DE112005002987T5 - Laser micromachining of semiconductor devices having a plurality of wavelengths - Google Patents

Laser micromachining of semiconductor devices having a plurality of wavelengths

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DE112005002987T5
DE112005002987T5 DE112005002987T DE112005002987T DE112005002987T5 DE 112005002987 T5 DE112005002987 T5 DE 112005002987T5 DE 112005002987 T DE112005002987 T DE 112005002987T DE 112005002987 T DE112005002987 T DE 112005002987T DE 112005002987 T5 DE112005002987 T5 DE 112005002987T5
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DE112005002987T
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Kelly Portland Bruland
Robert F. Portland Hainsey
Richard Portland Harris
William J. Beaverton Jordens
Ho Wai Portland Lo
Lei Portland Sun
Yunlong Beaverton Sun
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Priority to US11/067,299 priority
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Abstract

Verfahren zur Lasermikrobearbeitung einer mehrlagigen Struktur, um in der Tiefe einen Teil eines Zielschichtmaterials zu entfernen, ohne eine merkliche Beschädigung am nahe liegenden Nicht-Ziel-Schichtmaterial der mehrlagigen Struktur zu verursachen, umfassend: A process for laser micro-machining of a multilayer structure to remove in the depth of a part of a target layer material without causing a significant damage to nearby non-target material layer of the multilayer structure comprising:
Erzeugen eines Laserimpulses mit einem Energieprofil, das aus einem ersten und einem zweiten Energieprofilteil besteht, wobei der Laserimpuls ein erstes Laserenergiemerkmal bei einer ersten Laserwellenlänge im ersten Teil des Energieprofils und ein zweites Laserenergiemerkmal bei einer zweiten Laserwellenlänge im zweiten Teil des Energieprofils umfasst; Generating a laser pulse having an energy profile which consists of a first and a second power profile part, wherein the laser pulse includes a first laser energy characteristic at a first lasing wavelength of the energy profile and a second laser energy characteristic at a second laser wavelength within the second part of the energy profile in the first part;
Richten des Laserimpulses auf das Zielschichtmaterial; Directing the laser pulse to the target layer material;
wobei das erste Laserenergiemerkmal bei der ersten Wellenlänge im ersten Teil des Energieprofils in der Tiefe einen anfänglichen Teil des Zielschichtmaterials entfernt, um einen Teil eines offenen Volumenbereichs zu bilden und Nicht-Ziel-Schichtmaterial der mehrlagigen Struktur nicht zu beschädigen; wherein the first laser power characteristic at the first wavelength an initial portion of the target layer material removed of the energy profile in the first part in the depth to form part of a open volume region and not to damage non-target layer material of the multilayer structure; und and
das zweite Laserenergiemerkmal bei der zweiten Laserwellenlänge im zweiten Teil des Energieprofils in der Tiefe einen restlichen Teil des Zielschichtmaterials entfernt, um die Bildung des offenen Volumenbereichs... the second laser energy characteristic in the depth of a remaining portion of the target layer material removed at the second laser wavelength within the second part of the energy profile to the formation of the open volume region ...

Description

  • Verwandte Anmeldung Related application
  • Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 60/635 054, eingereicht am 9. Dezember 2004. This application claims the benefit of US Provisional Patent application Ser. No. 60/635 054, filed on 9 December 2004.
  • Urheberrechtsanmerkung Copyright Note
  • © 2005 Electro Scientific Industries, Inc. Ein Teil der Offenbarung dieses Patentdokuments enthält Material, das dem Urheberrechtsschutz unterliegt. © 2005 Electro Scientific Industries, Inc. A portion of the disclosure of this patent document contains material which is subject to copyright protection. Der Urheberrechtsinhaber hat keinen Einwand gegen die Faksimilereproduktion des Patentdokuments oder der Patentoffenbarung durch irgendjemanden, wie es/sie in der Patentakte oder den Patentregistern des Patent- und Markenamtes erscheint, behält sich jedoch ansonsten absolut alle Urheberrechte vor. The copyright owner has no objection to the facsimile reproduction of the patent document or the patent disclosure by anyone as it / they appear in the patent file or the patent registers of the Patent and Trademark Office, but otherwise reserves all copyright rights whatsoever. 37 CFR § 1.71(d). 37 CFR § 1.71 (d).
  • Technisches Gebiet technical field
  • Die Erfindungen betreffen im Allgemeinen die Laserbearbeitung von mehrlagigen Werkstückmaterialien und insbesondere die Verwendung eines im Wesentlichen jitterfreien Laserenergieprofils mit mehreren Wellenlängen, das auf die Halbleiterbauelement-Mikrobearbeitung gezielt ist, um eine Bearbeitung mit hoher Qualität und eine kleinere mögliche Fleckgröße zu erreichen, in der Laserenergien bei den mehreren Wellenlängen innerhalb des Laserenergieprofils überlappen können oder dürfen. The inventions relate generally to laser processing of multilayer workpiece materials and in particular the use of a substantially jitter-free laser energy profile with a plurality of wavelengths, which is targeted to the semiconductor device micromachining, in order to achieve machining with high quality and a smaller possible spot size in the laser energy at may overlap the plurality of wavelengths within the laser energy profile or may.
  • Hintergrund der Erfindung Background of the Invention
  • Die Ausbeuten in IC-Bauelement-Fertigungsprozessen werden häufig durch Defekte beeinflusst, die sich aus Ausrichtungsschwankungen von Schichten oder Strukturen unter der Oberfläche, Teilchenverunreinigungen oder Defekten im Substratmaterial selbst ergeben. Yields in IC device fabrication processes are often influenced by defects that result from alignment variations of layers or structures beneath the surface particulate contaminants or defects in the substrate material itself. 1 1 , . 2A 2A und and 2B 2 B zeigen jeweilige elektronische Schaltungen show respective electronic circuits 10 10 eines IC-Speicherbauelements oder Werkstücks an IC memory device or workpiece 12 12 , die typischerweise in Zeilen oder Spalten hergestellt werden, so dass sie mehrere Iterationen von redundanten Schaltungselementen , Which are typically prepared in rows or columns, so that it comprises several iterations of redundant circuit elements 14 14 umfassen, wie zB Ersatzzeilen include, such as spare rows 16 16 und -spalten and columns 18 18 von Speicherzellen of memory cells 20 20 . , Mit Bezug auf Regarding 1 1 , . 2A 2A und and 2B 2 B sind die Schaltungen the circuits 10 10 auch so ausgelegt, dass sie spezielle durch einen Laser durchtrennbare Schaltungsverbindungen also designed so that they have special breakable by a laser circuit connections 22 22 zwischen elektrischen Kontakten between electrical contacts 24 24 umfassen, die entfernt werden können, um beispielsweise eine fehlerhafte Speicherzelle include that can be removed, for example, a defective memory cell 20 20 abzutrennen und gegen eine redundante Austauschzelle separate and for a redundant exchange cell 26 26 in einem Speicherbauelement wie zB einem DRAM, einem SRAM oder einem eingebetteten Speicher auszutauschen. exchange in a memory device such as DRAM, SRAM, or an embedded memory. Ähnliche Verfahren werden auch verwendet, um Verbindungen zu durchtrennen, um ein Logikprodukt, Gattermatrizes oder ASICs zu programmieren. Similar methods are also used to sever links to program a logic product, Gattermatrizes or ASICs.
  • Die Verbindungen The connections 22 22 werden mit herkömmlichen Verbindungsbreiten be with conventional link widths 28 28 von etwa 1,0 Mikrometer, Verbindungslängen of about 1.0 micrometers, link lengths 30 30 und Abständen von Element zu Element (Abständen von Mitte zu Mitte) and distances from element to element (intervals from center to center) 32 32 von etwa 1,5 Mikrometer oder weniger von benachbarten Schaltungsstrukturen oder Elementen of about 1.5 micrometers or less from adjacent circuit structures or elements 34 34 wie zB Verbindungsstrukturen such as connecting structures 36 36 entworfen. designed. Die Verbindungsabmessungen und -abstände werden von den Bauelementherstellern kontinuierlich verringert. The connection dimensions and distances are continuously reduced by the component manufacturers. Obwohl die am stärksten vorherrschenden Verbindungsmaterialien Polysilizium und ähnliche Verbindungen waren, haben die Speicherhersteller in jüngerer Zeit eine Vielfalt von besser leitenden Metallverbindungsmaterialien übernommen, die Aluminium, Kupfer, Gold, Nickel, Titan, Wolfram, Platin sowie andere Metalle, Metalllegierungen wie zB Nickelchromid, Metallnitride wie zB Titan- oder Tantalnitrid, Metallsilizide wie zB Wolframsilizid oder andere metallartigen Materialien umfassen können, jedoch nicht darauf begrenzt sind. Although the most prevalent link materials polysilicon and similar compounds were, the memory manufacturers have adopted a variety of more conductive metal compound materials, more recently, aluminum, copper, gold, nickel, titanium, tungsten, platinum and other metals, metal alloys, such as nickel chromide, metal may include such as titanium or tantalum nitride, metal silicide such as tungsten silicide or other metal-like materials include, but are not limited thereto.
  • Die Schaltung the circuit 10 10 , die Schaltungselemente , The circuit elements 14 14 oder Zellen or cells 20 20 werden auf Defekte getestet. are tested for defects. Die zum Korrigieren der Defekte zu durchtrennenden Verbindungen werden aus Bauelementtestdaten bestimmt und die Orte dieser Verbindungen werden in eine Datenbank oder ein Programm abgebildet. The to be cut to correct the defects compounds are determined from component test data and the locations of these connections are mapped into a database or program. Laserimpulse wurden für mehr als 20 Jahre verwendet, um Schaltungsverbindungen Laser pulses have been used for more than 20 years to circuit connections 22 22 zu durchtrennen. to sever. 2A 2A und and 2B 2 B zeigen einen Laserfleck show a laser spot 38 38 mit einem Fleckgrößendurchmesser with a spot size diameter 40 40 , der auf eine Verbindungsstruktur That on a connecting structure 36 36 auftrifft, die aus einer Verbindung is incident from a compound 22 22 besteht, die über einem Siliziumsubstrat is, the silicon substrate over a 42 42 und zwischen Komponentenschichten eines Passivierungsschichtstapels mit einer darüber liegenden Passivierungsschicht and between component layers of a passivation layer with an overlying passivation layer 44 44 (in (in 2A 2A , aber nicht in But not in 2B 2 B gezeigt), und einer darunter liegenden Passivierungsschicht shown), and an underlying passivation layer 46 46 (in (in 2B 2 B , aber nicht in But not in 2A 2A gezeigt) angeordnet ist. shown) is disposed. 2C 2C ist eine bruchstückhafte Querschnittsseitenansicht der Verbindungsstruktur von is a fragmentary cross-sectional side view of the connection structure of 2B 2 B , nachdem die Verbindung After the connection 22 22 durch den Laserimpuls entfernt ist. is removed by the laser pulse.
  • Der Stand der Technik verwendet Laserimpulse, die aus nur einer einzelnen Laserwellenlänge bestehen, für die Halbleiterbauelement-Verbindungsbearbeitung. The prior art uses laser pulses consist of a single laser wavelength for semiconductor device link processing. Ein einzelner Laserimpuls mit einer Wellenlänge von 1064 nm oder 1047 nm wurde für die Halbleiterspeicherchip-Verbindungsbearbeitung im Fluge umfangreich verwendet, welche das Durchtrennen von einzelnen Verbindungen mit einem einzelnen Impuls für jede Verbindung, während die Strahlpositionierungseinrichtungsbewegung nicht gestoppt wird, zur Folge hat. A single laser pulse with a wavelength of 1064 nm or 1047 nm has been widely used for the semiconductor memory chip connection processing on the fly, which has the severing of individual compounds with a single pulse for each connection, while the beam positioner movement is not stopped result. Ein Laserimpuls mit 1320 nm wurde später bei der Metallverbindungsbearbeitung bevorzugt, da er weniger Beschädigung an einem Siliziumsubstrat verursachte. A laser pulse with 1320 nm was preferred later in the metal link processing because it caused less damage to a silicon substrate. Die Verbindungsbearbeitung mit einem UV-Laserimpuls wurde auch vorgeschlagen und praktiziert. Call processing with an ultraviolet laser pulse has also been proposed and practiced. Eine Doppelimpuls-Bearbeitung von fetten (dh dicken) Kupferverbindungen wurde von einigen Benutzern versucht. A double pulse processing of fat (ie fat) copper compounds has been attempted by some users. Alle verwendeten Laserimpulse lagen bei derselben Wellenlänge. All laser pulses used were at the same wavelength.
  • Wellenlängen, die zum Minimieren der Siliziumsubstratbeschädigung und zum Verbessern eines Prozessfensters vorteilhaft sind, liegen nahe 1300 nm, wie im US-Patent Nr. 5 265 114 offenbart, das auf den Anmelder dieser Patentanmeldung übertragen ist. Wavelengths, which are beneficial for minimizing the silicon substrate damage and improving a process window, are near 1300 nm, as described in U.S. Pat. No. 5,265,114 discloses, assigned to the assignee of this patent application. Die kleinste praktische Laserstrahl-Fleckgröße bei 1300 nm ist jedoch etwa 1,7 Mikrometer. However, the smallest practical laser beam spot size at 1300 nm is about 1.7 microns. Die immer weiter schrumpfende Strukturgröße oder Verbindungsabmessungen von Halbleiterspeicherchips verlangen eine Laserstrahl-Fleckgröße von 1,4 Mikrometer und kleiner. The ever-shrinking feature size or dimensions of compound semiconductor memory chips require a laser beam spot size of 1.4 microns and smaller. Die Verwendung einer kurzen Wellenlänge im UV-Spektralbereich, wie im US-Patent Nr. 6 057 180 offenbart, das auf den Anmelder dieser Patentanmeldung übertragen ist, kann die kleine erforderliche Strahlfleckgröße liefern und eine darüber liegende Passivierungsschicht durchschneiden, erfordert jedoch, dass das Passivierungsmaterial die UV-Wellenlänge absorbiert, um das Siliziumsubstrat zu schützen. The use of a short wavelength in the UV spectral region, as described in U.S. Pat. No. 6,057,180 discloses, assigned to the assignee of this patent application, the small necessary beam spot size can provide and cut through an overlying passivation layer, but requires that the passivation absorbs the UV wavelength to protect the silicon substrate. Überdies sollte die Verbindungsstrukturkonstruktion mit der darunter liegenden Passivierungsschichtstruktur zusammenwirken, um nur eine unbedeutende Beschädigung am darunter liegenden Passivierungsmaterial zuzufügen. Moreover, the joint structure design should interact with the underlying Passivierungsschichtstruktur to inflict only a minor damage to the underlying passivation. Die Verwendung einer kurzen Wellenlänge im grünen/sichtbaren Bereich würde ein hohes Risiko für eine Beschädigung am Siliziumsubstrat aufgrund seiner hohen Absorption von Wellenlängen im grünen/sichtbaren Bereich tragen. The use of a short wavelength in the green / visible range would carry a high risk of damage to the silicon substrate due to its high absorption of wavelengths in the green / visible range.
  • Was für die Zwecke der Halbleiterbauelement-Mikrobearbeitung erwünscht ist, ist eine Reihe von speziellen Laserimpulsen, jeweils mit einem Energieprofil, das aus verschiedenen Laserwellenlängen zu verschiedenen Zeiten innerhalb des Energieprofils besteht, das auf die verschiedenen Bearbeitungseigenschaften der Schichten in der mehrlagigen Struktur ablaufgesteuert wird. Which is desirable for the purposes of the semiconductor device micromachining, is a series of special laser pulses, each with an energy profile that consists of different laser wavelengths at different times within the energy profile which is flow controlled to the different processing properties of the layers in the multilayer structure. Eine solche Energieprofilsequenz wäre ein erster Teil des Laserimpulsenergieprofils bei einer UV- oder grünen Wellenlänge, um die darüber liegende Passivierungsschicht und den oberen Teil des Verbindungsmaterials am besten zu bearbeiten, gefolgt von einem zweiten Teil des Laserimpulsenergieprofils bei einer Wellenlänge von 1,3 Mikrometer, um das restliche Verbindungsmaterial zu beseitigen, während das Risiko für eine Beschädigung an der darunter liegenden Passivierungsschicht und am darunter liegenden Siliziumwafersubstrat begrenzt wird. Such an energy profile sequence would be a first portion of the laser pulse energy profile at a UV or green wavelength to edit the overlying passivation layer and the upper part of the bonding material is best, followed by a second portion of the laser pulse energy profile at a wavelength of 1.3 microns to the residual joining material to be eliminated, while the risk of damage to the underlying passivation layer and the underlying silicon wafer substrate is limited.
  • Zusammenfassung der Erfindung Summary of the Invention
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindungen haben die Verwendung von Laserimpulsen mit verschiedenen Wellenlängen, die sich von zwei oder mehreren Lasern ausbreiten, um einen Laserimpuls mit einem Energieprofil zu bilden, das aus verschiedenen Laserwellenlängen zu verschiedenen Zeiten innerhalb des Energieprofils besteht, mit wenig oder keinem Jitter, zum Einfall auf und zur Bearbeitung von mehrlagigen Strukturen zur Folge. Preferred embodiments of the inventions, the use of laser pulses of different wavelengths, which propagate by two or more lasers to form a laser pulse with an energy profile that consists of different laser wavelengths at different times in the energy profile, with little or no jitter, for incidence on and processing of multilayer structures result. Die anderen Laserparameter können gleich oder verschieden sein. The other laser parameters may be the same or different. Die Halbleiterbauelement-Verbindungsbearbeitung wird als bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit Bezug auf das Verbindungsschneiden beschrieben. The semiconductor device call processing will be described as a preferred embodiment with reference to the connecting cutting. Die Verwendung von Laserimpulsen gemäß den Erfindungen, die mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben werden, ist auch auf andere Laserbearbeitungsvorgänge wie zB Kontaktlochbohren anwendbar. The use of laser pulses according to the inventions are described with respect to preferred embodiments, it is also applicable to other laser machining operations such as via drilling. Typischerweise liegt ein erster Teil des Laserimpulsenergieprofils bei einer kurzen Wellenlänge wie zB einer UV- oder grünen Wellenlänge und diesem folgt ein zweiter Teil des Laserimpulsenergieprofils bei einer längeren Wellenlänge wie zB einer sichtbaren oder IR-Wellenlänge. Typically, a first portion of the laser pulse energy profile at a short wavelength such as a UV or green wavelength, and this is followed by a second portion of the laser pulse energy profile at a longer wavelength such as a visible or infrared wavelength. Die Zeitverzögerung zwischen der UV/grünen Laserenergie und der sichtbaren/IR-Laserenergie ist auf der Basis des Prozesses und der Zielstruktur steuerbar. The time delay between the UV / green laser energy and the visible / IR laser energy is controlled on the basis of the process and the target structure. Die UV/grüne Laserenergie schneidet oder zerbricht die darüber liegende Passivierungsschicht und entfernt einen Teil des Verbindungsmaterials; The UV / green laser energy cuts or breaking the overlying passivation layer and removes a portion of the bonding material; dann entfernt die anschließende sichtbare/IR-Laserenergie das restliche Verbindungsmaterial. then the subsequent visible / IR laser energy removes the residual compound material. Die Verwendung der sichtbaren/IR-Laserenergie trägt viel weniger Risiko für eine Beschädigung an der darunter liegenden Passivierungsschicht. The use of the visible / IR laser energy contributes much less risk of damage to the underlying passivation layer. Da weniger sichtbare/IR-Laserenergie erforderlich ist, nachdem die Verbindungsstruktur teilweise durch den UV- oder grünen Laserimpuls bearbeitet wurde, besteht ein viel geringeres Risiko für eine Beschädigung am Siliziumwafersubstrat durch den sichtbaren/IR-Laserimpuls. Since less visible / IR laser energy is required after the connection structure was partially processed by the UV or green laser pulse, there is a much lower risk of damage to the silicon wafer substrate by the visible / IR laser pulse.
  • Die Bearbeitung einer Halbleiterbauelementverbindung gemäß den Erfindungen ist durch mehrere Merkmale oder Aspekte gekennzeichnet. The processing of a semiconductor component compound according to the inventions is characterized by a plurality of features or aspects. Das erste ist eine Bildung des Laserimpulses mit dem gewünschten Energieprofil, das aus verschiedenen Laserwellenlängen zu verschiedenen Zeiten besteht. The first is a form of the laser pulse with the desired energy profile that consists of different laser wavelengths at different times. Das Energieprofil wird gut gesteuert und es besteht wenig oder kein Zeitjitter zwischen den Laserenergien bei den verschiedenen Laserwellenlängen, um das gesamte Laserimpulsenergieprofil stabil zu halten. The energy profile is well controlled and there is little or no time jitter between the laser energy at the different laser wavelengths in order to keep the entire laser pulse energy profile stable. Das zweite ist die Auswahl von verschiedenen bevorzugten Laserenergiepegeln und Wellenlängen in verschiedenen Verbindungsbearbeitungsstufen der Verbindungsstruktur, wie zB zuerst die Verwendung der UV- oder grünen Laserenergie und anschließend die Verwendung der sichtbaren/IR-Laserenergie. The second is the selection of various preferred laser power levels and wavelengths in different call processing levels of the interconnect structure, such as the use of the first UV or green laser energy and then the use of the visible / IR laser energy. Das dritte ist ein Verbindungsbearbeitungssystem, das implementiert wird, um eine Halbleiterbauelementverbindung im Fluge mit dem Laserimpuls zu bearbeiten, der aus dem gewünschten Energieprofil und der Wellenlängenunterteilung besteht. The third is a call processing system, which is implemented to process a semiconductor component connection on the fly with the laser pulse, which consists of the desired power profile and the wavelength division.
  • Die Erfindungen ermöglichen die Bearbeitung von Verbindungen mit schmäleren Verbindungsbreiten, dichteren Abstandsgrößen, höheren Dicken-Breiten-Verhältnissen sowie komplizierteren Passivierungsschichtstrukturen und bearbeiten zerbrechliche Passivierungsmaterialien. The inventions enable processing of links with narrower link widths, denser pitch sizes, higher thickness-breadth ratios and complicated Passivierungsschichtstrukturen and edit fragile passivation. Im Fall eines Laserimpulses, der aus UV- und sichtbarer Laserenergie besteht, bearbeitet die führende UV-Laserenergie die darüber liegende Passivierungsschicht mit einem geringeren Risiko für die Erzeugung eines großen Kraters oder das Verursachen einer Bildung von Rissen in der Passivierungsstruktur, und die nachlaufende sichtbare/IR-Laserenergie entfernt das restliche Verbindungsmaterial mit einem geringeren Risiko für eine Beschädigung an der darunter liegenden Passivierungsschicht und am Siliziumsubstrat. In the case of a laser pulse, which consists of UV and visible laser energy, the leading UV laser energy processes the overlying passivation layer with a lower risk for the generation of a large crater or causing a formation of cracks in the passivation structure, and the trailing visible / IR-laser energy removes the remaining connecting material with a lower risk of damage to the underlying passivation layer and the silicon substrate. Wenn die sichtbare Laserenergie im grünen und blauen Spektrum gewählt wird, wird die gesamte effektive Laserstrahl-Fleckgröße im Vergleich zum Stand der Technik mit Verwendung einer einzelnen Laserwellenlänge bei IR erheblich verringert. When the visible laser energy is selected in the green and blue spectrum, the total effective laser beam spot size is significantly reduced compared to the prior art using a single laser wavelength at IR. Die Parameter der UV- und IR/sichtbaren Laserenergien und ihre Zeitsteuerung kann für die besten Ergebnisse auf der Basis der Verbindungsstruktur eingestellt werden. The parameters of the UV and IR / visible laser energies and their timing can be set for the best results on the basis of the joint structure.
  • Eine im Wesentlichen jitterfreie Bildung eines Laserimpulses mit einem Energieprofil, das aus verschiedenen Laserwellenlängen besteht, stellt ein stabiles und einzigartiges Laserenergieprofil mit mehreren Energiespitzen bei verschiedenen Wellenlängen mit verringertem, gesteuerten Zeitjitter bereit. A substantially jitter-free formation of a laser pulse with an energy profile that consists of various laser wavelengths, provides a stable and unique laser energy profile with a plurality of energy peaks ready at different wavelengths with a reduced, controlled timing jitter. Das Verringern des Laserimpulsprofil-Jitters durch synchrone Ansteuersignale für die jeweiligen Generatoren der Laserenergie bei verschiedenen Wellenlängen, die Einleitung des Laserenergieaufbaus bei einer anderen Laserwellenlänge durch Injektionssteuerung oder beides ermöglicht steuerbare zeitlich verschobene Wellenlängenspitzen mit einem kurzen Abstand zwischen den Spitzen. allows reducing the laser pulse profile jitter by synchronous drive signals for the respective generators of the laser energy at different wavelengths, the introduction of laser energy structure at a different laser wavelength by injection control, or both controllable time-shifted wavelength peaks with a short distance between the peaks.
  • Zusätzliche Aspekte und Vorteile sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen ersichtlich, die mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen vor sich geht. Additional aspects and advantages will be apparent from the following detailed description of preferred embodiments, which proceeds with reference to the accompanying drawings on.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen Brief Description of Drawings
  • 1 1 ist ein schematisches Diagramm eines Teils eines DRAM, das die redundante Anordnung von und programmierbare Verbindungen in einer Ersatzreihe von allgemeinen Schaltungszellen zeigt. is a schematic diagram of a portion of a DRAM showing the redundant layout of and programmable links in a spare row of generic circuit cells.
  • 2A 2A ist eine bruchstückhafte Querschnittsseitenansicht einer herkömmlichen, großen Halbleiterverbindungsstruktur, die einen Laserimpuls empfängt, der durch Impulsparameter des Standes der Technik gekennzeichnet ist. is a fragmentary cross-sectional side view of a conventional, large semiconductor link structure receiving a laser pulse characterized by pulse parameters of the prior art.
  • 2B 2 B ist eine bruchstückhafte Draufsicht auf die Verbindungsstruktur und den Laserimpuls von is a fragmentary plan view of the link structure and the laser pulse of 2A 2A zusammen mit einer benachbarten Schaltungsstruktur. together with an adjacent circuit structure.
  • 2C 2C ist eine bruchstückhafte Querschnittsseitenansicht der Verbindungsstruktur von is a fragmentary cross-sectional side view of the connection structure of 2B 2 B , nachdem die Verbindung durch den Laserimpuls des Standes der Technik entfernt ist. After the connection is removed by the laser pulse of the prior art.
  • 3 3 ist ein vereinfachtes allgemeines Blockdiagramm eines Lasersystemausführungsbeispiels, das mit zwei Laserköpfen konfiguriert ist, die durch Injektionssteuerung gekoppelt sind, deren Ausgänge verwendet werden, um einen gepulsten Laserausgangsstrahl mit einem Impulsenergieprofil zu bilden, das aus zwei verschiedenen Wellenlängen besteht. is a simplified general block diagram of a laser system embodiment which is configured with two laser heads that are coupled by the injection controller, whose outputs are used to form a pulsed laser output beam having a pulse energy profile which consists of two different wavelengths.
  • 4A 4A und and 4B 4B zeigen ein Beispiel einer Reihe von Laserenergien mit verschiedenen Laserwellenlängen, die verwendet werden, um das speziell geformte Laserimpulsenergieprofil, das in show an example of a series of laser energy with different laser wavelengths, which are used to the specially shaped laser pulse energy profile in 4C 4C gezeigt ist, zu bilden, in dem sich zwei teilweise überlappte Energiespitzen bei verschiedenen Wellenlängen von den zwei Laserköpfen von is shown to be formed, in which two partially overlapped energy peaks at various wavelengths of the two laser heads of 3 3 befinden. are located.
  • 5A 5A , . 5B 5B und and 5C 5C zeigen ein Beispiel einer Reihe von Laserenergien bei verschiedenen Laserwellenlängen, die verwendet werden, um ein speziell geformtes Laserimpulsenergieprofil von zwei nicht-überlappten Energiespitzen bei verschiedenen Wellenlängen von den zwei Laserköpfen von show an example of a series of laser energy at various laser wavelengths are used to a specially shaped laser pulse energy profile of two non-overlapping energy peaks at various wavelengths of the two laser heads of 3 3 zu bilden. to build.
  • 6A 6A ist ein vereinfachtes allgemeines Blockdiagramm eines Systems des Standes der Technik zum Kombinieren der Ausgänge von zwei gepulsten Lasern. is a simplified general block diagram of the prior art for combining the outputs of two pulsed lasers system.
  • 6B 6B ist eine Oszilloskopkurve, die die Effekte von Laserimpulsjitter zeigt, den das Laserimpuls-Kombinationssystem von is an oscilloscope trace showing the effects of Laserimpulsjitter which the laser pulse combination system of 6A 6A aufweist. having.
  • 7 7 ist eine Oszilloskopkurve, die das Laserenergieprofil zeigt, das von einem Laserimpuls-Erzeugungssystem verwirklicht wird, das gemäß den vorliegenden Erfindungen implementiert wird. is an oscilloscope trace showing the laser energy profile that is realized by a laser pulse generating system which is implemented in accordance with the present inventions.
  • 8 8th ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Laserimpuls-Erzeugungssystem-Ausführungsbeispiels, das mit synchronisierten HF-Ansteuersignalen konfiguriert ist, die an die Güteschalter von zwei Laserköpfen angelegt werden, deren Ausgänge gepulste Laserenergie bilden, die durch stabile Ausgangsenergieprofilmerkmale bei verschiedenen Wellenlängen gekennzeichnet ist. is a simplified block diagram of a laser pulse generating system embodiment which is configured with synchronized RF drive signals applied to the Q-switch of two laser heads, the outputs of which form pulsed laser energy that is characterized by stable output energy profile characteristics at various wavelengths.
  • 9A 9A und and 9B 9B zeigen alternative Implementierungen des HF-Signaltreibers von show alternative implementations of the RF signal from driver 8 8th . ,
  • Ausführliche Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen Detailed description of preferred embodiments
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele verwenden zwei Laserköpfe, von denen sich Laserimpulsenergien mit verschiedenen Wellenlängen zusammen mit anderen Laserparametern, die entweder gleich oder verschieden sind, ausbreiten, um ein speziell geformtes Laserenergieprofil mit mehreren Energiespitzen bei verschiedenen Laserwellenlängen zu bilden, um eine elektrisch leitende Verbindung auf einem integrierten Schaltungschip der in Preferred embodiments use two laser heads, one of which laser pulse energy at different wavelengths, together with other laser parameters, which are either the same or different, are spread to form a specially shaped laser energy profile with a plurality of energy peaks at different laser wavelengths to an electrically conductive connection on an integrated circuit chip in 1 1 und and 2A 2A - - 2C 2C gezeigten Art zu bearbeiten. Kind shown to work.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel hat die Verwendung von Laserenergie, die sich von einem UV-Oberwellenlängen-Laserkopf ausbreitet, am Beginn des Laserenergieprofils, was am Beginn einer Prozesszeitablaufsequenz stattfindet, gefolgt von Laserenergie von einem Laserkopf mit sichtbarer Wellenlänge, wie zB eines grünen oder blauen Lasers, zur Folge. A preferred embodiment has the use of laser energy which is propagated from a UV-harmonic wavelengths laser head, at the start of laser energy profile, which takes place at the beginning of a processing timing sequence, followed by laser energy from a laser head with a visible wavelength, such as a green or blue laser, result. Die Zeitverzögerung zwischen der UV-Laserenergiespitze und der Spitze der sichtbaren Laserenergie ist auf der Basis des Prozesses und der Zielstruktur steuerbar und kann praktisch 0 ns bis 300 ns-500 ns sein. The time delay between the UV laser energy peak and the peak of the visible laser energy is controlled on the basis of the process and of the target structure and can practically be 0 ns ns to 300 ns-500. Innerhalb des Zeitbereichs von 500 ns bewegt sich ein Strahlpositionierungssystem (nicht dargestellt) um weniger als 0,1 Mikrometer; Within the time range of 500 ns, a beam positioning system moves (not shown) to less than 0.1 microns; daher fallen die zwei Laserenergiespitzen innerhalb des Laserenergieprofils auf dieselbe Verbindungsbreite im Fluge (dh das Positionierungssystem wird in Bewegung gehalten) ein, wie im Fall eines einzelnen Laserimpulses. therefore, the two laser energy peaks fall within the laser energy profile in the same link width in flight (ie, the positioning system is kept in motion), such as in the case of a single laser pulse.
  • Aufgrund von Absorption der UV-Laserenergie durch das Passivierungsmaterial durchschneidet die UV-Laserenergie entweder direkt die über der Verbindung liegende Passivierungsschicht oder die darüber liegende Passivierungsschicht wird einer Temperaturerhöhung entlang des Laserstrahlweges ausgesetzt, was zu einem zuverlässigen und konsistenten Aufbrechen der darüber liegenden Passivierungsschicht führt, ohne Risse in der Passivierungsschichtstruktur einzuführen. Due to absorption of the UV laser energy by the passivation material, the UV laser energy cuts through either directly overlying the compound passivation layer or the passivation layer overlying exposed to an increase in temperature along the laser beam path, which leads to a reliable and consistent break-up of the passivation layer overlying without introduce cracks in the Passivierungsschichtstruktur. Dies ist besonders wichtig, wenn die Verbindungsbreite schmal ist, das Verbindungs-Dicken/Breiten-Verhältnis hoch ist und die Passivierungsschichtstruktur an der Unterseite der Verbindung schwach ist oder die Passivierungsschicht aus einem zerbrechlichen Material mit niedrigem k wie zB SiLK besteht. This is especially important when the connection width is narrow, the connection thickness / width ratio is high and the Passivierungsschichtstruktur at the bottom of the compound is weak or the passivation layer is made of a fragile material having a low k such as SiLK.
  • Die UV-Laserenergie wird derart gewählt, dass sie die darüber liegende Passivierungsschicht durchbricht und einen Teil des Verbindungsmaterials entfernt, um einen Teil eines offenen Volumenbereichs zu bilden. The UV laser energy is selected such that it breaks through the overlying passivation layer and a portion of the bonding material is removed to form part of a open volume range. Ein Teil des Verbindungsmaterials verbleibt nach der Vollendung des UV-Segments des Laserimpulsenergieprofils. A portion of the bonding material remaining after the completion of the UV segment of the laser pulse energy profile. Die Mitte des UV-Laserstrahls, wo die Laserintensität am höchsten ist, fällt nicht direkt auf die darunter liegende Passivierungsschicht und das Siliziumwafersubstrat ein; The center of the UV laser beam, where the laser intensity is highest, is not incident directly to the underlying passivation layer and the silicon wafer substrate; daher werden beide durch eine Verbindungsmaterial-"Abschirmung" gut vor einer Beschädigung durch die UV- Laserenergie geschützt. Therefore, both of which are well protected from damage by laser energy, the UV Verbindungsmaterial- by a "shield". Diese "erste Stufe" des Laserimpulsenergieprofils für die Bearbeitung von Verbindungsstrukturen durchbricht die darüber liegende Passivierungsschicht und entfernt einen Teil des Verbindungsmaterials. This "first stage" of the laser pulse energy profile for the processing of interconnect structures breaks through the overlying passivation layer and removes a portion of the bonding material. Alternativ kann Laserenergie im grünen Spektrum am Beginn des Laserimpulsenergieprofils aufgrund seines besseren Energiekopplungswirkungsgrades mit dem leitenden Verbindungsmaterial gewählt werden. Alternatively, laser energy in the green spectrum can be selected at the beginning of the laser pulse energy profile due to its better energy coupling efficiency with the conductive connecting material. Eine kurze Anstiegszeit des Laserimpulsenergieprofils am Beginn des Verbindungsprozesses ist insofern vorteilhaft, als sie die darüber liegende Passivierung schneller durchbricht, was weniger Zeit für die darunter liegende Passivierung lässt, um vor dem Aufbrechen zu reißen. A short rise time of the laser pulse energy profile at the beginning of the connection process is advantageous in that it breaks through the overlying passivation faster, leaving less time for the underlying passivation to tear before breaking up.
  • Die "zweite Stufe" des Laserimpulsenergieprofils zum Bearbeiten von Verbindungsstrukturen verwendet die längere Wellenlänge von sichtbarer grüner oder blauer Laserenergie, um das ganze restliche Verbindungsmaterial zu entfernen. The "second stage" of the laser pulse energy profile for machining connecting structures using the longer wavelength of visible green or blue laser energy, to remove all the remaining connecting material. Da die sichtbare Laserenergie nur die zweite Stufe des Verbindungsprozesses beenden muss, dh das Verbindungsmaterial, das nach dem UV-Laserimpulsprozess verbleibt, entfernen und dadurch die Bildung des offenen Volumenbereichs vollenden muss, ist die erforderliche Menge an Laserenergie viel geringer als jene, die ansonsten für die herkömmliche Verbindungsbearbeitung mit einem einzelnen Laserimpuls einer einzelnen Laserwellenlänge erforderlich wäre. Since the visible laser energy must terminate only the second stage of the bonding process, that is the compound material which remains after the UV laser pulse process to remove, and thereby complete the formation of the open volume area has the amount of laser energy required is much less than that which would otherwise for the conventional call processing would be required with a single laser pulse of a single laser wavelength. Folglich wird das Risiko für eine Beschädigung am Siliziumwafersubstrat durch den sichtbaren Laserimpuls erheblich verringert. Consequently, the risk of damage to the silicon wafer substrate by the visible laser pulse is significantly reduced. Andererseits besteht ein geringes Risiko für eine Beschädigung an der darunter liegenden Passivierungsschicht durch diesen Laserimpuls bei einer sichtbaren Wellenlänge, da das darunter liegende Passivierungsmaterial sie nicht absorbiert. On the other hand, there is little risk of damage to the underlying passivation layer by this laser pulse at a visible wavelength, since the underlying passivation material not absorbed.
  • Beide der Laserköpfe, die die Laserenergien emittieren, arbeiten vorzugsweise mit derselben Wiederholungsrate und sind gut miteinander synchronisiert. Both the laser heads, which emit laser energies preferably operate at the same repetition rate and are well synchronized. Eine typische Laserimpulswiederholungsrate für die Verbindungsbearbeitung liegt im Bereich von 1 kHz bis 200 kHz oder mehr. A typical laser pulse repetition rate for call processing is in the range of 1 kHz to 200 kHz or more. Für verschiedene Anwendungen kann die Laserimpulswiederholungsrate niedriger als 1 kHz (nicht höher als 1 Hz) oder höher als 200 kHz sein. For different applications, the laser pulse repetition rate may be lower than 1 kHz (not higher than 1 Hz) or higher than 200 kHz. Für die Verbindungsbearbeitung liegt jede der zwei oder mehr Laserenergien, aus denen das eine Laserimpulsprofil gebildet wird, im Bereich von weniger als 0,001 uJ bis etwa 20 uJ, wobei jede ihrer Dauerzeiten im Bereich von 100 fs bis einige zehn ns liegt. For the connection processing is any of two or more laser energy from which is formed a laser pulse profile, in the range of less than 0.001 uJ to about 20 uJ, each of duration times in the range of 100 fs is to several tens ns.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel hat die Verwendung eines Laserimpulsenergieprofils zur Folge, das aus Laserenergie von 1064 nm oder 1320 nm und Laserenergie ihrer zweiten oder dritten Oberwelle (532 nm und 660 nm bzw. 355 nm und 440 nm) besteht, um eine elektrisch leitende Verbindung zu durchtrennen. A further preferred embodiment has the use of a laser pulse energy profile to the sequence consisting of laser energy of 1064 nm or 1320 nm and laser energy of their second or third harmonic (532 nm and 660 nm or 355 nm and 440 nm) which is an electrically conductive connection to cut. Durch korrekte Auswahl der Energie und Zeitsteuerung jeder Laserwellenlänge, die das Laserimpulsenergieprofil bildet, kann die Verbindung durchtrennt werden, während eine Beschädigung an benachbarten Verbindungen oder am Siliziumwafersubstrat verhindert wird. By proper selection of energy and timing of each laser wavelength, which forms the laser pulse energy profile, the connection can be severed while damage to neighboring links or on the silicon wafer substrate is prevented.
  • Die Tabelle 1 stellt Absorptionsdaten für übliche Halbleiterbauelement-Verbindungsmetalle bei verschiedenen Wellenlängen dar. Table 1 shows absorption data is for conventional semiconductor device interconnect metals at different wavelengths.
  • Tabelle 1 Table 1
    Figure 00110001
  • Die Tabelle 1 gibt an, dass, wenn der ursprüngliche Energiewert, der erforderlich ist, um eine Kupferverbindung mit 1320 nm zu bearbeiten, E ist, dann mit einem Gemisch von 660 nm und 1320 nm der neue Energiewert für 1320 nm 50 % E sein kann und der Energiewert für 660 nm ungefähr 25 % E sein kann. Table 1 indicates that if the original energy value which is required to process a copper compound 1320 nm, E, then with a mixture of 660 nm and 1320 nm, the new energy value for 1320 nm can be 50% E and the energy value of 660 nm may be about 25% e. In Bezug auf eine Beschädigung an einer nahe liegenden Verbindungsstruktur besitzt die Energie bei 1320 nm die größere Fleckgröße der zwei angewendeten Energien und stellt dadurch ein größeres Risiko für eine Beschädigung dar. Für einen Strahl mit Gaußform stellt jedoch eine Energie bei 1320 nm bei 50 % E, die auf irgendeinen Teil der Verbindungsstruktur einfällt, von einem Beschädigungsgesichtspunkt eine effektive Strahlfleckgröße dar, die 80 % der Strahlfleckgröße einer Energie bei 1320 nm bei 100 % E ist. With respect to damage to an obvious interconnection structure, the energy possesses at 1320 nm, the larger spot size of the two applied energies and thereby presents a greater risk of damage. For a beam with a Gaussian shape, however, provides an energy at 1320 nm at 50% E incident on any part of the connection structure of a damage point of an effective spot size represents that 80% of the beam spot size of energy at 1320 nm at 100% e. Mit einer zweckmäßig entworfenen Fokussieroptik kann die effektive Laserstrahl-Fleckgröße der Laserenergie bei 660 nm bei 25 % E gleich der oder kleiner als die Laserstrahl-Fleckgröße der Laserenergie bei 1320 nm bei 50 % E sein. With a suitably designed focusing optics, the effective laser beam spot size of the laser energy at 660 nm at 25% E may be equal to or smaller than the laser beam spot size of the laser energy at 1320 nm at 50% E.
  • In Bezug auf die Beschädigung an einem Siliziumwafersubstrat liegt die Laserenergie bei 660 nm bei 25 % E gut unterhalb der Beschädigungsschwelle des Siliziumsubstrats. In terms of damage to a silicon wafer substrate, the laser energy is located at 660 nm at 25% E well below the damage threshold of the silicon substrate. Das Hinzufügen von weiteren 50 % E bei 1320 nm lässt ausreichend Spielraum, um das Siliziumwafersubstrat nicht zu beschädigen. The addition of a further 50% E at 1320 nm allows sufficient flexibility to not damage the silicon wafer substrate. Dieses Energieprozentsatzgemisch kann leicht für verschiedene Verbindungsstrukturen eingestellt werden. This energy percentage mixture can be easily adjusted for various interconnect structures. Es kann beispielsweise 40 %-20 % E für eine Energie bei 660 nm und 20 %-60 % für eine Energie bei 1320 nm sein. It may for example be 40% -20% E for a power at 660 nm and 20% -60% for a power at 1320 nm.
  • Andere bevorzugte Ausführungsbeispiele haben die Verwendung von verschiedenen Wellenlängengemischen zur Folge. Other preferred embodiments have the use of different wavelength mixtures result. Zusätzlich zum Gemisch von Laserenergien bei 1320 nm und 660 nm können andere Gemische auch Energien bei 1320 nm und 330 nm (seine vierte Oberwelle) oder eine Energie bei 1064 nm und eine Energie bei einer kürzeren Laserwellenlänge, wie zB 532 nm, 355 nm und 266 nm, sein, die alle die Oberwellen von Emissionen bei 1064 nm von einem Nd:YAG- oder Nd:YVO-Laser sind. In addition to the mixture of the laser energy at 1320 nm and 660 nm, other mixtures also energy at 1320 nm and 330 nm (its fourth harmonic wave) or a power at 1064 nm and a power at a shorter laser wavelength, such as 532 nm, 355 nm and 266 nm may be that all the harmonics of emission at 1064 nm from a Nd: YVO laser are: YAG or Nd.
  • Das Mischen der Grundwellenlänge mit ihrer zweiten Oberwelle ist vorteilhaft, da es die Fokussierlinsenkonstruktion vereinfacht. The mixing of the fundamental wavelength with its second harmonic is advantageous because it simplifies the Fokussierlinsenkonstruktion. Das Erzeugen einer Doppelwellenlängenlinse, die die gewünschte Strahlfleckgröße für die zwei Wellenlängen liefern kann, ist leichter, wenn die Grundwellenlänge und ihre zweite Oberwelle anstatt der Grundwellenlänge und ihre dritte oder vierte Oberwelle behandelt werden. Generating a dual wavelength lens which can provide the desired beam spot size for the two wavelengths is easier when the fundamental wavelength and its second harmonic wave to be treated instead of the fundamental wavelength and their third or fourth harmonic.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, das die Verwendung eines Gemisches von UV-Laserenergie und Laserenergie bei 1320 nm zur Folge hat, bietet insofern einen weiteren Vorteil, als die UV-Laserenergie helfen kann, die darüber liegende Passivierungsschicht direkt zu öffnen. A preferred embodiment, which has the use of a mixture of UV-laser energy and laser energy at 1320 nm resulted in so far offers a further advantage, when the UV laser energy can help to open the passivation layer overlying directly. Dies ist für die Durchtrennung von Verbindungen mit sehr schmalen Verbindungsbreiten ziemlich erwünscht. This is quite desirable for the severing of links with very narrow link widths. Der UV- Laser kann eine dritte Oberwelle eines Nd:YAG-, Yb:YAG-, Nd:YVO-, Nd:YLF-Lasers oder eines mit Nd, Yb dotierten Faserlasers bei 355 nm, 351 nm oder 349 nm oder anderen Wellenlängen im UV-Spektrum sein. The UV laser, a third harmonic of a Nd: YAG, Yb: YAG, Nd: YVO-, Nd: YLF laser or a Nd-doped, Yb fiber laser at 355 nm, 351 nm or 349 nm or other wavelengths in its UV spectrum. Der grüne Laser kann eine zweite Oberwelle eines Nd:YAG-, Yb:YAG-, Nd:YVO-, Nd:YLF-Lasers oder eines mit Nd, Yb dotierten Faserlasers bei 532 nm, 526 nm oder 523 nm oder anderen Wellenlängen im grünen Spektrum sein. The green laser, a second harmonic of a Nd: YAG, Yb: YAG, Nd: YVO-, Nd: YLF laser or a Nd-doped, Yb fiber laser at 532 nm, 526 nm or 523 nm or other wavelengths in the green its spectrum. Der blaue Laser kann eine dritte Oberwelle eines Nd:YAG- oder Nd:YLF-Lasers bei 440 nm von einer Laserquelle mit 1320 nm oder einer anderen Laserquelle sein. The blue laser, a third harmonic of a Nd: YLF laser at 440 nm from a laser source 1320 nm or other laser source: YAG or Nd. Eine kürzere Laserwellenlänge im sichtbaren Spektrum ist bevorzugt, wie zB 400 nm, da eine sichtbare Wellenlänge, die näher an der UV-Wellenlänge (355 nm) liegt, die Fokussierung der gemischten Laserenergie auf eine kleinere Strahlfleckgröße erleichtert. A shorter laser wavelength in the visible spectrum is preferred, such as 400 nm as a visible wavelength, which is closer to the UV wavelength (355 nm), facilitates the focusing of the mixed laser energy on a smaller beam spot size.
  • Andere bevorzugte Laserwellenlängengemische können grün und 1320 nm, grün und 1064 nm, 1064 nm und 1320 nm, 1064 nm und 1047 nm und 1320 nm und 1047 nm sein. Other preferred laser wavelength mixtures may be 1064 nm and 1047 nm and 1320 nm and 1047 nm and 1320 nm green, green and 1064 nm, 1064 nm and 1320 nm. Das Gemisch aus grün und 1300 nm könnte bei der Bearbeitung einer "fetten (dicken) Kupferverbindung" sehr nützlich sein, für die die Strahlfleckgröße nicht das kritischste Problem ist. The mixture of green and 1300 nm could when processing a "fat (thick) copper compound" be very useful for the spot size is not the most critical problem. Der grüne Laserimpuls beschleunigt die Erhitzung des oberen Teils der Verbindung, wodurch beim Aufbrechen der darüber liegenden Passivierung mit einem geringeren Risiko für die Erzeugung von Rissen anderswo im Passivierungsmaterial geholfen wird. The green laser pulse accelerates the heating of the upper part of the compound, thereby helping in breaking the overlying passivation with a lower risk for the generation of cracks elsewhere in the passivation material. Nachdem die grüne Laserenergie die darüber liegende Passivierungsschicht aufbricht und einen Teil des Verbindungsmaterials entfernt, beendet die Laserenergie bei 1320 nm den Verbindungsprozess. After the green laser energy breaks the overlying passivation layer and removes a portion of the bonding material, the laser energy terminates the connection process at 1320 nm. Da das restliche Verbindungsmaterial durch die grüne Laserenergie erhitzt wurde, wird die Absorption des Verbindungsmaterials bei 1320 nm erheblich verbessert, was wiederum die erforderliche Laserenergie bei 1320 nm verringert. Since the residual bonding material was heated by the green laser energy, the absorption of the bonding material at 1320 nm is greatly improved, which in turn reduces the required laser power at 1320 nm. Überdies hat das Siliziumwafersubstrat einen viel niedrigeren Absorptionskoeffizienten bei 1320 nm. Alle diese Faktoren summieren sich und führen zu einem viel geringeren Risiko für eine Beschädigung am Siliziumwafersubstrat durch die verwendete Laserenergie. Moreover, the silicon wafer substrate has a much lower absorption coefficient at 1320 nm. All these factors add up and lead to a much lower risk of damage to the silicon wafer substrate by the used laser energy. Für ein Gemisch von UV-Laserwellenlänge und blauer oder grüner Laserwellenlänge kann die UV-Wellenlänge 355 nm, 266 nm oder eine kürzere Wellenlänge sein. For a mixture of UV-laser wavelength and blue or green laser wavelength UV wavelength may be 355 nm, 266 nm or a shorter wavelength.
  • 3 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Systems shows an embodiment of a system 50 50 zur Verwendung der Ausgänge von zwei Laserköpfen for using the outputs of two laser heads 52 52 und and 54 54 , die bei verschiedenen Laserwellenlängen arbeiten, um das speziell geformte Laserausgangsimpulsenergieprofil zu bilden. That operate at different laser wavelengths to form the specially shaped laser output pulse energy profile. Das System The system 50 50 wird vorzugsweise, muss jedoch nicht mit Injektionssteuerung implementiert werden, um den Laserausgangsjitter zum Bilden eines zuverlässigen und stabilen Impulsenergieprofils zu verringern. is preferably, but need not, be implemented with injection control in order to reduce the Laserausgangsjitter for forming a reliable and stable pulse energy profile. Die Jitterverringerung ist vorteilhaft, wenn die Ausgangsenergien der zwei Laserköpfe teilweise zeitlich überlappen, um ein Laserimpulsenergieprofil mit separaten, verschiedenen Wellenlängenspitzen zu bilden. The jitter reduction is advantageous if the output energies of the two laser heads partially overlap in time, to form a laser pulse energy profile with separate different wavelength peaks. In Ausführungsbeispielen, in denen die Ausgangsenergien teilweise überlappen, besitzt das speziell geformte Energieimpulsprofil Eigenschaften, die zumindest teilweise den Eigenschaften der Ausgangsenergien der zwei Laserköpfe entsprechen. In embodiments in which the output energies partially overlap, the specially shaped energy pulse profile has properties which at least partly correspond to the characteristics of the output energies of the two laser heads. Die Quellen des und Verfahren zum Verringern des Jitters werden mit Bezug auf The sources of and methods for reducing the jitter will be with reference to 6A 6A , . 6B 6B , . 7 7 und and 8 8th nachstehend beschrieben. described below.
  • Das System The system 50 50 besteht aus zwei Laserköpfen consists of two laser heads 52 52 und and 54 54 , die einen Laserausgang emittieren. Emitting a laser output. Der Laserkopf The laser head 52 52 , der aus einem laseraktiven Material (nicht dargestellt), einer Pumpquelle (nicht dargestellt) und einer Verschlussblendenvorrichtung mit hoher Geschwindigkeit wie zB einem Güteschalter Which consists of a laser-active material (not shown), a pump source (not shown) and a shutter device with a high speed such as a Q-switch 56 56 besteht, erzeugt einen gepulsten Laserausgangsstrahl mit einem gewünschten Energieprofil. is, generates a pulsed laser output beam having a desired energy profile. Der Laserkopf The laser head 52 52 und die wahlweisen Dämpfer- and optional damper 58 58 und Strahlaufweitungs- and Strahlaufweitungs- 59 59 Komponenten bilden eine Laserschiene Components form a laser bar 60 60 , von der sich ein gepulster Ausgangsstrahl From which a pulsed output beam 62 62 von Laserenergie ausbreitet. propagating laser energy. Ebenso erzeugt ein Laserkopf Likewise, generates a laser head 54 54 , der aus einem laseraktiven Material (nicht dargestellt), einer Pumpquelle (nicht dargestellt) und einer Verschlussblendenvorrichtung wie zB einem Güteschalter Which consists of a laser-active material (not shown), a pump source (not shown) and a shutter device such as a Q-switch 66 66 besteht, einen gepulsten Laserausgangsstrahl mit einem gewünschten Energieprofil. is a pulsed laser output beam having a desired energy profile. Der Laserkopf The laser head 54 54 und die wahlweisen Dämpfer- and optional damper 68 68 und Strahlaufweitungs- and Strahlaufweitungs- 69 69 Komponenten bilden eine Laserschiene Components form a laser bar 70 70 , von der sich ein gepulster Ausgangsstrahl From which a pulsed output beam 72 72 von Laserenergie ausbreitet. propagating laser energy. Fachleute werden erkennen, dass die Laserausgangswellenlänge und andere Laserparameter die spezielle Konstruktion und Konfiguration der Komponenten der Laserköpfe Skilled persons will appreciate that the laser output wavelength and other laser parameters to the special design and configuration of the components of the laser heads 52 52 und and 54 54 vorgeben. pretend. Der Strahl The beam 62 62 des Laserausgangs der Laserschiene of the laser output of the laser rail 60 60 fällt auf einen Strahlteiler is incident on a beam splitter 74 74 ein, der in Zusammenwirkung mit einem Spiegel a, which in cooperation with a mirror 76 76 zur Injektionssteuerung einen kleinen Teil for injection control of a small part 78 78 der Energie des Laserstrahls the energy of the laser beam 62 62 auf den Laserkopf the laser head 54 54 richtet und durch direkten Durchlass den Rest der Laserenergie des Laserstrahls and directed by direct passage to the rest of the laser energy of the laser beam 62 62 zu einem Strahlkombinator a beam combiner 80 80 leitet. passes. Ein Strahl a beam 72 72 des Laserausgangs der Laserschiene of the laser output of the laser rail 70 70 , der teilweise in Reaktion auf die injizierte Laserenergie erzeugt wird, reflektiert an einem Spiegel Which is partially generated in response to the injected laser energy reflected at a mirror 84 84 zum Einfall auf den Strahlkombinator for incidence on the beam combiner 80 80 . , Der Strahlkombinator the beam combiner 80 80 empfängt die Reihe von gepulstem Laserausgang der Laserschienen receives the series of pulsed laser output of the laser bars 60 60 und and 70 70 , um einen gepulsten Ausgangsstrahl To a pulsed output beam 86 86 zu bilden, der durch ein gewünschtes Laserimpulsenergieprofil zum Einfall auf eine mehrlagige Struktur gekennzeichnet ist, die einem Mikrobearbeitungsprozess unterzogen werden soll. form, which is characterized by a desired laser pulse energy profile for incidence on a multi-layer structure which is to be subjected to a micromachining process. Ein wahlweiser Oberwellenwandler An optional harmonic converter 88 88 kann einem Strahl von Laserkopfausgangsimpulsen vor ihrem Einfall auf den Strahlkombinator can a beam of laser head output pulses before its incidence on the beam combiner 80 80 zugeordnet werden. be assigned. Die Details des Systembetriebs sowie die Details anderer Systemausführungsbeispiele werden vollständig beschrieben. The details of the system operation and the details of other system embodiments will be fully described.
  • 4A 4A , . 4B 4B und and 4C 4C zeigen ein Beispiel der Synthese des Laserimpulsenergieprofils, das durch teilweise zeitlich überlappende Laserausgänge show an example of the synthesis of the laser pulse energy profile obtained by partially temporally overlapping laser outputs 62 62 und and 72 72 gebildet wird. is formed. 4A 4A zeigt eine Reihe von Impulsspitzen shows a series of spikes 90 90 , die von der Laserschiene That from the laser rail 60 60 erzeugt werden. be generated. Das Energieprofil jeder Impulsspitze The energy profile of each pulse peak 90 90 weist eine schnelle Anstiegszeit und einen Spitzenenergiepegel has a fast rise time and a peak energy level 92 92 auf, die zum Durchbrechen von Zielverbindungsmaterial geeignet sind. which are suitable for breaking of target compound material. 4B 4B zeigt eine Reihe von Impulsspitzen shows a series of spikes 94 94 , die von der Laserschiene That from the laser rail 70 70 erzeugt werden. be generated. Die Impulsspitzen The spikes 94 94 besitzen eine längere Dauer als die Impulsspitzen have a longer duration than the pulse peaks 90 90 und sind relativ zu diesen verzögert, so dass die Reihe von Impulsspitzen and are delayed relative to the latter, so that the number of pulse peaks 90 90 und and 94 94 teilweise zeitlich überlappen kann. may partially overlap in time. Das Energieprofil von jeder Impulsspitze The energy performance of each spike 94 94 weist eine relativ allmähliche Anstiegszeit und einen Spitzenenergiepegel has a relatively gradual rise and a peak power level 96 96 auf, die zum Entfernen von Zielmaterial in der Öffnung geeignet sind, die durch Aufbrechen von Zielverbindungsmaterial gebildet wird, das durch die Impulsspitzen , which is formed by breaking up the target compound material suitable for the removal of target material in the opening formed by the spikes 90 90 verursacht wird. is caused. Die Anstiegszeit der Impulsspitzen The rise time of the pulse peaks 94 94 ist länger als jene der Impulsspitzen is longer than that of the pulse peaks 90 90 und die Energie der Impulsspitzen and the energy of the pulse peaks 94 94 ist geringer als jene der Impulsspitzen is less than that of the pulse peaks 90 90 . , Die Dauern der Impulsspitzen The durations of the spikes 90 90 und and 94 94 liegen jeweils im Bereich von etwa 1 ps bis etwa 100 ns. each lie in the range from about 1 ps to about 100 ns. 4C 4C zeigt zwei von einer Reihe von Laserimpulsprofilen shows two of a number of laser pulse profiles 98 98 , die am Ausgang des Strahlkombinators That at the output of Strahlkombinators 80 80 erzeugt werden. be generated. Der Strahlkombinator the beam combiner 80 80 kann auf Polarisation oder auf einfachem teilweisen Durchlass und Reflexion wie zB 50%-50% oder 40%-60% auf der Basis der Anforderung der Energie der Impulsspitze can be applied to polarization, or in a simple partial passage and reflection, such as 50% -50% or 40% -60% based on the requirement of the energy of the pulse peak 90 90 und der Energie der Impulsspitze and the energy of the pulse peak 94 94 basieren. based. Die relativen Positionen der Spitzen The relative positions of the tips 92 92 und and 96 96 der jeweiligen Impulsspitzen the respective spikes 90 90 und and 94 94 hängen von der Zeitverschiebung zwischen ihnen ab. depend on the time difference between them. Eine solche Zeitverschiebung kann beispielsweise durch Festlegen der zweckmäßigen verschiedenen Güteschalteraktivierungszeiten für die Laserköpfe Such a time lag, for example, by setting the appropriate different Q-switch activation times for the laser heads 52 52 und and 54 54 zusammen mit der zweckmäßigen Länge einer optischen Faser entlang des Weges "A", der in along with the appropriate length of optical fiber along the path "A", in the 3 3 gezeigt ist, verwirklicht werden. is shown to be realized. 4C 4C zeigt eine Überlappung von Impulsspitzen shows an overlapping of pulse peaks 90 90 und and 94 94 , die eine Reihe von einzelnen Impulsen That a number of individual pulses 98 98 , jeweils mit zwei Spitzen , Each with two peaks 100 100 und and 102 102 bilden, die durch die Zeiten des Auftretens und die Spitzenenergiepegel der Energieprofile der jeweiligen Impulsspitzen form by the time of occurrence and peak energy level of the energy performance of the respective spikes 90 90 und and 94 94 gekennzeichnet sind. Marked are. Die Verzögerungszeit zwischen den Spitzen The delay time between the tips 100 100 und and 102 102 liegt zwischen etwa null und etwa 500 ns. is between about zero and about 500 ns. Die Vorderflanken-Anstiegszeit der Spitze The leading edge rise time of peak 100 100 ist kürzer als etwa 10 ns und die gesamte Dauer des Laserimpulsprofils is shorter than about 10 ns and the duration of the laser pulse profile 98 98 ist länger als etwa 5 ns. is longer than about 5 ns.
  • 5A 5A , . 5B 5B und and 5C 5C zeigen ein Beispiel für die Verwendung einer Reihe von separaten Laserimpulsenergieprofilen, um einen Strahl von zeitlich nicht überlappenden gepulsten Laserausgängen show an example of the use of a series of separate laser pulse energy profiles to a beam of temporally non-overlapping pulsed laser outputs 62 62 und and 72 72 zu bilden. to build. Die Reihe von Impulsspitzen The number of spikes 90 90 von from 4A 4A und and 5A 5A sind gleich und die Reihe von Impulsspitzen are the same and the series of pulse peaks 94 94 von from 4B 4B und and 5B 5B sind gleich. are equal. Die Zeitverschiebung von entsprechenden Impulsspitzen The local time is appropriate spikes 90 90 und and 94 94 ist jedoch ausreichend groß, so dass sie nicht überlappen. but large enough so that they do not overlap. 5C 5C zeigt eine kombinierte Reihe shows a combined series 104 104 von abwechselnden, nicht überlappenden Impulsspitzen of alternating, non-overlapping pulse peaks 90 90 und Impulsspitzen and spikes 94 94 , deren jeweilige Spitzenenergiepegel Whose respective peak power level 92 92 und and 96 96 Teile von separaten, nicht überlappenden Impulsen sind. Parts of separate, non-overlapping pulses are.
  • Die Halbleiterverbindungsbearbeitung unter Verwendung eines Laserimpulsenergieprofils, das aus zwei verschiedenen Wellenlängen besteht, in verschiedenen Bearbeitungsstufen kann mit einer höheren Laserleistung oder einer höheren Laserimpulswiederholungsrate durchgeführt werden oder auf mehr als zwei verschiedene Laserwellenlängen unter Verwendung von mehreren Laserköpfen und unter Verwendung von polarisationsempfindlichen Komponenten oder anderen Komponenten als Strahlkombinator The semiconductor link processing using a laser pulse energy profile which consists of two different wavelengths, in various processing steps can be carried out with a higher laser power or a higher laser pulse repetition rate or to more than two different laser wavelengths using a plurality of laser heads and using polarization-sensitive components or other components beam combiner 80 80 erweitert werden. be extended.
  • Obwohl Verfahren des Standes der Technik zum Kombinieren von Laserimpulsen, die sich von mehreren Laserköpfen ausbreiten, existieren, gibt es keine Erörterung des Problems des Laserimpulsjitters während der Impulskombination. Although the prior art for combining of laser pulses propagating from a plurality of laser heads methods exist, there is no discussion of the problem of Laserimpulsjitters during the pulse combination. Der Laserimpulsjitter ist die zufällige Schwankung der Laserimpulszeitsteuerung relativ zum Laserimpuls-Steuersignal. The Laserimpulsjitter is the random variation of the laser pulse timing relative to the laser pulse control signal. Für einen typischen diodengepumpten Festkörper- (DPSS) Laser, der bei der Laserverbindungsbearbeitung verwendet wird, liegt der Laserimpulsjitter im Bereich von 5 ns-80 ns. For a typical diode-pumped solid state (DPSS) laser used in the laser link processing, the Laserimpulsjitter is in the range of 5 ns 80 ns. Dies bedeutet, dass man die Form des Laserimpulsenergieprofils nicht praktikabel stabilisieren kann, wenn zwei entsprechende Impulse, die sich von zwei Laserköpfen ausbreiten, um ein Ausmaß ähnlich dem Bereich des Impulsjitters zeitverschoben sind. This means that it is not practicable to stabilize the shape of the laser pulse energy profile when two corresponding pulses propagating from two lasers heads by an amount similar to the time-shifted region of the Impulsjitters.
  • Das Lösen des Problems des Laserimpulsjitters ermöglicht die Verwirklichung eines Laserimpulses mit einem Energieprofil, das aus zwei oder mehr verschiedenen Laserwellenlängen mit hoher Genauigkeit und Stabilität des Profils besteht. Solving the problem of Laserimpulsjitters enables the realization of a laser pulse with an energy profile that consists of two or more different laser wavelengths with high accuracy and stability of the profile. Die Laserenergie, die sich von zwei Laserköpfen ausbreitet und durch ein Zeitintervall im Bereich von null bis einigen hundert Nanosekunden getrennt ist, kann daher verwendet werden, um einen zusammengesetzten Laserimpuls mit einer stabileren Laserimpulsenergieprofilform zu erzeugen, die für eine Vielzahl von Anwendungen nützlich ist. The laser energy propagating two laser heads and is separated by a time interval in the range of zero to a few hundred nanoseconds can therefore be used to produce a composite laser pulse with a stable laser pulse energy profile shape which is useful for a variety of applications. Dieser Aspekt der Erfindung beseitigt im Wesentlichen den Laserausgangsjitter zwischen mehreren Laserköpfen und ermöglicht dadurch die Verwendung einer höheren Laserleistung, einer höheren Laserimpulswiederholungsrate oder einer speziell konfigurierten Laserimpulsform. This aspect of the invention eliminates the Laserausgangsjitter between a plurality of laser heads substantially and thus allows the use of higher laser power, a higher laser pulse repetition rate, or a specially configured laser pulse shape.
  • Der Laserimpulsjitter stammt hauptsächlich von zwei Quellen, der Laseransteuerelektronik und dem Laser selbst. Ein Überblick über die herkömmliche Laseransteuerelektronik legt die Ursachen des Laserimpulsjitterproblems dar, das von den nachstehend beschriebenen speziellen Erfindungen gelöst wird. The Laserimpulsjitter comes mainly from two sources, the Laseransteuerelektronik and the laser itself. An overview of the conventional Laseransteuerelektronik determines the causes of Laserimpulsjitterproblems is that is solved by the below-described specific inventions. 6A 6A zeigt ein System shows a system 110 110 des Standes der Technik, das zur Laserimpulskombination konfiguriert ist. of the prior art that is configured to the laser pulse combination. Das System The system 110 110 umfasst DPSS-Laserschienen includes DPSS laser rails 112 112 und and 114 114 , die mit akustisch-optischen (AO) Güteschaltern konfiguriert sind. That are configured with acousto-optic (AO) Q-switches. Eine elektronische Steuereinheit/Verzögerungs-Steuereinheit An electronic control unit / deceleration control unit 116 116 liefert an den Ausgängen delivers at the outputs 118 118 akustisch-optische Güteschalter-HF-Signale und Laserimpulsanforderungs-Steuersignale zu den Laserschienen acousto-optical Q-switch RF signals and laser pulse request control signals to the laser rails 112 112 und and 114 114 , die in Reaktion jeweilige gepulste Laserausgangsstrahlen , The respective laser output beams in response pulsed 130 130 und and 132 132 emittieren. emit. Der Ausgangsstrahl The output beam 130 130 breitet sich direkt zum Einfall auf einen Strahlkombinator propagates directly for incidence on a beam combiner 134 134 aus und der Ausgangsstrahl and the output beam 132 132 breitet sich durch Reflexion an einem Spiegel propagates by reflection on a mirror 136 136 zum Einfall auf den Strahlkombinator for incidence on the beam combiner 134 134 aus. out. Der Strahlkombinator the beam combiner 134 134 empfängt und kombiniert die gepulsten Laserausgangsstrahlen receives and combines the pulsed laser output beams 130 130 und and 132 132 , um einen koaxialen Strahl To a coaxial jet 138 138 von Laserimpulsen zu bilden. form of laser pulses.
  • Damit ein akustisch-optischer gütegeschalteter Festkörperlaser eine höhere Stabilität von Laserimpuls zu Laserimpuls verwirklicht, wird das akustisch-optische Güteschalter-HF-Signal nur dann begrenzt, wenn es einen vorgewählten Auslöserpunkt kreuzt, der in bevorzugten Ausführungsbeispielen ein Nullspannungspegel ist, um einen Laserimpuls abzufeuern. Thus, an acousto-optic Q-switched solid state laser realizes a higher stability of laser pulse to laser pulse, the acousto-optic Q-switch RF signal will only be limited when it crosses a preselected trigger point that is in preferred embodiments a zero voltage level to fire a laser pulse. Wenn beispielsweise die Güteschalter-HF-Signalfrequenz 48 MHz ist, ist die Zeitdifferenz zwischen zwei aufeinander folgenden Güteschalter-HF-Signal-Nulldurchgangspunkten etwa 10 ns. For example, if the Q-switch RF signal frequency is 48 MHz, the time difference between two successive Q-switch RF signal zero crossing points of about 10 ns. Da das Laserimpuls-Zeitsteueranforderungs-Steuersignal zufällig ist und zum Güteschalter-HF-Signal asynchron ist, besitzt die tatsächliche Güteschalter-HF-Signalbegrenzung, die in Reaktion auf das Laserimpuls-Zeitsteueranforderungs-Steuersignal geschieht, eine zufällige Zeitsteuerunsicherheit von 10 ns. Since the laser pulse timing demand control signal is random and is asynchronous to the Q-switch RF signal, has the effective Q-switch RF signal limiting, which is done in response to the laser pulse timing demand control signal, a random timing uncertainty of 10 ns. Wenn zwei ähnliche Laserschienen für die Impulskombination verwendet werden, ist der Impulsjitter zwischen den zwei Laserimpulsen, die sich von den Laserschienen ausbreiten, 20 ns. When two similar laser rails are used for the pulse combination, the pulse jitter between the two laser pulses propagating from the laser rails 20 ns.
  • 6B 6B zeigt den Laserimpulsjitter, der im koaxialen Laserimpulskombinationsstrahl shows the Laserimpulsjitter that the coaxial laser pulse beam combination 138 138 vorliegt, der gemäß dem Stand der Technik gebildet wird. is present, which is formed according to the prior art. Insbesondere zeigt In particular shows 6B 6B eine Oszilloskopkurve an oscilloscope 150 150 , die den koaxialen Strahl That the coaxial jet 138 138 darstellt, der durch Kombinieren von vielen Vorkommnissen eines 12 ns breiten Laserimpulses represents that by combining many occurrences of a 12 ns wide laser pulse 152 152 des Ausgangsstrahls the output beam 130 130 und eines 23 ns breiten Laserimpulses and a 23 ns wide laser pulse 154 154 des Ausgangsstrahls the output beam 132 132 gebildet wird. is formed. Die mittlere Zeitverzögerung zwischen den benachbarten 12 ns breiten und 23 ns breiten Laserimpulsen ist 60 ns und der kombinierte Laserimpulsjitter zwischen ihnen ist etwa 50 ns. The average time delay between the adjacent 12 ns wide and 23 ns wide laser pulses is 60 ns and the combined Laserimpulsjitter between them is about 50 ns. 7 7 ist eine Oszilloskopkurve is an oscilloscope trace 156 156 , die die gewünschte Laserenergieprofilform des Laserimpulses, der die Kombination des Laserausgangs That the desired laser energy profile shape of the laser pulse, the combination of the laser output 152 152 mit einer Impulsbreite von 12 ns und des Laserausgangs having a pulse width of 12 ns, and the laser output 154 154 mit einer Impulsbreite von 23 ns mit einer Zeitverzögerung von 10 ns zwischen diesen ist, zeigt. having a pulse width of 23 ns ns with a time delay of 10 therebetween, Fig. Die Laserausgänge The laser outputs 152 152 und and 154 154 von from 7 7 entsprechen den jeweiligen Laserimpulsen corresponding to the respective laser pulses 152 152 und and 154 154 , die mit Bezug auf That link to related 6B 6B beschrieben wurden, abgesehen von der Differenz in der mittleren Verzögerungszeit zwischen ihnen. have been described, apart from the difference in the average delay time between them. Es ist ersichtlich, dass der Laserimpulsjitter das Laserimpuls-Kombinationsverfahren des Standes der Technik unpraktisch macht. It can be seen that the Laserimpulsjitter makes the laser pulse combining method of the prior art impractical.
  • Um den Laserimpulsjitter, der von der Laseransteuerelektronik stammt, zu verringern, implementiert ein Ausführungsbeispiel eines Lasersystems To reduce the Laserimpulsjitter derived from the Laseransteuerelektronik, which implements an embodiment of a laser system 160 160 , das in , this in 8 8th gezeigt ist, eine Konstruktion, in der die akustisch-optischen Güteschalter, die den mehreren Lasern zugeordnet sind, durch synchronisierte Ansteuersignale angesteuert werden, die von einem gemeinsamen HF-Signaltreiber entwickelt werden. there is shown a construction in which the acousto-optic Q-switch associated with the plurality of lasers are driven by synchronized drive signals that are developed by a common RF signal driver. Das System The system 160 160 umfasst DPSS-Laserköpfe includes DPSS laser heads 162 162 und and 164 164 , die mit jeweiligen akustisch-optischen Güteschaltern , With the respective acousto-optic Q-switches 166 166 und and 168 168 konfiguriert sind. are configured. Ein Lasertreiberuntersystem A laser driver subsystem 170 170 , das aus einem Lasersteuersignaltreiber Which consists of a laser control signal driver 172 172 und einem HF-Signaltreiber and an RF signal driver 174 174 besteht, steuert die Operationen der Laserköpfe exists, controls the operations of the laser heads 162 162 und and 164 164 . , Der Lasersteuersingaltreiber the Lasersteuersingaltreiber 172 172 liefert Laserimpuls-Zeitsteueranforderungs-Steuersignale delivers laser pulse timing demand control signals 176 176 und der HF-Signaltreiber and the RF signal driver 174 174 liefert in Reaktion auf diese synchronisierte HF-Signale zu den akustisch-optischen Güteschaltern supplying in response to this synchronized RF signals to the acousto-optic Q-switches 166 166 und and 168 168 . , Ein Ultraviolettlicht-Wellenlängenwandler An ultraviolet light wavelength converter 180 180 , der zum Laserkopf That the laser head 162 162 gehört, liefert einen gepulsten UV-Laserausgangsstrahl is one that provides a pulsed UV laser output beam 182 182 und ein Wellenlängenwandler and a wavelength converter 184 184 für grünes Licht, der zum Laserkopf for green light, the laser head to the 164 164 gehört, liefert einen gepulsten grünen Laserausgangsstrahl is one that provides a pulsed green laser output beam 186 186 . , Der UV-Laserausgangsstrahl The UV laser output beam 182 182 breitet sich direkt zum Einfall auf einen Strahlkombinator propagates directly for incidence on a beam combiner 188 188 aus und der grüne Laserausgangsstrahl and the green laser output beam 186 186 breitet sich durch Reflexion an einem Spiegel propagates by reflection on a mirror 190 190 zum Einfall auf den Strahlkombinator for incidence on the beam combiner 188 188 aus. out. Der Strahlkombinator the beam combiner 188 188 , der für UV-Licht stark durchlässig und für grünes licht stark reflektierend ist, empfängt und kombiniert die UV- und grünen Laserausgangsstrahlen Which is highly reflective and highly transmissive for the green light to ultraviolet light, it receives and combines the UV and green laser output beams 182 182 und and 186 186 , um einen Strahl To a beam 192 192 von Laserimpulsen zu bilden. form of laser pulses. Verschiedene Längen von HF-Koaxialkabeln Different lengths of RF coaxial cables 194 194 und and 196 196 zwischen dem HF-Signaltreiber between the RF signal driver 174 174 und den jeweiligen akustisch-optischen Güteschaltern and the respective acousto-optic Q-switches 166 166 und and 168 168 können verwendet werden, um die Verzögerungszeit zwischen den entsprechenden Laserimpulsen der Ausgangsstrahlen can be used by the delay time between the respective pulses of the laser output beams 182 182 und and 182 182 , die sich von den verschiedenen Laserköpfen Which are derived from the various laser heads 162 162 und and 164 164 ausbreiten, vorzusehen. spread to provide.
  • Mit dieser Konstruktion werden, wenn Laserimpulse von den Laserimpuls-Zeitsteueranforderungs-Steuersignalen With this construction, when laser pulses from the laser pulse timing demand control signals 176 176 angefordert werden, beide Laserenergien aktiviert, wenn beide HF-Ansteuersignale, die an die akustisch-optischen Güteschalter both laser powers are required to be activated when both RF drive signals applied to the acousto-optic Q-switch 166 166 und and 168 168 angelegt werden, auf einem Nullspannungspegeldurchgang liegen, dh nicht zufällig relativ zum HF-Ansteuersingalpegel sind, um eine hohe Laserausgangsamplituden-Stabilität aufrechtzuerhalten. are applied, lie on a zero voltage level crossing, that is, are not randomly relative to the RF Ansteuersingalpegel to maintain a high laser output amplitude stability. Selbst wenn die Güteschalter-HF-Signalgrenze einen Zeitjitter derselben 10 ns relativ zum Laserimpuls-Zeitsteueranforderungs-Steuersignal Even if the Q-switch RF signal limit a time jitter of the same 10 ns relative to the laser pulse timing demand control signal 176 176 aufweist, besteht jedoch kein relativer Impulsjitter wie zwischen den Laserimpulsen aufgrund der Synchronisation beider HF-Ansteuersignale, die an die akustisch-optischen Güteschalter has, however, there is no relative pulse jitter as between laser pulses because of the synchronization of both RF drive signals applied to the acousto-optic Q-switch 166 166 und and 168 168 angelegt werden. are applied. Folglich ist ein stabiles Laserimpulsenergieprofil mit genauer Zeitsteuerung zwischen den Laserimpulsspitzen erreichbar. Consequently, a stable laser pulse energy profile with precise timing between the laser pulse peaks is reachable. Eine Betriebstoleranz der Laserstabilität innerhalb etwa ± 10 % ist erreichbar. A margin of operation of the laser stability within about ± 10% is achievable.
  • 9A 9A zeigt eine Implementierung des HF-Signaltreibers shows an implementation of the RF signal driver 174 174 , der aus einem HF-Signalgenerator Which consists of a RF signal generator 200 200 besteht, der ein gemeinsames Güteschalter-HF-Signal zu einem ersten HF-Treiber/Verstärker consists of a common Q-switch RF signal to a first RF driver / amplifier 202 202 und einem zweiten HF-Treiber/Verstärker and a second RF driver / amplifier 204 204 liefert. supplies. Der HF-Treiber/Verstärker The RF driver / amplifier 202 202 liefert das HF-Ansteuersignal entlang eines Koaxialkabels provides the RF drive signal along a coaxial cable 194 194 zum akustisch-optischen Güteschalter to acousto-optic Q-switch 166 166 und der HF-Treiber/Verstärker and the RF driver / amplifier 204 204 liefert das HF-Ansteuersignal entlang eines Koaxialkabels provides the RF drive signal along a coaxial cable 196 196 zum akustisch-optischen Güteschalter to acousto-optic Q-switch 168 168 . ,
  • 9B 9B zeigt eine alternative Implementierung des HF-Signaltreibers shows an alternative implementation of the RF signal driver 174 174 , der aus einem HF-Frequenzgenerator Which consists of a RF frequency generator 210 210 besteht, der ein gemeinsames Güteschalter-HF-Frequenzsignal zu einer ersten Kombination eines HF-Signalgenerators consists of a common Q-switch RF frequency signal to a first combination of an RF signal generator 212 212 und eines Verstärkers and an amplifier 214 214 und zu einer zweiten Kombination and a second combination 218 218 eines HF-Signalgenerators an RF signal generator 216 216 und eines Verstärkers and an amplifier 218 218 liefert. supplies. Der Verstärker the amplifier 214 214 liefert das HF-Ansteuersignal entlang eines Koaxialkabels provides the RF drive signal along a coaxial cable 194 194 zum akustisch-optischen Güteschalter to acousto-optic Q-switch 166 166 und der Verstärker and the amplifier 218 218 liefert das HF-Ansteuersignal entlang des Koaxialkabels provides the RF drive signal along the coaxial cable 196 196 zum akustisch-optischen Güteschalter to acousto-optic Q-switch 168 168 . , In der alternativen Implementierung verwendet der Güteschalter-HF-Signaltreiber In the alternative implementation of the Q-switch RF signal driver uses 174 174 ein gemeinsames Güteschalter-HF-Frequenzsignal als Eingangssignal in die verschiedenen HF-Signalgeneratoren a common Q-switch RF frequency signal as an input signal into the different RF signal generators 212 212 und and 214 214 und ihre jeweiligen Leistungsverstärker and their respective power amplifiers 214 214 und and 218 218 , die die verschiedenen akustisch-optischen Vorrichtungen That the various acousto-optical devices 166 166 und and 168 168 ansteuern. drive. Die Differenz der Güteschalter-HF-Signalgrenzzeiten für die verschiedenen Leistungsverstärker The difference between the Q-switch RF signal time limits for the various power amplifier 214 214 und and 218 218 können eine ganzzahlige Anzahl mal eine Hälfte der Güteschalter-HF-Frequenzzykluszeit sein. may be even a half of the Q-switch RF frequency cycle time an integer number. In diesem Fall werden alle an die verschiedenen Laserköpfe angelegten HF-Signale beim Nullspannungspegeldurchgang begrenzt, jedoch mit einer Verzögerungszeit einer ganzzahligen Anzahl mal eine Hälfte der Güteschalter-HF-Frequenzzykluszeit. In this case, all applied to the various laser heads RF signals are bounded at the zero voltage level crossing, but with a delay time of an integer number times a half of the Q-switch RF frequency cycle time. Dies ergibt eine programmierbare Verzögerungszeit zwischen den Laserimpulsen in Schritten von einigen Nanosekunden in Abhängigkeit von der Güteschalter-HF-Signalfrequenz. This results in a programmable delay time between laser pulses in increments of a few nanoseconds depending on the Q-switch RF signal frequency.
  • Fachleute werden erkennen, dass, wenn die HF-Auslösepunkte der HF-Signalgeneratoren Skilled artisans will appreciate that when the RF trigger points of RF signal generators 212 212 und and 216 216 kontinuierlich auf denselben Pegel oder verschiedene Pegel programmierbar sind, eine kontinuierlich programmierbare Verzögerungszeit zwischen der ersten und der zweiten Laserenergie verwirklicht werden kann. are continuously programmed to the same level or different levels, a continuously programmable delay time between the first and the second laser power can be realized.
  • Nachdem das Güteschalter-HF-Signal begrenzt ist, baut sich der Laserimpuls auf, wobei er vom so genannten Quantenrauschen beginnt. After the Q-switch RF signal is limited, the laser pulse is built up, wherein it starts the so-called quantum noise. Aufgrund der zufälligen Art des Quantenrauschens besteht eine zufällige Zeitschwankung im Bereich von einigen Nanosekunden bis 10 ns zwischen der Zeit der Güteschalter-HF-Signalbegrenzung und der Zeit, zu der der Laserimpuls beginnt sich aufzubauen. Because of the random nature of quantum noise is a random time variation in the range of a few nanoseconds to 10 ns between the time of Q-switch RF signal controls the time at which the laser pulse begins to build up. Um den Laserimpulsjitter, der vom Laserimpuls-Aufbauprozess stammt, zu verringern, verwendet ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einen kleinen Teil der Laserausgangsenergie von einem Laserkopf (der seinen Impulsaufbau früher begonnen hat als der andere), damit er in den anderen Laserkopf injiziert wird, so dass der andere Laserkopfimpulsaufbau ab dem injizierten Lasersignal beginnt, und dadurch den Laseraufbaujitter beseitigt. To reduce the Laserimpulsjitter, which originates from the laser pulse build process, a preferred embodiment uses a small portion of the laser output from a laser head (which started its pulse build up earlier than the other) so that it is injected into the other laser head, so that the other laser pulse build up head from the injected laser signal starts, and thereby eliminates the Laseraufbaujitter.
  • 3 3 zeigt eine Systemkonfiguration des Ausführungsbeispiels, die zwei DPSS-Laser verwendet, die durch Injektionssteuerung gekoppelt sind. shows a system configuration of the embodiment that uses two DPSS lasers, which are coupled by the injection control. Die Injektionssteuerung wird unter Verwendung eines kleinen Teils der Laserenergie des ersten Laserimpulses The injection control is carried out using a small portion of the laser energy of the first laser pulse 62 62 , der sich vom Laserkopf Extending from the laser head 52 52 (oder von der Laserschiene (Or from the laser rail 60 60 ) über einen optischen Weg ausbreitet, zur Injektion in den Laserkopf ) Propagates over an optical path, for injecting into the laser head 54 54 durchgeführt. carried out. Das Aktivieren des Güteschalters The activation of the Q-switch 66 66 des Laserkopfs of the laser head 54 54 wird gegenüber dem Aktivieren des Güteschalters is compared to the activation of the Q-switch 56 56 des Laserkopfs of the laser head 52 52 verzögert. delayed. Der optische Weg kann einen Faserlaser zum Liefern des injizierten Lasersignals umfassen. The optical path may include a fiber laser for supplying the injected laser signal. Die Länge des optischen Weges kann eingestellt werden, um die gewünschte Verzögerungszeit zwischen den zwei Laserenergien von den Laserköpfen The length of the optical path can be adjusted to the desired delay time between the two laser energies of the laser heads 52 52 und and 54 54 zu liefern. to deliver. Mit der injizierten Laserenergie des Laserkopfs With the injected laser energy of the laser head 52 52 baut sich der Laserimpuls des Laserkopfs builds the laser pulse of the laser head 54 54 vielmehr in Reaktion auf die injizierte Laserenergie als durch einen Reiz durch Quantenrauschen im Resonator auf. Rather, in response to the injected laser energy than by a stimulus by quantum noise in the resonator. Die Injektionssteuerung synchronisiert die Laserimpulse der Strahlen The injection controller synchronizes the laser pulses of radiation 62 62 und and 72 72 sehr und verringert dadurch erheblich den relativen Impulsjitter zwischen ihnen. and very significantly reduced by the relative pulse jitter between them. Die gestrichelte Linie The dotted line 220 220 in in 8 8th stellt die Injektionssteuerung der Laserköpfe , the injection control of the laser heads 162 162 und and 164 164 zur Bereitstellung eines mit beiden Lösungen für den Laserimpulsjitter implementierten Lasersystems dar. to provide one with two solutions implemented for the laser system is Laserimpulsjitter.
  • Die Grundwellenlänge des Laserkopfs The fundamental wavelength of the laser head 52 52 kann einer Oberwellenumwandlung außerhalb des Hohlraums in die zweite oder dritte Oberwellenlänge unterzogen werden, während die Injektionslaserenergie von der Grundwellenlänge abgeleitet wird, die dieselbe Laserwellenlänge wie jene des Laserkopfs a harmonic conversion outside the cavity can be subjected to the second or third harmonic wavelength, while the injection laser power is derived from the fundamental wavelength, the same laser wavelength as that of the laser head 54 54 ist. is. Die Implementierung der Oberwellenumwandlung außerhalb des Hohlraums wird unter Verwendung eines wahlweisen Oberwellenwandlers The implementation of the harmonic conversion outside the cavity is determined using a selective harmonic converter 88 88 durchgeführt, der den gepulsten Laserstrahl performed, the the pulsed laser beam 60 60 vom Laserkopf the laser head 52 52 (oder von der Laserschiene (Or from the laser rail 60 60 ) empfängt. ) Receives.
  • Die Zeitsteuerung der Aktivierung des Laserkopfs The timing of the activation of the laser head 54 54 kann relativ zu den Ausgangsimpulsen der Laserschiene can relative to the output pulses of the laser rail 60 60 derart elektronisch gesteuert werden, dass der Startpunkt von jedem der Ausgangsimpulse der Laserschiene be electronically controlled such that the start point of each of the output pulses of the laser rail 70 70 zu einer beliebigen Zeit liegen kann, die zwischen dem Startpunkt und dem Endpunkt des entsprechenden Ausgangsimpulses der Laserschiene may be at any time between the start point and the end point of the corresponding output pulse of the laser rail 60 60 liegt, wie in is, as in 4A 4A und and 4B 4B gezeigt, um dadurch die Impulsform des gebildeten Laserimpulsenergieprofils von shown, thereby the pulse shape of the laser pulse energy profile formed by 4C 4C zu ändern. to change.
  • Der Schwanz eines typischen Laserimpulses dauert selbst mit einer kürzeren vollen Impulsbreite bei halbem Maximum (FWHM) eine relativ lange Zeit. The tail of a typical laser pulse lasts even with a shorter pulse full width at half maximum (FWHM) for a relatively long time. Für einen Laserimpuls mit einer nominalen Impulsbreite (FWHM) von 5 ns kann die gesamte Laserimpulsbreite (von seinem absoluten Anfang und absoluten Ende der Laserenergie gemessen) beispielsweise nicht kürzer als 15 ns-20 ns sein. For a laser pulse having a nominal pulse width (FWHM) of 5 ns, the entire laser pulse width (as measured by its absolute beginning and the very end of the laser energy) may be, for example, not shorter than 15 ns 20 ns. Dies stellt einen im Wesentlichen breiten verfügbaren Bereich von Aktivierungszeitsteuerung eines Ausgangsimpulses des Laserkopfs This provides a substantially wide available range of activation timing of an output pulse from the laser head 54 54 bereit. ready. Wenn der optische Strahlweg des injizierten Lasersignals "A" in When the optical beam path of the injected laser signal "A" 3 3 vor der Injektion in den Laserkopf prior to injection into the laser head 54 54 länger gemacht wird, kann. is made longer can. die Verzögerung zwischen entsprechenden Ausgangsimpulsen der Laserköpfe the delay between corresponding output pulses of the laser heads 52 52 und and 54 54 erhöht werden, so dass die zwei Energiespitzen, die das gebildete Laserimpulsenergieprofil bilden, mit geringem Jitter zeitlich vollständig getrennt werden können, wie in be increased, so that the two energy peaks forming the laser pulse energy profile formed, can be temporally separated completely, low jitter, as in 5A 5A , . 5B 5B und and 5C 5C gezeigt. shown.
  • Das Lösen beider dieser Aspekte des Laserimpulsjitters ermöglicht die Erzeugung von Laserimpulsen mit einem speziell geformten Laserenergieprofil von mehreren Laserköpfen mit sehr genauer Zeitsteuerung und Profilstabilität. The release of both of these aspects of Laserimpulsjitters allows for the generation of laser pulses with a specially shaped profile laser energy of multiple laser heads with very precise timing and profile stability. Zwei Laserimpulse, die sich von verschiedenen Laserköpfen mit einer Zeitdifferenz im Bereich von Null bis einigen hundert Nanosekunden ausbreiten, können beispielsweise verwendet werden, um einen Laserimpuls mit einer genauen und stabilen Impulsprofilform oder "Laserenergieverteilung als Funktion der Zeit" zu erzeugen. Two laser pulses to several hundreds of nanoseconds propagate from different laser heads with a time difference in the range from zero, for example, be used to generate a laser pulse with an accurate and stable pulse profile shape or "laser energy distribution as a function of time." Die zwei Laserköpfe können mit verschiedenen Laserimpulsparametern, wie zB unterschiedlicher Impulsbreite, Energie pro Impuls, Strahldivergenz und verschiedenen Laserwellenlängen arbeiten. The two laser heads can work with different laser pulse parameters such as different pulse width, energy per pulse, beam divergence and different laser wavelengths. Die breite Flexibilität in der Änderung der Laserimpulsprofilform, der Verteilung der "Laserenergie als Funktion der Zeit", verschiedener Divergenzen und Wellenlängen des resultierenden Laserimpulsprofils ist ein sehr nützliches Werkzeug für eine Vielfalt von Anwendungen. The wide flexibility in the change of the laser pulse profile shape, the distribution of the "laser energy as a function of time," different divergences and wavelengths of the resulting laser pulse profile is a very useful tool for a variety of applications.
  • Die Erzeugung eines genauen und stabilen Laserimpulsenergieprofils, das aus verschiedenen Laserwellenlängen besteht, ist für die Verwendung in der Halbleiterspeicherchip-Verbindungsbearbeitung geeignet. The generation of an accurate and stable laser pulse energy profile, which consists of various laser wavelengths, is suitable for use in the semiconductor memory chip connection processing. Erhöhungen der Qualität der Verbindungsstrukturbearbeitung können beispielsweise unter Verwendung einer Laserenergie mit einer kürzeren Dauerzeit von einem ersten Laserkopf und einer Laserenergie mit einer längeren Dauerzeit von einem zweiten Laserkopf zum Bilden eines Laserimpulsprofils mit einer schnell ansteigenden Flanke und einer langen Impulsbreite oder einer Laserprofilform mit einer Spitze, die irgendwo entlang des Profils liegt, erhalten werden. Increases the quality of the connection structure editing, for example, using a laser energy having a shorter duration time of a first laser head and a laser energy with a longer duration time of a second laser head for forming a laser pulse profile with a rapidly rising edge and a long pulse width or a laser profile shape having a tip, which are located anywhere along the profile is obtained. Mit erneutem Bezug auf Returning to 4A 4A - - 4C 4C kann man, wenn die zwei Laserköpfe bei verschiedenen Laserwellenlängen arbeiten, gemäß dieser Erfindung ein Laserimpulsprofil erreichen, das beispielsweise durch eine Laserenergie bei einer UV-Wellenlänge in einem ersten gewünschten Zeitraum des Profils und eine Laserenergie bei einer grünen oder anderen Wellenlänge in einem zweiten gewünschten anderen Zeitraum des Profils gekennzeichnet ist. can, when the two laser heads operate at different laser wavelengths reach in accordance with this invention, a laser pulse profile which is desired, for example by laser energy at a UV wavelength in a first desired period of the profile and a laser energy at a green or another wavelength in a second, different period of the profile is characterized. Der vordere Teil oder die Spitze The front portion or tip 100 100 des Laserimpulsprofils the laser pulse profile 98 98 liegt beispielsweise bei der UV-Wellenlänge und der hintere Teil oder die Spitze is for example in the UV wavelength and the rear part or the tip 102 102 des Laserimpulsprofils the laser pulse profile 98 98 liegt bei der grünen Wellenlänge. is the green wavelength. Dies ist für den Verbindungsprozess aus den vorstehend beschriebenen Gründen sehr vorteilhaft. This is very beneficial for the connection process from the reasons described above. Die bevorzugten Wellenlängenkombinationen, wie zB 1064 nm und 1320 nm, UV von 355 nm und nahes IR von 1064 nm oder 1320 nm, für verschiedene Verbindungsstrukturen oder verschiedene Anwendungen sind erreichbar. The preferred wavelength combinations, such as 1064 nm and 1320 nm, UV of 355 nm and near IR of 1064 nm or 1320 nm, for various connection structures or different applications are achievable.
  • Das Anwendungssystem kann das Laserimpulsprofil, seine Energiekomponenten und Wellenlängenkomponenten weiter steuern, um andere Funktionen des Systems, wie zB die Ausrichtung des Strahls auf das Arbeitsziel, zu erleichtern. The application system, the laser pulse profile, continue to control its energy components and wavelength components, how to facilitate, for example, the orientation of the beam on the working target, other functions of the system. Zur Ausrichtung des Strahls auf das Arbeitsziel kann das System beispielsweise nur den grünen Energieteil des Laserimpulsprofils oder nur den UV Laserenergieteil aktivieren, während der andere Teil des Energieprofils nicht aktiviert wird, um den Kontrast und verbessern und den Rauschabstand der Reflexion an einer Zielstruktur zu erhöhen, wodurch die Ausrichtungsgenauigkeit erhöht wird. For the alignment of the beam to the working target, the system can, for example, activate only the green energy portion of the laser pulse profile or only the UV laser energy part, while the other part of the energy profile is not activated to improve the contrast and and to increase the signal to noise ratio of the reflection at a target structure, whereby the alignment accuracy is increased. Für die Verbindungsbearbeitung macht das System von der Laserimpuls-Energieprofilierungsfähigkeit vollen Gebrauch. For call processing, the system makes full use of the laser pulse energy profiling capability.
  • Für Fachleute wird es offensichtlich sein, dass viele Änderungen an den Details der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele vorgenommen werden können, ohne von den zugrunde liegenden Prinzipien der Erfindungen abzuweichen. For professionals, it will be obvious that many changes may be made to the details of the embodiments described above without departing from the underlying principles of the inventions. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindungen sollte daher nur durch die folgenden Ansprüche festgelegt werden. The scope of the present invention should be defined only by the following claims.
  • Zusammenfassung Summary
  • Ein speziell geformtes Laserimpulsenergieprofil ( A specially shaped laser pulse energy profile ( 98 98 , . 104 104 , . 156 156 ), das durch verschiedene Laserwellenlängen zu verschiedenen Zeiten des Profils gekennzeichnet ist, stellt verringerten, gesteuerten Jitter bereit, um eine Halbleiterbauelement-Mikrobearbeitung zu ermöglichen, die eine Bearbeitung mit hoher Qualität und eine kleinere mögliche Fleckgröße erreicht. ), Which is characterized by different laser wavelengths at different times of the profile, provides reduced, controlled jitter to enable a semiconductor device micromachining, which achieves a processing with high quality and a smaller spot size possible.

Claims (50)

  1. Verfahren zur Lasermikrobearbeitung einer mehrlagigen Struktur, um in der Tiefe einen Teil eines Zielschichtmaterials zu entfernen, ohne eine merkliche Beschädigung am nahe liegenden Nicht-Ziel-Schichtmaterial der mehrlagigen Struktur zu verursachen, umfassend: Erzeugen eines Laserimpulses mit einem Energieprofil, das aus einem ersten und einem zweiten Energieprofilteil besteht, wobei der Laserimpuls ein erstes Laserenergiemerkmal bei einer ersten Laserwellenlänge im ersten Teil des Energieprofils und ein zweites Laserenergiemerkmal bei einer zweiten Laserwellenlänge im zweiten Teil des Energieprofils umfasst; A process for laser micro-machining of a multilayer structure to remove in the depth of a part of a target layer material without a significant damage to cause the nearby non-target layer material of the multilayer structure, comprising: generating a laser pulse having an energy profile of a first and is a second power profile part, wherein the laser pulse includes a first laser energy characteristic at a first lasing wavelength of the energy profile and a second laser energy characteristic at a second laser wavelength within the second part of the energy profile in the first part; Richten des Laserimpulses auf das Zielschichtmaterial; Directing the laser pulse to the target layer material; wobei das erste Laserenergiemerkmal bei der ersten Wellenlänge im ersten Teil des Energieprofils in der Tiefe einen anfänglichen Teil des Zielschichtmaterials entfernt, um einen Teil eines offenen Volumenbereichs zu bilden und Nicht-Ziel-Schichtmaterial der mehrlagigen Struktur nicht zu beschädigen; wherein the first laser power characteristic at the first wavelength an initial portion of the target layer material removed of the energy profile in the first part in the depth to form part of a open volume region and not to damage non-target layer material of the multilayer structure; und das zweite Laserenergiemerkmal bei der zweiten Laserwellenlänge im zweiten Teil des Energieprofils in der Tiefe einen restlichen Teil des Zielschichtmaterials entfernt, um die Bildung des offenen Volumenbereichs zu vollenden und das Nicht-Ziel-Schichtmaterial in einer Nähe unter dem oder benachbart zum offenen Volumenbereich nicht zu beschädigen. and the second laser power characteristic at the second laser wavelength within the second part of the energy profile away in the depth of a remaining portion of the target layer material to complete the formation of the open volume region and the non-target layer material in a vicinity below or not adjacent to the open volume area to to damage.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mehrlagige Struktur eine elektrisch leitende Verbindung umfasst, die zwischen einer oberen Passivierungsschicht und einer unteren Passivierungsschicht in einem Stapel angeordnet ist; The method of claim 1, wherein the multilayer structure comprises an electrically conductive connection that is disposed between an upper passivation layer and a bottom passivation layer in a stack; und wobei der anfängliche Teil des Zielschichtmaterials einen Bereich der oberen Passivierungsschicht umfasst, der restliche Teil des Zielschichtmaterials einen Bereich der elektrisch leitenden Verbindung umfasst und das Nicht-Ziel-Schichtmaterial einen Bereich der unteren Passivierungsschicht in einer Nähe unter dem offenen Volumenbereich umfasst. and wherein the initial part of the target layer material comprises a portion of the upper passivation layer, the remaining portion of the target layer material comprises a portion of the electrically conductive compound and the non-target layer material comprises a portion of the lower passivation layer in a vicinity below the open volume range.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die obere Passivierungsschicht und die elektrisch leitende Verbindung einander an einer Grenzfläche berühren, und wobei der anfängliche Teil des entfernten Zielschichtmaterials ferner einen Teil umfasst, der vom Bereich der leitenden Verbindung an der Grenzfläche entfernt wird. The method of claim 2, wherein the upper passivation layer and the electrically conductive connection contact each other at an interface, and wherein the initial part of the remote target layer material further comprises a portion which is removed from the area of ​​the conductive compound at the interface.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die erste Laserenergie eine Menge ist, die die obere Passivierungsschicht durchbricht, ohne die benachbarte obere Passivierungsschichtstruktur zu zerbrechen. The method of claim 2, wherein the first laser power is a quantity which breaks through the upper passivation layer, without breaking the adjacent upper Passivierungsschichtstruktur.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die erste Wellenlänge innerhalb des Ultraviolett-Wellenlängenbereichs liegt. The method of claim 4, wherein the first wavelength is within the ultraviolet wavelength range.
  6. Verfahren nach Anspruch 2, wobei eine oder mehrere der oberen und der unteren Passivierungsschicht aus Materialien mit niedrigem k bestehen. The method of claim 2, wherein one or more of the upper and the lower passivation layer are made of materials with low k.
  7. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die elektrisch leitende Verbindung Aluminium, Kupfer, Gold, Nickel, Titan, Wolfram, Platin, Nickelchromid, Titan, Tantalnitrid, Wolframsilizid oder andere metallartige Materialien umfasst. The method of claim 2, wherein the electrically conductive compound of aluminum, copper, gold, nickel, titanium, tungsten, platinum, nickel chromide, titanium, tantalum nitride, tungsten silicide, or other metal-like materials comprising.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Wellenlänge einer effektiven Laserstrahl-Fleckgröße entspricht, die eine Oberflächenabmessung des offenen Volumenbereichs definiert. The method of claim 1, wherein the first wavelength of an effective laser beam spot size corresponds to that defines a surface dimension of the open volume range.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Wellenlänge innerhalb des sichtbaren oder Infrarot-Wellenlängenbereichs liegt und wobei das Nicht-Ziel-Schichtmaterial in einer Nähe unter dem offenen Volumenbereich für die erste Wellenlänge im Wesentlichen durchlässig ist und dadurch keiner merklichen Beschädigung in Reaktion auf die erste Wellenlänge unterzogen wird. The method of claim 1, wherein the first wavelength is within the visible or infrared wavelength range, and wherein the non-target layer material in a vicinity is transparent under the open volume range for the first wavelength substantially and thus no noticeable damage in response to the first wavelength is subjected.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zweite Wellenlänge innerhalb des sichtbaren oder Infrarot-Wellenlängenbereichs liegt und wobei das Nicht-Ziel-Schichtmaterial in einer Nähe unter dem offenen Volumenbereich für die zweite Wellenlänge im Wesentlichen durchlässig ist und dadurch keiner merklichen Beschädigung in Reaktion auf die zweite Wellenlänge unterzogen wird. The method of claim 1, wherein said second wavelength is within the visible or infrared wavelength range, and wherein the non-target layer material in a vicinity is transparent under the open volume range for the second wavelength substantially and thus no noticeable damage in response to the second wavelength is subjected.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Nicht-Ziel-Schichtmaterial eine Beschädigungsschwelle aufweist, die erste Wellenlänge innerhalb des Ultraviolett-Wellenlängenbereichs liegt und die erste Wellenlänge vom Nicht-Ziel-Schichtmaterial absorbiert wird, jedoch eine erste Laserenergiemenge aufweist, die unter der Beschädigungsschwelle des Nicht-Ziel-Schichtmaterials liegt. The method of claim 1, wherein the non-target layer material has a damage threshold, the first wavelength is within the ultraviolet wavelength range and the first wavelength is absorbed by the non-target layer material, but having a first amount of laser energy, under the damage threshold of the non- target layer material is.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, wobei: der Laserimpuls ein hauptsächlich gaußförmiges Strahlenergieprofil mit einem zentralen Bereich aufweist und die höchsten Energiemengen des Energieprofils im zentralen Bereich konzentriert sind; The method of claim 1, wherein: the laser pulse has a predominantly Gaussian beam energy profile with a central region, and the highest amount of energy of the energy profile are concentrated in the central region; die mehrlagige Struktur eine Passivierungsschicht umfasst, die zwischen einer elektrisch leitenden Verbindung und einem Substrat angeordnet ist, wobei die elektrisch leitende Verbindung einen Teil des Zielschichtmaterials umfasst und eine Breite aufweist; the multilayer structure comprises a passivation layer disposed between an electrically conductive compound and a substrate, wherein the electrically conductive connection comprises a portion of the target material layer and having a width; und das Nicht-Ziel-Material die Passivierungsschicht umfasst und die Breite der elektrisch leitenden Verbindung bewirkt, dass sie als Abschirmung fungiert, die eine Beschädigung an der Passivierungsschicht durch die höchsten Energiemengen des ersten Laserausgangs verhindert. and the non-target material comprises the passivating layer and causes the width of the electrically conductive connection, that it acts as a shield that prevents damage to the passivation layer by the highest amounts of energy of the first laser output.
  13. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Laserimpuls eine Vorderflanken-Anstiegszeit von kürzer als 10 ns und eine Gesamtdauer von länger als 5 ns aufweist. The method of claim 1, wherein the laser pulse has a leading edge rise time shorter than 10 ns and a total duration of more than 5 ns.
  14. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Laserenergiemerkmal 1 ps bis 50 ns dauert, das zweite Laserenergiemerkmal 1 ps bis 50 ns dauert. The method of claim 1, wherein the first laser power characteristic takes 1 ps to 50 ns, the second laser energy feature takes 1 ps to 50 ns.
  15. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste und das zweite Energiemerkmal jeweilige erste und zweite Laserenergiespitzen umfassen und wobei die erste Laserenergiespitze und die zweite Laserenergiespitze um eine Zeitverzögerung im Bereich von null bis 300 ns getrennt sind. The method of claim 1, wherein said first and second energy feature respective first and second laser energy peaks, and wherein the first laser and the second laser energy peak energy peak ns separated by a time delay in the range of zero to 300 bar.
  16. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste und die zweite Laserwellenlänge innerhalb der Infrarot- bis Ultraviolett-Wellenlängenbereiche liegen, einschließlich 1,32 μm, 1,30 μm, 1,064 μm, 1,053 μm, 1,047 μm und ihrer jeweiligen zweiten, dritten und vierten Oberwellen. The method of claim 1, wherein the first and second laser wavelength within the infrared, are to ultraviolet wavelength regions, including 1.32 microns, 1.30 microns, 1.064 microns, 1.053 microns, 1.047 microns and their respective second, third and fourth harmonics ,
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die erste und die zweite Laserwellenlänge gleich sind. The method of claim 16, wherein the first and second laser wavelength are equal.
  18. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die erste Laserwellenlänge kürzer ist als die zweite Laserwellenlänge. The method of claim 16, wherein the first laser wavelength is shorter than the second laser wavelength.
  19. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Laserenergie etwa 0,001 uJ bis 20 uJ ist und die zweite Laserenergie etwa 0,001 uJ bis etwa 20 uJ ist. The method of claim 1, wherein the first laser power is about 0.001 to 20 uJ uJ and the second laser power is from about 0.001 to about 20 uJ uJ.
  20. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Laserimpulswiederholungsrate etwa 1 Hz bis etwa 200 kHz ist. The method of claim 1, wherein the laser pulse repetition rate is about 1 Hz to about 200 kHz.
  21. Verfahren zur Lasermikrobearbeitung einer mehrlagigen Struktur, um in der Tiefe einen Teil eines Zielschichtmaterials zu entfernen, ohne eine merkliche Beschädigung am nahe liegenden Nicht-Ziel-Schichtmaterial der mehrlagigen Struktur zu verursachen, umfassend: Richten eines ersten Laserausgangs mit einer ersten Wellenlänge mit einer ersten Laserenergie zum Einfall auf das Zielschichtmaterial, wobei die erste Wellenlänge und die erste Laserenergie zusammenwirken, um in der Tiefe einen anfänglichen Teil des Zielschichtmaterials zu entfernen, um einen Teil eines offenen Volumenbereichs zu bilden und das Nicht-Ziel-Schichtmaterial der mehrlagigen Struktur nicht zu beschädigen; A process for laser micro-machining of a multilayer structure to remove in the depth of a part of a target layer material without a significant damage to cause the nearby non-target layer material of the multilayer structure, comprising: directing a first laser output having a first wavelength with a first laser energy for incidence on the target layer material, said cooperating first wavelength and the first laser power to remove in the depth of an initial portion of the target layer material to form a part of a open volume region and not to damage the non-target layer material of the multilayer structure; und Richten eines zweiten Laserausgangs mit einer zweiten Wellenlänge und einer zweiten Laserenergie zum Einfall auf das Zielschichtmaterial, wobei die zweite Wellenlänge und die zweite Laserenergie zusammenwirken, um in der Tiefe einen restlichen Teil des Zielschichtmaterials zu entfernen, um die Bildung des offenen Volumenbereichs zu vollenden und das Nicht-Ziel-Schichtmaterial in einer Nähe unter dem oder benachbart zum offenen Volumenbereich nicht zu beschädigen. and directing a second laser output having a second wavelength and a second laser energy to be incident on the target layer material, said cooperating second wavelength and the second laser energy to remove in the depth of a remaining portion of the target layer material to complete the formation of the open volume region and not to damage the non-target layer material in a close below or adjacent to the open volume range.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei die mehrlagige Struktur eine elektrisch leitende Verbindung umfasst, die zwischen einer oberen Passivierungsschicht und einer unteren Passivierungsschicht in einem Stapel angeordnet ist; The method of claim 21, wherein the multilayer structure comprises an electrically conductive connection that is disposed between an upper passivation layer and a bottom passivation layer in a stack; und wobei der anfängliche Teil des Zielschichtmaterials einen Bereich der oberen Passivierungsschicht umfasst, der restliche Teil des Zielschichtmaterials einen Bereich der elektrisch leitenden Verbindung umfasst und das Nicht-Ziel-Schichtmaterial einen Bereich der unteren Passivierungsschicht in einer Nähe unter dem offenen Volumenbereich umfasst. and wherein the initial part of the target layer material comprises a portion of the upper passivation layer, the remaining portion of the target layer material comprises a portion of the electrically conductive compound and the non-target layer material comprises a portion of the lower passivation layer in a vicinity below the open volume range.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei die obere Passivierungsschicht und die elektrisch leitende Verbindung einander an einer Grenzfläche berühren, und wobei der anfängliche Teil des entfernten Zielschichtmaterials ferner einen Teil umfasst, der aus dem Bereich der leitenden Verbindung an der Grenzfläche entfernt wird. The method of claim 22 wherein the upper passivation layer and the electrically conductive connection contact each other at an interface, and wherein the initial part of the remote target layer material further comprises a portion which is removed from the area of ​​the conductive compound at the interface.
  24. Verfahren nach Anspruch 22, wobei die erste Laserenergie eine Menge ist, die die obere Passivierungsschicht durchbricht, ohne die benachbarte obere Passivierungsschichtstruktur zu zerbrechen. The method of claim 22, wherein the first laser power is a quantity which breaks through the upper passivation layer, without breaking the adjacent upper Passivierungsschichtstruktur.
  25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei die erste Wellenlänge innerhalb des Ultraviolett-Wellenlängenbereichs liegt. The method of claim 24, wherein the first wavelength is within the ultraviolet wavelength range.
  26. Verfahren nach Anspruch 21, wobei die erste Wellenlänge innerhalb des sichtbaren oder Infrarot-Wellenlängenbereichs liegt und wobei das Nicht-Ziel-Schichtmaterial in einer Nähe unter dem offenen Volumenbereich für die erste Wellenlänge im Wesentlichen durchlässig ist und dadurch keiner merklichen Beschädigung in Reaktion auf die erste Wellenlänge unterzogen wird. The method of claim 21, wherein the first wavelength is within the visible or infrared wavelength range, and wherein the non-target layer material in a vicinity is transparent under the open volume range for the first wavelength substantially and thus no noticeable damage in response to the first wavelength is subjected.
  27. Verfahren nach Anspruch 21, wobei die zweite Wellenlänge innerhalb des sichtbaren oder Infrarot-Wellenlängenbereichs liegt und wobei das Nicht-Ziel-Schichtmaterial in einer Nähe unter dem offenen Volumenbereich für die zweite Wellenlänge im Wesentlichen durchlässig ist und dadurch keiner merklichen Beschädigung in Reaktion auf die zweite Wellenlänge unterzogen wird. The method of claim 21, wherein said second wavelength is within the visible or infrared wavelength range, and wherein the non-target layer material in a vicinity is transparent under the open volume range for the second wavelength substantially and thus no noticeable damage in response to the second wavelength is subjected.
  28. Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Nicht-Ziel-Schichtmaterial eine Beschädigungsschwelle aufweist, die erste Wellenlänge innerhalb des Ultraviolett-Wellenlängenbereichs liegt und die erste Wellenlänge vom Nicht-Ziel-Schichtmaterial absorbiert wird, aber eine erste Laserenergiemenge aufweist, die unter der Beschädigungsschwelle des Nicht-Ziel-Schichtmaterials liegt. The method of claim 21, wherein the non-target layer material has a damage threshold, the first wavelength is within the ultraviolet wavelength range and the first wavelength is absorbed by the non-target layer material, but having a first amount of laser energy, under the damage threshold of the non- target layer material is.
  29. Verfahren nach Anspruch 21, wobei: der erste Laserausgang ein hauptsächlich gaußförmiges Strahlenergieprofil mit einem zentralen Bereich aufweist und die höchsten Energiemengen des Energieprofils im zentralen Bereich konzentriert sind; The method of claim 21, wherein: the first laser output having a Gaussian beam energy profile mainly with a central region, and the highest amount of energy of the energy profile are concentrated in the central region; die mehrlagige Struktur eine Passivierungsschicht umfasst, die zwischen einer elektrisch leitenden Verbindung und einem Substrat angeordnet ist, wobei die elektrisch leitende Verbindung einen Teil des Zielschichtmaterials umfasst und eine Breite aufwest; the multilayer structure comprises a passivation layer disposed between an electrically conductive compound and a substrate, wherein the electrically conductive connection comprises a portion of the target material layer and aufwest a width; und das Nicht-Ziel-Material die Passivierungsschicht umfasst und die Breite der elektrisch leitenden Verbindung bewirkt, dass sie als Abschirmung fungiert, die eine Beschädigung an der Passivierungsschicht durch die höchsten Energiemengen des ersten Laserausgangs verhindert. and the non-target material comprises the passivating layer and causes the width of the electrically conductive connection, that it acts as a shield that prevents damage to the passivation layer by the highest amounts of energy of the first laser output.
  30. Verfahren nach Anspruch 21, wobei der erste und der zweite Laserausgang jeweilige erste und zweite Energiespitzen umfassen, die durch eine Zeitverzögerung getrennt sind, und ferner umfassend das Bilden eines Strahls, der durch ein Laserimpulsprofil mit separaten charakteristischen Merkmalen gekennzeichnet ist, die zumindest teilweise der ersten und zweiten Energiespitze entsprechen. The method of claim 21, wherein the first and second laser output respective first and second energy peaks include, separated by a time delay, and further comprising forming a beam is characterized by a laser pulse profile with separate characteristics, which at least partially the first and second energy peak respectively.
  31. Verfahren zum Erzeugen eines Laserimpulses mit einem stabilen Energieprofil mit einem ersten Laserenergiemerkmal bei einer ersten Laserwellenlänge in einem ersten Teil des Profils und einem zweiten Laserenergiemerkmal bei einer zweiten Laserwellenlänge in einem zweiten Teil des Profils, umfassend: Vorsehen eines ersten Laserkopfs, von dem sich erste Laserenergie mit einer ersten Wellenlänge, die durch ein erstes Energieprofilmerkmal gekennzeichnet ist, in Reaktion auf ein erstes Ansteuersignal ausbreitet, und eines zweiten Laserkopfs, von dem sich zweite Laserenergie mit einer zweiten Wellenlänge, die durch ein zweites Energieprofilmerkmal gekennzeichnet ist, in Reaktion auf ein zweites Ansteuersignal ausbreitet, wobei das erste und das zweite Ansteuersignal synchron in Reaktion auf ein Taktbefehlssignal entwickelt werden und dadurch relativen Jitter in einem Bereich aufweisen, der in eine Betriebstoleranz eingeschränkt ist; A method for generating a laser pulse with a stable energy profile with a first laser energy characteristic at a first laser wavelength in a first part of the profile and a second laser energy characteristic at a second laser wavelength in a second part of the profile, comprising: providing a first laser head from which first laser power having a first wavelength, which is characterized by a first energy profile feature spreads in response to a first control signal, and a second laser head from which second laser energy at a second wavelength, which is characterized by a second energy profile feature, in response to a second control signal propagates, wherein the first and the second drive signal in synchronism developed in response to a clock command signal and thereby have relative jitter in a region which is limited to an operational tolerance; Herstellen einer Verzögerung zwischen der ersten und der zweiten Laserenergie; Producing a delay between the first and the second laser power; und Bilden eines Laserausgangsimpulses, der durch Ausgangsimpulsenergieprofilmerkmale gekennzeichnet ist, die zumindest teilweise dem ersten und dem zweiten Energieprofilmerkmal entsprechen, wobei die Ausgangsimpulsenergieprofilmerkmale zeitlich durch die zwischen der ersten und der zweiten Laserenergie hergestellte Verzögerung getrennt sind. and forming a laser output pulse is characterized by output pulse energy profile features which at least partially correspond to the first and second energy profile characteristic, wherein the output pulse energy profile features are separated in time by the established between the first and the second laser power delay.
  32. Verfahren nach Anspruch 31, wobei der erste Laser die erste Laserenergie mit einer ersten Wellenlänge emittiert und der zweite Laser die zweite Laserenergie mit einer zweiten Wellenlänge, die von der ersten Wellenlänge verschieden ist, emittiert. The method of claim 31, wherein the first laser emits the first laser energy at a first wavelength and the second laser, the second laser energy at a second wavelength which is different from the first wavelength emitted.
  33. Verfahren nach Anspruch 31, welches ferner das Richten des Laserausgangsimpulses zum Einfall auf eine mehrlagige Struktur zum Entfernen von Zielschichtmaterial umfasst, und wobei der Ausgangsimpuls nacheinander einen anfänglichen Teil eines Bereichs des Zielschichtmaterials durchbricht und einen restlichen Teil eines Bereichs des Zielschichtmaterials entfernt. The method of claim 31, further comprising directing the laser output pulse for incidence on a multi-layered structure for removing target layer material, and wherein the output pulse successively breaks through an initial portion of a region of the target layer material, and a remaining part of an area of ​​the target layer material removed.
  34. Verfahren nach Anspruch 33, wobei das Zielschichtmaterial eine elektrisch leitende Verbindung umfasst. The method of claim 33, wherein the target layer material comprises an electrically conductive connection.
  35. Verfahren nach Anspruch 34, wobei die erste und die zweite Wellenlänge innerhalb des Ultraviolett-, sichtbaren oder Infrarot-Wellenlängenbereichs liegen und die erste Wellenlänge kürzer ist als die zweite Wellenlänge. The method of claim 34, wherein the first and second wavelength within the ultraviolet, visible or infrared wavelength range are, and the first wavelength is shorter than the second wavelength.
  36. Verfahren nach Anspruch 34, wobei die erste und die zweite Wellenlänge innerhalb des Ultraviolett-, sichtbaren oder Infrarot-Wellenlängenbereichs liegen und die erste und die zweite Wellenlänge gleich sind. The method of claim 34, wherein the first and second wavelength within the ultraviolet, visible or infrared wavelength range are, and the first and the second wavelength are equal.
  37. Verfahren nach Anspruch 31, wobei das erste und das zweite Impulsprofilmerkmal jeweilige erste und zweite separate Impulsspitzen darstellen. The method of claim 31, wherein the first and second pulse profile feature respective first and second separate spikes represent.
  38. Verfahren nach Anspruch 31, wobei der erste und der zweite Laserkopf jeweilige erste und zweite akustisch-optische Güteschalter umfassen, erste und zweite HF-Treiber die jeweiligen ersten und zweiten Ansteuersignale über erste und zweite HF-Übertragungsmedien zum ersten und zum zweiten akustisch-optischen Güteschalter in Reaktion auf das Taktsteuersignal liefern, und die ersten und zweiten Ansteuersignale eine relative Verzögerung aufweisen, die die Verzögerung zwischen der ersten und der zweiten Laserenergie herstellt. The method of claim 31, wherein the first and the second laser head respective first and second acousto-optic Q-switches comprise first and second RF drive the respective first and second drive signals through first and second RF transmission media to the first and second acousto-optic Q-switch supply in response to the clock control signal, and the first and second drive signals have a relative delay which produces the delay between the first and second laser energy.
  39. Verfahren nach Anspruch 38, wobei der erste und der zweite HF-Treiber jeweilige erste und zweite HF-Verstärker umfassen, wobei sich der erste und der zweite HF-Verstärker ein gemeinsames HF-Signal von einem HF-Signalgenerator teilen, das gemeinsame HF-Signal in Reaktion auf das Taktbefehlssignal und, wenn das HF-Signal seinen Laseraktivierungsauslösepunkt kreuzt, abgeschaltet wird, wodurch Laserenergiestabilität in einem Bereich sichergestellt wird, der in eine Betriebstoleranz eingeschränkt ist. The method of claim 38, wherein said first and second RF drive respective first and second RF amplifier, wherein the first and second RF amplifiers share a common RF signal from a RF signal generator, the shared RF signal whereby laser energy stability is ensured in a region which is limited to an operational tolerance, is turned off in response to the timing command signal and, if the RF signal crosses its laser activation trigger point.
  40. Verfahren nach Anspruch 38, wobei die Längen der ersten und zweiten HF-Kabel so gewählt werden, dass sie auf der Basis der gewünschten Zeitverzögerung zwischen der ersten und der zweiten Laserenergie gleich oder verschieden sind. The method of claim 38, wherein the lengths of the first and second RF cable are chosen such that they are the same or different on the basis of the desired time delay between the first and second laser energy.
  41. Verfahren nach Anspruch 38, wobei der erste HF-Treiber und der zweite HF-Treiber einen ersten HF-Signalgenerator und Verstärker bzw. einen zweiten HF-Signalgenerator und Verstärker umfassen, sich die ersten und zweiten HF-Signalgeneratoren ein gemeinsames HF-Frequenzsignal von einem HF-Frequenzgenerator teilen, der erste HF-Signalgenerator das HF-Signal für den ersten Verstärker und den ersten akustisch-optischen Güteschalter in Reaktion auf das Taktsteuersignal und, wenn das HF-Signal seinen Nullspannungspegel kreuzt, abschaltet, wodurch die erste Laserenergiestabilität in einem Bereich sichergestellt wird, der in eine Betriebstoleranz eingeschränkt ist; The method of claim 38, wherein the first RF driver and the second RF drivers comprise a first RF signal generator and amplifier and a second RF signal generator and amplifier, the first and second RF signal generators a common RF frequency signal from a share RF frequency generator, the first RF signal generator, the RF signal to the first amplifier and the first acousto-optic Q-switch in response to the clock control signal, and when the RF signal crosses its zero voltage level, turns off, whereby the first laser energy stability in a range is ensured, which is restricted to an operating tolerance; und der zweite HF-Signalgenerator das HF-Signal für den zweiten Verstärker und den zweiten akustisch-optischen Güteschalter mit einer programmierbaren Verzögerungszeit, nachdem das HF-Signal für den ersten akustisch-optischen Güteschalter abgeschaltet wird, und, wenn das HF-Signal seinen Nullspannungspegel kreuzt, abschaltet, wodurch die zweite Laserenergiestabilität in einem Bereich sichergestellt wird, der in eine Betriebstoleranz eingeschränkt ist, und die Verzögerungszeit eine ganze Zahl mal eine halbe Zykluszeit der HF-Frequenz ist. and the second RF signal generator, the RF signal for the second amplifier and the second acousto-optic Q-switch with a programmable delay time after the RF signal for the first acousto-optic Q-switch is turned off, and when the RF signal is its zero voltage level crosses, turns off, whereby the second laser energy stability is ensured in a region which is limited to an operational tolerance, and the delay time being an integer times a half cycle time of the RF frequency.
  42. Verfahren nach Anspruch 31, wobei die erste und die zweite Wellenlänge innerhalb des Ultraviolett-, sichtbaren oder Infrarot-Wellenlängenbereichs liegen und die erste Wellenlänge kürzer ist als die zweite Wellenlänge. The method of claim 31, wherein the first and second wavelength within the ultraviolet, visible or infrared wavelength range are, and the first wavelength is shorter than the second wavelength.
  43. Verfahren nach Anspruch 31, wobei der erste und der zweite Laserkopf durch Injizieren eines Teils der ersten Energie in den zweiten Laserkopf gekoppelt sind. The method of claim 31, wherein the first and the second laser head by injecting a portion of the first energy coupled into the second laser head.
  44. Verfahren nach Anspruch 43, wobei die Injektionslaserenergie vom ersten Laserkopf durch einen optischen Weg mit einer Länge läuft, die durch die Verzögerung zwischen der ersten und der zweiten Laserenergie bestimmt ist. The method of claim 43, wherein the injection laser energy passes from the first laser head by an optical path having a length which is determined by the delay between the first and the second laser energy.
  45. Verfahren nach Anspruch 44, wobei der optische Weg eine optische Faser umfasst. The method of claim 44, wherein the optical path comprises an optical fiber.
  46. Verfahren nach Anspruch 31, wobei die Verzögerungszeit zwischen der ersten und der zweiten Laserenergie zwischen null und etwa 500 ns liegt. The method of claim 31, wherein the delay time between the first and the second laser energy between zero and about 500 ns.
  47. Verfahren nach Anspruch 31, wobei der Laserimpuls eine Vorderflanken-Anstiegszeit von kürzer als etwa 10 ns und eine Gesamtdauer von länger als etwa 5 ns aufweist. The method of claim 31, wherein the laser pulse has a leading edge rise time of shorter than about 10 ns and a total duration of longer than about 5 ns.
  48. Verfahren nach Anspruch 31, wobei die erste Laserenergie 1 ps bis 100 ns dauert und die zweite Laserenergie etwa 1 ps bis etwa 100 ns dauert. The method of claim 31, wherein the first laser power ns takes 1 ps to 100 and the second laser power to about 100 takes about 1 ps ns.
  49. Verfahren nach Anspruch 31, wobei die Betriebstoleranz des Impulsjitterbereichs etwa 10 ns ist. The method of claim 31, wherein the operation margin of the Impulsjitterbereichs is about 10 ns.
  50. Verfahren nach Anspruch 31, wobei die Betriebstoleranz der Laserenergiestabilität etwa ± 10 % ist. The method of claim 31, wherein the operation margin of the laser energy stability is about ± 10%.
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