激光修复和激光装置

12.6　激光修复和激光CVD装置

激光修复装置用于短路配线的激光切断和断路的修复连接，如图12.16所示。图（a）是将短路缺陷进行切断修复，图（b）是对断路缺陷进行修补连接。用激光照射阵列基板上的图形，可将图形切断。根据配线材料和加工尺寸等选择激光波长（波长：基本波长、3倍频波长）。

激光CVD装置用于配线断路缺陷的连接和短路缺陷的切断，在修补材料气体氛围中用激光照射，局部加热，使材料气体发生热分解，堆积成膜，从而使断路部分重新接上，或将短路部分切断。图12.17所示是激光切断装置的光路。激光CVD修复装置的光路图如图12.18所示。

图12.16　激光CVD修复

图12.17　激光切断装置的光路示意

激光发生器（laser diode，LD）由激发源、集光器、激光棒、共振器腔、Q开关（switch）等构成。装置的激发源是LD光源，其波长是800nm，安装在激光棒的后面。激发方式分为连续波和脉冲两种。切断时用的是脉冲波方式，CVD使用的是连续波方式，见图12.18。

图12.18　激光CVD修复气帘方式的光路示意

LD的优点是发光稳定，寿命比较长，不需要用水冷却，光的强度控制比较容易。设备整体结构简单，稳定可靠。

激光棒晶体用的是钕：氟化钇锂（Nd：YlF），受到连续光谱激发后能产生4种波长的激光，其中主要是1 053nm波长的激光。共振腔有两个，紧贴在激光棒后部的是百分之百地反射激光的反射镜，同时百分之百地透过800nm的光。在前部的是部分透射镜，其主要作用是让激光在激光棒中来回震荡。切割用的激光发生器产生的是1 053nm激光（基本波是351nm的激光），修补CVD用的激光发生器产生的是1 047nm的激光（基本波是349nm的激光），对于不同的波长采用相对应的最适合的反射镜和透射镜，保证能起到选择性透过的作用。Q开关是由两端还装有电极的石英片构成的，石英放在激光出射的光路上，当电极上无电压时，激光可以直线通过，激光发生器输出激光；加上电压后，在电压的作用下，石英片震荡可以产生超声波使激光被散射，导致激光发生器不能输出激光，从而达到调制激光输出的目的。在振荡器前面还有一个能把基本波转换成3倍频（351nm→1 053nm，349nm→1 047nm）波长的晶体。

修复装置使用两个凸透镜聚焦系统组成一个增大了聚焦倍数的光学系统。虽然激光的平行度比较好，但是还是一个点光源，因此在有限补正光学系统中经过聚焦后会形成二重像，这样成像质量就比较差。这个光学系统采用了无穷远补正系统，最后在一个焦点成像，提高了成像质量，可以得到比采用有限补正光学系统更清楚的聚焦成像。修复时的最大线宽是10μm左右，因此聚焦和成像性能是非常重要的。如果得不到一个较高的聚焦清晰的图像，那么修复性能就会打折扣。

良好的激光CVD成膜质量，是修复成功的关键。判定修复是否成功，主要确认膜厚、膜的密着性、膜的电阻、膜的段差覆盖性、膜对洗净工艺的耐久性、膜层表面的光滑性。影响成膜质量的因素主要是两个：激光能量和原料气体浓度。对于激光的能量来说，并不是越高越好，因为当激光能量过高的时候，激光会对已经形成的膜产生破坏；而若激光能量过低，则形成的膜会比较薄，密着性低，电阻大。对于原料气体来说，浓度越高形成的膜就越厚，速度越快，但当膜成长速度过快、厚度过厚时，基板表面（膜下表面温度）和膜上表面的温度就会相差过多，两面的受热不均会导致膜向上卷曲，导致密着性变差。对于不同的基板，最佳的条件是不同的。具体的参数设定必须根据具体产品决定。