專利名稱：以修整的激光脈沖用于激光鉆孔之方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于激光處理工件。更清楚地，它有關(guān)一種為了形成通道的目的而用 于多層電子基板或板上激光鉆孔的方法和裝置，以允許在使用自co2激光脈沖的層之間的 電子互連。具體地，它有關(guān)于以修整的激光脈沖在工件上激光鉆孔，該激光產(chǎn)生自一使用脈 沖切片技術(shù)的較長脈沖持續(xù)時間。
背景技術(shù)：
幾乎所有目前生產(chǎn)的電子產(chǎn)品，包括組件，諸如計算機，手機和其它消費電子產(chǎn) 品，由附加電子構(gòu)件至基板或板(以下簡稱基板)建構(gòu)。電子構(gòu)件包括集體電路、謹慎的主 動和被動組件、顯示器和連接?；寰哂袑㈦娮咏M件維持在適當?shù)奈恢?，并提供理想機械、 熱和電性性質(zhì)的構(gòu)件之間的電性連接?；宓湫桶ㄒ唤Y(jié)合導(dǎo)電要件的非導(dǎo)電層或?qū)咏M， 該要件具有與電子構(gòu)件合作的電性功能。形成非導(dǎo)電層的材料可以包括諸如硅或藍寶石的 結(jié)晶材料、諸如非晶硅或玻璃的非晶材料，諸如氧化鋁的燒結(jié)陶瓷材料，或者諸如FR-4、聚 酰亞胺或者ABF的有機材料，或者上述的組合。由一些處理將導(dǎo)體形成在基板上或內(nèi)，其包 括光微影沉積諸如多晶硅、鋁或者銅的導(dǎo)電材料；使用網(wǎng)版印刷或噴墨技術(shù)，將導(dǎo)電油墨沉 積；或者將導(dǎo)電層層壓及/或圖案化在基板上或內(nèi)。這些處理具有必須互連導(dǎo)體的共同點，該導(dǎo)體可將絕緣層或者非導(dǎo)電材料分隔。 電子基板典型是由以平面方式排列的導(dǎo)電和非導(dǎo)電層組成。圖1顯示一多層基板的示意 圖，其由導(dǎo)電或無機層10、12和14所組成，由絕緣或有機層20分隔，其中可以包含一個或 多個加強層24。圖1還顯示一鉆至基板的通孔30，其在導(dǎo)電層10和12之間由導(dǎo)電電鍍36 形成一電性連接。圖2顯示一公知技術(shù)的激光鉆孔系統(tǒng)的示意圖。激光鉆孔系統(tǒng)典型包括一個沿 激光束路徑108發(fā)射激光脈沖的激光102、光束整形光學(xué)124、光束指導(dǎo)光學(xué)128、掃描透鏡 130、控制器112以及一個階段142，其由運動控制裝置(未顯示)用于維持工件140并且在 多達6個軸上移動，其中包括在三個正交軸(X、Y和Z)轉(zhuǎn)換和在三軸(rho、phi和theta) 輪換?？刂破?12指示激光102發(fā)出能量，然后調(diào)整光束指導(dǎo)光學(xué)的運動和階段，以在適當 的時候在適當?shù)牡胤蕉ㄎ还ぜ?。激光鉆孔系統(tǒng)的性能根據(jù)包括生產(chǎn)量和通孔質(zhì)量的標準評 價。決定通孔質(zhì)量的因素包括正確的位置、形狀以及沒有碎片。碎片的定義是材料，其應(yīng)該 已自該通孔移除，或者在由激光鉆孔移除了原先通孔的材料之后，材料又重新沉積于通孔。 具有很少或根本沒有碎片的高質(zhì)量鉆孔是非?？是蟮?，因為它允許在導(dǎo)體和通孔底部以及 側(cè)壁之間良好的機械接觸。提供了一個在通孔底部良好的、有紋理的導(dǎo)電層表面，沒有會使 在導(dǎo)體底部和電鍍之間良好的電性接觸遭「抹黑」的碎片或剩余有機物，進一步提高通孔品 質(zhì)。同時，渴求盡可能保持高的系統(tǒng)生產(chǎn)量，也就是，應(yīng)該盡可能達到以較少的時間鉆一個 通孔。典型鉆孔使用脈沖激光輸出。對于給定的脈沖重復(fù)率，這通常意味著以盡可能符合 渴求質(zhì)量的少數(shù)脈沖鉆該通孔。最后，在一個合理的成本和復(fù)雜性下，渴求實現(xiàn)一個完成上 述所言的系統(tǒng)和方法。
Arai 等大的美國專利號 6，479，788，其讓渡給 Hitachi Via Mechanica, Ltd.，有 著解決這一問題的陳述目的，其由切片一系列的激光脈沖以減少脈沖寬度，其出自長脈沖 期間的一個C02脈沖激光似乎實質(zhì)上是方形脈沖。切片一系列脈沖，其具有逐漸越短的脈 沖，出自具有長脈沖寬度的激光脈沖，其披露于'788專利中，是企圖增加有用的功率以微 型機器制造該基板，同時限制了以長脈沖寬度激光脈沖的激光處理的不必要熱效應(yīng)。圖3 顯示這種類型的范例激光脈沖150。但是，因為在鉆孔處理的過程中所有的脈沖具有實質(zhì)上 相同不變的峰值功率和方形通孔，它未能解決在通孔鉆孔的不同階段中，使用一個優(yōu)化的 激光脈沖功率的輪廓或強度的輪廓以確保最佳的處理結(jié)果的問題，如在開始鉆孔時容積材 料排斥和在通孔鉆孔結(jié)束時通孔底部清理的細微小心的清理。因此，繼續(xù)需要一裝置，該裝置用以在電子組件中激光鉆孔，能夠形成相對無碎 片、高質(zhì)量的通孔，同時避免損害基板或其周圍結(jié)構(gòu)材料并且維持可接受的系統(tǒng)生產(chǎn)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標是提供的一種方法和裝置，以具有在包括電子基板工件中提高微型 機械高質(zhì)量通孔能力的激光處理系統(tǒng)的形式。為了實現(xiàn)上述和其它按照在本發(fā)明的目的之目標，諸如所具體實施和廣泛描述于 此，所揭露的方法及裝置。在某一個實施例，通孔質(zhì)量由特別修整的0)2激光脈沖改進，該脈沖激光以具有一 個能量尖峰發(fā)生在通孔形成開始的激光脈沖期間的某一時間。這具有尖峰的修整脈沖是有 效地以高速在通孔的位置處爆炸噴射出大量的材料，較少的碎片將形成在該通孔的區(qū)域， 或更少重新沉積回到通孔的圍墻。這修整脈沖形狀也將允許脈沖速率增加至超過公知技術(shù) 脈沖所使用的速率，因為該爆炸噴射導(dǎo)致藉該修整脈沖分散激光引發(fā)氣體或等離子體是遠 遠超過公知技術(shù)脈沖，其允許下一個激光脈沖以沒有形成碎片更迅速地射擊在基板上。這 是因為氣體或者等離子體吸收激光能量，從而導(dǎo)致在通孔結(jié)構(gòu)上不必要的熱效應(yīng)。事實上， 等離子體吸收激光能量阻止它到達基板也將減少通孔形成的生產(chǎn)量。能量耦合的高效率有 助于減少抹黑，因快速地執(zhí)行將能量耦合至附著在金屬導(dǎo)體的有機材料，因此可以在金屬 以熱的形式導(dǎo)走該能量前先行移除。在之后通孔鉆孔的階段，可使用不同功率形態(tài)的激光 脈沖或脈沖組，諸如一個具有高斯形狀和尖峰功率的優(yōu)化，其中使用于通孔鉆孔的其它階 段的脈沖是不一定相同的，以確保通孔的底部將清理而不受到抹黑，或分層(底部地區(qū)周 圍的導(dǎo)電材料和絕緣材料的分離)的損害。應(yīng)用于基板的總激光能量必須加以控制，以防 止損害通孔底部周遭的材料或金屬導(dǎo)體。這是由控制修整的脈沖形狀和修整與非修整沖脈 的總數(shù)來實現(xiàn)。修整的脈沖被定義為激光脈沖，其具有領(lǐng)先的邊緣、一個下降的邊緣并且至少有 一個功率尖峰在其中。一些這種類型的整修脈沖的例子以圖表式顯示在圖4和5。這些圖 解瞬間激光功率與時間。整修的脈沖160、180以領(lǐng)先的邊緣162、182、下降邊緣164、184和 功率尖峰166、186為特征。這些功率尖峰適用于快速地將能源耦合入材料而移除，在傳遞 到基板的總能源沒有增加至超出損害會發(fā)生點。修整的脈沖是以在脈沖持續(xù)時間期間發(fā)生的一個或多個功率尖峰為特征。功率尖 峰是以有一個大于脈沖的平均功率的尖峰功率特征。此外，功率尖峰是以有一個少于整個
5脈沖的持續(xù)時間之持續(xù)時間為特征。功率尖峰具有脈沖的平均功率大于10%至100%的尖 峰功率，或更好地是脈沖的平均功率在10%和30%之間。好的功率尖峰有少于脈沖的持續(xù) 時間約25%至約75%的持續(xù)時間，更好地是整個脈沖持續(xù)時間約35%的持續(xù)時間。顯示于圖4和5的脈沖之間差異，關(guān)注在脈沖內(nèi)部的功率尖峰的位置。在圖4中， 該尖峰166發(fā)生在脈沖的領(lǐng)先邊緣附近。具有這種類型的脈沖，該功率尖峰166開始進行材 料的爆炸移除，同時脈沖的殘留繼續(xù)進行材料移除而沒有引起足以損害基板的能量。在圖 5中，該尖峰186發(fā)生在脈沖的領(lǐng)先邊緣附近，然后發(fā)生在脈沖內(nèi)的下降邊緣附近。這個想 法是，最后爆炸的材料噴射會發(fā)生在脈沖結(jié)束的附近，從而進一步清理自通孔的材料。修整 的脈沖參數(shù)的選擇包括脈沖瞬時形狀(強度狀態(tài))、尖峰的波峰脈沖功率、平均脈沖功率、 上升時間、下降時間、瞬時的脈沖寬度，在修整的脈沖之間的間隔時間以及修整的脈沖總量 等。一些系統(tǒng)能夠調(diào)整激光光點尺寸和空間配置。根據(jù)此處所述的方法，脈沖波動在每一 脈沖從0. 1焦耳/平方公分到約100焦耳/平方公分的范圍，或更好地每一脈沖從1. 0焦 耳/平方公分到約10焦耳/平方公分能有效地鉆孔。脈沖持續(xù)時間也是一個重要可選擇 的參數(shù)。脈沖持續(xù)時間可以是從約幾個皮秒到大于數(shù)百微秒的范圍，或更好地是在從一個 納秒(ns)到幾百微秒。圖4和5顯示一起使用修整脈沖160和180以及非修整脈170、172、190和192以 形成通孔。圖4顯示一修整脈沖160，其具有由一矩形脈沖170以及之后的兩個高斯脈沖 172所追隨的單一功率尖峰166。圖5顯示一個修整的脈沖172，其具有由高斯脈沖192、一 矩形脈沖190和另一個高斯脈沖192所追隨的兩功率尖峰。圖4和5也顯示潛在脈沖168、188使用在整修脈沖160、180和非修整脈沖170、 190和192之前和之后。這些脈沖適用于預(yù)熱材料，以使接續(xù)的脈沖能夠更容易地移除材 料。預(yù)熱上升材料的溫度而沒有造成基板周圍的損害。預(yù)熱脈沖低于該臨界值，其可以容 許材料移除。然后該隨后的修整或著不修整的脈沖能開始更迅速地移除材料并且具有更好 的質(zhì)量，因為該材料因該預(yù)熱脈沖已經(jīng)有能量儲存于其中。


圖1是一個多層工件的剖面圖。圖2是一個顯示公知技術(shù)激光鉆孔系統(tǒng)的示意圖。圖3顯示公知技術(shù)激光脈沖。圖4顯示用于通孔鉆孔的修整脈沖、潛在脈沖和非修整脈沖。圖5顯示用于通孔鉆孔的修整脈沖、潛在脈沖和非修整脈沖。圖6是一個顯示多束脈沖整修組件的示意圖。圖7a是一個顯示多束脈沖整修組件的示意圖。圖7b顯示一個用于脈沖的波形，將該脈沖輸入至一脈沖整修組件。圖7c顯示一個用于脈沖的波形，將該脈沖輸出自一脈沖整修組件。圖8顯示多束脈沖整修組件，其由一個E0M和A0M組成。圖9顯示多束脈沖整修組件，其由E0M組成。
具體實施例方式高效鉆高質(zhì)量孔包括實質(zhì)上由最少的激光脈沖從通孔容積移除所有絕緣材料，同 時避免損害周圍基板。鉆孔可以由一個或多個修整脈沖實現(xiàn)，該修整脈沖可能結(jié)合于此處 所述的潛在脈沖和非修整脈沖。三個脈沖測量有關(guān)于通孔鉆孔。第一項是峰值功率，以瓦 表示，其中在脈沖持續(xù)時間期間量測達成的最高瞬時功率。第二項是能量，其計算越過脈沖 持續(xù)時間的整合功率。當光斑大小是列入考慮，通量更常使用「焦耳/平方公分」這一個單 位。第三項是功率的型態(tài)。它是隨時間應(yīng)用于通孔位置的激光能量以多快的速度變化。最大激光脈沖通量取決于正在鉆孔的基板的損傷害臨界值。過高的通量可能會損 害周圍基板。損害周圍基板可以鄰近通孔的層的分層形式呈現(xiàn)，或者損害已曝露的通孔底 部的導(dǎo)體。另一種損害的形式是底切，其中不需要的材料從通孔移除。典型底切會導(dǎo)致通 孔的底部有比頂部直徑較大的直徑，結(jié)果通孔具有一反向錐型，從而抑制通孔的電鍍。底切 可能由使用一過高的通量鉆孔而導(dǎo)致。由提供足夠功率使用修整脈沖可以減輕這些損害的 來源以清理自通孔的材料，同時減少所用的通量。其中總脈沖通量的限制取決于避免基板的損害，材料移除是脈沖尖峰功率的函 數(shù)，也是功率型態(tài)或脈沖形狀的函數(shù)。在能量可能以熱擴散形式消散之前，更高的尖峰功 率和渴求的功率型態(tài)的正確結(jié)合將能量耦合至基板材料，從而在某一特定容積集中能量和 自通孔位置噴射出材料以在更高速度下爆炸地移除。當平靜后，爆炸地噴射材料不太可能 再次沉淀在通孔容積中，因此促使更加清潔，較多無碎片之通孔。當鉆孔進入了通孔底部區(qū) 域，必須處理的重大問題是已不再有一個較大的材料容積去移除，而是一個有限的材料容 積，但它是正緊接著一作為散熱器的導(dǎo)電層?？是蟮募す饷}沖參數(shù)是一尖峰，其像具有足夠 高的尖峰功率和足夠窄的脈沖寬度的一脈沖形狀。這往往消除絕緣體在通孔底部的導(dǎo)電材 料的抹黑。過低的通量和抹黑仍然存在。過高的通量和導(dǎo)體或絕緣材料的底部將變成損 害。能量由渴求地速度與形態(tài)快速地耦合到絕緣材料以有效地移除絕緣材料而未損害通孔 底部的結(jié)構(gòu)。為了精確表示修整脈沖的特點，一種代表和測量脈沖的方法必須決定。一個表示 激光脈沖特點的方法是以附圖示意隨時間變化的脈沖的瞬時功率水平，也稱為功率形態(tài)。 顯示圖4和5以舉例說明這種類型的圖表。激光脈沖如此附圖有一開始、結(jié)束和持續(xù)時間。 一種定義脈沖持續(xù)時間的方式是定義脈沖的開始，或者上升邊緣162、182，如同在一時候點 該脈沖功率實質(zhì)上從零上升到一個非零值。該脈沖將繼續(xù)在該水平之上直到脈沖結(jié)束，該 脈沖結(jié)束定義成下降的邊緣164、184，此時脈沖功率再次實質(zhì)上返回零。然后持續(xù)時間定義 成這些點之間的時間。此由典型使用的半高寬(full width at halfmaximum, FWHM)方法 來衡量以量測相對地簡單形狀脈沖，例如那些具有實質(zhì)地高斯形狀的脈沖，對于更復(fù)雜的 脈沖形狀，該FWHM量測不能提供一個有意義的特點。特別是，當FWHM應(yīng)用于修整脈沖并且當 評估脈沖參數(shù)以使用形成通孔不相關(guān)的其它重要因素時，其可以大大歪曲脈沖持續(xù)時間。另一項脈沖持續(xù)時間的量測用于復(fù)雜的脈沖形狀，諸如修整脈沖，起因于該時間 整合正方(Tis)的方法。這種方法相關(guān)于二階矩或者統(tǒng)計上的標準差測量。持續(xù)時間由該 公式計算
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此處I (t)是作為時間函數(shù)的脈沖功率強度。這兩個建議測量脈沖持續(xù)時間的方 法，以圖形或由Tis，將產(chǎn)生較FWHM量測更準確地復(fù)雜脈沖持續(xù)時間的量測。在本發(fā)明中，通孔質(zhì)量由調(diào)整激光脈沖形狀控制，以產(chǎn)生渴求的結(jié)果。在此情況 下，隱蔽通孔所在之處正進行鉆孔以通過絕緣材料到達基板內(nèi)的非有機層，該通孔的碎片 主要來自兩個來源。第一是鉆孔后殘留于金屬導(dǎo)體上的絕緣材料，也被稱為「抹黑」。因為 抹黑是較通孔的容積更難以從通孔的底部將絕緣材料移除，抹黑導(dǎo)致后來的金屬化合物從 鉆孔位置進行導(dǎo)熱。這意味著，當金屬導(dǎo)體開始暴露，它需要更多的能量使殘留的材料自導(dǎo) 體移除。能源不能簡單地增加，因為太多傳遞到金屬導(dǎo)體的能量將金屬導(dǎo)體的表面首先熔 化，使其平坦并且因此能夠減少與隨后的電鍍機械地結(jié)合。在脈沖中給予足夠的能量，該導(dǎo) 電材料最終將被移除，因此戰(zhàn)勝鉆孔通孔的目的。所描述于此處的修整激光脈沖，由提供一個簡短的、高能量功率脈沖的材料以減 輕該電介質(zhì)抹黑的問題。這可作為將能量耦合到材料之用，在能量有機會傳播到金屬導(dǎo)體 并將于此處快速地消散之前。這種由金屬導(dǎo)體快速的能量消散，其降低激光移除材料的能 力。每單位時間更多的能量耦合至材料以移除之，在激光光點周圍的材料的溫度立即增加， 從而促進材料的移除或者切除，材料所在之處直接變成等離子體，或者由熱處理，其中的材 料被汽化或沸騰，當它從一個液體轉(zhuǎn)變成氣體。不包含功率尖峰部分的脈沖有助于這工藝， 同時保持的總能量低于會造成基板損害的水平。另一個在鉆孔通孔處的碎片的來源是有機材料重新沉淀于通孔的側(cè)壁。這種重新 沉淀是由于激光脈沖非但不能完全將有機材料自通孔噴射，而且不是將有機材料汽化或液 化就是轉(zhuǎn)化成等離子體所造成。這種等離子體/氣化/液化材料的云狀物有時稱為「羽」。 當通孔壁降溫，這些等離子體、液化或汽化的材料重新沉積在通孔壁，于此處形成一層并且 歪曲側(cè)壁的錐形，其使隨后電鍍材料緊黏側(cè)壁變得更加困難。修整脈沖減輕這種類型的碎 片聚集，當材料因脈沖成為離子化、熔化或者汽化時，將自材料通孔容積爆炸地噴射出。爆 炸噴射材料是直接相關(guān)于所用脈沖的尖峰功率。高尖峰功率將能量集中在一個材料的容 積，在能量能以熱彌漫或傳遞自該容積。這種暫時的、局部加熱有助于用在自通孔處的材料 噴射，從而減輕因通孔表面材料的再次沉淀所造成的碎片。另一種渴求的修整脈沖特點是，它們可實現(xiàn)上述指出的結(jié)果，同時盡可能減少脈 沖的總能量。將功率尖峰增加至一個普通脈沖，脈沖的總能量是比如果提高到渴求水平的 整個脈沖的尖峰功率小。這總能量最大限度地減少防止對通孔或周圍基板的損害。第一種 類型的損害要考慮的就是對通孔的形態(tài)損害。在鉆孔過程中過多的能量可能會導(dǎo)致通孔變 成底切，其中通孔的底部大于頂部。這會造成隨后電鍍步驟的問題，因為這是難以將電鍍材 料適當流動入一形成反向錐形的孔中。第二種類型的損害可歸因過剩的能量在鄰近正鉆孔 區(qū)域的基板上或內(nèi)之層的分層，由于過剩的熱打破層之間的結(jié)合。這典型出現(xiàn)在結(jié)合至鄰 近通孔或通孔周圍的基板表面的導(dǎo)體上。內(nèi)部導(dǎo)體層也可由同一工藝分層。由控制總能量， 修整脈沖減輕這兩種類型的損害。在某一個實施例中，修整脈沖還可以建造自長持續(xù)時間脈沖，該脈沖典型由激光
8產(chǎn)生并用于微機械加工應(yīng)用。一可用在這個應(yīng)用中的范例激光，其是一鉆石E-400液化冷 卻RF激發(fā)C02激光，由美國加州Santa Clara，Coherent有限公司所制造。圖6顯示引發(fā)自 長持續(xù)時間脈沖的修整脈沖的組件示意圖。圖6顯示一激光束200，其進入第一雙方向光束 偏轉(zhuǎn)裝置201。這個裝置201可以偏轉(zhuǎn)一傳入激光束200，其憑借射頻(RF)輸入204。在這 個例子中，RF輸入204可以關(guān)掉，在這種情況下，激光束繼續(xù)不變的通過光束偏轉(zhuǎn)器201，或 設(shè)定成兩個頻率之其一。當RF輸入204設(shè)定成第一頻率，部分激光束200將以角0 1206偏 轉(zhuǎn)。當RF輸入204設(shè)定成第二頻率，部分激光束200將以角0 2208偏轉(zhuǎn)。否則，光束偏轉(zhuǎn) 裝置202，其經(jīng)歷RF輸入205，可以將部分輸入激光束200以一個或兩個角度偏轉(zhuǎn)，0 1210 或0 2212。如果沒有頻率輸入至裝置202，激光束200繼續(xù)至光束儲存214。注意，這些裝 置可以將激光束憑借頻率輸入在各種角度偏轉(zhuǎn)。只選擇兩個偏轉(zhuǎn)角作為一說明例。再者， 在憑借振幅RF信號輸入到裝置201、202的振幅的任何特定時候中，這些裝置具有偏轉(zhuǎn)部分 輸入光束功率的能力。經(jīng)偏轉(zhuǎn)的輸入光束200的功率百分比單調(diào)地隨RF信號的信號強度 改變，最多可在80%或更高的光束百分比偏轉(zhuǎn)。多種技術(shù)可以用作光束偏轉(zhuǎn)裝置。在某一 實施例，聲光偏轉(zhuǎn)器(A0D)用于將激光束以一個或多個方向偏轉(zhuǎn)。在這種情況下，所選頻率 的振幅輸入到裝置以決定有多少輸入激光束在任何特定的時候偏轉(zhuǎn)。這使得一個任意波形 由控制電子發(fā)射至A0D，然后再現(xiàn)波形以偏轉(zhuǎn)激光束功率。電光偏轉(zhuǎn)器(E0D)與其它光學(xué) 組件，諸如偏振器，也可以用來達到同樣的效果，該效果為具有更快且短于1納秒的響應(yīng)時 間；此種能力將能應(yīng)用于在修整脈沖形態(tài)變化中實現(xiàn)一個快速變化率。圖7a顯示一范例裝置創(chuàng)建，其從單一的激光束輸入引發(fā)兩個修整脈沖激光束。圖 7a顯示兩個單偏轉(zhuǎn)光束偏轉(zhuǎn)裝置220、224，具有輸入激光束218和偏轉(zhuǎn)輸出路徑222、226 和傳輸原本激光束218截至一光束儲存204。偏轉(zhuǎn)光束標示為「B1」及「B2」。圖7b顯示脈 沖形狀228沿激光束218輸入至第一偏轉(zhuǎn)組件220。第一偏轉(zhuǎn)組件可以將部分激光束沿路 徑222偏轉(zhuǎn)，標示為「B1」，或者將激光束108傳遞至第二光束偏轉(zhuǎn)組件224。同樣，光束偏 轉(zhuǎn)組件226可將部分輸入光束218沿光束輸出路徑226偏轉(zhuǎn)，標示為「B2」，或者允許它繼續(xù) 傳遞到光束轉(zhuǎn)儲204。圖7c顯示一此工藝的示范結(jié)果。上圖，標示為「B1」，顯示激光脈沖 沿光束路徑222輸出。如此處所示，第一光光束偏轉(zhuǎn)組件220已造成部分常持續(xù)時間輸入 脈沖228偏轉(zhuǎn)，從而形成脈沖230、232和234。同樣，第二光束偏轉(zhuǎn)組件224將輸入激光束 偏轉(zhuǎn)以形成沿輸出光束路徑226的脈沖240、242和244。請注意，在圖表顯示之間的虛線， 這兩個偏轉(zhuǎn)組件220和224可以兩者擇一地將輸入光束228偏轉(zhuǎn)到兩組不同或相同之用于 多個位置通孔鉆孔的修整脈沖。在立即發(fā)明的另一個實施例顯示于圖8，激光束248直接對到一波片250，其將激 光束248的偏振準備，以至于一電光調(diào)節(jié)器(E0M)252可能導(dǎo)致激光束的偏極角度重組，其 憑借自控制器(未顯示)至E0M的輸入252。然后激光束穿過一偏振分束器254，其將輸入 激光束光束248分配成分配光束258，260。從激光束248的功率將分配在光束258和260 之間，其范圍從實質(zhì)上功率100%的激光束258至實質(zhì)上功率100%的激光束260，其憑借偏 振角而定。圖9顯示本立即發(fā)明之另一個實施例，其使用E0M 304,314以修整及/或偏轉(zhuǎn)的 激光束298、300。在運作中，激光束290通過波片292發(fā)送以準備用于E0M 294的工藝。根 據(jù)自控制器(未顯示)的輸入，E0M 294改變光束的偏振。然后，改變的光束295將輸入至一偏振分束器296，此處激光束被分配在輸出光束298、300之間。該包含改變光束295的能 量分配在輸出光束298、300之間，其憑借自EOM 294的激光束輸出的偏振角。激光束298穿 過波片302，其準備用于EOM 304工藝的光束，其憑借自控制器(未顯示)的輸入進而旋轉(zhuǎn) 該光束偏振角。偏振分束器304不是通過該激光束功率308的一定比例，就是憑借偏振角 將激光束310偏轉(zhuǎn)，因此，由輸入適當信號至EOM 304而可將沿路徑308傳送的激光脈沖重 組以取得一渴求的形狀。請注意，不是激光束308就是310可進行重組，以達到具有該組件 渴求的脈沖形狀，然而，在同一時間理想，將該渴求脈沖形狀輸出至激光束路徑308或310 其中之一，其它激光束路徑將傳達一個激光脈沖的功率，其不為渴求脈沖所用的功率，并且 通常傳達一個具有不期望的脈沖形狀的脈沖。這種脈沖是必不是被封鎖，就是發(fā)送到轉(zhuǎn)儲 (未顯示)。以類似的方式，激光束路徑300可選轉(zhuǎn)向鏡301重新指向，并且然后通過波片 312發(fā)送以準備用于EOM 314工藝的光束，其可重組地旋轉(zhuǎn)在控制器(未顯示)方向的下光 束300的偏振角。憑借于偏振角，偏振分束器316傳遞318或偏轉(zhuǎn)320該激光束，從而實現(xiàn) 上述脈沖修整。在運作中，本發(fā)明的實施例顯示于圖6、圖7a、圖8或圖9，其可以結(jié)合如圖2所示 的公知技術(shù)的激光鉆孔儀器，以引發(fā)一個能夠履行修整脈沖通孔的激光鉆孔能力，其一個 或多個激光束至一個或多個工件。較佳的激光波長是在光譜范圍從大約150納米到2000納米，并且包括，但不受限 于從9微米到10. 6微米，或者其從CO2激光二次簡諧。技術(shù)人員將認識到，在其它合適波 長的激光發(fā)光輸出脈沖是可商用并且可聘雇。簡諧轉(zhuǎn)換工藝描述于V. G. Dmitriev等人，非 線性光學(xué)晶體的手冊，138-141，SringerVerlag,紐約，1991ISBN 30540-53547-0。這為本領(lǐng)域技術(shù)人員將明顯看出，在不違背基本原則下，本發(fā)明的上述實施例的 細節(jié)可執(zhí)行多種變化。因此，本發(fā)明的范疇應(yīng)只取決于申請的權(quán)利要求范圍。
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權(quán)利要求
1.一種改善的方法，用于在一具有一層導(dǎo)電材料及一層絕緣材料的電子基板上形成通 孔，其包括以下步驟以激光產(chǎn)生激光脈沖、以光學(xué)組件調(diào)整該激光脈沖、以及指引該激光脈沖以撞擊該電 子基板，該已經(jīng)調(diào)整且指引的激光脈沖由脈沖參數(shù)所定義，其改善包含進一步步驟選擇至少一個該脈沖參數(shù)；以該激光配合該光學(xué)組件，產(chǎn)生至少一個激光脈沖符合該至少一個所選的脈沖參數(shù)；以及指引該至少一個激光脈沖以移除定義該通孔的該電子基板的預(yù)期量絕緣材料，而沒有 對該通孔附近的基板造成實質(zhì)的損害，從而鉆出該孔，其中該至少一個所選脈沖參數(shù)是至 少一個修整脈沖的應(yīng)用，該修整脈沖包括至少一個功率尖峰，其特點是一具有大于脈沖的 平均功率約20%的尖峰功率以及少于脈沖的持續(xù)時間約50%的持續(xù)時間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該至少一個所選的脈沖參數(shù)是脈沖寬度，該脈沖寬度 為1至100納秒之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該至少一個所選的脈沖參數(shù)是脈沖通量，該通量為1.0 至10.0焦耳/平方公分之間。
4.一種改善的方法，用于在一具有一層導(dǎo)電材料及一層絕緣材料的電子基板上形成通 孔，其包括以下步驟以激光產(chǎn)生激光脈沖、以光學(xué)組件調(diào)整激光脈沖、以及指引該激光脈沖以撞擊該電子 基板，該已經(jīng)調(diào)整且指引的激光脈沖由脈沖參數(shù)所定義，其改善包含進一步步驟選擇至少一個該脈沖參數(shù)；以該激光配合該光學(xué)組件，產(chǎn)生至少一個激光脈沖符合該至少一個所選的脈沖參數(shù)；以及指引該至少一個激光脈沖以移除定義該通孔的該電子基板的預(yù)期量的絕緣材料，而沒 有對該通孔附近的基板造成實質(zhì)的損害，從而鉆出該孔，其中該所選脈沖參數(shù)是包含至少 一個修整脈沖，該修整脈沖包括至少一個功率尖峰，其特點是一具有大于脈沖的平均功率 約20%的尖峰功率以及少于脈沖的持續(xù)時間約50%左右的持續(xù)時間，其中該所選脈沖參 數(shù)進一步包括至少一個潛在脈沖，該潛在脈沖包括少于該修整脈沖的平均功率50%的尖峰 功率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中該至少一個所選的脈沖參數(shù)是脈沖寬度，該脈沖寬度 為1至100納秒之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中該至少一個所選的脈沖參數(shù)是脈沖通量，該通量為1.0 至10.0焦耳/平方公分之間。
7.一種改善的系統(tǒng)，用于以至少一個激光脈沖在電子基板上形成通孔，該系統(tǒng)包括控 制器、激光和光學(xué)組件，該基板皆具有導(dǎo)電層和絕緣層，并且該激光脈沖由脈沖參數(shù)所定 義，其改善包括控制器，其可運作于連接該激光和該光學(xué)組件以產(chǎn)生至少一個符合該脈沖參數(shù)之激光 脈沖并且指引它們至該基板，該至少一個激光脈沖運作以移除定義為該通孔的該電子基板 的預(yù)期量的絕緣材料，其中該至少一個脈沖參數(shù)是至少一個修整脈沖，該修整脈沖包括至 少一個功率尖峰，其特點是一具有大于脈沖的平均功率約20%的尖峰功率以及少于脈沖的持續(xù)時間約50%的持續(xù)時間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中該至少一個脈沖參數(shù)是脈沖寬度，該脈沖寬度為1至 100納秒之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中該至少一個脈沖參數(shù)是脈沖通量，該通量為1.0至 10.0焦耳/平方公分之間。
10.一種改善的系統(tǒng)，用以至少一個激光脈沖在電子基板上形成通孔，該系統(tǒng)包括控制 器、激光和光學(xué)組件，該基板皆具有導(dǎo)電層和絕緣層，并且該至少一個激光脈沖由脈沖參數(shù) 所定義，其改善包括控制器，其可運作于連接該激光和該光學(xué)組件以產(chǎn)生至少一個符合該脈沖參數(shù)的激光 脈沖并且指引它們至該基板，該至少一個該激光脈沖運作以移除定義為該通孔的該基板的 預(yù)期量的絕緣材料，其中該至少一個脈沖參數(shù)包括至少一個修整脈沖，該修整脈沖包括至 少一個功率尖峰，其特點是一具有大于脈沖的平均功率約20%的尖峰功率以及一少于脈沖 的持續(xù)時間約50%的持續(xù)時間，其中該至少一個脈沖參數(shù)進一步包括至少一個潛在脈沖， 該潛在脈沖包括少于該修整脈沖的平均功率50%的尖峰功率。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中該至少一個脈沖參數(shù)是脈沖寬度，該脈沖寬度為1至 100納秒之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中該至少一個脈沖參數(shù)是脈沖通量，該通量為1.0至 10.0焦耳/平方公分之間。
全文摘要
用于在一電子基板鉆孔(30)增進的方法和裝置，其具有激光脈沖(160、170、172、180、190、192)，其中使用一個或多個修整脈沖(160、180)，以減少碎片留在通孔，同時保持系統(tǒng)的生產(chǎn)量并且避免對基板的損害。一修整的脈沖是一激光脈沖，其具有功率尖峰(166、186)的特點，該功率尖峰具有一個高于該脈沖的平均功率10％的尖峰功率和維持少于該脈沖的持續(xù)時間50％。顯示用于切片較長持續(xù)時間脈沖以創(chuàng)造修整脈沖的方法和裝置。
文檔編號H01S3/10GK102007653SQ200980110362
公開日2011年4月6日 申請日期2009年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月24日
發(fā)明者哈迪·桂格, 孫云龍, 強漢森·布萊恩, 拜爾德·布萊恩, 松本久, 類維生 申請人:伊雷克托科學(xué)工業(yè)股份有限公司