動的ビームアレイを用いるフォトニックミリング
レーザ処理システムは、被加工物に対してビーム送達座標を整列させるビーム位置決めシステムを含む。ビーム位置決めシステムは、この整列に対応する位置データを生成する。また、システムは、パルスレーザ光源と、パルスレーザ光源からレーザパルスを受け取るビームレット生成モジュールとを含む。ビームレット生成モジュールは、レーザパルスからビームレットアレイを生成する。ビームレットアレイは、複数のビームレットパルスを含む。システムは、更に、ビームレットアレイ内の各ビームレットパルスの振幅を選択的に変調するビームレット変調器と、変調されたビームレットアレイを、位置データに対応する被加工物上の箇所の１つ以上の標的に集光するビームレット送達光学素子とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ処理システムに関する。詳しくは、本発明は、光クロック（photonic clock）及び位置データに基づいて、増幅するパルスの選択と、被加工標的への整列とを同期させるシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子材料等の基板の検査、処理、マイクロ機械加工を含む様々な産業用途において、レーザを使用することができる。例えば、ダイナミックランダムアクセスメモリ（dynamic random access memory：ＤＲＡＭ）を修理するために、第１のレーザパルスを用いて、ＤＲＡＭデバイスの不良メモリセルへの導電性リンクを除去し、次に、第２のレーザパルスを用いて、予備のメモリセルへの抵抗リンクを除去して、不良メモリセルをこれに置換する。リンク除去を必要とする不良メモリセルは、不規則に存在するので、ワークピース位置決め遅延時間のために、このようなレーザ修理処理に必要な時間は、通常、単一のパルス間時間ではなく、様々な範囲のパルス間時間に亘る。
【０００３】
除去するべきリンクのバンクは、通常、直線的な行としてウェハ上に配置される。リンクは、一般的に、リンクラン（link run）内で処理される。リンクランの間、ステージ位置決め器（stage positioner）が集光されたレーザスポットの箇所を横切って、リンクの行を通過しながら、レーザビームがパルス駆動される。ステージは、通常、一度に、単一の軸に沿って移動し、各リンク位置では止まらない。この製造技術は、当分野では、オンザフライ（on-the-fly：ＯＴＦ）リンク処理と呼ばれ、所与のウェハ上のリンクを修理できる速度の効率を高め、この結果、ＤＲＡＭ製造プロセスの全体の効率を向上させている。
【０００４】
レーザのパルス繰返し周波数（pulse repetition frequencies：ＰＲＦ）及びリンクラン速度が高くなると、ステージ位置決め器への要求も厳しくなる。ステージ加速度及び速度は、レーザＰＲＦ程は高められていない。したがって、間もなく実用化される高ＰＲＦレーザ（例えば、数百ｋＨｚ又はＭＨｚの桁のＰＲＦを有するレーザ）の利点を最大限に活用することは困難である。
【０００５】
一般的には、現在のリンク処理システムにおけるレーザパルスの真の利用率は、かなり低い。例えば、約６００，０００個のリンクを含む典型的なウェハは、約６００秒で加工される。これは、有効ブローレート（effective blow rate）が１ｋＨｚであることを意味する。この例示的なウェハ処理システムが１００ｋＨｚのＰＲＦを有するレーザ光源を使用する場合、１００個のレーザパルスのうち、ウェハの表面に達するのは、約１個のレーザパルスのみである。
【０００６】
二重ビームレーザシステム及び多ビームレーザシステムは、一般的に、複雑なレーザ光学部品サブアセンブリ（laser optical subassemblies）を使用し、通常、製造費用が高価である。更に、レーザ設計の近年の進歩によって、この手法に新たな問題が生じている。例えば、ある高パワー、短パルス幅（例えば、ピコ秒又はフェムト秒の桁）のレーザは、主発振器パワー増幅器（master oscillator-power amplifier：ＭＯＰＡ）の手法に基づいており、この場合、モード同期レーザ発振器（mode-locked laser oscillator）が約１０ＭＨｚ〜約１００ＭＨｚの範囲の繰返し率で安定したシードパルスを提供する。これらのレーザ発振器は、能動的にモード同期させてもよく、受動的にモード同期させてもよい。能動同期発振器は、タイミング目的のためにその出力パルス位相及び／又は周波数を調整できる。一方、受動モード同期主発振器では、このように容易に出力周波数を変更することはできない。したがって、レーザ処理システムは、受動モード同期主発振器が提供する基本周波数に動作を同期させる。
【０００７】
パワー増幅器（例えば、ダイオード励起光利得媒質）は、主発振器からの選択されたパルスを増幅する。典型的なダイオード励起Ｑスイッチレーザの場合と同様に、これらの増幅されたパルスのエネルギは、パルス間周期（interpulse period）の関数である。真の動作繰返し率（例えば、パワー増幅器から出射されるパルスの周波数）は、通常、基本の（例えば、主発振器の）繰返し率の約数であり、通常、主発振器周波数の約１０〜１０００分の１である。
【０００８】
所望のレーザ動作のためには、レーザは、ビーム位置決めサブシステムをレーザのパルスタイミングに従属させながら、一定の繰返し率でパルスを出射する必要がある。しかし、パルス配置正確度を維持しながら、このようなビーム位置タイミングを達成することは、かなり難しい場合がある。例えば、上述した繰返し率のためのタイミング窓は、約１０ナノ秒〜約１００ナノ秒の範囲であることがある。サーボ制御システムは、通常、このように小さな、固定されたタイミング窓内では、高い正確度（例えば、１０ｎｍ以内）のパルス配置を保証できない。
【０００９】
多くの産業用レーザ加工用途（例えば、メモリデバイスの冗長回路内のリンク切断、超小型ビア穴あけ、部品トリミング、材料切断又はスクライビング等）では、被加工物上でレーザパルスを位置決めする運動制御システムとの座標決め（coordination）を行い、高エネルギレーザパルスが出射される。この座標決めは、厳密なタイミングを用いることが多く、加工ビームの動きプロファイルに依存し、このタイミングは、任意であってもよい。タイミング精度を用いて処理システムの正確度を維持しながら、パルスコマンドのタイミングを任意にすると、パルス幅やピークパワー等のレーザ性能の側面が劣化することがある。
【００１０】
多くのレーザ処理システム設計は、高いパルス繰返し率で一定のパルスエネルギを得るためにＱスイッチレーザが組み込まれている。但し、このようなレーザは、パルス間周期の値（及びその変化）に敏感なことがある。したがって、パルス幅、パルスエネルギ及びパルス振幅安定性は、パルス間周期が変わると、変化することがある。このような変化は、（例えば、直前のパルス間周期の関数として）静的であることもあり、及び／又は（例えば、パルス間周期履歴の関数として）動的であることもある。この敏感度は、通常、レーザが公称繰返し率（通常２００ｋＨｚ未満）で出射されるようにレーザ処理システムを動作させることによって、低減又は最小化され、僅かな繰返し率の偏差によって生じるパルス特性の偏差は許容される。
【００１１】
このような手法は、通常、適切な被加工箇所に向けてレーザを「オンデマンド」で出射して（又はステージ速度、伝搬遅延、パルス形成時間、及び他の遅延等の既知の因子に基づいて、その箇所にパルスを衝突させて）、所望のパルス配置正確度を維持するように所望のビーム軌道を制御することによって達成される。被加工箇所は、繰返し率が略々一定になるように配列される。レーザ安定性問題を考慮して、処理コマンドに「ダミー」の被加工箇所を挿入してもよい。「ダミー」の被加工箇所は、休止期間の間、繰返し率を略々一定に保ち、「ダミー」のパルスは、例えば、機械的シャッタ、音響光学変調器（acousto-optic modulator：ＡＯＭ）及び電気光学変調器（electro-optic modulator：ＥＯＭ）等のビーム変調デバイスによって被加工物から遮蔽される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
一実施の形態においては、レーザ処理システムは、被加工物に対してビーム送達座標を整列させるビーム位置決めシステムを含む。ビーム位置決めシステムは、この整列に対応する位置データを生成する。また、システムは、パルスレーザ光源と、パルスレーザ光源からレーザパルスを受け取るビームレット生成モジュールとを含む。ビームレット生成モジュールは、レーザパルスからビームレットアレイを生成する。ビームレットアレイは、複数のビームレットパルスを含む。システムは、更に、ビームレットアレイ内の各ビームレットパルスの振幅を選択的に変調するビームレット変調器と、変調されたビームレットアレイを、位置データに対応する被加工物上の箇所の１つ以上の標的に集光するビームレット送達光学素子とを備える。
【００１３】
ある実施の形態では、システムは、ビームレットアレイ内のビームレットパルスを抽出し、ビームレットアレイ内の各ビームレットパルスの総エネルギを判定する光検出モジュールを更に備える。光検出モジュールは、更に、ビームレット変調器にエラー補正補償信号を提供して、被加工物上の特定の標的に供給される連続するビームレット振幅を調整するように構成されている。光検出モジュールは、更に、被加工物上の特定の標的に送達された一連のビームレットパルスが提供するパルスエネルギの合計が所定の閾値に達し又はこれを超えていることを判定し、ビームレット変調器を制御して、更なるビームレットパルスが特定の標的に到達することを防ぐように構成されている。
【００１４】
一実施の形態では、システムは、ビーム位置決めシステムと協働して、整列を提供するシステム制御コンピュータを更に備え、整列は、被加工物標的ピッチを、パルスレーザ光源のパルス繰返し周波数（ＰＲＦ）、ビームレットアレイピッチ、及びビーム位置決めシステムと被加工物との間の相対速度（ステージ速度）に調和させる。
【００１５】
他の実施の形態においては、被加工物をレーザで処理するための方法は、レーザパルスを生成するステップと、レーザパルスから、複数のビームレットパルスを含むビームレットアレイを生成するステップと、ビームレットアレイ内の各ビームレットパルスの振幅を変調するステップと、変調されたビームレットアレイを、被加工物上の１つ以上の標的箇所に集光するステップとを有する。
【００１６】
本発明の更なる側面及び利点は、添付の図面を参照して進められる好ましい実施の形態の以下の詳細な記述から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】被加工物（Ｘ−Ｙ）位置決め器を含む従来のレーザパルス処理制御システムのブロック図である。
【図２】一実施の形態に係るレーザパルス処理システムのブロック図である。
【図３】図２に示すシステムを用いて被加工物を処理する一実施の形態に係る方法を示すフローチャートである。
【図４Ａ】位置エラーを補償するための、ある実施の形態に係る例示的な方法を示すフローチャートである。
【図４Ｂ】位置エラーを補償するための、ある実施の形態に係る例示的な方法を示すフローチャートである。
【図４Ｃ】位置エラーを補償するための、ある実施の形態に係る例示的な方法を示すフローチャートである。
【図４Ｄ】位置エラーを補償するための、ある実施の形態に係る例示的な方法を示すフローチャートである。
【図５】一実施の形態に係るベクトル処理コムの使用を図式的に示す図である
【図６】動的ビームアレイを用いて被加工物標的を処理するための一実施の形態に係るフォトニックミリングサブシステムのブロック図である。
【図７Ａ】パルス幅がプログラミング可能な一実施の形態に係るフォトニックミリングシステムのブロック図である。
【図７Ｂ】一実施の形態に基づく、プログラミング可能なパルス幅要素が主発振器に組み込まれた図７Ａに示すフォトニックミリングサブシステムのブロック図である。
【図８Ａ】一実施の形態に基づく、離散的にバンド化された反射板を含むビームレット生成モジュールを様々な視点から示す図である。
【図８Ｂ】一実施の形態に基づく、離散的にバンド化された反射板を含むビームレット生成モジュールを様々な視点から示す図である。
【図８Ｃ】一実施の形態に基づく、離散的にバンド化された反射板を含むビームレット生成モジュールを様々な視点から示す図である。
【図９】他の実施の形態に係るビームレット生成モジュールのブロック図である。
【図１０】導電性リンクに一般的に用いられる様々なパターンを図式的に示す図である。
【図１１】一実施の形態に基づいて、ビームレットアレイを用いて、一組の標的を処理する方法のフローチャートである。
【図１２】一実施の形態に基づく、被加工物標的ピッチとビームレットピッチとの間の関係を図式的に示す図である。
【図１３】ウェハの処理を説明する図である。
【図１４】一実施の形態に基づく、ＡＯＤを含むレーザ処理システムの概略図である。
【図１５】一実施の形態に基づき、横方向に離間した複数のリンクバンクを走査する加工窓を示す概略図である。
【図１６】一実施の形態に基づく、Ｘ軸に沿って延びる複数の横方向に離間したリンクバンク及びＹ軸に沿って延びる複数のリンクバンクを走査する加工窓を示す概略図である
【図１７】一実施の形態に基づく、２つの偏向デバイスを備えるレーザ処理システムの概略図である。
【図１８】一実施の形態に基づく、テレセントリック角度検出器を含むレーザ処理システムの概略図である。
【図１９Ａ】一実施の形態に基づく、一連のレーザパルスを、それぞれの位置変更プロファイルに関連付けたタイミングチャートである。
【図１９Ｂ】一実施の形態に基づく、一連のレーザパルスを、それぞれの位置変更プロファイルに関連付けたタイミングチャートである。
【図１９Ｃ】一実施の形態に基づく、一連のレーザパルスを、それぞれの位置変更プロファイルに関連付けたタイミングチャートである。
【図２０】他の実施の形態に基づく、図６に示すような後の変調及び被加工物への送達のためのビームレットのアレイを生成するように構成された回折光学要素のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
一実施の形態においては、レーザ処理システム内でビーム位置決め器制御要素（beam positioner control element）を調整するマスタタイミング要素として、光クロック（photonic clock）が使用される。光クロックは、パルスレーザ光源の光発振器からのパルス出力であってもよい。光発振器は、シード発振器又は主発振器であってもよい。ビーム位置決め器制御要素は、光発振器からのタイミング信号を使用して、被加工物上の標的構造の整列と、レーザシステムからのレーザパルスの出射とを同期させる。標的構造を処理するために、レーザ光源からの１つ以上のパルスが、レーザシステムの光学要素を透過される。レーザ光源からのパルスを振幅分割して、標的構造を処理するためのパルスのアレイを生成してもよい。
【００１９】
ここに開示するレーザシステム及び方法は、様々な被加工標的を処理するために用いることができる。例えば、一実施の形態を用いて、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ及びフラッシュメモリを含む様々な半導体メモリデバイス内の導電性リンク構造を切断してもよく、例えば、銅／ポリアミド積層材料等のフレキシブル回路内、及び集積回路（ＩＣ）パッケージ内にレーザ穴あけされた超小型ビアを形成してもよく、半導体のレーザプロセス若しくはマイクロマシニング、例えば、半導体集積回路、シリコンウェハ及び太陽電池のレーザスクライビング又はダイシングを行ってもよく、金属、誘電体、ポリマ材料及びプラスチックのレーザマイクロマシニングを行ってもよい。ここに開示する実施の形態に基づいて、他の多くの種類の被加工物及び／又は被加工物構造を処理できることは当業者にとって明らかである。
【００２０】
以下で参照する図面では、同様の要素には同様の参照符号を付している。以下の記述では、本発明の実施の形態の完全な理解のために多くの具体的な詳細事項を提示する。但し、具体的な詳細事項の１つ以上がなくても、又は他の方法、部品又は材料によっても本実施の形態を実施できることは、当業者にとって明らかである。更に、幾つかの場合、本発明の側面が不明瞭になることを回避するために、よく知られている構造、材料又は操作については詳細に図示又は説明していない。更に、ここに説明する特徴、構造又は特性は、適切な如何なる手法で、１つ以上の実施の形態において組み合わせてもよい。
【００２１】
１．トリガ可能なレーザ光源の典型的な同期
典型的なレーザ処理システムでは、タイミング信号を用いて、レーザ光源をトリガして、適切なタイミングで（例えば、ステージ速度、システム遅延及び他のパラメータに基づいて）レーザパルスを出射させ、被加工物上の標的をレーザパルスで照射する。例えば、図１は、被加工物（Ｘ−Ｙ）位置決め器１１０を含む従来のレーザパルス処理制御システム１００のブロック図である。同様のシステムは、本出願の譲受人に譲受されているＢａｉｒｄ他による米国特許第６，１７２，３２５号に開示されている。システム１００は、システム制御コンピュータ１１２及び埋め込まれた制御コンピュータ１１４を含み、これらは、連携してビーム位置コントローラ１１６を制御する。ビーム位置コントローラ１１６は、Ｘ−Ｙ位置決め器１１０から位置情報を受け取り、Ｘ−Ｙ位置決め器１１０は、紫外線（ＵＶ）レーザビーム１２０に対して被加工物１１８を位置決めする。ＵＶレーザビーム１２０は、図示している折り返しミラー１２２に加えて、様々な光学素子（図示せず）を介して伝播させてもよい。また、Ｘ−Ｙ位置決め器１１０は、Ｚ位置決め器１２４を含んでいてもよく、Ｚ位置決め器１２４は、Ｘステージ及びＹステージの何れかに連結してもよい。
【００２２】
ＵＶレーザシステム１２６は、ダイオード励起、音響光学ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４レーザ等のＱスイッチ固体赤外線（ＩＲ）レーザ１２８を含む。また、ＵＶレーザシステム１２６は、ＩＲレーザ１２８のパルス振幅を変調する音響光学変調器（ＡＯＭ）１３０と、周知の第２高調波、第３高調波又は第４高調波変換プロセスを使用することによって、ＩＲレーザ１２８からの赤外波長発光を緑色及び／又はＵＶ波長に変換する周波数逓倍器１３２とを含む。仮想線内に示すＡＯＭ１３４の位置によって示すように、ＡＯＭ１３０を周波数逓倍器１３２の後に配置してもよい。何れの実施の形態においても、レーザコントローラ１３６が、ＡＯＭ１３０（又はＡＯＭ１３４）の透過率を制御して、被加工物１１８に方向付けられたＵＶレーザビーム１２０を透過させ又は遮蔽する。
【００２３】
システム制御コンピュータ１１２は、バス１３８を介して、埋め込まれた制御コンピュータ１１４に、被加工物１１８上の処理箇所の位置座標を伝える。典型的な試料加工用途において、被加工物１１８は、可溶リンク等の一定間隔で離間した標的又はデバイス構造を含み、これらのうちの幾つかのみがレーザ処理される。ＵＶレーザビーム１２０によって処理される箇所を標的箇所（target location）と呼び、ＵＶレーザビーム１２０によって処理されない箇所を中間箇所（intermediate location）と呼ぶ。埋め込まれた制御コンピュータ１１４は、標的箇所座標に中間箇所座標を加え、中間箇所座標は、ＩＲレーザ１２８に対し、略々等しい時間間隔離間している。埋め込まれた制御コンピュータ１１４は、標的箇所座標及び中間箇所座標を、１つずつ、所定のレートで、バス１４０を介して、ビーム位置コントローラ１１６のレジスタ１４２に供給し、同時に、制御データを、バス１４４を介して、レーザコントローラ１３６のレジスタ１４６にロードする。この所定のレートは、Ｘ−Ｙコントローラ１１０の運動速度を制御し、制御データは、座標箇所が処理すべき標的箇所であるかを示し、更にモード及びタイミング情報を含む。
【００２４】
レーザコントローラ１３６は、オートパルス（autopulse）モード及びパルスオンポジション（pulse-on-position）モードの何れかでタイマ１４８を動作させる。オートパルスモードでは、タイマ１４８は、レジスタ１４６の制御データに応じて始動する。パルスオンポジションモードでは、タイマ１４８は、ビーム位置コントローラ１１６内の比較器１５２からの位置一致信号１５０の受信に応じて始動する。ビーム位置コントローラ１１６内の位置エンコーダ１５４は、Ｘ−Ｙ位置決め器１１０の現在位置を比較器１５２に通知し、この現在位置が、レジスタ１４２に格納されている位置座標に一致したとき、被加工物１１８が標的位置又は中間位置に対して適切に位置決めされたことを示す位置一致信号１５０が生成される。これに応じて、被加工物１１８が標的位置に対して位置決めされると、タイマ１４８は、同時に、（Ｑスイッチゲートライン１５８を介して）ＩＲレーザ１２８内のＱスイッチを動作させ、タイマ１４８から埋め込まれた制御コンピュータ１１４にサイクルダン割込（cycle done interrupt）１５６が供給されるまで、ＡＯＭ１３０を透過状態に設定する。ＡＯＭ１３０の透過率は、レーザパルスゲートデバイスとして、又はパルス振幅変調器として制御可能である。このように、ＩＲレーザ１２８を「オンデマンド」でトリガして、被加工物１１８上の所望の標的を処理することができる。
【００２５】
２．光クロック同期を用いる例示的システム
超高速レーザシステム内で光発振器を用いて、公称的に固定された周波数コムでパルスを出射してもよい。但し、上述したシステム１００とは異なり、光発振器は、直接的にトリガして、「オンデマンド」でパルスを生成することはできない。すなわち、光発振器は、既知の光発振器周波数ｆｏｓｃにおいて、離散的時間間隔でパルスを提供する。したがって、ここに開示するある実施の形態では、レーザ制御システムは、光発振器が第１のＰＲＦであるｆｏｓｃで出射する光パルス出力から派生するクロックを使用する。レーザ制御システムは、被加工物位置データと、光発振器クロックからのタイミング情報とを用いて、周波数コムから増幅するパルスを選択し、第２のＰＲＦで処理周波数ｆｐを生成し、更に、処理周波数ｆｐで出射されたパルスを選択し、選択された被加工物標的に向けて透過させ、ビーム位置決めシステム及び／又は協働するビーム位置補償要素を制御して、選択されたパルスを被加工物標的に方向付ける。
【００２６】
図２は、一実施の形態に係るレーザパルス処理システム２００のブロック図である。図１に示すシステム１００と同様に、システム２００は、Ｘ−Ｙ位置決め器１１０、システム制御コンピュータ１１２、埋め込まれた制御コンピュータ１１４及びビーム位置コントローラ１１６を含む。ビーム位置コントローラ１１６は、Ｘ−Ｙ位置決め器１１０から位置情報を受け取り、Ｘ−Ｙ位置決め器１１０は、レーザビーム２１０に対して被加工物１１８を位置決めする。図には示していないが、レーザビーム２１０は、様々な光学素子を介してレーザビーム経路に沿って、折り返しミラー１２２に伝播し、折り返しミラー１２２は、レーザビーム２１０を被加工物１１８に再方向付けする。また、Ｘ−Ｙ位置決め器１１０は、Ｚ位置決め器１２４を含んでいてもよく、Ｚ位置決め器１２４は、Ｘステージ及びＹステージの何れかに連結してもよい。
【００２７】
システム制御コンピュータ１１２は、バス１３８を介して、埋め込まれた制御コンピュータ１１４に、被加工物１１８上の処理箇所の位置座標を伝える。一実施の形態においては、被加工物１１８は、可溶リンク等の一定間隔で離間したデバイス構造を含み、これらのうちの幾つかのみがレーザ処理される。上述したように、レーザビーム２１０によって処理される箇所を標的箇所と呼び、レーザビーム２１０によって処理されない箇所を中間箇所と呼ぶ。
【００２８】
また、システム２００は、パルスレーザ光源２１２及びレーザサブシステムコントローラ２１４（「ＬＳＣ」と表している。）を含む。一実施の形態では、図２に示すように、パルスレーザ光源２１２は、光発振器２１６、第１の光変調器２１８及び増幅器２２０を含む。また、パルスレーザ光源２１２は、後置増幅器２２１及び高調波変換器モジュール２２３を含んでいてもよい。一実施の形態においては、光発振器２１６は、本出願の譲受人に譲受されているＳｕｎ他による米国特許番号第６，５７４，２５０号に開示されているモード同期発振器（mode-locked oscillator）である。このような実施の形態では、パルスレーザ光源２１２は、モード同期パルスレーザ（mode-locked pulsed laser）である。これに代えて、光発振器２１６は、Ｗｅｉｎｇａｒｔｅｎ他による米国特許第６，５３８，２９８号に開示されているような半導体吸収ミラー受動モード同期発振器（semiconductor absorbing mirror passively mode-locked oscillator）であってもよい。また、他の発振器を用いてもよいことは当業者にとって明らかである。
【００２９】
第１の光変調器２１８は、例えば、音響光学変調器（ＡＯＭ）、電気光学変調器（ＥＯＭ）、又は当分野で周知の他の光変調器であってもよい。増幅器２２０及び／又は後置増幅器２２１は、例えば、光学的に励起される利得媒質を含んでいてもよい。高調波変換器モジュール２２３は、周知の高調波変換を用いて、入射出力パルスを高調波周波数に変換する非線形結晶を含んでいてもよい。
【００３０】
光発振器２１６の光クロック２２２は、レーザサブシステムコントローラ２１４を介して、埋め込まれた制御コンピュータ１１４にパルスタイミングデータを供給する。埋め込まれた制御コンピュータ１１４は、パルスタイミングデータを用いて、離間する中間箇所座標を標的箇所座標に加え、ベクトル処理コム（vector process comb）を生成する。ベクトル処理コムは、標的及び中間標的ベクトル座標の行列を表す。埋め込まれた制御コンピュータ１１４は、バス１４０を介して、ビーム位置コントローラ１１６内のレジスタ１４２にベクトル処理コムを送る。レーザサブシステムコントローラ２１４及びビーム位置コントローラ１１６は、ベクトル処理コムを用いて、後述するビーム位置補償要素と連携する更なる座標決めにおいて、Ｘ−Ｙ位置決め器１１０をパルスレーザ光源２１２によって出射されるパルスに同期させる。
【００３１】
後に詳細に説明するように、光発振器２１６は、第１のＰＲＦであるｆＯＳＣでレーザパルスのビームを出射する。第１の光変調器２１８は、光発振器２１６からのパルスのサブセットを選択して、増幅器２２０に供給し、増幅させ、続いてパルスレーザ光源２１２から出力させる。第１の光変調器２１８の出力ＰＲＦは、第２のＰＲＦ、すなわちｆＰである。第１の光変調器２１８によるパルスの選択は、クロック２２２からの信号及びビーム位置コントローラ１１６から受信する位置データに基づいて行われる。
【００３２】
また、システムは、被加工物１１８に提供されるパルスの安定性を高めるために使用される第２の光変調器２２６を含む。一実施の形態においては、レーザサブシステムコントローラ２１４内のタイマ１４８は、第２の光変調器２２６を制御して、タイミングデータに基づいて、パルスレーザ光源２１２からパルスを透過させる。第２の光変調器２２６は、第１の光変調器２１８と同様に、ＡＯＭ、ＥＯＭ又は他の既知の光変調デバイスであってもよい。第２の光変調器２２６は、パルスレーザ光源２１２の外側に示しているが、この開示から、第２の光変調器２２６は、パルスレーザ光源２１２内に含ませてもよいことは当業者にとって明らかである。一実施の形態においては、本出願の譲受人に譲受されているＢａｉｒｄ他による米国特許第６，１７２，３２５号に開示されているように、第２の光変調器２２６は、レーザパルスゲートデバイスとして、又はパルス振幅変調器として制御可能である。また、本出願の譲受人に譲受されているＳｕｎ他による米国特許番号第６，９４７，４５４号に開示されているように、第２の光変調器２２６は、実質的に一定であって、実質的にパルスレーザ光源２１２と同様の繰返し率でパルスしてもよい。
【００３３】
また、システム２００は、増幅されたレーザパルスを、被加工物１１８上の選択された標的に方向付けるビーム位置補償要素を含む。ビーム位置補償要素は、音響光学偏向器２３０、高速ステアリングミラー２３２、後述するレーザコムインデクス付与モジュール（laser comb indexing module）２３４、これらの組合せ又は他の光学ステアリング要素を含んでいてもよい。例えば、電気光学偏向器を用いてもよいことは当業者にとって明らかである。ビームステアリング要素の制御は、光クロック２２２及びビーム位置コントローラ１１６から受信する位置データに基づいて行われる。
【００３４】
３．パルス同期方法の具体例
図３は、一実施の形態に基づき、図２に示すシステム２００を用いて被加工物１１８を処理する方法３００を示すフローチャートである。開始（３１０）の後、方法３００は、レーザサブシステムコントローラ２１４内のプロセスモードのタイマ１４８を、光発振器２１６のクロック２２２によって決定されたＰＲＦで設定（３１２）することを含む。タイマ１４８は、パルス遮蔽信号２２４、２２８を設定し、第１の光変調器２１８及び第２の光変調器２２６のゲートをオフにし、これによって、光発振器２１６が出射した使用可能なエネルギ量が被加工物１１８に到達することを防ぐ。
【００３５】
システム２００がポジションオンパルス（position-on-pulse）プロセスランの開始を準備すると、埋め込まれた制御コンピュータ１１４は、システム制御コンピュータ１１２から、処理すべき被加工物１１８上の標的箇所座標を受信（３１４）する。上述のように、オシレータモジュール２１６内の光クロック２２２は、埋め込まれた制御コンピュータ１１４にパルスタイミングデータを供給する。埋め込まれた制御コンピュータ１１４は、パルスタイミングデータを用いて、処理する必要がない標的の中間箇所座標を算出（３１６）する。埋め込まれた制御コンピュータ１１４は、標的箇所座標に中間箇所座標を加え、ベクトル処理コムを生成する。ベクトル処理コムは、標的及び中間標的ベクトル座標の行列を表す。
【００３６】
埋め込まれた制御コンピュータ１１４は、システム２００をポジションオンパルスモードに設定（３１６）する。また、埋め込まれた制御コンピュータ１１４は、箇所座標を表すベクトル処理コムを、バス１４０を介して、ビーム位置コントローラ１１６内のレジスタ１４２にロード（３１８）し、現在の箇所座標を選択する。更に、埋め込まれた制御コンピュータ１１４は、ポジションオンパルスモードをイネーブルにするデータを、バス１４４を介して、レーザサブシステムコントローラ２１４に送信する。タイマ１４８は、パルス遮蔽信号２２４、２２８の設定を継続し、第１の光変調器２１８がパルスレーザ光源２１２を遮蔽し、被加工物１１８にパルスエネルギが透過されないようにする。次に、方法３００は、現在の箇所座標に応じてビーム位置決め器１１０を移動（３２２）させる。
【００３７】
そして、方法３００は、Ｘ−Ｙ位置決め器の測定位置が正確度限界（accuracy limits）内で、現在の箇所座標によって定義された期待される位置に一致しているかについてクエリ（３２４）を行う。ビーム位置コントローラ１１６内のビーム位置エンコーダ１５４は、比較器１５４にＸ−Ｙ位置決め器１１０の現在位置を通知する。比較器１５４は、ビーム位置エンコーダ１５４からのデータをレジスタ１４２に格納されている現在の箇所座標と比較する。データ及び座標が所定の限界内で一致する場合、比較器１５４は、位置一致信号１５０を有効にする。
【００３８】
一方、データ及び座標が所定の限界内で一致しない場合、比較器１５４は、補正トリガ信号（図示せず）をアサート（３２６）する。そして、方法は、位置エラーを補償（３２８）する。後に詳細に説明するように、これは、ビーム位置決めシステム（例えば、Ｘ−Ｙ位置決め器１１０）及び／又は協働するビーム補償要素（例えば、ＡＯＤ２３０及び／又はＦＳＭ２３２）を調整すること、レーザコムインデクス付与を有効にすること、共振器ステージを介して繰返し制御アルゴリズムを実装すること、これらの１つ以上の組合せ、及び／又はここに開示する他の手法によって実現できる。
【００３９】
データ及び座標が所定の限界内で一致する場合、方法３００は、タイマ１４８を始動（３３０）する。一実施の形態においては、タイマ１４８は、パルスレーザ光源２１２からの出力と実質的に一致する制御信号を適用することによって、第２の光変調器２２６を透過状態に設定（３３２）し、これにより、第２の光変調器２２６は、被加工物１１８にパルスを透過する。第２の光変調器２２６は、サイクルの最後（３３４）に達するまで透過状態のまま残り、この時点で、タイマ１４８は、第２の光変調器２２６を、透過抑制状態（reduced transmissive state）に再び設定（３３６）する。他の実施の形態においては、第２の光変調器２２６は、パルスの透過を許容するために十分な所定の期間、透過状態のまま残る。この所定の期間が終わると、第２の光変調器２２６は、透過抑制状態に戻る。何れの実施の形態でも、第２の光変調器２２６が透過抑制状態になった後は、方法３００は、ステップ３１８に戻り、次の現在の座標位置について処理を続ける。
【００４０】
上述のように、第１の光変調器２１８は、増幅されて、ｆＰのＰＲＦによって第２の光変調器に供給されるパルスを選択する。本出願の譲受人に譲受されているＳｕｎ他による米国特許番号第６，９４７，４５４号に開示されているように、この手法によって、第２の光変調器２２６の熱負荷は、加工パルス要求の出現にかかわらず、実質的に一定のままになる。このような第２の光変調器２２６に対する一貫した負荷によって、熱負荷の変動に関連するレーザビーム品質の劣化、及びレーザビーム照準エラーが低減又は排除される。パルス間の振幅又はパルス間のエネルギの変動を光検出モジュール（図示せず）によって感知してもよく、続いて、第２の光変調器２２６の透過レベルの動的補正又は予測補正を制御して、このようなパルス間の変動を低減してもよい。
【００４１】
４．位置補償方法の具体例
上述のように、図３に示す方法３００は、Ｘ−Ｙ位置決め器１１０の現在位置が期待される位置窓を逸脱している場合に、位置エラーを補償（３２８）することを含む。これは、多くの異なる手法によって達成できる。図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ及び図４Ｄは、ある実施の形態に基づき、補正トリガ信号を検出（４１０）した後に、位置エラーを補償（３２８）するための幾つかの例示的な方法を示すフローチャートである。
【００４２】
図４Ａでは、方法３２８は、Ｘ−Ｙ位置決め器１１０上の被加工物１１８に対するビーム２１０の位置を調整するために、高速ビーム位置変更要素、例えば、図２に示すＡＯＤ２３０に位置補償信号を供給（４１２）することを含む。上述したように、ＥＯＤを使用してもよい。位置補償信号は、ＡＯＤ２３０が提供すべき偏向の方向及び量を示す値を含んでいてもよい。このような値は、（例えば、レーザサブシステムコントローラ２１４を介して）比較器１５４及び／又は位置エンコーダ１５４によって提供してもよく、位置エンコーダ１５４によって測定されるＸ−Ｙ位置決め器１１０の現在位置と、レジスタ１４２に保存されている期待される位置との間の差分を定義する。
【００４３】
方法３２８は、ＡＯＤ２３０が提供する調整が、位置エラーを補償するために十分であるかについてのクエリ（４１４）を行ってもよく、被加工物１１８に対するビーム２１０の位置が所定の限界内になるまで、位置補償信号の更新（４１６）を継続する。例えば、図２には示していないが、ＡＯＤ２３０に位置補正フィードバックを提供する光検出モジュールによってレーザビーム２１０の位置を検出してもよい。
【００４４】
図４Ｂでは、方法３２８は、Ｘ−Ｙ位置決め器１１０上の被加工物１１８に対するビーム２１０の位置を調整するために、図２に示すＦＳＭ２３２に位置補償信号を供給（４１２）することを含む。図４Ａに示す実施の形態と同様に、位置補償信号は、ＦＳＭ２３２が提供すべき偏向の方向及び量を示す値を含んでいてもよい。更に、方法３２８は、ＦＳＭ２３２が提供する調整が、位置エラーを補償するために十分であるかについてのクエリ（４１４）を行ってもよく、被加工物１１８に対するビーム２１０の位置が所定の限界内になるまで、位置補償信号の更新（４１６）を継続する。
【００４５】
図４Ｃは、図４Ａ及び図４Ｂの組合せであり、方法３２８は、ＡＯＤ２３０に一次位置補償信号を供給（４２０）することと、ＦＳＭ２３２に二次位置補償信号を供給（４２２）することを含む。ここでも、方法３２８は、ＡＯＤ２３０及び／又はＦＳＭ２３２が提供する調整が、位置エラーを補償するために十分であるかについてのクエリ（４１４）を行ってもよい。方法３００は、被加工物１１８対するビーム２１０の位置が所定の限界内になるまで、一次位置補償信号及び二次位置補償信号一方又は両方を更新（４１６）してもよい。一実施の形態においては、方法３２９は、まず、一次位置補償信号を更新し、追加的な調整が十分であるかを判定し、これが不十分な場合に、二次位置補償信号も更新する。このシーケンスは、被加工物１１８に対するビーム２１０の位置が所定の限界内になるまで繰返してもよい。
【００４６】
図４Ｄでは、方法３２８は、レーザコムインデクス付与モジュール２３４に位置補償信号を供給（４２４）することを含む。レーザコムインデクス付与モジュール２３４は、所望の補償の量（例えば、位置補償信号によって示されている量）に基づいて、ベクトル処理コムのレーザコムインデクスｋを変更（４２６）する。レーザパルスインデクスｋは、第１の光変調器２１８を用いて、光発振器２１６からのどのパルスをパルスレーザ光源２１２から透過させるかを決定するために用いられる整数値である。図５に関して後述するように、レーザコムインデクスｋは、第２の周波数コム（ｆＰ）をインクリメント又はデクリメントして、オフセット周波数（ｆＰ’）を生成することによって適用される。ここに示す具体例では、レーザコムインデクス付与モジュール２３４は、第１の光変調器２１８による光発振器パルス番号ｍ＝１の選択に続いて、レーザコムインデクスｋを１のオフセット（ｋ＝１）に指示し、この結果、オフセット処理周波数コムｆＰ’において、光発振器パルス番号ｍ＝１２が次に増幅される。
【００４７】
図５は、一実施の形態に基づくベクトル処理コムの使用を図式的に示している。ここに示すように、光発振器２１６は、第１のＰＲＦであるｆＯＳＣで一連のパルス５１０を提供する。連続するパルス５１０間の期間（パルス間周期）は、約１ナノ秒から約１００ナノ秒の桁であってもよい。また、約１００ナノ秒を超えるパルス間周期を用いてもよい。また、パルス間周期が約１ナノ秒未満の非常に小型の発振器を用いてもよいことは当業者にとって明らかである。これらの速度では、ビーム位置決めシステム（例えば、Ｘ−Ｙコントローラ１１０）が、被加工物１１８の特定の標的をレーザビーム２１０に正確に整列させることは、困難又は不可能であることがある。更に、増幅器２２０が、光発振器２１６によって提供される各パルスを効率的に増幅することは、困難又は不可能であることがある。したがって、第２のＰＲＦであるｆＰで動作する第１の光変調器２１８は、ｎ番目毎のパルスを選択して、被加工物１１８に透過させる。第２のＰＲＦであるｆＰ＝ｆＯＳＣ／ｎである。図５に示す具体例では、処理周波数インデクスｎ＝１０であり、これにより、透過されるパルスは（例えば、レーザコムインデクスｋをインクリメントすることによる位置補償がない場合）、発振器周波数コムパルスｍ＝１１、ｍ＝２１、ｍ＝３１…に対応する。この開示から、処理周波数インデクスｎを他の如何なる整数値にしてもよいことは当業者にとって明らかである。処理周波数インデクスｎは、例えば、Ｘ−Ｙ位置決め器１１０が、位置エラーを所定の限界内で維持しながら、第２のＰＲＦであるｆＰで標的間を移動できるように選択してもよい。
【００４８】
更に図５に示すように、システム制御コンピュータ１１２によって指示されるレーザＰＲＦ（例えば、ｆＰ）を変更することなく、整数光発振器パルス間隔によって、連続する２つのパルスの間でレーザコムインデクスｋをインクリメントしてもよい。この具体例では、第１のパルスｍ＝１が、第１の光変調器２１８によって、増幅のために透過された後、レーザコムインデクスｋは、ｋ＝０からｋ＝１にインクリメントされる。ｎ＝１０は、変更されていないので、この場合も、オフセット処理周波数ｆＰ’に対応する各パルスｍ＝１２、ｍ＝２２、ｍ＝３２、ｍ＝４２…の間では、光発振器２１６から１０個のパルスが出射される。このように、第１のパルスｍ＝１の後にレーザコムインデクスｋをインクリメントすると、処理コム内で第１の光変調器２１８によって透過される後続するパルスｍ＝１２、ｍ＝２２、ｍ＝３２、ｍ＝４２が、１／ｆＯＳＣの整数値でタイムシフトされ、且つ加工パルスが出射される新たなＰＲＦであるｆＰ’は、ｆＰに等しいままとなる。
【００４９】
再び、図４Ｄを参照すると、方法３２８は、パルス振幅安定化のために、レーザコムインデクスｋをインクリメントした後に、第２の光変調器２２６に入射する第１のパルスｍ＝１２を選択的に遮蔽（４２８）することを含む。第２の光変調器２２６を用いて、第１のパルスｍ＝１２を遮蔽することによって、パルス間周期が１／ｆＰより長い（短い）レーザコムインデクス付与に続いて、整定期間がパルス振幅を安定化させることができる。
【００５０】
連続する２つのパルス間でレーザコムインデクスｋをインクリメントすることによって、被加工面におけるレーザビームのシフト＝（ｋにおけるシフト）×（ビーム位置決め器速度×（１／ｆＯＳＣ））となる。例示的な数値の具体例として、ｆＯＳＣ＝１０ＭＨｚ、ｆＰ＝１ＭＨｚ、ビーム位置決め器装置速度＝５００ｎｍ／μｓである場合、ｋ＝１のシフト（例えば、パルスｍ＝１０から、パルスｍ＝１１へのシフト）によって、被加工面上で（５００ｎｍ／μｓ×０．１μｓ）＝５０ｎｍのシフトが生じる。同じ具体例において、ｆＯＳＣ＝１００ＭＨｚを用いると、被加工面におけるシフト＝５ｎｍとなる。これらの値は、ビームの位置変更及び他の位置決め要素を補助し、作動レーザパルスが割り当てられた被加工物の標的箇所を遮ることができるようにするレーザコムの拡大された能力を表している。これに代えて、ｆＰのＰＲＦにおけるパルスのバーストを採用し、ビーム位置コントローラ１１６と連携する、埋め込まれた制御コンピュータによる指示に従って、レーザコムにインデクスを付してもよいことは当業者にとって明らかである。
【００５１】
この説明から、ここに開示した位置エラー補償のための実施の形態の何れかを組み合わせて速度及び正確度を向上させてもよいことは当業者にとって明らかである。更に、位置エラー補償は、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄ及び図５に示す実施の形態に限定されない。例えば、他の実施の形態では、共振器ステージを採用して繰返し制御アルゴリズムを使用することによって、サーボ追従エラー（servo tracking error）を略々ゼロにすることができる。この実施の形態では、標的ラン（target runs）は、高速度及び高加速度で作成される。反復学習アルゴリズムが繰返しエラーを満足できる公差内に減少させることができるように、チャックステージは、（ギャッププロファイリングなしで）正確に同じ動きを繰返す。そして、上述のように、ビーム補償要素を用いて、更なる補償を行ってもよい。
【００５２】
これに加えて、又は他の実施の形態では、ビーム偏向要素（例えば、ＡＯＤ２３０又はＦＳＭ２３２）がビーム２１０をステアリングし、時間的に蓄積された速度エラーを補正してもよい。速度が遅過ぎる場合、システム２００は、レーザパルスがビームステアリングデバイスの偏向範囲内に留まるように、レーザパルスをスキップしてもよい。システム２００が偏向デバイス上の範囲を超えてしまう程に速度が速過ぎる場合、システム２００は、第１のラン上のあるリンクを処理した後、第２の又は更なるランを実行して、他の標的を処理してもよい。これは、通常、処理時間が長くなるので、望ましくない場合がある。したがって、幾つかの実施の形態では、システム２００は、最低の速度がＰＲＦ×ピッチを超えないように、ＰＲＦ×標的ピッチの積より遅くリンクランを処理するようにしてもよい。
【００５３】
別の実施の形態では、１パルスあたりの光発振器出力エネルギが被加工物の効率的なフォトニックコムレーザ処理（photonic comb laser processing）に十分である場合、光発振器２１６からの単一又は複数の出力パルスを処理で直接使用してもよい。
【００５４】
５．変調されたビームレットアレイを用いるフォトニックミリングの具体例
一実施の形態においては、ここに説明したシステム及び方法は、半導体リンク構造を含む被加工物標的のアレイミリング（array milling）のために用いられる。後述するように、図２に示すレーザパルス処理システム２００は、パルスレーザ光源２１２によって生成されたレーザビーム２１０からビームレットのアレイを生成するように構成されたフォトニックミリングサブシステム（photonic milling subsystem）を含んでいてもよい。フォトニックミリングサブシステムは、各ビームレットを変調し、被加工物１１８上の標的にビームレットの変調されたアレイを供給する。システム制御コンピュータ１１２及び／又は埋め込まれた制御コンピュータ１１４は、特定の被加工物構造を処理するために、ビームレットの変調されたアレイから使用することができるパルスの数を判定するように構成されている。これに加えて、又は他の実施の形態では、主発振器に挿入されるスペクトルバンドパス要素（spectral bandpass element）を変更することによって、ピコ秒ＭＯＰＡレーザ光源のパルス幅をプログラミングする。ある実施の形態では、上述したように、ビーム位置決めシステムのための基準タイミング要素として主発振器を使用する。
【００５５】
後述するように、例えば、傾斜反射板（gradient reflectivity plate）を用いて、ビームレットのアレイを生成してもよい。また、例えば、偏光分離及び再結合光学素子を用いて、ビームレットのアレイを生成してもよい。また、ビームレットのアレイは、１つ以上の回折光学要素を用いて生成してもよい（後に説明する図２０参照）。
【００５６】
フォトニックミリングサブシステムは、様々な異なるレーザ光源を含んでいてもよい。一実施の形態においては、レーザ光源は、約１０ｋＨｚより高く、より好ましくは、約１００ｋＨｚより高いＰＲＦで、１パルスあたりの適切なエネルギを発生させるように構成されたダイオード励起受動モード同期ＭＯＰＡを含む。Ｂａｉｒｄ他による国際出願公開番号ＷＯ２００８／０１４３３１号に記述されているようなファイバ主発振器を採用したタンデム光増幅器を用いてもよい。このような実施の形態の幾つかでは、ファイバ主発振器は、パルス幅が約１００フェムト秒〜約５００ピコ秒の範囲にあるレーザパルスを提供する。更に他の実施の形態では、パルス型主発振器ファイバパワー増幅器（pulsed master oscillator fiber power amplifier：ＭＯＦＰＡ）を用いてもよい。
【００５７】
図６は、一実施の形態に基づく動的ビームアレイを用いて、被加工物標的を処理するためのフォトニックミリングサブシステム６００のブロック図である。フォトニックミリングサブシステム６００は、レーザ光源６１０、調整光学素子（conditioning optics）６１２、ビームレット生成モジュール６１４、ビームレット変調器６１６、光検出モジュール６１８及びビームレット送達光学素子（beamlet delivery optics）６２０を含む。
【００５８】
レーザ光源６１０からのレーザビーム６２２は、ビーム調整光学素子６１２を介して、ビームレット生成モジュール６１４に方向付けられる。後に詳細に説明するように、ビームレット生成モジュール６１４は、レーザビーム６２２をビームレットアレイ６２４に分離する。説明の目的のために、ここでは、ビームレットアレイ６２４をｑ×ｒビームレットアレイ６２４とも呼び、ｑは、第１の方向（例えば、行）におけるビームレットの数を表し、ｒは、アレイの第２の次元（例えば、列）におけるビームレットの数を表す。ビームレット生成モジュール６１４は、ｑ×ｒビームレットアレイ６２４をビームレット変調器６１６に供給し、ビームレット変調器６１６は、入射する各ビームレットを指示された出力ビームレットエネルギ値に減衰させる。ビームレット変調器６１６は、変調されたｑ×ｒビームレットアレイ６２６を出力し、変調されたｑ×ｒビームレットアレイ６２６は、光検出モジュール６１８によって抽出されてビームレット送達光学素子６２０に供給される。ビームレット送達光学素子６２０は、変調されたｑ×ｒビームレットアレイ６２６を被加工物１１８に集光する。変調されたｑ×ｒビームレットアレイ６２６のそれぞれのビームレットのエネルギ値は、例えば、図２に示すシステム制御コンピュータ１１２によって指示される。
【００５９】
（Ａ）フォトニックミリングのためのレーザ光源及び変調方法
一実施の形態においては、レーザ光源６１０は、図２に示し、先に詳細に説明したパルスレーザ光源２１２を含む。
【００６０】
他の実施の形態においては、レーザ光源６１０は、ピコ秒ファイバ主発振器を採用したタンデム光増幅器を含む。このような実施の形態の１つでは、基本レーザ出力の後段に高調波変換モジュール（図２に示す高調波変換モジュール２２３等）を接続して、高調波出力を生成してもよい。タンデム光増幅器には、約５００ナノ秒〜約１ピコ秒の範囲のパルス幅で、約２．２μｍ〜約１００ｎｍの範囲の波長で、より好ましくは、約２．０μｍ〜約２００ｎｍの範囲の波長で出射するダイオード励起ファイバ主発振器を組み込んでもよい。
【００６１】
変調方法は、シードダイオードの直接変調、パルス又は連続波（continuous wave：ＣＷ）シード出力の外部変調、又はＡＯＭ及び／又はＥＯＭによるパワー増幅段への入力の外部変調を含んでいてもよい。パワー増幅段に供給されるポンプパワーの変調によって、レーザ光源６１０が生成する一時的なパルス波形を更に変更してもよい。
【００６２】
他の実施の形態においては、レーザ光源６１０は、約５００ナノ秒〜約１００ピコ秒の間のパルス幅で、約２．２μｍ〜約１５０ｎｍの範囲の波長のパルスを出射するＱスイッチダイオード励起固体レーザを含む。レーザ光源６１０は、共振器内又は共振器外の高調波変換光学素子を用いてもよい。レーザ光源６１０は、ＣＷ発光の能力を有していてもよい。この場合、Ｑスイッチに供給されるＲＦウィンドウゲート（RF window gate）の変調によって、一時的なパルス波形が制御される。また、固体レーザに供給されるダイオードポンプパワーの変調によって、レーザ光源サブシステムが生成する一時的なパルス波形を更に変更してもよい。
【００６３】
他の実施の形態においては、レーザ光源６１０は、約１００ピコ秒〜約１０フェムト秒の範囲のパルス幅で、約２．２μｍ〜約１５０ｎｍの範囲の波長のパルスを出射するＭＯＰＡである。レーザ光源６１０は、共振器内又は共振器外の高調波変換光学素子を採用してもよい。変調方法は、ダイオードポンプ変調又はＡＯＭ及び／又はＥＯＭによるパワー増幅器への入力の外部変調を含んでいてもよい。パワー増幅器に供給されるポンプパワーの変調によって、レーザ光源６１０が生成する一時的なパルス波形を更に変更してもよい。一実施の形態においては、主発振器は、ファイバレーザ主発振器であり、パワー増幅器は、ファイバパワー増幅器である。この構成は、超高速ファイバレーザ（ultrafast fiber laser）として当業者に知られている。
【００６４】
更に他の実施の形態では、レーザ光源６１０は、約１００ピコ秒以下であるが１０フェムト秒より長い範囲のパルス幅で、約２．２μｍ〜約１５０ｎｍの範囲の波長のパルスを出射するパルス幅可調整ＭＯＰＡを含む。例えば、図７Ａは、一実施の形態に基づく、パルス幅がプログラミング可能なフォトニックミリングシステム７００のブロック図である。システム７００は、システム制御コンピュータ１１２を介してパルス幅選択を提供するグラフィカルユーザインタフェース（graphical user interface：ＧＵＩ）７１０と、サブシステム制御回路７１２と、フォトニックミリングサブシステム６００’とを含み、フォトニックミリングサブシステム６００’は、プログラミング可能なパルス幅要素（programmable pulsewidth element）７１４を有するレーザ光源６１０’を含む。ユーザは、パルス幅選択ＧＵＩ７１０を用いて、レーザ光源６１０’が生成するレーザビーム６２２のパルス幅を選択的に変更できる。サブシステム制御回路７１２は、ユーザによる選択に対応してプログラミング可能なパルス幅要素７１４を制御して、パルス幅を調整する。
【００６５】
このような実施の形態の１つでは、プログラミング可能なパルス幅要素７１４は、主発振器に挿入され、約５０ピコ秒〜約１０フェムト秒の範囲で、レーザ光源６１０’の離散的なパルス幅の調整を実現する。例えば、図７Ｂは、一実施の形態に基づく、プログラミング可能なパルス幅要素７１４がＭＯＰＡ７１８の主発振器７１６に組み込まれた、図７Ａに示すフォトニックミリングサブシステム６００’のブロック図である。ＭＯＰＡ７１８は、パワー増幅器７２０を含む。図７Ｂに示す例示的な実施の形態では、プログラミング可能なパルス幅要素７１４は、プログラミング可能なバンドパスフィルタを含む。
【００６６】
プログラミング可能なパルス幅要素７１４を有するレーザ光源６１０’は、共振器内又は共振器外の高調波変換光学素子を採用してもよい。変調方法は、ダイオードポンプ変調又はＡＯＭ及び／又はＥＯＭによるパワー増幅器７２０への入力の外部変調を含んでいてもよい。パワー増幅器７２０に供給されるポンプパワーの変調によって、レーザ光源６１０’が生成する一時的なパルス波形を更に変更してもよい。一実施の形態においては、主発振器７１６は、ファイバレーザ主発振器であり、パワー増幅器７２０は、ファイバパワー増幅器である。
【００６７】
図６に戻って説明を続けると、他の実施の形態では、レーザ光源６１０は、約５０ピコ秒〜約１０フェムト秒の範囲のパルス幅で、約２．２μｍ〜約１５０ｎｍの波長のパルスを出射する主発振器再生増幅器を含む。レーザ光源６１０は、共振器内又は共振器外の高調波変換光学素子を採用してもよい。変調方法は、ダイオードポンプ変調又はＡＯＭ及び／又はＥＯＭによるパワー増幅器への入力の外部変調を含んでいてもよい。パワー増幅器に供給されるポンプパワーの変調によって、レーザサブシステムが生成する一時的なパルス波形を更に変更してもよい。
【００６８】
（Ｂ）ビームレット生成
図８Ａ、図８Ｂ及び図８Ｃは、一実施の形態に基づく、離散的にバンド化された反射板（discretely banded reflectivity plate）８１０を含むビームレット生成モジュール６１４を様々な視点から示す図である。図８Ａは、第１の表面Ｓ１及び第２の表面Ｓ２を有する離散的にバンド化された反射板８１０の側面図である。図８Ｂは、第１の表面Ｓ１の正面図である。図８Ｃは、第２の表面Ｓ２の正面図である。図８Ａ及び図８Ｂに示すように、第１の表面Ｓ１及び第２の表面Ｓ２は、それぞれがそれぞれの反射率Ｒ１、Ｒ２…Ｒｎを有する離散的な部分又はバンド（band）を含む。
【００６９】
図８Ａに示すように、バンドは、（例えば、レーザ光源６１０が提供する）入力レーザビーム６２２が、第１の表面Ｓ１を介して離散的にバンド化された反射板８１０に入射し、第２の表面Ｓ２で部分的に反射され、及び第２の表面Ｓ２を介して部分的に透過されて第１のビームレット８１２を形成するように第１の表面Ｓ１及び第２の表面Ｓ２に配置される。第１の表面Ｓ１は、第１のビームレット８１２の部分を構成しないビームの一部を反射して、第２の表面Ｓ２に戻す。第２の表面Ｓ２は、再び、ビームを部分的に反射し、ビームを部分的に透過して第２のビームレット８１４を生成する。第１の表面Ｓ１は、第２のビームレット８１４の部分を構成しないビームの一部を反射して、第２の表面Ｓ２に戻す。第２の表面Ｓ２は、再び、ビームを部分的に反射し、ビームを部分的に透過して第３のビームレット８１６を生成する。このプロセスは、離散的にバンド化された反射板８１０がビームレットアレイ６２４のための所望の数のビームレットを生成するまで繰返される。図には示していないが、ビームレット生成モジュール６１４は、入力レーザビーム６２２の一部を、複数の離散的にバンド化された反射板８１０に方向付け、ｑ×ｒビームレットアレイ６２４を生成する１つ以上のビームスプリッタを含んでいてもよい。
【００７０】
図９は、他の実施の形態に基づくビームレット生成モジュール６１４のブロック図である。この例示的な実施の形態のビームレット生成モジュール６１４は、第１の１／４波長板９１０、偏光ビームスプリッタキューブ９１２、第２の１／４波長板９１４、第１のミラー９１６、第３の１／４波長板９１８及び第２のミラー９２０を含む。第１の１／４波長板９１０は、直線偏光入射レーザビーム６２２を受け取り、偏光ビームスプリッタキューブ９１２に円偏光ビームを透過する。円偏光ビームの一部は、偏光ビームスプリッタキューブ９１２の出力表面を介して、第１のビームレット９２２として透過される。そして、円偏光ビームの他の部分は、偏光ビームスプリッタキューブ９１２の第１のチャネルに反射され、ここで、第２の１／４波長板９１４を介して第１のミラー９１６に方向付けられる。ビームは、第１のミラー９１６で反射し、第２の１／４波長板９１４の２回目の通過によって、ｐ偏光光になる。ｐ偏光成分は、偏光ビームスプリッタキューブ９１２の第２のチャネルに入り、ここで、同様に第３の１／４波長板９１８を透過し、第２のミラー９２０で反射し、第３の１／４波長板９１８を再び透過した後、偏光ビームスプリッタキューブ９１２の出力表面から、第２のビームレット９２４として出射される。図９に示すような更なるビームレットアレイ生成モジュール６１４を用いて、ｑ×ｒビームレットアレイ６２４内で更なるビームレットを生成してもよい。これに加えて、又は他の実施の形態では、図２０に示すように、１つ以上の回折光学要素２０１０がｑ×ｒビームレットアレイ６２４内のビームレットを生成してもよい。回折光学要素２０１０は、２次元又は３次元のアレイ６２４内で所望のビームレットの分布を生成するように形成された格子を含んでいてもよい。
【００７１】
図９に戻って説明すると、第１のビームレット９２２及び第２のビームレット９２４は、略々共線上にあってもよく、ビームレットアレイ生成モジュール６１４の光学部品の整列の変動のために互いにランダムにオフセットしていてもよい。なお、この開示から、第１のビームレット９２２及び第２のビームレット９２４の経路が互いに実質的に平行で、且つ所望の距離だけ離間するように、ビームレットアレイ生成モジュール６１４の光学素子に制御された量のオフセットを導入してもよいことは当業者にとって明らかである。例えば、図９に示す第２のミラー９２０を、交線の頂点が偏光ビームスプリッタキューブ９１２の中点に平行な線に沿ったミラーの対（図示せず）に置換してもよい。他の具体例として、ミラー９１６、９２０を相補的に（例えば、一方を時計回り、他方を反時計回りに）僅かに傾けることによってオフセットを実現してもよい。第１のビームレット９２２及び第２のビームレット９２４の経路をオフセットさせる他の手法も当業者にとって明らかである。
【００７２】
（Ｃ）標的整列
一実施の形態においては、システム制御コンピュータ１１２は、図２に示すＸ−Ｙ位置決め器１１０を制御して、ビームレット送達光学素子６２０によって被加工物１１８上の特定の標的に集光される変調されたｑ×ｒビームレットアレイ６２６の送達を調整する。一実施の形態においては、アドレス指定可能なビームレット（addressable beamlet）のそれぞれについて現在位置信号を生成する。上述したように、レーザコムインデクス付与と組み合わせて、離散的又はマルチチャネルビーム位置補償要素を採用して、所定の正確度限界内の現在位置性能を達成してもよい。
【００７３】
例えば、被加工物標的は、半導体デバイス上に配列された導電性リンクを含んでいてもよい。上述のように、レーザパルスは、ＤＲＡＭデバイスの不良メモリセルへの導電性リンクを除去するために使用してもよい。このような導電性リンクは、１次元パターン又は２次元パターンで配列されていてもよい。例えば、図１０は、導電性リンク１０１０に一般的に用いられる様々なパターンを図式的に示している。ここに示すパターンは、ハシゴ（ladder）パターン１０１２、フォーク（fork）パターン１０１４、魚骨（fishbone）パターン１０１６及び互い違い（staggered）パターン１０１８を含む。但し、この開示から、如何なるパターンを用いてもよいことは当業者にとって明らかである。
【００７４】
一実施の形態においては、システム制御コンピュータ１１２は、Ｘ−Ｙ位置決め器１１０を動作させるステップを実行し、変調され集光されたｑ×ｒビームレットアレイ６２６が被加工物標的に空間的に一致するように、パターンを繰返す。例えば、図１１は、一実施の形態に基づいて、ビームレットアレイ６２４を用いて、一組の標的（例えば、図１０に示す導電性リンク１０１０）を処理する方法１１００のフローチャートである。開始（１１１０）の後、方法１１００は、一組の標的に対して複数のビームレット経路を整列（１１１２）させることを含む。例えば、システム制御コンピュータ１１２は、Ｘ−Ｙ位置決め器１１０及びビームレット送達光学素子６２０を制御して、被加工物１１８上であるパターンに配列されているｑ×ｒターゲットに対して、ｑ×ｒビームレット経路を空間的に整列させてもよい。
【００７５】
ビームレット経路を標的に整列させた後、レーザ光源６１０がレーザパルス６２２を生成（１１１２）し、ビームレット生成モジュール６１４がレーザパルスをビームレットアレイ６２４に分割（１１１６）し、ビームレット変調器６１６がビームレットアレイ６２４を変調（１１１８）し、ビームレット送達光学素子６２０が変調されたビームレットアレイ６２６を集光（１１２０）する。そして、方法１１００は、変調され、集光されたビームレットアレイ６２６によって一組の標的を処理（１１２２）し、処理すべき標的の組が他にあるかについてクエリ（１１２４）を行う。処理すべき他の標的の組がある場合、システム制御コンピュータ１１２は、ビームレット経路を新たな標的の組に整列（１１１２）させ、方法１１００を繰返す。全ての標的の組が処理されると、方法１１００は、終了（１１２６）する。
【００７６】
他の実施の形態においては、システム２００のシステム制御コンピュータ１１２は、複数のビームレットによって送達される単一のパルスの合計によって、被加工物標的が連続して処理されるように、被加工物標的ピッチを、レーザＰＲＦ、ビームレットアレイピッチ、及びＸ−Ｙビーム位置決め器１１０の速度に調和させる。図１２は、一実施の形態に基づく、被加工物標的ピッチ１２０８とビームレットピッチ１２１０との間の関係を図式的に示している。ここに示すように、ビームレット１２１２間の距離又はピッチ（ビームレットピッチ１２１０）は、標的１２１４間のピッチ（標的ピッチ１２０８）及びレーザ光源６１０のＰＲＦに対して、以下のような関係を有する。
【００７７】
ｃ×（ビームレットピッチ）＝ｄ×（被加工物ターゲットピッチ）
ここで、ｃ及びｄは、整数であり、被加工物ターゲットピッチ＝ステージ速度／ＰＲＦであり、整数ｃ及びｄは、好ましくは、ｃ／ｄ＝整数値となるように選択される。
【００７８】
図１２では、ビームレットピッチ１２１０は、（ΔｘＢＬ）ｉ，ｊで表され、被加工物ピッチ１２０８は、（Δｘｐ）ｈで表され、ここで、ｉは、ビームレット番号インデクスであり、ｊは、パルス番号インデクスであり、ｈは、被加工物標的インデクスである。したがって、ここでは、例えば、特定のパルスｊから生成される特定のビームレットｉを（ｂｉ：ｐｊ）と表すことができる。（連続的なスキャンがないとき）ステージが一定の速度で移動している場合、１つの被加工物標的毎に送達可能な最大のパルス数は、ビームレットの数ｉと等しい。実例として、連続するレーザパルスｊのそれぞれから生成された３つのビームレット１２１２（ｉ＝３）について検討する。この具体例では、レーザ光源から連続するレーザパルスが出射されると共に、レーザビーム経路は、図１２に示す被加工物標的１２１４上を左から右に移動する。第１の被加工物標的１２１４は、第１のパルスから生成される第３のビームレット１２１２（ｂ３：ｐ１）、第１のパルスから生成される第２のビームレット（ｂ２：ｐ１）、及び第１のパルスから生成される第１のビームレット（ｂ１：ｐ１）によって連続的に処理される。第２の標的１２１４は、第２のパルスの第３のビームレット（ｂ３：ｐ２）、第２のパルスの第２のビームレット（ｂ２：ｐ２）、及び第２のパルスの第１のビームレット（ｂ１：ｐ２）によって処理される。
【００７９】
（Ｄ）ビームレット振幅制御
一実施の形態においては、変調され、集光されたビームレットアレイ６２６は、振幅を指定することができる。アレイ６２６の各ビームレット１２１２の振幅は、ｂｊ：ｐｉ：Ａと表され、ここで、Ａは、０と１の間の実数であり、０は、最小のパルス振幅を表し、１は、最大のパルス振幅を表し、中間の値は、これらの最小値及び最大値の間でスケーリングされた振幅値を表す。実例として再び３つのビームレット（ｉ＝３）のケースについて検討すると、第１の標的１２１４及び第３の標的１２１４が最大のパルス数及び１パルスあたりの最大振幅で切削され、第２の標的１２１４が切削されない場合、フォトニックミリングパターンは、以下のようにプログラミングされる。
【００８０】
第１の被加工物標的：（ｂ３：ｐ１：１）；（ｂ２：ｐ１：１）；（ｂ１：ｐ１：１）
第２の被加工物標的：（ｂ３：ｐ２：０）；（ｂ２：ｐ２：０）；（ｂ１：ｐ２：０）
第３の被加工物標的：（ｂ３：ｐ３：１）；（ｂ２：ｐ３：１）；（ｂ１：ｐ３：１）
一実施の形態においては、図６に示す光検出モジュール６１８は、ビームレット１２１２毎に特定の被加工物標的１２１４に印加される総エネルギをリアルタイムで算出するように構成されている。光検出モジュール６１８は、ビームレット変調器６１６にエラー補正補償信号を供給して、連続するビームレット振幅ｂｊ：ｐｉ：Ａｉ，ｊ，ｈを調整する。これによって、被加工物標的１２１４に送達される１パルスあたりの総エネルギを非常に精密に制御できる。また、これによって、特定の標的１２１４に印加される総エネルギを精密に制御できる。例えば、光検出モジュール６１８は、特定の標的１２１４に印加される一連のビームレット１２１２の総エネルギが所定の閾値に達するかこれを超えることを判定できる。閾値に達すると、光検出モジュール６１８は、ビームレット変調器６１６を制御して、更なるビームレット１２１２を遮蔽して、その特定の標的１２１４に伝達されないようにする。この開示から、他の要素を用いて、１パルスあたりのエネルギ又は特定の標的１２１４に印加される総エネルギを制御してもよいことは当業者にとって明らかである。例えば、光検出モジュール６１８が図７Ａ及び図７Ｂに示すプログラミング可能なパルス幅要素にフィードバックを行うことによって、レーザ光源６１０’が提供するパルスのエネルギを調整してもよい。
【００８１】
６．帯状の領域の処理の具体例
ここに説明したシステム及び方法は、帯状の領域の処理の実施の形態で使用することができ、ここで、パルスは、オンザフライで、被加工物上の標的構造の行に沿って、又は隣接する行間で偏向される。上述のように、図２に示す光発振器２１６は、高いＰＲＦ（例えば、数十ｋＨｚ〜数ＭＨｚ）でパルスを提供し、このパルスは、ビーム位置変更要素（例えば、ＡＯＤ２３０、ＦＳＭ２３２及び／又はレーザコムインデクス付与モジュール２３４）によって、移動加工窓内で方向付けられる。
【００８２】
一例として、図１３は、ウェハ１３１０の処理を表している。従来の連続的なリンクブローイング処理は、各リンクラン毎にウェハ１３１０を横断するＸ−Ｙ移動ステージ１１０の走査を必要とする。ウェハ１３１０を横断しながら繰返し、前後に走査を行うことによって、ウエハ全体の処理が完了する。マシンは、前後に走査して全てのＸ軸リンクラン１３１２（実線で示す。）を処理した後、Ｙ軸リンクラン１３１４（破線で示す）を処理する。この具体例は、単に例示的なものである。この他のリンクラン及びプロセスの様式も可能である。例えば、ウェハ又は光学レール（optics rail）を動かすことによってリンクを処理することも可能である。更に、リンクバンク及びリンクランは、連続動作で処理しなくてもよい。
【００８３】
ＤＲＡＭを含むウェハ１３１０では、例えば、Ｘ軸リンクラン１３１２とＹ軸リンクラン１３１４との間の領域１３１６にメモリセル（図示せず）が位置していることがある。説明のために、Ｘ軸リンクラン１３１２及びＹ軸リンクラン１３１４の交点の近くのウェハ１３１０の一部を拡大し、グループ又はリンクバンク内に配列されている複数のリンク１３１８を示す。包括的に言えば、リンクバンクは、ダイの中心の近くであって、デコーダ回路の近くにあり、何れのメモリセルのアレイの上にもない。リンク１３１８は、ウェハ１３１０全体のうちの比較的小さい領域を覆っている。
【００８４】
図１４、図１７及び図１８は、帯状領域処理のための代替の実施の形態の具体例を示しており、これらは、例示的なものである。図１４、図１７及び図１８に関連して説明する帯状領域処理の原理は、ここに説明する他の実施の形態（例えば、図２）にも適用できることは当業者にとっては明らかである。
【００８５】
図１４は、一実施の形態に基づくＡＯＤ１４１０を含むレーザ処理システム１４００の概略図である。レーザ１４１４が出射するパルスレーザビーム１４１２を偏向するように構成されると共に、２個の連続したパルスを２個の横方向に離間したリンクバンク内の２個の異なるリンクに送達できる非常に高速なデバイスを、ＡＯＤ１４１０は含む。一実施の形態においては、ＡＯＤ１４１０は、１次元で（例えば、走査方向に垂直に）レーザパルスを偏向するように構成されている。他の実施の形態においては、ＡＯＤ１４１０は、２次元で（例えば、走査方向に垂直及び走査方向に平行に）レーザパルスを偏向するように構成されている。他の実施の形態では、２個のＡＯＤを用いて、２次元の偏向を提供する。
【００８６】
また、一実施の形態においては、レーザパルスが被加工物１４１８（例えば、複数のリンクを有する半導体ウェハ）に到達するように、又はこれをブロックするように構成されたスイッチ１４１６を、レーザ処理システム１４００は備える。スイッチ６１６は、ＡＯＤ又は音響光学変調器（acousto-optic modulator：ＡＯＭ）デバイスを含んでいてもよい。なお、一実施の形態においては、パルスレーザビーム１４１２をビームダンプ（図示せず）に選択的に向け、当該レーザパルスが被加工物１４１８に到達することをブロックするように構成された単一のデバイスを、スイッチ１４１６及びＡＯＤ１４１０は含む。
【００８７】
更に、図１４に示すように、レーザ処理システム１４００は、異なる偏向を受けたビーム経路（ＡＯＤ１４１０を出る実線及び破線として示している）を、フォーカスレンズ１４２６の入射瞳に対応するミラー１４２４（又はＦＳＭ等の他の向き変更デバイス）上の同じ位置に向けるリレーレンズ１４２２を備えていてもよい。実際の動作では、ＡＯＤ１４１０が提供する異なる偏向角によって、異なるパルスが被加工物１４１８上の別の位置に向けられる。図には示していないが、一実施の形態では、コンピュータが読取可能な媒体に保存された命令を実行するように構成されているコントローラが、ＡＯＤ１４１０を制御し、レーザパルスのシーケンスを、被加工物１４１８上の所望の位置に選択的に偏向する。
【００８８】
この開示から、システム１４００は、例示的なものであり、他のシステム構成も可能であることは当業者にとって明らかである。実際、他の様々な例示的システムの実施の形態を後に説明する。
【００８９】
図１５は、一実施の形態に基づき、横方向に離間した複数のリンクバンク１５１０、１５１２、１５１４、１５１６、１５１８、１５２０を走査する加工窓１５００を示す概略図である。各リンクバンク１５１０、１５１２、１５１４、１５１６、１５１８、１５２０は、切断されていない複数のリンク１５２２と、加工窓１５００が複数のリンクバンク１５１０、１５１２、１５１４、１５１６、１５１８、１５２０に亘って走査しながら、一連のレーザパルスによって切断された複数のリンク１５２４とを含む。
【００９０】
一実施の形態においては、レーザ処理システム１４００は、移動加工窓１５００内で何れかのリンク１５２２、１５２４を切断するように構成されている。このように、図１５に示す具体例では、システム１４００は、６個のリンクバンク１５１０、１５１２、１５１４、１５１６、１５１８、１５２０を処理するために、６個の個別のリンクランを用いるのではなく、１回の通過で６個のリンクバンク１５１０、１５１２、１５１４、１５１６、１５１８、１５２０の全てを処理し、システムスループットを著しく向上させている。一実施の形態においては、例えば、単一のビーム経路を介して提供される１００ｋＨｚのレーザ、５０μｍ×５０μｍの加工窓、低性能ステージ（例えば、１軸あたり１Ｇの加速度及び２０ｍｓに整定時間）を含むシステムでは、従来のリンク処理システムに比べて、スループットを２〜３倍に高めることができる。このようなシステムは、高ＰＲＦレーザ（例えば、３００ｋＨｚ）、高性能ステージ（例えば、１ｍ／秒のリンクラン、５Ｇの加速度、０．００１秒の整定時間）を含む２ビームシステムに匹敵する。性能が低いステージを有するシステムを構築する方が、著しく簡単で、低コストである。更に、シングルビームシステムは、２ビームシステムを構築する場合に比べて、構築がより簡単で、低コストである。
【００９１】
一実施の形態においては、加工窓１５００は、複数のリンク１５２４を切断しながら、実質的に連続的な動きで、複数のリンクバンク１５１０、１５１２、１５１４、１５１６、１５１８、１５２０に亘って走査する。他の実施の形態においては、加工窓１５００は、一連の離散的な動きによって、複数のリンクバンク１５１０、１５１２、１５１４、１５１６、１５１８、１５２０に亘って段階的に走査する。このような実施の形態の１つでは、加工窓は、各ステップ又はホップの間に、２つの互いに排他的なリンク１５２２、１５２４の組を含む。すなわち、システム１４００は、第１の位置において、加工窓１５００内で、軸上方向及び軸交差方向の両方において、リンク１５２２、１５２４の第１の組を処理でき、その後、加工窓１５００は、リンクの第２の（異なる）の組を含む第２の位置に動く。他の実施の形態においては、加工窓１５００は、より小さいステップで走査方向を進み、各リンクバンク１５１０、１５１２、１５１４、１５１６、１５１８、１５２０に対応するリンク１５２２、１５２４の１個のグループ（例えば、１個の列）は、リンク１５２２、１５２４の他のグループが走査窓１５００を出るステップの間に走査窓１５００に入る。このようにして、システム１４００は、各ステップの間に、異なるリンクバンク１５１０、１５１２、１５１４、１５１６、１５１８、１５２０内の横方向に離間したリンク１５２２、１５２４のグループ又は列を処理する。
【００９２】
この開示から、加工窓１５００及びリンクバンク１５１０、１５１２、１５１４、１５１６、１５１８、１５２０の相対的寸法に応じて、システム１４００は、６個より多くのリンクバンクを１回の通過で処理できることは当業者にとって明らかである。更に、システム１４００は、６個未満のリンクバンクを１回の通過で処理してもよく、これは、例えば、１回の通過で単一のリンクバンクを処理することを含む。
【００９３】
この開示から、システム１４００は、加工窓１５００内で実質的に平行に、横方向に離間したリンクバンク１５１０、１５１２、１５１４、１５１６、１５１８、１５２０を処理することに限定されないことも当業者には明らかである。実際に、加工窓１５００を通過するリンク１５２２、１５２４は、如何なるパターンに配置してもよい。また、切断されたリンク１５２４は、如何なる順序で切断してもよい。更に、図１５は、Ｘ方向（水平方向）への一定の走査方向を示しているが、走査方向は、Ｙ方向（垂直方向）であってもよく、Ｘ方向及びＹ方向の組合せであってもよく、及び／又はウェハのＸＹ平面を巡ってランダムなパターンであってもよい。一実施の形態においては、走査方向は、スループットを最適化するように選択される。
【００９４】
例えば、図１６は、一実施の形態に基づく、Ｘ軸に沿って延びる複数の横方向に離間したリンクバンク１５１０、１５１２、１５１４、１５１６、１５１８、１５２０及びＹ軸に沿って延びる複数のリンクバンク１６１０、１６１２を走査する加工窓１５００を概略的に示している。Ｘ軸に沿って延びる横方向に離間したリンクバンク１５１０、１５１２、１５１４、１５１６、１５１８、１５２０に亘る加工窓１５００の１回の通過において、加工窓１５００は、Ｙ軸に沿って延びる複数のリンクバンク１６１０、１６１２内のリンク１５２２、１５２４の少なくとも一部も通過する。再び、図１６に示すように、システム１４００は、加工窓１５００を通過するリンク１５２２、１５２４の何れをも選択的に切断することができる。
【００９５】
一実施の形態においては、システム１４００は、スループットを最大化し、又は向上させるために、加工窓１５００内のリンクブローのシーケンスを区分けし、順序付ける。この最大化され又は向上されたスループットを実現するために、システム１４００は、加工窓１５００のサイズに適合するステージ速度、任意の時点でブローされる加工窓１５００内のリンク１５２２、１５２４の数、及びリンクブローの順序を算出する。このような実施の形態の１つでは、システム１４００は、ブロックされるパルスの数を減少させるようにステージ速度を選択する。また、ステージ速度は、ブローすべき全てのリンクが、加工窓１５００の１回の通過で確実にブローされるように選択してもよい。一実施の形態においては、ステージ速度は、一定であってもよい。
【００９６】
他の実施の形態では、ステージ速度は、現在、加工窓１５００を通過しているブローすべきリンク１５２４の数に基づいて変更してもよい。例えば、加工窓１５００を通過するブローすべきリンク１５２４が少ない場合、システム１４００は、ステージ速度を速めてもよい。より多くのブローすべきリンク１５２２、１５２４が加工窓１５００を通過する場合、システム１４００は、ステージ速度を遅めてもよい。
【００９７】
一実施の形態においては、最大ステージ速度ＶＳＭＡＸは、リンクランのグループに亘る加工窓１５００内のリンクの最大数（ＮＭＡＸ）を見出すことによって決定される。例えば、最大ステージ速度ＶＳＭＡＸは、加工窓１５００の幅（ＡＯＤｗｉｄｔｈ）にＰＲＦを乗算し、これをＮＭＡＸで除算した値に設定してもよい。これにより、最大ステージ速度ＶＳＭＡＸの良好な推定値が得られる。但し、一実施の形態では、システム１４００は、加工窓１５００内のリンク１５２２、１５２４の可能な「待ち行列（queueing）」を考慮し、速度が上限を超えた場合に、リンクランの短いセクションに亘って、加工不要なリンクのためのバッファを提供する。リンクランの密度によっては、このような待ち行列は、約５０％〜約１００％の範囲でステージ速度を向上させることができる。幾つかの実施の形態では、この向上の効果は、加速／減速時間及びオーバヘッドによって弱められる。一実施の形態においては、待ち行列を用いて最大ステージ速度ＶＳＭＡＸを決定することは、繰返しプロセスであり、ここで、真の最大速度に近付くと、「リンク待ち行列」のオーバーフローが非常に非線形になる。このような実施の形態では、例えば、リンク密度をフィルタリングし、所与の速度のについて「リンクフロー」を算出し、所与の最大「処理フロー」（ＰＲＦ×リンクピッチ）の条件下で加工窓１５００内の許容できる「蓄積」を算出することによって、より高い線形性を導入できる。
【００９８】
移動する加工窓１５００内の如何なるリンク１５２４も切断できるようにするために、図１４に示すＡＯＤ１４１０の位置決め精度は、加工窓１５００の全体に亘ってシステム精度を維持するために十分高い。現在の高開口数レンズは、約５０μｍの走査視野を有する。更に、システムリンクブロー正確度は、平均＋３σ＜０．１８μｍより高いことが望ましい場合がある。例えば、ＡＯＤ１４１０が、エラーバジェットに対し、約２０ｎｍのシステムの不正確性（system inaccuracy）に寄与する場合、一実施の形態に基づくＡＯＤ１４１０は、約１／２５００（1 part in 2500）の位置決め正確度を有する。
【００９９】
図１７は、一実施の形態に基づく、２つの偏向デバイスを備えるレーザ処理システム１７００の概略図である。システム１７００は、図１４に関連して説明した、レーザ１４１４、スイッチ１４１６、ＡＯＤ１４１０、リレーレンズ１４２２、ミラー１４２４及びフォーカスレンズ１４２６を含む。更に、システム１７００は、ビーム経路内に他のＡＯＤ１７１２及び他のリレーレンズ１７１４を含んでいる。
【０１００】
一実施の形態においては、ＡＯＤ１４１０は、レーザビームをＸ方向に偏向するように構成されており、ＡＯＤ１７１２は、レーザビームをＹ方向に偏向するように構成されている。リレーレンズ１４２２は、ＡＯＤ１４１０からＡＯＤ１７１２にレーザビームを結像する。リレーレンズ１７１４は、ＡＯＤ１７１２からミラー１４２４にレーザを結像する。このように、システム１７００は、レーザパルスを２つの方向に向け直すことができる。なお、一実施の形態においては、図１４に示すＡＯＤ１４１０は、レーザビームを２つの方向に偏向することができる単一のデバイスを備える。
【０１０１】
図１８は、一実施の形態に基づく、テレセントリック角度検出器（telecentric angle detector）１８１４を含むレーザ処理システム１８００の概略図である。この実施の形態では、半透明ミラー１８１０は、レーザビームの一部をフォーカスレンズ１４２６に向け、レーザビームの一部を、更なるリレーレンズ１８１２を介して、テレセントリック角度検出器１８１４に向ける。テレセントリック角度検出器１８１４は、カッドセル、ＰＳＤ又はビーム角度を検出するように構成されたカメラ検出器を含んでいてもよい。上述のように、エラー補正及び／又は較正のために、テレセントリック角度検出器１８１４を用いて、ＡＯＤ１４１０、１７１２の一方又は両方にフィードバックを提供してもよい。
【０１０２】
一実施の形態においては、システム１４００は、単一のパルスを用いて、各リンク１５２４をブローし、加工窓１５００内の個別のリンク１５２４を処理する。ＡＯＤ１４１０は、加工窓１５００が走査方向を移動している間に、２個の連続するレーザパルスの間で、加工窓１５００内で集光されたリンクパルスの位置をリンク１５２４に迅速に向け直す。従来のリンク処理システムは、非常にＰＲＦが高いレーザが生成するパルスのうち、約半分から約９９％をブロックすることがあるが、システム１４００は、パルスの大部分又は全てを使用することができる。したがって、被加工物１４１８をより速く動かすことなく、スループットを大幅に向上させることができる。
【０１０３】
これに加えて、又は他の実施の形態では、システム１４００は、被加工物１４１８上の単一の位置を２個以上のパルスで処理した後、ＡＯＤ１４１０を用いて後続するパルスを被加工物１４１８上の他の位置に向けてもよい。システム１４００は、例えば、エネルギがより低い１０個パルスをリンク１５２４に供給した後、被加工物１４１８上の異なる位置にレーザビームを向け直してもよい。このように、システム１４００は、非常に高い（例えば、約１ＭＨｚ〜約１００ＭＨｚの範囲の）ＰＲＦで生成されるパルスを方向付け、多くのブローによって所望のリンク１５２４を狙う有効な手法を提供する。
【０１０４】
加工窓１５００が被加工物１４１８に対して継続的に動く場合、一実施の形態では、１個以上のパルスをリンク１５２４に送達しながら、集光されたスポット位置とリンク位置との間の固定の関係を維持するために、ＡＯＤ１４１０を追跡に使用してもよい。また、追跡は、横方向に離間した複数のリンクとの固定の関係を維持するために用いることもできる。
【０１０５】
一実施の形態においては、被加工物１４１８上の位置間の切替時間は、１個のレーザパルス周期より短い。他の実施の形態においては、切替時間は、レーザパルス周期と同じオーダーである。更に他の実施の形態では、切替期間は、レーザパルス周期より長い。例えば、システム１４００が１０個のレーザパルスでリンク１５２４を処理し、３個又は４個のレーザパルス周期で１個のリンクから次に切り替われば、レーザ１４１４が有効に使用される。
【０１０６】
新たな位置に切り替わる（例えば、加工窓１５００が図１５及び図１６に示す走査方向に進む）前に、１０個のパルスの全てを単一のリンク１５２２、１５２４に送達すること（上述した具体例）に代えて、２個以上の横方向に離間した（例えば、走査方向に垂直に離間した）リンク１５２２、１５２４に２個以上のパルスを送達してもよい。例えば、６個の横方向に離間したリンク１５２２のそれぞれ（図１５に示すリンクバンク１５１０、１５１２、１５１４、１５１６、１５１８、１５２０のそれぞれ）に単一のパルスを送達することが望ましいことがある。この場合、ＡＯＤ１４１０は、加工窓１５００を新たな位置に移動させる前に、６個の連続したレーザパルスを６個の横方向に離間したリンク１５２２に偏向することができる。
【０１０７】
図１９Ａ、図１９Ｂ及び図１９Ｃは、一実施の形態に基づく、一連のレーザパルス１９１４を、それぞれの位置変更プロファイル１９１６、１９１８、１９２０に関連付けたタイミングチャート１９００、１９１０、１９１２を示している。この開示から、図１９Ａ、図１９Ｂ及び図１９Ｃに示すタイミングチャート１９００、１９１０、１９１２は、例示的なものに過ぎず、リンク毎に送達されるパルスと、リンク間のシフトに用いられるパルス期間との如何なる組合せを用いてもよいことは当業者にとって明らかである。図１９Ａに示す実施の形態では、ブロー期間の間に単一のレーザパルスがリンクに送達される。そして、例えば、シフト期間の間に、ＡＯＤ又は高速ビーム偏向器（図示せず）が各パルスの間でシフトし又は位置を変更する。このように、この具体例では、一連のレーザパルス１９１４の各レーザパルスは、異なるリンクに送達される。
【０１０８】
図１９Ｂに示す実施の形態では、ＡＯＤ又は高速ビーム偏向器は、各ブロー期間の間でシフトするために、図１９Ａの具体例に比べてより長い時間を費やす。具体的には、第１のパルスが第１のリンクに送達された後、第２のパルスが第２のリンクに送達される前に、ＡＯＤ又は高速ビーム偏向器は、３パルス期間の間にシフトする。後述するように、スイッチ（例えば、更なるＡＯＤ及びビームダンプ）を用いて、シフト期間の間に、使用しないレーザパルスが被加工物の表面に到達しないようにブロックしてもよい。
【０１０９】
図１９Ｃに示す実施の形態では、第１のブロー期間の間、第１の複数（図では９個）のパルスが第１のリンクに送達され、幾つか（図では約３個）のパルス期間の間、ＡＯＤ又は高速ビーム偏向器がシフトし、第２のブロー期間の間、第２の複数のパルスが第２のリンクに送達される。なお、一実施の形態においては、例えば、上述したＡＯＤ１４１０等の高速偏向デバイスを用いて、２つ以上の第１（及び／又は第２）の複数のパルスを、第１（及び／又は第２）のブロー期間の間に、横方向に離間した複数のリンクに亘って分散させてもよい。このようにして、一連のレーザパルス１９１４内のパルスをできるだけ多く使用するために、パルスを効率的に分散させることができる。一実施の形態においては、使用されるパルスの数は、従来のリンク処理システムで使用されるパルスに比べて、約１％より大きく増加する。
【０１１０】
被加工面上の完全に又は部分的に重なる領域内の同じターゲットを処理するために向けられるレーザスポット、被加工面上の個別のターゲットに向けられるが、ビーム（例えば、ガウステイル（Gaussian tail））の一部が重なるレーザスポット、又は検出器、例えば、パルスエネルギ又は反射パルスエネルギ検出器において重なるレーザスポットでは、コヒーレントクロストークの問題が生じることがある。異なるレーザスポットのガウステイルが重なる場合、例えば、２つの近接する構造（例えば、リンク）の間の領域におけるクロストーク及び干渉の結果、光学エネルギレベルが望ましくない高さになることによってダメージが生じることがある。そこで、上述した実施の形態では、どの時点でも、被加工物上の加工窓内に単一のレーザスポットのみが入射するようにしている。被加工物上で空間的に重なるが、順次的に供給される２つのレーザスポットは、互いに干渉せず、この結果、コヒーレントクロストークを低減又は防止することができる。但し、他の実施の形態では、被加工物上の加工窓内に複数のスポットが同時に入射することがある。例えば、２つ以上のビーム経路を介して、２つ以上のレーザビームを提供してもよい。
【０１１１】
１又は複数のブローでサイトを処理する際、幾つかの理由から、高速ビームステアリングメカニズムを用いて集光されたスポットをステアリングすることが望ましい。
【０１１２】
まず、異なるリンクブロー箇所を切り換えるためにビーム偏向を行う必要がある。次に、被加工物に対してプロセス領域が継続的に移動するシステムでは、追跡コマンドを含むことが望ましい場合がある。このコマンドは、１つ以上のレーザパルスをリンクに送達しながら、焦点位置とリンク位置との間の固定の関係を維持することに役立つ。追跡コマンドは、特に、複数のパルスが１つのリンクを標的にする場合に有用である。
【０１１３】
更なるビーム偏向又はステアリングを用いて、移動ステージの追跡エラーを補償してもよい。例えば、平坦なＸＹステージを用いて、集光されたレーザスポットの下でウェハを位置決めする場合、ビームステアリングを用いて、残りのＸＹステージ追跡エラー（例えば、所望の軌道と実際の軌道との間の瞬間的な差分）を補償することができる。これは、出願人のＦＳＭエラー補償と同様である。
【０１１４】
また、他の種類のシステムエラー又は外乱を補正するために、ステアリングメカニズムを用いることもできる。例えば、９８３０プラットホームでは、最終的な集光対物レンズの動きを感知し、ＦＳＭを用いて、結果として生じる被加工物における焦点の動きを補正する。これは、同じステアリングメカニズムを用いても行うことができる。また、ビーム位置エラー、例えば、レーザレールの位置安定性において感知された不正確性を補償することができる。また、このステアリングメカニズムを用いて、他のエラー、例えば、温度ドリフトを補正することでもできる。
【０１１５】
ＡＯＭ、ＥＯＭ又は他のステアリングメカニズムに送達される正味の追跡又はステアリングコマンドは、上述した１つ以上のステアリング項目を累積又は加算したものである。また、上述した以外の理由から、ビームをステアリングすることが望ましい場合もある。
【０１１６】
一実施の形態では、位置精度が高い高速ビームステアリングデバイスは、処理エリアに亘ってシステムの精度を維持するために、十分小さい必要がある。現在の高開口数レンズは、約５０μｍの走査視野を有し、システムリンクブロー精度は、平均＋３σ＜０．１８μｍより高いことが望ましい場合がある。例えば、ＡＯＤが、エラーバジェットに対し、約２０ｎｍのシステムの不正確性に寄与する場合、ＡＯＤは、約１／２５００（1 part in 2500）の位置決め精度を有する必要がある。これは、妥当な要求である。何らかの閉ループ感知及びフィードバック補正（closed-loop sensing and feedback correction）と共にＡＯＭ又は高速ビームステアリングデバイスを駆動することが望ましい場合もある。
【０１１７】
これを行う１つの手法は、ＡＯＤを用いて、望まれないパルスを、位置敏感型検出器（position sensitive detector：ＰＳＤ）又は使用されないパルスの位置を測定できるカッドセル（quad cell）を含むビームダンプに偏向することである。この技術によって、温度ドリフト又はＡＯＭ較正における温度変化を検出できる。
【０１１８】
また、ＡＯＭを介して追加的なビームを出射し、これらのビームがどのように偏向されるかを測定することもできる。例えば、切断用のレーザに加えて、ＡＯＭを介してヘリウムネオンＣＷレーザを方向付け、この結果偏向されたＣＷビームの一部を、フィードバック目的のために又はドリフトの検出のためにＰＳＤ又はカッドセルに方向付けてもよい。
【０１１９】
本発明の基底にある原理から逸脱することなく、上述の実施の形態の詳細に多くの変更を加えることができることは当業者にとって明らかである。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲のみによって定義される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ処理システムに関する。詳しくは、本発明は、光クロック（photonic clock）及び位置データに基づいて、増幅するパルスの選択と、被加工標的への整列とを同期させるシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子材料等の基板の検査、処理、マイクロ機械加工を含む様々な産業用途において、レーザを使用することができる。例えば、ダイナミックランダムアクセスメモリ（dynamic random access memory：ＤＲＡＭ）を修理するために、第１のレーザパルスを用いて、ＤＲＡＭデバイスの不良メモリセルへの導電性リンクを除去し、次に、第２のレーザパルスを用いて、予備のメモリセルへの抵抗リンクを除去して、不良メモリセルをこれに置換する。リンク除去を必要とする不良メモリセルは、不規則に存在するので、ワークピース位置決め遅延時間のために、このようなレーザ修理処理に必要な時間は、通常、単一のパルス間時間ではなく、様々な範囲のパルス間時間に亘る。
【０００３】
除去するべきリンクのバンクは、通常、直線的な行としてウェハ上に配置される。リンクは、一般的に、リンクラン（link run）内で処理される。リンクランの間、ステージ位置決め器（stage positioner）が集光されたレーザスポットの箇所を横切って、リンクの行を通過しながら、レーザビームがパルス駆動される。ステージは、通常、一度に、単一の軸に沿って移動し、各リンク位置では止まらない。この製造技術は、当分野では、オンザフライ（on-the-fly：ＯＴＦ）リンク処理と呼ばれ、所与のウェハ上のリンクを修理できる速度の効率を高め、この結果、ＤＲＡＭ製造プロセスの全体の効率を向上させている。
【０００４】
レーザのパルス繰返し周波数（pulse repetition frequencies：ＰＲＦ）及びリンクラン速度が高くなると、ステージ位置決め器への要求も厳しくなる。ステージ加速度及び速度は、レーザＰＲＦ程は高められていない。したがって、間もなく実用化される高ＰＲＦレーザ（例えば、数百ｋＨｚ又はＭＨｚの桁のＰＲＦを有するレーザ）の利点を最大限に活用することは困難である。
【０００５】
一般的には、現在のリンク処理システムにおけるレーザパルスの真の利用率は、かなり低い。例えば、約６００，０００個のリンクを含む典型的なウェハは、約６００秒で加工される。これは、有効ブローレート（effective blow rate）が１ｋＨｚであることを意味する。この例示的なウェハ処理システムが１００ｋＨｚのＰＲＦを有するレーザ光源を使用する場合、１００個のレーザパルスのうち、ウェハの表面に達するのは、約１個のレーザパルスのみである。
【０００６】
二重ビームレーザシステム及び多ビームレーザシステムは、一般的に、複雑なレーザ光学部品サブアセンブリ（laser optical subassemblies）を使用し、通常、製造費用が高価である。更に、レーザ設計の近年の進歩によって、この手法に新たな問題が生じている。例えば、ある高パワー、短パルス幅（例えば、ピコ秒又はフェムト秒の桁）のレーザは、主発振器パワー増幅器（master oscillator-power amplifier：ＭＯＰＡ）の手法に基づいており、この場合、モード同期レーザ発振器（mode-locked laser oscillator）が約１０ＭＨｚ〜約１００ＭＨｚの範囲の繰返し率で安定したシードパルスを提供する。これらのレーザ発振器は、能動的にモード同期させてもよく、受動的にモード同期させてもよい。能動同期発振器は、タイミング目的のためにその出力パルス位相及び／又は周波数を調整できる。一方、受動モード同期主発振器では、このように容易に出力周波数を変更することはできない。したがって、レーザ処理システムは、受動モード同期主発振器が提供する基本周波数に動作を同期させる。
【０００７】
パワー増幅器（例えば、ダイオード励起光利得媒質）は、主発振器からの選択されたパルスを増幅する。典型的なダイオード励起Ｑスイッチレーザの場合と同様に、これらの増幅されたパルスのエネルギは、パルス間周期（interpulse period）の関数である。真の動作繰返し率（例えば、パワー増幅器から出射されるパルスの周波数）は、通常、基本の（例えば、主発振器の）繰返し率の約数であり、通常、主発振器周波数の約１０〜１０００分の１である。
【０００８】
所望のレーザ動作のためには、レーザは、ビーム位置決めサブシステムをレーザのパルスタイミングに従属させながら、一定の繰返し率でパルスを出射する必要がある。しかし、パルス配置正確度を維持しながら、このようなビーム位置タイミングを達成することは、かなり難しい場合がある。例えば、上述した繰返し率のためのタイミング窓は、約１０ナノ秒〜約１００ナノ秒の範囲であることがある。サーボ制御システムは、通常、このように小さな、固定されたタイミング窓内では、高い正確度（例えば、１０ｎｍ以内）のパルス配置を保証できない。
【０００９】
多くの産業用レーザ加工用途（例えば、メモリデバイスの冗長回路内のリンク切断、超小型ビア穴あけ、部品トリミング、材料切断又はスクライビング等）では、被加工物上でレーザパルスを位置決めする運動制御システムとの座標決め（coordination）を行い、高エネルギレーザパルスが出射される。この座標決めは、厳密なタイミングを用いることが多く、加工ビームの動きプロファイルに依存し、このタイミングは、任意であってもよい。タイミング精度を用いて処理システムの正確度を維持しながら、パルスコマンドのタイミングを任意にすると、パルス幅やピークパワー等のレーザ性能の側面が劣化することがある。
【００１０】
多くのレーザ処理システム設計は、高いパルス繰返し率で一定のパルスエネルギを得るためにＱスイッチレーザが組み込まれている。但し、このようなレーザは、パルス間周期の値（及びその変化）に敏感なことがある。したがって、パルス幅、パルスエネルギ及びパルス振幅安定性は、パルス間周期が変わると、変化することがある。このような変化は、（例えば、直前のパルス間周期の関数として）静的であることもあり、及び／又は（例えば、パルス間周期履歴の関数として）動的であることもある。この敏感度は、通常、レーザが公称繰返し率（通常２００ｋＨｚ未満）で出射されるようにレーザ処理システムを動作させることによって、低減又は最小化され、僅かな繰返し率の偏差によって生じるパルス特性の偏差は許容される。
【００１１】
このような手法は、通常、適切な被加工箇所に向けてレーザを「オンデマンド」で出射して（又はステージ速度、伝搬遅延、パルス形成時間、及び他の遅延等の既知の因子に基づいて、その箇所にパルスを衝突させて）、所望のパルス配置正確度を維持するように所望のビーム軌道を制御することによって達成される。被加工箇所は、繰返し率が略々一定になるように配列される。レーザ安定性問題を考慮して、処理コマンドに「ダミー」の被加工箇所を挿入してもよい。「ダミー」の被加工箇所は、休止期間の間、繰返し率を略々一定に保ち、「ダミー」のパルスは、例えば、機械的シャッタ、音響光学変調器（acousto-optic modulator：ＡＯＭ）及び電気光学変調器（electro-optic modulator：ＥＯＭ）等のビーム変調デバイスによって被加工物から遮蔽される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
一実施の形態においては、レーザ処理システムは、被加工物に対してビーム送達座標を整列させるビーム位置決めシステムを含む。ビーム位置決めシステムは、この整列に対応する位置データを生成する。また、システムは、パルスレーザ光源と、パルスレーザ光源からレーザパルスを受け取るビームレット生成モジュールとを含む。ビームレット生成モジュールは、レーザパルスからビームレットアレイを生成する。ビームレットアレイは、複数のビームレットパルスを含む。システムは、更に、ビームレットアレイ内の各ビームレットパルスの振幅を選択的に変調するビームレット変調器と、変調されたビームレットアレイを、位置データに対応する被加工物上の箇所の１つ以上の標的に集光するビームレット送達光学素子とを備える。
【００１３】
ある実施の形態では、システムは、ビームレットアレイ内のビームレットパルスを抽出し、ビームレットアレイ内の各ビームレットパルスの総エネルギを判定する光検出モジュールを更に備える。光検出モジュールは、更に、ビームレット変調器にエラー補正補償信号を提供して、被加工物上の特定の標的に供給される連続するビームレット振幅を調整するように構成されている。光検出モジュールは、更に、被加工物上の特定の標的に送達された一連のビームレットパルスが提供するパルスエネルギの合計が所定の閾値に達し又はこれを超えていることを判定し、ビームレット変調器を制御して、更なるビームレットパルスが特定の標的に到達することを防ぐように構成されている。
【００１４】
一実施の形態では、システムは、ビーム位置決めシステムと協働して、整列を提供するシステム制御コンピュータを更に備え、整列は、被加工物標的ピッチを、パルスレーザ光源のパルス繰返し周波数（ＰＲＦ）、ビームレットアレイピッチ、及びビーム位置決めシステムと被加工物との間の相対速度（ステージ速度）に調和させる。
【００１５】
他の実施の形態においては、被加工物をレーザで処理するための方法は、レーザパルスを生成するステップと、レーザパルスから、複数のビームレットパルスを含むビームレットアレイを生成するステップと、ビームレットアレイ内の各ビームレットパルスの振幅を変調するステップと、変調されたビームレットアレイを、被加工物上の１つ以上の標的箇所に集光するステップとを有する。
【００１６】
本発明の更なる側面及び利点は、添付の図面を参照して進められる好ましい実施の形態の以下の詳細な記述から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】被加工物（Ｘ−Ｙ）位置決め器を含む従来のレーザパルス処理制御システムのブロック図である。
【図２】一実施の形態に係るレーザパルス処理システムのブロック図である。
【図３】図２に示すシステムを用いて被加工物を処理する一実施の形態に係る方法を示すフローチャートである。
【図４Ａ】位置エラーを補償するための、ある実施の形態に係る例示的な方法を示すフローチャートである。
【図４Ｂ】位置エラーを補償するための、ある実施の形態に係る例示的な方法を示すフローチャートである。
【図４Ｃ】位置エラーを補償するための、ある実施の形態に係る例示的な方法を示すフローチャートである。
【図４Ｄ】位置エラーを補償するための、ある実施の形態に係る例示的な方法を示すフローチャートである。
【図５】一実施の形態に係るベクトル処理コムの使用を図式的に示す図である
【図６】動的ビームアレイを用いて被加工物標的を処理するための一実施の形態に係るフォトニックミリングサブシステムのブロック図である。
【図７Ａ】パルス幅がプログラミング可能な一実施の形態に係るフォトニックミリングシステムのブロック図である。
【図７Ｂ】一実施の形態に基づく、プログラミング可能なパルス幅要素が主発振器に組み込まれた図７Ａに示すフォトニックミリングサブシステムのブロック図である。
【図８Ａ】一実施の形態に基づく、離散的にバンド化された反射板を含むビームレット生成モジュールを様々な視点から示す図である。
【図８Ｂ】一実施の形態に基づく、離散的にバンド化された反射板を含むビームレット生成モジュールを様々な視点から示す図である。
【図８Ｃ】一実施の形態に基づく、離散的にバンド化された反射板を含むビームレット生成モジュールを様々な視点から示す図である。
【図９】他の実施の形態に係るビームレット生成モジュールのブロック図である。
【図１０】導電性リンクに一般的に用いられる様々なパターンを図式的に示す図である。
【図１１】一実施の形態に基づいて、ビームレットアレイを用いて、一組の標的を処理する方法のフローチャートである。
【図１２】一実施の形態に基づく、被加工物標的ピッチとビームレットピッチとの間の関係を図式的に示す図である。
【図１３】ウェハの処理を説明する図である。
【図１４】一実施の形態に基づく、ＡＯＤを含むレーザ処理システムの概略図である。
【図１５】一実施の形態に基づき、横方向に離間した複数のリンクバンクを走査する加工窓を示す概略図である。
【図１６】一実施の形態に基づく、Ｘ軸に沿って延びる複数の横方向に離間したリンクバンク及びＹ軸に沿って延びる複数のリンクバンクを走査する加工窓を示す概略図である
【図１７】一実施の形態に基づく、２つの偏向デバイスを備えるレーザ処理システムの概略図である。
【図１８】一実施の形態に基づく、テレセントリック角度検出器を含むレーザ処理システムの概略図である。
【図１９Ａ】一実施の形態に基づく、一連のレーザパルスを、それぞれの位置変更プロファイルに関連付けたタイミングチャートである。
【図１９Ｂ】一実施の形態に基づく、一連のレーザパルスを、それぞれの位置変更プロファイルに関連付けたタイミングチャートである。
【図１９Ｃ】一実施の形態に基づく、一連のレーザパルスを、それぞれの位置変更プロファイルに関連付けたタイミングチャートである。
【図２０】他の実施の形態に基づく、図６に示すような後の変調及び被加工物への送達のためのビームレットのアレイを生成するように構成された回折光学要素のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
一実施の形態においては、レーザ処理システム内でビーム位置決め器制御要素（beam positioner control element）を調整するマスタタイミング要素として、光クロック（photonic clock）が使用される。光クロックは、パルスレーザ光源の光発振器からのパルス出力であってもよい。光発振器は、シード発振器又は主発振器であってもよい。ビーム位置決め器制御要素は、光発振器からのタイミング信号を使用して、被加工物上の標的構造の整列と、レーザシステムからのレーザパルスの出射とを同期させる。標的構造を処理するために、レーザ光源からの１つ以上のパルスが、レーザシステムの光学要素を透過される。レーザ光源からのパルスを振幅分割して、標的構造を処理するためのパルスのアレイを生成してもよい。
【００１９】
ここに開示するレーザシステム及び方法は、様々な被加工標的を処理するために用いることができる。例えば、一実施の形態を用いて、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ及びフラッシュメモリを含む様々な半導体メモリデバイス内の導電性リンク構造を切断してもよく、例えば、銅／ポリアミド積層材料等のフレキシブル回路内、及び集積回路（ＩＣ）パッケージ内にレーザ穴あけされた超小型ビアを形成してもよく、半導体のレーザプロセス若しくはマイクロマシニング、例えば、半導体集積回路、シリコンウェハ及び太陽電池のレーザスクライビング又はダイシングを行ってもよく、金属、誘電体、ポリマ材料及びプラスチックのレーザマイクロマシニングを行ってもよい。ここに開示する実施の形態に基づいて、他の多くの種類の被加工物及び／又は被加工物構造を処理できることは当業者にとって明らかである。
【００２０】
以下で参照する図面では、同様の要素には同様の参照符号を付している。以下の記述では、本発明の実施の形態の完全な理解のために多くの具体的な詳細事項を提示する。但し、具体的な詳細事項の１つ以上がなくても、又は他の方法、部品又は材料によっても本実施の形態を実施できることは、当業者にとって明らかである。更に、幾つかの場合、本発明の側面が不明瞭になることを回避するために、よく知られている構造、材料又は操作については詳細に図示又は説明していない。更に、ここに説明する特徴、構造又は特性は、適切な如何なる手法で、１つ以上の実施の形態において組み合わせてもよい。
【００２１】
１．トリガ可能なレーザ光源の典型的な同期
典型的なレーザ処理システムでは、タイミング信号を用いて、レーザ光源をトリガして、適切なタイミングで（例えば、ステージ速度、システム遅延及び他のパラメータに基づいて）レーザパルスを出射させ、被加工物上の標的をレーザパルスで照射する。例えば、図１は、被加工物（Ｘ−Ｙ）位置決め器１１０を含む従来のレーザパルス処理制御システム１００のブロック図である。同様のシステムは、本出願の譲受人に譲受されているＢａｉｒｄ他による米国特許第６，１７２，３２５号に開示されている。システム１００は、システム制御コンピュータ１１２及び埋め込まれた制御コンピュータ１１４を含み、これらは、連携してビーム位置コントローラ１１６を制御する。ビーム位置コントローラ１１６は、Ｘ−Ｙ位置決め器１１０から位置情報を受け取り、Ｘ−Ｙ位置決め器１１０は、紫外線（ＵＶ）レーザビーム１２０に対して被加工物１１８を位置決めする。ＵＶレーザビーム１２０は、図示している折り返しミラー１２２に加えて、様々な光学素子（図示せず）を介して伝播させてもよい。また、Ｘ−Ｙ位置決め器１１０は、Ｚ位置決め器１２４を含んでいてもよく、Ｚ位置決め器１２４は、Ｘステージ及びＹステージの何れかに連結してもよい。
【００２２】
ＵＶレーザシステム１２６は、ダイオード励起、音響光学ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４レーザ等のＱスイッチ固体赤外線（ＩＲ）レーザ１２８を含む。また、ＵＶレーザシステム１２６は、ＩＲレーザ１２８のパルス振幅を変調する音響光学変調器（ＡＯＭ）１３０と、周知の第２高調波、第３高調波又は第４高調波変換プロセスを使用することによって、ＩＲレーザ１２８からの赤外波長発光を緑色及び／又はＵＶ波長に変換する周波数逓倍器１３２とを含む。仮想線内に示すＡＯＭ１３４の位置によって示すように、ＡＯＭ１３０を周波数逓倍器１３２の後に配置してもよい。何れの実施の形態においても、レーザコントローラ１３６が、ＡＯＭ１３０（又はＡＯＭ１３４）の透過率を制御して、被加工物１１８に方向付けられたＵＶレーザビーム１２０を透過させ又は遮蔽する。
【００２３】
システム制御コンピュータ１１２は、バス１３８を介して、埋め込まれた制御コンピュータ１１４に、被加工物１１８上の処理箇所の位置座標を伝える。典型的な試料加工用途において、被加工物１１８は、可溶リンク等の一定間隔で離間した標的又はデバイス構造を含み、これらのうちの幾つかのみがレーザ処理される。ＵＶレーザビーム１２０によって処理される箇所を標的箇所（target location）と呼び、ＵＶレーザビーム１２０によって処理されない箇所を中間箇所（intermediate location）と呼ぶ。埋め込まれた制御コンピュータ１１４は、標的箇所座標に中間箇所座標を加え、中間箇所座標は、ＩＲレーザ１２８に対し、略々等しい時間間隔離間している。埋め込まれた制御コンピュータ１１４は、標的箇所座標及び中間箇所座標を、１つずつ、所定のレートで、バス１４０を介して、ビーム位置コントローラ１１６のレジスタ１４２に供給し、同時に、制御データを、バス１４４を介して、レーザコントローラ１３６のレジスタ１４６にロードする。この所定のレートは、Ｘ−Ｙコントローラ１１０の運動速度を制御し、制御データは、座標箇所が処理すべき標的箇所であるかを示し、更にモード及びタイミング情報を含む。
【００２４】
レーザコントローラ１３６は、オートパルス（autopulse）モード及びパルスオンポジション（pulse-on-position）モードの何れかでタイマ１４８を動作させる。オートパルスモードでは、タイマ１４８は、レジスタ１４６の制御データに応じて始動する。パルスオンポジションモードでは、タイマ１４８は、ビーム位置コントローラ１１６内の比較器１５２からの位置一致信号１５０の受信に応じて始動する。ビーム位置コントローラ１１６内の位置エンコーダ１５４は、Ｘ−Ｙ位置決め器１１０の現在位置を比較器１５２に通知し、この現在位置が、レジスタ１４２に格納されている位置座標に一致したとき、被加工物１１８が標的位置又は中間位置に対して適切に位置決めされたことを示す位置一致信号１５０が生成される。これに応じて、被加工物１１８が標的位置に対して位置決めされると、タイマ１４８は、同時に、（Ｑスイッチゲートライン１５８を介して）ＩＲレーザ１２８内のＱスイッチを動作させ、タイマ１４８から埋め込まれた制御コンピュータ１１４にサイクルダン割込（cycle done interrupt）１５６が供給されるまで、ＡＯＭ１３０を透過状態に設定する。ＡＯＭ１３０の透過率は、レーザパルスゲートデバイスとして、又はパルス振幅変調器として制御可能である。このように、ＩＲレーザ１２８を「オンデマンド」でトリガして、被加工物１１８上の所望の標的を処理することができる。
【００２５】
２．光クロック同期を用いる例示的システム
超高速レーザシステム内で光発振器を用いて、公称的に固定された周波数コムでパルスを出射してもよい。但し、上述したシステム１００とは異なり、光発振器は、直接的にトリガして、「オンデマンド」でパルスを生成することはできない。すなわち、光発振器は、既知の光発振器周波数ｆｏｓｃにおいて、離散的時間間隔でパルスを提供する。したがって、ここに開示するある実施の形態では、レーザ制御システムは、光発振器が第１のＰＲＦであるｆｏｓｃで出射する光パルス出力から派生するクロックを使用する。レーザ制御システムは、被加工物位置データと、光発振器クロックからのタイミング情報とを用いて、周波数コムから増幅するパルスを選択し、第２のＰＲＦで処理周波数ｆｐを生成し、更に、処理周波数ｆｐで出射されたパルスを選択し、選択された被加工物標的に向けて透過させ、ビーム位置決めシステム及び／又は協働するビーム位置補償要素を制御して、選択されたパルスを被加工物標的に方向付ける。
【００２６】
図２は、一実施の形態に係るレーザパルス処理システム２００のブロック図である。図１に示すシステム１００と同様に、システム２００は、Ｘ−Ｙ位置決め器１１０、システム制御コンピュータ１１２、埋め込まれた制御コンピュータ１１４及びビーム位置コントローラ１１６を含む。ビーム位置コントローラ１１６は、Ｘ−Ｙ位置決め器１１０から位置情報を受け取り、Ｘ−Ｙ位置決め器１１０は、レーザビーム２１０に対して被加工物１１８を位置決めする。図には示していないが、レーザビーム２１０は、様々な光学素子を介してレーザビーム経路に沿って、折り返しミラー１２２に伝播し、折り返しミラー１２２は、レーザビーム２１０を被加工物１１８に再方向付けする。また、Ｘ−Ｙ位置決め器１１０は、Ｚ位置決め器１２４を含んでいてもよく、Ｚ位置決め器１２４は、Ｘステージ及びＹステージの何れかに連結してもよい。
【００２７】
システム制御コンピュータ１１２は、バス１３８を介して、埋め込まれた制御コンピュータ１１４に、被加工物１１８上の処理箇所の位置座標を伝える。一実施の形態においては、被加工物１１８は、可溶リンク等の一定間隔で離間したデバイス構造を含み、これらのうちの幾つかのみがレーザ処理される。上述したように、レーザビーム２１０によって処理される箇所を標的箇所と呼び、レーザビーム２１０によって処理されない箇所を中間箇所と呼ぶ。
【００２８】
また、システム２００は、パルスレーザ光源２１２及びレーザサブシステムコントローラ２１４（「ＬＳＣ」と表している。）を含む。一実施の形態では、図２に示すように、パルスレーザ光源２１２は、光発振器２１６、第１の光変調器２１８及び増幅器２２０を含む。また、パルスレーザ光源２１２は、後置増幅器２２１及び高調波変換器モジュール２２３を含んでいてもよい。一実施の形態においては、光発振器２１６は、本出願の譲受人に譲受されているＳｕｎ他による米国特許番号第６，５７４，２５０号に開示されているモード同期発振器（mode-locked oscillator）である。このような実施の形態では、パルスレーザ光源２１２は、モード同期パルスレーザ（mode-locked pulsed laser）である。これに代えて、光発振器２１６は、Ｗｅｉｎｇａｒｔｅｎ他による米国特許第６，５３８，２９８号に開示されているような半導体吸収ミラー受動モード同期発振器（semiconductor absorbing mirror passively mode-locked oscillator）であってもよい。また、他の発振器を用いてもよいことは当業者にとって明らかである。
【００２９】
第１の光変調器２１８は、例えば、音響光学変調器（ＡＯＭ）、電気光学変調器（ＥＯＭ）、又は当分野で周知の他の光変調器であってもよい。増幅器２２０及び／又は後置増幅器２２１は、例えば、光学的に励起される利得媒質を含んでいてもよい。高調波変換器モジュール２２３は、周知の高調波変換を用いて、入射出力パルスを高調波周波数に変換する非線形結晶を含んでいてもよい。
【００３０】
光発振器２１６の光クロック２２２は、レーザサブシステムコントローラ２１４を介して、埋め込まれた制御コンピュータ１１４にパルスタイミングデータを供給する。埋め込まれた制御コンピュータ１１４は、パルスタイミングデータを用いて、離間する中間箇所座標を標的箇所座標に加え、ベクトル処理コム（vector process comb）を生成する。ベクトル処理コムは、標的及び中間標的ベクトル座標の行列を表す。埋め込まれた制御コンピュータ１１４は、バス１４０を介して、ビーム位置コントローラ１１６内のレジスタ１４２にベクトル処理コムを送る。レーザサブシステムコントローラ２１４及びビーム位置コントローラ１１６は、ベクトル処理コムを用いて、後述するビーム位置補償要素と連携する更なる座標決めにおいて、Ｘ−Ｙ位置決め器１１０をパルスレーザ光源２１２によって出射されるパルスに同期させる。
【００３１】
後に詳細に説明するように、光発振器２１６は、第１のＰＲＦであるｆＯＳＣでレーザパルスのビームを出射する。第１の光変調器２１８は、光発振器２１６からのパルスのサブセットを選択して、増幅器２２０に供給し、増幅させ、続いてパルスレーザ光源２１２から出力させる。第１の光変調器２１８の出力ＰＲＦは、第２のＰＲＦ、すなわちｆＰである。第１の光変調器２１８によるパルスの選択は、クロック２２２からの信号及びビーム位置コントローラ１１６から受信する位置データに基づいて行われる。
【００３２】
また、システムは、被加工物１１８に提供されるパルスの安定性を高めるために使用される第２の光変調器２２６を含む。一実施の形態においては、レーザサブシステムコントローラ２１４内のタイマ１４８は、第２の光変調器２２６を制御して、タイミングデータに基づいて、パルスレーザ光源２１２からパルスを透過させる。第２の光変調器２２６は、第１の光変調器２１８と同様に、ＡＯＭ、ＥＯＭ又は他の既知の光変調デバイスであってもよい。第２の光変調器２２６は、パルスレーザ光源２１２の外側に示しているが、この開示から、第２の光変調器２２６は、パルスレーザ光源２１２内に含ませてもよいことは当業者にとって明らかである。一実施の形態においては、本出願の譲受人に譲受されているＢａｉｒｄ他による米国特許第６，１７２，３２５号に開示されているように、第２の光変調器２２６は、レーザパルスゲートデバイスとして、又はパルス振幅変調器として制御可能である。また、本出願の譲受人に譲受されているＳｕｎ他による米国特許番号第６，９４７，４５４号に開示されているように、第２の光変調器２２６は、実質的に一定であって、実質的にパルスレーザ光源２１２と同様の繰返し率でパルスしてもよい。
【００３３】
また、システム２００は、増幅されたレーザパルスを、被加工物１１８上の選択された標的に方向付けるビーム位置補償要素を含む。ビーム位置補償要素は、音響光学偏向器２３０、高速ステアリングミラー２３２、後述するレーザコムインデクス付与モジュール（laser comb indexing module）２３４、これらの組合せ又は他の光学ステアリング要素を含んでいてもよい。例えば、電気光学偏向器を用いてもよいことは当業者にとって明らかである。ビームステアリング要素の制御は、光クロック２２２及びビーム位置コントローラ１１６から受信する位置データに基づいて行われる。
【００３４】
３．パルス同期方法の具体例
図３は、一実施の形態に基づき、図２に示すシステム２００を用いて被加工物１１８を処理する方法３００を示すフローチャートである。開始（３１０）の後、方法３００は、レーザサブシステムコントローラ２１４内のプロセスモードのタイマ１４８を、光発振器２１６のクロック２２２によって決定されたＰＲＦで設定（３１２）することを含む。タイマ１４８は、パルス遮蔽信号２２４、２２８を設定し、第１の光変調器２１８及び第２の光変調器２２６のゲートをオフにし、これによって、光発振器２１６が出射した使用可能なエネルギ量が被加工物１１８に到達することを防ぐ。
【００３５】
システム２００がポジションオンパルス（position-on-pulse）プロセスランの開始を準備すると、埋め込まれた制御コンピュータ１１４は、システム制御コンピュータ１１２から、処理すべき被加工物１１８上の標的箇所座標を受信（３１４）する。上述のように、オシレータモジュール２１６内の光クロック２２２は、埋め込まれた制御コンピュータ１１４にパルスタイミングデータを供給する。埋め込まれた制御コンピュータ１１４は、パルスタイミングデータを用いて、処理する必要がない標的の中間箇所座標を算出（３１６）する。埋め込まれた制御コンピュータ１１４は、標的箇所座標に中間箇所座標を加え、ベクトル処理コムを生成する。ベクトル処理コムは、標的及び中間標的ベクトル座標の行列を表す。
【００３６】
埋め込まれた制御コンピュータ１１４は、システム２００をポジションオンパルスモードに設定（３１６）する。また、埋め込まれた制御コンピュータ１１４は、箇所座標を表すベクトル処理コムを、バス１４０を介して、ビーム位置コントローラ１１６内のレジスタ１４２にロード（３１８）し、現在の箇所座標を選択する。更に、埋め込まれた制御コンピュータ１１４は、ポジションオンパルスモードをイネーブルにするデータを、バス１４４を介して、レーザサブシステムコントローラ２１４に送信する。タイマ１４８は、パルス遮蔽信号２２４、２２８の設定を継続し、第１の光変調器２１８がパルスレーザ光源２１２を遮蔽し、被加工物１１８にパルスエネルギが透過されないようにする。次に、方法３００は、現在の箇所座標に応じてビーム位置決め器１１０を移動（３２２）させる。
【００３７】
そして、方法３００は、Ｘ−Ｙ位置決め器の測定位置が正確度限界（accuracy limits）内で、現在の箇所座標によって定義された期待される位置に一致しているかについてクエリ（３２４）を行う。ビーム位置コントローラ１１６内のビーム位置エンコーダ１５４は、比較器１５４にＸ−Ｙ位置決め器１１０の現在位置を通知する。比較器１５４は、ビーム位置エンコーダ１５４からのデータをレジスタ１４２に格納されている現在の箇所座標と比較する。データ及び座標が所定の限界内で一致する場合、比較器１５４は、位置一致信号１５０を有効にする。
【００３８】
一方、データ及び座標が所定の限界内で一致しない場合、比較器１５４は、補正トリガ信号（図示せず）をアサート（３２６）する。そして、方法は、位置エラーを補償（３２８）する。後に詳細に説明するように、これは、ビーム位置決めシステム（例えば、Ｘ−Ｙ位置決め器１１０）及び／又は協働するビーム補償要素（例えば、ＡＯＤ２３０及び／又はＦＳＭ２３２）を調整すること、レーザコムインデクス付与を有効にすること、共振器ステージを介して繰返し制御アルゴリズムを実装すること、これらの１つ以上の組合せ、及び／又はここに開示する他の手法によって実現できる。
【００３９】
データ及び座標が所定の限界内で一致する場合、方法３００は、タイマ１４８を始動（３３０）する。一実施の形態においては、タイマ１４８は、パルスレーザ光源２１２からの出力と実質的に一致する制御信号を適用することによって、第２の光変調器２２６を透過状態に設定（３３２）し、これにより、第２の光変調器２２６は、被加工物１１８にパルスを透過する。第２の光変調器２２６は、サイクルの最後（３３４）に達するまで透過状態のまま残り、この時点で、タイマ１４８は、第２の光変調器２２６を、透過抑制状態（reduced transmissive state）に再び設定（３３６）する。他の実施の形態においては、第２の光変調器２２６は、パルスの透過を許容するために十分な所定の期間、透過状態のまま残る。この所定の期間が終わると、第２の光変調器２２６は、透過抑制状態に戻る。何れの実施の形態でも、第２の光変調器２２６が透過抑制状態になった後は、方法３００は、ステップ３１８に戻り、次の現在の座標位置について処理を続ける。
【００４０】
上述のように、第１の光変調器２１８は、増幅されて、ｆＰのＰＲＦによって第２の光変調器に供給されるパルスを選択する。本出願の譲受人に譲受されているＳｕｎ他による米国特許番号第６，９４７，４５４号に開示されているように、この手法によって、第２の光変調器２２６の熱負荷は、加工パルス要求の出現にかかわらず、実質的に一定のままになる。このような第２の光変調器２２６に対する一貫した負荷によって、熱負荷の変動に関連するレーザビーム品質の劣化、及びレーザビーム照準エラーが低減又は排除される。パルス間の振幅又はパルス間のエネルギの変動を光検出モジュール（図示せず）によって感知してもよく、続いて、第２の光変調器２２６の透過レベルの動的補正又は予測補正を制御して、このようなパルス間の変動を低減してもよい。
【００４１】
４．位置補償方法の具体例
上述のように、図３に示す方法３００は、Ｘ−Ｙ位置決め器１１０の現在位置が期待される位置窓を逸脱している場合に、位置エラーを補償（３２８）することを含む。これは、多くの異なる手法によって達成できる。図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ及び図４Ｄは、ある実施の形態に基づき、補正トリガ信号を検出（４１０）した後に、位置エラーを補償（３２８）するための幾つかの例示的な方法を示すフローチャートである。
【００４２】
図４Ａでは、方法３２８は、Ｘ−Ｙ位置決め器１１０上の被加工物１１８に対するビーム２１０の位置を調整するために、高速ビーム位置変更要素、例えば、図２に示すＡＯＤ２３０に位置補償信号を供給（４１２）することを含む。上述したように、ＥＯＤを使用してもよい。位置補償信号は、ＡＯＤ２３０が提供すべき偏向の方向及び量を示す値を含んでいてもよい。このような値は、（例えば、レーザサブシステムコントローラ２１４を介して）比較器１５４及び／又は位置エンコーダ１５４によって提供してもよく、位置エンコーダ１５４によって測定されるＸ−Ｙ位置決め器１１０の現在位置と、レジスタ１４２に保存されている期待される位置との間の差分を定義する。
【００４３】
方法３２８は、ＡＯＤ２３０が提供する調整が、位置エラーを補償するために十分であるかについてのクエリ（４１４）を行ってもよく、被加工物１１８に対するビーム２１０の位置が所定の限界内になるまで、位置補償信号の更新（４１６）を継続する。例えば、図２には示していないが、ＡＯＤ２３０に位置補正フィードバックを提供する光検出モジュールによってレーザビーム２１０の位置を検出してもよい。
【００４４】
図４Ｂでは、方法３２８は、Ｘ−Ｙ位置決め器１１０上の被加工物１１８に対するビーム２１０の位置を調整するために、図２に示すＦＳＭ２３２に位置補償信号を供給（４１２）することを含む。図４Ａに示す実施の形態と同様に、位置補償信号は、ＦＳＭ２３２が提供すべき偏向の方向及び量を示す値を含んでいてもよい。更に、方法３２８は、ＦＳＭ２３２が提供する調整が、位置エラーを補償するために十分であるかについてのクエリ（４１４）を行ってもよく、被加工物１１８に対するビーム２１０の位置が所定の限界内になるまで、位置補償信号の更新（４１６）を継続する。
【００４５】
図４Ｃは、図４Ａ及び図４Ｂの組合せであり、方法３２８は、ＡＯＤ２３０に一次位置補償信号を供給（４２０）することと、ＦＳＭ２３２に二次位置補償信号を供給（４２２）することを含む。ここでも、方法３２８は、ＡＯＤ２３０及び／又はＦＳＭ２３２が提供する調整が、位置エラーを補償するために十分であるかについてのクエリ（４１４）を行ってもよい。方法３００は、被加工物１１８対するビーム２１０の位置が所定の限界内になるまで、一次位置補償信号及び二次位置補償信号一方又は両方を更新（４１６）してもよい。一実施の形態においては、方法３２９は、まず、一次位置補償信号を更新し、追加的な調整が十分であるかを判定し、これが不十分な場合に、二次位置補償信号も更新する。このシーケンスは、被加工物１１８に対するビーム２１０の位置が所定の限界内になるまで繰返してもよい。
【００４６】
図４Ｄでは、方法３２８は、レーザコムインデクス付与モジュール２３４に位置補償信号を供給（４２４）することを含む。レーザコムインデクス付与モジュール２３４は、所望の補償の量（例えば、位置補償信号によって示されている量）に基づいて、ベクトル処理コムのレーザコムインデクスｋを変更（４２６）する。レーザパルスインデクスｋは、第１の光変調器２１８を用いて、光発振器２１６からのどのパルスをパルスレーザ光源２１２から透過させるかを決定するために用いられる整数値である。図５に関して後述するように、レーザコムインデクスｋは、第２の周波数コム（ｆＰ）をインクリメント又はデクリメントして、オフセット周波数（ｆＰ’）を生成することによって適用される。ここに示す具体例では、レーザコムインデクス付与モジュール２３４は、第１の光変調器２１８による光発振器パルス番号ｍ＝１の選択に続いて、レーザコムインデクスｋを１のオフセット（ｋ＝１）に指示し、この結果、オフセット処理周波数コムｆＰ’において、光発振器パルス番号ｍ＝１２が次に増幅される。
【００４７】
図５は、一実施の形態に基づくベクトル処理コムの使用を図式的に示している。ここに示すように、光発振器２１６は、第１のＰＲＦであるｆＯＳＣで一連のパルス５１０を提供する。連続するパルス５１０間の期間（パルス間周期）は、約１ナノ秒から約１００ナノ秒の桁であってもよい。また、約１００ナノ秒を超えるパルス間周期を用いてもよい。また、パルス間周期が約１ナノ秒未満の非常に小型の発振器を用いてもよいことは当業者にとって明らかである。これらの速度では、ビーム位置決めシステム（例えば、Ｘ−Ｙコントローラ１１０）が、被加工物１１８の特定の標的をレーザビーム２１０に正確に整列させることは、困難又は不可能であることがある。更に、増幅器２２０が、光発振器２１６によって提供される各パルスを効率的に増幅することは、困難又は不可能であることがある。したがって、第２のＰＲＦであるｆＰで動作する第１の光変調器２１８は、ｎ番目毎のパルスを選択して、被加工物１１８に透過させる。第２のＰＲＦであるｆＰ＝ｆＯＳＣ／ｎである。図５に示す具体例では、処理周波数インデクスｎ＝１０であり、これにより、透過されるパルスは（例えば、レーザコムインデクスｋをインクリメントすることによる位置補償がない場合）、発振器周波数コムパルスｍ＝１１、ｍ＝２１、ｍ＝３１…に対応する。この開示から、処理周波数インデクスｎを他の如何なる整数値にしてもよいことは当業者にとって明らかである。処理周波数インデクスｎは、例えば、Ｘ−Ｙ位置決め器１１０が、位置エラーを所定の限界内で維持しながら、第２のＰＲＦであるｆＰで標的間を移動できるように選択してもよい。
【００４８】
更に図５に示すように、システム制御コンピュータ１１２によって指示されるレーザＰＲＦ（例えば、ｆＰ）を変更することなく、整数光発振器パルス間隔によって、連続する２つのパルスの間でレーザコムインデクスｋをインクリメントしてもよい。この具体例では、第１のパルスｍ＝１が、第１の光変調器２１８によって、増幅のために透過された後、レーザコムインデクスｋは、ｋ＝０からｋ＝１にインクリメントされる。ｎ＝１０は、変更されていないので、この場合も、オフセット処理周波数ｆＰ’に対応する各パルスｍ＝１２、ｍ＝２２、ｍ＝３２、ｍ＝４２…の間では、光発振器２１６から１０個のパルスが出射される。このように、第１のパルスｍ＝１の後にレーザコムインデクスｋをインクリメントすると、処理コム内で第１の光変調器２１８によって透過される後続するパルスｍ＝１２、ｍ＝２２、ｍ＝３２、ｍ＝４２が、１／ｆＯＳＣの整数値でタイムシフトされ、且つ加工パルスが出射される新たなＰＲＦであるｆＰ’は、ｆＰに等しいままとなる。
【００４９】
再び、図４Ｄを参照すると、方法３２８は、パルス振幅安定化のために、レーザコムインデクスｋをインクリメントした後に、第２の光変調器２２６に入射する第１のパルスｍ＝１２を選択的に遮蔽（４２８）することを含む。第２の光変調器２２６を用いて、第１のパルスｍ＝１２を遮蔽することによって、パルス間周期が１／ｆＰより長い（短い）レーザコムインデクス付与に続いて、整定期間がパルス振幅を安定化させることができる。
【００５０】
連続する２つのパルス間でレーザコムインデクスｋをインクリメントすることによって、被加工面におけるレーザビームのシフト＝（ｋにおけるシフト）×（ビーム位置決め器速度×（１／ｆＯＳＣ））となる。例示的な数値の具体例として、ｆＯＳＣ＝１０ＭＨｚ、ｆＰ＝１ＭＨｚ、ビーム位置決め器装置速度＝５００ｎｍ／μｓである場合、ｋ＝１のシフト（例えば、パルスｍ＝１０から、パルスｍ＝１１へのシフト）によって、被加工面上で（５００ｎｍ／μｓ×０．１μｓ）＝５０ｎｍのシフトが生じる。同じ具体例において、ｆＯＳＣ＝１００ＭＨｚを用いると、被加工面におけるシフト＝５ｎｍとなる。これらの値は、ビームの位置変更及び他の位置決め要素を補助し、作動レーザパルスが割り当てられた被加工物の標的箇所を遮ることができるようにするレーザコムの拡大された能力を表している。これに代えて、ｆＰのＰＲＦにおけるパルスのバーストを採用し、ビーム位置コントローラ１１６と連携する、埋め込まれた制御コンピュータによる指示に従って、レーザコムにインデクスを付してもよいことは当業者にとって明らかである。
【００５１】
この説明から、ここに開示した位置エラー補償のための実施の形態の何れかを組み合わせて速度及び正確度を向上させてもよいことは当業者にとって明らかである。更に、位置エラー補償は、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄ及び図５に示す実施の形態に限定されない。例えば、他の実施の形態では、共振器ステージを採用して繰返し制御アルゴリズムを使用することによって、サーボ追従エラー（servo tracking error）を略々ゼロにすることができる。この実施の形態では、標的ラン（target runs）は、高速度及び高加速度で作成される。反復学習アルゴリズムが繰返しエラーを満足できる公差内に減少させることができるように、チャックステージは、（ギャッププロファイリングなしで）正確に同じ動きを繰返す。そして、上述のように、ビーム補償要素を用いて、更なる補償を行ってもよい。
【００５２】
これに加えて、又は他の実施の形態では、ビーム偏向要素（例えば、ＡＯＤ２３０又はＦＳＭ２３２）がビーム２１０をステアリングし、時間的に蓄積された速度エラーを補正してもよい。速度が遅過ぎる場合、システム２００は、レーザパルスがビームステアリングデバイスの偏向範囲内に留まるように、レーザパルスをスキップしてもよい。システム２００が偏向デバイス上の範囲を超えてしまう程に速度が速過ぎる場合、システム２００は、第１のラン上のあるリンクを処理した後、第２の又は更なるランを実行して、他の標的を処理してもよい。これは、通常、処理時間が長くなるので、望ましくない場合がある。したがって、幾つかの実施の形態では、システム２００は、最低の速度がＰＲＦ×ピッチを超えないように、ＰＲＦ×標的ピッチの積より遅くリンクランを処理するようにしてもよい。
【００５３】
別の実施の形態では、１パルスあたりの光発振器出力エネルギが被加工物の効率的なフォトニックコムレーザ処理（photonic comb laser processing）に十分である場合、光発振器２１６からの単一又は複数の出力パルスを処理で直接使用してもよい。
【００５４】
５．変調されたビームレットアレイを用いるフォトニックミリングの具体例
一実施の形態においては、ここに説明したシステム及び方法は、半導体リンク構造を含む被加工物標的のアレイミリング（array milling）のために用いられる。後述するように、図２に示すレーザパルス処理システム２００は、パルスレーザ光源２１２によって生成されたレーザビーム２１０からビームレットのアレイを生成するように構成されたフォトニックミリングサブシステム（photonic milling subsystem）を含んでいてもよい。フォトニックミリングサブシステムは、各ビームレットを変調し、被加工物１１８上の標的にビームレットの変調されたアレイを供給する。システム制御コンピュータ１１２及び／又は埋め込まれた制御コンピュータ１１４は、特定の被加工物構造を処理するために、ビームレットの変調されたアレイから使用することができるパルスの数を判定するように構成されている。これに加えて、又は他の実施の形態では、主発振器に挿入されるスペクトルバンドパス要素（spectral bandpass element）を変更することによって、ピコ秒ＭＯＰＡレーザ光源のパルス幅をプログラミングする。ある実施の形態では、上述したように、ビーム位置決めシステムのための基準タイミング要素として主発振器を使用する。
【００５５】
後述するように、例えば、傾斜反射板（gradient reflectivity plate）を用いて、ビームレットのアレイを生成してもよい。また、例えば、偏光分離及び再結合光学素子を用いて、ビームレットのアレイを生成してもよい。また、ビームレットのアレイは、１つ以上の回折光学要素を用いて生成してもよい（後に説明する図２０参照）。
【００５６】
フォトニックミリングサブシステムは、様々な異なるレーザ光源を含んでいてもよい。一実施の形態においては、レーザ光源は、約１０ｋＨｚより高く、より好ましくは、約１００ｋＨｚより高いＰＲＦで、１パルスあたりの適切なエネルギを発生させるように構成されたダイオード励起受動モード同期ＭＯＰＡを含む。Ｂａｉｒｄ他による国際出願公開番号ＷＯ２００８／０１４３３１号に記述されているようなファイバ主発振器を採用したタンデム光増幅器を用いてもよい。このような実施の形態の幾つかでは、ファイバ主発振器は、パルス幅が約１００フェムト秒〜約５００ピコ秒の範囲にあるレーザパルスを提供する。更に他の実施の形態では、パルス型主発振器ファイバパワー増幅器（pulsed master oscillator fiber power amplifier：ＭＯＦＰＡ）を用いてもよい。
【００５７】
図６は、一実施の形態に基づく動的ビームアレイを用いて、被加工物標的を処理するためのフォトニックミリングサブシステム６００のブロック図である。フォトニックミリングサブシステム６００は、レーザ光源６１０、調整光学素子（conditioning optics）６１２、ビームレット生成モジュール６１４、ビームレット変調器６１６、光検出モジュール６１８及びビームレット送達光学素子（beamlet delivery optics）６２０を含む。
【００５８】
レーザ光源６１０からのレーザビーム６２２は、ビーム調整光学素子６１２を介して、ビームレット生成モジュール６１４に方向付けられる。後に詳細に説明するように、ビームレット生成モジュール６１４は、レーザビーム６２２をビームレットアレイ６２４に分離する。説明の目的のために、ここでは、ビームレットアレイ６２４をｑ×ｒビームレットアレイ６２４とも呼び、ｑは、第１の方向（例えば、行）におけるビームレットの数を表し、ｒは、アレイの第２の次元（例えば、列）におけるビームレットの数を表す。ビームレット生成モジュール６１４は、ｑ×ｒビームレットアレイ６２４をビームレット変調器６１６に供給し、ビームレット変調器６１６は、入射する各ビームレットを指示された出力ビームレットエネルギ値に減衰させる。ビームレット変調器６１６は、変調されたｑ×ｒビームレットアレイ６２６を出力し、変調されたｑ×ｒビームレットアレイ６２６は、光検出モジュール６１８によって抽出されてビームレット送達光学素子６２０に供給される。ビームレット送達光学素子６２０は、変調されたｑ×ｒビームレットアレイ６２６を被加工物１１８に集光する。変調されたｑ×ｒビームレットアレイ６２６のそれぞれのビームレットのエネルギ値は、例えば、図２に示すシステム制御コンピュータ１１２によって指示される。
【００５９】
（Ａ）フォトニックミリングのためのレーザ光源及び変調方法
一実施の形態においては、レーザ光源６１０は、図２に示し、先に詳細に説明したパルスレーザ光源２１２を含む。
【００６０】
他の実施の形態においては、レーザ光源６１０は、ピコ秒ファイバ主発振器を採用したタンデム光増幅器を含む。このような実施の形態の１つでは、基本レーザ出力の後段に高調波変換モジュール（図２に示す高調波変換モジュール２２３等）を接続して、高調波出力を生成してもよい。タンデム光増幅器には、約５００ナノ秒〜約１ピコ秒の範囲のパルス幅で、約２．２μｍ〜約１００ｎｍの範囲の波長で、より好ましくは、約２．０μｍ〜約２００ｎｍの範囲の波長で出射するダイオード励起ファイバ主発振器を組み込んでもよい。
【００６１】
変調方法は、シードダイオードの直接変調、パルス又は連続波（continuous wave：ＣＷ）シード出力の外部変調、又はＡＯＭ及び／又はＥＯＭによるパワー増幅段への入力の外部変調を含んでいてもよい。パワー増幅段に供給されるポンプパワーの変調によって、レーザ光源６１０が生成する一時的なパルス波形を更に変更してもよい。
【００６２】
他の実施の形態においては、レーザ光源６１０は、約５００ナノ秒〜約１００ピコ秒の間のパルス幅で、約２．２μｍ〜約１５０ｎｍの範囲の波長のパルスを出射するＱスイッチダイオード励起固体レーザを含む。レーザ光源６１０は、共振器内又は共振器外の高調波変換光学素子を用いてもよい。レーザ光源６１０は、ＣＷ発光の能力を有していてもよい。この場合、Ｑスイッチに供給されるＲＦウィンドウゲート（RF window gate）の変調によって、一時的なパルス波形が制御される。また、固体レーザに供給されるダイオードポンプパワーの変調によって、レーザ光源サブシステムが生成する一時的なパルス波形を更に変更してもよい。
【００６３】
他の実施の形態においては、レーザ光源６１０は、約１００ピコ秒〜約１０フェムト秒の範囲のパルス幅で、約２．２μｍ〜約１５０ｎｍの範囲の波長のパルスを出射するＭＯＰＡである。レーザ光源６１０は、共振器内又は共振器外の高調波変換光学素子を採用してもよい。変調方法は、ダイオードポンプ変調又はＡＯＭ及び／又はＥＯＭによるパワー増幅器への入力の外部変調を含んでいてもよい。パワー増幅器に供給されるポンプパワーの変調によって、レーザ光源６１０が生成する一時的なパルス波形を更に変更してもよい。一実施の形態においては、主発振器は、ファイバレーザ主発振器であり、パワー増幅器は、ファイバパワー増幅器である。この構成は、超高速ファイバレーザ（ultrafast fiber laser）として当業者に知られている。
【００６４】
更に他の実施の形態では、レーザ光源６１０は、約１００ピコ秒以下であるが１０フェムト秒より長い範囲のパルス幅で、約２．２μｍ〜約１５０ｎｍの範囲の波長のパルスを出射するパルス幅可調整ＭＯＰＡを含む。例えば、図７Ａは、一実施の形態に基づく、パルス幅がプログラミング可能なフォトニックミリングシステム７００のブロック図である。システム７００は、システム制御コンピュータ１１２を介してパルス幅選択を提供するグラフィカルユーザインタフェース（graphical user interface：ＧＵＩ）７１０と、サブシステム制御回路７１２と、フォトニックミリングサブシステム６００’とを含み、フォトニックミリングサブシステム６００’は、プログラミング可能なパルス幅要素（programmable pulsewidth element）７１４を有するレーザ光源６１０’を含む。ユーザは、パルス幅選択ＧＵＩ７１０を用いて、レーザ光源６１０’が生成するレーザビーム６２２のパルス幅を選択的に変更できる。サブシステム制御回路７１２は、ユーザによる選択に対応してプログラミング可能なパルス幅要素７１４を制御して、パルス幅を調整する。
【００６５】
このような実施の形態の１つでは、プログラミング可能なパルス幅要素７１４は、主発振器に挿入され、約５０ピコ秒〜約１０フェムト秒の範囲で、レーザ光源６１０’の離散的なパルス幅の調整を実現する。例えば、図７Ｂは、一実施の形態に基づく、プログラミング可能なパルス幅要素７１４がＭＯＰＡ７１８の主発振器７１６に組み込まれた、図７Ａに示すフォトニックミリングサブシステム６００’のブロック図である。ＭＯＰＡ７１８は、パワー増幅器７２０を含む。図７Ｂに示す例示的な実施の形態では、プログラミング可能なパルス幅要素７１４は、プログラミング可能なバンドパスフィルタを含む。
【００６６】
プログラミング可能なパルス幅要素７１４を有するレーザ光源６１０’は、共振器内又は共振器外の高調波変換光学素子を採用してもよい。変調方法は、ダイオードポンプ変調又はＡＯＭ及び／又はＥＯＭによるパワー増幅器７２０への入力の外部変調を含んでいてもよい。パワー増幅器７２０に供給されるポンプパワーの変調によって、レーザ光源６１０’が生成する一時的なパルス波形を更に変更してもよい。一実施の形態においては、主発振器７１６は、ファイバレーザ主発振器であり、パワー増幅器７２０は、ファイバパワー増幅器である。
【００６７】
図６に戻って説明を続けると、他の実施の形態では、レーザ光源６１０は、約５０ピコ秒〜約１０フェムト秒の範囲のパルス幅で、約２．２μｍ〜約１５０ｎｍの波長のパルスを出射する主発振器再生増幅器を含む。レーザ光源６１０は、共振器内又は共振器外の高調波変換光学素子を採用してもよい。変調方法は、ダイオードポンプ変調又はＡＯＭ及び／又はＥＯＭによるパワー増幅器への入力の外部変調を含んでいてもよい。パワー増幅器に供給されるポンプパワーの変調によって、レーザサブシステムが生成する一時的なパルス波形を更に変更してもよい。
【００６８】
（Ｂ）ビームレット生成
図８Ａ、図８Ｂ及び図８Ｃは、一実施の形態に基づく、離散的にバンド化された反射板（discretely banded reflectivity plate）８１０を含むビームレット生成モジュール６１４を様々な視点から示す図である。図８Ａは、第１の表面Ｓ１及び第２の表面Ｓ２を有する離散的にバンド化された反射板８１０の側面図である。図８Ｂは、第１の表面Ｓ１の正面図である。図８Ｃは、第２の表面Ｓ２の正面図である。図８Ａ及び図８Ｂに示すように、第１の表面Ｓ１及び第２の表面Ｓ２は、それぞれがそれぞれの反射率Ｒ１、Ｒ２…Ｒｎを有する離散的な部分又はバンド（band）を含む。
【００６９】
図８Ａに示すように、バンドは、（例えば、レーザ光源６１０が提供する）入力レーザビーム６２２が、第１の表面Ｓ１を介して離散的にバンド化された反射板８１０に入射し、第２の表面Ｓ２で部分的に反射され、及び第２の表面Ｓ２を介して部分的に透過されて第１のビームレット８１２を形成するように第１の表面Ｓ１及び第２の表面Ｓ２に配置される。第１の表面Ｓ１は、第１のビームレット８１２の部分を構成しないビームの一部を反射して、第２の表面Ｓ２に戻す。第２の表面Ｓ２は、再び、ビームを部分的に反射し、ビームを部分的に透過して第２のビームレット８１４を生成する。第１の表面Ｓ１は、第２のビームレット８１４の部分を構成しないビームの一部を反射して、第２の表面Ｓ２に戻す。第２の表面Ｓ２は、再び、ビームを部分的に反射し、ビームを部分的に透過して第３のビームレット８１６を生成する。このプロセスは、離散的にバンド化された反射板８１０がビームレットアレイ６２４のための所望の数のビームレットを生成するまで繰返される。図には示していないが、ビームレット生成モジュール６１４は、入力レーザビーム６２２の一部を、複数の離散的にバンド化された反射板８１０に方向付け、ｑ×ｒビームレットアレイ６２４を生成する１つ以上のビームスプリッタを含んでいてもよい。
【００７０】
図９は、他の実施の形態に基づくビームレット生成モジュール６１４のブロック図である。この例示的な実施の形態のビームレット生成モジュール６１４は、第１の１／４波長板９１０、偏光ビームスプリッタキューブ９１２、第２の１／４波長板９１４、第１のミラー９１６、第３の１／４波長板９１８及び第２のミラー９２０を含む。第１の１／４波長板９１０は、直線偏光入射レーザビーム６２２を受け取り、偏光ビームスプリッタキューブ９１２に円偏光ビームを透過する。円偏光ビームの一部は、偏光ビームスプリッタキューブ９１２の出力表面を介して、第１のビームレット９２２として透過される。そして、円偏光ビームの他の部分は、偏光ビームスプリッタキューブ９１２の第１のチャネルに反射され、ここで、第２の１／４波長板９１４を介して第１のミラー９１６に方向付けられる。ビームは、第１のミラー９１６で反射し、第２の１／４波長板９１４の２回目の通過によって、ｐ偏光光になる。ｐ偏光成分は、偏光ビームスプリッタキューブ９１２の第２のチャネルに入り、ここで、同様に第３の１／４波長板９１８を透過し、第２のミラー９２０で反射し、第３の１／４波長板９１８を再び透過した後、偏光ビームスプリッタキューブ９１２の出力表面から、第２のビームレット９２４として出射される。図９に示すような更なるビームレットアレイ生成モジュール６１４を用いて、ｑ×ｒビームレットアレイ６２４内で更なるビームレットを生成してもよい。これに加えて、又は他の実施の形態では、図２０に示すように、１つ以上の回折光学要素２０１０がｑ×ｒビームレットアレイ６２４内のビームレットを生成してもよい。回折光学要素２０１０は、２次元又は３次元のアレイ６２４内で所望のビームレットの分布を生成するように形成された格子を含んでいてもよい。
【００７１】
図９に戻って説明すると、第１のビームレット９２２及び第２のビームレット９２４は、略々共線上にあってもよく、ビームレットアレイ生成モジュール６１４の光学部品の整列の変動のために互いにランダムにオフセットしていてもよい。なお、この開示から、第１のビームレット９２２及び第２のビームレット９２４の経路が互いに実質的に平行で、且つ所望の距離だけ離間するように、ビームレットアレイ生成モジュール６１４の光学素子に制御された量のオフセットを導入してもよいことは当業者にとって明らかである。例えば、図９に示す第２のミラー９２０を、交線の頂点が偏光ビームスプリッタキューブ９１２の中点に平行な線に沿ったミラーの対（図示せず）に置換してもよい。他の具体例として、ミラー９１６、９２０を相補的に（例えば、一方を時計回り、他方を反時計回りに）僅かに傾けることによってオフセットを実現してもよい。第１のビームレット９２２及び第２のビームレット９２４の経路をオフセットさせる他の手法も当業者にとって明らかである。
【００７２】
（Ｃ）標的整列
一実施の形態においては、システム制御コンピュータ１１２は、図２に示すＸ−Ｙ位置決め器１１０を制御して、ビームレット送達光学素子６２０によって被加工物１１８上の特定の標的に集光される変調されたｑ×ｒビームレットアレイ６２６の送達を調整する。一実施の形態においては、アドレス指定可能なビームレット（addressable beamlet）のそれぞれについて現在位置信号を生成する。上述したように、レーザコムインデクス付与と組み合わせて、離散的又はマルチチャネルビーム位置補償要素を採用して、所定の正確度限界内の現在位置性能を達成してもよい。
【００７３】
例えば、被加工物標的は、半導体デバイス上に配列された導電性リンクを含んでいてもよい。上述のように、レーザパルスは、ＤＲＡＭデバイスの不良メモリセルへの導電性リンクを除去するために使用してもよい。このような導電性リンクは、１次元パターン又は２次元パターンで配列されていてもよい。例えば、図１０は、導電性リンク１０１０に一般的に用いられる様々なパターンを図式的に示している。ここに示すパターンは、ハシゴ（ladder）パターン１０１２、フォーク（fork）パターン１０１４、魚骨（fishbone）パターン１０１６及び互い違い（staggered）パターン１０１８を含む。但し、この開示から、如何なるパターンを用いてもよいことは当業者にとって明らかである。
【００７４】
一実施の形態においては、システム制御コンピュータ１１２は、Ｘ−Ｙ位置決め器１１０を動作させるステップを実行し、変調され集光されたｑ×ｒビームレットアレイ６２６が被加工物標的に空間的に一致するように、パターンを繰返す。例えば、図１１は、一実施の形態に基づいて、ビームレットアレイ６２４を用いて、一組の標的（例えば、図１０に示す導電性リンク１０１０）を処理する方法１１００のフローチャートである。開始（１１１０）の後、方法１１００は、一組の標的に対して複数のビームレット経路を整列（１１１２）させることを含む。例えば、システム制御コンピュータ１１２は、Ｘ−Ｙ位置決め器１１０及びビームレット送達光学素子６２０を制御して、被加工物１１８上であるパターンに配列されているｑ×ｒターゲットに対して、ｑ×ｒビームレット経路を空間的に整列させてもよい。
【００７５】
ビームレット経路を標的に整列させた後、レーザ光源６１０がレーザパルス６２２を生成（１１１２）し、ビームレット生成モジュール６１４がレーザパルスをビームレットアレイ６２４に分割（１１１６）し、ビームレット変調器６１６がビームレットアレイ６２４を変調（１１１８）し、ビームレット送達光学素子６２０が変調されたビームレットアレイ６２６を集光（１１２０）する。そして、方法１１００は、変調され、集光されたビームレットアレイ６２６によって一組の標的を処理（１１２２）し、処理すべき標的の組が他にあるかについてクエリ（１１２４）を行う。処理すべき他の標的の組がある場合、システム制御コンピュータ１１２は、ビームレット経路を新たな標的の組に整列（１１１２）させ、方法１１００を繰返す。全ての標的の組が処理されると、方法１１００は、終了（１１２６）する。
【００７６】
他の実施の形態においては、システム２００のシステム制御コンピュータ１１２は、複数のビームレットによって送達される単一のパルスの合計によって、被加工物標的が連続して処理されるように、被加工物標的ピッチを、レーザＰＲＦ、ビームレットアレイピッチ、及びＸ−Ｙビーム位置決め器１１０の速度に調和させる。図１２は、一実施の形態に基づく、被加工物標的ピッチ１２０８とビームレットピッチ１２１０との間の関係を図式的に示している。ここに示すように、ビームレット１２１２間の距離又はピッチ（ビームレットピッチ１２１０）は、標的１２１４間のピッチ（標的ピッチ１２０８）及びレーザ光源６１０のＰＲＦに対して、以下のような関係を有する。
【００７７】
ｃ×（ビームレットピッチ）＝ｄ×（被加工物ターゲットピッチ）
ここで、ｃ及びｄは、整数であり、被加工物ターゲットピッチ＝ステージ速度／ＰＲＦであり、整数ｃ及びｄは、好ましくは、ｃ／ｄ＝整数値となるように選択される。
【００７８】
図１２では、ビームレットピッチ１２１０は、（ΔｘＢＬ）ｉ，ｊで表され、被加工物ピッチ１２０８は、（Δｘｐ）ｈで表され、ここで、ｉは、ビームレット番号インデクスであり、ｊは、パルス番号インデクスであり、ｈは、被加工物標的インデクスである。したがって、ここでは、例えば、特定のパルスｊから生成される特定のビームレットｉを（ｂｉ：ｐｊ）と表すことができる。（連続的なスキャンがないとき）ステージが一定の速度で移動している場合、１つの被加工物標的毎に送達可能な最大のパルス数は、ビームレットの数ｉと等しい。実例として、連続するレーザパルスｊのそれぞれから生成された３つのビームレット１２１２（ｉ＝３）について検討する。この具体例では、レーザ光源から連続するレーザパルスが出射されると共に、レーザビーム経路は、図１２に示す被加工物標的１２１４上を左から右に移動する。第１の被加工物標的１２１４は、第１のパルスから生成される第３のビームレット１２１２（ｂ３：ｐ１）、第１のパルスから生成される第２のビームレット（ｂ２：ｐ１）、及び第１のパルスから生成される第１のビームレット（ｂ１：ｐ１）によって連続的に処理される。第２の標的１２１４は、第２のパルスの第３のビームレット（ｂ３：ｐ２）、第２のパルスの第２のビームレット（ｂ２：ｐ２）、及び第２のパルスの第１のビームレット（ｂ１：ｐ２）によって処理される。
【００７９】
（Ｄ）ビームレット振幅制御
一実施の形態においては、変調され、集光されたビームレットアレイ６２６は、振幅を指定することができる。アレイ６２６の各ビームレット１２１２の振幅は、ｂｊ：ｐｉ：Ａと表され、ここで、Ａは、０と１の間の実数であり、０は、最小のパルス振幅を表し、１は、最大のパルス振幅を表し、中間の値は、これらの最小値及び最大値の間でスケーリングされた振幅値を表す。実例として再び３つのビームレット（ｉ＝３）のケースについて検討すると、第１の標的１２１４及び第３の標的１２１４が最大のパルス数及び１パルスあたりの最大振幅で切削され、第２の標的１２１４が切削されない場合、フォトニックミリングパターンは、以下のようにプログラミングされる。
【００８０】
第１の被加工物標的：（ｂ３：ｐ１：１）；（ｂ２：ｐ１：１）；（ｂ１：ｐ１：１）
第２の被加工物標的：（ｂ３：ｐ２：０）；（ｂ２：ｐ２：０）；（ｂ１：ｐ２：０）
第３の被加工物標的：（ｂ３：ｐ３：１）；（ｂ２：ｐ３：１）；（ｂ１：ｐ３：１）
一実施の形態においては、図６に示す光検出モジュール６１８は、ビームレット１２１２毎に特定の被加工物標的１２１４に印加される総エネルギをリアルタイムで算出するように構成されている。光検出モジュール６１８は、ビームレット変調器６１６にエラー補正補償信号を供給して、連続するビームレット振幅ｂｊ：ｐｉ：Ａｉ，ｊ，ｈを調整する。これによって、被加工物標的１２１４に送達される１パルスあたりの総エネルギを非常に精密に制御できる。また、これによって、特定の標的１２１４に印加される総エネルギを精密に制御できる。例えば、光検出モジュール６１８は、特定の標的１２１４に印加される一連のビームレット１２１２の総エネルギが所定の閾値に達するかこれを超えることを判定できる。閾値に達すると、光検出モジュール６１８は、ビームレット変調器６１６を制御して、更なるビームレット１２１２を遮蔽して、その特定の標的１２１４に伝達されないようにする。この開示から、他の要素を用いて、１パルスあたりのエネルギ又は特定の標的１２１４に印加される総エネルギを制御してもよいことは当業者にとって明らかである。例えば、光検出モジュール６１８が図７Ａ及び図７Ｂに示すプログラミング可能なパルス幅要素にフィードバックを行うことによって、レーザ光源６１０’が提供するパルスのエネルギを調整してもよい。
【００８１】
６．帯状の領域の処理の具体例
ここに説明したシステム及び方法は、帯状の領域の処理の実施の形態で使用することができ、ここで、パルスは、オンザフライで、被加工物上の標的構造の行に沿って、又は隣接する行間で偏向される。上述のように、図２に示す光発振器２１６は、高いＰＲＦ（例えば、数十ｋＨｚ〜数ＭＨｚ）でパルスを提供し、このパルスは、ビーム位置変更要素（例えば、ＡＯＤ２３０、ＦＳＭ２３２及び／又はレーザコムインデクス付与モジュール２３４）によって、移動加工窓内で方向付けられる。
【００８２】
一例として、図１３は、ウェハ１３１０の処理を表している。従来の連続的なリンクブローイング処理は、各リンクラン毎にウェハ１３１０を横断するＸ−Ｙ移動ステージ１１０の走査を必要とする。ウェハ１３１０を横断しながら繰返し、前後に走査を行うことによって、ウエハ全体の処理が完了する。マシンは、前後に走査して全てのＸ軸リンクラン１３１２（実線で示す。）を処理した後、Ｙ軸リンクラン１３１４（破線で示す）を処理する。この具体例は、単に例示的なものである。この他のリンクラン及びプロセスの様式も可能である。例えば、ウェハ又は光学レール（optics rail）を動かすことによってリンクを処理することも可能である。更に、リンクバンク及びリンクランは、連続動作で処理しなくてもよい。
【００８３】
ＤＲＡＭを含むウェハ１３１０では、例えば、Ｘ軸リンクラン１３１２とＹ軸リンクラン１３１４との間の領域１３１６にメモリセル（図示せず）が位置していることがある。説明のために、Ｘ軸リンクラン１３１２及びＹ軸リンクラン１３１４の交点の近くのウェハ１３１０の一部を拡大し、グループ又はリンクバンク内に配列されている複数のリンク１３１８を示す。包括的に言えば、リンクバンクは、ダイの中心の近くであって、デコーダ回路の近くにあり、何れのメモリセルのアレイの上にもない。リンク１３１８は、ウェハ１３１０全体のうちの比較的小さい領域を覆っている。
【００８４】
図１４、図１７及び図１８は、帯状領域処理のための代替の実施の形態の具体例を示しており、これらは、例示的なものである。図１４、図１７及び図１８に関連して説明する帯状領域処理の原理は、ここに説明する他の実施の形態（例えば、図２）にも適用できることは当業者にとっては明らかである。
【００８５】
図１４は、一実施の形態に基づくＡＯＤ１４１０を含むレーザ処理システム１４００の概略図である。レーザ１４１４が出射するパルスレーザビーム１４１２を偏向するように構成されると共に、２個の連続したパルスを２個の横方向に離間したリンクバンク内の２個の異なるリンクに送達できる非常に高速なデバイスを、ＡＯＤ１４１０は含む。一実施の形態においては、ＡＯＤ１４１０は、１次元で（例えば、走査方向に垂直に）レーザパルスを偏向するように構成されている。他の実施の形態においては、ＡＯＤ１４１０は、２次元で（例えば、走査方向に垂直及び走査方向に平行に）レーザパルスを偏向するように構成されている。他の実施の形態では、２個のＡＯＤを用いて、２次元の偏向を提供する。
【００８６】
また、一実施の形態においては、レーザパルスが被加工物１４１８（例えば、複数のリンクを有する半導体ウェハ）に到達するように、又はこれをブロックするように構成されたスイッチ１４１６を、レーザ処理システム１４００は備える。スイッチ６１６は、ＡＯＤ又は音響光学変調器（acousto-optic modulator：ＡＯＭ）デバイスを含んでいてもよい。なお、一実施の形態においては、パルスレーザビーム１４１２をビームダンプ（図示せず）に選択的に向け、当該レーザパルスが被加工物１４１８に到達することをブロックするように構成された単一のデバイスを、スイッチ１４１６及びＡＯＤ１４１０は含む。
【００８７】
更に、図１４に示すように、レーザ処理システム１４００は、異なる偏向を受けたビーム経路（ＡＯＤ１４１０を出る実線及び破線として示している）を、フォーカスレンズ１４２６の入射瞳に対応するミラー１４２４（又はＦＳＭ等の他の向き変更デバイス）上の同じ位置に向けるリレーレンズ１４２２を備えていてもよい。実際の動作では、ＡＯＤ１４１０が提供する異なる偏向角によって、異なるパルスが被加工物１４１８上の別の位置に向けられる。図には示していないが、一実施の形態では、コンピュータが読取可能な媒体に保存された命令を実行するように構成されているコントローラが、ＡＯＤ１４１０を制御し、レーザパルスのシーケンスを、被加工物１４１８上の所望の位置に選択的に偏向する。
【００８８】
この開示から、システム１４００は、例示的なものであり、他のシステム構成も可能であることは当業者にとって明らかである。実際、他の様々な例示的システムの実施の形態を後に説明する。
【００８９】
図１５は、一実施の形態に基づき、横方向に離間した複数のリンクバンク１５１０、１５１２、１５１４、１５１６、１５１８、１５２０を走査する加工窓１５００を示す概略図である。各リンクバンク１５１０、１５１２、１５１４、１５１６、１５１８、１５２０は、切断されていない複数のリンク１５２２と、加工窓１５００が複数のリンクバンク１５１０、１５１２、１５１４、１５１６、１５１８、１５２０に亘って走査しながら、一連のレーザパルスによって切断された複数のリンク１５２４とを含む。
【００９０】
一実施の形態においては、レーザ処理システム１４００は、移動加工窓１５００内で何れかのリンク１５２２、１５２４を切断するように構成されている。このように、図１５に示す具体例では、システム１４００は、６個のリンクバンク１５１０、１５１２、１５１４、１５１６、１５１８、１５２０を処理するために、６個の個別のリンクランを用いるのではなく、１回の通過で６個のリンクバンク１５１０、１５１２、１５１４、１５１６、１５１８、１５２０の全てを処理し、システムスループットを著しく向上させている。一実施の形態においては、例えば、単一のビーム経路を介して提供される１００ｋＨｚのレーザ、５０μｍ×５０μｍの加工窓、低性能ステージ（例えば、１軸あたり１Ｇの加速度及び２０ｍｓに整定時間）を含むシステムでは、従来のリンク処理システムに比べて、スループットを２〜３倍に高めることができる。このようなシステムは、高ＰＲＦレーザ（例えば、３００ｋＨｚ）、高性能ステージ（例えば、１ｍ／秒のリンクラン、５Ｇの加速度、０．００１秒の整定時間）を含む２ビームシステムに匹敵する。性能が低いステージを有するシステムを構築する方が、著しく簡単で、低コストである。更に、シングルビームシステムは、２ビームシステムを構築する場合に比べて、構築がより簡単で、低コストである。
【００９１】
一実施の形態においては、加工窓１５００は、複数のリンク１５２４を切断しながら、実質的に連続的な動きで、複数のリンクバンク１５１０、１５１２、１５１４、１５１６、１５１８、１５２０に亘って走査する。他の実施の形態においては、加工窓１５００は、一連の離散的な動きによって、複数のリンクバンク１５１０、１５１２、１５１４、１５１６、１５１８、１５２０に亘って段階的に走査する。このような実施の形態の１つでは、加工窓は、各ステップ又はホップの間に、２つの互いに排他的なリンク１５２２、１５２４の組を含む。すなわち、システム１４００は、第１の位置において、加工窓１５００内で、軸上方向及び軸交差方向の両方において、リンク１５２２、１５２４の第１の組を処理でき、その後、加工窓１５００は、リンクの第２の（異なる）の組を含む第２の位置に動く。他の実施の形態においては、加工窓１５００は、より小さいステップで走査方向を進み、各リンクバンク１５１０、１５１２、１５１４、１５１６、１５１８、１５２０に対応するリンク１５２２、１５２４の１個のグループ（例えば、１個の列）は、リンク１５２２、１５２４の他のグループが走査窓１５００を出るステップの間に走査窓１５００に入る。このようにして、システム１４００は、各ステップの間に、異なるリンクバンク１５１０、１５１２、１５１４、１５１６、１５１８、１５２０内の横方向に離間したリンク１５２２、１５２４のグループ又は列を処理する。
【００９２】
この開示から、加工窓１５００及びリンクバンク１５１０、１５１２、１５１４、１５１６、１５１８、１５２０の相対的寸法に応じて、システム１４００は、６個より多くのリンクバンクを１回の通過で処理できることは当業者にとって明らかである。更に、システム１４００は、６個未満のリンクバンクを１回の通過で処理してもよく、これは、例えば、１回の通過で単一のリンクバンクを処理することを含む。
【００９３】
この開示から、システム１４００は、加工窓１５００内で実質的に平行に、横方向に離間したリンクバンク１５１０、１５１２、１５１４、１５１６、１５１８、１５２０を処理することに限定されないことも当業者には明らかである。実際に、加工窓１５００を通過するリンク１５２２、１５２４は、如何なるパターンに配置してもよい。また、切断されたリンク１５２４は、如何なる順序で切断してもよい。更に、図１５は、Ｘ方向（水平方向）への一定の走査方向を示しているが、走査方向は、Ｙ方向（垂直方向）であってもよく、Ｘ方向及びＹ方向の組合せであってもよく、及び／又はウェハのＸＹ平面を巡ってランダムなパターンであってもよい。一実施の形態においては、走査方向は、スループットを最適化するように選択される。
【００９４】
例えば、図１６は、一実施の形態に基づく、Ｘ軸に沿って延びる複数の横方向に離間したリンクバンク１５１０、１５１２、１５１４、１５１６、１５１８、１５２０及びＹ軸に沿って延びる複数のリンクバンク１６１０、１６１２を走査する加工窓１５００を概略的に示している。Ｘ軸に沿って延びる横方向に離間したリンクバンク１５１０、１５１２、１５１４、１５１６、１５１８、１５２０に亘る加工窓１５００の１回の通過において、加工窓１５００は、Ｙ軸に沿って延びる複数のリンクバンク１６１０、１６１２内のリンク１５２２、１５２４の少なくとも一部も通過する。再び、図１６に示すように、システム１４００は、加工窓１５００を通過するリンク１５２２、１５２４の何れをも選択的に切断することができる。
【００９５】
一実施の形態においては、システム１４００は、スループットを最大化し、又は向上させるために、加工窓１５００内のリンクブローのシーケンスを区分けし、順序付ける。この最大化され又は向上されたスループットを実現するために、システム１４００は、加工窓１５００のサイズに適合するステージ速度、任意の時点でブローされる加工窓１５００内のリンク１５２２、１５２４の数、及びリンクブローの順序を算出する。このような実施の形態の１つでは、システム１４００は、ブロックされるパルスの数を減少させるようにステージ速度を選択する。また、ステージ速度は、ブローすべき全てのリンクが、加工窓１５００の１回の通過で確実にブローされるように選択してもよい。一実施の形態においては、ステージ速度は、一定であってもよい。
【００９６】
他の実施の形態では、ステージ速度は、現在、加工窓１５００を通過しているブローすべきリンク１５２４の数に基づいて変更してもよい。例えば、加工窓１５００を通過するブローすべきリンク１５２４が少ない場合、システム１４００は、ステージ速度を速めてもよい。より多くのブローすべきリンク１５２２、１５２４が加工窓１５００を通過する場合、システム１４００は、ステージ速度を遅めてもよい。
【００９７】
一実施の形態においては、最大ステージ速度ＶＳＭＡＸは、リンクランのグループに亘る加工窓１５００内のリンクの最大数（ＮＭＡＸ）を見出すことによって決定される。例えば、最大ステージ速度ＶＳＭＡＸは、加工窓１５００の幅（ＡＯＤｗｉｄｔｈ）にＰＲＦを乗算し、これをＮＭＡＸで除算した値に設定してもよい。これにより、最大ステージ速度ＶＳＭＡＸの良好な推定値が得られる。但し、一実施の形態では、システム１４００は、加工窓１５００内のリンク１５２２、１５２４の可能な「待ち行列（queueing）」を考慮し、速度が上限を超えた場合に、リンクランの短いセクションに亘って、加工不要なリンクのためのバッファを提供する。リンクランの密度によっては、このような待ち行列は、約５０％〜約１００％の範囲でステージ速度を向上させることができる。幾つかの実施の形態では、この向上の効果は、加速／減速時間及びオーバヘッドによって弱められる。一実施の形態においては、待ち行列を用いて最大ステージ速度ＶＳＭＡＸを決定することは、繰返しプロセスであり、ここで、真の最大速度に近付くと、「リンク待ち行列」のオーバーフローが非常に非線形になる。このような実施の形態では、例えば、リンク密度をフィルタリングし、所与の速度のについて「リンクフロー」を算出し、所与の最大「処理フロー」（ＰＲＦ×リンクピッチ）の条件下で加工窓１５００内の許容できる「蓄積」を算出することによって、より高い線形性を導入できる。
【００９８】
移動する加工窓１５００内の如何なるリンク１５２４も切断できるようにするために、図１４に示すＡＯＤ１４１０の位置決め精度は、加工窓１５００の全体に亘ってシステム精度を維持するために十分高い。現在の高開口数レンズは、約５０μｍの走査視野を有する。更に、システムリンクブロー正確度は、平均＋３σ＜０．１８μｍより高いことが望ましい場合がある。例えば、ＡＯＤ１４１０が、エラーバジェットに対し、約２０ｎｍのシステムの不正確性（system inaccuracy）に寄与する場合、一実施の形態に基づくＡＯＤ１４１０は、約１／２５００（1 part in 2500）の位置決め正確度を有する。
【００９９】
図１７は、一実施の形態に基づく、２つの偏向デバイスを備えるレーザ処理システム１７００の概略図である。システム１７００は、図１４に関連して説明した、レーザ１４１４、スイッチ１４１６、ＡＯＤ１４１０、リレーレンズ１４２２、ミラー１４２４及びフォーカスレンズ１４２６を含む。更に、システム１７００は、ビーム経路内に他のＡＯＤ１７１２及び他のリレーレンズ１７１４を含んでいる。
【０１００】
一実施の形態においては、ＡＯＤ１４１０は、レーザビームをＸ方向に偏向するように構成されており、ＡＯＤ１７１２は、レーザビームをＹ方向に偏向するように構成されている。リレーレンズ１４２２は、ＡＯＤ１４１０からＡＯＤ１７１２にレーザビームを結像する。リレーレンズ１７１４は、ＡＯＤ１７１２からミラー１４２４にレーザを結像する。このように、システム１７００は、レーザパルスを２つの方向に向け直すことができる。なお、一実施の形態においては、図１４に示すＡＯＤ１４１０は、レーザビームを２つの方向に偏向することができる単一のデバイスを備える。
【０１０１】
図１８は、一実施の形態に基づく、テレセントリック角度検出器（telecentric angle detector）１８１４を含むレーザ処理システム１８００の概略図である。この実施の形態では、半透明ミラー１８１０は、レーザビームの一部をフォーカスレンズ１４２６に向け、レーザビームの一部を、更なるリレーレンズ１８１２を介して、テレセントリック角度検出器１８１４に向ける。テレセントリック角度検出器１８１４は、カッドセル、ＰＳＤ又はビーム角度を検出するように構成されたカメラ検出器を含んでいてもよい。上述のように、エラー補正及び／又は較正のために、テレセントリック角度検出器１８１４を用いて、ＡＯＤ１４１０、１７１２の一方又は両方にフィードバックを提供してもよい。
【０１０２】
一実施の形態においては、システム１４００は、単一のパルスを用いて、各リンク１５２４をブローし、加工窓１５００内の個別のリンク１５２４を処理する。ＡＯＤ１４１０は、加工窓１５００が走査方向を移動している間に、２個の連続するレーザパルスの間で、加工窓１５００内で集光されたリンクパルスの位置をリンク１５２４に迅速に向け直す。従来のリンク処理システムは、非常にＰＲＦが高いレーザが生成するパルスのうち、約半分から約９９％をブロックすることがあるが、システム１４００は、パルスの大部分又は全てを使用することができる。したがって、被加工物１４１８をより速く動かすことなく、スループットを大幅に向上させることができる。
【０１０３】
これに加えて、又は他の実施の形態では、システム１４００は、被加工物１４１８上の単一の位置を２個以上のパルスで処理した後、ＡＯＤ１４１０を用いて後続するパルスを被加工物１４１８上の他の位置に向けてもよい。システム１４００は、例えば、エネルギがより低い１０個パルスをリンク１５２４に供給した後、被加工物１４１８上の異なる位置にレーザビームを向け直してもよい。このように、システム１４００は、非常に高い（例えば、約１ＭＨｚ〜約１００ＭＨｚの範囲の）ＰＲＦで生成されるパルスを方向付け、多くのブローによって所望のリンク１５２４を狙う有効な手法を提供する。
【０１０４】
加工窓１５００が被加工物１４１８に対して継続的に動く場合、一実施の形態では、１個以上のパルスをリンク１５２４に送達しながら、集光されたスポット位置とリンク位置との間の固定の関係を維持するために、ＡＯＤ１４１０を追跡に使用してもよい。また、追跡は、横方向に離間した複数のリンクとの固定の関係を維持するために用いることもできる。
【０１０５】
一実施の形態においては、被加工物１４１８上の位置間の切替時間は、１個のレーザパルス周期より短い。他の実施の形態においては、切替時間は、レーザパルス周期と同じオーダーである。更に他の実施の形態では、切替期間は、レーザパルス周期より長い。例えば、システム１４００が１０個のレーザパルスでリンク１５２４を処理し、３個又は４個のレーザパルス周期で１個のリンクから次に切り替われば、レーザ１４１４が有効に使用される。
【０１０６】
新たな位置に切り替わる（例えば、加工窓１５００が図１５及び図１６に示す走査方向に進む）前に、１０個のパルスの全てを単一のリンク１５２２、１５２４に送達すること（上述した具体例）に代えて、２個以上の横方向に離間した（例えば、走査方向に垂直に離間した）リンク１５２２、１５２４に２個以上のパルスを送達してもよい。例えば、６個の横方向に離間したリンク１５２２のそれぞれ（図１５に示すリンクバンク１５１０、１５１２、１５１４、１５１６、１５１８、１５２０のそれぞれ）に単一のパルスを送達することが望ましいことがある。この場合、ＡＯＤ１４１０は、加工窓１５００を新たな位置に移動させる前に、６個の連続したレーザパルスを６個の横方向に離間したリンク１５２２に偏向することができる。
【０１０７】
図１９Ａ、図１９Ｂ及び図１９Ｃは、一実施の形態に基づく、一連のレーザパルス１９１４を、それぞれの位置変更プロファイル１９１６、１９１８、１９２０に関連付けたタイミングチャート１９００、１９１０、１９１２を示している。この開示から、図１９Ａ、図１９Ｂ及び図１９Ｃに示すタイミングチャート１９００、１９１０、１９１２は、例示的なものに過ぎず、リンク毎に送達されるパルスと、リンク間のシフトに用いられるパルス期間との如何なる組合せを用いてもよいことは当業者にとって明らかである。図１９Ａに示す実施の形態では、ブロー期間の間に単一のレーザパルスがリンクに送達される。そして、例えば、シフト期間の間に、ＡＯＤ又は高速ビーム偏向器（図示せず）が各パルスの間でシフトし又は位置を変更する。このように、この具体例では、一連のレーザパルス１９１４の各レーザパルスは、異なるリンクに送達される。
【０１０８】
図１９Ｂに示す実施の形態では、ＡＯＤ又は高速ビーム偏向器は、各ブロー期間の間でシフトするために、図１９Ａの具体例に比べてより長い時間を費やす。具体的には、第１のパルスが第１のリンクに送達された後、第２のパルスが第２のリンクに送達される前に、ＡＯＤ又は高速ビーム偏向器は、３パルス期間の間にシフトする。後述するように、スイッチ（例えば、更なるＡＯＤ及びビームダンプ）を用いて、シフト期間の間に、使用しないレーザパルスが被加工物の表面に到達しないようにブロックしてもよい。
【０１０９】
図１９Ｃに示す実施の形態では、第１のブロー期間の間、第１の複数（図では９個）のパルスが第１のリンクに送達され、幾つか（図では約３個）のパルス期間の間、ＡＯＤ又は高速ビーム偏向器がシフトし、第２のブロー期間の間、第２の複数のパルスが第２のリンクに送達される。なお、一実施の形態においては、例えば、上述したＡＯＤ１４１０等の高速偏向デバイスを用いて、２つ以上の第１（及び／又は第２）の複数のパルスを、第１（及び／又は第２）のブロー期間の間に、横方向に離間した複数のリンクに亘って分散させてもよい。このようにして、一連のレーザパルス１９１４内のパルスをできるだけ多く使用するために、パルスを効率的に分散させることができる。一実施の形態においては、使用されるパルスの数は、従来のリンク処理システムで使用されるパルスに比べて、約１％より大きく増加する。
【０１１０】
被加工面上の完全に又は部分的に重なる領域内の同じターゲットを処理するために向けられるレーザスポット、被加工面上の個別のターゲットに向けられるが、ビーム（例えば、ガウステイル（Gaussian tail））の一部が重なるレーザスポット、又は検出器、例えば、パルスエネルギ又は反射パルスエネルギ検出器において重なるレーザスポットでは、コヒーレントクロストークの問題が生じることがある。異なるレーザスポットのガウステイルが重なる場合、例えば、２つの近接する構造（例えば、リンク）の間の領域におけるクロストーク及び干渉の結果、光学エネルギレベルが望ましくない高さになることによってダメージが生じることがある。そこで、上述した実施の形態では、どの時点でも、被加工物上の加工窓内に単一のレーザスポットのみが入射するようにしている。被加工物上で空間的に重なるが、順次的に供給される２つのレーザスポットは、互いに干渉せず、この結果、コヒーレントクロストークを低減又は防止することができる。但し、他の実施の形態では、被加工物上の加工窓内に複数のスポットが同時に入射することがある。例えば、２つ以上のビーム経路を介して、２つ以上のレーザビームを提供してもよい。
【０１１１】
１又は複数のブローでサイトを処理する際、幾つかの理由から、高速ビームステアリングメカニズムを用いて集光されたスポットをステアリングすることが望ましい。
【０１１２】
まず、異なるリンクブロー箇所を切り換えるためにビーム偏向を行う必要がある。次に、被加工物に対してプロセス領域が継続的に移動するシステムでは、追跡コマンドを含むことが望ましい場合がある。このコマンドは、１つ以上のレーザパルスをリンクに送達しながら、焦点位置とリンク位置との間の固定の関係を維持することに役立つ。追跡コマンドは、特に、複数のパルスが１つのリンクを標的にする場合に有用である。
【０１１３】
更なるビーム偏向又はステアリングを用いて、移動ステージの追跡エラーを補償してもよい。例えば、平坦なＸＹステージを用いて、集光されたレーザスポットの下でウェハを位置決めする場合、ビームステアリングを用いて、残りのＸＹステージ追跡エラー（例えば、所望の軌道と実際の軌道との間の瞬間的な差分）を補償することができる。これは、出願人のＦＳＭエラー補償と同様である。
【０１１４】
また、他の種類のシステムエラー又は外乱を補正するために、ステアリングメカニズムを用いることもできる。例えば、９８３０プラットホームでは、最終的な集光対物レンズの動きを感知し、ＦＳＭを用いて、結果として生じる被加工物における焦点の動きを補正する。これは、同じステアリングメカニズムを用いても行うことができる。また、ビーム位置エラー、例えば、レーザレールの位置安定性において感知された不正確性を補償することができる。また、このステアリングメカニズムを用いて、他のエラー、例えば、温度ドリフトを補正することでもできる。
【０１１５】
ＡＯＭ、ＥＯＭ又は他のステアリングメカニズムに送達される正味の追跡又はステアリングコマンドは、上述した１つ以上のステアリング項目を累積又は加算したものである。また、上述した以外の理由から、ビームをステアリングすることが望ましい場合もある。
【０１１６】
一実施の形態では、位置精度が高い高速ビームステアリングデバイスは、処理エリアに亘ってシステムの精度を維持するために、十分小さい必要がある。現在の高開口数レンズは、約５０μｍの走査視野を有し、システムリンクブロー精度は、平均＋３σ＜０．１８μｍより高いことが望ましい場合がある。例えば、ＡＯＤが、エラーバジェットに対し、約２０ｎｍのシステムの不正確性に寄与する場合、ＡＯＤは、約１／２５００（1 part in 2500）の位置決め精度を有する必要がある。これは、妥当な要求である。何らかの閉ループ感知及びフィードバック補正（closed-loop sensing and feedback correction）と共にＡＯＭ又は高速ビームステアリングデバイスを駆動することが望ましい場合もある。
【０１１７】
これを行う１つの手法は、ＡＯＤを用いて、望まれないパルスを、位置敏感型検出器（position sensitive detector：ＰＳＤ）又は使用されないパルスの位置を測定できるカッドセル（quad cell）を含むビームダンプに偏向することである。この技術によって、温度ドリフト又はＡＯＭ較正における温度変化を検出できる。
【０１１８】
また、ＡＯＭを介して追加的なビームを出射し、これらのビームがどのように偏向されるかを測定することもできる。例えば、切断用のレーザに加えて、ＡＯＭを介してヘリウムネオンＣＷレーザを方向付け、この結果偏向されたＣＷビームの一部を、フィードバック目的のために又はドリフトの検出のためにＰＳＤ又はカッドセルに方向付けてもよい。
【０１１９】
本発明の基底にある原理から逸脱することなく、上述の実施の形態の詳細に多くの変更を加えることができることは当業者にとって明らかである。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲のみによって定義される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物に対してビーム送達座標を整列させ、前記整列に対応する位置データを生成するビーム位置決めシステムと、
パルスレーザ光源と、
前記パルスレーザ光源からレーザパルスを受け取り、前記レーザパルスから、複数のビームレットパルスを含むビームレットアレイを生成するビームレット生成モジュールと、
前記ビームレットアレイ内の各ビームレットパルスの振幅を変調するビームレット変調器と、
前記変調されたビームレットアレイを、前記位置データに対応する被加工物上の箇所の１つ以上の標的に集光するビームレット送達光学素子とを備えるレーザ処理システム。
【請求項２】
前記ビームレットアレイ内のビームレットパルスを抽出し、
前記ビームレットアレイ内の各ビームレットパルスの総エネルギを判定する光検出モジュールを更に備える請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記光検出モジュールは、更に、前記ビームレット変調器にエラー補正補償信号を提供して、前記被加工物上の特定の標的に供給される連続するビームレット振幅を調整するように構成されている請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記光検出モジュールは、更に、
前記被加工物上の特定の標的に送達された一連のビームレットパルスが提供するパルスエネルギの合計が所定の閾値に達し又はこれを超えていることを判定し、
前記ビームレット変調器を制御して、更なるビームレットパルスが前記特定の標的に到達することを防ぐように構成されている請求項２記載のシステム。
【請求項５】
前記ビーム位置決めシステムと協働して、
被加工物標的ピッチを、
前記パルスレーザ光源のパルス繰返し周波数（ＰＲＦ）、
ビームレットアレイピッチ、及び
前記ビーム位置決めシステムと前記被加工物との間の相対速度（ステージ速度）に調和させることにより、
前記整列を提供するシステム制御コンピュータを更に備える請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記ビームレットピッチは、被加工物標的ピッチ及びパルスレーザ光源のＰＲＦに対して、
ｃ×（ビームレットピッチ）＝ｄ×（被加工物標的ピッチ）の関係を有し、
前記ｃ及びｄは、整数であり、
前記被加工物ピッチ＝ステージ速度／ＰＲＦであり、
前記整数ｃ及びｄは、
ｃ／ｄ＝整数値となるように選択される請求項５記載のシステム。
【請求項７】
前記ビームレット生成モジュールは、離散的にバンド化された反射板を含み、前記離散的にバンド化された反射板は、
第１の複数の個別の反射バンドを含む第１の表面と、
第２の複数の個別の反射バンドを含む第２の表面とを備え、
前記第１の表面は、
前記離散的にバンド化された反射板に前記レーザパルスを受け取り、
前記第２の表面から受け取ったレーザパルスの減少した一部を前記第２の表面に向けて前記離散的にバンド化された反射板に継続的に反射するように構成され、
前記第２の表面は、
前記第１の表面から受け取った前記レーザパルスの減少した一部の第１の部分を継続的に透過し、第２の部分を反射するように構成されており、前記透過される第１の部分は、前記ビームレットアレイ内の各ビームレットパルスに対応する請求項１記載のシステム。
【請求項８】
前記ビームレット生成モジュールは、
前記レーザパルスを受け取り、前記レーザパルスを、直線偏光から円偏光に変換する第１の１／４波長板と、
第１のチャネル、第２のチャネル及び出力表面を有し、前記円偏光されたレーザビームの第１の部分を、前記出力表面を介して、前記ビームレットアレイの第１のビームレットパルスとして透過し、前記円偏光されたレーザビームの第２の部分を、前記第１のチャネルに透過するように構成された偏光ビームスプリッタキューブと、
前記円偏光されたレーザビームの第２の部分を第１のミラーに透過し、前記第１のミラーから反射を受け取り、前記第１のミラーからの反射をｐ偏光ビームに変換して前記偏光ビームスプリッタキューブに戻し、前記偏光ビームスプリッタキューブが前記第２のチャネルを介して前記ｐ偏光ビームを透過する第２の１／４波長板と、
前記ｐ偏光ビームを第２のミラーに透過し、前記第２のミラーから反射を受け取り、前記第２のミラーからの反射を前記偏光ビームスプリッタキューブに透過する第３の１／４波長板とを備え、前記偏光ビームスプリッタキューブは、前記第３の１／４波長板から受け取ったビームを、前記出力表面を介して、前記ビームレットアレイの第２のビームレットパルスとして透過する請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記ビームレット生成モジュールは、少なくとも１つの回折光学要素を含む請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
前記パルスレーザ光源は、
前記被加工物に対するビーム送達座標の整列のための前記ビーム位置決めシステムの座標決めのための基準タイミング信号を提供する第１のパルス繰返し周波数でレーザパルスを出射する光発振器と、
前記第１のパルス繰返し周波数より低い第２のパルス繰返し周波数で、増幅のためのレーザパルスのサブセットを選択する第１の光変調器とを備え、前記サブセットに含まれる前記レーザパルスの選択は、前記第１のパルス繰返し周波数及び前記位置データに基づいている請求項１記載のシステム。
【請求項１１】
前記位置データに基づいて、前記ビーム送達座標の整列を調整するレーザコムインデクス付与モジュールを更に備え、前記レーザコムインデクス付与モジュールが、
前記第１のパルス繰返し周波数が前記第２のパルス繰返し周波数の整数倍数ｎとなるように前記第２のパルス繰返し周波数を選択し、
前記ビーム送達座標の調整の量に基づいて、前記サブセット内の第１の増幅されたパルスと、前記サブセット内の第２の増幅されたパルスとの間のパルス間時間を、光発振器パルス間時間の整数倍数ｋによってオフセットさせるように構成された請求項１０記載のシステム。
【請求項１２】
前記パルスレーザ光源は、ファイバ主発振器を含むタンデム光増幅器を備える請求項１記載のシステム。
【請求項１３】
前記ファイバ主発振器は、約１００フェムト秒から約５００ピコ秒の範囲のパルス幅でレーザパルスを出力するように構成されている請求項１２記載のシステム。
【請求項１４】
前記パルスレーザ光源は、Ｑスイッチダイオード励起固体レーザを備える請求項１記載のシステム。
【請求項１５】
前記パルスレーザ光源は、主発振器パワー増幅器（ＭＯＰＡ）を備える請求項１記載のシステム。
【請求項１６】
前記ＭＯＰＡの主発振器に統合されたプログラミング可能なパルス幅要素を更に備える請求項１５記載のシステム。
【請求項１７】
前記プログラミング可能なパルス幅要素は、プログラミング可能なバンドパスフィルタを備える請求項１６記載のシステム。
【請求項１８】
前記パルスレーザ光源は、主発振器再生増幅器を備える請求項１記載のシステム。
【請求項１９】
被加工物をレーザで処理するための方法において、
レーザパルスを生成するステップと、
前記レーザパルスから、複数のビームレットパルスを含むビームレットアレイを生成するステップと、
前記ビームレットアレイ内の各ビームレットパルスの振幅を変調するステップと、
前記変調されたビームレットアレイを、前記被加工物上の１つ以上の標的箇所に集光するステップとを有する方法。
【請求項２０】
前記ビームレットアレイ内の前記ビームレットパルスを抽出するステップと、
前記ビームレットアレイ内の各ビームレットパルスの総エネルギを判定するステップと、
前記被加工物上の特定の標的に供給される連続するビームレット振幅を調整するエラー補償信号を生成するステップとを更に有する請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記被加工物上の特定の標的に送達された一連のビームレットパルスが提供するパルスエネルギの合計が所定の閾値に達し又はこれを超えていることを判定するステップと、
前記判定に基づいて、更なるビームレットパルスが前記特定の標的に到達することを防ぐステップとを更に有する請求項１９記載の方法。
【請求項２２】
被加工物標的ピッチを、
前記パルスレーザ光源のパルス繰返し周波数（ＰＲＦ）、
ビームレットアレイピッチ、及び
ビーム位置決めシステムと被加工物との間の相対速度に調和させる請求項１９記載の方法。
【請求項１】
被加工物に対してビーム送達座標を整列させ、前記整列に対応する位置データを生成するビーム位置決めシステムと、
パルスレーザ光源と、
前記パルスレーザ光源からレーザパルスを受け取り、前記レーザパルスから、複数のビームレットパルスを含むビームレットアレイを生成するビームレット生成モジュールと、
前記ビームレットアレイ内の各ビームレットパルスの振幅を変調するビームレット変調器と、
前記変調されたビームレットアレイを、前記位置データに対応する被加工物上の箇所の１つ以上の標的に集光するビームレット送達光学素子とを備えるレーザ処理システム。
【請求項２】
前記ビームレットアレイ内のビームレットパルスを抽出し、
前記ビームレットアレイ内の各ビームレットパルスの総エネルギを判定する光検出モジュールを更に備える請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記光検出モジュールは、更に、前記ビームレット変調器にエラー補正補償信号を提供して、前記被加工物上の特定の標的に供給される連続するビームレット振幅を調整するように構成されている請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記光検出モジュールは、更に、
前記被加工物上の特定の標的に送達された一連のビームレットパルスが提供するパルスエネルギの合計が所定の閾値に達し又はこれを超えていることを判定し、
前記ビームレット変調器を制御して、更なるビームレットパルスが前記特定の標的に到達することを防ぐように構成されている請求項２記載のシステム。
【請求項５】
前記ビーム位置決めシステムと協働して、
被加工物標的ピッチを、
前記パルスレーザ光源のパルス繰返し周波数（ＰＲＦ）、
ビームレットアレイピッチ、及び
前記ビーム位置決めシステムと前記被加工物との間の相対速度（ステージ速度）に調和させることにより、
前記整列を提供するシステム制御コンピュータを更に備える請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記ビームレットピッチは、被加工物標的ピッチ及びパルスレーザ光源のＰＲＦに対して、
ｃ×（ビームレットピッチ）＝ｄ×（被加工物標的ピッチ）の関係を有し、
前記ｃ及びｄは、整数であり、
前記被加工物ピッチ＝ステージ速度／ＰＲＦであり、
前記整数ｃ及びｄは、
ｃ／ｄ＝整数値となるように選択される請求項５記載のシステム。
【請求項７】
前記ビームレット生成モジュールは、離散的にバンド化された反射板を含み、前記離散的にバンド化された反射板は、
第１の複数の個別の反射バンドを含む第１の表面と、
第２の複数の個別の反射バンドを含む第２の表面とを備え、
前記第１の表面は、
前記離散的にバンド化された反射板に前記レーザパルスを受け取り、
前記第２の表面から受け取ったレーザパルスの減少した一部を前記第２の表面に向けて前記離散的にバンド化された反射板に継続的に反射するように構成され、
前記第２の表面は、
前記第１の表面から受け取った前記レーザパルスの減少した一部の第１の部分を継続的に透過し、第２の部分を反射するように構成されており、前記透過される第１の部分は、前記ビームレットアレイ内の各ビームレットパルスに対応する請求項１記載のシステム。
【請求項８】
前記ビームレット生成モジュールは、
前記レーザパルスを受け取り、前記レーザパルスを、直線偏光から円偏光に変換する第１の１／４波長板と、
第１のチャネル、第２のチャネル及び出力表面を有し、前記円偏光されたレーザビームの第１の部分を、前記出力表面を介して、前記ビームレットアレイの第１のビームレットパルスとして透過し、前記円偏光されたレーザビームの第２の部分を、前記第１のチャネルに透過するように構成された偏光ビームスプリッタキューブと、
前記円偏光されたレーザビームの第２の部分を第１のミラーに透過し、前記第１のミラーから反射を受け取り、前記第１のミラーからの反射をｐ偏光ビームに変換して前記偏光ビームスプリッタキューブに戻し、前記偏光ビームスプリッタキューブが前記第２のチャネルを介して前記ｐ偏光ビームを透過する第２の１／４波長板と、
前記ｐ偏光ビームを第２のミラーに透過し、前記第２のミラーから反射を受け取り、前記第２のミラーからの反射を前記偏光ビームスプリッタキューブに透過する第３の１／４波長板とを備え、前記偏光ビームスプリッタキューブは、前記第３の１／４波長板から受け取ったビームを、前記出力表面を介して、前記ビームレットアレイの第２のビームレットパルスとして透過する請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記ビームレット生成モジュールは、少なくとも１つの回折光学要素を含む請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
前記パルスレーザ光源は、
前記被加工物に対するビーム送達座標の整列のための前記ビーム位置決めシステムの座標決めのための基準タイミング信号を提供する第１のパルス繰返し周波数でレーザパルスを出射する光発振器と、
前記第１のパルス繰返し周波数より低い第２のパルス繰返し周波数で、増幅のためのレーザパルスのサブセットを選択する第１の光変調器とを備え、前記サブセットに含まれる前記レーザパルスの選択は、前記第１のパルス繰返し周波数及び前記位置データに基づいている請求項１記載のシステム。
【請求項１１】
前記位置データに基づいて、前記ビーム送達座標の整列を調整するレーザコムインデクス付与モジュールを更に備え、前記レーザコムインデクス付与モジュールが、
前記第１のパルス繰返し周波数が前記第２のパルス繰返し周波数の整数倍数ｎとなるように前記第２のパルス繰返し周波数を選択し、
前記ビーム送達座標の調整の量に基づいて、前記サブセット内の第１の増幅されたパルスと、前記サブセット内の第２の増幅されたパルスとの間のパルス間時間を、光発振器パルス間時間の整数倍数ｋによってオフセットさせるように構成された請求項１０記載のシステム。
【請求項１２】
前記パルスレーザ光源は、ファイバ主発振器を含むタンデム光増幅器を備える請求項１記載のシステム。
【請求項１３】
前記ファイバ主発振器は、約１００フェムト秒から約５００ピコ秒の範囲のパルス幅でレーザパルスを出力するように構成されている請求項１２記載のシステム。
【請求項１４】
前記パルスレーザ光源は、Ｑスイッチダイオード励起固体レーザを備える請求項１記載のシステム。
【請求項１５】
前記パルスレーザ光源は、主発振器パワー増幅器（ＭＯＰＡ）を備える請求項１記載のシステム。
【請求項１６】
前記ＭＯＰＡの主発振器に統合されたプログラミング可能なパルス幅要素を更に備える請求項１５記載のシステム。
【請求項１７】
前記プログラミング可能なパルス幅要素は、プログラミング可能なバンドパスフィルタを備える請求項１６記載のシステム。
【請求項１８】
前記パルスレーザ光源は、主発振器再生増幅器を備える請求項１記載のシステム。
【請求項１９】
被加工物をレーザで処理するための方法において、
レーザパルスを生成するステップと、
前記レーザパルスから、複数のビームレットパルスを含むビームレットアレイを生成するステップと、
前記ビームレットアレイ内の各ビームレットパルスの振幅を変調するステップと、
前記変調されたビームレットアレイを、前記被加工物上の１つ以上の標的箇所に集光するステップとを有する方法。
【請求項２０】
前記ビームレットアレイ内の前記ビームレットパルスを抽出するステップと、
前記ビームレットアレイ内の各ビームレットパルスの総エネルギを判定するステップと、
前記被加工物上の特定の標的に供給される連続するビームレット振幅を調整するエラー補償信号を生成するステップとを更に有する請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記被加工物上の特定の標的に送達された一連のビームレットパルスが提供するパルスエネルギの合計が所定の閾値に達し又はこれを超えていることを判定するステップと、
前記判定に基づいて、更なるビームレットパルスが前記特定の標的に到達することを防ぐステップとを更に有する請求項１９記載の方法。
【請求項２２】
被加工物標的ピッチを、
前記パルスレーザ光源のパルス繰返し周波数（ＰＲＦ）、
ビームレットアレイピッチ、及び
ビーム位置決めシステムと被加工物との間の相対速度に調和させる請求項１９記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９Ａ】
【図１９Ｂ】
【図１９Ｃ】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９Ａ】
【図１９Ｂ】
【図１９Ｃ】
【図２０】
【公表番号】特表２０１２−５０２８０５（Ｐ２０１２−５０２８０５Ａ）
【公表日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２７９６４（Ｐ２０１１−５２７９６４）
【出願日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０５７３４６
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０３３７２３
【国際公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【出願人】（５９３１４１６３２）エレクトロ サイエンティフィック インダストリーズ インコーポレーテッド (161)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０５７３４６
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０３３７２３
【国際公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【出願人】（５９３１４１６３２）エレクトロ サイエンティフィック インダストリーズ インコーポレーテッド (161)
【Ｆターム（参考）】
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