JP5957087B2

JP5957087B2 - 対象物に最適にレーザマーキングを施すための方法及び装置

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Publication number: JP5957087B2
Application number: JP2014542284A
Authority: JP
Inventors: ブルックハイザー，ジェームズ; ボール，カイル
Original assignee: エレクトロサイエンティフィックインダストリーズインコーポレーテッド
Priority date: 2011-11-17
Filing date: 2011-11-17
Publication date: 2016-07-27
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Description

本発明は、対象物へのレーザマーキングに関するものである。特に、本発明は、対象物に塗布されたコーティングをレーザアブレーティングすることによって対象物の下地表面を露出させ、これにより対象物の露出面と隣接する残存コーティングとの間で外観にコントラストをつけることによってマークを形成する、対象物へのレーザマーキングに関するものである。また、第１のコーティング又は最も上のコーティング層をレーザアブレーティングして第２のコーティング層の下地を露出させ、露出させた第２のコーティングと隣接する第１のコーティングとの間にコントラストをつけることでマークを形成することによって、このマークを形成してもよい。均一で商業的に望ましい外観とし、システムスループットを許容できる範囲に維持しつつ、下地表面にダメージを与えることのないようにレーザパラメータが選択される。特に、システムスループットを許容できる範囲に維持しつつ、望ましい外観を呈するようにレーザパルスエンベロープが調整される。

発明の背景

販売されている製品は、一般に、商業目的、規制目的、装飾目的、又は機能目的のために製品上に何らかの種類のマーキングを必要とする。マークとは、隣接する表面に対して視覚的にコントラストのある対象物表面の連続領域又は範囲をいう。マーキングのために望ましい属性には、一貫した外観、耐久性、及び適用し易さが含まれる。外観とは、確実にかつ反復可能にマークに対して選択された形状、均一色、及び光学密度を持たせることができることをいう。耐久性とは、マークが付けられた表面に対する摩耗にも関わらず変更されないまま残る性質をいう。適用し易さとは、材料のコストや、プログラム可能であることを含む、マークを生成する時間と資源をいう。プログラム可能であるとは、画面やマスクなどのハードウェアを変更するのではなく、ソフトウェアを変更することによって、マークされる新しいパターンでマーキング装置をプログラミングできることをいう。

特に問題となるのは、コーティングされた対象物又は塗装された対象物上にマークを生成することである。金属や様々な種類のプラスチックからなる対象物は、その対象物の表面の外観を保護したり変化させたりするために、塗装されるか、あるいは様々な工業的コーティングに被覆されることが多い。コーティング、特にパターンをレーザアブレーティングしてコーティングを除去して対象物の下地表面を露出させることは、対象物にマークを付けるための望ましい方法である。対象物を２層以上のコーティングで被覆し、第１のコーティングをレーザアブレーティングして第２のコーティング下地を露出させることは、マークを付けるための別の望ましい方法である。レーザを使ってコーティングを除去し、対象物の下地を露出させることによって製品にマークを付けることが、２００８年６月２６日に公開された発明者長井将剛による米国特許出願公開第２００８／０１５２８５９に述べられている。この方法は、対象物の表面よりも明るくしたコーティングの明るさを用いている。１９９２年１０月２９日に公開された発明者岩崎登による特願平０３−１５０８４２は、レーザを用いて１層以上のコーティング層を除去し、コーティング層の下地を露出させることについて述べている。

これらの文献に共通していることは、除去されるコーティング層の下にある材料を除去することなくコーティングを除去するためには、除去される材料のレーザアブレーション閾値を材料の下地のレーザアブレーション閾値よりも低くしなければならないことである。レーザアブレーション閾値は、材料の除去のために必要な最小エネルギーである。この除去は、レーザにより十分なエネルギーが材料に注入され、材料がプラズマに解離するようなアブレーションを起こすものであってもよいし、あるいは、材料が本質的に溶融して蒸発する熱的なものであってもよいし、あるいはそれら２つを組み合わせたものであってもよい。アブレーション閾値に関係するものはダメージ閾値である。ダメージ閾値は、材料の外観に望ましくない変化を生じさせるのに必要な最小レーザエネルギーである。材料のダメージ閾値は、一般的にアブレーション閾値よりも低く、時としてアブレーション閾値よりも非常に低い。対象物や最上層のレーザ除去後の下地コーティングを構成する材料の外観の望ましくない変化をダメージとして定義する。

対象物の表面にダメージを与えることなく、材料の最上層を綺麗にかつ完全に除去するためには、レーザフルエンスは、上にある材料のアブレーション閾値よりも大きく、下地材料又は対象物の表面のアブレーション閾値又はダメージ閾値よりも小さくなければならない。多くの場合において、この差は小さいので、レーザフルエンスを正確に制御する必要がある。加えて、これらの材料についてのアブレーション閾値及びダメージ閾値の実際の値は、適用例における位置やわずかな変化に依存する場合がある。また、これらの材料についてのアブレーション閾値及びダメージ閾値の実際の値は、時間の関数として変化し得る。対象物が加工される際に、レーザ除去プロセスにより生じた熱が、対象物又はコーティングにより保持されて、アブレーション閾値又はダメージ閾値に影響を与える場合がある。したがって、特定のレーザを用いた特定の時点での特定の対象物への商業的に望ましいマーキングを可能にする単一のレーザフルエンスを選択し得るが、対象物又はコーティング又はレーザにわずかな変化があれば、望ましい結果が得られないプロセスとなってしまう。所望の材料のアブレーションを生じる最小フルエンスと、下地材料に対するダメージを与えない最小フルエンスと間の差はプロセスウィンドウと呼ばれる。製造する際には、システムスループットに悪影響を与えるシステム調整を必要とすることなく、材料及び加工システムにおける変化に対処するためには、特定の対象物に対するプロセスウィンドウを大きくして、実際上最大限にマークを付けることが非常に望ましい。

望まれているが従来技術に開示されていないことは、対象物の表面に望ましくない材料を残さずに、装置を頻繁に調整する必要のない、確実にかつ反復可能に材料を除去できる方法である。そして、必要とされていることは、レーザを用いて、システムスループットを許容できる範囲に維持しつつ、下地材料に望ましくない材料を残すことなくコーティング層を除去して、コーティングされた対象物上に望ましい外観を有するマークを確実にかつ繰り返し可能に生成するための方法である。

本発明の態様は、コーティングされた試料上にレーザマーキングシステムを用いて所望の特性を有するマークを生成する。このレーザマーキングシステムは、第１の減衰レベルでレーザビームを伝搬し、所定の時間間隔の後、上記減衰を第２の減衰レベルに変更する制御可能なビーム減衰器を備え、これにより所望の特性を有するレーザマークを生成する。制御可能なビーム減衰器を追加することによりレーザフルエンスが制御可能となる。フルエンスは、単位面積当たりに照射される累積レーザエネルギーとして定義され、ジュール／ｃｍ²の単位で測定される。本発明の態様は、マークの第１の部分に所望の特性を有するマークを生成することに関連付けられた第１のレーザフルエンスを提供する。そして、本発明の態様は、マークの第２の部分に所望の特性を有するマークを生成することに関連付けられた第２のレーザフルエンスを提供し、これにより所望の特性を有するマークを生成する。

上面コーティング層をアブレーティングして対象物の別のコーティング又は表面である下地層を露出させることによりコーティングされた対象物上にマークを形成するには、アブレーティングされる材料に対するアブレーション閾値が下地材料に対するアブレーション閾値よりも低くなければならない。多くの場合、これは材料を適切に選択することにより可能である。例えば、下地層よりも暗いかあるいは反射しにくい最も上面のコーティング又は塗料は、下地層よりも多くのレーザエネルギーを吸収し、典型的にはより低いフルエンス閾値でアブレーティングされる。

本発明の態様は、所望の外観を呈するマークを生成するために、マーキングを施す際のダメージ閾値を考慮する。効率的にマークを生成するために、下地材料にダメージを与えることなく材料除去速度を最大にするように照射密度が調整される。照射密度は対象物の表面に照射されたエネルギーの割合を測定するものであり、ツール経路はレーザビームがマーク上の各点に向けられる時間を示すものであるため、照射密度をツール経路と組み合わせることによりフルエンスが決まる。スループットを最大化するために対象物に対するレーザビームの移動速度を最大化しつつ、レーザビームの照射密度とツール経路は、除去される材料のアブレーション閾値よりも大きく、かつ下地材料のダメージ閾値よりも小さくなるように計算される。これらの閾値がマーキングプロセス中の異なる時点でマークの異なる領域に関して異なることがあるのが難しい点である。商業的に望ましい外観と許容可能な材料除去速度、ひいてはマークのある領域における許容可能なスループットを提供するレーザパラメータは、マークの他の領域における下地材料にダメージを与える可能性がある。図２は、単一の照射密度及び移動速度によって対象物をレーザマーキングした結果を示しており、その結果は不均一であり商業的に許容できないものである。商業的に望ましい外観のマークを生じる１組のレーザパラメータを選択することは可能であるかもしれないが、得られる材料除去速度は、マークのすべての部分についての許容可能な除去速度のうち最も速いものを上回ってはならず、これにより許容できないほどスループットが低くなる。本発明の態様は、単一のレーザフルエンスが用いられた場合には典型的に残ってしまう材料を除去するために、各組のレーザパルスの開始時にレーザフルエンスを大きくする。

特定の位置における材料に対するダメージ閾値は、その位置に現在向けられているレーザの照射密度に依存しているだけではなく、レーザ照射に対する曝露の最近の履歴にも依存している。したがって、単にレーザフルエンスを測定するだけでは、レーザ加工後の材料の外観を適切に予測できない。これは、その位置又はその近傍の位置における以前の照射が材料を加熱する傾向があるためである。計算された残留加熱に基づいて、本発明の態様は、レーザフルエンスを変化させて、レーザパルス群における初期レーザパルスのフルエンスを増加させることによって、以前のレーザ照射により低下したダメージ閾値を補償する。

本発明の態様は、下地材料に対してダメージを与えることを避けつつレーザマーキングシステムのスループットを上げるために、パルス持続時間やパルス補充速度のようなレーザパルスパラメータ又はスポットサイズやレーザビーム位置、又はレーザビーム速度のようなツール経路パラメータをはじめとする種々のレーザパラメータを制御する。所望の材料除去速度が得られるようにレーザが選択され、パワーや繰り返し率、パルス時間的形状及びパルス持続時間が選択される。そして、下地材料にダメージを与えることを避けつつ所望の材料除去速度が得られるように、ツール経路、すなわちレーザが対象物を照射してマークを形成する位置と回数が計算される。ツール経路の計算の一例は、レーザパルスと対象物との間の相対運動の速度を変更することにより制御される、対象物上の後続パルス間の間隔である。ツール経路の計算の他の例は、焦点スポットを対象物の表面の上方又は下方の点までＺ軸に移動させることにより照射密度を制御するスポットサイズである。ツール経路の計算のさらなる例は、パルス位置の隣り合う列間の間隔を計算する。ラスタ手法により移動されるライン内でマークされる領域をカバーするようなツール経路が選択される。

本発明の態様は、レーザの出力を制御する。ツール経路を本発明により選択され易いようにするために、レーザマーキングシステムの制御下においてレーザパルスフルエンスを非常に正確に減衰させる必要がある。本発明の態様は、商業的に望ましい均一性、色、テクスチュア、及び形状を有するマークを生成するツール経路を得るのに十分なほど正確にレーザ照射密度を制御する。レーザをオン及びオフすることなくレーザビームのオンとオフを高速で切り替えるために光スイッチが用いられる。本発明の態様は、音響光学変調器（ＡＯＭ）を用いてビームを正確かつ高速に変調し、これによりビームを対象物に当てるか、あるいは悪影響を与えることなくビームダンプに伝搬するようにビームを方向付ける。

本発明の態様は、既存のレーザ微細加工システム、米国，９７２２９オレゴン州，ポートランドのElectro Scientific Industries社により製造されるＥＳＩモデルML5900レーザ微細加工システムを改良することにより実現される。このシステムは、２００９年１０月に発行された、米国，９７２２９オレゴン州，ポートランドのElectro Scientific Industries社の「ＥＳＩサービスガイドML5900」第178472A号に詳細に述べられており、参照によりその全体が本明細書に含まれる。改良は、フルエンスの変化を制御するとともにリアルタイムにおけるレーザフルエンスのより正確な制御を可能とするために電子光学装置を追加することを含んでいる。

本明細書において具体的にかつ広く述べられた本発明の目的に係るこれらの側面及び他の側面により上述した事項を達成するために、望ましい商業的な品質を有する可視マークをコーティングされた対象物上に生成する方法及びその方法を実施するようにされた装置が本明細書に開示される。格納された所定のレーザパルスパラメータを有するコントローラに作用的に接続されているレーザと、レーザ光学系と、運動ステージとを有するレーザ加工システムが含まれる。格納されたレーザパルスパラメータは、加工されるマークの領域に応じて選択される所望のフルエンスに関連付けられ、商業的に望ましい特性を有するマークを生成する。

図１は、ツール経路を示す。図２は、従来技術のマークを示す。図３は、従来技術のレーザマークの顕微鏡写真である。図４ａは、従来技術のレーザパルスを示す。図４ｂは、レーザパルスを示す。図４ｃは、レーザパルスを示す。図４ｄは、レーザパルスを示す。図５は、レーザマークを示す。図６は、レーザマークの顕微鏡写真である。図７は、改良レーザマーキングシステムを示す。図８は、パルス回路を示す。図９は、パルス回路を示す。

好ましい実施形態の詳細な説明

本発明の実施形態は、コーティングされた試料上にレーザマーキングシステムを用いて所望の特性を有するマークを生成する。このレーザマーキングシステムは、制御可能なレーザフルエンス又は線量を有する。本発明の実施形態は、マークの第１の部分に所望の特性を有するマークを生成することに関連付けられた第１のレーザフルエンスを決定する。そして、本発明の態様は、マークの第２の部分に所望の特性を有するマークを生成することに関連付けられた第２のレーザフルエンスを決定する。そして、これらのフルエンスがレーザマーキングシステムの記憶装置に格納される。その後、マークの第１の部分に対して上記格納された第１のレーザフルエンスを用いて、またマークの第２の部分に対して上記格納された第２のーザフルエンスを用いて、対象物にマークを付けるようにレーザマーキングシステムが指示され、これにより所望の特性で対象物にマークを施す。本発明の実施形態は、下地材料に対してダメージを与えることを避けつつレーザマーキングシステムのスループットを上げるために、パルス持続時間やパルス補充速度のようなレーザパルスパラメータ及びスポットサイズやレーザビーム位置、又はレーザビーム速度のようなツール経路パラメータをはじめとする種々のレーザパラメータを制御することによってレーザフルエンスを制御する。典型的には、所望の材料除去速度が得られるようにレーザが選択され、パワーや繰り返し率、パルス時間的形状及びパルス持続時間が選択される。そして、下地材料にダメージを与えることを避けつつ所望の材料除去速度が得られるようなツール経路が計算される。特に、本発明の実施形態は、そうしなければ対象物の表面に残ってしまう材料を除去するために、１組のレーザパルスにおける最初の数個のレーザパルスに対するレーザパルスフルエンスを増加させる。

本発明の実施形態は、レーザの出力を制御する。ツール経路を本発明により選択され易いようにするために、レーザマーキングシステムの制御下においてレーザパルスを非常に正確に減衰させる必要がある。本発明の態様は、商業的に望ましい均一性、色、テクスチュア、及び形状を有するマークを生成するツール経路を得るのに十分なほど正確にレーザ照射密度を制御する。本発明の態様は、音響光学変調器（ＡＯＭ）を用いてレーザをオン及びオフすることなくビームを正確かつ高速に変調する。本発明の実施形態は、ＡＯＭを用いて、レーザビームを通常の経路から、レーザビームエネルギーが対象物の表面に方向付けられるのではなく、悪影響を与えることなく放出されるビームダンプに回折により方向付けし直すことによりレーザビームのフルエンスを変調する。ＡＯＭはレーザビームを非常に高速に変調することができるので使用される。高速変調によりレーザマーキングシステムがレーザ自体を妨害することなく、レーザビームのオンとオフを高速かつ正確に行うことができるようになるので、高速変調は本発明の実施形態に対しては有利である。

図１は、対象物からコーティングを除去するのに使用されるツール経路を示すものである。対象物３０はコーティング３１で被覆されており、整形領域３２内のコーティング３１が除去される。レーザは、開始点３４からツール経路３３に沿って材料を除去し始め、実線で表されるように点３６まで移動する間に材料を除去する。点３６では、レーザがオフにされ、レーザがオンになったときに点３８で材料を除去し始めるように点線で表されるようにレーザビームを対象物に対して再度位置決めする。そして、レーザは、終点３９に至るまで切断と再位置決めを継続する。図２は、図１に示されるように材料を除去した結果を示すものである。コーティング４２を有する対象物４０では、材料下地４６が露出したマーク４４の領域でコーティングが除去されている。被覆しているコーティングの一部が４８で残っていることに留意されたい。これは、使用されたレーザ照射密度が、マークが施される領域の多くの部分では多くの材料を除去するのに最適なものであるものの、除去プロセスの最初の段階では材料を除去するのにそれほど有効ではないと考えられるからである。照射密度は、対象物の表面に照射されるレーザエネルギーの単位面積あたりの割合であり、ワット／ｃｍ²の単位で測定される。この問題に対する従来技術の解決方法の１つは、スループットを低減するかもしれないフルエンスと対象物に対するレーザの速度を調整することであり、望ましいことではない。調整自体が必要とされることもまたシステムスループットに悪影響を与えるので望ましいことではない。図３は、この影響を示す顕微鏡写真である。図３において、対象物５０は、黒色塗料層５１で覆われた銀コーティングで被覆されている。領域５２の黒色塗料を除去するためにレーザが使用されている。レーザにより黒色塗料が除去されるべきであった領域５２に一部の黒色塗料の残渣５４が残っていることに留意されたい。

図４ａは、時間に対するパルスエネルギーのグラフであり、従来技術におけるレーザパルス群を示している。図１を参照すると、レーザパルスは、レーザビームが３４に位置する６２で開始し、このパルスは、レーザビームがこの行程３６の最後に到達する６４で終了する。レーザビームは３８に再度位置決めされ、レーザパルスが６６で再び開始する。このパルス群プロファイルでは、材料の除去は不完全なものとなる。デブリ５４を残すことなく材料５１を除去するパルスフルエンスも存在するが、図４ａのマークを形成するために使用されるレーザフルエンスは、その特定のレーザを用いたその特定の時点のその特定の対象物のプロセスウィンドウ内にはない。本発明の実施形態は、パルス群プロファイルを調整して、ある行程の最初により多くのエネルギーを供給しつつ、この行程の残りの部分に対する特定のエネルギーを維持することにより、この問題を解決する。このようにパルス群エンベロープを調整して調整パルスプロファイルを形成すれば、予め選択された低いエネルギーを有するパルスに変更してパルス群を終了する前に、パルス群の最初に高いエネルギーのパルスを用いることにより、システムスループットを維持しつつ、商業的に望ましいマーキングが可能となる。この調整パルスプロファイルは、デブリを残すことなく低いレーザフルエンスの使用が可能となることで、より広いプロセスウィンドウを生成する。プロセスウィンドウがより広くなることにより、システム調整の必要性が低減し、システムスループットを上げることができる。例示の調整パルスプロファイルが図４ｂに示されている。図４ｂにおいては、２つのグループの調整パルス７０が示されている。パルス群７０は、パワーＰ２の３つのパルス７２により時刻７４で開始される。時刻７６でパワーがＰ２に低減され、より多くの５つのパルス７８が時刻８０までワークピースに照射される。パルスのそれぞれのグループはこのように調整され、所定のエネルギーを有する所定の数のパルスをレーザビームの各行程の最初に照射する。

図５は、コーティング１０２で被覆された対象物１００を示しており、形状の境界１０４が本発明の実施形態における調整パルス群によりレーザ加工されて境界１９４内のコーティング１０６が除去されている。外見上デブリは残っていないし、マーク上のいずれの箇所にもダメージが生じていないことに留意されたい。図６は、黒色塗料１１２でコーティングされた同様のコーティング対象物１１０の顕微鏡写真であり、本発明の実施形態によりレーザ加工されて所望の領域の黒色塗料１１２を綺麗にかつ素早く除去し、銀色塗料下地１１４を露出させたものである。外観上、下地面にデブリやダメージが見られないことに留意されたい。

図７は、本発明の実施形態として対象物にマークを付けるのに適合した改良ＥＳＩモデルML5900レーザ微細加工システム１２０の図を示す。この適応例は、レーザ１２２とＡＯＭフルエンス減衰器１２４とを含んでいる。レーザ１２２によりレーザパルスが発され、一連のミラーや他の光学要素（図示せず）によりＡＯＭフルエンス減衰器１２４に向けられた後、他の一連のミラーや光学要素（図示せず）により光学ヘッド１２８に向けられる。ＡＯＭフルエンス減衰器は、コントローラ１４０の指示の下で伝搬されるレーザパルスのフルエンスを制御する制御電子部品を含んでいる。光学ヘッドは、Ｘ、Ｙ、及びＺ運動制御要素１３０とガルバノメータブロック１３２とを含んでいる。これらの要素を組み合わせてマークを付ける対象物１３８に対してレーザビーム（図示せず）を位置決めして対象物１３８の表面上にマークの２次元表示を生成する。対象物１３８は、ロード／アンロード位置から光学ヘッド１３８の下方まで対象物１３８の位置合わせを行う回転ステージ要素１３４に取り付けられる。光学ヘッド１３８において、対象物１３８にマークが付けられ、その後、アンロードのためにロード／アンロードステーションへ戻るための位置合わせが行われる前に対象物１３８の検査を行う光学検査ステーション１３６へ対象物１３８の位置合わせが行われる。これらの動作のすべてはコントローラ１４０の制御下で行われる。コントローラ１４０は、レーザ１２２、ＡＯＭフルエンス減衰器１２４、運動制御要素１３０、ガルバノメータブロック１３２、及び回転ステージ１３４の動作を調整して適切なレーザフルエンスを対象物１３６上の適切な位置に照射して商業的に望ましい外観を有するマークを生成する。

改良レーザ１２２は、３５５ｎｍ波長の３逓倍周波数で動作するダイオード励起Ｎｄ：ＹＶＯ₄固体レーザ、米国，９５０５４カリフォルニア州，サンタクララのSpectra-Physics社により製造されるモデルVanguardである。レーザ１２２は、２．５Ｗまで生じるように構成されているが、一般的には約１Ｗのパワーを生じる８０ＭＨｚのモードロックパルス繰り返し率で動作する。本発明の実施形態においては、０．５ワット〜１００ワット、より好ましくは０．５ワット〜１２ワットのパワーを有するレーザを有利に使用することができる。１０ＫＨｚ〜５００ＭＨｚ、より好ましくは１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚのレーザ繰り返し率を用いることができる。レーザ１２２は、コントローラ１００と協働して約１ピコ秒〜１，０００ナノ秒、より好ましくは１００ピコ秒〜１００ナノ秒の持続時間を有するレーザパルスを生成する。パルスの時間的及び空間的分布は典型的にはガウス形である。運動制御要素１３０及びガルバノメータブロック１３２を組み合わせることにより対象物に対するビーム位置決めが可能となる。本発明の実施形態では、対象物で測定された大きさが５ミクロン〜５００ミクロンの範囲、より好ましくは１０ミクロン〜１００ミクロンの範囲にあるレーザスポットが用いられる。このシステムで用いられるビーム速度、すなわちレーザビームと対象物との間の相対運動は、１０ｍｍ／ｓ〜１ｍ／ｓの範囲、より好ましくは５０ｍｍ／ｓ〜５００ｍｍ／ｓの範囲にある。ピッチ、すなわちレーザパルスの隣接するライン間の間隔を１ミクロン〜２５０ミクロンの範囲、より好ましくは１０ミクロン〜５０ミクロンの範囲にできる。

図８は、レーザ加工システムを本発明の実施形態に従って動作させるようにするために用いられる電子回路を示している。図８は、レーザビーム行程の開始を示すコントローラ１４０からの入力信号１５０を示している。この信号は、典型的には、電圧レベルでTRUE又はFALSEを示す論理信号である。入力信号１５０がTRUEを示している場合、すなわち行程の開始時には、この信号がＡＯＭコントローラ１６２に送られ、入力「Ｔ」をトリガする。これは、ＡＯＭがアクティブ状態であり、レーザパルスを伝搬するために通電されなければならないことを示している。また、ＡＯＭコントローラ１６２は、アナログ電圧入力「Ａ」を有しており、これによりＡＯＭコントローラ１６２に信号１６４をＡＯＭ（図示せず）に送信させ「Ａ」で生じた電圧に比例したレーザエネルギーを伝搬させる。また、トリガ信号１５０がパルス回路１５４に送信され、パルス回路１５４はプログラミング可能な持続時間を有するパルスを生成する。このパルスは増幅器１５６に送られ、増幅器１５６はパルス回路１５４で生成されたパルスをプログラミング可能な電圧レベルに増幅する。この増幅されたパルスは、信号調整フィルタ１５８によって調整されて望ましくない成分が除去され、その後、加算回路１６０により、コントローラ１４０により出力されてＡＯＭコントローラ１６２の「Ａ」入力に送信された元のパルス電圧１５２と組み合わされて、ＡＯＭ（図示せず）への最終的な出力１６４となる。

図４ｂ及び図４ｃは、図８のようなＡＯＭ制御回路により制御されるレーザから出力される調整レーザパルス群を示している。図４ｂにおいて、調整パルス群７０は、グループの最初にエネルギーＰ１を有するパルス７２と、グループの残りとしてエネルギーＰ２を有するパルス７８を有している。図４ｃは、図８における回路へのアナログ入力１５２がエネルギーＰ３のレーザパルスを生成するレベルに低下した場合に生じる調整パルス群を示している。この実施形態では、行程の最初でのレーザパルスのエネルギーレベルは、増幅器１５６のプログラムされた設定により一定エネルギーであることに留意されたい。

図９は、レーザ加工システムを本発明の実施形態に従って動作するようにするために用いられる付加的な電子回路を示している。この回路において、コントローラ１４０からのトリガ入力１７０は、ＡＯＭコントローラ１８２のトリガ入力「Ｔ」に送信されるとともに、トリガ信号の開始からプログラミング可能な持続時間を有するパルスを生成するパルス回路１７２に送信される。このパルスは、プログラミング可能な利得により増幅器１７６で増幅されたコントローラ１４０からのアナログ信号１７２をゲートとするアナログスイッチ１７４に送信される。アナログスイッチ１７４は、パルス回路１７２からのパルスが存在するときに１７４からアナログ信号を送信する。そして、信号は、その信号から望ましくない成分を除去する信号調整フィルタ１７８に送られ、コントローラ１４０からの元のアナログ電圧制御信号１７２と信号調整回路１７８からの増幅された信号とを一緒にして、ＡＯＭ（図示せず）への出力１８４を得るためにＡＯＭコントローラ１８２に送信されるアナログ制御信号を生成するコンバイナ１８０に送られる。この回路は、図４ｄに示されるような調整パルスを生成する。図４ｄは、各グループ９０の最初の高エネルギーパルス９２を所定のパルス９４のエネルギーＰ３の所定倍Ｐ４にするパルス９０の調整群を示している。

本発明の基礎をなす原則から逸脱することなく上述した実施形態の詳細に対して多くの変更をなし得ることは、当業者であれば理解できるであろう。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ画定されるべきである。

Claims

所望の特性を有するマークを試料上に生成するためのレーザマーキング装置であって、
選択されたパワー、繰り返し率、パルス時間的形状、及びパルス持続時間を有するレーザパルスからなるレーザビームを生成可能なレーザと、
レーザ光学系と、
ツール経路に沿って前記試料に対して前記レーザビームを位置決め可能な運動制御要素を含む光学ヘッドと、
運動ステージと、
前記レーザ、前記レーザ光学系、及び前記運動ステージに連結されるシステムコントローラと、
を備え、
前記システムコントローラは、前記試料にマークを付けるための所定のレーザパルスパラメータを蓄積するように構成され、
前記所定のレーザパルスパラメータは、前記所望の特性を有するマークを生成することに関連したフルエンス情報を含み、
前記フルエンス情報は、前記ツール経路に沿ったレーザビーム行程の第１の部分において使用される第１のフルエンスに関連付けられた第１のフルエンス情報と、前記ツール経路に沿った前記レーザビーム行程の第２の部分において使用される第２のフルエンスに関連付けられた第２のフルエンス情報とを含み、
前記第２のフルエンスは、前記ツール経路に沿った前記レーザビーム行程の前記第１の部分における前記第１のレーザフルエンスの照射により生じた残留加熱として計算された残留加熱に基づいて、前記ツール経路に沿った前記試料のダメージ閾値の低下を補償するように適合され、
前記レーザマーキング装置は、
前記レーザビームを減衰可能な音響光学変調器（ＡＯＭ）と、
前記システムコントローラに蓄積された前記所定のレーザパルスパラメータに基づいて、前記ＡＯＭに第１の減衰レベルで前記レーザビームを減衰させて第１の非ゼロパワーレベルの第１のレーザ出力パルスの第１のパルス群を生成可能であるとともに、前記システムコントローラに蓄積された前記所定のレーザパルスパラメータに基づいて、前記ＡＯＭに第２の減衰レベルで前記レーザビームを減衰させて第２の非ゼロパワーレベルの第２のレーザ出力パルスの第２のパルス群を生成可能なＡＯＭコントローラと、
前記システムコントローラから入力信号を受信可能な電気回路と、
をさらに備え、
前記入力信号は、前記試料上の複数のレーザビーム行程のそれぞれの開始を示すことが可能であり、
前記電気回路は、前記入力信号を前記ＡＯＭコントローラのトリガ信号入力に渡して前記ＡＯＭをアクティブ状態にし、前記試料上にレーザビーム行程を実現するように前記システムコントローラにより選択された前記レーザビームのレーザパルスを伝達し、
前記電気回路は、アナログ電圧を前記ＡＯＭコントローラのアナログ電圧入力に送り、前記アナログ電圧入力に送られた前記アナログ電圧に比例して前記レーザパルスのエネルギーを前記ＡＯＭに調整させるように前記ＡＯＭコントローラが比例信号を前記ＡＯＭに送ることができるようにし、
前記電気回路は、前記システムコントローラから前記入力信号を受信可能なパルス回路をさらに備え、
前記パルス回路は、前記ＡＯＭコントローラが前記第１のレーザ出力パルス及び前記第２のレーザ出力パルスを調整して前記第１の非ゼロパワーレベル及び前記第２の非ゼロパワーレベルを生じさせ、前記第１のレーザ出力パルスの前記第１のパルス群が前記レーザビーム行程の最初に生じ、該第１のパルス群は、残りの前記レーザビーム行程に生じる前記第２のレーザ出力パルスの前記第２のパルス群に先行し、前記第１の非ゼロパワーレベルが前記第２の非ゼロパワーレベルよりも高くなるように、プログラミング可能な持続時間のパルスを生成可能である
レーザマーキング装置。
前記試料は、第１の層及び第２の層の塗布コーティングでコーティングされており、前記マークの前記所望の特性は、前記第２の層にダメージを与えることなく前記第１の層を除去することを含む、請求項１の装置。
前記第１のレーザ出力パルス及び前記第２のレーザ出力パルスのフルエンスは、１．０×１０^-6ジュール／ｃｍ²〜１．０ジュール／ｃｍ²の範囲にある、請求項１の装置。
前記システムコントローラは、前記第１のレーザフルエンスを前記ツール経路に沿った前記レーザビーム行程の前記第１の部分に向け、前記第２のレーザフルエンスを前記ツール経路に沿った前記レーザビーム行程の前記第２の部分に向け、前記第１のレーザフルエンスを前記ツール経路に沿った前記レーザビーム行程の前記第１の部分に照射することによって生じた残留加熱として計算された前記残留加熱に基づいて、前記ツール経路に沿った前記試料のダメージ閾値の低下を補償し、これにより前記所望の特性を有するマークを生成するように前記レーザ、前記運動ステージ、前記運動制御要素、及び前記ＡＯＭコントローラの動作を調整するように構成される
請求項１の装置。
前記第１の減衰レベル及び前記第２の減衰レベルの実現により、前記システムコントローラが、前記レーザをオン及びオフすることなく、前記試料に照射される前記第１のレーザ出力パルス及び前記第２のレーザ出力パルスのフルエンスを制御することを可能にする、請求項１の装置。
前記第１の減衰レベル及び前記第２の減衰レベルの実現により、前記システムコントローラが、前記運動制御要素と前記試料との間の相対速度を変更することなく、前記試料に照射される前記第１のレーザ出力パルス及び前記第２のレーザ出力パルスのフルエンスを制御することを可能にする、請求項１の装置。
前記システムコントローラは、前記試料にダメージを与えることのない最大除去速度が得られるように計算されたツール経路を実現可能である、請求項１の装置。
前記第１のレーザ出力パルスは、第１のプロセスウィンドウにより決まる特性を有し、
前記第１のレーザ出力パルスの照射が、前記第２のレーザ出力パルスの特性を決める第２のプロセスウィンドウに前記第１のプロセスウィンドウを変更する残留加熱を前記試料に生じさせる、
請求項１の装置。
前記第１の層は前記第２の層を被覆し、
前記第１の層及び前記第２の層の塗布コーティングは、異なるダメージ閾値を有しており、
前記第１の層のダメージ閾値は、前記第２の層のダメージ閾値よりも低い、
請求項２の装置。
レーザビームを有し、所望の特性で試料にマークを付けるためのレーザマーキング装置であって、
第１の減衰レベルで前記レーザビームを減衰させて第１の非ゼロパワーレベルの第１のレーザ出力パルスを生成し、所定の時間間隔の後、前記減衰を第２の減衰レベルに変更して第２のパワーレベルの第２のレーザ出力パルスを生成可能であって、音響光学変調器又は電気光学変調器のいずれかである可変制御可能なビーム減衰器を前記レーザマーキング装置に設けたことを含み、
光路に沿って所定のパワーレベルを有するレーザパルスを生成するレーザと、
前記光路の位置決めをするための運動制御要素を含む光学ヘッドと、
前記試料を支持するステージと、
前記第１のレーザ出力及び前記第２のレーザ出力を前記試料上の所望の位置に照射して商業的に望ましい外観を有するマークを生成するように、前記レーザ、前記可変制御可能なビーム減衰器、及び前記ステージの動作を制御するコントローラと、
をさらに備え、
前記可変制御可能なビーム減衰器は音響光学変調器であり、
前記装置は、
前記コントローラからＡＯＭコントローラに至るトリガ信号ラインであって、電圧レベルに基づいた真又は偽を表す電圧信号を伝送し、前記真を表す電圧信号が伝送されるときは前記音響光学変調器がレーザパルスの伝播を許容し、前記偽を表す電圧信号が伝送されるときは前記音響光学変調器がレーザパルスの伝播を阻止するように構成されたトリガ信号ラインと、
前記コントローラから前記ＡＯＭコントローラに接続されたアナログ信号ラインであって、前記音響光学変調器により伝播されるレーザエネルギー量に比例した電圧を有するアナログ信号を伝送するアナログ信号ラインと、
を有する回路をさらに備えた、
レーザマーキング装置。
前記トリガ信号ラインに接続されるパルス回路であって、プログラミング可能な持続時間を有するパルスを生成可能なパルス回路をさらに備え、
前記パルスは、前記ＡＯＭコントローラに送られる前に、プログラミング可能な電圧レベルに増幅され、フィルタにより調整され加算回路により前記アナログ信号と組み合わされて調整信号が生成される、
請求項１０の装置。
前記可変制御可能なビーム減衰器は音響光学変調器であり、
前記装置は、
前記コントローラからＡＯＭコントローラに至るトリガ信号ラインであって、電圧レベルに基づいた真又は偽を表す電圧信号を伝送し、前記真を表す電圧信号が伝送されるときは前記音響光学変調器がレーザパルスの伝播を許容し、前記偽を表す電圧信号が伝送されるときは前記音響光学変調器がレーザパルスの伝播を阻止するように構成されたトリガ信号ラインと、
前記コントローラから前記ＡＯＭコントローラに接続されたアナログ信号ラインであって、前記音響光学変調器により伝播されるレーザエネルギー量に比例した電圧を有するアナログ信号を伝送するアナログ信号ラインと、
前記トリガ信号ラインに接続されるパルス回路であって、前記トリガ信号ラインからの前記電圧信号の伝送からプログラミング可能な持続時間を有するパルスを生成可能なパルス回路と、
前記パルス回路から前記プログラミング可能な持続時間を有するパルスを受信するアナログスイッチであって、前記コントローラから受信した前記アナログ信号をゲートして、前記ＡＯＭコントローラに送られる前にフィルタによりさらに調整され加算回路により前記アナログ信号と組み合わされるゲートアナログ信号を生成する役割を有するアナログスイッチと、を有する回路をさらに備えた、
請求項１０の装置。
レーザツール経路に沿った残留加熱により生じる試料のダメージ閾値の低下を補償する方法であって、
選択可能なパワー、繰り返し率、パルス時間的形状、及びパルス持続時間のうち少なくとも１つを有するレーザパルスからなるレーザビームをレーザから生成し、
レーザ光学系を含む光学経路に沿って前記レーザビームを照射し、
前記試料を運動ステージ上に支持し、
前記レーザツール経路に沿って前記レーザビームを前記試料に対して位置決め可能な運動制御要素とともに前記光学経路に沿って光学ヘッドを用い、
前記レーザ及び前記運動制御要素に接続されたシステムコントローラを用い、
前記システムコントローラは、前記試料にマークを付けるためのレーザパルスパラメータを制御可能であり、
前記レーザパルスパラメータは、所望の特性を有するマークを生成することに関連したフルエンス情報を含み、
前記フルエンス情報は、前記ツール経路に沿ったレーザビーム行程の第１の部分において使用される第１のフルエンスに関連付けられた第１のフルエンス情報と、前記ツール経路に沿った前記レーザビーム行程の第２の部分において使用される第２のフルエンスに関連付けられた第２のフルエンス情報とを含み、
前記第２のフルエンスは、前記ツール経路に沿った前記レーザビーム行程の前記第１の部分における前記第１のレーザフルエンスの照射により生じた残留加熱として計算された残留加熱に基づいて、前記ツール経路に沿った前記試料のダメージ閾値の低下を補償するように適合され、
前記レーザビームを減衰可能な制御可能なビーム減衰器を前記光学経路に沿って用い、
前記システムコントローラにより制御される又は前記システムコントローラ内に蓄積される前記レーザパルスパラメータに基づいて、前記制御可能なビーム減衰器に第１の減衰レベルで前記レーザビームを減衰させて第１の非ゼロパワーレベルの第１のレーザ出力パルスの第１のパルス群を生成可能であるとともに、前記システムコントローラにより制御される又は前記システムコントローラ内に蓄積される前記レーザパルスパラメータに基づいて、前記制御可能なビーム減衰器に第２の減衰レベルで前記レーザビームを減衰させて第２の非ゼロパワーレベルの第２のレーザ出力パルスの第２のパルス群を生成可能な減衰器コントローラを用い、
前記第１のレーザ出力パルスの前記第１のパルス群は、前記レーザビーム行程の前記第２のレーザ出力パルスの前記第２のパルス群に先行し、
前記第１の非ゼロパワーレベルは前記第２の非ゼロパワーレベルよりも高く、
前記システムコントローラは、前記ツール経路に沿った前記レーザビーム行程の前記第１の部分に前記第１のレーザフルエンスを照射し、前記ツール経路に沿った前記レーザビーム行程の前記第２の部分に前記第２のレーザフルエンスを照射し、前記第１のレーザフルエンスを前記ツール経路に沿った前記レーザビーム行程の前記第１の部分に照射することによって生じた残留加熱として計算された前記残留加熱に基づいて、前記ツール経路に沿った前記試料のダメージ閾値の低下を補償し、これにより前記所望の特性を有するマークを生成するように前記レーザ、前記運動制御要素、及び前記減衰器コントローラの動作を制御する
方法。
所望の特性を有するマークを試料上に生成するためのレーザマーキング装置であって、
選択されたパワー、繰り返し率、パルス時間的形状、及びパルス持続時間を有するレーザパルスからなるレーザビームを生成可能なレーザと、
レーザ光学系と、
前記試料に対して前記レーザビームを位置決め可能な運動制御要素を含む光学ヘッドと、
運動ステージと、
前記レーザ、前記レーザ光学系、及び前記運動ステージに連結されるシステムコントローラであって、前記試料にマークを付けるための所定のレーザパルスパラメータを蓄積するように構成されたシステムコントローラと、
前記レーザビームを減衰可能な音響光学変調器（ＡＯＭ）と、
前記システムコントローラに蓄積された前記所定のレーザパルスパラメータに基づいて、前記ＡＯＭに第１の減衰レベルで前記レーザビームを減衰させて第１の非ゼロパワーレベルの第１のレーザ出力パルスの第１のパルス群を生成可能であるとともに、前記システムコントローラに蓄積された前記所定のレーザパルスパラメータに基づいて、前記ＡＯＭに第２の減衰レベルで前記レーザビームを減衰させて第２の非ゼロパワーレベルの第２のレーザ出力パルスの第２のパルス群を生成可能なＡＯＭコントローラと、
前記システムコントローラから入力信号を受け取ることが可能な電気回路と、
を備え、
前記入力信号は、前記試料上の複数のレーザビーム行程のそれぞれの開始を示すことが可能であり、
前記電気回路は、前記入力信号を前記ＡＯＭコントローラのトリガ信号入力に渡して前記ＡＯＭをアクティブ状態にし、前記試料上にレーザビーム行程を実現するように前記システムコントローラにより選択された前記レーザビームのレーザパルスを伝達し、
前記電気回路は、アナログ電圧を前記ＡＯＭコントローラのアナログ電圧入力に送り、前記アナログ電圧入力に送られた前記アナログ電圧に比例して前記レーザパルスのエネルギーを前記ＡＯＭに調整させるように前記ＡＯＭコントローラが比例信号を前記ＡＯＭに送ることができるようにし、
前記ＡＯＭコントローラが前記第１のレーザ出力パルス及び前記第２のレーザ出力パルスを調整して前記第１の非ゼロパワーレベル及び前記第２の非ゼロパワーレベルを生じさせ、前記第１のレーザ出力パルスの前記第１のパルス群が前記レーザビーム行程の最初に生じ、該第１のパルス群は、残りの前記レーザビーム行程に生じる前記第２のレーザ出力パルスの前記第２のパルス群に先行し、前記第１の非ゼロパワーレベルが前記第２の非ゼロパワーレベルよりも高く、
前記電気回路は、
前記システムコントローラから前記入力信号を受信可能なパルス回路であって、プログラミング可能な持続時間のパルスを生成可能なパルス回路と、
前記プログラミング可能な持続時間のパルスを受け取り、これを増幅してプログラミング可能な電圧レベルで増幅パルスを供給可能な増幅器と、
前記増幅パルスを受け取り調整して調整信号を供給可能な信号調整フィルタと、
前記調整信号を受け取り、前記システムコントローラからのパルス電圧出力と合成し、前記ＡＯＭコントローラの前記アナログ電圧入力に送られる前記アナログ電圧を供給する加算回路と、
をさらに備える
レーザマーキング装置。
所望の特性を有するマークを試料上に生成するためのレーザマーキング装置であって、
選択されたパワー、繰り返し率、パルス時間的形状、及びパルス持続時間を有するレーザパルスからなるレーザビームを生成可能なレーザと、
レーザ光学系と、
前記試料に対して前記レーザビームを位置決め可能な運動制御要素を含む光学ヘッドと、
運動ステージと、
前記レーザ、前記レーザ光学系、及び前記運動ステージに連結されるシステムコントローラであって、前記試料にマークを付けるための所定のレーザパルスパラメータを蓄積するように構成されたシステムコントローラと、
前記レーザビームを減衰可能な音響光学変調器（ＡＯＭ）と、
前記システムコントローラに蓄積された前記所定のレーザパルスパラメータに基づいて、前記ＡＯＭに第１の減衰レベルで前記レーザビームを減衰させて第１の非ゼロパワーレベルの第１のレーザ出力パルスの第１のパルス群を生成可能であるとともに、前記システムコントローラに蓄積された前記所定のレーザパルスパラメータに基づいて、前記ＡＯＭに第２の減衰レベルで前記レーザビームを減衰させて第２の非ゼロパワーレベルの第２のレーザ出力パルスの第２のパルス群を生成可能なＡＯＭコントローラと、
前記システムコントローラから入力信号を受信可能な電気回路と、
を備え、
前記入力信号は、前記試料上の複数のレーザビーム行程のそれぞれの開始を示すことが可能であり、
前記電気回路は、前記入力信号を前記ＡＯＭコントローラのトリガ信号入力に渡して前記ＡＯＭをアクティブ状態にし、前記試料上にレーザビーム行程を実現するように前記システムコントローラにより選択された前記レーザビームのレーザパルスを伝達し、
前記電気回路は、アナログ電圧を前記ＡＯＭコントローラのアナログ電圧入力に送り、前記アナログ電圧入力に送られた前記アナログ電圧に比例して前記レーザパルスのエネルギーを前記ＡＯＭに調整させるように前記ＡＯＭコントローラが比例信号を前記ＡＯＭに送ることができるようにし、
前記ＡＯＭコントローラが前記第１のレーザ出力パルス及び前記第２のレーザ出力パルスを調整して前記第１の非ゼロパワーレベル及び前記第２の非ゼロパワーレベルを生じさせ、前記第１のレーザ出力パルスの前記第１のパルス群が前記レーザビーム行程の最初に生じ、該第１のパルス群は、残りの前記レーザビーム行程に生じる前記第２のレーザ出力パルスの前記第２のパルス群に先行し、前記第１の非ゼロパワーレベルが前記第２の非ゼロパワーレベルよりも高く、
前記電気回路は、
前記システムコントローラから前記入力信号を受信可能なパルス回路であって、プログラミング可能な持続時間のパルスを生成可能なパルス回路と、
前記アナログ電圧入力の上流に配置された増幅器であって、前記システムコントローラからパルス電圧出力を受け取り該パルス電圧出力を増幅して増幅パルス電圧出力を供給可能な増幅器と、
前記パルス回路から前記プログラミング可能な持続時間を受け取るとともに、前記増幅器から前記増幅パルス電圧出力を受け取ることが可能なアナログスイッチであって、ゲート増幅アナログ信号を送信可能なアナログスイッチと、
前記ゲート増幅アナログ信号を受け取り調整して調整信号を供給可能な信号調整フィルタと、
前記調整信号を受け取り、前記システムコントローラからの前記パルス電圧出力と合成し、前記ＡＯＭコントローラの前記アナログ電圧入力に送られる前記アナログ電圧を供給する加算回路と、
をさらに備える
レーザマーキング装置。
レーザツール経路に沿った残留加熱により生じる試料のダメージ閾値の低下を補償する方法であって、
選択可能なパワー、繰り返し率、パルス時間的形状、及びパルス持続時間のうち少なくとも１つを有するレーザパルスからなるレーザビームをレーザから生成し、
レーザ光学系を含む光学経路に沿って前記レーザビームを照射し、
前記試料を運動ステージ上に支持し、
前記レーザツール経路に沿って前記レーザビームを前記試料に対して位置決め可能な運動制御要素とともに前記光学経路に沿って光学ヘッドを用い、
前記レーザ、前記運動制御要素、及び前記運動ステージに接続されたシステムコントローラを用い、
前記レーザ及び前記運動制御要素に接続されたシステムコントローラを用い、
前記システムコントローラは、前記試料にマークを付けるためのレーザパルスパラメータを制御可能であり、
前記レーザパルスパラメータは、所望の特性を有するマークを生成することに関連したフルエンス情報を含み、
前記フルエンス情報は、前記ツール経路に沿ったレーザビーム行程の第１の部分において使用される第１のフルエンスに関連付けられた第１のフルエンス情報と、前記ツール経路に沿った前記レーザビーム行程の第２の部分において使用される第２のフルエンスに関連付けられた第２のフルエンス情報とを含み、
前記第２のフルエンスは、前記ツール経路に沿った前記レーザビーム行程の前記第１の部分における前記第１のレーザフルエンスの照射により生じた残留加熱として計算された残留加熱に基づいて、前記ツール経路に沿った前記試料のダメージ閾値の低下を補償するように適合され、
前記レーザビームを減衰可能な制御可能なビーム減衰器を前記光学経路に沿って用い、
前記システムコントローラにより制御される又は前記システムコントローラ内に蓄積される前記レーザパルスパラメータに基づいて、前記制御可能なビーム減衰器に第１の減衰レベルで前記レーザビームを減衰させて第１の非ゼロパワーレベルの第１のレーザ出力パルスの第１のパルス群を生成可能であるとともに、前記システムコントローラにより制御される又は前記システムコントローラ内に蓄積される前記レーザパルスパラメータに基づいて、前記制御可能なビーム減衰器に第２の減衰レベルで前記レーザビームを減衰させて第２の非ゼロパワーレベルの第２のレーザ出力パルスの第２のパルス群を生成可能な減衰器コントローラを用い、
前記システムコントローラから入力信号を受け取ることが可能な電気回路を用い、
前記入力信号は、前記試料上の複数のレーザビーム行程のそれぞれの開始を示すことが可能であり、
前記電気回路は、前記入力信号を前記減衰器コントローラのトリガ信号入力に渡して前記制御可能なビーム減衰器をアクティブ状態にし、前記試料上にレーザビーム行程を実現するように前記システムコントローラにより選択された前記レーザビームのレーザパルスを伝達し、
前記電気回路は、アナログ電圧を前記減衰器コントローラのアナログ電圧入力に送り、前記アナログ電圧入力に送られた前記アナログ電圧に比例して前記レーザパルスのエネルギーを前記制御可能なビーム減衰器に調整させるように前記減衰器コントローラが比例信号を前記制御可能なビーム減衰器に送ることができるようにし、
前記減衰器コントローラは、前記第１のレーザ出力パルス及び前記第２のレーザ出力パルスを調整して前記第１の非ゼロパワーレベル及び前記第２の非ゼロパワーレベルを生じさせることが可能であり、前記第１のレーザ出力パルスの前記第１のパルス群が前記レーザビーム行程の前記第２のレーザ出力パルスの前記第２のパルス群に先行し、前記第１の非ゼロパワーレベルが前記第２の非ゼロパワーレベルよりも高く、
前記システムコントローラは、前記第１のレーザフルエンスを前記ツール経路に沿った前記レーザビーム行程の前記第１の部分に向け、前記第２のレーザフルエンスを前記ツール経路に沿った前記レーザビーム行程の前記第２の部分に向け、前記第１のレーザフルエンスを前記ツール経路に沿った前記レーザビーム行程の前記第１の部分に照射することによって生じた残留加熱として計算された前記残留加熱に基づいて前記ツール経路に沿った前記試料のダメージ閾値の低下を補償し、これにより前記所望の特性を有するマークを生成するように前記レーザ、前記運動ステージ、前記運動制御要素、及び前記減衰器コントローラの動作を調整するように構成される
方法。