JP2010515577A - マルチパルス・レーザー加工のためのシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2007年1月5日に出願された米国仮特許出願第60/883,583号の優先権を主張する。
当業者は理解するように、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、上述の開示された実施の形態に多数の変更及び変形を行うことができる。
Claims (26)
- 連続的な移動軌道に沿って加工物をレーザー加工する方法であって、
可変タイミング信号に応じて時間的に密な間隔の少なくとも2つのレーザー・パルスを生成するステップと、
加工物ターゲットに対応する前記連続的な移動軌道の期間に前記密な間隔のパルスのうちの少なくとも2つのパルスを光変調器で選択するステップであって、前記光変調器は、それぞれの選択されたパルスがパルス衝突区間の期間に前記加工物ターゲットに衝突するのを可能にするようにパルス衝突区間と非衝突区間との命令シーケンスに従って制御されるステップと、
前記密な間隔のパルスの間隔を変更するために前記可変タイミング信号を変化させるステップであって、少なくとも1つのパルス時間が衝突区間から隣接する非衝突区間にシフトされるステップと、
シフトされた前記少なくとも1つのパルスが非衝突区間の期間に前記加工物に衝突するのを前記光変調器で阻止するステップと
を含み、前記可変タイミング信号が、安定したレーザー動作を維持するのに十分に連続的である方法。 - 選択された前記少なくとも2つのレーザー・パルスを前記加工物上に集束するステップと、
集束された前記少なくとも2つのレーザー・パルスに関して複数材料デバイスの少なくとも1つの微細構造体を正確に位置決めするステップと
を更に含む、請求項1に記載の方法。 - 基板と少なくとも1つの微細構造体とを含む複数材料デバイスを加工する方法であって、前記加工が、相対的軌道に沿った単一経路動作で複数のパルスによって生じ、加工システムの位置決めサブシステムで制御される方法において、
前記複数材料デバイスとレーザー・ビームのウエストとの間の相対運動を生じるステップと、
相対運動期間でのターゲット位置に関連付けられ、1つ又は複数のレーザー・パルスがターゲット場所で加工物に衝突するのを可能にする衝突区間を開始するステップと、
前記相対的軌道において前記ターゲット場所に対応する時間に第1のレーザー・パルスを生成するステップと、
前記衝突区間の期間に前記第1のレーザー・パルスで前記ターゲットを照射するステップと、
前記衝突区間に隣接する非衝突区間の期間において、前記第1のパルスに関して遅延された時間に第2のレーザー・パルスを生成するステップと、
前記第2のパルスが前記ターゲットを照射するのを阻止するステップと
を含み、
前記第1のパルスに関連する第1のビームのウエストと前記ターゲットとが実質的に一致しており、
前記遅延は、前記第1のパルスに関する所定の時間であって、安定したレーザー動作を維持するように十分に小さいが、前記遅延したパルスを前記衝突区間から前記隣接する非衝突区間へ移動させるのに足るほど大きい方法。 - 前記第1のパルス及び前記第2のパルスが独立にトリガーされる、請求項3に記載の方法。
- 前記所定の時間が前記複数材料デバイスの熱特性によって決定される、請求項3に記載の方法。
- 前記所定の時間が約1〜500ナノ秒の範囲にある、請求項3に記載の方法。
- 前記第1のレーザー・パルスを生成する前記ステップが、第1のレーザーで前記第1のレーザー・パルスを生成するステップを含み、
前記第2のレーザー・パルスを生成する前記ステップが、第2のレーザーで前記第2のレーザー・パルスを生成するステップを含み、
パルス間の相対遅延が前記所定の時間に対応する、
請求項3に記載の方法。 - 光変調器でレーザー・パルス群からレーザー・パルスを選択する方法であって、
レーザー・タイミング信号に対応するレーザー・パルス群を生成するステップであって、前記レーザー・パルス群の第1の部分が前記レーザー・パルスに関して移動する加工物ターゲットに対応し、前記レーザー・パルス群の第2の部分が、前記レーザー・パルス群の前記第1の部分に関連する衝突区間に隣接する非衝突区間に対応するステップと、
衝突区間と非衝突区間との命令シーケンスに従って光変調器を制御するステップと、
前記光変調器で前記レーザー・パルス群の前記第1の部分を選択し、それぞれの選択されたパルスがパルス衝突区間の期間に前記加工物ターゲットに衝突するのを可能にするステップと、
前記レーザー・パルス群の前記第2の部分が前記加工物に衝突するのを阻止するステップと
を含む方法。 - 前記加工物に関して調整済みパルス群を生成するように前記レーザー・タイミング信号を調整するステップを更に含み、
前記レーザー・タイミング信号を調整するステップが、シフトされたパルスを前記レーザー・パルス群の前記第2の部分から前記レーザー・パルス群の前記第1の部分へ移動させ、もって、前記シフトされたパルスが衝突区間の期間に選択される、
請求項8に記載の方法。 - 前記加工物に関して調整済みパルス群を生成するために前記レーザー・タイミング信号を調整するステップを更に含み、
前記レーザー・タイミング信号を調整する前記ステップが、シフトされたパルスを前記レーザー・パルス群の前記第1の部分から前記レーザー・パルス群の前記第2の部分に移動させ、もって、前記シフトされたパルスが前記加工物に衝突するのを阻止する、
請求項8に記載の方法。 - 前記レーザー・パルス群を生成する前記ステップが、異なるパルス特性を有するパルス群を生成するステップを含み、
選択されたパルスが、前記レーザー・タイミング信号に従う所望のパルス特性を有する、
請求項8に記載の方法。 - 前記レーザー・パルス群の前記第1の部分を選択する前記ステップが、前記レーザー・パルス群から所望の数のパルスを選択する、請求項8に記載の方法。
- 前記レーザー・パルス群を生成する前記ステップが、第1のレーザー・トリガー信号に対応する第1のシーケンスのレーザー・パルスを生成するステップと、第2のレーザー・トリガー信号に対応する第2のシーケンスのレーザー・パルスを生成するステップと、前記第1のシーケンス及び前記第2のシーケンスのレーザー・パルスを前記光変調器に伝達するステップとを含み、
前記方法が、所望のパルス選択に従って少なくとも1つのトリガー信号のタイミングを調整するステップを更に含み、
前記第1のシーケンス及び前記第2のシーケンスからの対応するパルスが、時間的に密に離間されたパルスの群を形成し、
前記パルス間隔が約1〜500nsの範囲にある、
請求項8に記載の方法。 - 前記第1のパルス・シーケンスが第1のレーザー源で生成され、前記第2のパルス・シーケンスが第2のレーザー源で生成される、請求項13に記載の方法。
- 位置合せ済み複数パルス・レーザー加工システムにおいてレーザー・パルス・シーケンスを安定化する方法であって、
第1のシーケンスのレーザー・パルスを生成するステップであって、前記第1のシーケンスの第1の部分のパルスが、前記レーザー・パルスに関して連続加工軌道に沿って移動する加工物のターゲットの位置に対応する時間に生成されるステップと、
光変調器で前記第1のシーケンスの1つ又は複数のパルスを選択するステップであって、前記光変調器は、それぞれの選択されたパルスがパルス衝突区間の期間に加工物ターゲットに衝突するのを可能にするよう、衝突区間と非衝突区間との命令シーケンスに従って制御されるステップと、
前記加工物に関して前記第1のシーケンスのレーザー・パルスの第2の部分のパルス・タイミングを調整するステップであって、前記第1のシーケンスの前記第2の部分のパルスが、衝突区間に隣接している非衝突区間に対応する時間に生成され、もって、前記第1のパルス・シーケンスのパルスが加工物に衝突するのを阻止するステップと
を含み、前記生成するステップ及び前記調整するステップが、実質的に連続的で安定化された第1のパルス・シーケンスを維持する方法。 - 第2のシーケンスのレーザー・パルスを生成するステップであって、前記第2のシーケンスの一部のパルスが、前記加工物のターゲットの位置に対応する時間に生成されるステップと、
衝突区間と非衝突区間との前記命令シーケンスに従って前記光変調器で前記第2のシーケンスの1つ又は複数のパルスを選択し、それぞれの選択されたパルスがパルス衝突区間の期間に少なくとも1つの加工物ターゲットに衝突するのを可能にするステップと
を更に含む、請求項15に記載の方法。 - 前記第2のシーケンスの選択されたパルスが前記第1のシーケンスにおけるパルスに対応しており、前記対応するパルスが時間的に調整されて、隣接する非衝突区間において阻止される、請求項16に記載の方法。
- 前記第2のシーケンスの選択されたパルスが前記第1のシーケンスにおける選択されたパルスに対応し、それによって、複数のパルスが、衝突区間の期間に加工物ターゲットに衝突して微細構造体を加工する、請求項16に記載の方法。
- 前記第1のシーケンス及び前記第2のシーケンスの衝突するパルス間の遅延を1ナノ秒から500ナノ秒に設定するステップを更に含む、請求項16に記載の方法。
- 前記第1のパルス・シーケンスが第1のレーザー源で生成され、前記第2のパルス・シーケンスが第2のレーザー源で生成される、請求項16に記載の方法。
- 基板と少なくとも1つの微細構造体とを含む複数材料デバイスをレーザー加工するための安定化されたシステムであって、前記加工が、単一経路軌道において複数のパルスにより生じるシステムにおいて、
調整可能なレーザー・タイミング信号に応じて第1のレーザー・パルスと第2のレーザー・パルスとを生成するためのパルス生成手段と、
微細構造体に対応する衝突区間と隣接する非衝突区間との命令シーケンスに応答して、前記第1のレーザー・パルスと前記第2のレーザー・パルスとを変調するための変調器手段と、
前記第1のレーザー・パルスと前記第2のレーザー・パルスとの間の所望のパルス遅延及び前記軌道に従って、前記調整可能なレーザー・タイミング信号を生成するための信号生成手段と、
前記軌道の期間に、衝突区間と非衝突区間との前記命令シーケンスを生成するための命令生成手段と、
前記微細構造体を選択されたパルスで前記衝突区間の期間に照射するための照射手段であって、それぞれの選択されたパルスに関連するビームのウエストと微細構造体とを実質的に一致させる照射手段と
を具備し、
前記変調器手段が、前記微細構造体に関して前記第2のパルス遅延が前記第2のパルスを前記衝突区間から隣接する非衝突区間へ移動させるに足るほど大きいときに前記第2のパルスを阻止し、それによって、前記第2のパルスが少なくとも1つの微細構造体を照射するのを阻止するための手段を備え、
前記調整可能なレーザー・タイミング信号が、前記衝突区間の期間に前記第1のパルスの選択を可能にし、前記遅延が安定動作を維持するように十分に小さい、安定化されたシステム。 - 前記パルス生成手段が、
第1の所定の特性を有する第1のパルスを生成するための第1手段と、
第2の所定の特性を有する第2のパルスを生成するための第2手段と
を更に備え、前記第2のパルスが前記第1のパルスに関して所定の時間だけ遅延される、請求項21に記載の安定化されたシステム。 - 少なくとも1つのレーザー源と、それぞれの前記レーザー源に結合されたコントローラと、可変パルス・タイミングでパルス伝搬を制御するための前記変調器手段とを更に含む、請求項21に記載の安定化されたシステム。
- 2つのQスイッチ周波数倍増レーザー源を更に含む、請求項21に記載の安定化されたシステム。
- プログラム可能なパルス・プロファイルを持つ単一ファイバー・レーザー源を更に備え、前記レーザー・タイミング信号が少なくとも2つの密な間隔のパルスの群を生成する、請求項21に記載の安定化されたシステム。
- 前記レーザー・パルスを集束するための光学システムと、
前記集束されたレーザー・パルスに関して複数材料デバイスの少なくとも1つの微細構造体を正確に配置するための位置決めシステムと
を更に備える、請求項21に記載のシステム。
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