TWI474887B - 以修整的雷射脈衝用於雷射鑽孔之方法與裝置 - Google Patents

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Description

以修整的雷射脈衝用於雷射鑽孔之方法與裝置
本發明有關於雷射處理工件。更清楚地，它有關一種為了形成通道的目的而用於多層電子基板或板上雷射鑽孔之方法和裝置，以允許在使用自CO2 雷射脈衝的層之間的電子互連。具體地，它有關於以修整的雷射脈衝在工件上雷射鑽孔，該雷射產生自一使用脈衝切片技術之較長脈衝持續時間。
幾乎所有目前生產的電子產品，包括元件，諸如電腦，手機和其他消費電子產品，藉附加電子構件至基板或板(以下簡稱基板)建構。電子構件包括集體電路、謹慎的主動和被動元件、顯示器和連接。基板具有將電子元件維持在適當的位置，並提供理想機械、熱和電性性質的構件之間的電性連接。基板典型包括一結合導電要件之非導電層或層組，該要件具有與電子構件合作之電性功能。形成非導電層之材料可以包括諸如矽或藍寶石之結晶材料、諸如非晶矽或玻璃之非晶材料，諸如如氧化鋁之燒結陶瓷材料，或者諸如FR-4、聚醯亞胺或者ABF之有機材料，或者上述的組合。藉一些處理將導體形成在基板上或內，其包括光微影沉積諸如多晶矽、鋁或者銅的導電材料；使用網版印刷或噴墨技術，將導電油墨沉積；或者將導電層層壓及/或圖案化在基板上或內。
這些處理具有必須互連導體的共同點，該導體可將絕緣層或者非導電材料分隔。電子基板典型是由以平面方式排列之導電和非導電層組成。圖1顯示一多層基板之示意圖，其由導電或無機層10、12和14所組成，藉絕緣或有機層20分隔，其中可以包含一個或多個加強層24。圖1還顯示一鑽至基板之通孔30，其在導電層10和12之間藉導電電鍍36形成一電性連接。
圖2顯示一先前技術的雷射鑽孔系統之示意圖。雷射鑽孔系統典型包括一個沿雷射光束路徑108發射雷射脈衝之雷射102、光束整形光學124、光束指導光學128、掃描透鏡130、控制器112以及一個階段142，其藉運動控制裝置(未顯示)用於維持工件140並且在多達6個軸上移動之，其中包括在三個正交軸(X、Y和Z)轉換和在三軸(rho、phi和theta)輪換。控制器112指示雷射102發出能量，然後調整光束指導光學的運動和階段，以在適當的時候在適當的地方定位工件。雷射鑽孔系統的性能根據包括生產量和通孔品質之標準評價。決定通孔品質的因素包括正確的位置、形狀以及沒有碎片。碎片的定義是材料，其應該已自該通孔移除，或者在藉雷射鑽孔移除了原先通孔的材料之後，材料又重新沉積於通孔。具有很少或根本沒有碎片的高品質鑽孔是非常渴求的，因為它允許在導體和通孔底部以及側壁之間良好的機械接觸。提供了一個在通孔底部良好的、有紋理的導電層表面，沒有會使在導體底部和電鍍之間良好的電性接觸遭「抹黑」之碎片或剩餘有機物，進一步提高通孔品質。同時，渴求盡可能保持高的系統生產量，也就是，應該盡可能達到以較少的時間鑽一個通孔。典型鑽孔使用脈衝雷射輸出。對於給定的脈衝重複率，這通常意味著以盡可能符合渴求品質的少數脈衝鑽該通孔。最後，在一個合理的成本和複雜性下，渴求實現一個完成上述所言的系統和方法。
Arai等人的美國專利號6,479,788，其讓渡給Hitachi Via Mechanics,Ltd.，有著解決這一問題的陳述目的，其藉切片一系列的雷射脈衝以減少脈衝寬度，其出自長脈衝期間的一個CO2 脈衝雷射似乎實質上是方形脈衝。切片一系列脈衝，其具有逐漸越短的脈衝，出自具有長脈衝寬度的雷射脈衝，其披露於'788專利中，是企圖增加有用的功率以微型機器製造該基板，同時限制了以長脈衝寬度雷射脈衝之雷射處理的不必要熱效應。圖3顯示這種類型的範例雷射脈衝150。但是，因為在鑽孔處理的過程中所有的脈衝具有實質上相同不變的峰值功率和方形通孔，它未能解決在通孔鑽孔的不同階段中，使用一個優化的雷射脈衝功率的輪廓或強度的輪廓以確保最佳的處理結果的問題，如在開始鑽孔時容積材料排斥和在通孔鑽孔結束時通孔底部清理之細微小心的清理。
因此，繼續需要一裝置，該裝置用以在電子組件中雷射鑽孔，能夠形成相對無碎片、高品質的通孔，同時避免損害基板或其周圍結構材料並且維持可接受的系統生產量。
因此，本發明的目標是提供的一種方法和裝置，以具有在包括電子基板工件中提高微型機械高品質通孔能力之雷射處理系統之形式。為了實現上述和其他按照在本發明的目的之目標，諸如所具體實施和廣泛描述於此，所揭露的方法及裝置。
在某一個實施例，通孔品質藉特別修整的CO2 雷射脈衝改進，該脈衝雷射以具有一個能量尖峰發生在通孔形成開始之雷射脈衝期間的某一時間。這具有尖峰之修整脈衝是有效地以高速在通孔的位置處爆炸噴射出大量的材料，較少的碎片將形成在該通孔的區域，或更少重新沉積回到通孔的圍牆。這修整脈衝形狀也將允許脈衝速率增加至超過先前技術脈衝所使用的速率，因為該爆炸噴射導致藉該修整脈衝分散雷射引發氣體或電漿是遠遠超過先前技術脈衝，其允許下一個雷射脈衝以沒有形成碎片之更迅速地射擊在基板上。這是因為氣體或者電漿吸收雷射能量，從而導致在通孔結構上不必要的熱效應。事實上，電漿吸收雷射能量阻止它到達基板也將減少通孔形成之生產量。能量耦合的高效率有助於減少抹黑，因快速地執行將能量耦合至附著在金屬導體之有機材料，因此可以在金屬以熱的形式導走該能量前先行移除之。在之後通孔鑽孔的階段，可使用不同功率形態之雷射脈衝或脈衝組，諸如一個具有高斯形狀和尖峰功率的優化，其中使用於通孔鑽孔之其他階段的脈衝是不一定相同的，以確保通孔的底部將清理而不受到抹黑，或分層(底部地區周圍之導電材料和絕緣材料的分離)的損害。應用於基板之總雷射能量必須加以控制，以防止損害通孔底部周遭的材料或金屬導體。這是藉控制修整的脈衝形狀和修整與非修整衝脈的總數來實現。
修整的脈衝被定義為雷射脈衝，其具有領先的邊緣、一個下降的邊緣並且至少有一個功率尖峰在其中。一些這種類型的整修脈衝的例子以圖表式顯示在圖4和5。這些圖圖解瞬間雷射功率與時間。整修的脈衝160、180以領先的邊緣162、182、下降邊緣164、184和功率尖峰166、186為特徵。這些功率尖峰適用於快速地將能源耦合入材料而移除之，在傳遞到基板之總能源沒有增加至超出損害會發生之點。
修整的脈衝是以在脈衝持續時間期間發生之一個或多個功率尖峰為特徵。功率尖峰是以有一個大於脈衝的平均功率之尖峰功率特徵。此外，功率尖峰是以有一個少於整個脈衝的持續時間之持續時間為特徵。功率尖峰具有脈衝的平均功率大於10%至100%的尖峰功率，或更好地是脈衝的平均功率在10%和30%之間。好的功率尖峰有少於脈衝的持續時間約25%至約75%的持續時間，更好地是整個脈衝之持續時間約35%的持續時間。
顯示於圖4和5的脈衝之間差異，關注在脈衝內部之功率尖峰的位置。在圖4中，該尖峰166發生在脈衝的領先邊緣附近。具有這種類型的脈衝，該功率尖峰166開始進行材料之爆炸移除，同時脈衝的殘留繼續進行材料移除而沒有引起足以損害基板的能量。在圖5中，該尖峰186發生在脈衝的領先邊緣附近，然後發生在脈衝內之下降邊緣附近。這個想法是，最後爆炸的材料噴射會發生在脈衝結束的附近，從而進一步清理自通孔的材料。修整的脈衝參數之選擇包括脈衝暫態形狀(強度狀態)、尖峰之波峰脈衝功率、平均脈衝功率、上升時間、下降時間、暫態的脈衝寬度，在修整的脈衝之間的間隔時間以及修整的脈衝總量等。一些系統能夠調整雷射光點尺寸和空間配置。根據此處所述的方法，脈衝波動在每一脈衝從0.1焦耳/平方公分到約100焦耳/平方公分的範圍，或更好地每一脈衝從1.0焦耳/平方公分到約10焦耳/平方公分能有效地鑽孔。脈衝持續時間也是一個重要可選擇的參數。脈衝持續時間可以是從約幾個皮秒到大於數百微秒的範圍，或更好地是在從一個奈秒(ns)到幾百微秒。
圖4和5顯示一起使用修整脈衝160和180以及非修整脈170、172、190和192以形成通孔。圖4顯示一修整脈衝160，其具有藉一矩形脈衝170以及之後的兩個高斯脈衝172所追隨之單一功率尖峰166。圖5顯示一個修整的脈衝172，其具有藉高斯脈衝192、一矩形脈衝190和另一個高斯脈衝192所追隨之兩功率尖峰。
圖4和5也顯示潛在脈衝168、188使用在整修脈衝160、180和非修整脈衝170、190和192之前和之後。這些脈衝適用於預熱材料，以使接續的脈衝能夠更容易地移除材料。預熱上升材料的溫度而沒有造成基板周圍之損害。預熱脈衝低於該臨界值，其可以容許材料移除。然後該隨後之修整或著不修整的脈衝能開始更迅速地移除材料並且具有更好的品質，因為該材料因該預熱脈衝已經有能量儲存於其中。
高效鑽高品質孔包括實質上藉最少的雷射脈衝從通孔容積移除所有絕緣材料，同時避免損害周圍基板。鑽孔可以藉一個或多個修整脈衝實現之，該修整脈衝可能結合於此處所述之潛在脈衝和非修整脈衝。三個脈衝測量有關於通孔鑽孔。第一項是峰值功率，以瓦表示，其中在脈衝持續時間期間量測達成的最高瞬時功率。第二項是能量，其計算越過脈衝持續時間之整合功率。當光斑大小是列入考慮，通量更常使用「焦耳/平方公分」這一個單位。第三項是功率的型態。它是隨時間應用於通孔位置之雷射能量以多快之速度變化。
最大雷射脈衝通量取決於正在鑽孔的基板之損傷害臨界值。過高的通量可能會損害周圍基板。損害周圍基板可以鄰近通孔的層之分層形式呈現，或者損害已曝露之通孔底部的導體。另一種損害的形式是底切，其中不需要的材料從通孔移除。典型底切會導致通孔的底部有比頂部直徑較大的直徑，結果通孔具有一反向錐型，從而抑制通孔的電鍍。底切可能藉使用一過高的通量鑽孔而導致。藉提供足夠功率使用修整脈衝可以減輕這些損害的來源以清理自通孔的材料，同時減少所用之通量。
其中總脈衝通量之限制取決於避免基板之損害，材料移除是脈衝尖峰功率之函數，也是功率型態或脈衝形狀之函數。在能量可能以熱擴散形式消散之前，更高的尖峰功率和渴求的功率型態之正確結合將能量耦合至基板材料，從而在某一特定容積集中能量和自通孔位置噴射出材料以在更高速度下爆炸地移除。當平靜後，爆炸地噴射材料不太可能再次沉澱在通孔容積中，因此促使更加清潔，較多無碎片之通孔。當鑽孔進入了通孔底部區域，必須處理的重大問題是已不再有一個較大的材料容積去移除，而是一個有限的材料容積，但它是正緊接著一作為散熱器之導電層。渴求的雷射脈衝參數是一尖峰，其像具有足夠高的尖峰功率和足夠窄的脈衝寬度之一脈衝形狀。這往往消除絕緣體在通孔底部的導電材料之抹黑。過低的通量和抹黑仍然存在。過高的通量和導體或絕緣材料的底部將變成損害。能量藉渴求地速度與形態快速地耦合到絕緣材料以有效地移除絕緣材料而未損害通孔底部的結構。
為了精確表示修整脈衝的特點，一種代表和測量脈衝的方法必須決定。一個表示雷射脈衝特點的方法是以圖示意隨時間變化之脈衝的瞬時功率水平，也稱為功率形態。顯示圖4和5以舉例說明這種類型的圖表。雷射脈衝如此圖示有一開始、結束和持續時間。一種定義脈衝持續時間之方式是定義脈衝的開始，或者上升邊緣162、182，如同在一時候點該脈衝功率實質上從零上升到一個非零值。該脈衝將繼續在該水平之上直到脈衝結束，該脈衝結束定義成下降的邊緣164、184，此時脈衝功率再次實質上返回零。然後持續時間定義成這些點之間的時間。此藉典型使用之半高寬(full width at half maximum，FWHM)方法來衡量以量測相對地簡單形狀脈衝，例如那些具有實質地高斯形狀的脈衝，對於更複雜的脈衝形狀，該FWHM量測不能提供一個有意義的特點。特別是，當FWHM應用於修整脈衝並且當評估脈衝參數以使用形成通孔之不相關的其他重要因素時，其可以大大歪曲脈衝持續時間。
另一項脈衝持續時間的量測用於複雜的脈衝形狀，諸如修整脈衝，起因於該時間整合正方(Tis )的方法。這種方法相關於二階矩或者統計上之標準差測量。持續時間藉該公式計算：
此處1(t)是作為時間函數的脈衝功率強度。這兩個建議測量脈衝持續時間的方法，以圖形或藉由Tis ，將產生較FWHM量測更準確地複雜脈衝持續時間的量測。
在本立即的發明中，通孔品質藉調整雷射脈衝形狀控制，以產生渴求的結果。在此情況下，隱蔽通孔所在之處正進行鑽孔以通過絕緣材料到達基板內之非有機層，該通孔之碎片主要來自兩個來源。第一是鑽孔後殘留於金屬導體上之絕緣材料，也被稱為「抹黑」。因為抹黑是較通孔的容積更難以從通孔的底部將絕緣材料移除，抹黑導致後來的金屬化合物從鑽孔位置進行導熱。這意味著，當金屬導體開始暴露，它需要更多的能量使殘留的材料自導體移除。能源不能簡單地增加，因為太多傳遞到金屬導體的能量將金屬導體的表面首先熔化，使其平坦並且因此能夠減少與隨後的電鍍機械地結合。在脈衝中給予足夠的能量，該導電材料最終將被移除，因此戰勝鑽孔通孔的目的。
所描述於此處之修整雷射脈衝，藉提供一個簡短的、高能量功率脈衝的材料以減輕該電介質抹黑的問題。這可作為將能量耦合到材料之用，在能量有機會傳播到金屬導體並將於此處快速地消散之前。這種藉金屬導體快速的能量消散，其降低雷射移除材料的能力。每單位時間更多的能量耦合至材料以移除之，在雷射光點周圍的材料的溫度立即增加，從而促進材料之移除或者切除，材料所在之處直接變成電漿，或者藉由熱處理，其中的材料被汽化或沸騰，當它從一個液體轉變成氣體。不包含功率尖峰之部分的脈衝有助於這製程，同時保持的總能量低於會造成基板損害的水平。
另一個在鑽孔通孔處之碎片的來源是有機材料重新沉澱於通孔的側壁。這種重新沉澱是由於雷射脈衝非但不能完全將有機材料自通孔噴射，而且不是將有機材料汽化或液化就是轉化成電漿所造成。這種電漿/氣化/液化材料的雲狀物有時稱為「羽」。當通孔壁降溫，這等電漿、液化或汽化的材料重新沉積在通孔壁，於此處形成一層並且歪曲側壁的錐形，其使隨後電鍍材料緊黏側壁變得更加困難。修整脈衝減輕這種類型的碎片聚集，當材料因脈衝成為離子化、熔化或者汽化時，將自材料通孔容積爆炸地噴射出。爆炸噴射材料是直接相關於所用脈衝的尖峰功率。高尖峰功率將能量集中在一個材料的容積，在能量能以熱瀰漫或傳遞自該容積。這種暫時的、局部加熱有助於用在自通孔處的材料噴射，從而減輕因通孔表面之材料的再次沉澱所造成的碎片。
另一種渴求的修整脈衝特點是，它們可實現上述指出的結果，同時盡可能減少脈衝的總能量。藉將功率尖峰增加至一個普通脈衝，脈衝的總能量是比如果提高到渴求水平之整個脈衝的尖峰功率小。這總能量最大限度地減少防止對通孔或周圍基板之損害。第一種類型的損害要考慮的就是對通孔的形態損害。在鑽孔過程中過多的能量可能會導致通孔變成底切，其中通孔的底部大於頂部。這會造成隨後電鍍步驟的問題，因為這是難以將電鍍材料適當流動入一形成反向錐形的孔中。第二種類型的損害可歸因過剩的能量在鄰近正鑽孔區域之基板上或內之層的分層，由於過剩的熱打破層之間的結合。這典型出現在結合至鄰近通孔或通孔周圍之基板表面的導體上。內部導體層也可由同一製程分層。藉控制總能量，修整脈衝減輕這兩種類型的損害。
在某一個實施例中，修整脈衝還可以建造自長持續時間脈衝，該脈衝典型藉雷射產生並用於微機械加工應用。一可用在這個應用中之範例雷射，其是一鑽石E-400液化冷卻RF激發CO2 雷射，由美國加州Santa Clara，Coherent有限公司所製造。圖6顯示引發自長持續時間脈衝的修整脈衝之組件示意圖。圖6顯示一雷射光束200，其進入第一雙方向光束偏轉裝置201。這個裝置201可以偏轉一傳入雷射光束200，其憑藉射頻(RF)輸入204。在這個例子中，RF輸入204可以關掉，在這種情況下，雷射光束繼續不變的通過光束偏轉器201，或設定成兩個頻率之其一。當RF輸入204設定成第一頻率，部分雷射光束200將以角θ 1 206偏轉。當RF輸入204設定成第二頻率，部分雷射光束200將以角θ 2 208偏轉。否則，光束偏轉裝置202，其經歷RF輸入205，可以將部分輸入雷射光束200以一個或兩個角度偏轉，θ 1 210或θ 2 212。如果沒有頻率輸入至裝置202，雷射光束200繼續至光束儲存214。注意，這些裝置可以將雷射光束憑藉頻率輸入在各種角度偏轉。只選擇兩個偏轉角作為一說明例。再者，在憑藉振幅RF信號輸入到裝置201、202的振幅之任何特定時候中，這些裝置具有偏轉部分輸入光束功率的能力。經偏轉的輸入光束200的功率百分比單調地隨RF信號之信號強度改變，最多可在80%或更高的光束百分比偏轉。多種技術可以用作光束偏轉裝置。在某一實施例，聲光偏轉器(AOD)用於將雷射光束以一個或多個方向偏轉。在這種情況下，所選頻率的振幅輸入到裝置以決定有多少輸入雷射光束在任何特定的時候偏轉。這使得一個任意波形藉控制電子發射至AOD，然後再現波形以偏轉雷射光束功率。電光偏轉器(EOD)與其他光學元件，諸如偏振器，也可以用來達到同樣的效果，該效果為具有更快且短於1奈秒的響應時間；此種能力將能應用於在修整脈衝形態變化中實現一個快速變化率。
圖7a顯示一範例裝置創建，其從單一的雷射光束輸入引發兩個修整脈衝雷射光束。圖7a顯示兩個單偏轉光束偏轉裝置220、224，具有輸入雷射光束218和偏轉輸出路徑222、226和傳輸原本雷射光束218截至一光束儲存204。偏轉光束標示為「B1」及「B2」。圖7b顯示脈衝形狀228沿雷射光束218輸入至第一偏轉元件220。第一偏轉元件可以將部分雷射光束沿路徑222偏轉，標示為「B1」，或者將雷射光束108傳遞至第二光束偏轉元件224。同樣，光束偏轉元件226可將部分輸入光束218沿光束輸出路徑226偏轉，標示為「B2」，或者允許它繼續傳遞到光束轉儲204。圖7c顯示一此製程的示範結果。上圖，標示為「B1」，顯示雷射脈衝沿光束路徑222輸出。如此處所示，第一光光束偏轉元件220已造成部分常持續時間輸入脈衝228偏轉，從而形成脈衝230、232和234，其中包括預熱脈衝236。同樣，第二光束偏轉元件224將輸入雷射光束偏轉以形成沿輸出光束路徑226之脈衝240、242和244，以及預熱脈衝246。請注意，在圖表顯示之間的虛線，這兩個偏轉元件220和224可以兩者擇一地將輸入光束228偏轉到兩組不同或相同之用於多個位置通孔鑽孔的修整脈衝。
在立即發明的另一個實施例顯示於圖8，雷射光束248直接對到一波片250，其將雷射光束248的偏振準備，以至於一電光調節器(EOM)252可能導致雷射光束的偏極角度重組，其憑藉自控制器(未顯示)至EOM的輸入252。然後雷射光束穿過一偏振分束器254，其將輸入雷射光束光束 248分配成分配光束258，260。從雷射光束248之功率將分配在光束258和260之間，其範圍從實質上功率100%之雷射光束258至實質上功率100%之雷射光束260，其憑藉偏振角而定。雷射光束258繼續到雷射光束偏轉元件262，此處光束將偏轉至角268和264之間，其中包括角266，此處雷射光束被光束轉儲270所吸收。雷射光束260藉轉向鏡256轉向，然後通過雷射光束偏轉元件272，此處雷射光束將偏轉至角274和278之間，其中包括角276，此處光束被光束轉儲280所吸收。
圖9顯示本立即發明之另一個實施例，其使用EOM 304、314以修整及/或偏轉的雷射光束298、300。在運作中，雷射光束290藉通過波片292發送以準備用於藉EOM 294的製程。根據自控制器(未顯示)的輸入，EOM 294改變光束的偏振。然後，改變的光束295將輸入至一偏振分束器296，此處雷射光束被分配在輸出光束298、300之間。該包含改變光束295的能量分配在輸出光束298、300之間，其憑藉自EOM 294的雷射光束輸出之偏振角。雷射光束298穿過波片302，其準備用於藉EOM 304製程之光束，其憑藉自控制器(未顯示)之輸入進而旋轉該光束偏振角。偏振分束器306不是通過該雷射光束功率308之一定比例，就是憑藉偏振角將雷射光束310偏轉，因此，藉輸入適當信號至EOM 304而可將沿路徑308傳送之雷射脈衝重組以取得一渴求的形狀。請注意，不是雷射光束308就是310可進行重組，以達到具有該元件渴求的脈衝形狀，然 而，在同一時間理想，將該渴求脈衝形狀輸出至雷射光束路徑308或310其中之一，其他雷射光束路徑將傳達一個雷射脈衝的功率，其不為渴求脈衝所用之功率，並且通常傳達一個具有不期望的脈衝形狀之脈衝。這種脈衝是必不是被封鎖，就是發送到轉儲(未顯示)。以類似的方式，雷射光束路徑300藉可選轉向鏡301重新指向，並且然後藉通過波片312發送以準備用於藉EOM 314製程之光束，其可重組地旋轉在控制器(未顯示)方向之下光束300的偏振角。憑藉於偏振角，偏振分束器316傳遞318或偏轉320該雷射光束，從而實現上述之脈衝修整。
在運作中，本立即發明的實施例顯示於圖6、圖7a、圖8或圖9，其可以結合如圖2所示之先前技術的雷射鑽孔儀器，以引發一個能夠履行修整脈衝通孔的雷射鑽孔能力，其一個或多個雷射光束至一個或多個工件。
較佳的雷射波長是在光譜範圍從大約150奈米到2000奈米，並且包括，但不受限於從9微米到10.6微米，或者其從CO2 雷射二次簡諧。技術人員將認識到，在其他合適波長之雷射發光輸出脈衝是可商用並且可聘雇。簡諧轉換製程描述於V.G.Dmitriev等人，非線性光學晶體的手冊，138-141，SringerVerlag，紐約，1991 ISBN 30540-53547-0。
這為那些該技藝中具有通常知識者將明顯看出，在不違背基本原則下，本發明之上述實施例的細節可執行多種變化。因此，本發明的範疇應只取決於下列申請專利範圍。
10‧‧‧導電或無機層
12‧‧‧導電或無機層
14‧‧‧導電或無機層
20‧‧‧絕緣或有機層
24‧‧‧加強層
30‧‧‧通孔
36‧‧‧導電電鍍
102‧‧‧雷射
108‧‧‧雷射光束路徑
112‧‧‧控制器
124‧‧‧光束整形光學
128‧‧‧光束指導光學
130‧‧‧掃描透鏡
140‧‧‧工件
142‧‧‧階段
150‧‧‧雷射脈衝
160‧‧‧修整脈衝
162‧‧‧領先的邊緣
164‧‧‧下降的邊緣
166‧‧‧功率尖峰
168‧‧‧潛在脈衝
170‧‧‧非修整(矩形)脈衝
172‧‧‧非修整(高斯)脈衝
180‧‧‧修整脈衝
182‧‧‧領先的邊緣
184‧‧‧下降的邊緣
186‧‧‧功率尖峰
188‧‧‧潛在脈衝
190‧‧‧非修整脈衝
192‧‧‧非修整脈衝
200‧‧‧雷射光束
201‧‧‧光束偏轉元件
202‧‧‧光束偏轉元件
204‧‧‧射頻(RF)輸入
205‧‧‧射頻(RF)輸入
206‧‧‧角θ 1
208‧‧‧角θ 2
210‧‧‧角θ 1
212‧‧‧角θ 2
214‧‧‧光束轉儲
218‧‧‧輸入雷射光束
220‧‧‧光束偏轉元件
222‧‧‧偏轉輸出路徑
224‧‧‧光束偏轉元件
226‧‧‧偏轉輸出路徑
228‧‧‧脈衝形狀
230‧‧‧脈衝
232‧‧‧脈衝
234‧‧‧脈衝
236‧‧‧預熱脈衝
240‧‧‧脈衝
242‧‧‧脈衝
244‧‧‧脈衝
246‧‧‧預熱脈衝
248‧‧‧雷射光束
250‧‧‧波片
252‧‧‧電光調節器(EOM)
254‧‧‧偏振分束器
256‧‧‧轉向鏡
258‧‧‧光束
260‧‧‧光束
262‧‧‧雷射光光束偏轉元件
264‧‧‧角
266‧‧‧角
268‧‧‧角
270‧‧‧光束轉儲
272‧‧‧雷射光光束偏轉元件
274‧‧‧角
276‧‧‧角
278‧‧‧角
280‧‧‧光束轉儲
290‧‧‧雷射光束
292‧‧‧波片
294‧‧‧電光調節器(EOM)
295‧‧‧改變光束
296‧‧‧偏振分束器
298‧‧‧雷射光束
300‧‧‧雷射光束
301‧‧‧光學轉向鏡
302‧‧‧波片
304‧‧‧電光調節器(EOM)
306‧‧‧偏振分束器
308‧‧‧雷射光束路徑
310‧‧‧雷射光束路徑
312‧‧‧波片
314‧‧‧電光調節器(EOM)
316‧‧‧偏振分束器
318‧‧‧雷射光束路徑
320‧‧‧雷射光束路徑
B1‧‧‧偏轉輸出路徑
B2‧‧‧偏轉輸出路徑
圖1是一個多層工件的剖面圖。
圖2是一個顯示先前技術雷射鑽孔系統的示意圖。
圖3顯示先前技術雷射脈衝。
圖4顯示用於通孔鑽孔之修整脈衝、潛在脈衝和非修整脈衝。
圖5顯示用於通孔鑽孔之修整脈衝、潛在脈衝和非修整脈衝。
圖6是一個顯示多束脈衝整修元件之示意圖。
圖7a是一個顯示多束脈衝整修元件之示意圖。
圖7b顯示一個用於脈衝的波形，將該脈衝輸入至一脈衝整修元件。
圖7c顯示一個用於脈衝的波形，將該脈衝輸出自一脈衝整修元件。
圖8顯示多束脈衝整修元件，其由一個EOM和AOM組成。
圖9顯示多束脈衝整修元件，其由EOM組成。
200．．．雷射光束
201．．．光束偏轉元件
202．．．光束偏轉元件
204．．．射頻(RF)輸入
205．．．射頻(RF)輸入
206．．．角θ1
208．．．角θ2

Claims (27)

  1. 一種用於在一具有一層導電材料及一層絕緣材料之電子基板上形成通孔之改善的方法，其包括以下步驟：以雷射產生雷射脈衝以及指引該雷射脈衝以撞擊該電子基板，該已經指引的雷射脈衝藉脈衝參數所定義，其改善包含進一步步驟：選擇至少一個該脈衝參數；以該雷射產生至少一個雷射脈衝符合該至少一個所選的脈衝參數；提供雷射束修整光學元件在該雷射之外以修整該雷射脈衝；以該修整光學元件來修整該雷射脈衝；以及指引該至少一個已經修整的雷射脈衝以移除定義該通孔之該電子基板的預期量絕緣材料，而沒有對該通孔附近的基板造成實質的損害，從而鑽出該通孔，其中該至少一個所選脈衝參數是至少一個修整脈衝的應用，該修整脈衝包括至少一個功率尖峰，其特點是一具有大於脈衝的平均功率約20%的尖峰功率以及少於脈衝的持續時間約50%的持續時間。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該至少一個所選的脈衝參數是脈衝寬度，該脈衝寬度為1至100奈秒之間。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該至少一個所選的脈衝參數是脈衝通量，該通量為1.0至10.0焦耳/平方公分之間。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該雷射是CO2 雷射。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該已經修整的脈衝具有一領先的邊緣和一蔓延的邊緣，以及其中該功率尖峰是比起該領先的邊緣更緊鄰於該蔓延的邊緣。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該修整光學元件包括AOM。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該修整光學元件包括EOM。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任何一項之方法，其中該通孔是隱蔽通孔並且具有一底部，以及其中該功率尖峰具有足夠的尖峰功率以消除在該隱蔽通孔的該底部處來自該導電材料的該絕緣材料的抹黑，並且具有足夠短的持續時間以防止在該隱蔽通孔的該底部處造成反向錐形。
  9. 一種用於在一具有一層導電材料及一層絕緣材料之電子基板上形成通孔之改善的方法，其包括以下步驟：以雷射產生雷射脈衝以及指引該雷射脈衝以撞擊該電子基板，該已經指引的雷射脈衝藉脈衝參數所定義，其改善包含進一步步驟：選擇至少一個該脈衝參數；以該雷射產生至少一個雷射脈衝符合該至少一個所選的脈衝參數；以及提供雷射束修整光學元件在該雷射之外以修整該雷射脈衝； 以該修整光學元件來修整該雷射脈衝；以及指引該至少一個已經修整的雷射脈衝以移除定義該通孔之該電子基板的預期量之絕緣材料，而沒有對該通孔附近的基板造成實質的損害，從而鑽出該通孔，其中該所選脈衝參數是包含至少一個修整脈衝，該修整脈衝包括至少一個功率尖峰，其特點是一具有大於脈衝的平均功率約20%的尖峰功率以及少於脈衝的持續時間約50%左右的持續時間，其中該所選脈衝參數進一步包括至少一個潛在脈衝，該潛在脈衝具有少於該修整脈衝的平均功率50%的尖峰功率。
  10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中該至少一個所選的脈衝參數是脈衝寬度，該脈衝寬度為1至100奈秒之間。
  11. 如申請專利範圍第9項之方法，其中該至少一個所選的脈衝參數是脈衝通量，該通量為1.0至10.0焦耳/平方公分之間。
  12. 如申請專利範圍第9項之方法，其中該潛在脈衝具有與該已經修整的脈衝不同的形狀。
  13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該潛在脈衝具有高斯形狀。
  14. 一種用於以至少一個雷射脈衝在電子基板上形成通孔之改善的系統，該系統包括控制器、雷射和光學元件，該基板皆具有導電層和絕緣層，並且該雷射脈衝藉脈衝參數所定義，其改善包括： 控制器，其可運作於連接該雷射和該光學元件以產生至少一個符合該脈衝參數之雷射脈衝並且指引它們至該基板，該至少一個雷射脈衝運作以移除定義為該通孔之該電子基板的預期量之絕緣材料，其中該至少一個脈衝參數是至少一個修整脈衝，該修整脈衝包括至少一個功率尖峰，其特點是一具有大於脈衝的平均功率約20%的尖峰功率以及少於脈衝的持續時間約50%的持續時間。
  15. 如申請專利範圍第14項之系統，其中該至少一個脈衝參數是脈衝寬度，該脈衝寬度為1至100奈秒之間。
  16. 如申請專利範圍第14項之系統，其中該至少一個脈衝參數是脈衝通量，該通量為1.0至10.0焦耳/平方公分之間。
  17. 一種用以至少一個雷射脈衝在電子基板上形成通孔之改善的系統，該系統包括控制器、雷射和光學元件，該基板皆具有導電層和絕緣層，並且該至少一個雷射脈衝藉脈衝參數所定義，其改善包括：修整光學元件，在該雷射之外操作以形成已經修整的雷射脈衝；以及控制器，其可運作於連接該雷射和該修整光學元件以產生至少一個符合該脈衝參數之雷射脈衝並且指引它們至該基板，該至少一個該雷射脈衝運作以移除定義為該通孔之該基板的預期量之絕緣材料，其中該至少一個脈衝參數包括至少一個修整脈衝，該修整脈衝包括至少一個功率尖峰，其特點是一具有大於脈衝的平均功率約20%的尖峰功 率以及一少於脈衝的持續時間約50%的持續時間，其中該至少一個脈衝參數進一步包括至少一個潛在脈衝，該潛在脈衝包括少於該修整脈衝的平均功率50%的尖峰功率。
  18. 如申請專利範圍第17項之系統，其中該至少一個脈衝參數是脈衝寬度，該脈衝寬度為1至100奈秒之間。
  19. 如申請專利範圍第17項之系統，其中該至少一個脈衝參數是脈衝通量，該通量為1.0至10.0焦耳/平方公分之間。
  20. 如申請專利範圍第17項之系統，其中該雷射是CO2 雷射。
  21. 如申請專利範圍第17項之系統，其中該已經修整的脈衝具有一領先的邊緣和一蔓延的邊緣，以及其中該功率尖峰是比起該領先的邊緣更緊鄰於該蔓延的邊緣。
  22. 如申請專利範圍第17項之系統，其中該潛在脈衝具有與該已經修整的脈衝不同的形狀。
  23. 如申請專利範圍第22項之系統，其中該潛在脈衝具有高斯形狀。
  24. 如申請專利範圍第17項之系統，其中該修整光學元件包括AOM。
  25. 如申請專利範圍第17項之系統，其中該修整光學元件包括EOM。
  26. 如申請專利範圍第17項之系統，其中該通孔是隱蔽通孔並且具有一底部，以及其中該功率尖峰具有足夠的尖峰功率以消除在該隱蔽通孔的該底部處來自該導電材料的 該絕緣材料的抹黑，並且具有足夠短的持續時間以防止在該隱蔽通孔的該底部處造成反向錐形。
  27. 如申請專利範圍第17項之系統，其中該至少一個潛在脈衝具有低於允許材料移除的臨界值的能量。
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