sind. Das Y-Achsenrichtungsbewegungsmittel 38 schließt einen äußeren Gewindestab 381, der parallel zu und zwischen dem Paar Führungsschienen 322 angeordnet ist, und eine Antriebsquelle ein, wie zum Beispiel einen Schrittmotor 382 zum Antreiben des äußeren Gewindestabs 381 für eine Drehung. Der äußere Gewindestab 381 wird bei dessen einem Ende für eine Drehung an einem Lagerblock 383 unterstützt, der an der oberen Fläche des ersten Kulissenblocks 32 befestigt ist, und ist an dessen anderem Ende mit einer Ausgangsleistungswelle des Schrittmotors 382 übertragungsgekoppelt. Es ist anzumerken, dass der äußere Gewindestab 381 in ein durchdringendes inneres Schraubenloch geschraubt ist, das an einem inneren nicht gezeigten Schraubenblock ausgebildet ist, der an der unteren Seite eines mittigen Abschnitts des zweiten Kulissenblocks 33 hervorstehend vorgesehen ist. Durch Antreiben des äußeren Gewindestabs 381 durch den Schrittmotor 382 für eine Vorwärtsdrehung und eine Rückwärtsdrehung, wird der zweite Kulissenblock 33 dementsprechend entlang der Führungsschienen 322 in der Y-Achsenrichtung bewegt.
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Die Laserstrahlbestrahlungseinheit 4 schließt ein Stützelement 41, das an der stationären Basis 2 angeordnet ist, ein Gehäuse 42, das durch das Stützelement 41 unterstützt ist und sich im Wesentlichen in einer horizontalen Richtung erstreckt, ein Laserstrahlbestrahlungsmittel 5, das an dem Gehäuse 42 angeordnet ist, und ein Bildaufnahmemittel 50 ein, das für ein Erfassen eines Bearbeitungsbereichs, in dem Laserbearbeitung auszuführen ist, bei einem vorderen Endabschnitt des Gehäuses 42 angeordnet ist. Es ist anzumerken, dass das Bildaufnahmemittel 50 ein Beleuchtungsmittel zum Beleuchten eines Werkstücks, ein optisches System zum Aufnehmen eines Bereichs, der durch das Beleuchtungsmittel beleuchtet wird, eine Bildaufnahmeeinrichtung (CCD) zum Aufnehmen eines durch das optische System eingefangene Bilds und so weiter aufweist.
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Die erste Ausführungsform des oben beschriebenen Laserstrahlbestrahlungsmittels 5 wird unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Das Laserstrahlbestrahlungsmittel 5 schließt einen Laserpulsoszillator 51, der einen gepulsten Laserstrahl oszilliert, eine Halbwellenlängenplatte 52, einen Polarisationsstrahlteiler 53, eine Viertelwellenlängenplatte 54, einen Resonanzscanner 55 und eine Frequenzeinstelleinrichtung 550 ein, die in einer Laserstrahloszillationsrichtung des gepulsten Laseroszillators 51 nacheinander auf der stromabwärtigen Seite angeordnet sind. Die Frequenzeinstelleinrichtung 550 stellt eine Verteilungsfrequenz auf den Resonanzscanner 55 ein. Bei der vorliegenden Ausführungsform oszilliert der gepulste Laseroszillator 51 einen gepulsten Laserstrahl LB, der eine Wiederholfrequenz H von 40 kHz mit einer Wellenlänge (beispielsweise 355 nm) mit einem Absorptionsvermögen für ein Werkstück aufweist, das beispielsweise durch einen Silizium-Wafer eingerichtet ist. Der gepulste Laseroszillator 51 wird durch ein Steuerungsmittel 500 gesteuert.
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Die oben beschriebene Halbwellenlängenplatte 52 dreht die Polarisationsebenen des gepulsten Laserstrahls LB, der durch den gepulsten Laseroszillator 51 oszilliert wird, sodass das P-polarisierte Licht durch den Polarisationsstrahlteiler 53 gelangt. Der Polarisationsstrahlteiler 53 lässt durch sich eine Passage des gepulsten Laserstrahls LB zu, der durch den Pulslaseroszillator 51 oszilliert wird und durch die Halbwellenlängenplatte 52 so eingestellt ist, dass das P-polarisierte Licht hindurchgelangt. Die Viertelwellenlängenplatte 54 wandelt den durch den Polarisationsstrahlteiler 53 gelangten gepulsten Laserstrahl aus P-polarisiertem Licht in zirkulär polarisiertes Licht um. Es ist anzumerken, dass die Halbwellenlängenplatte 52 nicht notwendigerweise vorgesehen sein muss und alternativ der Pulslaseroszillator 51 um dessen optische Achse gedreht und eingestellt werden kann, sodass das P-polarisierte Licht durch den Polarisationsstrahlteiler 53 gelangt.
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Der Resonanzscanner 55 verteilt einen durch die Viertelwellenlängenplatte 54 gelangten gepulsten Laserstrahl auf einen ersten Pfad 56a und einen zweiten Pfad 56b auf Basis einer durch eine Frequenzeinstelleinrichtung 550 eingestellten Modulationsfrequenz. Wenn bei der vorliegenden Ausführungsform die Wiederholfrequenz H des durch den Pulslaseroszillator 51 oszillierten gepulsten Laserstrahls 40 kHz ist, wird die Frequenz der dem Resonanzscanner von der Frequenzeinstelleinrichtung 550 zuzuführenden Leistung auf H/2 Hz, d. h. 20 kHz, eingestellt, und der durch den Pulslaseroszillator 51 mit einer maximalen Amplitude und einer minimalen Amplitude oszillierte gepulste Laserstrahl wird durch den Resonanzscanner 55 dem ersten Pfad 56a und dem zweiten Pfad 56b zugeführt. Es ist anzumerken, dass die Frequenzeinstelleinrichtung 550 durch Steuerungsmittel 500 gesteuert wird.
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In dem ersten Pfad 56a ist ein erstes Umkehrmittel 57a zum Umkehren des durch den Resonanzscanner verteilten gepulsten Laserstrahls angeordnet, um zu verursachen, dass sich der gepulste Laserstrahl danach in umgekehrter Richtung entlang eines optischen Pfads eines Rückführpfads des gepulsten Laserstrahls fortbewegt, nachdem eine Reflexion in Bezug auf einen optischen Pfad eines Vorwärtspfads des gepulsten Laserstrahls aus dem P-polarisierten Licht leicht geneigt ist. In dem zweiten Pfad 56b ist das zweite Umkehrmittel 57b zum Umkehren des durch den Resonanzscanner 55 verteilen gepulsten Laserstrahls angeordnet, um zu verursachen, dass sich der gepulste Laserstrahl in umgekehrter Richtung entlang eines optischen Pfads eines Rückkehrpfads des gepulsten Laserstrahls fortbewegt, nachdem eine Reflexion in Bezug auf einen optischen Pfad eines Vorwärtspfads des gepulsten Laserstrahls aus dem S-polarisierten Licht leicht geneigt ist. Das erste Umkehrmittel 57a und das zweite Umkehrmittel 57b werden durch winkeleinstellbare Spiegel 571a bzw. 571b eingestellt und der Winkel der Spiegel 571a und 571b wird durch eine Spiegelwinkelsteuerung 572 eingestellt. Es ist anzumerken, dass die Spiegelwinkelsteuerung 572 die winkeleinstellbaren Spiegel 571a und 571b in eine X-Achsenrichtung bzw. eine Y-Achsenrichtung ablenken kann und durch das Steuerungsmittel 500 gesteuert wird.
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Die gepulsten Laserstrahlen, die durch das erste Umkehrmittel 57a und das zweite Umkehrmittel 57b umgekehrt werden, um sich danach in umgekehrter Richtung fortzubewegen, werden bei deren Passage durch die Viertelwellenlängenplatte 54 in S-polarisiertes Licht umgewandelt und dann zu dem Polarisationsstrahlteiler 53 geführt. Die gepulsten Laserstrahlen, die dem Polarisationsstrahlteiler 53 zugeführt und in das S-polarisierte Licht umgewandelt werden, werden zu einem Laserstrahlabstrahlpfad 58 abgezweigt (reflektiert). Ein Kondensor 580 ist in dem Laserstrahlbestrahlungspfad 58 angeordnet und schließt eine Kondensorlinse 581 ein, welche die in den Polarisationsstrahlteiler 53 eingeführten gepulsten Laserstrahlen verdichtet und die verdichteten gepulsten Laserstrahlen auf ein an dem Spanntisch 36 gehaltenes Werkstück W abstrahlen.
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Das in 2 abgebildete Laserstrahlbestrahlungsmittel 5 der ersten Ausführungsform ist auf die oben beschriebene Weise eingerichtet und ein Betrieb des Laserstrahlbestrahlungsmittels 5 wird nachfolgend beschrieben. Ein gepulster Laserstrahl LB, der von dem Pulslaseroszillator 51 oszilliert wird und eine Wiederholfrequenz H von 40 kHz aufweist, wird so durch die Halbwellenlängenplatte 52 eingestellt, dass P-polarisiertes Licht durch den Polarisationsstrahlteiler 53 gelangt. Der durch den Polarisationsstrahlteiler 53 gelangte gepulste Laserstrahl aus P-polarisiertem Licht wird durch die Viertelwellenlängenplatte 54 in zirkulär polarisiertes Licht umgewandelt und dem Resonanzscanner 55 zugeführt. Der dem Resonanzscanner 55 zugeführte gepulste Laserstrahl wird auf den ersten Pfad 56a und den zweiten Pfad 56b verteilt. Durch Einstellen der dem Resonanzscanner 55 von der Frequenzeinstelleinrichtung zuzuführende Leistungsfrequenz auf H/2 Hz, d. h. auf 20 kHz, weisen der dem ersten Pfad 56a zugeführte gepulste Laserstrahl und der dem zweiten Pfad 56b zugeführte Laserstrahl eine Frequenz von 20 kHz auf.
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Der durch den Resonanzscanner 55 auf den ersten Pfad 56a zugeführte gepulste Laserstrahl wird dem winkeleinstellbaren Spiegel 571a als das erste Umkehrmittel 57a zugeführt und durch diesen reflektiert, sodass es sich danach in umgekehrter Richtung entlang eines optischen Pfads eines Rückführpfads des gepulsten Laserstrahls fortbewegt, der in Bezug auf einen optischen Pfad eines Vorwärtspfads des gepulsten Laserstrahls leicht geneigt ist, wie durch eine gestrichelte Linie mit abwechselnd einer langen und einer kurzen Linie angedeutet. Währenddessen wird der durch den Resonanzscanner 55 auf den zweiten Pfad 56b verteilte gepulste Laserstrahl durch den winkeleinstellbaren Spiegel 571b als zweites Umkehrmittel 57b reflektiert, sodass er sich danach in umgekehrter Richtung entlang eines optischen Pfads eines Rückführpfads fortbewegt, der in Bezug auf einen optischen Pfad eines Vorwärtspfad des gepulsten Laserstrahls leicht geneigt ist, wie durch eine gestrichelte Linie mit abwechselnd einer langen Linie und zwei kurzen Linien angedeutet. Es ist anzumerken, dass der Winkel und die Richtung der Neigung des gepulsten Laserstrahls in Bezug auf die optische Achse durch die winkeleinstellbaren Spiegel 571a und 571b durch eine Spiegelwinkelsteuerung 572 eingestellt werden können.
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Wie oben beschrieben, werden die gepulsten Laserstrahlen in einem Rückführpfad, die durch den winkeleinstellbaren Spiegel 571a als das erste Umkehrmittel 57a und den winkeleinstellbaren Spiegel 571b als das zweite Umkehrmittel 57b reflektiert worden sind und sich in umgekehrter Richtung in einer geneigten Beziehung zu den optischen Pfaden der Vorwärtspfade der gepulsten Laserstrahlen fortbewegen, durch den Resonanzscanner 55 der Viertelwellenlängenplatte 54 zugeführt, wie durch eine gestrichelte Linie mit abwechselnd langen und kurzen Linien und einer gestrichelten Linie mit abwechselnd einer langen und zwei kurzen Linien angedeutet. Die der Viertelwellenlängenplatte 54 zugeführten gepulsten Laserstrahlen werden durch Umkehrung ihrer Polarisationsebenen in S-polarisiertes Licht umgewandelt und werden durch den Polarisationsstrahlteiler 53, wie durch eine gestrichelte Linie mit abwechselnd einer langen und einer kurzen Linie und einer gestrichelten Linie mit abwechselnd einer langen Linie und zwei kurzen Linien angedeutet, dem Laserstrahlbestrahlungspfad 58 zugeführt. Die dem Laserstrahlbestrahlungspfad 58 zugeführten gepulsten Laserstrahlen werden durch die Kondensorlinse 581 des Kondensors 580, wie durch eine gestrichelte Linie mit abwechselnd einer langen und einer kurzen Linie und einer gestrichelten Linie mit abwechselnd einer langen Linie und zwei kurzen Linien angedeutet, verdichtet und werden in einer beabstandeten Beziehung mit einem vorbestimmten Abstand L voneinander auf das Werkstück W abgestrahlt, das an dem Spanntisch 36 gehalten wird. Es ist anzumerken, dass die Richtungen der und der Abstand L zwischen den gepulsten Laserstrahlen, die durch eine gestrichelte Linie mit abwechselnd einer langen Linie und einer kurzen Linie und eine gestrichelten Linie mit abwechselnd einer langen und zwei kurzen Linien angedeutet wird, durch den winkeleinstellbaren Spiegel 571a und den winkeleinstellbaren Spiegel 571b des ersten Umkehrmittels 57a bzw. des zweiten Umkehrmittels 57b eingestellt werden. Da die auf das an dem Spanntisch 36 gehaltene Werkstück W abgestrahlten gepulsten Laserstrahlen, d. h. bei der vorliegenden Ausführungsform die gepulsten Laserstrahlen, die durch eine gestrichelte Linie mit abwechselnd einer langen Linie und einer kurzen Linie und eine gestrichelte Linie mit abwechselnd einer langen und zwei kurzen Linien angedeutet werden, eine Wiederholfrequenz von 20 kHz aufweisen, wird auf diese Weise die Energiedichte pro Puls des gepulsten Laserstrahls LB aufrechterhalten, der durch den Pulslaseroszillator 51 oszilliert wird. Dementsprechend kann bei der in 2 abgebildeten Ausführungsform durch Abstrahlen der gepulsten Laserstrahlen, die durch eine gestrichelte Linie mit abwechselnd einer langen und einer kurzen Linie und eine gestrichelten Linie mit abwechselnd einer langen und zwei kurzen Linien angedeutet werden, eine Lochbearbeitung gleichzeitig an zwei Orten ausgeführt werden, während deren Energiedichte aufrechterhalten wird.
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Nunmehr wird unter Bezugnahme auf 3 eine weitere Ausführungsform des Kondensors 580 beschrieben.
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Ein in 3 abgebildeter Kondensor 580a wird durch einen Richtungsumwandlungsspiegel 582, einen Galvanoscanner 583 und eine Kondensorlinse 581 eingerichtet. Der Richtungsumwandlungsspiegel 582 wandelt die Richtung des durch den Polarisationsstrahlteiler 53 dem Laserstrahlbestrahlungspfad 58 zugeführten gepulsten Laserstrahl um. Der Galvanoscanner 583 dient als Ablenkungsmittel zum Ablenken des gepulsten Laserstrahls, dessen Richtung durch den Richtungsumwandlungsspiegel 582 zu der X-Achsenrichtung umgewandelt wird. Die Kondensorlinse 581 verdichtet den durch den Galvanoscanner 583 abgelenkten gepulsten Laserstrahl und strahlt den verdichteten gepulsten Laserstrahl auf das an dem Spanntisch 36 gehaltene Werkstück ab. Es ist anzumerken, dass der Galvanoscanner 583 durch das Steuerungsmittel 500 gesteuert wird. Der auf die oben beschriebene Weise eingerichtete Kondensor 580a lenkt durch Versetzen des Galvanoscanners 583 von einer Position, die durch eine durchgezogene Linie angedeutet wird, zu einer anderen Position, die durch eine gestrichelte Linie angedeutet wird, den gepulsten Laserstrahl ab, dessen Richtung durch den Richtungsumwandlungsspiegel 582 von der Position, die durch die durchgezogene Linie angedeutet wird, zu der Position, die durch die gestrichelte Linie angedeutet wird, in der X-Achsenrichtung umgewandelt wird, um den gepulsten Laserstrahl der Kondensorlinse 581 zuzuführen. Durch Synchronisieren der Verlagerungsgeschwindigkeit des Galvanoscanners 583 von der Position, die durch die durchgezogene Linie angedeutet wird, zu der Position, die durch die gestrichelte Linie angedeutet wird, mit der Geschwindigkeit einer Bewegung des Spanntischs 36 in 3 nach links, kann der gepulste Laserstrahl bei der in 2 dargestellten Ausführungsform dementsprechend in einem Zustand durchgehend auf Bestrahlungspositionen abgestrahlt werden, die durch eine gestrichelte Linie mit abwechselnd einer langen und einer kurzen Linie und eine gestrichelte Linie mit abwechselnd einer langen und zwei kurzen Linien angedeutet werden, abgestrahlt werden, in dem der Spanntisch 36 in 3 für die Bearbeitung nach links zugeführt wird.
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Es wird nunmehr unter Bezugnahme auf 4 eine zweite Ausführungsform des ersten Umkehrmittels und des zweiten Umkehrmittels beschrieben, welche das Laserstrahlbestrahlungsmittel 5 einrichten. Das in 4 abgebildete erste Umkehrmittel 6a schließt einen ersten Resonanzscanner 63a, eine erste Frequenzeinstelleinrichtung 630a, einen winkeleinstellbaren ersten Spiegel 64a und einen zweiten Spiegel 65a ein. Der erste Resonanzscanner 63a verteilt den durch den Resonanzscanner 55 auf den ersten Pfad 56a verteilten gepulsten Laserstrahl auf einen dritten Pfad 61a und einen vierten Pfad 62a. Die erste Frequenzeinstelleinrichtung 630a stellt eine Verteilungsfrequenz auf den ersten Resonanzscanner 63a ein. Der winkeleinstellbare erste Spiegel 64a ist in dem dritten Pfad 61a angeordnet und reflektiert den durch den ersten Resonanzscanner 63a verteilten gepulsten Laserstrahl so, um zu verursachen, dass sich der gepulste Laserstrahl danach in umgekehrter Richtung entlang eines optischen Pfads eines Rückführpfads des gepulsten Laserstrahls fortbewegt, der in Bezug auf einen optischen Pfad eines Vorwärtspfads des gepulsten Laserstrahls leicht geneigt ist. Der zweite Spiegel 65a ist in dem vierten Pfad 62a angeordnet und reflektiert den durch den ersten Resonanzscanner 63a verteilten gepulsten Laserstrahl aus dem S-polarisierten Licht so, um zu verursachen, dass sich der gepulste Laserstrahl danach in umgekehrter Richtung entlang eines optischen Pfads eines Rückführpfads des gepulsten Laserstrahls fortbewegt, der in Bezug auf einen optischen Pfad eines Vorwärtspfads des gepulsten Laserstrahls leicht geneigt ist. Es ist anzumerken, dass das erste Resonanzscanner 63a den durch den Resonanzscanner 55 verteilten gepulsten Laserstrahl auf der Basis der durch die erste Frequenzeinstelleinrichtung 630a eingestellten Verteilungsfrequenz auf den dritten Pfad 61a und den vierten Pfad 62a verteilt.
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Wenn bei der vorliegenden Ausführungsform die Wiederholfrequenz H des durch den Pulslaseroszillator 51 gepulsten Laserstrahls 40 kHz ist, ist die Wiederholfrequenz des durch den Resonanzscanner 55 auf den ersten Pfad 56a verteilten gepulsten Laserstrahls 20 kHz. Daher ist die dem ersten Resonanzscanner 63a von der ersten Frequenzeinstelleinrichtung 630a zuzuführende Leistungsfrequenz H/4 Hz, d. h. 10 kHz. Folglich wird der durch den Resonanzscanner 55 auf den ersten Pfad 56a verteilte gepulste Laserstrahl mit einer maximalen Amplitude und einer minimalen Amplitude durch den ersten Resonanzscanner 63a als gepulste Laserstrahlen mit 10 kHz auf den dritten Pfad 61a und den vierten Pfad 62a verteilt. Es ist anzumerken, dass die erste Frequenzeinstelleinrichtung 630a durch das Steuerungsmittel 500 gesteuert wird.
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Das in 4 abgebildete zweite Umkehrmittel 6b schließt einen zweiten Resonanzscanner 63b, eine zweite Frequenzeinstelleinrichtung 630b, einen winkeleinstellbaren dritten Spiegel 64b und einen winkeleinstellbaren vierten Spiegel 65b ein. Der zweite Resonanzscanner 63b verteilt den durch den Resonanzscanner 55 auf den zweiten Pfad 56b verteilten gepulsten Laserstrahl auf einen fünften Pfad 61b und einen sechsten Pfad 62b. Die zweite Frequenzeinstelleinrichtung 630b stellt eine Verteilungsfrequenz auf den zweiten Resonanzscanner 63b ein. Der dritte Spiegel 64b ist in dem fünften Pfad 61b angeordnet und reflektiert den durch den zweiten Resonanzscanner 63b verteilten gepulsten Laserstrahl so, um zu verursachen, dass sich der gepulste Laserstrahl danach in umgekehrter Richtung entlang eines optischen Pfads eines Rückführpfads des gepulsten Laserstrahls fortbewegt, der in Bezug auf einen optischen Pfad eines Vorwärtspfads des Laserstrahls leicht geneigt ist. Der vierte Spiegel 65b ist in dem sechsten Pfad 62b angeordnet und reflektiert den durch den zweiten Resonanzscanner 63b verteilten gepulsten Laserstrahl so, um zu verursachen, dass sich der gepulste Laserstrahl danach in umgekehrter Richtung entlang eines optischen Pfads eines Rückführpfads des gepulsten Laserstrahls fortbewegt, der in Bezug auf einen optischen Pfad eines Vorwärtspfads des gepulsten Laserstrahls leicht geneigt ist.
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Es ist anzumerken, dass der zweite Resonanzscanner 63b den durch den Resonanzscanner 55 verteilten gepulsten Laserstrahl auf Basis der durch die zweite Frequenzeinstelleinrichtung 630b eingestellten Verteilungsfrequenz auf den fünften Pfad 61b und den sechsten Pfad 62b verteilt. Wenn bei der vorliegenden Ausführungsform die Wiederholfrequenz H des durch den Pulslaseroszillator 51 oszillierten gepulsten Laserstrahls 40 kHz ist, und da die Wiederholfrequenz des durch den Resonanzscanner 55 auf den zweiten Pfad 56b verteilten gepulsten Laserstrahls 20 kHz ist, ist die dem zweiten Resonanzscanner 63b von der zweiten Frequenzeinstelleinrichtung 630b zuzuführende Leistungsfrequenz auf H/4 Hz, d. h. 10 kHz, eingestellt. Folglich wird der gepulste Laserstrahl, der durch den Resonanzscanner 55 mit einer maximalen Amplitude und einer minimalen Amplitude auf den zweiten Pfad 56b verteilt wird, durch den zweiten Resonanzscanner 63b als gepulste Laserstrahlen mit 10 kHz auf den fünften Pfad 61b und den sechsten Pfad 63b verteilt. Es ist anzumerken, dass die zweite Frequenzeinstelleinrichtung 630b durch das Steuerungsmittel 500 gesteuert wird.
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Es ist anzumerken, dass der winkeleinstellbare erste Spiegel 64a und zweite Spiegel 65a und der winkeleinstellbare dritte Spiegel 64b und vierte Spiegel 65b, welche das erste Umkehrmittel 6a bzw. das zweite Umkehrmittel 6b einrichten, durch eine Spiegelwinkelsteuerung 66 in ihrem Winkel eingestellt werden. Es ist anzumerken, dass die Spiegelwinkelsteuerung 66 durch das Steuerungsmittel 500 gesteuert wird.
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Das erste Umkehrmittel 6a und das zweite Umkehrmittel 6b, die in 4 abgebildet sind, sind auf die oben beschriebene Weise eingerichtet, und ihr Betrieb wird nachfolgend beschrieben. Der durch den Resonanzscanner 55 auf den ersten Pfad 56a verteilte gepulste Laserstrahl wird durch den ersten Resonanzscanner 63a, der das erste Umkehrmittel 63a einrichtet, auf den dritten Pfad 61a und vierten Pfad 62a verteilt. Der auf den dritten Pfad 61a verteilte gepulste Laserstrahl wird dem winkeleinstellbaren ersten Spiegel 64a zugeführt, während der auf den vierten Pfad 62a verteilte gepulste Laserstrahl auf den winkeleinstellbaren zweiten Spiegel 65a verteilt wird. Der dem winkeleinstellbaren ersten Spiegel 64a zugeführte gepulste Laserstrahl wird durch den winkeleinstellbaren ersten Spiegel 64a reflektiert und bewegt sich danach in umgekehrter Richtung entlang eines optischen Pfads eines Rückführpfads fort, der in Bezug auf einen optischen Pfad eines Vorwärtspfads des gepulsten Laserstrahls leicht geneigt ist, wie durch eine gestrichelte Linie mit abwechselnd einer langen und einer kurzen Linie angedeutet. Andererseits wird der dem winkeleinstellbaren zweiten Spiegel 65a zugeführte gepulste Laserstrahl durch den winkeleinstellbaren zweiten Spiegel 65a reflektiert und bewegt sich danach in umgekehrter Richtung entlang eines optischen Pfads eines Rückführpfads fort, der in Bezug auf einen optischen Pfad eines Vorwärtspfads des gepulsten Laserstrahls leicht geneigt ist, wie durch eine gestrichelte Linie mit abwechselnd einer langen Linie und zwei kurzen Linien angedeutet. Es ist anzumerken, dass der Winkel und die Richtung durch den und zu welcher der gepulste Laserstrahl jeweils durch den winkeleinstellbaren ersten Spiegel 64a und den winkeleinstellbaren zweiten Spiegel 65a reflektiert wird, durch die Spiegelwinkelsteuerung 66 eingestellt werden können.
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Der durch den Resonanzscanner 55 auf den zweiten Pfad 56b verteilte gepulste Laserstrahl wird durch den zweiten Resonanzscanner 63b, der das zweite Umkehrmittel 6b einrichtet, auf den fünften Pfad 61b und den sechsten Pfad 62b verteilt. Der auf den fünften Pfad 61b verteilte gepulste Laserstrahl wird dem winkeleinstellbaren dritten Spiegel 64b zugeführt, während der auf den sechsten Pfad 62b verteilte gepulste Laserstrahl dem winkeleinstellbaren vierten Spiegel 65b zugeführt wird. Der dem dritten Spiegel 64b zugeführte gepulste Laserstrahl wird durch den dritten Spiegel 64b reflektiert und bewegt sich danach in umgekehrter Richtung entlang eines optischen Pfads eines Rückführpfads des gepulsten Laserstrahls fort, der in Bezug auf einen optischen Pfad eines Vorwärtspfads des gepulsten Laserstrahls leicht geneigt ist, wie durch eine gestrichelte Linie mit abwechselnd einer langen und kurzen Linie angedeutet. Andererseits wird der dem vierten Spiegel 65b zugeführte gepulste Laserstrahl durch den vierten Spiegel 65b reflektiert und bewegt sich danach in umgekehrter Richtung entlang eines optischen Pfads eines Rückführpfads des gepulsten Laserstrahls fort, der in Bezug auf einen optischen Pfad eines Vorwärtspfads des gepulsten Laserstrahls leicht geneigt ist, wie durch eine gestrichelte Linie mit abwechselnd einer langen und zwei kurzen Linien angedeutet. Es ist anzumerken, dass der Winkel und die Richtung durch die und in der der gepulste Laserstrahl jeweils durch den winkeleinstellbaren dritten Spiegel 64b und vierten Spiegel 65b reflektiert wird, durch die Spiegelwinkelsteuerung 66 eingestellt werden können.
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Die gepulsten Laserstrahlen, die sich in umgekehrter Richtung entlang der optischen Pfade der Rückführpfade fortbewegen, die in Bezug auf optische Pfade der Vorwärtspfade der gepulsten Laserstrahlen durch das erste Umkehrmittel 6a und das zweite Umkehrmittel 6b leicht geneigt sind, werden dem Resonanzscanner 55 insgesamt als vier gepulste Laserstrahlen zugeführt, wie durch eine gestrichelte Linie mit abwechselnd einer langen und einer kurzen Linie und einer gestrichelten Linie mit abwechselnd einer langen und zwei kurzen Linien angedeutet. Dann werden die dem Resonanzscanner 55 zugeführten vier gepulsten Laserstrahlen über die Viertelwellenlängenplatte 54 und den Polarisationsstrahlteiler 53, die in 2 abgebildet sind, dem Laserstrahlbestrahlungspfad 58 zugeführt. Die dem Laserstrahlbestrahlungspfad 58 zugeführten gepulsten Laserstrahlen werden durch die Kondensorlinse 581 des Kondensors 580 verdichtet und werden auf das an dem Spanntisch 36 gehaltene Werkstück W abgestrahlt. Da jede der Frequenzen der vier gepulsten Laserstrahlen, die auf das an dem Spanntisch 36 gehaltene Werkstück W abgestrahlt werden, bei der vorliegenden Ausführungsform 10 kHz beträgt, wird auf diese Weise die Energiedichte pro Puls des durch den Pulslaseroszillator 51 oszillierten gepulsten Laserstrahls LB aufrechterhalten. Dementsprechend kann eine Lochbearbeitung durch Bestrahlen mit den gepulsten Laserstrahlen gleichzeitig an vier Orten ausgeführt werden, deren Energiedichte aufrechterhalten wird.
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Nunmehr wird mit Bezugnahme auf 5 eine dritte Ausführungsform des ersten Umkehrmittels und des zweiten Umkehrmittels beschrieben, die das Laserstrahlbestrahlungsmittel 5 einrichten. Ein erstes in 5 abgebildetes Umkehrmittel 7a schließt ein erstes photoelastisches Modulationselement 71a, eine erste Frequenzeinstelleinrichtung 710a, einen ersten Polarisationsstrahlteiler 72a, einen winkeleinstellbaren ersten Spiegel 73a und einen winkeleinstellbaren zweiten Spiegel 74a ein. Das erste photoelastische Modulationselement 71a moduliert den durch den Resonanzscanner 55 auf den ersten Pfad 56a verteilten gepulsten Laserstrahl in P-polarisiertes Licht und S-polarisiertes Licht, und die erste Frequenzeinstelleinrichtung 710a stellt eine Modulationsfrequenz durch das erste photoelastische Modulationselement 71a ein. Der erste Polarisationsstrahlteiler 72a zweigt das über Modulieren durch das erste photoelastische Modulationselement 71a erhaltene P-polarisierte Licht und das S-polarisierte Licht ab. Der erste Spiegel 73a reflektiert den durch den ersten Polarisationsstrahlteiler 72a abgezweigten gepulsten Laserstrahl aus dem P-polarisierten Licht so, um zu verursachen, dass sich der gepulste Laserstrahl in umgekehrter Richtung entlang eines optischen Pfads eines Rückführpfads des gepulsten Laserstrahls fortbewegt, der in Bezug auf einen optischen Pfad eines Vorwärtspfads des gepulsten Laserstrahls leicht geneigt ist. Der zweite Spiegel 74a reflektiert den durch den ersten Polarisationsstrahlteiler 72a abgezweigten gepulsten Laserstrahl aus dem S-polarisierten Licht, um zu verursachen, dass sich der gepulste Laserstrahl danach in umgekehrter Richtung entlang eines optischen Pfads eines Rückführpfads des gepulsten Laserstrahls fortbewegt, der in Bezug auf einen optischen Pfad eines Vorwärtspfads des gepulsten Laserstrahls leicht geneigt ist.
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Es ist anzumerken, dass das erste photoelastische Modulationselement 71a den durch den Resonanzscanner 55 auf den ersten Pfad 56a verteilten gepulsten Laserstrahl auf Basis einer durch das erste Frequenzeinstellmittel 710a eingestellten Modulationsfrequenz in P-polarisiertes Licht und S-polarisiertes Licht moduliert. Wenn bei der vorliegenden Ausführungsform die Wiederholfrequenz H des durch den Pulslaseroszillator 51 oszillierten gepulsten Laserstrahls 40 kHz ist und da die Wiederholfrequenz des durch den Resonanzscanner 55 auf den ersten Pfad 56a verteilten gepulsten Laserstrahls 20 kHz ist, ist die dem ersten photoelastischen Modulationselement 71a von der ersten Frequenzeinstelleinrichtung 710a zuzuführende Leistungsfrequenz H/4 Hz, d. h. 10 kHz. Der durch den Resonanzscanner 55 einer maximalen Amplitude und einer minimalen Amplitude auf den ersten Pfad 56a verteilte gepulste Laserstrahl, wird durch das erste photoelastische Modulationselement 71a abwechselnd in P-polarisiertes Licht und S-polarisiertes Licht moduliert. Es ist anzumerken, dass die erste Frequenzeinstelleinrichtung 710a durch das Steuerungsmittel 500 gesteuert wird.
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Ein zweites in 5 abgebildetes Umkehrmittel 7b schließt ein zweites photoelastisches Modulationselement 71b, eine zweite Frequenzeinstelleinrichtung 710b, einen zweiten Polarisationsstrahlteiler 72b, einen winkeleinstellbaren dritten Spiegel 73b und einen winkeleinstellbaren vierten Spiegel 74b ein. Das zweite photoelastische Modulationselement 71b moduliert den durch den Resonanzscanner 55 auf den zweiten Pfad 56b verteilten gepulsten Laserstrahl in P-polarisiertes Licht und S-polarisiertes Licht, und die zweite Frequenzeinstelleinrichtung 710b stellt eine Modulationsfrequenz durch das zweite photoelastische Modulationselement 71b ein. Der zweite Polarisationsstrahlteiler 72b zweigt das durch das zweite photoelastische Modulationselement 71b modulierte P-polarisierte Licht und S-polarisierte Licht ab. Der dritte Spiegel 73b reflektiert den gepulsten Laserstrahl aus dem durch den zweiten Polarisationsstrahlteiler 72b abgezweigten P-polarisierten Licht so, um zu verursachen, dass sich der gepulste Laserstrahl danach in umgekehrter Richtung entlang eines optischen Pfads eines Rückführpfads des gepulsten Laserstrahls bewegt, der in Bezug auf einen optischen Pfad eines Vorwärtspfads des gepulsten Laserstrahls leicht geneigt ist. Der vierte Spiegel 74b reflektiert den durch den zweiten Polarisationsstrahlteiler 72b abgezweigten gepulsten Laserstrahl aus dem S-polarisierten Licht so, um zu verursachen, dass sich der gepulste Laserstrahl danach in umgekehrter Richtung entlang eines optischen Pfads eines Rückführpfads des gepulsten Laserstrahls fortbewegt, der in Bezug auf einen optischen Pfad eines Vorwärtspfads des gepulsten Laserstrahls geneigt ist.
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Es ist anzumerken, dass das zweite photoelastische Modulationselement 71b den durch den Resonanzscanner 55 abgezweigten gepulsten Laserstrahl aus dem S-polarisierten Licht auf Grundlage der durch die zweite Frequenzeinstelleinrichtung 710b eingestellten Modulationsfrequenz in P-polarisiertes Licht und S-polarisiertes Licht moduliert. Wenn bei der vorliegenden Ausführungsform die Wiederholfrequenz H des durch den Pulslaseroszillator 51 oszillierten gepulsten Laserstrahls 40 kHz ist, und da die Wiederholfrequenz des von dem Resonanzscanner 55 auf den zweiten Pfad 56b verteilten gepulsten Laserstrahls 20 kHz ist, ist die dem zweiten photoelastischen Modulationselement 71b von der zweiten Frequenzeinstelleinrichtung 710b zuzuführende Leistungsfrequenz H/4 Hz, d. h. 10 kHz. Folglich wird der gepulste Laserstrahl, der durch den Resonanzscanner 55 mit einer maximalen Amplitude und einer minimalen Amplitude auf den zweiten Pfad 56b verteilt wird, durch das zweite photoelastische Modulationselement 71b abwechselnd in P-polarisiertes Licht und S-polarisiertes Licht von 10 kHz moduliert. Es ist anzumerken, dass die zweite Frequenzeinstelleinrichtung 710b durch das Steuerungsmittel 500 gesteuert wird.
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Es ist anzumerken, dass der winkeleinstellbare erste Spiegel 73a und zweite Spiegel 74a und der winkeleinstellbare dritte Spiegel 73b und vierte Spiegel 74b, die das erste Umkehrmittel 7a bzw. das zweite Umkehrmittel 7b einrichten, durch eine Spiegelwinkelsteuerung 75 in ihrem Winkel eingestellt werden. Es ist anzumerken, dass die Spiegelwinkelsteuerung 75 durch das Steuerungsmittel 500 gesteuert wird.
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Das in 5 abgebildete erste Umkehrmittel 7a und das zweite Umkehrmittel 7b sind auf die oben beschriebene Weise eingerichtet, und es wird nachfolgend ein Betrieb dieser beschrieben. Durch das erste photoelastische Modulationselement 71a, welches das erste Umkehrmittel 7a einrichtet, moduliertes P-polarisiertes Licht und S-polarisiertes Licht wird durch den ersten Polarisationsstrahlteiler 72a abgezweigt. Das P-polarisierte Licht wird dem winkeleinstellbaren ersten Spiegel 73a zugeführt, während S-polarisiertes Licht dem winkeleinstellbaren zweiten Spiegel 74a zugeführt wird. Das dem ersten Spiegel 73a zugeführte P-polarisierte Licht wird durch den ersten Spiegel 73a reflektiert, wie durch eine gestrichelte Linie mit einer langen und einer kurzen Linie angedeutet, und bewegt sich danach in umgekehrter Richtung entlang eines optischen Pfads eines Rückführpfads des gepulsten Laserstrahls fort, der in Bezug auf einen optischen Pfad eines Vorwärtspfads des gepulsten Laserstrahls leicht geneigt ist. Währenddessen wird das dem zweiten Spiegel 74a zugeführte S-polarisierte Licht durch den zweiten Spiegel 74a reflektiert, wie durch eine gestrichelte Linie mit einer langen und zwei kurzen Linien angedeutet, und bewegt sich danach in umgekehrter Richtung entlang eines optischen Pfads eines Rückführpfads fort, der in Bezug auf einen optischen Pfad eines Vorwärtspfads des gepulsten Laserstrahls leicht geneigt ist. Es ist anzumerken, dass der Winkel und die Richtung der Neigung in Bezug auf die optische Achse des gepulsten Laserstrahls durch den winkeleinstellbaren ersten Spiegel 73a und den zweiten Spiegel 74a durch die Spiegelwinkelsteuerung 75 eingestellt werden können.
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Das durch das zweite photoelastische Modulationselement 71b, welches das zweite Umkehrmittel 7b einrichtet, modulierte P-polarisierte Licht und S-polarisierte Licht wird durch den zweiten Polarisationsstrahlteiler 72b abgezweigt. Das P-polarisierte Licht wird dem winkeleinstellbaren dritten Spiegel 73b zugeführt, während das S-polarisierte Licht dem winkeleinstellbaren vierten Spiegel 74b zugeführt wird. Das dem dritten Spiegel 73b zugeführte P-polarisierte Licht wird durch den dritten Spiegel 73b reflektiert, wie durch eine gestrichelte Linie mit abwechselnd einer langen und einer kurzen Linie angedeutet, und bewegt sich danach in umgekehrter Richtung entlang eines optischen Pfads eines Rückführpfads des gepulsten Laserstrahls fort, der in Bezug auf einen optischen Pfad eines Vorwärtspfads des gepulsten Laserstrahls leicht geneigt ist. Währenddessen wird das dem vierten Spiegel 74b zugeführte S-polarisierte Licht durch den vierten Spiegel 74b reflektiert, wie durch eine gestrichelte Linie mit abwechselnd einer langen Linie und zwei kurzen Linien angedeutet, und bewegt sich danach in umgekehrter Richtung entlang eines optischen Pfads eines Rückführpfads des gepulsten Laserstrahls fort, der in Bezug auf einen optischen Pfad eines Vorwärtspfads des gepulsten Laserstrahls leicht geneigt ist. Es ist anzumerken, dass der Winkel und die Richtung der Neigung in Bezug auf die optische Achse des gepulsten Laserstrahls durch den winkeleinstellbaren dritten Spiegel 73b und vierten Spiegel 74b durch die Winkelsteuerung 75 eingestellt werden können.
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Die gepulsten Laserstrahlen, die durch das erste Umkehrmittel 7a und das zweite Umkehrmittel 7b umgekehrt werden und sich in umgekehrter Richtung entlang der optischen Pfade der Rückführpfade fortbewegen, die in Bezug auf die optischen Pfade der Vorwärtspfade der gepulsten Laserstrahlen leicht geneigt sind, werden als insgesamt vier gepulste Laserstrahlen dem Resonanzscanner 55 zugeführt, wie durch eine gestrichelte Linie mit abwechselnd einer langen und einer kurzen Linie und eine gestrichelte Linie mit abwechselnd einer langen und zwei kurzen Linien angedeutet. Dann werden die dem Resonanzscanner 55 zugeführten vier gepulsten Laserstrahlen dem Laserstrahlbestrahlungspfad 58 durch die Viertelwellenlängenplatte 54 und den Polarisationsstrahlteiler 53 zugeführt, die in 2 abgebildet sind. Die dem Laserstrahlbestrahlungspfad 58 zugeführten gepulsten Laserstrahlen werden durch die Kondensorlinse 581 des Kondensors 580 verdichtet und werden auf das an dem Spanntisch 36 gehaltene Werkstück W abgestrahlt. Wenn jede der Frequenzen der vier auf das an dem Spanntisch 36 gehaltene Werkstück W abgestrahlten gepulsten Laserstrahlen bei der vorliegenden Ausführungsform 10 kHz ist, wird die Energiedichte des durch den Pulslaseroszillator 51 oszillierten gepulsten Laserstrahls LB aufrechterhalten. Dementsprechend kann eine Lochbearbeitung durch Abstrahlen der gepulsten Laserstrahlen, deren Energiedichte aufrechterhalten wird, gleichzeitig an vier Orten ausgeführt werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Details der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt. Der Schutzbereich der Erfindung wird durch die angehängten Ansprüche definiert und sämtliche Änderungen und Abwandlungen, die in den äquivalenten Schutzbereich der Ansprüche fallen, werden somit durch die Erfindung einbezogen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2006-95529 [0004]
- JP 2008-290086 [0004]
