CN101743625A - 用于在扫描窗中使用横向分布的激光脉冲来处理半导体结构的***和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供使用一系列激光脉冲来处理半导体衬底上或半导体衬底内的结构的***和方法。在一个实施例中，偏转器经配置以在处理窗内选择性地将所述激光脉冲偏转。在所述半导体衬底上扫描所述处理窗，使得多个横向间隔的行的结构同时穿过所述处理窗。在扫描所述处理窗时，所述偏转器在所述处理窗内在所述横向间隔的行中选择性地将所述系列激光脉冲偏转。因此，可在单次扫描中处理多个行的结构。

Description

用于在扫描窗中使用横向分布的激光脉冲来处理半导体结构的***和方法

技术领域

本发明大体上涉及制造半导体集成电路。确切地说，本发明涉及使用激光束来处理半导体集成电路上或半导体集成电路内的结构。

背景技术

IC(集成电路)在制造期间通常会因各种原因而发生缺陷。由于此原因，IC装置通常被设计成包含冗余的电路元件，例如半导体存储器装置(例如，DRAM(动态随机存取存储器)、SRAM(静态随机存取存储器)或嵌入式存储器)中的备用行和列的存储器单元。所述装置还被设计成包含冗余电路元件的电触点之间的特定激光可切断的链(link)。所述链可被移除以例如使有缺陷的存储器单元断开，并用替换冗余单元来更换。也可移除链以用于识别、配置和电压调整。类似技术还用来切断链以便对例如栅极阵列或ASIC(专用集成电路)等逻辑产品进行编程或配置。在IC已被制造之后，对其电路元件进行测试以寻找缺陷，且可在数据库中记录缺陷的位置。基于激光的链处理***结合关于IC布局及其电路元件位置的位置信息可用来移除选定链以便使IC可用。

激光可切断的链通常约0.5到1微米(μm)厚、约0.5到1μm宽，且约8μm长。IC中的电路元件且因此所述元件之间的链通常以有规律的几何布置(例如有规律的行)来布置。在典型的链行中，邻近链之间的中心到中心间距约为2到3μm。这些尺寸是代表性的，且随着技术上的进步允许制造具有较小特征的工件和生产具有较大准确性和较小的聚焦激光束点的激光处理***而在下降。虽然最流行的链材料是单晶硅和类似成份，但更近些时候存储器制造商采用各种更导电的金属链材料，其可包含但不限于铝、铜、金镍、钛、钨、铂以及其它金属、金属合金、金属氮化物(例如氮化钛或氮化钽)、金属硅化物(例如硅化钨)或其它金属类材料。

常规的基于激光的半导体链处理***在每一链处聚焦具有约4到30毫微秒(ns)的脉冲宽度的单个激光输出脉冲。所述激光束入射在占据面积或点大小大到足以一次移除一个且仅一个链的IC上。当激光脉冲撞击位于硅衬底上方且在包含上覆钝化层(其通常为2000到10,000埃

厚)和下伏钝化层的钝化层堆叠的组成层之间的多晶硅或金属链时，硅衬底会吸收相对小比例量的红外(IR)辐射，且钝化层(二氧化硅或氮化硅)相对容易被IR辐射透过。20余年来IR和可见激光波长(例如，0.532μm、1.047μm、1.064μm、1.321μm和1.34μm)被用来移除电路链。

许多常规的半导体链处理***使用聚焦到小点上的单个激光脉冲来移除链。待移除的链排(bank)通常以笔直的行布置在晶片上，图1中展示了其中说明性的一行。所述行无需完全笔直，但通常其相当笔直。***在链行程120(其也称为运行中(OTF)行程)中处理链。在链行程期间，在级***跨聚焦的激光点110的位置经过链行时，对激光束施加脉冲。级通常一次沿单个轴移动，且并不在每一链位置停止。因此，链行程是在大体上长度的方向上(例如，如图所示，跨页面水平地)沿链行的一个回合处理。此外，链行程120的纵向方向无需恰好垂直于组成行的各个链的纵向方向，但通常是这样的情况。

在链行程120中的选定链上的撞击是激光束，该激光束的传播路径是沿一轴。在对激光施加脉冲以选择性地移除链的同时，轴与工件相交的位置沿链行程120连续前进。当晶片和光学组件具有使得脉冲能量撞击在链上的相对位置(例如，触发位置130)时，激光被触发而发射脉冲并切断链。有些链未被照射，且作为未经处理的链140而留下，而其它的链经照射而成为切断的链150。

图2说明通过在固定光学器件台210下方的XY平面中移动晶片240而调整点110的位置的典型链处理***。光学器件台210支撑激光器220、镜面225、聚焦透镜230和可能的其它光学硬件。通过将晶片240放置在由运动级260承载的卡盘250上而在XY平面中在下方移动晶片240。

图3描绘对晶片240的处理。常规的连续链烧断处理需要针对每一链行程而跨晶片240扫描XY运动级260一次。跨晶片240重复地往复扫描会产生完整的晶片处理。机器通常在处理Y轴链行程320(以虚线展示)之前往复扫描处理所有X轴链行程310(以实线展示)。此实例只是说明性的。其它链行程配置和处理模态是可能的。举例来说，可通过移动晶片或光学器件轨道来处理链。此外，可不用连续运动来处理链排和链行程。

例如对于包括DRAM的晶片240，存储器单元(未图示)可位于X轴链行程310与Y轴链行程320之间的区域322中。出于说明性目的，将晶片240的接近于X轴链行程310与Y轴链行程320的交叉点的部分放大以说明以组或链排布置的多个链324。一般来说，链排接近于裸片的中心，接近于解码器电路，且不在存储器单元的任何阵列的上方。链324覆盖整个晶片240的相对小的区域。

对于此实例，影响执行链行程所花费的时间且因此影响处理量的主要***参数是激光脉冲重复频率(PRF)和运动级参数，例如级加速度、带宽、稳定时间和所命令的级轨迹。所命令的级轨迹包含加速和减速区段、链排的恒定速度处理和在链行程中待处理的链之间的大间隙上的“间隙仿形”或加速。

过去若干年来对于***处理量的大多改进主要集中于增强级和激光器的参数。这些方面的改进将继续。然而，与这些参数相关联的实际限制使得这是一种实现大的处理量增进的困难的方式。级的加速度和速度的增加速度没有激光器PRF快。因此，可能难以最大程度上利用即将出现的高PRF激光器(例如，数百kHz或MHz范围内的PRF)。

增加峰值级加速度例如只提供有限的处理量改进。目前的运动级能够以1到2G的加速度用大于300mm(毫米)的完整场行程来移动晶片，同时维持大约100nm(纳米)的位置准确度。增加级加速度会引入额外的振动且产生热量，这两个方面均可能降低***准确度。显著增加级加速度和带宽而无损于位置准确度或增加***占用面积是一项富有挑战且成本较高的设计尝试，且所述努力的益处将只是有限的。

由于若干原因，增加激光器的PRF且因此增加链行程速度也是不合意的。首先，存在因增加PRF而导致的激光脉冲的不利的变化。对于给定的激光器腔，随着脉冲间周期减小，激光脉冲宽度增加。这可能会降低一些链结构上的处理效率。较高的激光器PRF还与较低的能量稳定性相关联，这也会降低处理效率。较高的激光器PRF还可导致较低的脉冲功率，但这在处理使用小的点大小的链时通常不成问题。

较高的激光器PRF在应用于具有大的链间距的半导体产品时也是不合意的。高PRF与大链间距的组合需要使用非常高的级速度来处理链。高的级速度需要更大的级加速度和减速度，且会降低利用行程中未经处理的链的间隙的可能性。这些影响会削弱由较高链行程速度得到的一些处理量改进。高级速度还在触发激光脉冲的产生时需要较严格的时序容限，以便维持准确度。如果这些速度超出一些***规格(例如最大级或位置反馈传感器速度)，则高的级速度下的处理可能也是不可能的。

已使用采用同时聚焦到晶片表面上的相应点中的多个激光脉冲来进行并行的链处理的半导体链处理***来实现对***处理量的改进。举例来说，聚焦在一个或一个以上链上的两个激光点可在处理两个链行时允许晶片的一个物理回合。所述***可提供改进的***处理量。然而，多射束***通常比单射束***更大、更复杂且更昂贵，因为提供了两个或两个以上射束路径。如果在多射束***中使用偏振光学器件来***和组合激光束，则因能量损失也难以同时产生两个以上点。此外，同时且在相同的一般位置处应用的多射束***的不同射束路径中的脉冲可能会彼此干扰，从而导致不期望的能量波动。

半导体晶片上的特征大小的不断缩小将使得用以处理这些晶片的链和链行程的数目增加，从而进一步增加晶片处理时间。然而，不太可能通过级加速度性能或激光器PRF的改进产生显著量的未来的***处理量改进。

发明内容

本文中揭示的实施例提供用于处理半导体衬底上的多个结构(例如激光可切断链)的***和方法。在一个实施例中，一种方法将一系列激光脉冲提供到第一偏转器，所述第一偏转器经配置以在处理窗内选择性地将激光脉冲偏转。所述方法还包含在半导体衬底上扫描处理窗，以便使得多个横向间隔的行的结构在扫描处理窗时同时穿过处理窗。所述方法还包含在处理窗内在横向间隔的行中选择性地将所述系列激光脉冲偏转。将第一激光脉冲偏转到横向间隔的行中的第一行，且将第二激光脉冲偏转到横向间隔的行中的第二行。在将第一激光脉冲偏转到第一行之后的100μs内将第二激光脉冲偏转到第二行。在一个实施例中，所述方法还包含将来自第一偏转器的偏转的激光脉冲提供到第二偏转器。第一偏转器经配置以在第一方向上将激光脉冲偏转，且第二偏转器经配置以在第二方向上将激光脉冲偏转。

在一个实施例中，一种用于处理半导体衬底上或半导体衬底内的结构的***包含：激光源，其经配置以产生一系列激光脉冲；和偏转器，其经配置以接收所述系列激光脉冲，并在处理窗内选择性地将所述系列脉冲偏转。所述***还包含运动级，其经配置以相对于所述半导体衬底来扫描所述处理窗。在扫描处理窗时，多个横向间隔的行的结构同时穿过所述处理窗。所述偏转器包含大约100μs或更少的切换时间。所述偏转器进一步经配置以在处理窗内在横向间隔的行中选择性地将所述系列激光脉冲偏转。

在一个实施例中，一种激光处理***包含：脉冲产生构件，其用于产生一系列激光脉冲；运动构件，其用于相对于工件在第一方向上移动处理窗；和偏转构件，其用于相对于所述工件在第二方向上选择性地将所述系列激光脉冲偏转。所述偏转构件经配置以在处理窗内将第一激光脉冲偏转到工件上的第一结构，且在处理窗内将第二激光脉冲偏转到工件上的第二结构。所述偏转构件还经配置以在将第一激光脉冲偏转到第一结构之后的100μs内将第二激光脉冲偏转到第二结构。

通过以下对优选实施例的详细描述将容易明白额外的方面和优点，所述详细描述是参看附图进行的。

附图说明

图1是说明用沿排的纵向方向扫描的激光点选择性地照射的现有技术的链行或排的示意图。

图2是现有技术链处理***的示意图。

图3是包含多个链行程的现有技术半导体晶片的示意图。

图4是说明根据一个实施例的对应于对链行程的处理的链行程速度曲线的示意图。

图5A到5F是说明根据特定实施例的激光处理***可传递串行化的脉冲序列以处理两个或两个以上横向间隔的链排的若干方式的示意图。

图6是根据一个实施例的包括声光偏转器(AOD)的激光处理***的示意图。

图7A和7B是根据特定实施例的AOD的示意图。

图8A和8B是根据特定实施例的撞击在AOD的表面上的激光束的示意图。

图9是根据一个实施例的用于使用优化的偏转器来处理以多个链排布置的激光可切断的链的过程的流程图。

图10是说明根据一个实施例的跨多个横向间隔的链排扫描的处理窗的示意图。

图11是说明根据一个实施例的跨沿X轴延伸的多个横向间隔的链排和沿Y轴延伸的多个链排扫描的处理窗的示意图。

图12A到12C是说明根据特定实施例的相对于相应重新定位曲线的一系列激光脉冲的时序图。

图13是根据一个实施例的包括两个偏转装置的激光处理***的示意图。

图14是根据一个实施例的包含远心角检测器的激光处理***的示意图。

图15是根据一个实施例的双射束路径激光处理***的示意图。

图16是根据另一实施例的双路径激光处理***的示意图。

图17是根据一个实施例的光纤激光处理***的示意图。

具体实施方式

参看以上列出的图，本段落描述特定实施例及其详细构造和操作。下文揭示的原理、方法和***一般应用于为了任何目的而使用激光辐射来处理半导体衬底上或半导体衬底内的任何结构。虽然在所述结构是IC(例如，存储器装置、逻辑装置、光学或光电子装置，包含LED和微波或RF装置)上或IC内的激光可切断链的上下文中描述以下实例和实施例，但可用相同或类似方式来处理除激光可切断链之外的其它结构。因此，本文中阐述的教示同样适用于对其它类型的结构的激光处理，所述结构例如是因激光辐射而变得导电的电结构、其它电结构、光学或电光结构和机械或机电结构(例如，MEMS(微机电结构)或MOEMS(微光机电结构))。

照射的目的可为切断、***、制作、加热、更改、扩散、退火或测量结构或其材料。举例来说，激光辐射可引起结构的材料的状态变化、导致掺杂剂的迁移或更改磁性属性——其中的任何一个均可用来连接、断开、调谐、修改或修复电路或其它结构。

所属领域的技术人员根据本揭示将明白，特定实施例能够实现优于已知现有技术的特定优点，其中包含以下一些或全部：(1)可能以乘法因子(例如，2倍、3倍或更多倍)增加处理量；(2)减少在制造设施中链处理设备所需的占用空间；(3)减少扫描对准目标与完成链处理之间逝去的时间；因此(a)允许半导体处理***的组件和结构的热漂移的较少时间，从而产生增强的***准确度；(b)实现较大的晶片处理场，这产生较长的链行程和额外的处理量改进；和(c)当检测到热移位或当自从其前次扫描以来逝去的时间变得过大时准许对对准目标的较低频率的重新扫描，因而通过减少准确的链处理所必需的操作数目来进一步增强处理量；和(4)允许一些目前***参数(例如XY级加速度和激光脉冲重复频率)的有益放松，同时仍以等效于或快于目前链处理***的速率来处理晶片。

作为后一种优点的实例，降低级加速度要求可减少释放到***环境中的热能量，从而减少在晶片处理期间发生的热移位。较低的加速度还会通过减少对***共振和振动的激发来改进准确度，从而产生较平滑、较平稳、较稳定的***操作。还可选择具有较低成本、优选的机械配置、较大的简单度且在可接受减小的加速度的情况下无需辅助冷却***的运动级。

作为另一实例，可使用具有较低PRF的激光源来进行处理。较低PRF的激光器可具有改进的脉冲属性，例如较快的上升时间、增强的脉冲稳定性、增加的峰值脉冲功率和较短的脉冲宽度。较低PRF的激光器还可具有较低成本，且可用产生较少热量的较小功率源操作。在阅读了本发明后，将明白各种实施例的这些和其它优点。

在本文中使用时，术语“在......上”不但意味着直接在......上，而是意味着在上面、在上方、在之上或用任何方式部分地或完全覆盖。同样，术语“大体上”是广泛化的术语，其意味着大约或大概，但并不暗示着较高程度的接近。

现在参看各图，图中相同附图标记指代相同元件。为了清晰起见，附图标记的第一个数字指示首次使用对应元件的图号。在以下描述中，为了透彻地理解本文中揭示的实施例而提供了各种具体细节。然而，所属领域的技术人员将认识到，可在没有所述具体细节中的一个或多个的情况下或用其它方法、组件或材料来实践实施例。此外，在一些情况下，未具体展示或描述众所周知的结构、材料或操作，以免混淆实施例的各方面。此外，在一个或一个以上实施例中，所描述的特征、结构或特性可用任何合适方式组合。

I.对链行程处理时间的分析

一般来说，链处理***中对激光脉冲的当前真实利用率相当低。举例来说，可在大约600秒内处理包含大约600,000个链的典型晶片。这代表1kHz的有效烧断速率。如果此实例晶片处理***使用具有70kHz脉冲重复频率(PRF)的激光源，则每七十个可能的激光脉冲中只有大约一个到达晶片的表面。

来自对修复典型DRAM晶片的测量展示执行链行程的时间占据了大部分晶片处理时间。总处理时间的大约80％可能花费在执行链行程上，且剩余的20％花费在执行额外开销任务上，例如移动晶片以将切割激光从一个链行程的末尾移位到下一链行程的开头、对准、聚焦和计算额外开销。因为链处理时间的主要组成通常花费在执行链行程上，所以可因减少花费在执行链行程上的时间而使晶片处理时间显著减少。

图4说明根据一个实施例的对应于对链行程420的处理的链行程速度曲线410。在本文中使用时，术语“速度曲线”意指在一段时间或一距离区间上随时间或距离而变的速度。链行程执行包含若干不同操作。在处理具有紧凑的间距间隔(例如，相同排中的邻近链之间的中心到中心的距离)的链排430时，激光束轴以几乎恒定的速度440相对于晶片前进。请注意，虽然图4展示恒定速度440对于链行程420中的每一链排430都相同的实例，但可能不同的链排430可具有不同的恒定速度，例如当在相同链行程中排与排之间的间距间隔不同时。

当链行程中的后续链之间存在大间隙450时，***加速以在较少时间内跨越间隙450，且接着在间隙末尾附近减速以再次达到额定速度。加速和减速产生链速度曲线410中的间隙曲线460。在链行程开头，***经历了从静止位置的初始加速470，之后是稳定周期480。在链行程末尾，***经历了回到零速度的减速490。因此，***在执行链行程期间执行的典型操作包含使级斜升到恒定速度、稳定、以恒定速度处理链、在任何大间隙上加速(间隙仿形)和在行程末尾斜降回零速度。图4说明这些操作对链行程轴上速度(在链行程扫描方向上)的影响。请注意，虽然将链行程420描绘为穿过共线链排的直线，但所述链排可不成直线。链行程420于是将也包含横向位置命令。

间隙仿形操作涉及加速、减速和在少于以恒定速度将需要的时间内稳定以在两个链之间行进。通过间隙仿形提供的增加的处理量取决于链之间的大间隙的量和间隔、级的加速能力、稳定时间和链行程速度。较大程度的时间节省会产生具有链行程中的许多大间隙和小链间距的产品。

一般来说，在链行程开头和末尾加速和减速所花费的时间大约为在链行程上花费的时间的1.5％。通过间隙仿形节省的时间大约是在恒定速度下穿过链行程将需要的时间的50％。这些数字对于不同类型的晶片广泛不同。在链之间具有很少的大间隙或不具有大间隙的工件可能从间隙仿形中得不到任何益处。另一方面，具有稀疏或随机链布局的产品可从间隙仿形中得到较大的益处。

II.用偏转的激光束处理多个链排

在一个实施例中，用偏转的激光束处理处理窗内的多个链排。由于激光器PRF比XY级的性能增加得快，所以无法获得与高PRF激光器并驾齐驱的加速度和速度。因此，根据一个实施例，将激光束在时间上抽取为多个有效射束。所述多个有效射束可共享射束路径中的相同光学器件。在另一实施例中，所述多个有效射束包含针对每一射束具有物理上分开的光学器件的射束路径。

射束偏转器经配置以执行时间抽取。所述射束偏转器可包含例如声光偏转器(AOD)、电光偏转器(EOD)、快速转向镜面(FSM)、可变形镜面、旋转多边形、激活的镜面、倾斜板或此项技术中已知的任何其它射束转向技术。下文更详细地描述一实例优化AOD实施例。然而，技术人员通过本文中的揭示将认识到，在其它实施例中可使用其它高速射束转向装置。举例来说，在一个实施例中，使用高速电光射束扫描仪，例如日本东京的日本电报电话公司(Nippon Telegraph and Telephone Corp.of Tokyo，Japan)生产的KTN(KTal-xNbxO3，钽铌酸钾(Potassium Tantalate Niobate))晶体。

在一个实施例中，除了激光束外或替代激光束可移动工件，以便实施聚焦的点与工件之间的相对运动。此实施例在本文中也可视为射束“偏转器”。

在多个链排中将激光束偏转可采用许多不同形式，其中将激光脉冲传递到具有不同横向(跨轴)间隔、不同轴上间隔、不同轴上和跨轴间隔或链间隔上无差别的链。举例来说，图5A到5F是说明根据特定实施例的激光处理***可传递有效地处理两个或两个以上横向间隔的链排的串行化的脉冲序列的若干方式的示意图。

在图5A中，使用偏转的激光束将激光点序列(A、B、C、D、E、F)传递到第一链排510和第二链排512中的多个链324。在此实例中，链排510、512横向间隔，大体上平行，且偏移(例如，第一链排510中的链324不与第二链排512中的链324直接对准)。在图5B中，链排510、512不偏移。如图所示，根据一个实施例，激光点可在水平方向、垂直方向或水平方向与垂直方向的组合中偏转以撞击在所述两个链排510、512中的链324上。在图5A和5B所示的实施例中，聚焦的点A、B、C、D在其在第一链行程510与第二链行程512之间在跨轴(横向)方向上交替时跨链行程510、512水平地循序前进。

虽然我们说点A、B、C、D沿其相应链排510、512前进，但这是语言上的简略说法。更精确地说，当激光束打开时，从激光束得到点。在间歇激光束(例如，脉冲的激光束)的情况下，IC工件上的所得的点随着激光束的开关而出现和消失。然而，激光束沿传播轴传播，且所述轴无论射束是否打开都始终存在。因此，确切地说，激光束轴可沿链行程移动。在链行程期间的任何给定时间，所述轴在一链上或在两个邻近链之间与IC工件相交。当激光束轴与已被选定进行移除的链相交时，激光束被供能以切断链。当激光轴正沿着规则间隔的链(具有大约均匀的间距)的排移动时，激光束可在等效于轴跨链的速率下周期性地脉冲且与轴跨链同相地同步。所述激光脉冲可被选择性地通过或阻止以切断给定链或使其保持完整。

虽然在图5A到5E中(且在其它图中)将点(例如，A、B、C......)说明为具有圆形形状，但其可具有任何任意形状。

如已经提到的，在多个链排510、512之间将点A、B、C、D横向偏转的优点在于，可用较少的链行程实现晶片处理，从而无需任何激光或运动级增强即可实现大得多的处理量。然而，技术人员通过本文中的揭示将认识到，偏转器可用各种不同模式在多个链排中选择性地分布激光脉冲。举例来说，如图5A和5B所示，可在大体上相同的位置(图5A)或在略微偏移的位置(图5B)中向相同链施加两个连续的激光点E、F。在一个实施例中，射束偏转器调整以用在工件与激光处理***的XY运动级之间的连续相对运动在链行程期间向相同链提供连续的激光点E、F。

在图5C中，使用偏转的激光束将激光点序列(A、B、C、D、E、F、G)传递到第一链排510、第二链排512和第三链排514中的多个链324。依据用来引导激光束的特定偏转器的范围，也可同时处理三个以上链排510、512、514。此外，虽然图5C说明正以重复模式被循序施加到第一链排510的激光点(例如，激光点A)，接着是施加到第二链排512的激光点(例如，激光点B)，之后是施加到第三链排的激光点(例如，激光点C)，但技术人员将认识到，本揭示不限于此。实际上，在一个实施例中，可以任何次序将所述点循序施加到链排510、512、514中的任一个中的链324中的任一个。

此外，技术人员通过本文中的揭示将认识到，可通过激光点的偏转的序列来处理任何模式的链或链排。举例来说，图5D说明以横向配置和偏移配置两者布置的多个链324。虽然未图示，但可根据本文中揭示的***和方法来处理许多不同的轴上间隔链排配置和/或跨轴配置与轴上配置的组合。在一个实施例中，可在对两个后续链施加激光点之间使用不同的处理模式。因此，可在对应于偏转器的偏转角范围的处理窗内以任何序列来处理任何链配置。

技术人员通过本文中的揭示将了解，图5A到5D中的链烧断图案和次序只是说明性的。可用任何次序来处理或不处理处理窗内的任何期望的脉冲序列。举例来说，在图5D中，可用例如(D、F、N、O、K、A、C、E、L)等不同次序来处理，其中处理与来自激光器的循序或不循序的脉冲一起发生。作为另一实例，图5E说明以如图5D所示的图案布置的多个链324。然而，在图5E中，将随机的激光点序列(A、B、C、D、E、F、G、H)传递到多个链324中的选定链。此外，技术人员将认识到，不必沿朝不需要处理的链的射束路径引导激光脉冲并阻止激光脉冲撞击不需要处理的链。而是，沿需要处理的射束路径引导激光脉冲可能更有效率，以便使被阻止的脉冲的数目最小化。技术人员通过本文中的揭示还将了解，一个链行可仅包含单个链。举例来说，在图5F中，链324被随机组织，使得没有两个链处于相同行中(例如，在轴上方向上)。

III.AOD优化

如上所述，在一个实施例中，可使用AOD在多个链排中将一系列激光脉冲偏转。举例来说，图6是根据一个实施例的包括AOD 610的激光处理***600的示意图。如下文详细论述，在此实例实施例中，AOD 610包括极高速装置，其经配置以将由激光器614发射的脉冲的激光束612偏转，以便可将两个连续脉冲传递到两个横向间隔的链排中的两个不同链。在一个实施例中，AOD610经配置以在一个维度(例如，垂直于扫描方向)上将激光脉冲偏转。在另一实施例中，AOD 610经配置以在两个维度(例如，垂直于扫描方向和平行于扫描方向)上将激光脉冲偏转。在其它实施例中，使用两个AOD(例如，见图13和14中的AOD 610和1312)在两个维度上提供偏转。

在一个实施例中，激光处理***600还包含切换器616，其经配置以允许或阻止激光脉冲到达工件618(例如，包含多个链620的半导体晶片)。切换器616可包含AOD或声光调制器(AOM)装置。然而，在一个实施例中，切换器616和AOD 610包括单个装置，其经配置以选择性地将脉冲的激光束612引导到束流收集器(未图示)以阻止激光脉冲到达工件618。

还如图6所示，激光处理***600还可包含中继透镜622，以将用不同方式偏转的射束路径(作为实线和虚线说明为从AOD 610退出)引导到镜面624(或例如FSM等其它重新引导装置)上的对应于聚焦透镜626的入射瞳的相同位置。在操作中，由AOD 610提供的不同偏转角使得不同脉冲被引导到工件618上的不同位置(例如，链620)。虽然未图示，但在一个实施例中，经配置以执行存储在计算机可读媒体上的指令的控制器控制AOD 610以便将激光脉冲序列选择性地偏转到工件618上的期望位置。

技术人员通过本文中的揭示将认识到，***600是以实例的方式提供，且其它***配置是可能的。实际上，下文提供各种其它实例***实施例。

在一些实施例中，AOD 610的各种参数经优化以提供期望的AOD性能。AOD 610可经优化以例如实现期望的切换速度、期望的偏转角范围和分辨率和/或期望的光学透射效率。举例来说，在一个实施例中，AOD参数经优化以实现少于大约100微秒的切换时间，使得AOD 610的切换速度比实例10kHz激光器快。举例来说，在另一实施例中，AOD参数经优化以实现少于大约10微秒的切换时间，使得AOD 610的切换速度比实例100kHz激光器快。

在特定实施例中，AOD 610经优化而具有大约+/-4毫弧的偏转角，以便在具有大约6.25mm的焦距的聚焦透镜626的工件618处提供大约+/-25μm宽的处理窗。例如，假设0.5μm的点大小，这需要100个可分辨的点。因此，AOD 610可进一步经优化以实现所述分辨率。根据一个实施例，AOD 610还经优化以实现具有小于大约0.8微弧的精确度的偏转角以用于精确的目标确定。此外，或在另一实施例中，AOD 610进一步经优化以实现大于大约50％的光学透射效率以减少激光脉冲能量的损失。

以下论述提供用于实现所述AOD优化的具体实例。然而，技术人员通过本文中的揭示将认识到，以下实例不是排他性的，且AOD 610可用此项技术中已知的任何方式优化以实现期望的切换速度、偏转角范围和分辨率和/或上文论述的光学透射效率。

众所周知的是，在操作声光装置的布拉格方法中，通过以下等式以良好的逼近给定在一阶衍射射束中产生的规范化的强度：

$I=\left({\sin }^2\sqrt{\mathrm{\η}}\right)\·\frac{{\sin }^2(\mathrm{\Δ}{k}_{1}L/2)}{{(\mathrm{\Δ}{k}_{1}L/2)}^2},---\left(1\right)$

其中

$\mathrm{\η}=\frac{{\mathrm{\π}}^2}{2{\mathrm{\λ}}^2}{M}_2\frac{P_{a}L}{H}---\left(2\right)$

是布拉格单元的声光交互效率。

在以上等式(1)和(2)中，L(见图7A和7B)是声场长度(沿光波传播方向)，H(见图7A和7B)是声场高度(横切于光波和声波传播方向)，Δk₁是布拉格角度(动量)失配，λ是声光媒介中的光学波长，P_a是声音功率，且M₂是布拉格单元材料的声光品质因数。

为了实现良好的效率(较大的η)，期望的参数包含长的声音交互长度L、小的声场高度H和具有大的品质因数M₂的布拉格单元材料。在一个实施例中，调整这些参数中的一个或多个以将效率η维持在阈值以上。

当将声光装置作为偏转器操作时，通过改变AOD 610内的声波的驱动频率f来改变衍射射束的方向。可展示出由下式给定AOD 610的分辨率(可分辨的角位置的数目)N：

N＝τΔf，       (3)

其中τ是跨光束的声音通行时间，且Δf是AOD 610操作的频率范围。因此，τ是AOD 610的速度(选取时间)的测量值。一旦指定了AOD 610的期望速度，唯一可用于使分辨率N最大化的参数便是偏转器带宽Δf。

以说明方式，图7A和7B是根据特定实施例的AOD 610的示意图。AOD610包含长度L和高度H。如图7A所示，AOD可包含换能器710，其经配置以将来自RF功率驱动器的射频(RF)信号转换成在AOD 610内设立的声波714。当声波714穿过AOD 610时，声波714使AOD 610内的光学媒介716扭曲，从而使AOD 610中的折射系数增加和减小。因此，传入的激光束718被声波714衍射，且遵从衍射定律，从而引起轴上的零阶射束720且在由与衍射过程有关的等式指定的角度处引起一个或一个以上一阶(或更高阶)射束722。

对于图7A所示的具有长度为L的单个换能器710的AOD 610，布拉格角度失配项Δk₁确定偏转器带宽Δf。一般来说，AOD 610以中心频率f₀操作，在此频率下满足布拉格条件(Δk₁＝0)。当AOD 610以离中心频率f₀较远的频率操作时，布拉格角度失配Δk₁增加。因为其是确定相位匹配行为的乘积(Δk₁)(L)(见，例如等式(1)右手侧的第二项)，所以具有较短长度L的单个换能器装置也具有较长的扫描带宽Δf。

可展示出

$\frac{\mathrm{\Δf}}{f_0}\≈1.8\frac{L_0}{L},---\left(4\right)$

其中

$L_0=\frac{n{\mathrm{\Ω}}_0^2}{\mathrm{\λ}}---\left(5\right)$

是AOD 610处的特性长度。在等式(5)中，n是布拉格单元的折射系数，且Ω₀是中心频率f₀下的声波长。因此，为了增加AOD的带宽Δf，AOD610经配置而具有较短的声场长度L。然而，使用较短的声场波长L与对良好效率η的需要或要求冲突。

可通过用较短换能器726的线性阵列724替换图7A所示的长度为L的单个换能器710来解决对良好效率(大的L)与高带宽(小的L)的竞争性的需求。在图7B所示的实例实施例中，线性阵列724具有有效总长度L。

在一个实施例中，线性阵列724中的换能器726的相对相位依据偏转器频率f而配置以使声音射束714转向，使得其使偏转器带宽Δf上的布拉格角度失配Δk₁最小化。如图7B所示，在一个实施例中，AOD 610包含多个固定延迟电路728(展示了三个)以在邻近换能器726之间引入时间延迟，使得全部在中心频率f₀下同相地驱动换能器726。在不等于中心频率f₀的频率f(f≠f₀)下，跨阵列724的相移引起声音传播方向的净转向，其减轻原本将由于具有相同有效长度L的单个换能器(例如，图7A所示的换能器710)而引起的布拉格角度失配Δk₁。因此，在一个实施例中，线性阵列的相对相位是基于选定偏转器频率f。技术人员通过本文中的揭示将认识到，可选择性地控制阵列724中的换能器726的相对相位(例如，使用换能器726之间的可变延迟而非固定延迟)。此外，在另一实施例中，图7A所示的换能器710可包括步进换能器，其以几何方式配置以跨其长度L依据偏转器频率f更改相位以使声音射束转向，以便减少偏转器带宽Δf上的布拉格角度失配Δk₁。

因为例如LiNbO₃等声音换能器材料的介电常数非常高，所以换能器710(或换能器726)在大于100MHz的频率下呈现的阻抗较小(例如，大约数欧姆)。阻抗Z遵从以下缩放关系：

$Z~\frac{1}{{\mathrm{HLf}}_0^2}.---\left(6\right)$

等式(6)所示的关系驱使对小的换能器面积(HL)的需要或要求，以便提高换能器阻抗并促进设计驱动电子器件与换能器710(或换能器726)之间的阻抗匹配网络。使用定相阵列724会使换能器面积(HL)减小，因为组成阵列724的各个换能器726小于单个单片换能器(例如换能器710)。此外，或在其它实施例中，阵列724中的换能器726中的每一个可进一步分段成多个串联连接的换能器(未图示)。此分段会进一步减小换能器面积(HL)。

此外，或在另一实施例中，通过向AOD 610提供变形(非圆形)形状的光束来改进AOD 610的性能。换能器高度H出现在换能器阻抗Z和装置效率η两者的分母中。因此，需要换能器710(或换能器726)的此尺寸尽可能减小。然而，为了避免切掉激光束718的若干部分，AOD的高度H应大于激光束718的高度。这对光束的分叉变得过高之前H可小到什么程度设置了实际限制。

举例来说，图8A和8B是撞击在包含与图7A和7B相比减小的高度H的AOD 610的表面810上的激光束718的示意图。表面810由宽度W和高度H界定。如图8A所示，在一些实施例中，大体上圆形形状的激光束可大于表面810。因此，在图8B所示的实施例中，激光束718包括在宽度W方向上较长且在高度H方向上较短的变形形状，以便配合在由表面810界定的面积内。

此外，在垂直于射束高度H的维度上，AOD 610的分辨率N与声波714跨射束718的通行时间τ成比例(见等式(3))。因此，图8B所示的变形形状的射束718在宽度W的方向上维持较长的尺寸。因此，在AOD内使用变形形状的光束718同时实现高分辨率N、良好的效率η和较高的换能器阻抗。

在一个实施例中，将RF驱动功率(例如，由RF功率驱动器712提供的RF信号的功率电平)保持在由AOD 610的热特性强加的要求内的恒定水平。因此，RF功率驱动器712和AOD 610经配置以维持点图像质量和准确度。

此外，或在其它实施例中，***600校准出衍射效率和点在扫描场上的放置的变化。非线性效应可导致衍射效率和聚焦的点的位置随施加到AOD 610的RF功率的频率或振幅而变的变化。在一个实施例中，衍射效率和/或点的放置可表征为RF功率和频率的函数。可基于此特性创建查找表或数学公式，以改变施加到AOD 610的RF功率和频率，以便实现期望的点的放置和脉冲能量。还可通过使用例如声光调制器(AOM)等额外可配置衰减器来补偿衍射效率的变化。

图9是根据一个实施例的用于使用优化的偏转器来处理在半导体衬底上以多个链排布置的激光可切断链的过程900的流程图。过程900包含将一系列激光脉冲提供910到AOD。在一个实施例中，过程900还包含使提供到AOD的所述系列脉冲变形成形912。因此，如上所述，可减小AOD的高度以改进分辨率、效率和换能器阻抗。

过程900进一步包含改变914声波的频率以在偏转角范围内选择性地将所述系列激光脉冲偏转。过程900进一步包含在AOD内将声波偏转916，以减小在所述偏转角范围上声波与所述系列激光脉冲之间的布拉格角度失配。举例来说，在一个实施例中，AOD包含换能器的定相阵列，其中相应相位经选择以随着声波频率改变而减少布拉格角度失配。举例来说，在另一实施例中，AOD包含步进换能器，其以几何方式配置以依据频率使声波转向，以便减小布拉格角度失配。

过程900进一步包含使用AOD将第一激光脉冲偏转到第一链排中的第一链，且将第二激光脉冲偏转到第二链排中的第二链。在一个实施例中，第二激光脉冲紧跟在所述系列激光脉冲中的第一激光脉冲之后。

因此，过程900允许在半导体衬底的单个回合中同时处理多个链行程。此外，在单个回合中处理多个链排允许使用从具有缓慢运动级的高PRF激光器产生的较高数目的激光脉冲，因而增加处理量。而且，与同时在工作表面上提供两个或两个以上射束点的多射束路径***相比，过程900在任何一个时间在工作表面上连续提供单个射束点，因而减小或消除经引导而在工作表面处重叠的射束之间的相干串扰。过程900还允许与多射束路径***相比经简化的光学器件布局。

IV.条带处理

因为链、链排和链行程通常被约束至覆盖晶片面积的较小百分比的窄带(见图3)，所以在扫描场越过晶片时可有效率地处理聚焦透镜的扫描场内的多个横向间隔的链。

如下文详细论述，可使用不同的***配置在扫描场越过晶片时处理多个横向间隔的链。为了论述的目的，我们再次参看图6所示的***600。在一个实施例中，***600使用高速射束偏转装置610以“条带”和“带”同时处理多个链行程。

***600可在聚焦透镜626的扫描场内包含大的处理窗。举例来说，在一个实施例中，处理窗为大约50μm宽乘以大约50μm长(50μm×50μm)。当然，本文中的揭示不限于此大小。举例来说，在其它实施例中，处理窗的大小在大约50μm×50μm与大约150μm×150μm之间的范围内。在另一实施例中，处理窗的大小为大约500μm×500μm。此外，处理窗无需是正方形的。举例来说，也可使用圆形或矩形的处理窗。

在选择处理窗大小时可考虑的一个因素可为具有相对较大的扫描场的透镜的成本。举例来说，具有大约50μm的有用扫描场的透镜可花费大约$20,000，而具有大约500μm的有用扫描场的透镜可花费大约$500,000。因此，分析一下增加的处理量对透镜成本可识别出处理窗的最佳大小。

随着处理窗跨工件618连续前进或步进，使用高速偏转装置610来有效率地将激光脉冲传递到穿过处理窗的各个链行程中的链。为了以期望的速度有效率地处理跨工件618扫描的大处理窗中的链，在特定实施例中可能有必要使用极高速技术将脉冲的激光束612从工件618上的一个处理点重新引导到工件618上的另一处理点。

在一个实施例中，高速偏转装置610的速度大约在激光脉冲周期的时间标度上。举例来说，当使用具有100kHz PRF的激光器614时，高速偏转装置610具有大约10微秒级别的切换时间。例如压电激活的镜面或检流计等许多机械促动器可能没有足够的带宽和/或响应时间来作为有效的转向机构进行操作。因此，在特定实施例中，***600使用AOD和/或EOD类型的射束转向装置在此时间标度上将射束612重新引导到工件618上的不同位置。在一个实施例中，高速偏转装置610包括上文关于图7A和7B论述的优化AOD 610。

图10是说明根据一个实施例的跨多个横向间隔的链排1010、1012、1014、1016、1018、1020扫描的处理窗1000。每一链排1010、1012、1014、1016、1018、1020包含多个未切断的链1022和在处理窗1000扫描过所述多个链排1010、1012、1014、1016、1018、1020时被一系列激光脉冲切断的多个链1024。

在一个实施例中，激光处理***600经配置以切断移动处理窗1000内的任何链1022、1024。因此，***600不是使用六个个别链行程以处理图10所示的实例中包含的六个链排1010、1012、1014、1016、1018、1020，而是在单个回合中处理所有六个链排1010、1012、1014、1016、1018、1020，从而大幅地改进***处理量。举例来说，在一个实施例中，包含在单个射束路径上提供的100kHz激光器、50μm×50μm处理窗和低性能级(例如，每根轴1G的加速度和20ms的稳定时间)的***可具有增加的处理量，其是常规链处理***的处理量的两倍到三倍。此***将与包含高PRF激光器(例如，300kHz)和高性能级(例如，1m/s的链行程、5G加速度和0.001秒稳定时间)的双射束***竞争。建立具有较低性能级的***可能显著更容易且更便宜。此外，单射束***建立起来可能比双射束***更容易且更便宜。

在一个实施例中，在切断多个链1024时，处理窗1000在大体上连续的运动中扫描过多个链排1010、1012、1014、1016、1018、1020。在另一实施例中，处理窗1000在一系列离散移动中步进过多个链排1010、1012、1014、1016、1018、1020。在一个此实施例中，处理窗在每一步进或跳跃之间包括两个相互排他的组的链1022、1024。因此，在处理窗1000移动到包含第二(且不同)组链的第二位置之前，***600可在轴上和跨轴两个方向中在第一位置处在处理窗1000内处理第一组链1022、1024。在另一实施例中，处理窗1000在扫描方向上采用较小步进，以便当对应于相应链排1010、1012、1014、1016、1018、1020的一个组(例如，一列)链1022、1024在一步进期间进入扫描窗1000时，另一组的链1022、1024退出扫描窗1000。因此，***600在每一步进之间处理不同链排1010、1012、1014、1016、1018、1020中的横向间隔的链1022、1024的一组或一列。

技术人员通过本文中的揭示将了解，依据处理窗1000和链排1010、1012、1014、1016、1018、1020的相对大小，***600可在单个回合中处理六个以上链排。此外，***600可在单个回合中处理不到六个链排，其中包含例如在单个回合中处理单个链排。

技术人员通过本文中的揭示还将了解，***600不限于在处理窗1000内处理大体上平行的、横向间隔的链排1010、1012、1014、1016、1018、1020。实际上，穿过处理窗1000的链1022、1024可以任何图案布置。切断的链1024也可以任何序列切断。此外，虽然图10展示X方向上(水平)的统一的扫描方向，但扫描方向也可在Y方向上(垂直)、X方向与Y方向的组合上，和/或围绕晶片的XY平面的随机模式。在一个实施例中，扫描方向经选择以优化处理量。

举例来说，图11是说明根据一个实施例的处理窗1000的示意图，所述处理窗1000扫描过沿X轴延伸的多个横向间隔的链排1010、1012、1014、1016、1018、1020和沿Y轴延伸的多个链排1110、1112。在处理窗1000处于沿X轴延伸的横向间隔的链排1010、1012、1014、1016、1018、1020上的单个回合中，处理窗1000还经过沿Y轴延伸的多个链排1110、1112中的链1022、1024的至少一部分。同样，如图11所示，***600可选择性地切断穿过处理窗1000的链1022、1024中的任一个。

在一个实施例中，***600对处理窗1000内的链烧断的序列进行挑选和排序，以便最大化或增加处理量。为了实现此最大化或增加的处理量，***600还计算与处理窗1000的大小、处理窗1000内待在任何给定时间烧断的链1022、1024的数目和链烧断序列兼容的级速度。在一个实施例中，***600选择级速度以便减少被阻止的脉冲的数目。级速度也可经选择以确保在处理窗1000的单个回合中烧断想要烧断的每个链。在一个实施例中，级速度可为恒定的。

在其它实施例中，级速度可基于当前穿过处理窗1000的待烧断的链1024的数目而改变。举例来说，当较少的待烧断的链1024正在穿过处理窗1000时，***600可增加级速度。当较多的待烧断的链1022、1024正在穿过处理窗1000时，***600可降低级速度。

在一个实施例中，通过找到处理窗1000内在链行程的一组上的链的最大数目(N_MAX)来确定最大级速度V_SMAX。举例来说，可将最大级速度V_SMAX设置成处理窗1000的宽度(AOD_width)乘以PRF除以N_MAX。这提供对最大级速度V_SMAX的良好估计。然而，在一个实施例中，***600考虑到链1022、1024在处理窗1000中的可能“列队”，这在速度超过上限时为链行程的短区段上的未经处理的链提供缓冲器。依据链行程的密度，此列队可使级速度在大约50％与大约100％之间的范围内增加。此项改进在一些实施例中可能会被加速/减速时间和额外开销削弱。在一个实施例中，使用列队来确定最大级速度V_SMAX是一迭代过程，其中在接近真实最大速度时“链队列”的溢出变得非常非线性。在所述实施例中，可通过例如过滤链密度、计算给定速度的“链流”和在已知最大“处理流”(PRF乘以链间距)的情况下计算处理窗1000中的可允许的“累加”而引入更大的线性。

为了在移动的处理窗1000内切断任何链1024，图6所示的AOD 610的定位准确度足够小，以便在整个处理窗1000上维持***准确度。当前的高数值孔径透镜具有大约50μm的扫描场。此外，可能需要具有比平均值加3∑＜0.18μm好的***链烧断准确度。举例来说，如果AOD 610对于误差预算贡献大约20nm的***误差，那么根据一个实施例，AOD 610具有2500/1的定位准确度。

V.条带处理模式

在一个实施例中，***600使用单个脉冲来处理处理窗1000中的各个链1024以烧断每一链1024。在处理窗1000在扫描方向上行进时，AOD 610快速地将聚焦的链脉冲的位置重新引导到位于两个连续激光脉冲之间的处理窗1000内的链1024。虽然常规链处理***可阻止由极高PRF的激光器产生的脉冲中的大约二分之一到大约99％，但***600可使用大部分或全部脉冲。因此，无需以较快速度移动工件618便可大幅增加处理量。

此外，或在另一实施例中，***600可在使用AOD 610将后续脉冲引导到工件618上的其它位置之前用两个或两个以上脉冲来处理工件618上的单个位置。***600可在将激光束重新引导到工件618上的不同位置之前向链1024提供例如十个较低能量的脉冲。因此，***600提供一种将在极高PRF下(例如，在大约1MHz与大约100MHz之间的范围内)产生的脉冲引导到具有许多烧断的目标期望链1024的有效方式。

如果处理窗1000相对于工件618连续移动，则根据一个实施例可使用AOD 610来跟踪，以便在一个或一个以上脉冲被传递到链1024的同时在聚焦点位置与链位置之间维持固定关系。还可使用跟踪来维持与多个横向间隔的链的固定关系。

在一个实施例中，在工件618上的位置之间的切换时间小于一个激光脉冲周期。在另一实施例中，切换时间大约为激光脉冲周期。在其它实施例中，切换时间比切换脉冲周期长。因此，如果例如***600用十个激光脉冲来处理链1024且在三个或四个激光脉冲周期中从一个链切换到下一链，则有效地使用激光器614。

不是先将所有十个脉冲(在以上实例中)传递到单个链1022、1024然后才切换到新位置(例如，在处理窗1000在图10和11所示的扫描方向上前进时)，而是可将脉冲中的两个或两个以上传递到两个或两个以上横向间隔的链1022、1024(例如，垂直于扫描方向而间隔)。举例来说，可能需要将单个脉冲传递到六个横向间隔的链1022(图10所示的链排1010、1012、1014、1016、1018、1020中的每一个中的一个链)中的每一个。因此，AOD610可先将六个连续激光脉冲偏转到六个横向间隔的链1022，然后将处理窗1000移位到新位置。

图12A到12C是根据特定实施例的说明一系列激光脉冲1214相对于相应重新定位曲线1216、1218、1220的时序图1200、1210、1212。技术人员通过本文中的揭示将了解，图12A到12C所示的时序图1200、1210、1212只是以举例方式提供，且可使用每链传递的脉冲与用来在链之间移位的脉冲周期的任何组合。在图12A所示的实施例中，在烧断周期期间将单个激光脉冲传递到链。接着例如在移位周期期间在每一脉冲之间移位或重新定位AOD或高速射束偏转器(未图示)。因此，在此实例中，将所述系列激光脉冲1214中的每一激光脉冲传递到不同链。

在图12B所示的实施例中，与图12A中的实例相比，AOD或高速射束偏转器使用更多时间在每一烧断周期之间移位。具体来说，在第一脉冲被传递到第一链之后，AOD或高速射束偏转器在三个脉冲周期期间移位，然后第二脉冲才被传递到第二链。如下所述，在移位周期期间可使用切换器(例如，额外AOD和射束收集器)来阻止未使用的激光脉冲到达工件的表面。

在图12C所示的实施例中，在第一烧断周期期间将第一多个脉冲(图示了九个)传递到第一链，在若干脉冲周期(图示了大约三个)期间AOD或高速射束偏转器移位，且在第二烧断周期期间第二多个脉冲被传递到第二链。然而，在一个实施例中，在第一(和/或第二)烧断周期期间，第一(和/或第二)多个脉冲中的两个或两个以上可使用高速偏转装置(例如上述AOD 610)在多个横向间隔的链中分布。因此，脉冲可有效地分布，以便利用所述系列激光脉冲1214中的尽可能多的脉冲。在一个实施例中，与常规链处理***利用的脉冲相比，所使用的脉冲的数目增加不止大约1％。

相干串扰对于以下激光点可能成问题：被引导以处理工作表面上的完全或部分重叠的区域中的相同目标的激光点；与工作表面上的分开的目标重叠从而使得射束的任何部分(例如，高斯拖尾)重叠的激光点；或在例如脉冲能量或反射脉冲能量检测器等检测器处重叠的激光点。例如当不同激光点的高斯拖尾重叠时，两个邻近结构(例如链)之间的区中的串扰和干扰可能会导致因不合意地高的光学能量水平引起的损害。因此，在上述实施例中，一次单个激光点入射在工件上的处理窗内。经配置以在工件上在空间上重叠的两个连续激光点不会彼此干扰，因而减少或消除了相干串扰。然而，在其它实施例中，同时多个点可入射在工件上的处理窗内。举例来说，可通过两个或两个以上射束路径提供两个或两个以上激光束。

VI.误差校正

在一个实施例中，图6所示的用来选择性地将激光脉冲提供到横向间隔的链的AOD 610还用来移动聚焦的激光点的位置，以校正在运动级中发生的相对位置误差。举例来说，如果使用平坦的XY运动级在聚焦的激光点下定位晶片，那么可使用射束转向来补偿残余的XY级跟踪误差(例如，期望的轨迹与实际轨迹之间的瞬时差异)。

此外，或在另一实施例中，AOD 610可用来校正其它类型的***误差或扰动。举例来说，可感测聚焦透镜626的运动，使得AOD 610可校正工件618处的点的任何对应运动。作为另一实例，AOD 610可补偿射束指向误差，例如激光轨道的指向稳定性的感测到的误差。AOD 610还可补偿热漂移。

在一个实施例中，用闭环感测和反馈校正来驱动AOD 610。在一个此实施例中，AOD 610将多余的或未使用的脉冲偏转到射束收集器，所述射束收集器包含经配置以测量未使用的脉冲的位置的位置敏感检测器(PSD)或四元单元(quad cell)。此外，或在其它实施例中，可感测所有脉冲以获得位置和/或能量反馈而不仅是收集到的脉冲。因此，可检测并通过调整由AOD 610提供的偏转量来校正AOD的校准(例如，考虑到特定RF工作循环期间的热漂移的校准)的热漂移和/或变化。

在另一实施例中，可使一个或一个以上额外激光束穿过AOD 610以确定其如何偏转。举例来说，除了用来切断链的激光束以外，还可定位例如氦氖激光器等连续波(CW)激光器，使其射束穿过AOD 610。接着，所得的CW射束的至少一部分可被引导到PSD或四元单元，以用于检测漂移和/或向AOD 610提供反馈。

VII.实例***实施例

如上所述，图6说明激光处理***600的一个实施例。然而，技术人员在阅读了本文中的揭示后将想到其它***配置和组件。举例来说，图13到17提供以下论述的额外实例实施例。

在图6和图13到17中，可选择多种多样的激光器614和不同的激光脉冲属性以有利地改进对半导体链结构的处理。这些激光源614可包含固态激光器，例如二极管泵浦q切换固态激光器，其中包含包括例如Nd:YVO₄、Nd:YLF和Nd:YAG等掺杂稀土的激射物以及例如变色宝石、Cr:LiSAF和Cr:LiCAF等电子振动激射物的激光器。这些激光器614的基本波长输出可通过众所周知的非线性谐波转换处理转换成谐波波长。

这些激光源614可进一步包含二极管泵浦模式锁定固态激光器，例如能够产生脉冲的微微秒激光输出的SESAM模式锁定Nd:YVO₄激光器。模式锁定固态激光器可包含振荡器再生放大器和振荡器功率放大器配置。这些激光器的基本波长输出可通过众所周知的非线性谐波转换处理转换成谐波波长。激光源614还可包含线性调频脉冲放大激光***以用于产生毫微微秒(fs)激光输出，或者可替代地包含此项技术中众所周知的用于产生脉冲的毫微微秒激光输出的其它脉冲拉伸和压缩光学器件。

这些激光源614可进一步包含脉冲的掺杂稀土的实心光纤激光器和脉冲的稀土掺杂光子晶体光纤激光器。脉冲的掺杂稀土的光纤激光器可包含q切换和振荡器-放大器配置。此外，可采用多种多样的振荡器，其中包含广域半导体激光器、单频率半导体激光器、发光二极管、q切换固态激光器和光纤激光器。这些激光器的基本波长输出可通过众所周知的非线性谐波转换处理转换成谐波波长。

额外激光源614可进一步包含半导体激光器、气体激光器(其中包含CO₂和氩离子激光器)和受激准分子激光器。

激光源614可产生从约150nm到约11,000nm的广泛的波长。依据所采用的激光源614，可产生范围在约10fs到大于约1μs的脉冲宽度和范围在需求脉冲到大于约100MHz的PRF。依据所采用的激光源614，可调谐或可选择每脉冲或输出功率的能量、脉冲宽度、偏振和/或波长。

也可使用快速连续传递许多脉冲以处理链的超速激光器。除了用于像任何其它激光源的***中以外，在采用超速激光器的***中对脉冲的产生和阻止可经协调以允许沿多个射束路径(见图15到17)中的每一个传递不同的脉冲序列。举例来说，可准许较多或较少脉冲沿所述射束路径中的一个经过以传递到链。脉冲还可以突发形式传递，或沿不同射束路径交替地传递。还可通过允许时间上不同组的激光脉冲到达目标链来产生激光点位置相对于所述多个射束路径中的一个或多个中的工件的偏移或调整。

图13是根据一个实施例的包括两个偏转装置的激光处理***1300的示意图。***1300包含相对于图6论述的激光器614、切换器616、AOD 610、中继透镜622、镜面624和聚焦透镜626。然而，***1300还包含另一AOD1312和位于射束路径中的另一中继透镜1314。

在一个实施例中，AOD 610经配置以将激光束在X方向上偏转，且AOD1312经配置以将激光束在Y方向上偏转。中继透镜622将激光束从AOD610成像到AOD 1312。中继透镜1314将激光束从AOD 1312成像到镜面624。因此，***1300可在两个方向上重新引导激光脉冲。然而，在一个实施例中，图6所示的AOD 610包括单个能够在两个方向上将激光束偏转的装置。

图14是根据一个实施例的包含远心角检测器1414的激光处理***1400的示意图。在此实施例中，部分透明的镜面1410将激光束的一部分引导到聚焦透镜626，且穿过额外中继透镜1412将激光束的一部分引导到远心角检测器1414。远心角检测器1414可包含四元单元、PSD或相机检测器，其经配置以检测射束角。如上所述，可使用远心角检测器1414向AOD 610、1312中的一个或两个提供反馈以进行误差校正和/或校准。

虽然分别在图6、13、14中图示的***600、1300、1400包含单射束路径，但也可使用多射束路径***。举例来说，图15是根据一个实施例的双射束路径激光处理***1500的示意图。在此实施例中，高速射束偏转器1510将激光束引导到第一光学路径，其包含第一XY射束转向机构1512、中继透镜1514和射束组合器1516。射束偏转器1510还将激光束引导到第二光学路径，其包含镜面1518、第二XY射束转向机构1520、中继透镜1522和射束组合器1516。第一光学路径和第二光学路径产生可配置的链烧断位置。所述配置可为静态的，或随射束偏转技术(例如压电快速转向镜面、多射束促动器或其它快速射束促动器)而变。所述配置还可随缓慢移动的可配置光学元件(例如装有发动机的镜面和倾斜板)而变。

举例来说，当可使用高速射束偏转器1510来分离脉冲时，可能需要图15所示的实施例，但不用于完整的射束转向。举例来说，使用AOD的射束转向可在单个方向(例如X轴)上提供转向。通过具有两个光学路径，由AOD(其也可用于切换器616)提供的偏转使所述系列脉冲在第一光学路径与第二光学路径之间分离。接着，每一路径中的可配置的光学器件将脉冲引导到工件618上的期望的烧断位置。在一个实施例中，***1500连续提供所述脉冲，以便一次有一个且仅一个射束点在工件618上。在另一实施例中，***1500同时在工件618上提供两个射束点(例如，来自每一路径的一个射束点)。

图16是根据另一实施例的双路径激光处理***1600的示意图。***1600包含射束***器1610，其经配置以沿第一光学路径引导激光束的一部分，所述第一光学路径包含第一切换器616、第一XY射束转向机构1512、第一中继透镜1514、额外的光学元件1612(如果存在的话)和射束组合器1516。射束***器1610还沿第二光学路径引导激光束的一部分，所述第二光学路径包含第二切换器616、第二XY射束转向机构1520、第二中继透镜1522、额外光学元件1612(如果存在的话)和射束组合器1516。射束***器1610可包含块状光学器件，例如偏振射束***块或部分反射的镜面。AOD、EOD和可切换液晶显示器(LCD)偏振器还可经配置和驱动以执行射束***。或者，光纤耦合器在光纤实施方案中可充当射束***器。

可包含每一路径中的额外光学元件1612(其是任选的)以成形或改变射束的光学属性，且可包含例如偏振器、偏振修改器、法拉第隔离器、空间射束剖面修改器、时间射束剖面修改器、频率移位器、频率倍增光学器件、衰减器、脉冲放大器、模式选择光学器件、射束扩展器、透镜和中继透镜。额外光学元件还可包含延迟线，其包含额外光学路径距离、折叠光学路径和光纤延迟线。

在一个实施例中，***1600***作以便每次在工件618上仅允许一个点。在另一实施例中，***1600***作以便同时在工件618上有两个射束点。在一个实施例中，所述两个点并不重叠，从而避免多余或均匀的热效应。技术人员将认识到，***1600可针对两个以上射束路径而一般化。

图17是根据一个实施例的光纤激光处理***1700的示意图。在此实施例中，激光器614耦合到光纤电缆1710，其向光纤切换器1712提供一系列激光脉冲。切换器1712选择性地沿光纤1710射束路径引导激光脉冲。在此实例中，第一和第二射束路径两者均包含耦合到调节与转向光学器件1716的促动器1714和中继透镜1718。第三射束路径可例如包含光学装置1720，例如射束收集器或检测器。

第一和第二射束路径包含共享的射束组合器1720，且经配置以将激光脉冲提供到工件618上的两个不同的点位置。激活的射束调节光学器件1716经配置以改变从光纤1710发射的经调节的射束的位置和斜率，对其进行组合，且将其传递到工件618。

技术人员通过本文中的揭示将认识到激光***的可用于在单个回合中对多个横向间隔的链行程的单射束路径和***射束路径处理的许多其它实施例。举例来说，特定实施例可包含混合***，其使用偏转器元件以将两路径***制造成有效的串行化的四点***。至于其它双射束***，可实施或命令不同的相对点位置配置。点可完全或部分地重叠，具有轴上间隔，跨轴间隔，或轴上间隔与跨轴间隔两者。

所属领域的技术人员将明白，在不偏离本发明的基本原理的情况下可对上述实施例的细节进行许多改变。本发明的范围因此应仅由所附权利要求书确定。

Claims (40)

1.一种用于处理半导体衬底上或半导体衬底内的结构的方法，所述方法包括：

将一系列激光脉冲提供到第一偏转器，所述第一偏转器经配置以在处理窗内选择性地将所述激光脉冲偏转；

在所述半导体衬底上扫描所述处理窗，在扫描所述处理窗时，多个横向间隔的行的结构同时穿过所述处理窗；以及

在所述处理窗内在所述多个横向间隔的行中选择性地将所述系列激光脉冲偏转，

其中将第一激光脉冲偏转到所述横向间隔的行中的第一行，且将第二激光脉冲偏转到所述横向间隔的行中的第二行，且

其中在将所述第一激光脉冲偏转到所述第一行之后的100μs内将所述第二激光脉冲偏转到所述第二行。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一激光脉冲和所述第二激光脉冲是所述系列激光脉冲中的连续激光脉冲。

3.根据权利要求1所述的方法，其中将所述第一激光脉冲偏转到所述第一行中的第一结构，且将所述第二激光脉冲偏转到所述第二行中的第二结构，且其中将所述第一结构和所述第二结构横向对准，以使得直线穿过所述第一结构和所述第二结构两者，所述直线垂直于所述处理窗的扫描方向。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一偏转器经配置以在第一方向和第二方向上将所述系列激光脉冲偏转，其中所述第一方向大体上垂直于所述处理窗的扫描方向，且其中所述第二方向大体上平行于所述扫描方向。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一偏转器选自包括声光偏转器和电光偏转器的组。

6.根据权利要求1所述的方法，其中扫描所述处理窗包括相对于所述半导体衬底将所述处理窗从所述多个横向间隔的行的第一端连续移动到所述横向间隔的行的第二端。

7.根据权利要求6所述的方法，其中连续移动所述处理窗包括相对于所述半导体衬底以恒定的速度移动所述处理窗。

8.根据权利要求6所述的方法，其中连续移动所述处理窗包括基于当前穿过所述处理窗的所述横向间隔的行中的结构的变化的数目来改变扫描速度。

9.根据权利要求8所述的方法，其中改变所述扫描速度包括在所述横向间隔的行中的一个或多个包括连续结构之间的相对间隙时将所述扫描速度加速。

10.根据权利要求1所述的方法，其中扫描所述处理窗包括在相对于所述半导体衬底的第一位置与相对于所述半导体衬底的第二位置之间步进所述处理窗，所述第一位置对应于结构的第一子组，且所述第二位置对应于结构的第二子组。

11.根据权利要求10所述的方法，其中选择性地将所述系列激光脉冲偏转包括：

当所述处理窗处于所述第一位置时，在结构的所述第一子组中选择性地将所述系列激光脉冲偏转；以及

当所述处理窗处于所述第二位置时，在结构的所述第二子组中选择性地将所述系列激光脉冲偏转。

12.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将来自所述第一偏转器的所述偏转的激光脉冲提供到第二偏转器，所述第一偏转器经配置以在第一方向上将所述激光脉冲偏转，且所述第二偏转器经配置以在第二方向上将所述激光脉冲偏转。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一方向大体上垂直于所述处理窗相对于所述半导体衬底移动的扫描方向。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第二方向大体上平行于所述扫描方向。

15.一种计算机可存取媒体，包括用于致使计算机执行根据权利要求1所述的方法的程序指令。

16.一种用于处理半导体衬底上或半导体衬底内的结构的***，所述***包括：

激光源，其经配置以产生一系列激光脉冲；

第一偏转器，其经配置以接收所述系列激光脉冲，且在处理窗内选择性地将所述系列激光脉冲偏转；以及

运动级，其经配置以相对于所述半导体衬底扫描所述处理窗，在扫描所述处理窗时，多个横向间隔的行的结构同时穿过所述处理窗，

其中所述第一偏转器包括100μs或更少的切换时间，且

其中所述第一偏转器进一步经配置以在所述处理窗内在所述横向间隔的行中选择性地将所述系列激光脉冲偏转。

17.根据权利要求16所述的***，其中所述第一偏转器进一步经配置以在第一方向和第二方向上将所述系列激光脉冲偏转，其中所述第一方向大体上垂直于所述处理窗的扫描方向，且其中所述第二方向大体上平行于所述扫描方向。

18.根据权利要求16所述的***，其中所述第一偏转器包括声光偏转器，其经配置以在+/-4毫弧的偏转角范围内将所述系列激光脉冲偏转。

19.根据权利要求18所述的***，其中所述声光偏转器进一步经配置以在所述偏转角范围内选择性地提供0.8微弧的精确度。

20.根据权利要求16所述的***，其中所述第一偏转器包括电光偏转器。

21.根据权利要求16所述的***，进一步包括经配置以将所述系列激光脉冲聚焦到所述半导体衬底上的透镜。

22.根据权利要求16所述的***，其中所述运动级进一步经配置以相对于所述半导体衬底将所述处理窗从所述多个横向间隔的行的第一端连续移动到所述横向间隔的行的第二端。

23.根据权利要求22所述的***，其中所述运动级进一步经配置以相对于所述半导体衬底以恒定的速度移动所述处理窗。

24.根据权利要求22所述的***，其中所述运动级进一步经配置以基于当前穿过所述处理窗的所述横向间隔的行中的结构的变化的数目来改变扫描速度。

25.根据权利要求24所述的***，其中所述运动级进一步经配置以在所述横向间隔的行中的一个或多个包括连续结构之间的相对间隙时将所述扫描速度加速。

26.根据权利要求16所述的***，其中所述运动级进一步经配置以在相对于所述半导体衬底的第一位置与相对于所述半导体衬底的第二位置之间步进所述处理窗，所述第一位置对应于结构的第一子组，且所述第二位置对应于结构的第二子组。

27.根据权利要求26所述的***，其中所述第一偏转器进一步经配置以：

当所述处理窗处于所述第一位置时，在结构的所述第一子组中选择性地将所述系列激光脉冲偏转；以及

当所述处理窗处于所述第二位置时，在结构的所述第二子组中选择性地将所述系列激光脉冲偏转。

28.根据权利要求16所述的***，其中所述第一偏转器进一步经配置以：

将来自所述系列激光脉冲的第一激光脉冲偏转到第一行中的第一结构，所述第一结构在所述处理窗内；以及

将来自所述系列激光脉冲的第二激光脉冲偏转到第二行中的第二结构，所述第二激光脉冲紧接在所述系列激光脉冲中的所述第一激光脉冲之后。

29.根据权利要求16所述的***，其进一步包括第二偏转器，所述第二偏转器经配置以：

接收来自所述第一偏转器的所述偏转的激光脉冲，所述第一偏转器经配置以在第一方向上将所述激光脉冲偏转；以及

在第二方向上将所述激光脉冲偏转。

30.根据权利要求29所述的***，其中所述第一方向大体上垂直于所述处理窗相对于所述半导体衬底移动的扫描方向。

31.根据权利要求30所述的***，其中所述第二方向大体上平行于所述扫描方向。

32.一种激光处理***，其包括：

激光源，其经配置以产生一系列激光脉冲；

运动级，其经配置以相对于工件移动处理窗；以及

偏转器，其经配置以在所述处理窗内将第一激光脉冲偏转到所述工件上的第一结构，并在所述处理窗内将第二激光脉冲偏转到所述工件上的第二结构，且

其中所述偏转器进一步经配置以在将所述第一激光脉冲偏转到所述第一结构之后的100μs内将所述第二激光脉冲偏转到所述第二结构。

33.根据权利要求32所述的***，其中所述运动级进一步经配置以相对于所述工件在第一方向上移动所述处理窗，且其中所述偏转器进一步经配置以相对于所述工件在第二方向上将所述系列激光脉冲偏转。

34.根据权利要求33所述的***，其中所述偏转器进一步经配置以在所述第一方向上将所述系列激光脉冲偏转。

35.根据权利要求32所述的***，其中所述第一结构不邻近于所述第二结构。

36.根据权利要求32所述的***，其中所述偏转器选自包括声光偏转器和电光偏转器的组。

37.一种用于处理半导体衬底上或半导体衬底内的结构的方法，所述方法包括：

将一系列激光脉冲提供到偏转器，所述偏转器经配置以在处理窗内选择性地将所述激光脉冲偏转；

在所述半导体衬底上扫描所述处理窗，在扫描所述处理窗时，多个结构同时穿过所述处理窗；以及

在所述处理窗内选择性地将第一激光脉冲偏转到第一结构，且将第二激光脉冲偏转到第二结构，

其中在将所述第一激光脉冲偏转到所述第一结构之后的100μs内将所述第二激光脉冲偏转到所述第二结构。

38.根据权利要求37所述的方法，其中扫描包括相对于工件在第一方向上移动所述处理窗，且其中选择性地偏转包括相对于所述工件在第二方向上将所述系列激光脉冲偏转。

39.根据权利要求38所述的方法，其中选择性地偏转进一步包括在所述第一方向上将所述系列激光脉冲偏转。

40.根据权利要求37所述的方法，其中所述第一结构不邻近于所述第二结构。

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