TWI516328B - 用於動態生成經剪裁的雷射脈衝之方法和系統 - Google Patents

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Description

用於動態生成經剪裁的雷射脈衝之方法和系統
本發明有關於一種雷射處理系統。本發明更特別有關於一種雷射系統與方法，用於動態地生成與監視多個雷射脈衝，其具有被剪裁以處理特定目標結構之各時間輪廓。
此等被使用於處理動態隨機存取記憶體(DRAM)與其他裝置之雷射處理系統，通常使用一種Q-切換二極體泵固態雷射。當處理記憶體裝置時，例如通常使用單一雷射脈衝以切斷一電性傳導連接結構。在另一個工業應用中，使用Q-切換二極體泵固態雷射，以修改離散與嵌入式組件之電阻值。
一些雷射處理系統使用不同操作模式以實施不同功能。例如，此由在美國Oregon州Portland市之Electro Scientific Industries,Inc.(其為本申請案之受讓人)所可獲得之ESI Model 9830，使用一種二極體泵Q切換釹-攙雜-釔-釩(Nd：YVO4)雷射，而以大約50千赫茲之脈衝重覆頻率操作，用於將半導體記憶體與相關裝置作雷射處理。此雷射系統提供：脈衝雷射輸出，用於處理連接結構；以及連續波(CW)雷射輸出，用於掃瞄光線至工作目標。作為另一個例子，此亦由Electro Scientific Industries,Inc.可獲得之ESI Model 9835，使用一種二極體泵Q切換三倍頻率Nd:YVO4雷射，用於將半導體記憶體與相關裝置作雷射處理。此雷射系統使用在大約50千赫茲之PRF之第一脈衝雷射輸出，用於處理連接結構；以及使用在大約90千赫茲之PRF之第二脈衝雷射輸出，用於掃瞄光線至工作目標。在一些系統中，較高之PRF(例如，大約100千赫茲)亦為可能。通常，由此等雷射系統所產生雷射脈衝之脈衝寬度是功能上取決於所選擇之PRF，而並非可以依據此等目標結構之間或其他過程變數之間之差異而獨立地調整。
一些系統已使用經剪裁脈衝形狀以處理工件。例如，美國專利案號USP7,348,516(其被讓與本申請案之受讓人)說明此種雷射技術，其中，此在記憶體晶片或其他積體電路(IC)晶片上導電連接之雷射處理是藉由使用雷射脈衝之雷射系統與方法而達成，此等雷射脈衝具有特殊剪裁之強度輪廓(脈衝形狀)，而用於較佳之處理品質與良率。作為另一個例子，美國專利案號USP7,126,746(其被讓與本申請案之受讓人)說明一種使用雷射處理系統之方法，其能夠使用多個雷射脈衝時間輪廓，以處理在一或更多個半導體晶圓上之半導體工件結構。
通常，一連接處理系統中有數個雷射脈衝參數，以界定雷射材料的交互作用。除了雷射波長以外，此等參數包括：空間特徵(例如：光點尺寸、腰位置、以及橢圓率)與時間特徵(例如：尖峰功率、脈衝能量、脈衝寬度、以及脈衝形狀)。為了提供可以在多個連接處理系統上重複之紮實過程，此等雷射脈衝參數可以為：(a)藉由設計而被動地控制、且在製造期間測量，以証實其性能表現；(b)經由周期地實施校準而控制；或(c)以回饋回路主動地測量與控制。在某些雷射處理系統中(例如經剪裁脈衝雷射處理系統中)，此方法(c)可以提供較方法(a)或(b)更大彈性。
典型的雷射處理系統通常以不同方式監視各種雷射參數。例如，表1總結有關於雷射脈衝過程參數控制之目前技術狀態。
圖1A與1B為由典型固態雷射所產生雷射脈衝之示例時間脈衝形狀。此在圖1A中所顯示脈衝可以藉由在此技術中已知光學元件而形成形狀，以產生正方形波脈衝。如同在表1、圖1A與1B中所示，一典型固態脈衝形狀可以藉由以下特徵而良好說明：尖峰功率、脈衝能量(功率曲線之時間積分)、以及在半高全寬(FWHM)值所測量之脈衝寬度。可以使用來自脈衝偵測器之回饋，以決定脈衝能量及/或尖峰功率。此使用於回饋之脈衝偵測器包括：二極體，其耦接至一用於尖峰功率感測之類比尖峰擷取與維持電路。此脈衝偵測器亦可以包括：一個用於脈衝能量測量之類比積體電路。
不同於使用固態雷射以產生典型的雷射脈衝，經剪裁雷射技術使用例如光纖雷射或主振盪器光纖功率放大器(MOFPA)以允許脈衝形狀，其並無法藉由典型尖峰功率、脈衝能量、以及脈衝寬度度量而充分說明。例如，圖2A與2B為藉由根據一實施例之動態雷射脈衝成形器與功率放大器所產生的經剪裁雷射脈衝之示例時間脈衝形狀。如同於圖2A中所顯示，此功率曲線上前導突波之尖峰功率P1並無法說明在所謂椅形脈衝上的高原或「座位」功率P2之高度。此外，一些經剪裁脈衝可以具有由尖峰功率P1所無法說明之多個突波或多個高原。例如，如同於圖2B中所顯示，此突波之尖峰功率P1無法說明第一高原功率P2或第二高原功率P3之高度。此外，如同以下所討論，此根據FWHM度量之脈衝寬度，對於具有不同「座位」長度之複數個椅形脈衝可以提供相同結果。
一種用於以雷射處理工件之系統與方法，其包括：選擇處理目標，其對應於與此預先界定時間脈衝輪廓有關之目標種類，此輪廓被剪裁而用於包括於此目標種類中之目標型式。此方法包括：根據雷射系統輸入參數而產生雷射脈衝，其被組態成根據預先界定時間脈衝輪廓以成形雷射脈衝；偵測所產生之雷射脈衝；將產生之雷射脈衝與預先界定時間脈衝輪廓比較；以及根據此比較而調整雷射系統輸入參數。
此目標種類可以包括例如：在對準掃瞄期間所使用之對準特徵、或電性傳導連接結構。為了切斷此電性傳導連接結構，例如此在第一時間期間之預先界定時間脈衝輪廓之第一部份可以包括一功率突波，以及此在第二時間期間預先界定時間脈衝輪廓之第二部份可以包括一功率高原，且此第一時間期間可以實質上短於此第二時間期間。在一些實施例中，在第二時間期間，此預先界定時間脈衝輪廓之功率位準是以預定的比率傾斜。當然，亦可以使用其他時間脈衝輪廓。例如：預先界定時間脈衝輪廓之第一部份可以包括一第一突波，且第二部份可以包括一第二突波。
在一些實施例中，偵測一雷射脈衝包括：將此雷射脈衝分開，以照射脈衝偵測器與所選擇的目標。此脈衝偵測器可以被組態成將所偵測的雷射脈衝取樣，以產生其數位呈現。
在某些實施例中，比較此所偵測的雷射脈衝包括：測量此所偵測雷射脈衝之一或更多個特徵，其例如為：尖峰脈衝功率、脈衝上升時間、以及脈衝期間。測量此脈衝期間可以包括：例如，當此脈衝功率大約等於此尖峰脈衝功率之預定百分比時，決定此第一時間與最後時間之間之時間間隔。測量此脈衝期間亦可以包括：例如，由此方程式所界定之脈衝期間之時間積分平方(TIS )：
而I(t)為功率對時間之脈衝曲線。
在某些實施例中，此方法亦包括：相較於與目標種類有關之預先界定時間脈衝輪廓，決定所偵測雷射脈衝之統計度量。此統計度量可以包括例如：標準差、時間導數之標準差、均方根(RMS)、以及絕對誤差之積分。
在某些實施例中，測量此雷射脈衝包括：藉由測量對應於突波最大功率之尖峰高度，而將對應於預先界定時間脈衝輪廓之第一部份之突波特徵化。此種方法亦可以包括：測量此對應於時間間隔之尖峰寬度，該時間間隔是介於大約等於預定功率位準的突波功率之第一時間與最後時間之間，而此預定功率位準是在突波之尖峰高度與對應於此預先界定時間脈衝輪廓之第二部份之最大功率位準之間。此種方法亦可以包括：測量尖峰時間，其對應於突波功率大約等於此突波尖峰高度之預定百分比之第一時間與最後時間的平均。
在某些實施例中，此測量包括將對應於預先界定時間脈衝輪廓之第二部份之高原與斜坡之至少之一特徵化。
本發明此等額外觀點與優點將由以下較佳實施例之詳細說明並參考所附圖式而為明顯。
本發明說明此根據目標結構而選擇具有所剪裁強度輪廓之雷射脈衝，且提供足夠之回饋與控制，以維持所想要之強度輪廓。在一實施例中，此雷射處理系統使用多個時間輪廓，以處理在一或更多個工件上之工件結構(例如，電性傳導連接)。此雷射處理系統可以包括：脈衝雷射例如光纖雷射、主振盪器光纖功率放大器(MOFPA)、串聯光子放大器、或“切割”脈衝雷射，其使用具有可程式化時間脈衝輪廓之電子-光學調變器(參考在此與圖18與19有關之說明)，以允許雷射在形狀廣大範圍中產生雷射脈衝。此雷射處理系統可以被組態，而在當此雷射在被導引朝向特定工件結構發射雷射脈衝時，即時地(on-the-fly)選擇雷射脈衝形狀。
在某些實施例中，此雷射處理系統校準每個脈衝之能量與其他雷射參數，例如信號傳播延遲，其可以隨著所程式化時間輪廓而變化。可以校準此雷射處理系統，而在所程式化時間脈衝輪廓之範圍上可靠地操作。因此，在一個此種實施例中，此雷射處理系統使用光子電子偵測方法將脈衝波形數位化，以提供每個脈衝之能量之準確校準，而為程式化脈衝形狀之函數。
如同以上所討論，一典型之Q-切換固態脈衝形狀藉由其尖峰功率、脈衝能量、以及脈衝寬度(例如：FWHM)而良好說明。然而，通常此等度量並不足以說明可能具有所剪裁脈衝雷射之時間脈衝形狀。例如：在此功率曲線上突波之尖峰功率並無法說明在所謂椅形狀脈衝上“座位”之高度、或在雙突波脈衝上之第二尖峰之高度。
因此，在某些實施例中，此雷射處理系統包括：用於參數之回饋，其典型的連接處理系統並不會監視。藉由提供此種回饋，可以登錄數個脈衝形狀度量，且與過程回饋(例如：裝置產量與基板損壞)相關。此提供有價值工具來用於發展新製程與新脈衝形狀，以進一步加強所剪裁脈衝技術之價值。此外，或在其他實施例中，使用此脈衝形狀度量，以根據回饋而監視與控制脈衝形狀。
現在參考此等圖式，其中，相同參考號碼是指相同元件。在以下說明中，提供各種特定細節，用於徹底瞭解在此所揭示之實施例。然而，熟習此技術人士瞭解，此等實施例可以無需此等一或更多個特定細節而實施，或可以其他方法、組件、或材料而實施。此外，在一些情形中，並未詳細顯示或說明所熟知之結構、材料、或操作，以避免模糊此等實施例之觀點。此外，此等所說明之特性、結構、或特徵可以任何適當方式而組合於一或更多個實施例中。
I.可程式化時間脈衝輪廓
在一實施例中，此雷射處理系統可以被組態以選擇第一時間脈衝輪廓以用於在一工件上之第一型式結構以及第二時間脈衝輪廓以用於在一工件上之第二型式結構。使用此時間脈衝輪廓以用於處理特定積體電路特徵(例如在半導體記憶體裝置上之連接)，會對於在相同裝置上實施各別雷射處理操作無效率或無效能。因此，此雷射處理系統根據所處理目標結構之型式，而提供適當時間脈衝輪廓之即時選擇。
例如，圖3為概要圖，以說明根據一實施例之半導體晶圓300，在其工作表面310上具有目標對準特徵312與電性傳導連接結構314。一具有高脈衝能量之成形雷射脈衝、與由前緣突波所產生之高尖峰功率(例如：參考圖2A)，可以有用於選擇性地去除一或更多個連接結構314。然而，高脈衝能量及/或高尖峰功率在對準掃瞄期間會造成對於目標對準特徵312之損壞，其然後會導致由此等掃瞄所產生之錯誤位置資訊。因此，此雷射處理系統可以在第一時間脈衝輪廓模式中操作，其所產生之脈衝具有用於目標掃瞄之相對較低之脈衝能量與尖峰功率；以及此雷射處理系統可以在第二時間脈衝輪廓模式中操作，其所產生之脈衝具有用於去除連接結構314之相對較高之脈衝能量與尖峰功率。
如同熟習此技術人士瞭解，此寬廣範圍之尖峰功率、脈衝能量、以及時間輪廓，對於以雷射處理在工件上結構具有吸引力。可以使用經剪裁之脈衝形狀，例如以切斷以包括DRAM、SRAM、以及快閃式記憶體之半導體記憶體裝置之廣大陣列中之電性傳導連接結構；在撓性電路(例如銅/聚醯胺疊層材料中)、與在積體電路(IC)封裝中產生雷射鑽孔微通孔；以達成半導體之雷射處理或微機械加工，例如半導體積體電路、矽晶圓、以及太陽能電池之雷射劃線或切割；以及達成金屬、介電質、聚合物材料、以及塑膠之雷射微機械加工。熟習此技術人士瞭解，根據在此所揭示之實施例可以處理許多其他型式之工件及/或工件結構。
因此，在一實施例中，此雷射處理系統允許使用者程式化時間脈衝輪廓，以用於處理特定型式或種類之結構。例如，圖4為根據一實施例用於以雷射處理在一工件上或工件中之結構之方法400之流程圖。在步驟405開始後，此方法400包括在儲存410複數個使用者界定的時間脈衝輪廓，以及在將各此等時間脈衝輪廓與在工件或工件群組上結構之型式或種類相關聯412。此等結構之種類可以包括例如：對準結構、電性傳導連接、以及電阻器或其他離散組件。在一些實施例中，此種類亦可以包括例如以雷射劃線或切割進入工件中。
當處理工件時，此方法400包括：選擇414在用於處理之工件上或工件中之一特定結構，以及從與此特定結構種類有關之複數個時間脈衝輪廓選擇416一特定時間脈衝輪廓。此方法400亦包括：產生418具有特定時間脈衝輪廓之雷射脈衝，以及以所產生之雷射脈衝處理420此特定結構。此技術人士從在此所作揭示內容可以瞭解，可以不使用單一脈衝以處理特定結構，此雷射處理系統可以導引多個脈衝至此特定結構。此外，被導引至此特定結構之各此等脈衝可以具有相同之時間脈衝輪廓，或此等脈衝之至少之一可以具有不同之時間脈衝輪廓。
然後，此方法400詢問422此工件是否包括需要處理的額外結構以。如果有需要處理的額外結構，則此方法400選擇414用於處理之另一特定結構。因此，此方法400根據結構之型式、使用複數個不同時間脈衝輪廓，以提供結構之即時處理。如果沒有需要處理的額外結構，則此方法400結束424。
II.示例雷射處理系統
圖5為根據一實施例之示例雷射處理系統500，用於以不同時間脈衝輪廓以產生與監視雷射脈衝。此系統500包括一系統控制電腦510，將整體系統操作指令提供給嵌入式控制電腦(ECC)512，而雷射控制器514與光線位置控制器(BPC)516對此指令響應。此系統500亦包括一雷射源518，其由雷射控制器514控制，且其包括指令與資料暫存器520以及計時器522，此兩者與ECC 512與BPC 516直接或間接通信。如同在以下詳細討論，在一實施例中，此雷射源518包括一動態雷射脈衝成形器與光纖功率放大器。在另一實施例中，此雷射源518包括串聯放大器。在還有另一實施例中，此雷射源518包括使用電子-光學調變器之“切割式”脈衝雷射(參考有關於圖18與19在此之說明)。
此雷射控制器514從ECC 512接收指令，且從BPC 516接收信號。此雷射控制器514提供指令給雷射源518，以用於脈衝發射(經由外部觸發指令)與脈衝形狀控制。在一實施例中，此雷射控制器514從ECC 512接收指令，且響應於此指令：此根據工件特徵位置資料而與BPC 516配合之調變器控制器(MC)524所發出至雷射源518之外部觸發指令。此MC 524控制由雷射源518所發射脈衝之發射時間與形狀。以替代方式，雷射源518以脈衝間時間發射脈衝，而傳送至雷射控制器514、ECC 512、或此兩者。在一實施例中，取決於此所發射雷射脈衝所入射其上之工件特徵之型式，此雷射源518由ECC 512控制，以產生特定時間脈衝輪廓。在圖2A與2B中顯示此時間輪廓之說明示例。
為了提供可程式化時間脈衝輪廓，根據一實施例，此系統500提供工具用於適當雷射過程參數範圍之滿意測量與校準，此等過程參數例如為：時間輪廓、每脈衝之能量、聚焦光線傳送屬性、以及以下所討論其他參數。如同於圖5中所顯示，系統光學裝置526可以包括一光偵測模組528，其可以被使用以偵測入射雷射輸出、與由工作表面所反射之雷射輸出。在一實施例中，此光偵測模組528包括一光偵測器電路，其能夠將所偵測光線信號例如入射與反射雷射輸出信號數位化，因而允許此入射與反射脈衝波形被有效地數位化。因此，系統500允許滿意地測量入射與反射雷射波形，允許計算與校準時間輪廓、時間輪廓變化、脈衝振幅穩定、脈衝能量穩定、以及每脈衝之能量。如同熟習此技術人士瞭解，跨此以雷射波長而清晰變化反射率之目標區域以掃瞄雷射光線，以提供用於雷射光線聚焦光點尺寸屬性之測量與計算方法。
圖6為根據一實施例之示例光偵測模組528之方塊圖。此光偵測模組528包括：一光學射束分離器610，用於將從在圖5中所示來自雷射導引光學裝置530之輸出之一部份分離至一光電轉換器612上，此光電轉換器連接至一信號調整前置放大器614。此前置放大器614連接至可程式化增益級616，而其饋入一高速類比-至-數位轉換器(ADC)618中。此ADC 618之數位化輸出藉由一循環緩衝器620而緩衝，以用於稍後移轉至於圖5中所顯示之系統控制電腦510。
可以選擇光電轉換器612對於特定雷射波長之敏感度，以用於時間響應特徵，其與成形雷射脈衝之時間輪廓一致，及/或用於動態範圍，其與將被曝露之光學幅射強度之預期範圍一致。如果此衰減是在光線由光電轉換器612取樣之點之前實施，則此可程式化增益級616用於補償在雷射導引光學裝置530中所執行之可變光學衰減。衰減此光線以降低在工作表面之功率亦降低此入射於光電轉換器612上之功率數量。此可程式化增益級616電性地恢復信號位準，而將由ADC 618所取樣信號之解析度最大化。
可以為了足夠高的取樣率與回轉率而選擇ADC 618，而可以解析所預期之脈衝輪廓。可以使用快閃式轉換器結構，但是因為其功能可以為連續地取樣資料，所以管道及/或連續近似技術亦合適，且可以提供較佳性能表現度量。可以根據此系統500之所想要解析度與動態範圍能力而選擇ADC之轉換寬度(例如：8位元、12位元、16位元或更多)。
此所偵測信號之數位化樣本可以被持續地移轉至循環緩衝器620中。此緩衝器620可以具有足夠尺寸，以儲存由開始至結束之整個脈衝，而具有至少足夠多餘容量用於由脈衝偵測邏輯所作資料分析中之潛力。此脈衝偵測器邏輯功能可以即時地(realtime)分析數位化脈衝波形，以偵測在緩衝器620中脈衝之存在。當此脈衝被偵測且判斷為完整時，此功能停止持續更新緩衝器620之動作，且將緩衝器620保持以用於稍後上傳至系統控制電腦510。此數位化與儲存功能可以稍後藉由來自系統控制電腦510之隨後指令而“重新啟動”。此脈衝偵測器邏輯功能可以使用數位信號處理器(DSP)、場可程式化閘陣列(FPGA)、或其他計算引擎而執行。一個FPGA工具可以包括：在單一裝置中之DSP與緩衝器記憶體元件兩者。
一旦一個完整脈衝被儲存於循環緩衝器620中，其可以被上傳至系統控制電腦510以用於分析。此分析可以包括，例如：決定尖峰高度、藉由將脈衝輪廓積分決定所得之脈衝能量、決定脈衝寬度、以及脈衝輪廓特徵，如同在以下所詳細討論者。
此外，或在另一實施例中，此DSP、FPGA、或其他計算引擎亦可以執行脈衝特徵度量計算之組合。在此種實施例中，系統500可以選擇不將原始數位化脈衝資料上傳至系統控制電腦510，而是選擇僅將脈衝特徵度量之某子集合上傳。此實施例之優點為降低在光偵測模組528與系統控制電腦510間連接之頻帶寬度需求，以允許較快地執行更多測量，而同時維持相當簡單之電性介面。
回至圖5，在雷射處理系統500之一實施例中，將此來自雷射源518之輸出應用至雷射導引光學裝置530與系統光學裝置526。此來自系統光學裝置526之輸出藉由摺疊式鏡534而導引朝向Z-定位機構536，其可以包括透鏡組裝，以將此輸出隨後傳送至目標樣本540之工作表面538來用於工件特徵之雷射處理(例如：在圖3中所示之目標對準特徵312與連接結構314)。此BPC 516提供X-Y座標定位信號以導引X-Y定位機構542至一位置，在此處此來自Z-定位機構536之輸出可以處理所想要之目標特徵。此X-Y定位機構542接收來自BCP 516之暫存器544之指令位置信號，且導引此實際位置信號至BCP 516之位置編碼器546，其包括一比較器模組548，其決定位置差異值，且將其傳送至計時器522。此計時器522藉由發出一觸發信號而回應，此觸發信號被適當地計時，而在雷射導引光學裝置530中操作聲音-光學調變器(AOM)550，以調變來自雷射源518之輸出。熟習此技術人士瞭解，此來自雷射源518之脈衝輸出可以被導向進入於諧波轉換模組552中，且隨後藉由雷射導引光學裝置530與系統光學裝置526而傳送至工作表面538，以用於工件特徵之諧波雷射處理。
熟習此技術人士瞭解，可以使用雷射處理系統元件之替代配置，且可以藉由雷射處理系統500以處理廣泛種類之工件。
圖7A與7B為方塊圖，其說明根據一實施例之在圖5中所示之雷射源518。類似之雷射源是在：由Deladurantaye等人所提出申請標題為「Pulsed Laser Light Source」之美國專利申請案公開號2006-0159138中詳細說明。圖7A說明動態雷射脈衝成形器(DLPS)700，且圖7B說明光纖功率放大器(FPA)710。如同於圖7A中所示，DLPS 700包括：雷射注入源712、第一脈衝調變器714、以及第一脈衝增益模組716。在一些實施例中，DLPS 700亦可以包括：第二脈衝調變器718、以及第二脈衝增益模組720。DLPS 700亦可以包括：在此等元件間之一或更多個隔離器722(顯示兩個)。如同熟習此技術人士瞭解，可以有利地使用調變器與增益元件之數個替代配置。
此雷射注入源712發射連續波(CW)輸出，其然後藉由第一脈衝調變器714調變，以產生合適之第一雷射脈衝輪廓，而由雷射控制器514所控制。在另一實施例中，此雷射注入源712可以產生脈衝輸出。此第一脈衝調變器714可以為：電子-光學調變器、聲音-光學調變器、或其他光學調變器。此第一脈衝調變器714所產生之雷射脈衝然後藉由第一脈衝增益模組716轉換，以產生經轉換之時間脈衝輸出，其適用於放大且隨後經由雷射導引光學裝置530與系統光學裝置526而傳送至工作表面538，以用於工件特徵之雷射處理。
雷射控制器514可以指令信號之矩陣而程式化，以用於輸入至第一脈衝調變器714，以產生雷射脈衝輪廓之範圍，其在當隨後輸入至第一脈衝增益模組716時，導致產生由DLPS 700輸出所想要之經轉換雷射脈衝輪廓。因此，系統控制電腦510然後可以選擇由DLPS 700輸出之時間脈衝輪廓作為工件特徵之函數，而經由發出至ECC 512的指令處理，且ECC 512再發出指令至雷射控制器514。如同於圖7A中所示，在一些實施例中，此DLPS 700可以包括：第二脈衝調變器718、與第二脈衝增益模組720，以提供由DLPS 700所輸出之額外或更複雜成形之時間脈衝輪廓。
在一實施例中，此由DLPS 700輸出之經轉換脈衝而被注入於圖7B中所顯示之FPA 710中。此FPA 710包括功率放大器耦合器(PAC)724(顯示兩個)，其允許DLPS輸出之注入，以及將來自功率放大器泵雷射(PAPL)726(顯示四個)之輸出注入於功率放大器增益光纖(PAGF)728中。雷射控制器514連接至PAPL 726，且可以例如控制PAPL之電流(例如：經由二極體雷射或半導體雷射)、控制PAPL之溫度(例如：經由熱電冷卻器)、及/或監視PAPL之功率(例如：經由光二極體)。此PAC 724可以設置在光纖之一端或兩端。可以將多個額外PAC接合成PAGF 728之長度。此PAGF 728較佳為大模式面積(LMA)偏極化維持光纖。此PAGF 728可以包括頻率選擇結構。在一實施例中，此PAGF 728可以為具有矽石光纖核心之波導裝置，其以稀土金屬離子攙雜、且以一或更多個光學材料同心護套而覆蓋。在另一實施例中，此PAGF 728包括同心覆蓋護套，其具有以稀土離子所掺雜之區域。在還有另一實施例中，此PAGF 728為光子晶體光纖，其中此一或多個覆蓋護套包括空氣孔之高度周期性分佈。在另一實施例中，此PAGF 728為單一模式偏極化維持光纖。熟習此技術人士瞭解，此所使用PAPL 726之數目是由以下所決定：PAGL 728之型式與長度以及來自FPA 710之所想要光學脈衝輸出特徵。此來自PAGF 728之輸出可以被對準與偏極化，如同由終端機光學裝置730所要求者。
在一實施例中，此來自FPA 710之輸出脈衝是經由下列所提供：終端機光學裝置730、諧波光學裝置模組732、以及選擇性諧波終端機光學裝置734。此諧波光學裝置模組732包括非線性晶體，用於經由熟知之諧波轉換方法，將入射之輸出脈衝轉換成較高諧波頻率。在一示例實施例中，對於從FPA 710輸出之1064奈米至355奈米之諧波轉換，諧波光學裝置模組732包括型式I非關鍵相匹配三硼酸鋰(LBO)晶體，用於第二諧波產生(SHG)轉換，接著為型式II之總合頻率產生LBO晶體切割用於1064奈米加上532奈米至355奈米之諧波轉換。在另一示例實施例中，對於轉換至266奈米，此THG LBO晶體可以由關鍵相匹配貝他硼酸鋇(BBO)晶體取代。在還有另一示例實施例中，此用於第四諧波產生(FHG)轉換至266奈米，可以使用銫鋰硼酸(CLBO)。從在此所揭示內容，熟習此技術人士瞭解，此諧波光學裝置模組732亦包括聚焦透鏡元件。在此諧波光學裝置模組732中之元件可以置入溫度控制基板中，其具有溫度設定，且使用主動及/或被動回饋迴路藉由雷射控制器514而控制，以致於可以準確地控制相匹配溫度。
III.脈衝形狀回饋與控制
如同以上所討論，此經剪裁脈衝輪廓通常並無法藉由尖峰功率、脈衝能量、以及脈衝寬度度量而適當說明。因此，以下所詳細說明之某些實施例提供脈衝形狀回饋(例如：感測)與控制。此等實施例包括：特定形式回饋與示例回饋方法。亦說明脈衝形狀控制與控制算法。
當以經剪裁雷射脈衝處理工件時，可能令人所欲從一連接處理系統至另一個連接處理系統再度產生脈衝形狀，以隨著時間維持脈衝形狀，且提供脈衝形狀有關統計回饋，以適合用於與過程趨勢相關。因此，在一實施例中，一雷射處理系統提供脈衝形狀回饋，其超過通常使用於固態雷射之典型尖峰高度、脈衝能量、以及脈衝寬度解決方案。在一實施例中，此雷射處理系統包括一線上脈衝輪廓器，其被組態以監視在操作時間之脈衝形狀。此由脈衝輪廓器所收集資料藉由一組預定算法處理，以計算脈衝形狀上之度量及/或對額定脈衝形狀之偏差。此資料與統計結果可供使用於產生與維持可再製脈衝形狀與脈衝形狀之統計分析。此資料與統計結果可供使用於脈衝形狀控制，如同以下說明。
回饋度量
可以使用以下示例度量以設定與分析時間脈衝輪廓。時間脈衝輪廓可以界定為：對應於脈衝特徵，例如：突波、高原、以及斜坡之數個參數之組合。例如，椅形脈衝包括一最初尖峰、或接著為一高原之突波。此技術人士從在此所揭示內容瞭解了亦可以界定額外特徵。
雖然可以令人所欲以設定脈衝形狀之所有觀點，在某些實施例中可以控制有限組之參數，以產生經剪裁脈衝。例如，在一實施例中，大約有12個變數，其可以被調整以產生脈衝形狀，以及當設定較短脈衝時，可以不使用此等參數之數個。此所控制參數之數目可以取決於雷射對於此等參數之回應能力。
在一實施例中，此時間脈衝輪廓藉由一般參數、例如上升時間與脈衝期間而界定。此等參數落入於兩個不同種類之中，其由整體脈衝參數與特徵界定參數所構成。此整體脈衝參數為度量，其被應用至整個脈衝形狀，例如上升時間、整個脈衝期間、以及整個尖峰時間。特徵界定參數為度量，其被應用至脈衝形狀之一些部份，例如：尖峰之時間、高度、以及寬度，或高原之開始、結束、以及高度。
1.整體脈衝參數
以下之示例回饋度量應用至整體脈衝形狀。
(i)尖峰脈衝功率
圖8圖式說明根據一實施例之一標準化剪裁雷射脈衝800，其特徵之至少一部份為尖峰脈衝功率Ppk 。此脈衝形狀可以相對於尖峰脈衝功率而標準化，以放寬相對於尖峰與高原之振幅規格。尖峰脈衝功率Ppk 界定為在脈衝期間之任何時間之最大功率。此尖峰脈衝功率可以一公差設定，用於分析具有相同標準化轉換之多個脈衝。
(ii)脈衝開始時間
通常，界定回饋度量，以致於其可以被測量。然而，有關於所測量脈衝開始之準確時刻經常有一些模糊。因此，此特定脈衝特徵之計時可以相對於脈衝開始時間設定，而其並不具有可準確地辨識之時間值。為了測量與確認目的，使用脈衝開始時間Tstart ，以界定脈衝特徵之計時，而並不具有絕對定義。當根據某些實施例將規格與所測量形狀比較時，此開始時間可以提前或延後，以便使得此所測量形狀特徵最符合脈衝特徵規格。
(iii)脈衝上升時間
如同於圖8中所示，此根據一實施例之脈衝上升時間τR 可以界定為從此標準化功率輪廓之下位準與上位準間差異之大約10%轉換至大約90%之時間期間。在某些實施例中，此下位準對應於零脈衝能量，以及此上位準對應於此最初突波之高度、其包括此脈衝800之最高功率位準。
(iv)10%脈衝期間
如同於圖8中所示，此根據一實施例之10%脈衝期間τ10 可以界定為在達成1/10之尖峰脈衝功率時間中第一點與最後點之間之最大時間期間。此定義允許一脈衝降低至尖峰功率10%以下，而無需界定額外10%脈衝期間區段。使用此定義因為：尖峰與高原通常包括可能降低於10%以下之時間功率變化。此技術人士從在此所揭示內容瞭解，取決於特定應用，亦可以使用其他百分比。
(v)時間積分平方/脈衝期間
可以使用具有適當光偵測器之示波器以測量單一剪裁脈衝。一種說明所產生功率對(vs)時間曲線之方式為藉由尖峰高度與FWHM值。然而，如同以上所討論，此FWHM並非為有效之方法來比較具有重大不同時間輪廓之脈衝，此例如為由經剪裁脈衝技術所產生者。而是，所需要者為一種方式，以說明相對於所產生效應之尖峰之脈衝寬度，此效應是在所處理材料中所觀察者。
圖9A與9B說明由於使用尖峰功率與FWHM將所剪裁雷射脈衝特徵化所產生之問題。圖9A與9B各說明根據某些實施例藉由例如光纖雷射或MOFPA所產生多個不同時間脈衝形狀(在圖9A中顯示4個時間脈衝形狀，且在圖9B中顯示3個時間脈衝形狀)。雖然，在圖9A中之四個脈衝之尖峰高度與FWHM值為相等，然而當使用於電性傳導連接之雷射處理時，此四個脈衝形狀產生相當不同之結果。
圖9B提供此具有不同長度“椅”之成形脈衝之另一示例。當此椅之高度低於最大值之一半時，可以將相當數量脈衝能量加至此脈衝(例如：此脈衝之“椅”部份之長度可以無限定地延伸)，而無需在FWHM值中作任何改變。
此脈衝寬度之另一個可接受工業標準特徵為時間積分平方(TIS)方法，其克服FWHM方法之限制。因此，在某些實施例中，此用於剪裁脈衝之回饋度量包括決定TIS 脈衝期間或寬度，而非使用共同FWHM方法。下列之式界定TIS 脈衝寬度：
而I(t)為功率對(vs)時間之脈衝曲線。
此TIS 方法與193奈米微影術系統一起使用。此使用於193奈米微影術系統之準分子雷射之脈衝形狀為振盪式，且可以說明作為數個重疊尖峰，其相對強度在雷射操作條件上變化。因為在193奈米此對於熔化矽石之損害為一所關切問題，因此尋求有關方法將193奈米脈衝之不尋常形狀與對矽石之預期損害相關。此TIS 方法對於預測熔化矽石之壓實被証明有效，且為在193奈米微影術之應用中為所接受之標準。
此TIS 值與其他脈衝參數例如能量密度、脈衝長度、以及尖峰功率密切相關。此TIS 方法為有用，因為其較FWHM方法更佳地獲取脈衝之相關特徵，且允許對於熔化矽石所建立損壞模式相關。
圖10說明四個簡化脈衝形狀(脈衝A-D)、以及FWHM與TIS 脈衝寬度值之間之相對應比較。脈衝A顯示對於任何正方形脈衝，TIS 值大約等於FWHM值。脈衝B顯示對於更高斯似形狀，TIS 大於FWHM值(在此情形中，FWHM值為3.0單元，而所產生之TIS 脈衝寬度為5.4單元)。脈衝C與D各顯示椅形狀經剪裁脈衝之簡化版本，而所具有之椅高度被調整至最大功率之一半之上或之下。對於尖峰C，FWHM值與TIS值均為大約5.0單元。降低此用於尖峰D之椅功率高度，提供2.0單元之FWHM值與4.6單元之TIS值，而建議此TIS 方法為更有效之方法，以獲得脈衝之材料處理能力。
圖11說明六個雷射脈衝形狀(曲線1-6)、以及在FWHM與TIS 脈衝寬度值間之相對應比較。曲線1為高斯形狀脈衝，其所具有FWHM值(2.5奈秒)小於TIS 值(3.5奈秒)。曲線2顯示將稍微不對稱性導入於脈衝後緣，而產生用於TIS 之稍微較大之值(4.5奈秒)而大於FWHM(3.0奈秒)。曲線3～6為椅形剪裁脈衝之示例、且顯示使用TIS 方法之優於FWHM方法之優點。當此椅高度之功率落於最大值一半之下時，此項優點非常明顯。將曲線3與4相比較顯示此FWHM值從2.6奈秒改變至7.5奈秒，而TIS 方法提供更合理之值比較而各為7.3奈秒至8.6奈秒。對於曲線5與6可以觀察到相同趨勢。將曲線3、4、5、以及6比較亦顯示：TIS 脈衝寬度具有更合理趨勢，因為其跟隨實際脈衝區域，且更密切相關於以雷射處理材料之結果。因此，在一實施例中，此回饋度量包括決定所產生脈衝形狀之TIS 值。
(vi)與所儲存之脈衝形狀相比較
在一實施例中，此回饋度量包括決定所產生脈衝形狀對於所儲存額定脈衝形狀之標準差。
(vii)與所儲存之脈衝形狀之時間導數相比較
在另一實施例中，此回饋度量包括決定所產生脈衝形狀之時間導數對於額定脈衝形狀之時間導數之標準差。此時間導數之比較為有用，例如用於分析所測量之脈衝形狀是否具有所想要之上升時間。所可以使用之其他統計度量包括但並不受限於使用均方根(RMS)、或絕對誤差之積分。
2.特徵界定參數
以下示例之回饋度量可以應用至脈衝之特定部份或特徵。在一實施例中，此等脈衝界定為特徵化突波、高原、以及斜坡之組合。
(i)突波特徵
圖12圖示說明：根據一實施例標準化剪裁雷射脈衝1200，其所具有一突波之特徵為：尖峰高度PKH 、尖峰寬度PKW 、以及尖峰時間PKtime 。此尖峰高度PKH 界定為在包含此突波且不包含其他特徵(例如：沒有其他突波或高原)之時間間隔所達成之最大功率。因為一脈衝可以包含多個突波，一特定尖峰高度PKH 可以與相關於圖8在以上所討論之整個脈衝高度或尖峰脈衝功率Ppk 不同。
尖峰寬度PKW 界定成此突波所達成之振幅為此尖峰高度PKH 與在此突波之前或之後最高特徵(例如：高原)之振幅之間一半值之從第一時間至最後時間之突波寬度。尖峰時間PKtime 為此尖峰功率達成對於此突波最大值90%之第一時間與最後時間之平均值。因為此為兩個時間之平均，此尖峰時間PKtime 並無需發生在此突波達成最大功率之時刻。
(ii)高原特徵
圖13圖示說明：根據一實施例標準化經剪裁雷射脈衝1300，其所具有一高原之特徵為：開始時間PLstart 、結束時間PLstop 、以及與公差△PLlevel 有關之位準PLlevel 。此開始時間PLstart 與結束時間PLstop 各自設定成相對於脈衝開始時間之高原之開始與結束。此開始時間PLstart 與結束時間PLstop 參數可以不需要公差而設定。此高原位準PLlevel 為所期望振幅。開始時間PLstart 與結束時間PLstop 之間，此振幅保持在盒子1310(以虛線所顯示)中，此為在所設定之高原之公差+/-△PLlevel 中。
(iii)斜坡特徵
圖14圖示說明：根據一實施例標準化經剪裁雷射脈衝1400，其所具有一傾斜高原之特徵為：開始時間SLstart 、結束時間SLstop 、與公差△SLstart level 有關之開始位準SLstart level 、以及與公差△SLstop level 有關之結束位準SLstop level 。
開始時間SLstart 與結束時間SLstop 設定：相對於脈衝開始時間之高原之開始與結束。此等參數可以無需公差而設定。開始位準SLstart level +/-△SLstart level 為所期望之開始振幅，以及結束位準SLstop level +/-△SLstop level 為所期望之最後振幅。在開始時間SLstart 與結束時間SLstop 之間，此振幅保持在盒子1410(例如：以虛線所顯示之梯形)中，而所具有之端點藉由開始位準、結束位準、以及公差所辨識。
(iv)脈衝區段之尖峰功率
在一實施例中，此回饋度量包括測量所產生脈衝形狀之各種區段之尖峰高度(功率)。例如：可以各別地測量此椅形脈衝之“椅背”與“椅座”之尖峰(例如：最大功率位準)，且與用於各尖峰之預定值比較。作為另一例子，可以各別地測量在一多突波脈衝中各突波之功率，以及與用於各突波之預定值相比較。
(v)脈衝區段之能量
在一實施例中，此回饋度量包括測量所產生脈衝形狀之各種區段之能量。例如：可以各別地測量此椅形脈衝之“椅背”與“椅座”之能量，且與用於各“椅背”與“椅座”之預定值比較。作為另一例子，可以各別地測量在一多突波脈衝中各突波之能量，而與用於各突波之預定值相比較。
(vi)所裝箱形狀資訊之特徵
在一實施例中，此回饋度量包括決定所裝箱形狀資訊。例如：此雷射系統可以對於各大約為2.5奈秒寬之12個時間箱具有控制。在此等實施例中，此回饋包括形狀資訊(例如：功率與能量)，其對應於容易調整之相同之12個箱。
3.示例脈衝形狀特徵
圖15A、15B、以及15C圖示說明：根據某些實施例之示例經剪裁脈衝1510、1512、1514，其所具有各種尖峰、高原、以及斜坡之特徵為在此所說明之參數。在圖15A中，此突波是界定於由第一箱1516所代表之一組參數/公差中，且此高原是界定於由第二箱1518所代表之一組參數/公差中。類似地，在圖15B中，此第一突波是界定於由第一箱1520所代表之一組參數/公差中，且此高原是界定於由第二箱1522所代表之一組參數/公差中，以及此第二突波是界定於由第三箱1524所界定之一組參數/公差中。
在圖15C中，此第一突波是界定於由第一箱1526所代表之一組參數/公差中，此第一高原是界定於由第二箱1528所代表之一組參數/公差中，此第二高原是界定於由第三箱1530所代表之一組參數/公差中，此第二突波是界定於由第四箱1532所界定之一組參數/公差中，以及一傾斜高原是界定於由第五箱(例如：梯形)1534所代表之一組參數/公差中。此領域之技術人員由在此所揭示內容可以瞭解：在圖15A、15B、以及15C中所說明之脈衝僅提供作為示例而已，以及在此所說明之方法用於將脈衝特徵化，而可以應用至：任何形狀之脈衝、或具有任何數目突波、高原、及/或斜坡之脈衝。
表2提供一組示例參數，其界定根據一實施例之一椅形脈衝。此領域之技術人員由在此所揭示內容可以瞭解：在表2中所列示用於各種參數之值僅提供作為示例而已，且並非作為限制。
在表2中，W為椅寬度且可以變化，以界定具有不同椅寬度之一組脈衝形狀。例如，圖16A圖示說明根據表2所設定複數個剪裁脈衝(顯示為8個)，而所具有各寬度為W=12.5、15、17.5、20、22.5、25、27.5以及30。此等在表2中所顯示值與公差界定在第一箱1610中之突波、與在第二箱1612中之高原(具有各寬度W)之特徵。圖16B與16C說明根據某些實施例之由一雷射系統所產生經剪裁雷射脈衝之額外示例。
4.示例脈衝輪廓器
圖17為根據一實施例之示例脈衝輪廓器1700之方塊圖，其被組態以提供脈衝形狀之回饋度量。此示例脈衝輪廓器1700包括：一光學分光器1710、一功率感測器1712、一高速類比-至-數位轉換器(ADC)1714或“範圍”、一處理單元1716、以及一記憶體裝置1718。在一實施例中，此處理單元1716與主機裝置1720通信。
此光學分光器1710被組態，而在將雷射脈衝傳送至工作表面之前接收雷射脈衝，且將雷射脈衝之一部份導引至功率感測器1712。此功率感測器1712之類比輸出被提供至高速ADC 1714，而被適當地調整與數位化。此功率感測器1712及/或高速ADC 1714可以包括適當邏輯，以處理觸發相當快之脈衝形狀(例如：大約50奈秒之總時間寬度)，其在一些實施例中，其被以大約100千赫茲之脈衝重複率接收。
此高速ADC 1714提供資料給對應於個別脈衝之處理單元1716。此處理單元1716將此資料過濾，且使用此經過濾資料以計算以上說明之一或更多個度量。此處理單元1716可以發出經計算度量至主機1720，以用於處理監視，且在一些實施例中，是用於處理控制。記憶體裝置1718被組態以記錄對應於時間脈衝形狀及/或對應於所計算度量之資料。在一實施例中，此對應於時間脈衝形狀之資料被載入於循環緩衝器(未圖示)中，且被離線(offline)方式擷取以用於研究實際脈衝形狀，此相對於操作時監視脈衝形狀度量。
此脈衝輪廓器1700可以經由自動程序或響應於使用者指令，而周期地或持續地計算回饋度量。此脈衝輪廓器1700可以在所產生每一個雷射脈衝上、所產生雷射脈衝之大部份上、所產生雷射脈衝之小部份上計算回饋度量。當此外部度量(例如固定與嘗試比率)偏離正常或期望值時，此脈衝輪廓器1700亦可以計算回饋度量。
在當使用以上說明回饋度量以分析脈衝形狀資料而顯示此脈衝形狀並非為最適、或並不在所設定公差中時，則此系統可以實施一或更多個修正行動。例如：此系統可以顯示警告以表示想要作脈衝形狀校準。此外，或在另一實施例中，此系統可以中斷處理、提示一使用者(例如：維修工程師)，以調整脈衝形狀以及重新開始處理。
在另一實施例中，如同以下所討論，此系統可以自動地計算一或更多個雷射系統輸入參數，以產生經改良脈衝形狀。此系統可以自動地執行此等經重新組態參數。此外，或在另一實施例中，此系統可以提示一使用者(例如：一操作者或維修工程師)，以執行此所自動地計算之系統輸入參數。
B.脈衝形狀控制
如同以上所討論，此由脈衝形狀回饋所提供資訊可以對於脈衝形狀控制以許多不同方式使用。當提供多個雷射處理系統給特定使用者時，此在一個系統上所發展之過程可以在其他系統上重新產生。因此，根據一實施例，各系統被組態，以再度產生相同之額定脈衝形狀。可以使用由各種系統所提供之回饋(如同在雷射處理材料期間或脈衝形狀設定程序期間所需)，以調整各雷射，其被組態以提供此再度產生。
亦可以使用此資訊，以提供隨著時間之脈衝形狀穩定。對於光纖雷射或以MOFPA為主之經剪裁脈衝系統，例如：此脈衝形狀可以為從此雷射頭可供使用雷射功率之函數而失真。或者，此失真可以是由於雷射系統組件例如泵二極體或增益模組之退化而產生。因此，在某些實施例中，使用操作時間回饋以周期地調整脈衝形狀，以維持隨著時間之穩定性。
在一實施例中，可以使用反覆學習方法以用於脈衝形狀控制。在反覆學習演算法中，波形被期望成相較於額定波形重複，且可以對於適當控制參數作小的調整，一直至所測量之形狀匯集至額定形狀為止。此反覆學習演算法非常有效於在非線性環境中重新產生波形，且特別地良好地適合用於調整此經剪裁脈衝形狀之控制參數。
在某些實施例中，可以使用重複控制技術以產生：具有所想要脈衝形狀之雷射脈衝。此重複控制/重複向前饋給(FF)控制使用一種調整、演進、或學習元素，而從輸入信號(例如：施加至聲音-光學偏轉器、聲音-光學調變器、電子-光學偏轉器、或電子-光學調變器之電壓)而產生所想要之結果(例如：脈衝形狀)，此等輸入信號可以被改變以提供不同之脈衝時間輪廓。亦可以控制輸入參數，以程式化雷射功率供應，其可以被組態以接收在不同箱指令信號中之振幅指令。即使此輸入與輸出之關係為非線性，反複控制可以達成所想要之結果。
在某實施例中，允許使用者輸入所想要之脈衝形狀，此重複控制技術匯集適當輸入信號以達成此脈衝形狀，且將此雷射適當地組態。此外，或在其他實施例中，藉由使用重複控制而可以減少或去除系統至系統與雷射至雷射之變化。此外，經由使用重複控制技術而可以調整去除長期/中期暫態效應、例如熱偏移或退化效應。可以將此種型式調整技術應用至任何雷射，其中輸出是以振幅及/或時間而形成形狀。此種調整技術亦可以應用至光纖雷射、MOFPA、或其他型式雷射。此種調整技術可以在偶爾的校準步驟中實施，或在系統操作期間持續地實施。
IV.示例“切割”脈衝雷射
圖18顯示根據某些實施例之電子-光學調變器1810，其可以在雷射脈衝“切割”系統中執行，以產生經剪裁雷射脈衝輸出。此電子-光學調變器1810包括一電子-光學晶體單元1812，其設置在光線偏極化裝置(偏極化器)1814與1816之間，且接收由脈衝雷射源1820所發射雷射脈衝1818之光線。此電子-光學晶體單元1812具有電極1822，而對其施加驅動器電路1824之驅動輸出信號，以造成入射雷射脈衝1818之形成形狀。此雷射源1820可以為任何脈衝雷射，其發射在數奈秒至100奈秒範圍中脈衝寬度之雷射脈衝。此電子-光學晶體單元1812可以由以下材料所製成：KDP、KD*P、ADP、AD*P、RTP、RTA、BBO、LiNbO3 、或其他電子-光學材料。此合適電子-光學晶體單元1812之例為：由在美國俄亥俄州Highland Heights之Cleveland Crystals,Inc.所製成之LightGate 4 BBO Pockels單元。此LightGate 4單元可以100千赫茲操作，且其幾何形狀在355奈秒將驅動電壓最小化至大約1.3千伏特四分之一波延遲。此LightGate 4單元僅具有4pf電容，以提供小於2奈秒之上升與下降光學響應時間之可能性。此合適驅動器電路1824之例為：高電壓快速切換時間之Pockels單元驅動器，其可以由在德國Murnau之Bergmann Messegeraete Entwicklung,KG獲得供應。
此以BBO為主之電子-光學調變器1810操作為四分之一波旋轉器，以響應施加於RTP單元1812之電極1822之四分之一波驅動電壓。如同所顯示，此脈衝雷射光線1818通過偏極化器1814以成為p-偏極化(p-pol)。雷射光線1818通過BBO晶體單元1812一次。當並未施加驅動電壓至BBO晶體單元1812之電極1822時，此等雷射脈衝保持在p-pol狀態中，且通過偏極化器1816。當以雷射波長將四分之一波驅動電壓施加至BBO晶體單元1812之電極1822時，此光線偏極化方向旋轉90度而成為s偏極化(s-pol)。當此施加至BBO晶體單元1812之電極1822之驅動電壓是在0與四分之一波電壓之間時，此由偏極化器1816透射之偏極化雷射光線1818之部份可以大約表示為：
T=sin2 [(π/2)(V/V1/2 )]，
T為由偏極化器1816所透射之雷射光線，V為施加至電子-光學晶體單元1812之電極1822之電壓，以及V1/2 為半波電壓。
根據以上式子，此電子-光學調變器1810之可控制透射T提供雷射脈衝成形功能。理論上，此電子-光學晶體單元1812與偏極化器1814與1816之光線透射可以為大約0%-100%。圖19顯示雷射脈衝形狀之五個可能例子。圖19顯示作為列(a)脈衝形成形狀之一例，其中透射從0%改變至100%而以小於2奈秒之上升時間使得雷射脈衝抵達其尖峰，以及因此提供雷射脈衝快的上升前緣。熟習此技術人士瞭解，在此技術中被知為雙通組態之替代配置中，可以使用四分之一波電壓，以達成所想要位準之偏極化旋轉，但此所設計獲得之改善效率之代價為較大光學對準複雜度。
此上升與下降時間是與以下因素有關：此電子-光學單元之電壓與電容、此等驅動電路電晶體之切換時間、重複率、以及整個電功率消耗。此電子-光學單元之較低電壓與電容造成快的響應時間；因此，對於電子-光學單元適當材料之選擇為重要。熟習此技術人士瞭解，此BBO與RTP顯示用於在電子-光學調變器中執行之有用之材料特徵。Koechner在Springer-Verlag所出版之Solid-State Laser Engineeering中說明：對於縱向電子-光學單元、其中電場平行於晶體光軸施加且是在與入射光線相同方向中施加，此相位差δ是與在晶體長度I中所施加電壓有關，而給定為：
δ=(2π/λ)n0 3 r63 VZ
VZ =EZ I
為了獲得半波延遲，Pockels單元產生相位差異δ=π。在此情形中，對於此入射於Pockels單元上之線性偏極化光線，此輸出光線亦為線性偏極化，但其偏極化平面旋轉90度。藉由將習知技術中所熟知之偏極化光學裝置併入，此Pockels單元可以作用為電壓控制光學調變器。Koechner將取決於此種裝置之透射T表示為：
T=sin2 [(π/2)(V/V1/2 )]
而將半波電壓給定為
V1/2 =λ/2 n0 3 r63
對於橫向電子-光學晶體單元，其中電場垂直於光線方向而施加，此半波電壓給定為：
V1/2 =λd/2 n0 3 r63 I
此種型式之電子-光學晶體單元具有有用之屬性，以致於半波電壓取決於晶體厚度對長度之比，而藉由適當選擇此等參數，可以設計此電子-光學晶體單元在所施加較低電壓操作、此低於施加至縱向電子-光學晶體單元之電壓，以達成所給定之相差。
熟習此技術人士瞭解，在以上式中此項r63 代表：用於KDP族群磷化物之電子-光學係數。此RTP晶體為此族群中之重要成員，且為受偏好之電子-光學晶體材料，用於所說明與1064奈米雷射輸入一起使用之較佳實施例。此BBO晶體較佳與355奈米雷射輸入一起使用。
RTP晶體對於1064奈米雷射輸入具有低電壓需求(對於π或半波延遲與3.5奈米孔徑為大約1.6千伏特)，且可以10百萬赫茲之重複率操作。當此平均功率通常大於10瓦、或因為透明度限制而並不適用於紫外線(UV)應用時，此RTP晶體並無法良好地實施。對於此等後者之應用，如同以上說明，BBO受到偏好。在實際上，因為高電壓需求(在半波延遲大約6千伏特)，難以在100千赫茲對於1064奈米雷射驅動BBO。因此，對於1064奈米雷射，RTP電子-光學晶體單元為目前受到偏好之選擇，且對於355奈米雷射，BBO電子-光學晶體單元受到偏好(對於在半波延遲之LightGate 4 BBO Pockels單元、為大約1.3千伏特)。其他電子-光學材料例如：KDP、RTA、以及ADP，由於壓電(PE)共振，而在高重複率與脈衝調變具有使用上之主要限制。較快之上升與下降時間會導致較高之頻率成份，因此，會有較大之機會此等頻率成份之一會落入主要共振頻率中。此對於快速上升時間剪裁脈衝特別為真、此脈衝所包含許多頻率成份在基本重複率上之頻率中延伸。
為了產生經剪裁脈衝形狀，此等較佳實施例是以被設計避免PE共振之“快速多狀態”(FMS)電子-光學調變器實施。對於1064奈米雷射輸出，此藉由使用不會產生重大PE共振之RTP晶體材料所製之電子-光學單元與短電性脈衝而達成。奈秒等級之脈衝長度導致相當低之PE共振。例如：一RTP電子-光學晶體單元對於5%之負載循環脈衝可以達成10百萬赫茲之重複率。
此獲得快速上升與下降時間之另一個關切問題為此電子-光學調變器驅動器之設計。對於電子-光學晶體單元並無實際限制，以避免其產生次-奈秒或微微(pico)秒之切換時間；因此，快速切換時間主要取決於此電性驅動器。熟習此技術人士瞭解，有兩種主要型式之電性切換器：崩潰式電晶體與MOSFET。此等電晶體是在非常有限電壓範圍中操作，以達成最快之切換時間。可以使用7至10電晶體之堆疊在1.6千伏特範圍中操作。崩潰式電晶體可以達成2奈秒之切換時間，但其重複率受到限制而小於10千赫茲。對於較高之重複率，MOSFET目前受到偏好，這是因為通常其具有1奈秒之響應時間與最大1千伏特之操作電壓。可以使用至少2至3個MOSFET之堆疊而在1.6千伏特範圍中操作。
因此，MOSFET之選擇與電路設計，與達成FMS脈衝調變密切地有關。特別是，此驅動器電路功率消耗為所關切問題，因為其與尖峰操作電壓之平方成正比。例如，此在大約6千伏特操作之BBO電子-光學單元所需功率消耗、較在1.6千伏特操作之RTP電子-光學單元所需功率消耗大約大於1814倍之多，以便以所給定重複率達成可比較之相位移。熟習此技術人士瞭解，降低操作電壓可以降低功率消耗。因此可以減少MOSFET之數目，此再經由孔徑尺寸與所產生驅動電壓之合理選擇，而再提供FMS脈衝調變之較佳性能表現。在此橫向電子-光學調變器之一較佳實施例中，此RTP與BBO電子-光學晶體單元孔徑之減少至大約2毫米，在1064奈米對於各RTP與BBO電子-光學晶體單元可以產生半波延遲電壓中相對應之降低至大約800伏特與4千伏特。
一個FMS電子-光學調變器可以有多個可程式化調變步驟，其中，各步驟具有：少於大約4奈秒之上升時間、與少於大約4奈秒之下降時間，且更較佳為，其中，各步驟具有：少於大約2奈秒之上升時間、與少於大約2奈秒之下降時間。此等所揭示實施例之操作優點為：其可以提供經剪裁脈衝形狀而可以被程式化具有多於一個振幅值。另一個此種操作優點為：此能力以提供可程式化經剪裁脈衝形狀，其具有離散振幅與時間期間成份。此種能力特別有用於產生經剪裁脈衝輸出，其具有在圖19(a)中所顯示型式之脈衝形狀。此脈衝形狀具有相對於最大第一振幅之總共下降時間，其實質上長於至此最大第一振幅之上升時間。
此等實施例可以一或更多個電子-光學調變器實施，以接收驅動信號，其選擇地改變此入射脈衝雷射發射之數量，以形成經剪裁脈衝輸出。觸發此來自脈衝雷射發射之驅動信號，可以抑制與此系統其他級有關之抖動，且可以實質上去除與此脈衝雷射發射建立時間有關之抖動。此等經剪裁脈衝可以被調整功率，而用於合諧產生較短波長。
熟習此技術人士瞭解，可以對於以上所說明實施例之細節作許多改變，而不會偏離本發明之基本原則。因此，本發明之範圍應僅由以下申請專利範圍所決定。
300．．．半導體晶圓
310．．．工作表面
312．．．目標對準特徵
314．．．電性傳導連接結構
400．．．方法
405．．．開始
410．．．儲存
412．．．相關聯
414．．．選擇
416．．．選擇
418．．．產生
420．．．處理
422．．．詢問
424．．．結束
500．．．雷射處理系統
510．．．系統控制電腦
512．．．嵌入式控制電腦(ECC)
514．．．雷射控制器
516．．．光線位置控制器(BPC)
518．．．雷射源
520．．．資料暫存器
522．．．計時器
524．．．調變器控制器
526．．．系統光學裝置
528．．．光偵測模組
530．．．雷射導引光學裝置
534．．．折疊式鏡
536．．．Z-定位機構
538．．．工作表面
540．．．目標樣本
542．．．XY-定位機構
544．．．暫存器
546．．．位置編碼器
548．．．比較器模組
550．．．聲音-光學調變器(AOM)
552．．．諧波轉換模組
610．．．光學射束分離器
612．．．光電轉換器
614．．．前置放大器
616．．．可程式化增益級
618．．．高速類比-至-數位轉換器
620．．．循環緩衝器
700．．．動態雷射脈衝成形器
710．．．光纖功率放大器
712．．．雷射注入源
714．．．第一脈衝調變器
716．．．第一脈衝增益模組
718．．．第二脈衝調變器
720．．．第二脈衝增益模組
722．．．隔離器
724．．．功率放大耦合器
726．．．功率放大泵雷射
728．．．功率放大器增益光纖
730．．．終端機光學裝置
732．．．諧波光學裝置模組
734．．．諧波終端機光學裝置
800．．．標準化剪裁雷射脈衝
1200．．．標準化剪裁雷射脈衝
1300．．．標準化剪裁雷射脈衝
1310．．．盒子
1400．．．標準化剪裁雷射脈衝
1410．．．盒子
1510．．．剪裁雷射脈衝
1512．．．剪裁雷射脈衝
1514．．．剪裁雷射脈衝
1516．．．第一箱
1518．．．第二箱
1520．．．第一箱
1522．．．第二箱
1524．．．第三箱
1526．．．第一箱
1528．．．第二箱
1530．．．第三箱
1532．．．第四箱
1534．．．第五箱
1700．．．脈衝輪廓器
1710．．．光學分光器
1712．．．功率感測器
1714．．．高速類比-至-數位轉換器
1716．．．處理單元
1718．．．記憶體裝置
1720．．．主機裝置
1810．．．電子-光學調變器
1812．．．電子-光學晶體單元
1814．．．光線偏極化裝置
1816．．．光線偏極化裝置
1818．．．入射雷射脈衝
1820．．．脈衝雷射源
1822．．．電極
1824．．．驅動器電路
圖1A與1B為由典型固態雷射所產生雷射脈衝之示例時間脈衝形狀。
圖2A與2B為根據一實施例由動態雷射脈衝成形器與功率放大器所產生的經剪裁雷射脈衝之示例時間脈衝形狀。
圖3為概要圖、其說明根據一實施例之半導體晶圓、其具有在其工作表面上之目標對準特徵與電性傳導連接結構。
圖4為根據一實施例用於以雷射處理在一工件上或工件中結構之方法之流程圖。
圖5為根據一實施例之示例雷射處理系統，其用於產生與監視具有不同時間脈衝輪廓之雷射脈衝。
圖6為根據一實施例之示例光偵測模組之方塊圖。
圖7A與7B為方塊圖，其說明根據一實施例於圖5中所示雷射源。
圖8圖示地說明根據一實施例之一標準化剪裁雷射脈衝，其至少一部份之特徵在於尖峰脈衝功率。
圖9A與9B說明由使用尖峰功率與FWHM將經剪裁雷射脈衝特徵化所產生之問題。
圖10說明根據一實施例之四個簡化脈衝形狀(脈衝A-D)、以及在FWHM與TIS 脈衝寬度值之間之相對應比較。
圖11說明根據一實施例之六個雷射脈衝形狀(曲線1-6)、以及在FWHM與TIS 脈衝寬度值之間之相對應比較。
圖12圖示地說明根據一實施例之具有一突波之標準化剪裁雷射脈衝，此突波之特徵在於尖峰高度、尖峰寬度、以及尖峰時間。
圖13圖示地說明根據一實施例之具有一高原之標準化剪裁雷射脈衝，此高原之特徵在於開始時間、結束時間、以及與公差有關之位準。
圖14圖示地說明根據一實施例之具有一傾斜高原之標準化剪裁雷射脈衝，此傾斜高原之特徵在於開始時間、結束時間、與第一公差有關之開始位準、以及與第二公差有關之結束位準。
圖15A、15B、以及15C圖示地說明根據某些實施例之示例經剪裁雷射脈衝，其所具有各種尖峰、高原、以及斜坡之特徵為在此所說明之參數。
圖16A圖示地說明根據一實施例如同依據表2所設定之複數個經剪裁雷射脈衝。
圖16B與16C圖示說明根據某些實施例經剪裁雷射脈衝之額外示例。
圖17為根據一實施例之示例脈衝輪廓器之方塊圖、此輪廓器被組態以提供脈衝形狀之回饋度量。
圖18為根據一實施例之電子-光學調變器之簡化方塊圖，其在產生經剪裁雷射脈衝輸出中操作為雷射脈衝切割裝置。
圖19顯示由圖18之雷射脈衝切割裝置所產生的五個雷射脈衝可能形狀之列(a)、(b)、(c)、(d)、以及(e)示例。
500．．．雷射處理系統
510．．．系統控制電腦
512．．．嵌入式控制電腦(ECC)
514．．．雷射控制器
516．．．光線位置控制器(BPC)
518．．．雷射源
520．．．資料暫存器
522．．．計時器
524．．．調變器控制器
526．．．系統光學裝置
528．．．光偵測模組
530．．．雷射導引光學裝置
534．．．折疊式鏡
536．．．Z-定位機構
538．．．工作表面
540．．．目標樣本
542．．．XY-定位機構
544．．．暫存器
546．．．位置編碼器
548．．．比較器模組
550．．．聲音-光學調變器(AOM)
552．．．諧波轉換模組

Claims (20)

  1. 一種用於以雷射處理工件之方法，該方法包括：將複數個時間脈衝輪廓與各自的目標種類相關聯，每一個時間脈衝輪廓經剪裁以用於在該對應的目標種類中之目標型式，並且至少一第一時間脈衝輪廓包括與一第二時間脈衝輪廓不相同的一形狀；選擇在該工件上的一第一目標以用於處理，所選擇的該第一目標對應於與該第一時間脈衝輪廓有關之一第一目標種類，其中在該工件上的一第二目標是與對應於一第二目標種類的一第二時間脈衝輪廓有關；回應於選擇用於處理的該第一目標，選擇該第一時間脈衝輪廓以用於處理該第一目標；根據此等雷射系統輸入參數以即時產生一雷射脈衝，該等參數被組態，以依據所選擇的該第一時間脈衝輪廓成形該雷射脈衝；偵測所產生的該雷射脈衝；將所產生的該雷射脈衝與所選擇的該第一時間脈衝輪廓比較；以及根據此比較而調整該等雷射系統輸入參數。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一時間脈衝輪廓之一第一部份包括在一第一時間期間之一功率突波，且該第一時間脈衝輪廓之一第二部份包括在一第二時間期間之一功率高原，其中該第一時間期間實質上短於該第二時間期間。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該比較包括：測量所偵測的該雷射脈衝之一或更多個特徵，其由包括以下所構成之群組選出：一尖峰脈衝功率、一脈衝上升時間、以及一脈衝期間。
  4. 如申請專利範圍第3項之方法，其中測量該脈衝期間包括：當該脈衝功率大約等於該尖峰脈衝功率之一預定百分比，決定、一第一時間與一最後時間之間之一時間間隔。
  5. 如申請專利範圍第3項之方法，其中測量該脈衝期間包括決定由一方程式所界定脈衝期間之時間積分平方(TIS)： 其中，I(t)為在功率對時間中之脈衝曲線。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，更包括：相較於與該第一目標種類有關之該第一時間脈衝輪廓，而決定所偵測的該雷射脈衝之統計度量。
  7. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該統計度量是由以下所構成之群組選出：一標準差、一時間導數之該標準差、一均方根(RMS)、以及一絕對誤差之積分。
  8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一時間脈衝輪廓包括：對應於在一第一時間期間中之一第一脈衝特徵之一第一部份，與對應於在一第二時間期間中之一第二脈衝特徵之一第二部份，以及其中該比較包括：藉由測量對 應於一突波之最大功率之一尖峰高度，而將對應於該第一時間脈衝輪廓之該第一部份之該突波特徵化。
  9. 如申請專利範圍第8項之方法，更包括：測量對應於一時間間隔之一寬度，該時間間隔是介於大約等於一預定功率位準的該突波功率位準之一第一時間與一最後時間之間，該預定功率位準是在該突波之該尖峰高度與對應於該第一時間脈衝輪廓之該第二部份之一最大功率位準之間。
  10. 如申請專利範圍第8項之方法，更包括：測量一尖峰時間，其對應於該突波之一功率位準之一第一時間與一最後時間之一平均，而該突波之該功率位準大約等於該突波的該尖峰高度之一預定百分比。
  11. 一種用於處理工件之雷射處理系統，該系統包括：一記憶體裝置，其儲存複數個時間脈衝輪廓與各自的目標種類之間的關聯，每一個時間脈衝輪廓經剪裁以用於在該對應的目標種類中之目標型式，並且至少一第一時間脈衝輪廓包含與一第二時間脈衝輪廓不相同的一形狀；一控制器，其被組態成選擇在該工件上的一第一目標以用於處理，所選擇的該第一目標對應於與該第一時間脈衝輪廓有關之一第一目標種類，其中在該工件上的一第二目標是與對應於一第二目標種類的一第二時間脈衝輪廓有關，該控制器進一步被組態成回應於選擇用於處理的該第一目標以選擇該第一時間脈衝輪廓以用於處理該第一目標；一雷射源，其被組態成根據從該控制器所接收之此等 雷射系統輸入參數，而即時產生一雷射脈衝，該等雷射系統輸入參數被組態成依據所選擇的該第一時間脈衝輪廓來成形該雷射脈衝；以及一脈衝偵測模組，其被組態以偵測所產生的該雷射脈衝；其中，該控制器被組態成：將所產生的該雷射脈衝之該特徵與該第一時間脈衝輪廓比較，以及根據該比較而調整該等雷射系統輸入參數。
  12. 如申請專利範圍第11項之系統，其中該雷射源是由以下所構成之群組選出：一光纖雷射、一主振盪器光纖功率放大器(MOFPA)、一串聯光子放大器、以及一切割脈衝雷射。
  13. 如申請專利範圍第11項之系統，其中該脈衝偵測模組包括：一光偵測器；一高速類比-至-數位轉換器；以及一射束分離器，其被組態成將該雷射脈衝導引至該光偵測器與所選擇的該目標。
  14. 如申請專利範圍第11項之系統，其中該比較包括：當此脈衝功率大約等於一最大脈衝功率之一預定百分比時，決定一第一時間與一最後時間之間之一時間間隔。
  15. 如申請專利範圍第11項之系統，其中該比較包括決定由一方程式所界定一脈衝期間之一時間積分平方(TIS)： 其中，I(t)為在功率對時間中之脈衝曲線。
  16. 如申請專利範圍第11項之系統，其中該控制器更被組態以相較於與該目標種類有關之該第一時間脈衝輪廓而決定所偵測的該雷射脈衝之一統計度量。
  17. 如申請專利範圍第16項之系統，其中該統計度量是由以下所構成之群組選出：一標準差、一時間導數之該標準差、一均方根(RMS)、以及一絕對誤差之積分。
  18. 如申請專利範圍第11項之系統，其中該第一時間脈衝輪廓包括：對應於在一第一時間期間中之一第一脈衝特徵之一第一部份，與對應於在一第二時間期間中之一第二脈衝特徵之一第二部份，以及其中該比較包括：藉由測量對應於一突波之一最大功率之一尖峰高度，而將對應於該第一時間脈衝輪廓之該第一部份之該突波特徵化。
  19. 如申請專利範圍第18項之系統，其中該控制器更被組態以決定：對應於一時間間隔之一寬度，該時間間隔是介於大約等於一預定功率位準之該突波功率之一第一時間與一最後時間之間，該預定功率位準是在該突波的該尖峰高度與對應於該第一時間脈衝輪廓之該第二部份的一最大功率位準之間。
  20. 如申請專利範圍第18項之系統，其中該控制器更被組態以決定一尖峰時間，其對應於該突波功率之一第一時間與一最後時間之一平均，而該突波功率大約等於該突波 之該尖峰高度之一預定百分比。
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KR (1) KR101620045B1 (zh)
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CA (1) CA2720057A1 (zh)
TW (1) TWI516328B (zh)
WO (1) WO2009137174A1 (zh)

Families Citing this family (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7361171B2 (en) 2003-05-20 2008-04-22 Raydiance, Inc. Man-portable optical ablation system
US9022037B2 (en) 2003-08-11 2015-05-05 Raydiance, Inc. Laser ablation method and apparatus having a feedback loop and control unit
US8173929B1 (en) 2003-08-11 2012-05-08 Raydiance, Inc. Methods and systems for trimming circuits
US8921733B2 (en) 2003-08-11 2014-12-30 Raydiance, Inc. Methods and systems for trimming circuits
US8135050B1 (en) 2005-07-19 2012-03-13 Raydiance, Inc. Automated polarization correction
US8189971B1 (en) 2006-01-23 2012-05-29 Raydiance, Inc. Dispersion compensation in a chirped pulse amplification system
US7444049B1 (en) 2006-01-23 2008-10-28 Raydiance, Inc. Pulse stretcher and compressor including a multi-pass Bragg grating
US8232687B2 (en) 2006-04-26 2012-07-31 Raydiance, Inc. Intelligent laser interlock system
US9130344B2 (en) 2006-01-23 2015-09-08 Raydiance, Inc. Automated laser tuning
US7822347B1 (en) 2006-03-28 2010-10-26 Raydiance, Inc. Active tuning of temporal dispersion in an ultrashort pulse laser system
US7903326B2 (en) 2007-11-30 2011-03-08 Radiance, Inc. Static phase mask for high-order spectral phase control in a hybrid chirped pulse amplifier system
US8598490B2 (en) * 2008-03-31 2013-12-03 Electro Scientific Industries, Inc. Methods and systems for laser processing a workpiece using a plurality of tailored laser pulse shapes
US8476552B2 (en) * 2008-03-31 2013-07-02 Electro Scientific Industries, Inc. Laser systems and methods using triangular-shaped tailored laser pulses for selected target classes
US8125704B2 (en) 2008-08-18 2012-02-28 Raydiance, Inc. Systems and methods for controlling a pulsed laser by combining laser signals
US20100118900A1 (en) * 2008-11-13 2010-05-13 Waarts Robert G Generation of profiled light packets
US8498538B2 (en) 2008-11-14 2013-07-30 Raydiance, Inc. Compact monolithic dispersion compensator
US8309885B2 (en) * 2009-01-15 2012-11-13 Electro Scientific Industries, Inc. Pulse temporal programmable ultrafast burst mode laser for micromachining
US10307862B2 (en) 2009-03-27 2019-06-04 Electro Scientific Industries, Inc Laser micromachining with tailored bursts of short laser pulses
US8890025B2 (en) * 2009-09-24 2014-11-18 Esi-Pyrophotonics Lasers Inc. Method and apparatus to scribe thin film layers of cadmium telluride solar cells
EP2470325A4 (en) * 2009-09-24 2017-07-05 Electro Scientific Industries, Inc. Method and apparatus to scribe a line in a thin film material using a burst of laser pulses with beneficial pulse shape
US20120318776A1 (en) * 2009-09-24 2012-12-20 Electro Scientific Industries, Inc. Method and apparatus for machining a workpiece
US7998838B2 (en) * 2009-11-30 2011-08-16 Esi-Pyrophotonics Lasers, Inc. Method and apparatus for scribing a line in a thin film using a series of laser pulses
DE112010005289T5 (de) * 2010-02-22 2013-04-18 Vaisala Oyj Verfahren zum Kalibrieren oder Testen einer Detektoroberfläche einer Vorrichtung zur Dedektion von Hydrometeoren und eine Kalibrations- und Testvorrichtung
US7977213B1 (en) * 2010-03-31 2011-07-12 Electro Scientific Industries, Inc. Use of laser energy transparent stop layer to achieve minimal debris generation in laser scribing a multilayer patterned workpiece
JP5552373B2 (ja) * 2010-06-02 2014-07-16 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法
JP2012015445A (ja) * 2010-07-05 2012-01-19 Japan Steel Works Ltd:The レーザアニール処理装置およびレーザアニール処理方法
KR20140018183A (ko) 2010-09-16 2014-02-12 레이디안스, 아이엔씨. 적층 재료의 레이저 기반 처리
CA2816335A1 (en) * 2010-11-08 2012-06-21 Lawrence Livermore National Security, Llc Method and system for pulse reformatting in optical amplifiers
JP2013065804A (ja) * 2010-12-20 2013-04-11 Gigaphoton Inc レーザ装置およびそれを備える極端紫外光生成システム
WO2012165495A1 (ja) * 2011-06-03 2012-12-06 住友電気工業株式会社 レーザ装置
US10239160B2 (en) 2011-09-21 2019-03-26 Coherent, Inc. Systems and processes that singulate materials
US9289858B2 (en) 2011-12-20 2016-03-22 Electro Scientific Industries, Inc. Drilling holes with minimal taper in cured silicone
JP6050607B2 (ja) * 2012-05-15 2016-12-21 株式会社アマダミヤチ レーザ加工装置及びレーザ出力校正方法
JP6162827B2 (ja) * 2013-04-04 2017-07-12 エル・ピー・ケー・エフ・レーザー・ウント・エレクトロニクス・アクチエンゲゼルシヤフト 基板を分離する方法及び装置
US8995052B1 (en) * 2013-09-09 2015-03-31 Coherent Kaiserslautern GmbH Multi-stage MOPA with first-pulse suppression
JP6362495B2 (ja) * 2014-09-22 2018-07-25 日本特殊陶業株式会社 レーザビーム評価装置
TWI619954B (zh) * 2014-10-16 2018-04-01 Ｄｃｇ系統公司 雷射電壓測試系統與方法
US20160172243A1 (en) * 2014-12-11 2016-06-16 Nxp B.V. Wafer material removal
US11858065B2 (en) 2015-01-09 2024-01-02 Lsp Technologies, Inc. Method and system for use in laser shock peening and laser bond inspection process
EP3588698B1 (en) 2015-01-09 2023-09-06 LSP Technologies, Inc. Multi-stage amplifier, method and apparatus for use in laser shock peening processes
US20160279737A1 (en) 2015-03-26 2016-09-29 Pratt & Whitney Canada Corp. Laser drilling through multi-layer components
US10056132B1 (en) * 2016-02-16 2018-08-21 Seagate Technology Llc Assignable registers on a preamp chip
US10942257B2 (en) 2016-12-31 2021-03-09 Innovusion Ireland Limited 2D scanning high precision LiDAR using combination of rotating concave mirror and beam steering devices
JP6998127B2 (ja) * 2017-04-25 2022-01-18 浜松ホトニクス株式会社 固体レーザ装置
US10665504B2 (en) * 2017-07-28 2020-05-26 Veeco Instruments Inc. Laser-based systems and methods for melt-processing of metal layers in semiconductor manufacturing
US10658814B2 (en) 2017-10-23 2020-05-19 Microsoft Technology Licensing, Llc Laser diode priming to reduce latency
US10361537B2 (en) 2017-10-23 2019-07-23 Microsoft Technology Licensing, Llc Dynamic supply voltage control circuit for laser diode
CN107959223A (zh) * 2017-12-13 2018-04-24 深圳市创鑫激光股份有限公司 一种激光控制方法、激光设备及存储介质
US11493601B2 (en) 2017-12-22 2022-11-08 Innovusion, Inc. High density LIDAR scanning
US11808888B2 (en) 2018-02-23 2023-11-07 Innovusion, Inc. Multi-wavelength pulse steering in LiDAR systems
CN112292608B (zh) 2018-02-23 2024-09-20 图达通智能美国有限公司 用于lidar系统的二维操纵系统
US11209478B2 (en) 2018-04-03 2021-12-28 Applied Materials, Inc. Pulse system verification
WO2019198512A1 (ja) * 2018-04-09 2019-10-17 東京エレクトロン株式会社 レーザー加工装置、レーザー加工システム、およびレーザー加工方法
JP2020053423A (ja) * 2018-09-21 2020-04-02 浜松ホトニクス株式会社 レーザ装置及びレーザ波形制御方法
US11600966B2 (en) * 2020-02-03 2023-03-07 Analog Devices International Unlimited Company Light source system
CN113231750B (zh) * 2021-03-18 2022-07-19 武汉大学 一种脉冲激光打孔系统及打孔方法

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5004890A (en) * 1990-02-20 1991-04-02 Amada Company, Limited Method of evaluating quality of a laser beam in a laser processing machine
DE4200632C2 (de) * 1992-01-13 1995-09-21 Maho Ag Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken mittels der von einem Laser emittierten Laserstrahlung
JP2816813B2 (ja) * 1994-04-12 1998-10-27 株式会社小松製作所 エキシマレーザ装置
US6054235A (en) * 1997-09-08 2000-04-25 Photon Dynamics, Inc. Color filter repair method
JPH11145581A (ja) * 1997-11-10 1999-05-28 Hitachi Seiko Ltd プリント基板の穴明け方法および装置
JPH11243245A (ja) * 1998-02-24 1999-09-07 Miyachi Technos Corp レーザ加工装置
US6579283B1 (en) * 1998-05-22 2003-06-17 Edward L. Tobinick Apparatus and method employing a single laser for removal of hair, veins and capillaries
US6243405B1 (en) * 1999-03-17 2001-06-05 Lambda Physik Ag Very stable excimer or molecular fluorine laser
AU1326601A (en) 1999-08-09 2001-03-19 Perceptron, Inc. Method and system for maximizing safe laser power of structured laser light projectors
US6281471B1 (en) 1999-12-28 2001-08-28 Gsi Lumonics, Inc. Energy-efficient, laser-based method and system for processing target material
KR100830128B1 (ko) 2000-01-10 2008-05-20 일렉트로 싸이언티픽 인더스트리이즈 인코포레이티드 초단 펄스 폭을 가진 레이저 펄스의 버스트로 메모리링크를 처리하기 위한 레이저 시스템 및 방법
US6348737B1 (en) 2000-03-02 2002-02-19 International Business Machines Corporation Metallic interlocking structure
US6639177B2 (en) 2001-03-29 2003-10-28 Gsi Lumonics Corporation Method and system for processing one or more microstructures of a multi-material device
US6961355B1 (en) * 2003-01-09 2005-11-01 Photonics Industries, Int'l. Variable power pulsed secondary beam laser
US6949449B2 (en) 2003-07-11 2005-09-27 Electro Scientific Industries, Inc. Method of forming a scribe line on a ceramic substrate
KR100804253B1 (ko) * 2003-08-19 2008-02-18 일렉트로 싸이언티픽 인더스트리이즈 인코포레이티드 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법
US7173212B1 (en) 2004-02-13 2007-02-06 Semak Vladimir V Method and apparatus for laser cutting and drilling of semiconductor materials and glass
TW200541079A (en) 2004-06-04 2005-12-16 Adv Lcd Tech Dev Ct Co Ltd Crystallizing method, thin-film transistor manufacturing method, thin-film transistor, and display device
US7289549B2 (en) 2004-12-09 2007-10-30 Electro Scientific Industries, Inc. Lasers for synchronized pulse shape tailoring
US20060159138A1 (en) 2004-12-21 2006-07-20 Institut National D'optique Pulsed laser light source
US7244906B2 (en) 2005-08-30 2007-07-17 Electro Scientific Industries, Inc. Energy monitoring or control of individual vias formed during laser micromachining
KR20090037895A (ko) 2006-07-27 2009-04-16 일렉트로 싸이언티픽 인더스트리이즈 인코포레이티드 직렬 광자 증폭기
US7732731B2 (en) 2006-09-15 2010-06-08 Gsi Group Corporation Method and system for laser processing targets of different types on a workpiece
US7428253B2 (en) * 2006-09-29 2008-09-23 Pyrophotonics Lasers Inc. Method and system for a pulsed laser source emitting shaped optical waveforms
JP2008147406A (ja) 2006-12-08 2008-06-26 Cyber Laser Kk レーザによる集積回路の修正方法および装置
KR20090104001A (ko) * 2007-01-05 2009-10-05 지에스아이 그룹 코포레이션 멀티 펄스 레이저 처리 시스템 및 방법
US7817685B2 (en) 2007-01-26 2010-10-19 Electro Scientific Industries, Inc. Methods and systems for generating pulse trains for material processing
US8231612B2 (en) * 2007-11-19 2012-07-31 Amo Development Llc. Method of making sub-surface photoalterations in a material
US7817686B2 (en) 2008-03-27 2010-10-19 Electro Scientific Industries, Inc. Laser micromachining using programmable pulse shapes
WO2011082065A2 (en) * 2009-12-30 2011-07-07 Gsi Group Corporation Link processing with high speed beam deflection

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011516266A (ja) 2011-05-26
CN101983421A (zh) 2011-03-02
US8526473B2 (en) 2013-09-03
WO2009137174A1 (en) 2009-11-12
CA2720057A1 (en) 2009-11-12
KR20110007117A (ko) 2011-01-21
CN101983421B (zh) 2014-09-17
TW200942356A (en) 2009-10-16
US20090245302A1 (en) 2009-10-01
JP5766111B2 (ja) 2015-08-19
KR101620045B1 (ko) 2016-05-12

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