TWI386270B - 提供有關於被微加工於工件中的特徵形狀的資訊之方法 - Google Patents

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Description

提供有關於被微加工於工件中的特徵形狀的資訊之方法
本發明係關於雷射處理一工件，且明確地說，係關於監視用以於一基板上微加工特徵形狀的一雷射的各項參數。該些參數可立刻輸出，用以供應資訊來即時控制微加工製程；或者，該些參數可先被儲存，於稍後再被取出用於進行製程控制。
雷射處理可利用各種雷射於數種不同的工件上來進行，以便施行各種製程。本發明感興趣的特定類型雷射處理係對單層或多層工件進行雷射處理用以施行開孔及/或盲孔形成，以及對一半導體晶圓進行雷射處理用以施行晶圓切割或鑽孔。本文所述之雷射處理方法亦可能會被用於任何類型的雷射微加工，其包含，但是並不僅限於：移除半導體連接線(熔絲)，以及對被動式厚膜組件或被動式薄膜組件進行熱退火或微調。
就對一多層工件中之通孔及/或開孔進行雷射處理來說，Owen等人的美國專利案第5,593,606號以及第5,841,099號便說明操作一極紫外光(UV)雷射系統以產生雷射輸出脈衝的方法，其特徵為具有脈衝參數，該等脈衝參數係被設定用來於一多層裝置中，在具有不同材料類型的二或更多層之中形成穿透孔或盲孔。該雷射系統包含一非準分子雷射，其會以大於200Hz的脈衝重複率來射出雷射輸出脈衝，該等雷射輸出脈衝的時間脈衝寬度小於100ns，光點區的直徑小於100 μ m，而該光點區上的平均強度或光度則大於100mW。公認的較佳非準分子UV雷射係二極體激昇固態(DPSS)雷射。
Dunsky等人的美國專利申請公開案第US/2002/0185474號便說明一種操作一脈衝式CO2 雷射系統來產生雷射輸出脈衝，用以於一多層裝置的一介電層中形成盲孔的方法。該雷射系統會以大於200Hz的脈衝重複率來射出雷射輸出脈衝，該等雷射輸出脈衝的時間脈衝寬度小於200ns，而光點區的直徑則介於50 μ m與300 μ m之間。
對一目標材料進行雷射移除相依於傳導至該目標材料的雷射輸出的功率(亦稱為能注量或能量密度)是否大於該目標材料的移除臨界值，尤其是當使用一UV DPSS雷射時。材料移除可由一光化學製程(亦稱為燒切(ablation))來施行，其中，用以將原子與分子固定在一起的作用力會遭到破壞；或是亦可由一光熱製程來施行，其中，該材料會被蒸發。一UV雷射會發射一可被聚焦的雷射輸出，該雷射輸出在1/e2 直徑處的光點尺寸介於約5 μ m與約30 μ m之間。於特定的實例中，此光點尺寸會小於所希望的通孔直徑，如當該所希望的通孔直徑介於50 μ m與300 μ m之間時。該光點尺寸的直徑亦可被放大成和該通孔的所希望直徑具有相同的直徑，不過，此放大作用卻會降低雷射輸出能量，使其小於該目標材料燒切臨界值且無法施行目標材料移除。因此會使用5 μ m至30 μ m的聚焦光點尺寸且該聚焦雷射輸出通常會在一螺旋、同心圓、或是「環鑽(trepan)」圖案中移動，用以形成一具有該所希望直徑的通孔。螺旋、同心圓、以及環鑽處理便係所謂的非沖孔式通孔形成製程類型。對通孔直徑約70 μ m或更小時，直接沖孔可提供較高的通孔形成產量。
相反地，一脈衝式CO2 雷射之輸出的光點尺寸通常會大於50 μ m，且能夠保持一足以在習知目標材料上施行具有50 μ m或更大直徑之通孔形成的能量密度。因此，當使用一CO2 雷射來施行通孔形成時通常會運用一沖孔製程。不過，使用CO2 雷射並無法形成光點區直徑小於50 μ m的一通孔。
銅材於CO2 波長下的高度反射率會使得很難於厚度大於約5微米的銅片中使用一CO2 雷射來形成一穿透孔通孔。因此，通常可使用CO2 雷射於厚度介於約3微米與約5微米間的銅片中僅形成穿透孔通孔，或是於已經過表面處置用以增強該CO2 雷射能量吸收的銅片中僅形成穿透孔通孔。
用於製造其中會形成通孔的印刷電路板(PCB)與電子封裝裝置的多層結構的最常用材料通常包含金屬(舉例來說，銅)以及介電材料(舉例來說，聚合物聚亞醯胺、樹脂、或是FR－4)。UV波長的雷射能量會與金屬以及介電材料呈現良好的耦合效率，俾使該UV雷射能夠輕易地於銅板以及介電材料兩者上施行通孔形成。另外，聚合物材料的UV雷射處理會被廣泛地認為係一組合式光化學與光熱製程，其中，該UV雷射輸出會經由一光激發化學反應來分離其分子鍵以部份燒切該聚合物材料，從而產生會優於當該等介電材料曝露於較長雷射波長時所進行之光熱製程的製程品質。基於該些理由，固態UV雷射係用於處理該些材料的較佳雷射源。
介電材料與金屬材料的CO2 雷射處理以及金屬的UV雷射處理主要係光熱處理，其中，該介電材料或金屬材料會吸收該雷射能量，從而讓該材料的溫度上升、軟化或是熔化，並且最後會被燒切、蒸發、或是燒斷。對一特定類型的材料來說，燒切速率以及通孔形成處理量會和雷射能量密度或能注量(雷射能量(J)除以光點尺寸(cm2 ))、功率密度(雷射能量密度除以脈衝寬度(秒))、脈衝寬度、雷射波長、以及脈衝重複率具有函數關係。
因此，雷射處理的處理量(舉例來說，PCB或其它電子封裝裝置上的通孔形成或是金屬或其它材料上的鑽孔)會受限於可用的雷射功率與脈衝重複率以及該光束定位器可於一螺旋、同心圓、或是環鑽圖案中以及各通孔位置之間來移動該雷射輸出的速度。UV DPSS雷射的一範例為位於美國加州Mountain View的Lightwave Electronics所售的型號LWE Q302(355nm)。此雷射係用在本專利申請案之受讓人，位於美國奧勒崗州Portland的Electro－Scientific Industries,Inc.所製造的型號5330的雷射系統或是相同系列的其它系統之中。該雷射能夠以30kHz的脈衝重複率傳遞8W的UV功率。此雷射與系統於一裸樹脂上的典型通孔形成處理量約為每秒600個通孔。一脈衝式CO2 雷射的一範例為由位於美國康乃迪克州Bloomfield的Coherent－DEOS所售的型號Q3000(9.3 μ m)。此雷射係用在Electro－Scientific Industries,Inc.所製造的型號5385的雷射系統或是相同系列的其它系統之中。該雷射能夠以60kHz的脈衝重複率傳遞18W的雷射功率。此雷射與系統於裸樹脂上的典型通孔形成處理量約為每秒1000個通孔，於FR－4上則為每秒250至300個通孔。
藉由在足以進行上述燒切作業的脈衝功率下提高脈衝重複率便可達到提高通孔形成處理量的目的。然而，對UV DPSS雷射與脈衝式CO2 雷射來說，當脈衝重複率提高時，脈衝功率會以非線性的方式下降，也就是會以該脈衝重複率兩倍的方式下降，導致每一個脈衝會僅有不及一半的脈衝功率。因此，對一特定雷射來說，將會需要有一最大脈衝重複率以及由最小脈衝功率來操控的最大通孔形成速率以便進行燒切。
就切割一半導體晶圓來說，有兩種常見的方法可施行切割：機械式鋸切(mechanical saw)以及雷射切割(laser dicing)。機械式鋸切通常會用到一鑽石鋸片來切割厚度大於約150微米的晶圓，用以形成寬度大於約100微米的路徑。以機械式來鋸切厚度小於約100微米的晶圓則會導致該晶圓發生破裂。
雷射切割通常會使用一脈衝式IR、綠光，或是UV雷射來切割一半導體晶圓。相較於以機械式來鋸切一半導體晶圓，雷射切割具有各種優點，例如：當使用一UV雷射時，能夠將路徑的寬度縮減至約50微米；能夠沿著一彎曲軌道來切割一晶圓；以及能夠有效切割的矽晶圓厚度薄於使用機械式鋸切所能夠切割的厚度。舉例來說，一厚度約75微米的矽晶圓可利用一運作在約8W的功率與約30kHz的重複率下的DPSS UV雷射，以120mm/sec的切割速度來切割，用以形成一寬度約35微米的切口。不過，以雷射來切割半導體晶圓的其中一項缺點係會形成碎屑與殘渣，兩者均可能會黏著至該晶圓並且難以移除。以雷射來切割半導體晶圓的另一項缺點係工件的處理速率會受限於該雷射的功率能力。
本文所述的系統與方法亦可用於監視用來對一半導體晶圓上的可熔連接線進行微加工的各項參數。於Sun等人的美國專利案第5,574,250號中便說明過一種被設計用來移除一半導體晶圓上的可熔連接線的系統，該案同樣已授讓予本專利申請案之授讓人。
雷射微加工作業的目的係要在整個工件上提供一致性的雷射微加工特徵形狀品質。用於界定特徵形狀品質的部份度量項目包含該特徵形狀的位置、尺寸以及形狀。除此之外，其它的度量項目還包含側壁角度、底部構造、經過微加工之後殘留在該特徵形狀上之碎屑的體積與構造、以及位於該特徵形狀之邊緣附近的破裂情形。本文所討論的雷射微加工作業的其中一項問題係，由於該工件中的不均勻性的關係，所以，於該工件上兩個不同位置處利用相同的雷射參數來實施該等加工作業便可能會造成特徵形狀品質之差異。會影響結果的工件差異範例包含：厚度差異；工件平坦性差異；以及表面製備差異，其會讓該工件或多或少會反射雷射功率。整個工件上的該些變異並非係恆定不變的，而且該等變異會隨著個別特徵形狀的位置而改變。再者，由於製造公差之常態變異的關係，所以，該些變異可能會重複出現在某一批工件中的每一個工件中。
會影響該雷射微加工系統加工特徵形狀之能力的另一種現象係由用於將該雷射光束導送至該工件的光學元件的老化及/或毀損所造成。當光學組件老化時，它們便會受到污染，尤其是因為微加工作業本身所產生的碎屑的污染，並且會受到要經由該等光學元件來傳送的高功率雷射光束的毀損。即使使用完全相同的參數來控制該雷射光束，該些與其它形式的劣質結果均可能會導致被投射在該工件上的雷射光點改變尺寸、形狀、強度、或是其它特徵，從而改變要被微加工的特徵形狀的尺寸、形狀、深度或是其它度量項目。
當要加工該特徵形狀時，用來進行雷射微加工的先前技術系統會使用即時控制器來變更該雷射光束的各項參數，以便試圖減輕因老化或毀損而在該等光學元件中所造成的變化效應。於部份雷射微加工系統中，尤其是於本文所提出的系統中，當要微加工該工件時，會使用一光偵測器來監視該雷射功率。來自該光偵測器的輸出會被用來即時調整該雷射功率，以便試圖在該工件處來補償造成雷射功率變異的部份來源。一般來說，要達成此目的可藉由調整該光學路徑中的一可變衰減器來改變由該等光學元件所傳送的雷射能量，使其達到每一次加工作業的預設能量大小。倘若該光束不符一預設數值的話，該項作業便會被停止，且作業員會收到必須進行維修的警示通知。此方式的問題係，雖然其能夠幫助補償老化的光學元件或是造成雷射功率變異的其它來源，但是自動補償雷射或光學元件的可能惡化意謂著，除非該系統受到監視，否則在該系統當機及損失寶貴生產時間之前可用於觸發該系統之維修作業的重要資訊便會被隱匿。
試圖維持經過雷射微加工特徵形狀之一致品質的另一項問題係，就此而言，僅記錄預先選定的雷射參數(例如脈衝重頻率(PRF)或是脈衝能量)並不足以來描述該微加工製程中所使用的該等雷射參數的特徵，因為該雷射光束通常並不會於該微加工製程的全部標稱持續時間中均被導送至該工件。舉例來說，就本文所述的雷射微加工系統來說，該雷射光束會在其被產生的一部份時間中被導送至一功率計，該功率計會計算該雷射光束的功率輸出。接著，該系統便能夠調整該光學路徑中的一可控衰減器，用以讓該雷射光束功率提升或下降至一預選定的數值處。一般來說，這係用來補償當該等光學組件發生老化時所造成的傳送能力下降的問題。倘若藉由調整該衰減器仍無法達到標稱的雷射能量數值的話，那麼該系統便會產生一錯誤信號。問題係，就所有參數來說，除非該系統能夠在該特徵形狀要被微加工而非係要被校正的特定時間週期上記錄衰減器設定值、最終雷射功率、以及被實際傳遞至該工件的脈衝數量，否則便將會無法精確地記錄於一特殊特徵形狀的微加工期間被導送至該工件的真實雷射功率。
於經過雷射微加工的特徵形狀中還會有其它系統性、可重複的變異存在。舉例來說，將該雷射光束導送至該工件上的正確位置處以便有效率且實際創造多個複雜的特徵形狀可能包含協調一或多個子系統的移動，其包含用以移動該工件的運動控制子系統以及用以移動該雷射光束的光學子系統。該些複雜的協調運動的組合結果便稱為工具路徑(toolpath)，其係用來描述該工件與該雷射光束之間的關係。由於工具路徑的複雜性，因此其很容易會受到會影響該雷射光束與該工件彼此互動的效率的可重複暫態行為的影響。能夠影響雷射微加工製程的暫態行為類型的範例包含，但是並不僅限於：與該工件所形成的雷射角度以及趨穩時間(settling time)。暫態行為的另一範例係雷射脈衝能量會以和該雷射之脈衝工作循環具有函數關係的變化。由於該工具路徑佈局以及動態光束運動的關係，處理連續特徵形狀之間的時間週期便可能會大幅地改變。由於該雷射媒體中儲存能量的變異以及光學腔組件之熱暫態的關係，該些延遲均會影響該雷射的內部狀態。因為該些雷射暫態的關係，即使對該特徵形狀使用相同的處理參數(脈衝重複頻率、脈衝的數量、...等)，便可利用較高或較低的脈衝能量來處理特定的雷射功率特徵形狀。該些暫態行為的結果係，即使使用相同的雷射參數設定值，仍會造成特徵形狀品質之系統性變異。
所以，在一工件中雷射微加工各特徵形狀時便需要一種用於監視、辨識、且視情況來控制用於微加工一特殊特徵形狀之實際參數並且儲存參數資訊的方法與系統，以便讓該系統於加工該特徵形狀時可即時地取出該參數資訊，或是可在完成該工件之後稍後再取出該參數資訊。
所以，本發明的一種目的便係提供一種改良一經過雷射微加工工件之品質的方法與系統，其方式係藉由在微加工該工件時來監視、辨識、以及儲存用於該微加工製程中的該等雷射光束參數。該些參數可被取出且與預選定的數值作比較，以便用以即時地在該工件上指導進行進一步的微加工作業，或是用以表示該工件中經過微加工的部份或全部特徵形狀可能並不符預選定的規格。該等被儲存的參數亦可結合後續微加工檢查的結果，以便修正用來微加工後面的工件的參數。本發明的方法與系統會改良一工件中經過雷射微加工的特徵形狀的品質，其方式係藉由記錄用於微加工該特徵形狀的實際雷射參數。
本文所述之系統與方法的一較佳實施例會監視與儲存和於單層或多層工件中進行通孔及/或開孔雷射處理相關聯的參數。該處理可能包含於單一工件中微加工數百個或數千個通孔。即使會有上述的變異來源，所有該些通孔均必須具有可接受的品質。確保品質的一重要步驟便係記錄用於形成一特殊通孔的實際參數。和雷射光束相關聯的部份參數包含，但是並不僅限於：脈衝重複頻率、脈衝的總數量、脈衝功率、脈衝能量、脈衝形狀、脈衝寬度、波長、以及和該些參數相關聯的公差。此外，和該等雷射光學元件以及運動控制相關聯的其它參數則包含，但是並不僅限於：趨穩時間、光點尺寸與光束形狀、以及和該些參數每一者相關聯的公差。需要被記錄的另一項系統參數則為該雷射光束被導送至該工件的實際時間長短。
從本發明之較佳實施例的下面詳細說明，配合圖式，便可明白本發明的額外目的與優點。
於本發明的一較佳實施例的第一種施行方式中，由本文所揭示之發明所產生的雷射脈衝會藉由將一雷射瞄準該工件的至少一特殊區域，使其具有足以移除材料的能量，而於單層或多層工件中形成通孔。本文假設，單一脈衝並不足以從該工件上的一特殊位置處移除所有所需的材料。所以，本發明會將多個脈衝導送至該工件，以便移除每一個特定位置處的所需材料。處理時間以及系統處理量會相依於在高於該工件之材料移除臨界值的能量處於每一單位時間中被傳遞至該工件的脈衝數量。
較佳的單層工件包含：薄銅片；用於電氣應用中的聚亞醯胺板；其它金屬器件，如鋁、鋼；用於一般工業與醫療應用中的熱塑料；或是可作為基板的矽材或是其它半導體材料，以便於其上建構電子電路。較佳的多層工件包含：多晶片模組(MCM)、電路板、或是半導體微電路封裝。圖1所示的便係一任意類型的多層工件20的範例，其包含層34、36、38、以及40。層34與38較佳的係各包含一金屬的金屬層，舉例來說，該金屬包含，但是並不僅限於：鋁、銅、金、鉬、鎳、鈀、鉑、銀、鈦、鎢、金屬氮化物、或是前述之組合。金屬層34與38的厚度較佳的係介於約9 μ m與約36 μ m之間，不過它們的厚度亦可能薄於9 μ m或是厚達72 μ m。
每一層36較佳的係包含一標準的有機介電材料，例如：環苯丁烯(BCB)、雙馬來酰亞胺三嗪(BT)樹脂、硬紙板、氰酸酯、環氧樹脂、酚系樹脂、聚亞醯胺、聚四氟乙烯(PTFE)、聚合物合金、或是前述之組合。每一有機介電層36通常會比金屬層34與38還厚。有機介電層36的較佳厚度係介於約20 μ m與約400 μ m之間；不過有機介電層36亦可堆疊設置，而具有高達1.6mm的厚度。
有機介電層36可包含一薄的強化組成層40。強化組成層40可包含已經被編織或散佈在有機介電層36之中的纖維襯墊或是由芳香聚醯胺纖維、陶瓷、或是玻璃所組成的分散粒子。強化組成層40的厚度通常遠小於有機介電層36且其厚度可能介於約1 μ m與約10 μ m之間。熟習本技術的人士將會明白，強化材料亦可以粉末的形式被置入有機介電層36之中。具有粉末狀強化材料的強化組成層40可能並不連續且不均勻。
熟習本技術的人士將會明白，層34、36、38、以及40於內部可能並不連續、不均勻、而且並不等高。具有金屬層、有機介電層、以及強化組成材料等數層的堆疊的總厚度可能會大於2mm。雖然圖1中所示任意工件20範例具有五層，不過，本發明亦可實行在具有任何所需層數的工件上，其包含一單層基板。
圖2所示的係一先前技術系統的簡化示意圖，其包括一受控於一控制器52的雷射50。控制器52可能包含一電腦或是可能會經由一介面(圖中未顯示)被連接至一電腦。雷射50會於其輸出處提供一處理光束54，該處理光束係由一雷射脈衝串所組成。雷射處理光束54會穿越一可控的可變波板衰減器56，於一脈衝能量偵測器58的控制下，該可控的可變波板衰減器56會改變雷射處理光束54的衰減，以便試圖達到一所需的功率位準。接著，該經過衰減的雷射處理光束54便會穿越一線性偏振器60抵達一2%透射鏡62。該2%透射鏡62會反射98%的雷射處理光束功率並且讓2%的雷射處理光束功率64透射至脈衝能量偵測器58，該脈衝能量偵測器58會量測2%雷射處理光束64的脈衝能量並且計算被反射的98%雷射處理光束66中可用的脈衝能量。脈衝能量偵測器58會將該經算出的脈衝能量與一預選定的脈衝能量數值作比較，並且試圖藉由指示可控的可變波板衰減器56去改變被用在雷射處理光束54上的衰減大小來解決差異的問題。脈衝能量偵測器58還會將資訊傳送至控制器52。接著，被反射的98%雷射處理光束66便會穿越一遮光器68，該遮光器68會在來自控制器52的命令控制下用來阻擋該雷射光束或是讓該雷射光束通過。接著，被反射的98%雷射處理光束66便會被一轉向鏡70轉向，從而被導送至一可移動鏡72。可移動鏡72會在來自控制器52的命令控制下指示該光束前往一工件74(其係附著在一夾具76上)或是前往一夾具功率計78。當可移動鏡72指示將被反射的98%雷射處理光束66送往夾具功率計78上時，其便會量測被反射的98%雷射處理光束66的功率並且將結果傳送至脈衝能量偵測器58並且接著將結果傳送至控制器52。夾具76會在來自控制器52的命令控制下來移動工件74，用以將被反射的98%雷射處理光束66導送至工件74上的各位置點。本簡圖中並未顯示出非必要的光束操控光學元件，該等非必要的光束操控光學元件會視情況將被反射的98%雷射處理光束66導送至工件74上的各位置點。
圖3所示的係本文所述的方法與系統的一較佳實施例的簡化示意圖，其包括一受控於一控制器152的雷射150。控制器152可包含一電腦或是可能會經由一介面(圖中未顯示)被連接至一電腦。雷射150會於其輸出處提供一處理光束154，該處理光束係由一雷射脈衝串所組成。雷射處理光束154會穿越一線性偏振器160抵達一2%透射鏡162。該2%透射鏡162會反射98%的雷射處理光束功率並且讓2%的雷射處理光束功率164透射至脈衝能量偵測器158，該脈衝能量偵測器158會量測2%雷射處理光束的脈衝能量並且計算被反射的98%雷射處理光束166中可用的脈衝能量。脈衝能量偵測器158會將該經算出的脈衝能量與一預選定的脈衝能量數值作比較，並且試圖藉由指示控制器152去改變用於控制雷射150的參數以改變雷射處理光束154的功率來解決差異的問題。該控制器能夠改變以變更雷射處理光束154的功率的部份雷射參數包含，但是並不僅限於：脈衝要求、激昇能量、射頻Q開關時間或位準。接著，被反射的98%雷射處理光束166便會穿越一遮光器168，該遮光器168會在來自控制器152的命令控制下用來阻擋該雷射光束或是讓該雷射光束通過。接著，被反射的98%雷射處理光束166便會被一轉向鏡170轉向，從而被導送至一可移動鏡172。可移動鏡172會在來自控制器152的命令控制下指示該光束前往一工件174(其係附著在一夾具176上)或是前往一夾具功率計178。當可移動鏡172指示被反射的98%雷射處理光束166送往夾具功率計178上時，其便會量測被反射的98%雷射處理光束166的功率並且將結果傳送至脈衝能量偵測器158並且接著將結果傳送至控制器152。使用兩個能量量測裝置的原因係，夾具功率計178的精確度大於脈衝能量偵測器158，不過，後者則可在被反射的98%雷射處理光束166正在微加工該工件時來監視該製程。因此，夾具功率計178可用於設定雷射功率，而脈衝能量偵測器158則可用於驗證該雷射功率於微加工作業期間維持不變。夾具176會在來自控制器152的命令控制下來移動工件174，用以將被反射的98%雷射處理光束166導送至工件174上的各位置點。本簡圖中並未顯示出非必要的光束操控光學元件，該等非必要的光束操控光學元件會視情況將被反射的98%雷射處理光束166導送至工件174上的各位置點。
處理雷射150可能係一UV雷射、一IR雷射、一綠光雷射、或是一CO2 雷射。一較佳的處理雷射輸出的脈衝能量係介於約0.01 μ J與約1.0J之間。一較佳的UV處理雷射係一Q開關UV DPSS雷射，其包含一固態激射物，如Nd：YAG；Nd：YLF；Nd：YAP；或是Nd：YVO4；或是摻有鐿、鈥、或鉺的YAG晶體。該UV雷射較佳的係會於355nm(Nd：YAG的三倍頻)、266nm(Nd：YAG的四倍頻)、或是213nm(Nd：YAG的五倍頻)等波長提供調諧生成的UV雷射輸出。
一較佳的CO2 處理雷射係一運作在波長介於約9 μ m與約11 μ m之間的脈衝式CO2 雷射。一市售的脈衝式CO2 雷射為位於美國康乃迪克州Bloomfield的Coherent－DEOS所製造的型號Q3000 Q開關雷射(9.3 μ m)。因為CO2 雷射無法有效地鑽鑿通孔貫穿多層工件20的金屬層34與38；所以，利用CO2 處理雷射來鑽鑿的多層工件可能並不具有金屬層34與38，不然便係在製備時要先利用一UV雷射來進行預鑽鑿，或是利用另一製程(舉例來說，化學蝕刻)來進行預蝕刻，以便露出介電層36。熟習本技術的人士將會明白，於本發明的雷射系統中亦可使用其它固態激射物或是運作於不同波長下的CO2 雷射。熟習本技術的人士皆已熟知各種類型的雷射腔配置、固態雷射的調諧生成、固態雷射與CO2 雷射的Q開關運作、激昇技術、以及CO2 雷射的脈衝生成方法。
本文所述之較佳實施例的運作方式係監視與儲存用於對一工件中的一特徵形狀進行雷射微加工的各項參數。於該較佳實施例中，該系統已經儲存用以於該工件中形成通孔的各項參數的預選定數值。於第一種運作模式中，該系統會進行通孔形成製程，其會儲存一辨識符號，用以辨識該第一通孔被指示要形成的位置，並且會配合該辨識符號來儲存要用來對該通孔進行微加工的雷射參數。此外，該系統還會監視雷射功率，用以確保會有所需的雷射功率被傳遞至該工件，其方式則係利用上述的脈衝能量偵測器158與夾具功率計178來量測脈衝能量。當對該等雷射參數進行調整以維特一所需的雷射功率時，其便會配合目前的辨識符號來儲存該等經過調整的參數。接著，該系統便會對下一個通孔進行微加工，從而會儲存一第二辨識符號與第二組參數。接著，該系統便會對下一個通孔進行微加工，從而會儲存下一個辨識符號與下一組參數，依此類推，直到已於該工件上實施所有所需的微加工作業為止。
當該工件已經過微加工之後，該等已儲存的數值便可作為至少三項用途。第一項用途係，可取出並且檢查該等參數，用以判斷雷射功率於該等微加工作業期間已作何調整。改變雷射參數能指示出控制電子元件的偏移或是光學元件的破壞之情況正在改變，並且可警示該系統的作業員要對該系統安排實施維修作業。因此，便可於老化組件無法耐受公差並且於生產期間造成該系統當機之前先行調整該系統或是更換老化組件。此項應用通常會被稱為統計製程管制(SPC)，其中，來自一製程的資料會被分析，用以預測該項製程何時會無法耐受公差並且開始製造出不具有所需特性的產品。由本文所揭示之方法與系統所產生的資料會提供更精確的資料，所以，經由SPC所獲得的結果便會優於先前技術中可達成的結果。
該些已儲存數值的另一項用途則係檢查與使用該等數值，用以預測該系統於何處可能會無法微加工高品質的通孔。舉例來說，倘若該參數組顯示出該系統可能需要高於可用大小的雷射功率的話，那麼，利用該些參數所形成的通孔便可能並未移除足夠的材料。這可能係由該工具路徑的決定性特性所造成的。依據對該等被保存且被還原的參數進行分析，便可剔除該工件或是對其重新製作。本方法的第三項應用則係將其與特定類型的後續微加工檢查加以結合，用以評估所用參數的效能。於本範例中，形成通孔稱為鑽鑿，而用於表示形成該通孔所需的總時間的其中一項參數則稱為tdrill，其係以秒為單位並且係由下面公式所算出：tdrill＝(脈衝數量)/(脈衝重複頻率)
其目標係在最短的時間週期中獲得品質良好的特徵形狀(於本例中為通孔)，以便達成本系統的最大處理量。請注意，每個脈衝的功率，以及於每個脈衝中被移除的材料數量均和脈衝重複頻率(PRF)具有反比關係，所以可選擇一會有效移除材料的最大PRF。接著，使用者便會依照要被移除的特定材料以及要使用的雷射等的相關經驗來選擇會完成該材料移除的脈衝數量。於檢查一已完成工件的成果時，可針對顯示出材料移除不足或是過度等證據的特定特徵形狀或特徵形狀群來改變脈衝的數量或PRF。
經過確定的參數檔亦可以即時的方式用來變更要被微加工的特徵形狀的品質。於此情況中，在完成該特徵形狀時便會立刻檢查該等經過確定的參數。其目標係要偵測該系統於微加工該特徵形狀的過程中所改變的參數以及偵測可能會造成該特徵形狀之品質改變的參數。舉例來說，倘若該系統因為在微加工期間被該脈衝能量偵測器所偵測到的變化的關係而變更雷射功率的話，那麼視功率的變化而定，該系統便能夠將該特徵形狀標示為過度加工，或是讓該系統使用更多的脈衝來完成該加工。
本發明的另一較佳實施例係關於半導體晶圓切割。於此應用中，會於單一基板上建構多個電路元件或裝置。此應用的一範例為一半導體晶圓，其中會利用光微影製程在單一矽晶圓上產生多個相同的半導體裝置。在封裝該些裝置以供使用之前，必須先切割該晶圓，其為用以裁切該晶圓的一項作業，俾使讓個別裝置會彼此分離。逐漸地，此項作業會在一微加工作業中由雷射來實施，其中，在每一段單位時間中將正確數量之具有正確功率的雷射脈衝傳遞至該工件中的正確位置處便可達到高品質的晶圓分離效果。於此情況中，要被微加工的特徵形狀則可能係一延伸跨越該晶圓之整個寬度或長度的刻痕或是切口，而在每一段單位時間中用於維持精確雷射功率以及傳遞正確數量的雷射脈衝的規定則和上述應用類似。所以，本應用會因以和本文所述之應用相同的方式來監視雷射參數而獲得好處。
本發明的第三較佳實施例係關於可熔連接線移除。於此應用中，會於一含有積體電路的半導體晶圓上建構導體連接線。該連接線會連接主動電路元件。在已經完成大部份的處理步驟之後，但是尚未切割與封裝該半導體晶圓之前，連接線移除系統會被指示用以移除特定位置處的一或多條連接線。移除該等連接線的目的係從該等主動電路中移除有缺陷的元件及/或於該電路中加入元件。可熔連接線結構亦可用於微調、序列化(serialize)、或是辨識該等半導體電路。移除可熔連接線材料需要於正確的時間週期中將足夠的雷射功率傳遞至該連接線區，以便乾淨地移除所有連接線材料，因為任何殘留的碎屑均可能會提供一條電流路徑讓電流流通並且使其無法達到移除該連接線的目的。相反地，若是將太多的功率導送至該連接線區則可能會破壞周圍或下方的電路結構。因此，對連接線移除系統來說非常重要的係必須能夠精確地監視雷射光束脈衝參數，方能確保有一致且高品質的連接線移除效果。
熟習本技術的人士將會清楚，在不脫離本發明的基本原理下可對上面所述之實施例的細節進行眾多變更。所以，本發明的範疇應該僅由申請專利範圍來決定。
20．．．多層工件
34．．．金屬層
36．．．有機介電層
38．．．金屬層
40．．．強化組成層
50．．．雷射
52．．．控制器
54．．．雷射處理光束
56．．．衰減器
58．．．脈衝能量偵測器
60．．．線性偏振器
62．．．2%透射鏡
64．．．2%雷射處理光束
66．．．98%雷射處理光束
68．．．遮光器
70．．．轉向鏡
72．．．可移動鏡
74．．．工件
76．．．夾具
78．．．夾具功率計
150．．．雷射
152．．．控制器
154．．．雷射處理光束
158．．．脈衝能量偵測器
160．．．線性偏振器
162．．．2%透射鏡
164．．．2%雷射處理光束
166．．．98%雷射處理光束
168．．．遮光器
170．．．轉向鏡
172．．．可移動鏡
174．．．工件
176．．．夾具
178．．．夾具功率計
圖1所示的係根據本發明的方法所形成之雷射光束所處理的類型的一範例多層工件的片段剖面圖。
圖2所示的係一先前技術雷射處理系統的示意圖。
圖3所示的係用於施行本文所述之一較佳方法的一較佳系統的一較佳實施例的示意圖。
150．．．雷射
152．．．控制器
154．．．雷射處理光束
158．．．脈衝能量偵測器
160．．．線性偏振器
162．．．2%透射鏡
164．．．2%雷射處理光束
166．．．98%雷射處理光束
168．．．遮光器
170．．．轉向鏡
172．．．可移動鏡
174．．．工件
176．．．夾具
178．．．夾具功率計

Claims (11)

  1. 一種提供有關於被微加工於一工件之中的特徵形狀的資訊的方法，該微加工係利用一可程式控制器所控制的雷射光束脈衝，該等特徵形狀係以一或多項規格為特徵，該工件包含一或多層為特徵，每一層均以一材料類型與厚度為特徵，該等雷射光束脈衝係以一或多項預先指定的參數為特徵且與可運作用以被連接至該可程式控制器的一或多個偵測器光學性相關聯，而該可程式控制器則可運作用以被連接至一處理器以便處理資料，該等資料包含該等預先指定的雷射光束脈衝參數中之一或多項參數、預先指定的特徵形狀規格及預先指定的工件特徵，且該可程式控制器可運作用以基於從該一或多個偵測器所獲得的資訊及從該處理器所獲得的資訊來修改該等雷射光束脈衝參數，該方法包括：以相關聯的可運作的偵測器來獲得該等雷射光束脈衝資料，該等雷射光束脈衝資料係對應於在一特殊特徵形狀的微加工期間及在該工件上的特殊位置處所使用的雷射光束脈衝參數之一參數；儲存在該特殊特徵形狀的微加工期間所獲得的該等雷射光束脈衝參數資料；將所獲得的該等雷射光束脈衝參數資料相關聯於該等預先指定的雷射光束脈衝參數、該等預先指定的特徵形狀規格、及該等已微加工的特殊特徵形狀的預先指定的工件特徵；以及 從該相關聯來確定在該等雷射光束脈衝中是否有一運作的改變發生而對該特徵形狀的特定品質衝擊。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該等預先指定的雷射光束脈衝參數包含下面一或多項：類型、尺寸、脈衝重複率、脈衝的數量、脈衝形狀、脈衝寬度、脈衝能量、尖峰脈衝功率、脈衝能量公差、趨穩時間、光點尺寸、光束形狀、或是波長。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該等預先指定的特徵形狀規格包含下面一或多項：類型、位置、深度、形狀、尺寸、直徑、或是微加工後可殘留的碎屑。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該等工件特徵包含下面一或多項：層的數量與順序，以及構成每一層的材料。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，所獲得的該等雷射光束脈衝參數資料係用於進行統計品質管制。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，所獲得的該等雷射光束脈衝參數資料係用於表示該特殊已微加工特徵形狀具有不符該等預先指定的特徵形狀規格的對應者之量測值。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，和該經特殊微加工特徵形狀相關聯的所獲得的該等雷射光束脈衝參數資料係用於讓該可程式控制器來指引額外的雷射光束脈衝於該經特殊微加工的特徵形狀處來實施額外的微加工。
  8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，由該等預先指 定的特徵形狀規格、該等預先指定的工件特徵、以及該等預先指定的雷射光束脈衝參數的對應者所獲得的該等雷射光束脈衝資料係用於修正用來微加工該等特徵形狀之一者的該等雷射光束脈衝參數。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，所獲得的該等雷射光束脈衝參數資料係供該可程式控制器使用，用以修正用來微加工後面工件的參數。
  10. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，要被微加工的工件係一印刷電路板，其包括一或多層具有不同厚度的介電或導體材料。
  11. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該等要被微加工的特徵形狀之一者實質上係一圓形通孔，其會貫穿該工件中的一或多層。
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Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI382795B (zh) * 2005-03-04 2013-01-11 Hitachi Via Mechanics Ltd A method of opening a printed circuit board and an opening device for a printed circuit board
US8288684B2 (en) * 2007-05-03 2012-10-16 Electro Scientific Industries, Inc. Laser micro-machining system with post-scan lens deflection
US8598490B2 (en) 2008-03-31 2013-12-03 Electro Scientific Industries, Inc. Methods and systems for laser processing a workpiece using a plurality of tailored laser pulse shapes
US8476552B2 (en) * 2008-03-31 2013-07-02 Electro Scientific Industries, Inc. Laser systems and methods using triangular-shaped tailored laser pulses for selected target classes
US8526473B2 (en) * 2008-03-31 2013-09-03 Electro Scientific Industries Methods and systems for dynamically generating tailored laser pulses
JP5219623B2 (ja) * 2008-05-23 2013-06-26 三菱電機株式会社 レーザ加工制御装置およびレーザ加工装置
US8173931B2 (en) * 2008-06-13 2012-05-08 Electro Scientific Industries, Inc. Automatic recipe management for laser processing a work piece
US8383984B2 (en) * 2010-04-02 2013-02-26 Electro Scientific Industries, Inc. Method and apparatus for laser singulation of brittle materials
US9048956B2 (en) * 2010-11-18 2015-06-02 Nec Corporation Coherent optical receiver device and coherent optical receiving method
JP5818721B2 (ja) * 2012-03-06 2015-11-18 住友重機械工業株式会社 レーザ加工装置及びレーザ加工方法
JP6013894B2 (ja) * 2012-12-12 2016-10-25 株式会社ディスコ レーザー加工装置
JP6339102B2 (ja) * 2013-01-11 2018-06-06 エレクトロ サイエンティフィック インダストリーズ インコーポレーテッド レーザパルスエネルギー制御システム及び方法
EP2754524B1 (de) 2013-01-15 2015-11-25 Corning Laser Technologies GmbH Verfahren und Vorrichtung zum laserbasierten Bearbeiten von flächigen Substraten, d.h. Wafer oder Glaselement, unter Verwendung einer Laserstrahlbrennlinie
KR102245812B1 (ko) 2013-03-15 2021-04-30 일렉트로 싸이언티픽 인더스트리이즈 인코포레이티드 Aod 이동 저감을 위한 aod 툴 정착을 위한 레이저 시스템 및 방법
WO2014152380A1 (en) 2013-03-15 2014-09-25 Electro Scientific Industries, Inc. Laser systems and methods for aod rout processing
EP2781296B1 (de) 2013-03-21 2020-10-21 Corning Laser Technologies GmbH Vorrichtung und verfahren zum ausschneiden von konturen aus flächigen substraten mittels laser
JP6271161B2 (ja) * 2013-06-10 2018-01-31 株式会社ディスコ レーザー加工装置
US20150072515A1 (en) * 2013-09-09 2015-03-12 Rajendra C. Dias Laser ablation method and recipe for sacrificial material patterning and removal
US10101201B2 (en) * 2013-11-13 2018-10-16 Medtronic, Inc. System for continuous laser beam monitoring and analysis
US11556039B2 (en) 2013-12-17 2023-01-17 Corning Incorporated Electrochromic coated glass articles and methods for laser processing the same
US9517963B2 (en) 2013-12-17 2016-12-13 Corning Incorporated Method for rapid laser drilling of holes in glass and products made therefrom
EP3166895B1 (en) 2014-07-08 2021-11-24 Corning Incorporated Methods and apparatuses for laser processing materials
JP2017530867A (ja) 2014-07-14 2017-10-19 コーニング インコーポレイテッド 長さおよび直径の調節可能なレーザビーム焦線を用いて透明材料を加工するためのシステムおよび方法
CN107073641B (zh) * 2014-07-14 2020-11-10 康宁股份有限公司 接口块；用于使用这种接口块切割在波长范围内透明的衬底的系统和方法
US10047001B2 (en) 2014-12-04 2018-08-14 Corning Incorporated Glass cutting systems and methods using non-diffracting laser beams
US20160184926A1 (en) * 2014-12-30 2016-06-30 Suss Microtec Photonic Systems Inc. Laser ablation system including variable energy beam to minimize etch-stop material damage
WO2016118970A1 (en) * 2015-01-24 2016-07-28 Ten Media, Llc Dba Ten Ag Tech Co. Method and system for monitoring food packaging operations and collection and dissemination of data related thereto
WO2016118973A1 (en) * 2015-01-25 2016-07-28 Ten Media, Llc Dba Ten Ag Tech Co. Method protecting and maintaining laser systems and inkjet systems used for marking food products
TWI718127B (zh) 2015-02-27 2021-02-11 美商伊雷克托科學工業股份有限公司 用於顫化雷射射束以沿著射束軌跡在工件中形成特徵的方法
WO2016154284A1 (en) 2015-03-24 2016-09-29 Corning Incorporated Laser cutting and processing of display glass compositions
DE102016001355B4 (de) * 2016-02-08 2022-03-24 Primes GmbH Meßtechnik für die Produktion mit Laserstrahlung Verfahren und Vorrichtung zur Analyse von Laserstrahlen in Anlagen für generative Fertigung
JP2018016525A (ja) * 2016-07-29 2018-02-01 三星ダイヤモンド工業株式会社 脆性材料基板のレーザー加工方法およびレーザー加工装置
JP6923284B2 (ja) 2016-09-30 2021-08-18 コーニング インコーポレイテッド 非軸対称ビームスポットを用いて透明被加工物をレーザ加工するための装置及び方法
JP7066701B2 (ja) 2016-10-24 2022-05-13 コーニング インコーポレイテッド シート状ガラス基体のレーザに基づく加工のための基体処理ステーション
DE102017001684A1 (de) * 2016-11-11 2018-05-17 Rj Lasertechnik Gmbh Verfahren zum Bohren von Löchern mit einem gepulsten Laser
JP6955932B2 (ja) * 2017-08-25 2021-10-27 株式会社ディスコ レーザービームプロファイラユニット及びレーザー加工装置
KR102655354B1 (ko) 2018-06-05 2024-04-08 일렉트로 싸이언티픽 인더스트리이즈 인코포레이티드 레이저 가공 장치, 그 작동 방법 및 이를 사용한 작업물 가공 방법
AT525314B1 (de) * 2021-07-22 2023-10-15 Trotec Laser Gmbh Verfahren zum Erzeugen einer Perforierung an einem Werkstück für unterschiedliche Lasermaschinen
CN115319311B (zh) * 2022-10-13 2023-03-17 扬州皓月机械有限公司 一种激光切割设备
CN116727900B (zh) * 2023-08-11 2023-10-20 中国人民解放军空军工程大学 一种用于航空复合材料的激光制孔开口方法及装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4675498A (en) * 1967-09-05 1987-06-23 Lemelson Jerome H Apparatus and method for coding objects
JP2003275881A (ja) * 2002-01-16 2003-09-30 Ricoh Microelectronics Co Ltd ビーム加工装置
JP2004025204A (ja) * 2002-06-21 2004-01-29 Fanuc Ltd レーザ加工機

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4504727A (en) * 1982-12-30 1985-03-12 International Business Machines Corporation Laser drilling system utilizing photoacoustic feedback
WO1986002301A1 (en) * 1984-10-16 1986-04-24 Advanced Laser Systems, Inc. Laser drilling apparatus and method
JP2771569B2 (ja) * 1988-12-29 1998-07-02 ファナック 株式会社 レーザ加工装置
JP2957715B2 (ja) * 1990-12-28 1999-10-06 株式会社日平トヤマ レーザ加工機の加工条件設定方法
JP3315556B2 (ja) * 1994-04-27 2002-08-19 三菱電機株式会社 レーザ加工装置
US5841099A (en) 1994-07-18 1998-11-24 Electro Scientific Industries, Inc. Method employing UV laser pulses of varied energy density to form depthwise self-limiting blind vias in multilayered targets
US5593606A (en) 1994-07-18 1997-01-14 Electro Scientific Industries, Inc. Ultraviolet laser system and method for forming vias in multi-layered targets
US5574250A (en) 1995-02-03 1996-11-12 W. L. Gore & Associates, Inc. Multiple differential pair cable
JP3257413B2 (ja) * 1996-09-10 2002-02-18 松下電器産業株式会社 レーザ加工装置及びレーザ加工方法
DE69833968T2 (de) * 1997-12-12 2006-08-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma Laserbearbeitungsverfahren, - vorrichtung und - steuerungsverfahren
EP0937532B1 (en) * 1998-02-19 2002-11-06 M J Technologies Limited Laser drilling with optical feedback
JP2003136267A (ja) * 2001-11-01 2003-05-14 Hitachi Via Mechanics Ltd レーザ加工方法およびレーザ加工装置
JP3846573B2 (ja) * 2002-06-14 2006-11-15 三菱電機株式会社 レーザ加工装置及び該加工装置の制御方法
US6804574B2 (en) * 2002-07-25 2004-10-12 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of using a computer with a laser drilling system
US6829517B2 (en) * 2002-07-25 2004-12-07 Matsushita Electronic Industrial Co., Ltd. Computer system for use with laser drilling system
CN1287442C (zh) * 2002-07-30 2006-11-29 新浪潮研究公司 利用固态uv激光器对蓝宝石衬底划线
JP4174267B2 (ja) * 2002-08-21 2008-10-29 日立ビアメカニクス株式会社 レーザ加工方法
DE10256262B4 (de) * 2002-12-03 2013-02-21 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Prozesskontrolle bei der Laserbearbeitung von Bauteilen, Vorrichtung zur Laserbearbeitung sowie Computerprogramm und Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens
JP2004330292A (ja) * 2003-05-12 2004-11-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd レーザ溶接モニタリング方法、レーザ溶接モニタリング装置および溶接材料ユニット
CN1555956A (zh) * 2003-12-31 2004-12-22 武汉楚天激光（集团）股份有限公司 一种数控激光切割机控制方法
JP4453407B2 (ja) * 2004-03-15 2010-04-21 三菱電機株式会社 レーザ加工装置
JP2006305608A (ja) * 2005-04-28 2006-11-09 Toshiba Corp レーザ加工装置、及びレーザ加工方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4675498A (en) * 1967-09-05 1987-06-23 Lemelson Jerome H Apparatus and method for coding objects
JP2003275881A (ja) * 2002-01-16 2003-09-30 Ricoh Microelectronics Co Ltd ビーム加工装置
JP2004025204A (ja) * 2002-06-21 2004-01-29 Fanuc Ltd レーザ加工機

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GB0803258D0 (en) 2008-04-02

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