DE4325883A1

DE4325883A1 - Device for the removal of material from a workpiece by a laser beam

Info

Publication number: DE4325883A1
Application number: DE4325883A
Authority: DE
Inventors: Rolf Senczuk
Original assignee: Lambda Physik AG
Current assignee: Lambda Physik AG
Priority date: 1993-08-02
Filing date: 1993-08-02
Publication date: 1995-02-09

Abstract

A device for the removal of material from a workpiece 10b by a pulsed laser beam 22 has a mask 14b. Provided in the mask 14b is an aperture which lets the laser beam through and has a shading area which does not let the laser beam through to the workpiece so that, during the removal of material from a flat machining section of the workpiece, the laser radiation strikes a marginal area of the surface with higher intensity than a central area. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für das Entfernen von Material von einem Werkstück mit einem gepulsten Laserstrahl, der durch eine Maske auf das zu bearbeitende Werkstück gerich tet wird, die eine den Laserstrahl durchlassende Apertur auf weist, deren Kontur einem Bearbeitungsabschnitt des Werkstückes entspricht.The invention relates to a device for removing Material from a workpiece with a pulsed laser beam, which passes through a mask onto the workpiece to be machined tet, which has an aperture that allows the laser beam to pass through points, the contour of a machining section of the workpiece corresponds.

Insbesondere betrifft die Erfindung die Verwendung eines gepul sten Excimerlasers für die sog. Mikromaterialbearbeitung, also die präzise Formgebung von Werkstücken mit geringsten Abmessun gen durch Ablation von Material mittels Laserstrahlung. Die Werkstücke können aus unterschiedlichen Materialien bestehen, z. B. aus Glas, Keramik oder Silizium. Zum Bearbeiten von derart harten Werkstoffen sind sehr hohe Energiedichten im Laserstrahl erforderlich, typischerweise Energiedichten von 5 bis 300 J/cm².In particular, the invention relates to the use of a pulsed Most excimer lasers for the so-called micromaterial processing the precise shaping of workpieces with the smallest dimensions by ablation of material using laser radiation. The Workpieces can consist of different materials, e.g. B. made of glass, ceramic or silicon. To edit such hard materials are very high energy densities in the laser beam required, typically energy densities from 5 to 300 J / cm².

Als Laser kommen für die Mikromaterialbearbeitung insbesondere der Excimerlaser und vergleichbare Strahlungsquellen in Be tracht, die Laserstrahlung im UV-Bereich erzeugen.In particular come as lasers for micromaterial processing the excimer laser and comparable radiation sources in Be costume that generate laser radiation in the UV range.

Es ist im Stand der Technik bekannt, den Laserstrahl durch eine Maske, in der eine Apertur ausgebildet ist, auf das zu bearbei tende Werkstück zu richten. Soll z. B. ein Loch mittels des La serstrahls durch das Werkstück "gebohrt" werden, so wurde gemäß dem Stand der Technik der Laserstrahl vollflächig auf den Bear beitungsabschnitt des Werkstückes gerichtet und das Werkstück auf diese Weise "durchbohrt".It is known in the prior art to use a laser beam Mask in which an aperture is formed on which to process workpiece. Should z. B. a hole using the La are "drilled" through the workpiece, it was according to the state of the art the laser beam on the Bear processing section of the workpiece and the workpiece "pierced" in this way.

Der Erfindung liegt das Ziel zugrunde, eine Vorrichtung für das Entfernen von Material von einem Werkstück bereitzustellen, mit der das Werkstück hochpräzise geformt werden kann.The invention has for its object a device for To provide removal of material from a workpiece that the workpiece can be shaped with high precision.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Mas ke innerhalb der Kontur der Apertur einen Abschattungsbereich aufweist, der den Laserstrahl nicht oder nur abgeschwächt zum Werkstück durchläßt, so daß bei der Abtragung von Material aus einem flächigen Bearbeitungsabschnitt des Werkstückes die La serstrahlung mit höherer Intensität auf einen Randbereich als auf einen mittigen Bereich des Bearbeitungsabschnittes auf trifft.This goal is achieved according to the invention in that the mas ke a shading area within the contour of the aperture has the laser beam not or only weakened to Passes through the workpiece so that when removing material a flat machining section of the workpiece radiation with a higher intensity on an edge area than on a central area of the machining section meets.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei einer vollflächigen Bestrahlung des Bearbeitungsabschnittes des Werk stückes mit sehr hohen Energiedichten der Laserstrahlung (insbe sondere Energiedichten im Bereich von 5 bis 300 J/cm²) beim gepulsten Auftreffen der Strahlung auf das Material sog. Schockwellen entstehen. Die Schockwellen führen dazu, daß die beim Entfernen des Materials vom Werkstück erreichbare Präzisi on der Formgebung beeinträchtigt wird. Insbesondere führen die Schockwellen dazu, daß auf der Rückseite des Werkstückes Ma terial wegbricht, insbesondere im Kantenbereich der durch La serbearbeitung herzustellenden Form. Auch auf der Vorderseite des Werkstückes entstehen Unsauberkeiten und Ausbrüche. Auch hat der Stand der Technik mit vollflächiger Bestrahlung des Bearbeitungsabschnittes des Lasers den Nachteil, daß extrem viel Material pro Laserpuls abgetragen wird, welches sich um die bearbeitete Fläche niederschlägt und auf diese Weise eben falls das Bearbeitungsergebnis (Präzision der Formgebung) be einträchtigt.The invention is based on the knowledge that at a full-surface irradiation of the processing section of the plant piece with very high energy densities of laser radiation (esp special energy densities in the range from 5 to 300 J / cm²) pulsed impingement of the radiation on the material so-called Shock waves arise. The shock waves cause the Precision achievable when removing the material from the workpiece on the shape is impaired. In particular, the Shock waves that Ma material breaks away, especially in the edge area caused by La form to be manufactured. Also on the front impurities and breakouts occur on the workpiece. Also has the prior art with full-area irradiation of the Processing section of the laser has the disadvantage that extremely much material is removed per laser pulse, which is about precipitates the worked surface and in this way flat if the machining result (precision of the shaping) be impaired.

Bringt man nun erfindungsgemäß in die Apertur der Maske ein Innenteil ein, welches den Laserstrahl in seinem Innenbereich ausblendet oder zumindest stark abschwächt, so wird das Werk stück nur mit einem Lichtspalt bearbeitet, dessen Form der Kon tur des Bearbeitungsabschnittes des Werkstückes entspricht. According to the invention, one now brings it into the aperture of the mask Inner part, which holds the laser beam in its interior fades out or at least weakens significantly, so the work piece processed only with a light gap, the shape of the Kon corresponds to the machining section of the workpiece.

Auf diese Weise wird die pro Laserpuls bearbeitete Fläche des Werkstückes stark reduziert und es entstehen Schockwellen mit erheblich geringerer Intensität als bei einer vollflächigen Bearbeitung des Werkstückes. Es wurde festgestellt, daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens für die Mikromate rialbearbeitung die oben genannten Schockwellen stark reduziert sind und insbesondere das bearbeitete Material nicht mehr auf der Rückseite ausbricht oder die Ausbrüche stark vermindert sind.In this way, the area of the laser processed per laser pulse Workpiece greatly reduced and shock waves occur considerably lower intensity than with a full surface Machining the workpiece. It was found that at Application of the method according to the invention for the micromate rial processing greatly reduced the shock waves mentioned above are and especially the processed material no longer the back breaks out or the outbreaks are greatly reduced are.

Soll z. B. erfindungsgemäß ein kreisrundes Loch durch ein Werk stück erzeugt werden, dann wird die Maske so ausgestaltet, daß in der kreisförmigen Apertur konzentrisch ein ebenfalls kreis förmiges abschattendes Innenteil angeordnet wird, welches den Laserstrahl mittig abschattet oder ausblendet, so daß der auf das Werkstück gelangende Laserstrahl im Querschnitt ringförmig ist. Die Ringform entspricht genau der Kontur des zu erzeugen den Loches. Der Laserstrahl "frißt" auch eine ringförmige Ausnehmung durch das Werkstück und es bleibt im Idealfall ein zylinderförmiger Rest bei Erzeugen des Loches im Werkstück zu rück, der dann, wenn das Loch vervollständigt ist, herausfällt, so daß insgesamt ein vollständig hohles Loch mit extrem saube ren Kanten gebildet wird.Should z. B. According to the invention a circular hole through a plant piece are generated, then the mask is designed so that in the circular aperture there is also a concentric circle shaped shading inner part is arranged, which the Laser beam shadows in the middle or fades out, so that the the laser beam reaching the workpiece is circular in cross section is. The ring shape corresponds exactly to the contour of the to generate the hole. The laser beam "eats" an annular one Recess through the workpiece and it ideally remains cylindrical rest when creating the hole in the workpiece back, which, when the hole is completed, falls out, so that overall a completely hollow hole with extremely clean ren edges is formed.

Je nach Bedarf und Anwendungsfall kann es von Vorteil sein, den Laserstrahl über die Maske zu scannen.Depending on the need and application, it can be an advantage Scan laser beam over the mask.

Die Maske, die Apertur und der Abschattungsbereich sind wesent lich größer als die Abmessungen des Bearbeitungsabschnittes am Werkstück. Die Maske wird stark verkleinernd auf das Werkstück abgebildet, z. B. mit einer 10- bis 20-fachen Verkleinerung. Die hierfür erforderlichen optischen Einrichtungen sind als solche bekannt.The mask, the aperture and the shading area are essential Lich larger than the dimensions of the machining section on Workpiece. The mask is greatly reduced in size on the workpiece pictured, e.g. B. with a 10 to 20-fold reduction. The optical devices required for this are as such known.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt: Exemplary embodiments of the invention are described below the drawing explained in more detail. It shows:

Fig. 1 schematisch ein Werkstück mit einem kreisrunden Bear beitungsabschnitt; Fig. 1 shows schematically a workpiece with a circular Bear processing section;

Fig. 2 schematisch eine Maske mit Apertur und Abschattungs bereich zur Überarbeitung eines Werkstückes gemäß Fig. 1; Fig. 2 shows schematically a mask with aperture and shading area on the revision of a work piece according to Fig. 1;

Fig. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel eines Werkstückes, in das ein dreieckförmiges Loch eingearbeitet werden soll; FIG. 3 shows another embodiment of a workpiece into which a triangular hole is to be incorporated;

Fig. 4 schematisch eine Maske mit einer Apertur und einem Abschattungsbereich zur Bearbeitung eines Werkstückes gemäß Fig. 3; FIG. 4 schematically shows a mask with an aperture and a shading area for machining a workpiece according to FIG. 3;

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Werkstückes, von dem Material entfernt werden soll, so daß ein schmaler Schlitz entsteht; Fig. 5 shows another embodiment of a workpiece from which material is to be removed so that a narrow slot is formed;

Fig. 6 eine Maske zur Bearbeitung eines Werkstückes gemäß Fig. 5, wobei der Laserstrahl über die Maske streicht (scanned); und FIG. 6 shows a mask for machining a workpiece according to FIG. 5, the laser beam scanning over the mask; and

Fig. 7 schematisch eine Vorrichtung zum Entfernen von Ma terial von einem Werkstück einschließlich des Lasers, der Maske und der abbildenden optischen Bauteile. Fig. 7 schematically shows a device for removing Ma material from a workpiece including the laser, the mask and the imaging optical components.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Werkstück 10 aus z. B. Glas, Kera mik, Silizium oder dergleichen, in dem ein durchgehendes Loch 12 mit kreiszylinderförmiger Kontur erzeugt werden soll. Fig. 1 shows schematically a workpiece 10 from z. B. glass, Kera mic, silicon or the like, in which a through hole 12 is to be created with a circular cylindrical contour.

Hierzu dient eine Maske gemäß Fig. 2. Die Maske 14 weist eine kreisrunde Apertur 16 auf, in der konzentrisch und mittig ein Abschattungsbereich 18 angeordnet ist, also ein Bereich, der die Laserstrahlung abschattet (ausblendet) oder zumindest stark abschwächt. Es bleibt also ein ringförmiger Spalt 20 in der Maske 14 stehen, der die Laserstrahlung ungeschwächt durchläßt. Dieser Spalt 20 wird mit weiter unten näher beschriebenen Mit teln auf das zu bearbeitende Werkstück 10 abgebildet, so daß Laserstrahlung mit ringförmigem Querschnitt (entsprechend dem Spalt 20 gemäß Fig. 2) auf das Werkstück 10 auftrifft. Dabei wird der Spalt 20 durch optische Mittel stark verkleinert, typischerweise 10- bis 20-fach. Dies bedeutet, daß die Fig. 1 und 2 nicht im gleichen Maßstab dargestellt sind, vielmehr ist bei einer z. B. 20-fachen Verkleinerung bei der Abbildung der Maske 14 auf das Werkstück 10 der Durchmesser des ringförmigen Spaltes 20 gemäß Fig. 2 etwa zwanzigmal so groß wie der Durch messer des Loches 12 gemäß Fig. 1.A mask according to FIG. 2 is used for this purpose . The mask 14 has a circular aperture 16 in which a shading region 18 is arranged concentrically and in the center, that is to say an region which shadows (fades out) or at least weakens the laser radiation. An annular gap 20 thus remains in the mask 14 , which allows the laser radiation to pass through without being weakened. This gap 20 is imaged with means described in more detail below on the workpiece 10 to be machined, so that laser radiation with an annular cross section (corresponding to the gap 20 according to FIG. 2) strikes the workpiece 10 . The gap 20 is greatly reduced by optical means, typically 10 to 20 times. This means that Figs. 1 and 2 are not shown on the same scale, but is at a z. B. 20 times reduction when imaging the mask 14 on the workpiece 10, the diameter of the annular gap 20 according to FIG. 2 about twenty times as large as the diameter of the hole 12 according to FIG. 1st

Beispielsweise kann es sich bei dem Werkstück 10 gemäß Fig. 1 um eine Siliziumscheibe handeln mit einer Stärke von 0,5 bis 1 mm. Bei einem Ausführungsbeispiel wurde ein Excimerlaser (KrF) verwendet und der Laserstrahl auf einen Durchmesser von 6 mm reduziert, um divergente Strahlanteile auszublenden. Zwischen der Maske 14 und dem Laser wird ein Abschwächer angeordnet. Die Maske 14 weist eine Apertur mit kreisförmigem Querschnitt und einem Durchmesser von 3,6 mm auf. Der Durchmesser des Abschat tungsbereiches 18 beträgt 3 mm. Zwischen der Maske und dem Werkstück 10 wird eine Abbildungsoptik angeordnet, hier eine Linse mit einer Brennweite von ca. 50 mm. Der Abstand zwischen der Maske 14 und der Linse beträgt etwa 1000 mm. Das Werkstück 10 wird hinter der Linse angeordnet, und zwar in einem Abstand, der etwas größer ist als die Brennweite, d. h. das Werkstück wird hinter dem Fokus angeordnet. Es erfolgt also eine Abbil dung der Maske 14 auf das Werkstück. Die Abbildung bringt beim Ausführungsbeispiel eine 19-fache Verkleinerung.For example, the workpiece 10 according to FIG. 1 can be a silicon wafer with a thickness of 0.5 to 1 mm. In one embodiment, an excimer laser (KrF) was used and the laser beam was reduced to a diameter of 6 mm in order to mask out divergent beam components. An attenuator is placed between the mask 14 and the laser. The mask 14 has an aperture with a circular cross section and a diameter of 3.6 mm. The diameter of the shading area 18 is 3 mm. An imaging optical system is arranged between the mask and the workpiece 10 , here a lens with a focal length of approximately 50 mm. The distance between the mask 14 and the lens is approximately 1000 mm. The workpiece 10 is arranged behind the lens, namely at a distance that is slightly larger than the focal length, ie the workpiece is arranged behind the focus. So there is an image of the mask 14 on the workpiece. The illustration shows a 19-fold reduction in the exemplary embodiment.

Die Fig. 3 zeigt ein Werkstück 10a, in welchem ein Loch 12a erzeugt werden soll, das einen dreieckförmigen Querschnitt auf weist. Fig. 4 zeigt eine entsprechende Maske 14a mit einer Apertur 16a und einem mittigen, ebenfalls dreieckförmigen Ab schattungsbereich 18a, so daß ein dreieckförmiger Spalt 20a in der Apertur verbleibt, der den Laserstrahl durchläßt. Ansonsten gelten völlig analoge Betrachtungen wie vorstehend zu den Fig. 1 und 2. Fig. 3 shows a workpiece 10 a, in which a hole 12 a is to be created, which has a triangular cross-section. Fig. 4 shows a corresponding mask 14 a with an aperture 16 a and a central, also triangular From shading area 18 a, so that a triangular gap 20 a remains in the aperture, which passes the laser beam. Otherwise, completely analogous considerations apply as above for FIGS. 1 and 2.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Werkstück 10b, in dem ein durchgehender Schlitz 12b erzeugt werden soll, d. h. der Bearbeitungsabschnitt hat Schlitzform. Z.B. kann es sich bei dem Werkstück 10b um ein Glassubstrat mit 0,7 mm Stär ke handeln, in welches ein 10 mm langer Schlitz mit 0,2 bis 0,3 mm Breite eingebracht werden soll. Hierzu wird die Maske z. B. 17-fach verkleinert auf das Werkstück 10b abgebildet. Bei Ver wendung eines Excimerlasers mit einer Energiedichte von ca. 300 J/cm² kann das Werkstück 10b während der Bearbeitung hin- und herbewegt werden, da die Schlitzlänge (10 mm) wesentlich größer ist als die Abmessung des abgebildeten Laserstrahls. Zum Einbringen des Schlitzes werden ca. 35 000 Pulse mit einer Pulsfrequenz von 25 Hz benötigt. Die zugehörige Maske 14b ist in Fig. 6 dargestellt. Sie weist eine schlitzförmige Apertur 16b auf, in der mittig ein Abschattungsbereich 18b angeordnet ist, so daß der Spalt 20b wie dargestellt übrig bleibt, durch den der Laserstrahl zum Werkstück gelangt. Fig. 5 shows a further embodiment for a workpiece 10 b, in which a continuous slot 12 b is to be created, ie the machining section has a slot shape. For example, the workpiece 10 b can be a glass substrate with a thickness of 0.7 mm, into which a 10 mm long slot with a width of 0.2 to 0.3 mm is to be made. For this purpose, the mask z. B. 17 times reduced on the workpiece 10 b. When using an excimer laser with an energy density of approx. 300 J / cm², the workpiece 10 b can be moved back and forth during processing, since the slot length (10 mm) is considerably larger than the dimension of the laser beam shown. Approx. 35,000 pulses with a pulse frequency of 25 Hz are required to insert the slot. The associated mask 14 b is shown in FIG. 6. It has a slit-shaped aperture 16 b in which a shading area 18 b is arranged in the center, so that the gap 20 b remains as shown, through which the laser beam reaches the workpiece.

Das vorstehend genannten beispielhafte Glassubstrat wies nach der Bearbeitung einen Schlitz auf mit einer Breite von 0,23 mm auf der Strahl-Eintrittseite des Werkstückes und mit einer Schlitzbreite von 0,22 mm auf der Austrittsseite des Laser strahls. Der Schlitz 12b wies eine hervorragende Qualität hin sichtlich der Abmessungen, der Kantengenauigkeit und der Glätte der Oberflächen auf. Bei einer ganzflächigen Bestrahlung des Verarbeitungsabschnittes 12b gemäß dem Stand der Technik würde das Material an den Kanten stark ausbrechen.The above-mentioned exemplary glass substrate had a slit after processing with a width of 0.23 mm on the beam entry side of the workpiece and with a slit width of 0.22 mm on the exit side of the laser beam. The slot 12 b was of excellent quality with regard to the dimensions, the edge accuracy and the smoothness of the surfaces. In a full-area irradiation of the processing section 12 according to the prior art, b, the material would break sharply at the edges.

Fig. 6 zeigt auch einen Querschnitt des Laserstrahls 22, der mit einer geeigneten Optik über die Maske 14b bewegt wird, also entsprechend dem Pfeil P in Fig. 6. FIG. 6 also shows a cross section of the laser beam 22 which is moved over the mask 14 b with suitable optics, that is to say corresponding to the arrow P in FIG .

Fig. 7 zeigt eine Gesamt-Anordnung einschließlich des Lasers 24, der abbildenden Optik, der Maske und des Werkstückes, wel ches beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 dem Werkstück 10b nach Fig. 5 entspricht. FIG. 7 shows an overall arrangement including the laser 24 , the imaging optics, the mask and the workpiece, which corresponds to the workpiece 10 b according to FIG. 5 in the embodiment according to FIG. 6.

Beispielsweise kann es sich bei dem Werkstück 10b gemäß Fig. 7 um eine Siliziumscheibe handeln mit einer Stärke von 525 µm, in welche ein Schlitz eingebracht werden soll mit 0,3 mm Breite und 4 mm Länge.For example, the workpiece 10 b according to FIG. 7 can be a silicon wafer with a thickness of 525 μm, into which a slot is to be made with a width of 0.3 mm and a length of 4 mm.

Hierzu wird ein KrF-Excimerlaser verwendet mit einer Pulsrate von 100 Hz und einer Pulsenergie von 0,680 J. Der aus dem Laser 24 austretende Strahl gelangt auf einen ersten Spiegel 28 und wird von dort gemäß Fig. 7 auf einen zweiten Spiegel 26 umge lenkt. Der zweite Spiegel 26 ist entsprechend dem Pfeil P1 hin- und herbewegbar, so daß der reflektierte Laserstrahl 22 in Fig. 7 nach unten bzw. nach oben bewegbar ist. Eine Zylinderlinse 30 mit 800 mm Brennweite ist vor der Maske 14b (vgl. Fig. 6) ange ordnet. Der abzubildende Spalt in der Maske 14b hat die Abmes sungen 3,5×45 mm. Zwischen der Maske 14b und Abbildungslinsen 32, 34 ist ein Abstand a1 von 850 mm vorgesehen. Die beiden Linsen 32, 34 haben jeweils eine Brennweite von 150 mm, so daß sie in Kombination eine Brennweite von etwa 75 mm aufweisen. Der Abstand a2 zwischen dem Werkstück 10b und den Linsen 32, 34 beträgt ca. 80 mm. Die Maske 14b wird also auf das Werkstück 10b abgebildet.For this purpose, a KrF excimer laser is used with a pulse rate of 100 Hz and a pulse energy of 0.680 J. The beam emerging from the laser 24 reaches a first mirror 28 and is deflected from there to a second mirror 26 as shown in FIG. 7. The second mirror 26 can be moved back and forth in accordance with the arrow P1, so that the reflected laser beam 22 can be moved downwards or upwards in FIG. 7. A cylindrical lens 30 with 800 mm focal length is arranged in front of the mask 14 b (see FIG. 6). The gap to be imaged in the mask 14 b has the dimensions 3.5 × 45 mm. A distance a1 of 850 mm is provided between the mask 14 b and imaging lenses 32 , 34 . The two lenses 32 , 34 each have a focal length of 150 mm, so that in combination they have a focal length of approximately 75 mm. The distance a2 between the workpiece 10 b and the lenses 32 , 34 is approximately 80 mm. The mask 14 b is thus imaged on the workpiece 10 b.

Durch die Bewegung des Spiegels 26 entsprechend dem Pfeil P1 wird der Laserstrahl 22 analog der Darstellung in Fig. 6 über die Maske 14b bewegt und auf diese Weise wird der Laserstrahl auch über das Werkstück 10b gescanned. Beim vorstehend erläu terten Ausführungsbeispiel einer Siliziumscheibe werden für die Erzeugung des Schlitzes im Werkstück 5000 Laserpulse benötigt. Dabei wird so verfahren, daß die ersten 3000 Pulse mit einem Abschattungsbereich 18b (Fig. 6) auf das Werkstück 10b geschos sen werden. Der Abschattungsbereich 18b hat dabei die Abmessun gen 2,7×43,5 mm. Hiermit wird erreicht, daß nur ein schmaler Randabschnitt des zu erzeugenden Schlitzes im Silizium abgetra gen wird. Die oben erläuterten Schockwellen werden weitestge hend vermieden und es springt kein Silizium auf der Rückseite der Platte ab. Nachdem auf diese Weise bis zu 3000 Pulse auf das Werkstück 10b geschossen wurden, wird der Abschattungs bereich 18b aus der Apertur 16b entfernt und es wird vollflä chig der gesamte rechteckförmige Laserstrahl auf das Werkstück 10b geschossen. Nach wenigen Pulsen fällt das zuvor erzeugte Innenteil im Spalt heraus und mit weiteren ca. 2000 Pulsen werden die Kanten des so erzeugten Schlitzes nachgearbeitet. Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Schlitzbreite auf der Vorderseite 0,39 mm und auf der Rückseite 0,36 mm.The movement of the mirror 26 in accordance with the arrow P1 moves the laser beam 22 analogously to the illustration in FIG. 6 via the mask 14 b, and in this way the laser beam is also scanned over the workpiece 10 b. In the embodiment of a silicon wafer explained above, 5000 laser pulses are required to generate the slot in the workpiece. The procedure is such that the first 3000 pulses with a shading area 18 b ( FIG. 6) are shot on the workpiece 10 b. The shading area 18 b has the dimensions 2.7 × 43.5 mm. This ensures that only a narrow edge portion of the slot to be generated is abgetra gene in silicon. The shock waves explained above are largely avoided and no silicon jumps off the back of the plate. After up to 3000 pulses have been shot onto the workpiece 10 b in this way, the shading area 18 b is removed from the aperture 16 b and the entire rectangular laser beam is shot onto the workpiece 10 b in full area. After a few pulses, the previously created inner part falls out in the gap and the edges of the slot produced in this way are reworked with a further approximately 2000 pulses. In this embodiment, the slot width is 0.39 mm on the front and 0.36 mm on the back.

Die vorstehend erläuterten Masken werden vorzugsweise mit fol genden Methoden erzeugt:The masks explained above are preferably with fol generated the following methods:

Zum einen kann als Maskenmaterial Quarzglas verwendet werden, auf das Chrom aufgebracht wurde. Das Chrom wird so aufgebracht, daß die gewünschte Form der Apertur unbeschichtet bleibt. In den Fig. 2, 4 und 6 kann also z. B. ein Quarzglassubtrat so mit Chrom beschichtet werden, daß der gestrichelte Bereich mit Chrom belegt ist, während der nicht gestrichelte Bereich von Chrom frei bleibt und so die Apertur und den inneren Abschat tungsbereich bildet.On the one hand, quartz glass to which chrome has been applied can be used as mask material. The chrome is applied so that the desired shape of the aperture remains uncoated. In Figs. 2, 4 and 6 can therefore z. B. a quartz glass substrate can be coated with chrome so that the dashed area is covered with chrome, while the non-dashed area of chrome remains free and thus the aperture and the inner shading processing area.

Zum anderen kann auch eine Maske gemäß dem dargestellten Aus führungsbeispiel dadurch hergestellt werden, daß eine Quarz platte dielektrisch bedampft wird. Ansonsten gelten analoge Betrachtungen wie vorstehend bei der Aufbringung von Chrom auf Quarz.On the other hand, a mask can also be used as shown example are made in that a quartz plate is subjected to dielectric vapor deposition. Otherwise, analog ones apply Considerations as above when applying chrome Quartz.

Schließlich kann die Maske auch so hergestellt werden, daß auf eine Quarzplatte der Abschattungsbereich (das Innenteil) aufge klebt wird. Geeignet sind z. B. Blech oder Keramik als Material für den Abschattungsbereich. Gegebenenfalls muß für eine Küh lung des Abschattungsbereiches gesorgt werden.Finally, the mask can also be made so that a quartz plate the shading area (the inner part) opened sticks. Are suitable for. B. sheet or ceramic as a material for the shading area. If necessary, for a cooling the shading area.

Gemäß einer Abwandlung der vorstehend beschriebenen Ausfüh rungsform der Erfindung kann der Erfindungsgedanke auch ohne Maske realisiert werden, nämlich dadurch, daß die Laserstrahlung selbst im Laserresonator oder außerhalb des Resonators so hin sichtlich ihres Intensitätsprofils geformt wird, daß der Laser strahl mit höherer Intensität auf den Randbereich der zu bear beitenden Fläche trifft als auf einen mittigen Bereich dieser Fläche. Hierzu kann im Laserresonator selbst die Strahlung so umgelenkt werden, daß der Strahl in seinem Rand eine höhere In tensität aufweist als in seinem Kernbereich, oder es kann auch ein Abschwächer an geeigneter Stelle im Resonator oder im Strahl angeordnet werden (weniger bevorzugt), oder es kann auch das laseraktive Medium im Resonator so gestaltet werden, daß der Laserstrahl an seinem Rand eine höhere Intensität hat als in seiner Mitte.According to a modification of the embodiment described above Form of the invention, the inventive idea can also without Mask can be realized, namely in that the laser radiation even in the laser resonator or outside the resonator visually their intensity profile is shaped that the laser beam with higher intensity on the edge area of the bear processing surface meets as a central area of this Surface. The radiation itself can do this in the laser resonator be redirected that the beam has a higher In has intensity than in its core area, or it can a reducer at a suitable point in the resonator or in the Beam can be arranged (less preferred), or it can be the laser-active medium in the resonator can be designed so that the edge of the laser beam has a higher intensity than in the middle.

Sollte der verwendete Laser bereits selbst die Eigenschaft ha ben, einen Laserstrahl abzugeben, der am Rand eine höhere In tensität aufweist als in seiner Mitte, dann beinhaltet die Er findung die Lehre, einen solchen Laser besonders bevorzugt zur Materialbearbeitung in der beschriebenen Weise zu verwenden.If the laser used already has the property ha to emit a laser beam that has a higher In shows intensity than in the middle, then he contains the teaching, such a laser is particularly preferred for Use material processing in the manner described.

Claims

1. Device for removing material from a workpiece ( 10 ) with a pulsed laser beam ( 22 ), which is directed through a mask ( 14 ) onto the workpiece to be machined ( 10 ), which has a laser beam passing aperture ( 16 ) has, whose contour corresponds to a machining section ( 12 ) of the workpiece ( 10 ), characterized in that the mask ( 14 ) within the contour of the aperture ( 16 ) has a shading area ( 18 ) which does not include the laser beam ( 22 ) or only abge weakens to the workpiece ( 10 ), so that when removing material from a flat machining section ( 12 ) of the workpiece ( 10 ), the laser radiation with higher intensity strikes an edge area than a central area of the machining section ( 12 ) .

2. Device according to claim 1, characterized in that the machining section ( 12 ) is a hole through the workpiece ( 10 ).

3. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the shading area ( 18 ) partially hides the laser beam ( 22 ) in the aperture ( 16 ).

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that an excimer laser beam ( 22 ) is used.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the laser beam ( 22 ) is guided over the mask ( 14 ).

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the aperture ( 16 ) of the mask ( 14 ) is imaged on the workpiece ( 10 ).

7. Laser for removing material from a workpiece ( 10 ) with a pulsed laser beam ( 22 ) which is directed onto the workpiece to be machined, characterized in that a device is provided to shape the laser beam so that at the removal of material from a flat machining section ( 12 ) of the workpiece ( 10 ), the laser radiation with higher intensity on an edge region than on a central region of the machining section ( 12 ).