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Dokumentenidentifikation DE60124938T2 20.09.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001328372
Titel STEUEURUNG VON LASERBEARBEITUNG
Anmelder Xsil Technology Ltd., Dublin, IE
Erfinder BOYLE, Adrian, Monasterevin, County Kildare, IE;
DUNNE, Kali, Boyle, County Roscommon, IE;
FARSARI, Maria, Dublin 4, IE
Vertreter Hauck Patent- und Rechtsanwälte, 80339 München
DE-Aktenzeichen 60124938
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 26.10.2001
EP-Aktenzeichen 019787688
WO-Anmeldetag 26.10.2001
PCT-Aktenzeichen PCT/IE01/00136
WO-Veröffentlichungsnummer 2002034455
WO-Veröffentlichungsdatum 02.05.2002
EP-Offenlegungsdatum 23.07.2003
EP date of grant 29.11.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.09.2007
IPC-Hauptklasse B23K 26/40(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung gemäß dem Oberbegriff des gegenständlichen Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Bearbeitung gemäß dem gegenständlichen Anspruch 30 (ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung werden in US 4914270 A offenbart), im Besonderen eines Halbleitermaterials, wie etwa von Silizium-Wafern, Galliumarsenid, Siliziumgermanium, Indiumphosphid und andere.

Beschreibung des Stands der Technik

Die Bearbeitung eines Halbleiter-Wafers wird auf herkömmliche Weise durch das Zerteilen des Wafers mit einer Säge erreicht. Zum Beispiel beschreibt EP 0202630 den Einsatz einer Siliziumsäge bzw. Vereinzelungssäge für die Bearbeitung von Straßen von Silizium-Wafern. Die mechanische Bearbeitung weist Nachteile auf, wie etwa einen geringen Ertrag, Abplatzungen und Rissbildungen. Dünne Wafer können nicht bearbeitet werden, und besondere Anwendungen, wie etwa die Bearbeitung gekrümmter Strukturen, innerer Durchkontaktierungslöcher, etc. sind nicht möglich.

Ferner bekannt ist der Einsatz von Laserstrahlen für die Bearbeitung von Halbleitersubstraten. Das U.S. Patent US-A-5.214.261 beschreibt ein Verfahren, bei dem tiefe ultraviolette Excimerlasterstrahlen verwendet werden, um ein Halbleitersubstrat in einzelne Chips zu zerteilen.

Excimerlaser schneiden jedoch mit einer für viele Anwendungen unzureichenden Geschwindigkeit.

Andere Laser, wie etwa Nd:YAG (1064 nm) und CO2-Laser werden ebenfalls für die Mikrobearbeitung von Halbleitersubstrat eingesetzt. Diese Laser erzeugen Rückstände und große Wärmeeinflusszonen. Das U.S. Patent US-A-4.224.101 beschreibt den Einsatz eines Nd:YAG-Lasers zur Bildung von Rillen in einem Halbleiter. Auf diesen Schritt folgt ein Schritt des Spalten und Zerbrechens bzw. Zerteilens entlang der Rillen bzw. Furchen. Ein weiterer Schritt, der chemisches Ätzen voraussetzt, wurde zur Entfernung der Rückstände und heißen Partikel eingesetzt, die auf dem Wafer landen und während der Bearbeitung mit der Oberfläche verschmelzen.

Die Laser konnten bislang scheinbar nicht erfolgreich für Präzisionsanwendungen eingesetzt werden. Der Grund dafür liegt darin, dass die Qualität der gebildeten Kante nicht akzeptabel ist. Ferner wird an der Schnittvorderseite Wärme erzeugt, wobei dies zu Beschädigungen der elektrischen Funktion führen kann, für welche die Komponente bzw. das Bauteil hergestellt worden ist. Die Erwärmung des Substratmaterials induziert thermische Belastungen in dem Wafer, die Mikrorisse verursachen können, welche sich nachteilig auf die Lebensdauer und die Funktion auswirken.

Das U.S. Patent US-A-5.916.460 beschreibt den Einsatz eines defokussierten Strahls und eines Hochdruckflusses von Hilfsgas zur Unterdrückung der Erzeugung von Mikrorissen. Ein auf der Oberfläche des Wafers auftreffender defokussierter Strahl erzeugt einen Riss, der sich in die Vereinzelungsrichtung ausbreitet. Die Kontrolle dieses Vorgangs gestaltet sich schwierig.

Die vorliegende Erfindung betrifft somit die Bereitstellung einer verbesserten Bearbeitung von Halbleitermaterial. Bei den Verbesserungen handelt es sich im Besonderen darum, dass der Verfahrensdurchsatz und die Qualität ausreichen, um eine kostengünstige Fertigung von Bauteilen ebenso zu ermöglichen wie die Herstellung von präzise mikrobearbeiteten Strukturen, wie etwa von Mikrofluidikvorrichtungen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Vorgesehen ist gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Bearbeitung einer Formation bis auf eine Breite S in einem Halbleitermaterial unter Verwendung eines Laserstrahls mit einer Intensität IB, und wobei der Strahl so geregelt wird, dass er das Material mit einer Fuge K bearbeitet;

dadurch gekennzeichnet, dass:

der Strahl so geregelt wird, dass er n Mal abtastet, wobei n ≥ 1 ist, und wenn n > 1 ist, ist jede folgende Abtastung lateral versetzt und parallel zu einer vorhergehenden Abtastung, und mit n ≥ S/K; wobei ein lateraler Versatz zwischen Abtastungen im Bereich von einem Mikron bis zu der Fuge K ausgewählt wird; und wobei der laterale Versatz zwischen Abtastungen ausgewählt wird durch Variation des lateralen Versatzes in Schritten von einem Mikron bis zu der Fuge, bis eine reine Bearbeitungsgeschwindigkeit optimiert worden ist.

In einem Ausführungsbeispiel wird der Wert für die Intensität IB so ausgewählt, dass er in einem Intensitätswertebereich liegt, für den die Materialentfernungsrate mit zunehmender Intensität zunimmt.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel liegt die Intensität IB in einem Bereich, für den die Materialentfernungsrate mit zunehmender Intensität um mindestens 30% zunimmt.

In einem Ausführungsbeispiel wird die Bearbeitung durch Wiederholung der Abtastungen mit n ≥ 1 in jedem der Reihe von Schritten (z) erreicht, so dass Material in einer Folge von Schritten von der Oberfläche abwärts entfernt wird.

In einem Ausführungsbeispiel werden die Abmessungen des Strahls im Fokus so geregelt, dass die Strahlintensität IB zu einer Minimierung der Anzahl der Abtastungen insgesamt führt, die für die Definition der erforderlichen Formation benötigt werden.

In einem Ausführungsbeispiel wird der Laserstrahl gepulst, und eine Wiederholfrequenz und eine Abtastgeschwindigkeit des gepulsten Laserstrahls werden so ausgewählt, dass eine Impulsüberlappung im Bereich von 30% bis 98% bereitgestellt wird.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der Laserstrahl gepulst, und die Impulsüberlappung wird im Bereich von 30% bis 85% ausgewählt, um die Textur und Rauheit der Wände eines bearbeiteten Kanals oder der Wände und des Bodens einer bearbeiteten Wanne zu regeln und zu verfeinern, und um Rückstände zu entfernen.

In vorteilhafter Weise handelt es sich bei der Formation um einen Kanal.

In einem Ausführungsbeispiel wird die Breite (S) des Kanals so ausgewählt, dass die reine Bearbeitungsgeschwindigkeit schneller ist als eine Bearbeitungsgeschwindigkeit für größere oder kleinere Kanalbreiten, die unter optimalen Werten für eine vorbestimmte Anzahl paralleler Laserlinien bearbeitet werden.

In einem Ausführungsbeispiel liegt die Laserstrahlwellenlänge im Bereich von 350 nm bis 550 nm, wobei die Wiederholfrequenz größer ist als 5 kHz, und wobei die durchschnittliche Laserstrahlleistung größer ist als 3 W.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel liegt die Laserstrahlwellenlänge im Bereich von 250 nm bis 300 nm, wobei die Wiederholfrequenz größer ist als 1 kHz, und wobei die durchschnittliche Laserstrahlleistung größer ist als 1 W.

In einem Ausführungsbeispiel werden die Abtastgeschwindigkeit, die Laserleistung und die Impulsüberlappung so ausgewählt, dass sie die Tiefe der Materialentfernung in einer beliebigen Abtastung regeln.

In vorteilhafter Weise verändern sich die Laser-, die optischen oder die Abtasteigenschaften während der Bearbeitung durch das Material.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren nach der Bearbeitung ferner den Schritt des Ausführens einer abschließenden Laserabtastung, wobei:

der Strahldurchmesser größer ist als eine Breite S der Formation; und

die Strahlintensität unter dem Schwellenwert für die Bearbeitungsintensität liegt;

wobei die bearbeitete Formation gesäubert wird.

In einem Ausführungsbeispiel wird das Verfahren zur Bearbeitung durch Kanäle ausgeführt, um einzelne Chips herzustellen.

In vorteilhafter Weise umfasst die Bearbeitung einer Formation die Bearbeitung eines Blocks aus dem Halbleitermaterial.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Halbleitermaterial um ein Substrat einer Mikrofluidikvorrichtung.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Graben in einer Oberfläche des Substrats gebildet, wobei sich der Graben dazu eignet, als Fluidzufuhrkanal der Mikrofluidikvorrichtung zu fungieren.

In einem Ausführungsbeispiel wird die Anzahl der Abtastungen und der lateralen Versätze der Abtastungen so angepasst, dass eine konische Struktur in dem Material gebildet wird.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die konische Struktur in einer runden oder elongierten Öffnung gebildet.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Mehrzahl konischer Strukturen bearbeitet, um mindestens Senken, Trichter oder Durchkontaktierungskanäle einer Mikrofluidikvorrichtung zu bilden.

In einem Ausführungsbeispiel wird das Material von einer Oberseite und in der Folge von einer Unterseite bearbeitet, wobei die Formationen der Ober- und Unterseiten zusammengeführt werden, so dass eine einzelne Durchgangsformation zu bilden.

In vorteilhafter Weise wird das Material zwischen der Bearbeitung von der Oberseite und der Bearbeitung von der Unterseite umgedreht.

In einem Ausführungsbeispiel werden eine Oberseitenkamera und eine Unterseitenkamera so ausgerichtet und kalibriert, dass eine Transformation, eine Abbildung von Koordinaten der oberen Kamera zu den Koordinaten der unteren Kamera bekannt ist, und wobei die Oberseiten- und Unterseiten-Materialkoordinaten in Passgenauigkeit zueinander gegeben sind, um eine passgenaue Bearbeitung auf beiden Seiten vorzusehen.

In einem Ausführungsbeispiel ermöglicht die Bearbeitung des Materials von beiden Seiten die Bildung gekrümmter und verjüngter elongierter und runder Wandstrukturen.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Rauchabzugskopf für den Abzug zumindest bestimmter Raucharten und fester Rückstände zumindest von oberhalb oder unterhalb des Materials eingesetzt.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst der Rauchabzugskopf den Einsatz eines Luftvorhangs für die Aufnahme von Rückständen.

In einem Ausführungsbeispiel wird Hilfsgas auf das Material gerichtet, um zumindest entweder die Abscheidung von Rückständen zu regeln oder um das Bearbeitungsverfahren zu unterstützen.

Vorgesehen ist gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Laserbearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung eines Halbleiter-Wafers, wobei die Vorrichtung folgendes umfasst: eine Ultraviolett-Laserquelle oder eine Laserquelle im sichtbaren Wellenlängenbereich; gekennzeichnet durch: eine Strahlenzufuhreinrichtung, die dielektrische Spiegel, ein zweiachsiges Galvanometer und eine telezentrische f-Theta-Flatfield-Linse umfassen, um einen Laserstrahl von der Laserquelle zu dem Halbleiter-Wafer zu leiten; eine hoch auflösende XY-Stufe, die einen Wafer-Halter umfasst, um den Wafer im Verhältnis zu dem Laserstrahl zu positionieren; und eine hoch auflösendes Doppelkamerasystem, das so angeordnet ist, dass es Positionsinformationen an einen zentralen Prozessor bereitstellt, wobei das System so angeordnet ist, dass es die Strahlenzufuhreinrichtung und die hoch auflösende XY-Stufe steuert; wobei der zentrale Prozessor so angeordnet ist, dass er den Laserstrahl in einer Mehrzahl von n parallelen Durchläufen zur Bearbeitung mit einer Fuge K bis auf eine Breite S richtet, wobei n größer oder gleich S/K ist, wobei die genannten Durchläufe wählbar lateral versetzt sind, wobei ein lateraler Versatz zwischen den Abtastungen zwischen einem Mikron und der Fugenbreite K liegt, um die reine Bearbeitungsgeschwindigkeit zu optimieren.

In einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Laserquelle um eine Q-Switch-Laserquelle.

In einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Laserquelle um eine YAG-, YLF- oder Vanadat-Laserquelle.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst der Laserstrahl erste, zweite und/oder dritte Oberschwingungsemissionen von der Laserquelle.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst der zentrale Prozessor eine Einrichtung zur Regelung der Laserstrahlintensität (IB), so dass diese im Intensitätswertebereich liegt, für welche die Materialentfernungsrate mit zunehmender Intensität zunimmt.

In einem Ausführungsbeispiel umfasst der zentrale Prozessor eine Einrichtung zum Richten des Laserstrahls und der hoch auflösenden XY-Stufe für eine Veränderung der Anzahl der Abtastungen und des lateralen Versatzes zur Bearbeitung einer konischen Struktur.

In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung ferner ein Rauchabzugssystem mit Saugeinlässen oberhalb und unterhalb des Halbleiter-Wafers.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung ferner ein Gasgebläsesystem, das Düsen zum Richten eines Hilfsgases über das bearbeitete Material umfasst.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung ferner einen Roboter zum Lokalisieren des Halbleiter-Wafers in dem Laserstrahl.

In einem Ausführungsbeispiel ist der Roboter so angeordnet, dass er den Halbleiter-Wafer umdreht.

In einem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung umfasst das hoch auflösende Doppelkamerasystem obere und untere Kamerasysteme, die in gegenseitiger Passgenauigkeit angeordnet sind, und wobei der zentrale Prozessor so angeordnet ist, dass er Bilder für die Kameras verwendet, um die Passgenauigkeit des Wafers nach dem Umdrehen sicherzustellen.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Kamerasysteme von dem Laserstrahl versetzt.

In vorteilhafter Weise umfasst die Strahlenzufuhreinrichtung ferner eine Strahlenausweitungseinrichtung, die so angeordnet ist, dass sie einen Durchmesser des Laserstrahls an einem Eingang des Galvanometers festlegt.

Vorgesehen ist gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Programm, das so angeordnet ist, dass es alle vorstehend beschriebenen Schritte des Verfahrens zur Bearbeitung einer Formation ausführt, wenn es auf einem oder mehreren Computern ausgeführt. wird.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele der Erfindung besser verständlich, wobei die Beschreibung nur als Beispiel in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen dient. In den Zeichnungen zeigen:

1 eine Draufsicht eines Silizium-Wafers eines Schnittmusters;

2 ein Diagramm der Bearbeitungsrichtungen unter Verwendung einer Fensterstrategie und einer Rasterstrategie;

3 ein fünfstufiges Bearbeitungsverfahren zum Entfernen eines Materialvolumens, wobei Parameter wie die Abmessung der Fuge K veranschaulicht sind, sowie die Breite S eines durch einen Laserstrahl mit der Breite w gebildeten Grabens, wobei w der Durchmesser „1/e Quadrat" der Breite des Laserstrahls entspricht;

4 eine alternative Anordnung der erforderlichen Variablen, die zum Entfernen eines ähnlichen Volumens wie in 3 in drei Schritten erforderlich sind;

5 eine typische Abbildung der räumlichen Positionierung des Laserstrahls;

6 eine Reihe von Darstellungen der Materialentfernungsrate vs der Strahlenenergie für einen festen Strahlendurchmesser und mit verschiedenen Überschneidungen;

7 eine Perspektivansicht einer gemäß der vorliegenden Erfindung bearbeiteten Mikrofluidikvorrichtung, mit Oberflächengraben, welche Durchgangslöcher, Senken und Trichter verbinden,

die 8 bis 13 Diagramme der Bearbeitung verschiedener Merkmale/Formationen der Mikrofluidikvorrichtung;

14 eine Perspektivansicht, teilweise im Aufriss, einer Rauchabzugs- und Gasunterstützungsvorrichtung, die zur Laserbearbeitung eingesetzt wird; und 15 eine nähere Ansicht des Gasunterstützungsabschnitts der Vorrichtung;

16 eine schematische Seitenansicht einer Kanalbearbeitungsstrategie; wobei 17 ein Diagramm zeigt, das Fensterbearbeitungspfade für eine Stufe (obere Stufe 1) in diesem Kanal veranschaulicht; und 18 ein SEM-Bild dieses Kanals in einem Silizium-Wafer mit einer Dicke von 700 Mikron; und

19 eine schematische Seitenansicht eines weitren Kanals, wobei die Bearbeitungsstrategie veranschaulicht wird; und die

20 und 21 Diagramme der Bearbeitungslaserpfade für diesen Kanal.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Vorgesehen sind gemäß der vorliegenden Erfindung ein System und ein Verfahren zur Mikrobearbeitung von Halbleiter-Wafern unter Verwendung von durch UV- und sichtbares Licht induzierter Fotoablation und anderen grundlegenden physikalischen Verfahren. Die Lasersysteme sind Dioden gepumpte Festkörperlasersysteme, wie z.B. (Nd: YVO4 @1064 nm) mit ersten (532 nm), zweiten (355 nm) oder dritten (266 nm) Oberschwingungsemissionen. Im Besonderen sehen Laser mit 532 nm und 355 nm eine gute Geschwindigkeit bei akzeptabler Qualität vor, und Systeme mit 266 nm stellen eine gute Laserbearbeitungsqualität bereit. Abhängig von der genauen Wellenlänge der Emission können die Oberschwingungswellenlängen ebenfalls leicht variieren (z.B. Nd: YAG). Das System ermöglicht die Bearbeitung komplizierter bzw. komplexer Formen, Verdeckungen und Ausschnitte auf beiden Seiten der Halbleiter-Wafer bei hoher Geschwindigkeit.

Das Verfahren verwendet eine Laserquelle und ein präzises Abtast- und Positionierungssystem, das eine hoch auflösende XY-Stufe und ein zweiachsiges Galvanometer aufweist. Ein hoch auflösendes Doppelkamera-Bilddarstellungssystem wird für die präzise Positionierung des Wafers und die Prüfung der mikrobearbeiteten Merkmale eingesetzt. Ein oberseitiges optisches Erkennungssystem wird eingesetzt, um Positionsinformationen an einen zentralen Prozessor bereitzustellen. Das optische Erkennungssystem arbeitet, wenn sich der Wafer an der Position mit der „Druckvorlage nach oben" befindet. Das oberseitige optische Erkennungssystem kann versetzt zu dem Laserstrahl-Positionierungssystem fest angebracht sein, oder das optische Erkennungssystem kann durch den Strahlenzufuhrpfad und die Fokussierungslinse arbeiten. Das Materialbehandlungssystem ist so gestaltet, dass ein Wafer in einem XY-Tabellenspannfutter platziert werden kann, wobei die Druckvorlage nach oben oder nach unten gerichtet ist. Ein unterseitiges optisches Erkennungssystem wird eingesetzt, um Positionsinformationen für Wafer bereitzustellen, bei denen die Druckvorlage nach unten zeigt.

Das System weist ferner ein hoch entwickeltes Gasgebläse- und Rückstandsextraktionssystem auf. Die Rückstandsextraktionsvorrichtung stellt sicher, dass keine Rückstände auf den Bildkoordinatenpositionen landen, so dass eine präzise optische Erkennung und Ausrichtung möglich sind. Die Gasunterstützungsvorrichtung stellt sicher, dass Rückstände von der Bearbeitungsvorderseite weg geleitet und von der Oberseite des Wafers in ein Rückstandsextraktionssystem geleitet werden. Die Gasunterstützungsvorrichtung verbessert ferner die Bearbeitungsgeschwindigkeit, wenn Gasströme entlang eines Schnitts bzw. einer Schnittlinie geleitet werden.

In einem Ausführungsbeispiel wird eine gepulste UV-Laserquelle mit einer Durchschnittsleistung von über vier Watt für die Laserbearbeitung verwendet. Der Strahl wird dem Wafer unter Verwendung dielektrischer Spiegel zugeführt, die für die entsprechende Wellenlänge, Laserleistung, Polarisierung und Einfallswinkel gestaltet sind. Eine Strahlenausweitungseinrichtung kann eingesetzt werden, um den Durchmesser des Strahls am Eingang in das Galvanometer festgelegt werden. Der Strahl wird danach in ein zweiachsiges Galvanometer geleitet. An dem Galvanometer angebracht ist eine telezentrische f-Theta-Flatfield-Linse, welche einen fokussierten Strahl einheitlich einer Fläche von 100 mm auf 100 mm zuführt. Zur Bearbeitung der ganzen Fläche des Wafers wird eine XY-Stufe eingesetzt. Diese XY-Stufe weist einen Wafer-Halter auf. Die XY-Stufe kann so geregelt werden, dass sie Flächen bzw. Bereiche außerhalb des Galvanometer-Sichtfelds verbindet, um eine Bearbeitung langer Kanäle entlang des ganzen Wafers zu ermöglichen. Ein Bearbeitungsroboter wird eingesetzt, um den Wafer in der XY-Tabelle zu positionieren, wobei die Druckvorlage je nach Bedarf nach oben oder nach unten ausgerichtet ist. Dies ermöglicht die Bearbeitung des Wafers auf beiden Seiten. Der Wafer-Halter ist für einen Wafer mit einem bestimmten Durchmesser gestaltet. Er kann jedoch leicht verändert werden, um für Wafer mit kleineren oder größeren Durchmessern geeignet zu sein, wie zum Beispiel von Wafern mit 200 mm und 300 mm. Zwei hoch auflösende Kameras, eine auf jeder Seite des Wafers, werden für die Ausrichtung des Wafers verwendet sowie die Prüfung der bearbeiteten Strukturen. Ein Gasgebläse- und Rückstandsentfernungssystem unterstützt den Prozess der Laserbearbeitung.

Alle Regelungs- bzw. Steuersysteme, Datensysteme, Bewegungssysteme, optischen Erkennungssysteme und die Strahlenzufuhr werden per Prozessor gesteuert.

Die Abbildung aus 1 zeigt ein Beispiel eines Halbleiter-Wafers 50, in welcher das Wafer-Muster in Rechtecke unterteilt ist. Andere Anwendungen, wie etwa eine Array-Wellenleiter-Rastervereinzelung, können die Bearbeitung einer gekrümmten Struktur erfordern. Die Abbildung aus 2 zeigt ein Beispiel für ein Schnittmuster, einen langen Durchgangslochkanal. Es ist ersichtlich, dass der Kanal unter Verwendung einer Schnittkombination aus Rasterung 10 und Fenster 11 bearbeitet wird.

Eine Einschränkung in Bezug auf die Materialentfernungsrate von Silizium und anderen Hableitermaterialien ist es, dass die Grundrate der Materialentfernung als eine Funktion der Tiefe in das Substrat zurückgeht. Folglich führt das Abtasten eines Hochleistungslasers über die Oberfläche eines Substrats zu einer bestimmten Materialentfernungsrate. Das Abtasten weiter nach unten an der gleichen Position führt zu einer zurückgehenden Materialentfernungsrate.

Die Reduzierung der Materialentfernungsrate ist durch verschiedene Faktoren begründet. Die Strahlenabschwächung durch Rückstände in der Luft, durch Kondensationsrückstände an der Seitenwand des Kanals, die zu einer Formveränderung führt, und eine Strahlenabschwächung durch kondensierte Rückstände tragen allesamt zur Reduzierung der Bearbeitungsrate bei.

Zur Erhöhung der Bearbeitungsgeschwindigkeit reduziert die vorliegende Erfindung diese Effekte. Ein effektives Mittel zu diesem Zweck sind die breitere Gestaltung des Kanals während dem Bohrvorgang von oben nach unten, der Einsatz von Hilfsgas und das Bohren des Wafers von jeder Seite, so dass das Seitenverhältnis jedes Kanals niedrig ist.

Ein Ziel der Bearbeitung ist die Bearbeitung durch den Wafer mit der größtmöglichen Geschwindigkeit, während die erforderliche Spezifikation für glatte Ränder bzw. Kanten erfüllt wird, und ohne die mechanische Festigkeit des Wafers oder des Substratmaterials zu reduzieren. Zu Ursachen für eine Beschädigung kann eine übermäßige thermische Belastung des Wafers zählen. Zur Bereitstellung einer Mikrobearbeitung mit hoher Geschwindigkeit und Profilbildung ist es erforderlich, die grundlegende Gruppe der Laser- und Abtastparameter zu regeln und eine geregelte bzw. gesteuerte Bearbeitungsstrategie bereitzustellen, die zu einer Nettoerhöhung der Bearbeitungsgeschwindigkeit führt, ohne den Wafer thermisch zu belasten und ohne Abplatzungen und Risse in dem Wafer zu erzeugen. Zu diesem Zweck können Strukturen mit geraden Wänden oder gekrümmten Wänden definiert werden durch die iterative Bearbeitung von oben nach unten. Allgemeiner ausgedrückt wird eine vollständige profilierte 3D-Mikrobearbeitung und Verfahren zur Realisierung derartiger Strukturen in Bezug auf die Wafer-Parameter, Laserparameter, Hardware- und Laser-Abtastparameter beschrieben, welche zu der Verbesserung des Bearbeitungsverfahrens und der Geschwindigkeit beitragen.

Um schließlich eine Skalierbarkeit der Bearbeitungsgeschwindigkeit mit Laserleistung bereitzustellen, optimiert die vorliegende Erfindung Parameter mit der höchsten zur Verfügung stehenden Leistung, so dass die zusätzliche Leistung für eine höhere Geschwindigkeit genutzt werden kann, ohne die Qualität des resultierenden Wafers zu beeinflussen.

Für die Beschreibung dieser Grundsätze ist es nützlich, zuerst die Parameter zu definieren.

Waferparameter Fugenbreite (Fuge, K)

Die Fuge ist die Breite des Grabens (in Mikron), definiert durch den Laser während einer Abtastung über die Wafer-Oberfläche. Der Wert variiert abhängig von der Laserleistung, dem Strahlendurchmesser und anderen Parametern. Dieser Wert wird durch den Benutzer gemessen. Dies ist in den Abbildungen der 3 und 4 veranschaulicht.

Kanalbreite (S)

Dabei handelt es sich um die Zielbreite des Kanals (oder Grabens) in Mikron, und wobei die Breie ebenso in den Abbildungen der 3 und 4 veranschaulicht ist. Die Kanalbreite wird von einer CAD-Eingabe abgeleitet und ist definiert durch die Anzahl der Laserlinien (n_Laserlinien bzw. n_laser lines), den lateralen Versatz zwischen diesen Linien (O_centre) und die Fuge. Wenn der Versatz (O_centre) gleich der Fugenbreite (K9 ist, reduziert dies die Breite auf S = Fuge·n_Laserlinien.

Anzahl der Durchläufe (z-Integer)

Die Anzahl der Abtastungen der Laserlinien insgesamt über die gleiche Stelle führt zu einer größeren Bearbeitungstiefe an dieser Stelle. Die Anzahl insgesamt bestimmt die Tiefe und das Profil des geätzten Kanals. Die Abbildung aus 3 veranschaulicht ein Bearbeitungsverfahren, bei dem z-Integer = 5 gilt.

Anzahl der Laserlinien (n_Laserlinien)

Die Anzahl der Abtastungen des Lasers über die Breite (S) des Kanals. Gemäß der Abbildung aus 5 weist n_Laserlinien die Werte 6, 6, 6, 5, 5 für die fünf Schichten in der Anordnung von oben nach unten auf. In Bezug auf die Abbildung aus 3 ist z_Integer gleich 5, und in Bezug auf die Abbildung aus 4 ist z_Integer gleich 3.

Versatz zwischen Linien (O_centre)

Der Mittenabstand zwischen aufeinander folgenden entlang des Kanals geätzten Laserlinien. Dies ist in den Abbildungen der 3 und 4 dargestellt. In der Darstellung ist O_centre ungefähr gleich der Fugenbreite, wobei es sich aber um jeden Wert handeln kann. Der laterale Versatz (O_centre), die Anzahl paralleler Laserlinien (n_Laserlinien) und die Fuge (K) definieren die Kanalbreite (S). Die Werte können für jede Schicht während dem Bearbeitungsverfahren verändert werden, um konische Strukturen zu erzeugen, wie etwa Trichter, Senken, Durchgangslöcher und Kanäle.

Abtastgeschwindigkeit (v_galvo)

Die Geschwindigkeit des Strahls auf dem Substrat durch die Abtastbewegung des Galvanometers.

Optische Parameter Strahlendurchmesser

Der Strahlendurchmesser bezeichnet 1/e zum Quadrat Durchmesser Breite des räumlichen Intensitätsprofils des Lasers. In Silizium ist die Fugenbreite K eine Funktion des Strahlendurchmessers im Fokus bzw. Brennpunkt. Der Strahlendurchmesser ist eine Variable, die durch Auswahl der Fokussierungslinse, der Abtastlinse oder durch den Einsatz eines Strahlenteleskops geregelt werden kann. Der Effekt der Modifikation des Strahlendurchmessers ist die Modifikation der Leistungsdichtewerte bei Fokussierung.

Die Spitzenleistungsdichte (Intensität IB) Spitzenleistung je Flächeneinheit. Die Spitzenleistung wird durch die Energie pro Sekunde definiert. Folglich ist die Spitzenleistungsdichte definiert durch:

Dabei ist E die Energie in Joule, &Dgr;t die Impulsbreite in Sekunden und A die Fläche in Quadratzentimetern, und die Spitzenleistungsdichte ist in Watt pro Quadratzentimeter gegeben. In dieser Spezifikation ist die Spitzenleistungsdichte (Intensität) eines Strahls dargestellt durch „IB".

Energiedichte Energie je Flächeneinheit (Fluenz)

Dabei bezeichnet E die Energie in Joule und A die Fläche in Quadratzentimetern. Die Einheiten der Energiedichte sind Joule pro Quadratzentimeter.

Laserenergie und Leistungsabgabe

Für gewöhnlich offenbaren Q-Switch-Lasersysteme eine durchschnittliche maximale Leistungsabgabe auf einer bestimmten Wiederholfrequenz. Unter dieser Wiederholfrequenz können einzelne Impulsenergien höher sein als Impulsenergien bei maximaler Durchschnittsleistung. Auf darüber liegenden Wiederholfrequenzen sind die einzelnen Impulsenergien niedriger, jedoch ist die Anzahl der pro Sekunde zugeführten Impulse höher. Diese Tatsachen beeinflussen die Bearbeitung.

Im Besonderen kann die Abhängigkeit der Energiedichte von der Materialentfernungsrate vorgeben, dass die optimale Bearbeitungsrate für einen bestimmten Strahlendurchmesser im Fokus bzw. bei Fokussierung auf einer Wiederholfrequenz auftreten kann, die höher ist als die Wiederholfrequenz, auf der die durchschnittliche Laserleistung maximal ist. Somit treten optimale Bearbeitungsbedingungen bei einer durchschnittlichen Leistungsabgabe auf, die niedriger ist als das Maximum.

Fokustiefe

Die Fokustiefe für fokussierte Strahlen von YAG-, YLF- und Vanadat-Lasern der ersten, zweiten und dritten Oberschwingungen ist größer als bei Multimode-Lasern und von Lasern mit großen M-Quadrat-Werten. Dies ist primär begründet dadurch, dass die räumliche Ausgabe von YAG-, YLF- und Vandat-Lasern ein Gaußsches Verhalten aufweist. Dies weist den Vorteil auf, dass die Bearbeitung dicker Wafer allgemein möglich ist, wobei die Wafer-Dicke derart gegeben ist, dass sie ohne neue Positionierung in einer festen Entfernung von der Arbeitslinse platziert werden kann, um Defokussierungseffekte zu kompensieren.

Ferner kann die Position der Bearbeitung im Verhältnis zu der Fokusebene durch Bewegung des Probenstücks durch den fokussierten Strahl geregelt werden oder durch manuelles Anpassen der Fokussierungsoptik oder unter Verwendung eines Autofokussystems. Dies kann für Strahlendurchmesser mit kleinem Fokus erforderlich sein.

Überlappung

Die Überlappung ist definiert als der prozentuale Anteil des Strahlendurchmessers, der räumlich den Durchmesser anderer Impulse in der Folge überlappt, wenn der Strahl in einer bestimmten Richtung abgetastet wird, wie dies in der Abbildung aus 5 veranschaulicht ist:

Die räumliche Überlappung ist ein Parameter, der zu einer Verbesserung der Beareitungsgeschwindigkeit beiträgt.

Bearbeitungsgeschwindigkeit und Bohrstrategien

Die Anzahl und die Länge der Rasterstrahlen sind abhängig von der Breite und der Länge der gewünschten Mikrostruktur. Der Abstand zwischen den Rasterstrahlen ist von den Abmessungen des fokussierten Laserstrahls abhängig. Die Geschwindigkeit, mit der der Strahl abgetastet wird, ist von den Abmessungen des fokussierten Strahls und der Wiederholfrequenz des Lasers abhängig, da diese Faktoren die räumliche Überlappung zwischen jedem räumlichen Laserimpulsprofil bestimmen.

Das Basiskriterium, anhand dem die Bearbeitungsgeschwindigkeit verbessert wird, ist es, dass durch Ätzen der Kanalbreite, um das Austreten und die erzwungene Entfernung von Rückständen zu ermöglichen, die „Schneiderate" insgesamt erhöht wird. Die Schneiderate ist definiert durch die Abtastrate dividiert durch die Anzahl der erforderlichen Durchläufe, um den Schnitt zu realisieren. Dies kann förmlich durch folgenden Ausdruck dargestellt werden:

wobei vgalvo die Galvanometer-Abtastgeschwindigkeit bezeichnet, wobei Z_Integer die Anzahl der tiefenbezogenen Durchläufe bezeichnet, und wobei n_Laserlinien die Anzahl der Laserlinienbreiten bezeichnet, die die Kanalbreite bilden, wie dies bereits vorstehend im Text beschrieben worden ist.

Zur Bearbeitung eines Kanals zwischen zwei benachbarten Chips auf einem Halbleiter-Wafer muss ein Materialvolumen in dem dazwischen liegenden Kanal (Straße) entfernt werden. Die Geschwindigkeit, mit der dieses Verfahren ausgeführt werden kann, ist eine Funktion der Laserparameter, der optischen Eigenschaften des Strahls, der Materialeigenschaften und der eingesetzten Bearbeitungsstrategie für die Materialentfernung. Die Bearbeitungsstrategie kann eine Veränderung der Laser-, der optischen oder Abtastparameter während des Bearbeitungsverfahrens voraussetzen.

In Bezug auf die Abbildung aus 6 ist eine Reihe von Abbildungen vorgesehen in Bezug auf die Materialentfernungsrate (Schnitttiefe) vs Energie des verwendeten Strahls. Es ist ersichtlich, dass die Tiefe mit zunehmender Energie ungefähr in linearem Verhältnis für einen Energiebereich von 0 bis 140 &mgr;J zunimmt. Die linearen Verhältnisbereiche werden für die Bearbeitung eingesetzt. Diese zunehmend linearen, nahezu linearen oder superlinearen Verhältnisse können auch bei höheren Impulsenergien existieren.

Für einen einzelnen mit einem bestimmten Strahlendurchmesser bearbeiteten Kanal nimmt die Tiefe des Kanals mit ansteigender Energie zu. Das Ausmaß des Anstiegs der Tiefe als eine Funktion des Anstiegs der Impulsenergie ist von der tatsächlichen Energiedichte abhängig. Für eine maximale Bearbeitungsrate in Sack- oder Durchgangslöchern ist es kritisch den Strahlendurchmesser zu verwenden, wobei die von der Energiedichte abhängige Bearbeitungsrate nicht gesättigt ist.

In der Abbildung aus 6 reicht der „ungesättigte" Energiedichtebereich von ~10 J/cm2 bis ~62 J/cm2, entsprechend den Spitzenleistungsdichten im Bereich von 5,5 × 109 W/cm2 bis 3,4 × 109 W/cm2 für eine 355-mm-Q-Switch-Laserquelle mit einer Impulsbreite von 18 ns für die Bearbeitung in Silizium. Eine Erhöhung der Impulsenergie über diese Werte führt zu einem minimalen Anstieg der Bearbeitungstiefe und somit der Netto-Bearbeitungsrate.

Unter ähnlichen bzw. gleichen Bedingungen variieren die Form der Kurve und die Energiedichte und die Spitzenleistungs-Dichtewerte, für welche die Bearbeitung optimiert ist. Ferner unterscheidet sich der Wertebereich für jede unterschiedliche Bearbeitungswellenlänge.

Schließlich sind die Parameter, die zu der Optimierung der Energiedichte und der Spitzenleistungsdichte führen, von der Laserquellen-Impulsenergie, der Veränderung der durchschnittlichen Laserleistungsabgabe und der Impulsenergie mit Impulswiederholfrequenz, der Impulsbreite, dem Strahlendurchmesser und dem Materialansprechverhalten auf einen Anstieg der Energie- und Leistungsdichte abhängig.

Ferner existiert eine optimale Überlappung zwischen den Impulsen, wenn das Verhältnis in Bezug auf eine effizientere Bearbeitung günstiger ist. In der Abbildung aus 6 entspricht dieses Optimum 87%. Allgemein liegt der bevorzugte Überlappungsbereich für die Durchgangslochbearbeitung im Bereich von 70 bis 98%. Bei diesen Überlappungswerten ist der thermische Beitrag zur Bearbeitung signifikant, allerdings weist er nur geringe Auswirkung auf die aktive Vorrichtungsfunktionalität auf, da die Wärme lokal auftritt. Die thermischen Effekte weisen einen Einfluss auf die Erzeugung von geschmolzenen Rückständen auf. In Bezug auf eine Durchgangsloch- oder Kanalbearbeitung können diese Rückstände unter Verwendung von „Reinigungsdurchläufen" entfernt werden, die mit höherer Abtastgeschwindigkeit oder niedrigerer Leistung oder beidem auftreten können. Für „saubere" Kanäle werden allgemein höhere Geschwindigkeiten bevorzugt, und eine Überlappung unter 80% stellt einheitlichere Kanäle bereit.

In einem anderen Ausführungsbeispiel können gemäß der Beschreibung gebildete Kanäle, Durchgangslöcher und mikrobearbeitete Merkmale weitere Reinigungs- oder Ätzschritte erfordern. Für gewöhnlich weisen die Ätzmechanismen Nass- und Trockenätzverfahren unter Verwendung von KOH, TMAH, BHF, SF6, CF4/O2 und anderer auf. Unter Verwendung der Laser- und chemischen/Trockenätztechniken kann die Vielseitigkeit, Einfachheit und Geschwindigkeit von Laser-basierten Techniken kombiniert werden mit der außergewöhnlichen fertigen Qualität chemischer Ätztechniken, um ein leistungsfähiges Prototypen-Hilfsmittel mit wirklichen Aussichten für die Fertigungstechnologie von Halbleiter- und Mikrofluidik-Vorrichtungen bereitzustellen.

In dem Beispiel aus der Abbildung aus 6 liegt der bevorzugte Betriebsbereich bei bis zu 140 Mikrojoule bei 355 nm. Für einen mit einer telezentrischen f-Theta-Linse mit einer Brennweite von 100 mm erreichten Strahlendurchmesser (theoretischer Strahlendurchmesser von 17 Mikron) ist diese Energiedichte effizient für die Bearbeitung von Silizium.

Für eine optimale Bearbeitung wird der Strahl mit einer Häufigkeit von n_Laserlinien für einen gegebenen Wert von S abgetastet, wobei n_Laserlinien eine ganze Zahl von größer oder gleich 1 ist. Wenn n_Laserlinien größer ist als 1, so sind die zweite und alle folgenden Linien parallel zu den vorherigen Abtastungen und lateral versetzt. Im Allgemeinen ist n_Laserlinien ≥ S/K erforderlich, um die Ziellcanalbreite S zu erreichen. Der Grad des lateralen Versatzes O_centre bestimmt n_Laserlinien und wird wiederum bestimmt durch die Spitzenleistungsdichte (Intensität IB) des Strahls und andere Parameter. Ferner wird IB innerhalb eines der Bereiche für das lineare Verhältnis mit zunehmender Materialentfernung für das jeweilige Halbleitermaterial ausgewählt.

Die Impulsüberlappung ist eine Funktion von v_galvo, der Laserwiederholfrequenz und dem Strahlendurchmesser. Sie liegt vorzugsweise im Bereich von 70% bis 95%.

Die Netto-Bearbeitungsgeschwindigkeit insgesamt entspricht v_galvo/n_Laserlinien·z_Integer. Für die Maximierung der Bearbeitungsgeschwindigkeit ist es erforderlich, die Galvo-Geschwindigkeit (v_galvo) zu maximieren und die Werte von n_Laserlinien und z_Integer zu minimieren, so dass eine zulässige Merkmalsqualität erreicht wird.

Der laterale Versatz (O_centre) wird ferner für jede Stufe der Bearbeitungsstrategie so ausgewählt, dass das gewünschte Kanal- oder Grabenseitenwandprofil erreicht wird. Wenn sich die Seitenwände somit einwärts und abwärts verjüngen sollen, so kann der Wert von O_centre für jede folgende Stufe zur Annäherung an das Profil verringert werden. In dem Beispiel aus der Abbildung aus 3 wird eine solche Konizität erreicht durch Reduzierung von n_Laserlinien, wobei sie alternativ aber auch durch Herabsetzung von O_centre erreicht werden kann. Die Veränderung bzw. Variation kann zwar in einem geometrischen Layout stufenweise erscheinen, wobei die tatsächlich resultierenden Wandprofile aber auch durch entsprechende Parameterauswahl kontinuierlich gestaitet werden können.

Wenn ein Durchgangskanal (Schlitz) bearbeitet wird und gekrümmte und einwärts konische Wände an der Ober- und Unterseite des Kanals gewünscht werden, so kann das Substrat umgedreht und von der gegenüberliegenden Seite bearbeitet werden. Die Deckungsgleichheit wird durch den Einsatz sowohl von oberen als auch unteren Kameras gewährleistet.

Um eine präzise Deckungsgleichheit sicherzustellen, ist es erforderlich, Unterschiede der Feldbeleuchtung, der Vergrößerungen und der Belichtungen zwischen Kamerasystemen während der Kalibrierung zu kompensieren. Ferner erfolgt eine Kalibrierung der relativen Versätze und Offsets zwischen den Kameras. Erreicht werden kann dies durch die bildliche Darstellung eines Ziels mit in Bezug auf die Position kalibrierten Durchgangslöchern sowie unter Verwendung der entsprechenden Transformation für die Abbildung zwischen Bilddarstellungs- bzw. Abbildungsebenen. Im Allgemeinen reicht eine Anordnung von drei über das Sichtfeld verteilten Löchern aus, um eine präzise Deckungsgleichheit zu gewährleisten.

In einem Ausführungsbeispiel ist die Kamera mit einem festen Abstand von dem Galvanometer und somit der Strahlenposition versetzt. Der feste Versatz unterliegt thermischen Schwankungen und Vibration. Um der thermischen Verschiebung entgegenzuwirken muss Feedback bereitgestellt werden. Erreicht wird dies durch die Messung eines bearbeiteten Durchgangslochmerkmals in Bezug auf die Koordinaten. Versätze in Bezug auf die Durchgangslochposition im Verhältnis zu der erwarteten Position werden als Korrektur in das System gespeist. Die Position wird mit einem Algorithmus für die optische Durchgangslocherkennung gemessen, der auf das von einer Kamera erfasste Bild wirkt.

In einem zweiten alternativen Ausführungsbeispiel ist das optische Erkennungssystem so ausgerichtet, dass es durch den Strahlenzufuhrkopf blickt. Dies erfordert es, dass der optische Pfad für eine Sichtkanalwellenlänge gestaltet ist, entsprechend dem spektralen Ansprechverhalten des Sensors.

Die Abbildungen der 3 und 4 veranschaulichen, wie unterschiedliche Werte von n_Laserlinien und z_Integer einen ungefähr identisch bemessenen Graben erreichen, wobei unterschiedliche Strahlen mit verschiedenen Fugenwerten verwendet werden.

Die Bearbeitungsregelung gemäß der vorliegenden Erfindung kann eingesetzt werden für die Bearbeitung von Mikrofluidik-Formationen in Halbleitersubstraten. In Bezug auf die Abbildung aus 7 umfasst eine Mikrofluidik-Vorrichtung 100 Durchgangslochöffnungen 101 und ein Netz von Mikrogräben 102 in einem Halbleitersubstrat 103. Die Öffnungen 101 ermöglichen es, dass Flüssigkeit durch das Substrat fließt, um ein Flussnetz zu vervollständigen. Die Mikrofluidik-Schaltung umfasst ferner Trichter 104 und Senken 105. Für gewöhnlich weisen die Graben und Öffnungen eine Breite im Bereich von 1 bis 200 Mikron auf, und allgemeiner können sie in dem Bereich von 0,1 Mikron bis zu einem wahlfreien Maximum liegen. Die Tiefe der Gräben wird durch die Regelung der Laser- und Abtastparameter geregelt. Die Breite der Gräben wird dadurch geregelt, dass das Probenstück durch die fokale Ebene bewegt wird, um größere oder kleinere Fugenbreiten zu erreichen. Alternativ kann der Strahlenfokus unter Verwendung einer Inline-Strahlenoptik bewegt oder verändert werden.

Die Fähigkeit zur Bearbeitung beider Seiten des Wafers gekoppelt mit der Deckungsgleichheit der oberen und unteren Positionen ermöglicht die Bearbeitung komplexer Konizitäten und Durchgangslochmerkmale, wie etwa von Trichtern.

Die erforderlichen Bohrstrategien zur Herstellung dieser Strukturen werden mithilfe der Abbildungen der 8 bis 13 verständlich. In der Abbildung aus 8 ist eine Sackloch- bzw. Blindloch- oder „Senken"-Struktur 110 mit einer konkaven Konizität veranschaulicht. Die konkave Struktur kann gebildet werden, indem die Werte für den lateralen Versatz O_centre von einem Abtastdurchgang zu dem nächsten verändert werden sowie durch Variation der Anzahl der parallelen Laserlinien n_Laserlinien auf jeder Stufe nach unten, wenn von der Seite bearbeitet wird. Ähnliches gilt für eine konvexe Senke 112 gemäß der Abbildung aus 9.

Die Gefahr für eine Beschädigung des Substrats (in Form von Abplatzungen) wird minimiert, wenn die Bearbeitung auf beiden Seiten des Wafers erfolgt.

Eine Trichterform wird vorgegeben durch die Auswahl von n_Laserlinien und O_centre, und in der Abbildung aus 10 ist ein konkaver Trichter 110 dargestellt. Wenn die Bearbeitung nur von einer Seite erfolgt, ist ein konvexer Trichter 114 möglich (11).

Schließlich ist ein Trichter 115 mit beidseitiger Konizität möglich durch die Bearbeitung von beiden Seien des Wafers mit richtigen Werten für n_Laserlinien und O_centre von jeder Seite (12).

Die Abbildung aus 13 veranschaulicht ein einfaches Beispiel, wenn ein Block 120 entfernt wird. Für den Fall, dass der Radius etwas größer ist als 300 Mikron, ist der Einsatz eines Fensters für die Entfernung des Blocks erforderlich. Dies entspricht der Entfernung eines Halbleiterchips, und die Bearbeitungsgeschwindigkeit insgesamt wird bestimmt durch die Perimeterlänge und die Bearbeitungsgeschwindigkeit für den Kanal.

Eine Scheibe oder ein Wafer kann in der Folge mit dem Substrat gebondet oder auf diesem gewachsen werden, um die Kanäle abzudecken, so dass diese innen liegen, und wobei der Fluidzugang durch Durchgangsöffnungen oder Trichter in dem Substrat oder der Scheibe bereitgestellt wird, so dass die fertige Vorrichtungsstruktur gebildet wird.

In Bezug auf die Abbildungen der 14 und 15 ist eine Rauchabzugs- und Gasunterstützungsvorrichtung 150 für das System veranschaulicht. Die Laserbearbeitung erzeugt teilchen- und gasförmige Rückstände. Im Besonderen führt das Verfahren der Laserbearbeitung unter Verwendung von Q-Switch-Laserstrahlen mit hoher Spitzenleistung zu der Erzeugung großer Mengen von Teilchen in Submikron- und Mikrongröße sowie verschiedener Gase und chemischer Emissionen. Diese Rückstände werden aus dem Bearbeitungsbereich für die Entsorgung unter Verwendung der Vorrichtung 150 entfernt.

Die Vorrichtung 150 umfasst zwei Arme 151. Der Wafer ist zwischen zwei Armen auf der rechten Seite angebracht, wie dies aus der Abbildung aus 14 ersichtlich ist. Der Laserstrahl verläuft durch die obere Öffnung und eine andere Öffnung in dem oberen Arm, so dass er das Material erreicht. Die Entfernung von Rückständen erfolgt anfänglich primär von der Oberseite, und wenn der Strahl durch das Material schneidet, erfolgt sie von unten. Der untere Arm trägt Rückstände und Gas zu einem Auslass 153 von der Unterseite des Wafers. Der obere Arm 151 trägt Rückstände und Gas zu einer Schnittstelle 155 mit dem unteren Arm, und beide werden dem Auslass 153 zugeführt. Gas und Rückstände werden von der Bearbeitungsvorderseite an dem Wafer durch Saugeinlässe 157 oberhalb und unterhalb des Wafers entfernt. Das Ansaugen erfolgt von dem Auslass 153 unter Verwendung einer nachgeschalteten Rauchabzugspumpe. Ein Merkmal der Vorrichtung 150 ist es, dass sie ohne Abschwächung des Strahls arbeitet, wenn dieser über dem Abtastbereich zugeführt wird. Folglich sind die Einlässe 154 und 157 so gestaltet, dass wenn der Wafer eine spezifizierte Höhe aufweist, ein Nettofluss von Luft in das Abzugssystem gegeben ist. Der Abzug bzw. die Extraktion ist erforderlich, um die Abscheidung von Rückständen auf aktive oder empfindliche Materialien auf der Wafer-Oberfläche und. auf der Optik zu verhindern. Dies dient der Verhinderung von Beschädigungen sowie der Sicherstellung, dass Rückstände die Prüfung der Koordinaten für die Ausrichtung nicht beeinträchtigen. Schließlich stellt das Abzugssystem auch eine Einrichtung zur Unterstützung des Bearbeitungsverfahrens selbst bereit.

Ein weiteres Merkmal der Vorrichtung 150 ist es, dass sie die Fähigkeit aufweist, ein Hilfsgas an die Bearbeitungsvorderseite bereitzustellen, um das Bearbeitungsverfahren zu unterstützen. Die Vorrichtung 150 weist ein Gasunterstützungssystem 160 auf, das in einem Träger 156 angebracht ist. Die Position liegt oberhalb der Position des Halbleiters im Einsatz. Das Gasunterstützungssystem 160 ist in der Abbildung aus 15 (umgekehrt) dargestellt. In dem bestimmten Fall, wenn die Bearbeitungsrichtung entlang der Richtung von n1 zu n2 verläuft, stellen die Düsen n1 und n2 eine Luftunterstützung parallel zu dem Kanal und der Verschiebung von Rückständen weg von dem Brennpunkt des Lasers bereit. Die Düsen befinden sich auf einzeln geregelten bzw. gesteuerten Laserlinien, und die Fluss- bzw. Strömungsrate durch jede der Düsen kann unabhängig geregelt werden.

In dem Beispiel des Schneidens in die Richtung entlang n1 zu n2 verzweigen die vier mit n3 bezeichneten Düsen gleichermaßen von einer einzelnen Luftlinie. Sie bilden einen Luftvorhang um den Schnitt und dienen dem Einschluss von Rückständen. Sie tragen auch zu dem Aufwärtssog von Luft bei, der Rückstände in das Abzugssystem zieht. Für das Schneiden entlang wechselweiser Richtungen, zum Beispiel der senkrechten Richtung zu der Richtung zwischen n1 und n2, können zusätzliche Düsen hinzugefügt werden und die Luftströmung gemäß der Richtung gewechselt werden, in welche das Schneiden erfolgt.

Zur Rückkehr zu der Steuerung des Laserstrahls handelt es sich in der Folge um besondere Beispiele für die Steuer- bzw. Regelungsparameter und resultierenden bearbeiteten Formationsparameter.

Beispiel 1: Bearbeitung eines Kanals von 200 Mikron in Silizium

Die Abbildung aus 16 zeigt ein grafisches Beispiel für die eingesetzte Bohrstrategie zum Schneiden eines Kanals mit einer Breite von 200 Mikron mit einem Lasersystem von 355 nm bei einem bestimmten Leistungswert. Der Kanal wird größtenteils von der Unterseite des Wafers geschnitten und danach fertig gestellt durch Umdrehen des Wafers und Fertigstellung des Schneidens des Kanals.

Dies gewährleistet maximale Geschwindigkeit und höchste Schnittqualität. Der Wafer wird von unten in zwei Schritten bzw. Stufen geschnitten. Die untere Stufe 1 dient dem Bohren der Masse des Kanals, und die untere Stufe 2 ist ein schnelles Abtasten um den Kanal, um jedes Rückstandsmaterial zu entfernen. Der Wafer wird von oben in drei Stufen bzw. Schritten geschnitten.

Die obere Stufe 1 ist das Bohren der Masse des Kanals.

Die obere Stufe 2 wird eingesetzt für die Entfernung von Rückstandsmaterial, das auf der Innenseite der Kanalwand nach der Bearbeitung von unten verbleibt.

Die obere Stufe 3 ist ein schnelles Abtasten um den Kanal zur Reinigung und Entfernung von Rückstands- bzw. Restmaterial.

Der Pfad, dem der Laserstrahls in der unteren und oberen Stufe 1 folgt, ist in der Abbildung aus 17 dargestellt, Für die anderen Stufen wird der Pfad entsprechend variiert.

Wie dies ersichtlich ist, tastet der Laser für bestimmte Kanäle von 200 Mikron entlang der Länge des Kanals sechsmal in Schritten von 30 Mikron ab.

Im Falle des Kanals von 200 Mikron wird ein lateraler Versatz Ocentre von 30 Mikron verwendet, da festgestellt worden ist, dass es sich dabei um den optimalen Wert für die in diesem Fall verwendeten Laserparameter handelt, für eine maximale Bearbeitungsgeschwindigkeit.

Die Anzahl der parallelen Laserlinien nLaserlinien kann variiert werden, um Kanäle mit unterschiedlicher Breite zu bohren. Für eine gegebene Kanalbreite S und einen optimalen Wert von Ocentre ist nLaserlinien wie folgt gegeben:

wobei die geraden Klammern den höheren ganzzahligen Wert des Bruchs (d.h. aufgerundet) anzeigen, wobei Fuge für die Breite des Grabens (in Mikron) gemäß der vorstehend im Text erfolgten Definition steht. Wenn die Kanalbreite der Fuge entspricht, ist der Wert von n_Laserlinien gleich 1.

In den meisten Fällen ist

keine ganze Zahl. In diesem Fall muss entweder ein Wert von Ocentre kleiner sein oder alle Werte von Ocentre müssen reduziert sein, um eine Abstimmung mit der erforderlichen Anzahl von Laserlinien zu erreichen. Der neue Wert von Ocentre ist dabei durch folgende Beziehung gegeben:

Die Abbildung aus 18 zeigt ein SEM-Bild des Querschnitts eines Kanals von 200 Mikron in Silizium. Der Kanal wurde unter Verwendung der Strategie aus der Abbildung aus 16 gebohrt.

Die Bohrparameter für diesen Kanal lauten:

Impulsenergie = 138 Mikrojoule

Galvanometer-Abtastgeschwindigkeit für untere Stufe 1, obere Stufe 1 & 2 = 111 mm/s

Galvanometer-Abtastgeschwindigkeit für untere Stufe 2, obere Stufe 3 = 222 mm/s

Ocentre = 30 Mikron

nLaserlinien für untere Stufe 1 = 6

ZInteger für untere Stufe 1 = 19

nLaserlinien für Untere Stufe 2 = 2

ZInteger für untere Stufe 2 = 1

nLaserlinien für obere Stufe 1 = 6

ZInteger für obere Stufe 1 = 3

nLaserlinien für obere Stufe 2 = 4

ZInteger für obere Stufe 2 = 1

nLaserlinien für obere Stufe 3 = 2

ZInteger für obere Stufe 3 = 1

Schließlich wird die Länge der Straße bestimmt durch den Bereich bzw. die Fläche des optischen Sichtfelds. Eine Wiederholung des Verfahrens durch Zusammenfügen der Sichtfelder und Regelung der Position ermöglicht die Bearbeitung langer Straßen oder Kanäle.

Die Bearbeitungsgeschwindigkeit für diesen Kanal beträgt 0,8 mm/s für einen Wafer mit einer Dicke von 700 Mikron unter Verwendung eines mit 355 nm betriebenen Lasers.

Beispiel 2: Kanäle von 120 Mikron in Silizium

Die Abbildung aus 19 ist ein grafisches Beispiel der eingesetzten Bohrstrategie zum Schneiden eines Kanals von 120 Mikron. Der Kanal wird von der Oberseite des Wafers bis auf halbe Strecke geschnitten und danach fertig gestellt, indem der Wafer umgedreht wird, und wobei das Schneiden des Kanals fertig gestellt wird. Dies stellt maximale Geschwindigkeit sicher. Der Wafer wird in zwei Schritten bzw. Stufen von unten geschnitten. Die Stufe 1 dient dem Bohren der Masse des Kanals bis zu der Mitte des Wafers, und die untere Stufe 2 ist eine schnelle Abtastung um den Kanal, um Rückstandsmaterial zu reinigen.

Der Wafer wird von oben in zwei Stufen bzw. Schritten geschnitten. Die obere Stufe 1 dient dem Bohren der Masse des Kanals. Die obere Stufe 2 ist ein schnelles Abtasten um den Kanal, um etwaiges Restmaterial bzw. Rückstandsmaterial zu reinigen bzw. zu entfernen.

Der Pfad, dem der Laserstrahl in der unteren und oberen Stufe 1 folgt, ist in der Abbildung aus 20 dargestellt. Der Pfad, dem der Laserstrahl in der unteren und oberen Stufe 2 folgt, ist in der Abbildung aus 21 dargestellt.

Impulsenergie = 138 Mikrojoule

Galvanometer-Abtastgeschwindigkeit für untere Stufe 1, obere Stufe 1 = 111 mm/s

Galvanometer-Abtastgeschwindigkeit für untere Stufe 2, obere Stufe 2 = 222 mm/s

Ocentre = 30 Mikron

nLaserlinien für untere Stufe 1 = 4

ZInteger für untere Stufe 1 = 14

nLaserlinien für untere Stufe 2 = 2

ZInteger für untere Stufe 2 = 1

nLaserlinien für obere Stufe 1 = 4

ZInteger für obere Stufe 1 = 14

nLaserlinien für obere Stufe 2 = 2

ZInteger für obere Stufe 2 = 1

Die Bearbeitungsgeschwindigkeit entspricht 1 mm/s.

Die Bearbeitungsgeschwindigkeit in den vorstehenden Beispielen ist von der Laserleistung abhängig. Zur Ausnutzung eines Anstiegs der Laserleistung ist es wesentlich, den Strahlendurchmesser im Fokus so auszuwählen, dass sich die Energiedichte in dem nahen linearen oder Plateaubereich befindet, wie dies in der Abbildung aus 6 dargestellt ist.

Zur Optimierung der Bearbeitungsgeschwindigkeit für Durchgangskanäle werden der Strahlendurchmesser, die Impulswiederholrate und somit die durchschnittliche Leistungsabgabe des Lasers so ausgewählt, dass die schnellste Bearbeitungsgeschwindigkeit resultiert. Diese Parameter diktieren die Galvanometer-Abtastgeschwindigkeit, die Anzahl der parallelen Laserlinien, n_Laserlinien, und die Anzahl der Stufen, z_Integer, durch das Probenstück.

Dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Ausnutzung von Lasersystemen mit höherer Leistung zur Erhöhung der Bearbeitungsgeschwindigkeit, ohne die Qualität der bearbeiteten Substrate zu beeinflussen. Das Beispiel für einen Kanal von 120 Mikron befindet sich in einem Wafer von 700 Mikron. Eine Geschwindigkeit von 1 mm/s ist mit der spezifizierten Laserenergie erreichbar. Für einen dreifachen Anstieg der Laserleistung für einen auf dieser Wellenlänge arbeitenden Laser sind 3 mm/s möglich.

Für dünnere Wafer wird die Bearbeitungsgeschwindigkeit erhöht, während z_Integer und n_Laserlinien reduziert werden können. Folglich sind in einem Wafer von 500 Mikron Geschwindigkeiten im Bereich von 1,4 bis 1,5 mm/s möglich. Die Skalierung bei einem dreifachen Leistungsanstieg ergibt ~4,5 mm/s.

Schließlich kann auch gezeigt werden, dass dies mit einem Laser mit 532 nm erreicht werden kann. Wenn im Besonderen eine Bearbeitung von der Oberseite und der Unterseite eingesetzt wird, können Abplatzungen vermieden werden. Die von Quellen mit 532 nm erreichbaren Leistungswerte sind signifikant höher, und somit sind signifikante Geschwindigkeitsverbesserungen möglich.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr sind Abänderungen in Bezug auf den Aufbau und die Einzelheiten möglich.


Anspruch[de]
Verfahren zur Bearbeitung einer Formation (110, 112, 113, 114, 115) bis auf eine Breite S in einem Halbleitermaterial unter Verwendung eines Laserstrahls mit einer Intensität IB, und wobei der Strahl so geregelt wird, dass er das Material mit einer Fuge K bearbeitet; dadurch gekennzeichnet, dass: der Strahl so geregelt wird, dass er n Mal abtastet, wobei n ≥ 1 ist, und wenn n > 1 ist, ist jede folgende Abtastung lateral versetzt und parallel zu einer vorhergehenden Abtastung, und mit n ≥ S/K; wobei ein lateraler Versatz (O_centre) zwischen Abtastungen im Bereich von einem Mikron bis zu der Fuge K ausgewählt wird; und wobei der laterale Versatz (O_centre) zwischen Abtastungen ausgewählt wird durch Variation des lateralen Versatzes in Schritten von einem Mikron bis zu der Fuge, bis eine reine Bearbeitungsgeschwindigkeit optimiert worden ist. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Wert für die Intensität IB so ausgewählt wird, dass er in einem Intensitätswertebereich liegt, für den die Materialentfernungsrate mit zunehmender Intensität zunimmt. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Intensität IB in einem Bereich liegt, für den die Materialentfernungsrate mit zunehmender Intensität um mindestens 30% zunimmt. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Bearbeitung durch Wiederholung der Abtastungen mit n ≥ 1 in jedem der Reihe von Schritten (z) erreicht wird, so dass Material in einer Folge von Schritten von der Oberfläche abwärts entfernt wird. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Abmessungen des Strahls im Fokus so geregelt werden, dass die Strahlintensität IB zu einer Minimierung der Anzahl der Abtastungen insgesamt führt, die für die Definition der erforderlichen Formation benötigt werden. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Laserstrahl gepulst wird, und wobei eine Wiederholfrequenz und eine Abtastgeschwindigkeit des gepulsten Laserstrahls so ausgewählt werden, dass eine Impulsüberlappung im Bereich von 30% bis 98% bereitgestellt wird. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Laserstrahl gepulst wird, und wobei eine Impulsüberlappung im Bereich von 30% bis 85% ausgewählt wird, um die Textur und Rauheit der Wände eines bearbeiteten Kanals oder der Wände und des Bodens einer bearbeiteten Wanne zu regeln und zu verfeinern, und um Rückstände zu entfernen. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei es sich bei der Formation um einen Kanal handelt. Verfahren nach Anspruch 8, wobei eine Breite (S) des Kanals so ausgewählt wird, dass die reine Bearbeitungsgeschwindigkeit schneller ist als eine Bearbeitungsgeschwindigkeit für größere oder kleinere Kanalbreiten, die unter optimalen Werten für eine vorbestimmte Anzahl paralleler Laserlinien bearbeitet werden. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Laserstrahlwellenlänge im Bereich von 350 nm bis 550 nm liegt, wobei die Wiederholfrequenz größer ist als 5 kHz, und wobei die durchschnittliche Laserstrahlleistung größer ist als 3 W. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Laserstrahlwellenlänge im Bereich von 250 nm bis 300 nm liegt, wobei die Wiederholfrequenz größer ist als 1 kHz, und wobei die durchschnittliche Laserstrahlleistung größer ist als 1 W. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Abtastgeschwindigkeit, die Laserleistung und die Impulsüberlappung so ausgewählt werden, dass sie die Tiefe der Materialentfernung in einer beliebigen Abtastung regeln. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei sich die Laser-, die optischen oder die Abtasteigenschaften während der. Bearbeitung durch das Material verändern. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei dieses nach der Bearbeitung ferner den Schritt des Ausführens einer abschließenden Laserabtastung umfasst, wobei:

der Strahldurchmesser größer ist als eine Breite S der Formation; und

die Strahlintensität unter dem Schwellenwert für die Bearbeitungsintensität liegt;

wobei die bearbeitete Formation gesäubert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren zur Bearbeitung durch Kanäle ausgeführt wird, um einzelne Chips herzustellen. Verfahren nach Anspruch 15, wobei sich die Laser-, die optischen oder die Abtasteigenschaften während der Bearbeitung durch die Kanäle verändern. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Bearbeitung einer Formation die Bearbeitung eines Blocks (120) aus dem Halbleitermaterial umfasst. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem Halbleitermaterial um ein Substrat einer Mikrofluidikvorrichtung (100) handelt. Verfahren nach Anspruch 18, wobei ein Graben (102) in einer Oberfläche des Substrats gebildet wird, wobei sich der Graben dazu eignet, als Fluidzufuhrkanal der Mikrofluidikvorrichtung (100) zu fungieren. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Anzahl der Abtastungen und der lateralen Versätze der Abtastungen so angepasst werden, dass eine konische Struktur (110, 112, 113, 114, 115) in dem Material gebildet wird. Verfahren nach Anspruch 20, wobei die konische Struktur in einer runden oder elongierten Öffnung gebildet wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 oder 21, wobei eine Mehrzahl konischer Strukturen bearbeitet wird, um mindestens Senken (105), Trichter (104) oder Durchkontaktierungskanäle (101) einer Mikrofluidikvorrichtung (100) zu bilden. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Material von einer Oberseite und in der Folge von einer Unterseite bearbeitet wird, wobei die Formationen der Ober- und Unterseiten zusammengeführt werden, so dass eine einzelne Durchgangsformation zu bilden. Verfahren nach Anspruch 23, wobei das Material zwischen der Bearbeitung von der Oberseite und der Bearbeitung von der Unterseite umgedreht wird. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, wobei eine Oberseitenkamera und eine Unterseitenkamera so ausgerichtet und kalibriert werden, dass eine Transformation, eine Abbildung von Koordinaten der oberen Kamera zu den Koordinaten der unteren Kamera bekannt ist, und wobei die Oberseiten- und Unterseiten-Materialkoordinaten in Passgenauigkeit zueinander gegeben sind, um eine passgenaue Bearbeitung auf beiden Seiten vorzusehen. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, wobei die Bearbeitung des Materials von beiden Seiten die Bildung gekrümmter und verjüngter elongierter und runder Wandstrukturen ermöglicht. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Rauchabzugskopf bereitgestellt ist und für den Abzug zumindest bestimmter Raucharten und fester Rückstände zumindest von oberhalb oder unterhalb des Materials eingesetzt wird. Verfahren nach Anspruch 27, wobei der Schritt des Einsatzes des Rauchabzugskopfes den Einsatz eines Luftvorhangs für die Aufnahme von Rückständen umfasst. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei Hilfsgas auf das Material gerichtet wird, um zumindest entweder die Abscheidung von Rückständen zu regeln oder um das Bearbeitungsverfahren zu unterstützen. Laserbearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung eines Halbleiter-Wafers, wobei die Vorrichtung folgendes umfasst:

eine Ultraviolett-Laserquelle oder eine Laserquelle im sichtbaren Wellenlängenbereich;

gekennzeichnet durch:

eine Strahlenzufuhreinrichtung, die dielektrische Spiegel, ein zweiachsiges Galvanometer und eine telezentrische f-Theta-Flatfield-Linse umfassen, um einen Laserstrahl von der Laserquelle zu dem Halbleiter-Wafer zu leiten;

eine hoch auflösende XY-Stufe, die einen Wafer-Halter umfasst, um den Wafer im Verhältnis zu dem Laserstrahl zu positionieren; und

eine hoch auflösendes Doppelkamerasystem, das so angeordnet ist, dass es Positionsinformationen an einen zentralen Prozessor bereitstellt, wobei das System so angeordnet ist, dass es die Strahlenzufuhreinrichtung und die hoch auflösende XY-Stufe steuert;

wobei der zentrale Prozessor so angeordnet ist, dass er den Laserstrahl in einer Mehrzahl von n parallelen Durchläufen zur Bearbeitung mit einer Fuge K bis auf eine Breite S richtet, wobei n größer oder gleich S/K ist, wobei die genannten Durchläufe wählbar lateral versetzt sind, wobei ein lateraler Versatz zwischen den Abtastungen zwischen einem Mikron und der Fugenbreite K liegt, um die reine Bearbeitungsgeschwindigkeit zu optimieren.
Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 30, wobei es sich bei der Laserquelle um eine Q-Switch-Laserquelle handelt. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 30 oder 31, wobei es sich bei der Laserquelle um eine YAG-, YLF- oder Vanadat-Laserquelle handelt. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 32, wobei der Laserstrahl erste, zweite und/oder dritte Oberschwingungsemissionen von der Laserquelle umfasst. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 33, wobei der zentrale Prozessor eine Einrichtung zur Regelung der Laserstrahlintensität (IB) umfasst, so dass diese im Intensitätswertebereich liegt, für welche die Materialentfernungsrate mit zunehmender Intensität zunimmt. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 34, wobei der zentrale Prozessor eine Einrichtung zum Richten des Laserstrahls und der hoch auflösenden XY-Stufe für eine Veränderung der Anzahl der Abtastungen und des lateralen Versatzes zur Bearbeitung einer konischen Struktur umfasst. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 35, wobei diese ferner ein Rauchabzugssystem (150) mit Saugeinlässen oberhalb und unterhalb des Halbleiter-Wafers umfasst. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 36, wobei diese ferner ein Gasgebläsesystem (160) umfasst, das Düsen zum Richten eines Hilfsgases über das bearbeitete Material umfasst. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 37, wobei diese ferner einen Roboter zum Lokalisieren des Halbleiter-Wafers in dem Laserstrahl umfasst. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 38, wobei der Roboter so angeordnet ist, dass er den Halbleiter-Wafer umdreht. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 39, wobei das hoch auflösende Doppelkamerasystem obere und untere Kamerasysteme umfasst, die in gegenseitiger Passgenauigkeit angeordnet sind, und wobei der zentrale Prozessor so angeordnet ist, dass er Bilder für die Kameras verwendet, um die Passgenauigkeit des Wafers nach dem Umdrehen sicherzustellen. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 40, wobei die Kamerasysteme von dem Laserstrahl versetzt sind. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 41, wobei die Strahlenzufuhreinrichtung ferner eine Strahlenausweitungseinrichtung umfasst, die so angeordnet ist, dass sie einen Durchmesser des Laserstrahls an einem Eingang des Galvanometers festlegt. Programm, das so angeordnet ist, dass es alle Schritte des Verfahrens zur Bearbeitung einer Formation eines der Ansprüche 1 bis 29 ausführt, wenn es auf einem oder mehreren Computern ausgeführt wird.






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