[发明专利]产生用于材料处理的脉冲列的方法和系统

说明书

本申请是原申请的申请日为2007年12月7日，申请号为200780050430.2，发明名称为《产生用于材料处理的脉冲列的方法和系统》的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明大体涉及激光处理。明确地说，本发明涉及以高脉冲重复频率产生一列稳定的整形脉冲，并将激光束从单一激光源递送到多个处理头。

背景技术

可使用各种激光对多种不同类型的工件实行激光处理以实现多种工艺。激光可用于形成(例如)单层或多层工件中的孔和/或盲通路。半导体晶片处理可包含各种类型的激光微机械处理，包含(例如)划线、切割、钻孔、移除半导体连结(熔丝)、热退火，和/或修整钝性厚或薄膜组件。

常规激光钻孔或划线技术包含(例如)使用波长在远红外范围内的CO2激光。然而，此类激光通常可需要高能量来烧蚀一些集成电路(IC)处理材料。

此外，此类处理技术通常使用长脉冲，脉冲中的缓慢上升和下降定时长达约50微秒。因此，长脉冲可允许过多热量扩散，从而导致受热影响区、重铸氧化物层、过多碎片、碎屑和破裂。此外，脉冲化的CO2激光通常倾向于具有高量值的脉冲间能量不稳定性，这可能不利地影响处理质量的一致性。

常规CO2钻孔或划线系统通常使用射频(RF)脉冲CO2激光，其激发态的典型弛豫时间在约50微秒与约100微秒之间。为了产生离散激光脉冲，通常可接受的脉冲重复频率(PRF)约为弛豫时间的两倍的倒数。因此，CO2激光通常提供在约5千赫兹与约10千赫兹之间的最大PRF。当需要增加的处理量时，这些低PRF值可减小处理质量。举例来说，当划线系统增加其相对于工件移动激光束的速度时，由于脉冲之间的分离而引起的沿切口的结构在低PRF下变得显著。切口中的此类结构降低处理质量。

发明内容

本文揭示的实施例提供用于以高脉冲重复频率产生一列稳定的整形脉冲并将激光束从单一激光源递送到多个处理头的系统和方法。

在一个实施例中，一种用于以高速度产生稳定的激光脉冲列的激光处理系统包含：处理头，其经配置以用激光脉冲列照明材料的目标位置；激光源，其经配置以产生连续波(CW)或准CW激光束。所述系统还包含光闸，其经配置以从激光源接收CW或准CW激光束，接收控制信号，基于控制信号从CW或准CW激光束产生激光脉冲列，并将激光脉冲列导向处理头。

在另一实施例中，一种激光处理方法包含：产生CW或准CW激光束；瞬时切削CW或准CW激光束的部分以产生激光脉冲列；以及将激光脉冲列导向材料的目标位置。

在另一实施例中，一种系统包含用于产生CW或准CW激光束的构件、用于从CW或准CW激光束产生激光脉冲列的构件，以及用于将激光脉冲列导向材料的目标位置的构件。

在另一实施例中，一种用于使用多个激光束处理材料的激光处理系统包含：第一处理头，其经配置以用第一激光脉冲列照明目标材料的第一位置；第二处理头，其经配置以用第二激光脉冲列照明目标材料的第二位置；激光源，其经配置以产生激光束；以及光闸，其经配置以从激光源接收激光束，将第一激光脉冲列导向第一处理头，并将第二激光脉冲列导向第二处理头。

在另一实施例中，一种激光处理方法包含：将激光束提供到第一声光调制器(AOM)，所述第一AOM经配置以从激光束产生第一激光脉冲列和第二激光脉冲列；以第一频率驱动所述第一AOM，所述第一频率经配置以沿第一光学路径偏转第一激光脉冲列，以便照明目标材料的第一位置；以及以第二频率驱动所述第一AOM，所述第二频率经配置以沿第二光学路径偏转第二激光脉冲列，以便照明目标材料的第二位置。

在另一实施例中，一种激光处理系统包含：用于产生激光束的构件、用于从激光束产生第一激光脉冲列和第二激光脉冲列的构件，以及构件，其用于以第一偏转角偏转第一激光脉冲列，以便用第一激光脉冲列照明目标材料上的第一位置，且用于以第二偏转角偏转第二激光脉冲列，以便用第二激光脉冲列照明目标材料上的第二位置。

从参看附图进行的以下对优选实施例的详细描述中将了解额外方面和优点。

附图说明

图1和2示意说明用于驱动激光器以便以相对低脉冲重复率产生包含离散脉冲的各别激光输出的各别RF信号的时序图。

图3、4和5示意说明用于驱动激光器以便藉由增加的脉冲重复率产生各别激光输出的RF信号的时序图。

图6示意说明根据一个实施例的由RF触发信号驱动的声光调制器(AOM)的输出激光脉冲列的时序图。