KR101676931B1 - 레이저 빔 스캐닝을 위한 음향 광학 편향기의 구성 - Google Patents

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Abstract

제1 음향 광학 편향기가 레이저 빔을 수신한다. 제1 음향 광학 편향기는 수신된 레이저 빔을 제1 축을 따라 회절시킨다. 제2 음향 광학 편향기가 회절된 레이저 빔을 수신한다. 제2 음향 광학 편향기는 수신된 회절된 레이저 빔을 제2 축을 따라 회절시킨다.

Description

레이저 빔 스캐닝을 위한 음향 광학 편향기의 구성{CONFIGURATION OF ACOUSTO-OPTIC DEFLECTORS FOR LASER BEAM SCANNING}
본 발명은 레이저 빔 스캐닝을 위한 음향 광학 편향기의 구성을 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
검류계 기반 광 스캐너들은 광범위한 산업, 과학, 이미징 및 레이저 응용들을 위해 광 빔들을 배치하는 데 사용된다. 검류계 기반 스캐너는 "갈보(galvo)"로서 지칭될 수 있다. 갈보 시스템은 검류계, 하나 이상의 미러, 및 갈보 시스템을 구동하고 하나 이상의 미러의 배치를 제어하기 위한 서보(servo) 회로를 포함할 수 있다.
갈보 기반 시스템들은 집적 회로 설계와 같은 응용들에서 레이저 빔 스캐닝을 위해 그리고 비아들의 레이저 드릴링을 위해 사용될 수 있다. 집적 회로 설계에서, 비아는 절연 산화물 층 내의 작은 개구로서, 상이한 층들 간의 도전성 접속을 허용한다. 비아들의 갈보 기반 레이저 드릴링은 전자 산업에서 일반적이며, 소정 범위의 제품들에 대해 고밀도 회로들이 형성되는 것을 허용한다. 비아들의 갈보 기반 레이저 드릴링에서, 레이저 빔들은 갈보 기반 시스템 내의 미러들의 기계적 이동들에 의해 조종되어, 절연성 유전층 또는 소정의 다른 재료 상에 비아들을 드릴링한다.
비아 드릴링에 대한 처리 레이트는 갈보 주파수를 증가시킴으로써 그리고 다른 메커니즘들을 통해 개선될 수 있다. 갈보 주파수는 갈보 시스템에서의 기계적 미러 이동의 속도에 대한 한계를 고려할 때 증가하기 어렵다. 미러의 기계적 이동은 레이저 빔의 배치의 정밀도를 개선하는 것도 어렵게 한다. 결과적으로, 갈보 시스템들은 비교적 느릴 수 있으며, 갈보 시스템들의 정밀도는 제한될 수 있다.
음향 광학 편향기가 또한 레이저 빔을 공간적으로 제어하는 데 사용될 수 있다. 음향 광학 편향기의 동작에 있어서, 레이저 빔을 상이한 각도 위치들로 편향시키기 위해 음향 주파수가 변하는 동안, 음향 광학 편향기를 구동하는 전력은 일정한 레벨로 유지될 수 있다. 음향 광학 편향기에서, 레이저 빔의 방향 각도 및 각도 위치의 변화는 음향 주파수에 선형으로 비례한다. 음향 주파수가 더 높을 경우, 회절 각도가 더 크다.
이제, 전반적으로 동일한 참조 번호들이 대응하는 요소들을 나타내는 도면들을 참조하면:
도 1은 소정 실시예들에 따른, 음향 광학 편향기가 조정 가능한 회절된 빔을 어떻게 생성하는지를 보여주는 블록도를 나타낸다.
도 2는 소정 실시예들에 따른, 레이저 빔이 2개의 음향 광학 편향기에 의해 회절되는 제1의 예시적인 레이저 비아 드릴링 시스템을 나타낸다.
도 3은 소정 실시예들에 따른, 제1의 예시적인 레이저 비아 드릴링 시스템 내의 2개의 음향 광학 편향기의 예시적인 구성을 나타낸다.
도 4는 소정 실시예들에 따른, 레이저 빔이 제1 음향 광학 편향기에 의해 먼저 회절된 후에 복수의 음향 광학 편향기 중 하나에 의해 회절되는 제2의 예시적인 레이저 비아 드릴링 시스템을 나타낸다.
도 5는 소정 실시예들에 따른, 제2의 예시적인 레이저 비아 드릴링 시스템 내의 음향 광학 편향기들의 예시적인 구성을 나타낸다.
도 6은 소정 실시예들에 따른, 레이저 빔이 2개의 음향 광학 편향기에 의해 회절된 후에 확대 광학 유닛(magnification optics unit)을 통해 전달되는 제3의 예시적인 레이저 비아 드릴링 시스템을 나타낸다.
도 7은 소정 실시예들에 따른, 제3의 예시적인 레이저 비아 드릴링 시스템 내의 2개의 음향 광학 편향기 및 확대 광학 유닛의 예시적인 구성을 나타낸다.
도 8은 소정 실시예들에 따른, 레이저 빔이 빔 분할기 또는 빔 스위칭 장치를 통해 전달된 후에 복수의 음향 광학 편향기에 의해 회절되는 제4의 예시적인 레이저 비아 드릴링 시스템을 나타낸다.
도 9는 소정 실시예들에 따른 소정 동작들을 보여주는 흐름도를 나타낸다.
아래의 설명에서는, 그의 일부를 형성하고 여러 실시예를 도시하는 첨부 도면들을 참조한다. 다른 실시예들이 이용될 수 있으며, 구조 및 동작 변경들이 이루어질 수 있다는 것을 이해한다.
소정 실시예들에서는, 비아 드릴링 시스템 내에 복수의 음향 광학 편향기가 구성된다. 레이저 빔이 복수의 음향 광학 편향기를 통해 회절된다. 복수의 음향 광학 편향기의 구성은 회절된 레이저 빔의 공간 배치의 범위에 있어서의 증가가 단일 음향 광학 편향기에 의해 허용되는 것을 초과하는 것을 허용한다. 게다가, 그러한 음향 광학 기반 레이저 비아 드릴링 시스템들은 갈보 시스템들에 비해 비아 드릴링에 대한 더 높은 처리량 및 정밀도를 갖는다. 소정 실시예들에서, 음향 광학 편향기들은 비아 드릴링 외에도 레이저 스캐닝 및 다른 응용들을 위해 구성될 수 있다.
도 1은 소정 실시예들에 따른, 음향 광학 편향기(102)가 조정 가능한 회절된 빔을 어떻게 생성하는지를 보여주는 블록도(100)를 나타낸다. 레이저 빔(104)이 음향 광학 편향기(102) 상에 입사하며, 레이저 빔(104)은 입사 레이저 빔으로 지칭된다. 음향 광학 편향기(102)에 인가되는 전기 입력들(106)에 기초하여, 입사 레이저 빔(104)은 음향 광학 편향기 내에서 회절을 겪으며, 회절된 레이저 빔(108)이 생성된다. 회절된 레이저 빔(108)과 입사 레이저 빔(104) 사이의 각도는 도 1에 참조 번호 110을 통해 도시되며, 회절각으로 지칭된다.
회절각(110)은 전기 입력(106)에 포함된 무선 주파수 드라이버에 의해 음향 광학 편향기(102) 내의 음향 주파수를 변경함으로써 제어될 수 있다. 음향 주파수가 높을수록, 회절각이 크다. 그러나, 회절각이 변할 수 있는 범위는 단일 음향 광학 편향기(102)가 사용되는 경우에 비교적 작다. 결과적으로, 음향 광학 편향기(102)의 예시적인 실시예에서, 입사 빔(104)으로부터 생성되는 회절된 빔(108)은 회절된 빔이 기판 상의 비아 드릴링을 위해 그리고 다른 응용들에서 사용될 때 제한된 공간 범위(참조 번호 112를 통해 지시됨)를 보일 수 있다.
게다가, 단일 음향 광학 편향기(102)는 입사 레이저 빔(104)을 단일 차원을 따라 편향시킨다. 예를 들어, 기판의 이차원 표면이 서로 직교하는 (수평 방향을 나타내는) X축 및 (수직 방향을 나타내는) Y축에 의해 표현되는 경우, 예시적인 실시예에서, 음향 광학 편향기(102)는 소정 위치 및 배향으로 배치될 때 회절된 빔을 공간적으로 수직 방향으로 배치할 수 있다.
따라서, 도 1은 음향 광학 편향기(102)가 회절된 레이저 빔의 제한된 범위의 일차원 공간 배치를 보이는 소정 실시예들을 나타낸다. 음향 광학 편향기(102)에서, 입사 레이저 빔과 음파 전파 방향 간의 각도는 1차 회절된 빔에 대한 최대 효율을 제공하기 위해 브래그 각도(Bragg angle)에 가까워야 한다는 점에 유의할 수 있다.
도 2는 소정 실시예들에 따른, 레이저 빔이 2개의 음향 광학 편향기(202, 204)에 의해 회절되는 제1의 예시적인 레이저 비아 드릴링 시스템(200)을 나타낸다.
2개의 음향 광학 편향기(202, 204)에 더하여, 제1의 예시적인 레이저 비아 드릴링 시스템(200)은 레이저 공진기(206), 개구 마스크(208), 미러(210), 스캐닝 렌즈(212), 및 비아들이 드릴링되는 기판(216)이 배치되는 X-Y 테이블(214)로 구성된다.
레이저 공진기(206)는 비아 드릴링의 요구들에 따라 소정 형상들의 레이저 빔들(218)을 생성한다. 개구 마스크(208)는 하나 이상의 개구를 정의하여, 레이저 공진기(206)에 의해 생성된 레이저 빔(218)을 사용되는 개구에 기초하여 사전 정의된 형상들로 형상화한다. 미러(210)는 개구 마스크(208)의 적용의 결과로서 생성된 형상화된 레이저 빔(220)을 광학적으로 반사한다. 미러(210)에 의해 반사된 후의 레이저 빔(220)은 2개의 음향 광학 편향기(202, 204)를 통해 연속적인 회절들을 겪은 후에, 스캐닝 렌즈(212)를 통과하여, X-Y 테이블(214) 상에 배치된 기판(216) 상에 비아들을 드릴링한다.
도 3은 소정 실시예들에 따른, 제1의 예시적인 레이저 비아 드릴링 시스템(200) 내의 2개의 음향 광학 편향기(202, 204)의 예시적인 구성(300)을 나타낸다. 도 3에 도시된 예시적인 구성(300)은 도 2에 도시된 제1의 예시적인 레이저 비아 드릴링 시스템(200)의 일부이다.
도 3으로부터, 음향 광학 편향기(202)는 음향 광학 편향기(202)가 음향 광학 편향기(204)로부터 거리 302만큼 수직으로 분리되는 구성으로 배치된다는 것을 알 수 있다. X-Y 테이블(214)의 수평면이 X축(304) 및 Y축(306)에 의해 이차원으로 표현되는 경우, 음향 광학 편향기(202)는 하나의 축을 따라 배향되고, 음향 광학 편향기(204)는 나머지 축을 따라 배향된다. 예를 들어, 소정 실시예들에서, 음향 광학 편향기(202)는 Y축(306)을 따라 배향될 수 있고, 음향 광학 편향기(204)는 X축(304)을 따라 배향될 수 있다.
소정 실시예들에서, 2개의 음향 광학 편향기(202, 204)를 도 3에 도시된 구성으로 배치 및 배향함으로써, 레이저 빔(308)은 이차원 평면에서 편향을 겪게 될 수 있다. Y축(306)을 따라 배향된 음향 광학 편향기(202)는 Y축(306)을 따라 레이저 빔(308)을 편향시키며, 이어서 음향 광학 편향기(204)는 음향 광학 편향기(202)에 의해 편향된 레이저 빔을 (X축(304)을 따라) 더 편향시킨다. 결과적으로, 레이저 빔들은 비아 드릴링 및 다른 응용들을 위해 이차원 표면 상에 투사될 수 있다.
도 4는 소정 실시예들에 따른, 레이저 빔이 제1 음향 광학 편향기(402)에 의해 먼저 회절된 후에 복수의 음향 광학 편향기(403, 404, 405) 중 하나에 의해 회절되는 제2의 예시적인 레이저 비아 드릴링 시스템(400)을 나타낸다.
4개의 음향 광학 편향기(402, 403, 404, 405)에 더하여, 제2의 예시적인 레이저 비아 드릴링 시스템(400)은 레이저 공진기(406), 개구 마스크(408), 미러(410), 스캐닝 렌즈(412), 및 비아들이 드릴링되는 기판(416)이 배치되는 X-Y 테이블(414)을 포함한다.
레이저 공진기(406)는 비아 드릴링의 요구들에 따라 소정 형상들의 레이저 빔들(418)을 생성한다. 개구 마스크(408)는 하나 이상의 개구를 정의하여, 레이저 공진기(406)에 의해 생성된 레이저 빔(418)을 사용되는 개구에 기초하여 사전 정의된 형상들로 형상화한다. 미러(410)는 개구 마스크(408)의 적용의 결과로서 생성된 형상화된 레이저 빔(420)을 광학적으로 반사한다. 레이저 빔(420)은 미러(410)에 의해 반사되고, 먼저 음향 광학 편향기(402)를 통해, 이어서 3개의 음향 광학 편향기(403, 404, 405) 중 하나를 통해 연속적인 회절들을 겪은 다음, 스캐닝 렌즈(412)를 통과하여, X-Y 테이블(414) 상에 배치된 기판(416) 상에 비아들을 드릴링한다.
도 5는 소정 실시예들에 따른, 제2의 예시적인 레이저 비아 드릴링 시스템(400) 내의 음향 광학 편향기들(402, 403, 404, 405)의 예시적인 구성(500)을 나타낸다. 도 5에 도시된 예시적인 구성(500)은 도 4에 도시된 제2의 예시적인 레이저 비아 드릴링 시스템(400)의 일부이다.
도 5로부터, 3개의 음향 광학 편향기들(403, 404, 405)은 음향 광학 편향기(402) 아래에 배치되며, 3개의 음향 광학 편향기(403, 404, 405)는 0 센티미터 이상일 수 있는 거리 502만큼 음향 광학 편향기(402)로부터 수직으로 분리된다는 것을 알 수 있다. X-Y 테이블(414)의 수평면이 X축(504) 및 Y축(506)에 의해 이차원으로 표현되는 경우, 음향 광학 편향기(402)는 하나의 축을 따라 배향되며, 음향 광학 편향기들(403, 404, 405)은 나머지 축을 따라 배향된다. 예를 들어, 소정 실시예들에서, 음향 광학 편향기(402)는 Y축(506)을 따라 배향될 수 있고, 음향 광학 편향기들(403, 404, 405)은 X축(504)을 따라 배향될 수 있다. X축(504) 및 Y축(506)이 서로 수직이지만, 대안 실시예들에서, 음향 광학 편향기(402)는 음향 광학 편향기들(403, 404, 405)에 대해 90도와 다른 각도로 배향될 수 있다.
소정 실시예들에서, 음향 광학 편향기들(402, 403, 404, 405)을 도 5에 도시된 구성으로 배치함으로써, 레이저 빔(508)은 이차원 평면에서 편향을 겪게 될 수 있다. Y축(506)을 따라 배향된 음향 광학 편향기(402)는 레이저 빔(508)을 Y축(506)을 따라 회절시키며, 이어서 회절된 레이저 빔은 3개의 음향 광학 편향기(403, 404, 405) 중 하나 위에 입사할 수 있다. 예를 들어, 음향 광학 편향기(402)에 인가되는 3개의 상이한 전기 입력(106)에 대해, 레이저 빔(508)은 상이하게 회절될 수 있으며, 3개의 회절된 레이저 빔은 참조 번호 510, 512, 514를 통해 지시된다. 회절된 레이저 빔들(510, 512, 514)은 모두 Y축(506)을 따라 입사하도록 배향된다는 점에 유의할 수 있다. 도 5에 도시된 실시예에서, 회절된 레이저 빔(510)은 음향 광학 편향기(403) 상에 입사하고, 회절된 레이저 빔(512)은 음향 광학 편향기(404) 상에 입사하며, 회절된 레이저 빔(514)은 음향 광학 편향기(405) 상에 입사한다. 이어서, 회절된 레이저 빔들(510, 512, 514)은 회절된 레이저 빔들(510, 512, 514)이 입사된 음향 광학 편향기들에 의해 회절된다. 예를 들어, 회절된 레이저 빔(510)은 음향 광학 편향기(403)에 의해 X축을 따라 회절된다.
복수의 음향 광학 편향기(403, 404, 405)의 배치는 복수의 음향 광학 편향기(403, 404, 405)로부터 나오는 레이저 빔들이 음향 광학 편향기(204)로부터 오는 레이저 빔의 공간 범위가 비교적 작은 도 2 및 3에 도시된 실시예에 비해 더 큰 공간 범위를 갖게 하는데, 그 이유는 도 5에 도시된 바와 같이 배치 및 배향된 3개의 음향 광학 편향기(403, 404, 405)가 함께 음향 광학 편향기(402)로부터 나오는 레이저 빔을 단일 음향 광학 편향기에 비해 더 큰 각도로 회절시킬 수 있기 때문이다.
따라서, 도 4 및 5는 레이저 빔들이 비아 드릴링을 위해 이차원 표면 상에 투사될 수 있을 뿐만 아니라, 복수의 음향 광학 편향기를 사용하여 축들 중 하나를 따라 레이저 빔들을 편향시킴으로써, 투사된 레이저 빔들이 더 큰 공간 영역을 커버할 수 있는 소정 실시예들을 나타낸다.
도 6은 소정 실시예들에 따른, 레이저 빔이 2개의 음향 광학 편향기(602, 604)에 의해 회절된 후에 확대 광학 유닛(618)을 통해 전달되는 제3의 예시적인 레이저 비아 드릴링 시스템(600)을 나타낸다.
2개의 음향 광학 편향기(602, 604) 및 스캐닝 렌즈(618)에 더하여, 제3의 예시적인 레이저 비아 드릴링 시스템(600)은 레이저 공진기(606), 개구 마스크(608), 미러(610), 스캐닝 렌즈(612), 및 비아들이 드릴링되는 기판(616)이 배치되는 X-Y 테이블(614)을 포함한다.
레이저 공진기(606)는 비아 드릴링의 요구들에 따라 소정 형상들의 레이저 빔들(618)을 생성한다. 개구 마스크(608)는 하나 이상의 개구를 정의하여, 레이저 공진기(606)에 의해 생성된 레이저 빔(618)을 사용되는 개구에 기초하여 사전 정의된 형상들로 형상화한다. 미러(610)는 개구 마스크(608)의 적용의 결과로서 생성된 형상화된 레이저 빔(620)을 광학적으로 반사한다. 미러(610)에 의해 반사된 레이저 빔(620)은 2개의 음향 광학 편향기(602, 604)를 통해 연속적인 회절들을 겪은 다음, 확대 광학 유닛(618), 이어서 스캐닝 렌즈(612)을 통과하여, X-Y 테이블(614) 상에 배치된 기판(616) 상에 비아들을 드릴링한다.
도 7은 소정 실시예들에 따른, 제3의 예시적인 레이저 비아 드릴링 시스템(600) 내의 2개의 음향 광학 편향기(602, 604) 및 확대 광학 유닛(618)의 예시적인 구성(700)을 나타낸다. 도 7에 도시된 예시적인 구성(700)은 도 6에 도시된 제3의 예시적인 레이저 비아 드릴링 시스템(600)의 일부이다.
도 7로부터, 2개의 음향 광학 편향기(602, 604)는 0 센티미터 이상만큼 서로 수직으로 분리되도록 배치되고, 서로 직교하도록 배향된다는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 도 7에서, 음향 광학 편향기(602)는 Y축(706)을 따라 배향될 수 있고, 음향 광학 편향기(604)는 X축(704)을 따라 배향될 수 있다. 대안 실시예들에서, 음향 광학 편향기들(602, 604)은 직교하는 것이 아니라, 80도와 100도 사이의 각도를 형성할 수 있다.
소정 실시예들에서, 2개의 음향 광학 편향기(602, 604)를 도 7에 도시된 구성(700)으로 배치 및 배향함으로써, 레이저 빔(710)은 이차원 평면에서 편향을 겪게 될 수 있다. 결과적으로, 레이저 빔들은 비아 드릴링을 위해 이차원 표면 상에 투사될 수 있다. 그러나, 레이저 빔들이 이차원 평면 상에 투영될 수 있는 공간 영역을 증가시키기 위하여, 음향 광학 편향기(604) 아래에 배치되는 확대 광학 유닛(618)은 음향 광학 편향기(604)로부터 나오는 레이저 빔을 굴절시키며, 확대 광학 유닛(618)에 의한 굴절은 광학 메커니즘들에 의해 유발된다. 전기 입력들에 의해 제어되는 회절은 확대 광학 유닛(618)에서는 발생하지 않는다. 확대 광학 유닛(618)은 레이저 빔들을 굴절시키고 레이저 빔들이 입사할 수 있는 영역을 증가시키는 광학 렌즈일 수 있다.
도 7에 도시된 구성(700)에서, 음향 광학 편향기들에 제공되는 전기 입력들은 레이저 빔(710)이 두 번 연속 회절되게 하며, 이어서 확대 광학 유닛(618)은 레이저 빔을 굴절시켜, 레이저 빔이 스캐닝 렌즈(612) 상에, 이어서 비아 드릴링을 위해 기판(616) 상에 입사하게 한다. 확대 광학 유닛(618)은 광 굴절을 통해 레이저 빔들로 하여금 확대 광학 유닛(618)이 사용되지 않는 실시예들에 비해 더 큰 영역 상에 투사되게 한다.
도 8은 소정 실시예들에 따른, 레이저 빔이 빔 분할기(801)를 통해 전달된 후에 복수의 음향 광학 편향기(802, 803, 804, 805)에 의해 회절되는 제4의 예시적인 레이저 비아 드릴링 시스템(800)을 나타낸다. 소정의 대안 실시예들에서, 빔 분할기(801)는 빔 스위칭 장치로 대체될 수 있다.
복수의 음향 광학 편향기(802, 803, 804, 805) 및 빔 분할기 또는 빔 스위칭 장치(801)에 더하여, 제4의 예시적인 레이저 비아 드릴링 시스템(800)은 레이저 공진기(806), 개구 마스크(808), 미러(810), 스캐닝 렌즈(812), 및 비아들이 드릴링되는 기판(816)이 배치되는 X-Y 테이블(814)을 포함한다.
레이저 공진기(806)는 비아 드릴링의 요구들에 따라 소정 형상들의 레이저 빔들(818)을 생성한다. 개구 마스크(808)는 하나 이상의 개구를 정의하여, 레이저 공진기(806)에 의해 생성된 레이저 빔(818)을 사용되는 개구에 기초하여 사전 정의된 형상들로 형상화한다. 미러(810)는 개구 마스크(808)의 적용의 결과로서 생성된 형상화된 레이저 빔(820)을 광학적으로 반사한다.
미러(810)에 의해 반사된 레이저 빔(820)은 전달되어, 빔 분할기(806)에 의해 복수의 레이저 빔(822, 824, 826)으로 분할된다. 복수의 레이저 빔(822, 824, 826)은 실질적으로 동시에, 즉 거의 동시에 생성된다. 빔 스위칭 장치가 빔 분할기(806) 대신 사용되는 소정 실시예들에서, 빔 스위칭 장치(806)는 연속적인 순간들에 레이저 빔들(822, 824, 826)을 생성한다. 즉, 빔 분할기는 빔을 공간적인(spatial) 차원을 따라 분할하는 반면, 빔 스위칭 장치는 빔을 시간적인(temporal)(즉, 시간(time)) 차원을 따라 분할한다.
이어서, 복수의 레이저 빔(822, 824, 826) 각각은 하나의 음향 광학 편향기를 통해 회절된다. 예를 들어, 레이저 빔(822)은 음향 광학 편향기(802)를 통해 회절되고, 레이저 빔(824)은 음향 광학 편향기(803)를 통해 회절되며, 레이저 빔(826)은 음향 광학 편향기(804)를 통해 회절된다. 이어서, 음향 광학 편향기들(802, 803, 804)을 통해 생성된 3개의 회절된 레이저 빔들은 음향 광학 편향기(805)의 장축을 따라 편향된다.
음향 광학 편향기(805)는 3개의 레이저 빔을 다른 축을 따라 편향시켜 X-Y 테이블(814)의 이동을 추적한다. X-Y 테이블은 음향 광학 편향기(805)의 추적과 더불어 계속 이동하여, 음향 광학 편향기 필드들 사이의 테이블 스텝핑 시간을 제거할 수 있다. X-Y 테이블(814)은 또한 스텝핑 모드에서 이동할 수 있지만, 그 경우에는 처리 시간이 더 길 수 있다.
따라서, 도 8은 레이저 빔이 빔 분할기 또는 빔 스위칭 장치에 의해 복수의 레이저 빔으로 분할되고, 복수의 빔이 복수의 음향 광학 편향기에 의해 회절되고, 스캐닝 렌즈를 통과한 후에, X-Y 테이블(814) 상에 배치된 기판(816) 상에 비아들을 드릴링하는 데 사용되는 소정 실시예들을 나타낸다.
도 9는 소정 실시예들에 따른 소정 동작들을 설명하는 흐름도(900)를 나타낸다. 제1 음향 광학 편향기(202)가 레이저 빔을 수신한다. 제1 음향 광학 편향기(202)는 수신된 레이저 빔을 제1 축(306)을 따라 회절시킨다. 제2 음향 광학 편향기(204)가 회절된 레이저 빔을 수신한다. 제2 음향 광학 편향기는 수신된 회절된 레이저 빔을 제2 축(304)을 따라 회절시킨다.
따라서, 도 1-9는 소정 위치들 및 배향들로 배치된 복수의 음향 광학 편향기가 레이저 빔들로 하여금 회절되고, 기판 상의 비아 드릴링, 레이저 스캐닝 또는 다른 응용들을 위해 사용되게 하는 소정 실시예들을 나타낸다. 소정 실시예들에서, 빔 분할기들 또는 빔 스위칭 장치들을 사용하여, 비아 드릴링을 위해 사용되는 레이저 빔들의 수를 늘린다. 소정 실시예들에서, 확대 광학 기구를 사용하여, 비아 드릴링을 위한 레이저 빔들의 공간 범위를 복수의 음향 광학 편향기에 의해 제공되는 것을 초과하도록 증가시킨다. 소정 실시예들에서, 음향 광학 편향기들의 전기 입력들을 조정하여, 음향 광학 편향기들의 음향 주파수들을 변경하여 회절 각도를 제어하여 레이저 빔을 편향시키고, 레이저 빔을 편향시키기 위한 어떠한 기계적 이동 컴포넌트의 사용도 배제한다.
도 1-9에 도시되거나 참조되는 컴포넌트들은 특정 타입의 동작들을 수행하는 것으로 설명된다. 대안 실시예들에서, 구조 컴포넌트들은 상이하게 구성될 수 있으며, 도면들에 도시되거나 참조되는 것들보다 적거나, 많거나, 상이한 기능들을 가질 수 있다.
따라서, 실시예들에 대한 위의 설명은 예시 및 설명의 목적을 위해 제공되었다. 이것은 포괄적인 것을 의도하지 않으며, 실시예들을 개시된 바로 그 형태로 한정하는 것도 의도하지 않는다. 위의 가르침에 비추어 많은 변경 및 변형이 가능하다.

Claims (27)

  1. 방법으로서,
    제1 음향 광학 편향기에 의해 레이저 빔을 수신하는 단계;
    상기 제1 음향 광학 편향기에 의해 상기 수신된 레이저 빔을 제1 축을 따라 회절시키는 단계;
    제2 음향 광학 편향기에 의해 상기 회절된 레이저 빔을 수신하는 단계;
    상기 제2 음향 광학 편향기에 의해 상기 수신된 회절된 레이저 빔을 제2 축을 따라 회절시키는 단계 - 상기 제1 음향 광학 편향기 및 상기 제2 음향 광학 편향기는 상기 회절된 레이저 빔의 방향으로 분리 거리만큼 분리되어 있음 -; 및
    확대 광학 기구(magnification optics)에 의해 상기 제2 음향 광학 편향기로부터 상기 회절된 레이저 빔을 굴절시키고, 상기 회절된 레이저 빔을 반도체 기판으로 유도하여 상기 반도체 기판을 처리하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 음향 광학 편향기는 상기 제1 축을 따라 배향되고;
    상기 제2 음향 광학 편향기는 상기 제1 축과 상이한 상기 제2 축을 따라 배향되며,
    상기 레이저 빔은 하나 이상의 펄스를 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 제1 음향 광학 편향기에 의해 상기 레이저 빔의 펄스를 수신하는 단계;
    상기 제1 음향 광학 편향기에 의해 상기 수신된 레이저 빔의 펄스를 상기 제1 축을 따라 회절시키는 단계;
    상기 제2 축을 따라 배향되고 상기 제1 음향 광학 편향기로부터 상기 분리 거리만큼 분리되는 제3 음향 광학 편향기에 의해 상기 회절된 레이저 빔의 펄스를 수신하는 단계 - 상기 제3 음향 광학 편향기는 상기 제1 음향 광학 편향기에 대하여 상기 제2 음향 광학 편향기와 동일한 면 상에 있음 -; 및
    상기 제3 음향 광학 편향기에 의해 상기 수신된 회절된 레이저 빔의 펄스를 상기 제1 축과 상이한 상기 제2 축을 따라 회절시키는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 굴절된 레이저 빔은 상기 기판 상에 비아들을 생성하거나, 또는 레이저 직접 이미징을 위해 상기 기판 상의 포토레지스트 재료를 노광시켜 회로를 제조하는 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    비아들을 생성하기 위해 기판 상에 입사하는 레이저 빔들에 대한 공간 범위는 상기 제3 음향 광학 편향기의 동작 없이 상기 제2 음향 광학 편향기가 동작하는 것에 비해 상기 제2 및 제3 음향 광학 편향기들 양자가 동작할 때 더 큰 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 음향 광학 편향기들의 전기 입력들을 조정하여, 상기 제1 및 제2 음향 광학 편향기들 내의 음향 주파수들을 변경하여, 회절 각도를 제어하여, 상기 레이저 빔을 편향시키고, 상기 레이저 빔을 편향시키기 위한 어떠한 기계적 이동 컴포넌트의 사용도 배제하는 단계를 더 포함하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    레이저 공진기에 의해 상기 레이저 빔을 생성하는 단계;
    상기 레이저 공진기에 의해 생성된 상기 레이저 빔을 상기 레이저 공진기와 상기 제1 음향 광학 편향기 사이의 개구 마스크를 통해 전달하는 단계;
    미러에 의해 상기 개구 마스크로부터 상기 전달된 레이저 빔을 반사시켜 상기 제1 음향 광학 편향기 상에 입사시키는 단계;
    기판을 평면 상에 배치하는 단계; 및
    상기 제2 음향 광학 편향기의 상기 회절된 레이저 빔에 의해 상기 기판 상에 비아들을 드릴링하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 음향 광학 편향기에 의해 수신된 상기 레이저 빔은 빔 분할기에 의해 전달된 복수의 레이저 빔 중 하나이고,
    상기 방법은 상기 제1 음향 광학 편향기에 의해 상기 레이저 빔을 회절시키는 동안, 추가적인 음향 광학 편향기들에 의해 상기 복수의 레이저 빔 중 나머지를 상기 제1 축을 따라 동시에 회절시켜 적어도 2개의 위치들에서 상기 반도체 기판을 처리하는 단계를 더 포함하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 음향 광학 편향기에 의해 수신된 상기 레이저 빔은 빔 스위칭 장치에 의해 전달된 복수의 레이저 빔 중 하나이고,
    상기 방법은 상기 제1 음향 광학 편향기에 의해 상기 레이저 빔을 회절시킨 후에, 추가적인 음향 광학 편향기들에 의해 상기 복수의 레이저 빔 중 나머지를 순서대로 상기 제1 축을 따라 회절시켜 적어도 2개의 위치들에서 상기 반도체 기판을 처리하는 단계를 더 포함하는 방법.
  10. 시스템으로서,
    레이저 빔을 수신하도록 구성되고, 상기 수신된 레이저 빔을 회절시키도록 구성된 제1 음향 광학 편향기;
    상기 제1 음향 광학 편향기에 결합된 제2 음향 광학 편향기 - 상기 제2 음향 광학 편향기는 상기 회절된 레이저 빔을 수신하고, 상기 수신된 회절된 레이저 빔을 제2 축을 따라 회절시키도록 구성되고, 상기 제1 음향 광학 편향기 및 상기 제2 음향 광학 편향기는 상기 회절된 레이저 빔의 방향으로 분리 거리만큼 분리되어 있음 -; 및
    상기 제2 음향 광학 편향기로부터 상기 회절된 레이저 빔을 굴절시키고, 상기 회절된 레이저 빔을 반도체 기판으로 유도하여 상기 반도체 기판을 처리하는 확대 광학 기구
    를 포함하고,
    상기 제1 음향 광학 편향기는 제1 축을 따라 배향되고;
    상기 제2 음향 광학 편향기는 상기 제1 축과 상이한 상기 제2 축을 따라 배향되며,
    상기 레이저 빔은 하나 이상의 펄스를 포함하고,
    상기 시스템은,
    상기 제2 음향 광학 편향기에 결합되고, 상기 제1 축과 상이한 상기 제2 축을 따라 배향된 제3 음향 광학 편향기를 더 포함하고, 상기 제3 음향 광학 편향기는 상기 제1 음향 광학 편향기로부터 상기 분리 거리만큼 분리되고, 상기 제1 음향 광학 편향기에 대하여 상기 제2 음향 광학 편향기와 동일한 면 상에 있으며;
    상기 제1 음향 광학 편향기는 상기 레이저 빔의 펄스를 수신하고, 상기 수신된 레이저 빔의 펄스를 상기 제1 축을 따라 회절시키며;
    상기 제3 음향 광학 편향기는 상기 회절된 레이저 빔의 펄스를 수신하도록 구성되고;
    상기 제3 음향 광학 편향기는 상기 수신된 회절된 레이저 빔의 펄스를 상기 제1 축과 상이한 상기 제2 축을 따라 회절시키도록 구성되는,
    시스템.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서,
    상기 굴절된 레이저 빔은 기판 상에 비아들을 생성하거나, 또는 레이저 직접 이미징을 위해 포토레지스트 재료를 노광시켜 회로를 제조하는 시스템.
  13. 삭제
  14. 제10항에 있어서,
    비아들을 생성하기 위해 기판 상에 입사하는 레이저 빔들에 대한 공간 범위는 상기 제3 음향 광학 편향기의 동작 없이 상기 제2 음향 광학 편향기가 동작하는 것에 비해 상기 제2 및 제3 음향 광학 편향기들 양자가 동작할 때 더 큰 시스템.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 음향 광학 편향기들의 전기 입력들을 조정하여, 상기 제1 및 제2 음향 광학 편향기들 내의 음향 주파수들을 변경하여, 회절 각도를 제어하여, 상기 레이저 빔을 편향시키고, 상기 레이저 빔을 편향시키기 위한 어떠한 기계적 이동 컴포넌트의 사용도 배제하는 시스템.
  16. 제10항에 있어서,
    레이저 공진기가 상기 레이저 빔을 생성하고, 상기 레이저 공진기에 의해 생성된 상기 레이저 빔을 상기 레이저 공진기와 상기 제1 음향 광학 편향기 사이의 개구 마스크를 통해 전달하고, 미러에 의해 상기 개구 마스크로부터 상기 전달된 레이저 빔을 반사시켜 상기 제1 음향 광학 편향기 상에 입사시키고, 기판을 평면 상에 배치하고, 상기 제2 음향 광학 편향기의 상기 회절된 레이저 빔에 의해 상기 기판 상에 비아들을 드릴링하는 시스템.
  17. 제10항에 있어서,
    추가적인 음향 광학 편향기들; 및
    빔 분할기
    를 더 포함하고,
    상기 제1 음향 광학 편향기에 의해 수신된 상기 레이저 빔은 상기 빔 분할기에 의해 전달된 복수의 레이저 빔 중 하나이고, 상기 제1 음향 광학 편향기에 의해 상기 레이저 빔을 회절시키는 동안, 상기 추가적인 음향 광학 편향기들에 의해 상기 복수의 레이저 빔 중 나머지를 상기 제1 축을 따라 회절시키는 시스템.
  18. 제10항에 있어서,
    추가적인 음향 광학 편향기들; 및
    빔 스위칭 장치
    를 더 포함하고,
    상기 제1 음향 광학 편향기에 의해 수신된 상기 레이저 빔은 상기 빔 스위칭 장치에 의해 전달된 복수의 레이저 빔 중 하나이고, 상기 제1 음향 광학 편향기에 의해 상기 레이저 빔을 회절시킨 후에, 상기 추가적인 음향 광학 편향기들에 의해 상기 복수의 레이저 빔 중 나머지를 순서대로 상기 제1 축을 따라 회절시키는 시스템.
  19. 기판 상에 비아를 드릴링하기 위한 시스템으로서,
    레이저 빔을 생성하도록 구성된 레이저 공진기;
    상기 레이저 공진기에 결합된 개구 마스크 - 상기 개구 마스크는 상기 레이저 빔을 전달하도록 구성됨 -;
    상기 개구 마스크로부터 상기 레이저 빔을 수신하도록 구성되고, 상기 수신된 레이저 빔을 제1 축을 따라 회절시키도록 구성된 제1 음향 광학 편향기;
    상기 제1 음향 광학 편향기에 결합된 제2 음향 광학 편향기 - 상기 제2 음향 광학 편향기는 상기 제1 음향 광학 편향기로부터 상기 회절된 레이저 빔을 수신하고, 상기 수신된 회절된 레이저 빔을 제2 축을 따라 회절시키도록 구성되고, 상기 제1 음향 광학 편향기 및 상기 제2 음향 광학 편향기는 상기 회절된 레이저 빔의 방향으로 일정 거리만큼 분리되어 있음 -; 및
    평면 - 상기 평면 상에는 상기 기판이 배치되고, 상기 제2 음향 광학 편향기에 의해 생성된 상기 회절된 레이저 빔은 상기 기판 상에 비아를 드릴링함 -
    을 포함하고,
    상기 제1 음향 광학 편향기 및 상기 제2 음향 광학 편향기는 수직 거리만큼 분리되고;
    상기 제1 음향 광학 편향기는 상기 제1 축을 따라 배향되고;
    상기 제2 음향 광학 편향기는 상기 제1 축과 상이한 상기 제2 축을 따라 배향되며,
    상기 레이저 빔은 하나 이상의 펄스를 포함하고,
    상기 시스템은,
    상기 제2 음향 광학 편향기에 결합되고, 상기 제1 축과 상이한 상기 제2 축을 따라 배향된 제3 음향 광학 편향기를 더 포함하고, 상기 제3 음향 광학 편향기는 상기 제1 음향 광학 편향기로부터 상기 수직 거리만큼 분리되고, 상기 제1 음향 광학 편향기에 대하여 상기 제2 음향 광학 편향기와 동일한 면 상에 있으며;
    상기 제1 음향 광학 편향기는 상기 레이저 빔의 펄스를 수신하고, 상기 수신된 레이저 빔의 펄스를 상기 제1 축을 따라 회절시키며;
    상기 제3 음향 광학 편향기는 상기 회절된 레이저 빔의 펄스를 수신하도록 구성되고;
    상기 제3 음향 광학 편향기는 상기 수신된 회절된 레이저 빔의 펄스를 상기 제1 축과 상이한 상기 제2 축을 따라 회절시키도록 구성되는,
    시스템.
  20. 삭제
  21. 제19항에 있어서,
    상기 제2 음향 광학 편향기에 의해 회절된 상기 레이저 빔은 확대 광학 기구를 통해 굴절되어, 기판 상에 비아들을 생성하거나, 또는 레이저 직접 이미징을 위해 포토레지스트 재료를 노광시켜 회로를 제조하는 시스템.
  22. 삭제
  23. 제19항에 있어서,
    비아들을 생성하기 위해 기판 상에 입사하는 레이저 빔들에 대한 공간 범위는, 상기 제3 음향 광학 편향기의 동작 없이 상기 제2 음향 광학 편향기가 동작하는 것에 비해, 상기 제2 및 제3 음향 광학 편향기들 양자가 동작할 때 더 큰 시스템.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 음향 광학 편향기들의 전기 입력들을 조정하여, 상기 제1 및 제2 음향 광학 편향기들 내의 음향 주파수들을 변경하여, 회절 각도를 제어하여, 상기 레이저 빔을 편향시키고, 상기 레이저 빔을 편향시키기 위한 어떠한 기계적 이동 컴포넌트의 사용도 배제하는 시스템.
  25. 제19항에 있어서,
    상기 레이저 공진기는 상기 레이저 빔을 생성하고, 상기 레이저 공진기에 의해 생성된 상기 레이저 빔을 상기 개구 마스크를 통해 전달하고, 미러에 의해 상기 전달된 레이저 빔을 반사시켜 상기 제1 음향 광학 편향기 상에 입사시키고, 상기 제2 음향 광학 편향기의 상기 회절된 레이저 빔에 의해 상기 기판 상에 비아들을 드릴링하는 시스템.
  26. 제19항에 있어서,
    추가적인 음향 광학 편향기들; 및
    빔 분할기
    를 더 포함하고,
    상기 제1 음향 광학 편향기에 의해 수신된 상기 레이저 빔은 상기 빔 분할기에 의해 전달된 복수의 레이저 빔 중 하나이고, 상기 제1 음향 광학 편향기에 의해 상기 레이저 빔을 회절시키는 동안, 상기 추가적인 음향 광학 편향기들에 의해 상기 복수의 레이저 빔 중 나머지를 상기 제1 축을 따라 회절시키는 시스템.
  27. 제19항에 있어서,
    추가적인 음향 광학 편향기들; 및
    빔 스위칭 장치
    를 더 포함하고,
    상기 제1 음향 광학 편향기에 의해 수신된 상기 레이저 빔은 상기 빔 스위칭 장치에 의해 전달된 복수의 레이저 빔 중 하나이고, 상기 제1 음향 광학 편향기에 의해 상기 레이저 빔을 회절시킨 후에, 상기 추가적인 음향 광학 편향기들에 의해 상기 복수의 레이저 빔 중 나머지를 순서대로 상기 제1 축을 따라 회절시키는 시스템.
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