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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laserbearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten eines Wafers entlang daran projizierter Teilungslinien mit einem Laserstrahl.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Wafer weisen ein Gitter aus projizierten Teilungslinien auf, die an ihren Oberflächen ausgebildet sind, und verschiedene Bauelemente wie integrierte Schaltungen ICs, Large-Scale-Integration-(LSI)-Schaltungen usw., die in Bereichen ausgebildet sind, die an den Oberflächen durch projizierte Teilungslinien aufgeteilt sind. Es ist eine Laserbearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten eines solchen Wafers durch Aufbringen eines Laserstrahls darauf entlang der projizierten Teilungslinien, um einen Ablationsprozess an dem Wafer durchzuführen, bekannt (siehe zum Beispiel die
japanische Offenlegungsschrift Nr. 1998-305420 ). In dem Ablationsprozess wird ein Laserstrahl, der eine Wellenlänge aufweist, die durch den Wafer absorbiert werden kann, auf dem Wafer entlang der projizierten Teilungslinien aufgebracht, um Nuten entlang der projizierten Teilungslinien auszubilden, indem teilweise das Material des Wafers von den Bereichen entfernt wird, an denen der Laserstrahl aufgebracht wird.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die projizierten Teilungslinien an unterschiedlichen Wafertypen weisen unterschiedliche Breiten in Abhängigkeit des Wafertyps auf. Zum Bearbeiten eines Wafers, der breitere projizierte Teilungslinien daran aufweist, mit einem Laserstrahl ist es notwendig, dass der Laserstrahl die projizierten Teilungslinien kreuzend durchläuft. Im Allgemeinen ist es möglich, einen Laserstrahl dazu zu bringen, eine projizierte Teilungslinie kreuzend zu durchlaufen, um Nutenbreiten variabel auszubilden, unter Verwendung eines Paars Galvanoscanner und einer fθ-Linse. Jedoch ist eine Bearbeitungsvorrichtung, die ein Paar Galvanoscanner und eine fθ-Linse anwendet, bezüglich ihrer Anordnung kompliziert, da die Spiegel des Galvanoscanners ihre Winkel mit hohen Geschwindigkeiten ändern müssen, um den Laserstrahl dazu zu bringen, die projizierten Teilungslinien kreuzend zu durchlaufen. Zusätzlich existiert ein Bedarf an höhere Geschwindigkeiten, mit welcher der Laserstrahl die projizierten Teilungslinien kreuzend durchläuft.
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Es ist darum ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Laserbearbeitungsvorrichtung bereitzustellen, die eine einfache Anordnung einsetzt, um einen Laserstrahl dazu zu bringen, die projizierten Teilungslinien an dem Wafer kreuzend mit einer erhöhten Geschwindigkeit zu durchlaufen.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Laserbearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten eines Wafers mit einem Laserstrahl bereitgestellt, der auf den Wafer fokussiert und aufgebracht wird, entlang sich kreuzender projizierter Teilungslinien an der Oberfläche davon, welche die Oberfläche in mehrere Bereiche aufteilen, wobei Bauelemente darin ausgebildet sind. Die Laserbearbeitungsvorrichtung beinhaltet einen Einspanntisch, der dazu ausgestaltet ist, den Wafer daran zu halten, eine Laserbearbeitungsvorrichtung, die dazu ausgestaltet ist, einen Laserstrahl, der eine Wellenlänge aufweist, die durch den Wafer absorbiert werden kann, entlang der projizierten Teilungslinien an dem Wafer, der an dem Einspanntisch gehalten ist, zu fokussieren und aufzubringen, wodurch bearbeitete Nuten in dem Wafer ausgebildet werden, und eine Bearbeitungszufuhreinheit, die dazu ausgestaltet ist, den Einspanntisch und die Laserbearbeitungseinheit relativ zueinander in der Bearbeitungszufuhrrichtung zuzuführen. Die Laserbearbeitungseinheit beinhaltet einen Laseroszillator zum Emittieren des Laserstrahls, einen Polygonspiegel, der um eine zentrale Achse drehbar ist und mehrere reflektierende Oberflächen aufweist, und eine fθ-Linse zum Fokussieren des Laserstrahls, der durch die reflektierenden Oberflächen des Polygonspiegels reflektiert wurde, und Aufbringen des fokussierten Laserstrahls auf den Wafer. Die reflektierenden Oberflächen des Polygonspiegels beinhalten eine reflektierende Oberfläche ohne eine Neigung, die parallel zu der zentralen Achse liegt, eine reflektierende Oberfläche mit einer positiven Neigung, die mit einer positiven Neigung von dem Teil ohne Neigung geneigt ist, und eine negativ geneigte reflektierende Oberfläche, die mit einer negativen Neigung von dem Teil ohne Neigung geneigt ist, wobei der Polygonspiegel den Laserstrahl in einer Richtung senkrecht zu der Bearbeitungszufuhrrichtung in der Breite einer jeder projizierten Teilungslinie und in der Bearbeitungszufuhrrichtung schwenkt.
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Mit der obigen Ausrichtung, wenn der Laserstrahl auf dem Polygonspiegel aufgebracht wird, der um die zentrale Achse gedreht wird, wird der Laserstrahl sukzessive durch die nicht geneigte reflektierende Oberfläche, die positiv geneigte reflektierende Oberfläche und die negative geneigte reflektierende Oberfläche reflektiert. Während die nicht geneigte reflektierende Oberfläche, die positive geneigte reflektierende Oberfläche und die negativ geneigte reflektierende Oberfläche abwechselnd den Laserstrahl bei einer Drehung des Polygonspielgels reflektieren und der Reflexionswinkel, mit dem jede der reflektierenden Oberflächen den Laserstrahl reflektiert, durch die Drehung des Polygonspiegels variiert, wird der Laserstrahl innerhalb der Breite einer jeden der projizierten Teilungslinien in der Richtung senkrecht zu der Bearbeitungszufuhrrichtung und auch in der Bearbeitungszufuhrrichtung geschwenkt. Die Geschwindigkeit, mit welcher der Laserstrahl geschwenkt wird, wird in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, mit welcher der Polygonspiegel gedreht wird, bestimmt. Darum kann der Laserstrahl geschwenkt werden, und die Geschwindigkeit, mit welcher der Laserstrahl geschwenkt wird, kann durch eine einfache Anordnung erhöht werden.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung, da der Polygonspiegel die nicht geneigte reflektierende Oberfläche, die positiv geneigte reflektierende Oberfläche und die negativ geneigte reflektierende Oberfläche beinhaltet, kann der Polygonspiegel den Laserstrahl in der Breite einer jeden der projizierten Teilungslinien in der Richtung senkrecht zu der Bearbeitungszufuhrrichtung und auch in der Bearbeitungszufuhrrichtung mit einer einfachen Anordnung schwenken.
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Das obige und andere Ziel, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Weise des Realisierens dieser wird klarer und die Erfindung selbst am besten durch ein Studieren der folgenden Beschreibung und der beigefügten Ansprüche mit Bezug zu den angehängten Figuren, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen, verstanden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Laserbearbeitungsvorrichtung entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2A und 2B sind vergrößerte Teilansichten im Querschnitt, die beispielhaft eine Laserbearbeitungsvorrichtung entsprechend eines Vergleichsbeispiels zeigen;
- 3 ist eine schematische Ansicht eines optischen Lasersystems entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Polygonspiegels entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 5A bis 5E sind schematische Ansichten, die beispielhaft einen Laserbearbeitungsprozess entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen; und
- 6A bis 6C sind schematische Ansichten, die beispielhaft einen Prozess zum Anpassen einer Breite, die durch einen Laserstrahl durchlaufen werden sollen, entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine Laserbearbeitungsvorrichtung entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug zu den Figuren beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Laserbearbeitungsvorrichtung und 2A und 2B sind vergrößerte Teilansichten im Querschnitt, die beispielhaft eine Laserbearbeitungsvorrichtung entsprechend eines Vergleichsbeispiels darstellen. Die Laserbearbeitungsvorrichtung kann jede Konfiguration aufweisen, die dazu geeignet ist, eine Laserbearbeitung entsprechend der Ausführung der vorliegenden Erfindung durchzuführen, und ist nicht auf die Konfiguration, die in 1 dargestellt ist, beschränkt.
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Wie in 1 dargestellt, ist eine Laserbearbeitungsvorrichtung, die durch 1 gekennzeichnet ist, angeordnet, um einen Wafer W mit einem Laserstrahl zu bearbeiten, während eine Laserbearbeitungseinheit 40, die den Laserstrahl auf dem Wafer W aufbringt, und ein Einspanntisch 20, der den Wafer W daran hält, relativ bewegt werden. Der Wafer W weist an einer Flächenseite ein Gitter aus projizierten Teilungslinien L auf, welche die Flächenseite in mehrere Bereiche mit Bauelementen einzeln daran ausgebildet aufteilt. Der Wafer W weist eine hintere Seite auf, die an einem zentralen Bereich eines Schutzbands T angebracht ist. Das Schutzband T weist einen äußeren umfänglichen Bereich auf, der an einem ringförmigen Rahmen F angebracht und getragen ist. Der Wafer W kann ein Halbleiterwafer sein, der mehrere Halbleiterbauelemente beinhaltet, die an einem Halbleitersubstrat oder einem optischen Bauelementwafer ausgebildet sind, inklusive mehrerer optischer Bauelemente, die an einem Substrat eines anorganischen Materials ausgebildet sind.
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Die Laserbearbeitungsvorrichtung 1 beinhaltet eine Basis 10, die daran eine Bearbeitungszufuhreinheit 30 für eine Bearbeitungszufuhr des Einspanntischs 20 in einer X-Achsenrichtung und einer Y-Achsenrichtung bezüglich der Laserbearbeitungseinheit 40 trägt. Die Bearbeitungszufuhreinheit 30 weist ein Paar Führungsschienen 31 auf, die an der Basis 10 angeordnet sind und sich parallel in der X-Achsenrichtung erstrecken, und einen motorbetriebenen X-Achsentisch 32, der gleitend an den Führungsschienen 31 befestigt ist. Die Bearbeitungszufuhreinheit 30 weist auch ein Paar Führungsschienen 33 auf, die an der oberen Oberfläche des X-Achsentischs 32 angeordnet sind und sich parallel zu der Y-Achsenrichtung erstrecken, und ein motorbetriebener Y-Achsentisch 34, der gleitend an den Führungsschienen 33 befestigt ist. Der Einspanntisch 20 zum Tragen des Wafers W ist an dem Y-Achsentisch 34 befestigt.
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Der X-Achsentisch 32 und der Y-Achsentisch 34 weisen jeweils Muttern auf, die nicht dargestellt sind, die an ihren unteren Oberflächen angeordnet sind und mit jeweiligen Kugelrollspindeln 35 und 37 parallel zu dem jeweiligen Paar Führungsschienen 31 und 33 in Schraubeingriff stehen. Wenn Antriebsmotoren 36 und 38, die jeweils an der Basis 10 von dem X-Achsentisch 32 befestigt sind, und mit jeweiligen Enden der Kugelrollspindeln 35 und 37 gekoppelt sind, mit Energie versorgt werden, werden die Kugelrollspindeln 35 und 37 um ihre eigenen Achsen gedreht, wodurch der X-Achsentisch 32 in der X-Achsenrichtung entlang der Führungsschienen 31 bewegt wird und der Y-Achsentisch 34 und folglich der Einspanntisch 20 in der Y-Achsenrichtung entlang der Führungsschienen 33 bewegt wird. Der Einspanntisch 20 weist eine obere Oberfläche auf, die als eine Halteoberfläche 21 dient, und ist durch mehrere Klemmen 22 zum Greifen und Sichern des ringförmigen Rahmens F des Wafer W umgeben, um den Wafer W an der Halteoberfläche 21 zu halten.
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Ein Arm 12 steht horizontal in einer auskragenden Weise von einer hinten hervorstehenden Wand 11 hervor, die an der Basis 10 hinter dem Einspanntisch 20 angeordnet ist. Die Laserbearbeitungseinheit 40 zum Durchführen eines Ablationsprozesses an dem Wafer W, der an dem Einspanntisch 20 gehalten ist, ist an einem distalen Ende des Arms 12 befestigt. In dem Ablationsprozess dient die Laserbearbeitungseinheit 40 dazu, bearbeitete Nuten in dem Wafer W auszubilden, indem ein Fokuspunkt eines Laserstrahls, der eine Wellenlänge aufweist, die durch den Wafer W absorbiert wird, auf den Wafer W entlang der projizierten Teilungslinien L daran aufgebracht wird. Der Ablationsprozess betrifft eine Bearbeitung, in welcher die Intensität des Laserstrahls, der auf einem festen Objekt aufgebracht werden soll, höher als ein vorbestimmter Grenzwert wird, wodurch Elektronen in der Oberfläche des festen Objekts in thermische, fotochemische und mechanische Energie umgewandelt werden, was in einer explosiven Emission neutraler Atome, Moleküle, positiver und negativer Ionen, Radikale, Cluster, Elektronen und Licht resultiert, wodurch die Oberfläche des festen Objekts geätzt wird.
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Die Laserbearbeitungseinheit 1 beinhaltet ferner eine Steuerungseinheit 50 zum Steuern verschiedener Komponenten in einer integralen Weise. Die Steuerungseinheit 50 weist einen Prozessor zum Durchführen verschiedener Bearbeitungsabläufe, einen Speicher zum Speichern von Programmen und Daten und andere Bauelemente auf. Der Speicher kann ein oder mehr Speichermedien wie Festwertspeicher (ROM), Arbeitsspeicher (RAM) usw. beinhalten. Der Speicher speichert Steuerungsprogramme zum Steuern der Komponenten der Laserbearbeitungseinheit 1 und Daten wie Laserbearbeitungsbedingungen usw. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 1 führt den Ablationsprozess entlang der projizierten Teilungslinien L an dem Wafer W aus, während der Einspanntisch 20 bezüglich der Laserbearbeitungseinheit 40 zugeführt wird.
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Wie durch das Vergleichsbeispiel angegeben, das in 2A dargestellt ist, wird ein Wafer W mit einem geringen k-Film 51 in Bauelementchips durch eine Kombination eines Ablationsprozesses und eines mechanischen Teilungsprozesses geteilt, weil der geringe k-Film 51 dazu tendiert, abgelöst zu werden, falls der Wafer W durch einen rein mechanischen Prozess geteilt wird. In dem Ablationsprozess wird ein Laserstrahl auf dem Wafer W aufgebracht, um einen Streifen des geringen k-Films 51 entlang einer projizierten Teilungslinie L (siehe 1) zu entfernen, während der Wafer W in einer Richtung senkrecht zu der Blattebene von 2A zugeführt wird. Der Wafer W wird wiederholt in abwechselnden Zügen zugeführt, um eine bearbeite Nut 59, die eine gewünschte Breite aufweist, an der Oberfläche des Wafers W entsprechend dem Ablationsprozess auszubilden. Die Oberfläche des Wafers W wird durch die bearbeitete Nut 59 freigelegt, an welcher der geringe k-Film 51 entfernt wurde.
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In dem Ablationsprozess, wie in 2B dargestellt, muss die bearbeitete Nut 59 entlang der projizierten Teilungslinie L (siehe 1) mit einer Breite ausgebildet werden, die größer als die Breite einer Schneidklinge 55 ist, sodass die Schneidklinge 55 den geringen k-Film 51 in dem mechanischen Teilungsprozess nicht berührt. Um eine breitere bearbeitete Nut 59 entlang der projizierten Teilungslinie L auszubilden, ist es notwendig, den Wafer W wiederholt in hin und her laufenden Zügen entlang der projizierten Teilungslinien L zuzuführen. Wenn eine relativ breite bearbeitete Nut in einem Wafer entlang einer projizierten Teilungslinie ausgebildet werden soll, unabhängig davon ob der Wafer einen geringen k-Film aufweist oder nicht, muss der Wafer wiederholt in hin und her laufenden Zügen zugeführt werden. Folglich ist der Zeitraum, der benötigt wird, um den Ablationsprozess an dem Wafer W oder einem Wafer ohne einen geringen k-Film auszubilden, groß.
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Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform, wie in 4 dargestellt, beinhaltet die Laserbearbeitungseinheit 40 einen Polygonspiegel 42, der mehrere reflektierende Oberflächen 43 aufweist, die nicht nur reflektierende Oberflächen aufweisen, die parallel zu einer zentralen Achse 45, um welche der Polygonspiegel 42 gedreht wird, liegen, sondern auch reflektierende Oberflächen, die unterschiedliche Neigungen aufweisen, wie später beschrieben wird. Wenn der Polygonspiegel 42 sich um die zentrale Achse 45 bewegt, reflektiert dieser den Laserstrahl und schwenkt den Laserstrahl in Richtungen senkrecht zu der Richtung, in welcher der Wafer W zugeführt wird, in der Breite einer projizierten Teilungslinie L und auch in der Richtung, in welcher der Wafer W für eine Bearbeitung zugeführt wird. Während ein Ablationsprozess an dem Wafer W durch den Laserstrahl durchgeführt wird, während der Laserstrahl die projizierte Teilungslinie L kreuzend durchläuft, ist es nicht notwendig, den Wafer W für eine Bearbeitung wiederholt in hin und her laufenden Zügen entlang der projizierten Teilungslinie L zuzuführen. Darum kann die Zeit, die benötigt wird, um den Ablationsprozess an dem Wafer W durchzuführen, reduziert werden.
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Ein optisches Lasersystem, das in der Laserbearbeitungseinheit 40 verwendet wird, wird im Folgenden mit Bezug zu 3 und 4 beschrieben. 3 ist eine schematische Ansicht des optischen Lasersystems entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 ist eine perspektivische Ansicht des Polygonspiegels 42 entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in dem optischen Lasersystem eingesetzt wird. 4 stellt den Polygonspiegel 42 nur als Beispiel dar. Entsprechend der vorliegenden Erfindung kann ein Polygonspiegel zur Verwendung in dem optischen Lasersystem eine Polygonform aufweisen, die eine nicht geneigte reflektierende Oberfläche, negativ geneigte reflektierende Oberflächen und positiv geneigte reflektierende Oberflächen, wie später beschrieben wird, aufweist.
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Wie in 3 dargestellt, beinhaltet das optische Lasersystem, das in der Laserbearbeitungseinheit 40 eingesetzt wird, einen Laseroszillator 41 zum Emittieren eines Laserstrahls. Der Laserstrahl, der von dem Laseroszillator 41 emittiert wird, wird auf den reflektierenden Oberflächen 43 des Polygonspiegels 42 aufgebracht und von diesen reflektiert. Der Laserstrahl, der durch den Polygonspiegel 42 reflektiert wird, wird durch eine fθ-Linse 44 auf dem Wafer W fokussiert. Insbesondere emittiert der Laseroszillator 41 einen Laserstrahl, der eine Wellenlänge aufweist, die durch den Wafer W absorbiert werden kann, zu dem Polygonspiegel 42. Die zentrale Achse 45 des Polygonspiegels 42 erstreckt sich in einer Richtung senkrecht zu der Richtung, in welcher der Wafer W für eine Bearbeitung zugeführt wird, das heißt, der Bearbeitungszufuhrrichtung. Die reflektierenden Oberflächen 43, die an dem äußeren Umfang des Polygonspiegels 42 angeordnet sind, reflektieren den Laserstrahl zu der fθ-Linse 44. Wenn der Polygonspiegel 42 sich um die zentrale Achse 45 dreht, schwingt der Laserstrahl in der Bearbeitungszufuhrrichtung entlang der projizierten Teilungslinie L und durchläuft die projizierte Teilungslinie L kreuzend.
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Die reflektierenden Oberflächen 43 des Polygonspiegels 42 sind mit verschiedenen Winkeln oder Neigungen zu der zentralen Achse 45 geneigt, um den Laserstrahl dazu zu bringen, die projizierten Teilungslinien L senkrecht kreuzend zu der Bearbeitungszufuhrrichtung entlang der projizierten Teilungslinien L zu durchlaufen. Die fθ-Linse 44 fokussiert den Laserstrahl, der durch die reflektierenden Oberflächen 43 des Polygonspiegels 42 senkrecht reflektiert wurde auf den Wafer W. Entsprechend variiert der Polygonspiegel 42, während er sich um die zentrale Achse 45 dreht, die Position des Laserstrahls an der f9-Linse 44, wodurch der Punkt des Laserstrahls, der durch die f9-Linse 44 fokussiert wird, quer entlang der projizierten Teilungslinie L (siehe 5A bis 5E) in der Breite dieser bewegt wird.
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Wie in 4 dargestellt, beinhalten die reflektierenden Oberflächen 43 des Polygonspiegels 42 reflektierende Oberflächen, die mit positiven Neigungen von einer Nullneigung, die eine Richtung parallel zu der zentralen Achse 45 darstellt, geneigt sind, und reflektierenden Oberflächen, die mit negativen Neigungen von der Nullneigung geneigt sind. Insbesondere beinhalten die reflektierenden Oberflächen 43 eine reflektierende Oberfläche 43a ohne eine Neigung, die parallel zu der zentralen Achse 45 liegt, 3 positiv geneigte reflektierende Oberflächen 43b bis 43d, die mit positiven Neigungen zu der Nullneigung geneigt sind, und drei negativ geneigte reflektierende Oberflächen 43e bis 43d, die mit negativen Neigungen von der Nullneigung geneigt sind. Die positiv geneigten reflektierenden Oberflächen 43b bis 43d sind mit jeweils drei positiven Neigungen von der Nullneigung geneigt, wohingegen die negativ geneigten reflektierenden Oberflächen 43e bis 43d mit jeweiligen drei negativen Neigungen von der Nullneigung geneigt sind.
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Wenn der Laserstrahl von dem Laseroszillator 41 durch die nicht geneigte reflektierende Oberfläche 43a reflektiert wird, wird der Laserstrahl auf der Mitte in Querrichtung der projizierten Teilungslinie L aufgebrachte (siehe 5A bis 5E). Wenn der Laserstrahl durch die reflektierenden Oberflächen 43b bis 43d mit positiver Neigung reflektiert wird, wird der Laserstrahl zu einer Querseite der projizierten Teilungslinie L geschwenkt. Wenn der Laserstrahl L durch die reflektierenden Oberflächen 43e bis 43g mit negativer Neigung reflektiert wird, wird der Laserstrahl zu der anderen Querseite der projizierten Teilungslinie L geschwenkt. Während sich der Polygonspiegel 42 dreht, um die reflektierenden Oberflächen 43, die mit verschiedenen Neigungen jeweils geneigt sind, sukzessiv in eine Position zu bringen, in welcher sie den Laserstrahl reflektieren, durchläuft der Laserstrahl, der durch den Polygonspiegel 42 reflektiert wird, durch die reflektierte Teilungslinie L kreuzend.
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Während der Rotation des Polygonspiegels 42 variiert ein Reflexionswinkel φ, mit dem die reflektierenden Oberflächen 43 den Laserstrahl reflektieren, wenn er entlang der zentralen Achse 45 betrachtet, wie in 5B dargestellt, wird. Wenn der Winkel φ der Reflektion, mit dem die reflektierende Oberfläche 43 den Laserstrahl reflektiert, bei einer Drehung des Polygonspiegels 43 variiert, bewegt sich der Laserstrahl, der durch den Polygonspiegel 42 reflektiert wird, längs der projizierten Teilungslinie L. Aufgrund der unterschiedlichen Neigung der reflektierenden Oberflächen 43 bezüglich der zentralen Achse 45 und der Variation des Reflexionswinkels φ durch die reflektierenden Oberflächen 43, mit welchen der Laserstrahl bei einer Drehung des Polygonspiegels 42 reflektiert wird, wird der Fokuspunkt des Laserstrahls an dem Wafer W quer und längs in der projizierten Teilungslinie L bewegt.
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Während der Polygonspiegel 42 sich mit einer höheren Geschwindigkeit dreht, wechseln die reflektierenden Oberflächen 43, die mit unterschiedlichen Neigungen geneigt sind, sich schneller, beim Reflektieren des Laserstrahls und der Winkel φ der Reflektion, mit dem die reflektierenden Oberflächen 43 den Laserstrahl reflektieren, variiert schneller. Entsprechend resultiert eine Erhöhung der Geschwindigkeit, mit welcher der Polygonspiegel 42 sich dreht, in einer Erhöhung der Geschwindigkeiten, in welcher der Laserstrahl quer und längs in der projizierten Teilungslinie L geschwenkt wird. Da die Geschwindigkeiten, mit welchen der Laserstrahl geschwenkt wird, folglich durch Anpassen der Geschwindigkeit, mit welcher der Spiegel 42 gedreht wird, angepasst werden kann, ist das optische Lasersystem entsprechend der vorliegenden Ausführungsform einfacher als ein System, das Galvanoscanner oder dergleichen anwendet, und die Geschwindigkeiten, mit welchen der Laserstrahl geschwenkt wird, können erhöht werden.
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Die Laserbearbeitungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Ausführungsform wird im Folgenden mit Bezug zu 5A bis 5E und 6A bis 6C beschrieben. 5A bis 5E sind schematische Ansichten, die beispielhaft die Laserbearbeitungsvorrichtung entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen und 6A bis 6C sind schematische Ansichten, die beispielhaft einen Prozess zum Anpassen einer Breite, die durch einen Strahl entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchlaufen werden soll, darstellen. Pfeile an den projizierten Teilungslinien L, die in 5A, 5C bis 5E und 6A dargestellt sind, geben die Trajektorien der Fokuspunkte der Laserstrahlen, die auf dem Wafer W zum Ausbilden einer bearbeiteten Nut aufgebracht werden, an. Zum Zwecke der Darstellung sind nur die Pfeile, welche die Laserstrahlpunkt-Trajektorien zum Ausbilden einer bearbeiteten Nut darstellen, an der projizierten Teilungslinie L dargestellt und die bearbeitete Nut wird in der Darstellung ausgelassen.
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Wenn der Laserbearbeitungsprozess begonnen wird, wie in 5A dargestellt, wird der Polygonspiegel 42 gedreht und der Laserstrahl wird auf der reflektierenden Oberfläche 43 des Polygonspiegels 42 aufgebracht. Wenn der Laserstrahl durch die negativ geneigte reflektierende Oberfläche 43g des Polygonspiegels 42 reflektiert wird, wird der reflektierte Laserstrahl auf einem rechten Bereich der fθ-Linse 44, wie in 5A dargestellt, aufgebracht, wobei die reflektierende Oberfläche 43g mit einer negativen Neigung bezüglich der zentralen Achse 45 (siehe 4) geneigt ist. Der Laserstrahl läuft dann durch die fθ-Linse 44 und wird dadurch an einem rechten Querseitenbereich der projizierten Teilungslinie L an dem Wafer W aufgebracht (siehe 5B). Wie in 5A dargestellt, führt der Laserstrahl einen Ablationsprozess an dem Wafer W durch, um eine bearbeitete Nut daran entlang eines ersten Pfeils Ag von einer rechten Querkante der projizierten Teilungslinie L auszubilden.
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Zu diesem Zeitpunkt, wie in 5B dargestellt, da der Polygonspiegel 42 gedreht wird, variiert der Reflexionswinkel φ, mit welchem die reflektierende Oberfläche 43g den Laserstrahl reflektiert, wenn in einer seitlichen Aufsicht betrachtet, oder anders ausgedrückt, der Laserstrahl wird in einer Längsrichtung der projizierten Teilungslinie L durch eine Drehung des Polygonspiegels 42 geschwenkt, wie in 5B dargestellt. Insbesondere, wenn der Laserstrahl durch die reflektierende Oberfläche 43g mit einem kleineren Reflexionswinkel φ reflektiert wird, wird der Laserstrahl auf einem Bereich der fθ-Linse 44 aufgebracht, der näher an dem Betrachter von 5A ist, und, wenn der Laserstrahl durch die reflektierende Oberfläche 43g mit einem größeren Reflexionswinkel φ reflektiert wird, wird der Laserstrahl auf einem Bereich der fθ-Linse 44 aufgebracht, die weiter von dem Betrachter von 5A entfernt ist. Da die Position, an welcher der Laserstrahl auf der fθ-Linse 44 aufgebracht wird, so durch das Schwenken des Laserstrahls bewegt wird, wird der Fokuspunkt des Laserstrahls an dem Wafer W auch in der Längsrichtung der projizierten Teilungslinie L bewegt, wodurch ein Ablationsprozess an dem Wafer W durchgeführt wird.
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Wenn der Polygonspiegel 42 weiter gedreht wird, wie in 5C dargestellt, wird der Laserstrahl durch die negativ geneigte reflektierende Oberfläche 43f des Polygonspiegels 42 reflektiert und auf dem Wafer W aufgebracht, wodurch ein Ablationsprozess an dem Wafer W durchgeführt wird, um eine bearbeitete Nut darin entlang eines zweiten Pfeils Af von der rechten Querkante der projizierten Teilungslinie L auszubilden. Ähnlich wenn der Laserstrahl durch die negativ geneigte reflektierende Oberfläche 43e des Polygonspiegels 42 bei einer weiteren Drehung des Polygonspiegels 42 reflektiert wird, wird der Laserstrahl auf dem Wafer W aufgebracht, wodurch ein Ablationsprozess an dem Wafer W durchgeführt wird, um eine bearbeitete Nut darin entlang eines dritten Pfeils Ae von der rechten Querkante der projizierten Teilungslinie L auszubilden. Insofern, während der Wafer W gleichzeitig in der Längsrichtung der projizierten Teilungslinie L für eine Bearbeitung zugeführt wird, werden die bearbeiteten Nuten leicht versetzt in der Längsrichtung der projizierten Teilungslinie L ausgebildet. Wenn der Laserstrahl durch die nicht geneigte reflektierende Oberfläche 43a reflektiert wird, führt der Laserstrahl einen Ablationsprozess an dem Wafer W aus, um eine bearbeitete Nut daran entlang eines vierten Pfeils Aa in dem Zentrum in Querrichtung der projizierten Teilungslinie L auszubilden.
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Wenn der Polygonspiegel 42 weiter gedreht wird, wie in 5D dargestellt, wird der Laserstrahl durch die positiv geneigte reflektierende Oberfläche 43b des Polygonspiegels 42 reflektiert und auf dem Wafer W aufgebracht, wodurch ein Ablationsprozess an dem Wafer W durchgeführt wird, um eine bearbeitete Nut darin entlang eines dritten Pfeils Ab von einer linken Querkante der projizierten Teilungslinie L aus auszubilden. Ähnlich, wenn der Laserstrahl durch die positive geneigte reflektierende Oberfläche 43c des Polygonspiegels 42 bei einer weiteren Drehung des Polygonspiegels 42 reflektiert wird, wird der Laserstrahl auf dem Wafer W aufgebracht, wodurch ein Ablationsprozess an dem Wafer W durchgeführt wird, um eine bearbeitete Nut darin entlang einem zweiten Pfeil Ac von der linken Querkante der projizierten Teilungslinie L aus auszubilden. Wenn der Laserstrahl durch die positiv geneigte reflektierende Oberfläche 43d reflektiert wird, führt der Laserstrahl einen Ablationsprozess an dem Wafer W aus, um eine bearbeitete Nut daran entlang einem ersten Pfeil Ad von der linken Querkante der projizierten Teilungslinie L aus auszubilden. In dieser Weise werden so viele bearbeitete Nuten wie die Anzahl der reflektierenden Oberflächen 43 des Polygonspiegels 42 in einer geneigten Anordnung innerhalb der Breite der projizierten Teilungslinie L ausgebildet.
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Wenn der Polygonspiegel 42 weiter gedreht wird, wie in 5E dargestellt, wird der Laserstrahl durch die negativ geneigte reflektierende Oberfläche 43g wieder reflektiert und auf dem Wafer W aufgebracht, wodurch eine bearbeitete Nut entlang dem Pfeil Ag in einer zweiten Anordnung in dem rechten Querseitenbereich der projizierten Teilungslinie L ausgebildet wird. Der obige Prozess wird wiederholt, um mehrere bearbeitete Nuten in dem Wafer W auszubilden, die quer über die projizierte Teilungslinie L in mehreren Anordnungen beabstandet sind, die längs entlang der projizierten Teilungslinie beabstandet sind. Wie oben beschrieben, reflektiert der Polygonspiegel 42, dessen reflektierenden Oberflächen 43 unterschiedliche Neigungen zu der zentralen Achse 45 (siehe 4) aufweisen, den Laserstrahl, um den Fokuspunkt des Laserstrahls in der Bearbeitungszufuhrrichtung, das heißt, in der Längsrichtung der projizierten Teilungslinie L und in der Richtung senkrecht dazu, das heißt, in der Querrichtung der projizierten Teilungslinie L, zu bewegen.
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Wie in 6A dargestellt, sind die bearbeiteten Nuten, die durch Pfeil A angegeben sind, die mit einem Abstand P voneinander beabstandet sind, quer über die projizierte Teilungslinie L ausgebildet und die Anordnung der bearbeiteten Nuten A, die in einem Abstand D beabstandet sind, sind längs entlang der projizierten Teilungslinie L ausgebildet. Um die Qualität des Laserbearbeitungsprozesses zu erhöhen, ist es bevorzugt, den Abstand P und den Abstand D zu verringern, sodass die bearbeiteten Nuten ohne wesentliche Spalte dazwischen an der projizierten Teilungslinie L ausgebildet werden. Der Abstand P kann durch Erhöhen der Anzahl der reflektierenden Oberflächen 43 (siehe 4) des Polygonspiegels 42 reduziert werden, um das Polygon 42 mit mehr Neigungen zu der zentralen Achse 45 zu versehen.
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Insbesondere entsprechend der vorliegenden Ausführungsform weist der Polygonspiegel 42 insgesamt sieben reflektierende Oberflächen 43 auf, welche die nicht geneigte reflektierende Oberfläche 43a, die parallel zu der zentralen Achse 45 liegt, die drei positiv geneigten reflektierenden Oberflächen 43b bis 43d, die mit einer positiven Neigung zu der zentralen Achse 45 geneigt sind, und die drei negativ geneigten reflektierten Oberflächen 43e bis 43g beinhalten, die mit der negativen Neigung zu der zentralen Achse 45 geneigt sind. Darum wird der Laserstrahl durch die sieben reflektierenden Oberflächen 43 mit den verschiedenen Neigungen (siehe 5A bis 5E) reflektiert. Um den Abstand P zu reduzieren, kann das optische Lasersystem, das in der Laserbearbeitungseinheit 40 vorhanden ist, einen Polygonspiegel beinhalten, der acht oder mehr reflektierende Oberflächen mit verschiedenen Neigungen zum Reflektieren des Laserstrahls aufweist. Der Laserstrahl, der durch einen solchen Polygonspiegel reflektiert wird, kann mehr Bearbeitungsnuten in dem Wafer W, die mit einem reduzierten Abstand P quer über die projizierte Teilungslinie L beabstandet sind, ausbilden.
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Die Geschwindigkeit, mit der der Einspanntisch 20 bewegt wird, das heißt, die Geschwindigkeit mit welcher der Wafer W (siehe 1) zum Bearbeiten zugeführt wird, kann abgesenkt werden, um den Abstand D zwischen den Anordnungen der bearbeiteten Nuten, die longitudinal entlang der projizierten Teilungslinie L beabstandet sind, zu reduzieren. Darüber hinaus kann die Geschwindigkeit, mit welcher der Polygonspiegel 42 (siehe 4) gedreht wird, erhöht werden, um den Abstand D zwischen den Anordnungen der bearbeiteten Nuten, die längs entlang der projizierten Teilungslinie L beabstandet sind, zu reduzieren. Durch ein solches Erhöhen der Geschwindigkeit, mit welcher der Polygonspiegel 42 relativ zu der Geschwindigkeit, mit welcher der Wafer W zum Bearbeiten zugeführt wird, gedreht wird, kann die Anzahl, wie oft der Laserstrahl L auf dem Wafer W aufgebracht wird, längs entlang der projizierten Teilungslinie L erhöht werden, um mehr bearbeitete Nuten längs entlang der projizierten Teilungslinie L auszubilden. Darüber hinaus, wie in 6C dargestellt, kann der Abstand zwischen dem Polygonspiegel 42 und der Fθ-Linse 44 erhöht werden, um den Abstand D zwischen den Anordnungen der bearbeiteten Nuten längs entlang der projizierten Teilungslinie L zu reduzieren. Falls der Abstand zwischen dem Polygonspiegel 42 und der fθ-Linse 44 kleiner ist, wie in 6B dargestellt, ist der Weg, den der Laserstrahl längs entlang der projizierten Teilungslinie geschwenkt wird, kleiner. Andererseits, falls der Abstand zwischen dem Polygonspiegel 42 und der F9-Linse 44 größer ist, wie in 6C dargestellt, dann ist der Weg, den der Laserstrahl längs entlang der projizierten Teilungslinie L geschwenkt wird, größer. Der größere Weg, den der Laserstrahl längs entlang der projizierten Teilungslinie L geschwenkt wird, reduziert den Abstand D zwischen den Anordnungen der bearbeiteten Nuten.
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In der Laserbearbeitungsvorrichtung 1 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform, wie oben beschrieben, wenn der Laserstrahl auf dem Polygonspiegel 42 aufgebracht wird, der um die zentrale Achse 45 gedreht wird, wird der Laserstrahl sukzessive durch die nicht geneigte reflektierende Oberfläche 43a, die positiv geneigten reflektierenden Oberflächen 43b bis 43d und die negativ geneigten reflektierenden Oberflächen 43e bis 43g geschwenkt. Während die nicht geneigte reflektierende Oberfläche 43a, die positiv geneigten reflektierenden Oberflächen 43e bis 43d und die negativ geneigten reflektierenden Oberflächen 43e bis 43g sich abwechseln, um den Laserstrahl bei einer Drehung des Polygonspiegels 42 zu reflektieren, wird der Laserstrahl in der Breite der projizierten Teilungslinie L in der Richtung senkrecht zu der Bearbeitungszufuhrrichtung geschwenkt. Zusätzlich variiert der Reflexionswinkel, mit welchem jede der reflektierenden Oberflächen 43 den Laserstrahl bei einer Drehung des Polygonspiegels 42 reflektiert, wodurch der Laserstrahl in der Bearbeitungszufuhrrichtung geschwenkt wird. Die Geschwindigkeit, mit welcher der Laserstrahl geschwenkt wird, wird in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit bestimmt, mit der der Polygonspiegel 42 gedreht wird. Darum kann der Laserstrahl geschwenkt werden und die Geschwindigkeit, mit der der Laserstrahl geschwenkt wird, kann durch eine einfache Anordnung erhöht werden.
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In der dargestellten Ausführungsform ist das optische Lasersystem, das in der Laserbearbeitungsvorrichtung 40 vorhanden ist, aus einem Laseroszillator 41, dem Polygonspiegel 42 und der fθ-Linse 44 ausgebildet. Jedoch ist das optische Lasersystem nicht auf eine solche Anordnung beschränkt. Das optische Lasersystem kann dazu ausgestaltet sein, den Laserstrahl in der Breite der projizierten Teilungslinie in der Richtung senkrecht zu der Bearbeitungszufuhrrichtung und auch in der Bearbeitungszufuhrrichtung zu schwenken.
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In der dargestellten Ausführungsform sind die reflektierenden Oberflächen 43 des Polygonspiegels 42 in der Reihenfolge der Höhe der Neigung bzgl. der zentralen Achse 45 entlang der Richtung, in welcher der Polygonspiegel 42 gedreht wird, angeordnet. Jedoch sind die reflektierenden Oberflächen 43 nicht auf eine solche Anordnung beschränkt. Die reflektierenden Oberflächen des Polygonspiegels können mit verschiedenen Winkeln oder Neigungen zu der zentralen Achse geneigt sein. Zum Beispiel kann der Polygonspiegel positiv geneigte reflektierende Oberflächen oder negativ geneigte reflektierende Oberflächen aufweisen, die abwechseln angeordnet sind.
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In der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich die zentrale Achse 45 des Polygonspiegels 42 senkrecht zu der projizierten Teilungslinie L. Jedoch ist die zentrale Achse 45 des Polygonspiegels nicht auf eine solche Anordnung beschränkt. Die zentrale Achse des Polygonspiegels kann sich über oder parallel zu der projizierten Teilungslinie erstrecken.
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In der dargestellten Ausführungsform werden die bearbeiteten Nuten in dem Wafer durch die Laserbearbeitungsvorrichtung ausgebildet. Die bearbeiteten Nuten sind nicht auf die Nuten beschränkt, die den Wafer W vollständig teilen, sondern können Nuten sein, die teilweise in den Wafer W einschneiden. Anders ausgedrückt, können die bearbeiteten Nuten vollständig geschnittene Nuten oder halb geschnittene Nuten sein.
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In der dargestellten Ausführungsform kann der Wafer ein Halbleiterwafer oder ein optischer Bauelementwafer zum Beispiel sein. Jedoch kann der Wafer ein verpacktes Substrat wie ein Chip-Scale-Package-(CSP)-Substrat mit projizierten Teilungslinien daran ausgebildet sein. In der dargestellten Ausführungsform ist die Bearbeitungszufuhreinheit 30 als ein Kugelrollspindelmechanismus dargestellt. Jedoch ist die Bearbeitungszufuhreinheit 30 nicht auf eine solche Anordnung beschränkt. Die Bearbeitungszufuhreinheit kann jeder Mechanismus für eine Bearbeitungszufuhr des Einspanntischs und der Laserbearbeitungseinheit relativ zueinander sein. Zum Beispiel kann die Bearbeitungszufuhreinheit ein Linearmotorbewegungsmechanismus oder ein Zahnstangenmechanismus sein.
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Die vorliegende Ausführungsform ist nicht auf die Ausführungsformen und Modifikationen, die oben beschrieben sind, beschränkt. Verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Modifikationen können, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, gemacht werden. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung entsprechend anderen Techniken, Prozessen, Schemen, Plänen oder Anordnungen umgesetzt worden, solange sie dazu geeignet sind, die Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufgrund der technologischen Fortschritte oder Abweichungen umzusetzen. Darum sollte der Umfang der angefügten Ansprüche so interpretiert werden, dass er alle Ausführungsformen umfasst, die in den Umfang der technischen Idee der vorliegenden Erfindung fallen.
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In der dargestellten Ausführungsform wurde die vorliegende Erfindung beschrieben, indem sie an einer Laserbearbeitungsvorrichtung angewendet wird, die einen Ablationsprozess an dem Wafer entlang projizierter Teilungslinien an dem Wafer durchführt. Jedoch sind die Prinzipien der Erfindung auch an anderen Bearbeitungsvorrichtungen zum Bearbeiten eines Werkstücks mit einem Laserstrahl anwendbar, während der Laserstrahl geschwenkt wird.
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Wie oben beschrieben, ist die Erfindung dahingehend vorteilhaft, dass ein Laserstrahl quer entlang einer projizierten Teilungslinie geschwenkt werden kann und die Geschwindigkeit, mit welcher der Laserstrahl geschwenkt wird, durch eine einfache Anordnung erhöht werden kann, und ist insbesondere sinnvoll anwendbar, wenn bei einer Laserbearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten eines Wafers mit einem Laserstrahl angewendet, der einen geringen klein-k-Film aufweist.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Details der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform beschränkt. Der Umfang der Erfindung ist durch die angefügten Ansprüche definiert und alle Änderungen und Modifikationen, die in das Äquivalent des Umfangs der Ansprüche fallen, sind dadurch durch die Erfindung umfasst werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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