[發(fā)明專利]一種Low-k材料的激光加工裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610326961.0
• 申請日: 2016-05-17
• 公開（公告）號: CN107378259B
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王焱華;陳治賢;莊昌輝;馮田峰;李福海;曾威;朱煒;尹建剛;高云峰
• 申請（專利權(quán)）人: 大族激光科技產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/402;B23K26/064
• 代理公司: 深圳市世聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44385
• 代理人: 汪琳琳

本發(fā)明涉及激光加工技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種Low?k材料的激光加工裝置及方法，采用激光器發(fā)射出激光光束，依次經(jīng)過半波片和第一偏振片后分成光束A和光束B；光束A依次經(jīng)過第一45度反射鏡、第一光閘和第二45度反射鏡之后，經(jīng)過第二光閘并選擇性地進(jìn)入光束整形器，之后依次進(jìn)入第二偏振片和第三45度反射鏡后，最后進(jìn)入聚焦鏡后聚焦于被加工材料上；光束B依次經(jīng)過第三光閘、棱鏡后、第二偏振片和第45度反射鏡后，最后進(jìn)入聚焦鏡后也聚焦于被加工材料上。本發(fā)明利用激光沿著切割道切割low?k層，在切割道形成一個(gè)凹槽，去除Low?k材料的同時(shí)保證激光不影響硅襯底，其加工效果好，加工后的凹槽均勻、無明顯崩邊、波浪紋等問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光加工技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，特別涉及一種Low-k材料的激光加工裝置及方法。

背景技術(shù)

隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入亞微米時(shí)代(0.35μm)。特征尺寸不斷減小和金屬連線高寬比增加導(dǎo)致互聯(lián)電容快速增加，然而引起串?dāng)_問題，另一方面，層數(shù)增加引起的層間寄生電容的加大并產(chǎn)生額外的互聯(lián)延時(shí)，這成了提高電路速度的主要障礙，寄生電容還增加了功耗，所有這些問題限制了電路性能的改進(jìn)。尋找和開發(fā)新的low-k材料作為介質(zhì)已是關(guān)鍵技術(shù)。傳統(tǒng)介質(zhì)材料SiO2已經(jīng)不能滿足提供集成電路性能的需要，新的介電材料不僅要有低的介電常數(shù)，還有具備的特征包括：足夠高的擊穿電壓、高楊氏模量、高機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性好、足夠低的漏電流、低吸濕性、薄膜應(yīng)力小、熱膨脹系數(shù)小等。

目前可用的low-k材料主要有:摻雜SiO2、有機(jī)聚合物和多孔材料。這些材料一般用化學(xué)氣相沉積法沉積在硅等基板材料上，在后續(xù)切割分離成單個(gè)芯粒，目前用金剛石刀來切割這種硅基底的集成電路芯片，將low-k層和硅基材一起一次性切割，存在的問題是金剛石刀切割low-k層的外觀效果差、有崩邊、波浪紋等現(xiàn)象，影響了最終的成品率。對low-k層的加工急需尋找新的加工方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，提供一種Low-k材料的激光加工裝置及方法，利用激光沿著切割道切割low-k層，在切割道形成一個(gè)凹槽，去除Low-k材料的同時(shí)保證激光不影響硅襯底，其加工效果好，加工后的凹槽均勻、無明顯崩邊、波浪紋等問題。

為了解決以上提出的問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種Low-k材料的激光加工裝置，包括激光器、半波片、第一偏振片、反射鏡、第一光閘、第二45度反射鏡、第二光閘、光束整形器、第三光閘、棱鏡、第二偏振片、第三45度反射鏡和聚焦鏡；

所述激光器發(fā)射出激光光束，依次經(jīng)過半波片和第一偏振片后分成光束A和光束B；光束A依次經(jīng)過第一45度反射鏡、第一光閘和第二45度反射鏡之后，經(jīng)過第二光閘并選擇性地進(jìn)入光束整形器，之后依次進(jìn)入第二偏振片和第三45度反射鏡后，最后進(jìn)入聚焦鏡后聚焦于被加工材料上；光束B依次經(jīng)過第三光閘、棱鏡后、第二偏振片和第45度反射鏡后，最后進(jìn)入聚焦鏡后也聚焦于被加工材料上。

被加工材料設(shè)置在載臺(tái)上，聚焦鏡位于所述被加工材料的上方；激光器、半波片、偏振片、第三光閘、棱鏡、第二偏振片和第三45度反射鏡沿水平方向依次同軸設(shè)置，第三45度反射鏡同軸位于聚焦鏡的上方；第一45度反射鏡、第一光閘和第二45度反射鏡沿水平方向依次同軸設(shè)置，第一45度反射鏡同軸位于偏振片上方，第二45度反射鏡同軸位于第二偏振片上方；第二45度反射鏡和第二偏振片之間由上之下依次同軸設(shè)置有第二光閘和光束整形器。

所述激光器為紫外激光器，激光器的波長是355nm，為脈沖激光，激光光束的偏振態(tài)為線偏振，偏振比大于50:1，脈沖寬度范圍是1-1000ns，激光的頻率范圍是50-500kHz,單點(diǎn)能量范圍是1-200μJ。

一種Low-k材料的激光加工方法，所述激光加工方法的具體步驟包括如下：