專利名稱：多米束顯微機(jī)械加工系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來說涉及多激光束定位及能量輸送系統(tǒng)，更具體的，涉及用于在電路基板內(nèi)形成孔的激光顯微機(jī)械加工系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
多種激光系統(tǒng)用于對基板進(jìn)行顯微機(jī)械加工或熱處理。傳統(tǒng)激光系統(tǒng)采用設(shè)置在一光束控制系統(tǒng)與一基板之間的聚焦光學(xué)器件來把光束聚焦到該基板上。
一種采用多束可獨(dú)立定位激光束的激光顯微機(jī)械加工設(shè)備描述在名稱為“Multiple Beam Micro-Machining System and Method”(“多光束顯微機(jī)械加工系統(tǒng)及方法”)、2002年6月13日提交且序列號為10/170,212的美國專利申請中，整體引入該申請的公開內(nèi)容作為參考。
一種采用多束可獨(dú)立定位激光束且用于對薄膜材料例如平板顯示器基板上的薄膜進(jìn)行熱處理的激光設(shè)備描述在名稱為“Method for ManufacturingFlat Panel Display Substrate”(“平板顯示器基板的制造方法”)且于2003年2月24日提交的PCT申請PCT/IL03/00142中，整體引入該申請的公開內(nèi)容作為參考。
發(fā)明概述 本發(fā)明設(shè)法提供一種改進(jìn)的多激光束能量輸送系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于把多束經(jīng)聚焦的激光能同時(shí)輸送至一基板而避免采用f-θ掃描鏡。
本發(fā)明還設(shè)法提供這樣一種改進(jìn)的多激光束能量輸送系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于把多束經(jīng)聚焦的激光能同時(shí)輸送至一基板而避免聚焦光學(xué)器件位于一光束控制系統(tǒng)與該基板之間。
本發(fā)明還設(shè)法提供這樣一種改進(jìn)的多激光束能量輸送系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于把多束激光能輸送至一基板且獨(dú)立地聚焦該多激光束中的每束。依照本發(fā)明的一種實(shí)施例，多激光束中的每束在一光束控制組件的上游被獨(dú)立地聚焦。
本發(fā)明還設(shè)法提供一種集成的多激光束能量輸送系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于把多束激光能輸送至一基板，且能夠獨(dú)立地控制每束激光束以及與光束控制相配合地獨(dú)立聚焦每束激光束。
本發(fā)明還設(shè)法提供這樣一種多激光束的激光能輸送系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠把激光能輸送至一工件上的可獨(dú)立選擇位置，且該系統(tǒng)具有一列位于光束聚焦光學(xué)器件下游的光束控制模塊。依照本發(fā)明的一種實(shí)施例，光束聚焦光學(xué)器件能夠把多束激光束的每束獨(dú)立地聚焦到一可選擇位置上。
本發(fā)明還設(shè)法提供這樣一種多激光束能量輸送系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于把多束激光能輸送至一工件且相對于激光束的數(shù)量具有冗余的獨(dú)立聚焦模塊。該系統(tǒng)能夠利用一些聚焦模塊把經(jīng)聚焦的激光束輸送至基板上的第一組位置，同時(shí)移動(dòng)其它聚焦模塊至焦點(diǎn)以隨后把經(jīng)聚集的激光束輸送至基板上的第二組位置。依照本發(fā)明的一種實(shí)施例，把一聚焦模塊移至焦點(diǎn)所需的時(shí)間比選擇一聚焦模塊所需的時(shí)間長。在聚焦模塊之間轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間比相鄰脈沖之間的時(shí)間間隔短。
本發(fā)明還設(shè)法提供這樣一種改進(jìn)的多激光束能量輸送系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于把多束激光能輸送至一工件，且該系統(tǒng)包括比激光束數(shù)量多的一些激光束聚焦模塊以及一種用于把每束光束引導(dǎo)至一可選擇聚焦模塊的光束導(dǎo)向器。在利用第一組激光束聚焦模塊把經(jīng)聚焦的激光能輸送至基板上的第一組可選擇位置的同時(shí)，其它激光束聚焦模塊被移至焦點(diǎn)以隨后把經(jīng)聚集的激光能輸送至下一不同的可選擇位置。
因此依照本發(fā)明的一種實(shí)施例，提供了用于把激光能輸送給工件的裝置和方法，包括提供至少一個(gè)激光束的至少一個(gè)激光能源；以及多個(gè)激光束模塊，設(shè)置用以可選擇地引導(dǎo)至少一個(gè)激光束至工件上的多個(gè)目標(biāo)子區(qū)域，多個(gè)激光束模塊還能夠把至少一個(gè)激光束聚焦到所述工件上，而不需要居間的f-θ透鏡。
因此依照本發(fā)明的另一種實(shí)施例，提供了用于把激光能輸送給工件的裝置和方法，包括以一定脈沖重復(fù)頻率工作且提供至少一個(gè)脈沖激光束的至少一個(gè)脈沖激光能源；多個(gè)激光束聚焦光學(xué)模塊，設(shè)置用于可選擇地把所述至少一個(gè)激光束中的每個(gè)聚焦到工件上的可選擇位置，多個(gè)激光束聚焦光學(xué)模塊的數(shù)量大于所述至少一個(gè)激光束，從而限定至少一個(gè)冗余激光束聚焦光學(xué)模塊。
因此依照本發(fā)明的又另一種實(shí)施例，提供了用于把激光能輸送給工件的裝置和方法，包括提供至少一個(gè)激光束的至少一個(gè)激光能源；多個(gè)激光束導(dǎo)向模塊，設(shè)置用以可選擇地引導(dǎo)至少一個(gè)激光束至一標(biāo)的物上的可選擇位置；以及多個(gè)激光束聚焦光學(xué)模塊，與所述激光束導(dǎo)向模塊聯(lián)合以把一激光束聚焦到所述工件上。
因此依照本發(fā)明的又另一種實(shí)施例，提供了用于把激光能輸送給工件的裝置和方法，包括提供至少兩個(gè)激光束的激光能量，以把激光能輸送給工件的至少兩個(gè)不同位置；接收所述至少兩個(gè)激光束的至少兩個(gè)光學(xué)元件，所述至少兩個(gè)光學(xué)元件能夠同時(shí)地獨(dú)立控制所述至少兩個(gè)激光束中每個(gè)的光束參數(shù)；以及接收所述至少兩個(gè)激光束且能夠獨(dú)立引導(dǎo)所述至少兩個(gè)激光束至一制造中電路上的可獨(dú)立選擇位置的激光束導(dǎo)向組件。
因此依照本發(fā)明的又另一種實(shí)施例，提供了用于把激光能輸送給電路基板的裝置和方法，包括同時(shí)輸出多個(gè)激光束的至少一個(gè)激光束源；多個(gè)可獨(dú)立導(dǎo)向的激光束偏轉(zhuǎn)器，設(shè)置在所述至少一個(gè)激光束源與所述電路基板之間以把所述多個(gè)激光束引導(dǎo)投射到所述電路基板上的可獨(dú)立選擇位置；以及聚焦光學(xué)器件，能夠把所述多個(gè)激光束聚焦至不同的可獨(dú)立選擇位置，而不需要f-θ光學(xué)元件。
因此依照本發(fā)明的又另一種實(shí)施例，提供了用于把激光能輸送給基板的裝置和方法，包括提供至少一個(gè)脈沖激光束的至少一個(gè)脈沖激光能源；多個(gè)激光束導(dǎo)向模塊，設(shè)置用以不同的焦距可選擇地引導(dǎo)至少一個(gè)激光束至一標(biāo)的物上的可選擇位置，多個(gè)激光束導(dǎo)向模塊的數(shù)量大于所述至少一個(gè)激光束，從而限定至少一個(gè)冗余光束導(dǎo)向模塊；多個(gè)激光束自動(dòng)聚焦光學(xué)模塊，位于多個(gè)激光束導(dǎo)向模塊的上游且用于自動(dòng)地把經(jīng)過的激光束聚焦到對應(yīng)激光束導(dǎo)向模塊上，以補(bǔ)償不同焦距，多個(gè)激光束自動(dòng)聚焦光學(xué)器件的數(shù)量大于所述至少一個(gè)激光束，從而限定至少一個(gè)冗余激光束自動(dòng)聚焦光學(xué)模塊，多個(gè)激光束導(dǎo)向模塊及多個(gè)激光束自動(dòng)聚焦光學(xué)模塊的冗余補(bǔ)償至少一個(gè)脈沖激光能源的脈沖重復(fù)頻率與自動(dòng)聚焦光學(xué)模塊的周期之間的差異。
本發(fā)明的各種實(shí)施例包括一個(gè)或多個(gè)以下特點(diǎn)和特征。但應(yīng)注意的是，以下部件、特點(diǎn)和特征中的一些可單獨(dú)存在或者與其它特點(diǎn)及特征相結(jié)合地存在；以下部件、特點(diǎn)和特征中的一些改進(jìn)了其它部件、特點(diǎn)和特征；以及采用以下部件、特點(diǎn)和特征中的一些排除了采用其它部件、特點(diǎn)和特征。
激光能源包括激光器和能夠把激光器輸出轉(zhuǎn)換為多個(gè)激光束的激光束分束器。
激光能源包括激光器和能夠接收激光器輸出并提供多個(gè)可單獨(dú)導(dǎo)向的激光束的激光束導(dǎo)向器。
光束分束器能夠接收激光束，以及朝向可獨(dú)立選擇的方向輸出至少兩個(gè)激光束中的每個(gè)。
激光能量包括激光器以及能夠把激光器輸出分開為可選擇數(shù)量的激光束并把每個(gè)激光束單獨(dú)引導(dǎo)至可選擇位置的AOD(聲光裝置)。
激光束模塊包括能夠把至少一個(gè)激光束引導(dǎo)至工件上的可選擇位置的至少一個(gè)激光束導(dǎo)向模塊和在至少一個(gè)激光束導(dǎo)向模塊的上游且能夠把至少一個(gè)激光束聚焦到工件上的至少一個(gè)激光束聚焦光學(xué)模塊。
選擇性的，激光束模塊包括能夠把至少一個(gè)激光束引導(dǎo)至工件上的可選擇位置且選擇性地伸展或回縮以補(bǔ)償至該可選擇位置的實(shí)際距離從而把至少一個(gè)激光束焦點(diǎn)對準(zhǔn)地輸送到工件上的至少一個(gè)激光束導(dǎo)向模塊。
激光束模塊包括陣列排列的多個(gè)激光束導(dǎo)向模塊，每個(gè)激光束導(dǎo)向模塊能夠把激光束引導(dǎo)至對應(yīng)目標(biāo)子區(qū)域內(nèi)的可選擇位置。
每個(gè)激光束導(dǎo)向模塊能夠獨(dú)立于其它激光束導(dǎo)向模塊地把激光束引導(dǎo)至一可選擇位置。
激光束聚焦光學(xué)模塊與對應(yīng)激光束導(dǎo)向模塊相協(xié)調(diào)地工作，聚焦光學(xué)模塊能夠把激光束聚焦到工件上的可選擇位置。
激光束模塊包括多個(gè)激光束導(dǎo)向模塊和對應(yīng)的多個(gè)激光束聚焦光學(xué)模塊。每個(gè)激光束聚焦光學(xué)模塊能夠把激光束聚焦到目標(biāo)子區(qū)域內(nèi)的任意可選擇位置。
激光束模塊包括至少一個(gè)冗余激光束模塊。
激光束是脈沖激光束。在最初脈沖過程中，第一激光束導(dǎo)向模塊能夠把激光束焦點(diǎn)對準(zhǔn)地引導(dǎo)至第一可選擇位置。在后繼脈沖過程中，第二激光束導(dǎo)向模塊能夠把至少一個(gè)激光束焦點(diǎn)對準(zhǔn)地引導(dǎo)至不同于第一可選擇位置的第二可選擇位置。
激光束導(dǎo)向模塊設(shè)置用于可選擇地把激光束引導(dǎo)至目標(biāo)子區(qū)域內(nèi)的可選擇位置。目標(biāo)子區(qū)域內(nèi)的至少一些可選擇位置位于離對應(yīng)聚焦光學(xué)模塊不同焦距處。通過動(dòng)態(tài)改變聚焦光學(xué)模塊的聚焦參數(shù)實(shí)現(xiàn)聚焦。
激光束可選擇性地引導(dǎo)至一可選擇激光束聚焦光學(xué)模塊。激光束聚焦光學(xué)模塊相對于激光束的冗余補(bǔ)償了脈沖重復(fù)頻率與每個(gè)激光束聚焦光學(xué)模塊的周期之間的差異。
在脈沖激光能源的第一脈沖過程中，第一激光束聚焦光學(xué)模塊能夠把第一脈沖激光束聚焦到工件上。
在脈沖激光能源的第一脈沖過程中，冗余激光束聚焦光學(xué)模塊被重新定位至把后繼脈沖激光束聚焦到所述工件上的后繼可選擇位置所需要的位置，所述后繼脈沖激光束在脈沖激光能源的后繼脈沖過程中輸出。
脈沖激光能量能夠在每個(gè)脈沖過程中提供多個(gè)脈沖激光束。
脈沖激光能源能夠?yàn)槊總€(gè)脈沖提供多個(gè)脈沖激光束，多個(gè)激光束聚焦光學(xué)模塊相對于每個(gè)激光束包括至少一個(gè)冗余激光束聚焦光學(xué)模塊。
用于構(gòu)造一激光束聚焦光學(xué)模塊以把一激光束聚焦到所述工件上的時(shí)間超過分隔所述至少一個(gè)脈沖激光源的脈沖的時(shí)間間隔。
脈沖激光能源包括偏轉(zhuǎn)器，有選擇地偏轉(zhuǎn)所述至少一個(gè)脈沖激光束。偏轉(zhuǎn)器的周期小于脈沖激光源的脈沖時(shí)間間隔。
在所述脈沖激光能源的最初脈沖過程中，所述偏轉(zhuǎn)器能夠把最初激光束偏轉(zhuǎn)至第一激光束聚焦光學(xué)模塊，以及在下一脈沖過程中，所述偏轉(zhuǎn)器能夠把下一脈沖輸出偏轉(zhuǎn)至一冗余激光束聚焦光學(xué)模塊。
多個(gè)激光束導(dǎo)向模塊提供在多個(gè)激光束聚焦光學(xué)模塊的下游，以引導(dǎo)激光束至工件上的可選擇位置。
激光束聚焦模塊包括一選擇性樞轉(zhuǎn)鏡，該樞轉(zhuǎn)鏡能夠被伸展或回縮以補(bǔ)償由樞轉(zhuǎn)工作所導(dǎo)致的至一平面的距離變化。
激光束聚焦模塊包括至少一個(gè)激勵(lì)器，所述激勵(lì)器能夠移動(dòng)所述激光束導(dǎo)向模塊的一部分以補(bǔ)償隨著引導(dǎo)所述至少一個(gè)激光束而變的光路長度的變化。
脈沖激光器包括Q開關(guān)脈沖激光器。
脈沖激光器輸出紫外光譜內(nèi)的激光束。
激光束導(dǎo)向組件包括多個(gè)激光束導(dǎo)向模塊。激光束導(dǎo)向模塊設(shè)置成兩維激光束導(dǎo)向模塊陣列。
聚焦組件包括設(shè)置成透鏡模塊陣列的至少兩個(gè)可動(dòng)態(tài)移動(dòng)的光學(xué)元件。
可改變的光束參數(shù)是聚焦參數(shù)。聚焦模塊能夠同時(shí)地獨(dú)立聚焦至少兩個(gè)激光束至各自的可獨(dú)立選擇位置。至少兩個(gè)激光束來自同一激光束源。
聚焦模塊陣列設(shè)置在激光束源與激光束導(dǎo)向組件之間。
聚焦模塊包括至少一個(gè)透鏡元件，該至少一個(gè)透鏡元件可相對于另一聚焦模塊內(nèi)的可移動(dòng)透鏡元件獨(dú)立移動(dòng)。
一控制器能夠獨(dú)立移動(dòng)可移動(dòng)透鏡元件，以獨(dú)立聚焦至少兩個(gè)激光束至各自的可獨(dú)立選擇位置。
一變焦透鏡元件能夠接收至少兩個(gè)激光束以及改變該激光束的光束直徑屬性。
激光束可焦點(diǎn)對準(zhǔn)地輸送至目標(biāo)子區(qū)域內(nèi)多個(gè)可選擇位置中的一可獨(dú)立選擇位置。至少一些可獨(dú)立選擇位置具有不同聚焦參數(shù)。通過獨(dú)立地動(dòng)態(tài)聚焦每個(gè)光束來實(shí)現(xiàn)聚焦。
聚焦模塊能夠隨著對應(yīng)焦距而變地聚焦每個(gè)激光束至一可獨(dú)立選擇位置。
光束導(dǎo)向模塊包括至少兩個(gè)激勵(lì)器，每個(gè)激勵(lì)器與一反射器連接以獨(dú)立樞轉(zhuǎn)每個(gè)反射器。激勵(lì)器還能夠伸展或回縮每個(gè)反射器，以獨(dú)立調(diào)節(jié)至少兩個(gè)激光束的光束聚焦參數(shù)。
激光束能夠輸送激光能，以在制造中電路內(nèi)生成通孔。
激光束能夠輸送激光能，以修整制造中電路內(nèi)的無源電組件。
制造中電路是制造中的印刷電路板、制造中的集成電路、制造中的平板顯示器。
激光束能夠輸送激光能，以對制造中電路例如制造中的平板顯示器內(nèi)的硅進(jìn)行退火。
激光束能夠輸送激光能，以便于對制造中電路例如制造中的集成電路或制造中的平板顯示器進(jìn)行離子注入。
因此依照本發(fā)明的又另一種實(shí)施例，提供了用于動(dòng)態(tài)分開激光束的裝置和方法，包括具有多個(gè)工作區(qū)域的光束偏轉(zhuǎn)器，所述光束偏轉(zhuǎn)器能夠在所述多個(gè)工作區(qū)域的第一個(gè)接收一激光束以及響應(yīng)于一控制輸入信號提供可選擇數(shù)量的輸出光束部分。
因此依照本發(fā)明的又另一種實(shí)施例，提供了用于動(dòng)態(tài)偏轉(zhuǎn)激光束的裝置和方法，包括具有多個(gè)工作區(qū)域的光束偏轉(zhuǎn)器，所述光束偏轉(zhuǎn)器能夠在所述多個(gè)工作區(qū)域的第一個(gè)接收輸入激光束以及自一個(gè)其它工作區(qū)域提供多個(gè)輸出光束部分，響應(yīng)于第一控制輸入信號獨(dú)立偏轉(zhuǎn)至少一個(gè)輸出光束。
因此依照本發(fā)明的又另一種實(shí)施例，提供了用于動(dòng)態(tài)分開激光束的裝置和方法，包括具有多個(gè)工作區(qū)域且能夠在所述工作區(qū)域的第一個(gè)接收一激光束的光束偏轉(zhuǎn)器；以及還響應(yīng)于一控制輸入信號生成可選擇數(shù)量的輸出光束部分，自第二工作區(qū)域輸出至少一個(gè)輸出光束。
本發(fā)明這些方面的多種實(shí)施例包括一個(gè)或多個(gè)以下特點(diǎn)和特征。但應(yīng)注意的是，以下部件、特點(diǎn)和特征中的一些可單獨(dú)存在或者與其它特點(diǎn)及特征相結(jié)合地存在；以下部件、特點(diǎn)和特征中的一些改進(jìn)了其它部件、特點(diǎn)和特征；以及采用以下部件、特點(diǎn)和特征中的一些排除了采用其它部件、特點(diǎn)和特征。
控制光束分束器/偏轉(zhuǎn)器的控制輸入信號包括一序列脈沖，每個(gè)所述脈沖控制對應(yīng)的輸出光束部分。
每個(gè)所述輸出光束具有能量參數(shù)，利用控制輸入信號的特性控制所述能量參數(shù)。
每個(gè)所述輸出光束部分偏轉(zhuǎn)一對應(yīng)偏轉(zhuǎn)角度，利用控制輸入信號內(nèi)脈沖的特性控制所述偏轉(zhuǎn)角度。
每個(gè)輸出光束部分具有基本相同的截面構(gòu)造，而與輸出光束部分的可選擇數(shù)量無關(guān)。
可選擇數(shù)量的輸出光束部分具有可控制的能量參數(shù)。所述能量參數(shù)是能量密度或積分通量。
輸出光束部分之間的能量密度可選擇為基本一致。選擇性的，其可選擇為基本不一致。
光束偏轉(zhuǎn)器能夠響應(yīng)于所述控制輸出信號沿著各自可選擇方向引導(dǎo)所述輸出光束部分。
光束偏轉(zhuǎn)器包括聲光偏轉(zhuǎn)器，以及包括一換能器，所述換能器耦合成能夠響應(yīng)于所述控制輸入信號在所述聲光偏轉(zhuǎn)器內(nèi)生成聲波。該偏轉(zhuǎn)器隨著由控制輸入信號所形成的聲波而變地把所述激光束衍射到若干工作區(qū)域的每個(gè)處。
一光束重定向器能夠接收自多個(gè)工作區(qū)域的第一個(gè)沿第二方向引導(dǎo)的輸出光束部分，并把該輸出光束部分引導(dǎo)到多個(gè)工作區(qū)域的第二個(gè)。
一光束重定向器包括具有多個(gè)區(qū)域的第一鏡，每個(gè)區(qū)域使重定向光束的一部分通過光束分束器/偏轉(zhuǎn)器的工作區(qū)域，并使重定向光束的剩余部分反射至一平行鏡。
利用光束反射器/偏轉(zhuǎn)器輸出的光束部分是相互不平行的。
輸入激光束具有位于多個(gè)工作區(qū)域中第一個(gè)內(nèi)的空間截面。光束重定向器包括校正光學(xué)器件，該校正光學(xué)器件對重定向的輸出光束部分起作用，使得重定向輸出光束部分的空間截面基本類似于輸入光束的空間截面。
控制輸入信號具有控制光束方向的頻率特征以及控制輸出光束的能量參數(shù)的振幅特征。
以上每種裝置及方法可用作電路制造過程的一部分，在該過程中，激光能輸送給電路基板以例如燒蝕選定位置的材料，或者用作退火或離子注入過程的一部分。其他的電路制造工作例如但不限于通常在電路基板上執(zhí)行的其他光刻、腐蝕或金屬沉積過程。
下面詳細(xì)說明并結(jié)合附圖將更充分地認(rèn)識并理解本發(fā)明，其中 圖1A是一簡化的局部示意、局部方塊示圖，表示依照本發(fā)明一種優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造并工作的用于制造電路的裝置； 圖1B是用在圖1A所示系統(tǒng)和機(jī)能中的激光的激光脈沖輸出的時(shí)序圖； 圖2A-2C是簡化側(cè)視圖，表示在三種不同工作取向下，圖1A所示裝置的一部分的工作； 圖3A-3C是依照本發(fā)明一種實(shí)施例的適于用在圖1所示系統(tǒng)中的一種AOD的簡化側(cè)視圖； 圖4是依照本發(fā)明一種實(shí)施例的電路制造方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式 現(xiàn)在參照圖1A和1B，圖1A是一簡化的局部示意、局部方塊示圖，表示依照本發(fā)明一種優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造并工作的一種用于制造電路的系統(tǒng)和機(jī)能，以及圖1B是用在圖1A所示系統(tǒng)和機(jī)能中的激光的激光脈沖輸出的時(shí)序圖。圖1A所示系統(tǒng)包括激光顯微機(jī)械加工裝置10，一般地說，該裝置10能夠把多束能量同時(shí)輸送至諸如電路基板一類的工件。
在印刷電路板的制造過程中，裝置10尤其是用于在印刷電路板基板14內(nèi)的位置13處顯微機(jī)械加工出孔例如通路12。裝置10還適用于對基板進(jìn)行顯微機(jī)械加工或熱處理的其它適當(dāng)制造過程，而不脫離當(dāng)前所述發(fā)明。這些工藝包括但不限于對平板顯示器內(nèi)的非晶硅進(jìn)行選擇性的退火、對平板顯示器上的半導(dǎo)體晶體管例如薄膜晶體管進(jìn)行選擇性的激光輔助摻雜、從電路上去掉焊接掩膜、以及修整無源電子部件例如印刷電路板內(nèi)的嵌入電阻器及球柵陣列基板和“倒裝”式半導(dǎo)體電路上的凸起。因此，盡管本發(fā)明被描述為用于顯微機(jī)械加工印刷電路板，但本發(fā)明的范圍并不只限于這種應(yīng)用。
適于利用以下所述系統(tǒng)和方法進(jìn)行顯微機(jī)械加工的印刷電路板基板例如基板14通常包括具有一層或多層電路層的介電基板例如環(huán)氧玻璃。通常，導(dǎo)電體圖案16選擇性地形成在每層電路層上。該基板可以由單層構(gòu)成，或者選擇性地可以由包括若干粘接在一起的基板層的層壓板構(gòu)成。另外，基板14的最外層可包括如圖1A所示形成于其上的導(dǎo)電體圖案16。選擇性地，基板14的最外層可包括例如基本覆蓋該基板14外表面的連續(xù)部分的金屬箔，例如由參考數(shù)字17所指示的區(qū)域。在其它相關(guān)應(yīng)用中，基板14可以是例如制造中的平板顯示器。
依照本發(fā)明的一種實(shí)施例，如圖1A所示，激光顯微機(jī)械加工裝置10包括輸出脈沖激光束22的脈沖激光器20。脈沖激光束22由光脈沖流限定，該光脈沖流示意性地由激光脈沖曲線圖26(圖1B)中的波峰24和25表示。依照本發(fā)明的一種實(shí)施例，脈沖激光器20是一種三倍率Q開關(guān)YAG激光器，該激光器提供脈沖重復(fù)頻率在大約10-100KHz之間、優(yōu)選在大約10-30KHz之間的脈沖UV激光束22。合適的Q開關(guān)激光器當(dāng)前可自例如均在美國加利福尼亞州的Spectra Physics、Lightwave Electronics和Coherent公司獲得。也可采用其它市場上可獲得且適合與用于制造印刷電路板的典型材料相互作用的脈沖激光器。
本申請人的美國專利申請No.10/167,472中描述了用作脈沖激光器20的另一適當(dāng)激光器，該脈沖激光器能夠輸出特別適合用于對含玻璃基板進(jìn)行顯微機(jī)械加工的脈沖UV激光束，整體引入該申請的公開內(nèi)容作為參考。
在圖1A所示實(shí)施例中，脈沖激光束22投射到第一透鏡28例如一種柱面透鏡上，該第一透鏡28能夠把光束22壓平成為具有收斂部分的窄光束23，該窄光束23將輸送給第一可變偏轉(zhuǎn)器組件例如聲光偏轉(zhuǎn)器(AOD)30內(nèi)的象平面(未表示)。優(yōu)選的，AOD30包括換能器部件32和由石英或其它適當(dāng)晶體材料形成的半透明晶體部件34。
應(yīng)注意的是，為了努力維持本發(fā)明的清楚性并避免模糊本發(fā)明的關(guān)鍵教義，省略了完全在本領(lǐng)域光學(xué)設(shè)計(jì)師的能力范圍內(nèi)的圖1A所示顯微機(jī)械加工裝置10的各種設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。例如，各種透鏡和光束路徑?jīng)]有按比例描繪。此外，一些透鏡例如(但不限于)透鏡28包括若干未表示的單個(gè)透鏡元件。類似地，圖中省略了在本領(lǐng)域光學(xué)設(shè)計(jì)師的能力范圍內(nèi)的光束穩(wěn)定裝置，因?yàn)樵趶?fù)雜激光能量輸送系統(tǒng)中通常都需要該裝置，以維持本發(fā)明的清楚性并避免模糊本發(fā)明的關(guān)鍵教義。
現(xiàn)在回來參照圖1A，換能器32接收控制信號36并產(chǎn)生聲波38，該聲波38經(jīng)由AOD30的晶體部件34傳播?？刂菩盘?6優(yōu)選是由射頻調(diào)制器40提供的射頻信號，該射頻調(diào)制器40優(yōu)選由直接數(shù)字合成器(DDS)42或者其它適當(dāng)信號發(fā)生器例如電壓控制振蕩器(VCO)驅(qū)動(dòng)。與DDS42及激光激勵(lì)器(未表示)工作性連接的系統(tǒng)控制器44被提供用以在控制信號36的生成與限定脈沖激光束22的激光脈沖24的生成之間進(jìn)行協(xié)調(diào)，從而依照所要制造電路的預(yù)期設(shè)計(jì)圖案來通過例如燒蝕去掉部分基板14。此設(shè)計(jì)圖案利用例如CAD或CAM(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)或計(jì)算機(jī)輔助制造)數(shù)據(jù)文件46或代表所要制造電路的其它適當(dāng)計(jì)算機(jī)文件提供。
在某些應(yīng)用中，脈沖激光束24輸送給基板14以加熱而不燒蝕部分基板，例如用于對非晶硅進(jìn)行激光輔助退火或者在薄膜半導(dǎo)體內(nèi)進(jìn)行激光輔助離子注入，如在本申請人于2002年6月13日提交、名稱為“Multiple BeamMicro-Machining System and Method”(“多光束顯微機(jī)械加工系統(tǒng)及方法”)的美國專利申請10/170,212以及2003年2月24日提交、名稱為“Method forManufacturing Flat Panel Display”(“平板顯示器基板的制造方法”)的PCT中請PCT/IL03/00142中所描述的，整體引入這些申請的公開內(nèi)容作為參考。
如現(xiàn)有技術(shù)中已知的，當(dāng)光束23投射到晶體部件34上時(shí)，該晶體部件34內(nèi)存在的聲波38使該光束23相對于伴隨輸入光束軸的一軸偏轉(zhuǎn)一角度θn，該角度θn是聲波38的頻率fn的函數(shù)，如下面的公式<math> <mrow> <msub> <mi>θ</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>Δ</mi> <msub> <mi>f</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>×</mo> <mi>λ</mi> </mrow> <msub> <mi>υ</mi> <mi>s</mi> </msub> </mfrac> </mrow> </math> 這里 Δfn＝fn-f0； λ＝光束22的波長； υs＝AOD30的晶體34內(nèi)的聲速，以及 n是一整數(shù)，代表子激光束的索引號，如下所述。
依照本發(fā)明的一種實(shí)施例，AOD30能夠作為一種動(dòng)態(tài)光束分束器及光束偏轉(zhuǎn)器，其控制至少以下之一光束23被分開部分的數(shù)量和每個(gè)部分的偏轉(zhuǎn)角。信號36可選擇提供為使聲波38以一致頻率經(jīng)由晶體部件34的有效部分傳播。選擇性的，信號36可選擇提供為使聲波38以不同頻率在晶體部件34的有效部分內(nèi)傳播。
依照本發(fā)明的一種實(shí)施例，信號36使得在AOD30內(nèi)生成不同頻率的聲波38，這樣在該聲波38與激光束23內(nèi)的激光脈沖24相互作用時(shí)，聲波38包括至少兩個(gè)不同頻率分量。這些分量可構(gòu)成例如至少兩個(gè)不同的重疊頻率，或者兩個(gè)空間分離區(qū)域且每個(gè)具有相同頻率。通過使聲波38生成為具有多于一個(gè)頻率分量，就能夠控制光束23的部分和從AOD所輸出的每個(gè)部分的對應(yīng)方向。通常，信號36包括一序列脈沖37，安排該一序列脈沖37的時(shí)間，使得當(dāng)光束23內(nèi)的激光脈沖24或25投射于其上時(shí)，聲波38內(nèi)所得到的不同頻率分量在AOD30中空間分離。選擇性的，不同頻率在具有空間重疊頻率分量的復(fù)合波形(未表示)內(nèi)重疊。
依照本發(fā)明的一種實(shí)施例，聲波38以非均勻波形在晶體部件34內(nèi)傳播，并與激光束23相互作用，這樣就將該光束23分割為至少兩個(gè)光束部分50或子光束。
光束部分50在圖1A中用實(shí)線表示。如以下將要更詳細(xì)描述的，光束部分50可沿著由光束路徑51所指定的若干不同光束路徑中的任何一條傳播。未被光束部分50占據(jù)的路徑在圖1A中用虛線表示。優(yōu)選的，每個(gè)光束部分50都獨(dú)立地偏轉(zhuǎn)角度θn，該角度θn是當(dāng)激光束23投射到晶體部件34上時(shí)，該晶體部件34內(nèi)聲波38的一種或多種聲波頻率的函數(shù)。
無論是由例如僅具有一種頻率的聲波提供的單獨(dú)一個(gè)部分還是由例如沿其長度具有若干不同頻率的聲波提供的如圖1A所示若干部分，每個(gè)光束部分50都被引導(dǎo)投射到可變偏轉(zhuǎn)器組件52上。該可變偏轉(zhuǎn)器組件52包括光束導(dǎo)向模塊54陣列。每個(gè)模塊都包括可獨(dú)立傾轉(zhuǎn)的反射元件56和能夠獨(dú)立傾轉(zhuǎn)每個(gè)反射元件56至預(yù)期空間方位以把投射于其上的光束引導(dǎo)至基板14上的可選擇位置的激勵(lì)器58。
依照本發(fā)明的一種實(shí)施例，可變偏轉(zhuǎn)器組件52包括光學(xué)MEM裝置、或者由可利用適當(dāng)壓電電動(dòng)機(jī)傾轉(zhuǎn)的反射鏡陣列組成、或者由電流計(jì)陣列組成、或者包括任何其它適當(dāng)?shù)目瑟?dú)立傾轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)裝置陣列。在圖1A所示可變偏轉(zhuǎn)器組件52的示例性構(gòu)造中，提供了一種4×5的壓電驅(qū)動(dòng)光束導(dǎo)向模塊54陣列?？刹捎冒ㄟm當(dāng)數(shù)量的可獨(dú)立傾轉(zhuǎn)導(dǎo)向模塊54的任何其它陣列。
如圖1A所示，利用例如與系統(tǒng)控制器44工作性連接的伺服控制器60獨(dú)立控制每個(gè)光束導(dǎo)向模塊54的工作。每個(gè)光束導(dǎo)向模塊54依據(jù)所要制造電路的預(yù)期設(shè)計(jì)圖案相適應(yīng)地把對應(yīng)光束部分50引導(dǎo)投射到基板14的指定位置13處。此設(shè)計(jì)圖案可利用例如CAM(計(jì)算機(jī)輔助制造)數(shù)據(jù)文件46或代表所要制造電路的其它適當(dāng)計(jì)算機(jī)文件提供。
現(xiàn)在沿著AOD30下游的光束路徑前進(jìn)，自圖1A可見，光束部分50自AOD30輸出，使它們位于相對于輸入光束23的光軸所確定的平面內(nèi)。光束部分50經(jīng)AOD30偏轉(zhuǎn)的角度θn相對于輸入光束23的光軸通常非常小，為10-2弧度的量級。為提供更小型的系統(tǒng)，在AOD30的下游設(shè)有由透鏡60示意性表示的光束角度放大器，例如一個(gè)或多個(gè)伸縮式光學(xué)元件，該透鏡60能夠增大光束部分50之間的間隔。
線性至二維映射組件62接收如上所述位于第一平面內(nèi)的光束部分50，且把它們引導(dǎo)至包括光束反射器66陣列的第一平行光束反射器組件64。映射組件62由多個(gè)映射部分63組成，每個(gè)映射部分63被設(shè)置為朝向一適當(dāng)?shù)目臻g取向，這樣經(jīng)AOD30輸出且投射到給定映射部分63上的每個(gè)光束部分50就被引導(dǎo)并映射至對應(yīng)光束反射器66。
每個(gè)光束反射器66都裝在可適當(dāng)調(diào)節(jié)的夾持器內(nèi)，該夾持器可相對于其它光束反射器66獨(dú)立地調(diào)節(jié)該光束反射器66的空間取向。依照本發(fā)明的一種實(shí)施例，反射器66陣列被設(shè)置成沿著光束路徑51引導(dǎo)從映射組件62接收的光束部分50。應(yīng)注意的是，光束路徑51的至少一些，在圖1A所示實(shí)施例中為光束路徑51的全部，相對于光束32傳播的平面垂直移動(dòng)。但是，所有光束路徑51在反射器組件64與偏轉(zhuǎn)器組件52之間通常維持平行取向。因此，光束部分50沿著平行光束路徑51傳播，以到達(dá)位于光束23傳播的平面外部的一個(gè)平面內(nèi)的位置。
因此，在圖1A所示本發(fā)明實(shí)施例中，在投射到可變偏轉(zhuǎn)器組件52上前，在反射器組件64的下游，每條光束路徑51都經(jīng)過提供變焦功能以控制光束部分50的截面直徑的變焦透鏡陣列68、提供光束成形功能的光束成形透鏡陣列70、以及為任何光束路徑51內(nèi)的光束部分50提供獨(dú)立聚焦功能且可獨(dú)立控制的聚焦透鏡陣列72。每條光束路徑51到達(dá)可變偏轉(zhuǎn)器組件52內(nèi)的對應(yīng)光束導(dǎo)向模塊54。利用反射元件56獨(dú)立引導(dǎo)到達(dá)導(dǎo)向模塊54的光束50，以將它們獨(dú)立地投射至基板14上的可選擇位置13。
在圖1A所示實(shí)施例中，利用一種定位裝置獨(dú)立地控制每個(gè)反射元件56的空間取向，該定位裝置包括例如至少三個(gè)設(shè)置成星狀布置且可沿箭頭59所示方向進(jìn)行工作的壓電定位器58。適當(dāng)?shù)膲弘姸ㄎ黄髅枋鲈诿Q為“MultipleBeam Micro-Machining System and Method”(“多光束顯微機(jī)械加工系統(tǒng)及方法”)、2002年6月13日提交且序列號為10/170,212的美國專利申請中，整體引入該申請的公開內(nèi)容作為參考。
通過例如移動(dòng)變焦透鏡陣列68來提供變焦功能，在變焦透鏡陣列68中，為每條光束路徑51都提供了變焦透鏡。盡管因?yàn)楦鱾€(gè)變焦透鏡可以較小且不那么昂貴，所以這種布置是優(yōu)選的，但也可采用接收所傳播的全部或若干光束部分50的一個(gè)或多個(gè)變焦透鏡。通常，同時(shí)移動(dòng)變焦透鏡陣列68中的透鏡，以確保全部光束部分50一般具有相同直徑。但在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，可采用差動(dòng)變焦，使得對某些光束進(jìn)行變焦的變焦系數(shù)大于或小于其它光束。
光束成形透鏡陣列70提供光束成形功能，例如能量輪廓成形(energyprofile shaping)。此成形功能利用例如現(xiàn)有技術(shù)中已知的反射式或衍射式光學(xué)元件提供。依照本發(fā)明的一種實(shí)施例，利用透鏡的橫向移動(dòng)重疊子陣列或光束成形元件提供不同的光束成形特性。因此，如圖1A所示，每個(gè)光束部分50經(jīng)過四個(gè)并排光學(xué)元件中的一個(gè)。對于每條光束路徑51，利用第一光學(xué)元件給光束50提供給定的第一光束成形功能，利用第二光學(xué)元件給光束50提供第二光束成形功能，利用第三光學(xué)元件給光束50提供第三光束成形功能，利用第四光學(xué)元件給光束50提供第四光束成形功能。通過適當(dāng)?shù)匾苿?dòng)用于夾持陣列70內(nèi)所有元件的夾持器，相對于每條光束路徑51適當(dāng)?shù)囟ㄎ唤o定類型的光學(xué)元件，從而為沿著路徑51經(jīng)過的每個(gè)光束部分50提供預(yù)期的光束成形功能。例如，在所示例子中可見，光束部分50經(jīng)過四個(gè)光束成形部件中的第二個(gè)。
作為本發(fā)明的一個(gè)特征，可獨(dú)立控制的光束聚焦透鏡陣列72包括多個(gè)聚焦模塊74，每個(gè)聚焦模塊74都使經(jīng)過其的光束部分50聚焦。每個(gè)聚焦模塊74包括至少一個(gè)可移動(dòng)透鏡76，該可移動(dòng)透鏡76可獨(dú)立于與其它聚焦模塊74相關(guān)的可移動(dòng)透鏡76工作。每個(gè)光束部分50都獨(dú)立于其它光束部分50地經(jīng)光束導(dǎo)向模塊54引導(dǎo)至可選擇位置13，并聚焦在基板14上的該可選擇位置13處。此獨(dú)立聚焦功能，例如能夠補(bǔ)償聚焦模塊74與光束部分50投射到基板14上的可選擇位置之間的不同焦點(diǎn)。此不同焦點(diǎn)可能是由于光束引導(dǎo)至處于不同距離的位置13所導(dǎo)致。結(jié)果，每個(gè)光束部分50能夠獨(dú)立于其它光束部分50地最佳聚焦在基板14上的可選擇位置13，且若干光束部分50中的每個(gè)能夠同時(shí)地最佳聚焦在對應(yīng)可選擇位置13。
應(yīng)注意的是，盡管變焦透鏡、光束成形透鏡及光束引導(dǎo)模塊在圖1A中表示成被分組為獨(dú)立功能組件，但進(jìn)行這種分組僅僅是為了簡化對本發(fā)明關(guān)鍵教義點(diǎn)的描述。實(shí)際上，如對光學(xué)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯而易見的，相應(yīng)的變焦、光束成形、光束聚焦及光束導(dǎo)向功能可通過光學(xué)組件的任何適當(dāng)分組或排列來提供。因此，出于簡化目的，為每個(gè)光束50提供至少獨(dú)立的光束聚焦及光束導(dǎo)向功能的光學(xué)組件的任何適當(dāng)組合或排列可被稱為激光束模塊。
依照本發(fā)明的一種實(shí)施例，如圖1A所示，聚焦模塊74的數(shù)量對應(yīng)于光束路徑51的數(shù)量，且超過響應(yīng)于給定激光脈沖24自AOD30輸出的光束部分50的數(shù)量。與光束部分50的數(shù)量相比，聚焦模塊74增加的數(shù)量提供了聚焦模塊74數(shù)量的冗余度。在第一組聚焦模塊74能夠獨(dú)立聚焦由AOD30輸出且引導(dǎo)至第一組可選擇位置13的每個(gè)光束部分50的同時(shí)，至少一個(gè)其它冗余聚焦模塊74內(nèi)的可移動(dòng)透鏡76移入一新聚焦位置。同樣的，至少一些對應(yīng)導(dǎo)向模塊54移入一對應(yīng)新位置。
新聚焦位置適于聚焦來自隨后激光脈沖25的對應(yīng)光束部分50，引導(dǎo)至第二組可選擇位置78。由此，在隨后脈沖25的過程中，AOD30內(nèi)的聲波38把光束23分開為不同光束部分，并偏轉(zhuǎn)所得到的不同光束部分50，使它們經(jīng)過其它聚焦模塊74。其它聚焦模塊74現(xiàn)在適于被構(gòu)造為把所得到的焦點(diǎn)對準(zhǔn)的不同光束部分50輸送至基板14上的第二組可選擇位置78。
應(yīng)注意的是，AOD30的周期比激光束22的相繼脈沖24與25之間的時(shí)間間隔短。換句話說，重新調(diào)整AOD30內(nèi)的聲波38以當(dāng)激光脈沖25投射于其上時(shí)包括不同頻率組成從而改變光束部分50的數(shù)量與自AOD30輸出時(shí)各自方向中至少一個(gè)所需要的時(shí)間，比光束22中相繼脈沖24與25之間的時(shí)間間隔短。結(jié)果，可以改變光束部分50的數(shù)量和每個(gè)光束部分50的方向θn，從而在比分隔脈沖24與25的時(shí)間間隔要短的時(shí)間內(nèi)選擇相應(yīng)對的光束聚焦模塊74和導(dǎo)向模塊54。以下將參照圖3A-3C更詳細(xì)地描述輸出選定數(shù)量的光束部分50并控制每個(gè)光束部分方向的一種AOD30的優(yōu)選實(shí)施例。
與AOD30的周期比光束22內(nèi)脈沖24與25間的時(shí)間間隔小相反，光束導(dǎo)向模塊54和光束聚焦模塊74的各自周期通常比光束22內(nèi)脈沖24與25間的時(shí)間間隔要大。這意味著重新定位光束導(dǎo)向模塊54內(nèi)的反射元件56或者移動(dòng)聚焦模塊74內(nèi)可移動(dòng)透鏡76所需要的時(shí)間大于相繼脈沖24與25之間的時(shí)間間隔。但是，因?yàn)榭稍诒让}沖24與25之間時(shí)間間隔更短的時(shí)間內(nèi)重新調(diào)整AOD30中的聲波，且因?yàn)榫劢鼓K74和光束導(dǎo)向模塊54的冗余，可利用AOD30來選擇適于在一個(gè)或多個(gè)先前脈沖間隔的過程中被重新定位的聚焦模塊74和光束導(dǎo)向模塊54對(即激光束模塊)。
聚焦模塊74和光束導(dǎo)向模塊54冗余的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其能夠最佳地利用光束22中的脈沖24和25。在某些聚焦模塊74和光束導(dǎo)向模塊54有效引導(dǎo)與第一脈沖24(或者第一組脈沖)相關(guān)的光束部分50的同時(shí)，其它未使用的即冗余的聚焦透鏡76和相應(yīng)反射元件56可被重新定位，這樣經(jīng)過其對應(yīng)聚焦模塊74和導(dǎo)向模塊54的隨后光束部分50將被焦點(diǎn)對準(zhǔn)地輸送至不同可選擇位置78。通過在脈沖24之間的時(shí)間間隔內(nèi)重新調(diào)整聲波38，于是可利用AOD30來選擇經(jīng)適當(dāng)定位的聚焦模塊74和光束導(dǎo)向模塊54，以把經(jīng)聚焦光束輸送至獨(dú)立可選擇位置，而不會(huì)漏脈沖。依照本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例，此重新定位和選擇過程同時(shí)對若干光束執(zhí)行。
應(yīng)注意的是，上述布置的一個(gè)特征是在可變偏轉(zhuǎn)器組件52中的光束導(dǎo)向模塊54與基板14之間不存在居間的f-θ光學(xué)器件或者其它掃描光學(xué)器件。經(jīng)過聚焦模塊74和導(dǎo)向模塊54集合的光束部分50共同覆蓋了基板14上的目標(biāo)區(qū)域，該區(qū)域大于與任何一對聚焦模塊74和導(dǎo)向模塊54相關(guān)的子目標(biāo)區(qū)域。
由于可變偏轉(zhuǎn)器組件52的下游未提供居間的f-θ透鏡，在圖1A所示系統(tǒng)中，通過在光束導(dǎo)向模塊54的上游獨(dú)立地聚焦光束部分50來維持每個(gè)光束部分50在基板14上的焦點(diǎn)。若在光束導(dǎo)向模塊54之前未進(jìn)行上游聚焦，那么當(dāng)光束部分50被輸送至基板14上的至少一些可選擇位置13時(shí)就不能焦點(diǎn)對準(zhǔn)。焦點(diǎn)錯(cuò)失是由于例如光束部分50通常具有一種有限且較小的可接受聚焦范圍的結(jié)果。因此，導(dǎo)向模塊54中反射元件56的樞轉(zhuǎn)就導(dǎo)致未補(bǔ)償焦點(diǎn)對準(zhǔn)場(uncompensated in-focus field)的彎曲，如下所述。由此，在基板14的大致平面17上的一些可選擇位置處，距離可能會(huì)增大至導(dǎo)致焦點(diǎn)錯(cuò)失。
選擇性的，依照本發(fā)明的一種實(shí)施例，焦點(diǎn)補(bǔ)償功能提供在適當(dāng)?shù)墓馐鴮?dǎo)向模塊54處，取消了上游聚焦模塊。在這種構(gòu)造中，光束聚焦模塊54被構(gòu)造成提供能夠通過樞轉(zhuǎn)反射元件56來同時(shí)引導(dǎo)光束部分50以及伸長或收縮、縮短或增長光路的復(fù)合空間定位，以補(bǔ)償由于樞轉(zhuǎn)導(dǎo)致的焦點(diǎn)變化。
以下是系統(tǒng)10的工作與功能的簡化概述在晶體部件34內(nèi)與光束22的脈沖24和25相同步地生成聲波38。聲波38被傳播，使得在第一激光束脈沖24投射到晶體部件34上時(shí)該晶體部件34中存在預(yù)期聲波結(jié)構(gòu)，以將光束23分開為光束部分50。作為聲波38內(nèi)頻率的函數(shù)，獨(dú)立控制所輸出的光束部分50的各自方向。
通常，聲波38在晶體34內(nèi)沿其長度的多個(gè)空間段將具有若干不同頻率。通過改變聲波38內(nèi)的頻率，來控制光束部分50的數(shù)量及它們各自的偏轉(zhuǎn)方向。依照本發(fā)明的一種實(shí)施例，AOD30的周期足夠快，使得可在脈沖24與25之間動(dòng)態(tài)地重新構(gòu)造聲波38，以可在脈沖24與25之間選擇性地改變光束部分50的偏轉(zhuǎn)方向，而不會(huì)遺漏脈沖或丟失能量。應(yīng)注意的是，需要為每個(gè)脈沖24與25生成具有這樣一種波結(jié)構(gòu)的聲波，該波結(jié)構(gòu)適于分開光束23且可選擇每個(gè)所得到光束部分的方向。
每個(gè)光束部分50偏轉(zhuǎn)一可選擇的角度θn，該角度θn是聲波38的一種或多種頻率的函數(shù)。因?yàn)樵撈D(zhuǎn)角度較小，光束部分50優(yōu)選經(jīng)過一個(gè)或多個(gè)角度放大透鏡60。光束部分50投射到映射組件62的可選擇映射部分63上。利用適當(dāng)映射部分63把每個(gè)光束部分50引導(dǎo)至平行光束反射器組件64內(nèi)的一對應(yīng)反射元件66。每個(gè)反射元件66可適當(dāng)?shù)貎A轉(zhuǎn)，以沿著大體平行的光束路徑51反射一光束部分50。在反射器組件64的下游，每個(gè)光束部分50優(yōu)選經(jīng)過變焦透鏡陣列68中的變焦透鏡、光束成形透鏡陣列70中的光束成形透鏡、以及可獨(dú)立控制的聚焦透鏡陣列74中的聚焦模塊74，投射到相應(yīng)的光束導(dǎo)向模塊54上。接著，利用對應(yīng)的光束導(dǎo)向模塊獨(dú)立地引導(dǎo)每個(gè)光束部分50，以投射到基板14上的可選擇位置13處。此可選擇位置13可任意選擇。
依照本發(fā)明的一種實(shí)施例，AOD30以一種通常比激光束22的脈沖重復(fù)頻率要快的工作周期進(jìn)行工作。但是，由AOD30提供的偏轉(zhuǎn)相對限于以較小的偏轉(zhuǎn)角度偏轉(zhuǎn)光束部分50以及所有光束部分50輸出至同一平面內(nèi)。
相反，適當(dāng)定位聚焦模塊74內(nèi)可移動(dòng)透鏡76以及光束導(dǎo)向模塊54內(nèi)反射元件56所需要的時(shí)間，通常大于限定激光束22的相鄰脈沖24與25之間的時(shí)間間隔。由于每個(gè)反射元件56可優(yōu)選二維地傾轉(zhuǎn)一較大角度范圍，因此投射到反射元件56上的激光部分50可被輸送至覆蓋一較大空間區(qū)域。但應(yīng)注意的是，依照本發(fā)明的一種實(shí)施例，利用光束部分50指引的空間區(qū)域較大，通常為100×100mm左右。依照本發(fā)明的一種實(shí)施例，可變偏轉(zhuǎn)器組件52與基板14之間的距離大到足以維持一可接收低遠(yuǎn)心(telecentricity)度，通常小于大約3°的數(shù)量級。
依照本發(fā)明的一種實(shí)施例，每個(gè)反射元件56可充分傾轉(zhuǎn)，這樣相鄰光束導(dǎo)向模塊54內(nèi)的反射元件56能夠把光束部分50輸送至基板14表面上的相互、至少部分重疊區(qū)域內(nèi)的可選擇位置。選擇性的，該區(qū)域僅相互鄰接，但不重疊。當(dāng)反射元件56傾轉(zhuǎn)至新空間方位時(shí)，對應(yīng)聚焦模塊74內(nèi)的可移動(dòng)透鏡76相應(yīng)地移動(dòng)以把經(jīng)過其的光束部分50聚焦到基板14上。協(xié)調(diào)光束導(dǎo)向模塊54與聚焦模塊74的各自運(yùn)動(dòng)，以確保投射到基板14上的多個(gè)光束部分50全部被聚焦，而不考慮各自光路的對應(yīng)長度的任何差異。
在完成被光束導(dǎo)向模塊54所覆蓋的第一區(qū)域內(nèi)的顯微機(jī)械加工工作之后，人工移動(dòng)基板14和裝置10，使光束導(dǎo)向模塊54覆蓋基板14上的第二區(qū)域。一旦完成全部預(yù)期的顯微機(jī)械加工工作，基板14就被輸送至電路制造過程的下一加工階段，例如蝕刻工序。
依照本發(fā)明的一種實(shí)施例，組件52內(nèi)導(dǎo)向模塊54的數(shù)量以及聚焦模塊74的數(shù)量超過激光束23經(jīng)AOD30分開的光束部分50的數(shù)量。在最初時(shí)間間隔內(nèi)，光束部分50投射到光束導(dǎo)向模塊54的第一部分以及聚焦模塊74的第一部分上，但未投射到其它冗余的導(dǎo)向模塊54和聚焦模塊74上。最初時(shí)間間隔還用于重新定位剩下冗余的且在最初時(shí)間間隔內(nèi)未接收光束部分50的光束導(dǎo)向模塊54和聚焦模塊74。
在后繼的下一相鄰脈沖24與25之間的時(shí)間間隔內(nèi)，光束部分50經(jīng)AOD30偏轉(zhuǎn)以投射到至少一些在前一時(shí)間間隔內(nèi)未接受光束部分50的光束導(dǎo)向模塊54和聚焦模塊74上。在后繼時(shí)間間隔內(nèi)采用的且已經(jīng)在前一時(shí)間間隔內(nèi)重新定位的光束導(dǎo)向模塊54和聚焦模塊74現(xiàn)在適于被重新定位，以把對應(yīng)光束部分50偏轉(zhuǎn)到基板14上。在后繼時(shí)間間隔內(nèi)，光束部分50未投射于其上、可能包括在前一時(shí)間間隔內(nèi)使用的光束導(dǎo)向模塊54和聚焦模塊74的至少一些光束導(dǎo)向模塊54和聚焦模塊74被重新定位，以在下一時(shí)間間隔內(nèi)使用。重復(fù)此在給定時(shí)間間隔內(nèi)重新定位未使用的光束導(dǎo)向模塊54和聚焦模塊74的過程。應(yīng)理解的是，依照本發(fā)明的一種實(shí)施例，光束部分50在若干脈沖過程中通常被引導(dǎo)至相同位置，直到完成該位置的顯微機(jī)械加工工作。僅當(dāng)顯微機(jī)械加工工作完成之后，才利用AOD30重新定向光束部分50至不同對的聚焦模塊74和光束導(dǎo)向模塊54，以對新可選擇位置78執(zhí)行顯微機(jī)械加工工作。
一般而言，可認(rèn)為在來自第一激光脈沖的光束部分50投射到可選擇聚焦模塊74和光束導(dǎo)向模塊54上的同時(shí)，其它聚焦模塊和光束導(dǎo)向模塊被同時(shí)地重新定位以接收來自后繼光束脈沖的光束部分50。
通常，與20KHz的Q開關(guān)激光器的大約40-400脈沖相對應(yīng)的，重新定位光束導(dǎo)向模塊54內(nèi)反射元件56所需要的時(shí)間、或者移動(dòng)聚焦模塊74內(nèi)可移動(dòng)透鏡76所需要的時(shí)間在大約2-20毫秒之間。采用此超過激光脈沖24與25之間時(shí)間間隔的較長調(diào)節(jié)時(shí)間以確保穩(wěn)定的光束指向和光束聚焦精確度。另外，采用多個(gè)光束導(dǎo)向模塊54和多個(gè)聚焦模塊74來確保冗余，此冗余使得移動(dòng)可移動(dòng)透鏡76以聚焦光束部分或者重新定位反射元件56以引導(dǎo)光束的脈沖損失減至最少。應(yīng)理解的是，為增加裝置10的速度以及給每個(gè)光束部分50內(nèi)提供一受控制的能量，有必要或者希望多于一個(gè)光束部分50同時(shí)投射到基板14表面上的相同位置。在這種布置中，多個(gè)光束部分50中的每個(gè)都被單獨(dú)偏轉(zhuǎn)，以投射到各自的聚焦模塊74和光束導(dǎo)向模塊54上，且各個(gè)光束導(dǎo)向模塊中的每個(gè)被定位成把光束部分50引導(dǎo)投射到基板14上的相同位置。
現(xiàn)在參照圖2A-2C，這些圖是表示對應(yīng)于圖1A所示裝置中可獨(dú)立控制的光束聚焦透鏡陣列72的一部分的可獨(dú)立控制的光束聚焦透鏡陣列720、以及對應(yīng)于圖1A所示裝置中可變偏轉(zhuǎn)器組件52的一部分的可獨(dú)立控制的光束導(dǎo)向模塊陣列540在三種不同工作取向下的工作的簡化側(cè)示圖。陣列720分別包括三個(gè)可獨(dú)立控制的聚焦模塊742、744和746。每個(gè)聚焦模塊都包括分別用參考數(shù)字762-766標(biāo)識的可獨(dú)立移動(dòng)的聚焦透鏡。陣列540分別包括三個(gè)獨(dú)立的光束導(dǎo)向模塊542、544和546。每個(gè)光束導(dǎo)向模塊都包括可獨(dú)立移動(dòng)的反射元件。包括光束聚焦模塊與協(xié)調(diào)工作的相應(yīng)光束導(dǎo)向模塊的組件被認(rèn)為是激光束模塊，用參考數(shù)字800標(biāo)識。
所示總體上標(biāo)識為510的光束路徑經(jīng)過相應(yīng)的聚焦透鏡742、744和746投射到相應(yīng)光束導(dǎo)向模塊542、544和546的反射元件上。在圖2A-2C中，分別用參考數(shù)字502、504和506標(biāo)識的僅一個(gè)光束部分在各自的圖2A、2B和2C中表示為占據(jù)光束路徑510。這種聚焦模塊和光束導(dǎo)向模塊相對于光束部分502、504和506的盈余對應(yīng)于如上相對于圖1A所示聚變模塊和光束導(dǎo)向模塊的冗余。用參考數(shù)字512-522標(biāo)識的未用光束路徑用虛線表示，同時(shí)光束部分502-506在各自的圖2A-2C中用實(shí)線表示。每個(gè)光束部分502、504和506投射到與圖1A中基板14相應(yīng)的基板140上的任意可選擇位置。
在圖2A-2C中，第一標(biāo)度580表示在聚焦模塊742-746的下方。此標(biāo)度包括4個(gè)分級，指示用于把光束部分502、504和506聚焦到基板140上的聚焦模塊742-746中可獨(dú)立移動(dòng)透鏡762-766的相對位置。
每個(gè)都包括7個(gè)分級(0±3)的第二組標(biāo)度590指示在可能可選擇位置的范圍內(nèi)光束部分502-506在基板140上的位置。在圖2A-2C中，標(biāo)度580和590內(nèi)所示的分級數(shù)量是任意的。為明確及簡化本發(fā)明的教義，才選擇了標(biāo)度580和590內(nèi)的分級數(shù)量。實(shí)際上，光束502-506可以定位在基板140上的任意數(shù)量的更多或更少數(shù)量的可能可選擇位置處，且如有必要，透鏡762、764和766可具有相應(yīng)的更多或更少數(shù)量的可能位置，以把光束聚焦到可能可選擇位置。此外，由于圖2A-2C是正視圖的緣故，注意到可選擇位置通常位于基板140上的兩維區(qū)域內(nèi)，相應(yīng)的，導(dǎo)向模塊542-546能夠把光束部分502-506引導(dǎo)至該兩維區(qū)域內(nèi)的任意對應(yīng)可選擇位置。
標(biāo)度590上的最中央位置0對應(yīng)于經(jīng)由光束導(dǎo)向模塊542-546通行的聚焦模塊742-746與基板140之間的最短光路。當(dāng)光束朝任意方向偏離該最中央位置0時(shí)，至基板140表面的光路長度就增大。未補(bǔ)償焦點(diǎn)對準(zhǔn)場的彎曲用曲線780示意性表示，該曲線780通常對應(yīng)于透鏡模塊742-746的等距光路，采用最中央位置0作為參考點(diǎn)。
圖2A對應(yīng)于激光束22的第一脈沖24(圖1A)過程中的工作取向。在圖2A中，光束部分502經(jīng)導(dǎo)向模塊544的適當(dāng)傾轉(zhuǎn)反射元件的反射，指引到最中央位置0。因?yàn)橹猎撟钪醒胛恢玫墓饴肥枪馐糠?02可以指引的任意可選擇位置中的最短光程，所以透鏡764位于聚焦模塊744內(nèi)的位置0(如標(biāo)度580所指示的)以把光束502聚焦到基板140上。
在圖2A所示的時(shí)刻，導(dǎo)向模塊542被定向?yàn)榘压馐窂?12引至基板140上的位置-2。透鏡762位于聚焦模塊742內(nèi)的位置2處，這樣沿著光束路徑512經(jīng)過聚焦模塊742的光束部分將被聚焦到基板140上的位置-2。導(dǎo)向模塊546被定向?yàn)榘压馐窂?14引至基板140上的位置1。透鏡766位于聚焦模塊746內(nèi)的位置1處，這樣沿著光束路徑514經(jīng)過聚焦模塊746的光束部分將被聚焦到基板140上的位置1。應(yīng)注意的是，聚焦模塊742-746內(nèi)聚焦透鏡762、764和766的相應(yīng)位置對應(yīng)于光束路徑在基板140上沿任意平面方向偏離最中央位置0的絕對值。盡管如標(biāo)度580內(nèi)分級所指示的各個(gè)透鏡位置被表示為具有線性分布，但還應(yīng)注意的是，實(shí)際上，透鏡位置的分布可以是均勻線性的或者非線性的。
圖2B對應(yīng)于激光束22的第二脈沖25(圖1A)過程中的工作取向。在該圖中，光束部分504經(jīng)導(dǎo)向模塊546的適當(dāng)傾轉(zhuǎn)反射元件的反射，指引到可選擇位置1。透鏡766位于聚焦模塊746內(nèi)的相應(yīng)位置1，以經(jīng)由聚焦模塊546把光束504聚焦到基板140上的可選擇位置1。應(yīng)注意的是，相對于圖2A所示光束導(dǎo)向模塊546和聚焦模塊746的位置，光束導(dǎo)向模塊546和聚焦模塊746未移動(dòng)。
在圖2B所示的時(shí)刻，導(dǎo)向模塊542已經(jīng)獨(dú)立于導(dǎo)向模塊544和546地移動(dòng)，且現(xiàn)在被定向?yàn)榘压馐窂?16引導(dǎo)至基板140上的最中央位置0。已經(jīng)獨(dú)立于透鏡764和766移動(dòng)的透鏡762位于聚焦模塊742內(nèi)的位置0，使得沿著光束路徑516經(jīng)過聚焦模塊742的光束部分將聚焦在基板140上的位置0。
導(dǎo)向模塊544也已經(jīng)相對于圖2A所示取向移動(dòng)，現(xiàn)在被定向?yàn)榘压馐窂?18引導(dǎo)至基板140上的位置-1。已經(jīng)獨(dú)立于透鏡762和766移動(dòng)的透鏡764位于聚焦模塊744內(nèi)的位置1，使得經(jīng)過聚焦模塊744的光束部分將聚焦在基板140上的位置1。
圖2C對應(yīng)于激光束22的第三脈沖(圖1A)過程中的工作取向。在該圖中，光束部分506經(jīng)導(dǎo)向模塊542的適當(dāng)傾轉(zhuǎn)反射元件的反射，指引到可選擇位置3。透鏡762位于聚焦模塊742內(nèi)的相應(yīng)位置3，以把光束506聚焦到基板140上的可選擇位置3。這里應(yīng)注意的是，光束導(dǎo)向模塊542及聚焦模塊742內(nèi)的聚焦透鏡762已經(jīng)相對于圖2A和2B所示的位置被移動(dòng)。
在圖2C所示的時(shí)刻，導(dǎo)向模塊544已經(jīng)獨(dú)立于導(dǎo)向模塊542和546移動(dòng)，且現(xiàn)在被定向?yàn)榘压馐窂?20引導(dǎo)至基板140上的位置-2。已經(jīng)獨(dú)立于透鏡762和766移動(dòng)的透鏡764位于聚焦模塊744內(nèi)的位置2，使得沿著光束路徑520經(jīng)過聚焦模塊744的光束部分將聚焦在基板140上的位置-2。
導(dǎo)向模塊546也已經(jīng)相對于圖2B中所示取向移動(dòng)，現(xiàn)在被定向?yàn)榘压馐窂?22引導(dǎo)至基板140上的最中央位置0。已經(jīng)獨(dú)立于透鏡762和764移動(dòng)的透鏡766位于聚焦模塊746內(nèi)的位置0，使得經(jīng)過聚焦模塊746的光束部分將聚焦在基板140上的位置0。
由此可以理解，聚焦模塊742-746內(nèi)的聚焦透鏡762、764和766相互獨(dú)立但與光束導(dǎo)向模塊的變化取向相協(xié)調(diào)地移動(dòng)，以根據(jù)需要把光束部分引導(dǎo)至預(yù)期位置。這確保光束部分保持在基板140上焦點(diǎn)對準(zhǔn)，而與例如光束導(dǎo)向使得未補(bǔ)償焦點(diǎn)對準(zhǔn)場彎曲從而導(dǎo)致光路長度增大或減少無關(guān)。焦點(diǎn)補(bǔ)償值，即為指引到基板140上的可選擇位置而針對相應(yīng)光束導(dǎo)向模塊的給定空間取向的聚焦模塊內(nèi)聚焦透鏡的對應(yīng)位置可儲存在例如查找表內(nèi)。
此外，由于基板上給定位置的加工過程可以持續(xù)若干脈沖的時(shí)間，例如在印刷電路板基板內(nèi)鉆孔的過程中，因此光程可以增大，需要進(jìn)一步的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)。這種光程變化可以通過在鉆孔過程中移動(dòng)對應(yīng)聚焦透鏡762-768來補(bǔ)償，以使聚焦最優(yōu)化。選擇性的，可提供一種有效的自動(dòng)聚焦裝置，以測量光束路徑的實(shí)際長度并相應(yīng)調(diào)節(jié)聚焦透鏡的位置。這還有利于例如補(bǔ)償基板表面內(nèi)的高度偏差，該基板不一定是均勻平面。
選擇性的，除了通過移動(dòng)可移動(dòng)透鏡762-766來提供焦點(diǎn)補(bǔ)償功能以外，可通過適當(dāng)?shù)厣煺够蚧乜s光束導(dǎo)向模塊542、544和546來提供焦點(diǎn)補(bǔ)償功能。這種伸展或回縮補(bǔ)償光束路徑的長度變化，該光束路徑的長度變化是例如樞轉(zhuǎn)反射元件56(圖1A)或者鉆孔深度變化導(dǎo)致的。一種實(shí)現(xiàn)這種焦點(diǎn)補(bǔ)償?shù)姆绞绞翘峁弘娂?lì)器(未表示)，該壓電激勵(lì)器能夠把光束導(dǎo)向模塊542-546作為一個(gè)整體地適當(dāng)伸展或回縮。光束導(dǎo)向模塊542、544和546的這種伸展或回縮對光路幾何形狀的影響，使得有必要對反射器76的角取向作微小調(diào)節(jié)，以尋址到預(yù)期位置。
現(xiàn)在參照圖3A-3C，它們是依照本發(fā)明一種實(shí)施例適于用在圖1A所示系統(tǒng)中的AOD300的簡化示意圖。AOD300大體對應(yīng)于圖1A所示AOD30。AOD300包括換能器部件320和由石英或其它適當(dāng)晶體材料例如熔融石英形成的半透明晶體部件340?？刂菩盘柪缟漕l信號360驅(qū)動(dòng)換能器部件320以使得總體上由參考數(shù)字380標(biāo)識的聲波經(jīng)由晶體部件340傳播?？刂菩盘?60例如由射頻調(diào)制器400提供，如在圖1A中可見，該射頻調(diào)制器400與DDS42和系統(tǒng)控制器44工作性連接。
AOD300的一個(gè)特征是通過響應(yīng)控制信號改變經(jīng)由晶體部件340傳播的聲波380的一個(gè)或多個(gè)特征，可動(dòng)態(tài)地將輸入激光束220分開為n個(gè)光束，這里n≥1，且所得到的每個(gè)輸出光束部分500的輸出方向可獨(dú)立控制為聲波頻率的函數(shù)。應(yīng)注意的是，在圖3A-3C中，n對應(yīng)于5光束。輸出光束的此數(shù)量n是任意的，AOD300可根據(jù)給定應(yīng)用的要求容易地修改為輸出不同數(shù)量的光束。
依照本發(fā)明的一種實(shí)施例，激光束220投射到晶體部件340上的給定預(yù)選位置342。在聲光偏轉(zhuǎn)裝置中，利用波的聲振幅控制偏轉(zhuǎn)器300內(nèi)光束被聲波380偏轉(zhuǎn)的效率。由此，如圖3A所示，當(dāng)適當(dāng)?shù)母吖β事暡ú?82位于預(yù)選位置342時(shí)，基本上全部輸入光束220都被偏轉(zhuǎn)為輸出光束部分502。
如圖3B所示，生成聲波，使得當(dāng)光束220投射到晶體部分340上的預(yù)選位置342時(shí)，該預(yù)選位置342處沒有聲波存在。這通過適當(dāng)?shù)匕才趴刂菩盘?60的時(shí)間來實(shí)現(xiàn)。結(jié)果，光束220經(jīng)過晶體部件340而基本上無偏轉(zhuǎn)。經(jīng)過光束222被一組反射器224、226和228反射，該一組反射器224、226和228被定向?yàn)槭菇?jīng)過的光束222被往回照射到光束分束器陣列230，該光束分束器陣列230能夠輸出給定數(shù)量的光束部分，每個(gè)光束部分傳遞到AOD300的其它預(yù)選位置232。依照本發(fā)明的一種實(shí)施例，經(jīng)過光束222通過光學(xué)器件234，該光學(xué)器件234能夠例如再成形經(jīng)過光束222，從而在該光束222被分開并經(jīng)過AOD300內(nèi)的其它預(yù)選位置232之前，再對準(zhǔn)該光束222。
能夠看出，光束分束器陣列230包括第一反射面235，該第一反射面235包括位于全反射面236附近的若干局部反射區(qū)域。經(jīng)過光束222進(jìn)入光束分束器陣列230，并投射到構(gòu)造成使輸出光束222的第1/(n-1)部分通過的第一局部反射區(qū)域238上，這里n是可被AOD300輸出的光束總量(例如，在圖3B所示實(shí)施例中，n＝5)。輸出光束222的剩余部分被反射至全反射面236，然后再反射至構(gòu)造用以使投射到其上的光束的第1/(n-2)部分通過的第二局部反射區(qū)域240上。由此，逐級地分開輸出光束以形成n-1個(gè)光束部分，該n-1個(gè)光束部分被提供給AOD300以進(jìn)行偏轉(zhuǎn)。
在圖3B所示本發(fā)明實(shí)施例中，n＝5。光束分束器230能夠給晶體部件340的其它預(yù)選位置232提供四個(gè)光束部分246，每個(gè)光束部分246大致具有相同剖面且具有大致相等的功率電平。于是，第一局部反射區(qū)域238通過輸出光束222的25％并朝向面236反射75％。第二局部反射區(qū)域240通過輸出光束222的剩余部分的33.33％并朝向面236反射66.67％。第三局部反射區(qū)域242接收經(jīng)過光束222的剩余部分，通過50％并朝向面236反射50％。最后位置244通過輸出光束222的剩余部分的100％。
每個(gè)光束部分246供應(yīng)給晶體部件340的其它位置232中的對應(yīng)一個(gè)。具有適于朝預(yù)期方向獨(dú)立偏轉(zhuǎn)每個(gè)輸出光束部分247的頻率的聲波380以定時(shí)方式注入晶體部件340內(nèi)，以當(dāng)光束部分246投射到晶體部件340上時(shí)，每個(gè)其它位置232處都存在聲波380。應(yīng)注意的是，經(jīng)過光束222的再對準(zhǔn)以及光束分束器230的分開與反射設(shè)計(jì)用以使每個(gè)光束500具有基本一致的截面構(gòu)造和能量密度。
由此，聲波380能夠輸出經(jīng)偏轉(zhuǎn)的光束部分247，每個(gè)部分在光束部分246與聲波380相互作用時(shí)以可選擇角度輸出，該角度作為聲波380的頻率的函數(shù)，如參照圖1A所示。應(yīng)注意的是，聲波380的定時(shí)是關(guān)鍵性的，且需要考慮晶體部件340的長度和聲波380在晶體內(nèi)的速率，使得晶體內(nèi)對于每個(gè)光束脈沖220來說適當(dāng)?shù)钠渌鄳?yīng)位置232處，存在具有適于朝預(yù)期可選擇方向獨(dú)立偏轉(zhuǎn)每個(gè)光束部分246的頻率的聲波380。
現(xiàn)在參照圖3C，可見光束220被分開為五個(gè)輸出光束部分500。光束220與預(yù)選區(qū)域342處的較低功率聲波(具有低振幅)相互作用，該預(yù)選區(qū)域342能夠偏轉(zhuǎn)光束220的20％并通過80％，通過的80％作為功率降低的經(jīng)過光束223。該功率降低的經(jīng)過光束223被反射器224、226和228反射，該反射器224、226和228被定向?yàn)槭构β式档偷慕?jīng)過光束223再循環(huán)至部分光束分束器陣列230，該部分光束分束器陣列230能夠輸出給定數(shù)量的光束部分，每個(gè)光束部分傳遞到AOD300的其它預(yù)選位置232。依照本發(fā)明的一種實(shí)施例，功率降低的經(jīng)過光束223通過光學(xué)器件234，該光學(xué)器件234能夠例如再成形該功率降低的經(jīng)過光束223，從而在功率降低的經(jīng)過光束223被分開并經(jīng)過AOD300之前，再對準(zhǔn)光束。
部分光束分束器陣列230包括第一反射面235，該第一反射面235包括位于全反射面236附近的若干局部反射區(qū)域。功率降低的經(jīng)過光束223進(jìn)入部分光束分束器陣列230，并投射到構(gòu)造成使功率降低的經(jīng)過光束223的第1/(n-1)部分通過的第一局部反射區(qū)域238上，這里n是可被AOD300輸出的光束總量。功率降低的經(jīng)過光束223的剩余部分被反射至全反射面236，然后再反射至構(gòu)造成使投射到其上的光束的第1/(n-2)部分通過的第二局部反射區(qū)域240上。由此，逐級地分開輸出光束以形成n-1個(gè)光束部分，該n-1個(gè)光束部分被提供給AOD300以進(jìn)行偏轉(zhuǎn)。
在圖3C所示本發(fā)明實(shí)施例中，n＝5，且光束分束器230能夠給晶體部件340的其它預(yù)選位置232提供四個(gè)光束部分246，每個(gè)光束部分246具有大致相等的功率電平。于是，第一局部反射區(qū)域238通過功率降低的經(jīng)過光束223的25％并反射75％。第二局部反射區(qū)域240通過功率降低的經(jīng)過光束223的剩余部分的33.33％并朝向面236反射66.67％。第三局部反射區(qū)域242接收功率降低的經(jīng)過光束223的剩余部分，通過50％并朝向面236反射50％。最后位置244通過功率降低的經(jīng)過光束223的剩余部分的100％。
應(yīng)注意的是，依照本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例，所有輸出光束部分500大致具有相同形狀、剖面、能量密度及它們之間的積分通量。可通過改變輸出光束部分500的數(shù)量來改變輸出光束部分500的積分通量性質(zhì)，以及可通過改變預(yù)選位置342處控制信號即聲波380的振幅來改變輸出光束部分的數(shù)量。如自圖3B和3C中可見，四或五個(gè)光束中的每個(gè)都具有相同形狀、剖面及積分通量。但是，如果一個(gè)、四個(gè)或五個(gè)光束被輸出，那么輸出光束的積分通量性質(zhì)將改變。
依照本發(fā)明的一種實(shí)施例，AOD300一般能夠使它們之間的全部光束輸出為具有大致一致的積分通量性質(zhì)。在一種輸出五個(gè)光束部分500的工作模式中，聲波380被構(gòu)造為使20％的光束223在預(yù)選位置342偏轉(zhuǎn)，80％作為功率降低的經(jīng)過光束223輸出。但選擇性的，聲波380可被構(gòu)造為在預(yù)選位置342偏轉(zhuǎn)大于或小于20％的部分光束223。
例如，與底層玻璃環(huán)氧樹脂基板相比，在激光顯微機(jī)械加工包銅PCB基板一類的一些應(yīng)用中，需要具有較大積分通量性質(zhì)的光束對包覆銅進(jìn)行顯微機(jī)械加工。通常，對銅進(jìn)行顯微機(jī)械加工所需要的功率是對玻璃環(huán)氧樹脂基板進(jìn)行顯微機(jī)械加工所需要功率的大約6倍。對銅及環(huán)氧樹脂基板進(jìn)行顯微機(jī)械加工的不同功率要求通過生成一個(gè)或多個(gè)第一光束部分例如一個(gè)光束來提供，該第一光束部分具有適于對銅進(jìn)行顯微機(jī)械加工的能量性質(zhì)且利用該光束在若干位置對銅進(jìn)行顯微機(jī)械加工。隨后，利用AOD300根據(jù)能量需求把激光束220分開為更多數(shù)量的光束部分，例如四個(gè)或五個(gè)光束部分，每個(gè)光束部分都適于對玻璃環(huán)氧樹脂基板進(jìn)行顯微機(jī)械加工。接著，利用該更多數(shù)量的光束部分對銅已經(jīng)預(yù)先露出的玻璃環(huán)氧樹脂基板進(jìn)行顯微機(jī)械加工。
依照本發(fā)明的一種選擇性實(shí)施例，希望在預(yù)選位置342偏轉(zhuǎn)顯著小于20％的光束223，例如僅4％，然后在自AOD300輸出的其它四個(gè)光束部分之間分配剩余的96％。這使得光束之間具有不均勻的積分通量。在此例中，4％的光束部分將用于燒蝕玻璃環(huán)氧樹脂基板，可較迅速地執(zhí)行該燒蝕。然后，把光束223的剩余96％分開為多個(gè)光束部分，例如四個(gè)光束部分，每個(gè)光束部分具有剩余總能量的24％。假定激光束220具有足夠高的功率，那么所得到的這些光束部分將適于例如對包覆銅進(jìn)行顯微機(jī)械加工。
應(yīng)理解的是，這種工作模式要求激光源具有適當(dāng)高的功率輸出，以同時(shí)生成多個(gè)光束且每個(gè)光束的能量都高到足以對銅進(jìn)行顯微機(jī)械加工。此外，其假定對玻璃環(huán)氧樹脂的顯微機(jī)械加工以足夠快的速率進(jìn)行，這樣一個(gè)光束就能跟上同時(shí)對包覆銅進(jìn)行顯微機(jī)械加工工作的更多數(shù)量的光束部分。
選擇性的，希望通過在預(yù)選位置342偏轉(zhuǎn)顯著多于20％的光束223例如大約60％，以輸出具有不均勻積分通量或能量密度性質(zhì)的光束。剩余40％的未偏轉(zhuǎn)光束自AOD300在其它四個(gè)光束部分之間輸出，以生成每個(gè)都具有初始能量的10％的光束部分。在此例中，光束223的60％部分用于對包覆銅進(jìn)行顯微機(jī)械加工，剩余4×10％的光束部分用于燒蝕玻璃環(huán)氧樹脂基板。應(yīng)注意的是，可改變產(chǎn)生光束220的激光源的功率、自AOD300輸出的光束部分的數(shù)量以及它們各自的相對能量，以最佳地同時(shí)對銅和基板進(jìn)行顯微機(jī)械加工。
由此，通過改變預(yù)選區(qū)域342處聲波380的功率特性，可相對于其它光束部分的積分通量改變或均衡第一光束部分500的相對能量密度或積分通量。通過以激光束220的相對功率為因素，然后改變由AOD300輸出的光束部分的數(shù)量及輸出光束部分之間的各自能量分布，可優(yōu)化顯微機(jī)械加工系統(tǒng)以同時(shí)對包覆銅和基板進(jìn)行顯微機(jī)械加工。
現(xiàn)在參照圖4，該圖是依照本發(fā)明實(shí)施例的一種電路制造方法的流程圖600。所述方法是用于在多層印刷電路基板內(nèi)形成微孔的方法，該多層印刷電路基板具有覆蓋介電基板的金屬箔層。
當(dāng)前所述用于制造電路的方法采用多光束顯微機(jī)械加工裝置，該裝置能夠引導(dǎo)多個(gè)經(jīng)獨(dú)立聚焦且經(jīng)獨(dú)立導(dǎo)向的光束，該光束能夠把激光能輸送至表面上可獨(dú)立選擇的位置。
依照本發(fā)明的一種實(shí)施例，動(dòng)態(tài)偏轉(zhuǎn)裝置例如AOD能夠選擇性地提供至少一個(gè)金屬機(jī)械加工光束部分。在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，還利用該動(dòng)態(tài)偏轉(zhuǎn)器提供光束分開功能。該金屬機(jī)械加工光束部分具有適于通過例如燒蝕去掉一部分金屬箔層的能量密度。
每個(gè)金屬機(jī)械加工光束部分動(dòng)態(tài)地偏轉(zhuǎn)至一個(gè)激光束模塊，在該激光束模塊處獨(dú)立地聚焦并獨(dú)立地導(dǎo)向該光束部分。每個(gè)激光束模塊包括例如獨(dú)立聚焦透鏡74，該透鏡74把光束傳遞至一可單獨(dú)傾轉(zhuǎn)的反射元件56，如自圖1A中可見。該反射元件適于被設(shè)置成把金屬機(jī)械加工光束部分引導(dǎo)至PCB基板上的可選擇位置，在那里，一部分金屬箔被去掉以暴露底下的介電基板。
在金屬機(jī)械加工光束去掉第一位置的一部分金屬箔的同時(shí)，至少一個(gè)當(dāng)前未使用的其它光束導(dǎo)向模塊可以被適當(dāng)?shù)刂匦露ㄎ灰栽诤罄^顯微機(jī)械加工工作中去掉其它可選擇位置的一部分金屬箔。后繼脈沖將被動(dòng)態(tài)光束偏轉(zhuǎn)器偏轉(zhuǎn)以投射到一個(gè)預(yù)先定位的光束導(dǎo)向模塊上，該光束導(dǎo)向模塊能夠把去金屬機(jī)械加工光束引導(dǎo)至下一位置，在該下一位置將去掉部分金屬箔。
繼續(xù)去掉可選擇位置的部分金屬箔，直到根據(jù)電路設(shè)計(jì)的要求，預(yù)期多個(gè)位置處的金屬箔都被去掉。這些預(yù)期位置包括基板將要進(jìn)行顯微機(jī)械加工的全部位置，或者全部預(yù)期位置的子集。
在隨后工作中，動(dòng)態(tài)偏轉(zhuǎn)裝置能夠輸出至少一束能量性質(zhì)例如積分通量不同于金屬機(jī)械加工光束部分的介電機(jī)械加工光束部分?？赏ㄟ^把適當(dāng)聲波注入聲光偏轉(zhuǎn)器內(nèi)來提供光束分開功能，如參照圖3A-3C所描述的。依照本發(fā)明的一種實(shí)施例，介電機(jī)械加工光束部分具有比金屬機(jī)械加工光束部分低的積分通量。積分通量指每單元面積的光束能量(焦耳/cm2)。介電機(jī)械加工光束部分的能量性質(zhì)適于例如通過燒蝕去掉一部分介電層，但不適于去掉一部分金屬箔。此能量降低的電平可通過例如把激光束分開為更多數(shù)量的光束部分來實(shí)現(xiàn)，例如以上參照圖3A-3C所描述的。
依照本發(fā)明的一種實(shí)施例，通過把激光束22分開為適當(dāng)數(shù)量的光束部分50以及通過例如使用變焦光學(xué)器件例如變焦透鏡陣列68維持所得到光束部分50的直徑來控制光束部分50(圖1A中)的各自積分通量性質(zhì)。
每個(gè)介電機(jī)械加工光束部分傳遞至一個(gè)具有焦點(diǎn)補(bǔ)償及光束導(dǎo)向功能的激光模塊。獨(dú)立焦點(diǎn)補(bǔ)償光學(xué)器件將至少隨位置而變的光束聚焦引導(dǎo)至將要進(jìn)行顯微機(jī)械加工的PCB基板上。利用與激光束模塊相關(guān)的光束導(dǎo)向模塊把光束引導(dǎo)至那個(gè)位置。光束導(dǎo)向模塊適于被定位成將每個(gè)介電機(jī)械加工光束部分引導(dǎo)至部分金屬箔已經(jīng)被去掉以暴露底下的介電層的可選擇位置。然后，去掉預(yù)期部分的電介質(zhì)。
在一個(gè)或多個(gè)介電機(jī)械加工光束部分去掉第一組位置的部分電介質(zhì)的同時(shí)，當(dāng)前未使用的光束聚焦模塊和光束導(dǎo)向模塊可以被適當(dāng)?shù)刂匦露ㄎ?，以在后繼工作過程中去掉其它可選擇位置的電介質(zhì)。由此，后繼脈沖可被動(dòng)態(tài)光束偏轉(zhuǎn)器偏轉(zhuǎn)，以投射到已經(jīng)定位的光束聚焦模塊及相應(yīng)光束導(dǎo)向裝置上。因?yàn)樾枰档偷哪芰棵芏葋砣サ綦娊橘|(zhì)，可把光束22分開為比金屬機(jī)械加工光束部分的數(shù)量更多的介電機(jī)械加工光束部分，由此為去掉電介質(zhì)得到比去掉金屬箔更大的系統(tǒng)輸出。選擇性的，通過如參照圖3A-3C所述調(diào)整AOD內(nèi)控制信號的振幅，AOD可同時(shí)輸出一個(gè)或多個(gè)低積分通量光束以及一個(gè)或多個(gè)高密度光束，并利用一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)高積分通量光束對銅進(jìn)行顯微機(jī)械加工以及同時(shí)地利用一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)低積分通量光束對銅基板材料進(jìn)行顯微機(jī)械加工。
繼續(xù)去掉可選擇位置的電介質(zhì)，直至為已預(yù)先去掉金屬箔的基本上全部位置去掉了電介質(zhì)。一旦完成此工作，就可重新定位基板，以對其下一后繼部分進(jìn)行顯微機(jī)械加工。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明并不限于以上部分表示并描述的內(nèi)容。相反，本發(fā)明包括本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀前述說明書后能夠想到且不在現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)的改變和變形。
權(quán)利要求
1.用于把激光能輸送給工件的裝置，包括
提供至少一個(gè)激光束的至少一個(gè)激光能源；
多個(gè)激光束導(dǎo)向模塊，設(shè)置成可選擇地引導(dǎo)所述至少一個(gè)激光束至一標(biāo)的物上的可選擇位置；以及
多個(gè)激光束聚焦光學(xué)模塊，與所述激光束導(dǎo)向模塊聯(lián)合以把激光束聚焦到所述工件上。
2.如權(quán)利要求1所述用于把激光能輸送給工件的裝置，其特征在于，所述多個(gè)激光束導(dǎo)向模塊包括比所述至少一個(gè)激光束數(shù)量多的激光束導(dǎo)向模塊，從而限定至少一個(gè)冗余激光束導(dǎo)向模塊。
3.如權(quán)利要求1所述用于把激光能輸送給工件的裝置，其特征在于，所述多個(gè)激光束聚焦光學(xué)模塊包括比所述至少一個(gè)激光束數(shù)量多的激光束聚焦光學(xué)模塊，從而限定至少一個(gè)冗余激光束聚焦光學(xué)模塊。
4.如權(quán)利要求2所述用于把激光能輸送給工件的裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)激光束可被選擇性地引向一可選擇激光束導(dǎo)向模塊，以及所述多個(gè)激光束導(dǎo)向模塊中的所述冗余補(bǔ)償所述脈沖重復(fù)頻率與每個(gè)所述激光束導(dǎo)向模塊的周期之間的差異。
5.如權(quán)利要求1所述用于把激光能輸送給工件的裝置，其特征在于，所述多個(gè)激光束聚焦光學(xué)模塊包括比所述至少一個(gè)激光束多的激光束聚焦光學(xué)模塊，從而限定至少一個(gè)冗余激光束聚焦光學(xué)模塊。
6.如權(quán)利要求5所述用于把激光能輸送給工件的裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)激光束可被選擇性地引向一可選擇激光束聚焦光學(xué)模塊，以及所述多個(gè)激光束聚焦光學(xué)模塊的所述冗余補(bǔ)償所述至少一個(gè)激光束的脈沖重復(fù)頻率與每個(gè)所述激光束聚焦光學(xué)模塊的周期之間的差異。
7.如權(quán)利要求1所述用于把激光能輸送給工件的裝置，其特征在于，所述激光能源是一種脈沖激光能源，以及在所述至少一個(gè)脈沖激光能源的第一脈沖過程中，第一激光束聚焦光學(xué)模塊工作，以把第一脈沖激光束聚焦到所述工件上。
8.如權(quán)利要求7所述用于把激光能輸送給工件的裝置，其特征在于，在所述第一脈沖過程中，一冗余激光束聚焦光學(xué)模塊工作，以被重新定位至把后繼脈沖激光束聚焦到所述工件上所需要的位置，所述后繼脈沖激光束在所述至少一個(gè)脈沖激光能源的后繼脈沖過程中輸出。
9.如權(quán)利要求8所述用于把激光能輸送給工件的裝置，其特征在于，所述激光束聚焦模塊位于所述光束導(dǎo)向模塊的上游，所述激光束聚焦模塊包括至少一個(gè)可移動(dòng)透鏡以把所述脈沖激光聚焦到所述工件上。
10.如權(quán)利要求8所述用于把激光能輸送給工件的裝置，其特征在于，所述激光束聚焦模塊包括位于所述至少一個(gè)激光束導(dǎo)向模塊內(nèi)的至少一個(gè)激勵(lì)器，所述激勵(lì)器能夠沿著一軸移動(dòng)所述激光束導(dǎo)向模塊的一部分以補(bǔ)償隨著引導(dǎo)所述至少一個(gè)激光束而變的光路長度的變化。
11.如權(quán)利要求1所述用于把激光能輸送給工件的裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)激光能源能夠提供多個(gè)激光束。
12.如權(quán)利要求1所述用于把激光能輸送給工件的裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)激光能源能夠提供多個(gè)激光束，且所述多個(gè)激光束聚焦光學(xué)模塊包括與每個(gè)激光束相對應(yīng)的至少一個(gè)冗余激光束聚焦光學(xué)模塊。
13.如權(quán)利要求7所述用于把激光能輸送給工件的裝置，其特征在于，用于構(gòu)造所述激光束聚焦光學(xué)模塊以把一激光束聚焦到所述工件上的周期超過分隔所述至少一個(gè)脈沖激光源的脈沖的時(shí)間間隔。
14.如權(quán)利要求4所述用于把激光能輸送給工件的裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)脈沖激光能源包括一偏轉(zhuǎn)器，所述偏轉(zhuǎn)器可選擇地偏轉(zhuǎn)所述至少一個(gè)脈沖激光束。
15.如權(quán)利要求7所述用于把激光能輸送給工件的裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)激光能源包括一聲光偏轉(zhuǎn)器，所述聲光偏轉(zhuǎn)器的周期小于所述脈沖激光源的脈沖之間的時(shí)間間隔。
16.如權(quán)利要求15所述的用于把激光能輸送給工件的裝置，其特征在于，在所述脈沖激光能源的最初脈沖過程中，所述偏轉(zhuǎn)器能夠把最初激光束偏轉(zhuǎn)至第一激光束聚焦光學(xué)模塊，以及在下一脈沖過程中，所述偏轉(zhuǎn)器能夠把下一脈沖輸出偏轉(zhuǎn)至一冗余激光束聚焦光學(xué)模塊。
17.一種用于把激光能輸送給工件的方法，包括
提供至少兩個(gè)激光束；
把所述至少兩個(gè)激光束中的每個(gè)選擇性導(dǎo)向至一標(biāo)的物上的可獨(dú)立選擇位置；以及
把所述至少兩個(gè)激光束中的每個(gè)獨(dú)立聚焦到所述標(biāo)的物上。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，利用多個(gè)激光束導(dǎo)向模塊執(zhí)行所述選擇性導(dǎo)向，所述多個(gè)激光束導(dǎo)向模塊包括比所述至少兩個(gè)激光束多的激光束導(dǎo)向模塊，從而限定至少一個(gè)冗余激光束導(dǎo)向模塊。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，利用多個(gè)激光束聚焦光學(xué)模塊執(zhí)行所述獨(dú)立聚焦，所述多個(gè)激光束聚焦光學(xué)模塊包括比所述至少兩個(gè)激光束多的激光束聚焦光學(xué)模塊，從而限定至少一個(gè)冗余激光束聚焦光學(xué)模塊。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述提供至少兩個(gè)激光束包括選擇性地把所述至少兩個(gè)激光束引導(dǎo)至可選擇激光束導(dǎo)向模塊，以及所述至少兩個(gè)冗余激光束導(dǎo)向模塊補(bǔ)償所述至少兩個(gè)激光束的脈沖重復(fù)頻率與每個(gè)所述激光束導(dǎo)向模塊的周期之間的差異。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述提供至少兩個(gè)激光束包括選擇性地把所述至少兩個(gè)激光束引導(dǎo)至可選擇激光束聚焦光學(xué)模塊，以及所述多個(gè)激光束聚焦光學(xué)模塊的所述冗余補(bǔ)償所述至少兩個(gè)激光束的脈沖重復(fù)頻率與每個(gè)所述激光束聚焦光學(xué)模塊的周期之間的差異。
22.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述至少兩個(gè)激光束是脈沖激光束，以及包括在第一脈沖過程中把第一激光束聚焦到所述工件上。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，包括在第一脈沖過程中把一冗余激光束聚焦光學(xué)模塊重新定位至把后繼脈沖激光束聚焦到所述工件上的后繼可選擇位置所需要的位置，所述后繼脈沖激光束在后繼脈沖過程中輸出。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，在所述導(dǎo)向的上游，利用至少一個(gè)可移動(dòng)透鏡執(zhí)行所述聚焦。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，通過沿著一軸移動(dòng)一樞轉(zhuǎn)導(dǎo)向鏡以補(bǔ)償由所述導(dǎo)向?qū)е碌墓饴烽L度的變化來執(zhí)行所述聚焦。
26.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述提供至少兩個(gè)激光束包括提供至少三個(gè)激光束。
27.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，用于構(gòu)造一激光束聚焦光學(xué)模塊以把一激光束聚焦到所述工件上的時(shí)間超過分隔所述至少兩個(gè)脈沖光束的脈沖的時(shí)間間隔。
28.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述提供至少兩個(gè)激光束包括把第一激光束供應(yīng)給一種激光分束器并把所述第一激光束分開為至少兩個(gè)輸出激光束。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，所述分開包括使所述第一激光束經(jīng)過一聲光偏轉(zhuǎn)器(AOD)并在所述AOD內(nèi)生成聲波，所述聲波能夠把所述第一激光束分開為至少兩個(gè)激光束。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，在比所述脈沖激光源的脈沖之間的時(shí)間間隔更短的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行聲波的生成。
31.如權(quán)利要求29所述的方法，包括響應(yīng)于第一聲波把與所述第一激光束脈沖相關(guān)的至少兩個(gè)激光束偏轉(zhuǎn)至第一和第二激光束聚焦光學(xué)模塊，接著響應(yīng)于第二聲波把與后繼激光束脈沖相關(guān)的至少兩個(gè)激光束偏轉(zhuǎn)至第三和第四激光束聚焦光學(xué)模塊。
32.用于把激光能輸送給電路基板的裝置，包括
同時(shí)輸出多個(gè)激光束的至少一個(gè)激光束源；
多個(gè)可獨(dú)立導(dǎo)向的激光束偏轉(zhuǎn)器，設(shè)置在所述至少一個(gè)激光束源與所述電路基板之間以把所述多個(gè)激光束引導(dǎo)投射到所述電路基板上的可獨(dú)立選擇位置；以及
聚焦光學(xué)器件，能夠把所述多個(gè)激光束聚焦至不同的可獨(dú)立選擇位置，而不需要f-θ光學(xué)元件。
33.如權(quán)利要求32所述的裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)激光束源包括輸出第一激光束的激光器以及把所述第一激光束分開為所述多個(gè)激光束的至少一個(gè)光束分束器。
34.如權(quán)利要求33所述的裝置，其特征在于，所述光束分束器包括聲光偏轉(zhuǎn)器。
35.如權(quán)利要求34所述的裝置，其特征在于，所述聲光偏轉(zhuǎn)器能夠把所述第一激光束分開為所述多個(gè)激光束以及把每個(gè)激光束引導(dǎo)至多個(gè)可獨(dú)立選擇位置之中的一可獨(dú)立選擇方向。
36.如權(quán)利要求32所述的裝置，其特征在于，所述聚焦光學(xué)器件包括至少一個(gè)可移動(dòng)光學(xué)元件。
37.一種用于把激光能輸送給電路基板的方法，包括
自一激光束源同時(shí)輸出多個(gè)激光束；
獨(dú)立導(dǎo)向所述多個(gè)激光束，以投射到所述電路基板的可獨(dú)立選擇位置處；以及
把所述多個(gè)激光束聚焦到不同的可獨(dú)立選擇位置處，而不需要f-θ光學(xué)元件。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，所述同時(shí)輸出包括輸出第一激光束以及把所述第一激光束分開為所述多個(gè)激光束。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，所述分開包括利用聲光偏轉(zhuǎn)器分開所述第一激光束。
40.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，所述分開包括沿著可獨(dú)立選擇方向引導(dǎo)所述多個(gè)激光束之一。
41.如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，所述聚焦包括移動(dòng)至少一個(gè)光學(xué)元件。
42.一種光束分束器，包括
光束偏轉(zhuǎn)器，具有多個(gè)工作區(qū)域，所述光束偏轉(zhuǎn)器能夠在所述多個(gè)工作區(qū)域的第一個(gè)接收一激光束以及響應(yīng)于一控制輸入信號提供可選擇數(shù)量的輸出光束部分。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的光束分束器，其特征在于，所述控制輸入信號包括一序列脈沖，每個(gè)所述脈沖控制所述輸出光束部分的對應(yīng)一個(gè)。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的光束分束器，其特征在于，每個(gè)所述輸出光束具有一能量參數(shù)，利用對應(yīng)一個(gè)所述脈沖的特性控制所述能量參數(shù)。
45.根據(jù)權(quán)利要求43所述的光束分束器，其特征在于，每個(gè)所述輸出光束部分偏轉(zhuǎn)一對應(yīng)偏轉(zhuǎn)角度，利用對應(yīng)一個(gè)所述脈沖的特性控制所述偏轉(zhuǎn)角度。
46.根據(jù)權(quán)利要求42所述的光束分束器，其特征在于，所述可選擇數(shù)量的輸出光束部分的每個(gè)具有基本相同的截面構(gòu)造。
47.根據(jù)權(quán)利要求42所述的光束分束器，其特征在于，所述可選擇數(shù)量的輸出光束部分中的至少一些具有可控制的能量參數(shù)。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的光束分束器，其特征在于，所述能量參數(shù)是能量密度。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的光束分束器，其特征在于，所述輸出光束部分的所述能量密度基本一致。
50.根據(jù)權(quán)利要求48所述的光束分束器，其特征在于，所述輸出光束部分的所述能量密度基本不一致。
51.根據(jù)權(quán)利要求42所述的光束分束器，其特征在于，所述光束偏轉(zhuǎn)器能夠響應(yīng)于所述控制輸出信號沿著各自方向引導(dǎo)所述輸出光束部分。
52.根據(jù)權(quán)利要求42所述的光束分束器，其特征在于，所述光束偏轉(zhuǎn)器包括聲光偏轉(zhuǎn)器，以及包括一換能器，所述換能器耦合成響應(yīng)所述控制輸入信號在所述聲光偏轉(zhuǎn)器內(nèi)生成聲波，以使所述激光束衍射到每個(gè)工作區(qū)域。
53.一種用于動(dòng)態(tài)分開光束的方法，包括
在一光束偏轉(zhuǎn)器內(nèi)的多個(gè)工作區(qū)域的第一個(gè)處接收激光束；以及
響應(yīng)于一控制輸入信號，自至少另一工作區(qū)域輸出可選擇數(shù)量的輸出光束部分。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其特征在于，所述輸出包括生成具有一序列脈沖的控制輸入信號，每個(gè)所述脈沖控制一對應(yīng)輸出光束部分。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其特征在于，所述輸出光束部分具有一能量參數(shù)，利用至少一個(gè)所述脈沖的特性控制所述能量參數(shù)。
56.根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其特征在于，每個(gè)所述輸出光束部分偏轉(zhuǎn)一對應(yīng)偏轉(zhuǎn)角度，利用一對應(yīng)脈沖的特性控制所述偏轉(zhuǎn)角度。
57.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其特征在于，所述輸出包括輸出可選擇數(shù)量的輸出光束部分，每個(gè)光束部分具有基本相同的截面構(gòu)造。
58.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其特征在于，所述輸出包括輸出可選擇數(shù)量的輸出光束部分，至少一些輸出光束部分具有可控制的能量參數(shù)。
59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的方法，其特征在于，所述能量參數(shù)是能量密度。
60.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其特征在于，所述輸出光束部分的所述能量密度基本一致。
61.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其特征在于，所述輸出光束部分的所述能量密度基本不一致。
62.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其特征在于，所述輸出包括響應(yīng)于所述控制輸出信號沿著可選擇方向引導(dǎo)所述輸出光束部分。
63.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其特征在于，所述輸出包括響應(yīng)于所述控制輸入信號在所述聲光偏轉(zhuǎn)器內(nèi)生成聲波，以使所述激光束衍射到每個(gè)工作區(qū)域。
全文摘要
一種用于把能量輸送給基板的系統(tǒng)及方法包括提供多個(gè)輻射光束且可動(dòng)態(tài)導(dǎo)向的輻射能量源，每個(gè)輻射光束沿可動(dòng)態(tài)選擇的方向傳播。多個(gè)光束導(dǎo)向元件內(nèi)的多個(gè)可獨(dú)立定位的光束導(dǎo)向元件接收光束并把它們引導(dǎo)至基板上的可選擇位置。多個(gè)激光束聚焦模塊與多個(gè)光束導(dǎo)向元件聯(lián)合，以把每個(gè)光束聚焦到該基板上。
文檔編號H01S3/00GK1644297SQ20041009511
公開日2005年7月27日 申請日期2004年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月12日
發(fā)明者亞伯拉罕·格羅斯, 茲維·科特勒, 埃利澤·李普曼, 丹·阿朗 申請人:奧博泰克有限公司