DE102020215369A1

DE102020215369A1 - Laserstrahlanpassungssystem und laserbearbeitungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102020215369A1
Application number: DE102020215369.8A
Authority: DE
Inventors: Tsubasa Obata
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2019-12-05
Filing date: 2020-12-04
Publication date: 2021-06-10
Also published as: TW202122193A; KR20210070909A; CN112917003A; US20210170524A1; JP2021089383A

Abstract

Ein Laserstrahlanpassungssystem zum Anpassen eines Laserstrahls zu parallelem Licht. Das System beinhaltet eine Strahlanpassungseinheit, die mehrere Linsen aufweist, die in einem optischen Pfad des Laserstrahls angeordnet sind und einen ersten und zweiten Spiegel, der den Laserstrahl reflektiert, der durch die Strahlanpassungseinheit gelaufen ist, erste und zweite Kameras, die dazu ausgestaltet sind, Bilder eines ersten Lichts, das durch den ersten Spiegel gelaufen ist, und eines zweiten Lichts, das durch den zweiten Spiegel gelaufen ist, aufzunehmen, Berechnungsabschnitte, die dazu ausgestaltet sind, erste und zweite Strahldurchmesser des ersten Lichts und des zweiten Lichts aus den Bildern, die durch die erste und zweite Kamera aufgenommen wurden, zu berechnen und einen Linsenanpassungsabschnitt, der dazu ausgestaltet ist, eine der Linsen der Strahlanpassungseinheit in einer Richtung parallel zu dem optischen Pfad des Laserstrahls zu bewegen, sodass die ersten und zweiten Strahldurchmesser übereinstimmen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laserstrahlanpassungssystem und eine Laserbearbeitungsvorrichtung.
Beschreibung des Stands der Technik
Unter den verschiedenen Laserbearbeitungsvorrichtungen, die ein Werkstück durch Bestrahlen des Werkstücks mit einem Laserstrahl bestrahlen, gibt es Vorrichtungsunterschiede dahingehend, dass der Strahldurchmesser des Laserstrahls, der von dem Laseroszillator emittiert wird, von Laseroszillator zu Laseroszillator variiert. Darum wird ein Strahlaufweiter verwendet, um den Strahldurchmesser des Laserstrahls auf einen vorbestimmten Durchmesser anzupassen und auch um den Laserstrahl auf einen parallelen Lichtstrahl einzustellen, der im Folgenden einfach als „paralleles Licht“ bezeichnet wird.
Ein Strahlaufweiter passt einen Laserstrahl auf ein paralleles Licht an und passt auch den Strahldurchmesser des Laserstrahls auf eine vorbestimmte Größe an. Verwenden des Strahlaufweiters kann den Durchmesser des Laserstrahls, der von dem Laseroszillator emittiert wird, im Wesentlichen gleichmäßig unter den verschiedenen Vorrichtungen ausbilden. Die Vorrichtungsunterschiede unter den Laserbearbeitungsvorrichtungen können entsprechend reduziert werden.
In einem Strahlaufweiter werden eine erste konkave Linse, eine konvexe Linse und eine zweite konkave Linse nebeneinander in dieser Reihenfolge von einem Laseroszillator angeordnet, wie in der japanischen Offenlegungsschrift Nummer 1996-015625 offenbart. Fokuspunkte der einzelnen Linsen liegen an derselben optischen Achse.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Der Strahldurchmesser des Laserstrahls in einer Laserbearbeitungsvorrichtung wird durch einen Reaktionsbereich an einem Fotodetektor (Leistungsmesser) durch Bestrahlen des Fotodetektors mit dem Laserstrahl, wie in der japanischen Offenlegungsschrift Nummer 1996-015625 offenbart, gemessen.
Eine Anpassung eines Laserstrahls durch einen Strahlaufweiter wird vor dem Bearbeiten durchgeführt, wie im Folgenden beschrieben wird. Zuerst führt ein Bediener eine Anpassung durch, um einen Laserstrahl in paralleles Licht oder einen kollimierten Strahl durch Bewegen einer Linse umzuwandeln. Als nächstes misst der Bediener den Strahldurchmesser und führt eine Anpassung durch, um den Strahldurchmesser des Laserstrahls auf eine vorbestimmte Größe zu ändern (Strahldurchmesseranpassung) durch Bewegen einer anderen Linse. Wenn diese Strahldurchmesseranpassung durchgeführt wird, wird die Parallelität gestört, sodass eine Anpassung zu parallelem Licht und eine Strahldurchmesseranpassung wieder durchgeführt werden müssen. Wie oben beschrieben wiederholt der Bediener eine Anpassung hin zu parallelem Licht und eine Strahldurchmesseranpassung, um eine gewünschte Parallelität und einen gewünschten Strahldurchmesser für einen Laserstrahl zu erhalten. Es benötigt deswegen Arbeitskraft und Zeit zum Anpassen eines Laserstrahls durch einen Strahlaufweiter.
Falls der Laserstrahl nicht weiter paralleles Licht aufweist oder hinsichtlich des Strahldurchmessers während einer Bearbeitung variiert, ist es für einen Bediener schwer, eine solche Änderung zu bemerken, weil die Anpassung hin zu parallelem Licht und die Strahldurchmesseranpassung, die den Fotodetektor verwendet, vor der Bearbeitung durchgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung weist darum ein Ziel auf, ein Laserstrahlanpassungssystem bereitzustellen, das eine Anpassung hin zu parallelem Licht und eine Strahldurchmesseranpassung für einen Laserstrahl vereinfacht und falls der Laserstrahl hinsichtlich seines Strahldurchmessers während einer Laserbearbeitung variiert, einem Bediener ermöglicht, eine solche Änderung zu erkennen.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Laserstrahlanpassungssystem zum Anpassen eines Laserstrahls, der von einem Laseroszillator emittiert wird, zu parallelem Licht bereitgestellt. Das Laserstrahlanpassungssystem beinhaltet eine Strahlanpassungseinheit, die mehrere Linsen aufweist, die in einem optischen Pfad des Laserstrahls angeordnet sind, einen ersten Spiegel, der den Laserstrahl reflektiert, der durch die Strahlanpassungseinheit gelaufen ist, um den optischen Pfad zu ändern, einen zweiten Spiegel, der den Laserstrahl reflektiert, wobei der optische Pfad von diesem durch den ersten Spiegel geändert wurde, um den optischen Pfad zu ändern, eine erste Kamera, die dazu ausgestaltet ist, ein Bild eines ersten Lichts aufzunehmen, das durch den ersten Spiegel gelaufen ist, eine zweite Kamera, die dazu ausgestaltet ist, ein Bild eines zweiten Lichts aufzunehmen, das durch den zweiten Spiegel gelaufen ist, und eine Steuerungseinheit. Die Steuerungseinheit beinhaltet einen ersten Berechnungsabschnitt, der dazu ausgestaltet ist, einen ersten Strahldurchmesser des ersten Lichts aus Pixeln in einem Bereich zu berechnen, der eine höhere Helligkeit als eine voreingestellte erste Helligkeit in dem Bild aufweist, das durch die erste Kamera aufgenommen wurde, einen zweiten Berechnungsabschnitt, der dazu ausgestaltet ist, einen zweiten Strahldurchmesser des zweiten Lichts aus Pixeln in einem Bereich zu berechnen, der eine höhere Helligkeit als eine voreingestellte zweite Helligkeit in dem Bild aufweist, das durch die zweite Kamera aufgenommen wurde, und einen Linsenanpassungsabschnitt, der dazu ausgestaltet ist, eine der mehreren Linsen der Strahlanpassungseinheit in einer Richtung parallel zu dem optischen Pfad des Laserstrahls zu bewegen, sodass der erste Strahldurchmesser, der durch den ersten Berechnungsabschnitt berechnet wurde, und der zweite Strahldurchmesser, der durch den zweiten Berechnungsabschnitt berechnet wurde, miteinander übereinstimmen.
Vorzugsweise kann der Linsenanpassungsabschnitt dazu ausgestaltet sein, eine andere der mehreren Linsen der Strahlanpassungseinheit in der Richtung parallel zu dem optischen Pfad des Laserstrahls zu bewegen, sodass der erste Strahldurchmesser oder zweite Strahldurchmesser, die durch den ersten Berechnungsabschnitt oder zweiten Berechnungsabschnitt berechnet wurden, in einen vorbestimmten Bereich fallen, der vorher gesetzt wurde.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Laserbearbeitungsvorrichtung bereitgestellt, die einen Einspanntisch beinhaltet, der dazu ausgestaltet ist, ein Werkstück zu halten, eine Laserbearbeitungseinheit, die dazu ausgestaltet ist, das Werkstück zu bearbeiten, das an dem Einspanntisch gehalten ist, durch eine Laserstrahlbestrahlung, einen Bearbeitungszufuhrmechanismus, der eine Bearbeitungszufuhr des Einspanntisches in einer X-Achsenrichtung relativ zu der Laserbearbeitungseinheit durchführt, einen Indexzufuhrmechanismus, der eine Indexzufuhr des Einspanntischs in einer Y-Richtung durchführt, welche die X-Achsenrichtung in rechten Winkeln schneidet, relativ zu der Laserbearbeitungseinheit, und eine Benachrichtigungseinheit, die eine Benachrichtigung an einen Bediener ausgibt. Die Laserbearbeitungseinheit beinhaltet einen Laseroszillator, der einen Laser oszilliert, einen Kondensor, der einen Laserstrahl fokussiert, der von dem Laseroszillator emittiert wurde, und ein Laserstrahlanpassungssystem, das zwischen dem Laseroszillator und dem Kondensor angeordnet ist. Das Laserstrahlanpassungssystem beinhaltet eine Strahlanpassungseinheit, die mehrere Linsen aufweist, die in einem optischen Pfad des Laserstrahls angeordnet sind, einen ersten Spiegel, der den Laserstrahl reflektiert, der durch die Strahlanpassungseinheit gelaufen ist, um den optischen Pfad von diesem zu ändern, einen zweiten Spiegel, der den Laserstrahl reflektiert, dessen optischer Pfad durch den ersten Spiegel geändert wurde, um den optischen Pfad von diesem zu ändern, eine erste Kamera, die dazu ausgestaltet ist, ein Bild eines ersten Lichts aufzunehmen, das durch den ersten Spiegel gelaufen ist, eine zweite Kamera, die dazu ausgestaltet ist, ein Bild eines zweiten Lichts aufzunehmen, das durch den zweiten Spiegel gelaufen ist, und eine Steuerungseinheit. Die Steuerungseinheit beinhaltet einen ersten Berechnungsabschnitt, der dazu ausgestaltet ist einen ersten Strahldurchmesser des ersten Lichts aus Pixeln in einem Bereich zu berechnen, der eine höhere Helligkeit als eine erste vorbestimmte Helligkeit in dem Bild aufweist, das durch die erste Kamera aufgenommen wurde, einen zweiten Berechnungsabschnitt, der dazu ausgestaltet ist, einen zweiten Strahldurchmesser des zweiten Lichts aus Pixeln in einem Bereich zu berechnen, der eine höhere Helligkeit als eine vorbestimmte zweite Helligkeit in dem Bild aufweist, das durch die zweite Kamera aufgenommen wurde, und einen Linsenanpassungsabschnitt, der dazu ausgestaltet ist, eine der mehreren Linsen der Strahlanpassungseinheit in einer Richtung parallel zu dem optischen Pfad des Laserstrahls zu bewegen, sodass der erste Strahldurchmesser, der durch den ersten Berechnungsabschnitt berechnet wurde, und der zweite Strahldurchmesser, der durch den zweiten Berechnungsabschnitt berechnet wurde, miteinander übereinstimmen. Die Benachrichtigungseinheit ist dazu ausgestaltet, falls der Strahldurchmesser, der durch den ersten Berechnungsabschnitt oder zweiten Berechnungsabschnitt berechnet wurde, aus einem vorbestimmten Bereich während einer Laserbearbeitung fällt, den Bediener entsprechend zu benachrichtigen.
Entsprechend dem Laserstrahlanpassungssystem zum Anpassen des Laserstrahls zu parallelem Licht bewegt der Linsenanpassungsabschnitt eine der Linsen der Strahlanpassungseinheit, sodass der erste Strahldurchmesser des ersten Lichts und der zweite Strahldurchmesser des zweiten Lichts miteinander übereinstimmen. Entsprechend dem Laserstrahlanpassungssystem kann der Laserstrahl darum zu parallelem Licht angepasst werden, ohne dass Arbeit durch einen Bediener im Wesentlichen notwendig ist. Darum kann eine Arbeitslast des Bedieners reduziert werden und der Laserstrahl kann einfach zu parallelem Licht angepasst werden.
Vorzugsweise kann der Linsenanpassungsabschnitt eine andere Linse der Strahlanpassungseinheit bewegen, sodass der Strahldurchmesser des Laserstrahls einen Wert in einem vorbestimmten Bereich aufweist, der vorher gesetzt ist. Der Strahldurchmesser des Laserstrahls kann auch einfach auf einen geeigneten Wert gesetzt werden, ohne dass ein Bediener wesentlich Arbeit investieren muss.
Anders ausgedrückt kann die vorliegende Erfindung ohne eine wesentliche Arbeit eines Bedieners einen Laserstrahl anpassen, sodass dieser eine hohe Parallelität und einen geeigneten Strahldurchmesser aufweist. Bezüglich der Anpassung des Laserstrahls ist es darum möglich, die Arbeit eines Bedieners wesentlich zu senken und erfolgreich menschliche Fehler zu reduzieren. Als eine Konsequenz ist es möglich, Effekte von Vorrichtungsunterschieden unter den Laseroszillatoren zu unterdrücken. Im Wesentlichen die gleichen Bearbeitungsergebnisse können folglich in mehreren Laserbearbeitungsvorrichtungen erhalten werden.
Falls der Strahldurchmesser des Laserstrahls außerhalb des vorbestimmten Bereichs fällt, der vorher gesetzt ist, während einer Laserbearbeitung durch die Laserbearbeitungsvorrichtung, benachrichtigt die Benachrichtigungseinheit den Bediener entsprechend. Sogar falls der Strahldurchmesser während der Laserbearbeitung variiert, kann der Bediener darum einfach eine solche Variation erkennen. Als eine Konsequenz ist es möglich, einen Fehler beim Bearbeiten eines Werkstücks zu unterdrücken.
Die obigen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Art, diese zu realisieren, werden ersichtlicher und die Erfindung selbst wird am besten durch ein Studium der folgenden Beschreibung und der angehängten Ansprüche unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen, verstanden.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung darstellt;
2 ist ein schematisches Diagramm, das die Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung darstellt;
3 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Konfiguration der Laserbearbeitungseinheit darstellt;
4 ist ein Flussdiagramm, das Anpassungsoperationen eines Laserstrahls darstellt;
5 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel eines Bildes darstellt, das durch eine erste Kamera (oder eine zweite Kamera) aufgenommen wurde; und
6 ist ein Graph, der ein Beispiel einer Beziehung zwischen Pixeln, die nebeneinander auf einer geraden Linie liegen, die durch ein Zentrum eines Strahlbereichs läuft, und einer Helligkeit dieser jeweils mit Bezug zu dem aufgenommenen Bild, das in 5 dargestellt ist, und einem ähnlichen Bild, das durch die zweite Kamera (oder die erste Kamera) aufgenommen wurde, darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Eine Laserbearbeitungsvorrichtung 10, die in 1 dargestellt ist, ist anwendbar beim Behandeln eines Wafers 1 mit einer Laserbearbeitung. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 10 beinhaltet ein parallelpipedes Bett 11, einen aufrechten Wandabschnitt 13, der aufrecht an einem Endabschnitt des Bettes 11 angeordnet ist, eine Benachrichtigungseinheit 50, die eine Benachrichtigung an einen Bediener ausgibt, und eine Steuerungseinheit 51, die einzelne Elemente der Laserbearbeitungsvorrichtung 10 steuert.
An einer oberen Oberfläche des Bettes 11 ist ein Einspanntischbewegungsmechanismus 14 angeordnet, um einen Einspanntisch 43 zu bewegen. Der Einspanntischbewegungsmechanismus 14 führt eine Bearbeitungszufuhr und eine Indexzufuhr des Einspanntischs 43 in einer X-Achsenrichtung bzw. einer Y-Achsenrichtung durch. Der Einspanntischbewegungsmechanismus 14 beinhaltet einen Einspanntischaufbau 40, mit dem Einspanntisch 43, einen Indexzufuhrmechanismus 20, der den Einspanntisch 43 in einer Indexzufuhrrichtung relativ zu der Laserbearbeitungseinheit (Laserstrahlbestrahlungseinheit) 12 zuführt, und einen Bearbeitungszufuhrmechanismus 30, der den Einspanntisch 43 in einer Bearbeitungszufuhrrichtung relativ zu der Laserbearbeitungseinheit 12 zuführt.
Der Indexzufuhrmechanismus 20 beinhaltet ein Paar Führungsschienen 23, die sich in der Y-Achsenrichtung erstrecken, einen Y-Achsentisch 24, der an den Führungsschienen 23 befestigt ist, eine Kugelrollspindel 25, die sich parallel zu den Führungsschienen 23 erstreckt, und einen Antriebsmotor 26, der die Kugelrollspindel 25 dreht.
Das Paar Führungsschienen 23 ist parallel zu der Y-Achsenrichtung an der oberen Oberfläche des Bettes 11 angeordnet. Der Y-Achsentisch 24 ist an dem Paar Führungsschienen 23 gleitend entlang dieser Führungsschienen 23 angeordnet. An dem Y-Achsentisch 24 sind der Bearbeitungszufuhrmechanismus 30 und der Einspanntischaufbau 40 befestigt.
Die Kugelrollspindel 25 ist in Schraubeingriff mit Mutterabschnitten (nicht dargestellt), die an einer Seite einer unteren Oberfläche des Y-Achsentisches 24 angeordnet sind. Der Antriebsmotor 26 ist mit einem Endabschnitt der Kugelrollspindel 25 verbunden und treibt die Kugelrollspindel 25 drehend an. Durch den drehenden Antrieb der Kugelrollspindel 25 begleitet bewegen sich der Bearbeitungszufuhrmechanismus 30 und der Einspanntischaufbau 40 in einer Indexzufuhrrichtung (in der Y-Achsenrichtung, welche die X-Achsenrichtung in rechten Winkeln kreuzt) entlang der Führungsschienen 23.
Der Bearbeitungszufuhrmechanismus 30 beinhaltet ein Paar Führungsschienen 31, die sich in der X-Achsenrichtung erstrecken, einen X-Achsentisch 32, der an den Führungsschienen 31 befestigt ist, eine Kugelrollspindel 33, die sich parallel zu den Führungsschienen 31 erstreckt, und einen Antriebsmotor 35, der die Kugelrollspindel 33 dreht. Das Paar Führungsschienen 31 ist parallel zu der X-Achsenrichtung an einer oberen Oberfläche des Y-Achsentisches 24 angeordnet. Der X-Achsentisch 32 ist an dem Paar Führungsschienen 31 gleitend entlang dieser Führungsschienen 31 angeordnet. An dem X-Achsentisch 32 sind der Einspanntischaufbau 40 und ein Leistungsmesser 80 befestigt.
Die Kugelrollspindel 33 ist in Schraubeingriff mit Mutterabschnitten (nicht dargestellt), die an einer Seite einer unteren Oberfläche des X-Achsentisches 32 angeordnet sind. Der Antriebsmotor 35 ist mit einem Endabschnitt der Kugelrollspindel 33 verbunden und treibt die Kugelrollspindel 33 drehend an. Durch den drehenden Antrieb der Kugelrollspindel 33 begleitet bewegen sich der X-Achsentisch 32 und der Einspanntischaufbau 40 in einer Bearbeitungszufuhrrichtung (in der X-Achsenrichtung) entlang der Führungsschienen 31.
Der Einspanntischaufbau 40 wird verwendet, um den Wafer 1 zu halten. Wie in 1 dargestellt, ist der Wafer 1 ein Beispiel eines Werkstücks, das als eine Wafereinheit W, die einen Ringrahmen F, ein haftvermittelndes Band S und den Wafer 1 beinhaltet, an dem Einspanntischaufbau 40 gehalten ist.
Der Einspanntischaufbau 40 weist den Einspanntisch 43, der den Wafer 1 hält, Klemmen 45, die um den Einspanntisch 43 angeordnet sind, und einen θ Tisch 47 auf, der den Einspanntisch 43 daran trägt. Der θ Tisch 47 ist drehbar in einer XY-Ebene an einer oberen Oberfläche des X-Achsentischs 32 angeordnet. Der Einspanntisch 43 ist ein Element zum Halten des Wafers 1 unter einem Saugen. Der Einspanntisch 43 ist in einer Scheibenform ausgebildet und ist an dem θ Tisch 47 angeordnet.
An einer oberen Oberfläche des Einspanntischs 43 ist eine Halteoberfläche ausgebildet, die eine poröse Keramik aufweist. Diese Halteoberfläche ist in Verbindung mit einer Saugquelle (nicht dargestellt). Um den Einspanntisch 43 sind bis zu vier Stück der Klemmen 45 angeordnet. Jede Klemme beinhaltet einen Trägerarm. Die vier Klemmen 45 werden durch einen Luftaktor (nicht dargestellt) aktiviert, wobei der Ringrahmen F um den Wafer 1, der an dem Einspanntisch 43 gehalten ist, in vier Richtungen gehalten und fixiert ist.
Der aufrechte Wandabschnitt 13 der Laserbearbeitungsvorrichtung 10 ist aufrecht hinter dem Einspanntischbewegungsmechanismus 14 angeordnet. An einer vorderen Oberfläche des aufrechten Wandabschnitts 13 ist die Laserbearbeitungseinheit 12 angeordnet, um den Wafer 1, der an dem Einspanntisch 43 gehalten ist, durch eine Laserstrahlbestrahlung zu bearbeiten.
Die Laserbearbeitungseinheit 12 beinhaltet einen Bearbeitungskopf 18, von dem der Laserstrahl auf dem Wafer 1 aufgebracht wird, und einen Armabschnitt 17, der den Bearbeitungskopf 18 trägt. Der Armabschnitt 17 steht von dem aufrechten Wandabschnitt 13 in einer Richtung zu dem Einspanntischbewegungsmechanismus 14 hervor. Der Bearbeitungskopf 18 ist an einem distalen Ende des Armabschnittes 17 getragen, sodass der Bearbeitungskopf 18 dem Einspanntisch 43 oder dem Leistungsmesser 80 in dem Einspanntischaufbau 40 in dem Einspanntischbewegungsmechanismus 14 gegenüber angeordnet ist.
In dem Armabschnitt 17 und dem Bearbeitungskopf 18 ist ein optisches System der Laserbearbeitungseinheit 12 angeordnet. Wie in 2 dargestellt beinhaltet die Laserbearbeitungseinheit 12 in dem Armabschnitt 17 einen Laseroszillator 61, der einen Laserstrahl B emittiert, einen Strahlaufweiter 62, der den Laserstrahl B anpasst, und ein Strahlmesssystem 63 zum Messen der Parallelität und des Strahldurchmessers des Laserstrahls B.
Andererseits weist die Laserbearbeitungseinheit 12 in dem Bearbeitungskopf 18 einen Reflexionsspiegel 65 auf, der den Laserstrahl B reflektiert, und einen Kondensor (Kondensorlinse) 66, der den Laserstrahl B fokussiert und ausgibt. Der Laseroszillator 61 ist zum Beispiel eine Festkörperlaserstrahlquelle. Der Laseroszillator 61 emittiert den Laserstrahl B in einer -Y Richtung in dem Armabschnitt 17.
Der Strahlaufweiter 62 entspricht einem Beispiel einer Strahlanpassungseinheit, die mehrere Linsen aufweist. Der Strahlaufweiter 62 wird verwendet, um den Laserstrahl B anzupassen, der von dem Laseroszillator 61 emittiert wird.
Der Laserstrahl B, der durch den Strahlaufweiter 62 angepasst wurde, läuft durch das Strahlmesssystem 63 und tritt in den Reflexionsspiegel 65 in dem Bearbeitungskopf 18 ein. Der Laserstrahl B wird in einer -Z Richtung durch den Reflexionsspiegel 65 reflektiert und wird zu dem Kondensor 66 geführt. Der Kondensor 66 fokussiert den Laserstrahl B, der aufgebracht werden soll, in der -Z Richtung zu einer äußeren Seite des Bearbeitungskopfes 18.
Wenn der Wafer 1, der in 1 dargestellt ist, bearbeitet wird, wird der Wafer 1 an dem Einspanntisch 43 mit dem Laserstrahl B bestrahlt, der durch den Kondensor 66 fokussiert wurde. Beim Anpassen des Laserstrahls B wird andererseits der Laserstrahl B auf dem Leistungsmesser 80, wie in 2 dargestellt, aufgebracht.
Die Benachrichtigungseinheit 50 ist zum Beispiel eine berührungsempfindliche Tafel, die einen Lautsprecher beinhaltet und verschiedene Informationen wie Bedingungen zum Bearbeiten durch die Laserbearbeitungsvorrichtung 10 werden durch ein Bild und eine Sprachnachricht dargestellt. Die Benachrichtigungseinheit 50 wird auch verwendet, um verschiedene Informationen wie Bearbeitungsbedingungen zu setzen. Wie dem Vorgenannten entnommen werden kann, dient die Benachrichtigungseinheit 50 nicht nur als ein Eingabemittel zum Eingeben einer Information, sondern auch als ein Darstellungsmittel zum Darstellen von Information, die so eingegeben wurde.
Als nächstes wird das Laserstrahlanpassungssystem der Laserbearbeitungsvorrichtung 10 beschrieben. Das Laserstrahlanpassungssystem passt den Laserstrahl B an, der von dem Laseroszillator 61 emittiert wurde, zu parallelem Licht und passt auch den Strahldurchmesser des Laserstrahls B an.
Das Laserstrahlanpassungssystem der Laserbearbeitungsvorrichtung 10 beinhaltet das optische System der Laserbearbeitungseinheit 12, die in dem oben beschriebenen Armabschnitt 17 und Bearbeitungskopf 18 eingebaut ist und ist zwischen dem Laseroszillator 61 und dem Kondensor 66 angeordnet. Das Laserstrahlanpassungssystem beinhaltet auch die Steuerungseinheit 51, die in 2 dargestellt ist.
Wie in 2 dargestellt beinhaltet der Strahlaufweiter 62 einen optischen Pfad B1 des Laserstrahls B, eine erste konkave Linse 71, eine konvexe Linse 72 und eine zweite konkave Linse 73. Die erste konkave Linse 71, die konvexe Linse 72 und die zweite konkave Linse 73 weisen Fokuspunkte auf, die an dem optischen Pfad B1 des Laserstrahls B liegen.
Die erste konkave Linse 71 ist in dem Strahlaufweiter 62 fixiert. Andererseits sind die konvexe Linse 72 und die zweite konkave Linse 73 dazu ausgestaltet, in einer Richtung parallel zu dem optischen Pfad B1 des Laserstrahls B bewegbar zu sein. Der Strahlaufweiter 62 beinhaltet darum einen Bewegungsmechanismus 74 für eine konvexe Linse und einen Bewegungsmechanismus 75 für eine zweite konkave Linse. Der Bewegungsmechanismus 74 für eine konvexe Linse bewegt die konvexe Linse 72 in der Richtung parallel zu dem optischen Pfad B1 des Laserstrahls B. Der Bewegungsmechanismus 75 für eine zweite konkave Linse bewegt die zweite konkave Linse 73 in der Richtung parallel zu dem optischen Pfad B1 des Laserstrahls B.
Falls Sie zweite konkave Linse 73 bewegt wird, ändert sich ein Abstand L2 zwischen der ersten konkaven Linse 71 und der zweiten konkaven Linse 73. Als eine Konsequenz ist es möglich, die Parallelität des Laserstrahls B, der von dem Strahlaufweiter 62 ausgegeben wird, anzupassen. Ein Abstand zwischen der konvexen Linse 72 und der zweiten konkaven Linse 73 nach dem Anpassen der Parallelität wird als L3 angenommen.
Der Begriff „Parallelität des Laserstrahls B“ bedeutet der Grad der Gleichmäßigkeit des Strahldurchmessers (Breite) des Laserstrahls B entlang dem optischen Pfad B1. Eine hohe Parallelität bedeutet, dass der Laserstrahl B paralleles Licht oder ein kollimierter Strahl ist, anders ausgedrückt, der Strahldurchmesser des Laserstrahls B ist im Wesentlichen gleichmäßig entlang dem optischen Pfad B1. Geringe Parallelität im Gegensatz dazu bedeutet, dass der Strahldurchmesser des Laserstrahls B sich aufweitet (oder verjüngt) entlang dem optischen Pfad B1.
Falls die konvexe Linse 72 bewegt wird, wird ein Abstand L1 zwischen der ersten konkaven Linse 71 und der konvexen Linse 72 verändert. Als eine Konsequenz kann die Größe des Strahldurchmessers des Laserstrahls B angepasst werden. Wenn die konvexe Linse 72 bewegt wird, ist es wünschenswert, den Abstand L3 nach dem Anpassen der Parallelität beizubehalten. Eine Position SP0 an dem optischen Pfad B1, wie in 2 dargestellt, gibt die gemeinsamen übereinstimmenden Positionen der Fokuspunkte der konvexen Linse 72 und der zweiten konkaven Linse 73 an.
Das Strahlmesssystem 63, das in einer darauffolgenden Stufe des Strahlaufweiters 62 liegt, beinhaltet einen ersten Spiegel 91 und einen zweiten Spiegel 92, die den Laserstrahl B reflektieren, eine erste Kamera 93, die an einer hinteren Seite des ersten Spiegels 91 angeordnet ist, und eine zweite Kamera 94, die an einer hinteren Seite des zweiten Spiegels 92 angeordnet ist.
Der erste Spiegel 91 reflektiert den Laserstrahl B, der durch den Strahlaufweiter 62 gelaufen ist, um die Richtung des optischen Pfades B1 des Laserstrahls B zu ändern. Der zweite Spiegel 92 reflektiert ferner den Laserstrahl B, dessen optischer Pfad durch den ersten Spiegel 91 geändert wurde, sodass der optische Pfad B1 weiter geändert wird. Der Laserstrahl B, der durch den zweiten Spiegel 92 reflektiert wurde, tritt in den Reflexionsspiegel 65 ein.
Dieser erste Spiegel 91 und der zweite Spiegel 92 reflektieren den aufgebrachten Laserstrahl B im Wesentlichen in ihrer Gesamtheit, erlauben jedoch, dass der Laserstrahl B mit einem geringen Prozentsatz (0,05 % bis 0,1 %) durchläuft.
Dann nimmt die erste Kamera 93, die an der hinteren Seite des ersten Spiegels 91 angeordnet ist, ein Bild eines ersten Lichts P1 auf, das Licht ist, das durch den ersten Spiegel 91 gelaufen ist. Andererseits nimmt die Kamera 94, die an der hinteren Seite des zweiten Spiegels 92 angeordnet ist, ein Bild eines zweiten Lichts P2 auf, das Licht ist, das durch den zweiten Spiegel 92 gelaufen ist.
Wie in 3 dargestellt sind der Laserstrahloszillator 61, der Strahlaufweiter 62 und der erste Spiegel 91, der zweite Spiegel 92, die erste Kamera 93 und die zweite Kamera 94 des Strahlmesssystems 63 in dem Armabschnitt 17 angeordnet, sodass der Laserstrahl B in der XY-Ebene durch den ersten Spiegel 91 und den zweiten Spiegel 92 reflektiert wird. Ferner sind der Reflexionsspiegel 65 und der Kondensor 66 in dem Bearbeitungskopf 18 angeordnet, sodass diese nebeneinander entlang der Z-Achsenrichtung liegen.
Der Leistungsmesser 80 ist stromab des zweiten Spiegels 92, des Reflexionsspiegels 65 und des Kondensors 66 in dem optischen Pfad B1 des Laserstrahls B angeordnet. Der Leistungsmesser 80 liegt für den Laserstrahl B frei, der durch den Kondensor 66 fokussiert wurde. Als eine Konsequenz misst der Leistungsmesser 80 die Energiemenge (Leuchtstärke) des aufgebrachten Laserstrahls B.
Die Steuerungseinheit 51 steuert die einzelnen Elemente der Laserbearbeitungsvorrichtung 10, um eine Bearbeitung an dem Wafer 1 durchzuführen. Die Steuerungseinheit 51 steuert auch das optische System der Laserbearbeitungseinheit 12 und den Leistungsmesser 80, der in 2 dargestellt ist, um die Anpassung des Laserstrahls B durchzuführen.
Wie in 2 dargestellt beinhaltet die Steuerungseinheit 51 als Elemente einen Linsenanpassungsabschnitt 52, einen ersten Berechnungsabschnitt 53 und einen zweiten Berechnungsabschnitt 54. Anpassungsbetätigungen des Laserstrahls B unter der Steuerung der Steuerungseinheit 51 werden im Folgenden mit Funktionen der Elemente der Steuerungseinheit 51 beschrieben.
4 ist ein Flussdiagramm der Anpassungsbetätigung des Laserstrahls B durch die Steuerungseinheit 51. Wie in dieser Figur dargestellt setzt die Steuerungseinheit 51 zuerst die Positionen der konvexen Linse 72 und der konkaven Linse 73 des Laserstrahlanpassungssystems auf vorbestimmte Anfangspositionen (Initialisierung: S1). Die Steuerungseinheit 51 steuert auch den Einspanntischbewegungsmechanismus 14, um den Leistungsmesser 80 unmittelbar unterhalb des Kondensors 66 in dem Bearbeitungskopf 18 anzuordnen.
Darauf folgend steuert die Steuerungseinheit 51 den Laseroszillator 61, den Laserstrahl B zu emittieren. Der Leistungsmesser 80 wird mit dem Laserstrahl B bestrahlt, der von dem Laseroszillator 61 emittiert wird, durch den Reflexionsspiegel 65 und den Kondensor 66.
Als nächstes führt die Steuerungseinheit 51 eine Strahldurchmesseraufnahmeverarbeitung (S2) durch. Genauer beschrieben steuert die Steuerungseinheit 51 die erste Kamera 93, ein Bild des ersten Lichts P1 aufzunehmen, das durch den ersten Spiegel 91 gelaufen ist, und steuert auch die zweite Kamera 94, um ein Bild des zweiten Lichts P2 aufzunehmen, das durch den zweiten Spiegel 92 gelaufen ist.
Der erste Berechnungsabschnitt (erster Strahldurchmesserberechnungsabschnitt) 53 der Steuerungseinheit 51 berechnet dann den Strahldurchmesser des Laserstrahls B (das erste Licht P1) aus den Pixeln in einem Bereich, der eine höhere Helligkeit als eine voreingestellte erste Helligkeit in dem Bild aufweist, das durch die erste Kamera 93 aufgenommen wurde.
Ähnlich berechnet der zweite Berechnungsabschnitt (der zweite Strahldurchmesserberechnungsabschnitt) 54 der Steuerungseinheit 51 den Strahldurchmesser des Laserstrahls B (das zweite Licht P2) aus den Pixeln in einem Bereich, der eine höhere Helligkeit als eine vorbestimmte zweite Helligkeit aufweist, in dem Bild, das durch die zweite Kamera 94 aufgenommen wurde.
5 stellt ein Beispiel eines Bildes dar, das durch die erste Kamera 93 (oder die zweite Kamera 94) aufgenommen wurde. Wie in dieser Figur dargestellt ist das Bild ein mehrstufiges Bild, das zum Beispiel mehrere 5,5 × 5,5 µm quadratische Pixel aufweist. In dem aufgenommenen Bild ist eine Farbe in der Nähe von Weiß in der Nähe eines zentralen Pixels O dargestellt, der einen zentralen Teil mit hoher Intensität (Helligkeit) in dem ersten Licht P1 (oder dem zweiten Licht P2) darstellt. Während der Abstand von diesem zentralen Pixel O erhöht wird, werden die Pixel in dem aufgenommenen Bild in einer Farbe, die sich schwarz annähert, dargestellt.
Der erste Berechnungsabschnitt 53 und der zweite Berechnungsabschnitt 54 berechnen basierend auf solchen aufgenommenen Bildern, die Strahldurchmesser des ersten Lichts P1 bzw. des zweiten Lichts P2 des Laserstrahls B.
6 stellt bezüglich jedem der aufgenommenen Bilder basierend auf dem ersten Licht P1 und dem zweiten Licht P2 ein Beispiel einer Helligkeitskurve dar, die eine Beziehung zwischen Pixeln darstellt, die nebeneinander an einer geraden Linie liegen, die durch das zentrale Pixel O läuft, und Helligkeiten dieser dar.
In den Beispielen, die in 6 dargestellt sind, wird die Helligkeitskurve G1 entsprechend dem ersten Licht P1 durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Andererseits wird eine Helligkeitskurve G1 entsprechend dem zweiten Licht P2 durch eine durchgezogene Linie dargestellt. Hinsichtlich dieser Helligkeitskurven G1 und G2 weist das zentrale Pixel O, das in 5 dargestellt ist, einen maximalen Wert auf und die Helligkeit von jedem Pixel verringert sich mit zunehmendem Abstand von dem zentralen Pixel O. Ferner ist der maximale Wert (100 %; entsprechend der Farbe weiß) der Helligkeit an der Helligkeitskurve G1 größer als der maximale Wert (ungefähr 70 %; entsprechend der Farbe Grau) der Helligkeit an der Helligkeitskurve G2.
Wie in 6 dargestellt berechnet der erste Berechnungsabschnitt 53 dann einen ersten Strahldurchmesser R1, welcher der Strahldurchmesser des ersten Lichts P1 ist, als eine Breite W1 zwischen Pixeln, die eine Helligkeit des 1/e²-fachen (13,5 %) des Wertes der maximalen Intensität der Helligkeitskurve G1 entsprechend dem ersten Licht P1 aufweisen.
Anders ausgedrückt bestimmt der erste Berechnungsabschnitt 53 zuerst Grenzpixel K1 (an zwei Orten) als die Pixel, die eine Helligkeit des 1/e²-fachen (13,5 %) des Werts der maximalen Intensität aufweisen. Der erste Berechnungsabschnitt 53 bestimmt als nächstes, dass die Pixel an einer inneren Seite der ersten Grenzpixel K1 die Pixel in einem Bereich sind, der eine Helligkeit höher als die erste vorbestimmte Helligkeit aufweist. Der Berechnungsabschnitt 53 berechnet dann den ersten Strahldurchmesser R1, der der Strahldurchmesser des ersten Lichts P1 ist, als die Breite W1 zwischen den zwei ersten Grenzpixeln K1.
Ähnlich berechnet der zweite Berechnungsabschnitt 54, wie in 6 dargestellt, einen zweiten Strahldurchmesser R2, der ein Strahldurchmesser des zweiten Lichts P2 ist, als eine Breite W2 zwischen Pixeln, die eine 1/e²-fache Helligkeit des Werts der maximalen Intensität der Helligkeitskurve G2 entsprechend dem zweiten Licht P2 aufweisen.
Anders ausgedrückt bestimmt der zweite Berechnungsabschnitt 54 zweite Grenzpixel K2 (an zwei Orten) als die Pixel, die eine Helligkeit des 1/e²-fachen (13,5 %) des Werts der maximalen Intensität der Helligkeitskurve G2 entsprechend dem zweiten Licht P2 aufweisen. Der zweite Berechnungsabschnitt 54 berechnet als nächstes, dass die Pixel an einer inneren Seite relativ zu den zweiten Grenzpixeln K2 die Pixel in dem Bereich sind, der eine höhere Helligkeit als die vorbestimmte zweite Helligkeit aufweist. Der zweite Berechnungsabschnitt 54 berechnet dann den zweiten Strahldurchmesser R2, welcher der Strahldurchmesser des zweiten Lichts P2 ist, als die Breite W2 zwischen den zwei zweiten Grenzpixeln K2.
Der Linsenanpassungsabschnitt 52 der Steuerungseinheit 51 bewegt als nächstes die zweite konkave Linse 73 des Strahlaufweiters 62 in der Richtung parallel zu dem optischen Pfad B1 des Laserstrahls B, sodass der erste Strahldurchmesser R1 des ersten Lichts P1, wie durch den ersten Berechnungsabschnitt 53 berechnet, und der zweite Strahldurchmesser R2 des zweiten Lichts, wie durch den zweiten Berechnungsabschnitt 54 berechnet, miteinander übereinstimmen. Zum Beispiel berechnet die Steuerungseinheit 51 einen Unterschied zwischen dem ersten Strahldurchmesser R1 und dem zweiten Strahldurchmesser R2 (S3 in 4). Die Steuerungseinheit 51 bestimmt dann, ob der Durchmesserunterschied, der so berechnet wurde, in einen vorbestimmten Toleranzbereich fällt. Genauer gesagt falls der Durchmesserunterschied, der so berechnet wurde, als nicht innerhalb des Toleranzbereichs bestimmt wird, führt die Steuerungseinheit 51 basierend auf dem Bestimmungsergebnis eine Anpassung an der Position der zweiten konkaven Linse 73 (siehe 2) in dem Strahlaufweiter 62 (S4) durch.
Anders ausgedrückt bedeutet jeder Durchmesserunterschied in dem vorbestimmten Toleranzbereich, dass der Laserstrahl B im Wesentlichen den gleichen Durchmesser an beiden, dem ersten Spiegel 91 und dem zweiten Spiegel 92, die voneinander in der Richtung des optischen Pfades B1 des Laserstrahls B beabstandet liegen, aufweist.
Entsprechend diesem Fall bestimmt die Steuerungseinheit 51 darum, dass der Laserstrahl B paralleles Licht ist, dass eine hohe Parallelität aufweist und bestimmt folglich, dass eine Positionsanpassung nicht notwendig ist („Ja“ in S4). Im Gegensatz dazu bedeutet ein Durchmesserunterschied größer als die Toleranz, dass der Laserstrahl B keinen im Wesentlichen gleichen Strahldurchmesser an beiden, dem ersten Spiegel 91 und dem zweiten Spiegel 92 aufweist.
Entsprechend in diesem Fall bestimmt die Steuerungseinheit 51 darum, dass der Laserstrahl B kein paralleles Licht aufweist und bestimmt folglich, dass eine Positionsanpassung notwendig ist („Nein“ in S4). In diesem Fall steuert der Linsenanpassungsabschnitt 52 der Steuerungseinheit 51 den Bewegungsmechanismus 75 für eine zweite konkave Linse, um die zweite konkave Linse 73 in der Richtung parallel zu dem optischen Pfad B1 zu bewegen (S6).
Genauer beschrieben, falls der zweite Strahldurchmesser R2 größer als der erste Strahldurchmesser um mehr als die Toleranz ist, bestimmt die Steuerungseinheit 51, dass der Laserstrahl B sich aufweitet. In diesem Fall bewegt der Linsenanpassungsabschnitt 52 die zweite konkave Linse 73, die in 2 dargestellt ist, in der -Y-Richtung, um den Abstand L2 zwischen der ersten konkaven Linse 71 und der zweiten konkaven Linse 73 zu vergrößern. Als eine Konsequenz kann der Laserstrahl B daran gehindert werden, sich aufzuweiten.
Falls der erste Strahldurchmesser R1 größer als der zweite Strahldurchmesser R2 um mehr als die Toleranz ist, bestimmt die Steuerungseinheit 51 im Gegensatz zu dem vorherigen Fall, dass der Laserstrahl B sich verjüngt hat. Entsprechend, in diesem Fall bewegt der Linsenanpassungsabschnitt 52 die zweite konkave Linse 73 in einer +Y-Richtung, um den Abstand L2 zu verringern. Als eine Konsequenz kann der Laserstrahl B daran gehindert werden, sich zu verjüngen.
In der oben beschriebenen Weise kann der Durchmesserunterschied zwischen dem ersten Strahldurchmesser R1 und dem zweiten Strahldurchmesser R2 auf eine vorbestimmte Toleranz oder weniger reduziert werden und die Bearbeitungsbetätigungen S2 bis S4 werden wiederholt, bis die Steuerungseinheit 51 bestimmt, dass der Laserstrahl B paralleles Licht ist.
Nachdem der Laserstrahl B paralleles Licht geworden ist, bestimmt die Steuerungseinheit 51, ob der Strahldurchmesser (der erste Durchmesser R1 oder der zweite Durchmesser R2) in einem vorbestimmten Bereich ist, der vorher gesetzt wurde, zum Beispiel in einem Bereich von 1,63 mm ± 50 µm (S5).
Falls der Strahldurchmesser in dem vorbestimmten Bereich („Ja“ in S5) ist, beendet die Steuerungseinheit 51 die Bearbeitung. Falls der Strahldurchmesser nicht in einem vorbestimmten Bereich („Nein“ in S5) ist, steuert im Gegensatz zu dem vorherigen Fall der Linsenanpassungsabschnitt 52 der Steuerungseinheit 51 den Bewegungsmechanismus 74 für eine konvexe Linse, sodass der Strahldurchmesser einen Wert in dem vorbestimmten Bereich aufweist, wodurch die konvexe Linse 72 in der Richtung parallel zu dem optischen Pfad B1 des Laserstrahls B bewegt wird (S7).
Genauer beschrieben, falls der Strahldurchmesser größer als ein vorbestimmter Bereich ist, steuert der Linsenanpassungsabschnitt 52 den Bewegungsmechanismus 74 für eine konvexe Linse, um den Abstand L1 zwischen der ersten konkaven Linse 71 und der konvexen Linse 72 zu verringern. Als eine Konsequenz kann der Strahldurchmesser des Laserstrahls B verringert werden.
Falls der Strahldurchmesser kleiner als der vorbestimmte Bereich ist, steuert im Gegensatz dazu der Linsenanpassungsabschnitt 52 den Bewegungsmechanismus 74 für eine konvexe Linse, den Abstand L1 zwischen der ersten konkaven Linse 71 und der konvexen Linse 72 zu vergrößern. Als eine Konsequenz kann der Strahldurchmesser des Laserstrahls B vergrößert werden.
Darauf folgend kehrt die Steuerungseinheit 51 zu S2 zurück und die Bearbeitungsbetätigungen S2 bis S7 werden wiederholt, bis der Laserstrahl B paralleles Licht ist und sein Strahldurchmesser auf einen Wert in dem vorbestimmten Bereich erhöht ist. Wenn der Laserstrahl B paralleles Licht geworden ist und sein Strahldurchmesser auf einen Wert in dem vorbestimmten Bereich erhöht ist, beendet die Steuerungseinheit 51 die Anpassungsbetätigungen des Laserstrahls B. Unter Verwendung der Benachrichtigungseinheit 50 benachrichtigt die Steuerungseinheit 51 dann den Bediener diesbezüglich entsprechend.
Nach dem Initiieren der Laserbearbeitung durch den Bediener führt die Steuerungseinheit 51, je nach Bedarf, die Verarbeitungsbetätigung durch, die als S3 in 4 dargestellt ist, wodurch der Unterschied zwischen dem ersten Strahldurchmesser R1 und dem zweiten Strahldurchmesser R2 und/oder dem ersten Strahldurchmesser R1 und dem zweiten Strahldurchmesser R2 (einer der beiden Strahldurchmesser) erhalten wird.
Falls der Durchmesserunterschied zwischen dem ersten Strahldurchmesser R1 und dem zweiten Strahldurchmesser R2 außerhalb des vorher gesetzten Toleranzbereichs fällt oder falls einer der Strahldurchmesser außerhalb des vorbestimmten Bereichs fällt, der vorher während der Laserbearbeitung gesetzt wird, steuert die Steuerungseinheit 51 die Benachrichtigungseinheit 50, um den Bediener diesbezüglich zu benachrichtigen.
Wie oben beschrieben wurde, um den Laserstrahl B hin zu parallelem Licht durch das Laserstrahlanpassungssystem entsprechend dieser Ausführungsform anzupassen, wird die Laserstrahlaufnahmeverarbeitung (4; S2) durch die Steuerungseinheit 51 durchgeführt und die Steuerungseinheit 51 berechnet dann den Unterschied zwischen dem ersten Strahldurchmesser R1 des ersten Lichts P1 und dem zweiten Strahldurchmesser R2 des zweiten Lichts P2, d. h. den Durchmesserunterschied (S3). Damit dieser Durchmesserunterschied in den voreingestellten Toleranzbereich fällt, steuert der Linsenanpassungsabschnitt 52 als nächstes den zweiten Bewegungsmechanismus 75 für eine konkave Linse, um die zweite konkave Linse 73 in der Richtung parallel zu dem optischen Pfad B1 zu bewegen (S4, S6). Diese Bearbeitungsbetätigungen werden wiederholt, bis der oben beschriebene Durchmesserunterschied in den vorbestimmten Toleranzbereich fällt.
Entsprechend dieser Ausführungsform kann der Laserstrahl B darum angepasst werden, zu parallelem Licht zu werden, ohne dass die Arbeit eines Bedieners wesentlich involviert wird. Darum kann eine Belastung des Bedieners reduziert werden und der Laserstrahl B kann einfach hin zu parallelem Licht angepasst werden.
In dieser Ausführungsform steuert der Linsenanpassungsabschnitt 52 ferner den Bewegungsmechanismus 74 für eine konvexe Linse, um die konvexe Linse 72 in der Richtung parallel zu dem optischen Pfad B1 zu bewegen, sodass der Strahldurchmesser (der erste Strahldurchmesser R1 oder der zweite Strahldurchmesser R2) des Laserstrahls B einen Wert in einem vorbestimmten Bereich aufweist, der vorher gesetzt ist (S7). Die Bearbeitungsbetätigungen von S2 bis S7 werden dann wiederholt, bis der Strahldurchmesser den Wert in dem vorbestimmten Bereich aufweist. In dieser Ausführungsform kann der Strahldurchmesser des Laserstrahls B auch einfach auf einen vorbestimmten Wert gesetzt werden, ohne die Arbeit eines Bedieners wesentlich zu benötigen.
Wie oben beschrieben wurde, ist es möglich in dieser Ausführungsform, ohne einen wesentlichen Einfluss auf die Arbeit des Bedieners den Laserstrahl B so anzupassen, dass er eine hohe Parallelität und einen geeigneten Strahldurchmesser aufweist. In dieser Ausführungsform ist es darum möglich, die Arbeitslast des Bedieners signifikant zu reduzieren und erfolgreich menschliche Fehler zu verhindern, beides hinsichtlich der Anpassung des Laserstrahls B.
Als eine Konsequenz ist es möglich, die Effekte der Vorrichtungsunterschiede (zum Beispiel Unterschiede beim Strahldurchmesser) unter Laseroszillatoren zu unterdrücken. Im Wesentlichen die gleichen Bearbeitungsergebnisse können folglich in mehreren Laserbearbeitungsvorrichtungen erhalten werden.
In dieser Ausführungsform erhält die Steuerungseinheit 51 den Unterschied zwischen dem ersten Strahldurchmesser R1 und dem zweiten Strahldurchmesser R2 und dem Strahldurchmesser (erster Strahldurchmesser R1 oder zweiter Strahldurchmesser R2) je nach Bedarf während der Laserbearbeitung. Falls der Durchmesserunterschied außerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereichs fällt oder falls der Strahldurchmesser außerhalb des vorbestimmten Bereichs fällt, der vorher gesetzt ist, benachrichtigt eine Benachrichtigungseinheit 50 den Bediener dementsprechend.
Sogar falls der Laserstrahl B nicht länger parallel ist oder der Strahldurchmesser während einer Laserbearbeitung variiert, kann der Bediener darum eine solche Änderung in dieser Ausführungsform erkennen. Als eine Konsequenz ist es möglich, einen Fehler bei der Bearbeitung des Wafers 1 zu unterdrücken.
In dieser Ausführungsform, wie in 2 dargestellt, ist die zweite Kamera 94 an der hinteren Seite des zweiten Spiegels 92 angeordnet, um das Bild des zweiten Lichts P2 aufzunehmen, das Licht ist, das durch den zweiten Spiegel 92 gelaufen ist. Als eine Alternative kann die zweite Kamera 94 dazu ausgestaltet sein, an der hinteren Seite des Reflexionsspiegels 65 in dem Bearbeitungskopf 18 angeordnet zu sein, und ein Bild eines Lichts aufzunehmen, das durch den Reflexionsspiegel 65 gelaufen ist.
Zusätzlich zu der ersten Kamera 93 und der zweiten Kamera 94, die in 2 dargestellt sind, kann auch eine dritte Kamera an der hinteren Seite des Reflexionsspiegels 65 angeordnet sein, um ein Bild eines Lichts aufzunehmen, das durch den Reflexionsspiegel 65 gelaufen ist. In diesem Fall kann die Steuerungseinheit 51 ferner einen dritten Berechnungsabschnitt beinhalten, um den Strahldurchmesser des Laserstrahls B aus Pixeln in einem Bereich heller als ein vorbestimmter dritter Helligkeitswert in dem Bild zu bestimmen, das durch die dritte Kamera aufgenommen wurde. Der Linsenanpassungsabschnitt 52 kann dann die zweite konkave Linse 73 in der Richtung parallel zu dem optischen Pfad B1 des Laserstrahls B in dem Strahlaufweiter 62 bewegen, sodass der Strahldurchmesser, der durch den ersten Berechnungsabschnitt 53 berechnet wurde, der Strahldurchmesser, der durch den zweiten Berechnungsabschnitt 54 berechnet wurde, und der Strahldurchmesser, der durch den dritten Berechnungsabschnitt berechnet wurde, miteinander übereinstimmen.
In dieser Ausführungsform sind die Bilder, die durch die erste Kamera 93 und die zweite Kamera 94 aufgenommen wurden, mehrstufige Bilder. Als eine Alternative können diese Bilder Binärbilder sein.
In dem Beispiel, das in 6 dargestellt ist, ist der maximale Helligkeitswert an der Helligkeitskurve G1, die dem ersten Licht P1 entspricht, das durch den ersten Spiegel 91 gelaufen ist, höher als der maximale Wert der Helligkeit an der Helligkeitskurve G2, die dem zweiten Licht P2 entspricht, das durch den zweiten Spiegel 92 gelaufen ist. Diesbezüglich kann die Helligkeit des zweiten Lichts P2 höher als die des ersten Lichts P1 werden. Es sei angemerkt, dass die Helligkeit von einem Licht, das durch einen Spiegel gelaufen ist, einen anderen Wert in Abhängigkeit von der Art des Spiegels aufweist.
Die Laserbearbeitungseinheit 12 entsprechend der Ausführungsform kann eine Bearbeitungseinheit sein, um den Wafer 1 einer Ablationsbearbeitung auszusetzen, oder eine Bearbeitungseinheit zum Durchführen eines Stealth-Teilens sein, um modifizierte Schichten in dem Wafer 1 auszubilden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Details der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform beschränkt. Der Umfang der Erfindung wird durch die angehängten Patentansprüche definiert und alle Änderungen und Modifikationen, die in das Äquivalente des Schutzbereichs der Ansprüche fallen, sind daher von der Erfindung umfasst.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 8015625 [0004, 0005]

Claims

Laserstrahlanpassungsystem zum Anpassen eines Laserstrahls, der von einem Laseroszillator emittiert wurde, zu parallelem Licht, aufweisend: eine Strahlanpassungseinheit, die mehrere Linsen aufweist, die in einem optischen Pfad des Laserstrahls angeordnet sind; einen ersten Spiegel, der den Laserstrahl reflektiert, der durch die Laserstrahlanpassungseinheit gelaufen ist, um den optischen Pfad des Laserstrahls zu ändern; einen zweiten Spiegel, der den Laserstrahl reflektiert, dessen optischer Pfad durch den ersten Spiegel verändert wurde, um den optischen Pfad des Laserstrahls zu ändern; eine erste Kamera, die dazu ausgestaltet ist, ein Bild eines ersten Lichts aufzunehmen, das durch den ersten Spiegel gelaufen ist; eine zweite Kamera, die dazu ausgestaltet ist, ein Bild eines zweiten Lichts aufzunehmen, das durch den zweiten Spiegel gelaufen ist; und eine Steuerungseinheit, wobei die Steuerungseinheit einen ersten Berechnungsabschnitt beinhaltet, der dazu ausgestaltet ist, einen ersten Strahldurchmesser des ersten Lichts aus Pixeln in einem Bereich zu berechnen, der eine höhere Helligkeit als eine vorbestimmte Helligkeit in dem Bild aufweist, das durch die erste Kamera aufgenommen wurde, einen zweiten Berechnungsabschnitt, der dazu ausgestaltet ist, einen zweiten Strahldurchmesser des zweiten Lichts aus Pixeln in einem Bereich zu berechnen, der eine höhere Helligkeit als eine vorbestimmte zweite Helligkeit in dem Bild aufweist, das durch die zweite Kamera aufgenommen wurde, und einen Linsenanpassungsabschnitt, der dazu ausgestaltet ist, eine oder mehrere der Linsen der Strahlanpassungseinheit in einer Richtung parallel zu dem optischen Pfad des Laserstrahls zu bewegen, sodass der erste Strahldurchmesser, der durch den ersten Berechnungsabschnitt berechnet wurde, und der zweite Strahldurchmesser, der durch den zweiten Berechnungsabschnitt berechnet wurde, miteinander übereinstimmen.
Laserstrahlanpassungssystem nach Anspruch 1, wobei der Linsenanpassungsabschnitt dazu ausgestaltet ist, eine andere der mehreren Linsen der Strahlanpassungseinheit in der Richtung parallel zu dem optischen Pfad des Laserstrahls zu bewegen, sodass der erste Strahldurchmesser oder der zweite Strahldurchmesser, der durch den ersten Berechnungsabschnitt oder zweiten Berechnungsabschnitt berechnet wurde, in einen vorbestimmten Bereich fällt, der vorher gesetzt ist.
Laserbearbeitungsvorrichtung, aufweisend: einen Einspanntisch, der dazu ausgestaltet ist, ein Werkstück zu halten; eine Laserbearbeitungseinheit, die dazu ausgestaltet ist, das Werkstück zu bearbeiten, das an dem Einspanntisch gehalten ist, durch eine Laserstrahlbestrahlung; einen Bearbeitungszufuhrmechanismus, der eine Bearbeitungszufuhr des Einspanntischs in einer X-Achsenrichtung relativ zu der Laserbearbeitungseinheit durchführt; einen Indexzufuhrmechanismus, der eine Indexzufuhr des Einspanntischs in einer Y-Achsenrichtung, welche die X-Achsenrichtung in rechten Winkeln kreuzt, relativ zu der Laserbearbeitungseinheit durchführt; und eine Benachrichtigungseinheit, die eine Benachrichtigung an einen Bediener ausgibt, wobei die Laserbearbeitungseinheit beinhaltet einen Laseroszillator, der einen Laser oszilliert, einen Kondensor, der einen Laserstrahl fokussiert, der von dem Laseroszillator emittiert wurde, und ein Laserstrahlanpassungssystem, das zwischen dem Laseroszillator und dem Kondensor angeordnet ist, wobei das Laserstrahlanpassungssystem beinhaltet eine Strahlanpassungseinheit, die mehrere Linsen aufweist, die in einem optischen Pfad des Laserstrahls angeordnet sind, einen ersten Spiegel, der den Laserstrahl reflektiert, der durch die Strahlanpassungseinheit gelaufen ist, um den optischen Pfad des Laserstrahls zu ändern, einen zweiten Spiegel, der den Laserstrahl reflektiert, dessen optischer Pfad durch den ersten Spiegel geändert wurde, um den optischen Pfad des Laserstrahls zu ändern, eine erste Kamera, die dazu ausgestaltet ist ein Bild eines ersten Lichts aufzunehmen, das durch den ersten Spiegel gelaufen ist, eine zweite Kamera, die dazu ausgestaltet, ein Bild eines zweiten Lichts aufzunehmen, das durch den zweiten Spiegel gelaufen ist, und eine Steuerungseinheit und die Steuerungseinheit beinhaltet einen ersten Berechnungsabschnitt, der dazu ausgestaltet ist, einen ersten Strahldurchmesser des ersten Lichts aus Pixeln in einem Bereich zu berechnen, der eine höhere Helligkeit als eine vorbestimmte erste Helligkeit in dem Bild aufweist, das durch die erste Kamera aufgenommen wurde, einen zweiten Berechnungsabschnitt, der dazu ausgestaltet ist einen zweiten Strahldurchmesser des zweiten Lichts aus Pixeln in einem Bereich zu berechnen, der eine höhere Helligkeit als eine vorbestimmte zweite Helligkeit in dem Bild aufweist, das durch die zweite Kamera aufgenommen wurde, und einen Linsenanpassungsabschnitt, der dazu ausgestaltet ist, eine der mehreren Linsen der Strahlanpassungseinheit in einer Richtung parallel zu dem optischen Pfad des Laserstrahls zu bewegen, sodass der erste Strahldurchmesser, der durch den ersten Berechnungsabschnitt berechnet wurde, und der zweite Strahldurchmesser, der durch den zweiten Berechnungsabschnitt berechnet wurde, miteinander übereinstimmen, und wobei die Benachrichtigungseinheit dazu ausgestaltet ist, falls der Strahldurchmesser, der durch den ersten Berechnungsabschnitt oder zweiten Berechnungsabschnitt berechnet wurde, außerhalb eines vorbestimmten Bereichs während einer Laserbearbeitung liegt, den Bediener dementsprechend zu informieren.