TW202247508A - 用於生產微結構化部件的方法和系統 - Google Patents

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凱 米特沃奇
克勞迪亞 恩格爾
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Abstract

在用於生產在一基板上包括多個微功能元件之一微電子部件的一方法中，在一控制單元的控制下在一雷射處理站中之至少一個方法階段中執行雷射處理。該方法階段包括藉助於一工件移動系統回應於該控制單元之移動信號將一待處理工件定位於該雷射處理站之一處理位置中。該方法涉及藉助於一相機系統以一基於相機之方式觀察該工件，產生位於一相機之物件場中之該工件之一部分之至少一個影像。出於確定表示該工件之至少一個結構元件在該物件場中之實際位置之位置資料的目的，藉助於影像處理評估該影像。比較該結構元件之該實際位置與一目標位置且取決於該實際位置與該目標位置之一偏差產生校正信號。藉由控制該工件移動系統基於該等校正信號來校正該處理位置以便使該實際位置與該目標位置匹配。接著，出於局部雷射處理該工件的目的，將指向該工件之至少一個雷射光束照射進該工件之至少一個處理位置處。

Description

用於生產微結構化部件的方法和系統
本發明係關於一種用於生產在一基板上包括多個微功能元件之一微結構化部件之方法及系統，其中在一控制單元的控制下在一雷射處理站中之至少一個方法階段中執行雷射處理。一個較佳應用領域係生產包括一基板之一微型LED顯示器，該基板承載配置於一電供應結構上之一像素形成微型發光二極體陣列，該電供應結構配置於該基板上。
術語微型LED (有時亦被稱為μLED)表示基於發光二極體(LED)之一平面螢幕技術。微型LED顯示器係基於形成顯示器之圖像元素(亦被稱為像素)之微小發光二極體之配置(陣列)的微電子部件。在各情況下，在個別µLED之間存在間隙(亦被稱為道(street))。個別像素可由三個子像素組成，即，紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)之三個µLED。此意謂在一像素內之µLED之間亦可存在道。微型LED係自發光、可調光的且能夠完全關斷且因此不需要如在液晶顯示器(簡稱：LCD)中之一背光。
在作為一新顯示技術之微型LED技術之開發過程中，雷射處理提供許多可能性，尤其是用於將成品µLED與藍寶石生長基板分離之雷射剝離(LLO)、用於將µLED自一供體轉移至基板之雷射誘發之前向轉移(LIFT)及/或(例如) µLED顯示器之用以糾正良率問題及缺陷率之雷射修復。
雷射剝離(LLO)係用於自另一種材料選擇性地移除一種材料之一方法。此利用其中雷射光束穿透一透明基底材料且經歷至一第二材料中之高度耦合的一程序。LLO通常在LED生產中用於GaN半導體與一藍寶石基底晶圓分離。
雷射誘發之前向轉移(LIFT)係其中藉助於雷射輻射將材料自一起始基板(供體)轉移至一目標基板(受體)之一類方法。
可經由由Coherent Shared Services B.V., Dieselstraße 5b D-64807 Dieburg管理之Coherent公司之主頁 https://de.coherent.com/microled在白皮書「MicroLEDs - Laser Processes for Display Production」中找到基於雷射之技術在微型LED製造中之使用的概述。
存在用於生產之各種概念；其等主要取決於製造商及其特定方法變體且係藉由對LLO及LIFT方法之不同調適來實施。在任何情況下必須實現大規模平行處理以便能夠經濟地轉移大量µLED。此係使用具有多個開口或孔徑之遮罩完成，該多個開口或孔徑將一經調節雷射光束分裂成對應多個部分光束。接著將發射雷射輻射之遮罩開口成像至雷射處理單元之處理平面上。
在此情況下，µLED在磊晶晶圓上之配置可不同於顯示器上之配置。藉由實例，橫向間距可為不同的。例如，可僅轉移每第n個µLED且藉此在顯示基板上獲得所要間距。存在使用來自三個不同磊晶晶圓之三種不同色彩之µLED的可能性。替代性地，可使用(例如)具有不同色彩轉換層(例如，量子點)之藍色µLED。
一些製造商將微型LED螢幕定義為具有擁有小於50 µm之一發光寬度或小於0.003 mm 2之一發光面積之發光二極體之螢幕。一µLED之寬度(橫向範圍)可在(例如)自超過30 µm (＜100 µm)下至近似1 µm至3 µm的範圍內。µLED之間的網狀物通常僅近似6 µm至1 µm寬。與此等當前典型尺寸之偏差係可能的，特別是在進一步小型化之方向上，(例如)以便形成具有甚至更高解析度之螢幕。
提供適於此等程序之系統之成本隨著關於在穩定程序中生產愈來愈精細結構之可能性的要求幾乎呈指數增長。
問題及解決方案
針對此背景，由本發明解決之一問題在於提供一種用於生產微結構化部件之方法及系統，其等即使在待生產之結構之小型化增加時亦容許此等部件之經濟製造。
為解決此問題，本發明提供具有技術方案1之特徵之一方法。此外，提供具有技術方案12之特徵之一系統。在附屬技術方案中指定有利開發。所有技術方案之措辭以引用的方式併入描述之內容中。
提供用於生產在一基板上包括多個微功能元件之微結構化部件之方法及系統。例如，此等微功能元件可為微電子及/或微機械功能元件。一個實例係生產包括一基板(顯示基板)之一微型LED顯示器，該基板在一電供應結構(亦被稱為背板)上承載一像素形成微型發光二極體陣列。
在一控制單元的控制下在一雷射處理站中之至少一個方法階段中執行雷射處理。此涉及以一可預定義方式以具有可預定義光束性質之雷射輻射輻射至工件上以便在工件上引起局部定界之變化。雷射處理亦可被稱為雷射微處理，此係因為可能需要微米範圍內(例如，幾微米，甚至可能小於一微米)之處理準確度。
工件可為尚未被處理之一基板，或承載一塗層及/或其他功能結構之一基板。
在此方法階段中，尤其執行一定位操作。在該定位操作中，回應於控制單元之移動信號將一待處理工件移動至雷射處理站之一處理位置中。定位移動經實現使得工件在一預定義時間點位於一所尋求位置中。在此情況下，工件可連續移動且以一有限速度通過該所尋求位置，使得其在目標時間位於所尋求位置處(「動態定位」)。亦可控制定位移動，使得當工件位於目標位置中時移動短暫停止(「靜態定位」)。
為執行此工件移動，雷射處理站包括一工件移動系統。一移動系統係用於自動化中之移動及定位目的之一機電系統，且容許藉此移動之一物件根據二維或三維之一特定移動輪廓移動及定位。其等通常亦被稱為移動及定位系統。
發生對工件之一基於相機之觀察。該觀察係在包括至少一個相機之一相機系統的幫助下執行，且包括影像擷取，即，擷取位於相機之物件場中之工件之至少一部分且亦產生表示該部分之一影像。此可為一單個影像或複數個影像。
在一評估操作中，在系統之一評估單元的幫助下，藉助於影像處理評估影像以便確定表示在影像擷取時工件之至少一個結構元件在物件場中之實際位置的位置資料。結構元件係工件上之一元件，其在影像中關於其位置可容易地識別。例如，合適結構元件係背板上之接觸墊、專門應用於特定位置之對準標記、一或多個LED或其他功能元件。
在一比較操作中，比較結構元件之實際位置與一預定義目標位置。在比較的基礎上，取決於實際位置與目標位置之一偏差產生校正信號。
若如藉由基於相機之觀察及影像評估建立之工件之一選定結構元件之實際位置未對應於目標位置，或即使容許一可能可接受的小偏差仍未對應於目標位置，則產生表示偏差程度且指示校正需要之校正信號或校正值。若比較揭示已建立之實際位置充分好地對應於目標位置，則可產生將對應於零之一校正值之一對應校正信號(「不需要校正」)。
在比較結果的基礎上，在藉由產生一校正移動進行一位置校正的背景下，藉由控制工件移動系統，使得結構元件之實際位置儘可能好地與目標位置匹配而實現工件之處理位置之一校正。在此情況下，不需要精確地達成目標位置，但必須減小目標位置與實際位置之間的差異，使得在位置校正之後的實際位置位於相對於目標位置的容限範圍內。
最後，出於局部雷射處理工件的目的，在正確定位之工件之至少一個處理位置處將指向工件之至少一個雷射光束照射進工件上。
經組態並適於執行方法之一系統相應地包括一控制單元、具有可由該控制單元控制之雷射處理單元之雷射處理站，以及可回應於控制單元之移動信號而使一工件移動之一工件移動系統。此外，對具有用於觀察工件且用於擷取一或多個影像之一相機之一相機系統進行佈建，接著在評估單元中評估該一或多個影像。評估單元經組態用於出於確定表示實際位置之位置資料的目的而藉助於影像處理來評估影像，且亦出於在過大偏差的情況下可能產生校正信號的目的而執行結構元件之實際位置與目標位置之比較。取決於評估之結果，使控制單元藉由控制工件移動系統基於校正信號而校正處理位置以便藉此使實際位置與目標位置匹配。在評估及可能的位置校正之後，實際位置以高準確度位於目標位置處或接近目標位置。若情況如此，則控制單元可出於局部雷射處理工件目的使雷射處理單元將指向工件之至少一個雷射光束照射進經定位工件之至少一個處理位置處。
所主張發明尤其係基於本發明者對市售工件移動系統(其等通常亦被稱為移動及定位系統)之研究的見解。在此令人驚訝地發現，即使在高品質及相應昂貴的工件移動系統的情況下，在相對較大行進距離內且若適當在一相對較長時間段內之定位之絕對準確度(如顯示器生產對於準確地定位非常小的微型LED之程序所需)係不足的或幾乎不足的。在數量級為500 mm之行進距離之情況下，絕對位置誤差可實際上達到幾微米。相比而言，在小於50 mm之一行進距離之情況下，不可校正的重複誤差應小於100 nm且因此在一校正之後的一相對較短時間段內位於所需準確度範圍內。
根據本發明者之建議，一工件移動系統可用於高精度雷射處理，即使其在大行進距離之情況下產生相對較高絕對位置誤差，例如，此係因為藉由包含影像處理、確定可能位置誤差及定向至其之位置校正之基於相機之觀察，即使在相對較長行進距離之後，仍可以在微米範圍內的極高精度設定雷射微處理所需之工件之位置。在此方面，實施一基於相機之位置調節，其可使用相對具有成本效益之手段來補償商業工件移動系統之可能結構或基本缺點。
根據一開發，可實現大規模平行處理(例如)以便能夠經濟地轉移大量µLED。為了實現同時在多個處理位點處之平行處理，使用具有多個開口或孔徑之一遮罩。該遮罩將一視需要調節之雷射光束分裂成對應多個部分光束。接著，將發射雷射輻射之遮罩開口成像至雷射處理單元之處理平面上。在系統中，遮罩配置於與處理平面光學共軛之一遮罩平面中。接著，藉助於一光學成像系統將發射雷射輻射之遮罩開口成像至雷射處理單元之處理平面上。較佳地，提供一遮罩移動系統，其承載遮罩且在控制單元的控制下容許遮罩在遮罩平面中之位移及遮罩圍繞垂直於遮罩平面之一軸之旋轉。
根據一種開發，工件藉助於移動系統連續地移動且一雷射脈衝在各情況下在預定義位置處觸發。此導致在雷射系統之規範範疇內之一雷射脈衝頻率及處理位置之一間距以及基板之一特定行進速度。出於影像記錄以供校正的目的，實現的是具有瞬時靜止之一定位或具有通過所要位置之一非常緩慢移動之一定位，所述所要位置僅在一短但足夠的時間段內存在。
一種開發涉及逐步以區段進行工作。一區段係整個工件之一部分區或一部分，該工件實際上可被劃分成多個相同或不同的區段。一區段可具有(例如)具有相同或不同邊長之一矩形形狀。在此情況下，方法包括在一經量測區段內產生及儲存一校正值柵格且隨後處理此區段。在此情況下，經校正值係用於工件之雷射處理。視需要執行在未經量測位置處之中間值之插值。
根據一種開發，窄頻光係用於(used/utilized for)相機觀察及影像擷取。藉此可進一步有助於達成極高定位準確度或極小定位誤差。在本申請案中，術語「光」通常既用於來自肉眼可見之光譜範圍之電磁輻射，又用於肉眼不可見之電磁輻射(特定言之來自紫外光譜範圍UV)。在本申請案中，窄頻光亦被稱為「準單色」或「單色」光。術語「窄頻」、「準單色」或「單色」係同義詞且旨在闡明光係來自一相對較窄波長範圍或來自一窄波長帶之電磁輻射。窄頻光或窄頻輻射之光譜頻寬可顯著小於100 nm，較佳地，用於影像擷取之光之光譜頻寬能夠為50 nm或更小，特定言之10 nm或更小。存在實施此之各種可能性。
根據一種開發，對於至少在一影像之擷取期間之相機觀察及影像擷取，工件上之涵蓋相機之物件場之一照明區係用窄頻照明光照明。出於此目的，系統可包括一照明系統，該照明系統包括本身已為窄頻之一照明光源及/或用於將一照明光源之照明光譜限制於一較窄波長範圍之光學裝置(例如，光柵或濾波器)。
藉由實例，合適的發光二極體(LED)或雷射二極體可用作用於產生照明光之光源。在一些組態中，雷射處理單元之雷射之光亦可以相應較低強度用於照明目的。歸因於準單色照明光之使用，可避免或在一定程度上減少色差之出現，使得位置量測之解析度未因此而明顯受損。出於光束導引目的，使用單色照明光使得可使用(例如)通常未經色度校正之光學系統(諸如雷射光學單元)。
替代性地或此外，在相機之物件平面(或雷射處理單元之處理平面)與相機感測器之間，可配置一濾波器、一光柵及/或某一其他波長選擇性裝置，例如，其在一帶通濾波器之作用下僅將來自一窄波長帶之光透射至相機，使得僅窄頻或準單色光用於產生用於評估之影像。
為了在經照明區中達成儘可能均勻的一強度分佈，照明系統可經組態使得利用科勒(Köhler)照明之原理。作為一替代例，例如，可利用一環形燈作為照明光源。
結合基於相機之位置調節，提供一系統，該系統使得可在經濟合理可代表的條件下確保具有處理位置之極高定位準確度之雷射處理。
基板之生產性雷射處理通常「即時」(即，在基板移動期間)發生，使得用於一影像之曝光及形成之一可用時間窗將僅相對較小，除非一脈衝雷射用作照明系統之光源。在一些情形下，一完整的「即時」校正可能發生太晚而無法補償相對較大偏差。因此，根據較佳實施例，經提供觀察及影像處理係在雷射處理之前的一校正操作內實現且雷射處理步驟(例如，用於實現一LLO、LIFT或修復程序)僅在已設定經校正處理位置之後開始。因此，雷射處理在用於校正一位置誤差之工件之一可能位移之後儘可能立即開始。較佳地，工件在影像擷取期間未移動，使得用於校正之量測係在工件固定的情況下實現。
校正應儘可能局部地(即，在下一雷射處理發生之處)以最小可能行進距離實現。換言之，用於位置量測之結構元件所在之該區應儘可能靠近下一處理位置。出於此目的，已證明逐步採用區段之較佳處理為值得的，此係因為僅需覆蓋數量級為區段橫向尺寸(例如，在自近似10 mm至近似30 mm之範圍內)之行進距離。
此外，若在開始下一處理步驟之前，即，特定言之在由於處理期間之能量輸入而可能出現一額外誤差之前，立即實現位置校正，則被視為有利的。若預先執行一新量測，則可補償該額外誤差。干預時間可(例如)具有一秒或更短(例如，低至一毫秒)之數量級。因此，處理應緊接在位置校正之後實現，而無需與處理不相關聯之進一步移動(例如，無需一插入之光束分析)。
雷射處理單元包括用於將一遮罩平面成像至雷射處理單元之處理平面中之一成像透鏡，該成像透鏡通常位於工件之表面中或附近。在較佳實施例中，經提供待定位之工件或經定位工件之基於相機之觀察係藉助於相機透過該成像透鏡實現。換言之：一觀察光束路徑自工件或成像透鏡之工件側物件平面通過成像透鏡至相機。將照明光導引至待觀察之部分上之觀察光束路徑較佳地同樣通過成像透鏡。此在使用單色照明光的情況下對於亦可利用未經色度校正之光學單元之光束導引特別容易實現。透過透鏡(TTL)之一基於相機之觀察在具有量測所需之部件之緊湊整體尺寸的情況下實現特別精確的量測結果。特定言之，憑藉使用TTL觀察，可避免可(例如)由於相對於離軸配置之一量測相機行進而出現之額外誤差。
在一些實施例中，工件上之照明區係用具有在紫外範圍內之一照明波長之準單色照明光(UV照明光)照明。出於此目的，照明系統可包括在紫外範圍內發射之一光源。相較於使用可見光，使用紫外光進行量測尤其提供由於較短波長而引起之一較高解析度的優點。此意謂與使用較長波長相比，藉助於一相機可更精確地擷取及評估甚至更精細的結構。特定言之，可使用在小於300 nm之範圍內之照明波長，例如，在大約近似270 nm之範圍內之照明波長或在大約近似248 nm或更小之範圍內之照明波長。
儘管在UV範圍內之觀察由於UV敏感相機之較高價格而可能略微更昂貴，但可由於較高解析度而更可靠地生產所尋求之更精細結構。
在許多例示性實施例中，憑藉出於雷射處理目的同樣利用在紫外範圍內之一雷射波長(例如，193 nm、248 nm、308 nm或355 nm之一波長)的事實，出現使用紫外光用於照明之進一步優點。特定言之，一準分子雷射(例如，具有近似248 nm之一發射波長之一KrF準分子雷射)可用作雷射源。此等準分子雷射已證明對雷射處理而言有價值。使用具有類似波長之照明光使能夠很好地適應雷射處理單元。若照明光具有對應於雷射波長或在其附近之一照明波長，則在透明光學部件之情況下可能特別容易設計其抗反射塗層，使得其等針對雷射波長及針對照明光兩者具有一抗反射或透射增加效應。
亦可設計照明系統，使得利用具有在可見光譜範圍(VIS)內之一照明波長之照明光，較佳地，具有在490 nm至575 nm之範圍內之一波長之窄頻綠光用於照明。因此，可實現佈建成本與可達成解析度之間的一良好折衷，此係因為對綠光敏感之高品質相機亦可以有利成本獲得且另一方面，此係因為實驗已表明，在許多情況下可用使用窄頻綠光之照明達成足夠好的空間解析度。
為能夠以系統整體之一緊湊結構大小實現不同功能性，在較佳實施例中，經提供雷射處理單元包括具有一基板之一光束偏轉裝置及體現於其上之一光束偏轉表面，該光束偏轉表面相對於雷射處理單元之一主軸傾斜地定向且用於使雷射光束在實質上平行於該主軸延伸之一傳播方向上偏轉。因此，可建構雷射輻射源及安置在下游之光束導引部件，使得輻射實質上在一水平方向上入射，而雷射處理單元之主軸垂直定向。雷射處理單元之主軸在此表示由成像透鏡之光軸定義之軸。
另一方面，為透過雷射處理單元之成像透鏡實現觀察，較佳地提供在雷射處理單元之處理平面與相機之間延伸之一觀察光束路徑引導通過光束偏轉表面，光束偏轉裝置經設計使得其至少部分透射照明光。換言之，光束偏轉表面旨在具有針對照明光之一特定透射率，即，不完全反射及/或吸收照明光。
光束偏轉裝置之基板可用形成光束偏轉表面之一介電質塗層塗佈。該塗層較佳經設計使得其在存在入射角之過程中對於進入雷射光具有一非常高的反射比(例如，大於99%)且對於用於照明目的之照明光具有一相對較高透射率(例如，在20%至70%之範圍內)。
根據一種開發，光束偏轉裝置之基板係體現為對照明光透明且相對於主軸圍繞垂直於主軸定向之一第一傾斜軸傾斜(例如，達45°)之一平面板。例如，基板可由合成熔融矽石或對紫外光及可見光透明之具有一低熱膨脹係數之一些其他材料組成。
此一光束偏轉裝置之使用提供在該光束偏轉裝置之區中將雷射光束路徑與觀察光束路徑分離之可能性。然而，實驗已表明，取決於光束偏轉裝置之設計，情況可能係因此可能改變觀察光束路徑中之光學路徑，使得可能出現損害解析度能力之像散像差。在較佳實施例中，因此在光束偏轉裝置與相機之間的觀察光束路徑中配置一照明光透射像散補償單元。該像散補償單元經設計以至少部分補償所引入之像散像差部分，由此可整體增加觀察系統之解析度能力。
對於其中光束偏轉裝置之基板經體現為相對於主軸圍繞垂直於主軸定向之一第一傾斜軸傾斜之一照明光透射平面板的情況，像散補償單元較佳地包括對照明光透明且相對於主軸圍繞垂直於主軸及第一傾斜軸定向之一第二傾斜軸傾斜之一平面板。光束偏轉裝置及像散補償單元之平面板應具有相同或實質上相同的厚度，使得其等在兩個相互垂直的方向上引入像散失真，該等失真由於傾斜軸之不同定向而相互補償。因此，觀察系統可經設計使得在相機之物件平面與光敏感感測器(例如，CCD感測器或CMOS感測器)之間不存在損害樣本觀察之解析度之像散像差。
工件及可能應用於其上之功能元件在空間中之一精確定位係達成極高處理準確度之一重要貢獻。進一步貢獻出現於雷射處理單元方面，此係因為對於一位置準確的處理而言，照射雷射光束在空間中之位置應為已知的。此外，遍及整個光束橫截面之一均勻強度分佈以及在遮罩孔徑之邊界處之一高邊緣陡度係一高處理品質之重要先決條件。
在雷射處理期間，理想地，每一個別功能元件(例如，各微型LED)應個別地被輻照，具體言之跨LED完全且均勻地，而相鄰LED並未被針對一LED提供之輻射照射，而是僅由指派給其等之雷射光束照射。
對於合適量測變數之計量擷取，較佳實施例包括整合至雷射處理站中且用於對雷射光束之光束參數進行原位分析之一基於相機之光束分析系統。此使得相對於處理迅速之一光束診斷成為可能，例如，在設置雷射處理站或監測光束品質同時確保遮罩至工件上之一正確成像的背景下。
較佳地，光束分析系統包括至少一個光束分析單元，該至少一個光束分析單元包括對雷射波長敏感之具有擁有一物件場之一相機之一相機配置，該物件場位於雷射處理單元之處理平面中或與處理平面光學共軛之一平面中。用此配置可實現的是，相機可擷取在處理平面中有效之雷射光束之一影像，該影像儘可能清晰且容許良好解析度，或(例如)遮罩之經照明孔徑之一影像。由此，接著可在一評估裝置中確定及處理光束參數及對準參數用於藉助於控制單元校正可能誤差。
在一些實施例中，相機配置具有對雷射波長敏感之一相機，較佳地對紫外光敏感之一相機(UV相機)，該相機可直接處理一UV雷射之雷射光。替代性地，亦可為相機配置配備對可見光敏感之一相機並提供配置於該相機之一物件平面中且經組態用於將雷射波長之光轉換成來自可見光譜範圍之光的一平面轉換器。因此，該轉換器以存在於處理平面中或遮罩平面中之空間分佈精確地發射可見光。
一般而言，相機之物件場不足夠大以同時捕獲一遮罩之所有孔徑。實情係，僅分別捕獲孔徑之子群組。在此情況下，為診斷完整遮罩結構，使相機以步進且重複方法在待量測之平面上方移動且在評估單元中，藉由軟體組合個別影像以形成完整遮罩之一影像且藉助於影像處理評估該等個別影像。替代性地，亦可已待評估個別影像。
為了遮罩之位置的量測在任何時間係可能的，可將光束分析系統安裝於基板台之外之受體基板之定位裝置處或安裝於一分開的定位單元上。此促進光束分析系統在亞微米範圍內之一精確定位，此係個別影像之精確組合且因此處理平面中之雷射光束之正確分析的一先決條件。
接著，可使用一高精度微影遮罩結構來實現定位裝置之量測，該高精度微影遮罩結構係使用雷射設備成像至處理位置中。在其中相鄰影像接合在一起之位置處，此揭示與原始結構之一偏差，該偏差表示在X方向及Y方向上之相對定位誤差之一量度(在各情況下，在記錄影像之兩個位置處之X誤差及Y誤差之總和)。在已計算此等偏差之後，接著可補償誤差。
用於本申請案中所描述之類型之雷射光束之光束參數之原位分析的一基於相機之光束分析系統亦可構成獨立於所主張發明之其他特徵之一可保護發明。因此，亦揭示具有一整合式光束分析系統之一雷射處理系統，但其不具有基於相機之位置校正或不具有基於相機之位置調節。
本發明者已認識到，自對雷射處理期間直接接近於處理位置進行之程序之觀察，可得出關於程序最佳化可能性之結論且基於此最佳化程序參數。在一些實施例中，出於此等目的，用於在受一雷射光束影響之處理區帶之區中之快速進行的程序之原位觀察及分析之一基於相機的暗影(shadowgraph)分析系統係整合至雷射處理站中。因此，可藉助於「暗影術(shadowgraphy)」或藉助於暗影產生及分析(例如)來獲得在雷射燒蝕期間進行之程序的知識且使能夠在不利程序之情況下校正處理參數。暗影分析系統在下文中亦被稱為「暗影術系統」。
一暗影分析系統或暗影術之技術可(例如)在程序開發及程序監測之背景下利用。另一應用領域係在修復程序之領域中，即，使能夠修復部分有缺陷的部件(例如，諸如µLED顯示器)以便整體提高良率之程序步驟。
暗影分析系統包括用於在相對於雷射光束橫向定向之一入射方向上之短照明光脈衝或閃光之經時間控制之入射的一短脈衝光源或閃光光源。此外，系統在一相對側上包括用於擷取由雷射光束輻照之處理區帶之暗影的一相機。此外，對用於評估相機之相機影像之一評估單元進行佈建。
較佳實現照明光脈衝至平行於處理平面之處理區帶之區中之入射。替代性地，以一相對較淺或銳角入射係可能的，該角度可為(例如)小於30°或小於20°。
例如，在一微型LED顯示器之生產期間之一特別關鍵程序階段係在LIFT方法的幫助下轉移微型LED，該LIFT方法通常採用一非常小的供體-受體間距。程序之原位監測將為合乎需要的。在無此監測之情況下，參數搜尋及最佳化以及在品質問題之情況下之故障查找證明為困難的。
在一些實施例中，提供一LIFT處理站(即，經設計用於一LIFT程序之一雷射處理站)，其容許在一相對較小區域(量測區域)上之高解析度暗影術。此意謂在任何情況下，在小量測區域之區中，例如，可準確地特性化微型LED在自供體脫離之後的飛行階段。
此外，本發明者已成功地開發一暗影分析系統之一組態，即使所觀察之處理區帶位於難以橫向接達之一區內(例如，在微型LED顯示器之製造期間在一供體基板之表面附近)，該組態亦實現暗影術。適於此之一暗影分析系統之一個實施例係由一光束偏轉系統(特定言之一鏡系統)特性化，該光束偏轉系統(特定言之一鏡系統)具有配置於短脈衝光源與處理區帶之間且用於使照明光自相對於處理平面傾斜定向之一方向偏轉至平行於處理平面延伸之一入射方向上的一偏轉元件(特定言之一偏轉鏡)，及具有配置於處理區帶與相機之間且用於使平行於處理平面穿過之輻射偏轉至相對於處理平面傾斜定向之相機之一入射方向上的一偏轉元件(特定言之偏轉鏡)。因此，可將一高效能相機傾斜地配置於相對靠近處理平面之相對較大工件之幾乎任何x-y位置處且仍在處理區帶之區中達成平行於處理平面延伸之一暗影術光束路徑。藉此，亦可藉助於暗影術來監測修復程序。出於光束偏轉目的，例如，亦可利用一稜鏡來代替一鏡。
特別有利的是，其中暗影分析系統經組態用於以由雷射處理雷射之雷射脈衝觸發之一方式觸發一系列照明脈衝，使得自工件脫離之部分係在不同時間在不同位置處由對該系列照明脈衝進行積分之相機感測器多次成像於一影像中且用於評估該影像的實施例。因此執行多重曝光。藉此，可實現(例如)軌跡追蹤，此涉及確定及分析(例如)藉助於一雷射脈衝自工件脫離之一µLED之一部分之軌跡。接著，可最佳化程序參數，使得在脫離位置處之軌跡以足夠精度通向受體處之經設想安裝位置。
用於受本申請案中所描述之類型之一雷射光束影響之處理區帶之區中之快速進行的程序之原位觀察及分析之一基於相機的暗影分析系統亦可構成獨立於所主張發明之其他特徵之一可保護發明。因此，亦揭示具有一整合式基於相機之暗影分析系統之一雷射處理系統，但其不具有基於相機之位置校正或不具有基於相機之位置調節。
下文呈現使用雷射處理方法生產微電子部件之方法及系統之一些例示性實施例。微電子部件各包括應用於一基板上之多個微功能元件。在例示性實施例中首要之應用領域係生產一微型LED顯示器。此一顯示器包括一基板，該基板承載旨在形成該顯示器之個別圖像元素或像素之一微型發光二極體(µLED)陣列。該微型發光二極體(µLED)陣列應用於一電供應結構上。雷射處理係在一雷射處理站中之至少一個方法階段中執行；該雷射處理亦可被稱為雷射微處理，此係因為其可用於處理及/或生產具有數量級為一微米或幾微米之典型結構大小之精細結構。
圖1及圖2示意性地展示根據先前技術之一雷射處理站100之一些部件。該雷射處理站經組態用於圖1之情況下之雷射剝離(LLO)之方法，且用於圖2之情況下之雷射誘發之前向轉移(LIFT)。
雷射處理站100包括一雷射處理單元110，該雷射處理單元110與呈一KrF準分子雷射之形式之一雷射輻射源112之雷射輻射一起工作，該雷射輻射源112發射具有近似248 nm之一雷射波長之一雷射光束105，即，在深紫外範圍(DUV)內之雷射輻射。該雷射光束係在平行於系統座標系統之x軸之一水平方向上輻射。
以某種其他方式擴展及/或調節之雷射光束穿過配置於一遮罩平面108中且包括孔徑或開口109之一柵格配置之一遮罩107，該等孔徑或開口109在各情況下透射部分光束，使得一群組之部分光束射出，此實現平行處理(在工件上之多個位置處同時處理)。遮罩可具有通常以一相同方式塑造之數百或數千個遮罩開口109 (參見細節)。遮罩開口可具有各種形狀，例如，正方形、不等邊矩形或類似者。
部分光束中之射線係在一光束偏轉裝置115處偏轉且接著實質上垂直或平行於雷射處理單元110之一主軸116 (平行於z方向)或以相對於主軸116之或多或少之銳角在一待處理工件150之方向上向下傳播。光束偏轉裝置115具有由合成熔融矽石組成之一平面平行基板117，在該平面平行基板117處一平面表面憑藉其塗佈有對雷射輻射高度反射之一介電質塗層而體現為一反射光束偏轉表面118。遮罩平面108中之經照明遮罩開口109之配置係在一成像透鏡120的幫助下成像至雷射處理單元之處理平面122中。成像透鏡120之光軸界定或對應於雷射處理單元之主軸116。成像可放大、縮小或維持大小(1:1成像)。在實例中，與遮罩平面中相同之強度分佈存在於處理平面中，但在比例上減小。
雷射處理站100包括經設計以回應於控制單元190之移動信號將一待處理工件定位於雷射處理站之一所要處理位置中的一工件移動系統200。
在圖1中之組態之情況下，工件移動系統200包括一第一基板台210，該第一基板台210可平行於系統座標系統之(水平) x-y平面且亦在高度方向上(平行於z方向)非常準確地移動至一所要位置且亦可圍繞一垂直旋轉軸(PHI軸)旋轉。出於此目的，在實例之情況下提供可精確控制之電直接驅動。
在圖2中之組態中，一第二基板台220配置於第一基板台210上方且同樣可以一受控方式在任何所要方向上水平地(平行於x-y平面)且亦垂直地(平行於z方向)移動且亦可圍繞一垂直軸旋轉。雷射處理站100可含有兩個基板台，但在圖1中之方法階段中，未利用第二基板台且因此未對其進行繪示。
遮罩107係由一遮罩移動系統(未繪示)承載，該遮罩移動系統在控制單元的控制下容許遮罩107在遮罩平面108中(平行於y-z平面)之位移以及遮罩圍繞平行於x方向之一軸之旋轉。
在圖1中之情形下，雷射處理站100經設計用於雷射剝離(LLO)。現今，尤其發光二極體(LED)通常係藉由由藉助於磊晶生長在用作一生長基板之一藍寶石晶圓(磊晶晶圓)上形成之氮化鎵(GaN)組成之p型及n型摻雜半導體層生產。該等層通常僅具有微米範圍內之厚度且通常已藉助於雷射處理結構化以便形成呈LED形式之個別功能元件155。例如，藉助於氣相沈積將一薄的、通常為金屬的連接層施敷至GaN層堆疊。在此連接層的幫助下，承載位於其上之GaN層堆疊之生長基板連接至進一步平坦承載基板。生長基板與GaN堆疊之間的表面連接(areal connection)稍後經釋放。因此，GaN堆疊被轉移至載體基板。
圖1中之工件150展示在釋放表面連接之前的配置。上平坦基板152係生長基板，其亦被稱為供體基板152，此係因為其稍後獻出應用於其上之功能元件155。承載於第一基板台210上之載體基板154亦被稱為受體基板154，此係因為其接受或接收功能元件155。接著，藉此承載有GaN堆疊之受體基板用作生產微電子部件之進一步步驟的基礎。
在雷射剝離方法中，工件經定位使得處理平面122位於供體基板152與GaN元件155之間的區中以便藉助於雷射處理釋放其等之間的表面連接。在此情況下，位於生長基板與GaN元件之間的邊界區中之緩衝層係藉由雷射輻射破壞或移除。在此情況下，透過雷射透明生長基板152實現雷射輻照。
在一後續LIFT操作(參見圖2)中，接著將固持於(受體)基板154上之個別功能元件155轉移至進一步平坦基板156。平坦基板156係由第一基板台210固持於適當位置中且在其待配備有微型LED之頂側處，已具有藉由氣相沈積及結構化施加之一電供應結構(背板)。底部基板156現用作受體基板。自此處之配置進行之來自圖1之承載微電子功能元件155之受體基板154被翻轉，使得功能元件155現位於基板之下側處。在此定向中，現用作供體基板之基板係由圖2中之第二基板台220固持，使得待轉移功能元件位於受體基板156的對面。藉助於在位置上準確地輻射之雷射光束，接著將微型LED自供體基板154脫離並轉移至受體基板156。在此情況下，雷射不直接藉由輻射力具有一效應，而是用作受控能量輸入之一方式且通常以熱方式觸發材料轉移。若微型LED直接自磊晶晶圓脫離，則能量來自由於一薄GaN層分解而釋放之氮所產生之壓力。
作為待轉移功能元件155之飛行範圍之一量度之供體-受體間距158通常在30 µm與500 µm之間，特定言之在80 µm與200 µm之間。
例如，在微型LED顯示器之生產中，工件移動系統200必須能夠以高定位準確度(數量級為1 µm或更小)可能經由數量級為幾百毫米之相對較大行進距離將工件定位於一預定義目標位置處。在LIFT方法之情況下，此對於兩個基板台係必要的，以便能夠確保位置正確的轉移。下文給出以一經濟方式實現此等高定位準確度之一些例示性實施例之解釋。
在圖3中之例示性實施例中，亦存在於圖1及圖2之參考實例中之一些部件帶有彼處使用之元件符號。
圖3中之雷射處理站300另外配備有實現一基於相機之位置調節之光學、機械及軟體部件。
此等包含用於用來自可見光譜中之一窄波長範圍之近似528 nm之一波長之窄頻照明光(即，用綠光)照明工件150上之一照明區305的一照明系統310之部件。該照明系統經設計用於提供照明區305中之待照明區帶之一均勻照明而無需對光源進行成像之科勒照明。
綠色光源312可包括一個或複數個LED。照明光束路徑之一水平分支透過一集光器透鏡316以及一下游發光場光闌314通向一分束器立方體321，該分束器立方體321之平面分束器表面係相對於雷射處理單元110之主軸116傾斜達45°。分束器表面在平行於主軸116之一方向上將照明光之一第一部分向下游反射至工件150上。此部分穿過光束偏轉裝置315之對綠光透明之平面平行基板317，該平面平行基板317之介電質塗層對UV雷射光具有一高度反射效應，但對綠光具有一高透射率，使得照明光透過雷射透鏡120照射於工件上之照明區305上。
光源312之各點照明工件上之整個經照明區域，由此達成一均勻化效應。成像透鏡120之孔徑表示聚光器光闌且成像透鏡同時用作一聚光器。此應在系統之設計中被考量，使得儘可能僅照明在相機中可見的區且透鏡被完全照明但未過度曝光，此導致(可用)照明之較少雜散光及最大強度。
若將照明成像至成像透鏡120 (雷射透鏡)之孔徑中，使得該孔徑之65%與最大90%之間被照明，且經由雷射透鏡以縮小方式將發光場光闌成像至處理平面122中，使得經照明區域僅略大於在相機中成像之區，則其係特別有利的。
經透射或容許穿過分束器表面之照明光之部分係由一吸收器319捕獲並吸收且因此不會導致非所要雜散光。
自工件150返回之光在對可見光(在實例之情況下，特定言之對綠光)具有一高敏感度之一相機340的方向上平行於主軸116再一次穿過成像透鏡120 (現用作用於相機觀察之一透鏡)、光束偏轉裝置315及分束器立方體321。一管325裝配於相機之上游且在其內部具有一光吸收性質且用作一雜散光吸收器。
光學配置經設計使得在成像透鏡120 (及視需要進一步光學部件)的幫助下，處理平面122之一影像入射於相機340之光敏感測器上。因此，相機感測器位於與處理平面122光學共軛之一平面中。
相機340連接至控制單元190用於信號傳輸之目的。該控制單元包括用於藉助於影像處理評估相機之影像之一評估單元195。此評估係用於將在稍後解釋之基於相機之位置調節之背景下。
光束偏轉裝置315具有呈由(例如)熔融矽石組成之一平面板之形式之對可見光透明之一基板317，該基板317之面向雷射光束之平面基板表面塗佈有一介電質塗層。該介電質塗層對UV雷射波長具有高度反射效應(反射比R ＞ 99%)且對於照明之綠光具有一相對較高透射率(透射比T超過20%，例如，50%至70%)。因此，在觀察光束路徑中之來自工件之照明光以一偏移方式平行地穿過光束偏轉裝置315。
本發明者已確定，工件上之結構元件之影像之一像散失真亦可在此情況下出現，且可限制空間解析度能力。引起此之原因尤其係以下事實：射線光束中之射線未全部彼此平行地穿過，即，一個方向「看到」具有一變化照射角之光束部分之一變化的板厚度(X方向)，且另一方向(Y)看不到。此導致影像在一個方向上之失真。
為避免由此引起之缺點，對照明光透射之一像散補償單元330裝配於光束偏轉裝置315與相機340之間在觀察光束路徑中，該像散補償單元自圖3中之y方向及自詳圖3A中之x方向進行繪示。像散補償單元係由相對於雷射處理單元110之主軸116圍繞平行於x軸延伸之一傾斜軸傾斜達45°之一平面平行透明板形成。相比而言，光束偏轉裝置315係圍繞平行於y方向(即，垂直於像散補償單元之傾斜軸)傾斜之一傾斜軸傾斜達45°。由於插入此第二基板(具有相同厚度且由相同材料組成，且因此具有相同光學厚度)，在兩個光束軸上以相同方式處理在相機晶片上產生影像之輻射，使得相機340可產生處理平面122之一實質上無像散之影像。
配置亦可經描述使得光束偏轉裝置315之基板經體現為在雷射光束中成45°之一角度且因此使雷射光束偏轉達90°之一照明光透射平面板，且像散補償單元包括對照明光透明之一平面板330，該平面板330在觀察光束路徑中成45°之一角度，但以相對於光束偏轉裝置315之基板317旋轉達90°之一方式配置於觀察光束路徑之軸上。
相機340上游之一窄頻帶通濾波器335將用於影像產生之照明頻寬限制於綠色照明光(其在濾波之前已為相對窄頻)之中心波長附近之近似±5 nm。因此，由於在帶通濾波器335處之中心波長附近之額外濾波，相對僅有很少強度損失。即使成像透鏡120對於所利用之綠色波長並非繞射受限且兩個光透射厚平面板(光束偏轉裝置及像散補償器)位於光束路徑中，具有特別良好解析度之一高對比度影像因此變得可能的(在實例中，近似2 µm)。因此，環境光及可能一雷射電漿之輻射等亦被屏蔽掉。
一工件定位操作可在基於相機之觀察的幫助下如下般進行。首先，回應於控制裝置190之控制信號，工件移動系統200定位一基板台，使得對於工件之一個預定義結構元件或複數個預定義結構元件達成一預定義實際位置。該實際位置必須位於相機340之擷取範圍中或物件場中。接著在相機的幫助下產生工件之由照明系統照明且位於相機之擷取範圍中之該部分之至少一個影像。藉助於影像處理評估該影像或該等影像以便確定表示選定結構元件在擷取範圍中之實際位置的位置資料。出於此目的，控制裝置190包括用於藉助於影像處理評估影像之一評估單元195。
亦在評估單元中實施一比較模組(藉助於對應軟體)，該比較模組比較結構元件之經確定之實際位置與一預定義目標位置。若存在容限無法承受之一定位偏差或位置偏差，則產生校正信號或對應校正值，其等向工件移動系統指示應如何執行一校正移動以便將所觀察之結構元件帶至目標位置或至目標位置之足夠良好接近度內。工件移動系統200接著執行基板台之校正移動。
在採用區段之處理之情況下，在下一步驟中待處理之一區段內，在一預定義柵格中，記錄及處理基板之影像且計算位置值。在各情況下，將實際值與目標值之間的差值寫入至在處理期間用於校正目的之一校正表，對柵格之點之間的值進行插值。若不存在位置偏差，則表中存在一0。
系統經程式化使得僅當定位至目標位置中(若適當的，包含所需校正移動)已結束時才開始藉助於以雷射照射進行輻射之雷射處理。在此情況下，工件係固定的，即，不移動。
參考圖4，藉由實例，現將給出可如何藉助於對來自圖3之設置之一些修改另外提高可達成之空間解析度及定位準確度的解釋。在圖3及圖4中相同或實質上相同之雷射處理站400之一些元件帶有與圖3中相同的元件符號。
若用來自紫外範圍之輻射實現相機觀察，則尤其可達成一改良。在圖4中之例示性實施例中，使用在紫外波長範圍中敏感之一相機440 (UV相機)。此外，使用具有在該紫外波長範圍內工作之一照明光源412之一照明系統410。在此方面，例如，可使用具有270 nm之一波長之一LED作為照明光源。此波長確實足夠接近雷射波長(248 nm)，(例如)使得成像透鏡120中之抗反射塗層對於照明輻射亦高度有效。然而，同時，在光束偏轉裝置415處，可提供對248 nm具有一高度反射效應之一介電質塗層，同時該介電質塗層對於270 nm之照明波長已足夠透明(足夠的透射比) (參見圖4B中之反射率圖)。
圖5展示用於使用一UV相機540之一雷射剝離操作之一雷射處理站500及待轉移微型LED之原位觀察之可能性。此例示性實施例被視為用於解釋如何透過在紫外波長範圍內敏感之一相機540之使用，亦可在所使用之雷射波長(此處248 nm)下直接發生對處理平面122中之程序之觀察的基礎。為達成此，在光束偏轉裝置515中使用一介電質雷射偏轉鏡，該鏡在所使用之紫外範圍內(例如，在248 nm下)具有一足夠且經定義之透射率。出於此目的，此光束偏轉鏡可經設計為在自工件150至相機540之路徑上透射雷射輻射之一小、經定義部分之一物理分束器。出於此目的，可利用以下事實：原則上，每個介電質鏡對於所使用之波長具有一殘餘透射率，此在根本上無法避免。更佳鏡(即，具有一高反射比之鏡)具有相對較少殘餘透射率。可使用具有足以使用一UV敏感相機540記錄一影像之一殘餘透射率之一介電質鏡。較佳地，在光束偏轉裝置中，使用一專用物理分束器，即，具有針對雷射波長之一相對較高經定義反射比且同時同樣針對此雷射波長依出現之入射角(大約45°)以高準確度定義之一透射比的一介電質塗層。藉由實例，可利用具有在近似0.5%至近似5%之範圍內之一透射率之分束器(參見圖5B中之反射率圖)。
若工作係逐步完成且其採用區段，則雷射處理變得特別有效且精確的。此等方法變體包括在一經量測區段內產生及儲存一校正值柵格且隨後儘可能迅速地處理此區段。在此情況下，經校正值係用於工件之雷射處理。之後，相應地量測及處理下一區段等。
在一種例示性情況下，最初在各種移動系統之整個行程範圍之一經定義部分(區段)中實現處理。此可意謂(例如)一6吋晶圓並非在一個步驟中處理，而是在各情況下逐步處理(例如) 25 x 25 mm 2或16 x 16 mm 2或22 x 27 mm 2之較小區段。在於此一區段中進行處理之前，當前量測及校正此區段中之移動系統。對於影像處理，座標表應為固定的或移動如此緩慢使得不出現干擾運動模糊。然而，僅記錄區段內之一柵格(例如，X方向上之5個位置乘以Y方向上之10個位置)，且非區段內之工件之整個區域，且亦非所有處理位置。在此情況下，在預定義柵格中連續記錄影像且在後續位置處之影像記錄期間與其平行地實現影像處理及校正值之計算。接著在處理期間對經量測位置之間的值進行插值。量測位置之必要數目係取決於出現之誤差且可視需要動態地調適。
在一第一區段中之處理之後，量測且接著處理一第二區段，使得量測及處理總是一個接另一個地迅速發生。因此，可伴隨地校正僅在完整處理內出現之偏差。換言之，當校正準備就緒時，實現處理且更改應自動進行。視需要，若量測到異常、難以置信的偏差，則可告知操作者並要求其確認。
除了工件或其結構元件在空間中之一精確定位之外，在雷射處理單元方面，雷射光束之性質(例如，在空間中之位置、邊緣陡度、光束橫截面內之均勻性等)亦對於達成處理之極高精度同樣至關重要。同樣地，例如，對於LIFT操作，遮罩孔徑與供體基板上之微型LED之精確對準以及成像位置之精確設定對於正確處理至關重要。
參考圖6，在一單個圖解中示意性地繪示光束分析或光束剖析之一些可能性。在此情況下，雷射處理單元之一些基本部件對應於圖5中之彼等，尤其是雷射、遮罩平面108中之遮罩107、光束偏轉裝置515以及對UV輻射敏感之相機540及配置於該相機與光束偏轉裝置之間的像散補償單元530。
另外提供一基於相機之光束分析系統700之部件，該等部件整合至雷射處理站600中且經設計以執行雷射光束105之光束性質之一原位分析。圖解展示一第一光束分析單元720以及可作為該第一光束分析單元之替代或補充提供之一第二光束分析單元740之部件。
第一分析群組720之部件裝配於處理平面122下方在照射於此處之雷射光束之一延續中(即，在雷射處理單元610之主軸116之一延續中)，使得當移動系統200之基板台210如所繪示在一定程度上橫向移動，使得其不再阻擋光束路徑時，雷射光束可撞擊光束分析單元。在第一光束分析單元720的幫助下，處理平面122中之強度分佈係藉助於具有一合適成像比例之一透鏡724成像至一平面UV-VIS轉換器726上。該轉換器係配置於相對於相機722之相機感測器光學共軛之一平面中。UV-VIS轉換器之影像係經由進一步透鏡728成像至相機722 (VIS相機)之對可見光敏感之相機晶片上。
在一替代變體中，使用對UV光敏感之一相機(UV相機)。接著可省略插入之UV-VIS轉換器以及利用其之中間成像。
為診斷遮罩107之完整遮罩結構，以步進且重複方法平行於處理平面122 (即，平行於x-y平面)將相機722逐步移動至處理平面之經輻照區上方之不同量測位置中。在此情況下，擷取各自個別影像。藉由軟體組合個別影像以形成完整遮罩之影像且藉助於影像處理評估該等個別影像。
此變體之一個優點在於，自雷射遠至處理平面122之完整光束路徑含於診斷中且相應地可識別自雷射遠至處理平面之部件之一者中之任何誤差。此外，處理平面下游之區(即，第一分析群組720)不含有比量測絕對所需更多的部件。
根據一種開發，可使用一高精度微影遮罩結構來實現用於光束分析之相機定位之一量測及校正，該高精度微影遮罩結構係在雷射設備或雷射處理單元610的幫助下成像至處理平面122中之處理位置中。在記錄光束分析相機之各個位置處之遮罩孔徑及藉由軟體組合個別影像以形成完整遮罩之一影像之後，可藉助於影像處理基於在個別影像之間的邊界區中之遮罩之影像中的誤差來判定及校正定位誤差。在其中相鄰影像接合在一起之位置處，此可揭示與原始結構之一偏差，該偏差表示在X方向及Y方向上之相對定位誤差之一量度(在各情況下，在記錄影像之兩個位置處之X誤差及Y誤差之總和)。在已計算此等偏差之後，接著可補償一可能誤差。
為了遮罩之位置的量測在任何時間係可能的，可將光束分析系統700之部件安裝於定位裝置200處或基板固持件210之外或一分開的定位單元上。在此情況下，光束分析系統在亞微米範圍內之精確定位形成個別影像之精確組合且因此處理平面122中之雷射光束之正確分析的先決條件。因此，定位之一精細校準在此範圍內非常重要。
替代性地或此外，可提供一第二光束分析單元740。其部件配置於充當一分束器之光束偏轉裝置515後面的雷射光束105之一直線延續中。第二光束分析單元740之光軸垂直於雷射處理單元之主軸116延伸。具有相機742、選用成像透鏡748、選用UV-VIS轉換器746及透鏡744之設置係類似於第一光束分析單元720之對應部件。在此等部件與光束偏轉裝置515之傾斜透明平面板之間，亦插入類似於像散補償單元530之具有一傾斜平面板之一像散補償單元745，此係因為入射於第二光束分析單元740中之雷射光束已穿過光束偏轉裝置515之傾斜平面板且經歷程序中之旨在被補償之像散變化。
第二光束分析單元740之一優點在於，其亦可在雷射處理期間用於(例如)出於品質保證目的監測雷射光束及/或遮罩107。一缺點在於，成像透鏡中之可能像差可能無法藉助於第二光束分析單元確定。
具有一UV相機540之設置(該設置亦存在於其他例示性實施例中)同樣容許執行一光束分析或光束剖析。出於此目的，可將一強烈且均勻散射之輔助基板帶至處理平面122中。接著將此強烈散射平面上之能量分佈成像至相機540中。若將一平面鏡帶至處理平面122中，則光束剖析之一替代方法係可能的。在該情況下，作為UV相機540之一替代，亦可結合一VIS相機使用一UV-VIS轉換器。
包含遮罩孔徑之位置之量測及視需要校正之光束診斷係可採取以確保處理之整體最高可能準確度之措施之一重要部分。
參考圖7及圖9，下文給出配備一雷射處理站(例如)用於製造微型LED顯示器，使得可以高精度及高良率製造顯示器之進一步可能性的一解釋。
圖7示意性地展示配備有一暗影分析系統800 (其亦可被稱為一暗影術系統800)之部件之一雷射處理站750的一例示性實施例。藉此可原位(即，在雷射處理期間)觀察在處理區帶106之區(即，雷射輻射照射於工件150上且與工件150相互作用之處)中快速進行的程序。
在此方面，圖7示意性地展示在修復程序之一LIFT操作期間用於暗影術之一可能設置。在所繪示之修復程序中，意圖係自配備有相同類型之多個像素之一顯示基板156移除一有缺陷的像素或一有缺陷的「晶粒」159且同時觀察脫離期間之程序。出於此目的，暗影術系統包括可模仿足夠強度之非常短的光脈衝(典型長度低至30 ns至100 ns)之一短脈衝光源或閃光光源810。出於此目的，對可由於在短曝光時間期間之高電流(可能超過100 A)而供應照明脈衝之必要亮度之LED進行佈建。短照明光脈衝可由雷射處理單元760之雷射脈衝觸發。出於此目的，控制單元190含有一延遲單元，該延遲單元使得可僅在一雷射脈衝之後的預定義延遲時間之後發射光脈衝以便能夠在該雷射脈衝之照射之後的短時間內觀察一晶粒之脫離期間之程序。
暗影術照明之一集光器光闌812及一集光器透鏡元件814安置於短脈衝光源810之下游。自光源開始之照明光束路徑首先相對於處理平面122傾斜地(例如，依相對於處理平面122之20°至50°之一角度)延伸，使得短脈衝光源及下游部件可相對靠近處理區帶定位而不與工件碰撞。
為了達成處理區帶106之區中之照明光平行於處理平面122穿過處理區帶之效應，一鏡系統825之一第一偏轉鏡822配置於短脈衝光源與處理區帶之間。鏡元件係以一楔形方式體現且因此容許偏轉鏡之靠近處理區帶之端邊緣配置於距處理平面之一非常小的距離處。例如，該距離可在50 µm與200 µm之間。
在相對於第一偏轉鏡822之相對側處，鏡系統825包括一第二偏轉鏡824，該第二偏轉鏡824可相對於第一偏轉鏡822相關於雷射處理單元之主軸116鏡像對稱地配置且使已平行於工件穿過處理區帶106之光偏轉至相對於處理平面122傾斜地延伸至一相機830之一方向上。若在雷射燒蝕期間，處理區帶106之區中之一脫離粒子飛過照明光束路徑，則光被阻擋且在照明光束路徑內產生一陰影826。一提取裝置840用於藉由抽吸自處理區帶提取脫離粒子。
在相對於短脈衝光源之相對側處，對用於擷取處理區帶之暗影之一相機830進行佈建。該相機之光軸係相對於處理平面傾斜地(例如，在30°與60°之間的角度)定向。由於傾斜定向，可使相機830非常靠近處理區帶而不與工件碰撞。用於將脫離晶粒成像至相機之晶片上之一透鏡832配置於相機與偏轉鏡之間。
暗影分析系統800可經組態使得以由雷射112之雷射脈衝觸發之一方式，用多個時間偏移照明脈衝產生影像並對其等進行評估。在實例之情況下，系統經設計以觀察具有在3 µm與30 µm之間的典型大小之粒子。多重曝光容許追蹤軌跡，使得粒子或微型LED能夠在經擷取影像中被多次辨識(特別是在不同時間在不同位置處)。在一實驗設置中，可觀察具有高達8 m/s (在具有顯著運動模糊的情況下為80 m/s)之速度之粒子且擷取及分析其等之軌跡。
例如，可如下般實現一修復程序。控制及量測待評估之顯示器150 (工件150)且對各像素或各微型LED進行評級。例如，保持暗或其照度超出規格之微型LED被視為有缺陷的。產生識別所有有缺陷晶粒之位置之一表格或矩陣。
控制單元190之一運算單元計算鏈接所有有缺陷像素之位置之顯示器上方之移動或一輪廓。藉助於移動系統之控制漸進地遍歷此輪廓。在有缺陷晶粒之各自位置處觸發雷射脈衝。在此情況下，晶粒159自顯示基板脫離，經加速且到達提取裝置840。此在有缺陷晶粒之位置處引致空位，此等空位配備有新晶粒。因此，新(無缺陷)晶粒未堆疊至仍保留之有缺陷晶粒上。
暗影術系統實現此等方法步驟之觀察及監測。尤其藉由鏡系統825使100%監測之實現成為可能，該鏡系統825之靠近工件之部件定位於處理平面(樣本平面)上方(例如)近似50 µm至200 µm之一距離處且可(例如)相對於經組態用於一LIFT程序之雷射處理單元之成像透鏡120固定地橫向配置。
對於修復應用中之品質保證，可使用具有相對較低光學解析度之一解決方案以便使處理區帶之一較大區可見且容許在移動系統200的幫助下將經配備之顯示基板移動於雷射處理單元760下方時觀察處理區帶。尤其可闡明一晶粒是否已脫離及加速；若適當，若情況並非如此，則可觸發一新的雷射脈衝。觀察亦使得可確定有缺陷晶粒是否確實到達提取裝置840；否則，可在故障日誌中創建一附註。因此，在(例如)微型LED顯示器之生產期間之修復程序之背景下使用暗影分析可促成生產幾乎無故障的顯示器。
亦可已在一轉移基板上執行一修復。此可為有利的，因為不存在損壞背板之風險。
作為一結果可達成之高益處可如下般理解。一現代8K顯示器含有近似1億個微型LED。經驗表明，一新技術之引入伴隨製造期間之良率降低(所謂之「良率損失」)，接著在一學習曲線之背景下，隨著產量增加，良率損失大大降低。例如，一完整顯示器最初可含有幾千個有缺陷像素。然而，為獲得一無故障產品，執行修復程序以便更換此等有缺陷元件。有缺陷元件首先被再次移除。此可使用一LIFT程序有效地完成。即使藉由一完全既定之程序，修復程序仍有望永久地成為生產程序之一有利補充。
參考圖8解釋在LIFT程序之背景下利用暗影分析之另一可能性。在此變體中，為清楚起見，暗影分析系統800之部件帶有與圖7中之對應部件相同之元件符號。與圖7中之配置相反，不存在鏡系統。裝配於相對側處之短脈衝光源810及相機830具有垂直於雷射處理單元760之主軸延伸之同軸光軸，使得暗影分析系統之照明光束路徑平行於處理平面122在處理區帶之上游及下游延伸。該配置可用於一LIFT操作期間之高解析度暗影術之雷射參數之參數最佳化。在此情況下，僅分析一相對較小面積樣本750，而非一完整晶圓或一完整顯示器。觀察在沒有鏡之情況下平行於樣本表面進行。在此情況下，憑藉照明光距樣本表面幾乎無距離的事實，可直接以自供體表面脫離開始觀察。憑藉短脈衝光源810與擷取側上之相機830之間可存在僅幾公分之一距離的事實，可達成具有高解析度之觀察。可觀察區可相對較小；設計可有利地使得觀察區僅略大於最大供體-受體間距。最大500 µm，視需要亦顯著更小(例如，低至100 µm或更小)之一距離之觀察通常係足夠的。
由於在圖8中之配置之情況下，照明光束路徑之下邊緣配置於(例如)樣本表面上方近似100 µm，因此亦可僅自此位置開始觀察脫離晶粒。圖9中所繪示之暗影分析系統900之一開發經組態用於觀察自樣本表面至近似500 µm之一高度之區。出於此目的，短脈衝光源910之輻射係以一淺角度(例如，10°至30°)引導至處理區帶106之區中之樣本表面(工件表面)上，使得相對高度反射之樣本表面用作一偏轉鏡。配置於相機930之側上在處理區帶後面的偏轉鏡924略微向下傾斜(相較於偏轉鏡824)，使得處理區帶中之晶粒在相機影像之下部區中變得可見。接著短脈衝光源910之輻射係由樣本表面偏轉至相機之偏轉鏡924且接著成像至相機930之晶片上。憑藉應用此設置，儘管暗影術光束路徑不再完全平行於樣本表面延伸，但可監測以樣本表面開始之整個區域，僅具有成像之小失真。因此，同樣可視覺化及評估將晶粒自樣本表面脫離之程序。
在來自暗影分析之知識的幫助下，可設定雷射參數，使得待脫離之粒子(晶粒、µLED或類似者)在實質上無固有旋轉或橫向偏移的情況下彼此平行地飛向受體，以便確保所需準確度。飛行行為之觀察可取決於雷射參數以及磊晶晶圓之性質及其他參數來實現。對於此，一窄帶內之觀察通常足夠。暗影分析使得可識別確保具有高品質之一LIFT程序之彼等參數。該設置可用於以隨機取樣之方式監測生產程序以便識別可能的品質問題。
本發明者已對潛在誤差進行複雜分析及考量。誤差考量揭示，若意圖係達成當前可預見之最高處理準確度，則待考量之所有誤差之總和應保持低於近似1.5 µm。作為一最大可容忍誤差，µLED之間的道之寬度可被視為一標準數值(guideline value)，此係因為在一甚至更大誤差之情況下，相鄰µLED將伴隨地在邊界處被輻照。成像之邊緣陡度(即，其中雷射能量自90%下降至10%之遮罩孔徑之邊界處之區)亦必須自此最大容限誤差減去。該邊緣陡度係與所使用之透鏡之性質相關聯且可為(例如)1.6 µm。若道之寬度係(例如) 3 µm，則此導致處理平面中之遮罩孔徑之成像與相關聯µLED之位置之間的1.4 µm之一最大可允許偏差。由此顯而易見，提高精度之任何子步驟可為重要的，即使其僅可避免數量級為零點幾微米之誤差。
為進一步增加方法之處理精度，額外措施可為有用的。例如，在相機系統中，可能存在個別像素之敏感度的差異。此可對合成影像之品質具有負面影響，尤其當其等係自個別影像產生時。此處，像素敏感度之一校正可為有用的。例如，可藉由在相機處以不同像素藉由逐步偏移來多次量測已知強度之雷射光束之相同區域且接著補償差異來達成一校正。當自個別影像拼接合成影像時，雷射穩定性亦可發揮作用。因此，在個別脈衝之間可出現小差異。可藉由使用一合適濾波器平均化來達成準確度之增加。此外，相機觀察所需之照明可導致系統中之一局部能量輸入，從而引起影像漂移。例如，藉由使用間歇照明來代替連續照明(例如，經由照明期間之脈衝寬度調變)，可抑制或避免熱誘發之影像遷移。另一解決方案係使用一額外、可能更高解析度的具有照明之離軸相機系統，其在空間上靠近處理透鏡配置。接著在機械加工之前或之後執行觀察。
100:雷射處理站 105:雷射光束 106:處理區帶 107:遮罩 108:遮罩平面 109:孔徑或開口/遮罩開口 110:雷射處理單元 112:雷射輻射源/雷射 115:光束偏轉裝置 116:主軸 117:平面平行基板/基板 118:反射光束偏轉表面 120:成像透鏡/雷射透鏡 122:處理平面 150:工件/顯示器 152:上平坦基板/供體基板/雷射透明生長基板 154:載體基板/受體基板 155:功能元件/氮化鎵(GaN)元件/微電子功能元件 156:平坦基板/底部基板/受體基板/顯示基板 158:供體-受體間距 159:晶粒 190:控制單元/控制裝置 195:評估單元 200:工件移動系統/移動系統/定位裝置 210:第一基板台/基板台/基板固持件 220:第二基板台 300:雷射處理站 305:照明區 310:照明系統 312:綠色光源/光源 314:下游發光場光闌 315:光束偏轉裝置 316:集光器透鏡 317:平面平行基板/基板 319:吸收器 321:分束器立方體 325:管 330:像散補償單元/平面板 335:窄頻帶通濾波器/帶通濾波器/波長選擇性裝置 340:相機 400:雷射處理站 410:照明系統 412:照明光源 415:光束偏轉裝置 440:相機 500:雷射處理站 515:光束偏轉裝置 530:像散補償單元 540:UV相機/相機/UV敏感相機 600:雷射處理站 610:雷射處理單元 700:基於相機之光束分析系統 720:第一光束分析單元/第一分析群組 722:相機 724:透鏡 726:平面UV-VIS轉換器 728:透鏡 740:第二光束分析單元 742:相機 744:透鏡 745:像散補償單元 746:選用UV-VIS轉換器 748:選用成像透鏡 750:雷射處理站/相對較小面積樣本 760:雷射處理單元 800:暗影分析系統/暗影術系統 810:短脈衝光源或閃光光源 812:集光器光闌 814:集光器透鏡元件 822:第一偏轉鏡 824:第二偏轉鏡/偏轉鏡 825:鏡系統 826:陰影 830:相機 832:透鏡 840:提取裝置 900:暗影分析系統 910:短脈衝光源 924:偏轉鏡 930:相機
本發明之進一步優點及態樣係自發明申請專利範圍及自在下文參考圖闡釋之本發明之例示性實施例之描述顯而易見。 圖1展示經組態用於雷射剝離(LLO)之方法之一雷射處理站； 圖2展示經組態用於雷射誘發之前向轉移(LIFT)之一雷射處理站； 圖3展示配備有實現一基於相機之位置調節之部件之一雷射處理站之一例示性實施例，其中採用窄頻綠光； 圖3A展示自x方向觀看之像散補償單元之一細節； 圖4展示配備有實現一基於相機之位置調節之部件之一雷射處理站之一例示性實施例，其中採用紫外光； 圖4A展示在x方向上觀看之像散補償單元之一細節； 圖4B展示光束偏轉裝置之一介電質塗層之一反射率圖； 圖5展示用於使用UV相機之一雷射剝離操作之一雷射處理站及待轉移微型LED之原位觀察之可能性； 圖5A展示在x方向上觀看之像散補償單元之一細節； 圖5B展示具有在約0.5%至約5%之範圍內之透射率之一分束器之一反射率圖； 圖6展示整合至雷射處理站中之光束診斷系統之例示性實施例，其中在一單個圖解中示意性地繪示能夠交替或累積地利用之一些光束分析單元； 圖7展示一暗影術系統整合至其中之一雷射處理站之一例示性實施例； 圖8展示一暗影術系統整合至其中之一雷射處理站之另一例示性實施例； 圖9展示一暗影術系統整合至其中之一雷射處理站之一例示性實施例，該暗影術系統經設計用於靠近包含樣本表面之樣本之區之觀察。
100:雷射處理站
105:雷射光束
107:遮罩
108:遮罩平面
109:孔徑或開口/遮罩開口
110:雷射處理單元
112:雷射輻射源/雷射
115:光束偏轉裝置
116:主軸
117:平面平行基板/基板
118:反射光束偏轉表面
120:成像透鏡/雷射透鏡
122:處理平面
150:工件/顯示器
152:上平坦基板/供體基板/雷射透明生長基板
154:載體基板/受體基板
155:功能元件/氮化鎵(GaN)元件/微電子功能元件
190:控制單元/控制裝置
200:工件移動系統/移動系統/定位裝置
210:第一基板台/基板台/基板固持件

Claims (23)

  1. 一種用於生產在一基板上包括多個微功能元件之一微結構化部件，特定言之用於生產包括一基板之一微型LED顯示器的方法，該基板在一電供應結構上承載一像素形成微型發光二極體陣列，其中在一控制單元的控制下在一雷射處理站中之至少一個方法階段中執行雷射處理，該方法階段包括藉助於一工件移動系統回應於該控制單元之移動信號將一待處理工件定位於該雷射處理站之一處理位置中， 其特徵在於以下步驟： 藉助於一相機系統以一基於相機之方式觀察該工件，該觀察包括捕獲位於一相機之物件場中之該工件之至少一個部分且亦產生表示該部分之一影像； 出於確定表示該工件之至少一個結構元件在該物件場中之實際位置之位置資料的目的，藉助於影像處理評估該影像； 比較該結構元件之該實際位置與一目標位置且取決於該實際位置與該目標位置之一偏差產生校正信號； 出於使該實際位置與該目標位置匹配的目的，藉由控制該工件移動系統基於該等校正信號來校正該處理位置； 出於局部雷射處理該工件的目的，將指向該工件之至少一個雷射光束照射進該工件之至少一個處理位置處。
  2. 如請求項1之方法，其中使用具有多個開口之一遮罩在多個處理位點處進行平行處理，該遮罩將一雷射光束分裂成多個部分光束且發射雷射輻射之該等遮罩開口經成像至該雷射處理單元之處理平面上。
  3. 如請求項1或2之方法，其中該工件被劃分成多個區段且該等區段被連續逐步處理，在一經量測區段內產生及儲存校正值之一柵格且利用在該等校正值的幫助下校正之值後續處理此區段用於該工件之該雷射處理。
  4. 如請求項1、2或3之方法，其中窄頻光係用於該相機觀察及影像擷取，較佳地該光用於具有10 nm或更小之一光譜頻寬之該影像擷取，較佳地至少在一影像之該擷取期間，該工件上之包含該相機之該物件場之一照明區用窄頻照明光及/或僅來自一窄波長帶，特定言之具有10 nm或更小之一光譜頻寬，藉助於該相機之該物件平面與該相機之間的一波長選擇性裝置透射至該相機之光來照明。
  5. 如前述請求項中任一項之方法，其中該觀察及影像處理係在該雷射處理之前之一校正步驟內實現且該雷射處理步驟僅在已設定該經校正處理位置之後開始，較佳地該工件在該影像擷取期間不移動，使得用於該校正之量測係在該工件固定的情況下實現。
  6. 如前述請求項中任一項之方法，其中該雷射處理單元包括用於將一遮罩平面成像至該雷射處理單元之一處理平面中之一成像透鏡且其中該經定位工件係藉助於該相機透過該成像透鏡觀察，較佳地提供具有相對於該雷射處理單元之一主軸傾斜地定向之一光束偏轉表面之一光束偏轉裝置，該光束偏轉裝置使該雷射光束在實質上平行於該主軸延伸之一傳播方向上偏轉，該經定位工件藉助於該相機透過該光束偏轉表面觀察，較佳地在該光束偏轉表面與該相機之間的觀察光束路徑中引入一像散校正。
  7. 如前述請求項中任一項之方法，其中出於雷射處理的目的，利用在紫外範圍內，特定言之近似248 nm之一雷射波長，且其中使用具有在該紫外範圍內之一照明波長之照明光，較佳地使用在小於300 nm之範圍內之一照明波長，使用用於該雷射處理之一雷射光源之經衰減光特定言之用於該工件之該照明，或其中出於雷射處理的目的，利用在該紫外範圍內，特定言之近似248 nm之一雷射波長，且使用具有在可見光譜範圍(VIS)內之一照明波長之照明光，較佳地具有在490 nm至575 nm之範圍內之一波長之窄頻綠光用於照明。
  8. 如前述請求項中任一項之方法，其中出於判定遮罩孔徑之影像在該處理平面中之位置的目的之該處理平面中之該雷射輻射之一光束分析，該光束分析整合至該雷射處理站中，執行該工件移動系統之一控制，使得在各雷射脈衝的情況下各遮罩孔徑在該處理平面中之該位置及定向對應於一待處理結構元件之位置及定向，及/或在雷射設備的幫助下使用成像至該處理位置中之該遮罩結構實現用於該光束分析之相機定位的一量測及校正，在光束分析相機之不同位置處之遮罩孔徑之一記錄之後，藉由軟體組合個別影像以形成完整遮罩之一影像且藉助於影像處理基於該等個別影像之間的邊界區中之該遮罩之該影像中的誤差來判定及校正定位誤差。
  9. 如前述請求項中任一項之方法，其中該雷射輻射之一光束診斷，該光束診斷整合至該雷射處理站中，其中用於觀察該工件之該相機系統係憑藉裝配於該處理平面中之反射或極大程度地散射該雷射輻射之一輔助基板而用於該光束診斷。
  10. 如前述請求項中任一項之方法，其中憑藉在該雷射處理之觸發信號的幫助下觸發該相機系統，用於觀察該工件之該相機系統另外用於該雷射處理之監測。
  11. 如請求項1至10中任一項之方法，其中藉助於暗影分析對受一雷射光束影響之處理區帶之區中之快速進行的程序之一原位觀察及分析，較佳地執行涉及藉助於一雷射脈衝確定及分析自該工件脫離之一部分之軌跡之軌跡追蹤。
  12. 一種用於生產在一基板上包括多個微功能元件之一微結構化部件，特定言之用於生產包括一基板之一微型LED顯示器的系統，該基板在一電供應結構上承載一像素形成微型發光二極體陣列，該系統包括： 一控制單元(190)； 一雷射處理站(100)，其具有可由該控制單元控制之一雷射處理單元(110)； 一工件移動系統(200)，其用於回應於該控制單元(190)之移動信號將一待處理工件(150)定位於該雷射處理站之一處理位置中； 其特徵在於 用於觀察該工件(150)之具有一相機(340)之一相機系統，該相機系統經設計以捕獲位於該相機之物件場中之該工件之至少一個部分且亦產生表示該部分之一影像； 一評估單元(195)，其用於出於確定表示該工件之至少一個結構元件在該物件場中之實際位置之位置資料的目的藉助於影像處理評估該影像，且亦用於比較該結構元件之該實際位置與一目標位置及用於取決於該實際位置與該目標位置之一偏差產生校正信號， 該控制單元(190)經組態以出於使該實際位置與該目標位置匹配的目的藉由控制該工件移動系統(200)基於該等校正信號來校正該處理位置； 及出於局部雷射處理該工件的目的使該雷射處理單元(110)將指向該工件(150)之至少一個雷射光束(105)照射進該工件(150)之至少一個處理位置處。
  13. 如請求項12之系統，其中一遮罩包括複數個遮罩開口，該遮罩經配置於與處理平面光學共軛之一遮罩平面中，其中發射雷射輻射之該等遮罩開口可成像至該雷射處理單元之該處理平面上，其中較佳地提供一遮罩移動系統，該遮罩移動系統承載該遮罩且在該控制單元的控制下容許該遮罩在該遮罩平面中之一位移及該遮罩圍繞垂直於該遮罩平面之一軸之一旋轉。
  14. 如請求項12或13之系統，其中一照明系統(310)用於使用窄頻照明光照明該工件(150)上之一照明區(305)及/或其中一波長選擇性裝置(335)經配置於該相機(340)之物件平面與該相機之間，該波長選擇性裝置(335)僅將來自一窄波長帶之光透射至該相機，較佳地使得用於影像擷取之該光具有10 nm或更小之一光譜頻寬。
  15. 如請求項12、13或14之系統，其中該雷射處理單元包括具有一基板(117)之一光束偏轉裝置(115)及體現於其上之一光束偏轉表面(118)，該光束偏轉表面(118)相對於該雷射處理單元之一主軸(116)傾斜地定向且用於使該雷射光束在實質上平行於該主軸(116)延伸之一傳播方向上偏轉。
  16. 如請求項12至15中任一項之系統，其中在該雷射處理單元(110)之該處理平面(122)與該相機(340)之間的一觀察光束路徑引導通過該光束偏轉表面(118)，該光束偏轉裝置(115)至少部分透射照明光，較佳地該光束偏轉裝置之該基板(117)塗佈有一介電質塗層，該介電質塗層較佳經設計使得其在存在入射角之過程中對於進入雷射光具有超過99%之一反射比且對於用於照明之該照明光具有至少1%之一透射率，該透射率較佳在20%至70%之範圍內。
  17. 如請求項15及16中任一項之系統，其中一照明光透射像散補償單元(330)經配置於該光束偏轉裝置(315)與該相機(340)之間的該觀察光束路徑中，較佳地該光束偏轉裝置之該基板(317)經體現為相對於該主軸(116)圍繞垂直於該主軸定向之一第一傾斜軸傾斜之一照明光透射平面板，且其中該像散補償單元(330)包括對照明光透明且相對於該主軸圍繞垂直於該第一傾斜軸定向之一第二傾斜軸傾斜的一平面板。
  18. 如請求項12至17中任一項之系統，其中一基於相機之光束分析系統(700)整合至該雷射處理站中用於該雷射光束(105)之光束參數之原位分析。
  19. 如請求項18之系統，其中該光束分析系統(700)包括至少一個光束分析單元(720、740)，該至少一個光束分析單元(720、740)包括對雷射波長敏感之具有擁有一物件場之一相機(722、742)之一相機配置，較佳地該相機配置包括對該雷射波長敏感之一相機，特定言之一UV相機，或該相機配置包括對可見光敏感之一相機以及配置於該相機之一物件平面中且經組態用於將該雷射波長之光轉換成來自可見光譜範圍之光的一平面轉換器(726、746)。
  20. 如請求項18或19之系統，其中該光束分析系統包括以下單元之至少一者： (i) 一第一光束分析單元(720)，其具有對該雷射波長敏感且包括具有一物件場之一相機(722)之一相機配置，該物件場位於該雷射處理單元之該處理平面(122)中或在與該處理平面光學共軛之一平面中且相對於該雷射處理單元(610)配置於該處理平面(122)之相對側處； (ii) 一第二光束分析單元(740)，其具有對該雷射波長敏感且包括具有位於與一遮罩平面(108)光學共軛之一平面中之一物件場之一相機(742)的一相機配置，該相機經配置於該雷射光束之一入射方向之一延續中，該入射方向垂直於該雷射處理單元(610)之該主軸(116)定向。
  21. 如請求項12至20中任一項之系統，其中一基於相機之暗影分析系統(800)整合至該雷射處理站(700)中用於在受雷射輻射影響之處理區帶(106)之區中之快速進行的程序之原位觀察及分析，該暗影分析系統包括用於在相對於該雷射光束橫向地定向之一入射方向上之短照明光脈衝之經時間控制之入射的一短脈衝光源(810)，及在一相對側處，用於擷取該處理區帶之暗影的一相機(830)且對用於評估該相機之相機影像之一評估單元進行佈建。
  22. 如請求項21之系統，其中該暗影分析系統(800、900)包括一光束偏轉系統，特定言之一鏡系統(825)，該光束偏轉系統，特定言之該鏡系統(825)具有配置於該短脈衝光源(810、910)與該處理區帶(106)之間且用於使照明光自相對於該處理平面(122)傾斜定向之一方向偏轉至平行於該處理平面(122)延伸之一入射方向上的一偏轉元件，特定言之一偏轉鏡(822)，及/或具有配置於該處理區帶(106)與該相機(830、930)之間且用於使平行於該處理平面或相對於該處理平面成一銳角穿過之輻射偏轉至相對於該處理平面傾斜定向之該相機之一入射方向上的一偏轉元件，特定言之偏轉鏡(824、924)。
  23. 如請求項21或22之系統，其中該暗影分析系統(800)經組態用於以由雷射輻射源之一雷射脈衝觸發之一方式用以時間偏移方式觸發之多個照明脈衝產生一影像，使得自該工件脫離之該部分係在不同時間在不同位置處多次成像於該影像中且用於評估該影像，較佳地執行涉及確定及分析藉助於一雷射脈衝自該工件脫離之一部分之軌跡之軌跡追蹤。
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