專利名稱：用于動(dòng)態(tài)生成經(jīng)剪裁的激光脈沖的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種激光處理系統(tǒng)。本發(fā)明還特別有關(guān)于一種激光系統(tǒng)與方法，用 于動(dòng)態(tài)地生成與監(jiān)視多個(gè)激光脈沖，其具有被剪裁以處理特定目標(biāo)結(jié)構(gòu)的各時(shí)間輪廓。
背景技術(shù)：
此等被使用于處理動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存(DRAM)與其它裝置的激光處理系統(tǒng)，通常 使用一種Q-切換二極管泵固態(tài)激光。當(dāng)處理內(nèi)存裝置時(shí)，例如通常使用單一激光脈沖以切 斷一電性傳導(dǎo)連接結(jié)構(gòu)。在另一個(gè)工業(yè)應(yīng)用中，使用Q-切換二極管泵固態(tài)激光，以修改離 散與嵌入式組件的電阻值。一些激光處理系統(tǒng)使用不同操作模式以實(shí)現(xiàn)不同功能。例如，此由在美國(guó)Oregon 州Portland市的Electro Scientific Industries, Inc.(其為本申請(qǐng)案的受讓人)所可 獲得的ESI Model 9830，使用一種二極管泵Q切換釹-攙雜-釔-釩(Nd: YV04)激光，而 以大約50千赫茲的脈沖重復(fù)頻率操作，用于將半導(dǎo)體內(nèi)存與相關(guān)裝置作激光處理。此激光 系統(tǒng)提供脈沖激光輸出，用于處理連接結(jié)構(gòu)；以及連續(xù)波(CW)激光輸出，用于掃瞄光線至 工作目標(biāo)。作為另一個(gè)例子,此亦由Electro Scientific Industries, Inc.可獲得的ESI Model 9835，使用一種二極管泵Q切換三倍頻率Nd:YV04激光，用于將半導(dǎo)體內(nèi)存與相關(guān)裝 置作激光處理。此激光系統(tǒng)使用在大約50千赫茲的PRF的第一脈沖激光輸出，用于處理連 接結(jié)構(gòu)；以及使用在大約90千赫茲的PRF的第二脈沖激光輸出，用于掃瞄光線至工作目標(biāo)。 在一些系統(tǒng)中，較高的PRF(例如，大約100千赫茲)亦為可能。通常，由此等激光系統(tǒng)所產(chǎn) 生激光脈沖的脈沖寬度是功能上取決于所選擇的PRF，而并非可以依據(jù)此等目標(biāo)結(jié)構(gòu)之間 或其它過(guò)程變量之間的差異而獨(dú)立地調(diào)整。一些系統(tǒng)已使用經(jīng)剪裁脈沖形狀以處理工件。例如，美國(guó)專利案號(hào) USP7, 348，516 (其被讓與本申請(qǐng)案的受讓人)說(shuō)明此種激光技術(shù)，其中，此在內(nèi)存芯片或其 它集成電路(IC)芯片上導(dǎo)電連接的激光處理是通過(guò)使用激光脈沖的激光系統(tǒng)與方法而達(dá) 成，此等激光脈沖具有特殊剪裁的強(qiáng)度輪廓(脈沖形狀)，而用于較佳的處理質(zhì)量與良率。 作為另一個(gè)例子，美國(guó)專利案號(hào)USP7，126，746(其被讓與本申請(qǐng)案的受讓人)說(shuō)明一種使 用激光處理系統(tǒng)的方法，其能夠使用多個(gè)激光脈沖時(shí)間輪廓，以處理在一或更多個(gè)半導(dǎo)體 硅片上的半導(dǎo)體工件結(jié)構(gòu)。通常，一連接處理系統(tǒng)中有數(shù)個(gè)激光脈沖參數(shù)，以界定激光材料的交互作用。除了 激光波長(zhǎng)以外，此等參數(shù)包括空間特征(例如光點(diǎn)尺寸、腰位置、以及橢圓率)與時(shí)間特 征(例如尖峰功率、脈沖能量、脈沖寬度、以及脈沖形狀)。為了提供可以在多個(gè)連接處理 系統(tǒng)上重復(fù)的扎實(shí)過(guò)程，此等激光脈沖參數(shù)可以為(a)通過(guò)設(shè)計(jì)而被動(dòng)地控制、且在制造 期間測(cè)量，以證實(shí)其性能表現(xiàn)；(b)經(jīng)由周期地實(shí)施校準(zhǔn)而控制；或(c)以回饋回路主動(dòng)地 測(cè)量與控制。在某些激光處理系統(tǒng)中(例如經(jīng)剪裁脈沖激光處理系統(tǒng)中)，此方法(c)可以 提供較方法(a)或(b)更大彈性。典型的激光處理系統(tǒng)通常以不同方式監(jiān)視各種激光參數(shù)。例如，表1總結(jié)有關(guān)于激光脈沖過(guò)程參數(shù)控制的目前技術(shù)狀態(tài)。表 權(quán)利要求
一種用于以激光處理工件的方法，該方法包括選擇一處理目標(biāo)，所選擇的該目標(biāo)對(duì)應(yīng)于與一預(yù)先界定時(shí)間脈沖輪廓有關(guān)的一目標(biāo)種類，其被剪裁以用于包含于該目標(biāo)種類中的目標(biāo)型式；根據(jù)激光系統(tǒng)輸入?yún)?shù)以產(chǎn)生一激光脈沖，所述參數(shù)被組態(tài)，以依據(jù)該預(yù)先界定時(shí)間脈沖輪廓成形該激光脈沖；偵測(cè)所產(chǎn)生的該激光脈沖；將所產(chǎn)生的該激光脈沖與該預(yù)先界定時(shí)間脈沖輪廓比較；以及根據(jù)此比較而調(diào)整所述激光系統(tǒng)輸入?yún)?shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該預(yù)先界定時(shí)間脈沖輪廓的一第一部份包 括在一第一時(shí)間期間的一功率突波，且該預(yù)先界定時(shí)間脈沖輪廓的一第二部份包括在一第 二時(shí)間期間的一功率高原，其中該第一時(shí)間期間實(shí)質(zhì)上短于該第二時(shí)間期間。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該比較包括測(cè)量所偵測(cè)的該激光脈沖的一 或更多個(gè)特征，其由包括以下所構(gòu)成的群組選出一尖峰脈沖功率、一脈沖上升時(shí)間、以及 一脈沖期間。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，測(cè)量該脈沖期間包括當(dāng)該脈沖功率大約等 于該尖峰脈沖功率的一預(yù)定百分比，決定一第一時(shí)間與一最后時(shí)間之間的一時(shí)間間隔。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，測(cè)量該脈沖期間包括決定由一方程式所界 定脈沖期間的時(shí)間積分平方(Tis)τ — {\mdt)2 18 ~ \l\t)dt，其中，i(t)為在功率對(duì)時(shí)間中的脈沖曲線。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括相較于與該目標(biāo)種類有關(guān)的該預(yù)先 界定時(shí)間脈沖輪廓，而決定所偵測(cè)的該激光脈沖的統(tǒng)計(jì)度量。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，該統(tǒng)計(jì)度量是由以下所構(gòu)成的群組選出一 標(biāo)準(zhǔn)差、一時(shí)間導(dǎo)數(shù)的該標(biāo)準(zhǔn)差、一均方根(RMS)、以及一絕對(duì)誤差的積分。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該預(yù)先界定時(shí)間脈沖輪廓包括對(duì)應(yīng)于在該 第一時(shí)間期間中的一第一脈沖特征的該第一部份，與對(duì)應(yīng)于在該第二時(shí)間期間中的一第二 脈沖特征的該第二部份，以及其中該比較包括通過(guò)測(cè)量對(duì)應(yīng)于該突波的最大功率的一尖 峰高度，而將對(duì)應(yīng)于該預(yù)先界定時(shí)間脈沖輪廓的該第一部份的該突波特征化。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括測(cè)量對(duì)應(yīng)于一時(shí)間間隔的一寬度， 該時(shí)間間隔是介于大約等于一預(yù)定功率位準(zhǔn)的該突波功率位準(zhǔn)的該第一時(shí)間與該最后時(shí) 間之間，該預(yù)定功率位準(zhǔn)是在該突波的該尖峰高度與對(duì)應(yīng)于該預(yù)先界定時(shí)間脈沖輪廓的該 第二部份的一最大功率位準(zhǔn)之間。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括測(cè)量一尖峰時(shí)間，其對(duì)應(yīng)于該突波 的該功率位準(zhǔn)的該第一時(shí)間與該最后時(shí)間的一平均，而該突波的該功率位準(zhǔn)大約等于該突 波的該尖峰高度的一預(yù)定百分比。
11.一種用于處理工件的激光處理系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括一控制器，其被組態(tài)成選擇一處理目標(biāo)，所選擇的該目標(biāo)對(duì)應(yīng)于與一預(yù)先界定時(shí)間脈 沖輪廓有關(guān)的一目標(biāo)種類，該輪廓被剪裁以用于包含于該目標(biāo)種類中的目標(biāo)型式；一激光源，其被組態(tài)成根據(jù)從該控制器所接收的激光系統(tǒng)輸入?yún)?shù)，而產(chǎn)生一激光脈 沖，所述激光系統(tǒng)輸入?yún)?shù)被組態(tài)成依據(jù)該預(yù)先界定時(shí)間脈沖輪廓來(lái)成形該激光脈沖；以 及一脈沖偵測(cè)模塊，其被組態(tài)以偵測(cè)所產(chǎn)生的該激光脈沖；其中，該控制器被組態(tài)成將所產(chǎn)生的該激光脈沖的該特征與該預(yù)先界定時(shí)間脈沖輪廓比較，以及根據(jù)該比較而調(diào)整所述激光系統(tǒng)輸入?yún)?shù)。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，該激光源是由以下所構(gòu)成的群組選出一 光纖激光、一主振蕩器光纖功率放大器(MOFPA)、一串聯(lián)光子放大器、以及一切割脈沖激光。
13.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，該脈沖偵測(cè)模塊包括一光偵測(cè)器；一高速模擬-至-數(shù)字轉(zhuǎn)換器；以及一射束分離器，其被組態(tài)成將該激光脈沖導(dǎo)引至該光偵測(cè)器與所選擇的該目標(biāo)。
14.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，該比較包括當(dāng)此脈沖功率大約等于一最 大脈沖功率的一預(yù)定百分比時(shí)，決定一第一時(shí)間與一最后時(shí)間之間的一時(shí)間間隔。
15.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述該比較包括決定由一方程式所界定 一脈沖期間的一時(shí)間積分平方(Tis)
16.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，該控制器還被組態(tài)以相較于與該目標(biāo)種 類有關(guān)的該預(yù)先界定時(shí)間脈沖輪廓而決定所偵測(cè)的該激光脈沖的一統(tǒng)計(jì)度量。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，該統(tǒng)計(jì)度量是由以下所構(gòu)成的群組選出 一標(biāo)準(zhǔn)差、一時(shí)間導(dǎo)數(shù)的該標(biāo)準(zhǔn)差、一均方根(RMS)、以及一絕對(duì)誤差的積分。
18.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，該預(yù)先界定時(shí)間脈沖輪廓包括對(duì)應(yīng)于在 一第一時(shí)間期間中的一第一脈沖特征的一第一部份，與對(duì)應(yīng)于在一第二時(shí)間期間中的一第 二脈沖特征的一第二部份，以及其中該比較包括通過(guò)測(cè)量對(duì)應(yīng)于一突波的一最大功率的 一尖峰高度，而將對(duì)應(yīng)于該預(yù)先界定時(shí)間脈沖輪廓的該第一部份的該突波特征化。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，該控制器還被組態(tài)以決定對(duì)應(yīng)于該時(shí)間 間隔的一寬度，該時(shí)間間隔是介于大約等于一預(yù)定功率位準(zhǔn)的該突波功率的該第一時(shí)間與 該最后時(shí)間之間，該預(yù)定功率位準(zhǔn)是在該突波的該尖峰高度與對(duì)應(yīng)于該預(yù)先界定時(shí)間脈沖 輪廓的該第二部份的一最大功率位準(zhǔn)之間。
20.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，該控制器還被組態(tài)以決定一尖峰時(shí)間，其 對(duì)應(yīng)于該突波功率的該第一時(shí)間與該最后時(shí)間的一平均，而該突波功率大約等于該突波的 該尖峰高度的一預(yù)定百分比。
21.一種用于以激光處理工件的方法，其特征在于，該方法包括選擇在該工件上處理的一第一目標(biāo)，該第一目標(biāo)與一第一目標(biāo)種類有關(guān)； 產(chǎn)生具有一第一時(shí)間脈沖輪廓的一第一激光脈沖，該第一時(shí)間脈沖輪廓與該第一目標(biāo) 種類有關(guān)；以該第一激光脈沖處理該第一目標(biāo)；選擇在該工件上處理的一第二目標(biāo)，該第二目標(biāo)與一第二目標(biāo)種類有關(guān)； 產(chǎn)生具有一第二時(shí)間脈沖輪廓的一第二激光脈沖，該第二時(shí)間脈沖輪廓與該第二目標(biāo) 種類有關(guān)；以及以該第二激光脈沖處理該第二目標(biāo)種類。
全文摘要
以激光處理例如半導(dǎo)體硅片與其它材料的工件，包括選擇所處理目標(biāo)，其對(duì)應(yīng)于與一預(yù)先界定時(shí)間脈沖輪廓有關(guān)的一目標(biāo)種類。該時(shí)間脈沖輪廓包括一第一部份以界定一第一時(shí)間期間，以及一第二部份以界定一第二時(shí)間期間。一種方法包括根據(jù)此等激光系統(tǒng)輸入?yún)?shù)以產(chǎn)生一激光脈沖，所述參數(shù)被組態(tài)以依據(jù)該時(shí)間脈沖輪廓成形該激光脈沖；偵測(cè)所產(chǎn)生的該激光脈沖；將所產(chǎn)生的該激光脈沖與該時(shí)間脈沖輪廓比較；以及根據(jù)該比較調(diào)整所述激光系統(tǒng)輸入?yún)?shù)。
文檔編號(hào)H01L21/82GK101983421SQ200980111255
公開(kāi)日2011年3月2日 申請(qǐng)日期2009年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月31日
發(fā)明者凱利·J·布魯蘭德, 史帝夫·史華倫杰, 孫云龍, 安德魯·虎柏, 布萊恩·W·拜爾德, 柯林特·R·凡德吉亞森, 羅伯特·漢希 申請(qǐng)人:伊雷克托科學(xué)工業(yè)股份有限公司