專利名稱:使用動態(tài)射束陣列的光子銑削的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明有關(guān)于激光處理系統(tǒng)。更具體言之,本發(fā)明有關(guān)于用以依據(jù)光子頻率及定 位資料對用于放大和工件標的對齊(alignment)的脈沖選擇進行同步的系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù):
激光可以使用于許多工業(yè)上的作業(yè),包含對于諸如電子材料等基板的檢驗、處 理、以及微加工(micro-machining)。舉例而言,欲修復(fù)一動態(tài)的隨機存取內(nèi)存(dynamic random access memory ;以下簡稱DRAM),其使用一第一激光脈沖以移除DRAM組件中一 故障內(nèi)存單元的導(dǎo)電連結(jié),而后使用一第二激光脈沖移除一備用內(nèi)存單元的電阻連結(jié)以 取代前述的故障內(nèi)存單元。由于需要移除連結(jié)的故障內(nèi)存單元可以是隨機分布的,故工 件定位延遲時間基本上使得此類激光修復(fù)處理的動作時間需要耗去許多脈沖間隔時間 (interpulse time),而非在單一脈沖間隔時間內(nèi)完成。待移除的連結(jié)排(banks of links)通常在晶圓上配置成一直列。此等連結(jié)通常 在一連結(jié)處理回合(link run)內(nèi)處理。在一連結(jié)處理回合期間內(nèi),當平臺定位器(stage positioner)通過跨越聚焦激光光斑(laser spot)的位置的連結(jié)列時,激光束被以脈沖的 形式射出。上述的平臺在一次動作中基本上系沿著單一軸線移動,而不會在每一個連結(jié)位 置停留。此生產(chǎn)技術(shù)在業(yè)界稱為實時(on-the-fly ;「0TF」)連結(jié)處理,其就特定晶圓上可 以修復(fù)的連結(jié)比率而言具有較高的效率,從而增進整體DRAM生產(chǎn)流程的效率性。當激光脈沖重復(fù)頻率(pulse repetition frequency ;以下或簡稱PRF)以及連結(jié) 處理回合速度增加,對于平臺定位器的要求將更多。平臺的加速度和速度并未以和激光PRF 一樣快的速率增加。因此,其可能難以利用現(xiàn)有的高PRF激光(例如,在數(shù)百仟赫茲或百萬 赫茲范圍內(nèi)的PRF)。一般而言,目前激光脈沖在連結(jié)處理系統(tǒng)上的實際應(yīng)用極少。舉例而言,包含大約 600, 000連結(jié)的一典型晶圓可以在大約600秒內(nèi)處理完成。此代表一 1仟赫茲的實際切斷 率(blow rate)。假如此例中的晶圓處理系統(tǒng)使用具有100仟赫茲PRF的激光源,則每一百 個可能激光脈沖中大約僅有一個會到達晶圓的表面。雙射束(dual-beam)和多射束(multi-beam)激光系統(tǒng)通常使用復(fù)雜的激光光 學(xué)配件且構(gòu)建的代價基本上極為昂貴。此外,近來在激光設(shè)計上的進展在此種方式上發(fā) 現(xiàn)一些問題。舉例而言,某一高功率、低脈沖寬度(例如,在微微秒(picosecond,兆分之 一秒)或飛秒(femtosecond,千兆分之一秒)等級)的激光系基于一主振蕩功率放大器 (master oscillator-power amplifier ;以下或簡稱ΜΟΡΑ)的方式,其中一鎖模激光振蕩器 (mode-locked laser oscillator)在介于大約10百萬赫茲到大約100百萬赫茲的范圍內(nèi) 的重復(fù)率提供穩(wěn)定的種子脈沖(seed pulse)。此等激光振蕩器可以是主動式或被動式的鎖 模形式。一主動式鎖模振蕩器可以允許基于時序上的目的對其輸出脈沖相位及/或頻率進 行某些調(diào)整。然而,在一被動式鎖模主振蕩器中,其輸出頻率無法輕易更改。因此,激光處 理系統(tǒng)只得將其運作同步于被動式鎖模主振蕩器所提供的基本頻率。
一功率放大器(power amplifier,例如,二極管激發(fā)式光學(xué)增益介質(zhì) (diode-pumped optical gain medium))將選擇自主振蕩器的脈沖放大。如同在典型二極 管激發(fā)式Q型開關(guān)激光^-switched laser)之中,此等放大脈沖的能量系一脈沖間隔周期 的函數(shù)。實際運作的重復(fù)率(例如,發(fā)自功率放大器的脈沖頻率)基本上系基本重復(fù)率(例 如,主振蕩器)的因子,其通常較主振蕩器頻率小約10到1000倍。對于所需的激光運作,其激光應(yīng)以一固定的重復(fù)率擊發(fā),且使得射束定位次系統(tǒng) 從屬于激光的脈沖時序。但是,其極難在達成此射束定位時序的同時又能維持脈沖位置的 精確度。舉例而言,上述重復(fù)率的時序區(qū)間(timing window)的范圍可能介于大約10奈秒 (nanosecond)到大約100奈秒之間。伺服控制系統(tǒng)基本上無法保證在如此微小的固定時序 區(qū)間內(nèi)的高精確度(例如,10奈米之內(nèi))脈沖定位。許多工業(yè)上的激光處理應(yīng)用(諸如內(nèi)存組件備用電路中的連結(jié)切割、微穿孔鉆 取、組件裁修、以及材料切割或雕刻)配合將激光脈沖定位于工件上的移動控制系統(tǒng)發(fā)射 一高能量激光脈沖。此種配合通常利用準確的時序,并取決于作業(yè)射束的運動輪廓,此時序 可以是變化無常的。雖然其利用時序準確度來維持處理系統(tǒng)的精確性,但脈沖控制的隨機 時序可能損及各種激光性能,諸如脈沖寬度以及峰值功率。許多激光處理系統(tǒng)在設(shè)計上加入Q型開關(guān)激光以在高脈沖重復(fù)率獲得一致性的 脈沖能量。然而,此種激光對于脈沖間隔周期的數(shù)值(和變異度)可能極為敏感。因此,脈 沖寬度、脈沖能量、以及脈沖振幅的穩(wěn)定性可能隨脈沖間隔周期的變化而改變。此等變異可 以是靜態(tài)的(例如,該變異可以是一恰位于一脈沖前的脈沖間隔周期的函數(shù))及/或動態(tài) 的(例如,該變異可以是一脈沖間隔周期歷程的函數(shù))。此敏感度的降低或最小化一般而言 系藉由控制激光處理系統(tǒng)使該激光以一理論上的重復(fù)率(基本上低于200仟赫茲)擊發(fā), 并使其具有在脈沖特性中產(chǎn)生可接受偏離度的最小重復(fù)率偏離度。此一方式的實施通常系藉由控制預(yù)定的射束軌道,使得激光可以「依照要求」擊發(fā) 于正確的工件位置(或者以一基于諸如平臺速度、傳播延遲、脈沖建立時間、以及其它延遲 等已知因子的脈沖撞擊該位置)以維持所需的脈沖定位精確度。工件位置被依序排列使 得重復(fù)率大致維持固定。其可以在處理指令中插入「虛擬」工件位置以解決有關(guān)激光穩(wěn)定 性的問題。此「虛擬」工件位置使得重復(fù)率在閑置周期中大致保持固定,并藉由諸如機械快 門、聲光式調(diào)變器(acousto-optic modulators ;Α0Μ)、以及光電式調(diào)變器(electro-optic modulators ;E0M)等射束調(diào)變裝置將「虛擬」脈沖阻絕于工件之外。
發(fā)明內(nèi)容
在一實施例中,一激光處理系統(tǒng)包含一射束定位系統(tǒng)以相對于一工件對齊射束投 送坐標。上述的射束定位系統(tǒng)產(chǎn)生對應(yīng)于該對齊的定位數(shù)據(jù)。此系統(tǒng)同時亦包含一脈沖激 光源和一子束產(chǎn)生模塊,以接收一來自該脈沖激光源的激光脈沖。上述的子束產(chǎn)生模塊自 該激光脈沖產(chǎn)生一子束陣列。該子束陣列包含多個子束脈沖。此系統(tǒng)更進一步包含一子束 調(diào)變器以選擇性地調(diào)變該子束陣列中每一子束脈沖的振幅,以及子束投送光學(xué)模塊以將調(diào) 變后的子束陣列聚焦至工件上對應(yīng)至上述定位數(shù)據(jù)的位置的一或多個標的。在某些實施例中,該系統(tǒng)同時亦包含一光偵測模塊以對子束陣列中的子束脈沖進 行取樣,并決定子束陣列中每一子束脈沖的總能量。上述的光偵測模塊更用以對該子束調(diào)變器提供一誤差修正補償信號,以調(diào)整輸出至工件上一特別標的的連續(xù)子束振幅。上述的 光偵測模塊亦可以用以判定投送至工件上一特別標的的一連串子束脈沖所提供的脈沖能 量總和是否符合或超過一特定門坎值,并控制該子束調(diào)變器以防止更多子束脈沖抵達前述 的特別標的。在某些實施例中,該系統(tǒng)更進一步包含一系統(tǒng)控制計算機以配合該射束定位系統(tǒng) 藉由將一工件標的間距匹配于該脈沖激光源的一脈沖重復(fù)頻率(PRF)、一子束陣列間距、以 及該射束定位系統(tǒng)和工件間的一相對速度(平臺速度)以進行上述的對齊。在另一實施例中,一種利用激光處理工件的方法包含產(chǎn)生一激光脈沖、自該激光 脈沖產(chǎn)生一包含多個子束脈沖的子束陣列、調(diào)變該子束陣列中子束脈沖的振幅、以及將調(diào) 變后的該子束陣列聚焦至工件上的一或多個標的位置。本發(fā)明進一步的特色及優(yōu)點經(jīng)由以下較佳實施例的詳細說明將更趨于明顯,該等 說明系配合所附的圖式進行。
圖1為一傳統(tǒng)式激光脈沖處理控制系統(tǒng)的功能方塊圖,其包含一工件(X-Y)定位 器;圖2為依據(jù)一實施例的一激光脈沖處理系統(tǒng)的功能方塊圖;圖3為依據(jù)一實施例的一流程圖,其例示一用以利用圖2所示的系統(tǒng)處理工件的 方法;圖4A、4B、4C和4D為依據(jù)特定實施例例示用以補償定位誤差的一些示范性方法的 流程圖;圖5依據(jù)一實施例以圖形的方式例示一向量處理梳(vector process comb)的使 用;圖6為依據(jù)一實施例的用以使用動態(tài)射束陣列處理工件標的的一光子銑削 (photonic milling)次系統(tǒng)的功能方塊圖;圖7A為依據(jù)一實施例的一可編程脈沖寬度光子銑削系統(tǒng)的功能方塊圖;圖7B為依據(jù)一實施例的如圖7A所示的光子銑削次系統(tǒng)的功能方塊圖,其可編程 脈沖寬度構(gòu)件整合一主振蕩器;圖8A、8B和8C依據(jù)一實施例圖繪式地例示包含一離散頻帶反射板(discretely banded reflectivity plate)的一子束產(chǎn)生模塊的各種視圖;圖9為依據(jù)另一實施例的一子束產(chǎn)生模塊的功能方塊圖;圖10圖繪式地例示常使用于導(dǎo)電連結(jié)的各種不同的樣式;圖11為依據(jù)一實施例的用以利用一子束陣列處理一組標的的方法的流程圖;圖12依據(jù)一實施例圖繪式地例示工件標的間距與子束間距間的關(guān)系;圖13描繪一晶圓的處理;圖14為依據(jù)一實施例的包含一 AOD的一激光脈沖處理系統(tǒng)的示意圖;圖15為一示意圖,其依據(jù)一實施例例示掃描多個側(cè)向間隔排列連結(jié)排的一處理 區(qū)間(processing window);圖16為一示意圖,其依據(jù)一實施例例示掃描多個沿著X軸側(cè)向間隔排列的連結(jié)排以及多個沿著Y軸排列的連結(jié)排的一處理區(qū)間;圖17為依據(jù)一實施例的包含二個偏轉(zhuǎn)組件的一激光處理系統(tǒng)的示意圖;圖18為依據(jù)一實施例的包含一遠心角偵測器(telecentric angle detector)的 一激光處理系統(tǒng)的示意圖;圖19A、19B和19C為依據(jù)特定實施例例示一連串激光脈沖與個別重新定位輪廓的 關(guān)系的時序圖;圖20為依據(jù)另一實施例的一繞射光學(xué)構(gòu)件的功能方塊圖,該繞射光學(xué)構(gòu)件系用 以產(chǎn)生一子束的陣列,以進行后續(xù)的調(diào)變并投送至一工件。
具體實施例方式在一實施例中,其使用一光子頻率(photonic clock)做為一主時序構(gòu)件以協(xié)調(diào)一 激光處理系統(tǒng)中的射束定位器控制構(gòu)件。該光子頻率可以是來自一脈沖激光源中一光子振 蕩器的一脈沖輸出。該光子振蕩器可以是一種子振蕩器或一主振蕩器。上述的射束定位器 控制構(gòu)件利用來自光子振蕩器的時序信號以使得一工件上的標的結(jié)構(gòu)的對齊同步于來自 激光系統(tǒng)的激光脈沖發(fā)射。來自激光源的一或多個脈沖被經(jīng)由一激光系統(tǒng)的光學(xué)構(gòu)件傳 送,以處理該標的結(jié)構(gòu)。來自激光源的脈沖可以在振幅上分割以產(chǎn)生處理該等標的結(jié)構(gòu)的 脈沖陣列。揭示于本說明書的激光系統(tǒng)和方法可以被用來處理各式各樣的工件標的。舉例而 言,某些實施例可用以切斷一半導(dǎo)體內(nèi)存組件的寬廣陣列中的導(dǎo)電連結(jié)結(jié)構(gòu),包含DRAM、靜 態(tài)隨機存取內(nèi)存(SRAM)、以及閃存(flash memory);用以在諸如銅/聚酰胺(polyamide) 迭層材料的軟性電路和集成電路(integrated circuit ;IC)封裝中產(chǎn)生微形激光鉆孔;用 以實施半導(dǎo)體的激光處理或微加工,諸如半導(dǎo)體集成電路、硅晶圓、和太陽能晶元的激光雕 刻或晶粒切割;以及用以實施金屬、介電質(zhì)、聚合材料、和塑料的激光微加工。習(xí)于斯藝的人 士將能體認許多其它形式的工件及/或工件結(jié)構(gòu)均可以依據(jù)本說明書所揭示的實施例加 以處理。以下參照的圖式中,相同的參考編號表示相同的構(gòu)件。在以下的說明當中,其提供 許多特定的細節(jié)以期對本文所發(fā)明實施例的全盤了解。然而,習(xí)于該技術(shù)領(lǐng)域者將體認到, 該等實施例可以在不使用一或多個該等特定細節(jié),或是應(yīng)用其它方法、組件、或材料下付諸 實現(xiàn)。此外,在某些情況下,現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)、材料、或動作并未被顯示或詳細描述,以避免混淆 實施例欲呈現(xiàn)的特點。另一方面,所述的特征、結(jié)構(gòu)、或特性均可以以任何適當?shù)姆绞浇Y(jié)合 于一或多個實施例之中。I.可觸發(fā)激光源的典型同步方式在一典型的激光處理系統(tǒng)之中,其使用時序信號觸發(fā)一激光源使其在一適當?shù)臅r 間(例如,基于平臺速度、系統(tǒng)延遲、以及其它參數(shù))發(fā)射一激光脈沖,以利用該激光脈沖 照射一工件上的標的。舉例而言,圖1系一傳統(tǒng)式激光脈沖處理控制系統(tǒng)100的功能方塊 圖,其包含一工件(X-Y)定位器110。一類似的系統(tǒng)描述于Baird等人提申的美國專利號 6,172,325,其讓渡予本發(fā)明申請的受讓人。上述的系統(tǒng)100包含一系統(tǒng)控制計算機112 以及一內(nèi)嵌控制計算機114,其彼此配合以控制一射束定位控制器116。射束定位控制器 116接收來自X-Y定位器110的定位信息,其相對于一紫外線(UV)激光束120定位一工件118。紫外線激光束120可以經(jīng)由各種不同的光學(xué)構(gòu)件(未顯示于圖中)以及所顯示的折 鏡(fold mirror) 122傳播。上述的X-Y定位器110可以亦包含一 Z定位器124,其可以連 結(jié)至X或Y平臺。一紫外線(UV)激光系統(tǒng)1 包含一 Q型開關(guān)固態(tài)紅外線(IR)激光128,諸如二極 管激發(fā)的聲光式Q型開關(guān)Nd YV04激光。紫外線激光系統(tǒng)1 同時亦包含一用以調(diào)變頂激 光1 的脈沖振幅的聲光式調(diào)變器(AOM) 130,以及一倍頻器(frequency multiplier) 132, 以運用現(xiàn)有的第二、第三、或第四諧振轉(zhuǎn)換程序?qū)l(fā)射自頂激光128的紅外線波長轉(zhuǎn)換成 綠光及/或UV波長。上述的A0M130亦可以放置于倍頻器132之后,如圖中以虛線顯示的 AOM 134所在的位置。在另一實施例中,一激光控制器136控制AOM 130(或AOM 134)的傳 導(dǎo)性以傳送或阻隔朝向工件118的紫外線激光束120。系統(tǒng)控制計算機112將工件118上處理位置的定位坐標透過一總線138傳送至內(nèi) 嵌控制計算機114。在一典型的實例處理應(yīng)用中,工件118包含整齊地間隔排列的標的或組 件結(jié)構(gòu),諸如可熔斷的連結(jié),其中僅有一些被加以激光處理。紫外線激光束120所處理的位 置被稱為標的位置,而未被紫外線激光束120處理的位置則稱為中介位置。內(nèi)嵌控制計算 機114將間隔排列的中介位置坐標加入標的位置坐標,致使頂激光128以幾近相等的時間 間隔發(fā)出脈沖。內(nèi)嵌控制計算機114將上述的標的及中介位置坐標以一特定速率透過一總 線140逐一傳送至射束定位控制器116中的緩存器142,并同時透過一總線144將控制數(shù)據(jù) 加載激光控制器136中的緩存器146。該特定速率控制X-Y控制器110的移動速度,且上述 的控制數(shù)據(jù)指出坐標位置是否系一待處理的標的位置并進一步包含模式和時序信息。激光控制器136以一自動脈沖模式或一定位脈沖(pulse-on-position)模式操控 定時器148。在自動脈沖模式中,定時器148的啟動系依據(jù)緩存器146中的控制數(shù)據(jù)。在定 位脈沖模式中,定時器148的啟動系由于接收到來自射束位置控制器116中一比較器152 的位置符合信號150。射束定位控制器116中的位置編碼器(position encoder)巧4對比 較器152指示出X-Y定位器110的目前位置,且當該目前位置與儲存于緩存器142中的位 置坐標相符時,其產(chǎn)生位置符合信號150以指示出工件118已相對于一標的位置或中介位 置被正確地定位。因此,若工件118已相對于一標的位置定位完成,定時器148同時操控頂 激光128中的Q型開關(guān)(經(jīng)由一 Q型開關(guān)閘控線158)并將AOM 130設(shè)成一傳導(dǎo)狀態(tài),直到 一周期完成中斷156被自定時器148傳送至內(nèi)嵌控制計算機114。上述AOM 130的傳導(dǎo)性 可以被控制成一激光脈沖間控組件或一脈沖振幅調(diào)變器。因此,頂激光1 可以「依照要 求」被觸發(fā)以處理工件118上的預(yù)定標的。II.使用光子頻率同步的示范系統(tǒng)其可以在超快激光系統(tǒng)中使用光子振蕩器以在一理論上固定的頻率梳 (frequency comb)發(fā)射脈沖。然而,與上述的系統(tǒng)100不同,光子振蕩器不能直接觸發(fā)以 「依照要求」產(chǎn)生脈沖。其情況是,光子振蕩器基于一已知光子振蕩器頻率于離散的時 間間隔提供脈沖。因此,在本說明書揭示的某些實施例中,一激光控制系統(tǒng)使用導(dǎo)出自該光 子振蕩器于一第一 PRF發(fā)射的光脈沖輸出的一頻率。該激光控制系統(tǒng)使用工件定位 數(shù)據(jù)以及來自光子振蕩器頻率的時序信息以自頻率梳選擇脈沖,以做為在一第二 PRF產(chǎn)生 的處理頻率fp的放大;進一步選擇于處理頻率fp發(fā)射的脈沖以朝向所選的工件標的傳送; 以及控制一射束定位系統(tǒng)及/或協(xié)力射束定位補償構(gòu)件以將所選的脈沖導(dǎo)引至工件標的。
圖2系依據(jù)一實施例的一激光脈沖處理系統(tǒng)200的功能方塊圖。類似顯示于圖1 中的系統(tǒng)100,系統(tǒng)200包含一 X-Y定位器110、一系統(tǒng)控制計算機112、一內(nèi)嵌控制計算機 114、以及一射束定位控制器116。射束定位控制器116接收來自X-Y定位器110的定位信 息,其相對于一激光束210定位一工件118。雖然未顯示于圖中,激光束210可以經(jīng)由各種 不同的光學(xué)構(gòu)件沿一激光束路徑傳播至一折鏡122,該折鏡122使激光束210轉(zhuǎn)向至工件 118。上述的X-Y定位器110可以亦包含一 Z定位器124,其可以連結(jié)至X或Y平臺。系統(tǒng)控制計算機112將工件118上處理位置的定位坐標透過一總線138傳送至內(nèi) 嵌控制計算機114。在一實施例中,工件118包含整齊地間隔排列的組件結(jié)構(gòu),諸如可熔斷 的連結(jié),其中僅有一些被加以激光處理。如上所述,激光束210所處理的位置被稱為標的位 置,而未被激光束210處理的位置則稱為中介位置。系統(tǒng)200同時亦包含一脈沖激光源212以及一激光次系統(tǒng)控制器214(圖中顯示 為「LSC」)。如圖2所示,在一實施例中,上述的脈沖激光源212包含一光子振蕩器216、一 第一光學(xué)調(diào)變器218、以及一放大器220。脈沖激光源212可以亦包含一后端放大器221以 及一諧振轉(zhuǎn)換器模塊223。在一實施例中,光子振蕩器216系一如Sim等人提申的美國專利 案號6,574,250中所述的鎖模振蕩器,該專利讓渡予本申請案的受讓人。在此一實施例中, 脈沖激光源212系一鎖模脈沖激光。或者,光子振蕩器216可以是如Weingarten等人提申 的美國專利案號6,538,298中所教示的一半導(dǎo)體吸收面鏡被動式鎖模振蕩器。習(xí)于斯藝的 人士應(yīng)理解其亦可以使用其它振蕩器。上述的第一光學(xué)調(diào)變器218可以是,舉例而言,一聲光式調(diào)變器(AOM)、一光電式 調(diào)變器(EOM)、或者是其它在該技術(shù)領(lǐng)域中現(xiàn)有的光學(xué)調(diào)變器。上述的放大器220及/或 該后端放大器221可以包含,舉例而言,一光激發(fā)式增益介質(zhì)(optically pumped gain medium)。該諧振轉(zhuǎn)換器模塊223可以包含非線性晶體,用于透過現(xiàn)有的諧振轉(zhuǎn)換方法,將 一入射輸出脈沖轉(zhuǎn)換至一較高的諧振頻率。光子振蕩器216中的一光子頻率222經(jīng)由上述的激光次系統(tǒng)控制器214提供脈沖 時序數(shù)據(jù)至內(nèi)嵌控制計算機114。利用此脈沖時序數(shù)據(jù),內(nèi)嵌控制計算機114將間隔分開的 中介位置坐標加入標的位置坐標以建立一向量處理梳。此向量處理梳代表一標的及中介標 的向量坐標的矩陣。內(nèi)嵌控制計算機114將上述的向量處理梳經(jīng)由一總線140傳送至射束 定位控制器116中的緩存器142。激光次系統(tǒng)控制器214和射束定位控制器116使用該向 量處理梳,更配合以下所述的協(xié)力射束定位補償構(gòu)件,使得X-Y定位器110同步于脈沖激光 源212所發(fā)射的脈沖。如以下所詳述,光子振蕩器216于一第一 PRF(Ge)發(fā)射一激光脈沖射束。上述的 第一光學(xué)調(diào)變器218選擇來自光子振蕩器216的脈沖的一子集合傳送至放大器220,以用 于放大以及脈沖激光源212的后續(xù)輸出。第一光學(xué)調(diào)變器218的輸出系于一第二 PRF,fpo 由第一光學(xué)調(diào)變器218所做的脈沖選擇系基于一來自頻率222的信號以及接收自射束定位 控制器116的定位數(shù)據(jù)。此系統(tǒng)同時亦包含一第二光學(xué)調(diào)變器226,用以增加輸出至工件118的脈沖穩(wěn)定 性。在一實施例中,激光次系統(tǒng)控制器214中的定時器148控制上述的第二光學(xué)調(diào)變器226 以依據(jù)時序數(shù)據(jù)傳送來自脈沖激光源212的脈沖。如同前述的第一光學(xué)調(diào)變器218,第二光 學(xué)調(diào)變器2 可以是一 Α0Μ、一 Ε0Μ、或是其它現(xiàn)有的光學(xué)調(diào)變組件。雖然圖中顯示其系位于脈沖激光源212的外部,習(xí)于斯藝者由本說明書的揭示應(yīng)能體認該第二光學(xué)調(diào)變器226 亦可以被包含于脈沖激光源212的內(nèi)部。在一實施例中,如Baird等人提申的美國專利案 號6,172,325 (其讓渡予本申請案的受讓人)所述,上述的第二光學(xué)調(diào)變器2 可以被控 制成一激光脈沖間控組件或是一脈沖振幅調(diào)變器。此外,如Sim等人提申的美國專利案號 6,947,454(其讓渡予本申請案的受讓人)所述,上述的第二光學(xué)調(diào)變器226的脈沖可以是 大致規(guī)律性的,且其重復(fù)率大致與脈沖激光源212相同。系統(tǒng)200亦包含射束定位補償構(gòu)件,以將放大的激光脈沖導(dǎo)入工件118上選擇的 標的。上述的射束定位補償構(gòu)件可以包含一聲光式偏轉(zhuǎn)器(acousto-optic deflector ; 即A0D) 230、一快速操控反射鏡(fast-steering mirror ;即FSM) 232、一詳如后述的激光 梳索引模塊(laser comb indexing module) 234、前述組件的組合、或是其它光學(xué)操控構(gòu) 件。習(xí)于斯藝的人士將能體認,舉例而言,其亦可以使用一光電式偏轉(zhuǎn)器(electro-optic deflector)。上述射束操控構(gòu)件的控制系基于光子頻率222以及接收自射束定位控制器 116的定位數(shù)據(jù)。III.示范性脈沖同步方法圖3系依據(jù)一實施例的一流程圖,其例示一用以利用圖2所示的系統(tǒng)處理工件118 的方法300。在開始步驟310之后,方法300包含在一 PRF設(shè)定(步驟31 處于一處理模 式的激光次系統(tǒng)控制器214中的定時器148,該PRF由光子振蕩器216中的頻率222所決 定。定時器148設(shè)定脈沖封鎖信號224、228以關(guān)閉第一光學(xué)調(diào)變器218以及第二光學(xué)調(diào)變 器226,從而阻絕光子振蕩器216發(fā)射的可用能量抵達工件118。當系統(tǒng)200準備起始一定位脈沖處理回合時,內(nèi)嵌控制計算機114自系統(tǒng)控制計 算機112接收(步驟314)待處理工件118上的標的位置坐標。如上所述,振蕩器模塊216 中的光子頻率222提供脈沖時序數(shù)據(jù)至內(nèi)嵌控制計算機114。利用此脈沖時序數(shù)據(jù),內(nèi)嵌控 制計算機114計算(步驟316)不需要處理的標的的中介位置坐標。內(nèi)嵌控制計算機114 將中介位置坐標加入標的位置坐標以建立一向量處理梳。此向量處理梳代表一標的及中介 標的向量坐標的矩陣。內(nèi)嵌控制計算機114將系統(tǒng)200設(shè)定為(步驟316) —定位脈沖模式。內(nèi)嵌控制 計算機114亦將上述代表位置坐標的向量處理梳經(jīng)由一總線140加載(步驟318)射束定 位控制器116中的緩存器142,并選擇一目前位置坐標。此外,內(nèi)嵌控制計算機114將定位 脈沖模式致能數(shù)據(jù)經(jīng)由一總線144傳送至激光次系統(tǒng)控制器214。定時器148繼續(xù)設(shè)定脈 沖封鎖信號224、228,以致使第一光學(xué)調(diào)變器218阻隔脈沖激光源212使其無法傳送脈沖能 量至工件118。方法300接著依據(jù)目前位置坐標移動(步驟32 射束定位器110。方法300接著質(zhì)疑(步驟324) X-Y定位器的一量測位置是否在容忍的精確度限制 下與目前位置坐標所定義的預(yù)期位置相符。射束定位控制器116中的射束位置編碼器IM 對比較器152指示出X-Y定位器110的目前位置。比較器152將來自射束位置編碼器巧4 的數(shù)據(jù)與儲存于緩存器142中的目前位置坐標進行比較。若數(shù)據(jù)和坐標在特定的限度下相 符,則比較器152產(chǎn)生一位置符合信號150。但是若數(shù)據(jù)和坐標在該特定的限度下不相符,則比較器152發(fā)出(步驟326) —修 正觸發(fā)信號(未顯示于圖中)。此方法接著補償(步驟328)定位誤差。如后續(xù)詳述于下 者,其可以是藉由調(diào)整射束定位系統(tǒng)(例如,X-Y定位器110)及/或協(xié)力射束定位補償構(gòu)件(例如,AOD 230及/或FSM 232)、產(chǎn)生激光梳索引、透過一諧振器級實施一反復(fù)控制算 法(i^petitive control algorithm)、前述方式的組合、及/或本說明書所揭示的其它方法 達成。當數(shù)據(jù)及坐標在特定的限度下相符,方法300啟動(步驟330)定時器148。在一 實施例中,定時器148藉由施加一大致與脈沖激光源212的輸出相符的控制信號將第二光 學(xué)調(diào)變器2 設(shè)定成(步驟33 —傳導(dǎo)狀態(tài),使得第二光學(xué)調(diào)變器2 允許脈沖被傳送至 工件118。第二光學(xué)調(diào)變器2 維持于該傳導(dǎo)狀態(tài)直到周期結(jié)束(步驟334),此時定時器 148又將第二光學(xué)調(diào)變器2 設(shè)定成(步驟336) —縮減傳導(dǎo)狀態(tài)。在另一實施例中,第二 光學(xué)調(diào)變器2 在一傳導(dǎo)狀態(tài)維持一足以傳送脈沖的特定時間。在上述的特定時間結(jié)束 時,第二光學(xué)調(diào)變器226回到一縮減傳導(dǎo)狀態(tài)。在另一實施例中,在第二光學(xué)調(diào)變器2 處 于該縮減傳導(dǎo)狀態(tài)之后,方法300回到步驟318以繼續(xù)進行下一個目前坐標位置。如上所述,第一光學(xué)調(diào)變器218選擇待放大的脈沖并以一 PRF(fP)輸出至第二光 學(xué)調(diào)變器。如Sim等人提申的美國專利案號6,947,454(其讓渡予本申請案的受讓人)所 教示,此技術(shù)導(dǎo)致第二光學(xué)調(diào)變器226的一熱負載(thermal loading),無論引進的作業(yè)脈 沖如何投射,其大致維持固定。此在第二光學(xué)調(diào)變器2 達成的一致性負載降低或排除了 激光束質(zhì)量的惡化以及與熱負載變異相關(guān)聯(lián)的激光束指向誤差(pointing error)。脈沖和 脈沖的間振幅的變異以及脈沖和脈沖之間能量的變異可以由一光偵測模塊(未顯示于圖 中)所感測,而其后可以控制第二光學(xué)調(diào)變器2 的一傳輸位準的動態(tài)或預(yù)測性修正,以降 低此種脈沖和脈沖之間的變異。IV.示范性定位補償方法如上所述,圖3所示的方法300包含當X-Y定位器的目前位置超過一預(yù)定位置區(qū) 間時,補償(步驟328)定位誤差。此可以以多種不同的方式達成。圖4A、4B、4C和4D系依 據(jù)特定實施例例示在偵測到(步驟410) —修正觸發(fā)信號之后用以補償(步驟328)定位誤 差的一些示范性方法的流程圖。在圖4A之中,方法3 包含提供(步驟41 定位補償信號至一高速射束定位構(gòu) 件,諸如圖2所示的AOD 230,以調(diào)整射束210相對于X-Y定位器110上的工件118的位置。 如上所指出,其亦可以使用一 E0D。上述的定位補償信號可以包含一表示方向的數(shù)值以及 有待AOD 230提供的偏轉(zhuǎn)量。此等數(shù)值可以由比較器152及/或位置編碼器IM提供(例 如,經(jīng)由激光次系統(tǒng)控制器214),其決定位置編碼器IM所量測的X-Y定位器110的目前位 置與一儲存于緩存器142中的預(yù)定位置間的差異。方法3 可以質(zhì)疑(步驟414)AOD 230提供的調(diào)整是否足以彌補定位誤差,并持 續(xù)更新(步驟416)定位補償信號直到射束210相對于工件118的位置落入特定限度之內(nèi) 為止。舉例而言,雖然未顯示于圖2之中,激光束210的位置可以由一光偵測模塊偵測,其 提供位置修正回授至AOD 230。在圖4B之中,方法3 包含提供(步驟418)定位補償信號至圖2所示的FSM 232, 以調(diào)整射束210相對于X-Y定位器110上的工件118的位置。如同圖4A所示的實施例,上 述的定位補償信號可以包含一表示方向的數(shù)值以及有待FSM 232提供的偏轉(zhuǎn)量。此外,方 法3 可以質(zhì)疑(步驟414)FSM 232提供的調(diào)整是否足以彌補定位誤差,并持續(xù)更新(步 驟416)定位補償信號直到射束210相對于工件118的位置落入特定限度之內(nèi)為止。
圖4C系圖4A及4B的結(jié)合,其中方法3 包含提供(步驟420) —主要定位補償 信號至AOD 230并提供(步驟42 —次要定位補償信號至FSM 232。同樣地,方法3 可 以質(zhì)疑(步驟414) AOD 230及/或FSM 232提供的調(diào)整是否足以彌補定位誤差。方法328 可以更新(步驟416)上述的主要定位補償信號和次要定位補償信號其中的一或二者,直到 射束210相對于工件118的位置落入特定限度之內(nèi)為止。在一實施例中,方法3 先更新 上述的主要定位補償信號,判定進一步的調(diào)整是否足夠,若不足夠,則亦更新上述的次要定 位補償信號。此程序可以一直重復(fù)直到射束210相對于工件118的位置落入特定限度之內(nèi) 為止。在圖4D之中,方法3 包含提供(步驟424)定位補償信號予激光梳索引模塊234。 激光梳索引模塊234依據(jù)一預(yù)定的補償量(例如,定位補償信號所表示的量)改變(步驟 426)向量處理梳中的一激光梳索引k。激光脈沖索引k系一整數(shù)值,用以決定來自光子振 蕩器216的哪一個脈沖將使用第一光學(xué)調(diào)變器218自脈沖激光源212傳送。如以下參見圖 5的說明,激光梳索引k藉由增加或減少一第二頻率梳(fP)以產(chǎn)生一偏移頻率梳(fP,)。在 所示的實例中,在第一光學(xué)調(diào)變器218選擇光子振蕩器脈沖數(shù)目m = 1之后,激光梳索引模 塊234將激光梳索引k設(shè)成一偏移量1 (k = 1),從而造成其后光子振蕩器脈沖數(shù)目m = 12 在偏移處理頻率梳fP,的放大。圖5依據(jù)一實施例圖繪式地例示一向量處理梳的使用。如圖所示,光子振蕩器216 以一第一 PRF 提供一連串脈沖。介于連續(xù)脈沖間的時間(脈沖間隔周期)可以是在大 約1奈秒至大約100奈秒的等級。其亦可以使用大于大約100奈秒的脈沖間隔周期。習(xí)于 斯藝的人士將進一步理解,其亦可以使用具有小于大約1奈秒脈沖間隔周期的極小型振蕩 器。在此等速度之下,射束定位系統(tǒng)(例如,X-Y控制器110)可能難以或無法以激光束210 精確地對齊工件118上的特定標的。此外,放大器220可能難以或無法有效地放大光子振 蕩器216提供的每一脈沖。因此,第一光學(xué)調(diào)變器218于一第二 PRF fP運作,選擇每一第η 個脈沖以傳送至工件118。上述的第二 PRF fP = f0SC/no在圖5所示的實例中,處理頻率索 引η = 10,其使得傳送的脈沖(例如,當未藉由遞增激光梳索引k進行定位補償之時)對應(yīng) 至振蕩器頻率梳脈沖m = IUm = 21、m = 31,等等。習(xí)于斯藝者由此處的發(fā)明應(yīng)能體認其 可以使用任何其它的整數(shù)值做為上述的處理頻率索引η。舉例而言,其可以選擇上述的處理 頻率索引η使得X-Y定位器110能夠在第二 PRF fP于標的間移動,同時將定位誤差維持于 特定限度之內(nèi)。如圖5所進一步顯示,激光梳索引k可以在二連續(xù)脈沖間增加整數(shù)個光子振蕩器 脈沖間隔長度,而未對系統(tǒng)控制計算機112控制的激光PRF(例如,fP)有所修改。在此實例 中,在一第一脈沖m = 1因放大被第一光學(xué)調(diào)變器218傳送之后,激光梳索引k被從k = 0 增加為k = 1。由于η = 10并未改變,在對應(yīng)至偏移處理頻率fP,的每一脈沖m = 12、m = 22、m = 32、m = 42...之間,仍舊有10個脈沖自光子振蕩器216發(fā)出。因此,在第一脈沖 m = 1之后激光梳索引k的增加使得第一光學(xué)調(diào)變器218在處理梳中傳送的后續(xù)連串脈沖 m = 12,m = 22,m = 32,m = 42...均在時間上位移l/fQSC的一整數(shù)值,同時作業(yè)脈沖所賴 以發(fā)射的新PRF fP,等于fP。再次參見圖4D,方法3 可以亦包含在增加激光梳索引k之后選擇性地封鎖(步 驟428)投射于第二光學(xué)調(diào)變器2 上的一第一脈沖m= 12,以維持脈沖振幅的穩(wěn)定。使用第二光學(xué)調(diào)變器2 封鎖第一脈沖m = 12,使得一穩(wěn)定時間間隔可以促使緊隨于脈沖間隔 周期長于(或短于)l/fP的激光梳索引動作后的脈沖振幅可以維持穩(wěn)定。增加二連續(xù)脈沖間的激光梳索引k在工作表面造成的激光束位移等于(k的位 移)*(射束定位器速度*(i/fffie))。舉一例示性數(shù)值實例,若10百萬赫茲,fp= 1 百萬赫茲且射束定位器速度=500奈米/微秒、k的位移=1 (例如從脈沖m = 10移至脈 沖m= 11),則將造成的工作表面位移為(500奈米/微秒xO. 1微秒)=50奈米。在同一 實例中,若= 100百萬赫茲,則工作表面位移=5奈米。此等數(shù)值代表一激光梳的擴增 能力,其可以進一步輔助射束位移以及其它定位構(gòu)件以使得工作激光脈沖可以截住指定的 工件標的位置。如同習(xí)于斯藝的人士所將體認,在PRF fP的脈沖叢可以選擇性地被運用及 被進行激光梳索引,其由內(nèi)嵌控制計算機配合射束定位控制器116所控制。習(xí)于斯藝者應(yīng)能經(jīng)由本發(fā)明體認到,揭示于此用于定位誤差補償?shù)娜我粚嵤├?可以被組合以增進速度及精確性。此外,定位誤差補償并不限于圖4A、4B、4C、4D以及圖5中 所示的實施例。舉例而言,在另一實施例中,經(jīng)由運用諧振器級的反復(fù)控制算法,伺服追蹤 誤差可以被減低至趨近于零。在此實施例中,標的處理回合被控制為高速度及高加速度。承 墊平臺固定地重復(fù)相同的動作(無間斷的運動曲線),其使得遞歸式學(xué)習(xí)算法(iterative learning algorithm)可以將可重現(xiàn)的誤差降低至可接受的容忍范圍之內(nèi)。其從而可以運 用射束補償構(gòu)件以加入進一步的補償,如前所述。更進一步而言,或者在其它實施例中,射束偏轉(zhuǎn)構(gòu)件(例如,前述的A0D230或FSM 232)可以操控射束210以修正與時間結(jié)合的速度誤差。若速度過于緩慢,則系統(tǒng)200可以 跳過一激光脈沖以保持在射束操控組件的偏轉(zhuǎn)范圍之內(nèi)。若速度過高,致使系統(tǒng)200超出 偏轉(zhuǎn)組件的范圍,則系統(tǒng)200可以在一第一回合處理特定的連結(jié),而后執(zhí)行一第二或額外 的回合以處理其它標的。一般而言這可能是不可行的,因為其通常會增加處理時間。因此, 在某些實施例之中,系統(tǒng)200可以用比PRF*標的間距的乘積更緩慢的速度處理一連結(jié)回 合,使得最差的狀況絕不會超過PRF*間距。在一另外的實施例中,光子振蕩器216發(fā)出的單一或多個脈沖可以被直接運用于 光子振蕩器單位脈沖的輸出能量足以有效率地進行工件光子梳激光處理的作業(yè)中。V.使用調(diào)變子束陣列的示范性光子銑削在一實施例中,本說明書所述的系統(tǒng)及方法被運用于包含半導(dǎo)體連結(jié)結(jié)構(gòu)的工件 標的的陣列銑削。如后所述,顯示于圖2的激光脈沖處理系統(tǒng)200可以包含一光子銑削次 系統(tǒng),用以自脈沖激光源212發(fā)出的激光束210產(chǎn)生一子束陣列。此光子銑削次系統(tǒng)調(diào)變 每一子束并將調(diào)變后的子束陣列輸出至工件118上的標的。系統(tǒng)控制計算機112及/或內(nèi) 嵌控制計算機114用以判定從調(diào)變后的子束陣列中可被運用以處理一特定工件結(jié)構(gòu)的脈 沖數(shù)目。更進一步而言,或在另一實施例中,其藉由改變插入于主振蕩器中的光譜頻帶構(gòu)件 而程序設(shè)定一微微秒級MOPA激光源的脈沖寬度。在某些實施例中,上述的主振蕩器被用以 做為射束定位系統(tǒng)的一參考時序構(gòu)件,如上所述。如后所述,其可以使用,舉例而言,傾斜反射平板以產(chǎn)生上述的子束陣列。其亦可 以使用,舉例而言,極化分光及重組光學(xué)模塊以產(chǎn)生上述的子束陣列。其亦可以使用一或多 個繞射光學(xué)構(gòu)件以產(chǎn)生上述的子束陣列(參見以下圖20的說明)。上述的光子銑削次系統(tǒng)可以包含各種不同的激光源。在一實施例中,該激光源包含二極管激發(fā)被動式鎖模Μ0ΡΑ,用以在大于大約10仟赫茲,最好在大約100仟赫茲以上, 之PRF產(chǎn)生適當?shù)膯挝幻}沖能量。其可以使用應(yīng)用一光纖主振蕩器的串聯(lián)式光子放大器 (tandem photonic amplifier),如 Baird 等人提申的公開編號 WO 2008/014331 的國際專 利申請案中所述。在某些此種實施例中,上述的光纖主振蕩器提供其脈沖持續(xù)期間的范圍 介于大約100飛秒到大約500微微秒間的激光脈沖。在又另一實施例中,其可以使用一脈 沖主振蕩器光纖功率放大器(master oscillator fiber power amplifier ;簡稱 M0FPA)。圖6系依據(jù)一實施例的用以使用動態(tài)射束陣列處理工件標的的一光子銑削次系 統(tǒng)600的功能方塊圖。光子銑削次系統(tǒng)600包含一激光源610、調(diào)適光學(xué)模塊(conditioning opticS)612、一子束產(chǎn)生模塊614、一子束調(diào)變器616、一光偵測模塊618、以及子束投送光 學(xué)模塊620。一來自激光源610的激光束622經(jīng)由射束調(diào)適光學(xué)模塊612被導(dǎo)向子束產(chǎn)生模塊 614。如后續(xù)所詳述,子束產(chǎn)生模塊614將激光束622分割成一子束陣列624。為了說明的 目的,其可以假設(shè)子束陣列6M系一 q、x、r子束陣列624,其中的q代表在一第一方向(例 如,列)上的子束數(shù)目,而r則代表該陣列中一第二維度(例如,行)的子束數(shù)目。子束產(chǎn) 生模塊614輸出該q、χ、r子束陣列6M至子束調(diào)變器616,其衰減每一入射子束至一指定 的輸出子束能量值。子束調(diào)變器616輸出一調(diào)變后的q、χ、r子束陣列626,其被光偵測模 塊618取樣并輸出至子束投送光學(xué)模塊620。子束投送光學(xué)模塊620將上述的調(diào)變后q、x、 r子束陣列6 聚焦至工件118之上。該調(diào)變后q、x、r子束陣列626中的每一子束的能量 數(shù)值由,舉例而言,圖2所示的系統(tǒng)控制計算機112設(shè)定的。(A)用于光子銑削的激光源和調(diào)變方法在一實施例中,上述的激光源610包含脈沖激光源212,如圖2及以上說明所詳述。在另一實施例中,激光源610包含一串聯(lián)式光子放大器,其使用一微微秒級光纖 主振蕩器。在一此種實施例之中,基本激光輸出可以在其后連結(jié)至一諧振轉(zhuǎn)換模塊(諸如 圖2所示的諧振轉(zhuǎn)換模塊22 以產(chǎn)生諧振輸出。上述的串聯(lián)式光子放大器可以加入二極 管激發(fā)式光纖主振蕩器,其發(fā)射的脈沖寬度范圍介于大約500奈秒到大約1微微秒之間,波 長的范圍介于大約2. 2微米到大約100奈米之間,且波長范圍最好是介于大約2. 0微米到 大約200奈米之間。調(diào)變方法可以包含種子二極管的直接調(diào)變、脈沖或連續(xù)波(continuous wave ;以 下簡稱CW)種子輸出的外部調(diào)變、或者AOM及/或EOM對功率放大器級輸入的外部調(diào)變。其 亦可以使用供應(yīng)至功率放大器級的激發(fā)電源的調(diào)變以進一步修改激光源610所產(chǎn)生的脈 沖時序形態(tài)。在另一實施例中,激光源610包含一 Q型開關(guān)二極管激發(fā)式固態(tài)激光,其發(fā)射的脈 沖寬度范圍介于大約500奈秒至大約100微微秒之間,波長范圍則介于大約2. 2微米至大 約150奈米之間。激光源610可以使用腔內(nèi)(intracavity)或腔外(extracavity)諧振轉(zhuǎn) 換光學(xué)模塊。激光源610可以具有CW發(fā)射的能力。在此情況下,輸出至Q型開關(guān)的RF區(qū) 間閘(RF window gate)的調(diào)變提供時序上脈沖形狀的控制。其亦可以使用供應(yīng)至固態(tài)激 光的二極管激發(fā)電源的調(diào)變以進一步修改激光源次系統(tǒng)所產(chǎn)生的脈沖時序形態(tài)。在另一實施例中,激光源610系一Μ0ΡΑ,其發(fā)射的脈沖寬度范圍介于大約100微微 秒至大約10飛秒之間,波長范圍則介于大約2. 2微米至大約150奈米之間。激光源610可以使用腔內(nèi)或腔外諧振轉(zhuǎn)換光學(xué)模塊。調(diào)變方法可以包含二極管激發(fā)式調(diào)變或者AOM及/ 或EOM對功率放大器輸入端的外部調(diào)變。其亦可以使用供應(yīng)至功率放大器的激發(fā)電源的調(diào) 變以進一步修改激光源610所產(chǎn)生的脈沖時序形態(tài)。在一實施例中,上述的主振蕩器系一 光纖激光主振蕩器,而上述的功率放大器系一光纖功率放大器。習(xí)于斯藝的人士將能體認 此架構(gòu)系一超快光纖激光。在又另一實施例中,激光源610包含一可調(diào)整脈沖寬度的Μ0ΡΑ,其發(fā)射的脈沖寬 度范圍介于大約100微微秒至大于10飛秒之間,波長范圍則介于大約2. 2微米至大約150 奈米之間。圖7A系依據(jù)一實施例的一可編程脈沖寬度光子銑削系統(tǒng)700的功能方塊圖。 系統(tǒng)700包含一圖形使用者接口(graphical user interface ;以下簡稱⑶I)以經(jīng)由一系 統(tǒng)控制計算機112提供脈沖寬度的選擇、次系統(tǒng)控制電子模塊712、以及一光子銑削次系統(tǒng) 600',其包含一具有一可編程脈沖寬度構(gòu)件714的激光源610'。使用者可以利用脈沖寬 度選擇GUI710以選擇性地改變激光源610'所產(chǎn)生的激光束622的脈沖寬度。依據(jù)使用者 的選擇,次系統(tǒng)控制電子模塊712控制可編程脈沖寬度構(gòu)件714以調(diào)整脈沖寬度。在一此種實施例之中,上述的可編程脈沖寬度構(gòu)件714被插入主振蕩器之中以允 許激光源610'脈沖寬度的個別調(diào)整性,其調(diào)整范圍介于大約50微微秒至大約10飛秒之 間。舉例而言,圖7B系依據(jù)一實施例的如圖7A所示的光子銑削次系統(tǒng)600'的功能方塊 圖,其具有一可編程脈沖寬度構(gòu)件714整合一 MOPA 718的主振蕩器716。上述的MOPA 718 包含一功率放大器720。在圖7B所示的示范性實施例中,可編程脈沖寬度構(gòu)件714包含一 njISfM^ffliit ^^Ι (programmable bandpass filter) 具有可編程脈沖寬度構(gòu)件714的激光源610'可以使用腔內(nèi)或者腔外諧振轉(zhuǎn)換光 學(xué)模塊。調(diào)變方法可以包含二極管激發(fā)式調(diào)變或AOM及/或EOM對功率放大器720輸入端 的外部調(diào)變。其亦可以使用供應(yīng)至功率放大器720的激發(fā)電源的調(diào)變以進一步修改激光源 610'所產(chǎn)生的脈沖時序形態(tài)。在一實施例中,上述的主振蕩器716系一光纖激光主振蕩 器,而上述的功率放大器720系一光纖功率放大器。回到圖6,在另一實施例中,激光源610包含一主振蕩器再生放大器 (regenerative amplifier),其發(fā)射的脈沖寬度范圍介于大約50微微秒至大約10飛秒之 間,波長范圍則介于大約2. 2微米至大約150奈米之間。激光源610可以使用腔內(nèi)或腔外 諧振轉(zhuǎn)換光學(xué)模塊。調(diào)變方法可以包含二極管激發(fā)調(diào)變或AOM及/或EOM對功率放大器級 輸入端的外部調(diào)變。其亦可以使用供應(yīng)至功率放大器的激發(fā)電源的調(diào)變以進一步修改激光 次系統(tǒng)所產(chǎn)生的脈沖時序形態(tài)。(B)子束的產(chǎn)生圖8A、8B和8C依據(jù)一實施例圖繪式地例示包含一離散頻帶反射板810的一子束 產(chǎn)生模塊614的各種視圖。圖8A圖繪式地例示上述離散頻帶反射板810的一側(cè)視圖,其包 含一第一表面Sl和一第二表面S2。圖8B圖繪式地例示該第一表面Sl的一正視圖。圖8C 圖繪式地例示該第二表面S2的一正視圖。如圖8A和8B所示,第一表面Sl和第二表面S2 包含分離的部分或帶狀區(qū)域,每一帶狀區(qū)域分別具有反射率Rl、R2.....to。如圖8A所示,該等帶狀區(qū)域被安排于第一表面Sl及第二表面S2上,使得經(jīng)由第 一表面Sl進入該離散頻帶反射板810的一輸入激光束622 (例如,由激光源610提供)部 分自第二表面S2反射而部分穿越第二表面S2以形成一第一子束812。第一表面Sl將射束中未構(gòu)成該第一子束812的部分反射回第二表面S2。第二表面S2再次部分反射該射束并 部分通過該射束以形成一第二子束814。第一表面Sl將射束中未構(gòu)成該第二子束814的部 分反射回第二表面S2。第二表面S2再次部分反射該射束并部分通過該射束以形成一第三 子束816。此過程一直重復(fù)直到該離散頻帶反射板810產(chǎn)生一預(yù)定數(shù)目的子束成為子束陣 列624。雖然未顯示于圖中,但子束產(chǎn)生模塊614可以包含一或多個射束分光器以將部分的 輸入激光束622導(dǎo)向多個離散頻帶反射板810而產(chǎn)生一 q、χ、r子束陣列624。圖9系依據(jù)另一實施例的一子束產(chǎn)生模塊614的功能方塊圖。此示范性實施例中 的子束產(chǎn)生模塊614包含一第一四分之一波板(quarter wave plate)910、一極化射束分光 棱鏡(polarizing beamsplitter cube)912、一第二四分之一波板 914、一第一反射鏡 916、 一第三四分之一波板918、以及一第二反射鏡920。第一四分之一波板910接收一入射線性 極化激光束622并傳送一圓形極化射束進入極化射束分光棱鏡912。該圓形極化射束的一 部分被經(jīng)由該極化射束分光棱鏡912的一輸出表面?zhèn)魉统鋈ザ蔀橐坏谝蛔邮?22。該圓 形極化射束的另一部分被反射進入該極化射束分光棱鏡912的一第一通道,于其中經(jīng)由第 二四分之一波板914被導(dǎo)向第一反射鏡916。該射束自第一反射鏡916反射并第二次通過 第二四分之一波板914而成為ρ偏極化(p-polarized)。上述的ρ偏極化成分進入極化射 束分光棱鏡912的一第二通道,于其中經(jīng)由通過第三四分之一波板918、反射自第二反射鏡 920、再次通過第三四分之一波板918的類似行程之后,自極化射束分光棱鏡912的輸出表 面發(fā)出而成為一第二子束924。更多子束陣列產(chǎn)生模塊614,諸如圖9所示者,可被用以產(chǎn) 生一 q、χ、r子束陣列624中的更多子束。更進一步而言,或在另一實施例中,一或多個繞 射光學(xué)構(gòu)件2010可以產(chǎn)生一 q、x、r子束陣列624中的子束,如圖20所示。繞射光學(xué)構(gòu)件 2010可以包含一格柵形狀以產(chǎn)生二維或三維陣列6M中的子束的預(yù)定分布?;氐綀D9,第一子束922與第二子束擬4可以是大約在同一直在線或者由于子束陣 列產(chǎn)生模塊614的光學(xué)組件對齊上的變異可以彼此隨機式地偏離。然而,習(xí)于斯藝者應(yīng)能 由本發(fā)明體認到,其可以將一受控制的偏移量加入子束陣列產(chǎn)生模塊614的光學(xué)組件中, 使得第一子束922和第二子束924的路徑大致彼此平行并相距一預(yù)定的距離。舉例而言, 圖9所示的第二反射鏡920可以被置換成其相交的頂點位于平行于上述極化射束分光棱鏡 912的中點之一直在線的一對反射鏡(未顯示于圖中)。舉另一實例,上述的偏移可以藉 由以一互補的方式(例如,其中的一順時鐘方向旋轉(zhuǎn)而另一個逆時鐘方向旋轉(zhuǎn))使反射鏡 916,920稍微傾斜而達成。習(xí)于斯藝的人士應(yīng)能體認其它使第一子束922和第二子束擬4 的路徑彼此偏移的方式。(C)標的對齊在一實施例中,系統(tǒng)控制計算機112控制圖2所示的X-Y定位器110以協(xié)調(diào)調(diào)變 后的q、x、r子束陣列626的投送,其由子束投送光學(xué)模塊620將其聚焦于工件118上的特 定標的。在一實施例中,其相對于每一可尋址的子束均產(chǎn)生一目前位置信號。其可以運用 獨立式或多信道射束位置補償構(gòu)件配合激光梳索引,如上所述,以將目前位置控制于特定 的精確限度之內(nèi)。工件標的可以包含,舉例而言,配置于一半導(dǎo)體組件上的導(dǎo)電連結(jié)。如上所述,其 可以使用激光脈沖以移除DRAM組件上連至故障內(nèi)存單元的導(dǎo)電連結(jié)。此等導(dǎo)電連結(jié)可以 配置成一維或二維的型態(tài)。舉例而言,圖10圖繪式地例示常使用于導(dǎo)電連結(jié)1010的各種不同的樣式。所顯示的樣式包含階梯樣式1012、叉型樣式1014、魚骨樣式1016、以及交錯樣 式1018。習(xí)于斯藝者由此處的揭示應(yīng)能體認其可以使用任何其它樣式。在一實施例中,系統(tǒng)控制計算機112使X-Y定位器110運作于一步進重復(fù)模式,以 將聚焦調(diào)變后的q、x、r子束陣列擬6在空間上匹配工件標的。舉例而言,圖11系依據(jù)一實 施例的用以利用一子束陣列擬4處理一組標的(諸如圖10所示的導(dǎo)電連結(jié)1010)的方法 1100的流程圖。在開始步驟1110之后,方法1100包含將多個子束路徑對齊該組標的(步 驟1112)。舉例而言,系統(tǒng)控制計算機112可以控制X-Y定位器110和子束投送光學(xué)模塊 620,以使得q、x、i 個子束路徑與安排成工件118上一樣式的q、x、r個標的在空間上對齊。在對齊子束路徑與標的之后,激光源610產(chǎn)生(步驟1114) 一激光脈沖622、子束 產(chǎn)生模塊614將該激光脈沖分割(步驟1116)成一子束陣列624、子束調(diào)變器616調(diào)變(步 驟1118)子束陣列624、以及子束投送光學(xué)模塊620對調(diào)變后的子束陣列擬6進行聚焦(步 驟1120)。方法1100接著以聚焦且調(diào)變后的子束陣列6 處理(步驟112 該組標的,以 及質(zhì)疑(步驟1124)是否有其它組待處理的標的。若有其它組待處理的標的,則系統(tǒng)控制 計算機112將子束路徑與該組新標的對齊(步驟111 并重復(fù)方法1100。當所有標的均處 理完畢之時,方法1100結(jié)束(步驟1126)。在另一實施例中,系統(tǒng)200控制計算機112使工件標的間距匹配激光PRF、子束陣 列間距、以及X-Y射束定位器110的速度,使得一工件標的被由多個子束投送的單一脈沖的 總和循序處理。圖12依據(jù)一實施例圖繪式地例示工件標的間距1208與子束間距1210間的 關(guān)系。如圖所示,子束1212間的距離或間距(子束間距1210)與標的1214間的間距(標 的間距1208)和激光源610的PRF間的關(guān)系可以表如下式cX (子束間距)=dX (工件標的間距),其中c和d是整數(shù),而工件標的間距=平臺速度/PRF,且其中整數(shù)c和d的選擇最好使得c/d = 一整數(shù)值。在圖12之中,子束間距1210被表示為(A^l)"而工件間距1208被表示為(Δ Xp) h,其中的i是子束數(shù)目索引,j是脈沖數(shù)目索引,而h則是工件標的索引。因此,舉例而言, 自一特定脈沖j產(chǎn)生的一特定子束i于此可以表示成(bi:pj)。當平臺以一固定的速度行 進時(在沒有循序掃描的情況),可以投送至每一工件標的最大脈沖數(shù)目等于子束的數(shù)目 (i)。舉一實務(wù)上的例子,考慮從每一連續(xù)激光脈沖j產(chǎn)生三個子束1212 (i = 3)的情形。 此例中,當連續(xù)激光脈沖自一激光源發(fā)出,一激光束路徑從圖12所示的工件標的1214左側(cè) 移到右側(cè)。一第一工件標的1214依序由產(chǎn)生自一第一脈沖的一第三子束1212(b3:pl)、產(chǎn) 生自該第一脈沖的一第二子束(b2:pl)、以及產(chǎn)生自該第一脈沖的一第一子束(bl:pl)處 理。一第二工件標的1214由一第二脈沖的一第三子束(b3:p2)、該第二脈沖的一第二子束 (b2:p2)、以及該第二脈沖的一第一子束(bl:p》處理。(D)子束振幅控制在一實施例中,經(jīng)由聚焦和調(diào)變后的子束陣列擬6系在振幅上可尋址的。陣列626 中每一子束1212的振幅被表示成I^pi:A,其中A系一介于0和1之間的實數(shù),0表示最小 脈沖振幅,1表示最大脈沖振幅,且其中的居間數(shù)值表示介于最小和最大數(shù)值間的比例振幅數(shù)值。舉一實務(wù)上的例子,同樣考慮三個子束的情況(i =幻,假設(shè)第一標的1214和第三標 的1214系由一最大脈沖數(shù)目和一單位脈沖最大振幅所銑削,且假設(shè)第二標的1214并未銑 削,則光子銑削樣式可以被程序設(shè)定成第一工件標的(b3:pl:l); (b2:pl:l) ; (bl:pl:l),第二工件標的(b3:p2:0); (b2:p2:0) ; (bl:p2:0),第三工件標的(b3:p3:l); (b2:p3:l) ; (bl:p3:l)。在一實施例中,圖6所示的光偵測模塊618系用以實時計算每一子束1212施加至 一特定工件標的1214的總能量。光偵測模塊618提供一誤差修正補償信號至子束調(diào)變器 616以調(diào)整連續(xù)子束的振幅Ivpi = A^htj此使得投送至工件標的1214的單位脈沖總能量可 以被極為精細地控制。其亦使得施加至一特定標的1214的總能量可以被準確地控制。舉 例而言,上述的光偵測模塊618可以判定施加至一特定標的1214的一連串子束1212的總 能量符合或超過一特定門坎值。當該門坎值符合時,光偵測模塊618可以控制子束調(diào)變器 616,以阻絕額外的子束1212使其無法傳送至該特定標的1214。習(xí)于斯藝者應(yīng)能由本發(fā)明 體認到其亦可以使用其它構(gòu)件以控制單位脈沖能量,或施加至一特定標的1214的總能量。 例如,光偵測模塊618可以提供回授至圖7A和7B所示的可編程脈沖寬度構(gòu)件以調(diào)整激光 源610'所提供的脈沖能量。VI.示范性長列處理本說明書所揭示的系統(tǒng)及方法可以使用于一長列處理實施例,其中脈沖的偏轉(zhuǎn)可 以沿工件上標的結(jié)構(gòu)的一列,或相鄰的列之中,實時發(fā)生。如上所述,圖2所示的光子振蕩 器216于一高PRF(例如,從數(shù)十仟赫茲到數(shù)百萬赫茲)提供脈沖,其可以藉由射束定位構(gòu) 件(例如,AOD 230、FSM 232、及/或激光梳索引模塊234)在一移動的處理區(qū)間中加以控 制。舉例而言,圖13描繪一晶圓1310的處理。一傳統(tǒng)式循序連結(jié)切斷程序需要在每 一連結(jié)處理回合中掃描X-Y移動平臺110上的晶圓1310—次。對晶圓1310反復(fù)地來回掃 描而完成整個晶圓處理。機器的來回掃描基本上先處理所有的X軸連結(jié)處理回合1312(圖 中以實線顯示),再處理Y軸連結(jié)處理回合1314 (圖中以虛線顯示)。此例僅系用以示范。 其可能使用它種架構(gòu)的連結(jié)處理回合和處理模式。例如,其可能藉由移動晶圓或光學(xué)模塊 軌道以處理連結(jié)。此外,連結(jié)排和連結(jié)處理回合可能不是以連續(xù)移動的方式處理。舉例而言,就包含DRAM的一晶圓1310而言,內(nèi)存單元(未顯示于圖中)可能是位 于介于X軸連結(jié)處理回合1312和Y軸連結(jié)處理回合1314間的區(qū)域1316?;谑痉兜哪?的,晶圓1310接近一 X軸連結(jié)處理回合1312和一 Y軸連結(jié)處理回合1314的交接處的一部 分被放大,以例示配置于連結(jié)團或連結(jié)排中的多個連結(jié)1318。一般而言,連結(jié)排系靠近一 晶粒的中心、靠近譯碼器電路、且不在任何內(nèi)存單元的陣列上方。連結(jié)1318涵蓋整體晶圓 1310中一極小的區(qū)域。圖14、17、和18提供用于長列處理的其它示范實施例,其目的僅用以例示。習(xí)于斯 藝的人士將能體認,參照圖14、17、和18說明的長列處理的原理可以套用于本說明書所述 的其它實施例(例如,圖2)。圖14系依據(jù)一實施例的包含一 AOD 1410的一激光處理系統(tǒng)1400的示意圖。AOD 1410包含一用以偏轉(zhuǎn)一激光1414發(fā)出的一脈沖激光束1412的極高速組件,使得其可以將二個連續(xù)脈沖投送至側(cè)向相隔排列的二個連結(jié)排中的二個不同連結(jié)。在一實施例中,AOD 1410系用以偏轉(zhuǎn)一個維度上(例如,垂直于一掃描方向)的激光脈沖。在另一實施例中, AOD 1410系用以偏轉(zhuǎn)二個維度上(例如,垂直于一掃描方向以及平行于該掃描方向)的激 光脈沖。在其它實施例中,其使用二個AOD以在二個維度上產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。在一實施例中,激光處理系統(tǒng)1400亦包含一開關(guān)1416,用以允許或阻絕激光脈沖 抵達一工件1418 (例如,包含多個連結(jié)的一半導(dǎo)體晶圓)。上述的開關(guān)1416可以包含一 AOD 或聲光式調(diào)變器(AOM)組件。然而,在一實施例中,開關(guān)1416及AOD 1410包含單一組件, 用以選擇性地將脈沖激光束1412導(dǎo)向一射束截止器(beam dump,未顯示于圖中)以阻絕激 光脈沖使其無法抵達工件1418。且如圖14所示,激光處理系統(tǒng)1400可以同時亦包含一中繼透鏡1422以將不同偏 轉(zhuǎn)射束路徑(例示于圖中離開AOD 1410的一實線和一虛線)導(dǎo)向一反射鏡1424(或是諸 如一 FSM的其它轉(zhuǎn)向組件)上的同一位置,其對應(yīng)至一聚焦透鏡1似6的進入點。此系統(tǒng)運 作的時,AOD 1410提供的不同偏轉(zhuǎn)角度致使不同脈沖被導(dǎo)向工件1418上的不同位置。雖 然未顯示于圖中,在一實施例中,用以執(zhí)行儲存于一計算機可讀取媒體上的指令的控制器 控制AOD 1410,使其選擇性地將一連串激光脈沖偏轉(zhuǎn)至工件1418上的預(yù)定位置。習(xí)于此藝者應(yīng)能由本發(fā)明體認出系統(tǒng)1400僅系用以示范,其亦可能應(yīng)用其它系 統(tǒng)架構(gòu)。實際上,以下提供各種不同的其它示范系統(tǒng)實施例。圖15系一示意圖,其依據(jù)一實施例例示掃描多個側(cè)向間隔排列連結(jié)排1510、 1512、1514、1516、1518、1520 的一處理區(qū)間 1500。每一連結(jié)排 1510、1512、1514、1516、1518、 1520均包含多個未切斷的連結(jié)1522以及多個當處理區(qū)間1500掃描過該多個連結(jié)排1510、 1512、1514、1516、1518、1520時被一連串激光脈沖切斷的連結(jié)15240在一實施例中,一激光處理系統(tǒng)1400系用以切斷在移動處理區(qū)間1500內(nèi)的任何 連結(jié)1522、1524。因此,不使用六個個別的連結(jié)處理回合處理包含于圖15所示的實例中的 六個連結(jié)排1510、1512、1514、1516、1518、1520,系統(tǒng)1400在單一行程內(nèi)處理所有的六個連 結(jié)排1510、1512、1514、1516、1518、1520,此巨幅地增進系統(tǒng)的生產(chǎn)量。在一實施例中,舉例 而言,一個包含一經(jīng)由單一射束路徑提供的100仟赫茲激光、一 50微米x50微米處理區(qū)間、 和一低效能平臺(例如,每一坐標軸IG加速度及20毫秒穩(wěn)定時間)的系統(tǒng),可以比起傳 統(tǒng)連結(jié)處理系統(tǒng)而具有二至三倍的生產(chǎn)量增加。此一系統(tǒng)的競爭力將不遜于一包含高PRF 激光(例如,300仟赫茲)和高效能平臺(例如,每秒1米的連結(jié)處理回合、5G加速度、以及 0.001秒的穩(wěn)定時間)的雙射束系統(tǒng)。而建立具有較低效能平臺的系統(tǒng)可能遠遠較為容易 且代價低廉。此外,單射束系統(tǒng)可能較建立雙射束系統(tǒng)容易且便宜。在一實施例中,處理區(qū)間1500以一大致連續(xù)的移動方式掃描過該多個連結(jié)排 1510、1512、1514、1516、1518、1520而切斷該多個連結(jié)15240在另一實施例中,處理區(qū)間 1500以一連串分散的移動逐步越過該多個連結(jié)排1510、1512、1514、1516、1518、1520。在一 此種實施例中,處理區(qū)間在每一步或每一移動之間包含二組彼此互斥的連結(jié)組1522、1524。 因此,在處理區(qū)間1500移動至一包含一第二(且不同的)組連結(jié)的第二位置之前,系統(tǒng) 1400可以在一第一位置于處理區(qū)間1500之內(nèi)在沿著軸的方向和與軸交叉的方向處理一第 一組連結(jié)1522、1524。在另一實施例中,處理區(qū)間1500在掃描方向采用較小的步幅,使得當 分別對應(yīng)至連結(jié)排1510、1512、1514、1516、1518、1520的一群(例如,一行)連結(jié)1522、1524在一步幅期間進入掃描區(qū)間1500時,另一群連結(jié)1522、1524離開掃描區(qū)間1500。因此,系 統(tǒng)1400在每一步幅之間處理在不同連結(jié)排1510、1512、1514、1516、1518、1520中的一群或 一行側(cè)向間隔排列的連結(jié)1522、1524。習(xí)于斯藝者由本發(fā)明應(yīng)能理解,取決于處理區(qū)間1500與連結(jié)排1510、1512、1514、 1516、1518、1520的相對大小,系統(tǒng)1400可以在單一行程內(nèi)處理超過六個連結(jié)排。此外,系 統(tǒng)1400可以在單一行程內(nèi)處理少于六個連結(jié)排,包含,舉例而言,在單一行程內(nèi)處理單一 連結(jié)排。習(xí)于斯藝者由本發(fā)明亦應(yīng)能理解,系統(tǒng)1400并不限于在處理區(qū)間1500內(nèi)處理大 致平行的側(cè)向間隔排列的連結(jié)排1510、1512、1514、1516、1518、1520。實務(wù)上,通過處理區(qū)間 1500的連結(jié)1522、15M可以安排成任何樣式。切斷的連結(jié)15M亦可以依任何順序切斷。 此外,雖然圖15顯示在X方向(水平方向)的固定掃描方向,該掃描方向亦可以是在Y方 向(垂直方向)、X和Y方向的結(jié)合、及/或環(huán)繞一晶圓XY平面的一隨機樣式。在一實施例 中,該掃描方向系選擇以使得生產(chǎn)量最佳化。舉例而言,圖16系一示意圖,其依據(jù)一實施例例示掃描多個沿著X軸側(cè)向間隔排 列的連結(jié)排1510、1512、1514、1516、1518、1520以及多個沿著Y軸排列的連結(jié)排1610、1612 的一處理區(qū)間1500。在處理區(qū)間1500沿著X軸側(cè)向間隔排列的連結(jié)排1510、1512、1514、 1516、1518、1520的單次行程中,處理區(qū)間1500同時亦掃過該多個沿著Y軸排列的連結(jié)排 1610,1612中的至少一部分連結(jié)1522、1524。同樣地,如圖16所示,系統(tǒng)1400可以選擇性 地切斷通過處理區(qū)間1500的任何連結(jié)1522、1524。在一實施例中,系統(tǒng)1400將在處理區(qū)間1500內(nèi)切斷的連結(jié)加以揀選并排列其順 序以最大化或增加生產(chǎn)量。為了達到此最大化或增加的生產(chǎn)量,系統(tǒng)1400同時亦計算一與 處理區(qū)間1500的尺寸、任何特定時間點處理區(qū)間1500內(nèi)待切斷的連結(jié)1522、1524的數(shù)目、 和連結(jié)切斷順序匹配的平臺速度。在一此種實施例中,系統(tǒng)1400選擇一平臺速度以降低被 阻隔脈沖的數(shù)目。上述的平臺速度亦可以被選擇以確保每一待切斷的連結(jié)均在處理區(qū)間 1500的單一行程中被切斷。在一實施例中,上述的平臺速度可以是固定的。在其它實施例中,平臺速度可以隨著目前通過處理區(qū)間1500的待切斷連結(jié)15 的數(shù)目而變化。舉例而言,當通過處理區(qū)間1500的待切斷連結(jié)15 的數(shù)目較少時,系統(tǒng) 1400可以增加平臺速度。當通過處理區(qū)間1500的待切斷連結(jié)1522、1524的數(shù)目較多時,系 統(tǒng)1400可以降低平臺速度。在一實施例中,其藉由在一群連結(jié)處理回合中找出處理區(qū)間1500內(nèi)連結(jié)的最大 數(shù)目(Nmax)以決定一最大平臺速度Vsmax。舉例而言,最大平臺速度Vsmax可以被設(shè)定成處理 區(qū)間1500的寬度(AODwidth)乘以PRF除以NMX。此提供最大平臺速度Vsmax的一個適當?shù)墓?計。然而,在一實施例中,系統(tǒng)1400考慮處理區(qū)間1500中可能「列隊等候」的連結(jié)1522、 1524,其在速度超過上述限制時,在連結(jié)處理回合的短促區(qū)段中為尚未處理的連結(jié)提供一 緩沖區(qū)。取決于連結(jié)處理回合的密度,此等候的列隊可以在一介于大約50%至大約100% 的范圍內(nèi)增加平臺速度。此種改善效果在某些實施例之中可能因為加速/減速時間以及 無法避免的占用時間(overhead)而減弱。在一實施例中,利用等候列隊決定最大平臺速度 Vsmax系一遞歸的程序,其中當逼近真實的最大速度時,「連結(jié)等候列隊」的泛濫變得極為非 線性。在此等實施例中,更多線性現(xiàn)象的引入可以藉由,舉例而言,過濾連結(jié)密度、對一特定速度計算一「連結(jié)流量」、以及給定一最大「處理流量」(PRF乘以連結(jié)間距)而計算處理區(qū) 間1500中容許的「累積量」。為了在移動的處理區(qū)間1500內(nèi)切斷任何連結(jié)1524,圖14所示的A0D1410的定 位精確度精密到足以在整個處理區(qū)間1500中維持系統(tǒng)精確度。所示的高數(shù)值孔徑透鏡具 有大約50微米的掃描區(qū)域。此外,其可能需要具有一優(yōu)于平均值加3個標準差(sigma) <0.18微米的系統(tǒng)連結(jié)切斷精確度。舉例而言,若AOD 1410在容許的誤差下貢獻大約20 奈米的系統(tǒng)不準確度,則AOD 1410依據(jù)一實施例具有一大約2500分之1的定位精確度。圖17系依據(jù)一實施例的包含二個偏轉(zhuǎn)組件的一激光處理系統(tǒng)1700的示意圖。系 統(tǒng)1700包含激光1414、開關(guān)1416、AOD 1410、中繼透鏡1422、反射鏡1424、以及聚焦透鏡 1426,如圖14中所述。然而,系統(tǒng)1700在射束路徑中同時亦包含另一 AOD 1712以及另一 中繼透鏡1714。在一實施例中,AOD 1410被用以偏轉(zhuǎn)X方向上的激光束,而AOD 1712則用以偏轉(zhuǎn) Y方向上的激光束。中繼透鏡1422接續(xù)從AOD 1410到AOD 1712的激光束。中繼透鏡1714 接續(xù)從AOD 1712到反射鏡14M的激光束。因此,系統(tǒng)1700可以使激光脈沖轉(zhuǎn)向至二個方 向。然而,在一實施例中,圖14所示的AOD 1410包含能夠使激光束在二個方向偏轉(zhuǎn)的單一 組件。圖18系依據(jù)一實施例的包含一遠心角偵測器1814的一激光處理系統(tǒng)1800的示 意圖。在此實施例中,一部分透明反射鏡1810將部分激光束導(dǎo)向至聚焦透鏡1426,并將部 分激光束經(jīng)由一額外中繼透鏡1812導(dǎo)向至遠心角偵測器1814。上述的遠心角偵測器1814 可以包含一四元檢測器(quad cell)、一 PSD、或一用以偵測射束角度的攝影機偵測器。如 上所述,上述的遠心角偵測器1814可用以提供回授至AOD 1410及AOD 1712 二者或其中之 一,以進行誤差修正及/或校準。在一實施例中,系統(tǒng)1400利用單一脈沖在處理區(qū)間1500中處理個別連結(jié)15 以 切斷每一連結(jié)15M。AOD 1410在處理區(qū)間1500于掃描方向上行進時,在二個連續(xù)的激光 脈沖之間將聚焦連結(jié)脈沖的位置迅速地轉(zhuǎn)向處理區(qū)間1500內(nèi)的連結(jié)15M。雖然一傳統(tǒng)連 結(jié)處理系統(tǒng)可以阻絕一極高PRF激光產(chǎn)生的脈沖的大約一半到大約99%,系統(tǒng)1400可以使 用此等脈沖的絕大部份或全部。因此,生產(chǎn)量可以巨幅地增加而無需更快地移動工件1418。此外,或在另一實施例中,系統(tǒng)1400可以在利用AOD 1410將后續(xù)脈沖轉(zhuǎn)向至工件 1418上的其它位置之前,以二或多個脈沖處理工件1418上的單一位置。舉例而言,在將激 光束轉(zhuǎn)向至工件1418上的一不同位置之前,系統(tǒng)1400可以提供十個較低能量脈沖至一連 結(jié)15M。因此,系統(tǒng)1400提供一有效的方式將產(chǎn)生于一極高PRF(例如,在一介于大約1 百萬赫茲到大約100百萬赫茲間的范圍中)的脈沖導(dǎo)向至具有許多切斷的預(yù)定的目標連結(jié) 1524。若處理區(qū)間1500相對于工件1418連續(xù)地移動,則依據(jù)一實施例AOD 1410可以用 以追蹤以在一或多個脈沖被投送至連結(jié)15M時,在一聚焦光斑位置和一連結(jié)位置之間維 持一不變的關(guān)系。其亦可以利用追蹤以與多個側(cè)向間隔排列的連結(jié)維持一不變的關(guān)系。在一實施例中,工件1418上的位置間的切換時間系小于一個激光脈沖周期。在另 一實施例中,上述的切換時間系該激光脈沖周期的等級。在其它實施例中,上述的切換時間 長于該開關(guān)脈沖周期。因此,舉例而言,若系統(tǒng)1400以十個激光脈沖處理連結(jié)15M并在三或四個激光脈沖周期內(nèi)從一連結(jié)切換到下一個,則激光1414能被有效地運用。其不在切換至一新位置之前(例如,當處理區(qū)間1500在圖15和16所示的掃描方 向上前進時)將十個脈沖全部(在上述實例之中)投送至單一連結(jié)1522、1524,而是可以將 二或更多個脈沖投送至二或更多個側(cè)向間隔排列的連結(jié)1522、1524(例如,垂直于掃描方 向間隔排列)。舉例而言,其可能需要將單一脈沖投送至六個側(cè)向間隔排列的連結(jié)1522中 的每一個(圖15所示的每一連結(jié)排1510、1512、1514、1516、1518、1520中各一個)。因此, AOD 1410可以在處理區(qū)間1500移至一新的位置之前將六個連續(xù)激光脈沖偏轉(zhuǎn)至該六個側(cè) 向間隔排列的連結(jié)1522。圖19A、19B和19C系依據(jù)特定實施例例示一連串激光脈沖1914與個別重新定位 輪廓(repositioning profile) 1916、1918、1920 的關(guān)系的時序圖 1900、1910、1912。習(xí)于斯 藝者由本發(fā)明應(yīng)能理解,顯示于圖19A、19B和19C中的時序圖1900、1910、1912僅系用以舉 例,任何投送至連結(jié)的脈沖以及用以在連結(jié)間造成移位的脈沖周期均可以使用之。在圖19A 所示的實施例中,單一激光脈沖于一切斷周期中投送至一連結(jié)。舉例而言,一 AOD或一高速 射束偏轉(zhuǎn)器(未顯示于圖中)從而在一移位周期內(nèi)的每一脈沖之間被移動或重新定位。因 此,在此實例中,該連串激光脈沖1914中的每一激光脈沖均被投送至不同的連結(jié)。在圖19B所示的實施例中,該AOD或高速射束偏轉(zhuǎn)器使用更多時間,相較于圖19A 的實例而言,在每一切斷周期之間移位。具體而言,在一第一脈沖被投送至一第一連結(jié)之 后,上述的AOD或高速射束偏轉(zhuǎn)器在一第二脈沖被投送至一第二連結(jié)之前的三個脈沖周期 期間進行移位。如后所述,其可以使用一開關(guān)(例如,一額外的AOD以及一射束截止器),以 在移位周期期間阻隔未使用的激光脈沖使其無法抵達工件的表面。在圖19C所示的實施例中,一第一多個脈沖(圖中顯示九個)在一第一切斷周期 期間中被投送至一第一連結(jié),上述的AOD或高速射束偏轉(zhuǎn)器在數(shù)個脈沖(圖中顯示大約三 個)周期期間內(nèi)進行移位,而一第二多個脈沖在一第二切斷周期期間中被投送至一第二連 結(jié)。然而,在一實施例中,二或更多個上述第一(及/或第二)多個脈沖可以利用一諸如上 述AOD 1410的高速偏轉(zhuǎn)組件在該第一(及/或第二)切斷周期期間中分散于多個側(cè)向間 隔排列的連結(jié)。因此,脈沖可以有效地分散,以盡可能在該連串激光脈沖1914使用更多的 脈沖。在一實施例中,所使用的脈沖數(shù)目相較于傳統(tǒng)連結(jié)處理系統(tǒng)所用的脈沖增加超過大 約1%。對于用于處理工作表面上完全或部分重迭區(qū)域中的相同標的的激光光斑、重迭工 作表面上的不同標的致使射束的任一部分(例如,高斯尾端(Gaussian tails))發(fā)生交迭 的激光光斑、或者在一諸如脈沖能量或反射脈沖能量偵測器的偵測器發(fā)生交迭的激光光斑 而言,同調(diào)串擾(coherent crosstalk)可能是一個問題。舉例而言,當不同激光光斑的高 斯尾端發(fā)生交迭之時,二個鄰近結(jié)構(gòu)(例如,連結(jié))之間的區(qū)域內(nèi)的串擾及干涉可能導(dǎo)致由 不良的高光學(xué)能量位準造成的損害。因此,在上述的實施例中,一次只有單一激光光斑投射 至一工件的一處理區(qū)間內(nèi)。二個在工件上空間交迭的連續(xù)激光光斑并不會彼此干涉,因此 得以降低或排除同調(diào)串擾問題。然而,在其它實施例中,多個光斑可以在同一時間投射入工 件上的處理區(qū)間內(nèi)。舉例而言,其可以經(jīng)由二或多個射束路徑提供二或多個激光束?;谠S多原因,當處理內(nèi)含一或多個切斷之處時,其最好使用高速射束操控機制 以操控聚焦光斑。
首先,其需要進行射束偏轉(zhuǎn)以在不同的連結(jié)切斷位置間切換。其次,在一處理區(qū)域 相對于工件連續(xù)移動的系統(tǒng)中,其可能需要包含一追蹤指令。此指令在一或多個激光脈沖 投送至連結(jié)時,有助于在聚焦光斑位置與連結(jié)位置之間維持一不變的關(guān)系。一追蹤指令在 多個脈沖對準同一連結(jié)的情況特別有用。其可以使用額外的射束偏轉(zhuǎn)或操控以補償移動平臺的追蹤誤差。舉例而言,若使
用一平面式XY平臺以在聚焦激光光斑下進行晶圓的定位,則可以利用光束操控以補償殘
余XY平臺追蹤誤差(預(yù)定軌道和實際軌道間的實時差異)。此類似于我們的FSM誤差補 m
te ο 其亦可以運用操控機制以修正其它形式的系統(tǒng)誤差或擾動。舉例而言,在9830平 臺中,我們感測最終聚焦目標的移動并利用FSM在工件修正光斑的移動結(jié)果。此可以利用 同一操控機制完成。我們亦可以補償射束指向誤差,諸如感測到的激光軌道指向穩(wěn)定性的 不準確性。此外,其亦可以利用此操控機制修正諸如熱漂移(thermal drift)的誤差。傳送至ΑΟΜ、Ε0Μ、或其它操控機制的最終追蹤或操控指令系一或多個上述操控項 目的組合或總和。其亦可能有上述未提及的理由以操控射束。在一實施例中,高速射束操控組件的定位精確度必須夠精密以在整個處理區(qū)域維 持系統(tǒng)精確度。所示的高數(shù)值孔徑透鏡具有大約50微米的掃描區(qū)域,其系統(tǒng)連結(jié)切斷精確 度優(yōu)于平均值加3個標準差< 0. 18微米。若AOD在容許的誤差下可以允許貢獻大約20奈 米的系統(tǒng)不準確度,則其將需要一大約2500分之1精確度的定位能力。此系一合理的需求。 其可能需要使用某些閉回路感測及回授修正機制以驅(qū)動AOM或高速射束操控組件。實行該點的一種方式系使用AOD將不需要的脈沖偏轉(zhuǎn)至一射束截止器,其包含一 可以量測此等未使用脈沖位置的位置感應(yīng)偵測器(position sensitive detector ;即PSD) 或四元檢測器。熱漂移或AOM校準上的變化可以藉由此技術(shù)加以偵測。其亦可以經(jīng)由AOM發(fā)射額外的光束并量測其偏轉(zhuǎn)的程度。舉例而言,除了切割激 光之外,其可以經(jīng)由AOM控制一氦氖CW激光,且某些其產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)CW射束可以在一 PSD或 四元檢測器進行控制以做為回授的目的或用以偵測漂移。習(xí)于斯藝者應(yīng)能理解,前述實施例的細節(jié)可以在未脫離本發(fā)明的基本原理下進行 許多修改。本發(fā)明的范疇因此應(yīng)由申請專利范圍所界定。
權(quán)利要求
1.一種激光處理系統(tǒng),其特征在于,包含一射束定位系統(tǒng),以相對于一工件對齊射束投送坐標,該射束定位系統(tǒng)產(chǎn)生對應(yīng)于該 對齊的定位數(shù)據(jù); 一脈沖激光源;一子束產(chǎn)生模塊,以接收來自該脈沖激光源的一激光脈沖,且自該激光脈沖產(chǎn)生一包 含多個子束脈沖的子束陣列;一子束調(diào)變器,以調(diào)變該子束陣列中每一子束脈沖的振幅;以及 子束投送光學(xué)模塊,以將調(diào)變后的該子束陣列聚焦至該工件上對應(yīng)至該定位數(shù)據(jù)的位 置的一或多個標的。
2.如權(quán)利要求1所述的激光處理系統(tǒng),其特征在于,更包含一光偵測模塊,用以取樣 該子束陣列中的該子束脈沖;以及決定該子束陣列中每一子束脈沖的一總能量。
3.如權(quán)利要求2所述的激光處理系統(tǒng),其特征在于,該光偵測模塊更用以提供一誤差 修正補償信號至該子束調(diào)變器,以調(diào)整輸出至該工件上一特定標的的連續(xù)子束振幅。
4.如權(quán)利要求2所述的激光處理系統(tǒng),其特征在于,該光偵測模塊更用以判定投送至該工件上一特定標的的一連串子束脈沖所提供的脈沖能量總和符合或超 過一特定門坎值,以及控制該子束調(diào)變器以防止更多子束脈沖抵達該特定標的。
5.如權(quán)利要求1所述的激光處理系統(tǒng),其特征在于,更包含一系統(tǒng)控制計算機,用以協(xié) 同該射束定位系統(tǒng)藉由使一工件標的間距與以下項目匹配以進行該對齊該脈沖激光源的一脈沖重復(fù)頻率, 一子束陣列間距,以及介于該射束定位系統(tǒng)與該工件間的一相對速度,所述相對速度為平臺速度。
6.如權(quán)利要求5所述的激光處理系統(tǒng),其特征在于,該子束間距與該工件標的間距及 該脈沖激光源的該脈沖重復(fù)頻率具有以下的關(guān)系cX (子束間距)=dX (工件標的間距), 其中,c和d系整數(shù),且其中 工件標的間距=平臺速度/脈沖重復(fù)頻率, 且其中該整數(shù)c和d的選擇使得 c/d = 一整數(shù)值。
7.如權(quán)利要求1所述的激光處理系統(tǒng),其特征在于,該子束產(chǎn)生模塊包含一離散頻帶 反射板,該離散頻帶反射板包含一第一表面,包含一第一多個個別反射帶狀區(qū)域;以及 一第二表面,包含一第二多個個別反射帶狀區(qū)域, 其中該第一表面系用以 接收進入該離散頻帶反射板的該激光脈沖;以及連續(xù)地將接收自該第二表面的激光脈沖的逐漸減小的部分朝著該第二表面反射回該 離散頻帶反射板;且其中該第二表面系用以連續(xù)地傳送接收自該第一表面的激光脈沖的該逐漸減小的部分之一第一部分并反射 其中的一第二部分,該傳送的第一部分對應(yīng)至該子束陣列中的個別子束脈沖。
8.如權(quán)利要求1所述的激光處理系統(tǒng),其特征在于,該子束產(chǎn)生模塊包含一第一四分之一波板,以接收該激光脈沖,并將該激光脈沖自一線性極化轉(zhuǎn)換成一圓 形極化;一極化射束分光棱鏡,包含一第一信道、一第二信道、以及一輸出表面,該極化射束分 光棱鏡用以經(jīng)由該輸出表面?zhèn)魉驮搱A形極化激光束的一第一部分以做為該子束陣列中的 一第一子束脈沖,并將該圓形極化激光束的一第二部分傳送入該第一通道;一第二四分之一波板,以將該圓形極化激光束的該第二部分傳送至一第一反射鏡,并 接收一來自該第一反射鏡的反射,從而將該來自該第一反射鏡的反射轉(zhuǎn)換成傳回該極化射 束分光棱鏡的一 P偏極化射束,其中該極化射束分光棱鏡透過該第二通道傳送該P偏極化 射束;以及一第三四分之一波板,以將該P偏極化射束傳送至一第二反射鏡、自該第二反射鏡接 收一反射、并將該來自該第二反射鏡的反射傳送回該極化射束分光棱鏡,其中該極化射束 分光棱鏡經(jīng)由該輸出表面?zhèn)魉徒邮兆栽摰谌姆种徊ò宓纳涫宰鰹樵撟邮嚵兄械?一第二子束脈沖。
9.如權(quán)利要求1所述的激光處理系統(tǒng),其特征在于,該子束產(chǎn)生模塊包含至少一繞射 光學(xué)構(gòu)件。
10.如權(quán)利要求1所述的激光處理系統(tǒng),其特征在于,該脈沖激光源包含一光子振蕩器,以在一第一脈沖重復(fù)頻率發(fā)射激光脈沖,該第一脈沖重復(fù)頻率提供一 參考時序信號以協(xié)調(diào)該射束定位系統(tǒng)進行相對于該工件的射束投送坐標之該對齊;以及一第一光學(xué)調(diào)變器,以在一低于該第一脈沖重復(fù)頻率的一第二脈沖重復(fù)頻率選擇該激 光脈沖的一子集合以進行放大,其中包含于該子集合中的激光脈沖的選擇系依據(jù)該第一脈 沖重復(fù)頻率以及該定位數(shù)據(jù)。
11.如權(quán)利要求10所述的激光處理系統(tǒng),其特征在于,更包含一激光梳索引模塊,以依 據(jù)該定位資料調(diào)整該射束投送坐標之該對齊,該激光梳索引模塊系用以選擇該第二脈沖重復(fù)頻率以使得該第一脈沖重復(fù)頻率系該第二脈沖重復(fù)頻率的一整 數(shù)倍數(shù)η;以及依據(jù)該射束投送坐標的調(diào)整量,將介于該子集合中一第一放大脈沖與該子集合中一第 二放大脈沖間的一脈沖間隔時間偏移該光子振蕩器脈沖間隔時間的一整數(shù)倍數(shù)k。
12.如權(quán)利要求1所述的激光處理系統(tǒng),其特征在于,該脈沖激光源包含一串聯(lián)式光子 放大器,該串聯(lián)式光子放大器包含一光纖主振蕩器。
13.如權(quán)利要求12所述的激光處理系統(tǒng),其特征在于,該光纖主振蕩器系用以輸出一 脈沖持續(xù)期間的范圍介于100飛秒到500微微秒間的激光脈沖。
14.如權(quán)利要求1所述的激光處理系統(tǒng),其特征在于,該脈沖激光源包含一Q型開關(guān)二 極管激發(fā)式固態(tài)激光。
15.如權(quán)利要求1所述的激光處理系統(tǒng),其特征在于,該脈沖激光源包含一主振蕩器功 率放大器。
16.如權(quán)利要求15所述的激光處理系統(tǒng),其特征在于,更包含一可編程脈沖寬度構(gòu)件整合該主振蕩器功率放大器的一主振蕩器。
17.如權(quán)利要求16所述的激光處理系統(tǒng),其特征在于,該可編程脈沖寬度構(gòu)件包含一 可編程帶通濾波器。
18.如權(quán)利要求1所述的激光處理系統(tǒng),其特征在于,該脈沖激光源包含一主振蕩器再 生放大器。
19.一種利用激光處理工件的方法,其特征在于,該方法包含產(chǎn)生一激光脈沖; 自該激光脈沖產(chǎn)生一包含多個子束脈沖的子束陣列;調(diào)變該子束陣列中每一子束脈沖的振幅;以及將調(diào)變后的該子束陣列聚焦至該工件上的一或多個標的位置。
20.如權(quán)利要求19所述的利用激光處理工件的方法,其特征在于,更包含 取樣該子束陣列中的該子束脈沖;以及決定該子束陣列中每一子束脈沖的一總能量;以及產(chǎn)生一誤差補償信號,以調(diào)整輸出至該工件上一特定標的的連續(xù)子束振幅。
21.如權(quán)利要求19所述的利用激光處理工件的方法,其特征在于,更包含判定投送至該工件上一特定標的的一連串子束脈沖所提供的脈沖能量總和符合或超 過一特定門坎值,以及依據(jù)該判定,防止更多子束脈沖抵達該特定標的。
22.如權(quán)利要求19所述的利用激光處理工件的方法,其特征在于,更包含以下列項目 匹配一工件標的間距一脈沖激光源的一脈沖重復(fù)頻率, 一子束陣列間距,以及介于一射束定位系統(tǒng)與該工件間的一相對速度。
全文摘要
一種激光處理系統(tǒng),包含一射束定位系統(tǒng)以相對于一工件對齊射束投送坐標。上述的射束定位系統(tǒng)產(chǎn)生對應(yīng)于該對齊的定位數(shù)據(jù)。此系統(tǒng)亦包含一脈沖激光源以及一子束產(chǎn)生模塊以自該脈沖激光源接收一激光脈沖。子束產(chǎn)生模塊自該激光脈沖產(chǎn)生一子束陣列。該子束陣列包含多個子束脈沖。此系統(tǒng)更進一步包含一子束調(diào)變器以選擇性地調(diào)變該子束陣列中每一子束脈沖的振幅,以及子束投送光學(xué)模塊以將調(diào)變后的子束陣列聚焦至工件上對應(yīng)至上述定位數(shù)據(jù)的位置的一或多個標的。
文檔編號H01L21/8242GK102150254SQ200980135314
公開日2011年8月10日 申請日期2009年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月22日
發(fā)明者凱利·J··布魯蘭德, 布萊恩·W··拜爾德, 羅伯特·漢希 申請人:伊雷克托科學(xué)工業(yè)股份有限公司