发明名称 用于准确定位材料处理雷射光束腰部以在雷射处理位置中处理微结构的方法及系统
摘要 提供一种高速方法及系统供精确地定位材料处理雷射光束之腰部以动态地补偿在雷射处理加工站中被置于间隔开的多数个物件上之微结构其高度之局部变异。在较佳实施例中,微结构是于半导体晶圆多数个记忆体晶方上形成的多数条传导线。系统包括了聚焦透镜子系统供沿着充分垂直于一平面之光轴聚焦雷射光束、x-y台车供移动晶圆于一平面中、以及第一气浮轴承台车供沿着光轴移动聚焦透镜子系统。系统亦包括了供根据代表在加工站中将被处理之微结构其3-D位置的参考资料而控制x-y台车用的第一控制器、第二控制器、以及被耦合至第二控制器而亦根据参考资料去沿着光轴定位第一气浮轴承台车用的第一音圈。参考资料是由一系统产生,该系统包括供降低材料处理雷射光束之功率用的调变器,以便获得探针雷射光束去量测在加工站周围多数个位置的半导体晶圆高度而获得参考高度资料。电脑根据参考高度资料算出参考表面。轨迹规画器根据参考表面为晶圆与雷射光束腰部产生轨迹。x-y台车和第一气浮轴承台车分别受控制地移动晶圆和聚焦透镜子系统,以精确地定位雷射光束的腰部使得腰部充分地与微结构在加工站中的3-D位置一致。系统亦包括控制雷射光束腰部大小用的光斑尺寸透镜子系统、沿着光轴移动光斑尺寸透镜子系统用的第二气浮轴承台车、控制第二气浮轴承台车用的第三控制器、以及被耦合至第三控制器且沿着光轴定位第二气浮轴承台车用的第二音圈。
申请公布号 TW494041 申请公布日期 2002.07.11
申请号 TW090111557 申请日期 2001.07.03
申请人 通用扫瞄股份有限公司 发明人 布莱德利L 杭特;史蒂芬P 凯希尔;强纳生S 俄曼;麦克 伯拉特金
分类号 B23K26/00 主分类号 B23K26/00
代理机构 代理人 恽轶群 台北巿南京东路三段二四八号七楼;陈文郎 台北巿南京东路三段二四八号七楼
主权项 1.一种精确地定位材料处理雷射光束腰部之方法,用以动态地补偿在雷射处理加工站中被置于隔开的多数个物件上之微结构其高度的局部变异,该方法包含:提供代表加工站中将被处理之微结构的3-D位置之参考资料;根据该参考资料沿着光轴定位雷射光束的腰部;以及根据该参考资料定位物件于一平面中,使得雷射光束的腰部充分地与微结构在加工站中的3-D位置一致。2.如申请专利范围第1项之方法,其中该等物件是半导体晶圆的晶方。3.如申请专利范围第2项之方法,其中该等微结构是晶方的传导线。4.如申请专利范围第3项之方法,其中该等传导线是金属线。5.如申请专利范围第1项之方法,其中该等物件是半导体元件。6.如申请专利范围第5项之方法,其中该等半导体元件是半导体记忆体元件。7.如申请专利范围第2项之方法,其中该等晶方是半导体晶方。8.如申请专利范围第2项之方法,其中的提供步骤包括了在加工站周围多数个位置量测半导体晶圆的高度以获得参考高度资料之步骤。9.如申请专利范围第8项之方法,其中的提供步骤更包括了根据该参考高度资料计算参考表面之步骤以及根据该参考表面产生晶圆与雷射光束腰部用的轨迹之步骤。10.如申请专利范围第9项之方法,其中该参考表面是不平坦的。11.如申请专利范围第1项之方法,更包含改变雷射光束沿着光轴的腰部大小。12.如申请专利范围第8项之方法,其中的提供步骤包括了降低材料处理雷射光束的功率以获得探针雷射光束的步骤和利用探针雷射光束去执行量测的步骤。13.一种精确地定位材料处理雷射光束腰部之系统,用以动态地补偿雷射处理加工站中被置于隔开的多数个物件上的微结构其高度之局部变异,该系统包含:聚焦透镜子系统,用以沿着光轴聚焦雷射光束;第一致动器,用以移动该等物件于一平面中;第二致动器,用以沿着光轴移动聚焦透镜子系统;第一控制器,用以根据代表加工站中将被处理之微结构的3-D位置之参考资料而控制该第一致动器;以及第二控制器,用以亦根据该参考资料而控制该第二致动器,其中该第一及第二致动器分别可受控制地移动该等物件以及聚焦透镜予系统,以便精确地定位雷射光束的腰部以及该等物件而使得该腰部充分地与加工站中该等微结构的3-D位置一致。14.如申请专利范围第13项之系统,更包含一支架用以支撑该第二致动器及该聚焦透镜子系统供沿着光轴移动。15.如申请专利范围第14项之系统,更包含:光斑尺寸透镜子系统,用以控制雷射光束的腰部大小;第三致动器,用以移动光斑尺寸透镜子系统,其中该支架支撑光斑透镜子系统及第三致动器供沿着光轴移动;以及第三控制器,用以控制该第三致动器。16.如申请专利范围第13项之系统,其中该第一致动器是x-y台车。17.如申请专利范围第14项之系统,其中该第二致动器是供支撑聚焦透镜子系统用的气浮轴承台车并且被安装成在该支架上滑动式地移动。18.如申请专利范围第15项之系统,其中该第三致动器是供支撑光斑尺寸透镜子系统用的气浮轴承台车并且被安装成在该支架上滑动式地移动。19.如申请专利范围第17项之系统,更包含被耦合至第二控制器的音圈供沿着光轴定位该气浮轴承台车用。20.如申请专利范围第13项之系统,更包含位置感测器用以感测聚焦透镜子系统的位置并且提供一位置回授信号给第二控制器。21.如申请专利范围第20项之系统,其中该位置感测器是电容式回授感测器。22.如申请专利范围第13项之系统,其中该雷射光束是高斯雷射光束。23.如申请专利范围第13项之系统,其中该等物件是半导体晶圆的晶方。24.如申请专利范围第23项之系统,更包含被耦合至该第一及第二控制器之轨迹规画器,用于为晶圆和雷射光束腰部产生轨迹。25.如申请专利范围第24项之系统,其中至少一轨迹具有加速/减速轮廓。26.如申请专利范围第24项之系统,更包含调变器供降低材料处理雷射光束的功率以获得探针雷射光束去在加工站周围多数个位置量测半导体晶圆的高度而获得参考高度资料。27.如申请专利范围第26项之系统,更包含一电脑供根据该参考高度资料算出一参考表面,其中该轨迹规画器根据该参考表面而产生轨迹。28.如申请专利范围第27项之系统,其中该参考表面是不平坦的。29.一种精确地定位材料处理器雷射光束的腰部之方法,供动态地补偿雷射处理加工站中被隔开的微结构其高度之局部变异,该等微结构系位于充分地垂直于光轴的表面上;该方法包含:提供代表加工站中将被处理之微结构的3-D位置之参考资料;根据该参考资料沿着光轴定位雷射光束的腰部;以及根据该参考资料定位该雷射光束相对于微结构的轴,使得雷射光束的腰部充分地与微结构在加工站中的3-D位置一致。30.如申请专利范围第29项之方法,其中该雷射处理加工站是单一晶方。31.如申请专利范围第30项之方法,其中在微结构之间的间隔是小于大约5微米。32.如申请专利范围第29项之方法,其中该等微结构是位于雷射处理加工站中多数个物件上。33.如申请专利范围第32项之方法,其中该等物件是半导体晶圆上的晶方。34.如申请专利范围第29项之方法,其中光束腰部的定位是发生于该光束腰部与该等微结构之间相对运动的期间内。35.如申请专利范围第32项之方法,其中该等物件是半导体晶圆上的晶方。36.如申请专利范围第35项之方法,其中该等微结构是晶方的传导元件。37.如申请专利范围第36项之方法,其中该等传导元件是金属。38.如申请专利范围第32项之方法,其中该等物件是半导体元件。39.如申请专利范围第38项之方法,其中该等半导体元件是半导体记忆体元件。40.如申请专利范围第35项之方法,其中该等晶方是半导体晶方。41.如申请专利范围第35项之方法,其中的提供步骤包括了在加工站周围多数个位置量测半导体晶圆的高度以获得参考高度资料之步骤。42.如申请专利范围第41项之方法,其中的提供步骤更包括了根据该参考高度资料算出参考表面的步骤以及根据该参考表面为晶圆和雷射光束腰部之相对运动产生轨迹的步骤。43.如申请专利范围第41项之方法,其中的量测步骤包括了引入数値补偿量去补偿在参考资料和微结构之间的高度偏移量。44.如申请专利范围第42项之方法,其中该参考表面是不平坦的。45.如申请专利范围第29项之方法,更包含改变雷射光束在光轴周围的腰部大小。46.如申请专利范围第42项之方法,其中的提供步骤包括了降低雷射光束功率以获得探针雷射光来的步骤以及利用探针雷射光来去执行量测的步骤。47.一种精确地定位材料处理雷射光束腰部之系统,用以动态地补偿雷射处理加工站中被隔开的微结构其高度之局部变异,该等微结构是位于充分地垂直一光轴之表面上,该系统包含:第一光学元件,用以沿着光轴聚焦雷射光束;第一致动器,用以相对于微结构移动雷射光束之轴;第二致动器,用以沿着光轴移动该第一光学元件;第一控制器;用以根据代表在加工站中将被处理之微结构的3-D位置之参考资料而控制该第一致动器;以及第二控制器,用以亦根据该参考资料而控制第二致动器,其中该第一及第二致动器分别地相对于物件以及聚焦透镜子系统而可受控制地移动雷射光束之轴,以精确地定位雷射光束之轴使得该腰部充分地与微结构在加工站中的3-D位置一致。48.如申请专利范围第47项之系统,其中该聚焦透镜定位子系统的频宽是大约150赫兹或更大。49.如申请专利范围第47项之系统,其中该第二致动器的反应在大约.03毫秒或更少之内导致了光束腰部可控制的移动。50.如申请专利范团第47项之系统,其中聚焦透镜的移动在雷射光束的聚焦深度之内是可控制的。51.如申请专利范围第47项之系统,其中该第一光学元件是聚焦透镜。52.如申请专利范围第51项之系统,更包含:第二光学元件,用以控制雷射光束的腰部大小;第三致动器,用以沿着光轴移动该第二光学元件;以及第三控制器,用以控制该第三致动器。53.如申请专利范围第47项之系统,其中该第一致动器是x-y台车。54.如申请专利范围第51项之系统,其中该第二致动器是气浮轴承台车。55.如申请专利范围第52项之系统,其中该第三致动器是气浮轴承台车。56.如申请专利范围第54项之系统,其中该第二控制器包括了在操作上被连接到气浮轴承台车之音圈。57.如申请专利范围第47项之系统,更包含一位置感测器用以感测试第二致动器的位置并且提供一位置回授信号给该第二控制器。58.如申请专利范围第57项之系统,其中该位置感测器是电容式回授感测器。59.如申请专利范围第47项之系统,其中该雷射光来是高斯雷射光束。60.如申请专利范围第47项之系统,其中该等物件是半导体晶圆的晶方。61.如申请专利范围第60项之系统,更包含被耦合至第一及第二控制器的轨迹规画器,用以为晶圆与雷射光束腰部产生轨迹。62.如申请专利范围第61项之系统,其中至少一轨迹具有加速/减速轮廓。63.如申请专利范围第61项之系统,更包含供降低材料处理雷射光束之功率用的调变器以获得探针雷射光束去量测半导体晶圆在加工站周围多数个位置的高度而获得参考高度资料。64.如申请专利范围第63项之系统,更包含一电脑用以根据参考高度资料而算出参考表面,并且其中该轨迹规电器根未据该参考表面而产生轨迹。65.如申请专利范围第64项之系统,其中该参考表面是不平坦的。66.如申请专利范围第47项之系统,其中该聚焦透镜的移动在雷射光束之聚焦深度的一半之内是可控制的。67.如申请专利范围第47项之系统,其中该聚焦透镜的移动在雷射光束聚焦深度的1/10之内是可控制的。68.如申请专利范围第29项之方法,其中该光束腰部的空间尺寸是小于5微米。图式简单说明:第1图是展示半导体记忆体修复之习知技艺系统的概要方块图;第2图是依据本发明之记忆体修复系统展示主要子系统的详细示意方块图;第3图是类似于第1图之图,展示本发明之光学子系统其与晶圆处理所用控制系统的互动之概要方块图,包括轨迹产生子系统在内;第4图是展示晶圆处理加工站的示范性举例说明,包含数个晶方以及被置放参考范围供定义参考表面用的相关范围;第5图举例说明供转换用的较佳座标系统,在雷射处理系统中利用精确定位系统指定雷射光束相对于处理加工站的位置;第6图是举例说明用双线性内插去似合一平面的程序;第7a图展示出可用聚焦深度(与DOF可变异量)作为符合链结处理需求之光斑尺寸的函数之图;第7b图是举例说明高斯雷射光束在其最小光斑尺寸之前、之中、之后的直径之概要图;第8a至8c图举例说明将被处理的邻近链结之间调整光束腰部(聚焦)位置所用高速透镜定位系统其操作的组装细节;第9图举例说明有助益于用以实现本发明的较佳透镜配置和定位系统其细节;第10a图是将在晶方加工站中被处理的晶方之链结的示意图;以及第10b图是本发明之系统所产生运动区段形式的示意图。
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