专利名称：通过对结构的区域进行辐射以便改变晶态的激光蚀刻该结构的方法
背景技术：
蚀刻是从所选区域去除材料的方法。蚀刻技术可用于多种应用场合。例如，蚀刻可用于在电子器件上形成精确的迹线图案和其它复杂部分。其中，这些图案化的迹线使电子器件可以工作。
在过去，通过使用湿蚀刻或干蚀刻技术来实现蚀刻。然而，湿和干蚀刻涉及复杂的机械和化学药品储存、处理、和清除的问题。此外，这些技术可能过分地对正被蚀刻的区域进行底切从而导致蚀刻不太精确。
图1是依据本发明的实施例的、选择性蚀刻系统的实施例的工作的示意图。
图2是电磁辐射系统的实施例的工作的示意图，该电磁辐射系统形成依据本发明的另一实施例构造成的选择性蚀刻系统的实施例的一部分。
图3是是第一电磁辐射系统的实施例的工作的示意图，该电磁辐射系统形成依据本发明的再一实施例构造成的选择性蚀刻系统的实施例的一部分。
图4是依据一实施例的示意性图表，图示了融化物质时该物质的晶态和有序状态的变化和再结晶该物质。
图5是依据本发明的一实例的流程图，图示了选择性蚀刻方法的一实施例。
具体实施例方式
首先参照图1，选择性蚀刻系统10的一实施例由附图标记10示意性地表示，该系统包括第一电磁辐射系统20和第二电磁辐射系统30。尽管示出了两个独特的电磁辐射系统，但要应当理解所示的电磁辐射系统旨在示出不同的电磁辐射操作，无论是否使用不同的系统。借助所示的电磁辐射操作，结构40的特征可在一例如该结构的目标区42的区域内被改变，并且依据该特征，可将该结构选择性地融蚀。
如图所示，选择性蚀刻系统10可用于在结构40上界定迹线，如图1中附图标记44表示。结构40可由几乎任何的材料或材料的组合物形成，这些材料或材料的组合物可由选择性蚀刻系统10以化学和/或物理方式改变。例如，结构40呈现的形式为具有表层40b的硅基底40a。这样的结构可被蚀刻以便界定精确的迹线和其它复杂的部分，这些可用于电子器件中的电连接。
表层40b可由重叠在结构40上面的薄膜来界定，或与该结构形成一整体。表层40b的厚度相当于由选择性蚀刻系统10蚀刻的所希望的厚度，并且可以形成有一可借助一个或多个电磁辐射系统施加的电磁辐射而改变的特征部分。
应当理解，尽管典型的表层是以非晶硅的形成来描述的，但是该表层可由构造成可选择性地融蚀的几乎任何的材料形成，这种选择性地融蚀基于施加电磁辐射即可改变的特征部分。该表面可由与结构40相同的材料形成或可由不同于该结构的材料形成。例如，结构40可以是硅基底，并且表面40b可以是非晶硅的薄膜。该非晶硅表层可具有25至400纳米的厚度，该厚度相当于蚀刻所需的厚度。
如图所示，掩模50放置于第一电磁辐射系统20和结构40之间，限定图案52的掩模对应于(相当于)所希望的蚀刻。当施加电磁辐射时，例如借助图1中的激光束24，掩模可遮挡结构上的非目标区46，但准许电磁辐射施加到结构上的目标区42。如图所示，目标区42大致对应于掩模50的图案52。因此该图案可投射到结构40的表层40b上，以便由穿过掩模50的扫描激光束24在表层上形成所希望的蚀刻。
作为替代性或附加性方案的是，电流计检测系统60可放置在第一电磁辐射系统20和结构40之间，以用于选择性地将第一电磁辐射引导到该结构。当施加电磁辐射时，例如借助图2中的激光束24，电流计检测系统60可通过使用一个或多个反射器62从而引导施加的电磁辐射到达目标区42，而不使电磁辐射投射到非目标区46。电流计检测系统60可包括各种部件以便选择性地移动反射器62，该多种部件包括(未示出的)伺服电动机和控制软件。
如图3所示，作为替代或附加的是，结构40可定位在平台70上以准许移动该结构从而选择性地引导第一电磁辐射投射到结构40。当施加电磁辐射时，如图3中由激光束24，平台可移动该结构40以便引导电磁辐射投射到目标区42，而没有使得辐射到达非目标区46。平台70可包括用于选择性地移动结构40的各种部件，平台70可包括(未示出的)任何适当的电动机和控制软件。应当理解，尽管描述了示例性的电流计检测系统和平台，但是本说明书包括设置成通过改变第一电磁辐射的方向和/或移动该结构来选择性地引导第一电磁辐射到达目标区42的几乎任何的系统和装置。
依据本发明的启示，表层40b可具有一个或多个特征部分，这些特征部分借助选定的电磁辐射的施加而被改变。这种特征部分可包括几乎任何的适当的化学的、物理的、和其它的特性。这种可改变的特征部分是晶态(或有序状态)。
在本说明书中使用的术语“晶态”涉及结构40中的晶体的大小。在本说明书中使用的术语“有序状态”涉及结构40的原子、离子、中子和/或微粒的排列状态，且可在大致随机的且不太有序的状态到大致可预见的且较有序的状态之间变化。因此，如将在下面叙述的，激光束24施加到结构40的目标区42上时，相对于由掩模50遮蔽的非目标区内的结构的晶态(或有序状态)而言，可改变目标区内的结构的晶态(或有序状态)。
第一电磁辐射系统20可被构造成将电磁辐射引导到结构40的目标区42以便改变该区内的晶态(或有序状态)。第一电磁辐射系统可提供电磁辐射的几乎任何形式。如图1所示，第一电磁辐射系统20可包括第一激光器22，该激光器22构造成用于将具有光子的激光束24(以连续的方式或以激光束脉冲)引导到目标区42。第一激光器可采用几乎任何的气体、液体或固体状态的激光器的形式，或构造成用于改变结构40的目标区42的晶态和/或有序状态的任何其它的激光源。
第一激光器22可以是紫外光(UV)激光器，该紫外光(UV)激光器提供均匀分布的受激准分子激光束，以用于改变结构40的目标区42的晶态和/或有序状态。本说明书使用的术语“UV激光器”指的是提供紫外光波长范围大约100至400纳米的激光束的激光器。其它类型的激光器可用于提供不同波长范围的激光束。典型的，如果结构40如上述方式由硅形成，则第一激光器22提供波长范围200至850纳米的激光束用以改变结构40的目标区的晶态和/或有序状态。
第一激光器22的通量(fluence)、脉冲长度、和/或适当的工作参数可被调整以便实现结构40目标区42的晶态和/或有序状态的所希望的改变。本说明书中的的术语“通量”指的是每单位区域内光子的数量。本说明书中的的术语“脉冲长度或脉冲周期”指的是每单位时间内传播的激光束脉冲的寿命。典型的，第一激光器22的通量、脉冲长度、和/或适当的工作参数选择成足以实现目标区42的晶态和/或有序状态的所希望的改变但不足以融蚀该区。例如，第一激光器22可设置有300至700毫焦耳每平方厘米(mJ/cm2)的通量，和5至50毫微秒的脉冲长度以便融化如上面所述的由硅形成的结构表层。当被融化时，表层可被准许再结晶成所希望的晶态和/或有序状态。
第二电磁辐射系统30可被构造成用于将电磁辐射引导到结构40并且依据目标区42和非目标区46之间的晶态(或有序状态)不同从而选择性地融蚀该结构的表层。第二电磁辐射系统可提供几乎任何形式的电磁辐射。例如，在图1中，第二电磁辐射系统30可包括第二激光器32，该激光器32构造成用于将具有光子的激光束24(以连续的方式或以激光束脉冲)引导到结构40的表层40b。第二激光器可采用几乎任何的气体、液体或固体状态的激光器的形式，或构造成用于依据晶态和/或有序状态的不同而选择性地融蚀表层40b的任何其它的激光源。
第二激光器32可以是钕钇铝石榴石(YAG)激光器，其构造成用于依据晶态和/或有序状态的不同而选择性地融蚀结构40的表层40b。本说明书所述的“YAG激光器”涉及固体状态激光器，该激光器用掺杂有钕的钇铝石榴石作为基体材料。也可使用提供不同波长范围的激光束的其它类型的激光器，该不同波长范围例如为波长范围300至750纳米，以便选择性地融蚀表层的激光器。
第二激光器的通量、脉冲长度、和/或其它适当的工作参数也可被调整以用于融蚀在非目标区46内的表层，但不融蚀目标区42内的表层(或反之亦然)。如上所述，在由硅形成的表层的情况下，第二激光器32可调整成具有500至2500mJ/cm2的通量，和5至50毫微秒的脉冲长度，以便融蚀结构40的非目标区46。如图1所示，因此迹线44可被保留在结构40上。
应当理解，尽管示例性的电磁辐射系统被描述成包括激光器，但是该系统可包括构造成用于融蚀结构40的目标区42的一个或多个特征部分和/或依据这些已变化的特征部分而选择性地融蚀结构40的任何形式的电磁辐射源。该系统可包括相同类型的电磁辐射源或可包括不同类型的电磁辐射源。
图4中示意性地图示，激光器22可作用在目标区42。在一些实施例中，在被第一激光器22融化前，结构40的表层40b可由相对较小的晶体48a形成。准许已融化的表层再结晶后，目标区42中的该层可由相对较大的晶体48b形成。相似的，第一激光器22可作用在目标区42内的表层使其实现在大致随机的且不太有序的状态49a到大致可预见的且较有序的状态49b之间的转变。尽管只描述了晶体大小和有序状态的增加，但本发明的范围包括具有降低晶体大小和/或有序状态的作用的第一激光器22。
依据目标和非目标区之间的不同的特征部分，晶态和/或有序状态的变化可准许第二激光器32选择性地融蚀非目标区46(或目标区42)。例如，增加在目标区42内的晶体尺寸可使目标区42更能抵抗激光融蚀。因此，第二激光器32的通量和/或其它适合的工作参数可被选择成便于足以融蚀非目标区46但不足以融蚀目标区42。应当理解的是，尽管所述的第一激光器的作用只与晶态和有序状态有关，但本发明的范围可包括第一激光器的其它作用。
图5是依据本发明实施例的流程图100，示出了选择性融蚀方法的一实施例。在102，第一电磁辐射系统被构造成这种电磁辐射只施加在目标区。在一示例性实施例中，掩模用于遮蔽非目标区46。在104，来自第一电磁辐射系统的电磁辐射施加于结构的目标区42。例如，UV激光束可施加于结构的目标区。在106，在结构的目标区内的表层的特征部分通过电磁辐射的施加而改变。因此，结构的在目标区内的表层可通过电磁辐射的施加而改变。
在108，由电磁辐射改变的一个或多个特征部分保持稳定，致使表层具有不同的表面特征部分。特别是，已融化的表层可准许再结晶从而限定出具有不同表面特征的表层。在110，来自第二电磁辐射系统的电磁辐射可施加于该表层。例如，YAG激光束可施加于该表层。在112，依据不同的表面特征部分，表层可被第二电磁辐射系统选择性地融蚀。因此，依据不同的表面特征部分，已再结晶的表层可被YAG激光束选择性地融蚀。
尽管本实施例已经被图示和描述，但这些本领域的技术人员应明白在没有背离限定在后附的权利要求书中的精神和范围的情况下，形式和细节的多种变化可存在。本说明书试图包含所有这些替代、修改、和变化。说明书或权利要求书引用的“一个”，“第一”，或“另一个”元件及其的部件，它们应被认为包括一个或多个这种元件，既不要求也不排除两个或更多这种元件。
权利要求
1.一种蚀刻方法(100)，其包括对结构(40)的一区域(42)施加第一电磁辐射(24)，由此改变该结构(40)的在该区域(42)内的特征；并且对结构(40)施加第二电磁辐射(34)，该第二电磁辐射(34)构造成依据结构(40)的该特征从而选择性地融蚀该结构(40)。
2.按照权利要求1所述的蚀刻方法(100)，其特征在于，对该区域(42)施加第一电磁辐射(24)包括在第一电磁辐射(24)和结构(40)之间放置掩模(50)，该掩模(50)构造成用于遮蔽该结构(40)的不同于区域(42)的一区域(46)，以便使其不受第一电磁辐射(24)的影响。
3.按照权利要求1所述的蚀刻方法(100)，其特征在于，该特征是晶态。
4.按照权利要求3所述的蚀刻方法(100)，其特征在于，施加第一电磁辐射(24)包括融化在区域(42)内的表层(40b)，并且准许在区域(42)内的表层(40b)再结晶。
5.一种蚀刻系统(10)，其包括第一电磁辐射源(20)，其构造成对结构(40)的一区域(42)施加第一电磁辐射(24)，该第一电磁辐射(24)选择地改变该区域(42)的特征；以及第二电磁辐射源(30)，其构造成对该结构(40)施加第二电磁辐射(34)，该第二电磁辐射(34)构造成依据该特征从而选择性地融蚀该结构(40)。
6.一种选择性蚀刻方法(100)，其包括对结构(40)的目标区(42)应用第一激光器(20)，由此改变该结构(40)的在目标区(42)内的特征；以及对该结构(40)应用第二激光器(30)，第二激光器(30)构造成依据该特征从而选择性地融蚀该结构(40)。
7.按照权利要求6所述的选择性蚀刻方法(100)，其特征在于，第一激光器(20)是UV激光器。
8.按照权利要求6所述的选择性蚀刻方法(100)，其特征在于，第二激光器(30)是YAG激光器。
9.按照权利要求6所述的选择性蚀刻方法(100)，其特征在于，应用第一激光器(20)包括应用具有通量足以融化该结构(40)在目标区(42)内的表层(40b)的第一激光束(24)，但是该通量不足以融蚀该结构(40)在目标区(42)内的表层(40b)。
10.按照权利要求9所述的选择性蚀刻方法(100)，其特征在于，应用第二激光器(30)包括应用具有通量足以融蚀表层(40b)的未被第一激光束(24)融化的一区域(46)的第二激光束(34)，但该通量不足以融蚀该表层(40b)的被第一激光束(24)融化的区域(42)。
全文摘要
一种蚀刻方法(100)，其包括对结构(40)的一区域(42)施加第一电磁辐射(24)，由此改变该结构(40)的在该区域(42)内的特征；并且对结构(40)施加第二电磁辐射(34)，该第二电磁辐射(34)构造成依据结构(40)的该特征从而选择性地融蚀该结构(40)。在一优选的实施例中，该特征部分是晶态。
文档编号B23K26/06GK1946509SQ200580013165
公开日2007年4月11日 申请日期2005年4月18日 优先权日2004年4月26日
发明者C·内森, G·聋 申请人:惠普开发有限公司