TW202304626A - 雷射處理設備、雷射處理工件的方法及相關配置 - Google Patents
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Abstract
本發明改良用於雷射處理工件的設備與技術，並且提供新功能。本發明討論的某些實施例與以會提高精確性、總處理量、…等的方式來處理工件有關。其它實施例則關於即時Z高度量測，並且在合宜時，進行特定Z高度偏差補償。本發明的再其它實施例則關於掃描圖樣、射束特徵、…等的調變，以便幫助進行特徵元件成形、避免非所希望的熱能累積、或是提高處理總處理量。本發明亦詳細說明大量的其它實施例和配置。
Description
本文中所揭示之實施例大體上關於用於工件之雷射處理的雷射處理設備和方法。
[相關申請案之交叉參考]
本申請案主張下面臨時專利申請案的權利：2015年9月9日提申的美國臨時專利申請案第62/216,102號、2015年10月14日提申的美國臨時專利申請案第62/241,624號、2015年12月28日提申的美國臨時專利申請案第62/271,446號、2016年2月12日提申的美國臨時專利申請案第62/294,991號、以及2016年7月26日提申的美國臨時專利申請案第62/366,984號。本文以引用的方式將前述每一案完全併入。
因為雷射的發明，已經有人研究藉由脈衝式光源來進行材料燒蝕。1982年藉由紫外光(UltraViolet，UV)準分子雷射輻射所蝕刻的聚合物的報告已激發對用於微加工的製程的廣泛調查。從那時候起，此領域中的科學與產業研究便快速增加—主要受到能夠經由使用雷射來鑽鑿、碾磨、標記以及複製非常小型特徵元件的刺激。已經有開發並且施行雷射在高科技製造產業中的各式各樣潛在應用，並且持續地開發與施行。舉例來說，雷射係用於碾磨或鑽鑿孔洞、形成溝渠、…等以及用於在各種範圍的材料之中或之上形成其它特徵元件的實用工具。高解析度、精確性、速度以及靈活性的結合使得雷射處理在許多產業中獲得高接受度，包含工件(例如，積體電路、硬碟、印刷裝置、顯示器、互連線以及類似物)的製造在內。然而，許多產業的趨勢需要形成更多特徵元件、更小特徵元件、更高密度特徵元件、…等；因而，突破了既有的雷射處理技術的極限，以便以可接受的精確性、品質、總處理量以及靈活性來處理工件。
於其中一實施例中，本發明提供一種在工件中形成通孔的方法，其包含：以該工件為基準來格柵化(rastering)一射束軸(雷射脈衝會沿著該射束軸被引導至該工件上)；以及傳遞複數道雷射脈衝至該工件的複數個光點位置處。
於另一實施例中，本發明提供一種在工件中形成通孔的方法，其包含：利用包含AOD的定位器以該工件為基準來移動一射束軸，同時沿著形成該射束軸的一射束路徑來引導雷射脈衝，以便形成直徑小於或等於和該AOD相關聯的掃描範圍的通孔。
於另一實施例中，本發明提供一種在工件中形成特徵元件的方法，其包含：以該工件為基準來移動該射束軸，俾使得多群雷射脈衝會沿著許多掃描線被傳遞至該工件；以及，在每一條掃描線中，相較於第一雷射脈衝被傳遞的位置，最後的雷射脈衝會被傳遞至比較靠近要被形成的特徵元件之邊界的位置。
於又一實施例中，本發明提供一種處理工件的方法，其包含：於一掃描範圍內以該工件為基準來移動該射束軸，其中，在第一方向中的第一掃描範圍的大小小於在第二方向中的第一掃描範圍的大小。
於再一實施例中，本發明提供一種利用多道雷射能量射束來處理工件的設備，其會包含：第一掃描頭至第四掃描頭；一第一載台(stage)，其被配置成用以賦予該些第一掃描頭與第三掃描頭進行第一移動；以及一第二載台，其被配置成用以賦予該些第一掃描頭與第二掃描頭進行第二移動。
於又一實施例中，本發明提供一種設備，其會包含多個分散器，用以將一雷射能量射束引導於多條射束路徑之中。
於另一實施例中，本發明提供一種使用在用於雷射處理工件的設備之中的光學裝配件，其會包含一殼體，該殼體具有一光學輸入埠與一光學輸出埠，其中，該殼體包含至少一定位特徵元件，該至少一定位特徵元件被配置成用以幫助於該設備裡面的一射束路徑與選擇自由該些光學輸入埠與光學輸出埠所組成之群中的至少其中一埠進行光學對準。該光學裝配件可以進一步包含至少兩個光學器件，該至少兩個光學器件被安置在該殼體裡面並且光學對準該些光學輸入埠與光學輸出埠。
於其中一實施例中，本發明提供一種聲光(Acousto-Optic，AO)裝置，其會包含：一AO胞體(cell)；一超音波換能器；一吸收器；以及延伸在該超音波換能器與該吸收器之間的一冷卻板，用以熱接觸該AO胞體的一面。該冷卻板的熱傳輸特徵會沿著一延伸自該連接器末端與該吸收器末端的方向改變，俾使得該冷卻板能夠：a)從該AO胞體的一中央區域處移除較少熱能，該中央區域相對遠離選擇自由該連接器末端與該吸收器末端所組成之群中的至少其中一者，以及b)從該AO胞體的一周圍區域處移除相對多熱能，該周圍區域相對靠近選擇自由該連接器末端與該吸收器末端所組成之群中的至少其中一者。
於另一實施例中，本發明提供一種方法，其包含：驅動一AOD系統，用以調變一已接收雷射脈衝，俾使得該經調變雷射脈衝的M
2係數及/或空間強度輪廓類型不同於該已接收雷射脈衝的M
2係數及/或空間強度輪廓類型。
於又一實施例中，本發明提供一種方法，其包含：產生多個雷射脈衝，該些雷射脈衝的波長落在從9μm至11μm的範圍之中；以及利用一聲光偏折器(Acousto-Optic Deflector，AOD)來偏折該些脈衝傳播的射束路徑，該聲光偏折器包含一含有鍺的AO胞體。
於再一實施例中，本發明提供一種在工件中形成特徵元件的方法，該工件包含一被排列成用以熱接觸一介電結構的電氣導體結構，該方法會包含利用波長小於1μm的雷射脈衝來間接燒蝕該電氣導體結構。用以在工件中形成特徵元件的另一種方法還會包含偏折一雷射脈衝射束，以便照射複數個光點位置並且間接燒蝕一材料層。
於又一實施例中，本發明提供一種用於處理工件的方法，其會包含沿著一共同射束軸來傳遞第一雷射能量射束與第二雷射能量射束，以便燒蝕一工件，其中，該工件的至少一部分透明於該第一雷射能量射束的波長，並且該第一雷射能量射束被特徵化為複數道雷射脈衝，其具有非常短的第一脈衝時間持續長度，俾便在該工件的該部分裡面誘發非線性的光吸收，且其中，用於產生該第一雷射能量射束中的雷射脈衝的時序不相依於用於產生該第二雷射能量射束的動作。
顯見地，本說明書確認許多問題(舉例來說，和精確性、品質、總處理量、…等相關聯的問題，該些問題皆難以利用習知的雷射處理設備或習知的雷射處理技術來克服)，以及克服此些問題、提供新能力或改良能力、以及類似內容的許多實施例、範例、施行方式、組合、…等的細節。
本文中會參考隨附圖式來說明本發明的範例實施例。除非另外明確敘述；否則，圖式中的器件、特徵元件、元件、…等的尺寸、定位、…等以及它們之間的任何距離未必依照比例繪製；相反地，為清楚起見，會放大繪製。在所有圖式中，相同的元件符號表示相同的元件。因此，相同或是雷同的編號即使在其它圖式中沒有提及亦沒有說明，仍可以參考對應圖式來說明。同樣地，沒有利用元件符號來表示的元件亦可以參考其它圖式來說明。
本文中所使用的術語僅係為達說明特殊範例實施例的目的，而並沒有限制的意圖。除非另外定義；否則，本文中所使用的所有詞語(包含技術性與科學性詞語)的意義均與熟習本技術的人士共同理解的意義相同。除非文中明確地表示，否則本文中所用到的單數形式「一」、「一個」、以及「該」均希望包含複數形式。應該明瞭的係，當說明書中用到「包括」及/或其變化形式時僅係表示所述特點、事物、步驟、操作、元件、及/或器件的存在，而並不排除有或者另外還有一或更多個其它特點、事物、步驟、操作、元件、器件、及/或它們的群組的存在。除非另外詳述；否則，當敘述到一數值範圍時，其包含上限範圍與下限範圍以及介於其間的任何子範圍。除非另外表示；否則，「第一」、「第二」、…等詞語僅係用來區分其中一元件與另一元件。舉例來說，其中一個節點可被稱為「第一節點」；同樣地，另一個節點則可被稱為「第二節點」，反之亦可。
除非另外表示；否則，「關於」、「與其有關」、…等詞語的意義為數額、尺寸、公式、參數、以及其它定量及特徵並不精確而且不需要精確；相反地，必要時，可以為近似及/或較大或較小，以便反映公差、轉換係數、捨入、量測誤差與類似物、以及熟習本技術的人士已知的其它係數。如圖中所示，為達方便說明起見，本文中可能使用諸如「之下」、「底下」、「下方」、「之上」、「上方」的空間相對詞語以及類似詞語來說明其中一元件或特徵元件和另一元件或特徵元件關係；但是，應該明瞭的係，除了圖中所描繪的配向之外，該些空間相對詞語亦希望涵蓋不同的配向。舉例來說，倘若圖中的一物體被翻轉的話，那麼，被描述為位在其它元件或特徵元件「之下」或「底下」的元件便會被配向在該些其它元件或特徵元件「之上」。因此，示範性詞語「之下」會涵蓋之上與之下兩種配向。一物體可能有其它配向(舉例來說，旋轉90度或是位於其它配向)，並且可據以詮釋本文中所使用的空間相對描述符。
除非另外明確地敘述；否則，本文中所使用的段落標題僅具有組織上的用途，而不應被視為限制本文所述的主要內容。應該明白的係，可以有許多不同的形式、實施例、以及組合，其並沒有脫離本揭示內容的精神與教示內容，且因此，此教示內容不應被視為受限於本文中所提出的範例實施例。確切地說，此些範例與實施例係被提供俾便此說明可以透澈與完整，並且傳達本揭示內容的範疇給熟習本技術的人士。
I. 概述
本文中所述實施例大體上關於用於雷射處理(或者，更簡單的說，「處理」)工件的方法和設備。一般來說，，該處理全部或部分藉由以雷射輻射照射該工件來完成，以便達成加熱、熔融、蒸發、燒蝕、碎裂、變色、研磨、粗糙化、碳化、泡沫化，或是修正用於形成該工件的一或更多種材料的一或更多項特性或特徵(舉例來說，就化學組成物來說，原子結構、離子結構、分子結構、電子結構、微米結構、奈米結構、密度、黏稠性、折射率、磁導率、相對電容率、紋理、顏色、硬度、電磁輻射穿透率、或是類似的特性或特徵、或是前述的任何組合)。要被處理的材料可以在處理之前或是期間出現在該工件外面，或者可以在處理之前或是期間全部位於該工件裡面(也就是，沒有出現在該工件外面)。
可以由用於雷射處理的所揭設備來進行的處理的特定範例包含通孔鑽鑿或是其它孔洞成形、削切、穿孔、熔焊、切割、雕刻、標記(舉例來說，表面標記、子表面標記、…等)、雷射誘發正向轉印、清洗、漂白、亮像素修復(舉例來說，彩色濾波器變暗、OLED材料修飾、…等)、去除塗層、表面紋理化(舉例來說，粗糙化、平滑化、…等)、或是類似處理、或是前述的任何組合。因此，可以因為該處理而被形成在一工件之上或裡面的一或更多個特徵元件會包含：開口、狹槽、通孔或是其它孔洞、溝槽、溝渠、切割線、刻口、下凹區、導體線路、歐姆接點、電阻圖樣、可人工讀取或可機器讀取的標號(舉例來說，其係由該工件之中或之上具有一或更多個可視覺區分特徵或可紋理區分特徵的一或更多個區域所構成)、或是類似的特徵元件、或是前述的任何組合。從俯視平面圖往下看時，諸如開口、狹槽、通孔、孔洞、…等的特徵元件能夠有任何合宜或所希望的形狀(舉例來說，圓形、橢圓形、方形、矩形、三角形、環狀、或是類似的形狀、或是前述的任何組合)。進一步言之，諸如開口、狹槽、通孔、孔洞、…等的特徵元件能夠完全延伸貫穿該工件(舉例來說，以便形成所謂的「貫穿通孔」、「貫穿孔洞」、…等)，或是僅部分貫穿該工件(舉例來說，以便形成所謂的「盲通孔」、「盲孔洞」、…等)。
可被處理的工件的一般特徵係由一或更多個金屬、聚合物、陶瓷、合成物、或是前述的任何組合(舉例來說，不論係合金、化合物、、混合物、溶液、合成物、…等)所形成。可被處理的工件的特定範例包含：印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)所製成的面板(本文中亦稱為「PCB面板」)、PCB、撓性印刷電路(Flexible Printed Circuit，FPC)、積體電路(Integrated Circuit，IC)、IC封裝(IC Package，ICP)、發光二極體(Light-Emitting Diode，LED)、LED封裝、半導體晶圓、電子或光學裝置基板(舉例來說，由下面所形成的基板：Al
2O
3、AlN、BeO、Cu、GaAs、GaN、Ge、InP、Si、SiO
2、SiC、Si
1-xGe
x(其中，0.0001＜x＜0.9999)、或是類似物、或是前述的任何組合或合金)、導線框架、導線框架白邊、由塑膠形成的物品、無強化玻璃、熱強化玻璃、化學強化玻璃(舉例來說，透過離子交換製程)、石英、藍寶石、塑膠、矽、…等、電子顯示器的器件(舉例來說，已形成於其上的基板、TFT、彩色濾波器、有機LED(Organic LED，OLED)陣列、量子點LED陣列、或是類似物、或是前述的任何組合)、透鏡、面鏡、螢幕保護器、渦輪葉片、粉末、薄膜、金屬薄片、平板、模具(舉例來說，蠟製模具、用於射出成形製程的模具、用於脫蠟鑄造製程的模具、…等)、布料(織狀、氈狀、…等)、手術器械、醫療植入物、消費性包裝商品、鞋類、腳踏車、自動車、汽車或航空零件(舉例來說，框架、主體面板、…等)、傢俱(舉例來說，微波爐、烤箱、冰箱、…等)、裝置殼體(舉例來說，用於手錶、電腦、智慧型電話、平板電腦、穿戴式電子裝置、或是類似物、或是前述的任何組合)。
據此，可被處理的材料包含：一或更多種金屬，例如，Al、Ag、Au、Cu、Fe、In、Mg、Pt、Sn、Ti、或是類似物、或是前述的任何組合(舉例來說，不論是合金、合成物、…等)；導體金屬氧化物(舉例來說，ITO、…等)；透明的導體聚合物；陶瓷；蠟；樹脂；無機介電材料(舉例來說，作為層間介電結構，例如，氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、或是類似物、或是前述的任何組合)；低k介電材料(舉例來說，甲基倍半矽氧烷(methyl silsesquioxane，MSQ)、氫化倍半氧矽烷(hydrogen silsesquioxane，HSQ)、氟化四乙氧基矽烷(fluorinated tetraethyl orthosilicate，FTEOS)、或是類似物、或是前述的任何組合)；有機介電材料(舉例來說，SILK、環苯丁烯、Nautilus(全部由Dow所製造)、聚氟四乙烯(由DuPont所製造)、FLARE(由Allied Chemical所製造)、或是類似物、或是前述的任何組合)；玻璃纖維；聚合材料(聚醯胺、聚醯亞胺、聚酯、聚縮醛、聚碳酸酯、改質的聚苯醚、聚對苯二甲酸丁二酯、聚硫化苯、聚醚碸、聚醚醯亞胺、聚醚醚酮、液晶聚合物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、以及前述的任何化合物、合成物、或是合金)；強化玻璃-環氧樹脂層疊板(舉例來說，FR4)；膠片；防焊層；或是類似物；或是前述的任何合成物、層疊板、或是其它組合。
II. 系統 - 概述
圖1概略圖解根據本發明其中一實施例之用於處理工件的設備。
參考圖1中所示的實施例，一種用於處理工件的設備100包含：一雷射源104，用於產生雷射脈衝；一第一定位器106；一第二定位器108；一第三定位器110；一掃描透鏡112；以及一控制器114。有鑒於下面的說明，應該明瞭的係，在該設備100包含該第二定位器108或是該第三定位器110的前提下，第一定位器106的併入為非必要(也就是，該設備100不需要包含該第一定位器106)。同樣地，應該明瞭的係，在該設備100包含該第一定位器106或是該第三定位器110的前提下，第二定位器108的併入為非必要(也就是，該設備100不需要包含該第二定位器108)。最後，同樣應該明瞭的係，在該設備100包含該第一定位器106或是該第二定位器108的前提下，第三定位器110的併入為非必要(也就是，該設備100不需要包含該第三定位器110)。
圖中雖然並未顯示；不過，該設備100還包含一或更多個光學器件(舉例來說，射束擴展器、射束塑形器、孔徑、濾波器、準直器、透鏡、面鏡、偏振器、波板、繞射性光學元件、折射性光學元件、或是類似物、或是前述的任何組合)，以便沿著通往掃描透鏡112的一或更多條射束路徑(舉例來說，射束路徑116)來聚焦、擴展、準直、塑形、偏振、濾波、分光、組合、裁切、或是以其它方式修飾、調整、引導、監視、或是量測由雷射源104所產生的雷射脈衝。應該進一步明白的係，前面提及的器件中的一或更多者可以被提供，或者，該設備100可以進一步包含一或更多個額外的器件，如在下面的專利案中的揭示：美國專利案第4,912,487號、第5,633,747號、第5,638,267號、第5,751,585號、第5,847,960號、第5,917,300號、第6,314,473號、第6,430,465號、第6,700,600號、第6,706,998號、第6,706,999號、第6,816,294號、第6,947,454號、第7,019,891號、第7,027,199號、第7,133,182號、第7,133,186號、第7,133,187號、第7,133,188號、第7,245,412號、第7,259,354號、第7,611,745號、第7,834,293號、第8,026,158號、第8,076,605號、第8,158,493號、第8,288,679號、第8,404,998號、第8,497,450號、第8,648,277號、第8,680,430號、第8,847,113號、第8,896,909號、第8,928,853號、第9,259,802號；或是在前面提及的美國臨時專利申請公開案第2014/0026351號、第2014/0197140號、第2014/0263201號、第2014/0263212號、第2014/0263223號、第2014/0312013號中的揭示；或是在德國專利案第DE102013201968B4號中的揭示；或是在國際專利申請公開案第WO2009/087392號中的揭示；或是前述案件的任何組合。本文以引用的方式將前述案件中的每一案完全併入。
透射穿過掃描透鏡112的雷射脈衝會沿著一射束軸傳播，以便被傳遞至工件102。被傳遞至工件102的雷射脈衝可以被特徵化為具有高斯類型的空間強度輪廓或是非高斯類型(也就是，「經過塑形」)的空間強度輪廓(舉例來說，「高帽形」空間強度輪廓)。不論空間強度輪廓的類型為何，該空間強度輪廓亦能夠被特徵化成沿著該射束射束軸(或是射束路徑116)傳播的雷射脈衝的剖面形狀，該形狀可以為圓形、橢圓形、矩形、三角形、六角形、環狀、…等，或是任意形狀。被傳遞的雷射脈衝能夠被特徵化成以落在從2μm至200μm的範圍之中的光點尺寸照射該工件102。如本文中的用法，「光點尺寸」一詞係表示在該射束軸橫切至少部分要被該被傳遞雷射脈衝處理的該工件102的某一區域的位置處的被傳遞雷射脈衝的直徑或是最大空間寬度(亦被稱為「處理光點」、「光點位置」，或者，更簡單的說法係，「光點」)。
為達本文中討論的目的，光點尺寸的量測係從該射束軸至該光學強度下降至至少為位在該射束軸處的光學強度的1/e
2的徑向或橫向距離。一般來說，一雷射脈衝的光點尺寸在束腰(beam waist)處為最小。然而，應該明白的係，光點尺寸亦能夠小於2μm或是大於200μm。因此，被傳遞至工件102的至少一雷射脈衝會具有大於或等於下面數值的光點尺寸：2μm、3μm、5μm、7μm、10μm、15μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、80μm、100μm、150μm、200μm、…等；或是介於任何此些數值之間。同樣地，至少一被傳遞雷射脈衝會具有小於下面數值的光點尺寸：200μm、150μm、100μm、80μm、55μm、50μm、45μm、40μm、35μm、30μm、15μm、10μm、7μm、5μm、3μm、2μm、…等；或是介於任何此些數值之間。於其中一實施例中，被傳遞至工件102的雷射脈衝會具有落在從25μm至60μm的範圍之中的光點尺寸。於另一實施例中，被傳遞至工件102的雷射脈衝會具有落在從35μm至50μm的範圍之中的光點尺寸。
A. 雷射源
一般來說，雷射源104可操作用以產生雷射脈衝。因此，該雷射源104可以包含一脈衝雷射源、一CW雷射源、一QCW雷射源、一突波模式雷射源、或是類似的雷射源、或是前述的任何組合。於該雷射源104包含QCW或CW雷射源的情況中，該雷射源104可以進一步包含一脈衝閘控單元(舉例來說，聲光(AO)調變器(AO Modulator，AOM)、射束斬波器、…等)，用以在時間上調變從該QCW或CW雷射源處所輸出的雷射輻射射束。圖中雖然並未顯示；不過，該設備100可以視情況包含一或更多個諧波產生晶體(亦稱為「波長轉換晶體」)，其被配置成用以轉換由該雷射源104所輸出的光的波長。據此，最終被傳遞至工件102的雷射脈衝可以被特徵化成具有位於下面電磁頻譜範圍中的一或更多者之中的一或更多個波長：紫外光(UV)；可見光(舉例來說，紫光、藍光、綠光、紅光、…等)；或是紅外光(InfraRed，IR)(舉例來說，波長範圍從750nm至1.4μm的近IR光(Near-IR，NIR)、波長範圍從1.4μm至3μm的短波長IR光(Short-Wavelength IR，SWIR)、波長範圍從3μm至8μm的中波長IR光(Mid-Wavelength IR，MWIR)、或是波長範圍從8μm至15μm的長波長IR光(Long-Wavelength IR，LWIR))；或是前述的任何組合。
於另一實施例中，該雷射源104可以被提供為QCW或CW雷射源且不包含脈衝閘控單元。於此實施例中，該雷射源104可以產生依連續(非脈衝式)雷射射束，用以沿著該射束路徑116接續傳播。因此，該雷射源104能夠廣泛地被特徵化成可操作用以產生一雷射能量射束，該雷射能量射束可以表現為一連串的雷射脈衝或者表現為一連續雷射射束，其接著能夠沿著該射束路徑116被傳播。本文中所討論的許多實施例雖然參考雷射脈衝；不過，應該明瞭的係，亦可於適當時運用連續射束，或是額外運用連續射束。
由該雷射源104所輸出的雷射脈衝會具有落在從10fs至900ms的範圍之中的脈衝寬度或脈衝時間持續長度(也就是，以該脈衝中的光學功率相對於時間關係的半高寬(Full-Width at Half-Maximum，FWHM)為基礎)。然而，應該明白的係，該脈衝時間持續長度亦能夠小於10fs，或是大於900ms。因此，由雷射源104所輸出的至少一雷射脈衝會具有大於或等於下面數值的脈衝時間持續長度：10fs、15fs、30fs、50fs、100fs、150fs、200fs、300fs、500fs、700fs、750fs、850fs、900fs、1ps、2ps、3ps、4ps、5ps、7ps、10ps、15ps、25ps、50ps、75ps、100ps、200ps、500ps、1ns、1.5ns、2ns、5ns、10ns、20ns、50ns、100ns、200ns、400ns、800ns、1000ns、2μs、5μs、10μs、50μs、100μs、300μs、500μs、900μs、1ms、2ms、5ms、10ms、20ms、50ms、100ms、300ms、500ms、900ms、1s、…等；或是介於任何此些數值之間。同樣地，由雷射源104所輸出的至少一雷射脈衝會具有小於下面數值的脈衝時間持續長度：1s、900ms、500ms、300ms、100ms、50ms、20ms、10ms、5ms、2ms、1ms、900μs、500μs、300μs、100μs、50μs、10μs、5μs、1μs、800ns、400ns、200ns、100ns、50ns、20ns、10ns、5ns、2ns、1.5ns、1ns、500ps、200ps、100ps、75ps、50ps、25ps、15ps、10ps、7ps、5ps、4ps、3ps、2ps、1ps、900fs、850fs、750fs、700fs、500fs、300fs、200fs、150fs、100fs、50fs、30fs、15fs、10fs、…等；或是介於任何此些數值之間。於其中一實施例中，由雷射源104所輸出的雷射脈衝的脈衝時間持續長度落在從3ps至15ps的範圍之中。於另一實施例中，由雷射源104所輸出的雷射脈衝的脈衝時間持續長度落在從5ps至7ps的範圍之中。
由雷射源104所輸出的雷射脈衝會具有落在從100mW至50kW的範圍之中的平均功率。然而，應該明白的係，該平均功能亦能夠小於100mW，或是大於50kW。因此，由雷射源104所輸出的雷射脈衝會具有大於或等於下面數值的平均功率：100mW、300mW、500mW、800mW、1W、2W、3W、4W、5W、6W、7W、10W、15W、18W、25W、30W、50W、60W、100W、150W、200W、250W、500W、2kW、3kW、20kW、50kW、…等；或是介於任何此些數值之間。同樣地，由雷射源104所輸出的雷射脈衝會具有小於下面數值的平均功率：50kW、20kW、3kW、2kW、500W、250W、200W、150W、100W、60W、50W、30W、25W、18W、15W、10W、7W、6W、5W、4W、3W、2W、1W、800mW、500mW、300mW、100mW、…等；或是介於任何此些數值之間。
雷射脈衝能夠由雷射源104以落在從5kHz至1GHz的範圍之中的脈衝重複率來輸出。然而，應該明白的係，該脈衝重複率亦能夠小於5kHz，或是大於1GHz。因此，雷射脈衝能夠由雷射源104以大於或等於下面數值的脈衝重複率來輸出：5kHz、50kHz、100kHz、175kHz、225kHz、250kHz、275kHz、500kHz、800kHz、900kHz、1MHz、1.5MHz、1.8MHz、1.9MHz、2MHz、2.5MHz、3MHz、4MHz、5MHz、10MHz、20MHz、50MHz、70MHz、100MHz、150MHz、200MHz、250MHz、300MHz、350MHz、500MHz、550MHz、700MHz、900MHz、2GHz、10GHz、…等；或是介於任何此些數值之間。同樣地，雷射脈衝能夠由雷射源104以小於下面數值的脈衝重複率來輸出：10GHz、2GHz、1GHz、900MHz、700MHz、550MHz、500MHz、350MHz、300MHz、250MHz、200MHz、150MHz、100MHz、90MHz、70MHz、50MHz、20MHz、10MHz、5MHz、4MHz、3MHz、2.5MHz、2MHz、1.9MHz、1.8MHz、1.5MHz、1MHz、900kHz、800kHz、500kHz、275kHz、250kHz、225kHz、175kHz、100kHz、50kHz、5kHz、…等；或是介於任何此些數值之間。
除了波長、脈衝時間持續長度、平均功率、以及脈衝重複率之外，被傳遞至工件102的雷射脈衝還能夠被特徵化成能夠被選擇的一或更多項其它特徵(舉例來說，視情況，以一或更多項其它特徵為基礎，例如，波長、脈衝時間持續長度、平均功率、以及脈衝重複率、…等)，例如，脈衝能量、尖峰功率、…等，以便以足以具有處理該工件102的光學強度(單位為W/cm
2)、通量(單位為J/cm
2)、…等的處理光點來照射該工件102(舉例來說，用以形成具有一或更多個所希望特徵的一或更多個特徵元件，以便防止該工件102在該(些)特徵元件的形成期間遭到非所希望的破壞，或是達成類似的目的，或是前述的任何組合)。
雷射源104所輸出的雷射類型的範例可以被特徵化成：氣體雷射(舉例來說，二氧化碳雷射、一氧化碳雷射、準分子雷射、…等)；固態雷射(舉例來說，Nd:YAG雷射、…等)；棒雷射；光纖雷射；光子晶體棒/光纖雷射；被動式鎖模固態體雷射或光纖雷射；染料雷射；鎖模二極體雷射；脈衝式雷射(舉例來說，ms脈衝式雷射、ns脈衝式雷射、ps脈衝式雷射、fs脈衝式雷射)；CW雷射；QCW雷射；或是類似雷射、或是前述的任何組合。端視它們的配置而定，氣體雷射(舉例來說，二氧化碳雷射、…等)可以被配置成用以操作在一或更多種模式之中(舉例來說，操作在CW模式之中，操作在QCW模式之中，操作在脈衝模式之中，或是前述的任何組合)。可以被提供作為雷射源104的雷射源的特定範例包含下面一或更多種雷射源，例如：由EOLITE所製造的BOREAS、HEGOA、SIROCCO、或是CHINOOK雷射系列；由PYROPHOTONICS所製造的PYROFLEX雷射系列；由COHERENT所製造的PALADIN Advanced 355或DIAMOND雷射系列(舉例來說，DIAMOND E系列、DIAMOND G系列、DIAMOND J-2系列、DIAMOND J-3系列、DIAMOND J-5系列)；由SYNRAD所製造的PULSTAR或FIRESTAR雷射系列；TRUFLOW雷射系列(舉例來說，TRUFLOW 2000、2700、3000、3200、3600、4000、5000、6000、7000、8000、10000、12000、15000、20000)、TRUCOAX雷射系列(舉例來說，TRUCOAX 1000)，或是TRUDISK雷射系列、TRUPULSE雷射系列、TRUDIODE雷射系列、TRUFIBER雷射系列、或是TRUMICRO雷射系列，全部由TRUMPF所製造；由AMPLITUDE SYSTEMES所製造的TANGERINE雷射系列與SATSUMA雷射系列(以及MIKAN與T-PULSE系列振盪器)；由IPG PHOTONICS所製造的CL雷射系列、CLPF雷射系列、CLPN雷射系列、CLPNT雷射系列、CLT雷射系列、ELM雷射系列、ELPF雷射系列、ELPN雷射系列、ELPP雷射系列、ELR雷射系列、ELS雷射系列、FLPN雷射系列、FLPNT雷射系列、FLT雷射系列、GLPF雷射系列、GLPN雷射系列、GLR雷射系列、HLPN雷射系列、HLPP雷射系列、RFL雷射系列、TLM雷射系列、TLPN雷射系列、TLR雷射系列、ULPN雷射系列、ULR雷射系列、VLM雷射系列、VLPN雷射系列、YLM雷射系列、YLPF雷射系列、YLPN雷射系列、YLPP雷射系列、YLR雷射系列、YLS雷射系列、FLPM雷射系列、FLPMT雷射系列、DLM雷射系列、BLM雷射系列、或是DLR雷射系列(舉例來說，其包含GPLN-100-M、GPLN-500-QCW、GPLN-500-M、GPLN-500-R、GPLN-2000-S、…等)；或是類似的雷射、或是前述的任何組合。
B. 第一定位器
該第一定位器106被排列在、被放置在、或是被設置在射束路徑116之中，並且可操作用以對由雷射源104所產生的雷射脈衝進行繞射、反射、折射、或是類似作用、或是前述的任何組合(也就是，用以「偏折」該些雷射脈衝)，以便移動該射束路徑116(舉例來說，以掃描透鏡112為基準)，且結果，以便以該工件102為基準來移動該射束軸。一般來說，該第一定位器106被配置成用以沿著X軸(或方向)與Y軸(或方向)，以該工件102為基準來移動該射束軸。圖中雖然並未顯示；不過，X軸(或X方向)應被理解為正交於圖中所示之Y軸(或方向)與Z軸(或方向)的軸(或方向)。
由該第一定位器106所賦予之以該工件102為基準來移動該射束軸通常會受到限制，俾使得該處理光點能夠被掃描、被移動、或是被定位在一第一掃描場或「第一掃描範圍」裡面，該第一掃描場或「第一掃描範圍」延伸在X方向與Y方向之中的0.01mm至4.0mm之間。然而，應該明白的係，該第一掃描範圍可以延伸在X方向或Y方向的任一者之中小於0.01mm，或是大於4.0mm(舉例來說，相依於一或更多項係數，例如，第一定位器106的配置、第一定位器106在射束路徑116中的位置、入射於該第一定位器106上的雷射脈衝的射束尺寸、光點尺寸、…等)。因此，該第一掃描範圍可以延伸在X方向與Y方向的任一者之中大於或等於下面數值的距離：0.04mm、0.1mm、0.5mm、1.0mm、1.4mm、1.5mm、1.8mm、2mm、2.5mm、3.0mm、3.5mm、4.0mm、4.2mm、…等；或是介於任何此些數值之間。同樣地，該第一掃描範圍可以延伸在X方向與Y方向的任一者之中小於下面數值的距離：5mm、4.2mm、4.0mm、3.5mm、3.0mm、2.5mm、2.0mm、1.8mm、1.5mm、1.4mm、1.0mm、0.5mm、0.1mm、0.04mm、0.01mm、…等；或是介於任何此些數值之間。如本文中的用法，「射束尺寸」一詞係表示一雷射脈衝的直徑或寬度，並且能夠被量測成從該射束軸至該光學強度下降至至少為位在沿著該射束路徑116的傳播軸處的光學強度的1/e
2的徑向或橫向距離。因此，於某些實施例中，該第一掃描範圍的最大維度(舉例來說，在X方向或Y方向之中，或是其它方向之中)可以大於或等於一要被形成在該工件102之中的特徵元件(舉例來說，開口、凹部、通孔、溝渠、…等)的對應最大維度(於X-Y平面中所測得)。然而，於另一實施例中，該第一掃描範圍的最大維度可以小於該要被形成的特徵元件的該最大維度。
一般來說，該第一定位器106能夠將該處理光點定位於該第一掃描範圍裡面的任何位置處(因而移動該射束軸)的速率(亦稱為「定位速率」)係落在從50kHz(或是大約50kHz)至10MHz(或是大約10MHz)的範圍之中。此範圍於本文中亦稱為第一定位頻寬。該定位速率的倒數值於本文中稱為「定位週期」，並且係表示用以將該處理光點的位置從該第一掃描範圍裡面的其中一個位置處改變至該第一掃描範圍裡面的任何其它位置所需要的最小時間數額。因此，該第一定位器106能夠藉由一落在從20μs(或是大約20μs)至0.1μs(或是大約0.1μs)的範圍之中的定位週期來特徵化。於其中一實施例中，該第一定位頻寬落在從100kHz(或是大約100kHz)至2MHz(或是大約2MHz)的範圍之中。
該第一定位器106能夠被提供成為一微機電系統(Micro-Electro-Mechanical-System，MEMS)面鏡或面鏡陣列、一AO偏折器(AOD)系統、一電光偏折器(Electro-Optic Deflector，EOD)系統、一快速操控面鏡(Fast-Steering Mirror，FSM)元件，其併入一壓電式致動器、電致伸縮式致動器、音圈致動器、…等、或是類似物、或是前述的任何組合。於其中一實施例中，該第一定位器106被提供成為一AOD系統，其包含至少一(舉例來說，一個、兩個、…等)單元件AOD系統、至少一(舉例來說，一個、兩個、…等)相位陣列AOD系統、或是類似物、或是前述的任何組合。兩種AOD系統皆包含一由諸如下面的材料所形成的AO胞體：結晶Ge、PbMoO
4、TeO
2、玻璃質的SiO
2、石英、As
2O
3、…等。如本文中的用法，「單元件」AOD系統係表示一種僅具有單一超音波換能器元件的AOD系統，該單一超音波換能器元件被音頻耦接至該AO胞體；而「相位陣列」AOD系統則包含一由至少兩個超音波換能器元件所組成的相位陣列，該至少兩個超音波換能器元件被音頻耦接至一共同的AO胞體。
熟習本技術的人士便會明瞭，聲光(AO)技術(舉例來說，AOD、AOM、…等)運用傳播通過該AO胞體的聲波所造成的繞射效應來調變一同時傳播通過該AO胞體的光波(也就是，本申請案的內文中的雷射能量射束)的一或更多項特徵。一般來說，該AO胞體能夠於相同的區域中支援該聲波與該光波兩者。該聲波會干擾該AO胞體之中的折射率。聲波通常藉由於一或更多個RF頻率處驅動該超音波換能器元件而被發射至該AO胞體之中。藉由控制該聲波的特徵(舉例來說，振幅、頻率、相位、…等)，該傳播中的光波的一或更多項特徵便可以可控制的方式被調變，以便移動該射束路徑116(舉例來說，以掃描透鏡112為基準)。還應該明瞭的係，被發射至一AO胞體之中的聲波的特徵亦能夠利用眾所熟知的技術來控制，用以在一雷射能量射束通過該AO胞體時衰減該雷射能量射束之中的能量。據此，一AOD系統亦能夠被操作用以調變最終被傳遞至該工件102的雷射脈衝的脈衝能量(並且相應地調變通量、尖峰功率、光學強度、平均功率、…等)。
應該明白的係，用以形成該AO胞體的材料相依於沿著該射束路徑116傳播以便入射於該AO胞體上的雷射脈衝的波長。舉例來說，諸如結晶Ge的材料能夠使用在要被偏折的雷射脈衝的波長落在從2μm(或是大約2μm)至12μm(或是大約12μm)的範圍之中；諸如石英與TeO
2的材料則能夠使用在要被偏折的雷射脈衝的波長落在從200nm(或是大約200nm)至5μm(或是大約5μm)的範圍之中。
應該明瞭的係，AOD系統為分散元件，且因此，最適合偏折具有合宜狹窄頻譜線寬的雷射脈衝(舉例來說，以該脈衝中的光學功率頻譜密度的半高寬(FWHM)為基礎)。被配置成用以產生具有位在紫外光、可見光、或是NIR範圍中的一或更多個範圍之中的一或更多個波長的雷射脈衝的雷射源104通常會產生具有合宜狹窄頻譜線寬的雷射脈衝。諸如高功率CW氣體雷射(例如，平均功率大於約300W的二氧化碳或一氧化碳CW雷射)以及其它低功率CW或脈衝式氣體雷射(例如，平均功率小於約300W)的雷射源104同樣能夠在SWIR、MWIR、或是LWIR範圍中產生具有合宜狹窄頻譜線寬的雷射脈衝。在習知技術中，能夠產生雷射脈衝的高功率脈衝式氣體雷射(例如，平均功率大於約300W的二氧化碳或一氧化碳脈衝式雷射)係以主振盪器功率電荷放大器(Master Oscillator Power Amplifier，MOPA)雷射系統架構為基礎。
該些AOD系統中的任一者可以被提供成為單軸AOD系統(舉例來說，被配置成用以沿著單一方向來移動該射束軸)或是藉由偏折該射束路徑116而被提供成為多軸AOD系統(舉例來說，被配置成用以沿著多個方向，舉例來說，X方向與Y方向來移動該射束軸)。一般來說，一多軸AOD系統能夠被提供成為一多胞體(cell)系統或是一單胞體系統。一多胞體、多軸系統通常包含多個AOD系統，每一個AOD系統皆被配置成用以沿著一不同軸來移動該射束軸。舉例來說，一多胞體、多軸系統會包含：一第一AOD系統(舉例來說，一單元件或相位陣列AOD系統)，其被配置成用以沿著該X方向來移動該射束軸(舉例來說，「X軸AOD系統」)；以及一第二AOD系統(舉例來說，一單元件或相位陣列AOD系統)，其被配置成用以沿著該Y方向來移動該射束軸(舉例來說，「Y軸AOD系統」)。一單胞體、多軸系統(舉例來說，「X/Y軸AOD系統」)通常包含單一AOD系統，其被配置成用以沿著該X方向或Y方向來移動該射束軸。舉例來說，一單胞體系統會包含至少兩個超音波換能器元件，其被音頻耦接至一共同AO胞體的不同平面、小面、側邊、…等。
C. 第二定位器
和第一定位器106相同，該第二定位器108被設置在射束路徑116之中，並且可操作用以對由雷射源104所產生並且通過該第一定位器106的雷射脈衝進行繞射、反射、折射、或是類似作用、或是前述的任何組合，以便透過以掃描透鏡112為基準移動該射束路徑116而以該工件102為基準來移動該射束軸(舉例來說，沿著X方向及Y方向)。由該第二定位器108所賦予之以該工件102為基準來移動該射束軸通常會受到限制，俾使得該處理光點能夠被掃描、被移動、或是被定位在一第二掃描場或「第二掃描範圍」裡面，該第二掃描場或「第二掃描範圍」延伸在X方向及/或Y方向之中，其面積大於該第一掃描範圍。有鑒於本文中所述的配置，應該明瞭的係，由該第一定位器106所賦予的射束軸的移動會疊加由該第二定位器108所賦予的射束軸的移動。因此，該第二定位器108可操作用以於該第二掃描範圍裡面掃描該第一掃描範圍。
於其中一實施例中，該第二掃描範圍延伸在X方向及/或Y方向之中的1mm至50mm之間。於另一實施例中，該第二掃描範圍延伸在X方向及/或Y方向之中的15mm至30mm之間。然而，應該明白的係，該第二定位器108亦可以被配置成用以使得該第二掃描範圍延伸在X方向或Y方向的任一者之中小於1mm，或是大於50mm。因此，於某些實施例中，該第二掃描範圍的最大維度(舉例來說，在X方向或Y方向之中，或是其它方向之中)可以大於或等於一要被形成在該工件102之中的特徵元件(舉例來說，通孔、溝渠、切割線、下凹區、導體線路、…等)的對應最大維度(於X-Y平面中所測得)。然而，於另一實施例中，該第二掃描範圍的最大維度可以小於該要被形成的特徵元件的該最大維度。
一般來說，該第二定位器108能夠將該處理光點定位於該第二掃描範圍裡面的任何位置處(因而於該第二掃描範圍裡面移動該射束軸及/或於該第二掃描範圍裡面掃描該第一掃描範圍)的定位速率的範圍(於本文中亦稱為「第二定位頻寬」)小於該第一定位頻寬。於其中一實施例中，該第二定位頻寬係落在從900Hz至5kHz的範圍之中。於另一實施例中，該第一定位頻寬係落在從2kHz至3kHz的範圍之中(舉例來說，約2.5kHz)。
該第二定位器108能夠被提供成為一檢流計面鏡系統，其包含兩個檢流計面鏡器件，其中，其中一個檢流計面鏡器件被排列成用以沿著該X方向以該工件102為基準來移動該射束軸，而另一個檢流計面鏡器件則被排列成用以沿著該Y方向以該工件102為基準來移動該射束軸。然而，於其它實施例中，該第二定位器108亦可以被提供成為一旋轉多邊形面鏡系統、…等。因此，應該明白的係，端視該第二定位器108與該第一定位器106的特定配置而定，該第二定位頻寬可以大於或等於該第一定位頻寬。
D. 第三定位器
該第三定位器110可操作用以以掃描透鏡112為基準移動該工件102，且因此，以該射束軸為基準來移動該工件102。以該射束軸為基準來移動該工件102通常會受到限制，俾使得該處理光點能夠被掃描、被移動、或是被定位在一第三掃描場或「第三掃描範圍」裡面，該第三掃描場或「第三掃描範圍」延伸在X方向及/或Y方向之中，其面積大於該第二掃描範圍。於其中一實施例中，該第三掃描範圍延伸在X方向及/或Y方向之中的25mm至2mm之間。於另一實施例中，該第三掃描範圍延伸在X方向及/或Y方向之中的0.5mm至1.5mm之間。一般來說，該第三掃描範圍的最大維度(舉例來說，在X方向或Y方向之中，或是其它方向之中)會大於或等於要被形成在該工件102之中的任何特徵元件的對應最大維度(於X-Y平面中所測得)。視情況，該第三定位器110可以被配置成用以於一延伸在Z方向之中的掃描範圍裡面以該射束軸為基準來移動該工件102(舉例來說，落在1mm與50mm之間的範圍中)。因此，該第三掃描範圍可以沿著X方向、Y方向、及/或Z方向延伸。
有鑒於本文中所述的配置，應該明瞭的係，由該第一定位器106及/或該第二定位器108所賦予的射束軸的移動會疊加由該第三定位器110所賦予的射束軸的移動。因此，該第三定位器110可操作用以於該第三掃描範圍裡面掃描該第一掃描範圍及/或該第二掃描範圍。一般來說，該第三定位器110能夠將該處理光點定位於該第三掃描範圍裡面的任何位置處(因而移動該工件102、於該第三掃描範圍裡面移動該第一掃描範圍、及/或於該第三掃描範圍裡面掃描該第二掃描範圍)的定位速率的範圍(於本文中亦稱為「第三定位頻寬」)小於該第二定位頻寬。於其中一實施例中，該第三定位頻寬係落在10Hz(或是大約10Hz)的範圍之中，或是更小。
於其中一實施例中，該第三定位器110被提供成為一或更多個線性載台(舉例來說，每一者皆能夠沿著該些X方向、Y方向及/或Z方向來平移移動該工件102)、一或更多個旋轉載台(舉例來說，每一者皆能夠繞著一平行於該些X方向、Y方向及/或Z方向的軸來旋轉移動該工件102)、或是類似物、或是前述的任何組合。於其中一實施例中，該第三定位器110包含：一X載台，用於沿著該X方向來移動該工件102；以及一Y載台，其受到該X載台支撐(且因此，可藉由該X載台而沿著該X方向移動)，用於沿著該Y方向來移動該工件102。圖中雖然並未顯示；不過，設備100還可能包含一非必要的基底(舉例來說，花崗石塊)，用以支撐該第三定位器110。
圖中雖然並未顯示；不過，設備100還可能包含一非必要的夾盤，其被耦接至該第三定位器110，工件102能夠以機械方式被鉗止、固定、固持、固鎖、或是以其它方式被支撐於該夾盤。於其中一實施例中，該工件102能夠被鉗止、固定、固持、固鎖、或是以其它方式被支撐，以便直接接觸該夾盤的一主要(通常為平坦的)支撐表面。於另一實施例中，該工件102能夠被鉗止、固定、固持、固鎖、或是以其它方式被支撐，以便和該夾盤的該主要支撐表面隔開。於另一實施例中，該工件102能夠藉由從該夾盤施加至該工件102或是出現在該工件102與該夾盤之間的作用力(舉例來說，靜電力、真空力、磁力)被固定、固持、或是固鎖。
如目前已述，設備100運用一所謂的「堆疊式」定位系統，其中，諸如第一定位器106、第二定位器108、掃描透鏡112、…等的器件的位置係以該工件102為基準於該設備100裡面保持靜止(舉例來說，如本技術中已知般，透過一或更多個支撐架、框架、…等)，該工件102會透過該第三定位器110被移動。於另一實施例中，該第三定位器110可以被排列並且被配置成用以移動諸如第一定位器106、第二定位器108、掃描透鏡112、…等的一或更多個器件，而工件102則可以保持靜止。於又一實施例中，該設備100能夠運用一分光軸定位系統，其中，諸如第一定位器106、第二定位器108、掃描透鏡112、…等的一或更多個器件係由一或更多個線性載台或旋轉載台來攜載。於此實施例中，該第三定位器110包含：一或更多個線性載台或旋轉載台，其被排列並且被配置成用以移動諸如第一定位器106、第二定位器108、掃描透鏡112、…等的一或更多個器件；以及一或更多個線性載台或旋轉載台，其被排列並且被配置成用以移動工件102。因此，該第三定位器110會移動該工件102、該掃描透鏡112(或是和該掃描透鏡112相關聯的掃描頭，如下面的討論)。可以有利或卓越地運用在設備100之中的分光軸定位系統的某些範例包含下面所揭示之範例中的任何範例：美國專利案第5,751,585號、第5,798,927號、第5,847,960號、第6,706,999號、第7,605,343號、第8,680,430號、第8,847,113號；美國專利申請公開案第2014/0083983號；或是前述的任何組合，本文以引用的方式將前述每一案完全併入。
於另一實施例中，諸如第一定位器106、第二定位器108、掃描透鏡112、…等的一或更多個器件可以由一鉸接式多軸機器人手臂(舉例來說，2軸手臂、3軸手臂、4軸手臂、5軸手臂或是6軸手臂)來攜載。於此一實施例中，該第二定位器108及/或掃描透鏡112可以視情況由該機器人手臂的一末端效果器來攜載。於又一實施例中，該工件102可以直接被攜載於一鉸接式多軸機器人手臂的一末端效果器之上(也就是，沒有第三定位器110)。於再一實施例中，該第三定位器110可以被攜載於一鉸接式多軸機器人手臂的一末端效果器之上。
D. 掃描透鏡
掃描透鏡112(舉例來說，被提供成為一簡易透鏡或是一複合透鏡)通常被配置成用以聚焦沿著該射束路徑被引導的雷射脈衝，一般來說，以便產生一能夠被定位在該所希望的處理光點處的束腰。該掃描透鏡112可以被提供成為一f-西塔透鏡(f-theta lens)、一遠心透鏡、一軸錐透鏡(於此情況中，一連串的束腰會被產生，從而沿著該射束軸產生彼此有位移的複數個處理光點)、或是類似物、或是前述的任何組合。於其中一實施例中，該掃描透鏡112被提供成為一固定焦距透鏡並且被耦接至一透鏡致動器(圖中並未顯示)，該透鏡致動器被配置成用以移動該掃描透鏡112(舉例來說，以便沿著該射束軸改變該束腰的位置)。舉例來說，該透鏡致動器可以被提供成為一音圈，其被配置成用以沿著Z方向來線性平移該掃描透鏡112。於另一實施例中，該掃描透鏡112被提供成為一可變焦距透鏡(舉例來說，變焦透鏡，或是所謂的「液體透鏡(liquid lens)」，其併入COGNEX、VARIOPTIC、…等目前所提供的技術)，其能夠被致動(舉例來說，透過透鏡致動器)用以沿著該射束軸來改變該束腰的位置。
於其中一實施例中，該掃描透鏡112與該第二定位器108被整合於一共同殼體或是「掃描頭」118之中。因此，於該設備100包含一透鏡致動器的實施例中，該透鏡致動器可以被耦接至該掃描透鏡112(舉例來說，以便以該第二定位器108為基準於該掃描頭118裡面致能移動該掃描透鏡112)。或者，該透鏡致動器亦可被耦接至該掃描頭118(舉例來說，以便致能移動該掃描頭118本身，於此情況中，該掃描透鏡112與該第二定位器108會一起移動)。於另一實施例中，該掃描透鏡112與該第二定位器108會被整合於不同的殼體之中(舉例來說，俾使得其中整合著該掃描透鏡112的殼體可以以其中整合著該第二定位器108的殼體為基準來移動)。該掃描頭118的器件，或是整個該掃描頭118本身，可以由一模組式裝配件組成，俾使得該掃描頭118的一器件可輕易地被移除並且以另一器件來取代、俾使得其中一個掃描頭118可輕易地被移除並且以另一掃描頭來取代、…等。
E. 控制器
一般來說，控制器114被通訊耦接至(舉例來說，在一或更多條有線或無線通訊鏈路，例如，USB、乙太網路、Firewire、Wi-Fi、RFID、NFC、藍牙、Li-Fi、或是類似鏈路、或是前述的任何組合)設備100中的一或更多個器件，例如，雷射源104、第一定位器106、第二定位器108、第三定位器110、透鏡致動器、…等，且因此可響應於由該控制器114所輸出的一或更多個控制訊號來操作。
舉例來說，控制器114可以控制第一定位器106、第二定位器108、或是第三定位器110的操作，以便在該射束軸與該工件之間賦予相對移動，俾便導致該處理光點與該工件102之間沿著該工件102裡面的一路徑或軌線(於本文中亦稱為「處理軌線」)的相對移動。應該明白的係，此些定位器中的任兩者或是此些定位器中的全部三者可以受到控制，俾使得兩個定位器(舉例來說，第一定位器106與第二定位器108、第一定位器106與第三定位器110、或是第二定位器108與第三定位器110)或是全部三個定位器同時在該處理光點與該工件102之間賦予相對移動(從而在該射束軸與該工件之間賦予「複合的相對移動」)。當然，於任何時間，亦可能僅控制其中一個定位器(舉例來說，第一定位器106、第二定位器108、或是第三定位器110)，用以在該處理光點與該工件102之間賦予相對移動(從而在該射束軸與該工件之間賦予「非複合的相對移動」)。
用以命令複合或非複合相對移動的控制訊號可以事先算出，或者，可以即時決定。於另一範例中，控制器114可以控制第一定位器106的操作，用以改變被傳遞至該處理光點的雷射脈衝的光點形狀或光點尺寸(舉例來說，藉由連續變頻(chirp)被施加至該第一定位器106中的一或更多個AOD系統的一或更多個超音波換能器元件的RF訊號、藉由施加一經頻譜塑形的RF訊號至該第一定位器106中的一或更多個AOD系統的一或更多個超音波換能器元件、或是類似的作法或前述的任何組合)。
前述器件中的一或更多者能夠被控制以實施的操作的某些範例包含任何操作、功能、處理、方法、…等，如下面已於前面提及的專利案中的揭示：美國專利案第4,912,487號、第5,633,747號、第5,638,267號、第5,751,585號、第5,847,960號、第5,917,300號、第6,314,473號、第6,430,465號、第6,700,600號、第6,706,998號、第6,706,999號、第6,816,294號、第6,947,454號、第7,019,891號、第7,027,199號、第7,133,182號、第7,133,186號、第7,133,187號、第7,133,188號、第7,245,412號、第7,259,354號、第7,611,745號、第7,834,293號、第8,026,158號、第8,076,605號、第8,288,679號、第8,404,998號、第8,497,450號、第8,648,277號、第8,680,430號、第8,847,113號、第8,896,909號、第8,928,853號、第9,259,802號；或是在前面提及的美國臨時專利申請公開案第2014/0026351號、第2014/0197140號、第2014/0263201號、第2014/0263212號、第2014/0263223號、第2014/0312013號中的揭示；或是在德國專利案第DE102013201968B4號中的揭示；或是在國際專利申請公開案第WO2009/087392號中的揭示；或是前述案件的任何組合。
一般來說，控制器114包含一或更多個處理器，其被配置成用以在執行指令時產生前面提及的控制訊號。一處理器能夠被提供成為一可程式化處理器(舉例來說，其包含一或更多個一般用途電腦處理器、微處理器、數位訊號處理器、或是類似物、或是前述的任何組合)，其被配置成用以執行該些指令。可由該(些)處理器來執行的指令可以以軟體、韌體、…等來施行，或是以任何合宜形式的電路系統來施行，其包含：可程式化邏輯裝置(Programmable Logic Device，PLD)；可場程式化閘極陣列(Field Programmable Gate Array，FPGA)；可場程式化物體陣列(Field Programmable Object Array，FPOA)；特定應用積體電路(Application-Specific Integrated Circuit，ASIC)，其包含數位電路系統、類比電路系統、以及混合式類比/數位電路系統；或是類似物；或是前述的任何組合。指令的執行能夠在一處理器上被實施、分散於多個處理器之間、平行跨越一裝置裡面的多個處理器或是跨越一由多個裝置所組成的網路；或是類似物；或是前述的任何組合。
於其中一實施例中，控制器114包含有形媒體，例如，電腦記憶體，其可讓該處理器來存取(舉例來說，透過一或更多條有線或無線通訊鏈路)。如本文中的用法，「電腦記憶體」包含：磁性媒體(舉例來說，磁帶、硬碟機、…等)；光碟；揮發性或非揮發性半導體記憶體(舉例來說，RAM、ROM、NAND型快閃記憶體、NOR型快閃記憶體、SONOS記憶體、…等)；…等，並且可以區域性存取、遠端存取(舉例來說，跨越一網路)、或是前述的任何組合。一般來說，該些指令可以以本文中所提供的描述(舉例來說，以C、C++、Visual Basic、Java、Python、Tel、Perl、Scheme、Ruby、…等所撰寫)被儲存成為能夠由技師輕易創造的電腦軟體(舉例來說，可執行的碼、檔案、指令、…等、程式庫檔案、…等)。電腦軟體經常被儲存在由電腦記憶體所傳送的一或更多個資料結構中。
圖中雖然並未顯示；不過，一或更多個驅動器(舉例來說，RF驅動器、伺服驅動器、行驅動器、電源、…等)亦能夠被通訊耦接至一或更多個器件(例如，雷射源104、第一定位器106、第二定位器108、第三定位器110、透鏡致動器、用於進行Z高度補償的機制(參見下文)、…等)的輸入。於其中一實施例中，每一個驅動器通常包含一被通訊耦接至控制器114的輸入，且因此，該控制器114可以操作用以產生一或更多個控制訊號(舉例來說，觸發訊號、…等)，該些控制訊號能夠被傳送至和設備100的一或更多個器件相關聯的一或更多個驅動器的輸入。因此，諸如該雷射源104、該第一定位器106、該第二定位器108、該第三定位器110、該透鏡致動器、…等的器件會響應於由該控制器114所產生的控制訊號。
於另一實施例中，圖中雖然並未顯示；不過，一或更多個額外的控制器(舉例來說，器件特定控制器)可以視情況被通訊耦接至一被通訊耦接至一器件(例如，雷射源104、第一定位器106、第二定位器108、第三定位器110、透鏡致動器、用於進行Z高度補償的機制、…等)且因此與該器件相關聯的驅動器的輸入。於此實施例中，每一個器件特定控制器會被通訊耦接至該控制器114並且可操作用以響應於接收自該控制器114的一或更多個控制訊號而產生一或更多個控制訊號(舉例來說，觸發訊號、…等)。該些控制訊號能夠被傳送至與其通訊耦接的驅動器的輸入。於此實施例中，一器件特定控制器可以如同針對控制器114所述般的方式被配置。
於提供一或更多個器件特定控制器的另一實施例中，和其中一個器件(舉例來說，雷射源104)相關聯的器件特定控制器會被通訊耦接至和其中一個器件(舉例來說，第一定位器106、…等)相關聯的器件特定控制器。於此實施例中，該些器件特定控制器中的一或更多者能夠操作用以響應於接收自一或更多個其它器件特定控制器的一或更多個控制訊號而產生一或更多個控制訊號(舉例來說，觸發訊號、…等)。
III. 關於第二定位器的實施例
在此段落中關於第二定位器108的特殊實施例雖然配合設備100來討論；不過，應該明白的係，此些實施例中的任一者或是它們的任何組合亦可以配合設備100以外的任何雷射處理設備來施行。於某些實施例中，該第二定位器108被提供成為一檢流計面鏡系統，其包含被設置在該射束路徑之中的複數個檢流計面鏡器件(舉例來說，各包含一面鏡)。
舉例來說，並且參考圖2，該檢流計面鏡系統被提供成為檢流計面鏡系統200，其包含一第一檢流計面鏡器件202a以及一第二檢流計面鏡器件202b。第一檢流計面鏡器件202a包含：一第一面鏡204a，其被耦接至一第一底座206a；一第一馬達208a，用以透過該第一底座206a來旋轉該第一面鏡204a；以及，視情況，一定位偵測器(圖中並未顯示)，其被配置成用以產生一對應於該第一底座206a繞著一第一旋轉軸210a旋轉的定位訊號，舉例來說，以便致能該第一馬達208a的閉路伺服控制。同樣地，第二檢流計面鏡器件202b包含一第二面鏡204b、一第二底座206b、以及一第二馬達208b，每一者的配置皆如同上面參考第一檢流計面鏡器件202a的說明。該第二檢流計面鏡器件202b還會視情況包含一定位偵測器(圖中並未顯示)，其被配置成用以產生一對應於該第二底座206b繞著一第二旋轉軸210b旋轉的定位訊號，舉例來說，以便致能該第二馬達208b的閉路伺服控制。
如圖中示範性顯示，第一面鏡204a被設置在射束路徑116中的第一位置處(舉例來說，被放置在相對遠離掃描透鏡112處)以及第二面鏡204b被設置在射束路徑116中的第二位置處(舉例來說，被放置在相對靠近掃描透鏡112處)。第一面鏡204a可繞著第一旋轉軸210a(舉例來說，Y軸)旋轉，用以反射雷射脈衝並且移動該射束路徑116(從而於第二掃描範圍裡面移動該射束軸，舉例來說，沿著X方向延伸距離d(x))。同樣地，第二面鏡204b可繞著第二旋轉軸210b(舉例來說，X軸)旋轉，用以反射雷射脈衝並且移動該射束路徑116(從而於第二掃描範圍裡面移動該射束軸，舉例來說，沿著Y方向延伸距離d(y))。於某些實施例中，如上面所述，距離d(x)與d(y)能夠落在從1mm至200mm的範圍之中。然而，應該明白的係距離d(x)與d(y)亦能夠落在小於1mm或是大於200mm的範圍之中。因此，距離d(x)與d(y)能夠大於或等於1mm、2mm、5mm、10mm、25mm、50mm、100mm、150mm、160mm、170mm、200mm、…等。同樣地，距離d(x)與d(y)能夠小於200mm、170mm、160mm、150mm、100mm、50mm、25mm、10mm、5mm、2mm、1mm、…等，或是介於任何此些數值之間。
A. 遠心誤差
於其中一實施例中，檢流計面鏡系統200被配置成使得該射束路徑在先被第一面鏡204a偏折並且接著被第二面鏡204b偏折之後會於該射束軸在該第二掃描範圍裡面移動時與掃描透鏡112的瞳孔相交(或是在該瞳孔附近的位置處與該掃描透鏡112相交)。然而，已經發現的係，檢流計面鏡系統200的某些配置會導致該射束路徑在先被第一面鏡204a偏折並且接著被第二面鏡204b偏折之後於偏離掃描透鏡112的瞳孔的位置處和掃描透鏡112相交(或是在前面提及的該瞳孔附近以外的位置處與該掃描透鏡112相交)，從而產生遠心誤差，其會導致雷射脈衝被傳遞至位置上偏離所希望的處理光點位置的位置。舉例來說，本案發明人已經發現，在第一面鏡204a處的每1
。角度的偏折便會有±0.8μm的位置偏離(在X方向與Y方向中)，相依於工作表面Z高度。在第二面鏡204b處的每一個角度偏折則有較小的位置偏離。雖然不希望受到任何特殊理論限制；不過，咸信，從第一面鏡204a至掃描透鏡112的距離(其大於第二面鏡204b與掃描透鏡112之間的距離)係造成被觀察到的遠心誤差及位置偏離的主因。此些位置偏離最終會在鑽鑿特徵元件(例如，通孔)時損及位置精確性與準確性。
為在鑽鑿特徵元件(例如，通孔)時幫助維持位置精確性與準確性，第一檢流計面鏡器件202a會被驅動(舉例來說，響應於由控制器114所輸出的一或更多個控制訊號、響應於由一被連接至該第一檢流計面鏡器件202a的伺服驅動器所輸出的電流、…等)用以繞著第一旋轉軸210a來旋轉該第一面鏡204a，以便移動該射束路徑116，俾使得會在該第二掃描範圍裡面移動該射束軸，舉例來說，沿著X方向延伸小於d′(x)的距離d(x)。當限制X方向中的第二掃描範圍的大小時，在方向中的第二掃描範圍的大小則會增加至d′(y)，其會大於已於上面示範說明的距離d(y)。舉例來說，參見圖3，圖中圖解根據本發明兩個實施例的第二掃描範圍。第二掃描範圍302a代表典型的掃描範圍，其中，距離d(x)與d(y)彼此相等。第二掃描範圍302b代表另一掃描範圍，其中，距離d′(x)與d′(y)彼此並不相等(也就是，距離d′(x)小於距離d′ (y))。在諸如通孔鑽鑿處理的處理中，距離d′(x)可能落在從0.04mm至200mm的範圍之中。然而，應該明白的係，距離d′(x)亦可能小於0.04mm，或是大於200mm。舉例來說，距離d′(x)可能大於0.04mm、0.1mm、0.5mm、1mm、2mm、5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、40mm、70mm、100mm、150mm、…等，或是介於任何此些數值之間，但是仍然小於距離d′(y)。同樣地，距離d′(x)亦可能小於30mm、25mm、20mm、15mm、10mm、5mm、2mm、1mm、0.5mm、…等，或是介於任何此些數值之間。
只要偵測到在旋轉第二面鏡204b時所產生之可導致遠心誤差的非所希望的位置偏離，該第二檢流計面鏡器件202b便同樣能夠被驅動用以繞著第二旋轉軸210b來旋轉該第二面鏡204b，以便移動該射束路徑116，俾使得會在該第二掃描範圍裡面移動該射束軸，舉例來說，沿著Y方向延伸小於d(y)的修正距離(其中，此修正距離大於距離d′(x))。
儘管有上面的說明；不過，應該明白的係，利用一諸如雙軸FSM元件(舉例來說，其能夠沿著X方向與Y方向來偏折該射束路徑)的定位器(其併入一壓電式致動器、電致伸縮式致動器、音圈致動器、…等、或是類似物、或是前述的任何組合)來取代該檢流計面鏡系統200便能夠減少或消弭遠心誤差。
IV. 關於 Z 高度量測與補償的實施例
從設備100的輸出處(舉例來說，在圖中所示實施例中的掃描透鏡112)延伸至所希望的處理光點位置的射束路徑部分的長度(也就是，一雷射脈衝在離開該設備100時在被傳遞至位在該處理光點處的工件之前所前進的距離)經常會被稱為「Z高度」。在許多基於雷射的處理中，雷射脈衝通常會在束腰處產生最佳的處理光點品質(舉例來說，在尺寸、形狀、以及均勻性方面)以及最高的通量(也就是，當在該處理光點處的被傳遞雷射脈衝的光點尺寸等於(或者至少實質上等於)在該束腰處的光點尺寸時)。然而，其它基於雷射的處理並不需要在該處理光點處的被傳遞雷射脈衝的光點尺寸等於(或者實質上等於)在該束腰處的光點尺寸。然而，於所希望的處理光點處的被傳遞雷射脈衝的光點尺寸與所希望的光點尺寸的偏差卻會造成非所希望的低通量位準，並且改變於所希望的處理光點處的被傳遞雷射脈衝的大小以及強度分佈。此些偏差會影響該雷射處理的品質及/或總處理量。
為確保被傳遞至少所希望的處理光點的雷射脈衝具有所希望的光點尺寸，設備100會視情況具備一Z高度感測器124，其被配置成用以量測掃描透鏡112與工作表面102a中的一區域之間的距離(或是用以表示該距離的特徵值)，該距離亦稱為工作表面102a的「感測範圍」。如本文中的用法，此量測距離(或是用以表示該距離的量測特徵值)亦被稱為「量測工作表面Z高度」。此外，當一Z高度感測器124被配置成用以量測一特殊掃描透鏡112與該工作表面102a中的一區域之間的距離(或是其特徵值)時，該Z高度感測器124亦可被描述為和該特殊掃描透鏡112(或是一併入該掃描透鏡的特殊掃描頭)相關聯的Z高度感測器，或者，更簡單地說，可被描述為一「相關聯的Z高度感測器」。該Z高度感測器124可被提供成為任何合宜或是有利的位移感測器、距離感測器、位置感測器、或是類似物、或是前述的任何組合。可以當作該Z高度感測器124的感測器的範例包含雷射三角量測感測器、雷射輪廓感測器、掃描共焦雷射感測器、共焦干擾位移感測器、氣壓表感測器、或是類似物、或是前述的任何組合。
於其中一實施例中，該Z高度感測器124係以其相關聯的掃描透鏡112為基準有固定的位置(舉例來說，該Z高度感測器124被耦接至掃描頭118、掃描透鏡殼體、…等，或是被耦接至該掃描頭118所耦接的框架)。於此情況中，以該第二掃描範圍為基準的感測範圍的位置(舉例來說，於X-Y平面中所測得)為固定。於另一實施例中，設備100被配置成使得該Z高度感測器124以及該掃描透鏡112可以彼此為基準來移動。舉例來說，該Z高度感測器124可以以該掃描透鏡112為基準來移動(舉例來說，在X方向中、在Y方向中、或是在Z方向中、或是在類似的方向中、或是前述的任何組合)，舉例來說，該Z高度感測器124被耦接至一線性載台或旋轉載台，該線性載台或旋轉載台接著被耦接至掃描頭118或是被耦接至和設備100相關聯的特定其它框架、托架、軌道、…等。於另一實施例中，該Z高度感測器124可以在位置上被固定於該設備100裡面，並且該掃描透鏡112可以以該Z高度感測器124為基準來移動(舉例來說，在X方向中、在Y方向中、或是在Z方向中、或是在類似的方向中、或是前述的任何組合)。
Z高度感測器124會產生一或更多個訊號(舉例來說，「Z高度訊號」)、資料(舉例來說，「Z高度資料」)、或是類似物、或是前述的任何組合(一般且統稱為「Z高度資訊」)，用以表示量測工作表面Z高度，並且將其輸出給控制器114。於此原生形式中，從該Z高度感測器124處所產生或輸出的Z高度資訊可能會有雜訊。有時候，該雜訊會太大而無法形成用於判斷工作表面Z高度是否在以一參考工作表面Z高度為基準的預設標稱Z高度處理視窗(舉例來說，±60μm、±70μm、±80μm、±90μm、±100μm、或是類似數值)外面的可靠基礎。倘若該「原生」Z高度資訊的雜訊太大的話，那麼，其便會在該Z高度感測器124處、在該控制器114處、或是在類似的地方、或是在前述的任何組合處被處理(舉例來說，濾波、平滑化、或是類似的處理、或是前述的任何組合)，以便取得一「經處理的」工作表面Z高度，其能夠形成用於判斷該工作表面Z高度是否在該預設標稱Z高度處理視窗外面的基礎。
於其中一實施例中，原生或經處理的Z高度資訊中的項目皆會被儲存(舉例來說，被儲存在由電腦記憶體(例如，控制器114的緩衝器或是快取)所傳達的資料結構之中)。Z高度資訊中的每一個項目可以配合一對應的資訊項目被儲存，該對應的資訊項目表示當和該Z高度資訊項目相關聯的Z高度量測值被取得時以該第三掃描範圍為基準的感測範圍的位置(本文中亦稱為「感測位置」)。用以表示感測位置的資訊能夠從由第三定位器110所產生並且輸出至控制器114的一或更多個訊號(舉例來說，編碼汽訊號)中取得或是推知(舉例來說，在該控制器114處)，並且能夠以X方向、Y方向、或Z方向、或是前述的任何組合中的位置來提供該資訊。
一般來說，感測位置之間的間隔會相依於下面一或更多項因素，例如：要被處理的工件102、要被實施的處理的類型、要被形成在該工件102之上或裡面的特徵元件的位置、要在該工件102之上或裡面形成特徵元件的所希望的準確性或精確性、或是類似因素、或是前述的任何組合。於實施例中，感測位置之間的間隔係落在從0.1mm至6mm的範圍之中(舉例來說，落在從0.2mm至5mm的範圍之中)。於另一實施例中(舉例來說，工件102為PCB，並且該處理包含通孔鑽鑿)，感測位置之間的間隔係落在從0.5mm至1.5mm的範圍之中(舉例來說，1mm或是大約1mm)。然而，應該明白的係，感測位置之間的間隔亦可能小於0.1mm，或是大於6mm。兩對相鄰感測位置之間的間隔可以為恆定，或者可以變動。於其中一實施例中，Z高度量測能夠響應於一接收自控制器114的控制訊號而被觸發(舉例來說，其接著會在接收由第三定位器110所輸出的一或更多個編碼器訊號時被產生並且輸出)、響應於接收自第三定位器110的一或更多個編碼器訊號而被觸發、或是以類似的方式被觸發、或是前述的任何組合。
於另一實施例中，Z高度資訊(以及其相關聯的位置資訊)的一項目僅在其表示一工作表面Z高度落在該預設標稱Z高度處理視窗外面時才會被儲存。於此實施例中，控制器114會被配置成用以處理該Z高度資訊，以便判斷位在一特殊位置處的工作表面Z高度(舉例來說，經由量測或是處理)是否落在該預設標稱Z高度處理視窗外面(並且在該判斷的答案為肯定時儲存該Z高度資訊以及位置資訊)。於另一實施例中，該Z高度感測器124會被配置成用以處理該Z高度資訊，以便判斷位該工作表面Z高度(舉例來說，經由量測或是處理)是否落在該預設標稱Z高度處理視窗外面(並且在該判斷的答案為肯定時輸出該Z高度資訊給控制器114)。
倘若該工作表面Z高度(舉例來說，經由量測或是處理)經判定(舉例來說，由控制器114或是Z高度感測器124所判定)為落在該預設標稱Z高度處理視窗外面的話，那麼，控制器114便會產生並且輸出一或更多個控制訊號給透鏡致動器、第三定位器110、或是類似物、或是前述的任何組合，以便補償落在該預設標稱Z高度處理視窗外面的偵測變異或偏差(舉例來說，俾使得一被傳遞的雷射脈衝在該所希望的處理光點處會有所希望的光點尺寸)。Z高度補償能夠藉由輸出一或更多個控制訊號來啟動用於進行Z高度補償的一或更多個機制而被進行，俾使得一被傳遞的雷射脈衝在該所希望的處理光點處會有所希望的光點尺寸。可以使用在本文中所提供的實施例中之用於進行Z高度補償的機制的範例會在下面作更詳細的討論。
倘若已經知道工作表面Z高度的話，直接的方式便係進行即時的Z高度補償。然而，在工件102被處理之前，可能並不知悉工作表面Z高度(或者，可能沒有知悉至必要的準確性)。於其中一實施例中，會在開始工件102的雷射處理之前先量測該工件102要被處理的所有位置處的工作表面Z高度。然而，當工件102很龐大時，此「離線」量測工作表面Z高度可能會需要太多時間或費用。尤其是如果用以完成該雷射處理所需要的預期時間相對為短、如果該Z高度感測器的感測範圍小於工件102的尺寸、…等。另外，工作表面Z高度變異亦可能很大，足以使得雷射處理無法符合指定的品質需求。所以，較佳的係，在工件處理期間以即時的方式量測工作表面Z高度，取代在工件處理之前進行量測。
為幫助進行即時工作表面Z高度量測，Z高度感測器124會被排列並且被配置成使得該感測範圍被排列成落在該第二掃描範圍302b裡面(舉例來說，部分或完全落在該第二掃描範圍302b裡面，俾使得該感測範圍的質心或其它中央區域落在該第二掃描範圍302b的裡面或外面)。據此，於其中一實施例中便能夠在判定該偵測變異或偏差落在該標稱Z高度處理視窗外面時立刻進行該偵測的工作表面Z高度變異或偏差的補償。然而，和用於進行Z高度補償的機制相關聯的響應時間可能會非常長，且因此需要被補償(舉例來說，藉由延遲雷射處理序列，直到該偵測的工作表面Z高度變異或偏差已經獲得補償為止)。用於進行Z高度補償的機制的響應時間所造成的延遲在下文中將稱為「響應時間延遲」。原生Z高度資訊的處理(舉例來說，以便取得「經處理的」工作表面Z高度)亦可能為一延遲源，其同樣可能需要被補償。然而，倘若響應時間和處理延遲小於該第二掃描範圍以該工件為基準的移動速率(或是該工件以該第二掃描範圍為基準的移動速率)的話，那麼，此些延遲便不需要被補償。
於某些情況中，當該感測範圍如上面所述般地被排列在該第二掃描範圍302b裡面時，可能會難以達成精確的工作表面Z高度量測。所以，於其它實施例中，該Z高度感測器124會被排列並且被配置成使得該感測範圍完全落在該第二掃描範圍302b外面。舉例來說，並且參考圖4至6，該Z高度感測器124被排列並且被配置成使得感測範圍402沿著下面的方向偏離該第二掃描範圍302b：Y方向(舉例來說，如圖4中所示)、X方向(舉例來說，如圖5中所示)、或是X方向與Y方向(舉例來說，如圖6中所示)。圖4至6雖然顯示感測範圍402在-X方向中、在-Y方向中、或是在-X方向與-Y方向中偏離該第二掃描範圍302b；不過，應該明白的係，感測範圍402能夠在-X方向中、在+X方向中、在-Y方向中、在+Y方向中、或是前述的任何組合方向中偏離該第二掃描範圍302b。於圖4與6中所示的實施例中，在Y方向中介於第二掃描範圍302b與感測範圍402之間的距離或間距p(y)(也就是，在Y方向中從此些區域中每一者的中心處來量測)等於該第二掃描範圍302b的距離d′(y)。同樣地，於圖5與6中所示的實施例中，在X方向中介於第二掃描範圍302b與感測範圍402之間的距離或間距p(y)(也就是，在X方向中從此些區域中每一者的中心處來量測)等於該第二掃描範圍302b的距離d′(x)。然而，於其它實施例中，距離p(y)與p(x)亦可能分別大於，或小於，對應的距離d′(y)與d′(x)。
於配合圖4至6討論的範例中，感測範圍402通常為圓形形狀，直徑落在從1mm至3mm的範圍之中。於其中一實施例中，感測範圍402的直徑落在從1.5mm至2mm的範圍之中。然而，應該明白的係，感測範圍402的直徑亦可以小於1mm，或是大於3mm。舉例來說，感測範圍402的直徑可以等於或大於任何前面提及的距離d(x)、d′(x)、d(y)、或是d′(y)。然而，於其它範例實施例中，除了圓形的形狀之外，取而代之的係，感測範圍402通常可以為三角形、方形、矩形、橢圓形、…等。於又一範例實施例中，感測範圍402的形狀與尺寸通常可以和第二掃描範圍302b的形狀與尺寸相同。於其中一實施例中，該Z高度感測器124被配置成用以產生Z高度資訊，用以表示在該感測範圍402裡面所量測的平均或均值工作表面Z高度。於另一實施例中，該Z高度感測器124被配置成用以產生Z高度資訊，用以表示在該感測範圍402裡面的複數點處所量測的實際、平均、或是均值工作表面Z高度。
有鑒於上述，感測範圍402相對於第二掃描範圍302b的擺放位置(舉例來說，其能夠被特徵化為該感測範圍402偏離該第二掃描範圍302b的方向、該感測範圍402與該第二掃描範圍302b之間的間距、或是類似物、或是前述的任何組合)能夠彈性調整。舉例來說，感測範圍402相對於第二掃描範圍302b的擺放位置會對應於雷射處理期間該第二掃描範圍302b與該工件102的相對運動。此相對運動能夠被特徵化為諸如下面的參數：移動的速度、移動的方向(其可以沿著X方向或是Y方向前進，或是沿著X方向與Y方向以外的一或更多個方向前進，或是前述的任何組合)、…等。
因此，於其中一實施例中，相較於該第二掃描範圍302b相對於該工件102的移動方向(舉例來說，當藉由致動第三定位器110而移動掃描透鏡112、工件102、或是前述的任何組合時)，該感測範圍402可以在一不同的方向中偏離該第二掃描範圍302b。舉例來說，如果在預期的雷射處理期間，該第二掃描範圍302b相對於該工件102在+Y方向或-Y方向中移動的話，那麼，該感測範圍402則可以在-X方向(舉例來說，如圖5或6中所示)或+X方向中偏離該第二掃描範圍302b。依此方式偏離該感測範圍402雖然能夠提供即時的工作表面Z高度量測；但是，同樣容易受到上面所討論的相同的響應時間以及處理延遲的影響。另外，如果雷射處理在工件102的邊緣處被實施並且該感測範圍402不在工件102上或者僅部分位於工件102上的話，那麼，如上面所述般的偏離該感測範圍402便可能會有問題。然而，當處理該工件102時，藉由施行根據下面示範性說明的一或更多項實施例的掃描技術便能夠改善或是避免發生此些問題(或是受到問題影響的敏感性)。
於另一實施例中，相較於該第二掃描範圍302b相對於該工件102的移動方向(舉例來說，當藉由致動第三定位器110而移動掃描透鏡112、工件102、或是前述的任何組合時)，該感測範圍402可以在相同的方向中偏離該第二掃描範圍302b。舉例來說，如果在預期的雷射處理期間，該第二掃描範圍302b相對於該工件102在-Y方向中移動的話，那麼，該感測範圍402則可以在-Y方向(舉例來說，如圖4或6中所示)中偏離該第二掃描範圍302b。依此方式偏離該感測範圍402雖然能夠提供即時的工作表面Z高度量測；但是，同樣容易受到上面所討論的相同延遲的影響。另外，並且相依於正在被處理的工件102，如上面所述般偏離該感測範圍402經常(但是未必總是)僅在該感測範圍402偏離於和該第二掃描範圍302b相對於該工件102的移動方向為相同的方向中才有效果。然而，此問題亦能夠藉由提供多個Z高度感測器來減輕(舉例來說，該多個Z高度感測器被配置並且被排列成用以產生多個感測範圍，每一個感測範圍被設置在該第二掃描範圍302b的反向側)。當處理工件102時，此問題亦能夠藉由施行根據下面示範性說明的一或更多項實施例的掃描技術而減輕。
於該感測範圍402的質心或其它中央區域被排列成完全落在該第二掃描範圍302b外面的實施例中，控制器114會在一處理位置和與一Z高度資訊項目相關聯的感測位置相同時補償由該Z高度資訊項目所示的偵測變異或偏差。於另一實施例中，補償該偵測變異或偏差係在該處理位置落在該感測位置的一指定距離(舉例來說，400μm、200μm、100μm、80μm、60μm、50μm、30μm、15μm、或是類似距離、…等)裡面時被執行。該指定距離可以為固定，或者可以相依於諸如下面的因素而改變：第二掃描範圍302b被掃描的速率、和用於進行Z高度補償的機制相關聯的響應時間、或是類似因素、或是前述的任何組合。此補償同樣可能於下面的實施例中進行：該感測範圍402的質心或其它中央區域落在該第二掃描範圍302b裡面；或是，該感測範圍402被排列成部分落在該第二掃描範圍302b裡面，但是，該感測範圍402的質心或其它中央區域卻落在該第二掃描範圍302b的外面。
該處理位置能夠為：一目前雷射脈衝要在該工件的處理期間被傳遞至一處理光點的位置(舉例來說，以該第三掃描範圍為基準來決定)；對應於一連串雷射脈衝要在該工件的處理期間依序被傳遞至複數個空間分散的處理光點之位置的質心位置；該第二掃描範圍302b的一部分(舉例來說，該第二掃描範圍302b的邊緣、質心、或是其它內部區域)；該第一掃描範圍的一部分(舉例來說，該第一掃描範圍的邊緣、質心、或是其它內部區域)；或是類似位置；或是前述的任何組合。用以表示該處理位置的資訊能夠從由第一定位器106、第二定位器108、第三定位器110、或是前述的任何組合所產生並且輸出給控制器114的一或更多個訊號(舉例來說，編碼器訊號)處、從用以描述該處理軌線的資訊處、或是從類似地方、或是前述的任何組合處取得或推知(舉例來說，在控制器114處)。
此段落中關於該感測範圍402的擺放位置的特殊實施例雖然已經配合第二掃描範圍302b作過討論；不過，應該明白的係，於其它實施例中，Z高度感測器124可以被排列並且被配置成使得該感測範圍402同樣偏離其它掃描範圍，例如，第二掃描範圍302a。進一步言之，此段落中關於Z高度的特殊實施例雖然已經配合設備100作過討論；不過，應該明白的係，此些實施例中的任一實施例或是它們的任何組合亦可以配合設備100以外的任何雷射處理設備來施行。進一步言之，此段落中關於Z高度量測以及Z高度補償、…等的特殊實施例雖然已經配合雷射處理設備以及基於雷射的處理作過討論；不過，應該明白的係，此些實施例中的任一實施例或是它們的任何組合亦可以配合被配置成用以處理工件的任何其它合宜設備來施行，例如，機械式鑽鑿設備、水切割或水鑽設備、電子射束切割機、噴磨機、…等。
A. 用於進行 Z 高度補償的機制的範例實施例 i. 透鏡致動器
於其中一實施例中，用於進行Z高度補償的機制可以包含前面提及的透鏡致動器。舉例來說，該透鏡致動器會被致動用以調整束腰在該射束軸中的位置(於本文中亦稱為「聚焦Z高度」，其係從掃描透鏡112的出口瞳孔處所量測)，俾使得一被傳遞的雷射脈衝在該所希望的處理光點處會有所希望的光點尺寸。
ii. 第一定位器
於其中一實施例中，第一定位器106可以包含一MEMS面鏡或面鏡陣列，如上面的示範性說明，其會被致動用以藉由改變被傳遞至工件102的雷射脈衝的光點形狀或光點尺寸而進行Z高度補償。於另一實施例中，第一定位器106可以包含一或更多個AOD系統，如上面的示範性說明，其能夠被驅動(舉例來說，當施加一或更多個RF訊號至一或更多個超音波換能器元件時，每一個超音波換能器元件皆被音頻耦接至一或更多個AO胞體)用以進行Z高度補償。驅動一AOD系統的範例實施例會在下文中做更詳細說明。此些範例實施例雖然配合一被併入於諸如設備100或700的設備裡面的AOD系統來討論；不過，應該明白的係，不論基於雷射的設備是否為一雷射處理設備，該些範例實施例皆可合宜地施行於併入一AOD系統的任何基於雷射的設備。
a. 經連續變頻 (chirp) 的 RF 訊號
於其中一實施例中，當該第一定位器106包含一AOD系統時(舉例來說，一多軸AOD系統)，當雷射脈衝通過一與該AOD系統的超音波換能器元件音頻耦接的AO胞體時，該AOD系統能夠藉由連續變頻被施加至該AOD系統的一或更多個超音波換能器元件的RF訊號而被驅動。連續變頻一外加RF訊號的效應係會改變離開該AOD系統的雷射脈衝射束的焦距。當改變該焦距時，被傳遞至工件102的雷射脈衝的有效光點尺寸便會以相應的方式改變。焦距改變的程度能夠以下面的公式來特徵化：
其中，F為因該連續變頻所產生的有效焦距，ν為該AO胞體裡面的音頻速度，λ為雷射脈衝的波長，以及df/dt為被施加至該超音波換能器元件的RF頻率的變化率。應該明白的係，焦距改變的方向(舉例來說，朝向或遠離工件102)係由F的記號來表示(也就是，其可以為正號或負號，相依於該頻率究竟被調變成隨著時間增加或降低)。
一般來說，連續變頻一外加RF訊號同樣適用在短於通過被該雷射脈衝射束所照射的孔徑的音波的通行時間的雷射脈衝。要有效地改變由雷射源104(例如，QCW雷射)所產生的雷射脈衝射束的焦距可能會很難，基本上，因為QCW雷射在連續變頻頻率能夠被重置為起始數值的脈衝之間(實際上)沒有雷射關閉時間。據此，利用離散脈衝式雷射會比較容易施行連續變頻技術，俾使得在該雷射脈衝通過該AOD時能夠正確地設定連續變頻掃掠(以用於光點定位所需要的中心AOD頻率為基準)。不過，如果提供一脈衝閘控單元的話，連續變頻技術同樣能夠使用於CW雷射或QCW雷射。
一AOD系統能夠移動該射束軸的程度會和該外加RF訊號的頻率成正比。當該外加RF頻率被連續變頻時，該音波頻率會在一通過該AO胞體的雷射脈衝的寬度中改變(也就是，橫切過該射束路徑116來量測)，而且該射束路徑116的偏折會和跨越該通行雷射脈衝的均值頻率成正比。該均值頻率會被正確地設定或校正，以便提供該射束軸所希望的移動。然而，雷射脈衝及/或AOD控制訊號時序變異卻會造成此均值頻率的偏移，且因此會產生光點位置誤差(也就是，導致一雷射脈衝被傳遞至該工件102中不同於所希望光點位置的位置)。舉例來說，一AOD系統具有150μm的第一掃描範圍(舉例來說，在30MHz的頻寬中)。因此，每MHz的射束路徑偏折量為150μm/30MHz，或是5μm/MHz。倘若所希望的連續變頻速率為30MHz/μs的話，那麼，10ns的時序變異便會產生1.5μm的射束路徑偏折誤差(也就是，(5μm/MHz)*(30MHz/μs)*(10ns))。
雷射脈衝及/或AOD控制訊號時序變異通常肇因於控制器114裡面的電路系統或操作(因為其可能以不同的方式來具體實現)、驅動器中的變異、從雷射源104所產生的雷射脈衝、…等。於某些雷射源中(例如，二極體脈衝式光纖雷射)，一輸入雷射觸發訊號與最終產生的對應雷射脈衝之間的抖動可能相對低(＜10ns)。於其它雷射源中(舉例來說，Q開關二極體激昇雷射)，該變異可能較大(舉例來說，因為內部Q開關動作和雷射腔動態的隨機同步的關係)。舉例來說，一典型的UV Q開關雷射在該輸入雷射觸發訊號與最終產生的對應雷射脈衝之間會呈現約±15ns的時序不確定性。進一步言之，一典型的FPGA可能會有運行於20ns時脈週期處的基礎時雷射脈衝。因此，包含此FPGA的控制器114會產生額外±10ns的時序不確定性。此些時序不確定性會造成最終被傳遞至工件102的雷射脈衝的定位誤差(也就是，最終被傳遞遠離該所希望的處理光點的雷射脈衝的實際位置的變異或偏差)。端視在處理期間要被形成的特殊特徵元件而定，此定位誤差可能很顯著或不顯著。
當進行Z高度補償時，上面所述的定位誤差可能很顯著。於此些情況中，輸出一觸發訊號至該雷射源104(舉例來說，用以產生一雷射脈衝)，輸出一觸發訊號至該AOD系統(舉例來說，用以施加一或更多個經連續變頻的RF訊號)，以及該雷射源104產生雷射脈衝之間的同步作用可以被改良。舉例來說，於該雷射源104依賴於一內部時脈來觸發雷射脈衝之輸出的實施例中，該內部時脈會被同步(舉例來說，經由PLL、閘控邏輯、…等)至用以起始送往該AOD系統之觸發訊號的該控制器114的該內部時脈。進一步言之，在產生該連續變頻序列本身所涉及的任何時脈(舉例來說，直接數位合成器(Direct Digital Synthesizer，DDS)電路、…等所使用的時脈)可能同樣會被同步。此同步化會減少時序不確定性至僅會有肇因於隨機雷射腔效應的時序不確定性。
b. 經頻譜塑形的 RF 訊號
於其中一實施例中，當第一定位器106包含一AOD系統時(舉例來說，一多軸AOD系統)，當雷射脈衝通過一與超音波換能器元件音頻耦接的AO胞體時，該AOD系統能夠藉由施加經頻譜塑形的RF訊號至一或更多個超音波換能器元件而被驅動。於此實施例中，該外加RF訊號中的頻譜的形狀經過選擇，用以改變離開該AOD系統的雷射脈衝射束的M
2係數(於本技術中亦稱為「射束品質係數」或「射束傳播係數」)。在改變M
2係數時，被傳遞至工件102的雷射脈衝的有效光點尺寸會以相應的方式改變。M
2係數能夠被改變的程度對應於該外加RF訊號中的頻譜的廣度(舉例來說，相對寬廣的頻譜對M
2係數的影響會大於相對狹窄的頻譜)。一般來說，塑形一外加RF訊號的頻譜內容-如本文中所述般-同樣適用於長於通過被該雷射脈衝射束所照射的孔徑的音波的通行時間的雷射脈衝。
於雷射脈衝具有徑向對稱的實施例中，高斯空間強度輪廓會被傳遞至工件102(並且假設由雷射源104所輸出的雷射脈衝具有高斯空間強度輪廓)，因此，該外加RF訊號的頻譜同樣會有高斯形狀。所以，於其中一實施例中，可以被施加的第一種類型RF訊號能夠被特徵化成一在時域中有尖峰的相對狹窄訊號(也就是，隱喻為在該外加訊號頻譜中的所有頻率之間有恆定或是實質上恆定的相位)。此類型的訊號可能會負面影響該AO胞體的總繞射效率。據此，於另一實施例中，可以被施加的第二種類型RF訊號能夠被特徵化成一相對平滑的訊號，看起來幾乎為一單頻振盪(舉例來說，任一振盪尖峰的振幅和每一個其它振盪尖峰的振幅約略相同的訊號)。此RF訊號會包含一類週期訊號。不同於尖峰式RF訊號，此些經頻譜塑形的RF訊號能夠被建構成不會明顯影響該AO胞體的繞射效率。
合宜的經頻譜塑形RF訊號能夠利用任何合宜的技術來創造。於其中一實施例中，一經頻譜塑形的RF訊號能夠藉由下面的方法來創造，其包含：選擇一所希望的中心頻率ω
o，用以設定該調變射束的質心位置；選擇所希望的頻譜寬度σ
ω，用以設定在該工件102處的有效雷射脈衝光點尺寸；選擇一所希望的頻率解析度r
ω，用以設定要被驅動的離散頻率的分隔距離；以及將選定的中心頻率ω
o、頻譜寬度σ
ω、以及頻率解析度r
ω輸入至一演算法，例如，Gerchberg-Saxton演算法，用以經由決定每一個頻率所需要的相位來近似要被施加的RF訊號的所希望的頻譜特性。於此實施例中，該AOD系統會被設計成使得入射於AO胞體上的雷射脈衝射束會照射該AO胞體的相對大量的閘控週期(舉例來說，以100MHz的脈衝重複率入射於一石英AO胞體的6mm射束尺寸會照射超過100個週期)，從而在大部分的實際情況中達成合宜近似一高斯頻譜的目的。該近似頻譜接著會被施加(舉例來說，在控制器114處)，用以產生要被施加至該AOD系統的一或更多個經過適當頻譜塑形的RF訊號。藉由改變被輸入至該近似演算法的頻譜寬度σ
ω，該外加RF訊號的頻譜會被改變而改變該外加RF訊號中的頻譜的寬度。進一步言之，射束路徑116會因改變被輸入至該近似演算法的頻譜寬度σ
ω而被偏折。因此，應該明白的係，頻譜寬度σ
ω、中心頻率ω
o、以及頻率解析度r
ω、或是前述的任何組合能夠一起或分開改變。
iii. 第三定位器
於另一實施例中，用於進行Z高度補償的機制可以包含第三定位器110。舉例來說，該第三定位器110會被致動用以移動該工件102，俾使得該工作表面Z高度會落在該預設標稱Z高度處理視窗裡面(從而使得一被傳遞雷射脈衝的束腰會出現在該所希望的處理光點處)。
iv. 用於進行 Z 高度補償的機制的其它範例實施例
於其中一實施例中，用於進行Z高度補償的機制可以包含諸如下面的器件：透鏡、MEMS面鏡或面鏡陣列、或是類似物、或是前述的任何組合。於此實施例中，此機制可以被提供(舉例來說，除了第一定位器106、第三定位器110、掃描透鏡112、或是前述的任何組合之外)，並且可以被設置在該射束路徑116中位於第一定位器106、第二定位器108、第三定位器110、掃描透鏡112、或是前述的任何組合的光學「上游」或「下游」的任何位置處。當被提供成為一透鏡時，該透鏡可以被提供成為一被耦接至一透鏡致動器(舉例來說，音圈、…等)的固定焦距透鏡，該透鏡致動器被配置成用以沿著該射束路徑116來平移該透鏡，從而沿著該射束軸改變該束腰的位置。於另一實施例中，該透鏡可以被提供成為一可變焦距透鏡(舉例來說，變焦透鏡，或是所謂的「液體透鏡(liquid lens)」，其併入COGNEX、VARIOPTIC、…等目前所提供的技術)，其能夠被致動(舉例來說，透過透鏡致動器)用以沿著該射束軸來改變該束腰的位置。
V. 關於掃描頭配置的實施例
於圖1中所示的實施例中，設備100包含單一掃描頭118。然而，於另一實施例中，設備100可以具備多個(舉例來說，2個、3個、4個、5個、6個、8個、…等)掃描頭，每一個掃描頭可以以或是不以配合掃描頭118所述的方式來提供。讓設備100具備多個掃描頭(也就是，使其成為一「多頭設備」)可以改良由設備100所進行的雷射處理的總處理量。此多頭設備的不同掃描頭能夠以完全相同或是不相同的方式來安置、配置、驅動、致動、或是類似動作、或是前述的任何組合。
舉例來說，於其中一實施例中，不同掃描頭的掃描透鏡的一或更多項特徵能夠相同或是不相同。一掃描透鏡的範例特徵會包含：種類(舉例來說，f-西塔型、遠心型、軸錐型、…等)、焦距、數值孔徑、材料組成、有/無塗層、塗層組成、…等。
於另一範例中，一定位器(舉例來說，前面提及的第二定位器108)可以被併入於一掃描頭裡面，而另一掃描頭則可以於其中併入或不併入或者可以有或沒有與其相關聯的一定位器。又，不同掃描頭的定位器的一或更多項特徵能夠相同或是不相同。定位器的範例特徵會包含：一掃描頭702的定位器的數量(舉例來說，1個、2個、3個、…等)；一掃描頭的每一個定位器的種類(舉例來說，機械型定位器，例如，檢流計面鏡、MEMS面鏡或面鏡陣列、壓電式致動器、電致伸縮式致動器、音圈致動器、…等；固態定位器，例如，AOD、EOD、…等)；定位頻寬；掃描範圍的大小；掃描範圍的形狀；製造商；軟體控制；…等。同樣地，其中一個掃描頭702的定位器能夠根據和一或更多個其它掃描頭702的定位器相同的(多個)控制訊號被驅動。或者，其中一個掃描頭702的定位器能夠根據和一或更多個其它掃描頭702的定位器不同的控制訊號被驅動。
於其中一實施例中，不同的掃描頭能夠以相同的方式或不同的方式被安置在該設備裡面。舉例來說，至少其中一個(或是全部)掃描頭能夠被固定(舉例來說，被固定在一被併入於該設備裡面的框架)，以便保持靜止於該設備裡面。於另一範例中，至少其中一個(或是全部)掃描頭能夠在該設備裡面移動。當可以移動時，至少其中兩個(或是全部)掃描頭可以在或沿著相同的方向移動(舉例來說，線性平移、旋轉、…等)、可以在或沿著不同的方向移動(舉例來說，線性平移、旋轉、…等)、或是可以類似的方式移動、或是前述的任何組合。當被配置成可以在相同方向中移動時，該至少其中兩個(或是全部)掃描頭可以以相同的速度(舉例來說，俾使得在該些掃描頭之間不會發生任何相對移動)或是不同的速度(舉例來說，俾使得在該些掃描頭之間會發生相對移動)移動。為幫助移動，該設備可以包含一或更多個起重架、線性載台、旋轉載台、鉸接式機器人手臂、或是類似物、或是前述的任何組合，有利於被耦接至該些掃描頭中的一或更多者。此些載台可以為前面提及的第三定位器110的一部分(且因此根據用以在射束軸與工件102之間提供相對移動的一或更多個控制訊號被驅動，如上面的討論)；或者，可以和該第三定位器110分開(且因此根據用以達成在射束軸與工件102之間提供相對移動以外其它目的的一或更多個控制訊號被驅動，舉例來說，用以確保調整每一個掃描頭和要被該多頭設備處理的一或更多個工件之間的對準)。
於某些實施例中，該多頭設備會包含單一Z高度感測器，例如，前面提及的Z高度感測器124；或者，可以包含多個此些Z高度感測器。於某些實施例中，一Z高度感測器可以和單一掃描頭相關聯；或者，可以和多個掃描頭(舉例來說，2個、3個、4個、5個、6個、8個、…等)相關聯。於其中一實施例中，該多頭設備中包含的Z高度感測器的數量和該多頭設備中的掃描頭的數量相同，並且每一個Z高度感測器和單一掃描頭相關聯。
在上面已說明一多頭設備的特定特點，現在將參考圖7來更詳細示範性說明和根據某些實施例的多頭設備相關聯的配置。
當被提供成為一多頭設備時，設備100(圖7中稱為多頭設備700)可以包含四個掃描頭，例如，第一掃描頭702a、第二掃描頭702b、第三掃描頭702c、以及第四掃描頭702d(每一者皆可通稱為掃描頭702，或是統稱為掃描頭702)。多群掃描頭702能夠由一共同軌道來支撐。舉例來說，第一掃描頭702a以及第三掃描頭702c能夠由一第一軌道704a來共同支撐，以及第二掃描頭702b以及第四掃描頭702d能夠由一第二軌道704b來共同支撐。如本文中的用法，第一軌道704a與第二軌道704b可通稱為軌道704，或是統稱為軌道704。
一般來說，每一條軌道704能夠被固定於設備100裡面，俾使得為靜止或可移動(舉例來說，沿著X方向、沿著Y方向、或是沿著特定其它方向平移，或是繞著平行於X方向或Y方向的軸線旋轉，或是繞著平行於特定其它方向的軸線旋轉，或是類似的移動，或是前述的任何組合)。舉例來說，於圖中所示的實施例中，該第一軌道704a可以被耦接至某一載台(圖中並未顯示)，該載台被配置成用以沿著X方向來移動該第一軌道704a(舉例來說，如箭頭706所示)；而該第二軌道704b則可以被固定於該多頭設備700裡面，俾使得為靜止。
一般來說，由軌道704所攜載的掃描頭702會被耦接至軌道704，俾使得為靜止或可移動(舉例來說，沿著X方向、沿著Y方向、或是沿著特定其它方向平移，或是繞著平行於X方向或Y方向的軸線旋轉，或是繞著平行於特定其它方向的軸線旋轉，或是類似的移動，或是前述的任何組合)。舉例來說，於圖中所示的實施例中，該第三掃描頭702c與該第四掃描頭702d為固定，俾使得分別相對於該第一軌道704a與該第二軌道704b為靜止；反之，該第一掃描頭702a被耦接至一第一Y載台708a(其亦可由第一軌道704a攜載)，俾使得可以沿著Y方向移動；而該第二掃描頭702b則被耦接至一第二Y載台708b(其亦可由第二軌道704b攜載)，俾使得可以沿著Y方向移動(獨立於該第一掃描頭702a，或是聯合該第一掃描頭702a)。或者，該第一掃描頭702a與該第二掃描頭702b可以被耦接至一共同Y載台(圖中並未顯示)，其可以以可移動的方式被耦接至第一軌道704a及/或第二軌道704b(舉例來說，透過橫跨第一軌道704a與第二軌道704b的任何合宜或有利的機械連結器)。因此，如上面所述的建構，該第一掃描頭702a可以沿著X方向與Y方向移動，該第二掃描頭702b可以沿著Y方向移動(聯合該第一掃描頭702a)，該第三掃描頭702c可以沿著X方向移動(聯合該第一掃描頭702a)，以及該第四掃描頭702d被固定俾使得維持靜止。
一般來說，每一個掃描頭702被調適成用以接收沿著來自一或更多個雷射源(例如，前面提及的雷射源104)的一或更多條射束路徑(例如，前面提及的射束路徑116)傳播的雷射脈衝。舉例來說，於圖中所示的實施例中，該些雷射脈衝係從單一雷射源104處產生，並且經過一非必要光學系統712的修飾(舉例來說，聚焦、擴展、準直、塑形、偏振、濾波、分光、或是以其它方式修飾、調整、或是引導、…等)。該光學系統712可以包含一或更多個光學器件，其包含：射束擴展器、射束塑形器、孔徑、諧波產生晶體、濾波器、準直器、透鏡、面鏡、偏振器、繞射性光學元件、折射性光學元件、或是類似物、或是前述的任何組合。於其中一實施例中，該非必要光學系統712可以包含在美國專利案第6,433,301號中的模組式成像光學軌道的背景之中所示範性說明的任何光學器件配置，本文以引用的方式將其完全併入。
於圖中所示的實施例中，由雷射源104所產生(並且視情況，經由光學系統712所傳送)的雷射脈衝會傳播通過一主要射束分散器714，用以沿著一第一主要射束路徑116a1與一第二主要射束路徑116a2(每一者通稱為主要射束路徑116a，或是統稱為主要射束路徑116a)來同步及/或交替引導雷射脈衝。於其中一實施例中，該主要射束分散器714被提供成為一AOM，並且該些主要射束路徑116a被提供成為和該AOM相關聯的第零階射束路徑與第一階射束路徑(舉例來說，如上面提及的美國專利案第7,133,187號中的示範性討論)。一般來說，一AOM的繞射效率並非100%。所以，即使該AOM被驅動成用以選擇該第一階射束路徑，至少部分能量仍然必定會沿著一主要射束路徑116a被傳送。據此，並且於一非必要的實施例中，沿著第零階射束路徑被傳送的能量會因合宜地操作該第一定位器106、該第二定位器108、或是類似物、或是前述的任何組合而被阻隔或無法抵達工作表面102a。然而，於另一實施例中，該些主要射束路徑116a中的其中一者可以被提供成為一和該AOM相關聯的正向第一階射束路徑，而該些主要射束路徑116a中的另一者則可以被提供成為一和該AOM相關聯的負向第一階射束路徑。於此實施例中，一射束收集器(圖中並未顯示)可以被提供，用以接收沿著該AOM的第零階射束路徑所傳送的能量。
當被提供成為一AOM時，該主要射束分散器714可以視情況被操作(舉例來說，響應於由控制器114、由另一控制器、或是由類似物、或是前述的任何組合所輸出的一或更多個控制訊號)：用以在時間上斬切或片切由雷射源104所產生(並且視情況，經由光學系統712所傳送)的雷射脈衝；用以阻隔、收集、或是衰減由雷射源104所產生(並且視情況，經由光學系統712所傳送)的一或更多道雷射脈衝(的全部)；或是進行類似的動作、或是前述的任何組合。舉例來說，該AOM可以被操作用以阻隔、收集、或是衰減由雷射源104所產生(並且視情況，經由光學系統712所傳送)的一或更多道(或全部)雷射脈衝的至少其中一部分。一雷射脈衝的一或更多個部分可以被阻隔、收集、或是衰減，用以產生具有相對小脈衝時間持續長度、較短或較長上升時間、較短或較長下降時間、或是類似特性、或是前述的任何組合的一或更多道雷射脈衝。
阻隔或收集一連串依序產生的雷射脈衝中的一或更多道雷射脈衝亦稱為「脈衝拾取(pulse picking)」。脈衝拾取可以在合宜或所希望的時候被施行。舉例來說，倘若用以形成複數個特徵元件(舉例來說，通孔)所需要的一處理軌線規定要被該處理光點橫切的特徵元件至特徵元件移動中的至少一部分要花費相同時間數額Tm的話，那麼，雷射脈衝便會以1/Tm的脈衝重複率被該雷射源104產生。接著，針對要在為Tm之整數倍(舉例來說，k*Tm)的時間數額中被該處理光點橫切的任何特徵元件至特徵元件移動來說，該主要射束分散器714(舉例來說，當被提供成為一AOM時)會被操作用以阻隔在該k*Tm的週期期間所產生的任何脈衝。
於某些情況中，改變雷射源104用來產生雷射脈衝的脈衝重複率的結果會可量測的方式改變所產生的雷射脈衝的時間強度輪廓。此些改變能夠被特徵化(舉例來說，在一前置處理校正步驟、…等期間)並且該主要射束分散器714(舉例來說，當被提供成為一AOM時)能夠被操作用以補償該些已前置特徵化的變化(舉例來說，藉由阻隔、收集、或是衰減由雷射源104所產生的一或更多道(或全部)雷射脈衝的至少其中一部分)。因此，不論用來產生該些雷射脈衝的脈衝重複率是否改變，沿著該些主要射束路徑116a傳播的雷射脈衝皆會有均勻(或者至少實質上均勻)的時間強度輪廓。
於其它實施例中，該主要射束分散器714可以被提供成為一或更多個偏振器、射束分歧器、轉動的斬波器面鏡、旋轉的多邊形面鏡、共振檢流計面鏡系統、電光調變器(Electro-Optic Modulator，EOM)、或是類似物、或是前述的任何組合。使用EOM來控制可替代的射束路徑及/或組合射束路徑在美國專利案第8,374,206號中有詳細討論，本文以引用的方式將其完全併入。還應該明白的係，該非必要的光學系統712通常可以被設置在該些主要射束路徑116a中位於該主要射束分散器714下游的位置處，而非如圖中所示般在該主要射束分散器714的上游處。於其它實施例中，複數個非必要的光學系統712可以被提供在該主要射束分散器714的下游處，每一個非必要的光學系統712係被定位在一不同的主要射束路徑116中。
沿著主要射束路徑116a被引導的雷射脈衝會進一步由一第一次要射束分散器716a與一第二次要射束分散器716b(每一者通稱為次要射束分散器716，或是統稱為次要射束分散器716)來分散。該第一次要射束分散器716a被配置成用以同步及/或交替引導沿著第一主要射束路徑116a1傳播至第一次要射束路徑116b1與第二次要射束路徑116b2的雷射脈衝。同樣地，第二次要射束分散器716b被配置成用以同步及/或交替引導沿著第二主要射束路徑116a2傳播至第三次要射束路徑116b3與第四次要射束路徑116b4的雷射脈衝。於圖中所示的實施例中，每一個次要射束分散器716係被提供成為包括一射束分歧器與一面鏡的系統。舉例來說，該第一次要射束分散器716a包含一射束分歧器718與一面鏡720。然而，於其它實施例中，任何次要射束分散器716亦能夠被提供成為一AOM、一或更多個偏振器、射束分歧器、轉動的斬波器面鏡、旋轉的多邊形面鏡、電光調變器(EOM)、或是類似物、或是前述的任何組合。
第一次要射束路徑116b1、第二次要射束路徑116b2、第三次要射束路徑116b3、以及第四次要射束路徑116b4(每一者通稱為次要射束路徑116b，或是統稱為次要射束路徑116b)各自傳播至一不同的掃描頭702。舉例來說，於圖中所示的實施例中，該第一主要光學路徑116a1會被該第一次要射束分散器716a的射束分歧器718分歧而形成第一次要射束路徑116b1與第三次要射束路徑116b3，而該第二主要光學路徑116a2則會被該第二次要射束分散器716b的射束分歧器718分歧而形成第二次要射束路徑116b2與第四次要射束路徑116b4。該第一次要射束路徑116b1會被引導至第一掃描頭702a，該第二次要射束路徑116b2會被引導至第二掃描頭702b，該第三次要射束路徑116b3會被引導至第三掃描頭702c，以及該第四次要射束路徑116b4會被引導至第四掃描頭702d。於圖中所示的實施例中，每一條次要射束路徑116b僅在單一軌道704上服務一組掃描頭702。然而，應該明白的係，任何主要射束路徑116a可以被分歧，俾使得其相關聯的次要射束路徑116b可以被傳遞至不同軌道704上的掃描頭702。
於圖中所示的實施例中，諸如第一光學裝配件722a、第二光學裝配件722b、第三光學裝配件722c、以及第四光學裝配件722d(每一者通稱為光學裝配件722，或是統稱為光學裝配件722)的光學裝配件會被設置在該些次要射束路徑116b裡面，俾使得一光學裝配件722會被設置在一次要射束路徑116b中位於被設置在同一條次要射束路徑116b中的掃描頭702的上游位置處。因此，於圖中所示的實施例中，第一次要射束路徑116b1經由第一光學裝配件722a傳播至第一掃描頭702a，第二次要射束路徑116b2經由第二光學裝配件722b傳播至第二掃描頭702b，第三次要射束路徑116b3經由第三光學裝配件722c傳播至第三掃描頭702c，以及第四次要射束路徑116b4經由第四光學裝配件722d傳播至第四掃描頭702d。然而，應該明白的係，光學裝配件722可以少於掃描頭702。
圖中雖然並未顯示；不過，一光學旁繞系統(舉例來說，其包括一或更多個面鏡、AOM、定位器(舉例來說，檢流計面鏡系統、快速操控面鏡、…等)、射束分歧器、光學切換器、或是類似物、或是前述的任何組合)可以被設置在任何次要射束路徑116b之中，用以旁繞一對應的光學裝配件722。因此，當一光學旁繞系統被設置在任何特殊的次要射束路徑116b之中時，一光學裝配件722的功能便會從該特殊的次要射束路徑116b中被移除。或者，該些光學裝配件722中的一或更多者(或全部)能夠完全從該設備700處被省略。
每一個光學裝配件722皆會包含一或更多個定位器，例如，前面提及的第一定位器106，以及視情況，一或更多個半波板、孔徑、中繼透鏡、面鏡、或是類似物、或是前述的任何組合(舉例來說，全部被設置在一具有光學輸入埠與輸出埠的共同殼體裡面、被固定至一共同框架、或是類似的設置方式、或是前述的任何組合)。不同的光學裝配件722能夠以完全相同或是不相同的方式來配置、驅動、致動、或是類似動作、或是前述的任何組合。因此，其中一個光學裝配件722的一定位器能夠和一或更多個其它光學裝配件722的一定位器為相同或是不相同類型(舉例來說，相同類型但是有不同的特徵)。定位器的範例特徵會包含：一光學裝配件722的定位器的數量(舉例來說，1個、2個、3個、…等)；一光學裝配件722的每一個定位器的種類；定位頻寬；掃描範圍的大小；掃描範圍的形狀；製造商；軟體控制；…等。同樣地，其中一個光學裝配件722的定位器能夠根據和一或更多個其它光學裝配件722的定位器相同的(多個)控制訊號被驅動。或者，其中一個光學裝配件722的定位器能夠根據和一或更多個其它光學裝配件722的定位器不同的控制訊號被驅動。不同光學裝配件722的定位器能夠以同步、依序、隨機、或是類似方式、或是前述的任何組合被驅動。每一個光學裝配件722能夠單獨被封裝成一模組式裝配件，俾使得其能夠以另一光學裝配件722為基準被選擇性地移除或取代。
圖中雖然並未顯示；不過，該些光學裝配件722中的一或更多者的殼體、框架、…等可以包含一對位特徵元件，其被配置成用以利用該光學裝配件722的至少其中一個器件(舉例來說，利用一定位器、一孔徑、一中繼透鏡、一面鏡、一光學輸入埠、一光學輸出埠、或是類似物、或是前述的任何組合)來幫助光學對準一多頭設備700裡面的一對應次要射束路徑116b。因此，該多頭設備700可以進一步包含一框架、閂鎖、…等，其被配置成用以扣接一光學裝配件722的對位特徵元件。
如圖7中示範性所示，該主要射束分散器714會分散一外來的雷射脈衝串跨越一組主要射束路徑116a(舉例來說，兩條主要射束路徑116a)，而該些次要射束分散器716則會分散外來的雷射脈衝串跨越一組次要射束路徑116b(舉例來說，四條次要射束路徑116b)。然而，於另一實施例中，被設置在一選定主要射束路徑116a中的該些次要射束分散器716中的其中一者可以被省略(舉例來說，連同一被設置在一次要射束路徑116b中位於其下游處的對應光學裝配件722)，並且沿著該選定主要射束路徑116a傳播的雷射脈衝可以被引導至一掃描頭702(舉例來說，借助於一或更多個面鏡、…等)。
一般來說，並且如上面所述的構造，該多頭設備700的一或更多個器件(舉例來說，主要射束分散器714、次要射束分散器716、光學裝配件722中的第一定位器106、掃描頭702中的第二定位器108、…等)能夠被操作(舉例來說，響應於由控制器114(參見圖1)所輸出的一或更多個控制訊號)，俾使得雷射脈衝(或是雷射脈衝突波)會從其中一個掃描頭702被傳送至工件(圖中並未顯示)，同步於從至少另一掃描頭702(或是所有其它掃描頭702)至該工件的雷射脈衝(或是雷射脈衝突波)。於其中一實施例中，該多頭設備700的操作會受到控制，俾使得雷射脈衝(或是雷射脈衝突波)會從受到軌道704支撐的其中一個掃描頭702處被傳遞，同步於從受到相同軌道704支撐的另一個掃描頭702(或是所有其它掃描頭702)處所傳遞的雷射脈衝(或是雷射脈衝突波)。於另一實施例中，雷射脈衝(或是雷射脈衝突波)會在不同的時間處從受到一共同軌道704支撐(舉例來說，由第一軌道704a或是第二軌道704b所共同支撐)的不同掃描頭702處被傳遞。
應該明白的係，該多頭設備700的整體設計(包含器件之間的光學所希距離)可能會影響下面的相對定位：非必要的光學系統712及/或其器件、主要射束分散器714、次要射束分散器716、光學裝配件722及它們的器件、以及掃描頭702及/或它們的器件。數個摺疊面鏡724可以被用來幫助摺疊雷射脈衝會於其中傳播的各種射束路徑(舉例來說，主要射束路徑116a、次要射束路徑116b、…等，每一者通稱為射束路徑116，或是統稱為射束路徑116)，舉例來說，用以避免阻礙、用以提供所希望的分段長度、用以改良對準效果、或是達成類似作用、或是前述的任何組合。此些摺疊面鏡724中的一部分(例如，第一摺疊面鏡724a以及第二摺疊面鏡724b)可以分別受到第一軌道704a以及第二軌道704b的支撐。或者，甚至除此之外，該些第一摺疊面鏡724a以及第二摺疊面鏡724b中的一或兩者可以直接或間接受到支撐一軌道704的一或更多個線性載台或旋轉載台的支撐。
如上面所述的構造，多頭設備700的多個掃描頭702可被用來同步及/或依序處理多個、分開的工件；或者，可被用來同步及/或依序處理單一工件。當多個掃描頭702被用來處理多個工件時(舉例來說，同步)，設備100可能具備多個第三定位器110，每一個第三定位器110皆可操作用於以一掃描頭為基準來移動一個別工件。於此情況中，該些第三定位器可以操作用於以彼此為基準、聯合(也就是，在工件之間沒有發生任何相對移動)、或是類似的方式、或是前述的任何組合來移動該些工件。
VI. 關於工件搬運系統的實施例
為幫助將工件載入一設備(例如，設備100或是多頭設備700，每一者通稱為設備)之中或是從一設備中卸載工件，一工件搬運系統可被提供，其可操作用以將工件運輸至該第三定位器110處或是運離該第三定位器110(舉例來說，響應於由控制器114、另一控制器、或是類似物、或是前述的任何組合所輸出的一或更多個控制訊號)。
於其中一實施例中，並且參考圖8與9，該工件搬運系統可以被提供成為工件搬運系統800，其包含一儲存槽，該儲存槽被配置成用以保留一或更多個工件，該些工件可能未經過該設備處理、部分經過該設備處理、完全經過該設備處理、或是前述的任何組合。該工件搬運系統800能夠被排列在該設備的旁邊，用以幫助運輸工件。舉例來說，如圖9中所示，該工件搬運系統800能夠被排列在前面提及的基底(舉例來說，基底802)的旁邊，該基底支撐該第三定位器110(視情況，其接著可以支撐一夾盤902)。該工件搬運系統800會包含一第一運輸機制900，其可操作用以將一工件102從該工件搬運系統800的第一搬運區804運輸至該設備。該工件搬運系統800還會包含一第二運輸機制(圖中並未顯示)，其可操作用以將一工件102從該設備運輸至該工件搬運系統800的第二搬運區806。該第一運輸機制900與該第二運輸機制可被提供成為一機器人手臂(舉例來說，在一末端處會有一用以扣接該工件的末端效果器、…等)、一卷軸式搬運系統(例如，由NORTHFIELD AUTOMATION SYSTEMS所製造的ROLL MASTER)、或是類似物、或是前述的任何組合。
於其中一實施例中，要由該第一運輸機制900運輸的工件會在該第一搬運區804中事先對準，俾使得當該第一運輸機制900將一工件從該第一搬運區804處運輸至該設備時，該工件會被設置在該第三定位器110上或上方的一事先決定的位置及/或配向處。於另一實施例中，要由該第一運輸機制900運輸的工件不會在該第一搬運區804中事先對準，且因此，該第一運輸機制900可以根據任何合宜或是有利的技術(舉例來說，如前面提及的美國專利案第7,834,293號中的示範性揭示)將該工件對準於該第三定位器110上或上方的一事先決定的位置及/或配向處。
於其中一實施例中，該設備可以被配置成用以幫助將工件運輸至該工件搬運系統800以及從該工件搬運系統800處運輸工件。舉例來說，並且參考圖10，該多頭設備700可以包含一第三定位器(圖中並未顯示)，該第三定位器被配置成用以於一工件移動區1000裡面移動一工件102(其可以視情況受到一夾盤902的支撐)。如圖10中所示，該工件移動區1000涵蓋一工件載入區1002、一工件卸載區1004、以及一工件處理區1006。工件載入區1002會對準工件搬運系統800的第一運輸機制900，工件卸載區1004會對準工件搬運系統800的第二運輸機制，以及工件處理區1006會對準該多頭設備700的掃描頭702。
如上面所述的構造，利用多頭設備700來處理工件的一範例序列的進行方式如下。倘若該夾盤902沒有在該工件載入區1002之中的話，該第三定位器剛開始會被操作用以將該夾盤902移動至該工件載入區1002之中並且該第一機器人會被操作用以從該第一搬運區804處運輸一工件102至該夾盤902上。接著，該第三定位器會被操作用以將夾盤902(被運輸的工件102現在已被支撐於該夾盤902上)從該工件載入區1002處移動(舉例來說，在X方向中、在Y方向中、或是前述的組合，例如沿著箭頭1008)至該工件處理區1006(舉例來說，對準該些掃描頭702中的一或更多者)。一或更多道雷射脈衝會經由該些掃描頭702中的一或更多者被傳遞至工件102上，用以處理該工件102。在處理完成之後，該第三定位器會被操作用以將該夾盤902從該工件處理區1006處移動(舉例來說，在X方向中、在Y方向中、或是前述的組合，例如沿著箭頭1010)至該工件卸載區1004之中，並且該第二運輸機制會被操作用以經已處理的工件102從該夾盤902處運輸至該第二搬運區806之中。而後，該第三定位器會被操作用以將該夾盤902從該工件卸載區1004處移動(舉例來說，僅在Y方向中，例如沿著箭頭1012)至該工件載入區1002之中，並且上面所述的序列可以於必要時重複進行。
於其中一實施例中，該第三定位器110能夠被操作用以在其中一個方向中移動該夾盤902的速度快於另一個方向。舉例來說，該第三定位器110能夠被操作用以在Y方向中移動該夾盤902的速度快於X方向。於其中一特殊實施例中，該第三定位器110包含一X載台以及一Y載台(舉例來說，以堆疊配置的方式來提供)。該X載台被配置成用於以第一速度在X方向中移動該夾盤，以及該Y載台被配置成用於以大於該第一速度的第二速度在Y方向中移動該夾盤。
如圖10中所示，工件102能夠在概念上被分成四個區域(舉例來說，第一區域I、第二區域II、第三區域III、以及第四區域IV)，該些區域對應於該多頭設備700裡面的掃描頭702的位置。據此，當工件102被設置在該工件處理區1006裡面時，該多頭設備700可以被操作用以在處理期間(也就是，用以照射該工件102)於該工件102以及將雷射脈衝傳遞出來的掃描頭702之間提供相對移動。因此，第一區域I可以由從第一掃描頭702a處所傳遞的雷射脈衝來處理，第二區域II可以由從第二掃描頭702b處所傳遞的雷射脈衝來處理，第三區域III可以由從第三掃描頭702c處所傳遞的雷射脈衝來處理，以及第四區域IV可以由從第四掃描頭702d處所傳遞的雷射脈衝來處理。應該明白的係，該多頭設備700亦可被操作用以提供前面提及的相對移動，俾使得工件102的多個區域能夠由從一共同掃描頭702處所傳遞的雷射脈衝來處理(舉例來說，依序或是交替)。
於其中一實施例中，該多頭設備700中的該些掃描頭702的相對位置可以如上面示範性說明般地被調整，用以對應於要被處理的特殊工件102的大小、用以對應於要被處理的特殊工件102裡面的區域的大小、或是類似物、或是前述的任何組合。
本段落中關於工件搬運系統800的特殊實施例雖然配合多頭設備700來討論；不過，應該明白的係，此些實施例中的任一實施例或是它們的任何組合亦可以配合設備100來施行，或是配合設備100以外的任何其它雷射處理設備來施行，或是配合以有利或合宜的方式被配置成用以加工該工件102的任何其它設備(舉例來說，機械式鑽鑿設備、水切割或水鑽設備、電子射束切割機、噴磨機、…等)來施行。
VII. 關於掃描技術的實施例
如本文中的用法，「掃描技術」一詞能夠表示：一處理光點以工件102為基準被掃描的方式(舉例來說，於第一掃描範圍裡面、於第二掃描範圍裡面、於第三掃描範圍裡面、或是類似情形、或是前述的任何組合)；該第一掃描範圍於該第二掃描範圍裡面被掃描的方式；該第一掃描範圍或第二掃描範圍中的任一者於該第三掃描範圍裡面被掃描的方式；或是類似情形；或是前述的任何組合。一般來說，掃描技術能夠被特徵化成諸如下面的一或更多項參數：一處理光點要被掃描的處理軌線、方向(也就是，該處理光點、第一掃描範圍、第二掃描範圍、或是類似物、或是前述的任何組合要被掃描的方向)、掃描速率(也就是，該處理光點、第一掃描範圍、第二掃描範圍、或是類似物、或是前述的任何組合要被掃描的速度)、或是類似物、或是前述的任何組合。
A. 幫助進行 Z 高度量測、補償、 … 等
於此段落中所討論的實施例中，設備100包含一Z高度感測器(例如，Z高度感測器124)，其以掃描透鏡112為基準視情況被固定。因此，當在第二掃描範圍302b與工件102之間提供相對移動時(也就是，當該第二掃描範圍「被掃描」時，其可藉由操作該第三定位器110來完成)，感測範圍402同樣會與該第二掃描範圍302b被聯合掃描(舉例來說，在相同的方向中並且以相同的速度)。該第二掃描範圍302b(且因此該感測範圍402)會以落在從25mm/sec至200mm/sec的範圍之中的掃描速率被掃描。於其中一實施例中，該掃描速率落在從50mm/sec至100mm/sec的範圍之中。端視諸如下面的因素而定，該掃描速率能夠小於25mm/sec，或是大於200mm/sec：處理速度、進行Z高度量測的速度及/或精確性、工作表面102a的表面拓樸、…等。
如上面提及，如上面參考圖4至6的討論般以該第二掃描範圍302b為基準來偏離感測範圍402會在工件102的處理期間導致特定問題。然而，此些問題(或是受到問題影響的敏感性)能夠藉由沿著一定義一掃描圖樣(其包含彼此平行或不平行的複數個長條或區段，舉例來說，它們可以為筆直、彎曲、或是前述的任何組合)的處理軌線來格柵掃描該第二掃描範圍302b(且因此格柵掃描該感測範圍402)而獲得改善或是避免。格柵掃描可以根據一單向掃描技術、一雙向格柵掃描技術、或是類似技術、或是前述的任何組合來實施，下面會更詳細說明每一項技術的範例。應該明白的係，除了被格柵掃描之外，該第二掃描範圍302b(且因此該感測範圍402)亦可以根據分步重複技術被向量掃描、被排列、或是類似的操作、或是前述的任何組合；或者，該第二掃描範圍302b(且因此該感測範圍402)可以根據分步重複技術被向量掃描、被排列、或是類似的操作、或是前述的任何組合，作為被格柵掃描的替代技術。
為達幫助討論本文中所討論的格柵掃描技術的目的，和一格柵掃描圖樣的一區段一致的工件的每一個部分在本文中亦稱為該工件的「區段」，或是更簡單的係，稱為「工件區段」。一般來說，每一個工件區段包含要被該設備100處理的該工件的一部分(舉例來說，用以形成一或更多個特徵元件、…等)。然而，於其中一實施例中，至少一工件區段並不包含要被該設備100處理的該工件的任何部分。
任何兩個工件區段可以彼此重疊、彼此鄰接、或者彼此隔開。如本文中的用法，倘若兩個平行的工件區段之間沒有任何中間工件區段(平行或是不平行)便會被視為彼此「相鄰」。因此，兩個工件區段如果鄰接則會相鄰或者彼此隔開。於存在多對平行、隔開工件區段的實施例中，至少兩對工件區段中的工件區段之間的距離可以為相同或是不相同。進一步言之，任何相鄰工件區段對之間的距離可以手動設定(舉例來說，由使用者設定)或自動設定(舉例來說，在控制器114處設定)、或是以類似方式設定、或是前述的任何組合。當自動設定時，任何相鄰工件區段對之間的距離可以根據第二掃描範圍302b的長度(或寬度)來設定(舉例來說，在垂直於掃描方向的方向中所測得)、根據感測範圍402相對於該第二掃描範圍302b的擺放位置來設定、根據該感測範圍402的尺寸及/或形狀來設定、根據成本函數(舉例來說，其代表用以處理所有該些工件區段所需要的總時間數額)的最佳化結果來設定、或是以類似的方式來設定、或是前述的任何組合。
如本文中的用法，當雷射脈衝被傳遞至工件(從而形成一處理光點)時該第二掃描範圍302b被格柵掃描的方向稱為「掃描方向」。同樣地，該掃描方向亦表示在取得Z高度量測值時該感測範圍402被掃描的方向。於下面所述的實施例中，一工件區段的寬度(舉例來說，在垂直於掃描方向的方向中所測得)等於該第二掃描範圍302b的長度(或寬度)(舉例來說，在垂直於掃描方向的方向中所測得)。然而，於另一實施例中，一工件區段的寬度會小於或是大於該第二掃描範圍302b的長度(舉例來說，在垂直於掃描方向的方向中所測得)。另外，如在下面所述的實施例中，同一工件的所有工件區段可以有相同的寬度(舉例來說，在垂直於掃描方向的方向中所測得)。於其它實施例中，該些工件區段中的至少其中兩個有不同的寬度(舉例來說，該些寬度中的至少其中一者小於、等於、或是大於該第二掃描範圍302b的長度(或是寬度)，在垂直於掃描方向的方向中所測得)。進一步言之，任何工件區段的寬度可以手動設定(舉例來說，由使用者設定)、自動設定(舉例來說，在控制器114處設定)、或是以類似方式設定、或是前述的任何組合。當自動設定時，一工件區段的寬度可以根據第二掃描範圍302b的長度(或寬度)來設定(舉例來說，在垂直於掃描方向的方向中所測得)、根據感測範圍402相對於該第二掃描範圍302b的擺放位置來設定、根據該感測範圍402的尺寸及/或形狀來設定、根據成本函數(舉例來說，其代表用以處理所有該些工件區段所需要的總時間數額)的最佳化結果來設定、或是以類似的方式來設定、或是前述的任何組合。
本段落中關於特定掃描技術、Z高度量測、Z高度補償、…等的特殊實施例雖然配合設備100來討論；不過，應該明白的係，此些實施例中的任一實施例或是它們的任何組合亦可以配合多頭設備700來施行。應該進一步明白的係，在本段落中所討論的實施例亦可以本文中所討論的雷射處理設備以外之具有任何合宜配備的單頭或多頭雷射處理設備來施行，或是以有利或合宜的方式被配置成用以加工該工件102的任何其它設備(舉例來說，機械式鑽鑿設備、水切割或水鑽設備、電子射束切割機、噴磨機、…等)來施行。
i. 單向掃描
根據單向格柵掃描技術，該感測範圍402以及該第二掃描範圍302b會在單一掃描方向中沿著一共同的工件區段依序被掃描。該感測範圍402以及該第二掃描範圍302b也會在單一掃描方向中沿著相鄰的工件區段被掃描。
為幫助進行單向格柵掃描，設備100可以包含一Z高度感測器，其被排列並且被配置成用以在和該掃描方向相同的方向中投影一與該第二掃描範圍302b偏離的感測範圍402。舉例來說，並且參考圖4或6，倘若掃描方向為-Y方向的話，那麼，該感測範圍402亦可以於該-Y方向中偏離該第二掃描範圍302b。於另一範例中，並且參考圖5或6，倘若掃描方向為-X方向的話，那麼，該感測範圍402亦可以於該-X方向中偏離該第二掃描範圍302b。
在處理之前，該工件與該感測範圍402之間的相對位置會被初始設定，俾使得該感測範圍402會被對準在要被處理的該工件的工件區段的一末端處或附近。舉例來說，如圖11中所示，該感測範圍402(如參考圖4中的討論般偏離該第二掃描範圍)被對準在要被處理的一目前工件區段1102的一末端處。同樣地，如圖15中所示，該感測範圍402(如參考圖5中的討論般偏離該第二掃描範圍)被對準在要被處理的一目前工件區段1502的一末端處。
在該感測範圍402對準該目前工件區段之後，該第二掃描範圍302b與感測範圍402會在一掃描方向中(舉例來說，分別在-Y方向或-X方向中，如圖12與16中所示)沿著該區段被聯合掃描。據此，該感測範圍402係沿著要被處理的目前工件區段被掃描，在該第二掃描範圍302b之前。在掃描該感測範圍402期間會取得並且視情況儲存(並且，進一步視情況，進行如上面討論般的處理)各種感測位置處的Z高度量測值。
在掃描該第二掃描範圍302b期間，雷射脈衝可以被傳遞至要被處理的目前工件區段的部分。倘若判定一特殊感測位置處的工作表面Z高度(舉例來說，如前面所測得或處理並且已儲存)落在該預設標稱Z高度處理視窗外面的話，那麼，當該處理位置和該特殊感測位置相同時(或是落在該特殊感測位置的指定距離內)便會進行Z高度補償(舉例來說，如上面的討論)。
在處理該目前工件區段之後(舉例來說，當該第二掃描範圍302b位於該目前工件區段處或附近時，如圖13或17中所示)，介於該工件與該感測範圍402之間的相對位置則會被編入索引中，俾使得該感測範圍402會被對準在要被處理的下一個工件區段(舉例來說，分別為如圖14與18中所示的區段1104或區段1504)的一末端處或附近，並且可以重複進行上面所述的處理。
ii. 雙向掃描
根據雙向格柵掃描技術，該感測範圍402以及該第二掃描範圍302b會在反向的掃描方向中沿著一共同的工件區段依序被掃描。該感測範圍402以及該第二掃描範圍302b中的每一者也會在反向的掃描方向中沿著相鄰的工件區段被掃描。
為幫助進行雙向格柵掃描，設備100可以包含一Z高度感測器，其被排列並且被配置成用以在和該掃描方向不相同的方向中投影一與該第二掃描範圍302b偏離的感測範圍402。舉例來說，並且參考圖4或6，倘若掃描方向為+X或-X方向的話，那麼，該感測範圍402可以於+Y或-Y方向中偏離該第二掃描範圍302b。於另一範例中，並且參考圖5或6，倘若掃描方向為+Y或-Y方向的話，那麼，該感測範圍402可以於+X或-X方向中偏離該第二掃描範圍302b。
在處理之前，該工件與該感測範圍402之間的相對位置會被初始設定，俾使得該感測範圍402會被對準在要被處理的一工件區段的一末端處或附近。舉例來說，如圖19中所示，該感測範圍402(如參考圖5中的討論般偏離該第二掃描範圍)被對準在前面提及的工件區段1100a1的一末端處。同樣地，如圖22中所示，該感測範圍402(如參考圖4中的討論般偏離該第二掃描範圍)被對準在前面提及的工件區段1502的一末端處。
在該感測範圍402對準一要被處理的工件區段之後，該第二掃描範圍302b與感測範圍402會在一第一掃描方向中(舉例來說，分別在如圖20或23中的箭頭所示的-Y方向或-X方向中)沿著要被處理的該工件區段(舉例來說，分別為圖21與24中所示的區段1100a1或區段1502)被聯合掃描。在該第一方向中掃描該感測範圍402期間會取得並且視情況儲存(並且，進一步視情況，進行如上面討論般的處理)各種感測位置處的Z高度量測值。
在利用Z高度感測器124量測要被處理的一工件區段之後(舉例來說，當該感測範圍402位在要被處理的工件區段1100a1的一末端處或附近時，如圖20或23中所示)，介於該工件與該感測範圍402之間的相對位置則會被編入索引中，俾使得該感測範圍402會被對準在要被處理的另一個工件區段(舉例來說，分別為如圖21與24中所示的區段1104或區段1504)的一末端處或附近。於本文中所討論的實施例中，因為該Z高度感測器124的位置係以該掃描透鏡112為基準被固定，所以，該第二掃描範圍302b同樣會被對準在先前已被該Z高度感測器124量測的一工件區段(舉例來說，先前量測的區段1100a1或1502，分別如圖21與24中所示)的一末端處或附近。
在如上面討論般地將該感測範圍402與第二掃描範圍302b編入索引之後，該第二掃描範圍302b與感測範圍402會在與該第一掃描方向反向的第二掃描方向中(舉例來說，分別在如圖21或24中的箭頭所示的+Y方向或+X方向中)被聯合掃描。因此，該感測範圍402會沿著要被處理的另一工件區段被掃描(舉例來說，沿著區段1104或區段1504，分別如圖21與24中所示)，而該第二掃描範圍302b則沿著先前量測的工件區段被掃描(也就是，沿著區段1100a1或區段1502，分別如圖21與24中所示)。
在該第二方向中掃描該感測範圍402期間會取得並且視情況儲存(並且，進一步視情況，進行如上面討論般的處理)各種感測位置處的Z高度量測值。在該第二方向中掃描該第二掃描範圍302b期間，雷射脈衝可以被傳遞至先前量測的工件區段(也就是，區段1100a1或區段1502，分別如圖21與24中所示)的部分。倘若判定一特殊感測位置處的工作表面Z高度(舉例來說，經量測或是經處理)落在該預設標稱Z高度處理視窗外面的話，那麼，當該處理位置和該特殊感測位置相同時(或是落在該特殊感測位置的指定距離內)便會進行Z高度補償(舉例來說，如上面的討論)。
在已經處理一先前量測的工件區段(舉例來說，區段1100a1或1502)並且已經量測另一(舉例來說，未經過處理)工件區段(舉例來說，區段1104或1504)之後，便可以再次實施索引編入，用以將該感測範圍402對準在要被量測的另一工件區段(圖中並未顯示)的一末端處或附近以及用以將該第二掃描範圍302b對準在一先前量測的工件區段(舉例來說，區段1104或區段1504)的一末端處或附近。在對準之後，該感測範圍402與第二掃描範圍302b會在該第一掃描方向反向中被聯合掃描，並且可以重複進行上面所述的處理，其包含量測、處理、Z高度補償、…等。
B. 幫助進行特徵元件形成
如上面提及，第一定位器106具有落在從50kHz至10MHz的範圍之中的第一定位頻寬，且因此，能夠被用來快速在該第一掃描範圍裡面掃描該處理光點，用以於工件102之中形成一或更多個特徵元件(舉例來說，一或更多個開口、通孔、溝渠、狹槽、切割線、下凹區、…等)。同樣如上面提及，該特徵元件的最大尺寸(舉例來說，在X-Y平面所量測)可以小於或等於第一掃描範圍的最大尺寸，該第一掃描範圍的最大尺寸(舉例來說，在X方向或是Y方向)可以大於或等於要被形成在工件102之中的一特徵元件的對應最大尺寸。然而，於另一實施例中，該特徵元件的最大尺寸可以大於該第一掃描範圍的最大尺寸。
一般來說，該第一定位器106能夠被操作用以在下面的情況中沿著X方向(舉例來說，在+X或-X方向中)及/或沿著Y方向(舉例來說，在+Y或-Y方向中)來掃描該處理光點：當第二定位器108正沿著X方向(舉例來說，在+X或-X方向中)掃描該第一掃描範圍時、當第二定位器108正沿著Y方向(舉例來說，在+Y或-Y方向中)掃描該第一掃描範圍時、當第三定位器110正沿著X方向(舉例來說，在+X或-X方向中)掃描該第一掃描範圍及/或第二掃描範圍時、當第三定位器110正沿著Y方向(舉例來說，在+Y或-Y方向中)掃描該第一掃描範圍及/或第二掃描範圍時、或是前述的任何組合。因此，應該明瞭的係，該第一定位器106能夠被操作用以在下面的情況中沿著X方向(舉例來說，在+X或-X方向中)及/或沿著Y方向(舉例來說，在+Y或-Y方向中)來掃描該處理光點：當第二定位器108沒有在掃描該第一掃描範圍時、當第三定位器110沒有在掃描該第一掃描範圍及/或第二掃描範圍時、或是前述的任何組合。另外應該明瞭的係，在任何時點處，該處理光點被該第一定位器106掃描的方向(沿著該方向或是在該方向中被該第一定位器106掃描)會和下面的方向相同或是不相同：該第一掃描範圍於該第二掃描範圍裡面被該第二定位器108掃描的方向(沿著該方向或是在該方向中被該第二定位器108掃描)、該第一掃描範圍於該第三掃描範圍裡面被該第三定位器110掃描的方向(沿著該方向或是在該方向中被該第三定位器110掃描)、或是前述的任何組合。
於某些實施例中，工件102被提供成為一PCB面板、一PCB、一FPC、一IC、一ICP、一半導體裝置、…等。因此，該工件102可以包含一或更多個組成結構，例如：一電氣導體結構，舉例來說，薄膜、金屬薄片、…等，其可以由銅、銅合金、互連線或繞線結構(其包括諸如下面的一或更多種金屬：銅、鈦、氮化鈦、鉭、…等)、或是類似物、或是前述的任何組合所形成；一介電結構，舉例來說，一累增膜、一玻璃強化環氧樹脂層疊板、一層間介電材料、一低k介電材料、防焊層、或是類似物、或是前述的任何組合。當被提供成為一PCB面板或PCB時，該工件102可以包含一介電結構(舉例來說，玻璃強化環氧樹脂層疊板)，其第一側被黏接至一第一導體(舉例來說，一銅或是銅合金薄片，其可以有一已變暗(舉例來說，藉由化學反應、藉由雷射暗化處理、…等)或是沒有變暗的外露表面)，並且視情況，在其和該第一側反向的第二側被黏接至一第二導體(舉例來說，由銅或是銅合金所形成的一觸墊、一線路、一金屬薄片、…等)。一或更多個特徵元件(舉例來說，一或更多個開口、狹槽、溝槽、盲孔、貫穿通孔、狹槽通孔、…等)可以藉由燒蝕工件102的一或更多個器件的材料來移除材料而被形成在該一或更多個器件之中或之上(舉例來說，在切割製程期間、在鑽鑿製程期間、在雕刻製程期間、在繞線製程期間、或是在類似製程期間、或是前述的任何組合)。如本文中的用法，「特徵元件區域」係指一工件102中要被處理用以形成一特徵元件的區域。
一般來說，除非額外明確敘述，否則，「燒蝕」一詞係表示「直接燒蝕(direct ablation)」、「間接燒蝕(indirect ablation)」、或是前述的任何組合。直接燒蝕工件102之中的材料係發生在當燒蝕的主要成因係因為該材料吸收落在被傳遞雷射能量射束裡面的能量而分解該材料的時候。間接燒蝕(亦稱為「剝離(lift-off)」)工件102之中的材料則係發生在當燒蝕的主要成因係因為吸收落在被傳遞雷射能量射束裡面的能量的相鄰材料中所產生並且傳輸過來的熱能而造成熔融並且蒸發的時候。
於其中一實施例中，該特徵元件可以被形成用以完全或部分延伸貫穿該工件102的一或更多個器件(舉例來說，一或更多個電氣導體結構、一或更多個介電結構、或是類似物、或是前述的任何組合)。於其中一實施例中，該電氣導體結構或介電結構會具有落在從5μm至500μm的範圍之中的厚度。然而，應該明白的係，一電氣導體結構或是一介電結構亦能夠有小於5μm或是大於500μm的厚度。因此，一電氣導體結構或介電結構的厚度能夠大於或等於1μm、3μm、5μm、10μm、15μm、18μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、50μm、70μm、80μm、100μm、110μm、120μm、250μm、300μm、400μm、450μm、550μm、600μm、…等，或是介於任何此些數值之間。同樣地，該厚度亦能夠小於550μm、450μm、400μm、350μm、300μm、250μm、120μm、110μm、100μm、80μm、70μm、50μm、40μm、35μm、25μm、20μm、18μm、15μm、10μm、5μm、3μm、1μm、0.5μm、0.1μm、…等，或是介於任何此些數值之間。
一般來說，該特徵元件的頂端部分可以具有落在從5μm至300μm的範圍之中的直徑(也就是，「頂端直徑」。然而，應該明白的係，該頂端直徑亦能夠有小於5μm或是大於300μm的厚度。因此，該頂端直徑可以大於或等於5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、80μm、100μm、120μm、150μm、200μm、250μm、150μm、200μm、250μm、300μm、320μm、…等，或是介於任何此些數值之間。同樣地，該頂端直徑亦能夠小於350μm、300μm、250μm、200μm、150μm、120μm、100μm、80μm、50μm、40μm、30μm、20μm、10μm、5μm、…等，或是介於任何此些數值之間。
一般來說，該特徵元件的底端部分可以小於或等於該頂端直徑的直徑(也就是，「底部直徑」)。該些頂端直徑與底部直徑之間的差額在本文中稱為該特徵元件的「漸細部」，或是逕自稱為「特徵元件漸細部」。特徵元件漸細部係表示落在該工件102裡面的特徵元件的側壁的斜率。本技術領域經常希望形成具有相對小漸細部的特徵元件(舉例來說，以便幫助在該工件102的相對小區域裡面形成大量的特徵元件)。倘若該特徵元件為一通孔的話，那麼，相對小的漸細部便能夠達成對其進行可靠電鍍或填充的目的。影響漸細部的其中一項因素係被形成的特徵元件的深度：具有相對小深度的特徵元件傾向於會有零漸細部，或者，漸細部會小於具有相對大深度的特徵元件。於本範例中，一被形成在工件102之中的特徵元件的漸細部能夠小於或等於20μm。舉例來說，該漸細部能夠小於或等於18μm、15μm、12μm、10μm、9μm、8μm、7.5μm、7μm、6μm、5μm、4μm、3μm、2μm、1μm、0.5μm、…等，或是介於任何此些數值之間。
一般來說，該特徵元件的深度係沿著一延伸穿過該特徵元件的該些頂端部分與底部部分的軸線來量測(在本文中亦稱為「特徵元件軸」)。於其中一實施例中，該特徵元件的深度對應於在其中形成該特徵元件的一或更多個結構的厚度(於此情況中，該特徵元件完全延伸穿過一或更多個結構)。於另一實施例中，該特徵元件的深度沒有對應於在其中形成該特徵元件的一或更多個結構的厚度(於此情況中，該特徵元件僅部分延伸穿過一結構)。因此，該特徵元件可以具有落在從5μm至250μm的範圍之中的深度(或者，小於5μm，或是大於250μm)。舉例來說，該特徵元件的深度可以大於或等於1μm、3μm、5μm、10μm、15μm、18μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、50μm、70μm、80μm、100μm、110μm、120μm、250μm、300μm、…等，或是介於任何此些數值之間。同樣地，該深度亦能夠小於300μm、250μm、120μm、110μm、100μm、80μm、70μm、50μm、40μm、35μm、25μm、20μm、18μm、15μm、10μm、5μm、3μm、1μm、0.5μm、0.1μm、…等，或是介於任何此些數值之間。
一般來說，特徵元件成形可以藉由沿著一定義一或更多個掃描圖樣的處理軌線掃描一處理光點來實施(舉例來說，藉由控制該第一定位器106，用以根據落在該第一掃描範圍裡面的一或更多對應掃描圖樣來掃描一處理光點)。端視諸如下面的一或更多項因素而定，該特徵元件可以藉由沿著一掃描圖樣(亦稱為「特徵元件成形」掃描圖樣)掃描一處理光點一次或多次而被形成：要被形成的特徵元件的所希望的深度、在特徵元件成形期間要被移除的(多種)材料、在特徵元件成形期間要被傳遞的雷射脈衝射束的一或更多項參數、或是類似因素、或是前述的任何組合。當一處理光點沿著一掃描圖樣被掃描多次時，該處理光點會沿著同一個掃描圖樣被重複掃描(也就是，同一個掃描圖樣會被重複使用)。於另一實施例中，在特徵元件成形期間會使用至少兩個不同的掃描圖樣。如果同一個掃描圖樣被重複掃描的話，後面使用的掃描圖樣能夠和前面使用的掃描圖樣的配向有相同的配向(舉例來說，以該特徵元件軸為基準所量測)或是不同的配向。
本段落中關於特定掃描技術的特殊實施例雖然配合設備100來討論；不過，應該明白的係，此些實施例中的任一實施例或是它們的任何組合亦可以配合多頭設備700來施行。應該進一步明白的係，在本段落中所討論的實施例亦可以本文中所討論的雷射處理設備以外之具有任何合宜配備的單頭或多頭雷射處理設備來施行，或是以有利或合宜的方式被配置成用以加工該工件102的任何其它設備(舉例來說，機械式鑽鑿設備、水切割或水鑽設備、電子射束切割機、噴磨機、…等)來施行。
i. 掃描圖樣的範例實施例
用於形成特徵元件的掃描圖樣(例如，通孔或是其它孔洞、開口、凹部、溝渠、…等)的範例包含分別如圖25、26、27、以及28中所示的掃描圖樣2500、2600、2700、以及2800，或是類似的掃描圖樣，或是前述的任何組合。一般來說，該掃描圖樣可以類似或描繪一格柵圖樣(舉例來說，如圖25中所示)，一星形多邊形或是具有星形形狀的多邊形(舉例來說，如圖26中所示)，一螺旋或是一組弧形或圓形(同心排列或是其它排列方式，舉例來說，如圖27中所示)，一圓形(舉例來說，如圖28中所示)，一組圓形，或是一或更多個其它形狀(舉例來說，橢圓形、三角形、方形、矩形、或是其它規則或不規則形狀、…等)，或是類似圖樣，或是前述的任何組合。於其中一實施例中，可以使用一或更多個掃描圖樣(舉例來說，一或更多個掃描圖樣2500、2600、2700、或是2800、或是前述的任何組合)在形成一特徵元件(例如，一圓形開口、一通孔、…等)期間來移除(舉例來說，藉由直接燒蝕、間接燒蝕、或是前述的任何組合)一或更多個電氣導體結構、一或更多個介電結構、或是類似結構、或是前述的任何組合之中的材料。
在圖25至28中，虛線2502代表一要由工件102的一電氣導體結構或介電結構形成在工作表面102a處的特徵元件(舉例來說，於本範例中為一圓形開口或通孔)的所希望的邊界。為達本範例的討論的目的，一旦被形成在該工件102之中，該特徵元件便能夠被特徵化成包含一「頂端部分」，其被形成在該工作表面102a並且沿著一軸線延伸至該工件102之中(舉例來說，終止於該工件102裡面，或是完全延伸穿過該工件102)。依此方式終止於該工件102裡面或是出現在該工件102另一側的特徵元件的部分在本文中可被稱為該特徵元件的「底部部分」。
圖25至28中圖解之要被形成的特徵元件的邊界2502(於本文中亦稱為「特徵元件邊界」)雖然為圓形；不過，應該明白的係，該邊界亦可以具有任何合宜或是所希望的形狀(舉例來說，橢圓形、方形、矩形、三角形、六角形、不規則形、或是類似形狀、或是前述的任何組合)。於本文中所討論的實施例中，位在該特徵元件的頂端部分與底部部分處的邊界2502的形狀為相同或是雷同(舉例來說，圓形)。於其它實施例中(舉例來說，藉由直接燒蝕來移除材料，並且在該材料的處理期間掃描多個掃描圖樣)，位在該特徵元件的頂端部分處的邊界2502可以不同於位在該特徵元件的底部部分處的邊界的形狀。舉例來說，該特徵元件的頂端部分可以具有一圓形的邊界2502，而該特徵元件的底部部分可以具有一橢圓形、矩形、…等的邊界。
菱形2504表示一掃描圖樣裡面的處理光點的位置的中心(每一者通稱為「光點位置」，或是統稱為「光點位置」)。圖中所示的掃描圖樣2500、2600、2700以及2800雖然具有如圖中所示的多個光點位置2504所組成的特殊排列；不過，應該明白的係，任何掃描圖樣可以包含具有任何合宜或是所希望排列的較多或較少的光點位置。由在一掃描圖樣裡面或是沿著一共同掃描線所設置的光點位置2504所組成的排列(也就是，其能夠被特徵化成光點位置的數量、光點位置的定位、相鄰光點位置之間的間距、或是類似特性、或是前述的任何組合)會相依於諸如下面的因素而改變：在該光點位置處或附近的材料的熱傳導係數、熱擴散係數、比熱容量、光吸收係數、…等；在該特徵元件的形成期間位在該光點位置處或附近的材料的黏性；在該光點位置處或附近的材料的光吸收係數(以被傳遞的雷射能量射束為基礎)；在該光點位置附近存在或不存在任何電氣導體結構或介電結構；在該光點位置附近的任何電氣導體結構或介電結構的幾何配置；光點尺寸；空間強度輪廓的類型與形狀；脈衝時間持續長度；通量；脈衝重複率；掃描速率；要被形成的特徵元件的尺寸與形狀；或是類似因素；或是前述的任何組合。一般來說，沿著一特殊掃描圖樣的其中一條掃描線所共同設置的光點位置所組成的排列能夠和沿著該特殊掃描圖樣的另一條掃描線所共同設置的光點位置所組成的排列相同或是不相同。
在該些光點位置2504中，光點位置2504a代表要被一雷射脈衝照射的掃描圖樣中的第一光點位置；以及光點位置2504b代表要被一雷射脈衝照射的掃描圖樣中的最後光點位置。據此，連接該些光點位置2504的實線表示該些光點位置2504被定址的順序(舉例來說，被一或更多道被傳遞雷射脈衝定址)。然而，應該明瞭的係，在一掃描圖樣裡面的光點位置2504可以任何其它所希望的順序來定址(從而改變該實線的配置)，並且甚至可以隨機定址。在處理期間的任何時間處，在一掃描圖樣之中的一光點位置2504能夠被特徵化成一先前已定址的光點位置(也就是，雷射脈衝已被傳遞的光點位置)、一目前被定址的光點位置(也就是，雷射脈衝正在被傳遞的光點位置)、以及一即將被定址的光點位置(也就是，雷射脈衝即將被傳遞的光點位置)。
於其中一實施例中，光點位置2504的排列以及光點位置2504被定址的順序會視情況經過選擇，以便減少或避免在特徵元件成形期間於該工件102裡面發生非所希望的熱累積(舉例來說，其會導致非所希望的碎裂、熔融、蒸發、燒蝕、結晶、退火、碳化、氧化、…等)。於另一實施例中(並且如下面的更詳細說明)，光點位置2504的排列以及光點位置2504被定址的順序會視情況經過選擇，以便影響(舉例來說，減少)最終形成的特徵元件漸細部。於另一實施例中(並且如下面的更詳細說明)，光點位置2504的排列以及光點位置2504被定址的順序會視情況經過選擇，以便以幫助在工件102上或裡面有效形成一或更多個特徵元件的方式來促進加熱該工件102。
端視諸如下面的一或更多項因素而定，至少兩道時間上依序的雷射脈衝(舉例來說，2道雷射脈衝、3道雷射脈衝、5道雷射脈衝、8道雷射脈衝、10道雷射脈衝、20道雷射脈衝、…等)可以被傳遞至相同的光點位置2504或是被傳遞至不同的光點位置2504：脈衝重複率、第一定位頻寬、要被掃描的掃描圖樣、…等。於此情況中，該脈衝重複率能夠被一般性特徵化成大於該第一定位頻寬。然而，於另一實施例中，該脈衝重複率亦能夠小於或等於該第一定位頻寬。時間上依序的雷射脈衝被傳遞至相同光點位置2504(或是被傳遞至一共同光點位置2504的區域性鄰近位置裡面)的時間週期在本文中被稱為和該光點位置2504相關聯的「駐留時間」。為達討論的目的，倘若一雷射脈衝被傳遞至一光點位置2504的1μm裡面的話，該雷射脈衝便被視為被傳遞至該光點位置2504的區域性鄰近位置。於其中一實施例中，倘若一雷射脈衝被傳遞至一光點位置2504的下面距離裡面的話，該雷射脈衝便被視為被傳遞至該光點位置2504的區域性鄰近位置：10.0μm、8.0μm、7.0μm、6.0μm、5.0μm、4.0μm、3.5μm、3.0μm、2.5μm、2.0μm、1.5μm、1.0μm、0.9μm、0.8μm、0.75μm、0.7μm、0.65μm、0.6μm、0.5μm、0.4μm、0.3μm、0.25μm、0.2μm、0.15μm、0.1μm、0.08μm、0.05μm、0.01μm、或是小於0.01μm。
於圖中所示的實施例中，一掃描圖樣能夠被特徵化成包含一系列或更多系列的依序定址光點位置2504。每一個此些系列的光點位置2504通常會被特徵化成沿著一共同掃描線被設置。一般來說，相較於被設置在不同掃描線中的依序定址光點位置，被設置在一共同掃描線中的依序定址光點位置彼此會比較接近。一掃描線可以為筆直(舉例來說，如圖25或26中所示)、彎曲(舉例來說，如圖27或28中所示)、或是類似形狀、或是前述的任何組合。舉例來說，圖25中所示的掃描圖樣2500包含複數條筆直的平行掃描線，而圖26中所示的掃描圖樣2600則包含彼此傾斜的複數條筆直的掃描線。掃描圖樣2600中的掃描線沿著徑向(或是大體上徑向)延伸自特徵元件邊界2502的一中心(或是延伸自一涵蓋特徵元件邊界2502的該中心的中央區域)的多條軸線朝該特徵元件邊界2502延伸。圖27中所示的掃描圖樣2700包含複數條同心排列的掃描線(該些掃描線中的徑向最外側掃描線會沿著所希望的特徵元件邊界2502延伸)。圖28中所示的掃描圖樣2800則包含單一弧形掃描線(舉例來說，沿著所希望的特徵元件邊界2502延伸)。
至少一雷射脈衝會被傳遞至每一個光點位置2504。於其中一實施例中，多道雷射脈衝會被傳遞至一或更多個光點位置2504(或是被傳遞至一共同光點位置2504的區域性鄰近位置裡面)。一般來說，相同數量的雷射脈衝會被傳遞至一掃描圖樣中的至少兩個光點位置2504；或者，不同數量的雷射脈衝會被傳遞至一掃描圖樣中的至少兩個光點位置2504。
一般來說，相鄰光點位置2504之間的間距會被視為大於涵蓋在一光點位置2504的區域性鄰近位置裡面的距離。於其中一實施例中，一掃描圖樣裡面的相鄰光點位置之間的間距會落在從0.1μm至50μm的範圍之中。同樣地，沿著一共同掃描線被設置的相鄰光點位置2504之間的間距可以落在從0.1μm至50μm的範圍之中。因此，相鄰光點位置2504之間的間距(通常係在該掃描圖樣裡面，或者，沿著一共同掃描線被設置)可以大於或等於0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、3μm、3.5μm、4.5μm、5μm、10μm、15μm、20μm、30μm、40μm、55μm、60μm、80μm、…等，或是介於任何此些數值之間；或者，可以小於50μm、40μm、30μm、20μm、15μm、10μm、5μm、4.5μm、3.5μm、3μm、2μm、1.5μm、1μm、0.5μm、0.4μm、0.3μm、0.2μm、0.1μm、0.08μm、0.05μm、0.01μm、…等，或是介於任何此些數值之間。為達本文中討論的目的，光點位置之間的間距為兩個相鄰光點位置的中心之間的距離。兩個光點位置之間如果不存在任何中間光點位置的話，它們便被視為彼此相鄰。
在相鄰光點位置2504所組成的光點位置對中(通常係在該掃描圖樣裡面，或者，沿著一共同掃描線被設置)，它們之間的間距能夠為恆定、可變、或是前述的任何組合。於其中一實施例中，沿著一共同掃描線被設置的相鄰光點位置之間的間距會在從其中一道雷射脈衝被傳遞的光點位置處延伸自一雷射脈衝接續被傳遞的另一光點位置的方向中遞增或遞減。因此，沿著一共同掃描線被設置的相鄰光點位置之間的間距在沿著該掃描線移動時能夠為恆定、遞增、遞減、或是前述的任何組合。一般來說，被傳遞的雷射脈衝的光點尺寸以及相鄰光點位置2504所組成的光點位置對之間的間距會經過選擇或是被設定成使得由被傳遞至該對相鄰光點位置2504的雷射脈衝照射的光點區域會彼此重疊或是彼此不重疊。
於其中一實施例中，掃描圖樣裡面的掃描線的排列(也就是，其能夠被特徵化成掃描線的數量、一掃描線相對於另一掃描線的配向、一掃描線相對於邊界2502的配向、掃描線的長度、相鄰掃描線之間的間距、…等)並不受限於圖25至28中所示的排列，並且能夠相依於諸如上面參考光點位置2504的排列所述的一或更多項因素而改變。因此，一掃描圖樣能夠有奇數掃描線或是偶數掃描線。於其中一實施例中，一掃描圖樣中的掃描線的數量能夠落在從1條至64條的範圍之中。舉例來說，一掃描圖樣中的掃描線的數量大於或等於2條、4條、8條、16條、32條、50條、60條、…等，或者，小於64條、32條、16條、8條、4條、2條。還應該明瞭的係，掃描圖樣亦能夠具有64條以上的掃描線。於一掃描圖樣內，該些掃描線中的至少一部分能夠對稱(或者至少實質上對稱)排列或者不對稱排列。對稱排列的範例包含旋轉對稱排列(也就是，n摺旋轉對稱，其中，n為大於1的任何整數，例如，2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、15、20、50、…等)以及反射式對稱排列。
ii. 關於各向異性材料移除的考量 a. 理論
經由實驗以及多物理模擬(multi-physics modeling)，本案發明人沿著一掃描線(舉例來說，如圖29中所示，延伸在+X方向中)於已被掃描過的射束軸來引導雷射脈衝(該射束軸於工作表面102a處的入射角僅有最小改變或是沒有任何改變)，並且傳遞此些雷射脈衝用以直接燒蝕一工件102(舉例來說，一介電結構，例如，ABF、防焊層、玻璃強化環氧樹脂層疊板、…等)，以便於其中形成複數條溝渠，例如，圖29、29A、以及29B中概略顯示溝渠2900。在圖29中，該雷射脈衝射束會於其中被掃描的掃描線包含複數個光點位置(也就是，「n」個光點位置，其中，n為2、3、4、5、…等)，並且2906a表示被傳遞至第一光點位置的一或更多道雷射脈衝照射的光點區、2906b表示被傳遞至第二光點位置的一或更多道雷射脈衝照射的光點區、…等，以及2906n表示被傳遞至最後光點位置(在本文中亦稱為「終端光點位置」)的一或更多道雷射脈衝照射的光點區。在實驗期間會形成多條溝渠，其長度落在從數十μm至數十毫米的範圍之中。圖29A與29B所示的分別係沿著圖29中所示的直線XXIXA-XXIXA以及XXIXB-XXIXB′所獲得之圖29中所示的溝渠的剖視圖。如本文中的用法，此些光點位置被設置的掃描線被稱為「各向異性材料移除掃描線」。當如上面討論般被形成時，經發現，當該些雷射脈衝以非常高的脈衝重複率被傳遞時(並且被特徵化成足以直接燒蝕該工件102的諸如下面其它參數時：光點尺寸、平均功率、…等)，溝渠2900的終端末端2902的漸細部會小於該溝渠2900的起始末端2904(參見圖29B)。因此，上面所述的溝渠成形製程似乎呈現各向異性材料移除特性。雖然未必希望受到任何特殊理論限制；不過，模擬結果似乎表示此各向異性材料移除現象(至少部分)肇因於下面兩項因素中的至少其中一項。
前述因素的其中一項係關於在被雷射脈衝照射之前的工件102中的一區域的溫度。一開始，當利用雷射脈衝照射該掃描線中的一第一光點位置時，工件102的溫度相對低，且因此，在該第一光點位置處的材料移除機制的效率相對不佳。結果，在數道雷射脈衝被傳遞之後，被形成在該工件102中的該第一光點位置處的最終側壁的漸細部會相對大。然而，在已經傳遞數道雷射脈衝之後，熱能會因為該工件102裡面的熱擴散的關係而開始累積於該工件102裡面的被照射光點位置附近。因此，在該掃描線上的最終光點位置被一或更多道雷射脈衝照射之前便會有大量的熱能累積在該最終光點位置處。咸信，此熱能會增加材料從該工件102處被移除的效率。因此，在已經沿著該掃描線傳遞數道雷射脈衝之後，在該掃描線上的最終光點位置處被形成於該工件102之中的最終側壁的漸細部會相對小。
其它因素係關於當從工件102處直接燒蝕材料時於處理光點處所產生的蒸汽羽煙(vapor plume)相關聯的溫度及壓力。當該雷射脈衝射束沿著該掃描線被掃描時，該蒸汽羽煙裡面的高溫及壓力會蒸發、熔融、或是侵蝕該工件之中位於照射處理光點附近的材料。本發明認為倘若在該照射處理光點附近附近的材料已經累積熱能的話(舉例來說，由一或更多道先前傳遞的雷射脈衝所產生)，此侵蝕作用會更加旺盛。由該最終該蒸汽羽煙所產生的高壓會誘發該已侵蝕材料的流體運動，將該已侵蝕材料運輸遠離位於該照射處理光點裡面以及附近的區域，從而在該工件102裡面產生一具有相對小漸細部的側壁。再者，當雷射脈衝被傳遞至該掃描線中的一或更多個其它依序照射光點位置時，位於該溝渠內的已侵蝕材料可能會流動或是以其它方式被運輸至一先前照射的光點位置，從而可能在該先前照射的光點位置處增加被形成在該工件102之中的側壁的漸細部。在圖29B中，具有相對小漸細部的側壁2902能夠被特徵化成傾斜角度Φ
3(以溝渠2900的底部為基準)，該角度Φ3小於角度Φ2，角度Φ2為側壁2904(其具有相對大漸細部)能夠被特徵化的以溝渠2900的底部為基準的傾斜角度。當進行漸細部量測的位置從溝渠2900的起始末端處移動至終端末端時，溝渠2900的中間側壁的漸細部(舉例來說，如圖29A中的剖視圖所示)可以從該起始末端處改變至該終端末端。因此，角度Φ1可以等於或小於角度Φ2。於某些實施例中，角度Φ1可以大於角度Φ2。
b. 側壁漸細部
和上面討論的溝渠成形製程相關聯的各向異性材料移除特性會被調適成經過選擇用以影響(舉例來說，減少)一特徵元件(舉例來說，如上面所述的開口或通孔)或是一溝渠、切割線、下凹區、…等的側壁漸細部。舉例來說，特徵元件成形可以如上面所述般藉由沿著一或更多個掃描圖樣掃描一處理光點來實施。然而，於本實施例中，該掃描圖樣包含一或更多條各向異性材料移除掃描線。因此，就一給定的光點尺寸來說，並且相依於一或更多項因素(例如，要被形成的特徵元件的深度、要於其中形成該特徵元件的(多個)結構、…等)，相較於沿著一僅沿著一所希望的特徵元件邊界延伸的掃描線來掃描一雷射脈衝射束所形成的特徵元件的側壁漸細部(舉例來說，依照參考掃描圖樣2700與2800所述的方式)，根據一具有一或更多條各向異性材料移除掃描線的掃描圖樣由一處理光點所形成的一特徵元件(舉例來說，一通孔、溝渠、切割線、下凹區、…等)的側壁漸細部會減少。
相反地，並且相依於一或更多項因素(例如，要被形成的特徵元件的深度、要於其中形成該特徵元件的(多個)結構、…等)，藉由根據一具有一或更多條各向異性材料移除掃描線的掃描圖樣來掃描一具有相對大光點尺寸的雷射脈衝射束能夠達成和藉由沿著一沿著一所希望的特徵元件邊界延伸的掃描線來掃描一具有相對小光點尺寸的雷射脈衝射束(舉例來說，依照參考掃描圖樣2700與2800所述的方式)所達成的相同側壁漸細部。可能的話，在下面的時候會希望利用相對較大光點尺寸來形成特徵元件：a)相對大光點尺寸比相對小光點尺寸更容易形成；b)相對大光點尺寸更耐受於落在標稱Z高度處理視窗外面的工作表面Z高度變異或偏差(舉例來說，由於相對大的雷利範圍(Rayleigh range)的關係)；以及c)定位器(例如，AOD系統)的偏折範圍會隨著相對較大光點尺寸而增加(因為AOD偏折在給定的更新速率以及定位頻寬中會和被傳遞至工件102的雷射脈衝的光點尺寸成正比)。
如本文中的用法，一各向異性材料移除掃描線係一有一軸線以某個角度和所希望的特徵元件邊界相交的掃描線(也就是，延伸在一掃描平面之中，在圖29中所示的實施例中為X-Y平面)，當在該掃描平面內量測時，該角度落在從60
。至120
。的範圍之中。應該明瞭的係，該各向異性材料移除掃描線的軸線和該所希望的特徵元件邊界相交的角度會相依於諸如下面的因素：光點尺寸；空間強度輪廓的類型與形狀；在要被傳遞雷射脈衝照射的光點位置處或附近的工件材料的熱傳導係數、熱擴散係數、比熱容量、…等；在要被傳遞雷射脈衝照射的光點位置處或附近的工件材料的黏性；脈衝時間持續長度；通量；脈衝重複率；處理光點沿著定義該掃描圖樣的處理軌線移動的速率；或是類似因素；或是前述的任何組合。因此，該各向異性材料移除掃描線的軸線和該所希望的特徵元件邊界相交的角度能夠小於60
。，或是大於120
。。舉例來說，該掃描線的軸線和該所希望的邊界相交的角度能夠大於或等於50
。、60
。、65
。、70
。、75
。、80
。、85
。、87
。、88.5
。、90
。、91.5
。、93
。、95
。、100
。、105
。、110
。、115
。、120
。、…等，或是介於任何此些數值之間。同樣地，該掃描線的軸線和該所希望的邊界相交的角度亦能夠小於130
。、120
。、115
。、110
。、105
。、100
。、95
。、93
。、91.5
。、90
。、88.5
。、87
。、85
。、80
。、75
。、70
。、65
。、60
。、…等，或是介於任何此些數值之間。
於其中一實施例中，一掃描圖樣中的一對掃描線的相鄰終端光點位置之間的間距係落在從0.5μm至50μm的範圍之中，或者，可以小於0.5μm，或是大於50μm。因此，相鄰光點位置2504之間的間距(通常係在該掃描圖樣裡面，或者，沿著一共同掃描線被設置)可以大於或等於0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、3μm、3.5μm、4.5μm、5μm、10μm、15μm、20μm、30μm、40μm、55μm、…等，或是介於任何此些數值之間；或者，可以小於60μm、55μm、40μm、30μm、20μm、15μm、10μm、5μm、4.5μm、3.5μm、3μm、2μm、1.5μm、1μm、0.5μm、0.1μm、…等，或是介於任何此些數值之間。兩條掃描線之間如果不存在任何中間掃描線的話，它們便被視為彼此相鄰。
圖26中所示的掃描圖樣2600為一含有複數條各向異性材料移除掃描線的掃描圖樣的範例。在掃描圖樣2600中，區域2602中的掃描線為一各向異性材料移除掃描線的範例，而光點位置2504c為該各向異性材料移除掃描線的終端光點位置。圖26中所示的掃描圖樣2600雖然包含27條各向異性材料移除掃描線；不過，應該明瞭的係，諸如掃描圖樣2600的掃描圖樣亦能夠有大於或小於27條的各向異性材料移除掃描線(舉例來說，相依於下面的一或更多項因素，例如：所希望的邊界的形狀、所希望的邊界與光點尺寸之間的相對尺寸差異、被傳遞雷射脈衝的空間強度輪廓的類型與形狀、或是類似因素、或是前述的任何組合)。
圖26中雖然顯示每一條各向異性材料移除掃描線包含相同的光點位置排列；不過，應該明瞭的係，該些各向異性材料移除掃描線中的一或更多條(或是全部)掃描線中的光點位置的排列亦可以不同於圖中所示的實施例。一掃描圖樣中的一或更多條各向異性材料移除掃描線中的光點位置的排列可以和該掃描圖樣中的至少一其它各向異性材料移除掃描線中的光點位置的排列相同或是不相同。因此，圖26中雖然顯示每一條各向異性材料移除掃描線包含4個光點位置；不過，應該明瞭的係，任何各向異性材料移除掃描線皆可能具有大於或小於4個光點位置。舉例來說，一各向異性材料移除掃描線能夠擁有的光點位置的數量可能為2個、3個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、或是更多。
iii. 關於局部熱能累積的考量
端視諸如下面的一或更多項因素而定，因傳遞雷射脈衝至一或更多個光點位置所產生的熱能會從被照射的光點位置處擴散並且累積在該處理光點外面的工件102的區域內，從而提高在該處理光點外面的區域處的工件102的溫度：被傳遞至工件102的雷射脈衝的波長、脈衝時間持續長度、脈衝重複率、平均功率、…等；在一光點位置處的材料的線性吸收(舉例來說，以被傳遞至該光點位置的雷射脈衝的波長為基準)；在一光點位置處或附近的材料的熱傳導係數、熱擴散係數、比熱容量、…等；處理光點要被掃描的掃描圖樣；或是類似因素；或是前述的任何組合。
如果累積的熱能造成位在一要被定址的處理光點處或附近的工件102的某一區域處提高溫度的話，並且如果該已提高的溫度在臨界溫度(也就是，「處理臨界溫度」)之上的話，那麼，該工件102能夠接續被處理(舉例來說，直接燒蝕、間接燒蝕、或是前述的任何組合、)的效率便會受到正面影響。一般來說，和要被處理的材料相關聯的處理臨界溫度會大於或等於該要被處理的材料的熔點或玻璃化轉變溫度。然而，於另一實施例中，該處理臨界溫度可以小於該要被處理的材料的熔點或玻璃化轉變溫度(舉例來說，該溫度的98%、95%、93%、90%、89%、87%、85%、80%、75%、70%、65%、或是50%)。
於某些情況中，累積的熱能會提高非預期要被處理的工件102的區域(每一個該些區域在本文中亦稱為工件102的「非特徵元件區」)裡面的溫度。倘若該溫度夠高的話，工件102的非特徵元件區會遭到非所希望的破壞(舉例來說，以非所希望的方式碎裂、熔融、脫層、退火、…等)。因此，較佳的係，以避免在工件102的非特徵元件區裡面有非所希望的熱能累積的方式來處理該工件102。如本文中的用法，工件102中的一區與會遭到非所希望破壞的溫度稱為「破壞臨界溫度」。應該明瞭的係，工件102的任何非特徵元件區的破壞臨界溫度可能相依於下面一或更多項因素，例如：在該光點位置處或附近或是在該非特徵元件區之中的任何材料的厚度、熱傳導係數、熱擴散係數、比熱容量、光吸收係數(以被傳遞的雷射能量射束為基礎)、…等；以及位在該非特徵元件區的鄰近位置裡面的結構的熱傳導係數、熱擴散係數、比熱容量、尺寸、以及形狀；或是類似因素；或是前述的任何組合。
a. 活用局部熱能累積：間接燒蝕
雖然關於熱能累積的考量通常相依於工件102的特徵、工件102被處理的方式、…等才會有關聯；不過，當藉由間接燒蝕來處理工件102時，此些考量便會特別有關聯。舉例來說，當工件102被提供成為一包含一介電結構(舉例來說，玻璃強化環氧樹脂層疊板)的PCB時，該介電結構被黏接至位於其第一側處的第一導體(舉例來說，銅或是銅合金薄片)並且，視情況，被黏接至位於其和該第一側反向的第二側處的第二導體(舉例來說，由銅或是銅合金所形成的觸墊、線路、金屬薄片、…等)，該工件102會被處理(舉例來說，藉由沿著該射束軸來引導一雷射脈衝射束，俾便將該些雷射脈衝傳遞至工件102)，用以間接燒蝕該第一導體，從而形成一露出該介電結構的開口。
於此範例實施例中，該第一導體會具有落在從約5μm(或是大約5μm)至約50μm(或是大約50μm)的範圍之中的厚度。舉例來說，該第一導體的厚度會等於(或是大約等於)7μm、8μm、9μm、10μm、12μm、15μm、17μm、18μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、…等，或是介於任何此些數值之間。該介電結構會具有落在從30μm(或是大約30μm)至200μm(或是大約200μm)的範圍之中的厚度。舉例來說，該介電結構的厚度會等於(或是大約等於)50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、140μm、180μm、…等，或是介於任何此些數值之間。由間接燒蝕所形成的開口可以具有落在從30μm(或是大約30μm)至350μm(或是大約350μm)的範圍之中的頂端直徑或底部直徑。舉例來說，該開口的頂端直徑或底部直徑可以等於(或是大約等於)30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、150μm、200μm、…等，或是介於任何此些數值之間。
根據其中一實施例，被傳遞至工作表面102a(也就是，第一導體)的雷射脈衝射束具有下面特徵：落在電磁頻譜的可見光綠光範圍之中的波長；高斯類型或非高斯類型的空間強度輪廓；大於或等於1ns的脈衝時間持續長度(舉例來說，大於或等於1ns、1.5ns、2ns、2.5ns、5ns、7ns、10ns、…等，或是介於任何此些數值之間)；光點尺寸小於要被形成之開口的頂端直徑或底部直徑(舉例來說，光點尺寸小於或等於30μm、25μm、20μm、15μm、12μm、10μm、9μm、8μm、5μm、…等，或是介於任何此些數值之間)；平均功率大於或等於100W(舉例來說，大於或等於120W、150W、180W、200W、225W、250W、275W、300W、350W、500W、…等，或是介於任何此些數值之間)；以大於或等於100MHz的脈衝重複率被傳遞至工作表面102a(舉例來說，大於或等於125MHz、150MHz、175MHz、200MHz、250MHz、300MHz、350MHz、500MHz、…等，或是介於任何此些數值之間)。具有上面所述特徵的雷射脈衝通常能夠藉由下面的雷射源來產生或衍生，例如：CW雷射源、QCW雷射源、…等。通常被用來形成該第一導體的材料(也就是，銅或是銅合金)傾向以比較有效的方式吸收綠光。據此，於上面給定的範例中，如果需要的話，可以省略變暗(當利用波長落在電磁頻譜的LWIR範圍之中的雷射脈衝來間接燒蝕該第一導體時通常會使用到該製程)該第一導體的外露表面(也就是，背向該介電結構的第一導體的表面)。
該射束軸會被移動(舉例來說，當操作第一定位器106時)，俾便以大於或等於10m/sec(舉例來說，大於或等於12m/sec、13m/sec、14m/sec、15m/sec、16m/sec、18m/sec、20m/sec、…等，或是介於任何此些數值之間)的掃描速率沿著一掃描圖樣(例如，掃描圖樣2800)來掃描該處理光點。於其中一實施例中，該掃描圖樣2800雖然完全適配於該第一定位器106的第一掃描範圍裡面；但是，應該明白的係，該掃描圖樣2800亦能夠大於該第一掃描範圍。於此範例中，在該掃描圖樣中的相鄰光點位置2504之間的間距為恆定，並且和每一個光點位置2504相關聯的駐留時間會與和任何其它光點位置2504相關聯的駐留時間相同(舉例來說，大於或等於1μm，或是大約1μm)。
在給定上面所述範例中的參數下，該第一導體能夠被間接燒蝕，用以於其中形成一開口。在間接燒蝕期間，該掃描圖樣2800中的光點位置2504會依序被定址(也就是，藉由傳遞一或更多道雷射脈衝至該些光點位置2504)，用以產生並且累積熱能於該第一導體裡面。該熱能會從位在先前已定址以及目前被定址的光點位置2504處的該第一導體102中的區域消散或是被傳輸出去，並且累積於位在一或更多個即將被定址的光點位置2504處的該第一導體中的區域裡面。累積於位在一即將被定址的光點位置處的該第一導體中的一區域裡面的熱能會提高該區域處的該第一導體的溫度，並且同樣會被傳輸至位於其底下的介電結構的一區域之中。熱能亦能夠累積在該第一導體的其它區域裡面，例如，先前已定址的光點位置2504(舉例來說，倘若位在先前已定址的光點位置2504處的該第一導體的一區域尚未被間接燒蝕的話)。在處理期間，被傳輸至該介電結構之中的熱能會累積並且用以蒸發位於該第一導體的一區域下方並且鄰接該區域的介電結構中的一區域。倘若在位於該第一導體的一區域下方的該介電結構的一區域已經被蒸發之前該第一導體的該區域尚未達到大於或等於其處理臨界溫度的溫度的話，那麼，該介電結構的該區域的蒸發便會在該第一導體下方產生一袋狀部或空間(舉例來說，一高壓區，其含有在該介電結構蒸發時所產生的高壓高熱氣體、顆粒、…等)。接著，當位於該袋狀部之上的該第一導體的該區域達到大於或等於其處理臨界溫度的溫度的話，那麼，累增在該袋狀部裡面的壓力便會從該工件102處推移或射出該第一導體的該區域，以便露出下方的介電結構。
位於一袋狀部之上的該第一導體的一區域會位在一即將被定址的光點位置處。於此情況中，當此區域最終被一或更多道雷射脈衝照射時，其會達到大於或等於該第一導體的處理臨界溫度的溫度。於某些情況中，在處理期間，位於在一即將被定址的光點位置的一袋狀部之上的該第一導體的一區域會在該區域已經累積從其它先前已定址或是目前被定址的光點位置處消散過來的熱能之後達到大於或等於該第一導體的處理臨界溫度的溫度。另外，於某些情況中，在處理期間，位於在一袋狀部之上的該第一導體的一區域會位在一先前已定址的光點位置處。於此情況中，當此區域已經累積從任何其它先前已定址的光點位置處消散過來的熱能、從目前被定址的光點位置處消散過來的熱能、或是前述的任何組合時，其會達到大於或等於該第一導體的處理臨界溫度的溫度。舉例來說，一帶狀部雖然會被形成在掃描圖樣2800的第一光點位置2504a處的該第一導體的一區域的下方；但是，該第一導體的此區域在一或更多個光點位置(例如，光點位置2504e、2504f、…等)被依序定址之前可能無法達到大於或等於其處理臨界溫度的溫度。
在發展藉由沿著掃描圖樣2800來掃描處理光點以便間接燒蝕該第一導體的製程中，應該明瞭的係，該開口的最小與最大可達直徑(位在該第一導體的頂端或底部)會相依於諸如下面的一或更多項因素：該些被傳遞雷射脈衝的光點尺寸、脈衝時間持續長度、脈衝重複率、平均功率、…等；掃描速率；該第一導體的厚度；該第一導體與該介電結構的熱特徵；掃描圖樣2800中的光點位置的排列；…等。舉例來說，利用具有一特殊光點尺寸的被傳遞雷射脈衝所形成的開口的最小可達直徑通常會受限於從該特殊光點尺寸的1.5倍(或是大約1.5倍)至2倍(或是大約2倍)的範圍。利用具有一特殊光點尺寸的被傳遞雷射脈衝所形成的開口的最大可達直徑通常會對應於在該特徵元件邊界2502裡面的任何區域(舉例來說，其中央區域)在處理期間沒有累積足以致能間接燒蝕的熱能數額之前所能達到的最大直徑。因此，且相依於前面提及因素中的一或更多項因素，沿著掃描圖樣2800掃描具有15μm(或是大約15μm)的光點尺寸的被傳遞雷射脈衝射束會在該第一導體中產生一直徑落在從25μm(或是大約25μm)至80μm(或是大約80μm)的範圍之中的開口。同樣地，倘若使用30μm(或是大約30μm)的光點尺寸的話，則會產生一直徑落在從60μm(或是大約60μm)至200μm(或是大約200μm)的範圍之中的開口。應該明瞭的係，一開口可以藉由新增一或更多個額外的光點位置至掃描圖樣2800(舉例來說，在其中央區域處)而被形成具有任何直徑(舉例來說，不論使用的光點尺寸為何)，用以確保被一所希望的特徵元件邊界2502所涵蓋的所有區域會在處理期間累積充足數額的熱能，以便達成間接燒蝕。
於上面所述的範例實施例中，該第一導體係藉由沿著掃描圖樣2800掃描一處理光點而被處理，俾使得介於相鄰光點位置2504之間的間距為恆定並且和每一個光點位置2504相關聯的駐留時間會與和任何其它光點位置2504相關聯的駐留時間相同。然而，於其它實施例中，諸如駐留時間、間距、或是類似參數、或是前述任何組合的參數可以經過調整，用以控制熱能被累積於該第一導體之中的方式。應該明瞭的係，任何掃描圖樣(包含，但是並不受限於掃描圖樣2800)中的此些參數(例如，駐留時間以及間距)的選擇可能相依於諸如下面的一或更多項因素：所希望的特徵元件邊界2502的直徑、第一導體的厚度、介電結構的厚度、第二導體的幾何配置、用以於該第一導體中形成該開口的製程的總處理量、…等；被傳遞至該第一導體的雷射脈衝的脈衝時間持續長度、光點尺寸、平均功率、…等；或是類似因素；或是前述的任何組合。關於某些掃描技術參數之調整的範例實施例在下面會作更詳細討論。應該明瞭的係，不論被處理的工件102的類型或是在處理期間要被形成的(多個)特徵元件為何，此些範例實施例皆可被施行用以控制熱能被累積於該工件102裡面的方式。
b. 控制局部熱能累積：駐留時間
於其中一實施例中，和一掃描圖樣(舉例來說，掃描圖樣2500、2600、2700、2800、或是類似的掃描圖樣)中的每一個光點位置相關聯的駐留時間皆相同。然而，於另一實施例中，和一掃描圖樣中的至少其中一個光點位置相關聯的駐留時間會不同於和同一個掃描圖樣中的至少其中一個光點位置相關聯的駐留時間。駐留時間可以藉由下面方式來控制：控制第一定位器106的操作(舉例來說，用以於第一掃描範圍裡面掃描該處理光點)、控制第二定位器108的操作(舉例來說，用以於第二掃描範圍裡面掃描該處理光點或是該第一掃描範圍)、暫停傳遞雷射脈衝至工件102(舉例來說，利用一圖中並未顯示的脈衝閘控單元)、或是類似的方式、或是前述的任何組合。
在一共同掃描圖樣中或是沿著一共同掃描線的不同光點位置之間的駐留時間差異能夠經過選擇、調變、或是設定，用以確保在一掃描圖樣的一或更多個(或是全部)處理光點處的工件102的溫度在處理期間會在該處理臨界溫度處或是之上。舉例來說，和要被照射的一掃描圖樣中的第一光點位置相關聯的駐留時間可以大於和同一個掃描圖樣中的一或更多個(或是全部)其它光點位置相關聯的駐留時間。於另一範例中，和要被照射的一掃描線中的第一光點位置(其中，此光點位置並不是該要被照射的掃描圖樣中的第一光點位置)相關聯的駐留時間可以等於或大於和被設置在同一條掃描線中的一或更多個(或是全部)其它光點位置相關聯的駐留時間。於又一範例中，和要被照射的一掃描線中的任何光點位置(其中，此光點位置並不是該要被照射的掃描圖樣中的第一光點位置)相關聯的駐留時間可以等於或大於和接續要被照射之被設置在同一條掃描線中的一相鄰光點位置(或是任何其它光點位置)相關聯的駐留時間。於再一範例中，和要被照射的一特殊掃描線中的第一光點位置(其中，此光點位置並不是該要被照射的掃描圖樣中的第一光點位置)相關聯的駐留時間可以等於或大於和接續要被照射之另一條掃描線中的第一光點位置(其可能相鄰或不相鄰於該特殊掃描線的第一光點位置)相關聯的駐留時間。
在一共同掃描圖樣中或是沿著一共同掃描線的不同光點位置之間的駐留時間差異同樣能夠經過選擇、調變、或是設定，用以確保該工件102中的一非特徵元件區的溫度在該工件102的處理期間會在破壞臨界溫度處或是之下。舉例來說，和要被照射的一掃描圖樣中的最後第一光點位置相關聯的駐留時間可以小於和同一個掃描圖樣中的一或更多個(或是全部)其它光點位置相關聯的駐留時間。於另一範例中，和要被照射的一掃描線中的最後光點位置(其中，此光點位置並不是該要被照射的掃描圖樣中的最後光點位置)相關聯的駐留時間可以等於或小於和被設置在同一條掃描線中的一或更多個(或是全部)其它光點位置相關聯的駐留時間。於又一範例中，和一掃描線中的任何即將被定址光點位置(其中，此光點位置並不是該掃描圖樣中的第一光點位置)相關聯的駐留時間可以等於或小於和被設置在同一條掃描線中的任何其它先前已定址光點位置相關聯的駐留時間。於再一範例中，和要被照射的其中一條掃描線中的第一光點位置(其中，此光點位置並不是該要被照射的掃描圖樣中的第一光點位置)相關聯的駐留時間可以等於或大於和接續要被照射之另一條掃描線中的第一光點位置相關聯的駐留時間。
藉由以一掃描圖樣中(或是被設置在一共同掃描線中)的一或更多個其它光點位置為基準來延長和其中一個光點位置相關聯的駐留時間，該工件的一區域(舉例來說，在先前已定址的光點位置處、在目前被定址的光點位置處、在即將被定址的光點位置處、或是類似區域、或是前述的任何組合)累積熱能(舉例來說，因傳遞雷射脈衝至一或更多個先前已定址的光點位置所產生的熱能、因傳遞雷射脈衝至一目前被定址的光點位置所產生的熱能、或是前述的任何組合)的方式便能夠受到控制，用以達成有效燒蝕或是其它處理的目的，同時避免對該工件102的非特徵元件區造成非所希望的破壞。
有鑒於上述，並且接續上面所述的範例實施例(也就是，藉由間接燒蝕在一PCB的第一導體中形成一開口)，應該明瞭的係，和掃描圖樣2800中的一或更多個光點位置2504相關聯的駐留時間可以不同於和掃描圖樣2800中的任何其它光點位置2504相關聯的駐留時間。舉例來說，處理光點能夠沿著掃描圖樣2800被掃描，俾使得和掃描圖樣2800中的第一光點位置2504a相關聯的駐留時間大於和掃描圖樣2800中的所有其它光點位置2504相關聯的駐留時間。一般來說，和第一光點位置2504a相關聯的駐留時間會被設定為一足夠長的時間持續長度，用以確保位於在該第一光點位置2504a後面要被定址的一或更多個光點位置2504處的第一導體的部分能夠在此些即將被定址光點位置2504中的一或更多個光點位置最終被定址時被間接燒蝕。視情況，和第一光點位置2504a相關聯的駐留時間可以被設定成使得位在該第一光點位置2504a處的該第一導體的區域會在該第一光點位置2504a被定址時被間接燒蝕。然而，一般來說，和該些光點位置2504中的每一者相關聯的駐留時間能夠被設定成使得該工件102的非特徵元件區(舉例來說，位在鄰接該第二導體或是在該第二導體附近的介電結構裡面的任何區域)的溫度會在該第一導體的處理期間保持在該破壞臨界溫度之下。於其中一實施例中，在掃描圖樣2800裡面，和第一光點位置2504a或是掃描圖樣2800的任何其它光點位置2504相關聯的駐留時間可以大於或等於第一定位器106的前面提及的定位週期。於其中一實施例中，和第一光點位置2504a相關聯的駐留時間可以落在從2μs(或是大約2μs)至9μs(或是大約9μs)的範圍之中(舉例來說，和第一光點位置2504a相關聯的駐留時間可以等於(或是大約等於)2μs、3μs、4μs、5μs、6μs、7μs、8μs、9μs、…等，或是介於任何此些數值之間)。於另一實施例中，和該第一光點位置2504a以外的光點位置2504相關聯的駐留時間可以等於1μs(或是大約1μs)。
c. 控制局部熱能累積：間距
於其中一實施例中，在一掃描圖樣中的相鄰光點位置之間的間距、沿著一共同掃描線的相鄰光點位置之間的間距、或是前述的任何組合為相同。然而，於另一實施例中，在其中一對相鄰光點位置和另一對相鄰光點位置(也就是，在相同的掃描圖樣中、沿著一共同掃描線、或是前述的任何組合)之間的間距會不相同。間距可以藉由下面方式來控制：控制第一定位器106的操作(舉例來說，用以於第一掃描範圍裡面掃描該處理光點)、控制第二定位器108的操作(舉例來說，用以於第二掃描範圍裡面掃描該處理光點或是該第一掃描範圍)、控制第三定位器110的操作(舉例來說，用以於第三掃描範圍裡面掃描該第一掃描範圍或是該第二掃描範圍)、或是類似的方式、或是前述的任何組合。
在一共同掃描圖樣中或是沿著一共同掃描線的不同光點位置之間的間距差異能夠經過選擇、調變、或是設定，用以確保在一掃描圖樣的一或更多個(或是全部)處理光點處的工件102的溫度在處理期間會在該處理臨界溫度處或是之上。舉例來說，在要被照射的一掃描圖樣中的第一對相鄰光點位置之間的間距可以小於在同一個掃描圖樣中的一或更多個(或是全部)其它對相鄰光點位置之間的間距。於另一範例中，沿著一要被照射的掃描線中的第一對相鄰光點位置(其中，此對相鄰光點位置並不是該要被照射的掃描圖樣中的第一對相鄰光點位置)之間的間距可以等於或小於沿著同一條掃描線被設置的一或更多個(或是全部)其它對相鄰光點位置之間的間距。於又一範例中，沿著一要被照射的掃描線中的任何相鄰光點位置對(其中，此對相鄰光點位置並不是該要被照射的掃描圖樣中的第一對相鄰光點位置)之間的間距可以等於或小於沿著接續要被照射的同一條掃描線被設置的任何其它對相鄰光點位置之間的間距。於再一範例中，沿著一要被照射的特殊掃描線中的第一對相鄰光點位置(其中，此對相鄰光點位置並不是該要被照射的掃描圖樣中的第一對相鄰光點位置)之間的間距可以等於或小於沿著接續要被照射的另一條掃描線的另一第一對其它對相鄰光點位置(其可能相鄰或不相鄰於該特殊掃描線的第一光點位置)之間的間距。
在一共同掃描圖樣中或是沿著一共同掃描線的不同相鄰光點位置對之間的間距差異能夠經過選擇、調變、或是設定，用以確保該工件102中的一非特徵元件區的溫度在該工件102的處理期間會在破壞臨界溫度處或是之下。舉例來說，在要被照射的一掃描圖樣中的最後一對相鄰光點位置之間的間距可以大於在同一個掃描圖樣中的一或更多個(或是全部)其它對相鄰光點位置之間的間距。於另一範例中，沿著一要被照射的掃描線中的最後一對相鄰光點位置(其中，此對相鄰光點位置並不是該要被照射的掃描圖樣中的最後一對相鄰光點位置)之間的間距可以等於或大於和被設置在同一條掃描線中的一或更多個(或是全部)其它光點位置相關聯的駐留時間。於又一範例中，沿著一要被照射的掃描線中的任何相鄰光點位置對(其中，此光點位置並不是該掃描圖樣中的第一光點位置)之間的間距可以等於或大於被設置在同一條掃描線中的任何相鄰先前已定址光點位置對之間的間距。於再一範例中，沿著其中一條要被照射的掃描線中的第一對相鄰光點位置(其中，此對相鄰光點位置並不是該掃描圖樣中的第一對相鄰光點位置)之間的間距可以等於或小於沿著接續要被照射的掃描圖樣中的另一條掃描線中的第一對相鄰光點位置之間的間距。
藉由以一掃描圖樣中(或是被設置在一共同掃描線中)的一或更多個其它相鄰光點位置對為基準來縮短其中一對相鄰光點位置之間的間距，該工件的一區域(舉例來說，在先前已定址的光點位置處、在目前被定址的光點位置處、在即將被定址的光點位置處、或是類似區域、或是前述的任何組合)累積熱能(舉例來說，因傳遞雷射脈衝至一或更多個先前已定址的光點位置所產生的熱能、因傳遞雷射脈衝至一目前被定址的光點位置所產生的熱能、或是前述的任何組合)的方式便能夠受到控制，用以達成有效燒蝕或是其它處理的目的，同時避免對該工件102的非特徵元件區造成非所希望的破壞。
有鑒於上述，並且接續上面所述的範例實施例(也就是，藉由間接燒蝕在一PCB的第一導體中形成一開口)，應該明瞭的係，在掃描圖樣2800中的一或更多對相鄰光點位置2504之間的間距可以不同於，或是相同於，在掃描圖樣2800中的任何其它對相鄰光點位置2504之間的間距。舉例來說，於其中一實施例中，在掃描圖樣2800中的相鄰光點位置對之間的間距會從第一光點位置2504a遞增至(舉例來說，線性或非線性、均勻或不均勻、連續或不連續、…等)最後光點位置2504b。於另一實施例中，在掃描圖樣2800中的其中一群可依序定址光點位置中的相鄰光點位置對之間的間距會不同於在掃描圖樣2800中的任何其它群可依序定址光點位置中的相鄰光點位置對之間的間距。舉例來說，在掃描圖樣2800中的第一群可依序定址光點位置中的每一對相鄰光點位置對之間的間距會小於在掃描圖樣2800中的第二群可依序定址光點位置中的每一對相鄰光點位置對之間的間距。一般來說，第一群可依序定址光點位置中的光點位置係在第二群光點位置中的光點位置之前被定址。因此，第一群可依序定址光點位置包含至少光點位置2504a、2504e、以及2504f，第二群可依序定址光點位置包含至少光點位置2504b、2504g、以及2504h。於其中一實施例中，在第一群可依序定址光點位置中的光點位置的數量落在掃描圖樣2800中的光點位置的總數量的1%至95%的範圍之中，並且不包含在該第一群可依序定址光點位置之中的任何光點位置皆包含在該第二群可依序定址光點位置之中。
於其中一實施例中，在該第一群可依序定址光點位置中的每一對相鄰光點位置對之間的間距為恆定，並且在第一群可依序定址光點位置中的光點位置的數量落在掃描圖樣2800中的光點位置的總數量的1%至95%的範圍之中。於此實施例中，在第一群可依序定址光點位置中的光點位置的數量等於(或是大約等於)掃描圖樣2800中的光點位置的總數量的3%、5%、10%、15%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、…等，或是介於任何此些數值之間。
iv. 關於掃描圖樣的其它考量 a. 單一光點位置掃描圖樣
在上面討論的實施例中，一掃描圖樣已經被描述為包含複數個被依序定址的光點位置，以及該工件102可藉由沿著一掃描圖樣來掃描一處理光點用以照射該些不同的光點位置而被處理用以形成一特徵元件。然而，於另一實施例中，一掃描圖樣亦可以僅由單一光點位置所組成，以及該工件102可簡單藉由引導一或更多道雷射脈衝至該單一光點位置(或是，被傳遞至該單一光點位置的區域性鄰近位置裡面)而被處理。此掃描圖樣於本文中被稱為「單一光點位置掃描圖樣」。舉例來說，一掃描圖樣中的單一光點位置可以被複數道雷射脈衝重複照射，用以直接燒蝕該工件102(舉例來說，用以在該工件102之中形成一特徵元件，例如，一盲孔、一貫穿通孔，或是其它凹部、孔洞、或是開口)。此類型的直接燒蝕經常被稱為「沖孔(punch)」製程。
於另一範例中，當工件102被提供成為一諸如上面在「活用局部熱能累積：間接燒蝕」段落中所述的PCB時，該工件102會被處理用以直接或間接燒蝕該第一導體，從而形成一露出該介電結構的一區域的開口。於其中一實施例中，被傳遞至該單一光點位置的雷射脈衝會具有落在電磁頻譜的UV範圍之中的波長，並且具有適合直接燒蝕該第一導體的一或更多項其它特徵。於另一實施例中，被傳遞至該單一光點位置的雷射脈衝會具有落在電磁頻譜的長波長IR(Long-Wavelength IR，LWIR)範圍之中的波長(也就是，此些雷射脈衝通常係由以二氧化碳雷射作為雷射源104所產生)，並且具有適合間接燒蝕該第一導體的一或更多項其它特徵。於又一實施例中，被傳遞至該單一光點位置的雷射脈衝會具有落在電磁頻譜的可見光綠光範圍之中的波長，並且具有適合間接燒蝕該第一導體的一或更多項其它特徵。
波長落在電磁頻譜的可見光綠光範圍之中的雷射脈衝經常會以較高的平均功率被產生，遠高於波長落在電磁頻譜的UV範圍之中的對應雷射脈衝，從而使得該工件102能夠以較高總處理量的方式被處理。另外，波長落在電磁頻譜的可見光綠光範圍之中的雷射脈衝亦能夠被聚焦至較小的光點尺寸，遠小於波長落在電磁頻譜的LWIR範圍之中的雷射脈衝，從而使得可以在該工件102之中形成較小的特徵元件。再者，並且如上面所述，通常用於形成該第一導體的材料(也就是，銅或是銅合金)傾向以比較有效的方式吸收綠光。據此，如果需要的話，可以省略變暗(當利用波長落在電磁頻譜的LWIR範圍之中的雷射脈衝來間接燒蝕該第一導體時通常會使用到該製程)該第一導體的外露表面(也就是，背向該介電結構的第一導體的表面)。
一般來說，被傳遞至工作表面102a(也就是，第一導體)的雷射脈衝射束具有下面特徵：落在電磁頻譜的可見光綠光範圍之中的波長；高斯類型或非高斯類型的空間強度輪廓；大於或等於1ns的脈衝時間持續長度(舉例來說，大於或等於1ns、1.5ns、2ns、2.5ns、5ns、7ns、10ns、…等，或是介於任何此些數值之間)；光點尺寸小於要被形成之開口的頂端直徑或底部直徑(舉例來說，光點尺寸小於或等於30μm、25μm、20μm、15μm、12μm、10μm、9μm、8μm、5μm、…等，或是介於任何此些數值之間)；平均功率大於或等於100W(舉例來說，大於或等於120W、150W、180W、200W、225W、250W、275W、300W、350W、500W、…等，或是介於任何此些數值之間)。
於其中一實施例中，上面所述的綠光波長雷射脈衝會以大於或等於100MHz的脈衝重複率被傳遞至工作表面102a(也就是，第一導體)(舉例來說，大於或等於125MHz、150MHz、175MHz、200MHz、250MHz、300MHz、350MHz、500MHz、…等，或是介於任何此些數值之間)。具有上面所述特徵的雷射脈衝通常能夠藉由下面的雷射源來產生或衍生，例如：CW雷射源、QCW雷射源、…等。然而，於其它實施例中，亦可以使用能夠在一或更多微秒的時標中(舉例來說，在多個微秒中有ns或ps脈衝的突波模式，或是每隔一微秒或更小便重複該突波本身的突波模式，…等)產生脈衝能量落在從100μJ(或是大約100μJ)至50mJ(或是大約50mJ)的範圍之中的綠光波長雷射脈衝的其它雷射源在該第一導體之中形成開口。
應該明瞭的係，和單一光點位置相關聯的駐留時間可以落在從1μs(或是大約1μs)至30μs(或是大約30μs)的範圍之中，其相依於下面的一或更多個因素，例如：第一導體的厚度、表面吸收特性、特定的雷射參數(舉例來說，脈衝能量、脈衝時間持續長度、脈衝重複率、光點尺寸與光點形狀、…等)、或是類似因素。
b. 依序 vs. 同時特徵元件成形
於其中一實施例中會以依序的方式使用一被傳遞的雷射脈衝射束在一工件102之中或之上形成多個特徵元件。也就是，用以於其中將複數道雷射脈衝傳遞至該工件102的射束軸會被移動，俾使得沿著一第一掃描圖樣，例如，上面所討論的掃描圖樣中的任何掃描圖樣或是任何其它掃描圖樣(或是第一組此些掃描圖樣)，來掃描一最終的處理光點，直到形成一第一特徵元件為止。在該第一特徵元件被形成之後，該射束軸會被移動至該工件102的另一區域，俾使得沿著一第二掃描圖樣，例如，上面所討論的掃描圖樣中的任何掃描圖樣或是任何其它掃描圖樣(或是第二組此些掃描圖樣)，來掃描一最終的處理光點，直到形成一第二特徵元件為止。而後，可以相同的方式依序形成一或更多個額外的特徵元件。
於另一實施例中，會以同時的方式使用一被傳遞的雷射脈衝射束在一工件102之中或之上形成多個特徵元件。也就是，用以於其中將複數道雷射脈衝傳遞至該工件102的射束軸會被移動，俾使得沿著多個掃描圖樣來交替掃描一最終的處理光點。舉例來說，該射束軸可以被移動，俾使得一或更多道雷射脈衝會被傳遞至一第一掃描圖樣中的一或更多個(但是並非全部)光點位置；並且而後，該射束軸會被掃描，俾使得一或更多道雷射脈衝會被傳遞至一第二掃描圖樣中的一或更多個(但是並非全部)光點位置。該射束軸接著可以被移動，俾使得一或更多道雷射脈衝會被傳遞至該第一掃描圖樣(或是該第一組掃描圖樣)中的一或更多個即將被定址的光點位置或是被傳遞至一第三掃描圖樣(或是第三組掃描圖樣)中的一或更多個(但是並非全部)光點位置、…等。移動該射束軸並且交替傳遞雷射脈衝至各種掃描圖樣中的一或更多個光點位置的過程可以重複進行，直到該第一掃描圖樣(或是該第一組掃描圖樣)中的所有光點位置皆被定址為止(也就是，用以形成一第一特徵元件)、直到該第二掃描圖樣(或是該第二組掃描圖樣)中的所有光點位置皆被定址為止(也就是，用以形成一第二特徵元件)、…等。以同時的方式形成多個特徵元件能夠有助於防止工件102的非特徵元件區因為在形成單一特徵元件期間或是在依序形成多個特徵元件期間累積的熱能而遭到非所希望的破壞。
如上面實施例中所述般依序或是同時形成的特徵元件可以彼此相同或是不相同。該些依序或是同時形成的特徵元件中的至少一部分可以彼此為基準在空間上被排列在於該工件102之中或之上，俾使得可以同步排列在該第一掃描範圍裡面、在該第二掃描範圍裡面、或是前述的任何組合。因此，端視最終形成的特徵元件的尺寸以及此些特徵元件之間的距離而定，該第一掃描範圍或是該第二掃描範圍可以涵蓋至少兩個依序或是同時形成的特徵元件。
於其中一實施例中(舉例來說，當工件102被提供成為一諸如上面在「活用局部熱能累積：間接燒蝕」段落中所述的PCB時)，該工件102會藉由在不同的單一光點位置掃描圖樣之中掃描該些被傳遞的雷射脈衝(舉例來說，其具有如在「單一光點位置掃描圖樣」段落中所述的特徵，或者具有適合幫助間接燒蝕該第一導體的一或更多項其它特徵)而被處理用以在該第一導體之中依序或同時形成多個特徵元件(例如，開口)。於另一實施例中(舉例來說，當工件102被提供成為一介電結構時，例如，一累增膜、一玻璃強化環氧樹脂層疊板、一層間介電材料、一低k介電材料、一防焊層、或是類似物、或是前述的任何組合)，該工件102會藉由在不同的單一光點位置掃描圖樣之中掃描一被傳遞的雷射脈衝射束(舉例來說，其具有適合幫助直接燒蝕該介電結構的一或更多項其它特徵)而被處理用以依序或同時形成多個特徵元件，例如，一或更多個通孔(舉例來說，一或更多個盲孔或貫穿通孔)、凹部、孔洞、開口、或是類似物、或是前述的任何組合。一般來說，由突波模式雷射(或是操作在突波模式中的其它雷射)所產生的雷射脈衝通常係在低於100MHz的脈衝重複率處被產生(也就是，經常係在10kHz處或之下)。據此，倘若在上面討論的任何實施例中的雷射脈衝以大於或等於(或是小於)100MHz的脈衝重複率被傳遞至工作表面102a的話，那麼，藉由操作第一定位器106依照由該第一掃描範圍同步涵蓋的多個不同單一光點位置掃描圖樣來掃描該些被傳遞的雷射脈衝便可以形成多個特徵元件(也就是，在該第一導體中或是在該介電結構中)。倘若雷射脈衝以10kHz或更小的脈衝重複率被傳遞至工作表面102a的話，那麼，藉由操作第二定位器108依照由該第二掃描範圍同步涵蓋的多個不同單一光點位置掃描圖樣來掃描該些被傳遞的雷射脈衝便可以形成多個特徵元件。
VIII. 關於射束特徵調變的實施例
如上面提及，在工件102的處理期間被傳遞至該工件102的一雷射能量射束(不論為連續式或脈衝式)皆能夠被特徵化為一或更多項特徵，例如：波長、平均功率、空間強度輪廓類型、M
2係數、空間強度輪廓形狀、光點尺寸、光學強度、通量、…等。當該雷射能量射束包含一或更多道雷射脈衝時，該射束同樣能夠被特徵化為一或更多項特徵，例如：脈衝重複率、脈衝時間持續長度、脈衝能量、尖峰功率、…等。該雷射能量射束(不論為連續式或脈衝式)的所有此些特徵在本文中通稱並且統稱為該雷射能量射束的「特徵」，或者簡稱為「射束特徵」。被傳遞至一共同光點位置(或是被傳遞至一共同光點位置的鄰近位置裡面)的雷射脈衝的射束特徵可以為相同或是不相同。舉例來說，被傳遞至一共同光點位置(或是被傳遞至一共同光點位置的鄰近位置裡面)的依序傳遞雷射脈衝的諸如光點尺寸、脈衝能量、脈衝重複率、…等的一或更多項特徵可以為恆定、可以遞增、可以遞減、或是前述的任何組合。同樣地，被傳遞至一共同掃描圖樣中的不同光點位置的雷射脈衝的射束特徵可以為相同或是不相同。
諸如光點尺寸的特徵可以藉由操作用於進行Z高度補償之機制中的一或更多者而被調整，如上面所述。諸如M
2係數以及空間強度輪廓形狀的特徵可以藉由依照上面所述方式來操作一或更多個AOD系統(舉例來說，不論被提供成為第一定位器106或是其它器件)而被調整。進一步言之，上面配合操作AOD系統來改變M
2係數所討論的技術能夠經過修正用以調整一雷射脈衝射束的空間強度輪廓類型。舉例來說，一RF訊號的頻譜能夠被塑形成具有非高斯頻譜輪廓(舉例來說，矩形或是「高帽形」頻譜輪廓)。當此RF訊號被施加至一AOD系統(舉例來說，不論被提供成為第一定位器106或是其它器件)的一或更多個換能器時，離開該AOD系統的雷射脈衝便能夠經過改變而導致產生一具有對應非高斯空間強度輪廓類型(舉例來說，矩形或是「高帽形」空間強度輪廓)的雷射脈衝。於其中一實施例中，該經頻譜塑形的RF訊號不會被連續變頻。於另一實施例中，該經頻譜塑形的RF訊號會被連續變頻。因此，端視一AOD系統被驅動(也就是，響應於一或更多個外加RF訊號)的方式而定，離開該AOD系統的雷射脈衝和入射雷射脈衝會有不同的一或更多項特徵，例如，M
2係數、空間強度輪廓類型、空間強度輪廓形狀、以及光點尺寸。此些以及其它射束特徵亦可以本技術中已知或是本文中(於本段落或是其它地方)所揭示的任何其它合宜或所希望的方式來改變。
一般來說，一或更多項(或是全部)射束特徵於工件102的處理期間可以保持恆定(或是至少實質上恆定)、可以經過調變(舉例來說，俾使得實質上非恆定)、或是前述的任何組合。下面會說明能夠在處理一特徵元件期間被改變的一或更多項射束特徵的範例實施例。本段落中雖然配合設備100來討論關於射束特徵之調變的特殊實施例；不過，應該明白的係，此些實施例中的任一實施例或是它們的任何組合亦可以配合多頭設備700來施行。應該進一步明白的係，本段落中所討論的實施例亦可以本文中所討論的雷射處理設備以外之具有任何合宜配備的單頭或多頭雷射處理設備來施行。
i. 多層工件中的特徵元件成形
具有多層構造的工件能夠被處理用以形成延伸穿過該工件之多層的一或更多個特徵元件。於其中一實施例中，一多層工件102可以經過處理，用以形成一至少部分延伸穿過該多層工件102中兩個不同層的特徵元件(例如，一開口、狹槽、通孔、或是其它孔洞、溝槽、溝渠、切割線、刻口、下凹區、…等)。該多層工件102中的該些不同層可以由不同材料所形成、具有不同的光學吸收特徵(以被傳遞的雷射能量射束為基準)、或是類似特性、或是前述的任何組合。據此，一特徵元件可以藉由利用一被特徵化為第一組射束特徵之被傳遞的雷射能量射束來燒蝕該工件102的一第一層而被形成在該多層工件102之中，舉例來說，以便露出該工件102的一第二層。而後，該工件102的該第二層可以利用一被特徵化為第二組射束特徵之被傳遞的雷射能量射束而被燒蝕，該第二組射束特徵不同於該第一組射束特徵(舉例來說，波長、平均功率、空間強度輪廓類型、M
2係數、空間強度輪廓形狀、光點尺寸、光學強度、通量、脈衝重複率、脈衝時間持續長度、尖峰功率、或是類似特徵、或是前述的任何組合)。該第二組射束特徵中的任何特徵可以和該第一組射束特徵中的一對應特徵相同，只要至少其中一項特徵大於、小於、或是不同於該第一組射束特徵中的一對應特徵即可。
舉例來說，一多層工件102可以被提供成為一PCB面板或PCB，其包含一介電結構(舉例來說，玻璃強化環氧樹脂層疊板)，其第一側被黏接至一第一導體(舉例來說，一銅或是銅合金薄片，其可以有一已變暗(舉例來說，藉由化學反應、藉由雷射暗化處理、…等)或是沒有變暗的外露表面)，並且視情況，在其和該第一側反向的第二側被黏接至一第二導體(舉例來說，由銅或是銅合金所形成的一觸墊、一線路、一金屬薄片、…等)。該多層工件102可以經過處理用以形成一完全延伸穿過該第一導體並且至少部分穿過該介電結構的通孔。該通孔可以終止於該第二導體(於此情況中，該通孔為一盲孔)，或是可以完全延伸穿過該第二導體(於此情況中，該通孔為一貫穿通孔)。
於上面給定的範例中，一被特徵化為一第一組射束特徵的雷射能量射束可以在一第一處理步驟中被傳遞至該第一導體(舉例來說，並且視情況，根據上面示範性說明的掃描技術被掃描)，用以直接或間接燒蝕該第一導體，以便形成一露出該介電結構的開口。而後，在一第二處理步驟中，一被特徵化為一第二組射束特徵的雷射能量射束可以經由該開口被傳遞至該介電結構(舉例來說，並且視情況，根據上面示範性說明的掃描技術被掃描)，用以直接燒蝕該介電結構，以便形成一延伸至該介電結構之中的孔洞。
於其中一實施例中，該些第一組射束特徵與第二組射束特徵可以有相同的波長(舉例來說，該被傳遞的雷射能量射束可以具有落在電磁頻譜的UV、可見光、或是IR範圍之中的波長)；但是，可以有不同的通量、光學強度、或是類似特徵、或是前述的任何組合。舉例來說，在第一處理步驟期間的通量可以大於第二處理步驟期間的通量。在該些第一處理步驟與第二處理步驟之間，該通量可以藉由下面方式來調整：減低該被傳遞的雷射脈衝射束的脈衝能量、增加該被傳遞的雷射脈衝射束的光點尺寸、或是類似的方式、或是前述的任何組合。舉例來說，在第二處理步驟期間被傳遞的雷射脈衝射束的光點尺寸(也就是，「第二光點尺寸」)會相對於在第一處理步驟期間被傳遞的雷射脈衝射束的光點尺寸(也就是，「第一光點尺寸」)被增加，以便降低該處理光點處的通量(舉例來說，降低至形成該些第一導體與第二導體的材料能夠被直接燒蝕的臨界通量之下)，而沒有降低平均功率。因此，用以於該介電結構之中形成該孔洞所需要的脈衝數量能夠保持相對低的數量並且能夠避免破壞鄰近的導體結構。於某些實施例中，該第一光點尺寸可以落在從2μm(或是大約2μm)至35μm(或是大約35μm)的範圍之中；而大於該第一光點尺寸的第二光點尺寸可以落在從40μm(或是大約40μm)至150μm(或是大約150μm)的範圍之中。舉例來說，該第一光點尺寸可以等於(或是大約等於)2μm、3μm、5μm、7μm、10μm、20μm、25μm、30μm、35μm、…等，或是介於任何此些數值之間；以及該第二光點尺寸可以等於(或是大約等於)40μm、50μm、60μm、80μm、100μm、125μm、140μm、155μm、…等。
ii. 關於局部熱能累積的考量
於其中一實施例中，一或更多項射束特徵(舉例來說，脈衝能量、脈衝重複率、脈衝時間持續長度、平均功率、或是類似特徵、或是前述的任何組合)可以經過選擇、調變、或是設定，用以確保該工件102中的一非特徵元件區的溫度在該工件102的處理期間會在破壞臨界溫度處或是之下(舉例來說，在一或更多個特徵元件被形成在該工件102之中的一段時間週期中)。一或更多項射束特徵的調變能夠獨立於和被用來形成一特徵元件的任何掃描技術相關聯的參數被達成，或者，可以配合一或更多項掃描技術參數(舉例來說，駐留時間、間距、或是類似參數、或是前述的任何組合)的調變來施行。
舉例來說，並且接續上面所述之藉由間接燒蝕在一PCB的第一導體中形成一開口的範例實施例(舉例來說，藉由沿著掃描圖樣2800來掃描一處理光點)，被傳遞至該工作表面102a(也就是，被傳遞至該第一導體的外露表面)的雷射脈衝的脈衝能量能夠經過調變，俾使得被傳遞至該掃描圖樣2800的最後光點位置2504b的一或更多道雷射脈衝的脈衝能量會小於被傳遞至該掃描圖樣2800的第一光點位置2504a的一或更多道雷射脈衝的脈衝能量。舉例來說，被傳遞至該最後光點位置2504b的一或更多道雷射脈衝的脈衝能量係落在被傳遞至該第一光點位置2504a的一或更多道雷射脈衝的脈衝能量的75%(或是大約75%)至20%(或是大約20%)的範圍之中(舉例來說，等於或是大約等於被傳遞至該第一光點位置2504a的一或更多道雷射脈衝的脈衝能量的80%、75%、70%、65%、55%、50%、45%、40%、35%、30%、25%、20%、15%、…等，或是介於任何此些數值之間)。於其中一實施例中，被傳遞至掃描圖樣2800中的光點位置的雷射脈衝的脈衝能量會從第一光點位置2504a遞減至(舉例來說，線性或非線性、均勻或不均勻、連續或不連續、…等)最後光點位置2504b。
於另一實施例中，被傳遞至掃描圖樣2800中的其中一群可依序定址光點位置中的光點位置的雷射脈衝的脈衝能量會不同於被傳遞至掃描圖樣2800中的任何其它群可依序定址光點位置中的光點位置的雷射脈衝的脈衝能量。舉例來說，被傳遞至掃描圖樣2800中的第一群可依序定址光點位置中的光點位置的雷射脈衝的脈衝能量會大於被傳遞至掃描圖樣2800中的第二群可依序定址光點位置中的光點位置的雷射脈衝的脈衝能量。一般來說，第一群可依序定址光點位置中的光點位置係在第二群光點位置中的光點位置之前被定址。因此，第一群可依序定址光點位置包含至少光點位置2504a、2504e、以及2504f，第二群可依序定址光點位置包含至少光點位置2504b、2504g、以及2504h。於其中一實施例中，在第一群可依序定址光點位置中的光點位置的數量落在掃描圖樣2800中的光點位置的總數量的1%至95%的範圍之中，並且不包含在該第一群可依序定址光點位置之中的任何光點位置皆包含在該第二群可依序定址光點位置之中。
於其中一實施例中，被傳遞至該第一群可依序定址光點位置中的光點位置對的雷射脈衝的脈衝能量為恆定，並且在第一群可依序定址光點位置中的光點位置的數量落在掃描圖樣2800中的光點位置的總數量的1%至95%的範圍之中。於此實施例中，在第一群可依序定址光點位置中的光點位置的數量等於(或是大約等於)掃描圖樣2800中的光點位置的總數量的3%、5%、10%、15%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、…等，或是介於任何此些數值之間。
IX. 後置處理
有時候，可以在已經形成一特徵元件(舉例來說，藉由沿著一或更多個特徵元件成形掃描圖樣(例如，上面所述的掃描圖樣)、或是沿著一或更多個其它掃描圖樣、或是類似的掃描圖樣、或是前述的任何組合來掃描一處理光點)之後實施額外的處理。額外的處理(舉例來說，有周遭空氣存在、有氧化氣體或液體存在、有還原氣體或液體存在、有惰性氣體或液體存在、真空、…等)可以被實施用以：從一特徵元件的側壁區的底部表面處移除材料(在形成一特徵元件期間所產生的殘餘材料或是在已經形成該特徵元件之後殘留在該特徵元件之上或裡面的材料)；進一步移除位在特徵元件邊界處的工件102的一或更多個部分(舉例來說，以便達成更緊密匹配所希望的特徵元件邊界的特徵元件邊界、…等)；加熱、退火、熔融、碳化、氧化、還原、化學蝕刻、或是改變(舉例來說，利用光活化反應劑、…等)、或是以其它方式處理要於其中定義該特徵元件的一或更多種材料；或是類似的效果；或是前述的任何組合。據此，一或更多種後置處理技術可以藉由沿著一或更多個後置處理掃描圖樣掃描一處理光點而被實施，該些後置處理掃描圖樣可以和上面討論之前面提及的特徵元件成形掃描圖樣中的任何掃描圖樣相同或是不相同。
一般來說，後置處理掃描圖樣的一或更多項特徵(舉例來說，其包含光點位置的排列、光點位置和特徵元件邊界的鄰近性、…等)、在後置處理期間所選擇或使用的一或更多項特徵、或是類似特徵、或是前述的任何組合可以和特徵元件成形掃描圖樣的對應特徵相同或是不相同，可以和在該特徵元件形成期間所選擇或使用的射束特徵的對應特徵相同或是不相同。於其中一實施例中，一或更多種後置處理技術會在形成另一特徵元件之前於已經被形成的特徵元件上實施。然而，於另一實施例中，一或更多種後置處理技術則僅在已經形成複數個特徵元件之後於該複數個特徵元件上實施。
現在將於下文中更詳細討論後置處理技術的範例實施例。本段落中雖然配合設備100來討論關於射束特徵之調變的特殊實施例；不過，應該明白的係，此些實施例中的任一實施例或是它們的任何組合亦可以配合多頭設備700來施行。應該進一步明白的係，本段落中所討論的實施例亦可以本文中所討論的雷射處理設備以外之具有任何合宜配備的單頭或多頭雷射處理設備來施行。
i. 通孔清洗
一諸如盲孔的特徵元件可以藉由直接燒蝕一介電結構(舉例來說，玻璃強化環氧樹脂層疊板)而被形成在一工件之中，用以於其中形成一孔洞，其會露出位在其底部部分處的導體(舉例來說，由銅或是銅合金所形成的觸墊、線路、金屬薄片、…等)。一般來說，該孔洞能夠利用一被特徵化為第一組射束特徵的被傳遞雷射能量射束來形成。殘餘材料(其包含樹脂材料)可以殘留在該盲孔裡面(舉例來說，在該外露導體上)，其會防止後續形成的金屬可靠的黏著在該盲孔裡面、縮小該盲孔的底部部分處可用於電氣接觸該外露銅層的有效區域、…等。據此，其能夠有利於移除(部分或是完全)該殘餘材料。於其中一實施例中，該殘餘材料可以利用一被特徵化為第二組射束特徵的被傳遞雷射能量射束來移除，該第二組射束特徵不同於該第一組射束特徵(舉例來說，波長、平均功率、空間強度輪廓類型、M
2係數、空間強度輪廓形狀、光點尺寸、光學強度、通量、脈衝重複率、脈衝時間持續長度、尖峰功率、或是類似特徵、或是前述的任何組合)。該第二組射束特徵中的任何特徵可以和該第一組射束特徵中的一對應特徵相同，只要至少其中一項特徵大於、小於、或是不同於該第一組射束特徵中的一對應特徵即可。被特徵化為第二組射束特徵的雷射能量射束可以被傳遞至形成在該介電結構中的開口之中，抵達該外露導體以及被排列在其上的殘餘材料。此雷射能量射束可以視情況被掃描(舉例來說，根據上面示範性說明的掃描技術)用以直接或間接燒蝕在該外露導體上的殘餘材料，而不會燒蝕該外露導體。
於其中一實施例中，該些第一組射束特徵與第二組射束特徵可以有相同的波長(舉例來說，該被傳遞的雷射能量射束可以具有落在電磁頻譜的UV、可見光、或是IR範圍之中的波長)、空間強度輪廓類型(舉例來說，高斯類型的空間強度輪廓)；但是，可以有不同的光點尺寸、M
2係數、或是類似特徵、或是前述的任何組合。舉例來說，在第二處理步驟期間的該被傳遞的雷射能量射束的光點尺寸可以大於第一處理步驟期間的該被傳遞的雷射能量射束的光點尺寸。同樣地，該被傳遞的雷射能量射束的M
2係數可以經過調整，用以產生一在第二處理步驟期間的有效光點尺寸大於在第一處理步驟期間的被傳遞的雷射能量射束。調整該光點尺寸或是M
2係數可以利用任何合宜或所希望的技術來進行(舉例來說，如上面在「關於射束特徵調變的實施例」段落之中的說明)。在第二處理步驟期間，該處理光點可以於必要時被掃描(舉例來說，以便定址至一掃描圖樣中的多個光點位置)。倘若在第二處理步驟期間位於該處理光點處的光點尺寸(或是有效光點尺寸)非常大的話，那麼，利用該處理光點來定址的光點位置的數量便可以減少(舉例來說，減少至一或兩個光點位置)。
於另一實施例中，該些第一組射束特徵與第二組射束特徵可以有相同的波長(舉例來說，該被傳遞的雷射能量射束可以具有落在電磁頻譜的UV、可見光、或是IR範圍之中的波長)；但是，可以有不同的空間強度輪廓類型、空間強度輪廓形狀、光點尺寸、或是類似特徵、或是前述的任何組合。舉例來說，在第一處理步驟期間的該被傳遞的雷射能量射束的光點尺寸可以具有一大體上圓形的高斯類型空間強度輪廓，並且具有相對小的光點尺寸。然而，在第二處理步驟期間的該被傳遞的雷射能量射束的光點尺寸可以具有一圓形或非圓形的非高斯類型空間強度輪廓(舉例來說，「高帽形」空間強度輪廓、…等)，並且具有相對小的光點尺寸。調整該空間強度輪廓類型、空間強度輪廓形狀、以及光點尺寸可以利用任何合宜或所希望的技術來進行(舉例來說，如上面在「關於射束特徵調變的實施例」段落之中的說明)。在第二處理步驟期間，該處理光點可以於必要時被掃描(舉例來說，以便定址至一掃描圖樣中的多個光點位置)。倘若在第二處理步驟期間位於該處理光點處的光點尺寸(或是有效光點尺寸)非常大的話，那麼，利用該處理光點來定址的光點位置的數量便可以減少(舉例來說，減少至一或兩個光點位置)。
a. 盲孔清洗 - 中央區域
當形成諸如盲孔(舉例來說，貫穿一介電結構，用以露出其底部部分處的銅質層)的特徵元件時，殘餘材料(舉例來說，介電材料)可能會出現在該盲孔的底部部分的一中央區域處(舉例來說，位在裸露於該盲孔的該底部部分處的電氣導體上)。當利用被特徵化為位在所希望的特徵元件邊界的一中央區域裡面的相對少數(甚至沒有任何)光點位置的特徵元件成形掃描圖樣時便經常可能為此情況(舉例來說，如圖26中所示的掃描圖樣2600)。
為移除(部分或是完全)此殘餘材料，一後置處理掃描圖樣(於本文中亦稱為「中央區域清洗掃描圖樣」)可以被掃描。一般來說，一中央區域清洗掃描圖樣包含被設置在該特徵元件的底部部分處的特徵元件邊界的一中央區域之中的一或更多個光點位置。圖26所示的係一中央區域清洗掃描圖樣的範例實施例。該中央區域清洗掃描圖樣包含位在該特徵元件邊界的一中央區域裡面(舉例來說，位在涵蓋於區域2602裡面的邊界2502的一中央區域裡面)的一或更多個光點位置(舉例來說，如圖26中所示，該中央區域清洗掃描圖樣包含多個光點位置2504′)。在該些光點位置2504′之中，光點位置2504a′代表要在該中央區域清洗期間被一雷射脈衝照射的第一光點位置；以及光點位置2504b′代表要在該中央區域清洗期間被一雷射脈衝照射的最後光點位置。據此，連接該些光點位置2504′的實線表示該些光點位置2504被定址的順序(舉例來說，被一或更多道被傳遞雷射脈衝定址)。然而，應該明瞭的係，該些光點位置2504′亦可以任何其它所希望的順序來定址(從而改變該實線的配置)，並且甚至可以隨機定址。
一般來說，在掃描該中央區域清洗掃描圖樣時被傳遞至光點位置的雷射脈衝並不會照射位在該特徵元件邊界處的工件102的區域。然而，端視諸如下面的一或更多項因素而定，位在該特徵元件邊界處(舉例來說，位在該特徵元件的頂端部分處或附近)的工件102的一或更多個區域可能被該一或更多道被傳遞雷射脈衝中的至少一部分照射：該些被傳遞的雷射脈衝的光點尺寸、空間強度分佈、…等；該特徵元件的頂端部分處的特徵元件邊界的尺寸與形狀；該特徵元件的底部部分處的特徵元件邊界的尺寸與形狀；該特徵元件的深度；…等，或是類似因素、或是前述的任何組合。
b. 盲孔清洗 - 周圍區域
當利用諸如上面配合圖25至28所述的掃描圖樣來形成諸如盲孔的特徵元件時(舉例來說，貫穿一介電結構，用以露出其底部部分處的銅質層)，殘餘材料(舉例來說，介電材料)可能會出現在該盲孔的底部部分的一周圍區域處(舉例來說，位在該盲孔的側壁和裸露於該盲孔的該底部部分處的電氣導體接合的區域處或附近)。
為移除(部分或是完全)此殘餘材料，一後置處理掃描圖樣(於本文中亦稱為「周圍區域清洗掃描圖樣」)可以被掃描。該周圍區域清洗掃描圖樣可以包含被設置在該特徵元件的底部部分處的特徵元件邊界的一周圍區域之中的一或更多個光點位置。於其中一實施例中，諸如掃描圖樣2500的光點位置2504a、2504b、以及2504d；掃描圖樣2600的光點位置2504c；掃描圖樣2700的光點位置2504b以及2504d；以及掃描圖樣2800的光點位置2504；…等光點位置會被視為位在該特徵元件的底部部分處的特徵元件邊界的一周圍部分之中(倘若在該特徵元件的該底部部分被形成時此些掃描圖樣2500、2600、2700、或是2800實際上被掃描的話)。於另一實施例中，該周圍區域清洗掃描圖樣中的光點位置會落在前面提及的光點位置的區域性鄰近位置裡面。為達討論的目的，該周圍區域清洗掃描圖樣中的一光點位置如果落在前面提及的光點位置中的其中一者的1μm裡面的話(舉例來說，落在前面提及的光點位置中的其中一者的0.8μm、0.75μm、0.7μm、0.65μm、0.6μm、0.5μm、0.4μm、0.3μm、0.25μm、0.2μm、0.15μm、0.1μm、0.08μm、0.05μm、0.01μm、或是小於0.01μm裡面)，其便被視為落在前面提及的光點位置中的其中一者的區域性鄰近位置裡面。倘若一盲孔的中央區域和周圍區域兩者皆要被清洗的話，該周圍區域會在該中央區域被清洗之前或之後被清洗。
一般來說，在掃描該周圍區域清洗掃描圖樣時被傳遞至光點位置的雷射脈衝會照射位在該特徵元件邊界處(舉例來說，位在該特徵元件的頂端部分處或附近)的工件102的區域。然而，端視諸如下面的一或更多項因素而定，雷射脈衝會被傳遞至該中央區域清洗掃描圖樣的光點位置，俾使得不會照射位在該特徵元件邊界處的工件102的區域：該些被傳遞的雷射脈衝的光點尺寸、空間強度分佈、…等；該特徵元件的頂端部分處的特徵元件邊界的尺寸與形狀；該特徵元件的底部部分處的特徵元件邊界的尺寸與形狀；該特徵元件的深度；…等，或是類似因素、或是前述的任何組合。
ii. 特徵元件邊界的精細調整
於其中一實施例中，相鄰於所希望的特徵元件邊界2502的前面提及的掃描圖樣的光點位置(舉例來說，掃描圖樣2500的光點位置2504a、2504b、以及2504d；掃描圖樣2600的光點位置2504c；掃描圖樣2700的光點位置2504b以及2504d；以及掃描圖樣2800的光點位置2504)被排列在非常靠近所希望的特徵元件邊界處，俾使得當一或更多道雷射脈衝被傳遞至該處時，材料會從該工件102處被移除，用以形成該所希望的特徵元件邊界2502的至少一部分。於另一實施例中，於此些光點位置處從該工件102處被移除的材料不需要形成該所希望的特徵元件邊界的一部分。於任一實施例中，一包含沿著該所希望的特徵元件邊界的至少一部分延伸的一或更多條掃描線的後置處理掃描圖樣(在本文中亦稱為「邊界改良掃描圖樣」)可以被掃描(舉例來說，用以改良側壁平滑性、用以改良實際取得的特徵元件邊界以該所希望的特徵元件邊界的形狀為基準的保真性、或是類似效果、或是前述的任何組合)。
iii. 後置處理的時序
於其中一實施例中，諸如上面所述的後置處理技術可以在該特徵元件被形成之後立刻實施。也就是，在最後的雷射脈衝被傳遞至該特徵元件成形掃描圖樣之中的一光點位置之後，一雷射脈衝便可以被傳遞至一後置處理掃描圖樣之中的第一光點位置。舉例來說，邊界精細調整製程或是中央區域或周圍區域清洗製程能夠在已經形成一特徵元件(例如，盲孔)之後立刻被實施。於另一實施例中，其中一項後置處理技術(舉例來說，周圍區域清洗製程)可以在已經完成另一項後置處理技術(舉例來說，中央區域清洗製程)之後立刻被實施。於此背景中，「…之後立刻…」的意義為在完成一特徵元件成形製程(或是一早期實施的後置處理製程)以及一接續實施的後置處理製程之間所經過的時間數額等於(或是至少實質上等於)最短、最長、中位數或均值定位週期(舉例來說，在該特徵元件成形製程或是早期實施的後置處理製程期間的第一定位器106的最短、最長、中位數或均值定位週期)。於其中一實施例中，第一定位器106的定位週期小於20μs(或是大約20μs)。舉例來說，第一定位器106的定位週期能夠小於或等於15μs、10μs、5μs、3μs、2μs、1μs、0.8μs、0.5μs、0.3μs、0.1μs、…等。
在特徵元件成形期間，熱能會累積在形成該特徵元件附近的區域之中的工件102裡面(舉例來說，由於該工件102之中的一或更多種材料吸收該些被傳遞的雷射脈衝中的能量的關係、由於熱能傳輸經過該工件102之中的一或更多種材料的關係、…等)。據此，在形成一特徵元件附近的該工件102之中的區域的溫度會在該特徵元件的形成期間明顯上升。當希望在該特徵元件邊界處從該工件102之中的一或更多個區域處移除材料(舉例來說，一介電結構的材料)時(舉例來說，當進行後置處理用以精細調整該特徵元件邊界時)，出現在該要被移除的材料之中的累積熱能會有利於提高該後置處理效率。
然而，當希望移除一特徵元件的底部部分處的材料(舉例來說，殘餘材料)時(舉例來說，當進行後置處理用以清洗該特徵元件的底部部分處的中央區域或周圍區域時)，出現在該工件102的一或更多個區域之中(舉例來說，位在該特徵元件的頂端部分處或附近)的累積熱能則會使其更容易移除位在該特徵元件的頂端部分處或附近的該工件102的一部分，如果在該中央區域或周圍區域清洗期間被傳遞至光點位置的雷射脈衝照射該工件102的此些部分的話。因此，位在該特徵元件的頂端部分處的特徵元件邊界會在掃描一後置處理掃描圖樣(例如，中央區域清洗掃描圖樣或是周圍區域清洗掃描圖樣)期間以非所希望的方式增寬。
為克服上面所述的問題，可以於完成一特徵元件成形製程(或是一早期實施的後置處理製程)以及一接續實施的後置處理製程(例如，中央區域清洗製程或是周圍區域清洗製程)之間插入一延遲週期。該延遲週期的時間持續長度或經過選擇或設定，用以讓該工件102裡面(舉例來說，位在該特徵元件的頂端部分處或附近)的熱能消散(也就是，讓位在該特徵元件的頂端部分處或附近的工件102的區域冷卻)，俾使得位在該特徵元件的頂端部分處或附近的該工件102的一部分不會於該中央區域清洗或是周圍區域清洗期間被所傳遞的雷射脈衝照射時被移除。一般來說，該延遲週期會長於最短、最長、中位數或均值定位週期(舉例來說，在該特徵元件成形製程或是早期實施的後置處理製程期間的第一定位器106的最短、最長、中位數或均值定位週期)。於其中一實施例中，並且當該定位週期小於20μs(或是大約20μs)時，該延遲週期會大於20μs(或是大約20μs)。舉例來說，該延遲週期能夠大於或等於22μs、25μs、30μs、35μs、40μs、45μs、50μs、55μs、60μs、…等。應該明瞭的係，該延遲週期能夠相依於下面一或更多項因素來選擇或設定，例如：在該特徵元件的頂端部分處或附近的該工件102的材料的熱傳導係數、熱擴散係數、比熱容量、黏性、…等；在該後置處理期間被傳遞的雷射脈衝的脈衝時間持續長度、通量、脈衝重複率、…等；用以處理該工件102的所希望的總處理量(其包含形成多個特徵元件以及實施後置處理、…等)；或是類似因素；或是前述的任何組合。
X. 關於移除副產物的實施例
當因為雷射處理的關係而於一工件102裡面形成一特徵元件(例如，開口、狹槽、通孔、孔洞、溝槽、溝渠、切割線、刻口、下凹區、…等)時會產生副產物材料，例如，氣體(舉例來說，含有最大剖面尺寸範圍從約0.01μm至約4μm的顆粒)、粉塵(舉例來說，含有最大剖面尺寸範圍從約0.1μm至約0.7μm的顆粒)、工件碎屑或其它碎片(舉例來說，含有最大剖面尺寸範圍大於約0.7μm的顆粒)。於某些情況中(舉例來說，在鑽鑿或是切割製程期間)，此些副產物材料會從工件102處射出並且重新被沉積在該工件102的工作表面102上。於其它情況中(舉例來說，在用於形成一貫穿通孔或是延伸穿過該工件102的其它特徵元件的切割製程期間)，一或更多個碎屑或其它碎片並不會從工件102處射出，相反地，僅係繼續附著至該工件102(舉例來說，附著在於該切割製程期間被形成於該工件102之中的刻口處)。端視該貫穿通孔或是延伸穿過該工件102的其它特徵元件的尺寸而定，該工件102的碎屑或其它碎片的最大尺寸可能略大於在處理期間被傳遞的雷射能量的光點尺寸(舉例來說，大於至少一個大小等載台)。為幫助移除此些副產物，一副產物移除系統可能會被提供。
於其中一實施例中，並且參考圖38，該副產物移除系統可以被提供成為副產物移除系統3800，其包含：一框架3802，用以支撐一工件102；一氣刀3804，其被排列在該框架3802上方；以及一收集箱3806，其被排列在該框架3802下方。
當被框架3802支撐時，該工件102(舉例來說，一PCB、一FPC、一導線框架白邊、…等)已經經過處理並且會包含趨穩於該工作表面102a之上的氣體或粉塵。倘若該工件102已經經過處理而形成一貫穿通孔或是延伸穿過該工件102的其它特徵元件時，那麼，一或更多個碎屑或其它碎片便可能殘留在該貫穿通孔裡面或是被附著至該工件102(舉例來說，附著在於該切割製程期間被形成於該工件102之中的刻口處)。該工件102可以藉由一運輸機制(例如，機器人手臂(舉例來說，在一末端處會有一用以扣接該工件的末端效果器、…等)、一卷軸式搬運系統、或是類似物、或是前述的任何組合)從該雷射處理設備處被運輸至該框架3802上。於此情況中，該運輸機制可以響應於由控制器114輸出、由另一控制器輸出、或是由類似器件輸出、或是前述的任何組合所輸出的一或更多個控制訊號而受到控制。
於其中一實施例中，氣刀3804被耦接至一致動器(圖中並未顯示)以及一或更多個線性載台或是其它機械連結器(舉例來說，導軌、…等)，其可操作用以在工件102保持靜止時於該工件102的上方移動該氣刀3804(舉例來說，沿著箭頭3808所示的X軸、沿著Y軸、或是前述的任何組合)。於另一實施例中，框架3802被耦接至一致動器(圖中並未顯示)以及一或更多個線性載台或是其它機械連結器(舉例來說，導軌、…等)，其可操作用以在氣刀3804底下移動該框架3802(並且因而移動該工件102)(舉例來說，沿著箭頭3808所示的X軸、沿著Y軸、或是前述的任何組合)。於任一實施例中，該致動器可以響應於由控制器114輸出、由另一控制器輸出、或是由類似器件輸出、或是前述的任何組合所輸出的一或更多個控制訊號而受到控制。
氣刀3804可以被提供成為一壓縮氣動式氣刀、風機鼓動式氣刀、或是類似物、或是前述的任何組合，並且包含一噴嘴3804a，其被配置成用以在工作表面102a上產生一由空氣或是其它氣體組成的高壓氣流，其會有足夠的力量將任何已趨穩的粉塵或是氣體顆粒吹離該工作表面102a、驅逐附著至該工作表面102a的任何碎屑或其它碎片、或是達成類似的目的。遭驅逐的碎屑或其它碎片(大體上顯示在3810處)會落入收集箱3806之中(在重力的影響下、在氣刀3804所產生的高壓氣流的影響下、或是類似作用的影響下、或是前述的任何組合)。於其中一實施例中，一自動光學檢測(Automated Optical Inspection，AOI)系統(圖中並未顯示)亦可以被提供，用以於必要時確認副產物已經被移除。該氣刀3804以及非必要的AOI系統可以響應於由控制器114輸出、由另一控制器輸出、或是由類似器件輸出、或是前述的任何組合所輸出的一或更多個控制訊號而受到控制。
在該經處理的工件102受到由該氣刀3804所產生的高壓氣流作用之後，該工件102便可以被運輸(舉例來說，被運輸至一材料搬移設備(例如，材料搬運系統800)的儲存槽、被運輸回到雷射處理設備用以作進一步處理、或是類似的運輸)。
XI. 關於多重雷射源之使用的實施例
特定工件能夠被特徵化為異質組成或是合成材料。此些工件的範例包含：PCB面板、PCB、玻璃強化環氧樹脂層疊板、膠片、累增材料、FPC、IC、ICP、LED、LED封裝、以及類似物。有時候，此些異質工件或是合成工件(在本文中通稱為「複合工件」)係由透明於被傳遞至工件102的雷射脈衝之波長的一或更多個器件(也就是，在本文中稱為「透明工件器件」)以及不透明於被傳遞至工件102的雷射脈衝之波長的一或更多個器件(也就是，在本文中稱為「不透明工件器件」)所形成。於此背景中，工件102的一器件如果由具有落在該些被傳遞的雷射脈衝的一特殊頻寬裡面的線性吸收頻譜的材料所形成並且厚度使得透射穿過該材料的光的百分率(舉例來說，沿著該射束軸)大於10%、大於25%、大於50%、大於75%、大於80%、大於85%、大於90%、大於95%、大於98%、或是大於99%的話，該器件便可以被視為透明工件器件。
應該明白的係，可能很難有效地處理一具有由透明於該些被傳遞雷射脈衝之波長的材料所製成的器件的複合工件，尤其是當該些被傳遞雷射脈衝的脈衝時間持續長度大於數十皮秒時。使用「超短」雷射脈衝(也就是，脈衝時間持續長度小於數十皮秒的雷射脈衝，並且經常具有落在飛秒範圍之中的脈衝時間持續長度)雖然能夠透過非線性吸收而有效地處理透明工件器件；但是，使用超短雷射脈衝來處理複合工件卻無法令人滿意，因為被每一道超短雷射脈衝移除的材料的數額相對地少。有鑒於此些問題，本發明的某些實施例提供一種具有多重雷射源的設備(在本文中亦稱為「多源設備」)，用以處理一複合工件(其由透明工件器件以及不透明工件器件兩者所形成)。
舉例來說，並且參考圖30，一多源設備的其中一實施例(例如，設備3000)可以包含一第一雷射源3002a以及一第二雷射源3002b。一般來說，該第一雷射源3002a以及該第二雷射源3002b中的每一者皆可以操作用以產生足以處理一複合工件之不透明工件器件的雷射能量。此外，該第一雷射源3002a通常還可以操作用以產生足以處理該複合工件之透明工件器件的雷射能量。
一般來說，該第一雷射源3002a以及該第二雷射源3002b中的每一者皆可以如上面配合雷射源104的示範性說明般被提供。據此，該第一雷射源3002a以及該第二雷射源3002b中的每一者皆可以包含一脈衝雷射源、一CW雷射源、一QCW雷射源、一突波模式雷射源、或是類似的雷射源、或是前述的任何組合。於該第一雷射源3002a或是該第二雷射源3002b中的任一者包含QCW或CW雷射源的情況中，此雷射源可以，視情況，包含一脈衝閘控單元(舉例來說，聲光(AO)調變器(AOM)、射束斬波器、…等)，用以在時間上調變從該QCW或CW雷射源處所輸出的雷射輻射射束。於其中一實施例中，該第一雷射源3002a以及該第二雷射源3002b中的每一者係被提供成為一脈衝雷射源。於另一實施例中，該第一雷射源3002a係被提供成為一脈衝雷射源；而該第二雷射源3002b係被提供成為一QCW或CW雷射源，並且包含一脈衝閘控單元，用以在時間上調變從該QCW或CW雷射源處所輸出的雷射輻射射束。
端視該複合工件之中的各種器件的本質或組成而定，第二雷射源3002b亦可以操作用以產生足以處理該複合工件之透明工件器件的雷射能量。舉例來說，倘若在一於一不透明工件器件(舉例來說，樹脂材料)裡面埋置(或是接觸)一透明工件器件(舉例來說，玻璃纖維)的複合工件(舉例來說，玻璃強化環氧樹脂層疊板)的處理期間，該不透明工件器件可以在曝露於由該第一雷射源3002a或是該第二雷射源3002b所產生的雷射能量時直接被處理(舉例來說，被熔融、被蒸發、被燒蝕、被碳化、…等)。在該不透明工件器件的直接處理期間或是之後，該透明工件器件便可能會碎裂、被加熱、變色(舉例來說，透過該些透明工件器件與不透明工件器件之間的光誘發或熱誘發化學反應)、被塗佈(舉例來說，被不透明工件器件塗佈、被不透明工件器件的殘餘物塗佈、…等)。該透明工件器件的此間接處理可以幫助直接在由該第二雷射源3002b所產生的雷射能量的影響下進行後續處理。端視該複合工件之中的各種器件的本質或組成而定，此些後續直接處理可以非常大量。
一般來說，該第一雷射源3002a可以操作用以輸出具有第一脈衝時間持續長度的雷射脈衝，以及該第二雷射源3002b可以操作用以輸出具有大於該第一脈衝時間持續長度的第二脈衝時間持續長度的雷射脈衝。舉例來說，該第一脈衝時間持續長度會小於500ps(舉例來說，小於450ps、25ps、15ps、10ps、7ps、5ps、4ps、3ps、2ps、1ps、900fs、850fs、750fs、700fs、500fs、400fs、300fs、200fs、150fs、100fs、50fs、30fs、15fs、10fs、…等，或是介於任何此些數值之間)。於其中一實施例中，該第二脈衝時間持續長度會大於或等於500ps(舉例來說，大於或等於600ps、700ps、800ps、900ps、1ns、1.5ns、2ns、5ns、10ns、20ns、50ns、100ns、200ns、400ns、800ns、1000ns、2μs、5μs、10μs、50μs、100μs、200μs、300μs、500μs、900μs、1ms、2ms、5ms、10ms、20ms、50ms、100ms、300ms、500ms、900ms、1s、…等，或是介於任何此些數值之間)。於另一實施例中，該第二雷射源3002b係被提供成為一QCW或CW雷射源，並且不包含一脈衝閘控單元(舉例來說，俾使得該第二雷射源3002b能夠產生一QCW或CW雷射能量射束)。
一般來說，該第一雷射源3002a可以操作用於以第一脈衝重複率來輸出雷射脈衝，以及該第二雷射源3002b可以操作用於以大於第一脈衝重複率的第二脈衝重複率來輸出雷射脈衝。舉例來說，該第二脈衝重複率會大於或等於100kHz(舉例來說，大於或等於150kHz、250kHz、500kHz、800kHz、900kHz、1MHz、2MHz、10MHz、20MHz、50MHz、70MHz、100MHz、150MHz、200MHz、…等，或是介於任何此些數值之間)。於其中一實施例中，該第二脈衝重複率會等於150MHz(或是大約150MHz)，以及該第一脈衝重複率會等於1MHz(或是大約1MHz)。或者，該第一雷射源3002a以及該第二雷射源3002b可以操作用於以相同的(或者，至少實質上相同的)脈衝重複率來輸出雷射脈衝。
於其中一實施例中，該第一雷射源3002a以及該第二雷射源3002b可以操作用以產生具有至少實質上相同波長以及至少實質上相同頻譜頻寬(也就是，FWHM)的雷射能量射束。舉例來說，該第一雷射源3002a以及該第二雷射源3002b可以操作用以產生一在該電磁頻譜的可見光(舉例來說，綠光)範圍中有一或更多個波長的雷射能量射束。於另一實施例中，由該第一雷射源3002a所產生的雷射能量的波長以及頻譜頻寬中的至少其中一者可以不同於(舉例來說，大於、小於、或是前述的任何組合)由該第二雷射源3002b所產生的雷射能量。
圖中雖然並未顯示；不過，設備3000還包含一或更多個光學器件(舉例來說，射束擴展器、射束塑形器、孔徑、諧波產生晶體、濾波器、準直器、透鏡、面鏡、偏振器、波板、繞射性光學元件、折射性光學元件、或是類似物、或是前述的任何組合)，以便聚焦、擴展、準直、塑形、偏振、濾波、分光、組合、裁切、或是以其它方式修飾、調整、或引導由該第一雷射源3002a所產生並且沿著一第一初期射束路徑3004a傳播的雷射能量。同樣地，設備3000還包含一或更多個光學器件，以便聚焦、擴展、準直、塑形、偏振、濾波、分光、組合、裁切、或是以其它方式修飾、調整、或引導由該第二雷射源3002b所產生並且沿著一第二初期射束路徑3004b傳播的雷射能量。
沿著第一初期射束路徑3004a以及第二初期射束路徑3004b傳播的雷射能量可以任何合宜的方式進行空間組合。舉例來說，一摺疊面鏡3006可以被提供用以將該第二初期射束路徑3004b引導至一射束組合器3008之中，該射束組合器3008同樣被設置在該第一初期射束路徑3004a之中。在離開該射束組合器3008時，雷射能量會沿著射束路徑116c(舉例來說，對應於圖1中所示的射束路徑116)傳播至一射束傳遞系統(例如，第一射束傳遞系統3010)。
一般來說，第一射束傳遞系統3010可以包含如上面示範性說明方式般提供的一或更多個定位器，例如，前面提及的第一定位器106、前面提及的第二定位器108、或是前述的任何組合。然而，於特定的施行方式中，該射束組合器3008可以改變沿著該第一初期射束路徑3004a或是該第二初期射束路徑3004b傳播的雷射能量的偏振狀態。因此，沿著射束路徑116c傳播的雷射能量可以被特徵化為多個偏振狀態(舉例來說，p偏振狀態、s偏振狀態、…等，或是介於任何此些數值之間)。於此些施行方式中，該第一射束傳遞系統3010並不包含相對敏感於入射至該處的雷射能量之偏振狀態的器件(舉例來說，通常在操作上會敏感於具有位於一特定配向處之線性偏振的雷射能量的AOD系統)。確切地說，該第一射束傳遞系統3010包含相對偏振不敏感的一或更多個器件，例如，檢流計面鏡系統、MEMS面鏡或面鏡陣列、FSM、或是類似物、或是前述的任何組合。
圖中雖然並未顯示；不過，設備3000還可以額外包含一或更多個器件，例如：前面提及的第三定位器110、掃描透鏡(舉例來說，前面提及的掃描透鏡112)、控制器(舉例來說，前面提及的控制器114)、或是前面參考設備100或700所討論的任何其它器件、或是類似物、或是前述的任何組合。
於其中一實施例中，控制器114會控制該第一雷射源3002a以及該第二雷射源3002b的操作，用以設定或是調整由該第一雷射源3002a所產生的一或更多道雷射脈衝以及由該第二雷射源3002b所產生的一或更多道雷射脈衝之間的時間偏移(或是時間重疊)。為幫助達成此設定或調整，於其中一實施例中，該設備3000可以進一步包含一或更多個同步器、振盪器、…等，如國際專利申請公開案第WO2015/108991號中的說明，本文以全面引用的方式將其完全併入。
於另一實施例中，控制器114不會控制該第一雷射源3002a以及該第二雷射源3002b的操作，用以設定或是調整由該第一雷射源3002a所產生的一或更多道雷射脈衝以及由該第二雷射源3002b所產生的一或更多道雷射脈衝之間的時間偏移(或是時間重疊)。於此情況中，該設備3000並不包含同步器、振盪器、…等，如前面提及的國際專利申請公開案第WO2015/108991號中的說明。確切地說，其會對該第一雷射源3002a以及該第二雷射源3002b進行相對操作控制，而不考慮由該第一雷射源3002a所產生的雷射脈衝相對於由該第二雷射源3002b來產生雷射能量(其可以為脈衝式或連續式)的時間關係。據此，不論該第二雷射源3002b是否被操作用以產生雷射能量，該第一雷射源3002a皆可以被操作用以獨立地產生雷射能量。被傳送至該第一雷射源3002a以及該第二雷射源3002b的觸發訊號可以以任何合宜或所希望的方式彼此同步，或者可以完全不同步。
如上面提及，沿著射束路徑116c傳播的雷射能量會含有多種偏振狀態。不需要將該第一射束傳遞系統3010之中的器件限制為相對偏振不敏感，取而代之的係，一多源設備會被提供用以修正由該射束組合器3008所傳送的雷射能量的偏振狀態。舉例來說，並且參考圖31，一多源設備的其中一實施例(例如，設備3100)可以如上面參考設備3000的討論般被提供；但是，可以進一步包含：一波板3102(舉例來說，半波板)，其被設置在射束路徑116c之中，用以改變由該射束組合器3008所傳送的雷射能量的偏振狀態；以及一偏振器3104，用以濾波由該波板3102所傳送的雷射能量的一部分。由偏振器3104所傳送的雷射能量接著會沿著射束路徑116d(舉例來說，其對應於圖1中所示的射束路徑116)傳播至該第一射束傳遞系統3010。於其中一實施例中，波板3102以及偏振器3104中的一或兩者會被調整(舉例來說，繞著射束路徑116c的軸線旋轉)，用以調整源自該第一雷射源3002a沿著射束路徑116d傳播的雷射能量射束裡面功率數額相對於源自該第二雷射源3002b的比例。據此，沿著射束路徑116d傳播的雷射能量射束含有分別源自該些第一雷射源與第二雷射源的功率混合比例為50:50，或是任何其它合宜或所希望的比例(舉例來說，60:40、70:30、80:20、90:10、10:90、20:80、30:70、40:60、…等，或是介於任何此些數值之間)。於本實施例中，該第一射束傳遞系統3010會如上面參考設備3000的討論般被提供；或者，可以被提供為包含一或更多個偏振敏感器件，例如，上面示範性說明的AOD系統。
於另一實施例中，並且參考圖32，一多源設備的其中一實施例(例如，設備3200)可以如上面參考設備3100的討論般被提供；但是，可以進一步包含一第二射束傳遞系統3202，其被光學耦接至偏振器3104(舉例來說，透過射束路徑116d2)，而第一射束傳遞系統3010則透過射束路徑116d1被光學耦接至偏振器3104。該第二射束傳遞系統3202可以和第一射束傳遞系統3010相同(或是不相同)的方式被配置。於圖32中所示的實施例中，射束路徑116d1與116d2中的每一者對應於圖1中所示之射束路徑116的不同實例。於此實施例中，波板3102以及偏振器3104(此圖中顯示為偏振射束分歧器方塊)被配置成使得該些射束路徑116d1與116d2中的每一者皆含有源自該第一雷射源3002a的光學功率的一半(或是至少約略一半)以及源自該第二雷射源3002b的光學功率的一半(或是至少約略一半)。一額外的波板3204(舉例來說，半波板)被設置在射束路徑116d1之中，用以改變由偏振射束分歧器方塊3104所傳送的雷射能量的偏振狀態。
於另一實施例中，在設備3200裡面，半波板3102、偏振器3104、以及半波板3204可以被省略並且由轉動的斬波器面鏡、旋轉多邊形面鏡、共振檢流計面鏡系統、或是類似物、或是前述的任何組合來取代，用以沿著射束路徑116d1與116d2來分散雷射能量。於此情況中，該第一射束傳遞系統3010以及該第二射束傳遞系統3202並不含有任何偏振敏感器件。
於另一實施例中，並且參考圖33，一多源設備的其中一實施例(例如，設備3300)可以包含一射束分散器3302，其被配置成以各種方式將由該第一雷射源3002a與該第二雷射源3002b所輸出的雷射脈衝引導至該第一射束傳遞系統3010、該第二射束傳遞系統3202、或是前述的任何組合。於此情況中，該射束分散器3302可以包含：一AO胞體3304；一超音波換能器元件3306，其被音頻耦接至該AO胞體3304的其中一側；以及一吸收器3308，其被音頻耦接至和該超音波換能器元件3306反向的該AO胞體3304的另一側。
如圖所示，該第一雷射源3002a以及該第二雷射源3002b會被對準(或者，一或更多個光學器件會被提供)，俾使得沿著該第一初期射束路徑3004a以及該第二初期射束路徑3004b傳播的雷射脈衝會在該AO胞體3304裡面的一區域處(舉例來說，由黑點所示)彼此完全(或者，至少實質上完全)重疊。進一步言之，沿著該第一初期射束路徑3004a以及該第二初期射束路徑3004b傳播的雷射脈衝裡面的光能夠藉由任何合宜的方式來產生或調整，以便具有必須在該AO胞體3304裡面被合宜繞射、必須被該第一射束傳遞系統3010或是該第二射束傳遞系統3202合宜偏折的偏振狀態。
超音波換能器元件3306在被一外加RF訊號驅動時會在該AO胞體3304裡面產生一聲波，其中，該外加RF訊號的功率會經過調變(同時保持恆定的RF頻率)，以便控制在該AO胞體3304裡面被偏折的雷射脈衝的功率。沒有任何外加RF訊號存在時，該超音波換能器元件3306不會在該AO胞體3304裡面產生任何聲波，而且由該第一雷射源3002a以及該第二雷射源3002b所產生之入射至該AO胞體3304的任何雷射脈衝會通過該AO胞體3304而抵達該第一射束傳遞系統3010以及該第二射束傳遞系統3202中的個別射束傳遞系統。舉例來說，沒有被施加至該超音波換能器元件3306的RF訊號雷射存在時，沿著該第一初期射束路徑3004a傳播的雷射脈衝會被該AO胞體3304傳導而沿著射束路徑116d1傳播抵達該第一射束傳遞系統3010，以及同樣地，沿著該第二初期射束路徑3004b傳播的雷射脈衝會被該AO胞體3304傳導而沿著射束路徑116d2傳播抵達該第二射束傳遞系統3202。因此，射束路徑116d1構成該第一雷射源3002a的第零階射束路徑，以及射束路徑116d2構成該第二雷射源3002b的第零階射束路徑。
當一具有第一功率位準(舉例來說，「全功率位準」)的RF訊號被施加至該超音波換能器元件3306時，沿著該第一初期射束路徑3004a傳播的雷射脈衝之中的大部分的功率(舉例來說，約90%)會被該AO胞體3304偏折，用以沿著射束路徑116d2傳播至該第二射束傳遞系統3202；以及，同樣地，沿著該第二初期射束路徑3004b傳播的雷射脈衝之中的大部分的功率(舉例來說，約90%)會被該AO胞體3304偏折，用以沿著射束路徑116d1傳播至該第一射束傳遞系統3010。於此情況中，沿著該第一初期射束路徑3004a傳播的雷射脈衝之中的殘餘功率數額(舉例來說，約10%)會被該AO胞體3304傳導而沿著射束路徑116d1傳播抵達該第一射束傳遞系統3010；以及，同樣地，沿著該第二初期射束路徑3004b傳播的雷射脈衝之中的殘餘功率數額(舉例來說，約10%)會被該AO胞體3304傳導而沿著射束路徑116d2傳播抵達該第二射束傳遞系統3202。
有鑒於上述，應該明白的係，當該超音波換能器元件3306以全功率被驅動時，由該第一雷射源3002a所產生的雷射脈衝之中的約90%的功率以及由該第二雷射源3002b所產生的雷射脈衝之中的約10%的功率會被傳遞至該第二射束傳遞系統3202；而由該第二雷射源3002b所產生的雷射脈衝之中的約90%的功率以及由該第一雷射源3002a所產生的雷射脈衝之中的約10%的功率則會被傳遞至該第一射束傳遞系統3010。由任何單一雷射源所產生並且最終被傳遞至該第一射束傳遞系統3010與該第二射束傳遞系統3202的雷射脈衝之中的功率數額會藉由改變被施加至該超音波換能器元件3306的RF訊號的功率而被進一步調變。舉例來說，當一具有該第一功率位準之50%的第二功率位準的RF訊號被施加至該超音波換能器元件3306時，由該第一雷射源3002a以及該第二雷射源3002b所產生的雷射脈衝之中的約50%的功率會被傳遞至該第一射束傳遞系統3010以及該第二射束傳遞系統3202。該外加RF訊號的功率位準能夠在該工件102被處理用以形成一特徵元件時保持恆定；或者，亦能夠在形成一獨特特徵元件期間改變。
該多源設備3300雖然被描述為包含該第一射束傳遞系統3010以及該第二射束傳遞系統3202；不過，應該明白的係，該多源設備3300亦可能僅包含該第一射束傳遞系統3010或是僅包含該第二射束傳遞系統3202。於此情況中，可以由一射束收集器來取代被省略的射束傳遞系統。
一般來說，為調變從該第一雷射源3002a或是該第二雷射源3002b處最終被傳遞至該第一射束傳遞系統3010或是該第二射束傳遞系統3202的雷射脈衝之中的功率數額而能夠被改變的一外加RF訊號的功率的比率(亦稱為「調變率」)係落在從50kHz(或是大約50kHz)至10MHz(或是大約10MHz)的範圍之中。於其中一實施例中，該調變率係落在從100kHz(或是大約100kHz)至2MHz(或是大約2MHz)的範圍之中。於另一實施例中，該調變率為1MHz(或是大約1MHz)。因此，僅藉由調變被施加至該超音波換能器元件3306的RF訊號的功率位準便能夠在該工件102的處理期間快速地改變最終被傳遞至該第一射束傳遞系統3010或是該第二射束傳遞系統3202之由該第一雷射源3002a以及該第二雷射源3002b所產生的雷射脈衝的相對功率位準。
舉例來說，倘若該第一射束傳遞系統3010要被用來在一多層工件(其包含一被提供(舉例來說，沉積、層疊、…等)在一複合工件的一頂端表面上的電氣導體結構(舉由銅、銅合金、…等所形成的薄膜、金屬薄片、…等))之中形成一諸如通孔(舉例來說，盲孔、貫穿通孔、…等)的特徵元件的話，那麼，一外加RF訊號的功率一開始會被設定成使得由該第二雷射源3002b所產生的雷射脈衝之中的大於50%(舉例來說，至少55%、至少60%、至少75%、至少80%、至少85%、…等，或是介於任何此些數值之間)的功率會被傳遞至該第一射束傳遞系統3010，用以於該電氣導體之中形成一開口露出該複合工件。而後，一外加RF訊號的功率會被快速地調變，俾使得由該第一雷射源3002a所產生的雷射脈衝之中的大於50%(舉例來說，至少55%、至少60%、至少75%、至少80%、至少85%、…等，或是介於任何此些數值之間)的功率會被傳遞至該第一射束傳遞系統3010，用以於該複合工件之中形成該通孔。
XII. 關於熱管理的實施例 A. 工件的熱管理
有時候，在一工件的處理期間，位在該工件102的一工作表面102a的鄰近位置中的周遭環境的溫度會因為該些被傳遞的雷射脈衝與該工件之間的雷射-材料相互作用的結果所產生的熱生成而上升。當在諸如PCB面板的工件之中實施諸如通孔鑽鑿的雷射製程時便會出現此情況。倘若溫度上升夠高的話，該工件會以非所希望的方式膨脹，其會損及通孔被鑽鑿的位置精確性與準確性。為在工件102之中鑽鑿通孔時幫助保持位置精確性與準確性，設備100會視情況具備一溫度控制系統。
於其中一實施例中，該溫度控制系統包含：一溫度感測器120，其被耦接至控制器114的一輸入；以及一溫度受控的流體噴嘴122。該溫度感測器120被配置成用以量測工作表面102a的鄰近位置的周遭環境(舉例來說，周遭空氣)的溫度(或是用以表示該溫度的特徵值)。該溫度受控的流體噴嘴122被配置成用以誘發一溫度受控的氣流(舉例來說，空氣)至該工作表面102a的鄰近位置的周遭環境之中。一般來說，相較於溫度感測器120所量測的溫度，由該流體噴嘴122所誘發的氣流的溫度比較低。因此，該氣流能夠用以帶走熱能遠離該工作表面102a的鄰近位置的周遭環境(且因此，亦可以遠離該工件)。於其中一實施例中，該設備100可以包含一如美國專利申請公開案第2014/0026351號中所揭示的收集噴嘴(而且該案中的動力噴嘴會傳遞溫度受控的流體，從而充當本文中所述的溫度受控的流體噴嘴)。
在操作期間，溫度感測器120會產生用以表示已量測溫度(或是其特徵值)的一或更多個訊號(舉例來說，「溫度訊號」)並且將其輸出至控制器114。該控制器114會處理該(些)溫度訊號，用以判斷該已量測溫度是否落在一預設標稱溫度處理視窗(舉例來說，±攝氏10度、±攝氏5度、±攝氏2度、…等)外面。倘若該已量測溫度經判定落在該標稱溫度處理視窗外面(舉例來說，高於該標稱溫度處理視窗)的話，那麼，該控制器114便會產生並且輸出一或更多個控制訊號給該溫度受控的流體噴嘴122，用以誘發一溫度不同於(舉例來說，低於)該已量測溫度的流體流動，以便將在該工作表面102a的鄰近位置的周遭環境的溫度帶回到該標稱溫度處理視窗裡面。於圖中所示的實施例之中，只要控制器114被通訊耦接至該溫度感測器120以及該流體噴嘴122，其便會被視為該溫度控制系統的一部分。然而，於其它實施例中，該溫度感測器120以及該流體噴嘴122亦可以被耦接至和該溫度控制系統相關聯的一不同的控制器(圖中並未顯示，但是具有和控制器114相同或雷同的構造和操作)。該溫度控制系統雖然被描述為設備100的一非必要器件；不過，應該明白的係，該溫度控制系統亦可被併入於該設備100以外的另一設備(雷射處理設備或是其它設備)之中。
B.AO 胞體的熱管理
如上面提及，聲波通常係藉由驅動一超音波換能器元件而以一或更多個RF頻率被射入一AO胞體之中，該超音波換能器元件被音頻耦接至該AO胞體的其中一端(亦稱為「連接器端」)。一具有上面所述構造的範例AO裝置(也就是，可能為AOM、AOD、…等)顯示在圖34與35之中。參考圖34與35，一示範性AO裝置3400包含：一AO胞體3402；一超音波換能器元件3404，其被音頻耦接至AO胞體3402的一連接器端；以及一吸收器3406，其被音頻耦接至和該連接器端反向的該AO胞體3402的吸收器端。在圖34與35中所示的一雷射能量射束3408係經由該AO胞體3402的一輸入面進入該AO胞體3402之中。
傳播通過該AO胞體3402的聲波會產生熱能，其有利於被抽出，以便防止該AO胞體3402遭受損降(舉例來說，光學性損降、物理性損降、…等)。冷卻該AO胞體3402的一種常見方法係將冷卻板附接至該AO胞體3402中不會干擾光學波從該輸入面傳播至該AO胞體的輸出面的位置處。舉例來說，並且參考圖34與35，一第一冷卻板3408可以被熱耦接至該AO胞體3402的一第一熱抽出面，以及一第二冷卻板3410可以被熱耦接至該AO胞體3402中與該第一熱抽出面反向的第二熱抽出面。一般來說，該些第一熱抽出面與第二熱抽出能夠被特徵化為位於該AO胞體3402的反向面(或是刻面)，它們不會被該超音波換能器元件3404或是該吸收器3406覆蓋。另外，該雷射能量射束通常不會傳播通過該些第一熱抽出面與第二熱抽出。
一般來說，該AO胞體3402會有一落在從15mm(或是大約15mm)至35mm(或是大約35mm)的範圍之中的長度大小(也就是，從該輸入面量測至該輸出面)。於其中一實施例中，該AO胞體3402的長度會落在從18mm至30mm的範圍之中。於另一實施例中，該AO胞體3402的長度係落在從20mm至30mm的範圍之中。於又一實施例中，該AO胞體3402的長度係落在從22mm至28mm的範圍之中。然而，應該明瞭的係，該AO胞體3402亦能夠具有小於15mm，或是大於30mm，的長度。
一般來說，該AO胞體3402會有一落在從15mm(或是大約15mm)至35mm(或是大約35mm)的範圍之中的厚度大小(也就是，從該第一熱抽出面量測至該第二熱抽出面)。於其中一實施例中，該AO胞體3402的厚度會落在從18mm至30mm的範圍之中。於另一實施例中，該AO胞體3402的厚度係落在從20mm至30mm的範圍之中。於又一實施例中，該AO胞體3402的厚度係落在從22mm至28mm的範圍之中。然而，應該明瞭的係，該AO胞體3402亦能夠具有小於15mm，或是大於30mm，的厚度。還應該明瞭的係，該AO胞體3402的厚度能夠大於、等於、或是小於該AO胞體3402的長度。
一般來說，該AO胞體3402會有一落在從15mm(或是大約15mm)至35mm(或是大約35mm)的範圍之中的寬度大小(也就是，從該連接器端量測至該吸收器端)。於其中一實施例中，該AO胞體3402的寬度落在從18mm至30mm的範圍之中。於另一實施例中，該AO胞體3402的寬度係落在從20mm至30mm的範圍之中。於又一實施例中，該AO胞體3402的寬度係落在從22mm至28mm的範圍之中。然而，應該明瞭的係，該AO胞體3402亦能夠具有小於15mm，或是大於30mm，的寬度。還應該明瞭的係，該AO胞體3402的厚度能夠大於、等於、或是小於該AO胞體3402的長度或厚度。
該第一冷卻板3408以及該第二冷卻板3410通常係藉由讓水流過形成在其中的一或更多條通道而被冷卻。舉例來說，並且參考圖35，第一冷卻板3408以及第二冷卻板3410各包含一形成於其中的冷卻通道(舉例來說，一U形通道，圖中僅顯示該些通道的末端)。在圖35中，末端3502a與3502b分別為形成在第一冷卻板3408之中的一冷卻通道的輸入端與輸出端。同樣地，末端3504a與3504b分別為形成在第二冷卻板3410之中的一冷卻通道的輸入端與輸出端。一唧筒(圖中並未顯示)能夠被提供用以產生一流經每一條冷卻通道的冷卻劑(舉例來說，水)，舉例來說，俾使得冷卻劑會分別經由一輸入端3502a與3504a進入一冷卻通道並且分別經由一輸出端3502b與3504b離開該冷卻通道，用以從該AO胞體3402處移除熱能。
諸如上面所述的冷卻板係被配置成使得從該AO胞體3402的中心處移除的熱能的數額和它們從該些連接器端與吸收器端移除的熱能的數額約略相同。然而，在該AO胞體3402的連接器端處所產生的熱能數額會高於該AO胞體3402的中央區域，並且會更高於該AO胞體3402的吸收器端。熱梯度可能也會出現在該AO胞體3402的長度維度與厚度維度的較小範圍中。AO胞體3402內足夠大的熱梯度會導致非所希望的熱透鏡效應(thermal lensing effect)、導致繞射效率變差、導致偏折誤差、…等。
習知技術中，和AO胞體3402裡面的非所希望的大額熱梯度相關聯的不利效應會藉由侷限雷射能量射束經由該AO胞體3402傳播至該AO胞體3402的相對小(舉例來說，4mm至5mm的寬度大小)體積(在本文中亦稱為「工作體積」)裡面而被最小化或避開。然而，本發明卻希望增加該AO胞體3402的工作體積，至少增加寬度大小。因此，根據某些實施例，一AO裝置會被配置成用以提供非均勻的熱移除，其中，從該AO胞體3402的中央區域處被移除的熱能會少於從該AO胞體3402的周圍區域處(也就是，位在連接器端處或附近的AO胞體3402的區域、位在吸收器端處或附近的AO胞體3402的區域、或是前述的任何組合)被移除的熱能。
於某些實施例中，非均勻的熱移除係藉由提供一「非均勻」冷卻板取代諸如第一冷卻板3408或第二冷卻板3410的冷卻板來完成，其被配置成用以從該AO胞體3402的中央區域處移除的熱能少於從該AO胞體3402的一或更多個周圍區域處移除的熱能。
舉例來說，一非均勻冷卻板會具備被形成在其熱抽出表面(舉例來說，和該AO胞體3402的第一熱抽出表面或第二熱抽出表面形成一熱介面的表面)之中的一或更多個溝槽、凹坑、…等，其位在一對應於該AO胞體3402的中央區域的位置處。當被設置成用以和該AO胞體3402的一熱抽出表面產生熱接觸時，該一或更多個溝槽、凹坑、…等會幫助在該AO胞體3402的該中央區域裡面定義多個空隙，該些空隙會充當熱傳輸的障礙物(也就是，相對於該AO胞體3402和該非均勻冷卻板之間的熱介面)。舉例來說，參見圖36中稱作「在冷卻板表面上的溝槽的圖樣」的元件符號A。
於另一範例中，一非均勻冷卻板會具備被形成在其內部(舉例來說，和該熱抽出表面隔開)的一或更多個空隙、通道、…等，其位在一對應於該AO胞體3402的中央區域的位置處。當被設置成用以和該AO胞體3402的一熱抽出表面產生熱接觸時，該一或更多個空隙、通道、…等會充當來自該AO胞體3402的中央區域的熱傳輸的障礙物。舉例來說，參見圖36中稱作「在冷卻板主體之中的空隙的圖樣」的元件符號B。
於另一範例中，一非均勻冷卻板會具備被形成在其內部(舉例來說，和該熱抽出表面隔開)的一或更多個空隙、通道、…等以及被形成在其表面之中的多條溝槽，其位在一對應於該AO胞體3402的中央區域的位置處，從而導致所謂的「熱扼流圈(thermal choke)」結構，其傳輸來自該AO胞體3402的熱能的能力會降低。此熱扼流圈結構的一範例圖解在圖37之中，其係由多條冷卻路徑導管(參見圖37中稱作「塑形於冷卻板之中的冷卻路徑導管」的元件符號C)所組成。
於又一範例中，一非均勻冷卻板能夠由具有不同熱傳輸特徵的多種材料所形成。舉例來說，該非均勻冷卻板能夠由下面所形成：一具有第一熱傳導係數的第一材料，其位在一對應於該AO胞體3402的中央區域的位置處；以及一具有第二熱傳導係數(高於該第一熱傳導係數)的第二材料，其位在對應於該AO胞體3402的一周圍區域的一或更多個位置處。
於再一範例中，一非均勻冷卻板雖然會包含如上面討論般形成的一或更多條冷卻通道；但是，位於該冷卻板中對應於該AO胞體3402的一周圍區域的區域處的冷卻通道可能多過位於該冷卻板中對應於該AO胞體3402的中央區域的區域處的冷卻通道。於其中一施行方式中，該非均勻冷卻板於該冷卻板中對應於該AO胞體3402的中央區域的區域處不含任何冷卻通道。
於又一範例中，一非均勻冷卻板雖然會包含如上面討論般形成的一或更多條冷卻通道；但是，流經位於該冷卻板中對應於該AO胞體3402的中央區域的區域處的一或更多條冷卻通道的冷卻劑的流動速率可能會低於流經位於該冷卻板中對應於該AO胞體3402的一周圍區域的區域處的一或更多條冷卻通道的冷卻劑的流動速率。
於另一範例中，一非均勻冷卻板可僅被配置成用以在對應於該AO胞體3402的一周圍區域的一或更多個位置處熱接觸一熱抽出面；但是，在一對應於該AO胞體3402的中央區域的位置處則沒有接觸。
於另一實施例中，非均勻的熱移除能夠藉由下面方式來完成：提供一冷卻板，用以僅在一對應於該AO胞體3402的一周圍區域的區域處熱接觸該AO胞體3402的一熱抽出面；提供一加熱元件，用以在一對應於該AO胞體3402的一中央區域的位置處熱接觸該熱抽出面；或是前述的任何組合。於此實施例中，該加熱元件係用以加熱該AO胞體3402的中央區域，以便縮減該AO胞體3402裡面介於它的中央區域以及它的周圍區域中的一或更多個周圍區域之間的溫度差。
XIII. 結論
前面係解釋本發明的實施例和範例，而不應被視為限制本發明。本文雖然已經參考圖式說明數個特定實施例和範例；不過，熟習本技術的人士便很容易明白，可以對該些已揭實施例和範例以及其它實施例進行許多修正，其並不會實質上脫離本發明的新穎教示內容以及優點。據此，所有此些修正皆希望涵蓋於申請專利範圍之中所定義的本發明的範疇裡面。舉例來說，熟習的人士便會明白，任何語句、段落、範例、或是實施例的主要內容皆能夠結合某些或是所有其它語句、段落、範例、或是實施例的主要內容，除非此些結合彼此互斥。所以，本發明的範疇應該由下面的申請專利範圍來決定，其涵蓋該些申請專利範圍的等效範圍。
100:用於處理工件的設備
102:工件
102a:工作表面
104:雷射源
106:第一定位器
108:第二定位器
110:第三定位器
112:掃描透鏡
114:控制器
116:射束路徑
116a1:第一主要射束路徑
116a2:第二主要射束路徑
116b1:第一次要射束路徑
116b2:第二次要射束路徑
116b3:第三次要射束路徑
116b4:第四次要射束路徑
116c:射束路徑
116d:射束路徑
116d1:射束路徑
116d2:射束路徑
118:共同殼體(掃描頭)
120:溫度感測器
122:流體噴嘴
124:Z高度感測器
200:檢流計面鏡系統
202a:第一檢流計面鏡器件
202b:第二檢流計面鏡器件
204a:第一面鏡
204b:第二面鏡
206a:第一底座
206b:第二底座
208a:第一馬達
208b:第二馬達
210a:第一旋轉軸
210b:第二旋轉軸
302a:第二掃描範圍
302b:第二掃描範圍
402:感測範圍
700:多頭設備
702a:第一掃描頭
702b:第二掃描頭
702c:第三掃描頭
702d:第四掃描頭
704a:第一軌道
704b:第二軌道
706:移動方向
708a:第一Y載台
708b:第二Y載台
712:光學系統
714:主要射束分散器
716a:第一次要射束分散器
716b:第二次要射束分散器
718:射束分歧器
720:面鏡
722a:第一光學裝配件
722b:第二光學裝配件
722c:第三光學裝配件
722d:第四光學裝配件
724:摺疊面鏡
724a:第一摺疊面鏡
724b:第二摺疊面鏡
800:工件搬運系統
802:基底
804:第一搬運區
806:第二搬運區
900:第一運輸機制
902:夾盤
1000:工件移動區
1002:工件載入區
1004:工件卸載區
1006:工件處理區
1008:移動方向
1010:移動方向
1012:移動方向
1102:工件區段
1104:工件區段
1502:工件區段
1504:工件區段
2500:掃描圖樣
2502:特徵元件邊界
2504:光點位置
2504′:光點位置
2504a:光點位置
2504a′:光點位置
2504b:光點位置
2504b′:光點位置
2504c:光點位置
2504d:光點位置
2504e:光點位置
2504f:光點位置
2504g:光點位置
2504h:光點位置
2600:掃描圖樣
2602:各向異性材料移除掃描線
2700:掃描圖樣
2800:掃描圖樣
2900:溝渠
2902:終端末端
2904:起始末端
2906a:光點區
2906b:光點區
2906n:光點區
3000:多源設備
3002a:第一雷射源
3002b:第二雷射源
3004a:第一初期射束路徑
3004b:第二初期射束路徑
3006:摺疊面鏡
3008:射束組合器
3010:第一射束傳遞系統
3100:多源設備
3102:波板
3104:偏振器
3200:多源設備
3202:第二射束傳遞系統
3204:波板
3300:多源設備
3302:射束分散器
3304:聲光(AO)胞體
3306:超音波換能器元件
3308:吸收器
3400:聲光(AO)裝置
3402:聲光(AO)胞體
3404:超音波換能器元件
3406:吸收器
3408:第一冷卻板
3410:第二冷卻板
3502a:輸入端
3502b:輸出端
3504a:輸入端
3504b:輸出端
3800:副產物移除系統
3802:框架
3804:氣刀
3804a:噴嘴
3806:收集箱
3808:X軸移動方向
3810:碎屑或其它碎片
A:在冷卻板表面上的溝槽的圖樣
B:在冷卻板主體之中的空隙的圖樣
C:塑形於冷卻板之中的冷卻路徑導管
[圖1]概略圖解根據其中一實施例之用於處理工件的設備。
[圖2]概略圖解根據其中一實施例之顯示在圖1中的設備的第二定位器。
[圖3]概略圖解根據某些實施例之和顯示在圖2中的第二定位器相關聯的第二掃描範圍。
[圖4至6]概略圖解根據某些實施例之介於一感測範圍與一第二掃描範圍之間的空間關係。
[圖7]概略圖解根據其中一實施例之用於處理工件的多頭設備。
[圖8與9]概略圖解根據其中一實施例之配合諸如圖1與7中所示設備來使用的工件操縱系統的俯視圖與側視圖。
[圖10]概略圖解根據其中一實施例之和圖7中所示的多頭設備相關聯的處理流程。
[圖11至24]概略圖解根據某些實施例之用於掃描一感測範圍與第二掃描範圍的技術。
[圖25至28]概略圖解根據某些實施例之用於掃描一處理光點的技術。
[圖29、29A、以及29B]概略圖解根據其中一實施例之有助於各向異性材料移除的掃描技術。明確地說，圖29圖解一被疊置在要被處理的工件的俯視圖上的掃描圖樣。圖29A以及29B分別概略圖解沿著直線XXIXA-XXIXA以及XXIXB-XXIXB′所獲得之利用圖29中所示的掃描圖樣所形成的特徵元件的剖視圖。
[圖30至32]概略圖解根據某些實施例的多光源設備。
[圖33]概略圖解根據其中一實施例之用以在一多光源設備中結合多道雷射能量射束的方式。
[圖34至37]概略圖解根據某些實施例之用於管理一AO胞體內的熱負載的技術。
[圖38]概略圖解根據其中一實施例的副產物移除系統。
100:用於處理工件的設備
102:工件
102a:工作表面
104:雷射源
106:第一定位器
108:第二定位器
110:第三定位器
112:掃描透鏡
114:控制器
116:射束路徑
118:共同殼體(掃描頭)
120:溫度感測器
122:流體噴嘴
124:Z高度感測器
Claims (24)
- 一種用於在工件內形成特徵的設備，所述設備包括： 雷射源，操作以產生雷射能量束； 定位器，佈置在射束路徑內，所述雷射能量束能沿所述射束路徑傳播到所述工件並且在處理光點處照射所述工件，其中所述定位器係操作以賦予所述射束路徑相對於所述工件的運動； 控制器，通信地耦合到所述定位器並且被配置為生成一個或多個控制信號，所述定位器響應於所述一個或多個控制信號以使所述定位器根據掃描技術來掃描相對於所述工件的所述處理光點，並且從而將雷射能量傳送到與所述特徵相關聯的掃描圖案的多個光點位置中的每個光點位置， 其中，根據所述掃描技術，所述多個光點位置中的一個光點位置被雷射能量照射的時間段與所述多個光點位置中的另一個光點位置被雷射照射的時間段不同。
- 根據請求項1所述的設備，其中，根據所述掃描技術，所述多個光點位置中的一個光點位置被雷射能量照射的時間段等於所述多個光點位置中的另一個光點位置被雷射能量照射的時間段。
- 根據請求項1所述的設備，其中，根據所述掃描技術，所述多個光點位置中的第一光點位置被雷射能量照射的時間段大於所述多個光點位置中的至少一個其他光點位置被雷射能量照射的時間段。
- 根據請求項3所述的設備，其中，所述多個光點位置中的所述第一光點位置被雷射能量照射的所述時間段在2µs至9µs的範圍內。
- 根據請求項4所述的設備，其中，所述多個光點位置中的所述至少一個其他光點位置被雷射能量照射的所述時間段為1µs。
- 根據請求項1所述的設備，其中，根據所述掃描技術，所述多個光點位置中的最後一個光點位置被雷射能量照射的時間段小於所述多個光點位置中的至少一個其他光點位置被雷射能量照射的時間段。
- 根據請求項1所述的設備，其中，根據所述掃描技術，一對相鄰光點位置之間的間距不同於另一對相鄰光點位置之間的間距。
- 根據請求項7所述的設備，其中，根據所述掃描技術，將以雷射能量照射的第一對相鄰光點位置之間的間距小於至少另一對相鄰光點位置之間的間距。
- 根據請求項7所述的設備，其中，根據所述掃描技術，將以雷射能量照射的最後一對相鄰光點位置之間的間距大於至少另一對相鄰光點位置之間的間距。
- 根據請求項1所述的設備，其中，根據所述掃描技術，一對相鄰光點位置之間的間距等於另一對相鄰光點位置之間的間距。
- 根據請求項1所述的設備，其中，所述雷射能量束包括具有小於50ns的脈衝時間持續長度的多個雷射脈衝。
- 一種用於處理工件以在其中形成特徵的方法，其中所述方法包括： 根據掃描技術掃描透過雷射脈衝照射在所述工件上的處理光點，以將至少一個雷射脈衝傳送到所述工件上的與所述特徵相關聯的掃描圖案的多個光點位置中的每個光點位置， 其中，根據所述掃描技術，所述多個光點位置中的一個光點位置被雷射能量照射的時間段與所述多個光點位置中的另一個光點位置被雷射能量照射的時間段不同。
- 根據請求項12所述的方法，其中，根據所述掃描技術，所述多個光點位置中的一個光點位置被雷射能量照射的時間段等於所述多個光點位置中的另一個光點位置被雷射能量照射的時間段。
- 根據請求項12所述的方法，其中，根據所述掃描技術，所述多個光點位置中的第一光點位置被雷射能量照射的時間段大於所述多個光點位置中的至少一個其他光點位置被雷射能量照射的時間段。
- 根據請求項14所述的方法，其中，所述多個光點位置中的所述第一光點位置被雷射能量照射的所述時間段在2µs至9µs的範圍內。
- 根據請求項15所述的方法，其中，所述多個光點位置中的所述至少一個其他光點位置被雷射能量照射的所述時間段為1µs。
- 根據請求項12所述的方法，其中，根據所述掃描技術，所述多個光點位置中的最後一個光點位置被雷射能量照射的時間段小於所述多個光點位置中的至少一個其他光點位置被雷射能量照射的時間段。
- 根據請求項12所述的方法，其中，根據所述掃描技術，一對相鄰光點位置之間的間距不同於另一對相鄰光點位置之間的間距。
- 根據請求項18所述的方法，其中，根據所述掃描技術，將以雷射能量照射的第一對相鄰光點位置之間的間距小於至少另一對相鄰光點位置之間的間距。
- 根據請求項18所述的方法，其中，根據所述掃描技術，將以雷射能量照射的最後一對相鄰光點位置之間的間距大於至少另一對相鄰光點位置之間的間距。
- 根據請求項12所述的方法，其中，根據所述掃描技術，一對相鄰光點位置之間的間距等於另一對相鄰光點位置之間的間距。
- 根據請求項12所述的方法，其中，所述雷射能量束包括具有小於50ns的脈衝時間持續長度的多個雷射脈衝。
- 一種與用於在工件內形成特徵的設備一起使用的控制器，其中所述設備包括操作以產生雷射能量束的雷射源，以及佈置在射束路徑內的定位器，所述雷射能量束能沿著所述射束路徑傳播到所述工件且在處理光點處照射所述工件，並且係操作以賦予所述射束路徑相對於所述工件的運動，所述控制器包括： 處理器；以及 記憶體，其能讓所述處理器來存取，所述記憶體具有存儲其上的指令，所述指令當由所述處理器執行時，使所述控制器執行如請求項12至22中任一項所述的方法。
- 一種與用於在工件內形成特徵的設備的控制器一起使用的非暫時性電腦可讀取媒體，所述設備包括操作以產生雷射能量束的雷射源，以及佈置的在射束路徑內的定位器，其中所述雷射能量束能沿著所述射束路徑傳播到所述工件且在處理光點處照射所述工件，並且係操作以賦予所述射束路徑相對於所述工件的運動，其中所述控制器係操作以控制所述定位器的操作，其中所述非暫時性電腦可讀取媒體具有存儲其上的指令，所述指令當由所述控制器執行時，使所述控制器執行如請求項12至22中任一項所述的方法。
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