DE10196418B4

DE10196418B4 - Lasersystem zum Bearbeiten von Verbindungen eines IC-Bauelements, Verfahren zum Bearbeiten von Verbindungen eines IC-Bauelements und Verfahren zum Ausrichten eines Laserbearbeitungsstrahls auf eine Verbindung eines IC-Bauelements

Info

Publication number: DE10196418B4
Application number: DE10196418T
Authority: DE
Inventors: Brian W. Oregon City Baird; Brady Beaverton Nilsen; Ho W. Portland Lo
Original assignee: Electro Scientific Industries Inc
Current assignee: Electro Scientific Industries Inc
Priority date: 2000-07-12
Filing date: 2001-07-11
Publication date: 2010-07-22
Anticipated expiration: 2021-07-12
Also published as: GB0228179D0; AU2001271982A1; KR100773070B1; TW502478B; JP2004502551A; GB2386184B; DE10196418T1; US6593542B2; WO2002005345A1; CA2415666A1; CN1441963A; GB2386184A; CN1219319C; US20020005396A1; KR20030015302A; JP5033296B2

Abstract

Lasersystem zum Bearbeiten von Verbindungen eines IC-Bauelements mit:
einer Laserquelle (54) zum Erzeugen von grünem Laserlicht mit einer Wellenlänge innerhalb eines Wellenlängenbereichs von etwa 510–575 nm zur Ausbreitung entlang eines ersten Strahlengangs (62);
einem nicht-linearen Kristall (72), der entlang des ersten Strahlengangs (62) derart angeordnet ist, daß der nicht-lineare Kristall (72) einen Teil des grünen Laserlichts in UV-Licht umwandelt;
einem Strahlmodulator (80a), der entlang des ersten Strahlengangs (62) angeordnet ist und in der Lage ist, zwischen einem Zustand hoher Dämpfung, um eine niedrige Lasersystem-Ausgangsleistung bereitzustellen, die zur Ausrichtung auf ein Ziel (12) geeignet ist, und einem Zustand niedriger Dämpfung, um eine hohe Lasersystem-Ausgangsleistung bereitzustellen, die zur Verbindungsbearbeitung geeignet ist, zu schalten; und
einem UV-Licht-Erfassungsmodul (100a), das entlang des ersten Strahlengangs (62) und stromabwärts vom Strahlmodulator (80a) angeordnet ist, wobei das UV-Erfassungsmodul (100a) zur Erfassung von UV-Licht, das vom Ziel (12) reflektiert wird, ausgelegt ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System oder Verfahren auf Laserbasis zum Durchtrennen von Sicherungen von integrierten Schaltungs-(IC)Bauelementen und insbesondere ein solches System oder Verfahren, das einen einzelnen UV-Laserimpuls verwendet, um eine IC-Sicherung zu durchtrennen.
Hintergrund der Erfindung
1, 2A und 2B zeigen sich wiederholende elektronische Schaltungen 10 eines IC-Bauelements auf einem Wafer oder Werkstück 12, die gemeinsam in Zeilen oder Spalten so hergestellt werden, daß sie mehrere Iterationen von redundanten Schaltungselementen 14 umfassen, wie z. B. Leerzeilen 16 und -spalten 18 von Speicherzellen 20. Mit Bezug auf 1, 2A und 2B sind die Schaltungen 10 auch so ausgelegt, daß sie spezielle durch einen Laser durchtrennbare Schaltungssicherungen oder Verbindungen 22 zwischen elektrischen Kontakten 24 umfassen, die entfernt werden können, um beispielsweise eine fehlerhafte Speicherzelle 20 abzutrennen und eine redundante Austauschzelle 26 in einem Speicherbauelement wie z. B. einem DRAM, einem SRAM oder einem eingebetteten Speicher zu ersetzen. Ähnliche Verfahren werden auch verwendet, um Verbindungen zu durchtrennen, um Logikprodukte, Gate-Arrays oder ASICs zu programmieren.
Die Verbindungen 22 sind etwa 0,5–2 Mikrometer (μm) dick und sind mit herkömmlichen Verbindungsbreiten 28 von etwa 0,8–2,5 μm, Verbindungslängen 30 und Element-Element-Rasterabständen (Zentrums-Zentrums-Abständen) 32 von etwa 2–8 μm von benachbarten Schaltungsstrukturen oder Elementen 34 wie z. B. Verbindungsstrukturen 36 entworfen. Obwohl die am weitesten verbreiteten Verbindungsmaterialien Polysilizium und ähnliche Zusammensetzungen waren, haben Speicherhersteller in jüngerer Zeit eine Vielfalt von leitfähigeren Metallverbindungsmaterialien übernommen, die Aluminium, Kupfer, Gold, Nickel, Titan, Wolfram, Platin sowie andere Metalle, Metallegierungen, Metallnitride wie z. B. Titan- oder Tantalnitrid, Metallsilizide wie z. B. Wolframsilizid oder andere metallartige Materialien umfassen können, aber nicht auf diese begrenzt sind.
Herkömmliche Infrarot-(IR)Laserwellenlängen von 1,047 μm oder 1,064 μm wurden für mehr als 20 Jahre verwendet, um Schaltungsverbindungen 22 explosionsartig zu entfernen. Bevor die Verbindungsbearbeitung eingeleitet wird, werden die Schaltungen 10, Schaltungselemente 14 oder Zellen 20 auf Defekte geprüft, deren Stellen in einer Datenbank oder einem Programm abgebildet werden können, das die Stellen der zu bearbeitenden Verbindungen 22 feststellt. Typischerweise wird derselbe IR-Laserstrahl, der zur Bearbeitung der Verbindungen verwendet wird, mit verringerter Intensität zum Auffinden der Position des fokussierten Lichtflecks des IR-Laserstrahls bezüglich reflektierender Ausrichtungsmarkierungen verwendet, wie z. B. Metall auf Oxid, die an den Ecken der Chips und/oder Wafer angeordnet sind, die die elektronischen Bauteile tragen.
Herkömmliche Speicherverbindungs-Bearbeitungssysteme fokussieren einen einzelnen Impuls eines IR-Laserausgangssignals mit einer Impulsbreite von etwa 4 bis 20 Nanosekunden (ns) auf jede Verbindung 22. 2A und 2B zeigen einen Laserlichtfleck 38 mit einem Lichtfleckgrößendurchmesser 40, der auf eine Verbindungsstruktur 36 auftrifft, die aus einer Polysilizium- oder Metallverbindung 22 besteht, die über einem Siliziumsubstrat 42 und zwischen Komponentenschichten eines Passivierungsschichtstapels mit einer darüberliegenden Passivierungsschicht 44 (in 2A gezeigt, aber nicht in 2B), die typischerweise 2000– 10000 Angström (Å) dick ist, und einer darunterliegenden Passivierungsschicht 46 angeordnet ist. Das Siliziumsubstrat 42 absorbiert eine relativ kleine proportionale Menge der IR-Strahlung und herkömmliche Passivierungsschichten 44 und 46 wie z. B. Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid sind für IR-Strahlung relativ durchlässig. 2C ist eine bruchstückhafte Querschnittsseitenansicht der Verbindungsstruktur von 2B, nachdem die Verbindung 22 durch den Laserimpuls des Standes der Technik entfernt ist. Die Qualität der in 2C ausgebildeten Mulde ist weder gleichmäßig noch vorhersagbar.
Um eine Beschädigung am Substrat 42 zu vermeiden, während ausreichend Energie beibehalten wird, um eine Metall- oder Nicht-Metall-Verbindung 22 zu bearbeiten, schlugen Sun et al. im US-Pat. Nr. 5 265 114 und im US-Pat. Nr. 5 473 624 die Verwendung eines einzelnen Impulses von 9 bis 25 ns mit einer längeren Laserwellenlänge wie z. B. 1,3 μm vor, um Speicherverbindungen 22 auf Siliziumwafern zu bearbeiten. Bei der Laserwellenlänge von 1,3 μm ist der Absorptionskontrast zwischen dem Verbindungsmaterial und dem Siliziumsubstrat 20 viel größer als jener bei den herkömmlichen Laserwellenlängen von 1 μm. Das viel breitere Laserbearbeitungsfenster und die bessere Bearbeitungsqualität, die von diesem Verfahren geboten werden, wurde in der Industrie für mehrere Jahre mit großem Erfolg verwendet.
Die Laserwellenlängen von 1,0 μm und 1,3 μm weisen jedoch Nachteile auf. Im allgemeinen ist die optische Absorption solcher IR-Laserstrahlen 12 in eine elektrisch stark leitfähige Metallverbindung 22 geringer als jene von sichtbaren oder UV-Strahlen; und die praktische erreichbare Lichtfleckgröße 38 eines IR-Laserstrahls zum Verbindungstrennen ist relativ groß und begrenzt die kritischen Abmessungen der Verbindungsbreite 28, der Verbindungslänge 30 zwischen den Kontakten 24 und des Verbindungsrasterabstands 32. Diese herkömmliche Laserverbindungsbearbeitung beruht auf dem Erhitzen, Schmelzen und Verdampfen der Verbindung 22 und dem Erzeugen eines Aufbaus von mechanischer Spannung, um die darüberliegende Passivierungsschicht 44 explosionsartig zu öffnen.
Das Wärmespannungs-Explosionsverhalten hängt auch etwas von der Breite der Verbindung 22 ab. Wenn die Verbindungsbreite schmäler als etwa 1 μm wird, wird das Explosionsmuster der Passivierungsschichten 44 unregelmäßig und führt zu einer inkonsistenten Verbindungsbearbeitungsqualität, die unannehmbar ist. Somit begrenzt das Wärmespannungsverhalten die kritischen Abmessungen der Verbindungen 22 und verhindert eine größere Schaltungsdichte.
Das US-Pat. Nr. 6 025 256 von Swenson et al. beschreibt Verfahren zur Verwendung eines Ultraviolett-(UV)Laserausgangssignals, um Verbindungen freizulegen, welche das darüberliegende Passivierungs- oder Resistmaterial mit einer geringen Laserleistung durch einen anderen Mechanismus zur Materialentfernung ”öffnen”, und sehen den Vorteil einer kleineren Strahlfleckgröße vor. Die Verbindungen werden anschließend geätzt.
Das US-Pat. Nr. 6 057 180 von Sun et al. beschreibt Verfahren zur Verwendung eines UV-Laserausgangssignals, um Verbindungen 22 zu entfernen, die oberhalb einer Passivierungsschicht mit ausreichender Höhe angeordnet sind, um das darunterliegende Substrat vor einer Laserbeschädigung zu schützen. Dieses Verfahren empfiehlt die Modifikation des Zielmaterials und der Struktur weit vor der Laserbearbeitung.
Aus der JP 11 090 659 A ist eine Laserreparaturvorrichtung bekannt, mit der eine genaue Durchtrennung einer Sicherung ermöglicht wird, selbst wenn der Abstand zu benachbarten Sicherungen infolge einer hohen Integrationsstufe der Vorrichtung klein ist. Dabei wird als Laserstrahlquelle eine Harmonische spezifischer Vielfacher eines YAG- oder YLF-Lasers verwendet.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein Lasersystem zum Bearbeiten von Verbindungen eines IC-Bauelements, ein Verfahren zum Bearbeiten von Verbindungen eines IC-Bauelements und ein Verfahren zum Ausrich ten eines Laserbearbeitungsstrahls auf eine Verbindung eines IC-Bauelements bereitzustellen, die ein weiter verbessertes Verbindungsbearbeitungsverfahren zum Durchtrennen einer IC-Sicherung mittels eines einzelnen UV-Laserimpulses ermöglichen.
Die vorliegende Erfindung stellt einen gütegeschalteten, diodengepumpten Festkörper-(DPSS)Laser bereit, der eine Oberwellenerzeugung durch nicht-lineare Kristalle verwendet, um grünes und/oder IR- und UV-Licht zu erzeugen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Art und die Geometrie der nicht-linearen Kristalle ausgewählt, um eine ausgezeichnete Strahlqualität zu erzeugen, die sich für eine anschließende Strahlformung und -fokussierung eignet, die erforderlich sind, um fokussierte Lichtfleckgrößen zu erzeugen, die zum Durchtrennen von IC-Sicherungen vorteilhaft sind. Die Temperaturen der nicht-linearen Kristalle können unter Verwendung von Temperatur-Rückkopplungsregelschleifen auch genau geregelt werden, um vorteilhafte Phasenabgleichsbedingungen aufrechtzuerhalten, um gleichmäßige Bearbeitungslaserimpulseigenschaften zu erzeugen. Außerdem kann die Strahlformqualität durch ein Abbildungsoptikmodul auch verbessert werden, welches in der Lage ist, ungewollte Strahlartefakte räumlich zu filtern.
Da viele Standardausrichtungsziele mit einem UV-Laserstrahl schwierig zu erkennen sind, kann in einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Bruchteil des grünen oder IR-Ausgangssignals für den separaten Zweck der Zielausrichtung verwendet werden. Der partielle grüne oder IR-Zielausrichtungsstrahl folgt einem separaten Strahlengang mit einem separaten Satz von optischen Elementen und wird auf den geeigneten Leistungspegel gedämpft. Ein Abbildungsoptikmodul für den partiellen grünen oder IR-Strahl optimiert seine Form für Ausrichtungsabtastungen. Der grüne oder IR-Ausrichtungsstrahl und der UV-Ausrichtungsstrahl treten durch Erfassungssystemmodule hindurch und werden durch einen Strahlkombinator, der beiden Strahlengängen gemeinsam ist, separat auf ein Kalibrierungsziel ausgerichtet und ihr jeweiliges resultierendes reflektiertes Licht wird erfaßt, um den Ausrichtungsstrahl mit dem UV-Verbindungsbearbeitungsstrahl zu kalibrieren. Der grüne oder IR-Ausrichtungsstrahl kann dann verwendet werden, um den Strahl (die Strahlen) auf einen gegebenen Chip auszurichten, und die gewünschten Verbindungen auf dem Chip können durch den UV-Verbindungsbearbeitungsstrahl ohne weitere Kalibrierung durchtrennt werden.
Diese Erfindung stellt die Fähigkeit bereit, fokussierte Lichtflecke mit hoher Qualität zu erzeugen, die kleiner sind als üblicherweise von IR-Verbindungsbearbeitungssystemen verwendet. Die Erfindung stellt auch eine verbesserte UV-Energiepegelstabilität von Impuls zu Impuls bereit, während sie eine Einrichtung zum Liefern von Impulsen mit hohen Wiederholungsfrequenzen bereitstellt, die für einen verbesserten Durchsatz erwünscht sind. Diese Erfindung stellt ferner eine Lösung für das Problem der Ausrichtung auf Ausrichtungsmarkierungen, die bei der UV-Wellenlänge einen geringen Kontrast aufweisen, unter Verwendung des grünen Strahls und/oder IR-Strahls, der von derselben Quelle erzeugt wird, als Ausrichtungsstrahl bereit.
Zusätzliche Aufgaben und Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von deren bevorzugten Ausführungsbeispielen ersichtlich, welche mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen vorgeht.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Diagramm eines Teils eines DRAM, welches die redundante Anordnung von und programmierbare Verbindungen in einer Leerzeile von universellen Schaltungszellen zeigt.
2A ist eine bruchstückhafte Querschnittsseitenansicht einer herkömmlichen, großen Halbleiterverbindungsstruktur, die einen Laserimpuls empfängt.
2B ist eine bruchstückhafte Draufsicht auf die Verbindungsstruktur und den Laserimpuls von 2A zusammen mit einer benachbarten Schaltungsstruktur.
2C ist eine bruchstückhafte Querschnittsseitenansicht der Verbindungsstruktur von 2B, nachdem die Verbindung durch den Laserimpuls entfernt ist.
3 ist ein schematisches Diagramm eines Ausführungsbeispiels eines Lasersystems der vorliegenden Erfindung mit einem oder mehreren Ausrichtungserfassungsmodulen.
4 ist eine vereinfachte, teilweise schematische Ansicht von Teilen des Lasersystems der vorliegenden Erfindung mit Details eines Ausführungsbeispiels eines Abbildungsoptikmoduls.
5 ist eine Tabelle, die Parameter für bevorzugte Arten von nicht-linearen Kristallen darstellt.
6 ist eine vereinfachte schematische Ansicht eines Erfassungsmoduls.
Ausführliche Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen
3 zeigt bestimmte Komponenten eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Lasersystems 48 der vorliegenden Erfindung und umfaßt ein sekundäres Zielausrichtungssystem 50. 4 zeigt bestimmte zusätzlich oder wahlfreie Komponenten des Lasersystems 48 zusammen mit bestimmten Komponenten eines Ausführungsbeispiels eines Abbildungsoptikmoduls 52 und mit dem sekundären Zielausrichtungssystem (STAS) 50, das wahlweise weggelassen wird. Der Bequemlichkeit halber sind in 3 auch die Strahlwege mit durchgezogenen Pfeilen dargestellt und die elektrischen oder Signalwege sind mit gestrichelten Pfeilen dargestellt. Obwohl der Zweckmäßigkeit halber die meisten der gestrichelten Pfeile in beide Richtungen zeigend dargestellt sind, werden Fachleute erkennen, daß viele dieser Signalwege als offene Schleifen implementiert werden können.
Mit Bezug auf 3 und 4 umfaßt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Lasersystems 48 der vorliegenden Erfindung einen Laser 54, der im allgemeinen vorzugsweise eine Wellenlängekomponente liefert, die kürzer ist als 575 nm, wie z. B. innerhalb eines Wellenlängenbereichs von etwa 510–575 nm, die nachstehend der Bequemlichkeit halber als grün bezeichnet werden kann. Eine längere Wellenlängenkomponente innerhalb des IR-Bereichs, die vorzugsweise kürzer ist als 1150 nm und bevorzugter innerhalb des Bereichs von 1020–1150 nm liegt, kann jedoch zusätzlich derart bereitgestellt werden, daß die längere Wellenlänge die erste Oberwelle ist und die kürzere (grüne) Wellenlänge die zweite Oberwelle ist. Der Laser 54 umfaßt vorzugsweise einen gütegeschalteten, diodengepumpten (DP) Festkörper-(SS)Laser, der vorzugsweise einen laseraktiven Festkörper umfaßt, wie z. B. Nd:YAG, Nd:YLF, Nd:YAP oder am bevorzugtesten Nd:YVO₄, der Infrarotlicht erzeugt, das anschließend über den nicht-linearen optischen Prozeß der Erzeugung der zweiten Oberwelle in grünes Licht umgewandelt wird. Solche Laser 54 können harmonisch erzeugte Laserimpulse oder ein Ausgangssignal 56 mit einer Wellenlängenkomponente wie z. B. etwa 532 nm (frequenzverdoppelt Nd:YVO₄) oder etwa 524 nm (frequenzverdoppelt Nd:YLF) mit hauptsächlich einem räumlichen Modenprofil TEM₀₀ bereitstellen. Eine Leistungsversorgung 58 stellt die elektrische Leistung, RF-Leistung und Steuersignale für den Laser 54 bereit und kann durch einen Systemsteuercomputer 60 gesteuert werden.
Obwohl Gauß verwendet wird, um das Strahlungsstärkeprofil des Laserausgangssignals 56 zu beschreiben, werden Fachleute erkennen, daß die meisten Laser 54 kein perfektes gaußartiges Ausgangssignal 56 mit einem Wert von M² = 1 emittieren. Der Bequemlichkeit halber wird hierin der Begriff gaußartig verwendet, um Profile einzuschließen, bei denen M² geringer als oder gleich etwa 1,5 ist, selbst wenn M²-Werte von weniger als 1,3 oder 1,2 bevorzugt sind. Fachleute werden erkennen, daß andere Wellenlängen von den anderen aufgelisteten laseraktiven Materialien erhältlich sind. Obwohl Laserresonatoranordnungen, die Oberwellenerzeugung und der Güteschaltbetrieb Fachleuten gut bekannt sind, werden hierin bestimmte Einzelheiten von bevorzugten Ausführungsbeispielen dargestellt.
Das Laserausgangssignal 56 kann wahlweise durch eine Vielzahl von gut bekannten Aufweitungs- und/oder Kollimationsoptiken geleitet werden und breitet sich entlang eines ersten Strahlengangs 62 aus. Wenn ein sekundäres Zielausrichtungssystem (STAS) 50 verwendet wird, trifft das Laserausgangssignal 56 auf einen Strahlteiler 64, der einen Hauptteil der Energie des Laserausgangssignals 56 durch ein UV-Ziel-Durchtrenn- und -Ausrichtungssystem (UV SAS) 66 entlang des ersten Strahlengangs 62 durchläßt und einen Bruchteil der Energie des Laserausgangssignals 56 durch ein STAS 50 entlang eines zweiten Strahlengangs 68 umlenkt.
Der Hauptteil des Laserausgangssignals 56, der entlang des ersten Strahlengangs 62 läuft, wird durch eine Kollimations- oder Kopplungsoptik 70a in einen nicht-linearen Kristall 72 optisch eingekoppelt, um die erste(n) Wellenlängenkom ponente(n) durch den Prozeß der Oberwellenumwandlung in UV-Licht umzuwandeln. Wenn das Laserausgangssignal 56 beispielsweise im allgemeinen nur grünes Licht wie z. B. Licht mit zweiter Oberwelle mit einer Wellenlängenkomponente bei etwa 532 nm enthält, dann liefert der nicht-lineare Kristall 72 ein hinsichtlich der Wellenlänge umgewandeltes Ausgangssignal 74 wie z. B. Licht mit vierter Oberwelle mit einer Wellenlängenkomponente bei etwa 266 nm (frequenzvervierfacht Nd:YVO₄) Fachleute werden erkennen, daß der Prozeß der Umwandlung in die vierte Oberwelle nicht auf den IR-Gehalt im Laserausgangssignal 56 angewiesen ist. Fachleute werden auch erkennen, daß zur Umwandlung in die dritte Oberwelle sowohl grünes als auch IR-Licht durch den Laser 54 bereitgestellt wird und durch den Strahlteiler 64 geleitet wird, so daß der nicht-lineare Kristall 72 ein hinsichtlich der Wellenlänge umgewandeltes Ausgangssignal 74 mit einer Wellenlängenkomponente bei etwa 355 nm (frequenzverdreifacht Nd:YVO₄) liefert. Fachleute werden erkennen, daß viele weitere Wellenlängen für das Ausgangssignal 74 in Abhängigkeit von der (den) ursprünglichen Wellenlänge(n), die vom Laser 54 ausgebreitet werden, und von der Anzahl von nicht-linearen Kristallen 72 möglich sind. Fachleute werden auch erkennen, daß in Ausführungsbeispielen, in denen die bevorzugten Laser 54 eine Oberwellenumwandlung verwenden, der nicht-lineare Kristall 72 der ”zweite” nicht-lineare Kristall ist und vorzugsweise eine Umwandlung in die vierte oder dritte Oberwelle erzeugt, wie vorstehend beschrieben. Fachleute werden ferner erkennen, daß ein zusätzlicher nicht-linearer Kristall verwendet werden kann, um Licht mit der Wellenlänge der ersten und vierten Oberwelle in eine Wellenlänge der fünften Oberwelle wie z. B. 213 nm (frequenzverfünffacht Nd:YVO₄) umzuwandeln.
Vorzugsweise werden die Geometrie und die Art von zumindest dem zweiten nicht-linearen Kristall 72 gewählt, um eine ausgezeichnete Strahlqualität zu erzeugen, die sich für die anschließende Strahlformung und -fokussierung eignet, die zum Erzeugen von fokussierten Lichtfleckgrößen erforderlich sind, die zum Durchtrennen von IC-Sicherungen oder -Verbindungen 22 vorteilhaft sind. Die Geometrie und Art dieses zweiten nicht-linearen Kristalls 72 werden gleichzeitig ausgewählt, um eine angemessene Energie pro Impulsausgangssignal bereitzustellen, die sich für das Durchtrennen von IC-Sicherungen eignet. Insbesondere wird die Länge des nicht-linearen Kristalls 72, der entlang des Strahlengangs angeordnet ist, gewählt, um die Wirkungen der Kombination des Eintrittswinkels und der Doppelbrechungsabwanderung, die eine Verringerung der Strahlqualität mit zunehmender Kristallänge verursachen können, und der Impulsenergieausgabe, die typischerweise mit zunehmender Kristallänge zunimmt, auszugleichen. Die Länge des nicht-linearen Kristalls 72, der entlang des ersten Strahlengangs 62 angeordnet ist, ist größer als oder gleich etwa 1 mm und geringer als etwa 20 mm. Vorzugsweise ist die Länge des nicht-linearen Kristalls 72, der entlang des ersten Strahlengangs 62 angeordnet ist, größer als oder gleich etwa 3 mm und geringer als oder gleich etwa 12 mm. Bevorzugter ist die Länge des nicht-linearen Kristalls 72, der entlang des ersten Strahlengangs 62 angeordnet ist, größer als oder gleich etwa 4 mm und geringer als oder gleich etwa 8 mm. Am bevorzugtesten ist die Länge des nicht-linearen Kristalls 72, der entlang des ersten Strahlengangs 62 angeordnet ist, größer als oder gleich etwa 6 mm und geringer als oder gleich etwa 8 mm. Herkömmliche nicht-lineare CLBO-Kristalle weisen beispielsweise eine Länge von 12–15 mm entlang der Ausbreitungsachse auf, um das Ausmaß der Laserlichtumwandlung zu maximieren. Das Positionieren einer kürzeren Länge des nicht-linearen Kristalls 72, wie z. B. weniger als etwa 7 mm, entlang des ersten Strahlengangs 62 ist für Anwendungen der Erzeugung der vierten und fünften Oberwelle besonders erwünscht. Ferner werden Fachleute erkennen, daß, obwohl die Länge des nicht-linearen Kristalls 72, der entlang des ersten Strahlengangs 62 angeordnet ist, vorzugsweise kollinear oder parallel zur Hauptachse des nicht-linearen Kristalls 72 ist, der nicht-lineare Kristall 72 derart angeordnet werden kann, daß seine Oberflächen oder Achsen weder parallel noch senkrecht zum ersten Strahlengang 62 sind, der durch den nicht-linearen Kristall 72 läuft. Obwohl ein herkömmlich großer nicht-linearer Kristall für Anwendungen mit dritter Oberwelle verwendet werden kann, kann ein solcher Kristall auch für Anwendungen mit vierter oder fünfter Oberwelle verwendet werden, wobei der erste Strahlengang 62 nur durch eine kurze Länge, weniger als etwa 7–10 mm, des Kristalls hindurchgeht.
In Abhängigkeit von der Art des verwendeten nicht-linearen Kristalls 72 kann die Geometrie des nicht-linearen Kristalls 72 auch derart ausgewählt werden, daß die Abmessungen quer zur Richtung der Strahlausbreitung so gewählt werden, daß sie großzügiger sind als typischerweise auf der Basis von Erwägungen für freie Öffnungen streng erforderlich, wie es routinemäßig von Fachleuten praktiziert wird. Diese Quergeometriebetrachtung sieht eine potentielle hygroskopische Verringerung der freien Öffnung vor und hält dadurch einen ausreichenden Bereich der gesamten freien Öffnung während der Nutzlebensdauer des nicht-linearen Kristalls 72 aufrecht. Die anderen Seiten, d. h. Höhe und Breite, des nicht-linearen Kristalls 72 sind typischerweise 3–5 mm, können jedoch größer sein, und der gesamte nicht-lineare Kristall 72 ist typischerweise quadratisch oder rechteckig, kann jedoch ebenso in anderen Formen ausgebildet sein.
Der nicht-lineare Kristall 72 wird vorzugsweise aus β-BaB₂O₄ (Bariumborat oder BBO), LiB₃O₅ (Lithiumborat oder LBO), oder CsLiB₆O₁₀ (CLBO) hergestellt. BBO, LBO und CLBO sind alle zum Umwandeln des Laserausgangssignals 56 in das nahe UV (Erzeugung der dritten Oberwelle) bevorzugt, wobei LBO am bevorzugtesten ist. BBO und CLBO sind beide zum Umwandeln des Laserausgangssignals 56 in die vierte UV-Oberwelle oder für die Erzeugung der fünften Oberwelle bevorzugt, wobei CLBO am bevorzugtesten ist. LBO ist für die Erzeugung der zweiten Oberwelle bevorzugt, aber viele andere nicht-lineare Kristalle sind Fachleuten bekannt und könnten verwendet werden. Fachleute werden erkennen, daß verschiedene Oberwellen verschiedene Schnitte von nicht-linearen Kristallen 72 bezüglich ihrer kristallographischen Achsen und verschiedene wellenlängenabhängige Beschichtungen verwenden können. 5 ist eine Tabelle, die Parameter, einschließlich der Längen, für bevorzugte Arten von nicht-linearen Kristallen darstellt. In 5 stellt THG die Erzeugung der dritten Oberwelle dar; FHG stellt die Erzeugung der vierten Oberwelle dar; FiHG stellt die Erzeugung der fünften Oberwelle dar; PM stellt den Phasenabgleichswinkel dar und kann sich auf den Kristallschnitt beziehen; und d_eff(pm/V) ist eine Gütezahl, die den Wirkungsgrad darstellt, mit dem ein nicht-linearer Kristall in der Lage ist, Grundwellenlängenlicht in ein Lichtausgangssignal mit höherer Oberwelle umzuwandeln.
In einem speziellen Ausführungsbeispiel wird ein nicht-linearer BBO- oder CLBO-Kristall 72 verwendet, um das Laserausgangssignal 56 mit 532 nm in ein hinsicht lich der Wellenlänge umgewandeltes Ausgangssignal 74 mit Laserlicht mit etwa 266 nm durch den Prozeß der Umwandlung in die vierte Oberwelle umzuwandeln. Ein nicht-linearer BBO-Kristall 72 stellt einen ausgezeichneten Umwandlungswirkungsgrad bereit, behält eine gute Strahlqualität sowohl in der vertikalen als auch der horizontalen Ausrichtungsachse bei, weist eine sehr gute UV-Beschädigungsschwelle auf und ist nicht so hygroskopisch wie einige andere übliche nicht-lineare Kristalle. BBO weist auch eine sehr gute Durchlässigkeit bei 266 nm auf. CLBO ist jedoch bevorzugt, selbst wenn er hygroskopischer ist als BBO, da CLBO einen besseren Eintrittswinkel und einen kleineren Abwanderungswinkel bietet als BBO.
Die Temperaturen der nicht-linearen Kristalle 72 werden genau reguliert, vorzugsweise unter Verwendung von Temperatur-Rückkopplungsregelschleifen, um vorteilhafte Phasenabgleichsbedingungen beizubehalten, um gleichmäßige Bearbeitungslaserimpulseigenschaften bei den entsprechenden Wellenlängen zu erzeugen. Insbesondere ist die Laserausgangssignalausrichtung gegen Änderungen der Temperatur der nicht-linearen Kristalle 72 empfindlich, so daß sowohl die Strahlposition, -qualität, -form als auch Ausgangsleistung durch kleine Temperaturänderungen in den nicht-linearen Kristallen 72 signifikant beeinflußt werden können. Ein Modul, das einen nicht-linearen Kristall 72 enthält, kann seine Leistung zur Temperaturregelung von der Leistungsversorgung 58 empfangen. Die gewünschte Temperatur kann direkt oder indirekt vom Systemsteuercomputer 60 oder von einem Unterprozessor vorgegeben und/oder geregelt werden. Die Temperaturregelung verbessert sowohl die Ausrichtung als auch die Zielbearbeitung und hilft auch, die zusätzliche Beschädigung an Nicht-Ziel-Bereichen zu minimieren.
Das hinsichtlich der Wellenlänge umgewandelte Ausgangssignal 74 wird dann durch ein wellenlängenselektives Filter 76 geleitet, um irgendein nicht-umgewandeltes Ausgangssignal, das aus dem nicht-linearen Kristall 72 emittiert wird, vor dem weiteren Durchlaß in Richtung der nachfolgenden Komponenten des UV SAS 66 und schließlich des Werkstücks 12 zu sperren. Obwohl das Filter 76 für Anwendungen weggelassen werden könnte, bei denen ein kleiner Grad eines nicht-umgewandelten Ausgangssignals eine geringe Bedeutung für stromabwärts liegende Komponenten oder die Verbindungsdurchtrennleistung bezüglich spezieller Materialien aufweisen kann, wird das Filter 76 vorzugsweise verwendet, um grünes und/oder IR-Licht vor einer Wechselwirkung mit den Verbindungsstrukturen 36 und vor einer Störung des Betriebs des UV-Erfassungsmoduls 100a zu sperren. Wenn das Filter 76 weggelassen wird, können stromabwärts liegende Spiegel beschichtet werden, um vorzugsweise UV-Licht zu reflektieren und das grüne und/oder IR-Licht durchzulassen oder zu übertragen.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das hinsichtlich der Wellenlänge umgewandelte Ausgangssignal 74 dann durch einen Satz einer Korrekturoptik 78 durchgelassen, die einen im wesentlichen runden Strahl zu einem akustisch-optischen Modulator (AOM) 80a liefert. In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel, das in 3 dargestellt ist, wird das Laserausgangssignal 56 nicht durch einen separaten AOM moduliert und der AOM 80a ist ein Ultraviolett-AOM, der der Korrekturoptik 76 folgt, um ein stabileres, hinsichtlich der Wellenlänge umgewandeltes Ausgangssignal 74 vom nicht-linearen Kristall 72 vorzusehen. Der AOM 80a wird verwendet, um nur die gewünschten Laserimpulse des hinsichtlich der Wellenlänge umgewandelten Ausgangssignals 74 zur Arbeitsoberfläche durchzulassen und die Energie von gewünschten einzelnen Impulsen auf einen gewünschten Impulsenergiewert entweder zur IC-Sicherungs-Durchtrennung oder für Ausrichtungsabtastungen zu dämpfen. Der AOM 80a ist in der Lage, zwischen einem Zustand hoher Dämpfung, um eine Laserausgangsleistung bereitzustellen, die zur Zielausrichtung geeignet ist, und einem Zustand niedriger Dämpfung, der zur Verbindungsbearbeitung geeignet ist, zu schalten. Der AOM 80a ist auch in der Lage, den Durchlaß des hinsichtlich der Wellenlänge umgewandelten Ausgangssignals 80a, insbesondere in einem automatischen Verbindungsbearbeitungs-Impulsmodus, vollständig zu sperren. Der AOM 80a ist ferner ausgewählt, um gewünschte Laserimpulse durchzulassen, ohne die Qualität des durchgelassenen Strahls nachteilig zu beeinflussen. UV-Klassen-AOMs 80a, die für diese Anwendung geeignet sind, sind kommerziell erhältlich. Der AOM 80a kann ein elektrooptischer Modulator (wie z. B. eine Pockels-Zelle) anstelle eines akustisch-optischen Modulators sein. Alternativ könnte ein Polarisationsrotationselement wie z. B. ein Halbwellenplättchen oder eine Flüssigkristallzelle, gefolgt von einem Polarisator, verwendet werden. AOMs 80a, ihre Ersatzmittel und ihre Verwendungen sind Fachleuten auf dem Laserfachgebiet gut bekannt.
Trotz des im wesentlichen runden Profils des hinsichtlich der Wellenlänge umgewandelten Ausgangssignals 74 in dieser Stufe kann ein restlicher Astigmatismus oder elliptische oder andere Formeigenschaften vorliegen, die für einen IC-Sicherungs-Durchtrennprozeß unerwünscht sind. Eine verbesserte Strahlformqualität kann mit einem wahlweisen Abbildungsoptikmodul 52a (allgemein 52) erreicht werden, durch welches ungewollte Strahlartefakte räumlich gefiltert werden. Der Zweckmäßigkeit halber wird das in 4 gezeigte Abbildungsoptikmodul 52 in 3 im UV SAS 66 mit 52a bezeichnet und wird im STAS 50 mit 52b bezeichnet.
Das Abbildungsoptikmodul 52 umfaßt vorzugsweise ein optisches Element 90, eine Linse 92 und eine Blendenmaske 94, die an oder nahe der Strahleinschnürung angeordnet wird, die durch das optische Element 90 erzeugt wird, um irgendwelche unerwünschten Nebenkeulen und Umfangsteile des Strahls zu sperren. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das optische Element 90 eine Fokussierlinse und die Linse 92 ist eine Kollimationslinse, um zur Anordnung des Lasersystems 48 Flexibilität hinzuzufügen. Die Veränderung der Größe der Blende kann die Kantenschärfe des Lichtfleckprofils steuern, um ein kleineres Intensitätsprofil mit schärferer Kante zu erzeugen, das die Ausrichtungsgenauigkeit verbessern sollte. Außerdem kann mit dieser Anordnung die Form der Blende genau kreisförmig sein oder kann auch in rechteckig, elliptisch oder andere nicht-kreisförmige Formen geändert werden, die parallel oder senkrecht zur Verbindungslänge 30 ausgerichtet werden können. Die Blende der Maske 94 kann an ihrer Lichtaustrittsseite wahlweise nach außen ausgestellt sein.
Im Abbildungsoptikmodul 52a kann die Maske 94 ein UV-Reflexions- oder UV-Absorptionsmaterial umfassen, besteht jedoch vorzugsweise aus einem dielektrischen Material wie z. B. UV-Klassen-Quarzglas oder Saphir, beschichtet mit einer mehrlagigen stark UV-reflektierenden Beschichtung oder einer anderen UV- beständigen Beschichtung. Fachleute werden erkennen, daß die Blendenmaske 94 ohne optische Elemente 90 und 92 verwendet werden kann.
In einem alternativen bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt das optische Element 90 eine oder mehrere Strahlformungskomponenten, die Laserimpulse mit einem groben gaußartigen Strahlungsstärkeprofil in geformte (und fokussierte) Impulse umwandeln, die ein fast gleichmäßiges ”Hut”-Profil oder insbesondere ein Super-Gauß-Strahlungsstärkeprofil aufweisen, in der Nähe zu einer Blendenmaske 94 stromabwärts vom optischen Element 90. Solche Strahlformungskomponenten können eine asphärische Optik oder Beugungsoptik umfassen. In diesem Ausführungsbeispiel umfaßt die Linse 92 eine Abbildungsoptik, die zur Steuerung der Strahlgröße und -divergenz nützlich ist. Fachleute werden erkennen, daß eine einzelne Abbildungslinsenkomponente oder mehrere Linsenkomponenten verwendet werden könnten. Fachleute werden auch erkennen, daß das geformte Laserausgangssignal ohne Verwendung einer Blendenmaske 94 verwendet werden kann.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfassen die Strahlformungskomponenten ein optisches Beugungselement (DOE), das eine komplexe Strahlformung mit hoher Effizienz und Genauigkeit durchführen kann. Die Strahlformungskomponenten transformieren nicht nur das gaußartige Strahlungsstärkeprofil in ein fast gleichmäßiges Strahlungsstärkeprofil, sondern sie fokussieren auch das geformte Ausgangssignal in eine bestimmbare oder festgelegte Lichtfleckgröße. Obwohl ein DOE mit einzelnem Element bevorzugt ist, werden Fachleute erkennen, daß das DOE mehrere separate Elemente wie z. B. die Phasenplatte und Transformationselemente, die im US-Pat. Nr. 5 864 430 von Dickey et al. offenbart sind, welches auch Verfahren zum Entwerfen von DOEs für den Zweck der Strahlformung offenbart, umfassen kann. Die vorstehend erörterten Formungs- und Abbildungsverfahren sind im einzelnen in der Internationalen Veröffentlichung Nr. WO 00/73013 , veröffentlicht am 7. Dezember 2000, beschrieben. Die relevanten Teile der Offenbarung der entsprechenden US-Patentschrift Nr. 6 433 301 von Dunsky et al., eingereicht am 26. Mai 2000, werden durch den Hinweis hierin aufgenommen.
Im allgemeinen könnte irgendeines der bevorzugten Ausführungsbeispiele für die Verbindungstrennung verwendet werden. Obwohl einige der Ausführungsbeispiele wesentliche Kostenvorteile bieten, könnte das Strahlungsstärkeprofil mit ebener Oberseite für das hinsichtlich der Wellenlänge umgewandelte Ausgangssignal 74, das durch Formen und Abbilden erreichbar ist, für die Verhinderung einer Substratbeschädigung in der Mitte des Lichtflecks für bestimmte Vielfalten einer Verbindungsstruktur 36 nützlich sein, insbesondere wenn die Passivierungsschicht 46, die unter der Verbindung 22 liegt, besonders dünn und für eine UV-Beschädigung empfindlich ist. Das abgebildete geformte Ausgangssignal kann eine gleichmäßigere Mulde erzeugen, da die gleichmäßige Form des hinsichtlich der Wellenlänge umgewandelten Ausgangssignals theoretisch die Möglichkeit einer Erzeugung eines heißen Flecks in der Mitte beseitigt. Die Abbildungsformung kann folglich die Ausbildung von Mulden mit einem sehr ebenen und gleichmäßigen Boden zusätzlich zu sehr genau geformten Geometrien und gekräuselten Kanten erleichtern.
Überdies kann ein hoher Bruchteil der Strahlenergie ohne einen großen Unterschied im Fluß zwischen der Mitte und den Kanten des abgebildeten Lichtflecks zum Werkstück 12 geliefert werden. Außerdem kann das Strahlungsstärkeprofil mit ebener Oberseite erwünscht sein, um die Energie pro Impuls, der sich durch die Blendenmaske 94 ausbreitet, zu maximieren und folglich die durch die Größengrenze der Blende beschnittene oder verschwendete Energie zu minimieren. Diese Methode kann für UV-Anwendungen, bei denen die Leistung des hinsichtlich der Wellenlänge umgewandelten Ausgangssignals 74 niedrig ist, von besonderem Nutzen sein.
Fachleute werden auch erkennen, daß die hierin beschriebenen Verfahren auch eine verbesserte Reproduzierbarkeit und Ausrichtungsgenauigkeit ermöglichen. Da die Abmessungen und Positionen der bearbeiteten Mulden genau vorhergesagt werden können, wie z. B. in der Mitte der Verbindungen 22, und veranlaßt werden kann, daß sie ein schmäleres Profil aufweisen als herkömmliche Verbindungstrennmulden, können diese Verfahren zum Steigern der Schaltungsdichte der elektronischen Werkstücke 12 nützlich sein.
Unter erneuter Bezugnahme auf 3 läuft das hinsichtlich der Wellenlänge umgewandelte Ausgangssignal 74 vorzugsweise durch ein variables Strahlaufweitungselement (VBE) 96, um einem Benutzer zu ermöglichen, die Lichtfleckgröße des Strahls zu steuern. Das VBE 96 ist stromabwärts vom AOM 80a und vorzugsweise stromabwärts vom Abbildungsoptikmodul 52a, wenn es verwendet wird, angeordnet. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das VBE 96 motorisiert und ermöglicht, daß einzelne Linsenelemente durch den Systemsteuercomputer 60 betätigt werden, um sie in programmierte Positionen zu bewegen, wobei somit die Computersteuerung der fokussierten (geformten) Lichtfleckgröße auf der Arbeitsoberfläche ermöglicht wird. In einer bevorzugten Anordnung kann ein Paar von drehbaren Glasplatten, um kleine Verschiebungseinstellungen am Strahl vorzunehmen, zusätzlich verwendet werden. Die drehbaren Platten werden vorzugsweise zwischen dem VBE 96 und dem Erfassungsmodul 100a angeordnet, können jedoch alternativ zwischen dem Erfassungsmodul 100a und dem Strahlkombinator 120 angeordnet werden. Die Ausrichtungseinstellungen für diese Platten können manuell durchgeführt werden oder ihre Positionen können vom Systemsteuercomputer 60 ferngesteuert werden.
Beim Fortlauf durch das UV SAS 66 wird das hinsichtlich der Wellenlänge umgewandelte Ausgangssignal 74 vorzugsweise durch ein UV-Erfassungsmodul 100a gerichtet. 6 ist eine vereinfachte schematische Ansicht eines bevorzugten Erfassungsmoduls 100 (allgemein für die Erfassungsmodule 100a und 100b). Der Zweckmäßigkeit halber ist das in 6 gezeigte Erfassungsmodul 100 in 3 im UV SAS 66 mit 100a und im STAS 50 mit 100b bezeichnet.
Das Erfassungsmodul 100 umfaßt vorzugsweise einen Strahlteiler 102, der einen Bruchteil des einfallenden, hinsichtlich der Wellenlänge umgewandelten Ausgangssignals 74 abspaltet, so daß es abgetastet werden kann. Dieser einfallende Strahl kann nach Wunsch wieder aufgespalten werden, so daß verschiedene Arten von Sensoren 104 ihn abtasten können. Vorzugsweise umfaßt das Erfassungsmodul 100 einen Sensor 104, der zum Messen des einfallenden Strahls während eines Ausrichtungsvorgangs verwendet wird. Insbesondere umfaßt das Erfassungsmodul 100a vorzugsweise auch einen Sensor 104(a), der die Impulsausgangssignal-Eigenschaften, die für einen Trennvorgang wichtig sind, charakterisieren kann. Drehspiegel werden verwendet, um den einfallenden Strahl nach Bedarf durch Dämpfungsglieder 106 und Fokussierlinsen 108 auf die Sensoren 104 zu richten. Der Strahlteiler 102 leitet vorzugsweise den Hauptteil des hinsichtlich der Wellenlänge umgewandelten Ausgangssignals 74 entlang des Strahlweges 110a, der in 4 gezeigt ist und allgemein als Strahlweg 110 in 3 dargestellt ist.
Der Strahlteiler 102 des Erfassungsmoduls 100 wird auch vorzugsweise verwendet, um Licht, das von der Arbeitsoberfläche reflektiert wird, auf einen Reflexionssensor 114 zu richten. Das reflektierte Licht wird in 6 der Bequemlichkeit halber als Strahlweg 110b bezeichnet und wird allgemein durch den Strahlweg 110 in 3 dargestellt. Der Reflexionssensor 114 mißt den reflektierten Strahl während eines Ausrichtungsvorgangs. Drehspiegel werden verwendet, um den einfallenden Strahl nach Bedarf durch Dämpfungsglieder 116 und Fokussierlinsen 118 auf die Sensoren 114 zu richten. Die Sensorelektronik für die Sensoren 104 und 114 steht vorzugsweise mit dem Systemsteuercomputer 60 in Verbindung.
Der Hauptteil des hinsichtlich der Wellenlänge umgewandelten Ausgangssignals 74 wird dann vorzugsweise durch einen Strahlkombinator 120 gerichtet, wenn das STAS 50 verwendet wird. Der Strahlkombinator 120 verwendet vorzugsweise einen dichroitischen Spiegel und richtet das hinsichtlich der Wellenlänge umgewandelte Ausgangssignal 74 durch die Objektivlinse 122 in Richtung einer gewünschten Laserzielposition 124 auf dem Werkstück 12. Fachleute werden erkennen, daß andere Implementierungen des Strahlkombinators 120 möglich sind. Die Objektivlinse 122 kann auch als ”zweite Abbildungs-”, Fokussier-, Schneid- oder Abtastlinse bezeichnet werden. Eine Vielfalt von Positionierungssystemen, die das Werkstück 12 und/oder die Objektivlinse und/oder den Strahl 142 bewegen, sind Fachleuten bekannt und könnten verwendet werden. Ein Positionierungssystem Modell 9800, das von Electro Scientific Industries, Inc., in Portland, Oregon, hergestellt wird, kann modifiziert werden, um ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung zu implementieren.
Vorzugsweise steuert das Lasersteuersystem 60 die Bewegung der Komponenten eines Strahlpositionierungssystems 130 und synchronisiert vorzugsweise das Zünden des Lasers 54 mit der Bewegung der Komponenten des Strahlpositionierungssystems 130, wie z. B. im US-Pat. Nr. 6 172 325 ('325-Patent) von Baird et al. beschrieben, welches Laserbearbeitungs-Leistungsausgangsstabilisierungsverfahren beschreibt, die eine Bearbeitungspositionsrückkopplung verwenden und die Spitzenenergiepegelstabilität von Impuls zu Impuls verbessern, während eine Einrichtung zum Liefern von Impulsen mit hohen Wiederholungsfrequenzen bereitgestellt wird.
Während eines Verbindungsbearbeitungsvorgangs arbeitet ein gütegeschalteter Festkörperlaser 54 in Zusammenarbeit mit einem Impulsbearbeitungssteuersystem, das einen automatischen Impulsmodus und einen Impuls-auf-Position-Modus verwendet, um die Laserenergie von Impuls zu Impuls, die zu Zielstellen auf einem Werkstück 12 geliefert wird, welches durch das Strahlpositionierungssystem 130 bewegt wird, zu stabilisieren. Im automatischen Impulsmodus werden Laserimpulse mit einer fast maximalen PRF emittiert, aber die Impulse werden vom Erreichen des Werkstücks 12 durch den AOM 80a oder einen zusätzlichen AOM innerhalb des Lasers 54 oder entlang des ersten Strahlengangs 62 gesperrt. In dem Impuls-auf-Position-Modus emittiert der Laser 54 jedesmal einen Impuls, wenn das Positionierungssystem 130 eine Werkstückstelle durch Koordinaten bewegt, die mit einer befohlenen Laserstrahlkoordinate zusammenfallen. Das Bearbeitungssteuersystem bewegt das Positionierungssystem 130 mit einer fast konstanten Geschwindigkeit, die ein Auslösen des Lasers 54 mit etwa der maximalen PRF als Reaktion darauf, daß das Werkstück 12 durch einen regelmäßig beabstandeten Satz von befohlenen Laserstrahlkoordinaten hindurchgeht, bewirkt. Das Impulsbearbeitungssteuersystem setzt das AOM 80a in einen Durchlaßzustand, sobald eine zu bearbeitende Stelle befohlen wird, und setzt das AOM 80a in einen Sperrzustand, sobald eine nicht zu bearbeitende Stelle befohlen wird. Die Energiepegelstabilität des Lasersystems 48 von Impuls zu Impuls hängt direkt von der Energiepegelstabilität des Lasers 54 von Impuls zu Impuls ab. Um diese Anforderung zu erfüllen, wird die Periode zwischen den Impulsen zwischen emit tierten Laserimpulsen im wesentlichen gleich gemacht, wodurch sein Energiepegel von Impuls zu Impuls mit der fast maximalen PRF stabilisiert wird. Diese Energiepegelstabilität von Impuls zu Impuls verringert thermische und Strahlungseffekte, die ansonsten durch Lasereinschaltdauerschwankungen, die aus dem Zünden eines IR-Lasers mit veränderlichen Perioden zwischen den Impulsen entstehen, verursacht werden würden. Solche thermischen und Strahlungseffekte können Änderungen der Brechungsindizes von nicht-linearen Kristallen 72 umfassen, wodurch die Phasenabgleichsbedingungen für die Oberwellenerzeugung modifiziert werden, was große Änderungen der Oberwellenausgangsenergie verursacht. Solche thermischen und Strahlungseffekte können auch verursachen, daß die Energie pro Impuls des Lasers 54 variiert, was dann verursacht, daß das Ausgangssignal des Lasersystems 48 schwankt.
Für die Verbindungsbearbeitung ist das Lasersystem 48 in der Lage, ein Lasersystem-Ausgangssignal 140 mit bevorzugten Parametern von Verbindungsbearbeitungsfenstern zu erzeugen, welche programmierbare Werte der Energie pro Impuls in einem Bereich von etwa 0,01 μJ bis etwa 10 μJ; Lichtfleckgrößendurchmesser oder räumliche Hauptachsen von etwa 0,3 μm bis etwa 10 μm, und vorzugsweise von etwa 0,5–5,0 μm und am meisten bevorzugt weniger als 2 μm; und eine Impulswiederholungsfrequenz (PRF) von mehr als etwa 1 kHz, vorzugsweise mehr als etwa 20 kHz oder sogar nicht weniger als oder höher als 100 kHz; eine Ultraviolettwellenlänge vorzugsweise zwischen etwa 180–390 nm; und zeitliche Impulsbreiten, die kürzer sind als etwa 100 ns, und vorzugsweise etwa 4–20 ns oder kürzer, umfassen können. Die bevorzugten Verbindungsbearbeitungsparameter des Lasersystem-Ausgangssignals 140 werden in einem Versuch ausgewählt, eine Beschädigung am darunterliegenden Substrat 42 oder an den umgebenden Strukturen 36 zu umgehen.
Wenn das UV SAS 66 zur Zielausrichtung verwendet wird, wird das AOM 80a zum Dämpfen des hinsichtlich der Wellenlänge umgewandelten Ausgangssignals 74 verwendet, um ein Lasersystemausgangssignal 140 mit bevorzugten Parametern zu erzeugen, die Lichtfleckgrößen- und Impulsbreitenparameter ähnlich den zur Verbindungstrennung verwendeten umfassen können. Die gedämpften Impulse des hinsichtlich der Wellenlänge umgewandelten Ausgangssignals 74 werden vorzugsweise mit einer PRF von etwa 20–100 kHz erzeugt und weisen eine Ausgangsleistung von etwa 0,01 mW bis etwa 1 mW auf. Typischerweise weisen die gedämpften Impulse weniger als 5% der Energie der Verbindungstrennimpulse für eine gegebene Zielausrichtungsstruktur auf, aber zahlreiche Faktoren, einschließlich des Reflexionsvermögen und anderer Eigenschaften der Materialien in diesen Strukturen oder Verbindungsstrukturen 36, legen das beste Prozeßfenster für Trennimpulse und für Ausrichtungsimpulse für das spezielle Ziel fest.
Unter erneuter Bezugnahme auf 3, auf das Laserausgangssignal 56, den Strahlteiler 64 und den zweiten Strahlengang 68, wenn ein STAS 50 verwendet wird, läuft der umgelenkte Teil des Laserausgangssignals 56 mit niedrigerer Strahlungsstärke, das Laserausgangssignal 56b, entlang des zweiten Strahlengangs 68 und tritt vorzugsweise durch eine Aufweitungs- und/oder Kollimationsoptik 70b. Das Laserausgangssignal 56b enthält vorzugsweise grünes oder IR-Licht mit einem optischen Profil, das vorzugsweise für den Zweck der Zielausrichtung optimiert ist.
Das Laserausgangssignal 56b wird dann vorzugsweise durch ein Dämpfungsglied 80b gerichtet, das zum Steuern der Leistung des Laserausgangssignals 56b verwendet wird, welches für Ausrichtungsabtastungen verwendet wird. Das Dämpfungsglied 80b wird vorzugsweise auch verwendet, um das Laserausgangssignal 56b vor dem Durchlaß zu einem Ziel während UV-Ausrichtungsabtastungen oder einer UV-Verbindungsbearbeitung zu stoppen. Das Dämpfungsglied 80b kann dieselbe oder eine andere Art Vorrichtung, die für den AOM 80a verwendet wird, sein, ist jedoch vorzugsweise zur Verwendung mit grünem und/oder IR-Laserlicht ausgelegt. Dämpfungsglieder 80b, die für diese Anwendung bei diesen Wellenlängen geeignet sind, sind auch kommerziell erhältlich. Das Dämpfungsglied 80b kann alternativ ein beliebiges der vielen Arten von Laserblenden sein, die Fachleuten bekannt sind.
Das Laserausgangssignal 56b kann wahlweise durch ein Abbildungsoptikmodul 52b geleitet werden, um die Genauigkeit bei dem Ausrichtungsprozeß zu optimie ren. Das Abbildungsoptikmodul 52b kann dieselben oder andere Komponenten als das Abbildungsoptikmodul 52a umfassen, ist jedoch vorzugsweise zur Verwendung mit grünem und/oder IR-Laserlicht ausgelegt. Das Abbildungsoptikmodul 52b kann beispielsweise kein Strahlformungselement umfassen, während das Abbildungsoptikmodul 52a eines umfaßt. Außerdem kann es erwünscht sein, eine Blende mit einer anderen Form und/oder Größe in der Blendenmaske 94 im Modul 52b als jener der Blendenmaske 94 im Modul 52a zu haben. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt das Lasersystem 48 sowohl ein Abbildungsoptikmodul 52a als auch ein Abbildungsoptikmodul 52b und beide Abbildungsoptikmodule umfassen eine Fokussierlinse und eine Blendenmaske 94.
Das Laserausgangssignal 56b wird dann in Richtung eines sekundären Erfassungsmoduls 100b gerichtet, das zum Erfassungsmodul 100a ähnlich ist, aber das sekundäre Erfassungsmodul 100b ist zur Verwendung mit grünem und/oder IR-Laserlicht ausgelegt. Das Erfassungsmodul 100b umfaßt vorzugsweise einen Strahlteiler 102, der einen Bruchteil des einfallenden Laserausgangssignals 56b abspaltet, so daß es abgetastet werden kann. Dieser einfallende Strahl kann nach Wunsch wieder aufgespalten werden, so daß verschiedene Arten von Sensoren 104 ihn abtasten können. Vorzugsweise umfaßt das Erfassungsmodul 100 einen Sensor 104, der zum Messen des einfallenden Strahls während eines Ausrichtungsvorgangs verwendet wird. Drehspiegel werden verwendet, um den einfallenden Strahl nach Bedarf durch Dämpfungsglieder 106 und Fokussierlinsen 108 auf die Sensoren 104 zu richten. Der Strahlteiler 102 leitet vorzugsweise einen Teil des Laserausgangssignals 56b entlang des Strahlweges 112a, der in 6 dargestellt und allgemein als Strahlweg 112 in 3 dargestellt ist.
Der Strahlteiler 102 des Erfassungsmoduls 100b wird auch vorzugsweise verwendet, um Licht, das von der Arbeitsoberfläche reflektiert wird, auf einen Reflexionssensor 114 zu richten. Das reflektierte Licht wird der Zweckmäßigkeit halber in 6 als Strahlweg 112b bezeichnet und wird in 3 allgemein durch den Strahlweg 112 dargestellt. Der Reflexionssensor 114 mißt den reflektierten Strahl während eines Ausrichtungsvorgangs. Drehspiegel werden verwendet, um den einfallenden Strahl nach Bedarf durch Dämpfungsglieder 116 und Fokussierlinsen 118 auf die Sensoren 114 zu richten. Die Sensorelektronik für die Sensoren 104 und 114 steht vorzugsweise mit dem Systemsteuercomputer 60 in Verbindung.
Der restliche Teil des Laserausgangssignals 56b wird vorzugsweise vom Strahlteiler 102 durch den Strahlkombinator 120 und dann durch die Objektivlinse 122 in Richtung der gewünschten Laserzielposition 124 auf dem Werkstück 12 gerichtet. Das Laserausgangssignal 56b liefert vorzugsweise etwa 0,01 mW bis etwa 10 mW bei etwa 20–100 kHz. Wenn das STAS 50 einen grünen Ausrichtungsstrahl verwendet, ist die Laserlichtfleckgröße vorzugsweise etwa 0,8 μm bis etwa 5 μm. Wenn das STAS 50 einen IR-Ausrichtungsstrahl verwendet, ist die Laserlichtfleckgröße vorzugsweise etwa 1,5 μm bis etwa 5 μm.
Wenn das STAS 50 verwendet wird, richtet der Strahlkombinator 120 das hinsichtlich der Wellenlänge umgewandelte Ausgangssignal 74 und das Laserausgangssignal 56b so, daß sie demselben Strahlweg 142 durch die Objektivlinse 122 folgen. Beide Strahlen können unter Verwendung von Drehspiegeln auf die Objektivlinse 122 ausgerichtet werden. Die Objektivlinse 122 ist in Lage, das hinsichtlich der Wellenlänge umgewandelte Ausgangssignal 74 auf einen Lichtfleckgrößendurchmesser von vorzugsweise weniger als etwa 2 μm und bevorzugter weniger als etwa 1,0 μm zu fokussieren. Wenn zwischen dem fokussierten, hinsichtlich der Wellenlänge umgewandelten Ausgangssignal 74 und dem fokussierten Laserausgangssignal 56b eine Verschiebung besteht, wird diese Verschiebung durch Abtasten eines Ziels, das bei beiden Wellenlängen einen guten Reflexionskontrast besitzt, durch Kalibrieren beseitigt. Ein bevorzugtes Ausrichtungsziel, das sich zur Abtastung mit beiden Wellenlängen eignet, kann Chrom auf einem Quarzgitter enthalten. Ein solcher Kalibrierungsversatz kann dann vom Systemsteuercomputer 60 verwendet werden, um den fokussierten Lichtfleck des hinsichtlich der Wellenlänge umgewandelten Ausgangssignals genau auf zu durchtrennende IC-Verbindungen 22 zu zielen.
In einem Ausführungsbeispiel umfaßt das Laserausgangssignal 56 große Mengen von sowohl grünem (zweite Oberwelle) als auch IR-(erste Oberwelle)Laserlicht; das hinsichtlich der Wellenlänge umgewandelte Ausgangssignal 74 umfaßt hauptsächlich UV-(dritte, vierte oder fünfte Oberwelle)Laserlicht, vorzugsweise Licht mit der dritten Oberwelle; und das Laserausgangssignal 56b umfaßt grünes oder IR-Licht für die sekundäre Zielausrichtung. In diesem Ausführungsbeispiel kann ein zusätzliches wellenlängenselektives Filter entlang des zweiten Strahlengangs eingeführt werden, um entweder die grüne oder die IR-Wellenlänge nach Wunsch auszuschließen.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt das Laserausgangssignal 56 hauptsächlich grünes (zweite Oberwelle) Laserlicht; das hinsichtlich der Wellenlänge umgewandelte Ausgangssignal 74 umfaßt hauptsächlich UV-(vierte Oberwelle)Laserlicht; und das Laserausgangssignal 56b umfaßt hauptsächlich grünes Laserlicht für die sekundäre Zielausrichtung. Da grünes Licht hinsichtlich der Wellenlänge näher am hinsichtlich der Wellenlänge umgewandelten Ausgangssignal 74 liegt als IR-Licht, ist das grüne Licht derzeit für die sekundäre Zielausrichtung bevorzugt, da die Objektivlinse 122 vorzugsweise für das hinsichtlich der Wellenlänge umgewandelte Ausgangssignal 74 gegenüber dem Laserausgangssignal 56b korrigiert ist. Die Verwendung des STAS 50 stellt eine Lösung für das Problem der Ausrichtung auf Ausrichtungsmarkierungen, die bei der UV-Wellenlänge beispielsweise einen geringen Kontrast aufweisen, bereit.
Ein Wafer oder Werkstück 12 wird typischerweise durch ein Wafertransportsystem und ein Sichtsystem vorher ausgerichtet, so daß der Wafer auf einer Plattform derart angeordnet und orientiert wird, daß eine Struktur der Waferkante relativ zu einem bekannten Koordinatensystem positioniert wird. Der Wafer wird auch grob positioniert, so daß der zu bearbeitende Chip (oder eine Chipgruppe) unter der Objektivlinse 122 liegt. Wenn der geeignete Chip einmal angeordnet ist, kann die zusätzliche Verbindungszielgenauigkeit durch Durchführen eines zusätzlichen Ausrichtungsschritts unter Verwendung von Merkmalen des Lasersystems 48 durchgeführt werden.
Ein übliches Verfahren besteht darin, einen gedämpften Prozeßlaserstrahl zu verwenden, um Bezugsausrichtungsmarkierungen oder -strukturen, die sich in den Ecken jedes Chips befinden, abzutasten. Das Abtasten dieser Markierungen lehrt dem Positionierungssystem 130 die Stelle (X-, Y- & Z-Koordinaten) des Lasersystemausgangssignals 140 bezüglich der Ausrichtungsmarkierungen. Die Abtastungen werden vorzugsweise mit dem Laser 54 mit einer Wiederholungsfrequenz von mehr als 20 kHz durchgeführt und die Abtastung von jedem Ausrichtungsziel wird typischerweise für etwa 0,01–10 Millisekunden durchgeführt. Alternativ können die Abtastungen im Dauerstrichbetrieb durchgeführt werden, wobei der Laser 54 ausreichend Ausgangsleistung aufweist. Wenn dem Strahlpositionierungssystem 130 einmal die genaue Stelle des Strahls bezüglich eines gegebenen Chips gelehrt wurde, kann das Positionierungssystem 130 den Wafer und/oder die Objektivlinse 122 und/oder den Strahl 142 sehr genau bewegen, um die gewünschten Verbindungen 22 innerhalb des gegebenen Chips ohne weitere Zielausrichtungsprozeduren zu bearbeiten. Ein Lasersystem 48 kann diesen Vorgang ohne STAS 50 durchführen, wenn die Ausrichtungsziele mit UV-Licht leicht identifiziert werden.
Die Verwendung der Wellenlänge des Laserausgangssignals 56b (sekundärer Strahl) des STAS 50 für die sekundäre Strahlausrichtung ist für Anwendungen besonders vorteilhaft, bei denen die Ausrichtungsziele mit UV-Licht des hinsichtlich der Wellenlänge umgewandelten Ausgangssignals 74 (primärer Strahl) nicht leicht unterscheidbar sind. Um die Verwendung des STAS 50 zu erleichtern, wird ein Kalibrierungsschritt vom primären zum sekundären Strahl vorzugsweise verwendet, um die Ausrichtung zwischen dem hinsichtlich der Wellenlänge umgewandelten Ausgangssignal 74 und dem Laserausgangssignal 56b entlang des Strahlengangs (der Strahlengänge) 142 zu kalibrieren. Ein Kalibrierungsziel wie z. B. ein Kalibrierungsgitter mit Chrom auf Quarz, das sowohl durch den primären als auch den sekundären Laserstrahl abgetastet werden kann, wird auf der Waferplattform angeordnet. Fortlaufende Abtastungen des primären und des sekundären Laserstrahls werden über jedem gewünschten Kalibrierungsziel durchgeführt, so daß dem Strahlpositionierungssystem 130 die relativen Stellen jedes Strahls gelehrt werden. Alternativ werden alle gewünschten Kalibrierungsziele zuerst durch einen Strahl abgetastet und dann werden sie alle durch den anderen Strahl abgetastet. Irgendein Positionsversatz zwischen dem primären und dem sekundären Laserstrahl ist dann bekannt und Strahlpositionierungsbefehle kön nen kalibriert werden. Das Kalibrierungsziel kann dann von der Waferplattform entfernt werden.
Ein Wafer kann dann unter Verwendung des sekundären Strahls für den Laserstrahl-Abtastausrichtungsschritt bezüglich jedes Chips verwendet werden. Wenn das Strahlpositionierungssystem 130 den Wafer und/oder die Objektivlinse 122 und/oder den Strahl 142 von der Ausrichtungsmarkierung zu der zu trennenden Verbindung 22 und/oder den zu trennenden Verbindungen 22 bewegt, wird der Versatz zwischen dem primären und dem sekundären Strahl berücksichtigt, so daß der primäre Strahl auf die Verbindung 22 auftrifft.

Claims

Lasersystem zum Bearbeiten von Verbindungen eines IC-Bauelements mit: einer Laserquelle (54) zum Erzeugen von grünem Laserlicht mit einer Wellenlänge innerhalb eines Wellenlängenbereichs von etwa 510–575 nm zur Ausbreitung entlang eines ersten Strahlengangs (62); einem nicht-linearen Kristall (72), der entlang des ersten Strahlengangs (62) derart angeordnet ist, daß der nicht-lineare Kristall (72) einen Teil des grünen Laserlichts in UV-Licht umwandelt; einem Strahlmodulator (80a), der entlang des ersten Strahlengangs (62) angeordnet ist und in der Lage ist, zwischen einem Zustand hoher Dämpfung, um eine niedrige Lasersystem-Ausgangsleistung bereitzustellen, die zur Ausrichtung auf ein Ziel (12) geeignet ist, und einem Zustand niedriger Dämpfung, um eine hohe Lasersystem-Ausgangsleistung bereitzustellen, die zur Verbindungsbearbeitung geeignet ist, zu schalten; und einem UV-Licht-Erfassungsmodul (100a), das entlang des ersten Strahlengangs (62) und stromabwärts vom Strahlmodulator (80a) angeordnet ist, wobei das UV-Erfassungsmodul (100a) zur Erfassung von UV-Licht, das vom Ziel (12) reflektiert wird, ausgelegt ist.
Lasersystem nach Anspruch 1, welches ferner folgendes umfaßt: einen Strahlteiler (64), der entlang des ersten Strahlengangs (62) angeordnet ist, um das grüne Laserlicht zu empfangen; einen zweiten Strahlengang (68) zur Ausbreitung eines Teils des grünen Laserlichts, das vom Strahlteiler (64) empfangen wird; ein Erfassungsmodul (100b) für grünes Licht, das entlang des zweiten Strahlengangs (68) und stromabwärts vom Strahlteiler (64) angeordnet ist, wobei das Erfassungsmodul (100b) für grünes Licht zum Erfassen von grünem Licht, das von einem Ziel (12) reflektiert wird, ausgelegt ist; und einen Strahlkombinator (120), der zum Empfangen von UV-Laserlicht vom ersten Strahlengang (62) und von grünem Laserlicht vom zweiten Strahlengang (68) und zum Durchlassen von sowohl grünem als auch UV-Laserlicht in Richtung des Ziels (12) angeordnet ist.
Lasersystem nach Anspruch 1, wobei die Laserquelle (54) auch IR-Laserlicht mit erster Oberwelle erzeugt und das grüne Licht die zweite Oberwelle umfaßt, so daß der nicht-lineare Kristall (72) Teile des grünen Laserlichts und des IR-Laserlichts in UV-Laserlicht mit dritter Oberwelle umwandelt, und das UV-Erfassungsmodul (100a) zum Erfassen von UV-Licht mit dritter Oberwelle, das vom Ziel (12) reflektiert wird, ausgelegt ist.
Lasersystem nach Anspruch 3, wobei die Laserquelle (54) auch IR-Laserlicht erzeugt, und welches ferner folgendes umfaßt: einen Strahlteiler (64), der entlang des ersten Strahlengangs (62) angeordnet ist, um das IR-Laserlicht zu empfangen; einen zweiten Strahlengang (68) zur Ausbreitung eines Teils des IR-Laserlichts, das vom Strahlteiler (64) empfangen wird; ein IR-Licht-Erfassungsmodul (100b), das entlang des zweiten Strahlengangs (68) und stromabwärts vom Strahlteiler (64) angeordnet ist, wo bei das IR-Licht-Erfassungsmodul (100b) zum Erfassen von IR-Licht, das von einem Ziel (12) reflektiert wird, ausgelegt ist; und einen Strahlkombinator (120), der zum Empfangen von UV-Laserlicht vom ersten Strahlengang (62) und von IR-Laserlicht vom zweiten Strahlengang (68) und zum Durchlassen von sowohl IR- als auch UV-Laserlicht in Richtung des Ziels (12) angeordnet ist.
Lasersystem nach Anspruch 1, wobei die Laserquelle (54) auch IR-Laserlicht erzeugt, und welches ferner folgendes umfaßt: einen Strahlteiler (64), der entlang des ersten Strahlengangs (62) angeordnet ist, um das IR-Laserlicht zu empfangen; einen zweiten Strahlengang (68) zur Ausbreitung eines Teils des IR-Laserlichts, das vom Strahlteiler (64) empfangen wird; ein IR-Licht-Erfassungsmodul (100b), das entlang des zweiten Strahlengangs (68) und stromabwärts vom Strahlteiler (64) angeordnet ist, wobei das IR-Licht-Erfassungsmodul (100b) zum Erfassen von IR-Licht, das von einem Ziel (12) reflektiert wird, ausgelegt ist; und einen Strahlkombinator (120), der zum Empfangen von UV-Laserlicht vom ersten Strahlengang (62) und von IR-Laserlicht vom zweiten Strahlengang (68) und zum Durchlassen von sowohl IR- als auch UV-Laserlicht in Richtung des Ziels (12) angeordnet ist.
Lasersystem nach Anspruch 1, wobei die Laserquelle (54) auch IR-Laserlicht mit erster Oberwelle erzeugt und das grüne Licht die zweite Oberwelle umfaßt, so daß der nicht-lineare Kristall (72) Teile des grünen Laserlichts in UV-Laserlicht mit vierter Oberwelle umwandelt, und das UV-Erfassungsmodul (100a) zum Erfassen von UV-Licht mit vierter Oberwelle, das vom Ziel (12) reflektiert wird, ausgelegt ist.
Lasersystem nach Anspruch 1, welches ferner folgendes umfaßt: ein optisches Fokussierungselement (90), das entlang des ersten Strahlengangs (62) zwischen dem Strahlmodulator (80a) und dem UV-Erfassungsmodul (100a) angeordnet ist, zum Fokussieren des UV-Laserlichts; und eine Blendenmaske (94), die entlang des ersten Strahlengangs (62) zwischen dem optischen Fokussierungselement (90) und dem UV-Erfassungsmodul (100a) angeordnet ist, zum Beschneiden eines Umfangsteils des UV-Laserlichts.
Lasersystem nach Anspruch 1, welches ferner folgendes umfaßt: ein optisches Beugungselement (90), das entlang des ersten Strahlengangs (62) zwischen dem Strahlmodulator (80a) und dem UV-Erfassungsmodul (100a) angeordnet ist, zum Formen des UV-Lichts; und eine Blendenmaske (94), die entlang des ersten Strahlengangs (62) zwischen dem optischen Beugungselement (90) und dem UV-Erfassungsmodul (100a) angeordnet ist, zum Beschneiden eines Umfangsteils des UV-Lichts.
Lasersystem nach Anspruch 2, welches ferner folgendes umfaßt: ein optisches Fokussierungselement (52b), das entlang des zweiten Strahlengangs (68) zwischen dem Strahlmodulator (80b) und dem grünen Erfassungsmodul (100b) angeordnet ist, zum Fokussieren des grünen Laserlichts; und eine Blendenmaske (94), die entlang des zweiten Strahlengangs (68) zwischen dem optischen Fokussierungselement (52b) und dem grünen Erfassungsmodul (100b) angeordnet ist, zum Beschneiden eines Umfangsteils des grünen Laserlichts.
Lasersystem nach Anspruch 5, welches ferner folgendes umfaßt: ein optisches Fokussierungselement (52b), das entlang des zweiten Strahlengangs (68) zwischen dem Strahlmodulator (80b) und dem IR-Erfassungsmodul (100b) angeordnet ist, zum Fokussieren des IR-Laserlichts; und eine Blendenmaske (94), die entlang des zweiten Strahlengangs (68) zwischen dem optischen Fokussierungselement (52b) und dem IR-Erfassungsmodul (100b) angeordnet ist, zum Beschneiden eines Umfangsteils des IR-Laserlichts.
Lasersystem nach Anspruch 1, wobei der erste Strahlengang (62) durch mehr als oder gleich etwa 1 mm und weniger als etwa 20 mm des nicht-linearen Kristalls (72) hindurchgeht.
Lasersystem nach einem der Ansprüche 1, 6, 7, 8 oder 9, wobei der erste Strahlengang (62) durch mehr als oder gleich etwa 3 mm und weniger als oder gleich etwa 12 mm des nicht-linearen Kristalls (72) hindurchgeht.
Lasersystem nach Anspruch 1, wobei der erste Strahlengang (62) durch weniger als etwa 7 mm des nicht-linearen Kristalls (72) hindurchgeht.
Lasersystem nach einem der Ansprüche 1, 3, 7, 8, 11, 12 oder 13, wobei der nicht-lineare Kristall (72) BBO, LBO oder CLBO umfaßt.
Lasersystem nach Anspruch 5, wobei der nicht-lineare Kristall (72) LBO umfaßt.
Lasersystem nach Anspruch 6, wobei der nicht-lineare Kristall (72) CLBO umfaßt.
Lasersystem nach Anspruch 1, welches ferner folgendes umfaßt: ein wellenlängenselektives Filter (76), das entlang des ersten Strahlengangs (62) zwischen dem nicht-linearen Kristall (72) und dem UV-Erfassungsmodul (100a) angeordnet ist, um grünes Licht von der Ausbreitung stromabwärts vom Filter (76) zu sperren.
Lasersystem nach einem der Ansprüche 7, 8 oder 9, wobei die Blendenmaske (94) eine nicht-kreisförmige Öffnung aufweist.
Lasersystem nach einem der Ansprüche 1, 2, 6, 7, 8 oder 12, wobei der Strahlmodulator (80a; 80b) auch in der Lage ist, in einen Zustand voller Dämpfung zu schalten, um den Durchlaß des Lasersystem-Ausgangssignals in einem automatischen Impulsmodus zu sperren.
Verfahren zum Bearbeiten von Verbindungen eines IC-Bauelements mit: Erzeugen von grünem Laserlicht mit einer Wellenlänge innerhalb eines Wellenlängenbereichs von etwa 510–575 nm zur Ausbreitung entlang eines ersten Strahlengangs (62); Verwenden eines nicht-linearen Kristalls (72), der entlang des ersten Strahlengangs (62) angeordnet ist, um grünes Laserlicht, das entlang des ersten Strahlengangs (62) läuft, in UV-Laserlicht umzuwandeln; Veranlassen, daß ein Strahlmodulator (80a) dem UV-Laserlicht einen Zustand hoher Dämpfung verleiht, um ein Laserausgangssignal mit niedriger Leistung bereitzustellen; Richten des Laserausgangssignals mit niedriger Leistung auf ein Ziel (12); Erfassen von UV-Licht, das vom Ziel (12) reflektiert wird; Ausrichten des UV-Laserlichts auf das Ziel (12); Veranlassen, daß der Strahlmodulator (80a) dem UV-Laserlicht einen Zustand niedriger Dämpfung verleiht, um ein Laserausgangssignal mit hoher Leistung bereitzustellen; und Richten eines Impulses des Laserausgangssignals mit hoher Leistung auf das Ziel, um es zu durchtrennen.
Verfahren nach Anspruch 20, welches ferner folgendes umfaßt: Ändern einer Eigenschaft des UV-Laserlichts durch Leiten desselben durch eine Blendenmaske (94), die entlang des ersten Strahlengangs (62) und stromabwärts vom Strahlmodulator (80a) angeordnet ist, zum Beschneiden eines Umfangsteils des UV-Laserlichts.
Verfahren nach Anspruch 21, welches ferner folgendes umfaßt: Ändern einer Eigenschaft des UV-Laserlichts durch Leiten desselben durch ein Strahlformungselement (96), das entlang des ersten Strahlengangs (62) und stromabwärts vom Strahlmodulator (80a) angeordnet ist, zum Formen des UV-Laserlichts.
Verfahren nach Anspruch 22, welches ferner folgendes umfaßt: Ändern einer Eigenschaft des UV-Laserlichts durch Leiten desselben durch ein optisches Beugungselement (90), das entlang des ersten Strahlengangs (62) zwischen dem Strahlmodulator (80a) und der Blendenmaske (94) angeordnet ist, zum Formen des UV-Laserlichts.
Verfahren nach Anspruch 20, welches ferner folgendes umfaßt: Ändern einer Eigenschaft des UV-Laserlichts durch Leiten desselben durch ein Strahlformungselement (96), das entlang des ersten Strahlengangs (62) und stromabwärts vom Strahlmodulator (80a) angeordnet ist, zum Formen des UV-Laserlichts.
Verfahren nach Anspruch 24, welches ferner folgendes umfaßt: Ändern einer Eigenschaft des UV-Laserlichts durch Leiten desselben durch ein optisches Beugungselement (90), das entlang des ersten Strahlengangs (62) zwischen dem Strahlmodulator (80a) und der Blendenmaske (94) angeordnet ist, zum Formen des UV-Laserlichts.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20, 21 oder 22, wobei die Länge des nicht-linearen Kristalls (72), der entlang des ersten Strahlengangs (62) angeordnet ist, größer als oder gleich etwa 3 mm und geringer als oder gleich etwa 12 mm ist.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei die Länge des nicht-linearen Kristalls (72), der entlang des ersten Strahlengangs (62) angeordnet ist, größer als oder gleich etwa 4 mm und geringer als oder gleich etwa 8 mm ist.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei das UV-Laserlicht eine vierte oder fünfte Oberwellenlänge umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, wobei das UV-Laserlicht eine vierte oder fünfte Oberwellenlänge umfaßt.
Verfahren zum Ausrichten eines Laserbearbeitungsstrahls auf eine Verbindung eines IC-Bauelements mit: Erzeugen von zumindest Laserlicht mit einer ersten Wellenlänge, das eine erste Wellenlänge innerhalb eines grünen oder IR-Wellenlängenbereichs aufweist, zur Ausbreitung entlang eines ersten Strahlengangs (62); Aufspalten des Laserlichts mit der ersten Wellenlänge in einen Hauptteil und einen geringeren Teil, so daß sich der Hauptteil des Laserlichts mit der ersten Wellenlänge entlang des ersten Strahlengangs (62) ausbreitet und so daß sich der geringere Teil des Laserlichts mit der ersten Wellenlänge entlang eines zweiten Strahlengangs (68) ausbreitet; Verwenden von einem oder mehreren nicht-linearen Kristallen (72), die entlang des ersten Strahlengangs (62) angeordnet sind, um das Laserlicht mit der ersten Wellenlänge, das entlang des ersten Strahlengangs (62) läuft, in UV-Laserlicht umzuwandeln; Veranlassen einer Strahlmodulation, um dem UV-Laserlicht einen Zustand hoher Dämpfung zu verleihen, um ein UV-Laserausgangssignal mit niedriger Leistung bereitzustellen; Richten des UV-Laserausgangssignals mit niedriger Leistung entlang des ersten Strahlengangs (62) und durch einen Strahlkombinator (120) auf ein Ziel (12); Erfassen von UV-Licht, das vom Ziel (12) reflektiert wird; Veranlassen einer Strahlmodulation, um dem UV-Laserlicht einen Zustand voller Dämpfung zu verleihen, um den Durchlaß des UV-Laserlichts zum Ziel (12) zu sperren; Richten des geringeren Teils des Laserlichts mit der ersten Wellenlänge entlang des zweiten Strahlengangs (68) und durch den Strahlkombinator (120) des ersten Strahlengangs (62) auf das Ziel (12); Erfassen des Lichts mit der ersten Wellenlänge, das vom Ziel (12) reflektiert wird; und Kalibrieren von relativen Positionen des UV-Laserausgangssignals mit niedriger Leistung und des geringeren Teils des Laserlichts mit der ersten Wellenlänge.
Verfahren nach Anspruch 30, welches ferner folgendes umfaßt: Leiten des geringeren Teils des Laserlichts mit der ersten Wellenlänge oder des UV-Laserausgangssignals mit niedriger Leistung durch ein Abbildungsoptikmodul (52b).
Verfahren nach Anspruch 31, wobei das Abbildungsoptikmodul (52b) ein optisches Element (90) und eine Blendenmaske (94) umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 32, wobei das optische Element (90) ein optischer Beugungselement umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei die Länge des nicht-linearen Kristalls (72), der entlang des ersten Strahlengangs (62) angeordnet ist, größer als oder gleich etwa 3 mm und geringer als oder gleich etwa 12 mm ist.
Verfahren nach Anspruch 34, wobei die Länge des nicht-linearen Kristalls der entlang des ersten Strahlengangs (62) angeordnet ist, größer als oder gleich etwa 4 mm und geringer als oder gleich etwa 8 mm ist.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei die Länge des nicht-linearen Kristalls (72), der entlang des ersten Strahlengangs (62) angeordnet ist, größer als oder gleich etwa 3 mm und geringer als oder gleich etwa 12 mm ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 35 oder 36, wobei das UV-Laserlicht eine vierte oder fünfte Oberwellenlänge umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 30, welches ferner folgendes umfaßt: Richten eines UV-Laserausgangssignals mit niedriger Leistung und/oder von Laserlicht mit der ersten Wellenlänge in Richtung einer Werkstückstruktur (12) oder eines Ausrichtungsziels; Erfassen von UV-Laserlicht und/oder Laserlicht mit der ersten Wellenlänge, das von der Werkstückstruktur (12) oder dem Ausrichtungsziel reflektiert wird; Ausrichten einer Ausgangsposition des UV-Laserlichts auf die Verbindung; Veranlassen einer Strahlmodulation, um dem UV-Laserlicht einen Zustand niedriger Dämpfung zu verleihen, um ein Laserausgangssignal mit hoher Leistung bereitzustellen; und Richten eines Impulses des Laserausgangssignals mit hoher Leistung in Richtung der Verbindung, um sie zu trennen.
Verfahren nach Anspruch 32, welches ferner folgendes umfaßt: Richten eines UV-Laserausgangssignals mit niedriger Leistung und/oder von Laserlicht mit der ersten Wellenlänge in Richtung einer Werkstückstruktur (12) oder eines Ausrichtungsziels; Erfassen von UV-Laserlicht und/oder Laserlicht mit der ersten Wellenlänge, das von der Werkstückstruktur (12) oder dem Ausrichtungsziel reflektiert wird; Ausrichten einer Ausgangsposition des UV-Laserlichts auf die Verbindung; Veranlassen einer Strahlmodulation, um dem UV-Laserlicht einen Zustand niedriger Dämpfung zu verleihen, um ein Laserausgangssignal mit hoher Leistung bereitzustellen; und Richten eines Impulses des Laserausgangssignals mit hoher Leistung in Richtung der Verbindung, um sie zu trennen.
Verfahren nach Anspruch 39, wobei ein einzelner Strahlmodulator (80a) Änderungen des Dämpfungszustands am UV-Laserlicht bewirkt.
Verfahren nach Anspruch 38, wobei ein einzelner Strahlmodulator (80a) Änderungen des Dämpfungszustands am UV-Laserlicht bewirkt.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei ein akustisch-optischer Modulator (AOM) (80a) Änderungen des Dämpfungszustands am UV-Laserlicht bewirkt.
Verfahren nach Anspruch 30, welches ferner folgendes umfaßt: Veranlassen einer Strahlmodulation, um dem geringeren Teil des Laserlichts mit der ersten Wellenlänge einen Zustand voller Dämpfung zu verleihen, um den Durchlaß des Laserlichts mit der ersten Wellenlänge in Richtung des Ziels in mindestens einem Fall zu sperren, wenn das UV-Laserausgangssignal mit niedriger Leistung auf eine Werkstückstruktur (12), das Ausrichtungsziel oder die Verbindung gerichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 30, welches ferner ein variables Dämpfungsglied (80b) verwendet, um Änderungen des Dämpfungszustands am geringeren Teil des Laserlichts mit der ersten Wellenlänge zu bewirken.
Verfahren nach Anspruch 38, welches ferner die Verwendung eines variablen Dämpfungsgliedes (80b) umfaßt, um Änderungen des Dämpfungszustands am geringeren Teil des Laserlichts mit der ersten Wellenlänge zu bewirken.
Verfahren nach Anspruch 38, welches ferner folgendes umfaßt: Ausrichten der Ausgangsposition des UV-Laserlichts auf eine zweite Verbindung; und Richten eines zweiten Impulses eines Laserausgangssignals mit hoher Leistung auf die zweite Verbindung, um sie zu trennen, bevor ein UV-Laserausgangssignal mit niedriger Leistung und/oder Laserlicht mit der ersten Wellenlänge auf eine zweite Werkstückstruktur oder ein zweites Ausrichtungsziel gerichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 36 oder 37 bis 46, wobei die erste Wellenlänge grünes Laserlicht mit der zweiten Oberwelle umfaßt und das UV-Laserlicht UV-Laserlicht mit der dritten Oberwelle umfaßt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 36 oder 37 bis 46, wobei die erste Wellenlänge IR-Laserlicht mit der ersten Oberwelle umfaßt und das UV-Laserlicht UV-Laserlicht mit der dritten Oberwelle umfaßt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 36 oder 37 bis 46, wobei die erste Wellenlänge IR-Laserlicht mit der ersten Oberwelle umfaßt und das UV-Laserlicht UV-Laserlicht mit der vierten Oberwelle umfaßt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 36 oder 37 bis 46, wobei die erste Wellenlänge grünes Laserlicht mit der zweiten Oberwelle umfasst und das UV-Laserlicht UV-Laserlicht mit der vierten Oberwelle umfaßt.