用于多脉冲激光加工的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于多脉冲激光加工的系统和方法。通过相对于撞击间隔调节脉冲定时，利用光学调制器从一组紧密相隔的激光脉冲中选择多个激光脉冲。被调节脉冲从撞击间隔移动至非撞击间隔并且被阻止。被阻止的激光源通过近乎连续运行来稳定化。利用单个声光调制器来实现对于多个激光源的脉冲选择。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及激光加工系统，例如，如在美国专利No. 6559412; 5812569; 5998759; 6339604; 6727458;以及6541731中和 美国专利申请公才艮No. 2002/0167581所^>开的，其每一个都受让于本 专利技术的受让人，并且其每一个都通过引用其全部内容而并入于此。用 于集成电路的存储器修补的基于激光的显微机械加工，例如在John Ready所著的LIA Handbook of Laser Materials Processing, Laser Institute of America, Mongolia Publishing Co, ， Inc. ( 2001 ) , chapter 19中进行了/>开。
技术介绍
上述激光加工系统通常用于各种显微机械加工任务，例如，包括 熔固(blowing)集成电路的链路，以修补存储器装置。在这种激光加 工系统中，激光源生成定位并聚焦在工件上的脉冲以执行加工任务。 对于高速精确加工规则隔开的目标(如用于存储器修补的一维(ID) 或二维(2D)链路阵列)来说，将激光按大约对应于链路节距的脉冲 速率脉动，并且使用光学开关来选择脉冲以熔固仅选定的链路。因为 激光源按近乎恒定的速率来操作，所以脉冲能量保持一致，其对于加 工性能而言是希望的。脉冲可以在目标与激光脉冲相对运动期间生成。 常规激光加工系统(如上面所描述的那些)通常涉及利用不同激光源 的脉冲生成、脉冲选择，以及用于加工链路或类似显微结构的射束递送。在激光源与聚焦透镜(例如，在激光腔外部)之间的光学路径中 所使用的、用于选择脉冲的一种类型的光学开关是声光调制器(AOM)。这种类型的开关可以被用于衰减脉冲并且设置针对选定脉 冲的输出脉冲能量。该脉冲能量可以根据加工参数或根据针对射束对 准(beam alignment)的较低能量级来设置。AOM的光学上升时间通常比电光调制器(EOM，普克耳斯盒(Pockel Cell))慢。然而，使用容易继续使AOM成为有吸引力的 选择。尽管正在开发具有达几伏特的半波电压和纳秒级或更快上升的 集成电光开关，但对于多数显微机械加工应用来说，AOM仍是良好 确立的另选方案。在包括存储器修补在内的一些显微机械加工应用中，可以按照一 组紧密相隔的脉沖的方式将多个脉沖递送至工件。适合的单个激光器(例如，锁模激光器或半导体二极管)可以生成快速脉冲串。另选的 是，多个紧密相隔的脉冲可以利用组合两个或更多个激光源的输出的 系统来生成。希望提供一组多个脉冲内的脉冲选择以加工和对准。然而，间歇 脉动通常可以造成不稳定的脉冲能量。每一个源都可以通过针对每一 个激光源的调制器来连续脉动并调制。然而，这不是优选的解决方案。 利用单个调制器的脉沖选择是希望的，但一组内小于大约100ns的紧密间隔通常超出大多数声光调制器的限度。因此，对于一组紧密间隔 脉冲内的脉冲选择来说，存在利用单个调制器提供稳定激光操作的需 要。
技术实现思路
本专利技术总体上提供了针对与微结构相对地对准的撞击间隔来调 节激光脉冲定时，以使脉冲可以撞击微结构上的期望目标，或者不撞 击该孩t结构。根据一实施方式，本专利技术提供了一种用于基于激光加工工件的稳定化系统。该系统包括一个或更多个激光源，以使生成多个激光脉冲， 这些脉冲中的至少 一些在时间上紧密相隔。该系统还包括光学开关， 该光学开关响应于一个或更多个控制信号来提供撞击间隔和非撞击间 隔，其中，在撞击间隔期间存在的激光脉冲被允许传播至工件位置。 该系统还包括被耦接至激光器和光学开关的控制器，以使得如果希望 有脉冲则允许脉冲传播至工件，或者如果不希望有脉冲则将脉沖时移 至非撞击间隔，该时移小到足以维持稳定操作，并且大到足以防止显 著能量撞击工件(作为光学开关的有限响应时间的结果)。根据另一实施方式，本专利技术提供了一种基于激光加工工件的方 法。该方法包括提供一个或更多个激光源以生成多个激光脉冲的步骤， 这些脉冲中的至少一些在时间上紧密相隔。该方法还包括响应于一个 或更多个控制信号提供撞击间隔和非撞击间隔的步骤，其中，在撞击 间隔期间存在的激光脉沖被允许传播至工件位置。该方法还包括提供 被耦接至激光器和光学开关的控制器的步骤，以使得如果希望有脉冲 则允许脉冲传播至工件，或者如果不希望有脉冲则将脉冲时移至非撞 击间隔，该时移小到足以维持稳定操作，并且大到足以防止显著能量 撞击工件(作为光学开关的有限响应时间的结果)。附图说明参照附图，可以进一步理解下面的描述，在附图中图1示出了显示脉沖定时控制和定时AOM控制的示例性示意图2A-2D示出了根据本专利技术一实施方式的系统中的AOM命令、 AOM响应、激光器触发以及一对脉冲的示例性图形；图3A-3C示出了根据本专利技术另一实施方式的系统中的针对选择 的AOM命令的光学响应，和对应的激光脉冲組与选定脉冲组的示例 性图形；图4A-4C示出了根据本专利技术另一实施方式的系统中的针对AOM 命令序列的光学响应，和对应的激光脉冲组与选定脉冲组的示例性图形；图5A-5C示出了根据本专利技术另一实施方式的系统中的针对AOM 命令序列的光学响应，和对应的激光脉冲组与选定脉沖组的示例性图形；图6示出了显示双脉冲生成、脉冲定时以及脉冲组选择的示例性 示意图7示出了显示根据本专利技术另一实施方式的双脉冲生成、延迟脉 冲定时以及单脉冲选择的示例性示意图8示出了显示根据本专利技术另一实施方式的双脉冲生成、脉冲定 时以及脉沖选择的示例性示意图9示出了显示根据本专利技术另一实施方式的双脉冲生成、延迟脉 冲定时以及单脉冲选择的示例性示意图10A-10E示出了根据本专利技术另一实施方式的系统中的针对 AOM命令的光学响应，和对应的激光脉冲组与选定脉冲组的示例性 图形；以及图11A-11C示出了根据本专利技术另一实施方式的系统中的针对另 一 AOM命令序列的光学响应，和对应的激光脉冲组与选定脉冲组的 示例性图形。附图仅出于例示目的而示出。具体实施例方式本专利技术的一个目的是提供改进的用于激光加工多材料装置的方 法和系统。本专利技术的另一目的是提供稳定的激光源和从一组激光脉沖 中选择的多个激光脉冲。该组激光脉冲可以按有或没有定时调节的重 复速率来提供，其中，例如，该系统准许在操作期间调节激光器输出 定时，以提供脉冲选择。在实现本专利技术的上述目的和其它目的方面，提供了用于激光加工 包括基板和至少一个微结构的多材料装置的系统和方法实施例。该加 工在利用激光加工系统的定位子系统所控制的单通操作中利用多个脉冲来发生。该定位子系统感应该装置与激光束腰之间的相对运动。在 相对运动期间，与目标位置有关的撞击间隔允许一个或更多个激光脉 冲撞击工件。该方法包括生成具有第一预定特征的第一脉冲的步骤， 和利用第一脉冲在撞击间隔期间照射目标的步骤，其中，与第一脉冲 相关联的第一束腰和该目标基本重合。该方法还包括生成具有第二预 定特征的第二脉冲的步骤。将第二脉沖相对于第一脉冲延迟预定时段。该预定时段小到足以维持稳定操作，并且大到足以将延迟脉冲从撞击 间隔移动至相邻非撞击间隔以及阻止第二脉冲照射该目标。该加工干 净地去除所述至少一个微结构。该目标可以是对准目标或微结构。该 微结构可以是导电链路。第一和第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于激光加工沿着连续运动轨线的工件的方法，所述方法包括以下步骤：　响应于可变定时信号生成时间上紧密相隔的至少两个激光脉冲；　利用根据由脉冲撞击间隔和非撞击间隔构成的命令序列来控制的光学调制器，在与工件目标相对应的所述连续运动 轨线期间选择所述紧密相隔的脉冲中的至少两个脉冲，以允许每一个选定脉冲在脉冲撞击间隔期间撞击所述工件目标；　改变所述可变定时信号，以改变所述紧密相隔的脉冲的间隔，其中，至少一个脉冲时间从撞击间隔移位到相邻非撞击间隔，以及　利用所述 光学调制器在非撞击间隔期间阻止所述至少一个移位脉冲撞击所述工件；　其中，所述可变定时信号足够连续，以维持稳定的激光操作。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔普劳金，詹姆斯科丁利，D玛尔特塞弗，
申请(专利权)人：杰斯集团公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]