CN101253019B - 激光微加工时所形成的个别通孔的能量监视与控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种方法与系统，用以提高由激光微加工系统所达成的结果的品质。和用于控制激光微加工制程(152)的参数相关的资料(158、178)会在该微加工制程期间被记录，由和用来微加工的参数相关联的特征形状来辨识，并且被储存于该系统中。该被储存的资料可在该微加工制程期间被取出以便进行即时控制，或是在进行工件(174)处理之后被取出以便进行统计制程控制。

Description

激光微加工时所形成的个别通孔的能量监视与控制方法
技术领域
本发明是关于激光处理一工件，且明确地说，是关于监视用以在一基板上微加工特征形状的一激光的各项参数，该些参数可立刻输出，用以供应信息来即时控制微加工制程；或者，该些参数可先被储存，稍后再被取出用于进行制程控制。 
背景技末
激光处理可利用各种激光在数种不同的工件上来进行，以便施行各种制程。本发明感兴趣的特定类型激光处理是对单层或多层工件进行激光处理用以施行开孔及/或盲孔形成，以及对一半导体晶圆进行激光处理用以施行晶圆切割或钻孔。本文所述的激光处理方法亦可能会被用于任何类型的激光微加工，其包含，但是并不仅限于：移除半导体连接线(熔丝)，以及对被动式厚膜组件或被动式薄膜组件进行热退火或微调。 
就对一多层工件中的通孔及/或开孔进行激光处理来说，Owen等人的美国专利案第5,593,606号以及第5,841,099号便说明操作一极紫外光(UV)激光系统以产生激光输出脉冲的方法，其特征为具有脉冲参数，该等脉冲参数被设定用来于一多层装置中，在具有不同材料类型的二或更多层之中形成穿透孔或盲孔。该激光系统包含一非准分子激光，其会以大于200Hz的脉冲重复率来射出激光输出脉冲，该等激光输出脉冲的时间脉冲宽度小于100ns，光点区的直径小于100μm，而该光点区上的平均强度或光度则大于100mW。公认的较佳非准分子UV激光是二极体激升固态(DPSS)激光。 
Dunsky等人的美国专利申请公开案第US/2002/0185474号便说明一种操作一脉冲式CO2激光系统来产生激光输出脉冲，用以在一多层装置的一介电层中形成盲孔的方法。该激光系统会以大于200Hz的脉冲重复率来射出激光输出脉冲，该等激光输出脉冲的时间脉冲宽度小于200ns，而光点区的直径则介于50μm与300μm之间。 
对一目标材料进行激光移除相依于传导至该目标材料的激光输出的功率(亦称为能注量或能量密度)是否大于该目标材料的移除临界值，尤其是当使用一UV DPSS激光时。材料移除可由一光化学制程(亦称为烧切(ablation))来施行，其中，用以将原子与分子固定在一起的作用力会遭到破坏；或是亦可由一光热制程来施行，其中，该材料会被蒸发。一UV激光会发射一可被聚焦的激光输出，该激光输出在1/e2直径处的光点尺寸介于约5μm与约30μm之间。在特定的实例中，此光点尺寸会小于所希望的通 孔直径，如当该所希望的通孔直径介于50μm与300μm之间时。该光点尺寸的直径亦可被放大成和该通孔的所希望直径具有相同的直径，不过，此放大作用却会降低激光输出能量，使其小于该目标材料烧切临界值且无法施行目标材料移除。因此会使用5μm至30μm的聚焦光点尺寸且该聚焦激光输出通常会在一螺旋、同心圆、或是“环钻(trepan)”图案中移动，用以形成一具有该所希望直径的通孔。螺旋、同心圆、以及环钻处理便是所谓的非冲孔式通孔形成制程类型。对通孔直径约70μm或更小时，直接冲孔可提供较高的通孔形成产量。 
相反地，一脉冲式CO2激光的输出的光点尺寸通常会大于50μm，且能够保持一足以在习知目标材料上施行具有50μm或更大直径的通孔形成的能量密度。因此，当使用一CO2激光来施行通孔形成时通常会运用一冲孔制程。不过，使用CO2激光并无法形成光点区直径小于50μm的一通孔。 
铜材于CO2波长下的高度反射率会使得很难在厚度大于约5微米的铜片中使用一CO2激光来形成一穿透孔通孔。因此，通常可使用CO2激光在厚度介于约3微米与约5微米间的铜片中仅形成穿透孔通孔，或是在已经过表面处置用以增强该CO2激光能量吸收的铜片中仅形成穿透孔通孔。 
用于制造其中会形成通孔的印刷电路板(PCB)与电子封装装置的多层结构的最常用材料通常包含金属(举例来说，铜)以及介电材料(举例来说，聚合物聚亚酰胺、树脂、或是FR-4)。UV波长的激光能量会与金属以及介电材料呈现良好的耦合效率，俾使该UV激光能够轻易地于铜板以及介电材料两者上施行通孔形成。另外，聚合物材料的UV激光处理会被广泛地认为是一组合式光化学与光热制程，其中，该UV激光输出会经由一光激发化学反应来分离其分子键以部份烧切该聚合物材料，从而产生会优于当该等介电材料曝露于较长激光波长时所进行的光热制程的制程品质。基于该些理由，固态UV激光用于处理该些材料的较佳激光源。 
介电材料与金属材料的CO2激光处理以及金属的UV激光处理主要是光热处理，其中，该介电材料或金属材料会吸收该激光能量，从而让该材料的温度上升、软化或是熔化，并且最后会被烧切、蒸发、或是烧断。对一特定类型的材料来说，烧切速率以及通孔形成处理量会和激光能量密度或能注量(激光能量(J)除以光点尺寸(cm2))、功率密度(激光能量密度除以脉冲宽度(秒))、脉冲宽度、激光波长、以及脉冲重复率具有函数关系。 
因此，激光处理的处理量(举例来说，PCB或其它电子封装装置上的通孔形成或是金属或其它材料上的钻孔)会受限于可用的激光功率与脉冲重复率以及该光束定位器可于一螺旋、同心圆、或是环钻图案中以及各通孔位置之间来移动该激光输出的速度。UV DPSS激光的一范例为位于美国加州山景城(Mountain View)的波长电子公司(Lightwave Electronics)所 售的型号LWE Q302(355nm)。此激光用在本专利申请案的受让人，位于美国奥勒岗州波特兰(Portland)的电子科技产业有限公司(Electro-Scientific Industries，Inc.)所制造的型号5330的激光系统或是相同系列的其它系统之中。该激光能够以30kHz的脉冲重复率传递8W的UV功率。此激光与系统于一裸树脂上的典型通孔形成处理量约为每秒600个通孔。一脉冲式CO2激光的一范例为由位于美国康乃迪克州布龙菲德尔(Bloomfield)的相干公司(Coherent-DEOS)所售的型号Q3000(9.3μm)。此激光用在电子科技产业有限公司。所制造的型号5385的激光系统或是相同系列的其它系统之中。该激光能够以60kHz的脉冲重复率传递18W的激光功率。此激光与系统在裸树脂上的典型通孔形成处理量约为每秒1000个通孔，在FR-4上则为每秒250至300个通孔。 
藉由在足以进行上述烧切作业的脉冲功率下提高脉冲重复率便可达到提高通孔形成处理量的目的。然而，对UV DPSS激光与脉冲式CO2激光来说，当脉冲重复率提高时，脉冲功率会以非线性的方式下降，也就是会以该脉冲重复率两倍的方式下降，导致每一个脉冲会仅有不及一半的脉冲功率。因此，对一特定激光来说，将会需要有一最大脉冲重复率以及由最小脉冲功率来操控的最大通孔形成速率以便进行烧切。 
就切割一半导体晶圆来说，有两种常见的方法可施行切割：机械式锯切(mechanical saw)以及激光切割(laser dicing)。机械式锯切通常会用到一钻石锯片来切割厚度大于约150微米的晶圆，用以形成宽度大于约100微米的路径。以机械式来锯切厚度小于约100微米的晶圆则会导致该晶圆发生破裂。 
激光切割通常会使用一脉冲式IR、绿光，或是UV激光来切割一半导体晶圆。相较于以机械式来锯切一半导体晶圆，激光切割具有各种优点，例如：当使用一UV激光时，能够将路径的宽度缩减至约50微米；能够沿着一弯曲轨道来切割一晶圆；以及能够有效切割的硅晶圆厚度薄于使用机械式锯切所能够切割的厚度。举例来说，一厚度约75微米的硅晶圆可利用一运作在约8W的功率与约30kHz的重复率下的DPSS UV激光，以120mm/sec的切割速度来切割，用以形成一宽度约35微米的切口。不过，以激光来切割半导体晶圆的其中一项缺点是会形成碎屑与残渣，两者均可能会粘着至该晶圆并且难以移除。以激光来切割半导体晶圆的另一项缺点是工件的处理速率会受限于该激光的功率能力。 
本文所述的系统与方法亦可用于监视用来对一半导体晶圆上的可熔连接线进行微加工的各项参数。在Sun等人的美国专利案第5,574,250号中便说明过一种被设计用来移除一半导体晶圆上的可熔连接线的系统，该案同样已授让予本专利申请案的授让人。 
激光微加工作业的目的是要在整个工件上提供一致性的激光微加工特 征形状品质。用于界定特征形状品质的部份度量项目包含该特征形状的位置、尺寸以及形状。除此之外，其它的度量项目还包含侧壁角度、底部构造、经过微加工之后残留在该特征形状上的碎屑的体积与构造、以及位于该特征形状的边缘附近的破裂情形。本文所讨论的激光微加工作业的其中一项问题在于，由于该工件中的不均匀性的关系，所以，在该工件上两个不同位置处利用相同的激光参数来实施该等加工作业便可能会造成特征形状品质的差异。会影响结果的工件差异范例包含：厚度差异；工件平坦性差异；以及表面制备差异，其会让该工件或多或少会反射激光功率。整个工件上的该些变异并非是恒定不变的，而且该等变异会随着个别特征形状的位置而改变。再者，由于制造公差的常态变异的关系，所以，该些变异可能会重复出现在某一批工件中的每一个工件中。 
会影响该激光微加工系统加工特征形状的能力的另一种现象是由用于将该激光光束导送至该工件的光学元件的老化及/或毁损所造成。当光学组件老化时，它们便会受到污染，尤其是因为微加工作业本身所产生的碎屑的污染，并且会受到要经由该等光学元件来传送的高功率激光光束的毁损。即使使用完全相同的参数来控制该激光光束，该些与其它形式的劣质结果均可能会导致被投射在该工件上的激光光点改变尺寸、形状、强度、或是其它特征，从而改变要被微加工的特征形状的尺寸、形状、深度或是其它度量项目。 
当要加工该特征形状时，用来进行激光微加工的先前技术系统会使用即时控制器来变更该激光光束的各项参数，以便试图减轻因老化或毁损而在该等光学元件中所造成的变化效应。于部份激光微加工系统中，尤其是在本文所提出的系统中，当要微加工该工件时，会使用一光侦测器来监视该激光功率。来自该光侦测器的输出会被用来即时调整该激光功率，以便试图在该工件处来补偿造成激光功率变异的部份来源。一般来说，要达成此目的可藉由调整该光学路径中的一可变衰减器来改变由该等光学元件所传送的激光能量，使其达到每一次加工作业的预设能量大小。倘若该光束不符一预设数值的话，该项作业便会被停止，且作业员会收到必须进行维修的警示通知。此方式的问题在于，虽然其能够帮助补偿老化的光学元件或是造成激光功率变异的其它来源，但是自动补偿激光或光学元件的可能恶化意谓着，除非该系统受到监视，否则在该系统当机及损失宝贵生产时间之前可用于触发该系统的维修作业的重要信息便会被隐匿。 
试图维持经过激光微加工特征形状的一致品质的另一项问题在于，就此而言，仅记录预先选定的激光参数(例如脉冲重频率(PRF)或是脉冲能量)并不足以来描述该微加工制程中所使用的该等激光参数的特征，因为该激光光束通常并不会于该微加工制程的全部标称持续时间中均被导送至该工 件。举例来说，就本文所述的激光微加工系统来说，该激光光束会在其被产生的一部份时间中被导送至一功率计，该功率计会计算该激光光束的功率输出。接着，该系统便能够调整该光学路径中的一可控衰减器，用以让该激光光束功率提升或下降至一预选定的数值处。一般来说，这用来补偿当该等光学组件发生老化时所造成的传送能力下降的问题。倘若藉由调整该衰减器仍无法达到标称的激光能量数值的话，那么该统便会产生一错误信号。问题在于，就所有参数来说，除非该系统能够在该特征形状要被微加工而非要被校正的特定时间周期上记录衰减器设定值、最终激光功率、以及被实际传递至该工件的脉冲数量，否则便将会无法精确地记录于一特殊特征形状的微加工期间被导送至该工件的真实激光功率。 
在经过激光微加工的特征形状中还会有其它系统性、可重复的变异存在。举例来说，将该激光光束导送至该工件上的正确位置处以便有效率且实际创造多个复杂的特征形状可能包含协调一或多个子系统的移动，其包含用以移动该工件的运动控制子系统以及用以移动该激光光束的光学子系统。该些复杂的协调运动的组合结果便称为工具路径(toolpath)，其系用来描述该工件与该激光光束之间的关系。由于工具路径的复杂性，因此其很容易会受到会影响该激光光束与该工件彼此互动的效率的可重复暂态行为的影响。能够影响激光微加工制程的暂态行为类型的范例包含，但是并不仅限于：与该工件所形成的激光角度以及趋稳时间(settling time)。暂态行为的另一范例激光脉冲能量会以和该激光的脉冲工作循环具有函数关系的变化。由于该工具路径布局以及动态光束运动的关系，处理连续特征形状之间的时间周期便可能会大幅地改变。由于该激光媒体中储存能量的变异以及光学腔组件的热暂态的关系，该些延迟均会影响该激光的内部状态。因为该些激光暂态的关系，即使对该特征形状使用相同的处理参数(脉冲重复频率、脉冲的数量等)，便可利用较高或较低的脉冲能量来处理特定的激光功率特征形状。该些暂态行为的结果是，即使使用相同的激光参数设定值，仍会造成特征形状品质的系统性变异。 
所以，在一工件中激光微加工各特征形状时便需要一种用于监视、辨识、且视情况来控制用于微加工一特殊特征形状的实际参数并且储存参数信息的方法与系统，以便让该系统于加工该特征形状时可即时地取出该参数信息，或是可在完成该工件之后稍后再取出该参数信息。 
发明内容
所以，本发明的一种目的便提供一种改良一经过激光微加工工件的品质的方法与系统，其方式是藉由在微加工该工件时来监视、辨识、以及储存用于该微加工制程中的该等激光光束参数。该些参数可被取出且与预选 定的数值作比较，以便用以即时地在该工件上指导进行进一步的微加工作业，或是用以表示该工件中经过微加工的部份或全部特征形状可能并不符预选定的规格。该等被储存的参数亦可结合后续微加工检查的结果，以便修正用来微加工后面的工件的参数。本发明的方法与系统会改良一工件中经过激光微加工的特征形状的品质，其方式是藉由记录用于微加工该特征形状的实际激光参数。 
本文所述的系统与方法的一较佳实施例会监视与储存和于单层或多层工件中进行通孔及/或开孔激光处理相关联的参数。该处理可能包含于单一工件中微加工数百个或数千个通孔。即使会有上述的变异来源，所有该些通孔均必须具有可接受的品质。确保品质的一重要步骤便记录用于形成一特殊通孔的实际参数。和激光光束相关联的部份参数包含，但是并不仅限于：脉冲重复频率、脉冲的总数量、脉冲功率、脉冲能量、脉冲形状、脉冲宽度、波长、以及和该些参数相关联的公差。此外，和该等激光光学元件以及运动控制相关联的其它参数则包含，但是并不仅限于：趋稳时间、光点尺寸与光束形状、以及和该些参数每一者相关联的公差。需要被记录的另一项系统参数则为该激光光束被导送至该工件的实际时间长短。 
从本发明的较佳实施例的下面详细说明，配合图式，便可明白本发明的额外目的与优点。 
附图说明
图1所示的是根据本发明的方法所形成的激光光束所处理的类型的一范例多层工件的片段剖面图。 
图2所示的是一先前技术激光处理系统的示意图。 
图3所示的是用于施行本文所述的一较佳方法的一较佳系统的一较佳实施例的示意图。 
20：多层工件         34：金属层 
36：有机介电层       38：金属层 
40：强化组成层       50：激光 
52：控制器           54：激光处理光束 
56：衰减器           58：脉冲能量侦测器 
60：线性偏振器       62：2％透射镜 
64：2％激光处理光束  66：98％激光处理光束 
68：遮光器           70：转向镜 
72：可移动镜         74：工件 
76：夹具             78：夹具功率计 
150：激光             152：可程式控制器
154：激光处理光束        158：脉冲能量侦测器 
160：线性偏振器          162：2％透射镜 
164：2％激光处理光束     166：98％激光处理光束 
168：遮光器              170：转向镜 
172：可移动镜            174：工件 
176：夹具                178：夹具功率计 
具体实施方式
在本发明的一较佳实施例的第一种施行方式中，由本文所揭示的发明所产生的激光脉冲会藉由将一激光瞄准该工件的至少一特殊区域，使其具有足以移除材料的能量，而于单层或多层工件中形成通孔。本文假设，单一脉冲并不足以从该工件上的一特殊位置处移除所有所需的材料。所以，本发明会将多个脉冲导送至该工件，以便移除每一个特定位置处的所需材料。处理时间以及系统处理量会相依于在高于该工件的材料移除临界值的能量处于每一单位时间中被传递至该工件的脉冲数量。 
较佳的单层工件包含：薄铜片；用于电气应用中的聚亚酰胺板；其它金属器件，如铝、钢；用于一般工业与医疗应用中的热塑料；或是可作为基板的硅材或是其它半导体材料，以便于其上建构电子电路。较佳的多层工件包含：多晶片模组(MCM)、电路板、或是半导体微电路封装。图1所示的便是一任意类型的多层工件20的范例，其包含层34、36、38、以及40。层34与38较佳的是各包含一金属的金属层，举例来说，该金属包含，但是并不仅限于：铝、铜、金、钼、镍、钯、铂、银、钛、钨、金属氮化物、或是前述的组合。金属层34与38的厚度较佳的介于约9μm与约36μm之间，不过它们的厚度亦可能薄于9μm或是厚达72μm。 
每一层36较佳的是包含一标准的有机介电材料，例如：环苯丁烯(BCB)、双马来酰亚胺三嗪(BT)树脂、硬纸板、氰酸酯、环氧树脂、酚系树脂、聚亚酰胺、聚四氟乙烯(PTFE)、聚合物合金、或是前述的组合。每一有机介电层36通常会比金属层34与38还厚。有机介电层36的较佳厚度系介于约20μm与约400μm之间；不过有机介电层36亦可堆迭设置，而具有高达1.6mm的厚度。 
有机介电层36可包含一薄的强化组成层40。强化组成层40可包含已经被编织或散布在有机介电层36之中的纤维衬垫或是由芳香聚酰胺纤维、陶瓷、或是玻璃所组成的分散粒子。强化组成层40的厚度通常远小于有机介电层36且其厚度可能介于约1μm与约10μm之间。熟习本技术的人士将会明白，强化材料亦可以粉末的形式被置入有机介电层36之中。具有粉末状强化材料的强化组成层40可能并不连续且不均匀。 
熟习本技术的人士将会明白，层34、36、38、以及40于内部可能并不连续、不均匀、而且并不等高。具有金属层、有机介电层、以及强化组成材料等数层的堆迭的总厚度可能会大于2mm。虽然图1中所示任意工件20范例具有五层，不过，本发明亦可实行在具有任何所需层数的工件上，其包含一单层基板。 
图2所示的是一先前技术系统的简化示意图，其包括一受控于一控制器52的激光50。控制器52可能包含一电脑或是可能会经由一介面(图中未显示)被连接至一电脑。激光50会于其输出处提供一处理光束54，该处理光束由一激光脉冲串所组成。激光处理光束54会穿越一可控的可变波板衰减器56，于一脉冲能量侦测器58的控制下，该可控的可变波板衰减器56会改变激光处理光束54的衰减，以便试图达到一所需的功率位准。接着，该经过衰减的激光处理光束54便会穿越一线性偏振器60抵达一2％透射镜62。该2％透射镜62会反射98％的激光处理光束功率并且让2％的激光处理光束功率64透射至脉冲能量侦测器58，该脉冲能量侦测器58会量测2％激光处理光束64的脉冲能量并且计算被反射的98％激光处理光束66中可用的脉冲能量。脉冲能量侦测器58会将该经算出的脉冲能量与一预选定的脉冲能量数值作比较，并且试图藉由指示可控的可变波板衰减器56去改变被用在激光处理光束54上的衰减大小来解决差异的问题。脉冲能量侦测器58还会将信息传送至控制器52。接着，被反射的98％激光处理光束66便会穿越一遮光器68，该遮光器68会在来自控制器52的命令控制下用来阻挡该激光光束或是让该激光光束通过。接着，被反射的98％激光处理光束66便会被一转向镜70转向，从而被导送至一可移动镜72。可移动镜72会在来自控制器52的命令控制下指示该光束前往一工件74(其附着在一夹具76上)或是前往一夹具功率计78。当可移动镜72指示将被反射的98％激光处理光束66送往夹具功率计78上时，其便会量测被反射的98％激光处理光束66的功率并且将结果传送至脉冲能量侦测器58并且接着将结果传送至控制器52。夹具76会在来自控制器52的命令控制下来移动工件74，用以将被反射的98％激光处理光束66导送至工件74上的各位置点。本简图中并未显示出非必要的光束操控光学元件，该等非必要的光束操控光学元件会视情况将被反射的98％激光处理光束66导送至工件74上的各位置点。 
图3所示的是本文所述的方法与系统的一较佳实施例的简化示意图，其包括一受控于一可程式控制器152的激光150。可程式控制器152可包含一电脑或是可能会经由一介面(图中未显示)被连接至一电脑。激光150会于其输出处提供一处理光束154，该处理光束由一激光脉冲串所组成。激光处理光束154会穿越一线性偏振器160抵达一2％透射镜162。该2％透射镜162会反射98％的激光处理光束功率并且让2％的激光处理光束功率164透射 至脉冲能量侦测器158，该脉冲能量侦测器158会量测2％激光处理光束的脉冲能量并且计算被反射的98％激光处理光束166中可用的脉冲能量。脉冲能量侦测器158会将该经算出的脉冲能量与一预选定的脉冲能量数值作比较，并且试图藉由指示可程式控制器152去改变用于控制激光150的参数以改变激光处理光束154的功率来解决差异的问题。该控制器能够改变以变更激光处理光束154的功率的部份激光参数包含，但是并不仅限于：脉冲要求、激升能量、射频Q开关时间或位准。接着，被反射的98％激光处理光束166便会穿越一遮光器168，该遮光器168会在来自可程式控制器152的命令控制下用来阻挡该激光光束或是让该激光光束通过。接着，被反射的98％激光处理光束166便会被一转向镜170转向，从而被导送至一可移动镜172。可移动镜172会在来自可程式控制器152的命令控制下指示该光束前往一工件174(其附着在一夹具176上)或是前往一夹具功率计178。当可移动镜172指示被反射的98％激光处理光束166送往夹具功率计178上时，其便会量测被反射的98％激光处理光束166的功率并且将结果传送至脉冲能量侦测器158并且接着将结果传送至可程式控制器152。使用两个能量量测装置的原因是，夹具功率计178的精确度大于脉冲能量侦测器158，不过，后者则可在被反射的98％激光处理光束166正在微加工该工件时来监视该制程。因此，夹具功率计178可用于设定激光功率，而脉冲能量侦测器158则可用于验证该激光功率于微加工作业期间维持不变。夹具176会在来自可程式控制器152的命令控制下来移动工件174，用以将被反射的98％激光处理光束166导送至工件174上的各位置点。本简图中并未显示出非必要的光束操控光学元件，该等非必要的光束操控光学元件会视情况将被反射的98％激光处理光束166导送至工件174上的各位置点。 
处理激光150可能是一UV激光、一IR激光、一绿光激光、或是一CO2激光。一较佳的处理激光输出的脉冲能量介于约0.01μJ与约1.0J之间。一较佳的UV处理激光是一Q开关UV DPSS激光，其包含一固态激射物，如Nd:YAG；Nd:YLF；Nd:YAP；或是Nd:YVO4；或是掺有镱、钬、或铒的YAG晶体。该UV激光较佳的是会于355nm(Nd:YAG的三倍频)、266nm(Nd:YAG的四倍频)、或是213nm(Nd:YAG的五倍频)等波长提供调谐生成的UV激光输出。 
一较佳的CO2处理激光一运作在波长介于约9μm与约11μm之间的脉冲式CO2激光。一市售的脉冲式CO2激光为位于美国康乃迪克州布龙菲德尔的相干公司所制造的型号Q3000Q开关激光(9.3μm)。因为CO2激光无法有效地钻凿通孔贯穿多层工件20的金属层34与38；所以，利用CO2处理激光来钻凿的多层工件可能并不具有金属层34与38，不然便在制备时要先利用一UV激光来进行预钻凿，或是利用另一制程(举例来说，化学蚀刻)来进行预蚀刻，以便露出介电层36。熟习本技术的人士将会明白，于本发明的激光系统中亦可使用其它固态激射物或是运作于不同波长下的C02 激光。熟习本技术的人士皆已熟知各种类型的激光腔配置、固态激光的调谐生成、固态激光与C02激光的Q开关运作、激升技术、以及C02激光的脉冲生成方法。 
本文所述的较佳实施例的运作方式是监视与储存用于对一工件中的一特征形状进行激光微加工的各项参数。于该较佳实施例中，该系统已经储存用以于该工件中形成通孔的各项参数的预选定数值。于第一种运作模式中，该系统会进行通孔形成制程，其会储存一辨识符号，用以辨识该第一通孔被指示要形成的位置，并且会配合该辨识符号来储存要用来对该通孔进行微加工的激光参数。此外，该系统还会监视激光功率，用以确保会有所需的激光功率被传递至该工件，其方式则利用上述的脉冲能量侦测器158与夹具功率计178来量测脉冲能量。当对该等激光参数进行调整以维持一所需的激光功率时，其便会配合目前的辨识符号来储存该等经过调整的参数。接着，该系统便会对下一个通孔进行微加工，从而会储存一第二辨识符号与第二组参数。接着，该系统便会对下一个通孔进行微加工，从而会储存下一个辨识符号与下一组参数，依此类推，直到已于该工件上实施所有所需的微加工作业为止。 
当该工件已经过微加工之后，该等已储存的数值便可作为至少三项用途。第一项用途是，可取出并且检查该等参数，用以判断激光功率于该等微加工作业期间已作何调整。改变激光参数能指示出，控制电子元件飘移或是光学元件的破坏等情况正在改变，并且可警示该系统的作业员要对该系统安排实施维修作业。因此，便可于老化组件无法耐受公差并且于生产期间造成该系统当机之前先行调整该系统或是更换老化组件。此项应用通常会被称为统计制程管制(SPC)，其中，来自一制程的资料会被分析，用以预测该项制程何时会无法耐受公差并且开始制造出不具有所需特性的产品。由本文所揭示的方法与系统所产生的资料会提供更精确的资料，所以，经由SPC所获得的结果便会优于先前技术中可达成的结果。 
该些已储存数值的另一项用途则是检查与使用该等数值，用以预测该系统于何处可能会无法微加工高品质的通孔。举例来说，倘若该参数组显示出该系统可能需要高于可用大小的激光功率的话，那么，利用该些参数所形成的通孔便可能并未移除足够的材料。这可能由该工具路径的决定性特性所造成的。依据对该等被保存且被还原的参数进行分析，便可剔除该工件或是对其重新制作。本方法的第三项应用则将其与特定类型的后续微加工检查加以结合，用以评估所用参数的效能。于本范例中，形成通孔称为钻凿，而用于表示形成该通孔所需的总时间的其中一项参数则称为tdrill，其以秒为单位并且由下面公式所算出： 
tdrill＝(脉冲数量)/(脉冲重复频率) 
其目标是在最短的时间周期中获得品质良好的特征形状(在本例中为通孔)，以便达成本系统的最大处理量。请注意，每个脉冲的功率，以及于每个脉冲中被移除的材料数量均和脉冲重复频率(PRF)具有反比关系，所以可选择一会有效移除材料的最大PRF。接着，使用者便会依照要被移除的特定材料以及要使用的激光等的相关经验来选择会完成该材料移除的脉冲数量。于检查一已完成工件的成果时，可针对显示出材料移除不足或是过度等证据的特定特征形状或特征形状群来改变脉冲的数量或PRF。 
经过确定的参数档亦可以即时的方式用来变更要被微加工的特征形状的品质。于此情况中，在完成该特征形状时便会立刻检查该等经过确定的参数。其目标是要侦测该系统于微加工该特征形状的过程中所改变的参数以及侦测可能会造成该特征形状的品质改变的参数。举例来说，倘若该系统因为在微加工期间被该脉冲能量侦测器所侦测到的变化的关系而变更激光功率的话，那么视功率的变化而定，该系统便能够将该特征形状标示为过度加工，或是让该系统使用更多的脉冲来完成该加工。 
本发明的另一较佳实施例是关于半导体晶圆切割。于此应用中，会于单一基板上建构多个电路元件或装置。此应用的一范例为一半导体晶圆，其中会利用光微影制程在单一硅晶圆上产生多个相同的半导体装置。在封装该些装置以供使用之前，必须先切割该晶圆，其为用以裁切该晶圆的一项作业，俾使让个别装置会彼此分离。逐渐地，此项作业会在一微加工作业中由激光来实施，其中，在每一段单位时间中将正确数量的具有正确功率的激光脉冲传递至该工件中的正确位置处便可达到高品质的晶圆分离效果。于此情况中，要被微加工的特征形状则可能是一延伸跨越该晶圆的整个宽度或长度的刻痕或是切口，而在每一段单位时间中用于维持精确激光功率以及传递正确数量的激光脉冲的规定则和上述应用类似。所以，本应用会因以和本文所述的应用相同的方式来监视激光参数而获得好处。 
本发明的第三较佳实施例是关于可熔连接线移除。于此应用中，会于一含有积体电路的半导体晶圆上建构导体连接线。该连接线会连接主动电路元件。在已经完成大部份的处理步骤之后，但是尚未切割与封装该半导体晶圆之前，连接线移除系统会被指示用以移除特定位置处的一或多条连接线。移除该等连接线的目的是从该等主动电路中移除有缺陷的元件及/或于该电路中加入元件。可熔连接线结构亦可用于微调、序列化(serialize)、或是辨识该等半导体电路。移除可熔连接线材料需要于正确的时间周期中将足够的激光功率传递至该连接线区，以便干净地移除所有连接线材料，因为任何残留的碎屑均可能会提供一条电流路径让电流流通并且使其无法达到移除该连接线的目的。相反地，若是将太多的功率导送至该连接线区 则可能会破坏周围或下方的电路结构。因此，对连接线移除系统来说非常重要的必须能够精确地监视激光光束脉冲参数，方能确保有一致且高品质的连接线移除效果。 
熟习本技术的人士将会清楚，在不脱离本发明的基本原理下可对上面所述的实施例的细节进行众多变更。所以，本发明的范畴应该仅由申请专利范围来决定。 

Claims (11)

1.一种用以提供有关于利用一可程式控制器所控制的激光光束脉冲而被微加工于一工件之中的特征形状的信息的方法，该等特征形状以一或多项规格为特征，该工件以一或多层为特征，每一层均以一材料类型与厚度为特征，该等激光光束脉冲以一或多项参数为特征，而该可程式控制器则可运作用以被连接至一处理器，以便处理资料，该资料包含该等激光光束脉冲参数中的一或多项参数、特征形状规格或是工件特征，其特征在于该方法包括：
针对一或多个微加工特征形状来记录用于微加工该特征形状的该等激光光束脉冲参数中的一或多项参数；
辨识该等被记录的参数，以便让该等被记录的参数和利用该些参数被微加工的特殊特征形状中的该等特征形状规格产生相关联；
储存该等经辨识的参数；
取出该等已储存的经辨识的参数；以及
协同该可程式控制器来处理该等被取出的参数，以达到该等被微加工特征形状的一致品质的目的。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的激光光束脉冲参数包含下面一或多项：类型、尺寸、脉冲重复率、脉冲的数量、脉冲形状、脉冲宽度、脉冲能量、尖峰脉冲功率、脉冲能量公差、趋稳时间、光点尺寸、光束形状、或是波长。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的特征形状规格包含下面一或多项：类型、位置、形状、尺寸、或是微加工后可残留的碎屑的体积与构造。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的工件特征包含下面一或多项：层的数量与顺序，以及构成每一层的材料。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述来自微加工的资料会被分析，用以预测被微加工的特征形状何时会无法耐受公差并且藉此展示所不需的特性。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的被处理的经辨识参数用于表示一其量测值不符预选定数值的已微加工特征形状。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的和一经微加工的特殊特征形状相关联的该等被处理的经辨识参数用于让该可程式控制器来指引额外的激光光束脉冲于该经微加工的特殊特征形状处来实施额外的微加工。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的被处理的特征 形状规格、该等被处理的工件特征、以及该等被处理的激光光束脉冲参数用于修正用来微加工一特征形状的该等激光光束脉冲参数。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的被处理的经辨识参数供该可程式控制器使用，用以修正用来微加工后面工件的参数。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的被微加工的工件是一印刷电路板，其包括一或多层具有不同厚度的介电或导体材料。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的被微加工的特征形状中一个特征形状实质上是一圆形通孔，其会贯穿该工件中的一或多层。 
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