JP4820071B2 - マルチビーム微細加工システムおよびその方法 - Google Patents
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Description
ただし、Δfn=fn−f0、
λ=ビーム22の波長、
υs=AOD30の結晶34内での音速、および
nは、以下に説明するように、レーザサブビームの指数を表す整数である。
Claims (63)
- 被加工物にレーザエネルギーを供給する装置であって、
少なくとも1つのレーザビームを供給する少なくとも1つのレーザエネルギー源と、
対象物上の選択可能な場所に前記少なくとも1つのレーザビームを選択可能に操作するように配列された複数のレーザビーム操作モジュールと、
前記レーザビーム操作モジュールに関連した、前記被加工物上へのレーザビームの焦点距離を個別に変更する複数のレーザビーム集束光学モジュールと
を備え、前記レーザビーム集束光学モジュールは、f−θ光学素子を含まないことを特徴とする装置。 - 前記複数のレーザビーム操作モジュールは、前記少なくとも1つのレーザビームよりも多い数のレーザビーム操作モジュールを備え、それによって、少なくとも1つの冗長なレーザビーム操作モジュールを決める、請求項1に記載の被加工物にレーザエネルギーを供給する装置。
- 前記複数のレーザビーム集束光学モジュールは、前記少なくとも1つのレーザビームよりも数の多いレーザビーム集束光学モジュールを備え、それによって、少なくとも1つの冗長なレーザビーム集束光学モジュールを決める、請求項1に記載の被加工物にレーザエネルギーを供給する装置。
- 前記少なくとも1つのレーザビームは、選択可能なレーザビーム操作モジュールに選択可能に向けられることができ、前記複数のレーザビーム操作モジュールの前記冗長度(redundancy)は、前記パルス繰返し数と前記レーザビーム操作モジュールのそれぞれのサイクル時間の差を補償する、請求項2に記載の被加工物にレーザエネルギーを供給する装置。
- 前記複数のレーザビーム集束光学モジュールは、前記少なくとも1つのレーザビームよりも数の多いレーザビーム集束光学モジュールを備え、それによって、少なくとも1つの冗長なレーザビーム集束光学モジュールが決められる、請求項1に記載の被加工物にレーザエネルギーを供給する装置。
- 前記少なくとも1つのレーザビームは、選択可能なレーザビーム集束光学モジュールに選択可能に向けられることができ、前記複数のレーザビーム集束光学モジュールの前記冗長度は、前記少なくとも1つのレーザビームのパルス繰返し数と前記レーザビーム集束光学モジュールのそれぞれのサイクル時間の差を補償する、請求項5に記載の被加工物にレーザエネルギーを供給する装置。
- 前記レーザエネルギー源はパルスレーザエネルギー源であり、該少なくとも1つのパルス式レーザエネルギー源の第1のパルスの間、第1のレーザビーム集束光学モジュールが前記被加工物上に第1のパルス式レーザビームを集束するよう動作する、請求項1に記載の被加工物にレーザエネルギーを供給する装置。
- 前記第1のパルスの間、余分なレーザビーム集束光学モジュールは、前記少なくとも1つのパルスレーザエネルギー源の後続パルスの間に出力すべき後続パルスレーザビームを前記被加工物上に集束するのに必要とされる位置に再位置決めされるよう動作する、請求項7に記載の被加工物にレーザエネルギーを供給する装置。
- 前記レーザビーム集束モジュールは、前記ビーム操作モジュールの上流に位置し、前記レーザビーム集束モジュールは、前記被加工物上に前記パルスレーザを集束する少なくとも1つの可動レンズを備える、請求項8に記載の被加工物にレーザエネルギーを供給する装置。
- 前記レーザビーム集束モジュールは、前記少なくとも1つのレーザビーム操作モジュールに少なくとも1つのアクチュエータを備え、該アクチュエータは、前記少なくとも1つのレーザビームの操作の関数として光路長の変化を補償するように軸に沿って前記レーザビーム操作モジュールの部分を移動させるよう動作する、請求項8に記載の被加工物にレーザエネルギーを供給する装置。
- 前記少なくとも1つのレーザエネルギー源は、複数のレーザビームを供給するよう動作する、請求項1に記載の被加工物にレーザエネルギーを供給する装置。
- 前記少なくとも1つのレーザエネルギー源は、複数のレーザビームを供給するよう動作し、前記複数のレーザビーム集束光学モジュールは、各レーザビームのそれぞれについて、少なくとも1つの余分なレーザビーム集束光学モジュールを備える、請求項1に記載の被加工物にレーザエネルギーを供給する装置。
- 前記被加工物上にレーザビームを集束するようにレーザビーム集束光学モジュールを構成するサイクル時間は、前記少なくとも1つのパルス式レーザ源のパルスを分離する時間間隔を上回る、請求項7に記載の被加工物にレーザエネルギーを供給する装置。
- 前記少なくとも1つのパルス式レーザエネルギー源は、前記少なくとも1つのパルス式レーザビームを選択可能に偏向する偏向器を備える、請求項4に記載の被加工物にレーザエネルギーを供給する装置。
- 前記少なくとも1つのレーザエネルギー源は、前記パルス式レーザ源のパルス間の時間間隔よりも短いサイクル時間を有する音響光学偏向器を備える、請求項7に記載の被加工物にレーザエネルギーを供給する装置。
- 前記パルスレーザエネルギー源の最初のパルスの間、前記偏向器は、第1のレーザビーム集束光学モジュールに最初のレーザビームを偏向するよう動作し、次のパルスの間、前記偏向器は、余分なレーザビーム集束光学モジュールに次のレーザ出力を偏向するよう動作する、請求項15に記載の被加工物にレーザエネルギーを供給する装置。
- 被加工物にレーザエネルギーを供給する方法であって、
少なくとも2つのレーザビームを供給する工程と、
対象物上の個別に選択可能な場所に前記少なくとも2つのレーザビームをそれぞれ選択可能に操作する工程と、
前記対象物上に前記少なくとも2つのレーザビームの各々の焦点距離をそれぞれ個別に変更する工程と
を含む、被加工物にレーザエネルギーを供給する方法。 - 前記選択可能に操作する工程は、前記少なくとも2つのレーザビームよりも多い数のレーザビーム操作モジュールを備える複数のレーザビーム操作モジュールにより行われ、それによって、少なくとも1つの冗長なレーザビーム操作モジュールが決められる、請求項17に記載の被加工物にレーザエネルギーを供給する方法。
- 前記個別に集束する工程は、前記少なくとも2つのレーザビームよりも多い数のレーザビーム集束光学モジュールを備える複数のレーザビーム集束光学モジュールにより行われ、それによって、少なくとも1つの冗長なレーザビーム集束光学モジュールが決められる、請求項17に記載の被加工物にレーザエネルギーを供給する方法。
- 前記少なくとも2つのレーザビームを供給する工程は、選択可能なレーザビーム操作モジュールに前記少なくとも2つのレーザビームを選択可能に向ける工程を含み、前記少なくとも1つの余分なレーザビーム操作モジュールは、前記少なくとも2つのレーザビームのパルス繰返し数と前記レーザビーム操作モジュールのそれぞれのサイクル時間の差を補償する、請求項18に記載の被加工物にレーザエネルギーを供給する方法。
- 前記少なくとも2つのレーザビームを供給する工程は、選択可能なレーザビーム集束光学モジュールに前記少なくとも2つのレーザビームを選択可能に向ける工程を含み、前記複数のレーザビーム集束光学モジュールの前記冗長度は、前記少なくとも2つのレーザビームのパルス繰返し数と前記レーザビーム集束光学モジュールのそれぞれのサイクル時間の差を補償する、請求項19に記載の被加工物にレーザエネルギーを供給する方法。
- 前記少なくとも2つのレーザビームはパルスレーザビームであり、第1のパルスの間、前記被加工物上に第1のレーザビームを集束する工程を含む、請求項17に記載の被加工物にレーザエネルギーを供給する方法。
- 第1のパルスの間、前記被加工物上の後続の選択可能な場所に後続パルスの間に出力すべき後続パルスレーザビームを集束するのに必要とされる位置に、冗長なレーザビーム集束光学モジュールを再位置決めする工程を含む、請求項22に記載の被加工物にレーザエネルギーを供給する方法。
- 前記集束する工程は、前記操作モジュールの上流の少なくとも1つの可動レンズにより行われる、請求項23に記載の被加工物にレーザエネルギーを供給する方法。
- 前記集束する工程は、前記操作することによって生じる光路長の変化を補償するように軸に沿って回動用操作ミラーを移動させることにより行われる、請求項23に記載の被加工物にレーザエネルギーを供給する方法。
- 前記少なくとも2つのレーザビームを供給する工程は、少なくとも3つのレーザビームを供給する工程を含む、請求項17に記載の被加工物にレーザエネルギーを供給する方法。
- 前記被加工物上にレーザビームを集束するようにレーザビーム集束光学モジュールを構成する時間は、前記少なくとも2つのパルスビームのパルスを分離する時間間隔を上回る、請求項22に記載の被加工物にレーザエネルギーを供給する方法。
- 前記少なくとも2つのレーザビームを供給する工程は、ビームスプリッタに第1のレーザビームを供給する工程、および前記第1のレーザビームを少なくとも2つの出力レーザビームに分割する工程を含む、請求項20に記載の被加工物にレーザエネルギーを供給する方法。
- 前記分割する工程は、音響光学偏向器(AOD)内を前記第1のレーザビームを通過させる工程と、および前記第1のレーザビームを少なくとも2つのレーザビームに分割するよう動作する前記AOD内に音響波を生成する工程とを含む、請求項28に記載の被加工物にレーザエネルギーを供給する方法。
- 前記音響波を生成する工程は、前記パルスレーザ源のパルス間の時間間隔よりも短い時間で行われる、請求項29に記載の被加工物にレーザエネルギーを供給する方法。
- 第1の音響波に応答して、第1および第2のレーザビーム集束光学モジュールに第1のレーザビームパルスに関連した少なくとも2つのレーザビームを偏向する工程、および、その後、第2の音響波に応答して、第3および第4のレーザビーム集束光学モジュールに後続レーザビームパルスに関連した少なくとも2つのレーザビームを偏向する工程を含む、請求項29に記載の被加工物にレーザエネルギーを供給する方法。
- 電気回路基板にレーザエネルギーを供給する装置であって、
複数のレーザビームを同時に出力する少なくとも1つのレーザビーム源と、
前記電気回路基板上の個別に選択可能な場所に当たるように前記複数のレーザビームを向けるよう、前記少なくとも1つのレーザビーム源と前記電気回路基板の間に配設される複数の個別に操作可能なレーザビーム偏向器と、
f−θ光学素子なしで、個別に選択可能な異なる場所に前記複数のレーザビームの各々の焦点距離を個別に変更するよう動作する集束光学部品と
を備える、電気回路基板にレーザエネルギーを供給する装置。 - 前記少なくとも1つのレーザビーム源は、第1のレーザビームを出力するレーザ、および前記第1のレーザビームを前記複数のレーザビームに分割する少なくとも1つのビームスプリッタを備える、請求項32に記載の電気回路基板にレーザエネルギーを供給する装置。
- 前記ビームスプリッタは音響光学偏向器を備える、請求項33に記載の電気回路基板にレーザエネルギーを供給する装置。
- 前記音響光学偏向器は、前記第1のレーザビームを前記複数のレーザビームに分割するよう、かつ複数の個別に選択可能な場所のうち個別に選択可能な方向にレーザビームをそれぞれ向けるよう動作する、請求項34に記載の電気回路基板にレーザエネルギーを供給する装置。
- 前記集束光学部品は少なくとも1つの可動光学素子を含む、請求項32に記載の電気回路基板にレーザエネルギーを供給する装置。
- 電気回路基板にレーザエネルギーを供給する方法であって、
レーザビーム源から複数のレーザビームを同時に出力する工程と、
前記電気回路基板上の個別に選択可能な場所に当たるように前記複数のレーザビームを個別に操作する工程と、
f−θ光学素子なしで、個別に選択可能な異なる場所に前記複数のレーザビームの各々の焦点距離を個別に変更する工程と
を含む、電気回路基板にレーザエネルギーを供給する方法。 - 前記同時に出力する工程は、第1のレーザビームを出力する工程、および前記第1のレーザビームを前記複数のレーザビームに分割する工程を含む、請求項37に記載の電気回路基板にレーザエネルギーを供給する方法。
- 前記分割する工程は、音響光学偏向器により前記第1のレーザビームを分割する工程を含む、請求項38に記載の電気回路基板にレーザエネルギーを供給する方法。
- 前記分割する工程は、個別に選択可能な方向に前記複数のレーザビームのうちのいくつかのビームを向ける工程を含む、請求項39に記載の電気回路基板にレーザエネルギーを供給する方法。
- 前記集束する工程は、少なくとも1つの光学素子を移動させる工程を含む、請求項37に記載の電気回路基板にレーザエネルギーを供給する方法。
- ビームスプリッタをさらに有し、
前記ビームスプリッタは、
複数の動作領域を有し、該複数の動作領域の第1の動作領域でレーザビームを受け取るよう、かつ制御入力信号に応答して選択可能な数の出力ビームセグメントを供給するよう動作するビーム偏向器を備える、ことを特徴とする請求項1または32記載の装置。 - 前記制御入力信号は、前記出力ビームセグメントのそれぞれ1つをそれぞれが制御する一連のパルスを含む、請求項42に記載の装置。
- 前記出力ビームのそれぞれは、前記パルスのそれぞれ1つの特性により制御されるエネルギーパラメータを有する、請求項43に記載の装置。
- 前記出力ビームセグメントのそれぞれは、前記パルスのそれぞれ1つの特性により制御される各偏向角度だけ偏向される、請求項43に記載の装置。
- 前記選択可能な数の出力ビームセグメントのそれぞれは、ほぼ同じ断面形状を有する、請求項42に記載の装置。
- 前記選択可能な数の出力ビームセグメントの少なくともいくつかは、制御可能なエネルギーパラメータを有する、請求項42に記載の装置。
- 前記エネルギーパラメータはエネルギー密度である、請求項47に記載の装置。
- 前記出力ビームセグメントのエネルギー密度は概ね均一である、請求項48に記載の装置。
- 前記出力ビームセグメントのエネルギー密度は概ね均一ではない、請求項48に記載の装置。
- 前記ビーム偏向器は、前記制御入力信号に応答して各方向に前記出力ビームセグメントを向けるよう動作する、請求項42に記載の装置。
- 前記ビーム偏向器は音響光学偏向器を備え、また、前記動作領域のそれぞれに前記レーザビームを回折するよう、前記制御入力信号に応答して前記音響光学偏向器内に音響波を生成するように結合されるトランスデューサを含む、請求項42に記載の装置。
- ビームを分割する工程をさらに有し、
前記分割する工程は、
ビーム偏向器の複数の動作領域のうち第1の動作領域でレーザビームを受け取る工程と、
制御入力信号に応答して、少なくとも別の動作領域から選択可能な数の出力ビームセグメントを出力する工程と
を含むことを特徴とする請求項17または37記載の方法。 - 前記出力する工程は、各出力ビームセグメントをぞれぞれが制御する一連のパルスを有する制御入力信号を生成する工程を含む、請求項53に記載の方法。
- 前記出力ビームセグメントは、前記パルスの少なくとも1つの特性により制御されるエネルギーパラメータを有する、請求項54に記載の方法。
- 前記出力ビームセグメントはそれぞれ、各パルスの特性により制御される各偏向角度だけ偏向される、請求項54に記載の方法。
- 前記出力する工程は、ほぼ同じ断面形状をそれぞれが有する選択可能な数の出力ビームセグメントを出力する工程を含む、請求項53に記載の方法。
- 前記出力する工程は、少なくともいくつかの出力ビームセグメントが制御可能なエネルギーパラメータを有する選択可能な数の出力ビームセグメントを出力する工程を含む、請求項53に記載の方法。
- 前記エネルギーパラメータはエネルギー密度である、請求項58に記載の方法。
- 前記出力ビームセグメントのエネルギー密度は概ね均一である、請求項59に記載の方法。
- 前記出力ビームセグメントのエネルギー密度は概ね均一でない、請求項59に記載の方方法。
- 前記出力する工程は、前記制御入力信号に応答して選択可能な方向に前記出力ビームセグメントを向ける工程を含む、請求項53に記載の方法。
- 前記出力する工程は、前記動作領域のそれぞれに前記レーザビームを回折するよう、前記制御入力信号に応答して音響光学偏向器内に音響波を生成する工程を含む、請求項53に記載の方法。
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