(57)【要約】  レーザシステム（112，1300）は、ビームレット（1408）の数と空間的は位置を可変的に選択してスポット領域（302）の可変パターンを対象物（100）まで伝搬させるためにビームステアリングシステム（1370）の移動に動作が同期されるビームレット選択装置（2350）に複数のビームレット（1408）を供給するビームレット生成器（1404）を用いて対象物（100）上の広い範囲を改質する。
2018507782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の広範囲のレーザ改質のための方法であって、
光路に沿って伝搬するようにレーザビームを方向付け、
前記レーザビームをビームレット生成器に伝搬させて、３つ以上のビームレットを含む複数の別個のビームレットからなるビームレットグループを生成し、
ビームレット選択装置を用いて前記ビームレットグループを第１及び第２のビームレットセットに分配し、前記第１のビームレットセットは、第１の個数のビームレットを含み、前記ビームレット選択装置は、前記第１のビームレットセットが前記光路に沿って伝搬することを許容し、前記第２のビームレットセットが前記光路に沿って伝搬することを防止し、
前記ビームレット選択装置の動作をビーム位置決めシステムの動作と協働させ、前記ビーム位置決めシステムは、前記対象物に対する前記レーザビームのビーム軸の相対運動及び相対位置を制御し、前記ビームレット選択装置は、前記対象物に対する前記ビーム軸の前記相対運動又は前記相対位置に対してなされた変化に協調して、前記第１のビームレットセットにおける前記第１の個数のビームレットを変化させ、前記第１の個数のビームレットに対応する数のスポット領域を前記対象物上に有する可変スポットセットで前記対象物に当てる、
方法。
【請求項２】
前記複数の別個のビームレットを供給するためにビーム整形デバイスに前記レーザビームを伝搬させ、前記ビーム位置決めシステムはファーストステアリングポジショナを用い、前記ビームレット選択装置は、前記ビーム整形デバイスと前記ファーストステアリングポジショナとの間の前記光路に沿った光学位置に配置される、請求項１の方法。
【請求項３】
前記ビーム整形デバイスは回折光学素子を含み、前記ファーストステアリングポジショナはガルバノメータミラーを含む、請求項２の方法。
【請求項４】
前記ビームレット選択装置の前記光路に沿った上流側に位置するビーム拡大器にレーザビームを伝搬させる、請求項１の方法。
【請求項５】
前記ビームレット選択装置は、前記光路に沿った１組のリレーレンズの間に位置している、請求項１の方法。
【請求項６】
前記ビームレット選択装置は、根本的に機械的な装置を含む、請求項１の方法。
【請求項７】
前記ビームレット選択装置は移動アパーチャを含む、請求項６の方法。
【請求項８】
前記ビームレット選択装置はMEMSを含む、請求項６の方法。
【請求項９】
前記ビームレット選択装置はシャッタアレイを含む、請求項６の方法。
【請求項１０】
前記ビームレット選択装置の移動は、前記光路を横断する、請求項１の方法。
【請求項１１】
前記ビームレット選択装置の移動は、前記光路に垂直な平面内で行われる、請求項１の方法。
【請求項１２】
前記ビームレット選択装置は、２以上のビームレットの伝搬を許容するのに十分な寸法を有する、請求項１の方法。
【請求項１３】
前記ビームレット選択装置は、ビームレットの伝搬を許容する不揃いの高さ寸法及び長さ寸法を有する、請求項１の方法。
【請求項１４】
前記ビームレット選択装置の移動は、ビームレットの伝搬を許容する前記高さ寸法及び前記長さ寸法のうち長い方に平行な方向に沿って前記光路を横断する、請求項13の方法。
【請求項１５】
前記ビームレット選択装置の重量は100g以下である、請求項１の方法。
【請求項１６】
前記ビームレット選択装置は、10mm/s以上の反応速度を有する、請求項１の方法。
【請求項１７】
前記ビームレット選択装置は、約10kHzから約100kHzの帯域幅を有する、請求項１の方法。
【請求項１８】
前記ビームレット選択装置は、ボイスコイルにより移動可能とされる、請求項１の方法。
【請求項１９】
前記ビームレット選択装置は金属材料を有する、請求項１の方法。
【請求項２０】
前記ビームレット選択装置は非矩形形状を有する、請求項１の方法。
【請求項２１】
前記スポットセットは、非矩形形状を有するスポットセット周縁部を有する、請求項１の方法。
【請求項２２】
前記スポットセットは、平行四辺形形状を有するスポットセット周縁部を有する、請求項１の方法。
【請求項２３】
前記スポットセットは、湾曲形状を有するスポットセット周縁部を有する、請求項１の方法。
【請求項２４】
前記ビームレットグループは、４個以上のビームレットを含む、請求項１の方法。
【請求項２５】
前記ビームレットグループは、16個以上のビームレットを含む、請求項１の方法。
【請求項２６】
前記ビームレットグループの前記ビームレットは、前記ビームレットが前記対象物まで伝搬することを許容されているときに、前記対象物上にそれぞれのスポット領域を生成し、スポット領域の全スポットセットは、10ミクロン以上のグループ長さ寸法又はグループ高さ寸法を有する、請求項１の方法。
【請求項２７】
前記ビームレットグループの前記ビームレットは、前記ビームレットが前記対象物まで伝搬することを許容されているときに、前記対象物上にそれぞれのスポット領域を生成し、２つの隣接するスポット領域間のスポット離間距離は、３ミクロンから３ミリメートルの範囲にある、請求項１の方法。
【請求項２８】
前記ビームレットグループの前記ビームレットは、前記ビームレットが前記対象物まで伝搬することを許容されているときに、前記対象物上にそれぞれのスポット領域を生成し、前記スポット領域は空間長軸を有し、２つの隣接するスポット領域間のスポット離間距離は、前記空間長軸よりも長く、前記空間長軸の６倍よりも短い、請求項１の方法。
【請求項２９】
前記ビームレットグループの前記ビームレットは、前記ビームレットが前記対象物まで伝搬することを許容されているときに、前記対象物上にそれぞれのスポット領域を生成し、前記ビームレットは、それぞれ30マイクロ秒以内だけ前記対象物に当たる、請求項１の方法。
【請求項３０】
前記ビームレットグループの前記ビームレットは、前記ビームレットが前記対象物まで伝搬することを許容されているときに、前記対象物上にそれぞれのスポット領域を生成し、前記ビームレットは実質的に同時に前記対象物に当たる、請求項１の方法。
【請求項３１】
前記ビームレット選択装置は、前記光路に沿った光学位置にあり、最も近くに隣接するビームレット間の離間は、0.1mmから10mmの範囲にある、先行するいずれかの請求項の方法。
【請求項３２】
前記ビームレット選択装置は、前記光路に沿った光学位置にあり、最も近くに隣接するビームレット間の離間は、0.5mmから５mmの範囲にある、請求項１の方法。
【請求項３３】
前記ビーム軸と前記対象物との間の前記相対運動は、10mm/sから10m/sの範囲にある、請求項１の方法。
【請求項３４】
前記ビーム軸と前記対象物との間の前記相対運動は、75mm/sから500mm/sの範囲にある、請求項１の方法。
【請求項３５】
前記ビームレット選択装置は、前記光路に沿った光学位置にあり、前記ビームレットグループの前記ビームレットは、前記ビームレットが前記対象物まで伝搬することを許容されているときに、前記対象物上にそれぞれのスポット領域を生成し、前記光学位置でのビームレット離間及び前記対象物と前記ビーム軸との間の相対運動の速度の関数であるスポット利用可能速度で、前記ビームレット選択装置を介して前記スポット領域が前記対象物に対して利用可能となる、請求項１の方法。
【請求項３６】
前記ビームレット選択装置を介した前記スポット利用可能速度は、200mm/sから20m/sの範囲にある、請求項35の方法。
【請求項３７】
前記ビームレット選択装置を介した前記スポット利用可能速度は、500mm/sから10m/sの範囲にある、請求項35の方法。
【請求項３８】
前記ビームレット選択装置は、前記光路に沿った光学位置にあり、前記ビームレット選択装置は、前記光学位置でのビームレット離間及びそれぞれのビームレットのスポット領域が前記ビームレット選択装置を介して前記対象物に利用可能になるスポット利用可能速度の関数である速度を有する、請求項１の方法。
【請求項３９】
前記ビームレット選択装置の前記速度は、前記光学位置でのビームレット離間を前記スポット利用可能速度で除算したものの関数である、請求項38の方法。
【請求項４０】
前記ビームレット選択装置は、100mm/sから10m/sの範囲の速度を有する、請求項１の方法。
【請求項４１】
前記ビームレット選択装置は、500mm/sから2.5m/sの範囲の速度を有する、請求項１の方法。
【請求項４２】
前記スポットセットは、スポット領域の複数の行と複数の列とを含み、前記スポットセットは、平行四辺形の形状に類似する形状の周縁部を有し、前記相対運動は、前記対象物の一部にわたるパス方向での前記ビーム軸のレーザパスを含み、前記ビームレット選択装置は、前記レーザパス中の第１の期間中に複数のビームレットをブロックし、前記ビームレット選択装置は、第２の期間中に前記第１の期間中よりも少ない数のビームレットをブロックし、前記ビームレット選択装置は、第３の期間中に前記第２の期間中よりも少ない数のビームレットをブロックする、請求項１の方法。
【請求項４３】
前記第１の期間は前記第２の期間に先行し、前記第２の期間は前記第３の期間に先行し、少なくとも第１のビームレットは、第１の期間中に前記ビームレット選択装置を通過することを許容され、少なくとも前記第１のビームレット及び第２のビームレットは、前記第２の期間中に前記ビームレット選択装置を通過することを許容され、少なくとも前記第１及び第２の第２のビームレット及び第３のビームレットは、前記第３の期間中に前記ビームレット選択装置を通過することを許容され、前記第１、第２、及び第３のビームレットは、前記レーザパス中に前記対象物の前記一部上又はその内部にそれぞれ第１、第２、及び第３の平行ラインセグメントを形成し、前記第１、第２、及び第３のビームレットは、それぞれ前記ビームレットグループの異なる行及び異なる列にあり、前記第１、第２、及び第３の平行ラインセグメントは、それぞれ順次指定される第１、第２、及び第３の開始点を有し、前記第１、第２、及び第３の開始点は、同一直線上にあり、前記パス方向に垂直な後縁を形成する、請求項42の方法。
【請求項４４】
前記第３の期間は前記第２の期間に先行し、前記第２の期間は前記第１の期間に先行し、少なくとも第１のビームレットは、前記第１の期間中に前記ビームレット選択装置を通過することを許容され、少なくとも前記第１のビームレット及び第２のビームレットは、前記第２の期間中に前記ビームレット選択装置を通過することを許容され、少なくとも前記第１及び第２のビームレット及び第３のビームレットは、前記第３の期間中に前記ビームレット選択装置を通過することを許容され、前記第１、第２、及び第３のビームレットは、前記レーザパス中に前記対象物の前記一部上又はその内部にそれぞれ第１、第２、及び第３の平行ラインセグメントを形成し、前記第１、第２、及び第３のビームレットは、それぞれ前記ビームレットグループの異なる行及び異なる列にあり、前記第１、第２、及び第３の平行ラインセグメントは、それぞれ順次指定される第１、第２、及び第３の終了点を有し、前記第１、第２、及び第３の終了点は、同一直線上にあり、前記パス方向に垂直な前縁を形成する、請求項42の方法。
【請求項４５】
前記第１の期間は前記第２の期間に先行し、前記第２の期間は前記第３の期間に先行し、少なくとも第１のビームレットは、前記第１の期間中に前記ビームレット選択装置を通過することを許容され、少なくとも前記第１のビームレット及び第２のビームレットは、前記第２の期間中に前記ビームレット選択装置を通過することを許容され、少なくとも前記第１及び第２のビームレット及び第３のビームレットは、前記第３の期間中に前記ビームレット選択装置を通過することを許容され、前記第１、第２、及び第３のビームレットは、前記レーザパス中に前記対象物の前記一部上又はその内部にそれぞれ第１、第２、及び第３の平行ラインセグメントを形成し、前記第１、第２、及び第３のビームレットは、それぞれ前記ビームレットグループの異なる行及び異なる列にあり、前記第１、第２、及び第３の平行ラインセグメントは、それぞれ順次指定される第１、第２、及び第３の開始点を有し、前記第１、第２、及び第３の開始点は、前記パス方向に対して曲線からなる後縁を形成する、請求項42の方法。
【請求項４６】
前記後縁は、前記パス方向に対して複合曲線プロファイルを有する、請求項45の方法。
【請求項４７】
前記後縁は、前記パス方向に対して凹曲線プロファイルを有する、請求項45の方法。
【請求項４８】
前記後縁は、前記パス方向に対して凸曲線プロファイルを有する、請求項45の方法。
【請求項４９】
前記平行四辺形は、前記パス方向に対して正の傾斜を有する辺を有する、請求項45から48の方法。
【請求項５０】
前記平行四辺形は、前記パス方向に対して負の傾斜を有する辺を有する、請求項45から48の方法。
【請求項５１】
前記レーザ改質はレーザマークを含む、請求項１から48のいずれか一項の方法。
【請求項５２】
前記ビームレット生成器は回折光学素子を含み、前記ビームレット選択装置は移動アパーチャを含み、前記ビーム位置決めシステムは、前記対象物に対する前記ビーム軸の前記相対運動及び前記相対位置に作用するガルバノメータミラーを含み、前記移動アパーチャの移動は、前記ガルバノメータミラーの移動と協調しており、前記レーザ改質はレーザマークを含む、請求項１から７及び10から48のいずれか一項の方法。
【請求項５３】
前記レーザ改質は、１mm2の最小面積をカバーする、請求項１の方法。
【請求項５４】
前記レーザ改質は、100ミクロンの最小寸法を有する、請求項１の方法。
【請求項５５】
前記スポットセットは、２μm未満の寸法を有するスポット領域を用い、前記対象物の表面において10μm×10μmの最小面積を有する、請求項１の方法。
【請求項５６】
前記スポットセットは、前記対象物の表面において10μmの最小寸法を有する、請求項１の方法。
【請求項５７】
前記レーザ改質は、前記対象物の表面にダメージを与えることなく前記対象物の前記表面の下になされる、請求項１の方法。
【請求項５８】
請求項２から57のいずれか一項又は請求項２から57の任意の組み合わせに対して互いに排他的ではないように従属する、請求項２から57のいずれか一項の方法。
【請求項５９】
対象物の広範囲に対するレーザマーキングのための方法であって、
光路に沿って伝搬するようにレーザビームを方向付け、
前記レーザビームを回折光学素子に伝搬させて、３つ以上のビームレットを含む複数の別個のビームレットからなるビームレットグループを生成し、
移動アパーチャを用いて前記ビームレットグループを第１及び第２のビームレットセットに分配し、前記第１のビームレットセットは、第１の個数のビームレットを含み、前記ビームレット選択装置は、前記第１のビームレットセットが前記光路に沿って伝搬することを許容し、前記第２のビームレットセットが前記光路に沿って伝搬することを防止し、
前記アパーチャの動作を前記光路に沿って配置されたガルバノメータミラーの動作と協働させ、前記ガルバノメータミラーは、前記対象物に対する前記レーザビームのビーム軸の相対運動及び相対位置に作用し、前記移動アパーチャの移動により、前記対象物に対する前記ビーム軸の前記相対運動又は前記相対位置に対してなされた変化に協調して、前記第１のセットにおけるビームレットの数が変化する、
方法。
【請求項６０】
請求項１に代えて、請求項59に従属する請求項２から７及び10から58のいずれか一項の方法。
【請求項６１】
対象物に対して広範囲のレーザ改質を行うためのレーザシステムであって、
光路に沿って伝搬するレーザビームを生成可能なレーザと、
３つ以上のビームレットを含む複数の別個のビームレットからなるビームレットグループを生成可能なビームレット生成器と、
前記ビームレットグループを第１及び第２のビームレットセットに分割可能なビームレット選択装置とを備え、前記第１のビームレットセットは、複数のビームレットを含み、前記ビームレット選択装置は、前記第１のビームレットセットが前記光路に沿って伝搬することを許容し、前記第２のビームレットセットが前記光路に沿って伝搬することを防止可能であり、
前記対象物に対して前記レーザビームのビーム軸の相対運動を生じさせて前記対象物に対する前記ビーム軸の位置を変化させることが可能なビーム位置決めシステムと、
前記対象物に対する前記レーザビームのビーム軸の前記相対運動及び前記相対位置を制御可能であり、前記対象物に対する前記ビーム軸の前記相対運動又は前記相対位置に対してなされた変化に協調して、前記第１のセットにおける前記ビームレットの数を前記ビームレット選択装置に変化させることが可能なコントローラと
を備える、レーザシステム。
【請求項６２】
前記ビームレット生成器は回折光学素子を含み、前記ビームレット選択装置は移動アパーチャを含み、前記ビーム位置決めシステムは、前記対象物に対する前記ビーム軸の前記相対運動及び前記相対位置に作用するガルバノメータミラーを含み、前記移動アパーチャの移動は、前記ガルバノメータミラーの移動と協調しており、前記レーザ改質はレーザマークを含む、請求項61のレーザシステム。
【請求項６３】
請求項１に代えて、請求項61に従属する請求項２から58のいずれか一項のレーザシステム。
【請求項６４】
対象物の広い範囲に対するレーザ改質を促進するための方法であって、前記広い範囲は、所定の改質エッジプロファイルを有する所望の改質エッジを有し、前記所望の改質エッジは、局所エッジプロファイルを有する所望の局所エッジ部を有し、
３つ以上のレーザビームレットを含む複数の別個のレーザビームレットからなるビームレット形成を含むレーザビームを同時に前記対象物と交差するビーム軸を有する光路に沿って伝搬させ、前記ビームレット形成は、前記対象物上のスポット領域のスポットセットに対応するとともに、それぞれの前記レーザビームレットが前記対象物まで伝搬することが許容されるときには、前記スポット領域に対する前記レーザビームレットの１対１対応を提供し、前記スポットセットは、前記所望の改質エッジに対する前記局所エッジプロファイルとは異なるスポットセットエッジプロファイルを有し、
ビーム位置決めシステムを用いて前記対象物上の所望の位置に対して前記ビーム軸のレーザパスをパス方向に向け、前記パス方向は、前記所望の改質エッジの前記所望の局所エッジ部を横断し、
前記レーザパス中の第１の期間中にビームレット選択装置を用いて第１の個数のレーザビームレットをブロックして、前記第１の期間中に前記ビームレット選択装置の下流における前記光路に沿った前記第１の個数のレーザビームレットの伝搬を防止するとともに、前記第１の期間中に前記ビームレット選択装置の下流における前記光路に沿ったブロックされなかったレーザビームレットの伝搬を許容し、
前記レーザパス中の第２の期間中に前記ビームレット選択装置を用いて第２の個数のレーザビームレットをブロックして、前記第２の期間中に前記ビームレット選択装置の下流における前記光路に沿った前記第２の個数のレーザビームレットの伝搬を防止するとともに、前記第２の期間中に前記ビームレット選択装置の下流における前記光路に沿ったブロックされなかったレーザビームレットの伝搬を許容し、前記第２の個数は前記第１の個数とは異なり、
前記レーザパス中の第３の期間中に前記ビームレット選択装置を用いて第３の個数のレーザビームレットをブロックして、前記第３の期間中に前記ビームレット選択装置の下流における前記光路に沿った前記第３の個数のレーザビームレットの伝搬を防止するとともに、前記第３の期間中に前記ビームレット選択装置の下流における前記光路に沿ったブロックされなかったレーザビームレットの伝搬を許容し、前記第３の個数は前記第２の個数とは異なり、前記第１、第２、及び第３の個数は、前記レーザビームに対する伝搬エッジプロファイルに作用し、前記レーザビームの前記伝搬エッジプロファイルは、記レーザビームによって生成される改質エッジに影響を与え、
前記レーザビームの前記伝搬エッジプロファイルが前記レーザビームの前記スポットセットエッジプロファイルと異なり、前記レーザビームの前記伝搬エッジプロファイルが前記所望の改質エッジの前記所望の局所エッジ部の前記局所エッジプロファイルに似せて、前記レーザビームの前記伝搬エッジプロファイルが前記広い範囲の前記所望の改質エッジの前記所望の局所エッジ部の前記位置と同期するように前記ビームレット選択装置の動作を記ビーム位置決めシステムの動作と協働させる、
方法。
【請求項６５】
請求項１に代えて、請求項64に従属する請求項２から58のいずれか一項の方法。
【請求項６６】
大きい長さ寸法と、大きい高さ寸法を有し、スポットセット長さ寸法、スポットセット高さ寸法、スポットセット領域、及び前記スポットセット長さ寸法又は前記スポットセット高さ寸法に対して０度から180度の角度の傾斜を有するスポットセットエッジを提供する複数のレーザスポットを含むレーザスポットセットのレーザブラシストロークを有する大領域と、
前記大領域に隣接した複数の近接小領域であって、前記マークのマークエッジを規定する複数の近接小領域とを備え、前記マークエッジは曲線プロファイルを有し、前記レーザブラシストロークは前記小領域から前記大領域まで連続し、前記スポットセット長さ寸法又は前記スポットセット高さ寸法よりも高いブラシストロークエッジ分解能で前記マークエッジに曲線エッジプロファイルを提供するために、前記小領域内の前記ブラシストロークの一部は、前記レーザスポットセット内よりもレーザスポットの少ないブラシストロークセグメントを含む、
レーザマーク。
【請求項６７】
請求項１に代えて、請求項66に従属する請求項２から58のいずれか一項のマーク。
【請求項６８】
前記ブラシストロークエッジ分解能は、裸眼の人間の目には見えない、先行するいずれかの請求項のマーク。
【発明の詳細な説明】
【関連出願に対する相互参照】
【０００１】
本出願は、2015年２月23日に提出された米国仮特許出願第62/119,617号の優先権を主張するPCT出願である。当該米国仮特許出願の内容は、あらゆる目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【著作権表示】
【０００２】
(c) 2016 Electro Scientific Industries社。この特許文書の開示の一部には、著作権保護を受ける構成要素が含まれている。この特許文書又は特許開示は米国特許商標庁の特許ファイル又は記録に記載されているので、著作権者は、いかなる者による特許文書又は特許開示のファクシミリによる複製に対して異議を唱えることはないが、それ以外についてはどのようなものであってもすべての著作権を留保する。米国連邦規則集第37巻第1.71条(d)。
【技術分野】
【０００３】
本出願は、対象物上の広範囲を改質するためのレーザシステム及び方法に関するものであり、特に、ビームステアリングシステムの移動と同期して動作するビームレット選択装置を通って複数のビームレットを伝搬させて、可変パターンのスポット領域で対象物を処理するためにビームレットの数と空間的配置を可変に選択するレーザシステム及び方法に関するものである。
【背景】
【０００４】
電子デバイス（例えば、携帯電話、携帯型メディアプレーヤ、携帯情報端末、コンピュータ、モニタなど）のような民生製品には、商業的な目的、法規制上の目的、外観上の目的、又は機能的な目的のための情報がマーキングされている。例えば、電子デバイスには、通し番号、モデル番号、著作権情報、英数字文字、ロゴ、操作上の指示、装飾線、パターンなどがマーキングされているのが通常である。マークに対して求められる属性としては、形状、色、光学濃度、及びマークの外観に影響を与え得る他の属性が挙げられる。
【０００５】
製品又は対象物上にマークを付けるためには、例えば、対象物自体の性質、マークに求められる外観、マークに求められる耐久性などに応じて数多くのプロセスが用いられる。金属対象物や高分子対象物などに可視マークを生成するためにレーザを用いるマーキングプロセスが開発されている。従来のマーキングプロセスは、レーザパルスビームを照射してスポット領域で対象物上に当てることと、マークを付ける領域内でビームをラスタスキャンすることとを含むものとして理解される。このように、従来のマーキングプロセスにより形成されるマークは、一般的に、連続的に形成されて互いに重なり合う一連のスキャンラインにより構成され、各スキャンラインは、連続的に形成されて互いに重なり合う一連のスポット領域から形成される。従来においては、一定のパルスエネルギーを維持しつつ、（パルス間の時間が500nsから１μsの範囲となるように）パルス繰り返し率を増加させたり、（例えば、所望のバイトサイズを維持するために）スキャン速度を増加させたりすることにより、このようなマーキングプロセスのスループットを増加させていた。しかしながら、このスループット増大プロセスが機能するのは、マーキングプロセス中に対象物上に連続的に照射されるレーザパルスが急速に蓄積されることによって、対象物に物理的又は化学的にダメージを与え得る、あるいは対象物の１以上の光学的特性（又は外観）を好ましくない形態に変化させ得る欠点（例えば、クラック、材料の反り、改質結晶構造、ピットなど）が実際に生じてしまうまでの時点においてのみである。さらに、対象物上に連続的に照射されるレーザパルスが急速に蓄積されることによって、最終的に形成されるマークの外観が損なわれることがある。
【０００６】
スループットを上げる１つの理由は、レーザマーキングは化学的又は機械的プロセスに利用できない能力を提供するので、レーザを用いて広範囲をマーキングできる点にある。広範囲のマーキングを容易にするためにスループットを上げる他の方法では、複数のレーザヘッドが並行に用いられている。オレゴン州ポートランドのElectro Scientific Industries社は、多数の複数レーザヘッドシステムを有している。残念ながら、それぞれのレーザヘッド及び関連する制御要素は、レーザシステム全体に対して大幅なコストの追加を生じさせる。
【０００７】
このため、そのようなスループット向上を達成するためにレーザシステムのコストを大幅に増加させることなく、レーザ改質プロセスのスループットを増加させることが望まれている。
【概要】
【０００８】
本概要は、詳細な説明においてさらに述べられる概念を厳選したものを簡略化した形態で紹介するために提供されるものである。本概要は、特許請求の範囲に記載された主題の重要な又は必須の創作的な概念を特定すること意図しているものでも、あるいは、特許請求の範囲に記載された主題の範囲を決定することを意図しているものでもない。
【０００９】
ある実施形態では、対象物の広範囲のレーザ改質のための方法は、光路に沿って伝搬するようにレーザビームを方向付け、上記レーザビームをビームレット生成器に伝搬させて、３つ以上のビームレットを含む複数の別個のビームレットからなるビームレットグループを生成し、ビームレット選択装置を用いて上記ビームレットグループを第１及び第２のビームレットセットに分配し、上記第１のビームレットセットは、可変な第１の個数のビームレットを含み、上記ビームレット選択装置は、上記第１のビームレットセットが上記光路に沿って伝搬することを許容し、上記第２のビームレットセットが上記光路に沿って伝搬することを防止し、上記ビームレット選択装置の動作をビーム位置決めシステムの動作と協働させ、上記ビーム位置決めシステムは、上記対象物に対する上記レーザビームのビーム軸の相対運動及び相対位置を制御し、上記ビームレット選択装置は、上記対象物に対する上記ビーム軸の上記相対運動又は上記相対位置に対してなされた変化に協調して、上記第１のビームレットセットにおける上記可変な第１の個数のビームレットを変化させ、上記第１の個数のビームレットに対応する数のスポット領域を上記対象物上に有する可変スポットセットで上記対象物に当てる。
【００１０】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、対象物の広範囲に対するレーザマーキングのための方法は、光路に沿って伝搬するようにレーザビームを方向付け、上記レーザビームを回折光学素子に伝搬させて、３つ以上のビームレットを含む複数の別個のビームレットからなるビームレットグループを生成し、移動アパーチャを用いて上記ビームレットグループを第１及び第２のビームレットセットに分配し、上記第１のビームレットセットは、第１の個数のビームレットを含み、上記ビームレット選択装置は、上記第１のビームレットセットが上記光路に沿って伝搬することを許容し、上記第２のビームレットセットが上記光路に沿って伝搬することを防止し、上記アパーチャの動作を上記光路に沿って配置されたガルバノメータミラーの動作と協働させ、上記ガルバノメータミラーは、上記対象物に対する上記レーザビームのビーム軸の相対運動及び相対位置に作用し、上記移動アパーチャの移動により、上記対象物に対する上記ビーム軸の上記相対運動又は上記相対位置に対してなされた変化に協調して、上記第１のビームレットセットにおけるビームレットの数が変化する。
【００１１】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、対象物の広い範囲に対するレーザ改質を促進するための方法であって、上記広い範囲は、所定の改質エッジプロファイルを有する所望の改質エッジを有し、上記所望の改質エッジは、局所エッジプロファイルを有する所望の局所エッジ部を有し、３つ以上のレーザビームレットを含む複数の別個のレーザビームレットからなるビームレット形成を含むレーザビームを同時に上記対象物と交差するビーム軸を有する光路に沿って伝搬させ、上記ビームレット形成は、上記対象物上のスポット領域のスポットセットに対応するとともに、それぞれの上記レーザビームレットが上記対象物まで伝搬することが許容されるときには、上記スポット領域に対する上記レーザビームレットの１対１対応を提供し、上記スポットセットは、上記所望の改質エッジに対する上記局所エッジプロファイルとは異なるスポットセットエッジプロファイルを有し、ビーム位置決めシステムを用いて上記対象物上の所望の位置に対して上記ビーム軸のレーザパスをパス方向に向け、上記パス方向は、上記所望の改質エッジの上記所望の局所エッジ部を横断し、上記レーザパス中の第１の期間中にビームレット選択装置を用いて第１の個数のレーザビームレットをブロックして、上記第１の期間中に上記ビームレット選択装置の下流における上記光路に沿った上記第１の個数のレーザビームレットの伝搬を防止するとともに、上記第１の期間中に上記ビームレット選択装置の下流における上記光路に沿ったブロックされなかったレーザビームレットの伝搬を許容し、上記レーザパス中の第２の期間中に上記ビームレット選択装置を用いて第２の個数のレーザビームレットをブロックして、上記第２の期間中に上記ビームレット選択装置の下流における上記光路に沿った上記第２の個数のレーザビームレットの伝搬を防止するとともに、上記第２の期間中に上記ビームレット選択装置の下流における上記光路に沿ったブロックされなかったレーザビームレットの伝搬を許容し、上記第２の個数は上記第１の個数とは異なり、上記レーザパス中の第３の期間中に上記ビームレット選択装置を用いて第３の個数のレーザビームレットをブロックして、上記第３の期間中に上記ビームレット選択装置の下流における上記光路に沿った上記第３の個数のレーザビームレットの伝搬を防止するとともに、上記第３の期間中に上記ビームレット選択装置の下流における上記光路に沿ったブロックされなかったレーザビームレットの伝搬を許容し、上記第３の個数は上記第２の個数とは異なり、上記第１、第２、及び第３の個数は、上記レーザビームに対する伝搬エッジプロファイルに作用し、上記レーザビームの上記伝搬エッジプロファイルは、記レーザビームによって生成される改質エッジに影響を与え、上記レーザビームの上記伝搬エッジプロファイルが上記レーザビームの上記スポットセットエッジプロファイルと異なり、上記レーザビームの上記伝搬エッジプロファイルが上記所望の改質エッジの上記所望の局所エッジ部の上記局所エッジプロファイルに似せて、上記レーザビームの上記伝搬エッジプロファイルが上記広い範囲の上記所望の改質エッジの上記所望の局所エッジ部の上記位置と同期するように上記ビームレット選択装置の動作を記ビーム位置決めシステムの動作と協働させる。
【００１２】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、対象物に対して広範囲のレーザ改質を行うためのレーザシステムは、光路に沿って伝搬するレーザビームを生成可能なレーザと、３つ以上のビームレットを含む複数の別個のビームレットからなるビームレットグループを生成可能なビームレット生成器と、上記ビームレットグループを第１及び第２のビームレットセットに分割可能なビームレット選択装置とを備え、上記第１のビームレットセットは、複数のビームレットを含み、上記ビームレット選択装置は、上記第１のビームレットセットが上記光路に沿って伝搬することを許容し、上記第２のビームレットセットが上記光路に沿って伝搬することを防止可能であり、上記対象物に対して上記レーザビームのビーム軸の相対運動を生じさせて上記対象物に対する上記ビーム軸の位置を変化させることが可能なビーム位置決めシステムと、上記対象物に対する上記レーザビームのビーム軸の上記相対運動及び上記相対位置を制御可能であり、上記対象物に対する上記ビーム軸の上記相対運動又は上記相対位置に対してなされた変化に協調して、上記第１のセットにおける上記ビームレットの数を上記ビームレット選択装置に変化させることが可能なコントローラとを備える。
【００１３】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、大きい長さ寸法と、大きい高さ寸法を有し、スポットセット長さ寸法、スポットセット高さ寸法、スポットセット領域、及び上記スポットセット長さ寸法又は上記スポットセット高さ寸法に対して０度から180度の角度の傾斜を有するスポットセットエッジを提供する複数のレーザスポットを含むレーザスポットセットのレーザブラシストロークを有する大領域と、上記大領域に隣接した複数の近接小領域であって、上記マークのマークエッジを規定する複数の近接小領域とを備え、上記マークエッジは曲線プロファイルを有し、上記レーザブラシストロークは上記小領域から上記大領域まで連続し、上記スポットセット長さ寸法又は上記スポットセット高さ寸法よりも高いブラシストロークエッジ分解能で上記マークエッジに曲線エッジプロファイルを提供するために、上記小領域内の上記ブラシストロークの一部は、上記レーザスポットセット内よりもレーザスポットの少ないブラシストロークセグメントを含む。
【００１４】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記複数の別個のビームレットを供給するためにビーム整形デバイスに上記レーザビームを伝搬させ、上記ビーム位置決めシステムはファーストステアリングポジショナを用い、上記ビームレット選択装置は、上記ビーム整形デバイスと上記ファーストステアリングポジショナとの間の上記光路に沿った光学位置に配置される。
【００１５】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記複数の別個のビームレットグループを生成する上記ビームレット生成器は、空間的に近接している。
【００１６】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレット生成器は、上記複数の別個のビームレットグループを同時に生成する。
【００１７】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記レーザビームと上記ビームレットは同一の波長を呈する。
【００１８】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビーム整形デバイスは回折光学素子を含み、上記ファーストステアリングポジショナはガルバノメータミラーを含む。
【００１９】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレット選択装置の上記光路に沿った上流側に位置するビーム拡大器にレーザビームを伝搬させる。
【００２０】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレット選択装置は、上記光路に沿った１組のリレーレンズの間に位置している。
【００２１】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレット選択装置は、根本的に機械的な装置を含む。
【００２２】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレット選択装置は移動アパーチャを含む。
【００２３】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレット選択装置はMEMSを含む。
【００２４】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレット選択装置はシャッタアレイを含む。
【００２５】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレット選択装置の移動は、上記光路を横断する。
【００２６】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレット選択装置の移動は、上記光路に垂直な平面内で行われる。
【００２７】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレット選択装置は、２以上のビームレットの伝搬を許容するのに十分な寸法を有する。
【００２８】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレット選択装置は、ビームレットの伝搬を許容する不揃いの高さ寸法及び長さ寸法を有する。
【００２９】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレット選択装置の移動は、ビームレットの伝搬を許容する上記高さ寸法及び上記長さ寸法のうち長い方に平行な方向に沿って上記光路を横断する。
【００３０】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレット選択装置の重量は100g以下である。
【００３１】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレット選択装置は、10mm/s以上の反応速度を有する。
【００３２】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレット選択装置は、約10kHzから約100kHzの帯域幅を有する。
【００３３】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレット選択装置は、ボイスコイルにより移動可能とされる。
【００３４】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレット選択装置は金属材料を有する。
【００３５】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレット選択装置は非矩形形状を有する。
【００３６】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記スポットセットは、非矩形形状を有するスポットセット周縁部を有する。
【００３７】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記スポットセットは、平行四辺形形状を有するスポットセット周縁部を有する。
【００３８】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレットグループは、４個以上のビームレットを含む。
【００３９】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレットグループは、16個以上のビームレットを含む。
【００４０】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレットグループの上記ビームレットは、上記ビームレットが上記対象物まで伝搬することを許容されているときに、上記対象物上にそれぞれのスポット領域を生成し、スポット領域の全スポットセットは、10ミクロン以上のグループ長さ寸法又はグループ高さ寸法を有する。
【００４１】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレットグループの上記ビームレットは、上記ビームレットが上記対象物まで伝搬することを許容されているときに、上記対象物上にそれぞれのスポット領域を生成し、２つの隣接するスポット領域間のスポット離間距離は、３ミクロンから３ミリメートルの範囲にある。
【００４２】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレットグループの上記ビームレットは、上記ビームレットが上記対象物まで伝搬することを許容されているときに、上記対象物上にそれぞれのスポット領域を生成し、上記スポット領域は空間長軸を有し、２つの隣接するスポット領域間のスポット離間距離は、上記空間長軸よりも長く、上記空間長軸の６倍よりも短い。
【００４３】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレットグループの上記ビームレットは、上記ビームレットが上記対象物まで伝搬することを許容されているときに、上記対象物上にそれぞれのスポット領域を生成し、上記ビームレットは、それぞれ30マイクロ秒以内だけ上記対象物に当たる。
【００４４】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレットグループの上記ビームレットは、上記ビームレットが上記対象物まで伝搬することを許容されているときに、上記対象物上にそれぞれのスポット領域を生成し、上記ビームレットは実質的に同時に上記対象物に当たる。
【００４５】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレット選択装置は、上記光路に沿った光学位置にあり、最も近くに隣接するビームレット間の離間は、0.1mmから10mmの範囲にある。
【００４６】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレット選択装置は、上記光路に沿った光学位置にあり、最も近くに隣接するビームレット間の離間は、0.5mmから５mmの範囲にある。
【００４７】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビーム軸と上記対象物との間の上記相対運動は、10mm/sから10m/sの範囲にある。
【００４８】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビーム軸と上記対象物との間の上記相対運動は、75mm/sから500mm/sの範囲にある。
【００４９】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレット選択装置は、上記光路に沿った光学位置にあり、上記ビームレットグループの上記ビームレットは、上記ビームレットが上記対象物まで伝搬することを許容されているときに、上記対象物上にそれぞれのスポット領域を生成し、上記光学位置でのビームレット離間及び上記対象物と上記ビーム軸との間の相対運動の速度の関数であるスポット利用可能速度で、上記ビームレット選択装置を介して上記スポット領域が上記対象物に対して利用可能となる。
【００５０】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレット選択装置を介した上記スポット利用可能速度は、200mm/sから20m/sの範囲にある。
【００５１】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレット選択装置を介した上記スポット利用可能速度は、500mm/sから10m/sの範囲にある。
【００５２】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレット選択装置は、上記光路に沿った光学位置にあり、上記ビームレット選択装置は、上記光学位置でのビームレット離間及びそれぞれのビームレットのスポット領域が上記ビームレット選択装置を介して上記対象物に利用可能になるスポット利用可能速度の関数である速度を有する。
【００５３】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレット選択装置の上記速度は、上記光学位置でのビームレット離間を上記スポット利用可能速度で除算したものの関数である。
【００５４】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレット選択装置は、100mm/sから10m/sの範囲の速度を有する。
【００５５】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレット選択装置は、500mm/sから2.5m/sの範囲の速度を有する。
【００５６】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレットグループは、ビームレットの複数の行と複数の列とを含み、上記スポットセットは、平行四辺形の形状に類似する形状の周縁部を有し、上記相対運動は、上記対象物の一部にわたるパス方向での上記ビーム軸のレーザパスを含み、上記ビームレット選択装置は、上記レーザパス中の第１の期間中に複数のビームレットをブロックし、上記ビームレット選択装置は、第２の期間中に上記第１の期間中よりも少ない数のビームレットをブロックし、上記ビームレット選択装置は、第３の期間中に上記第２の期間中よりも少ない数のビームレットをブロックする。
【００５７】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記第１の期間は上記第２の期間に先行し、上記第２の期間は上記第３の期間に先行し、少なくとも第１のビームレットは、第１の期間中に上記ビームレット選択装置を通過することを許容され、少なくとも上記第１のビームレット及び第２のビームレットは、上記第２の期間中に上記ビームレット選択装置を通過することを許容され、少なくとも上記第１及び第２の第２のビームレット及び第３のビームレットは、上記第３の期間中に上記ビームレット選択装置を通過することを許容され、上記第１、第２、及び第３のビームレットは、上記レーザパス中に上記対象物の上記一部上又はその内部にそれぞれ第１、第２、及び第３の平行ラインセグメントを形成し、上記第１、第２、及び第３のビームレットは、それぞれ上記ビームレットグループの異なる行及び異なる列にあり、上記第１、第２、及び第３の平行ラインセグメントは、それぞれ順次指定される第１、第２、及び第３の開始点を有し、上記第１、第２、及び第３の開始点は、同一直線上にあり、上記パス方向に垂直な後縁を形成する。
【００５８】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記第３の期間は上記第２の期間に先行し、上記第２の期間は上記第１の期間に先行し、少なくとも第１のビームレットは、上記第１の期間中に上記ビームレット選択装置を通過することを許容され、少なくとも上記第１のビームレット及び第２のビームレットは、上記第２の期間中に上記ビームレット選択装置を通過することを許容され、少なくとも上記第１及び第２のビームレット及び第３のビームレットは、上記第３の期間中に上記ビームレット選択装置を通過することを許容され、上記第１、第２、及び第３のビームレットは、上記レーザパス中に上記対象物の上記一部上又はその内部にそれぞれ第１、第２、及び第３の平行ラインセグメントを形成し、上記第１、第２、及び第３のビームレットは、それぞれ上記ビームレットグループの異なる行及び異なる列にあり、上記第１、第２、及び第３の平行ラインセグメントは、それぞれ順次指定される第１、第２、及び第３の終了点を有し、上記第１、第２、及び第３の終了点は、同一直線上にあり、上記パス方向に垂直な前縁を形成する。
【００５９】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記第１の期間は上記第２の期間に先行し、上記第２の期間は上記第３の期間に先行し、少なくとも第１のビームレットは、上記第１の期間中に上記ビームレット選択装置を通過することを許容され、少なくとも上記第１のビームレット及び第２のビームレットは、上記第２の期間中に上記ビームレット選択装置を通過することを許容され、少なくとも上記第１及び第２のビームレット及び第３のビームレットは、上記第３の期間中に上記ビームレット選択装置を通過することを許容され、上記第１、第２、及び第３のビームレットは、上記レーザパス中に上記対象物の上記一部上又はその内部にそれぞれ第１、第２、及び第３の平行ラインセグメントを形成し、上記第１、第２、及び第３のビームレットは、それぞれ上記ビームレットグループの異なる行及び異なる列にあり、上記第１、第２、及び第３の平行ラインセグメントは、それぞれ順次指定される第１、第２、及び第３の開始点を有し、上記第１、第２、及び第３の開始点は、上記パス方向に対して曲線からなる後縁を形成する。
【００６０】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記後縁は、上記パス方向に対して複合曲線プロファイルを有する。
【００６１】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記後縁は、上記パス方向に対して凹曲線プロファイルを有する。
【００６２】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記後縁は、上記パス方向に対して凸曲線プロファイルを有する。
【００６３】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記前縁は、上記パス方向に対して複合曲線プロファイルを有する。
【００６４】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記前縁は、上記パス方向に対して凹曲線プロファイルを有する。
【００６５】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記前縁は、上記パス方向に対して凸曲線プロファイルを有する。
【００６６】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記平行四辺形は、上記パス方向に対して正の傾斜を有する辺を有する。
【００６７】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記平行四辺形は、上記パス方向に対して負の傾斜を有する辺を有する。
【００６８】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記レーザ改質はレーザマークを含む。
【００６９】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ビームレット生成器は回折光学素子を含み、上記ビームレット選択装置は移動アパーチャを含み、上記ビーム位置決めシステムは、上記対象物に対する上記ビーム軸の上記相対運動及び上記相対位置に作用するガルバノメータミラーを含み、上記移動アパーチャの移動は、上記ガルバノメータミラーの移動と協調しており、上記レーザ改質はレーザマークを含む。
【００７０】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記レーザ改質は、１mm2の最小面積をカバーする。
【００７１】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記レーザ改質は、100ミクロンの最小寸法を有する。
【００７２】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記スポットセットは、約１μm以下の最大寸法を有するスポット領域を用い、上記対象物の表面において10μm×10μmの最小面積を有する。
【００７３】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記スポットセットは、上記対象物の表面において10μmの最小寸法を有する。
【００７４】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記レーザ改質は、上記対象物の表面にダメージを与えることなく上記対象物の上記表面の下になされる。
【００７５】
代替的な、付加的な、あるいは累積的な実施形態では、上記ブラシストロークエッジ分解能は、裸眼の人間の目には見えない。
【００７６】
これらの実施形態の多くの利点のうちの１つは、グループの前縁及び／又は後縁を含むスポット領域のグループの空間的形状を修正し、マークの前縁及び後縁の形状を含む、選択可能な形状に対して高いエッジ分解能を高いスループットで提供することができることにある。
【００７７】
追加の態様及び利点は、添付図面を参照して述べられる以下の例示的な実施形態の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】図１は、レーザプロセスにより改質される対称物の汎用的な実施形態と対象物を改質するレーザプロセスを行うように構成された装置とを模式的に図示するものである。
【図２】図２は、図１に関して述べられた装置を用いて対象物上に形成可能な例示的マーク又は他の改質の平面図を示している。
【図３】図３から図６は、レーザ改質プロセス中にレーザパルスグループ内のレーザパルスが対象物に当たった際に対象物上に生成され得るスポット領域のセットの実施形態を模式的に示すものである。
【図４】図３から図６は、レーザ改質プロセス中にレーザパルスグループ内のレーザパルスが対象物に当たった際に対象物上に生成され得るスポット領域のセットの実施形態を模式的に示すものである。
【図５】図３から図６は、レーザ改質プロセス中にレーザパルスグループ内のレーザパルスが対象物に当たった際に対象物上に生成され得るスポット領域のセットの実施形態を模式的に示すものである。
【図６】図３から図６は、レーザ改質プロセス中にレーザパルスグループ内のレーザパルスが対象物に当たった際に対象物上に生成され得るスポット領域のセットの実施形態を模式的に示すものである。
【図７】図７は、ある実施形態におけるマーキングプロセスのようなレーザ改質プロセスを模式的に示すものである。
【図８】図８は、ある実施形態におけるマーキングプロセスのようなレーザ改質プロセスを模式的に示すものである。
【図９】図９は、図７及び図８に関して述べられた、マーキングプロセスのようなレーザ改質プロセスの結果として生成されるスポット領域の例示的な構成を模式的に示すものである。
【図１０】図10及び図11は、他の実施形態におけるマーキング又は他の改質プロセスの結果として生成されるスポット領域の例示的な構成を模式的に示すものである。
【図１１】図10及び図11は、他の実施形態におけるマーキング又は他の改質プロセスの結果として生成されるスポット領域の例示的な構成を模式的に示すものである。
【図１２】図12は、図２に示されるマーク又は他の改質の一部の内部で、ある実施形態におけるマーキング又は他のレーザ改質プロセスの結果として生成されるスポット領域の例示的な構成を模式的に示すものである。
【図１３】図13は、対象物のレーザ改質に好適な例示的レーザ微細加工システムの一部の構成要素の部分簡略化模式的斜視図である。
【図１４】図14及び図15は、図１及び図13に示されるレーザシステムの異なる実施形態を模式的に示すものである。
【図１５】図14及び図15は、図１及び図13に示されるレーザシステムの異なる実施形態を模式的に示すものである。
【図１６】図16及び図17は、図15に示されるビームレット生成器の異なる実施形態を模式的に示すものである。
【図１７】図16及び図17は、図15に示されるビームレット生成器の異なる実施形態を模式的に示すものである。
【図１８】図18から図21は、さらに他の実施形態におけるマーキングプロセスのようなレーザ改質プロセスを模式的に示すものである。
【図１９】図18から図21は、さらに他の実施形態におけるマーキングプロセスのようなレーザ改質プロセスを模式的に示すものである。
【図２０】図18から図21は、さらに他の実施形態におけるマーキングプロセスのようなレーザ改質プロセスを模式的に示すものである。
【図２１】図18から図21は、さらに他の実施形態におけるマーキングプロセスのようなレーザ改質プロセスを模式的に示すものである。
【図２２】図22は、レーザ改質プロセス中にレーザパルスグループ内のレーザパルスが対象物に当たった際に対象物上に生成され得るスポット領域のセットの他の実施形態を模式的に示すものである。
【図２２Ａ１】図22A1は、対象物に対して図22のスポットセットに類似したパルスグループを５回繰り返してスキャンすることにより形成された例示的ラインセットの平面図である。
【図２２Ａ２】図22A2は、対象物に対して図22のスポットセットに類似したパルスグループを40回繰り返してスキャンすることにより形成された例示的ラインセットの平面図である。
【図２２Ｂ】図22Bは、図22A2に示されるラインセットからオフセットした第２のラインセットを示す平面図である。
【図２２Ｃ】図22Cは、図22Bに示される第２のラインセットからオフセットした第３のラインセットを示す平面図である。
【図２３】図23は、レーザ改質プロセス中にレーザパルスグループ内のレーザパルスが対象物に当たった際に対象物上に生成され得るスポット領域のセットのさらに他の実施形態を模式的に示すものである。
【図２３Ａ１】図23A1は、対象物に対して図23のスポットセットに類似したパルスグループを５回繰り返してスキャンすることにより形成された例示的ラインセットの平面図である。
【図２３Ａ２】図23A2は、対象物に対して図23のスポットセットに類似したパルスグループを40回繰り返してスキャンすることにより形成された例示的ラインセットの平面図である。
【図２３Ｂ】図23Bは、図23A2に示されるラインセットからオフセットした第２のラインセットを示す平面図である。
【図２３Ｃ】図23Cは、図23Bに示される第２のラインセットからオフセットした第３のラインセットを示す平面図である。
【図２４】図24は、図22に示されるものと同様の配置を有するスポット領域のスポットセットを用いて、対象物にレーザパルスグループを当てて対象物上に形成された例示的改質の平面図である。
【図２５】図25は、スポットセットの面積よりも小さなスポット領域分解能で大きな改質を行うための位置可変ビームブロッカを有するレーザシステムの模式図である。
【図２６】図26は、スポットセットの面積よりも小さなスポット領域分解能で大きな改質を行うためのビームポジショナ制御と協調する移動アパーチャを有するレーザシステムの模式図である。
【図２７】図27は、レーザビーム軸のパス方向に実質的に垂直な例示的な後縁プロファイルを生成するための、ビームレットグループ及び対応するスポットセットに対する移動アパーチャの例示的な移動を示す図である。
【図２７Ａ１】図27A1〜図27A4は、対象物に対して図23のスポットセットに類似したビームレットパルスグループを５回繰り返したセットをスキャンすることによって形成された例示的なラインセットの例示的な進行を示す平面図であり、図23のスポットセットを形成するビームレットが移動アパーチャによりブロックされている。
【図２７Ａ２】図27A1〜図27A4は、対象物に対して図23のスポットセットに類似したビームレットパルスグループを５回繰り返したセットをスキャンすることによって形成された例示的なラインセットの例示的な進行を示す平面図であり、図23のスポットセットを形成するビームレットが移動アパーチャによりブロックされている。
【図２７Ａ３】図27A1〜図27A4は、対象物に対して図23のスポットセットに類似したビームレットパルスグループを５回繰り返したセットをスキャンすることによって形成された例示的なラインセットの例示的な進行を示す平面図であり、図23のスポットセットを形成するビームレットが移動アパーチャによりブロックされている。
【図２７Ａ４】図27A1〜図27A4は、対象物に対して図23のスポットセットに類似したビームレットパルスグループを５回繰り返したセットをスキャンすることによって形成された例示的なラインセットの例示的な進行を示す平面図であり、図23のスポットセットを形成するビームレットが移動アパーチャによりブロックされている。
【図２７Ｂ】図27Bは、図27A4に示されるラインセットからオフセットした第２のラインセットを示す平面図である。
【図２７Ｃ】図27Cは、図27Bに示される第２のラインセットからオフセットした第３のラインセットを示す平面図である。
【図２８】図28は、レーザビーム軸のパス方向に実質的に垂直な例示的な前縁プロファイルを生成するための、ビームレットグループ及び対応するスポットセットに対する移動アパーチャの例示的な移動を示す別の図である。
【図２８Ａ１】図28A1〜図28A4は、対象物に対して図23のスポットセットに類似したビームレットパルスグループを５回繰り返したセットをスキャンすることによって形成された例示的なラインセットの例示的な進行を示す平面図であり、図23のスポットセットを形成するビームレットが移動アパーチャによりブロックされている。
【図２８Ａ２】図28A1〜図28A4は、対象物に対して図23のスポットセットに類似したビームレットパルスグループを５回繰り返したセットをスキャンすることによって形成された例示的なラインセットの例示的な進行を示す平面図であり、図23のスポットセットを形成するビームレットが移動アパーチャによりブロックされている。
【図２８Ａ３】図28A1〜図28A4は、対象物に対して図23のスポットセットに類似したビームレットパルスグループを５回繰り返したセットをスキャンすることによって形成された例示的なラインセットの例示的な進行を示す平面図であり、図23のスポットセットを形成するビームレットが移動アパーチャによりブロックされている。
【図２８Ａ４】図28A1〜図28A4は、対象物に対して図23のスポットセットに類似したビームレットパルスグループを５回繰り返したセットをスキャンすることによって形成された例示的なラインセットの例示的な進行を示す平面図であり、図23のスポットセットを形成するビームレットが移動アパーチャによりブロックされている。
【図２８Ｂ】図28Bは、図28A4に示されるラインセットからオフセットした第２のラインセットを示す平面図である。
【図２８Ｃ】図28Cは、図28Bに示される第２のラインセットからオフセットした第３のラインセットを示す平面図である。
【図２９Ａ】図29A及び図29Bは、それぞれ４行と16行を有する例示的なスポットセット間の相対的高さ変位比較を示している。
【図２９Ｂ】図29A及び図29Bは、それぞれ４行と16行を有する例示的なスポットセット間の相対的高さ変位比較を示している。
【図３０Ａ】図30A及び図30Bは、それぞれ４行と16行を有する例示的なスポットセットによって所望の湾曲周縁に沿って形成されたマークの比較を示している。
【図３０Ｂ】図30A及び図30Bは、それぞれ４行と16行を有する例示的なスポットセットによって所望の湾曲周縁に沿って形成されたマークの比較を示している。
【図３１】図31は、数多くの行を有するスポットセットを用いた場合に、どのように拡張タイミング調整がより良い周縁分解能を促進できるのかについての例を示している。
【図３２】図32は、単純な拡張タイミング調整を用いて、16行の例示的スポットセットにより所望の斜行周縁に沿って形成されたマークの比較を示している。
【図３３】図33は、スポットセットの面積よりも小さいスポット領域分解能でレーザ改質を行うためのビームポジショナ制御と協働する複数の移動アパーチャを有するレーザシステムの模式図である。
【例示的な実施形態の詳細な説明】
【００７９】
以下、添付図面を参照しつつ実施形態の例を説明する。本開示の精神及び教示を逸脱することのない多くの異なる形態及び実施形態が考えられ、本開示を本明細書で述べた実施形態に限定して解釈すべきではない。むしろ、これらの実施形態の例は、本開示が完全かつすべてを含むものであって、本開示の範囲を当業者に十分に伝えるように提供されるものである。図面においては、理解しやすいように、構成要素のサイズや相対的なサイズが不釣り合いになっていたり誇張されたりしている場合がある。明細書において使用される用語は、特定の例示的な実施形態を説明するためだけのものであり、限定を意図しているものではない。本明細書で使用される場合には、内容が明確にそうではないことを示している場合を除き、単数形は複数形を含むことを意図している。さらに、「備える」及び／又は「備えている」という用語は、本明細書で使用されている場合には、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を特定するものであるが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、及び／又はそのグループの存在又は追加を排除するものではないことも理解されよう。特に示している場合を除き、値の範囲が記載されているときは、その範囲は、その範囲の上限と下限の間にあるサブレンジだけではなく、その上限及び下限を含むものである。
【００８０】
レーザ改質は、レーザマーキング、スクライビング、ダイシング、スライシング、ドリリング、シンギュレーションのうちの１種以上を含んでいる。簡単にするため、本明細書において、レーザ改質はレーザマーキングに対する例としてのみ示される。レーザマーキングは、表面マーキング又は（内部（サブ表面））マーキングを含んでいる。
【００８１】
図１を参照すると、対象物100などの対象物は、基板102と膜又は層104とを含んでいる。基板102及び／又は層104は、レーザ照射による衝突に応じて変化し得る材料であり得る。簡略化のため、基板102は、金属又は金属合金のような材料から形成され得ると言える。例えば、基板102は、アルミニウム、チタン、亜鉛、マグネシウム、ニオビウム、タンタルなどの金属又はアルミニウム、チタン、亜鉛、マグネシウム、ニオビウム、タンタルなどのうち１種以上を含む合金から形成され得る。
【００８２】
簡略化のため、層104は、金属酸化物のような材料であり得ると言える。一実施形態においては、層104は、基板102内の１以上の金属の酸化物を含んでいるが、基板102内に存在しない金属の酸化物を含んでいることもある。層104は、任意の好適なプロセスにより形成され得る。例えば、層104は、物理蒸着プロセス、化学蒸着プロセス、（例えば、クロム酸、硫酸、シュウ酸、スルホサリチル酸、リン酸、ホウ酸塩又は酒石酸塩浴などに対する曝露、プラズマなどへの曝露、又はこれらの組み合わせを伴う）陽極酸化プロセスなど、又はこれらの組み合わせにより形成され得る。一般的に、層104の厚さは約50μm以下であり得る。一実施形態においては、層104は、基板102の表面（例えば表面106）をアブレーション、酸化、又は他の腐食から保護するように作用する。このため、本明細書においては、層104を「パッシベーション層」又は「パッシベーション膜」と言うこともできる。
【００８３】
図示された実施形態では、層104は基板102に当接する（すなわち直接接触する）。しかしながら、他の実施形態では、層104は、基板102に隣接してはいるが、基板102と接触しなくてもよい。例えば、介在層（例えば、層104とは異なる組成や層104とは異なる構造の自然酸化膜など）が基板102と層104との間に位置していてもよい。対象物100は金属の基板102を含むものとして述べたが、他の基板材料としては、セラミック、ガラス、プラスチック、又はこれらの組み合わせが考えられる。例示的な基板材料は結晶質又は非結晶質であり得る。例示的な基板材料は天然材料又は合成材料であり得る。例えば、レーザ微細加工システムは、アルミナ又はサファイヤなどの半導体ウェハ材料上又はその中にマークのような適切なサイズのレーザ改質を施すことができる。また、レーザ微細加工システムは、ガラス、強化ガラス、及びCorning（登録商標）Gorilla（登録商標）ガラス上又はその中にマークのような適切なサイズのレーザ改質を施すことができる。また、レーザ微細加工システムは、ポリカーボネート、アクリル、又は他のポリマー上又はその中にマークのような適切なサイズのレーザ改質を施すことができる。例示的なポリマー基板材料は、高濃度ポリエチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、熱可塑性エラストマなどを含み得るが、これらに限られるものではない。また、対象物100は層104を含むものとして図示されているが、層104がなくてもよいことは理解されよう。ある実施形態では、対象物100として（Haibin Zhang等の）米国特許第8,379,679号、（Robert Reichenbach等の）第8,389,895号、（Jeffrey Howerton等の）第8,604,380号、（Haibin Zhang等の）第8,379,678号、又は（James Brookhyser等の）第9,023,461号、又は（Robert Reichenbach等の）米国特許出願公開第2014-0015170号のいずれかに例示的に述べられているものを用いてもよい。それぞれの文献の内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【００８４】
対象物100は上述のように構成されているが、パーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、携帯情報端末、携帯型メディアプレーヤ、テレビ、コンピュータモニタ、電話、携帯電話、電子書籍、リモコン、ポインティングデバイス（例えばコンピュータマウス）、ゲームコントローラ、サーモスタット、食器洗い器、冷蔵庫、電子レンジなどのようなデバイスのためのハウジングの少なくとも一部として対象物100を用いてもよいし、あるいは、他のデバイスや製品のボタンとして対象物100を用いてもよいし、あるいは標識や記章などとして対象物100を用いてもよい。対象物100は上述のように構成されているが、視覚的外観のような１以上の光学的特性を有する面（例えば、層104の第１の面108）を含んでいる。このように、面108での対象物100の光学的特性又は外観は、（例えば、材料の組成、分子幾何構造、結晶構造、電子構造、マイクロ構造、ナノ構造、面106の組織（texture）など、又はこれらの組み合わせをはじめとする）基板102の特性、（例えば、材料の組成、厚さ、分子幾何構造、結晶構造、電子構造、マイクロ構造、ナノ構造、第１の面108の組織、第１の面108とは反対側の第２の面110の組織など、又はこれらの組み合わせをはじめとする）層104の特性、面106と面110との界面の特性、この界面における又はその近傍における基板102及び／又は層104の特性など、又はこれらの組み合わせの間における相互作用の結果として特徴付けることができる。
【００８５】
ある実施形態によれば、対象物100の一部の光学的特性又は外観（本明細書においては１以上の「初期光学的特性（preliminary optical characteristics）」又は「初期外観（preliminary visual appearance）」ともいう）を改質して、初期光学的特性又は初期外観とは異なる１以上の改質光学的特性又は改質外観を呈するマーク（例えば、図２に示されるマーク200）のようなフィーチャを対象物100上に形成することができ、この光学的特性又は外観は対象物100の面108で目に見え得る。（「光学的特性」及び「外観」は互いに交換可能に用いることができるが、光学的特性は、裸眼の人間の目に見えるレーザマークやレーザフィーチャを生成する必要はないことに留意すべきである。）マーク200は、対象物100の面108に形成してもよく、対象物100の面108の下方に（例えば、面108と面110との間に、あるいは面110と面106との界面に、あるいは面106の下方に、あるいはこれに類似するところに、あるいはこれらを組み合わせたところに）形成してもよく、あるいはこれらを組み合わせてもよい。マーク200はエッジ202を含み得る。エッジ202は、一般的に、改質光学的特性が初期光学的特性に接続する（又は改質外観が初期外観に接続する）対象物100上の位置を縁取るものである。マーク200は単一の特定の形態で示されているが、マーク200が任意の形状を有していてもよく、２以上のマークを設けてもよいことは理解できよう。いくつかの例においては、マーク200は、文字であってもよいし、図であってもよいし、これに類似するものであってもよいし、あるいはこれらの組み合わせであってもよい。マーク200は、製品名、製造者名、商標、著作権情報、設計場所、組立場所、モデル番号、通し番号、ライセンス番号、政府認可、基準適合情報、電子コード、ロゴ、証明マーク、広告、ユーザがカスタマイズ可能な特徴など、又はこれらの組み合わせなどの情報を伝えるものであり得る。
【００８６】
一実施形態においては、初期外観と改質外観のいずれもCIE 1976 L* a* b*（CIELABとしても知られる）を用いて説明することができる。CIELABは、国際証明委員会（フランス国際証明委員会）により規定された色空間規格である。CIELABは、人間の目に見える色について記述しており、基準として用いられるデバイス非依存型モデルとしての役割を有するように作成された。CIELAB規格の３つの座標軸は、１）色の明るさのファクターの大きさ（L*＝０は完全な黒となり、L*＝100は拡散した完全な白を示す）、２）赤／マゼンダと緑との間の位置（a*が負であれば緑を示し、正であればマゼンダを示す）、及び３）黄色と青との間の位置（b*が負であれば青を示し、正であれば黄色を示す）を表している。GretagMacbeth（登録商標）社により販売されているCOLOREYE（登録商標）XTH分光光度計のような分光光度計を用いてCIELAB規格に対応する形式で測定を行うことができる。類似の分光光度計がX-Rite（商標）社から入手可能である。
【００８７】
一実施形態においては、マーク200の改質外観は対象物100の初期外観よりも暗くなることがある。例えば、対象物100は、明るさのファクターの大きさL*が約80の初期外観を有する場合があり、マーク200は、所望の明るさのファクターの大きさL*が37未満、36未満、又は35未満、又は34未満（又は少なくとも実質的に34に等しい）の改質外観を有する場合がある。他の例示の実施形態においては、対象物100は、明るさのファクターの大きさL*が約25の初期外観を有することがあり、マーク200は、所望の明るさのファクターの大きさL*が20未満又は15未満（又は少なくとも実質的に15に等しい）の改質外観を有する場合がある。しかしながら、マーク200は、対象物100の特性及びマーク200を形成するために用いられる特定のプロセスに応じて、任意のL*値、a*値、b*値を有していてもよいことは理解できよう。さらに、マーク200の改質外観は、少なくとも実質的にマーク200の領域にわたって均一であるか、あるいは（例えば、L*値、a*値、b*値のうち１以上の値について）変化し得る。
【００８８】
また、ある実施形態では、マーク200の改質外観が、L*値、a*値、及びb*値のうちいずれか１つにおいて10％より少ない範囲で変化し得る。ある実施形態では、マーク200の改質外観が、L*値、a*値、及びb*値のうちいずれか１つにおいて５％より少ない範囲で変化し得る。ある実施形態では、マーク200の改質外観が、L*値、a*値、及びb*値のうちいずれか１つにおいて１％より少ない範囲で変化し得る。
【００８９】
ある実施形態では、マーク200の改質外観が、L*値、a*値、及びb*値のうちいずれか２つにおいて10％より少ない範囲で変化し得る。ある実施形態では、マーク200の改質外観が、L*値、a*値、及びb*値のうちいずれか２つにおいて５％より少ない範囲で変化し得る。ある実施形態では、マーク200の改質外観が、L*値、a*値、及びb*値のうちいずれか２つにおいて１％より少ない範囲で変化し得る。
【００９０】
ある実施形態では、マーク200の改質外観が、L*値、a*値、及びb*値の３つすべてにおいて10％より少ない範囲で変化し得る。ある実施形態では、マーク200の改質外観が、L*値、a*値、及びb*値の３つすべてにおいて５％より少ない範囲で変化し得る。ある実施形態では、マーク200の改質外観が、L*値、a*値、及びb*値の３つすべてにおいて１％より少ない範囲で変化し得る。
【００９１】
一般的に、マーク200は、レーザ光のパルス（本明細書においては「レーザパルス」ともいう）のグループを連続的に対象物100に照射するプロセスによって形成され、グループ内のレーザパルスは対象物100上に可視マーク（例えばマーク200）を生成するように構成され得る。図１に例示的に示されるように、本明細書で述べられるレーザマーキングプロセスのようなレーザ改質プロセスを行うための装置は、レーザパルスを生成し、このレーザパルスを対象物100に向けて矢印114で示される方向に沿って照射するように構成されたレーザシステム112を含み得る。一実施形態においては、レーザシステム112は、レーザ改質プロセス中に対象物100を支持するように構成されたステージ又はチャック116のような対象物サポート116を必要に応じて含んでいる。他の実施形態においては、本装置は、対象物サポート116に連結され、レーザマーキングプロセスのようなレーザ改質プロセス中にレーザシステム112のビーム軸1372（図13）に対して対象物100を移動（例えば、回転又は直線上を平行移動）させる１以上のモータ、アクチュエータなど、又はこれらの組み合わせ（図示せず）をさらに含み得る。
【００９２】
図示されていないが、レーザシステム112は、レーザパルスを生成するように構成された１以上のレーザ源、レーザパルスを改質（例えば、整形、拡大、集束など、又はこれらの組み合わせ）可能なビーム改質システム、対象物100上又は対象物100内の（相対ビーム移動経路のような）ルートに沿ってレーザパルスをスキャン可能なビームステアリングシステム（例えば、１以上のガルバノメータミラー、ファーストステアリングミラー、音響光学偏向器など、又はこれらの組み合わせ）など、又はこれらの組み合わせを含み得る。レーザシステム112によって生成されるレーザパルスは、ガウス形であってもよく、あるいは、本装置は、レーザパルスを所望の形に再整形するように構成されたビーム整形光学系を必要に応じて含んでいてもよい。
【００９３】
所望の外観を有するマーク200を形成するためにレーザパルスの特性（例えば、パルス波長、パルス持続時間、平均パワー、ピークパワー、スポットフルエンス、スキャン速度、パルス繰り返し率、スポット形状、スポット径など、又はこれらの組み合わせ）を選択することができる。例えば、パルス波長は、電磁スペクトルの紫外領域、可視領域、又は赤外領域（例えば、343nm、355nm、532nm、1030nm、1064nmなどのように238nmから10.6μmの範囲）にあり得る。（例えば、最大値の半分での全幅（FWHM）に基づく）パルス持続時間は、0.1ピコ秒（ps）から1000ナノ秒（ns）の範囲（例えば、一実施形態においては0.5psから10nsの範囲、他の実施形態においては５psから10nsの範囲）にあり得る。レーザパルスの平均パワーは、0.05Ｗから400Ｗの範囲にあり得る。スキャン速度は、10mm/sから1000mm/sの範囲にあり得る。パルス繰り返し率は、10kHzから１MHzの範囲にあり得る。（例えば、1/e2法により測定される）スポット径は、３μmから１mmの範囲（例えば、５μmから350μmの範囲、10μmから100μmの範囲など）にあり得る。例えば、基板102を形成している材料、層104を形成している材料、マーク200の所望の外観、レーザシステム112の特定の構成（例えば、より詳細については以下に述べる１以上の変調素子を有するビームレット生成器1401（図15）を含み得る）など、又はこれらの組み合わせに応じて、上述したレーザパルスの特性のいずれかを上述した範囲内であるいは範囲外で任意の方法により変更できることは理解できよう。いくつかの実施形態においては、マーキングが施される対象物100やマーク200の所望の外観などに応じて、対象物100上に照射されるレーザパルスは、米国特許第,379,679号、第8,389,895号、第8,604,380号、第8,451,871号、第8,379,678号、又は第9,023,461号、及び米国特許出願公開第2014-0015170号のいずれかに例示的に述べられているようなレーザパルス特性を有し得る。それぞれの文献の内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【００９４】
上述したように、照射されるそれぞれのレーザパルスが対応するスポット領域で対象物100に当たるようにレーザパルスグループを連続的に対象物100に照射するプロセスによりマーク200を形成してもよい。一般的には、スポット領域に近接した対象物100の部分の少なくとも１つの特性（例えば、化学組成、分子幾何構造、結晶構造、電子構造、マイクロ構造、ナノ構造など、又はこれらの組み合わせ）が所望の方法で改質又は変更されるように上述したレーザパルス特性を選択する。この改質の結果、スポット領域の位置に対応する位置における対象物100の初期外観も改質される。このように、複数のレーザパルスグループが対象物100上に照射された後、対象物100の外観が改質されマーク200が形成される。
【００９５】
図３を参照すると、レーザパルスグループは、対象物100に当たって対象物100上にスポット領域セット（本明細書においては「スポットセット」ともいう）をスポットセット300のように生成するレーザパルスを２つ（又はそれより多く）含み得る。第１のスポット領域302aと第２のスポット領域302bのそれぞれは、スポット領域302a及び302bの中心を通る共通線又は共通軸（本明細書においては「スポット間軸」又は「空間長軸」ともいう）に沿って測定される1/e2のスポット径（本明細書においては「スポット幅」ともいう）dを有している。加えて、第２のスポット領域302bは、第１のスポット領域302aから（スポット領域302a及び302bにおいて最も近接したスポットエッジ間の）スポット離間距離a1だけ離れている。ある実施形態では、a1＞dである。スポットセット300内のスポット領域302aと302bとの間の中心間距離は「スポット離間ピッチ」a2ということもできる。図３は、スポットセット300内のスポット領域が円形であるものとして示しているが、スポットセット内のいずれのスポット領域も他の任意の形状（例えば、楕円形、三角形など）を有していてもよいことは理解できよう。
【００９６】
上述した従来のスループット向上プロセスに関連したマークの外観における欠陥や劣化は、少なくとも部分的には、対象物100上で重なり合ったスポット領域又は空間的に比較的近いスポット領域に連続的に照射される２以上のレーザパルスが急速に蓄積されることにより対象物内に生じる高い熱負荷の結果であるという考えがある。しかしながら、本出願は、この理論あるいは他の特定の理論にのみ適用されるものでもこれに拘束されるものではない。
【００９７】
ある実施形態によれば、スポットセット300などのスポットセット内の近接する又は隣り合うスポット領域間のスポット離間距離a1の大きさは、あるスポット領域（例えばスポット領域302a）で対象物100に当たるレーザパルスにより対象物100内に生じる熱が、他のスポット領域（例えばスポット領域302b）が形成される対象物100の領域に伝達されることを効果的に確実に防止するように選択される。このように、スポットセット内のスポット領域302間のスポット離間距離a1は、スポットセットの生成プロセス中に、スポットセット内のスポット領域における対象物100の異なる部分が少なくとも実質的に熱的な意味で互いに確実に独立するように選択され得る。スポット領域302を対象物100上において空間的に互いに相対的に離れた部分に確実に位置させることによって、（例えば、層104内にクラックを生成することにより、又は層104の基板102からの少なくとも部分的な剥離を誘発することにより、又は同様のことにより、あるいはこれらの組み合わせにより）対象物100にダメージを与えてしまう可能性があるか、対象物100の外観を悪く変えてしまうか、同様のことを引き起こすか、あるいはこれらの組み合わせたものを引き起こしてしまう高い熱負荷に関連した上記制限をも克服しつつ、所望の外観を有するマークを従来のマーキングプロセスよりも速く形成するように、ある実施形態によるマーキングプロセスを適用することができる。また、トレンチカッティングのような他のレーザ改質プロセスも同様に効果がある。
【００９８】
スポット離間距離a1の大きさが、各スポット領域に関連付けられたレーザパルスのフルエンス、対象物100の１以上の部分の熱伝導率、対象物100上の各スポット領域のサイズ及び形状など、又はこれらの組み合わせのような１以上のファクターに依存していてもよいことは理解できよう。例えば、対象物100が陽極処理金属（例えば、アルミニウムやその合金からなる基板102と陽極酸化アルミニウムからなる層104とを有するもの）である実施形態においては、スポット領域302aと302bとの間のスポット離間距離a1は、３μmから３mmの範囲（例えば、約５μm、約10μmなど、あるいは150μmから３mmの範囲内、200μmから３mmの範囲内、300μmから３mmの範囲内、400μmから３mmの範囲内、500μmから３mmの範囲内など）にあり得る。実施形態によっては、スポット離間距離a1は、スポット径dよりも大きく、スポット径dの６倍よりも小さくてもよい（すなわち、6d＞a1＞d）。他の実施形態においては、スポット離間距離a1は、スポット径dよりも小さくてもよく、あるいはスポット径dの６倍よりも大きくてもよい（すなわちa1＞3d又はa1＜d）。
【００９９】
一実施形態においては、スポット領域302aを生成するレーザパルスが、スポット領域302bを生成するレーザパルスと同じように（同時に）対象物100に当たってもよい。しかしながら、他の実施形態においては、スポット領域302aを生成するレーザパルスは、スポット領域302bを生成するレーザパルスの前又は後に対象物100に当たってもよい。そのような実施形態においては、スポット領域302aの生成とスポット領域302bの生成との間の時間は、0.1μsから30μsの範囲（例えば、一実施形態においては、１μsから25μsの範囲内、他の実施形態においては、２μsから20μsの範囲内、他の実施形態においては、0.1μsから１μsの範囲内）にあり得る。レーザシステム112の構成、スポット離間距離a1などのファクターによっては、スポット領域302aの生成とスポット領域302bの生成との間の時間は、0.1μsより短くてもよいし、30μsよりも長くてもよい。
【０１００】
スポット領域302a及び302bを伝えるレーザパルスは、別々のレーザ（及びレーザヘッド）により生成され、別個の光路及び別個の高額要素に沿って伝わるものであってもよい。あるいは、スポット領域302a及び302bを伝えるレーザパルスは、別々のレーザにより生成され、１以上の共有光路セグメント及び／又は１以上の光路構成要素を共有する光路に沿って伝わるものであってもよい。あるいは、スポット領域302a及び302bを伝えるレーザパルスは、同一のレーザにより生成され、以下に詳細に述べるように、ビームを、同時に生じる又は連続する別個のビームレットに分割又は回折してもよい。
【０１０１】
図３を再び参照すると、スポットセット300は、グループ高さ又はパターン高さh3を有し、グループ長さ又はパターン長さL3を有していてもよい。このグループ高さは、スポット領域302a及び302bにより形成される累積的な高さである。このグループ長さは、スポット領域302aと302bとの間の空間を含むスポットセット300が獲得している又は及んでいる全距離である。図３に示される例では、h3はdにほぼ等しく、L3はa1＋2(d)にほぼ等しい。
【０１０２】
図３は、２つのスポット領域だけ（すなわち、第１のスポット領域302aと第２のスポット領域302b）を含んでいるスポットセット300を示しているが、１つのレーザパルスグループが、対象物100に当たって有利な又は好適なスポット領域のパターンを形成するように互いに空間的に配置される３つ以上のスポット領域（例えば、10以上のスポット領域）を有するセットを生成する３つ以上のレーザパルス（例えば、10以上のレーザパルス）を含んでいてもよいことは理解できよう。例えば、１つのレーザパルスグループが、対象物100に当たって、図４に示されるように、空間的に直線状のパターンに配置される第１のスポット領域302a、第２のスポット領域302b、及び第３のスポット領域302cを有するスポットセット400のようなスポットセットを生成する３つ（又はそれより多く）のレーザパルスを含み得る。スポットセット400は、グループ高さ又はパターン高さh4を有し、グループ長さ又はパターン長さL4を有していてもよい。このグループ高さは、スポット領域302a、302b、及び302cにより形成される累積的な高さである。このグループ長さは、スポット領域302a、302b、及び302cの間の空間を含むスポットセット400が獲得している又は及んでいる全距離である。図４に示される例では、h4はdにほぼ等しく、L4は2(a1)＋2(d)にほぼ等しい。
【０１０３】
他の例においては、１つのレーザパルスグループが、対象物100に当たって、図５に示されるように、空間的に三角形のパターンに配置される第１のスポット領域302a、第２のスポット領域302b、及び第３のスポット領域302dを有するスポットセット500のようなスポットセットを生成する３つ（又はそれより多く）のレーザパルス（又はビームレット）を含み得る。（後述するように、図４に示されるスポットセットパターンを生成するために用いられたものとは別のビームレットグループの構成によりスポット領域のパターンを生成することができる。）スポットセット500は、グループ高さ又はパターン高さh5を有し、グループ長さ又はパターン長さL5を有していてもよい。このグループ高さは、スポット領域302a、302b、及び302dにより形成される累積的な高さである。このグループ高さは、スポット領域302a、302b、及び302dにより形成される累積的な高さである。このグループ長さは、スポット領域302aと302bとの間の空間を含むスポットセット500が獲得している又は及んでいる全距離である。
【０１０４】
さらに他の例においては、１つのレーザパルスグループが、対象物100に当たって、図６に示されるように、空間的に正方形又は矩形のパターンに配置される第１のスポット領域302a、第２のスポット領域302b、第３のスポット領域302e、及び第４のスポット領域602bを有するスポットセット600のようなスポットセットを生成する４つのレーザパルスを含み得る。スポットセット600は、グループ高さ又はパターン高さh6を有し、グループ長さ又はパターン長さL6を有していてもよい。このグループ高さは、スポット領域302a、302b、302e、及び302fにより形成される累積的な高さである。このグループ長さは、スポット領域302aと302b（又は302eと302f）との間の空間を含むスポットセット600が獲得している又は及んでいる全距離である。
【０１０５】
スポットセット内では、近接する又は隣り合うスポット領域のうちの１対のスポット領域の間（例えば、図４においてはスポット領域302bと302cとの間、図５においてはスポット領域302bとスポット領域302dとの間、図６においてはスポット領域302bとスポット領域302fとの間）の離間距離は、近接する又は隣り合うスポット領域の他の１対のスポット領域の間（例えば、図４においてはスポット領域302aとスポット領域302cとの間、図５においてはスポット領域302aとスポット領域302dとの間、図６においてはスポット領域302eとスポット領域302fとの間）の離間距離と同じであってもよく、異なっていてもよい。また、図４〜図６においては、スポット領域302aに対するスポット領域302bの相対配置は、付加的なスポット領域302の関係と同様に、図３について示され述べられたものと同じである必要はないことは理解できよう。
【０１０６】
上述したように、複数のレーザパルスグループを対象物100上に連続的に照射することを含むプロセスによりマーク200を形成してもよい。例えば、図７を参照すると、第１のレーザパルスグループが対象物100上に照射されて第１のスポットセット（例えば、上述したスポットセット300）が生成された後、付加的なレーザパルスグループが対象物100上に連続的に照射されて、矢印700で示されるパス方向又はスキャン方向（本明細書においては「スキャン方向」ともいう）に沿って互いに離れた付加的なスポットセットを生成するように、レーザシステム112を駆動してもよいし、対象物サポート116を移動してもよいし、あるいはその両方を行ってもよい。例えば、第２のレーザパルスグループが対象物100上に照射されて、（例えば、スポット領域302g及び302hを含む）第２のスポットセット702が生成される。その後、第３のレーザパルスグループが対象物100上に照射されて、（例えば、スポット領域302i及び302jを含む）第３のスポットセット704が生成される。続いて第４のレーザパルスグループと第５のレーザパルスグループが連続的に対象物100上に照射されて、（例えば、スポット領域302k及び302lを含む）第４のスポットセット706と（例えば、スポット領域302m及び302nを含む）第５のスポットセット708が生成される。
【０１０７】
図示された実施形態においては、あるスポットセットにおけるスポット領域の空間的配置は、他のスポットセットにおけるスポット領域の空間的配置と同一である。しかしながら、他の実施形態においては、あるスポットセットにおけるスポット領域の空間的配置は、他のスポットセットにおけるスポット領域の空間的配置と異なっていてもよい。さらに、あるレーザパルスグループ内のレーザパルスのレーザパルス特性は、他のレーザパルスグループ内のレーザパルスのレーザパルス特性と同一であっても異なっていてもよい。スキャン方向700はスポットセット300、702、704、706、及び708のそれぞれのスポット間軸と垂直であるように図示されているが、スキャン方向700がスポットセットのいずれか又はすべてのスポット間軸に対して斜めの方向（又は平行な方向）に沿って延びていてもよいことは理解できよう。このように、ラインセット（例えばラインセット710）内のスキャンライン（例えば、スキャンライン710a及び710b）をスポット離間距離a1以下であり得るライン離間距離a3だけ離してもよい。あるスキャンライン710aにおけるスポット領域（例えばスポット領域302g）とラインセット710における他のスキャンライン710bにおいて対応するスポット領域（例えばスポット領域302h）との間の中心間距離を「ラインセットピッチ」a4ということができる。
【０１０８】
レーザパルスグループをスキャン方向700に沿って連続的に照射するプロセスを必要に応じて継続して繰り返し、対象物100上に（例えば、スキャンライン710aと710bを含む）スキャンラインセット710（「ラインセット」ともいう）を形成してもよい。議論のために、１つのラインセットを形成するプロセスを「スキャンプロセス」（これはビーム軸1372（図13）と対象物100との間の相対運動の単一のパスを示し得る）といい、スキャンライン内のスポット領域はスキャン方向700に沿って互いに揃えられている。（便宜上、「ビーム軸」という用語は、特定のビームレットのビーム軸を示すために用いられるだけではなく、個々のビームレットのビーム軸のすべてを総称的及び／又は包括的に表すために使用され得ることに留意されたい。）一般的に、互いに重なり合うスポット領域によって得られるスキャンラインが形成されるように、異なるレーザパルスグループ内のレーザパルスを対象物100上に照射してもよい。隣り合うスポット領域が重なり合う程度（すなわち、「バイトサイズ」又は「スキャンピッチ」）をスキャンライン内で重なり合うスポット領域間のスキャン方向700に沿って測定される中心間距離として定義することができる。バイトサイズはスキャン方向700に沿って一定であってもよいし、変化してもよい。
【０１０９】
同一のスキャンライン内で空間的に連続的に形成されるスポット領域の生成と生成との間の時間が、上述した同一のスポットセット内で隣り合う又は近接する（又は重なり合う）スポット領域の生成と生成の間の時間よりも長くなるように、レーザパルス特性（例えば、パルス繰り返し率、スキャン速度など、又はこれらの組み合わせ）を選択することができる。例えば、スポットを形成するビームレットを同時又はほぼ同時に照射することができ、連続的にスポットセットが照射される（そして、空間的に連続した順序でスポットセットを照射する必要がない）。同一のスキャンライン内で生成されるスポット領域を相対的に互いに時間的に確実に離すことにより、（例えば、層104内にクラックを生成することにより、又は層104の基板102からの少なくとも部分的な剥離を誘発することにより、又は同様のことにより、あるいはこれらの組み合わせにより）対象物100にダメージを与えてしまう可能性があるか、対象物100の外観を悪く変えてしまうか、同様のことを引き起こすか、あるいはこれらの組み合わせたものを引き起こしてしまう高い熱負荷に関連した上記制限をも克服しつつ、所望の外観を有するマークを従来のマーキングプロセスにより形成されるマークよりも速い速度で形成するように、ある実施形態に係るマーキングプロセスを適用することができる。
【０１１０】
図８を参照すると、第１のラインセット（例えば、上述したラインセット710）が形成された後、付加的なラインセットを形成して先に形成されたスキャンラインから矢印800により示される方向（本明細書において「フィル方向」ともいう）に沿って離れた位置に付加的なスキャンラインを生成できるように、レーザシステム112を駆動してもよいし、対象物サポート116を移動してもよい。例示的に示されているように、図７に関して述べられたスキャンプロセスを繰り返して、スキャンライン802aと802bを含むラインセット802のような第２のラインセットを形成してもよい。一般的に、第２のラインセット802内の得られるスキャンライン（例えばスキャンライン802a）が第１のラインセット710内の対応するスキャンライン（例えばスキャンライン710a）と重なり合うように、異なるレーザパルスグループ内のレーザパルスを対象物100上に照射してもよい。隣り合うスキャンラインが重なり合う程度（すなわち「ラインピッチ」）は、隣り合うスキャンラインにおいて近接する又は隣り合うスポット領域のフィル方向800に沿って測定される中心間距離a5として定義することができる。
【０１１１】
一実施形態においては、ラインピッチは、ラインセットピッチa4の整数の約数であり得る。隣り合う１対のスキャンライン間のラインピッチは、スキャン方向700に沿って一定であってもよいし、変化してもよい。さらに、隣り合うスキャンラインの複数対の間のラインピッチは、フィル方向800に沿って一定であってもよいし、変化してもよい。図示された実施形態においては、第２のラインセット802のスキャンライン802a及び802bを形成しているスポットセットは、第１のラインセット710のスキャンライン710a及び710bを形成するスポットセットと同一である。しかしながら、他の実施形態においては、第２のラインセット802のスキャンライン802a及び802bを形成するスポットセットが、第１のラインセット710のスキャンライン710a及び710bを形成するスポットセットと異なっていてもよい。さらに、第２のラインセット802におけるスポット領域（例えばスポット領域804）の生成と第１のラインセット710aにおける対応するスポット領域（例えばスポット領域302ｋ）の生成との間の期間が、上述した同一のスポットセット内で隣接する又は隣り合うスポット領域の生成と生成の間の時間よりも長くなるように、第２のラインセット802の形成に関連する第２のスキャンプロセスの特性（例えば、パルス繰り返し率、スキャン速度、ラインピッチ、バイトサイズなど、又はこれらの組み合わせ）を選択することができる。近接する又は隣り合うスキャンライン（例えば、スキャンライン710aとスキャンライン802a）内で生成された対応するスポット領域を相対的に互いに時間的に確実に離すことにより、（例えば、層104内にクラックを生成することにより、又は層104の基板102からの少なくとも部分的な剥離を誘発することにより、又は同様のことにより、あるいはこれらの組み合わせにより）対象物100にダメージを与えてしまう可能性があるか、対象物100の外観を悪く変えてしまうか、同様のことを引き起こすか、あるいはこれらの組み合わせたものを引き起こしてしまう高い熱負荷に関連した上記制限をも克服しつつ、所望の外観を有するマークを従来のマーキングプロセスよりも速く形成するように、本開示の実施形態に係るマーキングプロセスを適用することができる。
【０１１２】
図９を参照すると、第２のラインセット802が形成された後、付加的なスキャンプロセスを行って付加的なラインセットを生成することができるように、レーザシステム112を駆動してもよいし、対象物サポート116を移動してもよい。例示的に示されているように、上述したプロセスを繰り返して（例えば、スキャンライン900a及び900bを含む）第３のラインセット900と（例えば、スキャンライン902a及び902bを含む）第４のラインセット902とを形成してもよい。一実施形態においては、第４のラインセット902の前に第３のラインセット900を形成してもよい。しかしながら、他の実施形態においては、第３のラインセット900の前に第４のラインセット902を形成してもよい。上記で例示的に説明したようにスキャンラインの形成時に、第１のラインセット710から、第２のラインセット802、第３のラインセット900、第４のラインセット902までのスキャンラインを含む複合スキャンライン904が生成される。さらに、ラインセット（例えば第１のラインセット710）のスキャンライン（例えば、スキャンライン710aと710b）間の空間は、所望の数のオフセットスキャンライン（例えば３つのスキャンライン）で占められており、スキャンライン領域が形成されている。
【０１１３】
上記で図７〜図９に関して例示的に説明したマーキングプロセスの実施形態においては、レーザパルスを照射して対象物100に当てて、同一のスキャンライン内のスポット領域が互いに重なり合い、隣り合うスキャンラインのスポット領域も互いに重なり合う複合スキャンラインが生成される。しかしながら、他の実施形態においては、レーザパルスを照射して対象物100に当てて、同一のスキャンライン内のスポット領域が互いに重なり合っていないか、あるいは近接する又は隣り合うスキャンラインのスポット領域が互いに重なり合っていないか、あるいは同一のスキャンライン内のスポット領域が互いに重なり合っておらず近接する又は隣り合うスキャンラインのスポット領域も互いに重なり合っていない複合スキャンラインを生成することができる。
【０１１４】
例えば、図10を参照すると、複合スキャンライン1000は、上記で例示的に述べた２つのスキャンプロセスを行うマーキングプロセスにより形成することができる。しかしながら、図示された実施形態においては、（例えば、スキャンライン1002a及び1002bを含む）ラインセット1002と（例えば、スキャンライン1004a及び1004bを含む）ラインセット1004を形成するように、各スキャンプロセスにおけるレーザパルス特性を選択することができ、このとき、同一のスキャンライン内のスポット領域は互いに重なり合っておらず、異なるスキャンラインのスポット領域も互いに重なり合っていない。図示されるように、上述した同一のスキャンライン内で近接する又は隣り合うスポット領域間のスキャンピッチ（ここではp1とする）は、上述したスポット領域のスポット幅dよりも大きい。しかしながら、他の実施形態においては、スキャンピッチp1はスポット幅dと等しくてもよい。上述した近接する又は隣り合うスキャンラインのスポット領域間のラインピッチ（ここではp2とする）は、上述したスポット領域のスポット幅dよりも大きい。しかしながら、他の実施形態においては、ラインピッチp2はスポット幅dと等しくてもよい。図示された実施形態においては、スキャンピッチp1は、スキャン方向700に沿って一定であり、ラインピッチp2と等しい。ラインピッチp2は、フィル方向800に沿って一定である。さらに、４つのスポット領域が同一のスポット領域（例えばスポット領域1006）から等しい距離だけ離れることができるように、ラインセット1002及び1004内のスポット領域は互いに位置合わせがなされる。しかしながら、他の実施形態においては、スキャンピッチp1がスキャン方向700に沿って変化してもよく、あるいはラインピッチp2がフィル方向800に沿って変化してもよく、あるいはこれら両方であってもよい。さらに別の実施形態においては、スキャンピッチp1が、ラインピッチp2よりも大きくてもよいし、小さくてもよい。
【０１１５】
他の例においては、図11を参照すると、上記で例示的に述べた２つのスキャンプロセスを行うマーキングプロセスにより複合スキャンライン1100を形成することができる。しかしながら、図示された実施形態においては、（例えば、スキャンライン1102a及び1102bを含む）ラインセット1102と（例えば、スキャンライン1104a及び1104bを含む）ラインセット1104を形成するように、各スキャンプロセスにおけるレーザパルス特性を選択することができ、このとき、同一のスキャンライン内のスポット領域は互いに重なり合っておらず、異なるスキャンラインのスポット領域も互いに重なり合っていない。図示された実施形態においては、ラインピッチp2は、スキャン方向700とフィル方向800との間の角度で測定される。図示された実施形態においては、スキャンピッチp1はスキャン方向700に沿って一定であり、ラインピッチp2に等しい。図示された実施形態においては、ラインピッチp2のコサイン（すなわち、cos（p2））はフィル方向800に沿って一定である。さらに、６つのスポット領域が同一のスポット領域（例えばスポット領域1106）から等しい距離だけ離れることができるように、ラインセット1002及び1004内のスポット領域は互いに位置合わせがなされる。しかしながら、他の実施形態においては、スキャンピッチp1がスキャン方向700に沿って変化してもよく、あるいはラインピッチp2のコサインがフィル方向800に沿って変化してもよく、あるいはこれら両方であってもよい。さらに別の実施形態においては、スキャンピッチp1が、ラインピッチp2よりも大きくてもよいし、小さくてもよい。
【０１１６】
上述した複合スキャンラインのいずれかを形成するプロセスを必要に応じて繰り返してマーク200を形成してもよい。このように、マーク200は、広い意味で、（例えば、互いに重なり合う又は互いに離間した）相互オフセットスポット領域の集合として特徴付けることができ、マーク200内の近接する又は隣り合うスポット領域の任意の方向に沿って測定した中心間距離（本明細書においては「スポットピッチ」ともいう）は、上述したスポット離間距離a1よりも短い。重なり合うスポット領域のみから形成される視覚的に望ましいマークを所望の高いスループットで形成することができるが、スポット領域の少なくとも一部が重なり合っていない場合においても、マーキングプロセスのスループットをさらに増加させて、マーク内のスポット領域の数を減らしてもよいことは理解できよう。
【０１１７】
一般的に、対象物100上にレーザパルスを照射してマーク200が形成される対象物100の領域内にスポット領域を生成するようにレーザシステム112を構成してもよい。マーク200のエッジ202は任意の方法により規定することができる。例えば、一実施形態においては、例えば、レーザシステム112内に、あるいは対象物100の表面108上に、あるいはレーザシステム112と対象物100との間にマーク200のマスク又はステンシル（図示せず）を設けてもよい。このように、エッジ202を形成するために、レーザパルスを（例えば、上述した方法で）マスク上とマスクの内部に照射するようにレーザシステム112を構成することができる。対象物100に当たったレーザパルスは、上述したスポット領域を生成し、初期外観を変えて改質外観を形成する。しかしながら、マスクに当たったレーザパルスは、スポット領域を生成することを妨げられるので、初期外観を変えることにより改質外観を形成することがない。
【０１１８】
他の実施形態においては、マスクやステンシルを用いることなくエッジ202を規定してもよい。例えば、例えば、一実施形態においては、対象物100上にレーザパルスを選択的に照射してマーク200の所望の位置に対応する対象物100上の位置にのみスポット領域を生成するようにレーザシステム112を制御することができる。例えば、図12を参照すると、対象物100上にレーザパルスを選択的に照射してマーク200の所望の位置（例えば、意図したマークエッジ1202の一方の側の位置）に少なくとも実質的に対応する対象物100上の位置にのみ（例えば、実線の丸で示される）スポット領域の配列1200を生成するようにレーザシステム112を制御することができる。一実施形態においては、レーザシステム112を制御して一連の複合スキャンライン（例えば、複合スキャンライン1204a、1204b、1204c、及び1204d）を形成することによりスポット領域の配列1200を生成することができる。このとき、それぞれの複合スキャンラインは、２つのラインセット（例えば、スキャンライン1206a及び1206bを含む第１のラインセットとスキャンライン1208a及び1208bを含む第２のラインセット）を含んでいる。しかしながら、得られるスポット領域が所望のマーク位置に少なくとも実質的に対応する対象物100の位置に生成される際に、スキャンプロセス中の時々にのみレーザパルスを照射するようにレーザシステム112を制御することができる。このように、所望のマーク位置の内部又は所望のマーク位置に十分に近い場所に（例えば、スポット領域1210aのような実線の丸として示されている）スポット領域を生成するように対象物100上にレーザパルスを照射し、かつ、（例えば、スポット領域1210bのような破線の丸として示されている）スポット領域を形成するような対象物100上の位置にレーザパルスを照射しないようにレーザシステム112を制御することができる。
【０１１９】
図12は、スポット領域の配列1200が上記で図11に関して述べた方法で形成されているものとして示しているが、スポット領域の配列1200が、任意の好適な方法又は所望の方法により（例えば、図９又は図10に関して述べられた方法又はその他の構成により）形成されていてもよいことは理解できよう。同様に、図12は、複合スキャンライン1204a、1204b、1204c、及び1204dのそれぞれが図11に関して例示的に述べられたようなスポット領域の配列を有しているように示しているが、複合スキャンライン1204a、1204b、1204c、及び1204dのいずれも、上記で図９又は図10に関して例示的に述べたようなスポット領域の配列やその他の好適な配列又は所望の配列を有していてもよいことは理解できよう。図12は、スポット領域の配列1200が少なくとも実質的に６回回転対称性を有しているものとして示しているが、配列1200の回転対称性は、nを2,3,4,5,6,7,8などとしたときに任意の位数nの回転対称性であってもよいことは理解できよう。図12は、スポット領域の配列1200がマークの全領域にわたって均一であるものとして示しているが、スポット領域の配列1200はマークの全領域にわたって変化してもよいことは理解できよう。
【０１２０】
対象物100上にマーク200を生成するために行い得るマーキングプロセスの種々の実施形態について例示的に述べてきたが、次に、これらのマーキングプロセスの実施形態を行うことができる、図１に示されるレーザシステム112の例示的な実施形態について図13から図17を参照して説明する。
【０１２１】
図13は、レーザ1302でマーク200を形成することなどによる対象物100のレーザ改質に好適な例示的レーザ微細加工システム1300の一部の構成要素の部分簡略化模式的斜視図である。図13を参照すると、対象物100の表面108上又はその下にスポット領域302をマーキングするための例示的なレーザ処理システムは、ESI MM5330微細加工システム、ESI ML5900微細加工システム、及びESI 5970微細加工システムであり、これらはすべてオレゴン州97229ポートランドのElectro Scientific Industries社により製造されている。
【０１２２】
典型的には、これらのシステムは、５MHzまでのパルス繰り返し率で約343nm（UV）から約1320nm（IR）の波長を出射するように構成され得る固体ダイオード励起レーザを用いる。しかしながら、これらのシステムは、先に述べたような対象物100上又は対象物100内に選択されたスポット領域302を確実に繰り返し生成するために、適切なレーザ、レーザ光学系、部品取扱装置、及び制御ソフトウェアを入れ替えるか追加することにより改良可能である。（例えば、ファイバレーザ、CO2レーザ、銅蒸気レーザ、又は他のタイプのレーザを用いることができる。）これらの変更により、レーザ処理システムは、所望の速度及びレーザスポット間又はパルス間のピッチで、対象物100のような適切な位置に保持されたワークピース上の所望の位置に適切なレーザパラメータを有するレーザパルスを照射して、所望の色、コントラスト、及び／又は光学濃度を有する所望のスポット領域302を生成することが可能となる。
【０１２３】
ある実施形態において、レーザ微細加工システム1300は、ドイツ連邦共和国カイザースラウテルンのLumera Laser社（Coherent社）により製造されるモデルRapidのような、1064nm波長で動作するダイオード励起Nd:YVO4固体レーザ1302を用いる。このレーザは、必要に応じて固体調波発生器を用いて波長を532nmに下げて二逓倍され、これにより可視（緑色）レーザパルスを生成することができ、あるいは、約355nmに三逓倍され、あるいは、266nmに四逓倍され、これにより紫外（UV）レーザパルスを生成することができる。このレーザ1302は、６ワットの連続パワーを生成するとされており、1000KHzの最大パルス繰り返し率を有する。このレーザ1302は、コントローラ1304と協働して約10psの持続時間のレーザパルスを生成する。しかしながら、１ピコ秒から1,000ナノ秒のパルス幅を呈する他のレーザを利用することができる。
【０１２４】
これらのレーザパルスは、ガウス型であるか、あるいはレーザ光学系1362、典型的には、光路1360に沿って配置された１以上の光学構成要素を備えたレーザ光学系によって特別に整形され、スポット領域302で所望の特性を実現する。例えば、対象物100の外表面108に当たるスポット領域302の全領域にわたって均一な照射量のレーザパルス12を伝達する「トップハット」空間プロファイルを使用してもよい。回折光学素子や他の光学ビーム整形素子を用いてこのように特別に整形された空間プロファイルを生成してもよい。レーザスポット領域302の空間照射プロファイルを修正することについての詳細な説明は、本出願の譲受人に譲受されたCorey Dunsky等による米国特許第6,433,301号に開示されている。この米国特許は参照により本明細書に組み込まれる。
【０１２５】
レーザパルスは、折り畳みミラー1364、（音響光学デバイス又は電子光学デバイスのような）減衰器又はパルス選別器1366、及び（エネルギー用、タイミング用、又は位置用などの）フィードバックセンサ1368のような様々な補助システム1518（図16）も含み得る光路1360に沿って伝搬される。
【０１２６】
光路1360に沿ったレーザ光学系1362及び他の光学要素は、コントローラ1304により方向付けされるレーザビーム位置決めシステム1370と協働して、光路1360に沿って伝搬するレーザパルスのビーム軸1372を方向付けてビーム軸1372のレーザスポット位置で対象物100の外表面108に対して所望の高さにレーザ焦点スポットを形成する。レーザビーム位置決めシステム70は、レーザ50をＸ軸などの移動軸に沿って移動可能なレーザステージ1382と、ファーストポジショナステージ1384とを含み得る。典型的なファーストポジショナは、対象物100の大きな領域にわたってビーム軸1372の方向を高速で変えることができる１対のガルバノメータ制御ミラーを利用する。そのような領域は、典型的には、後述するように、対象物サポート116による移動の領域よりも小さい。ガルバノメータミラーよりビーム偏向範囲が小さい傾向があるものの、ファーストポジショナとして音響光学デバイス又は変形可能ミラーを用いてもよい。あるいは、ガルバノメータミラーに加えて音響光学デバイス又は変形可能ミラーを高速位置決めデバイスとして用いてもよい。
【０１２７】
それぞれのビームレットは、個々に位置決め又はブロックされることがあり得る、対象物100に対してそれ自身の個別のビーム軸を有していてもよいことは理解されよう。しかしながら、「ビーム軸」という用語は、個々のビームレットのビーム軸を総称的又は包括的に表すために便宜上用いられ得ることは理解されよう。多くの実施形態においては、ビームレットは１つのグループとして包括的にスキャンされる。
【０１２８】
加えて、対象物100は、ビーム軸1372に対して対象物100を位置決め可能な運動制御要素を有する対象物サポート116により支持されていてもよい。対象物サポート116は、Ｙ軸のような単一軸に沿って移動可能であってもよく、あるいは、対象物サポート116は、Ｘ軸及びＹ軸のような横断軸に沿って移動可能であってもよい。あるいは、対象物サポート116は、Ｚ軸周りなどに対象物100を回転（回転だけ、あるいは対象物をＸ軸及びＹ軸に沿って移動させるとともに）できるものであってもよい。
【０１２９】
コントローラ1304は、レーザビーム位置決めシステム1370及び対象物サポート116の動作を協働させ、複合ビーム位置決め能力を提供することができる。これにより、対象物100をビーム軸1372に対して連続的に相対的に運動させつつ、対象物100上又は対象物100内でスポット領域302をマーキングすることが容易になる。この能力は、対象物上にスポット領域302をマーキングするためには必要ではないが、この能力は、スループットを上げるためには望ましい場合がある。この能力は、本件出願の譲受人に譲受されたDonald R. Cutler等の米国特許第5,751,585号に述べられている。この米国特許は参照により本明細書に組み込まれる。ビーム位置決めの付加的な方法又は代替的な方法を用いることができる。ビーム位置決めの付加的な方法又は代替的な方法がSpencer Barrett等の米国特許第6,706,999号及びJay Johnsonの米国特許第7,019,891号に述べられている。これらの米国特許のいずれも、本件出願の出願人に譲受されており、参照により本明細書に組み込まれる。
【０１３０】
図14を参照すると、レーザシステム112は、第１のレーザ源1300a及び第２のレーザ源1300bのような２つのレーザ源とコントローラ1304とを含むレーザシステム1300であってもよい。図示はされないが、レーザシステム1300は、上述したビーム改質システム、ビームステアリングシステムなど、又はこれらの組み合わせなどの補助システムをさらに含んでいてもよい。
【０１３１】
一般的に、第１のレーザ源1302aは、（例えば、破線1306aにより示されるように）レーザパルスビームを生成可能である。同様に、第２のレーザ源1302bは、（例えば、破線1306bにより示されるように）レーザパルスビームを生成可能である。必要に応じて上述した補助システムによりビーム1306a内のレーザパルスを整形、拡大、集束、スキャンなどした後に照射して対象物100に当ててもよい。同様に、必要に応じて上述した補助システムによりビーム1306b内のレーザパルスを整形、拡大、集束、スキャンなどした後に照射して対象物100に当ててもよい。共通の補助システムにより又は異なる組の補助システムによりビーム1306a及び1306b内のレーザパルスを整形、拡大、集束、スキャンなどすることができる。レーザシステム1300は、２つのレーザ源のみを含むものとして示されているが、レーザシステム1300が３つ以上（２つ以上のレーザ）のレーザ源を含んでいてもよいことは理解できよう。
【０１３２】
コントローラ1306は、ある実施形態において、レーザ源1300a及び1300bと所望の補助システムとを制御して、１つのグループ内の少なくとも２つのレーザパルスが上記で例示的に述べたスポット領域で（例えば、同時に又は連続的に）対象物100に当たるようにレーザパルスグループを連続的に対象物100上に照射し得る。例えば、図３に示されるスポット領域302aに対応する対象物上のスポット領域を生成するようにビーム1306a内のレーザパルスを対象物100に当ててもよい。同様に、図３に示されるスポット領域302bに対応する対象物上のスポット領域を生成するようにビーム1306b内のレーザパルスを対象物100に当ててもよい。
【０１３３】
図示されるように、コントローラ1304は、メモリ1310に対して通信可能に連結されるプロセッサ1308を含み得る。一般的に、プロセッサ1308は、様々な制御機能を規定する演算ロジック（図示せず）を含んでいてもよく、ハードワイヤード状態機械（hardwired state machine）のような専用ハードウェアやプログラム命令を実行するプロセッサの形態及び／又は当業者が思いつくであろう異なる形態を有していてもよい。演算ロジックは、デジタル回路、アナログ回路、ソフトウェア、又はこれらの種類のハイブリッド結合を含み得る。一実施形態においては、プロセッサ1308は、演算ロジックに従ってメモリ1310に格納された命令を実行するように構成された１以上の演算処理装置を含み得るプログラマブルマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、又は他のプロセッサを含んでいる。メモリ910は、半導体、磁気、及び／又は光学の種類のうち１以上のタイプを含んでいてもよく、加えて／あるいは、揮発性及び／又は不揮発性のものであってもよい。一実施形態においては、メモリ1310は、演算ロジックにより実行可能な命令を格納する。これに代えて、あるいはこれに加えて、メモリ1310は、演算ロジックにより操作されるデータを格納し得る。ある構成においては、演算ロジック及びメモリは、図１に関して述べた装置の構成要素の動作的な側面を管理及び制御するロジックを行うコントローラ／プロセッサの形態に含まれている。他の構成においては、これらは分離され得る。
【０１３４】
図15を参照すると、レーザシステム112は、レーザ源1402と、ビームレット生成器1404と、上述したコントローラ1304とを含むレーザシステム1000として設けられていてもよい。図示されていないが、レーザシステム1400は、上述したビーム改質システム、ビームステアリングシステムなど、又はこれらの組み合わせのような補助システムをさらに含み得る。
【０１３５】
レーザシステム1300と同様に、レーザシステム1400内のレーザ源1402は、（例えば、破線1406により示されるように）レーザパルスビームを生成可能である。ビームレット生成器1404は、レーザパルスビーム1406を受けて（例えば、破線1408a、1408bで示されるように）対応するレーザパルスビームレットを生成するように構成されている。一実施形態においては、ビームレット1408a、1408bは、例えば、ビーム1406を時間的に変調することにより、あるいはビーム1406を空間的に変調することにより、あるいはこれに類似する方法により、あるいはこれらの組み合わせによりビーム1404から生成される。そのようなビーム1406の変調は、ビーム1406の少なくとも一部を回折することにより、あるいはビーム1406の少なくとも一部を反射することにより、あるいはビーム1406の少なくとも一部を屈折することにより、あるいはこれに類似する方法により、あるいはこれらの組み合わせにより行うことができる。したがって、ビームレット生成器1404は、ミラー（例えば、スピンドルミラー、微小電気機械システム（MEMS）ミラーなど）、音響光学偏向器（AOD）、電気光学偏向器（EOD）など又はこれらの組み合わせのような時間的変調素子、光回折素子（DOE）のような空間的変調素子、マルチレンズアレイのような光屈折素子など、又はこれらの組み合わせを含んでいてもよい。しかしながら、ビームレット生成器1404が変調素子を任意に組み合わせたものを含んでいてもよいことは理解できよう。また、変調素子は、（例えば、DOE（回折格子）などと同様の）受動変調素子及び（例えば、スピンドルミラー、AOD、EODなどと同様の）能動変調素子として分類できる。能動変調素子は、コントローラ1304の制御下でビーム1406を変調するように駆動され得るものであり、受動変調素子は、ビーム1406の変調を行うためにコントローラ1304により駆動される必要はない。
【０１３６】
必要に応じて上述した補助システムによりレーザパルスからなるビームレット1408a、1408bを整形、拡大、集束、スキャンなどした後に照射して対象物100に当ててもよい。同一の補助システムにより、あるいは異なるセットの補助システムによりレーザパルスからなるビームレット1408a、1408bを整形、拡大、集束、スキャンなどしてもよい。ビームレット生成器1004は、２つのビームレット1408a、1408bのみを生成するように構成されているものとして示されているが、レーザシステム1400のビームレット生成器1404が必要に応じて３つ以上のビームレットを生成するように構成されていてもよいことは理解できよう。（典型的には、ビームレット生成器1404は、３つ以上のビームレットからなるビームレットグループを生成するために用いられる。）
【０１３７】
ビームレット生成器1404の構成によっては、コントローラ1304は、レーザ源1402及びビームレット生成器1404の一方又は双方と所望の補助システムとを制御して、１つのグループ内の少なくとも２つのレーザパルスが上記で例示的に述べたスポット領域で（例えば、同時に又は連続的に）対象物100に当たるようにレーザパルスグループを連続的に対象物100上に照射し得る。例えば、図３に示されるスポット領域302aに対応する対象物100上のスポット領域を生成するようにビームレット1408a内のレーザパルスを対象物100に当ててもよい。同様に、図３に示されるスポット領域302bに対応する対象物100上のスポット領域を生成するようにビームレット1408b内のレーザパルスを対象物100に当ててもよい。
【０１３８】
DOEのような空間的変調素子によりビーム1406がビームレット生成器1404で変調される実施形態においては、コントローラ1304は、１つのグループ内の少なくとも２つのレーザパルスが上記で例示的に述べたスポット領域で同時に（又は実質的に同時に）対象物100に当たるように単にレーザ源1402及び所望の補助システムを制御してもよい。ビーム1406が時間的変調素子によりビームレット生成器1404で変調される実施形態においては、コントローラ1304は、１つのグループ内の少なくとも２つのレーザパルスが（一方又は双方がブロックされない限り）上記で例示的に述べたスポット領域で連続的に対象物100に当たるように所望の補助システムとともにレーザ源1402及びビームレット生成器1404を調整して制御してもよい。
【０１３９】
レーザシステム1400は、１つだけのレーザ源1402と１つだけのビームレット生成器1404とを含むものとして示されているが、レーザシステム1400は、任意の数だけ付加的なレーザ源を含んでいてもよいし、任意の数だけ付加的なビームレット生成器を含んでいてもよいし、あるいはこれら両方を含んでいてもよいことは理解できよう。そのような実施形態においては、任意の数のレーザ源からのビームを同一のビームレット生成器1404によって変調してもよく、あるいは異なるビームレット生成器1404によって変調してもよい。複数のビームレット生成器1404が同じタイプであってもよいし、異なるタイプ又は異なるモデルであってもよい。他の実施形態においては、任意の数のレーザ源からのビームをビームレット生成器1404により変調しなくてもよい。
【０１４０】
図15に示されるレーザシステム1400に関連してビームレット生成器1404を例示的に述べたが、次にレーザシステム112内のビームレット生成器1404のいくつかの実施形態について図16から図17を参照して説明する。
【０１４１】
図16を参照すると、レーザシステム1500は、オプションのビームマスク1504と協働する能動変調素子1502と、オプションのリレーレンズ1506と、上述した補助システムの１つ以上（包括的にボックス1518で示されている）とを用いるビームレット生成器1404を含んでいる。
【０１４２】
図示された実施形態においては、変調素子1502はAODとして設けられており、ビームマスク1504は、必要に応じてAOD 1502を通過した０次ビーム1508を（必要であれば）ブロックするために設けられる。しかしながら、変調素子1502をスピンドルミラー、EODなど、又はこれらの組み合わせとして設けてもよいことは理解できよう。
【０１４３】
変調素子1502は、（例えば、変調素子1502の一部として組み込まれた信号源からコントローラ1304の制御の下で）変調素子1502に送られた信号の特性（例えば、図示された実施形態においてはRF周波数）に対応する角度でビーム1006内のパルスを偏向（図示された実施形態では０次ビーム1508から離れるように回折）する。変調素子1502に送られる信号特性をレーザ源1402によって生成されビーム1406内を伝搬するレーザパルスと調整することにより、コントローラ1304は、多くの偏向されたビーム経路のうちの１つの経路（例えば、図示された実施形態においては、２つの１次偏向ビーム経路1510a及び1510bのうちの１つの経路（包括的に偏向ビーム経路1510））に沿ってビーム1406内の個々のレーザパルスを選択的に照射することができる。２つの偏向ビーム経路1510a及び1510bのみが図示されているが、変調素子1502の特性、変調素子1502に送られる信号の特性、ビーム1406内のレーザパルスのパルス繰り返し率、ビーム1406内のレーザパルスの平均パワー（例えば、これは10Ｗから400Ｗの範囲内となり得る）など、又はこれらの組み合わせに応じて任意の数の偏向ビーム経路1510を生成してもよいことは理解できよう。偏向ビーム経路1510に沿って伝搬するレーザパルスを必要であれば処理して（例えば、リレーレンズ1506により集束して）、さらに対応する経路（例えば、経路1512a及び1512b）に沿って伝搬させた後、必要に応じて（例えば、ボックス1518で示されるような）上述した１以上の補助システムにより整形、拡大、集束、スキャンなどしてもよい。
【０１４４】
図示されていないが、レーザシステム1500のビームレット生成器1404は、経路1510a、1510b、1512a、1512bなどのうち１つ以上の経路内でパルスをさらに変調するように構成された付加的な能動変調素子1502や受動変調素子1602（図17）など、又はこれらの組み合わせのような１以上の付加的な変調素子など、又はこれらの組み合わせをさらに用いてもよい。その後、さらに変調されたこれらのパルスを必要に応じて（例えば、ボックス1518で示されるような）上述した１以上の補助システムにより整形、拡大、集束、スキャンなどしてもよい。
【０１４５】
図17を参照すると、レーザシステム1600は、オプションの集束レンズ1604と協働する受動変調素子1602（例えば、DOE）を用いるビームレット生成器1404を含んでいる。変調素子1602は、ビーム1406内の各パルスを、対応する数の回折ビーム経路（例えば、回折ビーム経路1606a及び1606b）のうちの１つに沿って伝搬するパルスグループに分割する。２つの回折ビーム経路1606a及び1606bのみが図示されているが、変調素子1602の特性、ビーム1406内のパルスの平均パワー（例えば、これは10Ｗから400Ｗの範囲内となり得る）など、又はこれらの組み合わせに応じて任意の数の回折ビーム経路を生成してもよいことは理解できよう。回折ビーム経路1606a及び1606bに沿って伝搬するレーザパルスを必要に応じて集束レンズ1604により集束される前又は集束された後に上述した補助システム（図示せず）のうちの１以上の補助システムにより処理（例えば、整形、拡大、スキャンなど）してもよい。図示された実施形態においては、集束レンズ1604と対象物100との間の距離dBFLを変更することにより、対象物100上の隣り合うスポット領域間のスポット離間距離a1を調整することができる。
【０１４６】
図示されていないが、レーザシステム1600のビームレット生成器1404は、回折ビーム経路のうちの１つ以上の経路（例えば、回折ビーム経路1606a、1602bの一方又は双方）内のパルスをさらに変調するように構成された能動変調素子1502、受動変調素子1602など、又はこれらの組み合わせのような１以上の付加的な変調素子をさらに用いてもよい。さらに変調されたこれらのパルスは、集束レンズ1604内に入射し、集束された後、対象物100上に照射される。これに加えて、あるいはこれに代えて、付加的な変調素子のうち１以上の変調素子を設けて、ビームレットのうちの１以上のビームレット（例えばビームレット1408a及び1408b）内のパルスをさらに変調してもよい。
【０１４７】
上記で例示的に述べたように、ビームレット生成器1404により生成されたビームレット（例えば、ビームレット1408a及び1408b）は、レーザ源1402により生成されたビーム1406内のレーザパルスから得られるものである。しかしながら、あるビームレット内のレーザパルスの１以上の特性（例えば、平均パワー、ピークパワー、スポット形状、スポットサイズなど）は、他のビームレット内のレーザパルスの対応する１以上の特性と異なることがある。このレーザパルス特性における相違は、ビームレット生成器1404内の変調素子（例えば、AOD、EODなど）の変調特性に起因すると考えられる。これらの相違によって、あるビームレット内のレーザ特性は、他のビームレット内のレーザ特性とは少し異なる方法で対象物100の初期外観を対応するスポット領域で改質し得る。
【０１４８】
例えば、図18を参照すると、ビームレット生成器1404は、４つのレーザパルスビームレットを対象物100に照射することができ、４つのレーザパルス部分からなるのビームレットグループが対象物100に当たってスポット領域1702a、1702b、1702c、及び1702dを含むスポットセット1700が対象物100上に生成される。ビームレットのうちの２以上のビームレット又はすべてのビームレットの内部のレーザパルス部分が異なる特性を有する場合、あるスポット領域（例えばスポット領域1702a）での対象物100の改質外観が、スポット領域1702b、1702c、及び1702dのうちの２以上のビームレット又はすべてのビームレットでの対象物100の改質外観と異なることがある。
【０１４９】
実施形態によっては、スポットセット1700内のスポット領域間の改質外観の相違がそれほどでもなくなるように各スポット領域を十分に小さくしてもよい。例えば、スポットセット1700におけるスポット領域間の改質外観の相違が25mm以上の距離で裸眼の人間の目には識別できないようにそれぞれのスポット領域を十分に小さくしてもよい。
【０１５０】
さらに、（例えば、スポット領域1702aから形成されるスキャンライン1704aと、スポット領域1702bから形成されるスキャンライン1704bと、スポット領域1702cから構成されるスキャンライン1704cと、スポット領域1702dから構成されるスキャンライン1704dとを含む）ラインセット1704を形成するスキャンプロセスを行った後、ラインセット1704におけるスキャンライン間の改質外観の相違がそれほどでもなくなるように各スポット領域のスポット幅を十分に小さくしてもよい。例えば、ラインセット1704におけるスキャンライン間の改質外観の相違が25mm以上の距離で（平均的な）裸眼の人間の目には識別できないようにそれぞれのスポット領域を十分に小さくしてもよい。
【０１５１】
しかしながら、上記で図８及び図９に関して述べた方法で上述したスキャンプロセスを繰り返す場合、得られる複合スキャンラインは、１つだけのビームレットからのレーザパルスによって生成されるスポット領域1702aから構成されるスキャンラインのみを含むスキャンライン領域と、１つだけのビームレットからのレーザパルスによって生成されるスポット領域1702bから構成されるスキャンラインのみを含むスキャンライン領域と、１つだけのビームレットからのレーザパルスによって生成されるスポット領域1702cから構成されるスキャンラインのみを含むスキャンライン領域と、１つだけのビームレットからのレーザパルスによって生成されるスポット領域1702dから構成されるスキャンラインのみを含むスキャンライン領域とを効果的に含むことになる。スポット領域1702a、1702b、1702c、及び1702dにより得られる改質外観における相違、スポットセット内のスポット領域間のスポット離間距離a1、マーク200内のスポット領域間のスキャンピッチ、マーク200内のスキャンライン間のラインピッチなどのファクターによっては、複合スキャンラインの様々なスキャンライン領域間の改質外観の違いが顕著なものとなり得る。
【０１５２】
一実施形態においては、上述した複合スキャンラインの様々なスキャンライン領域間の改質外観の違いは好ましくないことがある。したがって、図19から図21を参照すると、さらに他の実施形態に係るマーキングプロセスを行って、１つだけのビームレット内のレーザパルスにより生成されたスポット領域から構成されるスキャンラインのみを含む１以上のスキャンライン領域を有する複合スキャンラインを生成することに関連して生じる悪影響をなくすか、あるいは低減することができる。
【０１５３】
図19を参照すると、第１のラインセット（例えば上述のラインセット1704）が形成された後、上述したラインピッチ以上の量だけ、先に形成された第１のラインセット1704からオフセットした位置に第２のラインセット1800を形成するように、レーザシステム112を駆動してもよいし、対象物サポート116を移動してもよい。ある実施形態においては、第２のラインセット1800は、図19に示されるように、上述したラインセットピッチに１ラインピッチを追加した量に少なくとも実質的に等しい量だけ、先に形成された第１のラインセット1704からオフセットされている。そのような実施形態においては、後述するように、アパーチャによりスポット領域1702aの最初の列をブロックしてもよい。
【０１５４】
一実施形態においては、第２のラインセット1800は、スポット領域1702aから構成されるスキャンライン1802aと、スポット領域1702bから構成されるスキャンライン1804bと、スポット領域1702cから構成されるスキャンライン1802cと、スポット領域1702dから構成されるスキャンライン1802dとを含み得る。さらに、第２のラインセット1800は、スキャンライン1802a、1802b、及び1802cがそれぞれスキャンライン1704b、1704c、及び1704dから上述したラインピッチだけオフセットされるように第１のラインセット1704からオフセットされる。
【０１５５】
その後、図20を参照すると、上述したスキャンプロセスを繰り返して、上述したラインピッチよりも大きな量だけ（例えば、上述したラインセットピッチに１ラインピッチを追加した量に少なくとも実質的に等しい量だけ）、第２のラインセット1800からオフセットした位置に第３のラインセット1900を形成してもよい。図示されるように、第３のラインセット1900は、スポット領域1702aから構成されるスキャンライン1902aと、スポット領域1702bから構成されるスキャンライン1904bと、スポット領域1702cから構成されるスキャンライン1904cと、スポット領域1702dから構成されるスキャンライン1904dとを含んでいる。第３のラインセット1900は、スキャンライン1902a、1902b、及び1902cがそれぞれスキャンライン1802b、1802c、及び1802dから上述したラインピッチだけオフセットされるように第２のラインセット1800からオフセットされている。
【０１５６】
続いて、図21を参照すると、スキャンプロセスを繰り返して、上述したラインピッチよりも大きな量だけ（例えば、上述したラインセットピッチに１ラインピッチを追加した量に少なくとも実質的に等しい量だけ）、第３のラインセット1900からオフセットした位置に第４のラインセット2000を形成する。図示されるように、第４のラインセット2000は、スポット領域1702aから構成されるスキャンライン2002aと、スポット領域1702bから構成されるスキャンライン2004bと、スポット領域1702cから構成されるスキャンライン2004cと、スポット領域1702dから構成されるスキャンライン2004dとを含んでいる。第４のラインセット2000は、スキャンライン2002a、2002b、及び2002cがそれぞれスキャンライン1902b、1902c、及び1902dから上述したラインピッチだけオフセットされるように第３のラインセット1900からオフセットされている。さらに図20に示されるように、スキャンライン2002a、2002b、及び2002cは、上述したラインピッチだけ第１のラインセット1704のスキャンライン1702dからオフセットされている。マークが所望の形になるまで上述したプロセスを必要に応じて繰り返してもよい。レーザシステムのレーザビームと特性及び／又はマークの寸法又は基板の材料特性に基づいた数となるようにラインセットピッチを選択してもよいことは理解できよう。スキャンライン間でマーク又は改質領域を形成するために用いられるラインセットの数は、ラインセットピッチで除算される総数であってもよい。これらのラインセットは、重ならずに隣接してもよく、あるいは、離間していてもよい。あるいは、ラインセットが重なり合っていてもよく、スキャンライン間でマーク又は改質領域を形成するために用いられるラインセットの数は、ラインセットピッチで除算される総数である必要はない。
【０１５７】
図18から図21に関して述べたマーキングプロセスにおいて、ラインセットは、先に形成されたラインセットからフィル方向に（例えば、矢印800により示される方向に沿って）オフセットするように繰り返し生成される。その結果、マーキングプロセス中に生成されたあるスキャンライン（「ストレイライン（stray lines）」ともいう）は、マーキングプロセス中に生成された時期によっては、複合スキャンラインに含まれていない場合がある。例えば、スキャンライン1704a、1704b、及び1802aのようなストレイラインは、複合スキャンライン2004内に含まれない。さらに、ラインセット2000の生成後に追加でラインセットが生成されない場合には、スキャンライン1902d、2002c、及び2002dも複合スキャンライン2004に含まれず、ストレイラインとなる。対象物100の初期外観を改質することによってストレイラインがマーク200の外観を悪くしてしまうような実施形態においては、レーザシステム112は、ストレイラインを生成するような対象物100上の位置ではレーザパルスを対象物100上に照射しないように制御され得る。
【０１５８】
図７から図９に関して述べたマーキングプロセスと同様に、図18から図21に関して述べたマーキングプロセスによって、第１のラインセット1704から第２のラインセット1800、第３のラインセット1900、第４のラインセット2000までのスキャンラインから構成される複合スキャンラインが生成される。しかしながら、図示された実施形態によれば、複合スキャンライン2004内のスキャンライン領域は、スポット領域1702a、1702b、1702c、及び1702dから構成されるスキャンラインを含んでいる。例えば、複合スキャンライン2004は、スキャンライン1702c、1802b、1902a、及び1702dから構成されるスキャンライン領域2006を含んでおり、これらのスキャンライン1702c、1802b、1902a、及び1702dは、それぞれスポット領域1702c、1702d、1702a、及び1702bから構成されている。ラベルを付していないが、複合スキャンライン2004は、スキャンライン1802c、1902b、2002a、及び1802dから構成される隣接スキャンライン領域も含んでおり、これらのスキャンライン1802c、1902b、2002a、及び1802dは、それぞれスポット領域1702c、1702d、1702a、及び1702bから構成されている。それぞれのスキャンライン領域は、異なるビームレット（例えば、ビームレット生成器1404により生成可能なビームレットの一部又は全部）内のレーザパルスにより生成されたスポット領域から構成されるスキャンラインを含んでいるので、複合スキャンラインの様々なスキャンライン領域間で改質外観が異なるという不都合な悪影響をなくすことができるか、あるいは有利に低減することができる。
【０１５９】
ある実施形態では、スポットセット600のようなエッジが真っ直ぐなスポットセットを用いることができる。エッジが真っ直ぐなスポットセットは、基準平面に対して概して垂直な空間的前縁及び空間的後縁を有するスポットセットして定義される。典型的には、そのようなスポットセットのスポット領域は、行及び列に並んでいてもよく、典型的には、そのようなスポットセットの前縁及び後縁は、フィル方向のベクトルに垂直（又は対象物100に対するビーム軸1372の主要相対的移動方向に垂直）である。
【０１６０】
「前縁」及び「後縁」の用語は、ビーム軸1372と対象物100との間の相対移動のスキャン方向に対するものであってもよいことは理解できよう。例えば、「前縁」及び「後縁」は、スキャン方向に対して外側のエッジであって、後縁は開始位置を指定し、前縁は終了位置（又は一時的なあるいは過渡的な終了位置）を指定していてもよい。対象物に対してビーム軸1372を任意の方向にスキャンすることができるが、スキャン方向は、典型的には、特に言及がない限り、便宜上、左から右への相対移動の意味で議論される。また、スポットセット、ビームレットグループ、（グループのうちの１つのビームレットからのようなスキャンスポットの行の）スキャンライン、（複数のスキャンラインを形成する、スキャンされたビームレットグループの）ラインセット、レーザ改質のエッジ又はエッジプロファイルは、すべて前縁及び／又は後縁の意味において議論できることは理解できよう。
【０１６１】
図22は、レーザ改質プロセス中にレーザパルスグループからのレーザパルスが対象物100に当たった際に対象物100上に生成され得るスポット領域2102からなるスポットセット2100aの他の実施形態を模式的に示すものである。例えば、レーザパルスグループは、対象物100に当たって、図22に示されるような実質的に斜行しているパターンに空間的に配置された第１のスポット領域2102a、第２のスポット領域2102b、第３のスポット領域2102c、及び第４のスポット領域2102dを有するスポットセット2100aなどのスポットセットを生成する４つのレーザパルスを含み得る。スポットセット2100aは、グループ高さ又はパターン高さh21を有し、グループ長さ又はパターン長さL21を有していてもよい。このグループ高さは、スポット領域2102a、2102b、2102c、及び2102d間の空間を含むスポットセット2100が（スポットセット2100による１回の衝突で）獲得している又は及んでいる累積的な高さである。このグループ長さは、スポット領域2102a、2102b、2102c、及び2102d間の空間を含むスポットセット2100が（スポットセット2100による１回の衝突で）獲得している又は及んでいる全距離である。図22に示される例では、h21は4(d)にほぼ等しく、L21は4(a1)＋4(d)にほぼ等しい。
【０１６２】
ある実施形態では、スポットセット500又は2100aのようなエッジの曲がった（askew-edged）スポットセットを用いることができる。エッジの曲がったスポットセットは、基準平面に対して垂直ではない前縁及び／又は後縁を有する（又はスポットセットが対象物100に対してスキャンニング又はブラッシングされる際にビーム軸1372の移動の主要相対スキャン方向に対して垂直ではない前縁及び／又は後縁を有する）任意のスポットセットとして定義され得る。また、ある実施形態では、グループ高さh及びグループ長さLは、それぞれスポットサイズよりも大きく、互いにそれぞれ垂直な軸を有している。このため、ある実施形態では、エッジの曲がったスポットセットは、前縁及び／又は後縁での第１のスポット領域が、第１のスポット領域から高さ方向及び長さ方向の双方においてずれている（高さ軸及び長さ軸の双方に沿ってずれている）最隣接スポット領域を有している任意のスポットセットとして付加的にあるいは代替的に定義され得る。
【０１６３】
図22A1は、対象物100に対して図22のスポットセット2100aと同様のパルスグループを５回繰り返してスキャンすることにより形成された例示的ラインセット2200の平面図であり、図22A2は、対象物100に対して図22のスポットセット2100aと同様のパルスグループを40回繰り返してスキャンすることにより形成された例示的ラインセット2200の平面図である。図22A1及び図22A2を参照すると、ラインセット2200は、スポット領域2102a（例えば、スポット領域2102a1、2102a2、2102a3、2102a4、及び2102a5又はスポット領域2102a1〜2102a40）から形成されるスキャンライン2204aと、スポット領域2102b（例えば、スポット領域2102b1、2102b2、2102b3、2102b4、及び2102b5又はスポット領域2102b1〜2102b40）から形成されるスキャンライン2204bと、スポット領域2102c（例えば、スポット領域2102c1、2102c2、2102c3、2102c4、及び2102c5又はスポット領域2102c1〜2102c40）から形成されるスキャンライン2204cと、スポット領域2102d（例えば、スポット領域2102d1、2102d2、2102d3、2102d4、及び2102d5又はスポット領域2102d1〜2102d40）から形成されるスキャンライン2204dとを含んでいる。
【０１６４】
図22Bは、第２のラインセット2200bが第１のラインセット2200aからオフセット方向800にオフセットしているレーザ改質2210を示す平面図である。図22Bに示される例示的な実施形態では、第２のラインセットは、2204dからスキャンライン2204a〜2204dのラインセットピッチだけオフセットしており、あるいは、より一般的には、スポットセットの高さにラインセットピッチを足した分だけ第２のラインセット2200bを第１のラインセット2200aからインデックスことができる。これらのラインセット2200a及び2200bは連続して形成することができ、あるいは、ビームレットグループの重畳伝搬に適合されたシステムを用いて実質的に同時に形成することができる。図22Cは、第３のラインセット2200cが第２のラインセット2200bからオフセット方向800にオフセットしているレーザ改質2220を示す平面図である。
【０１６５】
図23は、レーザ改質プロセス中にレーザパルスグループ中のレーザパルスが対象物100に当たった際に対象物100上に生成され得るスポット領域2102からなるスポットセット2100bの他の実施形態を模式的に示すものである。スポットセット2100bは、実質的に斜行しているパターンがスポットセット2100aのパターンとは反対方向の傾斜をなしている点を除いて、スポットセット2100aと同様の特性を有している。特に、レーザパルスグループは、対象物100に当たって、図23に示されるような実質的に斜行しているパターンに空間的に配置された第１のスポット領域2102e、第２のスポット領域2102f、第３のスポット領域2102g、及び第４のスポット領域2102hを有するスポットセット2100bなどのスポットセットを生成する４つのレーザパルスを含んでいる。
【０１６６】
図23A1は、対象物100に対して図23のスポットセット2100bと同様のパルスグループを５回繰り返してスキャンすることにより形成された例示的ラインセット2300の平面図であり、図23A2は、対象物100に対して図23のスポットセット2100bと同様のパルスグループを40回繰り返してスキャンすることにより形成された例示的ラインセット2200の平面図である。図23A1及び図23A2を参照すると、ラインセット2300は、スポット領域2102e（例えば、スポット領域2102e1、2102e2、2102e3、2102e4、及び2102e5又はスポット領域2102e1〜2102e40）から形成されるスキャンライン2304aと、スポット領域2102f（例えば、スポット領域2102f1、2102f2、2102f3、2102f4、及び2102f5又はスポット領域2102f1〜2102f40）から形成されるスキャンライン2304bと、スポット領域2102g（例えば、スポット領域2102g1、2102g2、2102g3、2102g4、及び2102g5又はスポット領域2102g1〜2102g40）から形成されるスキャンライン2304cと、スポット領域2102h（例えば、スポット領域2102h1、2102h2、2102h3、2102h4、及び2102h5又はスポット領域2102h1〜2102h40）から形成されるスキャンライン2304hとを含んでいる。
【０１６７】
図23Bは、第２のラインセット2200bが第１のラインセット2200aからオフセット方向800にオフセットしているレーザ改質2302を示す平面図である。図23Bに示される例示的な実施形態では、第２のラインセット2200bは、スキャンライン2204dからスキャンライン2204a〜2204dのラインセットピッチだけオフセットしており、あるいは、より一般的には、スポットセットの高さにラインセットピッチを足した分だけ第２のラインセット2200bを第１のラインセット2200aからインデックスことができる。これらのラインセット2200a及び2200bは連続して形成することができ、あるいは、ビームレットグループの重畳伝搬に適合されたシステムを用いて実質的に同時に形成することができる。図23Cは、第３のラインセット2200cが第２のラインセット2200bからオフセット方向800にオフセットしているレーザ改質2306を示す平面図である。
【０１６８】
図24は、図22に示されるようなものと同様の配置を有する、例えばスポット領域2102のスポットセット2100aのようなレーザパルスからなるエッジの曲がったスポットセットを用いて、対象物100上に単一パスで形成された例示的改質又はマーク200の平面図である。図22〜図24を参照すると、ビーム軸1372が対象物100を横断して移動する際に、スポットセット2100a（又はスポットセット2100b）のレーザパルスの単一パスが照射されるときに、マーク200の中央領域2406に比べて光学濃度の低い後方遷移領域2402と後方遷移領域2404が生成される。
【０１６９】
ビーム軸1372が左から右に移動すると、スポット領域2102aが後方遷移領域2402aに照射され、スポット領域2102bが後方遷移領域2402bに照射され、スポット領域2102cが後方遷移領域2402cに照射され、スポット領域2102dが中央領域2406に照射される。ビーム軸1372が左から右に移動し続けると、スポット領域2102aが後方遷移領域2402bに照射され、スポット領域2102bが後方遷移領域2402cに照射され、スポット領域2102cが中央領域2406に照射され、スポット領域2102dが中央領域2406に照射される。ビーム軸1372が左から右に移動し続けると、スポット領域2102aが後方遷移領域2402cに照射され、スポット領域2102bが中央2406に照射され、スポット領域2102cが中央領域2406に照射され、スポット領域2102dが中央領域2406に照射される。ビーム軸1372が左から右に移動し続けると、スポット領域2102aが中央領域2406に照射され、スポット領域2102bが中央2406に照射され、スポット領域2102cが中央領域2406に照射され、スポット領域2102dが中央領域2406に照射される。
【０１７０】
その結果、後方遷移領域2402aにはスポット領域2102aのみが当たり、後方遷移領域2402bにはスポット領域2102a及び2102bのみが当たり、後方遷移領域2402cにはスポット領域2102a、2102b、及び2102cのみが当たり、中央領域2406にはスポット領域2102a、2102b、2102c、及び2102dが当たることとなる。図24は、スポットセット2100のエッジの曲がったパターンによる遷移領域2402の光学濃度のグラデーションを示している。
【０１７１】
同様に、ビーム軸1372が左から右に移動し続けると、スポット領域2102dが前方遷移領域2404cに照射され、スポット領域2102cが中央領域2406に照射され、スポット領域2102bが中央領域2406に照射され、スポット領域2102aが中央領域2406に照射される。ビーム軸1372が左から右に移動し続けると、スポット領域2102dが前方遷移領域2404bに照射され、スポット領域2102cが前方遷移領域2404cに照射され、スポット領域2102bが中央領域2406に照射され、スポット領域2102aが中央領域2406に照射される。ビーム軸1372が左から右に移動し続けると、スポット領域2102dが前方遷移領域2404aに照射され、スポット領域2102cが前方遷移領域2404bに照射され、スポット領域2102bが前方遷移領域2404cに照射され、スポット領域2102aが中央領域2406に照射される。
【０１７２】
その結果、前方遷移領域2404aにはスポット領域2102dのみが当たり、前方遷移領域2404bにはスポット領域2102d及び2102cのみが当たり、前方遷移領域2402cにはスポット領域2102d、2102c、及び2102bのみが当たることとなる。また、（例えば、隣接するラインセット2200a及び2200b間にあるマークされていない領域の一部にスポットセット2102aを照射しようとして）ラインセット2200がレーザビームパス間で１ラインピッチだけインデックスされるとしても、マーク200には、遷移領域2402及び2404と中央領域2406との間で相違が生じる。
【０１７３】
明瞭性を高めるために、各図の縮尺は合っていないことは理解できよう。商業的な目的のための実際のマーキングの例では、スポットの重なりが各図に示されているものよりもずっと大きいので、すなわち、スキャンされるスポットセット間のバイトサイズがずっと小さくてスポットセット内の行間のラインセットピッチがずっと小さいので、それぞれの面にはいくつかのスポットが見える。（例えば、例示的なプロセスにおいては、遷移領域2402aにおける対象物100の表面のいずれの領域も、スポット領域2102aのおよそ7.5ライン分のスキャンによりカバーすることができる。）このため、遷移領域は、その領域におけるビームレット衝突が全くないことにより生じるものではなく、その遷移領域に当たるスポットの数が少ないことにより生じるものである。
【０１７４】
光学濃度の相違を均一化するために、これらの遷移領域2402及び2404は、典型的には、遷移領域2402及び2404の光学濃度を中央領域2406の光学濃度と一致させるために、より小さな寸法を有する「タッチアップ」スポットセットを用いて、レーザビーム軸1372の１以上の補助的なパスにより処理される必要がある。多くの場合においては、タッチアッププロセスは、光学濃度が等しくなるように適切な数の追加パスとともに、遷移領域2402a、2402b、2402c、2404a、2404b、及び2404cをカバーするように照射され得る単一のレーザスポットを利用する。このタッチアッププロセスは、相当なサイクル時間を追加するものである。
【０１７５】
特に、単位時間あたりに処理する対象物100の面積をより広くしようとして、エッジの曲がったスポットセットがより大きくなると（あるいは、長さ方向と高さ方向との間の非対称性がより大きくなると）、遷移領域2402及び2404のサイズがより大きくなることは理解できよう。遷移領域2402及び2404がより大きくなると、タッチアッププロセスが、より多くのより小さなスポットグループや単一スポットを用いて、小さなパターンや大きなブラシストローク長さに対して優位な影響を与えることがある。広範囲のスポットセットを使ってマーキングすることを意図している所定のパターンサイズに対しては、補助的なタッチアッププロセスは、遷移領域をマーキング又は改質するのにより多くの時間を費やすのにつれて、単一スポット数の増加によりスループット利益が減少する（あるいは負になることさえある）ことを示唆している。
【０１７６】
また、スポットセットの寸法よりも小さな寸法を有するマーク200の部分はそのようなスポットセットでは改質することができず、その後に（あるいは事前に）より小さなスポットセット又は単一のスポットプロセスによって処理又は加工されることは理解できよう。スポットセットの寸法が長くなると、マーク200のうちそのような部分が多くなり、再びかなりのサイクル時間の追加と利益の減少を招く。
【０１７７】
特に、スポットの数と回折レーザビームのスポットセットの「ブラシサイズ」が増えると、スポットセットの長さよりも短い、意図したマーク200の部分（また、より詳細にはラスタ線移動のようなビーム軸移動の相対セグメント）もまた増えることがある。遷移領域2402及び2404だけではなく、これらのマーク200の矮小部分も、その後に（あるいは事前に）より小さなスポットセット又は単一のスポットプロセスによって処理又は加工され、より小さな寸法を有するスポットセットによって得られるより高い（良好な）解像度を達成できる。
【０１７８】
このため、同様に、商業的に発展可能な広範囲のレーザ改質を行うために時間当たりの改質面積を増やすためにスポットセットのサイズを増やすと、スポットセットサイズの増加によって、スポットセットの長さよりも短いマークや他のフィーチャの矮小部分の補助加工により多くの時間を費やすこととなるので、スループット利益が減少することがあり得る（あるいは負になることさえあり得る）。また、スポットセットのサイズが大きくなると、スポットセットの長さだけではなく高さも補助加工を誘因することとなり、サイクル時間の増加を招くことに留意されたい。
【０１７９】
図25は、対象物100上への大きなマーク200のマーキングのような大きな改質を行うために利用されるレーザシステム2312の模式図である。レーザシステム2312は、光路1360に沿ってレーザパルスビーム1306を出射するレーザ1302を含んでいる。ビーム1306は、光路1360に沿って伝搬し、（手動可変ビーム拡大器又は可変ズームビーム拡大器のような）可変ビーム拡大器2320及び（回折光学素子1602のような）ビーム整形素子のようなビームレット生成器1404を通過する。ビームレット生成器1404は、ビーム1406をビームレット2308a、2308b、2308c、及び2308dのような多数のレーザビームレット2308に回折する。回折されたビームは、リレーレンズ2322及び2324を通過し、ガルバノメータミラー2340又は他のファーストビームステアリング装置上に伝搬する。そして、補助システム1518のオプションの構成要素が、ビームレット2308を対象物100に向けて、例えばレーザマーク200のようなフィーチャを生成するためのレーザ改質により対象物100を加工する。ビーム拡大器1602、ビームレット生成器1404、リレーレンズ2322と2324、及び補助システム1518のうち適切に選択したものを用いて、上述した任意のスポットセットのように、所望のサイズ及び形状のスポットセットを形成するためにビームレット2308を用いてもよいことは理解できよう。
【０１８０】
ビームレット2308のうち１つ以上のビームレットをブロックするようにビームレット選択装置を配置することができる。ビームレット選択装置は、位置可変ビームダンプ又はビームブロッカ2350、MEMS、又はシャッタアレイなどの根本的に機械的な装置であり得る。位置可変ビームブロッカ2350は、任意の好適な材料、好ましくは、悪い結果を及ぼすことなくレーザ照射を吸収する材料から形成されていてもよい。ある実施形態では、位置可変ビームブロッカ2350は、複数のレーザ波長、好ましくは広範囲のレーザ波長を吸収する。位置可変ビームブロッカ2350は、任意の好適な形状を有し得る。位置可変ビームブロッカ2350の形状は、矩形、正方形、三角形、六角形、八角形、円形、楕円形、又はオーバル形であり得る。位置可変ビームブロッカ2350は、同一又は異なる長さの奇数個又は偶数個の辺を有していてもよく、直線エッジ又は単純なあるいは複合した曲線を有する辺又はセグメントを有していてもよく、直線エッジと曲線との組み合わせを有していてもよい。
【０１８１】
ある実施形態では、位置可変ビームブロッカ2350は、リレーレンズ2322と2324との間、好ましくは、リレーレンズ2322の焦点面（又はより正確には焦点面の後方）に位置することができる。ある実施形態では、位置可変ビームブロッカ2350は、リレーレンズ2322と2324との間で等距離の位置にあってもよい。ある実施形態では、2322と2324の双方が300mm焦点距離レンズのとき、位置可変ビームブロッカ2350は、リレーレンズ2322及び2324のそれぞれから約300mmの距離に位置している。ある実施形態では、位置可変ビームブロッカ2350は、リレーレンズ2322及び2324の一方又は双方から約100から500mmの距離に位置している。
【０１８２】
複数スポットと単一スポットとの間のモード変更などに対して、１以上のレーザスキャンパスを通して位置可変ビームブロッカ2350を単一の位置に維持してもよいことは理解できよう。例えば、レーザが出射されておらず、ガルバノメータミラー2340が移動していないときに位置可変ビームブロッカ2350を移動させてもよい。そのような実施形態では、位置可変ビームブロッカ2350の移動をガルバノメータミラー2340の移動に同期又は協調させる必要はない。しかしながら、レーザ1302がオンであって（又は出射されていて）ガルバノメータミラー2340が移動しているときに、位置可変ビームブロッカ2350を「オンザフライ」で移動させることもできる。
【０１８３】
位置可変ビームブロッカ2350は、コントローラ1304の直接制御又は間接制御の下でボイスコイル又はエアシリンダ（例えば、カリフォルニア州ヨーバ・リンダのSMC Pneumaticsにより製造されるMX08-30）により移動させることができる。特定の制御関係にかかわらず、位置可変ビームブロッカ2350の移動をガルバノメータミラー2340（又は他のファーストポジショナ）の位置制御に協調及び／又は同期させることができる。
【０１８４】
ある実施形態では、リレーレンズ2322と2324との間のビーム経路1360のセグメントに対して横断する（特に垂直な）ブロッカ移動平面内でブロッカ移動方向2550に位置可変ビームブロッカ2350を移動させることができる。例えば、ビームレット2308のスポットセットに対して（ブロッカ移動平面内で）高さ方向に位置可変ビームブロッカ2350を移動させることができる。あるいは、ビームレット2308のスポットセットに対して（ブロッカ移動平面内で）長さ方向に位置可変ビームブロッカ2350を移動させることができる。あるいは、ビームレット2308のスポットセットに対して（ブロッカ移動平面内で）高さ方向及び長さ方向の双方に位置可変ビームブロッカ2350を移動させることができる。ある実施形態では、レーザビームの１つのパス中にビームレット2308のスポットセットの長さ方向の寸法に対して（ブロッカ移動平面内で）単一の方向に位置可変ビームブロッカ2350を移動させることができる。ある実施形態では、レーザビームの１つのパス中にビームレット2308のスポットセットの長さ方向の寸法に対して（ブロッカ移動平面内で）双方向に位置可変ビームブロッカ2350を移動させることができる。
【０１８５】
ある実施形態では、レーザビームの１つのパス中にビームレット2308のスポットセットの高さ方向の寸法に対して（ブロッカ移動平面内で）単一の方向に位置可変ビームブロッカ2350を移動させることができる。ある実施形態では、レーザビームの１つのパス中にビームレット2308のスポットセットの高さ方向の寸法に対して（ブロッカ移動平面内で）双方向に位置可変ビームブロッカ2350を移動させることができる。位置可変ビームブロッカ2350をスポットセットに対して静止させてもよいことは理解できよう。
【０１８６】
動作中は、スポットセットの１以上のビームレット2308をブロックするように位置可変ビームブロッカ2350がセットされる。位置可変ビームブロッカ2350の移動は比較的遅いので、ビームレット2308の一部分が対象物100にまで伝搬することがないようにするために位置可変ビームブロッカ2350の位置が変更される前に、対象物100に対するレーザビームのパスのほとんど又はすべてが、位置可変ビームブロッカ2350が単一の位置にある状態で行われ、ビームレット2308の単一の部分又はグループ形状がビームレット2308の経路に対して伝搬することが可能となる。
【０１８７】
伝搬可能なビームレットグループ（又はビームレット形成又はビームレット構成）において選択されたビームレット2308を選択的に通過させることでスポットセットの形状を変更できることにより、単一のレーザシステムは、より小さなスポットセット及び／又は単一スポットを用いた補助タッチアッププロセスだけでなく広範囲のレーザ改質も行うことが可能となる。しかしながら、遷移領域と矮小寸法部分とを取り扱うと、余分なレーザパスとサイクル時間を使用することになる。
【０１８８】
図26は、対象物100上への大きなマーク200のマーキングのような大きな改質を行うために利用されるレーザシステム2412の模式図である。レーザシステム2412は、レーザシステム2312で用いられた構成要素と同一の構成要素の多くを含み得る。しかしながら、レーザシステム2412は、移動スリットアパーチャのような移動又は位置可変アパーチャ2450の形態のビームレット選択装置を用いる。ある実施形態では、移動アパーチャ2450は、リレーレンズ2322と2324との間、好ましくはリレーレンズ2322と2324との間で等距離の位置にあってもよい。ある実施形態では、移動アパーチャ2450は、リレーレンズ2322の焦点面（又はより正確には焦点面の後方）又は、上述した他の位置及び距離、例えば、双方のレンズが300mmの焦点距離を有するとき、リレーレンズ2322及び2324のそれぞれから約300mmの距離に、あるいは、リレーレンズ2322及び2324の一方又は双方から約100から500mmの距離に位置している。
【０１８９】
移動アパーチャ2450は、スポットセットの長さ及び高さ寸法以上の寸法を有していてもよい。あるいは、移動アパーチャ2450は、スポットセットのそれぞれの寸法よりも小さな長さ寸法LA及び／又は高さ寸法hAを有していてもよい。ある実施形態では、移動アパーチャ2450の高さ寸法は、（スポットセットが１行のビームレットのみを含んでいる場合を除いて）スポットセットに含まれる行数よりも少ない行数のビームレット2308を通過させるのに十分な高さを有していてもよい。例えば、移動アパーチャ2450の高さ寸法は、スポットセットの単一行のビームレット2308のみを通過させるのに十分な高さを有していてもよい。便宜上、そのような移動アパーチャ2450は、線形移動アパーチャ2450と言うことができる。ある実施形態では、移動アパーチャ2450の長さ寸法は、（スポットセットが１列のビームレットのみを含んでいる場合を除いて）スポットセットに含まれる列数よりも少ない列数のビームレット2308を通過させるのに十分な長さを有していてもよい。例えば、移動アパーチャ2450の長さ寸法は、スポットセットの単一列のビームレット2308のみを通過させるのに十分な長さを有していてもよい。
【０１９０】
ある実施形態では、移動アパーチャ2450の長さ寸法又は高さ寸法の一方は、１つのビームレットのビームウェストを通過させるように適合されている。ある実施形態では、移動アパーチャ2450の長さ寸法又は高さ寸法の一方は、１つのビームレットのビームウェストから１つのビームレットのビームウェストに５ミクロンを加えたものあるいは５ミクロンを引いたものまでを通過させるように適合されている。ある実施形態では、移動アパーチャ2450の長さ寸法又は高さ寸法の一方は、１つのビームレットのビームウェストから１つのビームレットのビームウェストに１ミクロンを加えたものあるいは１ミクロンを引いたものまでを通過させるように適合されている。ある実施形態では、移動アパーチャ2450の長さ寸法又は高さ寸法の一方は、１つのビームレットのビームウェストから１つのビームレットのビームウェストに0.5ミクロンを加えたものあるいは0.5ミクロンを引いたものまでを通過させるように適合されている。ある実施形態では、移動アパーチャ2450の長さ寸法又は高さ寸法の一方は、１つのビームレットのビームウェストから１つのビームレットのビームウェストに0.1ミクロンを加えたものあるいは0.1ミクロンを引いたものまでを通過させるように適合されている。
【０１９１】
移動アパーチャ2450は、コントローラ1304の直接制御又は間接制御の下で及び／又は１以上のガルバノメータミラー2340の動作を制御するガルボ（又はファーストポジショナ）サブコントローラ（図示せず）の直接制御又は間接制御の下でボイスコイル又は圧電変換器により移動させることができる。特定の制御関係にかかわらず、移動アパーチャ2450の移動をガルバノメータミラー2340（又は他のファーストポジショナ）の位置制御に協調及び／又は同期させることができる。
【０１９２】
例えば、一実施形態においては、スキャンレンズに対するリレーレンズ2324の焦点距離比が「flr」であり、移動アパーチャ平面での水平スポット間離間距離がdmaであり、アパーチャでのそれぞれのビームレットの個々のスポットサイズがSSである、線形nビームレットシステムが用いられる。ガルバノメータミラー2340が有効加速度aGを提供し、移動アパーチャ2450のドライバ（例えばボイスコイル）が加速度aAを提供することができる。便宜上、ある実施形態では、aA／flr＞aGである。このような状況れに該当しない場合、ある実施形態では、単にaGがaA／flrに制限される。
【０１９３】
したがって、ある実施形態では、2＊（n−1）／flrよりもずっと長い長さl0の線をスキャニング速度v0でエッジに遷移領域を生じさせることなくマーキングするために、ガルバノメータスキャナを速度v0まで加速するのに必要な時間間隔と移動アパーチャを速度v0*flrまで加速するのに必要な時間間隔であるtacc-G＝v0／aG及びtacc-A＝v0flr／aGを定義することができる。一般性を失うことなく、便宜上、１つのガルバノメータミラー2340のみの軸に沿って線がマーキングされる、すなわち簡略化のため第２のガルバノメータミラー2340を無視することができるとさらに仮定することができる。また、便宜上、線の始点が（便宜上、ビームレット2308aからビームレット2308nまで）nのビームレット１に対するガルバノメータミラー位置x0にあり、線の終点がnのビームレットnに対するガルバノメータミラー位置x1＋SS／flrにあるとさらに仮定することができる。
【０１９４】
したがって、ある実施形態では、レーザシステム2312のコントローラ1304は、ビームレット2308aの重心から距離sini＝0.5＊（v0＊flr）2／aA−SSに移動アパーチャ2450のエッジを位置決めすることで、時刻t0ですべてのビームレット2308が移動アパーチャ速度０でブロックされる。時刻t0でガルバノメータミラー2340を速度０でx0から距離0.5v0／aGに位置決めすることができ、x1までの距離がx0とx1との間の距離よりも大きくなる。時刻t0において、コントローラ1304は、位置x0に向かって時間tacc-Gの間加速度aGで加速する指令をガルバノメータミラー2340に送信する。時刻t0＋tacc-G−tacc-Aにおいて、コントローラ1304は、期間tacc-Aの間加速度aAで加速する指令を移動アパーチャ2450用のドライバに送信する。時刻t0＋tacc-Gにおいて、移動アパーチャ2450のエッジが、ビームレット2308aの重心を１つのスポットサイズSSだけ過ぎた位置にあり、ビームレット2308bに向かって速度v0＊flrで移動している。ガルバノメータミラー2340は、位置x0にあり、速度v0でx1に向かって移動している。コントローラ1304は、この時点でレーザ1302のレーザパルスのゲートをONにする信号を送信し、マーキングプロセスが開始する。
【０１９５】
時刻t0＋tacc-G＋dma／（v0＊flr）において、移動アパーチャ2450のエッジはビームレット2308bを通過しており、ビームレット2308bが位置x0でマーキングを開始する。時刻t0＋tacc-G＋（n−1）dma／（v0＊flr）において、制御ユニットが、tacc-Aの時間の間加速度−aAで加速する指令を移動アパーチャ2450のドライバに送信するまで、すなわち、移動アパーチャ2450のエッジがビームレット2308aの重心から距離0.5＊（v0＊flr）2／aA＋SS＋（n−1）dmaに静止してすべてのビームレット2308が移動アパーチャ2450を通過し、ビームレット2308nの重心が移動アパーチャ2450のエッジから距離0.5＊（v0＊flr）2／aA−SSになるまで、移動アパーチャ2450は、速度v0＊flrでビームレットｎに向かって移動し続ける。
【０１９６】
ガルバノメータミラー2340がx1から距離tacc-A＊v0にあるとき、コントローラ1304は、tacc-Aの時間の間加速度−aAで加速する指令を移動アパーチャ2450のドライバに送信し、ガルバノメータミラー2340がx1の位置にあるときに、移動アパーチャ2450のエッジがビームレット2308nから１つのSSの位置にあり速度−v0である。時刻ndma／（v0＊flr）の後、移動アパーチャ2450は、すべてのｎ個のビームレット2308をブロックし、マーキングされた線が完成する。この時点で、コントローラ1304は、レーザ1302のレーザパルスのゲートをOFFにし（例えばレーザパルスがAOMによりブロックされた状態でレーザ1302がオンであってもよい）、ガルバノメータミラー2340と移動アパーチャ2450とを次の線の位置に持って行く。
【０１９７】
ある実施形態では、リレーレンズ2322と2324との間のビーム経路1360のセグメントを横切る（特にこれに垂直な）アパーチャ移動平面内で移動アパーチャ2450をアパーチャ移動方向2650に移動させることができる。例えば、（アパーチャ移動平面内で）ビームレット2308のスポットセットに対して移動アパーチャ2450を高さ方向に移動させることができる。あるいは、（アパーチャ移動平面内で）ビームレット2308のスポットセットに対して移動アパーチャ2450を長さ方向に移動させることができる。あるいは、（アパーチャ移動平面内で）ビームレット2308のスポットセットに対して移動アパーチャ2450を高さ方向及び長さ方向の双方に移動させることができる。ある実施形態では、レーザビームの１パスの間に（アパーチャ移動平面内で）ビームレット2308のスポットセットの長さ寸法に対して単一の方向に移動アパーチャ2450を移動させることができる。ある実施形態では、レーザビームの１パスの間に（アパーチャ移動平面内で）ビームレット2308のスポットセットの長さ寸法に対して双方向に移動アパーチャ2450を移動させることができる。例えば、図22及び図23のそれぞれスポットセット2100a及び2100bのようにスポットセットが比較的斜めになったプロファイルを有している場合、移動アパーチャ2450をスポットセットの傾斜に揃え、（特に、移動アパーチャがスポットセットのビームレットの１行又は１列のみを通過させるのに適した比較的線状になった寸法を有する場合には）（アパーチャ移動平面内で）スポットセットの長さ寸法及び高さ寸法に対して斜めに移動させてもよい。
【０１９８】
ある実施形態では、レーザビームの１パスの間に（アパーチャ移動平面内で）ビームレット2308のスポットセットの高さ寸法に対して単一の方向に移動アパーチャ2450を移動させることができる。ある実施形態では、レーザビームの１パスの間に（アパーチャ移動平面内で）ビームレット2308のスポットセットの高さ寸法に対して双方向に移動アパーチャ2450を移動させることができる。スポットセット又はスポットセットの付随的サブセットに対して移動アパーチャ2450を静止させることができることは、これらの例のいずれにも組み合わせることができることは理解できよう。スポットセット又はスポットセットの付随的サブセットに対して移動アパーチャ2450を静止させることができることを利用して、図25に関して先に述べたようにレーザビームのタッチアッププロセスを実現することができる。
【０１９９】
ある実施形態では、複数の移動アパーチャ2450を同時に用いてもよい。移動アパーチャ2450を同一平面で用いてもよく、これらは隣接していても離間していてもよい。あるいは、移動アパーチャ2450を別個の平面で用いて、移動アパーチャ2450を隣接させたり、離間させたりしてもよい。（複数の移動アパーチャ2450が別個の平面に配置される場合には、移動アパーチャ2450が光路に対してほぼ同一の焦点位置を有するように非常に薄いアパーチャフレームを形成してもよい。）ある実施形態では、スポットセットのそれぞれの行及び／又は列に対して別個の線状移動アパーチャ2450を用いることができる。
【０２００】
図27は、レーザビーム軸1372のパス方向700に実質的に垂直な所定の改質エッジプロファイルを用いて例示的な所望の改質エッジを生成するための、ビームレットグループ及び図23のスポットセット2100bのような対応するスポットセットに対する例示的な単一の移動アパーチャ2450の例示的な移動を示す図である。
【０２０１】
図27及び図28は、図23のスポットセット2100bのようなスポットセットに対する単一の移動アパーチャ2450の例示的な移動を示す図である。図27に示される例を参照すると、移動アパーチャ2450は、図23のそれぞれのスポット領域2102e、2102f、2102g、及び2102hのスポットセット2100bを生じ得る４つのビームレット2504e、2504f、2504g、及び2504h（総称して又は包括してビームレット2504という）すべての伝搬を許容するのに十分な寸法を有している。
【０２０２】
便宜上、移動アパーチャ2450の移動は、時間的及び空間的に分離された例示的なアパーチャ移動位置2510a、2510b、2510c、及び2510d（総称して又は包括してアパーチャ位置2510という）で示されている。アパーチャ位置2510のそれぞれは、異なる数のビームレット2504の伝搬を許容する。図27に示される例では、移動アパーチャ2450の移動が、ビームレット2504の経路を横断するアパーチャ移動平面内でなされるように示されている。（移動アパーチャの長軸の）アパーチャ移動方向2650は、スポットセット2100bの傾斜に揃えられている（又はスポットセット2100bの前縁又は後縁の傾斜に揃えられている）。
【０２０３】
移動アパーチャ2450の移動は、連続的であってもよく、あるいはステップ状であってもよい。移動アパーチャ2450の移動は、コントローラ1304又は１以上のサブコントローラによって直接的又は間接的に制御されるようなガルバノメータミラー2340のようなファーストポジショナの制御又は移動に協調又は同期させてもよい。また、コントローラ1304又は１以上のサブコントローラは、ビーム軸1372の位置とレーザパルスのタイミングを協調させる。移動アパーチャ2450の移動がステップ状である場合、移動がレーザパルス間で生じるように移動の時間的間隔を決めてもよい。レーザ1302のパルシングはビーム軸1372の位置に従属していてもよく、あるいは、ビーム軸1372の位置はレーザ1302のパルシングに従属していてもよく、その両方であってもよいことに留意されたい。
【０２０４】
図27A1〜図27A4は、対象物100に対して図23のスポットセット2100bに類似したビームレットパルスグループを５回繰り返したセットの４つのスキャン衝突セットによって形成された例示的なラインセット2700dの例示的な後縁進行を示す平面図である。スポットセット2100bを形成する所定のビームレットは、移動アパーチャ2450によりブロックされている。特に、図27A1は、スポットセット2100bに類似するパルスグループを５回繰り返した第１のスキャン衝突セットにより形成された例示的なラインセット2700aを示す平面図であり、ビームレット2504e、2504f、及び2504gが移動アパーチャ2450によってブロックされている。図27A2は、スポットセット2100bに類似するパルスグループを５回繰り返した第１及び第２のスキャン衝突セットにより形成された例示的なラインセット2700bを示す平面図であり、第２の衝突セットの間、ビームレット2504e及び2504fが移動アパーチャ2450によってブロックされている。図27A3は、スポットセット2100bに類似するパルスグループを５回繰り返した第１、第２、及び第３のスキャン衝突セットにより形成された例示的なラインセット2700cを示す平面図であり、第３の衝突セットの間、ビームレット2504eが移動アパーチャ2450によってブロックされている。図27A4は、スポットセット2100bに類似するパルスグループを５回繰り返した第１、第２、第３、及び第４のスキャン衝突セットにより形成された例示的なラインセット2700dを示す平面図であり、第４の衝突セットの間、いずれのビームレットも移動アパーチャ2450によってブロックされていない。図27Bは、図27A4に示されるラインセット2700dからオフセットされた第２のラインセット2700d2を示す平面図である。図27Cは、図27Bに示される第２のラインセットからオフセットされた第３のラインセット2700d3を示す平面図である。
【０２０５】
図27、図27A1〜図27A4、図27B、及び27Cを再び参照すると、時刻０でアパーチャ位置2510aにあるように移動アパーチャ2450を制御してもよい。アパーチャ位置2510aは、（スポット領域2102g、2102f、及び2102eが対象物100上に形成されないように）レーザ出力のビームレット2504g、2504f、及び2504eが光路1360に沿って伝搬するのをブロックし、レーザ出力のビームレット2504hが光路1360に沿って伝搬するのを許容する。（連続レーザビーム又は１以上のレーザパルスのレーザ出力を有するパルスレーザビームからビームレット2504e、2504f、2504g、及び2504hを供給してもよい。）図27に示されるように、時刻０から時刻１まで、（ビームレットパルスの例示的な５回の繰り返しに対して）ビームレット2504hは対象物100に当たることが可能であり、スポット領域2102h（例えば、スポット領域2102h1、2102h2、2102h3、2102h4、及び2102h5）により形成される（スクライブセグメント2512aにより表される）スキャンライン2304hのようなマーク2700aのレーザ改質を提供することができる。
【０２０６】
時刻０から時刻１までの期間中継続して移動するように移動アパーチャ2450を制御し、ビームレット2504gの全量がアパーチャ位置2510bでブロックされなくなるまで、移動アパーチャ2450を通過して伝搬するビームレット2504gの量を徐々に増やしてもよい。あるいは、時刻1でアパーチャ位置2510bにあるようにステップ状に移動アパーチャ2450を制御してもよい。アパーチャ位置2510bは、（スポット領域2102f及び2102eが対象物100上に形成されないように）ビームレット2504f及び2504eが光路1360に沿って伝搬するのをブロックし、ビームレット2504h及び2504gが光路1360に沿って伝搬するのを許容する。図27に示される例示的な実施形態では、移動アパーチャ2450は、アパーチャ移動方向2650（2650a、2650b、及び2650c）に移動している。アパーチャ移動方向2650は、（スキャン方向700が左から右の場合、後縁に当たった際に）スポットセット2100bに対して右から左かつ上から下に斜めになっている。このため、後縁に当たったときに、アパーチャ移動方向2650は、スキャン方向700のベクトルとは反対のベクトル成分を有している。
【０２０７】
時刻１から時刻２までは、２つのビームレット2504h及び2504gが対象物100に当たってスクライブセグメント2512b及びスクライブセグメント2514bにより表されるレーザ改質又はマーク2700bを生成することが可能である。対象物100に対してビーム軸1372が相対移動しており、ビームレット2504hが対象物100に当たることが可能な期間が余分にあるので、マーク2700bのスクライブセグメント2512bはマーク2700aのスクライブセグメント2512aよりも長い。また、時刻０から時刻１までの第１の期間中、移動アパーチャ2450がビームレット2504gをブロックしていたので、また、スポットセット2100bが斜行プロファイルを有しているので、スクライブセグメント2512bはスクライブセグメント2514bよりも長い。さらに、移動アパーチャ2450が、時刻０から時刻１までの第１の期間中、ビームレット2504gをブロックしていたので、スポットセット2100bが斜行プロファイルを有しているにもかかわらず、スクライブセグメント2512b及び2514bは軸方向に揃った後縁を有している。
【０２０８】
時刻２において、アパーチャ位置2510cになるように移動アパーチャ2450を制御してもよい。アパーチャ位置2510cは、（スポット領域2102eが対象物100上に形成されないように）ビームレット2504eが光路1360に沿って伝搬するのをブロックし、ビームレット2504h、2504g、及び2504fが光路1360に沿って伝搬するのを許容する。時刻２から時刻３まで、３つのビームレット2504h、2504g、及び2504fが対象物100に当たってスクライブセグメント2512c、2514c、及び2516cにより表されるレーザ改質又はマーク2700cを生成することが可能である。対象物100に対してビーム軸1372が相対移動しており、ビームレット2504hが対象物100に当たることが可能な期間が余分にあるので、マーク2700cのスクライブセグメント2512cはマーク2700bのスクライブセグメント2512bよりも長い。同様に、対象物100に対してビーム軸1372が相対移動しており、ビームレット2504gが対象物100に当たることが可能な期間が余分にあるので、マーク2700cのスクライブセグメント2514cはマーク2700bのスクライブセグメント2514bよりも長い。
【０２０９】
また、時刻０から時刻１までの第１の期間中、移動アパーチャ2450がビームレット2504gをブロックしていたので、また、スポットセット2100bが斜行プロファイルを有しているので、スクライブセグメント2512cはスクライブセグメント2514cよりも長い。同様に、時刻０から時刻１までの第１の期間及び時刻１から時刻２までの第２の期間中、移動アパーチャ2450がビームレット2504fをブロックしていたので、また、スポットセット2100bが斜行プロファイルを有しているので、スクライブセグメント2514cはスクライブセグメント2516cよりも長い。さらに、移動アパーチャ2450が、時刻０から時刻１までの第１の期間中、ビームレット2504gをブロックし、時刻０から時刻１までの第１の期間中及び時刻２から時刻３までの第２の期間中、ビームレット2504fをブロックしていたので、スポットセット2100bが斜行プロファイルを有しているにもかかわらず、スクライブセグメント2512c、2514c、及び2516cは軸方向に揃った後縁を有している。
【０２１０】
時刻３において、全開アパーチャ位置2510dになるように移動アパーチャ2450を制御してもよい。全開アパーチャ位置2510dは、ビームレット2504h、2504g、2504f、及び2504eが光路1360に沿って伝搬することを許容する。時刻３から時刻４までは、４つのビームレット2504h、2504g、2504f、及び2504eが対象物100に当たってスクライブセグメント2512d、2514d、2516d、及び2518dにより表されるレーザ改質又はマーク2700dを生成することができる。対象物100に対してビーム軸1372が相対移動しており、ビームレット2504hが対象物100に当たることが可能な期間が余分にあるので、マーク2700d中のスクライブセグメント2512dはマーク2700cのスクライブセグメント2512cよりも長い。同様に、対象物100に対してビーム軸1372が相対移動しており、ビームレット2504gが対象物100に当たることが可能な期間が余分にあるので、マーク2700d中のスクライブセグメント2514dはマーク2700cのスクライブセグメント2514cよりも長い。同様に、対象物100に対してビーム軸1372が相対移動しており、ビームレット2504fが対象物100に当たることが可能な期間が余分にあるので、マーク2700d中のスクライブセグメント2516dはマーク2700cのスクライブセグメント2516cよりも長い。
【０２１１】
また、時刻０から時刻１までの第１の期間中、移動アパーチャ2450がビームレット2504gをブロックしていたので、また、スポットセット2100bが斜行プロファイルを有しているので、スクライブセグメント2512dはスクライブセグメント2514dよりも長い。同様に、時刻０から時刻１までの第１の期間中及び時刻１から時刻２までの第２の期間中、移動アパーチャ2450がビームレット2504gをブロックしていたので、また、スポットセット2100bが斜行プロファイルを有しているので、スクライブセグメント2514cはスクライブセグメント2516cよりも長い。同様に、時刻０から時刻１までの第１の期間中、時刻１から時刻２までの第２の期間中、及び時刻２から時刻３までの第３の期間中、移動アパーチャ2450がビームレット2504eをブロックしていたので、また、スポットセット2100bが斜行プロファイルを有しているので、スクライブセグメント2516cはスクライブセグメント2518cよりも長い。
【０２１２】
さらに、移動アパーチャ2450が、時刻０から時刻１までの第１の期間中、ビームレット2504gをブロックし、時刻０から時刻１までの第１の期間中及び時刻２から時刻３までの第２の期間中、ビームレット2504fをブロックし、時刻０から時刻１までの第１の期間中、時刻２から時刻３までの第２の期間中、及び時刻３から時刻４までの第３の期間中、ビームレット2504eをブロックしていたので、スポットセット2100bが斜行プロファイルを有しているにもかかわらず、スクライブセグメント2512d、2514d、2516d、及び2518dは軸方向に揃った後縁を有している。このように、遷移領域2404を後縁からなくすことができる。また、中央領域2406を貫通するようにスクライブセグメント2512d、2514d、2516d、及び2518dを延長できることは理解できよう。
【０２１３】
ある実施形態では、時刻０、１、２、３、及び４の間の時間間隔をそれぞれ相対的に等しくすることにより、軸方向に揃った後縁を実現することができる。選択的ビーム位置決め制御と協働した（同一方向又は反対方向への）移動アパーチャ2450の相対移動速度を用いて、後縁の形状を変更し、軸方向に揃っていない様々な選択可能な後縁形状を提供することができることは理解できよう。特に、スポットセットに対する移動アパーチャ2450の相対移動速度を選択的に変更することを用いて、後で詳細に説明するようにオンザフライで選択可能な形状を有する高分解能エッジフィーチャを提供することができる。
【０２１４】
スクライブセグメント2512a、2512b、2512c、2512d、2512e、2512f、2512g、及び2512h（総称して又は包括してスクライブセグメント2512という）、スクライブセグメント2514b、2514c、2514d、2514e、2514f、2514g、及び2514h（総称して又は包括してスクライブセグメント2514という）、スクライブセグメント2516c、2516d、2516e、2516f、2516g、及び2516h（総称して又は包括してスクライブセグメント2516という）、及びスクライブセグメント2518d、2518e、2518f、2518g、及び2518h（総称して又は包括してスクライブセグメント2518という）は、理解を容易にするために別個のセグメントとして示されていることは理解できよう。しかしながら、スクライブセグメントはそれぞれ連続的に照射される及び／又は重なったスポット領域から構成されることは当業者であれば理解できよう。また、セグメントのうち２以上のセグメントからなるスポット領域は重なっていてもよい。したがって、レーザ改質又はマーク200の領域は、すべて処理されていてもよく、あるいは、裸眼の人間の目に見えるあるいは見えない場合がある未改質部分を含んでいてもよい。
【０２１５】
ある実施形態では、リレーレンズ2322と2324との間で等距離の位置など、リレーレンズ2322及び2324に対する移動アパーチャ2450の平面でのビームレット2504の重心の間の離間は、0.1mmから10mmの範囲にある。ある実施形態では、移動アパーチャ2450の平面でのビームレット2504間の離間は、0.5mmから５mmの範囲にある。ある実施形態では、移動アパーチャ2450の平面でのビームレット2504間の離間は、0.5mmから５mmの範囲にある。ある実施形態では、移動アパーチャ2450の平面でのビームレット2504間の離間は、１mmから2.5mmの範囲にある。ある実施形態では、移動アパーチャ2450の平面でのビームレット2504間の離間は、1.5mmから２mmの範囲にある。
【０２１６】
多くの実施形態において、移動アパーチャ2450は、第１のリレーレンズ2322の焦点面又はその近傍に位置している。第１のリレーレンズ2322の焦点面では、ビームレットの焦点が合い、これにより（ビームウェストでのビームのサイズを超える重心離間として測定される）相対的離間が最も大きくなる。第２のリレーレンズ2324は、ビームを再びコリメートするために、ビームレットの焦点からその焦点距離だけ離された位置にあってもよい。第１のリレーレンズに対する第２のリレーレンズの焦点距離比はビームの拡大を提供する（これらは２レンズビーム拡大器のように作用する）。回折光学素子は、異なるビームレット間の離間角を導入する。入力ビームは、そのビームサイズ（直径又は空間的長軸）に依存した広がりを有する。離間角と広がり角の比は、スポット径の単位において重心の離間を提供する。多くの実施形態に関して、スポット領域及びスポット間の離間を選択することが好ましい場合がある。DOEの設計（離間角）と入力ビーム径（広がり）によって比が与えられる。絶対的スポット領域及び離間を決定するために、第１のリレーレンズの焦点面におけるスポットサイズとワーク面での所望のスポットサイズとの間の比を利用することができる。この比は、第２のリレーレンズとスキャンレンズとの間で必要とされる比を提供する。したがって、最も簡単な場合においては、使用することが意図されているスキャンレンズに釣り合うように、導入されるDOEの離間角を設計することができる。そして、１：１のリレーレンズ比を用いることにより、アパーチャが２つのリレーレンズから等距離になる。しかしながら、移動アパーチャは、２つのリレーレンズから異なる距離にあってもよい。
【０２１７】
ある実施形態では、対象物100とビーム軸1372との間の相対運動の速度は、10mm/sから10m/sの範囲にある。ある実施形態では、対象物100とビーム軸1372との間の相対運動の速度は、25mm/sから５m/sの範囲にある。ある実施形態では、対象物100とビーム軸1372との間の相対運動の速度は、50mm/sから１m/sの範囲にある。ある実施形態では、対象物100とビーム軸1372との間の相対運動の速度は、75mm/sから500mm/sの範囲にある。ある実施形態では、対象物100とビーム軸1372との間の相対運動の速度は、100mm/sから250mm/sの範囲にある。
【０２１８】
ある実施形態では、対象物100の表面108でのスポット領域間のスポット離間距離a1は、先に述べたようであってもよい。あるいは、ある実施形態では、スポット領域2102間のスポット離間距離a1は、2.5μmから2.5mmの範囲であり得る。ある実施形態では、スポット領域2102間のスポット離間距離a1は、25μmから１mmの範囲であり得る。ある実施形態では、スポット領域2102間のスポット離間距離a1は、100μmから500μmの範囲であり得る。
【０２１９】
ある実施形態では、スポット領域2102を移動アパーチャ2450を介してあるスポット利用可能速度（移動アパーチャ平面でのビームレット離間と、対象物100とビーム軸1372との間の相対運動の速度とのの関数である）でワーク表面に利用可能にさせることが好ましい。ある実施形態では、スポット利用可能速度は、ビームレット離間を対象物100とビーム軸1372との間の相対運動の速度で除算することにより決定することができる。ある実施形態では、スポット領域2102が200mm/sから20m/sの範囲のスポット利用可能速度でワーク表面に対して利用可能になる。ある実施形態では、スポット領域2102が500mm/sから10m/sの範囲のスポット利用可能速度でワーク表面に対して利用可能になる。ある実施形態では、スポット領域2102が１m/sから５m/sの範囲のスポット利用可能速度でワーク表面に対して利用可能になる。
【０２２０】
ある実施形態では、移動アパーチャ2450は、スポット利用可能速度と移動アパーチャ2450の平面でのビームレット離間の関数であるアパーチャ速度で移動することができる。ある実施形態では、アパーチャ速度は、移動アパーチャ2450の平面でのビームレット離間をスポット利用可能速度で除算することにより決定することができる。ある実施形態では、アパーチャ速度は、100mm/sから10m/sの範囲にある。ある実施形態では、アパーチャ速度は、250mm/sから５m/sの範囲にある。ある実施形態では、アパーチャ速度は、500mm/sから2.5m/sの範囲にある。ある実施形態では、アパーチャ速度は、750mm/sから１m/sの範囲にある。ある実施形態では、アパーチャ速度は、ガルバノメータミラー2340の移動速度に匹敵する。
【０２２１】
一例において、移動アパーチャ2450の平面でのビームレット2504の離間は約1.75mmであり得る。対象物100とビーム軸1372との間の相対運動の速度は約125mm/sであり得る。対象物100の表面108でのスポット離間a1は約250μmであり得る。したがって、アパーチャ速度は約875mm/s以上になり（図24に示されるような）遷移領域のない真っ直ぐなエッジ（図27の時刻０から３）を実現できる。
【０２２２】
図28は、レーザビーム軸1372のパス方向700に実質的に垂直な改質エッジプロファイルを用いて例示的な所望の前縁を生成するための、ビームレットグループ及び図23のスポットセット2100bのような対応するスポットセットに対する移動アパーチャ2450の例示的な移動を示す図である。
【０２２３】
図28A1〜図28A4は、対象物100に対して図23のスポットセット2100bに類似したビームレットパルスグループを５回繰り返したセットの複数のスキャン衝突セットによって形成された例示的なラインセット2800hの例示的な前縁進行を示す平面図である。スポットセット2100bを形成する所定のビームレットは、移動アパーチャ2450によりブロックされている。特に、図28A1は、スポットセット2100bに類似するパルスグループを５回繰り返した第５のスキャン衝突セットを含む例示的なラインセット2800eを示す平面図であり、ビームレット2504e、2504f、2504g、及び2504hは移動アパーチャ2450によってブロックされていない。例示的なラインセット2800eは、ラインセット2700dの前縁と同一の前縁を有していてもよい。図28A2は、スポットセット2100bに類似するパルスグループを５回繰り返した第５及び第６のスキャン衝突セットを含む例示的なラインセット2800fを示す平面図であり、第６の衝突セットの間、ビームレット2504hが移動アパーチャ2450によってブロックされている。図28A3は、スポットセット2100bに類似するパルスグループを５回繰り返した第５、第６、及び第７のスキャン衝突セットを含む例示的なラインセット2800gを示す平面図であり、第７の衝突セットの間、ビームレット2504h及び2504gが移動アパーチャ2450によってブロックされている。図28A4は、スポットセット2100bに類似するパルスグループを５回繰り返した第５、第６、第７、及び第８のスキャン衝突セットを含む例示的なラインセット2800hを示す平面図であり、第８の衝突セットの間、ビームレット2504h、2504g、及び2504fが移動アパーチャ2450によってブロックされている。図28Bは、図28A4に示されるラインセット2800hからオフセットされた第２のラインセット2800h2を示す平面図である。図28Cは、図28Bに示される第２のラインセットからオフセットされた第３のラインセット2800h3を示す平面図である。
【０２２４】
図28、図28A1〜図28A4、図28B、及び図28Cを参照すると、図27に示される移動アパーチャ2450の移動が継続され、時間的及び空間的に分離された例示的なアパーチャ位置2510e、2510f、2510g、及び2510h（総称して又は包括してアパーチャ位置2510という）で示される。これらのパーチャ位置2510のそれぞれは、異なる数のビームレット2504の伝搬を許容する。
【０２２５】
時刻５において、移動アパーチャ2450は全開アパーチャ位置2510eに示されており、全開アパーチャ位置2510eは、ビームレット2504e、2504f、2504g、及び2504hが光路1360に沿って伝搬することを許容する。時刻４から時刻５までは、４つのビームレット2504e、2504f、2504g、及び2504hが対象物100に当たってスクライブセグメント2512e、2514e、2516e、及び2518eにより表されるラインセット2800eを生成することができる。これらのスクライブセグメント2512e、2514e、2516e、及び2518eは、スクライブセグメント2512d、2514d、2516d、及び2518dが相互に有する関係と同一の関係を相互に有しており、スポットセット2100bの斜行プロファイルと、ビームレット2504g、2504f、及び2504eが順次ブロックされないこととによって、先に開始されたスクライブセグメントが後に開始されたスクライブセグメントよりも次第に長くなる。同様に、スクライブセグメント2512e、2514e、及び2516eは、2512d、2514d、及び2516dに対して、アパーチャ移動位置2510dに関して先に述べたのと同様の関係を有している。また、アパーチャ移動位置2510dに関して先に述べたように、移動アパーチャ2450のブロック動作によって、スポットセット2100bが斜行プロファイルを有しているにもかかわらず、スクライブセグメント2512e、2514e、2516e、及び2518eは軸方向に揃った後縁を有している。
【０２２６】
アパーチャ移動位置2510dと2510eとの間（時刻４と時刻５との間）の時間間隔は、他の連続するアパーチャ位置2510間の時間間隔と異なっていてもよい。（時刻４による）位置2510dでは、ラインセット2700dの後縁が既に設定されているので、時刻４と時刻５との間の時間間隔は後縁に影響を与えない。全開アパーチャ移動位置2510dと2510eとの間（時刻４と時刻５との間）の時間間隔は、ラインセット2800hの全長、対象物100を横断するビーム軸1372のパス長、及び／又は意図したマーク200の長さを考慮して調整することができる。同様に、全開アパーチャ移動位置2510dと2510eとの間（時刻４と時刻５との間）の内部セグメント長さは、ラインセット2800hの全長、対象物100を横断するビーム軸1372のパス長、及び／又は意図したマーク200の長さを考慮して調整することができる。
【０２２７】
全開アパーチャ移動位置2510dと2510eとの間（時刻４と時刻５との間）の時間間隔は、連続した部分開放アパーチャ移動位置2510（又は他の連続した時間）間の時間間隔よりも長くてもよい。あるいは、全開アパーチャ移動位置2510dと2510eとの間（時刻４と時刻５との間）の時間間隔は、連続した部分開放アパーチャ移動位置2510（又は他の連続した時間）間の時間間隔よりも短くてもよい。
【０２２８】
全開アパーチャ移動位置2510dと2510eとの間（時刻４と時刻５との間）の内部セグメント長さは、連続した部分開放アパーチャ移動位置2510（又は他の連続した時間）間の内部セグメント長さよりも長くてもよい。あるいは、全開アパーチャ移動位置2510dと2510eとの間（時刻４と時刻５との間）の内部セグメント長さは、連続した部分開放アパーチャ移動位置2510（又は他の連続した時間）間の内部セグメント長さよりも短くてもよい。
【０２２９】
時刻６において、部分開放アパーチャ位置2510fになるように移動アパーチャ2450を制御してもよい。部分開放アパーチャ位置2510fは、ビームレット2504hが光路1360に沿って伝搬するのをブロックし、ビームレット2504g、2504f、及び2504eが光路1360に沿って伝搬するのを許容する。時刻６から時刻７までは、３つのビームレット2504g、2504f、及び2504eが対象物100に当たってスクライブセグメント2512f、2514f、2516f、及び2518fにより表されるラインセット2800fを生成することができる。ビームレット2504hをブロックすることにより、スポットセット2100bがスポット領域2102hを先頭とする斜行プロファイルを有していても、セグメント2512fの前縁を停止させることができる。このように、対象物100に対してビーム軸1372が相対的に移動するにもかかわらず、ラインセット2800fにおけるスクライブセグメント2512fは、ラインセット2800eのスクライブセグメント2512eの長さとほぼ等しい長さを有している。
【０２３０】
時刻７において、部分開放アパーチャ位置2510gになるように移動アパーチャ2450を制御してもよい。部分開放アパーチャ位置2510gは、ビームレット2504g及び2504hが光路1360に沿って伝搬するのをブロックし、ビームレット2504f及び2504eが光路1360に沿って伝搬するのを許容する。時刻７から時刻８までは、２つのビームレット2504f及び2504eが対象物100に当たってスクライブセグメント2512g、2514g、2516g、及び2518gにより表されるラインセット2800gを生成することができる。ビームレット2504h及び2504gをブロックすることにより、スポットセット2100bがスポット領域2102hを先頭とする斜行プロファイルを有していても、セグメント2512g及び2514gの前縁を停止させることができる。このように、対象物100に対してビーム軸1372が相対的に移動するにもかかわらず、ラインセット2800gにおけるスクライブセグメント2512g及び2514gは、ラインセット2800eのスクライブセグメント2512eの長さとほぼ等しい長さを有している。
【０２３１】
時刻８において、部分開放アパーチャ位置2510hになるように移動アパーチャ2450を制御してもよい。部分開放アパーチャ位置2510hは、ビームレット2504h、2504g、及び2504fが光路1360に沿って伝搬するのをブロックし、ビームレット2504eが光路1360に沿って伝搬するのを許容する。時刻８から時刻９までは、ビームレット2504eが対象物100に当たってスクライブセグメント2512h、2514h、2516h、及び2518hにより表されるラインセット2800hを生成することができる。ビームレット2504h、2504g、及び2504fをブロックすることにより、スポットセット2100bがスポット領域2102hを先頭とする斜行プロファイルを有していても、セグメント2512h、2514h、及び2516hの前縁を停止させることができる。このように、対象物100に対してビーム軸1372が相対的に移動するにもかかわらず、ラインセット2800hにおけるスクライブセグメント2512h、2514h、及び2516hは、ラインセット2800eのスクライブセグメント2512eの長さとほぼ等しい長さを有している。また、アパーチャ移動位置2510hに関して先に述べたように、移動アパーチャ2450のブロック動作によって、スポットセット2100bが斜行プロファイルを有しているにもかかわらず、スクライブセグメント2512h、2514h、2516h、及び2518hは軸方向に揃った前縁を有している。
【０２３２】
ある実施形態では、時刻５、６、７、８、及び９の間の時間間隔をそれぞれ相対的に等しくすることにより、軸方向に揃った前縁を実現することができる。選択的ビーム位置決め制御と協働した（同一方向又は反対方向への）移動アパーチャ2450の相対移動速度を用いて、前縁の形状を変更し、軸方向に揃っていない様々な選択可能な前縁形状を提供することができることは理解できよう。さらに、伝搬することを許容されたビームレットグループのうち選択されたビームレット2504を選択的に通過させることにより、レーザパスの相対運動中にビームレットグループと対応するスポットセット2100aの元の形状を変更できることにより、レーザシステム1300は、対象物100に当たるレーザビームの伝搬エッジプロファイルに対してリアルタイム変更を行うことが可能になる。
【０２３３】
ある実施形態では、（移動アパーチャ2450を別個の位置にステップ状に移動させるのではなく）移動アパーチャ2450の連続的な移動を用いることができる。移動アパーチャ2450の移動の位置、速度、及び／又は方向を変化させることで前縁及び後縁の代替的な形状を生成することができる。ステップ状の移動か連続的な移動かにかかわらず、必要に応じて、スポットセット300、400、又は500のような、（より少ない及び／又はより近接したスポットを有する）より小さなスポットセット又は単一のスポットを用いた１以上のタッチアップパスを用いることによって、前縁及び後縁の鋭さを付加的に改善することができる。そのような場合には、タッチアップパスの数が、移動アパーチャを使用することのないプロセスにおいて必要とされるタッチアップパスの数に比べて大きく減少する。このように、大きなマーク200の前縁及び後縁は、わずかな処理時間で所望の分解能を持つことができる。
【０２３４】
スポットを必要としていないときは、例えばAOMやレーザ自体によりレーザビームを切断することができるので、移動アパーチャ2450に照射されるレーザパワーを適正に制限することができる。単一のスポットを用いた拡張タッチアップパスに対して図25に示されるようなモード変更を利用することができる。このように、薄くて軽量の移動アパーチャ2450を用いることができ、これによりその応答時間を改善するとともにそのコストを低減することができる。移動アパーチャ技術により、より大きくなる遷移領域を改質するのにより多くの時間を費やす必要がなく、より多くの数の（例えば８以上の）スポット領域を有するスポットセットの利用が容易になる。
【０２３５】
曲がったスポットセットが長くなればなるほど、ブラシの「垂直ピッチ」によってそれらのスポットセットがより高くなることは理解できよう。４つ以下のスポット領域のように少ない数のスポットからなるスポットセットでは、ブラシ高さが、典型的なマーキングパターンに対する所望の分解能を簡単に満足するか、これを越えることができる。しかしながら、ある実施形態では、例えば16個以上のもっと多くのスポット数を有するスポットセットに対しては、ブラシ高さは、所望の分解能を超える（裸眼の人間の目に見える）視覚効果を生成することができる。
【０２３６】
図29A及び図29B（総称して図29という）は、それぞれ４行と16行を有する例示的なスポットセット間の相対的高さ変位比較を示している。図30A及び図30Bは、それぞれ４行と16行を有する例示的なスポットセットによって所望の湾曲周縁に沿って形成されたマークの比較を示している。図29及び図30は、より大きなブラシストロークの影響を図示するものである。
【０２３７】
特に、図29A及び図29Bは、隣接するスポット領域間のガルボ運動に垂直な2.5μm重心位置の違いを示しており、４行ブラシストロークに対して有効内部ブラシストローク高さが7.5μm、16行ブラシストロークに対して有効内部ブラシストローク高さが37.5μmとなっている。したがって、多くの実施形態については、１つのビームレットによる改質が比較的広くなり得るが、Δが隣接するスポット領域間のガルボ運動に垂直な重心位置の相違であり、nがビームレットの数に等しいとすると、ステップサイズはΔ＊（n−1）のままである。このように、行の数が増えると、ステップサイズが大きくなり、与えられた曲線に一致する分解能を得ることがより難しくなる。この難しさは、矩形端を有するブラシストロークや有効矩形端を有するために利用される曲がった（エッジが傾斜した）ブラシストロークに対しても同じである。
【０２３８】
この曲線マッチングの困難性は図30A及び図30Bに表されている。図30A及び図30Bは、一般的なv（ガルボスキャナのワーク表面スキャン速度）でD（水平方向スポット間離間）が約250μmでΔが2.5μmとした有効矩形ブラシストロークの結果を示している。これらの値は、説明のためだけのものである。図30Aにおける（４行ブラシストロークで生成された）曲線の7.5μmの分解能は、図30Bにおける（16行ブラシストロークにより生成された）曲線の37.5μmの分解能よりも良好であり、裸眼の人間の目に見えない場合がある。図30Bにおける曲線は、裸眼の人間の目に見える可能性がある。
【０２３９】
先に述べたように、移動アパーチャ2450を用いた（エッジの曲がったスポットセットを有する）エッジの傾斜したブラシストロークを用いてより良い分解能を実現することができる。適切な一定のアパーチャ運動により、真っ直ぐなエッジ（レーザビーム軸1372のパス方向700に実質的に垂直な改質エッジプロファイル）を実現することができ、図24に示される遷移領域を避けることができる。したがって、図27に示されるような真っ直ぐなエッジに対するタイミングについての考慮を、図22に示されるスポットセット2100aのような４つのスポットを含むスポットセットの例に関して例示的かつ総括的に説明することができる。真っ直ぐなエッジを実現するためのスポットオフ／オン時間（行a＝b＝c＝0）は取るに足らないことである。Dを水平スポット間離間とし、vをガルボスキャナのワーク表面スキャン速度とすると、t1＝0、t2＝D／v、t3＝2D／v、t4＝3D／vである。この場合には、オフ／オン時間t1からt4は等間隔で間が空いており、これにより移動アパーチャ2450が一定の速度になる。
【０２４０】
エッジの曲がったブラシストロークを用いて真っ直ぐなエッジを形成するためのタイミングを考慮することで、真っ直ぐではない（湾曲した又は傾斜した）エッジ、特に緩やかに変化するエッジに対して単一スポットエッジ分解能を実現するために、移動アパーチャ2450の速度の変調をどのように利用できるかを示すことができる。図31は、数多くの行を有するエッジの曲がったスポットセットを用いた場合に、どのように拡張タイミング調整がより良い周縁分解能を促進できるのかについての例を示している。特に、図31は、図22に示されるスポットセット2100aにおけるように、４つのスポットを含むスポットセットの汎用的な例に関するタイミング考慮を提供するものである。しかしながら、移動アパーチャ2450の速度変調を利用して、ずっと大きなブラシ高さhを有するスポットセットの利用を促進できることは理解できよう。
【０２４１】
ケース１では、マーキングの輪郭が、（行a、b、及び／又はcが真っ直ぐなエッジではなく（すなわち軸方向に揃っておらず）、ゼロではない）スポットセット2100aの曲がったエッジの傾斜から湾曲している。この場合、スポットオフ時間は、t1＝0、t2＝（D＋a）／v、t3＝（2D＋a＋b）／v、t4＝（3D＋a＋b＋c）／vである。したがって、変化時間Δt12＝（t2−t1）＝（D＋a）／v、Δt23＝（t3−t2）＝（D＋b）／v、Δt34＝（t4−t3）＝（D＋c）／vなどによって、移動アパーチャ2450に対する速度変調を利用することができる。
【０２４２】
ケース２では、マーキングの輪郭が、（行a、b、及び／又はcが真っ直ぐなエッジではなく（すなわち軸方向に揃っておらず）、ゼロではない）スポットセット2100aの曲がったエッジの傾斜に向かって湾曲している。この場合、スポットオフ時間は、t1＝0、t2＝（D−a）／v、t3＝（2D−a−b）／v、t4＝（3D−a−b−c）／vである。したがって、変化時間Δt12＝（t2−t1）＝（D−a）／v、Δt23＝（t3−t2）＝（D−b）／v、Δt34＝（t4−t3）＝（D−c）／vなどによって、移動アパーチャ2450に対する速度変調を利用することができる。
【０２４３】
先に述べたように、ずっと大きなブラシ高さhと、ブラシ高さ（スポットセット高さ）よりも大きな曲率半径を有する任意の形状の単純曲線又は複合曲線とともに、この拡張タイミング調整技術を利用することができる。ある実施形態では、曲率半径は、ブラシ高さよりもずっと大きく、例えばブラシ高さの10倍よりも大きい。また、この技術を用いて、傾斜した真っ直ぐなエッジとは異なる傾斜を有する、エッジの曲がったスポットセットを用いて、傾斜した真っ直ぐなエッジを生成することができる。図32は、単純な拡張タイミング調整を用いて、16行の例示的スポットセットにより所望の斜行周縁に沿って形成されたマークの比較を示している。
【０２４４】
ある実施形態では、スポットセットのブラシ長さLを大きく増やすことで、特定の特性を有するマーク200に対する問題も生じ得る。例えば、ブラシ長さLにスポットを続々と追加するにつれて、マーク200が、ブラシストローク長さLよりも短い（大きな全体のパターンの一部としての）所望のフィーチャ長さを有する可能性が益々高くなる。単一スポットへの切替（「モード変更」）は可能であるが、この切替は、特定の状況に対してはそれほど効率的ではない場合がある。しかしながら、第１の移動アパーチャ2450に近接して、第２の移動アパーチャ3050を用いて、与えられたフィーチャラインに対してスポットセット中のいくつのスポットが利用可能であるかについての選択装置として機能させることができる。このように、第１の移動アパーチャ2450は、依然として先に述べたのと同様に動作することができる。しかしながら、第１の移動アパーチャ2450は、スポット数を低減するため、ひいてはブラシ長さを短くするために動作し、より短いフィーチャ長さに対してたった１つのスポット（単一スポット「モード変更」）よりも多くのスポットを用いることを可能にする。図33は、スポットセットの面積よりも小さいスポット領域分解能（又はレーザブラシ分解能）でレーザ改質を行うためのビームポジショナ制御と協働する複数の移動アパーチャを有するレーザシステムの模式図である。図33で用いられるシステムは、第２の移動アパーチャ3050が追加されているが、図26に示されたシステムと実質的に同様である。第２の移動アパーチャ3050は、同一のコントローラ1304又は図示しない別個のコントローラ又はサブコントローラを用いることができる。移動アパーチャ3050は、移動アパーチャ2450と同様の一定の運動又は変調運動を行う能力を有し得るが、移動アパーチャはフィーチャ又はラインごとに１回配置するだけでよい。
【０２４５】
上記は、本発明の実施形態を説明したものであって、これに限定するものとして解釈されるものではない。いくつかの特定の実施形態例が述べられたが、当業者は、本発明の新規な教示や利点から大きく逸脱することなく、開示された実施形態例及び他の実施形態に対して多くの改良が可能であることを容易に認識するであろう。
【０２４６】
したがって、そのような改良はすべて、以下の特許請求の範囲において規定される発明の範囲に含まれることを意図している。例えば、当業者は、そのような組み合わせが互いに排他的になる場合を除いて、いずれかの文や段落の主題を他の文や段落の一部又は全部の主題と組み合わせることができることを理解するであろう。さらに、任意の要素に関する教示は、そのような教示が特定の実施形態と互いに排他的になる場合を除いて、関連する参照符号又は上述した特定の実施形態又は例にかかわらず、任意の対応する要素に適用できる。
【０２４７】
本発明の根底にある原理を逸脱することなく上述の実施形態の詳細に対して多くの変更をなすことが可能であることは当業者にとって自明なことであろう。したがって、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲とこれに含まれるべき請求項の均等物とによって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４】
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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１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２２Ａ１】
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【図２２Ａ２】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２３】
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【図２３Ａ１】
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【図２３Ａ２】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２７Ａ１】
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【図２７Ａ２】
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【図２７Ａ３】
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【図２７Ａ４】
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【図２７Ｂ】
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【図２７Ｃ】
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【図２８】
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【図２８Ａ１】
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【図２８Ａ２】
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【図２８Ａ３】
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【図２８Ａ４】
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【図２８Ｂ】
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【図２８Ｃ】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【国際調査報告】
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