精密エネルギ制御用のレーザによる物質の加工方法、システム、およびこれに用いるサブシステム
【課題】
【解決手段】精密エネルギ制御用のレーザによる物質加工方法が提供され、バルクアッテネータは、ＲＦドライバ出力により切り替えられ、ＲＦ出力全体を大幅に低くし、パルスごとのレーザエネルギを生成する。アッテネータの値により、実現可能なエネルギの範囲、すなわちｐｊまたはｐｊの端数を決定する。１以上のアッテネータおよびスイッチは、複数のエネルギ範囲を実現するために利用できる。バルクアッテネータが切り替えられた後に、レーザエネルギは大幅に減らされ、ＲＦドライバは、ＳＮＲが非常によいＲＦパワーがほぼ最大の状態で再び動作できる。また、ＤＡＣからの入力電圧は非常に高く、ＳＮＲが小さいためにノイズが多いダイナミックレンジの最低位ではない。この方法およびシステムは、高いＤＡＣ入力電圧とＲＦドライバの高いＳＮＲにより、拡大されたダイナミックレンジ、優れた減衰（実行可能な低いエネルギ）、優れた精度、および安定性を提供する。
【解決手段】精密エネルギ制御用のレーザによる物質加工方法が提供され、バルクアッテネータは、ＲＦドライバ出力により切り替えられ、ＲＦ出力全体を大幅に低くし、パルスごとのレーザエネルギを生成する。アッテネータの値により、実現可能なエネルギの範囲、すなわちｐｊまたはｐｊの端数を決定する。１以上のアッテネータおよびスイッチは、複数のエネルギ範囲を実現するために利用できる。バルクアッテネータが切り替えられた後に、レーザエネルギは大幅に減らされ、ＲＦドライバは、ＳＮＲが非常によいＲＦパワーがほぼ最大の状態で再び動作できる。また、ＤＡＣからの入力電圧は非常に高く、ＳＮＲが小さいためにノイズが多いダイナミックレンジの最低位ではない。この方法およびシステムは、高いＤＡＣ入力電圧とＲＦドライバの高いＳＮＲにより、拡大されたダイナミックレンジ、優れた減衰（実行可能な低いエネルギ）、優れた精度、および安定性を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連する特許および出願のクロスリファレンス
本出願は、２００４年１２月３０日に出願された米国暫定特許出願第６０／６４３，３４１の優先権を主張する。本出願は、以下の米国特許および特許出願、６，７９１，０５９、６，７４４，２８８、６，７２７，４５８、６，５７３，４７３、６，３８１，２５９、２００２／０１６７５８１、２００４／０１３４８９６、および６，５５９，４１２の全体をここに組み込んでいる。これらの特許および公開は、本発明の出願人に譲渡されている。
【０００２】
本発明は一般に、精密で高速なレーザによる物質の加工、例えばターゲット物質のマイクロマシニングに関する。この応用例の一つは、レーザによるリダンダント半導体記憶装置の修理である。
【背景技術】
【０００３】
半導体およびＤＲＡＭ装置の設計ルールが、より小さな形状（geometry）まで進歩するに伴い、より小さくより接近して配置されたプログラム可能なリンクを取り除くのに、より小さなレーザスポットが必要とされる。リンクの形状が小さくなるに伴い、より小さいリンク物質を取り除くため、各リンクを加工するのに必要とされるレーザパルスごとのエネルギは小さくなる。また、より小さなリンク形状を加工する場合は、隣接したリンクまたは他の構造の損傷を防ぐために、より小さなレーザスポットサイズが所望される。より小さなレーザスポットサイズではスポット内のエネルギ密度はより高く、このためリンク物質を取り除くためにパルスごとの低いエネルギを必要とする。
【０００４】
レーザエネルギのより精密な制御は、パルスまたは一群のパルスごとのエネルギを精密かつ一定に維持するのに有益である。物質の確実な除去と、より信頼性のあるリンクの加工は、改良された制御により実現できる。このような精密な制御は、一般にレーザによる加工および精密なマイクロマシニングに有用である。
【０００５】
リンクの加工に加え、レーザシステムの操作はしばしば、装置、対象とする構造、または加工する他の物質にレーザ光線を整列するステップを含む。
【０００６】
米国特許第５，１９６，８６７および６，９４７，４５４、ならびに公開された米国出願２００５／０２７０６３１、２００５／０２７０６３０、および２００５／０２７０６２９は本出願に関連する。
【０００７】
エネルギコントロールにおける加工および整列操作の双方の精度を改良するために、非常に広範なダイナミックレンジを有するレーザによる物質加工システムの必要性がある。広範なダイナミックレンジに加え、このシステムは、エネルギ設定において非常に優れた分解能（resolution）、安定性、減衰、および正確性を必要とする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、レーザの出力エネルギを精密に制御する改良されたレーザ加工方法およびシステムを提供することである。
【０００９】
また、本発明の別の目的は、検出およびレーザ加工操作の双方に対して十分に広いダイナミックレンジでレーザの出力エネルギを精密に制御するレーザによる物質の加工方法およびシステムを提供することである。
【００１０】
本発明の一の態様は、広範なダイナミックレンジで、レーザ出力エネルギを精密に制御するエネルギコントロールの方法を特徴とする。
【００１１】
本発明の別の態様は、前記方法を実行するレーザによる物質加工システムを特徴とする。
【００１２】
本発明の実施例は、広範なダイナミックレンジで、非常に高い分解能（resolution energy）の制御および減衰を提供する。各エネルギ設定の精度および安定性は、従来の方法やシステムより非常に改良されることが期待される。
【００１３】
本発明の上記の目的または他の目的を実現するために、レーザによる物質の加工方法が提供される。この方法は、第１のエネルギ密度を有する第１のレーザ出力により物質を照射するステップを含む。前記第１のエネルギ密度は、前記第１のレーザ出力と前記物質の相互作用によって生じる検出可能なレーザ放射を生成するのに十分に高く、前記物質の実質的な変更を防ぐのに十分に低い。前記方法はさらに、前記物質の性質を示すデータを生成すべく前記検出可能なレーザ放射の少なくとも一部を検出するステップと、前記データを分析するステップと、分析されたデータに基づいてレーザ物質加工出力によりターゲット物質を照射するステップとを含む。前記物質加工出力は、前記第１のエネルギ密度よりも実質的に大きく、前記ターゲット物質の物理的な性質を変更するのに十分に高い加工エネルギ密度を有し、これにより前記ターゲット物質を加工する。
【００１４】
前記方法はさらに、前記第１のレーザ出力を精密に制御すべく、第１の制御信号を生成するステップを含む。
【００１５】
前記方法はさらに、前記物質加工出力を精密に制御すべく、第２の制御信号を生成するステップを含む。
【００１６】
前記方法はさらに、少なくとも一つの前記制御信号を、高い信号対雑音比の操作範囲内に設定するステップを含み、前記第１のレーザ出力および前記物質加工出力の双方は、広範なダイナミックレンジで精密に制御される。
【００１７】
前記少なくとも一つの制御信号は、アナログまたはデジタル信号でもよく、前記設定するステップは、前記少なくとも一つの設定された制御信号を、変調、増幅、減衰、圧縮、展開、測定、遅延、復号化、およびシフトするステップのうちの少なくとも一つを含む。
【００１８】
前記方法はさらに、前記少なくとも一つの設定された信号を選択的に減衰させて、適切な第１のレーザ出力および適切な物質加工出力のうちの少なくとも一つを生成するステップを含む。
【００１９】
前記少なくとも一つの設定された制御信号はＲＦ信号でもよく、前記選択的に減衰するステップは、スイッチドアッテネータ（swiched attenuator）ネットワークにより実行してもよい。
【００２０】
前記物質は前記ターゲット物質でもよい。
【００２１】
前記加工エネルギ密度は、前記第１のエネルギ密度の約１０００倍でもよい。
【００２２】
前記物質の性質は、光学的性質または熱的性質でもよい。
【００２３】
前記物質の性質は、空間的性質でもよい。
【００２４】
前記データは前記ターゲット物質の位置を示してもよい。
【００２５】
さらに、本発明の前述の目的および他の目的を実現するために、レーザによる物質加工システムが提供される。前記システムはパルスレーザシステムを具え、これが物品（article）の物質に相互作用してレーザ放射を生成する第１のパルスレーザ光線と、レーザ加工操作によりターゲット物質を加工する第２のパルスレーザ光線を生成する。このシステムはさらに、前記物品を支持する少なくとも一つのポジショナを具える。このシステムはさらに測定サブシステムを具え、これが前記レーザ放射の少なくとも一部に応じて測定操作を行い、対応する測定信号を生成する。このシステムはさらにシステムコントローラを具え、これが前記測定信号に応じて前記少なくとも一つのポジショナとパルスレーザシステムを制御する。このシステムはさらに、前記システムコントローラに取り付けられるビームデリバリおよびフォーカス構成部材を具え、これが前記レーザ光線を放出し焦点を合わせる。このシステムはさらに、前記レーザ光線を変調するモジュレータと、前記モジュレータに取り付けられるエネルギコントローラとを具え、これが前記測定およびレーザ加工操作の双方にとって十分に広いダイナミックレンジで、前記レーザ光線のレーザ出力エネルギを精密に制御する。
【００２６】
前記エネルギコントローラは、スイッチドアッテネータネットワークを具えてもよい。
【００２７】
前記モジュレータは音響光学装置でもよい。
【００２８】
前記モジュレータは電気光学装置でもよい。
【００２９】
さらに、本発明の前述の目的および他の目的を実現するために、レーザ出力の光源よりも後段でレーザ出力のレーザエネルギを精密に制御する方法が提供される。この方法は、前記レーザエネルギを調整して、測定操作で物品を破壊することなくスキャンするのに十分に低いエネルギ範囲内のスキャンエネルギを得るステップを含む。さらに、この方法は前記レーザエネルギを調整して、前記物品のターゲット物質を加工するのに十分に高いエネルギ範囲内の加工エネルギを得るステップを含む。
【００３０】
さらに、本発明の前述の目的および他の目的を実現するために、前記レーザ出力の光源の後段に配置された光学モジュレータにより、レーザ出力のレーザエネルギを精密に制御するサブシステムが提供される。前記サブシステムは、前記モジュレータ用の出力制御信号を生成するエネルギコントローラを具え、前記モジュレータからのレーザ出力エネルギは、測定およびレーザ加工操作の双方にとって十分に広いダイナミックレンジで制御される。
【００３１】
前記エネルギコントローラは、スイッチドアッテネータネットワークを具えてもよい。
【００３２】
前記光学モジュレータは音響光学装置を具えてもよい。
【００３３】
前記光学モジュレータは電気光学装置を具えてもよい。
【００３４】
本発明のこれらのおよびその他の特徴、態様、および利点は、以下の説明、添付の請求項、および添付した図面により一層理解できるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本開示における「エネルギコントロール」の言及はまた、一般に、「パワーコントロール」、「輝度制御」、「ピークパワーコントロール」、「アベレージパワーコントロール」、または同様の関連する機能に適用できる。
【００３６】
レーザによるメモリの修復方法／システム
以下の典型的な特許および公開された出願、
「Laser Processiong」という名称の米国特許６，７９１，０５９（以下、０５９特許と記す）、
「High-Speed Precision Positioning Apparatus」という名称の米国特許６，７４４，２８８（以下、２８８特許と記す）、
「Energy-Efficient,Laser-Based Method And System For Processing Target Material」という名称の米国特許６，７２７，４５８（以下、４５８特許と記す）、
「Method And System For Precisely Positioning A Waist Of A Material-Processing Laser Beam To Process Microstructures Within A Laser-Processing Site」という名称の米国特許６，５７３，４７３（以下、４７３特許と記す）、
「Controlling Laser Polarization」という名称の米国特許６，３８１，２５９（以下、２５９特許と記す）、
「Methods And Systems For Thermal-Based Laser Processing A Multi-Material Device」という名称の公開された米国出願２００２／０１６７５８１（以下、５８１出願と記す）、
「Laser-Based Method And System For Memory Link Processing With Picosecond Lasers」という名称の公開された米国出願２００４／０１３４８９６（以下、８９６出願と記す）、および「Laser Processing」という名称の米国特許６，５５９，４１２（以下、４１９特許と記す）は、一般にレーザによるマイクロマシニングの方法およびシステムに関し、特にメモリの修復に関する。
【００３７】
上記文書の少なくとも以下の引用箇所は、本発明の様々な特徴、態様、および利点を理解するのに特に適切であり、
０５９特許の図５および対応する文章は、リンクブローイング（link blowing）のレーザ加工システムに関し、パルスを選択しエネルギを制御するモジュレータ（アッテネータ）が提供されている。
【００３８】
４７１特許の図１および対応する文章は、リンクブローイングのレーザ加工システムに関し、パルスを選択しエネルギを制御するモジュレータ（アッテネータ）が提供されている。少なくとも一つの実施例では、０．５５ミクロンより小さい波長を有するレーザ出力が生成される。
【００３９】
５８１および８９６出願ならびに４５８特許の多くの図面および対応する文章は、パルスを選択しレーザエネルギを制御する少なくとも一つのモジュレータを具える。
【００４０】
５８１出願の図１０、１１、１２、１３、１４、および１４ｂならびに対応する文章は、例示的な配置および測定方法およびシステムに関する。「Methods and Systems for Precisely Relatively Positioning a Waist of a Pulsed Laser Beam and Method and System for Controlling Energy Delivered to a Target Structure」という名称の関連出願は、米国特許出願２００２／０１６６８４５として公開されている。
【００４１】
２８８特許は、本発明の少なくとも一つの実施例を実施するのに用いられる「ウェーハステージ」の一例であるウェーハ位置決め装置を示している。
【００４２】
４７３特許の図４−６、対応する文章、および列７，行６０から列９，行８は一般に、物質を加工する応用例に利用される整列およびパワー制御方法に関し、特にリンクブローイングに関する。
【００４３】
概説
本発明の一の態様は、レーザによる物質の加工方法を特徴とする。この方法は、第１のレーザー出力と物質の相互作用によって生じる検出可能なレーザ放射を生成するのに十分高い、前記物質の実質的な変更を防ぐのに十分低い第１のエネルギ密度を有する第１のレーザ出力により前記物質を照射するステップと、前記物質の性質を示すデータを生成すべく検出可能な放射の少なくとも一部を検出するステップと、前記データを分析するステップと、前記第１のエネルギ密度よりも実質的に大きく、前記ターゲット物質の物理的な性質を変更するのに十分高い加工エネルギ密度を有するレーザ物質加工出力により、ターゲット物質を照射するステップとを具え、これにより前記物質を加工する。
【００４４】
この方法は、前記第１のレーザ出力を精密に制御すべく、第１の制御信号を生成するステップを含む。
【００４５】
この方法はまた、前記レーザ物質加工出力を精密に制御すべく、レーザ物質加工または第２の制御信号を生成するステップを含む。
【００４６】
この方法はまた、前記第１および第２の制御信号のうちの少なくとも一つを、高い信号対雑音比の操作範囲内に設定するステップを含み、前記レーザ出力と前記物質加工出力の双方が、広範なダイナミックレンジで精密に制御される。
【００４７】
前記少なくとも一つの制御信号は、アナログまたはデジタル信号でもよい。前記少なくとも一つの制御信号を制御するステップは、前記信号を変調、増幅、減衰、圧縮、展開、測定、遅延、復号化、およびシフトするステップのうちの少なくとも一つを含む。
【００４８】
前記方法はまた、少なくとも一つの前記設定された信号を選択的に減衰させて、適切な第１のレーザ出力または適切な物質加工出力のうちの少なくとも一つを生成するステップを含む。
【００４９】
前記設定された信号はＲＦ信号であってもよく、前記選択的に減衰するステップは、スイッチドアッテネータネットワークにより実行してもよい。
【００５０】
少なくとも一つの実施例では、前記物質は前記ターゲット物質でもよい。
【００５１】
前記レーザ物質加工出力のエネルギ密度は、前記第１のエネルギ密度の約１０００倍でもよい。
【００５２】
前記物質の性質は、光学的性質または熱的性質でもよい。
【００５３】
前記物質の性質は、空間的性質でもよい。
【００５４】
前記データはまた、前記物質の位置を示してもよい。
【００５５】
本発明の別の態様は、前述のレーザ加工方法を行うシステムを特徴とする。図１は、本発明のシステム１００を示している。この例示的なシステムは、パルスレーザシステム１０３と、少なくとも一つのポジショナ（すなわち、モーションステージ）１０５と、測定サブシステムまたは設備１４０と、システムコントローラ（制御コンピュータ）１１５と、ビームデリバリおよびフォーカス構成部材１３０と、モジュレータ（ＡＯＭ）１０１と、エネルギコントローラ１５０とを具え、測定とレーザ加工操作の双方にとって十分に大きいダイナミックレンジでレーザ出力エネルギ１１０を精密に制御する。
【００５６】
エネルギコントローラ１５０は、スイッチドアッテネータネットワーク（選択可能なバルクアッテネータ）１２５を具えてもよい。
【００５７】
モジュレータは、音響光学装置１０１であってもよい。
【００５８】
モジュレータは、電圧を制御するコントローラを具える電気光学装置であってもよい。
【００５９】
アライメント、測定、または画像の検出
図１を参照すると、システム１００のような多くのレーザ加工システムでは、様々な形状が、検出（すなわち、測定）設備１４０を用いてスキャン、測定、または分析される。これらの形状は通常は関心領域内である。アライメントは、加工波長で形状にレーザエネルギをスキャンし、ある領域を可視光で照射し、カメラを整列または組合せて形状を調べることにより行われる。加工用レーザ１０３でスキャンする場合、レーザエネルギ１１０は、初めにモジュレータ１０１の制御により非破壊レベルに設定され、装置１１２のアライメントターゲット（図示せず）がスキャンまたは検出される。アライメントターゲットからの反射エネルギが分析され、ターゲットの位置が検出される。例えば、通常必要とされるエネルギは、リンク加工エネルギの１０００倍よりも低くすることができる。スポットの大きさが小さくなくにつれ、ますます低いエネルギが、スキャンするために必要となる。さらに低いスキャンエネルギは、エネルギコントロール回路内の非常に優れた減衰を必要とする。システム１０１は、エネルギをほぼ０にし、エネルギ設定の制御を維持できることが好適である。
【００６０】
広範なダイナミックレンジエネルギ／パワーコントロール
レーザ加工設備の高精度で広い帯域幅のエネルギコントロールは、通常、音響光学モジュレータ（ＡＯＭ）１０１と、ＡＯＭ１０１を制御する付随するＲＦドライバ１０２を用いて行われる。
【００６１】
レーザ１０３は通常、ウェーハまたはモーションステージ１０５が一定の早さで移動する間、一定の高いｑレート（パルスレート）で操作される。ほとんどの時間、レーザエネルギは、エネルギコントロールシステムにより「ＯＦＦ」状態に設定される。レーザエネルギは、（１）リンクまたは他のターゲット物質を加工し、ターゲットに対して整列し、または焦点を合わせるパルス（または一群のパルス）が必要な場合に、調整される。エネルギは、ＲＦパワーを変更することによりＡＯＭ１０１に適応される。
【００６２】
通常のＡＯＭ１０１とＲＦドライバ１０２の組合せは、以下のテーブルに示すように非常に有効に機能する。
【００６３】
メモリを修復するリンクブラスチング（link blasting）の一般的で理想的な事例が、テーブルの１列−４列に示されている。システムコントローラ１１５または他の仕様と１６ビットＤＡＣ１２０からの命令に応答する１．０μｊ（マイクロジュール）レーザエネルギ入力では、実現可能な最小限のエネルギ（減衰）は、０．１０ｎｊ（ナノジュール）である。実現可能な分解能は、０．０１５ｎｊである。問題は、ＤＡＣ１２０とＲＦドライバ１０２の双方が、信号が小さくノイズの多いダイナミックレンジの最低位で動作することである。この理想的な事例における分解能および減衰は、通常、ＲＦドライバ１０２とＲＦドライバ１０２への入力ドライブ信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）が低いため実現できない。
【００６４】
改良された装置では、選択可能なバルクアッテネータ１２５はＲＦドライバ出力により切り替えられ、ＲＦ出力全体を大幅に下げ、（テーブルの５から８に示す）パルスごとのレーザエネルギを生成する。アッテネータ１２５の値により、実現可能なエネルギの範囲、すなわち図示した事例におけるｐｊ（ピコジュール）またはｐｊの端数が決まる。
【００６５】
少なくとも一つの実施例では、複数のアッテネータおよびスイッチを利用して複数のエネルギ範囲を実現できる。
【００６６】
留意すべき重要な一つのポイントは、バルクアッテネータ１２５が切り替えられた後に、レーザエネルギが大幅に減少され、ＲＦドライバ１０２は、ＳＮＲが非常によい最大に近いＲＦ出力で再び動作することである。また、ＤＡＣ１２０からの入力電圧は非常に高く、ＳＮＲが小さいためにノイズが多いダイナミックレンジの最低位ではない。本実施例は、ＤＡＣ入力電圧の高いＳＮＲとＲＦドライバ１０２の高いＳＮＲによる、拡大されたダイナミックレンジ、優れた減衰（実行可能な低いエネルギ）、優れた精度、および安定性といった本発明の様々な利点を示している。
【００６７】
例示的な操作は、特にメモリの修復に適しているが、例えば、マーキング、トリミング、マイクロドリル、マイクロストラクチャリング、パターニング、フラットディスプレイまたは薄いフィルム回路の修復、およびターゲット物質に衝突するレーザパルスの精密なエネルギコントロールを必要とする同様の高速の応用例といった他の精密なレーザによるマイクロマシニング操作に利用するために適応してもよい。
【００６８】
図１の実施例は、音響光学モジュレータ１０１とＲＦコントローラを示している。他の実施例は、例えば、ポッケルスセル、平らな導波管モジュレータ、または好適な制御範囲内で動作する他の光学スイッチなどの電気光学（Ｅ−Ｏ）モジュレータを具えてもよい。このような装置の多くは通常、入力電圧に応じて偏光を制御する。図１に示すのと同様の「段階的な」または切り替えられた変圧（transformation）、または他の適切な電圧の測定は、Ｅ−Ｏモジュレータを利用したレーザ加工システムのパフォーマンスを改良するのに使用してもよい。
【００６９】
本発明の実施例はまた、モードロックまたは利得スイッチレーザ光源を組み込んだシステムに利用してもよい。例えば、パルス幅は、約１ピコ秒（あるいはこれ以下）から数百ナノ秒（あるいはこれ以上）であってもよい。ターゲット物質の加工は、一つのパルスまたは複数のパルスを用いて行ってもよい。
【００７０】
さらに、本発明の少なくとも一つの実施例は、赤外線、可視、ＵＶ波長を利用して行ってもよく、特に、短い波長に有利である。
【００７１】
精密な測定
本発明のシステムは、広範なダイナミックレンジ全体で精密に測定される。この測定は、ＤＡＣ１２０のデジタル値とレーザ出力１１０との間の伝達特性を提供するのに利用される。１以上の検出器１４１は、測定設備１４０に設けてもよく、通常は操作可能にシステムコントローラ１１５に取り付けられる。少なくとも一つの実施例では、「パワーメータ」１４３は、レーザパワー、エネルギ、または他のパルス特性を直接測定するために、ウェーハステージ１０５に配置し、またはウェーハステージの近くに配置してもよい。
【００７２】
本発明の実施例が説明および図示されているが、これらの実施例は、本発明の総ての可能な形態を説明および図示しているのではない。むしろ、本明細書で使用した語は、限定ではなく説明としての語であり、本発明の意図や目的から逸脱しないで、様々な変更が可能であると理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】図１は、精密なエネルギコントロールを具えるレーザによる物質加工システムの一実施例を示す概略的なブロック図である。
【技術分野】
【０００１】
関連する特許および出願のクロスリファレンス
本出願は、２００４年１２月３０日に出願された米国暫定特許出願第６０／６４３，３４１の優先権を主張する。本出願は、以下の米国特許および特許出願、６，７９１，０５９、６，７４４，２８８、６，７２７，４５８、６，５７３，４７３、６，３８１，２５９、２００２／０１６７５８１、２００４／０１３４８９６、および６，５５９，４１２の全体をここに組み込んでいる。これらの特許および公開は、本発明の出願人に譲渡されている。
【０００２】
本発明は一般に、精密で高速なレーザによる物質の加工、例えばターゲット物質のマイクロマシニングに関する。この応用例の一つは、レーザによるリダンダント半導体記憶装置の修理である。
【背景技術】
【０００３】
半導体およびＤＲＡＭ装置の設計ルールが、より小さな形状（geometry）まで進歩するに伴い、より小さくより接近して配置されたプログラム可能なリンクを取り除くのに、より小さなレーザスポットが必要とされる。リンクの形状が小さくなるに伴い、より小さいリンク物質を取り除くため、各リンクを加工するのに必要とされるレーザパルスごとのエネルギは小さくなる。また、より小さなリンク形状を加工する場合は、隣接したリンクまたは他の構造の損傷を防ぐために、より小さなレーザスポットサイズが所望される。より小さなレーザスポットサイズではスポット内のエネルギ密度はより高く、このためリンク物質を取り除くためにパルスごとの低いエネルギを必要とする。
【０００４】
レーザエネルギのより精密な制御は、パルスまたは一群のパルスごとのエネルギを精密かつ一定に維持するのに有益である。物質の確実な除去と、より信頼性のあるリンクの加工は、改良された制御により実現できる。このような精密な制御は、一般にレーザによる加工および精密なマイクロマシニングに有用である。
【０００５】
リンクの加工に加え、レーザシステムの操作はしばしば、装置、対象とする構造、または加工する他の物質にレーザ光線を整列するステップを含む。
【０００６】
米国特許第５，１９６，８６７および６，９４７，４５４、ならびに公開された米国出願２００５／０２７０６３１、２００５／０２７０６３０、および２００５／０２７０６２９は本出願に関連する。
【０００７】
エネルギコントロールにおける加工および整列操作の双方の精度を改良するために、非常に広範なダイナミックレンジを有するレーザによる物質加工システムの必要性がある。広範なダイナミックレンジに加え、このシステムは、エネルギ設定において非常に優れた分解能（resolution）、安定性、減衰、および正確性を必要とする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、レーザの出力エネルギを精密に制御する改良されたレーザ加工方法およびシステムを提供することである。
【０００９】
また、本発明の別の目的は、検出およびレーザ加工操作の双方に対して十分に広いダイナミックレンジでレーザの出力エネルギを精密に制御するレーザによる物質の加工方法およびシステムを提供することである。
【００１０】
本発明の一の態様は、広範なダイナミックレンジで、レーザ出力エネルギを精密に制御するエネルギコントロールの方法を特徴とする。
【００１１】
本発明の別の態様は、前記方法を実行するレーザによる物質加工システムを特徴とする。
【００１２】
本発明の実施例は、広範なダイナミックレンジで、非常に高い分解能（resolution energy）の制御および減衰を提供する。各エネルギ設定の精度および安定性は、従来の方法やシステムより非常に改良されることが期待される。
【００１３】
本発明の上記の目的または他の目的を実現するために、レーザによる物質の加工方法が提供される。この方法は、第１のエネルギ密度を有する第１のレーザ出力により物質を照射するステップを含む。前記第１のエネルギ密度は、前記第１のレーザ出力と前記物質の相互作用によって生じる検出可能なレーザ放射を生成するのに十分に高く、前記物質の実質的な変更を防ぐのに十分に低い。前記方法はさらに、前記物質の性質を示すデータを生成すべく前記検出可能なレーザ放射の少なくとも一部を検出するステップと、前記データを分析するステップと、分析されたデータに基づいてレーザ物質加工出力によりターゲット物質を照射するステップとを含む。前記物質加工出力は、前記第１のエネルギ密度よりも実質的に大きく、前記ターゲット物質の物理的な性質を変更するのに十分に高い加工エネルギ密度を有し、これにより前記ターゲット物質を加工する。
【００１４】
前記方法はさらに、前記第１のレーザ出力を精密に制御すべく、第１の制御信号を生成するステップを含む。
【００１５】
前記方法はさらに、前記物質加工出力を精密に制御すべく、第２の制御信号を生成するステップを含む。
【００１６】
前記方法はさらに、少なくとも一つの前記制御信号を、高い信号対雑音比の操作範囲内に設定するステップを含み、前記第１のレーザ出力および前記物質加工出力の双方は、広範なダイナミックレンジで精密に制御される。
【００１７】
前記少なくとも一つの制御信号は、アナログまたはデジタル信号でもよく、前記設定するステップは、前記少なくとも一つの設定された制御信号を、変調、増幅、減衰、圧縮、展開、測定、遅延、復号化、およびシフトするステップのうちの少なくとも一つを含む。
【００１８】
前記方法はさらに、前記少なくとも一つの設定された信号を選択的に減衰させて、適切な第１のレーザ出力および適切な物質加工出力のうちの少なくとも一つを生成するステップを含む。
【００１９】
前記少なくとも一つの設定された制御信号はＲＦ信号でもよく、前記選択的に減衰するステップは、スイッチドアッテネータ（swiched attenuator）ネットワークにより実行してもよい。
【００２０】
前記物質は前記ターゲット物質でもよい。
【００２１】
前記加工エネルギ密度は、前記第１のエネルギ密度の約１０００倍でもよい。
【００２２】
前記物質の性質は、光学的性質または熱的性質でもよい。
【００２３】
前記物質の性質は、空間的性質でもよい。
【００２４】
前記データは前記ターゲット物質の位置を示してもよい。
【００２５】
さらに、本発明の前述の目的および他の目的を実現するために、レーザによる物質加工システムが提供される。前記システムはパルスレーザシステムを具え、これが物品（article）の物質に相互作用してレーザ放射を生成する第１のパルスレーザ光線と、レーザ加工操作によりターゲット物質を加工する第２のパルスレーザ光線を生成する。このシステムはさらに、前記物品を支持する少なくとも一つのポジショナを具える。このシステムはさらに測定サブシステムを具え、これが前記レーザ放射の少なくとも一部に応じて測定操作を行い、対応する測定信号を生成する。このシステムはさらにシステムコントローラを具え、これが前記測定信号に応じて前記少なくとも一つのポジショナとパルスレーザシステムを制御する。このシステムはさらに、前記システムコントローラに取り付けられるビームデリバリおよびフォーカス構成部材を具え、これが前記レーザ光線を放出し焦点を合わせる。このシステムはさらに、前記レーザ光線を変調するモジュレータと、前記モジュレータに取り付けられるエネルギコントローラとを具え、これが前記測定およびレーザ加工操作の双方にとって十分に広いダイナミックレンジで、前記レーザ光線のレーザ出力エネルギを精密に制御する。
【００２６】
前記エネルギコントローラは、スイッチドアッテネータネットワークを具えてもよい。
【００２７】
前記モジュレータは音響光学装置でもよい。
【００２８】
前記モジュレータは電気光学装置でもよい。
【００２９】
さらに、本発明の前述の目的および他の目的を実現するために、レーザ出力の光源よりも後段でレーザ出力のレーザエネルギを精密に制御する方法が提供される。この方法は、前記レーザエネルギを調整して、測定操作で物品を破壊することなくスキャンするのに十分に低いエネルギ範囲内のスキャンエネルギを得るステップを含む。さらに、この方法は前記レーザエネルギを調整して、前記物品のターゲット物質を加工するのに十分に高いエネルギ範囲内の加工エネルギを得るステップを含む。
【００３０】
さらに、本発明の前述の目的および他の目的を実現するために、前記レーザ出力の光源の後段に配置された光学モジュレータにより、レーザ出力のレーザエネルギを精密に制御するサブシステムが提供される。前記サブシステムは、前記モジュレータ用の出力制御信号を生成するエネルギコントローラを具え、前記モジュレータからのレーザ出力エネルギは、測定およびレーザ加工操作の双方にとって十分に広いダイナミックレンジで制御される。
【００３１】
前記エネルギコントローラは、スイッチドアッテネータネットワークを具えてもよい。
【００３２】
前記光学モジュレータは音響光学装置を具えてもよい。
【００３３】
前記光学モジュレータは電気光学装置を具えてもよい。
【００３４】
本発明のこれらのおよびその他の特徴、態様、および利点は、以下の説明、添付の請求項、および添付した図面により一層理解できるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本開示における「エネルギコントロール」の言及はまた、一般に、「パワーコントロール」、「輝度制御」、「ピークパワーコントロール」、「アベレージパワーコントロール」、または同様の関連する機能に適用できる。
【００３６】
レーザによるメモリの修復方法／システム
以下の典型的な特許および公開された出願、
「Laser Processiong」という名称の米国特許６，７９１，０５９（以下、０５９特許と記す）、
「High-Speed Precision Positioning Apparatus」という名称の米国特許６，７４４，２８８（以下、２８８特許と記す）、
「Energy-Efficient,Laser-Based Method And System For Processing Target Material」という名称の米国特許６，７２７，４５８（以下、４５８特許と記す）、
「Method And System For Precisely Positioning A Waist Of A Material-Processing Laser Beam To Process Microstructures Within A Laser-Processing Site」という名称の米国特許６，５７３，４７３（以下、４７３特許と記す）、
「Controlling Laser Polarization」という名称の米国特許６，３８１，２５９（以下、２５９特許と記す）、
「Methods And Systems For Thermal-Based Laser Processing A Multi-Material Device」という名称の公開された米国出願２００２／０１６７５８１（以下、５８１出願と記す）、
「Laser-Based Method And System For Memory Link Processing With Picosecond Lasers」という名称の公開された米国出願２００４／０１３４８９６（以下、８９６出願と記す）、および「Laser Processing」という名称の米国特許６，５５９，４１２（以下、４１９特許と記す）は、一般にレーザによるマイクロマシニングの方法およびシステムに関し、特にメモリの修復に関する。
【００３７】
上記文書の少なくとも以下の引用箇所は、本発明の様々な特徴、態様、および利点を理解するのに特に適切であり、
０５９特許の図５および対応する文章は、リンクブローイング（link blowing）のレーザ加工システムに関し、パルスを選択しエネルギを制御するモジュレータ（アッテネータ）が提供されている。
【００３８】
４７１特許の図１および対応する文章は、リンクブローイングのレーザ加工システムに関し、パルスを選択しエネルギを制御するモジュレータ（アッテネータ）が提供されている。少なくとも一つの実施例では、０．５５ミクロンより小さい波長を有するレーザ出力が生成される。
【００３９】
５８１および８９６出願ならびに４５８特許の多くの図面および対応する文章は、パルスを選択しレーザエネルギを制御する少なくとも一つのモジュレータを具える。
【００４０】
５８１出願の図１０、１１、１２、１３、１４、および１４ｂならびに対応する文章は、例示的な配置および測定方法およびシステムに関する。「Methods and Systems for Precisely Relatively Positioning a Waist of a Pulsed Laser Beam and Method and System for Controlling Energy Delivered to a Target Structure」という名称の関連出願は、米国特許出願２００２／０１６６８４５として公開されている。
【００４１】
２８８特許は、本発明の少なくとも一つの実施例を実施するのに用いられる「ウェーハステージ」の一例であるウェーハ位置決め装置を示している。
【００４２】
４７３特許の図４−６、対応する文章、および列７，行６０から列９，行８は一般に、物質を加工する応用例に利用される整列およびパワー制御方法に関し、特にリンクブローイングに関する。
【００４３】
概説
本発明の一の態様は、レーザによる物質の加工方法を特徴とする。この方法は、第１のレーザー出力と物質の相互作用によって生じる検出可能なレーザ放射を生成するのに十分高い、前記物質の実質的な変更を防ぐのに十分低い第１のエネルギ密度を有する第１のレーザ出力により前記物質を照射するステップと、前記物質の性質を示すデータを生成すべく検出可能な放射の少なくとも一部を検出するステップと、前記データを分析するステップと、前記第１のエネルギ密度よりも実質的に大きく、前記ターゲット物質の物理的な性質を変更するのに十分高い加工エネルギ密度を有するレーザ物質加工出力により、ターゲット物質を照射するステップとを具え、これにより前記物質を加工する。
【００４４】
この方法は、前記第１のレーザ出力を精密に制御すべく、第１の制御信号を生成するステップを含む。
【００４５】
この方法はまた、前記レーザ物質加工出力を精密に制御すべく、レーザ物質加工または第２の制御信号を生成するステップを含む。
【００４６】
この方法はまた、前記第１および第２の制御信号のうちの少なくとも一つを、高い信号対雑音比の操作範囲内に設定するステップを含み、前記レーザ出力と前記物質加工出力の双方が、広範なダイナミックレンジで精密に制御される。
【００４７】
前記少なくとも一つの制御信号は、アナログまたはデジタル信号でもよい。前記少なくとも一つの制御信号を制御するステップは、前記信号を変調、増幅、減衰、圧縮、展開、測定、遅延、復号化、およびシフトするステップのうちの少なくとも一つを含む。
【００４８】
前記方法はまた、少なくとも一つの前記設定された信号を選択的に減衰させて、適切な第１のレーザ出力または適切な物質加工出力のうちの少なくとも一つを生成するステップを含む。
【００４９】
前記設定された信号はＲＦ信号であってもよく、前記選択的に減衰するステップは、スイッチドアッテネータネットワークにより実行してもよい。
【００５０】
少なくとも一つの実施例では、前記物質は前記ターゲット物質でもよい。
【００５１】
前記レーザ物質加工出力のエネルギ密度は、前記第１のエネルギ密度の約１０００倍でもよい。
【００５２】
前記物質の性質は、光学的性質または熱的性質でもよい。
【００５３】
前記物質の性質は、空間的性質でもよい。
【００５４】
前記データはまた、前記物質の位置を示してもよい。
【００５５】
本発明の別の態様は、前述のレーザ加工方法を行うシステムを特徴とする。図１は、本発明のシステム１００を示している。この例示的なシステムは、パルスレーザシステム１０３と、少なくとも一つのポジショナ（すなわち、モーションステージ）１０５と、測定サブシステムまたは設備１４０と、システムコントローラ（制御コンピュータ）１１５と、ビームデリバリおよびフォーカス構成部材１３０と、モジュレータ（ＡＯＭ）１０１と、エネルギコントローラ１５０とを具え、測定とレーザ加工操作の双方にとって十分に大きいダイナミックレンジでレーザ出力エネルギ１１０を精密に制御する。
【００５６】
エネルギコントローラ１５０は、スイッチドアッテネータネットワーク（選択可能なバルクアッテネータ）１２５を具えてもよい。
【００５７】
モジュレータは、音響光学装置１０１であってもよい。
【００５８】
モジュレータは、電圧を制御するコントローラを具える電気光学装置であってもよい。
【００５９】
アライメント、測定、または画像の検出
図１を参照すると、システム１００のような多くのレーザ加工システムでは、様々な形状が、検出（すなわち、測定）設備１４０を用いてスキャン、測定、または分析される。これらの形状は通常は関心領域内である。アライメントは、加工波長で形状にレーザエネルギをスキャンし、ある領域を可視光で照射し、カメラを整列または組合せて形状を調べることにより行われる。加工用レーザ１０３でスキャンする場合、レーザエネルギ１１０は、初めにモジュレータ１０１の制御により非破壊レベルに設定され、装置１１２のアライメントターゲット（図示せず）がスキャンまたは検出される。アライメントターゲットからの反射エネルギが分析され、ターゲットの位置が検出される。例えば、通常必要とされるエネルギは、リンク加工エネルギの１０００倍よりも低くすることができる。スポットの大きさが小さくなくにつれ、ますます低いエネルギが、スキャンするために必要となる。さらに低いスキャンエネルギは、エネルギコントロール回路内の非常に優れた減衰を必要とする。システム１０１は、エネルギをほぼ０にし、エネルギ設定の制御を維持できることが好適である。
【００６０】
広範なダイナミックレンジエネルギ／パワーコントロール
レーザ加工設備の高精度で広い帯域幅のエネルギコントロールは、通常、音響光学モジュレータ（ＡＯＭ）１０１と、ＡＯＭ１０１を制御する付随するＲＦドライバ１０２を用いて行われる。
【００６１】
レーザ１０３は通常、ウェーハまたはモーションステージ１０５が一定の早さで移動する間、一定の高いｑレート（パルスレート）で操作される。ほとんどの時間、レーザエネルギは、エネルギコントロールシステムにより「ＯＦＦ」状態に設定される。レーザエネルギは、（１）リンクまたは他のターゲット物質を加工し、ターゲットに対して整列し、または焦点を合わせるパルス（または一群のパルス）が必要な場合に、調整される。エネルギは、ＲＦパワーを変更することによりＡＯＭ１０１に適応される。
【００６２】
通常のＡＯＭ１０１とＲＦドライバ１０２の組合せは、以下のテーブルに示すように非常に有効に機能する。
【００６３】
メモリを修復するリンクブラスチング（link blasting）の一般的で理想的な事例が、テーブルの１列−４列に示されている。システムコントローラ１１５または他の仕様と１６ビットＤＡＣ１２０からの命令に応答する１．０μｊ（マイクロジュール）レーザエネルギ入力では、実現可能な最小限のエネルギ（減衰）は、０．１０ｎｊ（ナノジュール）である。実現可能な分解能は、０．０１５ｎｊである。問題は、ＤＡＣ１２０とＲＦドライバ１０２の双方が、信号が小さくノイズの多いダイナミックレンジの最低位で動作することである。この理想的な事例における分解能および減衰は、通常、ＲＦドライバ１０２とＲＦドライバ１０２への入力ドライブ信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）が低いため実現できない。
【００６４】
改良された装置では、選択可能なバルクアッテネータ１２５はＲＦドライバ出力により切り替えられ、ＲＦ出力全体を大幅に下げ、（テーブルの５から８に示す）パルスごとのレーザエネルギを生成する。アッテネータ１２５の値により、実現可能なエネルギの範囲、すなわち図示した事例におけるｐｊ（ピコジュール）またはｐｊの端数が決まる。
【００６５】
少なくとも一つの実施例では、複数のアッテネータおよびスイッチを利用して複数のエネルギ範囲を実現できる。
【００６６】
留意すべき重要な一つのポイントは、バルクアッテネータ１２５が切り替えられた後に、レーザエネルギが大幅に減少され、ＲＦドライバ１０２は、ＳＮＲが非常によい最大に近いＲＦ出力で再び動作することである。また、ＤＡＣ１２０からの入力電圧は非常に高く、ＳＮＲが小さいためにノイズが多いダイナミックレンジの最低位ではない。本実施例は、ＤＡＣ入力電圧の高いＳＮＲとＲＦドライバ１０２の高いＳＮＲによる、拡大されたダイナミックレンジ、優れた減衰（実行可能な低いエネルギ）、優れた精度、および安定性といった本発明の様々な利点を示している。
【００６７】
例示的な操作は、特にメモリの修復に適しているが、例えば、マーキング、トリミング、マイクロドリル、マイクロストラクチャリング、パターニング、フラットディスプレイまたは薄いフィルム回路の修復、およびターゲット物質に衝突するレーザパルスの精密なエネルギコントロールを必要とする同様の高速の応用例といった他の精密なレーザによるマイクロマシニング操作に利用するために適応してもよい。
【００６８】
図１の実施例は、音響光学モジュレータ１０１とＲＦコントローラを示している。他の実施例は、例えば、ポッケルスセル、平らな導波管モジュレータ、または好適な制御範囲内で動作する他の光学スイッチなどの電気光学（Ｅ−Ｏ）モジュレータを具えてもよい。このような装置の多くは通常、入力電圧に応じて偏光を制御する。図１に示すのと同様の「段階的な」または切り替えられた変圧（transformation）、または他の適切な電圧の測定は、Ｅ−Ｏモジュレータを利用したレーザ加工システムのパフォーマンスを改良するのに使用してもよい。
【００６９】
本発明の実施例はまた、モードロックまたは利得スイッチレーザ光源を組み込んだシステムに利用してもよい。例えば、パルス幅は、約１ピコ秒（あるいはこれ以下）から数百ナノ秒（あるいはこれ以上）であってもよい。ターゲット物質の加工は、一つのパルスまたは複数のパルスを用いて行ってもよい。
【００７０】
さらに、本発明の少なくとも一つの実施例は、赤外線、可視、ＵＶ波長を利用して行ってもよく、特に、短い波長に有利である。
【００７１】
精密な測定
本発明のシステムは、広範なダイナミックレンジ全体で精密に測定される。この測定は、ＤＡＣ１２０のデジタル値とレーザ出力１１０との間の伝達特性を提供するのに利用される。１以上の検出器１４１は、測定設備１４０に設けてもよく、通常は操作可能にシステムコントローラ１１５に取り付けられる。少なくとも一つの実施例では、「パワーメータ」１４３は、レーザパワー、エネルギ、または他のパルス特性を直接測定するために、ウェーハステージ１０５に配置し、またはウェーハステージの近くに配置してもよい。
【００７２】
本発明の実施例が説明および図示されているが、これらの実施例は、本発明の総ての可能な形態を説明および図示しているのではない。むしろ、本明細書で使用した語は、限定ではなく説明としての語であり、本発明の意図や目的から逸脱しないで、様々な変更が可能であると理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】図１は、精密なエネルギコントロールを具えるレーザによる物質加工システムの一実施例を示す概略的なブロック図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザによる物質の加工方法であって、
第１のレーザ出力と物質の相互作用によって生じる検出可能なレーザ放射を生成するのに十分高く、物質の実質的な変更を防ぐのに十分低い第１のエネルギ密度を有する第１のレーザ出力により物質を照射するステップと、
前記物質の性質を示すデータを生成すべく前記検出可能なレーザ放射の少なくとも一部を検出するステップと、
前記データを分析するステップと、
前記分析されたデータに基づくレーザ物質加工出力により、ターゲット物質を照射するステップとを含み、前記物質加工出力は、前記第１のエネルギ密度よりも実質的に大きく、前記ターゲット物質の物理的な性質を変更するのに十分高い加工エネルギ密度を有し、これにより前記ターゲット物質を加工することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法がさらに、第１の制御信号を生成するステップを含み、前記第１のレーザ出力を精密に制御することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法がさらに、第２の制御信号を生成するステップを含み、前記物質加工出力を精密に制御することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法がさらに、少なくとも一つの前記制御信号を、高い信号対雑音比の操作範囲内に設定するステップを含み、前記第１のレーザ出力および前記物質加工出力の双方は、広範なダイナミックレンジで精密に制御されることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、前記少なくとも一つの設定された制御信号は、アナログまたはデジタル信号であり、前記設定するステップは、前記少なくとも一つの設定された制御信号を、変調、増幅、減衰、圧縮、展開、測定、遅延、複合化、およびシフトするステップのうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項４に記載の方法がさらに、前記少なくとも一つの設定された信号を選択的に減衰させて、適切な第１のレーザ出力と適切な物質加工出力のうちの少なくとも一つを生成するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法において、前記少なくとも一つの設定された制御信号はＲＦ信号であり、前記選択的に減衰するステップは、スイッチドアッテネータネットワークにより実行されることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法において、前記物質は前記ターゲット物質であることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法において、前記加工エネルギ密度は、前記第１のエネルギ密度の約１０００倍であることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法において、前記物質の性質は、光学的性質または熱的性質であることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法において、前記物質の性質は、空間的性質であることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法において、前記データは前記ターゲット物質の位置を示すことを特徴とする方法。
【請求項１３】
レーザによる物質加工システムであって、
物品の物質に相互作用してレーザ放射を生成する第１のパルスレーザ光線と、レーザ加工操作によりターゲット物質を加工する第２のパルスレーザ光線を生成するパルスレーザシステムと、
前記物品を支持する少なくとも一つのポジショナと、
前記レーザ放射の少なくとも一部に応じて測定操作を行い、対応する測定信号を生成する測定サブシステムと、
前記測定信号に応じて前記少なくとも一つのポジショナと前記パルスレーザシステムを制御するシステムコントローラと、
前記レーザ光線を放出し焦点を合わせるべく、前記システムコントローラに取り付けられるビームデリバリおよびフォーカス構成部材と、
前記レーザ光線を変調するモジュレータと、
前記モジュレータに取り付けられるエネルギコントローラとを具え、前記測定およびレーザ加工操作の双方にとって十分に広いダイナミックレンジで、前記レーザ光線のレーザ出力エネルギを精密に制御することを特徴とするシステム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のシステムにおいて、前記エネルギコントローラは、スイッチドアッテネータネットワークを具えることを特徴とするシステム。
【請求項１５】
請求項１３に記載のシステムにおいて、前記モジュレータは音響光学装置であることを特徴とするシステム。
【請求項１６】
請求項１３に記載のシステムにおいて、前記モジュレータは電気光学装置であることを特徴とするシステム。
【請求項１７】
レーザ出力の光源後段でレーザ出力のレーザエネルギを精密に制御する方法において、当該方法が、
測定操作で物品を破壊せずにスキャンするのに十分低いエネルギ範囲内のスキャンエネルギを得るべく、前記レーザエネルギを調整するステップと、
前記物品のターゲット物質を加工するのに十分高いエネルギ範囲内の加工エネルギを得るべく、前記レーザエネルギを調整するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
前記レーザ出力の光源の後段に配置された光学モジュレータにより、レーザ出力のレーザエネルギを精密に制御するサブシステムにおいて、当該サブシステムが、
前記モジュレータ用の出力制御信号を生成するエネルギコントローラを具え、前記モジュレータからのレーザ出力エネルギは、測定およびレーザ加工操作の双方にとって十分に広いダイナミックレンジで制御されることを特徴とするサブシステム。
【請求項１９】
請求項１８に記載のサブシステムにおいて、前記エネルギコントローラは、スイッチドアッテネータネットワークを具えることを特徴とするサブシステム。
【請求項２０】
請求項１８に記載のサブシステムにおいて、前記光学モジュレータは、音響光学装置を具えることを特徴とするサブシステム。
【請求項２１】
請求項１８に記載のサブシステムにおいて、前記光学モジュレータは、電気光学装置を具えることを特徴とするサブシステム。
【請求項１】
レーザによる物質の加工方法であって、
第１のレーザ出力と物質の相互作用によって生じる検出可能なレーザ放射を生成するのに十分高く、物質の実質的な変更を防ぐのに十分低い第１のエネルギ密度を有する第１のレーザ出力により物質を照射するステップと、
前記物質の性質を示すデータを生成すべく前記検出可能なレーザ放射の少なくとも一部を検出するステップと、
前記データを分析するステップと、
前記分析されたデータに基づくレーザ物質加工出力により、ターゲット物質を照射するステップとを含み、前記物質加工出力は、前記第１のエネルギ密度よりも実質的に大きく、前記ターゲット物質の物理的な性質を変更するのに十分高い加工エネルギ密度を有し、これにより前記ターゲット物質を加工することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法がさらに、第１の制御信号を生成するステップを含み、前記第１のレーザ出力を精密に制御することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法がさらに、第２の制御信号を生成するステップを含み、前記物質加工出力を精密に制御することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法がさらに、少なくとも一つの前記制御信号を、高い信号対雑音比の操作範囲内に設定するステップを含み、前記第１のレーザ出力および前記物質加工出力の双方は、広範なダイナミックレンジで精密に制御されることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、前記少なくとも一つの設定された制御信号は、アナログまたはデジタル信号であり、前記設定するステップは、前記少なくとも一つの設定された制御信号を、変調、増幅、減衰、圧縮、展開、測定、遅延、複合化、およびシフトするステップのうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項４に記載の方法がさらに、前記少なくとも一つの設定された信号を選択的に減衰させて、適切な第１のレーザ出力と適切な物質加工出力のうちの少なくとも一つを生成するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法において、前記少なくとも一つの設定された制御信号はＲＦ信号であり、前記選択的に減衰するステップは、スイッチドアッテネータネットワークにより実行されることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法において、前記物質は前記ターゲット物質であることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法において、前記加工エネルギ密度は、前記第１のエネルギ密度の約１０００倍であることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法において、前記物質の性質は、光学的性質または熱的性質であることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法において、前記物質の性質は、空間的性質であることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法において、前記データは前記ターゲット物質の位置を示すことを特徴とする方法。
【請求項１３】
レーザによる物質加工システムであって、
物品の物質に相互作用してレーザ放射を生成する第１のパルスレーザ光線と、レーザ加工操作によりターゲット物質を加工する第２のパルスレーザ光線を生成するパルスレーザシステムと、
前記物品を支持する少なくとも一つのポジショナと、
前記レーザ放射の少なくとも一部に応じて測定操作を行い、対応する測定信号を生成する測定サブシステムと、
前記測定信号に応じて前記少なくとも一つのポジショナと前記パルスレーザシステムを制御するシステムコントローラと、
前記レーザ光線を放出し焦点を合わせるべく、前記システムコントローラに取り付けられるビームデリバリおよびフォーカス構成部材と、
前記レーザ光線を変調するモジュレータと、
前記モジュレータに取り付けられるエネルギコントローラとを具え、前記測定およびレーザ加工操作の双方にとって十分に広いダイナミックレンジで、前記レーザ光線のレーザ出力エネルギを精密に制御することを特徴とするシステム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のシステムにおいて、前記エネルギコントローラは、スイッチドアッテネータネットワークを具えることを特徴とするシステム。
【請求項１５】
請求項１３に記載のシステムにおいて、前記モジュレータは音響光学装置であることを特徴とするシステム。
【請求項１６】
請求項１３に記載のシステムにおいて、前記モジュレータは電気光学装置であることを特徴とするシステム。
【請求項１７】
レーザ出力の光源後段でレーザ出力のレーザエネルギを精密に制御する方法において、当該方法が、
測定操作で物品を破壊せずにスキャンするのに十分低いエネルギ範囲内のスキャンエネルギを得るべく、前記レーザエネルギを調整するステップと、
前記物品のターゲット物質を加工するのに十分高いエネルギ範囲内の加工エネルギを得るべく、前記レーザエネルギを調整するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
前記レーザ出力の光源の後段に配置された光学モジュレータにより、レーザ出力のレーザエネルギを精密に制御するサブシステムにおいて、当該サブシステムが、
前記モジュレータ用の出力制御信号を生成するエネルギコントローラを具え、前記モジュレータからのレーザ出力エネルギは、測定およびレーザ加工操作の双方にとって十分に広いダイナミックレンジで制御されることを特徴とするサブシステム。
【請求項１９】
請求項１８に記載のサブシステムにおいて、前記エネルギコントローラは、スイッチドアッテネータネットワークを具えることを特徴とするサブシステム。
【請求項２０】
請求項１８に記載のサブシステムにおいて、前記光学モジュレータは、音響光学装置を具えることを特徴とするサブシステム。
【請求項２１】
請求項１８に記載のサブシステムにおいて、前記光学モジュレータは、電気光学装置を具えることを特徴とするサブシステム。
【図１】
【公表番号】特表２００８−５２６５１３（Ｐ２００８−５２６５１３Ａ）
【公表日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５４９５０６（Ｐ２００７−５４９５０６）
【出願日】平成１７年１２月２８日（２００５．１２．２８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０４６７６２
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０７３８８８
【国際公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【出願人】（５０７１５１３７５）ジーエスアイ ルモニクス コーポレーション (3)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２８日（２００５．１２．２８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０４６７６２
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０７３８８８
【国際公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【出願人】（５０７１５１３７５）ジーエスアイ ルモニクス コーポレーション (3)
【Ｆターム（参考）】
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