DE102018122089A1 - Laserbearbeitungsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine Laserbearbeitungsvorrichtung beinhaltet einen Einspanntisch, der ein Werkstück daran hält, eine Laserstrahlaufbringeinheit, die einen gepulsten Laserstrahl auf das am Einspanntisch gehaltene Werkstück aufbringt und eine Bearbeitungszufuhreinheit, die den Einspanntisch und die Laserstrahlaufbringeinheit entlang einer X-Achse bearbeitend zuführt. Die Laserstrahlaufbringeinheit beinhaltet einen Laseroszillator, der den gepulsten Laserstrahl emittiert, einen Polygonspiegel, der den vom Laseroszillator emittierten gepulsten Laserstrahl verteilt, einen Kondensor, der den vom Polygonspiegel verteilten gepulsten Laserstrahl bündelt und den gebündelten gepulsten Laserstrahl auf das am Einspanntisch gehaltene Werkstück aufbringt, und einen akusto-optischen Deflektor, einen elektro-optischen Deflektor oder einen Resonanzscanner, der zwischen dem Laseroszillator und dem Polygonspiegel angeordnet ist und einen verteilten Bereich des gepulsten Laserstrahls steuert, indem er den gepulsten Laserstrahl dazu bringt, einer Richtung, in welche die Spiegelfacetten des Polygonspiegels gedreht werden, zu folgen.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laserbearbeitungsvorrichtung, die in der Lage ist, einen gepulsten Laserstrahl über einen geeigneten Bereich auf dem durch den gepulsten Lasterstrahl zu bearbeitenden Werkstück zu verteilen.
  • Beschreibung der verwandten Technik
  • Wafer, die mehrere Bauelemente wie beispielsweise ICs (integrierte Schaltkreise), LSI (Large Scale Integrated)-Schaltkreise oder dergleichen haben, die durch mehrere vorgesehene Teilungslinien in ihren jeweiligen Gebieten ausgebildet sind, werden durch eine Teilungsvorrichtung oder eine Laserbearbeitungsvorrichtung in einzelne Bauelementchips aufgeteilt, die in elektrischen Geräten wie Mobiltelefonen, Computern und so weiter benutzt werden.
  • Eine Laserbearbeitungsvorrichtung beinhaltet mindestens einen Einspanntisch zum Halten eines Werkstücks daran, eine Laserstrahlaufbringeinheit zum Aufbringen eines Laserstrahles auf das am Einspanntisch gehaltene Werkstück und eine Bearbeitungszufuhreinheit zum bearbeitenden Zuführen des Einspanntischs und der Laserstrahlaufbringeinheit relativ zueinander. Es wird auch eine Laserbearbeitungsvorrichtung vorgeschlagen, die einen Polygon-Spiegel zum Verhindern von Recast aufweist (siehe beispielsweise japanisches Patent Nr. 4044539 ) .
  • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Allerdings ist die im japanischen Patent Nr. 4044539 offenbarte Laserbearbeitungsvorrichtung dahingehend problematisch, dass, da ein gepulter Laserstrahl über einen Bereich, der von dem Polygonspiegel gebildet wird, verteilt wird und auf ein Werkstück aufgebracht wird, der gepulste Laser nicht über einen vom Werkstück abhängigen geeigneten Bereich verteilt werden kann, mit dem Ergebnis, dass die vom Werkstück abhängende Bearbeitungsqualität nicht erreicht werden kann.
  • Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Laserbearbeitungsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, einen gepulsten Laserstrahl über einen geeigneten, vom durch den gepulsten Laserstrahl zu bearbeitenden Werkstück abhängigen Bereich zu verteilen.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Laserbearbeitungsvorrichtung bereitgestellt, die einen Einspanntisch, der daran ein Werkstück hält, eine Laserstrahlaufbringeinheit, die dafür eingerichtet ist, einen gepulsten Laserstrahl auf das am Einspanntisch gehaltene Werkstück aufzubringen, und eine Bearbeitungszufuhreinheit beinhaltet, die so aufgebaut ist, dass sie den Einspanntisch und die Laserbearbeitungseinheit relativ entlang einer X-Achse bearbeitend zuführt, wobei die Laserstrahlaufbringeinheit einen Laseroszillator, der den gepulsten Laserstrahl emittiert, einen Polygonspiegel, der den vom Laseroszillator emittierten gepulsten Laserstrahl verteilt, einen Kondensor, der den vom Polygonspiegel verteilten gepulsten Laserstrahl bündelt und den gebündelten gepulsten Laserstrahl auf das am Einspanntisch gehaltene Werkstück aufbringt, und ein Mittel zum Einstellen des verteilten Bereichs beinhaltet, das zwischen dem Laseroszillator und dem Polygonspiegel angeordnet ist und einen verteilten Bereich des gepulsten Laserstrahls steuert, indem es bewirkt, dass der gepulste Laserstrahl einer Richtung, in der Spiegelflächen des Polygonspiegels gedreht werden, folgt.
  • Das Mittel zum Einstellen des verteilten Bereichs sollte bevorzugt einen akusto-optischen Deflektor, einen elektro-optischen Deflektor oder einen Resonanzscanner beinhalten. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der gepulste Laserstrahl über einen vom Werkstück abhängigen geeigneten Bereich verteilt werden, mit dem Ergebnis, dass eine vom Werkstück abhängende Bearbeitungsqualität erreicht werden kann.
  • Das obige und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Art, diese zu realisieren, werden klarer und die Erfindung selbst wird am besten durch ein Studium der folgenden Beschreibung und der angehängten Ansprüche mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen, verstanden.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Perspektivenansicht einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 2 ist ein Blockdiagramm einer Laserstrahlaufbringeinheit der in 1 dargestellten Laserbearbeitungsvorrichtung;
    • 3 ist eine Perspektivansicht eines durch ein Klebeband an einem ringförmigen Rahmen gehaltenen Wafers;
    • 4A ist eine schematische Ansicht, welche die Trajektorie eines gepulsten Laserstrahls, der von einem Polygonspiegel verteilt worden ist, darstellt;
    • 4B ist eine schematische Ansicht, welche die Trajektorie des gepulsten Laserstrahls zeigt, wenn der Polygonspiegel sich von der in 4A gezeigten Position um 20 Grad gedreht hat; und
    • 4C ist eine schematische Ansicht, welche die Trajektorie des gepulsten Laserstrahls zeigt, wenn sich der Polygonspiegel um 20 Grad von der in 4B gezeigten Position weiter gedreht hat.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Wie in 1 dargestellt, beinhaltet die Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung, durch 2 bezeichnet, gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Halteeinheit 4 zum Halten eines Werkstückes daran, eine Laserstrahlaufbringeinheit 6 zum Aufbringen eines gepulsten Laserstrahls auf das von der Halteeinheit 4 gehaltene Werkstück und eine Bearbeitungszufuhreinheit 8 zum bearbeitenden Zuführen der Halteeinheit 4 und der Laserstrahlaufbringeinheit 6 relativ zueinander entlang einer X-Achse, die in 1 durch den Pfeil X dargestellt wird. Eine Y-Achse, die in 1 durch den Pfeil Y dargestellt wird, erstreckt sich rechtwinklig zur X-Achse und die X-Achse und die Y-Achse definieren gemeinsam eine im Wesentlichen horizontale Ebene.
  • Wie in 1 dargestellt, beinhaltet die Halteeinheit 4 eine in der X-Achse bewegliche Platte 12, die auf einer Basis 10 zur Bewegung entlang der X-Achse beweglich angebracht ist, eine in der Y-Achse bewegliche Platte 14, die zur Bewegung entlang der Y-Achse an der in der X-Achse beweglichen Platte angebracht ist, eine Säule 16, die an einer oberen Oberfläche der in der Y-Achse beweglichen Platte 14 befestigt angebracht ist, und eine Abdeckplatte 18, die an einem oberen Ende der Säule 16 angebracht ist. Die Abdeckplatte 18 hat in sich ein Langloch 18a definiert, das sich entlang der Y-Achse erstreckt, und ein Einspanntisch 20, der sich nach oben durch des Langlochs 18a erstreckt, ist drehbar am oberen Ende der Säule 16 angebracht. Der Einspanntisch 20 ist um seine eigene Achse durch Drehmittel, nicht dargestellt, drehbar, die in der Säule 16 untergebracht sind. Der Einspanntisch 20 trägt auf seiner oberen Oberfläche eine Ansaugeinspanneinrichtung 22, die aus einem porösen Material hergestellt ist, das mit einem Ansaugmittel, nicht dargestellt, verbunden ist. Wenn das Ansaugmittel betätigt wird, um Ansaugkräfte an einer oberen Oberfläche der Ansaugeinspanneinrichtung 22 zu entwickeln, hält der Einspanntisch 20 das Werkstück unter Ansaugen an der oberen Oberfläche der Ansaugeinspanneinrichtung 22. Mehrere Klemmen 24 sind an der äußeren Umfangskante des Einspanntischs 20 in in der Umfangsrichtung beabstandeten Abständen zum Halten der äußeren Umfangskante des Werkstücks am Einspanntisch 20 angeordnet.
  • Die Bearbeitungszufuhreinheit 8 beinhaltet eine Kugelgewindespindel 26, die sich entlang der X-Achse über die Basis 10 erstreckt, und einen Elektromotor 28, der an der Basis 10 angebracht ist und an ein Ende der Kugelgewindespindel 26 gekoppelt ist. Die Kugelgewindespindel 26 ist durch eine Mutter, nicht dargestellt, an einer unteren Oberfläche der in der X-Achse beweglichen Platte 12 geschraubt. Wenn der Elektromotor 28 unter Energie gesetzt wird, dreht er die Kugelgewindespindel 26 in der Mutter, welche die Drehbewegung der Kugelgewindespindel 26 in eine geradlinige Bewegung umwandelt und die geradlinige Bewegung auf die in der X-Achse bewegliche Platte 12 überträgt, um ihre eigene Achse. Die in der X-Achse bewegliche Platte 12 wird nun entlang von Leitschienen 10a parallel zur Kugelgewindepindel 26 entlang der X-Achse bewegt, wobei sie den Einspanntisch 20 entlang der X-Achse bezogen auf die Laserstrahlaufbringeinheit 6 bearbeitend zuführt. Die in der Y-Achse bewegliche Platte 14 der Halteeinheit 4 ist entlang der Y-Achse entlang von Leitschienen 12a auf der in der X-Achse beweglichen Platte 12 durch eine Index-Zufuhreinheit 34 beweglich, die eine Kugelgewindespindel 30, die sich über die in der X-Achse bewegliche Platte 12 entlang der Y-Achse erstreckt und durch eine Mutter in der in der Y-Achse beweglichen Platte 14 geschraubt ist, und einen Elektromotor 32 beinhaltet, der an ein Ende der Kugelgewindespindel 30 gekoppelt ist. Wenn der Elektromotor 32 betätigt wird, wird der Einspanntisch 20 daher entlang der Y-Achse bezogen auf die Laserstrahlaufbringeinheit 6 durch die Index-Zufuhreinheit Index-zugeführt.
  • Die Laserstrahlaufbringeinheit 6 wird unten unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben. Wie in 1 dargestellt, beinhaltet die Laserstrahlaufbringeinheit 6 einen Rahmen 36, der eine Form eines umgedrehten L hat, der sich von einer oberen Oberfläche der Basis 10 nach oben und dann im Wesentlichen horizontal erstreckt. Der Rahmen 36 nimmt in sich, wie in 2 dargestellt, einen Laseroszillator 38 zum Emittieren eines gepulsten Laserstrahls LB, einen Polygonspiegel 40 zum Verteilen des vom Laseroszillator 38 emittierten gepulsten Laserstrahls LB, einen Kondensor 42 zum Kondensieren des vom Polygonspiegel 40 verteilten gepulsten Laserstrahls LB und Aufbringen des gepulsten Laserstrahls LB auf das von der Halteeinheit 4 gehaltene Werkstück und Mittel zum Einstellen eines verteilten Bereichs 44 auf, die zwischen dem Laseroszillator 38 und dem Polygonspiegel 40 angeordnet sind, zum Steuern eines verteilten Bereichs des gepulsten Laserstrahles LB durch Bewirken, dass der gepulste Laserstrahl LB der Richtung A folgt (siehe 2), in der Spiegelflächen M des Polygonspiegels 40 gedreht werden. Darüber hinaus beinhaltet die Laserstrahlaufbringeinheit 6, wie in 2 gezeigt, einen Dämpfer 46 zum Einstellen der Ausgangsleistung des gepulsten Laserstrahls LB, der vom Laseroszillator 38 emittiert wird, einen ersten Spiegel 48 zum Reflektieren des gepulsten Laserstrahls LB, dessen Ausgangsleistung vom Dämpfer 46 eingestellt worden ist, zum Mittel zum Einstellen des verteilten Bereichs 44, einen zweiten Spiegel 50 und einen dritten Spiegel 52 zum Reflektieren des gepulsten Laserstrahls LB, der durch das Mittel zum Einstellen verteilten Bereich 44 durchgetreten ist, zum Polygonspiegel 40, eine Steuereinheit 56 und Mittel zum Einstellen der Position des fokussierten Punktes, nicht dargestellt, zum Einstellen der vertikalen Position eines fokussierten Punktes des Laserstrahls LB.
  • Der Laseroszillator 38 wird von der Steuereinheit 56 so gesteuert, dass er einen gepulsten Laserstrahl LB, der eine Wellenlänge, beispielsweise 355 nm, aufweist, die abhängig von der Art des Bearbeitungsprozesses bestimmt wird, der am Werkstück auszuführen ist. Das Mittel zum Einstellen des verteilten Bereichs 44 beinhaltet entweder einen AOD (akusto-optischen Ablenker), einen EOD (elektro-optischen Ablenker), oder einen Resonanzscanner. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet das Mittel zum Einstellen des verteilten Bereichs 44 einen AOD und ändert den Emissionswinkel des gepulsten Laserstrahls LB vom AOD in Antwort auf ein Spannungssignal von der Steuereinheit 56, um dadurch die Position einzustellen, in welcher der gepulste Laserstrahl LB auf den Polygonspiegel 40 fällt, und so einen verteilten Bereich des gepulsten Laserstrahls LB, d.h., einen Bereich, über den der gepulste Laserstrahl LB durch den Polygonspiegel 40 verteilt wird, steuert, was den gepulsten Laserstrahl LB dazu bringt, der Richtung A, in der die Spiegelflächen M des Polygonspiegels 40 gedreht werden, zu folgen. Der Polygonspiegel 40 hat mehrere Spiegelflächen M (in der vorliegenden Ausführungsform 18 Spiegelflächen, die jeweils einen Zentralwinkel von 20 Grad haben), die auf einem Kreis um eine Zentralachse O angeordnet sind, und wird von einem Polygonspiegelmotor, nicht dargestellt, der von der Steuereinheit 56 gesteuert wird, um die Zentralachse 0 in der Richtung, die vom Pfeil A angezeigt wird, gedreht. Die Einheit zum Detektieren einer Winkelverschiebung 54 hat ein lichtemittierendes Element 58 zum Emittieren von Licht in Richtung des Polygonspiegels 40 und ein lichtdetektierendes Element 60 zum Detektieren von vom Licht-emittierenden Element 58 emittierten und von den Spiegelflächen M des Polygonspiegels 40 reflektierten Lichts. Das lichtdetektierende Element 60 ist so positioniert, dass es Licht, das vom lichtemittierenden Element 58 emittiert wird und von jeder der Spiegelflächen M des Polygonspiegels 40 reflektiert wird, detektiert, wenn die Spiegelfläche M in einem vorgegebenen Winkel zum lichtemittierenden Element geneigt ist. Wenn das lichtdetektierende Element 60 Licht detektiert, gibt es ein Lichtdetektionssignal zur Steuereinheit 56 aus. Der Kondensor 42 ist an einer unteren Oberfläche des distalen Endes des Rahmens 36 angeordnet (siehe 1) und weist eine fθ-Linse 62 (siehe 2) zum Kondensieren des gepulsten Laserstrahls LB, der vom Polygonspiegel 40 verteilt worden ist, auf. Wie in 1 dargestellt, ist eine Bildaufnahmeeinheit 64 zum Aufnehmen eines Bildes des am Einspanntisch 20 gehaltenen Werkstückes, um ein Gebiet des vom gepulsten Laserstrahl LB zu bearbeitenden Werkstücks zu detektieren, auch an einer unteren Oberfläche des distalen Endes des Rahmens 36 an einer Position, die von dem Kondensor 42 entlang der X-Achse beabstandet ist, angebracht.
  • 3 stellt einen scheibenförmigen Wafer 70 als ein Beispiel des Werkstücks dar. Der Wafer 70 hat eine Flächenseite 70a, die durch ein Gitter von vorgesehenen Teilungslinien 72 in mehrere rechteckige Gebiete mit jeweiligen darin angeordneten Bauelementen unterteilt ist. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform hat der Wafer 70 eine Rückseite 70b, die an einem Klebeband 78 haftet, dessen periphere Kante an einem ringförmigen Rahmen 76 befestigt ist.
  • Zum Bearbeiten des Wafers 70 als das Werkstück entlang der vorgesehenen Teilungslinien 72 auf der Laserbearbeitungsvorrichtung wird der Wafer 70 mit der nach oben zeigenden Flächenseite 70a unter Ansaugen an der oberen Oberfläche der Ansaugeinspanneinrichtung 22 des Einspanntischs 20 angezogen und wird die äußere Umfangskante des ringförmigen Rahmens 76 durch die Klemmen 24 in ihrer Position befestigt. Dann nimmt die Bildaufnahmeeinheit 64 von oben ein Bild des Wafers 70 auf. Basierend auf dem von der Bildaufnahmeeinheit 64 aufgenommenen Bildes des Wafers 70 bewegen und drehen die Bearbeitungszufuhreinheit 8, die Indexvorschubeinheit 34 und die Dreheinheit den Einspanntisch 20, um diese projizierten Teilungslinien 72, die sich in einer ersten Richtung entlang der X-Achse erstrecken, auszurichten und positionieren den Kondensor 42 über einem Ende von einer dieser projizierten Teilungslinien 72. Dann bringt das Mittel zum Einstellen einer Position des fokussierten Punkts einen fokussierten Punkt in eine benötigte Position auf der projizierten Teilungslinie 72. Der gepulste Laserstrahl LB wird vom Kondensor 42 auf den Wafer 70 aufgebracht, während die Bearbeitungszufuhreinheit 8 den Einspanntisch 20 mit einer vorgegebenen Bearbeitungszufuhrgeschwindigkeit entlang der X-Achse bezogen auf den fokussierten Punkt bearbeitend zuführt.
  • Wenn der gepulste Laserstrahl LB dann auf den Wafer 70 aufgebracht wird, um den Wafer 70 entlang der projizierten Teilungslinie 72 zu bearbeiten, kann der fokussierte Punkt an der Oberseite 70a des Wafers 70 positioniert werden und der gepulste Laserstrahl LB kann eine Wellenlänge haben, die vom Wafer 70 absorbierbar ist, um einen Ablationsprozess am Wafer 70 durchzuführen. Bei Ankunft des fokussierten Punktes am anderen Ende der projizierten Teilungslinie 72 nachdem der Ablationsprozess entlang der projizierten Teilungslinie 72 durchgeführt worden ist wird der gepulste Laserstrahl LB abgeschaltet und dann führt die Index-Zufuhreinheit 34 den Einspanntisch 20 entlang der Y-Achse bezogen auf den fokussierten Punkt um eine Distanz, die dem Abstand zwischen zwei benachbarten projizierten Teilungslinien 72 entspricht, die sich in der ersten Richtung erstrecken, indizierend zu. Dann wird der gepulste Laserstrahl LB auf den Wafer 70 aufgebracht, um den Wafer entlang der nächsten projizierten Teilungslinie, die sich in der ersten Richtung erstreckt, zu bearbeiten, wobei der Ablationsprozess erneut am Wafer 70 durchgeführt wird. Danach werden das indizierende Zuführen des Einspanntischs 20 und der Ablationsprozess abwechselnd wiederholt, bis der gepulste Laserstrahl LB auf den Wafer 70 entlang aller projizierten Teilungslinien 72, die sich in der ersten Richtung erstrecken, aufgebracht wurde. Dann wird der Einspanntisch 20 von der Dreheinheit um 90 Grad gedreht und der Ablationsprozess und das indizierende Zuführen des Einspanntisches 20 werden abwechselnd wiederholt, bis der gepulste Laserstrahl LB auf den Wafer 70 entlang aller projizierten Teilungslinien 72, die sich in einer zweiten, zur ersten Richtung senkrechten Richtung erstrecken, aufgebracht worden ist, wodurch der Wafer 70 mit dem gepulsten Laserstrahl LB entlang aller projizierten Teilungslinien 72 im Netzmuster bearbeitet wird.
  • Wenn der gepulste Laserstrahl LB auf den Wafer 70 aufgebracht wird, dreht der Polygonspiegel-Motor den Polygonspiegel 40 mit einer vorgegebenen Drehgeschwindigkeit, um den gepulsten Laserstrahl LB mit dem Polygonspiegel 40 zu verteilen, und das Mittel zum Einstellen des verteilten Bereichs 44 steuert den verteilten Bereich des gepulsten Laserstrahls LB, indem es den gepulsten Laserstrahl LB dazu bringt, der Richtung A, in der die Spiegelflächen M des Polygonspiegels 40 gedreht werden, zu folgen. Besonders detektiert die Steuereinheit 56, wenn der gepulste Laserstrahl LB auf den Wafer 70 aufgebracht wird, basierend auf einem Lichtdetektionssignalausgang des lichtdetektierenden Elements 60 der Einheit zur Detektion der Winkelverschiebung 54 eine Winkelverschiebung des Polygonspiegels 40. Dann bestimmt die Steuereinheit 56 basierend auf der detektierten Winkelverschiebung des Polygonspiegels 40 ein Muster für ein zum AOD als das Mittel zum Einstellen des verteilten Bereichs 44 auszugebendes Spannungssignal. Dann gibt die Steuereinheit 56 basierend auf dem bestimmten Muster ein Spannungssignal zum Mittel zum Einstellen des verteilten Bereichs 44 aus. Als Antwort auf das Spannungssignal stellt das Mittel zum Einstellen des verteilten Bereichs 44 die Position, in der der gepulste Laserstrahl LB auf den Polygonspiegel 40 fällt, ein, um den verteilten Bereich des gepulsten Laserstrahl LB zu steuern, indem es den gepulsten Laserstrahl LB dazu bringt, der Richtung A, in der die Spiegelfacetten M des Polygonspiegels 40 gedreht werden, zu folgen, damit der gepulste Laserstrahl LB für eine vorgegebene Zeitspanne auf eine Spiegelfläche M aufgebracht bleibt. Nachdem der gepulste Laserstrahl LB für die vorgegebene Zeitspanne auf die Spiegelfläche M aufgebracht worden ist, stellt das Mittel zum Einstellen des verteilten Bereichs 44 wiederholt die Position ein, in der der gepulste Laserstrahl LB auf den Polygonspiegel 40 fällt, damit der gepulste Laserstrahl LB für die vorgegebene Zeitspanne auf eine nächste, in Bezug auf die Richtung A stromabwärts gelegene, Facette M aufgebracht bleibt. Die Drehgeschwindigkeit des Polygonspiegels 40 und die Richtung (entlang der X-Achse oder der Y-Achse), in die der gepulste Laserstrahl LB verteilt wird, kann abhängig vom Wafer 70, d.h. vom Werkstück, geeignet bestimmt werden.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform stellt das Mittel zum Einstellen des verteilten Bereichs 44 wie in 4A gezeigt die Position ein, in welcher der gepulste Laserstrahl LB auf den Polygonspiegel 40 fällt, damit der gepulste Laserstrahl LB auf eine Spiegelfläche M, die an einer gegebenen Position platziert ist, im Folgenden als „Spiegelfläche M1“ bezeichnet, des Polygonspiegels 40 aufgebracht wird. Der gepulste Laserstrahl LB, der von der Spiegelfläche M1 reflektiert worden ist, wird von der fθ-Linse 62 des Kondensors 42 kondensiert und wird an einer Position P1 auf den Wafer 70 aufgebracht. 4B stellt den Polygonspiegel 40, der sich von der in 4A dargestellten Position aus um 20 Grad in die Richtung A gedreht hat, dar. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform bringt das Mittel zum Einstellen des verteilten Bereichs 44 den gepulsten Laserstrahl LB dazu, der Richtung A, in welche die Spiegelflächen M des Polygonspiegels 40 gedreht werden, zu folgen, damit der gepulste Laserstrahl LB wie in 4B auf die Spiegelfläche M1 aufgebracht wird. In 4B wird der von der Spiegelfläche M1 reflektierte gepulste Laserstrahl LB an einer Position P2 auf den Wafer 70 aufgebracht. 4C stellt den Polygonspiegel 40, der sich von der in 4B dargestellten Position um 20 Grad weiter in die Richtung A gedreht hat, dar. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform bringt das Mittel zum Einstellen des verteilten Bereichs 44 den gepulsten Laserstrahl LB dazu, der Richtung A, in der die Spiegelflächen M des Polygonspiegels 40 gedreht werden, zu folgen, damit der gepulste Laserstrahl LB immer noch wie in 4C dargestellt auf die Spiegelfläche M1 aufgebracht wird. In 4C wird der von der Spiegelfläche M1 reflektierte gepulste Laserstrahl LB an einer Position P3 auf den Wafer 70 aufgebracht.
  • Die Trajektorie des gepulsten Laserstrahls LB, die durch die durchgezogenen Linien in 4A dargestellt ist, ist in 4B und 4C durch die strichpunktierten Linien gezeigt und die Trajektorie des gepulsten Laserstrahls LB, die in 4B durch die durchgezogenen Linien gezeigt ist, ist in 4C durch die Linie mit Strichen und Doppelpunkten gezeigt. Wie aus 4A bis 4C verstanden werden kann, bringt das Mittel zum Einstellen des verteilten Bereichs 44 den gepulsten Laserstrahl LB dazu, der Richtung A, in welche die Spiegelflächen M des Polygonspiegels 40 gedreht werden, zu folgen, wobei es den verteilten Bereich, der in 4C mit R bezeichnet ist, so steuert, dass er sich von der Position P1 zur Position P3 erstreckt, damit der gepulste Laserstrahl LB kontinuierlich auf die Spiegelfläche M1 aufgebracht wird, während sich der Polygonspiegel 40 um 40 Grad von der in 4A dargestellten Position zur in 4C dargestellten Position dreht. Wenn der gepulste Laserstrahl LB für die vorgegebene Zeitspanne auf die Spiegelfläche M1 aufgebracht worden ist, bis der Polygonspiegel 40 die in 4C dargestellte Winkelposition erreicht, erreicht eine Spiegelfläche M, die in Bezug auf die Richtung A zwei Spiegelflächen stromabwärts von der Spiegelfläche M1 ist, die gegeben Position, d.h., die Position, die von der Spiegelfläche M1 in 4A eingenommen wird, und das Mittel zum Einstellen des verteilten Bereichs 44 stellt die Position ein, in welcher der gepulste Laserstrahl LB auf den Polygonspiegel 40 fällt, damit der gepulste Laserstrahl LB in der gegebenen Position für die vorgegebene Zeitspanne auf die Spiegelfläche M aufgebracht wird. Der Polygonspiegel 40 dreht sich von der in 4A dargestellten Position wiederholt zur in 4C dargestellten Position, wobei er den von der Spiegelfläche M reflektierten gepulsten Laserstrahl LB im verteilten Bereich R von der Position P1 bis zur Position P3 auf den Wafer 70 aufbringt. Da der Einspanntisch 20, der den Wafer 70 an sich hält, durch die Bearbeitungszufuhreinheit 8 entlang der X-Achse bearbeitend zugeführt wird, während der Wafer 70 wie oben beschrieben vom gepulsten Laserstrahl LB bearbeitet wird, bewegt sich der verteilte Bereich R relativ zum Wafer 70. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 2 kann den Wafer 70 mit dem gepulsten Laserstrahl LB unter den folgenden Bearbeitungsbedingungen bearbeiten:
    Wellenlänge des gepulsten Laserstrahls LB: 355 nm
    Wiederholungsfrequenz: 72 MHz
    Durchschnittliche Ausgangsleistung: 3 W
    Polygonspiegeldurchmesser: 55 mm
    Anzahl der Spiegelflächen: 18
    Drehgeschwindigkeit des Polygonspiegels: 24000 U/min
  • Wenn der gepulste Laserstrahl LB nicht dazu gebracht wird, der Richtung A, in die sich die Spiegelflächen drehen, unter den obigen Bearbeitungsbedingungen zu folgen, dann wird die Anzahl Pn an Pulsen des gepulsten Laserstrahls LB, die von einer Spiegelfläche M verteilt werden, von der Wiederholungsfrequenz F, der Anzahl Mn der Spiegelflächen M des Polygonspiegels 40 und der Drehgeschwindigkeit N des Polygonspiegels 40 wie folgt hergeleitet: Pn = F/ ( Mn × N ) = 72   ( MHz ) / ( 18  Spiegelfächen × 24000  U/min ) = 72 × 10 6 ( U/Sekunde ) / ( 18  Spiegelflächen × 400 ( /Sekunde ) ) = 10000   ( Pulse/Spiegefläche )
    Figure DE102018122089A1_0001
  • Im Fall, dass der gepulste Laserstrahl LB dazu gebracht wird, der Richtung A, in der sich die Spiegelflächen M unter den obigen Bearbeitungsbedingungen drehen, wie oben beschrieben zu folgen, d.h., im Fall, dass der gepulste Laserstrahl LB dazu gebracht wird, einer Spiegelfläche M zu folgen, während sich der Polygonspiegel 40 um 40 Grad dreht, und daher auf jede zweite Spiegelfläche M aufgebracht wird, beträgt die Anzahl Pn' an Pulsen des gepulsten Laserstrahls LB, die von einer Spiegelfläche M verteilt werden, 20000 (Pulse/Spiegelfläche), was das Doppelte der obigen Pn ist.
  • Wie oben beschrieben, beinhaltet die Laserstrahlaufbringeinheit 6 gemäß der vorliegenden Ausführungsform den Laseroszillator 38 zum Emittieren des gepulsten Laserstrahls LB, den Polygonspiegel 40 zum Verteilen des vom Laseroszillator emittierten gepulsten Laserstrahls LB, den Kondensor 42 zum Kondensieren des vom Polygonspiegel 40 verteilten gepulsten Laserstrahls LB und Aufbringen des gebündelten gepulsten Laserstrahls LB auf das am Einspanntisch 20 der Halteeinheit 4 gehaltene Werkstück und das Mittel zum Einstellen des verteilten Bereichs 44, das zwischen dem Laseroszillator 38 und dem Polygonspiegel 40 angeordnet ist zum Steuern des verteilten Bereichs R des gepulsten Laserstrahls LB, indem es den gepulsten Laserstrahl LB dazu bringt, der Richtung A, in welche die Spiegelflächen M des Polygonspiegels 40 gedreht werden, zu folgen. Deswegen kann die Laserstrahlaufbringeinheit 6 den gepulsten Laserstrahl LB über einen vom Werkstück abhängigen geeigneten Bereich verteilen, mit dem Ergebnis, dass eine vom Werkstück abhängige Bearbeitungsqualität erreicht werden kann.
  • Generell ist es zum Erhöhen der Drehgeschwindigkeit eines Polygonspiegels, um die Verteilrate (Scanrate) eines gepulsten Laserstrahls zu erhöhen, notwendig, die Anzahl an Spiegelflächen des Polygonspiegels zu erhöhen, um die äußere Umfangsform des Polygonspiegels näher an einen echten Kreis zu bringen, um dadurch den Strömungswiderstand oder Luftwiderstand, der gegen den Polygonspiegel wirkt, zu verringern. Eine Erhöhung der Anzahl an Spiegelflächen resultiert in einer Reduktion des Zentralwinkels jeder Spiegelfläche, was zu einer Reduktion des von jeder Spiegelfläche erzeugten verteilten Bereichs führt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der verteilte Bereich R, da der gepulste Laserstrahl LB dazu gebracht wird, der Richtung A, in welche die Spiegelflächen M des Polygonspiegels 40 gedreht werden, zu folgen, selbst wenn die Anzahl der Spiegelfacetten M erhöht wird, daran gehindert, kleiner zu werden, indem der gepulste Laserstrahl LB auf jede zweite Spiegelfacette M aufgebracht wird, d.h., indem der gepulste Laserstrahl LB auf eine Spiegelfacette M in einem Winkelbereich aufgebracht wird, der den Zentralwinkel verdoppelt, und die Mitnahme oder der Luftwiderstand, die/der gegen den Polygonspiegel 40 wirkt, kann durch Erhöhen der Anzahl von Spiegelfacetten M, reduziert werden, mit dem Ergebnis, dass der Polygonspiegel 40 mit einer hohen Geschwindigkeit gedreht werden kann. Mit anderen Worten: Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Drehgeschwindigkeit des Polygonspiegels 40 erhöht werden, während ein verteilter Bereich R daran gehindert wird, sich zu verkleinern, um dadurch die Verteilrate (Scanrate) des gepulsten Laserstrahls LB zu erhöhen.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Details der oben beschriebenen Ausführungsform beschränkt, der Schutzbereich der Erfindung wird durch die angehängten Patentansprüche definiert und alle Änderungen und Modifikationen, die in die Äquivalenz des Schutzbereichs der Patentansprüche fallen, sind daher von der Erfindung umfasst.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 4044539 [0003, 0004]

Claims (2)

  1. Laserbearbeitungsvorrichtung, aufweisend: einen Einspanntisch, der ein Werkstück daran hält; eine Laserstrahlaufbringeinheit, die dafür eingerichtet ist, einen gepulsten Laserstrahl auf das am Einspanntisch gehaltene Werkstück aufzubringen; und eine Bearbeitungszufuhreinheit, die so aufgebaut ist, dass sie den Einspanntisch und die Laserstrahlaufbringeinheit relativ entlang einer X-Achse bearbeitungszuführt (evtl. besser: „zur Bearbeitung zuführt“), wobei die Laserstrahlaufbringeinheit beinhaltet: einen Laseroszillator, der den gepulsten Laserstrahl emittiert, einen Polygonspiegel, der den vom Laseroszillator emittierten gepulsten Laserstrahl verteilt, einen Kondensor, der den vom Polygonspiegel verteilten gepulsten Laserstrahl bündelt und den gebündelten gepulsten Laserstrahl auf das am Einspanntisch gehaltene Werkstück aufbringt, und ein Mittel zum Einstellen des verteilten Bereichs, das zwischen dem Laseroszillator und dem Polygonspiegel angeordnet ist und einen verteilten Bereich des gepulsten Laserstrahls steuert, indem es bewirkt, dass der gepulste Laserstrahl einer Richtung, in der die Spiegelflächen des Polygonspiegels gedreht werden, folgt.
  2. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Mittel zum Einstellen des verteilten Bereichs einen akusto-optischen Deflektor, einen elektro-optischen Deflektor oder einen Resonanzscanner beinhaltet.
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