JP2002518834A - レーザ・システムにおけるパルス制御 - Google Patents

レーザ・システムにおけるパルス制御

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Abstract

(57)【要約】 パルス化されたレーザ・システムは、レーザポンプ（１４）と、レーザ・ロッド（１２）と、レーザポンプとレーザ・ロッドとの間に介装されたレフレクタ（１８）であってレーザポンプからのエネルギがそこを通ってレーザ・ロッドへ入るレフレクタ（１８）と、エネルギがそこを通ってレーザ・ロッドから放射される出力側レフレクタ（２８）と、レーザ・ロッドと出力側レフレクタとの間に介装されたスイッチ（２０）と、制御装置とを含む。制御装置は、放射期間の間レーザ・ロッドから放射される一次レーザ・パルスが加工物に衝突しうるようにし、かつ一次パルスの放射の後、加工物から放射期間の間発生する二次レーザ放射を阻止する。パルス化されたレーザ・システムは、複数の放射期間の間各繰返し率においてレーザエネルギが放射されるようにするためにある繰返し率範囲にわたって作動する。放射されるレーザエネルギの一部は目標とする構造体に向って放射される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の背景） 本発明は、レーザ・システムにおいてパルスを制御することに関し、特に例え
ば抵抗のトリミングとかキャパシタのトリミングのようなマイクロ機械加工工程
の間異なる繰返し率でパルスの幅およびエネルギを制御することに関する。
【０００２】 レーザのパルス幅は、典型的に繰返し率（すなわちレーザによってパルスが放
射されるレート）が増すと増加する。この理由は、高繰返し率においては各パル
スの前にレーザ・ロッドにエネルギを貯える時間が短く、低繰返し率においては
、各パルスの前にレーザ・ロッドにエネルギを貯える時間が長いからである。従
って、各パルスを基準にすると、繰返し率が変動するにつれてエネルギの出力と
時間的パルス幅には大きな変動がある。
【０００３】 このような結果は、レーザ・ロッドから抽出しうるエネルギがロッドに貯えら
れたエネルギによって左右されるという事実に起因している。例えば、３０キロ
ヘルツの繰返し率において、エネルギの貯えと、Ｑスイッチを開放してレーザ・
パルスを放射しうるために利用可能な時間は単に約３３マイクロ秒であり、一方
１キロヘルツでは、エネルギの貯えおよびＱスイッチを開放するのに利用可能な
時間は約１０００マイクロ秒である。レーザの利得は、ロッドに貯えられたエネ
ルギ量に比例する。従って、レーザ・パルスが低繰返し率で付勢されると、より
多くのエネルギがロッドに貯えられ、その結果時間的パルス幅が短くなるので、
低繰返し率においてはレーザ・パルスはより高い周波数におけるよりもはるかに
急速に掃引する。
【０００４】 パルス当たりに所定のエネルギに対して、ピーク・パワーはレーザ・パルス幅
とは反比例して変動する。従って、３００ナノ秒のパルスのピーク・パワーは、
同じ全体エネルギを有している１００ナノ秒のパルスのピーク・パワーよりもは
るかに小さい。加工物に供給されるパルス当たり全体エネルギは典型的にはビー
ムを減衰させる装置によって制御され、１キロヘルツでのレーザ・パルスは各ス
テップでのパルスが同じ全体エネルギを有するようにするには１０キロヘルツに
おけるレーザ・パルスよりもより多く減衰する。
【０００５】 低い繰返し率において所定のレーザによって提供されたレーザ・パルスは、レ
ーザが低い繰返し率で作動しているときにレーザ・ロッドに貯えられたエネルギ
を低くさせることによって幅を広げることが可能である。このことはレーザポン
プからレーザ・ロッドへ入るエネルギの量を低くすることによって達成可能であ
る。光波電子モデル１１０（Ｌｉｇｈｔ Ｗａｖｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｍｏｄｅｌ １１０）レーザはこの原理に従って作動する。
【０００６】 また、繰返し率とは無関係に概ね同じ貯蔵時間にわたって各レーザ・パルスに
先立ってエネルギをレーザ・ロッド中へポンピングすることによって異なる繰返
し率であっても類似のパルス幅を保証することが可能である。この高いエネルギ
貯蔵時間の後、但しＱスイッチの開放前に、レーザ・ロッド中へポンピングされ
たエネルギは、レーザ・ロッドに貯えられたエネルギの損失を補償するに要する
スレッショルドを丁度上回るレベルまで低減する。このように低減したレベルは
、Ｑスイッチが開放してパルスがレーザ・ロッドから解放されうるようになるま
で保持することが可能である。
【０００７】 ジェネラル・スキャニング社（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ）のＭ３２
０型パルス化レーザ・システムは、異なる繰返し率において類似のパルス幅を保
証しないシステムの一例である。このシステムにおいては、音響−光変換器（Ａ
ＯＭ）がレーザと加工物との間に位置されている。レーザが加工物を走査するに
つれて、音響−光変換器は、加工物上のリンクを取り外すためにレーザ・パルス
が必要とされるとき以外はレーザ・パルスが加工物に衝突しないよう阻止してい
る。リンクを除去するには、音響−光変換器は、Ｑスイッチを開放した直後放射
された単一のパルスがリンクに衝突しうるようにする。音響−光変換器は、希望
に応じてパルスのエネルギの極く一部のみがリンクに衝突しうるようにする。
【０００８】 トガリ（Ｔｏｇａｒｉ）他への米国特許第５，７１９，３７２号は、レーザ・
パルスが加工物においてマーキングを形成する孔を形成するレーザ・マーキング
・システムを記載している。Ｑスイッチがオフ（開放）している間の各放射期間
は、全て加工物に衝突する一次放射パルスおよび複数の二次放射パルスをレーザ
が放射しうるようにするに十分長い。これらの一次および二次放射パルスの強度
は、もしも放射期間がより短くて、繰返し率が同じとされたとしたら放射される
であろう単一の放射パルスの強度よりは小さい。低パワーの二次放射は加工物に
余分のエネルギを供給する。本特許は、低パワーの二次放射は結果的に炭素を含
有する樹脂の膜を含む加工物のマーキングラインの可視性を改良すると主張して
いる。
【０００９】 （発明の概要） 本発明の一局面は、レーザポンプ（例えば、連続波（ＣＷ）ポンプ）と、レーザ
・ロッドと、前記レーザポンプとレーザ・ロッドとの間に介装されたレフレクタ
であってそこを通してレーザポンプからのエネルギがレーザ・ロッドへ入るレフ
レクタと、エネルギがそこを通してレーザ・ロッドから放射される出力側レフレ
クタと、前記レーザ・ロッドと出力側レフレクタとの間に介装されたスイッチ（
例えば、Ｑスイッチ）とを含むパルス化されたレーザ・システムを特徴とする。
更に、レーザ共振器に対して外部に位置しうる制御装置がある。Ｑスイッチは、
閉鎖するとエネルギをレーザ・ロッドで貯えることが出来るようにし、開放する
と放射期間の間エネルギがレーザ・ロッドから放射されうるようにする。制御装
置は、放射期間の間レーザ・ロッドから放射された一次レーザ・パルスが加工物
に衝突しうるようにし、放射期間の間一次パルスの後発生した二次レーザ放射の
少なくとも一部が加工物に衝突しないようにする。
【００１０】 本発明によるダイオード・ポンピングされたレーザ（ｄｉｏｄｅ ｐｕｍｐｅ
ｄ ｌａｓｅｒ）技術は、性能を最適化するために繰返し率と共にパルスの幅の
柔軟性と制御性とを提供する。本発明は、不当に短いパルスを放射することなく
低い繰返し率で加工物を処理する（例えば、抵抗のトリミングを実行する）ため
に高い繰返し率で短いパルス幅を有するレーザを使用出来るようにする。低い繰
返し率は、例えば高い値の抵抗をトリミングするようなある用途に対して特に有
用でありうる。
【００１１】 本発明は、低い繰返し率において幅の広いパルスを提供するためにレーザポン
プの出力を何ら低下させる必要はない。このように、レーザポンプの安定出力を
保証するよう設計された電源電子機器およびフィードバック回路を設計し直した
り、他の方法で許容させる必要はない。また、本発明は、一次レーザ・パルスの
放射に続く放射期間の一部の間エネルギを低いレベルでレーザ・ロッド中へポン
ピングする必要はない。このように、本発明は、一次レーザ・パルスの放射に続
いてレーザ・ロッドに貯えられた全体エネルギ中へ導入される可能性のあるエラ
ーであって特に低減衰時に顕著となるエラーについて何ら懸念する必要はない。
【００１２】 一次パルスの放射の後放射期間の間放射される望ましくない出力が加工物に衝
突しないようにする制御装置が設けられているので、レーザ出力のこの部分は、
加工物の温度に影響せす、従って各一次パルスの前に行なうことが可能であり、
感温式でよい測定に影響を与えず、加工物の性能にも影響しない。例えば、厚膜
の抵抗のトリミングにおいて、抵抗測定は各一次パルスの直前に行なえばよい。
シリコン基板上の半導体回路のマイクロ機械加工において、二次パルス及び連続
波出力を排除することによりシリコン基板の過度の加熱を阻止することが可能で
あって、それによりシリコン基板を損傷から保護することが出来る。
【００１３】 本発明の別の局面は、各繰返し率において複数の放射期間の間レーザが放射さ
れるようにある繰返し率の範囲にわたってパルス化されたレーザ・システムが作
動するようにする方法を特徴とする。放射期間の間放射されるレーザエネルギの
少なくとも一部は、目標とされる構造体に向って導かれる。繰返し率の範囲内の
一次レーザ・パルスの繰返し率には関係なく各放射期間の前に固定された所定の
時間期間スイッチは閉鎖する。ポンプは一定のパワーで連続的に作動する。
【００１４】 本発明の多数のその他の特徴、目的および利点は、添付図面と関連して読めば
以下の詳細説明から明らかとなる。
【００１５】 （詳細説明） 厚膜の抵抗のトリミングにおいて、最適のピーク・レーザ・パルス・パワー、
パルス幅、およびパルスエネルギは、抵抗のペースト材料のタイプと厚さとによ
って変わる。
【００１６】 例えば、高オームのペーストは、一般に低オームのペーストよりも金属の含有
が少なく、一般に低オームのペーストよりも厚い。高オームのペーストは一般に
、半絶縁性の高オームのペーストにおける熱伝導が一般に低オームのペーストに
おけるより時間がかかるので低オームのペーストよりも長いレーザ・パルス幅を
必要とする。
【００１７】 対照的に、低オームのペーストは大量の金属を含有する傾向がある。これらの
ペーストは、レーザ・パルスによって生成された切り溝（切り欠き）から横方向
に離れる方向に熱を伝導する傾向を有している。短いレーザ・パルスは、これら
の低オームのペーストにおけるこのような横方向の熱伝導の可能性を制限する傾
向がある。
【００１８】 厚膜の抵抗は典型的に厚さが約５ミクロンであり、従って熱拡散性のため抵抗
全体を通してレーザ・パルスが加熱するには時間がかかる。典型的には、１００
ナノ秒がそのような抵抗に対して良好なパルス幅であるが、７０ナノ秒以下であ
れば、パルスは抵抗全体に進入するに十分な時間を有していない可能性があり、
従って切り溝の底にある程度の抵抗材料を残す可能性がある。このような材料が
、漏洩電流を促進し、抵抗の性能を危うくする可能性がある。他方、３００ナノ
秒のパルス幅においては、パルスは抵抗に完全に進入するが、パルスが極めて長
いので熱が抵抗を通して横方に放散しようとする可能性がある。この横方向の熱
伝導は、結果的に溶融ゾーンを発生させ、抵抗の切り溝の縁部に残留物を残し、
これが抵抗の温度係数（ＴＣＲ）を変化させ、マイクロ亀裂を発生させる可能性
がある。マイクロ亀裂の方は長期での抵抗性のふらつきを起因する可能性がある
。
【００１９】 パルス幅に加えて、レーザ・パルスのネルギはまた、ある量のエネルギが抵抗
の材料を蒸発させるに必要とされるので重要である。
【００２０】 また、トリミングの速度も重要であり、高速のトリミング・レートは特に望ま
しい。トリミング・レートに対する究極の制限は、抵抗に供給されるべきパルス
当たりのエネルギの量の関数である。このパルス当たりのエネルギは、使用され
る抵抗のペーストのタイプに応じて約２００から３００マイクロジュールである
。平均７ワットのパワーを有するレーザに対して、もしもパルス当たりの所望の
エネルギが２００マイクロジュールであるとすれば、パルスの繰返し率は７ワッ
トを０．０００２ジュールで除したもの、又は３４キロヘルツを上回ることはで
きない。もしもパルス当たりの所望のエネルギが３００マイクロジュールである
とすれば、パルスの繰返し率は７ワットを０．０００３ジュールで除したもの、
又は約２３キロヘルツを上回ることはできない。３００マイクロジュールという
より高いエネルギが典型的に低オームの材料に対して使用され、これはいずれに
しても通常低い繰返し率でトリミングされる。
【００２１】 以下説明する動的パルス幅制御技術は、高パワーの、短いパルス幅の、ダイオ
ード・ポンピングされたレーザを使用して実行される。このレーザ・システムは
、低繰返し率において７０ナノ秒のパルスと、４０キロヘルツにおいて３００ナ
ノ秒のパルスを提供するランプでポンピングしたレーザ・システムと比較して、
低繰返し率において３０ナノ秒のパルスと、５０キロヘルツにおいて１２５ナノ
秒のパルスを提供しうる。しかしながら、動的パルス幅制御技術は、代替的にラ
ンプでポンピングしたレーザ・システムを使用して実行することも可能である。
【００２２】 以下説明する動的パルス幅制御は、例えばスペクトラ・フィジックス社（Ｓｐ
ｅｃｔｒａ Ｐｈｙｓｉｃｓ）のＤＰＬレーザ・システムのようなレーザが、例
えば単一のパルスから５０キロヘルツまでのいずれかの繰返し率において１２５
ナノ秒のパルス幅を提供出来るようにしうる。
【００２３】 高繰返し率が典型的に望ましいが、そのようなレーザは、抵抗がトリミングさ
れている間パルス間で抵抗の測定を可能とするよう低繰返し率で作動しうる。も
しも測定すべき抵抗が非常に高いとすれば、各測定を正確に実行するには典型的
に比較的長い時間を要し、従ってより低い繰返し率が望ましい。本発明によれば
、そのようなレーザは、（動的パルス幅制御を行なわない場合の典型である）３
０ナノ秒でなくむしろ、例えば約１２５ナノ秒のパルス幅において約１キロヘル
ツの低繰返し率で作動可能である。動的パルス幅制御は、パルス幅が抵抗の底ま
で該抵抗の材料を貫通して切り込むに十分長いものであることを保証する。
【００２４】 図１を参照すれば、レーザ１０は、エネルギ貯蔵ロッド１２と、連続的にポン
ピングされるダイオード・ポンプ１４とを含む。ダイオード・ポンプからのエネ
ルギは、レンズ１６と１００％レフレクタ１８とを介してレーザ・ロッド１２へ
入る。基本的には光スイッチである音響−光Ｑスイッチ２０は、エネルギがレー
ザ・ロッド１２内で貯えられた状態に留まるようオンーオフと切り替え可能であ
る。Ｑスイッチ２０がオンとなると、レイジング作用が阻止されることによって
レーザ・ダイオード１４からのエネルギがロッド１２に供給されうるようにする
。レーザ・ロッド１２に貯えられたエネルギは、Ｑスイッチ２０がレーザ・ビー
ムの放射を阻止するので増大する。Ｑスイッチ２０がオフとなった後約１あるい
は２マイクロ秒で、レーザ・パルスは、レフレクタ２４を介してレーザ・ロッド
１２から放射される。Ｘ−走査ミラーおよびＹ−走査ミラー（図示せず）が、パ
ルス化されたレーザ・ビームを運動させて、厚膜の抵抗のトリミングを実行する
。
【００２５】 Ｑスイッチ２０がオフである時間期間は、「放射期間」である。Ｑスイッチ２
０が作動するレートは、「繰返し率（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ ｒａｔｅ）」とし
て知られている。
【００２６】 図１に示す抵抗トリミング・システムの一適用例において、レーザ１０は、全
ての繰返し率において本質的に短いパルス幅を有している。しかしながら、レー
ザ・パルスのエネルギ、パルス幅およびピーク・パワーはエネルギの貯え量によ
って変わる。低繰返し率において、エネルギの貯えは高く、従ってパルス幅は短
く、パルス当たりのエネルギおよびピーク・パワーは高い。以下詳細に説明する
ように、低繰返し率における抵抗トリミング・システムの作動の間、Ｑスイッチ
２０は、レーザ・パルスが低減した後開放状態に留まり、そして一連の二次パル
スと連続波（ＣＷ）出力とを含む二次放射が、レーザ１０から放射される。これ
らの二次パルスは、エネルギがダイオード・ポンプ１４によってエネルギ貯蔵ロ
ッド１２中へ連続してポンピングされるという事実から発生する。この連続した
入力から結果的に貯えられたエネルギがスレッショルド（エネルギ貯蔵ロッド・
システムにおける損失を充足するに必要な最小のエネルギ）を上回るといつでも
、二次パルスは放射される。
【００２７】 一次パルスのエネルギは、基本的に、ＱスイッチのＲＦパワーがオンであって
Ｑスイッチを閉鎖させている間の貯蔵時間をポンプ・ダイオード・レーザ１０の
パワーに掛け算したものと等しい。もしも貯蔵時間が約３０ミクロン秒であり且
つレーザのパワーが約７ワットであるとすれば、一次パルスにおける全体エネル
ギは約２１０マイクロジュールである。
【００２８】 １キロヘルツにおいて、一次パルス並びに連続波出力は一緒にすると２１０マ
イクロジュールをはるかに上回る全体エネルギを有している。一次パルス出力は
、Ｑスイッチ２０と同期作動する音響−光変調器（ＡＯＭ）２６によって加工物
に向って偏向させられる。音響−光変調器２６は、一次レーザ・パルスが加工物
に対して偏向しうるようにするに十分作動が高速で、次いでオフに切り替えるこ
とにより連続波の出力と短いパルス・レーザからの二次パルスとを熱だめ２８上
へ投入する。音響−光変換器２６は、少なくとも８０％の効率で、より好ましく
は約９０％あるいはそれ以上で一次レーザ・パルスを偏向させ、そして連続波の
出力および短いパルス・レーザ１０の二次パルスの全ては熱だめ２８上に投入さ
れる。
【００２９】 例えば電気−光変調器、液晶変調器、あるいは高速光スイッチのようなその他
の光学シャッタを音響−光変換器２６の代替としうる。
【００３０】 代替的な方法によれば、一次ビームは、音響−光変調器２６を通過し、図２に
示すように、９０％の効率で望ましくない連続波出力と二次パルスとを偏向する
。使用するべき方法はマイクロ機械加工の用途の性格によって決まる。このよう
に、図２に示す方法によれば、光学シャッタは、望ましくないレーザ出力を加工
物から離れる方向に回折、偏向あるいは方向し直し、あるいはその他の方法で遮
断し、一方図１に示す方法によれば、光学シャッタは、望ましいレーザ出力を加
工物に向って回折、偏向、方向直し、あるいはその他の方法で遮断する。
【００３１】 図３は図１に示すように、一次ビーム偏向技術を使用した動的パルス幅制御メ
カニズムの作動を示す。図３の上３種類の波形は、動的パルス幅制御を行なわな
い高い固定繰返し率における短いパルス・レーザの作動を示す。この場合、Ｑス
イッチは、最大の所望繰返し率（この例の場合は４０Ｋｈｚと示されている）で
作動する。レーザ・トリガ・パルス３０の立ち上がり時間がＲＦ・Ｑスイッチ制
御信号３２の付勢をトリガし、次いで該信号はＱスイッチに印加されて、Ｑスイ
ッチのオン／オフ状態を制御する。ＲＦ・Ｑスイッチ制御信号が付勢している間
３２、Ｑスイッチに印加されたＲＦ信号は、Ｑスイッチに供給され、Ｑスイッチ
を「オン」（閉鎖）状態にし、そしてＱスイッチは、レーザ・ビームの放射を阻
止する。このためエネルギはレーザ・ロッドに貯えられる。レーザ・トリガ・パ
ルス３０が低下することによってＲＦ・Ｑスイッチ制御信号３２を消勢させ、そ
してＲＦ信号が何ら印加されていないため、Ｑスイッチは「オフ」（開放）状態
とされる。このため光パワーがレーザの空洞（レーザ空洞は１００％レフレクタ
と出力ミラーとの間に位置している全てのものから構成されている）内で蓄積さ
れ、そして短時間の後、レーザ・パルス３４が「放射期間」の間に放射される。
放射期間の後、別のレーザ・トリガ・パルス３０がＲＦ・Ｑスイッチ制御信号３
２を付勢し、再びエネルギをレーザ・ロッド内で貯えるようにする。このような
高繰返し率において、ＲＦ・Ｑスイッチ制御信号３２の「オン」の時間は、パル
ス３４間で最大のレーザ貯蔵時間が取れうるようセットされる。例えば、４０キ
ロヘルツの繰返し率において、貯蔵時間は約２５マイクロ秒からパルス３４がレ
ーザ空洞内で蓄積され且つ放射されるのに要する時間（これは約２から３マイク
ロ秒）を差し引いたものである。代替実施形態において、Ｑスイッチは、電気−
光Ｑスイッチでよく、そして高電圧のＱスイッチ制御信号をＲＦ・Ｑスイッチ制
御信号の代わりに使用しうる。
【００３２】 図３の下５種類の波形は、動的パルス幅制御を使用した低い固定した繰返し率
における短いパルス・レーザの作動を示す。ＲＦ・Ｑスイッチ制御信号３２は、
例えば図３に示す上３種類の高繰返し率の例のパルス当たり同じエネルギ貯蔵お
よびパルス幅と同じであるパルス当たりの所望のエネルギ貯蔵および所望のパル
ス幅を提供するに必要な時間期間のみ付勢される。エネルギ貯蔵に必要な時間が
経過した後、ＲＦ・Ｑスイッチ制御信号３２は消勢され、そのためＱスイッチを
オフにしレーザが出力を放射しうるようにする。Ｑスイッチは、次の放射期間の
ための貯蔵が所望されるまでオフの状態に保持される。この方法によれば、エネ
ルギ貯蔵時間は、パルス当たりの所望のエネルギおよび所望のパルス幅に対応す
る。図３の下５種類の波形で示されるように、低繰返し率において、レーザは、
蓄積し、そして一次パルス３６が放射された後、放射期間の間連続波モード出力
３８でレーザを放出する。一次パルスの後の出力３８は、ＣＷ出力が続く一連の
レーザから放射された二次パルスから構成される。図１に示す実施形態において
、音響−光変換器信号４０は、一次パルスを抵抗に向って偏向するために一次パ
ルス３６が放射される直前音響−光変換器をトリガし、次いでＡＯＭをオフに切
り替え、そのため望ましくない二次およびＣＷ出力が図１に示すように熱だめに
投入される。従って、トリミングすべき抵抗の望ましくない加熱が阻止される。
【００３３】 図４および図５は、音響−光変換器が不在の場合の時間の関数として、一次パ
ルス３６と二次パルス及び連続波の出力３８とを含むレーザ出力のパワーを示す
。図６は、音響−光変調器がレーザからの連続波出力を熱だめに投入したレーザ
出力のパワーを示す。
【００３４】 操作者は、コンピュータ制御により所望のレーザ・パルス幅を選択することが
出来る。コンピュータは、探索テーブルを利用してプログラム化され、所望のレ
ーザ・パルス幅に対する正しいＱスイッチ貯蔵時間を提供する。コンピュータは
また、ＡＯＭ偏向器のために正しいタイミング信号を提供する。一旦操作者が所
望のパルス幅を選択すると、レーザは、パルス当たりの全体エネルギあるいはパ
ルス幅を変化させることなく、この貯蔵時間と対応する最大繰返し率より下の何
れかの繰返し率において作動しうる。このように、抵抗に供給されたエネルギ、
パルス幅、およびピーク・パワーは、全ての繰返し率にわたって一定の値に固定
される。
【００３５】 レーザ・システムにおいてパルスを制御する新規で改良された装置と技術につ
いて説明してきた。該技術分野の専門家には本発明の概念から逸脱することなく
本明細書に記載の特定実施形態の多数の用途および修正並びに展開を行ないうる
ことは明らかである。例えば、本装置の厚膜抵抗のトリミングに対する装置の適
用を開示してきたが、例えば、厚膜キャパシタのトリミング、シリコン基板上の
半導体回路のマイクロ機械加工、抵抗あるいはキャパシタの薄膜トリミング、リ
ンクのブローイング等の本技術のその他の適用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明によるレーザ・システムの主要構成要素を開示するブロック図
である。
【図２】 図２は、本発明による代替レーザ・システムの主要構成要素を開示するブロッ
ク図である。
【図３】 図３は、図１に示すレーザ・システムの高い、固定された繰返し率およびまた
低繰返し率における作動を示す一組の波形を示す図である。
【図４】 図４は、音響−光変換器が不在する場合の時間の関数として、図１に示すレー
ザ・システムの出力のパワーを示す図である。
【図５】 図５は、時間の目盛りを縮小した図４と類似の図である。
【図６】 図６は、音響−光変換器がレーザからの連続波出力を熱だめに投入するために
使用される場合の時間の関数として図１に示すレーザ・システムの出力のパワー
を示す図である。従って、図６は、二次の望ましくないパルスが除去された場合
の図４と同じである。
【手続補正書】
【提出日】平成１２年１２月１３日（２０００．１２．１３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，Ｇ Ｈ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，Ｚ Ｗ

Claims (39)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レーザポンプと、 レーザ・ロッドと、 前記レーザポンプとレーザ・ロッドとの間に介装され、そこを通してレーザポ
    ンプからのエネルギがレーザ・ロッドへ入るレフレクタと、 そこを通してエネルギがレーザ・ロッドから放射される出力側レフレクタと、 前記レーザ・ロッドと出力側レフレクタとの間に介装されたスイッチであって
    、閉鎖するとエネルギを所望の時間期間レーザ・ロッドに貯めておき、開放する
    と放射期間の間エネルギをレーザ・ロッドから放射されうるようにするスイッチ
    と、 放射期間の間レーザ・ロッドから放射された一次レーザ・パルスが加工物に衝
    突しうるようにし、放射期間の間一次パルスの後で発生する二次レーザ放射の少
    なくとも一部が加工物に衝突しないよう阻止するよう構成された制御装置と を備えるパルス化されたレーザ・システム。
  2. 【請求項２】 前記制御装置が光学シャッタを備える請求項１に記載のパル
    ス化されたレーザ・システム。
  3. 【請求項３】 前記光学シャッタが音響−光変調器、電気−光変調器、液晶
    変調器あるいは高速光スイッチを備える請求項１に記載のパルス化されたレーザ
    ・システム。
  4. 【請求項４】 前記制御装置が加工物から所望しない二次レーザを回折、偏
    向、方向直し、あるいは遮断によって二次レーザ放射が加工物に衝突しないよう
    にする請求項１に記載のパルス化されたレーザ・システム。
  5. 【請求項５】 前記制御装置が一次パルスを加工物に向って回折、偏向、方
    向直し、あるいは遮断することによって一次レーザ・パルスが加工物に衝突する
    ようにさせうる請求項１に記載のパルス化されたレーザ・システム。
  6. 【請求項６】 前記制御装置が一次パルスの放射の後の放射期間の間発生す
    る二次レーザ放射の８０％以上が加工物に衝突しないようにする請求項１に記載
    のパルス化されたレーザ・システム。
  7. 【請求項７】 前記制御装置が放射期間の間発生する二次レーザ放射が一次
    パルスの放射直後加工物に衝突しないようにし始める請求項１に記載のパルス化
    されたレーザ・システム。
  8. 【請求項８】 前記レーザポンプがダイオード・ポンピングされたシステム
    を備える請求項１に記載のパルス化されたレーザ・システム。
  9. 【請求項９】 前記レーザポンプがランプでポンプイングされるシステムか
    らなる請求項１に記載のパルス化されたレーザ・システム。
  10. 【請求項１０】 前記スイッチがＱスイッチである請求項１に記載のパルス
    化されたレーザ・システム。
  11. 【請求項１１】 前記Ｑスイッチが、制御信号を受取るとき閉鎖し、制御信
    号が前記Ｑスイッチに供給されないときは開放するように構成されている請求項
    １０に記載のパルス化されたレーザ・システム。
  12. 【請求項１２】 前記制御信号が高周波数信号である請求項１１に記載のパ
    ルス化されたレーザ・システム。
  13. 【請求項１３】 前記制御信号が高電圧信号である請求項１１に記載のパル
    ス化されたレーザ・システム。
  14. 【請求項１４】 前記制御信号がトリガ信号によってトリガされる請求項１
    １に記載のパルス化されたレーザ・システム。
  15. 【請求項１５】 前記スイッチがある繰返し率の範囲にわたって一次レーザ
    ・パルスの繰返し率とは無関係に固定された所定の時間にわたって閉鎖するよう
    に配置されている請求項１に記載のパルス化されたレーザ・システム。
  16. 【請求項１６】 一次レーザ・パルスの低い繰返し率において、前記制御装
    置は一次パルスの放射の後に発生する二次レーザ放射が加工物に衝突するのを阻
    止し、一次レーザ・パルスの高繰返し率においては一次パルスの放射後の放射期
    間の間二次レーザ放射は何ら発生しない請求項１５に記載のパルス化されたレー
    ザ・システム。
  17. 【請求項１７】 前記レーザポンプが連続作動するよう構成されている請求
    項１に記載のパルス化されたレーザ・システム。
  18. 【請求項１８】 レーザポンプと、レーザ・ロッドと、前記レーザポンプと
    レーザ・ロッドとの間に介装されたレフレクタであって前記レーザポンプからの
    エネルギがそこを通って前記レーザ・ロッドへ入るレフレクタと、エネルギがそ
    こを通ってレーザ・ロッドから放射される出力側レフレクタと、前記レーザ・ロ
    ッドと出力側レフレクタとの間に介装されたスイッチであって閉鎖するとき所望
    の時間期間前記レーザ・ロッドにエネルギが貯えられるようにし且つ開放すると
    き放射期間の間エネルギが前記レーザ・ロッドから放射されうるようにするスイ
    ッチとを備えるパルス化レーザ・システムを設けるステップと、 複数の放射期間の間レーザエネルギが放射されるようにパルス化されたレーザ
    ・システムを作動させるステップと、 各放射期間の間前記レーザ・ロッドから放射された一次レーザ・パルスが加工
    物に衝突しうるようにするステップと、 一次パルスの放射の後各放射期間の間発生する二次レーザ放射の少なくとも一
    部が加工物に衝突しないようにするステップと を備えるパルス化レーザ・システムを作動させる方法。
  19. 【請求項１９】 ある繰返し率の範囲にわたって一次レーザ・パルスの繰返
    し率には関係なく固定された所定の時間期間スイッチを閉鎖するステップを更に
    備える請求項１８に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記の固定された所定の時間が前記繰返し率範囲での最高
    の繰返し率において実行可能な最長のエネルギ貯蔵期間である請求項１９に記載
    の方法。
  21. 【請求項２１】 一次パルスの放射の後の放射期間の間発生する二次レーザ
    放射が加工物に衝突しないようにする前記ステップが一次レーザ・パルスの低い
    繰返し率において実行され、一次レーザ・パルスの高繰返し率においては一次パ
    ルスの放射の後の放射期間の間二次レーザ放射はなんら発生しない請求項１８に
    記載の方法。
  22. 【請求項２２】 一次レーザ・パルスが加工物に衝突しうるようにする前記
    ステップが、制御されたレーザ・パルス幅で加工面をマイクロ機械加工するステ
    ップを備える請求項１８に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 加工面をマイクロ機械加工する前記ステップが、シリコン
    基板上の半導体回路をマイクロ機械加工するステップを備える請求項２２に記載
    の方法。
  24. 【請求項２４】 一次レーザ・パルスが加工物に衝突しうるようにする前記
    ステップがトリミング可能な構成要素をトリミングするステップを備える請求項
    １８に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 一次レーザ・パルスが加工物に衝突しうるようにする前記
    ステップが厚膜の電気的構成要素をトリミングするステップを備える請求項２４
    に記載の方法。
  26. 【請求項２６】 一次レーザ・パルスが加工物に衝突しうるようにする前記
    ステップが薄膜の電気的構成要素をトリミングするステップを備える請求項２４
    に記載の方法。
  27. 【請求項２７】 一次レーザ・パルスが加工物に衝突しうるようにする前記
    ステップが抵抗をトリミングするステップを備える請求項２４に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 一次レーザ・パルスが加工物に衝突しうるようにする前記
    ステップがキャパシタをトリミングするステップを備える請求項２４に記載の方
    法。
  29. 【請求項２９】 パルス化されたレーザ・システムを作動させる前記ステッ
    プがレーザポンプを連続的に作動させるステップを備える請求項２４に記載の方
    法。
  30. 【請求項３０】 レーザポンプと、レーザ・ロッドと、前記レーザポンプと
    レーザ・ロッドとの間に介装したレフレクタであってレーザポンプからのエネル
    ギがそこを通ってレーザ・ロッドへ入るレフレクタと、エネルギがそこを通って
    レーザ・ロッドから放射される出力側レフレクタと、前記レーザ・ロッドと出力
    側レフレクタとの間に介装されたスイッチであって閉鎖されるとき所望の時間期
    間エネルギをレーザ・ロッドに貯えるようにし、開放するとき放射期間の間エネ
    ルギがレーザ・ロッドから放射されうるようにするスイッチとを備えるパルス化
    されたレーザ・システムを設けるステップと、 ある繰返し率範囲にわたってパルス化されたレーザ・システムを作動させて、
    複数の放射期間の間各繰返し率においてレーザエネルギが放射されるようにし、
    放射期間の間放射されるレーザエネルギの少なくとも一部が目標とする構造体に
    向って導かれるようにするステップと、を備え、 パルス化されたレーザ・システムを作動させる前記ステップが、前記繰返し率
    範囲内で一次レーザ・パルスの繰返し率とは無関係に各放射期間に先立つて固定
    された所定の期間前記スイッチを閉鎖するステップを備え、 パルス化されたレーザ・システムを作動させる前記ステップが更に、一定のパ
    ワーでポンプを連続的に作動させるステップを備える パルス化されたレーザ・システムを作動させる方法。
  31. 【請求項３１】 放射期間の間放射されたレーザエネルギの少なくとも一部
    を目標とする構造体に向って導く前記ステップが、目標とする構造体の機能的あ
    るいは受動的トリミングを実行するステップを備える請求項３０に記載の方法。
  32. 【請求項３２】 パルス化されたレーザ・システムを作動する前記ステップ
    がトリミング可能な構成要素をトリミングするステップを備える請求項３０に記
    載の方法。
  33. 【請求項３３】 パルス化されたレーザ・システムを作動させる前記ステッ
    プが厚膜の電気的構成要素をトリミングするステップを備える請求項３２に記載
    の方法。
  34. 【請求項３４】 パルス化されたレーザ・システムを作動させる前記ステッ
    プが薄膜の電気的構成要素をトリミングするステップを備える請求項３２に記載
    の方法。
  35. 【請求項３５】 パルス化されたレーザ・システムを作動させる前記ステッ
    プが抵抗をトリミングするステップを備える請求項３２に記載の方法。
  36. 【請求項３６】 パルス化されたレーザ・システムを作動させる前記ステッ
    プがキャパシタをトリミングするステップを備える請求項３２に記載の方法。
  37. 【請求項３７】 パルス化されたレーザ・システムを作動させる前記ステッ
    プが加工面をマイクロ機械加工するステップを備える請求項３２に記載の方法。
  38. 【請求項３８】 加工面をマイクロ機械加工する前記ステップがシリコン基
    板上の半導体回路をマイクロ機械加工するステップを備える請求項３７に記載の
    方法。
  39. 【請求項３９】 パルス化されたレーザ・システムを作動させる前記ステッ
    プがレーザポンプを連続的に作動させるステップを備える請求項３２に記載の方
    法。
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