专利名称：于激光处理期间的即时的靶材表面轮廓追踪的制作方法
技术领域：
本发明有关于靶材物质加工激光，特别是关于一种用于循序层压耙材
(sequentially laminated target)夹层表面轮廓和厚度的一或二者的自动测量的系 统和方法，该逐层压制靶材的物质以可重复的品质和提升的良率^皮移除以形成 穿孑L(via)。
背景技术：
激光是用于钻制穿孔并从电子材料产品移除物质。由激光移除的典型物质 包括通常使用于电路板介电层内的环氧树脂(epoxy)或合成树脂(resin)。为了使 用于加工的激光光束能可靠且稳定地移除一层物质，其需要激光光束的聚焦深 度(depth of focus)和成像平面(image plane)的一或二者皆在被移除物质层的深 度之内。被移除物质层厚度或表面轮廓的变异，或其他靶材层表面轮廓的变异， 均可能改变相对于激光光束的聚焦深度和成像平面二者或其一的夹层的相对 位置而导致不稳定而低品质的钻制穿孔。
在循序层压把材使用加工激光光束和光束定位系统以钻制穿孔是此技术 领域的现有技术。这些循序层压靶材通常包含导电层和介电层且在电子电路应 用中被用作电路板。
对于穿孔的品质有四种主要銜量标准。包括穿孔的锥度(taper)、穿孔的圆 形度(roundness)、孑L壁的平滑度(smoothness)和底层表面的洁净度(cleanliness)。 当加工激光光束的聚焦深度位于被移除物质层之外时，钻制的穿孔将具有不均 匀的直径。若夹层厚度的变化超过加工激光光束的聚焦深度，则穿孔的直径变 化将介于10%至20%之间。当需要移除物质的夹层厚度^f鼓小，加工激光光束 发出的多余功率可能造成穿孔被过度钻穿，此将使得孔壁品质低下或是穿孔尺 寸超出规格的容忍度。若上述物质层过厚，则不足的功率可能导致穿孔的形成 不完全。穿孔的品质因此取决于对移除物质层表面高度和厚度的精确掌握。测量循序层压靶材表面轮廓技术的目前水准需要以探针接触靶材的表面 并测量探针的位移量或者以相机聚焦于该表面的一部分。探针的升降或相机的 聚焦在产业的考量上均耗费大量的时间，其在实际的物质移除程序前即耗用。 由于目前测量方法耗用的时间，每一靶材仅于单一位置作测量。虽然可以根据 不同把材间的变异对加工光束作聚焦深度的调整，单次测量中靶材表面轮廓的 变异却无法弥补。
虽然单一物质层的厚度的变动可能仅有6微米，靶材表面高度的变动却可 能超过60微米。由于某些夹层需要移除的物质可能薄至25微米，靶材表面高 度的变异显然足以使得聚焦深度落于靶材夹层外部而因此降低了钻制在该层 的穿孔品质。技术持续有微型化的需求，穿孔因而极为可能继续缩小其直径、 深度、或二者都缩小，因此需要以具有更短波长(譬如紫外线)的激光来形成。 尺寸愈小，更高的品质和可重复性对于穿孔的功能正常愈加重要。
被移除物质层的厚度变异也可能降低形成于该层的穿孔的品质。当夹层厚 度无法预知时，物质移除期间加工激光光束施加的能量总量可能过度或不足， 而导致下方导电层的损伤或是穿孔钻深不完全。
发明内容
本发明的实施例在一加工激光光束系统中使用追踪装置以测量循序层压 靶材区域的表面高度和夹层厚度中其一或二者的即时变异，该循序层压的靶材 是准备以激光自其中加工物质之用。追踪装置提供和其侦测到的距离变化相关 的信号。适用的追踪装置实例包含激光三角测量(triangulation)、电容式或涡电 流式探针(eddy current probe)、或共辄焦式装置(confocal device)。较高品质的 穿孔可通过改变輩巴材和加工激光光束的相对位置和/或追踪装置承受的用于测 量的加工激光光束能量而达成。追踪装置可以搭配任意形状的加工激光光束， 只要加工激光光束符合聚焦深度落于特定作业容忍度外部的条件。
在以激光三角测量装置制作的一实施例中， 一追踪光束从靶材反射并被一 激光光束定位感测器所接收。接收的反射光随之被处理以取得被移除物质层的 表面轮廓和厚度的相关信息。根据接收的信息，加工激光光束系统调整沿物镜 (objective lens)和靶材间的轴向距离(axial distance)相对于靶材的脉冲加工激光光束的光束体(beam waist)成像柱的位置。加工激光光束系统也调整使用于物 质移除程序的激光脉沖数目。对于穿孔的形成，脉沖数目对应于形成穿孔需要 施用的加工激光光束能量总量。对于其他使用表面轮廓和/或厚度信息的加工 应用，脉沖数目对应于施加其上的加工激光光束能量总量，例如，蚀刻半导体 晶圆、切割半导体记忆体连结、或是修整电阻式或其他靶材物质。其他实施例 使用电容式或涡电流式探针或共轭焦式装置为追踪装置以类似的方式调整轴 向距离。
图1为用于激光加工靶材样本的现有加工激光光束系统和光束定位系统； 图2为一双层循序层压靶材以激光加工形成一穿孔后的片段剖面图； 图3为物镜和加工激光光束的聚焦深度与靶材的相对关系； 图4A、 4B和4C分别描绘加工激光和激光定位系统一实施例的前视图、
俯一见图和侧一见图，其^^配二追踪激光和相关的定位感测元件；
图5为一追踪激光光束、激光光束定位感测器和相关循序层压靶材表面的
示意图6为如图5所示的系统组件另一实施例的示意图； 图7为用于做为追踪装置的电容式或涡电流式探针； 图8为用于做为追踪装置的共轭焦式探针；
图9为如图7所示的电容式探针或涡电流式探针配合如图6所示的激光三 角测量装置以测量一不透光耙材层的厚度；
图IOA和图IOB描绘如图5所示的追踪光束、光束定位感测器和循序层 压耙材在层压耙材上表面的追踪光束二入射区域的位置关系；
图11为具有不同能量分布的激光光束和物#;至靶材表面距离的关系图。主要元件符号说明
10加工激光光束系统 12激光
14激光输出光束 16透镜组件
18光束通道 20光束导引组件
22光束定位系统 26物镜28加工激光光束
40控制平台
46激光瞄准位置
50快速定位器
54反射镜
62靶材夹层
66把材表面
70靶材夹层厚度
74穿孔底部
78聚焦光束体
90加工激光光束系统
94追踪激光光束源
98追踪激光光束
102第一反射光束
106第二反射光束
30循序层压靶材 42控制平台 48轨道 52轨道 60靶材夹层 64穿孔 68耙材表面 72孔壁 76成像柱 80成像平面 92追踪激光光束源 96追踪激光光束 100光束定位感测器 104轴向距离 108光束平移距离 109b第一替代追踪装置
109a第一替代追踪装置 110/110^11(^/1107/110,。感观'J器^K牛 112发射参考点
114/104」/104B靶材表面相对于发射参考点112的距离 A表面66特定位置 B表面66特定位置
D发射参考点112至光束定位感测器100的10、第一感测器构件110,的距
L感测器构件的单元长度 6追踪激光光束入射角
具体实施例方式
以下将配合图式详细说明本发明的较佳实施例，以彰显其更多的特色和优点。本发明的较佳实施例是用于执行穿孔钻制和其他电子电路物质移除程序 的加工激光光束。加工激光光束通常是配合光学物镜而通过脉冲式激光源产 生，该物镜将激光聚焦为适用于钻透固定于一支撑结构的靶材样本的光束。典 型的靶材包含常用于电子工业印刷电路板的循序层压板。
参见图1, 一个加工激光光束系统10包含激光12，其产生一脉沖式输出 光束14沿光束通道18传播出去。激光输出14在通过光束定位系统22的一连 串光束导引组件20之前可以经过许多现有的光学元件加以处理，例如沿光束 通道18设置的光束扩展透镜组件16。激光输出光束14经过诸如聚焦透镜或 远心扫描透镜(telecentric scan lens)的物镜26传输，用于做为^L射至固定于靶 材样本底座32的循序层压靶材30上的加工激光光束28。
光束定位系统22是用来改变加工光束28和靶材30的相对位置且可以移 动加工光束28和/或底座32。光束定位系统22运行以将加工光束28相对于靶 材30在X轴、Y轴和Z轴方向移动，其中Z轴是定义为沿加工光束方向并大 致垂直于靶材30表面的轴向。测量从加工光束28离开物镜26且碰触靶材30 表面的点的轴向距离因而随靶材30或物镜26沿Z轴方向的移动而变化。
一示范性光束定位系统22在Cutler等人提出的编号5，751 ，585美国专利中 详细描述，另外包括Cutler提出的编号6,430,465美国专利有提及ABBE误差 校正，此二专利的受让人(assignee)均和本案相同。光束定位系统22可以运用 一转移平台定位器以至少控制二平台40和42并支撑光束导引组件20以瞄准 和聚焦加工光束28至所需的激光瞄准位置46。在一4交佳实施例中，转移平台 定位器是一轴分离式系统，其中一通常以线性马达驱动的Y平台40支撑并使 得平台30沿轨道48移动，一 X平台42支撑并使得快速定位器50和物镜26 沿轨道52移动；X和Y平台40和42间的Z轴长度是可调整的，且光束导引 组件20在激光12和快速操纵反射镜54间经过所有转弯排列成光束通道18。 典型的转移平台定位器可具有高达500毫米/秒的速度和1.5G的加速度。为方 便说明起见，快速定位器50结合一或多个转移平台40和/或42可以称为主要 定位系统或整合式定位系统。包含许多上述定位系统组件的激光系统较佳实例 是本专利申请案申请人Electro Scientific Industries, Inc.生产的型号5320或相同 系列中的其他激光系统。然而本领域的技术人员应能理解，其也可以利用具有用于靶材样本定位的单一 X-Y平台和固定式光束定位和/或静态式微电流计 (galvanometer)的系统力口以取4、。
激光系统控制器56以本领域的技术人员熟知的方式使激光12的发射同步 于平台40和42以及快速定位器50的移动。本领域的技术人员应能理解，激 光系统控制器56可以包含整合式或独立式控制次系统以控制和/或提供电力给 予任一或所有这些激光组件，且这些次系统可以置于相对于激光系统控制器 56的远处。
加工光束28的参数选择是在促成实体上洁净的连续钻制，意即穿孔形成， 其应考虑为数众多具有不同光学吸收性、物质移除难易度门槛值、或相对于紫 外线、可见光、或其他适当波长光源的其他特性的金属、介电质、和其他靶材 物质。
图2描绘图1所示的加工激光光束系统10通常处理的循序层压靶材30 形式的剖面图。为说明方便起见，靶材30被描绘成仅具有二夹层60和62。 夹层62支撑夹层60,夹层60中的物质被移除以形成穿孔64。为使得穿孔能 稳定且正确地钻成，加工光束28的聚焦深度被调整成受限于夹层60之内。因
夹层62的表面68之间。夹层60具有厚度70,其等于表面66和68间的距离。 夹层62可以包含，举例而言，例如铝、铜、金、钼、镍、把、白金、银、 钛、鴒、金属氮化物、或其组合的一般金属。传统的金属层62的厚度变化通 常介于9微米(um)至36微米，然而也可以更薄或是厚达72微米。单一靶材 30内的连续导电层通常由相同的物质所构成。
介电质矩阵或夹层60可以包含，举例而言，例如苯并环丁烷 (benzocyclobutane)、三氮杂苯双马来酰胺树脂(bismaleimide triazine)、 卡纸板 (cardboard)、氰酸酉旨(cyanate esters)、王不氧树月旨(epoxies)、 酚初t月旨(phenolics)、 聚亚酰胺(polyimides)、聚四氟乙烯(polytetrafluorethylene)、各种聚合物合金或 其组合的一般有机介电物质。传统的有机介电层的厚度变化极大，然而通常均 较诸如夹层62的金属层厚。有机介电层60的典型厚度约介于30微米至400 微米之间。
穿孔直径最好介于25微米至300微米之间，但激光系统10可以形成其直径小至5微米至25微米之间或大于1毫米(mm)的穿孔。由于加工光束28的 较佳物质移除光点尺寸约为25微米至75微米，大于25微米的穿孔可以利用 环锯式钻孔(trepanning)、同心圆处理、或螺旋式处理。
因此，参见图2,穿孔64的品质与孔壁72的平滑度、穿孔底部74的洁 净度、以及该穿孔顶部和底部的直径(即锥度)直接相关。
图3显示钻制出孔期间加工光束28和靶材30的关系。加工光束28的聚 焦光束体78的成像柱76相当于其聚焦深度且定义出一区域，在此区域内加工 光束28的聚焦集中度足以稳定地钻制具有特定直径的穿孔。成像平面80定义 出加工光束28的最佳聚焦平面。为了或得到可重复性且高品质的穿孔，成傳_ 柱76穿越夹层60。若物镜26至靶材表面66和/或导电表面68的距离改变， 成像柱76可能落在夹层60的上方或下方，而导致低品质的穿孔。
图4A图是加工激光光束系统90的前视图，其内固定有彼此相似的追踪 激光光束源92和94,其分别发射追踪激光光束96和98沿接近加工光束28 的通道的分离光束通道传^番。图4B和图4C分别显示图4A图所示的激光系统 90的俯视和侧视图。激光系统90的构造类似激光系统10,除了其多加入追踪 激光光束源92和94以及相关的辅助元件，这些辅助元件用于处理追踪光束 96和98所携带或从其导出的信息。激光系统10和90共用的组件标记以相同 的编号。
光束定位系统22致使加工光束28沿靶材30的表面66上的相对移动以及 介于物镜26和靶材30间的相对轴向移动。追踪光束96和98相对于加工光束 28有固定的已知距离偏移，且相对于加工光束28被定位以使得当其沿着X轴 相反方向的加工通道移动时，有不同的追踪光束96和98引导加工光束28。 虽然未显示于图中，追踪激光光束96和98也可以净皮规划为当其沿着Y轴移 动时可导引加工激光光束28。
或者，若夹层60的表面66的表面轮廓或是厚度70相对于加工光束28 和自追踪光束96和98其中之一选定的偏移距离的变化极为微小，该选定的追 踪光束可用于测量靠近激光瞄准位置46的夹层60的表面66的表面轮廓和厚 度70。选定的追踪光束无须导引加工光束28,且当物镜26位于激光瞄准位置 46上方即可开始测量。之所以如此，是因为选定的追踪光束与激光瞄准位置46能够接近以致于测量的结果近似于和激光瞄准位置46相关的参数。
图5显示追踪光束96和相关的光束定位感测器100的位置关系，该光束 定位感测器100是用于测量靶材30的表面轮廓和夹层厚度。追踪光束源92 发出追踪激光光束96，其投射至靶材30的表面66且部分从该表面反射而形 成一第一反射光束102。第一反射光束102由光束定位感测器IOO接收。由光 束定位感测器100测量的第一反射光束102的特性经过处理以决定介于相对于 追踪激光光束96的一已知位置和追踪激光光束96投射至表面66的瞬间位置 间的轴向距离104。由已说明的实施例和如图5所示可知，前述的已知位置是 物镜26的退出表面。轴向距离104等同于测量位置的表面66高度。在追踪光 束96沿着表面66移动时持续决定轴向距离104等于对靶材30作表面轮廓的 测量。此致使激光系统控制器56造成物镜26沿光束通道18相对的移动以实 质维持成像柱76在表面66上或夹层60内的位置。
图5更显示测量夹层移除厚度68的功能。假设夹层60至少部份透明且入 射角6落于特定范围之内，部份的追踪激光光束96经过夹层60传播并自其下 方的导电层62的表面68反射以形成一第二反射光束106。举例而言，对于具 有一环氧树脂的上夹层60置于一铜质夹层62上的印刷电路^1，上述情况为真。 第二反射光束106和第一反射光束104之间以平移距离108互相隔离，该位移 距离108等于夹层60的厚度。激光定位感测器100可用于测量并提供对应于 平移距离108的输出信号。由第一和第二反射光束102和106投射至定位感测 器100所产生的电性信号提供关于平移距离108的信息，其也等同于夹层60 的厚度70。激光系统控制器56可以处理光束定位感测器IOO的输出以决定夹 层60的实际厚度70并随之以此通过调整施加至夹层60以形成穿孔64的激光 能量的脉冲数目以补偿厚度70的变异。本领域的技术人员应能理解，靶材表 面轮廓和/或靶材夹层厚度的测量需要在追踪光束和加工光束28沿光束通道传 输时通过激光系统控制器56对光束定位感测器100的周期性取样。
图6显示图5所示的系统的另一组态，其中追踪激光源92和光束定位感 测器IOO被置于同一区隔空间之内。市面上可购得的此种激光三角测量装置之 一是由Micro Epsilon7〉司(4立于德、国Koenigbacher Strasse 15 d-94496, Ortenburg) 所生产的opto NCDT 1400机型。图7显示用于系统10的第一替代追踪装置109a，其中使用电容式探针或 涡电流式探针以追踪靶材30的导电层62的表面轮廓，耙材30具有透明的介 电层60。市面上可购得的电容式探针和涡电流式探针分别为型号capa NCDT 620和型号eddy NCDT 3300的装置，二者皆为Micro Epsilon公司(位于德国 Koenigbacher Strasse 15 d-94496, Ortenburg)所生产。
图8显示用于系统IO的第一替代追踪装置109b，其中包含被置于同一区 隔空间内的光线追踪源和回授元件的共轭焦式装置。此一装置根据共轭焦光学 原理制成，且使用精确置放的透镜以将多色光转变为多重聚焦于精确距离的单 色光源。单色光源的反射被用于判定单一或多个受测量表面的距离。图8显示 共轭焦式追踪装置109b同时追踪表面66和68。市面上可购得的一种共扼焦 式装置是由Micro Epsilon 7>司(^立于德国Koenigbacher Strasse 15 d-94496， Ortenburg)所生产的opto NCDT 2400机型。
图9显示图7所示的电容式探针或涡电流式探:针109a和图6所示的激光 三角测量装置互相结合以在介电层60对激光光不透明时监测其厚度。激光三 角测量装置发射出的光束波长通常约650奈米(nm)。适用于激光移除的介电靶 材物质包括Ajinomoto Fine-Techno Co"Inc.公司(日本)所生产的Ajinomoto Buildup Film产品家族。其中三个实例包含ABF SH9K(透光)、ABF GX3(透光) 和ABF GX13(不透光种类)。
配合图IOA和图10B,以下将更完整地说明夹层60的靶材表面轮廓和厚 度70的测量方法。取决于使用者的需求和所选用硬体的限制，靶材30表面轮 廓的测量和夹层厚度70的测量有二种运行模式可分别或同时执行。二种运行 模式皆需要调整相对于靶材30的聚焦光束体78的成傳_柱76的位置。
在第 一运行模式中，追踪光束96以和表面66的法线(normal)成6角的角 度投射至靶材30的表面66之上。追踪光束96的一部分以第一反射光束102 的形式在位置A从表面66反射，并由光束定位感测器100接收。光束定位感 测器100包含由名义上相同的感测器构件110所组成的二维阵列。为了清楚说 明运行模式，图10A和图10B显示一个一维或线性阵列位置感测器100(意即， 二维阵列中的一列)，其产生感测器构件110接收第一反射光束102的输出指 示。二维阵列位置感测器100也产生接收第一反射光束102的感测器构件110的阵列象限的输出指示。
配合筒易的几何学，介于物镜26发射表面的发射参考点112和光束定位
感测器阵列ioo间的角度e和固定的距离可用于在每一投射位置决定从发射
参考点112至表面66和68的距离。例如，假设自发射参考点112至光束定位 感测器100的第一感测器构件110,的距离表示为D,每一感测器构件110的单 元长度为L，且n表示接收第一反射光束102的感测器构件110的位置数目(从 最接近追踪光束96的感测器构件110算起)，则从发射参考点112至表面66 或68的距离可由下式决定 (D+n[L])/(2[tan 6])
图10A显示追踪光束96在位置A触及靶材30,此处的表面高度和夹层 厚度70对应于这些变量的期望值。第一反射光束102由光束定位感测器100 的第四感测器构件1104所接收，其对应自距离11、，从发射参考点112至表面 66的位置A的距离。图10B显示追踪光束96在位置B触及靶材30,此处的 表面高度和夹层厚度70皆减少。虽然位置B与追踪光束96发射参考点112 的距离远大于位置A和其间的距离，激光系统控制器56回应光束定位感测器 IOO的输出，以使得光束定位系统22将物镜26朝下沿Z轴移动，而让第一反 射光束102触及光束定位感测器IOO之前移动相同的距离。由于光束定位感测 器100和物镜26的行动一致，第一反射光束102由对应于从发射参考点112 距表面66位置B的距离为11、的第四感测器构件1104所接收，此处靶材30的 表面高度相对于位置A是减少的。图IOA和图10B中穿过夹层60而折回光 束定位感测器100的实心线表示根据司涅耳折射定律(Snell's law of refraction) 应用于通过不同媒介的光线传导而产生的实际光束通道。(图中所示光束通道 的弯曲程度有所夸大以清楚呈现折射的效应。)
当追踪激光光束96在位置A或B投射于表面66上时，光束定位感测器 100产生分别对应于第二反射光束106所投射的感测器构件1104和1107的输出 信号。激光系统控制器56回应上述的输出信号以使得光束定位系统22将物镜 26沿光束通道18移动至维持成像柱76的位置于表面66的轴向距离104。
在一第二运行模式中，激光系统90根据测量的靠近钻孔位置的夹层60 的厚度70自动调整加工光束28施加的总能量。如同在第一运行模式中，追踪光束96以角度6产生且第一反射光束102由光束定位感测器100接收。然而 在第二运行模式中，部^P分的追踪光束96穿过靶材表面66并从第二夹层62的 表面68反射，其中第二夹层62通常是一金属导体。此第二反射光束106也由 光束定位感测器100接收。光束定位感测器100接收追踪激光光束96从循序 层压靶材30表面66和68反射的二部分。
图10A显示分别接收第一和第二反射光束102和106的第四感测器构件 1104以及第十感测器构件1101()。距离11、是导电层62的表面68相对于参考点 112的参考基准。图10B显示，当追踪光束96在靶材30的夹层60的厚度70 缩小的位置上移动时，介于第一和第二反射光束102和106间的平移距离108 也随之缩小，且第四感测器构件1104和第七感测器构件1107分别接收反射光束 102和106。图10A中夹层60较大的厚度70造成包括六个感测器构件110的 展开幅度(介于感测器构件1104和1101()之间)，而图10B中较小的厚度70则造成 仅仅包括三个感测器构件110的展开幅度(介于感测器构件1104和1107之间)。因 此，介于感测器构件110间的展开幅度直接正比于夹层60的厚度70，因此其 可通过处理光束定位感测器100的输出信号以辨识夹层60的厚度70并调整用 于移除把材30针对测量厚度的适量物质所施加的对应加工光束总能量。
监测介电层60的厚度70可以通过过滤感测器构件110,。中的第一反射光束 102和过滤感测器构件1104中的反射光束106。若上述的双反射架构无法正确 运行，其可以使用二光束定位感测器100,其中之一监测介电表面66，而另一 感测器则监测导电表面68。每一感测器100均具有一滤光器，其使得第一光 束定位感测器100上的滤光器滤除介电反射光束102，而第二光束定位感测器 100上的另一滤光器则滤除导电层反射光束108。光才及化滤光器可适用于用于 侦测夹层66和68间距离70差异的滤光器。
图ll显示一关系图120,其例示一高斯(Gaussian)分布加工光束122和一 成像分布加工光束124的激光光点直径相对于靶材和物镜间轴向距离的关系。 高斯分布加工光束122和成像分布加工光束124表示加工激光光束28能量分 布的不同型态。理论上的成像平面是介于物镜26和靶材表面66间的数学理想 距离。其最好能取得此距离并在处理时全程维持。偏离理论上的成像平面是可 容忍的，但是，当加工激光光束28的光点尺寸缩小，允许对成像平面80的偏移量将变小，以致于靶材30表面轮廓的变异将开始使得穿孔尺寸变化至所钻 制的穿孔从品质观点而言无法接受的程度。此即所以此设备被设计成紧随靶材 的表面轮廓。
本领域的技术人员应能理解，上述实施例之细节在不脱离本发明之原理下 可以有许多变化。本发明之范畴以所附之申请专利范围为准。
权利要求
1.一种用于激光加工具有表面的靶材样本的系统，其特征在于，包含一激光源和物镜，用于配合产生一加工激光光束，该加工激光光束具有一成像柱并沿着一加工光束轴传播以投射至该靶材样本之上，该物镜和该靶材样本间隔一轴向距离；一光束定位系统，用于改变该轴向距离，并使得该加工光束和该靶材样本沿着一加工光束通道方向相对于彼此移动，以便于所选定位置处理该靶材样本；一追踪装置，其位于不接触该靶材样本的该表面之处，且配合该加工激光光束运行用于沿着该加工光束通道方向的相对移动期间导引该加工光束，该追踪装置在该相对移动期间用于重复性地即时测量介于该靶材样本的该表面和该物镜间的距离，并产生一对应于所测量的该距离的信号；以及一激光控制器，其配合该光束定位系统，且回应于该信号，用于在该相对移动期间改变分隔该物镜和该靶材样本的该轴向距离，以控制该成像柱在该选定位置相对于该靶材样本的位置。
2. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，该追踪装置包含一激光三角 测量装置。
3. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，该靶材样本包含一循序层压 耙材，该循序层压靶材包含一层电性传导物质，且其中该追踪装置包含一电容 式探针。
4. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，该靶材样本包含一循序层压 靶材，该循序层压靶材包含一层电性传导物质，且其中该追踪装置包含一涡电 流式探针。
5. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，该追踪装置包含一共轭焦式 测量装置。
6. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，该靶材样本包含一循序层压 耙材，该循序层压靶材包含一层紧邻于一层电性传导物质的介电物质。
7. 如权利要求6所述的系统，其特征在于，该追踪装置发射一追踪激光光束且该介电层至少部份透光且具有 一厚度，更包含一激光光束定位感测器， 该激光光束定位感测器接收部分该追踪激光光束沿该介电层传播并被该电性 传导层反射，以提供该介电层的该厚度的量度。
8. 如权利要求7所述的系统，其特征在于，该加工激光光束的形式是一 连串加工激光脉冲，且其中该激光控制器致使一些才艮据该介电层的该厚度的判 定而产生的该加工激光脉沖传送至该介电层。
9. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，该靶材样本包含一循序层压 靶材，该循序层压靶材包含一至少部份透光的上层，该追踪装置发射一追踪激 光光束且包含一激光光束定位感测器，且部分该追踪激光光束从该上层反射并 投射至该激光光束定位感测器以产生该信号。
10. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，该追踪装置发射一追踪激光 光束，且更包含一激光光束定位感测器，该轴向距离通过反射从一投射通道的 该追踪激光光束的平移量所决定，且由该激光光束定位感测器所测量。
11. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，该靶材样本包含一层具有厚 度的物质且可穿透以形成一穿孔，该加工激光光束的形式是一连串加工激光脉 冲，且该追踪装置和该激光控制器互相配合以将一些根据该层物质的该厚度的 判定而产生的该加工激光脉冲传送至该靶材样本，以形成该穿孔。
12. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，该加工激光光束的形式是一 连串加工激光脉冲且激光控制器致使一些根据该追踪装置的该重复性测量而 产生的该加工激光脉沖传送至该靶材样本。
13. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，该相对移动以沿着该加工光 束通道的一相同方向或一相反方向发生，且其中该追踪装置构成一第一追踪装 置，且更包含一第二追踪装置，其位于不接触该靶材样本的该表面之处，该第 一和第二追踪装置配合该激光加工光束以使得该激光加工光束由不同的追踪 装置沿着该加工光束通道分别导引至该相同方向和该相反方向。
14. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，该靶材样本包含一循序层压靶材，该循序层压靶材包含一第 一层不透光物 质紧邻于一第二层电性传导物质，该第一层不透光物质具有一第一表面且以一第一轴向距离和该物^:分隔，且该第二层电性传导物质具有一第二表面且以一第二轴向距离和该物镜分隔；以及该追踪装置构成一第一追踪装置，该第一追踪装置包含一激光三角测量装 置，更包含一第二追踪装置，该第二追踪装置包含一电容式探针或一涡电流式 探针，该第一和第二追踪装置在该加工光束和该靶材样本的该相对移动期间分 别测量该第 一和第二轴向距离。
15. —种由加工激光光束形成穿孔的完成品质控制方法，该加工激光光束统，该系统包含一激光源和一激光光束定位系统，该激光源发射一激光光束沿 一光轴穿透一物镜传输以产生该加工激光光束，该加工激光光束具有一聚焦光 柱，该激光光束定位系统致使该循序层压華巴材和该加工激光光束有相对运动以 使其可以移除靶材物质而以此在该循序层压靶材的选定位置形成穿孔，且该物 镜可相对于该循序层压靶材定位而沿着该光轴的方向建立一轴向距离，以将该 加工激光光束的该聚焦光柱定位于该循序层压靶材之上或之内，该由加工激光光束形成穿孔的完成品质控制方法包含导引一追踪激光光束使其投射至该循序层压靶材之上，以追踪该上介电表 面的表面轮廓，投射至该循序层压靶材上的该追踪激光光束分为反射自该介电 表面和该电性传导表面的第一和第二光束部份，该第一和第二光束部份被一等 同于该介电表面的厚度的分隔距离所分隔；定位一光束定位感测器以接收该第一和第二光束部份，并产生一表示该分 隔距离的信号；以及回应于该信号，设定介于该物镜和该循序层压靶材间的轴向距离，以将该 加工光束的该聚焦光柱即时维持等于该介电层厚度或该介电层厚度之内，以此 控制所形成的穿孔的变异。
16. —种激光加工具有靶材表面的靶材样本的方法，该系统包含一激光源 和一激光光束定位系统，该激光源发射一激光光束沿着一光轴通过一物镜传播 以产生一加工激光光束，该加工激光光束具有一聚焦光柱，该激光光束定位系 统致使该靶材样本和该加工激光光束有相对运动，以^吏其可以在该靶材样本的 选定位置移除靶材物质，且该物镜可相对于该靶材样本定位而沿着该光轴的方 向建立一轴向距离以将该加工激光光束的该聚焦光柱定位于该靶材样本之上或之内，该激光加工具有靶材表面的靶材样本的方法包含将一追踪装置定位于不接触该靶材样本的该靶材表面之处以追踪该靶材表面的表面轮廓，该追踪装置在该相对运动期间即时重复性地测量一介于该靶材表面和该物镜间的距离，以产生一对应于所测量的该距离的信号；以及 回应于该信号，i殳定介于该物镜和该靶材样本间的该轴向距离，以将该加工光束的该聚焦光柱即时维持等于该靶材样本之上或之内，以此在该选定位置靶材物质移除的变异。
17. 如权利要求16所述的方法，其特征在于，该追踪装置包含一激光三 角测量装置。
18. 如权利要求16所述的方法，其特征在于，该靶材样本包含一循序层 压耙材，该循序层压靶材包含一层电性传导物质，且其中该追踪装置包含一电 容式探针。
19. 如权利要求16所述的方法，其特征在于，该靶材样本包含一循序层 压耙材，该循序层压靶材包含一层电性传导物质，且其中该追踪装置包含一涡 电流式探针。
20. 如权利要求16所述的方法，其特征在于，该追踪装置包含一共轭焦 式测量装置。
全文摘要
一种用于执行表面轮廓测量的有效率的方法和系统(90)，其促进激光加工的生产率。激光加工处理期间可执行靶材(30)样本的多点表面轮廓测量或是靶材样本表面(66)轮廓和靶材样本厚度(70)的即时连续测量和监测。针对欲进行激光加工的靶材样本的厚度测量可微调传送的激光能量(28)而造成较高品质的靶材物质移除。
文档编号B23K26/00GK101291770SQ200680038538
公开日2008年10月22日 申请日期2006年10月17日 优先权日2005年10月18日
发明者马克·寇摩斯基 申请人:伊雷克托科学工业股份有限公司