JP4384665B2 - テイラード・レーザーパルス組の発生方法 - Google Patents

Description

（関連出願）
本願は、米国特許暫定出願60/496,631、2003年8月19日出願に基づいて優先権を主張する。

（著作権情報）
(c)2004 Electro Scientific Industries, Inc.。本特許明細書の開示の一部は、著作権保護を受ける資料を含む。著作権の所有者は、本特許明細書が米国特許庁の特許ファイルまたは記録で見られるうちは、何人による特許明細書または特許開示のファクシミリ複写にも異議を唱えないが、さもなければ、いずれにせよすべての著作権を留保する。37CFR§1.71(d)。

（技術分野）
本発明は、メモリーチップ上、あるいは他の集積回路（ＩＣ）上の導電リンクのレーザー処理に関するものであり、特に、マスターオシレータ増幅器（主レーザー光増幅器）（ＭＯＰＡ）を用いて、こうしたリンクをより良好な品質でオン・ザ・フライで（随時）切断するための少なくとも２つのレーザーパルスの組を発生する方法及びシステムに関するものである。

（発明の背景）
ＩＣデバイスの製造プロセスにおける歩留まりの低下は、基板層またはパターンどうしの不整合（ミスアライメント）によって、あるいはパーティクル（小粒子）封じ込めによって生じる欠陥から生じることが多い。図１、２Ａ、及び２Ｂに、ＩＣデバイスまたは加工品の反復的な電子回路１０を示し、これらの電子回路は通常、行または列の形に製造され、メモリー２０の予備の行１６及び列１８のような冗長回路素子１４の複数の反復を含む。図１、２Ａ、及び２Ｂに示すように、回路１０は、電気接点２４の間にレーザーで切断可能な導電リンク２２を含むように設計され、例えば、導電リンク２２を除去して欠陥のあるメモリーセル２０を切り離し、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、あるいはメモリー混載のようなメモリーデバイス内の置換冗長セル２６に代替することができる。同様の技術は、リンク２２を切断して、ＣＣＤ撮像デバイス、あるいはプログラムロジック製品、ゲートアレイ、またはＡＳＩＣを修復するためにも用いられている。

リンク構造３６内のリンク２２は、約0.3ミクロン（μm）〜２μmの厚さであり、通常の、約0.4μm〜2.5μmのリンク幅２８、隣接する電気接点２４間のリンク長３０、及び隣接する回路構造または素子３４から約2μm〜8μmの素子間ピッチ（中心間隔）３２で設計されている。最も一般的に用いられているリンク材料はポリシリコン、ポリサイド、及び類似の組成であるが、メモリー製造は近年、より導電性の高い種々の金属リンク材料を採用しており、これらは、アルミニウム、クロミド、銅、金、ニッケル、クロム化ニッケル、タンタル、タングステン、プラチナ、並びに他の金属、合金、窒化チタニウムまたは窒化タンタルのような窒化金属、二珪化物、珪化タングステンのような珪化金属（金属シリサイド）、あるいは他の金属状の材料を含むことができるが、これらに限定されない。

電子回路１０、回路素子１４、またはメモリーセル２０は欠陥をテストされ、欠陥の箇所はデータベースまたはプログラム中に位置記録（マップ）することができる。旧来の1.047μmまたは1.064μmの赤外（ＩＲ）レーザー波長が20年以上にわたって、導電リンク２２を瞬間的に除去するために用いられてきた。従来のメモリーリンク処理システムは、選択したリンク２２に、約4ナノ秒（ns）〜30nsのパルス幅を有する単一のレーザー出力パルス３７を集束させる。図２Ａ及び２Ｂに、リンク構造３６に当たるスポットサイズ（面積または径）４０のレーザースポット３８を示し、リンク構造３６は、シリコン基板４２上に、かつ一般に500Å〜1000Åの厚さの上部パシベーション層４４（図２Ａに示す）及び下部パシベーション層４６を含むパシベーション層の積層（スタック）の構成要素である層間に配置されたポリシリコンまたは金属リンク２２から成る。図２Ｃに、中間パシベーション層４８によって分離されて隣接する２つのリンク２２を示す。リンク２２の各々は、公称リンク幅２８を規定する距離だけ分離されて対向する表面５２を有し、レーザースポット３８は公称リンク幅２８を覆ってリンク２２を切断する。シリコン基板４２はＩＲレーザー放射量の比較的小さい割合を吸収し、従来のパシベーション層４４、４６、及び４８、例えば二酸化シリコンまたは窒化シリコンはＩＲレーザー放射に対して比較的透過性である。リンク２２は一般に「オン・ザ・フライ」で処理され、このため、選択したリンク２２においてレーザーパルスを発射する際にビーム位置決めシステムの移動を停止させる必要はなく、選択した各リンク２２は単一のレーザーパルスによって処理される。このオン・ザ・フライの処理は、例えば１秒当たり何万個ものリンク２２を処理する非常に高いリンク処理性能を助長する。

図２Ｄ₁及び図２Ｄ₂は、従来技術のレーザーパルスによるリンク２２の除去後の、図２Ｂのリンク構造の部分断面図である。図２Ｄ₂は、パシベーション層４４、４６、及び４８の一部分を通り抜けて、除去されたリンク２２が前に占めていた開放領域を囲む不規則な曲率の曲線７６を示す。曲線７６はパシベーション構造に対する代表的な損傷を表わし、特に、前にリンクが占めていた領域から特定量、例えば約0.5ミクロンに及ぶ、あるいは、顕微鏡ではっきり見えるようになる損傷を表わす。代表的な損傷は、パシベーション構造中のクラック（亀裂）も含み、これは図面には示していない。

米国特許5,265,114 米国特許5,473,624

金属または非金属のリンク２２を処理するのに十分なレーザーエネルギーを維持しつつ、基板４２に対する損傷を回避するために、Sun他は米国特許5,265,114及び米国特許5,473,624中に、単一の9ns〜25nsのレーザーパルスをより長い波長、例えば1.3μmで用いて、シリコンウェハー上のメモリーリンク２２を処理することを記載している。1.3μmの波長では、リンク材料２２とシリコン基板４２とのレーザーエネルギー吸収の対比（コントラスト）は、旧来の1μmのレーザー波長における対比よりずっと大きい。この技術によってもたらされるずっと広い処理窓およびより良好な処理品質は、約５年にわたって産業において用いられ、大きな成功を収めている。

米国特許6,057,180

Sun他の米国特許6,057,180は、紫外（ＵＶ）レーザー出力を用いてリンクを切断する方法を記載している。より短いレーザー波長を用いてより小さいレーザービームのスポットサイズを送達し、限りなく縮まるリンク寸法及びリンク間ピッチのサイズを提供する。これらのより短いレーザー波長は、目標のリンク材料内へのレーザーエネルギーのより良好な結合を提供して、プロセスを促進する。しかし、こうしたＵＶレーザーパルスによるリンクの除去自体は、下にあるパシベーション及びシリコンウェハーをＵＶレーザーパルスによる損傷から保護するために、下にあるパシベーション構造及び材料に対する慎重な配慮を必要とする。

米国特許6,281,471 米国特許6,340,806

図３Ａは、リンク処理に使用される1μm及び1.3μmの波長の旧来のレーザーパルス３７ａの代表的な時間的形状を示す。レーザーエネルギーをより有効に利用するために、Smart他は米国特許6,281,471及び米国特許6,340,806中で、マスターオシレータ増幅器（ＭＯＰＡ：Master Oscillator Power Amplifier）レーザーパルスを用いて、図３Ｂに示す時間的形状の、略矩形の時間的パワー密度分布を有するＭＯＰＡレーザーパルス３７ｂを供給してリンクを処理することを提案している。

ＭＯＰＡレーザーは一般に、ＣＷポンピングされ、ドーピングされ、そして格子化されたファイバーレーザー媒質であり、高く均一な反復度、例えば30kHzの注入レーザーによって活性化される。カリフォルニア州FremontにあるIMRA, America, Inc.（登録商標）製のＭＯＰＡ構成のレーザーは、5〜20nsの調整可能なパルス幅を有する略矩形のパルス３７ｂを提供する。

Smart他によれば、レーザーパルスの立上り時間は1nsより短くなければならず、方形波上部の平坦性（フラットネス）は10%以上でなければならず、そして立下り時間は十分短くなければならない。図３Ｂに示す時間的形状を有するレーザーパルスを用いることについて言われている利点は、レーザーパルスの急峻な立上り時間が、酸化物の上部層に熱衝撃（熱的ショック）を与え、これにより、リンク吹き飛ばし（瞬間除去）プロセスを促進する、ということであった。これに加えて、高いパワー密度では、速い立上り、短い持続時間のパルスによって、リンクによるレーザーエネルギーの反射率が低下する。しかし、上部パシベーション層に送達される熱衝撃波の助けを借りて、レーザーパルスの急峻な立上り時間によって上部パシベーション層をより早く破壊することが真にプロセスを促進するならば、上部パシベーション層なしにリンク構造を処理することは技術的挑戦ではなかった。産業上の実践はそうでないことを示した。

リンク構造３６、例えば上部パシベーション層４４の厚さ、リンク２２自体の厚さ、幅、及び側壁の傾斜、及び下部パシベーション層４６の厚さの不可避の変動により、リンク２２を処理するために用いるレーザーパルス・エネルギーにいくらかの上限余裕がある必要性が存在する。一般に、リンク材料は、レーザーパルスが終了する前に完全かつ良好に除去される。使用される代表的なレーザーパルスについては、平均的なリンク２２用のリンク材料は、図３Ａに示すように時刻ｔ₁までに完全に除去される。リンクの変動を吸収するために、時刻ｔ₁後にいくらか尾を引くことが望ましく、リンク２２を完全に切断するためにはパルスエネルギーを少し多く必要とする。同様に、図３Ｂの時刻ｔ₁は、代表的なリンク材料が完全に除去される時点を表わす。当業者には明らかなように、両方の場合について、時刻ｔ₁後のレーザーパルス・エネルギーは、一部のリンク２２、特に時刻ｔ₁より十分前に完全に処理されたリンク２２のあるシリコン基板４２を損傷させる恐れをもたらす、というのは、基板４２をレーザーエネルギーの露光から遮蔽すべく残っているリンク材料がないからである。時刻ｔ₁後のレーザーパルス・エネルギーは、リンク２２に隣接する構造３４も損傷させる恐れも大いにもたらす。不都合なことに、旧来のレーザーパルス３７ａについては、レーザーパルス３７ａの時間的形状に対する制御が時刻ｔ₁後には存在しない。時間的に略矩形のレーザーパルス３７ｂについては、時刻ｔ1の直後に、レーザーパルス３７ｂはそのピーク強度にしばらく留まり、基板４２または隣接する構造３４に対する損傷のさらに大きな恐れが生じる、という点でなお悪い。

図４に、離間したリンク２２のそれぞれを切断するために使用する連続的なレーザーパルス３７間の好適な代表的間隔８０を示す。こうした時間間隔は一般に、使用するレーザーに依存せず、そして古典的には、位置決めシステムの臨界速度及び精度によって決まる。リンクを処理して品質及び歩留まりを共に改善するより良い方法は未だに望まれるが、このように望まれる改善は、通常のビーム位置決めシステムによって課せられる制約を考慮に入れるべきである。

（発明の概要）
本発明の目的は、基板上に製造された導電リンク材料及び上部パシベーション構造材料の除去の処理品質を改善する方法及び装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、こうしたリンクを一組の低エネルギーのレーザーパルスで処理することにある。

本発明の他の目的は、こうした一組のレーザーパルスを用いて、リンクをオン・ザ・フライで処理することにある。

リンク製造における現在の１つの傾向は、比較的厚い（約1μmより大きい厚さから約2μm、あるいはこれより大きい厚さまでの）リンクを金属材料から作製し、こうしたリンクはリンク切断プロセスをさらに複雑化する。こうしたリンクを従来のレーザー出力の単一パルスで、十分な性能で、周囲の材料に許容外の損傷を生じさせることなしに完全に除去することは特に困難であることが判明している。１つの解決法は、不所望な損傷を生じさせるには不十分なエネルギーの単一レーザーパルスによる第１撃を切断すべき各リンクに与え、次に、同様またはより弱いパルスによる第２撃を各リンクに与えて、周囲の材料の損傷の恐れなしにあらゆる残留物を取り去ることである。不都合なことに、このことの実行は、各リンク上での長い停止時間、あるいは選択した各リンクにおける再位置決め及び再発射を別個に繰り返す走査的な通過のいずれかを必要とし、性能を大幅に、２分の１またはそれ以下に低下させる。

米国特許6,574,250

米国特許6,574,250では、Sun他が、レーザー出力パルスの発生とビーム位置決め装置によって与えられる相対移動とを調和させて、時間的に変位した２つ以上のレーザー出力パルスの組を、通常のビーム位置決め装置が単一の通常のレーザーパルスを送達するために用いるのと同じ時間窓内に、各リンク構造に送達する方法を開示している。パルスを組にした送達は、各レーザー出力パルスのスポット領域がリンク幅を覆うほど速く、そしてこの方法は、高性能で高品質のリンク除去を、近接したパシベーション層または基板の損傷の恐れなしに提供する。

米国特許公開2003/0151053米国特許公開2003/0151053では、Sun他が、ビーム位置決め時間窓内に前記パルス組を発生する新規の方法を開示している。１つの好適例は、連続波（ＣＷ：Continuous Wave）モードにロックされたレーザーを高いレーザーパルス反復度で用い、光ゲート及び増幅器がこれに続き、他の好適例はＱ−スイッチ法によるＣＷモードにロックされたレーザーを用いる。追加的な好適例は、ステップ制御の音響−光学（Ａ−Ｏ：Acousto-Optic）のＱ−スイッチ法によるレーザー系を用い、このレーザー系は、ビームスプリッタ及び光遅延径路を有し、そして同期しているが時間的にずれ、光路の一部を共用する２つ以上のレーザーを有する。これらの好適例の各々がそれぞれの利点を有するが、全般的な欠点は、追加的コスト、追加的空間、または追加的な光学またはアライメント（位置合わせ）構成部品である。

米国特許6,574,250及び

米国特許公開2002/0167581

米国特許公開2002/0167581では、Cordingley他が、Sun他によって開示された発明と類似のプロセスを提案しているが、Cordingley他の業績は、Sun他による記載のビーム位置決め時間窓内でパルスを送達することに固有の、レーザーと加工品との熱的相互作用に焦点を置いているように見える。

米国特許6,727,458

米国特許6,727,458では、Smartが、種となるレーザーダイオード及び光増幅器からの、２つの同一の、近接した矩形またはのこぎり波形のパルスの使用を提案している。

本発明の一般的な好適例は、マスターオシレータ増幅器（ＭＯＰＡ）を使用し、ここでレーザーダイオードから放出されるレーザー出力は増幅器に注入される。ダイオードレーザーのドライバ（駆動装置）は特別に制御されて、処理すべきリンク構造毎に２つ以上のパルスの時間的パワー特性を生成する。前記増幅器は非飽和状態で動作して、注入されたレーザー出力の時間的パワー特性をほぼ複製した、増幅されたレーザー出力を供給して、従来のリンク処理システムにおける単一レーザーパルスを用いる代わりに、２つ以上の動作レーザーパルスの組を処理すべき各リンクに送達する。

前記パルス組の全体の持続時間は約1000nsより短いので、このパルス組は、旧来のリンク切断レーザー位置決めシステムによる「単一パルス」であると考えられる。従って、このことの実行は、性能を２分の１またはそれ以下に大幅に低下させる、選択した各リンク２２における長い停止時間も再位置決め及び再発射も必要としない。

前記パルス組内の各動作レーザーパルスは、リンク構造３６を支持する（シリコン）基板４２の損傷しきい値未満のパルス当りのエネルギーまたはピークパワーを有する。さらに、前記基板、及び前記リンク構造に関連する前記随意的な下部パシベーション層が、それぞれのレーザー損傷しきい値によって特徴付けられ、前記レーザー系出力パルスが、レーザースポット位置におけるスポットサイズ及びエネルギー特性を有するそれぞれのレーザースポットによって特徴付けられ、前記スポットサイズは前記リンク幅より大きく、前記エネルギー特性は、前記下層パシベーション層及び前記基板のそれぞれのレーザー損傷しきい値より小さく、前記レーザー系出力組は、前記下部パシベーション層及び前記基板に操作上の損傷を生じさせる恐れを低減して、前記関連する一対の導電接点間にある前記導電リンクを切断する。前記パルス組内の動作レーザーパルスの数は、最終パルスがリンク２２の底部を取り去り、かつ下部パシベーション層４６及び基板４２が無損傷、完全無欠で残るように制御される。

一部の好適例では、前記パルス組内の少なくとも１つの動作レーザーパルスも個別に整形して、パルス持続時間中の任意時点にスパイク（針状歪み）を設け、このことは、特定のリンク構造を処理するために有利である。各パルスの時間的パワー特性を変調する他の技術を用いることができ、例えば、異なるリンク構造に基づいて、複数のスパイクピークを採用するか、あるいはピークパワー振幅を振動させることである。一部の好適例では、前記パルス組内の少なくとも１つのレーザーパルスが、この組内の他の少なくとも１つのパルスとは異なる時間的パワー特性を有する。例えば、前記パルス組内の最初の動作パルスに後続する動作パルスは、低下した振幅及び／または低下した持続時間を有する。

本発明の追加的な目的及び利点は、以下の図面を参照した実施例の詳細な説明より明らかになる。

（好適な実施例の詳細な説明）
図６Ａは、ＭＯＰＡレーザー２００、及びレーザー処理制御システムと協働してリンク２２を処理するビーム送達兼材料位置決めシステム３８０（位置決めシステム３８０）で実現した好適なレーザー系３００の実施例の略式図であり、一部は図式的に示す。図６Ａに示すように、ＭＯＰＡレーザー２００は、増幅器２０４を従えた注入レーザー２０２を含む。注入レーザー２０２は、速い応答時間を有し、増幅器２０４のゲイン（利得）スペクトルと一致するレーザー波長のレーザー出力２１０を送達するダイオードレーザーとすることができる。こうしたダイオードレーザーは、集積分布帰還または分布型ブラッグ・リフレクタ（反射器）を用いた単一周波数のレーザーとすることができ、あるいは、こうしたダイオードレーザーは共振器外（エクストラキャビティ）構成要素で調整することができる。こうしたダイオードレーザーはマルチモード・ダイオードレーザーとすることもできる。

増幅器２０４は、通常のファイバーレーザー媒質材料を具えたファイバー増幅器であることが好ましく、そして通常の連続波（ＣＷ）ポンピング源２２０によってポンピングすることが好ましい。増幅器２０４の１つの好適な具体例はレーザーファイバー増幅器である。イットリウムでドーピングしたファイバーレーザー媒質が一般的であり、商業的に入手可能である。ポンピング源２２０はダイオードレーザーであり、注入レーザー２０２の波長とは異なる波長を放出可能であることも好ましい。

前記ファイバーの長さ、レーザー・ドーパントの種類、ドーピングレベル、及びポンピングレベルは、所望の増幅ゲインを実現すべく調整することができる。好適なレーザー２００は、IMRA, America, Inc.（登録商標）及びマサチューセッツ州オックスフォードにあるIPG Photonics Corp.（登録商標）製のファイバーレーザーの変形とすることができる。IMRA及びIPGは共に、ファイバー増幅器を従えた注入レーザーとして動作する高速レーザーダイオードを含むレーザーデバイスを製造している。このレーザー波長は、1.06μm〜1.1μmの範囲内で調整可能である。

図５に、有用なＭＯＰＡパルス３７c₁、３７c₂、３７c₃、及び３７c₄を示し、これらは25nsから10nsまでの間に４つの異なるプログラム可能なパルス幅を有し、IPGのＭＯＰＡレーザーから約20〜30kHzのレーザーパルス反復度、0.1μJ〜10μJのレーザーエネルギーで導出される。これらのレーザーパルス形状は略矩形ではなく、（ノイズ限界内で）概ね単調または着実に減少する形状である。高速ダイオードレーザーへの駆動電流供給の調整により、レーザーパルスのパワー特性を本明細書に記載のように調整することができる。カナダのINO, Quebec（登録商標）製の他の好適なファイバーレーザーは、注入レーザーパルスをファイバー自体から得て、このファイバーを用いてこの注入パルスを増幅する特殊な技術を実現する。その現在入手可能なバージョンはレーザー波長1.57μmで動作する。INO社によれば、1.06μm〜1.1μmで動作する同様のレーザーを自社が製作することは困難ではない。

V.G. Dmitriev他, Handbook of Nonlinear Optical Crystals

好適なレーザー波長は、約150nmから約2000nmまでのスペクトル範囲であり、そして、これらに限定されないが1.54, 1.3, 1.1〜1.06, 1.05, 1.047, 1.03〜0.75μmを、増幅器２０４がこれらの波長、あるいはその２次、３次、４次、または５次高調波を利用可能であるか、利用可能になる程度に含む。好適な高調波の波長は、これらに限定されないが約0.75, 0.65, 0.532, 0.5, 0.43, 0.355, 及び0.266μmを含む。十分なパワーを有するこれらの高調波のいずれも、周知の適切な高調波変換技術を用いて特定種類のリンク２２及び／またはパシベーション層４４を処理するために使用することができることは当業者にとって明らかである。高調波変換プロセスは、V.G. Dmitriev他, Handbook of Nonlinear Optical Crystals, 138〜141ページ, ニューヨークのSpringer-Verlegが1991年に出版, ISBN3-540-53547-0に記載されている。

図６Ｂ₁及び６Ｂ₂（まとめて図６Ｂ）に、２つ以上のパルス５２₁及び５２₂の組５０をＭＯＰＡレーザー２００から発生して、増幅器２０４を飽和させずにリンク２２を処理して、レーザーパルスのパワー特性が注入レーザー２０２に送達される駆動電流のパワー特性に対応できることを可能にする方法を示す。図６Ｂ₁を参照すれば、好適な注入レーザー出力パルス特性２１０a、例えば最大値の「頂点平坦型」の特性をレーザー増幅器２０４に注入して、飽和によって生じる特性の歪みなしに、注入特性２１０aに対応する増幅されたレーザー出力パルス２１２を生成することができる。

図６Ｂ₂を参照すれば、２つ以上の注入パルス２１０₁及び２１０₂を、位置決めシステム３８０がオン・ザ・フライで連続的に移動する間に位置決めシステム３８０がリンク２２の所に位置決め可能な時間間隔内に増幅器２０４に注入することができる。注入パルス２１０₁及び２１０₂が注入パルス２１０aの特性のエンベロープ（包絡線）内に収まり、これにより、対応するレーザー出力パルス５２₁及び５２₂がレーザー出力パルス２１２の特性内に収まり、かつ飽和によって生じる歪みなしにパルス２１０₁及び２１０₂の形状に対応して、パルス２１０₁及び２１０₂を生成した駆動電流２０６の特性を忠実に再現することが好ましい。

図７Ａ、７Ｂ、及び７Ｃ（まとめて図７）に、レーザーパルス５２a₁及び５２a₂、５２b₁及び５２b₂、及び５２c₁及び５２c₂（まとめてレーザーパルス５２）の好適な組５０a, ５０b, 及び５０c（まとめて組５０）のパワー対時間のグラフを示す。各組５０は単一のリンク２２を切断することが好ましい。好適な組５０は2〜50個のパルス５２を含む。各組５０の持続時間は約1000nsより短いことが好ましく、500nsより短いことがより好ましく、約5ns〜300nsの範囲内にあることが最も好ましい。組５０はプログラム可能な時間間隔だけ時間的に変位され、この時間間隔は一般に0.5ミリ秒より短く、0.1ミリ秒より短いことが多く、通常は25〜50マイクロ秒の範囲内にあり、位置決めシステム３８０の速度、及び処理すべきリンク２２との間の距離の関数とすることができる。前記組の持続時間全体が1000nsより短いので、前記組は、旧来のリンク切断位置決めシステム３８０による「単一パルス」であると考えられる。

組５０内の各レーザーパルスのパルス幅は、約30ns〜約100fs（フェムト秒）またはそれより短い範囲内にある。一部の実施例では、各組５０は2〜10個のパルス５２を含むことが好ましく、これらのパルスは約0.1ps〜約30nsの範囲内にあることが好ましく、約25psから30nsの範囲内にあるか、あるいは例えば約100psから10nsまでの間の範囲か、5nsから20nsまでの間の範囲内にあることがより好ましい。一部の好適な実施例では、第１パルスの立下りエッジと第２パルスの第２パルスの立上りエッジとの間を、約0から約500nsまでにすることができる。パルス間の時間間隔は、パルスと目標との相互作用を最適化すべく、あるいは毛のようなものまたは塵埃との相互作用を最小化すべく調整することができる。パルス５２どうしの間隔、組５０どうしの間隔、及びパルス５２のパルス幅は、図面では一定寸法比で描いていないことは当業者にとって明らかである。

集束させたレーザーのスポット径は約0.5μm〜約3μmであり、リンク２２の幅より40%〜100%大きいことが好ましく、これらはリンク幅２８、リンクのピッチサイズ３２、リンク材料、及び他のリンク構造及びプロセスの考慮事項に依存する。パルス組内の各動作パルスのレーザースポットはリンク幅２８を覆い、各動作パルスのレーザースポット３８間の変位は、一般的な位置決めシステム３８０の位置決め精度より小さく、一般に±0.05〜0.2μmである。従って、レーザー系はまだリンク２２をオン・ザ・フライで処理することができ、即ち、位置決めシステムは、選択した各リンク２２において動作レーザーパルスの組を発射する際に移動を停止する必要はない。

レーザーパルス５２の組５０のうちでは、各レーザーパルス５２は、リンク２２を完全に切断するか、あるいはその下にある基板４２を損傷させるには熱、エネルギー、またはピークパワーが不十分であり、使用するレーザー波長が1.3μmより短く、可視範囲であるか、あるいはＵＶ範囲内であっても、リンク２２及び／またはあらゆる上部パシベーション層４４の一部しか除去しない。約150nmから約2000nmまでの好適な波長では、レーザーパルス５２の集束したスポットサイズ４０の好適なアブレーション（瞬間的除去）パラメータは、次のものを含む：1Hzより大きい周波数、好適には10kHz〜50kHzまたはそれ以上における各レーザーパルスのレーザーエネルギー約0.001μJ〜約10μJ（中間的なエネルギーは0.01μJ〜約0.1μJの範囲をとる）、及び各組のレーザーエネルギー0.01μJ〜約10μJ。

レーザーパルス５２の各組５０のエネルギー密度またはパワー特性は、従来の単一の何ナノ秒かのレーザーパルスのエネルギー特性よりも良好に制御することができ、そしてほとんどすべての所定形状を有することができる。レーザー出力の波長及びリンク材料の特性に応じて、リンク２２に当てるパルス５２の切断深度は、各パルス５２のエネルギー及び各組５０内のレーザーパルスの数を、あらゆる所定のリンク２２の底部を取り去り下部パシベーション層４６を比較的不変または動作上無損傷で残し、かつ基板４２を比較的不変または無損傷で残すべく選定することによって精密に制御することができる。従って、ＵＶ範囲内のレーザー波長を用いる場合でも、シリコン基板４２に対する動作上の損傷の恐れがほぼ解消される。

図７Ａを参照すれば、各組５０a内のパルス５２a₁と５２a₂（まとめて５２a）とはほぼ同一であり、各組５０aはほぼ同一である。各組５０a内で随意的に後続するパルス５２a（５２a₃, ５２a₄,...）（図示せず）は、ほぼ同一のパワー特性を有することも異なるパワー特性を有することもできる。

図７Ｂを参照すれば、パルス５２b₂のパワー特性は、パルス５２ｂ₁のパワー特性より振幅が小さい。各組内で随意的に後続するパルス５２b（図示せず）は、それぞれの組内のパルス５２ｂ₂より小さい振幅を有することが好ましい。組５０bにおけるこうしたエネルギー密度特性は、特定の敏感な加工品に対する損傷の恐れなしにリンクの底部を取り去るために有用である。

図７Ｃを参照すれば、各組５０c内では、パルス５２C₂のパワー特性は、それぞれの組のパルス５２c₁と振幅はほぼ同様であるが、パルス幅はより短い。各組内で随意的に後続するパルス５２c（図示せず）は、それぞれの組内のパルス５２c₂より小さいパルス幅を有することが好ましい。しかし、パルス５２c₂及びこれに続くパルス５２cは、それぞれの直前のパルスより小さい振幅及びより小さいパルス幅を共に有することができることは当業者にとって明らかである。また、図７に示す各パルス５２は次第に減少する振幅を有するが、「頂点平坦型」または「ベル形」のパワー特性のような他のパワー特性を用いることができることも当業者にとって明らかである。

図８Ａ〜８Ｆ（まとめて図８）は、１つ以上の組５０d₁〜５０d₃（まとめて組５０d）内の１つ以上のレーザーパルス５２d₁として実現可能な、特別に整形された差動レーザーパルス５２の形成を表わす。図６及び図８を参照すれば、図８Ａは、駆動電子回路２０８から送達される特別に整形された駆動電流パルス２０６を示し、図８Ｂは、注入レーザー２０２から伝播する注入レーザー出力パルス２１０が、注入レーザー２０２の高速応答能力の結果として駆動電流パルス２０６の特性を複製することを示す。注入レーザー出力パルス２１０はレーザー増幅器２０４へ送達され、増幅器２０４は非飽和状態で動作して注入レーザー出力２１０を増幅し、図８Ｃに示すように、整形されたレーザーパルスのパワー特性に大きな歪みを導入することなしに動作レーザーパルス５２d₁を送達する。動作レーザーパルス５２d₁は、レーザーパルスの時間的パワー特性におけるパワースパイク６２の発生後で立下りエッジ前には比較的平坦である。駆動電流パルス２０６の特性は、あらゆる好適な特性に容易にプログラムすることができることは当業者にとって明らかである。また、増幅器２０４のゲイン（利得）要求は、注入レーザー２０２から利用可能なレーザーパルスのパワー及び動作レーザーパルス５２d₁のパワーに依存することも当業者にとって明らかである。

再び図８Ｃを参照すれば、レーザーパルス５２d₁の特別に整形されたレーザーパルス５２d₁のパワー特性は、レーザーパルスの先頭に出現する大きなスパイク６２を提供する。スパイク６２のピークパワーはＰmaxであり、レーザーパルス５２d₁の平均パワーはＰminである。スパイク６２の振幅はＰmax−Ｐminとして定義される。スパイク６２の幅Δtsは、ＰmaxとＰminとの間のパワー中点ＰSにおける全体持続時間として定義される。スパイク６２のピークパワーＰmaxは、レーザーパルス５２d₁の平均パワーＰminを約10%〜約50%上回ることが好ましい。スパイク６２の幅Δtsは、レーザーパルス５２d₁の持続時間の10%〜50%であることが好ましい。パワースパイク６２の発生後のレーザーパルス５２d ₁ のパワーの時間特性は、下降端の前に時間と共にほぼ直線的に下降するように調整することができる。また、パワースパイク６２の発生後のパワー下降全体は、レーザー出力パルスの平均パワーの約10%以上とすることができる。スパイク６２の立上り時間は一般に約5nsより短く、約2nsより短いことが好ましい。パワースパイク６２の好適なタイミングは、レーザーパルスのパワー特性の立上りエッジからレーザーパルスのパワー特性の持続時間の70%まで測定した時間間隔内である。便宜上の目的で、本明細書の以降では「スパイク」とは、そのレーザーパルス中の発生時点にかかわらず、レーザーパワーにおける過渡的な大きい増加を表わすために用いる。組５０d内の１つ、一部、あるいはすべてのパルスが、特別に整形されたレーザーパルス特性を有することができる。

図８Ｄ〜８Ｆは、一般的な位置決めシステムの時間間隔内にリンク２２を切断するための、図８Ｃに示す特別に整形されたレーザーパルスのパワー特性を有する少なくとも１つのレーザーパルス５２d₁を有する好適な組５０dのパワー対時間のグラフを示す。特に、図８Ｄに、好適なほぼ同一の組５０d₁を示し、各組は２つ以上のほぼ同一の特別に整形されたパルス５２d₁を用いて、位置決めシステム３８０がオン・ザ・フライでの処理中にリンク２２の範囲内にある時間間隔内にリンク２２を切断する。

図８Ｅに、代案の好適なほぼ同一の組５０d₂を示し、各組は２つ以上の特別に整形されたパルス５２d₁及び５２d₂を用いて、位置決めシステム３８０がオン・ザ・フライでの処理中にリンク２２の範囲内にある時間間隔内にリンク２２を切断する。特別に整形されたパルス５２d₂は、パルス５２d₁のレーザーパルスのパワー特性に対応するが、特性の大部分を通して、パルス５２d₁に比例する小さい強度を有する。

図８Ｆに、代案の好適なほぼ同一の組５０d₃を示し、各組は２つ以上の特別に整形されたパルス５２d₁及び５２d₃を用いて、位置決めシステム３８０がオン・ザ・フライでの処理中にリンク２２の範囲内にある時間間隔内にリンク２２を切断する。特別に整形されたパルス５２d₁には１つ以上のパルス５２d₃が後続し、パルス５２d₃は実質的にスパイクのないパワー特性を有する。図８Ｃ〜８Ｆに関しては、組５０d₁〜５０d₃は同一である必要はなく、またそれぞれが同数のパルスを有する必要はなく、そしてそれぞれが同じパワー特性を有するパルスを有する必要はないことは当業者にとって明らかである。

図９Ａに、スパイク６４がレーザーパルス５２e₁の先頭には出現しないが中間に出現するパワー特性を用いる他の実施例を示す。スパイク６４は、時刻ｔ₁より前の時刻ｔ_eで終了し、時刻ｔ₁は、パルス組５０e内の最終パルスのレーザーエネルギーが平均特性のリンク２２からリンク材料を完全に除去する時点である。

図９Ａを参照すれば、パルススパイク６４の前後ではパワーレベルは比較的平坦であるが、レーザーパルスのパワー特性はパルススパイク６４の前後にパワーレベルの変化を有することができる。このようにレーザーパルスのパワー特性を整形すれば、リンク材料の満足な除去を促進するのに十分なレーザーのピークパワー及びエネルギーを有するパルス中間スパイクが提供され、リンク材料が完全に除去された際には、シリコン基板及び当該リンクに隣接する構造を損傷させる恐れのないことを保証するずっと低いレーザーパルスのパワーが提供される。その結果、こうしたレーザーパルスの特別な調整は、すっと良好な処理結果及びより広い処理窓をもたらし、シリコン基板及びリンクに隣接する構造に対する損傷の恐れを低減する。組５０内の１つ、一部、あるいはすべてのパルス５２が、こうした特別に整形されたレーザーパルス特性を有することができる。

図９Ｂ〜９Ｃに、少なくとも１つのレーザーパルス５２e₁を含む好適な組５０e₁及び５０e₂（まとめて組５０e）のパワー対時間のグラフを示し、レーザーパルス５２e₁は、図９Ａに示す特別に整形されたレーザーパルス特性を有して一般的な位置決めシステムの時間間隔内にリンク２２を切断する。

特に、図９Ｂは、好適なほぼ同一の組５０e₁を示し、各組は２つ以上のほぼ同一の特別に整形されたパルス５２e₁を用いて、位置決めシステム３８０がオン・ザ・フライの処理中にリンク２２の範囲内にある時間間隔内にリンク２２を切断する。

図９Ｃに、代案の好適なほぼ同一の組５０e₂を示し、各組は２つ以上の特別に整形されたパルス５２e₁及び５２e₂を用いて、位置決めシステム３８０がオン・ザ・フライの処理中にリンク２２の範囲内にある時間間隔内にリンク２２を切断する。特別に整形されたパルス５２e₂は、パルス５２d₁のパルスパワー特性に相当するパルスパワー特性を有する。図９Ｄに、代案の好適なほぼ同一の組５０e₃を示し、各組は２つ以上のほぼ同一の特別に整形されたパルス５２e₁及び５２e₂を、図９Ｃに示す順序とは逆の順序で用いる。

図１０Ａ及び１０Ｂにそれぞれ、駆動電流特性２１４、及びこれが複製された、他の実施例の異なる実現により生成したレーザーパルス５２dのレーザーパルスのパワー特性を示す。駆動電流特性２１４は、時間的に変位した３つの電流スパイク２１８、２２０、及び２２２を有するパルスから成り、これらのスパイクの値は、それぞれの時刻ｔa, ｔb, ｔcの順に減少する。電流スパイク２１８、２２０、及び２２２は、レーザーパルスのパワー特性に、対応するパワースパイク２２４、２２６、及び２２８を生成する。パワースパイク２２４は、レーザーパルスのパワー特性の立上りエッジにおいて発生し、これに続くパワースパイク２２６及び２２８はレーザーパルス５２fの期間中に発生するが、目標のリンク材料が組５０f内の最終パルス５２fによって完全に除去される前に発生する。パワースパイク２２４、２２６、及び２２８は一緒に、レーザー出力パルスの平均パワーの約10%のパワー変動を有する振動波の形の複合パワースパイクを形成する。駆動電流は例えば振動波を含んで、こうしたスパイクの一部または全部の伝播を促進することができる。例えば、前記レーザーパルスのパワー特性の持続時間内に、約半サイクルから３サイクルまでの持続時間を注入レーザーに与えることができる。この振動サイクルの周期は、約5ns〜約1nsまたはより短い時間であることが好ましい。組５０f内の１つ、一部、またはすべてのパルス５２fがこうした特別に調整されたレーザーパルス特性を有することができる。

図１０Ｃ〜１０Ｄに、好適な組５０fのパワー対時間のグラフを示し、各組は、図１０Ｂに示す特別に整形されたレーザーパルスのパワー特性を有して、一般的な位置決めシステムの時間間隔内にリンクを切断するレーザーパルス５２fを含む。特に、図１０Ｃは好適なほぼ同一の組５０f₁を示し、各組は２つ以上のほぼ同一の特別に整形されたパルス５２f₁を用いて、位置決めシステム３８０がオン・ザ・フライでの処理中にリンク２２の範囲内にある時間間隔内にリンク２２を切断する。

図１０Ｄに、代案の好適なほぼ同一の組５０f₂を示し、各組は２つ以上の特別に整形されたパルス５２f₁及び５２f₂を用いて、位置決めシステム３８０がオン・ザ・フライでの処理中にリンク２２の範囲内にある時間間隔内にリンク２２を切断する。特別に整形されたパルス５２f₂は、レーザーパルス５２d₁のパワー特性に相当するレーザーパルスのパワー特性を有する。

図９Ｄ及び１０Ｃに示すパルス組５０は、チッ化チタニウム反射防止表面層、アルミニウムのボディ、及び窒化チタニウム及びチタニウム分路層を有するリンクスタック（積層）のような、比較的厚いリンク２２及び／または複合リンク２２を処理するのに特に有用である。遅延したスパイクは、アルミニウムを覆うより高融点のリンク構成要素を処理するのに有用である。パルス５２の特定形状、特に振幅及びスパイクに対する遅延は、あらゆる所定のリンク２２における特定材料及びその厚さに適応すべく調整することができる。

本明細書に開示するすべての好適な実施例については、特に、異なる特性（異なる材料及び／または異なる寸法）を有するリンク２２及び／またはパシベーション層４４を処理する場合には、連続する各組５０は異なるピークパワー及びエネルギー密度の特性を有することができることは当業者にとって明らかである。また、連続する各組５０は互いに異なる時間間隔で生成することができることは、当業者にとって明らかである。

図６を参照すれば、レーザー系３００のレーザー２００は、レーザーパルス５２の組５０のレーザー出力３３４をビーム経路（パス）３２０に沿って伝播させ、ビーム径路３２０は随意的に、通常の種々の光学素子３５２及び３５４によって接続されている。構成要素３５２及び３５４は、例えば、レーザー出力３５０をコリメート（視準）して、有用な伝播特性を有するビームを生成するための、ビームエキスパンダ（ビーム拡大器）または他のレーザー光学素子を含むことができる。所望のレーザー波長では反射性が高いが、未使用の波長では透過性の高い１つ以上のビーム反射ミラー（鏡）３５８、３６０、３６２、及び３６４を随意的に用いて、所望のレーザー波長のみがリンク構造３６に到達するようにする。集束レンズ３６６は、コリメートされたパルスレーザー系の出力３６８を集束させて集束したスポットサイズ４０（図２Ｂ）を生成する単素子または多素子のレンズ系であることが好ましく、スポットサイズ４０はリンク幅２８より大きく、これによりリンク幅２８を覆い、そしてスポットサイズ４０はその径が2μm未満であるか、リンク幅２８及びレーザー波長次第ではより小さいことが好ましい。

米国特許4,532,402 米国特許5,751,585 米国特許6,430,465 B2 米国特許公開2002-0117481 A1

好適な位置決めシステム３８０は、Overbeckの米国特許4,532,402、発明の名称”Method and Apparatus for Positioning a Focused Beam on an Integrated Circuit”に記載されている。あるいはまた、位置決めシステム３８０は、Cutler他の米国特許5,751,585、Cutlerの米国特許6,430,465 B2、及び／または米国特許公開2002-0117481 A1に記載され、これらの特許は本願の譲受人に権利譲渡されている。他の固定ヘッドシステム、検流計制御ミラー、圧電制御ミラー、またはボイスコイル制御ミラーのような高速位置決めヘッドシステム、あるいはリニアモータ駆動の通常の位置決めシステム、あるいはオレゴン州ポートランドにあるElectro Scientific Industries, Inc.（ＥＳＩ）（登録商標）製の5300、9300、または9000型シリーズに採用されている位置決めシステムも用いることができる。

位置決めシステム３８０はレーザーコントローラ３８２を用いることが好ましく、レーザーコントローラ３８２は、少なくとも２つのプラットフォームまたはステージ（積層または分割軸）３７０を制御し、反射ミラー３５８、３６０、３６２及び３６４、及び他の光学素子と協働して、レーザー系の出力３６８をＩＣデバイスまたは加工品１２上の選択した導電リンク２２に向けて集束させる。位置決めシステム３８０は、加工品１２上のリンク２２間の迅速な移動を可能にし、提供されたテストまたは設計データに基づいてオン・ザ・フライでの一意的なリンク切断動作を実行する。

これらの位置データは、集束したレーザースポット３８（図２Ｂ）を加工ピース（片）１２上で、レーザー系の出力３６８のレーザーパルス５２の一組５０をリンク構造３６に指向させて、リンク２２を除去するものであることが好ましい。レーザー系３００は、各リンク２２をレーザーパルス５２の単一組５０で、オン・ザ・フライで、どのリンク２２上でも位置決めシステム３８０を停止させずに切断して、高い性能を維持することが好ましい。組５０は約1000ns未満であるので、位置決めシステム３８０の走査速度次第では、各組５０は位置決めシステム３８０によって単一パルスのように扱われる。例えば、位置決めシステム３８０が1秒当たり約200mmの高い速度を有する場合には、連続する２つのレーザースポット３８間の代表的な変位は、これらのスポット間の時間間隔1000nsで一般に0.2μm未満であり、組５０の好適な時間間隔300ns中に変位0.06μm未満であることが好ましく、従って連続する２つ以上のスポット３８は実質的にオーバーラップ（重複）し、スポット３８の各々はリンク幅２８を完全にカバーする。反復度の制御に加えて、組５０内の複数パルス５２の開始間の時間オフセットは一般に1000ns未満であり、約5ns〜500nsであることが好ましい。

米国特許5,453,594

レーザーコントローラ３８２には、選択したリンクの適正な処理に関する命令が提供される。レーザーコントローラ３８２は、レーザー系３００の発射をプラットフォームの動きに同期させるタイミングデータによって影響され、このことは例えばKonecnyの米国特許5,453,594、発明の名称”Radiation Beam Position and Emission Coordination System”に記載されている。

組５０どうしは互いに異なる時間間隔で生成することができるが、ことは当業者にとって明らかであり、安定性及びレーザーに対する他の配慮から、パルス５２が目標リンク２２に当たる動作パルスとして用いられているか否かにかかわらず、組５０をほぼ一定の反復度で発生することが好ましいことは当業者にとって明らかである。こうした実施例では、システムコントローラ３８２は、「ゲーティング（ゲート処理）オン」のゲーティング信号を随意的なレーザーパルス・ゲーティングデバイス３４０に送る前に、位置決めシステム３８０の目標を目標位置に向けて移動するよう位置決めシステム３８０に命令する。目標位置でのリンク２２の処理が完了すると、システムコントローラ３８２が「ゲーティング・オフ」のゲーティング信号をレーザーパルス・ゲーティングデバイス３４０に送る間に、走査ヘッドは次の目標位置への移動を続ける。レーザー２００は所望の反復度で動作したままであり、従って、どの波長変換器でも熱負荷の変動は存在せず、このため熱的に誘導される高調波パルスのエネルギードリフト（ゆらぎ）は解消される。

米国特許6,172,325 米国特許出願10/611,798

好適なレーザーパルス・ゲーティングデバイスは、高速電子−光学（ＥＯ：Electro-Optic）デバイスまたは音響−光学（Ａ−Ｏ：Acousto-Optic）デバイスであり、例えばフロリダ州メルボルンにあるNEOS Technologies（登録商標）製のN30085-05またはその修正版である。レーザーパルス・ゲーティングデバイス３４０のオンデマンド（要求に応じた）トリガ起動に関するさらなる詳細は、Baird他の米国特許6,172,325、及びSun他の米国特許出願10/611,798に見出すことができ、これらの特許は参考文献として本明細書に含める。

米国特許出願10/611,798に記載の無線周波数（ＲＦ：Radio Frequency）ローディング制御技術を追加的に用いて、位置決めシステム３８０が目標位置に向かう際には（換言すれば、動作レーザー・マシニング（機械加工）出力が要求される際には）、ＲＦパルスを組５０のパルス５２と一致させてＡ−Ｏゲーティングデバイス３４０に供給することによって、そして位置決めシステム３８０が中間的位置に向かう際には（換言すれば、動作レーザー・マシニング出力は要求されない際には）、ＲＦパルスを同じＲＦエネルギーでＡ−Ｏゲーティングデバイス３４０に供給するが、組５０のパルス５２とは一致させずに供給することによって、ほぼ一定の熱負荷をＡ−Ｏレーザーパルス・ゲーティングデバイス３４０に提供することができる。こうしたＡ−Ｏゲーティングデバイス３４０に対するほぼ一定の熱ローディング（熱負荷をかけること）により、Ａ−Ｏゲーティングデバイス３４０による動作レーザー・マシニング出力の品質及び位置決め精度に対する逆効果が最小になることは、当業者にとって明らかである。

以上の観点から、レーザーパルス５２の組５０によるリンク処理は、性能を犠牲にすることなしに、従来のリンク処理よりも広い処理窓及び優れた品質を提供する。組５０内のパルス５２の多用性は、特定のリンク特性への整形を可能にする。レーザーパルス組５０内の各レーザーパルス５２はより少ないレーザーエネルギーを有するので、隣接するパシベーション層及びシリコン基板４２を損傷させる恐れはより小さい。従来のリンク吹き飛ばし（瞬間除去）ＩＲレーザー波長に加えて、ＩＲより短いレーザー波長は、より短い波長におけるシリコンウェハーの吸収が従来のＩＲ波長より高くても、より小さいビームスポットサイズという追加的な利点と共にプロセスに用いることもできる。従って、より狭くより高密度のリンクの処理が促進される。こうしたより良好なリンク分解能は、リンク２２を互いにより接近させて配置して回路密度を増加させることを可能にする。リンク構造３６は通常のサイズにすることができるが、リンク幅２８は、例えば、約0.5μm以下にすることができる。

同様に、レーザーパルスのパワー特性のより良好な整形の多用性は、異なるパシベーション特性に対応するに当たり、より良好な柔軟性（フレキシビリティ）を提供する。図２Ａ〜２Ｃを参照すると、リンク２２の上のパシベーション層４４及びリンク２２の下のパシベーション層４６は、旧来の材料以外の材料で作製することができ、あるいは、一般的な高さ以外の方が望ましければ修正することができる。新たな材料または寸法を用いることができる、というのは、組５０、及びこれらの組内のレーザーパルス５２を整形して、これにより、下にある、あるいは隣接するパシベーション層に対する損傷の恐れを低減することができるからである。これに加えて、約1.06μmよりずっと短い波長を用いて約2μmより小さい臨界的なスポット径４０を生成することができるので、レーザーパルス５２の組５０によって処理されるリンク２２間の中心間ピッチは、従来の単一ＩＲレーザービーム切断パルスによって吹き飛ばされるリンク２２間のピッチよりも大幅に小さくすることができる。リンク２２は、他のリンク２２、あるいは隣接する回路構造から、例えば2.0μmまたはそれ以下の距離内におくことができる。

上部パシベーション層４４は、あらゆる通常のパシベーション材料、例えば二酸化シリコン（ＳiＯ₂）、オキシ窒化シリコン（ＳiＯＮ）、及び窒化シリコン（Ｓi₃Ｎ₄）を含むことができる。下部パシベーション層は、上部パシベーション層と同じパシベーション材料を含むことも異なるパシベーション材料を含むこともできる。特に、目標構造３６内の下部パシベーション層４６は、脆性材料から形成することができ、例えば次のものを含むがこれらに限定されない：低誘電率材料から形成された材料、低誘電率絶縁材料、低誘電率酸化物ベースの絶縁材料、オルト珪酸ガラス（ＯＳＧ：Orthosilicate Glass）、フルオロ珪酸ガラス、有機珪酸ガラス、珪酸テトラエチルベースの酸化物（ＴＥＯＳ（Tetraethylorthosilicate）ベースの酸化物）、メチルトリエトキシオルト珪酸（ＭＴＥＯＳ：Methyltriethoxyorthosilicate）、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ：Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate）、珪酸エステル、水素シルセスキオキサン（ＨＳＱ：Hydrogen Silsequioxane）、メチルシルセスキオキサン（ＭＳＱ：Methyl Silsequioxane）、ポリエチレンエーテル、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ：Benzocyclobutene）、ＳiＣＯＨまたはＳiＣＯＨ誘導のフィルム（例えばApplied Materials, Inc.が販売する”Black Diamond（登録商標）”）、またはスピンオンベースの低誘電率絶縁ポリマー（例えばDow Chemical Company（登録商標）が販売する”SiLK”）。これらの材料の一部から作製される下部パシベーション層４６は、その（上にある）目標リンク２２が通常の単一レーザーパルスのリンク除去操作によって吹き飛ばされるかあるいはアブレートされた際に、よりクラックが生じやすい。ＳiＯ₂、ＳiＯＮ、Ｓi₃Ｎ₄、低誘電率材料、低誘電率絶縁材料、低誘電率酸化物ベースの絶縁材料、ＯＳＧ、フルオロ珪酸ガラス、有機珪酸ガラス、ＨＳＱ、ＭＳＱ、ＢＣＢ、SiLK（登録商標）、及び”Black Diamond（登録商標）”は実際の層材料であり、ＴＥＯＳ、ＭＴＥＯＳ、及びポリアリルエーテルは半導体凝縮物前駆物質（プリカーサー）材料であることは、当業者にとって明らかである。

図１１に、レーザーパルス５２の組５０によってリンク２２を除去した後のパシベーション層の状態を示す。リンク２２の上面７０上にあるパシベーション層４４は開口７２を有し、開口７２はリンク２２の幅２８を比較的小量、例えばおよそ上部パシベーション層４４の厚さ分だけ上回る大きさに広がる。リンク２２の側面に隣接して配置された中間パシベーション層４８の材料、リンク２２の底面７４の下にあるパシベーション層４６、及び基板４２は、図に示すように、より狭くより均一なクレーター（すりばち状の孔）壁７８によって、その衝撃は無視できる程度であり、そして操作上の損傷の恐れは全くない。従って、パシベーション構造内に及ぶ一般的な損傷よりもずっと小さい損傷しか存在せず、パシベーション構造内の一般的なクラックは完全に解消されなくとも減少する。このリスクが大幅に小さいリンク処理方法はリンク２２を処理するために特に有用であり、特に、例えば繊細な低誘電率または他の材料上にある厚い、あるいは複合のリンク２２をＵＶ波長で処理するために有用である。

以上説明した実施例の細部に、これらの実施例の下にある本発明の原理から逸脱することなしに多くの変更を加え得ることは、当業者にとって明らかである。従って、本発明の範囲は特許請求の範囲のみによって限定されるべきものである。

従来技術のＤＲＡＭの一部分を図式的に示す図であり、一般的な回路セルの別個の行の冗長なレイアウト、及び別個の行内のプログラマブル・リンクを示す。 従来技術のパルス・パラメータによって特徴付けられる、従来の大きな半導体リンク構造の部分側断面図である。 図２Ａのリンク構造及びレーザーパルスの部分上面図を、隣接する回路構造と共に示す図である。 図２Ｂのリンク構造の端部の部分断面図であり、隣接する２つのリンクの幅寸法、及びこれらのリンクに関連するパシベーション層スタックを示す。 図２Ｄ₁及び図２Ｄ₂は、従来技術のレーザーパルスの照射によるリンク除去後の、図２Ｂのリンク構造の部分断面図である。 図３Ａ及び３Ｂはそれぞれ、通常及び略矩形のレーザーパルスのパワーの時間特性を示す図である。 離間したリンクを切断するために使用する連続的なレーザーパルス間の好適な代表的間隔を示すパワー対時間のグラフである。 ４つの異なるパルス幅を有する有用なＭＯＰＡパルスのパワー対時間のグラフである。 ＭＯＰＡレーザー、及びリンクを処理するためのレーザー処理制御システムと協働する加工品位置決め器で実現した好適なレーザー系の実施例の略式図であり、一部は図式的に示す。 増幅器を従えた注入レーザーが非飽和状態で動作して、注入レーザーパルスを歪みなしに所望のエネルギーレベルに増幅することを可能にする好適な方法を示す簡略化した図である。 図７Ａ、７Ｂ及び７Ｃは、一般的な位置決めシステムにより一連の離間したリンク間の間隔でリンクを切断するために用いる好適なレーザーパルスの組を示すパワー対時間のグラフである。 図８Ａ、８Ｂ、８Ｃは、好適な特別に整形された注入レーザーの、それぞれ駆動装置の電流特性、結果的な注入レーザーパルスのパワー特性、及び注入レーザーパルスのパワー特性を複製する増幅されたレーザーパルスのパワー特性を示す図であり、図８Ｄ〜８Ｆは、一般的な位置決めシステム内のリンクを切断するための図８Ｃの特別に整形されたレーザーパルスを含む好適な組のパワー対時間のグラフである。 図９Ａは、代案の増幅されたレーザーパルスのパワー特性を示す図であり、図９Ｂ、９Ｃ及び９Ｄは、図９Ａの特別に整形されたレーザーパルスを含む好適な組のパワー対時間のグラフである。 図１０Ａ及び１０Ｂは、代案の注入レーザーの、それぞれ駆動装置の電流特性及び増幅されたレーザーパルスのパワー特性を示す図であり、図１０Ｃ及び図１０Ｄは、一般的な位置決めシステム内のリンクを切断するための図１０Ｂの特別に整形されたレーザーパルスを含む好適な組のパワー対時間のグラフである。 リンクを切断すべく整形された少なくとも２つのレーザーパルスの組の照射によってリンク除去した後の、図２Ｃのリンク構造の部分断面図である。

Claims (29)

1. 所定のポンピングレベルにおいて飽和パワー特性を有するレーザーファイバー増幅器の増幅器出力を制御する方法であって、前記飽和パワー特性が、注入レーザー出力と前記増幅器出力との間の時間特性の相関関係を歪ませることなしに前記レーザーファイバー増幅器内に結合可能な前記注入レーザー出力の量を制限する特性であるレーザーファイバー増幅器出力の制御方法において、この方法が、
   ビーム位置決め装置に、冗長メモリーまたは集積回路の関連するリンク構造内に形成された導電リンクのうち選択した１つ以上の導電リンクの位置を表わすビーム位置決めデータを提供するステップであって、前記導電リンクの各々は、リンク幅を有し、基板上、あるいは前記導電リンクと前記基板との間に配置することのできる下部パシベーション層上のいずれかに製造された回路内の関連する一対の導電接点間に配置され、前記リンク構造に関連する前記基板及び前記下部パシベーション層は、それぞれのレーザー損傷しきい値によって特徴付けられ、前記ビーム位置決め装置は、前記ビーム位置決めデータに応答して、レーザースポット位置の前記基板に対する相対移動を行うステップと；
   前記レーザーファイバー増幅器を所定のポンピングレベルに光学的にポンピングして、前記レーザーファイバー増幅器内に注入される前記注入レーザー出力に与えられるゲインを制御するステップと；
   それぞれが第１駆動電流の時間特性及び第２駆動電流の時間特性を有する少なくとも第１駆動電流パルス及び第２駆動電流パルスの組を注入レーザーに与えて、それぞれが前記第１駆動電流の時間特性及び第２駆動電流の時間特性に関連するそれぞれ第１注入レーザー出力の時間特性及び第２注入レーザー出力の時間特性を有する少なくとも第１注入レーザーパルス及び第２注入レーザーパルスの注入レーザー組を発生するステップであって、前記第２駆動電流の時間特性における振幅または持続時間のパターンが、前記第１駆動電流の時間特性における振幅または持続時間のパターンとは異なるステップと；
   前記第１注入レーザーパルスを前記レーザーファイバー増幅器内に結合させて、前記第１駆動電流の時間特性に関連する第１増幅器出力の時間特性を有する第１増幅器出力パルスを供給し、前記第１駆動電流の時間特性は、前記レーザーファイバー増幅器の飽和パワー特性以下のパワーを有する第１注入レーザーパルスの発生を行わせ、これにより、前記レーザーファイバー増幅器は、前記第２注入レーザーパルスの前記レーザーファイバー増幅器内への結合に応答して、前記第２駆動電流パルスの前記第２駆動電流の時間特性に関連する第２増幅器出力の時間特性を有する少なくとも第２増幅器出力パルスを供給するステップと；
   前記レーザー増幅器出力パルスの各々を、レーザースポット位置におけるスポットサイズ及びエネルギーによって特徴付けられるレーザー系出力パルスのレーザー系出力組に光学的に変換するステップであって、前記スポットサイズが前記リンク幅より大きく、前記エネルギーが、前記基板及び前記下部パシベーション層のそれぞれのレーザー損傷しきい値未満であるステップと；
   前記レーザー系出力パルスと前記ビーム位置決め装置によって与えられる前記相対移動とを、前記レーザー系出力組内の前記レーザー系出力パルスが選択した前記リンク構造に連続的に当たる間に前記相対移動が連続的であるように協働させ、これにより、前記レーザー系出力組内の各レーザー出力パルスのスポットが前記リンク幅を覆い、前記レーザー系出力組が、前記関連する一対の導電接点間にある前記導電リンクを切断するステップと
   を具えていることを特徴とするレーザーファイバー増幅器出力の制御方法。
2. 前記レーザー出力パルスの少なくとも１つが、立上り及び立下りエッジ、平均パワー、及びパルス持続時間を有するレーザーパルスの時間的パワー特性、及びパワースパイクによって特徴付けられ、前記パワースパイクが、前記パルス持続時間より短いパワースパイク持続時間、前記レーザー出力パルスの平均パワーより大きい最大パワー、及び前記立上りエッジと前記立下りエッジとの間の発生時刻を有し、前記パワースパイクの前記最大パワー、前記スパイク持続時間、及び前記発生時刻が協働して、前記レーザー出力パルスに特別に整形された時間的パワー特性を確立させ、前記特別に整形された時間的パワー特性は、前記基板またはこれに隣接するパシベーション構造材料に対する操作上の損傷のない選択したリンク構造の切断に寄与することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 所定のポンピングレベルにおいて飽和パワー特性を有するレーザーファイバー増幅器の増幅器出力を制御する方法であって、前記飽和パワー特性が、注入レーザー出力と前記増幅器出力との間の時間特性の相関関係を歪ませることなしに前記レーザーファイバー増幅器内に結合可能な前記注入レーザー出力の量を制限する特性であるレーザーファイバー増幅器出力の制御方法において、この方法が、
   ビーム位置決め装置に、冗長メモリーまたは集積回路の関連するリンク構造内に形成された導電リンクのうち選択した１つ以上の導電リンクの位置を表わすビーム位置決めデータを提供するステップであって、前記導電リンクの各々は、リンク幅を有し、基板上、あるいは前記導電リンクと前記基板との間に配置することのできる下部パシベーション層上のいずれかに製造された回路内の関連する一対の導電接点間に配置され、前記リンク構造に関連する前記基板及び前記下部パシベーション層は、それぞれのレーザー損傷しきい値によって特徴付けられ、前記ビーム位置決め装置は、前記ビーム位置決めデータに応答して、レーザースポット位置の前記基板に対する相対移動を行うステップと；
   前記レーザーファイバー増幅器を所定のポンピングレベルに光学的にポンピングして、前記レーザーファイバー増幅器内に注入される前記注入レーザー出力に与えられるゲインを制御するステップと；
   それぞれが第１駆動電流の時間特性及び第２駆動電流の時間特性を有する少なくとも第１駆動電流パルス及び第２駆動電流パルスの組を注入レーザーに与えて、それぞれが前記第１駆動電流の時間特性及び第２駆動電流の時間特性に関連するそれぞれ第１注入レーザー出力の時間特性及び第２注入レーザー出力の時間特性を有する少なくとも第１注入レーザーパルス及び第２注入レーザーパルスの注入レーザー組を発生するステップであって、前記第１駆動電流の時間特性または第２駆動電流の時間特性の少なくとも一方が立上り及び立下りエッジ、平均パワー、及びパルス持続時間を有し、パワースパイクによって特徴付けられ、前記パワースパイクが、前記パルス持続時間より短いパワースパイク持続時間、前記レーザー出力パルスの平均パワーより大きい最大パワー、及び前記立上りエッジと前記立下りエッジとの間の発生時刻を有するステップと；
   前記第１注入レーザーパルスを前記レーザーファイバー増幅器内に結合させて、前記第１駆動電流の時間特性に関連する第１増幅器出力の時間特性を有する第１増幅器出力パルスを供給し、前記第１駆動電流の時間特性は、前記レーザーファイバー増幅器の飽和パワー特性以下のパワーを有する第１注入レーザーパルスの発生を行わせる特性であり、これにより、前記レーザーファイバー増幅器は、前記第２注入レーザーパルスの前記レーザーファイバー増幅器内への結合に応答して、前記第２駆動電流パルスの前記第２駆動電流の時間特性に関連する第２増幅器出力の時間特性を有する少なくとも第２増幅器出力パルスを供給するステップと；
   前記レーザー増幅器出力パルスの各々を、レーザースポット位置におけるスポットサイズ及びエネルギーによって特徴付けられるレーザー系出力パルスのレーザー系出力組に光学的に変換するステップであって、前記スポットサイズが前記リンク幅より大きく、前記エネルギーが、前記基板及び前記下部パシベーション層のそれぞれのレーザー損傷しきい値未満であるステップであって、これにより、特別に整形された駆動電流波形が、関連する最大パワー、スパイク持続時間、及びパワースパイクの発生時刻を有する前記レーザー出力パルスの１つを生じさせ、前記最大パワー、前記スパイク持続時間、及び前記発生時刻は協働して、前記レーザー出力パルスに特別に整形された時間的パワー特性を確立させ、前記特別に整形された時間的パワー特性は、前記基板またはこれに隣接するパシベーション構造材料に対する操作上の損傷のない選択したリンク構造の切断に寄与するステップと；
   前記レーザー系出力パルスと前記ビーム位置決め装置によって与えられる前記相対移動とを、前記レーザー系出力組内の前記レーザー系出力パルスが選択した前記リンク構造に連続的に当たる間に前記相対移動が連続的であるように協働させ、これにより、前記レーザー系出力組内の各レーザー出力パルスのスポットが前記リンク幅を覆い、前記レーザー系出力組が、前記関連する一対の導電接点間にある前記導電リンクを切断するステップと
   を具えていることを特徴とするレーザーファイバー増幅器出力の制御方法。
4. 前記パワースパイクが、前記レーザーパルスの時間的パワー特性における前記立上りエッジと一致し、前記レーザー出力パルスの平均パワーを10%上回るパワーピーク値を有することを特徴とする請求項２または３に記載の方法。
5. 前記パワースパイクが、5nsより短い立上り時間を有することを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記立上り時間が2nsより短いことを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記スパイク持続時間が、1nsから前記レーザーパルスの時間的パワー特性における前記パルス持続時間の50%までであることを特徴とする請求項４に記載の方法。
8. 前記パワースパイクの発生後の前記レーザーパルスの時間的パワー特性が、前記立下りエッジの前に時間と共に直線的に減少するように整形されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
9. 前記パワースパイクの発生後のパワーの減少全体が、前記レーザー出力パルスの平均パワーの10%以上であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記パワースパイクの発生後の前記レーザーパルスの時間的パワー特性が、前記レーザーパルスの時間的パワー特性における前記立下りエッジの前に、前記レーザーパルスのパワーが一定である期間を含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
11. 前記レーザーパルスの時間的パワー特性が、前記パワースパイク後に発生する追加的パワースパイクを含み、前記追加的パワースパイクが、前記レーザーパルスの時間的パワー特性における立上りエッジと一致することを特徴とする請求項４に記載の方法。
12. 前記追加的パワースパイクが、前記平均パワーの5%以上のパワー値、及び1nsから前記レーザーパルスの時間的パワー特性における前記パルス持続時間の30%までのスパイク持続時間を有することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 前記パワースパイクが、前記レーザー出力パルスの平均パワーの10%以上のパワー変動を有する振動波の形態であることを特徴とする請求項１または３に記載の方法。
14. 前記振動波が、前記レーザーパルスの時間的パワー特性のパルス期間内に、振動の半サイクルから３サイクルまで継続し、前記振動のサイクルの周期が1ns〜15nsであることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 前記パワースパイクが、前記立上りエッジから前記レーザーパルスの時間的パワー特性におけるパルス持続時間の70%まで測定した時間間隔内の時点で発生することを特徴とする請求項１または３に記載の方法。
16. 前記パワースパイク前後の前記レーザーパルスの時間的パワー特性が、前記レーザーパルスのパワーが一定である期間を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 前記パワースパイク前後の前記レーザーパルスの時間的パワー特性が、前記レーザーパルスのパワーが時間変化する期間を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
18. 前記パワースパイクが、前記レーザー出力パルスの平均パワーを10%上回るピークパワー値を有し、かつ1nsから前記レーザーパルスの時間的パワー特性の50%までのスパイク持続時間を有することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
19. 前記隣接するパシベーション構造材料及び前記下部パシベーション層の少なくとも一方が、次の材料：ＳiＯ₂、Ｓi₃Ｎ₄、ＳiＯＮ、低誘電率材料、低誘電率絶縁材料、低誘電率酸化物ベースの絶縁材料、オルト珪酸ガラス、フルオロ珪酸ガラス、有機珪酸ガラス、珪酸テトラエチルベースの酸化物、メチルトリエトキシオルト珪酸、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、珪酸エステル、水素シルセスキオキサン、メチルシルセスキオキサン、ポリエチレンエーテル、ベンゾシクロブテン、ＳiＣＯＨまたはＳiＣＯＨ誘導のフィルム、またはスピンオンベースの低誘電率絶縁ポリマー、の１つ以上から形成され、前記低誘電率は、二酸化シリコンの誘電率より低い誘電率として定義されることを特徴とする請求項１、２または３に記載の方法。
20. 前記選択した導電リンク構造が、アルミニウム、クロミド、銅、ポリシリコン、二珪化物、金、ニッケル、クロム化ニッケル、プラチナ、ポリサイド、窒化タンタル、チタニウム、窒化チタニウム、タングステン、または珪化タングステンを含むことを特徴とする請求項１または３に記載の方法。
21. 前記レーザーパルスの各々が、0.001マイクロジュール〜10マイクロジュールのレーザーエネルギーを有することを特徴とする請求項１または３に記載の方法。
22. 少なくとも２つの前記レーザー出力パルスを10kHzより大きい反復度で発生して、選択した前記導電リンク構造のそれぞれの位置に位置合わせされた目標材料を除去することを特徴とする請求項１または３に記載の方法。
23. レーザーパルス・ゲーティングデバイスを、レーザーファイバー増幅器から前記基板上の前記レーザースポット位置までの経路に沿って配置し、前記レーザーパルス・ゲーティングデバイスが、制御コマンドに応答して、前記レーザー出力パルスの出力組が前記レーザースポット位置に向かって伝播することを可能にする出力透過状態、及び前記レーザー出力パルスの前記出力組が前記レーザースポット位置に向かって伝播することを阻止する出力ブロック状態を提供し、
    さらに、
    駆動パルスの駆動組を一定の反復度で発生するステップであって、互いに隣接する前記駆動組が、均一の駆動間隔によって互いに分離され、これにより、レーザー増幅器出力パルスの増幅器組が一定の増幅器出力反復度で発生され、互いに隣接する前記増幅器組が、均一の増幅器出力間隔によって互いに分離されるステップと；
    前記増幅器組を選択的にゲート処理して、前記レーザースポット位置が選択した前記リンク構造の所にある際には常に、前記出力組の前記レーザースポット位置への透過を可能にする出力透過状態を提供し、前記レーザースポット位置が選択した前記リンク構造の所にない際には常に、前記レーザーパルス・ゲーティングデバイスが、前記出力組が前記ビーム経路に沿って伝播することを防止する不透過の状態を提供するステップと
    を具えていることを特徴とする請求項１または３に記載の方法。
24. 前記レーザー系出力パルスが、次の波長または波長範囲：1.54μm、1.3μm、1.1〜1.06μm、1.05μm、1.047μm、1.03〜0.75μm、0.65μm、0.53μm、0.5μm、0.43μm、0.35μmまたは0.27μm、の１つを有することを特徴とする請求項３に記載の方法。
25. 前記リンクが1μm以上の厚さを有することを特徴とする請求項１、３または２４に記載の方法。
26. 前記レーザー系出力パルスが具える波長に対して、前記隣接するパシベーション構造材料、前記下部パシベーション層及び前記基板の少なくとも１つが吸収性であることを特徴とする請求項１または３に記載の方法。
27. 前記波長がＵＶ波長を含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
28. 前記リンクが1μm以上の厚さを有することを特徴とする請求項２７に記載の方法。
29. 前記基板がレーザー損傷しきい値によって特徴付けられ、前記レーザー系出力組内の各レーザー系出力パルスが、前記基板についての前記損傷しきい値より小さいパルス当りのエネルギーまたはピークパワーを有することを特徴とする請求項１または３に記載の方法。

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