DE112006001394B4

DE112006001394B4 - Laserbearbeitungsvorrichtung und Laserbearbeitungsverfahren

Info

Publication number: DE112006001394B4
Application number: DE112006001394T
Authority: DE
Inventors: Satoshi Atsugi Ando; Tomobumi Atsugi Muraoka; Takashi Atsugi Nire; Akira Atsugi Matsuno; Tadashi Chigasaki Kurata
Original assignee: Phoeton Corp Atsugi; Phoeton Corp
Current assignee: Phoeton Corp Atsugi; Phoeton Corp
Priority date: 2005-06-01
Filing date: 2006-05-16
Publication date: 2010-04-08
Anticipated expiration: 2026-05-17
Also published as: US8389894B2; CN101189097A; JP4199820B2; CN101189097B; DE112006001394T5; JPWO2006129473A1; WO2006129473A1; KR20080016691A; KR100915273B1; US20090032510A1

Abstract

Laserbearbeitungsvorrichtung (S) zum Bearbeiten einer Vielzahl von zu bearbeitenden Teilen auf einer zu bearbeitenden Fläche an einem zu bearbeitenden Werkstück (W), wobei die Vorrichtung umfasst:
eine Lasereinrichtung (10),
eine Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung (30) für einen aus der Lasereinrichtung (10) emittierten Laserstrahl, und
eine Anordnungseinrichtung (40) zum Anordnen des zu bearbeitenden Werkstücks (W),
dadurch gekennzeichnet, dass
das zu bearbeitende Werkstück (W) und die Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung (30) auf der Anordnungsvorrichtung (40) fixiert sind,
während das zu bearbeitende Werkstück (W) bearbeitet wird, um die Laserstrahlen und die Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung (30) relativ zueinander zu verschieben, sodass die Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung (30) durch verschiedene Bereiche des Laserstrahls bestrahlt wird und die kumulative Bestrahlungsdauer während der Bearbeitung jedes aus der Vielzahl von zu bearbeitenden Teilen ausgeglichen wird; und
der Führungsbereich (SC) der Anordnungsvorrichtung (40) breiter ist als die Summe aus der Strahlfläche (B) des Laserstrahls und der...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laserbearbeitungsvorrichtung und ein Laserbearbeitungsverfahren sowie insbesondere eine Laserbearbeitungsvorrichtung und ein Laserbearbeitungsverfahren zum gleichzeitigen Durchführen mehrerer Bearbeitungen an einem durch die Anwendung von Laserstrahlen zu bearbeitenden Werkstück.
Stand der Technik
Wenn ein zu bearbeitendes Werkstück durch das Anwenden von Laserstrahlen gebohrt wird, wird eine Pulsbestrahlung viele Male auf einem zu bearbeitenden Werkstück durchgeführt oder wird eine Bestrahlung für eine fixe Zeitdauer durchgeführt.
Für eine derartige Bearbeitung ist eine Mehrpunkt-Sammelbearbeitung (nachfolgend als „Mikrolinsensystem” bezeichnet) bekannt, in dem ein Laserstrahl durch eine Mikrolinsenanordnung in eine Vielzahl von Strahlen verzweigt wird und auf einer zu bearbeitenden Fläche kondensiert wird, um mehrere Löcher in dem zu bearbeitenden Werkstück auszubilden.
Eine Bearbeitung mit dem oben genannten Mikrolinsensystem bringt jedoch den Nachteil mit sich, dass die Laserstrahlen in einer frühen Phase oder nach Ablauf einer gewissen Zeit allgemein ungleichmäßig sind.
Um die Laserbearbeitung präzise durchzuführen, wird allgemein eine Maskenprojektionsbearbeitung verwendet. Die Maskenprojektionsbearbeitung ist eine Technik zum Durchführen einer Bearbeitung durch das Projizieren eines Maskenmusters auf die zu bearbeitende Fläche unter Verwendung eines Projektionsoptiksystems.
Um bei dieser Technik die Ungleichmäßigkeit der Bearbeitung zu vermindern, wird allgemein ein Strahlenhomogenisierer unter Verwendung eines Fliegenauge-Integrators wie in 24 gezeigt als gleichmäßig beleuchtendes Optiksystem des fixen Typs verwendet.
Außerdem ist eine Technik zum Ausgleichen der Bearbeitung unter Verwendung eines mechanischen Führens von Strahlen bekannt (siehe zum Beispiel die Patentdokumente 1 bis 4).
Das Patentdokument 1 beschreibt eine Technik, bei der für die Projektionsbearbeitung einer Öffnung eine Strahlführung zu der Öffnung durch einen sich bewegenden Spiegel durchgeführt wird, wodurch die Tiefe der bearbeiteten Bodenfläche eines einzelnen Lochs gleichmäßig vorgesehen wird.
Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 3199124 .
Das Patentdokument 2 beschreibt eine Technik, bei der für die Projektionsbearbeitung einer Mustermaske die Mustermaske und ein zu bearbeitendes Werkstück gemeinsam in Bezug auf Strahlen bewegt werden, wodurch die Bearbeitungstiefe gleichmäßig vorgesehen wird.
Patentdokument 2: Japanisches Patent Nr. 3211206 .
Das Patentdokument 3 beschreibt eine Technik, bei der für die Projektionsbearbeitung einer Öffnung ein Führungssystem für parallele Strahlen in Verbindung mit einem winkelbeweglichen Spiegel und einer zylindrischen Linse ausgebildet ist und eine Strahlführung zu der Öffnung durchgeführt wird, wodurch die Bearbeitungsgenauigkeit gleichmäßig vorgesehen wird.
Patentdokument 3: Ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 7-51878 .
Das Patentdokument 4 beschreibt eine Technik, bei der in einem Mikrolinsensystem für einen weiten Bereich von Bearbeitungsleistungen die Ungleichmäßigkeit der Strahlung vermindert werden kann, indem der Strahl in einem zu bearbeitenden Bereich geführt wird.
Patentdokument 4: Ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2001-269789 .
Die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2002-2830823 A beschreibt ferner eine Laserbearbeitungsvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Beschreibung der Erfindung
Problemstellung der Erfindung
Weil allgemein wie in 26 gezeigt die Strahlungsenergiedichte und die Bearbeitungsrate miteinander korreliert sind, erhöht sich die Bearbeitungsrate, wenn sich die Strahlungsenergie erhöht.
Weil weiterhin die Energieverteilung eines Laserstrahls, wie in 27 gezeigt, auf dem zu bearbeitenden Werkstück der eines Gauß-Strahls ähnelt, vergrößert sich wie in 28 gezeigt der bearbeitete Lochdurchmesser, wenn die Strahlungsenergie hoch ist. Bei einem Excimerlaser dagegen weist der Laserstrahl ein wie in 29 gezeigtes Strahlprofil auf. Der Laserstrahl selbst kann jedoch ungleichmäßig sein, wobei die Ungleichmäßigkeit des Laserstrahls einen Einfluss auf die gleichmäßige Bearbeitung ausübt. Es ist bekannt, dass der Laserstrahl wie oben beschrieben eine ungleichmäßige Energieverteilung aufweist, wobei sich die Ungleichmäßigkeit mit der Zeit ändert.
Weiterhin wird der Brennpunktdurchmesser durch die Divergenz des Laserstrahls beeinflusst. Der Durchmesser wird größer, wenn die Divergenz des Laserstrahls groß wird. In einigen Fällen unterscheiden sich die Größen der Divergenzwinkel entlang von zwei Achsen in einer Ebene normal zu der Richtung des Laserstrahls. In diesem Fall nimmt die Bearbeitungsform eine unerwünschte elliptische Form an.
Aufgrund dieser Tatsachen sind verschiedene Maßnahmen wie 1. Maßnahmen in Bezug auf das Profil der Laserstrahlen, 2. Maßnahmen für ein Ausgleichen des Divergenzwinkels von Laserstrahlen in einer frühen Phase, und 3. Maßnahmen gegen eine zeitliche Änderung des Divergenzwinkels von Laserstrahlen erforderlich.
Um die Bearbeitung effizient durchzuführen, muss ein Auftreten einer Ungleichmäßigkeit des Laserstrahls verhindert werden, um die Strahlungsenergie des Laserstrahls hoch zu halten und den Bearbeitungsdurchmesser gleichmäßig vorzusehen.
Der Strahlen-Homogenisierer aus dem Stand der Technik und die in den zitierten Dokumenten 1 bis 3 beschriebenen Techniken beziehen sich auf eine Maskenprojektionsbearbeitung. Die Maskenprojektionsbearbeitung bringt ein großes Problem für eine entsprechende Vorrichtung mit sich, weil die Energienutzungseffizienz gering ist, sodass viel Energie für die Bearbeitung erforderlich ist, weil das Licht in dem nicht zu bearbeitenden Teil durch eine Maske abgeschirmt wird, wodurch Energie verschwendet wird.
Die Verwendung der genannten Ausgleichungstechniken für das Mikrolinsensystem führt zu dem nachfolgend beschriebenen Problem.
Bei einem Strahlen-Homogenisierer mit einem Fliegenauge-Integrator wird der Strahl an einer Position geteilt und überlagert, sodass die winkeligen Strahlen in mehreren Richtungen erzeugt werden, sodass die Mikrolinse das Licht nicht auf einen kleinen Durchmesser kondensieren kann. Deshalb stellt der Strahlen-Homogenisierer prinzipiell keine Lösung dar.
Weiterhin weist das Optiksystems des fixierten Typs das Problem auf, dass ein Ausgleich nicht bewerkstelligt werden kann, wenn die Strahlqualität aufgrund einer zeitlichen Änderung vom Nennbereich abweicht.
Weiterhin weist das Optiksystem des fixierten Typs die Nachteile auf, dass die Kosten hoch sind, die optische Einstellung schwierig ist und die zu einer Richtung neigende Energieverteilung nicht verbessert werden kann.
25 erläutert die Tatsache, dass für einen Strahl-Homogenisierer, bei dem der einfallende Laserstrahl eine zu einer Richtung neigende Energieverteilung aufweist, die Energieverteilung nicht gleichmäßig vorgesehen werden kann.
In der Technik des Patentdokuments 1 wird eine Strahlführung nur in einer eindimensionalen Richtung durchgeführt. Weil jedoch die Intensitätsverteilung eines Excimerlasers eine zweidimensionale Verteilung aufweist, ist es schwierig, eine Bearbeitung mit einem gleichmäßigen Durchmesser durch eine Strahlführung in nur einer eindimensionalen Richtung vorzusehen. Weiterhin weist diese Technik den Nachteil auf, dass eine Änderung in dem Divergenzwinkel von Laserstrahlen nicht kompensiert werden kann.
In der Technik des Patentdokuments 2 wird eine Bearbeitung durchgeführt, während die Maske und das zu bearbeitende Werkstück synchron geführt werden, um das Übertragungsvergrößerungsverhältnis für die Maskenprojektionsbearbeitung abzustimmen.
Um in der Technik des Patentdokuments 3 ein paralleles Licht vorzusehen, dürfen die auf den Spiegel gerichteten Strahlen keine Breite aufweisen. In der Praxis weist der Strahl jedoch eine Breite auf, sodass kein vollständig paralleles Licht gebildet werden kann.
Deshalb kann in dem Mikrolinsensystem der Bearbeitungsdurchmesser nicht verkleinert werden.
Um weiterhin die Laserintensität für Bearbeitungsstrahlen mit einer schmalen Breite auf dem Spiegel vorzusehen, muss die Energiedichte auf dem Spiegel sehr hoch sein, wodurch der Spiegel beschädigt werden kann. Deshalb ist diese Technik keine Lösung.
Die Technik des Patentdokuments 4 ist ein Mikrolinsensystem. Der Bereich der Strahlführung entspricht jedoch nur der zu bearbeitenden Fläche.
Wenn die Bearbeitung durchgeführt wird, indem die Strahlen geführt und nur auf der zu bearbeitenden Fläche überlappt werden, wird in dem Endteil der zu bearbeitenden Fläche die Anzahl von Bestrahlungszyklen oder die Bestrahlungszeit vergrößert. Deshalb wird der Bearbeitungsdurchmesser kleiner als der zentrale Teil, sodass es schwierig ist, ein Bohren mit hoher Genauigkeit durchzuführen.
Das Patentdokument 4 gibt auch keine konkrete Konfiguration für eine Vorrichtung zum Strahlführen an.
Weiterhin beschreibt das Patentdokument 4, dass ein durch den Divergenzwinkel von Laserstrahlen ausgeübter Einfluss durch einen instabilen Laser des Resonatortyps aufgehoben werden kann. Tatsächlich übt der Divergenzwinkel aber auch dann einen Einfluss aus, wenn ein instabiler Laser des Resonatortyps verwendet wird. Und sofern kein Ausgleich der Bearbeitung für den Divergenzwinkel vorgesehen wird, wird die Bearbeitungsform unerwünscht elliptisch.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Laserbearbeitungsvorrichtung und ein Laserbearbeitungsverfahren anzugeben, bei denen für eine Bearbeitung einer Vielzahl von zu bearbeitenden Teilen auf einem zu bearbeitenden Werkstück durch eine wiederholte Pulsbestrahlung oder durch eine Bestrahlung für eine fixierte Zeit die Bearbeitung unter Verwendung einer Mikrolinse, eines Hologrammelements oder ähnlichem als Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung durchgeführt wird, wobei der Bearbeitungsdurchmesser oder die Bearbeitungsform gleichmäßig vorgesehen werden können.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Laserbearbeitungsvorrichtung und ein Laserbearbeitungsverfahren anzugeben, bei denen für Laserstrahlen mit einer ungleichmäßigen Strahlqualität in der frühen Phase und nach Ablauf einer gewissen Zeit der Bearbeitungsdurchmesser oder die Bearbeitungsform gleichmäßig vorgesehen werden können.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Laserbearbeitungsvorrichtung und ein Laserbearbeitungsverfahren anzugeben, mit denen ein Bohren effizient durchgeführt werden kann.
Problemlösung
Die Erfinder haben verschiedene Untersuchungen durchgeführt, um die oben geschilderten Probleme zu lösen und haben dabei herausgefunden, dass das Strahlprofil und der Divergenzwinkel von Laserstrahlen einen Einfluss auf den Bearbeitungsdurchmesser und die Bearbeitungsform ausüben. Die Erfinder haben herausgefunden, dass die Probleme durch Maßnahmen zum Ausgleichen des Strahlprofils und des Divergenzwinkels von Laserstrahlen in einer Anfangsphase und durch Maßnahmen gegen eine zeitliche Veränderung gelöst werden können, und haben dementsprechend die vorliegende Erfindung entwickelt.
Die oben geschilderten Probleme werden durch eine Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 zum Bearbeiten einer Vielzahl von zu bearbeitenden Teilen auf einer zu bearbeitenden Fläche an einem zu bearbeitenden Werkstück gelöst.
Weiterhin werden die oben geschilderten Probleme durch eine Laserbearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten einer Vielzahl von zu bearbeitenden Teilen auf einer zu bearbeitenden Fläche an einem zu bearbeitenden Werkstück gelöst, wenn die Anordnungseinrichtung zum Anordnen des zu bearbeitenden Werkstücks das zu bearbeitende Werkstück und die die Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung relativ zueinander bewegt und das zu bearbeitende Werkstück bearbeitet wird, während die Laserstrahlen und die Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung relativ zueinander bewegt werden.
Ein zu bearbeitender Teil ist hier ein Bearbeitungspunkt, der durch das Fokussieren oder Abbilden eines Laserstrahls bearbeitet wird, oder eine kontinuierliche Bearbeitungsform, die bearbeitet wird, indem das zu bearbeitende Werkstück und die Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung relativ zueinander bewegt werden.
Weil also bei der Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung relativ verschoben wird, bis die Laserstrahlen vollständig über die Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung geführt werden, wird die Anzahl der Bestrahlungszyklen oder die Zeitdauer der Bestrahlung aller Positionen der zu bearbeitenden Fläche ausgeglichen, sodass alle Bearbeitungsdurchmesser ausgeglichen werden können.
Weil die Konfiguration weiterhin derart beschaffen ist, dass ein in der zweidimensionalen Richtung überlappendes Einheitsführen durchgeführt wird, kann selbst dann, wenn die Intensitätsverteilung des Laserstrahls eine zweidimensionale Verteilung ist, eine gleichmäßige Bearbeitung durchgeführt werden. Mit der Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung können also eine Vielzahl von zu bearbeitenden Teilen zu einer gleichmäßigen und beliebigen Form bearbeitet werden.
Die relative Verschiebung der Laserstrahlen in Bezug auf die Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung während der Bearbeitung erfolgt zweidimensional oder dreidimensional.
Wenn die Vorrichtung weiterhin einen Drehmechanismus zum Drehen der Anordnungseinrichtung und der Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung für die Laserstrahlen um die optische Achse umfasst, wird das zu bearbeitende Werkstück gleichmäßig durch Laserstrahlen bestrahlt, auch wenn sich der Divergenzwinkel der Laserstrahlen ändert, sodass der Bearbeitungspunkt in einer vollständig runden Form gehalten werden kann.
Indem die Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung für die Laserstrahlen oder eine neue Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung zu einer anderen zu bearbeitenden Fläche als der zu bearbeitenden Fläche an dem zu bearbeitenden Werkstück bewegt wird und indem eine neue Bearbeitung auf die aktuelle Bearbeitung folgend durchgeführt wird, kann ein breiter zu bearbeitender Bereich bearbeitet werden.
Die Lasereinrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst zwei unabhängige Strahlerweiterer, die unabhängig voneinander die Strahlgrößen entlang von zwei Achsen in einer Ebene normal zu der Richtung des Laserstrahls ändern und die Hauptstrahlen parallel machen. Wenn sich die Divergenzwinkel der aus dem Laser emittierten Laserstrahlen in zwei Richtungen unterscheiden, die sich mit rechten Winkeln in der vertikalen Ebene in Bezug auf die Laserstrahlen kreuzen, können die Divergenzwinkel der auf die Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung einfallenden Laserstrahlen durch die Strahlerweiterer ausgerichtet werden.
Wenigstens einer der zwei Strahlerweiterer ist mit einem Zoom-Mechanismus ausgestattet. Wenn sich der Divergenzwinkel der auf die Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung einfallenden Laserstrahlen ändert, können die Divergenzwinkel einfach durch diesen Zoom-Mechanismus ausgerichtet werden.
Vorzugsweise ist die Konfiguration derart, dass der Zoom-Mechanismus mit einem automatischen Zoom-Einstellmechanismus versehen ist.
Wie weiter oben beschrieben, weist der zu bearbeitende Teil eine vollständig runde Form auf. Der zu bearbeitende Teil kann jedoch auch eine elliptische Form aufweisen.
Weiterhin ist die Laserbearbeitungsvorrichtung vorzugsweise derart konfiguriert, dass sie eine Überwachungseinrichtung zum Überwachen des Divergenzwinkels der auf die Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung fallenden Laserstrahlen umfasst.
Die Überwachungseinrichtung weist einen Messmechanismus für den Divergenzwinkel der Laserstrahlen entlang von zwei Achsen in einer Ebene normal zu der Richtung der Laserstrahlen auf. Es kann auch ein fixes Verhältnis der Strahldivergenz vorgesehen werden, um den Strahlerweiterer auf der Basis des gemessenen Werts einzustellen.
Die Änderung des Divergenzwinkels der Laserstrahlen kann durch die Überwachungseinrichtung erfasst werden, wobei durch eine Betätigung der Überwachungseinrichtung und des automatischen Zoom-Mechanismus des assoziierten Strahlerweiterers der Divergenzwinkel der Laserstrahlen automatisch eingestellt werden kann.
Die oben beschriebenen Probleme können ferner durch ein Laserbearbeitungsverfahren nach Anspruch 7 oder 8 gelöst werden.
In dem oben beschriebenen Laserbearbeitungsverfahren erfolgt die relative Verschiebung der Laserstrahlen in Bezug auf die Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung während der Bearbeitung in dem zweiten Schritt vorzugsweise zweidimensional oder dreidimensional.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren weiterhin einen Schritt zum Drehen des zu bearbeitenden Werkstücks und der Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung, die in dem ersten Schritt fixiert wurden, wobei die Richtung der optischen Achse der Laserstrahlen in dem zweiten Schritt als Achse verwendet wird.
Weiterhin umfasst das Verfahren vorzugsweise einen dritten Schritt, in dem die Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung für die Laserstrahlen oder eine neue Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung nach dem zweiten Schritt zu einer anderen zu bearbeitenden Fläche als der zu bearbeitenden Fläche an dem zu bearbeitenden Werkstück bewegt wird, wobei daraufhin der zweite Schritt erneut ausgeführt wird.
Effekt der Erfindung
Wie oben beschrieben, umfassen die Laserbearbeitungsvorrichtung und das Laserbearbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung und die Anordnungseinrichtung für das zu bearbeitende Werkstück und sind derart konfiguriert, dass die Anordnungseinrichtung gesteuert wird, um eine vorbestimmte Bewegung in Bezug auf die Laserstrahlen durchzuführen, sodass der Bearbeitungsdurchmesser oder die Bearbeitungsform des zu bearbeitenden Teils an dem zu bearbeitenden Werkstück ausgeglichen werden.
Indem weiterhin der Mechanismus zum relativen Verschieben der Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung und der Anordnungseinrichtung für das zu bearbeitende Werkstück vorgesehen werden, kann der zu bearbeitende Teil zu einer beliebigen Form bearbeitet werden.
Weiterhin umfassen die Laserbearbeitungsvorrichtung und das Laserbearbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zwei unabhängige Strahlerweiterungsmechanismen, die die Strahlgrößen von Laserstrahlen entlang von zwei Achsen in einer Ebene normal zu der Laserstrahlrichtung ändern und die Hauptstrahlen parallel machen, und können die Divergenzwinkel der Laserstrahlen ausrichten, wodurch der Bearbeitungsdurchmesser oder die Bearbeitungsform des zu bearbeitenden Teils an dem zu bearbeitenden Werkstück ausgeglichen werden können.
Weiterhin umfassen die Laserbearbeitungsvorrichtung und das Laserbearbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung den Zoom-Mechanismus in wenigstens einem Erweiterungsmechanismus. Deshalb kann auch dann, wenn sich die Größe des Divergenzwinkels der Laserstrahlen mit der Zeit ändert, der Divergenzwinkel der auf die Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung einfallenden Laserstrahls durch den Zoom-Mechanismus konstant gehalten werden, sodass der Bearbeitungsdurchmesser oder die Bearbeitungsform des zu bearbeitenden Teils auf dem zu bearbeitenden Werkstück ausgeglichen werden kann.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Erweiterungsmechanismus zeigt.
3 ist eine erläuternde Ansicht, die ein weiteres Beispiel des Erweiterungsmechanismus zeigt.
4 ist ein Flussdiagramm, das einen Laserbearbeitungsprozess zeigt.
5 ist eine erläuternde Ansicht, die die Beziehung zwischen einer Strahlfläche und einer Linsenfläche in Bezug auf ein zu bearbeitendes Werkstück zeigt.
6 ist eine erläuternde Ansicht, die die Beziehung zwischen einer Strahlfläche und einer Linsenfläche in Bezug auf ein zu bearbeitendes Werkstück zeigt.
7 ist eine erläuternde Ansicht der Beziehung zwischen einer Strahlfläche und einer Linsenfläche in Bezug auf ein zu bearbeitendes Werkstück.
8 sind Kurvendiagramme, die den durch verschiedene Bearbeitungsverfahren erzielten Zustand des Bearbeitungsdurchmessers zeigen.
9 ist eine erläuternde Ansicht, die die Beziehung zwischen den Mikrolinsen und einer zu bearbeitenden Fläche in einer Modifikation zu dem Beispiel 1 zeigt.
10 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Modifikation einer Mikrolinsenanordnung in einer Modifikation zu dem Bespiel 1 zeigt.
11 ist eine erläuternde Ansicht einer Werkstück-Stelleinrichtung in einer Modifikation zu dem Beispiel 1.
12 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel einer Bearbeitung mit nahen Abständen in einer Modifikation zu dem Beispiel 1 zeigt.
13 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel einer linearen Bearbeitung durch die relative Bewegung eines zu bearbeitenden Werkstücks und einer Mikrolinsenanordnung zeigt.
14 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel einer kreisförmigen Bearbeitung durch die relative Bewegung eines zu bearbeitenden Werkstücks und einer Mikrolinsenanordnung zeigt.
15 ist eine erläuternde Ansicht, die ein anderes Beispiel der kreisförmigen Bearbeitung von 14 zeigt.
16 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel einer Gegenbohrungs-Bearbeitung durch die relative Bewegung eines zu bearbeitenden Werkstücks und einer Mikrolinsenanordnung zeigt.
17 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel einer sich verjüngenden Bearbeitung durch die relative Bewegung eines zu bearbeitenden Werkstücks und einer Mikrolinsenanordnung zeigt.
18 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einem Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
19 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Führungsmuster in dem Beispiel 2 zeigt.
20 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einem Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
21 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Konfiguration einer Spiegelführungseinheit in dem Beispiel 3 zeigt.
22 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einem Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung zeigt.
23 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Konfiguration einer Divergenz-Überwachungseinrichtung in dem Beispiel 4 zeigt.
24 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel eines Strahl-Homogenisierers aus dem Stand der Technik zeigt.
25 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Fall zeigt, in dem der einfallende Laserstrahl eine zu einer Richtung geneigte Energieverteilung aufweist, wobei ein Strahl-Homogenisierer die Energieverteilung nicht ausgleichen kann.
26 ist ein Kurvendiagramm, das die Korrelation zwischen der Strahlungsenergiedichte und der Bearbeitungsrate zeigt.
27 ist ein Kurvendiagramm, das eine Energieverteilung auf einem zu bearbeitende Werkstück zeigt.
28 ist ein Kurvendiagramm, das die Korrelation zwischen der Strahlungsenergiedichte und dem Bearbeitungsdurchmesser zeigt.
29 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Strahlprofil des Excimerlasers zeigt.

10: Lasereinrichtung
11: Laserlichtquelle
12: Dämpfer
13: Schlitz
14a, 14b: Teilreflexionsspiegel
15: Energieüberwachungseinrichtung
16: Verschluss
17: Strahlerweiterer
17a: Zoom-Mechanismus
17b bis 17f: Zylindrische Linse
18: Spiegel
20: Strahlprofilierer
30: Mikrolinsenanordnung
31: Mikrolinse
40: Werkstück-Stelleinrichtung
41: Positioniertisch
42: Drehtisch
43: XYZ-Positioniertisch
50: Spiegelführungseinheit
51: erster Spiegel
52: zweiter Spiegel
60: Divergenzüberwachungseinrichtung
61: kreisförmiger Schlitz
62: Linse
63: zweidimensionaler Sensor
B: Strahlfläche
H: Loch
R: Linsenfläche
SC: Führungsbereich
S: Laserbearbeitungsvorrichtung
U: Einheit
W: zu bearbeitendes Werkstück

Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 bis 8 zeigen eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
1 ist eine erläuternde Ansicht der Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung; 2 und 3 sind erläuternde Ansichten eines Erweiterungsmechanismus; 4 ist ein Flussdiagramm, das einen Bearbeitungsprozess zeigt; 5 bis 7 sind erläuternde Ansichten der Beziehung zwischen einer Strahlfläche und einer Linsenfläche in Bezug auf ein zu bearbeitendes Werkstück; und 8 ist ein Kurvendiagramm, das den durch verschiedene Bearbeitungsverfahren erzielten Zustand des Bearbeitungsdurchmessers zeigt.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist derart konfiguriert, dass eine Laserbearbeitung gleichzeitig an mehreren Punkten mit einem Bearbeitungsdurchmesser-Ausgleichsmechanismus durchgeführt wird. In der vorliegenden Beschreibung besteht die „Bearbeitung” vor allem in einem Bohren, kann aber auch ein Glühen, Ätzen, Dotieren, Filmbilden usw. umfassen.
Beispiel 1
Wie in 1 gezeigt, umfasst eine Laserbearbeitungsvorrichtung S dieser Ausführungsform eine Lasereinrichtung 10; einen Strahlprofilierer 20; eine Mikrolinsenanordnung 30, die als Fokussierungseinrichtung dient; und eine Werkstück-Stelleinrichtung 40, die eine Anordnungseinrichtung für ein zu bearbeitendes Werkstück W ist. Eine Einheit U wird durch eine Mikrolinsenanordnung 30 gebildet, die über der Werkstück-Stelleinrichtung 40 und dem zu bearbeitenden Werkstück W angeordnet ist.
Die Lasereinrichtung 10 des Beispiel 1 umfasst eine Laserlichtquelle 11, einen Dämpfer 12, einen Schlitz 13, einen Teilreflexionsspiegel 14, eine Energieüberwachungseinrichtung 15, einen Verschluss (mechanischen Verschluss) 16, einen Strahlerweiterer 17 und einen Spiegel 18.
Die Laserlichtquelle 11 emittiert Laserstrahlen in Übereinstimmung mit der Steuerung eines Steuerabschnitts (nicht gezeigt) und sendet die Laserstrahlen über den Dämpfer 12, den Schlitz 13 und den Verschluss 16 zu dem Strahlerweiterer 17. Die durch den Schlitz 13 hindurchgehenden Laserstrahlen werden teilweise durch den Teilreflexionsspiegel 14 reflektiert und zu der Energieüberwachungseinrichtung 15 geführt. Die Energieüberwachungseinrichtung 15 dieses Beispiels misst die Energie der Laserstrahlen. Als Energieüberwachungseinrichtung kann eine allgemein bekannte Energieüberwachungseinrichtung verwendet werden.
Indem ein Steuersystem in der Energieüberwachungseinrichtung 15 vorgesehen wird, kann ein Rückkopplungsmechanismus für das Steuern der Energie in Verbindung mit dem Dämpfer 12 vorgesehen werden. Ein Beispiel für einen Dämpfer verwendet eine Änderung in dem Durchlässigkeitsgrad, die durch den Einfallswinkel von Strahlen auf ein Keilsubstrat verursacht wird. Indem der Winkel des Keilsubstrats durch einen Schrittmotor gesteuert wird, kann der Durchlässigkeitsgrad für die Energie eingestellt werden.
Als Laserlichtquelle 11 wird in diesem Beispiel ein Excimerlaser mit einem instabilen Resonator verwendet. Die Laserlichtquelle 11 ist jedoch nicht darauf beschränkt, wobei auch ein CO₂-Laser, ein YAG-Laser oder ein anderer Laser verwendet werden kann. Es kann auch ein Laser des durch Injektion gesperrten Typs verwendet werden. Die Lasereinrichtung ist vorzugsweise mit einem Energieregelmechanismus für die ausgehenden Strahlen versehen.
Der Dämpfer 12 dieses Beispiels ist ein Filter zum Regeln der Strahlintensität, wobei der Durchlässigkeitsgrad variabel ist. Der Dämpfer 12 umfasst vorzugsweise einen Mechanismus zum automatischen Ändern des Durchlässigkeitsgrads. Wenn der Durchlässigkeitsgrad automatisch geändert wird, kann die Energie in Verbindung mit der Energieüberwachungseinrichtung gesteuert werden.
Der Schlitz 13 in diesem Beispiel schneidet eine für die Bearbeitung erforderliche Laserstrahlgröße aus. Ein Teil mit einer hohen Laserstrahlqualität geht durch den Schlitz 13 hindurch.
Der Teilreflexionsspiegel 14 dieses Beispiels ist auf dem Lichtpfad angeordnet, um einen Teil der Laserstrahlen zu der Energieüberwachungseinrichtung 15 zu führen.
Der Verschluss (mechanische Verschluss) 16 dieses Beispiels ist auf dem Lichtpfad angeordnet, um die Laserstrahlen abzuschirmen, wobei der Verschluss 16 während der Bearbeitungszeit des zu bearbeitenden Werkstücks W geöffnet wird und während der nicht-Bearbeitungszeit geschlossen wird.
Der Strahlerweiterer 17 dieses Beispiels ist derart konfiguriert, dass die Strahlerweiterungsverhältnisse entlang von zwei Achsen in der Ebene normal zu der Laserstrahlrichtung unabhängig voneinander geändert werden, wodurch die Hauptstrahlen des Laserstrahls parallel werden.
In diesem Beispiel ist der Strahlerweiterer 17 mit einem in 2 gezeigten Zoom-Mechanismus 17a versehen, sodass der Divergenzwinkel (auch als Strahldivergenz bezeichnet) der Laserstrahlen entlang von zwei Achsen in der Ebene normal zu der Laserstrahlrichtung eingestellt werden kann. Der Zoom-Mechanismus 17a umfasst zylindrische Linsen 17b, 17c und 17d. Die Distanz zwischen den zylindrischen Linsen 17c und 17d ist derart konfiguriert, dass das Zoom-Verhältnis kontinuierlich von dem Zustand in 2(a) zu dem Zustand von 2(b) versetzt werden kann. Wenn das Zoom-Verhältnis geändert wird, werden die Positionen der zylindrischen Linsen 17c und 17d gemeinsam verändert, sodass die Hauptachsen der geformten Laserstrahlen parallel gehalten werden. Der Zoom-Mechanismus 17a verwendet eine allgemein bekannte Technik, bei der zum Beispiel die Distanz zwischen den Linsen eingestellt wird.
Für einen Laser wie etwa den Excimerlaser unterscheidet sich der Divergenzwinkel von Laserstrahlen häufig entlang von zwei Achsen in der Ebene normal zu der Laserstrahlrichtung. Auch wenn in diesem Fall die einfallenden Strahlen kondensiert werden, weist der Brennpunkt eine elliptische Form auf.
Um diese Erscheinung zu korrigieren, ist der Strahlerweiterer zum unabhängigen Ändern der Strahlgrößen entlang von zwei Achsen in der Ebene normal zu der Laserstrahlrichtung in der Laserbearbeitungsvorrichtung S dieses Beispiels vorgesehen, sodass die Strahlerweiterungsverhältnisse unabhängig in zwei Richtungen geändert werden können. Dadurch werden die Divergenzwinkel der auf eine Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung einfallenden Laserstrahlen in zwei Richtungen ausgeglichen, die sich mit rechten Winkeln in der vertikalen Ebene in Bezug auf den Laserstrahl kreuzen, wodurch die Bearbeitungsform vollständig rund vorgesehen werden kann.
Auch wenn sich der Divergenzwinkel der Laserstrahlen mit der Zeit ändert, werden die Divergenzwinkel der auf die Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung einfallenden Laserstrahlen entlang von zwei Achsen in der Ebene normal zu der Ebene ausgeglichen, wodurch die Bearbeitungsform vollständig rund vorgesehen werden kann.
Der Strahlerweiterer 17 kann mit einer konkaven zylindrischen Linse 17e und mit einer konvexen zylindrischen Linse 17f wie in 3 gezeigt konfiguriert sein.
Um weiterhin eine Einstellung der optischen Achse zu ermöglichen, umfasst die Halterung des Strahlerweiterers 17 vorzugsweise einen Positions- und Winkeleinstellungsmechanismus. Als Positions- und Winkeleinstellungsmechanismus kann zum Beispiel eine auf dem Markt erhältliche Linsenhalterung mit einer Positions- und Winkeleinstellung verwendet werden.
Außerdem kann ein Intensitätsverteilungs-Optikteil zum Ändern der Intensitätsverteilung vorgesehen sein.
Der Spiegel 18 in diesem Beispiel wird verwendet, um die Richtung der Laserstrahlen zu ändern. Vorzugsweise sind zwei oder mehr Spiegel 18 vorgesehen, um die optische Achse einzustellen.
Die Mikrolinsenanordnung 30 ist eine Anordnung von mehreren Mikrolinsen 31 (siehe 10). In diesem Beispiel umfasst die Mikrolinsenanordnung 30 eine Brechlinse, eine Fresnellinse, eine binäre Optik oder ähnliches. Die Mikrolinsenanordnung ist nicht auf ein Fokussierungsäquivalent einer allgemein sphärischen Linse beschränkt, wobei die Mikrolinsenanordnung eine beliebigen Intensitätsverteilung erzeugen kann. Weiterhin kann als Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung ein Hologrammelement usw. zusätzlich zu der Mikrolinsenanordnung verwendet werden.
Indem die Laserstrahlen senkrecht auf die Vielzahl von Mikrolinsen 31 angewendet werden, die als Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung dienen, wird das zu bearbeitende Werkstück W gebohrt. Die Mikrolinsenanordnung 30 dieses Beispiels ist mit einem Mechanismus zum Einstellen der Höhe, der Breite und des Winkels der Mikrolinsen 31 konfiguriert, sodass das optische System geregelt werden kann.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung S dieses Beispiels weist weiterhin einen nicht gezeigten Gasflussmechanismus auf. Der Gasflussmechanismus lässt ein Gas fließen, um zu verhindern, dass durch die Bearbeitung verstreute Verunreinigungen an dem optischen System haften, wenn das zu bearbeitende Werkstück W bearbeitet wird. Es sind ein Mechanismus für den Fluss des Gases und ein Mechanismus zum Ausführen des Gases auf der gegenüberliegenden Seite vorgesehen. Als Mechanismus für den Fluss des Gases kann zum Beispiel ein Luftgebläse mit einem Ventilator oder eine Einrichtung zum Zuführen von Gas wie etwa Luft, Stickstoff oder Helium aus einer Kartusche oder einem Rohr verwendet werden, während auf der gegenüberliegende Seite eine Auslassöffnung oder eine Saugöffnung vorgesehen ist. Die Auslassöffnung oder die Saugöffnung können zum Beispiel mit einer Gasausführpumpe verbunden sein.
Die Werkstück-Stelleinrichtung 40 dieses Beispiels umfasst einen Positioniertisch 41, die sich in de XYZ-Richtungen bewegen kann, um die Bearbeitungsposition zu ändern, und dient als Anordnungseinrichtung zum Anordnen des zu bearbeitenden Werkstücks W, die einen Höhen- und Winkel-Einstellmechanismus für eine optische Einstellung usw. umfasst.
Wenn das zu bearbeitende Werkstück in dem Positioniertisch 41 platziert wird, bewegt der Steuerabschnitt (nicht gezeigt) den Positioniertisch 41 in der horizontalen Richtung, sodass der Positioniertisch 41 zu der optischen Achsenposition des Bestrahlungslinsensystems gelangt. Durch diesen Steuerabschnitt wird die Laserlichtquelle für das Emittieren von Laserstrahlen gesteuert.
Weil die Fläche des Bestrahlungsmusters zuvor spezifiziert wurde, dividiert der Steuerabschnitt den Wert des Ausgangssignals eines Energiemessers (nicht gezeigt) durch die Fläche des Strahlungsmusters, um die Energiedichte zu berechnen. Der Steuerabschnitt steuert die Laserlichtquelle, sodass diese berechnete Energiedichte einen vorbestimmten Wert annimmt.
Weiterhin besteht der Positioniertisch 41 dieses Beispiels aus einem VakuumPositioniertisch, sodass das zu bearbeitende Werkstück W gegriffen werden kann. Der Positioniertisch ist aus einem Material wie etwa Edelstahl oder Aluminium ausgebildet, das nicht durch während der Bearbeitung hindurchgehende Strahlen beschädigt wird.
Als Positioniertisch 41 werden in Verbindung mit dem zu bearbeitenden Werkstück W die Mikrolinsenanordnung 30 und der Haltemechanismus verwendet, die einen Hub aufweist, der wenigstens länger als die Summe aus der Strahlfläche und der Größe der Mikrolinsenanordnung 30 ist.
Vorzugsweise weist der Positioniertisch 41 einen Hub auf, der länger als die Distanz ist, die durch das Addieren der Strahlfläche zu dem Doppelten der Größe der Mikrolinsenanordnung 30 erhalten wird.
Der verwendete Positioniertisch 41 sollte eine hohe Laufgenauigkeit aufweisen, sodass die Winkeldivergenz während der Bewegung des Positioniertisches klein ist.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung S dieses Beispiels kann derart konfiguriert sein, dass die Geschwindigkeit des Positioniertisches 41 und die Anzahl der Führungszyklen des zu bearbeitenden Werkstücks in Übereinstimmung mit einer Profiländerung der Laserstrahlen gesteuert werden. Alternativ hierzu kann die Laserbearbeitungsvorrichtung S derart konfiguriert sein, dass die Intensität der Laserstrahlen in Übereinstimmung mit der Profiländerung der Laserstrahlen gesteuert wird.
Im Folgenden wird der Laserbearbeitungsprozess unter Verwendung der wie oben beschrieben konfigurierten Laserbearbeitungsvorrichtung mit Bezug auf 4 beschrieben.
Wenn ein Schalter (nicht gezeigt) eingeschaltet wird, um die Laserbearbeitungsvorrichtung zu starten, wird die gesamte Vorrichtung mit Strom versorgt. Vorgaben wie etwa der Bearbeitungsdurchmesser für das zu bearbeitende Werkstück W werden zuvor zu dem Steuerabschnitt gegeben. Dann wird das Laserlicht aus der Laserlichtquelle in dem geschlossenen Zustand des Verschlusses 16 emittiert (Schritt S1). Anschließend wird die Energie durch die Energieüberwachungseinrichtung 15 gemessen (Schritt S2). Danach wird der Durchlässigkeitsgrad des Dämpfers 12 auf der Basis der in Schritt 82 gemessenen Einstellung eingestellt, sodass die für die Bearbeitung des Werkstücks W geeignete Energie zugeführt wird (Schritt S3). Dabei wird dafür gesorgt, dass die Energiefluktuationen innerhalb der fixen Zeit klein sind und die Oszillation stabil ist.
Dann wird das zu bearbeitende Werkstück W auf den Positioniertisch 41 gelegt (Schritt S4). Diese Position weicht an der Bestrahlungsfläche ab.
Dann wird der Verschluss 16 geöffnet (Schritt S5), wobei das Führen der Einheit U mit der Mikrolinsenanordnung 30 und dem zu bearbeitenden Werkstück W gestartet wird (Schritt S6).
In Schritt S6 wird die Einheit U geführt, um die Bearbeitung unter vorbestimmten Bearbeitungsbedingungen durchzuführen. Die vorbestimmten Bearbeitungsbedingungen variieren in Abhängigkeit von dem zu bearbeitenden Werkstück und werden auf der Basis der Positioniertischgeschwindigkeit, des Führungsbereichs usw. bestimmt.
Dabei wird der Positioniertisch 41 in den X- und Y-Richtungen bewegt (geschwenkt), wobei die Einheit U durch die Bestrahlungsfläche geführt wird, um ein Bohren durchzuführen.
Die Details der Bewegung (des Schwenkens) des Positioniertisches 41 in Schritt S6 sind in 5 bis 7 gezeigt.
Wie in 5 gezeigt, ist die Strahlfläche B fixiert, wobei die Einheit U, die die Mikrolinsenanordnung 30 und das Werkstück W umfasst, durch den Strahlbereich B hindurchgeht.
In 5 sind zur Erläuterung des Bohrens die Mikrolinsen 31 als Komponenten der Mikrolinsenanordnung 30 gezeigt.
Zuerst wird in 5(a) die Einheit U an einer Position positioniert, die von der Strahlfläche B abweicht. Dann wird wie in 5(b) bis 5(e) gezeigt, der Positioniertisch 41 bewegt, wodurch die Einheit U in der Richtung des Pfeils von 5 bewegt wird.
Wenn die Einheit U durch die Strahlfläche B geht, werden Löcher H in dem zu bearbeitenden Werkstück W ausgebildet. In diesem Beispiel wird wie in 5(e) gezeigt ein Führen durchgeführt, bis die Strahlfläche B vollständig über die Mikrolinsen 31 gegangen ist.
6 ist eine schematische Ansicht, die die Beziehung zwischen einer Linsenfläche R der Mikrolinsen 31, der Strahlfläche B und dem Führungsbereich SC angibt.
Wie in 6(a) gezeigt, wird zuerst die Linsenfläche R außerhalb der Strahlfläche B positioniert.
Dann wird der Positioniertisch 41 bewegt. Deshalb geht wie in 6(b) bis 6(e) gezeigt die Linsenfläche R durch die Strahlfläche B hindurch.
Wie in 6 gezeigt ist der Führungsbereich SC wenigstens breiter als die Summe aus dem Strahlbereich B und dem Linsenbereich R.
Wie in 6 gezeigt, wird das Führen durchgeführt, bis die Strahlfläche B vollständig über die Mikrolinsen 31 gegangen ist.
7 zeigt ein Führungsmuster der Einheit U (Linsenfläche R).
Das Führen der Einheit U wird mit einem zweidimensionalen Muster wie in 7 gezeigt durchgeführt, außer wenn das Muster der Mikrolinsenanordnung 30 eine eindimensionale Anordnung ist.
Der Grund hierfür ist, dass die Strahlintensitätsverteilung eines Excimerlasers usw. bei der Bearbeitung von streng gleichmäßigen Durchmessern eine zweidimensionale Verteilung ist.
Wenn das Führen des zweidimensionalen Musters von 7 durchgeführt wird, erfolgt jeder Durchlauf wie in 5 und 6 gezeigt, bis die Strahlfläche B vollständig über die Mikrolinsen 31 gegangen ist.
Indem das zu bearbeitende Werkstück W mit einer Überlappung in der zweidimensionalen Richtung geführt wird, wird eine Vielzahl von Punkten gleichmäßig und gemeinsam in dem zu bearbeitenden Werkstück W gebohrt.
Weil wie in 4 in Schritt S7 gezeigt die Bearbeitungszeit zuvor gesetzt wird, wird das zu bearbeitende Werkstück W unter Verwendung eines Timers für eine vorbestimmte Bearbeitungszeit bearbeitet.
Wenn die Bearbeitung in Schritt S7 abgeschlossen ist, stoppt die Einheit U an einer von der Bestrahlungsposition abweichenden Position (Schritt S8). Danach wird der Verschluss 16 geschlossen (Schritt S9) und wird das zu bearbeitende Werkstück W entfernt (Schritt S10).
Schließlich wird das Oszillieren der Laserlichtquelle 11 gestoppt (Schritt S11).
Auf diese Weise wird das zu bearbeitende Werkstück W bearbeitet.
8 ist ein Kurvendiagramm, das zeigt, wie der Bearbeitungsdurchmesser in Abhängigkeit von dem Bearbeitungsverfahren („Kein Führen” – „Führen nur der Linsenfläche” und „Vollständiges Führen”) variiert.
8(a) zeigt einen Bearbeitungsdurchmesser, der durch ein Bearbeitungsverfahren mit einer fixen Bearbeitung erhalten wird (d. h. „Kein Führen”); 8(b) zeigt einen Bearbeitungsdurchmesser, der durch ein Bearbeitungsverfahren erhalten wird, bei dem ein Strahlführen nur in der Bearbeitungsfläche erhalten wird (d. h. „Führen nur der Linsenfläche”); und 8(c) zeigt einen Bearbeitungsdurchmesser, der durch das Bearbeitungsverfahren dieses Beispiels erhalten wird (d. h. „vollständiges Führen”).
Wie in 8(a) gezeigt, ist bei dem Verfahren mit einer fixen Bearbeitung der Bearbeitungsbereich schmal und sind Variationen in dem Bearbeitungsdurchmesser groß. Weiterhin sind wie in 8(b) gezeigt bei dem Bearbeitungsverfahren, in dem ein Führen nur in der Bearbeitungsfläche durchgeführt wird (Führen nur der Linsenfläche), Variationen in dem Bearbeitungsdurchmesser in dem Endteil groß.
Dagegen können wie in 8(c) gezeigt bei dem Bearbeitungsverfahren dieses Beispiels, d. h. bei dem „vollständigen Führen”, Löcher mit einem fixen Bearbeitungsdurchmesser an einer beliebigen Position des zu bearbeitenden Werkstücks W gebohrt werden.
Der Grund hierfür ist, dass bei dem Bearbeitungsverfahren dieses Beispiels ein Führen durchgeführt wird, bis die Strahlfläche B vollständig über die Mikrolinsen 31 gegangen ist, wobei an einer beliebigen Position des zu bearbeitenden Werkstücks W die Bearbeitungszeit fixiert ist und wobei an einer beliebigen Position des zu bearbeitenden Werkstücks S die Bearbeitung unter gleichen Bedingungen durchgeführt wird.
Weil wie in 7 gezeigt das Führen mit dem zweidimensionalen Muster durchgeführt wird, ist auch die Intensitätsverteilung der Laserstrahlen zweidimensional. Die Bestrahlung wird überlappend durchgeführt, sodass ein gleichmäßiges Bohren bewerkstelligt werden kann.
9 bis 17 sind beispielhafte Ansichten, die Modifikationen zu dem Beispiel 1 zeigen. 9 ist eine erläuternde Ansicht zu der Beziehung zwischen der Mikrolinse und der zu bearbeitenden Fläche. 10 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Modifikation der Mikrolinsenanordnung zeigt. 11 ist eine erläuternde Ansicht der Werkstück-Stelleinrichtung, und 12 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel einer Bearbeitung mit schmalen Abständen zeigt.
Die Werkstück-Stelleinrichtung 40 von 11 umfasst Positioniertische, die die relative Position des zu bearbeitenden Werkstücks W, der Mikrolinsenanordnung 30 und des Haltemechanismus derselben (Werkstück-Stelleinrichtung usw.) ändern können. Wie in 11 gezeigt, ist also an dem Positioniertisch 41, die sich in den X- und Y-Richtungen bewegen kann, weiterhin ein Positioniertisch 43 vorgesehen, die sich in den X-, Y- und Z-Richtungen bewegen kann.
Der Positioniertisch 41 wird durch einen zweiachsigen linearen Positioniertisch usw. gebildet, und der Positioniertisch 43 wird durch einen dreiachsigen linearen Positioniertisch usw. gebildet. Die Positioniertische 41 und 43 werden durch eine Bewegungssteuerung gesteuert, und die Betriebsparameter werden durch einen PC (nicht gezeigt) gesetzt. Die Steuereinrichtung für den Positioniertisch 43 weist vorzugsweise eine kreisförmige Interpolationsfunktion auf. Als Bewegungssteuereinrichtung kann eine allgemein bekannte Steuereinrichtung verwendet werden.
Bei der Werkstück-Stelleinrichtung 40 von 11 kann eine Vielzahl von zu bearbeitenden Flächen mit beliebigen Intervallen bearbeitet werden, indem die relative Position nach der Bearbeitung der zu bearbeitenden Fläche geändert und eine neue zu bearbeitende Fläche bearbeitet wird.
Es kann können eine Bearbeitung einer breiten zu bearbeitenden Fläche und die Bearbeitung eines schmalen Raums des zu bearbeitenden Teils durchgeführt werden.
Das heißt, es kann ein Verfahren zum Bearbeiten der breiten zu bearbeitenden Fläche wie in 9 gezeigt verwendet werden. Insbesondere nachdem die Mikrolinsenanordnung 30 (die Mikrolinsen 31) relativ in Bezug zu dem zu bearbeitenden Werkstück W unter Verwendung des Positioniertisches 41 bewegt wurde, die in der X- und Y-Richtung wie in 11 gezeigt bewegt werden kann (der Positioniertisch 41 wird in dem Beispiel von 1 in den XYZ-Richtungen bewegt, in diesem Beispiel jedoch nur in den XY-Richtungen bewegt), wird die relative Position des zu bearbeitenden Werkstücks W und der Mikrolinsenanordnung 30 fixiert. Danach wird der Bereich der Strahlfläche B des fixierten zu bearbeitenden Werkstücks W bearbeitet und wird die Mikrolinsenanordnung 30 unter Verwendung des Positioniertisches 43 geführt, die in den XYZ-Richtungen bewegt werden kann, sodass eine zu bearbeitende Fläche 1 bearbeitet wird.
Nachdem die zu bearbeitende Fläche 1 auf diese Weise bearbeitet wurde, wird die Mikrolinsenanordnung 30 zu einer zu bearbeitenden Fläche 2 in Bezug auf das zu bearbeitende Werkstück W unter Verwendung des Positioniertisches 41 bewegt, die in den XY-Richtungen bewegt werden kann, während die relative Position des zu bearbeitenden Werkstücks W und der Mikrolinsenanordnung 30 fixiert ist, wodurch die Bearbeitung der zu bearbeitenden Fläche 2 durchgeführt wird.
Indem der oben beschriebene Prozess wiederholt wird, kann die Bearbeitung einer breiten Fläche bewerkstelligt werden.
10 zeigt eine Modifikation der Mikrolinsenanordnung 30. Die Mikrolinsenanordnung 30 von 10 weist zwei Muster auf: eine Konfiguration, in der die Mikrolinsen 31 ohne Zwischenräume zueinander benachbart angeordnet sind (Muster 1), und eine Konfiguration, in der Mikrolinsen 31 mit jeweils einem anderen Durchmesser als in dem Muster 1 mit dazwischen einem vorbestimmten Zwischenraum angeordnet sind.
Indem die Fläche der Mikrolinsenanordnung 30 zu einer Fläche mit einem anderen Anordnungsmuster der Mikrolinsen geändert wird, kann eine Bearbeitung mit einer Vielzahl von Bearbeitungsmustern durchgeführt werden (Muster 2).
Wenn die Bearbeitung unter Verwendung der Mikrolinsenanordnung 30 dieses Beispiels durchgeführt wird, wird zuerst wie in 10(a) gezeigt ein Bohren in Teilen des Musters 1 durchgeführt.
Im Folgenden wird wie in 10(b) gezeigt ein Bohren in Teilen des Musters 2 zwischen den zu bearbeitenden Teilen durchgeführt, die in Teilen des Musters 1 gebohrt wurden.
Weil die Mikrolinse 31 des Teils des Musters 2 einen kleineren Durchmesser aufweist als die Mikrolinse 31 des Teils des Musters 1, ist das durch den Teil des Musters 2 ausgebildete Loch kleiner als das durch den Teil des Musters 1 ausgebildete Loch.
Das zu bearbeitende Werkstück W kann also mit einer Vielzahl von Anordnungsmustern gebohrt werden.
Weiterhin wird wie in 12 gezeigt nach dem Durchführen der ersten Bearbeitung eine zweite Bearbeitung durchgeführt, ohne dass das zu bearbeitende Werkstück bewegt wird, indem die Mikrolinsenanordnung 30 bewegt wird. Indem die zu bearbeitende Fläche überlappend bearbeitet wird, wird die Bearbeitung zwischen den zu bearbeitenden Teilen durchgeführt, sodass eine Bearbeitung mit schmalen Abständen durchgeführt werden kann.
Mit der Werkstück-Stelleinrichtung 40 von 11 wird also eine Bearbeitung durchgeführt, bei der das zu bearbeitende Werkstück W, die Mikrolinsenanordnung 30 und der Haltemechanismus derselben beliebig relativ zueinander bewegt werden. Deshalb kann eine Vielzahl von zu bearbeitenden Teilen zu beliebigen Formen bearbeitet werden.
13 bis 17 zeigen die Bearbeitung durch die relative Bewegung des zu bearbeitenden Werkstücks und der Mikrolinsenanordnung. 13 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel für eine lineare Bearbeitung zeigt; 14 und 15 sind erläuternde Ansichten, die ein Beispiel einer kreisförmigen Bearbeitung zeigen; 16 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Beispiel für eine Gegenbohrbearbeitung zeigt; und 17 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel für eine sich verjüngende Bearbeitung zeigt.
Indem wie in 13 gezeigt die Bearbeitung durchgeführt wird, während das zu bearbeitende Werkstück W, die Mikrolinsenanordnung 30 und der Haltemechanismus derselben (die Werkstück-Stelleinrichtung usw.) relativ zueinander eindimensional bewegt werden, können eine Vielzahl von linearen zu bearbeitenden Teilen ausgebildet werden.
Weiterhin zeigt 14 ein Beispiel, in dem die Bearbeitung durchgeführt wird, während das zu bearbeitende Werkstück W, die Mikrolinsenanordnung 30 und der Haltemechanismus derselben relativ zueinander kreisförmig bewegt werden, wobei 15 den Strahlbrennpunkt und das bearbeitete Loch während dieser Bearbeitung zeigt. Wie in 15 gezeigt, wird der Strahlbrennpunkt kreisförmig bewegt (wie durch den schematischen Pfeil angegeben), während das zu bearbeitende Werkstück W, die Mikrolinsenanordnung 30 und der Haltemechanismus derselben (die Werkstück-Stelleinrichtung 40) relativ zueinander bewegt werden.
Dadurch kann ein kreisförmiger Teil mit einem beliebigen Bearbeitungsdurchmesser, der größer als der Brennpunktdurchmesser der Mikrolinse ist, bearbeitet werden, wobei die Bearbeitung eines Musters mit einem anderen Bearbeitungsdurchmesser durchgeführt werden kann, ohne die Mikrolinsen durch andere Mikrolinsen mit einem anderen Brennpunktdurchmesser auszuwechseln.
Auch wenn die Bearbeitungsform aufgrund einer zeitlichen Änderung des Divergenzwinkels der Laserstrahlen elliptisch wird, kann das bearbeitete Loch zu einer vollständig runden Form gebracht werden, indem der relative Bewegungspfad des zu bearbeitenden Werkstücks W, der Mikrolinsenanordnung 30 und des Haltemechanismus derselben korrigiert wird.
Wenn die Bearbeitung durchgeführt wird, während das zu bearbeitende Werkstück W, die Mikrolinsenanordnung 30 und der Haltemechanismus derselben (die Werkstück-Stelleinrichtung 40) relativ zueinander kreisförmig bewegt werden, können durch eine Änderung des Drehradius während der Bearbeitungszeit der Verjüngungswinkel und die dreidimensionale Form in der Tiefenrichtung des bearbeiteten Lochs eingestellt werden. 16 zeigt ein Beispiel für eine Gegenbohrungs-Bearbeitung. Die Gegenbohrungs-Bearbeitung wird wie unten beschrieben durchgeführt. Wenn die Bearbeitung durchgeführt wird, während das zu bearbeitende Werkstück W, die Mikrolinsenanordnung 30 und der Haltemechanismus derselben (die Werkstück-Stelleinrichtung 40) relativ zueinander kreisförmig bewegt werden, wird in einer frühen Bearbeitungsphase eine kreisförmige Bewegung mit einem großen Drehradius r1 durchgeführt, um ein bearbeitetes Loch mit einem großen Bearbeitungsdurchmesser zu bilden, und wird in einer späteren Bearbeitungsphase eine kreisförmige Bewegung mit einem kleinen Drehradius r2 durchgeführt, um ein kleines bearbeitetes Loch in dem zentralen Teil auszubilden.
17 zeigt ein Beispiel, in dem die Bearbeitung durchgeführt wird, während das zu bearbeitende Werkstück W, die Mikrolinsenanordnung 30 und der Haltemechanismus derselben (die Werkstück-Stelleinrichtung 40) relativ zueinander kreisförmig bewegt werden, wobei in einer frühen Bearbeitungsphase eine kreisförmige Bewegung mit einem großen Drehradius r1 durchgeführt wird und der Verjüngungswinkel des bearbeiteten Lochs eingestellt wird, indem der Drehradius allmählich vermindert wird (r2, r3). Der Einfachheit halber ist in 17 eine gestufte Querschnittform gezeigt. Indem jedoch der Drehradius kontinuierlich geändert wird, kann die Querschnittform glatt vorgesehen werden. Eine entsprechende Bearbeitung kann vorgesehen werden, indem ein kleiner Drehradius zu einem großen Drehradius verändert wird.
Indem weiterhin die Bedingungen der relativen Bewegung des zu bearbeitenden Werkstücks W, der Mikrolinsenanordnung 30 und des Haltemechanismus derselben sowie die Bestrahlungsbedingungen während der Bearbeitungszeit verändert werden, kann die Bearbeitungsrate des zu bearbeitenden Werkstücks eingestellt werden, sodass eine Feineinstellung einer dreidimensionalen Form einfach vorgenommen werden kann. Die Bedingungen der relativen Bewegung umfassen die Bewegungsgeschwindigkeit des Positioniertisches 43 und das Führungsmuster, und die Bestrahlungsbedingungen umfassen die Energiedichte und die Oszillationsfrequenz. Es wird hier ein Beispiel mit einer kreisförmigen Bearbeitung beschrieben, wobei die Form der relativen Bewegung nicht auf eine bestimmte Bewegung beschränkt ist und die vorliegende Erfindung auf eine Bearbeitung mit einer beliebigen Form wie etwa einer elliptischen Form, einer polygonalen Form und einer freien Kurve angewendet werden kann.
18 bis 23 sind erläuternde Ansichten der Laserbearbeitungsvorrichtung S gemäß anderen Beispielen. In diesen Beispielen werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um identische Glieder, Anordnungen usw. wie in dem vorstehend beschriebenen Beispiel anzugeben, wobei hier auf eine wiederholte Beschreibung dieser Glieder, Anordnungen usw. verzichtet wird.
Beispiel 2
18 und 19 zeigen die Laserbearbeitungsvorrichtung S gemäß einem Beispiel 2. Die Laserbearbeitungsvorrichtung S gemäß dem Beispiel 2 ist derart konfiguriert, dass ein Drehtisch 42 auf dem Positioniertisch 41 als Werkstück-Stelleinrichtung 40 für das zu bearbeitende Werkstück W mit derselben Konfiguration wie in dem Beispiel 1 vorgesehen ist.
In diesem Beispiel führt die Einheit U, in der die Mikrolinsenanordnung 30 und das zu bearbeitende Werkstück W integriert sind, wie in 18 gezeigt die Strahlfläche B, indem sie den Winkel in Bezug auf die Richtung der optischen Achse der Strahlen ändert.
Als eine der Eigenschaften des Excimerlasers usw. verändert sich der Divergenzwinkel des Laserstrahls manchmal aufgrund einer zeitlichen Änderung des Lasers. In diesem Fall tritt die Änderung gewöhnlich anisotropisch in der Längs- und Querrichtung auf. Deshalb weist der Bearbeitungspunkt eine Tendenz zu einer Änderung zu einer elliptischen Form auf.
Weil sich jedoch in der Konfiguration dieses Beispiel die Einheit U (wie rechts in 19 gezeigt) dreht, wird mit fortschreitender Bearbeitung eine Bearbeitung zu einer vollständig runden Form durchgeführt. Bei diesem Beispiel kann der Bearbeitungspunkt unabhängig von dem Divergenzwinkel der Laserstrahlen zu einer vollständig runden Form bearbeitet werden.
Beispiel 3
20 und 21 zeigen die Laserbearbeitungsvorrichtung S gemäß einem Beispiel 3. Die Laserbearbeitungsvorrichtung S gemäß dem Beispiel 3 ist derart konfiguriert, dass die Konfiguration mit Ausnahme des Spiegels 18 und des Strahlprofilierers 20 identisch mit derjenigen des Beispiels 1 ist, wobei eine Spiegelführungseinheit 50 zusätzlich zu der Konfiguration von Beispiel 1 vorgesehen ist. Die Konfiguration der Spiegelführungseinheit 50 ist in 21 gezeigt. Die Spiegelführungseinheit 50 umfasst einen ersten Spiegel 51 und einen zweiten Spiegel 52.
Der erste Spiegel 51 reflektiert Licht von der oberen Richtung zu der unteren Richtung von 21, und der zweite Spiegel 52 reflektiert Licht von der vorderen Seite zu der hinteren Seite von 21.
Der erste Spiegel 51 und der zweite Spiegel 52 können sich in der in 21 durch die Pfeile angegebenen Richtung bewegen.
Indem die Spiegel gemeinsam angetrieben werden, kann ein zweidimensionales Führen über die Mikrolinsen 31 durchgeführt werden.
Für den beweglichen Spiegel vergrößern sich Fluktuationen des mechanischen Winkels während der Bewegung des Positioniertisches, sodass Fluktuationen des optischen Winkels aufgrund einer Spiegelreflexion verdoppelt werden.
In Beispiel 3 können der Positioniertisch 41, der erste Spiegel 51 und der zweite Spiegel 52 gemeinsam angetrieben werden.
Alternativ hierzu kann die Konfiguration derart beschaffen sein, dass wenigstens ein Spiegel vorgesehen ist, wobei ein zweidimensionales Führen der Einheit U in Kombination mit dem Positioniertisch 41 durchgeführt werden kann.
Beispiel 4
22 und 23 zeigen die Laserbearbeitungsvorrichtung S gemäß einem Beispiel 4. Die Laserbearbeitungsvorrichtung S gemäß dem Beispiel 4 ist derart konfiguriert, dass eine Divergenz-Überwachungseinrichtung 60 für das Überwachen einer Änderung des Divergenzwinkels von Laserstrahlen zusätzlich zu der Konfiguration von Beispiel 1 vorgesehen ist.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung S gemäß dem Beispiel 4 umfasst einen Teilreflexionsspiegel 14a, der Laserstrahlen zu der Energieüberwachungseinrichtung 15 reflektiert, und einen Teilreflexionsspiegel 14b, der Laserstrahlen zu der Divergenz-Überwachungseinrichtung 60 reflektiert.
In diesem Beispiel überwacht die Divergenz-Überwachungseinrichtung 60 den Divergenzwinkel des Laserstrahls. Wenn eine Änderung in der Größe des Divergenzwinkels auftritt, wird der Zoom-Mechanismus 17a (siehe 2) des Strahlerweiterers 17 derart eingestellt, dass der Divergenzwinkel der auf die Mikrolinsenanordnung 30 gerichteten Laserstrahlen konstant gehalten wird.
23 ist eine erläuternde Ansicht, die den allgemeinen Aufbau der Überwachungseinrichtung 60 zeigt.
Die Divergenz-Überwachungseinrichtung 60 dieses Beispiels ist derart konfiguriert, dass sie die durch den Teilreflexionsspiegel 14b herausgenommenen Strahlen an dem hinteren Positioniertisch des Strahlerweiterers 17 durch eine Linse 62 mit einer langen Brennweite unmittelbar nach dem Durchgang der Strahlen durch einen kreisrunden Schlitz 61 kondensiert und eine Messung mittels eines zweidimensionalen Sensors 63 zum Messen der Strahlintensitätsverteilung an der Brennpunktposition durchführt. Anstelle des zweidimensionalen Sensors 63 können auch eindimensionale Liniensensoren jeweils in zwei sich mit rechten Winkeln kreuzenden Richtungen vorgesehen werden.
Wenn die Vergrößerung des Erweiterers mit dem Zoom-Mechanismus 17a des Strahlerweiterers 17 eingestellt wird, sodass die Form der gemessenen Konturlinie der Intensität kreisrunder wird, kann der Divergenzwinkel der Laserstrahlen in den Längs- und Querrichtungen ausgeglichen werden. Zum Beispiel wird eine allgemein bekannte Technik verwendet, um das Erweiterungsverhältnis einzustellen, wobei etwa die Distanz zwischen den Linsen eingestellt wird.
Die Strahlintensitätsverteilung an dem durch die Sammellinse erzeugten Brennpunkt ist eine Intensitätsverteilung, die erhalten wird, indem die Intensitätsverteilung aufgrund der Beugungsgrenze mit der Intensitätsverteilung aufgrund der Wirkung der Laserstrahldivergenz multipliziert wird. Die Intensitätsverteilung aufgrund der Beugung hängt von der Wellenlänge, dem Durchmesser der auf die Linse fallenden Strahlen und der Brennweite der Linse ab; und die Intensitätsverteilung aufgrund des Einflusses des Divergenzwinkels von Laserstrahlen hängt von dem Divergenzwinkel und der Brennweite der Linse ab. Deshalb ist es effektiv, die Laserstrahldivergenz nach dem Erweiterer zu messen, um die Längs- und Querdivergenz mit dem Zoom-Erweiterer auszugleichen und eine kreisrunde Lochbearbeitung zu erhalten.
Der Zoom-Mechanismus 17a des Strahlerweiterers 17 umfasst einen automatischen Zoom-Einstellungsmechanismus, wobei die Divergenz-Überwachungseinrichtung 60 und der Zoom-Mechanismus 17a in Verbindung miteinander betrieben werden, um den Divergenzwinkel der Laserstrahlen automatisch einzustellen. Zum Beispiel ist die Konfiguration derart beschaffen, dass die Linse des Zoom-Mechanismus bewegt werden kann, so dass eine automatische Positionierhalterung für eine oder mehrere Achsen vorgesehen ist.

Claims

Laserbearbeitungsvorrichtung (S) zum Bearbeiten einer Vielzahl von zu bearbeitenden Teilen auf einer zu bearbeitenden Fläche an einem zu bearbeitenden Werkstück (W), wobei die Vorrichtung umfasst: eine Lasereinrichtung (10), eine Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung (30) für einen aus der Lasereinrichtung (10) emittierten Laserstrahl, und eine Anordnungseinrichtung (40) zum Anordnen des zu bearbeitenden Werkstücks (W), dadurch gekennzeichnet, dass das zu bearbeitende Werkstück (W) und die Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung (30) auf der Anordnungsvorrichtung (40) fixiert sind, während das zu bearbeitende Werkstück (W) bearbeitet wird, um die Laserstrahlen und die Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung (30) relativ zueinander zu verschieben, sodass die Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung (30) durch verschiedene Bereiche des Laserstrahls bestrahlt wird und die kumulative Bestrahlungsdauer während der Bearbeitung jedes aus der Vielzahl von zu bearbeitenden Teilen ausgeglichen wird; und der Führungsbereich (SC) der Anordnungsvorrichtung (40) breiter ist als die Summe aus der Strahlfläche (B) des Laserstrahls und der Linsenfläche (R) der Fokussier- oder Abildungseinrichtung (30).
Laservorrichtung (S) nach Anspruch 1, wobei die Anordnungseinrichtung (40) zum Anordnen des zu bearbeitenden Werkstücks (W) ferner einen Positioniertisch (43) umfasst zum Bewegen des zu bearbeitenden Werkstücks (W), und der Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung (30) relativ zueinander, während das zu bearbeitende Werkstück (W) bearbeitet wird.
Laserbearbeitungsvorrichtung (S) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die relative Verschiebung des Laserstrahls in Bezug auf die Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung (30) während der Bearbeitung zweidimensional oder dreidimensional erfolgt.
Laserbearbeitungsvorrichtung (S) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Vorrichtung (S) weiterhin einen Drehmechanismus (42) zum Drehen der Anordnungseinrichtung (40) und der Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung (30) für die Laserstrahlen umfasst, wobei die Richtung der optischen Achse des Laserstrahls als Achse verwendet wird.
Laserbearbeitungsvorrichtung (S) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Vorrichtung (S) weiterhin zwei unabhängige Strahlerweiterer (17) umfasst, die unabhängig voneinander die Strahlgrößen entlang von zwei Richtungen in einer Ebene normal zu der Laserstrahlrichtung ändern und die Hauptstrahlen parallel machen, wobei wenigstens einer der zwei Strahlerweiterer mit einem Zoom-Mechanismus (17a) versehen ist.
Laserbearbeitungsvorrichtung (S) nach Anspruch 5, wobei die Vorrichtung weiterhin eine Überwachungseinrichtung (60) zum Überwachen des Divergenzwinkels des durch den Strahlerweiterer (17) hindurchgegangenen Laserstrahls umfasst sowie einen Steuermechanismus zum Halten der Divergenzwinkel der Laserstrahlen entlang von zwei Achsen in der Ebene normal zu der Laserstrahlrichtung in einem fixen Verhältnis unter Verwendung des in dem Strahlerweiterer (17) vorgesehenen Zoom-Mechanismus (17a).
Laserbearbeitungsverfahren zum Bearbeiten einer Vielzahl von zu bearbeitenden Teilen auf einer zu bearbeitenden Fläche an einem zu bearbeitenden Werkstück (W) in einer Vorrichtung (S), die eine Lasereinrichtung (10), eine Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung (30) für einen aus der Lasereinrichtung (10) emittierten Laserstrahl und eine Anordnungseinrichtung (40) zum Anordnen des zu bearbeitenden Werkstücks (W) umfasst, gekennzeichnet durch einen ersten Schritt, in dem das zu bearbeitende Werkstück (W) und die Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung (30) auf der Anordnungseinrichtung (40) fixiert werden, und einen zweiten Schritt, in dem das zu bearbeitende Werkstück (W) bearbeitet wird, während der Laserstrahl und die Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung (30) relativ zueinander verschoben werden, sodass die Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung (30) durch verschiedene Bereiche in dem Laserstrahl bestrahlt wird, sodass die kumulative Bestrahlungsdauer während der Bearbeitung jedes aus der Vielzahl von zu bearbeitenden Teilen ausgeglichen wird, wobei die Anordnungseinrichtung (40) so geführt wird, dass die Strahlfläche (B) des Laserstrahls vollständig über die Linsenfläche (R) der Fokussier- oder Abbildungseinheit (30) wandert.
Laserbearbeitungsverfahren zum Verarbeiten einer Vielzahl von zu bearbeitenden Teilen auf einer zu bearbeitenden Fläche an einem zu bearbeitenden Werkstück (W) in einer Vorrichtung (S), die eine Lasereinrichtung (10), eine Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung (30) für einen aus der Lasereinrichtung (10) emittierten Laserstrahl und eine Anordnungseinrichtung (40) zum Anordnen des zu bearbeitenden Werkstücks (W) umfasst, wobei das Verfahren einen ersten Schritt umfasst, in dem die Anordnungseinrichtung (40) das zu bearbeitende Werkstück (W) und die Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung (30) relativ zueinander bewegt, gekennzeichnet durch einen zweiten Schritt, in dem, während das zu bearbeitende Werkstück (W) und die Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung (30) relativ zueinander bewegt werden, das zu bearbeitende Werkstück (W) bearbeitet wird, während die Anordnungseinrichtung (40) den Laserstrahl und die Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung (30) relativ zueinander verschiebt, sodass die Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung (30) durch verschiedene Bereiche in dem Laserstrahl bestrahlt wird, sodass die kumulative Bestrahlungsdauer während der Bearbeitung jedes aus der Vielzahl von zu bearbeitenden Teilen ausgeglichen wird, wobei die Anordnungseinrichtung (40) so geführt wird, dass die Strahlfläche (B) des Laserstrahls vollständig über die Linsenfläche (R) der Fokussier- oder Abbildungseinheit (30) wandert.
Laserbearbeitungsverfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei die relative Verschiebung des Laserstrahls in Bezug auf die Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung (30) während der Bearbeitung in dem zweiten Schritt zweidimensional oder dreidimensional erfolgt.
Laserbearbeitungsverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Verfahren weiterhin einen Schritt zum Drehen des zu bearbeitenden Werkstücks (W) und der Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung (30) umfasst, wobei die Richtung der optischen Achse des Laserstrahls in dem zweiten Schritt als Achse verwendet wird.
Laserbearbeitungsverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das Verfahren weiterhin einen dritten Schritt umfasst, in dem die Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung (30) für den Laserstrahl oder eine neue Fokussierungs- oder Abbildungseinrichtung nach dem zweiten Schritt zu einer anderen Fläche als der zu bearbeitenden Fläche an dem zu bearbeitenden Werkstück (W) bewegt wird, wobei daraufhin der zweite Schritt erneut ausgeführt wird.