TW535199B - On-the-fly beam path error correction for memory link processing - Google Patents

Description

535199 B7 五、發明說明（（） 相關申請書 本申請案主張來自於2001年二月16日申請的美國暫 時申請案第60/269646號之優先權。 技術領域 本發明有關於電路連接之雷射處理，特別的是，有關 於一種利用雷射射束的雷射系統與方法以及基片之定位系 統’其定位系統合倂一種操作鏡，藉以補償層級定位的誤 差並且加強連接之分割產量。 發明背景 積體電路（“1C”)裝置製造處理過程中的產量通常會招 致因次表面層或樣本的調整變化或者微粒狀污染物所造成 的故障。圖1、2A以及2B顯示1C裝置或工件12重複的 電子電路10，其典型地以列與行來製作之，以便包含冗餘 電路元件14的多重重複，諸如備用的記憶體單元20之列 16以及行18。參照圖1、2A以及2B，電路10同樣也設 計用以包含電氣接點24之間特定的雷射可分割電路連接 22，而能夠將之移除，藉以將故障的記憶體單元20斷路， 例如，並且用諸如DRAM、SRAM、以及嵌入記憶體的記 憶體裝置中更換的冗餘單元26來替代。相類似的技術同樣 也用來分割連接，藉以規劃一種邏輯產品、閘陣列、或者 ASIC。 連接22設計有一種大約2.5微米左右的傳統連接寬度 4 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚i (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) # 訂---------線！ vn n n flu 11 βΛ 1 f^i i If I— - 1 n 11 n n ϋ n n n 535199 A7 --------- B7 ___ 五、發明說明（> ) 28、連接長度30、以及大約8微米元件至從諸如連接結構 36的鄰接電路結構或元件34之元件至元件間距（中心至中 心的間隔)32。儘管最普及的連接材質爲聚合矽質以及相似 的混合物’然而記憶體的製造商最近已經採取各種較具傳 導性的金屬連接材質，其可以包含但並不受限於鋁質、銅 質、金鎳質、鈦質、鎢質、白金質、以及其他的金屬，諸 如鎳鉻的金屬合金、諸如鈦質或鉅質氮化物的金屬氮化物 、諸如鎢矽化物的金屬矽化物、或者其他類金屬的材質等 等。 測試電路、電路元件14、或者單元20之故障。從 裝置測試資料來判斷所要分割以便校正故障的連接，而這 些連接的位置則會映射至一資料庫或程式。雷射脈衝用來 分割電路連接22已經超過20年了。圖2A與2B顯示一種 區域尺寸直徑40的雷射區域38，其撞觸了由位於矽質基 片42上以及位於鈍態層堆疊的組件層之間的連接22所組 成的連接結構36 ’而其堆疊則包含重疊的鈍態層44(顯示 於圖2A，而不顯示於圖2B)以及基礎鈍態層46(顯示於圖 2B，而不顯示於圖2A)。圖2C爲由雷射脈衝將連接22移 除之後圖2B的連接結構片斷的剖視側視圖。 圖3爲一平面圖，表示由傳統連接處理定位系統所執 行的射束定位器前進路徑50。由於典型地以列16與行18( 以虛線所顯示的）來安排連接22，因此射束位置以及因此 的雷射區域38會在整個連接位置上沿著第一行進方向52 的軸受到掃瞄、移動至不同列16或行18、並且之後在整 5 本纸張尺度適用中國國家標準（CNTS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---------------- H II ϋ ϋ gfi ί n —Γ n n n I i- -- n I— n I ϋ 535199 A7 ______B7__ 五、發明說明（3 ) 個連接位置上沿著第二行進方向54的軸受到掃瞄。熟知技 術者將會察知掃瞄動作可以包含移動工件12、移動雷射區 域38、或者移動工件12以及雷射區域38。 藉由X-Y轉換表格來特性化傳統的定位系統，其中的 工件12固定於沿著第一軸移動的一上層級，並且藉由沿著 垂直於第一軸的第二軸之一下層級來支承之。由於下層級 支承著其上支承有工件12的上層級慣性之質量，因此如此 的系統係相對於一固定射束位置或雷射區域38而典型地移 動工件，並且一般稱爲堆疊層級定位系統。由於典型地沿 者每一軸使用干涉計，藉以判斷每一層級的絕對位置，因 此這些定位系統具有優良的定位準確度。由於雷射區域尺 寸40典型地只有些大於連接寬度28，所以即使雷射區域 38的位置與連接22之間的微小差異會導致不完全的連接 分割，因此該準確度位準最好用於連接處理。此外，在半 導體晶片上的特徵物之高密度會造成微小定位誤差，會潛 在地致使近處架構的雷射損壞。然而，由於層級慣性質量 的方向之起始、停止、以及改變會增加雷射工具所需的時 間，以便處理在工件12上所有指定的連接22，因此堆疊 層級的定位系統乃是相對緩慢的。 在分軸定位系統中，上層級並不由下層級所支承並且與 之獨立地移動，而且隨著諸如固定反射鏡以及聚焦透鏡的工 具承載於第二軸或層級上，則其工件會承載於第一軸或層級 上。隨著工件12整體的尺寸以及重量增加，而利用較長因 而更爲厚重的層級之分軸定位系統便會成爲有利益的。 _ 6 本'紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) #-------訂---------線丨# ϋ n n n I tt n n 9Γ ·1 n a— n I n I ϋ n n ϋ n A7 535199 _______B7___ 五、發明說明（々） 最近，已經使用了平面定位系統，其中的工件係承載 於單一層級上，而在其工具保持於實質固定的位置上時， 藉由兩個或者更多的促動器，該單一層級則是可移動的。 藉由調整促動器的效果，這些系統會以二維尺度之方式轉 換工件。一些平面定位系統同樣也能夠轉動其工件。 由奧勒岡州的波特蘭Electro Scientific Industries公司 所建構的半導體連接處理（”SLP”)系統是利用飛擊（“OTF”) 連接處理來實現準確度以及高產量兩者。在OTF處理期間 中，雷射射束會隨著線性層級射束定位器通過在射束位置 下所指定的連接12而有規律的傳送。其層級典型地沿著單 一軸同時移動，並且在每一連接位置上不會停止。在前進 方向52的射束區域38行進軸位置不必準確地受控制；更 確切的說，會準確地感測其位置，藉以觸發雷射區域38， 以便準確地擊中連接22。 相對比並且再次參照於圖3，隨著射束定位器通過每 一個連接22之上，則沿著交叉軸56或58的射束區域38 之位置受控於特定的準確度之內。由於層級的慣性質量， 一種啓動OTF運作之設定移動在交叉軸位置中產生了振鈴 ，而且在OTF運作中的第一連接22並不能夠處理直到交 叉軸已經適當地定位爲止。定位動作的延遲或定位的距離 60會降低處理的產量。在第一雷射脈衝之前並無定位延遲 被插入(或者，等效的是，定位距離60的緩衝區），則數個 連接22便會以嚴重的交叉軸誤差處理之。 儘管已經藉由在整個連接路線中的間隙加速，來改善 7 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線！ 535199 A7 _— _B7______ 五、發明說明（< ) OTF的速度，然而在此一，，間隙外形，，的效果上之限制因素 仍然是交叉軸須在特定的準確度之內定位。同時’特徵物 的尺寸、諸如連接長度30以及連接間距32則持續地減少 ，致使尺度的精密度之需求增加。致力於進一步增加層級 效能則會實質地增加定位系統的成本。 用以提供雷射射束兩軸偏向的傳統方法係使用高速短 移動的定位器(“快速定位器，，)62，諸如一對顯示於圖4的 檢流計驅動鏡64與66。圖4爲檢流器驅動X軸鏡64以及 檢流器驅動Y軸鏡66簡化的描述，其沿著固定鏡72以及 聚焦光學透鏡78之間的光學路徑70定位。每一檢流器驅 動鏡會沿著單一軸將雷射射束偏向。Overbeck的美國專利 第4532402號揭示一種使用此種快速定位器的堆疊層級射 束定位系統，而Culter等人的美國專利第5751585以及 5847960號則揭示分軸射束定位系統，其中上層級載有至 少一個的快速定位器。由於其現在並不能夠傳送如同”固定 ”雷射頭定位器一般準確的射束，因此使用如此的快速定位 器之系統乃是用於非連接的燒斷處理，諸如取道之鑽孔動 作。 如此定位器的分軸本質可能會引進循環的Abbe誤差 ，而且檢流器可能會引進額外的定位誤差。此外，由於在 兩檢流器控制鏡之間必須要分隔，因此其鏡並不能夠兩者 皆置於靠近聚焦光學透鏡之入口孔。此一分隔會導致射束 的偏移，而降低所聚焦的區域之品質。再者，兩鏡的配置 會限制入口孔進一步地偏離聚焦光學透鏡，而致使聚焦光 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -n n n n ϋ n n 一-口T · n n n n n i n I n , ^---------------------- 535199 A7 ---- ----—---- ~- 五、發明說明（L ) 學透鏡複雜度增加以及數値光圏受限制’因此限制了最小 可實現的區域之尺寸。即使假設如此的定位器能夠用於連 接的分割，然而上述的區域品質退化會導致低品質的連接 分割或者不完全的連.接分割，並且會導致跨於所分割的連 接22上低的開路電阻値。 因此，在維持所聚焦之區域品質的同時，仍然需要用 來實現較高連接處理產量的系統與方法。 發明槪要 因此，本發明的其中一個目的爲提供一種系統以及/或 者方法，藉以在維持所聚焦之區域品質的同時，仍實現較 高的連接分割處理之產量。 本發明的另一個目的爲使用一種兩軸操作鏡，藉以校 正線性層級的定位誤差。 本發明的另一個目的爲提供一種使用半導體連接處理 應用的調整移動之定位器系統。 本發明較佳地使用一種兩軸操作鏡，其中樞地架置於 聚焦透鏡的入口孔上，藉以執行將雷射射束偏向而足夠補 償數十微米級上的交叉軸定位誤差之小角度移動。儘管在 兩軸上皆會發生定位誤差，然而本發明的其中一個實施例 主要乃是將交叉軸的定位誤差校正至線性層級傳導的OTF 方向。由於線性層級的任一軸可以用來充當OTF軸，因此 一種兩軸操作鏡使用於這些校正中。射束操作鏡僅較佳地 用於誤差的校正，而並不需要座標調整或者修改線性層級 9 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . 訂---------線！ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 535199 A7 厂_____B7__ 五、發明說明（7 ) 位置指令，即使是在如此的座標調整可能發生的時候。 至少二種技術能夠用來於一單一支點附近傾斜在兩軸 中的鏡子。這些技術包含使用彎曲的機構以及聲音線圈促 動器來傾斜鏡子之快速操作鏡(“FSMs”）、依靠壓電材質的 變形來傾斜鏡子的壓電促動器、以及使用壓電或電致伸縮 促動而使鏡子表面變形的可變形之鏡子。壓電促動器則是 較佳的。 本發明的優點包含交叉軸定位時間之去除，使得特別 是針對SLP系統而言增加了產量。由於操作鏡能夠校正線 性層級的誤差，因此起因於隨意的伺服效能需求，本發明 同樣也促進了主定位層級的改善之生產力。 經由以下參照圖式的較佳實施例之細節說明，將會淸 楚地了解本發明其他的目的。 圖式簡單說明 圖1爲DRAM —部份的示意圖，其顯示一般性的電路 單元備用列中冗餘的配線設計以及可程式規劃的連接。 圖2A爲習知大型半導體連接架構的片斷剖面側視圖 ’其接收由先前技術的脈衝參數所特徵化的雷射脈衝。 圖2B爲一片斷俯視圖，其表示圖2A結合鄰接電路架 構的連接架構以及雷射脈衝。 圖2C爲一片斷剖面側視圖，表示在藉由先前技術的 雷射脈衝將連接移除之後，圖2B的連接架構。 圖3爲先前技術的射束前進路徑之平面圖。 _ 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線丨· 535199 A7 _____B7 五、發明說明（2 ) 圖4爲先前技術的快速定位器簡化的側視圖，其使用 一對檢流器驅動鏡，沿著不同的個別單一軸將雷射射束偏 向。 圖5示意性地表示一種用於本發明實施之較佳兩軸鏡 側剖面圖。 圖6示意性地表示一種用於本發明實施之較佳兩軸鏡 側部分前視圖。 圖7表示在OTF運轉期間中操作鏡的效用。 圖8表示範例用的多列交叉軸抖動(“MRCAD”)之工作 路徑。 圖9爲代表性之兩軸操作鏡的側視剖面圖。 圖1〇爲代表性之兩軸操作鏡簡化的平面圖。 圖Π爲範例用的定位器控制系統簡化的示意方塊圖， 用來調整層級的定位動作以及操作鏡，以爲誤差校正之用 〇 圖12爲範例用的定位器控制系統簡化的示意方塊圖， 用來調整層級的定位動作以及操作鏡，以爲射束作用掃瞄 以及誤差校正之用。 元件符號說明 !〇 重複的電子電路 1C裝置或工件 14 冗餘電路元件 16 記憶體單元之列 ___ 11 本紙張尺度瓦iTii家標準（CNS)A4規格（210 x 297公爱1 " (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨 ^1^·---I---訂--------I !

f— I I I I 1 I I 535199 A7 _B7 五、發明說明（y ) 18 記憶體單元之行 20 記憶單元 22 雷射可分割電路連接 24 電氣接點. 28 連接寬度 30 連接長度 32 元件間距（中心至中心的間隔） 34 鄰接的電路基片或元件 36 連接結構 38 雷射區域 40 區域尺寸的直徑 42 矽質基片 44 重疊的鈍態層 46 基礎的鈍態層 50 射束定位器前進路徑 52 第一前進方向 54 第二前進方向 56 交叉軸 58 交叉軸 60 定位的距離 62 高速短移動的定位器(“快速定位器”) 64 檢流器驅動的X軸鏡 66 檢流器驅動的Y軸鏡 70 光學路徑 12 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線！ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 535199 A7 _B7 五、發明說明（（c〇 72 固定的鏡子 78 聚焦光學透鏡 100 鏡子系統 102 鏡子 104 支點 106 支點 108 聚焦光學透鏡或透鏡 110 垂直軸 112 行進軸方向 120 振鈴曲線 122 校正曲線 124 射束路徑曲線 130 連接的一列 132 連接 134 路徑 136 連接 138 鄰接列 200 FSM的兩軸鏡子系統 220 能量轉換器支承平台 222 能量轉換器 224 能量轉換器 226 能量轉換器 228 能量轉換器 230 中心軸 13 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) m —- - -_ϋ li m m - I 一OJ« fn Ha ϋ n n « - - 1 ϋ - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 535199 A7 _B7 五、發明說明（） 232 浮動的鏡子支承 234 鏡子或者反射表面的中心部分 236 鏡子或者反射表面 242 輕量的堅固支柱或者延伸部件 244 輕量的堅固支柱或者延伸部件 246 輕量的堅固支柱或者延伸部件 248 輕量的堅固支柱或者延伸部件 252 周邊的終端部分 254 周邊的終端部分 256 周邊的終端部分 258 周邊的終端部分 260 傾倒控制產生器 262 傾斜控制產生器 270 雷射射束 272 所反射的射束 300 定位器控制系統 302 X-軸移動層級 304 Y-軸移動層級 306 兩軸操作鏡 308 位置命令產生器 310 加法器或加總接合點 312 加法器或加總接合點 314 X-軸移動控制器 316 Y-軸移動控制器 14 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-------—訂--------I I ，-----J.----------------- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 535199 A7 -----B7__ 五、發明說明（/>) 318 位置感測器 320 I軸位置感測器 322致能閘 324致能閘 326 座標轉換產生器 328加法器或加總接合點 330 加法器或加總接合點 332 U-軸操作鏡控制器 334 U-軸操作鏡控制器 336傾倒感測器 338傾斜感測器 340 定位器控制系統 342 位置命令產生器 較佳實施例詳細說明 代表性的射束定位系統之其中一個實施例詳細地說明 於Overbeck的美國專利第4532402號，其受讓於本申請案 之讓受人。較佳的X-Y層級爲一種可從加州Irvine的 Newport股份有限公司購買的”Dynamix”模組。 射束定位系統較佳地使用一種雷射控制器，其控制著 一堆疊、分軸 '或者平面定位器系統，並且針對目標來調 整反射器之位置以及將雷射系統輸出聚焦至1C裝置或工件 12上所需的雷射連接22。射束定位系統允許在相同或者不 同的工件12上的連接22之間的快速移動，以便基於所提 15 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------訂--------•線 —. Γ------------- 535199 A7 _ _______B7_____ 五、發明說明（θ ) 供的測試或設計資料來實現唯一的連接分割之操作。射束 定位系統可以交替地或者外加地使用其改善或射束定位器 或已調整後的移動方法，其說明於Culter等人的美國專利 第5751585、5798927、以及5847960號，其受讓於本申請 案之讓受人。其他固定頭或者線性馬達驅動之習知定位系 統同樣也能夠使用，以及使用於由奧勒岡州波特蘭的ESI 、本申請案的讓受人所製造的9000、9800、以及1225模 組系列之系統。 參照圖5與6並且有關於本發明，固定頭系統的最終 轉動鏡或者可替代的快速定位器66(圖4)較佳地由一單一 的高速、高準確度之兩軸操作鏡系統100所置換，其包含 能夠以至少兩個自由度促動的鏡子102。鏡子102具有中 心定位支點104,其較佳地與聚焦透鏡108的入口孔106 相一致。儘管可以用於射束的操作，然而由於線性層級的 任一軸皆可以用來充當OTF軸，因此兩軸操作鏡系統1〇〇 較佳地使用於誤差校正。 對SLP應用而言，由於要將射束聚焦於非常細微的區域 尺寸，因此機構引導鏡系統1〇〇較佳地沿著大約在支點104 處附近至少兩軸，將鏡子102裝上樞軸，其位於或者靠近聚 焦光學透鏡或透鏡108的入口孔。鏡子102位置的微小角度 擾動會偏移其射束而足夠用來校正在工作表面處之線性層級 的定位誤差，並且由於鏡子102位於或者靠近於聚焦光學透 鏡108的入口孔，因此其射束得以偏移，不會致使所聚焦的 區域失真，而達到微小、高品質的區域之傳送。 16 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------訂·--------線1 . 535199 A7 _________B7 五、發明說明（/40 在一個實施例中，藉由鏡子102來校正交叉軸方向 110上的定位誤差，同時在行進軸方向112上的移動則不 會受到校正。此種單一軸校正允許線性層級的干涉計迴授 而成爲雷射脈衝觸發的唯一來源。然而，以適當的調整， 儘管複雜化其設計並且引進額外的誤差源，然而行進軸方 向Π2操作鏡102的移動乃是可能的，其中如果未處理如 此的誤差，則其誤差源會使行進軸方向Π2的準確度惡化 〇 在鏡子102每一軸上的移動會顯現出尺度因素以及偏 移誤差、雜訊、與交叉軸耦合。在該系統中，以經由習知 設計技術所控制的雜訊以及溫度之穩定度效果，這些誤差 源能夠受到良好的控制並且校準。 經由射束作用（”BTW”)對準之鏡子系統1〇〇的校準能 夠校正在操作鏡102中任何一種非線性以及對準誤差。傳 統上，射束作用一詞乃是用來充當用於往返掃瞄線性層級 處理的學術用語，同時於低功率下在晶片或者工件12(圖 1)上的對準目標之處導引雷射射束區域，。反射離開目標 的光學量測乃是用來精確地判斷目標並因而判斷晶片的位 置。藉由以BTW掃瞄來掃猫數個目標，便能夠確定相對 於射束區域的晶片之偏移以及轉動。同樣也可能映射出其 他種效應，諸如軸正交性以及位置的失真。 在鏡子系統100附加至雷射系統之後，習知的BTW 型式的掃瞄便能夠用來映射出操作鏡子102響應中任何一 種的不準確/非線性。此能夠藉由以公稱零偏移（在其另一 17 ί紙張尺錢用巾國ϋ家鮮(CNS)A4規格（210 X 297公爱） 一 ' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _ 訂---------線丨 535199 A7 ___B7 ____ 五、發明說明（〆） 軸上）的位置中之鏡子102從事BTW掃瞄來實現之。將鏡 子102傾斜，並且執行另一個BTW掃瞄來判斷有多少雷 射射束區域的橫相偏移會因其傾斜而產生。藉由測量因u 與V軸中爲數眾多的鏡子傾斜所導致的偏移’便能夠將鏡 子系統1〇〇完全地特徵化。 一旦判斷鏡子系統1〇〇的響應爲充分地精密，則並非 往返地移動線性層級，而係可使用鏡子系統1〇〇，以用於 其後的BTW型式之對準掃瞄。 圖7闡述在OTF運轉期間中兩軸操作鏡系統1〇〇的校 正效應。一種線性層級的振鈴作用係由振鈴曲線120來表 示之。鏡子102會以交叉軸方向110將雷射射束偏向，如 同與振鈴曲線120反相的校正曲線122所表示的。所產生 的射束位置爲線性層級的移動以及所偏向的射束位置之總 和，並且由所產生的射束路徑曲線124來表示之，其並無 交叉軸的誤差。 圖8闡述在連接分割情況中旋轉或者光柵掃瞄期間內 使用於MRCAD處理的操作鏡子系統100，藉以進一步地 改善連接熔斷的速度。在一個較佳的操作模式中，以交叉 軸的方向110來從事MRCAD掃瞄，同時沿著連接132的 一列130移動。MRCAD掃瞄利用操作鏡子1〇2(圖5與6) ，藉以在連接132以及鄰接列138中的鄰近連接136上導 引雷射射束沿著路徑134，而不需要移動在交叉軸方向11〇 上較爲緩慢的線性移動層級。由於並不是每一列中的連接 都需要熔斷，因而這是可能的。由於並不需要每列掃瞄或 18 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一。，fl i_i m n· n n I— I I n fen I— n* «1 n N— ϋ n ·ϋ 1-1 in m ·ϋ m n ·ϋ ϋ— n n 535199 A7 __B7^_^_ 五、發明說明（4) 減慢線性層級，致使能夠實質地減少連接列掃瞄的總數， 因此使用MRCAD，連接處理變得更爲有效率。隨著整合 的增加以及連接的尺寸、區域尺寸、與間距距離的減小， MRCAD掃瞄將成爲一種更爲重要的技術。 在另一種模式中，附加的行進軸抖動（”SOAD”)使用鏡 子102，藉以將行進軸方向112上的射束偏向（圖5-7)。在 此一操作模式中，便能夠快速地將射束於行進軸方向112 上導引在前，而分割連接，同時線性移動層級會趕上。在 單一減慢的移動部分之期間中，層級特性事先的SOAD掃 瞄或者之後的掃瞄允許定位系統減少層級速度的變化或者 允許分割數個連接。 至少有三種技術能夠用來傾斜在支點104附近兩軸上 的鏡子102。這些技術包含利用彎曲機構與聲音線圏促動 器的FSMs、依靠壓電材質的變形之壓電促動器、以及用 來使鏡子表面變形的壓電或者電致伸縮促動器。適用的聲 音線圏促動之FSMs可從科羅拉多州的Broomfield之 Aerospace股份有限公司、以及加州的Irvine之Newport公 股份有限公司購買得到。然而，較佳的促動器乃是一種由 德國Karlsruhe的Physik儀器(“PI”)GmbH股份有限公司所 製造的機型S-330超快速壓電傾倒/傾斜平台。 由於每一個傳統的檢流計僅在大約一個軸附近傾斜鏡 子，並且通常具有不充分的定位準確度，因此該傳統的檢 流計典型地並不使用於此一應用。再者，需要一對實際上 間隔分開的檢流計鏡子，以用於兩軸的促動。此一分隔與 19 本紙張尺度翻巾關家群（CNS)A4規格（210 X 297公爱) '雄 '~ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} -------訂·--------I · 535199 A7 ___B7__ 五、發明說明（巧） 需求並不相容，其需求爲促動大約發生在位於聚焦透鏡 108(圖5與6)入口孔附近的一個支點左右，藉以保持在工 件12表面上的高品質之雷射區域。不過，在本發明中可使 用檢流計偏向鏡，特別是如果用於單軸以及微小偏向應用 中藉以維持準確度與聚焦良好的雷射區域之時。 僅經由範例，圖9與10顯示一種FSM的兩軸鏡子系 統200，其中四個電氣至機械振動產生器或者能量轉換器 以九十度差的關係由一能量轉換器支承平台220所支承著 ，使得一組能量轉換器222、224、226、以及228位於相 對於中心軸230的0、90、180與270度的位置上，並且因 而彼此成90度。可移動的鏡子支承部件232具有一中心部 分或支承鏡子之中心234或者以軸230爲中心之反射表面 236。鏡子236具有大約30mm或者更小的直徑，藉以減少 其重量並且有助於所需的射束校正之高頻響應。鏡子236 係覆層著習知的雷射光學外層，以便考量雷射波長或者設 計參數。 四個輕量的堅固支柱或者延伸部件242、244、246、 以及248放射線狀地從鏡子支承部件232的中心234延伸 出，並且具有個別的周邊終端部分252、254、256、以及 258，附加於個別的能量轉換器222、224、226、以及228 ，其乃是電氣可移動的聲音線圏。爲了進一步地說明適用 的傳統聲音線圏/揚聲器之配置，觀看Van Nostirand的科學 百科全書第六版第1786頁。使用如此的習知揚聲器線圈於 能量轉換器來實現機械的促動便會降低其設備的製造成本 20 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I ϋT"T n n __ __ la —ϋ ammmmm n n n VI·-· I tn an m n n ι_ϋ I SMmMm - 么v> 535199 A7 _ _B7 __ 五、發明說明（β) 。浮動的鏡子支承232能夠有益地由輕量的材質所製成’ 諸如金屬（鋁質或鈹質）或者塑膠’使對於輸入至所要說明 的聲音線圏之電氣輸入信號能有快速之響應。 一傾倒控制產生器260連接到能量轉換器224與228 ，致使其以一種彼此相互補的”推挽”關係移動。相類似的 是，一傾斜控制產生器262連接到能量轉換器222與226 ，致使這些線圈同樣以一種彼此相互補的”推挽”關係移動 。一雷射射束270反射離開反射表面236，而所反射的射 束272則藉由其產生器控制著交叉軸而定位，其軸垂直於 行進的OTF方向，藉以補償交叉軸的誤差。由每一產生器 所產生的此對信號則假設一種推挽關係’致使當能量轉換 器222將支承構件232之上方的終端部分252拉至圖10的 右邊時，則下方的能量轉換器226便會將終端部分256推 至左邊，以便傾斜反射表面236，而藉以將所反射的射束 272偏向。此促動能夠交替發生於OTF進行的起始處，例 如，在適當的頻率以及所抑制的振幅下移動反射表面236 ，以便補償交叉軸方向110上的線性層級之振鈴，而藉以 消除線性層級定位時間的負面效應並且產生相對筆直的射 束路徑。因此，能夠準確地處理位於習知緩衝區域中的連 接。 可以足夠大的場域來實現配合本發明使用的鏡子系統 ，以便藉由提供在大約50至100微米左右的範圍內之射束 偏向來從事MRCAD掃瞄；然而，同樣也能夠僅藉由提供 在大約10至50微米左右或者小至大約10至20微米左右 21 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) n - I ϋ -ϋ n ϋ I - 一一 I I n n MM aw aw aM··麵 n _ 535199 A7 -—- _B7____ 五、發明說明（J) 的範圍內之射束偏向來實現如此的鏡子系統。其鏡子較佳 地位於聚焦透鏡入口孔大約加或減1mm之內。這些範圍僅 爲範例之用，並且能夠修改之，以便適合於系統的設計以 及特定的連接處理之應用。 由PI所製造的較佳機型S-330傾倒/傾斜平台係使用 壓電促動器，以用於高速、二維空間鏡子傾斜。張力計量 感測器準確地判斷鏡子位置並且提供迴授信號至控制電子 電路以及驅軌電路。機型S-330傾倒/傾斜平台更爲完整的 說明可在PI網路位置www.physikinstrumente.com查到。 PI壓電傾倒/傾斜平台主要的優點乃是其爲商業上可買 到的裝置，並且具有非常緊密的小巧尺寸，能充分地架置 於ESI機型9820定位系統中。 PI壓電傾倒/傾斜平台的缺點爲即使其範圍係充分地用 於誤差校正應用，然而其具有用於射束作用掃瞄應用時的 不充分之射束偏移範圍；而非線性移動、熱驅動、磁滯、 以及高壓促動皆是壓電促動必須加以考量的固有問題。 當然，還有其他的商品或者其他型式的鏡子或促動器 設計適於配合本發明之使用。 除了上述所有其它的優點之外，本發明可使用二次系 統而允許線性馬達弛張之需求（急動時間、定位時間），藉 以校正誤差。此實質地減少線性馬達的成本，並且同樣也 會降低線性層級加速限制上的系統產量之依賴度。 圖11顯示本發明的定位器控制系統300之實施例， 其用於調整X-以及Y-軸移動層級302以及304之定位， 22 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線丨 535199 A7 一-__B7___ 五、發明說明（/〇) 並且同樣也調整用於定位誤差校正的兩軸操作鏡306之定 位。當然，移動層級302與304可以組合成爲具有X-以及 Y-軸方向的定位控制之單一平面移動層級。在標準的操作 模式中，兩軸操作鏡.306則是用來校正由X-以及Y-軸移 動層級302與304所引起的定位誤差。 位置命令產生器308產生X-與Y-軸的位置命令信號 ，以便傳送，其係經由加總接合點310與312到X-以及 Y-軸移動控制器314與316，再到個別的X-以及Y-軸移動 層級302與304。X-以及Y-軸移動層級302以及304的實 際位置乃是藉由個別的X-以及Y-軸位置感測器318與320 來感測的，而且代表實際位置的信號會傳達至加法器或加 總接合點310與312，藉以產生X-以及Y-軸的位置誤差信 號。X-以及Y-軸移動控制器314與316會接收其誤差信號 ，並且用來將所命令的以及實際的位置之間的任何誤差最 小化。對高準確度的應用而言，X-以及Y-軸位置感測器 318與320較佳地爲干涉計。 殘留的誤差信號，諸如由振鈴所產生的，則經由致能 閘322與324傳達到座標轉換產生器326，其可以有所選 擇地依照移動層級302與304是否共享具有兩軸操作鏡 306的共同之座標系統而定。在任一事件中，殘留的誤差 信號會經由加法器或加總接合點328與330送至1；_與V-軸操作鏡控制器332與334，其以受控的數量來傾倒及/或 傾斜ί架作鏡306 ’藉以將諸如雷射射束270(圖9)偏向，以 便校正X-以及Υ-軸移動層級302與304的定位誤差。兩 23 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） ' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線丨- A7 535199 ____B7____ 五、發明說明（〆） 軸操作鏡306實際的傾倒及/或傾斜位置是由個別的傾倒以 及傾斜感測器336與338所感測的，而表示實際傾倒以及 傾斜位置的信號則是傳達到加法器或加總接合點328與 330，藉以產生傾倒以及傾斜位置的誤差信號。U-與V-軸 操作鏡控制器332與334接收誤差信號並且用以校正所命 令以及實際的位置之間的任何誤差。對高準確度的應用而 言，兩軸操作鏡306較佳地爲一種傾倒/傾斜平台，而位置 感測器318與320較佳的爲一張力計。可適用的替代感測 器可以包含光學的、電容性的、以及電感性的感測技術。 在此一實施例中，熟知技術者將會了解到U-與V-軸操作 鏡控制器332與334應該可適用來提供零到100伏特的驅 動信號給予偏向兩軸操作鏡306的壓電促動器。 致能閘322與324實現一種規定事項，其中的位置命 令產生器308能夠選擇地將用於不是X-便是Y-軸的位置 誤差校正除能，藉以將交叉軸的誤差校正致能，同時不影 響到行進軸，反之亦然。 圖12顯示一種定位器控制系統340的實施例，用以 調整X-以及Y-軸移動層級302與304的定位，而在本實 施例中，則是用於MRCAD掃瞄的FSM 236(圖9與10)以 及定位誤差校正。在一種延伸的操作模式中，操作鏡用於 誤差校正以及MRCAD掃瞄。在此一操作的模式中，位置 命令產生器342會產生用於X-以及Y-軸移動層級302與 304的X-以及Y-軸定位命令，以及用來將FSM 236偏向的 U-以及V-軸傾倒與傾斜命令。加總接合點328與330會產 24 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公H ~ (請先閉讀背面之注意事項再填寫本頁) -I n n n n «1 · VMM W* < MM 谦 MM* - 535199 A7 _____Β7__ 五、發明說明（>^) 生用於FSM 236的定位命令，如同來自X-以及Υ-軸移動 層級302與304的誤差信號之總和，並且在此實施例中， 同樣也會產生U-以及V-軸傾倒與傾斜命令。 以相同於標準誤.差校正模式的方式來產生誤差信號° 藉由位置命令產生器342來產生額外的U-以及V-軸傾倒 與傾斜命令，藉以實現所需的射束作用掃瞄。由於射束作 用以及MRCAD應用係典型地需要較爲寬廣範圍的鏡偏向 ，因此本發明的此一實施例較佳地利用聲音線圈促動FSM 兩軸鏡系統200。 在典型的操作中，用於MRCAD掃瞄的位置命令乃是 用來產生雷射射束的交叉軸之移動，而不需要命令移動層 級的交叉軸之移動。然而，其他的應用則從行進軸附加@ 抖動至旋轉掃瞄而受益。 描述於這些圖式中的控制方法在於闡述本發明基#@ 實現以及操作。更爲先進的控制方法，諸如那些利用前饋 命令至移動層級以及操作鏡者，對熟知本項技術者而言# 會是易見於了解的。 熟知本項技術者將會察知本發明的兩軸操作鏡系，統$ 了能夠適用於連接分割外亦適用於經由鑽孔的蝕刻電路# 、微機械製作、以及雷射修整應用之使用。 熟知本項技術者皆可充分了解到，於不違離本發明原 理前提下，可將本發明上述的實施例之細節做許多的改 。因而，本發明的範疇僅由申請專利範圍來界定之。 25 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) n n ϋ H ί I I 一〆^4 n ϋ n I n n n 1 線！ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 535199 A8B8C8D8 六、申請專利範圍 1. 〜種用來引導一雷射射束朝向一工件上目標位置 之設備，其係相應於一目標位置的座標位置命令，包含： 一定位器，相應於該座標位置命令’相對彼此定位該 工件及該雷射射束； 第一與第二位置感測器，藕接到該定位器’用以產生 第一與第二位置信號，指示該定位器一實際的座標位置； 第一與第二加總接合點’比較該座標位置叩令以及該 第一與第二位置信號，並且產生第一與第二誤差信號，指 示該座標位置命令與該實際座標位置之間的差異； 一第一操作鏡控制器，藕接到該第一誤差信號’用以 產生一第一位置校正信號；以及 一兩軸操作鏡’相應於該第一位置校正信號’用以接 收該雷射射束，並且將該雷射射束偏向至該工件上的目標 位置。 2. 如申請專利範圍第1項之設備，進一步包含一第 二操作鏡控制器，藕接到該第二誤差信號，用以產生一第 二位置校正信號，而且其中該兩軸操作鏡進一步相應於該 第二位置校正信號，用以接收該雷射射束，並且將該雷射 射束偏向至該工件上的目標位置。 3. 如申請專利範圍第1項之設備，其中，該座標位 置命令包含用來將定位器定位於個別X-軸以及Y-軸正交 的座標位置之資訊。 4. 如申請專利範圍第1項之設備，其中，該第一與 第二誤差信號符合一第一座標系統，且該兩軸操作鏡則是 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁)

   本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐) 535199 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 相應於一第二座標系統，並且其中該設備進一步包含一個 座標轉換產生器’用以將該桌一與該第一誤差信號其中至 少一個轉換至該第二座標系統。 5. 如申請專利範圍第1項之設備，其中，該設備進 .一步包含一第二操作鏡控制器，並且其中該目標位置座標 位置命令進一步包含鏡子定位資訊’該第一與第二操作鏡 控制器相應於該鏡子定位資訊以及至少該第一位置校正信 號，定位該兩軸操作鏡。 6. 如申請專利範圍第1項之設備，其中，該兩軸操 作鏡包含一支點，而且該設備進一步包含一具有〜入口孔 的聚焦透鏡，並且其中該聚焦透鏡配置於該兩軸操作鏡以 及該工件之間，致使該入口孔位於或者靠近該支點。 7. 如申請專利範圍第1項之設備，其中，該兩軸操 作鏡乃是由至少一個的壓電促動器所定位的。 8. 如申請專利範圍第1項之設備，其中，該兩軸操 作鏡乃是由至少一個的聲音線圏促動器所定位的。 9. 如申請專利範圍第1項之設備，其中，該定位器 會相應於一系列的座標位置命令，於第二軸方向上相對彼 此掃瞄該工件以及該雷射射束，同時該兩軸操作鏡會相應 於一系列的第一位置校正信號，用以接收該雷射射束，並 且將該雷射射束偏向至該工件上的一組目標位置。 10. 如申請專利範圍第1項之設備，進一步包含一第 二操作鏡控制器，藕接到該第二誤差信號，用以產生一第 二位置校正信號，其中該兩軸操作鏡會相應於該第一與該 2 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) -έ 線 535199 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 第二位置校正信號，用以接收該雷射射束’並且將該雷身寸 射束偏向至該工件上的目標位置。 11. 如申請專利範圍弟1項之設備’其中’該工件包 含一積體記憶體電路，而且其中該目標位置則包含一用來 移除一故障的記億體單元之可分割連接。 12. 如申請專利範圍弟1項之設備’其中’該工件包 含一電子電路元件，藉由該雷射射束將該電子電路兀件修 整至一預定的效能特性° 13. 如申請專利範圍第1項之設備’其中’該定位益 包含以堆疊組態而配置的層級° 14. 如申請專利範圍第1項之設備’其中’該定位器 包含以分軸組態而配置的層級。 15. 如申請專利範圍第1項之設備，其中，該定位器 包含一平面定位層級。 16. 一種用來引導一雷射射束朝向一工件上目標位置 之方法，其係相應於一目標位置的座標位置命令，包含： 相應於該座標位置命令’相對彼此定位該工件以及該雷射 射束； 相對於該座標位置命令，感測一該工件實際的座標位 置； 產生第一與第二誤差信號，指示該座標位置命令與該 實際的座標位置之間的差異； 相應於該第一與第二誤差信號的其中一個，產生至少 一第一位置校正信號； 3 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) -·# 線 535199 C8 D8 六、申請專利範圍 相應於至少該第一位置校正信號，定位一兩軸操作鏡 :以及 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 將該雷射射束偏向至該工件上的目標位置。 17. 如申請專利範圍第16項之方法，進一步包含相 應於該第一與該第二誤差信號之其中另一個，產生一第二 位置校正信號，並且相應於該第一與第二位置校正信號， 定位該兩軸操作鏡。 18. 如申請專利範圍第16項之方法，其中，該座標 位置命令包含X-軸以及γ-軸之正交座標位置。 19. 如申請專利範圍第16項之方法，其中，該第一 與第二誤差信號符合一第一座標系統，而且該兩軸操作鏡 則是相應於一第二座標系統，並且其中該方法進一步包含 將該第一與第二誤差信號至少其中一個轉換成爲該第二座 標系統。 20. 如申請專利範圍第16項之方法，其中，該目標 位置之座標位置命令包含鏡子定位資訊，而且該方法進一 步包含相應於該鏡子定位資訊以及至少該第一位置校正信 號，定位該兩軸操作鏡。 21. 如申請專利範圍第16項之方法，其中，該兩軸 操作鏡包含一支點，而且該方法進一步包含提供一具有一 入口孔的聚焦透鏡，並且將該聚焦透鏡設置於該兩軸操作 鏡以及該工件之間，致使該入口孔位於或者靠近該支點。 22. 如申請專利範圍第16項之方法，進一步包含相 應於一系列的座標位置命令，以一第二軸方向來相對彼此 4 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐) 535199 C8 D8 _ 六、申請專利範圍 掃瞄該工件以及該雷射射束，並且相應於一系列的第一位 置校正信號來移動該兩軸操作鏡。 23. 如申請專利範圍第16項之方法，進一步包含相 應於該第二誤差信號，而產生一第二位置校正信號’並且 相應於該第一與該第二位置校正信號，定位該兩軸操作金見 〇 24. 一種用來引導一雷射射束朝向一工件上目標位置 之方法，其係相應於一目標位置的座標位置命令’包含： 相應於該座標位置命令，相對彼此定位該工件以及該 雷射射束； 產生第一與第二位置信號，指示該定位器的一實際座 標位置； 比較該座標位置命令以及該第一與第二位置信號’藉 以產生第一與第二誤差信號，指示該座標位置命令以及該 實際座標位置之間的差異； 從該第一誤差信號產生一第一位置校正信號； 提供一具有一支點的第一操作鏡； 將一具有一入口孔的聚焦透鏡設置於該第一操作鏡以 及該工件之間，致使該入口孔位於或靠近於該支點；以及 相應於該第一位置校正信號，促動該第一操作鏡，甩 以將該雷射射束偏向至該工件上的目標位置。 25. 如申請專利範圍第24項之方法，其中，該工件 爲一接受一連接處理應用的半導體晶片，而且該方法進一 步包含： 5 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x四7公釐) " (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 、ιτί 線Μ 535199 09882$ ABCD 六、申請專利範圍 從該第二誤差信號產生一第二位置校正信號； 提供一第二操作鏡；以及 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 相應於該第二位置校正信號，促動該第二操作鏡，以 便將該雷射射束以相當微小的偏向量，偏向至該第一操作 鏡的支點附近，藉以維持一雷射射束區域的尺寸以及形狀 ，而適用於該半導體連接處理應用。 26. 如申請專利範圍第25項之方法，其中，該第一 與第二操作鏡其中至少一個包含一檢流計促動器。 27. 如申請專利範圍第25項之方法，其中，該第一 與第二操作鏡其中至少一個爲一單軸操作鏡。 6 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)