DE102020216036A1

DE102020216036A1 - Detektionsvorrichtung

Info

Publication number: DE102020216036A1
Application number: DE102020216036.8A
Authority: DE
Inventors: Keiji Nomaru
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2020-12-16
Publication date: 2021-06-17
Also published as: US20210178512A1; CN112975112A; US11794277B2; JP2021097098A; KR20210076843A; TW202125602A; JP7355637B2

Abstract

Ein Detektionsmechanismus zum Detektieren eines Inneren eines Werkstücks beinhaltet eine Wellenlängenverzögerungseinheit zum Ausgeben von jedem Puls eines gepulsten Laserstrahls, der von einem Laseroszillator emittiert wurde, mit Zeitunterschieden auf jeweilige Wellenlängen aufgeprägt und eine Ring-Generatoreinheit zum Ausbilden eines ringförmigen gepulsten Laserstrahls aus dem gepulsten Laserstrahl mit dem Zeitunterschied auf den jeweiligen Wellenlängen aufgeprägt und Beugen des ringförmigen Laserstrahls in ringförmige Laserstrahlen, die von kleinen zu großen ringförmigen Laserstrahlen mit jeweiligen Wellenlängen reichen. Wenn die ringförmigen Laserstrahlen mit den Zeitunterschieden auf die jeweiligen Wellenlängen aufgeprägt auf dem Werkstück aufgebracht werden, produzieren sie eine Interferenzwelle aus Ultraschallwellen in dem Werkstück und Vibrationen werden an einer Position ausgebildet, an der die Interferenzwelle der Ultraschallwellen gesammelt ist. Ein Laserstrahlaufbringungsbauelement bringt einen Laserstrahl auf einer oberen Oberfläche des Werkstücks an einer Position in Ausrichtung mit dem Zentrum der Vibrationen auf.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Detektionsvorrichtung, die einen Detektionsmechanismus zum Detektieren des Inneren eines Werkstücks, das an einem Einspanntisch gehalten ist, beinhaltet.
Beschreibung des Stands der Technik
Wafer mit mehreren Bauelementen wie integrierten Schaltungen (ICs), Largescale-Integration-Schaltungen (LSI) usw., die in jeweiligen Bereichen ausgebildet sind, die an einer Flächenseite durch mehrere sich kreuzende geplante Teilungslinien aufgeteilt sind, werden durch eine Teilungsvorrichtung oder eine Laserbearbeitungsvorrichtung in einzelne Bauelementchips geteilt, die in elektrischen Ausstattungen wie Mobiltelefonen, Personalcomputern usw. verwendet werden.
Zum Teilen eines Wafers mit Bauelementen, die keine Verschmutzung aufweisen sollten, wie mikroelektromechanische Systeme (MEMS), ladungsgekoppelte Bauelemente (CCD), Komplementär-Metalloxid-Halbleitern (CMOS) oder dergleichen, die an seiner Flächenseite ausgebildet sind, in einzelne Bauelementchips, wird die Flächenseite des Wafers an einem Schutzband gehalten, geplante Teilungslinien, die an der Flächenseite des Wafers ausgebildet sind, werden von einer hinteren Seite des Wafers durch eine Infrarotkamera detektiert und der Wafer wird geteilt oder laserbearbeitet von seiner hinteren Seite aus.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Jedoch, falls eine hintere Seite eines Wafers mit einem Metallfilm überlagert ist, da die Infrarotstrahlen nicht durch den Metallfilm transmittiert werden können, können die geplanten Teilungslinien, die an der Flächenseite des Wafers ausgebildet sind, nicht von der hinteren Seite des Wafers durch eine Infrarotkamera, detektiert werden.
Es ist darum ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine Detektionsvorrichtung bereitzustellen, die dazu geeignet ist, geplante Teilungslinien an einer Flächenseite eines Werkstücks von seiner hinteren Seite zu detektieren, sogar in einem Fall, in dem die geplanten Teilungslinien an der Flächenseite nicht von der hinteren Seite durch eine Infrarotkamera, detektiert werden können.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, ist eine Detektionsvorrichtung bereitgestellt, beinhaltend einen Einspanntisch, der eine Halteoberfläche aufweist, die durch X- und Y-Koordinaten definiert ist, zum Halten eines Werkstücks daran und einen Detektionsmechanismus zum Detektieren eines Inneren des Werkstücks, das an dem Einspanntisch gehalten ist. Der Detektionsmechanismus beinhaltet einen Laseroszillator zum Oszillieren eines gepulsten Lasers in einem Breitbandbereich von Wellenlängen, ein Wellenlängenverzögerungsmittel zum Ausgeben von jedem Puls eines gepulsten Laserstrahls, der von dem Laseroszillator emittiert wurde, mit Zeitunterschieden, die auf jeweilige Wellenlängen aufgeprägt werden, als ein gepulster Laserstrahl, ein Ringform-Generatormittel zum Ausbilden eines ringförmig gepulsten Laserstrahls von dem gepulsten Laserstrahl mit den Zeitunterschieden auf die jeweiligen Wellenlängen aufgeprägt und Beugen des ringförmigen gepulsten Laserstrahls in ringförmige Laserstrahlen, die von kleinen bis zu großen ringförmigen Laserstrahlen reichen bei den jeweiligen Wellenlängen, einen Strahlteiler zum Abzweigen des ringförmigen gepulsten Laserstrahls, der in die ringförmigen Laserstrahlen gebeugt wurde, die von den kleinen zu den großen ringförmigen Laserstrahlen reichen, einen Rasterscanner zum Abrastern des ringförmigen gepulsten Laserstrahls, der abgezweigt wurde, in eine erste Richtung durch den Strahlteiler in X-Achsen-Koordinatenrichtungen, und einen Indexscanner zum Index-Bewegen des ringförmigen gepulsten Laserstrahls in Y-Achsen-Koordinatenrichtungen, eine fθ Linse zum Aufbringen des ringförmigen gepulsten Laserstrahls, der in die ringförmigen Laserstrahlen gebeugt wurde, die von kleinen bis großen ringförmigen Laserstrahlen reichen, an einer oberen Oberfläche, die durch X- und Y-Achsen-Koordinaten definiert ist, des Werkstücks, das an dem Einspanntisch gehalten ist, ein Laserstrahlaufbringungsbauelement zum Aufbringen eines Detektionslaserstrahls, der in eine zweite Richtung durch den Strahlteiler abgezweigt wurde, einen halbdurchlässigen Spiegel, der zwischen dem Laserstrahlaufbringungsbauelement und dem Strahlteiler angeordnet ist, einen Umkehrspiegel, der so angeordnet ist, dass der halbdurchlässigen Spiegel und der Umkehrspiegel jeder an einer Seite des Strahlteilers angeordnet sind zum Zurückbringen des Detektionslaserstrahls, der durch den halbdurchlässigen Spiegel gelaufen ist, zu dem halbdurchlässigen Spiegel, einen Fotodetektor zum Detektieren eines Laserstrahls, der durch den halbdurchlässigen Spiegel reflektiert wurde, und ein Bildgeneratormittel zum Generieren eines Bilds aus der Intensität des Laserstrahls, der durch den Fotodetektor detektiert wurde, und den X- und Y-Achsen-Koordinaten der oberen Oberfläche des Werkstücks, auf dem die ringförmigen Laserstrahlen aufgebracht werden. Wenn die ringförmigen Laserstrahlen, die von kleinen bis großen ringförmigen Laserstrahlen reichen, auf der oberen Oberfläche des Werkstücks aufgebracht werden, das an dem Einspanntisch gehalten ist, generieren die ringförmigen Laserstrahlen Ultraschallwellen in dem Werkstück und eine Interferenzwelle der Ultraschallwellen wird an einer Position gesammelt, die durch eine Z-Achsen-Koordinate definiert ist, in dem Werkstück, um Vibrationen auszubilden, und der Detektionslaserstrahl wird an der oberen Oberfläche des Werkstücks an einer Position aufgebracht, die mit der Position ausgerichtet ist, an der die Vibrationen ausgebildet werden, und durch die obere Oberfläche des Werkstücks als ein erster Umkehrlaserstrahl, der durch die Vibrationen moduliert wurde, reflektiert wird und ein Interferenzlaserstrahl, der durch den ersten Umkehrlaserstrahl und einen zweiten Umkehrlaserstrahl, der von dem Detektionslaserstrahl generiert wird, der durch den Umkehrspiegel zurückgebracht wird, wird durch den halbdurchlässigen Spiegel zu dem Fotodetektor geführt und das Bildgeneratormittel generiert ein Bild, das einen Zustand, in der Nähe der Position darstellt, in der eine Interferenzwelle gesammelt ist.
Vorzugsweise werden die Zeitunterschiede des gepulsten Laserstrahls, der in die ringförmigen Laserstrahlen gebeugt wird, die von den kleinen zu den großen ringförmigen Laserstrahlen reichen, bei den jeweiligen Wellenlängen durch das Ringform-Generatormittel durch das Wellenlängenverzögerungsmittel angepasst, um die Position anzupassen, die durch die Z-Achsen-Koordinate definiert ist, an welcher die Interferenzwelle der Ultraschallwellen in dem Werkstück gesammelt ist.
Vorzugsweise wird die Position, die durch die Z-Achsen-Koordinate definiert ist, an der die Interferenzwelle der Ultraschallwellen in dem Werkstück gesammelt ist, durch Verzögern mit dem Wellenlängenverzögerungsmittel angepasst, der Zeit t, die wie folgt berechnet wird: $(H 1 - H 2) /V = t$
Wobei H1 einen Abstand von der Position darstellt, an der die Interferenzwelle der Ultraschallwellen in dem Werkstück gesammelt ist, zu dem großen ringförmigen Laserstrahl an der oberen Oberfläche des Werkstücks, H2 einen Abstand von der Position darstellt, an welcher die Interferenzwelle der Ultraschallwellen in dem Werkstück gesammelt ist, zu einem der ringförmigen Laserstrahlen, die benachbart zu dem großen ringförmigen Laserstrahl positioniert ist, und V eine Geschwindigkeit der Ultraschallwellen darstellt, die in dem Werkstück propagiert werden. Vorzugsweise ist das Ringform-Generatormittel ein Axikon-Linsenaufbau, der ein Paar Axikon-Linsen und ein Beugungsgitter oder ein optisches Beugungselement beinhaltet.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung, obwohl keine Infrarotstrahlen durch ein Werkstück transmittiert werden, wegen eines Metallfilms an einer hinteren Seite und ein Zustand einer Flächenseite des Werkstücks nicht von der hinteren Seite durch eine Infrarotkamera, detektiert werden kann, können geplante Teilungslinien zum Beispiel an der Flächenseite trotzdem von der hinteren Seite durch den Detektionsmechanismus detektiert werden.
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 einer Laserbearbeitungsvorrichtung, die eine Detektionsvorrichtung entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist;
2 ist ein Blockdiagramm, das strukturelle Details eines Detektionsmechanismus der Detektionsvorrichtung darstellt, die in 1 dargestellt ist; und
3 ist eine Konzeptansicht, die eine Weise darstellt, in der Ultraschallwellen auf der Basis von mehreren ringförmigen Laserstrahlen generiert werden, die auf einem Wafer aufgebracht werden, um den Zustand des Wafers zu detektieren.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Eine Detektionsvorrichtung entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird detailliert im Folgenden mit Bezug zu den begleitenden Figuren beschrieben. 1 stellt perspektivisch eine Laserbearbeitungsvorrichtung 1 dar, welche die Detektionsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Ausführungsform aufgenommen aufweist.
Wie in 1 dargestellt beinhaltet die Laserbearbeitungsvorrichtung, die mit 1 gekennzeichnet ist, eine Halteeinheit 20 zum Halten eines Werkstücks, einen Bewegungsmechanismus 30 zum Bewegen der Halteeinheit 20, eine Laserstrahlaufbringungseinheit 40 zum Aufbringen eines Laserstrahls auf dem Werkstück, das durch die Halteeinheit 20 gehalten ist, eine Anzeigeeinheit 50 und einen Detektionsmechanismus 60, der mit der Halteeinheit 20 zusammenwirkt beim Ausbilden der Detektionsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Ausführungsform.
Die Halteeinheit 20 beinhaltet eine rechteckige X-Achsen-bewegliche Platte 21, die an einer Vorrichtungsbasis 2 befestigt und in X-Achsenrichtungen bewegbar ist, die durch den Pfeil X in der Figur angegeben sind, eine rechteckige Y-Achsen-bewegliche Platte 22, die an der X-Achsen-beweglichen Platte 21 befestigt ist und in Y-Achsenrichtungen bewegt werden kann, die durch den Pfeil Y in der Figur angegeben sind, die senkrecht zu den X-Achsenrichtungen sind, eine hohle, zylindrische Trägersäule 23, die fixiert an einer oberen Oberfläche der Y-Achsen-beweglichen Platte 22 befestigt ist, und eine rechteckige Abdeckplatte 26, die fixiert an einem oberen Ende der Trägersäule 23 befestigt ist. Die Abdeckplatte 26 weist ein Langloch darin ausgebildet auf, wobei ein kreisförmiger Einspanntisch 25 darin angeordnet ist. Der Einspanntisch 25 ist um eine zentrale Achse durch ein Dreh-Aktormittel, das nicht dargestellt ist, drehbar. Der Einspanntisch 25 weist eine obere Oberfläche auf, die als eine Halteoberfläche 25a dient, die in einer horizontalen Ebene durch eine X-Achse parallel zu den X-Achsenrichtungen und eine Y-Achse parallel zu den Y-Achsenrichtungen ausgebildet ist. Die Halteoberfläche 25a ist aus einem porösen Material ausgebildet und ist folglich luftdurchlässig und ist mit einem Saugmittel, nicht dargestellt, durch einen Fluidkanal verbunden, der in der Trägersäule 23 ausgebildet ist und sich durch diese erstreckt.
Mehrere Klemmen 27 sind an dem Einspanntisch 25 zum Sichern eines ringförmigen Rahmens F, der das Werkstück durch ein Schutzband T trägt, angeordnet. Wie in 1 dargestellt ist das Werkstück entsprechend der vorliegenden Ausführungsform ein Wafer 10, der zum Beispiel ein Siliziumsubstrat beinhaltet, das mehrere Bauelemente 12 an einer Flächenseite in jeweiligen Bereichen ausgebildet aufweist, die durch ein Gitter aus geplanten Teilungslinien 14 aufgeteilt sind. Der Wafer 10 wird durch den ringförmigen Rahmen F mit der Flächenseite 10a umgedreht und an dem Schutzband T fixiert zum Schützen der Bauelemente 12 gehalten und die hintere Seite 10b ist nach oben gerichtet. Die hintere Seite 10b ist mit einem Metallfilm überlagert, der Infrarotstrahlen daran hindert, durch diese zu transmittieren, sodass die Flächenseite 10a nicht durch Infrarotstrahlen, detektiert werden kann, die auf dem Wafer 10 von der hinteren Seite 10b aufgebracht werden.
Der Bewegungsmechanismus 30 ist an der Vorrichtungsbasis 2 angeordnet und beinhaltet einen X-Achsen-Zufuhrmechanismus 31 zum Bearbeitungszuführen der Halteeinheit 20 entlang der X-Achsenrichtungen und einen Y-Achsen-Zufuhrmechanismus 32 zum Indexzuführen der Halteeinheit 20 entlang der Y-Achsenrichtungen. Der X-Achsen-Zufuhrmechanismus 31 wandelt eine Drehbewegung von einem Schrittmotor 33 in eine Linearbewegung durch eine Kugelrollspindel 34 um und überträgt die Linearbewegung an die X-Achsen-bewegliche Platte 21, um die X-Achsen-bewegliche Platte 21 in eine oder die andere der X-Achsenrichtungen entlang einem Paar Führungsschienen 2a an der Vorrichtungsbasis 2 zu bewegen. Der Y-Achsen-Zufuhrmechanismus 32 wandelt eine Drehbewegung von einem Schrittmotor 35 in eine Linearbewegung durch die Kugelrollspindel 36 um und überträgt die Linearbewegung an die Y-Achsen-bewegliche Platte 22, um die Y-Achsen-bewegliche Platte 22 in eine oder die andere der Y-Achsenrichtungen entlang einem Paar Führungsschienen 21a an der X-Achsen-beweglichen Platte 21 zu bewegen. Obwohl nicht dargestellt sind, Positionsdetektionsmittel jeweils an dem X-Achsen-Zufuhrmechanismus 31, dem Y-Achsen-Zufuhrmechanismus 32 und dem Einspanntisch 25 zum Detektieren von X- und Y-Achsen-Koordinaten und einer Winkelposition des Einspanntischs 25 angeordnet. Positionsinformation bezüglich der X- und Y-Achsen-Koordinaten und Winkelposition des Einspanntischs 25 wird von dem Positionsdetektionsmittel zu einer Steuerungseinheit, nicht dargestellt, gesendet. Auf der Basis der zugeführten Positionsinformation gibt die Steuerungseinheit Instruktionssignale zum Betätigen des X-Achsen-Zufuhrmechanismus 31, des Y-Achsen-Zufuhrmechanismus 32 und des Dreh-Aktormittels, das mit dem Einspanntisch 25 kombiniert ist, aus, um den Einspanntisch 25 in einer gewünschten Position über der Vorrichtungsbasis 2 zu positionieren.
Wie in 1 dargestellt, ist ein aufrechter Rahmenkörper 4 an der Vorrichtungsbasis 2 neben dem Bewegungsmechanismus 30 befestigt. Der Rahmenkörper 4 beinhaltet eine vertikale Wand 4a, die an der Bearbeitungsvorrichtung 2 angeordnet ist, und einen horizontalen Balken 4b, der sich von einem oberen Ende der vertikalen Wand 4a erstreckt. Der horizontale Balken 4b haust ein optisches System, nicht dargestellt, das die Laserstrahlaufbringungseinheit 40 beinhaltet, ein. Das optische System beinhaltet auch einen Strahlkondensor 42, der an einer unteren Oberfläche eines distalen Endes des horizontalen Balkens 4b angeordnet ist.
Der horizontale Balken 4b haust auch den Detektionsmechanismus 60 zum Detektieren des Inneren des Wafers 10, der durch die Halteeinheit 20 gehalten ist, ein. Die Halteeinheit 20 und der Detektionsmechanismus 60 bilden zusammen die Detektionsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Ausführungsform, wie oben beschrieben, aus.
2 stellt in Blockdarstellung ein optisches System des Detektionsmechanismus 60 dar. Wie in 2 dargestellt beinhaltet der Detektionsmechanismus 60 einen Laseroszillator 61 zum Oszillieren eines gepulsten Lasers in einem breiten Wellenlängenbereich von 400-800 nm zum Beispiel, ein Wellenlängenverzögerungsmittel 62 zum Ausgeben von jedem Puls des gepulsten Laserstrahls PL0, der von dem Laseroszillator 61 emittiert wurde, mit Zeitunterschieden, die auf die jeweiligen Wellenlängen aufgeprägt sind, als einen gepulsten Laserstrahl PL1, ein Ringform-Generatormittel 64 zum Generieren eines ringförmigen gepulsten Laserstrahls aus dem gepulsten Laserstrahl PL1 und Beugen des ringförmigen gepulsten Laserstrahls in ringförmige Laserstrahlen, die von kleinen bis großen ringförmigen Laserstrahlen reichen, bei jeweiligen Wellenlängen und Generieren und Ausgeben eines gepulsten Laserstrahls PL2, einen Strahlteiler 65, der eine Funktion aufweist, um einen Laserstrahl, der durch diesen läuft, in geeignete Richtungen aufzuspalten, einen Indexscanner 67, der zum Beispiel als ein Galvanometer-Scanner ausgestaltet ist zum Bewegen in Indexrichtung des gepulsten Laserstrahls PL2, der in eine erste Richtung D1 durch den Strahlteiler 65 in Y-Achsen-Koordinatenrichtungen aufgeteilt wurde, über dem Einspanntisch 25 der Halteeinheit 20, einen Rasterscanner 68, der zum Beispiel als ein resonanter Scanner ausgestaltet ist, zum Abrastern des gepulsten Laserstrahls PL2 in X-Achsen-Koordinatenrichtungen über den Einspanntisch 25 und einen Detektionsstrahlkondensor 69, der eine fθ Linse 691 beinhaltet, zum Sammeln des gepulsten Laserstrahls PL2, der in die ringförmigen Laserstrahlen gebeugt wurde, die von kleinen bis großen ringförmigen Laserstrahlen reichen, auf der hinteren Seite 10b, die nach oben gerichtet ist, des Wafers 10, der an dem Einspanntisch 25 gehalten ist, an Positionen, die durch X-Achsen- und Y-Achsen-Koordinaten auf diesem definiert sind.
Der gepulste Laserstrahl PL0, der von dem Laseroszillator 61 emittiert wurde, wird durch eine optische Faser 620 zu dem Wellenlängenverzögerungsmittel 62 geführt. Das Wellenlängenverzögerungsmittel 62 kann durch eine optische Faser realisiert werden, die zum Beispiel eine Wellenlängendispersion verursacht. Genauer gesagt, kann die optische Faser, nicht dargestellt, des Wellenlängenverzögerungsmittels 62 darin Beugungsgitter beinhalten, die verschiedene Reflexionspositionen bei jeweiligen Wellenlängen aufweisen, d. h. kürzere Reflexionsabstände für Laserstrahlen, die längere Wellenlängen aufweisen, und längere Reflexionsabstände für Laserstrahlen, die kürzere Wellenlängen aufweisen. Das Wellenlängenverzögerungsmittel 62 kann folglich den gepulsten Laserstrahl PL1, der von der optischen Faser 621 emittiert wird, die mit einer Ausgabeseite des Wellenlängenverzögerungsmittels 62 verbunden ist, generieren, sodass jeder Puls des gepulsten Laserstrahls PL1 mit vorbestimmten jeweiligen Zeitunterschieden auf eine Reihe längerer Wellenlängen aufgeprägt ist, zum Beispiel ein roter Laserstrahl PL1a, ein gelber Laserstrahl PL1b, ein grüner Laserstrahl PL1c und ein blauer Laserstrahl PL1d werden mit jeweiligen vorbestimmten Zeitunterschieden ausgegeben.
Der gepulste Laserstrahl PL1, der mit den Zeitunterschieden versehen wurde, die den jeweiligen Wellenlängen durch das Wellenlängenverzögerungsmittel 62 aufgeprägt wurden, wird durch eine Kollimatorlinse 63 zu einem parallelen Strahl umgewandelt, der dann in das Ringform-Generatormittel 64 eingebracht wird. Das Ringform-Generatormittel 64 ist als ein Axikon-Linsenaufbau angeordnet, der ein Paar Axikon-Linsen 641 und 642 und ein Donut-förmiges Beugungsgitter 643 beinhaltet, das zum Beispiel radial symmetrisch ist. Wenn der gepulste Laserstrahl PL1 durch die Axikon-Linsen 641 und 642 läuft, wird der gepulste Laserstrahl PL1 in einen ringförmigen Laserstrahl umgewandelt. Wenn der ringförmige Laserstrahl durch das Beugungsgitter 643 läuft, wird der ringförmige Laserstrahl in ringförmige Laserstrahlen gebeugt, die von kleinen bis großen ringförmigen Laserstrahlen bei den jeweiligen Wellenlängen reichen, wodurch der gepulste Laserstrahl PL2 ausgebildet wird. Die Größen der ringförmigen Laserstrahlen des gepulsten Laserstrahls PL2 können durch Anpassen des Abstands zwischen den Axikon-Linsen 641 und 642 angepasst werden. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform wird der Axikon-Linsenaufbau als ein Mittel zum Beugen des gepulsten Laserstrahls PL1 in ringförmige Laserstrahlen verwendet, die von kleinen bis großen ringförmigen Laserstrahlen an den jeweiligen Wellenlängen reichen. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform ist jedoch das Mittel zum Beugen des gepulsten Laserstrahls PL1 nicht auf den Axikon-Linsenaufbau beschränkt, sondern kann zum Beispiel ein beugendes optisches Element (DOE) sein.
Der gepulste Laserstrahl PL2, der in die ringförmigen Laserstrahlen gebeugt wurde, die von kleinen bis großen ringförmigen Laserstrahlen bei den jeweiligen Wellenlängen reichen, wird in den Strahlteiler 65 eingebracht. Der gepulste Laserstrahl PL2, der in den Strahlteiler 65 eingebracht wurde, läuft durch die Reflexionsoberfläche 65a in diesem und wird geführt, um in der ersten Richtung D1 zu einem Reflexionsspiegel 66 zu laufen, der den optischen Pfad des gepulsten Laserstrahls PL2 ändert, um den gepulsten Laserstrahl PL2 zu dem Indexscanner 67 zu führen, der den gepulsten Laserstrahl PL2 in den Y-Achsen-Koordinatenrichtungen in Indexrichtung bewegt. Der Indexscanner 67 weist seine reflektierende Oberfläche 67a durch die Steuerungseinheit, nicht dargestellt, gesteuert auf, um die Position an dem Einspanntisch 25, auf welcher der gepulste Laserstrahl PL2 aufgebracht wird, akkurat in Index-Zufuhrrichtungen, d. h. in den Y-Achsenrichtungen senkrecht zu der Folie in 2 zu steuern. Der gepulste Laserstrahl PL2, der durch die Reflexionsoberfläche 67a des Indexscanners 67 reflektiert wurde, wird zu dem Rasterscanner 68 geführt. Der Rasterscanner 68 weist seine Reflektoroberfläche 68a durch die Steuerungseinheit, nicht dargestellt, gesteuert auf, um die Position, an dem Einspanntisch 25, auf welcher der Laserstrahl PL2 aufgebracht wird, akkurat in Abraster-Richtungen, d. h. in den X-Achsenrichtungen parallel zu der Folie in 2 zu steuern. Der gepulste Laserstrahl PL2, der durch den Indexscanner 67 und den Rasterscanner 68 gesteuert wurde, hinsichtlich der Richtungen, entlang welcher der gepulste Laserstrahl PL2 zu dem Einspanntisch 25 läuft, wird zu der fθ Linse 691 geführt und dadurch auf vorbestimmte Positionen, die durch X- und Y-Achsen-Koordinaten an der oberen Oberfläche definiert sind, d. h. der hinteren Seite 10b des Wafers 10 an dem Einspanntisch 25 gesammelt.
Der Detektionsmechanismus 60 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet ferner ein Laserstrahlaufbringungsbauelement 71 zum Aufbringen eines Detektionslaserstrahls LB0, wobei das Laserstrahlaufbringungsbauelement 71 in einer zweiten Richtung D2 angeordnet ist, entlang welcher ein Laserstrahl durch den Strahlteiler 65 abgezweigt wird, einen halbdurchlässigen Spiegel 72, der zwischen dem Laserstrahlaufbringungsbauelement 71 und dem Strahlteiler 65 angeordnet ist, einen Umkehrspiegel 73, der an einer Seite des Strahlteilers 65 entfernt von dem halbdurchlässigen Spiegel 72 angeordnet ist, sodass der halbdurchlässigen Spiegel 72 und der Umkehrspiegel 73 an jeweils einer Seite des Strahlteilers 65 angeordnet sind, einen Fotodetektor 74 zum Detektieren eines Laserstrahls, der durch den Strahlteiler 65 zu dem halbdurchlässigen Spiegel 72 zurückläuft und durch den halbdurchlässigen Spiegel 72 reflektiert wird, und ein Bildgenerationsmittel, d. h. eine Analysevorrichtung 75 zum Ausbilden eines Bilds aus der Intensität des Laserstrahls, der durch den Fotodetektor 74 detektiert wurde, und der Information der Positionen, die durch X- und Y-Achsen-Koordinaten an dem Einspanntisch 25 definiert sind, auf welchen der gepulste Laserstrahl PL2 aufgebracht wird.
Das Laserstrahlaufbringungsbauelement 71 ist zum Beispiel als eine Laserdiode (LD) ausgebildet. Der Detektionslaserstrahl LB0, der durch das Laserstrahlaufbringungsbauelement 71 emittiert wurde, läuft durch den halbdurchlässigen Spiegel 72 in den Strahlteiler 65, der den Detektionslaserstrahl LB0 in einen abgezweigten Laserstrahl LB1, der durch die Reflexionsoberfläche 65a reflektiert wurde und in der ersten Richtung D1 läuft, und einen abgezweigten Laserstrahl LB2, der durch die Reflexionsoberfläche 65a transmittiert wurde, aufteilt. Der abgezweigte Laserstrahl LB1, der durch die Reflexionsoberfläche 65a reflektiert wurde, läuft in dem Zentrum des gepulsten Laserstrahls PL2 und wird in Indexrichtung bewegt und abgerastert durch den Indexscanner 67 und den Rasterscanner 68, um durch die fθ Linse 691 zu vorbestimmten Positionen zu laufen, die durch X- und Y-Achsen-Koordinaten an der hinteren Seite 10b des Wafers 10 an dem Einspanntisch 25 definiert sind.
Der abgezweigte Laserstrahl LB1, der auf der hinteren Seite 10b des Wafers 10 aufgebracht wird, wird durch diesen als ein erster Umkehrlaserstrahl LB1' reflektiert, wird durch den Rasterscanner 68, den Indexscanner 67 und den reflektierenden Spiegel 66 reflektiert und wird dann durch die Reflexionsoberfläche 65a des Strahlteilers 65 reflektiert, um in der zweiten Richtung D2 zu laufen, und wird auf dem halbdurchlässigen Spiegel 72 aufgebracht. Der abgezweigte Laserstrahl LB2, der durch die Reflexionsoberfläche 65a des Strahlteilers 65 transmittiert wurde, wird durch den Umkehrspiegel 73 reflektiert und durch die Reflexionsoberfläche 65a als ein zweiter Umkehrlaserstrahl LB2' transmittiert. Zu diesem Zeitpunkt läuft der zweite Umkehrlaserstrahl LB2' entlang dem gleichen optischen Pfad wie der erste Umkehrlaserstrahl LB1'. Der erste Umkehrlaserstrahl LB1', der durch Vibrationen an der hinteren Seite 10b des Wafers 10 moduliert wurde, und der zweite Umkehrlaserstrahl LB2', der als ein Referenzlaserstrahl dient, der nicht durch den Wafer 10 beeinflusst wurde, machen zusammen einen Interferenzlaserstrahl aus, der durch den halbdurchlässigen Spiegel 72 reflektiert wird, um zu dem Fotodetektor 74 zu laufen. Das Bildgeneratormittel 75 generiert ein Bild auf der Basis der Intensität des Laserstrahls, der durch den Fotodetektor 74 detektiert wurde, d. h. dem Interferenzlaserstrahl, der den ersten Umkehrlaserstrahl LB1' und den zweiten Umkehrlaserstrahl LB2' kombiniert, und den X- und Y-Koordinaten, welche die Positionen an der hinteren Seite 10b des Wafers 10 darstellen, auf welchen der Detektionslaserstrahl LB1 aufgebracht wurde, und gibt das generierte Bild an die Anzeigeeinheit 50 aus.
Der Detektionsmechanismus 60 ist im Allgemeinen wie oben beschrieben ausgebildet. Eine Funktion und Betätigung des Detektionsmechanismus 60 wird im Folgenden auch mit Bezug zu 3 beschrieben.
Wie in 1 dargestellt wird der Wafer 10, der als das Werkstück vorbereitet wurde, unter einem Saugen an dem Einspanntisch 25 der Halteeinheit 20 gehalten und durch die Klemmen 27 in seiner Position gesichert. Mit dem Wafer 10 an dem Einspanntisch 25 gesichert, wird der Bewegungsmechanismus 30 betätigt, um den Einspanntisch 25 zu bewegen, um einen vorbestimmten Detektionsbereich des Wafers 10 direkt unterhalb des Detektionsstrahlkondensors 69, der die fθ Linse 691 beinhaltet, zu positionieren. Dann wird der Laseroszillator 61 mit Energie versorgt, um einen gepulsten Laser zu oszillieren und den gepulsten Laserstrahl durch das Wellenlängenverzögerungsmittel 62 und das Ringform-Generatormittel 64 zu generieren und auszugeben, wobei der gepulste Laserstrahl PL2 Zeitunterschiede auf jeweiligen Wellenlängen aufgeprägt aufweist und in mehrere ringförmige Laserstrahlen gebeugt ist, die von kleinen bis zu großen ringförmigen Laserstrahlen in jeweiligen Wellenlängen reichen. Der gepulste Laserstrahl PL2 wird durch den Strahlteiler 65 transmittiert und durch diesen abgezweigt, um in der ersten Richtung D1 zu laufen und dann auf Positionen, die durch X- und Y-Koordinaten in den Detektionsbereichen an der hinteren Seite 10b des Wafers 10 definiert sind, der an dem Einspanntisch 25 gehalten ist, durch den Indexscanner 67 und den Rasterscanner 68, die durch die Steuerungseinheit gesteuert werden, die nicht dargestellt ist, und auch durch die fθ Linse 691 aufgebracht zu werden.
Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform, wie in 3 dargestellt, beinhaltet der gepulste Laserstrahl PL2 einen ringförmigen Laserstrahl PL2a, der aus einem roten Laserstrahl PL1a ausgebildet wurde, einen ringförmigen Laserstrahl PL2b, der aus einem gelben Laserstrahl PL1b ausgebildet wurde, einen ringförmigen Laserstrahl PL2c, der aus einem grünen Laserstrahl PL1c ausgebildet wurde, und einen ringförmigen Laserstrahl PL2d, der aus einem blauen Laserstrahl PL1d ausgebildet wurde, die sukzessive in der Reihenfolge ihrer abnehmenden Durchmesser angeordnet sind. Die ringförmigen Laserstrahlen PL2a, PL2b, PL2c und PL2d, werden konzentrisch um ein Zentrum C an der hinteren Seite 10b des Wafers 10 aufgebracht. Der ringförmige Laserstrahl PL2a, der den größten Durchmesser aufweist, erreicht die hintere Seite 10b des Wafers 10 zum frühesten Zeitpunkt und dann erreichen die ringförmigen Laserstrahlen PL2b, PL2c und PL2d, die sukzessive kleinere Durchmesser aufweisen, die hintere Seite 10b des Wafers 10 mit jeweiligen Zeitunterschieden t1, t2 und t3. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform wird der gepulste Laserstrahl PL2 in vier Wellenlängenbereichen zum Zwecke der Darstellung gebeugt. Tatsächlich wird der gepulste Laserstrahl PL2 jedoch in einem Bereich von 10-20 Wellenlängenbereiche gebeugt.
Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform ist die hintere Seite 10b des Wafers 10 mit dem Metallfilm überlagert und folglich wird der gepulste Laserstrahl PL2, der die ringförmigen Laserstrahlen PL2a bis PL2d beinhaltet, nicht durch den Wafer 10 transmittiert. Jedoch, wenn die ringförmigen Laserstrahlen PL2a bis PL2d die hintere Seite 10b erreichen, generieren sie Ultraschallwellen, die durch den Wafer 10 von den Punkten, an denen die ringförmigen Laserstrahlen PL2a bis PL2d die hintere Seite 10b erreichen, propagieren. Durch geeignetes Ausbilden der Zeitunterschiede t1 bis t3, mit welchen die ringförmigen Laserstrahlen PL2a bis PL2d die hintere Seite 10b bezüglich des ringförmigen Laserstrahls PL2a erreichen, ist es möglich, eine Interferenzwelle aus Ultraschallwellen an einer Position P zu sammeln, die durch eine gewünschte Z-Achsen-Koordinate in der Dickenrichtung des Wafers 10 definiert ist, an dem Zentrum der ringförmigen Laserstrahlen PL2a bis PL2d, die an der hinteren Seite 10b aufgebracht werden. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform wird die Position P in der Nähe der Flächenseite 10a des Wafers 10 ausgebildet, um einen Status in der Nähe der Flächenseite 10a zu detektieren.
Die Zeitunterschiede t1 bis t3 werden wie folgt geeignet ausgebildet: Die Durchmesser der ringförmigen Laserstrahlen PL2a bis PL2d, die an der hinteren Seite 10b des Wafers 10 aufgebracht werden, sind Werte, die durch das Beugungsgitter 643 des Ringform-Generatormittels 64 ausgebildet werden. Zum Beispiel sind die Durchmesser der ringförmigen Laserstrahlen PL2a bis PL2d jeweils als a1 bis a4, wie in 3 dargestellt, ausgebildet. Falls die Z-Achsen-Koordinate, d. h. die Tiefe der Position P, an welcher der Bediener möchte, dass die Interferenzwelle der Ultraschallwellen, die durch die ringförmigen Laserstrahlen PL2a bis PL2d ausgebildet werden, von dem Zentrum C der ringförmigen Laserstrahlen PL2a bis PL2d in der Dickenrichtung des Wafers 10 durch Pz dargestellt ist, dann werden die Abstände H1 bis H4 von den Punkten, an denen die ringförmigen Laserstrahlen PL2a bis PL2d die hintere Seite 10b des Wafers 10 an der Position P erreichen, entsprechend den folgenden Gleichungen berechnet: $H 1 = {(a 1^{2} + {Pz}^{2})}^{1 / 2}$
$H2 = {({a2}^{2} + {Pz}^{2})}^{1 / 2}$
$H3 = {({a3}^{2} + {Pz}^{2})}^{1 / 2}$
$H4 = {({a4}^{2} + {Pz}^{2})}^{1 / 2}$
Wenn die ringförmigen Laserstrahlen PL2a bis PL2d die hintere Seite 10b des Wafers 10 mit den Zeitunterschieden t1 bis t3 erreichen und Ultraschallwellen generieren, die durch den Wafer 10 propagieren, sollten die Zeitunterschiede t1 bis t3 so ausgebildet sein, dass sie die Gleichungen erfüllen, die im Folgenden dargestellt sind, um die Interferenzwelle der Ultraschallwellen an der Position P zu sammeln. In den Gleichungen gibt V die Geschwindigkeit (Meter pro Sekunde) an, mit welcher die Ultraschallwellen durch den Wafer 10 propagiert werden, die Geschwindigkeit hängt von dem Material des Wafers 10 ab. $(H 1 - H 2) /V = t 1$
$(H2 - H3) /V = t2$
$(H3 - H4) /V = t3$
Die Zeitunterschiede t1 bis t3 können durch das Wellenlängenverzögerungsmittel 62 angepasst werden. Genauer gesagt können die Positionen der Beugungsgitter, nicht dargestellt, die entsprechend den jeweiligen Wellenlängen des gepulsten Laserstrahls PL0 in der optischen Faser des Wellenlängenverzögerungsmittels 62 angeordnet sind, geändert werden, um die obigen Zeitunterschiede t1 bis t3 bereitzustellen.
Wenn die ringförmigen Laserstrahlen PL2a bis PL2d, mit den Zeitunterschieden t1 bis t3, die obigen Bedingungen auf der hinteren Seite 10b des Wafers 10 erfüllen, dann generieren die ringförmigen Laserstrahlen PL2a bis PL2d Ultraschallwellen, die durch den Wafer 10 propagiert werden. Die Interferenzwelle der Ultraschallwellen, die an der Position P gesammelt sind, projizieren intensive Vibrationen in dem Wafer 10. Ein Teil der Vibrationen wird in der Nähe der Position P reflektiert und propagiert durch den Wafer 10 zu einem Punkt an der oberen Oberfläche des Wafers 10, der mit der Position P ausgerichtet ist, d. h. dem Zentrum C der richtigen Laserstrahlen PL2a bis PL2d an der hinteren Seite 10b des Wafers 10, wodurch die hintere Seite 10b vibriert. Die Vibrationen der hinteren Seite 10b hängen von dem Zustand in der Nähe der Position P, an welcher die Ultraschallwellen gesammelt werden, ab.
Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform bringt das Laserstrahlaufbringungsbauelement 71 den Detektionslaserstrahl LB0 auf dem Strahlteiler 65 auf, der den Detektionslaserstrahl LB0 in den abgezweigten Laserstrahl LB1, der an der hinteren Seite 10b an dem Zentrum C der ringförmigen Laserstrahlen PL2a bis PL2d aufgebracht wird, aufteilt. Wenn der abgezweigte Laserstrahl LB1 das Zentrum C erreicht und von der hinteren Seite 10b reflektiert wird, wird dieser als ein erster Umkehrlaserstrahl LB1' reflektiert, der durch die Vibrationen an der hinteren Seite 10b moduliert wurde. Der reflektierte und modulierte erste Umkehrlaserstrahl LB1' wird durch den Rasterscanner 68, den Indexscanner 67, den Reflexionsspiegel 66 und die Reflexionsoberfläche 65a des Strahlteilers 65 reflektiert und erreicht den halbdurchlässigen Spiegel 72. Gleichzeitig wird der abgezweigte Laserstrahl LB2 des Detektionslaserstrahls LB0, der von dem Laserstrahlaufbringungsbauelement 71 emittiert und durch den Strahlteiler 65 transmittiert wurde, durch den Umkehrspiegel 73 als der zweite Umkehrlaserstrahl LB2' reflektiert, der mit dem ersten Umkehrlaserstrahl LB1' durch die Reflexionsoberfläche 65a des Strahlteilers 65 kombiniert wurde, und erreicht den halb verspiegelten Spiegel 72. Der erste Umkehrlaserstrahl LB1', der durch den halbdurchlässigen Spiegel 72 reflektiert wurde, und der zweite Umkehrlaserstrahl LB2', der als der Referenzlaserstrahl dient, der nicht durch den Wafer 10 beeinflusst ist, bilden zusammen den Interferenzlaserstrahl aus, dessen Intensität durch den Fotodetektor 74 detektiert wird. Die detektierte Intensität und die X-und Y-Achsen-Koordinaten des Zentrums C an der hinteren Seite 10b des Wafers 10, werden zu dem Bildgeneratormittel 75 transmittiert.
Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet der Detektionsmechanismus 60 den Rasterscanner 68 und den Indexscanner 76. Der Rasterscanner 68 und der Indexscanner 76 werden betätigt, um die ringförmigen Laserstrahlen PL2a bis PL2d und den abgezweigten Laserstrahl LB1 sukzessive aufzubringen, an Positionen in dem gesamten vorbestimmten Detektionsbereich, der durch X-und Y-Achsen-Koordinaten an dem Wafer 10 definiert ist, und der Fotodetektor 74 detektiert die Intensitäten des gepulsten Laserstrahls PL2 und des abgezweigten Laserstrahls LB1 jedes Mal, wenn die ringförmigen Laserstrahlen PL2a bis PL2d und der abgezweigte Laserstrahl LB1 auf eine der Positionen aufgebracht werden, und überträgt die detektierten Intensitäten zusammen mit einer Information des gepulsten Laserstrahls PL2 und der Position, an welcher der abgezweigte Laserstrahl LB1 aufgebracht wurde, d. h. die Positionsinformation der X- und Y-Koordinaten des Zentrums C der ringförmigen Laserstrahlen PL2a bis PL2d zu dem Bildgeneratormittel 75.
Das Bildgeneratormittel 75 generiert ein Bild der Flächenseite 10a an der Position, an welcher der abgezweigte Laserstrahl LB1 des Detektionslaserstrahls LB0 auf dem Detektionsbereich aufgebracht wird, auf der Basis der Änderungen der Intensität des ersten Laserstrahls LB1', die klar aus der Interferenzwelle entnommen werden kann, die aus dem ersten Umkehrlaserstrahl LB1', und dem zweiten Umkehrlaserstrahl LB2'. Zum Beispiel in einem Fall, in dem Bauelemente 12 in der Nähe der Position P sind, in welcher die Ultraschallwellen in dem Wafer 10 gesammelt werden, werden gesammelte Ultraschallwellen durch die Bauelemente 12 reflektiert und Vibrationen erreichen das Zentrum der hinteren Seite 10b, sodass der Fotodetektor 74 eine starke Interferenzwelle detektiert. Andererseits in einem Fall, in dem die Position P in der Nähe einer geplanten Teilungslinie 14 liegt, werden die Ultraschallwellen im Wesentlichen nicht reflektiert und Vibration werden an der hinteren Seite 10b des Wafers 10 aufgebracht, sodass der Fotodetektor 74 im Wesentlichen keine Interferenzwelle detektiert.
Bildinformation, welche die Positionsinformation der Bauelemente 12 und der geplanten Teilungslinien 14 an der Flächenseite 10a in dem Detektionsbereich 13 beinhaltet, wird an der Anzeigeeinheit 50, wie in 2 dargestellt, angezeigt. Die Bildinformation in dem Detektionsbereich, der an der Anzeigeeinheit 50 angezeigt ist, wird zusammen mit der Information, der entsprechenden X-und Y-Achsen-Koordinaten in der Steuerungseinheit, nicht dargestellt, gespeichert. Der Bewegungsmechanismus 30 wird betätigt, um den Einspanntisch 25 zu Positionen unterschiedlicher Bereiche des Wafers 10 sukzessive in dem Detektionsbereich zu bewegen, der durch den Detektionsmechanismus 60 detektiert wird, und die Bauelemente 12 und die geplanten Teilungslinien 14 an der Flächenseite 10a werden, entsprechend des oben beschriebenen Ablaufs detektiert und gespeichert. Wenn der Zustand der Flächenseite 10a des Wafers 10 detektiert wurde, wird der Einspanntisch 25 direkt unterhalb des Strahlkondensors 42 der Laserstrahlaufbringungseinheit 40 positioniert und die Laserstrahlaufbringungseinheit 40 wird mit Energie versorgt, um den Wafer 10 unter Verwendung der Positionsinformation zu bearbeiten.
Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform, obwohl keine Infrarotstrahlen durch den Wafer 10 transmittiert werden können, weil der Metallfilm an der hinteren Seite 10b ausgebildet ist, und die geplanten Teilungslinien 14 an der Flächenseite 10a nicht von der hinteren Seite 10b durch eine Infrarotkamera detektiert werden können, können die geplanten Teilungslinien 14 an der Flächenseite 10a trotzdem von der hinteren Seite 10b durch den Detektionsmechanismus 60 detektiert werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern deckt Änderungen und Modifikationen ab. Zum Beispiel, whärend der gepulste Laserstrahl PL0 in vier ringförmige Laserstrahlen PL2a bis PL2d, mit aufgeprägten Zeitunterschieden entsprechend der jeweiligen Wellenlängen, gebeugt wird. Jedoch ist die vorliegenden Erfindung nicht auf solche Details beschränkt, sondern der gepulste Laserstrahl PL0 kann in mehrere ringförmige Laserstrahlen gebeugt werden, ohne dass Beschränkungen hinsichtlich der Anzahl der ringförmigen Laserstrahlen existieren.
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.

Claims

Detektionsvorrichtung, aufweisend: einen Einspanntisch, der eine Halteoberfläche aufweist, die durch X- und Y-Koordinaten definiert ist, zum daran Halten eines Werkstücks und einen Detektionsmechanismus zum Detektieren eines Inneren des Werkstücks, das an dem Einspanntisch gehalten ist, wobei der Detektionsmechanismus beinhaltet einen Laseroszillator zum Oszillieren eines gepulsten Laserstrahls in einem breitbandigen Bereich aus Wellenlängen, ein Wellenlängenverzögerungsmittel zum Ausgeben von jedem Puls des gepulsten Laserstrahls, der von dem Laseroszillator emittiert wurde, mit Zeitunterschieden, die auf jeweilige Wellenlängen aufgeprägt wurden, als ein gepulster Laserstrahl, ein Ringform-Generatormittel zum Generieren eines ringförmigen gepulsten Laserstrahls aus dem gepulsten Laserstrahl, bei dem die Zeitunterschiede bei den jeweiligen Wellenlängen aufgeprägt wurden, und Beugen des ringförmigen Laserstrahls in ringförmige Laserstrahlen, die von kleinen zu großen ringförmigen Laserstrahlen bei den jeweiligen Wellenlängen reichen, einen Strahlteiler zum Abzweigen des ringförmigen gepulsten Laserstrahls, der in die ringförmigen Laserstrahlen gebeugt wurde, die von kleinen zu großen ringförmigen Laserstrahlen reichen, einen Rasterscanner zum Abrastern des ringförmigen gepulsten Laserstrahls, der in eine erste Richtung abgezweigt wurde, durch den Strahlteiler in X-Achsen-Koordinatenrichtungen, einen Indexscanner zum Index-Bewegen des ringförmigen gepulsten Laserstrahls in Y-Achsen-Koordinatenrichtungen, eine fθ Linse zum Aufbringen des ringförmigen gepulsten Laserstrahls, der in die ringförmigen Laserstrahlen gebeugt wurde, die von kleinen bis großen ringförmigen Laserstrahlen reichen, auf einer oberen Oberfläche, die durch X- und Y-Achsen-Koordinaten definiert ist, des Werkstücks, das an dem Einspanntisch gehalten ist, ein Laserstrahlaufbringungsbauelement zum Aufbringen eines Detektionslaserstrahls, der in eine zweite Richtung durch den Strahlteiler aufgeteilt wurde, einen halbdurchlässigen Spiegel, der zwischen dem Laserstrahlaufbringungsbauelement und dem Strahlteiler angeordnet ist, einen Umkehrspiegel, der so angeordnet ist, dass der halbdurchlässigen Spiegel und der Umkehrspiegel jeder an einer Seite des Strahlteilers angeordnet sind, zum Umkehren des Detektionslaserstrahls, der durch den halbdurchlässigen Spiegel gelaufen ist, zu dem halbdurchlässigen Spiegel, einen Fotodetektor zum Detektieren eines Laserstrahls, der durch den halbdurchlässigen Spiegel reflektiert wurde, und ein Bildgeneratormittel zum Generieren eines Bilds aus der Intensität des Laserstrahls, der durch den Fotodetektor detektiert wurde, und den X- und Y-Achsen-Koordinaten der oberen Oberfläche des Werkstücks, auf welchem die ringförmigen Laserstrahlen aufgebracht werden, und wobei, wenn die ringförmigen Laserstrahlen, die von kleinen bis großen ringförmigen Laserstrahlen reichen, auf der oberen Oberfläche des Werkstücks aufgebracht werden, das an dem Einspanntisch gehalten ist, die ringförmigen Laserstrahlen Ultraschallwellen in dem Werkstück generieren und eine Interferenzwelle der Ultraschallwellen an einer Position gesammelt wird, die durch eine Z-Achsen-Koordinate in dem Werkstück definiert ist, um Vibrationen auszubilden, und der Detektionslaserstrahl auf der oberen Oberfläche des Werkstücks an einer Position aufgebracht wird, die mit der Position ausgerichtet ist, an welcher die Vibrationen ausgebildet werden, und durch die obere Oberfläche des Werkstücks als ein erster Umkehrlaserstrahl reflektiert wird, der durch die Vibrationen moduliert wird, und ein Interferenzlaserstrahl, der aus dem ersten Umkehrlaserstrahl und einem zweiten Umkehrlaserstrahl, der von dem Detektionslaserstrahl generiert wird, der durch den Umkehrspiegel umgekehrt wurde, ausgebildet wird, durch den halbdurchlässigen Spiegel zu dem Fotodetektor geführt wird, und das Bildgeneratormittel ein Bild generiert, das einen Zustand der Nähe der Position darstellt, an welcher die Interferenzwelle gesammelt wurde.
Detektionsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Zeitunterschiede des gepulsten Laserstrahls, der in die ringförmigen Laserstrahlen, die von kleinen zu großen ringförmigen Laserstrahlen bei den jeweiligen Wellenlängen reichen, durch das Ringform-Generatormittel gebeugt wurde, durch das Wellenlängenverzögerungsmittel angepasst werden, um die Position, die durch die Z-Achsen-Koordinate definiert ist, an welcher die Interferenzwelle der Ultraschallwellen in dem Werkstück gesammelt ist, anzupassen.
Detektionsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Position, die durch die Z-Achsen-Koordinate definiert ist, an welcher die Interferenzwelle der Ultraschallwellen in dem Werkstück gesammelt wird, durch Verzögerung mit dem Wellenlängenverzögerungsmittel angepasst wird, wobei die Zeit t wie folgt berechnet wird: $(H 1 - H 2) /V = t$
wobei H1 einen Abstand von der Position, an welcher die Interferenzwelle der Ultraschallwellen in dem Werkstück gesammelt wird, zu dem großen ringförmigen Laserstrahl an der oberen Oberfläche des Werkstücks darstellt, H2 einen Abstand von der Position, an welcher die Interferenzwelle der Ultraschallwellen in dem Werkstück gesammelt ist, zu einem der ringförmigen Laserstrahlen, der benachbart zu dem großen ringförmigen Laserstrahl positioniert ist, darstellt und V eine Geschwindigkeit aus Ultraschallwellen darstellt, die in dem Werkstück propagiert werden.
Detektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ring-Generatormittel ein Axikon-Linsenaufbau ist, der ein Paar Axikon-Linsen und ein Beugungsgitter oder ein optisches Beugungselement beinhaltet.
Detektionsmittels nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Detektionsmechanismus ferner eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen des Bilds beinhaltet, das durch das Bildgeneratormittel generiert wurde.