JP2007507358A - 光学部品用型 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は概して、表面を製造しおよび/または精錬のためのシステムおよび方法に関し、同様にこのシステムおよび/または方法を使用して製造されたデバイスにも関する。さら詳しくは、このシステムおよび方法は、レーザー削磨処理を使用する高精度光学レンズ型を製造するために使用され得る。
現在、デバイスを製造する型の使用は、従来よく知られた処理法である。しかしながら近年では、光学レンズの生産においては光学機器の製造者によって、精密な型の鋳造が使用されて来た。1以上の光学画像を組み込むデバイス、光学電気通信、および光学データ記憶技術は次第に普及している。これらの多くの製品は1以上の光学レンズを使用する。結果的に、様々なデバイスで使用される光学レンズが可能な限り精密にそれらの設計仕様書を満たすことが強く望まれている。また、レンズが市場で望まれる値段であり得るようにレンズの生産において経済的に実現可能な製造を維持することも望まれ得る。
本発明は、高精度表面の形状を改善する方法において具現化され、その表面上に外形を有する材料のブロックを提供する工程、要求された外形の形状から離れた形状から及ぶ材料により生じる外形の表面誤差を計測する工程、およびその外形から広がる材料を切除するために、その誤差部分上にパルスレーザービームを作用することによって外形の表面の誤差を修正する工程を包含する。
本発明の一実施形態は、概して、実際の表面の形状および材料の高精度表面の要求される表面形状の相互間の形状整合を改善するために、材料表面上の好ましくない外形のレーザー切除に向ける。これらの望ましくない外形は、例えば、初期の表面形状を形成するために使用される回転または研削の工程中に生じる工具の痕跡のような欠損を有し得る。さらなる実施形態では、材料は光学型であり得、および外形は光学型キャビティにおける好ましくない表面うねりであり得る。しかしながら、当業者は、請求の範囲に定義されるように、本発明から逸脱することなく、明細書中に開示される1以上の実施形態を用いて、高度精度のために、他の様々な表面が切除され得ることを理解すべきである。
Claims (107)
- a)材料の少なくとも1つの表面上に初期の形状を該材料に設ける工程;
b)高精度な表面の初期形状の誤差を計測する工程であって、該誤差は要求形状からのずれである工程;および
c)該ずれを切除するために、該誤差にレーザーからなる光のパルスを選択的に適用することによって、該高精度な表面の初期形状における該誤差を修正する工程、
を包含する、該高精度な表面の形状を改善する方法。 - 少なくとも1つの表面上に初期形状を前記材料に設ける工程が、実質的に平坦な形状を材料に設ける工程を包含する、請求項1に記載の方法。
- 工程(b)において計測された前記誤差が1以上のうねりを有する、請求項1に記載の方法。
- 工程(b)において計測された前記誤差が加工処理の痕跡を含む、請求項1に記載の方法。
- 要求形状からの前記ずれを計測するために、工程(b)が、レーザー干渉計、白色光干渉計、線形変位並進変成器、走査プローブ顕微鏡、走査トンネル顕微鏡、原子間力顕微鏡、近接場走査型光学顕微鏡、またはせん断力顕微鏡のうち少なくとも1つを高精度な表面上に使用する工程を包含する、請求項1に記載の方法。
- 工程(b)が前記初期形状における前記誤差に基づくパルススケジュールを決定する工程を包含し;および
工程(c)が表面の少なくとも1つの面上で規定経路に沿って前記レーザーのビームスポットを移動させる工程、および該パルススケジュールに基づいて光のパルスが前記表面の一部を照射することを選択的に可能にする工程を含む、請求項1に記載の方法。 - 工程(b)が前記初期形状における前記誤差に基づいてパルススケジュールを決定する工程を含み;および
工程(c)が、少なくとも1つの前記表面が前記レーザーのビームパスを通過するように前記材料を移動させる工程、および光の前記パルスが該パルススケジュールに基づいて表面の一部を照射することを選択的に可能にすることを有する、請求項1に記載の方法。 - 前記形状が実質的に円状対称な外形であり;および
工程(c)が以下の工程:
c1)時計回りまたは反時計回りの方向のうち1つの方向に、該実質的に円状対称な外形の外周に沿って前記レーザーのビームスポットをある回転速度で移動させる工程;
c2)連続的に適用されたパルスにより切除された範囲の中心が規定の円周距離の分だけ離れるように選択されたパルス周波数で、光の前記パルスを用いて、該外形の外周に沿って前記高精度な表面を照射する工程;
c3)該実質的に円状対称な外形の外周に沿って該誤差が実質的に修正されるまで、工程(c1)および(c2)を繰り返す工程;
c4)該実質的に円状対称な外形の、小さい方または大きい方の外周のうち1つまでの規定の半径距離の分だけ半径方向に前記レーザーのビームスポットを移動させる工程;および
c5)前記初期形状の誤差が実質的に修正されるまで、工程(c1)、工程(c2)、工程(c3)および工程(c4)を繰り返す工程、
包含する、請求項1に記載の方法。 - 前記形状が実質的に円状対称な外形であり;および
工程(c)が以下の工程;
c1)該実質的に円状の外形の外周が、時計回りまたは反時計回りのうち1つの方向に前記レーザーのビームスポットをある回転速度で通過するように前記材料を移動させる工程;
c2)前記レーザーが該実質的に円状対称な外形の外周に沿ってパルスを適用するためにあるパルス周波数でパルス出力することを可能にする工程であって、連続的に適用されたパルスによって切除された範囲の中心が規定の円周距離の分だけ離れる工程;
c3)該実質的に円状対称な外形の外周に沿って前記誤差が実質的に修正されるまで、工程(c1)および工程(c2)を繰り返す工程;
c4)該実質的に円状対称の外形の外周の小さい方または大きい方のうちの1つまでの規定の半径距離分だけ半径方向に前記材料を移動させる工程;および
c5)前記初期形状の誤差が実質的に修正されるまで、工程(c1)、工程(c2)、工程(c3)、および工程(c4)を繰り返す工程、
を包含する、請求項1に記載の方法。 - 工程(c)が、前記初期形状または少なくとも1つの前記表面のうち1つに、前記レーザーからなる光のパルスの規定の入射角を保持する工程を包含する、請求項1に記載の方法。
- 工程(c)が、発生した光のパルスが1ナノ秒以下の周期を有するように前記レーザーを作用する工程を包含する、請求項1に記載の方法。
- a) 型材料の1ブロックに少なくともその面上に形成される初期形状を設ける工程;
b)型材料の該ブロックの少なくとも1の面上に1の薄膜層を形成する工程;
c)少なくとも該初期形状上に形成される該薄膜表面上の誤差を計測する工程であって、該誤差が要求された型形状からのずれである工程;および
d)該ずれを切除するために、超高速レーザーから光のパルスを該誤差に選択的に適用することによって薄膜該表面上の誤差を修正する工程、
を包含する、高精度な型形状を改善する方法。 - 工程(a)が、前記初期形状が少なくとも1の前記面上に形成されたキャビティを有する型材料を提供する工程を含み、該型材料が;タングステン−カーバイド;サファイア;固体状態のカーボン物質;Al2O3;Cr2O3;SiC;ZrO2;Si3N4;TiN;TiC;BN;Ni;Cr;Ti;W;Ta;Si;ガラス;TiN;TiC、Cr3C2、またはAl2O3のうち少なくとも1つを有するサーメット;またはNi,Cr,Ti,W,Ta,またはSiの少なくとも1つを有する合金;のうち少なくとも1つを有し、および
工程(b)が、金属またはニッケル、チタン、ニオビウム、バナジウム、モリブデン、プラチニウム、パラジウム、イリジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム、レニウム、タングステン、およびタンタルのうち少なくとも1つを有する合金を適用する工程を含む、請求項12に記載の方法。 - 工程(c)において計測された前記誤差が1以上のうねりを有する、請求項12に記載の方法。
- 工程(c)において計測された前記誤差が加工処理の痕跡を有する、請求項12に記載の方法。
- 工程(c)が、前記要求形状からの前記ずれを計測するために、レーザー干渉計、白色光干渉計、線形可変変位並進器、走査プローブ顕微鏡、走査トンネル顕微鏡、原子間力顕微鏡、近接場走査型光学顕微鏡、またはせん断力顕微鏡のうち少なくとも1つを前記高精度表面に使用する工程を包含する、請求項12に記載の方法。
- 工程(c)が前記薄膜の表面上の前記誤差に基づいてパルススケジュールを決定する工程を包含し;および
工程(d)が、前記薄膜の表面上の規定の経路に沿って前記レーザーのビームスポットを移動させる工程、および前記光のパルスが該パルススケジュールに従って前記誤差を有する表面の一部を照射することを選択的に可能にする工程を包含する、請求項12に記載の方法。 - 工程(c)が前記薄膜の表面上の前記誤差に基づいてパルススケジュールを決定する工程を包含し;および
工程(d)が少なくとも前記初期の形状上に形成される前記薄膜の表面が前記レーザーのビームパスを通過するように型材料の前記ブロックを移動させる工程、および前記光のパルスが、該パルススケジュールにより前記誤差を有する表面の一部を照射することを選択的に可能にする工程を有する、請求項12に記載の方法。 - 前記形状が実質的に円状対称の外形であって;および
工程(d)が以下の工程:
(d1)前記レーザーのビームスポットを時計回りおよび反時計回りのうち1つの方向に前記実質的な円状対称な外形の外周に沿ってある回転速度で移動させる工程;
(d2)光の前記パルスを前記実質的に円状対称な外形の外周に沿って適用するために、前記レーザーがあるパルス周波数でパルス出力することを可能にし、連続的に適用されたパルスによって切除された範囲の中心が規定の円周距離の分だけ離れる工程;
(d3)前記実質的に円状対称な外形の規定の外周に沿った前記誤差が実質的に修正されるまで、工程(d1)および工程(d2)を繰り返す工程;
(d4)前記実質的に円状対称な外形のうち小さい方および大きい方の外周のうちの1つまでの規定の距離の分だけ前記レーザーを高速で移動させる工程;および
(d5)少なくとも前記初期形状上で形成される前記薄膜の表面上の前記誤差が実質的に修正されるまで、工程(d1)、工程(d2)、工程(d3)、および工程(d4)を繰り返す工程、
を包含する、請求項12に記載の方法。 - 前記形状が実質的に円状対称な外形であって;および
工程(d)が以下の工程:
(d1)前記実質的に円状の外形の外周が、前記レーザーのビームスポットを時計回りまたは反時計回りのうち1つの方向にある回転速度で通過するように型材料の前記1ブロックを移動させる工程;
(d2)光の前記パルスを前記実質的に円状対称な外形の外周に沿って適用するために、前記レーザーがあるパルス周波数でパルス出力することを可能にし、連続的に適用されたパルスによって切除された範囲の中心が規定の円周距離の分だけ離れる工程;
(d3)前記実質的に円状対称な外形の外周に沿った前記誤差が実質的に修正されるまで、工程(d1)および工程(d2)を繰り返す工程;
(d4)前記実質的に円状対象の外形のうち小さい方の外周および大きい方の外周のうちの1つに至るまでの規定の距離の分だけ型材料の前記ブロックを高速で移動させる工程;および
(d5)少なくとも前記初期形状上で形成される前記薄膜の表面上の前記誤差が実質的に修正されるまで、工程(d1)、工程(d2)、工程(d3)、および工程(d4)を繰り返す工程、
を包含する、請求項12に記載の方法。 - 工程(d)が少なくとも次のうち1つの工程:
連続的に適用されたパルスにより切除された範囲の中心間の規定の円周距離を保持するためにそれぞれの外周で前記パルス周波数を変化させる工程;または
連続的に適用されたパルスにより切除された範囲の中心間の規定の円周距離を保持するためにそれぞれの外周で前記ビームスポットの回転速度を変化させる工程、
をさらに有する、請求項19又は請求項20のうちの1項に記載の方法。 - 工程(d)が、前記レーザーからなる光の前記パルスの規定の入射角、および初期形状、少なくとも1つの表面、または前記薄膜の表面のうちの1つを保持する工程を含む、請求項12に記載の方法。
- 工程(a)が以下の工程:
アシストガス中に前記材料を配置する工程、または
該アシストガスを少なくとも1つの前記材料の表面上で吹き出す工程、
のうち少なくとも1つを有する、請求項1又は請求項12のうちの1項に記載の方法。 - a)初期のレンズ形状を有するレンズを提供する工程;
b)要求されたレンズ形状からのずれである、該レンズの表面上の誤差を計測する工程;および
c)該ずれを切除するために、超高速レーザーからなる光のパルスを該誤差に選択的に適用することによって、該レンズ表面上の該誤差を修正する工程、
を包含する、高精度レンズを製造する方法。 - 工程(b)が、前記要求されたレンズ形状からの前記ずれを計測するために、レーザー干渉計、白色干渉計、線形可変変位並進器、走査プローブ顕微鏡、走査トンネル顕微鏡、原子間力顕微鏡、近接場走査型光学顕微鏡、またはせん断力顕微鏡のうち少なくとも1つを前記レンズ表面上で使用する工程を包含する、請求項24に記載の方法。
- 工程(b)が、前記初期のレンズ形状における前記誤差に基づいてパルススケジュールを決定する工程を包含し;および
工程(c)が、前記レンズ表面上の規定の経路に沿って前記レーザーのビームスポットを移動させ、および光の前記パルスがパルススケジュールに従って該レンズ表面の一部を照射することを選択的に可能にすることを包含する、請求項24に記載の方法。 - 工程(b)が、前記初期のレンズ形状における前記誤差に基づくパルススケジュールを決定する工程を包含し;および
工程(c)が、前記レンズの表面が前記レーザーのビームパスを通過するように前記レンズを移動させる工程、および光の前記パルスが該パルススケジュールに従って、前記レンズの表面の一部を照射することを選択的に可能にする工程を包含する、請求項24に記載の方法。 - 1バイト長が光の1つのパルスにより切除された範囲の長さの1/2以下であるように前記パルススケジュールが決定される、請求項6、請求項7、請求項17、請求項18、請求項26、又は請求項27のうちの1項に記載の方法。
- 前記要求されたレンズ形状が実質的に円状対称な外形であり;および
工程(c)が以下の工程:
(c1)時計回りおよび反時計回りの方向のうち1つの方向に、実質的に円状対称の外形の外周に沿って前記レーザーのビームスポットをある回転速度で動かす工程;
(c2)実質的に円状対称な外形の外周に沿って光の前記パルスを適用するために、前記レーザーがあるパルス周波数でパルス出力することを可能にし、連続的に適用されたパルスにより切除された範囲の中心が規定の円周距離の分だけ離される工程、
(c3)前記実質的に円状対称な外形の外周に沿った前記誤差が実質的に修正されるまで、工程(c1)および(c2)を繰り返す工程;および
(c4)前記実質的に円状対称な外形の小さい方の外周または大きい方の外周のうちの1つまでの規定の距離の分だけ前記レーザーを高速で移動させる工程;および
(c5)前記レンズ表面上の前記誤差が実質的に修正されるまで、工程(c1)、工程(c2)、工程(c3)および工程(c4)を繰り返す工程、
包含する、請求項24に記載の方法。 - 前記要求されたレンズ形状が実質的に円状対称な外形であり;および
工程(c)が以下の工程;
(c1)前記実質的に円状の外形の外周が、時計回りまたは反時計回りのうち1つの方向に前記レーザーのビームスポットをある回転速度で通過するように前記レンズを動かす工程;
(c2) 前記レーザーが前記実質的に円状対称な外形の外周に沿って光の前記パルスを適用するためにあるパルス周波数でパルス出力することを許容する工程であって、連続的に適用されたパルスによって切除された範囲の中心が規定の円周距離の分だけ離される工程;
(c3) 前記実質的に円状対称な外形の外周に沿った前記誤差が実質的に修正されるまで、工程(c1)および工程(c2)を繰り返す工程;
(c4) 前記実質的に円状対称な外形の外周のうち小さい方または大きい方のうちの1つまでの規定の距離の分だけ前記レンズを高速で移動させる工程;および
(c5) 前記レンズ表面上の前記誤差が実質的に修正されるまで、工程(c1)、工程(c2)、工程(c3)、および工程(c4)を繰り返す工程、
を包含する、請求項24に記載の方法。 - 工程(c)がさらに以下の工程:
連続的に適用されたパルスにより切除された範囲の中心間の規定の円周距離を保持するために、それぞれの外周における前記パルス周波数を変化させる工程;もしくは
連続的に適用されたパルスにより切除された範囲の中心間の規定の円周距離を保持するために、それぞれの外周におけるビームスポットの前記回転速度を変化させる工程、
のうち少なくとも1つを包含する、請求項8、請求項9,請求項29又は請求項30のうちの1項に記載の方法。 - 前記規定の円周距離が前記切除範囲の直径の1/2以下である、請求項8、請求項9、請求項19、請求項20、請求項29、又は請求項30のうちの1項に記載の方法。
- 工程(c)が、前記レーザーおよび前記初期のレンズ形状から光の前記パルスの規定の入射角を保持する工程を包含する、請求項24に記載の方法。
- 工程(a)が、アシストガス中に前記レンズを配置する工程、または前記レンズ表面上に該アシストガスを吹き出す工程のうち少なくとも1つの工程を包含する、請求項24に記載の方法。
- 工程(c)が、前記誤差上に前記アシストガスを化学的に作動するために、前記レーザーによる光の前記パルスを選択的に適用し、この工程により前記ずれを切除する工程を包含する、請求項23又は請求項34のうちの1項に記載の方法。
- 前記アシストガスが、N2、Ar,O2、空気、CF4、Cl、H2、またはSF6のうち少なくとも1つを有する、請求項23又は請求項34のうちの1項に記載の方法。
- 規定表面の設計形状からずれている高精度表面の一部からデバイス材料を切除することによって、デバイスの該高精度表面の形状を改善するレーザー加工システムであって、該システムが:
レーザー光のそれぞれのパルスが規定のピーク波長、加工エネルギーレベルに等しいパルスエネルギー、および約1ナノ秒未満である規定のパルス幅、を有し、該レーザー光の複数の該パルスを発生するためのパルスレーザー源;
レーザー光の該複数のパルスのビームパス中に配置されるシャッター;
ビームスポットにレーザー光の前記複数のパルスを集めるためにビームパス中に配置される光学素子;
該ビームスポットが該デバイスの高精度表面上で走査されるように、該デバイスを固定および制御可能に移動させるためのデバイスマウントであって、該デバイスマウントが;
3つの直交線形並進台;
該ビームスポットにおいてレーザー光の該複数のパルスの伝播方向に直交するΘ軸について、該デバイスを回転させるために、該3つの直交線形並進台に接続されるΘ回転台であって、該Θ回転台が実質的に180°以上の角度で該デバイスの回転を許容する台;
該Θ回転台が回転されるにつれ変化する、該Θ軸に直交するΦ軸について該デバイスを回転するために、該Θ回転段階に接続されるΦ回転台;および
該デバイスを固定するための、該Φ回転台に接続されるホルダー;および
制御するためのプロセッサ;
レーザー光のそれぞれのパルスが該高精度表面から、デバイス材料の切除深さを切除するための該加工エネルギーレベルおよび該ビームスポットの直径にでの、レーザー光の該複数のパルスのパルスエネルギー;および
該規定の表面の設計形状からずれている高精度表面の一部が該複数のレーザーパルスによって照射されるための該シャッターおよび該デバイスマウント、
を有するシステム。 - 前記パルスレーザー源が、
前記規定のピーク波長よりも長い基本ピーク波長を有する複数のレーザー光の初期パルスを製造するためのパルスレーザーオシレータ;および
該複数のレーザー光の初期パルスから該複数のレーザー光のパルスを発生させる高調波発生水晶、
を有する、請求項37に記載のレーザー加工システム。 - 前記パルスレーザー源が、
規定の初期パルスエネルギーを有するレーザー光の前記複数のパルスを生成するためのパルスレーザーオシレータ;および
前記加工エネルギーレベルにおいて、複数のレーザー光のパルスのパルスエネルギーを制御するためのプロセッサに接続される減衰器、
を有する、請求項37に記載のレーザー加工システム。 - 前記パルスレーザー源が、
Cr:YAG固体状態のレーザーオシレータ;
Cr:苦土カンラン石固体状態のレーザーオシレータ;
Nd:YAG固体状態のレーザーオシレータ;
Nd:YVO4固体状態のレーザーオシレータ;
Nd:GdVO4;固体状態のレーザーオシレータ
Nd:YLF固体状態のレーザーオシレータ;
Nd:ガラス固体状態のレーザーオシレータ;
Yb:YAG固体状態のレーザーオシレータ;
Cr:LiSAF固体状態のレーザーオシレータ;
Ti:サファイア固体状態のレーザーオシレータ;
Pr:YLF固体状態のレーザーオシレータ;
XeClエキシーマレーザーオシレータ;
KrFエキシーマレーザーオシレータ;
ArFエキシーマレーザーオシレータ;
F2:エキシーマレーザーオシレータ;
7−ジエチルアミノ−4メチルクマリン色素レーザーオシレータ;
安息香酸、2−[6−(エチルアミノ)−3(エチルイミノ)−2,7−ジメチル−3H−キサンテン−9−イル]−エチルエステルのモノヒドロクロライド色素レーザーオシレータ;
4−ジシアンメチレン−2−メチル−6−(p−ジメチルアミノスチリル)−4H−ピラン色素レーザーオシレータ、
2−(6−(4−ジメチルアミノフェニル)−2,4−ネオペンチレン−1,3,5−ヘキサトリエニル)−3−メチルベンゾチアゾリウム過塩素酸塩の色素レーザーオシレータ、
のうち少なくとも1つを有する、請求項37に記載のレーザー加工システム。 - 前記パルスレーザー源の規定のパルス幅が約50ピコ秒未満である、請求項37に記載のレーザー加工システム。
- 前記パルスレーザー源が、少なくとも約1kHzの繰り返し率を有するレーザー光の前記複数のパルスを発生する請求項37に記載のレーザー加工システム。
- レーザー光の前記複数のパルスの前記繰り返し率が少なくとも約20kHzである、請求項42に記載のレーザー加工システム。
- 前記シャッターが、レーザー光の前記複数のパルスの繰り返し率の逆数未満の切り替え時間を有する高速の電子−光学パルスピッカーを有し、それにより前記複数のパルスそれぞれのパルスが、前記プロセッサに対応して選択的に伝送され、ブロックされるのを可能にする、請求項42に記載のレーザー加工システム。
- 前記高速の電子−光学パルスピッカーが、
ポッケルスセルパルスピッカー;
マッハ‐ツェンダーパルスピッカー;
カーセルパルスピッカー;
液晶パルスピッカー;
電子吸収セルパルスピッカー、
のうち1つである、請求項44に記載のレーザー加工システム。 - レーザー光の前記複数のパルスのうちn(正の整数)番目のパルス毎に選択的に伝送するために;および
前記複数のパルス以外のパルスをブロックするために;
nで割られた繰り返し率に等しい、レーザー光の効率的な繰り返し率により、前記高精度表面を照射するために、前記プロセッサが前記高速電子−光学パルスピッカーを制御する、請求項44に記載のレーザー加工システム。 - 前記デバイスの前記高精度表面上で前記ビームスポットの走査率が、レーザー光のパルスが前記高精度表面を照射する前記効率的な繰り返し率の、前記ビームスポットの直径の2分の1倍未満であるように、前記プロセッサが前記デバイスマウントを制御する、請求項46に記載のレーザー加工システム。
- 前記デバイスの前記高精度表面上で前記ビームスポットの走査率が、レーザー光のパルスが前記高精度表面を照射する前記効率的な繰り返し率の、前記ビームスポットの直径の10分の1倍未満であるように、前記プロセッサが前記ビームスポットの直径を制御する、請求項46に記載のレーザー加工システム。
- 前記デバイスマウントの前記3つの直交線形並進台のそれぞれが、該対応する線形並進台の線形位置を感知するために、前記プロセッサに電気的に接続される線形位置センサを有し;
前記デバイスマウントの前記Θ回転台が、前記Θ回転台のΘ位置を感知するために前記プロセッサに電気的に接続されるΘ位置センサを有し;
前記デバイスマウントの前記Φ回転台が、前記Φ回転台のΦ位置を感知するために前記プロセッサに電気的に接続されるΦ位置センサを有し;
前記プロセッサが、前記規定の表面の設計形状、前記3つの線形位置センサによって感知される前記3つの直交線形位置、Θ位置センサによって感知される前記Θ位置、およびΦ位置センサにより感知される前記Φ位置、に基づいて前記デバイスの前記高精度表面上の前記ビームスポットの走査位置を決定し、および前記プロセッサが、
前記走査位置が前記規定表面の設計形状からずれている前記高精度表面の一部のうちの1つの上にある場合、レーザー光の前記複数パルスのパルスを選択的に伝送するために;および
前記走査位置が前記高精度表面の上記部分以外の上にある場合、前記複数のパルスのパルスをブロックするために、
前記高速電子−光学パルスピッカーを制御する、請求項44に記載のレーザー加工システム。 - 前記デバイスの高精度表面上の前記ビームスポットの走査率が、前記繰り返し率の、前記ビームスポットの直径の2分の1倍未満であるように、前記プロセッサが前記デバイスマウントを制御する、請求項42に記載のレーザー加工システム。
- 前記デバイスの高精度表面上の前記ビームスポットの走査率が、前記繰り返し率の、直径の前記ビームスポットの10分の1倍未満であるように、前記プロセッサが前記ビームスポットの直径を制御する、請求項42に記載のレーザー加工システム。
- 前記光学素子が多位置インサイチュ診断シャトル、該多位置インサイチュ診断シャトル上にマウントされる対物レンズ、および該多位置インサイチュ診断シャトル上にマウントされる前方向ビーム配置カメラ、を有し、
該多位置インサイチュ診断シャトルが、
第1のシャトル位置において、レーザー光の前記複数のパルスを前記ビームスポットに集めるために、該対物レンズが前記ビームパス中に配置されるように;および
第2のシャトルの位置では、該前方向ビーム配置カメラが前記ビームパスに対して同一直線上に配置され、該多位置インサイチュ診断シャトルが配置画像を撮るために、該第1の位置である場合、前記ビームスポットの位置に対応するデバイスの高精度表面上の切除範囲を画像化するように;および
前記プロセッサが、該配置画像に基づく初期のビーム配置を決定し、前記初期のビーム配置を使用する前記複数のレーザーパルスを用いて前記高精度表面の範囲を照射するために前記シャッターおよび前記デバイスマウントを制御する、請求項37に記載のレーザー加工システム。 - 前記対物レンズおよび前記前方向ビーム配置カメラが、実質的に前記デバイスマウントのΘ回転台のΘ軸に平行であり、および前記ビームスポットにおいて実質的に前記複数のレーザー光のパルスの伝播方向に直角であるシャトル並進線に沿って前記多位置インサイチュ診断シャトル上にマウントされ;および
前記多位置インサイチュ診断シャトルが、該シャトル並進線に沿って、前記第1のシャトル位置および前記第2のシャトル位置の間を移動する、請求項52に記載のレーザー加工システム。 - 前記光学素子が、多位置インサイチュ診断シャトル上にマウントされる後方向ビーム品質カメラを有し;および
多位置インサイチュ診断シャトルが、第3のシャトル位置において、該後方向ビーム品質カメラがビームパスと一直線上に配置され、ビーム品質の計測をするために、少なくとも1つの前記複数のレーザー光のパルスの断面を画像化する、請求項52に記載のレーザー加工システム。 - 後方向ビーム品質カメラが、前記シャトル並進に沿って、多位置インサイチュ診断シャトル上にマウントされ;および
多位置インサイチュ診断シャトルが、シャトル並進線に沿って移動することにより、前記第1のシャトル位置、前記第2のシャトル位置および前記第3のシャトル位置の間を移動する、請求項54に記載のレーザー加工システム。 - 前記デバイスマウントの前記3つの直交線形並進台のそれぞれが、該対応する線形並進台の線形位置を感知するために、前記プロセッサに電気的に接続される線形位置センサを有し;
前記デバイスマウントの前記Θ回転台が、前記Θ回転台のΘ位置を感知するために前記プロセッサに電気的に接続されるΘ位置センサを有し;
前記デバイスマウントの前記Φ回転台が、前記Φ回転台のΦ位置を感知するために前記プロセッサに電気的に接続されるΦ位置センサを有し;
前記プロセッサが、前記規定の表面の設計形状、前記初期ビーム配置、前記3つの線形位置センサによって感知される前記3つの直交線形位置、前記Θ位置センサによって感知される前記Θ位置、および前記Φ位置センサにより感知される前記Φ位置、に基づいて前記デバイスの前記高精度表面上の前記ビームスポットの走査位置を決定し;
前記プロセッサが、前記規定表面の設計形状からずれる高精度表面の一部上の前記ビームスポットを走査するために、前記デバイスマウントを制御し;および
前記プロセッサが、前記走査位置が前記規定表面の設計形状からずれる高精度表面の一部上である場合に、前記複数のレーザー光のパルスのパルスを伝送するために、前記シャッターを制御する、請求項52に記載のレーザー加工システム。 - レーザー光の前記複数のパルスの偏光を制御するためにビームパス上に配置される偏光制御手段をさらに有する、請求項37又は請求項52のうちの1項に記載のレーザー加工システム。
- 前記偏光制御手段が、前記パルスが前記ビームスポットにおいて実質的に円状に偏光されるように、レーザー光のパルスの複数の偏光を制御する、請求項57に記載のレーザー加工システム。
- 前記デバイスマウントの前記3つの直交線形並進台のそれぞれが、前記対応する線形並進台の線形位置を感知するために、前記プロセッサと電気的に接続された線形位置センサを有し、
前記デバイスマウントのΘ回転台が、前記Θ回転台のΘ位置を感知するために前記プロセッサに電気的に接続されたΘ対置センサを有し、
前記デバイスマウントのΦ回転台が、前記Φ回転台のΦ位置を感知するために前記プロセッサに電気的に接続されたΦ位置センサを有し、
前記プロセッサが、前記規定表面の設計形状、前記3つの線形位置センサにより感知された前記3つの直交線形位置、前記Θ位置センサにより感知された前記Θ位置、および前記Φ位置センサによって感知されたΦ位置に基づいて前記高精度な表面からのレーザー光のパルスの入射角度決定し;および
前記プロセッサが、主要な偏光軸方向に関して、および高精度表面からのレーザー光のパルスの入射角に基づいて高精度表面の切除による刺激されたWood異常を減少するように選択された偏光楕円率により、前記ビームスポットにおいて前記パルスが楕円偏光されるように、レーザー光の前記複数のパルスの偏光を調節するために、さらに前記偏光制御手段を制御する、請求項57に記載のレーザー加工システム。 - 前記デバイスマウントの前記3つの直交線形並進台のそれぞれが、前記対応する線形並進台の線形位置を感知するために、前記プロセッサと電気的に接続された線形位置センサを有し、
前記デバイスマウントのΘ回転台が、前記Θ回転台のΘ位置を感知するために前記プロセッサと電気的に接続されたΘ対置センサを有し、
前記デバイスマウントのΦ回転台が、前記Φ回転台のΦ位置を感知するために前記プロセッサと電気的に接続されたΦ位置センサを有し、
前記プロセッサが、前記規定表面の設計形状、前記初期ビーム配置、前記3つの線形位置センサにより感知された前記3つの直交線形位置、前記Θ位置センサにより感知された前記Θ位置、および前記Φ位置センサによって感知されたΦ位置に基づいて前記高精度表面からのレーザー光のパルスの入射角度決定し、
前記プロセッサが、主要な偏光軸方向に関し、および高精度表面からのレーザー光のパルスの入射角に基づく高精度表面の切除による刺激されたWood異常を減少するように選択された偏光楕円率により、前記ビームスポットにおいて前記パルスが楕円偏光されるように、レーザー光の複数のパルスの偏光を調節するために、さらに前記偏光制御手段を制御する、請求項57に記載のレーザー加工システム。 - 前記デバイスマウントの前記3つの直交線形並進台のそれぞれが、前記対応する線形並進台の線形位置を感知するために、前記プロセッサと電気的に接続された線形位置センサを有し、
前記デバイスマウントのΘ回転台が、前記Θ回転台のΘ位置を感知するために前記プロセッサと電気的に接続されたΘ位置センサを有し、
前記デバイスマウントのΦ回転台が、前記Φ回転台のΦ位置を感知するために前記プロセッサと電気的に接続されたΦ位置センサを有し、
前記プロセッサが、前記規定表面の設計形状、前記初期のビーム配置、前記3つの線形位置センサにより感知された前記3つの直交線形位置、前記Θ位置センサにより感知された前記Θ位置、および前記Φ位置センサによって感知されたΦ位置に基づいて高精度表面からのレーザー光のパルスの入射角度決定し;および
前記プロセッサが、前記ビームスポットが前記規定表面の設計形状からずれる高精度表面の一部上を走査される場合に、実質的に入射角度を0°に保持するために前記デバイスマウントを制御する、請求項52に記載のレーザー加工システム。 - 前記デバイスマウントの前記3つの直交線形並進台のそれぞれが、前記対応する線形並進台の線形位置を感知するために、前記プロセッサと電気的に接続された線形位置センサを有し、
前記デバイスマウントのΘ回転台が、前記Θ回転台のΘ位置を感知するために前記プロセッサと電気的に接続されたΘ対置センサを有し、
前記デバイスマウントのΦ回転台が、前記Φ回転台のΦ位置を感知するために前記プロセッサに電気的に接続されたΦ位置センサを有し、
前記プロセッサが、前記規定表面の設計形状、前記3つの線形位置センサにより感知された前記3つの直交線形位置、前記Θ位置センサにより感知された前記Θ位置、および前記Φ位置センサにより感知された前記Φ位置に基づいて前記デバイスの高精度表面上のビームスポットの走査位置を決定し、
前記プロセッサが、前記規定表面の設計形状からずれている高精度表面の一部分上の前記ビームスポットを走査するために前記デバイスマウントを制御し;および
前記プロセッサが、前記走査位置が前記規定表面の設計形状からずれる高精度表面の一部分のうちの1つの上である場合、複数のレーザー光パルスのパルスを選択的に伝送するために前記シャッターを制御する、請求項37に記載のレーザー加工システム - 前記デバイスマウントの前記3つの直交線形並進台のそれぞれが、前記対応する線形並進台の線形位置を感知するために、前記プロセッサと電気的に接続された線形位置センサを有し、
前記デバイスマウントのΘ回転台が、前記Θ回転台のΘ位置を感知するために前記プロセッサと電気的に接続されたΘ位置センサを有し、
前記デバイスマウントのΦ回転台が、前記Φ回転台のΦ位置を感知するために前記プロセッサと電気的に接続されたΦ位置センサを有し、
前記プロセッサが、前記規定の表面設計形状、前記3つの線形位置センサにより感知された前記3つの直交線形位置、前記Θ位置センサにより感知された前記Θ位置、および前記Φ位置センサによって感知されたΦ位置に基づいて前記高精度表面からのレーザー光のパルスの入射角度決定し、および
前記プロセッサが、前記ビームスポットが前記規定表面の設計形状からずれる高精度表面の一部上を走査される場合に、実質的に0°の入射角度を保持するために制御する前記デバイスマウントを制御する、請求項37に記載のレーザー加工システム。 - デバイスマウントのΦ回転台がスピンドル運動台であり;および
プロセッサが実質的に一定の角速度でΦ軸周りにデバイスを回転させるためにスピンドル運動台を制御し、該一定の角速度は、高精度表面上で前記前記ビームスポット上走査率が、レーザー光のパルスが前記高精度表面を照射する繰り返し率の、前記ビームスポットの半径の2分の1倍未満である、請求項37に記載のレーザー加工システム。 - 前記プロセッサが、
汎用性コンピュータ、
デジタル信号プロセッサ、
固有集積回路のアプリケーション、
の少なくとも1つを有する、請求項37に記載のレーザー加工システム。 - 前記プロセッサが、深さの切除が約0.1μmから約10μmの範囲内であるように複数のレーザー光パルスのパルスエネルギーおよびビームスポットの直径を制御する、請求項37に記載のレーザー加工システム。
- 前記デバイスマウントを有するアシストガスチャンバをさらに有する、請求項37に記載のレーザー加工システム。
- 複数のレーザー光のパルスを伝送するために、前記アシストガスチャンバが透明ウィンドウを有する、請求項67に記載の方法。
- 前記アシストガスチャンバが、高精度表面上にアシストガスを噴出すためにアシストガスジェットを有する、請求項67に記載のレーザー加工システム。
- 前記高精度表面上にアシストガスを噴出すためにさらにアシストガスジェットを有する、請求項37に記載のレーザー加工システム。
- 多位置インサイチュ診断装置が:
多位置インサイチュ診断シャトル;
多位置インサイチュ診断シャトル上にマウントされる対物レンズ;
多位置インサイチュ診断シャトル上にマウントされる前方向ビーム配置カメラ;
を有し、該多位置インサイチュ診断シャトルが;
第1のシャトル位置において、前記対物レンズが、前記レーザー加工システムのレーザー光を表面上のビームスポットに集めるために、前記レーザー加工システムのビームパス中に配置されるように;および
第2のシャトル位置において、多位置インサイチュ診断シャトルが第1の位置である場合に、前記表面上のレーザー加工システムの初期ビーム配置を決定するための配置画像を撮るために、前方向ビーム配置カメラをビームパスの直線上に配置し、前記ビームスポットの位置に対応するデバイスの表面を画像化するように、
配置される、レーザー加工システムで使用するための多位置インサイチュ診断装置。 - 前記対物レンズおよび前方向ビーム配置カメラが、前記ビームパスの軸に実質的に垂直なシャトル並進線に沿って、多位置インサイチュ診断シャトル上にマウントされ;および
多位置インサイチュ診断シャトルが、第1のシャトル位置および該シャトル並進線に沿って並進することによる第2のシャトル位置の間で移動する、
請求項71に記載の多位置インサイチュ診断装置。 - 前記多位置インサイチュ診断装置が、第3のシャトル位置において、後方向ビーム品質カメラが、ビームパスの直線上に配置され、複数のレーザー光のパルスの断面を画像化するように、多位置インサイチュ診断シャトル上にマウントされる後方向ビーム品質カメラをさらに有する、請求項71に記載の多位置インサイチュ診断装置。
- 前記シャトル並進線に沿って、多位置インサイチュ診断シャトル上にマウントされる後方向のビーム品質カメラ;および
多位置インサイチュ診断シャトルが、前記シャトル並進線に沿って並進することによって、前記第1のシャトル位置および前記第2のシャトル位置、および前記第3のシャトル位置の間を移動する、請求項73に記載の多位置インサイチュ診断装置。 - 前記多位置インサイチュ診断シャトルが前記第1のシャトル位置である場合、前記対物レンズが、前記対称レンズの中心を通るビームパス軸を配置するために、XYレンズ並進台を有する、請求項71に記載の多位置インサイチュ診断装置。
- 前記多位置インサイチュ診断シャトルが前記第2のシャトル位置である場合、前方向ビーム配置カメラが、前方向ビーム配置カメラの中心を通るようにビームパスの軸を配置するために、XYカメラ並進台を有する、請求項75に記載の多位置インサイチュ診断装置。
- 前記多位置インサイチュ診断装置が、第3のシャトル位置において、後方向ビーム品質カメラが、ビームパスの直線上に配置され、複数のレーザー光のパルスの断面を画像化するように配置され;および
前記多位置インサイチュ診断シャトルが前記第2のシャトル位置である場合、後方向ビーム品質カメラが、後方向ビーム品質カメラの中心を通るようにビームパスの軸を配置するために、XYカメラ並進台を有し、
多位置インサイチュ診断シャトル上にマウントされた後方向ビーム品質カメラ、
をさらに有する、請求項75に記載の多位置インサイチュ診断装置。 - 第1の表面の最大のずれが約1μm未満であるように、規定の第1の非球面の設計形状と整合する第1の非球面の表面形状を有する第1の光屈折表面;および
第1の光屈折表面と反対側の第2の光屈折表面であって、第2の表面の最大ずれが約1μm未満であるように、規定の第2の表面の設計形状と整合する第2の表面形状を有する第2の光屈折表面、
を有するレンズ材料を前記非球面レンズが有する、短波長用の改善された非球面レンズ。 - 規定の第1の非球面設計形状からの前記第1の非球面の形状の第1の表面ずれが加工処理の痕跡を有し;および
規定の第2の表面の設計形状からの第2の表面形状の第2の表面ずれが加工処理処理を有する、請求項78記載のレンズ。 - 前記規定の第2の表面の設計形状が非球面である、請求項78に記載のレンズ。
- 第1の表面の最大のずれが約1μm未満であるように、規定の非対称の設計形状と整合する非対称の表面形状を有する第1の光屈折表面;および
第1の光屈折表面と反対側の第2の光屈折表面であって、第2の表面の最大ずれが約1μm未満であるように、規定の第2の表面の設計形状と整合する第2の表面形状を有する第2の光屈折表面、
を有するレンズ材料を前記非球面レンズが有する、短波長用の改善された非対称レンズ。 - 前記規定の第1の非対称表面の設計形状からの前記第1の非対称表面の形状が第1の表面のずれ加工処理の痕跡を有し;および
前記規定の第2表面の設計形状からの前記第2の表面の形状の第2の表面上のずれが、加工処理の痕跡を有する、請求項81に記載のレンズ。 - 前記第1の最大ずれが約0.1μm未満であり;および
前記第2表面の最大ずれが約0.1μm未満である、請求項78又は請求項81のうちの1項に記載のレンズ。 - 前記第1の最大ずれが約0.05μm未満であり;および
前記第2表面の最大ずれが約0.05μm未満である、請求項78又は請求項81のうちの1項に記載のレンズ。 - 前記規定の第2表面の設計形状が非対称である、請求項81に記載のレンズ。
- 前記レンズ材料が、ガラス、サファイア、またはプラスチックのうち少なくとも1つを有する、請求項78又は請求項81のうちの1項に記載のレンズ。
- 圧縮用の型が、
型の材料からなり、型表面の最大ずれが約1μm未満であるように、規定の非球面表面の設計形状と整合する非球面の型表面の形状を有する型の表面を有する型体
を有する、短波長用の非球面レンズの改善された圧縮用の型。 - 規定の非球面の設計形状からの前記非球面の型の表面の形状の型表面上のずれが加工処理の痕跡を有する、請求項87に記載の圧縮用の型。
- 前記離形表面が、離形表面上に約1μm未満の最大ずれで、規定の非球面の設計形状と整合する非球面離形表面の形状を有し、
前記型体の型表面上で形成され、前記型表面と反対側の離形表面を有する離形膜をさらに有する、請求項87に記載の圧縮用の型。 - 圧縮用の型が、
型の材料からなり、型表面の最大ずれが1μm未満であるように、規定の非対称表面の設計形状と整合する非対称の型表面の形状を有する型の表面を有する型体
を有する、短波長用の非対称レンズの改善された圧縮用の型。 - 規定の非対称の設計形状からの前記非対称の型上の表面形状の型表面上のずれが加工処理の痕跡を有する、請求項90に記載の圧縮用の型。
- 前記離形表面が、離形表面上に約1μm未満の最大ずれで、規定の非対称表面の設計形状と整合する非対称離形表面の形状を有し、
前記型体の型表面上で形成され、前記型表面と反対側の離形表面を有する離形膜をさらに有する、請求項90に記載の圧縮用の型。 - 圧縮用の型が、
型の材料からなり、型表面の最大ずれが約1μm未満であるように、規定の表面設計形状と整合する型表面の形状を有する型の表面を有する型体
を有する、微細構造用の非対称レンズの改善された圧縮用の型。 - 規定表面の設計形状からの前記型の表面形状の型の表面上のずれが加工処理の痕跡を有する、請求項93に記載の圧縮用の型。
- 前記型の表面の最大ずれが約0.1μm未満である、請求項87、請求項90又は請求項93のうちの1項に記載の圧縮用の型。
- 前記型の表面の最大ずれが約0.05μm未満である、請求項87、請求項90又は請求項93のうちの1項に記載の圧縮用の型。
- 前記型の材料が:タングステン−カーバイド;サファイア;固体状態のカーボン物質;Al2O3;Cr2O3;SiC;ZrO2;Si3N4;TiN;TiC;BN;Ni;Cr;Ti;W;Ta;Si;ガラス;TiN;TiC、Cr3C2、またはAl2O3のうち少なくとも1つを有するサーメット;またはNi,Cr,Ti,W,Ta,またはSiの少なくとも1つを有する合金;のうち少なくとも1つを有し、請求項87、請求項90又は請求項93のうちの1項に記載の圧縮用の型。
- 前記離形表面が、離形表面上に約1μm未満の最大ずれで、規定表面の設計形状と整合する離形表面の形状を有し、
前記型体の型表面上で形成され、前記型表面と反対側の離形表面を有する離形膜をさらに有する、請求項93に記載の圧縮用の型。 - 前記離形表面の最大ずれが約0.1μm未満である、請求項89、請求項92又は請求項98のうちの1項に記載の圧縮用の型。
- 前記離形表面の最大ずれが約0.05μm未満である、請求項89、請求項92又は請求項98のうちの1項に記載の圧縮用の型。
- 前記離形が:ニッケル、チタン、ニオビウム、バナジウム、モリブデン、プラチニウム、パラジウム、イリジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム、レニウム、タングステン、およびタンタルのうち少なくとも1つを有し、請求項89、請求項92又は請求項98のうちの1項に記載の圧縮用の型。
- 前記型体の型の表面がダメージを受けた型材料からなるダメージ層を有し、前記ダメージ層が約10nm未満の厚みを有する、請求項87、請求項90、請求項93のうちの1項に記載の圧縮用の型。
- 前記ダメージ層が酸化層である請求項102に記載の圧縮用の型。
- 前記離形膜材料からなる離形表面が、前記型の表面の反対側にあり、約1μm未満の最大ずれで、規定表面の設計形状と整合する離形表面の形状を有し、
前記離形膜が、前記圧縮用の型の型表面上で形成される離形膜材料を有する、圧縮用の型用の改善された離形膜。 - 前記離形表面の最大ずれが約0.1μm未満である、請求項104に記載の離形膜。
- 前記離形表面の最大ずれが約0.05μm未満である、請求項104に記載された離形膜。
- 前記離形膜材料が:ニッケル、チタン、ニオビウム、バナジウム、モリブデン、プラチニウム、パラジウム、イリジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム、レニウム、タングステン、およびタンタルのうち少なくとも1つを有し、請求項104に記載された離形膜。
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