TWI718127B - 用於顫化雷射射束以沿著射束軌跡在工件中形成特徵的方法 - Google Patents

用於顫化雷射射束以沿著射束軌跡在工件中形成特徵的方法 Download PDF

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Abstract

一種雷射處理系統包括：第一定位系統(1044)，其用於賦予射束軸沿著射束軌跡(1062)相對於工件(1060)之第一相對移動；處理器，其用於判定射束軸(1061)沿著複數個顫化列之第二相對移動；第二定位系統(1042)，其用於賦予第二相對移動；以及雷射源(1046)，其用於發射雷射射束脈衝。在主要雷射通過期間，可將具有個別地選擇之能量之雷射射束脈衝引導至個別地選擇之橫向光點位置(5310)一次或多次來准許三維圖案化。亦可將雷射射束脈衝按時間非依序次序引導至工件上之在空間上相同、重疊或非重疊的相鄰光點區域位置。

Description

用於顫化雷射射束以沿著射束軌跡在工件中形成特徵的方法 【相關申請案之交互參照】
本申請案係2015年2月27日申請之美國臨時專利申請案第62/126,420號的非臨時申請案，該美國臨時專利申請案之內容出於所有目的全部以引用方式併入本文中。
【版權通知】
© 2016 Electro Scientific Industries,Inc.本專利文件之揭示內容之一部分含有受版權保護之材料。版權所有者不反對任何人傳真複製本專利文件或專利揭示內容，如其出現在專利商標局專利檔案或記錄中，但在其他方面保留所有版權權利。37 CFR § 1.71(d)。
本揭示案係關於橫軸雷射處理。
介電材料及導電材料之雷射處理通常用於在電子組件中燒蝕細微特徵。舉例而言，可對晶片封裝基板進行雷射處理以便將來自半導體晶粒之信號依路由傳遞至球柵陣列或類似封裝。經雷射處理之特徵可包括信號跡線、接地跡線及微介層孔(用於在封裝層之間連接信號跡線)。
雷射直接燒蝕(LDA)將信號跡線及接地跡線併入於單一層 上以便在減少晶片封裝中之層數的同時緊密控制信號阻抗。此方法可要求較小特徵尺寸及間隔(例如，約10微米(μm)至約25μm)，及每個封裝之較長跡線長度(例如，約5米(m)至約10m)。為了經濟地建構晶片封裝，燒蝕此等特徵之速度可非常高(例如，約1米/秒(m/s)至約10m/s)。可例如在約0.5秒(s)至約5s內處理某些封裝以滿足客戶產出量目標。
晶片封裝之另一個有用特性可為，提供具有受控深度變化之相交跡線。舉例而言，接地跡線可在整個圖案中之若干個點處分支。在每個分支相交處，可用小於約+/-10%之所要深度變化對跡線進行燒蝕。通常，若將要在一個點處燒蝕兩個溝槽，則燒蝕射束之雙曝光將產生約100%之深度變化。
晶片封裝之另一個有用特性可為，在封裝之不同部分處提供可變跡線寬度以控制阻抗或為層間連接介層孔提供襯墊。應在對主要跡線之高速處理之干擾有所減少或為最小的情況下提供跡線寬度控制。
亦可能有用的是，在對用來改變特徵之特性的時間有所減少或為最小的情況下高速處理任意大小及形狀之特徵。舉例而言，特徵可包括具有各種直徑及/或側壁錐度之微介層孔、正方形或矩形襯墊、對準框標及/或文數字記號。傳統上，為了處理諸如微介層孔之特徵，光學系統被設計來提供可變直徑之整形強度輪廓(例如，平頂射束)，或純粹地高斯射束。在改變雷射處理光點特性時，此等光學系統可具有顯著的時間延遲(例如，約10毫秒(ms)至約10s)。
其他問題與建造機器來滿足上述處理參數相關。舉例而言，跡線可歸因於佈線要求而在整個封裝中改變方向。在高速處理跡線時，軌 跡角度之變化可要求在非常短時間尺度下之較高射束位置加速度。雷射處理可容易超出射束定位器之動態極限，例如在以用於較高產出量之較高速度(例如，約1m/s至約10m/s)來運行時。
此等加速度及/或速度可能難以在傳統雷射處理機器中達成，該等機器依賴射束定位技術，諸如與反射鏡電流計射束偏轉器(在本文中稱為「電流計」或「電流計反射鏡」)相結合之線性級段，以及靜態(或緩慢改變的)射束調節光學器件，該等光學器件不能在用於此類型處理之時間尺度(例如，大約為約1微秒(μsec)至約100μsec)下作出回應。
實際燒蝕過程亦可為將要考慮之因素。具有較高峰值功率之雷射脈衝可用來燒蝕介電材料，同時使諸如熔化、裂化及基板損壞之熱副效應最小化。舉例而言，在約5兆赫(MHz)至約100MHz之重複率下具有在約20皮秒(ps)與約50ps之間的範圍內之脈衝持續時間(脈衝寬度)的超快雷射可以較高峰值功率來處理材料，同時提供顯著的脈衝重疊以避免脈衝間隔效應。光纖雷射現在通常在大於約500千赫(kHz)之重複率下提供奈秒區內之脈衝寬度。通常，對於給定處理條件(燒蝕深度及寬度)，施加至所處理材料之「劑量」(功率/速度)應為恆定的。然而，在低速度下，所施加功率可變得如此低以致於峰值脈衝功率可能不足以在不誘發熱效應(例如，熔化及炭化)的情況下燒蝕材料。
射束定位器設計可使用電流計來使處理射束偏轉。處理射束在工件處之強度輪廓可為高斯輪廓(用於高斯射束之簡單聚焦)，或對於藉由固定光學射束整形器調節之射束而言，為整形強度輪廓(例如，平頂輪廓)。
雷射射束可大體上沿著切割路徑、在切割方向上、沿著射束 軸引導以便在工件中產生溝槽，該射束軸沿著射束軌跡相對於工件移動。通常，雷射脈衝在沿著射束軌跡之空間上鄰近或重疊的位置處碰撞工件。空間上重疊的脈衝可藉由雷射系統依序產生，或可非依序地遞送空間上重疊的脈衝，如美國專利公開案第2010-0252959號所描述。射束軸與工件之間的相對運動通常為連續的(以避免由於加速度、減速度及安定時間所導致的產出量延遲)，並且射束軸通常定向成使得其垂直於工件。
雷射脈衝大體上展現每個雷射脈衝之切割深度極限，其經常隨著各種雷射輸出參數而變化，該等參數包括但不限於雷射功率、脈衝重複頻率、脈衝寬度、波長、碰撞工件之雷射光點之面積，及工件之材料特性。為了彌補切割深度極限，可將射束軸多次引導至沿著溝槽之位置以便增加切割之總深度。該等位置可藉由以下操作來多次定址：執行雷射射束軸沿著射束軌跡之多次通過，使射束軸停留在該等位置上，調整射束軸相對於工件之相對運動之速度，調整空間咬合大小(雷射脈衝之光點區域相對於最近的相鄰光點區域之非重疊部分)，調整空間上鄰近或重疊的脈衝之間的時間延遲，調整雷射射束相對於工件表面之焦點深度，及調整先前提及之其他雷射輸出參數中之一或多者。
儘管對所有此等變數進行了控制，溝槽形成大體上取決於錐度。錐度係指溝槽之側壁之形狀及角度。側壁錐度係重要的，因為在許多材料中，錐度大體上限制溝槽之深度，該深度隨著在工件表面處介於側壁頂部之間的溝槽寬度而變化。舉例而言，在將多個雷射脈衝施加至工件上之單一位置時，在工件中形成之孔洞的直徑將會隨著孔洞之深度增加而增加。孔洞在工件表面處將具有最寬的直徑，並且孔洞之側壁可成錐形以使 得孔洞在底部處可具有可忽略的直徑。在許多情況下，在達到基本深度之後，每個脈衝之深度減少，此後，產出量減少並且雷射能量在工件中被浪費掉。另外，在許多情況下，在藉由此單一位置、連續沖孔過程達到最大深度之前，臨限值可達到工件中之材料之損壞臨限值。
用於產生深溝槽之一種習知解決方案涉及藉由經由多次通過沿著溝槽引導射束軸來限制連續被引導至工件上之給定位置之雷射功率之量。射束軸之每次通過使溝槽變深。射束軌跡之一些通過亦通常被引導成平行於溝槽之預期中線，向內部及/或向外部延伸，以便增加在工件表面處介於側壁之間的溝槽寬度。工件表面處的溝槽寬度之增加用來減輕由於錐度所導致的一些深度難題。
遺憾的是，射束軸沿著射束軌跡(或平行的射束軌跡)之額外通過需要大幅度增加用來使溝槽(或切口)達到所要深度的時間，在此等射束軌跡覆蓋較長距離時尤其如此。
圖1A係習知的一組射束軌跡22、24、26、28及30之平面圖，射束軸可沿著該等軌跡行進以便在工件10中製作深溝槽20。圖1B係可沿著圖1A示出之射束軌跡22、24、26、28及30中之每一者引導射束軸以獲得溝槽20之所要深度的通過次數之圖形描述。圖1C係沿著圖1A示出之射束軌跡22、24、26、28及30之溝槽之深度的圖形描述。圖1A至圖1C論證溝槽20可能需要在工件10之頂部表面處加寬以獲得所要深度，從而增加處理時間，進而不利地影響產出量。
提供此概述來以簡化形式介紹在示範性實施例之詳細說明 中進一步描述之概念精選。此概述不意欲識別所主張標的物之關鍵或本質發明概念，亦不意欲限制所主張標的物之範疇。
在一實施例中，用於顫化雷射射束之方法在工件中形成具有一或多個所要溝槽寬度之溝槽，而與沿著射束軌跡之變化處理速度無關。該方法包括：賦予雷射射束路徑沿著射束軌跡相對於工件表面之第一相對移動；以及判定雷射射束路徑沿著複數個顫化列之第二相對移動。第二相對移動以相對於射束軌跡之預定角度疊加於第一相對移動上。第二相對移動之判定包括補償處理速度之變化以便保持複數個顫化列中之每一者的預定角度。該方法進一步包括賦予雷射射束路徑之第二相對移動，以及在沿著複數個顫化列之複數個光點位置處將複數個雷射射束脈衝發射至工件以便在藉由預定角度界定之方向上加寬溝槽。在某些實施例中，預定角度垂直於射束軌跡。另外，或在其他實施例中，發射複數個雷射射束脈衝包括以恆定速率來發射，並且該方法進一步包括選擇性地調整處理速度以便處理整數個顫化列來完成溝槽。
在另一實施例中，雷射處理系統包括：第一定位系統，其用於賦予雷射射束路徑沿著射束軌跡相對於工件表面之第一相對移動；以及一或多個處理器，其用於判定雷射射束路徑沿著複數個顫化列之第二相對移動。第二相對移動以相對於射束軌跡之預定角度疊加於第一相對移動上。第二相對移動之判定包括補償沿著射束軌跡之處理速度之變化以便保持複數個顫化列中之每一者的預定角度。該系統亦包括：第二定位系統，其用於賦予雷射射束路徑之第二相對移動；以及雷射源，其用於在沿著複數個顫化列之複數個光點位置處將複數個雷射射束脈衝發射至工件以便在 藉由預定角度界定之方向上加寬溝槽。
在另一實施例中，用於顫化雷射射束之方法在工件中產生溝槽。該方法包括：賦予雷射射束路徑沿著射束軌跡相對於工件表面之第一相對移動，該射束軌跡界定溝槽之長度；以及賦予雷射射束路徑沿著複數個顫化列之第二相對移動。第二相對移動疊加於第一相對移動上以加寬溝槽。溝槽之寬度係可變的。該方法進一步包括選擇複數個顫化列中之每一者中所包括之顫化點之數目。該選擇減少用來處理每個顫化列之時間量，並且每個顫化列中之顫化點之數目係基於對應於相應顫化列之溝槽之寬度。該方法進一步包括在對應於複數個顫化列中之每一者中之顫化點的複數個光點位置處將複數個雷射射束脈衝發射至工件。
在另一實施例中，用於對工件上之二維刮削區域進行雷射處理的方法使用雷射直接燒蝕系統。該方法包括在刮削區域內產生雷射光點位置之網格。網格內之雷射光點位置之間的間隔至少部分地基於雷射光點大小及鄰近雷射光點之所要重疊。該方法進一步包括將網格劃分成複數個條帶，該等條帶對應於雷射射束路徑沿著射束軌跡之相應通過。每個條帶包括沿著相對於射束軌跡之顫化方向的複數個顫化列。該方法亦包括：賦予雷射射束路徑沿著射束軌跡相繼通過複數個條帶的第一相對移動；賦予雷射射束路徑沿著每個顫化列之顫化方向的第二相對移動；以及沿著雷射射束路徑將複數個雷射射束脈衝發射至工件，到達刮削區域內之雷射光點位置。在某些實施例中，該方法進一步包括將顫化列中之每一者之資料濾波以使雷射光點強度輪廓沿著網格之鄰近條帶之側面傾斜，以對雷射射束之通過之間的重疊進行整形以便在刮削區域內控制深度變化。多個雷射射 束脈衝中之每一者之雷射光點強度係基於濾波資料來選擇。另外，或在另一實施例中，該方法包括：當雷射射束路徑自網格之第一條帶移動至網格之第二條帶時，反轉顫化方向。顫化方向可基於射束軌跡之方向。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，用於顫化雷射射束以沿著射束軌跡在工件中形成特徵的方法包含：自雷射源產生沿著雷射射束路徑之多個雷射射束脈衝，該雷射射束路徑相對於工件之表面形成雷射射束軸；使用第一定位系統來賦予雷射射束軸沿著射束軌跡相對於工件之表面的第一相對移動，其中第一定位系統提供第一射束偏轉範圍；使用第二定位系統來賦予雷射射束軸的第二相對移動，該第二相對移動疊加於第一相對移動上，其中第二定位系統提供小於第一射束偏轉範圍之第二射束偏轉範圍，其中第二相對移動包含橫向於射束軌跡之方向分量；以及在沿著射束軌跡之雷射通過期間，在第二定位系統之偏轉範圍內之複數個選擇性光點位置中之每一者處將雷射射束脈衝遞送至工件，其中每個選擇性光點位置在空間上更靠近相鄰選擇性光點位置並且在空間上更遠離空間非相鄰選擇性光點位置，並且其中遞送至工件之時間依序雷射射束脈衝係遞送至第二定位系統之偏轉範圍內之選擇性非相鄰光點位置。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，用於顫化雷射射束以沿著射束軌跡在工件中形成特徵的方法包含：自雷射源產生沿著雷射射束路徑之多個雷射射束脈衝，該雷射射束路徑相對於工件之表面形成雷射射束軸；使用第一定位系統來賦予雷射射束軸沿著射束軌跡相對於工件之表面的第一相對移動，其中第一定位系統提供第一射束偏轉範圍；使用第二定位系統來賦予雷射射束軸的第二相對移動，該第二相對移 動疊加於第一相對移動上，其中第二定位系統提供小於第一射束偏轉範圍之第二射束偏轉範圍，其中第二相對移動包含橫向於射束軌跡之方向分量；以及在沿著射束軌跡之雷射通過期間，在第二定位系統之偏轉範圍內之複數個選擇性光點位置中之每一者處將雷射射束脈衝遞送至工件，其中將多個雷射射束脈衝中之選定脈衝阻斷以免碰撞工件，並且其中在雷射通過期間遞送至工件之雷射射束脈衝提供在第二定位系統之偏轉範圍內之三維圖案化，其中該三維圖案化包括橫向於射束軌跡並且在深度方面相對於工件之表面處於兩個或兩個以上深度的圖案化。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，用於顫化雷射射束以沿著射束軌跡在工件中形成特徵的方法包含：自雷射源產生沿著雷射射束路徑之多個雷射射束脈衝，該雷射射束路徑相對於工件之表面形成雷射射束軸；使用第一定位系統來賦予雷射射束軸沿著射束軌跡相對於工件之表面的第一連續相對移動，其中第一定位系統提供第一射束偏轉範圍；使用第二定位系統來賦予雷射射束軸的第二相對移動，該第二相對移動疊加於第一連續相對移動上，其中第二定位系統提供小於第一射束偏轉範圍之第二射束偏轉範圍，其中第二相對移動包含橫向於射束軌跡之方向分量；以及在沿著射束軌跡之雷射通過期間，在第二定位系統之偏轉範圍內之複數個選擇性光點位置中之每一者處將雷射射束脈衝遞送至工件，其中在沿著射束軌跡之主要雷射通過期間，在雷射射束軸處於第二射束偏轉範圍內時，雷射源產生總數目個雷射射束脈衝，並且其中在沿著射束軌跡之主要雷射通過期間，在雷射射束軸處於第二射束偏轉範圍內時，將總數目個雷射射束脈衝之80%以上遞送至工件。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，用於顫化雷射射束以沿著射束軌跡在工件中形成特徵的方法包含：自雷射源產生沿著雷射射束路徑之多個雷射射束脈衝，該雷射射束路徑相對於工件之表面形成雷射射束軸；使用第一定位系統來賦予雷射射束軸沿著射束軌跡相對於工件之表面的第一相對移動，其中第一定位系統提供第一射束偏轉範圍；使用第二定位系統來賦予雷射射束軸的第二相對移動，該第二相對移動疊加於第一相對移動上，其中第二定位系統提供小於第一射束偏轉範圍之第二射束偏轉範圍，其中第二相對移動包含橫向於射束軌跡之方向分量；以及在沿著射束軌跡之雷射通過期間，在第二定位系統之偏轉範圍內之複數個選擇性光點位置中之每一者處將雷射射束脈衝遞送至工件。在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，用於顫化雷射射束以沿著射束軌跡在工件中形成特徵的方法包含：自雷射源產生沿著雷射射束路徑之多個雷射射束脈衝，該雷射射束路徑相對於工件之表面形成雷射射束軸；使用第一定位系統來賦予雷射射束軸沿著射束軌跡相對於工件之表面的第一連續相對移動，其中第一定位系統提供第一射束偏轉範圍；使用第二定位系統來賦予雷射射束軸的第二相對移動，該第二相對移動疊加於第一連續相對移動上，其中第二定位系統提供小於第一射束偏轉範圍之第二射束偏轉範圍，其中第二相對移動包含橫向於射束軌跡之方向分量；選擇性地控制雷射射束脈衝之能量；以及在沿著射束軌跡之主要雷射通過期間，在第二定位系統之偏轉範圍內之複數個選擇性光點位置中之每一者處將雷射射束脈衝遞送至工件，其中在藉由第二相對移動來定址之不同光點位置處，遞送至工件之雷射射束脈衝中之兩者或兩者以上具有不同能量。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，用於顫化雷射射束以沿著射束軌跡在工件中形成特徵的方法包含：自雷射源產生沿著雷射射束路徑之多個雷射射束脈衝，該雷射射束路徑相對於工件之表面形成雷射射束軸；使用第一定位系統來賦予雷射射束軸沿著射束軌跡相對於工件之表面的第一連續相對移動，其中第一定位系統提供第一射束偏轉範圍；使用第二定位系統來賦予雷射射束軸的第二相對移動，該第二相對移動疊加於第一連續相對移動上，其中第二定位系統提供小於第一射束偏轉範圍之第二射束偏轉範圍，其中第二相對移動包含橫向於射束軌跡之方向分量；以及在沿著射束軌跡之主要雷射通過期間，在第二定位系統之偏轉範圍內之複數個選擇性光點位置中之每一者處將雷射射束脈衝遞送至工件，其中在沿著射束軌跡之主要雷射通過期間，在雷射射束軸處於第二射束偏轉範圍內時，雷射源產生總數目個雷射射束脈衝，並且其中總數目個雷射射束脈衝提供總通量，該總通量超過處理窗口之工作通量，以用於沿著射束軌跡在距射束軌跡5微米之距離內用總數目個雷射射束脈衝碰撞工件。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，用於顫化雷射射束以沿著射束軌跡在工件中形成特徵的方法包含：自雷射源產生沿著雷射射束路徑之多個雷射射束脈衝，該雷射射束路徑相對於工件之表面形成雷射射束軸；使用第一定位系統來賦予雷射射束軸沿著射束軌跡相對於工件之表面的第一連續相對移動，其中第一定位系統提供第一射束偏轉範圍；使用第二定位系統來賦予雷射射束軸的第二相對移動，該第二相對移動疊加於第一連續相對移動上，其中第二定位系統提供小於第一射束偏 轉範圍之第二射束偏轉範圍，其中第二相對移動包含橫向於射束軌跡之方向分量；以及在沿著射束軌跡之主要雷射通過期間，在第二定位系統之偏轉範圍內之複數個選擇性光點位置中之每一者處將工作雷射射束脈衝遞送至工件，其中在沿著射束軌跡之主要雷射通過期間，在雷射射束軸處於第二射束偏轉範圍內時，雷射源產生總數目個雷射射束脈衝，並且其中雷射射束脈衝之總數目超過工作雷射射束脈衝之所期望數目10%以上，以用於沿著射束軌跡在距射束軌跡5微米之距離內碰撞工件。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，用於顫化雷射射束以沿著射束軌跡在工件中形成特徵的方法包含：自雷射源產生沿著雷射射束路徑之多個雷射射束脈衝，該雷射射束路徑相對於工件之表面形成雷射射束軸；使用第一定位系統來賦予雷射射束軸沿著射束軌跡相對於工件之表面的第一連續相對移動，其中第一定位系統提供第一射束偏轉範圍；使用第二定位系統來賦予雷射射束軸的第二相對移動，該第二相對移動疊加於第一連續相對移動上，其中第二定位系統提供小於第一射束偏轉範圍之第二射束偏轉範圍，其中第二相對移動包含橫向於射束軌跡之方向分量；以及在沿著射束軌跡之主要雷射通過期間，在第二定位系統之偏轉範圍內之複數個選擇性光點位置中之每一者處將工作雷射射束脈衝遞送至工件，該工作雷射射束脈衝具有光點大小，其中在沿著射束軌跡之主要雷射通過期間，在雷射射束軸處於第二射束偏轉範圍內時，雷射源產生總數目個雷射射束脈衝，並且其中雷射射束脈衝之總數目超過工作雷射射束脈衝之所期望數目10%以上，以用於沿著射束軌跡在距射束軌跡一個光點大小之距離內碰撞工件。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，每個選擇性光點位置在空間上更靠近相鄰選擇性光點位置並且在空間上更遠離空間非相鄰選擇性光點位置，其中遞送至工件之時間依序雷射射束脈衝係遞送至第二定位系統之偏轉範圍內之選擇性非相鄰光點位置。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，在次要雷射通過期間遞送至工件之雷射射束脈衝提供在第二定位系統之偏轉範圍內之三維圖案化，其中三維圖案化包括橫向於射束軌跡並且在深度方面在相應光點位置處相對於工件之表面處於兩個或兩個以上深度的圖案化。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，第二相對移動包含x及y非零方向分量。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，第二射束偏轉範圍在橫向方向上延伸了0.01mm與4.0mm之間。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，第二射束偏轉範圍在橫向方向上延伸了0.01mm與2.5mm之間。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，選擇性地控制能量以使其在第二定位系統之偏轉範圍內的選擇性光點位置中之時間依序定址位置處係不同的。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，選擇性地控制能量以使其在第二定位系統之偏轉範圍內的選擇性光點位置之時間依序定址群組處係不同的。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，選擇性地控制雷射射束脈衝之光點大小以使其在第二定位系統之偏轉範圍內的選擇 性光點位置中之時間依序定址位置處係不同的。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，選擇性地控制雷射射束脈衝之光點大小以使其在第二定位系統之偏轉範圍內的選擇性光點位置之時間依序定址群組處係不同的。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，選擇性地控制雷射射束之焦點以使其在第二定位系統之偏轉範圍內的選擇性光點位置中之時間依序定址位置處係不同的。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，選擇性地控制雷射射束之焦點以使其在第二定位系統之偏轉範圍內的選擇性光點位置之時間依序定址群組處係不同的。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，第二定位系統之偏轉範圍內的選擇性光點位置中之時間依序定址位置在空間上係不連續的。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，第二定位系統之偏轉範圍內的選擇性光點位置中之時間依序定址位置在空間上係連續的。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，第二相對移動包含在時間上分開的相反方向分量。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，在時間上分開的相反方向分量橫向於射束軌跡。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，在時間上分開的相反方向分量中之一者與射束軌跡相反。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，方向分量係第二相對移動相對於射束軌跡之分向量。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，在第二相對移動之單次次要通過期間，遞送至工件之雷射射束脈衝中之兩者或兩者以上在不同光點位置處具有不同能量。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，第二相對移動係非橢圓形的。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，第二相對移動係非橢圓形的。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，沿著射束軌跡之主要雷射通過使射束軸掃描經過任何光點位置一次。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，沿著射束軌跡之次要雷射通過使射束軸掃描經過任何光點位置一次。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，次要雷射通過使射束軸掃描經過任何光點位置一次。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，在沿著射束軌跡之主要雷射通過期間，第二相對移動包含射束軸在第二射束偏轉範圍內之多次雷射通過。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，遞送至工件之時間依序雷射射束脈衝係遞送至彼此距離大於或等於第二射束偏轉範圍之25%的選擇性光點位置。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，遞送至工 件之時間依序雷射射束脈衝係遞送至彼此距離大於或等於第二射束偏轉範圍之50%的選擇性光點位置。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，遞送至工件之時間依序雷射射束脈衝係遞送至彼此距離大於或等於第二射束偏轉範圍之75%的選擇性光點位置。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，遞送至工件之時間依序雷射射束脈衝係遞送至彼此距離大於或等於第二射束偏轉範圍之90%的選擇性光點位置。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，遞送至工件之時間依序雷射射束脈衝之選擇性光點位置之間的距離隨著第二射束偏轉範圍、第一定位系統沿著射束軌跡移動射束軸之第一速度及第二定位系統移動射束軸之第二速度而變化。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，選擇性相鄰光點位置重疊。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，第一射束定位系統以大於或等於第一射束定位系統最大速度之25%的速度來沿著射束軌跡移動射束軸。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，第一射束定位系統以大於或等於第一射束定位系統最大速度之50%的速度來沿著射束軌跡移動射束軸。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，第一射束定位系統以大於或等於第一射束定位系統最大速度之75%的速度來沿著射 束軌跡移動射束軸。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，第一射束定位系統以大於或等於第一射束定位系統最大速度之90%的速度來沿著射束軌跡移動射束軸。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，特徵係溝槽。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，特徵係切口。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，特徵係標記。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，特徵係表面下標記。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，特徵係電阻器上之修整。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，特徵係盲介層孔(blind via)。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，特徵係通孔介層孔(through-hole via)。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，第二定位系統包含零慣性定位裝置。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，第二定位系統包含聲光裝置(AOD)。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，第二定位系統包含一個以上換能器。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，第二定位系統可操作以使射束軸沿著一個以上偏轉軸偏轉。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，第二定位系統包含兩個或兩個以上聲光裝置(AOD)。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，第二定位系統使用安裝在AOD之橫向表面上之換能器。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，第二定位系統包含電光裝置(EOD)。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，第二定位系統可操作來充當外腔射束阻斷器。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，外腔射束阻斷器用來阻斷多個雷射射束脈衝中之選擇性脈衝。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，在沿著射束軌跡之雷射通過期間，多個雷射射束脈衝被引導至一個選擇性光點位置。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，遞送至工件之時間依序雷射射束脈衝係沿著相對於射束軌跡之不同軸來遞送至選擇性非相鄰光點位置。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，遞送至工件之時間依序雷射射束脈衝係沿著相對於射束軌跡之單一軸來遞送至選擇性非相鄰光點位置。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，在雷射通過期間在第二定位系統之掃描場內遞送至工件之時間依序雷射射束脈衝包括10個或更多個雷射射束脈衝。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，在雷射通過期間在第二定位系統之掃描場內遞送至工件之時間依序雷射射束脈衝包括100個或更多個雷射射束脈衝。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，第二定位系統之掃描場或射束偏轉範圍具有大於10個並列雷射光點之長軸尺寸。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，第二定位系統之掃描場或射束偏轉範圍具有大於100個並列雷射光點之長軸尺寸。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，第二定位系統之掃描場或射束偏轉範圍具有小於500個並列雷射光點之長軸尺寸。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，在雷射通過期間在第二定位系統之掃描場內遞送至工件之時間依序雷射射束脈衝包括500個或更多個雷射射束脈衝。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，射束軸橫向於射束軌跡被顫化以加寬在每次雷射通過期間藉由雷射來加工之區域。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，多個雷射射束脈衝係以大於或等於100kHz之脈衝重複率產生。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，沿著射束軌跡在射束軸與工件之間的相對運動大於或等於400mm/s。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，多個雷射 射束脈衝具有短於或等於100ps之脈衝寬度。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，多個雷射射束脈衝具有短於或等於10ps之脈衝寬度。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，多個雷射射束脈衝具有短於或等於1ps之脈衝寬度。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，選擇性相鄰光點位置之間的咬合大小小於或等於4微米。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，遞送至工件之時間依序雷射射束脈衝具有光點區域，該光點區域具有小於或等於15微米之長軸。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，時間依序雷射射束脈衝係以選擇性雷射光點之微動圖案來遞送至工件。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，軌跡形成介層孔之表面周邊。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，雷射射束脈衝係遞送至第一光點位置之第一雷射射束脈衝，其中遞送至工件之時間依序雷射射束脈衝係遞送至第二光點位置之第二雷射射束脈衝，其中在時間上稍後的依序雷射射束脈衝係遞送至第三光點位置之第三雷射射束脈衝，並且其中第三光點位置係相鄰選擇性光點位置。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，射束軸可被引導至個別地選擇之橫向位置。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，在單次通 過期間，雷射射束可定址橫向位置多次。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，被引導至工件上之空間上相同、空間上重疊或空間上相鄰的光點區域位置之雷射脈衝係非依序的。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，在沿著射束軌跡之主要雷射通過期間，在雷射射束軸處於第二射束偏轉範圍內時，雷射源產生總數目個雷射射束脈衝，並且其中總數目個雷射射束脈衝提供總通量，該總通量超過處理窗口之工作通量，以用於沿著射束軌跡在雷射射束軸之2微米內用總數目個雷射射束脈衝碰撞工件。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，總數目個雷射射束脈衝提供總通量，該總通量超過處理窗口之工作通量，以用於沿著射束軌跡在雷射射束軸之5微米內用總數目個雷射射束脈衝碰撞工件。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，總數目個雷射射束脈衝提供總通量，該總通量超過處理窗口之工作通量，以用於沿著射束軌跡在雷射射束軸之10微米內用總數目個雷射射束脈衝碰撞工件。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，雷射射束脈衝之總數目超過工作雷射射束脈衝之所期望數目20%以上，以用於沿著射束軌跡在雷射射束軸之5微米內碰撞工件。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，在沿著射束軌跡之主要雷射通過期間，在雷射射束軸處於第二射束偏轉範圍內時，雷射源產生總數目個雷射射束脈衝，並且其中雷射射束脈衝之總數目超過工作雷射射束脈衝之所期望數目10%以上，以用於沿著射束軌跡在距射束 軌跡5微米之距離內碰撞工件。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，工作雷射射束脈衝在複數個選擇性光點位置中之每一者處具有光點大小，並且其中在沿著射束軌跡之主要雷射通過期間，在雷射射束軸處於第二射束偏轉範圍內時，雷射源產生總數目個雷射射束脈衝，並且其中雷射射束脈衝之總數目超過工作雷射射束脈衝之所期望數目10%以上，以用於沿著射束軌跡在距射束軌跡一個光點大小之距離內碰撞工件。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，雷射射束脈衝之總數目超過工作雷射射束脈衝之所期望數目20%以上，以用於沿著射束軌跡在距射束軌跡一個光點大小之距離內碰撞工件。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，雷射射束脈衝之總數目超過工作雷射射束脈衝之所期望數目30%以上，以用於沿著射束軌跡在距射束軌跡一個光點大小之距離內碰撞工件。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，雷射射束脈衝之總數目超過工作雷射射束脈衝之所期望數目50%以上，以用於沿著射束軌跡在距射束軌跡一個光點大小之距離內碰撞工件。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，雷射射束脈衝之總數目超過工作雷射射束脈衝之所期望數目10%以上，以用於沿著射束軌跡在距射束軌跡五個光點大小之距離內碰撞工件。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，雷射射束脈衝之總數目超過工作雷射射束脈衝之所期望數目20%以上，以用於沿著射束軌跡在距射束軌跡五個光點大小之距離內碰撞工件。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，雷射射束脈衝之總數目超過工作雷射射束脈衝之所期望數目30%以上，以用於沿著射束軌跡在距射束軌跡五個光點大小之距離內碰撞工件。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，雷射射束脈衝之總數目超過工作雷射射束脈衝之所期望數目50%以上，以用於沿著射束軌跡在距射束軌跡五個光點大小之距離內碰撞工件。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，雷射射束脈衝之總數目超過工作雷射射束脈衝之所期望數目20%以上，以用於沿著射束軌跡在距射束軌跡5微米之距離內碰撞工件。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，雷射射束脈衝之總數目超過工作雷射射束脈衝之所期望數目30%以上，以用於沿著射束軌跡在距射束軌跡5微米之距離內碰撞工件。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，雷射射束脈衝之總數目超過工作雷射射束脈衝之所期望數目50%以上，以用於沿著射束軌跡在距射束軌跡5微米之距離內碰撞工件。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，雷射射束脈衝之總數目超過工作雷射射束脈衝之所期望數目20%以上，以用於沿著射束軌跡在距射束軌跡10微米之距離內碰撞工件。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，雷射射束脈衝之總數目超過工作雷射射束脈衝之所期望數目30%以上，以用於沿著射束軌跡在距射束軌跡10微米之距離內碰撞工件。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，雷射射束 脈衝之總數目超過工作雷射射束脈衝之所期望數目50%以上，以用於沿著射束軌跡在距射束軌跡10微米之距離內碰撞工件。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，雷射射束脈衝之總數目超過工作雷射射束脈衝之所期望數目20%以上，以用於沿著射束軌跡在距射束軌跡25微米之距離內碰撞工件。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，雷射射束脈衝之總數目超過工作雷射射束脈衝之所期望數目30%以上，以用於沿著射束軌跡在距射束軌跡25微米之距離內碰撞工件。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，雷射射束脈衝之總數目超過工作雷射射束脈衝之所期望數目50%以上，以用於沿著射束軌跡在距射束軌跡25微米之距離內碰撞工件。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，在沿著射束軌跡之主要雷射通過期間，在雷射射束軸處於第二射束偏轉範圍內時，雷射源產生總數目個雷射射束脈衝，其中在沿著射束軌跡之主要雷射通過期間，在雷射射束軸處於第二射束偏轉範圍內時，將總數目個雷射射束脈衝之60%以上遞送至工件。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，在沿著射束軌跡之主要雷射通過期間，在雷射射束軸處於第二射束偏轉範圍內時，將總數目個雷射射束脈衝之80%以上遞送至工件。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，在沿著射束軌跡之主要雷射通過期間，在雷射射束軸處於第二射束偏轉範圍內時，將總數目個雷射射束脈衝之90%以上遞送至工件。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，在沿著射束軌跡之主要雷射通過期間，在雷射射束軸處於第二射束偏轉範圍內時，將總數目個雷射射束脈衝之95%以上遞送至工件。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，特徵可藉由任何上述實施例組合之方法來製成。
在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，可建構利用任何上述實施例之組件之系統。
將自以下參考隨附圖式對較佳實施例之詳細說明顯而易見額外態樣及優點。
10:工件
20:溝槽
22:射束軌跡
24:射束軌跡
26:射束軌跡
28:射束軌跡
30:射束軌跡
100:網格
110:處理光點
112:射束軌跡
610:襯墊
612:突出部
1000:雷射微機械加工系統
1010:系統控制電腦
1012:處理叢集
1014:AOD前端板(AFEB)
1016:AOD驅動器
1018:AOD驅動器
1020:AOD
1022:AOD
1023:介面
1024:介面
1026:數位信號處理器(DSP)
1028:現場可程式閘陣列(FPGA)
1040:系統
1042:第二定位系統(AOD子系統)
1044:第一定位系統(電流計子系統)
1046:雷射源
1048:處理射束
1049:一階射束
1050:AOD偏轉角
1051:零階射束
1052:射束收集器
1054:固定反射鏡
1056:掃描透鏡
1058:雷射射束光點
1060:工件
1061:聚焦雷射射束
1062:處理軌跡(射束軌跡)
1064:溝槽
1066:第一電流計反射鏡
1067:第二電流計反射鏡
1068:顫化雷射射束光點
1070:射束整形系統
1072:繞射光學元件(DOE)
1074:光學元件
1076:中繼透鏡
1080:系統
1082:傾斜處理射束
1084:間隔
1110:顫化表
1112:整形表
1114:線性化表
1115:線性化表
1116:潛時調整
1210:寫入
1212:設定
1214:資料處理
1218:指示
1220:資料載入
1310:較寬弧形
1510:過渡段
2200:三級剖析子系統
2203:掃描場校準變換
2204:剖析濾波器
2205:三級濾波器
2206:延遲元件
2208:減法器
2210:示例性射束輪廓
2212:例示位置輪廓
2213:放大部分
2214:位置命令輪廓
2216:命令位置
2218:實際位置
2310:AOD框架
2312:電流計框架
2314:圖案
2316:2318的放大(且旋轉)後的型式
2318:圖案
2320:十字絲
2322:十字絲
2510:線性化表
2512:線性化表
2514:命令
3100:功率控制資料流
3210:速度輪廓
3214:第二速度變化
3216:過衝
3308:隨機速度序列
3310:AOD偏移
3910:襯墊
3912:襯墊
3914:短跡線
3916:光柵區域
3918:光柵區域
3920:過渡區
3922:過渡長度
4100:刮削區域
4102:網格條帶
4104:網格條帶
4106:網格條帶
4110:像素
4112:刮削射束軌跡
4114:刮削射束軌跡
4116:刮削射束軌跡
4118:顫化方向
4120:顫化方向
4122:顫化方向
4410:刮削列
4412:刮削列
4414:刮削列
4416:刮削列
4712:顫化寬度
4714:傾斜側壁
4716:過渡寬度
4810:段資料
4812:材料表
4814:過程圖
4816:顫化圖
4818:功率圖
4820:SCC軌跡產生模組
4822:TMfield變換
4823:TMframe變換
4824:DSP軌跡產生模組
4826:內插法
4828:內插法
4830:Kpwr模組
4832:TMtert變換
5110:SCC軌跡指定
5114:電流計控制器
5118:旋轉變換TMframe
5122:將TMdither變換矩陣與顫化旋轉/尺度變換
5124:使用SCC顫化資料
5210:頂部繪圖
5212:顫化列
5214:虛線
5216:第二繪圖
5217:同軸(OA)顫化命令
5218:第三繪圖
5220:橫軸(CA)顫化命令
5222:底部繪圖
5224:理想通量命令
5226:實際通量命令
5300:射束軌跡
5310,5310a-5310i:光點位置
5720a-5720g:子軌跡
圖1A係習知的一組射束軌跡之平面圖，射束軸可沿著該等軌跡行進以便在工件中產生深溝槽。
圖1B係可沿著圖1A示出之射束軌跡中之每一者引導射束軸以獲得溝槽之所要深度的通過次數之圖形描述。
圖1C係沿著圖1A示出之射束軌跡之溝槽之深度的圖形描述。
圖1D係例示處理光點之網格之示意圖，該網格可藉由顫化移動射束或靜止光柵圖案來產生。
圖2圖形地表示根據一實施例的EffectiveWidth之變化，該EffectiveWidth隨著相對網格寬度(藉由光點直徑來標準化)及跨網格寬度之顫化點數目而變化。
圖3圖形地例示根據一實施例的具有不同網格密度之兩個 相交特徵之網格圖案。
圖4圖形地例示根據一實施例的在振幅標準化之後的相交特徵之模型化通量(未組合)。
圖5圖形地例示根據一實施例的相交特徵之組合通量。
圖6圖形地例示根據一實施例的具有突出部之圓形襯墊之光柵網格(右側)及通量輪廓(左側)。
圖7圖形地例示根據一實施例的通量標準化對於不同寬度之溝槽之影響。
圖8係例示根據一實施例的用於指揮AOD之簡化處理及資料流架構之方塊圖。
圖8A係根據一實施例的用於顫化雷射射束之系統之方塊圖，該系統包括AOD子系統及電流計子系統。
圖8B係根據一實施例的用於射束整形之系統之方塊圖。
圖8C係根據一實施例的提供傾斜處理射束之系統之方塊圖。
圖9係表示根據一實施例的在FPGA中實行之AOD控制資料流之方塊圖。
圖10係例示根據一實施例的DSP與FPGA之示例性同步之時序圖。
圖11係例示根據一實施例的使用內傾之處理狀況之示意圖。
圖12圖形地例示根據一實施例的示例性內傾參數定標。
圖13圖形地例示根據示例性顫化操作的示例性XY射束位置。
圖14圖形地例示根據圖13示出之示例性顫化操作的示例性X及Y射束位置對時間。
圖15圖形地例示示例性實施例中之掃描場失真圖案，其中LDA系統包括F/18 100mm掃描場透鏡。
圖16圖形地例示根據示例性實施例的X及Y掃描場失真誤差對X及Y場位置。
圖17圖形地例示根據圖16示出之示例性實施例的X及Y掃描場失真尺度因子及旋轉誤差對X及Y場位置。
圖18圖形地例示根據圖16及20示出之實例的光柵化特徵之示例性局部位置幾何校正失真。
圖19示意性地例示根據一實施例的三級剖析子系統。
圖20示意性地例示根據一實施例的AOD校準圖案。
圖21圖形地例示根據某些實施例的AOD校準角。
圖22係例示根據一實施例之用於功率控制之信號流之方塊圖。
圖23圖形地例示根據一實施例的示例性功率控制曲線。
圖24圖形地例示根據一實施例的示例性ch1 AOD功率線性化曲線集。
圖25例示根據一實施例的ch0 AOD之示例性曲線。
圖26係例示根據某些實施例之示例性AOD效率曲線的圖 表。
圖27係例示根據某些實施例之示例性AOD效率增益的圖表。
圖28係例示根據一實施例的功率校準資料流之方塊圖。
圖29圖形地例示根據一實施例的對於速度變化之三級濾波器回應。
圖30圖形地例示根據一實施例的蒙地卡羅AOD瞬態模擬。
圖31圖形地例示根據一實施例的在Taod=Tcmd=1μsec之情況下的示例性速度極限。
圖32圖形地例示根據一實施例的AOD行程範圍對特徵寬度。
圖33圖形地例示根據一實施例的雷射功率對於處理速度之限制。
圖34圖形地例示根據某些實施例的示例性光點失真。
圖35示意性地例示根據一實施例的垂直於標稱射束軌跡來對準之顫化列。
圖36示意性地例示根據一實施例的板塊化光柵處理之實例。
圖37示意性地例示根據某些實施例的由於寬線刮削所導致之像素化誤差。
圖38示意性地例示根據一實施例的劃分成網格條帶之刮削區域。
圖39圖形地例示根據一實施例的刮削顫化點之未濾波網格及刮削顫化點之對應濾波網格。
圖40圖形地例示根據一實施例的對應於圖38示出之條帶的前三個刮削射束之通量分佈。
圖41圖形地例示根據一實施例之刮削實例。
圖42圖形地例示根據一實施例之在刮削期間之射束命令。
圖43係例示根據一實施例的材料移除速率對刮削列長度及寬度之繪圖。
圖44示意性地例示根據一實施例的刮削列幾何形狀之側視圖。
圖45係例示根據一實施例的用於向量處理之AOD命令產生的方塊圖。
圖46係例示根據一實施例的用於光柵處理之AOD命令產生的方塊圖。
圖47係例示根據一實施例的用於刮削處理之AOD命令產生的方塊圖。
圖48係例示根據一實施例的電流計及AOD校準資料流5100之方塊圖。
圖49圖形地例示根據一實施例之顫化列通量控制。
圖50係射束軸可沿著其行進之射束軌跡及藉由射束軸之顫化定位所碰撞於之示例性輔助光點區域位置之示例性網格的平面圖。
圖51描繪光點位置之示例性列及將雷射射束脈衝遞送至該 等位置之示例性次序。
圖52描繪光點位置之示例性列及將雷射射束脈衝遞送至該等位置之另一個示例性次序。
圖53描繪光點位置之示例性列，其中一些位置在雷射通過期間被碰撞多次。
圖54描繪以射束軸之微動圖案來引導之雷射射束脈衝所碰撞的選定橫軸特徵區域之示例性列。
與圖1A至圖1C相關之過程的一個缺點為，沿著射束軌跡之每次通過耗費時間，從而增加每個工件消耗之時間，由此減少產出量。
與圖1A至圖1C相關之過程的另一個缺點為，較新的雷射之功率及脈衝重複率在沿著射束軌跡的射束軸與工件之間的相對運動之最大可用速度下超過破壞臨限值。此問題可藉由使雷射之最大潛力不能充分發揮來解決。舉例而言，可使雷射脈衝衰減，或可阻斷特定數目個雷射脈衝。此外，使用沿著射束軌跡的射束軸與工件之間的相對運動之最高速度亦可導致不合需要的加工特性，諸如由間隔較寬的連續光點造成之扇形邊緣。
本文描述用來克服此等缺點並且提供額外處理優點的示例性實施例。
下文參考隨附圖式描述示例性實施例。諸多不同形式及實施例在不背離本揭示案之精神及教示的情況下係可能的，且因此本揭示案不應被視為限於本文所闡明之示例性實施例。實情為，提供此等示例性實施 例以使得本揭示案係全面及完整的，並且將揭示內容之範疇傳達給熟習此項技術者。在附圖中，為了清楚起見，組件之大小及相對大小可加以誇大。本文所使用的術語僅出於描述特定示例性實施例之目的且不意欲係限制性的。如本文所用，除非上下文另外明確指示，否則單數形式「一」及「該」意欲亦包括複數形式。應進一步理解，本說明書使用術語「包含」來指定所述特徵、整數、步驟、操作、元件及/或組件之存在，而並不排除一或多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、組件及/或其群組之存在或添加。除非另外指出，否則值的範圍在被陳述時包括該範圍之上限及下限以及上限與下限之間的任何子範圍。
本文中所含之揭示內容描述使用聲光偏轉器(AOD)作為射束定位裝置之LDA系統之實行細節。雖然本文揭示之示例性實施例係關於AOD，但是亦可使用電光偏轉器(EOD)。在某些實施例中，舉例而言，EOD係一些或所有AOD指向(偏轉)功能之合適替代物。
在某些實施例中，處理特徵之幾何形狀(例如，寬度及深度)可在高階由使用者指定，然後藉由機器控制軟體來轉換成處理命令。在某些實施例中，雷射功率及顫化操作之細節係自動化的以防止繁重的、易於出錯的人工機器設置過程。舉例而言，可為使用者提供用來產生具有標稱尺寸之幾何特徵的簡單過程。特徵可包括具有目標寬度及深度之溝槽，或具有目標直徑及深度之襯墊。使用者可直接輸入此等幾何參數，並且系統藉由產生為了產生該等特徵所需要之適當過程參數(例如，射束速度、顫化寬度、雷射功率)來作出回應。因為某些LDA機器可在任意射束速度下操作(以便在給定射束定位器及受雷射功率限制的限制條件的情況下使產出量最 大化)，所以可針對速度來自動調整過程參數。此自動化避免迫使使用者指定低階細節(例如，雷射功率、顫化寬度、顫化點、速度)，其伴隨著操作者錯誤之風險，同時允許系統自動使產出量最大化。
某些實施例提供最佳化的顫化點選擇。此實施例藉由設定顫化表之大小以便用最小數目個顫化點覆蓋所要顫化範圍，來使產出量最大化。使顫化點數目之最小化的一個原因係因為，每個顫化點使用特定更新時間Tdither(例如，根據以下論述之示例性實施例，約1μs之更新速率)。其中Npt係每一列之顫化點之數目，Tdither*Npt=每一列所使用之時間量。因此，使顫化點之數目最小化允許系統在最高可能速度下處理特徵，同時保持顫化列之間的足夠重疊，從而可用於產生均勻的通量分佈，並且由此產生特徵之均勻燒蝕。舉例而言，在使用AOD顫化來形成特徵時，顫化光點保持最小重疊來使通量變化最小化。用來加寬溝槽之顫化點之數目可影響此重疊。在某些實施例中，顫化點之選擇得以最佳化以提供較高處理速度及適當光點重疊。
某些實施例提供用於較寬弧形處理之通量標準化。在寬度與弧形半徑之比率相對較大的情況下，此等實施例保持燒蝕弧形特徵之品質(例如，均勻的溝槽深度)。與另外可實行的情形相比，此舉為電路佈局設計師提供更大自由度，來在更緊湊區域中對弧形進行佈線。舉例而言，在進行顫化以處理形成圓弧段之較寬溝槽時，跨較寬溝槽之所施加通量隨著距弧形中心之半徑而變化。在某些實施例中，對此通量進行標準化以處理具有恆定深度之弧形。
某些實施例提供AOD及電流計定位系統之協調校準。亦可 使用其他定位系統，諸如使用快速轉向鏡(FSM)之系統。不同定位系統之協調校準保持整個掃描場上之顫化操作之準確度。AOD射束定位子系統可遭受由於實行掃描透鏡、電流計反射鏡及AOD子系統所導致的掃描場失真。舉例而言，掃描透鏡通常具有隨著掃描場位置而變化之局部幾何失真。藉由施加隨著掃描場位置而變化之局部校正，將顫化之準確度保持在適用於提供相交處之可接受深度變化的等級。另外，或在其他實施例中，AOD射束定位子系統之校準與電流計子系統之校準相協調以便適當實行三級射束定位。如下文所論述，在顫化模式、光柵化模式及刮削模式期間使用此校準。此操作可與三級射束定位協同進行，該三級射束定位命令AOD子系統保持軌跡中心線(在向量或刮削模式中之顫化期間)或光柵中心點(在光柵模式期間)。
某些實施例提供重疊的光柵圖案。只要有可能，可藉由光柵化特徵使產出量最佳化，因為AOD光柵化操作發生的速度比在級段或電流計射束定位的情況下有可能之速度高得多。然而，AOD場之受限場大小會限制可在一個步驟中加以AOD光柵化的特徵大小。藉由在保持重疊區之相交處之適當深度控制的同時使光柵圖案重疊，可針對超過AOD場大小之圖案產生品質光柵圖案，由此使產出量最大化。在某些實施例中，AOD子系統用來將AOD範圍內之二維特徵光柵化，而無需來自電流計子系統之任何運動。大於AOD場之圖案亦可藉由使單獨(及靜止)電流計坐標處之複數個單獨光柵圖案重疊來光柵化。與使用移動電流計軌跡之一般二維刮削相比，此方法可為更有效(並且由此更理想)的處理方法。如本文所使用，二維(2D)係指處理2D區域(例如，在X及Y方向上)，但是亦包括具有第三維度 (3D)中之深度控制之雷射處理。深度控制包括，舉例而言，在Z方向上移除之材料量或對處理特徵進行整形。
某些實施例提供最佳化的AOD效率對範圍。在LDA系統中處理特徵時實現之產出量與在給定所需過程參數的情況下可利用之雷射功率成比例。最佳化此雷射功率因此最佳化產出量。藉由最佳化隨著所需AOD操作範圍而變化之AOD效率(同時保持操作AOD場上之準確AOD功率線性化)，達成此功率最佳化。在處理需要相對較小AOD場之特徵時，產出量得以最大化，同時仍然提供在較大特徵所需要時使AOD範圍最大化之能力。舉例而言，在藉由AOD來顫化或形成二維光柵圖案時，光學效率隨著偏轉範圍增加而減小。因此，可需要在操作範圍上線性化來自AOD之光學輸出功率以使得AOD操作係可預測並且一致的。在某些實施例中，提供線性化的功率控制，其中對於在某些操作中所使用之有所減少的AOD偏轉範圍而言，光學效率較高，同時允許其他操作可利用之較大範圍(具有減少之光學效率)。
某些實施例藉由三級濾波來提供速度最佳化。三級濾波方法以及有限的AOD射束位移範圍對於給定特徵寬度所允許的最大射束速度造成限制。藉由計算此極限(在給定隨著AOD操作範圍而變化的顫化寬度及AOD功率限制的情況下)，可判定在給定限制條件下之最佳速度，由此最佳化產出量。設定保守的速度極限(其將在所有狀況下起作用)之替代方案可能不合意地減少產出量。藉由AOD射束控制之三級濾波允許減少電流計射束定位器之頻寬要求。三級濾波器之動態，及隨著偏轉範圍而變化之AOD光學效率的變化可組合，來對處理溝槽時的允許處理速度設定極限。在某些 實施例中，判定此最佳速度之自動化系統及過程用來使處理速度最大化。某些實施例保持垂直於軌跡之顫化。此等實施例可保證自動保持所要線寬度，而與處理速度無關。此產生可預測的且可重複的處理品質，同時允許速度任意變化，此係在射束定位器及功率限制條件內最佳化產出量所需的。舉例而言，當將射束顫化來在工件材料中形成可變寬度溝槽時，顫化射束保持垂直於溝槽之切線，不論處理速度如何。某些實施例使用整數顫化列。此等實施例提供可預測的處理結果，而與用來加寬線性處理特徵之顫化點之數目無關，並且不論所選擇的處理速度如何。舉例而言，在產生特徵之間的相交處時，可預測的處理結果係有用的。藉由完成整數個顫化列，線性處理特徵之末端得到較好界定，從而允許在與諸如其他溝槽或襯墊之其他特徵的相交處較好地控制深度變化。
某些實施例改良在工件上處理較大二維區域之效率。此可藉由使用顫化來加寬處理光點以便刮削該區域來解決。此方法提供刮削區域周邊之良好解析度，並且提供對於由鄰近刮削通過之重疊所導致的深度變化的適當控制。某些此等實施例提供具有受控重疊及較高解析度邊緣的有效刮削。較大刮削區域在藉由LDA機器處理之應用中係常見的。為了使產出量最大化，有用之舉係最佳化此等刮削特徵之處理，同時保持刮削區域之邊緣界定之足夠解析度。此等實施例允許使用更寬顫化射束來處理刮削區域，而同時保持高品質邊緣界定並且對刮削通過之間的重疊進行整形以使得在刮削區域內較好控制深度變化。
現在參考附圖，其中相同參考數字指代相同元件。為了清楚起見，參考數字之第一個數位指示第一次使用對應元件之附圖編號。在以 下描述中，提供許多特定細節以便全面理解本文揭示之實施例。然而，熟習此項技術者將認識到，可在沒有此等特定細節中之一或多者的情況下實踐實施例，或用其他方法、組件或材料實踐實施例。此外，在一些情況下，未展示或詳細描述熟知的結構、材料或操作以避免模糊本發明之態樣。此外，可在一或多個實施例中以任何適合方式組合所描述特徵、結構或特性。
實施例可包括各種步驟，該等步驟可在藉由通用或專用電腦(或其他電子裝置)執行之機器可執行指令中實施。或者，步驟可藉由包括用於執行步驟之特定邏輯的硬體組件或藉由硬體、軟體及/或韌體之組合來執行。
實施例亦可以電腦程式產品形式來提供，該產品包括上面儲存有指令的非暫時性機器可讀媒體，該等指令可用來程式化電腦(或其他電子裝置)來執行本文描述之過程。機器可讀媒體可包括但不限於硬碟機、軟式磁片、光碟、CD-ROM、DVD-ROM、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁性或光學卡、固態記憶體裝置或適合於儲存電子指令之其他類型之媒體/電腦可讀媒體。
I.簡介
本揭示案描述LDA系統中所使用之AOD控制方法。此控制擴展LDA架構之能力以便針對較大刮削區域改良產出量，並且支援溝槽處理之高速操作。
LDA系統之能力係使用聲光偏轉器(AOD)以非常高的速度(>1MHz)偏轉處理射束來提供雷射處理能力。在一些實施例中，AOD在橫向方向上提供約5-500光點直徑之掃描場或射束偏轉範圍。在一些實施例 中，AOD掃描場或射束偏轉範圍在橫向方向上係約5-100光點直徑。在一些實施例中，AOD掃描場或射束偏轉範圍在橫向方向上係約5-50光點直徑。在一些實施例中，AOD掃描場或射束偏轉範圍在橫向方向上係約5-20光點直徑。在一些實施例中，AOD掃描場或射束偏轉範圍在橫向方向上具有約500光點直徑之最大距離。LDA系統可例如在向量模式、光柵模式、向量模式及刮削模式下操作。
在向量模式下，系統在工件中將溝槽作為「線」來處理。AOD射束在正交於射束軌跡之軸上、沿著一維(1D)線顫化，來人為地加寬燒蝕溝槽。
在光柵模式下，AOD偏轉處理射束來處理在其處理場內之二維(2D)區域。此等光柵區域之空間及強度圖案大體上係任意的。此能力可用於例如產生溝槽之間的相交處，或產生諸如介層孔襯墊之特徵。
在刮削模式下，可處理較大區域(超過AOD場大小)。此可藉由顫化加寬的線來執行。然而，使用特殊處理來避免仿形邊緣之過度像素化，並且提供傾斜通量輪廓以獲得良好重疊及相交品質。
以下部分描述此等模式並且概述LDA系統之各種實施例之實行細節。
II. AOD處理理論
在一實施例中，LDA系統藉由AOD子系統來操縱處理射束以產生各種尺寸之特徵。此部分描述此處理所依據的理論，從而產生系統架構。
A.用於深度控制之中心通量標準化
材料移除體積在名義上與通量(對於給定雷射功率位準而言)成比例，並且因此可控制通量來控制特徵深度。另外，藉由指定通量而非劑量，可消除特徵尺寸與通量之間的相互作用。當指定劑量時，顫化區域或光柵化區域中之所得通量取決於顫化點之數目及相對於處理光點大小之特徵尺寸，此係由於落在顫化網格區域外部之高斯光點能量分佈。可計算並補償此效應以消除此相互作用。系統自動地動態調整雷射功率以在溝槽或光柵區域之中心處保持指定通量，而與速度或顫化(或光柵)網格尺寸無關。因此，可改變系統之基本射束遞送設置(例如，光點大小、最小顫化(或光柵)光點重疊)而不影響過程校準結果。
1.理論通量
圖1D係例示處理光點110之網格100的示意圖，該網格可藉由顫化移動射束(例如，在向量模式下)或靜止光柵圖案(例如，在光柵模式下)來產生。處理光點110各自分別具有在同軸(OA)及橫軸(CA)中的XY光點間距Doa及Dca。對於根據此實例之顫化射束而言，假定當射束在Y軸中移動(如藉由箭頭112指示)時，顫化圖案重複(例如，基本上永遠)。計算區域由分別在OA及CA軸中之Noa及Nca個點覆蓋。換言之，Nca係橫軸方向中之點之數目。
i.光柵通量
假設雷射功率為P，且每個點之AOD停留時間為Taod，平均通量(每單位面積A之能量E)由下式給出通量=E/A=P*Taod/(Dca*Doa)。
此表達式適用於光柵處理，其藉由可預測的網格間隔來較好 地描述。在此情況下，可定義「通量尺度」來將通量轉換成功率：通量尺度=(Dca*Doa)/Taod，然後，用於指定通量之光柵功率(以瓦為單位)可藉由下式來計算功率=通量尺度*通量。
ii.向量通量
在顫化射束的情況下，由於可變速度及變化之顫化寬度，網格間隔並非恆定的。在此情況下，通量計算可在劑量方面來描述。給出Doa=V*Nca*Taod及寬度=Dca*(Nca-1)，則通量=P*Taod/(Dca*V*Nca*Taod)=(P/V)/(寬度*Nca/(Nca-1))=劑量/EffectiveWidth，其中射束速度(例如，沿著圖1D示出之Y軸)=V，劑量=P/V，並且EffectiveWidth=寬度*Nca/(Nca-1)=Dca*Nca。
此係有用之結果，因為其意謂(對於理想情況)可使用劑量及寬度(對於顫化線)或間隔及停留時間(對於光柵化區域)之熟知過程參數來對給定區域中之通量進行標準化。具有時變光點分佈之顫化特徵及任意光點分佈之光柵化特徵可組合，以便在將其相應通量等級標準化之後產生相交處。
注意，只要劑量得到控制，就不需要在向量處理期間之顫化之細節(顫化點之數目Nd、顫化間隔、速度)。此係有用的，因為LDA系統之射束控制架構依賴於能夠任意改變顫化間隔及速度。
iii.邊緣效應
當顫化圖案之尺寸相對於光點大小為較小時，上述通量模型偏離理論。在此等較小尺寸下，每個光點中之功率自網格100「洩漏出去」並且減少網格區域之中心處之通量。此效應隨著網格尺寸及網格內之點之數目而變化。舉例而言，圖2圖形地表示根據一實施例的EffectiveWidth(Weff)之變化，該EffectiveWidth隨著相對網格寬度(藉由光點直徑Dspot來標準化)及跨網格寬度之顫化點之數目而變化。可預測並補償EffectiveWidth之此偏離。
在圖2中，對於0與大約1之間的標準化網格寬度而言，頂部曲線對應於6個光點，下一個最高曲線對應於5個光點，下一個最高曲線對應於4個光點，下一個最高曲線對應於3個光點，並且最下部曲線對應於2個光點。
2.通量標準化
以上開發之方程計算雷射光點之任意網格之通量以使得分開處理之區域可藉由可預測的結果來組合。此「通量標準化」適用於形成具有不同寬度之溝槽，及特徵相交處。兩個實例對此進行例示。
通量標準化之第一實例在圖3、4、5及6中例示。圖3圖形地例示根據一實施例的具有不同網格密度之兩個相交特徵之網格圖案。在圖3中，兩個特徵相交，每一特徵具有不同的顫化網格間隔。藉由圓圈來 表示用於該等特徵中之一者的處理光點，並且藉由加號(+)來表示用於另一個特徵之處理光點。對於相交處，此等圖案之一者可為例如溝槽，並且另一個圖案可為相交光柵圖案之一部分。注意，光點振幅斜降以產生相交斜率來提供對定位誤差之容限。圖4圖形地例示根據一實施例的在振幅標準化之後的相交特徵之模型化通量(未組合)。在圖4中，在根據網格之光點密度將每個網格之光點能量定標之後，模擬每個圖案上之通量。圖5圖形地例示根據一實施例的相交特徵之組合通量。在圖5中，兩個圖案之通量被組合以獲得相對平滑的相交。
此方法對於此等有規則的矩形圖案較好地起作用。在諸如溝槽及圓形襯墊(常見的LDA相交處)之更複雜的相交處的情況下，襯墊圖案可包括「突出部」，其自襯墊網格延伸出去，到達矩形部分，然後可如上所述來處理該部分。舉例而言，圖6圖形地例示根據一實施例的具有突出部612之圓形襯墊610之光柵網格(右側)及通量輪廓(左側)。在圖6之實例中，突出部612具有約50μm之長度，其可用於相交過渡。
第二實例在圖7中示出，其圖形地例示根據一實施例的通量標準化對於具有不同寬度之溝槽的影響。在圖7中，圖表被組織成三行，其中頂部圖表例示顫化圖案，中間圖表例示對應的通量分佈，並且底部圖表例示對應的中心通量710、712、714(即，隨著溝槽之寬度變化，相應溝槽之中心處之通量)。左側行示出沒有補償，中間行示出寬度補償，並且右側行示出非線性補償。在此實例中，當劑量僅藉由顫化網格寬度來定標時，隨著顫化寬度變窄，圖2示出之有效寬度之非線性仍然產生通量變化。相比之下，圖7示出當寬度變化時，施加非線性通量校正達成恆定通量。如 圖7中示出，當溝槽寬度變化時，沒有補償之中心通量710及具有基於寬度之線性補償的中心通量712變化。然而，在使用以上論述之非線性通量校正(例如，基於劑量及寬度參數，其中通量=P*Taod/(Dca*V*Nca*Taod))時，中心通量714保持恆定(即，曲線714保持於標準化值「1」)。
在施加隨著顫化(或光柵)網格寬度而變化的通量線性校正之後，然後可施加恆定劑量(功率/速度)以便保持此通量，而與速度無關。因此，經向量處理之溝槽可在寬度及速度方面變化，同時保持中心通量恆定。
通量線性補償可擴展至光柵化區域(例如，對於襯墊或其他較大特徵)之兩個尺寸。然而，此效應對於大於約1.5*光點直徑之襯墊直徑而言係可忽略的。在某些實施例中，由於襯墊通常將滿足此直徑準則，其可能不需要通量補償。
3.通量模型化之注意事項
以上分析係理想化的。應提到若干注意事項，其可影響系統在產生具有受控深度變化之相交處方面的效能。
材料具有處理臨限值，因此通量不一定線性組合來預測燒蝕材料之量。此意味著恆定劑量處理可能不產生一致結果，因為在恆定劑量下，當功率隨著速度增加時，處理臨界效應將會減小。
光點失真(包括來自AOD偏轉之影響，尤其在較高偏轉速率下)將使通量場失真。
溝槽末端上之通量非線性可能無法解決。通常，溝槽終止於與另一個溝槽之相交處(襯墊上之短柱，或光柵化相交處上之分支)。只要兩個相交溝槽在相交區域上具有通量之相同斜坡，則末端效應在名義上得以 消除。
B.顫化抽象化
基於此結果，顫化及光柵之過程可加以抽象化以涵蓋顫化之低階細節(例如，顫化點之數目及其定標)。此允許容易地修改系統架構或組件(例如，新AOD設計、不同光學佈局)而不影響使用者(或程式設計員)指定顫化及光柵處理之方式。軟體架構、機器校準及應用設置得以簡化。
在形成相交處之過程中，應小心避免相交點處之通量(及由此深度)變化。在示例性實施例中，每個相交處係基於周圍溝槽尺寸來定製，並且針對每個類型之相交處來產生定製光柵圖案(例如使用Matlab或其他工具來預先離線計算)。此過程可針對生產機器來流線化。
對於LDA系統，兩個目標可藉由將顫化物件及光柵化物件視為由顫化光點之網格組成來滿足，該網格藉由光點密度及尺寸界限來描述。藉此，可計算工件上之顫化或光柵化區域內之通量，並且可基於此等計算出的通量來產生相交光柵圖案。
1.顫化圖
由於相交處界定不需要顫化幾何形狀之細節，因此在向量處理期間之顫化之指定可抽象化成光點網格寬度及劑量。同軸(沿著速度向量)及橫軸之光點佈局不需要明確的定義。實際上，顫化圖將網格寬度轉換成低階顫化參數；例如，顫化點之數目Nd及顫化寬度定標因子Kw。注意，暫時忽略「形狀」(Ks)之概念。
本文所述之過程校準程序經由網格寬度及通量之介面來檢視顫化操作。根據某些實施例，Nd及Kw之細節涵蓋於顫化圖中以避免過 程校準步驟中之複雜性。注意，若光點大小或AOD範圍改變，則顫化圖可變化。在某些實施例中，相同顫化圖用於過程校準及運行時間處理期間以便確保一致、校準的處理結果。
在系統校準期間預設支援此處理之AOD顫化表。顫化圖涵蓋顫化參數之使用者介面，諸如過程校準、過程圖及定序器。顫化圖使用以下步驟來設定顫化表：
第一，在系統校準期間判定AOD偏轉尺度因子。
第二，基於1：1深度/寬度縱橫比之最小溝槽尺寸，設定系統校準資料中之有效光點直徑Deff。此設定僅為對於設定AOD表(以便將間距設定為保守最大值)及通量線性化的準則。在某些實施例中，Deff之值可能需要精確至~10-20%內。Deff之較低值可用來確保重疊，但是其增加顫化點之數目並且可降低最大速度。
第三，初始化32個依序顫化表(例如，在現場可程式閘陣列(FPGA)內，如下論述)。顫化表中之每一者包括1至32個點，每個點具有0.35*Deff之間距。顫化表可覆蓋高達10*Deff之顫化範圍。此提供Deff定義之10%容限，同時確保重疊的脈衝產生均勻的通量分佈。
C.過程校準及映射
在給出通量控制之典範的情況下，過程設置程序可在LDA系統中加以修改。在LDA系統之示例性實施例中，過程參數包括低階顫化參數(Kw，Ks)及劑量(功率/速度)，其標稱單位為焦耳/米(J/m)(但是實際劑量單位可為任意的)。LDA系統藉由一致、校準之單位以及避免低階實行細節來簡化用於處理設置之使用者介面。
LDA系統中之材料處理可藉由兩個參數來定義：通量(J/cm2)及顫化或光柵網格尺寸(對於向量及刮削處理為寬度，對於光柵化為XY光柵尺寸)。
1.過程校準
通量標準化適用於顫化(或光柵)特徵之中心區域。在特徵邊緣處之通量不易於標準化，因為其由高斯光點之尾部產生。因此，溝槽寬度隨著顫化網格寬度非線性地變化，並且在某些實施例中仍然得到校準。此係過程校準特徵之功能。對於給定材料，相同程序用來校準特徵深度對通量。
表1例示根據一實施例的示例性過程校準測試矩陣。表1中的校準測試矩陣指定一系列通量等級及顫化網格寬度。在機器上自動處理一組特徵(一個特徵針對參數矩陣中之每個條目)，並且在外部計量工具上量測該組特徵。將特徵寬度及深度結果輸入至過程校準軟體，該軟體然後建立「過程表」資料庫，該資料庫用來自動選擇用來處理任何尺寸之特徵的過程參數(通量及網格寬度)。
Figure 105105862-A0305-02-0048-1
2.過程圖及材料表
對於向量處理，溝槽尺寸(寬度及深度)經由過程圖來判定顫 化網格寬度及通量，該過程圖針對應用來填入材料表。過程圖基於自過程校準表供應之資料來執行此映射。表2例示根據一實施例的示例性材料表。注意，表2中之灰色條目係由過程圖輸入並且使用者不能對其進行修改。對過程參數之精細調整可用於進行過程測試或對過程進行微調。
Figure 105105862-A0305-02-0049-2
當載入應用程式時，用應用程式中所包含之所有向量及刮削特徵(溝槽寬度及深度)及光柵特徵(襯墊直徑及深度)之尺寸來填入表2。
若需要，使用者可在表2中輸入微調調整。在某些實施例中，對於生產處理而言不建議此舉，但是可適用於過程測試及微調。若沒有過程校準表可利用，則可手動輸入表2條目。
過程圖之功能係基於在過程校準期間收集之相對稀疏資訊來對所需表2條目進行內插。
III.系統架構
以下部分描述實行AOD操作之系統架構及組件之某些實施例。
A.資料流及處理
圖8係例示根據一實施例的用於命令AOD之簡化處理及資料流架構(在本文中亦稱為「AOD處理架構」1000)的方塊圖。AOD處理架 構1000包括系統控制電腦(SCC)1010，處理叢集1012，AOD前端板(AFEB)1014，AOD驅動器1016、1018，及AOD 1020、1022。如以下詳細地論述，SCC 1010預處理雷射處理應用以建構個別處理段及相關過程參數。SCC 1010經由介面1023(例如，在200kHz資料速率下)將段資料發送至處理叢集1012之介面1024。處理叢集1012包括數位信號處理器(DSP)1026及現場可程式閘陣列(FPGA)1028。熟習此項技術者自本文中之揭示內容將理解，亦可使用其他類型之處理邏輯(例如，附加於或代替DSP 1026及/或FPGA 1028)。
DSP 1026計算詳細射束軌跡及顫化參數(例如，在1MHz資料速率下)。然後將此資料傳輸至FPGA 1028。如以下詳細地論述，FPGA 1028計算高速AOD命令(例如，高達4MHz資料速率)，該等命令經由SSP1串列鏈接傳輸至AFEB 1014。AFEB 1014將AOD命令轉換成平行資料字，該等資料字被發送至AOD驅動器1016、1018。AOD驅動器1016、1018然後分別產生射頻(RF)驅動信號1030、1032，該等信號操作AOD 1020、1022以經由AOD單元來控制光束偏轉(經由RF信號頻率)及振幅(經由RF信號振幅)。以下關於圖8A、8B及8C來論述AOD 1020、1022及其他光學元件之示例性操作。
圖8A係根據一實施例的用於顫化雷射射束之系統1040的方塊圖，該系統包括AOD子系統1042及電流計子系統1044。熟習此項技術者自本文中之揭示內容將認識到，可使用其他類型之定位子系統。舉例而言，定位子系統可使用FSM。
系統1040包括將處理射束1048提供至AOD子系統1042之 雷射源1046。在一實施例中，雷射源1046包括脈衝雷射源以使得處理射束1048包含一系列雷射脈衝。在另一實施例中，雷射源1046包括連續波(CW)雷射源以使得處理射束1048包含CW雷射射束。在某些此類實施例中，AOD子系統1042藉由使處理射束1048以離散的(「脈衝」)間隔偏轉而自CW雷射射束產生雷射脈衝。
示例性雷射可包括光纖雷射、CO2雷射、銅蒸氣雷射、雷射二極體或其他類型之雷射中之一或多者。然而，應瞭解光源不一定為雷射。舉例而言，光源可為發光二極體(LED)或大功率燈。此等光源可為寬帶及光譜濾波帶或窄帶。
在一些實施例中，雷射源1046使用固態二極體激升之雷射，其可被組配來在高達5MHz之脈衝重複率下發射約266nm(UV)至約1320nm(IR)之波長。然而，可藉由替代或添加適當雷射、雷射光學器件、零件搬運設備及控制軟體來調適此等系統以在工件1060上可靠地且重複地產生所選擇的光點區域。此等修改准許雷射處理系統將具有適當雷射參數之雷射脈衝以雷射光點或脈衝之間的所要比率及間距引導至經適當定位且固持之工件1060上的所要位置，以產生具有所要顏色、對比度及/或光密度之所要光點區域。
在一些實施例中，雷射微機械加工系統採用在1064nm波長下操作之二極體激升之Nd：YVO4固態雷射(諸如，由Lumera Laser GmbH(Coherent),Kaiserslautern,Germany製造之模型Rapid)。可視情況使用固態諧波頻率產生器來二倍頻此雷射以將波長減小至532nm，從而產生可見(綠色)雷射脈衝，或將此雷射三倍頻至約355nm或四倍頻至約266nm，從而產生 紫外線(UV)雷射脈衝。此雷射經定額以產生6瓦之持續功率且具有1000KHz之最大脈衝重複率。此雷射源與控制器協作產生具有約10ps之持續時間的雷射脈衝。然而，可使用展現1飛秒(fs)至1000奈秒(ns)之脈衝寬度的其他雷射。
如以上所論述，AOD子系統1042將處理射束1048之一階射束1049以AOD偏轉角1050加以偏轉並且將處理射束1048之零階射束1051發送至射束收集器1052。系統1040可進一步包括：固定反射鏡1054，其用來將一階射束1049偏轉至電流計子系統1044；及掃描透鏡1056，其用來將雷射射束光點1058聚焦於工件1060上或其中。掃描透鏡1056之輸出可在本文中稱為聚焦雷射射束1061。
在一實施例中，AOD子系統1042可包括用來在第一方向(例如，顫化方向)上提供來回偏轉之單一AOD，而電流計子系統1044在沿著處理軌跡1062之第二方向上提供偏轉。在圖8A示出之實施例中，AOD顫化光點之每個列(沿著X軸示出)垂直於處理軌跡1062。然而，為了增加速度及多用性，圖8A所例示之實施例中之AOD子系統1042提供相對於工件1060之表面沿著X軸及Y軸之2-D偏轉。在此實例中，Y軸可被稱為平行於處理軌跡1062並且X軸可被稱為垂直於處理軌跡1062。因此，X軸可被稱為顫化方向。處理軌跡1062可對應於例如系統1040在工件1060之表面中刻劃或切割溝槽1064(例如，在電流計子系統1044控制下)之方向。
為了提供所例示之2-D偏轉，AOD子系統1042包括：第一AOD 1020，其用來將一階射束1049在第一方向上偏轉；及第二AOD 1022，其用來將一階射束1049在第二方向上偏轉，同時電流計子系統1044將射束 軸沿著處理軌跡1062移動。換言之，藉由AOD子系統1042提供之射束光點位置之移動疊加於藉由電流計子系統1044提供之射束光點位置之移動上。如圖8A中示出，電流計子系統1044亦可包括第一電流計反射鏡1066及第二電流計反射鏡1067，其用來將一階射束1049將一階射束1049相對於工件1060之表面在X軸及Y軸方向上偏轉。
AOD偏轉之定向可能不與電流計子系統1044之偏轉軸對準。通常，坐標變換可應用於AOD偏轉命令以便將所得AOD偏轉與所要坐標框架對準。此坐標變換亦可隨著速度而變化，從而旋轉AOD偏轉坐標框架以便保持AOD射束偏轉垂直於藉由電流計子系統1044界定之處理軌跡。
在AOD子系統1042包括於系統1040中的情況下，允許若干操作模式。在一實施例中，操作模式包括顫化處理射束1048以便有效地加寬工件1060處之雷射射束光點1058的能力。換言之，顫化處理射束1048包括空間定位一系列聚焦雷射射束光點1068以產生幾何特徵，該等特徵之尺寸大於藉由掃描透鏡1056聚焦之個別雷射射束光點1058之尺寸。出於示例性目的，圖8A示出當在處理軌跡1062之方向上處理溝槽1064時自工件1060之表面上方觀察之顫化雷射射束光點1068。因此，舉例而言，在給定重複率下之一系列顫化雷射射束光點1068具有在較低脈衝重複率下在處理軌跡1062之方向上相繼施加之一系列較大直徑雷射射束光點的效果。
在某些實施例中，AOD 1020、1022可以大約為約0.1μs至約10μs之速率更新其相應聲場(用新的聲學波形來填充光學孔隙)。假設為約1μs之示例性更新速率，處理射束之位置可快速更新以使得顫化雷射射 束光點1068中的若干個在處理期間重疊。顫化雷射射束光點1068可在垂直於處理軌跡1062之維度(例如，沿著X軸或顫化方向)上重疊以便加寬所處理的特徵(例如，溝槽1064)。如圖8A中示出，顫化雷射射束光點1068亦可在處理軌跡1062之方向上重疊。為了保持顫化射束定向成垂直於處理軌跡1062，根據某些實施例，可隨著處理軌跡1062之角度變化而不斷地調整顫化軸。另外，可調整顫化軸來彌補隨著處理軌跡速度而變化在顫化點之線上所賦予的角度。
除了相對於工件1060之表面來顫化射束位置之外，或在其他實施例中，AOD子系統1042可用來改變顫化軸中之強度輪廓。操縱沿著顫化軸之處理射束1048之強度輪廓允許對所處理溝槽1064之橫截面進行整形。舉例而言，溝槽1064可經處理而具有矩形、U形或V形橫截面。對諸如側壁斜率之特徵進行整形可適用於諸如相交處形成之情況中。整形解析度可基於基本光點大小，並且整形強度輪廓可為顫化圖案(位置及強度)及光點強度輪廓(例如，高斯輪廓形狀或另一種輪廓形狀)之卷積。可對特徵進行整形，該整形例如係藉由使脈衝沿著顫化軸在某些位置處重疊(例如，可將兩個或兩個以上脈衝施加於同一位置處)來移除選定量之目標材料，及/或藉由隨著沿著顫化軸之偏轉位置而變化來調變雷射脈衝之功率振幅來進行。
除了沿著顫化軸對特徵進行整形之外，或在其他實施例中，AOD子系統1042可用於控制隨著沿著處理軌跡1062之位置而變化的功率以允許對所處理線性特徵之「端點」之類似整形。控制隨著沿著處理軌跡1062之位置而變化的功率亦可適用於諸如相交處形成之應用中。AOD子系統1042之使用允許功率調變以非常高速度(例如，大約為幾微秒)發生，以 使得強度輪廓之精密控制(例如，其中特徵尺寸在約5μm與約50μm之間的範圍內)在較高處理速度(例如，在約1m/s與約5m/s之間的範圍內)下係可能的。
除了使高斯射束偏轉之外，某些實施例亦可使藉由包括例如繞射光學元件(DOE)之傳統射束整形技術來整形的射束偏轉。舉例而言，圖8B係根據一實施例的射束整形系統1070之方塊圖。系統1070包括圖8A示出之AOD子系統1042(具有第一AOD 1020及第二AOD 1022)、零階射束收集器1052及反射鏡1054。系統1070進一步包括用於射束整形之繞射光學元件(DOE)1072及光學元件1074(例如，成像光學器件、電流計反射鏡及掃描透鏡)。出於示例性目的，在一系列AOD偏轉角1050上展示圖8B中之一階射束1049。在圖8B例示之實施例中，藉由AOD子系統1042偏轉之一階射束1049經由中繼透鏡1076被中繼至DOE 1072(將射束之樞軸點成像於DOE 1072上)以便保持一階射束1049在DOE之孔隙上居中，不論AOD子系統1042所賦予之AOD偏轉角1050如何。然後，DOE 1072可藉由賦予額外波前相位失真來對射束強度進行整形(如此等射束整形DOE之典型情況)。此方法在以下情況中可為有利的，其中較大的整形射束可偏轉並鄰接以形成具有例如正方形強度輪廓之更均勻的顫化通量輪廓。此方法在以下情況中亦可為有利的，其中較少數目個雷射脈衝足以形成所要特徵(舉例而言，在介電材料中鑽出之微介層孔)。在此情況下，相對於施加整形強度輪廓，光柵化施加高斯脈衝可能效率較低，但是高速AOD偏轉對於整形強度處理光點位置之高速控制可為合意的。對修改雷射光點區域之空間輻照輪廓之詳細說明可在Corey Dunsky等人之美國專利第6,433,301號中發現，該美國專 利讓渡給本申請案之受讓人且以引用方式併入本文中。
在其他實施例中，類似的中繼透鏡組態可用來定製AOD偏轉射束在掃描透鏡處之偏轉。出於至少兩個原因，此可為合乎需要的。首先，可能需要將射束之樞軸點中繼至電流計掃描反射鏡(消除射束橫向偏轉)以便：(a)保持射束在電流計反射鏡及掃描透鏡之透明孔隙中居中以避免射束截割，及(b)避免射束自掃描透鏡入射光瞳之中心位移，因為此位移可在工作面處產生傾斜射束。其次，可能需要在掃描透鏡處賦予橫向射束偏轉以便有意地在工作面處產生射束斜率。在某些高斯雷射鑽孔應用中，傾斜射束可有利於在所處理特徵(舉例而言，微介層孔鑽穿)中產生更陡的側壁。
圖8C係根據一實施例的提供傾斜處理射束1082之系統1080之方塊圖。系統1080包括圖8A示出之AOD子系統1042(具有第一AOD 1020及第二AOD 1022)、零階射束收集器1052及反射鏡1054。系統1080進一步包括中繼透鏡1076及光學元件1074(例如，成像光學器件、電流計反射鏡及掃描透鏡)。出於示例性目的，在一系列AOD偏轉角1050上展示圖8C中之一階射束1049。如圖8C中示出，藉由正確地設計並間隔1084中繼透鏡1076與掃描透鏡(例如，圖8A示出之掃描透鏡1056)，藉由AOD子系統1042偏轉之一階射束1049亦可橫向偏轉以在工件1060之表面處產生傾斜射束1082。用於處理光點在工件1060處之給定偏轉的射束傾斜量可藉由以下來控制：(a)使用AOD 1020、1022來大體上產生工件1060處之橫向光點偏轉，並且改變中繼透鏡1076光學器件及與掃描透鏡(例如，掃描透鏡1056)之間隔1084，或(b)協調電流計(例如，圖8A示出之電流計1066、1067)及AOD 1020、1022以使得可賦予掃描透鏡處之任意橫向射束偏轉(以及由此，工件 1060處之任意射束斜率)，而與工件1060處之所要橫向光點偏轉無關。
整形技術之進一步細節稍後加以更詳細論述並且亦可在Mark A.Unrath等人之美國專利公開案第2012/0273472號中發現，該案之內容以引用方式併入本文中。
雖然射束顫化可非常有效且靈活地產生所要通量輪廓，但是顫化之替代(但是有時更具限制性的)方法包括藉由向AOD 1020、1022中之至少一者施加線性變頻波形來改變雷射射束光點1058之焦點，亦即，可藉由當雷射脈衝傳播穿過AOD時使施加至AOD之一或多個超聲換能器之RF信號線性變頻來驅動AOD 1020、1022。使所施加RF信號線性變頻具有在離開AOD子系統1042之雷射脈衝之射束之焦距中產生變化的效果。在改變焦距後，遞送至工件1060之雷射脈衝之有效光點大小以對應的方式變化。焦距改變之程度可藉由以下來表徵：F=v 2/(λ‧df/dt)。
其中F係藉由線性變頻產生之有效焦距，ν係聲光(AO)單元內之聲速，λ係雷射脈衝之波長並且df/dt係施加至超聲換能器之RF頻率之變化率。如將瞭解，焦距改變之方向(即，朝向或遠離工件1060係由F之正負號給出(即，可為正或負，取決於頻率是否經調變來隨時間增加或減小)。
此外，使用線性變頻波形，聲波之瞬時頻率在穿過AOD晶體之光學處理射束1048內線性變化。聲波之瞬時頻率之線性變化具有向處理射束1048施加單軸(散光)聚焦項之效果，而非在離散步驟中使雷射射束光點1058位移。藉由向AOD 1020、1022施加線性變頻波形，根據某些實施例，雷射射束光點1058可對稱(或不對稱)地散焦，由此增加工件1060處 之光點大小。此方法可適用於例如較低重複率雷射之情況下，其中脈衝重複頻率可能不足夠高來提供脈衝在工件1060處之良好重疊以便在加寬溝槽1064時避免強度變化。線性變頻亦可用來在使用較低通量或脈衝能量之處理步驟期間使雷射射束光點散焦。舉例而言，雷射處理(例如，在形成於半導體晶圓上或其中之積體電路之間刻劃)可包括切穿上覆金屬(例如，銅)層之第一處理步驟，後續接著使用有所減少之通量來處理下伏介電層之第二處理步驟。代替使用雷射射束之兩次通過，一個實施例使用線性變頻來使雷射射束光點散焦，以使得可在單次通過中處理兩個層。線性變頻可在各個脈衝之間選擇性地控制或可施加至脈衝之群組。類似地，亦可控制脈衝之空間形狀。
大體上，對於與穿過被雷射脈衝射束照射之孔隙的聲波之渡越時間相比較短的雷射脈衝而言，使所施加RF信號線性變頻較好地起作用。可能難以有效地改變藉由諸如CW或準CW(QCW)雷射之雷射源1046產生的雷射脈衝射束之焦距，基本上因為此等雷射(實際上)在脈衝之間沒有雷射關閉時間，在此雷射關閉時間期間可將線性變頻頻率重設成開始值。因此，可更容易將線性變頻技術與離散脈衝雷射一起實行，以使得當雷射脈衝穿過AOD 1020、1022時，可正確地設置線性變頻掃描(圍繞用於光點定位之中心AOD頻率)。然而，若亦提供脈衝閘控單元，則線性變頻技術可與CW或QCW雷射一起使用。
AOD子系統1042可賦予射束軸移動之程度與所施加RF信號之頻率成比例。當所施加RF頻率線性變頻時，聲波頻率將在穿過AO單元之雷射脈衝之寬度(即，橫向於射束路徑來量測)上變化，並且射束路徑之 偏轉與渡越雷射脈衝之平均頻率成比例。平均頻率可正確地設置或校準以賦予射束軸之所要移動。然而，雷射脈衝及/或AOD控制信號時序之變化可導致此平均頻率之偏移，並且由此產生光點位置誤差(即，導致雷射脈衝被遞送至工件1060處之不同於所要光點位置的位置)。舉例而言，AOD子系統1042可具有150μm之掃描範圍(例如，在30MHz頻寬內)。因此，每MHz之射束路徑偏轉量將為150μm/30Mhz，或5μm/MHz。若所要線性變頻速率為30MHz/μs，則10ns之時序變化將產生1.5μm之射束路徑偏轉誤差(即，(5μm/MHz)*(30MHz/μs)*(10ns))。
雷射脈衝及/或AOD控制信號時序之變化通常由於以下因素而產生：控制器(因為其可以各種方式實施)內之電路或操作、驅動器之變化、雷射脈衝由雷射源1046產生等。在一些雷射源(諸如二極體脈衝式光纖雷射)中，輸入雷射觸發信號與最終產生之對應雷射脈衝之間的抖動可相對較低(<10ns)。在其他雷射源(例如Q開關二極體激升雷射)1046中，變化可較大(例如，歸因於內部Q開關活動及雷射空腔動態之隨機同步)。例如，典型UV Q開關雷射可在輸入雷射觸發信號與最終產生之對應雷射脈衝之間展現大約±15ns之時序不確定性。此外，典型FPGA可具有以20ns時鐘週期運行之基本時鐘。因此，包括此FPGA之控制器(例如，FPGA 1028 AOD控制器)將引入額外±10ns之時序不確定性。此等時序不確定性可導致最終遞送至工件102之雷射脈衝之定位誤差(即，雷射脈衝最終被遞送至之實際位置遠離所要處理光點之變化或偏差)。取決於在處理期間將要形成之特定特徵，此定位誤差可能重要或可能不重要。
當實現Z高度補償時，上述定位誤差可為重要的。在此等 情況下，發至雷射源1046之觸發信號之輸出(例如，用於產生雷射脈衝)，發至AOD子系統1042之觸發信號之輸出(例如，用於施加一或多個線性變頻RF信號)，與雷射脈衝藉由雷射源1046之產生之間的同步化可加以改良。舉例而言，在雷射源1046依賴於內部時鐘來觸發雷射脈衝之輸出的一實施例中，內部時鐘可(例如，經由PLL、閘控邏輯等)與起始發至AOD子系統1042之觸發信號之控制器的內部時鐘同步化。此外，產生線性變頻序列本身所涉及之任何時鐘(例如，藉由直接數位合成器(DDS)電路使用之時鐘等)可類似地同步化。此同步化可將時序不確定性減少至僅為歸因於隨機雷射空腔作用之時序不確定性。
在一些實施例中，AOD子系統1042可藉由在雷射脈衝渡越超聲換能器時向該等超聲換能器中之一或多者施加光譜整形RF信號來驅動。在此等實施例中，選擇所施加RF信號中之頻譜之形狀以改變離開AOD子系統1042之雷射脈衝之射束之M2因子(在此項技術中亦稱為「射束品質因子」或「射束傳播因子」)。在改變M2因子後，遞送至工件1060之雷射脈衝之有效光點大小以對應的方式變化。M2因子可改變之程度對應於所施加RF信號中之頻譜之寬度(例如，與相對較窄頻譜相比，相對較寬頻譜對於M2因子具有更強影響)。大體上，對於與穿過被雷射脈衝射束照射之孔隙的聲波之渡越時間相比較長的雷射脈衝而言，對所施加RF信號之頻譜內容進行整形較好地起作用。
在將具有徑向對稱、高斯空間強度輪廓之雷射脈衝遞送至工件1060之實施例中(並且假定藉由雷射源1046輸出之雷射脈衝具有高斯空間強度輪廓)，則所施加RF信號之頻譜亦可具有高斯形狀。因此，在一實 施例中，可施加之第一種類型之RF信號可表徵為時間域中之相對較窄信號尖峰(即，暗示所施加信號頻譜中之所有頻率之間的恆定或大體上恆定的相位)。此類型之信號有可能負面地影響AOD單元之總體繞射效率。因此，在另一實施例中，可施加的第二種類型之RF信號可表徵為相對平滑信號，看上去幾乎類似於單一頻率振盪(例如，其中一個振盪峰之振幅與每隔一個振盪峰之振幅大約相同的信號)。此RF信號可包括準週期信號。不同於有尖峰的RF信號，此等光譜整形RF信號可建構成不會顯著影響AO單元之繞射效率。
合適的光譜整形RF信號可使用任何合適技術來產生。在一實施例中，光譜整形RF信號可藉由以下過程來產生，該過程包括：選擇所要中心頻率ωo來設定調變射束之質心位置，選擇所要頻譜寬度σ ω來設定工件1060處之有效雷射脈衝光點大小，選擇所要頻率解析度rω來設定將要驅動之離散頻率之間隔，以及將選定中心頻率ωo、頻譜寬度σ ω及頻率解析度rω輸入至諸如Gerchberg-Saxton演算法之演算法，以便經由判定每個頻率所需要之相位來大致估計將要施加之RF信號之所要頻譜性質。在此實施例中，AOD系統可被設計成使得入射於AO單元上之雷射脈衝之射束照射AO單元之相對較大數目個光柵週期(例如，在100MHz之脈衝重複率下入射於石英AO單元上之6mm射束大小照射超過100個週期)，從而針對大多數實際情況來達成高斯頻譜之合適近似。然後，可(例如，在控制器處)應用近似來產生將要施加至AOD子系統1042的一或多個合適光譜整形RF信號。藉由改變頻譜寬度σ ω(近似演算法之輸入)，可改變所施加RF信號之頻譜以改變所施加RF信號中之頻譜之寬度。此外，藉由改變 中心頻率ωo(近似演算法之輸入)，可偏轉射束路徑。因此應瞭解，頻譜寬度σ ω、中心頻率ωo及頻率解析度rω或其任何組合可共同或單獨地改變。
雖然以上論述限於產生具有高斯整形頻譜之RF信號，但是應認識到本發明不限於此。舉例而言，可修改以上論述之技術來產生其他光譜整形RF信號(例如，具有矩形或「頂帽」頻譜形狀之RF信號)以便施加至AOD系統之一或多個換能器。當施加時，離開AOD系統之雷射脈衝之M2因子可以某種方式改變，該方式導致產生具有對應非高斯空間強度輪廓(例如，矩形「頂帽」空間強度輪廓)的雷射脈衝。
關於光點大小變化、光點形狀變化、光點能量變化及高度控制補償之更多細節可在Mar.Unrath等人之美國臨時申請案第62/271,446號、第62/216,102號及第62/241,624號中發現，該等案之內容全部以引用方式併入。
B.顫化架構
1.基本顫化(或光柵)表架構
圖9係表示根據一實施例的在FPGA 1028中實行之AOD控制資料流之方塊圖。應注意，顫化及光柵經常可互換使用。類似地執行顫化及光柵；然而，顫化係指一維射束偏轉，而光柵化係指二維偏轉。FPGA 1028包括一或多個顫化表1110，整形表1112，線性化表1114、1115，及潛時調整1116。
兩組顫化點載入於顫化表1110中。顫化表1110作為可無限地定址的循環緩衝器來操作。許多顫化表1110儲存於FPGA 1028中。每個 顫化表1110藉由位址及長度來識別。FPGA 1028自動調整循環緩衝器定址以適應指定表長度。
在光柵或顫化操作期間，藉由變換矩陣讀取並調節顫化表條目以定標並旋轉顫化(或光柵)圖案，由此產生發至兩個AOD通道之頻率命令。
將一對額外頻率偏移添加至經變換之顫化命令，從而提供標稱命令向量，關於該向量施加顫化命令。
該組線性化表1114、1115基於AOD頻率命令來產生AOD振幅命令。
以下定義亦針對圖9來提供。
F0：AOD頻率命令，軸0。
F1：AOD頻率命令，軸1。
Fnom：零度偏轉之標稱AOD頻率命令。
Fd[1..Nd]：一組偏轉頻率，其包含如上所述之「顫化表」1110。
Nd：偏轉頻率點之數目(例如，顫化點之數目)。
Kw：顫化寬度定標因子。Kw=0代表沒有顫化(標稱處理射束)。
Kp：功率命令尺度因子。
Ks：強度整形因子。
Atten：衰減命令。
2. FPGA介面
每次Tcmd更新(例如，1μsec)，自DSP 1026傳輸資料至FPGA 1028。
3. DSP/FPGA同步化
在處理期間，DSP 1026將資料連續地串流傳輸至FPGA 1028，並且FPGA 1028同步化其資料傳輸與AOD控制執行。此可使用以下序列來進行，假定為1μsec之示例性更新時間(Tcmd)。圖10例示此時序。
圖10係例示根據一實施例的DSP與FPGA之示例性同步之時序圖。如圖10中示出，DSP 1026將十組控制資料(足夠用於兩個5μsec DSP循環)寫入1210至FPGA 1028。DSP 1026在FPGA 1028中設定1212「Synch」暫存器以通知其資料準備好用於處理。FPGA 1028在下一個5μsec DSP中斷1216處開始資料處理1214，如藉由虛線1218指示。(FPGA 1028及DSP 1026接收同一中斷)。在每個DSP循環期間，DSP 1026將新資料載入1220至FPGA 1028。FPGA 1028基於先進先出(FIFO)來處理此資料。電流計命令資料係在每個DSP循環期間計算出，但是在下一個DSP循環處施加至電流計控制器。因此，電流計1066、1067及AOD 1020、1022共用同一時序參考。DSP 1026使AOD命令資料相對於電流計命令資料延遲，以便考慮到電流計與AOD控制之間的各種信號處理延遲。此延遲併入針對最初資料傳輸(在1210處示出)與開始FPGA 1028之資料執行(在1214處示出)之間的兩個循環延遲之調整。
4.內傾參數
圖9未展示的一個參數係「內傾」參數(Kb)，其可包括於LDA系統顫化定義中。此參數用來改變跨顫化射束之寬度所施加之功率以 考慮到弧形之內部邊緣與外部邊緣之間的速度差異(如同內傾的跑道轉彎)。此舉藉由向隨著顫化位置而變化之顫化振幅施加額外定標因子來進行，類似於在某些實施例中所使用之「形狀」參數。
圖11係例示根據一實施例的使用內傾之處理狀況之示意圖。圖11例示較寬弧形1310。較寬弧形1310包括相對較小平均半徑R，其內部弧長Ri與外部弧長Ro之比率可顯著不同於1，從而導致跨溝槽寬度W之通量變化。
將平均半徑R與特徵寬度W之比率定義為內傾比率Rb=R/W。
則外部速度與內部速度之比率為Vo/Vi=(2*Rb+1)/(2*Rb-1)。
為了調整跨顫化寬度之雷射功率，「內傾參數」Kb定義隨著顫化位置而變化之功率定標之變化。圖12圖形地例示根據一實施例的示例性內傾參數定標。內傾參數Kb在-1與+1之間變化，並且可定義為Kb=(Kstart-Kend)/2，其中Kstart=在顫化循環開始時之內傾振幅定標，並且Kend=在顫化循環結束時之內傾振幅定標。
內傾參數藉由以下關係與內傾比率相關Kb=1/(2*Rb)。
對於Kb=0，定標因子在顫化範圍內為1(沒有影響)。在極端(|Kb|=1)處，顫化範圍之一個末端按比例縮小至零並且另一個末端放大2x。 當處理典型弧形時，Kb可設定為中間值(例如，小於約0.5)。
顫化範圍之中心(亦即，顫化射束之中心線)處之內傾定標不受影響。因此中心線功率(Pnom)保持不變，而內部邊緣功率衰減(以補償較低射束速度)並且外部邊緣功率(Pouter)放大(以補償較高射束速度)：Pouter=Pnom*(1+Kb)。
在某些實施例中，LDA設計規則闡明比率R/W應限於大於約2.0以便保持合理的速度比率及功率定標。在處理期間，檢查放大的功率以證實其不超過最大可用功率。設定弧形中之速度以確保放大的功率不超過最大可用功率。由於三級剖析能力，此速度降低可在弧形段之末端處即時發生。
5.示例性顫化操作
在圖13、14及表3中，簡單實例例示顫化之時序及命令更新。圖13圖形地例示根據示例性顫化操作的示例性XY射束位置。圖14圖形地例示根據圖13示出之示例性顫化操作的示例性X及Y射束位置對時間。表3例示圖13及14示出之示例性顫化操作的示例性射束位置及過程參數之表。在此實例中，Taod=Tcmd=1μsec。使用一個顫化表(Nd=5，Td=5μsec)來切割初始溝槽。在切割開始時改變劑量(Kd)。在弧形期間修改內傾參數(Kb)以使在曲線之內部及外部邊緣上之通量標準化。
在此實例中，溝槽包括溝槽寬度開始增加之過渡段1510。在此實例中，過渡段1510包括第十三及第十四顫化列。然而，在其他實施例中，可使用不同數目個顫化列(例如，過渡區中可使用四個、五個、六個
Figure 105105862-A0305-02-0067-3
 或更多個顫化列)。最初(例如，在第十三列開始)將較大顫化表(Nd=7)壓縮(Kw<1)以匹配先前段。然後，Kw在兩個顫化列內增加，一直到Kw=1(全部寬度)。換言之，如表3中示出，在第十三顫化列中Kw=0.76，在第十四顫化列中Kw=0.87，並且在第十五顫化列中Kw=1。
隨著寬度參數變化，亦修改劑量(Kd)。當壓縮顫化間隔時(例如，新顫化表之開頭在第十三顫化列開始)，劑量減少以便考慮到較大脈衝重疊。換言之，在Nd=7之過渡段1510之外，Kd=1.4。然而，在過渡段內(其中顫化表首先自Nd=5變化至Nd=7)，Kd在第十三顫化列中減少至1.06。然後，Kd在第十四顫化列中增加至1.22，然後在第十五顫化列中再次增加至1.4。
形狀在此實例中保持恆定，但是通常其可能以類似於Kd、Kw及Kb之方式變化。對於一實施例中之LDA系統，將形狀忽略。
注意，對於每個顫化列，過程參數(Kw、Kd、Kb及Ks)及顫化表選擇(Nd)保持恆定。如較早指出，FPGA 1028強制實施此參數更新時序；DSP 1026可提供所有過程參數之定期更新並且在適當時允許FPGA 1028應用過程參數。
C. AOD坐標框架及校準
AOD射束偏轉與電流計射束偏轉協作來起作用以便產生最後工作面射束位置。AOD偏轉之校準，及其在三級定位、顫化及光柵化期間與電流計射束偏轉之相互作用適用於保持局部重複性(例如，以便支援相交處形成)，並且控制顫化及光柵化特徵尺寸。
在一實施例中，在處理射束進入掃描透鏡1056之前，AOD 子系統1042及電流計反射鏡1066、1067各自使處理射束角度偏轉。將任何AOD射束角度偏轉添加至電流計1066、1067之射束角度偏轉，並且因此AOD偏轉命令可被視為等效於電流計「原始」命令，其為「射束角度」坐標。AOD偏轉命令可被視為添加至電流計1066、1067之「射束角度」命令的「射束角度」命令。在某些實施例中，僅在定標並旋轉AOD射束偏轉坐標框架以匹配電流計坐標框架(如藉由圖35所描述)之後，此才可為真實的，因為光學器件串佈局可在此等兩個軸之間產生旋轉，並且AOD偏轉器1020、1022具有獨特的尺度因子。
存在由於虛擬AOD偏轉樞軸點自電流計反射鏡1066、1067位移而導致的二階效應。當AOD 1020、1022偏轉射束時，橫向射束位置在透鏡入射光瞳內稍微偏移，從而產生較小額外失真。預期為亞微米的此誤差在某些實施例中可忽略。
在考慮三級剖析、顫化及光柵操作時，藉由AOD 1020、1022施加之此「漸增角度」概念係有用的，說明為了滿足系統效能目標，需要進行所需的校準及運行時間校正。
1. AOD變換
在某些實施例中，經由AOD處理類型所特有的坐標變換來得出發至AOD子系統1042之命令信號。以下論述涉及若干坐標系統。「理想」坐標係經校準的工作面坐標。此等坐標可藉由XY級段之玻璃網格校準來界定。用語「所要」或「標稱」可在本文中代替「理想」來使用。「原始電流計」坐標用來命令電流計伺服迴路。「原始AOD」坐標用來命令AOD通道。
在本文中提及以下變換：TMframe、TMfield、TMdither及TMaod。TMframe將原始電流計坐標變換成原始AOD坐標。藉由將TMframe應用於一組漸增原始電流計坐標(圍繞標稱電流計位置偏離)所形成的AOD命令產生AOD射束偏轉，其與圍繞此標稱位置之漸增電流計偏轉在光學上相同。因此，在將TMframe應用於原始電流計命令之後，AOD變成「虛擬電流計」。此變換對於給定光學器件佈局係固定的，並且不隨著玻璃網格校準而變化。經由AOD位置校準常式來計算此變換。
TMfield係局部掃描場失真變換。其將一組漸增理想(或所要)坐標(圍繞掃描場中之某一標稱位置偏離)變換成漸增原始電流計坐標。使用「正向」(理想至原始電流計)及「反向」(原始電流計至理想)。此變換隨著掃描場位置而變化。其隨著玻璃網格校準而變化，因為此校準界定理想坐標框架。TMfield可自電流計校準資料計算出。
TMdither係自SCC 1010傳遞至DSP 1026之一組變換項，其用於在向量處理期間計算TMaod。TMdither係由SCC 1010針對每個向量或刮削處理段來計算，並且隨著掃描場位置及射束速度而變化。
TMaod係FPGA 1028內部旋轉並定標儲存於顫化/光柵表中之理想AOD資料的變換。在向量或刮削處理中，此保持理想顫化向量垂直於理想軌跡向量。在光柵處理中，此定標並對準相交處處理或一般光柵圖案形成所需要的二維光柵資料。在向量或刮削處理期間，此變換係由DSP基於射束軌跡速度向量及TMdither變換來即時計算。TMaod變換係由SCC 1010在光柵處理期間計算一次。
2.掃描透鏡場失真
關於坐標框架及校準方程之問題來源於由掃描透鏡1056及電流計反射鏡射束遞送系統所產生的場失真。在理想掃描透鏡中，使入射射束之角度偏轉以產生工作面處之光點位移。對於較好設計的遠心掃描透鏡(「F-θ」透鏡)，若射束圍繞透鏡入射光瞳之中心樞轉，則光點位移與射束角度成比例，並且不需要校準。然而，將電流計反射鏡1066、1067封裝於入射光瞳處之實體限制條件阻止射束精確地圍繞理想點樞轉；一些射束平移在射束偏轉期間發生。此產生掃描場失真圖案，如圖15中示出。
圖15圖形地例示示例性實施例中之掃描場失真圖案，其中LDA系統包括F/18 100mm掃描場透鏡。在典型雷射處理系統中，對此失真圖案進行映射以使得校正項可應用於射束定位器，由此產生工作面處之(標稱)無失真圖案。此校準變換之輸出係射束定位器之「原始」坐標框架中之命令，其等效於在電流計1066、1067的情況下之反射鏡角度命令。在LDA電流計控制器子系統內，施加標稱尺度因子(例如，2*透鏡焦距)，從而產生以工作面μm為單位之原始命令。在使用FSM定位系統之實施例中，與電流計之失真相比，定位於掃描場透鏡之入射光瞳處之FSM將具有相對極少失真要加以校正。
注意，在系統上量測之實際場失真係光學器件串(電流計區塊+掃描透鏡)中之幾何失真與電流計定位器誤差(偏移、尺度因子、非線性)之組合。光學器件場失真項係電流計偏轉及AOD偏轉所共有的，並且可施加相同校正項。然而，電流計1066、1067本身中之任何校準誤差(角度相依性線性誤差及尺度因子(SF)漂移)亦包括於掃描場校準項中，並且在應用於AOD偏轉時產生校準誤差。然而，在尺度因子(SF)非線性誤差及溫度漂移 <0.1%的情況下，此電流計誤差較小，其可導致對於100μm之三級AOD偏轉，在電流計偏轉與AOD偏轉之間的不匹配為<0.1μm。然而，電流計1066、1067上之標稱尺度因子容限可較大(例如，20%)，其影響校準程序，如下所述。
掃描場失真圖案產生隨著掃描場位置而變化之局部失真。舉例而言，圖16圖形地例示根據示例性實施例的X及Y掃描場失真誤差(err)對X及Y場位置。圖17圖形地例示根據圖16示出之示例性實施例的X及Y掃描場失真尺度因子(SF)及旋轉誤差對X及Y場位置。圖18圖形地例示根據圖16及20示出之實例的光柵化特徵之示例性局部位置幾何校正(PGC)失真。隨著XY場位置而變化之X及Y誤差之斜率可作為局部尺度因子及旋轉誤差來處理，例如，PGC失真項。若此等誤差足夠大，則局部PGC失真可在光柵圖案中產生不可接受的誤差。舉例而言，考慮定位於(-50mm，-50mm)場位置中之200x200μm光柵圖案。局部PGC失真(自圖17獲取)將產生圖18示出之失真圖案。歸因於較大旋轉誤差，X誤差在圖案隅角處達到5μm，其可足夠大以在相交處形成中產生不可接受的深度變化。
掃描場失真圖案以至少三種方式影響LDA射束定位器：在所有模式期間，當三級剖析界定AOD及電流計命令來產生標稱射束軌跡時；在向量或刮削模式期間，當定標並旋轉AOD顫化命令時；以及在光柵模式期間，當潛在較大光柵區域可能失真時。
3.在三級剖析期間之AOD校準校正
圖19示意性地例示根據一實施例的三級剖析子系統2200。在三級剖析中，在電流計子系統1044與AOD子系統1042之間劃分射束定 位。三級剖析係指使用AOD子系統1042作為三級定位器(例如，除了XY級段及電流計子系統1044之外)。示例性雷射射束三級定位器描述於美國專利第6,706,999號中，該案讓渡給本揭示案之受讓人，並且全部以引用形式併入本文中。如本文所揭示之使用AOD子系統1042的三級剖析允許高速剖析射束路徑(例如，使用約1μs之更新來提供時序解析度)，其中在離散時序邊界上發出AOD命令。三級剖析子系統2200包括剖析濾波器2204、延遲元件2206及減法器2208。
圖19例示對應於需要在工件中切割出之溝槽的示例性射束輪廓2210(亦可在本文中稱為示例性「射束命令」)。示例性射束輪廓2210包括可能難以使用電流計子系統1044來高速追蹤的急轉彎。在通過掃描場校準變換2203之後，將示例性射束輪廓2210提供至三級濾波器2205，三級濾波器2205包括剖析濾波器2204及延遲元件2206。剖析濾波器2204包含低通濾波器，其過濾掉電流計子系統1044可能難以追蹤的高頻內容。剖析濾波器2204之輸出可用作電流計命令(電流計控制信號)，如位置輪廓2212所示出。圖19例示位置輪廓2212之放大部分2213，放大部分2213示出相對於藉由電流計子系統1044提供之實際位置2218的所命令位置2216。AOD子系統1042用來校正所命令位置2216與實際位置2218之間的差異。
在一實施例中，剖析濾波器2204包含無限脈衝回應(IIR)濾波器。在另一實施例中，剖析濾波器2204包含有限脈衝回應(FIR)濾波器。對於任何頻率範圍中之信號，FIR濾波器自然地具有恆定延遲。然而，熟習此項技術者自本文中之揭示內容將認識到亦可使用其他類型之濾波器。延遲元件2206延遲示例性射束輪廓2210，延遲的量與藉由剖析濾波器2204 引入之延遲量大約相同。減法器2208自延遲元件2206之輸出減去剖析濾波器2204之輸出以獲得自電流計命令移除之高頻內容。然後，藉由減法器2208輸出之高頻內容可用作控制AOD子系統1042之AOD命令信號。圖19例示示例性AOD位置命令輪廓2214。雖然未展示，但是可在位置命令輪廓2214上使用差異來計算對應的速度及加速度命令輪廓。
示例性射束命令2210係在應用面板對準變換之後，工作面上之射束在「所要」坐標中的所要軌跡。如以上所論述，將示例性射束輪廓2210提供(作為所命令射束位置信號)至掃描場校準變換2203。將資料濾波以將軌跡劃分成低頻及高頻分量，從而允許AOD子系統1042追蹤高頻、低振幅命令，並且將頻寬有限的、較大振幅命令傳遞至電流計子系統1044。應用掃描場校準變換2203產生「原始電流計」坐標。由於此發生在藉由三級濾波器2205劃分命令之前，因此三級濾波器2205之輸出係電流計分量及AOD分量，其中每一者在相同原始電流計坐標中。
若將AOD子系統1042校準以使射束在原始電流計坐標框架中偏轉，則對於AOD三級位移不需要進一步掃描場校準變換。此為有用的，因為其意味著不需要局部AOD場失真校正。換言之，在應用掃描場校準變換2203時，已經考慮到掃描場失真效應。
此方法之另一個解釋為，三級剖析濾波器使電流計命令在原始電流計坐標中自所要命令發生位移。AOD子系統1042僅提供補償位移來補足此電流計射束角度位移。
然後，將「原始電流計」坐標中之AOD命令輸出變換(定標及旋轉)以產生「原始AOD」偏轉命令。此變換被稱為「TMtert」變換。
至少出於兩個原因，TMtert變換保持與用來修改顫化之TMaod變換(在圖9中示出)分離。首先，TMtert內部之定標不能在顫化期間使用，因為其對於AOD及電流計SF進行校正，並且由此不適用於與電流計運動無關的顫化過程。其次，TMtert中之旋轉項係固定的並且與速度向量角度無關，與隨著軌跡角度而變化的TMaod顫化變換(在FPGA 1028內部應用)形成對照。因此，在將AOD軌跡資料傳輸至FPGA 1028之前，將TMtert變換應用於AOD軌跡資料，並且此資料不再受TMaod影響。
將TMtert變換應用於「原始電流計」坐標亦提供將AOD誤差校正項添加至三級AOD資料之機會。此為便利的，因為電流計控制器誤差(其經濾波以產生AOD誤差校正資料)係在原始電流計坐標中。
在圖48中概述所得校準資料流。
以上論述僅適用於處理供應至三級濾波器演算法之射束中心軌跡位置。對於顫化及光柵化之校準作用稍有不同，如下所述。
4.光柵圖案化期間之AOD校準校正
如以上提及，局部掃描場PGC失真可足夠大以致於需要對於隨著場位置而變化之光柵圖案進行局部校準校正。注意，此情況不同於上述三級剖析之情況，因為AOD偏轉並非代替預補償之電流計偏轉來執行(其意味著預補償AOD偏轉命令)；實情為，僅光柵圖案之中心點針對場失真加以補償。未補償用來處理光柵圖案之AOD偏轉。
自掃描場校準變換得出局部PGC校正，並且在光柵處理期間或之前可將其自SCC 1010傳輸至DSP 1026。局部PGC變換與顫化角度之其他AOD變換及AOD坐標框架旋轉組合，如稍後在「向量處理概述」下 描述。
5.顫化期間之AOD校準校正
在顫化的情況下，AOD場之局部PGC失真可影響顫化向量之寬度及旋轉。由於跨溝槽之寬度來顫化射束，橫軸(「旋轉」)失真誤差分量在同軸方向上(沿著溝槽)產生偏轉，並且對於寬度具有可忽略的影響(例如，餘弦誤差<0.2%)。橫軸中之PGC定標誤差直接影響溝槽寬度，程度為約2%至約3%。
然而，非常寬的溝槽可使其端點因旋轉失真而偏移，如在較大光柵圖案中。由於此可影響較寬溝槽之相交處，因此PGC校正適合於顫化。每個處理段，將失真項自SCC 1010傳輸至DSP 1026，並且可藉由八個(8)位元來表示，在藉由1/1024定標之後提供12.5%的誤差範圍及0.1%的解析度。
6. AOD校準程序
圖20示意性地例示根據一實施例的AOD校準圖案。以下程序相對於電流計框架2312及AOD尺度因子來校準AOD框架旋轉2310。在掃描場之中心附近執行用於TMtert變換之校準，其中掃描場失真可忽略。注意，對於顫化及光柵化，電流計框架2312之旋轉可能不造成問題。只要AOD框架2310正交並且與電流計框架2312對準，則顫化及光柵正確地對準，因為此等操作係相對於電流計框架2312。
程序包括將TMtert變換設定成預設值(單位矩陣*標稱SF)，並且將X級段移動至其行程中心。然後，給FPGA 1028載入四個十字絲光柵圖案2314。出於論述目的，圖20示出十字絲光柵圖案中之一者2318的 放大(且旋轉)後的型式2316。每個圖案包括中心十字絲2320(零AOD位移)，及在AOD軸(+ch0、-ch0、+ch1、-ch1)中之一者中位移的十字絲2322。注意，此等位移在原始AOD坐標框架(ch0,1)中，而非工件或電流計框架(XY)中。程序包括用處理光點大小來定標四個十字絲校準圖案2314之群組及/或每個個別圖案2318，該光點大小可取決於系統設置而變化。處理光點大小係系統組態參數。
程序亦包括在以掃描場中心為中心之網格圖案中切割四個圖案2314中之每一者。對於每個圖案，將電流計移動至圖案之相應位置，並且在光柵化之前安定(例如，歷時1ms)。在示例性實施例中，所有圖案可落在距掃描場中心之1mm正方形內。程序重複以下步驟：將四個圖案2314中之每一者切割預定次數，移動Y線性級段以使圖案位移。舉例而言，如圖20中示出，可將四個圖案2314可切割十次(或另一預定次數，取決於特定實施例)。程序包括收集資料以將位移後的AOD十字絲2322相對於其對應的零位移十字絲2320來定位。然後，程序將(例如，十個)資料集平均化，並且計算AOD尺度因子(AOD MHz/微米)及相對於電流計坐標框架2312之旋轉。注意，四個中心十字絲(零AOD位移)提供關於電流計旋轉之資訊。應相對於電流計軸之角度來計算AOD軸之旋轉。程序亦可包括證實電流計圖案旋轉小於約1%，來作為對光學設置之檢查。
i.尺度因子分離及TMtert形成
AOD校準程序產生兩個尺度因子(SF)：MHzPerRawμm：[AOD MHz]/[原始電流計μm]，MHzPerμm：[AOD MHz]/[μm]。
具有X及Y分量之第一SF(MHzPerRawμm)組成TMtert變換中之定標項。如以上所解釋，三級剖析產生原始電流計坐標中之AOD命令以便在三級定位期間與電流計子系統1044協調。因此，此SF表示AOD SF項與電流計SF項之組合。
在資料下載至FPGA 1028之前，第二AOD SF(MHzPerμm)將SCC顫化(或光柵)表資料(以XY工作面μm為單位來指定)轉換成AOD單位(MHz)。
AOD校準之結果產生MHzPerμm。為了產生MHzPerRawμm，應用在電流計校準中所嵌入之電流計尺度因子資料。電流計SF項(RawμmPerμm=[原始電流計μm]/[μm])可自電流計校準資料之XY尺度因子提取，該等因子係在場失真可以忽略的掃描場之中心處評估。然後，對於XY分量中之每一者：MHzPerRawμm[X,Y]=MHzPerμm/RawμmPerμm[X,Y]。
為了形成TMtert變換，將AOD框架相對於電流計框架之旋轉與以上判定之尺度因子組合。歸因於AOD 1020、1022及安裝中之機械容限，AOD框架旋轉可為非正交的；因而包括兩個單獨的旋轉項。圖21圖形地例示根據某些實施例的AOD校準角。AOD框架之旋轉變換(TMframe)可定義為
Figure 105105862-A0305-02-0078-4
 其中ThetaAod0=ch0與X電流計軸之間的角度，ThetaAod1=ch1與Y電流計軸之間的角度，K0=AOD ch0之量值定標對工作面(μmAOD0/μm)，並且K1=AOD ch1之量值定標對工作面(μmAOD1/μm)。
如圖21中例示。
在圖21中，角度及定標係在掃描場之中心處評估。TMframe意圖將AOD坐標框架與電流計坐標框架對準。TMfield變換對於掃描場失真及標稱電流計對準進行校正，包括電流計軸之任何正負號翻轉。為了避免混淆，在某些實施例中，AOD軸中之任何正負號翻轉由旋轉角度(額外180°旋轉)引起，而並非由K0/1定標因子引起。K0及K1不包括MHzPerμm定標因子。此定標係在載入顫化(或光柵)表時應用，或(對於剖析)包括於TMtert變換中。實情為，K0及K1表示在應用標稱MHzPerμm尺度因子之後，AOD0與AOD1之間可能的定標變化。在某些實施例中，K0及K1預期等於1.0。
然後TMtert(在三級剖析期間應用之變換)藉由下式給出
Figure 105105862-A0305-02-0079-5
在此，MHzPerRawμm[X,Y]定標項應包括僅量值定標；正負號在TMframe之旋轉項中考慮到。
TMtert在運行時間計算中使用，應用於來自三級濾波器之AOD命令輸出：
Figure 105105862-A0305-02-0079-6
注意，TMtert之定義意味著尺度因子校正，後續接著旋轉。 因此，在評估AOD校準資料時，首先應用TMframe變換來將AOD資料旋轉成與電流計框架對準，然後評估AOD偏轉來計算MHzPerRawμm[X,Y]。
D.功率控制
在LDA系統中使用功率控制來在顫化期間且在速度變化期間保持一致的雷射功率。功率控制包括AOD功率衰減之線性化，及將線性化AOD功率控制校準至工作面功率。
1. AOD功率線性化
圖22係例示根據一實施例之功率控制之信號流之方塊圖。使用兩個線性化表2510、2512來產生ch1 RF信號振幅命令2514來將隨著所施加RF信號頻率而變化之光學輸出功率及所要光學輸出功率線性化。
對於兩個AOD單元1020、1022(ch0及ch1)中之每一者，將顫化(例如，Dither0或Dither1)添加至頻率偏差(射束軌跡)命令(Fdev0或Fdev1)及標稱中心頻率(Fctr0或Fctr1)以產生總頻率命令(RfFreq0或RfFreq1)。ch0頻率命令RfFreq0編入ch0線性化表2510中，產生Pscale0功率定標命令。Pscale0功率定標命令表示光學輸出功率定標因子，其用於保持隨著頻率而線性變化之ch0光學輸出功率。線性化表2510僅係ch0頻率之一維函數。
將Pscale0乘以系統功率命令尺度因子Kp(藉由DSP 1026命令)，產生總功率尺度因子Pscale。此命令與ch1頻率命令RfFreq1一起編入二維查找表2512中以產生RfAmpCmd 2514(ch1RF信號振幅命令)。注意，ch0之RF信號振幅保持恆定。換言之，在此示例性實施例中，所有輸出功率控制係經由ch1之RF信號振幅調變來執行。
i.線性化表
AOD 1020、1022藉由改變施加至AOD單元之RF信號功率位準來控制光學功率。圖23圖形地例示根據一實施例的示例性功率控制曲線(標準化光學輸出功率對標準化RF信號功率)。注意，圖23例示由RF振幅命令產生的光學功率輸出。
在某些實施例中，映射圖23示出之非線性曲線來產生查找表，該查找表將所要標準化輸出功率(自0至1，1係最大輸出功率)轉換成達成此輸出所需要之AOD RF信號功率。此可被視為圖23之X及Y軸之翻轉：在給定所要光學功率的情況下，判定所需RF振幅命令。
所得線性化曲線在圖24中示出。圖24圖形地例示根據一實施例的示例性ch1 AOD功率線性化曲線集。注意，圖23示出之功率控制曲線表示單一RF信號頻率下之AOD行為。實際上，此曲線隨著施加至AOD單元1020、1022之RF信號頻率而變化。因此，在AOD子系統1042之操作頻率範圍內，針對若干RF信號頻率重複非線性映射。圖24示出線性化曲線集。
ch1線性化表產生了產生所請求光學輸出功率定標所需要的RF振幅命令。RF信號振幅輸出影響光學輸出功率，但是不直接設定輸出功率。
與ch1表相反，ch0表產生Pscale0功率尺度因子(而非RF振幅命令)。Pscale0對隨著ch0 RF信號頻率而變化之ch0回應進行線性化。ch0 RF信號振幅保持恆定並且不用於線性化表中。圖25例示根據一實施例的ch0 AOD之示例性曲線。圖25示出ch0光學效率之變化對RF信號頻率(左側繪圖)，從而導致線性化之所需功率定標(右側繪圖)。
如圖25中示出，AOD 1020、1022藉由減少隨著頻率而變化之振幅命令來在其頻率範圍內加以線性化，以使得任何頻率下之輸出功率等於最低效率頻率下之功率。因此，線性化減少了AOD子系統1042之有效光學效率，並且AOD 1020、1022之操作頻率範圍對於子系統之光學效率有影響。
ii.高功率模式：效率增益
在等於ch0及ch1中之最壞情況光學效率之乘積的降低光學效率下，上述功率線性化程序可在整個操作RF信號頻率範圍內提供完全功率線性化的AOD子系統1042。AOD子系統1042可在此模式下保守操作，其中功率得以適當地線性化並且沒有RF振幅命令飽和。
然而，顯著的光學效率增益可藉由計算隨著ch0及ch1RF信號頻率範圍(或，等同地，AOD XY偏轉範圍)而變化的實際AOD子系統1042光學效率來實現。此允許AOD子系統1042在較高功率位準下、在比全功率校準範圍窄之範圍內操作，而不會使RF振幅命令飽和，因為較高光學效率需要較低RF振幅命令。或，等同地，此方法允許AOD 1020、1022在比正常範圍大得多的頻率範圍內進行功率校準以適應較大光柵場或非常寬的溝槽，而不影響更典型的較小偏轉範圍中之正常操作。
在一實施例中，光學效率增益藉由以下操作來計算：判定在選定頻率範圍(對於ch0及ch1)內之最小效率，藉由將兩個最壞情況值相乘來計算最壞情況效率，以及針對若干可能頻率範圍進行重複。此程序產生效率增益對頻率範圍之保守曲線，其適合於一般用途以及光柵化時。在考慮向量處理時，進一步改良係可能的，其中在顫化與AOD瞬態之間劃分 AOD偏轉。在AOD坐標框架中，顫化沿著具有某一角旋轉之線來產生AOD偏轉。在ch0及ch1偏轉器中使用之實際AOD範圍取決於顫化角度(如sin及cos函數)。任一個軸都不同時經歷完全偏轉。因此，總效率可高於以上產生之保守估計。
然而，在顫化期間亦可考慮到AOD瞬態偏移。此等AOD瞬態偏移可發生在任一個軸中，取決於射束軌跡。
圖26及圖27係例示效率增益計算之結果的圖表。圖26係例示根據某些實施例之示例性AOD效率曲線的圖表。圖27係例示根據某些實施例之示例性AOD效率增益的圖表。舉例而言，圖26示出兩個AOD單元1020、1022(ch0及ch1)之效率，而圖27示出針對光柵及向量模式的相對於完全線性化、不飽和效率的效率增益。
2. AOD工作面功率校準
在以上線性化程序完成之後，將線性化表載入至FPGA 1028 AOD控制器中。然後，發送至FPGA 1028之標準化功率命令(Kp，在0至1範圍內)產生光學功率輸出，其可為所命令功率振幅之線性函數，並且與施加至AOD 1020、1022之RF頻率命令無關。在某些實施例中，線性化表量化及校準不確定性產生約1%與約2%之間的殘餘線性誤差。
然而，在某些實施例中，線性化功率輸出之定標係任意的。在最後的功率校準步驟中，將標準化雷射功率命令設定為0與1之間的若干值，同時夾頭功率計(CPM)量測所得工作面功率。線性擬合判定CPM偏移及尺度因子Kpwr，其將工作面功率(瓦)轉換成在處理期間自DSP 1026發送至FPGA 1028之標準化功率命令Kp。
圖28係例示根據一實施例的功率校準資料流3100之方塊圖。圖28示出之功率控制資料流3100亦支援藉由效率增益來實現之高功率模式。此包括FPGA 1028內之x2增益以放大分數Kp值，從而允許使用大於1之效率增益。額外FPGA 1028定標因子KpNorm將Kp命令標準化，以使得Kp=0.5表示最大不飽和線性化輸出功率，並且大於0.5之值表示可歸因於效率增益而在減少之AOD範圍內達成的較高功率(而不會飽和)。
根據一實施例的用於提供工作面功率校準之方法包括執行AOD功率線性化校準。根據此資料，系統判定PscaleCal(最小ch1效率)。方法進一步包括將線性化表載入FPGA 1028中並且將FPGA 1028尺度因子KpNorm設定為PscaleCal。然後，方法包括將DSP 1026功率尺度因子Kpwr設定為0.5並且發出等於1之功率命令。考慮到內部FPGA 1028定標，對於功率線性化校準範圍內之任何Fdev0或Fdev1頻率命令，此命令將ch1 Pscale值限制於不超過PscaleCal。此確保可在整個AOD頻率範圍內獲得線性化輸出功率而不會飽和。注意，當Pscale0(ch0線性化表之輸出)小於1時，Pscale可小於PscaleCal，但是此僅在具有較高光學效率之ch0頻率下發生。因此，實際光學輸出功率將在名義上在所有Fdev0頻率下保持恆定。相同原則亦適用於ch1線性化輸出。方法亦包括記錄LinPmax，LinPmax係藉由夾頭功率計在完全線性化、不飽和功率命令(在先前步驟中設定)的情況下量測之工作面功率。然後，將DSP 1026功率尺度因子Kpwr設定為0.5/LinPmax。此舉將DSP 1026功率命令(以瓦為單位)標準化以使得FPGA 1028功率控制產生校準的工作面功率。對於其中效率增益大於1之AOD範圍，功率命令(以瓦為單位)現在可能超過LinPmax。在此等情況下，將Pscale0及/或ch1線性化 表條目設定為小於1，以使得所得振幅命令保持不飽和。
總之，以下資料可儲存為校準資料，並且在初始化期間載入至DSP 1026及FPGA 1028：Ch0線性化表；Ch1線性化表；KpNorm；Kpwr；效率增益表；及LinPmax。
E.處理速度極限
對於溝槽，最大處理段速度係由若干因素判定，該等因素包括：顫化時序(顫化列之間的所需光點大小重疊)；歸因於三級濾波之AOD動態；可用於處理溝槽之雷射功率；及資料速率極限。
1.顫化速度極限
歸因於顫化之速度極限係由顫化列之間所使用之重疊導致。在某些實施例中，顫化列之間的最大位置增量係0.35*Deff(假定65%重疊來提供安全邊限)。因此，用來保持此重疊之速度極限係0.35*Deff/Td=0.35*Deff/(Nd*Taod)。
在此時間內，針對每個顫化列保持劑量及寬度參數恆定，並且任何變化僅在下一個顫化列開始時發生。由於低階FPGA 1028控制演算法強制實施此舉，因此可對藉由DSP 1026計算出並且傳遞至FPGA 1028之參數進行線性內插；在適當時間藉由FPGA 1028來更新顫化列參數。
通常，以上論述之顫化產生被設計成使得顫化更新並非限制因素，從而允許系統在雷射功率之極限下運行。
2.三級濾波器極限
在給定有限的校準AOD場大小的情況下，三級濾波過程對於處理速度強加極限。
在三級濾波期間，處理段之間的速度之階躍變化產生AOD命令中之瞬態回應。舉例而言，圖29圖形地例示根據一實施例的對於速度變化之三級濾波器回應。此回應之量值與速度之階躍變化成比例，並且衰減時間隨著三級濾波器頻寬及阻尼比而變化。
圖29示出使AOD偏移最大化的最壞情況速度輪廓3210，該偏移發生在一個速度變化3210(等於2*Vmax)後續接著具有相等量值但是相反正負號之第二速度變化3214時，該第二速度變化的時間在三級濾波器之過衝3216之峰值處(對於3kHz三級濾波器，在速度變化之後約0.12msec)。
若AOD瞬態尺度因子定義為「Ktrans」，則對於處理段速度變化deltaV，deltaAod=Ktrans*deltaV。
對於4階3kHz三級濾波器，Ktrans之示例性值係26.6μm/(m/sec)。因此，舉例而言，對於具有可產生+2至-2m/sec速度變化之2m/sec處理速度的區段，deltaAod之界限=2*(2m/s)*(26.6μm/(m/s))=106.4μm。
圖30圖形地例示根據一實施例的蒙地卡羅AOD瞬態模擬。具有隨機時序及隨機速度段量值(高達+-Vmax)之隨機速度序列3308之簡單蒙地卡羅模型確認以上關於圖29所論述之情況將AOD偏移3310定界(如圖30中示出)。因此三級濾波器回應可靠地預測對於給定雷射處理速度之最壞情況AOD偏移。
3.雷射功率極限
雷射功率對於處理速度強加基本極限。對於一階近似，處理溝槽所需要之劑量(功率/速度=W/(m/sec)=J/m)取決於溝槽面積。在示例性實 施例中，對於藉由未顫化高斯射束所切割之溝槽，橫截面面積為大約0.65*寬度*Deff，其中Deff=有效光點大小。當藉由顫化增加寬度時，總面積為D*(0.65*Deff+寬度-Deff)。
劑量要求之示例性模型為劑量(J/m)=面積(μm2)/143+0.3)。
在校準的LDA系統上，過程圖提供劑量之校準值，其中劑量=通量*EffectiveWidth。
由於劑量等於功率/速度，因此所需劑量判定對於給定可利用雷射功率之最大速度。
圖31圖形地例示根據一實施例的對於Taod=Tcmd=1μsec之示例性速度極限。圖31包括劑量極限之示例性曲線及可變點數目(Npt)極限之示例性曲線。工作面雷射功率極限(對於示例性LDA系統，為大約8W)限制隨著寬度而變化之處理速度，如圖31中示出。根據某些實施例，所例示之示例性曲線可為樂觀的，因為其不包括AOD效率(例如，在最大寬度下，為65-70%)或三級剖析所需之額外AOD偏轉之效應。但是，對於雷射限制處理速度之所例示上限形成保守下限，其他速度極限(射束定位器及顫化)超過該下限以避免限制產出量。圖31突顯以下事實：若顫化表使用最大寬度所需之最大點數目(最大Npt極限)，則較小寬度下之最大速度將不合意地受到限制。
實際上，最大工作面功率隨著光學串效率而變化，該效率隨著AOD範圍而變化(歸因於AOD效率曲線)。所要溝槽寬度判定gridWidth(所需顫化偏轉)，其判定最大功率位準(歸因於AOD功率線性化)。三級AOD 偏轉亦包括於此計算中，因為其需要額外AOD偏轉並且由此降低最大效率。因此，可利用雷射功率隨著溝槽寬度而減少並且影響圖31中之曲線。
隨著段速度Vseg而變化之所需AOD範圍藉由下式給出AODrange=[gridWidth+4*Vseg*Ktrans]*1.10。
此包括歸因於以下各者之分量：溝槽之所需gridWidth(若可變，則為最大gridWidth)；歸因於三級濾波器動態之AOD偏移(經由「Ktrans」尺度因子)(注意，對於段速度Vseg，最大速度變化為2*Vseg，並且pk-pk AOD偏轉範圍為2*(2*Vseg)*Ktrans)；及10%安全邊限，包括掃描場失真及速度相依性顫化角度效應。
示例性結果在圖32中示出，其圖形地例示根據一實施例的AOD行程範圍對特徵寬度。圖32示出之實例使用2m/sec速度、8W雷射功率及280μm AOD範圍。此模型亦預測可在移動至光柵位置之後在沒有安定的情況下處理的最大光柵直徑。此可為例如<100μm，對於大多數襯墊而言不夠大，但是有時足夠用於溝槽相交處。較大光柵區域之替代方案係在光柵點處安定由三級濾波器回應定義之一段時間(通常為0.4-0.5msec)。
注意，圖32不包括AOD範圍對於AOD效率之影響。為了併入對處理速度計算之此影響，將計算出的AOD範圍與效率曲線(圖27)組合來計算隨著Vseg而變化之可利用雷射功率。然後，可藉由將可利用雷射功率(基於速度相依性AOD範圍)與所需雷射功率(基於劑量)進行比較來判定雷射功率對於處理速度之限制。舉例而言，圖33圖形地例示根據一實施例的雷射功率對於處理速度之限制。在圖33示出之實例中，示出50μm溝槽，其中處理速度為1.65m/sec。
i.弧形處理效果
在較寬弧形期間，外部功率放大了(1+W/R/2)，其可在弧形中強加較低中心線速度以避免對於外部邊緣之功率限制。但是以上模型示出，可適應速度之任何階躍變化(小於標稱速度的兩倍)，只要選擇標稱處理速度來適應最壞情況AOD行程即可。因此較寬弧形可在沒有關於AOD行程範圍限制之問題的情況下處理。
4.資料速率極限
資料流速率限制對於任何處理段之可接受處理時間設定下限(大約7μsec)。在給出處理段之長度的情況下，此對於段速度設定上限。舉例而言，21μm段將具有歸因於資料速率之3m/sec速度極限。
5.處理速度極限概述
在一實施例中，溝槽之處理速度之計算遵循此等步驟。熟習此項技術者自本文中之揭示內容將認識到，某些以下步驟可按不同次序來執行。
在第一步驟中，使用過程圖基於溝槽尺寸(寬度及深度)來判定通量、gridWidth及EffectiveWidth。
在第二步驟中，計算溝槽之劑量=通量*EffectiveWidth。那麼，隨著處理速度Vseg而變化之所需雷射功率為Preq=劑量*Vseg。
在第三步驟中，計算隨著Vseg而變化之所需AOD偏轉範圍。在給定最大校準AOD範圍的情況下，使用此結果來判定歸因於AOD行程範圍之速度極限(Vaod)。
在第四步驟中，使用效率增益曲線(參見「高功率模式」)， 計算隨著AOD範圍而變化之最大可利用雷射功率。
在第五步驟中，判定歸因於雷射功率之速度極限(Vlaser)：所需雷射功率等於可利用雷射功率時的處理速度。
在第六步驟中，判定歸因於顫化重疊之速度極限(Vdither)。
在第七步驟中，判定歸因於最小段時間之速度極限(Vsegtime)。
在第八步驟中，將處理速度設定為Vaod、Vlaser、Vdither及Vsegtime中之最小者。
IV.處理模式
在一實施例中，LDA系統在三種不同模式下處理材料。向量模式處理具有可任意控制的不同寬度及深度之線性跡線。光柵模式處理在一個AOD掃描場內產生任意2D形狀之較小特徵(例如，為處理光點大小的十倍大)。刮削模式處理任意形狀之較大區域，對於周邊位置之精確度及刮削區域內之材料燒蝕深度之一致性具有良好控制。
A.向量處理
溝槽之向量處理依賴於AOD顫化來控制溝槽寬度。在LDA系統之某些實施例中，舉例而言，可存在關於不一致的顫化方法之問題，其中顫化圖案在溝槽之起點及終點開始於任意位置，並且具有隨著軌跡速度而變化之顫化角度(相對於主要射束軌跡)。
為了解決此問題，一個實施例對於每個處理段之整數列施加顫化以便產生均勻、可重複且明確界定的段末端。定製處理段命令來支援此等整數顫化列之時序。
整數顫化列之數目支援用來產生相交處的跡線末端過渡區。示例性40-50μm過渡允許2-3μm之射束定位誤差，同時保持5-10%深度容限。對於在LDA系統之一實施例中使用之標稱25μm有效光點大小，此過渡長度使用4-5個顫化列的劑量過渡。
劑量在每個顫化列期間保持恆定以保持跡線末端處的一致寬度。所有劑量控制可基於每個顫化列來應用以在劑量變化期間產生可預測的溝槽寬度變化。
在某些實施例中，施加顫化以使得連續光點重疊，重疊的量為>60%之光點直徑。亦可足夠快地施加顫化以在連續列之間提供>60%重疊。對於較寬溝槽，此可成為問題，歸因於所需要的顫化脈衝之較大數目，及對於AOD更新週期之限制條件。
AOD更新週期受聲波跨AOD中之光束之渡越時間的限制。在一實施例中，LDA系統AOD 1020、1022可以>500nsec之更新時間來操作。在快速更新速率下，由於聲波中的瞬態所導致之偏轉光點之失真變得相當明顯；即使在500nsec下，光點失真仍可為問題。光點直徑擴大減少了工作面通量，從而導致深度變化。在一實施例中，以比750nsec快之速率來更新AOD 1020、1022，750nsec係聲波跨AOD中之4.5mm光束之實際渡越時間。圖34圖形地例示根據某些實施例的示例性光點失真。自左至右，圖34對兩個偏轉光點在440nsec、640nsec及1240nsec更新週期下之失真進行比較。
LDA系統之另一個實施例在高得多的射束軌跡速度下操作。較高速度、光點重疊要求及有限AOD更新速率之組合意謂顫化點之數目隨著特徵寬度而變化。在其他實施例中，使用一個顫化表並且藉由按比 例縮放顫化點之間的距離來改變特徵大小。
1.顫化參數計算
在某些實施例中，以下各項界定顫化參數之計算及設置。
輸入參數：
Deff：有效光點大小(μm)；未顫化溝槽在所要深度下之寬度。注意，Deff隨著光點直徑以及所要深度而變化(因為增加深度所需要之劑量增加亦使寬度增加)。
BiteSizeRatio：每個光點之最大偏轉，其提供足夠重疊以保持平滑的通量分佈，表示為光點直徑之分數。對於高斯光點，BiteSizeRatio為<=0.4。
Taodmin：最小AOD更新週期(μsec)；對於LDA系統之一個實施例，為約400-700nsec。
Tclock：AOD時鐘週期(μsec)；針對此週期來量化Taod。標稱為0.04μsec。
輸出參數：
Taod：實際AOD更新週期(μsec)。
Nd：所要溝槽寬度所需要之顫化點之數目；隨著寬度及Deff而變化。
Td：總顫化週期(μsec)=Nd*Taod。以此速率來更新針對每個顫化列保持恆定之過程參數(寬度、深度、形狀、內傾)。
Tcmd：對標稱射束位置之更新之間的時間週期(μsec)。標稱為1μsec。
Ncmd：對過程變數及/或顫化參數(Nd，Taod)之改變之間的Tcmd命令週期之數目。
由於可存在可變數目個顫化點，因此可調整AOD更新週期以在Tcmd邊界上更新整個列。另外，針對20nsec間隔來量化AOD更新週期。
相依性參數之計算以所要特徵寬度來開始。藉由下式來粗略地大致估計顫化跡線之寬度寬度=Deff+Nd*Deff*BiteSizeRatio。
用於所要寬度之顫化點之數目舍進至離散值，並且藉由下式給出Nd>=1+ceil((寬度-Deff)/(Deff*BiteSizeRatio))，其中「ceil」係舍進至下一個整數的頂函數。
歸因於舍進，Nd通常可大於所需值，並且BiteSizeRatio可減少以將寬度按比例縮放至所要值(經由Kw參數)。在給出Nd之值的情況下，命令參數藉由下式給出Ncmd=ceil(NdTaodmin/Tcmd)，並且Taod=ceil(Ncmd/Nd*Tcmd/Tclock)*Tclock。
舉例而言，對於Deff=25μm，寬度=250μm，BiteSizeRatio=0.4，Taod=0.5μsec，並且Tcmd=1μsec，Nd=ceil((250-25)/(25*0.4))=23，Ncmd=ceil(23*0.5/1.0)=13，並且Taod=ceil(13/23*1.0/0.02)*0.02=0.580μsec。
在一實施例中，LDA系統之AOD 1020、1022之最大偏轉範圍等於10*Deff。若使用完全AOD範圍，則Nd<=24。
以上方程給出顫化參數之通解。可能更希望保持Taod恆定並且強制實施產生Ncmd之離散值的Nd值。例如，對於Tcmd=1μsec，Nd可為2之冪並且Taod=0.5μsec，或Nd可為4之冪並且Taod=0.75μsec。如下一部分中所描述，根據一實施例，AOD頻率限制、光學光點品質及以上方程之組合產生使用Taod及Tcmd之1μsec週期的LDA系統。
2.標稱頻率
作為相對於一對標稱AOD頻率(Fnom0/1)之頻率偏差來施加顫化，該等頻率指定標稱射束路徑(亦即，溝槽之中心線)。Fnom0/1以命令更新速率(每Tcmd秒)來更新，並且由此大體上每個顫化列更新多次。在一實施例中，在不等待顫化列結束的情況下，立即施加Fnom0/1以保持主要射束軌跡中之準確度。此與在每個顫化列中保持恆定的過程參數(寬度、形狀、劑量、內傾)之更新形成對比。
然而，在某些實施例中，Fnom更新僅在下一次可利用的AOD更新(每Taod秒)時發生。若Fnom更新與AOD更新循環不同步，則其具有等於Taod的有效時序不確定性。另外，若Taod不保持恆定(例如，隨著Nd而變化來計算，如上所述)，則此抖動之量值變化。
由不同步操作引入的不確定性使處理準確度降級，因為隨機抖動不能校準除去。例如，對於Taod=750nsec，以2m/sec來處理之溝槽具有±0.75μm的額外定位不確定性。
為了避免此誤差，Tcmd可為Taod之倍數。假定每個DSP1 伺服循環(5μsec)發送更新至FPGA 1028，在Tcmd=1μsec的情況下，Taod之自然值係500或1000nsec。另一個選擇係Taod=Tcmd=750nsec，但是此可需要每個伺服循環可變數目個資料封包。
如圖34中示出，離開AOD之偏轉射束之失真在約500nsec下係邊際的。為了避免此失真，向量模式處理以Tcmd=Taod=1000nsec來運行。在其他實施例中，AOD設計可允許Taod之較小值(例如，250nsec)。因此，此架構適應Tcmd及Taod之變化。
3.顫化角度校正及量值定標
在一實施例中，調整AOD顫化圖案之定向以保持其法向(即，垂直)於標稱射束軌跡來定向。舉例而言，圖35示意性地例示根據一實施例的垂直於標稱射束軌跡3812對準之顫化列3810。以下使用圖35中描述之命名法來描述考慮到由於射束速度所導致之偏斜的過程。每個雷射光點位置3814(示出十一個)沿著顫化列3810線性對準，不論雷射射束在相對於射束軌跡3812移動時的速度如何。
i.正負號慣例
如本文揭示之示例性實施例中所使用，顫化射束定義為在電流計X軸中顫化，然後旋轉至正確定向以保持顫化射束垂直於射束軌跡3812。將AOD子系統1042校準以在掃描場之中心處匹配電流計XY坐標框架。以下方程開發出顫化旋轉矩陣。除非另外指示，否則角度之慣例係正的逆時針(CCW)，其中零度沿著+X電流計軸。
ii. AOD旋轉及變換分量
最終AOD命令可藉由以下方程來計算： AODcmd=TMframe * TMfield * Rdither *顫化，或AODcmd=TMaod *顫化，其中：AODcmd=發至其相應RF驅動器之AOD RF頻率命令(2元素向量)；TMframe=非正交變換矩陣，其將AOD XY命令轉換成AOD坐標框架，如在AOD校準部分中所定義；TMfield=局部掃描場失真校正，在電流計XY框架中(4元素矩陣)；Rdither=將顫化向量相對於射束軌跡3812定向之旋轉矩陣(4元素矩陣)；顫化=載入於FPGA 1028中之顫化(或光柵)表；並且TMaod=由以上分量產生的完整AOD命令變換矩陣，此矩陣之元素被傳輸至FPGA 1028，代替Kw0、Kw1項。
應用TMfield校正項(兩軸定標及旋轉)以考慮到局部掃描場失真。因為AOD 1020、1022在沒有任何掃描場校準校正的情況下操作，所以可使用此。此變換可自電流計校準資料導出。此矩陣之元素為
Figure 105105862-A0305-02-0096-7
 其中：SFx=X軸定標(標稱為1.0)；SFy=Y軸定標；Ryx=Y軸至X軸的旋轉(rad)；並且Rxy=X軸至Y軸的旋轉。
iii. Rdither推導
顫化射束具有同軸及橫軸分量，其量值(在一個顫化循環內)為：DitherCA=寬度，DitherOA=Vel*Taod*(Nd-1)。
注意，OA顫化分量使顫化射束相對於射束軌跡3812「向後」移動，以使得在每個顫化列上之所有點的同軸位置保持固定(例如，雷射光點位置3814沿著圖35示出的顫化列3810保持固定)。因此，OA顫化分量係基於速度向量以便保持每個顫化列垂直於射束軌跡3812。OA及CA顫化分量組合起來，以在相對於+X電流計軸之角度θdither下形成「顫化向量」。如圖35中示出，OA及CA顫化分量將速度補償角度θvel定義為：θvel=atan(DitherOA/DitherCA)。
顫化向量定向包括速度補償角度θvel加上軌跡角度θtraj及90°旋轉(即，在圖35中，在射束軌跡3812與OA顫化分量DitherCA之間例示的90°)：θdither=θvel+θtraj+θ/2。
因此，顫化角度θdither係相對於電流計XY框架之總顫化向量角度。然後，顫化向量可藉由角度θaod來與AOD框架對準，該角度可歸因於光學器件串佈局而相對於電流計XY框架旋轉。
在處理期間，軌跡角度(θtraj)即時更新(隨著射束軌跡速度分量Vx及Vy而變化)，而AOD角度(θod)在校準之後恆定。對於即時更新(1μsec更新)，可使三角計算最小化。此可藉由應用三角恆等式來進行：例如，sin(atan(y/x))=y/sqrt(x2+y2)。
DSP 1026可使用以下變數來計算顫化定向：ditherRange=當前顫化表之總範圍(μm)；Kw=應用於顫化表以產生所要顫化寬度之定標因子(此可針對漸縮段來內插)；Nd=當前顫化表中之顫化點之數目(對於每個段係恆定的)；Taod=顫化表更新速率(μsec)；Vx，Vy=射束軌跡3812在原始電流計XY坐標中之X及Y分量(m/sec)；並且Vel=sqrt(Vx2+Vy2)=速度向量量值。
然後，三角恆等式允許Rdither旋轉矩陣之sin及cos項藉由下式來計算//在定標之後的標稱橫軸顫化寬度
ditherCA=ditherRange*Kw(μm)；//在一個顫化列期間用於保持顫化點對準的所需同軸增量
ditherOA=Vel*Taod*(Nd-1)；//由於速度補償所導致之完整顫化向量之量值(OA，CA之向量總和)
ditherMag=sqrt(ditherOA^2+ditherCA^2)；//避免除以零問題；預設為單位矩陣
若abs(Vel*ditherMag)<1e-6
cosThetaDither=1；sinThetaDither=0；否則 cosThetaDither=-(Vy*ditherCA+Vx*ditherOA)/(Vel*ditherMag)；sinThetaDither=(Vx*ditherCA-Vy*ditherOA)/(Vel*ditherMag)；結束。
iv.定標及TMaod計算
可調整顫化向量之量值以便考慮到經速度校正之顫化向量中之額外斜邊長度。因此，KwCorr=Kw*ditherMag/ditherCA=ditherMag/ditherRange。
然後，最終變換矩陣藉由以下矩陣積來給出
Figure 105105862-A0305-02-0099-8
前兩個項(TMframe，TMfield)可在SCC 1010中預計算並且作為「TMdither」變換矩陣來傳遞：
Figure 105105862-A0305-02-0099-9
最後兩個項(Rdither，KwCorr)可基於速度向量及內插Kw來即時計算。注意，Rdither及KwCorr均含有ditherMag項，並且乘積RditherKwCorr導致ditherMag被抵消，從而避免DSP 1026中之高成本sqrt()計算。若定義cosThetaDitherCorr=-(Vy*ditherCA+Vx*ditherOA)/(Vel*ditherRange)；sinThetaDitherCorr=(Vx*ditherCA-Vy*ditherOA)/(Vel*ditherRange)；或，替代地(避免計算ditherOA及ditherCA)，cosThetaDitherCorr=-(Vy*Kw/Vel+Vx*(Nd-1)*Taod/ditherRange)；sinThetaDitherCorr=(Vx*Kw/Vel-Vy*(Nd-1)*Taod/ditherRange)；則
Figure 105105862-A0305-02-0100-11
然後，將TMaod之四個元素傳輸至FPGA 1028，其將RF信號頻率更新計算為
Figure 105105862-A0305-02-0100-12
 其中DitherX及DitherY係AOD顫化表中之條目。光柵計算遵循同一過程。如以上所提及，按照慣例，在向量或刮削模式下，DitherY條目係零；藉由顫化圖所產生的顫化條目填充DitherX。
TMframe矩陣中之項係恆定的並且可預計算並儲存於DSP 1026中。TMfield矩陣中之項係自電流計校準資料中採集。將此變換應用於電流計XY框架中，因為TMframe旋轉可能太大(對於較大旋轉角度，旋轉係不可交換的)。
v.另外校準的TMaod計算
某些實施例包括在顫化期間的TMaod計算，其考慮到校準校正對於軌跡命令之影響。在以上提供之推導中，假定理想(工作面)速度。然而，在某些實施例中，在將軌跡命令傳輸至DSP 1026之前，將掃描場失真校正應用於軌跡命令。此等校正修改軌跡速度，如藉由DSP 1026計算出。此在顫化向量速度角度計算中產生輕微誤差，可導致幾微米之誤差。為了提供進一步校正，可將局部場失真校正嵌入TMdither矩陣中。
首先，重新定義形成變換矩陣之項，該矩陣旋轉並定標顫化向量：
Figure 105105862-A0305-02-0100-13
 其中橫軸及同軸顫化角度係數定義為 Kca=Kw/VelIdeal，並且Koa=Taod*(Ndither-1)/ditherRange。
Kca及Koa可藉由SCC基於處理段參數，使用理想坐標中之軌跡速度來計算。
此公式化提出各種實行選項。在一實施例中，Kw之值在處理段內保持恆定，並且單一恆定TMdither變換自SCC 1010傳遞至DSP 1026。在某些實施例中，保持Kw恆定可為容許限制，因為漸縮線可由一系列短段來產生，每個段具有恆定的Kw值。在另一實施例中，擴展TMdither之項以產生兩個變換：一個係恆定的，並且一個藉由Kw來定標。然後，DSP 1026可更新處理段內之TMdither：TMdither=TMdither1+Kw*TMdither2。
然後，可在處理段內對Kw之值進行內插以產生漸縮的線寬度。此意味著DSP 1026進行的更多計算，並且更多資料自SCC 1010傳輸至DSP 1026。取捨係提供更短且更精確的寬度過渡之能力。
最終顫化命令藉由FPGA 1028產生：
Figure 105105862-A0305-02-0101-14
但是按照慣例，僅DitherX分量在FPGA顫化表中為非零的。因此，僅TMaod之第一行在顫化期間係必需的：
Figure 105105862-A0305-02-0101-15
基於先前部分中之方程，此行藉由下式給出
Figure 105105862-A0305-02-0101-16
然而，可在DSP 1026中利用之射束軌跡資料係在原始電流 計坐標中，而非在理想坐標中。藉由掃描場失真來修改之射束軌跡速度向量之角度及量值使顫化向量失真。為了正確地在理想坐標中計算顫化向量，根據某些實施例，在計算顫化向量之前，可自速度向量移除局部掃描場失真(藉由TMfield描述)。
Figure 105105862-A0305-02-0102-17
此轉換允許在理想坐標中計算顫化向量，然後變換成原始AOD坐標。此程序使用三個變換：TMfield(原始電流計至理想)，TMfield(理想至原始電流計)，及TMframe(原始電流計至原始AOD)。然後，TMaod之第一行藉由下式給出
Figure 105105862-A0305-02-0102-18
TMdither矩陣藉由SCC 1010針對每個段來計算，並且傳遞至DSP 1026以用於基於VxRaw及VyRaw之即時值進行處理。然後，此簡化DSP處理，因為顫化變換項係在SCC 1010上預計算。
自DSP傳輸至FPGA 1028之完整TMaod矩陣則為
Figure 105105862-A0305-02-0102-19
此形式之TMaod僅為用於顫化之特殊情況。對於光柵處理，通常使用完整TMaod矩陣。
vi.顫化方向控制
例如，在刮削期間，當一致地處理較大燒蝕區域時，可使用 顫化方向(相對於速度軌跡)。經驗證明，相對於碎片輔助氣流之雷射處理方向可顯著影響處理結果。通常，「迎風」處理係較佳的，以避免與碎片羽流之相互作用。
在給定以上方程的情況下，可簡單地藉由改變TMdither方程中之Kca之正負號來改變顫化方向，從而有效地反轉橫軸顫化運動。此可在SCC階層上基於刮削通過之速度軌跡來執行。注意，刮削通過通常在一個角定向上佈置於有規律地間隔開之列中，從而允許簡單地控制相對於碎片輔助氣流之顫化方向。
4.顫化列通量控制
在某些實施例中，在顫化期間實行通量控制保持每個顫化列之恆定劑量。此允許劑量在處理段之末端斜降，同時保持劑量跨線寬度為一致的。此可適用於例如隨著較寬顫化線之快速劑量斜坡。
圖49圖形地例示根據一實施例之顫化列通量控制。頂部繪圖5210示出跨越兩個處理段(示出為藉由虛線5214分開的段N及段N+1)的一系列顫化列5212(示出六個)。第二繪圖5216示出用於每個顫化列5212之同軸(OA)顫化命令5217。第三繪圖5218示出用於每個顫化列5212之橫軸(CA)顫化命令5220。注意，OA顫化分量具有負斜率，當主要射束軌跡以恆定速度移動時，保持顫化相對於工件為靜止的。底部繪圖5222示出理想通量命令5224及實際通量命令5226。注意，在第二處理段中(虛線5214之左側)，通量斜降(例如，形成相交處之一個分支)。連續通量斜坡被轉換成一系列通量步階，其中每個顫化列之通量保持恆定。每個顫化列之通量等級藉由顫化列中心處之通量斜坡值給出。
亦注意，顫化列5212之同軸位置不與處理段之開始或末端對齊，具有等於Taod*Vel*(Ndither-1)/2之偏移。此保持處理段之概念一般化，以使得可在任何方向上處理任何段。藉由此較小偏移產生之任何處理人為產物可藉由降低特定段中之速度以減少顫化列間隔來緩解。
此描述了保持每個顫化列之通量恆定的方法。若允許顫化寬度在處理段內變化，則可使用類似方法。
5. TMaod極限
在某些實施例中，TMaod條目之量值限於<2。此在以下推導中看出：|cosThDitherCorr|=(Vy/Vel*ditherCA+Vx/Vel*ditherOA)/ditherRange，或|cosThDitherCorr|=sinThVel*ditherCA/ditherRange+cosThVel*ditherOA/ditherRange。
為了保持光點重疊，顫化表條目之間隔小於~0.35*Deff。類似地，段速度受到限制以使得顫化列之間的間隔(ditherOA)小於~0.35*Deff。此確保ditherOA/ditherRange<=1，即使對於最壞顫化情況(Nd=2)亦如此。按照定義，ditherCA/ditherRange=Kw<=1。因此，當此等項中之每一者=1時，出現|cosThDitherCorr|之最大值，並且|cosThDitherCorr|=sinThVel+cosThVel，其在ThVel=45度時具有最大值1.414。類似極限適用於|sinThDitherCorr|。
歸因於掃描透鏡失真局部尺度因子，TMfield之項可具有稍微大於1之量值(例如，或許高達1.2)。非正交性可產生TMframe中之高達 ~1.1之項。因此所有TMaod項之量值<2。
為了確保此極限，顫化圖適當地將顫化表點間隔開(當ditherRange增加時，增加Nd)，並且段速度受到限制以約束|ditherOA|。
注意，TMaod中之定標可大於1，但是此不意味著光點重疊之變化，因為TMaod中之定標項補償其他定標效應。例如，顫化向量之較長斜邊(歸因於速度補償，參見圖35)似乎會減少光點重疊，但是當光點實際上施加至工作面時，速度效應將其對齊並且幾何形狀返回至正常。類似論證適用於局部透鏡失真定標(>1之TMfield項對於<1之局部透鏡定標來標準化)。因此，顫化圖可指定標稱光點間隔而不考慮TMaod定標效應。
6.向量處理概述
在某些實施例中，在向量模式下之處理可概述如下。對於應用中之每個處理段，遵循以下步驟。圖45(以下論述)例示用於將向量處理段資料轉換成發至FPGA 1028之命令的此處理流程。熟習此項技術者自本文中之揭示內容將認識到，某些以下步驟可按不同次序來執行。
步驟1：SCC 1010使用以下規則將應用分解成單獨處理段：單獨段為弧形所需要的；所有段小於maxSegmentLength(~1mm，用於校準)；並且所有段在大於12.5μsec內處理(對於此特定實例，處理支援每個段12.5μsec之持續更新速率，從而在2m/sec下支援25μm的最小段長度；當然，其他實施例可使用不同更新速率)。
步驟2：SCC 1010使用過程圖及溝槽幾何形狀(寬度，深度)來判定所需過程參數(GridWidth及通量)。
步驟3：SCC 1010使用顫化圖來判定對應於所需GridWidth 之顫化表參數(Nd，Kw)。注意，Nd對於每個段保持恆定，但是Kw可在過渡段內進行內插。
步驟4：SCC 1010使用顫化圖來判定對應於Nd之顫化表參數tableAddress及tableLength。
步驟5：SCC 1010使用顫化圖來計算EffectiveWidth。由於可對Kw進行內插，因此亦可在過渡段內對EffectiveWidth進行內插。
步驟6：SCC 1010計算劑量=通量*EffectiveWidth。可在過渡段內對此進行內插。
步驟7：SCC 1010基於段弧形半徑來計算Kb(若需要)。
步驟8：SCC 1010基於以下限制中之一或多者來指派段速度(在段內保持恆定)：a.受雷射功率限制的速度，其基於功率圖及所需劑量；b.歸因於所需GridWidth、AOD場大小及三級濾波器瞬態量值之AOD速度極限；c.歸因於顫化列之間的最大間距之AOD速度極限(=Taod*(Nd-1)*Vel)，其可能<0.35*Deff；以及e.各段可具有滿足步驟1中提及之最小段時間要求所需要的較低速度。
步驟9：SCC 1010將過程及位置輪廓資料傳輸至DSP 1026。(在此實例中不使用形狀參數Ks)。自SCC 1010傳輸至DSP 1026之資料包括段端點XY坐標、段弧形中心XY坐標及半徑、軌跡樣本之數目(~速度)、顫化tableAddress、顫化tableLength、劑量、Kw及Kb。
步驟10：DSP 1026以Tcmd之更新週期來計算中心線位置資料(Xc，Yc)，並且用三級濾波器來處理該資料。
步驟11：DSP 1026每個顫化列計算新的顫化(Kw)及過程 (Kp，Kb)參數一次(每Nd*Taod秒)，若需要，則進行內插(在過渡段中)。
步驟12：DSP 1026基於軌跡角度及速度來計算TMaod變換分量。
步驟13：DSP 1026將低階命令發送至FPGA 1028來控制AOD操作。由於DSP 1026及FPGA 1028以不同更新週期(Tdsp對Taod)來操作，因此每個DSP循環傳輸足夠的資料以允許FPGA 1028在接下來的Tdsp秒內進行處理(亦即，全部Tdsp/Tcmd資料集)。
B.光柵處理
光柵處理類似於向量處理，只是使用2D光柵表來進行AOD控制，而非如在向量處理中使用1D表。
在一實施例中，光柵處理與向量處理同時實行，從而避免浪費時間來再訪光柵位置並且使向量寫入與相交處處理之間的經過時間最小化以便使雷射射束漂移效應最小化。另外，較大場掃描透鏡失真特性之檢查指示較大光柵圖案(例如，200μm寬)可能已應用PGC定標及旋轉校正，尤其在溝槽與其相交時。
根據一實施例，LDA系統使用用於光柵及向量處理之相同硬體架構來將向量處理與光柵處理混合。由於針對每個處理段來指定唯一的顫化表，因此光柵操作作為另一個表被無縫地整合至處理流程中。
標稱射束位置之速度通常在光柵處理期間設定為零。另外，若處理較大光柵區域(消耗大部分AOD範圍)，則允許三級濾波器安定以便使所添加的AOD三級偏轉最小化。通常，在某些實施例中，此大約為0.25msec。
定標/旋轉校正可作為一組PGC項來提供，如先前顫化旋轉論述中所描述。對於光柵處理，Rdither矩陣包括光柵圖案在電流計XY坐標框架中之旋轉，並且藉由SCC 1010針對每個光柵圖案來傳輸(而非藉由DSP 1026基於軌跡速度來計算)。此旋轉可將相交處光柵圖案相對於周圍跡線來定向以利於正確的相交處形成。
為了考慮到掃描場失真，SCC 1010亦基於光柵之XY掃描場位置及電流計校準資料來識別PGC校正。在某些實施例中，此在光柵區域內校正X/Y誤差中之高達5-6%之誤差。此可為在光柵處理期間的未校正誤差。注意，在向量處理中，掃描場校準明確地應用於段端點；在短距離(~1mm)內的端點之間的非線性誤差較小。
1.光柵處理概述
在光柵模式下之處理可概述如下。對於應用中之每個處理段，可遵循以下步驟。圖46(以下論述)概述用於將光柵處理段資料轉換成發至FPGA 1028之命令的此處理流程。熟習此項技術者自本文中之揭示內容將認識到，某些以下步驟可按不同次序來執行。
步驟1：在應用之「轉換」期間，SCC 1010計算光柵圖案並且建立具有許多個別圖案的光柵表。在一些情況下，單一光柵「部位」可由若干較小光柵圖案組成(例如，圓形襯墊+各種角度下之「突出部」)。此等圖案可組合成一個較大圖案，或單獨處理此等圖案。注意，一些光柵圖案可在整個應用中，在不同旋轉角度下使用若干次。
步驟2：SCC 1010識別所有光柵圖案之旋轉角度，例如，在CAD(電腦輔助設計，用於特定應用)坐標中。
步驟3：在應用開始之前，SCC 1010將光柵表資料下載至FPGA 1028。
步驟4：SCC 1010產生每個光柵位置之TMdither變換。此PGC對應於發送至FPGA 1028之TMaod變換。TMdither變換包括CAD坐標中之光柵旋轉、工件對準旋轉、局部掃描場失真PGC，及視情況由使用者指定之額外定標調整。
步驟5：SCC 1010形成光柵處理段，在光柵之持續時間內速度為零。若使用者指定光柵之重複(例如，以獲得更好的過程控制)，則可將多個段鏈接在一起。
步驟6：SCC 1010可包括具有允許三級濾波器安定之安定持續時間的前導及尾部零速度段，從而防止較大光柵圖案之過度AOD偏移。
步驟7：SCC 1010基於指定之光柵深度及過程圖來計算所要通量。
步驟8：SCC 1010基於光柵光點間距及可選的Kw定標調整因子來計算標稱功率。
步驟9：SCC 1010將光柵參數發送至DSP 1026。注意，對於幾何形狀定標係併入於PGC項而非Kw項中並且不使用內傾的光柵段，DSP 1026可將「劑量」解釋為「功率」。「光柵模式」標識可適用於將此標記為不同資料結構。自SCC 1010發送至DSP之光柵參數可包括段端點XY坐標(對於零速度係相同的)、段弧形中心XY坐標及半徑(未使用)、軌跡樣本之數目(~光柵時間)、光柵tableAddress、光柵tableLength、功率(代替劑量)及TMdither(場失真及光柵角度)。
步驟10：DSP 1026將以上光柵參數發送至FPGA 1028以供處理。由於光柵被視為顫化，因此不需要設定特殊模式。
2.板塊化光柵處理
光柵處理之變化在某些情況中可為適用的。圖36示意性地例示根據一實施例的板塊化光柵處理之實例。在圖36中，兩個襯墊3910、3912靠攏在一起並且藉由短跡線3914連接。整個區對於單一光柵圖案而言太大，並且對於典型襯墊-跡線-襯墊處理序列而言，襯墊3910、3912可間隔得過於靠攏在一起。可對該區進行刮削，但是歸因於處理區域之形狀，雷射工作循環將較低。
根據一實施例之替代方法係將此區作為兩個光柵圖案3916、3918來處理，該等圖案經板塊化並且重疊來提供兩個光柵區域3916、3918之間的過渡區3920。可在SCC 1010上如下界定光柵圖案3916、3918：將任意「團跡」(即，具有任意形狀及/或尺寸之區域)分解成若干重疊的光柵區域3916、3918，其中重疊等於所要過渡長度3922(例如，約40-50μm)，並且圍繞每個團跡之邊界超過過渡長度3922；用具有單位振幅之光點網格來填充每個區域；沿著每個尺寸應用FIR濾波器以便使光柵振幅在過渡區3920中斜降(例如，如同刮削濾波器)；在每個光柵區域內，將團跡區之外之資料歸零，從而產生明確界定的團跡區，在板塊之間具有傾斜過渡區；並且在合適位置下載並執行每個光柵圖案。
此對於可包含於少許光柵場中之較小團跡而言可較好地起作用，並且可快於如圖36中示出之低密度圖案之刮削，因為僅所需點可被光柵化(跳過所有空白空間)，並且因為僅少許電流計移動可在AOD場之間 進行。
重複圖案可重複(藉由合適的旋轉)，與每次重新計算新的刮削資料形成對照。當然，識別「相同圖案」可能很難。
C.刮削處理
刮削係在較大區域(而非細溝槽)上移除材料之過程。與使用標稱光點的情況相比，以下概述之方法允許顫化加寬線更加有效得多地移除材料，同時避免可由使用此等較寬線導致的「像素化」效應。舉例而言，圖37示意性地例示根據某些實施例的歸因於寬線刮削之像素化誤差。在圖37中，將要處理的示例性團跡(左側)包括圓形邊緣，用足夠精細以提供適當解析度的射束來處理該等圓形邊緣。使用較寬射束來處理特徵(右側)導致過度像素化及解析度之不可接受的損失。
在某些實施例中，對刮削射束之側面及末端斜率進行整形係有用的。此等「過渡斜率」允許鄰近的刮削通過適當地重疊並且在工件上產生均勻通量(例如，以獲得均勻的深度控制)並且提供對於射束位置誤差之容限。另外，刮削射束之末端上之斜率在溝槽將與刮削區域相交的情況下係合乎需要的(再次，提供均勻性及對於位置誤差之容限)。
在一實施例中，藉由劑量及形狀控制來執行較寬刮削射束之此整形。然而，若線寬度在處理期間保持恆定，則寬線像素化問題使得此方法很難。
在另一實施例中，藉由處理「像素網格」，並且將濾波器應用於網格以產生所要側面及末端斜率，來改變較寬顫化圖案。
圖38示意性地例示根據一實施例的劃分成網格條帶4102、 4104、4106之刮削區域4100。雖然僅示出三個條帶4102、4104、4106，但是額外條帶可用來完成整個刮削區域4100。將一般或任意「團跡」區域轉換成像素4110之網格，並且像素4110之間的最小間隔基於基本光點大小(例如，要求>60%重疊)。刮削物件可具有一個細長軸，其可與刮削射束軌跡對準(例如，在圖38之實例中，對於第一條帶4102而言，為左至右，如藉由箭頭4112指示)。
取決於速度、顫化點更新速率及顫化點之數目，沿著此主要射束軌跡(「同軸」)之網格間隔可小於正交軸(「橫軸」)上之所需間隔。設置光點網格以使得準確地畫出刮削區域輪廓，尤其在任何其他特徵將與刮削區域相交時。因此最終光點網格間隔取決於輪廓尺寸。另外，根據某些實施例，因為顫化列執行時間係固定並且量化的(=Taod*Nd)，所以調整刮削軌跡速度以使得整數個刮削顫化列精確地填充刮削區域。
然後將網格劃分成單獨通過(在圖38中展示為4102(條帶1)、4104(條帶2)及4106(條帶3)，出於示例性目的將其展示為藉由虛線劃分)。在每次通過期間，將射束顫化以產生所要寬度。通常，此可產生不可接受的像素化誤差，如圖37中示出。然而，若顫化圖案可隨著同軸位置而變化來定製，則可避免此像素化。
為了避免像素化，將網格圖案依序載入至FPGA 1028 AOD控制器中，其中每個「顫化列」藉由二元圖案來指定。然後對此圖案進行濾波以產生側面及末端斜率。濾波網格之結果在圖39中示出。圖39圖形地例示根據一實施例的刮削顫化點之未濾波網格(在左側)及刮削顫化點之對應濾波網格(在右側)。圖40圖形地例示根據一實施例的對應於圖38示出之 條帶4102、4104、4106的前三個刮削射束之通量分佈。第一圖表4310示出對應於第一條帶4102之通量分佈。第二圖表4312示出對應於添加第二條帶4104之通量分佈。第三圖表示出對應於添加第三條帶4106之通量分佈。第四圖表4316示出對應於條帶4102、4104、4106之組合通量之通量分佈。
在某些實施例中，顫化方向(相對於刮削射束軌跡之橫軸方向)基於刮削射束軌跡之方向自一個條帶至下一個條帶在多次通過之間切換。舉例而言，再次參看圖38，第一條帶4102之刮削射束軌跡4112係自左至右，第二條帶4104之刮削射束軌跡4114係自右至左，並且第三條帶4106之刮削射束軌跡4116再次係自左至右。因為主要射束軌跡在每次刮削通過之間反轉方向，所以圖38例示沿著每個顫化列之顫化方向(如藉由箭頭4118、4120、4122指示)亦改變方向。對於第一通過，當刮削射束軌跡4112自左至右移動時，第一條帶4102中之每個顫化列在第一顫化方向4118上(例如，自底部至頂部)處理。對於第二通過，當刮削射束軌跡4114自右至左移動時，第二條帶4104中之每個顫化列在第二顫化方向4120上(自頂部至底部)處理。對於第三通過，當刮削射束軌跡4116再次自左至右移動時，第三條帶4106中之每個顫化列在第一顫化方向4122上(自底部至頂部)處理。根據某些實施例，基於刮削通過之方向來切換顫化方向會影響刮削處理之控制及品質(例如，其影響刮削深度)。在某些實施例中，允許使用者選擇是否在刮削期間反轉或保持顫化方向(例如，基於刮削通過之方向)。
以下總結概述根據一實施例之刮削程序。
刮削列寬度之選擇用於最佳化效率。以下論述兩個示例性情況。
第一種情況假定在刮削列之間移動之後沒有安定，如圖41及圖42例示。圖41圖形地例示根據一實施例之刮削實例。在圖41中，出於示例性目的，複數個刮削列4410、4412、4414、4416彼此分離。然而，如以上關於圖38及40所論述，熟習此項技術者自本文中之揭示內容將理解，刮削列4410、4412、4414、4416亦可彼此鄰近(或彼此部分重疊)。圖42圖形地例示根據一實施例之在刮削期間之射束命令。在處理每個刮削列4410、4412、4414、4416時，三級AOD位置居中(在三級濾波器已經安定之後)，並且AOD子系統1042圍繞中心顫化，顫化的量為±一半列寬度。當射束定位器完成每個列並且移動至下一列時，其在AOD場中產生(歸因於三級剖析)等於一半列寬度的額外偏轉(AOD偏轉在當前列與下一列之間劃分)。因此，在跳躍至下一列之後之最大AOD偏轉消耗全部一個列寬度。在此「未安定」方法中，雖然在跳躍至下一列之後不需要安定，但是選擇每個列之長度以便足夠長以允許三級濾波器在先前列跳躍之後安定。取決於選定刮削寬度，較短列長度可仍然使用額外「安定段」來提供此時間。注意，雖然刮削寬度設定為完全低於最大AOD範圍，但是功率(且由此速度)可設定來適應AOD之整個偏轉範圍內的最壞情況AOD效率，由此降低此方法之效率。
第二種情況允許使用完整AOD寬度，但是其中總是插入安定段以允許三級瞬態在刮削列處理開始之前衰減。此允許使用更寬刮削寬度。雖然此可藉由每個列移除更大區域來增加刮削效率，但是藉由增加刮削寬度來獲得之效率被更寬偏轉範圍下之較低AOD效率抵消掉(假定系統允許功率隨著AOD偏轉寬度而增加)。
由此等兩種情況所產生之刮削效率之模型在圖43中例示，圖43係例示根據一實施例的材料移除速率(面積/秒)對刮削列長度(skiveLength)及寬度(線間距)的繪圖。圖43中之繪圖假定10μm刮削深度及25μm光點大小。此指示，對於在此實例中使用之AOD，「未安定」情況幾乎與「安定」情況一樣有效。此可隨著具有更大效率或更寬偏轉範圍之不同AOD設計而變化，或針對不同刮削深度或標稱光點大小而變化。注意，歸因於在列之間跳躍期間的額外AOD偏轉，「未安定」情況在更有限寬度範圍內操作。在此實例中，最佳刮削列寬度係大約50μm。
圖44示意性地例示根據一實施例的刮削列幾何形狀之側視圖。圖44例示在濾波之前之刮削列寬度4710及在濾波之後之顫化寬度4712。在具有過渡寬度4716之過渡區中，濾波產生傾斜側壁4714(例如，用於與鄰近的刮削列或其他特徵相交)。傾斜度及過渡寬度4716基於濾波(例如，CrossAxisTaps*光點間距)。
1.刮削處理概述
在刮削模式下之處理可概述如下。熟習此項技術者自本文中之揭示內容將認識到，某些以下步驟可按不同次序來執行。圖47(以下論述)概述將光柵處理段資料轉換成發至FPGA 1028之命令的此處理流程。
i.預處理步驟
步驟1：SCC 1010識別刮削區域，其可置放於應用檔案中之單獨層中。
步驟2：SCC 1010將刮削區域轉換成二元光點之網格，其中橫軸間隔基於光點大小，並且同軸間隔基於速度及顫化參數。
步驟3：SCC 1010將刮削網格轉換成列之集合。
a.列寬度可最佳化(寬度對效率取捨)，如圖43中示出。注意，刮削寬度歸因於產生傾斜邊緣之濾波而增加，因此寬度最佳化計算可對此予以考慮。邊緣過渡可為約40μm寬(在給出2μm定位誤差的情況下，存在5%深度誤差)；濾波邊緣自未濾波標稱邊緣之延伸等於½過渡長度。
b.刮削顫化列間隔(在同軸方向上)滿足對於最大間距(光點重疊>60%)、功率限制條件內之處理速度及每個刮削段內之整數個顫化列的要求。另外，顫化列間隔可與所要同軸過渡長度及指定同軸箱車波形濾波器相容(參見下文)。由於箱車波形濾波對於整數個顫化列操作，因此顫化列間隔可在過渡區中提供整數個列。必要時，過渡長度可稍微擴大以允許此舉，只要任何對應相交處具有匹配的過渡長度即可。
步驟4：SCC 1010指定箱車波形平均值之長度(CrossAxisTaps及OnAxisTaps)以產生邊緣及末端上之所要斜率。
a. CrossAxisTaps及OnAxisTaps係奇數(中心點+成對之周圍點)。
b.取決於橫軸間隔(受顫化控制)及同軸間隔(受Nd*Taod*vel控制)，CrossAxisTaps及OnAxisTaps可能不同。過渡區可與用於相交處之過渡區相同，例如，約40μm(對於2μm定位誤差，為5%深度誤差)。
c.由於OnAxisTaps係捨位整數值，因此可能需要調整顫化列之時序(經由速度及/或Taod)以滿足端點位置及過渡斜率寬度之要求。
步驟5：對於每個刮削列，SCC 1010產生一組SkiveData字。
a.每個SkiveData字表示每個顫化列的一組振幅點，並且未 處理點設定為零。
b. SkiveData字之長度等於用於刮削之顫化表長度(高達32個點)。
c.在SkiveData字之每個末端，「CrossAxisTaps」個點可設定為零以考慮到箱車波形濾波器之寬度，如圖44中例示。
d.橫軸上之雷射處理(朝向顫化表之末端)偏移，偏移的量為「CrossAxisTaps」個顫化點。刮削顫化表考慮到此偏移。刮削顫化表亦包括以上提及之足夠補零條目。
步驟6：SCC 1010計算處理段位置。每個刮削列之實際雷射處理沿著同軸偏移(延遲)，偏移的量為「OnAxisTaps」個顫化列。處理段幾何形狀考慮到此偏移。
步驟7：SCC 1010使用過程圖及溝槽幾何形狀(寬度，深度)來判定所需過程參數(GridWidth及通量)。
步驟8：SCC 1010使用顫化圖來判定對應於所需GridWidth之顫化表參數(Nd，Kw)。
步驟9：SCC 1010使用顫化圖來判定對應於Nd之顫化表參數tableAddress及tableLength。
步驟10：SCC 1010使用顫化圖來計算EffectiveWidth。由於可對Kw進行內插，因此亦可在過渡段中對EffectiveWidth進行內插。
步驟11：SCC 1010計算劑量=通量*EffectiveWidth。可在過渡段中對此進行內插。
步驟12：SCC 1010使用功率圖、基於所需劑量來判定該段 所准許之最大速度。段可具有滿足最小段時間要求所需要的較低速度。速度在任何段內保持恆定。
步驟13：SCC 1010藉由下式來將劑量定標 Kskive=1/(CrossAxisTaps*OnAxisTaps)。
步驟14：SCC 1010通知DSP 1026進入刮削模式。DSP 1026將FPGA 1028設定成刮削模式。
ii.運行時間處理
在刮削處理期間，針對每個段遵循以下步驟。
步驟1：SCC 1010對於每個刮削列產生處理段，並且將以下資料傳輸至DSP 1026：段端點XY坐標；段弧形中心XY坐標及半徑；軌跡樣本之數目(~速度)；刮削tableAddress；刮削tableLength；劑量；Kw；SkiveData；OnAxisTaps；CrossAxisTaps；及刮削模式通知。
步驟2：DSP 1026處理來自SCC 1010的串流傳輸資料，如同在向量模式下，從而將資料發送至FPGA 1028。
步驟3：FPGA 1028產生顫化列向量，並且非零資料點設定為指定劑量。
步驟4：FPGA 1028對於顫化列執行橫軸及同軸箱車波形平均濾波如下：
a.在橫軸資料(每個顫化列)到達時，對其運行箱車波形濾波器。每個點之每個箱車波形濾波器係此點與±(CrossAxisTaps-1)/2周圍點之總和(其中在向量末端補零)。不需要定標(劑量藉由Kskive來預定標)。
b.將此等濾波顫化列排入佇列。
c.處理來自此佇列之顫化列。藉由對每個列與周圍(OnAxisTaps-1)/2列求和來應用同軸箱車波形濾波(根據需要，對開始及結束列進行補零)。另外，歸因於Kskive預定標，不需要定標。
步驟5：注意，仍然應用角度及劑量參數(如同在正常顫化中)，但是沒有形狀或內傾(箱車波形濾波應用形狀；刮削被限於直線，因此沒有內傾)。
步驟6：調整同步化以考慮到來自箱車波形濾波器之延遲。
圖45係例示根據一實施例的用於向量處理之AOD命令產生的方塊圖。如以上所論述，SCC 1010將應用分解成單獨處理段，每個段具有對應的段資料4810。使用材料表4812(例如，參見圖9)，SCC 1010根據段資料4810及來自過程圖4814之資料來處理溝槽幾何形狀(例如，深度及寬度)，以判定諸如網格寬度及通量之過程參數。SCC 1010使用顫化圖4816來處理GridWidth以判定顫化表參數Nd及Kw。在某些實施例中，Nd對於每個段保持恆定，但是可在過渡段內對Kw進行內插。然後，SCC 1010使用顫化圖4816來判定對應於Nd之顫化表參數tableAddress及tableLength。SCC 1010亦使用顫化圖來計算EffectiveWidth(Weff)。因為可對Kw進行內插，所以亦可在過渡段內對EffectiveWidth進行內插。如圖45中示出，SCC 1010計算劑量=通量*EffectiveWidth。亦可在過渡段內對劑量進行內插。顫化圖4816亦將DitherRange提供至DSP 1026。
SCC 1010將劑量提供至功率圖4518並且指派段速度MaxVel(在段內保持恆定)。段速度MaxVel可基於受雷射功率限制的速度及/或一或多個AOD速度極限。受雷射功率限制的速度基於功率圖4818及計 算出之劑量。AOD速度極限可基於所需GridWidth、AOD場大小及三級濾波器瞬態量值。另外，或在其他實施例中，AOD速度極限可基於顫化列之間的最大間距(=Taod*(Nd-1)*Vel)，根據某些實施例，其<0.35*Deff。在某些實施例中，段可具有滿足最小段時間要求所需要的較低速度。
SCC軌跡產生模組4820接收來自段資料4810之XY射束坐標及所指派之段速度MaxVel。若內傾用於弧形段，則SCC軌跡產生模組4820基於段弧形半徑來計算內傾參數Kb。SCC軌跡產生模組4820亦產生段軌跡資料(例如，段端點XY坐標、段弧形中心XY坐標及半徑，及軌跡樣本之數目)。
SCC 1010使用段資料4810來產生TMfield變換4822，其對於掃描場失真及標稱電流計對準進行校正。SCC 1010亦產生TMframe變換4823以將AOD坐標框架與電流計坐標框架對準。如圖45中示出，SCC 1010將TMfield變換4822與TMframe變換4823相乘以判定TMdither變換矩陣。
在DSP 1026內，DSP軌跡產生模組4824使用自SCC 1010接收之段軌跡資料、DitherRange及Kw以Tcmd之更新週期來計算中心線位置資料(Xc，Yc)。雖然在圖45中未展示，但是在某些實施例中，DSP 1026亦用三級濾波器(參見，例如，圖19及圖48示出之三級濾波器2205)來處理資料。DSP軌跡產生模組4824輸出速度、AOD偏轉坐標及顫化向量尺度/旋轉。將AOD偏轉坐標提供至TMtert變換4832，其輸出頻率偏差命令Fdev0及Fdev1。
DSP 1026每個顫化列計算新的顫化(Kw)及過程(Kp，Kb)參數一次(每Nd*Taod秒)。若段係過渡段，則DSP 1026使用內插法4826來計算 新的顫化Kw參數。對於過渡段，DSP 1026亦使用內插法4828來判定劑量。如圖45中示出，DSP 1026使用劑量及藉由DSP軌跡產生模組4824計算出之速度來判定提供至Kpwr模組4830之工作面功率。Kpwr模組4830將工作面功率轉換成標準化功率命令Kp。
如圖45中示出，DSP 1026基於TMdither及顫化向量尺度/旋轉來計算TMaod變換分量，如以上所論述。
DSP 1026將低階命令發送至FPGA 1028來控制AOD操作。
圖46係例示根據一實施例的用於光柵處理之AOD命令產生的方塊圖。如以上所論述，SCC 1010將應用分解成單獨處理段，每個段具有對應的段資料4810。在應用之「轉換」期間，SCC 1010計算光柵圖案並且建立具有許多個別圖案的光柵表。段資料4810包括光柵圖案之光柵旋轉角度。每個光柵段具有零速度。
使用材料表4812，SCC 1010根據段資料4810及來自過程圖4814之資料來處理光柵幾何形狀(例如，深度及寬度)，以判定諸如RasterID(例如，對應於GridWidth)及通量之過程參數。SCC 1010使用顫化圖4816來處理RasterID以判定顫化表參數Nd及Kw，以及通量定標。如圖46中示出，使用者可選擇性地調整Kw。然後，SCC 1010亦使用顫化圖4816來判定對應於Nd之光柵表參數tableAddress及tableLength。如圖46中示出，SCC 1010藉由將來自材料表4812之通量乘以藉由顫化圖4816提供之通量定標來計算所要通量。
SCC軌跡產生模組4820接收來自段資料4810之XY射束坐標。SCC軌跡產生模組4820產生段軌跡資料，該資料提供至DSP軌跡產生 模組4824。
如圖46中示出，SCC使用TMfield變換4822、TMframe變換4823、來自段資料4810之光柵旋轉資料，及來自顫化圖4816之Kw來計算TMdither變換矩陣。TMdither變換對應於發送至FPGA 1028之TMaod變換。
如亦在圖46中示出，對於光柵段，DSP 1026可將劑量解釋為「功率」。Kpwr模組4830將功率轉換成標準化功率命令Kp。
DSP軌跡產生模組4824輸出AOD偏轉坐標。將AOD偏轉坐標提供至TMtert變換4832，其輸出頻率偏差命令Fdev0及Fdev1。
圖47係例示根據一實施例的用於刮削處理之AOD命令產生的方塊圖。如以上所論述，SCC 1010將應用分解成單獨處理段，每個段具有對應的段資料4810。在此實施例中，SCC 1010識別刮削區域，其可置放於應用檔案中之單獨層中。SCC 1010將每個刮削區域轉換成二元光點之網格，其中橫軸間隔基於光點大小，並且同軸間隔基於速度及顫化參數。如以上所論述，SCC 1010將刮削網格轉換成列之集合。
使用材料表4812，SCC 1010根據段資料4810及來自過程圖4814之資料來處理溝槽幾何形狀(例如，深度及寬度)，以判定諸如GridWidth及通量之過程參數。SCC 1010使用顫化圖4816來處理GridWidth以判定顫化表參數Nd及Kw。在某些實施例中，Nd對於每個段保持恆定，但是可在過渡段內對Kw進行內插。然後，SCC 1010使用顫化圖4816來判定對應於Nd之顫化表參數tableAddress及tableLength。SCC 1010亦使用顫化圖來計算EffectiveWidth(Weff)。因為可對Kw進行內插，所以亦可在過渡段內對 EffectiveWidth進行內插。如圖47中示出，SCC 1010計算劑量=通量*EffectiveWidth。亦可在過渡段內對劑量進行內插。顫化圖4816亦將DitherRange提供至DSP 1026。
SCC 1010將劑量提供至功率圖4818以判定段之最大速度MaxVel(在段內保持恆定)。在某些實施例中，段可具有滿足最小段時間要求所需要的較低速度。
SCC軌跡產生模組4820接收來自段資料4810之XY射束坐標及最大速度MaxVel。SCC軌跡產生模組4820指定箱車波形平均值之長度(CrossAxisTaps及OnAxisTaps)以產生邊緣及末端上之所要斜率。因此，在設置期間，SCC軌跡產生模組4820將刮削微動提供至FPGA 1028。對於每個刮削列，CC軌跡產生模組4820亦產生一組SkiveData字。SCC軌跡產生模組4820產生段軌跡資料，其可包括處理段位置。每個刮削列之實際雷射處理沿著同軸偏移(延遲)，偏移的量為「OnAxisTaps」個顫化列。處理段幾何形狀考慮到此偏移。
如以上所論述，SCC 1010藉由下式將劑量定標：Kskive=1/(CrossAxisTaps*OnAxisTaps)。
如圖47中示出，SCC 1010將TMfield變換4822與TMframe變換4823相乘以判定TMdither變換矩陣。
在DSP 1026內，DSP軌跡產生模組4824使用自SCC 1010接收的段軌跡資料、DitherRange及Kw來輸出速度、AOD偏轉坐標及顫化向量尺度/旋轉。將AOD偏轉坐標提供至TMtert變換4832，其輸出頻率偏差命令Fdev0及Fdev1。
如圖47中示出，DSP 1026使用劑量及藉由DSP軌跡產生模組4824計算出之速度來判定提供至Kpwr模組4830之工作面功率。Kpwr模組4830將工作面功率轉換成標準化功率命令Kp。DSP 1026基於TMdither及顫化向量尺度/旋轉來計算TMaod變換分量，如以上所論述。
DSP 1026將低階命令發送至FPGA 1028來控制AOD操作。FPGA 1028產生顫化列向量，並且非零資料點設定為指定劑量。FPGA 1028亦對於顫化列執行橫軸及同軸箱車波形平均濾波。
圖48係例示根據一實施例的電流計及AOD校準資料流5100之方塊圖。在電流計及AOD校準資料流5100中，SCC 1010將包含XY段坐標(例如，在工作面坐標中)的SCC軌跡指定5110(諸如圖19示出之示例性射束輪廓2210)提供至掃描場變換2203。然後，掃描場變換2203將經校正之XY段坐標(例如，在原始電流計坐標中)提供至DSP軌跡產生單元4824，DSP軌跡產生單元4824計算(例如，在原始電流計坐標中)發送至三級濾波器2205的詳細射束軌跡及顫化參數。如以上所論述，三級濾波器2205將原始XY電流計控制命令(例如，在原始電流計坐標中)提供至電流計控制器5114。三級濾波器2205亦將XY AOD命令(可向其添加在原始電流計坐標中之可選的XY電流計誤差校正項)提供至TMtert變換4832。然後，將來自TMtert變換4832之輸出(例如，作為ch0及ch1AOD命令)提供至FPGA 1028，其產生最終AOD RF命令。
SCC 1010亦將旋轉變換TMframe 5118與局部掃描場失真校正TMfield 4822組合以產生TMdither變換矩陣。然後，將TMdither變換矩陣與顫化旋轉/尺度變換5122(例如，Rdither及KwCorr)組合以產生提供至 FPGA 1028的AOD命令變換矩陣TMaod變換。SCC 1010亦使用SCC顫化資料5124(例如，在工作面坐標中)來產生尺度因子MHzPerμM，其可作為預載入資料包括於顫化(或光柵)表1110中。FPGA 1028將來自顫化表1110之資料與TMoad變換組合以產生顫化及光柵資料，FPGA 1028將其與來自TMtert變換4832之AOD命令組合以產生AOD RF命令。
除了沿著射束軌跡、在每次通過期間加寬藉由雷射來加工之區域之外，本文揭示之橫軸微機械加工技術亦可用來或適於將雷射射束脈衝引導至個別選擇之橫向光點位置(涉及或不涉及顫化列、網格條帶或光柵移動)。另外，橫向光點位置可在雷射通過期間藉由雷射射束定址多次以准許三維圖案化，諸如差異深度圖案化之差異能量圖案化。此外，雷射射束脈衝可按時間非依序次序被引導至工件上之空間相同、空間重疊或空間相鄰的光點區域位置，諸如以便增加雷射處理參數窗口及/或處置具有熱或其他回應特性之工件材料，該等特性包括但不限於對於峰值功率、通量、重複率及咬合大小之敏感性。此等能力增強此等雷射微機械加工系統在各種工件材料中以較高產出量對工件進行標記並產生複雜特徵以及形成較小介層孔或製造切口的能力。
工件10之示例性材料包括陶瓷、玻璃、塑膠及金屬，或其組合。示例性材料可為結晶或非結晶的。示例性材料可為天然的或合成的。示例性半導體晶圓材料可包括但不限於氧化鋁、藍寶石、玻璃、強化玻璃及Corning Gorilla GlassTM。示例性金屬材料包括鋁、不銹鋼及金屬氮化物。
圖50係射束軸1061可沿著其行進之射束軌跡5300及藉由射束軸1061之橫軸定位所碰撞之示例性輔助光點區域位置5310之示例性網 格100的平面圖。在一些實施例中，一或多個電流計驅動反射鏡(電流計)1066、1067可用來沿著射束軌跡5300引導射束軸1061，並且高速定位系統(諸如包括零慣性定位裝置或快速轉向鏡)可用來將射束軸1061引導至個別選擇之輔助光點位置。在一些實施例中，零慣性定位裝置使用聲光裝置或電光裝置。
高速定位系統可利用Johnson之美國專利第7,133,186號所揭示的AOM調變技術中之一或多者，該專利以引用方式併入本文中。此等調變技術包括但不限於：1)使用一或多個AOM(或EOM)來使射束軸1061相對於工件10之表面沿著橫向軸偏轉；2)在AOM上，諸如在AOM之橫向表面上，使用一或多個換能器來使射束軸1061相對於工件10之表面沿著橫向軸偏轉；3)使用多個AOM或具有多個不同角度切割表面之AOM及對應的換能器來增加高速定位系統之累加偏轉範圍；及4)使用各種技術來阻斷(伴以完全射束消光)所產生的雷射射束脈衝，使其不能沿著射束軸傳播至工件10。
用於相對於工件10來引導射束軸之射束及基板定位系統(包括高速及快速定位系統)亦可利用以下各項中揭示之定位系統之調適：Unrath之美國專利第8,288,679號及第8,680,430號，Unrath等人之美國專利第8,026,158號，及Unrath等人之美國專利公開案第2012-0273472號及Kelly Bruland等人之美國專利第7,633,034號及第7,425,471號，其全部以引用方式併入本文中。
參照圖50，網格100之區域可與高速定位裝置之射束偏轉範圍一樣大，或網格100之區域可更小。或者，網格100可隨著以下因素而變化來界定：射束偏轉範圍、射束軸與工件之間的相對運動之速度、脈衝 重複率、將要在指定時間週期內遞送之脈衝之數目(包括特定位置及該等位置中之任一者將被碰撞之次數)，及/或垂直於射束軌跡之所要寬度。
在一些實施例中，雷射射束脈衝可以可在1kHz至100MHz範圍內之脈衝重複率(亦被稱為脈衝重複頻率(PRF))來遞送。在一些實施例中，脈衝重複率大於或等於100kHz。在一些實施例中，脈衝重複率為10kHz至1MHz。
在一些實施例中，雷射通量可在自約0.1×10-6J/cm2至100.0J/cm2或更特定而言自1.0×10-2J/cm2至10.0J/cm2之範圍內。
在一些實施例中，射束軸1061相對於工件10移動之速度在1mm/s至10m/s之範圍內。在一些實施例中，射束軸1061相對於工件10移動之速度在100mm/s至1m/s之範圍內。在一些實施例中，沿著射束軌跡112的射束軸與工件10之間的相對運動大於或等於400mm/s。
在一些實施例中，快速射束定位系統1044，諸如電流計驅動反射鏡1066及1067，將射束軸1061沿著射束軌跡112以大於或等於快速射束定位系統1044之最大速度之25%之速度來移動。在一些實施例中，快速射束定位系統1044將射束軸1061沿著射束軌跡112以大於或等於快速射束定位系統1044之最大速度之50%之速度來移動。在一些實施例中，快速射束定位系統1044將射束軸1061沿著射束軌跡112以大於或等於快速射束定位系統1044之最大速度之75%之速度來移動。在一些實施例中，快速射束定位系統1044將射束軸1061沿著射束軌跡112以大於或等於快速射束定位系統1044之最大速度之90%之速度來移動。在一些實施例中，快速射束定位系統1044將射束軸1061沿著射束軌跡112以大於或等於快速射束定位 系統1044之最大速度之95%之速度來移動。
在一些實施例中，雷射射束脈衝具有1飛秒(fs)至1000奈秒(ns)範圍內之脈衝持續時間(脈衝寬度)。在一些實施例中，雷射射束脈衝具有約10fs至500ns範圍內之脈衝寬度。在一些實施例中，可採用在500fs至10ns之範圍內的脈衝寬度。在一些實施例中，雷射射束脈衝具有約1ps至200ns範圍內之脈衝寬度。在一些實施例中，雷射射束脈衝具有約1至1,000ps範圍內之脈衝寬度。在一些實施例中，可採用在自1ps至100ps之範圍內之脈衝寬度。在一些實施例中，可採用在自5ps至75ps之範圍內之脈衝寬度。在一些實施例中，可採用在自10ps至50ps之範圍內之脈衝寬度。在一些實施例中，脈衝寬度短於或等於100ps。在一些實施例中，脈衝寬度短於或等於10ps。在一些實施例中，脈衝寬度短於或等於1ps。在一些實施例中，可採用在自1fs至1000fs之範圍內之脈衝寬度。
在一些實施例中，工件10上之光點位置5310之鄰近列之間的間距或間隔可在1μm至1000μm範圍內。在一些實施例中，工件10上之光點位置5310之鄰近列之間的間距或間隔可或更佳在10μm至100μm範圍內。
在一些實施例中，在雷射射束之焦點處量測之雷射射束脈衝之射束腰之主要空間軸可在0.5μm至1000μm或1μm至500μm範圍內。在一些實施例中，在雷射射束之焦點處量測之雷射射束脈衝之射束腰之主要空間軸小於約50μm。在一些實施例中，焦點之射束腰在1μm與50μm之間。在一些實施例中，焦點之射束腰在1μm與25μm之間。在一些實施例中，焦點之射束腰在1μm與15μm之間。在一些實施例中，光點區域具 有小於或等於15μm之長軸。
在一些實施例中，可選擇掃描速率及脈衝重複頻率以使得相繼定向之雷射射束脈衝以約0.1μm至約500μm範圍內之咬合大小碰撞於工件10上。在一些實施例中，咬合大小在約0.5μm至約100μm範圍內。在一些實施例中，咬合大小在約0.5μm至約50μm範圍內。在一些實施例中，咬合大小在約1μm至約5μm範圍內。在一些替代實施例、額外實施例或累加實施例中，咬合大小小於或等於4μm。
在一些實施例中，雷射微機械加工系統1000採用在1064nm波長下操作之二極體激升之Nd：YVO4固態雷射1046(諸如，由Lumera Laser GmbH,Kaiserslautern,Germany製造之模型Rapid)。可視情況使用固態諧波頻率產生器來二倍頻此雷射1046以將波長減小至532nm，從而產生可見(綠色)雷射射束脈衝，或將此雷射三倍頻至約355nm或四倍頻至約266nm，從而產生紫外線(UV)雷射射束脈衝。此雷射1046經定額以產生6瓦之持續功率且具有1,000kHz之最大脈衝重複率。此雷射1046與系統控制電腦1010協作產生具有1皮秒至1,000奈秒之持續時間的雷射射束脈衝。
在一些實施例中，雷射微機械加工系統1000採用具有在約1030nm至1550nm之範圍內之基波長之二極體激升的摻鉺光纖雷射1046。可視情況使用固態諧波頻率產生器來二倍頻此等雷射1046以將波長減小至約515nm，從而產生可見(綠色)雷射射束脈衝，或減小至約775nm，從而產生可見(暗紅色)雷射射束脈衝，舉例而言，可將此等雷射三倍頻至約343nm或約517nm，或四倍頻至約257nm或約387.5nm，從而產生UV雷射射束脈衝。更一般而言，在一些實施例中，雷射波長包含在200nm與3000nm 之間的波長。
再次參考圖1A至圖1C及圖50，本文揭示之橫軸微機械加工技術可用來或適於克服與圖1A至圖1C相關之缺點。具體而言，較新的雷射系統具有可用於在對於工件10之臨界破壞方面超過快速射束定位系統1044及工件定位系統(級段)之速度及慣性限制的功率及通量。因此，熟習此項技術者使用不太強大的雷射系統或必需阻斷較高能力雷射之一定比例之雷射射束脈衝以避免到達工件10。第一種情況限制產出量，並且第二種情況阻止利用更昂貴雷射之全部能力。
克服此等缺點之橫軸微機械加工技術之一實例利用藉由高速定位系統1042進行之光柵方法，其疊加於來自快速射束定位系統1044及工件定位系統(級段)中之一者或兩者之射束軌跡之向量速度之頂部以提供射束軸1061與工件10之間的連續相對運動以便在較新的高功率雷射系統之可用功率及通量之使用過程中允許更大效率，儘管存在快速射束定位系統1044及工件定位系統(級段)之速度及慣性限制條件亦如此。此技術允許在阻斷較少或不阻斷雷射射束脈衝的同時利用雷射之全功率及重複率，因為高速定位系統1042之同時光柵能力能夠將大部分或所有雷射射束脈衝在與射束軌跡112呈橫向之軸上充分地分佈。
類似地，射束軸可在兩個維度中顫化以實現相同結果。或者，刮削方法可用來實現相同結果。
鑒於前述，可克服關於圖1A至圖1C之缺點，較新的更強大的雷射系統之全功率及/或較高脈衝重複率可以較大效率來利用，並且可增加雷射處理產出量。
再次參考圖50，一些工件材料在對於雷射射束碰撞之回應中展現不良副作用。一些解決方案涉及嚴密控制具有先前技術定位系統之限制條件的雷射脈衝參數以避免工件之破壞臨限值(諸如與熱積聚相關)。然而，一些此等破壞臨限值相關問題可藉由將時間依序或連續的雷射射束脈衝在空間上分離以便定址在空間上非鄰近或非相鄰的光點位置5310來解決。
圖51描繪光點位置5310之示例性網格條帶或列及示例性順序，在雷射通過期間按該順序將雷射射束脈衝遞送至非相鄰光點位置5310以減少工件10中之熱積聚，該熱積聚可由於將時間依序雷射射束脈衝碰撞於空間相鄰光點位置5310而造成。在一些實施例中，此處理順序可藉由調適先前論述之顫化方法來實行。
具體而言，可設定橫軸角度來用在時間上依序碰撞工件10之雷射射束脈衝來依序處理沿著該列之光點位置5310之第一子集，包括光點位置5310a、5310c、5310e、5310g及5310i。(自該順序中省去任何被阻斷的雷射射束脈衝。)因此，光點位置5310a首先被定址，光點位置5310c第二個被定址，光點位置5310e第三個被定址，光點位置5310g第四個被定址，並且光點位置5310i第五個被定址。
然後，在同一雷射通過期間，必要時，可再調整橫軸角度，以便用在時間上依序碰撞工件10之雷射射束脈衝來依序處理沿著該列之光點位置5310之第二子集，包括光點位置5310b、5310d、5310f及5310h。橫軸角度再調整可補償在處理光點位置5310之第一子集期間射束軸1061沿著射束軌跡112所行進之任何距離。雷射射束脈衝之間的間隔及時間可充分 地減少或減輕熱積聚問題並且准許利用雷射處理參數之更寬窗口，諸如較高功率或脈衝重複率。
圖52描繪光點位置5310之示例性網格條帶或列及另一個示例性順序，在雷射通過期間按該順序將雷射射束脈衝遞送至非相鄰光點位置5310以減少工件10中之熱積聚。參照圖52，九個光點位置5310之列集合的示例性處理次序可開始於光點位置5310a之處理。光點位置5310d可第二個被處理，並且光點位置5310g可第三個被處理。然後，在同一雷射通過期間，必要時，可再調整橫軸角度，以便依序處理沿著該列之光點位置5310之第二子集以使得光點位置5310b可第四個被處理，光點位置5310e可第五個被處理，並且光點位置5310h可以第六個被處理。然後，在同一雷射通過期間，必要時，可再調整橫軸角度，以便依序處理沿著該列之光點位置5310之第三子集以使得光點位置5310c可第七個被處理，光點位置5310f可第八個被處理，並且光點位置5310i可第九個被處理。
在此實施例中，時間依序雷射射束脈衝間隔開，最小為三個光點位置5310；然而，可利用兩次橫軸角度調整。熱性質及該列光點位置5310在高速定位系統之掃描場中停留之時間量可與其他雷射處理參數平衡以判定依序雷射射束脈衝之間的合適空間距離及橫軸角度之再調整次數。
此外，消除不良熱效應的雷射射束脈衝之空間佈局之次序存在許多變化。光點位置5310之子集之數目或子集中之光點位置5310之數目可以某種方式判定，該方式在雷射通過期間、在雷射射束遞送及材料定位系統之掃描場能力或其任何組件之掃描場能力內使處理速度最大化。
舉例而言，每列光點位置5310可在牛耕式轉行書寫狀圖案 中定址。示例性牛耕式轉行書寫狀次序可依序定址光點位置5310a、5310c、5310e、5310g及5310i，然後在回程方向變化時依序定址光點位置5310f、5310d及5310b，並且最後再次改變方向以定址光點位置5310h。或，光點位置5310h可在光點位置5310f之後且在光點位置5310d之前定址。
在一些實施例中，可調整定址光點位置5310之順序以便使時間依序雷射射束脈衝之間的距離最大化。在一些實施例中，依序雷射射束脈衝位移可利用雷射光點位置5310之多個列。
在一些實施例中，遞送至工件之時間依序雷射射束脈衝被遞送至彼此距離大於或等於高速定位系統1042之射束偏轉範圍之25%的選擇性光點位置。在一些實施例中，遞送至工件之時間依序雷射射束脈衝被遞送至彼此距離大於或等於高速定位系統1042之射束偏轉範圍之50%的選擇性光點位置。在一些實施例中，遞送至工件之時間依序雷射射束脈衝被遞送至彼此距離大於或等於高速定位系統1042之射束偏轉範圍之75%的選擇性光點位置。在一些實施例中，遞送至工件之時間依序雷射射束脈衝被遞送至彼此距離大於或等於高速定位系統1042之射束偏轉範圍之90%的選擇性光點位置。
在一些額外實施例、替代實施例或累加實施例中，高速定位系統1042之射束偏轉範圍或掃描場在橫向方向上，諸如在X及Y方向上，延伸了0.1mm與4.0mm之間。然而，應瞭解，此射束偏轉範圍或掃描場可在任何橫向方向上延伸小於0.01mm或超過4mm(例如，取決於一或多個因素，諸如高速定位系統1042之組態、高速定位系統1042沿著射束軌跡之位置、入射於高速定位系統1042上之雷射脈衝之射束大小、光點大小等)。 因此，高速定位系統1042之射束偏轉範圍或掃描場可在任何橫向方向上延伸大於或等於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等之距離。同樣地，高速定位系統1042之射束偏轉範圍或掃描場可在任何橫向方向上延伸小於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等之距離。如本文所使用，術語「射束大小」或「光點大小」係指雷射脈衝之直徑、空間長軸或寬度，並且可量測為自射束軸至光學強度下降至射束軸處的光學強度之1/e2之處的徑向或橫向距離。因此，在一些實施例中，高速定位系統1042之射束偏轉範圍或掃描場(例如，在X或Y方向上，或另外)之最大尺寸可大於或等於將要在工件1060中形成之特徵(例如，開口、介層孔、溝槽等)之對應最大尺寸(如在X-Y平面中量測)。然而，在另一實施例中，高速定位系統1042之射束偏轉範圍或掃描場之最大尺寸可小於將要形成之特徵之最大尺寸。
在一些實施例中，可藉由多個連續脈衝(諸如在脈衝串中)碰撞所選擇光點位置5310中之一些以促進三維圖案化，包括在深度圖案化中，以便例如在快速定位系統1044之雷射通過中產生複雜特徵及/或三維碼(諸如3D QR碼)。圖53描繪光點位置5310之示例性網格條帶或列，該等位置中之一些在雷射通過期間被碰撞多次。參照圖53，可連續地或不斷地調整橫軸角度以准許雷射射束軸1061停留於光點位置5310上，同時多個雷射射束脈衝被引導至該光點位置。舉例而言，光點位置5310a可藉由兩個依序雷射射束脈衝來定址，該等脈衝將其處理至第一深度。然後，光點位置5310b 亦可藉由兩個依序雷射射束脈衝來定址，該等脈衝將其處理至第一深度。隨後，光點位置5310c可藉由五個依序雷射射束脈衝來定址，該等脈衝將其處理至第二深度。然後，光點位置5310d亦可藉由五個依序雷射射束脈衝來定址，該等脈衝將其處理至第二深度。隨後，光點位置5310e可藉由八個依序雷射射束脈衝來定址，該等脈衝將其處理至第三深度。然後，光點位置5310f亦可藉由八個依序雷射射束脈衝來定址，該等脈衝將其處理至第三深度。然後，光點位置5310g可藉由兩個依序雷射射束脈衝來定址，該等脈衝將其處理至第一深度。隨後，光點位置5310h可藉由五個依序雷射射束脈衝來定址，該等脈衝將其處理至第二深度。隨後，光點位置5310i可藉由八個依序雷射射束脈衝來定址，該等脈衝將其處理至第三深度。
熟習此項技術者將認識到，定址至不同光點位置之脈衝之數目可改變。另外，在一些實施例中，將要處理至相同深度之光點位置5310可在將要處理至不同深度之光點位置5310之前加以處理。此順序對於使任何所期望光學Z高度校正之數目最小化可為合意的。
在替代實施例中，多個雷射射束脈衝可能並非在快速定位器1044之雷射通過期間依序遞送至同一光點位置5310，而是可在高速定位系統1042之多次通過期間遞送。
因此，一些實施例可個別地控制遞送至選定光點位置5310之強度輪廓或劑量。
圖54描繪以射束軸1061之微動圖案來引導之雷射射束脈衝所碰撞的選定橫軸特徵區域之示例性列。特徵區域可具有比光點大小之長軸更大之尺寸。在一些實施例中，與調整單一雷射脈衝之大小及空間形狀 來模擬特徵之彼等大小及空間形狀相比，使用較小光點大小之多個雷射射束脈衝來產生特徵係較佳的。在使用或不使用遮罩的情況下並且與射束整形或能量模塑光學器件無關，特徵形狀可難以用單一脈衝產生。另外，增加雷射光點之大小或增加或降低雷射射束脈衝之強度以適應光點大小可不利地影響雷射處理窗口。
參照圖54，在一些實施例中，快速定位系統1044及/或工件位置系統提供射束軸1061沿著射束軌跡112之相對移動。在一些實施例中，高速定位系統大體上沿著特徵區域之列來提供橫軸角度方向。在一些實施例中，用於移動射束軸1061之微動圖案可疊加於射束軸之橫軸角度運動上並與其整合，並且視情況疊加於沿著射束軌跡之相對運動上並與其整合。射束軸1061之微動圖案可用來提供子軌跡，諸如圖54示出之子軌跡5720a-5720g，雷射射束脈衝之光點位置5310沿著該等子軌跡定位。
射束軸之微動圖案可藉由一或多個現有高速定位器1020及1022來提供，或射束軸之微動圖案可藉由一或多個額外高速定位器1020及1022來提供，該一或多個額外高速定位器1020及1022之運動疊加於原始高速定位器1020及1022之運動上。此等額外高速定位器1020及1022可沿著射束路徑定位在原始高速定位器1020及1022之上游或下游。微動圖案可用來沿著射束軸1061、沿著子軌跡5720a提供雷射射束脈衝之一或多次通過以便在快速定位系統1044之單次通過期間產生具有圓形周邊之特徵。微動圖案可在快速定位系統1044之雷射通過期間、沿著橫軸角度在高速定位系統之一或多次通過中實行。
類似地，微動圖案可用來沿著射束軸1061、沿著子軌跡5720b 提供雷射射束脈衝之一或多次通過以便在快速定位系統1044之單次通過期間產生具有矩形周邊之特徵。
類似地，微動圖案可用來沿著射束軸1061、沿著子軌跡5720c提供雷射射束脈衝之一或多次通過以便在快速定位系統1044之單次通過期間產生具有三角形周邊之特徵。
類似地，微動圖案可用來沿著射束軸1061、沿著子軌跡5720d提供雷射射束脈衝之一或多次通過以便在快速定位系統1044之單次通過期間產生具有圓形區域之特徵。
類似地，微動圖案可用來沿著射束軸1061、沿著子軌跡5720e提供雷射射束脈衝之一或多次通過以便在快速定位系統1044之單次通過期間產生具有矩形區域之特徵。
類似地，微動圖案可用來沿著射束軸1061、沿著子軌跡5720f提供雷射射束脈衝之一或多次通過以便在快速定位系統1044之單次通過期間產生具有三角形區域之特徵。
微動圖案可用來產生具有任何所期望形狀之特徵。
本文所述之雷射及選擇性脈衝能量控制技術可用於任何習知的雷射特徵產生或修改技術，包括但不限於做標記、刻劃、雕刻或切割。特徵可包括但不限於信號跡線、接地跡線、修整、鋸口、溝槽、切口、具有各種直徑及/或側壁錐度之盲孔或通孔微介層孔、正方形或矩形襯墊、對準框標、表面或表面下的標記及/或文數字記號。
舉例而言，本文揭示之此等雷射及選擇性脈衝能量控制技術可提供增強之錐度控制。側壁錐度可相對於垂直於工件1060之頂部表面之 深度軸來界定。若側壁垂直於工件1060之頂部表面，則側壁平行於深度軸(並且與其共線)，並且側壁具有為零之錐度。
然而，若側壁具有朝向鋸口之中心向內傾斜的自頂部表面至底部表面之斜率，則藉由切割產生之側壁具有正錐度。錐度可藉由在側壁與深度軸之間量測之錐角θ來界定。若側壁具有從切口之中心向外傾斜的自頂部表面至底部表面之斜率，則藉由切割產生之側壁具有負錐度。
錐角θ可在幾度至超過10度之範圍內，或有意地更大，並且可受一些雷射處理參數影響，但是不一定受其控制。較大錐度並非許多切割應用之理想結果。此外，最小化的錐度或大約為零之錐度係許多切割應用之理想結果。
在一些實施例中，所期望的錐度特性可包括在側壁與深度軸之間量測的錐角θ，其小於或等於5度。在一些實施例中，錐角θ小於或等於1度。在一些實施例中，錐角θ小於或等於0.5度。在一些實施例中，錐角θ小於或等於0.1度。在一些實施例中，所期望的錐度特性可包括側壁124之其他性質，諸如紋理或光滑度，或紋理或光滑度之均勻性。
在一些實施例中，本文揭示之雷射及選擇性脈衝能量控制技術可用來產生工件1060中之光化學效應或改變工件1060之基板之組成，諸如用於交聯光阻劑來作為特定光點位置，將銦錫氧化物(ITO)圖案化，或其他形式之光微影術。
本文揭示之此等雷射及選擇性脈衝能量控制技術亦在做標記應用中提供用於顏色產生之增強機會及選擇性。
本文揭示之此等雷射及選擇性脈衝能量控制技術亦提供特 定應用所需要的功能性標記(諸如紋理化或拋光)的增強機會及選擇性。
具體而言，本文揭示之此等雷射及選擇性脈衝能量控制技術可用來在鋁管潤滑心軸中產生凹坑或阱以便為內燃機更好地保持油。
前文係對本發明的實施例之說明且不應被理解為對本發明之限制。儘管已描述數個特定示例性實施例，但熟習此項技術者將容易理解在不實質上偏離本發明之新穎性教示及優點的情況下，對所揭示之示範性實施例以及其他實施例之諸多修改係可能的。
因此，所有此類修改意欲包括於如申請專利範圍中所界定的本發明之範疇內。舉例而言，技藝人士將理解任一句子或段落之標的可與一些或所有其他句子或段落之標的組合，除此類組合互斥的情況外。
對熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離本發明之基本原理之情況下，對上文所描述實施例之細節進行諸多變化。因而，本發明之範疇應由以下申請專利範圍以及包括在其中之申請專利範圍的等效物來決定。
5310a-i:光點位置
112:射束軌跡

Claims (13)

  1. 一種用於顫化一雷射射束以在一工件中形成一特徵的方法，該方法包含：自一雷射源產生沿著一雷射射束路徑之多個雷射射束脈衝，該雷射射束路徑相對於該工件之一表面形成一雷射射束軸；使用一第一定位系統來賦予該雷射射束軸沿著射束軌跡相對於該工件之該表面的第一相對移動，其中該第一定位系統提供一第一射束偏轉範圍；使用一第二定位系統來賦予該雷射射束軸的一第二相對移動，該第二相對移動疊加於該第一相對移動上，其中該第二定位系統提供小於該第一射束偏轉範圍之一第二射束偏轉範圍，其中該第二相對移動包含橫向於該射束軌跡之一非零方向分量；以及當同時賦予該第二相對移動及該第一相對移動兩者時，將雷射射束脈衝遞送到存在於工件上第二射束偏轉範圍內的複數個選擇性光點位置中的每一個，其中所述複數個選擇性光點位置包括第一選擇性光點位置、相鄰於該第一選擇性光點位置的第二選擇性光點位置以及相鄰於該第二選擇性光點位置但是不相鄰於該第一選擇性光點位置的第三選擇性光點位置，並且前述將該雷射射束脈衝遞送到所述複數個選擇性光點位置中的每一個包括將兩個時間連續雷射射束脈衝遞送到該第一選擇性光點位置和該第三選擇性光點位置。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中遞送至該工件之該等雷射射束脈衝提供在該偏轉範圍內之三維圖案化，其中該三維圖案化包括橫向於該射束軌跡並且在深度方面在相應光點位置處相對於該工件之該表面處於兩個或兩個以上深度的圖案化。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包括控制該該等雷射射束脈衝的能量使得遞送到該第一選擇性光點位置和該第三選擇性光點位置的所述兩個時間連續雷射射束脈衝具有不同的能量。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包括控制該等雷射射束脈衝之光點大小使得遞送到該第一選擇性光點位置和該第三選擇性光點位置的所述兩個時間連續雷射射束脈衝具有不同的光點大小。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中進一步包括控制該等雷射射束脈衝之焦點使得遞送到該第一選擇性光點位置和該第三選擇性光點位置的所述兩個時間連續雷射射束脈衝具有不同的焦點。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中在該偏轉範圍內的該等複數個選擇性光點位置中之時間連續定址位置在空間上係不連續的。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該在該偏轉範圍內的該等複數個選擇性光點位置中之時間連續定址位置在空間上係連續的。
  8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第二相對移動係非橢圓形的且非圓形的。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第二定位系統包含一零慣性光學偏轉裝置。
  10. 如申請專利範圍第1項之方法，其中所述多個雷射射束脈衝中的一些 被引導至該等複數個選擇性光點位置中的一個選擇性光點位置。
  11. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該多個雷射射束脈衝係以大於或等於100kHz之一脈衝重複率產生。
  12. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該多個雷射射束脈衝具有短於或等於100ps之一脈衝寬度。
  13. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該射束軌跡形成一介層孔之表面周邊。
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