本發(fā)明涉及一種微加工方法及其設備，尤其涉及一種low-k材料激光去除工藝及其設備。

背景技術：

在集成電路及半導體領域，高速電子元器件集成度越來越高，在集成電路內(nèi)部，由于ild(interlayerdielectrics，層間電介質(zhì))的存在，導線之間就不可避免地存在分布電容，或者稱之為寄生電容。分布電容不僅影響芯片的速度，也對工作可靠性構成嚴重威脅。從電容器容量計算公式中我們可以看出，在結構不變的情況下，減少電介質(zhì)的k值，可以減小電容的容量。因此，使用low-k電介質(zhì)作為ild，可以有效地降低互連線之間的分布電容，從而可使芯片總體性能提升10％左右。

由于low-k材料的松軟結構和易滲透性，加上硅襯底上的銅材質(zhì)的使用，使得傳統(tǒng)的刀輪切割已經(jīng)無法滿足工業(yè)化需求，由于激光加工是非接觸式加工，不會有應力產(chǎn)生，解決了機械接觸式加工帶來的崩邊，效率低下，刀輪損耗大等問題，但是，普通的激光加工設備，由于激光是高斯分布，光束從激光器輸出經(jīng)過傳輸擴束，然后在聚焦鏡下方匯聚，匯聚后的焦點用于材料的表面或者內(nèi)部進行加工，焦點處的能量分布也是高斯分布，在劃線及切割加工，加工后的截面呈現(xiàn)v型，對于low-k加工而言，v型槽表面的中心及邊緣區(qū)域還有部分low-k材料并未被去除，高斯光中間能量分布很高，加工材料較快，去除效率高，而中心區(qū)域以外，能量分布較弱，材料去除效率低下，使得加工出來的形貌不平坦，即中間深邊緣線的形貌，所以普通的激光系統(tǒng)對low-k層去除不夠徹底，會有部分殘留導致芯片報廢。

如圖2所示，為常見的示意圖，第一激光器發(fā)出的激光束依次通過光閘2，45度反射鏡3、擴束鏡4、第一45度反射鏡5、第二45度反射鏡6、保護機構7、聚焦鏡8、焦點9、焦點10。這種方案的缺點是，加工焦點為高斯光。高斯光的分布導致加工出來的切割道為v字形貌，效果不佳。

有鑒于上述的缺陷，本設計人，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設一種low-k材料激光去除工藝及其設備，使其更具有產(chǎn)業(yè)上的利用價值。

技術實現(xiàn)要素：

為解決上述技術問題，本發(fā)明的目的是提供一種low-k材料激光去除工藝。

本發(fā)明的low-k材料激光去除工藝，其中：采用雙光束激光分別聚焦后進行加工，一束激光整形成平頂光，對材料中間進行平滑加工，另外一束激光分成兩個獨立光點，對切割道兩邊進行修邊。

進一步地，上述的low-k材料激光去除工藝，其中，所述激光的波長為紫外波段，波長為343至355nm。

更進一步地，上述的low-k材料激光去除工藝，其中，所述激光的波長為綠光波段，波長為400至700nm。

更進一步地，上述的low-k材料激光去除工藝，其中，所述激光的波長為紅外波段，波長為1025至1090nm。

更進一步地，上述的low-k材料激光去除工藝，其中，所述平頂光為長條形，或是為多元高斯擬合而成的線性形貌。

low-k材料激光去除設備，包括有設備支架，所述設備支架上安裝有激光器，其特征在于：所述激光器的光路輸出端設置有光閘，所述光閘的光路輸出端設置有半波片，所述半波片光路輸出端設置有偏振分光鏡，所述偏振分光鏡的光路輸出端設有兩條分支，包括p光分支與s光分支，

所述p光分支包括有第一45度反射鏡，所述第一45度反射鏡的90度反射路徑上，安裝有第二45度反射鏡，所述第二45度反射鏡的90度反射路徑上，安裝有第三45度反射鏡，所述第三45度反射鏡的90度反射路徑上，安裝有光束整形鏡片，所述光束整形鏡片的光路輸出端設置有第一聚焦鏡，

所述s光分支包括有第一反射鏡，所述第一反射鏡的90度反射路徑上，安裝有第二反射鏡，所述第二反射鏡的90度反射路徑上，安裝有第三反射鏡，所述第三反射鏡的光路輸出端設置有分束鏡，所述分束鏡的光路輸出端設置有聚焦鏡。

更進一步地，上述的low-k材料激光去除設備，其中，所述半波片上連接有旋轉(zhuǎn)平臺，所述旋轉(zhuǎn)平臺上安裝有伺服電機或是納米電機。

更進一步地，上述的low-k材料激光去除設備，其中，所述激光器上設置有衰減器。借由上述方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點：

1、加工效率高，加工切割道形貌好。

2、第一聚焦鏡產(chǎn)生的條形光斑，可以快速去切割道除中間區(qū)域的大面積材料，避免了單個圓形光斑的多次加工。

3、設有第二聚焦鏡，可獲得的兩個光斑，可以一次完成邊緣兩邊的加工，可以成倍提升加工效率，在兩個聚焦鏡的配合下，能夠令加工效果得到最大的優(yōu)化。

上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。

附圖說明

圖1是low-k材料激光去除設備的結構示意圖。(箭頭為光路走向示意圖)

圖2是現(xiàn)有的加工設備示意圖。

圖中各附圖標記的含義如下。

1激光器2光閘

3半波片4偏振分光鏡

5第一45度反射鏡6第二45度反射鏡

7第三45度反射鏡8光束整形鏡片

9第一聚焦鏡10第一反射鏡

11第二反射鏡12第三反射鏡

13分束鏡14聚焦鏡

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

如圖1的low-k材料激光去除工藝，其與眾不同之處在于：采用雙光束激光分別聚焦后進行加工，一束激光整形成平頂光，對材料中間進行平滑加工，另外一束激光分成兩個獨立光點，對切割道兩邊進行修邊。具體來說，為了擁有不同的加工效果，滿足low-k材料激光去除，采用的激光的波長為紫外波段，波長為343至355nm?；蛘?，激光的波長為綠光波段，波長為400至700nm。當然，考慮到某些特殊加工需要，亦可以為紅外波段，波長為1025至1090nm。

結合本發(fā)明一較佳的實施方式來看，采用的平頂光為長條形。當然，還可以為多元高斯擬合而成的線性形貌。并且，平頂光為長條形相對于高斯分布的激光具有更高的加工效率和效果。

為了更好的實施本發(fā)明，先提供一種low-k材料激光去除設備，其包括有設備支架，設備支架上安裝有激光器1，其特點是：激光器1的光路輸出端設置有光閘2，在光閘2的光路輸出端設置有半波片3。同時，該半波片3光路輸出端設置有偏振分光鏡4，通過偏振分光鏡4處理后的光路輸出端設有兩條分支，包括p光分支與s光分支，具體來說：

p光分支，包括有第一45度反射鏡5，第一45度反射鏡5的90度反射路徑上，安裝有第二45度反射鏡6。同時，在第二45度反射鏡6的90度反射路徑上，安裝有第三45度反射鏡7。并且，第三45度反射鏡7的90度反射路徑上，安裝有光束整形鏡片8，光束整形鏡片8的光路輸出端設置有第一聚焦鏡9。

采用的s光分支，包括有第一反射鏡10，第一反射鏡10的90度反射路徑上，安裝有第二反射鏡11，第二反射鏡11的90度反射路徑上，安裝有第三反射鏡12。之后，第三反射鏡12的光路輸出端設置有分束鏡13，分束鏡13的光路輸出端設置有聚焦鏡14。

簡單來說，激光經(jīng)過打開后的光閘傳輸?shù)桨氩ㄆ?后，變成偏振方向可調(diào)的線性偏振光，線性偏振光經(jīng)過偏振分光鏡4后分成兩束激光。其中p光可以直接透過偏振分光鏡4繼續(xù)傳播，s光被偏振分光鏡4反射后進入第一反射鏡10，形成兩路獨立傳播的激光。

進一步來看，半波片3上連接有旋轉(zhuǎn)平臺(圖中未示出)，旋轉(zhuǎn)平臺上安裝有伺服電機或是納米電機。由此，滿足360度旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)過程中，透過的p光和反射的s光功率發(fā)生變化，p光和s光此消彼長，從而達到功率調(diào)節(jié)的目的。并且，可獲得不同角度的線性平頂光斑。同時，在激光器1上設置有衰減器。由此，可以實現(xiàn)任意功率組合，實現(xiàn)各種工藝需求。

本發(fā)明的工作原理如下：

實施例一

采用一臺355nm紫外激光器，該激光器的輸出功率為12w、脈沖寬度為90ns。激光經(jīng)過打開后的光閘2傳輸?shù)桨氩ㄆ?、后變成偏振方向可調(diào)的線性偏振光，線性偏振光經(jīng)過偏振分光鏡4后分成兩束激光，其中p光可以直接透過偏振分光鏡4繼續(xù)傳播，s光被偏振分光鏡4反射后進入第一反射鏡10，形成兩路獨立傳播的激光。

中半波片3由一個伺服電機驅(qū)動可以360度旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)過程中透過的p光和反射的s光功率發(fā)生變化，p光和s光此消彼長，從而達到功率調(diào)節(jié)的目的。激光束分離出來的p光，經(jīng)過反射鏡5后繼續(xù)傳播至反射鏡6和反射鏡7，然后進入整形鏡片8最后進入第一聚焦鏡9，在第一聚焦鏡9的焦點處形成一個條形平頂光斑，整形鏡片8由納米電機驅(qū)動，可以360度角度旋轉(zhuǎn)，從而獲得不同角度的線性平頂光斑。

s光反射后經(jīng)過第一反射鏡10、第二反射鏡11、第三反射鏡12，最后進入分束鏡13最后經(jīng)第二聚焦鏡14匯聚，在焦點處形成兩個分開的焦點。兩束激光分別在材料的切割道中間和邊緣完成加工。

實施例二

采用的激光器波長為355nm，脈沖寬度為20-120ns可變，激光器還可以是超短脈沖激光器，波長范圍為355nm-1070nm。

實施期間，將半波片由伺服電機驅(qū)動，安裝于圓形機構內(nèi)，由電機帶動轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動精度不小于0.5度。這樣，隨著角度的改變，偏振分光鏡4輸出功率會持續(xù)變化，其中偏振分光鏡4可以是偏光立方體，也可以是薄膜偏振器。

再者，采用的第一聚焦鏡9和第二聚焦鏡14可以合并為一個，進一步提高加工效率。同時，偏振分光鏡4亦可以采用陶瓷電機驅(qū)動，滿足高精密的360度轉(zhuǎn)動，隨著分光器角度的變化，相對于平臺的劃線光斑間隔會隨之改變，從而實現(xiàn)不同寬度的切割道加工。

通過上述的文字表述并結合附圖可以看出，采用本發(fā)明后，擁有如下優(yōu)點：

1、加工效率高，加工切割道形貌好。

2、第一聚焦鏡產(chǎn)生的條形光斑，可以快速去切割道除中間區(qū)域的大面積材料，避免了單個圓形光斑的多次加工。

3、設有第二聚焦鏡，可獲得的兩個光斑，可以一次完成邊緣兩邊的加工，可以成倍提升加工效率，在兩個聚焦鏡的配合下，能夠令加工效果得到最大的優(yōu)化。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，并不用于限制本發(fā)明，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發(fā)明的保護范圍。