(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザで被加工物を加工する方法であって、
第１のパルス繰り返し周波数でレーザパルスを発生するステップであり、前記第１のパルス繰り返し周波数は、ビーム送達座標を前記被加工物に対して位置合わせするための１つまたは複数の協働するビーム位置補償要素とビーム位置決めシステムとを協働させるための基準タイミングを提供するものである、ステップと、
前記第１のパルス繰り返し周波数より低い第２のパルス繰り返し周波数で、選択的に前記レーザパルスのサブセットを増幅するステップであって、前記サブセットに含まれる前記レーザパルスは、前記第１のパルス繰り返し周波数と前記ビーム位置決めシステムから受信する位置データとに基づいて選択されるものであり、さらに、前記第２のパルス繰り返し周波数は、前記第１のパルス繰り返し周波数が前記第２のパルス繰り返し周波数の整数倍ｎであるように選択されたものである、ステップと、
前記サブセット内の第１の増幅されたレーザパルスと前記サブセット内の第２の増幅されたレーザパルスの間におけるパルス間隔時間を、ビーム伝達座標の調整量に基づいて、フォトニック発振器のパルス間隔時間の整数倍ｋだけオフセットさせるステップと、
前記増幅されたレーザパルスを前記被加工物上の選択されたターゲットに向けるように、１つまたは複数の協働する前記ビーム位置補償要素を使用して前記ビーム送達座標を調整するステップと、を含む加工方法。
【請求項２】
前記ビーム位置決めシステムの位置を測るステップと、
測定された位置を期待される位置と比較するステップと、
位置補償信号として比較結果を提供するステップと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ビーム送達座標を調整するステップが、音響光学偏向器と高速ステアリングミラーのうちの少なくとも１つを前記位置補償信号に基づいて調整することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ビーム送達座標を調整するステップが、電気光学偏向器と高速ステアリングミラーのうちの少なくとも１つを前記位置補償信号に基づいて調整することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記第２の増幅されたレーザパルスが前記被加工物に到達しないように阻止するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ビーム送達座標を調整するステップが、音響光学偏向器の調整、電気光学変調器の調整、高速ステアリングミラーの調整、前記サブセット内の前記第１の増幅されたレーザパルスと前記サブセット内の前記第２の増幅されたレーザパルスとの間の前記パルス間隔時間の前記フォトニック発振器のパルス間隔時間の前記整数倍ｋによる調整のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
レーザパルスビームで被加工物を加工するシステムであって、
前記被加工物に対してビーム送達座標を位置合わせするビーム位置決めシステムであって、前記位置合せに対応する位置データを生成するビーム位置決めシステムと、
前記位置データに基づいて前記ビーム送達座標の前記位置合わせを調節する、１つ又は複数の協働するビーム位置補償要素と、
1）フォトニック発振器のパルス間隔時間を規定する第１のパルス繰り返し周波数でレーザパルスを射出する前記フォトニック発振器であって、前記第１のパルス繰り返し周波数は、前記ビーム送達座標を前記被加工物に対して位置合わせするための１つまたは複数の協働するビーム位置補償要素とビーム位置決めシステムとを協働させるための基準タイミングを提供する周波数である前記フォトニック発振器と、2）前記第１のパルス繰り返し周波数より低い第２のパルス繰り返し周波数で、増幅のための前記レーザパルスのサブセットを選択する第１の光変調器であって、前記サブセットに含まれるレーザパルスが、前記第１のパルス繰り返し周波数と前記位置データとに基づいて選択される前記第１の光変調器と、を含むパルスレーザ源と、
１つまたは複数の協働する前記ビーム位置補償要素であって、前記第１のパルス繰り返し周波数が前記第２のパルス繰り返し周波数の整数倍ｎであるように前記第２のパルス繰り返し周波数を選択すると共に、前記サブセット内の第１の増幅されたレーザパルスと前記サブセット内の第２の増幅されたレーザパルスの間におけるパルス間隔時間を、ビーム伝達座標の調整量に基づいて、前記フォトニック発振器のパルス間隔時間の整数倍ｋだけオフセットさせるように構成されたレーザコムインデックスモジュールを含む前記ビーム位置補償要素と
を含む加工システム。
【請求項８】
前記パルスレーザ源が、ダイオード励起モードロックマスター発振器パワーアンプを含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記パルスレーザ源が、ダイオード励起モードロックマスター発振器再生アンプを含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記パルスレーザ源が、タンデム光アンプを含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
前記タンデム光アンプが、ダイオード励起超高速ファイバーマスター発振器を含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記フォトニック発振器が、増幅するために選択すべきパルスの決定と前記ビーム位置補償要素の調整とに使用される前記基準タイミング信号を前記第１のパルス繰り返し周波数で供給するように構成される内部クロックを含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項１３】
前記１つまたは複数の協働するビーム位置補償要素が、音響光学偏向器、電気光学偏向器、及び高速ステアリングミラーのうちの少なくとも１つを含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第２の増幅されたパルスが前記被加工物に到達しないように阻止する第２の光変調器を更に含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項１５】
レーザパルスビームで被加工物を加工するシステムであって、
第１のパルス繰り返し周波数でレーザパルスを発生する手段であって、前記第１のパルス繰り返し周波数は、前記ビーム送達座標を前記被加工物に対して位置合わせするための１つまたは複数の協働するビーム位置補償要素とビーム位置決めシステムとを協働させるための基準タイミングを提供するものである、手段と、
前記第１のパルス繰り返し周波数より低い第２のパルス繰り返し周波数で、増幅のための前記レーザパルスのサブセットを選択する第１のパルス選択手段と、
前記第１のパルス繰り返し周波数が前記第２のパルス繰り返し周波数の整数倍ｎであるように、前記第２のパルス繰り返し周波数を選択する手段と、
前記サブセット内の第１の増幅されたレーザパルスと前記サブセット内の第２の増幅されたレーザパルスの間におけるパルス間隔時間を、ビーム伝達座標の調整量に基づいて、フォトニック発振器のパルス間隔時間の整数倍ｋだけオフセットさせる手段と
を含む加工システム。
【請求項１６】
前記第２のパルスが前記被加工物に到達しないように阻止する第２のパルス選択手段をさらに含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第１のパルス選択手段と前記第２のパルス選択手段のうちの少なくとも１つが、音響光学変調器と電気光学変調器から構成されるグループから選択される、請求項１６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、レーザ加工システムに関する。特に、本開示は、光クロックと位置データに基づいて、増幅されるパルスの選択と、加工物ターゲットに対する位置合せとを同期させるシステムと方法に関する。 
【背景技術】
【０００２】
レーザは、基板、例えば電子材料の検査、加工、及びマイクロ加工を含む様々な生産工程において使用することができる。例えば、ダイナミックランダムアクセスメモリ（「DRAM」）を補修するために、第１のレーザパルスが、DRAM素子の欠陥メモリセルに向かう導電性リンクを除去するのに使用され、それから、第２のレーザパルスは、冗長なメモリセルに向かう抵抗リンクを除去し、欠陥メモリセルを交換するのに使用される。リンク除去を必要としている欠陥メモリセルは、不規則に存在する場合があるので、加工物位置決め遅延時間のために、通常、このようなレーザ補修プロセスは、単一のパルス間隔時間というよりむしろ、広範囲なパルス間隔時間に亘って実行することが必要となる。
【０００３】
除去対象のリンクバンクは、通常、直線的な列としてウエハ上に配置されている。リンクは、通常、リンクラン（link run）内で加工される。リンクランの期間中、ステージポジショナー(positioner)が集光レーザスポットの位置を横切ってリンク列を通過する際に、レーザビームはパルス化される。ステージは、通常、一度に１つの軸に沿って移動し、各リンク位置では止まらない。この製造技術は、産業界では、オンザフライ（「OTF」）リンク加工と呼ばれ、所定のウエハ上のリンクが修復可能なレートにおいてより高い効率を可能とし、それによってDRAM製造工程全体の効率を改善する。
【０００４】
レーザパルス繰り返し周波数（PRF）とリンクランの速度が増加するに従い、より多くの要求がステージポジショナーに突きつけられる。ステージの加速度と速度は、レーザPRFほど速く増加していない。従って、来たるべき高PRF（例えば、数百kHzまたはMHz範囲のPRF）レーザを最大限に活用することは、難しい。
【０００５】
一般的に、現在のリンク加工システムにおけるレーザパルスの本当の使用率は、非常に低い。例えば、約600,000個のリンクを含む典型的なウエハは、約600秒で加工できる。これは、実効ブロー(blow)レートが1kHzであることを示す。この例示的ウエハ加工システムが100kHzのPRFのレーザ源を使用する場合、100個の可能なレーザパルス中わずか１個程度がウエハの表面に達する。
【０００６】
デュアルビーム及びマルチビームのレーザシステムは、一般に複雑なレーザ光学サブアセンブリを使用し、通常、作るのに高価である。さらに、レーザ設計の最近の進歩は、このアプローチに関する問題を提示する。例えば、特定の高出力の短いパルス幅（例えば、ピコ秒またはフェムト秒のオーダ）のレーザは、マスターオシレータ・パワーアンプ（MOPA）アプローチに基づいている。MOPAアプローチでは、モードロックレーザ発振器が、約10MHzから約100MHzの間の範囲の繰り返し率で安定したシードパルスを供給する。これらのレーザ発振器は、能動的または受動的にモードロックされてよい。能動的にロックされる発振器では、タイミングのためにその出力パルス位相及び/または周波数のなんらかの調整が可能である場合がある。しかし、受動的なモードロックマスター発振器においては、出力周波数は、それほど簡単に修正することはできない。こうして、レーザ加工システムは、その動作を受動的なモードロックマスター発振器によって供給される基本振動数に同期させる。
【０００７】
パワーアンプ（例えば、ダイオード励起の光学利得媒質）は、マスター発振器からの選択されたパルスを増幅する。典型的ダイオード励起Ｑスイッチレーザの場合のように、これら増幅されたパルスのエネルギーは、パルス間期間の関数である。真の動作繰り返し率（例えば、パワーアンプから射出されるパルスの周波数）は、通常（例えばマスター発振器の）基本繰り返し率の約数であり、通常、マスター発振器周波数より約10〜1000倍以下である。
【０００８】
所望のレーザ動作のために、レーザは、レーザのパルスタイミングに従属するビーム位置決めサブシステムを一定の繰り返し率で発射させる必要がある。しかし、パルス位置付け精度を維持しながら、そのようなビーム位置タイミングを達成することは非常に難しいかもしれない。例えば、上記の繰り返し率のためのタイミングウインドウは、約10ナノ秒と約100ナノ秒の間の範囲にある場合がある。サーボ制御システムは、一般的にそのような狭い固定されたタイミングウインドウ内に、高精度（例えば、10nm以内）のパルス位置付けを保証することはできない。
【０００９】
多くの工業用レーザ加工アプリケーション（例えば、メモリ素子冗長回路のリンク切断、マイクロビア穿孔、構成要素トリミング、及び材料切削またはスクライビング）では、レーザパルスを被加工物上に位置付けする移動制御システムと連携して、高エネルギーのレーザパルスを射出する。この連携ではしばしば正確なタイミングが使用され、そして、加工ビームの動きプロファイルに応じて、このタイミングは任意であってよい。タイミング精度が加工システムの精度を維持するのに使用されるとは言え、パルスコマンドの任意のタイミングは、レーザ性能の側面、例えばパルス幅及びピーク電力を低下させることがある。
【００１０】
多くのレーザ加工システムデザインは、Ｑスイッチレーザを組み込み、高いパルス繰り返し率の安定したパルスエネルギーを得ている。しかし、このようなレーザは、パルス間期間の値（及び、変動）対して敏感であり得る。従って、パルス幅、パルスエネルギー、及びパルス振幅安定性は、パルス間期間の変化とともに変化する場合がある。このような変動は（例えば、パルスの直前のパルス間期間の関数として）静的、および／または、（例えば、パルス間期間の履歴の関数として）動的であるかもしれない。この感度は一般に、レーザが公称の繰り返し率（典型的に200kHz以下）で発射するようにレーザ加工システムを動作させることによって低減するかまたは最小になり、繰り返し率偏差が小さくなると、パルス特性において許容可能な偏差となる。
【００１１】
このようなアプローチは一般的に、レーザが適切な被加工物の位置に対して「オンデマンド」で発射される（または既知の因子、例えばステージ速度、伝播遅延、パルス準備時間、及びその他の遅れなどに基づいて、パルスを被加工物の位置に当てる）ように、所望のビーム軌道を制御して、所望のパルス位置付け精度を維持することによって実現されている。被加工物の位置は繰り返し率がほぼ一定であるように、順番付けられる。レーザ安定性問題を考慮して、「ダミー」の被加工物位置が加工コマンドに挿入されてよい。「ダミー」の被加工物位置によって、アイドル期間の間、繰り返し率がほぼ一定に保持され、「ダミー」のパルスはビーム変調装置、例えば機械式シャッター、音響光学変調器（acousto-optic modulator:AOM）、電気光学変調器（electro-optic modulator:EOM）などによって、被加工物から遮断される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
一実施形態において、レーザで被加工物を加工する本方法は、第１のパルス繰り返し周波数でレーザパルスを発生させることを含む。前記第１のパルス繰り返し周波数は、前記加工物に対してビーム送達座標を位置合わせするために、ビーム位置決めシステムと１つ又は複数の協働するビーム位置補償要素とを調整するための基準タイミングを提供する。本方法はまた、前記第１のパルス繰り返し周波数より低い第２のパルス繰り返し周波数で、選択的に前記レーザパルスのサブセットを増幅することを含む。前記サブセットに含まれるレーザパルスの選択は、前記第１のパルス繰り返し周波数と、前記ビーム位置決めシステムから受け取られる位置データとに基づいてよい。本方法は、前記被加工物上の選択されたターゲットに前記増幅されたレーザパルスを向けるように、前記１つ又は複数の協働するビーム位置補償要素を使用して、前記ビーム送達座標を調整することを更に含む。
【００１３】
特定の実施形態において、本方法は、前記ビーム位置決めシステムの位置を測定することと、前記測定された位置を期待の位置と比較することと、その比較結果を位置補償信号として提供することとを含んでよい。前記ビーム送達座標を調節することは、前記位置補償信号に基づいて、音響光学偏向器(acousto-optic deflector)、電気光学偏向器(electro-optic deflector)、及び高速ステアリングミラー(fast steering mirror)のうちの少なくとも１つを調節することを含んでよい。
【００１４】
特定の実施形態において、本方法はまた、前記第１のパルス繰り返し周波数が前記第２のパルス繰り返し周波数の整数倍「n」であるように、前記第２のパルス繰り返し周波数を選択することを含んでよい。前記ビーム送達座標を調節することは、前記サブセットの第１の増幅されるパルスと前記サブセットの第２の増幅されるパルスの間のパルス間隔時間を、ビーム送達座標の調整量に基づいて、フォトニック発振器パルス間隔時間の整数倍ｋだけオフセットすることを含む。第２のアンプは、前記第２の増幅されたパルスが前記被加工物に到達しないように阻止してよい。
【００１５】
レーザパルスビームで被加工物を加工するシステムは、前記被加工物に対してビーム送達座標を位置合せするビーム位置決めシステムを含む。前記ビーム位置決めシステムは、前記位置合せに対応する位置データを生成する。本システムはまた、前記位置データに基づいて前記ビーム送達座標の位置合せを調節する、１つ又は複数の協働するビーム位置補償要素と、パルスレーザ源とを含む。前記パルスレーザ源は、第１のパルス繰り返し周波数でレーザパルスを射出するフォトニック発振器を含む。 前記第１のパルス繰り返し周波数は、前記被加工物に対する前記ビーム送達座標の位置合せのために、前記ビーム位置決めシステムと前記１つ又は複数の協働するビーム位置補償要素との調整のための基準タイミング信号を提供する。前記パルスレーザ源はまた、前記第１のパルス繰り返し周波数より低い第２のパルス繰り返し周波数で、増幅のための前記レーザパルスのサブセットを選択する第１の光変調器を含む。前記サブセットに含まれるレーザパルスの選択は、前記第１のパルス繰り返し周波数と前記位置データとに基づいてよい。
【００１６】
別の態様、及び利点は、添付の図面を参照しながら進める好適な実施形態についての以下の詳細な記述から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】被加工物（XY）ポジショナーを含む従来のレーザパルス加工制御システムのブロック図である。
【図２】一実施形態によるレーザパルス加工システムのブロック図である。
【図３】一実施形態による図２に示すシステムを使用して、被加工物を加工する方法を図示しているフローチャートである。
【図４Ａ】一実施形態による、位置誤差を補償する例示的方法を図示しているフローチャートである。
【図４Ｂ】一実施形態による、位置誤差を補償する例示的方法を図示しているフローチャートである。
【図４Ｃ】一実施形態による、位置誤差を補償する例示的方法を図示しているフローチャートである。
【図４Ｄ】一実施形態による、位置誤差を補償する例示的方法を図示しているフローチャートである。
【図５】一実施形態によるベクトル加工コム(vector process comb)の使用を視覚的に例示している。
【図６】ウエハの加工を表している。
【図７】一実施形態によるAODを含むレーザ加工システムの概略図である。
【図８】一実施形態による複数の横方向に離間したリンクバンクを走査する加工ウインドウを例示している概略図である。
【図９】一実施形態による、Ｘ軸に沿って伸びている複数の横方向に離間したリンクバンクと、Ｙ軸に沿って伸びている複数のリンクバンクとを走査している加工ウインドウを例示している概略図である。
【図１０】一実施形態による、２個の偏向デバイスを含むレーザ加工システムの概略図である。
【図１１】一実施形態によるテレセントリック角度検出器を含むレーザ加工システムの概略図である。
【図１２Ａ】一実施形態による、一連のレーザパルスを位置変更プロファイルに関連付けて示しているタイミング図である。
【図１２Ｂ】一実施形態による、一連のレーザパルスを位置変更プロファイルに関連付けて示しているタイミング図である。
【図１２Ｃ】一実施形態による、一連のレーザパルスを位置変更プロファイルに関連付けて示しているタイミング図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
一実施形態において、光クロックが、レーザ加工システム内のビームポジショナー制御構成要素を調整するマスタータイミング要素として使用される。光クロックは、パルスレーザ源のフォトニック発振器からのパルス出力であってよい。フォトニック発振器は、シード発振器(seed oscillator)またはマスター発振器であってよい。ビームポジショナー制御構成要素は、フォトニック発振器からのタイミング信号を使用し、被加工物上のターゲット構造の位置合せをレーザシステムからのレーザパルスの射出に同期させる。レーザ源からの１つ又は複数のパルスが、レーザシステムの光学素子を介して伝送され、ターゲット構造を加工する。レーザ源からのパルスは振幅分割され、ターゲット構造を加工するためのパルスアレイを生成する。
【００１９】
本明細書に開示されるレーザシステムと方法は、多種多様な被加工物ターゲットを加工するのに使用してよい。例えば特定の実施形態を使用して、DRAM、SRAM及びフラッシュメモリを含む幅広い半導体メモリ素子の導電性リンク構造を切断し、例えば銅/ポリアミドが積層された材料などのフレキシブル回路及び集積回路（IC）パッケージにレーザ穿孔によりマイクロビアを製作し、例えば半導体集積回路、シリコンウエハ及び太陽電池のレーザスクライビング若しくはダイシングなどの半導体のレーザ加工又はマイクロ加工を実行し、そして、金属、誘電体、高分子材料、及びプラスチックのレーザマイクロ加工を遂行してよい。当業者は、多くの他の種類の被加工物及び/又は被加工物構造を本明細書に開示される実施形態に従い加工してよいことが理解できる。
【００２０】
次に、図では、同様の参照数字は、同様の要素を示している。以下の説明では、多数の具体的詳細が、本明細書に開示される実施形態の完全な理解のために用意されている。しかし、当業者は、実施形態が、１つ又は複数の具体的詳細なしで、あるいは他の方法、構成要素または材料を用いて、実施してよいことが理解できる。さらに、場合によっては、周知の構造、材料または動作は、実施形態の態様を不明瞭にすることを回避するために、詳細に図示していないかまたは説明していない。さらにまた、説明した特徴、構造または特性は、１つ又は複数の実施形態において、適切な任意の方法で組み込んでよい。
【００２１】
１．トリガー可能なレーザ源の典型的な同期
典型的なレーザ加工システムでは、タイミング信号は、（例えば、ステージ速度、システム遅延、及びその他のパラメータに基づく）適切な時間にレーザパルスを射出し、レーザパルスで被加工物上のターゲットを照射するようにレーザ源を起動するのに使用される。例えば、図１は被加工物(XY)ポジショナー110を含む従来のレーザパルス加工制御システム100のブロック図である。類似のシステムが、べアード(Baird)ほかによって、本出願の譲受人に譲渡されている米国特許第6,172,325号に記載されている。システム100は、システム制御コンピュータ112と組込型制御コンピュータ114とを含み、これらは相互作用して、ビーム位置コントローラ116を制御する。ビーム位置コントローラ116はXYポジショナー110から位置情報を受け取る。XYポジショナー110は、紫外（UV）レーザビーム120に対して加工物118を位置決めする。UVレーザビーム120は、図示されているフォールドミラー122に加えて、様々な光学素子（図示せず）を伝播してよい。XYポジショナー110は、ＸかＹのいずれかのステージに連結できるＺポジショナー124も含んでよい。
【００２２】
UVレーザシステム126は、Ｑスイッチ固体赤外線（IR）レーザ128、例えばダイオード励起音響光学ＱスイッチNd：YV04レーザなどを含む。UVレーザシステム126も、IRレーザ128のパルス振幅を変調する音響光学変調器(AOM)130と、周知の第２、第３、または第４の高調波変換過程を使用することによって、IRレーザ128からの赤外線波長放射物をグリーン及び/またはUV波長に変換する周波数逓倍器132とを含む。破線で示されているAOM 134の位置によって示されるように、AOM 130は代案として、周波数逓倍器132の後に配置してよい。どちらの実施形態においても、レーザコントローラ136は、AOM 130（またはAOM 134）の透過率を制御し、被加工物118に向けられるUVレーザビーム120を透過させるかまたは遮断する。
【００２３】
システム制御コンピュータ112は、被加工物118上の加工位置の位置座標を、バス138を経由して組込型制御コンピュータ114に伝える。典型的な試料加工アプリケーションでは、被加工物118は、等間隔に離間したターゲット又は素子構造、例えば可融性リンクを含み、それらのほんの少しだけがレーザ加工される。UVレーザビーム120によって加工される位置はターゲット位置と呼ばれ、そして、UVレーザビーム120によって加工されない位置は中間位置と呼ばれる。組込型制御コンピュータ114は、ターゲット位置座標に、IRレーザ128にとってほとんど等しい時間間隔で離間する中間位置座標を加える。組込型制御コンピュータ114は、ターゲット及び中間位置座標を、ビーム位置コントローラ116のレジスター142に、バス140を経由して所定の速度で一度に１個ずつ伝送し、そして同時に、レーザコントローラ136のレジスター146に、バス144を経由して制御データをロードする。前記所定の速度は、XYコントローラ110の移動速度を制御する。前記制御データは、座標位置が加工対象のターゲット位置であるかどうかを示し、さらにモード及びタイミング情報を含む。
【００２４】
レーザコントローラ136は、タイマー148を、自動パルスモードか、位置ベースのパルスモードで動作させる。自動パルスモードでは、タイマー148はレジスター146の制御データに応じて始動する。位置ベースのパルスモードでは、タイマー148は、ビーム位置コントローラ116のコンパレータ152からの位置一致信号150の受信に応じて始動する。ビーム位置コントローラ116の位置エンコーダ154は、コンパレータ152にXYポジショナー110の現在位置を示し、そして、現在位置がレジスター142に格納されている位置座標に一致すると、被加工物118がターゲット位置または中間位置に対して適正に位置付けられていることを示すために、位置一致信号150が生成される。したがって、被加工物118がターゲット位置に対して位置付けられたならば、タイマー148は、同時にIRレーザ128のＱスイッチを（Ｑスイッチゲート線158を通じて）作動させ、サイクル終了割り込み156がタイマー148から組込型制御コンピュータ114に伝達されるまで、AOM 130を透過状態に設定する。AOM 130の透過率は、レーザパルスゲート制御デバイスかまたはパルス振幅変調器のいずれかとして制御可能である。こうして、IRレーザ128は、「オンデマンド」でトリガーされ、被加工物118上の所望のターゲットを加工することができる。
【００２５】
２．光クロック同期を使用する例示的システム
フォトニック発振器を、公称の固定周波数コムでパルスを射出する超高速レーザシステムにおいて使用してよい。しかし、上記のシステム100とは違って、フォトニック発振器は、「オンデマンド」でパルスを発生するように直接トリガー可能ではない。それよりも、フォトニック発振器は、既知のフォトニック発振器周波数fOSCの離散時間間隔でパルスを供給する。従って、本明細書に開示される特定の実施形態において、レーザ制御システムは、第１のPRF、fOSCでフォトニック発振器によって射出される光パルス出力に由来するクロックを使用する。レーザ制御システムは、加工物位置データとフォトニック発振器のクロックからのタイミング情報とを使用し、第２のPRFでの生産加工周波数fPに対する増幅のために周波数コムからパルスを選択し、さらには選択された被加工物ターゲットに対して伝送するために、加工周波数fPで射出されたパルスを選択し、そして、ビーム位置決めシステム及び/又は協働するビーム位置補償要素を制御して、選択されたパルスを被加工物ターゲットに向ける。
【００２６】
図２は、一実施形態によるレーザパルス加工システム200のブロック図である。 図１に示されるシステム100と同様に、システム200にはXYポジショナー110、システム制御コンピュータ112、組込型制御コンピュータ114、及びビーム位置コントローラ116が含まれる。ビーム位置コントローラ116は、XYポジショナー110から位置情報を受け取る。ポジショナーは、レーザビーム210に対して被加工物118を位置決めする。図示されていないが、レーザビーム210はレーザビーム経路に沿って様々な光学素子を通り、被加工物118へレーザビーム210を向け直すフォールドミラー122まで伝播することができる。XYポジショナー110は、ＸかＹかのいずれかのステージに連結できるＺポジショナー124も含んでよい。  
システム制御コンピュータ112は、被加工物118上の加工位置の位置座標を、バス138を経由して組込型制御コンピュータ114に伝える。一実施形態において、被加工物118は、等間隔に離間された素子構造、例えば、可融性リンクを含み、それらのほんの少しだけがレーザ加工される。上記のように、レーザビーム210によって加工される位置は、ターゲット位置と呼ばれ、そして、レーザビーム210によって加工されない位置は、中間位置と呼ばれる。
【００２７】
システム200はまた、パルスレーザ源212と、レーザサブシステムコントローラ214（「LSC」として示される）とを含む。図２で示すように、一実施形態において、パルスレーザ源212は、フォトニック発振器216、第１の光変調器218、及びアンプ220を含む。パルスレーザ源212はまた、ポストアンプ221と高調波変換器モジュール223とを含んでよい。一実施形態においては、フォトニック発振器216は、サン(Sun)ほかによって、本出願の譲受人に譲渡されている米国特許第6,574,250号に記載されているようなモードロック発振器である。このような実施形態において、パルスレーザ源212は、モードロックパルスレーザである。あるいは、フォトニック発振器216は、バインガルテン(Weingarten)ほかによって米国特許第6,538,298号で教示されている、半導体吸収ミラー受動モードロック発振器であってよい。当業者にとって、他の発振器も使用してよいことが理解される。  
第１の光変調器218は、例えば、音響光学変調器（AOM）、電気光学変調器（EOM）または当技術分野で周知の他の光変調器であってよい。アンプ220及び/又はポストアンプ221は、例えば、光励起利得媒質を含んでよい。高調波変換器モジュール223は、高調波変換の周知の方法によって入射出力パルスをより高い調和周波数へ変換する非線形結晶を含んでよい。
【００２８】
フォトニック発振器216の光クロック222は、パルスタイミングデータを、レーザサブシステムコントローラ214経由で組込型制御コンピュータ114に供給する。パルスタイミングデータを使って、組込型制御コンピュータ114は、ターゲット位置座標に相隔たる中間位置座標を加えて、ベクトル加工コムを作成する。ベクトル加工コムはターゲット及び中間ターゲットのベクトル座標のマトリックスを表す。組込型制御コンピュータ114はベクトル加工コムを、バス140を通じ、ビーム位置コントローラ116のレジスター142に送る。レーザサブシステムコントローラ214とビーム位置コントローラ116は、ベクトル加工コムを使用し、以下に記載される協働するビーム位置補償要素と更に連携して、XYポジショナー110をパルスレーザ源212が射出するパルスと同期させる。
【００２９】
以下に詳細に論ずるように、フォトニック発振器216は第１のPRF、fOSCでレーザパルスビームを射出する。第１の光変調器218は、フォトニック発振器216からのパルスのサブセットを選択して増幅のためにアンプ220に渡し、その後、パルスレーザ源212よって出力される。第１の光変調器218の出力速度は、第２のPRF、fPである。第１の光変調器218によるパルスの選択は、クロック222からの信号と、ビーム位置コントローラ116から受け取る位置データとに基づく。
【００３０】
システムはまた、被加工物118に与えるパルスの安定性を増やすのに使用される第２の光変調器226を含む。一実施形態においては、レーザサブシステムコントローラ214のタイマー148は、第２の光変調器226を制御して、タイミングデータに基づいて、パルスレーザ源212からのパルスを透過させる。第１の光変調器218と同じように、第２の光変調器226は、AOM、EOM、または別の周知の光学変調デバイスであってよい。第２の光変調器226が、パルスレーザ源212の外側にあるように示されているが、当業者にとっては、ここの開示により第２の光変調器226をパルスレーザ源212の中に含めてよいことが理解される。一実施形態においては、ベアードほかによる、本出願の譲受人に譲渡されている米国特許第6,172,325号に記載されているように、第２の光変調器226は、レーザパルスゲート制御デバイス、またはパルス振幅変調器のいずれかとして制御可能である。また、サンほかによって、本出願の譲受人に譲渡されている米国特許第6,947,454号に記載されているように、第２の光変調器226は、ほぼ一定で且つパルスレーザ源212とほぼ同程度の繰り返し率でパルス動作させてよい。
【００３１】
システム200はまた、増幅されたレーザパルスを被加工物118上の選択されたターゲットに向けるビーム位置補償要素を含む。ビーム位置補償要素は、音響光学偏向器230、高速ステアリングミラー232、以下に記載するレーザコムインデクシングモジュール234、前述の組合せ、または他の光学的ステアリング要素を含んでよい。例えば、 当業者は、電気光学偏向器も使用してよいことが理解できる。ビームステアリング要素の制御は、光クロック222と、ビーム位置コントローラ116から受け取る位置データとに基づく。
【００３２】
３．例示的パルス同期方法
図３は、一実施形態による、図２に示されるシステム200を使用して、被加工物118を加工する方法300を説明しているフローチャートである。開始310の後、本方法300は、加工モードのレーザサブシステムコントローラ214のタイマー148を、フォトニック発振器216のクロック222で決定されるPRFに設定すること(312)を含む。タイマー148は、パルス遮断信号224、228を設定し、第１の光変調器218と第２の光変調器226とをオフにゲート制御し、それによって、フォトニック発振器216から射出される有効エネルギー量が被加工物118に到達できないようにする。  
システム200が、パルスベース位置の加工ランを起動する準備をするとき、組込型制御コンピュータ114は、システム制御コンピュータ112から、加工対象の被加工物118上のターゲット位置座標を受け取る(314)。前述したように、発振器モジュール216の光クロック222は、パルスタイミングデータを組込型制御コンピュータ114に供給する。組込型制御コンピュータ114は、パルスタイミングデータを使って、加工を必要としていないターゲットの中間位置座標を計算する(316)。組込型制御コンピュータ114は、中間位置座標をターゲット位置座標に加算して、ベクトル加工コムを生成する。ベクトル加工コムは、ターゲット及び中間ターゲットのベクトル座標のマトリックスを表す。
【００３３】
組込型制御コンピュータ114は、システム200をパルスベース位置モードに設定する(316)。組込型制御コンピュータ114はまた、位置座標を表すベクトル加工コムをバス140経由で、ビーム位置コントローラ116のレジスター142にロードし(318)、現在の位置座標を選択する。さらに、組込型制御コンピュータ114は、パルスベース位置モードを有効にするデータを、バス144を経由してレーザサブシステムコントローラ214に通信する。タイマー148は、パルス遮断信号224、228を設定し続け、第１の光変調器218に対して、パルスレーザ源212がパルスエネルギーを被加工物118に伝送できないようにさせる。それから、本方法300は、現在の位置座標に応じて、ビームポジショナー110を移動させる(322)。
【００３４】
次に、本方法300は、XYポジショナーの測定された位置が、精度限界内で、現在の位置座標によって規定される期待位置に一致するかどうかについてクエリーを行う(324)。ビーム位置コントローラ116のビーム位置エンコーダ154は、コンパレータ154にXYポジショナー110の現在の位置を示す。コンパレータ154は、ビーム位置エンコーダ154からのデータとレジスター142に格納されている現在の位置座標とを比較する。データと座標が所定の限度内で一致するならば、コンパレータ154は位置一致信号150を有効にする。
【００３５】
しかし、データと座標が所定の限度内で一致しないならば、コンパレータ154は補正トリガー信号（図示せず）をアサートする(326)。本方法は、それから位置誤差を補償する(328)。以下に詳細に論じるように、これは、ビーム位置決めシステム（例えば、XYポジショナー110）及び/又は協働するビーム位置補償要素（例えば、AOD 230及び/又はFSM 232）を調節することによって、レーザコムインデクシングを起動させることによって、共振器ステージによる反復的な制御アルゴリズムを実行することによって、前述の１つ又は複数を組み合せることによって、及び／又は本明細に開示した他の方法によって、行ってよい。
【００３６】
データと座標が所定の限度内で一致するとき、本方法300は、タイマー148を起動する(330)。一実施形態においては、タイマー148は、第２の光変調器226がパルスを被加工物118に伝送できるように、パルスレーザ源212からの出力とほぼ同期する制御信号を印加することによって、第２の光変調器226を透過状態に設定する(332)。第２の光変調器226は、サイクルの終わりに到達するまで(334)、透過状態のままであり、そのサイクルの終わりには、タイマー148は、第２の光変調器226を再び低下透過状態に設定する(336)。別の実施形態においては、第２の光変調器226は、パルスの伝送を可能にするのに十分な所定時間の間、透過状態のままである。この所定時間の終わりで、第２の光変調器226は、低下透過状態に戻る。どちらの実施形態においても、第２の光変調器226が低下透過状態になった後、本方法300は、ステップ318に戻り、次の現在の座標位置を使用し続ける。
【００３７】
前述したように、第１の光変調器218は増幅対象のパルスを選択し、PRF、fPで第２の光変調器に供給する。本出願の譲受人に譲渡されている米国特許第6,947,454号において、サンほかによって教示されているように、この技術によって、第２の光変調器226に対する熱負荷は、加工パルス要求の発生率に関係なく、ほぼ一定のままとなる。この結果として生じる、第２の光変調器226に対する負荷の一定性によって、レーザビーム品質の悪化と、熱負荷の変動に付随するレーザビーム指向誤差とが低減されるか除去される。パルス間の振幅またはパルス間のエネルギーの変動は光検出モジュール（図示せず）によって感知されてよい。続いて、第２の光変調器226の透過レベルに対する動的又は予測的補正を制御して、そのようなパルス間変動を低減してよい。
【００３８】
４．例示的位置補償方法
前述したように、図３に示される方法300は、XYポジショナー110の現在の位置が期待の位置ウインドウを超える場合、 位置誤差を補償すること(328)を含む。これは、いくつかの異なる方法で遂行してよい。図4A、4B、4C、及び4Dは、特定の実施形態による補正トリガー信号を検出(410)後に位置誤差を補償する(328)いくつかの例示的方法を説明しているフローチャートである。
【００３９】
図4Aでは、方法328は、XYポジショナー110上の被加工物118に対してビーム210の位置を調節するように、高速のビーム位置決め要素、例えば、図２に示されるAOD 230に位置補償信号を供給すること(412)を含む。前述したように、EODも使用してよい。位置補償信号は、AOD 230が行うことになっている偏向の方向と量を示す値を含んでよい。このような値は、コンパレータ152及び/又は位置エンコーダ154によって（例えば、レーザサブシステムコントローラ214を経由して）供給してよい。それらコンパレータは、位置エンコーダ154で測定されるXYポジショナー110の現在の位置と、レジスター142に格納されている期待の位置との差を求める。
【００４０】
本方法328は、AOD 230によって行われた調整が位置誤差を補償するのに十分であるかどうかをクエリーし(414)、被加工物118に対するビーム210の位置が所定の限度の範囲内になるまで、位置補償信号の更新(416)を続けてよい。例えば、 図２に示されていないが、レーザビーム210の位置は、AOD 230に対して位置補正フィードバックを行う光検出モジュールによって検出してよい。
【００４１】
図4Bでは、方法328は、XYポジショナー110上の被加工物118に対してビーム210の位置を調節するように、 図２に示されるFSM 232に位置補償信号を供給すること(418)を含む。図4Aに示される実施形態と同様に、位置補償信号は、FSM 232が行うことになっている偏向の方向と量を示す値を含んでよい。さらに、方法328は、FSM 232によって行われた調整が位置誤差を補償するのに十分であるかどうかをクエリーし(414)、被加工物118に対するビーム210の位置が所定の限度の範囲になるまで、位置補償信号の更新(416)を続けてよい。
【００４２】
図4Cは、図4Aと4Bの組合せであり、方法328は、AOD 230に第１の位置補償信号を供給し(420)、FSM 232に第２の位置補償信号を供給すること(422)を含む。また、本方法328は、AOD 230及び/又はFSM 232によって行われた調整が位置誤差を補償するのに十分であるかどうかをクエリーしてよい(414)。本方法300は、被加工物118に対するビーム210の位置が所定の限度の範囲になるまで、第１の位置補償信号と第２の位置補償信号の一方または両方を更新してよい(416)。一実施形態においては、本方法329は、先ず第１の位置補償信号を更新し、さらなる調整が十分であるかどうか判定し、もしそうでなければ、第２の位置補償信号も更新する。このシーケンスは、被加工物118に対するビーム210の位置が所定の限度の範囲になるまで、繰り返してよい。 
図4Dでは、方法328はレーザコムインデクシングモジュール234に位置補償信号を供給すること(424)を含む。レーザコムインデクシングモジュール234は、ベクトル加工コムのレーザコムインデックスｋを、所望の補償量（例えば、位置補償信号によって示される量）に基づいて変更する(426)。レーザパルスインデックスｋは、第１の光変調器218を使用して、フォトニック発振器216からのどのパルスをパルスレーザ源212から送るべきかについて決定するのに使用される整数値である。 図５に関して以下に述べるように、レーザコムインデックスｋは、第２の周波数コム（fP）を増加するか又は減少させることを利用して、オフセット補正周波数コム（fP’）を生成するのに使用される。ここに示した例では、レーザコムインデクシングモジュール234は、第１の光変調器218によるフォトニック発振器パルス番号m = 1の選択に続き、レーザコムインデックスｋを１というオフセット量（k = 1）に設定し、その結果、それに続いて、オフセット補正加工周波数コムfP’のフォトニック発振器パルス番号m=12を増幅することになる。
【００４３】
図５は、一実施形態によるベクトル加工コムの使用法を図示している。示されているように、フォトニック発振器216は第１のPRF fOSCで一連のパルス510を供給する。連続するパルス510の間の時間（パルス間期間）が、約１ナノ秒〜約100ナノ秒のオーダであってよい。約100ナノ秒を超えるパルス間期間も使用してよい。当業者にとって、約１ナノ秒未満のパルス間期間を有する非常にコンパクトな発振器も使用してよいことがさらに理解される。  これらの速度では、ビーム位置決めシステム（例えばXYコントローラ110）が被加工物118上の特定のターゲットをレーザビーム210と正確に位置合わせすることは、困難もしくは不可能かもしれない。さらに、アンプ220が、フォトニック発振器216によって供給される各パルスを効果的に増幅することは、困難もしくは不可能かもしれない。このように、第１の光変調器218は、第２のPRF fPで動作して、第ｎ番目毎のパルスを選択し被加工物118に伝送する。第２のPRF fP はfOSC/nである。 図５に示されている例では、加工周波数インデックスｎは、伝送されるパルス（例えば、レーザコムインデックスｋをインクリメントすることを利用する位置補償がない場合）が発振器周波数コムパルスm = 11、m = 21、m = 31などに対応するような10である。当業者は、ここでの開示から、他の任意の整数値も加工周波数インデックスｎとして使用してよいことが分かる。加工周波数インデックスｎは、例えば、XYポジショナー110が、所定の限度内に位置決め誤差を維持しがなら、第２のPRF fPでターゲット間を移動できるように、選択してよい。
【００４４】
図５にさらに示されているように、レーザコムインデックスｋは、システム制御コンピュータ112で設定されたレーザPRF（例えばfP）を変更することなく、フォトニック発振器パルス間隔の整数倍だけ、２つの連続するパルスの間でインクリメントしてよい。この例では、第１のパルスm = 1が第１の光変調器218によって増幅のために送られた後、レーザコムインデックスｋはk = 0からk = 1にインクリメントされる。n = 10が不変であるので、オフセット補正加工周波数fP’に対応するパルスm = 12、m = 22、m = 32、m = 42…の各々の間には、フォトニック発振器216から射出される10個のパルスがある。このように、第１のパルスm= 1の後でレーザコムインデックスｋをインクリメントすると、加工コムの第１の光変調器218によって伝送される後続のパルスm = 12、m = 22、m = 32、m = 42…が、１/fOSCの整数値分だけ時間偏移する。そして、加工パルスが射出される新しいPRF fP’は、fPに等しい。
【００４５】
図4Dを再び参照するに、方法328は、パルス振幅安定化のために、レーザコムインデックスｋをインクリメント後の第１のパルスm = 12が第２の光変調器226に入射するのを選択的に阻止すること(428)も含んでよい。第２の光変調器226を使用して第１のパルスm = 12を阻止することによって、パルス間期間が1/fPより長い（またはより短い）レーザコムインデクシングに続いてパルス振幅安定化を可能にする設定間隔が可能になる。
【００４６】
２つの連続するパルスの間でレーザコムインデックスｋをインクリメントすることは、結果として、加工表面上でのレーザビームの変位量＝（ｋにおける変位量）×（ビームポジショナーの速度×(1/fOSC)）となる。実例となる数値例として、fOSC = 10 MHz、fP = 1MHz 、ビームポジショナーの速度= 500nm/μsの場合、ｋ = 1（例えば、パルスm = 10からパルスm = 11）の変位量は（500nm/μs×0.1s）＝ 50nmの加工表面上の変位量という結果になる。同じ例で、fOSC= 100MHzを使用すると、加工表面上の変位量は5nmとなる。  これらの値は、さらにビーム移動及び他の位置決め要素を支援し、加工レーザパルスが、割り当てられた被加工物ターゲット位置を捕捉できるようにするレーザコム増強能力を意味する。当業者が理解するように、代わりに、PRF fPのバーストパルスを使用し、ビーム位置コントローラ116と連携して組込型制御コンピュータによって統御されるように、レーザコムインデックシングを行ってよい。
【００４７】
当業者にとって、ここの開示から、位置誤差補償用に本明細書に開示される任意の実施形態を組み合わせて、速度と精度を向上させることが可能なことが理解される。さらに、位置誤差補償は、図4A、4B、4C、4D、及び５に示される実施形態に限定されない。例えば、別の実施形態において、サーボ追従誤差は、共振器ステージを使用する反復的な制御アルゴリズムを用いることによって、殆どゼロに追い込むことができる。この実施形態では、ターゲットランは、高速度と高加速度で行われる。繰り返し学習アルゴリズムが繰り返し誤差を満足な許容誤差内に下げることができるように、チャックステージは正確に（ギャッププロファイルのない）同じ運動を繰り返す。それから、先に述べたように、ビーム補償要素を使用して、更なる補償を行ってよい。
【００４８】
そのうえ、または、他の実施形態において、ビーム偏向要素（例えばAOD 230またはFSM 232）は、時間とともに集積される速度誤差を補正するようにビーム210をステアリングしてよい。速度があまりに遅いならば、システム200は、レーザパルスを抜かして、ビームステアリング装置の偏向範囲内に留まってよい。システム200が偏向デバイス上の範囲からはみ出るほどに、速度があまりに速いならば、システム200は第１のランの特定のリンクを加工してよく、それから、第２の又はさらなるランを実行し他のターゲットを加工してよい。これは、通常、加工時間が増えるので、望ましくないかもしれない。従って、いくつかの実施形態では、最悪のケースの速度がPRF×ピッチを決して上回らないように、システム200は、PRF×ターゲットピッチの積よりゆっくりリンクランを加工してよい。
【００４９】
別の実施形態においては、被加工物の効果的な光コムレーザ加工にとって、パルス当りのフォトニック発振器出力エネルギーが十分である場合、フォトニック発振器216からの単一または複数の出力パルスを加工に直接使用してよい。
【００５０】
５．例示的帯状列加工
ここに記載されるシステムと方法は、帯状列加工の実施形態において使用してよく、この実施形態では、パルスは、被加工物上のターゲット構造の列に沿って、またはその隣接列間でオンザフライに偏向してよい。上記のように、 図２に示されるフォトニック発振器216は、高PRF（例えば、何十kHzから数MHz）でパルスを供給し、それらパルスは、移動加工ウインドウ内でビーム位置決め要素（例えば、AOD 230、FSM 232、及び/またはレーザコムインデクシングモジュール234）によって制御することができる。
【００５１】
図６は、例として、ウエハ610の加工を表している。従来の逐次リンクブロー(blow)加工では、リンクラン毎に１回、ウエハ610に亘って、XY移動ステージ110を走査する必要がある。ウエハ610を横切って前後に走査を繰り返すことによって、ウエハ加工が完了する。マシンは、通常、前後に走査を行い、（実線で示される）すべてのＸ軸リンクラン612を加工した後、（破線で示される）Ｙ軸リンクラン614を加工する。この例は、単なる例示的なものである。他の構成のリンクランと加工方法が可能である。例えば、ウエハまたは光学素子レールを移動させることによってリンクを加工することができる。さらに、リンクバンクとリンクランは、連続移動で加工されなくてもよい。
【００５２】
DRAMを含むウエハ610の場合は、例えば、メモリセル（図示せず）はＸ軸リンクラン612とＹ軸リンクラン614との間のエリア616にあってよい。説明の都合上、Ｘ軸リンクラン612とＹ軸リンクラン614の交点の近くのウエハ610の一部を拡大し、グループまたはリンクバンクとして配置された複数のリンク618を例示している。通常、リンクバンクは、ダイの中心の近くであって、デコーダー回路の近くにあるが、メモリセルアレイ上にはない。リンク618は、ウエハ610全体の比較的小さい面積を占める。   
図７、10、及び11は、帯状列加工用の例示的な別の実施形態を提供し、説明のために用意されている。当業者は、 図７、10、及び11に関して論じられる帯状列加工の原理が本明細書で説明した他の実施形態（例えば、図２）に適用してよいことが理解できる。
【００５３】
図７は、一実施形態によるAOD 710を含むレーザ加工システム700の概略図である。AOD 710は、レーザ714によって射出されるパルスレーザビーム712を偏向するように構成され、２個の連続するパルスを横方向に離間された２個のリンクバンク内の２個の異なるリンクに送達できる超高速デバイスを含む。一実施形態において、AOD 710は、（例えば、走査方向に対して垂直な）１次元内でレーザパルスを偏向するように構成される。別の実施形態において、AOD 710は、（例えば、走査方向に対して垂直で且つ走査方向と平行な）２次元内でレーザパルスを偏向するように構成される。他の実施形態においては、２個のAODが、２次元内の偏向を行うのに使用される。
【００５４】
一実施形態において、レーザ加工システム700はまた、レーザパルスが被加工物718(例えば、複数のリンクを含む半導体ウエハ）に到達できるようにするか又は阻止するように構成されるスイッチ716を含む。スイッチ716は、AODまたは音響光学変調器（AOM）デバイスを含んでよい。もっとも、一実施形態では、スイッチ716とAOD 710とは、パルスレーザビーム712を選択的にビームダンプ（図示せず）に向けて、レーザパルスが被加工物718に到達しないように阻止するように構成される単一デバイスを構成する。
【００５５】
図７にも示されるように、レーザ加工システム700はまた、（AOD 710を出て実線と破線として例示されている）異なる方向に偏向されるビーム経路を、集光レンズ726の入口瞳と対応しているミラー724（又はFSMのような他の方向変更デバイス）上の同じ位置に向けるリレーレンズ722を含んでよい。動作では、AOD 710によって与えられるそれぞれの異なる偏向角によって、異なるパルスが、被加工物718上の異なる位置に向けられる。図示されていないが、一実施形態においては、コンピュータ可読の媒体に格納される命令を実行するように構成されるコントローラが、一連のレーザパルスを被加工物718上の所望の位置に選択的に偏向するようにAOD 710を制御する。
【００５６】
当業者にとっては、ここの開示から、システム700は例証として提供され、他のシステム構成も可能であることが理解される。実際に、様々な他の例示的システム実施形態が、以下に示される。
【００５７】
図８は、一実施形態による、横方向に離間した複数のリンクバンク810、812、814、816、818、820を走査する加工ウインドウ800を示す概略図である。各リンクバンク810、812、814、816、818、820は、加工ウインドウ800が複数のリンクバンク810、812、814、816、818、820に亘って走査する時に、一連のレーザパルスによって、切断されていない複数のリンク822と切断されている複数のリンク824とを含む。
【００５８】
一実施形態においては、レーザ加工システム700は、移動加工ウインドウ800内のいずれかのリンク822、824を切断するように構成される。このように、システム700は、図８に示す例に含まれる６個のリンクバンク810、812、814、816、818、820を加工するために、６個の個別のリンクランを使用するよりもむしろ、すべての６個のリンクバンク810、812、814、816、818、820を単一パスで加工して、システムスループットを大幅に改善する。一実施形態においては、例えば、単一ビーム経路によって供給される100kHzのレーザ、50μm×50μmの加工ウインドウ、及び低性能ステージ（例えば、一軸当り1Gの加速度と20msのセトリングタイム）を含むシステムは、従来のリンク加工システムに比してスループットを２〜３倍に増大することができる。このようなシステムは、高PRFレーザ（例えば、300kHz）と高性能のステージ（例えば、1m/sのリンクラン、5Gの加速度と0.001秒のセトリングタイム）を含むデュアルビームシステムに対して競合力がある。低性能ステージを有するシステムの構築の方が、著しく容易で安くてよい。さらに、単一ビームシステムは、構築するのにデュアルビームシステムより容易で安くてよい。 
一実施形態において、加工ウインドウ800は、複数のリンク824を切断しながら、ほぼ連続移動で複数のリンクバンク810、812、814、816、818、820に亘って走査する。別の実施形態においては、加工ウインドウ800は、一連の離散的移動で、複数のリンクバンク810、812、814、816、818、820に亘って１ステップずつ進む。このような実施形態においては、加工ウインドウは、各ステップまたはホップ間に２つの互いに排他的なリンク822、824のセットを含む。こうして、システム700は、第１の位置で加工ウインドウ800内の軸方向及び軸交差方向の両方向においてリンク822、824の第１のセットを加工することができて、その後、加工ウインドウ800がリンクの第２の（且つ異なる）セットを含む第２の位置へ移動する。別の実施形態においては、加工ウインドウ800は、より小さなステップで走査方向に進み、１ステップの間に、各リンクバンク810、812、814、816、818、820に対応するリンク822、824の１つのグループ（例えば、１つ列）が走査ウインドウ800に入ると、リンク822、824の別のグループが走査ウインドウ800を出る。こうして、システム700は、各ステップ間で異なるリンクバンク810、812、814、816、818、820内の横方向に離間したリンク822、824のグループまたは列を加工する。
【００５９】
ここの開示から、当業者にとっては、システム700が、加工ウインドウ800とリンクバンク810、812、814、816、818、820との相対的なサイズに応じて、単一パスで６個より多くのリンクバンクを加工してよいことが理解される。さらに、システム700は、単一パスで６個未満のリンクバンクを加工してよく、例えば、単一パスで単一のリンクバンクを加工することを含む。
【００６０】
ここの開示から、当業者にとっては、システム700が、加工ウインドウ800内のほぼ平行した、横方向に離間したリンクバンク810、812、814、816、818、820を加工することに限定されないことも理解できる。実際に、加工ウインドウ800を通過するリンク822、824は、任意のパターンに配置してもよい。切断されるリンク824は、任意の順番に切断してもよい。さらに、 図８は、Ｘ方向（水平）と同じ走査方向を示しているが、走査方向は、Ｙ方向（垂直）、ＸとＹ方向の組合せ、及び/またはウエハのXYプレーン上のランダムなパターンでもあってよい。一実施形態においては、走査方向は、スループットを最大化するように選択される。
【００６１】
例えば、 図９は、一実施形態による、Ｘ軸に沿って伸びる、横方向に離間した複数のリンクバンク810、812、814、816、818、820、及びＹ軸に沿って伸びる複数のリンクバンク910、912を走査している加工ウインドウ800を例示している概略図である。Ｘ軸に沿って伸びている横方向に離間したリンクバンク810、812、814、816、818、820に亘る加工ウインドウ800の単一のパスにおいて、加工ウインドウ800は、Ｙ軸に沿って伸びている複数のリンクバンク910、912の少なくともリンク822、824の一部も通過する。 この場合もやはり、図９で示すように、システム700は加工ウインドウ800を通過するリンク822、824のいずれをも選択的に切断してよい。
【００６２】
一実施形態において、システム700はスループットを最大化または増大するように、加工ウインドウ800内で一連のリンクブロー(blow)を分類し順序付ける。この最大化または増大化されたスループットを実現するために、システム700は、加工ウインドウ800のサイズと、所与の時刻にブロー(blow)される加工ウインドウ800内のリンク822、824の数と、リンクブローの順序とに対応できるステージ速度を算出する。このような実施形態において、システム700は、遮断されるパルスの数を減らすように、ステージ速度を選択する。ステージ速度はまた、ブロー予定のすべてのリンクが、加工ウインドウ800による単一パスで確実にブローされるように選択してよい。一実施形態では、ステージ速度は一定でよい。
【００６３】
他の実施形態において、ステージ速度は、加工ウインドウ800を目下通過しているブロー対象のリンク824の数に基づいて変えてよい。例えば、加工ウインドウ800を通過するブロー対象リンク824が少ない場合、システム700は、ステージ速度を上げてよい。より多くのブロー対象のリンク822、824が加工ウインドウ800を通過する場合、システム700はステージ速度を下げてよい。
【００６４】
一実施形態において、最大ステージ速度VSMAXは、リンクランのグループについて加工ウインドウ800内のリンクの最大数（NMAX）を見出すことによって決定される。例えば、最大ステージ速度VSMAXは、PRFを乗算しNMAXで除算した加工ウインドウ800の幅（AODwidth）に設定してよい。これは、最大ステージ速度VSMAXに対する良い推定値となる。もっとも、一実施形態においては、システム700は、加工ウインドウ800内のリンク822、824の起こり得る「待ち行列」を考慮して、速度が上記の制限を上回る場合のリンクランの小区画に亘る未加工リンクに対してバッファを設ける。リンクランの密度に応じて、このような待ち行列の使用によって、ステージ速度を約50%から約100%の範囲で上げることができる。この改善は、幾つかの実施形態においては、加速/減速時間及びオーバーヘッドによって弱められる。一実施形態において、待ち行列を使用して最大ステージ速度VSMAXを決定することは、反復的なプロセスであり、ここでは、真の最大速度に近づくにつれて、「リンクキユー」のオーバーフローが極めて非線形になる。このような実施形態において、例えば、リンク密度をフィルターにかけ、所与の速度に対する「リンク流量」を算出し、そして、最大の「加工流量」（PRF×リンクピッチ）を所与として、加工ウインドウ800内で許容される「蓄積」を算出することによって、より高い線形性を導入してよい。  
移動加工ウインドウ800内の任意のリンク824を切断するために、 図７に示されるAOD 710の位置決め精度は、加工ウインドウ800全体に亘ってシステム精度を維持するように十分に高い。現在の高開口数レンズには、約50μmの走査視野がある。さらに、システムリンクブロー精度は、平均＋３σ＜0.18μmより良いことが望ましい場合がある。例えば、AOD 710が、誤差予算に対して約20nmのシステム誤差を寄与する場合、一実施形態によるAOD 710は、約2500分の１の位置決め精度を有する。
【００６５】
図10は、一実施形態による２個の偏向デバイスを含むレーザ加工システム1000の概略図である。システム1000は、図７に関して説明した、レーザ714と、スイッチ716と、AOD 710と、リレーレンズ722と、ミラー724と、集光レンズ726とを含む。もっとも、システム1000はまた、ビーム経路に別のAOD 1012と、別のリレーレンズ1014とを含む。
【００６６】
一実施形態において、AOD 710はレーザビームをＸ方向に偏向するように構成され、そして、AOD 1012はレーザビームをＹ方向に偏向するように構成される。リレーレンズ722は、AOD 710からAOD 1012にレーザビームを結像する。リレーレンズ1014は、AOD 1012からミラー724にレーザビームを結像する。こうして、システム1000はレーザパルスを２つの方向に向け直すことができる。もっとも、一実施形態において、図７に示されるAOD 710は、レーザビームを２つの方向に偏向することができる単一デバイスを含む。
【００６７】
図11は、一実施形態による、テレセントリック角度検出器(telecentric angle detector) 1114を含むレーザ加工システム1100の概略図である。この実施形態では、部分的に透明なミラー1110は、レーザビームの一部を集光レンズ726に向け、そして、レーザビームの一部をさらなるリレーレンズ1112経由でテレセントリック角度検出器1114に向ける。テレセントリック角度検出器1114は、ビーム角を検出するように構成されるクアッドセル、PSDまたはカメラ検出器を含んでよい。上記のように、テレセントリック角度検出器1114は、誤差補正及び/又は較正のためにAOD 710、1012の一方または両方にフィードバックを行うのに使用してよい。
【００６８】
一実施形態において、システム700は、単一パルスを使用して各リンク824をブローし、加工ウインドウ800内の個々のリンク824を加工する。AOD 710は、加工ウインドウ800が走査方向に移動するにつれて、２個の連続するレーザパルスの間で、加工ウインドウ800内で、集束リンクパルスの位置をリンク824に迅速に向け直す。従来のリンク加工システムは非常に高いPRFレーザによって発生されるパルスの約半分から約99%を遮断する場合があるが、システム700はほとんどまたはパルスの全てを使用することができる。こうして、被加工物718をより速く移動させることなく、スループットを大幅に向上させることができる。
【００６９】
さらに、または、別の実施形態においては、システム700は、被加工物718上の単一の位置を２個以上のパルスを使用して加工した後、AOD 710を使用して後続のパルスを被加工物718上の他の位置に向けてよい。システム700は、例えば、エネルギーがより低い10個のパルスをリンク824に与えた後、レーザビームを被加工物718上の異なる位置に向け直してもよい。こうして、システム700は、非常に高い（例えば、約1MHzと約100MHzの間の範囲にある）PRFで生成されるパルスをターゲットの所望のリンク824に向け、多くのブローを行う効果的方法を提供する。
【００７０】
加工ウインドウ800が、被加工物718に対して連続移動する場合、一実施形態においては、１個又は複数のパルスをリンク824に送達しながら、集束スポット位置とリンク位置との固定の関係を維持するように、AOD 710を使用して追従してよい。追従は、複数の横方向に離間したリンクとの固定の関係を維持するのにも使用してよい。
【００７１】
一実施形態において、被加工物718上の位置間の切り替え時間は、１つのレーザパルス期間より短い。別の実施形態において、切り替え時間は、レーザパルス期間のオーダである。他の実施形態において、切り替え時間は、レーザパルス期間より長い。この場合、例えば、システム700が、10個のレーザパルスでリンク824を加工し、３個または４個のレーザパルス期間に１個のリンクから次へ切り替えるならば、レーザ714は効果的に使用される。  
新しい位置に切り替える（例えば、加工ウインドウ800は図８と９に示される走査方向に進む）前に、（上記の例で）10個のパルスすべてを単一のリンク822、824に送達するよりもむしろ、パルスのうちの２個以上を、２個以上の横方向に離間した（例えば、走査方向に対して垂直方向に離間した）リンク822、824に送達してよい。例えば、６個の横方向に離間したリンク822のそれぞれ（ 図８に示されるリンクバンク810、812、814、816、818、820のそれぞれ）に単一パルスを送達することが、望ましい場合がある。この場合、AOD 710は、加工ウインドウ800を新しい位置へ移動させる前に、６個の連続するレーザパルスを６個の横方向に離間したリンク822に偏向してよい。
【００７２】
図12A、12B、及び12Cは、特定の実施形態による、一連のレーザパルス1214をそれぞれの位置変更プロファイル1216、1218、1220に関連付けて示しているタイミング図1200、1210、1212である。当業者にとっては、ここの開示から、図12A、12B、及び12Cに示されるタイミング図1200、1210、1212がほんの一例として示されているに過ぎず、そして、リンク当り送達されるパルスと、リンク間のシフトに使用されるパルス期間との任意の組合せを使用してもよいことが理解される。図12Aに示される実施形態においては、ブロー(blow)期間中に、ただ１個のレーザパルスがリンクに送達される。例えば、それから、シフト期間の間に、AODまたは高速ビーム偏向器（図示せず）は、各パルスの間でシフトされるかまたは位置変更される。こうして、この例では、一連のレーザパルス1214の各レーザパルスは、異なるリンクに送達される。
【００７３】
図12Bに示される実施形態においては、AODまたは高速ビーム偏向器は、各ブロー期間どうしの間にシフトするのに、図12Aの例と比較して、より多くの時間を使用する。具体的には、第１のパルスが第１のリンクに送達された後、第２のパルスが第２のリンクに送達される前に、AODまたは高速ビーム偏向器は３個のパルス期間の間にシフトする。以下に後述するように、スイッチ（例えばさらなるAODとビームダンプ）を使用して、使用されないレーザパルスがシフト期間中に被加工物の表面に到達しないように阻止してよい。  
図12Cに示される実施形態において、第１の複数（９個が図示）のパルスが、第１のブロー期間中に第１のリンクに送達され、AODまたは高速ビーム偏向器は、いくつかの（約３個が図示）パルス期間の間にシフトする。そして、第２の複数のパルスが、第２のブロー期間中に第２のリンクに送達される。もっとも、一実施形態においては、第１の（および／または第２）の複数のパルスのうちの２個以上を、前述のAOD 710のような高速偏向デバイスを使用して、第１の（および／または第２）のブロー期間中に、複数の横方向に離間したリンクに分配してよい。こうして、レーザパルス系列1214のできるだけ多くのパルスを利用するように、パルスを効率的に分配してよい。一実施形態において、使用されるパルスの数は、従来のリンク加工システムによって利用されるパルスと比較して、約１%より増加する。
【００７４】
完全にまたは部分的に重なるエリアで加工表面上の同じターゲットを加工するように向けられるレーザスポット、ビーム（例えば、ガウステール(Gaussian tail)）の一部が重なるように、加工表面上の個別のターゲットを覆うレーザスポット、あるいは、検出器、例えば、パルスエネルギーまたは反射パルスエネルギー検出器などの上で重なるレーザスポットでは、コヒーレントクロストークが問題となる可能性がある。異なるレーザスポットのガウステールが重なる場合、例えば、２つの近接構造（例えば、リンク）の間の領域におけるクロストークと干渉の結果、望ましくない高い光学エネルギーレベルに起因するダメージが生じる場合がある。従って、上述した実施形態においては、一度には、単一のレーザスポットが、被加工物上の加工ウインドウ内に入射する。被加工物上で空間的に重なるように構成される、２つの逐次的に入射するレーザスポットは互いに干渉せず、それによってコヒーレントクロストークが削減されるかまたは解消される。もっとも、他の実施形態においては、複数のスポットが、同時に被加工物上の加工ウインドウ内に入射する場合がある。例えば、２個以上のレーザビームは、２個以上のビーム経路を介して供給してよい。
【００７５】
１つまたは複数のブローでサイトを加工している間に、高速ビームステアリング機構を使用して集束スポットをステアリングすることは、いくつかの理由で望ましい。
【００７６】
先ず、異なるリンクブロー位置の間で切り替えるのにビーム偏向を行うことが必要である。次に、加工エリアが被加工物に対して連続移動するシステムでは、追従コマンドを備えることは、望ましい場合がある。このコマンドは、１個又は複数のレーザパルスがリンクに送達される間、集束スポット位置とリンク位置との固定の関係を維持するのに役立つ。複数のパルスが１個のリンクに対して向けられることになっている場合、追従コマンドは特に有用である。
【００７７】
更なるビーム偏向またはステアリングを使用して、移動ステージにおける追従誤差を補償することができる。例えば、平面XYステージを使用して、集束レーザスポットの下にウエハを位置決めする場合、ビームステアリングを使用して、残余XYステージ追従誤差（所望の軌道と実際の軌道との瞬時差）を補償することができる。これは、本願のFSM誤差補償に類似している。
【００７８】
他のタイプのシステム誤差または外乱を補正するために、このステアリング機構を使用することも可能である。例えば、9830プラットホームでは、最終集光対物レンズの動きを感知して、FSMを使用して、被加工物上で結果として生じるスポットの動きを補正する。これは、同じステアリング機構を使用してできる。ビーム指向誤差、例えばレーザレールの指向安定性において感知される誤差などを補償することもできる。そして、このステアリング機構を使用して、温度ドリフトのような他の誤差も補正することができる。
【００７９】
AOM、EOMまたは他のステアリング機構に送達される、正味の追従またはステアリングコマンドは、上記のステアリング条件の１つまたは複数の重ね合せまたは和である。上に述べていないビームをステアリングする他の望ましい理由もあってよい。
【００８０】
位置決め精度高速ビームステアリング装置は、一実施形態において、加工エリアに亘ってシステム精度を維持するのに十分小さくなければならない。現在の高開口数のレンズには約50ミクロンの走査視野があり、そして、システムリンクブロー精度は、平均＋３σ<0.18nmよりよい。AODが、誤差予算に対して20nmのシステム誤差を寄与してよいとすると、約2500分の１の精度で位置決めする能力を必要とするだろう。これは、理にかなった欲求である。なんらかの閉ループセンシング及びフィードバック補正によって、AOMまたは高速ビームステアリング装置を駆動することが、望ましい場合がある。
【００８１】
これを行う１つの方法は、AODを使用して、不必要なパルスをビームダンプに偏向することであろう。そのビームダンプはこれらの未使用のパルスの位置を測定できる位置感知検出器またはクアッドセル(quad cell)を含む。AOM較正における温度のドリフトまたは変化は、この技術によって検出できる。
【００８２】
AOMを通してさらなるビームを発射して、それらがどう偏向されるかを測定することも可能であろう。例えば、切削レーザに加えて、ヘリウムネオンガスＣＷレーザはAOMによって向けることができて、そして、結果として生じる偏向されたＣＷビームのいくらかはフィードバック目的またはドリフトの検出のためにPSDまたはクアッドセルに向けることができる。
【００８３】
この技術分野の当業者にとって、本発明の基本原理から逸脱することなく、上記の実施形態の詳細に対して、多くの変更を加えてよいことが理解される。従って、本発明の範囲は、次に続く請求範囲によってのみ決定されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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