JP3586470B2 - レーザによる集積回路の修復及び再構成する方法及び装置 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、メモリ及びロジック集積回路の生産及び修復のためのレーザ方法及び装置、特に各集積回路に特有の再構成データに応じてエッチング保護トップ層の材料上に特有のパターンを形成するレーザ方法及び装置に関するものである。
発明の背景
IC（集積回路）デバイスを半導体ウェハ上に形成するものとして、本明細書では一例としてDRAM、SRAM、及び導電性リンク（配線部）を含む埋設型メモリのようなロジック製品及びメモリデバイスの処理及び製造について説明するが、このICの形成には一般的に不純物の添加及びエッチングによる除去のような以後の処理を行うためのICデバイスの領域を同定するためフォトレジスト層の形成及びパターニングが用いられている。フォトレジスト材料は耐エッチング性を有しICデバイスの領域を少なくとも１個の以後の処理工程から保護する。
フォトリソグラフィはウェハをパターニングする処理であり、Ｇ線（436nm）、Ｈ線（408nm）又はＩ線（365nm）の水銀ランプの放出波長線或いはArF（193nm）及びKrF（248nm）のようなエキシマレーザの放出波長線と整合する波長光に感度を有するフォトレジスト材料を用いる。通常のフォトレジスト材料は、一般的に露光された場合可溶性となるポジティブのフォトレジスト及び露光された場合架橋する（非可溶性）ネガティブなフォトレジストを含む。
フォトリソグラフィにおいて、初めに必要なパターンが高価なレチクル又はフワトマスクとして形成され、次にウェハのレジスト層に転写される。光源又はあるタイプのレーザ装置を用いて、ウェハ上の各ICデバイスのレジスト層に対してフォトマスクの反転像が同時に露光される。従って、フォトリソグラフィは、ICデバイスについて繰返可能な構成をバッチ処理するのに特に好適である。フォトリソグラフィ及び別のVLSI（very large scale integration）メモリの製造プロセスは、Hand book of Michrolithgraphy,Michromachining,及びMichrofabrication:Volume 1:Michrolithgraphy著P.Rai−Choudbury,SPIE Volume Pm39及びVLSI Fabrication Principle,Silicon and Gallium Arsenide,Sorab K.Ghandi,1994,John Wiley and Sons,Inc.に詳細に記載されている。
ICメモリの製造プロセスの歩留りは因子の変化により影響を受ける。ある欠陥はサブ表面層又はパターンの整列のずれにより生じ、別の欠陥は粒子性の汚染物及びシリコン基板の欠陥により生ずる。図１、図2A及び2Bは、メモリ素子20の予備の行16及びレーザ８のような冗長回路素子14のの多重構成を含むように通常製造されているICデバイス12の繰返形成される電子回路10（図６）を示す。図2A及び2Bを参照するに、回路10は、例えば欠陥性セル20の接続を解除し置換用の冗長セルで置換されるように除去される特有の回路リンク22を含むように設計されている。リンク22は、例えばリンク構造体38のような、通常のリンク幅25（約2.5μｍ）、リンク長26、及び隣接する回路構造体すなわち素子30からの約８μｍの素子間ピッチ（中心間距離）28を有するように通常設計されている。回路10、回路素子14又はセル20は欠陥について試験が行われ、その欠陥の位置はデータベース又はプログラムにマップすることができる。欠陥はウェハ32（図６）とウェハ32とは相違し並びにICデバイス12においても相違しているので、固定されたパターンのフォトマスクを用いる通常のフォトリソグラフィ処理を利用して修復プロセスを達成することができない。
一方、あるレーザは、リンク22を包囲し「飛散させる（blow）」するのに十分な大きさであって且つ隣接する回路素子30を避けることができる程十分に小さいレーザスポット36を有するレーザパルスを発生することができる。このレーザによるリンクの吹き飛ばしについての物理的な説明及びコンピュータモデリングは、L.M Scarfone及びJ.D.Chlipala著「Conputer simulation of Target Link Explosion in Programmable Redunduncy for Silicon Memory」,Journal of Materials Reserch,Vol.1,No2,Mar.−Apr.1986,368−81、並びにJ.D.Chlipala,L.M Scarfone及びChih−Yuan Lu著「Conputer−simulated Explosion of Poly−Silicide Links in Laser−Programmable Redunduncy for VLSI Memory Repare」IEEE Transactions on Electron Devices,Vol.36,No.6 June 1989,1056−61に記載されている。レーザリンク吹き飛ばしは、リンクの接続解除について良好に改善できリンクの接続解除の選択方法である。最も一般的なリンク材料は、多結晶シリコン及びこれと同様な組成のものであり、これらの材料は1.047μｍ及び1.064μｍの通常のレーザ波長に対して良好に応答する。図2Cは、パッシベーション層40及びリンク22が従来のエネルギー分布の通常のレーザパルス34により除去された後の図2Aの通常のリンク構造体38を示す。
一方、この技術の開発傾向は、より多くの数の層及びより小さいリンク構造体38及びメモリセル寸法を有する一層複雑で一層高密度の回路10又はメモリを開発する方向にある。多結晶シリコンのリンク22はより小さくより深く埋め込まれているので、これら多結晶シリコンのリンクを通常の1.047μｍ又は1.064μｍのレーザ出力及びスポットサイズ限界で切断することは困難である。パッシベーション層40及び別の表面層をエッチングにより除去して以後のレーザ切断をし易くするには高価で時間のかかる処理が必要となる。
高密度回路10又は埋め込まれたメモリに対する別の障害は、寸法が小さくなるに従ってポリサイド及びデシリサイドを含む通常の多結晶シリコン状の領域材料の電気抵抗が増大しメモリセル20の動作速度が遅くなることである。多結晶シリコンリンク22に起因する高電気抵抗と関連する信号伝搬遅延に対応するため、メモリ製造者はアルミニウム、チタニウム、ニッケル、銅、タングステン、プラチニウム、金属合金、金属ナイトライド、又は他の金属状材料のような種々の一層導電性の高い金属性リンク構造材料を採用している。
冗長性修復のために金属性リンク22を用いる別の動機は、これらの金属性リンク22がメモリデバイスの多層構造体の最上部に一層近接して位置し、複数のカバー層に窓をエッチング形成することなくリンク22にレーザビームが照射されることになる。しかしながら、これらの材料の多くは、1.047μｍ又は1.064μｍ波長の通常のリンク処理レーザ装置を用いたのでは処理が困難になってしまう。この理由は、これらの材料が多結晶シリコンよりも高い光学的反射性又は高い溶融性或いは蒸発点を有しているからである。一般的に、これらの材料のレーザ切断により、クレータの周りにスラッジやデブリが生成し、切断されたリンク22を通る開放抵抗が一層小さくなり回路故障が生じてしまう。
金属性リンク材料を処理しデブリを除去するためには高パワーのレーザ出力が必要である。しかしながら、レーザ出力パワーレベルが増大すると、シリコン、ガリウム砒素及び他の半導体基板44、他の層42、並びに隣接する回路構造体30に有害な作用を与えてしまう。
或いは、Sun等の米国特許第5265114号では1.3μｍのような波長を用い、金属リンクのようなターゲットとシリコンのような基板との間の吸収コントラストを増大している。別の利点として、この方法により高エネルギーレベルパルスを用いてシリコン基板44に影響を与えることなくリンク22を切断することができ、通常の1.047μｍ及び1.064μｍの波長光よりも一層高いエネルギー処理窓を形成することができる。この方法により処理されたリンク22を横切る開放抵抗は、通常のビームにより切断されたリンク22を横切る抵抗よりも一層高くなる。
リンク22及びピッチ28が一層小さくなるので、スポットサイズ限界が一層重要になる。光学素子の選択及び基板44からの公差がリンク飛散パルス34の実際のスポットサイズ限界に影響を与えてしまう。例えば、一般的に光学素子はリンク構造体38から少なくとも10mm上方に維持され、リンク飛散により発生するスラグや他のデブリからの付着が防止されている。リンク飛散レーザ出力パルスについての通常のスポットサイズ限界は便宜上波長の２倍（２λ）として近似することができる。従って、1.32,1.06,及び1.04μｍの放射光の場合、材料を除去するための実際のスポットサイズ限界はそれぞれ約2.64μm,2.12μm,及び2.08μｍとなる。
当業者は、0.532μm,0.355μｍ又は0.266μｍのような一層短い波長を用いて材料除去のために最小の集束したレーザビームスポットサイズを小さくするに気づくであろう。一方、当業者は、シリコン基板44が１μｍ以下の短い波長光を強く吸収し、特にリンクを飛散させるために必要な高いパワーの場合これらの波長光が回避できない損傷を基板に与えることにも気づくことになる。
64メガビットDRAMを修復する技術分野において現在用いられている最小の集束したスポット36は、レーザスポット36の約2.0μｍ直径である。このスポットサイズは、256メガビット及び数ギガビットのDRAMの設計に有用であることが期待される。図３は、リンクピッチ28及びリンク幅25が小さくなるにしたがってスポットサイズを小さくすることの年毎の産業界の要求に対するスポットサイズの大きさ示すグラフである。このグラフは以下のスポットサイズ要求を近似する簡単な式に基づいており、すなわち、スポットサイズ＝２（最小リンクピッチ）−（システム精度）−0.5（リンク幅）。このグラフは、1997年において0.5μｍの精度をとり、1999年には0.35μｍの精度をとり、その後は0.25μｍの精度をとるものとしている。従って、この業界のエキスパートは、リンク22を処理するため直ちに２μｍ以下のスポットサイズが望まれることを予測している。
発明の概要
従って、本発明の目的は、リンクのようなターゲットを処理する方法及び装置を提供することにある。
従って、本発明は、初めにレジスト材料又は他の保護コーティングのようなエッチング保護最上層であるターゲット材料に対して、１個又はそれ以上のICデバイスの多数のランダムなターゲット位置で個別に入射するレーザ出力パルスを照射し又はこれらの材料をアベレーションし、次に下側のターゲットをエッチングする装置及び方法を提供する。
本発明の一実施例において、ワークピースのターゲット材料にフォトレジスト材料の層を形成する。レーザ出力パルス光の波長は、フォトレジスト材料を吹き飛ばす、すなわち活性化するように選択する。次に、フォトレジスト材料上の多数の位置に対する位置データを個別のレーザ出力パルスに与える。フォトレジストに対する照射はレーザビームによる直接的なリンクの飛散に用いられるレーザエネルギーよりも低いエネルギーを必要としているので、基板又は他の回路素子に損傷を与える危険性が生ずることなく接続解除されるリンク22の上側のフォトレジスト材料を照射するのにより短い波長のレーザを用いることができる。最後に、ICデバイスを現像してフォトレジストを除去し、通常のエッチング技術を用いてフォトレジストで覆われていないターゲットすなわちリンク22を除去する。
より短い波長光を用いることにより得られるスポットサイズの利点に加えて、照射プロセスのエネルギーが一層低くなることにより光学素子をターゲットに向けて一層接近させることができると共に実際のレーザ出力スポットサイズを波長のほぼ１倍まで小さいすることができる。
或いは、レジスト又は他の保護材料層のようなエネルギー保護層は、僅かに高いが依然として相対的に低いパワーのレーザを用いて直接アベレーションすることができる。例えば、低いパワーのUVレーザを用いて低いアベレーション閾値を有する非感光性レジスト材料をアベレーションすることができる。この場合、現像工程は省略され、ターゲットがエッチングされ又は保護層のレジストが除去される際にアベレーションと関連するいかなるデブリも発生しない。
リンク22を飛散させる代わりに、覆われていないリンク22をエッチングすることにより、ICデバイスの製造者は一層小さなスポットサイズを用いることができ、従ってリンク長26、リンク幅25及びリンクピッチ28を一層小さく設計できると共に形成されたリンク22を横切る開放抵抗が低くなること及びスラグの発生と関連する他の問題を回避することができる。リンクを飛散させる除去よりも一層クリーンなリンク除去が可能になることに加えて、本発明によればレーザ処理の用途においてリンクの飛散よりも一層広範なレーザ処理を行うことができる。
本発明の別の目的及び利点は、添付図面に基づく以下の好適実施例の説明から明らかにする。
【図面の簡単な説明】
図１は一般的な回路セルの予備の構成及び予備列のプログラム可能なリンクを示すDRAMの一部を線図である。
図2Aは従来技術のパルスパラメータにより特徴付けられるレーザパルスが照射される通常の大きな半導体リンク構造体の部分的断面図である。
図2Bはリンク構造体及び図2Aのレーザパルス並びに隣接する回路構造体の部分的上面図である。
図2Cはリンクが従来のレーザパルスにより除去された後の図2Bのリンク構造体の部分的断面図である。
図３はスポットサイズに対する年毎のリンク処理に必要なレーザスポットサイズの予測を示すグラスである。
図4Aは本発明によるレーザパルスパラメータにより特徴付けらさたレーザパルスが照射されるフォトレジストで覆われた極めて狭いターゲット構造体の部分的断面図である。
図4Cは現像工程後の図4Bのターゲット構造体の部分的断面図である。
図4Dは少なくとも１回のエッチング工程後の図4Cのターゲット構造体の部分的断面図である。
図5Aは本発明によるレーザパルスパラメータにより特徴付けられたレーザパルスが照射されるフォトレジストで覆われたターゲット構造体の部分的断面図である。
図5Bはレーザアベレーション処理工程後の図5Aののターゲット構造体の部分的断面図である。
図5Cは少なくとも１回のエッチング工程後の図5Bのターゲット構造体の部分的断面図である。
図６は本発明のレーザ装置の一実施例の部分的な簡単化した線図である。
好適実施例の詳細な説明
図4A,4B,4C,及び4D（一緒にして図４とする）は、本発明によるターゲット処理の順次の工程におけるターゲット構造体88の部分的断面図である。図４を参照するに、ターゲット構造体88は、金属又は他のエッチング感応性ターゲット材料で構成されるエッチングターゲットすなわちリンク（配線部）92を含む。ターゲット構造体88は、通常のリンク飛散レーザパルス34により除去されるものよりも一層小さい構成及び寸法を有し、すなわちリンク長85及びリンク幅（図示せず）は通常のリンク飛散レーザパルス34により吹き飛ばし除去されるものよりも小さく設計することができる。同様に、リンク92間のピッチは、通常のリンク飛散レーザパルス34により除去されるリンク間のピッチよりも大幅に狭い。説明の便宜上、図2Aのリンク構造体38の構成に対するリンク構造体88の構成は同一の参照符号を付することにする。
図４を参照するに、リンク92は、ポジティブのフォトレジスト材料のエッチング保護最上層90の下側に位置する。フォトレジスト層90は以前のフォトリソグラフィプロセス又は他の回路製造プロセスで用いたものとすることができ、或いは新たに形成することもできる。フォトレジスト材料は、これらに限定されるものではないが、Novolak（Ｍ−クレゾールフルマルデハイド）或いはポリイソプレン又はポリ−（メチルイソプロペニルケトン）（PMIPK）のような耐エッチング性ポリコーティングを含む。フォトレジストは標準のフォトレジスト選択基準に基づいて選択することができる。
フォトレジスト材料は、１又はそれ以上の特定の波長又は波長範囲に感応するように構成する。通常のレジストの波長感度は、それぞれ436nm、405nm及び365nmのG,H及びＩの水銀線を含む。Allen等の文献「New single−layer positive resists for 193−and 248−nm lithography using methacrylate polymers」,Solid State Technology（Nov.1993）,pp53〜66に開示されているように、より新しいディープ紫外レジスト波長の感度は193nm及び248nmを含む。当業者は、Nd:YAGレーザの３次高調波が水銀のＩ線にほぼ整合し、HeCdレーザの放射が水銀のＧ線にほぼ整合していることに気づくであろう。これらの波長線は広く活用することができ、Nd:YAG及びNd:YLFレーザの３次高調波に整合しているので、Ｉ線のレジストが本発明について現在好ましいものである。
図4Aは本発明によるパルスパラメータにより特徴付けられるレーザパルス94が照射されるターゲット構造体88を示す。パルス94は、通常のリンク飛散パルス34よりも低いパワーを有することができる。この理由は、フォトレジスト層90を露光するのに必要なパワーはリンク22及びパッシベーション層40を飛散させるのに必要なパワーよりも顕著に低いからである。
特定波長光におけるフォトレジストについてのレーザ処理のパワー要件は、用いるスポットサイズに比例する。好ましい照射パラメータは、ビームスポット領域に亘って約50mJ/cm²以下好ましくは10mJ/cm²以下の平均パワー、５〜100n秒のパルス期間のパルス、及び約300Hz以上の繰り返し周波数である。このレーザパルスはＱスイッチ180のような通常の技術により動作するパルスレーザ或いは周期的に動作して特定の時間期間にわたって連続波の放出を行ないレーザパルスを発生するシャッタが組み込まれている連続波レーザにより発生させることができる。
フォトレジスト照射プロセスにおいて非飛散性の低いパワーとすることにより、レーザ装置の光学素子（図６に示す結像レンズ148のような）をターゲット構造88に一層接近して配置することができる。この理由は、スラグや他のアブレーションデブリが発生しないからである。許容できる程度の最小クリアランス（4mm又はそれ以下程度の小さなもの）により、ビームのくびれ部分つまりスポットサイズの直径98は、波長の約１倍又は1.5倍のようにレーザ出力パルス94の波長の小さな値の関数とすることができる。
フォトレジストの感度及びフォトレジスト照射プロセスで用いることができる対応するレーザ出力が広い範囲にわたって変えられることにより、レーザパルス94のパラメータに対する処理範囲を大幅に増大させることができる。従って、フォトレジストに対する照射により、波長、スポットサイズ及び入手性のような別の基準に基いて選択できるレーザ光源の選択の範囲が一層広くなる。例えば、355nm、266nm又は212nmのように１μｍよりも短い波長を用いて500nm以下の臨界的なスポットサイズ直径98（すなわち、ビームのくびれ部分が楕円となる位置における空間的な主軸）を発生させることができる。
図4Bは、フォトレジスト層90のフォトレジストターゲット部分100がフォトレジス照射レーザパルス94により照射された後のターゲット構造体88を示す。フォトレジストターゲット部分100は破線円に図示され、フォトレジストターゲット部分100がその後の現像工程中に除去されるように活性化される。現像プロセス及び現像剤は当業者にとって周知である。図4Cは、フォトレジスト層90のフォトレジストターゲット部分100（矢印で示され除去されている部分）が現像工程により除去された後の図4Bのターゲット構造体88のフォトレジスト層で覆われていないパッシベーションターゲット部分104を示す。
図4Dは、パッシベーション層50のパッシベーションターゲット部分104及びリンク92のリンクターゲット部分106がエッチングにより除去された後の図4Cのターゲット構造体88を示す。ターゲット部分104及び106は除去された部分として矢印で示す。当業者にとって、エッチング特に化学的及びプラズマエッチングはフォトリソグラフィプロセス及び他の回路製造プロセスに周知である。これらの層をエッチングすることは単一のエッチング剤を用いる単一工程の処理とすることができ、或いはパッシベーションターゲット部分104をエッチングするためのエッチ剤及びリンク92のリンクターゲット部分106をエッチングするためのエッチ剤の個別のエッチ剤を用いる２個の工程のプロセスとすることもできる。
図5A、5B及び5C（一緒にして図５とする）は本発明によるターゲット処理の別の順次の工程におけるターゲット構造中の部分的断面図である。ターゲット構造体68は、通常のリンクブローイングレーザパルス34により飛散したものよりも、一層小さい寸法を有することができる。説明の便宜上、図24のターゲット構造体38の構成部材に対応するターゲット構造体68の構成部材には同一の参照符号を用いて図示した。
図５を参照するに、ターゲット構造体68はパッシベーション層50及びリンク72のようなエッチングターゲットを覆うエッチング保護最上層70を具える。このエッチング保護最上層70は、図４に関連して説明したレジスト材料のような保護コート層を含むことができる。一方、このレジスト材料はフォトレジストとする必要はなく、感光性を有し又は感光性を有しない形態のレジスト材料とすることができ特にレーザ出力パルス74の選択波長に対して低いレーザフアブレーション閾値を有する材料で構成することができる。非感光性レジスト材料はフォトレジスト材料として用いることができる材料よりも一層広範囲の材料を含む。当業者は、感光性を有さない通常のフォトレジストをも用いることができることを想到する。
図5A、本発明に基づいて最上層アブレーションを達成するように構成したレジストアブレーションエネルギー分布により特徴付けられるレーザパルス74が照射されるターゲット構造体68のエッチング保護最上層70を示す。パルス74は通常のパルス34よりも低いパワーを有することができる。この理由は、エッチング保護最上層70に対してアブレーションするのに必要なパワーは、図2A及び2Cに示すリンク22（及びパッシベーション層50）を飛散させるのに必要なパワーよりも大幅に低くすることができるためである。エッチング保護層のアブレーション及びターゲットのエッチングプロセスで用いられるパワーが一層低くなることにより、レーザパルス74のパラメータに対する処理範囲が大幅に増大する。従って、最上層のアブレーションに対して、波長、スポットサイズ及び入手性のような他の基準に基づいて選択されるレーザ光源の選択の範囲が一層広くなる。冷えば、355nm、266nm又は212nmのように1.042μｍよりも短い波長を用いて、約２μｍ以下好ましくは約1.0μｍ以下の臨界的なスポットサイズ直径58を発生することができる。
一般的に、他の好ましいアベレーション パラメータとして、１μｍの暑さのレジストに対してビームスポット領域に亘って測定した約50mJ/cm²以下の平均パワー、約300Hz以上の繰り返し周波数、及び好ましくは約400nm以下の波長が含まれるが、本発明はこれらのパラメータの範囲内に限定されるものではない。図5Bは、エッチング保護最上層70のエッチング保護ターゲット部分80（除去され矢印で示す部分）がレーザパルス74により除去された後のターゲット構造体68を示す。
図5Cは、パッシベーション層50のターゲット部分60及びリング72のターゲット部分62がエッチングにより除去された後の図5Bのターゲット構造体68を示す。図4Dに関連して説明したこれらの層のエッチング処理は、１種類のエッチ剤を用いる単一工程プロセス或いはパッシベーションターゲット部分60及びリングターゲット部分62をそれぞれエッチングする個別のエッチ剤を用いる２工程プロセスとすることができる。
図５に関連して説明したエッチング保護最上層のアブレーション技術は、リングブロイングプロセスに共通のデブリを発生するものとは大幅に相違している。デブリが発生する場合、エッチング保護層70又はパッシベーション層50の非導電性組成物は、リンク72と隣接する回路構造体30との間の開放抵抗に対して悪影響を及ぼすことはほとんどない。最後に、これらのデブリは、リンクがエッチングされるとき或いはレジスト層がその後の処理中に除去されるときに除去される。従って、最上層のアブレーション及びターゲットのエッチング処理により得られる基板の保護及び重要な寸法が一層小さくなることは、通常のリンク保護プロセスを大幅に改善することになる。
図４及び図５に関連して説明した実施例により、IC製造者は、主としてレーザパルス74及び94の放射波長により制限される最小のピッチ寸法を有する回路素子14上の位置（図６）についてレーザ処理を行うことができる。特に、リンクを処理するフォトレジストに対する照射及びリンクエッチングの方法においてフォトリソグラフィで用いられている波長と同様な波長を用いることができ、リンク除去に必要な重要な寸法をフォトリソグラフィの回路設計で達成できる臨界的な寸法に整合させ対応させることができる。例えばリンク92は他のリンク又は隣接する回路構造体30の２μｍ内のものとすることができ、フォトリソグラフィプロセスが250nmのリンク幅を得ることができる場合本発明は基板に損傷を与えることなくリンクを選択的に除去することができる。エッチングがリンク飛散よりも一層厚いリンクを有効に除去することができるので、メモリ製造者はリンク幅25を狭くしても一層厚いリンクを設計することにより信号伝搬速度を維持又は一層高速にすることができる。
図６は本発明の有益な処理を達成するのに好適なレーザパルスを発生する簡単化したレーザ装置120の実施例を示す。このレーザ装置120は、後ろ側ミラー128と出力ミラー128との間で光軸130方向に沿って位置決めされたレーザ媒質124を有する共振器122を含む。ミラー126は好ましくは100パーセントの反射率を有し、ミラー128は部分的透過性で光軸130に沿って光を伝搬させる。便宜上、レーザ装置120は本例では一例としてレーザダイオード110によりポンピングされる３次高調波を発生するNd:YAGレーザとし、レーザダイオードからの放射はレンズ素子114により共振器122に向けて集束する。例えばオレゴン州ポートランドのElectro Scientific Industry Incにより製造されたモデル9000、9100、9200、又は9300シリーズのようなレーザ装置の変形例もUVレーザのような短い波長光に適合するように構成するのに好適である。
図４及び図５を参照するに、レーザ装置120は、各保護層70又は90の感度波長にほぼ整合した波長のような短い波長の出力パルス74又は94を放射する。442nmの放射を放出するHeCdレーザ、装置355nm及び349nmの光を放出するNd:YAG及びNd:YLFレーザのような多数のレーザが既知であり、これらのレーザは通常のフォトレジスト材料のピーク波長感度の光又はこれに近接した波長光を放出してフォトレジストの内部で光化学性を十分に活性にする。
レーザ媒質の放出波長がフォトレジストの感度波長にほぼ整合している場合、レーザ周波数変換及び／又は関連する素子134、136及び138は不要である。一方、YAG又は他のレーザ媒質の出力は別の放射に変換することができ、或いは光パラメトリック発振又は２倍、３倍又は４倍のような非線形周波数経変換のような既知のプロセスにより好適なアベレーション波長に変換することができる。
レーザ装置出力140は、ビーム光路146に沿って配置したビームエキスパンダレンズ素子142、144を含む種々の通常の光学系により操作することができる。最後に、このレーザ装置出力140は、ウェハ２のチィップ12ウェハの最上層152（少なくとも１個の層50、70又は90）のターゲット位置に入射する前に、集束性又は結像レンズ148を通過する。結像レンズ148は、好ましくはF1,F2又はF3の単一の素子又は多重レンズ系を用いる。
好適なビーム位置決め装置160は、Overbeckの米国特許第4532402号に詳細に記載されている。ビーム位置決め装置160は、ターゲットに対する少なくとも２個のプラットフォーム又はステージ及び多数の反射素子172、174、176及び178を制御すると共にターゲット構造体68又は88を覆う最上層152ウェハの所望のターゲット位置150にレーザ装置出力140を集束させるレーザコントローラ170を用いる。このビーム位置決め装置160により、同一の又は異なるダイウェハのターゲット位置間で速やかに移動させ、与えられた試験又は設計データに基づいて特定のリンクを飛散又はトリミング処理を実行することができる。位置データは、好ましくは一度に１個のパルスのレーザ装置出力140をフォトレジスト材料上側の離散的な位置150に向けて投射するように指示し、各ターゲット位置の上側の最上層152を露光又はアベレーションする。スループットの限界を超えない範囲で、各ターゲット位置に多数のパルスを入射させることができる。
図６に示すＱスイッチ180を用いるイントラキャビティレーザビーム変調を行うため、レーザコントローラ170は、Konecnyの米国特許第5453594号「Radiation Beam Position and Emission Coordination System」に記載されているように、レーザ装置120の発光をプラットフォームの移動に同期させるタイミングデータにより制御することができる。或いは、レーザコントローラ170を用いて、ポッケルスセル又は音響光学デバイスを介して連続波（CW）レーザエネルギーを外部共振器変調し、例えば5n秒又は100n秒の時間期間を有するレーザ出力パルスを発生することができる。この変形例により、チョッピング繰返周波数又は出力時間期間にかかわらず、一定のピークパワーを供給することができる。ビーム位置決め装置160はCulster等の米国特許出願第08/408558号及び08/615049号に記載されている改善策又はビーム位置決め装置とは別に又は付加的に結合して用いることができる。
本発明の範囲から逸脱することなく上述した本発明の実施例に対して種々の変形が可能である。従って、本発明の範囲は以下の請求の範囲からだけ決定されるべきである。

Claims (29)

1. 半導体デバイス（12）に埋設形成され、基板（44）の種々の位置に支持され、少なくとも１個のエッチング保護層（90）により覆われているターゲット材料（92）を選択的に除去するに際し、
   ビーム位置決め装置（160）に、前記半導体デバイス（12）に埋設されているターゲット材料（92）の位置を表すビーム位置決めデータを供給し、
   レーザ（120）から、500nm以下の波長であって50mJ/cm²以下のエネルギー密度を有するレーザ出力パルス（94）を発生させ、
   前記ビーム位置決めデータに応じて、エッチング保護層の除去される区域を規定する空間的寸法を有し、500nm以下の波長を有するレーザ出力（94）を投射し、前記エッチング保護層（90）の前記ターゲット材料の位置に深さ方向において空間的に整列する多数の位置（150）に入射させ、前記位置（150）の各々に少なくとも１個の個別のレーザ出力（94）を入射させ、各レーザ出力（94）が除去される予定のエッチング保護層（90）の区域（100）を規定する空間的寸法（98）を有し、前記区域（100）が２μｍ以下の空間スポットサイズの直径（98）を有し、各エッチング保護層（90）がフォトレジスト材料（90）を含み、各レーザ出力（94）が前記位置（150）と空間的に整列するエッチング保護層（90）の前記区域（100）を活性化するのに十分なエネルギー密度であって前記位置（150）と空間的に整列するエッチング保護層（90）の前記区域（100）を除去するには不十分なエネルギー密度を有するターゲット材料の除去方法。
2. さらに、前記各レーザ出力（94）を300Hz以上の繰り返し周波数で発生する請求項１に記載の方法。
3. 前記各レーザ出力（94）が同一のレーザ（120）により発生し、各位置（150）に個別の時間で入射する請求項２に記載の方法。
4. 前記エッチング保護層（90）がフォトレジスト材料（90）で構成されている請求項１に記載の方法。
5. 前記フォトレジストを活性化するため、前記レーザ出力が、水銀のG,H,又はＩ線のピーク波長感度に十分近接した波長で発生する請求項４に記載の方法。
6. 請求項４に記載の方法において、前記区域（100）を除去するに際し、
   さらに、前記エッチング保護層（90）を現像し、レーザ出力（94）が入射した区域（100）のエッチング保護層（90）を除去する方法。
7. さらに、前記エッチング保護層（90）の前記レーザ出力（94）が入射する区域（100）を除去し、
   前記エッチング保護層の除去された区域（100）と深さ方向において空間的に整列する位置（106）のターゲット材料（92）を除去するエッチング処理を実行する請求項１に記載の方法。
8. 前記レーザ出力（94）が３次高調波を発生するNd:YAG又はNd:YLFレーザ（124）により発生する請求項１に記載の方法。
9. 前記区域が、１μｍ以下の直径を有する請求項７に記載の方法。
10. さらに、349nmに等しいか又はそれ以下の波長のレーザ出力（94）を発生する請求項１に記載の方法。
11. 前記ターゲット材料（92）が隣接する回路構造体（30）から２μｍ以内に存在する請求項１に記載の方法。
12. 前記ターゲット材料の少なくとも１個の位置が、電気的書込み可能なゲートアレイ又は冗長性メモリセルのリンクを構成する請求項１に記載の方法。
13. 少なくとも１個のターゲット材料が、アルミニウム、セシウム、シリサイド、クロム、銅、不純物が添加されている多結晶シリコン、ジシリサイド、金、ニッケル、ニッケルクロマイド、プラチニウム、ポリサイド、タンタリウムナイトライド、チタニウム、チタニウムナイトライド、又はタングステンを含む請求項１に記載の方法。
14. 前記レーザ出力（94）が266nm又は212nmの波長を有する請求項１に記載の方法。
15. 前記レーザ出力（94）が10mJ/cm²以下のエネルギー密度を有する請求項１に記載の方法。
16. 半導体チップ上のエッチングターゲット（92）を覆う１個又はそれ以上のエッチング保護層（90）上の位置（150）に点対点の照射を行うレーザ装置（120）であって、
    フォトレジスト（90）を含むエッチング保護層（90）の下側に位置すると共に任意に位置するエッチングターゲット（92）が存在するチップに特有の特性により決定され、前記エッチングターゲット（92）の順次の位置（150）を示す位置データに応じて、順次のレーザ出力パルス（94）を入射させるビーム位置決め装置（160）と、
    レーザ出力パルスの発生中前記エッチング保護層（90）に接近するように位置決め可能であり、レーザ出力を集束して各位置（150）に空間的に整列するエッチング保護層（90）の部分に入射させる光学部品と、
    レーザ共振器（122）内に位置決めされ、500nm以下の波長のレーザ出力パルス（94）を300Hz以上の繰返周波数で順次発生させる固体レーザ（124）であって、50mJ以下であって、エッチング保護層（90）を活性にするのに十分でありエッチングターゲット（92）を除去するのには不十分で且つ前記位置（150）に空間的に整列したエッチング保護層（90）の領域（100）を完全に除去するには不十分なエネルギー密度有するレーザ出力パルス（94）を発生する固体レーザとを具えるレーザ装置。
17. 請求項エッチングターゲット（92）が隣接する回路構造体（30）から２μｍ内に存在する請求項16に記載のレーザ装置（120）。
18. 前記エッチングターゲット（92）の少なくとも１個が、電界でプログラム可能なゲートアレイ又は冗長性メモリセル（20）のリンク（92）で構成されている請求項16に記載のレーザ装置（120）。
19. 前記領域（100）が１μｍ以下の直径を有する請求項16に記載のレーザ装置（120）。
20. さらに、前記レーザ出力（94）を発生する３次高調波Nd:YAG又はNd:YLFを具える請求項16に記載のレーザ装置。
21. 前記エッチングターゲット（92）の少なくとも１個が、アルミニウム、セシウムシリサイド、ク ロム、銅、不純物が添加された多結晶シリコン、ジシリ サイド、金、ニッケル、ニッケルクロマイド、プラチニウム、ポリサイド、タンタリウムナイトライド、チタニウム、チタニウムナイトライド、又はタングステンを含む請求項16に記載のレーザ装置。
22. 前記レーザ出力パルス（94）が266nm又は212nmの波長を有する請求項16に記載のレーザ装置。
23. 前記レーザ出力パルス（94）が355nmの波長で発生する請求項16に記載のレーザ装置。
24. 前記レーザ出力パルス（94）が349nmに等しいか又はそれ以下の波長を有する請求項16に記載のレーザ装置。
25. 前記レーザ出力パルス（94）が10mJ/cm²以下のエネルギー密度を有する請求項16に記載のレーザ装置。
26. レーザ出力パルス（74）を用いて、空間的にエッチング保護層の下側に位置し、レーザ出力パルスにより損傷を受けやすい基板（44）付近に位置する各リンク（72）を覆うエッチング保護層（70）上の位置（150）を処理する方法であって、
    ビーム位置決め装置（160）に、隣接する回路構造体（30）から２μｍ以内に位置する処理されるべきリンク（72）の位置を表すビーム位置決めデータを供給し、
    349nm以下の波長の固体レーザ出力パルス（74）を、300Hzよりも高い繰り返しレートで発生し、
    前記エッチング保護層の前記リンク（72）の位置（62）と空間的に整列する区域（80）にレーザ出力パルス（74）を入射させ、前記各区域（80）に、１μｍ以下の直径の空間スポットサイズ（58）を有し、前記エッチング保護層の前記区域（80）を除去し前記リンク（72）の部分を露出させるのに十分であってリンクを飛散し又は基板（44）に損傷を与えるのに不十分な50mJ/cm²以下のエネルギー分布により特徴付けられる個別のレーザ出力パルス（74）を入射させる方法。
27. さらに、エッチング処理を行って、前記リンク（72）の露出した部分を除去する請求項26に記載の方法。
28. 前記エッチング保護層（70）を感光性を有しないレジスト材料で構成した請求項27に記載の方法。
29. 前記レーザ出力パルス（74）が266nm又は212nmの波長を有する請求項28に記載の方法。

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