JP2008522832A - 半導体デバイスの多重波長レーザ微細加工 - Google Patents
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Abstract
【課題】高品質の加工及び多重波長でのレーザエネルギーがレーザエネルギープロファイルに重なることができるより小さい可能なスポットサイズを達成するために半導体デバイス微細加工に対して目標とされる実質的にジッタのない多重波長レーザエネルギープロファイルを提供する。
【解決手段】異なる時間で異なるレーザ波長によって特徴付けられる特別に成形されたレーザパルスエネルギープロファイル(98,104,156)は、高品質加工及びより小さい可能なスポットサイズを達成する半導体デバイスの微細加工を可能にするために軽減制御ジッタを提供する。
【選択図】図7
【解決手段】異なる時間で異なるレーザ波長によって特徴付けられる特別に成形されたレーザパルスエネルギープロファイル(98,104,156)は、高品質加工及びより小さい可能なスポットサイズを達成する半導体デバイスの微細加工を可能にするために軽減制御ジッタを提供する。
【選択図】図7
Description
本発明は、レーザ加工多層工作物材料に概して関し、特に、高品質の加工及び多重波長でのレーザエネルギーがレーザエネルギープロファイルに重なることができるより小さい可能なスポットサイズを達成するために半導体デバイス微細加工に対して目標とされる実質的にジッタのない多重波長レーザエネルギープロファイルを使用することに関する。
関連出願
本出願は、2004年12月9日付け米国仮特許出願第60/635,054号の利益を主張する。
本出願は、2004年12月9日付け米国仮特許出願第60/635,054号の利益を主張する。
著作権表示
著作権2005 エレクトロサイエンティフィックインダストリーズ社 本特許出願の開示内容の一部は著作権保護を受ける材料を含む。著作権者はその特許文献又は特許開示内容をいずれかの者によってファクシミリによって再生されることに対して、それが特許商標庁のファイル又は記録において現れるので異議はないが、それ以外はすべての著作権をどのような場合でも保持する(37 CFRセクション1.71(d))。
著作権2005 エレクトロサイエンティフィックインダストリーズ社 本特許出願の開示内容の一部は著作権保護を受ける材料を含む。著作権者はその特許文献又は特許開示内容をいずれかの者によってファクシミリによって再生されることに対して、それが特許商標庁のファイル又は記録において現れるので異議はないが、それ以外はすべての著作権をどのような場合でも保持する(37 CFRセクション1.71(d))。
ICデバイス製造の歩留まりはしばしば、表面下層又はパターンの整列の変動から生じる欠陥、微粒子汚染、又は基板自体の欠陥によって影響される。図1、図2A及び図2Bは、余分な回路要素14、例えばメモリセル20の予備列16又は予備行18の多数の繰り返しを含むために行と列の形で典型的に製造されるICメモリデバイスの反復電子回路10を示す。図1、図2A及び図2Bに関して、回路10はまた、例えば、欠陥メモリセル20を切断するために、またメモリデバイス、例えばDRAM、SRAM又は埋設メモリの代替の余分なセル26を代用するために除去できる電気的コンタクト24間に特定のレーザ切断回路リンク22を含むために設計される。類似の技術も論理製品、ゲートアレイ又はASICをプログラムするためにリンクを切断するために使用される。
リンク22は、隣接回路構造又は要素34、例えばリンク構造36から約10ミクロン以下の慣用のリンク幅28、リンク長30及び約1.5ミクロン未満の要素対要素ピッチ(中心対中心間隔)32で設計される。リンクの大きさ及びピッチはデバイス製造者によって絶えず軽減されている。最も普及しているリンク材料はシリコン及び類似の組成物であるが、メモリ製造者は、限定的ではないが、アルミニウム、銅、金ニッケル、チタニウム、タングステン、白金、及び他の金属、ニッケルクロムのような金属合金、チタニウム又はタンタル窒化物のような金属窒化物、ケイ化タングステンのようなタングステン金属合金、又は他の金属状材料を含むことができる種々の導電性金属リンク材料をごく最近採用した。
回路10、回路要素14又はセル20に対して欠陥検査が行われる。欠陥を修正するために切断されるべきリンクがデバイス検査データから決定され、これらのリンクの配置がデータベース又はプログラムに記憶される。レーザパルスは回路リンク22を切断するために20年以上も採用されている。図2A及び図2Bは、シリコン基板42上方に及び上部パッシベーション層44(図2Bではなく、図2Aに示される)及び下部パッシベーション層46(図2Aではなく、図2Bに示される)を含むパッシベーション層スタックの構成層間に位置付けされるリンク22から構成されるリンク構造36に衝突するスポットサイズ径40のレーザスポット38を示す。図2Cは、リンク22がレーザパルスによって除去された後の図2Bのリンク構造の部分断面側面図である。
先行技術は、半導体デバイスリンク加工用の単一のレーザ波長のみから構成されるレーザパルスを使用する。1064nm又は1047nm波長の単一のレーザパルスは、ビーム位置決め器の運動を停止せずにリンク毎に単一のパルスで個々のリンクを切断することを伴う半導体メモリチップ即時(オンザフライ)加工に広く使用される。1320nmのレーザパルスはそれがシリコン基板にほとんどダメージを引き起こさないので、金属リンク加工において後に好ましくなった。UVレーザパルスでのリンク加工も提案され、また実施されている。平坦(すなわち、厚い)銅リンクの2重パルス加工は少数のユーザによって試みられている。使用レーザパルスの全ては同じ波長であった。
シリコン基板のダメージを最小限にし、また加工ウインドウを強化するために有利な波長は、本特許出願人の譲受人に譲渡される米国特許第5,265,114号に開示される1300nm近くである。しかし、1300nmでの実用的な最小レーザビームスポットサイズは約1.7ミクロンである。かっての半導体メモリチップの縮小特性サイズ又はリンクの大きさは1.4ミクロン以下のレーザビームスポットサイズを要求する。本特許出願人の譲受人に譲渡される米国特許第6,057,180号に開示されるUVスペクトル範囲で短波長を使用することは上部パッシベーション層を切断するために必要とされる最小ビームスポットサイズを供給することができるが、パッシベーション材料はシリコン基板を保護するためにUV波長を吸収することを要求する。また、リンク構造設計はわずかなダメージのみを上部パッシベーション材料に課すために下部パッシベーション層構造と協働する。グリーン/可視範囲の短波長を使用することは、グリーン/可視範囲の波長のその高い吸収によってシリコン基板へのダメージの危険性が高い。
半導体デバイスの微細加工のために要求されるものは一連のパルスであり、各々は、多層構造の層の異なる加工特性に付随するエネルギープロファイルの範囲内で異なる時間に異なる波長で構成されるエネルギープロファイルを有する。1つのかかるエネルギープロファイルシーケンスは上部パッシベーション層及びリンク材料の頂部を最良に加工するためにUV又はグリーン波長でレーザパルスエネルギーの第1の部分であり、引き続き、上部パッシベーション層及びシリコンウェハ基板へのダメージの危険を制限しつつ、残りのリンク材料を掃除するために1.3ミクロンでレーザパルスエネルギープロファイルの第2の部分である。
米国特許第5,265,114号公報
米国特許第6,057,180号公報
発明の概要
本発明の好ましい実施例は、エネルギープロファイル内で異なる時間に異なるレーザ波長から構成されるエネルギープロファイルを有し、またジッタがほとんどない又は全くない、多層構造に入射するレーザパルスを形成するために2又はそれ以上のレーザから伝搬し、多層構造を加工する異なる波長のレーザパルスの使用を伴う。他のレーザパラメータは同じ又は異なることができる。半導体デバイスリンク加工はリンク切断に関して好ましい実施例として記載される。好ましい実施例に関して記載される本発明に従うレーザパルスの使用はまた、他のレーザ加工動作、例えばビア穿孔に適用できる。典型的に、レーザパルスエネルギープロファイルの第1の部分は短波長、例えばUV又はグリーン波長であり、その後のレーザパルスエネルギープロファイルの第2の部分は長波長、例えば可視又はIR波長である。UV/グリーンレーザエネルギー及び可視/IRレーザエネルギー間の時間遅延はプロセス及びターゲット構造に基づいて制御可能である。UV/グリーンレ=ザエネルギーは上部パッシベーション層を切断又は破裂させ、リンク材料の一部を除去する。その後、次の可視/IRレーザエネルギーは残りのリンク材料を除去する。可視/IRレーザエネルギーの使用は下部パッシベーション層へのダメージの危険が高い。リンク構造がUV又はグリーンレーザパルスによって部分的に加工された後により少ない可視/IRレーザエネルギーが必要とされるので、可視/IRレーザパルスによってシリコンウェハ基板に対するダメージの危険はほとんどない。
本発明の好ましい実施例は、エネルギープロファイル内で異なる時間に異なるレーザ波長から構成されるエネルギープロファイルを有し、またジッタがほとんどない又は全くない、多層構造に入射するレーザパルスを形成するために2又はそれ以上のレーザから伝搬し、多層構造を加工する異なる波長のレーザパルスの使用を伴う。他のレーザパラメータは同じ又は異なることができる。半導体デバイスリンク加工はリンク切断に関して好ましい実施例として記載される。好ましい実施例に関して記載される本発明に従うレーザパルスの使用はまた、他のレーザ加工動作、例えばビア穿孔に適用できる。典型的に、レーザパルスエネルギープロファイルの第1の部分は短波長、例えばUV又はグリーン波長であり、その後のレーザパルスエネルギープロファイルの第2の部分は長波長、例えば可視又はIR波長である。UV/グリーンレーザエネルギー及び可視/IRレーザエネルギー間の時間遅延はプロセス及びターゲット構造に基づいて制御可能である。UV/グリーンレ=ザエネルギーは上部パッシベーション層を切断又は破裂させ、リンク材料の一部を除去する。その後、次の可視/IRレーザエネルギーは残りのリンク材料を除去する。可視/IRレーザエネルギーの使用は下部パッシベーション層へのダメージの危険が高い。リンク構造がUV又はグリーンレーザパルスによって部分的に加工された後により少ない可視/IRレーザエネルギーが必要とされるので、可視/IRレーザパルスによってシリコンウェハ基板に対するダメージの危険はほとんどない。
本発明にしたがって半導体デバイスリンクを加工することはいくつかの特徴又は面によって特徴付けられる。第1は、異なる時間に異なる波長から構成される所望のエネルギープロファイルを有するレーザパルスの形成である。エネルギープロファイルは十分制御され、全体的なレーザエネルギープロファイルを安定的に維持するためには、異なるレーザ波長でレーザエネルギー間に時間ジッタはほとんどない、又は全くない。第2は、リンク構造の異なるリンク加工ステージで、例えば初めにUV又はグリーンレーザエネルギーを使用し、その後可視又はIRエネルギーを使用して異なる好ましいレーザエネルギーレベル及び波長を選択することである。第3は、レーザパルスが所望のエネルギープロファイル及び波長分割から構成される、即時(オンザフライ)、半導体デバイスを加工するために実行されるリンク加工システムである。
本発明は、より狭いリンク幅、より密集するピッチサイズ、より高い厚さ対幅比、並びにより複雑なパッシベーション層構造を有するリンクの加工を可能にし、脆いパッシベーション材料を加工する。UV及び可視レーザエネルギーから構成されるレーザパルスの場合、前縁部のUVレーザエネルギーはパッシベーション構造に大きい窪みを作る又はひび割れを生じさせる危険性がほとんどなく上部パッシベーション層を加工し、後縁部の可視/IRレーザエネルギーは上部パッシベーション層及びシリコン基板へのダメージの危険性がほとんどなく残りのリンク材料を除去する。可視レーザエネルギーがグリーン及び青色スペクトル内で選択されるとき、全体的に効率的なレーザビームスポットサイズはIRで単一レーザ波長を使用する先行技術に比較して大きく軽減される。UV及びIR/可視レーザエネルギーのパラメータ及びそれらのタイミングはリンク構造に基づいて、最良の結果のために調節できる。
異なるレーザ波長から構成されるエネルギープロファイルでレーザパルスを実質的にジッタなく形成することは、軽減した制御時間ジッタを有する異なる波長で多数のエネルギーピークを有する安定した独自のレーザエネルギープロファイルを提供する。異なる波長のレーザエネルギーの各発生器への同期駆動信号を通してレーザパルスプロファイルジッタを軽減すること、注入同期によって異なるレーザ波長で確立されたレーザエネルギーの開始又はその両方は短いピーク間分離の制御可能な時間変位波長ピークを可能にする。
本発明の追加の特徴及び利点は、添付図面に関連して進める、その好ましい実施例の詳細な説明から明らかになる。
好ましい実施例は、図1、2A〜2Cに示されるタイプの集積回路チップ上の導電性リンクを加工するために異なるレーザ波長の多数のエネルギーピークで特別に成形されたレーザエネルギープロファイルを形成するために、同じ又は異なる他のレーザパラメータと共に異なる波長でレーザパルスエネルギーを伝播する2つのレーザヘッドを使用する。
ある好ましい実施例は、加工タイミングシーケンスの始めに起こるレーザエネルギープロファイルの始めにUV高調波長レーザから伝播するレーザエネルギーとその後の可視波長レーザヘッド、例えばグリーン又は青色レーザからのレーザエネルギーの使用を伴う。UVレーザエネルギーピーク及び可視レーザエネルギーピーク間の時間遅延はプロセス及びターゲット構造に基づいて制御可能であり、実際、0から300ns〜500nsにすることができる。500ns時間範囲内で、ビーム位置決めシステム(図示せず)は0.1ミクロン未満を移動し、したがって、レーザエネルギープロファイル内の2つのレーザエネルギーピークは、単一レーザパルスの場合のように、同じリンクに即時(すなわちピーク位置決めシステムが移動中に)入射する。
ある好ましい実施例は、加工タイミングシーケンスの始めに起こるレーザエネルギープロファイルの始めにUV高調波長レーザから伝播するレーザエネルギーとその後の可視波長レーザヘッド、例えばグリーン又は青色レーザからのレーザエネルギーの使用を伴う。UVレーザエネルギーピーク及び可視レーザエネルギーピーク間の時間遅延はプロセス及びターゲット構造に基づいて制御可能であり、実際、0から300ns〜500nsにすることができる。500ns時間範囲内で、ビーム位置決めシステム(図示せず)は0.1ミクロン未満を移動し、したがって、レーザエネルギープロファイル内の2つのレーザエネルギーピークは、単一レーザパルスの場合のように、同じリンクに即時(すなわちピーク位置決めシステムが移動中に)入射する。
UVレーザエネルギーのパッシベーション材料による吸収のために、UVレーザエネルギーはリンクの上にあるパッシベーション層を直接切断するか又は上部パッシベーション層がレーザビーム路に沿って温度上昇を受け、それにより、パッシベーション層構造にひび割れをもたらすことなく、上部パッシベーション層の信頼性のある調和した裂け目を生じる。これは、リンク幅が狭く、リンク厚さ対幅比が高く、及びパッシベーション構造がリンク底部で弱いときに、又はパッシベーション層が脆い低K材料、例えばSiLKから作られるとき、特に重要である。
UVレーザエネルギーはそれが上部パッシベーション層を破裂させ、開放した容積の大きい領域の一部を形成するためにリンク材料の一部を除去するように選択される。レーザパルスエネルギープロファイルのUVセグメントの完了の後に残っているリンク材料の一部がある。レーザ強度が最高であるUVレーザビームの中心は上部パッシベーション層及びシリコンウェハ基板に直接入射せず、したがって、両者はUVレーザエネルギーによるダメージからリンク材料の「シールド」によって十分保護される。リンク構造を加工するためのレーザパルスエネルギープロファイルの「第1ステージ」は上部パッシベーション層を破裂し、リンク材料の一部を除去する。代替として、グリーンスペクトルのレーザエネルギーは、そのより良好な、導電性リンク材料に対するエネルギー結合効率のためにレーザエネルギープロファイルの始めに選択することができる。リンク加工の始めのレーザパルスエネルギープロファイルの短い立ち上がり時間は、それが上部パッシベーション層をより早く破裂させ、上部パッシベーション層が破裂前にひび割れる時間をほとんど残さないという点において利点がある。
リンク構造を加工するためのレーザパルスエネルギーの「第2ステージ」は残りのリンク材料のすべてを除去するために可視グリーン又は青色レーザエネルギーのより長い波長を使用する。可視レーザエネルギーはリンク加工の第2ステージを終了することのみを必要とする、すなわちUVレーザ加工の後に残っているリンク材料を除去することのみを必要とし、それによって、開放した容積の大きい領域の形成を完了するので、必要とするレーザエネルギー量は単一レーザ波長の単一レーザパルスを使用する伝統的なリンク加工に必要とされるレーザエネルギー量よりかなり少ない。結果として、可視レーザパルスによるシリコンウェハ基板へのダメージの危険は大きく軽減される。他方、可視波長でこのレーザパルスによる上部パッシベーション層へのダメージの危険は、上部パッシベーション材料がそれを吸収しないのでほとんどない。
レーザエネルギーを放射するレーザヘッドの両方は好ましくは同じ繰り返し周波数で動作し、また互いに十分同期される。リンク加工用の典型的なレーザパルスの繰り返し周波数は1KHzから200KHz以上の範囲にある。異なる適用に対して、レーザパルス繰り返し周波数は1KHzより低く(1Hzまで低く)又は200KHzより高くすることができる。リンク加工に対して、1つのレーザパルスプロファイルが形成される2又はそれ以上のレーザエネルギーの各々は0.001μJ未満から約20μJまでの範囲にあり、各持続時間は100fsから数十nsの範囲にある。
別の好ましい実施例は、導電性リンクを切断するために、1064nm又は1320nmのレーザエネルギー及びその第2又は第3高調波(各々、532nm、660nm、355nm、440nm)レーザエネルギーから構成されるレーザパルスエネルギープロファイルの使用を伴う。レーザパルスエネルギープロファイルを作り上げる各レーザ波長のエネルギー及びタイミングを適切に選択することによって、リンクは、隣接リンク又はシリコンウェハ基板へのダメージを防止しつつ切断できる。
表1は異なる波長で共通の半導体デバイスのリンク金属に対する吸収データを示す。
表1
1320nm 660nm 532nm
Al 3% 9% 9%
Cu 2.5% 5% 25%
W 40% 50%
1320nm 660nm 532nm
Al 3% 9% 9%
Cu 2.5% 5% 25%
W 40% 50%
表1は、銅リンクを1320nmで加工するために必要な元のエネルギー値がEであるならば、660nm及び1320nmの混合物に関して、新しい1320nmエネルギー値は50%Eにすることができ、660nmエネルギー値はおよそ25%Eにすることができることを示す。隣接リンク構造に対するダメージに関して、1320nmエネルギーは2つの適用エネルギーのより大きいスポットサイズを有し、それによって、ダメージの危険性がより大きくなる。しかし、ガウス分布形状ビームに対して、リンクの任意の部分に対して50%Eで入射する1320nmエネルギーは、ダメージの観点から、100%Eの1320nmのビームスポットサイズの80%である有効ビームスポットサイズを提供する。適切に設計された焦点光学機器において、25%Eの660nmレーザエネルギー有効レーザビームスポットサイズは50%Eの1320nmレーザエネルギーのレーザビームスポットサイズ以下にすることができる。
シリコンウェハに対するダメージに関して、25%Eの660nmのレーザエネルギーはシリコン基板のダメージ閾値より十分低い。1320nmでさらに50%Eを追加することはシリコンウェハ基板にダメージを与えないように十分なヘッドの余地を残す。このエネルギーパーセント混合は異なるリンク構造に対して容易に調節できる。例えば、それは、660nmエネルギーに対して40%〜20%Eにでき、また1320nmエネルギーに対して20%〜60%Eにできる。
他の好ましい実施例は異なる波長混合物の使用を伴う。1320nm及び660nmレーザエネルギーの混合物の他に、他の混合物もまた、1320nm及び330nm(その第4高調波)エネルギー又は1064nmエネルギー及びより短いレーザ波長エネルギー、例えば532nm、355nm及び266nmにすることができ、それらのすべてはNd:YAG又はNd:YVOレーザからの1064nm高調波の放射である。
基本波長をその第2の高調波に混合することは、それが焦点レンズ設計を簡易化するので利点がある。2つの波長に対して所望のビームスポット径を供給できる2重波長レンズを作成することは基本波長及びその第3又は第4高調波より基本波長及びその第2高調波を加工するときに容易である。
UV及び1320nmレーザエネルギーの混合物の使用を伴う好ましい実施例はUVレーザエネルギーが上部パッシベーション層を直接開放するのに役立つことができるという点で別の利点を提供する。これは、非常に狭いリンク幅を有するリンクを切断するために全く望ましい。UVレーザは、UVスペクトルの355nm、351nm、349nm又は他の波長でのNd:YAG、Yb:YAG、Nd:YVO、Nd:YLFレーザ又はNd、Ybドープファイバレーザの第3高調波にすることができる。グリーンレーザは、グリーンスペクトルの532nm、5261nm、523nm又は他の波長でのNd:YAG、Yb:YAG、Nd:YVO、Nd:YLFレーザ又はNd、Ybドープファイバの第2高調波にすることができる。 青色レーザは1320nmから440nmの又は他のレーザ源のNd:YAG又はNd:YLFレーザの第3高調波にすることができる。可視スペクトルのより短いレーザ波長、例えば400nmが、UV波長(355nm)に近似する可視波長がより小さいビームスポットサイズに対する混合レーザエネルギーの焦点を容易にするので好ましい。
他の好ましいレーザ波長混合物はグリーン及び1320nm、グリーン及び1064nm、1064nm及び1320nm、1064nm及び1047nm、及び1320nm及び1047nmにすることができる。グリーン及び1300nm混合物は、ビームスポットサイズが最も臨界的な問題ではない「平坦(厚い)銅リンク」を加工するのに非常に有用である。グリーンレーザパルスはリンクの頂部の加熱を加速し、それによって、パッシベーション材料のどこかでひび割れを発生する危険性を少くして、上部パッシベーションを破裂させるのに役立つ。グリーンレーザエネルギーが上部パッシベーション層を破裂し、リンク材料の一部を除去した後に1320nmレーザエネルギーはリンク加工を終了する。残っているリンク材料はグリーンレーザエネルギーによって加熱されるので、順次、1320nmの要求レーザエネルギーを軽減する1320nmのリンク材料の吸収は、大きく改良される。また、シリコンウェハ基板はかなり低い吸収係数を1320nmで有する。これらすべての要因は加算され、使用レーザエネルギーによるシリコンウェハ基板に対するダメージの危険性をかなり低くする。UVレーザ波長及び青色又はグリーンレーザ波長の混合物に対して、UV波長は355nm、266nm、又はより短い波長にすることができる。
図3は、特別に成形されたレーザ出力パルスエネルギープロファイルを形成するために、異なるレーザ波長で動作する2つのレーザヘッド52,54の出力を使用するシステム50のある実施例を示す。システム50は、好ましくは、必要ではないが、信頼性のある安定したパルスエネルギープロファイルを形成するためにレーザ出力ジッタを軽減する注入同期で実行される。ジッタ軽減は、別個の異なる波長ピークでレーザパルスエネルギープロファイルを形成するために2つのレーザヘッドのエネルギーは部分的に一時的に重なるときに有利である。出力エネルギーが一時的に重なる実施例において、特別に成形されるエネルギーパルスプロファイルは2つのレーザヘッドの出力エネルギーの特性に少なくとも部分的に対応する特性を有する。ジッタを軽減するための源及び技術は以下の図6A、図6B、図7及び図8に関して記載される。
システム50は、レーザ出力を放射する2つのレーザヘッド52,54から構成される。レーザ生成物(図示せず)、励起源(図示せず)、及び高速シャッターデバイス、例えばQスイッチ56から構成されるレーザヘッド52は所望のエネルギープロファイルのパルスレーザ出力ビームを発生する。レーザヘッド52、選択減衰器58及びビーム拡大器59の構成物はレーザレール60を形成し、それからレーザエネルギーのパルス出力ビーム62を伝搬する。同様に、レーザ生成物(図示せず)、励起源(図示せず)及び高速シャッターデバイス、例えばQスイッチ66から構成されるレーザヘッド54は所望のエネルギープロファイルのパルスレーザ出力ビームを発生する。レーザヘッド54、選択減衰器68及びビーム拡大器69の構成物はレーザレール70を形成し、それからレーザエネルギーのパルス出力ビーム72を伝搬する。当業者は、レーザ出力波長及び他のレーザパラメータはレーザヘッド52,54の構成部品の特定の構造及び形態を要求する。レーザレール60のレーザ出力のビーム62は、レーザビーム62のエネルギーの小さい部分78を注入同期するためにミラー76に協働してレーザヘッド54に方向付け、直接伝送によってレーザビーム62のレーザのエネルギーの残りをビーム結合器80に送るビームスプリッタ74に入射する。注入レーザエネルギーに応答して部分的に生成されるレーザレール70のレーザ出力のビーム72はビーム結合器80に入射用ミラー84から反射する。ビーム結合器80は、微細加工プロセスを行うために意図された多層構造に入射される所望のレーザパルスエネルギープロファイルによって特徴付けされるパルス出力ビーム86を形成するためにレーザレール60,70の一連のパルスレーザ出力を受け取る。選択高調波変換器88はレーザヘッド出力パルスのビームに、それらをビーム結合器80に入射する前に関連付けできる。システム動作の細部及び他のシステムの細部は十分以下に記載される。
図4A,図4B及び図4Cは、部分的に一時的に重なるレーザ出力62,72によって形成されるレーザパルスエネルギープロファイルの合成の一例を示す。図4Aは、レーザレール60によって生成される一連のパルススパイク90を示す。各パルススパイク90のエネルギープロファイルは、ターゲットリンク材料を破裂させるのに適切な急速な立ち上がり時間及びピークエネルギーレベル92を示す。図4Bはレーザレール70によって生成される一連のパルススパイク94を示す。パルススパイク90,94は、パルススパイク90より長い持続時間を有し、またそのパルススパイク90に対して遅延される。各パルススパイク94のエネルギープロファイルは、パルススパイク90によって引き起こされる裂け目によって形成される開口のターゲット材料を除去するために適切な比較的ゆるやかな立ち上がり時間及びピークエネルギーレベル96を示す。パルススパイク94の立ち上がり時間はパルススパイク90のそれよう長く、パルススパイク94のエネルギーはパルススパイク90のそれより小さい。パルススパイク90、94の持続時間は各々、約1psから約100nsの範囲にある。図4Cは、ビーム結合器80の出力で生成される一連のパルスプロファイル98の内の2つを示す。ビーム結合器80は、パルススパイク90のエネルギー及びパルススパイク94のエネルギーの要件に基づいて、偏光に基づくことができ、又は単純な部分伝送及び反射、例えば50%-50%又は40%-60%に基づくことができる。各パルススパイク90,94のピーク92,96の相対位置はそれらの間の時間変位に依存する。かかる時間変位は例えば、図3に示される経路「A」に沿う光学ファイバーの適切な長さと共に、レーザヘッド52,54に対する適切な異なるQスイッチ放射時間を特定することによって実現できる。図4Cは、一連の単一のパルスを形成するパルススパイク90,94の重なりを示し、各々は各パルススパイク90,94のエネルギープロファイルの発生及びピークエネルギーレベルによって特徴付けされる2つのピーク100,102を有する。ピーク100,102間の遅延時間はほぼゼロから約500nsの間である。ピーク100の前縁立ち上がり時間は約10nsより短く、またレーザパルスプロファイル98の全持続時間は5nsより長い。
図5A、図5B及び図5Cは、一時的に重ならないパルスレーザ出力62,72のビームを形成するために、一連の別個のレーザパルスエネルギープロファイルを使用する実施例を示す。図4A及び図5Aは同じであり、図4B及び図5Bの一連のパルススパイク94は同じである。しかし、対応パルススパイク90、94の時間変位はそれらが重複しないように十分大きい。図5Cは、交互の重ならないパルススパイク90、94の結合列104を示し、それらの各ピークエネルギーレベル92、96は別個の重ならないパルスの部分である。
異なる加工ステージで2つの異なる波長から構成されるレーザパルスエネルギープロファイルを使用する半導体リンク加工は、多重レーザヘッドを使用しかつビーム結合器80のように偏光感応要素又は他の要素を使用することによって、より高いレーザパワー又はより高いレーザパルス繰り返し周波数で達成でき、又は2を超える異なるレーザ波長に延長できる。
多重レーザヘッドから伝播するレーザパルスを結合する先行技術はあるが、パルス結合中のレーザパルスジッタの問題に関する議論はない。レーザパルスジッタはレーザパルス制御信号に対するレーザパルスタイミングの不規則な変動である。レーザリンク加工に使用される典型的なダイオード励起固体(DPSS)レーザに対して、レーザパルスジッタは5ns〜30nsの範囲内にある。これは、2つのレーザヘッドから伝播する2つの対応するパルスがパルスジッタの範囲に類似する量だけ時間変位されるとき、レーザパルスエネルギープロファイルの形状を実行可能に安定化することができないことを意味する。
レーザパルスジッタの問題を解決することはプロファイルの高精度及び安定性を持って、2又はそれ以上の異なるレーザ波長から構成されるエネルギープロファイルを有するレーザパルスの実現を可能にする。したがって、2つのレーザヘッドから伝播しかつゼロから数百ナノ秒の範囲の期間によって分離されるレーザエネルギーは、種々の適用に対して有用な安定的なレーザパルスエネルギープロファイル形状を有する合成レーザパルスを発生するために利用できる。本発明のこの特徴は多重レーザヘッド間のレーザ出力ジッタを実質的に除去し、それによって、より高いレーザパワー、より高いレーザパルス繰り返し周波数又は特別に構成されたレーザパルス形状の使用を可能にする。
レーザパルスジッタは本質的に2つの源、レーザ駆動電子機器及びレーザ自体から来る。伝統的なレーザ駆動電子機器は以下に記載される本発明によって解決されるレーザパルスジッタの問題の原因を提示する。図6Aはレーザパルス組み合わせように構成される先行技術システム110を示す。システム110は音響光学(A−O)Qスイッチで構成されるDPSSレーザレール112、114を含む。電子コントローラ/遅延コントローラ116は出力118で音響光学QスイッチRF信号及びレーザパルスデマンド制御信号を、応答して各パルスレーザ出力ビーム130、132 を放射するレーザレール112,114に提供する。出力ビーム130はビーム結合器134に直接入射用に伝播し、また出力ビーム132はビーム結合器134に入射用にミラー136から反射によって伝播する。ビーム結合器134はパルスレーザ出力ビーム132,134をレーザパルスの同軸ビーム138を形成するために受け取りかつ結合する。
より高いレーザパルス対パルス安定性を実現する音響光学Qスイッチ固体レーザに対して、音響光学QスイッチRF信号は、それが好ましい実施例においてゼロボルトレベルである、レーザパルスを放射するための所定のトリガーポイントを交差するときにのみ遮断される。例えば、QスイッチRF信号周波数が48MHzならば、2つの連続QスイッチRF信号交差ポイント間の時間差は約10nsである。レーザパルスタイミングデマンド制御信号は不規則であり、QスイッチRF信号に非同期であるので、レーザパルスタイミングデマンド制御信号に応答して起きる実際のQスイッチRF信号は10nsの不規則なタイミングの不確実性を有する。2つの類似のレーザレールはパルスを結合するために使用されるとき、レーザレールから伝搬する2つのレーザパルス間のパルスジッタは20nsである。
図6Bは先行技術にしたがって形成されるレーザパルス結合同軸ビーム138に存在するレーザパルスジッタを示す。特に、図6Bは出力ビーム130の12ns幅レーザパルス152及び出力ビーム132の23ns幅レーザパルス154の多くの事象を混合することによって形成される同軸ビーム138を示すオシロスコープ図形150を示す。隣接12ns幅パルス及び23ns幅レーザパルス間の平均時間遅延は60nsであり、それらの結合レーザパルスジッタは約50nsである。図7は、12nsのパルス幅のレーザ152と23nsのパルス幅のレーザ出力154との、それらの10nsのパルス幅を有する結合物であるレーザパルスの所望のレーザエネルギープロファイル形状を示すオシロスコープ図形である。図7のレーザ出力152、154は、それぞれ、図6Bに関して記載されるレーザパルス152、154にそれらの平均遅延時間の差を除いて対応する。レーザパルスジッタによって先行技術のレーザパルスの結合技術が実用的でなくなるのは明らかである。
レーザ駆動電子機器から派生するレーザパルスジッタを軽減するために、図8に示されるレーザシステム160の実施例は、多重レーザに関連した音響光学Qスイッチが共通RF信号ドライバによって生成される同期駆動信号によって駆動される構造を実施する。システム160は音響光学Qスイッチ166,168で各々構成されたDPSSレーザヘッド162,164を含む。レーザ制御ドライバ172及びRF信号ドライバ172によって構成されるレーザドライバ副システムはレーザヘッド162、164の動作を制御する。レーザ制御信号ドライバ172はレーザパルスタイミングデマンド制御信号176を提供し、RF信号ドライバ174はそれらに応答して同期RF信号を音響Qスイッチ166,168に提供する。レーザヘッド162に関連した紫外光波長変換器180はパルスUVレーザ出力ビーム182を提供し、レーザヘッド164に関連したグリーン光波長変換器184はパルスグリーンレーザ出力ビーム186を提供する。UVレーザ出力ビーム182はビーム結合器188に直接入射するために伝搬し、グリーンレーザ出力ビーム186はビーム結合器188にミラー190から反射によって入射するために伝搬する。UV光の高透過性及びグリーン光の高反射性であるビーム結合器188はレーザパルスのビーム192を形成するためにUV及びグリーンレーザ出力ビーム182,186を受け取り、結合する。RF信号ドライバ174及び各音響光学Qスイッチ166,168間のRF同軸ケーブル194,196の異なる長さは異なるレーザヘッド162,164から伝搬する出力ビーム182,186の対応レーザパルス間の遅延時間を提供するために使用できる。
この構造に関して、レーザパルスはレーザパルスタイミングデマンド制御信号176によって要求され、両方のレーザエネルギーは、音響光学Qスイッチ166,168に印加される両方のRF駆動信号が、光レーザ出力振幅安定性を維持するためにゼロ電圧レベルで交差するとき、すなわち、RF駆動信号に対して不規則ではないときに放射される。しかし、QスイッチRF駆動信号遮断がレーザパルスタイミングデマンド制御信号176に対して同じ10nsの時間ジッタを示したとしても、音響光学Qスイッチ166,168に印加される両方のRF駆動信号の同期によって、レーザパルス間に相対的なパルスジッタはない。したがって、安定したレーザパルスエネルギープロファイルはレーザパルスピーク間の正確なタイミングで達成可能である。約±10%以内のレーザ安定性の動作許容範囲は達成可能である。
図9Aは共通QスイッチRF信号を第1のRFドライバ/増幅器202及び第2のRFドライバ/増幅器204に提供するRF信号発生器200から構成されるRF信号ドライバ174の実施例を示す。RFドライバ/増幅器202はRF駆動信号を同軸ケーブル194に沿って音響光学Qスイッチ166に提供し、またRFドライバ/増幅器204はRF駆動信号を同軸ケーブル196に沿って音響光学Qスイッチ168に提供する。
図9Bは、共通のQスイッチRF周波数信号を第1のRF信号発生器212及び増幅器214結合物及び第2のRF信号発生器216及び増幅器218結合物に提供するRF周波数発生器210から構成される代替実施例を示す。増幅器214は同軸ケーブル194に沿ってRF駆動信号を音響光学Qスイッチ166に提供し、増幅器218は同軸ケーブル196に沿ってRF駆動信号を音響光学Qスイッチ168に提供する。代替実施例において、QスイッチRF信号ドライバ174は異なるRF信号発生器212、214及びそれらの、異なる音響光学デバイス166,168を駆動する各パワー増幅器214,218への入力として共通のQスイッチRF周波数信号を使用する。異なるパワー増幅器214、218用のQスイッチRF信号遮断時間の差はQスイッチRF周波数サイクル時間の1/2の整数倍にすることができる。この場合、異なるレーザヘッドに印加されるRF信号はゼロ電圧レベル交差で遮断されるが、QスイッチRF周波数サイクル時間の1/2の整数倍の遅延時間を有する。これは、QスイッチRF信号周波数しだいで、数ナノ秒のステップのレーザパルス間にプログラム可能な遅延時間を与える。
当業者は、RF信号発生器212、216のRFトリガーポイントが同じレベルで又は異なるレベルで連続してプログラム可能であるとき、第1及び第2レーザエネルギー間の、連続してプログラム可能な遅延時間が実現できることを理解する。
QスイッチRF信号が遮断された後、いわゆる量子ノイズから開始するレーザパルスは確立する。量子ノイズの不規則な性質のために、QスイッチRF信号遮断の時間及びレーザパルスが確立し始めるときの時間の間の数ナノ秒から10nsの範囲の不規則な時間変動がある。レーザパルス確立プロセスから派生するレーザパルスジッタを軽減するために、好ましい実施例は1つのレーザヘッド(他のものより早くそのレーザパルス確立を開始した)からの、他のレーザヘッドのパルス確立が注入レーザ信号から開始するように他のレーザヘッドに注入されるべき少量のレーザ出力エネルギーを利用し、それによって、レーザ確立ジッタを排除する。
図3は、注入同期によって結合される2つのDPSSレーザヘッド162レーザを使用する実施例のあるシステム形態を示す。注入同期は、レーザヘッド52(又はレーザレール60)から注入用光学路を通してレーザヘッド54に伝搬する第1のレーザパルス62のレーザエネルギーの小さい部分を使用することによって遂行される。レーザヘッド54のQスイッチ66の放射はレーザヘッド52のQスイッチ56の放射から遅延する。光学路は注入レーザ信号を供給するためにファイバーレーザを含むことができる。光学路の長さはレーザ52,54からの2つのレーザエネルギー間の所望の遅延時間を供給するために調節できる。レーザヘッド52の注入レーザエネルギーに関して、レーザヘッド54のレーザパルスは共振器内の量子ノイズによる刺激ではなく、注入レーザエネルギーに応答して確立する。注入同期はビーム62,72のレーザパルスを高精度に同期させ、それによって、それらの間の相対的なパルスジッタを大きく軽減する。図8の点線はレーザパルスジッタに対して両方の解決策で実施されたレーザシステムを提供するためにレーザヘッド162,164の注入同期を示す。
レーザヘッド52の基本波長は第2又は第3高調波への空洞外高調波変換を経験でき、一方、注入レーザエネルギーはレーザヘッド52のレーザ波長と同じレーザ波長である基本波長から得られる。空洞外高調波変換実施例はレーザヘッド52(又はレーザレール60)からパルスレーザビーム60を受け取る光学高調波変換器88の使用で達成される。
レーザヘッド54の放射のタイミングは、レーザレール70の各出力パルスの開始点が、図4A、4Bに示されるように、レーザレール60の対応出力パルスの開始点及び終了点間の任意の時間にできるようにレーザレール60の出力パルスに対して電子的に制御でき、それによって、図4Cの形成されたレーザパルスエネルギープロファイルのパルス形状を変更する。
最大値の半分(FWHM)でより短いパルス全幅を有する典型的なレーザパルスのテールは比較的長時間続く。例えば、公称5nsパルス幅(FWHM)を有するレーザパルスに対して、全レーザパルス幅(レーザエネルギーの最初から最後までから測定される)は、15ns〜20nsの長さにできる。これは、レーザヘッド54の出力パルスのタイミングを放射する実質的に広い利用可能な範囲を提供する。注入レーザ信号、図3の「A」はレーザヘッド54の光学ビーム路は注入される前に長くされるとき、レーザヘッド52,54の対応出力パルス間の遅延は増加でき、形成されるレーザパルスプロファイルからなる2つのエネルギーピークが一時的に全体的に小さいジッタで図5A、図5B、図5Cに示されるように分離される。
レーザパルスジッタのこれらの面の両方を解決することは、高精度タイミング及びプロファイル安定性を有する多重レーザヘッドから特別に成形されたレーザエネルギープロファイルを有するレーザパルスの発生を許容する。例えば、ゼロから数百ナノ秒の範囲の時間差を有する異なるレーザヘッドから伝搬する2つのレーザパルスは正確な安定的なパルスプロファイル形状すなわち「レーザエネルギー供給対時間」を有するレーザパルスを発生するために利用できる。2つのレーザヘッドは異なるレーザパルスパラメータ、例えば異なるパルス幅、パルス当たりのエネルギー、ビーム発散及び異なるレーザ波長で動作できる。レーザパルスプロファイル形状、「レーザエネルギー対時間」の分布、異なる発散及び生じるレーザパルスプロファイルの波長を変更する上での幅広い柔軟性は、種々の適用に対して非常に有用なツールである。
異なるレーザ波長からなる正確な安定的なレーザパルスエネルギープロファイルの発生は半導体メモリチップリンク加工に使用するのに適切である。リンク構造加工の品質の増加は、高速立ち上がりエッジ及び長いパルス幅を有するレーザパルスプロファイル又はプロファイルに沿ってどこかに配置されるスパイクを有するレーザプロファイル形状を形成するために、例えば、第1のレーザヘッドからのより短い持続時間のレーザエネルギー及び第2のレーザヘッドからのより長い持続時間のレーザエネルギーを使用して得ることができる。図4A〜4Cに関して、2つのレーザヘッドは異なるレーザ波長で動作するとき、例えば、レーザプロファイルの所望の第1の期間のUV波長のレーザエネルギー及びレーザプロファイルの所望の第2の期間のグリーン又は他の波長のレーザエネルギーによって特徴付けされるレーザパルスプロファイルを達成することができる。例えば、レーザパルスプロファイル98のピーク100の前部はUV波長であり、レーザパルスプロファイル98の後部又はピーク102はグリーン波長である。これは上述の理由でリンク加工に非常に有益である。好ましい組み合わせ、例えば1064nm及び1320nm、355nmのUV及び1064nm又は1320nmの近IRは異なるリンク構造又は異なる適用に対して達成可能である。
アプリケーションシステムはレーザパルスプロファイル、そのエネルギー構成要素及び波長成分をシステムの他の機能、例えばビーム対加工ターゲットの整列をさらに容易にするために制御できる。例えば、ビーム対加工ターゲットの整列に関して、システムは、エネルギープロファイルの他の部分がターゲット特性からの反射の対比及び増加信号対ノイズ比を改良することを可能にしないで、レーザパルスプロファイルのグリーンエネルギー部分のみ又はUVレーザエネルギー部分のみを可能にでき、それによって、整列精度を増大させる。リンク加工に対して、システムはレーザパルスエネルギープロファイルの全使用を行う。
多くの変形が本発明の基礎原理から逸脱することなく、上述の実施例の細部に対して行うことができることを当該技術分野の当業者には自明である。したがって、本発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ決定される。
Claims (50)
- 多層構造の隣接する非ターゲット層材料に相当なダメージを引き起こすことなく、ターゲット層材料の一部を深さ方向に除去するために前記多層構造をレーザ微細加工する方法であって、
第1及び第2のエネルギープロファイル部分から構成されるエネルギープロファイルを有するレーザパルスを発生すること、
前記ターゲット層材料に前記レーザパルスを方向付けることを含み、
前記レーザパルスは前記エネルギープロファイルの前記第1の部分において第1のレーザ波長の第1のレーザエネルギー特性及び前記エネルギープロファイルの前記第2の部分において第2のレーザ波長の第2のレーザエネルギー特性を含み、
前記エネルギープロファイルの前記第1の部分において第1のレーザ波長の前記第1のレーザエネルギー特性は、前記多層構造の開放した容積の大きい領域の一部を形成するために、また前記多層構造の非ターゲット層材料にダメージを与えないために前記ターゲット層材料の最初の部分を深さ方向に除去し、
前記エネルギープロファイルの前記第2の部分において第2のレーザ波長の前記第2のレーザエネルギー特性は、前記開放した容積の大きい領域の形成を完了するために、また前記開放した容積の大きい領域の下方又は隣接する近辺において前記非ターゲット層材料にダメージを与えないために前記ターゲット層材料の残りの部分を深さ方向に除去する、レーザ微細加工方法。 - 前記多層構造は、積み重ねた、上部パッシベーション層及び下部パッシベーション層間に位置付けされる導電性リンクを含み、前記ターゲット層材料の前記最初の部分は前記上部パッシベーション層の領域を含み、前記ターゲット層材料の前記残りの部分は前記導電性リンクの領域を含み、前記非ターゲット層材料は前記開放した容積の大きい領域の下方の近辺において前記下部パッシベーション層の領域を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記上部パッシベーション層及び前記導電性リンクは境界中間面で互いに接触し、除去された前記ターゲット層材料の前記最初の部分は前記境界中間面で前記導電性リンクの前記領域から除去される部分を含む、請求項2記載の方法。
- 前記第1のレーザエネルギーは隣接する上部パッシベーション層構造にひび割れを入れることなく、前記上部パッシベーション層を破裂させる量を有する、請求項2に記載の方法。
- 前記第1の波長は前記紫外波長範囲内である、請求項4に記載の方法。
- 1又はそれ以上の前記上方及び下部パッシベーション層は低K材料から作られる、請求項2に記載の方法。
- 前記導電性リンクはアルミニウム、銅、金ニッケル、チタニウム、タングステン、白金、ニッケルクロム、チタニウム、ケイ化タングステン又は他の金属様材料を含む、請求項2に記載の方法。
- 前記第1の波長は前記開放した容積の大きい領域の表面積を規定する有効レーザビームスポットサイズに対応する、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の波長は前記可視又は赤外波長範囲内であり、前記開放した容積の大きい領域下方近辺の前記非ターゲット層材料は、実質的に前記第1の波長に透過であり、それによって、前記第1の波長に応答して相当なダメージを受けない、請求項1に記載の方法。
- 前記第2の波長は前記可視又は赤外波長範囲であり、前記開放した容積の大きい領域下方近辺の前記非ターゲット層材料は、実質的に前記第2の波長に透過であり、それによって、前記第2の波長に応答して相当なダメージを受けない、請求項1に記載の方法。
- 前記非ターゲット層材料はダメージ閾値を有し、前記第1の波長は前記紫外波長範囲内であり、前記第1の波長は前記非ターゲット層材料によって吸収されるが、前記非ターゲット層材料の前記ダメージ閾値より低い第1のレーザエネルギー量を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記レーザパパルスは主として中央領域を有するガウス形状のビームエネルギープロファイルを有し、該ビームエネルギープロファイルの前記中央領域に集中した最高のエネルギー量を有し、前記多層構造は導電性リンク及び基板間に位置付けされたパッシベーション層を含み、前記導電性リンクは前記ターゲット材料の一部を含み、また幅を有し、前記非ターゲット材料は前記パッシベーション層を含み、前記導電性リンクの前記幅は、前記第1のレーザ出力の前記最高のエネルギー量によって前記パッシベーション層にダメージを与えるのを防止するシールドとして前記導電性リンクを機能させる、請求項1に記載される方法。
- 前記レーザパルスは約10nsより短い前縁立ち上がり時間及び約5nsより長い全持続時間を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記第1のレーザエネルギー特性は1psから50ns持続し、また前記第2のレーザエネルギー特性は1psから50ns持続する、請求項1に記載の方法。
- 前記第1及び第2のレーザエネルギー特性は、それぞれ、第1及び第2のレーザエネルギーピークを含み、前記第1のレーザエネルギーピーク及び前記第2のレーザエネルギーピークは0から300nsの範囲の時間遅延によって分離される、請求項1に記載の方法。
- 前記第1及び第2のレーザ波長は、1.32μm、1.30μm、1.064μm、1.053μm、1.047μm及びそれらの各第2、第3及び第4高調波を含む前記赤外波長からUV波長の範囲内である、請求項1に記載の方法。
- 前記第1及び第2のレーザ波長は同じである、請求項16に記載の方法。
- 前記第1のレーザ波長は前記第2のレーザ波長より短い、請求項16に記載の方法。
- 前記第1のレーザエネルギーは約0.001μJから20μJであり、前記第2のレーザエネルギーは約0.001μJから約20μJである、請求項1に記載の方法。
- 前記レーザパルス繰り返し周波数は約1Hzから約200KHzである、請求項1に記載の方法。
- 多層構造の隣接する非ターゲット層材料に相当なダメージを引き起こすことなく、ターゲット層材料の一部を深さ方向に除去するために前記多層構造をレーザ微細加工する方法であって、
第1のレーザエネルギー及び第1の波長の第1のレーザ出力をターゲット層材料に入射するために方向付けること、
第2のレーザエネルギー及び第2の波長の第2のレーザ出力を前記ターゲット層材料に入射するために方向付けることを含み、
前記第1の波長及び前記第1のレーザエネルギーは、前記多層構造の開放した容積の大きい領域の一部を形成するために、また前記多層構造の非ターゲット層材料にダメージを与えないために前記ターゲット層材料の最初の部分を深さ方向に除去するために協働し、
前記第2の波長及び前記第2のレーザエネルギーは、前記開放した容積の大きい領域の形成を完了するために、また前記開放した容積の大きい領域の下方又は隣接する近辺において前記非ターゲット層材料にダメージを与えないために前記ターゲット層材料の残りの部分を深さ方向に除去するために協働する、多層構造をレーザ微細加工する方法。 - 前記多層構造は、積み重ねた、上部パッシベーション層及び下部パッシベーション層間に位置付けされる導電性リンクを含み、前記ターゲット層材料の前記最初の部分は前記上部パッシベーション層の領域を含み、前記ターゲット層材料の残りの部分は前記導電性リンクの一部を含み、前記非ターゲット層材料は前記開放した容積の大きい領域の下方近辺に前記下部パッシベーション層の一部を含む、請求項21に記載の方法。
- 前記上部パッシベーション層及び前記導電性リンクは互いに境界中間部分で接触し、除去された前記ターゲット層材料の前記最初の部分は前記境界中間部分の前記領域から除去された部分を含む、請求項22に記載の方法。
- 前記第1のレーザエネルギーは隣接する上部パッシベーション層構造にひび割れを入れることなく、前記上部パッシベーション層を破裂させる量を有する、請求項22に記載の方法。
- 前記第1の波長は前記紫外波長範囲内である、請求項24に記載の方法。
- 前記第1の波長は前記可視又は赤外波長範囲内にあり、前記開放した容積の大きい領域の下方近辺の前記非ターゲット層材料は、実質的に前記第1の波長に透過であり、それによって、前記第1の波長に応答して相当なダメージを受けない、請求項21に記載の方法。
- 前記第2の波長は前記可視又は赤外波長範囲内にあり、前記開放した容積の大きい領域下方近辺の前記非ターゲット層材料は実質的に前記第2の波長に透過性であり、それによって、前記第2の波長に応答して相当なダメージを受けない、請求項21に記載の方法。
- 前記非ターゲット層材料はダメージ閾値を有し、前記第1の波長は前記紫外波長範囲内にあり、また前記第1の波長は前記非ターゲット層材料によって吸収されるが、前記非ターゲット層材料の前記ダメージ閾値より低い第1のレーザエネルギー量を有する、請求項21に記載の方法。
- 前記第1のレーザ出力は主としてガウス分布形状の、中央領域を有するビームエネルギープロファイルを有し、前記エネルギープロファイルは前記中央領域に集中した最高のエネルギー量を有し、前記多層構造は導電性リンク及び基板間に位置付けされたパッシベーション層を含み、前記導電性リンクは前記ターゲット層材料の一部を含み、また幅を有し、
前記非ターゲット材料は前記パッシベーション層を含み、前記導電性リンクの前記幅は、前記第1のレーザ出力の前記最高のエネルギー量だけ前記パッシベーション層へのダメージを防止するシールドとして前記導電性リンクを機能させる、請求項21に記載の方法。 - 前記第1及び第2のレーザ出力は、それぞれ、時間遅延によって分離される第1及び第2のエネルギーピークを含み、前記第1及び第2のエネルギーピークに少なくとも部分的に対応する別個の特性を有するレーザパルスプロファイルによって特徴付けされるビームを形成することを含む、請求項21に記載の方法。
- 安定的なエネルギープロファイルを有するレーザパルスを発生する方法であって、前記エネルギープロファイルの第1の部分において第1のレーザ波長の第1のレーザエネルギー波長及び前記エネルギープロファイルの第2の部分において第2のレーザ波長の第2のレーザエネルギー波長を含み、
第1のエネルギープロファイル特性によって特徴付けされる第1の波長の第1のレーザエネルギーが第1の駆動信号に応答して伝搬する第1のレーザヘッドと第2のエネルギープロファイル特性によって特徴付けされる第2の波長の第2のレーザエネルギーが第2の駆動信号に応答して伝搬する第2のレーザヘッドとを提供すること、
前記第1及び第2のレーザエネルギー間に遅延を確立すること、
前記第1及び第2のエネルギープロファイル特性に少なくとも部分的に対応する出力パルスエネルギープロファイル特性によって特徴付けされるレーザ出力パルスを形成することを含み、
前記第1及び第2の駆動信号はタイミングコマンド信号に応答して同期的に生成され、それによって、動作許容範囲内に規定される範囲内で相対的なジッタを示し、
前記出力パルスエネルギープロファイル特性は前記第1及び第2のレーザエネルギー間に確立された前記遅延によって一時的に分離される、レーザパルスを発生する方法。 - 前記第1のレーザは第1の波長で前記第1のレーザエネルギーを放射し、また前記第2のレーザは前記第1の波長と異なる第2の波長で前記第2のレーザエネルギーを放射する、請求項31に記載の方法。
- ターゲット層材料を除去するために多層構造に入射するために前記レーザ出力パルスを方向付けることを含み、前記レーザ出力パルスは前記ターゲット層材料の領域の最初の部分を破裂させ、前記ターゲット層材料の領域の残りの部分を除去する、請求項31に記載の方法。
- 前記ターゲット層材料は導電性リンクを含む、請求項33に記載の方法。
- 前記第1及び第2の波長は前記紫外、可視又は赤外波長範囲内あり、前記第1の波長は前記第2の波長より短い、請求項34に記載の方法。
- 前記第1及び第2の波長は前記紫外、可視又は赤外波長範囲内あり、前記第1及び第2の波長は同じである、請求項34に記載の方法。
- 前記第1及び第2のパルスプロファイル特性は、それぞれ、第1及び第2の別個のパルススパイクを表す、請求項31に記載の方法。
- 前記第1及び第2のレーザヘッドは、それぞれ、第1及び第2の音響光学Qスイッチを含み、第1及び第2のRFドライバは、それぞれ、前記タイミングコマンド信号に応答して前記第1及び第2の駆動信号を第1及び第2のRF伝送媒体を通して前記第1及び第2の音響光学Qスイッチに提供し、前記第1及び第2の駆動信号は前記第1及び第2のレーザエネルギー間の前記遅延を確立する相対遅延を示す、請求項31に記載の方法。
- 前記第1及び第2のRFドライバは、それぞれ、第1及び第2のRF増幅器を含み、前記第1及び第2のRF増幅器はRF信号発生器から共通RF信号を共有し、前記共通RF信号は前記タイミングコマンド信号に応答して停止され、前記RF信号がそのレーザ放射トリガーポイントを交差するとき、それによって、動作許容範囲内に制限される範囲にレーザエネルギー安定性を保証する、請求項38に記載の方法。
- 前記第1及び第2のRFケーブルの前記長さは前記第1及び第2のレーザエネルギー間の前記所望の時間遅延に基づいて同じ又は異なるように選択される、請求項38に記載の方法。
- 前記第1のRFドライバと第2のRFドライバとは、それぞれ、第1のRF信号発生器及び第1の増幅器と第2のRF信号発生器及び第2の増幅器とを含み、前記第1及び第2のRF信号発生器はRF周波数発生器からの共通のRF周波数信号を共有し、前記RF信号はゼロ電圧レベルを交差するとき、それによって、前記第1のレーザエネルギー安定性を動作許容範囲内に制限される範囲内で保証し、前記RF信号はゼロ電圧レベルを交差するとき、それによって、前記第2のレーザエネルギー安定性を動作許容範囲内に制限される範囲内で保証し、前記第1のRF発生器は前記第1の増幅器及び前記第1の音響光学Qスイッチへの前記RF信号を前記タイミングコマンド信号に応答して停止し、前記第2のRF信号発生器は、前記第1の音響光学Qスイッチが停止された後に、前記第2の増幅器及び前記第2の音響光学Qスイッチへの前記RF信号を前記タイミングコマンド信号に応答して停止し、前記遅延時間は前記RF周波数の半サイクル時間の整数倍である、請求項38に記載の方法。
- 前記第1及び第2の波長は前記紫外、可視又は赤外波長範囲内にあり、前記第1の波長は前記第2の波長より短い、請求項31に記載の方法。
- 前記第1及び第2のレーザヘッドは前記レーザエネルギーの一部を前記第2のレーザヘッドに注入することによって結合される、請求項31に記載の方法。
- 前記第1のレーザヘッドからの前記注入レーザエネルギーは前記第1及び第2のレーザエネルギー間の前記遅延によって決定される光学路を通過する、請求項43に記載の方法。
- 前記光学路は光学ファイバーを含む、請求項44に記載の方法。
- 前記第1及び第2のレーザエネルギー間の遅延はゼロから約500nsである、請求項31に記載の方法。
- 前記レーザパルスは約10nsより短い前縁立ち上がり時間及び約5nsより長い全持続時間を有する、請求項31に記載の方法。
- 前記第1のレーザエネルギーは1psから100ns持続し、前記第2のレーザエネルギーは約1psから約100ns持続する、請求項31に記載の方法。
- 前記パルスジッタ範囲の前記動作許容範囲は約10nsである、請求項31に記載の方法。
- 前記レーザエネルギー安定性の前記動作許容範囲は約±10%である、請求項31に記載の方法。
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