專利名稱：以具超短脈沖寬度的激光脈沖的脈沖串處理存儲(chǔ)器鏈路的激光器系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及存儲(chǔ)器或者其它IC鏈路的激光處理，特別涉及一種利用具有超短脈沖寬度的激光脈沖的脈沖串(burst)來切斷IC鏈路的激光器系統(tǒng)及方法。
鏈路22大約為0.5-2微米(μm)厚度，并且以傳統(tǒng)大約0.8-2.5μm的鏈路寬度28、鏈路長(zhǎng)度30，以及與鄰近電路或元件34大約2-8μm的元件至元件節(jié)距(中央至中央的間距)32來設(shè)計(jì)，諸如鏈路結(jié)構(gòu)36。盡管最為普及的鏈路材料是多晶硅及其類似成分，然而存儲(chǔ)器生產(chǎn)廠家最近已經(jīng)采用各種傳導(dǎo)性更好的金屬鏈路材料，這些材料可包含——但不限于——鋁、銅、金鎳、鈦、鎢、鉑、以及其它金屬、金屬合金、諸如氮化鈦或氮化鉭的金屬氮化物、諸如硅化鎢的金屬硅化物、或其它類似金屬的材料。
測(cè)試電路10、電路元件14或單元20的缺陷，便可將缺陷的位置映射到數(shù)據(jù)庫(kù)或程序中。20多年來，傳統(tǒng)上都使用1.047μm或1.064μm紅外線(IR)激光波長(zhǎng)來爆破性地去除電路鏈路22。傳統(tǒng)的存儲(chǔ)器鏈路處理系統(tǒng)對(duì)于鏈路22集中使用具有大約4至20毫微秒(ns)脈沖寬度的單一脈沖激光輸出。圖2A和2B顯示具有光點(diǎn)(spot)尺寸直徑40的激光光點(diǎn)38，其照射鏈路結(jié)構(gòu)36，該鏈路結(jié)構(gòu)36由定位于硅基底42之上并介于鈍化層堆疊成分層之間的一多晶硅或金屬鏈路22所構(gòu)成，其中該鈍化層堆疊包含一覆蓋鈍化層44(示于圖2A而未顯示于圖2B)以及一下方的鈍化層46，該覆蓋鈍化層44厚度一般為2000-10000埃()。硅基底42吸收相對(duì)小比例的IR輻射量，而諸如硅氧化物或硅氮化物的傳統(tǒng)鈍化層44和46對(duì)于IR輻射相對(duì)透明。圖2C為圖2B的鏈路結(jié)構(gòu)為原有技術(shù)的激光脈沖去除鏈路22之后的片斷側(cè)視圖。
為避免對(duì)基底42的損壞而同時(shí)保持足夠能量來處理金屬或非金屬的鏈路22，Sun等人在美國(guó)專利第5,265,114號(hào)以及美國(guó)專利第5,473,624號(hào)中提出在諸如1.3μm的較長(zhǎng)激光波長(zhǎng)下使用單一的9至25ns的脈沖來處理硅晶片上的存儲(chǔ)器鏈路22。在1.3μm激光波長(zhǎng)下，鏈路材料以及硅基底20之間的吸收對(duì)比遠(yuǎn)大于在傳統(tǒng)的1μm激光波長(zhǎng)之下。這一技術(shù)所提供的甚為寬廣的激光處理窗口(process window)以及更好的處理品質(zhì)已經(jīng)用于工業(yè)中大約三年，且相當(dāng)成功。
然而，1.0μm以及1.3μm激光波長(zhǎng)有一些缺點(diǎn)。進(jìn)入高度導(dǎo)電性金屬鏈路22的這種IR激光射束12的耦合系數(shù)相對(duì)較差；用于鏈路切斷的IR激光射束12實(shí)際可實(shí)現(xiàn)的光點(diǎn)尺寸38則相對(duì)較大，并會(huì)限制鏈路寬度28、觸點(diǎn)24之間的鏈路長(zhǎng)度30、以及鏈路節(jié)距32的臨界尺寸。這一傳統(tǒng)的激光鏈路處理是依靠加熱、熔化、及蒸發(fā)鏈路22，并產(chǎn)生一種機(jī)械應(yīng)力增強(qiáng)作用而爆破性地打開重疊的鈍化層44。這種傳統(tǒng)的鏈路處理激光脈沖會(huì)產(chǎn)生一大的熱影響區(qū)(heat affected zone，HAZ)，其導(dǎo)致包含所切斷鏈路的裝置的品質(zhì)惡化。
熱應(yīng)力爆破特性也在某種程度上與鏈路22寬度有關(guān)。隨鏈路寬度變得窄于1μm，鈍化層44的爆破圖案便會(huì)變得不規(guī)則，并導(dǎo)致鏈路處理質(zhì)量不穩(wěn)定，而這是不可接受的，并會(huì)限制電路密度。因此，熱應(yīng)力特性會(huì)限制鏈路22的臨界尺寸并且妨礙更大的電路密度。
Sun等人的美國(guó)專利第6,057,180號(hào)以及較近的Swenson等人的美國(guó)專利第6,025,256號(hào)說明了使用紫外線(UV)激光器輸出并通過不同的材料去除機(jī)制來切斷或者暴露“開啟”重疊鈍化層的鏈路的方法，其具有射束光點(diǎn)尺寸較小的益處。然而，通過這種UV激光脈沖所進(jìn)行的鏈路本身的去除則需要吸收UV的鈍化材料，而且其仍是一“熱(thermal)”處理。
Mourou等人的美國(guó)專利第5,656,186號(hào)揭示了一種通過高重復(fù)率的超快速激光脈沖的激光來引發(fā)斷裂(breakdown)及燒蝕(ablation)的通用方法。
Miyauchi等人的美國(guó)專利第5,208,437號(hào)揭示了使用一種次毫微秒(subnanosecond)脈沖寬度的單一脈沖來處理鏈路的方法。
Rieger等人的美國(guó)專利第5,742,634號(hào)揭示了一種具有二極管抽運(yùn)(diod pumping)的同時(shí)Q開關(guān)及鎖模(mode-locked)釹(Nd)激光器裝置。該激光器會(huì)發(fā)射一連串的脈沖，各脈沖在100ns時(shí)間區(qū)間外封(envelop)下具有60至300微微秒(ps)持續(xù)時(shí)間。具有60至300ps持續(xù)時(shí)間的脈沖會(huì)表現(xiàn)出材料處理的“熱”機(jī)制。
本發(fā)明的另一目的為利用超短激光脈沖的脈沖串來處理鏈路，而其中的超短激光脈沖具有與重疊鈍化層以及鏈路材料的非熱交互作用(nonthermal interaction)。
本發(fā)明的又一個(gè)目的為利用超短激光脈沖的脈沖串來處理進(jìn)行中的鏈路(links on-the-fly)。
本發(fā)明利用超短激光脈沖的脈沖串來切斷IC鏈路，替代使用傳統(tǒng)鏈路處理系統(tǒng)的單一的多毫微秒激光脈沖。脈沖串的時(shí)間區(qū)間最好在10至500ns范圍內(nèi)；并且脈沖串內(nèi)各激光脈沖的脈沖寬度通常短于25ps，最好短于或等于10ps，而最佳則大約為10ps至100飛秒(femtosecond，fs)。由于脈沖串內(nèi)的各激光脈沖為超短，因此其與目標(biāo)材料(鈍化層以及金屬鏈路)的交互作用并非熱力性質(zhì)。每個(gè)激光脈沖會(huì)脫落大約100-2000的薄的子層(sublayer)材料，視激光能量、激光波長(zhǎng)、以及材料類型而定，直到其鏈路被切斷為止。脈沖串中超短激光脈沖的數(shù)量受到控制，使得最后一個(gè)脈沖將鏈路底部清除而留下下方鈍化層以及基底完好無損。由于脈沖串的整個(gè)區(qū)間在10ns至500ns的范圍內(nèi)，因此可將脈沖串(burst)視為傳統(tǒng)鏈路切斷激光定位系統(tǒng)所用的單一“脈沖”。因此，激光器系統(tǒng)仍然能夠處理進(jìn)行中的鏈路，亦即當(dāng)激光器系統(tǒng)對(duì)各鏈路發(fā)出激光脈沖的脈沖串時(shí)，其定位系統(tǒng)不必停止移動(dòng)。
除了超短脈沖激光處理的“非熱性(nonthermal)”以及良好控制性之外，最常見的超短脈沖激光源在大約800nm的波長(zhǎng)下進(jìn)行發(fā)射，并利于提供小尺寸的激光光點(diǎn)。最好使用二極管抽運(yùn)(pumped)的、或二極管抽運(yùn)固態(tài)連續(xù)波(continuous wave，CW)綠光抽運(yùn)(green pumped)的、鎖模的固體激光器而在傳統(tǒng)的波長(zhǎng)或其諧波上產(chǎn)生所述超短脈沖。
由以下參照附圖
而作的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明，即明顯易見本發(fā)明的其它目的及優(yōu)點(diǎn)。
圖2A是傳統(tǒng)大型半導(dǎo)體鏈路結(jié)構(gòu)的片斷側(cè)視圖，該結(jié)構(gòu)接收由原有技術(shù)的脈沖參數(shù)所描述的激光脈沖。
圖2B是圖2A的鏈路結(jié)構(gòu)以及激光脈沖的片斷俯視圖，連同相鄰的電路結(jié)構(gòu)。
圖2C是圖2B的鏈路結(jié)構(gòu)的片斷側(cè)視圖——在該鏈路為原有技術(shù)的激光脈沖所去除之后。
圖3顯示超短激光脈沖的脈沖串的范例性功率對(duì)時(shí)間關(guān)系圖，其中該超短激光脈沖根據(jù)本發(fā)明而用以切斷鏈路。
圖4顯示另一超短激光脈沖的脈沖串的范例性功率對(duì)時(shí)間關(guān)系圖，其中該超短激光脈沖根據(jù)本發(fā)明而用以切斷鏈路；圖5顯示又一超短激光脈沖的脈沖串的范例性功率對(duì)時(shí)間關(guān)系圖，其中該超短激光脈沖根據(jù)本發(fā)明而用以切斷鏈路。
圖6為一種優(yōu)選UV激光器系統(tǒng)實(shí)施例的部分示意簡(jiǎn)圖，該系統(tǒng)包含一個(gè)工件定位器，其與用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法的一種激光處理控制系統(tǒng)相配合。
圖7是可根據(jù)本發(fā)明而使用的一種激光器配置的示意圖。
圖8是可根據(jù)本發(fā)明而使用的另一種激光器配置的示意圖。
優(yōu)選實(shí)施例詳述圖3至5顯示范例性超短激光脈沖52a、52b、52c(通稱為激光脈沖52)的脈沖串50a、50b、50c(統(tǒng)稱為脈沖串50)的功率對(duì)時(shí)間關(guān)系圖，其中的超短激光脈沖根據(jù)本發(fā)明而用來切斷鏈路22。各脈沖串的時(shí)間區(qū)間最好小于50ns，而在10ns至200ns的范圍中更佳。脈沖串50內(nèi)的各激光脈沖52的脈沖寬度通常短于25ps，最好短于或等于10ps，而最佳則為約10ps至100fs或者更短。由于認(rèn)為以此激光脈沖52所進(jìn)行的材料處理是一種非熱處理，而不像以較長(zhǎng)脈沖寬度的激光脈沖所進(jìn)行的處理材料，因此激光脈沖寬度最好短于10ps。
在激光脈沖52的脈沖串50中，各激光脈沖52會(huì)去掉需要去除的鈍化層44和/或鏈路材料的一小部份或子層，而在鏈路結(jié)構(gòu)36或IC裝置12中不產(chǎn)生大量的熱。激光光點(diǎn)最好聚焦于重疊的鈍化層44。由于其極短的脈沖寬度，各脈沖會(huì)呈現(xiàn)出高激光能量密度，其在傳統(tǒng)的透明鈍化材料中導(dǎo)致介電質(zhì)斷裂。每個(gè)激光脈沖都斷開重疊鈍化層44中大約1000-2000(舉例來說)的薄子層，直到重疊的鈍化層44去除為止。連續(xù)的超短激光脈沖通過類似的逐層方式而燒蝕金屬鏈路22。對(duì)傳統(tǒng)的不透明材料而言，各超短脈沖會(huì)燒蝕具有相當(dāng)于所用波長(zhǎng)下材料吸收深度的厚度的子層。在接近UV、可視、以及近IR的波長(zhǎng)下，對(duì)大多數(shù)金屬而言，每個(gè)單一超短激光脈沖的吸收或燒蝕(ablation)深度大約為100-300。
根據(jù)激光器輸出的波長(zhǎng)以及鏈路材料的特性，通過選擇每個(gè)激光脈沖52的能量以及每個(gè)脈沖串中激光脈沖的數(shù)量，即可準(zhǔn)確地計(jì)算并控制施加到鏈路22的脈沖52的切斷深度，從而清除任何給定鏈路22的底部，而留下下方的鈍化層46以及基底42完好無損。因此，即使是在使用接近UV范圍的激光波長(zhǎng)的時(shí)候，實(shí)際上消除了損壞硅基底42的危險(xiǎn)。盡管在許多環(huán)境中，每個(gè)超短激光脈沖52的能量的寬廣范圍仍會(huì)產(chǎn)生大體相似的切斷深度。在優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)超短激光脈沖52會(huì)燒蝕在光點(diǎn)尺寸40內(nèi)的材料的大約0.02-0.2μm的深度。一般而言，在高于約1Hz、而最好為1kHz至20kHz或者更高的頻率下，所集中的光點(diǎn)尺寸40的優(yōu)選燒蝕參數(shù)包括每個(gè)脈沖串的激光能量在0.01與10mJ之間。優(yōu)選的脈沖串50包含2至50個(gè)超短脈沖52，4至20個(gè)超短脈沖52則更好。
可對(duì)超短脈沖52的脈沖串50的能量密度分布(profile)加以控制，使之優(yōu)于傳統(tǒng)單一的多毫微秒激光脈沖的能量密度分布。參照?qǐng)D3，各超短脈沖52a能夠以相同的能量密度來產(chǎn)生，從而為脈沖脈沖串50a提供一致的“平頂”的能量密度分布。能夠以具有電光(electro-optic，E-O)或聲光(acousto-op，A-O)的光閘以及可選放大器(圖8)的鎖模激光器來實(shí)現(xiàn)脈沖串50a。
參照?qǐng)D4，可調(diào)整脈沖52b的能量密度，使得脈沖52b的脈沖串50b能夠模仿傳統(tǒng)的多毫微秒激光脈沖的能量密度分布。可通過同時(shí)Q開關(guān)以及鎖模激光器系統(tǒng)60(圖6)來實(shí)現(xiàn)脈沖串50b。
參照?qǐng)D5，脈沖串50c描述各種不同能量密度分布的其中之一，其可便利地切斷具有不同類型與厚度的鏈路或鈍化材料的鏈路結(jié)構(gòu)36的鏈路22。圖中未示的另一種可替代的脈沖串50具有高能量密度的起始脈沖52以及下降能量密度的后沿脈沖52。脈沖串50的這種能量密度分布對(duì)于清除鏈路的底部而不冒損壞特別靈敏的工件的危險(xiǎn)是有用的。通過規(guī)劃供給E-O或A-O元件的電壓或者通過利用及改變起偏器(polarizer)的回轉(zhuǎn)，即可實(shí)現(xiàn)脈沖串50c的成形。
最好每個(gè)脈沖串50切斷單一的鏈路22。在大多數(shù)應(yīng)用中，各脈沖串50的能量密度分布相同。然而，當(dāng)工件12包含不同類型(不同材料或不同尺寸)的鏈路22時(shí)，隨定位系統(tǒng)62(圖6)掃描工件12，可應(yīng)用各種能量密度分布(高度與長(zhǎng)度以及形狀)。
由以上所述可知，較之傳統(tǒng)的鏈路處理，以超短脈沖52的脈沖串50所進(jìn)行的鏈路處理提供了較為寬廣的處理窗口以及所切斷的鏈路的較佳品質(zhì)。脈沖串50中脈沖52的通用性允許針對(duì)特定的鏈路特性而作更好的修整(tailoring)。除了超短激光處理“非熱”以及控制良好的性質(zhì)之外，最常用的超短激光源大約為800nm波長(zhǎng)，并可便利地產(chǎn)生小尺寸的激光光點(diǎn)。
材料與脈沖52的交互作用的大體非熱性允許將IR激光輸出用于較窄的鏈路22之上，而不會(huì)產(chǎn)生不規(guī)則的不可接受的爆破圖樣。短于IR的激光波長(zhǎng)同樣也可用于所述處理，并具有附加的更小激光射束光點(diǎn)尺寸的優(yōu)點(diǎn)，因而有利于更窄和更密集的鏈路的處理。這一較佳的鏈路去除解決方案使鏈路22得以更加緊密地定位，從而增加了電路密度。盡管鏈路來源36可具有傳統(tǒng)尺寸，然而舉例來說，鏈路寬度28仍可小于或者等于大約1.0μm。同樣，由于可對(duì)脈沖52的脈沖串50加以修整，若所需要的并非是典型的0.5μm的高度，即可修改鏈路22之上或之下的鈍化層44的高度。此外，以脈沖串50的超短脈沖52所處理的鏈路22之間的中心至中心節(jié)距32可實(shí)際上小于傳統(tǒng)射束切斷脈沖所切除的鏈路22之間的節(jié)距32。例如，鏈路22可與其它鏈路22或鄰近電路結(jié)構(gòu)34相距2.0μm或者更近。
圖6顯示簡(jiǎn)化激光器系統(tǒng)60的優(yōu)選實(shí)施例，其包括用來產(chǎn)生脈沖串的超短激光脈沖的CW鎖模激光器64，用以根據(jù)本發(fā)明而實(shí)現(xiàn)所需的鏈路切斷。從大約200nm與1320nm的優(yōu)選激光波長(zhǎng)包含(但不受限于)1.3、1.064或1.047、1.03-1.05、0.75-0.85μm或者來自NdYAG、NdYLF、NdYVO4、YbYAG或Ti藍(lán)寶石激光器(Sapphire laser)64的第二、第三、第四或第五次諧波。技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，可購(gòu)得和使用發(fā)射其它適當(dāng)波長(zhǎng)的激光。
由于可去除倍頻元件來消除諧波轉(zhuǎn)換，因而在此將激光器系統(tǒng)60模式化為第二次諧波(532nm)的NdYAG激光器64，此僅為范例之用。NdYAG或者其它的固體激光器器64最好通過激光二極管70或者激光二極管抽運(yùn)的固體激光器所抽運(yùn)(pumped)，其放射線72則通過透鏡組件74而聚焦于激光共振器82。激光共振器82最好包含一個(gè)激光器(lasant)84——其最好具有短的吸收長(zhǎng)度，以及沿光軸90而位于聚焦/交疊鏡(focusing/folding mirror)86和88之間的Q開關(guān)86。鏡78將光線反射至鏡76并且反射至半導(dǎo)體可飽和吸收器鏡元件92，以便使激光器64鎖模。鏡76將光線反射至鏡78并且反射至部份反射的輸出耦合器94，而輸出耦合器94則使共振器的輸出96沿光軸98傳播。諧波轉(zhuǎn)換加倍元件(doubler)102最好置于共振器82的外部，以便將激光射束的頻率轉(zhuǎn)換成為二次諧波的激光輸出104。技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，其中使用了對(duì)于UV的諧波轉(zhuǎn)換，諸如光閘或極化狀態(tài)改變器和起偏器的E-O元件106位于諧波轉(zhuǎn)換裝置之前。技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，由于超短激光脈沖的寬度，易于實(shí)現(xiàn)較高的激光強(qiáng)度、較高的激光頻率轉(zhuǎn)換效率。
技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，使用眾所周知的諧波轉(zhuǎn)換技術(shù)——利用NdYAG(532nm、355nm、266nm)和NdYLF(524nm、349nm、262nm)的第二、第三或第四諧波的其中任一諧波、或者Ti藍(lán)寶石(375-425nm)的第二次諧波，可較佳地處理特定類型的鏈路22。諧波轉(zhuǎn)換處理說明于V.G.Dmitrier等人所著的“非線性光學(xué)晶體手冊(cè)(Handbook ofNonlinear Optical Crystals)”(pp.138-141，Springer-Verlag，紐約，1991年ISBN 3-540-53547-0)。
一種范例性的NdYAG或NdYLF激光器64為瑞士蘇黎士的Time-Bandwidth所售的JAGUARTM。JAGUAR-QCW-1000TM提供了在大于1mJ的脈沖能量下具有高達(dá)8-10ps脈沖寬度的脈沖，重復(fù)率為0-100Hz。JAGUAR-QCW-250TM提供了在大于250μJ的脈沖能量下具有高達(dá)25或30ps脈沖寬度的脈沖，重復(fù)率為0-5kHz。
另一種范例性的激光器64可以是鎖模Ti-藍(lán)寶石超短脈沖激光器，其激光波長(zhǎng)處于近IR范圍內(nèi)，例如750-850nm。Spectra Physics制出了一種稱為MAI TAITM的Ti-藍(lán)寶石超快速激光器，其提供在750-850nm范圍內(nèi)的1W功率下具有100飛秒(fs)脈沖寬度的超短脈沖52，重復(fù)率為80MHz。這一激光器64通過二極管抽運(yùn)的倍頻的固體綠色YAG激光器(5W或10W)來抽運(yùn)。
圖7顯示激光器系統(tǒng)108簡(jiǎn)化的可替代配置的方塊圖，用于實(shí)施本發(fā)明。技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，對(duì)諧波轉(zhuǎn)換的綠色及更長(zhǎng)波長(zhǎng)的光線而言，E-O元件106最好位于諧波轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換器102之后。
圖8顯示激光器系統(tǒng)110另一個(gè)簡(jiǎn)化的可替代配置的方塊圖，以便使用二次共振器或放大器112。
激光輸出104(無論其波長(zhǎng))可通過各種位于射束路徑120上的傳統(tǒng)光學(xué)組件116和118來處理。組件116和118可以包含射束擴(kuò)展器(beam expander)或其它激光光學(xué)組件，以便使激光輸出104準(zhǔn)直而產(chǎn)生具有有用傳播特性的射束?？蛇x用一個(gè)或多個(gè)射束反射鏡122、124、126與128，其在所需的激光波長(zhǎng)下為高反射性，而在不用的波長(zhǎng)下則為高透射性，所以只有所需的激光波長(zhǎng)會(huì)到達(dá)鏈路結(jié)構(gòu)36。聚焦透鏡130最好使用F1、F2或F3的單一組件或多重組件的透鏡系統(tǒng)，其將準(zhǔn)直的脈沖激光器系統(tǒng)輸出140聚焦而產(chǎn)生聚焦的光點(diǎn)尺寸40，該光點(diǎn)尺寸40在直徑上最好小于2μm或者更小，視波長(zhǎng)而定。
一種優(yōu)選的射束定位系統(tǒng)62詳細(xì)說明于Overbeck的美國(guó)專利第4,532,402號(hào)。射束定位系統(tǒng)62優(yōu)選使用一種激光控制器160，其控制至少二個(gè)平臺(tái)或?qū)蛹?jí)(堆疊的或分軸的)并與反射器122、124、126和128配合，將激光器系統(tǒng)輸出140對(duì)準(zhǔn)并聚焦于IC裝置或工件12上的所要加工的激光鏈路22上。射束定位系統(tǒng)60基于所提供的測(cè)試或設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，允許在相同或不同工件12上的鏈路22之間進(jìn)行快速去除，從而產(chǎn)生極佳的鏈路切斷操作。
位置數(shù)據(jù)最好通過激光器系統(tǒng)輸出140的超短脈沖52的脈沖串50來導(dǎo)引聚焦的激光光點(diǎn)38，使其在工件12上指向鏈路結(jié)構(gòu)36，從而去除鏈路22。激光器系統(tǒng)60最好以超短激光脈沖52來切斷每個(gè)進(jìn)行中的鏈路22，而并不在任何一鏈路22上停止射束定位系統(tǒng)62，從而保持高生產(chǎn)量。由于脈沖串50小于500ns，因此如同單一的多毫微秒脈沖一般，通過定位系統(tǒng)62而處理各脈沖串50。
激光控制器160根據(jù)鏈路結(jié)構(gòu)36的特性，提供關(guān)于脈沖52所需的能量與脈沖寬度、脈沖52的數(shù)目、和/或脈沖串50的形狀與時(shí)間區(qū)間的指令。激光控制器160會(huì)受時(shí)序數(shù)據(jù)影響，該時(shí)序數(shù)據(jù)使得激光器系統(tǒng)60的發(fā)射同步于平臺(tái)的移動(dòng)，例如描述于Konecny的美國(guó)專利第5,453,594號(hào)的“輻射射束位置與放射協(xié)調(diào)系統(tǒng)(Radiation BeamPosition and Emission Coordination)”。另外，技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，激光控制器160可經(jīng)由鮑克爾盒(Pockels cell)或聲光元件106用于激光能量的額外空穴(extracavity)調(diào)制，和/或可以有所選擇地指示一個(gè)或多個(gè)控制Q開關(guān)86或E-O元件106的子控制器164。射束定位系統(tǒng)62可替代地或者額外地利用說明于Culter等人的美國(guó)專利第5,751,585號(hào)所描述的改良或射束定位器，該專利轉(zhuǎn)讓給本專利申請(qǐng)的受讓人。同樣也可使用其它固定激光器頭(fixed head)、如檢流計(jì)(galvanometer)的快速定位器頭、壓電特性或音圈控制鏡(voice coil-controlled mirror)、或線性馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的傳統(tǒng)定位系統(tǒng)或是由美國(guó)奧勒崗州波特蘭市的ElectroScientific lndustries(ES1)公司所制造的9300或9000型號(hào)系列中使用的定位系統(tǒng)。
對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯而易見，可就本發(fā)明上述實(shí)施例的細(xì)節(jié)進(jìn)行許多改變而不違反其根本原則。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)該僅由所附權(quán)利要求書范圍所確定。
權(quán)利要求
1.一種切斷導(dǎo)電性冗余存儲(chǔ)器鏈路的方法，該導(dǎo)電性冗余存儲(chǔ)器鏈路位于基底上所制作電路中的各對(duì)導(dǎo)電性觸點(diǎn)之間，該方法包括對(duì)一射束定位器提供代表電路中導(dǎo)電性冗余存儲(chǔ)器鏈路的位置的射束定位數(shù)據(jù)；在第一時(shí)間區(qū)間中，由一激光器產(chǎn)生第一組有至少二個(gè)激光輸出脈沖的第一脈沖串，在該第一組中的每個(gè)激光輸出脈沖具有短于10微微秒(picosecond)的脈沖寬度持續(xù)時(shí)間，并且該第一脈沖串具有短于500飛秒(nanosecond)的脈沖串寬度持續(xù)時(shí)間；響應(yīng)于所述射束定位數(shù)據(jù)，引導(dǎo)所述第一組激光輸出脈沖的第一脈沖串照射介于第一觸點(diǎn)之間的第一位置上的第一導(dǎo)電性冗余存儲(chǔ)器鏈路，來自所述第一組的至少二個(gè)激光輸出脈沖去除該第一導(dǎo)電性鏈路的不同部份，且所述第一脈沖串切斷介于所述第一觸點(diǎn)之間的該第一導(dǎo)電性鏈路；在第二時(shí)間區(qū)間中，由一激光器產(chǎn)生第二組有至少二個(gè)激光輸出脈沖的第二脈沖串，該第二時(shí)間區(qū)間按時(shí)間順序不同于所述第一時(shí)間區(qū)間，在第二組中的每個(gè)激光輸出脈沖具有短于10微微秒的脈沖寬度持續(xù)時(shí)間，且所述第二脈沖串具有短于500飛秒的脈沖串寬度持續(xù)時(shí)間；響應(yīng)于所述射束定位數(shù)據(jù)，引導(dǎo)所述第二組激光輸出脈沖的第二脈沖串照射介于第二觸點(diǎn)之間的第二位置上的第二導(dǎo)電性冗余存儲(chǔ)器鏈路，該第二位置不同于所述第一位置，來自所述第二組的至少二個(gè)激光輸出脈沖去除該第二導(dǎo)電性鏈路的不同部份，且所述第二脈沖串切斷介于所述第二觸點(diǎn)之間的該第二導(dǎo)電性鏈路。
2.如權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括在大于一千赫茲的重復(fù)率下，產(chǎn)生所述第一和第二脈沖串。
3.如權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括在大于10兆赫茲的重復(fù)率下，產(chǎn)生所述第一和第二組的激光輸出脈沖。
4.如權(quán)利要求1的方法，其中所述第一和第二組的激光輸出脈沖具有短于一微微秒的脈沖寬度持續(xù)時(shí)間。
5.如權(quán)利要求1的方法，其中各鏈路形成一鏈路結(jié)構(gòu)的一部分，其包含重疊該鏈路的一鈍化層。
6.如權(quán)利要求5的方法，其中該鈍化層通過所述激光輸出脈沖和鈍化層之間的非熱交互作用(nonthermai interaction)而去除。
7.如權(quán)利要求5的方法，其中來自各組的至少一個(gè)激光輸出脈沖去除該鈍化層的一0.01-0.2微米的子層。
8.如權(quán)利要求7的方法，其中來自各組的至少一個(gè)激光輸出脈沖去除該鏈路的一0.01-0.03微米的子層。
9.如權(quán)利要求1的方法，其中來自各組的至少一個(gè)激光輸出脈沖去除該鏈路的一0.01-0.03微米的子層。
10.如權(quán)利要求9的方法，其中至少一個(gè)鏈路包含鋁、鉻化物(chromide)、銅、摻雜多晶硅(doped polysilicon)、二硅酸鹽、金、鎳、鎳鉻合金(nickel chromide)、鉑、聚合物(polycide)、氮化鉭、鈦、氮化鈦、鎢、或者硅化鎢(tungsten silicide)。
11.如權(quán)利要求1的方法，其中該鏈路通過所述激光輸出脈沖和鏈路之間的非熱交互作用而去除。
12.如權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括在介于大約200nm以及1320nm的波長(zhǎng)下，產(chǎn)生所述第一與第二組的激光輸出脈沖。
13.如權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括由一CW抽運(yùn)的(CW-pumped)鎖模的固體激光器(mode-locked solid-state laser)而產(chǎn)生所述第一與第二組的激光輸出脈沖。
14.如權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括切斷該鏈路而不損傷其下方基底。
15.如權(quán)利要求1的方法，其中所述第一與第二脈沖串具有類似的能量密度分布(energy density profile)。
16.如權(quán)利要求1的方法，其中所述第一組中的各激光輸出脈沖具有大致相同的強(qiáng)度。
17.如權(quán)利要求1的方法，其中所述第一組中的至少二個(gè)激光輸出脈沖具有不同的強(qiáng)度。
18.如權(quán)利要求17的方法，其中所述第一組的激光輸出脈沖包含分別具有第一、第二、與第三強(qiáng)度的按時(shí)間順序排行的第一、第二、與第三脈沖，其中該第一與第三強(qiáng)度小于該第二強(qiáng)度。
19.如權(quán)利要求17的方法，其中所述第一組的激光輸出脈沖包含分別具有第一、第二、與第三強(qiáng)度的按時(shí)間順序排行的第一、第二、與第三脈沖，其中該第一強(qiáng)度既大于該第二強(qiáng)度，也大于該第三強(qiáng)度。
20.如權(quán)利要求1的方法，其中使所述第一與第二脈沖串成形為與傳統(tǒng)的多毫微秒鏈路處理激光脈沖的能量密度分布相匹配。
21.如權(quán)利要求1的方法，其中該射束定位器提供所述基底與所述輸出脈沖的脈沖串所造成的激光光點(diǎn)之間的連續(xù)相對(duì)移動(dòng)，從而使得所述鏈路在進(jìn)行中(on-the-fly)得到處理。
22.如權(quán)利要求1的方法，其中該射束定位器包含二級(jí)，其移動(dòng)在所述基底與所述輸出脈沖的脈沖串所造成的激光光點(diǎn)之間的相對(duì)位置。
23.如權(quán)利要求1的方法，其中所述第一與第二脈沖串各自都包含至少四個(gè)激光輸出脈沖。
24.如權(quán)利要求1的方法，其中該鏈路具有小于一微米的寬度。
25.如權(quán)利要求1的方法，其中所述第一與第二脈沖串由短于200毫微秒的脈沖串寬度持續(xù)時(shí)間。
26.如權(quán)利要求1的方法，其中的各鏈路形成一鏈路結(jié)構(gòu)的一部分，該鏈路結(jié)構(gòu)包含重疊該鏈路的一鈍化層，其中該鈍化層通過所述激光輸出脈沖和所述鈍化層之間的非熱交互作用而去除，其中來自各組的至少一個(gè)激光輸出脈沖去除該鈍化層的0.01-0.2微米的子層，其中來自各組的至少一個(gè)激光輸出脈沖去除該鏈路的0.01-0.03微米的子層，所述方法進(jìn)一步包括在大于10MHz的重復(fù)率下，產(chǎn)生所述第一和第二組的激光輸出脈沖；及在大于1kHz的重復(fù)率下，以介于大約200nm與1320nm之間的波長(zhǎng)而由一CW抽運(yùn)的鎖模的固體激光器產(chǎn)生所述第一與第二組的激光輸出脈沖的脈沖串。
27.一種切斷導(dǎo)電性鏈路的方法，該導(dǎo)電性鏈路處于基底上所制作電路中的一對(duì)導(dǎo)電性觸點(diǎn)之間，所述方法包括對(duì)一射束定位器提供代表電路中導(dǎo)電性冗余存儲(chǔ)器鏈路的位置的射束定位數(shù)據(jù)；在第一時(shí)間區(qū)間中，由一激光器產(chǎn)生第一組有至少二個(gè)激光輸出脈沖的第一脈沖串，在該第一組中的每個(gè)激光輸出脈沖具有短于25微微秒的脈沖寬度持續(xù)時(shí)間，并且該第一脈沖串具有短于500飛秒的脈沖串寬度持續(xù)時(shí)間；響應(yīng)于所述射束定位數(shù)據(jù)，引導(dǎo)所述第一組激光輸出脈沖的第一脈沖串照射介于第一觸點(diǎn)之間的第一位置上的第一導(dǎo)電性冗余存儲(chǔ)器鏈路，來自所述第一組的至少二個(gè)激光輸出脈沖去除該第一導(dǎo)電性鏈路的不同部份，且所述第一脈沖串切斷介于所述第一觸點(diǎn)之間的該第一導(dǎo)電性鏈路；在第二時(shí)間區(qū)間中，由一激光器產(chǎn)生第二組有至少二個(gè)激光輸出脈沖的第二脈沖串，該第二時(shí)間區(qū)間按時(shí)間順序不同于所述第一時(shí)間區(qū)間，在第二組中的每個(gè)激光輸出脈沖具有短于25微微秒的脈沖寬度持續(xù)時(shí)間，且所述第二脈沖串具有短于500飛秒的脈沖串寬度持續(xù)時(shí)間；響應(yīng)于所述射束定位數(shù)據(jù)，引導(dǎo)所述第二組激光輸出脈沖的第二脈沖串照射介于第二觸點(diǎn)之間的第二位置上的第二導(dǎo)電性冗余存儲(chǔ)器鏈路，該第二位置不同于所述第一位置，來自所述第二組的至少二個(gè)激光輸出脈沖去除該第二導(dǎo)電性鏈路的不同部份，且所述第二脈沖串切斷介于所述第二觸點(diǎn)之間的該第二導(dǎo)電性鏈路。
28.如權(quán)利要求27的方法，進(jìn)一步包括在大于1kHz的重復(fù)率下，產(chǎn)生所述第一和第二脈沖串。
29.如權(quán)利要求27的方法，進(jìn)一步包括在大于10MHz的重復(fù)率下，產(chǎn)生所述第一和第二組的激光輸出脈沖。
30.如權(quán)利要求27的方法，進(jìn)一步包括在介于大約266nm以及1320nm的波長(zhǎng)下，產(chǎn)生所述第一與第二組的激光輸出脈沖。
31.如權(quán)利要求27的方法，其中該鏈路形成一現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列(field programmable gate array)的一部分。
32.如權(quán)利要求27的方法，其中至少一個(gè)鏈路包含鋁、鉻化物、銅、摻雜多晶硅、二硅酸鹽、金、鎳、鎳鉻合金、鉑、聚合物、氮化鉭、鈦、氮化鈦、鎢、或者硅化鎢。
33.如權(quán)利要求27的方法，進(jìn)一步包括由一CW抽運(yùn)的鎖模的固體激光器而產(chǎn)生所述第一與第二組的激光輸出脈沖。
34，如權(quán)利要求27的方法，進(jìn)一步包括切斷該鏈路而不損傷其下方基底。
35.如權(quán)利要求27的方法，其中所述第一與第二組的激光輸出脈沖具有短于1微微秒的脈沖寬度持續(xù)時(shí)間。
36.如權(quán)利要求27的方法，其中所述第一與第二脈沖串具有類似的能量密度分布。
37.如權(quán)利要求27的方法，其中所述第一組中的各激光輸出脈沖具有大致相同的強(qiáng)度。
38.如權(quán)利要求27的方法，其中所述第一組中的至少二個(gè)激光輸出脈沖具有不同的強(qiáng)度。
39.如權(quán)利要求38的方法，其中所述第一組的激光輸出脈沖包含分別具有第一、第二、與第三強(qiáng)度的按時(shí)間順序排行的第一、第二、與第三脈沖，其中該第一與第三強(qiáng)度小于該第二強(qiáng)度。
40.如權(quán)利要求38的方法，其中所述第一組的激光輸出脈沖包含分別具有第一、第二、與第三強(qiáng)度的按時(shí)間順序排行的第一、第二、與第三脈沖，其中該第一強(qiáng)度既大于該第二強(qiáng)度，也大于該第三強(qiáng)度。
41.如權(quán)利要求27的方法，其中使所述第一與第二脈沖串成形為與傳統(tǒng)的多毫微秒鏈路處理激光脈沖的能量密度分布相匹配。
42.如權(quán)利要求27的方法，其中該射束定位器包含二級(jí)，其移動(dòng)該基底或者該激光射束。
43.如權(quán)利要求27的方法，其中所述第一與第二組脈沖串每個(gè)都包含至少二個(gè)激光輸出脈沖。
44.如權(quán)利要求27的方法，其中該鏈路具有小于1μm的寬度。
45.如權(quán)利要求27的方法，其中的各鏈路形成一鏈路結(jié)構(gòu)的一部分，該鏈路結(jié)構(gòu)包含重疊該鏈路的一鈍化層，其中該鈍化層通過所述激光輸出脈沖和所述鈍化層之間的非熱交互作用而去除，其中來自各組的至少一個(gè)激光輸出脈沖去除該鈍化層的0.01-0.2微米的子層，其中來自各組的至少一個(gè)激光輸出脈沖去除該鏈路的0.01-0.03微米的子層，所述方法進(jìn)一步包括在大于10MHz的重復(fù)率下，產(chǎn)生所述第一和第二組的激光輸出脈沖；及在大于1kHz的重復(fù)率下，以介于大約200nm與1320nm之間的波長(zhǎng)而由一抽運(yùn)的鎖模的固體激光器產(chǎn)生所述第一與第二組的激光輸出脈沖的脈沖串。
46.一種利用激光輸出來切斷導(dǎo)電性鏈路的激光器系統(tǒng)，該導(dǎo)電性鏈路位于基底上所制作電路中的各對(duì)導(dǎo)電性觸點(diǎn)之間，所述激光器系統(tǒng)包括一抽運(yùn)源(pumping source)，用以提供抽運(yùn)光；一激光共振器，適用以接收該抽運(yùn)光并且發(fā)射出激光脈沖，每個(gè)該激光脈沖都具有短于25微微秒的脈沖寬度持續(xù)時(shí)間，該共振器包含一固體激光器(lasant)；一鎖模裝置，用于將該激光共振器鎖模；一脈沖串選通裝置，用于將激光脈沖組分離成為離散的激光輸出脈沖串，使得每個(gè)脈沖串都包含至少二個(gè)激光脈沖并具有短于500毫微秒的脈沖串寬度持續(xù)時(shí)間；一射束定位系統(tǒng)，用于改變介于所述鏈路與激光輸出所造成的激光光點(diǎn)之間的相對(duì)位置；及一激光器系統(tǒng)控制器，用于協(xié)調(diào)該射束定位系統(tǒng)與脈沖串選通裝置，使得各脈沖串中激光脈沖的激光光點(diǎn)在空間上相鄰并且實(shí)際上重疊，且各脈沖串照射單一鏈路。
47.如權(quán)利要求46的激光器系統(tǒng)，其中該鏈路在進(jìn)行中得到處理。
48.如權(quán)利要求46的激光器系統(tǒng)，其中該脈沖串在大于一千赫茲的重復(fù)率下產(chǎn)生。
49.如權(quán)利要求46的激光器系統(tǒng)，其中該激光輸出脈沖在大于10兆赫茲的重復(fù)率下產(chǎn)生。
50.如權(quán)利要求46的激光器系統(tǒng)，其中各鏈路形成一鏈路結(jié)構(gòu)的一部分，其包含重疊該鏈路的一鈍化層。
51.如權(quán)利要求50的激光器系統(tǒng)，其中該鈍化層通過所述激光輸出脈沖和鈍化層之間的非熱交互作用而去除。
52.如權(quán)利要求50的激光器系統(tǒng)，其中來自各組的至少一個(gè)激光輸出脈沖去除該鈍化層的一0.01-0.2微米的子層。
53.如權(quán)利要求51的激光器系統(tǒng)，其中來自各組的至少一個(gè)激光輸出脈沖去除該鏈路的一0.01-0.03微米的子層。
54.如權(quán)利要求46的激光器系統(tǒng)，其中來自各組的至少一個(gè)激光輸出脈沖去除該鏈路的一0.01-0.03微米的子層。
55.如權(quán)利要求54的激光器系統(tǒng)，其中至少一個(gè)鏈路包含鋁、鉻化物、銅、摻雜多晶硅、二硅酸鹽、金、鎳、鎳鉻合金、鉑、聚合物、氮化鉭、鈦、氮化鈦、鎢、或者硅化鎢。
56.如權(quán)利要求46的激光器系統(tǒng)，其中該鏈路通過所述激光輸出脈沖和鏈路之間的非熱交互作用而去除。
57.如權(quán)利要求46的激光器系統(tǒng)，其中該激光輸出脈沖組以介于大約200nm以及1320nm之間的波長(zhǎng)產(chǎn)生。
58.如權(quán)利要求46的激光器系統(tǒng)，其中該激光輸出脈沖組由一CW抽運(yùn)的鎖模的固體激光器產(chǎn)生。
59.如權(quán)利要求46的激光器系統(tǒng)，其中該鏈路被切斷而不損傷其下方基底。
60.如權(quán)利要求46的激光器系統(tǒng)，其中該脈沖串具有類似的能量密度分布。
61.如權(quán)利要求46的激光器系統(tǒng)，其中在各組中的各激光輸出脈沖具有大致相同的強(qiáng)度。
62.如權(quán)利要求46的激光器系統(tǒng)，其中在各組中的至少二個(gè)激光輸出脈沖具有不同的強(qiáng)度。
63.如權(quán)利要求46的激光器系統(tǒng)，其中每組激光輸出脈沖包含分別具有第一、第二、與第三強(qiáng)度的按時(shí)間順序排行的第一、第二、與第三脈沖，其中該第一與第三強(qiáng)度小于該第二強(qiáng)度。
64.如權(quán)利要求46的激光器系統(tǒng)，其中各組激光輸出脈沖包含分別具有第一、第二、與第三強(qiáng)度的按時(shí)間順序排行的第一、第二、與第三脈沖，其中該第一強(qiáng)度大于該第二與第三強(qiáng)度。
65.如權(quán)利要求46的激光器系統(tǒng)，其中使各脈沖串成形為與傳統(tǒng)的多毫微秒鏈路處理激光脈沖的能量密度分布相匹配。
66.如權(quán)利要求46的激光器系統(tǒng)，其中該射束定位器包含二級(jí)，其移動(dòng)在所述基底與脈沖串輸出激光所造成的激光光點(diǎn)之間的相對(duì)位置。
67.如權(quán)利要求46的激光器系統(tǒng)，其中每個(gè)脈沖串都包含至少四個(gè)激光輸出脈沖。
68.如權(quán)利要求46的激光器系統(tǒng)，其中該鏈路具有小于一微米的寬度，且所述激光輸出脈沖的波長(zhǎng)在紅外線光區(qū)之內(nèi)。
69.如權(quán)利要求46的激光器系統(tǒng)，其中該脈沖串包含短于200毫微秒的脈沖串寬度持續(xù)時(shí)間。
70.如權(quán)利要求46的激光器系統(tǒng)，其中該激光輸出脈沖在大于10MHz的重復(fù)率下所產(chǎn)生，其中該脈沖串在大于1kHz的重復(fù)率下，以介于大約200nm與1320nm之間的波長(zhǎng)而由一抽運(yùn)的鎖模固體激光器產(chǎn)生，其中每個(gè)鏈路形成一鏈路結(jié)構(gòu)的一部分，該鏈路結(jié)構(gòu)包含重疊該鏈路的一鈍化層，其中該鈍化層由所述激光輸出脈沖以及鈍化層之間的非熱交互作用而去除，其中來自各組的至少一個(gè)激光輸出脈沖去除該鈍化層的一0.01-0.2微米的子層，且其中來自各組的至少一個(gè)激光輸出脈沖去除該鏈路的一0.01-0.03微米的子層。
全文摘要
一種超短激光脈沖運(yùn)用非熱性的方式來切斷傳導(dǎo)鏈路(22)，并提供較寬的處理窗口，消除不需要的HAZ效應(yīng)，并實(shí)現(xiàn)較好的切斷鏈路品質(zhì)。脈沖串的時(shí)間區(qū)間最好為10ns至500ns范圍，而脈沖串中的各激光脈沖的脈沖寬度一般短于25ps、最好短于或等于10ps、而最佳大約為10ps至100fs或者更短。每當(dāng)激光器系統(tǒng)(60)在各鏈路(22)上發(fā)出脈沖串的激光脈沖，可通過傳統(tǒng)激光定位系統(tǒng)(62)而如同單一“脈沖”一樣來處理該脈沖串，從而執(zhí)行進(jìn)行中的鏈路去除而無需停機(jī)，可運(yùn)用傳統(tǒng)的波長(zhǎng)或其諧波。
文檔編號(hào)B23K26/06GK1394358SQ01803586
公開日2003年1月29日 申請(qǐng)日期2001年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月10日
發(fā)明者Y·孫, E·J·史文森, R·S·哈里斯 申請(qǐng)人:電子科學(xué)工業(yè)公司