KR20180034551A - 기체 흐름에 대한 레이저 스캔 시퀀싱 및 방향 - Google Patents

Abstract

두드러진(predominant) 기체 흐름 방향(25)에 대해 비스듬한 및 그에 대향하는 레이저 스캔 방향들(20)을 채용하는 것은 레이저 스캔들에 의해 만들어진 직교하는 스크라이브 라인들(26)의 품질 및 파상 특징들을 동등하게 한다. 스크라이브 라인(26)의 폭보다 넓은 피처(feature)를 형성하기 위한 다수의 스캔 패스들의 배치 및 시퀀스는 피처의 엣지들의 품질 및 파상 특징들을 개선하도록 제어될 수 있다.

Description

기체 흐름에 대한 레이저 스캔 시퀀싱 및 방향

연관된 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2015년 8월 26일에 출원된 미국 가특허출원 제62/210,193호의 정식 특허 출원이고, 그 내용은 모든 목적들을 위해 그 전체가 본원에 참조로 통합된다.

저작권 안내

ⓒ 2016 일렉트로 사이언티픽 인더스트리이즈 인코포레이티드(Electro Scientific Industries, Inc). 이 특허 문서의 개시 중 일부는 저작권으로 보호되는 사항을 포함한다. 저작권자는 특허 및 상표청 특허 포대 또는 기록들에 나타나는 것 같이 어느 누구에 의한 특허 문서 또는 특허 공개의 팩스 복제에 이의를 가지지 않으나, 다른 방법에 의해 모든 저작권 권리를 보유한다. 37 CFR §1.71(d).

기술분야

본 출원은 레이저 스캐닝(laser scanning)을 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이고, 보다 구체적으로 레이저 스캔 방향을 기체 흐름의 방향 또는 스캔 시퀀싱에 대해 제어하기 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.

트렌지스터들, 다이오드들, 발광 다이오드들, MEMS 디바이스들, 평면 도파관 구조들(planar waveguide structures) 및 집적회로들과 같은 대부분의 반도체 및 관련 제품들은 웨이퍼와 같이 큰 작업물 상에서 동시에 제조되는 다량의 요소들의 형태로 제작된다. 이 웨이퍼는 통상적으로 Si, GaAs, GaP, InP, 사파이어 또는 다른 물질 또는 이들의 임의의 조합들로 구성된다. 디바이스의 생성은 거의 대부분 포토리소그래피(photolithography), 산화, 주입, 증착, 식각, 에피택시얼 성장(epitaxial growth) 및/또는 스핀 코팅(spin coating)과 같은 종래의 제작 기법들을 사용하여 수행된다. 이들 디바이스가 실린 웨이퍼들이 완성될 시, 각각의 디바이스들은 개별화(singulated) 되어야 하고, 통상적으로 그 공정은 "다이싱(dicing)"으로 지칭된다. 각각의 디바이스들은 "다이" 또는 "다이스(dice)"로 지칭된다. 웨이퍼 상에서 인접한 다이의 능동 부품(active parts) 사이에 있는 구역은 "스트리트(street)" 또는 "다이스 레인(dice lane)"으로 지칭된다. 스트리트들은 다이싱 공정 동안 제거 또는 분쇄되는 웨이퍼 물질에 기인하여, 최소 스트리트 폭으로 제한된다. 다이싱 공정에 의해 완전히 제거된 웨이퍼 구역은 "절단 구역" 또는 "커프(kerf)"로 지칭될 수 있는 한편, 나머지 스트리트는 절단 구역 주위의 임의의 손상 구역과, 일직선의 절단과의 임의의 오정렬 또는 이로부터의 편차를 수용해야 한다.

일반적으로, 다이싱은 웨이퍼 톱(saw)을 사용하여 또는 "스크라이브 및 브레이크(scribe and break)" 기법에 의해, 웨이퍼가 다이아몬드 포인트(diamond point)에 의해 종종 노치(notch)되어 스크라이브 라인을 따라 절단되는 곳에서 수행된다.. 스크라이브 및 브레이크는 낮은 수율과 같은 문제점들이 있어서, 다이싱 톱들이 웨이퍼들을 다이싱 하는데 두드러진(predominant) 툴이 되고 있다. 종래의 슬라이싱 블레이드들은 통상적으로, 그들의 절단 축들을 따라 약 50 내지 200 ㎛의 좁은 치수를 갖고, 블레이드들보다 넓은 절단부들을 생성한다. 슬라이싱 블레이드들은 현재, 예를 들어 종래의 웨이퍼들의 강도 및 두께를 통해 직선 절단부들을 만드는 응력(stresses)을 견디도록 넓어야 한다. 기계적 절단 블레이드들에 의해 만들어진 넓은 절단부들은 각 웨이퍼 상에 맞춰질 수 있는 다이의 행들과 열들의 개수를 상당히 감소시킨다.

절단 구역을 감소시키기 위한 요구는 다이싱 공정에서 레이저들의 사용에 대한 탐구를 이끌었다. 레이저들은 잠재적으로 매우 작은 커프 폭과, 작업물에 대한 레이저의 정밀한 정렬 가능성으로 인해, 가장 작은 스트리트 폭을 이용가능 하게 하는 잠재력을 제공한다. 따라서, 레이저 소잉(sawing)은 다이싱을 위한 종래의 기법들에 대해 매력적인 대안이다. 하지만, 웨이퍼 물질의 레이저 분리는 블레이드로 하는 것에 비해 매우 느려서, 스트리트 크기는 일반적으로 다이싱 블레이드들의 폭을 수용하도록 충분히 크게 유지되고, 레이저 분리는 레이저 스크라이브 라인들이 형성된 후 제2 단계로 사용될 수 있다. 다수의 이들 하이브리드 레이저 및 다이스 블레이드 공정들이 개발되었다. 하지만, 스트리트 폭은 여전히 상대적으로 크게 유지된다. 미국특허 제RE 43,400호는 디바이스가 놓인 작업물들을 분리하기 위해 레이저들을 채용하는 장점들을 논의한다.

레이저 파리미터들과 가공 기법들에서의 진전은 다이스 블레이드들과 같은 기계적 톱들의 사용 없이도, 웨이퍼 물질을 분리하는 처리 시간 및 비용을 감소시켰다. 그럼에도, 레이저 다이싱 공정들은 더 개선될 수 있다.

이 내용은 이하에서 더 상세히 서술되는 개념들 중 선택된 것을 단순화된 형태로 소개하기 위해 제공된다. 이 내용은 청구된 주제의 핵심 또는 본질적인 발명의 개념들을 식별하기 위한 것으로 의도되지 않고, 청구된 주제의 범주를 판단하기 위한 것으로도 의도되지 않는다.

일부 실시예들에서, 작업물을 가로지르는 횡단 레이저 스캔들로부터 초래되는 레이저 유도 물질 결과(laser-induced material effect)의 엣지 특징을 개선하는 방법은 레이저 가공 시스템의 가공 스테이션(station)에서 레이저 가공 필드와 작업물을 상대적으로 배향시킴(relatively orienting); 기체 공급부로부터 기체 입력 흐름을 작업물의 주요 표면(major surface) 중 적어도 일 부분을 가로지르는 기체 입력 방향으로 확립 -- 기체 입력 흐름에서 기체는 기체 입력 방향에서 양의 기체 입력 속도를 가짐 --; 진공원으로부터 기체 배출 흐름을 작업물의 주요 표면 중 적어도 일 부분을 가로지르는 기체 배출 방향으로 확립 -- 기체 입력 흐름과 기체 배출 흐름은 작업물의 주요 표면 중 적어도 일 부분을 가로지르는 누적된 또는 두드러진 기체 흐름 방향을 확립하고, 기체 입력 흐름과 기체 배출 흐름은 작업물의 주요 표면을 가로지르는 누적된 기체 흐름 특징들을 제공하도록 협력함(cooperate) --; 레이저 빔을 작업물에 대한 레이저 빔의 레이저 빔 가공 축의 상대적인 움직임의 제1 레이저 스캔 방향으로 스캔 -- 레이저 빔은 제1 레이저 스캔 방향을 따라 작업물에 충돌하여, 누적된 또는 두드러진 기체 흐름 방향에 반대로 비스듬하게 배향된 제1 레이저 스캔 방향을 따라 물질에 영향을 미침 --; 및 동일한 레이저 빔 또는 상이한 레이저 빔을 작업물에 대해 각각의 레이저 빔 가공 축의 상대적인 움직임의 제2 레이저 스캔 방향으로 스캔 -- 레이저 빔은 제2 레이저 스캔 방향을 따라 작업물에 충돌하여, 누적된 또는 두드러진 기체 흐름 방향에 반대로 비스듬하게 배향된 제2 레이저 스캔 방향을 따라 물질에 영향을 미치고, 제2 레이저 스캔 방향은 제1 레이저 스캔 방향을 횡단함 --을 포함한다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 작업물을 가로지르는 횡단 레이저 스캔들로부터 초래되는 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법은 레이저 가공 시스템의 가공 스테이션에서 레이저 가공 필드와 작업물을 상대적으로 배향시킴; 기체 공급부로부터 기체 입력 흐름을 작업물의 주요 표면 중 적어도 일 부분을 가로지르는 기체 입력 방향으로 확립 -- 기체 입력 흐름에서 기체는 기체 입력 방향으로 양의 기체 입력 속도를 가짐 --; 진공원으로부터 기체 배출 흐름을 작업물의 주요 표면 중 적어도 일 부분을 가로지르는 기체 배출 방향으로 확립 -- 기체 입력 흐름과 기체 배출 흐름은 작업물의 주요 표면 중 적어도 일 부분을 가로지르는 누적된 또는 두드러진 기체 흐름 방향을 확립하고, 기체 입력 흐름과 기체 배출 흐름은 작업물의 주요 표면 중 적어도 일 부분을 가로지르는 누적된 기체 흐름을 제공하도록 협력함 --; 레이저 빔을 작업물에 대한 레이저 빔의 레이저 빔 가공 축의 상대적인 움직임의제1 레이저 스캔 방향으로 스캔 -- 레이저 빔은 제1 레이저 스캔 방향을 따라 작업물에 충돌하여, 누적된 또는 두드러진 기체 흐름 방향에 반대로 비스듬하게 배향된 제1 레이저 스캔 방향을 따라 물질에 영향을 미침으로써, 제1 파상 값(waviness value)을 갖는 제1 스크라이브 라인을 생성함 --; 및 동일한 레이저 빔 또는 상이한 레이저 빔을 작업물에 대해 각각의 레이저 빔 가공 축의 상대적인 움직임의 제2 레이저 스캔 방향으로 스캔 -- 레이저 빔은 제2 레이저 스캔 방향을 따라 작업물에 충돌하여, 누적된 또는 두드러진 기체 흐름 방향에 반대로 비스듬하게 배향된 제2 레이저 스캔 방향을 따라 물질에 영향을 미침으로써 제2 파상 값을 갖는 제2 스크라이브 라인을 생성하며, 제2 스크라이브 라인은 제1 스크라이브 라인에 직교하며, 제2 파상 값은 상기 제1 파상 값의 0.3 마이크론 내에 있음 --을 포함한다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 작업물을 가로지르는 횡단 레이저 스캔들로부터 초래되는 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법은 레이저 가공 시스템의 가공 스테이션에서 레이저 가공 필드와 작업물을 상대적으로 배향시킴; 기체 공급부로부터 기체 입력 흐름을 작업물의 주요 표면 중 적어도 일 부분을 가로지르는 기체 입력 방향으로 확립 -- 기체 입력 흐름에서 기체는 기체 입력 방향으로 양의 기체 입력 속도를 가짐 --; 진공원으로부터 기체 배출 흐름을 작업물의 주요 표면 중 적어도 일 부분을 가로지르는 기체 배출 방향으로 확립 -- 기체 입력 흐름과 기체 배출 흐름은 작업물의 주요 표면 중 적어도 일 부분을 가로지르는 누적된 또는 두드러진 기체 흐름 방향을 확립하고, 기체 입력 흐름과 기체 배출 흐름은 작업물의 적어도 일 부분을 가로지르는 기체 흐름 속도를 갖는 누적된 기체 흐름을 제공하도록 협력함 --; 레이저 빔을 작업물에 대한 레이저 빔의 레이저 빔 가공 축의 상대적인 움직임의 제1 레이저 스캔 방향으로 스캔 -- 레이저 빔은 제1 레이저 스캔 방향을 따라 작업물에 충돌하여, 제1 레이저 스캔 방향을 따라 물질에 영향을 미치고, 레이저 빔이 제1 레이저 스캔 방향을 따른 레이저 빔 가공 축의 지향된 위치에 대해 작업물에 정확하게 충돌할 가능성에 간섭할 수 있고 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징의 변동을 야기할 수 있는 하나 이상의 로컬화된 반대 기체 특징들을 생성하고, 제1 레이저 스캔 방향은 누적된 또는 두드러진 기체 흐름 방향을 횡단하고, 제1 레이저 스캔 방향은 누적된 또는 두드러진 기체 흐름 방향과 평행하고 반대인 제1 레이저 스캔 방향 성분을 포함하며, 누적된 또는 두드러진 기체 흐름 방향에 대한 제1 레이저 스캔 방향은 하나 이상의 로컬화된 반대 기체 특징들을 억제함 --; 및 동일한 레이저 빔 또는 상이한 레이저 빔을 작업물에 대한 각각의 레이저 빔 가공 축의 상대적인 움직임의 제2 레이저 스캔 방향으로 스캔 -- 레이저 빔은 제2 레이저 스캔 방향을 따라 작업물에 충돌하여, 제2 레이저 스캔 방향을 따라 물질에 영향을 미치고 레이저 빔이 제2 레이저 스캔 방향을 따른 레이저 빔 가공 축의 지향된 위치에 대해 작업물에 정확하게 충돌할 가능성에 간섭할 수 있고 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징의 변동을 야기할 수 있는 하나 이상의 로컬화된 반대 기체 특징들을 생성하고, 제2 레이저 스캔 방향은 제1 레이저 스캔 방향을 횡단하고, 제2 레이저 스캔 방향은 누적된 또는 두드러진 기체 흐름 방향을 횡단하고, 제2 레이저 스캔 방향은 누적된 또는 두드러진 기체 흐름 방향에 평행하고 반대인 제2 레이저 스캔 방향 성분을 포함하며, 누적된 또는 두드러진 기체 흐름 방향에 대한 제2 레이저 스캔 방향은 하나 이상의 로컬화된 반대 기체 특징들을 억제함 --을 포함한다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 주요 표면과 주요 표면 상에 형성된 하나 이상의 피처들을 갖는 작업물을 가공하는 레이저 가공 시스템 -- 주요 표면은 표면 구역을 갖고, 레이저 가공 시스템은 제1 가공 필드 축 및 제1 가공 필드 축에 직교하는 제2 가공 필드 축과의 가공 필드 배향을 갖는 가공 필드를 제공함 --은 제1 가공 스테이션 축과 제1 가공 스테이션 축에 직교하는 제2 가공 스테이션 축과의 가공 스테이션 배향을 갖는 가공 스테이션; 작업물이 피처들 중 적어도 하나가 가공 스테이션 배향 또는 가공 필드 배향에 대해 배향되도록 위치 가능한 가공 스테이션에 작업물을 위치시키도록 조정되는 척(chuck); 레이저 빔을 발생시키도록 조정되는 레이저; 척 또는 작업물을 지지하는 하나 이상의 스테이지들을 포함하고, 작업물보다 작은 스캔 필드를 갖는 고속 위치지정기를 더 포함하는 빔 위치지정 시스템 -- 레이저 가공 필드는 레이저 가공 필드가 스캔 필드에 대한 구역 이하로 스캔 필드 내에 있고, 빔 위치지정 시스템은 가공 필드를 작업물 위의 다수의 이웃하는 위치들에 위치시키도록 조정되고, 빔 위치지정 시스템은 레이저 빔을 레이저 빔 가공 축을 따라 스캔하여 작업물에 충돌하도록 조정됨 --; 작업물의 주요 표면 중 일 부분 위에 위치된 가공 필드를 적어도 가로지르는 기체 입력 방향으로 양의 기체 입력 속도를 갖는 기체 입력 흐름을 확립하도록 조정되는 기체 입력 흐름 디바이스를 포함하는 기체 흐름 조립체 -- 기체 흐름 조립체는 기체 배출 흐름을 작업물의 주요 표면 중 일 부분 위에 위치된 가공 필드를 적어도 가로지르는 기체 배출 방향으로 확립하도록 조정되는 기체 배출 포트를 더 포함하고, 기체 입력 흐름과 기체 배출 흐름은 작업물의 주요 표면 중 일 부분 위에 위치된 가공 필드를 적어도 가로지르는 두드러진 기체 흐름 방향을 확립하도록 조정되며, 기체 입력 흐름과 기체 배출 흐름은 작업물의 주요 표면 위에 위치된 가공 필드를 적어도 가로지르는 누적된 기체 흐름 특징들을 제공하기 위해 협력하도록 조정됨 --; 및 가공 필드 내에서 기체 입력 흐름과 기체 배출 흐름을 유지하면서, 작업물에 대해 레이저 빔의 레이저 빔 가공 축의 상대적인 움직임의 제1 레이저 스캔 방향으로 레이저 빔을 스캔하는 것을 제어하여, 제1 레이저 스캔 방향이 두드러진 기체 흐름 방향에 반대로 비스듬하게 배향되고, 레이저 빔이 제1 레이저 스캔 방향을 따라 작업물에 충돌하여 제1 레이저 스캔 방향을 따라 물질에 영향을 미치도록 조정되는 제어기 -- 제어기는 또한, 가공 필드 내에서 기체 입력 흐름 및 기체 배출 흐름을 유지하면서, 동일한 레이저 빔 또는 상이한 레이저 빔을 작업물에 대해 각각의 레이저 빔 가공 축의 상대적인 움직임의 제2 레이저 스캔 방향으로 스캔하는 것을 제어하여, 제2 레이저 스캔 방향이 두드러진 기체 흐름 방향에 반대로 비스듬하게 배향되고, 레이저 빔은 제2 레이저 스캔 방향을 따라 작업물에 충돌하여 제2 레이저 스캔 방향을 따라 물질에 영향을 미치며, 제2 레이저 스캔 방향은 제1 레이저 스캔 방향을 횡단함 --를 포함한다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 제2 스캔 방향은 제1 스캔 방향에 직교한다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 제1 스캔 방향은 두드러진 기체 흐름 방향에 대해 135° ± 22.5°의 각도를 이룬다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 제1 스캔 방향은 두드러진 기체 흐름 방향에 대해 135° ± 11.25°의 각도를 이룬다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 제1 스캔 방향은 두드러진 기체 흐름 방향에 대해 135° ± 5.125°의 각도를 이룬다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 제2 스캔 방향은 두드러진 기체 흐름 방향에 대해 225° ± 22.5°의 각도를 이룬다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 제2 스캔 방향은 두드러진 기체 흐름 방향에 대해 225° ± 11.25°의 각도를 이룬다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 제2 스캔 방향은 두드러진 기체 흐름 방향에 대해 225° ± 5.125°의 각도를 이룬다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향은 제1 레이저 스캔 방향과 제2 레이저 스캔 방향을 따른 스캔들 동안 일반적으로 동일하게 유지된다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 레이저 유도 물질 결과는 커프, 마크(mark), 관통 홀 비아, 블라인드 비아(blind via), 트렌치 또는 스카이브(skive)를 포함한다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 레이저 유도 물질 결과는 레이저 삭마를 포함한다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 하나 이상의 로컬화된 반대 기체 특징들은 공기 중 잔해(airborne debris), 연기, 굴절률 변화, 기압 변화, 온도 변화 및 난기류 중 하나 이상을 포함한다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향은 제1 가공 스테이션 축에 평행하거나 동일 선상에 있고, 작업물은 작업물의 피처들, 디바이스들 또는 다이스들(dies) 사이의 스트리트들의 세트를 포함하고, 스트리트들의 세트는 제1 가공 스테이션 축에 비스듬하게 정렬된다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 기체는 공기를 포함한다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 레이저 빔은 2 μJ 이상의 펄스 에너지를 갖는 레이저 펄스들을 포함한다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 레이저 빔은 6 μJ 이상의 펄스 에너지를 갖는 레이저 펄스들을 포함한다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 레이저 빔을 스캔은 레이저 펄스들을 5 ㎛ 이하의 바이트 크기(bite size)로 작업물에 전달하는 것을 포함한다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 레이저 빔을 스캔은 스폿(spot) 크기를 갖는 레이저 펄스들을 작업물의 주요 표면에 전달하는 것을 포함하고, 순차적인 레이저 펄스들 사이의 스폿 겹침(spot overlap)은 스폿 크기의 50% 이하이다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 동일한 또는 상이한 레이저 빔을 제2 레이저 스캔 방향으로 스캔은 레이저 빔을 제1 스캔 방향으로 스캔 이후 0.5초 이하 내에 이루어진다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 엣지 특징은 직선성, 깊이 및 광학 밀도 중 하나 이상을 포함한다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 레이저 유도 물질 결과는 제1 및 제2 레이저 스캔 방향들을 따라 연장된 스캔 피처들을 형성하고, 연장된 스캔 피처들은 0.5 마이크론 미만의 표준 편차를 갖는 수직 폭(perpendicular width)을 나타낸다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 레이저 유도 물질 결과는 제1 레이저 스캔 방향을 따라 제1 스캔 피처를 형성하고, 제1 스캔 피처는 대향하는 제1 프라이머리(primary) 및 제1 세컨더리(secondary) 엣지를 갖고, 레이저 유도 물질 결과는 제2 레이저 스캔 방향을 따른 제2 스캔 피처를 형성하고, 제2 스캔 피처는 대향하는 제2 프라미어리 및 제2 세컨더리 엣지를 갖고, 엣지들 각각은 각각의 평균 맞춤 직선으로 표현될(expressed) 수 있고, 각 엣지의 피크들(peaks)과 골들(valleys)은 각각의 맞춤 직선에 대한 절대값들로 표현될 수 있고, 그 각각의 평균 맞춤 직선에 대한 각 엣지의 절대값들의 표준 편차는 0.3 마이크론 미만이다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 레이저 빔을 제1 레이저 스캔 방향으로 스캔은 검류계 구동 미러, 고속 조향 미러, 회전 폴리곤 스캐너(rotating polygon scanner) 및 음향 광학 디바이스 중 하나 이상을 채용한다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 레이저 빔을 제1 레이저 스캔 방향으로 스캔은 하나 이상의 검류계 구동 미러들을 채용한다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향을 따른 누적된 기체 흐름은 연속적이다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 레이저 빔은 피처 길이 및 피처 폭을 갖는 연장된 피처(elongated feature)를 형성하기 위해 다수의 패스들(passes)의 스캔 세트에 대해 스캔되고, 연장된 피처를 생성하기 위한 레이저 스캐닝의 각 패스는 레이저 빔을 제1 스캔 방향으로 스캔하고, 스캔 세트 중 각 패스의 레이저 유도 물질 결과는 스캔 세트의 다른 패스 중 적어도 하나에 겹친다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 다수의 패스들은 적어도 제1 패스와 마지막 패스를 포함하고, 연장된 스캔 피처는 대향하는 연장된 프라이머리 및 연장된 세컨더리 엣지와, 연장된 프라이머리 및 세컨더리 엣지에 등거리인 중선(midline)을 갖고, 스캔 세트의 제1 패스는 연장된 프라이머리 및 세컨더리 엣지 중 하나보다 중선에 더 가깝게 위치되고, 마지막 패스는 연장된 프라이머리 및 세컨더리 엣지 중 하나에 위치된다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 다수의 패스들은 적어도 제1 패스 및 마지막 패스를 포함하고, 연장된 스캔 피처는 대향하는 연장된 프라이머리 및 연장된 세컨더리 엣지와, 연장된 프라이머리 및 세컨더리 엣지에 등거리인 중선을 갖고, 제1 패스는 연장된 프라이머리 및 세컨더리 엣지 중 하나에 위치되고, 스캔 세트 중 마지막 세트는 연장된 프라이머리 및 세컨더리 엣지 중 하나 보다 중선에 가깝게 위치된다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 스크라이브 라인은 스캔 세트 내 각 패스에 의해 형성되고, 스캔 세트 내 대부분의 패스들은 시간 순차적으로(temporality sequentially) 생성된 스크라이브 라인들에 대해 겹치지 않은 스크라이브 라인들을 생성한다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 다수의 패스들은 적어도 제1 및 제2 패스를 포함하고, 제1 및 제2 패스는 상이한 레이저 파라미터 레시피들을 이용한다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 빔 축은 제1 방향으로의 제1 레이저 스캔 동안 움직인다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향을 따른 누적된 기체 흐름은 스캔 필드를 둘러싸는 유동들(flow dynamics)에 대해 최대화되고, 레이저 빔을 제1 스캔 방향으로 스캔하는 속도는 레이저 유도 결과의 바람직한 품질을 달성하는 파라미터 레시피에 대해 최대화된다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향을 따른 누적된 기체 흐름은 작업물 위에서 스캔 필드의 장축 치수의 절반을 초과하는 거리를 이동한다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 레이저 빔 가공 축은 레이저 가공 동안 작업물에 대한 빔 위치를 갖고, 두드러진 기체 흐름 방향을 따른 누적된 기체 흐름은 작업물에 대해 빔 위치에 독립적인 거리만큼 작업물 위에서 이동한다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 레이저 빔 가공 축은 레이저 가공 동안 작업물에 대한 빔 축 위치를 갖고, 두드러진 기체 흐름 방향을 따른 누적된 기체 흐름은 작업물에 대해 빔 축 위치에 독립적인 거리만큼 작업물 위에서 이동한다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 레이저 빔을 상대적인 움직임의 제1 레이저 스캔 방향으로 스캔하는 단계는 동일한 레이저 빔 또는 상이한 레이저 빔을 상대적인 움직임의 제2 레이저 스캔 방향으로 스캔하는 단계 이전에, 레이저 빔을 다수의 평행한 스캔 경로들을 따라 제1 레이저 스캔 방향으로 스캔을 포함한다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 스캔 필드는 직사각형 경계를 갖고, 제1 스캔 방향은 스캔 필드의 대각선 축에 평행하다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 스캔 필드는 스캔 필드를 양분하는 장축의 장축 치수를 갖고, 기체 입력 방향은 일반적으로 스캔 필드의 장축에 직교하고, 기체 입력 방향을 따라 이동하는 기체 흐름 체적은 기체 입력 방향에 직교하는 흐름 폭 치수를 가지며, 흐름 폭 치수는 장축 치수보다 크다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 장축 치수는 스캔 필드의 직경과 동일하거나, 장축은 스캔 필드의 대각선 축과 동일하다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 작업물의 레이저 빔 충돌은 레이저 빔이 제1 레이저 스캔 방향을 따라 레이저 빔 가공 축의 지향된 위치에 대해 작업물에 정확하게 충돌할 가능성에 간섭할 수 있고, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징의 변동을 야기할 수 있는 하나 이상의 로컬화된 반대 기체 특징들을 생성하고, 두드러진 기체 흐름 방향에 대한 제1 및 제2 레이저 스캔 방향들은 하나 이상의 로컬화된 반대 기체 특징들을 억제한다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 레이저 빔 가공 축은 레이저 빔을 상대적인 움직임의 제1 레이저 스캔 방향으로 스캔하는 단계와 동일한 레이저 빔 또는 상이한 레이저 빔을 제2 레이저 스캔 방향으로 스캔하는 단계 동안 및 그 단계들 사이에 연속적인 움직임을 제공 받는다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 레이저 빔을 상대적인 움직임의 제1 레이저 스캔 방향으로 스캔하는 단계와 동일한 레이저 빔 또는 상이한 레이저 빔을 제2 레이저 스캔 방향으로 스캔하는 단계는 각각 기체 입력 흐름과 기체 배출 흐름의 두드러진 기체 흐름 방향을 유지하면서, 작업물 위의 다수의 이웃하는 스캔 필드들에 대해 수행된다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 기체 흐름 조립체는 두드러진 기체 흐름 방향이 작업물 위의 다수의 스캔 필드들 위에서 유지되도록, 스캔 필드의 움직임과 함께 이동되도록 조정된다.

일부 추가적인, 누적적인 또는 대안적인 실시예들에서, 작업물은 피처 배향을 갖는 하나 이상의 피처들을 포함하고, 가공 스테이션은 제1 가공 스테이션 축 및 제1 가공 스테이션 축에 직교하는 제2 가공 스테이션 축과 제1 가공 스테이션 배향을 갖고, 레이저 빔 가공 축은 제1 스캔 필드 축 및 제1 스캔 필드 축에 직교하는 제2 스캔 필드 축을 갖는 스캔 필드 내에서 움직이며, 피처 배향은 가공 스테이션 배향 또는 스캔 필드 배향에 대해 배향된다.

이들 실시예의 다수의 장점들 중 하나는 기체 흐름 방향에 대해 및 이에 대향하는 두 개의 직교하는 스캔 방향들을 따라 만들어진 스크라이브 라인들이 양호한 품질의 유사한 파상 특징들을 나타낸다는 점이다. 전반적인 공정 품질이 개선되어, 스크라이브 엣지들을 더 직선형으로 하고, 엣지 파상과 워블(wobble)이 더 적어지게 하며, 직교하는 스크라이브 라인들(26)의 스크라이브 품질을 균일하거나 동일하게 하고, 측벽들 또는 테이퍼 각도를 더 가파르게 하고, 커프 폭을 더 균일하게(더 낮은 표준 편차를 갖게) 하고, 위치 정확도 성능을 더 개선하며, 잡음이 적고 극단값들(outliers)이 더 적어지게 할 수 있다. 더 균일한 커프 폭, 개선된 위치 정확도 및 더 적어진 잡음과 극단값들은 커프 폭의 길이들이 더 예측 가능하고 작아지게 하고, 이는 작업물 상에서 회로 밀도가 더 우수해지게 할 수 있다.

추가적인 태양들과 장점들은 첨부 도면들을 참조로 진행하는 예시적인 실시예들의 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 작업물 위의 종래의 단순화된 절단 경로를 나타내는 도면이다.
도 2는 기체 흐름 방향에 직교하는 레이저 가공 배향으로 생성된 두 개의 인접한 스크라이브 라인들을 나타내는 현미경 사진(photomicrograph)이다.
도 3a는 파상에 대한 측정 표준을 설명하기 위해, 스크라이브 라인의 스크라이브된 엣지들의 엣지 윤곽들에 선을 그은(tracing) 중첩된 곡선들인 중첩된 맞춤 곡선들을 나타내는 현미경 사진이다.
도 3b는 거칠기에 대한 측정 표준을 설명하기 위해, 예시적인 스크라이브 라인의 스크라이브된 엣지들에 맞춰진 중첩된 평균(평균의) 맞춤 라인들(파선들에 의해 연장된 직선들)을 나타내고, 스크라이브된 엣지들 중 하나의 엣지 윤곽에 선을 그은 중첩된 곡선도 나타내는 현미경 사진이다.
도 3c는 거칠기에 대한 산술 평균을 결정하기 위한 그림 예시와 수학식을 도시한다.
도 4는 다른 일정한 제어 조건들에 따른 수개의 변수들에 대해 스크라이빙의 파상도를 결정하기 위해 채용된 실험들의 결과들을 나타내는 차트이다.
도 5는 기체 흐름 방향에 대한 디폴트 가공 배향을 도시하는 도면이다.
도 6a, 도 6b 및 도 6c는 상이한 에너지들로 종래의 절단 방향으로 생성된 평행한 스크라이브 라인들의 쌍을 나타내는 현미경 사진이다.
도 7은 기체 흐름 방향에 대한 절단 방향을 정의하는 도면이다.
도 8은 다른 일정한 제어 조건들에 따른 수개의 변수들에 대해 수행된 스크라이브들의 최소 워블량을 나타내는 표이다.
도 9a 및 도 9b는 상이한 에너지들로 대안적인 스캔 방향으로 생성된 평행한 스크라이브 라인들의 쌍을 나타내는 현미경 사진이다.
도 10a는 기체 흐름 방향에 대해 비스듬한 가공 배향을 도시하는 도면이다.
도 10b는 기체 흐름 방향에 대해 대안적인 비스듬한 가공 배향을 도시하는 도면이다.
도 11a는 작업물 위의 단순화된 단방향 스크라이빙 시퀀스를 도시하는 도면이다.
도 11b, 도 11c 및 도 11d는 도 11a에 도시된 단순화된 단방향 스크라이빙 시퀀스와 대응하는 가속도, 속도 및 위치 대 시간의 각각의 예시적인 움직임 프로파일들을 도시하는 그래프이다.
도 11e는 작업물 위의 단순화된 대안적인 단방향 스크라이빙 시퀀스를 도시하는 도면이다.
도 12는 도 10b에 도시된 기체 흐름 방향 및 가공 배향으로 조화되는(coordinates) 스캔 필드 시퀀싱의 실시예를 도시하는 도면이다.
도 13a는 기체 흐름 방향에 대해 제안된 가공 배향을 도시하는 도면이다.
도 13b는 도 13a에 도시된 제안된 가공 배향 및 기체 흐름 방향으로 조화되기 위해 제안된 필드 시퀀싱 접근법을 도시하는 도면이다.
도 14는 커프와 같은 피처를 작업물 상에 형성하기 위해 다수의 겹쳐진 스크라이브 라인들의 응용을 도시하는 도면이다.
도 15는 피처를 형성하는데 사용되는 겹친 스크라이브 라인들에 대한 상이한 파라미터 레시피들의 예시적인 응용을 도시하는 도면이다.
도 16a 및 도 16b는 피처를 형성하기 위한 다수의 겹친 스크라이브 라인들에 대한 대안적인 스캔 시퀀스들을 도시하는 도면들이다.
도 17은 협력적인(cooperative) 기체 흐름 및 스캐닝 기법들을 구현할 수 있는 기체 흐름 조립체를 채용하는 단순화된 레이저 미세 기계가공 시스템의 개념도이다.
도 18a는 누적된 기체 흐름이 의도된 스캔 경로들에 대해 비스듬히 배향되도록, 스캔 필드 위로 배향된 기체 흐름 조립체의 예시적인 실시예의 단순화된 평면도이다.
도 18b는 도 18a에 도시된 기체 흐름 조립체의 평면도, 배면도 및 우측 사시도이다.
도 18c는 도 18a에 도시된 기체 흐름 조립체의 저면도, 정면도 및 좌측면도이다.

첨부 도면들을 참조로 예시적인 실시예들이 아래에서 설명된다. 본 개시의 사상 및 교시들로부터 벗어나지 않고, 많은 다른 형태들 및 실시예들이 가능하므로, 본 개시는 본 명세서에 설명된 예시적인 실시예들로 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 오히려, 이들 예시적인 실시예는 본 개시가 철저하고 완전할 수 있도록 제공되며, 본 개시의 범위를 이 분야의 기술자들에게 전달할 것이다. 도면들에서, 구성요소들의 크기들 및 상대적인 크기들은 명료함을 위해 비례하지 않고/않거나 과장될 수 있다. 본원에서 사용되는 용어는 단지 특정한 예시적인 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 본원에 사용된 단수형들인 "하나의(a, an)" 및 "그(the)"는 문맥상 분명히 달리 지시하지 않는 한 복수형도 포함하는 것으로 의도된다. "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"이란 용어들은, 본 명세서에서 사용될 때, 명시된 피처들(features), 정수들, 단계들, 동작들, 요소들 및/또는 구성요소들의 존재를 나타내지만, 하나 이상의 다른 피처들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들, 구성요소들 및/또는 이들의 그룹들의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 더 이해될 것이다. 달리 명시되지 않는 한, 값들의 범위는, 언급될 때 범위의 상한 및 하한은 물론, 그 사이의 임의의 하위 범위를 모두 포함한다.

도 1은 스트리트들을 따라 회로가 실린 웨이퍼와 같은 작업물(12) 상에서, 레이저 마이크로 기계가공 시스템(60)(도 17)의 스캔 필드(14)(또는 스캔 구역(14))에 대해 배향된 단순화된 종래의 구불구불한 기계가공 경로를 도시하는 도면이다. 작업물(12)은 고정된 레이저 빔 축에 대해 이동될 수 있거나, 레이저 빔 축은 정적인 작업물(12)에 대해 이동될 수 있거나, 또는 레이저 빔 축과 작업물(12) 모두가 서로에 대해 상대적으로 이동될 수 있다. 집적 회로(IC) 디바이스들은 이들이 직교 스트리트들(및 스캔 경로들(16))에 의해 분리되도록 구성되기 때문에, 종래의 지식은 스캔 필드들(14)(및 가공 필드들(15))의 X축 및 Y축과 축 방향으로 정밀하게 정렬되는 것과 같이, 스캔 경로들(16)이 레이저 기계가공 시스템(60)의 의도된 스캔 필드들(14)에 대해 특정한 배향을 갖도록 작업물(12)을 배향시킨다.

도 1을 참조하면, 작업물(12) 위의 스캔 필드(14) 위에서 빔 축 경로는 레이저 빔이 작업물(12)에 충돌하는 스캔 경로들(16)(16a, 16b, 16c 및 16d와 같이 굵은 선들로 표현됨)과, 레이저 빔이 작업물(12)에 충돌하는 것을 방지할 수 있는(레이저가 턴 오프될 수 있거나, 또는 레이저 빔이 우회 또는 차단될 수 있는) 비-충돌(인터럽트 요구(IRQ: interrupt request)) 경로들(17)(점선들로 표현됨)을 포함할 수 있다. 통상적으로, 스캔 경로들(16)은 비충돌 경로들(17)에 의해 연결된다. 빔 축 경로는 스캔 필드(14)위에서 하나의 패스 또는 다수의 패스들에 의해 스캔될 수 있거나, 또는 스캔 경로들(16) 중 하나 이상이 하나 또는 다수의 패스들을 위해 선택될 수 있다.

종래의 순차적인 스캔들은 반대인 스캔 또는 가공 배향(20a, 20b)에서 Y축들을 따라 이격된 스크라이브 경로들(16_a1, 16_b1)을 따라 이루어진다. Y축들을 따른 모든 스캔 경로들(16)(16a₂, 16b₂, 16a₃, 및 16b₃와 같은)이 가공될 때까지, 추가적인 스캔들은 반대의 스캔 방향들(20)로 순차적으로 실행된다. Y축을 따른 모든 스캔 경로들(16)이 다루어진 후, 반대인 스캔 또는 가공 배향들(20c 및 20d)에서 X축들을 따라 이격된 스크라이브 경로들(16c₁ 및 16d₁)을 따라 순차적인 스캔들이 이루어진다. 그리고 나서, (16c₂, 16d₂, 16c₃, 및 16d₃과 같이) X축을 따른 모든 스캔 경로들(16)이 가공될 때까지 순차적으로 추가적인 스캔들이 반대인 스캔 방향들(20)로 실행된다. 이들 스캔은 하나 이상의 검류계 구동 미러들(96)(예를 들어, 한 쌍의 검류계들(도 17))과 같은 빔 위치지정(positioning) 시스템의 하나 이상의 요소들에 의해 수행될 수 있다.

"스크라이브"란 용어가 특정 레이저 유도 물질 결과를 표현하기 위해 사용될 수 있더라도, "스크라이브"란 용어와 (스크라이브 라인과 같은) 그의 파생어들은 본원에서 레이저 빔 가공 축과 작업물(12) 사이의 상대적인 움직임을 통해 생성된 임의의 레이저 유도 물질 결과(임의의 타입의 레이저 가공)를 의미하는 것으로 포괄적으로 사용된다. 예를 들어, 스크라이빙은 (작업물 표면에서 또는 표면 아래에서) 커프, 트렌치, 스카이브, 관통홀 비아, 블라인드 비아 또는 마크를 형성; 천공; 나선형 가공; 절단; 다이싱; 슬라이싱; 마킹; 삭마 및 어닐링(annealing)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 게다가, 레이저 마킹 및 디바이스 분리 응용들뿐 아니라, 본원에 개시된 기법들은 금속 라인을 채우기 위한 레지스터 스트리밍 또는 트렌칭과 같이, 양호한 커프 엣지 특징들이 바람직한 임의의 응용에 대해서도 사용될 수 있다.

마찬가지로, "스캐닝"이란 용어는 레이저 빔 가공 축과 작업물(12) 사이의 상대적인 움직임을 표현하는데 사용된다; 하지만, "스캐닝"이란 용어는 레이저 빔 축 움직임을 표현하는 데에도 종종 사용된다. 레이저 빔 축 움직임은: 검류계 구동 미러(96)(도 17), 고속 조향 미러, 회전 폴리곤 스캐너 및 음향 광학 디바이스 중 하나 이상을 채용할 수 있다. 빔 축 움직임을 위한 다른 시스템들이 대안적으로 또는 추가적으로 채용될 수 있다. 단순화를 위해, 본원에서 이 설명은 대부분 가공 빔 축을 이동시키는 빔 위치지정 시스템들(82)(도 17) 및 특히, 검류계 기반 위치지정 시스템들에 대한 예로서만 진행된다.

레이저 물질 상호작용에 의해 야기된 잔해들의 기둥(plume of debris)을 다루기 위해, 일정한 레이저 가공 파라미터들에도 불구하고 그리고 기체 흐름 방향(22)으로의 종래의 가압된 기체 흐름 및 배기 포집 방향으로의 진공 풀(vacuum pull)에도 불구하고, 출원인은 레이저 스캔들에 의해 생성된 스크라이브 라인들(26)의 파상이 상이한 스캔 경로들(16)을 따라 변할 수 있음을 확인하였다.

통상적으로, 작업물(12) 상의 디바이스들 사이의 스트리트 폭이 레이저 빔에 의해 제공된 커프 폭에 비해 상대적으로 크게 유지되기 때문에, 이러한 변형은 문제가 되지 않는다. 하지만, 회로 요소들은 크기가 계속 줄어들고, 디바이스 밀도와 수율을 증가시키기 위한 작업물의 더 효율적인 이용이 더 바람직해지고 있다. 따라서, 출원인에 의해 확인된 파상과 거칠기 문제는 신뢰성 있는 최소 커프 폭을 변형을 수용할 만큼 충분히 큰 크기로 제한할 수 있고 작업물들(12) 상에서 스트리트들의 폭을 감소 또는 최소화시키기 위한 노력을 방해할 수 있다.

도 2는 작업물(12)의 일 부분 상에서 두 개의 인접한 스크라이브 라인들(26a 및 26b)을 나타내는 현미경 사진이다. 이들 스크라이브 라인(26)은 커프 또는 스크라이브 폭(30)에서의 편차 또는 엣지들(32a 및 32b)의 거칠기에서 편차를 나타낸다.

도 3a는 파상에 대한 측정 표준을 설명하기 위해 스크라이브 라인(26)의 스크라이브된 엣지들(32a 및 32b)의 엣지 윤곽들에 선을 그은(tracing) 중첩된(superimposed) 곡선들인 중첩된 맞춤 곡선들(40a 및 40b)과 예시적인 스크라이브 라인(26)을 나타내는 현미경 사진이다. 일부 표준들에서, 파상은 (빔 위치지정 시스템에 의해 정의된 것과 같은 또는 작업물(12) 상의 피처 경계들에 의해 정의된 것과 같은) 단일 가공 필드 구역을 통해 또는 웨이퍼와 같은 전체 작업물(12)을 통해 측정될 수 있다. 일부 표준들에서, 파상은 스크라이브 라인(26)의 스크라이브된 엣지(32a 및 32b)로 맞춰진 두 개의 맞춤 곡선들(40a 및 40b) 사이의 평행 거리로 측정된 스크라이브 폭(42)에서, 지정된 스캔 필드(14) 또는 작업물 구역에 대한 표준 편차(마이크론(㎛) 단위)로 정의될 수 있다.

파상 또는 거칠기는 다양한 상이한 방식들로 특징지어 질 수 있다. 예를 들어, 파상 또는 거칠기는 다음의 특징들 중 하나 이상에 의해 특징지어질 수 있다: 거칠기 프로파일의 최대 높이(각각의 맞춤 곡선(44)으로부터 스크라이브된 엣지(32)의 가장 큰 높이 및 골(valley) 편차의 합), 거칠기 프로파일의 최대 프로파일 피크 높이(각각의 맞춤 곡선(44)으로부터 스크라이브된 엣지(32)의 가장 큰 높이 편차), 거칠기 프로파일의 최대 프로파일 골 깊이(각각의 맞춤 곡선(44)으로부터 스크라이브된 엣지(32)의 가장 큰 골 편차), 거칠기 프로파일 요소들의 평균 높이, 거칠기 프로파일의 전체 높이, 거칠기 프로파일의 산술 평균 편차, 거칠기 프로파일의 평균 제곱근 편차, 거칠기 프로파일의 비대칭도, 거칠기 프로파일의 첨도, 거칠기 프로파일의 평균 폭, 및 거칠기 프로파일의 평균 제곱근 기울기.

일부 표준들에서, 파상은 스크라이브 라인(26)의 스크라이브된 엣지들(32a 및 32b)로 맞춰진 두 개의 맞춤 곡선들(40a 및 40b) 사이의 평행 거리로도 측정된 파상 스크라이브 폭의 길이(span)(㎛)으로 정의될 수 있다. 파상 스크라이브 폭의 길이는 지정된 스캔 필드(14) 또는 작업물 구역에 대해 최대 폭과 최소 폭의 차로 정의될 수 있다.

도 3b는 거칠기에 대한 측정 표준을 설명하기 위해, 예시적인 스크라이브 라인(26)의 스크라이브된 엣지들(32a 및 32b)로 맞춰진 중첩된 평균(평균의) 맞춤 라인들(점선들로 연장된 직선들)(44a 및 44b)을 나타내고, 스크라이브된 엣지(32a)의 엣지 윤곽에 선을 그은 중첩된 곡선(40a)을 나타내는 현미경 사진이다. 일부 표준들에서, 거칠기는 단일 가공 필드 구역에 대해 또는 전체 작업물(12)에 대해 측정될 수 있다.

일부 표준들에서, 거칠기는 평균(평균의) 맞춤 직선들(44a 및 44b)로부터 스크라이브된 엣지들(32a 및 32b)의 피크들과 골들의 절대 편차 진폭으로 측정될 수 있다. 예를 들어, 도 3b를 참조하면, 스크라이브된 엣지(32a)의 엣지 윤곽에 선을 그은 중첩된 곡선(40a)의 피크들과 골들의 최대 편차 진폭은 맞춤 직선(44a)으로부터 획득될 수 있다. 스크라이브 거칠기는 마이크론 단위의 산술 평균 또는 표준 편차로 표현될 수 있다. 도 3c는 기준 길이 내에서 절대 값의 거칠기에 대한 산술 평균을 결정하기 위한 더 상세한 예시와 수학식을 도시한다. 도 3c를 참조하면, 예시적인 수학식은

이고, Za는 산술 평균 거칠기이고, lr은 기준 길이이며, Zn은 위치(n)에서 기준 길이(lr)를 따른 개별적인 맞춤 곡선들(44a 및 44b)로부터 스크라이브된 엣지들(32a 또는 32b)의 편차이다.

출원인은 파상 및 스크라이브 거칠기를 야기하는(drive) 인자들을 파악하기 위해 연구를 하였고 다양한 실험들을 수행하였다. 도 4는 다른 일정한 제어 조건들에 따른 수개의 변수들에 대한 스크라이빙의 파상도를 결정하기 위해 채용된 일부 실험들의 결과들을 도시하는 차트이다. 도 4를 참조하면, 펨토초(fs) 펄스 폭의 녹색 파장 레이저 생성 펄스들이 검류계 구동 미러(96)를 통해 사용되어, 다른 파라미터들은 일정하게 유지되는 한편, 상이한 변수 조건들에 따라 생성된 스크라이브 라인들의 파상을 시험하였다. 이들 변수는 1) 배기 포집 방향(24)으로의 진공 풀의 양; 2) 기체 흐름 방향(22)으로의 기체 흐름에서 기체 흐름량; 3) 레이저 시스템에 의해 전달된 펄스 에너지; 4) Y축 스크라이브들에서 윈드(wind)에 대향하고, X축 스크라이브들에서 윈드에 직교하는 스캔 방향(20)으로 스크라이빙하는 "디폴트(default)"와 같은, 그리고 Y축 스크라이브들에 대한 윈드와 동일한 방향이고 X축 스크라이브들에 대한 윈드에 직교하는 스캔 방향(20)으로 스크라이빙 하는 "반대(opposite)"와 같은, 배기 포집 방향(24) 및 기체 흐름 방향(22)에 대한 레이저 스캔 방향(도 4의 차트는 이들 조건에 대한 X축 스트리트 파상만을 도시함); 및 기체 흐름 방향(22)에 대해 작업물(12)의 X축 스트리트들의 회전 배향을 포함한다.

도 4를 다시 참조하면, 파선들은 공칭 조건들 또는 설정들 대 모델링된 결과의 교차점을 나타낸다. 특히, 수직 파선은 도 4의 차트에 도시된 다섯 개의 변수들에 대해 모델링된 조건 또는 설정을 나타내고, 수평 파선은 주어진 변수들에 대해 모델링된 파상 값을 나타낸다.

임의의 특정 이론을 취하지 않고, 본 출원인은 잔해 및 배기 방향이 파상 및 거칠기에 기여할 수 있음을 추측하였다. 반도체 산업의 작업물들(12)의 레이저 가공은 작업물들(12)의 물질과 작업물들(12)에서 유도된 레이저 에너지에 의존하여, 기체 또는 용융 상태와 같은 물질의 변화하는 상태로 바람직하지 않은 다양한 구성 성분의 잔해 기둥을 생성하는 것으로 알려진다.

레이저 생성 잔해가 작업물 상에 증착되는 것을 방지하거나 보상하기 위해 수많은 연구가 시도되었다. 예를 들어, 미국특허 제5,925,024호, 제6,507,000호, 제6,586,707호, 제6,649,866호, 제6,710,294호, 제7,022,941호, 제7,038,164호, 제7,692,115호, 제7,947,919호, 제8,344,285호, 제8,383,984호 및 제8,809,732호, 그리고 중국공개특허 제103978308호를 참조한다.

도 5는 디폴트 가공 배향을 나타내는 도면이고, 여기서 작업물(12)은, 스트리트들과 같은 작업물 피처들 또는 의도된 스크라이브 라인들(26)이 기체 흐름 방향(22)과 배기 포집 방향(24)에 동일 선상에 또는 이에 직교하여 정렬되도록 스캔 필드(14)에 정렬된다. 그러므로, 스캔 방향들(20)은 작업물(12)의 표면(88)(도 17)에 평행할 수 있는 기체 흐름 방향(22)과 배치 포집 방향(24)에 동일 선상에 또는 이에 수직으로 정렬된다. 이러한 기체 흐름 성분과 배기 포집 기체 성분은 통상적으로 기체 흐름 방향(22)과 배기 포집 방향(24)에 수평이다. 기체 흐름 방향(22)과 배기 포집 방향(24)이 작업물(12)의 표면 방향으로 또는 이로부터 떨어지게 배향되는 방향 성분들(통상적으로 기체 흐름 방향(22)의 수직 성분)을 포함할 수 있다는 점도 인식될 것이다.

배기 포집 방향(24)으로의 진공 풀의 양은 파상에 상당한 영향을 미친다. 진공 풀이 약해질수록 파상은 커진다. 시험된 범위 내에서, 기체 흐름 방향(22)으로의 기체 흐름량은 진공 풀이 존재할 때 파상에 대해 무시할 수 없는 영향을 미친다. 기체 흐름 방향(22)으로의 비교적 낮은 수준들 및 비교적 높은 수준들의 기체 흐름에서 파상에서 약간의 변경들만이 주목된다. 하지만, 진공 풀이 없다면, 기체 흐름량은 파상에 상당한 영향을 미친다.

펄스 에너지도 더 높은 펄스 에너지들에서 파상에 상당한 영향을 미치는 한편, 파상은 더 낮은 펄스 에너지들에서는 그렇지 않다. 파상은 일반적으로, 펄스 에너지가 증가할 때 증가한다. 펄스 에너지에 대한 양호점(sweet point)은 상당한 파상이 관찰되지 않은 최대 펄스 에너지(3.75 마이크로줄(uJ))에서 제어 레시피에 대해 확립되었다. 이 값이 레이저 파라미터들의 상이한 레시피와(그리고 상이한 작업물 물질들과) 상이하다는 점이 주목된다.

도 6a, 도 6b 및 도 6c는 상이한 레이저 펄스 에너지들에서 기체 흐름 방향(22)에 직교하는 스크라이브 방향(20c 또는 20d)으로 생성된 평행한 스크라이브 라인들(26)의 쌍을 나타내는 현미경 사진이다. 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 1.5 uJ 및 3 uJ에서 생성된 스크라이브 라인들(26)은 뚜렷한 파상을 나타내지 않는다. 하지만, 도 6c를 참조하면, 6 uJ에서 생성된 스크라이브 라인들(26)은 상당한 파상을 명확하게 나타낸다.

도 7은 작업물(12)의 표면(88)에 평행일 수 있는 기체 흐름 방향(22)에 대해 스캔 방향(20)을 정의하는 예시적인 도면이고(이 기체 흐름 방향 성분은 통상적으로 기체 흐름 방향(22)의 수평 성분임), 기체 흐름 방향(22)과 스캔 방향(20a)으로의 레이저 가공은 0°로 나타나고; 기체 흐름 방향(22)에 대향하는 스캔 방향(20b)으로의 레이저 가공은 180°로 나타나고; 기체 흐름 방향(22)에 직교하는 가공 방향들(20c 및 20d)로의 레이저 가공은 각각 90° 및 270°로 나타나고; 기체 흐름 방향(22)에 비스듬한 가공 방향들(20e 및 20f)로의 레이저 가공은 각각 45° 및 315°로 나타나며; 기체 흐름 방향(22)에 비스듬하게 대향하는 가공 방향들(20g 및 20h)로의 레이저 가공은 각각 135° 및 225°로 나타난다. 기체 흐름 방향(22)은 작업물(12)의 표면(88) 쪽으로 또는 이로부터 떨어지게 배향된 기체 흐름 방향 성분들(통상적으로, 기체 흐름 방향(22)의 수직 성분)을 포함할 수 있음이 기억될 것이다.

도 4 및 도 7을 참조하면, 스캔 방향(20)의 배향은, 90°인 스캔 방향(20c)으로부터 각각 45° 및 135°인 스캔 방향들(20e 및 20g)으로와 같이, 그리고 270°인 스캔 방향(20d)으로부터 각각 315° 및 225°인 스캔 방향들(20f 및 20h)로와 같이 기체 흐름 방향(22)에 대해 변한다. 도 4는 스캔 방향(20)이 90° 및 270°인 수직 스캔 방향들(20c 및 20d)에 대해 0°로부터 45°로 변할 때 파상이 감소함을 나타낸다.

파상에 영향을 미친 다른 인자들은 기체 입력 노즐의 높이를 포함하며, 높이(elevation)가 높을수록 일반적으로 더 양호해진다(파상이 더 적어짐). 기체 입력 노즐의 형태는 또한, 스크라이브 품질에 영향을 미친다. 일부 실험들에서, 하나 이상의 편평한 팬 공기(fan air) 나이프형 기체 입력 노즐들이 채용되었다. 파상 결과는 또한, 높은 오버랩 또는 낮은 스캔 속도 가공들에 대해 악화된 것으로 나타났다.

미국특허 제RE 43,400호는 스크라이브 품질이 스캔 방향에 대한 편광 방향에 따라 변할 수 있음을 개시하고, 지향된 편광이 스크라이브 품질을 개선하기 위해 스크라이브 방향과 상관될 수 있음을 교시한다. 미국특허 제RE 43,400호는 본 출원의 양수인에게 양도되고, 본원에 참조로 통합된다.

전술한 바와 같이, 레이저 기계가공 산업은 레이저 삭마와 같은 레이저 물질 상호 작용으로 야기되는 잔해들의 기둥들을 관리하기 위해 노력하였다. 출원인에 의해 확인된 영향들은 잔해 관리를 위한 종래의 기체 흐름 시스템과 종래의 진공 배기 풀 시스템의 사용에도 불구하고 퍼져 있다(prevalent). 임의의 특정 이론에 메이지 않고, 출원인은 레이저 가공에 의해 발생된 잔해, 기둥 또는 연기로부터 로컬화된 반대 기체 특징들이 렌즈 뒤의 부주의한 빔 전환(예를 들어, 굴절 또는 반사)을 생성할 수 있음을 의심하였다. 출원인은 임의의 특정 이론에 메이지 않고, 이러한 렌즈 뒤의 부주의한 빔 전환이 레이저 가공에 대해 정확도 및 품질 문제들을 초래할 수 있음을 더 생각하였다. 기체 흐름 방향(22)에 직교하는(90° 또는 270°) 가공 경로의 스크라이브 라인(26)은 1 내지 10 ㎛의 부정확도와 같은 상당한 빔 전환을 나타낼 수 있어서, 스크라이브 라인(26)의 길이를 따른 파상, 거칠기, 워블 및/또는 스캘러핑(scalloping)의 출현을 야기한다.

도 8은 실리콘 작업물(12) 상에서 다른 일정한 제어 레시피 조건들에 따른 수개의 변수들에 대해 수행되는 스크라이브들의 최소 워블량을 나타내는 표이다. 변수들은 펄스 에너지(μJ), 기체 흐름 방향(22)에 상대적인 방향(디폴트-- 기체 흐름 방향에 반대 또는 대향, 반대(opposite)-- 기체 흐름 방향으로 또는 그 방향에서), 절단 배향(기체 흐름 방향(22)에 대한 스트리트들의 각도 배향, 표에서 0°는 상대적인 공기 방향에 의존하여, 90° 또는 180°의 스캔 방향(20a 또는 20b)과 동일하고, 표에서 45°는 상대적인 공기 방향에 의존하여, 135°(또는 225°) 또는 45°(또는 315°)의 스캔 방향(20g 또는 20h)과 동일함), 공기(20 또는 오프) 또는 배기(온 또는 오프)를 포함하였다. 워블은 1 내지 5의 범위로 표현되며, 1은 작거나 무의미한 양의 워블(최선)을 나타내고, 5는 많은 양의 워블(최악)을 나타낸다.

도 8을 계속 참조하면, 낮은 펄스 에너지(1.5 μJ)를 통한 스크라이브들은 기체 흐름 방향(22) 또는 스트리트 배향에 관계 없이 모두 작은 워블을 나타낸다. 중간 펄스 에너지(3 μJ)에서, 윈드로의 직접 스크라이빙 조차 낮은 펄스 에너지의 펄스들보다 많은 워블을 나타냈다. 놀라운 발견은 높은 펄스 에너지(6 μJ)에서 진공 배기가 턴 오프되어 있어도, 스캔 방향들(20g 및 20h)과 동일한 기체 흐름 방향(22)에 대향하는(디폴트) 비스듬한 절단 배향들(표에서 45°로 열거됨)을 채용하는 다양한 레시피들에 대해 양호한 품질의 상대적으로 낮은 워블 스크라이브들을 포함했다. 높은 펄스 에너지(6 μJ)에서, 0°의 절단 배향(기체 흐름 방향(22)에 대해 180°의 스캔 방향(20b))에서 윈드로 스크라이빙을 포함하는 다른 레시피 변형들 모두는 높은 펄스 에너지(6 μJ)에서 진공 배기가 턴 온 된 상황에서, 스캔 방향들(20e 및 20f)과 동일한 기체 흐름 방향(22)(디폴트)에 비스듬한 절단 배향(표에서 45°로 열거됨)을 채용하는 레시피보다 더 확연하게 악화된 워블 결과를 나타냈다. 실험 결과들은 또한, 파상이 특정 파라미터 레시피로부터 얼마나 많이 예측될 수 있는지를 확립하고 파상량이 특정 응용에 대해 얼마나 수용 가능한지의 기초를 제공하는, 파상에 대한 개략적인 예측 테이블을 제공한다.

도 9a 및 도 9b는 상이한 펄스 에너지들(1.5 μJ 및 6 μJ)에서 형성되고, 기체 흐름 방향(22)에 대해 스캔 방향들(20g 및 20h)로 (윈드에 비스듬하게) 스크라이브된 평행한 스크라이브 라인들(26)의 쌍을 나타내는 현미경 사진이다. 도 9a 및 도 9b를 참조하면, 스크라이브 라인들(26)에 나타난 파상 및 거칠기의 양은 모든 종래의 레이저 가공 응용들에 대해, 심지어 높은 에너지의 레이저 펄스들을 포함하는 파라미터 레시피에 대해서도 수용 가능할 것이다. 게다가, 직교 방향으로 만들어진 스크라이브 라인들(26)은 거의 동일한 파상을 나타내고, 이는 기체 흐름 방향(22)에 반대 방향이고 기체 흐름 방향(22)에 직교하여 직접적으로 만들어진 직교 스크라이브 라인들(26)과는 완전히 상이하다.

통상적으로, 종래의 고정된 빔 기반 및 빔 축 스캐닝 기반 레이저 시스템들은 가공 잔해를 수집하기 위해 고정된 기체 흐름 방향(22)을 제공하는 추출 또는 배기 시스템들을 채용한다. 반도체 웨이퍼 상에서 직교하는 스트리트들로 인해, 예를 들어 스트리트들의 하나의 세트는 통상, 기체 흐름 방향(22)에 반대이거나 이에 대향하는 빔 스캔 방향(22)으로 가공되고, 직교하는 스트리트들의 세트는 통상, 기체 흐름 방향(22)에 직교하게 가공된다. 본원에서 개시된 실험 결과들은 파상이 종래의 레이저 시스템에 의해 생성된 직교 스크라이브들과 상당히 다를 수 있는 이유를 보여준다.

종래의 레이저 시스템들이 각각 가압된 유입 및 진공 배출을 포함하는(each including pressurized in flow and vacuum outtake) 두 세트의 기체 흐름 시스템들을 구비할 수 있고, 이들 각각의 두드러진 흐름 방향들은 정적인 작업물(12) 위에서 두 개의 직교하는 스크라이빙 방향들로 직접 배향된다. 공기역학적 값들은 적절한 기체 흐름 방향 조건에 따른 X 및 Y 스크라이브 라인들(26)을 가공하기 위해 기체 흐름 시스템들을 켜고 끄는데 사용될 수 있다. 이 구현은 이중 기체 흐름 시스템들을 포함하는 비용 및 복잡도의 추가를 수반할 것이다. 필요한 공기식(pneumatic) 제어 변경들은 스캐닝 처리량에 악영향을 미칠 것이고, 상이한 레이저 파라미터 가공 레시피들의 응용의 유연성을 제한할 것이다.

대안적으로, 종래의 레이저 시스템은 가압된 유입 및 진공 배출을 포함하는(including pressurized in flow and vacuum outtake) 단일 기체 흐름 시스템을 구비할 수 있고, 두드러진 흐름 방향이 작업물(12) 위에서 두 개의 직교하는 스크라이빙 방향들 중 하나로 직접 배향된다. 그리고 나서, 작업물(12)은 Y 스트리트들이 회전 이전에 윈드에 대향하여 완료되도록 가공되고 X가 회전 이후 윈드에 대향하여 가공되도록 회전될 수 있다. 이러한 구현은 작업물 회전 시스템을 포함하는 비용 및 복잡도의 추가를 수반할 것이다. 필요한 회전 제어 변경들은 스캐닝 처리량에 악영향을 미칠 것이고, 상이한 레이저 파라미터 가공 레시피들의 응용의 유연성을 제한할 것이다.

도 10a는 기체 흐름 방향(22)에 대해 비스듬한 가공 배향의 하나의 실시예를 도시하는 도면이다. 이 실시에는 상대적인 방향 레이저 빔 스캔 방향들 대 두드러진 기체 흐름 방향(25)의 시스템 제어를 통한 레이저 빔 조향 메커니즘들의 관리를 위한 다수의 실시예들 중 하나이고, 두드러진 기체 흐름 방향(25)은 작업물 표면(88)에 평행한 기체 흐름 방향 성분 및/또는 작업물 표면(88)에 평행한 배기 진공 배출(outtake) 방향 성분을 포함한다.

두드러진 기체 흐름 방향(25)이 기체 흐름 방향(22)과 배기 포집 방향(24) 모두가 단일 방향일 수 있다는 점이 인식될 것이다. 대안적으로, 두드러진 기체 흐름 방향(25)은 기체 흐름 방향(22) 및 배기 포집 방향(24)의 평균 방향일 수 있다. 게다가, 기체 흐름 방향(22)과 배기 포집 방향(24)이 의도적으로 상이한 실시예들에서, 평균 방향은 또한, 기체 흐름 방향(22)과 배기 포집 방향(24)으로의 기체 흐름의 양의 차이 및/또는 기체 흐름 방향(22) 및 배기 포집 방향(24)의 속도 차이를 고려하게 한다. 따라서, 두드러진 기체 흐름 방향(25)은 기체 흐름의 평균 힘의 방향일 수 있다. 다수의 실시예들에서, 기체 흐름 방향(22)과 배기 포집 방향(24) 모두가 단일 방향인 것이 바람직하다. 하지만, 일부 실시예들에서, 기체 흐름 방향(22)과 배기 포집 방향(24) 사이의 편차는 20° 이하일 수 있다. 일부 실시예들에서, 기체 흐름 방향(22)과 배기 포집 방향(24) 사이의 편차는 10° 이하일 수 있다. 일부 실시예들에서, 기체 흐름 방향(22)과 배기 포집 방향(24) 사이의 편차는 5° 이하일 수 있다.

일부 실시예들에서, 웨이퍼 작업물(12)의 X축 및 Y축 스트리트들은 기체 흐름 방향(22) 및/또는 그리고 배기 포집 방향(24)에 각각 135° 및 225°로 배향되어, 각 레이저 스크라이브의 상대적인 움직임은 기체 흐름 방향(22) 및/또는 배기 포집 방향(24)에 대향한다. 임의의 특정 이론에 메이지 않고, 출원인은 레이저 빔 축을 기체 흐름 방향(22)에 대향하는 스캔 방향(20)으로 스캔함으로써, 빔 축의 상대적인 속도가 레이저 공정으로부터 발생된 로컬화된 반대 기체 특징들(잔해, 기둥, 연기, 굴절률 변화, 기압 변화, 온도 변화 또는 난기류 등으로부터와 같은)에 대해 증가되어, 후속하는 레이저 펄스들이 로컬화된 반대 기체 특징들에 의한 영향 없이(예를 들어, 굴절 또는 반사되지 않고) 작용할 수 있게 함을 추측한다. 이러한 실시예들은 이러한 렌즈 뒤 빔 조향 영향들의 양을 감소시키고, 두 직교하는 축들의 스크라이브 라인들(26) 사이의 임의의 실제 렌즈 뒤 빔 조향 영향들의 균형을 맞춘다. 작업물(12)의 피처들 또는 의도된 피처들은 기체 흐름 방향(22) 및/또는 배기 포집 방향(24)에 대해 배향될 수 있거나, 기체 흐름 방향(22) 및/또는 배기 포집 방향(24)은 작업물(12)의 피처들 또는 의도된 피처들에 대해 배향될 수 있다.

도 10a를 참조하면, 작업물(12)은 종래의 작업물 배향에서 스캔 필드(14)에 정렬될 수 있다(따라서, 기존의 소프트웨어와 레시피 파라미터들이 변형 없이 또는 선택적인 변형들만으로 채용될 수 있다). 하지만, 기체 흐름(22)과 배기 포집 방향(24)은 스캔 필드(14)에서 작업물 배향에 비스듬하게 배향된다. 특히, 도 10a를 참조하면, 기체 흐름 방향(22)과 배기 포집 방향(24)은 스캔 필드(14)의 동일한 사선 축을 따라 배향되어, 도 10a에 도시된 스캔 방향들(20)은 기체 흐름 방향(22)과 배기 포집 방향(24)에 대해 도 7의 스캔 방향들(20g 및 20h)과 동일하다. 게다가, 도 10a는 모든 직교하는 방향들로의 단방향성 공정 스캐닝만을 도시한다. 즉, 스크라이브 라인(26)은 (윈드로의) 기체 흐름 방향(22)에 대향하여 비스듬하게(반대 방향으로 비스듬하게) 스캔된다. 단방향 스캐닝은 도 11에서 더 상세히 서술된다. 도 10b는 기체 흐름 방향에 대해 대안적인 비스듬한 가공 배향을 도시하는 도면이다.

일부 실시예들에서, 기체 흐름은 공기 노즐 또는 공기 나이프(air knife)에 의해 유도되고/유도되거나, 진공 풀은 또한 공정에 의해 발생된 잔해의 기둥을 더 수집하는 배기 벤트(exhaust vent) 또는 배기 포일을 통해 확립된다. 이 장치는 기체를 스캔 필드(14)를 가로질러 푸시(push)할 수 있고/있거나 기체를 스캔 필드(14)을 가로질러 풀(pull)할 수 있다. 다수의 실시예들에서, 푸시 및 풀 모두는 스캔 필드(14)를 가로지르는 균일한 기체 흐름을 확립하는데 요구되고, 이는 스크라이빙 품질에 대해 및 파상을 최소화하는데 바람직할 수 있다.

일부 실시예들에서, 공기 노즐 또는 공기 나이프는 작업물(12)에 대한 높이에 대해 및/또는 작업물(12) 방향으로의 경사도에 대해 조정가능 할 수 있다. 유사하게, 배기 벤트 또는 배기 포일은 작업물(12)에 대한 높이에 대해 및/또는 작업물(12)로부터 물러나는 경사도에 대해 조정가능 할 수 있다. 추가적으로, 공기 노즐, 공기 나이프, 배기 벤트 또는 배기 포일은 스캔 필드에 대한 중심 조정에 대해 및/또는 작업물(12)의 웨이퍼 스트리트 축들, 정렬 마크들 또는 다른 지표들에 대해 조정가능 할 수 있다. 공기 유도 및 수집 노즐들은 다양한 형태들, 크기들 및 구성들로 제조될 수 있다. 예를 들어, 미국특허 제9,259,802호는 기체 노즐들의 실시예들을 개시한다. 미국특허 제9,259,802호는 본 출원의 양수인에게 양도되고, 이는 본원에 참조로 통합된다.

일부 실시예들에서, 공기 노즐 또는 공기 나이프를 통한 기체 흐름은 조정 가능한 로터미터(rotometer) 또는 흐름 미터에 의해 제어될 수 있다. 일부 실시예들에서, 배기 벤트 또는 배기 포일을 통한 진공 풀은 압력 센서를 통한 피드백으로 밸브에 의해 제어될 수 있다. 기체 흐름의 방향과 양을 제어하기 위해 구성 가능한 포트들은 다수의 작업물(12)들을 수반하는 가공 동작 이전에 통상적으로 설정될 것이다. 하지만, 기체 흐름의 방향과 양은 필요한 경우 직교하는 패스들 사이에 또는 필요한 경우 다른 횟수들로 조정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기체 흐름의 방향과 양은 각 스캔 사이로 조정될 수 있다. 하지만, 일반적으로 직교하는 스트리트들을 따른 동일한 스크라이브 품질은 기체 흐름 방향과 양이 직교하는 스캔들 사이에서 일정한 경우 달성이 가장 용이하다.

도 10a 및 도 10b를 다시 참조하면, 일부 실시예들에서 스캔 필드(14)는 스캔 필드(14)를 양분하는 장축(major axis)의 장축 치수(50)를 갖고, 기체 흐름 방향(22) 및/또는 배기 포집 방향(24)은 일반적으로 스캔 필드(14)를 양분하는 장축에 직각을 이룬다. 기체 흐름은 기체 흐름 방향(22)을 따라 이동하는 기체 흐름 체적을 가질 수 있고, 기체 흐름 체적은 기체 흐름 방향(22)에 직각을 이루는 흐름 폭 치수(52)를 가지며, 흐름 폭 치수(52)는 장축 치수(50)에 비해 크다. 파상을 제어하는 그의 응용에 부가하여, 진공 배기 포집 시스템은 작업물 및 광학 장치 상에 증착될 수 있는 잔해를 감소시키는데 도움을 주고, 따라서 작업물들의 품질을 증가시키고 레이저 시스템의 수명을 증가시키고, 고장 및 레이저 전력 송신 감손 이전의 평균 시간을 감소시킨다.

일부 실시예들에서, 스캔 방향(20)은 기체 흐름 방향(22)과 배기 포집 방향(24)의 두드러진 또는 누적된 기체 흐름 방향(25)에 대해 135° ± 22.5°의 각도를 이루고, 배기 포집 방향(24)으로 향하는 기체 흐름 방향(22)은 약 0°의 배향을 갖는다. (일부 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향(25)은 작업물(12)에 수평하게 배향되거나 이에 평행한 두드러진 기체 흐름의 성분일 수 있다). 일부 실시예들에서, 스캔 방향(20)은 기체 흐름 방향(22)과 배기 포집 방향(24)의 두드러진 또는 누적된 기체 흐름 방향(25)에 대해 135° ± 11.25°의 각도를 이룬다. 일부 실시예들에서, 스캔 방향(20)은 기체 흐름 방향(22) 및 배기 포집 방향(24)의 두드러진 또는 누적된 기체 흐름 방향(25)에 대해 135° ± 5.125°의 각도를 이룬다. 일부 실시예들에서, 스캔 방향(20)은 기체 흐름 방향(22) 및 배기 포집 방향(24)의 두드러진 또는 누적된 기체 흐름 방향(25)에 대해 135° ± 2.563°의 각도를 이룬다. 일부 실시예들에서, 스캔 방향(20)은 기체 흐름 방향(22) 및 배기 포집 방향(24)의 두드러진 또는 누적된 기체 흐름 방향(25)에 대해 135° ± 1.281°의 각도를 이룬다.

일부 실시예들에서, 스캔 방향(20)은 기체 흐름 방향(22)과 배기 포집 방향(24)의 (작업물에 수평으로 배향되거나 이에 평행한 것과 같이) 두드러진 기체 흐름 방향(25)에 대해 225° ± 22.5°의 각도를 이루며, 배기 포집 방향(24)으로 향하는 기체 흐름 방향(22)은 약 0°의 배향을 갖는다.

일부 실시예들에서, 스캔 방향(20)은 기체 흐름 방향(22) 및 배기 포집 방향(24)의 두드러진 기체 흐름 방향(25)에 대해 225° ± 11.25°의 각도를 이룬다. 일부 실시예들에서, 스캔 방향(20)은 기체 흐름 방향(22) 및 배기 포집 방향(24)의 두드러진 기체 흐름 방향(25)에 대해 225° ± 5.125°의 각도를 이룬다. 일부 실시예들에서, 스캔 방향(20)은 기체 흐름 방향(22) 및 배기 포집 방향(24)의 두드러진 기체 흐름 방향(25)에 대해 225° ± 2.563°의 각도를 이룬다. 일부 실시예들에서, 스캔 방향(20)은 기체 흐름 방향(22) 및 배기 포집 방향(24)의 두드러진 기체 흐름 방향(25)에 대해 225° ± 1.281°의 각도를 이룬다.

기체 흐름 방향(22)에 반대로 실질적으로 +45° 및 -45° 각도들에서의 레이저 스캐닝은 개선된 처리량의 장점을 갖는데, 왜냐하면 공정이 공기 흐름 방향을 전환시키는 공기역학적 값들을 갖거나, 작업물(12)을 회전시키는 회전 메커니즘들을 갖는 시간적인 페널티를 겪지 않기 때문이다.

기체 흐름 방향(22)에 비스듬한, 및 이에 대향하는 두 개의 직교하는 스캔 방향들(20)을 따라 만들어진 스크라이브 라인들(26)은 양호한 품질의 유사한 파상 특징들을 나타낸다. 전체 공정 품질이 개선되어, 스크라이브 엣지들을 더 직선형으로 하고, 엣지 파상과 워블이 더 적어지게 하며, 직교하는 스크라이브 라인들(26)의 스크라이브 품질을 균일하거나 동일하게 하고, 측벽들과 테이퍼 각도를 더 가파르게 하고, 커프 폭을 더 균일하게(더 낮은 표준 편차를 갖게) 하고, 위치 정확도 성능을 더 개선하며, 잡음이 적고 극단값들(outliers)이 더 적어지게 할 수 있다. 더 균일한 커프 폭, 개선된 위치 정확도 및 더 적어진 잡음과 극단값들은 커프 폭의 길이들이 더 예측 가능하고 작아지게 하고, 이는 작업물(12) 상에서 회로 밀도가 더 우수해지게 할 수 있다. 엣지들(32)의 개선된 특징들은 충돌들에 따른 균열 전파(crack propagation)가 더 적어지게 한다. 역으로, 엣지들이 더 거칠어질수록 충격들 및 균열 전파되기 쉬운 돌기들(projections)을 제공할 수 있다.

기체 흐름 시스템의 배향의 두 번째 장점은 재증착된 물질들로부터 작업물(12)의 보호는 물론, 다른 레이저 시스템 구성요소들의 광학 감손(optical degradation) 및 오염을 방지하기 위해 잔해와 입자들을 수집하는 것이다. 개선된 잔해 관리는 환경 오염을 감소시키고, 레이저 시스템 광학 특성의 수명을 증가시키고, 세정 빈도를 감소시키며, 사이클당 세정 시간을 감소시킬 수 있다.

일부 실시예들에서, 기체 흐름 방향(25) 하에 직교하는 스캔 방향들(20)에 의해 만들어지고 5 mm 이상의 길이들을 갖는 스크라이브 라인들(26)은 0.5 ㎛ 미만의 파상 표준 편차를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향(25) 하에 직교하는 스캔 방향들(20)에 의해 만들어지고 5 mm 이상의 길이들을 갖는 스크라이브 라인들(26)은 0.3 ㎛ 미만의 파상 표준 편차를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향(25) 하에 직교하는 스캔 방향들(20)에 의해 만들어지고 5 mm 이상의 길이들을 갖는 스크라이브 라인들(26)은 0.1 ㎛ 미만의 파상 표준 편차를 나타낸다.

일부 실시예들에서, 기체 흐름 방향(25) 하에 직교하는 스캔 방향들(20)에 의해 만들어지고 25 mm 이상의 길이들을 갖는 스크라이브 라인들(26)은 0.5 ㎛ 미만의 파상 표준 편차를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향(25) 하에 직교하는 스캔 방향들(20)에 의해 만들어지고 25 mm 이상의 길이들을 갖는 스크라이브 라인들(26)은 0.3 ㎛ 미만의 파상 표준 편차를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향(25) 하에 직교하는 스캔 방향들(20)에 의해 만들어지고 25 mm 이상의 길이들을 갖는 스크라이브 라인들(26)은 0.1 ㎛ 미만의 파상 표준 편차를 나타낸다.

일부 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향(25) 하에 직교하는 스캔 방향들(20)에 의해 만들어지고 5 mm 이상의 길이들을 갖는 스크라이브 라인들(26)은 0.5 ㎛ 미만의 파상 표준 편차 내의 차이를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향(25) 하에 직교하는 스캔 방향들(20)에 의해 만들어지고 5 mm 이상의 길이들을 갖는 스크라이브 라인들(26)은 0.3 ㎛ 미만의 파상 표준 편차 내의 차이를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향(25) 하에 직교하는 스캔 방향들(20)에 의해 만들어지고 5 mm 이상의 길이들을 갖는 스크라이브 라인들(26)은 0.1 ㎛ 미만의 파상 표준 편차 내의 차이를 나타낸다.

일부 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향(25) 하에 직교하는 스캔 방향들(20)에 의해 만들어지고 25 mm 이상의 길이들을 갖는 스크라이브 라인들(26)은 0.5 ㎛ 미만의 파상 표준 편차 내의 차이를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향(25) 하에 직교하는 스캔 방향들(20)에 의해 만들어지고 25 mm 이상의 길이들을 갖는 스크라이브 라인들(26)은 0.3 ㎛ 미만의 파상 표준 편차 내의 차이를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향(25) 하에 직교하는 스캔 방향들(20)에 의해 만들어지고 25 mm 이상의 길이들을 갖는 스크라이브 라인들(26)은 0.1 ㎛ 미만의 파상 표준 편차 내의 차이를 나타낸다.

일부 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향(25) 하에 직교하는 스캔 방향들(20)에 의해 만들어지고 5 mm 이상의 길이들을 갖는 스크라이브 라인들(26)은 0.5 ㎛ 미만의 파상 스크라이브 폭의 길이를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향(25) 하에 직교하는 스캔 방향들(20)에 의해 만들어지고 5 mm 이상의 길이들을 갖는 스크라이브 라인들(26)은 0.3 ㎛ 미만의 파상 스크라이브 폭의 길이를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향(25) 하에 직교하는 스캔 방향들(20)에 의해 만들어지고 5 mm 이상의 길이들을 갖는 스크라이브 라인들(26)은 0.1 ㎛ 미만의 파상 스크라이브 폭의 길이를 나타낸다.

일부 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향(25) 하에 직교하는 스캔 방향들(20)에 의해 만들어지고 25 mm 이상의 길이들을 갖는 스크라이브 라인들(26)은 0.5 ㎛ 미만의 파상 스크라이브 폭의 길이를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향(25) 하에 직교하는 스캔 방향들(20)에 의해 만들어지고 25 mm 이상의 길이들을 갖는 스크라이브 라인들(26)은 0.3 ㎛ 미만의 파상 스크라이브 폭의 길이를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향(25) 하에 직교하는 스캔 방향들(20)에 의해 만들어지고 25 mm 이상의 길이들을 갖는 스크라이브 라인들(26)은 0.1 ㎛ 미만의 파상 스크라이브 폭의 길이를 나타낸다.

일부 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향(25) 하에 직교하는 스캔 방향들(20)에 의해 만들어지고 5 mm 이상의 길이들을 갖는 스크라이브 라인들(26)은 0.5 ㎛ 미만의 파상 스크라이프 폭의 길이 내의 차이를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향(25) 하에 직교하는 스캔 방향들(20)에 의해 만들어지고 5 mm 이상의 길이들을 갖는 스크라이브 라인들(26)은 0.3 ㎛ 미만의 파상 스크라이프 폭의 길이 내의 차이를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향(25) 하에 직교하는 스캔 방향들(20)에 의해 만들어지고 5 mm 이상의 길이들을 갖는 스크라이브 라인들(26)은 0.1 ㎛ 미만의 파상 스크라이프 폭의 길이 내의 차이를 나타낸다.

일부 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향(25) 하에 직교하는 스캔 방향들(20)에 의해 만들어지고 25 mm 이상의 길이들을 갖는 스크라이브 라인들(26)은 0.5 ㎛ 미만의 파상 스크라이프 폭의 길이 내의 차이를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향(25) 하에 직교하는 스캔 방향들(20)에 의해 만들어지고 25 mm 이상의 길이들을 갖는 스크라이브 라인들(26)은 0.3 ㎛ 미만의 파상 스크라이프 폭의 길이 내의 차이를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향(25) 하에 직교하는 스캔 방향들(20)에 의해 만들어지고 25 mm 이상의 길이들을 갖는 스크라이브 라인들(26)은 0.1 ㎛ 미만의 파상 스크라이프 폭의 길이 내의 차이를 나타낸다.

일부 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향(25) 하에 직교하는 스캔 방향들(20)에 의해 만들어지고 5 mm 이상의 길이들을 갖는 스크라이브 라인들(26)의 엣지들은 0.3 ㎛ 미만의 거칠기 표준 편차를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향(25) 하에 직교하는 스캔 방향들(20)에 의해 만들어지고 5 mm 이상의 길이들을 갖는 스크라이브 라인들(26)의 엣지들은 0.1 ㎛ 미만의 거칠기 표준 편차를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향(25) 하에 직교하는 스캔 방향들(20)에 의해 만들어지고 5 mm 이상의 길이들을 갖는 스크라이브 라인들(26)의 엣지들은 0.05 ㎛ 미만의 거칠기 표준 편차를 나타낸다.

일부 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향(25) 하에 직교하는 스캔 방향들(20)에 의해 만들어지고 25 mm 이상의 길이들을 갖는 스크라이브 라인들(26)의 엣지들은 0.3 ㎛ 미만의 거칠기 표준 편차를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향(25) 하에 직교하는 스캔 방향들(20)에 의해 만들어지고 25 mm 이상의 길이들을 갖는 스크라이브 라인들(26)의 엣지들은 0.1 ㎛ 미만의 거칠기 표준 편차를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향(25) 하에 직교하는 스캔 방향들(20)에 의해 만들어지고 25 mm 이상의 길이들을 갖는 스크라이브 라인들(26)의 엣지들은 0.05 ㎛ 미만의 거칠기 표준 편차를 나타낸다.

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일부 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향(25) 하에 직교하는 스캔 방향들(20)에 의해 만들어지고 25 mm 이상의 길이들을 갖는 스크라이브 라인들(26)의 엣지들은 0.3 ㎛ 미만의 거칠기 표준 편차 내의 차이를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향(25) 하에 직교하는 스캔 방향들(20)에 의해 만들어지고 25 mm 이상의 길이들을 갖는 스크라이브 라인들(26)의 엣지들은 0.1 ㎛ 미만의 거칠기 표준 편차 내의 차이를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향(25) 하에 직교하는 스캔 방향들(20)에 의해 만들어지고 25 mm 이상의 길이들을 갖는 스크라이브 라인들(26)의 엣지들은 0.05 ㎛ 미만의 거칠기 표준 편차 내의 차이를 나타낸다.

도 11a는 작업물(12) 위의 단순화된 단방향 스크라이빙 시퀀스를 도시하는 도면이다. 도 11b, 도 11c 및 도 11d는 가속도, 속도 및 위치 대 시간의 각각의 예시적인 움직임 프로파일들을 도시하는 그래프들이고, 이 시간은 도 11a에 도시된 단순화된 단방향 스크라이빙 시퀀스에 대응한다.

도 11a 내지 도 11d를 참조하면(집합적으로 도 11), 레이저 스캔들의 시퀀싱은 단방향 스캐닝 방식 하에 각 작업물(12)에 대한 스캔 시간을 최소화하도록 제어될 수 있다. 일부 실시예들에서, 작업물(12)은 종래의 방식으로 스캔 필드(14) 또는 단과 같은 작업물 지지 구조에 위치되고 정렬될 수 있다. 일부 실시예들에서, 레이저 빔 축이 먼저, 작업물(12)의 중앙 또는 스캔 필드(14)의 중앙에 (통상적으로 직각을 이루게) 정렬된다. 도 11a에서, 두드러진 기체 흐름 방향(25)은 스캔 방향(14)에 대각을 이루고(45°의 각도), 좌측 하부에서 우측 상부로 흐른다. 의도된 스크라이브 라인들(26)은 스캔 필드(14)의 둘레에 평행 또는 직각을 이룬다.

작업물(12) 상에서 기체 흐름 방향(22)과 의도된 스크라이브 라인들의 배향은 단방향의 라우팅(routing) 방식에 대한 처리량을 최대화하는 작업물의 스트리트들을 스크라이빙하기 위한 특정 시퀀스들을 진척시킨다(promote). 일부 실시예들에서, 스크라이브 라인(26)은 제1 배향 시작 축을 따라 제1 수직 시작점으로부터 주어진 공정 속도로 제1 수직 스트리트 축을 따라 스캔되고, 그리고 나서 레이저 빔 축은 다시 제1 배향 시작 축을 따른 하지만, 제2 수직 스트리트 축과 정렬된 상이한 교차 축 위치에 있는 이웃하는 제2 수직 시작 점으로 리와인드(rewound)된다. 도 11a에 도시된 실시예에서, 굵은 선들은 스캔 경로들(16)을 따른 스크라이브 라인들을 나타내고, 얇은 선들은 레이저가 턴 오프되거나 레이저 펄스들이 차단되는 동안 레이저 빔 축이 이동하는 리와인드 경로들(17)(또는 IRQ 경로들(17))을 나타낸다. 도 11a에서, 레이저 스크라이빙은 스캔 필드(14)의 좌측 상부 모서리 쪽으로 개시되고, 수직 스트리트들은 모두 흐름 방향(22)의 윈드에 대향하여 위에서 아래로 비스듬하게 모두 스크라이브된다.

가장 좌측의 수직 스트리트가 스캔된 후, 빔 축은 (레이저가 턴 오프되거나 레이저 펄스들이 차단되는 동안) 전환(transition) 경로를 따라 수평한 제1 시작점으로 이동한다. 그리고 나서, 스크라이브 라인(26)은 제1 수평 수평 스트리트 축에 따라 주어진 가공 속도로 제제2 배향 시작 에 따른 제1 수평 시작점으로부터 스캔되고, 그리고 나서 레이저 빔 축은 제2 배향 시작 축을 따라 이웃하는 제2 수평 시작점으로, 하지만 제2 수평 스트리트 축과 정렬된 상이한 교차 축 위치로 리와인드된다. 수평 스트리트들은 흐름 방향(22)의 윈드에 비스듬하게 대향하여 위에서 아래로 모두 스크라이브 된다. 수직 및 수평은 본원에서 용이함을 위해 상대적인 용어로 사용되었고, 작업물(12)이 스트리트들이 바닥에 평행한 배향으로 가장 보편적으로 지지된다는 점이 인식될 것이다.

전체 큰 스캔 필드(14)(가령, 30 mm x 30 mm)에서 X축과 Y축 스트리트들은 한번의 연속적인 동작으로 가공될 수 있고, 레이저 빔 펄스들은 레이저 빔 축이 리와인드 및 전환 경로들을 통해 지향되는 동안 차단된다.

모바일 빔 축을 채용하는 다수의 타입의 빔 위치지정 시스템들이 빔 축을 가속시키고 이를 상당히 빠르게 이동시킬 수 있다는 점이 주목된다. 예를 들어, 검류계 기반 시스템에 대한 통상적인 최대 속도는 초당 약 4-5미터(m/s)여서, 빔 축은 원하는 경우 20 밀리미터(mm)의 스캔 필드(14)를 약 4-5 밀리초(ms) 내에 횡단할 수 있다. 따라서, 단방향의 라우팅을 위해 추가된 시간 패널티는 작고, 이러한 페널티는 기체 흐름 방향(22)을 공기 역학적으로 변경하는데 필요한 시간과 작업물(12)의 배향을 변경하는데 필요한 시간에 비해 무시해도 좋을 정도이다.

다수의 실시예들에서, 레이저 빔 축은 레이저 가공 동작이 완료될 때까지 수개의 패스들에 대한 스캔 경로 위로 향할 것이다. 이들 반복된 스캔 패스들은 이전의 스캔 패스에 완전히 겹치도록, 이전의 스캔 패스에 부분적으로 겹치도록, 또는 이전의 스캔 패스로부터 옮겨져서 겹치지 않도록 정렬될 수 있어서, 스크라이브 라인들(26)은 각각 이전의 스크라이브 라인(26)에 완전히 겹치거나, 이전의 스크라이브 라인(26)에 부분적으로 겹치거나, 이전의 스크라이브 라인(26)으로부터 옮겨져서 겹치지 않는다.

추가적으로, 각 스캔 패스에 대한 레이저 파라미터 레시피들이 독립적으로 선택될 수 있어서, 임의의 두 개의 스캔 패스들은 하나 이상의 상이한 레이저 파라미터들에 대한 하나 이상의 상이한 값들을 활용할 수 있다. 게다가, 레이저 파라미터 레시피들은 스캔 패스 내에서 변할 수 있거나, 상이한 직교하는 스캔 패스 세그먼트들 사이에서 변할 수 있거나, 또는 각각의 스캔 패스 세그먼트에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 평행한 스트리트들의 제1 세트는 제1 레이저 파라미터 레시피를 통해 가공될 수 있고, 그리고 나서 평행한 스트리트들의 제2 세트는 (제1 세트의 스트리트들에 직교하는) 레이저 빔 축의 스캔이 평행한 스트리트들의 제1 세트를 따라 만들어진 스크라이브 라인들(26)을 횡단할 때마다 (두 스트리트 세트들의 교차점들이 이중 가공되지 않도록) 레이저 빔의 펄스들을 차단하거나 변경하는 레이저 파라미터 레시피로 가공될 수 있다.

도 11e는 작업물(12) 위의 단순화된 대안적인 단방향 스크라이빙 시퀀스를 도시하는 도면이다. 도 11e를 참조하면, 움직임 패턴(18)은 더 작은 스캔 필드(14a)와 같이 더 작은 구역에 조정될 수 있다. 더 작은 움직임 패턴들(18) 또는 스캔 필드들(14a)은 작업물(12)로부터 각각의 피처들 또는 디바이스들을 분리하기 위해; (AOM과 같은) 빔 조향 구성요소의 시야 영역 또는 대역폭 제한들을 수용하기 위해; 처리량을 최대화하기 위해; 레이저 파라미터 레시피들의 장점을 수용하거나 취하기 위해; 또는 일시적인 레이저 물질 상호작용들의 장점을 수용하거나 취하기 위해 크기 조정될 수 있다. 도 11e에서 스캔 필드(14a)는 직교하는 스트리트들의 두 쌍들 사이에 위치된 개별적인 회로를 분리하기 위해 크기 조정된다.

스캔 경로는 구성요소 스캔 필드(14a) 위에서 연속적이다. 모든 스크라이빙 스캔들은 기체 흐름 방향(22)에 대향하여 비스듬하게 배향된다. 빔 펄스들은 레이저 빔 축이 어두운 선들로 나타난 리와인드 및 전환 경로들을 따라 이동하는 동안 차단되고, 빔 펄스들은 레이저 빔 축이 작업물(12)의 스트리트 하위 세그먼트들을 스캔하는 동안 차단 해제된다.

구성요소 스캔 필드들(14a)은 구성요소 스캔 필드(14a) 내의 각 스크라이브 스캔의 제1 펄스들 모두가 이전에 스크라이브된 구역(인접한 이전에 스크라이브된 구성요소 스캔 필드(14a)로부터 인접한 스크라이브 세그먼트의 단부) 상에서 시작하도록 위치되기 위한 시퀀스로 가공될 수 있다. 미국공개특허 제2014/0312013호는 빔 축 움직임, 명령 제어들 및 인접한 겹쳐진 스캔 필드들(14)의 가공을 다루는 레이저 파라미터 레시피들을 포함하는 레이저 가공 기법들을 더 상세히 개시한다. 미국공개특허 제2014/0312013호는 본 출원의 양수인에게 양도되었고, 이는 본원에서 참조로 통합된다. 스캔(14) 그 자체가 보다 큰 작업물(12) 상에서 다수의 인접한 스캔 필드들(14) 중 하나일 수 있고, 다수의 구성요소 스캔 필드들(14a)을 포함할 수 있음이 주목된다. 일부 실시예들에서, 스캔 필드(14)는 검류계 구동 미러들(96)의 쌍에 의해 다루어지는 구역을 나타낼 수 있다. 일부 실시예들에서 스캔 필드(14a)는 AOM 또는 AOM들의 쌍과 같이 고속 조향 디바이스에 의해 다루어지는 구역을 나타낼 수 있다.

도 12는 도 10b에 도시된 기체 흐름 방향 및 가공 배향과 조화되는 스캔 필드 시퀀싱의 실시예를 도시하는 도면이다. 도 12에 도시된 스캔 필드 시퀀싱 방식은 도 11a과 연관되어 서술된 스캔 필드 시퀀싱 방식과 다소 유사하다. 하지만, 도 12에 도시된 스캔 필드 시퀀싱 방식은 작업물(12)의 우측 하부에서 시작하고, 수직 스트리트들을 하부에서 상부 방향으로 스크라이빙하며, 스캔 방향들을 기체 흐름 방향(22)에 대향하여 비스듬하게 배향하기 위해 수평 스트리트들을 우측에서 좌측 방향으로 스크라이빙한다. 작업물(12)의 스트리트들이 지지단과 빔 위치지정 시스템에 대해 종래의 배향을 갖고, 기체 흐름 방향(22)이 전통적인 X 및 Y축 스캐닝 프로파일에 비스듬하도록 설정된다는 점이 주목된다. 이러한 접근법의 장점은 작업물의 스트리트들을 따른 빔 축 위치지정 및 움직임에 대해 기존의 소프트웨어를 보존한다는 점이다.

도 13a는 기체 흐름 방향(22)에 대해 비스듬한 가공 배향의 대안적인 실시예를 도시하는 도면이다. 도 13b는 도 13a에 도시된 제안된 가공 배향 및 기체 흐름 방향과 조화되는 스캔 필드 시퀀싱의 대안적인 실시예를 도시하는 도면이다. 도 13a 및 도 13b를 참조하면, 종래의 기체 흐름 시스템은 표준 기체 흐름 방향(22)으로 보존되나, 작업물(12)은 지지단과 빔 위치지정 시스템, 그리고 종래의 빔 위치지정 소프트웨어 지령들에 대해 45°의 표준 배향으로 그 스트리트들에 장착된다.

도 13b에 도시된 스캔 필드 시퀀싱 방식은 도 11a 및 도 12와 연관되어 서술된 스캔 필드 시퀀싱 방식에 다소 유사하다. 하지만, 도 13b에 도시된 스캔 필드 시퀀싱 방식은 작업물(12)의 좌측 하부에서 시작하고, 좌측의 스트리트들을 하부에서 상부 방향으로 비스듬하게 스크라이빙하며, 스캔 방향들을 기체 흐름 방향(22)에 대향하여 비스듬하게 배향하기 위해 우측의 스트리트들을 하부에서 상부 방향으로 비스듬하게 스크라이빙한다.

도 14는 커프와 같은 피처를 작업물(12) 상에 형성하기 위해 각 스크라이브 라인 내의 겹친 레이저 스폿들을 포함하는 다수의 겹친 스크라이브 라인들(26)(26₁, 26₂, 26₃)의 응용을 도시하는 도면이다. 도 14를 참조하면, 커프 또는 마크와 같이 기계 가공될 작업물 피처는 레이저 빔 축의 단일 스캔 패스에 의해 형성되는 스크라이브 라인(26)의 폭보다 넓은 폭을 가질 수 있다. 인접한 스크라이브 라인들(26)의 중심들의 교차 축 간격(56)은 원하는 커프 폭, 스폿 크기 및 공간적으로 인접한 스크라이브 라인들(26) 사이의 원하는 겹침의 기능을 할 수 있다. 이들 파라미터는 스트리트를 가공하거나 작업물 피처를 생성하기 위해 채용되는 다수의 패스들에 직접적으로 영향을 미칠 수 있다. 레이저 스폿들의 온축(on-axis) 간격은 원하는 온축 스폿 겹침(spot overlap), 레이저 빔 스폿 크기 및 바이트 크기에 의해 야기될 수 있다. 이들 파라미터는 작업물(12)에 대해 빔 축의 속도에 직접 영향을 미칠 수 있다. 이들 주제 중 일부는 본 출원의 양수인에게 양도되고 본원에 참조로 통합되는 미국특허 제6,586,707호 및 미국특허 제RE 43,400호에 서술된다.

도 15는 피처를 형성하기 위해 사용되는 겹친 스크라이브 라인들(26)에 대한 상이한 파라미터 레시피들의 예시적인 응용을 도시하는 도면이다. 레이저 파라미터 레시피는 부주의한 렌즈 뒤 빔 조향 및 파상을 야기하는 레이저 물질 상호 작용을 최소화하기 위해 스캔 패스를 기준으로 제어될 수 있고 즉, 겹친 스크라이브 라인들(26)의 각각에 대한 레시피는 개별화된 레시피에 의해 생성될 수 있다(또는 이들은 레시피들을 공유할 수 있다). 예를 들어, 커프의 중앙에 있는 스크라이브 라인들(26)은 커프들의 엣지의 스크라이브 라인들(26) 보다 조사량(dose) 또는 에너지가 높게 형성될 수 있어서, 엣지 파상이 낮은 커프를 생성하고 가공 품질을 개선할 수 있다. 전술한 바와 같이, 스트리트의 각 스캔 패스의 부분적인 세그먼트들은 또한 상이한 레시피 구성요소들을 채용할 수 있다. 마찬가지로, X 및 Y 스트리트들은 레이저 파라미터 레시피들을 공유하거나, 상이한 레시피들을 가질 수 있다. 게다가, X 및 Y 스크라이브 라인들(26)의 교점들은 X 및 Y 스크라이브 라인들(26)의 비 교차 부분들과 상이한 파라미터들로 가공될 수 있다. 또한, 패스들이 실시되는 순서는 레시피의 부분일 수 있다. 특히, 커프의 중앙에 있는 스크라이브 라인(26₂)은 스크라이브 라인들(26₁ 및 26₃) 이전에, 26₁ 및 26₃ 이후에 또는 26₁ 또는 26₃ 사이에 가공될 수 있다. 반복률과 패스는 때때로 동의어로 사용된다는 점이 주목된다. 하지만, 반복은 정확하게 동일한 레시피 단계를 2회 이상 수행하는 것을 의미한다. 그 동일한 레시피의 반복은 종종 다이싱 응용들에 채용된다.

도 16a 및 도 16b는 피처를 형성하기 위한 다수의 겹친 스크라이브 라인들(26)에 대한 대안적인 스캔 패스 시퀀스들을 도시하는 도면이다. 특히, 겹친 스크라이브 라인들(26)이 스트리트 세그먼트 내에서 스캔되는 순서는 제어될 수 있다. 파상 결과는 겹친 스크라이브 라인들(26)의 순서 및/또는 상대 위치를 변경함으로써, 사용되는 펄스 에너지와 제거되는 물질 체적에 상관하고, 파상은 "안에서 밖으로의(in to out)"스크라이브 순서를 사용함으로써 커프 내부로 효과적으로 가려질 수 있고, 여기서 제1 스크라이브 라인(26)은 스트리트의 중앙에 있고, 후속하는 스크라이브 라인들은 원하는 커프 폭이 달성될 때까지 스트리트의 중앙으로부터 더 멀리 배치된다.

도 16b를 참조하면, "밖에서 안으로의(out to in)" 스크라이브 순서가 일부 실시예들에 대해 구현될 수 있다. 특히, 도시된 실시예의 제1 및 제2 스캔들은 더 적은 펄스 에너지로 전달되어, 스캔들이 커프의 중간선 방향으로 가면서 수행될 수 있다.

다수의 다른 스크라이브 순서들도 가능함이 인식될 것이다. 예를 들어, 특히 커프의 엣지들에서 스크라이브 라인들(26)이 낮은 펄스 에너지로 전달되는 경우 순차적으로 인접한 스크라이브 순서가 채용될 수 있다. 유사하게, 무작위 순서가 채용될 수 있다.

레시피 가공 단계는 단일 스크라이브 라인(26)을 수반할 수 있다. 통상적으로, 에너지, 속도, 바이트 크기 및 교차 축 위치가 상이할 수 있는 다수의 레시피 공정 단계들이 원하는 폭의 커프를 생성하기 위해 채용될 수 있다. 디폴트 시퀀스 레시피 가공은 "너비 우선(breadth first)"이고, 여기서 각 레시피 가공 단계는 제2 레시피 단계를 진행하기 전에, X 및 Y 스트리트 세그먼트들에 분배된다. 이러한 너비 우선 레시피 가공 시퀀스는 또한 통상적으로, 제2 레시피 단계를 진행하기 전에, 동일한 레시피를 사용하여 모든 패스들의 반복들을 포함할 것이다. 하지만, 일부 실시예들에 대해, 레시피의 "깊이 우선(depth first)" 타입이 채용될 수 있고, 여기서 모든 레시피 단계들은 다음의 스트리트 세그먼트로 이동하기 전에, 단일 스트리트 세그먼트에 전달된다.

통상적인 레시피 파라미터들은 0.1 내지 20 μJ의 펄스 에너지 레벨들, 100 KHz 내지 100 MHz의 펄스 반복률; 0.1 ps 내지 500 ns 더 구체적으로 0.1 ps 내지 1 ㎲의 펄스폭들; 208 nm 내지 1700 nm의 파장들(바람직하게 UV, 녹색 또는 IR); 10 내지 50 ㎛의 스폿 크기들(장축, 직경 또는 스폿 웨이스트(spot waist)); 0.1 내지 20 ㎛의 바이트 크기들; 약 4 내지 5 m/s 까지의 스캔 속도들; 가우시안, 성형된 "톱 햇(top hat)" 또는 "의자 형태(chair shape)" 중 하나를 포함하는 시간적인 펄스 형태; 곡선, 원형, 사각형, 타원형, 직사각형, 베젤 또는 도넛 중 하나를 포함하는 공간적인 펄스 형태; 연속적인, 펄스화된 또는 버스트(burst) 중 하나를 포함하는 레이저 모드를 포함한다.

두드러진 기체 흐름 방향(25)에 비스듬한 반대 방향으로의 스캐닝은 윈드에 직교하는 방향으로 스캐닝을 하는데 사용될 수 있는 것 보다 더 높은 펄스 에너지 또는 플루엔스의 사용을 허용하고, 이는 더 높은 펄스 에너지들 및 플루엔스들에서 상대적으로 악화된 파상 특징들을 나타낼 것이다. 일부 실시예들에서, 펄스 에너지는 2 μJ 이상이다. 일부 실시예들에서, 펄스 에너지는 6 μJ 이상이다. 일부 실시예들에서 바이트 크기는 5 ㎛ 이하이다. 일부 실시예들에서, 스폿 겹침은 50% 이상이다. 일부 실시예들에서, 횡단 스캔 시간 제한은 0.5 초 이하이다. 일부 실시예들에서, 반복률은 1 MHz 이상이다.

도 17은 본원에서 서술된 협력적인 기체 흐름 및 스캐닝 기법들을 구현할 수 있는 기체 흐름 조립체(62)를 채용하는 단순화된 레이저 미세 기계가공 시스템(60)의 개략도이다. 도 17을 다시 참조하면, 예시적인 레이저 미세 기계가공 시스템(60)의 레이저(64)는 다양한 광학 구성요소들(68), 펄스 피킹(pulse-picking) 디바이스(74), 하나 이상의 폴드(fold) 미러들(78)을 통해 빔 위치지정 시스템(82)의 고속 위치조정기(80)로 전파하는 레이저 펄스들의 빔을 광 경로(66)를 따라 방출하고, 빔 위치지정 시스템(82)은 최종적으로 광 경로(66)의 빔 축(84)을 스캔 렌즈(85)를 통해 작업물(12)의 표면(88) 상의 스폿 위치(86) 상으로 지향시킨다. 일부 실시예들에서, 고속 위치 지정기(80)와 스캔 렌즈들은 유닛으로서, 가령 갠트리 시스템(gantry system)의 레일들을 따라 움직이는 레이저 스캐닝 헤드를 형성하도록 구성될 수 있다. 광학 구성요소(68)는 빔 익스펜더(beam expander) 렌즈 구성요소들과 같은 다양한 잘 알려진 광학 장치들, 음향 광학 또는 전자 광학 디바이스들과 같은 선택적인 감쇠기들, 및/또는 다양한 위치들에서 광 경로(66)를 따라 배치되는, 에너지, 타이밍 또는 위치와 같은 것에 대한 피드백 센서들을 포함할 수 있다.

펄스 피킹 디바이스(74)는 레이저 펄스들이 광 경로(66)를 따라 더 전파하는 것을 차단하거나 허용하는 고속 셔터로 작용하고, 레이저 펄스들이 작업물(12) 상에 충돌할지에 대한 허용 여부를 결정한다. 펄스 피킹 디바이스(74)는 전자 광학 디바이스 또는 음향 광학 변조기(AOM: acousto-optic modulator)(90)를 포함할 수 있다. AOM(90)은 제어기(94)로부터 AOM 신호 경로(92)를 따라 전달되는 AOM 명령 신호들에 응답한다. AOM 명령 신호들은 AOM(90) 상의 변환기(transducer)가 AOM 내의 음파들이 개시되게 하며, 이 음파들은 AOM(90)을 통해 전파하는 빔이 광 경로(60)와 정렬되거나 그렇지 않은 미리 결정된 출구 각도들을 따라 고속 위치지정기(80)로 전환되게 한다. 대안적으로, 인트라 캐비티 Q 스위치(intra-cavity Q-switch, 106)는 움직임 패턴(18)의 비 충돌 부분들(17) 동안 레이저(64)가 빔을 생성하는 것을 방지하기 위해 채용될 수 있다.

고속 위치지정기(80)는 상대적으로 큰 스캔 필드(14) 위에서 빔 축(84)의 방향을 빠르게 변경할 수 있는 임의의 빔 위치지정 디바이스를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 고속 위치지정기(80)는 작업물(12)의 검류계 구동 X축 및 Y축 미러들(96)의 쌍을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 스캔 필드(14)는 10 mm 내지 100 mm의 직경(또는 장축)을 갖는다. 일부 실시예들에서, 스캔 필드(14)는 15 mm를 초과하는 직경을 갖는다. 일부 실시예들에서, 스캔 필드(14)는 25 mm 내지 50 mm의 직경을 갖는다. 일부 실시예들에서, 스캔 필드(14)는 75 mm 미만의 직경을 갖는다. 일부 실시예들에서, 스캔 필드(14)는 스캐닝 렌즈들의 엣지 결과들로 인해 레이저 가공에는 사용할 수 없는 검류계 움직임 구역들을 포함할 수 있어서, 활용 가능한 가공 필드(15)(예를 들어, 도 1, 도 5, 도 10a, 도 11a 및 도 11e)는 스캔 필드(14)에 비해 더 작을 수 있다.

바람직한 스캔 필드(14)의 크기에 의존하여, 고속 위치지정기(80)는 대안적으로 음향 광학 디바이스 또는 변형 가능 미러(또는 다른 고속 조향 미러)와 같은 고속 위치지정기를, 이 장치들이 검류계 미러들(96) 보다 작은 빔 편향 범위들을 갖더라도 채용할 수 있다. 대안적으로, 고속 위치지정기는 검류계 미러들(96)에 부가하여 채용될 수 있고, 검류계 미러들(96)에 의해 제공된 빔 축(84)의 제어 및 움직임으로 통합될 수 있거나, 가령 오류 교정을 위해 검류계 미러들(96)에 의해 제공된 빔 축(84)의 움직임 상에 중첩될 수 있다. 일부 실시예들에서 고속 위치지정기(80)는 고정된 위치에 지지된다. 다른 실시예들에서, 고속 위치지정기(80)는 스플리트 축(split-axis) 시스템에서와 같이 작업물(12)에 대해 이동 가능한 스테이지에 의해 지지된다. 예시적인 고속 위치지정기(80)는 수백 킬로헤르츠의 대역폭을 갖고, 약 2 또는 3 m/s 내지 약 10 m/s의 선형 속도 및 약 1000 내지 2000G의 가속도로 이루어질 수 있다. 물론, 선형 속도는 이들 범위 이하에서도 운용(operate) 될 수 있다.

일부 실시예들에서, 빔 위치지정 시스템(82)은 작업물(12)을 지지하는 척(98)을 지지할 수 있는 상부 스테이지(102)와 상부 스테이지(82)를 지지하는 하부 스테이지(104)와 같이 적어도 두 개의 플랫폼들을 바람직하게 제어하는 작업물 위치지정 스테이지(100)를 채용한다. 척 또는 작업물(12)은 통상적으로 빔 위치지정 시스템(82)의 동작 가능 구역에 의해 한정될 수 있고, 스테이지들의 움직임 범위들을 선택적으로 포함할 수 있는 가공 스테이션에 있거나 또는 배향된다. 일부 실시예들에서, 작업물(12) 또는 척(98)은 가공 스테이션에 대해 또는 스캔 필드(14) 또는 가공 필드(15)에 대해 배향될 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 피처들은 배향을 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서 이들 피처는 기점들, 스트리트들 또는 특정 정렬 마크들 등일 수 있다. 다른 정렬 배향 기법들이 채용될 수 있다. 작업물이 특정 스캔 필드(14) 또는 가공 필드(15) 배향으로 정렬될 수 있거나(소프트웨어 또는 가공 레시피들에 의해 미리 결정된 것과 같이), 스캔 필드(14) 또는 가공 필드(15)가 작업물(12) 상의 피처들에 정렬될 수 있음이 주목된다.

이들 상부 스테이지 및 하부 스테이지(102 및 104)는 통상적으로 선형 모터들에 의해 이동되고, 보통 X-Y 스테이지들로 언급되며, 상부 스테이지(102)은 일 축에서 이동 가능하고, 하부 스테이지(104)는 다른 축에서 이동 가능하다. 통상적인 작업물 위치지정 단(100)은 수십 킬로헤르츠의 대역폭을 갖고, 2 또는 3m/sec의 속도와 1.5G 이상의 가속도로 이루어질 수 있다. 현재 비용 효율이 높은 선형 이동(translation) 스테이지들은 약 400 mm/s 내지 약 1 m/s의 범위 내에서 작동한다. 물론, 이들은 보다 더 느리게 움직일 수도 있다. 작업물 위치지정 단(100)의 작업 범위(working envelope)는 검류계 미러들(96)의 스캔 필드(14)보다 보통 훨씬 더 크다.

일부 실시예들에서, 레이저 미세 기계가공 시스템(60)은 스텝 및 반복 방식으로 레이저 다이싱을 수행하고, 작업물 위치지정 단(100)은 작업물(12)을 고속 위치지정기(80)와 빔 축(84)에 대한 위치로 이동시켜, 작업물 위치가 고속 위치지정기(80)에 의해 이루어지는 다이싱 동작 동안 유지된다. 특히, 작업물 위치지정 단(100)은 작업물(12)의 특정 구역들을 검류계 미러들(96)의 스캔 필드(14) 내에 위치시킬 수 있다. 검류계 미러들(96)은 작업물 위치지정 단(100)이 스캔 필드(14) 위에서 완전히 정지될 수 있는 동안, 작업물(12) 위의 스캔 필드(14) 내의 하나 이상의 절단 스캔 경로들(16)을 포함하는 하나 이상의 레시피들 또는 움직임 패턴들(18)을 수행하도록 빔 축(84)을 지향시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 바람직한 처리량을 위해, 주어진 스캔 필드(14) 위의 움직임 패턴들(18)의 모든 패스들이 완료될 때까지 빔 축(84)은 정지(rest)하지 않는다.

움직임 패턴들(18)에서 빔 축(84)의 하나 이상의 패스들 이후에, 작업물 위치지정 단(100)은 검류계 미러들(96)의 스캔 필드(14)를 이웃하는 구역 또는 스캔 필드(14)과 같이 작업물(12)의 다른 구역 위에 위치시키도록 움직일 수 있다. 일부 실시예들에 대해, 빔 축(84)이 가속하는 동안 레이저 가공이 발생하지 않는다. 일정한 속도 움직임 및 일정한 반복률 펄스들로 빔 축을 이용하는 것의 장점은 안정적이고 예측 가능한 레이저 펄스 특징들을 포함한다.

본원에 개시된 기법들은 오리건주 포틀랜드에 위치한 일렉트로 사이언티픽 인더스트리이즈 인코포레이티드(Electro Scientific industries Inc., ESI)에 의해 판매되는 검류계 기반 빔 위치지정 시스템들을 채용하는 ESI 모델 9900 및 9970 머신들 상에서 구현될 수 있다. 추가적으로, 본원에 개시된 기법들은 임의의 ESI 검류계 기반 스크라이빙, 다이싱 또는 마킹 레이저 시스템 상에서 구현될 수 있다. 본원에 개시된 기법들은 모바일 빔 조향 축을 채용하는 임의의 ESI 레이저 시스템 상에서도 구현될 수 있다.

미국특허 제6,586,707호, 미국특허 제6,841,482호, 미국특허 제7,947,575호, 미국공개특허 제2011/0029124호, 및 미국공개특허 제2014/0312013호에 개시된, 빔 축 움직임, 명령 제어들 및 레이저 파라미터 레시피들을 포함하고 단방향 레이저 스캐닝에 대해 상호 배타적이지 않은 레이저 시스템들 및 레이저 가공 기법들 중 임의의 것은 레이저 스캐닝 방향이 본원에 개시된 두드러진 기체 흐름 방향(25)에 대향하여 비스듬하게 배향되도록 구현될 수 있다. 미국특허 제6,586,707호, 미국특허 제6,841,482호, 미국특허 제7,947,575호, 미국공개특허 제2011/0029124호, 및 미국공개특허 제2014/0312013호는 본 출원의 양수인에게 양도되고, 본원에 참조로 통합된다.

또한, 미국특허 제RE 43,400호에 개시된, 빔 축 움직임, 명령어 제어들 및 레이저 파라미터 레시피들을 포함하고 단방향 레이저 스캐닝에 상호 배타적이지 않는 레이저 시스템들과 레이저 가공 기법들 중 임의의 것은 레이저 스캐닝 방향이 본원에 개시된 바와 같이, 두드러진 기체 흐름 방향(25)에 대향하여 비스듬하게 배향되도록 구현될 수 있다. 미국특허 제RE 43,400호는 본 출원인의 양수인에게 양도되고, 본원에 참조로 통합된다.

기체 흐름 방향 기법들에 대한 스캔 방향은 레이저 스캔들을 동시에 또는 순차적으로 수행하기 위해 다수의 빔들을 채용하는 레이저 시스템들 상에서도 구현될 수 있다. 일부 실시예들에서 직교하는 방향들의 스캔들을 제공하기 위해 두 개의 빔들이 채용될 수 있다.

도 18a는 누적된 기체 흐름이 의도된 스캔 경로들(16)에 비스듬하게 배향되도록, 스캔 필드(14) 위로 배향된 기체 흐름 조립체(62)의 예시적인 실시예의 단순화된 평면도이다. 도 18b는 도 18a에 도시된 기체 흐름 조립체(62)의 평면도, 배면도 및 우측면도이다. 도 18c는 도 18a에 도시된 기체 흐름 조립체(62)의 저면도, 정면도 및 좌측면도이다. 도 17, 도 18a, 도 18b 및 도 18c를 참조하면, 기체 흐름 조립체(62)는 배기 도관(116)의 배기 입구 포트(114)로부터 스캔 필드 프레임(112)을 가로질러 배치될 수 있는, 공기 나이프들과 같은 하나 이상의 기체 주입 디바이스들(110)을 포함할 수 있다.

기체 주입 디바이스들(110)은 유사하게 배향되거나 상이하게 배향될 수 있는 하나의 노즐(120) 또는 다수의 노즐들(120)을 채용할 수 있다. 게다가, 각 노즐(120)은 동일한 기체 압력 또는 속도 및 공기 스트림 형태를 제공할 수 있거나, 노즐(120)은 상이한 압력들 또는 속도들 및 기체 스트림 형태들을 제공할 수 있다. 이들 특징을 갖는 노즐들(120)은 미리 확립될 수 있거나, 노즐들(120)은 압력, 속도 및 형태에 대해 개별적으로 조정가능 할 수 있다. 게다가, 이러한 개별적으로 제어 가능한 노즐들(120)은 제어기(94)에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 제어될 수 있다. 일부 실시예들에서, 노즐들(120)은 작업물(12)의 표면(88)에 상대적으로 평행한 평균 기체 흐름을 제공하기 위해 배향된다. 일부 실시예들에서, 노즐들(120)은 작업물(12)의 표면(88) 쪽으로 적어도 부분적으로 향하는 기체 흐름을 제공하기 위해 배향된다. 일부 실시예들에서, 노즐들은 작업물(12)의 표면(88)으로부터 퍼지는(fan) 기체 흐름 성분들과 작업물(12)의 표면(88)으로부터 떨어져서 퍼지는 기체 흐름 성분들을 제공하기 위해 조정된다. 퍼지는 각도들(fanning angles)은 동일할 필요는 없고, 또한, 제어기에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 제어될 수 있다. 노즐들(120)에 내장된 임의의 가변성(versatility) 또는 위치적 가변성은 제어기(94)에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 제어될 수 있다.

기체 주입 디바이스(110)는 가압된 기체원(미도시)로부터 호스들 또는 다른 도관들을 경유하여 기체 입력 포트들(122)을 통해 공급될 수 있다. 기체 입력 포트들(122)을 통해 흐르는 공기의 압력은 제어기(94)에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 제어될 수 있다. 노즐들(120)에 의해 공급되는 기체의 속도는 또한 파상에 영향을 미칠 수 있다. 일반적으로, 기체 입력 속도가 낮아질수록 0이 아닌 값으로 더 양호하게 감소된다. 일반적으로, 다시 말해, 기체 입력 속도들이 낮을수록 파상을 감소시킨다. 일부 실시예들에서, 기체 입력 포트들(122)을 통해 공급되기 전에, 채용된 기체는 질소, 산소 또는 공기(필터링될 수 있는) 중 하나이다. 기체가 다른 성분들을 포함할 수 있고, 액체 또는 기체와 같이 임의의 타입의 유체가 채용될 수 있다는 점이 인식될 것이다.

스캔 필드 프레임(112)은 기체 주입 디바이스들(110)을 지지하는 기체 주입 지지 구조(124)를 배기 도관(116)의 배기 입구 포트(114)에 물리적으로 연결시킬 수 있다. 일반적으로, 스캔 필드 프레임(112)은 스캔 필드(14)의 구역보다 크거나 또는 가공 필드(15)의 구역보다 큰, 차폐되지 않은 기체 흐름 필드(123)를 한정한다. 일부 실시예들에서, 스캔 필드 프레임(14)(또는 기체 흐름 필드(123))의 길이 및 폭 치수들 중 하나 이상은 가공 필드(15)의 대각치수(diagonal dimension)보다 크거나, 또는 스캔 필드(14)의 직경 또는 장축보다 크다.

일부 실시예들에서, 스캔 필드 프레임(112)은 스캔 필드 프레임(112)의 기체 흐름 필드(123) 위에서 엣지들(124a 및 124b) 사이의 상부 표면에 또는 124c와 124d 사이의 하부 표면에 겹치지 않는다. 하지만, 일부 실시예들에서, 스캔 필드 프레임(112)은 표면이 레이저 빔의 파장에 대해 투명한 경우, 엣지들(124a 및 124b) 사이의 상부 커버 표면을 채용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 스캔 필드 프레임(112)은 엣지들(124a 및 124c) 사이의 측벽(126a) 및/또는 엣지들(124b 및 124d) 사이의 측벽(126b)을 채용한다.

일부 실시예들에서, 두드러진 기체 흐름 방향(25)은 측벽들(126a 및 126b) 중 하나 또는 양자에 평행하고, 스캔 필드 프레임(112)은 작업물(12)의 스트리트들이 두드러진 기체 흐름 방향(25)에 비스듬하게 배향되도록 작업물(12)의 표면 위에 배치된다. 전술한 바와 같이, 상대적인 배향은 작업물(12)의 스트리트들을 가공 필드(15) 및 레이저 미세 기계가공 시스템(60)에 대한 표준 배향으로 배향시킴으로써, 그리고 기체 흐름 조립체(62)(또는 특히 스캔 필드 프레임(112))을 작업물(12)의 스트리트들의 배향에 대해 비스듬하도록 배향시킴으로써 달성될 수 있다. 대안적으로, 기체 흐름 조립체(62)(또는 특히 스캔 필드 프레임(112))는 작업물 스트리트들의 표준 배향과 정렬되도록 배향될 수 있지만, 작업물(12)은 이 스트리트들이 가공 필드(15)의 표준 배향에 대해 비스듬하게 배향되도록 배향될 수 있다.

일부 실시예들에서, 배기 도관(116)은 일반적으로 두드러진 기체 흐름 방향(25)에 평행한 장축을 가질 수 있다. 하지만, 일부 실시예들에서, 배기 도관(116)은 진공원(미도시)에 직접적으로 또는 간접적으로 연결될 수 있는 배기 출구 포트(130)와 배기 입구 포트(114) 사이의 하나 이상의 각도들을 가질 수 있다. 진공원에 의해 제공된 진공 흡입량은 제어기(94)에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 제어될 수 있다. 기체 흐름 조립체(62)는 노즐들 근처의 또는 배기 도관(116) 내의 선택적인 블레이드 밸브들 또는 배플들(baffles)(134)도 채용하여 기체 흐름을 지향시키고 잔해 제거에 도움을 줄 수 있다.

기체 흐름 조립체(62)는 작업물(12)에 대해 독립적인 움직임을 갖도록 장착될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기체 흐름 조립체(62)는 장착 브래킷(132)에 의해 레이저 스캐닝 헤드(또는 고속 위치지정기 헤드) 또는 (스캔 렌즈(85)와 같은)마감 광학 장치들을 지지하는 광학대에 직접적으로 또는 간접적으로(가령, 탭 스크류들(tap screws, 138)과 같은 임의의 타입의 커넥터에 의해 접촉판(136)을 통하여) 부착될 수 있어서, 기체 흐름 필드(123)는 임의의 주어진 가공 필드(15)에 대하여 레이저 스캐닝 헤드 및 레이저 빔 축(84)의 시작 위치의 이동과 함께 조화되어 쉽게 움직일 수 있다. 장착 브래킷(132)은 스캔 필드(14)와 스캔 필드 프레임(112) 사이의 위치 조정을 제공할 수 있거나 및/또는 작업물(12)의 표면(88)에 대한 기체 흐름 조립체(62)의 팁 또는 틸트 조정을 제공할 수 있음이 인식될 것이다. 또한, 스캔 필드(14)와 기체 흐름 조립체(62)가 (전체 작업물(12)에 대한 가공 동작 동안) 독립적으로 움직일 수 있는 경우, 그들의 상대적인 움직임 또는 조화된 움직임이 제어기(94)에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 제어될 수 있다.

전술한 바와 같이, 작업물(12)의 표면(88)에 대한 배기 입구 포트(114)의 높이 또는 상대 높이는 또한 파상에 영향을 미칠 수 있다. 일반적으로, 진공 풀(pull); 유도된 기체의 힘, 각도 및 높이; 및 잔해의 성분 및 화학적 상태에 의해 영향을 받는 한계치까지는 높을수록 좋다. 즉, 작업물(12)의 표면(88)에 대한 배기 포트(114)의 높이의 증가는 관찰되는 파상을 감소시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 기체 흐름 조립체(62)(또는 배기 입구 포트(114))의 하부는 작업물(12)의 표면(88)에 대해 1 내지 20 mm의 상대 높이 범위 내에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 기체 흐름 조립체(62)(또는 배기 입구 포트(114))의 하부는 작업물(12)의 표면(88)에 대해 2 내지 10 mm의 상대 높이 범위 내에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 기체 흐름 조립체(62)(또는 배기 입구 포트(114))의 하부는 작업물(12)의 표면(88)에 대해 3 내지 7 mm 상대 높이 범위 내에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 기체 흐름 조립체(62)(또는 배기 입구 포트(114))의 하부는 작업물(12)의 표면(88)에 대해 4 내지 6 mm 상대 높이 범위 내에 있을 수 있다. 물론, 상대 높이는 작업물(12)의 표면(88)에 대해 1 mm 미만이거나 20 mm를 초과할 수 있다. 일부 실시예들에서, 공기 노즐들(120)은 기체 흐름 조립체(162)의 하부 쪽으로 위치되고, 배기 입구 포트(114)의 횡단 구역의 주요 부분보다 낮을 수 있다.

전술한 것은 본 발명의 수개의 실시예들을 예시하는 것일 뿐, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 수개의 특정한 예시적인 실시예들이 서술되었지만, 이 분야의 기술자들은 본 발명의 새로운 교시들과 장점들을 실질적으로 벗어나지 않으면서, 개시된 예시적인 실시예들은 물론 다른 실시예들에 대한 다수의 변형들이 가능함을 쉽게 인식할 것이다.

따라서, 이러한 모든 변형들은 청구항으로 한정된 본 발명의 범주 내에 포함되는 것으로 의도된다. 예를 들어, 기술자들은 임의의 문장 또는 단락의 주제가 그 조합이 상호 배타적인 경우를 제외하고, 다른 문장들 또는 단락들 중 일부 또는 전체의 주제와 조합될 수 있다는 점을 인식할 것이다.

이 분야의 기술자들에게는 본 발명의 원리로부터 벗어나지 않고 상술한 실시예들의 세부 사항에 다수의 변경들이 이루어질 수 있음이 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범주는 다음의 청구범위들에 의해 결정되어야 하고, 청구범위의 균등물들도 본 발명의 범주에 포함된다.

Claims (49)

1. 작업물을 가로지르는 횡단 레이저 스캔들로부터 초래되는 레이저 유도 물질 결과(laser-induced material effect)의 엣지 특징을 개선하는 방법으로서,
   레이저 가공 시스템의 가공 스테이션(station)에서 레이저 가공 필드와 상기 작업물을 상대적으로 배향시킴(relatively orienting);
   기체 공급부로부터 기체 입력 흐름을 상기 작업물의 주요 표면의 적어도 일 부분을 가로지르는 기체 입력 방향으로 확립 -- 상기 기체 입력 흐름에서 기체는 상기 기체 입력 방향에서 양의 기체 입력 속도를 가짐 --;
   진공원으로부터 기체 배출 흐름을 상기 작업물의 상기 주요 표면 중 적어도 상기 일 부분을 가로지르는 기체 배출 방향으로 확립 -- 상기 기체 입력 흐름과 상기 기체 배출 흐름은 상기 작업물의 상기 주요 표면 중 적어도 상기 일 부분을 가로지르는 두드러진 기체 흐름 방향을 확립하고, 상기 기체 입력 흐름과 상기 기체 배출 흐름은 상기 작업물의 상기 주요 표면 중 적어도 상기 일 부분을 가로지르는 누적된 기체 흐름 특징들을 제공하도록 협력함(cooperate) --;
   상기 기체 입력 흐름과 상기 기체 배출 흐름을 유지하면서, 레이저 빔을 상기 작업물에 대한 상기 레이저 빔의 레이저 빔 가공 축의 상대적인 움직임의 제1 레이저 스캔 방향으로 스캔 -- 상기 레이저 빔은 상기 제1 레이저 스캔 방향을 따라 상기 작업물에 충돌하여 상기 두드러진 기체 흐름 방향에 반대로 비스듬하게 배향된 제1 레이저 스캔 방향을 따라 상기 물질에 영향을 미침 --; 및
   상기 기체 입력 흐름과 상기 기체 배출 흐름을 유지하면서, 동일한 레이저 빔 또는 상이한 레이저 빔을 상기 작업물에 대해 각각의 레이저 빔 가공 축의 상대적인 움직임의 제2 레이저 스캔 방향으로 스캔 -- 상기 레이저 빔은 상기 제2 레이저 스캔 방향을 따라 상기 작업물에 충돌하여, 상기 두드러진 기체 흐름 방향에 반대로 비스듬하게 배향된 상기 제2 레이저 스캔 방향을 따라 상기 물질에 영향을 미치고, 상기 제2 레이저 스캔 방향은 상기 제1 레이저 스캔 방향을 횡단함 --을 포함하는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2 스캔 방향은 상기 제1 스캔 방향에 직교하는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 스캔 방향은 상기 두드러진 기체 흐름 방향에 대해 135° ± 22.5°의 각도를 이루는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1 스캔 방향은 상기 두드러진 기체 흐름 방향에 대해 135° ± 11.25°의 각도를 이루는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1 스캔 방향은 상기 두드러진 기체 흐름 방향에 대해 135° ± 5.125°의 각도를 이루는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
6. 제3항에 있어서, 상기 제2 스캔 방향은 상기 두드러진 기체 흐름 방향에 대해 225° ± 22.5°의 각도를 이루는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
7. 제3항에 있어서, 상기 제2 스캔 방향은 상기 두드러진 기체 흐름 방향에 대해 225° ± 11.25°의 각도를 이루는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
8. 제3항에 있어서, 상기 제2 스캔 방향은 상기 두드러진 기체 흐름 방향에 대해 225° ± 5.125°의 각도를 이루는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 두드러진 기체 흐름 방향은 상기 제1 레이저 스캔 방향 및 상기 제2 레이저 스캔 방향을 따른 스캔들 동안 일반적으로 동일하게 유지되는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 레이저 유도 물질 결과는 커프(kerf), 마크(mark), 관통홀 비아, 블라인드 비아(blind via), 트렌치 또는 스카이브(skive)를 포함하는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
11. 제1항에 있어서, 상기 레이저 유도 물질 결과는 레이저 삭마를 포함하는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
12. 제1항에 있어서, 상기 두드러진 기체 흐름 방향은 상기 제1 가공 스테이션 축에 평행하거나 또는 상기 제1 가공 스테이션 축과 동일 선상에 있고, 상기 작업물은 상기 작업물의 피처들, 디바이스들 또는 다이스들(dies) 사이의 스트리트들의 세트를 포함하고, 상기 스트리트들의 세트는 상기 제1 가공 스테이션 축에 비스듬하게 정렬되는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
13. 제1항에 있어서, 상기 기체는 공기를 포함하는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
14. 제1항에 있어서, 상기 레이저 빔은 2 μJ 이상의 펄스 에너지를 갖는 레이저 펄스들을 포함하는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
15. 제1항에 있어서, 상기 레이저 빔을 스캔은 레이저 펄스들을 5 ㎛ 이하의 바이트 크기(bite size)로 상기 작업물에 전달을 포함하는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
16. 제1항에 있어서, 상기 레이저 빔을 스캔은 스폿 크기를 갖는 레이저 펄스들을 상기 작업물의 상기 주요 표면에 전달을 포함하고, 순차적인 레이저 펄스들 사이의 스폿 겹침(spot overlap)은 상기 스폿 크기의 50% 이하인, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
17. 제1항에 있어서, 상기 동일하거나 상이한 레이저 빔을 상기 제2 레이저 스캔 방향으로 스캔은 상기 레이저 빔을 상기 제1 스캔 방향으로 스캔 이후 0.5초 이하 내에 이루어지는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
18. 제1항에 있어서, 상기 엣지 특징은 직선성, 깊이 및 광학 밀도 중 하나 이상을 포함하는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
19. 제1항에 있어서, 상기 레이저 유도 물질 결과는 상기 제1 및 제2 레이저 스캔 방향을 따라 연장된 스캔 피처들을 형성하고, 상기 연장된 스캔 피처들은 0.5 마이크론 미만의 표준 편차를 갖는 수직 폭을 나타내는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
20. 제1항에 있어서, 상기 레이저 유도 물질 결과는 상기 제1 레이저 스캔 방향을 따라 제1 스캔 피처를 형성하고, 상기 제1 스캔 피처는 대향하는 제1 프라이머리 및 제1 세컨더리 엣지를 갖고, 상기 레이저 유도 물질 결과는 상기 제2 레이저 스캔 방향을 따라 제2 스캔 피처를 형성하고, 상기 제2 스캔 피처는 대향하는 제1 프라이머리 및 제2 세컨더리 엣지를 갖고, 상기 엣지들 각각은 각각의 평균 맞춤 직선으로 표현될(expressed) 수 있고, 각 엣지의 수평 피크들과 골들(valleys)은 상기 각각의 평균 맞춤 직선에 대한 절대값들로 표현될 수 있고, 그의 각각의 평균 맞춤 직선에 대한 각 엣지의 상기 절대값들의 표준 편차는 0.3 마이크론 미만인, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
21. 제1항에 있어서, 상기 레이저 빔을 상기 제1 레이저 스캔 방향으로 스캔은 검류계(galvanometer) 구동 미러, 고속 조향 미러, 회전 폴리곤 스캐너(rotating polygon scanner) 및 음향 광학 디바이스 중 하나 이상을 채용하는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
22. 제1항에 있어서, 상기 레이저 빔을 상기 제1 레이저 스캔 방향으로 스캔은 하나 이상의 검류계 구동 미러들을 채용하는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
23. 제1항에 있어서, 상기 두드러진 기체 흐름 방향에 따른 상기 누적된 기체 흐름은 상기 레이저 빔을 상대적인 움직임의 제1 레이저 스캔 방향으로 스캔하는 단계와 상기 동일한 레이저 빔 또는 상이한 레이저 빔을 제2 레이저 스캔 방향으로 스캔하는 단계 동안 및 이들 단계 사이에서 연속적인, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
24. 제1항에 있어서, 상기 레이저 빔은 피처 길이와 피처 폭을 갖는 연장된 피처를 형성하기 위해 다수의 패스들의 스캔 세트에 대해 스캔되고, 상기 연장된 피처를 생성하기 위한 레이저 스캐닝의 각 패스는 상기 레이저 빔을 상기 제1 스캔 방향으로 스캔하고, 상기 스캔 세트의 각 패스의 상기 레이저 유도 물질 결과는 상기 스캔 세트의 다른 패스 중 적어도 하나에 겹치는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
25. 제24항에 있어서, 상기 다수의 패스들은 적어도 제1 패스와 마지막 패스를 포함하고, 상기 연장된 스캔 피처는 대향하는 연장된 프라이머리 및 연장된 세컨더리 엣지와 상기 연장된 프라이머리 및 세컨더리 엣지에 등거리인 중선(midline)을 갖고, 상기 스캔 세트 중 상기 제1 패스는 상기 연장된 프라이머리 및 세컨더리 엣지 중 어느 하나 보다 상기 중선에 더 가깝게 위치되고, 상기 마지막 패스는 상기 연장된 프라이머리 및 세컨더리 엣지 중 하나에 위치되는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
26. 제24항에 있어서, 상기 다수의 패스들은 적어도 제1 패스와 마지막 패스를 포함하고, 상기 연장된 스캔 피처는 대향하는 연장된 프라이머리 및 연장된 세컨더리 엣지와 상기 연장된 프라이머리 및 세컨더리 엣지에 등거리인 중선을 갖고, 상기 제1 패스는 상기 연장된 프라이머리 및 세컨더리 엣지 중 하나에 위치되고, 상기 스캔 세트의 마지막 패스는 상기 연장된 프라이머리 및 세컨더리 엣지 중 하나 보다 중선에 더 가깝게 위치되는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
27. 제24항에 있어서, 스크라이브 라인은 상기 스캔 세트 내 각 패스에 의해 형성되고, 상기 스캔 세트 내 대부분의 상기 패스들은 시간 순차적으로(temporality sequentially) 생성된 스크라이브 라인들에 대해 겹치지 않는 스크라이브 라인들을 생성하는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
28. 제24항에 있어서, 상기 다수의 패스들은 적어도 제1 및 제2 패스를 포함하고, 상기 제1 및 제2 패스는 상이한 레이저 파라미터 레시피들을 채용하는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
29. 제1항에 있어서, 상기 빔 축은 상기 제1 방향으로의 상기 제1 레이저 스캔 동안 움직이는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
30. 제1항에 있어서, 상기 레이저 빔 가공 축은 스캔 필드 내에서 움직이고, 상기 스캔 필드는 상기 스캔 필드에 대한 구역 이하인 레이저 가공 필드를 포함하고, 상기 두드러진 기체 흐름 방향에 따른 상기 누적된 기체 흐름은 상기 가공 필드를 둘러싸는 유동들(flow dynamics)에 대해 최대화 되고, 상기 레이저 빔을 상기 제1 스캔 방향으로 스캔하는 속도는 상기 레이저 유도 결과의 바람직한 품질을 달성하는 파라미터 레시피에 대해 최대화되는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
31. 제1항에 있어서, 상기 레이저 빔 가공 축은 스캔 필드 내에서 움직이고, 상기 스캔 필드는 상기 스캔 필드에 대한 구역 이하인 레이저 가공 필드를 포함하고, 상기 두드러진 기체 흐름 방향을 따른 상기 누적된 기체 흐름은 상기 작업물 위에서 상기 가공 필드의 장축 치수의 절반을 초과하는 거리만큼 이동하는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
32. 제1항에 있어서, 상기 레이저 빔 가공 축은 레이저 가공 동안 상기 작업물에 대한 빔 위치를 갖고, 상기 두드러진 기체 흐름 방향을 따른 상기 누적된 기체 흐름은 상기 작업물 위에서 상기 작업물에 대해 상기 빔 위치에 독립적인 거리만큼 작업물 위에서 이동하는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
33. 제1항에 있어서, 상기 레이저 빔을 상대적인 움직임의 상기 제1 레이저 스캔 방향으로 스캔하는 단계는 상기 동일한 레이저 빔 또는 상이한 레이저 빔을 상대적인 움직임의 제2 레이저 스캔 방향으로 스캔하는 단계 이전에, 상기 레이저 빔을 다수의 평행한 스캔 경로들을 따라 상기 제1 레이저 스캔 방향으로 스캔을 포함하는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
34. 제1항에 있어서, 상기 레이저 빔 가공 축은 스캔 필드 내에서 움직이고, 상기 스캔 필드는 상기 스캔 필드에 대한 구역 이하인 레이저 가공 필드를 포함하고, 상기 가공 필드는 직사각형 경계를 갖고, 상기 제1 스캔 방향은 상기 가공 필드의 대각선 축에 평행한, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
35. 제1항에 있어서, 상기 레이저 빔 가공 축은 스캔 필드 내에서 움직이고, 상기 스캔 필드는 상기 스캔 필드에 대한 구역 이하인 레이저 가공 필드를 포함하고, 상기 가공 필드는 상기 가공 필드를 양분하는 장축의 장축 치수를 갖고, 상기 기체 입력 방향은 일반적으로 상기 가공 필드의 상기 장축에 직교하고, 상기 기체 입력 방향을 따라 이동하는 기체 흐름의 체적은 상기 기체 입력 방향에 직교하는 흐름 폭 치수를 가지며, 상기 흐름 폭 치수는 상기 장축 치수보다 큰, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
36. 제35항에 있어서, 상기 장축 치수는 직경과 동일하고, 상기 레이저 빔 가공 축은 스캔 필드 내에서 움직이고, 상기 스캔 필드는 상기 스캔 필드에 대한 구역 이하인 레이저 가공 필드를 포함하거나, 상기 주요 측은 상기 가공 필드의 대각선 축과 동일한, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
37. 제1항에 있어서, 상기 레이저 빔 가공 축은 레이저 빔을 상대적인 움직임의 제1 레이저 스캔 방향으로 스캔하는 단계 및 동일한 레이저 빔 또는 상이한 레이저 빔을 제2 레이저 스캔 방향으로 스캔하는 단계 동안 및 그 단계들 사이에 연속적인 움직임을 제공받는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
38. 제1항에 있어서, 상기 레이저 빔 가공 축은 스캔 필드 내에서 움직이고, 상기 레이저 빔을 상대적인 움직임의 제1 레이저 스캔 방향으로 스캔하는 단계와 동일한 레이저 빔 또는 상이한 레이저 빔을 제2 레이저 스캔 방향으로 스캔하는 단계는 기체 입력 흐름과 기체 배출 흐름의 상기 두드러진 기체 흐름 방향을 유지하면서 상기 작업물 위의 다수의 이웃하는 스캔 필드들 위에서 각각 수행되는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
39. 제1항에 있어서, 상기 작업물의 레이저 빔 충돌은 상기 레이저 빔이 상기 제1 레이저 스캔 방향을 따라 상기 레이저 빔 가공 축의 지향된 위치에 대해 상기 작업물에 정확하게 충돌할 가능성에 간섭할 수 있고 상기 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징의 변동(fluctuation)을 야기할 수 있는 하나 이상의 로컬화된 반대 기체 특징들을 생성하고, 상기 두드러진 기체 흐름 방향에 대한 제1 및 제2 레이저 스캔 방향은 하나 이상의 로컬화된 반대 기체 특징들을 억제하는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
40. 제1항에 있어서, 상기 작업물은 피처 배향을 갖는 하나 이상의 피처들을 포함하고, 상기 가공 스테이션은 제1 가공 스테이션 축 및 상기 제1 가공 스테이션 축에 직교하는 제2 가공 스테이션 축과의 제1 가공 스테이션 배향을 갖고, 상기 레이저 빔 가공 축은 제1 스캔 필드 축 및 상기 제1 스캔 필드 축에 직교하는 제2 스캔 필드 축과의 스캔 필드 배향을 갖는 스캔 필드 내에서 움직이고, 상기 피처 배향은 상기 가공 스테이션 배향 또는 상기 스캔 필드 배향에 대해 배향되는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
41. 제1항에 있어서, 상기 작업물은 피처 배향을 갖는 하나 이상의 피처들을 포함하고, 상기 가공 스테이션은 제1 가공 스테이션 축 및 상기 제1 가공 스테이션 축에 직교하는 제2 가공 스테이션 축과의 제1 가공 스테이션 배향을 갖고, 상기 레이저 빔 가공 축은 제1 스캔 필드 축 및 상기 제1 스캔 필드 축에 직교하는 제2 스캔 필드 축과의 스캔 필드 배향을 갖는 스캔 필드 내에서 움직이고, 상기 피처 배향은 상기 가공 스테이션 배향 또는 상기 스캔 필드 배향에 대해 배향되고, 상기 제2 스캔 방향은 상기 제1 스캔 방향에 직교하고, 상기 제1 스캔 방향은 상기 두드러진 기체 흐름 방향에 대해 135° ± 11.25°의 각도를 이루고, 상기 제2 스캔 방향은 상기 두드러진 기체 흐름 방향에 대해 225° ± 11.25°의 각도를 이루고, 상기 두드러진 기체 흐름 방향은 상기 제1 레이저 스캔 방향 및 상기 제2 레이저 스캔 방향을 따른 스캔들 동안 일반적으로 동일하게 유지되고, 상기 레이저 빔을 상대적인 움직임의 상기 제1 레이저 스캔 방향으로 스캔하는 상기 단계는 동일한 레이저 빔 또는 상이한 레이저 빔을 상대적인 움직임의 제2 레이저 스캔 방향으로 스캔하는 상기 단계 이전에, 상기 레이저 빔을 다수의 평행한 스캔 경로들을 따라 상기 제1 레이저 스캔 방향으로 스캔을 포함하고, 상기 레이저 빔 가공 축은 상기 레이저 빔을 상대적인 움직임의 제1 레이저 스캔 방향으로 스캔하는 단계와 동일한 레이저 빔 또는 상이한 레이저 빔을 제2 레이저 스캔 방향으로 스캔하는 단계 동안 및 그 단계들 사이에 연속적인 움직임을 제공 받고, 상기 레이저 유도 물질 결과는 상기 제1 레이저 스캔 방향을 따라 제1 스캔 피처를 형성하고, 상기 제1 스캔 피처는 대향하는 제1 프라이머리 및 제1 세컨더리 엣지를 갖고, 상기 레이저 유도 물질 결과는 상기 제2 레이저 스캔 방향을 따라 제2 스캔 피처를 형성하고, 상기 제2 스캔 피처는 대향하는 제2 프라이머리 및 제2 세컨더리 엣지를 갖고, 상기 엣지들 각각은 각각의 평균 맞춤 직선들로 표현될 수 있고, 각 엣지의 수평 피크들과 골들은 상기 각각의 평균 맞춤 직선에 대한 절대값들로 표현될 수 있고, 그 각각의 평균 맞춤 직선에 대한 각 엣지의 상기 절대값들의 표준 편차는 0.3 마이크론 미만인, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
42. 청구된 주제에 상호 배타적이지 않은 제2항 내지 제41항 중 어느 하나의 항에 따른 제2항 내지 제41항 중 어느 한 항의 방법.
43. 주요 표면과 상기 주요 표면 상에 형성된 하나 이상의 피처들을 갖는 작업물을 가공하는 레이저 가공 시스템으로서, 상기 주요 표면은 표면 구역을 갖고, 상기 레이저 가공 시스템은 제1 가공 필드 축 및 상기 제1 가공 필드 축에 직교하는 제2 가공 필드 축과의 가공 필드 배향을 갖는 가공 필드를 제공하고,
    제1 가공 스테이션 축과 상기 제1 가공 스테이션 축에 직교하는 제2 가공 스테이션 축과의 가공 스테이션 배향을 갖는 가공 스테이션;
    상기 피처들 중 적어도 하나가 상기 가공 스테이션 배향 또는 상기 가공 필드 배향에 대해 배향되도록, 상기 작업물이 배치될 수 있는 상기 가공 스테이션 내에 위치시키도록 조정되는 척(chuck);
    레이저 빔을 발생시키도록 조정되는 레이저;
    상기 척 또는 상기 작업물을 지지하는 하나 이상의 스테이지들을 포함하고, 상기 작업물보다 작은 스캔 필드를 갖는 고속 위치지정기를 더 포함하는 빔 위치지정 시스템 -- 상기 레이저 가공 필드는 상기 레이저 가공 필드가 상기 스캔 필드에 대한 구역 이하로 상기 스캔 필드 내에 있고, 상기 빔 위치지정 시스템은 상기 가공 필드를 상기 작업물 위의 다수의 이웃하는 위치들에 위치시키도록 조정되고, 상기 빔 위치지정 시스템은 상기 레이저 빔을 레이저 빔 가공 축을 따라 스캔하여 상기 작업물에 충돌하도록 조정됨 --;
    양의 기체 입력 속도를 갖는 기체 입력 흐름을 상기 작업물의 상기 주요 표면 중 일 부분 위에 위치된 적어도 가공 필드를 가로지르는 기체 입력 방향으로 확립하도록 조정되는 기체 입력 흐름 디바이스를 포함하는 기체 흐름 조립체 -- 상기 기체 흐름 조립체는 기체 배출 흐름을 상기 작업물의 상기 주요 표면 중 상기 일 부분 위에 위치된 적어도 상기 가공 필드를 가로지르는 기체 배출 방향으로 확립하도록 조정되는 기체 배출 포트를 더 포함하고, 상기 기체 입력 흐름과 상기 기체 배출 흐름은 상기 작업물의 상기 주요 표면 중 상기 일 부분 위에 위치된 적어도 상기 가공 필드를 가로지르는 두드러진 기체 흐름 방향을 확립하도록 조정되며, 상기 기체 입력 흐름과 상기 기체 배출 흐름은 상기 작업물의 상기 주요 표면 위에 위치된 적어도 상기 가공 필드를 가로지르는 누적된 기체 흐름 특징들을 제공하기 위해 협력하도록 조정됨 --; 및
    상기 가공 필드 내에서 상기 기체 입력 흐름과 상기 기체 배출 흐름을 유지하면서, 상기 레이저 빔을 상기 작업물에 대해 상기 레이저 빔의 레이저 빔 가공 축의 상대적인 움직임의 제1 레이저 스캔 방향으로 스캔하는 것을 제어하여, 상기 제1 레이저 스캔 방향이 상기 두드러진 기체 흐름 방향에 반대로 비스듬하게 배향되고 상기 레이저 빔이 상기 제1 레이저 스캔 방향을 따라 상기 작업물에 충돌하여, 상기 제1 레이저 스캔 방향을 따라 상기 물질에 영향을 미치도록 조정되는 제어기 -- 상기 제어기는 또한, 상기 가공 필드 내에서 상기 기체 입력 흐름 및 상기 기체 배출 흐름을 유지하면서, 동일한 레이저 빔 또는 상이한 레이저 빔을 상기 작업물에 대해 각각의 레이저 빔 가공 축의 상대적인 움직임의 제2 레이저 스캔 방향으로 스캔하는 것을 제어하여, 상기 제2 레이저 스캔 방향이 상기 두드러진 기체 흐름 방향에 반대로 비스듬하게 배향되고, 상기 레이저 빔은 상기 제2 레이저 스캔 방향을 따라 상기 작업물에 충돌하여 상기 제2 레이저 스캔 방향을 따라 상기 물질에 영향을 미치도록 조정되며, 상기 제2 레이저 스캔 방향은 상기 제1 레이저 스캔 방향을 횡단함 --를 포함하는, 레이저 가공 시스템.
44. 제43항에 있어서, 상기 기체 흐름 조립체는 상기 두드러진 기체 흐름 방향이 상기 작업물 위의 다수의 스캔 필드들 위에서 유지되도록 상기 스캔 필드의 움직임과 함께 이동되도록 조정되는, 레이저 가공 시스템.
45. 제2항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 제1항 대신 제43항에 따른 시스템.
46. 작업물을 가로지르는 횡단 레이저 스캔들로부터 초래되는 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법으로서,
    레이저 가공 시스템의 가공 스테이션에서 레이저 가공 필드와 상기 작업물을 상대적으로 배향시킴;
    기체 공급부로부터 기체 입력 흐름을 상기 작업물의 주요 표면 중 적어도 일 부분을 가로지르는 기체 입력 방향으로 확립 -- 상기 기체 입력 흐름에서 기체는 상기 기체 입력 방향으로 양의 기체 입력 속도를 가짐 --;
    진공원으로부터 기체 배출 흐름을 상기 작업물의 상기 주요 표면 중 적어도 상기 일 부분을 가로지르는 기체 배출 방향으로 확립 -- 상기 기체 입력 흐름과 상기 기체 배출 흐름은 상기 작업물의 상기 주요 표면 중 적어도 상기 일 부분을 가로지르는 두드러진 기체 흐름 방향을 확립하고, 상기 기체 입력 흐름과 상기 기체 배출 흐름은 상기 작업물의 상기 주요 표면 중 적어도 상기 일 부분을 가로지르는 누적된 기체 흐름 특징들을 제공하도록 협력함 --;
    상기 기체 입력 흐름과 상기 기체 배출 흐름을 유지하면서, 레이저 빔을 상기 작업물에 대한 상기 레이저 빔의 레이저 빔 가공 축의 상대적인 움직임의 제1 레이저 스캔 방향으로 스캔 -- 상기 레이저 빔은 상기 제1 레이저 스캔 방향을 따라 상기 작업물에 충돌하여 상기 두드러진 기체 흐름 방향에 반대로 비스듬하게 배향된 제1 레이저 스캔 방향을 따라 상기 물질에 영향을 미침으로써, 제1 파상 값을 갖는 제1 스크라이브 라인을 생성함 --; 및
    상기 기체 입력 흐름과 상기 기체 배출 흐름을 유지하면서, 동일한 레이저 빔 또는 상이한 레이저 빔을 상기 작업물에 대해 각각의 레이저 빔 가공 축의 상대적인 움직임의 제2 레이저 스캔 방향으로 스캔 -- 상기 레이저 빔은 상기 제2 레이저 스캔 방향을 따라 상기 작업물에 충돌하여 상기 두드러진 기체 흐름 방향에 반대로 비스듬하게 배향된 상기 제2 레이저 스캔 방향을 따라 상기 물질에 영향을 미침으로써 제2 파상 값을 갖는 제2 스크라이브 라인을 생성하며, 상기 제2 스크라이브 라인은 상기 제1 스크라이브 라인에 직교하며, 상기 제2 파상 값은 상기 제1 파상 값의 0.3 마이크론 내에 있음 --을 포함하는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
47. 제2항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 제1항 대신 제46항에 따른 방법.
48. 작업물을 가로지르는 횡단 레이저 스캔들로부터 초래되는 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법으로서,
    레이저 가공 시스템의 가공 스테이션에서 레이저 가공 필드와 상기 작업물을 상대적으로 배향시킴;
    기체 공급부로부터 기체 입력 흐름을 상기 작업물의 주요 표면 중 적어도 일 부분을 가로지르는 기체 입력 방향으로 확립 -- 상기 기체 입력 흐름에서 기체는 상기 기체 입력 방향으로 양의 기체 입력 속도를 가짐 --;
    진공원으로부터 기체 배출 흐름을 상기 작업물의 상기 주요 표면 중 적어도 상기 일 부분을 가로지르는 기체 배출 방향으로 확립 -- 상기 기체 입력 흐름과 상기 기체 배출 흐름은 상기 작업물의 상기 주요 표면 중 적어도 상기 일 부분을 가로지르는 두드러진 기체 흐름 방향을 확립하고, 상기 기체 입력 흐름과 상기 기체 배출 흐름은 상기 작업물의 적어도 상기 일 부분을 가로지르는 기체 흐름 속도를 갖는 누적된 기체 흐름을 제공하도록 협력함 --;
    상기 기체 입력 흐름과 상기 기체 배출 흐름을 유지하면서, 레이저 빔을 상기 작업물에 대한 상기 레이저 빔의 레이저 빔 가공 축의 상대적인 움직임의 제1 레이저 스캔 방향으로 스캔 -- 상기 레이저 빔은 상기 제1 레이저 스캔 방향을 따라 상기 작업물에 충돌하여, 상기 제1 레이저 스캔 방향을 따라 상기 물질에 영향을 미치고, 상기 레이저 빔이 상기 제1 레이저 스캔 방향을 따른 상기 레이저 빔 가공 축의 지향된 위치에 대해 상기 작업물에 정확하게 충돌할 가능성에 간섭할 수 있고 상기 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징의 변동을 야기할 수 있는 하나 이상의 로컬화된 반대 기체 특징들을 생성하고, 상기 제1 레이저 스캔 방향은 상기 두드러진 기체 흐름 방향을 횡단하고, 상기 제1 레이저 스캔 방향은 상기 두드러진 기체 흐름 방향과 평행하고 반대인 제1 레이저 스캔 방향 성분을 포함하며, 상기 두드러진 기체 흐름 방향에 대한 상기 제1 레이저 스캔 방향은 상기 하나 이상의 로컬화된 반대 기체 특징들을 억제함 --; 및
    상기 기체 입력 흐름과 상기 기체 배출 흐름을 유지하면서, 동일한 레이저 빔 또는 상이한 레이저 빔을 상기 작업물에 대한 각각의 레이저 빔 가공 축의 상대적인 움직임의 제2 레이저 스캔 방향으로 스캔 -- 상기 레이저 빔은 상기 제2 레이저 스캔 방향을 따라 상기 작업물에 충돌하여, 상기 제2 레이저 스캔 방향을 따라 상기 물질에 영향을 미치고, 상기 레이저 빔이 상기 제2 레이저 스캔 방향을 따른 상기 레이저 빔 가공 축의 지향된 위치에 대해 상기 작업물에 정확하게 충돌할 가능성에 간섭할 수 있고 상기 레이저 유도 물질 결과의 상기 엣지 특징의 변동을 야기할 수 있는 하나 이상의 로컬화된 반대 기체 특징들을 생성하고, 상기 제2 레이저 스캔 방향은 상기 제1 레이저 스캔 방향을 횡단하고, 상기 제2 레이저 스캔 방향은 상기 두드러진 기체 흐름 방향을 횡단하고, 상기 제2 레이저 스캔 방향은 상기 두드러진 기체 흐름 방향에 평행하고 반대인 제2 레이저 스캔 방향 성분을 포함하며, 그리고 상기 두드러진 기체 흐름 방향에 대한 상기 제2 레이저 스캔 방향은 상기 하나 이상의 로컬화된 반대 기체 특징들을 억제함 --을 포함하는, 레이저 유도 물질 결과의 엣지 특징을 개선하는 방법.
49. 제2항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 제1항 대신 제48항에 따른 방법.

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