[發明專利]基于激光的材料加工方法和系統

有效

• 申請號: 200980109436.1
• 申請日: 2009-03-17
• 公開（公告）號: CN102006964A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: L·沙阿;趙奎千;許景周
• 申請（專利權）人: IMRA美國公司
• 主分類號: B23K26/06
• 分類號: B23K26/06;B23K26/38
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 王維綺

1.一種劃片、切片、切割或加工以從多材料工件的一區域去除材料的方法，所述方法包括：

將激光脈沖引向多材料工件的至少一種材料，所述激光脈沖具有從幾十飛秒至約500皮秒范圍內的脈沖寬度和幾百kHz至約10MHz的脈沖重復率，所述工件包括圖案和半導體晶圓，所述圖案包括電介質材料和金屬材料中的至少一種；

將所述激光脈沖聚焦成光斑尺寸在從幾微米至約50μm(1/e²)范圍內的激光光斑；和

以一掃描速度相對于所述至少一種材料定位所述激光光斑，使得用于從至少一部分圖案上去除材料的相鄰聚焦光斑之間的重疊明顯大于用于從至少一部分半導體晶圓上去除材料的相鄰聚焦光斑之間的重疊，

其中所述方法控制在所述工件的一種或多種材料內的熱積聚，同時限制在所述區域周圍再沉積材料的積聚。

2.根據權利要求1所述的方法，其中所述半導體晶圓的厚度小于約100μm。

3.根據權利要求1所述的方法，其中至少一個激光脈沖的脈沖能量在從約1μJ至約20μJ的范圍內。

4.根據權利要求1所述的方法，其中所述光斑尺寸在從約15μm至約50μm的范圍內，并且用于從所述圖案去除材料的掃描速度在從約0.1m/sec至約0.5m/sec的范圍內。

5.根據權利要求1所述的方法，其中所述激光脈沖通過超短脈沖激光系統輸出。

6.根據權利要求1所述的方法，其中至少一個激光脈沖的脈沖能量為至少約100nJ，所述圖案包括所述金屬材料和所述電介質材料，并且在所述至少一部分圖案內的熱積聚足夠高以避免所述電介質材料從所述金屬材料的脫層。

7.根據權利要求1所述的方法，其中用于去除所述至少一部分圖案的熱積聚超過用于去除所述至少一部分半導體晶圓的熱積聚。

8.根據權利要求1所述的方法，其中用于去除至少一部分所述圖案的脈沖寬度在從約100ps至約500ps的范圍內，并且用于去除至少一部分所述晶圓的脈沖寬度在從約100fs至約10ps的范圍內。

9.根據權利要求1所述的方法，其中用于去除至少一部分所述圖案的掃描速度明顯小于用于去除至少一部分所述晶圓的掃描速度。

10.根據權利要求1所述的方法，其中所述掃描速度在約0.1m/sec至約10m/sec的范圍內。

11.根據權利要求1所述的方法，其中至少一部分所述定位通過光束偏轉器進行。

12.一種加工包括圖案和半導體晶圓的工件的方法，所述圖案包括電介質材料和金屬材料中的至少一種，所述方法包括：

用包括從約100ps至約500ps范圍內的脈沖寬度的激光脈沖改變至少一部分所述圖案；和

用包括從約100fs至約10ps范圍內的脈沖寬度的激光脈沖改變至少一部分所述半導體晶圓。

13.根據權利要求12所述的方法，其中由所述改變至少一部分所述圖案產生的熱影響區(HAZ)的深度部分大于由所述改變至少一部分所述半導體晶圓產生的HAZ的深度部分。

14.一種激光加工具有半導體材料的多材料工件的方法，所述方法包括：

以在從約100kHz至約10MHz范圍內的脈沖重復率并且以足夠高的重復率將激光脈沖聚焦和引向工件的一區域，使得材料被有效地從所述區域去除并且在所述區域內或附近的不想要的材料的量相對于以低于約100kHz的較低重復率可獲得的量受到限制。

15.根據權利要求14所述的方法，其中所述半導體材料包括半導體晶圓，所述量的不想要的材料包括再沉積材料，并且其中所述再沉積材料被限制于厚度小于約4μm。