用于最小化蚀刻停止材料损坏的包括可变能量束的激光烧蚀系统技术方案

一种烧蚀系统包括烧蚀工具，所述烧蚀工具被配置为产生能量束以烧蚀形成在工件的至少一个嵌入特征上的能量敏感材料。烧蚀工具选择能量束的初始能量密度和初始脉冲速率来烧蚀能量敏感层的第一部分。烧蚀工具进一步降低能量束的初始能量密度和初始脉冲速率中的至少一个，以烧蚀能量敏感层的第二剩余部分，使得嵌入特征被暴露而不被损坏或变形。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于最小化蚀刻停止材料损坏的包括可变能量束的激光烧蚀系统
本公开总体涉及能量烧蚀(ablation，剥蚀，消融)技术，并且更具体地涉及被配置为调整激光束的功率以控制烧蚀水平的激光烧蚀系统。
技术介绍
可使用被配置为产生高能量和/或形成工件中的一个或多个特征的快速重复激光脉冲的激光烧蚀工具蚀刻各种材料，如例如半导体和/或蚀刻材料。常规的基于激光的烧蚀工艺通常使用蚀刻停止层(etch-stoplayer)，其保护底层不暴露于激光脉冲。然而，在烧蚀工艺期间，由激光束递送的能量密度(fluence，通量)可能过度暴露蚀刻停止层的区域部分。转到图1A-1B，例如，示出了激光烧蚀过程之后的工件10。工件10包括插入在激光敏感层14和底层(underlyinglayer)16之间的蚀刻停止层12。激光敏感层14具有形成在其中的沟槽18，如图1A进一步例示的。沟槽18暴露蚀刻停止层12，这限制了蚀刻工艺，并在激光烧蚀工艺期间保护底层16。在激光烧蚀工艺期间，激光能量密度可能无意中变得集中在激光敏感层14的特定区域，例如像拐角区域20。反射离开激光敏感层14的侧壁的能量密度可导致过度暴露且因此加热特定浓度区域20的激光能量密度的浓度增加，这可能导致蚀刻停止层12的材料回流、再结晶和变形。因此，形成具有期望直径的沟槽18，例如约45微米(μm)，而蚀刻停止层12被改变为包括不期望的变形部分22。在这种情况下，例如，变形部分22形成为在蚀刻停止层12的周围部分下方延伸的空腔(参见图1B)。变形部分22使激光敏感层14的边缘下降到空腔中，由此在激光敏感层14中产生非预期的张力并增加蚀刻开口的侧壁的陡度，这可能使未来的处理步骤复杂化。期望以最大吞吐量操作激光烧蚀工具。目前提高吞吐量的方法包括增加递送到工件的功率(power)。可能需要增加激光功率的另一个原因是确保蚀刻特征在厚度和组成可能变化的激光敏感层中被完全打开。然而，如上所述，例如，增加功率可能过度暴露并因此使蚀刻停止层变形。减少蚀刻停止层的损坏和变形的当前方法包括使用特定的蚀刻停止材料和/或增加蚀刻停止材料的厚度以承受更高的能量吞吐量。然而，这些方法将工件局限于特定的设计应用，并且通常增加工件的总体成本。
技术实现思路
根据本专利技术的至少一个实施方式，烧蚀系统包括烧蚀工具，其被配置为产生能量束以烧蚀形成在工件的至少一个嵌入特征(feature，部件，形状)上的能量敏感材料。烧蚀工具选择能量束的初始能量密度和初始脉冲速率(initialpulserate)来烧蚀能量敏感层的第一部分。烧蚀工具进一步减少能量束的初始能量密度和初始脉冲速率中的至少一个，以烧蚀能量敏感层的第二剩余部分，使得嵌入特征被暴露而不被损坏或变形。根据另一个实施方式，烧蚀形成在工件的至少一个嵌入特征上的能量敏感层的方法包括将由烧蚀工具产生的能量束引导到能量敏感层，能量束具有初始能量密度和初始脉冲速率。该方法还包括根据能量束的初始能量密度和初始脉冲速率中的至少一个来烧蚀能量敏感层的第一部分。该方法还包括降低能量束的初始能量密度和初始脉冲速率中的至少一个。该方法还包括根据能量束的降低的能量密度和降低的脉冲速率中的至少一个来烧蚀能量敏感层的第二剩余部分，使得至少一个嵌入特征被暴露而不被损坏或变形。仍根据另一个实施方式，烧蚀形成在工件的至少一个嵌入特征上的能量敏感层的方法包括使用烧蚀工具产生能量束。能量束包括具有第一能量密度水平(firstfluencelevel)的第一能量密度部分和具有第二能量密度水平的第二能量密度部分。该方法还包括扫描穿过能量敏感层的能量束。第一能量密度部分烧蚀能量敏感材料至第一深度，并且第二能量密度部分烧蚀能量敏感层的第二剩余部分，使得至少一个嵌入特征被暴露而不被损坏或变形。通过本专利技术的技术来实现附加特征。在本文详细描述其它实施方式，并被认为是要求保护的专利技术的一部分。为了更好地理解具有各特征的本专利技术，请参考描述和附图。附图说明被认为是本专利技术的主题在说明书总结部分的权利要求中被特别指出并明确地要求保护。从以下结合附图进行的详细描述中，前述特征是显而易见的，其中：图1A例示了在常规激光烧蚀工艺之后，工件的截面。图1B是由常规激光烧蚀工艺引起的包括在工件中的蚀刻停止层的变形部分的特写视图。图2A例示了在根据第一实施方式的在工件的激光敏感层上施加具有第一功率水平的激光束之前，激光烧蚀系统的顶视图。图2B例示了根据第一实施方式的图2A所示的激光束和工件的侧视图；图2C例示了在沿着第一扫描方向扫描工件以进行根据第一实施方式的激光敏感层的一部分的第一烧蚀之后，图2B所示的激光束的侧视图；图2D例示了在沿着根据第一实施方式的工件的第二方向在激光敏感层的第一烧蚀部分上进行具有降低的功率水平的激光束的第二通过之前，图2A-2C所示的激光烧蚀系统的顶视图；图2E例示了在沿着第二扫描方向扫描工件以完全烧蚀根据第一实施方式的激光敏感层之后，图2D所示的激光束的侧视图；图3是例示根据非限制性实施方式的烧蚀工件的方法的流程图；图4是例示根据非限制性实施方式的烧蚀工件的另一方法的流程图；图5A例示了在穿过(across，跨越，横过，越过)根据第二实施方式的工件的能量敏感层扫描包括第一能量密度部分和第二能量密度部分的激光束之前，激光烧蚀系统的顶视图；图5B是例示由图5A所示的激光烧蚀系统产生的激光束的侧面轮廓的侧视图；图5C是烧蚀能量敏感层之后的图5A-5B所示的激光烧蚀系统的顶视图；以及图6A-6B例示了被配置为响应于根据第三实施方式的激光束的脉冲速率变化在工件上进行满刻度烧蚀的烧蚀系统。具体实施方式常规激光烧蚀系统在进行激光烧蚀工艺以烧蚀工件的激光敏感材料时，产生单波长、能量密度、脉冲持续时间和脉冲速率的激光束。因此，通常可增加能量密度和/或脉冲速率，以在不精确地发射到工件时增加激光器吞吐量，并且可最终使一个或多个嵌入特征，例如像形成在激光敏感材料下方的蚀刻停止层变形和/或损坏。与常规激光系统相反，本专利技术的各种实施方式提供了一种激光烧蚀系统，其被配置为在进行激光烧蚀工艺时调节激光束的脉冲速率和/或能量密度。以这种方式，可控制激光烧蚀工艺以减轻嵌入特征(例如，蚀刻停止层)的变形。现在转到图2A-2B，例示了根据第一非限制性实施方式的烧蚀系统100。烧蚀系统100包括产生能量束102a的烧蚀工具101。根据非限制性实施方式，烧蚀工具是产生第一激光束102a的激光烧蚀工具。在扫描工件104(即，工件)之前，产生第一激光束102a(即，功率、波长、脉冲持续时间和脉冲速率是确定的)以将激光能量密度(每单位面积的能量)106递送到工件104。在扫描工件期间，光束可以被一个或多个掩蔽层改变(即，掩蔽)，使得到达工件104的所得激光束可包括接收能量密度(即，促进蚀刻)的区域，而其它区域不接收能量密度(即，保持未蚀刻)。与常规烧蚀系统不同，当进行激光烧蚀工艺以在工件104的激光敏感层108中形成一个或多个特征时，施加的激光能量密度102a和/或脉冲速率可被动态地控制，如下面更详细地讨论的。根据一个实施方式，基于用户调整这些参数的能力以及激光敏感层108的初始厚度和物理组成，确定在第一通过(例如，初始通过)期间施加的初始施加的激光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烧蚀形成在工件的至少一个嵌入特征上的能量敏感层的方法，所述方法包括：将由烧蚀工具产生的能量束引导至所述能量敏感层，所述能量束具有初始能量密度和初始脉冲速率；根据所述能量束的所述初始能量密度和所述初始脉冲速率中的至少一个来烧蚀所述能量敏感层的第一部分；降低所述能量束的所述初始能量密度和所述初始脉冲速率中的至少一个；以及根据所述能量束的降低的所述能量密度和降低的所述脉冲速率中的至少一个来烧蚀所述能量敏感层的第二剩余部分，使得所述至少一个嵌入特征被暴露而不被损坏或变形。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.30 US 14/585,4041.一种烧蚀形成在工件的至少一个嵌入特征上的能量敏感层的方法，所述方法包括：将由烧蚀工具产生的能量束引导至所述能量敏感层，所述能量束具有初始能量密度和初始脉冲速率；根据所述能量束的所述初始能量密度和所述初始脉冲速率中的至少一个来烧蚀所述能量敏感层的第一部分；降低所述能量束的所述初始能量密度和所述初始脉冲速率中的至少一个；以及根据所述能量束的降低的所述能量密度和降低的所述脉冲速率中的至少一个来烧蚀所述能量敏感层的第二剩余部分，使得所述至少一个嵌入特征被暴露而不被损坏或变形。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括响应于将能量敏感材料烧蚀到期望深度，自动地降低所述能量束的所述初始能量密度和所述初始脉冲速率中的至少一个。3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：测定所述能量敏感层的厚度和所述能量敏感层的材料中的至少一个；和基于所述厚度和所述材料中的至少一个来选择所述初始能量密度和所述初始脉冲速率中的至少一个。4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括进行穿过所述工件的能量扫描，以将所述初始能量密度和所述初始脉冲速率递送到所述能量敏感层，使得所述能量敏感层的第一部分被烧蚀。5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括进行穿过所述工件的第二能量扫描，以递送降低的所述能量密度和降低的所述脉冲速率中的至少一个到所述能量敏感层的剩余部分，使得所述至少一个嵌入特征被暴露而不变形。6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括：测定烧蚀所述能量敏感材料的期望深度；测量所述初始能量密度，并基于初始能量深度测定所述能量敏感材料被烧蚀的预期深度；将所述期望深度与所述预期深度进行比较；以及当所述预期深度与所述期望深度不匹配时调整所述初始能量密度。7.根据权利要求6所述的方法，其中调整所述初始能量密度包括调整安装在所述烧蚀工具上的衰减器。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述烧蚀工具是被配置为产生激光束的激光烧蚀工具。9.一种烧蚀系统，包括：烧蚀工具，所述烧蚀工具被配置为产生能量束以烧蚀形成在工件的至少一个嵌入特征上的能量敏感材料，其中所述烧蚀工具选择所述能量束的初始能量密度和初始脉冲速率以烧蚀能量敏感层的第一部分，并且降低所述能量束的所述初始能量密度和所述初始脉冲速率中的至少一个以烧蚀所述能...

【专利技术属性】
技术研发人员：布赖恩·M·埃尔温，鲍韦·W·利恩斯特拉，尼古拉斯·A·波洛莫夫，考特尼·T·希茨，马修·E·苏特，克里斯托弗·L·特斯勒，
申请(专利权)人：苏斯微科光电系统股份有限公司，国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：美国,US