专利名称：使用三角形形状裁适的镭射脉冲于所选定靶材类型的镭射系统和方法
技术领域：
本揭示是有关于镭射处理系统。尤其本揭示是有关于藉由具有经整形时间廓型的镭射脉冲而以供切断导电性链接及/或微加工半导体装置的镭射系统及方法。
背景技术：
运用于处理动态随机存取记忆体(DRAM)和其他半导体装置的镭射处理系统通常是使用Q切换二极体浦汲固态镭射。例如，当处理记忆体装置时，通常会运用单一镭射脉冲以切断导电性链接结构。而在其他的工业应用项目方面，镭射刻划处理可在进行分割之前用以自半导体装置晶圆上移除金属及介电半导体材料。镭射也可用以例如裁修离散和嵌入式元件的电阻值。有些镭射处理系统利用不同的操作模式以执行不同功能。例如，可自本专利申请案所有权人的美国奥瑞网州波特兰市Electro Scientific Industries, Inc.获用的ESIModel 9830即利用一种按约50KHz的脉冲重复频率而操作的二极体浦汲Q切换钕掺质钒酸钇(NchYVO4)镭射来进行半导体记忆体及相关装置的镭射处理。这种镭射系统可提供用以处理链接结构的脉冲化镭射输出以及用于扫描光束至作品靶材的连续波(CW)镭射输出。即如另一范例，亦可自 Electro Scientific Industries, Inc.获用的 ESI Model 9835 是运用二极体浦汲Q切换、频率三倍NchYVO4镭射以进行半导体记忆体和相关装置的镭射处理。这种镭射系统是利用按约50KHz的PRF的第一脉冲化镭射输出以处理链接结构，并且利用按约90KHz的PRF的第二脉冲化镭射输出以供扫描光束至作品靶材。在一些系统中亦可使用更高的PRF(即如近约IOOKHz)。一般说来，藉由此等镭射系统所产生的镭射脉冲的脉冲宽度在功能上是根据所选定的PRF而定，并且无法按照许多靶材结构或其他制程变数之间的差值独立地进行调整。图1A及IB为由典型固态镭射所产生的镭射脉冲的范例时间性脉冲形状。图1A所示的脉冲可经由业界众知的光学构件加以整形使得产生方波脉冲。即如表I以及图1A和IB所示，典型的固态脉冲形状可按如其尖峰功率、脉冲能量(功率曲线的时间积分)以及在全宽度半最大(FWHM)数值处测得的脉冲宽度所良好描述。可利用来自一脉冲侦测器的回馈以决定脉冲能量及/或尖峰功率。用以回馈的脉冲侦测器可含有经耦接于一类比尖峰捕捉并固持电路的二极体以利进行尖峰功率感测。该脉冲侦测器亦可含有一类比积分电路以供进行脉冲能量测量。许多记忆体装置和其他半导体侦测器都含有介电钝化材料，此材料覆盖该导电性链接结构。该迭覆钝化材料有助于含纳该金属链接材料，因此可予加热而高于一烧蚀门槛值。例如图2A、2B、2C及2D为一半导体装置200的截面区块图，该装置含有经钝化的导电性链接结构210、212、214。即如图2A所示，该半导体装置200可含有经构成于半导体基板218上的一或更多介电钝化材料层216。在本范例里，该半导体基板218含有硅质(Si)，该介电材料含有二氧化硅(SiO2),并且所述导电性链接结构210、212、214含有铝质(Al)。一般说来，所述导电性链接结构210、212、214是位在该介电钝化材料216之内。换言之，该介电材料邻接于所述导电性链接结构210、212、214的顶部及底部表面两者，使得所述导电性链接结构210、212、214不会直接地受曝于处理镭射光束220。相反地，该镭射光束220在与一所选定导电性链接结构212互动之前会先通过该介电钝化材料216的迭覆局部。在图2A里，该镭射光束220与该所选定导电性链接结构212之间的互动会造成该导电性链接结构212加热。而加热会导致该导电性链接结构212内部的压力增高。该介电钝化材料216可陷捕该热能，并且防止该导电性链接结构212的经加热局部注入到邻接的导电性链接结构210、214上。换言之，该介电钝化材料216可避免该导电性链接结构212的液化局部“溅洒”于该固架200的其他局部上。为便于说明，图2B显示该介电钝化材料216中环绕于该导电性链接结构212的一局部的放大视图。即如图2B所示，连续加热可能造成自该导电性链接结构212的上方角落开启碎裂222。一旦该导电性链接结构212触抵一烧蚀门槛值，即如图2C所示者，该导电性链接结构212可能爆炸，而如此会造成迭覆的介电钝化材料216以及部份的导电性链接结构212被以蒸汽224的方式移除。即如图2D所示，然后该镭射光束220可透过沸腾、熔化及/或溅洒处理以清除该导电性链接结构212的剩余局部，若确存在。迭覆的钝化层虽能一直持续含有该导电性链接材料结构直到加热至高于该烧蚀门槛值为止，然欲足够地控制钝化厚度确实困难重重。积体电路(IC)制造厂商通常显著地致力于将该钝化层厚度构成至适当范围以供处理。然若无该覆盖钝化材料(即如当处理未经钝化或裸露的金属链接时)，镭射处理会产生金属溅洒，这可与邻接的导电性链接结构形成电性连接(即如短路或导电性桥接)，而如此将造成装置失效。例如，图3为显示一未经钝化链接结构310的电子微影图，该结构具有一区域312，而其中多个邻接链接在利用高斯整形脉冲的镭射处理过程中既已熔化合一。在本范例里，所述未经钝化的链接结构310包含铝质并且拥有约4 μ m的宽度(约I μ m的间距)。图3亦显示一区域314，其中一击破链接导致过度的碎屑。除溅洒和桥接问题以外，当相较于经钝化导电性链接结构时，未经钝化的导电性链接结构可能具有较小的处理窗口。其他的镭射处理应用项目亦可能遭遇到溅洒问题。例如，在进行分割之前可先利用镭射刻划处理以自半导体装置晶圆上移除金属及介电半导体材料。然若在待予刻划的区域内出现过厚或未经钝化的金属，则该处理窗口可能会因金属溅洒及/或金属熔化并且重流至该所刻划区域内而大幅缩小。例如，图4为一显示以多个高斯整形脉冲所刻划的未经钝化硅(Si)412上铜(Cu)线410的电子微影图。由所述镭射脉冲所刻划的刻口 414具有不良定义的边缘，原因是铜质熔化并且重流至该刻口 414内(如箭头416所示)。图4亦显示该刻划该裸露金属铜线410会产生过度的碎屑418。镭射刻划速率可能减缓而引生出金属溅洒、重流、破裂及迭层脱落问题，而这可能会显著地影响到刻划产通量。
发明内容
一种以镭射处理工件的方法，其中包含储存对应于多个时间性脉冲廓型的资料。各项时间性脉冲廓型可为关联于位在该工件上或内的结构的个别靶材类型。所述多个时间性脉冲廓型的至少一者含有一三角形形状，此形状为在一第一时间处按一第一固定速率自一初始功率值提高而在一第二时间处至一尖峰功率值，并且在该第二时间处按一第二固定速率自该尖峰功率值减少而在一第三时间处返回至该初始功率值。该方法进一步包含在该工件之上或之内选定一结构以供处理。该选定结构可为关联于具有该三角形形状的时间性脉冲廓型。根据该选定结构，自所述多个时间性脉冲廓型中选定含有该三角形形状的时间性脉冲廓型。产生一含有该选定时间性脉冲廓型的镭射脉冲。所产生的镭射脉冲经导引至该工件以藉由该所产生镭射脉冲来处理该选定结构。自后文中参照于所述随附图式而进行之较佳具体实施例详细说明将即能显知其他的特性与优点。
图1A及IB为由典型固态镭射所产生的镭射脉冲的范例时间性脉冲形状。图2A、2B、2C及2D为一半导体装置的截面区块图，该装置含有多个经钝化导电性链接结构。图3为显示一未经钝化链接结构的电子微影图，该结构具有一区域，而其中多个邻接链接在利用高斯整形脉冲的镭射处理过程中既已熔化合一。图4为一显示以多个高斯整形脉冲所刻划的未经钝化硅上铜线的电子微影图。图5以图形方式说明高斯整形时间性脉冲廓型与可根据一些具体实施例而运用的三角形形状时间性脉冲廓型间的差异。图6以图形方式说明，根据一些范例具体实施例，多个对称三角形形状时间性脉冲廓型。图7以图形方式说明，根据一些范例具体实施例，非对称三角形形状时间性脉冲廓型。图8，根据一具体实施例，一镭射处理系统的简化区块图。图9A、9B、9C及9D以图形方式说明，根据一些具体实施例，镭射处理像是裸露金属线路或未经钝化链接结构的靶材材料的步骤。图10说明，根据一些范例具体实施例，范例电子微影图以及相对应的时间性脉冲廓型。图1lA及IlB为，根据一具体实施例，由动态镭射脉冲整形器和功率放大器所产生的经裁适镭射脉冲的范例时间性脉冲形状。图12为说明一半导体晶圆的略图，在其工作表面上具有根据一具体实施例的靶材对准特性和多个导电性链接结构。图13为，根据一具体实施例，位在一工件上或内的结构的镭射处理方法流程图。图14为，根据一具体实施例，用以产生并监视具有不同时间性脉冲廓型的镭射脉冲的范例镭射处理系统。图15为，根据一具体实施例，一范例光侦测模组的区块图。图16A及16B为说明，根据一具体实施例，如图14所示的镭射来源的区块图。图17以图形方式说明，根据一具体实施例，一经正范化裁适的镭射脉冲，而其特征至少部份地在于尖峰脉冲功率。图18A及18B说明自利用尖峰功率及FWHM以特征化经裁适的镭射脉冲所衍生出的问题。
图19说明，根据一具体实施例，四种简化脉冲形状(脉冲A-D)以及FWHM与TIS脉冲宽度值之间的相对应比较。图20说明，根据一具体实施例，六种镭射脉冲形状(曲线1-6)以及FWHM与TIS脉冲宽度值之间的相对应比较。图21以图形方式说明，根据一具体实施例，一经正范化裁适的镭射脉冲，此脉冲具有一由尖峰高度、尖峰宽度和尖峰时间所特征化的突波。图22以图形方式说明，根据一具体实施例，一经正范化裁适的镭射脉冲，此脉冲具有一由起始时间、停止时间和关联于一容忍度的位准所特征化的高原。图23以图形方式说明，根据一具体实施例，一经正范化裁适的镭射脉冲，此脉冲具有一由起始时间、停止时间、关联于一第一容忍度的起始位准和关联于一第二容忍度的停止位准所特征化的斜度或倾斜高原。图24A、24B及24C以图形方式说明，根据一些具体实施例，范例经裁适的镭射脉冲，此等脉冲具有由本揭所述参数所特征化的各种尖峰、高原及斜度。图25A以图形方式说明，根据一具体实施例，按如表2所标定的多个经裁适镭射脉冲。图25B及25C说明，根据一具体实施例，经裁适的镭射脉冲的其他范例。图26为，根据一具体实施例，一经组态设定以提供脉冲形状的回馈测度的范例脉冲廓型器的区块图。图27为，根据一具体实施例，一电子-光学调变器的简化区块图，此者在产生经裁适镭射脉冲输出时可运作如一镭射脉冲切分装置。图28在纵行(a)、(b)、(c)、(d)及(e)里显示由图27中镭射脉冲切分装置所产生的五种可能镭射脉冲形状构成的范例。
具体实施例方式本揭示描述利用具有三角形形状的时间性脉冲廓型(即如功率相对于时间)的镭射脉冲以处理位在半导体装置上的未经钝化导电性链接结构及其他结构的方式。即如后文所述，“三角形形状”时间性脉冲廓型是包含具有相等扬升及落降时间的廓型(即如对称三角形形状)；以及锯齿形时间性脉冲廓型，其中扬升时间不等于落降时间(即如非对称三角形形状)。因此，对于非对称(锯齿)三角形形状时间性脉冲廓型来说，该脉冲的最大尖峰功率是位在除该脉冲的中心(依照时间)以外的某处。在一些具体实施例里，可利用例如像是美国专利第7348516号案文中所描述的镭射及系统以产生具有三角形形状时间性脉冲廓型的镭射脉冲，该案经授予本专利申请案所有权人并且依其整体而并入本案。其他用以产生具有三角形形状时间性脉冲廓型的经裁适镭射脉冲的范例镭射系统具体实施例如后文所述。在一些具体实施例里，可针对不同种类的靶材结构来定义时间性脉冲廓型的族系或类型。对于对称三角形形状而言，可藉由保持固定的脉冲时段长度(即如时间宽度)并同时增加或减少该最大尖峰值以产生脉冲形状的族系。而对称三角形形状的其他族系则可藉由例如利用不同的脉冲时段长度并同时维持、增加或减少该最大尖峰值所产生。对于非对称三角形形状来说，可藉由改变脉冲时段长度及/或最大尖峰值来产生脉冲形状的族系。至于非对称三角形形状的其他族系则可藉由例如移动该最大尖峰值的时间并且/或者改变该扬升及/或落降时间所产生。在一些具体实施例里，对应于各种时间性脉冲廓型族系的资料可为储存在一镭射处理系统的记忆体装置内，而待予用于产生脉冲形状以供处理未经钝化导电性链接结构或刻划半导体装置层。在一具体实施例里，对于一结构的特定装置种类或靶材类型的处理窗口可为藉由在该结构的装置或靶材类型上运行不同脉冲形状的矩阵所决定。此一具体实施例可用以决定三角形形状的时间性脉冲廓型的多项参数(即如脉冲宽度、最大尖峰值、扬升时间和落降时间)。除此之外，或是在其他的具体实施例里，本揭示描述按照靶材结构以选定具有经裁适时间性脉冲廓型的镭射脉冲，并且提供足够回馈和控制以供维持所欲的强度廓型。在一具体实施例里，一镭射处理系统可利用多个时间性廓型以处理位在一或更多工件上的工件结构(即如导电性链接)。该镭射处理系统可含有一脉冲化镭射，像是光纤镭射；一主震荡器光纤功率放大器(MOFPA);—串列光子放大器，或一“经切分”脉冲镭射，此者可将能够让该镭射按照广泛形状范围产生镭射脉冲的可程式化时间性脉冲廓型运用于一电子-光学调变器(参见本揭中图18及19的说明)。该镭射处理系统可经组态设定以在当该镭射经导引以朝向一特定工件结构发射镭射脉冲时能够“迅捷地”选定一镭射脉冲形状。在一些具体实施例里，该镭射处理系统可校调每个脉冲的能量以及像是信号传播延迟的其他镭射参数，这些皆可随所程式设定的时间性廓型而变。该镭射处理系统可经校调使得于一程式设定时间性脉冲廓型范围上可靠地运作。因此，在这种具体实施例里，该镭射处理系统可利用将该脉冲波形数位化的光学-电子侦测方法藉以按如该程式设定脉冲廓型的函数来提供每脉冲的能量的正确校调结果。即如前述，典型的Q切换固态脉冲形状是由其尖峰功率、脉冲能量及脉冲宽度(即如FWHM)所良好描述。然而通常这些测度并不足以描述可能藉由经裁适脉冲镭射的时间性脉冲形状。例如，该功率曲线上的突波的尖峰功率并无法描述在所谓座椅形状脉冲上的“座椅”的高度或是双突波脉冲的第二尖峰的高度。因此，在一些具体实施例里，该镭射处理系统含有典型链接处理系统并未加以监视的参数的回馈。而藉由提供这种回馈，可注记多项脉冲形状测度并予关联于制程回馈(即如装置良率和基板损伤)。如此可提供适于开发新制程与新脉冲形状的高价值工具，藉以进一步提高裁适脉冲技术的价值。此外，或在其他的具体实施例里，可利用所述脉冲形状测度以基于该项回馈来监视并控制所述脉冲形状。现将参考所述图式，其中类似参考编号是参照于相仿部份。在后文说明中列述出众多特定细节以供通彻了解本揭示的具体实施例。然熟谙相关技艺的人士将能认知到所述具体实施例确能实作而无须一或更多所述特定细节，或是可藉由其他方法、元件或材料而达成。此外，在一些情况下，众知结构、材料、或操作并未予以特定地显示或详加描述，藉以避免模糊所述具体实施例的特点。同时，可按任何适当方式，将所述特性、结构或特征合并在一或更多个具体实施例之内。1.三角形形状时间性脉冲廓型在一具体实施例里，可利用三角形形状脉冲以处理未经钝化导电性链接结构及其他结构。三角形形状脉冲可在温度上产生稳定的提高和降低。本揭示虽以描述处理未经钝化导电性链接结构来作为范例具体实施例，然熟谙本项技艺的人士将可自本揭示认知到亦可处理其他结构并亦可利用三角形形状脉冲来执行其他种类的处理。例如，可利用三角形形状脉冲以处理经钝化导电性链接结构或是刻划具有裸露线路的半导体装置层，然不限于此。图5以图形方式说明高斯整形时间性脉冲廓型510与可根据一些具体实施例而运用的三角形形状时间性脉冲廓型512间的差异。即如图5所示，该高斯整形时间性脉冲廓型510并不是自其初始值按一固定速率增加至一最大尖峰值。此外，该高斯整形时间性脉冲廓型510也不是自其最大尖峰值按一固定速率减少至该初始功率值。相反地，该高斯整形时间性脉冲廓型510是一条具有变化速率的曲线，特别是在靠近该最大尖峰值处以及当回返至该初始功率值时尤甚。此外，相较于具有相同时间性脉冲宽度(即如在本范例中为79ns)的三角形形状时间性脉冲廓型512的扬升及落降时间，该高斯整形时间性脉冲廓型510具有快速的扬升及落降时间。因此，即如后文所详述，该高斯整形时间性脉冲廓型510会产生“热性冲震”，而如此在当处理未经钝化导电性链接结构时会导致溅洒及碎屑。另一方面，该三角形形状时间性脉冲廓型512在一第一时间处(在本范例中为时间零处)会自其初始功率值按一第一固定速率在一第二时间处(在本范例中为39.5ns处)增加至一最大尖峰值。此外，该三角形形状时间性脉冲廓型512会在该第二时间处自该最大尖峰功率值按一第二固定速率减少而在一第三时间处(在本范例中为79ns处)返回至该初始功率值。在本范例里，该三角形形状时间性脉冲廓型512为对称，使得该递增第一速率大致等于该递减第二速率。比起该高斯整形时间性脉冲廓型510所产生者，该三角形形状时间性脉冲廓型512可产生较缓慢的稳定状态温度斜坡(在温度上为朝上及朝下两者)。该较缓慢稳定状态温度斜坡可降低在该未经钝化导电性链接结构处理过程中会造成溅洒的热性冲震。此外，相较于该高斯整形时间性脉冲廓型510，由该三角形形状时间性脉冲廓型512所提供在温度上的较冗长(缓慢)朝下斜坡可减少或避免环绕于该处理区域附近的材料的快速固化情况。这可有助于降低该处理区域附近因留滞于该处理区域内的介电或金属残余物的快速固化所致生的应力。图6以图形方式说明，根据一些范例具体实施例，多个对称三角形形状时间性脉冲廓型610、612、614、616。该三角形形状时间性脉冲廓型610具有29ns的脉冲时段长度。该三角形形状时间性脉冲廓型612具有79ns的脉冲时段长度。在本范例中，该三角形形状时间性脉冲廓型612的最大尖峰振幅大致等于该三角形形状时间性脉冲廓型610的最大尖峰振幅。该三角形形状时间性脉冲廓型614亦具有79ns的脉冲时段长度。然该三角形形状时间性脉冲廓型614的最大尖峰振幅为该三角形形状时间性脉冲廓型612的最大尖峰振幅的约75%。因此，该三角形形状时间性脉冲廓型614维持与该三角形形状时间性脉冲廓型612者相同的脉冲形状和时段长度，然其尖峰高度出现变化。该三角形形状时间性脉冲廓型616具有99ns的时段长度以及约为该三角形形状时间性脉冲廓型612最大尖峰振幅的50%的最大尖峰振幅。图7以图形方式说明，根据一些范例具体实施例，非对称三角形形状时间性脉冲廓型710、712。所述非对称三角形形状时间性脉冲廓型710、712关联于图6的对称三角形形状时间性脉冲廓型612所说明。所述非对称三角形形状时间性脉冲廓型710、712在此亦可称为锯齿形时间性脉冲廓型。类似于该对称三角形形状时间性脉冲廓型612，所述非对称三角形形状时间性脉冲廓型710、712各者具有79ns的脉冲时段长度。该非对称三角形形状时间性脉冲廓型710具有相较于其落降时间为快速的扬升时间。因此，该对称三角形形状时间性脉冲廓型612虽具有约39ns的最大尖峰振幅，然该非对称三角形形状时间性脉冲廓型710具有显著小于约39ns的最大尖峰振幅。该非对称三角形形状时间性脉冲廓型712具有相较于其扬升时间为缓慢的落降时间。故而该非对称三角形形状时间性脉冲廓型712具有显著大于39ns的最大尖峰振幅。熟谙本项技艺的人士将可自本揭示认知到如图6及7所示的三角形形状时间性脉冲廓型610、612、614、616、710、712,包含所述脉冲时段长度在内，仅为藉由范例方式所提供，然非作为限制。确实，熟谙本项技艺的人士将能了解可针对特定的镭射处理应用项目运用拥有任何时段长度、振幅或非对称程度的三角形形状时间性脉冲廓型。在一些具体实施例里，可针对不同种类的靶材结构来定义对称及/或非对称三角形形状时间性脉冲廓型的族系或类型。例如图8显示，根据一具体实施例，一镭射处理系统800的简化区块图。该镭射处理系统800含有一记忆体装置810、一处理器812、一镭射来源814、光学元件816以及一使用者界面818。该处理器812可为一般目的或特殊目的电脑(或是其他的电子装置)，此者可经组态设定以执行电脑可读取指令(即如经储存在该记忆体装置810或另一电脑可读取储存媒体之内者)使得运行本揭处理程序。该处理器812可为按如一微处理器、一微控制器、一数位信号处理器(DSP)或其他的业界已知装置所具体实作。该记忆体装置810可储存定义该镭射来源814所能产生的多个不同时间性脉冲廓型的时间性脉冲廓型资料820。该时间性脉冲廓型资料820可定义例如所述如图6及7所示的对称及非对称三角形形状时间性脉冲廓型612、614、616、712、714 ;其他的特定对称或非对称三角形形状时间性脉冲廓型；及/或任何本揭所述的其他种类的时间性脉冲廓型。在一些具体实施例里，使用者可透过该使用者界面818以与该处理器812互动，藉此定义客订的时间性脉冲廓型或是更改经储存在该记忆体装置810内的预定或内定时间性脉冲廓型的参数(即如脉冲时段长度、功率振幅、对称性和其他可供定义形状的参数)以作为该时间性脉冲廓型资料820。该记忆体装置810亦可储存靶材类型关联资料822。该靶材类型关联资料822可将藉由该时间性脉冲廓型资料820所定义的时间性脉冲廓型的一或更多者关联于相对应的靶材类型结构。例如，该靶材类型关联资料822可将如图7所示的非对称三角形形状时间性脉冲廓型712关联于一特定种类的未经钝化导电性链接结构。在一些具体实施例里，一使用者可透过该使用者界面818以与该处理器812进行互动，藉此定义新的靶材类型关联性或是修改该靶材类型关联资料822内的预定或内定设定值。在操作过程中，该处理器812选定位于一工件(未予图示)之上或之内的结构以供处理。例如，该处理器812可依据测试资料选定次一导电性链接以供击破。根据该靶材类型关联资料822，该处理器812可选定对应于该选定结构的时间性脉冲廓型资料820。然后该镭射来源814依据所选定的时间性脉冲廓型资料820产生一镭射脉冲824。后文中提供该镭射来源814如何产生所欲脉冲形状的范例。接着该光学元件816将所产生的镭射脉冲824导引至该工件以供处理该选定结构。该光学元件816可例如包含映镜、聚焦透镜、电子-光学或音响-光学偏折器及/或调变器、快速导向映镜、电流计驱动映镜，以及其他可协调于移位阶台(即如X、Y及/或Z阶台)的光学装置以利将所产生脉冲提供至该选定结构。图9A、9B、9C及9D以图形方式说明，根据一些具体实施例，镭射处理像是裸露金属线路或未经钝化链接结构的靶材材料910的步骤。所述所述步骤显示藉由具有高斯整形时间性脉冲廓型的脉冲以处理此等靶材材料910的效果。然后再针对利用具有三角形形状时间性脉冲廓型的脉冲的具体实施例以说明在镭射处理上的差异。即如图9A所示，施用具有高斯整形时间性脉冲廓型的镭射光束脉冲912首先在当该靶材材料910开始吸收镭射能量时会产生熔化情况。若加热该靶材材料910的速率高于将热能传导至周遭材料内的速率，则该靶材材料910的局部性区域914会开始加热。而最终该温度会触抵熔化温度，并且一部份的靶材材料910会熔化以构成一液化层或范围916。即如图9B所示，具有高斯整形时间性脉冲廓型的镭射光束脉冲912接着会造成沸腾并且去除一部份材料。当继续加热该靶材材料时，一部份的液化层916会触抵沸腾温度，故而藉由烧蚀或汽化917产生去除结果。该烧蚀制程会造成该液化层916内的扰动(即如因气泡形成、后座压力和其他处理之故)，从而导致喷出材料918的去除以及该液化层916的溅洒920。在当极为快速地加热该靶材材料910时的情况下，一部份的液化层916可被加热至高于熔点，从而构成一种超加热、亚稳定液体(这可能导致一种称为“爆炸性沸腾”的程序)。即如图9C所示，具有高斯整形时间性脉冲廓型的镭射光束脉冲912接着会形成羽辉以及电浆。随着经烧蚀材料的量值增加，到最后会在称为“羽辉”的表面的上方处构成一材料“云雾”922。该羽辉会藉由散射及吸收该镭射能量而造成触抵该工作表面的镭射能量出现衰减。当增入更多能量时，该羽辉材料就可能成为电浆。若是在足够靠近该工作表面处产生电浆，则可能会由于该电浆的间接加热而额外地去除喷出材料918和材料溅洒920。图9D说明在该镭射光束脉冲912既已结束后并且该靶材材料910进入冷却阶段时的靶材材料910。当具有高斯整形时间性脉冲廓型的镭射光束脉冲912的镭射能量减少时，加热该靶材材料910的速率最终会变成较将热能传导至该周遭材料的速率为缓慢。此亥IJ，该液化层916的剩余局部开始冷却并且再固化，图9D即说明位于由该镭射制程所产生的刻口 926内的再固化材料924以及位于周遭表面上的固化溅洒928。藉由对比于利用拥有如图9A、9B、9C、9D所示的高斯整形时间性脉冲廓型的镭射光束脉冲912，根据一些具体实施例利用三角形形状时间性脉冲廓型的镭射脉冲可产生较为渐进的靶材材料910加热及冷却速率。如此可减少或避免如图9A、9B、9C、9D所示的不同步骤处造成溅洒的效果。例如，再度参照图9B，由具有三角形形状时间性脉冲廓型的镭射脉冲所产生的渐进或较缓慢加热可减少经超加热的液化层916的形成。超加热液体可进行极为猛烈及爆炸性的气泡构成程序(称为爆炸性沸腾)，而如此将导致该表面上的液化和汽化材料的爆发。相较于具有高斯整形时间性脉冲廓型的镭射光束脉冲912，具有三角形形状时间性脉冲廓型的镭射脉冲可藉由利用较缓慢的加热速率来降低超加热的程度以产生显著较少的溅洒920。此外，再度参照图9C，由具有三角形形状时间性脉冲廓型的镭射脉冲所产生的渐进或较缓慢加热可获以构成显著地较为淡弱的电浆云雾922。如此可进一步减少或消除由于该电浆云雾922间接加热所致生的溅洒920。此外，再度参照图9D，由具有三角形形状时间性脉冲廓型的镭射脉冲所产生的渐进冷却可对任何所获熔化材料提供能够重流的机会，而如此可获致较为平滑的再固化材料924外观。这种缓慢冷却处理亦可获致表面退火，如此将能显著地降低该再固化材料924与周遭材料之间的应力。相较而言，由具有高斯整形时间性脉冲廓型的镭射光束脉冲912所产生的快速冷却则会使得该液化层916快速凝结，故而造成粗糙且高度应力拉变的表面。由于对不同种类的半导体装置堆迭来说热性及热扩散性质可能会有所差别，因而所选定加热速率在各种情况下可为互异。故而有些具体实施例可运用对称三角形形状时间性脉冲廓型，并且在其他具体实施例里则是使用非对称三角形形状(锯齿形)时间性脉冲廓型。该脉冲的朝上斜坡控制着加热速率和效果，即如图9A、9B及9C所示者。该脉冲的朝下斜坡则控制着关联于图9D所示的效果。所选定的脉冲形状可为高度相关于所述材料以及所予切割的材料的排置方式。图10说明，根据一些范例具体实施例，范例电子微影图1010、1012以及相对应的时间性脉冲廓型1014、1016。该电子微影图1010中所显示的经切断链接1018是利用具有高斯整形时间性脉冲廓型1014的镭射脉冲所处理。而该电子微影图1012中所显示的经切断链接1020则是利用具有三角形形状时间性脉冲廓型1016的镭射脉冲所处理。图10中所示的三角形形状时间性脉冲廓型1016含有一些杂讯。然即便存在杂讯，该三角形形状时间性脉冲廓型1016仍具有大致固定的扬升时间和大致固定的落降时间。即如该电子微影图1010中所示者，具有高斯整形时间性脉冲廓型1014的脉冲会在所述金属链接1018里产生溅洒切割，包含可在离该切割区域处超过约I 距离处观察到的圆形喷出材料球体。藉由相比于电子微影图1010，该电子微影图1012显示具有三角形形状时间性脉冲廓型1016的脉冲可因较缓慢的加热速率而产生相对较少的溅洒。此外，该电子微影图1010的切割链接1018(即如含有铝质)的边缘显示较为角形的熔化及变形，而这些是与脉冲冷却时间有所关联。而该电子微影图1012中所显示，并且是利用具有三角形形状时间性脉冲廓型1016的脉冲所产生，的切断链接1020的边缘则较为圆化。在本范例里的铝质材料就以高斯脉冲而言会极为快速地冷却，从而导致较具角形的形状，然三角形形状脉冲的缓慢冷却速率则能够让金属末端重流，因此构成较为圆化且平滑的切割边缘。I1.可程式化时间性脉冲廓型有些系统既已运用经裁适脉冲形状以进行工件处理。例如，经指配予本专利申请案的所有权人的美国专利第7348516号案文中即描述一种此类型的镭射技术，其中可藉由运用具有经特殊裁适的强度廓型(脉冲形状)的镭射脉冲的镭射系统及方法来完成记忆体晶片或其他积体电路(IC)晶片上的导体链接的镭射处理使得获致更佳的处理品质与良率。即如另一范例，经指配予本专利申请案的所有权人的美国专利第7126746号案文中即描述一种运用一镭射处理系统的方法，该方法能够利用多个镭射脉冲时间性廓型以处理位在一或更多半导体晶圆上的半导体工件结构。—般说来，在一链接处理系统里会存在有多项定义该镭射-材料互动性的镭射脉冲参数。除镭射波长以外，这些参数包含空间性特征(即如光点大小、束腰位置和椭圆性)以及时间性特征(即如尖峰功率、脉冲能量、脉冲宽度与脉冲形状)两者。为提供足可对多个链接处理系统重复进行的强固制程，所述镭射脉冲参数可为:(a)经设计为被动受控并于制造过程中加以测量使得验证效能；(b)透过周期地执行的校调作业所控制；或者(C)以一回馈回路进行主动测量与控制。在一些镭射处理系统中，像是经裁适的脉冲镭射处理系统，方法(C)可提供相较于方法(a)及(b)为更高的弹性。典型的镭射处理系统通常可按不同方式监视各项镭射参数。例如，对于镭射脉冲处理参数控制来说，表I中汇整目前业界的状况。
权利要求
1.一种用于藉由镭射以对工件进行处理的方法，该方法包含: 储存对应于多个时间性脉冲廓型的资料，各个时间性脉冲廓型为关联于该工件之上或之内的个别靶材类型结构，其中所述多个时间性脉冲廓型之一者含有三角形形状，此形状为在第一时间处按第一固定速率自初始功率值提高而在第二时间处至尖峰功率值，并且在该第二时间处按第二固定速率自该尖峰功率值减少而在第三时间处返回至该初始功率值； 选定位于该工件之上或之内的结构以供处理，该选定结构关联于含有该三角形形状的时间性脉冲廓型； 根据该选定结构，自所述多个时间性脉冲廓型中选定含有该三角形形状的时间性脉冲廓型； 产生含有该选定时间性脉冲廓型的镭射脉冲；以及 将所产生的镭射脉冲导引至该工件以藉由该所产生镭射脉冲来处理该选定结构。
2.如申请专利范围第I项所述的方法，进一步包含: 将含有该三角形形状的时间性脉冲廓型关联于含有未经钝化导电性链接结构的靶材类型，其中该选定结构是位在该相关联靶材类型之内。
3.如申请专利范围第2项所述 的方法，其中将所产生镭射脉冲导引至该工件以处理该选定结构包含藉由含有该三角形时间性脉冲廓型的所产生镭射脉冲以切断未经钝化导电性链接结构，该方法进一步包含: 选定该第一固定速率，藉以在该第一时间与该第二时间之间的周期过程里控制加热该导电性链接结构的速率；以及 选定该第二固定速率，藉以在该第二时间与该第三时间之间的周期过程里控制冷却该导电性链接结构的速率。
4.如申请专利范围第I项所述的方法，进一步包含: 将含有该三角形形状的时间性脉冲廓型关联于含有经构成于基板上的裸露金属的靶材类型。
5.如申请专利范围第4项所述的方法，其中将所产生的镭射脉冲导引至该工件以处理该选定结构包含刻划该裸露金属的局部。
6.如申请专利范围第I项所述的方法，进一步包含: 根据该相关联靶材类型结构的特征选定该第一固定速率以与该第二固定速率大约相同。
7.如申请专利范围第I项所述的方法，进一步包含根据该相关联靶材类型结构的特征选定该第一固定速率以显著大于该第二固定速率。
8.如申请专利范围第I项所述的方法，进一步包含: 根据该相关联靶材类型结构的特征选定该第一固定速率以显著小于该第二固定速率。
9.如申请专利范围第I项所述的方法，进一步包含: 根据该相关联靶材类型结构的特征选定该第二时间及该第三时间的至少一者。
10.一种用以处理工件的镭射处理系统，该系统包含: 一记忆体装置，此者储存对应于多个时间性脉冲廓型的资料，各个时间性脉冲廓型为关联于该工件之上或之内的个别靶材类型结构，其中所述多个时间性脉冲廓型之一者含有三角形形状，此形状为在第一时间处按第一固定速率自初始功率值提高而在第二时间处至尖峰功率值，并且在该第二时间处按第二固定速率自该尖峰功率值减少而在第三时间处返回至该初始功率值； 控制器，此者经组态设定以: 选定位于该工件之上或之内的结构以供处理，该选定结构关联于含有该三角形形状的时间性脉冲廓型；以及 根据该选定结构，自所述多个时间性脉冲廓型中选定含有该三角形形状的时间性脉冲廓型； 镭射来源，此者用以产生含有该选定时间性脉冲廓型的镭射脉冲；以及 光学元件，此者用以将所产生的镭射脉冲导引至该工件以藉由该所产生镭射脉冲来处理该选定结构。
11.如申请专利范围第10项所述的系统，其中该记忆体装置储存资料，而该资料将含有该三角形形状的时间性脉冲廓型关联于含有未经钝化导电性链接结构的靶材类型，其中该选定结构是位在该相关联靶材类型之内。
12.如申请专利范围第13项所述的系统，其中将所产生镭射脉冲导引至该工件以处理该选定结构包含藉由含有该三角形时间性脉冲廓型的所产生镭射脉冲以切断该未经钝化导电性链接结构，该处理器经进一步组态设定以: 选定该第一固定速率，藉以在该第一时间与该第二时间之间的周期过程里控制加热该导电性链接的速率；以及 选定该第二固定速率，藉以在该第二时间与该第三时间之间的周期过程里控制冷却该导电性链接的速率。
13.如申请专利范围第10项所述的系统，其中该记忆体装置储存资料，该资料将含有该三角形形状的时间性脉冲廓型关联于含有经构成于基板上的裸露金属的靶材类型。
14.如申请专利范围第13项所述的系统，其中将所产生的镭射脉冲导引至该工件以处理该选定结构包含刻划该裸露金属的局部。
15.如申请专利范围第10项所述的系统，其中该处理器经进一步组态设定以根据该相关联靶材类型结构的特征选定该第一固定速率以与该第二固定速率大约相同。
16.如申请专利范围第10项所述的系统，其中该处理器经进一步组态设定以根据该相关联靶材类型结构的特征选定该第一固定速率以显著大于该第二固定速率。
17.如申请专利范围第I项所述的系统，其中该处理器经进一步组态设定以根据该相关联靶材类型结构的特征选定该第一固定速率以显著小于该第二固定速率。
18.如申请专利范围第I项所述的系统，其中该处理器经进一步组态设定以根据该相关联靶材类型结构的特征选定该第二时间及该第三时间的至少一者。
19.一种用以处理半导体装置的未经钝化导电性链接结构的方法，各个未经钝化导电性链接结构含有底部及顶部表面，所述底部表面经设置为邻接于钝化层或半导体基板，并且所述顶部表面为裸露藉以供于镭射处理过程中直接地照射镭射脉冲，该方法包含: 自该半导体装置的未经钝化导电性链接结构中选定未经钝化导电性链接结构； 利用镭射处理系统以产生含有三角形形状时间性脉冲廓型的镭射脉冲，此者在第一时间处按第一固定速率自初始功率值提高而在第二时间处至尖峰功率值，并且在该第二时间处按一第二固定速率自该尖峰功率值减少而在第三时间处返回至该初始功率值；以及 将所产生的镭射脉冲导引至该选定未经钝化导电性链接结构。
20.如申请专利范围第19项所述的方法,进一步包含: 选定该第一固定速率，藉以在该第一时间与该第二时间之间的周期过程里控制加热该导电性链接结构的速率；以及 选定该第二固定速率，藉以在该第二时间与该第三时间之间的周期过程里控制冷却该导电性链接结构的速率。
21.如申请专利范围第19项所述的方法,进一步包含: 根据该选定导电性链接结构的特征选定该第一固定速率以与该第二固定速率大约相同。
22.如申请专利范围第19项所述的方法，进一步包含根据该选定导电性链接结构的特征选定该第一固定速率以显著大于该第二固定速率。
23.如申请专利范围第19项所述的方法,进一步包含: 根据该选定导电性链接结构的特征选定该第一固定速率以显著小于该第二固定速率。
24.如申请专利范围第19项所述的方法,进一步包含: 根据该选定导电 性链接结构的特征选定该第二时间及该第三时间的至少一者。
全文摘要
藉由镭射来处理像是半导体晶圆或其他材料的工件，其中包含选定对应于与经预先定义的时间性脉冲廓型相关联的靶材类型的靶材以进行处理。所述经预先定义的时间性脉冲廓型的至少一者可为三角形。该靶材类型可包含例如未经钝化导电性链接或其他的裸露金属结构。根据与该选定靶材相关联的靶材类型以产生具有三角形时间性脉冲廓型的镭射脉冲。利用所产生的镭射脉冲以处理该选定结构。
文档编号H01L21/78GK103081067SQ201180017445
公开日2013年5月1日 申请日期2011年3月29日 优先权日2010年4月2日
发明者奉H.曹, 布莱恩·L·普, 安德鲁·虎柏 申请人:伊雷克托科学工业股份有限公司