[发明专利]使用动态射束阵列的光子铣削

说明书

本申请为申请日为2009年09月17日、申请号为200980135314X、发明名称为使用动态射束阵列的光子铣削的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明有关于激光处理系统。更具体言之，本发明有关于用以依据光子频率及定位资料对用于放大和工件标的对齐(alignment)的脉冲选择进行同步的系统及方法。

背景技术

激光可以使用于许多工业上的作业，包含对于诸如电子材料等基板的检验、处理、以及微加工(micro-machining)。举例而言，欲修复一动态的随机存取内存(dynamic random access memory；以下简称DRAM)，其使用一第一激光脉冲以移除DRAM组件中一故障内存单元的导电连结，而后使用一第二激光脉冲移除一备用内存单元的电阻连结以取代前述的故障内存单元。由于需要移除连结的故障内存单元可以是随机分布的，故工件定位延迟时间基本上使得此类激光修复处理的动作时间需要耗去许多脉冲间隔时间(interpulse time)，而非在单一脉冲间隔时间内完成。

待移除的连结排(banks of links)通常在晶圆上配置成一直列。这些连结通常在一连结处理回合(link run)内处理。在一连结处理回合期间内，当平台定位器(stage positioner)通过跨越聚焦激光光斑(laser spot)的位置的连结列时，激光束被以脉冲的形式射出。上述的平台在一次动作中基本上沿着单一轴线移动，而不会在每一个连结位置停留。此生产技术在业界称为实时(on-the-fly；「OTF」)连结处理，其就特定晶圆上可以修复的连结比率而言具有较高的效率，从而增进整体DRAM生产流程的效率性。

当激光脉冲重复频率(pulse repetition frequency；以下或简称PRF)以及连结处理回合速度增加，对于平台定位器的要求将更多。平台的加速度和速度并未以和激光PRF一样快的速率增加。因此，其可能难以利用现有的高PRF激光(例如，在数百仟赫兹或百万赫兹范围内的PRF)。

一般而言，目前激光脉冲在连结处理系统上的实际应用极少。举例而言，包含大约600,000连结的一典型晶圆可以在大约600秒内处理完成。此代表一1仟赫兹的实际切断率(blow rate)。假如此例中的晶圆处理系统使用具有100仟赫兹PRF的激光源，则每一百个可能激光脉冲中大约仅有一个会到达晶圆的表面。

双射束(dual-beam)和多射束(multi-beam)激光系统通常使用复杂的激光光学配件且构建的代价基本上极为昂贵。此外，近来在激光设计上的进展在此种方式上发现一些问题。举例而言，某一高功率、低脉冲宽度(例如，在微微秒(picosecond，兆分之一秒)或飞秒(femtosecond，千兆分之一秒)等级)的激光是基于一主振荡功率放大器(master oscillator-power amplifier；以下或简称MOPA)的方式，其中一锁模激光振荡器(mode-locked laser oscillator)在介于大约10百万赫兹到大约100百万赫兹的范围内的重复率提供稳定的种子脉冲(seed pulse)。这些激光振荡器可以是主动式或被动式的锁模形式。一主动式锁模振荡器可以允许基于时序上的目的对其输出脉冲相位及/或频率进行某些调整。然而，在一被动式锁模主振荡器中，其输出频率无法轻易更改。因此，激光处理系统只得将其运作同步于被动式锁模主振荡器所提供的基本频率。

一功率放大器(power amplifier，例如，二极管激发式光学增益介质(diode-pumped optical gain medium))将选择自主振荡器的脉冲放大。如同在典型二极管激发式Q型开关激光(Q-switched laser)之中，这些放大脉冲的能量系一脉冲间隔周期的函数。实际运作的重复率(例如，发自功率放大器的脉冲频率)基本上为基本重复率(例如，主振荡器)的因子，其通常较主振荡器频率小约10到1000倍。

对于所需的激光运作，其激光应以一固定的重复率击发，且使得射束定位次系统从属于激光的脉冲时序。但是，其极难在达成此射束定位时序的同时又能维持脉冲位置的精确度。举例而言，上述重复率的时序区间(timing window)的范围可能介于大约10奈秒(nanosecond)到大约100奈秒之间。伺服控制系统基本上无法保证在如此微小的固定时序区间内的高精确度(例如，10奈米之内)脉冲定位。