KR20110102319A - 작업물 형상부의 높은 처리량의 레이저 처리를 달성하기 위한 레이저 빔 위치 지정 시스템상에서의 동적 및 열 부하의 제어 - Google Patents

작업물 형상부의 높은 처리량의 레이저 처리를 달성하기 위한 레이저 빔 위치 지정 시스템상에서의 동적 및 열 부하의 제어 Download PDF

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Abstract

본 발명은 밀집된 패턴으로 정렬된, 작업물 형상부(18)의 높은-처리량의 레이저 처리를 달성하는 방법에 관한 것인데, 이 방법은 작업물의 형상부 처리 동안, 레이저 빔을 유도하는 레이저 빔 위치 지정 및 광학 요소 상에서 동적 및 열 부하로부터 초래되는 작업물 형상부의 처리 부정확성 및 품질 악화를 최소화한다. 바람직한 실시예는 음향-광 빔 편향기(AOD) 또는 전기-광 편향기(EOD) 종류의 무-관성 광 편향기, 검류계의 헤드부(30), 및 작업물 형상부 사이에 레이저 빔(16)을 위치 지정하기 위해 협력하는 선형 스테이지(34)로 구성되는 레이저 빔 위치 지정 시스템(32)을 이용하여 구현된다.

Description

작업물 형상부의 높은 처리량의 레이저 처리를 달성하기 위한 레이저 빔 위치 지정 시스템상에서의 동적 및 열 부하의 제어{CONTROLLING DYNAMIC AND THERMAL LOADS ON LASER BEAM POSITIONING SYSTEM TO ACHIEVE HIGH THROUGHPUT LASER PROCESSING OF WORKPIECE FEATURES}
ⓒ 2009 Electro Scientific Industries, Inc. 본 특허 문서의 개시물의 일부는 저작권 보호를 받는 자료를 포함한다. 저작권자는, 특허청의 특허 파일 또는 기록으로 나타나는, 특허 문서 또는 특허 개시물을 누구라도 팩스 복사를 하는데 반론을 갖지 않지만, 다른 경우에는 어떠한 경우라도, 모든 저작권 권리를 예약한다. 37 CFR § 1.71(d).
본 개시물은 작업물 형상부를 레이저 처리하는 것에 관한 것이고, 더 구체적으로, 레이저 빔 위치 지정 및 광학 시스템 요소 상에서 동적 및 열 부하로부터 초래되는 정확도 및 작업물 형상부의 품질의 악화를 최소화하면서, 밀집된 작업물 형상부의 높은 처리량(throughput)의 레이저 처리를 수행하는 것에 관한 것이다.
특정 레이저 처리 응용은 작업물 상에서 타겟 위치의 일정하게 이격된 패턴의 상당히 높은 처리량의 처리를 요구한다. 예를 들어, 특정 솔라(solar) 셀 처리 응용은 일정하게 이격된 격자형 패턴으로 실리콘 웨이퍼를 관통하여 비아(via)의 드릴링(drilling)을 요구한다. 이들 응용에 대한 고객은 수천 비아/s 정도의 매우 높은 처리량을 요구한다.
이들 응용에서 비아의 이격은 0.5mm 내지 1mm 정도로 매우 밀집되어 있다. 전체 처리된 영역은 상당한 크기, 전형적으로 150mm×150mm 정사각형 웨이퍼로 나타난다. 그러므로, 레이저 처리 시스템은 빽빽한-피치(pitch)의 비아를 매우 신속히 드릴링하면서, 이러한 전체 영역을 커버해야 한다. 이러한 시스템에서 요구되는 정확도는 10㎛ 내지 20㎛ 정도이다. 각 비아에 대한 드릴링 시간은 레이저 특징(파장, 펄스 주파수, 펄스 출력 및 펄스 폭), 비아의 직경 및 기판 재질과 두께에 상당히 의존한다. 하지만, 드릴링 시간은 전형적으로 0.1ms 내지 0.5ms 정도이다. 비아의 직경은 전형적으로 20㎛ 내지 50㎛ 정도이다.
전형적인 종래의 접근법은 홀로(매우 큰 검류계 필드로) 또는, 이동 가능 스테이지와(상대적으로 작은 검류계 필드와) 조합된 레이저 처리 빔의 검류계-기반의 위치 지정에 의존한다. 이들 접근법의 각각은 특정 제한을 갖는다.
검류계-기반의 레이저 빔 위치 지정 처리를 구현하는 제 1 시스템 아키텍처는 전체 작업물을 커버하기 위해 단일의 큰 검류계 필드를 사용한다. 이러한 구현은 매우 큰 주사 렌즈 또는 렌즈 주사 이후의 시스템을 요구한다. 어떠한 경우에서도, 검류계는 전형적으로 처리 빔을 전체 작업물에 걸쳐 일정한 속도로 이동시키고, 제어기는 검류계를 멈추지 않고 각 비아 위치에서 레이저 펄스를 동작(fire)시킨다. 각 비아를 완전히 드릴링하기 위해 수개의 경로가 요구된다. 이는 각 비아에 대해 요구된 상대적으로 적은 개수의 펄스 및, 타겟 비아 위치의 일정하게 이격된 패턴에 기인하여, 가능할 것이다. 이러한 접근법은 잦은 검류계 가속 및 감속의 타이밍 오버헤드(overhead) 및 열적 효과를 피하게 되는데, 이는 검류계의 방향 전환이 작업물의 모서리에서만 발생하기 때문이다.
매우 큰 주사 렌즈가 전체 작업물 필드를 커버하기 위해 사용된다면, 큰 렌즈는 결국 고-출력 레이저 빔을 이용한 작업으로부터 초래되는 광학기의 발열에 의해 야기되는 정확도 감소를 받게 된다. 또한, 이 렌즈는 필요한 작업물 표면 스폿 크기를 얻기 위해 큰 빔 직경을 요구한다. 이러한 큰 빔 직경은 큰 검류계를 요구하는데, 이 직경은 큰(높은-관성) 검류계를 이용하여, 큰(높은-관성) 미러를 이동시키는 것의 더 낮은 열 효율로부터 초래된 정확도 효과를 겪는다.
렌즈 주사 이후의 시스템이 전체 작업물 필드를 커버하기 위해 사용된다면, 렌즈의 열적 정확도 효과가 감소된다. 하지만, 처리 시스템은 비-텔레센트릭(telecentric) 빔 전달의 영향을 받아서, 드릴링된 비아의 품질을 악화시킨다. 게다가, 이러한 텔레센트릭 오차를 최소화하는 것은 초점 거리가 높은 상태로 유지되는 것을 요구하고, 또, 요구된 작업물의 표면 스폿 크기를 얻기 위한 높은 빔의 직경을 요구한다. 이는 이러한 시스템에서 요구된 높은 검류계에 기인하여 위에 서술된 문제와 유사한 열 정확도 문제를 초래한다. 텔레센트릭 오차가 중요하지 않다면, 더 짧은 FL 렌즈를 사용할 수 있고, 동적 초점 요소를 사용함으로써, 편평하지 않은 초점 필드 문제를 피할 수 있다. 이러한 접근법의 단점은 초점 요소에 의한 비용, 복잡성, 부정확성의 기여; 초고속 응용을 위한 초점 요소의 비용; 및 나머지 텔레센트릭 오차이다.
제 2 시스템 아키텍처는 복합(compound) 위치 지정 시스템인데, 이 시스템에서 작은 검류계 필드(전형적으로 대략 (20mm)2)가 검류계의 헤드부를 작업물에 걸쳐서( X-Y 작업물 테이블을 통해, 또는 횡축으로 이동가능한 광학 구성을 통해) 이동시키는 구조적 메카니즘과 결합하여 구현된다. 제 1 시스템 아키텍처의 경우, 검류계는 일정한 속도로 비아들 위에서 주사하여, 각 비아에서 처리 레이저 빔을 펄싱함으로써, 각 비아의 위치에서 정지되는 것의 오버헤드를 피할 수 있게 된다. 검류계가 빠르게 필드 위를 주사할 때, 검류계는 주사 필드의 모서리에서 상당한 양의 가속 및 감속 시간을 소비해야 하는데, 이는 검류계가 작업물보다 상당히 작기 때문이다. 이러한 시간의 소비는 처리량의 상당한 감소를 야기하고, 높은 가속이 전환 시간을 줄이는데 사용되는 경우, 검류계의 발열은 정확도를 악화시키고, 달성할 수 있는 가속에 대한 상한치를 만들 것이다. 하지만, 제 2 시스템 아키텍처는 더 높은 정확도(더 작은 주사 렌즈를 이용하여 감소된 렌즈 왜곡으로부터 초래되는), 향상된 비아 품질(더 작고, 더 낮은-왜곡 주사 렌즈 및 텔레센트릭 주사 필드로부터 초래되는) 및 잠정적으로 높은 빔 위치 지정 속도(작은 검류계 및 미러로부터 초래되는)의 장점을 갖는다. 하지만, 이러한 접근법은 각 비아를 처리하기 위해 요구되는 레이저 펄스의 갯수에 의존하는, 위에 서술된 처리량 제한에 기인하여 수행 불가능할 수 있다.
필요한 것은 높은 처리량의 요건을 만족하는 속도에서 수용할 수 있는 빔 품질 및 정확도를 갖고, 일정하게 이격된 패턴으로 정렬된 타겟 위치 사이에 처리 레이저 빔을 신속히 위치 지정할 수 있는 레이저 처리 시스템이다.
밀집된 작업물 형상부의 높은-처리량의 레이저 처리를 달성하는 방법은 작업물의 형상부 처리 동안, 레이저 빔을 유도하는 레이저 빔 위치 지정 및 광학 요소 상에서 동적 및 열 부하로부터 초래되는 작업물 형상부의 처리 부정확성 및 품질 악화를 최소화한다. 바람직한 실시예는 처리 표면 영역을 한정하는 처리 표면을 갖는 작업물을 지지부 상에 위치 지정하는 것과, 처리 표면상에 처리 밴드를 따라 정렬된 형상부의 위치에 입사를 위한 처리 레이저 빔을 제공하기 위해 레이저 빔을 빔 위치 지정 시스템으로 유도하는 것을 수반한다. 빔 위치 지정 시스템은 이동 가능 스테이지와, 처리 표면상의 형상부의 위치에서 작업물의 형상부를 처리하기 위해 이동 가능 스테이지와 서로 협력하는 제 1 및 제 2 빔 위치 지정기를 포함한다. 제 1 빔 위치 지정기는 제 1 응답 시간에 의해 특징 지워지고, 처리 표면의 주사 필드 영역 내에 처리 레이저 빔을 위치 지정하도록 동작할 수 있다. 제 2 빔 위치 지정기는 제 2 응답 시간에 의해 특징 지워지고, 주사 필드 영역 내의 위치에 처리 빔을 이동시키도록 동작할 수 있는 음향-광학기 종류의 무-관성 광 편향기를 포함한다. 제 2 응답 시간은 제 1 응답 시간보다 더 짧고, 바람직하게 처리 레이저의 펄스 사이의 기간보다 더 짧다.
또한, 바람직한 방법은 수개의 기능을 수행하기 위해 빔 위치 지정 시스템을 제어하는 것을 수반한다. 제 1 기능은 이동 가능 스테이지와 제 1 빔 위치 지정기의 동작을 조정하여, 처리 레이저 빔을 주사 필드 영역 내로 위치 지정하고, 주사 필드 영역을 이동시켜 처리 표면을 커버하도록 하는 것이다. 주사 필드 영역은 작업물의 처리 표면 영역보다 실질적으로 더 작고 다수의 처리 밴드를 포함하는데, 각각의 처리 밴드는 다수의 형상부 위치를 포함한다. 제 2 기능은 주사 필드 영역 내의 다수의 처리 밴드에 처리 레이저 빔을 연속적으로 위치 지정하는 제 1 빔 위치 지정기를 동작하는 것이다. 제 3 기능은 각각의 처리 밴드에서의 다수의 형상부 위치에서 작업물의 형상부를 처리하도록 제 2 빔 위치 지정기를 동작하는 것이다. 이러한 기능은 처리 레이저 빔을 각 형상부 위치로 이동시키고, 처리 레이저 빔을 각 형상부 위치에 남아있게 하여, 처리 밴드에서 작업물의 형상부를 처리하도록 함으로써 달성된다. 이로운 결과는 제 1 빔 위치 지정기가 주사 필드의 영역 내에서의 작업물 형상부의 처리 동안 무시해도 좋은 가속 및 감속을 받는다는 것이다. 이로운 다른 결과는 처리 레이저 빔이 펄스 사이의 기간 내에서 새로운 형상부의 위치로 이동됨으로써, 이동 시간(처리 밴드를 따른 처리 동안)을 없애고, 처리량을 증가시킨다는 점이다.
추가적인 양상 및 장점은 다음의 바람직한 실시예의 상세한 서술로부터 명백해질 것이고, 이 서술은 첨부도면을 참조로 진행될 것이다.
본 발명은 레이저 빔 위치 지정 시스템상에서 작업물 형상부의 높은 처리량의 레이저 처리를 달성하는 방법을 제공한다.
도 1은 개시된 레이저 빔 위치 지정 시스템의 바람직한 실시예의 하드웨어 아키텍처의 도면.
도 2는 처리 레이저가 비아를 드릴링 하기 위한 도 1의 빔 위치 지정 시스템에 의해 작용 라인을 따라 향하게되는 작업물의 처리 표면상에서의 영역을 나타내는 형상부 위치 어레이의 평면도.
도 3은 도 1의 빔 위치 지정 시스템의 음향-광 편향기의 주사 필드의 크기를 최적화하는 예시를 나타내는 그래프.
도 4는 도 2에 도시된 작용의 처리 레이저 선의 이동의 방향으로 정렬되지 않은 형상부 위치의 어레이의 평면도.
도 1은 레이저-기반 견본 처리 시스템(12)의 레이저 빔 위치 지정 시스템(10)의 바람직한 실시예의 하드웨어 아키텍처를 도시한다. 빔 위치 지정 시스템(10)은 입력 레이저 빔(14)을 수신하고, 이 빔이 지지부(22) 상에 탑재된 작업물(20)의 타겟 형상부(18)를 처리하는 처리 레이저 빔(16)을 형성하도록 향하게한다. 빔 위치 지정 시스템(10)은 제 1 빔 위치 지정기로서 미러-기반 빔 위치 지정기(30) 및, 제 2 빔 위치 지정기로서, 처리 빔(16)을 향하게하여, 작업물(20)의 처리 표면(38) 상의 타겟 형상부 위치(36)에서 타겟 형상부(18)를 처리하도록, 이동 가능 스테이지(34)와 협력하는 무-관성 광 편향기(32)를 포함한다. 바람직한 무-관성 광 편향기(32)는 예컨대, Neos Technologies, Inc(플로리다주, 멜번)로부터 이용가능한, Neos 45100-5-6.5 DEG.51의 일-차원 편향기와 같은 음향-광 편향기(AOD)이다. 미러-기반 빔 위치 지정기(30)는 2개의-축의 고속 조향 미러(FSM: fast steering mirror) 또는, 2개의-축의 검류계의 빔 위치 지정기의 헤드부일 수 있고, 이 헤드부는 서술된 실시예에서 사용된다. 바람직한 FSM은 Physik Instrumente GmbH & Co. KG(독일, 카를스루에/팜바흐)로부터 이용가능한 PI S330 피에조(piezo) 팁/틸트(tip/tilt) 플랫폼이다. 바람직한 검류계는 Cambridge Technology, Inc(매사추세츠주, 렉싱턴)로부터 이용가능한 6230 H 검류계이다. 식별된 바람직한 디바이스는 532 nm 입력 레이저(14) 빔과 함께 사용하는데 적합하다. 이동 가능 스테이지(34)는 검류계의 헤드부(30) 및 AOD(32)를 지지하고, X-축을 따른 방향(40)과, Y-축을 따른 방향(42)으로 이동 가능 스테이지(45)에 변위를 제공하는 조립체의 부분이다.
종래의 릴레이 렌즈 요소(44)는 입력 레이저 빔(14)이 AOD(32)에 의해 편향된 이후에, 그리고 검류계의 헤드부(30) 상에서 입사되기 전에, 입력 레이저 빔(14)을 조정하기 위해 위치 지정된다. 릴레이 렌즈(44)는 AOD(32)로부터 전파되는 편향된 입력 빔(14)의 "선회 지점(pivot point)"을 검류계 헤드부(30)의 주사 미러 표면으로 이동시킨다. 릴레이 렌즈(44)는 AOD(32)의 각도(angluar) 편향 영역 및 빔의 경로 길이에 의존하여 선택적이다. 릴레이 렌즈(44)의 목적은 검류계의 주사 미러 상에 충돌하는 빔의 편향을 최소화하는 것이다. 이상적으로, 빔은 검류계 주사 미러의 중앙에서 충돌해야 하는데, 그 이유는 탈중심화(decentering)가 스폿 왜곡 및 주사 필드 왜곡을 생성할 수 있기 때문이다. 전형적으로, 충돌 빔을 검류계 주사 미러의 중심의 0.1mm 내지 1.0mm 이내로 유지하는 것이 바람직하다. 예시로서, 30㎛의 스폿, 5개의 스폿(150㎛)의 AOD 편향, 및 100mm 주사 렌즈에 대해, AOD의 편향 각은 0.15/100 = 1.5mrad(전체 각도)이다. 빔 경로가 2m의 길이라면, 결과는 3mm(±1.5mm)의 편향일 것이다. 이러한 경우에서, 릴레이 렌즈(44)는 모든 AOD 편향 각도의 미러 상에 충돌 빔을 위치시키는 것이 바람직할 것이다.
주사 렌즈(46)는 처리 빔(16)이 검류계의 헤드부(30)에 의해 편향된 이후, 그리고 작업물(20)의 처리 표면(38) 상에 입사되기 전, 처리 빔(16)을 조정하기 위해 위치 지정된다.
검류계의 헤드부(30)는 처리 빔(16)에 의해 커버되는 처리 표면(38)의 주사 필드 영역(50)을 한정하는 X-Y 변위 한계에 의해 특징 지워진다. 주사 필드 영역(50)은 각 축의 치수를 따라 1mm 내지 50mm의 영역을 갖는 크기이다. 인가된 RF 출력에 응답하여 AOD(32)는 입력 빔(14)을 편향시켜서, 일 축(즉, X-축)을 따라 처리 빔(16)을 이동시키고, 주사 필드 영역(50) 내에서 처리 밴드(52)를 따라 위치한 다중 타겟 형상부(18)를 처리한다. 이동 가능 스테이지(34)는 작업물(20)의 모든 타겟 형상부(18)를 처리하기 위해, 전체로서 처리 표면(38) 위의 주사 필드 영역(50)을 회전시킨다.
이동 가능 스테이지(34)의 대안적인 일 실시예는 수직 방향으로 이동하는 2개의 선형 스테이지 요소로 구성된 분리된 축의 조립체이다. 서술된 실시예에서, 일 선형 스테이지는 검류계의 헤드부(30) 및 AOD(32)를 지지하고, 이들 모두를 X-축 방향(40)으로 이동시키고, 다른 선형 스테이지로 작용하는 지지부(22)는 작업물(20)을 지지하고, 이를 Y-축 방향(42)으로 이동시킨다.
제어기(60)는 검류계의 헤드부(30), AOD(32) 및 도 2에 대해 특정 참조로 서술되는 방식인 이동 가능 스테이지(34)의 실시예의 동작을 조정한다.
도 2는 처리 표면(38)상에서 일정한 격자 패턴을 형성하기 위해, 서로 거리(64)만큼 이격된, 밀집된 형상부 위치(36)의 어레이(62)를 도시하는 도면이다. 밀집된 형상부의 위치(36)는 수개의(예를 들어 3개보다 많은) 형상부 위치(36)가 대응하는 타겟 형상부(18)의 직경의 대략 2 내지 20배의 다수 개 내에 있다. 서술된 실시예에 대해, 형상부의 위치(36)는 처리 빔(16)이 타겟 형상부(18)로서 비아를 형성하기 위해 실리콘 웨이퍼 작업물(20)을 드릴링하는 영역을 나타낸다. 대략 0.5mm 내지 1.0mm의 거리(64)는 밀집한 간격의 비아 위치(36)를 제공함으로써, 처리 빔(16)을 통한 빽빽한-피치의 비아(18)의 드릴링을 초래한다. 주사 필드 영역(50)은 비아 위치(36)에 부분적으로 겹쳐있는 어레이(62) 상에 놓여있는 것으로 도시된다. 빔 위치 지정 시스템(10)은 제어기(60)에 의해 조정되는 다음의 빔 위치 지정 시퀀스에 따라, 처리 빔(16)을 이동시킴으로써 어레이(62)를 가로질러 비아(18)를 형성하도록 동작한다.
AOD(32)는 입력 빔(14)을 편향시켜서, 처리 빔(16)이 비아 위치(36)에서 작용 라인(LOA: line of action)의 형태로, 처리 밴드(52)를 따라 한 라인의 비아(18)를 처리하기 위해 X-축 방향(40)으로 이동하게 한다. (도 2는 드릴링된 비아(18)를 검은색 원으로 나타내고, 흰색 원의 비아 위치(36)를 나타내는데, 여기에서 비아(18)는 드릴링이 예정된 것이다). 처리 빔(16)은 적은 개수(예를 들어, 1 내지 5)의 레이저 펄스로 펀칭함으로써 바람직하게 비아(18)를 드릴링하기 위해 충분한 시간 동안 각 비아 위치(36)에 남게 된다. LOA(52)를 따라 한 라인의 비아(18)를 드릴링하는 것의 완료시, 검류계의 헤드부(30)는 처리 빔(16)의 LOA(52)를 위치 지정함으로써, 주사 필드 영역(50)의 비아 위치(36)에서 인접한 라인의 비아(18)를 드릴링하도록 AOD(32)의 빔 편향 동작을 반복한다. LOA(52)의 위치 지정 및, 한 라인의 비아(18)의 드릴링은 주사 필드 영역(50)에 포함된 모든 라인의 비아(18)의 드릴링이 완료될 때까지 반복된다. 이동 가능 스테이지(34)는 드릴링되지 않은 비아 위치(36)를 커버하기 위해 처리 표면(38) 위의 주사 필드 영역(50)을 회전시키고, AOD(32)에 의한 빔 편향에 응답하여, 처리 레이저(16)를 통해 드릴링되지 않은 비아의 드릴링을 가능케 한다. 이동 가능 스테이지(34)는 어레이(62)의 하부 경계에서 휘어진 화살표(66)로 표시된 전환 운동을 실행하여 방향을 반대로 함으로써, AOD(32)를 통한 빔 편향에 응답하여, 처리 레이저(16)에 대해 드릴링되지 않은 비아의 위치(36)의 위로 주사 필드 영역(50)의 움직임을 지속한다.
주사 필드 영역(50)은 이동 가능 스테이지(34)의 전환 운동(turnaround maneuver)(66) 동안 AOD(32)의 LOA(52)를 주사 필드 영역(50) 내로 이동시킴으로써, AOD(32)의 빔 편향 동작을 통한 처리가 중단 없이 지속하는 것을 허용하도록, 크기 조정될 수 있다. 당업자라면, LOA(52)를 따라 AOD(32)의 빔 편향에 응답하여, 처리 레이저(16)에 의해 주사되고 이로 인해 처리되는 비아 위치(36)를 증가시키는 것이 이동 가능 스테이지(34)의 필요한 속도 및 가속을 감소시킨다는 것을 인식할 것이다. 당업자라면, 하나의 비아 위치가 불규칙하게 이격되어 있지만 LOA(52)를 따라 정렬된다면, AOD(32)로 구현된 빔 위치 지정 시스템(10)의 이러한 실시예가 적합하게 기능을 할 수 있다는 것을 인식할 것이다. AOD(32)의 동작은 인접한 비아 위치(36) 사이에 불규칙한 간격을 담당할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 제어기(60)는 이동 가능 스테이지(34)가 움직일 때라도, 이동 가능 스테이지(34) 및 검류계의 헤드부(30)의 움직임을 조정하여, 처리 표면(38) 상의 일정한 위치에서 LOA(52)를 유지할 수 있다. 이러한 동작은 본 출원의 양수인에게 양도된, 미국 특허 제5,798,927호 및, 미국 특허 제5,751,585호에 서술된 복합 빔 위치 지정기 시스템에 의해 달성된다.
AOD(32)의 동작은 처리 빔(16)을 다음의 인접한 비아 위치(36)로 신속히 위치 지정함으로써(0.1㎲ 내지 10㎲의 응답 시간으로), 처리 레이저 빔(16)이 처리를 위해 각 비아 위치(36)에 체류하는 것을 허용하면서, 비아 위치(36) 사이에, 및 LOA(52)를 따라 이동 시간을 효율적으로 제거한다. 이동-및-체류 특성은 검류계의 헤드부(30)가 각 비아 위치(36)에서 멈추는 것 없이 주사 필드 영역(50)을 신속하고 반복적으로 위치 지정하는(0.1㎲ 내지 10㎲의 응답 시간으로) 요건을 완화시킨다. 대신에, LOA(52)를 따른 각 비아 위치(36)에서, 수개의 비아(18)는 수 ms에 걸쳐 완전히 처리되고, 이후 검류계의 헤드부(30)가 다음의 이용가능한 라인의 비아 위치(36)에 LOA(52)를 위치 지정한 이후, 처리가 반복된다. N개의 비아(18)가 각 LOA(52)에서 처리된다면, 검류계의 헤드부(30)의 라인간 이동 시간은 오직 매 N개의 비아(18)에서만 발생하게 되어, 전체 처리량에 대한 검류계의 헤드부(30)의 가속 및 감속의 주파수의 영향을 감소시킨다. LOA(52)를 따라, AOD(32)에 의해 주사된 비아(18)의 개수(N)는 AOD 주사 필드를 설정한다.
단일 AOD 아키텍처의 경우에서, 획득할 수 있는 처리량은 각 비아(18)에 대한 드릴링 시간과, 검류계의 헤드부(30)의 이동 시간에 의존한다. 드릴링 시간은 레이저 방출 레이저 빔(14)의 이용가능한 레이저 출력 및 반복률에 의존하고, 전체 이동 시간은 각 LOA(52)에 대한 비아(18)의 개수(N)와, 검류계 헤드부(30)의 이동 시간의 함수이다. LOA(52)의 위치 사이의 드릴링 시간(Td) 및, 검류계 헤드부(30)의 이동 시간(Tg)에 대해, 비아/s에서 초당 전체 처리량(VPS)은
VPS = N/(N×Td + Tg)
로 주어진다.
Td 및 Tg의 영향이 충돌하므로, 시스템 설계에서 균형이 맞춰진다. N개의 비아(18)는 더 큰 AOD 주사 필드로 증가될 수 있지만, AOD 주사 필드가 증가하기에, AOD(32)의 최소 송신 효율이 감소하게 되어, 레이저 출력이 감소하게 되고, 더 긴 드릴링 시간을 초래하게 된다. 도 3은 Td 및 Tg의 교환의 영향을 도시함으로써 AOD 주사 필드의 크기의 최적화의 예시를 도시한다. 예시의 기초가 되는 단순화된 가정은 AOD(32)의 효율이 AOD 주사 필드에서 1개의 비아(18) 및 10개의 비아(18)에 대해 100% 내지 70%로 선형으로 변한다는 것이다. 이러한 단순한 예시에서, 최적의 AOD 주사 필드의 크기는 4 내지 6개의 비아(18)이다. 당업자라면, 실제로 AOD 효율이 주사 필드 크기의 단순한 선형 함수가 아니라는 것을 인식할 것이다. 최적의 주사 필드 크기의 정확한 결정은 AOD 효율 대 빔 편향의 정확한 모델의 규정을 수반하지만, 이러한 모델은 주어진 AOD 효율 그래프에 대해 손쉽게 수행된 계산으로부터 안출될 수 있다.
AOD(32)의 전형적인 설계에서, 레이저 출력은 AOD(32)의 움직임의 단부에서 가장 많이 감소한다. 따라서, AOD 주사 필드 위치의 함수로서, 처리 펄스의 개수 및, 처리 빔(16)의 출력 중 하나 또는 모두를 변형시키는 것이 가능할 수 있다. 이러한 방식에서, 드릴링 시간은, 전체 AOD 주사 필드를 통해 일정하진 않지만, 더 완전히 최적화된다.
LOA(52)의 처리 동안, 검류계의 헤드부(30)가 X-축 방향(40)을 따라, LOA(52)를 회전시키는 것을 허용함으로써 추가의 확장이 가능할 수 있는데, 이로 인해 LOA(52)의 길이를 효율적으로 확장하고, 작업물(20)의 처리 표면(38)을 커버하는데 소비되는 전체 시간에 기여하는, 검류계 헤드부(30)의 이동 시간의 영향을 더 줄일 수 있다. 이는 검류계의 헤드부(30)와 AOD(32) 사이의 조정의 추가 례벨을 구현하는 제어기(60)를 수반할 것이다. 이러한 확장의 결과는 LOA(52)의 각 시퀀스에서, 검류계 헤드부(30)의 추가 가속 및 감속을 도입할 것이고, 이로 인해 검류계 헤드부(30)의 열 부하 및 정확도의 악화의 위험이 증가될 것이다. 하지만 이러한 확장은 전체 비아 처리 시간이 비아(18)의 드릴링만의 시간에 도달하는 것을 허용한다.
단일 AOD(32)의 사용은 빔 위치 지정 시스템(10)의 적정한 복잡도의 시스템 아키텍처를 제공한다. 2-차원 AOD 주사 아키텍처의 사용은 실용적이지만, 전형적으로 비용의 증가와, 비용에 관련된 복잡도 및, 1-차원 AOD 주사 아키텍처의 복잡도를 수반한다. (2-차원 AOD 주사 아키텍처는 무-관성 광 편향기(32)가 X- 및 Y-축을 따라 처리 빔(16)을 유도하도록 구성되는 2개의 AOD로 구성된다). 이는 2개의 AOD 디바이스가 사용될 때, 추가적인 광학 요소가 적합한 빔 조정을 위해 제공되기 때문이다. 하지만, 단일-AOD(32) 시스템 아키텍처는 작업물의 형상부(18)가 완전히 일정하게 정렬될 때(원하는 형상부 배치 정확도의 적어도 일부 내에서) 만족스럽게 수행된다. 작업물의 형상부(18)가 명목적으로 배열되어 있지만, AOD(32)의 편향 축(즉, X-축)에 관련되어 회전된다면, 작업물 및 광 회전 중 하나 또는 모두는 형상부(18)와 AOD(32)를 정렬하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 회전 "세타(theta)" 스테이지(70)(도 1)가 작업물(20)을 회전시킬 수 있거나, LOA(52)를 따라 AOD(32)의 편향 축이 도페(Dove) 프리즘의 사용으로 회전될 수 있다. 물론, 빔 위치 지정 시스템(10)이 충분한 각도 정확도로 작업물(20)을 배열할 수 있다면, 회전 스테이지 및 도페 프리즘은 사용되지 않을 것이다.
2-차원 AOD 주사 아키텍처의 사용을 위한 실제적인 응용은 불규칙하게 이격된 작업물의 형상부를 처리하는 것, 처리 밴드의 폭이 충분히 작은 조건(즉, 형상부의 위치가 대략 형상부의 폭만큼 일직선의 작용 라인으로부터 오프셋된)하에 처리하는 것, 및 작업물의 형상부의 알맞은 개수(즉, 5 내지 10)의 AOD 주사 필드를 처리하는 것을 포함한다. 도 4는 어레이(62')에서 밀집된 형상부의 위치(36)가 LOA(52)의 방향으로 정렬되지 않는 제 2 상황을 도시하지만, 형상부 위치(36)의 직경의 대략 2배와 동일한 폭을 갖는 처리 밴드(52')를 서술한다. 복잡도의 증가 및 광 효율의 감소는 선형 처리 밴드를 따라 놓이지 않은 불규칙하게 이격된 작업물 형상부를 처리하는 데 정당화되고, 광 효율의 감소는 적절한 수의 작업물 형상부를 처리할 때 상당히 아래쪽에서 이루어진다.
일부 응용에서, 심지어 LOA 이동 시간이 효과적으로 제거될 수 있는 경우, 단순한 2-차원 AOD 주사 아키텍처를 사용하는 것이 가능할 수 있다. 게다가, 2-차원 AOD 주사 아키텍처는 제 2 AOD 편향 축이 형상부(18) 사이의 횡-축 위치를 조정하는데 사용될 수 있으므로, 일정하게 이격된 작업물의 형상부(18)로의 상기-서술된 접근법의 적용을 완화시킬 수 있다. 당업자라면, 정지 시간 동안, 2-차원 AOD를 통한 편향에 응답하여, 처리 빔(16)이 비아 위치(36)에서 비아(18)를 형성하기 위해 처리 작업물(20)을 천공처리 또는 나선 처리할 수 있다는 것을 인식할 것이다.
빔 위치 지정 시스템(10)의 장점은 다음을 포함한다. 빔 위치 지정 시스템(10)은 일정하게 이격된 작업물의 형상부(18)의 상당히 높은 처리량의 처리를 제공하면서, 빔 위치 지정 및 광학 요소 상에서 동적 및 열 부하로부터 초래되는 정확도 및 작업물 형상부 품질의 악화를 최소화한다. 빔 위치 지정 시스템(10)은 높은 비용의 큰 주사 렌즈를 제거함으로써, 이러한 적용을 위한 시스템의 비용을 낮출 수 있다. 빔 위치 지정에 사용되는 AOD(32)에 인가되는 RF 출력을 변조하는 것 또한 레이저 출력 제어를 제공할 수 있어서, 추가의 시스템 요소를 제거하게 된다.
당업자라면 본 발명의 기초가 되는 원리를 벗어나는 것 없이도 상기 서술된 실시예의 세부사항에 다수의 변화가 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 전기-광 편향기(EOD) 종류의 무-관성 광 편향기는 AOD를 대체할 수 있지만, EOD의 변위 영역이 AOD의 영역보다 더 제한되어 있으므로, EOD는 대략 3 내지 5의 레이저 스폿 직경 편향 영역을 달성할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 범위는 오직 다음의 청구항만으로 결정되어야 한다.
10 : 빔 위치 지정 시스템 14 : 레이저 입력
18 : 타겟 형상부 20 : 작업물
22 : 지지부 30 : 위치 지정기
34 : 이동 가능 스테이지 40 : X-축
42 : Y-축 44 : 릴레이 렌즈
46 : 주사 렌즈 60 : 제어기

Claims (17)

  1. 작업물의 형상부 처리 동안, 레이저 빔을 조정하는 레이저 빔 위치 지정 및 광학 요소상에서 동적 및 열 부하로부터 초래되는 작업물의 형상부 처리의 부정확성 및 품질 악화를 최소화하면서, 밀집된 패턴으로 정렬된 작업물의 형상부의 높은-처리량의 레이저 처리를 달성하는 방법에 있어서,
    처리 표면 영역을 한정하는 처리 표면을 갖는 작업물을 지지부 상에 위치 지정하는 단계,
    상기 작업물의 상기 작업 표면상의 형상부 위치에 입사를 위한 처리 레이저 빔을 제공하기 위해, 레이저 빔을 빔 위치 지정 시스템에 유도하는 단계로서, 상기 빔 위치 지정 시스템은 이동 가능 스테이지와, 상기 작업물의 상기 처리 표면상의 형상부 위치에서 밀집된 패턴으로 작업물의 형상부를 처리하기 위해, 상기 이동 가능 스테이지와 협력하는 제 1 및 제 2 빔 위치 지정기를 포함하는데, 상기 제 1 빔 위치 지정기는 제 1 응답 시간에 의해 특징 지워지고, 상기 처리 표면의 주사 필드 영역 내에서 상기 처리 레이저 빔을 위치 지정하도록 동작 가능하며, 상기 제 2 빔 위치 지정기는, 제 1 응답 시간보다 짧은 제 2 응답 시간에 의해 특징 지워지며, 상기 처리 빔을 상기 주사 필드 영역 내의 위치로 이동시키도록 동작 가능한 무-관성 광 편향기를 포함하는, 유도 단계, 및
    상기 이동 가능 스테이지와 상기 제 1 빔 위치 지정기의 동작을 조정하여, 상기 처리 레이저 빔을 상기 주사 필드 영역 내로 위치 지정하고, 상기 주사 필드 영역을 이동시켜 상기 처리 표면을 커버하게 하는 상기 빔 위치 지정 시스템을 제어하는 단계로서, 상기 주사 필드 영역은 상기 작업물의 상기 처리 표면 영역보다 상당히 더 작고, 다중 처리 밴드를 포함하며, 처리 밴드 각각이 다중 형상부 위치를 수반하고, 상기 제어 단계는, 상기 제 1 빔 위치 지정기를 동작시켜 상기 처리 레이저 빔을 상기 주사 필드 영역 내의 상기 다중 처리 밴드로 연속적으로 위치 지정하고, 상기 제어 단계는 또한 상기 제 2 빔 위치 지정기를 동작시켜, 상기 처리 레이저 빔을 상기 각각의 형상부 위치에 이동시키고, 상기 처리 레이저 빔이 각 형상부 위치에 남아있게 하여, 상기 처리 밴드 각각의 상기 다중 형상부 위치에서 상기 작업물 형상부를 처리하기 위해 동작함으로써 상기 처리 밴드에서 상기 작업물의 형상부를 처리하도록 하여, 상기 제 1 빔 위치 지정기는 상기 주사 필드 영역 내의 작업물 형상부 처리 동안, 무시해도 좋은 가속 및 감속을 겪게 되는, 제어 단계를
    포함하는, 높은-처리량의 레이저 처리를 달성하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 작업물은 솔라 셀의 어레이로 패터닝된(patterned) 실리콘 웨이퍼인, 높은-처리량의 레이저 처리를 달성하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 빔 위치 지정기는 미러-기반의 빔 위치 지정기를 포함하는, 높은-처리량의 레이저 처리를 달성하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 미러-기반 빔 위치 지정기는 2개의 축의 검류계의 빔 위치 지정기의 헤드부를 포함하는, 높은-처리량의 레이저 처리를 달성하는 방법.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 미러-기반 빔 위치 지정기는 2개의 축의 고속 조향 미러를 포함하는, 높은-처리량의 레이저 처리를 달성하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 이동 가능 스테이지는 상기 제 1 빔 위치 지정기 및 무-관성 광 편향기를 지지하는, 높은-처리량의 레이저 처리를 달성하는 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 이동 가능 스테이지는 수직 방향으로 이동하는 제 1 및 제 2 선형 스테이지 요소를 포함하는데, 상기 제 1 선형 스테이지 요소는 상기 제 1 빔 위치 지정기 및 상기 무-관성 광 편향기를 지지하고, 상기 제 2 선형 스테이지 오소는 상기 작업물이 위치 지정된 지지부를 포함하는, 높은-처리량의 레이저 처리를 달성하는 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 무-관성 광 편향기는 작용 라인을 처리 밴드로 나타내기 위해 동작하는 음향-광 편향기를 포함하는, 높은-처리량의 레이저 처리를 달성하는 방법.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 무-관성 광 편향기는 작용 라인을 상기 처리 밴드로 나타내기 위해 동작하는 전기-광 편향기를 포함하는, 높은-처리량의 레이저 처리를 달성하는 방법.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 무-관성 광 편향기는 1-차원 주사 아키텍처의 요소이고, 작용 라인을 처리 밴드로 나타내기 위해 동작하는 음향-광 편향기 또는 전기-광 편향기를 포함하며, 상기 처리 레이저 빔은 복수의 레이저 펄스로 펀칭(punching)함으로써, 상기 작용 라인 내의 상기 작업물 형상부를 처리하기 위해 각 형상부 위치에 남아있는, 높은-처리량의 레이저 처리를 달성하는 방법.
  11. 제 1항에 있어서, 릴레이(relay) 렌즈는 상기 주사 필드 영역의 왜곡을 제어하기 위해, 상기 제 1 및 제 2 빔 위치 지정기 사이의 광 경로를 따라 위치 지정되는, 높은-처리량의 레이저 처리를 달성하는 방법.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 처리 레이저 빔은 상기 작업물 형상부 중 하나를 처리하기 위해 복수의 레이저 펄스를 포함하고, 상기 단계는 상기 주사 필드 영역에서 상기 처리 밴드를 따라 처리를 수행하는 상기 형상부의 상기 형상부 위치의 함수로 레이저 펄스의 개수를 결정하는 단계를 더 포함함으로써, 상기 주사 필드 영역 내에서 작업물의 형상부를 처리하는 상기 처리 레이저 빔에 의해 소비되는 시간을 더 최적화하는, 높은-처리량의 레이저 처리를 달성하는 방법.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 처리 레이저 빔은 상기 작업물 형상부 중 하나를 처리하기 위해 레이저 출력을 통해 특징 지워지고, 상기 방법은 상기 주사 필드 영역에서 상기 처리 밴드를 따라 처리를 수행하는 상기 형상부의 상기 형상부 위치의 함수로 레이저 출력을 결정하는 단계를 더 포함함으로써, 상기 주사 필드 영역 내에서 작업물의 형상부를 처리하는 상기 처리 레이저 빔에 의해 소비되는 시간을 더 최적화하는, 높은-처리량의 레이저 처리를 달성하는 방법.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 처리 밴드는 일정한 길이를 갖고, 상기 방법은 상기 제 1 빔 위치 지정기가 회전하도록 동작시킴으로써, 상기 제 2 빔 위치 지정기가 상기 처리 레이저 빔을 이동시키고, 상기 처리 밴드에서 상기 작업물의 형상부를 처리하도록 상기 빔을 남아있게 할 때 상기 처리 밴드를 확장하여, 상기 작업물 처리 표면을 커버하기 위해 소비되는 전체 시간에 대한 기여로서, 상기 제 1 빔 위치 지정기가 상기 주사 필드 영역을 이동할 때, 상기 제 1 빔 위치 지정기의 이동 시간을 감소시키게 되는 상기 빔 위치 지정 시스템을 제어하는 단계를 더 포함하는, 높은-처리량의 레이저 처리를 달성하는 방법.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 무-관성 광 편향기는 2-차원 주사 아키텍처의 요소이고, 2개의 음향-광 편향기 또는 2개의 전기-광 편향기를 포함하며, 상기 처리 레이저 빔은 복수의 레이저 펄스로 펀칭함으로써 상기 처리 밴드에서 상기 작업물의 형상부를 처리하기 위해 각 형상부 위치에 체류하는, 높은-처리량의 레이저 처리를 달성하는 방법.
  16. 제 1항에 있어서, 상기 무-관성 광 편향기는 2-차원 주사 아키텍처의 요소이고, 2개의 음향-광 편향기 또는 2개의 전기-광 편향기를 포함하며, 상기 처리 빔은 상기 작업물 형상부의 천공 처리를 통해 상기 처리 밴드에서 상기 작업물의 형상부를 처리하도록 각 형상부 위치에 남아있는, 높은-처리량의 레이저 처리를 달성하는 방법.
  17. 제 1항에 있어서, 상기 무-관성 광 편향기는 2-차원 주사 아키텍처의 요소이고, 2개의 음향-광 편향기 또는 2개의 전기-광 편향기를 포함하며, 상기 처리 빔은 상기 작업물 형상부의 나선 처리를 통해 상기 처리 밴드에서 상기 작업물의 형상부를 처리하도록 각 형상부 위치에 남아있는, 높은-처리량의 레이저 처리를 달성하는 방법.
KR1020117012963A 2008-12-08 2009-11-30 작업물 형상부의 높은 처리량의 레이저 처리를 달성하기 위한 레이저 빔 위치 지정 시스템상에서의 동적 및 열 부하의 제어 KR101709711B1 (ko)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190091016A (ko) * 2018-01-26 2019-08-05 주식회사 이오테크닉스 관성 무시 가공 장치 및 관성 무시 가공 방법
US11358240B2 (en) 2017-10-11 2022-06-14 Samsung Display Co., Ltd. Deposition mask manufacturing method and manufacturing apparatus thereof

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100110996A (ko) * 2009-04-06 2010-10-14 주식회사 프로텍 그리드 이미지와 스테이지의 이동 각도 조절에 의한 레이저빔 간 피치조절 방법
TWI523720B (zh) 2009-05-28 2016-03-01 伊雷克托科學工業股份有限公司 應用於雷射處理工件中的特徵的聲光偏轉器及相關雷射處理方法
TWI543264B (zh) * 2010-03-31 2016-07-21 應用材料股份有限公司 雷射光束定位系統
KR20220046706A (ko) * 2010-10-22 2022-04-14 일렉트로 싸이언티픽 인더스트리이즈 인코포레이티드 빔 디더링 및 스카이빙을 위한 레이저 처리 시스템 및 방법
JP5557352B2 (ja) * 2012-04-20 2014-07-23 Ｎｅｃエンジニアリング株式会社 シート切断装置、チップ製造装置、シート切断方法、チップ製造方法及びシート切断プログラム
CN104903044B (zh) 2013-01-11 2018-01-12 伊雷克托科学工业股份有限公司 激光脉冲能量控制系统及方法
CN105102169B (zh) * 2013-03-15 2017-05-03 伊雷克托科学工业股份有限公司 用于声光偏转器击溃处理的激光系统和方法
WO2014152526A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-25 Electro Scientific Industries, Inc. Laser systems and methods for aod tool settling for aod travel reduction
LT2973896T (lt) 2013-03-15 2019-11-11 Electro Scient Ind Inc Fazinio išdėstymo valdymas lazerio spindulio pozicionavimo sistemoms
EP2988904B1 (en) * 2013-04-26 2023-08-23 Raytheon Technologies Corporation Selective laser melting system
CN103290178B (zh) * 2013-06-20 2014-11-05 温州大学 一种隐藏面激光冲击强化方法和装置
DE102014012733B3 (de) * 2014-08-26 2015-12-10 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Anordnung zur Abtastung einer Objektfläche mit mehreren Laserstrahlen und Verfahren zum Betrieb der Anordnung
WO2016122821A2 (en) * 2015-01-29 2016-08-04 Imra America, Inc. Laser-based modification of transparent materials
CN107405724B (zh) 2015-02-27 2020-05-05 伊雷克托科学工业股份有限公司 用于横轴微机械加工的快速射束操纵
DE102015003193A1 (de) * 2015-03-12 2016-09-15 Siltectra Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum kontinuierlichen Behandeln eines Festkörpers mittels Laserstrahlen
DE102015112151A1 (de) * 2015-07-24 2017-02-09 Lpkf Laser & Electronics Ag Verfahren und Vorrichtung zur Laserbearbeitung eines Substrates mit mehrfacher Ablenkung einer Laserstrahlung
JP6921057B2 (ja) 2015-09-09 2021-08-18 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 レーザ処理装置、ワークピースをレーザ処理する方法及び関連する構成
CN113561478B (zh) * 2015-10-30 2023-06-06 速尔特技术有限公司 增材制造系统和方法
JP6647888B2 (ja) * 2016-01-29 2020-02-14 ビアメカニクス株式会社 レーザ加工方法及びレーザ加工装置
CN108700661A (zh) 2016-03-17 2018-10-23 伊雷克托科学工业股份有限公司 在镭射加工系统中的像平面的定位
CN110139727B (zh) 2016-12-30 2022-04-05 伊雷克托科学工业股份有限公司 用于延长镭射处理设备中的光学器件生命期的方法和系统
US10330460B2 (en) * 2017-06-13 2019-06-25 Raytheon Company Calibration method and system for a fast steering mirror
US20210362277A1 (en) 2018-06-05 2021-11-25 Electro Scientific Industries, Inc. Laser-processing apparatus, methods of operating the same, and methods of processing workpieces using the same
TW202042946A (zh) * 2019-01-31 2020-12-01 美商伊雷克托科學工業股份有限公司 雷射加工設備、操作其之方法以及使用其加工工件的方法
US20210283719A1 (en) * 2020-03-12 2021-09-16 Rohr, Inc. Substrate perforation system & method using beamlets
CN115335178A (zh) * 2020-05-14 2022-11-11 伊雷克托科学工业股份有限公司 促进激光加工工件的导引检测的激光加工设备以及其操作的方法
US20220143905A1 (en) * 2020-11-12 2022-05-12 Eagle Technology, Llc Additive manufacturing device with acousto-optic deflector and related methods
DE102020134422A1 (de) * 2020-12-21 2022-06-23 Trumpf Laser Gmbh Vorrichtung zur Strahlbeeinflussung eines Laserstrahls
CN113500313A (zh) * 2021-06-23 2021-10-15 济南森峰科技有限公司 一种z轴动态移动的激光高速错位打孔方法
DE102021126360A1 (de) 2021-10-12 2023-04-13 Lpkf Laser & Electronics Aktiengesellschaft Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks durch Laserstrahlung in Form von Lissajous-Figuren sowie ein hierfür bestimmter Scanner und ein Spiegelelement

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990087538A (ko) * 1996-03-12 1999-12-27 레인하르트 죠셉 엘. 다-공구 위치 선정 시스템
JP2008049383A (ja) * 2006-08-28 2008-03-06 Sumitomo Heavy Ind Ltd ビーム照射方法及びビーム照射装置
WO2008147589A1 (en) * 2007-06-01 2008-12-04 Electro Scientific Industries, Inc. Systems and methods for processing semiconductor structures using laser pulses laterally distributed in a scanning window

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4532402A (en) * 1983-09-02 1985-07-30 Xrl, Inc. Method and apparatus for positioning a focused beam on an integrated circuit
US4626613A (en) * 1983-12-23 1986-12-02 Unisearch Limited Laser grooved solar cell
JPH01113191A (ja) 1987-10-23 1989-05-01 Mitsubishi Electric Corp レーザビーム位置検出装置
JP2942804B2 (ja) * 1988-03-03 1999-08-30 株式会社ニコン レーザ加工装置及びレーザ加工装置のレーザビーム制御方法
US5635976A (en) * 1991-07-17 1997-06-03 Micronic Laser Systems Ab Method and apparatus for the production of a structure by focused laser radiation on a photosensitively coated substrate
JPH05164980A (ja) * 1991-12-17 1993-06-29 Hamamatsu Photonics Kk 光ビーム走査装置
US5751585A (en) * 1995-03-20 1998-05-12 Electro Scientific Industries, Inc. High speed, high accuracy multi-stage tool positioning system
US5837962A (en) * 1996-07-15 1998-11-17 Overbeck; James W. Faster laser marker employing acousto-optic deflection
US6341029B1 (en) * 1999-04-27 2002-01-22 Gsi Lumonics, Inc. Method and apparatus for shaping a laser-beam intensity profile by dithering
EP1202833B1 (de) * 1999-07-23 2003-12-03 Heidelberg Instruments Mikrotechnik GmbH Verfahren zur erzeugung von mikrobohrungen
US7245412B2 (en) * 2001-02-16 2007-07-17 Electro Scientific Industries, Inc. On-the-fly laser beam path error correction for specimen target location processing
JP2002244072A (ja) * 2001-02-19 2002-08-28 Nec Corp レーザ加工装置
US7642484B2 (en) * 2001-06-13 2010-01-05 Orbotech Ltd Multiple beam micro-machining system and method
WO2003046613A2 (en) * 2001-11-28 2003-06-05 Overbeck James W Scanning microscopy, fluorescence detection, and laser beam positioning
JP3822188B2 (ja) * 2002-12-26 2006-09-13 日立ビアメカニクス株式会社 多重ビームレーザ穴あけ加工装置
US6706999B1 (en) * 2003-02-24 2004-03-16 Electro Scientific Industries, Inc. Laser beam tertiary positioner apparatus and method
CN100496856C (zh) * 2003-11-27 2009-06-10 日立比亚机械股份有限公司 用于通过由包括压电偏转板的偏转单元引导的激光束加工材料的装置
US7019891B2 (en) * 2004-06-07 2006-03-28 Electro Scientific Industries, Inc. AOM modulation techniques employing plurality of tilt-angled transducers to improve laser system performance
US7528342B2 (en) * 2005-02-03 2009-05-05 Laserfacturing, Inc. Method and apparatus for via drilling and selective material removal using an ultrafast pulse laser
TWI382795B (zh) * 2005-03-04 2013-01-11 Hitachi Via Mechanics Ltd A method of opening a printed circuit board and an opening device for a printed circuit board
JP2008068270A (ja) * 2006-09-12 2008-03-27 Disco Abrasive Syst Ltd レーザー加工装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990087538A (ko) * 1996-03-12 1999-12-27 레인하르트 죠셉 엘. 다-공구 위치 선정 시스템
JP2008049383A (ja) * 2006-08-28 2008-03-06 Sumitomo Heavy Ind Ltd ビーム照射方法及びビーム照射装置
WO2008147589A1 (en) * 2007-06-01 2008-12-04 Electro Scientific Industries, Inc. Systems and methods for processing semiconductor structures using laser pulses laterally distributed in a scanning window

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11358240B2 (en) 2017-10-11 2022-06-14 Samsung Display Co., Ltd. Deposition mask manufacturing method and manufacturing apparatus thereof
KR20190091016A (ko) * 2018-01-26 2019-08-05 주식회사 이오테크닉스 관성 무시 가공 장치 및 관성 무시 가공 방법

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