TWI379724B - Laser-based method and system for removing one or more target link structures - Google Patents

Description

1379724 九、發明說明： L發明所屬技術領域3 相關申請案之交互參照 本申請案主張序列號為60/765,401之美國臨時申請案 5 (於2006年2月3曰提出申請)之優先權，此臨時申請案之全部

内容在此處以參照方式被併入本文。本申請案是序列號為 10/683,086之美國申請案（於2003年10月10日提出申請）之 續案部分，而此序列號為10/683,086之申請案是序列號為 09/941,389(於2001年8月28日提出申請）之美國申請案之續 10 案部分，如今名稱為“Energy-Efficient, laser Based Method and System for Processing Target Material” 且序號為 6,727,458的美國專利案是序列號為09/473,926的美國申請 案（於1999年12月28日提出申請）之續案，現在是序號為 6,281，471的美國專利案。序號為6,281，471的美國專利案其 15 全部内容以參照方式被併入本文。本申請案也是序列號為 10/107,809的美國申請案（名稱為“Methods and Systems for Thermal-Based Laser Processing a Multi-Material Device”， 於2002年3月27曰提出申請）之續案部分，其主張序列號為 60/279,644的美國臨時申請案（於2001年3月29日提出申請) 20 之優先權。序列号為10/107/809的美國申請案之揭露(如今 被公開為公開號為2002/016 7 5 81的美國專利申請案）其全部 内容以參照方式被併入本文。 發明領域 本發明是關於雷射式處理方法及系統之領域，且尤其 5 1379724 是關於用於移除一或多個在基材上形成的傳導目標鏈結結 構之雷射式處理方法及系統。本發明尤其適用於多餘半導 體記憶體裝置之雷射式修補，但不限於此。 C先前技術j 5 發明背景 經濟及裝置性能已驅使DRAMs及邏輯裝置之大小為 超小的物理尺寸。不僅此等裝置很小，而且互連及鏈結厚 度也在最近幾年急劇地減小。

鏈結的一些熱雷射處理（例如，如HANDBOOK OF 10 LASER MATERIALS PROCESSING 中所描述的 “Link Cutting/Making”，第 19章，第 595-615 頁，Laser Institute of America(2001))依靠該鏈結上的氧化物與該鏈結本身之間 的差動熱膨脹(thermal expansion)。該差動膨脹導致在該氧 化物所包含的熔融鏈3吉内建立一高壓。該鏈結上的氧化物 15必需保持該鏈結溶融狀態足夠長的時間以建立足夠的壓 力，從而使該氧化物破裂，且爆發性地排出該鏈結材料。 若壓力太低，則鏈結不會被乾淨地移除。其它可行的雷射 波長及雷射控制奮力去增加雷射的的“能量窗，，，而沒有毀 壞與該鏈結相鄰的基材及材料。 20 與鏈結燒斷(link blowing)方法及系統有關的進一步資 訊（包括材料處理、系統設計及裝置設計考慮)在以下代表性 的美國專利及公開的美國申請案中可獲得：N〇s為 4,399,345 » 4,532,402 , 4,826,785 ； 4,935,801 ； 5,059,764 ； 5,208,437 ； 5,265,114 ； 5,473,624 ； 6,057,180 ； 6,172,325 ； 6 1379724 6,191,486 ; 6,239,406 ; 2002-0003130 ;以及2002-0005396。 提供與記憶體電路或類似的雷射處理應用之鏈結處理 有關的背景之其他代表性公開案包括：Litwin與Smart的 ft

“Laser Adjustment of Linear Monolithic Circuits”， 5 ICAELO(1983) ; Scarfone的 “Computer Simulation of Target Link Explosion In Laser Programmable Memory’’，Chlipala (1986); Boogard的 “Precision Laser Micromachining”，SPIE Vol.611(1986) ; “Lser Processing for Application Specific Integrated Circuits(ASCICS)”，SPIE Vol.774, Smart(1987); 10 “Xenon Laser Repairs Liquid Crystal Displays”，水、雷射及 光電子學（1988); Cohen的“Laser Beam Processing and Wafer Scale Integration’’（l988) ; Sun, Harris, Swenson, Hutchens的 “Optimization of Memory Redundancy Link Processing’’，Vol. SPIE 2636(1995) ; Bernstein, Lee, Yang, Dahmas的“Analysis 15 of Laser Metal Cut Enrgy Process Window”，IEEE Trans. On Semicond. Manufact.，Vol. 13，N〇.2(2000); HANDBOOK OF LASER MATERIALS PROCESSING 中的 “Link Cutting/ Making”，第 19 章，第 595-615 頁，Laser Institute of America(2001) 0 20 下一代動態隨機存取記憶體(DRAM)之要求包括：具有 小於0.5微米的鏈結寬度以及小於2微米的鏈結間距（中心至 中心間隔）(例如，1.33微米）的微間距鏈結。目前商業上的 雷射記憶體鏈結修補系統(使用q-開關、基於Nd的固態雷射 (其波長大約為1至1.3微米，且脈衝寬度大約為4至50奈秒 7 1379724 (ns))不能很好地滿足此等要求。大的（限制的波長）光點大小 及熱效應（限制的脈衝寬度）是兩限制因素。

在 INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGY(2001)18 : 323-331 中， 5 銅雷射處理之結果被揭露。頻率提高三倍且脈衝週期為5〇 奈秒的Nd : YAG雷射被使用。所量測的熱效應區（HAZ)對 於6xl08W/cm2的照射大約是1微米，且對於大約為 2.5xl09W/cm2的照射為大於3微米。 已經嘗試解決此等問題。給出以下美國專利及被公開 1〇 的申請案作為參考：5,208,437 ; 5,656,186 ; 5,998,759 ; 6,057，180 ; 6,300,590 ; 6,574,250 ; WO 03/052890 ;以及歐 洲專利EP 0902474。總而言之，習知的q·開關奈秒固態雷射 (甚至以短波長）由於其熱處理本質不能夠處理微間距鏈 結。材料交互作用在毫微微秒脈衝寬度上，雖然可能實質 15上是非熱過程，但是毫微微秒脈衝雷射之複雜度、高成本 及可靠性可能會限制其實際上的實施。支援雷射修補的裝 置及材料修改是昂貴的，且單獨使用可能是不夠的。一種 用於微間距鏈結處理之增進方法及系統需要包含與熱效應 有關的問題’且提供以高重複速率的有效鏈結移除，而沒 2〇有與毫微微秒雷射系統有關的複雜性。 以下參考[1]-[12]也與本發明相關，其等中的一些在本 文中被參考： [1] J Lee、J.Ehrmann、D.Smart、J.Griffiths及 J.Bernstein的 Analyzing the process window for laser 8 1379724 copper-link processing”，Solid State Technology，第 63-66 頁，2002年12月； [2] J.Bernstein、J.Lee、G.Yang及T.Dahmas的“Analysis of laser metal-cut energy process window”，IEEE Semiconduct. 5 Manufact.，Vol.13，No.2，第 228-234 頁，2000年；

[3] J.Lee與 J.Bernstein的“Analysis of energy process window of laser metal pad cut link structure”，IEEE Semiconduct. Manufact.，Vol.16，No.2，第 299-306 頁，2003 年5月； 10 [4] J丄ee與 J.Griffiths 的 “Analysis of laser metal cut energy process window and improvent of Cu link process by unique fast rise time laser pulse” ，Proceedings of Semiconductor Manufacturing Technology Workshop ， Hsinchu，Taiwan，第 171-174 頁，2002年 12 月； 15 [5] T.Kikkawa的 “Quarter-micron interconnection techonologies for 256M Drams”，Extended Abstracts，Int. Conf. Solid Devices and Materials，第 90-92 頁，1992年； [6] M.D.Perry、B.C.Stuart、P.S.Banks、M.D.Feit及 J.A.Sefcik的“Ultrafast Laser for Materials Processing”，第 82 20 頁及第 499-508 頁，LIA Handbook of Laser Materials

Processing > Laser Institute of America, Magnolia Publishing, Inc.，2001 年； [7] H.Liu、G.Mourou、Υ·Ν.Picard、S.M.Yalisove及 T.Juhasz 的 “Effects of Wavelength and Doping Concentration 9 1379724 on Silicon Damage Threshold” Laser and Electro-Optics， Vol.2，第 2頁，2004年5 月； [8] G.Pasmanik的 “Pico versus Femto in Micromachining” Optoelectronics World，第221-224頁，2001 5 年6月；

[9] J.Jandeleit、G.Urbasch、H.D.Hoffmann、 H.G.Treusch及 E.W.Kreutz 的 “Picosecond Laser Ablation of Thin Copper Films” Appl.Phys.，Vol.A 63，第 117-121 頁， 1996 年； 10 [10] J.C.North與 W.W.Weick的 “Laser Coding of

Bipolar Read-Only Memories” IEEE Journal of Solid State Circuits，Vol.SC-1 卜 Νο·4，第 500-505 頁，1976年； [11] J.B.Bernstein、S.S.Cohen及P.W.Wyatt的“Metal Wire Cutting by Repeated Application of Low-Power Laser 15 Pulses” Rev.Sci.Instrum.，63(6)，第 3516-3518頁，1992年；

[12] M.Lapczyna、K.P.Chen、P.R.Herman、H.W.Tan 及R.S.Marjoribanks的“Ultra high repetition rate(133 MHz) laser ablation of aluminum with 1.2-ps pulses” Appls.Phys·，Vol.A69[Suppl.]，S883-S886，1999年。 20 【發明内容】 發明概要 本發明之至少一實施例的一目的是為了提供一種用於 增進雷射式處理（即，移除、燒蝕、切斷、“燒斷”等）記憶體 鏈結之品質的方法及系統。 10 本發明之至少一實施例的另— 於帝私目標是為了提供一種用 於田射式處理細微間距記憶體鏈結 y_ 。系統及方法。 在執竹本發明之以上目標及龙 , 扦夂其他目標時，一種移除在 材1 的—祕之—目標鏈結結構^會對該基 if目標鏈結結構與該基材之間叫何介電層、或者與 該目払鏈結結構相鄰的鏈結結 兩& , 得"^成不希望的毀壞之基於 苗射的方法被提供。該目標鏈結 ^ ^ 、、、°構是在一組鏈結結構 内。该組鏈結結構内的至少一此 p, ?E ^ Ba —鏈、，。結構由小於2μηι的一 間距隔開。該方法包括：利用具有^ 第—預定波長的一種 源_射，以一大於大約1ΜΗζ< 蕙複率產生一序列雷射脈 衝。^法進-步包括：光學敌大該序列雷射脈衝中的至 二m讀得-序列被放大的輸出脈衝。該方法又進 一乂包括.在該基材之運動期間，將該序列被放大的輪出 脈衝中的脈衝遞送且聚焦到該目標鏈結結構上。實質上，玄 序列被放大的輸出脈衝之所有輪出脈衝具有—小於大約 100微微秒的脈衝週期、在該目標鏈結結構内的至少大約 Lem2到小於大約1Gl2w/em2之範圍内的對應的脈衝功 率密度、及-大約L2微米或更小的波長。該等被聚焦的脈 衝之功率密度是足夠低以避免不希望的毀壞。所有該等被 聚焦的脈衝之總能量是足夠高以移除該目標鏈結結構，同 時也避免對該組鏈結結構内的其他鏈結結構之不希望的毀 壞。該等被聚焦的脈衝為在大m微米至大約2微米之範圍 内的鏈結間距提供-邏或更大的相對能量過程視窗。 該產生之步驟可包括：在該光學放大的步驟之前將 1379724 該種源雷射之輸出預先放大至一脈衝能量位準的一步驟。 該方法可進一步包括：在該光學放大的步驟之前，將 該第一預定波奐移到一第二波長。 該方法玎進一步包括：在該光學放大的步驟之後，基 5於位置及速度資訊中的至少一者，可控制地選擇該序列被 放大的輸出脈衡中的至少一部分，以在該相對運動期間使 該該目標鏈結結構與雷射光束位置同步化。 該方法可進一步包括：在該光學放大的步驟之前，基 於位置及速度資訊中的至少一者’可控制地選擇該序列雷 10 射脈衝中的至少一部分，以在該相對運動期間使該該目找 鏈結結構與雷射光束位置同步化。 該產生之步驟可包括：對該種源雷射進行增益切換以 提供一所選的脈衝。 該序列雷射脈衝之實質上所有緊鄰的脈衝之間的時間 15間隔可能是至少1奈秒。該可控制選擇之步驟將該重複率減 少到大約20KHZ至150KHZ之一範圍内。 該序列雷射脈衝可包括：具有一大於1奈秒之脈衝週期 的至少-脈衝。該方法可進一步包含：將該至少一脈衝壓 縮或分片，以產生具有一小於大於1〇〇ps之脈衝週期的脈衝。 2〇 該種源雷射可能是一q-開關微雷射或具有一大約}奈 秒之脈衝週期的雷射二極體。 不 12 1 亥壓縮或分片之步驟可在該光學放大的步驟之前執行。 該種源雷射可是一二極體激升、固態雷射。 該二極體激升、固態雷射可是一光纖雷射振盪器。 1379724 該種源雷射可是一主動或被動模式鎖定雷射β 該種源雷射可是一高速、半導體雷射二極體。 §亥光學放大的步驟可由至少一光纖_光學放大器執行。 該光纖-光學放大器可具有一大約3〇dB之增益。 5 $第—預定波長可能是在-大約1.3μιπ至大約1·55μπΐ 之範圍内，以及可進-步包括：將該序列被放大的輸出脈 衝之雷射波長從該第-預定波長移到一接近紅外線或可見 波長。 該產生之步驟可湘—主振Β及功率放大則觸⑼ 10 執行。 該輸出脈衝之數目及該相對運動之速度使該等輸出脈 衝之-位移超過-預定容限。該方法可進一步包含：偏轉 該等輸出脈衝’以將該等輸出脈衝導向該預定容限内的區域。 又在執行本發明之以上目標及其他目標時，一種移除 15在-基材上製造的一電路之一目標鏈結結構且不會對該基 材、δ亥目私鏈結結構與該基材之間的任何介電層、或者與 該目標鏈結結構相鄰的鏈結結構造成不希望的毀壞之基於 雷射的系統被提供。該目標鏈結結構是在一組鏈結結構 内。s玄組鏈結結構内的至少一些鏈結結構由小於2^m的一 20間距隔開。該系統包括：包括用於以一大於大約1MHz之重 複率產生一序列雷射脈衡的一種源雷射之裝置，該種源雷 射具有一第一預定波長。該系統進一步包括：用於光學放 大該序列雷射脈衝中的至少一部分，以獲得一序列被放大 的輸出脈衝之裝置。該系統仍進一步包括：用於在該基材 13 1379724 相對於該鏈結結構之相對運動期間，將該序列被放大的輸 出脈衝中的脈衝遞送且聚焦到該目標鏈結結構上的裝置。 實質上該序列被放大的輸出脈衝之所有輸出脈衝具有一小 於大約100微微秒的脈衝週期、在該目標鏈結結構内的至少 5 大約109W/cm2到小於大約1012W/cm2之範圍内的對應的脈 衝功率密度、及一大約1.2微米或更小的波長。該等被聚焦 的脈衝之功率密度是足夠低以避免不希望的毁壞。所有該 等被聚焦的脈衝之總能量是足夠高以移除該目標鏈結結 構，同時也避免對該組鏈結結構内的其他鏈結結構之不希 10 望的毁壞。該等被聚焦的脈衝為在大約1微米至大約2微米 之範圍内的鏈結間距提供一30%或更大的相對能量過程視窗。 該用於產生的裝置可包括：一主振盪器及功率放大器 (ΜΟΡΑ)。 該系統可進一步包括：用於基於位置及速度資訊中的 15 至少一者，可控制地選擇該序列被放大的輸出脈衝中的至 少一部分，以在該相對運動期間使該該目標鏈結結構與雷 射光束位置同步化的裝置。該用於可控制選擇的裝置包括 一聲學-光學調變器或一電子-光學調變器。 該序列雷射脈衝之實質上所有緊鄰的脈衝之間的時間 20 間隔可能是至少5奈秒。該可控制選擇之裝置可將該重複率 減少到大約20ΚΗζ至150ΚΗζ之一範圍内。 該調變器可能是一馬赫-陳爾德調變器。 該序列雷射脈衝可包括：具有大於大約1奈秒的一脈衝 週期之至少一脈衝。該系統可進一步包括一壓縮器或脈衝 14 分片器，該壓縮器或脈衝分片器用以分別將該至少一奈秒 脈衝壓縮或分片，以產生具有小於大約10响的 一脈衝週期 之脈衝。 遠種源雷射可能是一q_開關微雷射或具有一大約1奈 5秒之脈衝週期的雷射二極體。 該壓縮器或分片器之-輪出由該光學放大之裝置接收。 該種源雷射可是一二極體激升、固態雷射。 玄一極體激升、固態雷射可是一光纖雷射振盪器。 该種源雷射可是一主動或被動模式鎖定雷射。 1〇 该種源雷射可是一高速、半導體雷射二極體。 該用於光學放大之裝置可包括至少一光纖-光學放大器。 s玄光纖-光學放大器可具有一大約3〇dB之增益。 °玄第預疋波長可此是在一大約1.3μπι至大約1.55μιη 之範圍内，以及可進一步包含一波長偏移器，該波長偏移 15器將該序列被放大的輸出脈衝之該雷射波長從該第一預定 波長移到一接近紅外線或可見波長。 該用於產生的裝置可包括一主振盪器，以及該用於光 學放大的裝置包括一功率放大器（ΜΟΡΑ)。 該輸出脈衝之數目及相對運動之速度可使該等輸出脈 20衝之一位移超過一預定容限。該系統可進一步包含一高速 光束偏轉器，該高速光束偏轉器用以將該等輸出脈衝導向 該容限内的區域。 仍在執行本發明之以上目標及其他目標時，一種用於 移除在一基材上製造的一電路之一所選擇的目標鏈結結構 15 ^/9724 且不會對該基材、該所選擇的目標鏈結結構與該基材之間 2任何介電層、或者與該所選擇的目標鏈結結構相鄰的鍵 結結構造成不希望的毀壞之基於雷射的方法被提供。該所 $選擇的目標鏈結結構是在—組鏈結結構内。該組鏈結結構 =的至少_些鏈結結構由小於細的—間距關。該方法 =括：將-被聚焦的雷射輸出施加給該所選擇的目標鍵結 結構，以在該基材相對於該雷射輸出之運動期間移除該所 選擇的目標鏈結結構。該雷射輸出具有至少大㈣個脈 衝。實質上所有該等脈衝具有一小於1〇〇微微秒的脈衝寬 1〇度、在該所選擇的目標鏈結結構内的至少大約l〇9W/cm2到 小於大約1012W/cm2之範圍内的對應的脈衝功率密度、及一 大約1.2微米或更小的波長。該等脈衝之功率密度是足夠低 以避免不希望的毀壞。所有該等脈衝之總能量是足夠高以 移除該所選擇的目標鏈結結構，同時也避免對該組鏈結結 15構内的其他鏈結結構之不希望的毀壞。該雷射輸出為在大 約1微米至大約2微米之範圍内的鏈結間距提供一 3〇。/。或更 大的相對能量過程視窗。 〇玄施加之步驟可利用一具有一在大約1 到大約 1.55μιη之範圍内的波長之半導體雷射二極體、至少一光纖 20光學放大器’以及將該二極體之該波長移到一接近紅外線 或可見波長的至少一波長偏移器執行。 該雷射二極體之該波長可能是大約i 55μηι、該偏移器 可是一頻率加倍器，且該被偏移的波長可能是大約0.75μιη。 該偏移器可是一頻率三倍器，且該被偏移的波長可能 16 1379724 一可見波長。 實質上所有該等脈衝之該脈衝寬度可對應一週期，其 中用於所選擇的目標鏈結結構移除的一影響臨界值可能實 質上與該脈衝寬度之平方根成正比，從而該所選擇的目標 5 鏈結結構以一熱方式被移除。 該所選擇的目標鏈結結構由一或多個下層鈍化層覆 蓋，其中一或多個脈衝之該功率密度可對該一或多個下層 鈍化層造成一熱衝擊，且可移除該一或多個下層鈍化層及 該所選擇的目標鏈結結構。該一或多個下層鈍化層及該所 10 選擇的目標鏈結結構之移除可能由於熱機械壓力及燒蝕二 者而發生。 該一或多個下層鈍化層可是具有以一紫外線波長之範 圍的吸收邊緣之無機鈍化層，以及其中該等脈衝功率密度 可能是小於大約1012w/cm2。 15 該等脈衝中的至少一者之脈衝寬度可能是在大約30ps 至大約60ps之範圍内。 該被聚焦的雷射輸出具有一小於大約1.5微米的大小。 被聚焦的雷射輸出可包括被聚焦到一非圓形光點的至 少一脈衝，以增進該所選擇的目標鏈結結構内的該被聚焦 20 雷射輸出所包含的能量。 該脈衝之數目及該運動之速度可使該雷射輸出之一位 移超過一預定容限。該方法可進一步包含：偏轉該等脈衝， 以將該等脈衝導向該容限内的區域。 該偏轉之步驟可利用一聲學-光學裝置或一電子-光學 17 1379724 裝置執行。 該方法可進一步包括：將該雷射輸出中的至少一脈衝 在空間上分裂，以形成一族群的在空間上分裂的脈衝。該 方法可進一步包括：將該等空間上分裂的脈衝中的至少一 5 者選擇性地導向該所選擇的目標鏈結結構、導向一第二所 選擇的目標鏈結結構、或者導向該等所選擇的目標鏈結結 構之以上兩者。 該施加之步驟可利用多個雷射源執行。該方法可進一 步包括：將該等雷射源之輸出光學合併到一公共光學路徑内。 10 該等雷射源可能是不同的類型，以及該等雷射源中的 至少一者可包括一半導體雷射二極體。 該脈衝之數目可能是大約70-200。 該等脈衝中的至少一者可具有一大約5nJ或更少的能量。 實質上所有脈衝之能量可能是大約InJ或更多。 15 該被聚焦的雷射輸出可產生一熱效應區，該熱效應區 具有一在大約0.1微米至大約0.85微米之一範圍内的尺寸。 該被聚焦的雷射輸出可具有一小於大約1.0微米的尺寸。 該雷射輸出中的至少兩緊鄰的脈衝可具有一在大約2 奈秒至大約10奈秒之範圍内的一時間間隔，從而對應一在 20 大約100MHz至大約500MHz之範圍内的有效重複率。該時 間間隔可能超過一時間間距，該時間間距用於消散前一雷 射脈衝與該所選#的目標鏈結結構及該所選擇的目標鏈結 結構相鄰的該等鏈結結構之交互作用所產生的蒸汽/離子煙。 實質上所有緊鄰的脈衝之間的時間間隔可能是大約5 18 1379724 奈秒或更大。 ^等脈衝功率密度可能是在M1()^Mi()nw/cm2 2二内。至少""脈衝可具有一在幾微微秒至小於大約50 微微秒之範圍内的脈衝寬度。 10 15 =在執行本發明之以上目標及其他目標時一種移除 二土材上製造的-電路之—目標鏈結結構Μ會對該基 j . ‘鏈纟。結構與該基材之間的任何介電層、或者與 該目票鏈結結構相鄰的鏈結結構造成不希望的毀壞之方法 被提供。該方法包括：將-被聚焦的雷射輸出施加給該目 ㈣結結構，以在該基材相對於該雷射輪出之運動期間移 于^鏈、。結構。該雷射輸出具有大約7(>至2_脈衝。 實貝上所有脈衝具有一小於大約1〇〇微微秒的脈衝寬度、在 'η结結構内的至少大約i〇i°w/cm2至小於大約 1〇12W/Cm2之範圍内的對應的脈衝功率密度、及-1微米或 長該等脈衝為在大約1微米至大約2微米之範圍 内的鏈結間距提供―鳩或更大的相對能量過程視窗。 〇玄波長可此疋小於8〇〇nm。該等脈衝中的至少一者具有 -在大約3G微微秒與大約6微秒之間的脈衝寬度。 20 該施加之步驟可利用一具有-在大約Ι.Ομπ!至大約 1·55μπι之範圍内的波長之半導體雷射二極體、至少一光纖 光干 $ X及將该二極體之該波長移至小於1微米的至 少一波長偏移器執行。 該雷射二極體之該波長可能是大約1.55μπι、該偏移器 可月匕疋帛率加倍Μ，且該被偏移&波長可能是大約 19 1379724 0.75μπι。 該偏移器可是一頻率三倍器，且該被偏移的波長可能 是一可見波長。 該等脈衝功率密度可能是在大約109至大約1011 W/cm2 5 之範圍内。該等脈衝中的至少一者可具有一在幾微秒至小 於大約50微微秒之範圍内的脈衝寬度。 該脈衝之數目及該運動之速度可使該輸出脈衝之一位 移超過一預定容限。該方法可進一步包括：偏轉該等脈衝， 以將該等脈衝導向該容限内的區域。 10 該偏轉之步驟可利用一聲學-光學裝置或一電子-光學 裝置執行。 仍在執行本發明之以上目標及其他目標時，一種移除 在一基材上製造的一電路之一目標鏈結結構而不會對該基 材、該目標鏈結結構與該基材之間的任何介電層、或者與 15 該目標鏈結結構相鄰的鏈結結構造成不希望的毁壞之系 統。該目標鏈結結構是在一組鏈結結構内。該組鏈結結構 内的至少一些鏈結結構内由一小於2μηι的中心至中心間隔 隔開。該系統包含：包括一雷射子系統及一光學子系統的 裝置，用於將一被聚焦的雷射輸出施加給該目標鏈結結 20 構，以在該基材相對於該雷射輸出之運動期間移除該目標 鏈結結構。該雷射輸出具有大約70個脈衝。實質上所有脈 衝具有一小於大約100微微秒的脈衝寬度、在該目標鏈結結 構内的至少大約109W/cm2至小於大約1012W/cm2之範圍内 的對應的脈衝功率密度、及一大約1.2微米或更小的波長。 20 1379724 該等脈衝之功率密度是足夠低以避免不希望的毁壞。所有 該等脈衝之總能量是足夠高以移除該目標鏈結結構，同時 也避免對該組鏈結結構内的該等其他鏈結結構之不希望的 毁壞。該等脈衝為在大約1微米至大約2微米之範圍内的鏈 5結間距提供一30%或更大的相對能量過程視窗。該系統進 一步包括：一定位子系統，用於將該被聚焦的雷射輸出定 位到該目標鍵結結構上。 該波長可能是小於大約800nm。 該雷射子系統可包括一具有一在大約1 ·〇 pm到大約 10 1.55μιη之範圍内的波長之半導體雷射二極體，至少一光纖 光學放大器，以及將該二栖體之該波長移至小於〗.2微米的 至少一波長偏移器。 該偏移器可是一頻率加倍器，且該被偏移的波長可是 大約0.75微米。 15 該偏移器可是一頻率三倍器，且該被偏移的波長可能 是一矸見波長。 該等脈衝功率密度可能是在大約1〇9至大約10"W/Cm2 之範園内。該等脈衝中的至少一者可具有一在幾微秒至小 於大約50微微秒之範圍内的脈衝寬度。 20 該脈衝之數目及該運動之速度可使該雷射輸出之一位 移超過一預定容限。該系統可進一步包括一高速光束偏轉 器，该高速光束偏轉器將該等脈衝導向該容限内的區域。 該偏轉器可能是一聲學-光學裝置或一電子-光學骏置 執行6 21 本發明之以上目標及其他目標、特徵及優點從以下結 D附圖的用於執行本發明之最佳模式的詳細描述中可顯而 易見。 圖式簡單說明 本發明之此等及其他特徵、層面及優點結合以下描 述、附加的申請專利範圍及附圖將較易於理解，其中： 第la圖疋—顯示了在本發明之至少—實施例内利用至 脈衝移除鏈結的雷射式處理系統之部分的方塊圖； 第1b圖是第la圖之外部調變器子系統之部分的方塊 10圖，其中一被放大的脈衝串之一部分被可控制地選擇以供 鏈結之“即時，，處理； 第lc圖是在一列鏈結中的一目標鏈結之頂視圖（不是 成比例的）’舉例而言，其顯示了該鏈結相對於一雷射光束 之運動期間的-目標鏈結結構上的被聚焦的雷射輸出； 15 第2a_2b®是顯示了可被包括在本發明之至少-實施 例中的可選擇固態雷射子系統之一些元件的方塊圖，每個 固匕、雷射子系統具有—主振盈器及功率放大器(議pA); 第3圖又一顯不了利用多個具有延遲觸發的雷射合併 雷射脈衝或產生-序列緊密間隔的脈衝之_安排的示意圖； 2〇 第4圖是一座標圖，該座標圖顯示了藉由施加兩具有- 預足k遲的脈衝’利用一鏈結及下層基材之差動熱性質移 除該鏈結’而不會毀壞該基材； 第a圖是目表’透過舉例描述了-熱效應區(HAZ)、 光點大小及-鏈結間距之間的關係； 22 1379724 第5b圖透過舉例描述了利用奈秒脈衝移除材料； 第5c圖是-圖表，透過舉例描述了雷射脈衝之影響臨 界值的相依性，以及顯示了示範性脈衝寬度範圍及^本 發明之實施例的不範性脈衝參數； 5 帛5d®是表’透過舉例描述了⑦之吸收係數對波 長之相依性，且顯示了對應本發明之實施例的示範性雷射 波長； 第6a圖是一方塊圖，顯示了 一雷射子系統的元件，其 中第2a或2b圖之一種源雷射是一二極體激升、固態雷射振 10盪器，且一二極體激升、固態雷射放大器被用以放大該種 源雷射之輸出； 第6b圖是一方塊圖’顯示了 一雷射子系統的元件，其 中第2a或2b圖之一種源雷射可能是（例如）一用於產生微微 秒脈衝的微微秒雷射二極體或微晶片雷射； 15 第7a_7e圖是顯示了可被用於本發明之一事實例的額 外設計選擇的方塊圖’包括用於放大、波長偏移及“遞減計 數脈衝選擇”中的至少一者的配置； 第8a-8e圖是顯示了可被用於本發明之至少一實施例 的示範性主振盪器功率放大器（ΜΟΡΑ)之細節且包括用於 20 選擇脈衝的至少一調變器之示意方塊圖，其中一種源雷射 利用至少一光纖-光學放大器被放大，以產生微微秒脈衝； 第9圖是一基於雷射的記憶體修補系統的方塊圖，包括 一微微秒雷射系統，且進一步顯示了本發明之一示範性實 施態樣； 23 1379724 第10a及10b圖是能量及相對過程視窗對間距之圖表， 描述了分別利用具有21奈秒及9奈秒脈衝寬度的個別脈衝 進行鏈結燒斷的測試結果； 第11a及lib圖是能量及相對過程視窗對間距之圖表， 5 描述了分別利用57個微微秒脈衝及35個微微秒脈衝的50個 脈衝組進行鏈結燒斷的測試結果；以及 第12a及12b圖是能量及相對過程視窗對脈衝數目之圖 表，描述了分別利用以1 μηι間距與1 _7μιη間距的大約532奈 米波長之3 5個微微秒脈衝組進行鏈結燒斷的測試結果。 10 【實施方式】 較佳實施例之詳細說明 .概述--雷射系統架構 參看第la圖，描述了一利用至少一輸出脈衝1〇4移除一 導電鏈結107的雷射處理系統1〇〇之一部分且顯示了被包括 15在本發明之至少一實施例内的一些主要系統元件的方塊圖 被顯不，該至少一輸出脈衝1〇4具有一微微秒脈衝寬度（即 脈衝週期等）1041(例如在半功率點内所量測的”本發明之 至少一實施例可包括子系統1〇1内的一二極體激升 (di〇de-pumped)固態雷射以產生具有在一較佳微微秒範圍 内的脈衝寬度1041之中間脈衝1〇3。例如，該雷射可能是一 商業上已有的二極體激升、固態（主動或被動)模式鎖定雷 射對於以-較佳波長運作，該系統1〇1之輸出的波長 可由可選擇偏移器105(例如，一譜波產生器）偏移，例如從 一接近紅外線波長到一可見或接近1；¥的波長。 24 1379724 一個單一或多數個脈衝可被選擇且被遞送給一鏈結 107 ’且基於該鏈結107、基材11〇、上介質層1〇91及下介質 層1092中的至少一者之物理屬性，該等被遞送的脈衝可具 有一預定脈衝寬度以及時間間隔。該光束遞送系統可包括 5 極化控制、中繼光學裝置、光束擴展、變焦光學裝置，以 及用於在鏈結107内產生一接近被繞射限制之光點的目標 透鏡。可選擇外部調變器子系統108可在電腦控制下直接操 作以提供所選的脈衝，以及改變該等脈衝之功率。舉例而 言’該脈衝族群106内的脈衝1〇2可被省略(如該等虛線所描 10 述）。序號為5,998,759與6,281，471(例如，第12欄第63行-第 14欄第33行’以及，471專利之相關圖式）的美國專利教示了 利用一調變器提供一脈衝以在一雷射處理系統内的鏈結與 雷射光束之相對運動期間照射一所選的鏈結。 參看第lb圖，第la圖之該外部調變器子系統1〇8之一部 15分的方塊圖被顯示，其中一脈衝串（pulsetrain)103之一部分 是可控制地被選擇用於在基材丨10與該雷射光束之間相對 運動期間的鏈結之處理(“即時”）。該運動可能以三個方向之 、.隹度.X運動113、一般固定在一晶圓台（wafer stage)上的基 材110之Y運動（圖未示），以及該光束遞送系統内的至少一 20光學兀件114之Z軸運動。用於相對於一鏈結位置定位該晶 圓及雷射光束腰(beam waist)的精確定位方法及系統之參 考為Nos.6，U4，118及6,483,071的美國專利，此兩專利被讓 渡給本發明之受讓人。控制器121—般基於與一鏈結位置對 一雷射光束位置有關的位置資訊、迷度資訊、或者位置與 25 1379724 速度資訊二者產生控制信號122。控制信號122一般閘控(例 如，控制）一光學開關12〇。該光學開關12〇 —般提供是該輸 入脈衝串103之一部分的輸出脈衝106。因此，當該調變器 (例如，該調變器108)被用以選擇照射一或多個鏈結（或其他 5顯微鏡結構）的至少一輸出脈衝1〇4時，該等產生的脈衝1〇3 可具有一被控輸出重複率及時間間隔。該光束遞送系統内 的至少一光學元件114可被用以高速率精確定位該光束 腰，以及進一步最佳化該等被聚焦的輸出脈衝之遞送。 參看第lc圖，目標鏈結107上的示範性脈衝雷射輸出包 10括兩被聚焦的雷射脈衝1042，每個被聚焦的雷射脈衝具有 一相等的光點大小，對應被選擇的脈衝1〇4。該距離1〇43對 應在相對運動113期間的該等脈衝之間的時間間隔。若距離 1043是鏈結寬度之一相對較小的部分(例如小於25%)，則包 含在該鏈結内的能1之部分將近似於最佳光點定位。距離 15 (位移）1044一般表示雷射輸出之有效大小，其是等於最佳定 位之雷射光點大小。隨著時間脈衝間隔增加，相對運動之 速度增加，或者利用更細微的鏈結間距（中心至中心間 隔）1043滿足增加的考慮。 被公開的美國專利申請案2〇〇2/〇16758丨(被讓渡給本 20發明之受讓人’且以參照方式被併人本文)描述了用以將雷 射脈衝導向一或多個鏈結的各種方法及子系統。該等光學 子系統或變化(-般包括一高速單一轴偏轉器）可根據需求 被併入到第la圖之光束遞送系統内。給出，581之第19及2〇 圖，以及該，581揭露之進一步資訊之描述的對應部分作為 26 特疋參考。此外，該被聚焦的輸出可包括多數個光點，該 等光點具有至少一不相同的光點分散或功率密度。例如’ 本揭露之第17圖描述了作為一“幹淨光束，，使用的被聚焦脈衝。 參看第2a圖，可被包括在本發明之一實施例内的一可 選擇固態f射子系統之額外細節的方塊圖被顯示。一種源 雷射（例如，振盪器211)產生一脈衝串214，該等脈衝一般具 有足夠的能量以用於利用雷射放大器212之放大。該種源雷 射可在電腦控制下以一預定速率“自由行進（free四仙丨叩)，， 或者“被增益切換，，以產生脈衝。該脈衝串之至少一部分被 放大以獲得所需的雷射脈衝能量，從而切斷一記憶體多餘 鏈結，例如以一能量位準（其中該鏈結利用一個單一脈衝被 切斷（例如，移除)）。用於脈衝雷射放大器的穩定且可靠操 作之一實際考慮是在額定平均功率下操作。該等操作考慮 導致一給定脈衝之能量、脈衝之數目與重複率之間的工程 取捨。 在-可選擇安排中，如第2b圖中所示（並不是成比例 的），脈衝串214之一部分可利用一適合的調變器裝置 1081(與第la圖之1〇8類似或相同）可控制地被選擇以處理 基材110與該雷射束之間相對運動期間的鏈結(“即時”），然 而，在該脈衝串之放大212到一用於鏈結處理的能量位準之 前，一“遞減計數，，、“除法，，或者“脈衝拾取，，操作可被用以匹 配雷射放大器2i2之-重複率，㈣複率可能是以低於該種 源雷射211之重複率的幅值之級距範圍。例如，若r是脈衝 串214之重複率，則當每第η個脈衝被選擇時，R/n將是在該 1379724 調變器1081之輸出端的重複率。若214表示一 50MHz脈衝 串，則當n=1000時，該調變器之輸出將是5〇ΚΗζ。在至少 一實施例中，該脈衝串重複率可被一非整數(例如，19.98) 除’且隨著該鏈結之位置在一相對較小的範圍内變化以同 5步化該等被選擇的脈衝，從而補償運動系統變化。此一操 作可由控制器121在108或1081内或者兩者内執行，且可能 是基於位置及/或速度資訊。 在本發明之至少一實施例中’多數個相鄰脈衝可被選 擇。舉例而言’雷射放大器212之輸出103、106顯示了自脈 10 衝串214選擇的三對連續被放大的脈衝、接著可被選擇性提 供給鏈結107的一給定對，同時對放大器212提供一減少的 輸入重複率及低平均輸入功率。若214表示一 100MHz脈衝 串，則一對連續輸出脈衝之間的間隔將是10奈秒。通量與 重複率一般是相關的。較佳地，該放大器輸出重複率將是 15 足夠大以提供快速鏈結處理速率以及“隨選脈衝，，能力，同 時限制系統定位及/或速度控制之複雜度。較佳地，在該放 大器輸出端的103、106内的示範性的三對可在該鏈結及雷 射光束之相對運動113期間被施加給三個連續鏈結。外部調 變器108可被用以阻擋不需要被處理的鏈結之雷射能量。 20 類似地’基於該放大器212之頻譜回應，可選擇波長偏 移器1051可被用以將被種源雷射211之波長匹配到放大器 212之一適合（或相容的）波長範圍。基於一特定應用之特定 設計準則’調變器子系統1081及該波長偏移器1〇51可被單 獨使用或與子系統108結合使用，以將該最終的脈衝時間間 28 1379724 隔及能量位準控制為適合的範圍。 參看第3圖，用於合併雷射脈衝或者利用被延遲觸發的 多個雷射產生一序列的相鄰間隔脈衝之又一可選擇安排被 顯示。觸發脈衝之間的預定延遲（例如，11至t2)可決定多數 5個脈衝之施加的時間間隔。被合併的輸出可提供一光學放 大器之種源雷射。例如，兩或多個脈衝（或脈衝族群)可被用 以切斷鏈結107。此安排可被用以提供時間脈衝間隔之細微 控制(例如，一脈衝對之2-1〇奈米，100_500MHz有效速率或 “擊發速率”）。 10 如公開號為2002/0167581(,581)的美國專利申請案（其 乂參…、方式被併入本文，且被讓渡給本發明之受讓人）内所 揭露，該雷射系統可包括用於控制該脈衝時間間隔12_^的 —可程式數位延遲線301、雷射302、用於光束合併的一極 ¥ 303以及用於根據需要升高該能量位準的可選擇放大 器304若欲瞭解進一步細節，可例如是，特別參考，^以公 開案之第12〇-丨22、194-197段及申請專利範圍。 子系統101内的雷射波長將產生在大約〇15〇微米到 ” 55微米之範圍，後者對應高速電信内所使用的二極體 2〇率波長。在一例子中，該雷射波長可利用偏移器105使頻 :;倍（例如，二倍）或被拉曼位移(Raman shifted)到一接近 IR、可見或UV波長。 雷射參數及鏈結移除 隨著減少鏈結間距及尺寸（即，微間距鏈結）之趨勢， 至 > 二個參數需要被聯合考慮以移除一鏈結1 〇 7，而沒有毀 29 壞3玄基材110或相鄰鏈結（圖未示），這可能不需要以下處 理.（a)目標鏈結上的雷射光束大小及其聚焦深度；（b)光束 疋位精確度（例如，在三維空間上相對於該鏈結的雷射光束 腰位置例如，在該至少一元件114之被控X-Y運動與Z-軸運 5動期間）；以及熱效應區(HAZ)。 參看第5a圖的在3-5微米之範圍内的鏈結間距521，理 論最小間距遵循以下公式： 最小間距=光束半徑+定位誤差+〇 5鏈結寬度 （1) 其中該雷射光束之熱影響被忽略考慮。 1〇 例如，由本發明之受讓人製造的GSI照光模型M430記 憶體修補系統提供大約1.6微米的典型光點大小，以及大約 +/-0.2微米的定位誤差。典型的脈衝寬度大約為4_1〇奈秒’ 且對應大約0.85-1.4微米的熱效應區。 該模型M430系統能夠處理具有大約2微米之最小間距 15的鏈結(假設大約0.5微米的一鏈結寬度）。 然而，當該間距接近到可與熱擴散長度相比的尺寸 時，該鏈結107之區域内的熱效應可有增加的顯著性。接著 該公式變為： 最小間距=光束半徑+定位誤差+〇. 5鏈結寬度+H AZ⑵ 20 其中HAZ(熱效應區）522是熱效應之一量測。該熱效應 區（HAZ)—般由（D*t)0.5決定，其中D是熱擴散係數及雷射脈 衝寬度。該材料融化或蒸發的深度之實際值也取決於該目 標鏈結上的實際能量及功率密度。 該HAZ可延伸到該被聚焦的光點523之外，且對與該光 30 1379724 點相鄰的周邊區域產生不利的影響。在一些情況下，受影 響的周邊區域可能大於該光點本身幾倍。相對較大的HAZ 一般使雷射處理較不易控制且較不精確。若有鏈結燒斷的 情形時，則相對較大的HAZ尺寸也可能是過程視窗（相鄰鏈 5 結毁壞)之上限的限制因素中的一者。 若光點相對於鏈結被正確地定位，則一繞射限制光點 及一短雷射波長（例如，0.355微米）可在某些程度上減輕此 問題。然而，若該系統（包括X、Y、Z運動子系統）的定位容 限524是+/-0.1微米（對於高速鏈結處理而言，要求有點嚴 10 格），將該雷射光束遞送給一0.38微米寬鏈結可能需要大約 0.58微米之光點大小。假設0.355微米的波長以及10奈米脈 衝寬度，則被估計的HAZ大約是1.3微米。這樣，處理鏈結 之一實際的限制範圍可能對應大約1.9微米間距。因此，一 般期望一較短的脈衝寬度。 15 減少脈衝寬度一般也減少HAZ。然而，相較於光束大 小與位置誤差，當熱效應變得很小時，在增進其他重要貢 獻(例如，光束大小及定位）之前進一步減少熱效應可能變得 並不是必需的。從奈秒範圍到微微秒範圍之熱效應的減少 可足以處理較細微的間距鏈結。對進行移除（例如，切斷、 20 “燒斷”、熔蝕等）細微間距鏈結的方法而言，將脈衝寬度進 一步減少到毫微微秒範圍以消除不合意的熱效應可能可以 被避免。 依據本發明，一限制的熱交互一般發生在一熱效應 區，該熱效應區實質上小於一鏈結間距以及該雷射輸出相 31 1379724 對於該目標結構的一相對位置之累積容限。例如，直徑大 約為0.3微米至大約1微米的熱效應區（HAZ)—般將提供大 約2微米鏈結間距之增進的處理。較佳地，一HAZ將小於以 三維度的的雷射輸出之定位容限(例如，在每個方向上小於 5 0.1微米，且一般被忽略考慮）。 序號為6，2 81,4 71的美國專利（以參照方式被併入本文) 詳細描述了一短、快升時間脈衝之使用的基本原理。特別 地，第4段第45行-第5段第19行詳細描述了為增進目標材料 之鏈結而減少反射率之影響。若對一金屬目標結構(例如， 10 鋁）之照射大於109W/cm2，則目標結構之反射率減少，且雷 射能量之耦合被增進。熱擴散(相對於HAZ) —般隨著脈衝寬 度之平方根變化。一短雷射脈衝一般減少或阻止熱擴散到 該熔融鏈結之下的基材，以及也阻止熱從側面導向與該鏈 結相鄰的材料。 15 當鏈結間距較細微時，與奈米脈衝之熱交互逐漸變得 混亂，從而導致鏈結移除之差的精確度。如第5b圖所描述， 一體積相對較大的材料可被加熱且炫化，而透過由蒸汽壓 力及雷射輻射壓力之反沖作用所驅動的熔化喷發，會令材 料的移除發生。就一精微的標度而言，，被移除的材料之 20 形狀及體積可能因不規則性，而包含一無法令人接受之統 計上的大誤差。利用微微秒高峰值功率脈衝，交互作用可 能變得不是線性的，首先在反射率由於金屬内的高自由電 子密度而減少時具有突崩電離，以及統計變化減少。利用 此等短脈衝，雷射能量一般被限制到一薄層，且蒸發一般 32 1379724 快速發生°材料移除一般變得較精確且較確定，具有初始 化溶姓之減少的雷射影響。利用微微秒脈衝的材料移除可 進一步包括：藉由材料喷射（固態及蒸汽)將熱自雷射處理區 域移除。以微微秒等級的鏈結移除過程(例如，利用一上介 5電層1091及内層1〇92之存在）可能是利用熔蝕與熱機械壓 力移除之混合。目標鏈結結構之移除一般借助於，利用在 脈衝寬度及功率密度上，材料的喷射而自一鏈結處理區域 移除熱來進行。 舉例而言，第5c圖顯示了兩示範性介電材料之影響臨 10界的變化(例如，參看序號為5,656，186的美國專利案及公開 的 Du等人的 “Laser-Induced Breakdown by Impact Ionization in Si〇2 with pulse widths from 7 ns to 150 fs” APPL.PHYS. ’ Lett.，64(23) ’ 1994年6月 6 日，第 3071.3073 頁。眾所周知，由於較高的自由電子密度，影響臨界值一 15般比金屬低得多（例如，十倍或更多）。在崩潰點(breakdown point)之下，臨界值5(H、502—般隨著材料變化，但是統計 變化(如誤差棒(error bars)所示）一般相對較小。在所描述的 例子(提供了在公開案中被公開的資料）中，5〇1隨著丨/(脈衝 寬度）變化，而502被近似作為常數(如，186專利中所描述）。 2〇在崩潰點之上，保持一近似平方根關係，但是隨著脈衝寬 度之增加的變化是明顯的’特別是以奈米等級。 金屬之朋潰點的特徵脈衝寬度可能一般是大約 10ps(例如’參看序號為5,656，186的美國專利）。依據本發 明，典型的雷射脈衝寬度小於1奈秒，且最佳的是最接近該 33 1379724 崩潰點之特徵脈衝寬度，因此有害的熱效應被忽略(例如， 本發明產生減少的HAZ及統計變化）。然而，本發明之該鏈 結移除處理一般是一熱處理。雷射脈衝與材料之間的交互 作用主要是一熱(透過被大大地減少）過程，因為雷射脈衝寬 5度不再大於崩潰點之脈衝寬度，且較佳的是接近崩潰點。 本發明一般提供一有效鏈結移除處理，而不是一由光 學吸收深度定義的慢蝕刻處理，對於大多數金屬而言，有 效鏈結移除處理只是以每脈衝幾奈米之等級。因為崩潰點 是材料相依的，所以脈衝寬度之下端因此也是材料相依 10的。一最小的脈衝較佳脈衝寬度可能是在幾微微秒(pS)到大 約10ps之範圍内。一最大的脈衝寬度一般小於大約丨奈秒 (ns)，且一般由允許的熱效應區決定。一般而言，本發明之 脈衝寬度將在從該崩潰點之上到小於lns之範圍内。脈衝寬 度可能是在大約l〇-l〇〇ps的範圍505内，例如4〇_4〇〇ps。一 15最佳的脈衝寬度是在從大約l〇ps到大約40ps或從10ps到大 約50ps之範圍506内。 相較於毫微微秒的雷射，產生微微秒脈衝之雷射系統 一般較簡單、較可靠且較穩定，以及具更大的成本效益。 重要的區別是，為了毫微微秒的高峰值功率脈衝之產生， 20 必須執行脈衝的壓縮。 許多參考資料進一步詳細描述了在毫微微秒_微微秒 脈衝範圍内的交互作用。例如，Chichkov等人的 ^Femtosecond, Picosecond, and Nanosecond Laser Ablation ofSolids”(APPL.PHYS. ’ A63，109-115，1196)提供理論背 34 景及實驗結果。毫微微秒脈衝被發現可使熱傳導到一實質 上可被忽略的目標，而此過程被視為是，從固體直接轉變 成热汽，從而獲得精確的雷射處理。熔蝕深度與雷射脈衝 影響具有一對數關係。利用微微秒脈衝，熔蝕伴隨著目標 (例如，一金屬）内的熔化區域之熱傳導及形成。當進入目標 的熱傳導被忽略時（可能是一相當粗糙的假設），則與熔蝕深 度之對數關係性，亦大致上有可能適用到微微秒脈衝上。 然而，由於被熔化材料之一大面積層之熱波傳播及形成， 在奈秒範圍内進行處理，一般而言，被視為更複雜得多。

Jandeleit 等人的 “Picosecond Laser Ablation of Thin (：〇卯打印1^’^^^敗8.，八63，117-12卜1996)揭露了熔 蝕貫驗之結構，其中利用微微秒脈衝在熔化的矽石上的薄 銅薄膜内磚洞。雖然具有大於崩潰點的特徵脈衝寬度之脈 衝寬度的咼社、度微微秒脈衝一般遵循平方根關係，但是相 較於奈秒及較長的脈衝，減少的熱效應區及較低的熱負載 提供目標材料之加熱及移除。一大約l〇l〇_1〇llw/cm2之強度 在大約3·1μιη半徑光點上，每個4〇pS脈衝（以丨053微米之波 長)移除(平均）0.1-0.2μηι的材料《與銅在1〇53微米之波長上 之已知光學吸收深度之結果相比，顯示出，熱傳導一般而 言，決定熔蝕深度。被移除材料内的脈衝_脈衝變化可能是 顯著的（例如，2 : 1)。然而，該HAZ相對較小且間接毁壞被 最小化。 因此’與光束光點大小減少及整個系統能力之定位誤 差增進所4^供的優勢相比，從大約1 〇_25ps減少到低於崩潰 1379724 點（一般小於10ps)的脈衝寬度之優勢一般不是如此顯著。除 此之外，毫微微秒的雷射源之成本一般比微微秒雷射系統 之成本多得多’特別是基於光纖雷射的微微秒雷射系統。 鍵、辖恩理a栝

10 15

20 ，丨不，•口竹V 取疋 见，两付狀秒 除。該鏈結一般由具有不同熱及光特性的材料(例如，鈍化 層1091、1092’基材11〇)包圍。這樣’相較於與一類似的“大” 材料之材料處理交互作用，一些多材料交互機制可能有點 複雜性。至少一尺寸（例如，鏈結寬度）一般是以可見.uv 光之波長的級距。而且，隨著較細微的鏈結間距技術出現， 鏈結處理設備之設計者需要仔細考慮包含錢鏈結範圍内 的光點能量之部分。在至少一實施例中，雷 微米（例如’ 0.90微米或者更少），以達到與減少的脈衝寬 相關之在該鏈結上較小的光點大小。 '又 因為最小光點-般與波長成正比，所以波長内的任何 減少將有利於可獲得的最小光點大小之減少1此之外， 對於在此等較短波長上，相同光點大小而言，聚焦之深声 一般是較大。例如，對於—議mf射而言，被繞射= 的光點大小約略為（即’實質上、幾近、大約、本質上之 微米。（被繞射限制的光點大小=(常數)*波長*透鏡之^ 目）。當波長減少至G.8微㈣，繞射限制絲大小也將相廊 地減少20%，即約略㈣微米。一般而言，對於細微間: 處理’小於1·5微米的光點大小是較佳的，且 米或者更小。在本發明之至少-實施例中，-非圓形= 模型(例如’利用-變形的光學子系統產生的_橢圓形光點） 36 1379724 可被使用（例如’參看序號為2002/0167581的美國專利申請 案”特別地，在該至少一實施例中，第133-136段描述了一 非圓形光點如何増強-鏈結内所包含的能量。 可月b遇到材料變化(例如，無論是設計、過程缺陷所造 5成的變化’或以過程的副產物呈現的變化），且隨著間距減 少’ 一般期望進—步影響處理能量視窗。該鏈結可是一金 屬（例如’ Al、cu、Au等）、多晶矽或一難熔的金屬。氮化 矽（Sl3N4)之至少一層1091可覆蓋該鏈結，且二氧化矽（Si02) 之一層1092可將該基材110與鏈結107分離。然而，在一些 10情況下，該鏈結可能不會被一外層覆蓋。另外，該基材或 介電詹内存在的雜質、摻雜物以及下一代電介質（例如，低 -k聚合物材料)可能各自會對該等材料之光學性質產生實質 的影響。在波長大於該等電介質1091、1〇92之吸收邊緣且 小於該基材110之吸收邊緣的波長範圍内，基材毀壞可能很 15 容易隨著長雷射脈衝發生。 鏈結107可能實質上以雷射波長反射。依據本發明，雷 射輸出波長一般將低於基材之吸收邊緣，因此對應一吸收 及/或反射波長區域。對於被目前半導體記憶體所使用的典 型無機鈍化層（例如’ Si3N4、Si〇2等）而言，雷射波長一般 20 在該電介質1091、1092(在一實施例中，其等可能是無機的） 之吸收邊緣之上，且一般對應一實質上最大的發射區域。 參看第5d圖，矽之吸收係數(例如，房間溫度）内的典 型變化（以短波長的吸收非常得高）被顯示。摻雜（圖未示）一 般改變吸收，且將接近IR的吸收邊緣移到較短的波長。被 37 公開的歐洲專利申請案EP 0902474(於1999年3月17日公開） 教示了利用一或多個材料遮罩該基材以避免基材毀壞。利 用此等修改，一較短的波長雷射（以及一減少的光點大小） 提供減少鏈結間距。該等遮罩的材料可能是金屬、難熔材 料或者電介質。此等修改也可被本發明用以進一步增強性能β 依據本發明，一雷射波長可能在從低於0,4ιημηι到大約 1·55μιη之範圍内。示範性波長可能是在UV範圍内（例如， 514、212-266nm)，接近UV(例如，510、355nm)，可見光(例 如，511，大約5〇〇nm，例如532nm)以及接近IR頻譜(512， 大約750-850nm或513，大約Ιμπι)。可看出，石夕吸收在整個 波長範圍内改變大約1000: 1。一較佳的波長可能是在大約 0.18微米到大約〇_55微米之範圍内。下限可由一層之吸收決 定。利用矽基材’以較短波長的吸收及反射增加。對於感 興趣的波長範圍，矽半導體性質從接近讯的類似電介質性 質急劇地變化到該UV範圍内類似金屬的性質。對於二氧化 矽及氮化矽而言，在整個可見及接近IR範圍内，内部發送 及單一表面反射實質上是恒定的。典型大帶隙介電材料之 光譜傳播曲線一般顯示出，傳播在UV波長上某些減少❶例

如，在 HANDBOOK OF LASER SCIENCE AND TECHNOLOGY中，二氧化矽之傳播範圍被指定為大於 0.18μιη的波長。氮化石夕及二氧化石夕之吸收係數在可見光範 圍（>400nm)内相對較低，且在UV範圍内逐漸增加。 若預定波長在基材之吸收邊緣之下，則該基材内的脈 衝能量密度可能減少，且該過程視窗可藉由以下中的至少 —者而被增加：（a)光束分散（焦距之淺深度）；（b)電介質表 面反射；（c)光束繞射；（d)多次分散(例如，由摻雜物或雜質 引起）；（e)内部反射（這可能隨著聚焦的雷射光束數字♦貝 變化）；⑺多層干擾；以及(g)微結構内的非線性吸收(若《 射光點被適當地定位於三維度内，則在高峰值功率 雷 ^ 干南射脈

衝之主要邊緣上，一金屬内的自由電子增加吸收，且鰱名 材料移除可能以比該基材之速率更快的速率發生。診茂^ 利用非鍵結能量被照射（例如，低峰值密度），且具有比， 結之自由電子更少的自由電子。 A 15 為了處理小於0.5微米厚度的鏈結（例如，紹戈鋼 結）’峰值能量密度（焦耳/cm2)之範圍大約為〇 300J/cm2，其中典型值在2-80J/cm2範圍内。峰值功率密 之範圍是從大約5xl09W/cm2至1.2xl〇3W/cm2，其典梨值义 5xl010-2xl〇12W/cm2之範圍内。對於具有一 1微米之光點大 小的40ps脈衝寬度雷射’用於切斷厚度小於〇5微米之鏈紝 的脈衝能量範圍一般是在0.001-3微焦耳之範圍内，其典^ 值在0.02-1微焦耳之範圍内。 一個單一脈衝或多個脈衝可被用以移除鏈結。若〜 Ί固 20 單一脈衝被用以移除鏈結’則微微秒雷射系統一般需以〜 10ΚΗζ-120ΚΗζ重複率對每個脈衝提供大約1-5微焦耳之範 圍。一示範性範圍是從小於大約1微焦耳到2焦耳之最大 值❶較佳地，單個脈衝處理將利用一振盪器/放大器配置實 現’例如第2a圖中所示的種源/放大器配置。 在本發明之一實施例中，多個脈衝可被用以利用〜 39 1379724 微秒雷射系統移除鏈結，該微微秒雷射系統以至少1]^112 之重複率對每個脈衝提供至少0.001微焦耳（1奈焦耳(nj))。 在該鏈結與雷射光束之間的三維度内的相對運動期間（例 如，沿著X-Y轴的5-50mm/sec)，被施加給該鏈結的脈衝被 5視為〜用於鏈結移除的單一脈衝。在本發明之另一實施例 中，大約15-20個脈衝可以10_100MHz之重複率被施加每 個脈侮在橫過-鏈結之一部分之時，具有利用單個脈衝移 除所需的能量之十分之一。 本發明之實施例也可包括多數個相鄰間隔且被放大的 衝例如，兩或多個脈衝(每個脈衝具有利用一單一脈衝 移除—鏈結—般所需的能量之5G%)。彻該雷射系統1〇1 内的調變器子系統1〇8卜外部調變器子系統1〇8或其等的組 合之控制，脈衝可被選擇。 ，在-多脈衝處理中，被用以照射所選的鏈結的該等脈 15衝之間的時間間隔可基於該鏈結及周圍材料之一預定物理 貝（例如動熱|生質）而被選擇。參看第4圖，模擬結果(舉 例而言’此結果證明了，藉由施加具有一預定延遲的兩脈 衝利用鏈結及主要基材之差動熱性質移除鏈結而沒有 宝又裒基材之衫響)被顯示。依據所獲得的模擬結果(在此情況 2〇下是具有一平方形狀的奈秒脈衝），具有一個“單一衝擊波” 能量之5〇%能量的“雙衝擊波，，(例如，兩脈衝)是非常令人感 ,、趣石夕基讨-般作為一熱水槽細），且相較於該鏈 、’。决速地私卜如第53圖所示，結果顯示，基材則在僅僅 10至2〇ns内就被穩定到室溫的狀態。鏈結IQ?(銅）恢復慢得 40 1379724 多，從而表示一重要的差動熱性質。基於此等結果，第二 脈衝一般也清除了導致一“開回路”的切斷點（即，鏈結移除) 内的殘骸。 若（例如）一60MHz模式鎖定系統（例如，微微秒脈衝） 5 被使用’則輸出脈衝串之連續脈衝之間的間隔可能接近匹 配預先決定的間隔。例如，若需要一較大的時間間隔，一 高速調變器配置可被用以選擇任何序列的脈衝或脈衝族 群。一較高的重複率可被用以減少脈衝時間間隔，或者一 第二脈衝可如第3圖中所示被提供。例如，兩脈衝（各自具 10 有從大約40ps至100ps之範圍内的脈衝寬度，且相隔2-l〇ns) 可被產生。舉例而言，q-開關微雷射可被用於以大約1〇 KHz-100KHz之重複率提供幾奈秒之脈衝寬度。該等奈秒脈 衝之進一步處理可能發生（如進一步將顯示的，例如，第8b 圖中所示的實施例），其中在放大之後，一高速調變器被用 15 以將該脈衝“分片”或壓縮為微微秒等級。與時間脈衝間隔 有關的進一步細節可在被讓渡給本發明之受讓人的序號為 6,281，471 及4,483,005(名稱為“affecting pulse width”）的美 國專利中找到。 其他的物理性質可被利用。利用本申請案的各種材料 20 之超短脈衝(例如’在50毫微微秒到幾微秒之範圍内），該雷 射光束之離子遮罩一般被忽略，如幾個參考案中所教示 (即，Zhu等人的 “Influence of Laser Parameters and Meterial Properties on Micro-Drilling with Femtosecond Laser Pulses”，APPL_PHYS.A67(Suppl.)5367-5371(1999)。雖然不 41 1379724 是與在毫微微秒範圍内操作一樣有效，但是具有較佳脈衝 寬度的微微秒_(接近料點域帛潰點更長些(例如，更 長5%至25%之範圍）可提供比奈秒脈衝之雷射能量之搞合 更好_合°例如’脈衝可是從大約1GPS到議ps之範圍 5内，且最佳的是在大約1〇ps到大約4〇或者在大約i〇ps到大 約50PS之範圍内。具有較長脈衝之能量的輛合(例如，1〇3〇 奈秒）’會因被射出的蒸汽/等離子/煙(plume)之故，而嚴重 地被削弱。此外’入射光束可被散射，而產生會減少處理 此量視窗的實質上非鍵結能量。 1〇 因此雖然出於“即時，，移除之目的，一連串的微微秒脈 衝可等效於多個奈秒脈衝，但是當多數個脈衝(各自具有脈 衝之間的至少幾個奈秒之時間間隔)被使用時，雷射與材料 之間的整個父互作用及處理結果可能大大地不同。序號為 6,552,301的美國專利揭露了超快雷射脈衝之一擊發的使 15用，每個脈衝具有小於10PS之脈衝寬度，且在各個脈衝之 間具有一時間分隔，以利用前一脈衝與目標材料之交互作 用而產生的一被選定的暫態效應之一致性。此外，Herman 的 “Laser Micromachining 〇f Transparent Glasses and

Aluminum with ps-pulse bursts at 1054 nm，，(CLEO 2000、 20 CDF3、（2000))揭露了，一 7_5nm脈衝分隔在一定程度上減 輕了煙吸收效應。基於（至少）在施加第一峰值功率微微秒脈 衝之後等離子/蒸汽/煙之實質上消散的時間間隔，一時間間 隔可被預先決定。一示範性範圍是從大約5ns到幾百奈秒。 額外的脈衝可被接續地施加以供有效地輕合。 42 在相關著作中，Lapczyna等人的[12]利用來自一 刪⑽雷射的以133MHZ的多個模式鎖定丨2ps脈衝炫錄 治利用250個之1.2pS持續時間的脈衝及7 5ns的脈衝至脈 衝分隔之-2微秒串在該络上鑽洞。擊發持續期是接近或在 5適口於即時鏈結處理的時間間隔内。[12]之第2圖顯示了 脈衝串之總影響（能量密度）以及各種厚度的雷射微處理 铭泊之對應單-脈衝影響。在Μ]中所揭露的最小能量範圍 (當被調整到被用於鏈結燒斷之典型光點大小時)將在幾十 奈焦耳之範圍，且與鏈結燒斷要求—致。 10 此外，#具有高功率密度(例如，U^fw/cm2)的微 微秒脈衝被施加給賴料，強度相依麵性吸收⑽如， 在介電層1G92或其他相鄰材料内）可能在該鏈結被移除之 後衰減入射能量，且可能減少基材或間接鏈結毁壞之可能 性。雜質（由於設計或作為處理缺陷或副產物）晶格缺陷或各 15種處理缺陷之存在，可能會增強一或多個介電層内的非線 吸收此外二低_k介電質（例如聚合物介電質）之光學 ㈣可對，利用非線性吸收所進行的材料之被控式移除， 提供支援。 •微微秒雷射貫施例 20 固態雷射波長可能是, 1〇 , 疋i.3、1.18、1.09、1〇64、i 053或 1.047微米，具有敍换 摻雜的固態雷射（Nd:YAG '

Nd:YLF、Nd:YVO4)，或者 ，、有其他稀有陸地元素（例如， 鏡⑽、擊）、响穆雜光纖雷射。較佳的雷射波長也 可能是此等及其他適合料之第二、第三、第四及第五譜 43 1379724 波，以獲得小光點尺寸及較大聚焦深度以滿足特定應用之 設計準則。例如，具有在uv(例如’來自第三諧波的355nm、 來自第四諧波的266nm以及來自第五諧波的2i2nm)、可見 光（例如，來自第二諧波的532nm)、接近IR波長（例如’ 5 700-900nm)内的雷射波長之雷射源（提供相較於習知波長 而改進的光點大小）也可被使用。此一雷射系統是一模式鎖 定Ti:sapphire超快雷射（沒有一壓縮器）’其產生脈衝寬度在 750-850nm範圍的微微秒範圍内的雷射脈衝。另一雷射系統 是產生波長在800-980nm範圍内的稀有陸地元素換雜光纖 10 雷射。 現在將更詳細描述可被包括在本發明之實施例内的示 範性雷射子系統。在一實施例中(對應第la圖），一商業上可得 的二極體激升被動或主動模式鎖定系統可被包括^内部調變 器系統108可實現以將106中被選擇的脈衝遞送給鍵結丨07。 15 可被包括在本發明之至少一實施例内的另一雷射組態 在第2a圖中被顯示❶在一ΜΟΡΑ態樣中，一微微秒種源雷射 (例如’產生在放大範圍内的一輸出的振盪器）及(功率）放大 器系統被用以獲得所需的脈衝能量。 參看第6a圖，描述一雷射子系統之額外細節的方塊圖 20 被顯示，其中第2a或第2b圖之種源雷射211是一二極體激 升、固態雷射振盪器602。二極體激升、固態雷射放大器603 可被用以放大該種源雷射之輸出。振盪器602可是一模式鎖 定、二極體激升、固態振盪器種源。外部調變器子系統1〇8 可被用以控制每個鏈結上的脈衝之數目，以及該等脈衝之 44 5 =間隔。相_，雷射，-模式鎖定振盈 ::重複率A，)運作。該雷射系統也可^ =圖中=如’在咖篇Hz之典型範圍内）的調變器子 =職，具有用以控制每個目標上的脈衝之數目同時在 間處理鏈結的控制信號 (例如，在2CM5GKHZ之典型範_。在任何情況下， 遠種源雷射(例如，若適合的話’其可能p被封裝的商業 亡可用的雷射源)可包括一内部前置放大器，以將該脈衝能 10 置放大到-適合的，以供功率放大器⑽進行功率放大。 另-可選擇的配置可包括作為一種源雷射的一二 極體激升模式較微微秒光纖雷射《ϋ。若該二極體激 升、固態放大器603是-光纖-光學放大器，則所有光纖雷 射系統可被構建。 適用於放大高功率短脈衝（特別是超短脈衝）的示範性 15光纖配置在序號為5,4〇〇,350、5,701,319以及5,818,630的美 國專利中被揭露。示範性雷射包括以尺以’；^、，319及’63〇 專利之受讓人）所提供的Femtolite及Wattlite系列。低至0.1 ps持續期的脈衝(具有輸出波長在1〇31 〇6微米之範圍内的 1瓦特之平均功率）已可由Yb-光纖放大之Femtolite式雷射 20 源來達成。1.03-1.06微米雷射之其他波長(例如，780nm)及 倍頻（第二諧波)輸出也自IMRA可得。額外資訊也在序號為 6,281，471(被讓渡給本發明之受讓人）的美國專利以及國際 公開專利申請案W0 98/92050中可得。 各種其他固態雷射放大器配置可·適用於本發明之至少 45 1379724 一實施例。平面波導技術可最佳的適用於高峰值功率短脈 衝放大。美國專利公開案2003/0161375、2003/0160034及 2003/0021324(被讓渡給本發明之受讓人）以及相關參照案 揭露了幾個波導放大器實施例。波導設計（雖然不是與光纖 5 放大器技術一樣容易得到）提供高峰值功率輸出以及優良 光束品質，沒有不希望的種源波長之拉曼位移。而且，平 面波導放大器可較佳地適用於毫微微秒脈衝放大器。 參考第6b圖’描述一可選擇雷射子系統之額外細節的 方塊圖被顯示’其中第2圖之種源雷射是用於產生微微秒脈 10 衝的微微秒雷射二極體61卜該二極體種源雷射可直接被調變。 可選擇的方式是，該二極體雷射可被用以產生奈秒脈 衝’該等奈秒脈衝在該雷射系統内被進一步處理以產生微 微秒脈衝(例如，關於第8b圖所較詳細描述的）。 在又一安排中，該種源雷射611可能是一主動或被動q_ 15開關微晶片雷射。一商業上可用的微雷射之例子是自先進 光學技術得到的AOT-YVO-IO。例如，AOT提供以一 20KHz 之重複率得到的2奈秒之脈衝寬度。兩倍頻率的版本也是可 得的（532nm)。微晶片雷射也由jds Uniphase提供。在任何 一情況下’一調變器可被用以如關於(例如）第8 b圖所詳細描 20述的減少該脈衝寬度。一二極體激升光纖雷射放大器612可 被用以放大該種源雷射之輸出。 —較佳實施例可包括作為種源器的二極體雷射及一光 纖雷射放大器以獲得微微秒脈衝。光纖雷射系統可具有緊 也'性、極好的光束品質及控制、高系統可靠性、易於熱管 46 1379724 理及免保養運轉之優點。序號為6,281，471之美國專利及w〇 98/92050揭露了主振盪器·功率放大器（M〇pA)之許多特 徵，其中一二極體種源雷射利用一光纖放大器被放大。 在至少一實施例中，一序列的脈衝之時間間隔由一種 5源雷射之“增益切換，’控制，例如，如序號為6,281，471之美 國專利所教不。高速脈衝雷射設計一般利用q開關切換， 增益切換或模式鎖定操作，單獨或組合使用。輸出穩定性 是可接文的，則“脈衝激升”(例如第6a圖之激升二極體模組 之即時控制）可被使用。序號為5,812,569之美國專利揭露了 10 一種穩定一脈衝固態雷射之輸出能量的示範性方法。 雷射子系統101之輸出（以及來自放大器603)可是被偏 移器105移動的波長。基於處理要求，波長偏移器（包括諧 波產生模組或其他波長偏移器）可被用以將波長移到較短 或較長的波長。波長偏移或轉換技術是眾所周知的且備有 15樓案證明的。波長偏移器之例子包括拉曼位移器、升頻轉 換或降頻轉換，頻率加倍等。例如，Concept Design Inc.提 供毫微微秒Ti:Sapphire輸出（在750-850nm之範圍内的基本 波長）之第二、第三及第四諧波轉換，從而導致與2i5nm— 樣短的可得的波長。包括超快頻率轉換器之額外產品由 20 Coherent、Spectra Physics 以及 Lumera提供。 參看第7a-c圖’描述可被用於雷射子系統1 〇 1的各種可 選擇配置的方塊圖被顯示。在第7a圖中，一波長偏移器7〇1 設於該種源雷射與該放大器之間。在此情況下，該種源雷 射波長與該功率放大器之波長不同。因此，波長偏移是為 47 1379724 了實現將來自該種源雷射的輸出波長㈣該功率放大器之 範圍内的波長。波長偏移器之例子包括拉曼位移器、升頻 轉換或降頻轉換，頻率加倍等。 第7b圖描述了又一配置，其中一前置放大器7〇2設於該 5種源雷射級與功率放大器級之間。該前置放大器一般在功 率放大之如放大一微微秒種源雷射之輸出，使得脈衝功率 一般位於可供光纖雷射放大器放大（或其他適合的放大器） 的一較佳範圍内。較佳地，該前置放大器也是基於光纖的。 第7C圖描述了再一配置，該配置包括設於功率放大之 1〇前的調變器703。該調變器（例如，-遞減計數器或分頻器） 一般在該功率放大器與種源雷射之間的重複率不同時被使 用。通常，來自一模式鎖定種源雷射的重複率相對較高， 在MHz之範圍内。然而，由於額定平均限制功率該功率 放大器之重複率要求可能是在幾KHz到幾百KHz範圍内。因 15此，該裝置以“遞減計數器，’或“脈衝選擇器，，操作（例如，與 第la及第lb圖之調變器子系統及光學開關類似或相同）。較 佳地’如利用調變器子系統108,基於位置及/或速度資訊， 一光學開關利用控制信號被驅動，從而與雷射處理系統之 其他元件同步。此一遞減計數裝置之例子可能是一聲學_光 20學調變器或其他高速光學開關。該裝置可單獨使用，或與 調變器108組合使用以選擇被遞送給該鏈結或其他目標結 構的脈衝。如第7a-c圖中所示’ 一波長偏移器1〇5可設於輸 出端。 參看第8a-c圖，進一步詳細地描述了可被用於本發明 48 之實知例的示範性雷射系統之構造的示意方塊圖被顯示。 舉例而言，該種源雷射可能是一商業上可用的半導體雷射 一極體，以及該放大器系統包括至少一光纖_光學放大器， 且可包括幾個放大級。 第8&圖描述了具有一多級放大器配置的種源雷射。一 1¾ 古 j. δ ’該種源（振盪器）產生微微秒週期（l〇pS_lns)的脈 衝具有達到1 OOKHz或1 ΟΜΗζ的可調整（即’可修改、可選 擇等）重複率。一典型單元可具有以—1〇〇ΚΗζ重複率的 4L5〇ps週期。前置放大器及功率放大器級都被包括。一基 1〇於光纖、較佳的單一模式、前置放大器8111—般將來自種 源器的脈衝放大到將導致最終光纖功率放大器8112(可能 是一多級放大器）飽和的位準。基於光纖的放大器一般被配 置以產生在大約5微焦耳到50微焦耳之範圍内的輸出能量 位準，此能量位準一般足以利用一個單一脈衝移除鏈結且 15補償一光學系統内的損失。對於1微米的輸出波長，镱摻雜 光纖一般被選擇。該光纖可是保持極化(PM)的光纖。 第8b圖顯示了可被包括在本發明之一實施例中的一可 選擇配置之一構造的額外細節。一調變雷射二極體821可產 生奈秒脈衝(顯示了兩脈衝8211，但不是成比例的）。該等脈 20衝中的每個可能是在丨-20011·)之能量範圍内，每個脈衝具有 一大約2-10ns之示範性脈衝寬度。一q-開關微雷射可被用作 該二極體之一替換，且此等選擇之間的取捨可能是基於特 定的設計考量及準則。一隔離器831 —般被用以減少雜訊位 準，例如後反射(back reflection)產生的雜訊，接著，該等 49 1379724 脈衝由二極體激升（激升二極體824)及Yb放大器822放大。 放大可能是大約30dB，以將脈衝能量上升到微焦耳範圍且 克服該系統内的各種損失。 一第二隔離器831—般被用以減少後反射所引起的雜 5訊位準。一極化器826一般被用以保持光束之極化以滿足設 計準則，且光纖布拉格光柵(FBG)825被用作波長感測濾波 器。接著’脈衝寬度可利用一超高速GHz強度調變器827被 “分片”為微微秒範圍，較佳的是利用一至少10GHz之全功率 頻寬。可選擇的方式是，一較有效的配置可利用作為827的 10 Mach-zehnder調變器實現，其中該等奈秒脈衝被壓縮為微 微秒範圍，從而產生在近似10ps範圍内的脈衝寬度。被放 大的輸出脈衝8271被顯示（不是成比例的）具有由虛線所描 述的被移除或壓縮部分。在此情況下，該放大器822以最終 所需的重複率操作。 15 第8c圖詳細顯示了可被包括在本發明之一實施例的另 一型式種源-放大器及“脈衝選擇器”配置之構造。在整體 上，第8c圖類似於第7b圖之配置，但是（例如）沒有波長偏 移。微微秒脈衝8311可以在最終所需的重複率之倍數（例 如，一1-lOOKHz之倍數）下，自一種源二極體829或者藉由 20 一種源二極體829之外部調變（圖未示）直接產生。脈衝能量 典型地可能是大約lnj。如以上，在藉由將一適合的調變器 1081用作一“遞減計數器”或“脈衝選擇器”（例如， 1 -1 OOKHz) ’而使該脈衝重複率減少到所需的最終值之前， 該信號一般利用放大器8111被放大（例如，放大大約30db〇。 50 1379724 該等被選擇的脈衝8281被顯示。 接著’該等被選擇的微微秒脈衝8281可利用額外級被 放大。第8d圖顯示了一二級放大器之配置中的一者。如以 上所描述，元件可包括用以減少雜訊位準的隔離器831，用 5 以保持光束之極性的極化器826 ’以及作為波長慮波器的光 纖布拉格光柵825。濾波放大器841及842二者—般分別由二 極體（或二極體陣列）8411及8421激升。第—級可能是一 30dB、單一模式、Yb放大器。第二級可能是具有3〇dB增益 的“大模式”或“大核心，，Yb放大器。該項技術領域内所知的 1〇各種方法可被用以控制輸出模式及對應的光束品質以及雜 訊(ASE)抑制（例如，參看序號為5,818,63〇、5,400,350的美 國專利及WO 98/92050)，因此一接近繞射限制的輸出光束 被產生以遞送給鏈結。第8c-8d圖之三級系統可產生在幾十 微焦耳-幾百微焦耳之範圍内的輸出，其光束品質近似於繞 15 射限制。

遞送激升能量給光纖放大器的方法及系統是眾所周知 的。舉例而言’第8e圖顯示了將二極體雷射能量麵合到一 光纖放大器内的各種方法中的一者。透過垂直分開的光纖 端852’分色鏡850與一光學系統(例如，透鏡系統)—起可將 2〇 激升光發送到Yb摻雜雙覆層光纖851内。放大器輸出可利用 一類似的分色裝置被發送，其中激升能量855透過光纖再備 環。熟悉該項技術領域的人將瞭解且明白的是，用於種％ 及放大器雷射之不同類型的雷射源之其他可能適合的組人 可被實現以滿足一特定應用的設計準則。 51 1379724 •示範性光纖雷射規格 在至少一實施例中’一半導體種源雷射二極體可用於 一或多個光纖放大器。脈衝重複率可能是在大約60MHz到 100MHz之範圍内，或者更大。用於處理一個單一鏈結的脈 5衝之數目可被調整到大於1〇〇個脈衝。以達到大約 150KHz( 150KHz擊發重複率）之速率的鏈結處理是較佳 的。一可選擇的脈衝寬度也是被期望的。可用脈衝寬度較 佳的是小於100微微秒，例如在大約30微微秒到60微微秒之 範圍内，或者更小。大約0.02-0.5微焦耳的可用單一脈衝能 10 量對於細微間距鏈結處理提供足夠的能量，且可被減弱以 便被施加到具有一輸出聲學-光學調變器的目標。在一些適 合的實施例中，擊發之個別脈衝能*可能是在從0.1奈焦耳 到奈焦耳之範圍内，取決於被施加的脈衝之數目以及擊 發之總能量。幾百分之一或更多的脈衝至脈衝穩定性是被 15期望的。Μ2=1·1的高輸出光束品質提供接近繞射限制的光 點分散。 在至少一雷射二極體光纖放大器實施例中，封裝形狀 及週期可被調整。例如，一平方形狀或具有逐漸衰減的封 裳可被產生。此一形狀可用以增加處理能量視窗。該形狀 2〇 或週期藉由調變種源雷射二極體或者藉由控制該放大器激 升二極體而被調變。 在一些基於雷射^一'極體光纖的實施例中，一IR雷射輸 出將被移到一較短的可見或接近IR的波長。如先前所提到 的，子系統101内的一雷射波長一般是在大約α150微米到 52 1379724 1.3-1.55微米之範圍内，後者對應被用於高速電信的二極體 雷射波長。在一例子中，雷射波長3可能是頻率的整數倍(例 如，三倍）’或者利用偏移器105被拉曼式偏移到一接近识' 可見或UV波長的波長。後一 1.55卜„1波長作為二極體可能是 5最佳的，且電信之光纖技術可被使用。因此，頻率加倍將 產生一大約〇.75μιη之接近IR的波長，以及一適用於增進超 細微間距鏈結之處理的對應光點大小。

一具有示範性雷射二極體·光纖放大器規格的雷射系 統可由IPG Photonics Corp. of Oxford, ΜΑ或者光纖雷射系 10 統之其他製造商產生。 •記憶體修補系統 參看第9圖’ 一基於雷射記憶體修補系統（包括一微微 秒雷射系統）且進一步描述了本發明之許多系統元件的方 瑰圖被顯示。 使用微微秒雷射的完整微型機械加工台可被具體化。 〆微微秒雷射系統之至少一實施例可整合到GSI Lumonics 製造的M430系列，或具有用於高速微型機械加工之適合的 次级微米容限及性能规格的其他微型機械加工系統内。以 下系列的附隨專利及公開的申請案（被讓渡給本發明之受 2〇 讓人)描述了與記憶體修補方法及系統相關的許多層面； 1. 序號為5,300,756的美國專利，名稱為“Method and System for Severing Integrated-Circuit Connection Paths by a Phase Plate Adjusted Laser beam” ； 2. 序號為6，144，118的美國專利，名稱為“High Speed 53 1379724 5

10 15

20

Precision Positioning Apparatus” ； 3. 序號為6,181,728的美國專利，名稱為“Controlling Laser Polarization” ； 4. 序號為5,998,759的美國專利，名稱為“Laser Processing” ； 5. 序號為6,281,471的美國專利，名稱為“Energy Efficient, Laser-Based Method and System for Processing Target Material” ； 6. 序號為6,340,806的美國專利，名稱為“Energy-Efficient Method and System for Processing Target Material Using an Amplified, Wavelength-Shifted Pulse Train” ； 7. 序列號為〇9/572,925的美國申請案，名稱為“Method and System For Precisely Positioning A waist of A Material-Processing Laser Beam To Process Microstructures Within A Laser-Processing Site”，於 2000年5月16日提出申請’且在2001年12月被公開為 WO 0187534 A2，現在是序號為6,483,071的美國專 利，為S.N.09/572.925之分章； 8. 序號為6,300,590的美國專利，名稱為“Laser Processing” ；以及 9. 序號為6,339,604的美國專利，名稱為“Puise c〇ntr〇i in Laser Systems” ° 從本文之教示可明顯看出’本發明提供間距小於2微米 54 1379724 的鏈結且具有一可忽略的熱效應區之處理，且沒有一毫微 微秒的複雜性。精密鏈結移除可利用一或多個微微秒脈衝 而被促進。此外，當與一慢钮刻過程相比時，鏈結移除可 被高效率地完成，且當與習知的奈秒鏈結處理方法相比時 5 具有增進的精確度。依據本發明的鏈結處理可在一高速雷 射處理系統中被執行。 例子、比敕資料及額外的處理方法 在HANDBOOK OF LASER MATERIALS PROCESSING (Laser Institute of America(2001))第 19 章第 599 頁的 “Link 10 cutting/Making”中，注意到的是，能量研究顯示了一特定處 理的適合的脈衝能量之一範圍。被稱為“雷射能量過程視 窗”的特徵值一般被用以特徵化鏈結燒斷性能。有關摧毁 (blast)—代表性晶圓上的幾個鏈結的典型研究，是以開始成 功地切斷鏈結的一低能量位準EI()W作為起始。。接著的鏈結 15以連續的較高位準被摧毀，直到一脈衝使基材或相鄰鏈結 毀壞，Ehigh。對一鏈結燒斷的最低能量與不毁壞基材或相 鄰鏈結的最高能量脈衝之間的範圍是“能量視窗，，。相鄰鏈 結及周圍（例如，底層）介電質毀壞都是增加用於處理細微間 距結構之重要性的顯著因素。 20 相對雷射能量過程視窗是一類似的特徵值。其是一益 量綱歸一化測量： 相對能量過程視窗=(Ehigh_Ei(>w)/(Ehigh+Ei〇w) 因此，相對視窗提供減少與幾個因素有關的相依性之 測量值，包括雷射系統及晶圓製造條件間的可變性。—般 55 而a ’產生大於30%且較佳的是大於4〇%的相對能量過程視 窗的中 、每射光束條件對於雷射鏈結處理是優勢的，因為當處 理條件隨著時間及不同生產執行而變化時，鏈結處理成功 地被執行》 5 测試晶圓被製造以供具有4個不同熔絲間距結構（1 ,〇、 •、丨·7及2.0叩^的微微秒脈衝雷射實驗而。此研究之熔 絲大約為〇·35μηι寬及〇_4μηι厚的A1結構（l%Si、0.5%Cu)。 該等A1炼絲外層塗著0·05μιη厚的TiN/Ti層 ，且内層塗著一 〇·〇2μπι厚的Ti層。一由大約〇 1μπι的si〇2組成的鈍化層在一 1〇被控氧化蝕刻過程之後仍保持在鍍金之上，以確保一可靠 的雷射切割過程。 在一系列的實驗中，被用以執行該等實驗的系統是基 於一 GSI族群Μ 450晶圓修補系統。該實驗系統包括一以 1.064微米波長（具有50MHz頻率）的模式鎖定固態雷射，從 15而導致連續脈衝之間的時間間隔為20ns。可得的雷射系統 輸出脈衝寬度是57ps、35ps以及8ps。具有一連串的n=50個 脈衝的總週期（擊發時間）是1微秒。該雷射輸出之強度輪廓 (時間形狀)可能是不一致或一致的，且是可能影響處理的因 素。β亥等缉射脈衝被聚焦到近似為Ι35μπι之最小的l/e2光點 20大小。該M450精密晶圓片被使用，且在該等％個脈衝期 間’該晶圓片相對於該等雷射脈衝之速度使一鏈結產生大 約0.1//m或更少的位移。若該擊發之週期稍微少於丨微秒， 則減慢即時處理之速度不是必需的。例如，利用1 〇〇mm/sec 之晶圓片速度’在1微秒内將發生0.1 μιη之位移，且若速度 56 丄:579724 増加到20〇mm/sec ’則在5〇〇奈秒内將發生〇」㈣之位移。然 而，若擊發週期太短(例如，幾百奈秒或更少），則可能是不 可月t將適合數目的脈衝裝入適當的中間脈衝間隔以有效地 進行鏈結麟。若需要的話，關由減慢相對晶圓片/光束 5運動或藉由在較長擊發期間利用—保持光束在該鏈結上的 光束偏轉器’比大約1微秒更長的週期可被利用。 被施加給一給定鏈結的脈衝之數目可隨著用於脈衝選 擇的聲學-光學調變器之使用而改變。已決定50個脈衝對於 處理以1.064微米雷射波長的測試晶圓是最佳的，且包括以 10 上該等脈衝之0_1μιη或更小位.移的考慮。 個別多奈秒範圍脈衝寬度與多微微秒範圍脈衝寬度之 擊發相比較的結果在第10a、10b、11a及lib中被描述。 奋秒單一脈衛處理 第10a及10b圖顯示了每個準則以及相對過程視窗的能 15量位準，分別來自具有21ns及9ns單一 IR雷射脈衝的實驗。 此等圖顯示了利用習知奈秒雷射脈衝的雷射鏈結處理能力 (每個鏈結一個脈衝）。相對能量過程視窗之值被標示，且指 的是右手方的第二Y轴。 在此兩種情況之所有結構内，雷射能量過程視窗之高 20 端由相鄰鏈結毁壞限制。對於21ns及9ns而言，相對過程視 窗分別是在27-67%以及n-62%之範圍内。在21ns之情況 下，相鄰鏈結與每個結構之Si基材毀壞之間的雷射能量間 隙都比9ns之情況更大。這是因為一較長的脈衝給予更多的 時間使該雷射光束產生的熱熔化該Si基材。以相對能量位 57 1379724 準的脈衝之低峰值功率也被認為是有幫助的。此兩效應都 有助於避免Si基材毀壞。另一方面，一2ins脈衝之低峰值功 率使相鄰鏈結毀壞發生在一 9ns脈衝使相鄰鏈結毀壞之 後，但不是和Si基材毀壞之情況一樣重要。 5 微微秒脈衝墼發 第11a及lib圖分別顯示了利用一序列以57ps及35ps的 50個脈衝處理連接架構的結果。該等脈衝頻率是5〇mHz。 因此，該等脈衝之間的時間間隔是20ns，且該等脈衝被施 加給1 psec週期（擊發時間）。 10 注意到，在細微檯移動期間，多個脈衝被施加給每個 目標鏈結。因此，在每個擊發發生期間，該雷射光束在目 標鏈結上輕微地偏移。利用一精密檯目前的速度及鏈結間 距，50個脈衝之偏移是Ο.ίμηι或更少。增加頻率（減少脈衝 之間的間隔）及/或利用一補償運動的偏轉器是用於增加被 15 施加給一鏈結的脈衝之數目的選擇，同時在擊發應用期間 保持該光束光點在該鏈結上的小偏移。 來自57ps脈衝寬度的結果顯示，由來自在第l〇a及l〇b 圖中所顯示的奈秒雷射脈衝之數據可看出，該等過程視窗 已顯著地改善。大部分結構之57PS脈衝寬度顯示了能量過 2〇 程視窗（Ehjgh)之大大增加的高界限’而低界限(Ei〇w)之增加 相對適中。自44〜72%執行的相對過程視窗以及改進對於細 微間距結構是特別引人注意的（L35Mm及更小的間距結 構）。相較於21ns雷射脈衝處理之結果(0.27及0.44) ’對於分 別以1 ·0μηι及1 ·35μηι之間距的結構獲得了相對過程視囪之 58 63%及43%的增進。 在第11a圖中’有趣的可看出相鄰鏈結與&基材毀壞之 間的間隙比來自奈秒雷射脈衝之情況的資料相對更接近。 這是因為由於相鄰鏈結毁壞位準之大的改進，即使大的失 5 效模式仍然是該等間距間的鏈結毁壞，與奈秒雷射之情況 相同。雖然幾個交互作用機制可能以微微秒等級發生，但 疋該等結果表示一較小的有效光點大小由“臨界，，產生。有 效光點大小被認為比理論光學繞射限制光點大小計算小得 多。因此，與奈秒雷射脈衝相比，相鄰鏈結毀壞被減少。 10過程視窗之高界限被大大地增進。多脈衝臨界技術對於阻 止鏈結結構下的Si基材毀壞也是有利的。在57ps雷射脈衝情 况下’該等相鄰鏈結之臨界值被認為比Si基材之臨界值稍 微不是那麼有效，且該相鄰鏈結毁壞限制了該過程視窗之 高界限。 15 第Ub®顯示了，在35ps脈衝寬度（除了小爪間距結構) 之情況下’該等過程視窗之高界限由兩失效模式之組合限 制。換句話說，間隔從1.35〜2.0μπι的結構之資料點顯示， 基材毀壞與相鄰毀壞一致。 另一組實驗利用一較短的雷射波長操作。在此等實驗 20中，532nm(綠）光被用於微微秒擊發。較短的波長具有較小 繞射限制光點之優點，但是因為基材吸收在IR波長上大大 地增加，所以是否可能基於IR測試結果預測適合的脈衝特 徵是困難的。在此等實驗中，除了波長是532mn，且運動擾 被減慢以將較大數目的脈衝施加給鏈結之外，各种數目的 59 相隔20奈秒的35個微微秒脈衝被施加給以上所描述的目標 鍵結。 以施加給0.1微秒間距鏈結及1.7微米間距鏈結的脈衝 之數目為函數的能量視窗分別在第i2a及i2b圖中描述。在！ 5微米鏈結間距内，高能量限制範圍由相鄰毀壞限制，而對 於1.7微米鏈結間距，高能量限制範圍由基材毀壞限制。然 而，在這兩種情況下，能量視窗内的峰值在從每個鏈結大 約70個脈衝到大約200個脈衝之範圍内被觀察。這說明了 (特別是對於較細間距結構及較短雷射波長而言），相對較大 1〇數目的脈衝(例如’70個脈衝或更多）對於可靠鏈結燒斷是需 要的。 總j吉 一般而s，與單一脈衝奈秒處理相比，當利用微微秒 脈衝之擊發時，以50、70個或更多脈衝的以上結果顯示能 15量視窗結果内的重大的增進。對於細微間距鍵結，較短波 長及大數目的脈衝是有利的。減少的相鄰連接毀壞是特別 重要的。雖然幾個交互作用機制可在微微秒標度上發生， 但是該等結果表示，-較少的有效光點大小(低於繞射限制） 被“臨界效應”所造成。 20 對於定數目的脈衝⑼以及整合擊發能量，以逐漸 減少之脈衝寬度移除材料一般需要較高的峰值脈衝功率。 然而，增加峰值功率可能增加基材毀壞之機會。目此，較 多母脈衝具有較低能量的脈衝及較長擊發是需要用來使能 量視窗最佳化。另一方面，若能量太低(例如，低於-祕 60 1379724 臨界值）’以較長的脈衝寬度鏈結移除可能不會發生，或者 鏈結切斷不可能完成[10][u]。 一脈衝寬度可能是在達到大約100ps之範圍内，其中 10-100微微秒一般是適合的。一般而言，以大約丨微微秒或 5更大等級的脈衝寬度是有利的，由於雷射成本及複雜度。 如以上所注明，已獲得一些特定鏈結及基材結構（具有在 30ps與60ps之間的脈衝寬度）之優良結果。在一些實施例 中，一脈衝寬度可能是在幾微微秒到大約5〇微微秒之範圍 内。一脈衝之功率密度一般將大於1〇9w/cm2，且較佳的可 10能是在用於微秒處理的大約l〇10-i〇12w/cm2之範圍内。利用 具有稍微大於109W/cm2以及達到大約丨〇 11 w/cm2的功率密 度之脈衝，一些鏈結結構之處理可能是最佳的。 在一系列脈衝寬度範圍上，最大可獲得的處理能量視 窗一般由基材毀壞與相鄰鏈結毀壞之間的取捨決定。若峰 15值功率以較短的脈衝寬度增加，則可獲得較幹淨的鏈結移 除，但是具有基材毀壞之冒險Q在一些中間脈衝寬度上， 可獲得一最佳的折衷。較長的脈衝寬度可減少基材毀壞， 但疋導致不完全的移除及殘骸（“碎片（Splatter”）。由於相鄰 鏈結毀壞，較長的脈衝寬度也可能減少視窗（雖然相鄰毁壞 20比利用奈秒脈衝所獲得的相鄰毀壞少得多）。 在被放大的可視觀察中，利用一8ps之脈衝寬度處理的 切割區（cut sites)是最幹淨的切割區，然而，Si基材毁壞限 制了以低於35ps及57ps脈衝寬度之情況的能量位準發生的 過程視窗。來自在固定N的8ps脈衝之高峰值功率會造成基 61 1379724 材毀壞。 利用一 35ps的雷射脈衝寬度’該等切割區周圍的一些 碎片被觀察’但是與利用一 57ps脈衝寬度處理的切割區相 比’此等切割區看似更幹淨。與以奈秒雷射脈衝寬度情況 5 一樣’利用微微秒脈衝寬度的碎片問題隨著脈衝寬度之增 加而增加。 藉由一起分析失效模式以找到最大過程視窗，理論的 最佳脈衝可被決定。對於N=50及一 50MHz模式鎖定頻率之 情況，且利用一8ps之雷射脈衝寬度，該過程視窗之上限由 10 Si基材毁壞限制。利用57ps脈衝寬度，過程視窗之上限被相 鄰鏈結毁壞所限制。35ps脈衝寬度之結果顯示了 &基材毁壞 與相鄰鏈結毀壞之間的適度折衷，且相關過程視窗顯示了 最佳結果，該最佳結果是考慮到，對於具有丨〇〜2 〇〇1111間 距結構的大約57〜74〇/〇之過程視窗範圍的大部分結構之兩 15失效模式。這被認為是用於實施目前生產之最可接受的視窗。 依據本發明之至少一實施例，增加在一具有可忽略位 置偏移的擊發内的脈衝(N)之數目被期望增進過程視窗，從 而減少隨著減少的脈衝寬度及對應較的高峰值功率發生的 基材毁壞。一南迷光束偏轉器（即：光電或聲學_光學調變器） 20可被用以補彳員該運動，較佳的是結合一增加的雷射重複率 (達到-實際限制’其中前一脈衝的蒸汽/等離子/煙影響能 量至該鏈結的偶合卜 在用；地理超細間距鏈結之至少—實施例中，被施加 給K的脈衝之數目可能超過50個脈衝，且可能是在每 62 1379724 個鏈結有大約70個或更多個脈衝之範圍内^ 70-200脈衝已 被認為是有利的，如以上所注明。 在至少一實施例中，重複率可能是大約100MHz或更 大，例如在100MHz到500MHz之範圍内。在此等較高的頻 5 率内’多數個脈衝將在一較短的時間週期被遞送給一鏈 結。然而，頻率不需如此高’使得至一鏈結的能量之编合 由於在前一脈衝之後而射出的蒸汽/等離子/煙而被降級。 在脈衝之數目相對較大的實施例中，例如在脈衝被施 加到一大於一微秒且達到幾微秒的時間間隔之情況下，該 10晶圓片相對於一鏈結之運動可能超過光點位置之一可接收 的規格。在至少一實施例中，該等雷射脈衝之一些可能需 要在該擊發期間被偏轉，以補償相對運動。 各種基於雷射的系統組態在本文被顯示且被描述，且 可包括可見及接近UV波長。與汉雷射相比，該等短波長提 15 供更有效的光點尺寸減少。 雖然本發明之實施例已被說明且被描述，但是並不意 指此等貫施例％明且描述了本發明之所有可能形式。而 是’在本說明書中所使用的詞語是描述性之詞語而不是限 制性之詞語，要明白的是，可作出各種修改，而沒有脫離 20 本發明之精神及範圍。 【圖式簡舉說明】 第la圖;^顯不了在本發明之至少一實施例内利用至 -脈衝移峡結㈣射核Μ狀科的方塊圖； 第圖是第la圖之外部調變器子系統之部分的方塊 63 圖，其中一被放大的脈衝串之一部分被可控制地選擇以供 鏈結之“即時，，處理； 第lc圖是在一列鏈結中的一目標鏈結之頂視圖（不是 成比例的），舉例而言，其顯示了該鏈結相對於一雷射光束 5之運動期間的一目標鏈結結構上的被聚焦的雷射輸出； 第2a-2b圖是顯示了可被包括在本發明之至少一實施 例中的可選擇固態雷射子系統之一些元件的方塊圖，每個 固態雷射子系統具有-主振I器及功率放大器(M 〇 pA); 第3圖是一顯示了利用多個具有延遲觸發的雷射合併 雷射脈衝或產生-序列緊密間隔的脈衝之—安排的示意圖； —第4圖是一座標圖，該座標圖顯示了藉由施加兩具有一 疋L遲的脈衝，彻—鏈結及下層基材之差動熱性質移 除該鏈結，而不會毁壞該基材； Μ、，第5a岐-圖表，透過舉例描述了—熱效應區⑽幻、 15光點大小及一鏈結間距之間的關係； 〜〜干田处】刊用余秒脈衝移除材料； 第5c圖是-圖表，透過舉例描述了雷射脈衝之影響臨 丄值的，依性，以及顯示了示範性脈衝寬度朗及對應本 發明之實施例的示範性脈衝參數； 心 20 第糊是1表，透過舉例描述了奴吸收 長之相依性，JL顯示了對應本發 十波 波長； ”“之貫細例的不範性雷射 64 1379724 盪器，且一二極體激升、固態雷射放大器被用以放大該種 源雷射之輸出； 第6b圖是一方塊圖，顯示了 一雷射子系統的元件，其 中第2a或2b圖之一種源雷射可能是（例如）一用於產生微微 5 秒脈衝的微微秒雷射二極體或微晶片雷射； 第7a-7c圖是顯示了可被用於本發明之一事實例的額 外設計選擇的方塊圖，包括用於放大、波長偏移及“遞減計 數”/“脈衝選擇”中的至少一者的配置； 第8a-8e圖是顯示了可被用於本發明之至少一實施例 10 的示範性主振盪器功率放大器（ΜΟΡΑ)之細節且包括用於 選擇脈衝的至少一調變器之示意方塊圖，其中一種源雷射 利用至少一光纖-光學放大器被放大，以產生微微秒脈衝； 第9圖是一基於雷射的記憶體修補系統的方塊圖，包括 一微微秒雷射系統，且進一步顯示了本發明之一示範性實 15 施態樣； 第10a及10b圖是能量及相對過程視窗對間距之圖表， 描述了分別利用具有21奈秒及9奈秒脈衝寬度的個別脈衝 進行鏈結燒斷的測試結果； 第11a及lib圖是能量及相對過程視窗對間距之圖表， 20 描述了分別利用57個微微秒脈衝及35個微微秒脈衝的50個 脈衝組進行鏈結燒斷的測試結果；以及 第12a及12b圖是能量及相對過程視窗對脈衝數目之圖 表’描述了分別利用以Ιμπι間距與1.7μηι間距的大約532奈 米波長之35個微微秒脈衝組進行鏈結燒斷的測試結果。 65 1379724 【主要元件符號說明】 100.. .雷射處理系統 101.. .子系統 102···脈衝 ' 103...脈衝串 ' 104…輸出脈衝 105.. .可選擇偏移器 • 106…脈衝族群 107. .·键^结 ' 108...外部調變器子系統 - 110··.紐 113.. . X 運動 114.. .光學元件 120.. .光學開關 ® 121控制器 122.. .控制信號 211.. .振盪器 * 212...雷射放大器 214".脈衝串 301.. .可程式數位延遲線 302.. .雷射 66 1379724 303.. .極化管 304.. .放大器 501，502...臨界值 505，506，510，51 卜 512，513，514...範圍 521.. .鏈結間距 522…熱效應區 523.. .光點 524…定位容限 602.. .二極體激升、固態雷射振盪器 603…二極體激升、固態雷射放大器 611.. .微微秒雷射二極體 701.. .波長偏移器 702…前置放大器 703.. .調變器 821.. .調變雷射二極體 822.. . Yb放大器 824…激升二極體 825…光纖布拉格光栅 826…極化器 827.. .超高速GHz強度調變器 829.. .種源二極體 67 1379724 831.. .隔離器 841，842…濾波放大器 850.. .分色鏡 851…Yb摻雜雙覆層光纖 852…光纖端 855.. .激升能量 1041…微微秒脈衝寬度 1042.. .被聚焦的雷射脈衝 1043，1044."距離 1051.. .波長偏移器 1081.. .調變器裝置 1091.. .上介質層 1092…下介質層 8111.. .前置放大器 8112.. .光纖功率放大器 8211，8281...脈衝 8271.. .輸出脈衝 8311.··微微秒脈衝 8411，8421 …二^體 68

Claims (1)

1379724 十、申請專利範圍： 1· -種用於移除在-基材上製造的_電路之-目標键姑 結構且不會對該基材、該目標鏈結結構與該基材之間的 任何；I電層、或者與該目標鏈結結構相_鏈結結構造 5 衫合意賴社以雷射為主的料，該目標鏈結.结構 疋在一組鏈結結構内，該組鏈結結構内的至少一些鏈結 結構由小於2μπι的一間距隔開，該方法包含： 利用一具有一第一預定波長的種源雷射，以一大於 大約1MHz之重複率產生—序列雷射脈衝； 〇 光學放大該序列雷射脈衝中的至少一部分，以獲得 一序列被放大的輸出脈衝；以及 在該基村之相對移動期間，將該被放大的輸出脈衝 序列中的脈衝遞送且聚焦到該目標鏈結結構上，實質上 該被放大的輸出脈衝序列之所有輸出脈衝具有一小於 5 大約100微微秒的脈衝持續期、在該目標鏈結結構内的 至少大約109WW到小於大約！ 〇,2職一之範圍内的對 應的脈衝功率密度、及一大約1_2微米或更小的波長，該 等被聚焦的脈衝之功率密度是足夠低以避免不合意的 毀壞，所有該等被聚焦的脈衝之總能量是足夠高以移除 】 該目標鏈結結構，㈣也聽職_結結_的其他 鏈結結構之不合意的毁壞，該等被聚焦的脈衝為在^約 1微米至大約2微米之範圍内的鏈結間距提供—遍或更 大的相對能量過程視窗。 2.如申請專利範圍第i項所述之方法，其中該產生之步驟 69 1379724 包括.在該光學放大的步驟之前，將該種源雷射之輪出 預先放大至—脈衝能量位準的一步驟。 3.如申請專利範圍第丨項所述之方法，進一步包含··在該 光學放大的步驟之前，將該第一預定波長移到一第二波長。 5 4.如申請專利範圍第1項所述之方法，進一步包含： 在該光學放大的步驟之後，基於位置及速度資訊中 的至少一者，可控制地選擇該被放大的輸出脈衝序列中 的至少一部分’以在該相對移動期間使該該目標鏈結結 構與雷射光束位置同步化。 10 5.如申請專利範圍第1項所述之方法，進一步包含： 在该光學放大的步驟之前，基於位置及速度資訊中 的至少一者，可控制地選擇該雷射脈衝序列中的至少一 部分，以在該相對移動期間使該該目標鍵結結構與雷射 光束位置同步化。 15 20 6.如申請專利範圍第丨項所述之方法，其中該產生之步驟包 括：對該觀雷射崎增益城以提供—崎的脈衝。 7·如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該雷射脈衝序 列之實質上所有緊鄰的脈衝之間的時間間隔是至少& 秒’以及其中該可控制選擇之步驟將該重複率減: 約20ΚΗζ至150ΚΗζ之一範圍内。 如申請專利範圍第i項所述之方法，其中該雷射脈衝序 列包括寻有一大於約1奈秒之脈衝持續期的至少— 衝，以及其中該方法進-步包含：將該至少― 或分片’以產生具有一小於大於刚㈣脈衝持續期的 70 8. 1379724 脈衝。 9.如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該種源雷射是 一 q -開關切換微雷射或具有一大約1奈秒之脈衝持續期 的雷射二極體。 5 10.如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該壓縮或分片 之步驟在該光學放大的步驟之前執行。 11. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該種源雷射是 一二極體激升之固態雷射。 12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該二極體激升 10 之固態雷射是一光纖雷射振盪器。 13. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該種源雷射是 一主動或被動模式鎖定雷射。 14. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該種源雷射是 一高速之半導體雷射二極體。 15 15.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該光學放大的 步驟由至少一光纖-光學放大器執行。 16. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中該光纖-光學 放大器具有一大約30dB之增益。 17. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一預定波 20 長是在一大約1.3μιη至大約1 ·55μπι之範圍内，以及進一 步包含：將該被放大的輸出脈衝序列之雷射波長從該第 一預定波長移到一接近紅外線或可見波長。 18. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該產生之步驟 利用一主振盪器及功率放大器（ΜΟΡΑ)執行。 71 1379724 19.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該輸出脈衝之 數目及該相對移動之速度使該等輸出脈衝之一位移超 過一預定容限，以及其中該方法進一步包含：偏轉該等 輸出脈衝，以將該等輸出脈衝導向該預定容限内的位置。 5 20.—種用於移除在一基材上製造的一電路之一目標鏈結 結構且不會對該基材、該目標鍵結結構與該基材之間的 任何介電層、或者與該目標鏈結結構相鄰的鏈結結構造 成不合意的毀壞之以雷射為主的系統，該目標鏈結結構 是在一組鏈結結構内，該組鏈結結構内的至少一些鏈結 10 結構由小於2μηι的一間距隔開，該系統包含： 包括用於以一大於大約1MHz之重複率產生一雷射 脈衝序列的一種源雷射之裝置，該種源雷射具有一第一 預定波長； 用於光學放大該雷射脈衝序列中的至少一部分，以 15 獲得一被放大的輸出脈衝序列之裝置；以及 用於在該基材相對於該鏈結結構之相對移動期 間，將該被放大的輸出脈衝序列中的脈衝遞送且聚焦到 該目標鏈結結構上的裝置，實質上該序列被放大的輸出 脈衝序列之所有輸出脈衝具有一小於大約10 0微微秒的 20 脈衝持續期、在該目標鏈結結構内的至少大約109W/cm2 到小於大約1012W/cm2之範圍内的對應的脈衝功率密 度、及一大約1.2微米或更小的波長，該等被聚焦的脈衝 之功率密度是足夠低以避免不合意的毀壞，所有該等被 聚焦的脈衝之總能量是足夠高以移除該目標鏈結結 72 1379724 構’同時也避免對該組鏈結結構内的其他鏈結結構之不 合意的毀壞，該等被聚焦的脈衝為在大約丨微米至大約2 微米之範圍内的鏈結間距提供一30%或更大的相對能量 過程視窗。 5 21.如申請專利範圍第20項所述之系統，其中該用於產生的 裝置包括：一主振盪器及功率放大器（ΜΟΡΑ)。 22. 如申請專利範圍第2〇項所述之系統，進一步包含：用於 基於位置及速度資訊中的至少一者，可控制地選擇該被 放大的輸出脈衝序列中的至少一部分，以在該相對移動 10 期間使該該目標鏈結結構與雷射光束位置同步化的裝 置，其令該用於可控制遠擇的裝置包括一聲學-光學調 變器或一電子-光學調變器。 23. 如申請專利範圍第22項所述之系統，其中該雷射脈衝序 列之實質上所有緊鄰的脉衡之間的時間間隔是至少5奈 15 秒，以及其中該可控制選择之裝置將該重複率減少到大 約20ΚΗζ至150ΚΗζ之一範圜内。 24. 如申請專利範圍第22項所述之系統，其中該調變器是一 馬赫-陳爾德調變器。 25. 如申請專利範圍第2〇項所述之系統，其中該雷射脈衝序 2〇 列包括：具有大於大約1紊秒的—脈衝持續期之至少一 脈衝，以及其中該系統進〆步包含一壓縮器或脈衝分片 器’該壓縮器或脈衝分片器用以分別將該至少一奈秒脈 衝壓縮或分片，以產生其有小於大約100ps的一脈衝持 續期之一脈衝。 73 1379724 2 6.如申請專利範圍第2 5項所述之系統，其中該種源雷射是 一 q-開關切換微雷射或具有一大約1奈秒之脈衝持續期 的雷射二極體。 27. 如申請專利範圍第25項所述之系統，其中該壓縮器或分 5 片器之一輸出由該光學放大之裝置接收。 28. 如申請專利範圍第20項所述之系統，其中該種源雷射是 一二極體激升之固態雷射。 29. 如申請專利範圍第28項所述之系統，其中該二極體激升 之固態雷射是一光纖雷射振盪器。 10 30.如申請專利範圍第20項所述之系統，其中該種源雷射是 一主動或被動模式鎖定雷射。 31. 如申請專利範圍第20項所述之系統，其中該種源雷射是 一高速之半導體雷射二極體。 32. 如申請專利範圍第20項所述之系統，其中該用於光學放 15 大之裝置包括至少一光纖-光學放大器。 33. 如申請專利範圍第32項所述之系統，其中該光纖-光學 放大器具有一大約30dB之增益。 34. 如申請專利範圍第20項所述之系統，其中該第一預定波 長是在一大約1.3μπι至大，約1·55μηι之範圍内，以及進一 20 步包含一波長偏移器，該波長偏移器將該被放大的輸出 脈衝序列之該雷射波長從該第一預定波長移到一接近 紅外線或可見波長。 35. 如申請專利範圍第20項所述之系統，其中該用於產生的 裝置包括一主振盪器，以及該用於光學放大的裝置包括 74 1379724 一功率故大器（ΜΟΡΑ)。 36. 如申請專利範圍第20項所述之系統，其中該輸出脈衝之 數目及相對移動之速度使該等輸出脈衝之一位移超過 一預定容限，以及其中該系統進一步包含一高速光束偏 5 轉器，該高速光束偏轉器用以將該等輸出脈衝導向該容 限内的區域。 37. —種用於移除在一基材上製造的一電路之一所選擇的 目標鏈結結構且不會對該基材、該所選擇的目標鏈結結 構與該基材之間的任何介電層、或者與該所選擇的目標 10 鏈結結構相鄰的鏈結結構造成不合意的毀壞之以雷射 為主的方法，該所選擇的目標鏈結結構是在一組鏈結結 構内，該組鏈結結構内的至少一些鏈結結構由小於2 /z m 的一間距隔開，該方法包含： 將一被聚焦的雷射輸出施加給該所選擇的目標鏈 15 結結構，以在該基材相對於該雷射輸出之移動期間移除 該所選擇的目標鏈結結構，該雷射輸出具有至少大約70 個脈衝，實質上所有該等脈衝具有一小於100微微秒的 脈衝寬度、在該所選擇的目標鏈結結構内的至少大約 109W/cm2到小於大約1012W/cm2之範圍内的對應的脈衝 20 功率密度、及一大約1.2微米或更小的波長，該等脈衝之 功率密度是足夠低以避免不合意的毀壞，所有該等脈衝 之總能量是足夠高以移除該所選擇的目標鏈結結構，同 時也避免對該組鏈結結構内的其他鏈結結構之不合意 的毁壞，該雷射輸出為在大約1微米至大約2微米之範圍 75 1379724 内的鏈結間距提供一 3〇%或更大的相對能量過程視窗。 3 8 ·如申凊專利範圍第3 7項所述之方法，其中該施加之步驟 利用一具有一在大約1 〇μΠΐ釗大約1.55μιη之範圍内的波 長之半導體雷射二極體、炱少一光纖光學放大器，以及 5 將該二極體之該波長移到/接近紅外線或可見波長的 至少一波長偏移器執行。 39·如申請專利範圍第38項所述之方法，其中該雷射二極體 之該波長是大約1.55μηι、該偏移器是一頻率加倍器，且 該被偏移的波長是大約〇.75μπι。 10 40.如申請專利範圍第38項所述之方法，其中該偏移器是一 頻率三倍器，且該被偏移的波長是一可見波長。 41. 如申請專利範圍第37項所述之方法’其中實質上所有該 等脈衝之該脈衝寬度對應一持續期’其中用於所選擇的 目標鏈結結構移除的一影響臨界值實質上與該脈衝寬 15 度之平方根成比率，從而該所選擇的目標鏈結結構以一 熱方式被移除。 42. 如申請專利範圍第37項所述之方法’其中該所選擇的目 標鏈結結構由一或多個下廣純化層覆蓋’其中一或多個 脈衝之該功率密度對該一或多個下層鈍化層造成一熱 20 衝擊，且移除該一或多個下層鈍化層及該所選擇的目標 鏈結結構，該一或多個下層鈍化層及該所選擇的目標鏈 結結構之移除是因熱機械壓力及燒蝕二者的結果而發生。 43. 如申請專利範圍第42項所述之方法’其中該一或多個下 層鈍化層是具有以一紫外線波長之範圍的吸收邊緣之 76 1379724 無機鈍化層，以及其中該等脈衝功率密度小於大約 1012W/cm2。 44.如申請專利範圍第37項所述之方法，其中該等脈衝中的 至少一者之脈衝寬度是在大約30ps至大約60ps之範圍内。 5 45.如申請專利範圍第37項所述之方法，其中該被聚焦的雷 射輸出具有一小於大約1.5微米的大小。 46. 如申請專利範圍第37項所述之方法，其中該被聚焦的雷 射輸出包括被聚焦到一非圓形光點的至少一脈衝，以增 進該所選擇的目標鏈結結構内的該被聚焦雷射輸出所 10 包含的能量。 47. 如申請專利範圍第37項所述之方法，其中脈衝之數目及 該移動之速度使該雷射輸出之一位移超過一預定容 限，以及其中該方法進一步包含：偏轉該等脈衝，以將 該等脈衝導向該容限内的區域。 15 48.如申請專利範圍第47項所述之方法，其中該偏轉之步驟 利用一聲學-光學裝置或一電子-光學裝置執行。 49. 如申請專利範圍第37項所述之方法，進一步包含： 將該雷射輸出中的至少一脈衝在空間上分裂，以形 成一在空間上分裂的脈衝的族群；以及 20 將該等空間上分裂的脈衝中的至少一者選擇性地 導向該所選擇的目標鏈結結構、導向一第二所選擇的目 標鏈結結構、或者導向該等所選擇的目標鏈結結構之以 上兩者。 50. 如申請專利範圍第37項所述之方法，其中該施加之步驟 77 1379724 利用多個雷射源執行，以及其中該方法進一步包含：將 該等雷射源之輸出光學合併到一公共光學路徑内。 51. 如申請專利範圍第50項所述之方法，其中該等雷射源是 不同的類型，以及該等雷射源中的至少一者包含一半導 5 體雷射二極體。 52. 如申請專利範圍第37項所述之方法，其中該脈衝之數目 是大約70-200。 53. 如申請專利範圍第37項所述之方法，其中該等脈衝中的 至少一者具有一大約5nJ或更少的能量。 10 54.如申請專利範圍第37項所述之方法，其中實質上所有脈 衝之能量是大約InJ或更多。 55.如申請專利範圍第37項所述之方法，其中該被聚焦的雷 射輸出產生一熱效應區，該熱效應區具有一在大約0.1 微米至大約0.85微米之一範圍内的尺寸。 15 56.如申請專利範圍第37項所述之方法，其中該被聚焦的雷 射輸出具有一小於大約1.0微米的尺寸。 57.如申請專利範圍第37項所述之方法，其中該雷射輸出中 的至少兩緊鄰的脈衝具有一在大約2奈秒至大約10奈秒 之範圍内的一時間間隔，從而對應一在大約100MHz至 20 大約500MHz之範圍内的有效重複率，以及其中該時間 間隔超過一時間間距，該時間間距用於消散前一雷射脈 衝與該所選擇的目標鏈結結構及該所選擇的目標鏈結 結構相鄰的該等鏈結結構之交互作用所產生的蒸汽/離 子煙。 78 1379724 58. 如申請專利範圍第57項所述之方法，其中實質上所有緊 鄰的脈衝之間的時間間隔是大約5奈秒或更大。 59. 如申請專利範圍第37項所述之方法，其中該等脈衝功率 密度是在大約1〇9至大約l〇nW/cm2之範圍内，以及其中 5 至少一脈衝具有一在幾微微秒至小於大約50微微秒之 範圍内的脈衝寬度。 60. —種用於移除在一基材上製造的一電路之一目標鏈結 結構而不會對該基材、該目標鍵結結構與該基材之間的 任何介電層、或者與該目標鏈結結構相鄰的鏈結結構造 10 成不合意的毁壞之方法，該方法包含： 將一被聚焦的雷射輸出施加給該目標鏈結結構，以 在該基材相對於該雷射輸出之移動期間移除該目標鏈 結結構，該雷射輸出具有大約70至200個脈衝，實質上 所有脈衝具有一小於大約100微微秒的脈衝寬度、在該 15 目標鏈结結構内的至少大約101()W/cm2至小於大約 1012W/cm2之範圍内的對應的脈衝功率密度、及一 1微米 或更小的波長，該等脈衝為在大約1微米至大約2微米之 範圍内的鏈結間距提供一30%或更大的相對能量過程視窗。 61. 如申請專利範圍第60項所述之方法，其中該波長是小於 20 800nm，以及其中該等脈衝中的至少一者具有一在大約 30微微秒與大約60微微秒之間的脈衝寬度。 62. 如申請專利範圍第60項所述之方法，其中該施加之步驟 利用一具有一在大約1 .Ομπι至大約1.55μηι之範圍内的波 長之半導體雷射二極體、至少一光纖光學放大器，以及 79 1379724 將該二極體之該波長移至小於1微米的至少一波長偏移 器執行。 63. 如申請專利範圍第62項所述之方法，其中該雷射二極體 之該波長是大約1.55μηι、該偏移器是一頻率加倍器，且 5 該被偏移的波長是大約〇.75μηι。 64. 如申請專利範圍第62項所述之方法，其中該偏移器是一 頻率三倍器，且該被偏移的波長是一可見波長。 65. 如申請專利範圍第60項所述之方法，其中該等脈衝功率 密度是在大約1〇9至大約l〇uW/cm2之範圍内，以及其中 10 該等脈衝中的至少一者具有一在幾微秒至小於大約50 微微秒之範圍内的脈衝寬度。 66. 如申請專利範圍第60項所述之方法，其中該脈衝之數目 及該移動之速度使該輸出脈衝之一位移超過一預定容 限，以及其中該方法進一步包含：偏轉該等脈衝，以將 15 該等脈衝導向該容限内的區域。 67. 如申請專利範圍第60項所述之方法，其中該偏轉之步驟 利用一聲學-光學裝置或一電子-光學裝置執行。 68. —種用於移除在一基材上製造的一電路之一目標鏈結 結構而不會對該基材、該目標鍵結結構與該基材之間的 20 任何介電層、或者與該目標鏈結結構相鄰的鏈結結構造 成不合意的毀壞之系統，該目標鏈結結構是在一組鏈結 結構内，該組鏈結結構内的至少一些鏈結結構内由一小 於2μιη的中心至中心間隔隔開，該系統包含： 包括一雷射子系統及一光學子系統的裝置，用於將 80 1379724 一被聚焦的雷射輸出施加給該目標鏈結結構，以在該基 材相對於該雷射輸出之移動期間移除該目標鏈結結 構，該雷射輸出具有大約70個脈衝，實質上所有脈衝具 有一小於大約100微微秒的脈衝寬度、在該目標鏈結結 5 構内的至少大約l〇9W/cm2至小於大約丨〇i2w/cm2之範圍 内的對應的脈衝功率密度、及一大約h2微米或更小的波 長，該等脈衝之功率密度是足夠低以避免不合意的毀 壞，所有該等脈衝之總能量是足夠高以移除該目標鏈結 結構，同時也避免對該組鏈結結構内的該等其他鏈結結 10 構之不合意的毀壞，該等脈衝為在大約1微米至大約2微 米之範圍内的鏈結間距提供一 30%或更大的相對能量過 程視窗；以及 一定位子系統，用於將該被聚焦的雷射輪出定位到 該目標鏈結結構上。 15 69.如申請專利範圍第68項所述之系統，其中該波長是小於 大約80〇nm。 7〇·如申請專利範圍第68項所述之系統，其中該雷射系統包 含一具有一在大約Ι Ομπι到大約1_55μιη之範圍内的波長 之半導體雷射二極體，至少一光纖光學放大器，以及將 2〇 该二極體之該波長移至小於丨.2微米的至少一波長偏移器。 71. 如申請專利範圍第7〇項所述之系統，其中該偏移器是一 頻率加倍器，且該被偏移的波長是大約〇·75微米。 72. 如申請專利範圍第70項所述之系統，其中該偏移器是一 頻率三倍器，且該被偏移的波長是一可見波長。 81 1379724 73.如申請專利範圍第68項所述之系統，其中該等脈衝功率 密度是在大約1〇9至大約l〇nW/cm2之範圍内，以及其中 該等脈衝中的至少一者具有一在幾微秒至小於大約50 微微秒之範圍内的脈衝寬度。 . 5 74.如申請專利範圍第68項所述之系統，其中該脈衝之數目 β 及該運動之速度使該雷射輸出之一位移超過一預定容 限，以及其中該系統進一步包含一高速光束偏轉器，該 高速光束偏轉器將該等脈衝導向該容限内的區域。 > 75.如申請專利範圍第74項所述之系統，其中該偏轉器是一 10 聲學-光學裝置或一電子-光學裝置執行。 82