用于对衬底进行改变的方法和设备

技术领域

本公开涉及一种用于使用脉冲激光束来对衬底进行改变的方法和设备，并且特别地但不排他地涉及用于形成光学器件的方法和设备。

背景技术

已知使用激光处理方法通过用脉冲激光束照射衬底来对衬底或包括例如熔融二氧化硅的材料的主体进行改变。脉冲激光束可用于照射衬底的一个或多个局部区域或体积，从而对一个或多个被照射区域或体积进行改变。例如，已知用脉冲激光束来照射衬底的区域，以便对衬底的在被照射区域中的材料的折射率进行改变。还已知用脉冲激光束来照射衬底的区域，以便对衬底的在被照射区域中的材料的化学蚀刻性进行改变。这可以使得能够使用化学蚀刻步骤来对衬底进行3D微机械加工，该化学蚀刻步骤在用脉冲激光束照射衬底之后进行。还已知用脉冲激光束来照射衬底的区域，以便烧蚀衬底的在被照射区域中的材料的至少一些材料。

对于一些应用，已知照射衬底的多个区域，以便通过使脉冲激光束和衬底相对于彼此移动来根据期望空间轮廓来对衬底的材料进行改变。为了根据期望空间轮廓对衬底的材料进行改变，同时避免过度损坏衬底，需要仔细控制脉冲激光束的特性以及脉冲激光束与衬底之间的相对移动，以与一组激光处理条件或规则兼容，即，使得脉冲激光束的特性以及脉冲激光束与衬底之间的相对移动落在预定的激光处理条件窗口内。

然而，对于给定的预定的激光处理条件窗口，用于对衬底的多个区域进行改变的这种已知激光处理方法的吞吐量可能是受限的。

发明内容

根据本公开的一个方面，提供了一种对衬底进行改变的方法，所述方法包括：

生成包括一系列激光脉冲的脉冲激光束，所述一系列激光脉冲包括至少三个相继的激光脉冲；以及

逐个激光脉冲地控制所述脉冲激光束的方向和/或所述衬底的位置，使得所述至少三个相继的激光脉冲根据预定的空间序列依次照射所述衬底的至少三个区域，所述预定的空间序列限定所述衬底的所述至少三个区域的相对空间位置和所述衬底的所述至少三个区域的照射顺序。

可选地，衬底的至少三个区域是衬底的不同的、相区别的和/或不重叠的区域。

这种方法可以使得能够以比现有技术方法高的激光脉冲重复率根据期望空间轮廓对衬底进行改变，而不会过度损坏衬底。这种方法可以允许对衬底进行的改变比现有技术方法快，从而实现更高的激光处理吞吐量。

该方法可以包括用脉冲激光束照射衬底以对衬底的材料的折射率进行改变。

该方法可以包括用脉冲激光束照射衬底以对衬底的材料的化学蚀刻性进行改变。该方法可以包括在用脉冲激光束照射衬底之后将衬底暴露于化学蚀刻剂。

该方法可以包括用脉冲激光束照射衬底以烧蚀衬底的材料。

该方法可以包括控制脉冲激光束的一个或多个特性。

该方法可以包括控制脉冲激光束内的每个脉冲的能量、脉冲激光束的重复率、脉冲持续时间、脉冲激光束的波长、脉冲激光束的偏振中的一者或多者。

脉冲激光束可以包括可见光或不可见光。例如，脉冲激光束可以包括红外光、可见光或紫外光中的一者或多者。

脉冲激光束可以具有大于400nm的波长。例如，脉冲激光束可以具有基本上等于520nm、800nm、1035nm或1550nm的波长。

衬底可以包括对脉冲激光束至少部分透明的材料，例如电介质材料。例如，衬底可以包括玻璃或玻璃陶瓷材料，例如熔融二氧化硅、硅酸盐、硼硅酸盐、铝硅酸盐、掺杂或改变的硅酸盐、磷酸盐玻璃、掺杂或改变的磷酸盐、硫族化物玻璃、掺杂和改变的硫族化物。衬底可以包括除玻璃以外的材料。衬底可以包括：晶体材料，例如石英、铌酸锂、钇铝石榴石；或掺杂、极化或改变的晶体，例如周期性极化的铌酸锂或掺钕的钇铝石榴石、例如稀土掺杂的玻璃或晶体的激光器或放大器增益介质。

可选地，逐个激光脉冲地控制所述脉冲激光束的所述方向和/或所述衬底的所述位置，使得所述至少三个相继的激光脉冲根据预定的空间序列依次照射所述衬底的至少三个区域包括：使所述脉冲激光束的移动和/或所述衬底的移动与所述至少三个相继的激光脉冲的定时同步，使得所述衬底的所述至少三个区域被根据所述预定的空间序列用所述至少三个相继的激光脉冲依次照射。这可以使得能够更精确地控制衬底的至少三个被照射区域的位置。

可选地，逐个激光脉冲地控制所述脉冲激光束的所述方向和/或所述衬底的所述位置，使得所述至少三个相继的激光脉冲根据所述预定的空间序列依次照射所述衬底的至少三个区域包括：

控制所述脉冲激光束的移动和/或所述衬底的移动，以便将所述脉冲激光束的标称写入位置移动到所述衬底中的第一位置，使得所述至少三个相继的激光脉冲中的第一激光脉冲照射所述衬底的以所述第一位置为中心的第一区域；

控制所述脉冲激光束的移动和/或所述衬底的移动，以便将所述脉冲激光束的所述标称写入位置跨所述衬底沿着第一方向从所述衬底中的所述第一位置移动到所述衬底中的第二位置，使得所述至少三个相继的激光脉冲中的第二激光脉冲照射所述衬底的以所述第二位置为中心的第二区域；以及

控制所述脉冲激光束的移动和/或所述衬底的移动，以便将所述脉冲激光束的所述标称写入位置跨所述衬底沿着第二方向从所述衬底中的所述第二位置移动到所述衬底中的第三位置，使得所述至少三个相继的激光脉冲中的第三激光脉冲照射所述衬底的以所述第三位置为中心的第三区域，

其中，所述第一方向和所述第二方向不同。

可选地，衬底的第一、第二和第三区域是衬底的不同的、相区别的和/或不重叠的区域。

可选地，衬底中的第一、第二和第三位置是衬底中的不同的位置。

可选地，其中，所述衬底的所述第三区域位于比所述第二区域离所述第一区域近处。

可选地，其中，所述衬底的所述第三区域位于所述衬底的所述第一区域与所述第二区域之间。

可选地，所述方法包括使用间隔开大于或等于预定的最小时间周期的时间周期的激光脉冲照射所述衬底的任何两个最近邻的区域。

可以选择最小时间周期以使该方法与预定的激光处理条件窗口兼容。

所述预定的最小时间周期可以被选择为使得所述衬底的所述任何两个最近邻的区域的温度小于或等于预定的阈值温度。

可以选择脉冲激光束的激光脉冲的特性，使得用激光脉冲照射衬底的区域导致激光脉冲在衬底的被照射区域中的材料中的多光子吸收和在衬底的被照射区域中的材料的加热。在被照射区域中生成的所得热能通过衬底从被照射区域扩散，使得被照射区域随着时间的推移而冷却。因此，选择预定的最小时间周期，使得衬底的所述任何两个最近邻的区域的温度小于或等于预定的阈值温度可以确保该方法与预定的激光处理条件窗口兼容，从而使得能够以比现有技术方法高的激光脉冲重复率根据期望空间轮廓对衬底进行改变，而不会过度损坏衬底。

可选地，所述方法包括用相继的激光脉冲照射所述衬底的任何两个区域，其中，所述衬底的所述任何两个区域间隔开大于或等于预定的最小空间间隔的距离。

可以选择最小空间间隔以使该方法与预定的激光处理条件窗口兼容。

所述预定的最小空间间隔可以被选择为使得所述衬底的所述任何两个区域的温度小于或等于预定的阈值温度。

可以选择脉冲激光束的激光脉冲的特性，使得用激光脉冲照射衬底的区域导致激光脉冲在衬底的被照射区域中的材料中的多光子吸收和在衬底的被照射区域中的材料的加热。在被照射区域中生成的所得热能通过衬底从被照射区域扩散，使得被照射区域随着时间的推移而冷却。因此，选择预定的最小空间间隔使得衬底的所述任何两个区域的温度超过预定的阈值温度可以确保该方法与预定的激光处理条件窗口兼容，从而使得能够以比现有技术方法高的激光脉冲重复率根据期望空间轮廓对衬底进行改变，而不会过度损坏衬底。

衬底的至少三个区域可以布置成阵列，例如1D阵列、2D阵列或3D阵列。

与照射衬底的区域的1D阵列相比，照射衬底的区域的2D阵列可以提供额外的自由度来选择用以照射衬底的区域的序列。例如，与照射衬底的区域的1D阵列相比，照射衬底的区域的2D阵列可以使得能够使用甚至更高的激光脉冲重复率，同时仍然在激光处理条件窗口内操作，因为相继的激光脉冲可以用于照射衬底的间隔开更大距离的区域和/或因为可以用间隔开更长时间周期的非相继的激光脉冲照射衬底的最近邻区域。

与照射衬底的区域的2D阵列相比，照射衬底的区域的3D阵列可以提供额外的自由度来选择用以照射衬底的区域的序列。例如，与照射衬底的区域的2D阵列相比，照射衬底的区域的3D阵列可以使得能够使用甚至更高的激光脉冲重复率，同时仍然在激光处理条件窗口内操作，因为相继的激光脉冲可以用于照射衬底的间隔开更大距离的区域和/或因为可以用间隔开更长时间周期的非相继的激光脉冲照射衬底的最近邻区域。

衬底的多个区域可以布置成均匀的阵列，例如均匀的1D阵列、均匀的2D阵列或均匀的3D阵列。

该方法可以包括用脉冲激光束照射衬底的至少三个区域，以便根据期望空间轮廓来对衬底进行改变。

该方法可以包括用脉冲激光束照射衬底，以便在衬底中产生或限定一个或多个特征或结构。每个特征或结构可以被配置为透射、反射、折射和/或衍射光。每个特征或结构可以包括光学器件。每个特征或结构可以被配置为引导光。每个特征或结构可以被配置为相对于衬底定位和/或对准单独形成的光学部件。每个特征或结构可以被配置为相对于衬底定位和/或对准单独形成的光波导或光纤。

可选地，该方法包括用一系列激光脉冲中的激光脉冲中的对应的单个激光脉冲照射衬底的至少三个区域中的一个或多个区域。

可选地，该方法包括用一系列激光脉冲中的对应的多个非相继的激光脉冲照射衬底的至少三个区域中的一个或多个区域。这样的方法可以允许衬底的至少三个区域中的不同的区域接收不同的总照射剂量，同时仍然与激光处理条件窗口兼容。这对于使衬底的不同的区域之间的改变程度变化是有用的，例如，对于根据期望折射率轮廓使衬底的不同的区域之间的折射率改变变化是有用的。

可选地，逐个激光脉冲地控制所述脉冲激光束的所述方向和/或所述衬底的所述位置包括：例如通过逐个激光脉冲地相对于所述衬底操控所述脉冲激光束，来逐个激光脉冲地控制所述脉冲激光束相对于所述衬底的移动。

可选地，逐个激光脉冲地控制所述脉冲激光束的所述方向和/或所述衬底所述位置包括：控制所述衬底相对于所述脉冲激光束的移动。例如，所述方法可以包括控制所述衬底在平行于所述衬底的表面的方向上相对于所述脉冲激光束的移动。所述方法可以包括控制所述衬底在正交于所述衬底的表面的方向上相对于所述脉冲激光束的移动。所述方法可以包括控制所述衬底在所述脉冲激光束的传播方向上的移动。所述方法可以包括控制所述衬底在在与所述脉冲激光束的传播方向相反的方向上的移动。这样的方法可以允许在3D上对衬底进行改变。

可选地，逐个激光脉冲地控制所述脉冲激光束的所述方向和/或所述衬底的所述位置包括：控制所述脉冲激光束的移动和/或所述衬底的移动，以便用在所述至少三个相继的激光脉冲照射所述衬底的所述至少三个区域的时间周期期间变化的速度跨所述衬底移动所述脉冲激光束的所述标称写入位置。

可选地，所述速度包括第一速度分量和第二速度分量。

可选地，所述第一速度分量是恒定的并且所述第二速度分量是能够变化的。

可选地，所述第一速度分量比所述第二速度分量变化得慢。

可选地，所述第一速度分量是单向的。

可选地，所述第二速度分量在大小和/或方向上变化。

可选地，所述第一速度分量与所述衬底相对于所述脉冲激光束的移动相关联。

可选地，所述第二速度分量与所述脉冲激光束相对于所述衬底的移动相关联，例如，其中，所述第二速度分量与相对于所述衬底对所述脉冲激光束进行的光束操控相关联。

该方法可以包括使用光束扫描器来逐个激光脉冲地控制脉冲激光束的方向，以便至少三个相继的激光脉冲根据预定的空间序列依次照射衬底的至少三个区域，预定的空间序列限定衬底的至少三个区域的相对空间位置和衬底的至少三个区域的照射顺序。

该方法可以包括使用另一光束扫描器将脉冲激光束与衬底之间的附加相对运动施加到脉冲激光束与衬底之间的由光束扫描器提供的相对运动上。

光束扫描器可以具有比另一光束扫描器的响应时间快的响应时间。

响应时间可以指光束扫描器(或另一光束扫描器)接收到指定光束扫描器(或另一光束扫描器)的新配置或状态的输入信号与光束扫描器(或另一光束扫描机)改变其配置或状态以匹配新的配置或状态之间的时间。

光束扫描器可以被配置为移动(例如操控)脉冲激光束比另一光束扫描器移动(例如操控)脉冲激光束快。

另一光束扫描器可以提供的脉冲激光束的相关联的移动范围比与光束扫描器相关联的脉冲激光束的移动范围大。另一光束扫描器可以可操作以在比光束扫描器大的角度范围上操控脉冲激光束。

以这种方式组合使用光束扫描器和另一光束扫描器可以使得脉冲激光束能够在比单独使用光束扫描器大的距离上相对于衬底移动，同时还使得能够根据期望空间轮廓以比现有技术方法高的激光脉冲重复率照射衬底的至少三个区域，而不会过度损坏衬底。

光束扫描器可以包括非机械光束扫描器。光束扫描器可以包括固态光束扫描器。光束扫描器可以包括声光调制器光束扫描器。光束扫描器可以包括电光调制器光束扫描器。

另一光束扫描器可以包括机械光束扫描器。另一光束扫描器可以包括一个或多个移动部分。另一光束扫描器可以包括电流计光束扫描器。另一光束扫描器可以包括倾斜镜子光束扫描器。

该方法可以包括使用例如运动控制台或平移台的可移动台来相对于脉冲激光束移动衬底，衬底固定到该可移动台。使用可移动台可以使得衬底的能够被脉冲激光束照射的区域比通过使用光束扫描器和/或另一光束扫描器来相对于衬底移动脉冲激光束可能的区域大。

该方法可以包括相对于脉冲激光束移动衬底，同时相对于衬底移动脉冲激光束。

该方法可以包括使用可移动台相对于脉冲激光束移动衬底，同时使用光束扫描器以及可选地还使用另一光束扫描器相对于衬底移动脉冲激光束。

该方法可以包括生成同步控制或触发信号，并使用同步控制或触发器信号使衬底与脉冲激光束之间的相对移动与一系列激光脉冲中的激光脉冲的定时同步。

该方法可以包括使用例如高速光电检测器的光电检测器来检测脉冲激光束的一部分，从而生成同步控制信号。

该方法可以包括使用脉冲选择器根据同步控制信号来控制一系列激光脉冲中的激光脉冲的定时，以使衬底与脉冲激光束之间的相对移动与一系列激光脉冲中的激光脉冲的定时同步。

该方法可以包括使用同步控制信号来触发或启动来自脉冲激光器的一系列激光脉冲中的每个激光脉冲的发射，并且使用同步控制信号来使衬底与脉冲激光束之间的相对移动与一系列激光脉冲中的激光脉冲的定时同步。

该方法可以包括使用同步控制信号来触发预定的波形的生成，该预定的波形用于控制用脉冲激光束照射衬底的至少三个区域的序列。这可以使得能够更精确地控制衬底的被照射区域的位置。

该方法可以包括使用同步控制信号来触发任意波形发生器，以生成用于控制用脉冲激光束照射衬底的至少三个区域的序列的预定的波形。

该方法可以包括确定或测量用于一个或多个激光脉冲的发射定时数据。例如，该方法可以包括检测脉冲激光束的一部分，从而测量用于从脉冲激光器发射的一个或多个激光脉冲的发射定时数据。

所述方法可以包括确定或测量所述脉冲激光束在所述衬底中的标称写入位置。所述方法可以包括确定或测量所述脉冲激光束跨所述衬底的所述标称写入位置的速度。所述方法可以包括使用所述脉冲激光束在所述衬底中的所确定或测得的标称写入位置和所述脉冲激光束在所述衬底中的所述标称写入位置的所确定或测得的速度中的至少一者以及所测得的发射定时数据来计算在所述衬底上的未来激光脉冲的发射时间，所述脉冲激光束在所述衬底中的预测标称写入位置。所述方法可以包括补偿所述脉冲激光束在所述衬底中的所述预测标称写入位置与所述脉冲激光束在所述衬底中的对应的期望标称写入位置之间的任何差异。例如，所述方法可以包括控制光束扫描器的光束操控配置和/或所述光束扫描器的所述光束操控配置的变化率，以补偿所述脉冲激光束在所述衬底中的所述预测标称写入位置与所述脉冲激光束在所述衬底中的所述期望标称写入位置之间的任何差异。

该方法可以包括调整未来激光脉冲的发射定时，以补偿脉冲激光束在衬底中的预测标称写入位置与脉冲激光束在衬底中的期望标称写入位置之间的任何差异。

以这种方式补偿脉冲激光束在衬底中的预测标称写入位置与脉冲激光束在衬底中的期望标称写入位置之间的任何差异可以使得能够以更大的位置精度照射衬底的多个区域。这可以提高通过对衬底进行改变而产生的任何特征的位置精度。这可以最小化衬底的得到的改变的任何不希望的空间变化。例如，这可以最小化衬底的折射率的任何不希望的变化。这可以最小化衬底的蚀刻性的任何不希望的变化。这可以最小化衬底的后续化学蚀刻之后衬底的任何不希望的表面粗糙度和/或在通过烧蚀衬底的材料来对衬底进行改变的情况下最小化衬底的任何不希望的表面粗糙度。

所述方法可以包括确定或测量例如较慢光束扫描器的一个或多个倾角的光束操控配置。所述方法可以包括使用例如一个或多个旋转编码器的一个或多个传感器来测量较慢光束扫描器的光束操控配置。所述方法可以包括确定或测量光束操控配置的变化率，例如较慢光束扫描器的一个或多个倾角的变化率。所述方法可以包括使用例如一个或多个旋转编码器的一个或多个传感器来测量较慢光束扫描器的光束操控配置的变化率。所述方法可以包括使用所述较慢光束扫描器的所确定或测得的光束操控配置和所述较慢光束扫描器的所述光束操控配置的所确定或测得的变化率中的至少一者以及所确定或测得的发射定时数据来计算在发射未来激光脉冲时所述较慢光束扫描器的预测光束操控配置。所述方法可以包括使用较快光束扫描器来补偿在发射所述未来激光脉冲时所述较慢光束扫描器的所述预测光束操控配置与所述较慢光束扫描器的期望光束操控配置之间的任何差异。例如，所述方法可以包括控制所述较快光束扫描器的光束操控配置和/或所述较快光束扫描器的所述光束操控配置的变化率来补偿在发射所述未来激光脉冲时所述较慢光束扫描器的所述预测光束操控配置与在发射所述未来激光脉冲时所述较慢光束扫描器的期望光束操控配置之间的任何差异。

以这种方式使用较快光束扫描器来补偿在发射未来激光脉冲时较慢光束扫描器的光束操控配置与较慢光束扫描器的期望光束操控配置之间的任何差异，可以使得衬底的每个区域能够以更大的位置精度被照射。这可以提高通过对衬底进行改变而产生的任何特征的位置精度。这可以最小化衬底的得到的改变中的任何不希望的空间变化。例如，这可以最小化衬底的折射率的任何不希望的变化。这可以最小化衬底的蚀刻性的任何不希望的变化。这可以最小化衬底的后续化学蚀刻之后衬底的任何不希望的表面粗糙度和/或在通过烧蚀衬底的材料来对衬底进行改变的情况下最小化衬底的任何不希望的表面粗糙度。当较慢光束扫描器的速度增大时，较慢光束扫描器的测得的光束操控配置与较慢光束扫描器的期望未来光束操控配置之间的差异可能增大。因此，以这种方式使用较快光束扫描器来补偿较慢光束扫描器的预测光束操控配置与较慢光束扫描器的期望未来光束操控配置之间的任何差异可以意味着较慢光束扫描器可以以较高的速度操作，而不会过度降低脉冲激光束可以用以照射衬底的每个区域的位置精度，从而增大了整个激光处理吞吐量。

一系列激光脉冲可以是周期性的。

一系列激光脉冲可以具有至少100KHz、至少1MHz、至少2MHz、至少5MHz或至少10MHz的重复率。

可以使用Q开关激光器或锁模激光器来生成一系列激光脉冲。

可以使用与光学调制器相组合的激光器来生成一系列激光脉冲。

根据本公开的一个方面，提供了一种用于对衬底进行改变的设备，所述设备包括：

用于生成脉冲激光束的脉冲激光器，所述脉冲激光束包括一系列激光脉冲，所述一系列激光脉冲包括至少三个相继的激光脉冲；以及

照射控制装置，用于逐个激光脉冲地控制所述脉冲激光束的方向和/或所述衬底的位置，使得所述至少三个相继的激光脉冲根据限定所述衬底的至少三个区域的相对空间位置和照射顺序的预定的空间序列依次照射所述衬底的所述至少三个区域中。

可选地，衬底的至少三个区域是衬底的不同的、相区别的和/或不重叠的区域。

所述照射控制装置可以被配置为逐个激光脉冲地控制所述脉冲激光束的所述方向和/或所述衬底的所述位置，使得通过使所述脉冲激光束的移动和/或所述衬底的移动与所述至少三个相继的激光脉冲的定时同步，所述至少三个相继的激光脉冲根据所述预定的空间序列依次照射所述衬底的至少三个区域，使得所述衬底的所述至少三个区域被根据所述预定的空间序列用所述至少三个相继的激光脉冲依次照射。

所述照射控制装置可以被配置为逐个激光脉冲地控制所述脉冲激光束的所述方向和/或所述衬底的所述位置，使得通过如下操作，所述至少三个相继的激光脉冲根据所述预定的空间序列依次照射所述衬底的至少三个区域：

控制所述脉冲激光束的移动和/或所述衬底的移动，以便将所述脉冲激光束的标称写入位置移动到所述衬底中的第一位置，使得所述至少三个相继的激光脉冲中的第一激光脉冲照射所述衬底的以所述第一位置为中心的第一区域；

控制所述脉冲激光束的移动和/或所述衬底的移动，以便将所述脉冲激光束的所述标称写入位置跨所述衬底沿着第一方向从所述衬底中的所述第一位置移动到所述衬底中的第二位置，使得所述至少三个相继的激光脉冲中的第二激光脉冲照射所述衬底的以所述第二位置为中心的第二区域；以及

控制所述脉冲激光束的移动和/或所述衬底的移动，以便将所述脉冲激光束的所述标称写入位置跨所述衬底沿着第二方向从所述衬底中的所述第二位置移动到所述衬底中的第三位置，使得所述至少三个相继的激光脉冲中的第三激光脉冲照射所述衬底的以所述第三位置为中心的第三区域，

其中，所述第一方向和所述第二方向不同。

可选地，衬底的第一、第二和第三区域是衬底的不同的、相区别的和/或不重叠的区域。

可选地，衬底中的第一、第二和第三位置是衬底中的不同的位置。

衬底的第三区域可以位于比第二区域离第一区域近处。

所述照射控制装置可以包括用于控制所述脉冲激光束在所述衬底中的标称写入位置的光束扫描器。所述光束扫描器可以包括非机械光束扫描器。所述光束扫描器可以包括固态光束扫描器。所述光束扫描器可以包括声光调制器光束扫描器。所述光束扫描器可以包括电光调制器光束扫描器。

照射控制装置可以包括另一光束扫描器，用于控制脉冲激光束在衬底中的标称写入位置。

另一光束扫描器可以包括机械光束扫描器。另一光束扫描器可以包括一个或多个移动部分。另一光束扫描器可以包括电流计光束扫描器。另一光束扫描器可以包括倾斜镜子光束扫描器。

所述光束扫描器可以被配置为绕一个轴旋转所述脉冲激光束的方向。

所述光束扫描器可以被配置为绕例如两个正交轴的两个非平行轴旋转所述脉冲激光束的方向。

所述光束扫描器可以包括用于使所述脉冲激光束绕对应的第一轴的角度变化的第一光束扫描器元件和用于使所述脉冲激光束绕对应的第二轴的角度变化的第二光束扫描器元件，其中，所述第一轴和所述第二轴是非平行的，例如是正交的。

所述光束扫描器可以包括第一透镜和第二透镜。所述第一透镜和所述第二透镜可以布置成4f配置，其中，所述第一透镜和所述第二透镜间隔开2f的距离，所述第一光束扫描器元件位于所述第一透镜的后焦平面中，并且所述第二光束扫描器元件位于所述第二透镜的前焦平面中。替代地，所述光束扫描器可以包括半节距GRIN棒透镜。所述第一光束扫描器元件可以位于所述半节距GRIN棒透镜的第一端，并且所述第二光束扫描器元件可以位于所述半节距GRIN棒透镜的第二端。与包括成4f配置的第一和第二透镜的光束扫描器相比，这种包括半节距GRIN棒透镜的光束扫描器可以用于减少在脉冲激光束的方向被第一光束扫描器元件扫描时脉冲激光束所经历的光路长度的变化。与包括成4f配置的第一和第二透镜的光束扫描器相比，包括半节距GRIN棒透镜的这种光束扫描器还可以具有提高的鲁棒性和/或更容易光学对准。

第一和第二光束扫描器元件中的一个或每个光束扫描器元件可以包括非机械光束扫描器元件。第一和第二光束扫描器元件中的一个或每个光束扫描器元件可以包括固态光束扫描器元件。第一和第二光束扫描器元件中的一个或每个光束扫描器元件可以包括声光调制器光束扫描器元件。第一和第二光束扫描器元件中的一个或每个光束扫描器元件可以包括电光调制器光束扫描器元件。

另一光束扫描器可以被配置为使脉冲激光束的方向绕一个轴旋转。

另一光束扫描器可以被配置为使脉冲激光束的方向绕两个非平行轴，例如两个正交轴，旋转。

照射控制装置可以包括第三透镜和第四透镜。光束扫描器、第三透镜和第四透镜以及另一光束扫描器可以布置成4f配置，其中第三透镜与第四透镜间隔开2f的距离，光束扫描器位于第三透镜的后焦平面中，并且另一光束扫描器位于第四透镜的前焦平面中。

照射控制装置可以包括第五透镜、第六透镜和显微镜物镜。另一光束扫描器、第五透镜和第六透镜以及显微镜物镜可以布置成4f配置，其中第五透镜和第六透镜间隔开2f的距离，另一光束扫描器位于第五透镜的后焦平面中，并且显微镜物镜位于第六透镜的前焦平面中。

照射控制装置可以包括用于相对于脉冲激光束移动衬底的可移动台。可移动台可以包括运动控制台或平移台，衬底固定到该运动控制台或平移台。

该设备可以被配置为生成同步控制信号，并且使用该同步控制信号使衬底与脉冲激光束之间的相对移动与一系列激光脉冲中的激光脉冲的定时同步。

该设备可以包括检测器，例如高速光电检测器，用于检测脉冲激光束的一部分，从而生成同步控制信号。

照射控制装置可以被配置为使用同步控制信号来生成用于用脉冲激光束照射衬底的至少三个区域的预定的序列。

所述照射控制装置可以包括任意波形发生器，所述任意波形发生器被配置为使用同步控制信号来生成预定的波形，预定的波形用于控制用脉冲激光束照射衬底的至少三个区域的序列。

应当理解，本公开的任何前述方面的任何一个或多个特征可以与本公开的任何其他前述方面的任何一个或多个特征相组合。

附图说明

现在将参考附图，仅通过非限制性示例的方式来描述本公开的这些和其他方面，其中：

图1描绘了用于对衬底进行改变的设备的示意图；

图2描绘了详细说明对衬底进行改变的方法的流程图；

图3描绘了用于使用图2的方法在1D上对衬底进行改变的第一、第二、第三和第四脉冲空间序列；

图4A描绘了图示，其示出了对于根据图3的第一脉冲空间序列的激光脉冲，作为时间的函数的、由每个激光脉冲照射的衬底的区域的位置；

图4B描绘了与较慢的另一光束扫描器的贡献分开地示出较快光束扫描器对图4A的图示的贡献的图示；

图5A描绘了图示，其示出了对于根据图3的第二脉冲空间序列的激光脉冲，作为时间的函数的、由每个激光脉冲照射的衬底的区域的位置；

图5B描绘了与较慢的另一光束扫描器的贡献分开地示出较快光束扫描器对图5A的图示的贡献的图示；

图6A描绘了图示，其示出了对于根据图3的第三脉冲空间序列的激光脉冲，作为时间的函数的、由每个激光脉冲照射的衬底的区域的位置；

图6B描绘了与较慢的另一光束扫描器的贡献分开地示出较快光束扫描器对图6A的图示的贡献的图示；

图7A描绘了图示，其示出了对于根据图3的第四脉冲空间序列的激光脉冲，作为时间的函数的、由每个激光脉冲照射的衬底的区域的位置；

图7B描绘了与较慢的另一光束扫描器的贡献分开地示出较快光束扫描器对图7A的图示的贡献的图示；

图8描绘了用于使用图2的方法在2D上对衬底进行改变的第一脉冲空间序列，其中示出了由每个激光脉冲照射的衬底的区域的2D位置；

图9描绘了用于使用图2的方法在2D上对衬底进行改变的第二脉冲空间序列，其中示出了由每个激光脉冲照射的衬底的区域的2D位置；

图10描绘了用于使用图2的方法在2D上对衬底进行改变的第三脉冲空间序列，其中示出了由每个激光脉冲照射的衬底的区域的2D位置；

图11描绘了用于使用图2的方法在2D上对衬底进行改变的第四脉冲空间序列，其中示出了由每个激光脉冲照射的衬底的区域的2D位置；

图12描绘了用于使用图2的方法在2D上对衬底进行改变的第五脉冲空间序列，其中示出了由每个激光脉冲照射的衬底的区域的2D位置；以及

图13描绘了用于图1的设备中的替代两轴光束扫描器的示意图。

具体实施方式

图1描绘了用于对衬底108进行改变的设备100的示意图。设备100包括脉冲激光器102和照射控制装置103。

脉冲激光器102是脉冲飞秒激光器，用于发射波长在1035nm的区域内、重复率在100KHz-10MHz的范围内、以及脉冲能量在100至2000nJ的范围内的一系列激光脉冲形式的脉冲激光束150。

照射控制装置103包括光束操控装置104和可移动台109。衬底108被固定到可移动台109。

光束操控装置104包括两轴声光调制器(AOM)光束扫描器120形式的两轴光束扫描器、光学中继系统126、两轴电流计光束扫描器122形式的另一两轴光束扫描器、另一光学中继系统144和显微镜物镜148。

两轴AOM光束扫描器120包括第一一轴声光调制器(AOM)光束扫描器元件130形式的第一一轴光束扫描器元件和第二一轴AOM光束扫描器元件134形式的第二一轴光束扫描器元件。光束扫描器120还包括第一透镜132和第二透镜133。第一光束扫描器元件130、第一透镜132、第二透镜133和第二光束扫描器元件134以4f配置布置，其中第一透镜132和第二透镜133间隔开2f的距离，第一光束扫描器元件130位于第一透镜132的后焦平面中，并且第二光束扫描器元件134位于第二透镜133的前焦平面中。

为了实现2D光束操控，第一光束扫描器元件130和第二光束扫描器元件134布置为相互正交。具体地，第一光束扫描器元件130被配置为通过使脉冲激光束150绕y轴旋转来控制脉冲激光束150的方向，并且第二光束扫描器元件134被配置为通过使脉冲激光束150绕x轴旋转来控制脉冲激光束150的方向。

光学中继系统126包括第三透镜136和第四透镜137。第二光束扫描器元件134、第三透镜136、第四透镜137和另一光束扫描器122以4f配置布置。具体地，第三透镜136和第四透镜137间隔开2f的距离，光束扫描器120的第二光束扫描器元件136位于第三透镜136的后焦平面中，并且电流计光束扫描器122位于第四透镜137的前焦平面中。

另一光学中继系统144包括扫描透镜形式的第五透镜140和管透镜形式的第六透镜142。电流计光束扫描器122、第五透镜140、第六透镜142和显微镜物镜148以4f配置布置，其中第五透镜140和第六透镜142间隔开2f的距离，电流计光束扫描器122位于第五透镜140的后焦平面中，并且显微镜物镜148位于第六透镜142的前焦平面中。

照射控制装置103还包括高速光电检测器110形式的光电检测器、用于将脉冲激光束150的一部分转向高速光电检测器110的分束器111、以及任意波形发生器(AWG)112形式的信号发生器和控制器114。电流计扫描器122还包括一个或多个旋转编码器123形式的一个或多个传感器，用于测量电流计光束扫描器122的光束操控配置。

如图1中的虚线所示，控制器114被配置与光电检测器110、AWG 112和电流计光束扫描器122的一个或多个旋转编码器123通信。此外，AWG 112电连接到AOM光束扫描器120的第一光束扫描器元件130和第二光束扫描器元件134。

如将在下文中更详细地描述的，任意波形发生器112被配置为生成波形或信号，该波形或信号用于控制AOM光束扫描器120的第一光束扫描器元件130和第二光束扫描器元件134，以便根据光束操控空间序列来操控脉冲激光器102发射的脉冲激光束150，从而逐个激光脉冲地(from laser pulse to laser pulse)控制脉冲激光束150的方向，使得至少三个相继的激光脉冲根据预定的空间序列依次照射衬底108的至少三个区域，预定的空间序列限定衬底108的至少三个区域的相对空间位置和衬底108的至少三个区域的照射顺序。

在使用中，设备100根据图2描绘的方法200来对衬底108进行改变。衬底108包括至少三个区域。方法200开始于步骤202，其中脉冲激光器102生成脉冲激光束150，该脉冲激光束150包括一系列激光脉冲，该一系列激光脉冲包括至少三个相继的激光脉冲。方法200在步骤204处继续，其中照射控制装置103控制用脉冲激光束150对衬底108的照射以便对衬底108进行改变。具体地，照射控制装置103逐个激光脉冲地控制脉冲激光束150的方向和/或衬底的位置，使得至少三个相继的激光脉冲根据预定的空间序列依次照射衬底108的至少三个区域，预定的空间序列限定衬底108的至少三个区域的相对空间位置和衬底108的至少三个区域的照射顺序。

更详细地，在从激光器102发射之后，脉冲激光束150由两轴AOM光束扫描器120接收。两轴AOM光束扫描器120的第一光束扫描器元件130通过绕y轴旋转脉冲激光束150来在1D上控制脉冲激光束150的方向，并且两轴AOM光束扫描器120的第二光束扫描器元件134通过绕x轴旋转脉冲激光束150来在1D上控制脉冲激光束150的方向。

光学中继系统126将来自两轴AOM光束扫描器120的第二光束扫描器元件134的脉冲激光束150耦合到电流计光束扫描器122。

电流计光束扫描器122在两个维度上(即绕x轴和y轴二者)提供对脉冲激光束150的附加操控。

另一光学中继系统144将脉冲激光束150耦合到显微镜物镜148。显微镜物镜148将脉冲激光束150聚焦到衬底上。

使用AOM光束扫描器120和电流计光束扫描器122，照射控制装置103通过在平行于衬底108的上表面的平面中在二维上操控脉冲激光束150来相对于衬底108移动脉冲激光束150。具体地，AOM光束扫描器120操控脉冲激光束150，以便用第一激光脉冲照射第一区域，用第二激光脉冲照射第三区域，并且然后用第三激光脉冲照射第二区域。电流计光束扫描器122对脉冲激光束150施加相对于衬底108的附加运动，其中，该附加运动附加于脉冲激光束150的由AOM光束扫描器120施加的相对于衬底108运动。例如，电流计光束扫描器122对脉冲激光束150施加相对于衬底108的附加线性运动。

AOM光束扫描器120操控脉冲激光束150比电流计光束扫描器122操控脉冲激光束150快和/或具有比电流计光束扫描器122的响应时间快的响应时间。因此，组合使用AOM光束扫描器120和电流计光束扫描器122使得操控脉冲激光束150能够比单独使用电流计光束扫描器122操控脉冲激光束150时可能的情况快，并且使得能够在衬底108上操控脉冲激光束150的区域比单独使用AOM光束扫描器120时可能的区域大。此外，使用可移动台109来相对于脉冲激光束150移动衬底108甚至使得衬底108的更大区域能够被照射。

分束器111将脉冲激光束150的一部分转向光电检测器110上，使得光电检测器110生成同步控制信号，该同步控制信号包含脉冲激光束150内的每个脉冲的定时信息。同步控制信号被电传输到控制器114。控制器114使用同步控制信号来触发AWG 112。当由同步控制信号触发时，AWG 112生成用于控制AOM光束扫描器120的第一AOM光束扫描器元件130和第二AOM光束扫描器元件132的波形，以便根据期望脉冲空间序列来控制脉冲激光束150相对于衬底108的移动。

此外，一个或多个旋转编码器123生成表示电流计光束扫描器122的光束操控配置和/或电流计光束扫描器122的光束操控配置的变化率的信号。具体地，一个或多个旋转编码器123生成表示电流计光束扫描器122的镜子的一个或多个倾角和/或电流计光束扫描器122的镜子的一个或多个倾角的变化率的信号。表示电流计光束扫描器122的光束操控配置和/或电流计光束扫描器122的光束操控配置的变化率的信号从一个或多个旋转编码器123电传输到控制器114。控制器114然后使用同步控制信号和表示电流计光束扫描器122的光束操控配置和/或电流计光束扫描器122的光束操控配置的变化率的信号来预测在发射未来激光脉冲时电流计光束扫描器122的光束操控配置，并且控制器114控制较快AOM光束扫描器120的光束操控配置和/或光束操控配置的变化率，以便补偿在发射未来激光脉冲时，电流计光束扫描器122的预测光束操控配置与电流计光束扫描器122的期望未来光束操控配置之间的任何差异。

以这种方式使用较快AOM光束扫描器120来补偿在发射未来激光脉冲时，较慢电流计光束扫描器122的预测光束操控配置与较慢电流计光束扫描器122的期望未来光束操控配置之间的任何差异，可以使得能够以更大的位置精度照射衬底108的每个区域。这可以提高通过对衬底108进行改变而产生的任何特征的位置精度。这可以最小化衬底108的得到的改变中的任何不希望的空间变化。例如，这可以最小化衬底108的折射率的任何不希望的变化。这可以最小化衬底108的蚀刻性的任何不希望的变化。这可以最小化衬底108的后续化学蚀刻之后衬底108的任何不希望的表面粗糙度和/或在通过烧蚀衬底108的材料而改变衬底108的情况下最小化衬底108的任何不希望的表面粗糙度。当较慢电流计光束扫描器122的速度增大时，较慢电流计光束扫描器122的测得的光束操控配置与较慢电流计光束扫描器122的意图的光束操控配置之间的差异可能增大。因此，以这种方式使用较快AOM光束扫描器120来补偿较慢电流计光束扫描器122的光束操控配置与较慢电流计光束扫描器122的意图的光束操控配置之间的任何差异也可以意味着较慢电流计光束扫描器122可以更高的速度操作而不会过度降低位置精度，利用该更高的速度，脉冲激光束150可以照射衬底108的每个区域，从而增大整个激光处理吞吐量。

图3列出了第一线性脉冲空间序列302、第二线性脉冲空间序列304、第三线性脉冲空间序列306和第四线性脉冲空间序列308的示例300。在图3中，衬底108的不同的区域沿着线性路径布置成1D均匀阵列，并标记为“0”至“11”。线性脉冲空间序列302、304、306、308中的每一者指定了用以用对应的激光脉冲照射衬底108的每个不同的区域“0”至“11”的序列或顺序。

如将在下文中更详细地描述的，每个线性脉冲空间序列302、304、306、308涉及使脉冲激光束150沿着线性路径向前“跳跃”，并且然后使脉冲激光束150沿着线性路径向后“跳跃”，使得相继的激光脉冲照射衬底108的非相邻区域。因此，衬底108的相邻区域被非相继的激光脉冲照射。

每个线性脉冲空间序列具有周期，该周期被限定为在序列重复之前序列中的激光脉冲的数量。此外，每个线性脉冲空间序列由两个参数表征。第一个参数是相继的脉冲之间的最小空间跳跃n(以脉冲间距为单位)。第二个参数是衬底108的相邻被照射区域之间的最小时间周期m，其单位为1/RR，其中RR是脉冲激光束150中激光脉冲的重复率。要增大m或n，必须增大线性空间序列的周期。

例如，第一线性脉冲空间序列302(n＝2，m＝2)在序列重复之前具有周期5，第二线性脉冲空间序列304(n＝2、m＝3)在序列重复之前具有周期7，第三线性脉冲空间序列306(n＝3，m＝3)在序列重复之前具有周期8，第四线性脉冲空间序列308(n＝3、m＝4)在序列重复之前具有周期11。

图4A描绘了图示400，其示出了根据第一线性脉冲空间序列302，作为时间的函数的、由每个激光脉冲照射的衬底108的区域的位置。图示400对应于使用照射控制装置103来操控脉冲激光束150，以便根据第一线性脉冲空间序列302沿着线性路径用不同的激光脉冲照射衬底108的不同的区域。作为时间的函数，被照射区域的位置遵循锯齿图案，该锯齿图案可归因于叠加在由虚线描绘的正线性斜坡上的较快AOM光束扫描器120的光束操控，其中正线性斜坡归因于较慢电流计光束扫描器122的恒定光束操控速度，例如归因于光束操控角的线性变化率，光束操控角的线性变化率归因于较慢电流计扫描器122的操作。

更具体地，根据第一线性脉冲空间序列302，该序列中的第一脉冲入射到区域0上，该序列中的第二脉冲入射到区域2上(即，向前跳过区域1)，该序列中的第三脉冲入射到区域4上(即向前跳过区域3)，该序列中的第四脉冲入射到区域1上(即跳回到区域1)，并且该序列中的第五脉冲入射到区域3上(即向前跳过区域2)。在此之后，序列重复。然而，因为电流计光束扫描器122施加脉冲激光束150相对于衬底108的恒定移动速率(由虚线表示)，所以序列中的第六脉冲(即，其是新序列的第一脉冲)，入射到区域5(即，而不是在没有脉冲激光束150相对于衬底108的恒定移动速率的情况下的区域0)上。因此，第一线性脉冲空间序列302限定对衬底108的不同的区域的照射，而不使用相继的激光脉冲来照射衬底108的彼此相邻的区域。

图4B描绘了图示402，其与电流计光束扫描器122的贡献分开地示出了AOM光束扫描器120对图4A的图示400的贡献。因为图示402不包括电流计光束扫描器122的贡献，所以在图4B中没有示出归因于较慢电流计光束扫描器122的操作的脉冲激光束150相对于衬底108的恒定移动速度。因此，图示402描绘了周期性锯齿图案，其随着序列的每次迭代而重复。如从图4B可以理解的，周期性锯齿图案包括多个齿，其中每个齿包括由具有随着时间逐渐增大的值的多个位置限定的更平缓的正斜率部分，随后是更陡的负斜率部分。

图5A描绘了图示500，其示出了对于根据图3的第二线性脉冲空间序列304的激光脉冲，作为时间的函数的、由每个激光脉冲照射的衬底108的区域的位置。图5B描绘了图示502，其与电流计光束扫描器122的贡献分开地示出了AOM光束扫描器120对图5A的图示500的贡献。

图6A描绘了图示600，其示出了对于根据图3的第三线性脉冲空间序列306的激光脉冲，作为时间的函数的、由每个激光脉冲照射的衬底108的区域的位置。图6B描绘了图示602，其与电流计光束扫描器122的贡献分开地示出了AOM光束扫描器120对图6A的图示600的贡献。

图7A描绘了图示700，其示出了对于根据图3的第四线性脉冲空间序列308的激光脉冲，作为时间的函数的、由每个激光脉冲照射的衬底108的区域的位置。图7B描绘了图示702，其与电流计光束扫描器122的贡献分开地示出了AOM光束扫描器120对图7A的图示700的贡献。

如从图4A-7B的前述描述中可以理解的，图3的线性脉冲空间序列使得能够使用激光脉冲的增大的重复率以及电流计光束扫描器122提供的沿着线性路径附加扫描的速度的对应的增大，而不会对对衬底108进行的诱导改变的形式造成显著变化。因此，上述用于对衬底108进行改变的方法200增大了衬底108的激光处理吞吐量。

图8描绘了用于图2的方法200的第一脉冲空间序列800，其中示出了由五个激光脉冲的序列中的每个激光脉冲照射的衬底的区域的2D位置。具体地，第一脉冲空间序列800限定了使用五个激光脉冲照射衬底108的五个相区别的区域的顺序，其中通过使用AOM光束扫描器120在y方向上操控脉冲激光束150并且使用电流计光束扫描器122在x方向上(如箭头820所示)操控脉冲激光束150来沿着y方向布置五个相区别的区域。衬底108的被第一脉冲空间序列800照射的区域的位置布置成均匀的线性阵列，其宽度(即沿着y方向)是相邻区域之间的间距的五倍。对于第一脉冲空间序列800，n＝2并且m＝2。

图9描绘了用于图2的方法200的第二脉冲空间序列900，其示出了由12个激光脉冲的序列中的每个激光脉冲照射的衬底108的区域的2D位置。具体地，第二脉冲空间序列900限定了使用12个激光脉冲照射衬底108的12个相区别的区域的顺序，其中通过使用AOM光束扫描器120在2D上操控脉冲激光束150并且使用电流计光束扫描器122在x方向上(如箭头920所示)操控脉冲激光束150来在2D上布置12个相区别的区域。第二脉冲空间序列900的宽度(即沿着y方向)是相邻区域之间的间距的3倍。第二脉冲空间序列900的长度(即沿着x方向)是相邻区域之间的间距的4倍。对于第二脉冲空间序列900，n＝2并且m＝2。

图10描绘了用于图2的方法200的第三脉冲空间序列1000，其中示出了由36个激光脉冲的序列中的每个激光脉冲照射的衬底108的区域的2D位置。具体地，第三脉冲空间序列1000限定了使用36个激光脉冲照射衬底108的36个相区别的区域的顺序，其中通过使用AOM光束扫描器120在2D上操控脉冲激光束150并且使用电流计光束扫描器122在x方向上(如箭头1020所示)操控脉冲激光束150来在2D上布置36个相区别的区域。第三脉冲空间序列1000的宽度(即沿着y方向)是相邻区域之间的间距的6倍。第三脉冲空间序列1000的长度(即沿着x方向)是相邻区域之间的间距的6倍。对于第三脉冲空间序列1000，n＝3并且m＝4。

图11描绘了用于图2的方法200的第四脉冲空间序列1100，其中示出了由32个激光脉冲的序列中的每个激光脉冲照射的衬底108的区域的2D位置。具体地，第四脉冲空间序列1100限定了使用32个激光脉冲照射衬底108的32个相区别的区域的顺序，其中通过使用AOM光束扫描器120在2D上操控脉冲激光束150并且使用电流计光束扫描器122在x方向上(如箭头1120所示)操控脉冲激光束150来在2D上布置32个相区别的区域。第四脉冲空间序列1100的宽度(即沿着y方向)是相邻区域之间的间距的8倍。第四脉冲空间序列1100的长度(即沿着x方向)是相邻区域之间的间距的4倍。对于第四脉冲空间序列1100，n＝4并且m＝4。

图12描绘了用于图2的方法200的第五脉冲空间序列1200，其示出了由18个激光脉冲的序列中的每个激光脉冲照射的衬底108的区域的2D位置。具体地，第五脉冲空间序列1200限定了使用18个激光脉冲照射衬底108的18个相区别的区域的顺序，其中通过使用AOM光束扫描器120在2D上操控脉冲激光束150并且使用电流计光束扫描器122在x方向上(如箭头1220所示)操控脉冲激光束150来在2D上布置18个相区别的区域。第五脉冲空间序列1200的宽度(即沿着y方向)是相邻区域之间的间距的9倍。第五脉冲空间序列1200的长度(即沿着x方向)是相邻区域之间的间距的2倍。对于第五脉冲空间序列1200，n＝4并且m＝3。

如从图8-12中描绘的空间序列的描述中可以理解，使用AOM光束扫描器120和电流计光束扫描器122组合来根据脉冲空间序列800、900、1000、1100、1200照射衬底108，导致衬底激光处理速度高于单独使用电流计光束扫描器122所能实现的速度，并且可以导致衬底108的比用于激光处理衬底的现有技术方法高的激光处理吞吐量。

现在参考图13，其中示出了用于图1的设备100的替代的两轴AOM光束扫描器1300的示意图。除了第一和第二透镜132、133已经被半节距梯度折射率(GRIN)棒1324代替之外，替代的两轴光束扫描器1300与关于图1描述的两轴AOM光束扫描器120相同。图13描绘了第一光束扫描器元件130，其接收由脉冲激光器102发射的脉冲激光束150，并将脉冲激光束150偏转(即操控)成两个偏转的射线之一：x+射线1352和x-射线1353。x+射线1352已经被第一扫描器元件130偏转在正x方向上。x-射线1352已经被第一扫描器元件130偏转在负x方向上。x+射线1352和x-射线1353对应于从两轴光束扫描器1300的光轴1360的最大移位的射线。

在使用中，两轴光束扫描器1300沿着x+射线1352与x-射线1353之间的任何方向操控脉冲激光束150。与关于图1描述的两轴AOM光束扫描器120的透镜132、133不同，GRIN棒1324是单个光学元件。因为GRIN棒1324是一个单个光学元件，所以GRIN棒1324使对准复杂性最小化了。GRIN棒1324减少了通过GRIN棒的不同的光路之间的脉冲延迟变化，这对于使用超快脉冲激光束150来处理衬底108是重要的。例如，尽管沿着光轴1360行进的射线具有比x+射线1352短的路径，但是沿着光轴1360行进的射线通过了GRIN棒1324的面积区域，该区域具有比x+射线1352所通过的GRIN棒1324的区域高的折射率。

应当理解，上文描述的不同的设备和方法仅是说明性的，并且权利要求不限于上文描述的设备和方法。本领域技术人员将理解，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可以对上述设备和方法进行各种改变。例如，尽管光束扫描器120在上面被描述为AOM光束扫描器，但是光束扫描器120可以是任何种类的非机械光束扫描器或固态光束扫描器。例如，光束扫描器120可以是电光调制(EOM)光束扫描器。

光束扫描器120的第一光束扫描器元件130在以上被描述为绕y轴旋转脉冲激光束150，并且扫描器120的第二光束扫描器元件134被描述为绕x轴旋转脉冲激光束150。然而，在替代的光束扫描器中，第一光束扫描器元件130可以是绕x轴旋转脉冲激光束150，并且第二光束扫描器元件134可以绕y轴旋转脉冲激光束150。

尽管上述另一光束扫描器122是两轴光束扫描器，但是另一光束扫描器122可以是一轴光束扫描器。尽管上述另一光束扫描器122是电流计光束扫描器，但是另一扫描器122可以是倾斜镜子光束扫描器。

在参考图4A至7B描述的对衬底进行改变的方法中的每一种方法中，AOM光束扫描器120对作为时间的函数的由不同的激光脉冲照射的衬底108的不同的区域的位置的贡献在图4B、5B、6B和7B中示出，并且包括包括多个齿的对应的周期性锯齿图案，其中每个齿包括由多个位置(多个位置具有随时间逐渐增大的值)限定的更平缓的正斜率部分，其后是更陡的负斜率部分。在参考图4A至图7B描述的对衬底进行改变的任何方法的变型中，AOM光束扫描器120对作为时间的函数的由不同的激光脉冲照射的衬底108的不同的区域的位置的贡献可以包括包括多个齿的对应的周期性锯齿图案，其中每个齿包括由多个位置(多个位置具有随时间逐渐减小的值)限定的更平缓的负斜率部分，随后是更陡的正斜率部分。

作为使用较快AOM光束扫描器120来补偿较慢电流计光束扫描器122的测得的光束操控配置与较慢电流计光束扫描器122的意图的光束操控配置之间的任何差异的附加或替代，可以控制从脉冲激光器102发射激光脉冲的定时，以便补偿较慢电流计光束扫描器122的测得的光束操控配置与较慢电流计光束扫描器122的意图的光束操控配置之间的任何差异。

该方法可以包括例如使用可移动台109在脉冲激光束150的传播方向上和/或在与脉冲激光束150的传播方向相反的方向上移动衬底108。这样的方法可以允许在3D上对衬底进行改变108。

尽管衬底108的每个区域在上面被描述为由单个激光脉冲照射，但是衬底108的一个或多个区域可以由两个或更多个不相继的激光脉冲照射。

尽管上述光束操控装置104在上文中被描述为包括光电检测器110、AWG 112和控制器114，但是这些部件中的一者或多者可以被提供有脉冲激光器102。

尽管脉冲激光器102在上面被描述为用于发射波长在1035nm的区域内的一系列激光脉冲形式的脉冲激光束150的脉冲飞秒激光器，但是脉冲激光器可以被配置为发射波长大于400nm的一系列激光脉冲形式的脉冲激光束。例如，脉冲激光器可以被配置为发射波长基本上等于520nm、800nm或1550nm的一系列激光脉冲形式的脉冲激光束。

可以使用Q开关激光器或锁模激光器来生成一系列激光脉冲。可以使用与光学调制器相组合的激光器来生成一系列激光脉冲。

本说明书中公开或说明的每个特征可以单独地或以与本文中公开或说明的任何其他特征的任何适当组合地结合在任何上述不同的设备和方法中。当与相同的设备或方法的一个或多个其它特征分开地使用时，上面参考附图描述的任何设备或方法的一个或多个特征可以产生效果或者提供优点。除了上述设备和方法的特征的特定组合之外，特征的不同的组合也是可能的。

本领域技术人员将理解，在前面的描述和所附权利要求中，例如“在……上方”、“沿着”、“侧面”等位置术语是参考概念性说明而形成的，例如附图中所示的那些。这些术语是为了便于参考，但不意图具有限制性质。因此，这些术语应理解为参考处于如附图所示的取向时的物体。