CN103442840B - 导电晶种层的激光移除 - Google Patents

导电晶种层的激光移除 Download PDF

Info

Publication number
CN103442840B
CN103442840B CN201280012947.3A CN201280012947A CN103442840B CN 103442840 B CN103442840 B CN 103442840B CN 201280012947 A CN201280012947 A CN 201280012947A CN 103442840 B CN103442840 B CN 103442840B
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
seed layer
crystal seed
laser
operate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201280012947.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103442840A (zh
Inventor
马修·E·苏特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tamarack Scientific Co Inc
Original Assignee
Tamarack Scientific Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tamarack Scientific Co Inc filed Critical Tamarack Scientific Co Inc
Publication of CN103442840A publication Critical patent/CN103442840A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103442840B publication Critical patent/CN103442840B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0626—Energy control of the laser beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • B23K26/0853—Devices involving movement of the workpiece in at least in two axial directions, e.g. in a plane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/12—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure
    • B23K26/127—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure in an enclosure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/142—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor for the removal of by-products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/362—Laser etching
    • B23K26/364—Laser etching for making a groove or trench, e.g. for scribing a break initiation groove
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
    • H01L21/76853—Barrier, adhesion or liner layers characterized by particular after-treatment steps
    • H01L21/76865—Selective removal of parts of the layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
    • H01L21/76871—Layers specifically deposited to enhance or enable the nucleation of further layers, i.e. seed layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/16—Composite materials, e.g. fibre reinforced
    • B23K2103/166—Multilayered materials
    • B23K2103/172—Multilayered materials wherein at least one of the layers is non-metallic

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

针对一实施例，一种用于在衬底(104)的表面上制作导电迹线及互连件的方法包含在所述衬底(104)的所述表面上形成电介质层或聚合物层(404)；在所述电介质层或聚合物层(404)上形成导电材料的晶种层(402)；将所述晶种层上的光致抗蚀剂图案化；在所述经图案化的光致抗蚀剂及晶种层上形成所述导电迹线；从所述衬底(104)移除所述光致抗蚀剂；及用可有效地从所述衬底表面的除所述导电迹线以外的区域烧蚀所述晶种层(402)的激光(108)的通量照射所述衬底的所述表面。

Description

导电晶种层的激光移除
相关申请案的交叉参考
本申请案主张2011年1月31日申请的第61/432,539号美国临时专利申请案的权利及优先权，所述申请案的全文以引用的方式并入本文中。
技术领域
本申请案大致涉及用于制作电子装置衬底及半导体晶片的技术，且更特定来说，涉及使用激光从此类衬底及晶片移除剩余导电晶种层的系统及方法。
背景技术
在先进电子装置封装及电子装置衬底处理领域中，铜(Cu)、钛(Ti)、钛/铜(Ti/Cu)、钛钨/铜(TiW/Cu)、钛(Ti)、铬/铜(CrCu)、镍(Ni)、钯(Pd)或类似物的所谓“晶种层”通常通过溅镀或其它等效方法沉积到晶片或衬底上且随后用作在所述晶种层上电镀导电迹线或结构的标靶，例如，接合垫、再分布层(RDL)及类似物。一旦形成所要导电迹线且移除用于图案化的光致抗蚀剂，就必须移除剩余晶种层(即，仍存在于导电迹线及结构外的衬底上的晶种层)，常规上使用湿式化学蚀刻工艺、干式化学蚀刻工艺或等离子蚀刻工艺实现移除。
但是，存在与这些常规剩余晶种层移除工艺相关的许多缺陷。举例来说，其可能阻止更细微间距结构的形成；其还蚀刻本应留下的导电电路；其促进底切和因此残留金属化特征的产出，在晶种层上留下可能屏蔽蚀刻影响产出的污染物；其需要更长的处理时间及更昂贵的方法及设备且因此构成非所要的更高的拥有成本、有限的处理能力且较不环保。
因此，在本行业中存在对与现有技术的化学蚀刻工艺、干式蚀刻工艺或等离子蚀刻工艺相比实现更高成品率、更细微间距结构的产生及更简单、更廉价且更环保的用于移除剩余晶种层的系统及方法的需要。
发明内容
根据本发明的一个或一个以上实施例，提供使用避免现有技术的上述及其它缺陷的激光烧蚀系统从衬底移除剩余晶种层的系统及方法。
在一个实例实施例中，一种用于从衬底的表面移除剩余晶种层的设备包括：置物台，其经配置以接收并固持衬底；及装置，其用可有效地从表面烧蚀剩余晶种层的激光(例如，激光通量)照射表面。
在另一实施例中，一种用于从衬底的表面移除剩余晶种层的方法包括用可有效地从表面烧蚀剩余晶种层的激光(例如，激光通量)照射表面。
在另一实施例中，一种用于在衬底的表面上制作导电迹线的方法包括在衬底的表面上形成电介质层；在电介质层上形成导电材料的晶种层；在晶种层上形成一层光致抗蚀剂；将光致抗蚀剂图案化；在经图案化的光致抗蚀剂及晶种层上形成导电迹线；从衬底移除光致抗蚀剂；及用可有效地从除导电迹线以外的衬底表面的区域烧蚀晶种层的激光(例如，激光通量)照射衬底的表面。
考虑下文对本发明的一些实例实施例的详细描述，尤其如果结合附图进行此考虑，可更好地了解本发明的系统及方法的上述及其它特征及优点，在所述附图中相似参考数字用于识别本发明的图式的一者或一者以上中说明的相似元件。
附图说明
图1为根据本发明的实施例的用于从衬底移除剩余晶种层的设备的实例实施例的示意性侧视图；
图2为用于收集及存储通过图1的设备移除的剩余晶种层的碎片移除系统的实例实施例的示意性侧视图；
图3为具有其上已形成多个相同导电图案的表面的半导体晶片的部分俯视平面图，其展示根据本发明的实施例的移除剩余晶种层之前的晶片；
图4A到4D为衬底的示意性部分侧视图，其展示根据本发明的实施例的用于从衬底移除剩余晶种层的实例方法中所涉及的循序步骤；
图5A及5B为晶片的示意性俯视平面图，其展示用于相对于晶片的表面扫射激光束的替代方法，根据本发明的实施例从所述晶片的所述表面移除剩余晶种层；
图6A及6B为分别按不同放大倍数取得的根据本发明的实施例的已从其移除剩余晶种层的衬底的部分的显微镜照片；及，
图7A及7B为分别展示在衬底的表面上形成导电迹线结构及随后根据本发明的实施例从所述衬底的所述表面移除剩余晶种层过程中所涉及的循序步骤的工艺流程图。
具体实施方式
在电衬底及晶片制作行业中，在衬底的表面上形成导电结构(例如，迹线、接合垫、导电凸块互连件、再分布层(RDL)迹线及类似物)通常从在衬底的“工作”或“作用”表面上形成电介质或电绝缘层开始。所述绝缘层可包括聚合物，例如均可从HD微系统(HD MicroSystems)(http：//hdmicrosystems.com)购得的聚酰亚胺或聚苯并二恶唑或“PBO”，例如HD8930、HD8820或HD4100，举例来说，可通过旋转操作将所述聚合物沉积到衬底上。或者，可使用众所周知的氧化技术在衬底(例如硅晶片)上形成另一类型的绝缘体，例如二氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiNx)。
在此之后，例如通过溅镀在衬底上的绝缘层上方沉积例如Cu、Ti/Cu、TiW/Cu、Ti、CrCu、Ni、Pd或类似物的“晶种层”。举例来说，可在绝缘层上方形成具有例如小于大约700纳米(nm)的厚度的Ti/Cu晶种层。随后在金属晶种层的顶部涂覆光致抗蚀剂，其中使用众所周知的光刻技术使所述光致抗蚀剂图案化及显影。在抗蚀剂显影过程后，经图案化的金属晶种层提供用于(例如)使用常规电镀技术将导电材料(例如Cu)沉积到暴露在经图案化的光致抗蚀剂内的Ti/Cu晶种层上的标靶。
在此之后，将抗蚀剂从衬底剥离，留下例如图3所说明的经电镀的晶片300上所展示的所要的经图案化、较厚的Cu结构，例如电路迹线、垫、导电凸块互连件、RDL迹线及类似物，连同残留在结构图案之间的较薄、“剩余”Ti/Cu晶种层(例如，虽然展示圆形晶片作为实例，但是形状(例如圆形或正方形或其它所要形状)及尺寸无限制)。如图3中可见，晶片300包含多个相同、较厚Cu结构302以及定位在Cu结构302的空隙中的薄、剩余晶种层304，必须移除所述剩余晶种层304以防止结构302之间的短路。
常规地，使用湿式蚀刻、干式蚀刻或等离子蚀刻工艺从晶片或衬底移除剩余晶种层。然而，存在与这些常规工艺相关的许多缺陷，因为其因更细微间距结构及成品率规定的要求而变得“在工艺方面受限”，且在成本方面的考虑高度敏感的应用中，所涉及的处理时间及方法可能构成较高的拥有成本。此外，常规工艺中的一些工艺不环保。
举例来说，在湿式蚀刻工艺的情况中，湿式蚀刻导致需要留下的金属电路(例如，形成在衬底300上的Cu“柱”或RDL迹线302)的底切。此底切减小金属电路的接触面积，从而导致较低成品率及产品可靠性。
此外，湿式蚀刻工艺无选择性。因此，所有金属特征被蚀刻，包含制造商希望保留的金属特征，例如，金属电路迹线及互连凸块。随着互连凸块及电路迹线的设计变得越小，湿式蚀刻的有效性变得日益有限，因为在制造商想要留下的电路图案上发生与不想 要的剩余晶种层上相同数量的蚀刻。此不利地影响产品可靠性并限制所留下的电路的特征尺寸(例如，间距)。如将了解，当相对较高长宽比特征之间的间距减小时，此还可增大通过湿式蚀刻工艺移除晶种层的难度。此又提供对芯片设计的约束并限制金属结构之间可使用的间隔。
此外，如所了解，湿式蚀刻工艺使用蚀除金属晶种层的刺激性化学物质。但是，蚀刻步骤之前的处理步骤涉及涂覆各种材料到金属晶种层，各种材料的残余量可能留下作为残余物。这些残余物(可为数纳米厚)充当金属晶种层上的污染物，其“屏蔽”湿式蚀刻工艺，从而导致金属晶种层的不完全移除并导致短路。
此外，湿式蚀刻工艺需要相对大量的腐蚀性化学物质以蚀除金属晶种层。此外，这些相同蚀刻化学物质还倾向于渗入下伏绝缘材料中，产生负面产出效果。化学蚀刻工艺的副产物是有害废弃物，其需要昂贵的有害废弃物处置方法。被移除的贵金属浸透到化学蚀刻剂中并连同化学蚀刻剂被处置掉。在全球关注所谓“绿色”行动的情况下，这些化学物质的使用及处置被视作高度不合需要。
等离子蚀刻工艺必然伴有类似缺陷，其增加通常与产生及控制等离子蚀刻所需的设备相关的更高成本。
然而，本文所述的使用激光从衬底移除剩余晶种层的系统及方法有效地克服常规方法的上述及其它缺陷并提供增强的处理能力及更低制造成本。其使得装置能通过使用简单、清洁的激光烧蚀技术以较低成本及较大产量进行生产。如本文进一步所述，基于激光的晶种层移除因此可减小总的产品制造成本并改进处理能力及成品率。
此外，剩余晶种层的激光移除不会导致金属电路的底切，从而在电路特征变得更小时实现更佳的可靠性。激光处理方法在其材料移除方面也更具选择性，因为其移除非所要的剩余晶种层，而不移除所要的较厚电路图案(例如，金属凸块及RDL迹线)。使用激光工艺免除对芯片设计的约束及对金属结构之间可使用的间隔的限制。此外，借助激光移除工艺，处理污染物对烧蚀工艺无影响，因此免除影响湿式蚀刻或干式蚀刻工艺的成品率问题。此外，激光工艺无需腐蚀性化学物质来蚀刻衬底，从而对绿色行动做出贡献。此外，如下文更详细所述，可透过烧蚀工艺回收剩余晶种层中的大多数贵金属，从而使制造商可回收及再使用被移除的金属。
图1及图2说明本文所描述的可用于执行剩余晶种层激光烧蚀技术的设备，其中图1为用于从衬底激光移除剩余晶种层的设备100的实例实施例的示意性侧视图且图2为用于收集及存储如本文所论述通过图1的设备100移除的剩余晶种层的碎片移除系统200的实例实施例的示意性侧视图。
如参考图1可见，实例激光烧蚀设备100包括：可移动X-Y平移置物台102，衬底104保持于其上用于激光处理；照射装置，其包括可操作以产生具有特定、预定波长的相干激光的光束108的激光源106；及多个光学元件，其可彼此合作操作以可选择地用激光束108照射衬底104的上表面并控制所述表面上的光束通量。在图1所说明的特定实例实施例中，这些元件包含：多个转动镜110，其经布置以改变光束108的方向；光闸112，其可操作以选择性地阻挡或允许光束通过；衰减器114，其可操作以选择性地衰减光束；变形隧道116，其可操作以控制光束的形状；均质器118，其可操作以控制光束的均匀度；变形聚光透镜120，其可操作以选择性地塑形光束及聚焦光束；掩模122，其经配置以剪裁光束；及投影透镜124，其可操作以将光束聚光及聚焦在衬底104的上表面上。
如所属领域的技术人员所应了解，图1中说明的激光烧蚀设备100的特定实施例仅作为实例而非作为任何限制提出，且因此，可取决于手头的特定应用制造还可有效移除剩余晶种层的具有更少或更多数量及/或类型的激光源及/或光学元件的其它装置。
如进一步所了解，许多类型的激光源106可用于有效烧蚀晶种层，包含但不限于固态、LED及气体激光。举例来说，可有利地使用可购自例如塔马拉克科技有限责任公司(Tamarack Scientific Co.，Inc.)(http：//www.tamsci.com)的类型的准分子激光。准分子激光使用惰性气体(例如，氩气、氪气或氙气)与反应气体(氟气或氯气)的组合，其在适当的电刺激条件下形成被称作“准分子”(或在惰性气体卤化物的情况下，称作“激态复合物”)的假分子，其仅可存在于激发状态且产生具有紫外线区域中的波长的激光。
来自准分子激光的UV光被生物物质及有机化合物高效吸收。准分子激光增加足够的能量以破坏表面组织的分子键(所述能量透过烧蚀而非透过燃烧而以严密受控方式有效分解到空气中)而非燃烧或切割其所照射的材料。因此，准分子激光具有有用的性质，即其可移除特别精细的表面材料层而几乎不加热或改变材料剩余物，材料剩余物实际上保留原样。
图2说明用于收集及存储通过图1的实例激光烧蚀设备100移除的剩余晶种层的材料的碎片移除系统200的实例实施例。如图2中可见，碎片移除系统200安置在烧蚀设备100的投影透镜124的正下方并邻近烧蚀设备100的投影透镜124且包括具有敞开顶部及底部的截头圆锥腔室202，围绕所述截头圆锥腔室202的外围安置多个孔或喷嘴204用于喷射气(例如，空气)流到从其上烧蚀晶种层的衬底104的上表面或工作表面206。如箭头210所示，气体喷嘴204与排气装置/泵208合作以在腔室202中形成气体的高速横向流动，所述气体的高速横向流动从衬底表面206扫除松散、烧蚀的晶种层并如上所 述以小但动力强的真空吸尘器的方式将其收集进行回收及再使用。
如下文更详细论述，碎片移除系统200固定在投影透镜124与衬底104之间并在所投射的激光束下方并相对于衬底104与激光烧蚀设备100相连地移动或反之亦然，使得碎片移除系统200清洁被激光设备100照射的相同区域。如所了解，可通过(使用例如X-Y平移置物台102)相对于设备100移动衬底104、通过相对于衬底104移动设备100或通过使两个装置两者相对于彼此移动实现激光烧蚀设备100相对于衬底104的此移动。
可在使用准分子激光工艺将薄导电晶种层材料(例如铜、金、银、钛、钯、钽等)涂覆到下伏电介质或聚合物时直接烧蚀薄导电晶种层材料的激光移除。激光烧蚀是一种“减去”工艺，其中通过从准分子激光或其它激光设备100投射的高能量UV光束直接烧蚀薄金属层。通常，金属晶种层形成为具有小于约1微米(μm)的厚度以使烧蚀工艺发生。在此厚度下，易于烧蚀金属晶种层。衬底上存在的所有其它电路结构(即，具有大于大约1μm的厚度的电路结构)需要高得多的激光通量来移除。因此，所要的电路图案保留，而易于移除晶种层。结果为完全移除金属晶种层而不损坏下伏聚合物层或不存在需留在衬底104上的RDL迹线、柱或其它电路图案的任何烧蚀。
如图4A到图4D所说明，在烧蚀工艺期间，安置在衬底104(图中为Si/电介质)上的电介质或聚合物层404上的金属(图中为Ti/Cu)晶种层402在较厚电路柱或迹线410之间被激光束108照射的区域406中因入射到其上的激光的光束108导致的快速加热及冷却循环引致的强拉伸应力而破裂，导致其与下伏电介质或聚合物层404分开。激光束脉冲108仅部分被下伏电介质或聚合物层404吸收，使得仅光束108的能量的一小部分到达金属衬底界面。界面上的不连续性因此产生高电场梯度，这导致薄金属晶种层402从衬底104的表面高速弹出。从衬底104上弹出的被烧蚀金属层408(例如，如图4D所示)类似于细粉末，随后可在烧蚀金属层408时使用上文结合图2所述的碎片收集系统200将其回收。由于金属晶种层402在区域406中被“震出”衬底104的表面且非直接切掉或烧掉，所以下伏电介质或聚合物材料404在所述工艺期间不受损。
移除晶种层402所需的激光能量的数量非常低且因此每次可移除大面积的晶种材料，从而与湿式蚀刻、干式蚀刻或等离子蚀刻工艺的常规替代物相比，提供吸引人的生产量。如图5A说明，可在衬底104的整个表面上循序步进及重复小正方形或矩形激光束区域502的交替横向箭头所示的蛇形扫描以烧蚀晶种层402。或者，如图5B中单个横向箭头所示，此也可以跨长于衬底104的相对较窄激光束区域504的衬底104的步进、单通道扫描实现。在任一实施例中，当跨衬底104扫描/步进时，以脉冲方式操作激光设 备100，导致烧蚀当前被激光束108照射的区域502或504中的晶种层402而不损坏下伏材料或邻近、较厚金属化电路图案410(见图4A到4D)。
矩形或正方形激光束108经定大小以最好地匹配衬底大小及衬底104上烧蚀金属晶种层402所需的通量。当衬底104以某预定速度移动时，衬底的一部分暴露于(例如)波长308nm或248nm的UV激光。最后，衬底104的全部将暴露于激光束108；然而，如上所述，当施加适当通量时，仅晶种层402发生反应。
所使用的激光烧蚀光束108的大小受数个因素影响，包含(例如)衬底104的大小、衬底上进行有效烧蚀所需的通量、可用功率及类似因素。在任何情况下，如图5A及5B所说明，在激光设备100以给定频率施加脉冲的情况下，通过(例如)跨激光束108移动衬底104及X-Y平移置物台102而跨衬底104的表面206连续扫描激光束108。以此方式，跨衬底104“步进”激光束108直到整个衬底被照射为止。因此，在移除被照射金属晶种层402的一个对应区段502或504之后，尚未被烧蚀的衬底104的新区段被移动到激光束108下方，其中激光设备100再次施加脉冲且移除对应的被照射区域502或504中的金属晶种层402。可以非常高的速率实施此“步进、脉冲及重复”工艺，所述速率通常仅受限于置物台102相对于激光烧蚀设备100的行进速度或如上所述，反之亦然。
图6A及6B为分别以X600及X500放大倍数取得的其上形成许多金属(Cu)电路迹线602且根据本发明的实施例通过激光烧蚀从其上移除剩余晶种层的衬底104的显微镜照片。如图6A及6B可见，激光烧蚀方法实现非常精细及紧密间隔的导电结构602的生产而无底切且在锋利、不同边缘之间无晶种层桥接或短路。
图7A及7B为分别说明在其工作表面形成类似图6A及6B所示的导电结构且根据本发明的一个或一个以上实施例从其衬底表面移除剩余晶种层的衬底的生产中所涉及的循序步骤的工艺流程图。
参考图7A，工艺在S1开始，提供其上形成有电介质或聚合物表面或电介质层(例如聚合物层)的衬底。在S2，例如，通过溅镀在电介质或聚合物表面或层上形成导电晶种层，例如，Ti/Cu。
在S3，将光致抗蚀剂涂覆到晶种层，其中使用常规光刻及显影技术将光致抗蚀剂图案化，且在S4，例如通过将导电金属(例如，Cu)电镀在所显影的光致抗蚀剂的开口中而将导电金属(例如，Cu)沉积在所显影的光致抗蚀剂的开口中。
在S5，例如，使用光致抗蚀剂剥离技术从衬底移除光致抗蚀剂，且在S6，根据上述设备及方法从衬底烧蚀剩余晶种层。如图7B所说明，这些包含在S7将衬底放置在上文结合图1所述的类型的激光烧蚀设备100的置物台上及在S8，用来自所述设备的具有 可有效从衬底上烧蚀剩余晶种层的通量的激光的脉冲照射衬底表面上的区域。
在S9，使用例如上文结合图2所论述的碎片捕获系统200捕获在S8从衬底烧蚀的晶种层及在S10，将置物台移动到邻近位置并以步进及重复方式重复步骤S8与S9直到已从衬底的表面移除所有剩余晶种层为止。
根据一个或一个以上实施例，提供使用激光烧蚀技术从衬底移除剩余晶种层的系统及方法。本文所揭示的技术可提供优于常规方法的特定优点。举例来说，根据一实施例的方法可在(例如，用碎片移除及收集系统)将剩余晶种层用激光从衬底上照射掉时，重获剩余晶种层，其在常规方法下原本将被作为有害废弃物处置或处理。作为另一实例，根据一实施例的方法可免除对在从衬底的表面移除剩余晶种层之前预先清洁衬底的需要，其可提供优于常规方法的优点。根据一实施例，本文所揭示的一种或一种以上技术可降低制造成本及拥有成本(例如，提供湿化学品的减少、有害化学物质处置的减少、剩余晶种金属的回收及/或高生产量)。
如所属领域的技术人员目前了解，可在不脱离本发明的精神及范围的情况下对根据本发明的一个或一个以上实施例的过量晶种层移除系统的材料、设备、配置及方法进行许多修改、替代及变动。因此，本发明的范围不应限于本文所说明及描述的特定实施例，因为其仅作为本发明的一些实例，而是应全面等同于所附权利要求书及其功能等效物的范围。

Claims (24)

1.一种用于从衬底的表面移除剩余晶种层的设备，所述设备包括：
置物台，其经配置以接收及固持所述衬底；
照射装置，其用于使用激光照射所述表面；
投影透镜，其安置在所述照射装置上；以及
碎片移除系统，其安置在所述投影透镜与所述衬底的所述表面之间以与所述照射装置相连地移动且可操作以收集从由所述激光从所述衬底移除的所述剩余晶种层的材料，
其中所述投影透镜可操作以通过所述碎片移除系统的开口聚光及聚焦所述激光且将所述激光聚光及聚焦到所述衬底的所述表面上。
2.根据权利要求1所述的设备，其中：
所述置物台可操作以相对于所述照射装置移动；
所述照射装置可操作以相对于所述置物台移动；或
所述置物台及所述照射装置各自可操作以相对于另一者移动。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述剩余晶种层的所述材料包括薄金属层。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述照射装置包括激光源，所述激光源可操作以产生具有预定波长的相干激光的光束。
5.根据权利要求4所述的设备，其中所述激光源包括固态激光、LED激光或气体激光。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述气体激光包括准分子激光。
7.根据权利要求6所述的设备，其中所述准分子激光使用包括由氩气、氪气及氙气组成的群组的至少一者的惰性气体与包括由氟气及氯气组成的群组的至少一者的反应气体的组合作为增益介质。
8.根据权利要求4所述的设备，其中所述照射装置进一步包括：
转动镜，其经布置以改变所述光束的方向；
光闸，其可操作以选择性地阻挡或允许所述光束通过；
衰减器，其可操作以可选择地衰减所述光束；
变形隧道，其可操作以控制所述光束的形状；
均质器，其可操作以控制所述光束的均匀度；
变形聚光透镜，其可操作以可选择地塑形并聚焦所述光束；以及
掩模，其经配置以剪裁所述光束。
9.根据权利要求1所述的设备，其中所述碎片移除系统包括：
截头圆锥腔室，其具有提供所述开口的敞开顶部及底部，以使所述激光从其中通过；
多个喷嘴，其围绕所述腔室的外围安置以用于喷射气体的流到所述衬底的上表面；以及
排气泵，其可与所述喷嘴组合操作以在所述腔室中形成所述气体的高速横向流动，所述气体的所述高速横向流动从所述衬底表面扫除并收集从所述衬底表面移除的所述剩余晶种层的所述材料。
10.一种用于从衬底的表面移除剩余晶种层的方法，所述方法包括利用根据权利要求1所述的设备。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述利用包括用可有效从所述表面烧蚀所述剩余晶种层的激光的通量照射所述表面。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述照射包括：用所述激光的脉冲照射所述衬底的所述表面的所选择的区域以提供所述激光的所选择的通量。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述照射包括：在步进、脉冲及重复工艺中照射所述衬底的整个表面。
14.根据权利要求13所述的方法，其中以跨所述衬底的所述表面的笔直通道实现所述 步进、脉冲及重复工艺。
15.根据权利要求13所述的方法，其中以跨所述衬底的所述表面的蛇形通道实现所述步进、脉冲及重复工艺。
16.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括与所述照射同时地利用用于收集及存储从所述衬底的所述表面移除的所述剩余晶种层的所述材料的碎片移除系统。
17.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括再回收所收集的所述剩余晶种层的所述材料。
18.一种用于在衬底的表面上制作导电迹线的方法，所述方法包括：
在所述衬底的所述表面上形成电介质层；
在所述电介质层上形成导电材料的晶种层；
在所述晶种层上形成一层光致抗蚀剂；
将所述晶种层上的所述光致抗蚀剂图案化；
在所述经图案化的光致抗蚀剂及晶种层上形成所述导电迹线；
从所述衬底移除所述光致抗蚀剂；
用可有效从所述衬底表面的除所述导电迹线以外的区域烧蚀所述晶种层的激光的通量照射所述衬底的所述表面；以及
使用碎片移除系统收集从所述衬底的所述表面移除的所述晶种层的材料，其中
所述照射包括通过所述碎片移除系统的中央开口照射所述衬底。
19.根据权利要求18所述的方法，其中：
所述衬底包括半导体；
所述电介质层包括所述半导体的氧化物或聚酰亚胺；且
所述晶种层包括铜(Cu)、钛(Ti)、钛/铜(Ti/Cu)、钛钨/铜(TiW/Cu)、钛(Ti)、铬/铜(CrCu)、镍(Ni)、钯(Pd)。
20.根据权利要求18所述的方法，其中由照射装置进行所述照射，且其中所述方法进一步包括与所述碎片移除系统相连地移动所述照射装置。
21.一种用于从衬底的表面移除剩余晶种层的设备，其包括：
置物台，其经调适以接收及固持衬底；
用于将激光束投影到所述衬底的表面上的投影构件，所述激光束以所选择的横截面积及可有效从所述衬底的所述表面移除所述剩余晶种层的材料的通量撞击所述表面；及
用于在所述投影构件的操作期间相对于彼此连续移动所述置物台及所述投影构件的构件；及
用于收集及存储从所述衬底移除的所述剩余晶种层的所述材料的收集及存储构件，
其中所述收集及存储构件安置在所述投影构件与所述衬底的所述表面之间以用于与所述投影构件相连地移动，及
其中所述收集及存储构件包括开口，以使所述激光束从其中通过。
22.根据权利要求21所述的设备，其中由所述激光束撞击的所述表面的区域彼此紧邻安置或重叠。
23.根据权利要求21所述的设备，其中就其波长、相位及偏振而言所述激光束是实质上同质的。
24.根据权利要求21所述的设备，其中所述激光束可有效震动、蒸发或烧蚀所述衬底的所述表面上的剩余晶种层。
CN201280012947.3A 2011-01-13 2012-01-11 导电晶种层的激光移除 Active CN103442840B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161432539P 2011-01-13 2011-01-13
US61/432,539 2011-01-13
PCT/US2012/020983 WO2012097092A2 (en) 2011-01-13 2012-01-11 Laser removal of conductive seed layers
US13/348,063 2012-01-11
US13/348,063 US8778799B2 (en) 2011-01-13 2012-01-11 Laser removal of conductive seed layers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103442840A CN103442840A (zh) 2013-12-11
CN103442840B true CN103442840B (zh) 2015-07-01

Family

ID=46491096

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280012947.3A Active CN103442840B (zh) 2011-01-13 2012-01-11 导电晶种层的激光移除

Country Status (8)

Country Link
US (2) US8778799B2 (zh)
EP (1) EP2663419A2 (zh)
JP (1) JP5898699B2 (zh)
KR (2) KR101706517B1 (zh)
CN (1) CN103442840B (zh)
HK (1) HK1191608A1 (zh)
TW (1) TWI502683B (zh)
WO (1) WO2012097092A2 (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112013001716B4 (de) * 2012-03-29 2019-09-12 Taiwan Green Point Enterprises Co., Ltd. Verfahren zum Herstellen von doppelseitigen Leiterplatten
US8741691B2 (en) * 2012-04-20 2014-06-03 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method of fabricating three dimensional integrated circuit
US9412702B2 (en) 2013-03-14 2016-08-09 Intel Corporation Laser die backside film removal for integrated circuit (IC) packaging
US8975177B2 (en) * 2013-03-14 2015-03-10 Intel Corporation Laser resist removal for integrated circuit (IC) packaging
US9908201B2 (en) * 2014-04-22 2018-03-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited Systems and methods for edge bead removal
US9754823B2 (en) 2014-05-28 2017-09-05 International Business Machines Corporation Substrate including selectively formed barrier layer
KR20180034551A (ko) * 2015-08-26 2018-04-04 일렉트로 싸이언티픽 인더스트리이즈 인코포레이티드 기체 흐름에 대한 레이저 스캔 시퀀싱 및 방향
WO2017052633A1 (en) * 2015-09-25 2017-03-30 Vivek Raghunathan Thin electronic package elements using laser spallation
EP3624571A1 (en) * 2018-09-14 2020-03-18 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO A process for the manufacturing of printed conductive tracks on an object and 3d printed electronics
TWI825194B (zh) * 2019-10-14 2023-12-11 雷立光國際股份有限公司 乾式晶圓回收設備
CN114554704A (zh) * 2022-03-25 2022-05-27 深圳市大族数控科技股份有限公司 线路板的制作方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5221426A (en) * 1991-11-29 1993-06-22 Motorola Inc. Laser etch-back process for forming a metal feature on a non-metal substrate
US6165892A (en) * 1998-07-31 2000-12-26 Kulicke & Soffa Holdings, Inc. Method of planarizing thin film layers deposited over a common circuit base
CN101437644A (zh) * 2006-02-23 2009-05-20 皮科德昂有限公司 涂覆方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62104692A (ja) * 1985-11-01 1987-05-15 Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd レ−ザ加工装置
JPH1099978A (ja) * 1996-09-27 1998-04-21 Hitachi Ltd レーザー加工装置
JPH1128900A (ja) * 1997-05-12 1999-02-02 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ光を用いた塗装除去方法及びレーザ処理装置
JPH11106911A (ja) 1997-10-08 1999-04-20 Canon Inc 薄膜形成装置及びそれを用いた化合物薄膜の形成法
US6262579B1 (en) * 1998-11-13 2001-07-17 Kulicke & Soffa Holdings, Inc. Method and structure for detecting open vias in high density interconnect substrates
JP2000225487A (ja) * 1999-02-08 2000-08-15 Nippon Steel Corp レーザ切断用ノズル及びレーザ切断装置
US7379483B2 (en) * 2003-03-18 2008-05-27 Loma Linda University Medical Center Method and apparatus for material processing
DE10318681B4 (de) * 2003-04-24 2006-07-06 Schott Ag Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen eines Randbereichs einer Substratschicht und zur Substratbeschichtung sowie Substrat
JP4479556B2 (ja) * 2005-03-25 2010-06-09 ソニー株式会社 レーザエッチング装置
JP4947973B2 (ja) * 2005-06-02 2012-06-06 ソニー株式会社 レーザ加工装置とその加工方法及びデブリ回収機構とその回収方法
JP2007021528A (ja) 2005-07-15 2007-02-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd レーザ加工装置およびその調整方法
US7335611B2 (en) * 2005-08-08 2008-02-26 Applied Materials, Inc. Copper conductor annealing process employing high speed optical annealing with a low temperature-deposited optical absorber layer
JP4993886B2 (ja) * 2005-09-07 2012-08-08 株式会社ディスコ レーザー加工装置
US7528069B2 (en) * 2005-11-07 2009-05-05 Freescale Semiconductor, Inc. Fine pitch interconnect and method of making
DK1948852T3 (da) 2005-11-18 2019-01-02 Luxembourg Inst Science & Tech List Hovedelektrode og fremgangsmåde til dannelse af hovedelektroden
FI124239B (fi) * 2006-02-23 2014-05-15 Picodeon Ltd Oy Elementti, jossa on sähköä johtava kalvomainen rakenne lämmittävän ja/tai jäähdyttävän vaikutuksen synnyttämiseksi sähkövirran avulla
JP2009006350A (ja) * 2007-06-27 2009-01-15 Sony Corp レーザ加工装置とその加工方法、デブリ回収機構とその回収方法、並びに表示パネルの製造方法
KR101000466B1 (ko) * 2008-04-02 2010-12-14 에이피시스템 주식회사 레이저 가공장치 및 가공방법
US8940572B2 (en) * 2009-04-21 2015-01-27 Tetrasun, Inc. Method for forming structures in a solar cell
US7994045B1 (en) 2009-09-08 2011-08-09 Amkor Technology, Inc. Bumped chip package fabrication method and structure
EP2638510B1 (en) * 2010-11-08 2019-05-22 Smartrac Investment B.V. A method for producing an rfid transponder

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5221426A (en) * 1991-11-29 1993-06-22 Motorola Inc. Laser etch-back process for forming a metal feature on a non-metal substrate
US6165892A (en) * 1998-07-31 2000-12-26 Kulicke & Soffa Holdings, Inc. Method of planarizing thin film layers deposited over a common circuit base
CN101437644A (zh) * 2006-02-23 2009-05-20 皮科德昂有限公司 涂覆方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2663419A2 (en) 2013-11-20
KR101706517B1 (ko) 2017-02-13
CN103442840A (zh) 2013-12-11
US20120184099A1 (en) 2012-07-19
WO2012097092A2 (en) 2012-07-19
TW201238002A (en) 2012-09-16
US9132511B2 (en) 2015-09-15
WO2012097092A3 (en) 2013-01-24
US8778799B2 (en) 2014-07-15
KR20140037044A (ko) 2014-03-26
KR20160012250A (ko) 2016-02-02
JP5898699B2 (ja) 2016-04-06
TWI502683B (zh) 2015-10-01
US20150014287A1 (en) 2015-01-15
JP2014504804A (ja) 2014-02-24
HK1191608A1 (zh) 2014-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103442840B (zh) 导电晶种层的激光移除
US6822191B2 (en) Method for producing a trench structure in a polymer substrate
KR20150070028A (ko) 인쇄 회로 트레이스 수리
JP6197418B2 (ja) 積層配線の形成方法、積層配線、及び電子素子
TW200919584A (en) Wiring fabricating method
JPH08116158A (ja) プリント回路板及びその製造方法
US20080289651A1 (en) Method and apparatus for wafer edge cleaning
JP2014504804A5 (zh)
JP2007516083A5 (zh)
JP2006513862A (ja) レーザを用いて電気的な回路基板を加工するための装置および方法
JPS58132952A (ja) パタ−ン形成方法
EP1183739A1 (de) Verfahren sowie eine vorrichtung zur elektrischen kontaktierung einer mit wenigstens einer dielektrischen schicht überzogenen materialoberfläche
Rumsby et al. Excimer laser patterning of thick and thin films for high-density packaging
US20030136769A1 (en) Laser ablation technique using in IC etching process
JP3106040B2 (ja) 基板表面のドライ・クリーニング・システム
TW589714B (en) Wafer scribing method and wafer scribing device
JP2004527923A (ja) 導体路基板の構造化方法および構造化装置
JP2003133283A (ja) 回路基板のパターニング方法
JP2808220B2 (ja) 光照射装置
US6057173A (en) Ablative bond pad formation
US10074608B2 (en) Method for manufacturing a contact bump by thermal expansion of a patterned sacrificial layer underneath a galvanic layer
Tewolde et al. Laser processing of multilayered thermal spray coatings: optimal processing parameters
Ko et al. Fabrication of inkjet printed flexible electronics by low temperature subtractive laser processing
Ko et al. Fabrication of multilayer passive electric components using inkjet printing and low temperature laser processing on polymer
JP3969085B2 (ja) 微細構造部を有する被洗浄体の洗浄方法と洗浄装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1191608

Country of ref document: HK

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: GR

Ref document number: 1191608

Country of ref document: HK