JPH0810971A - Conductive body removing method and system - Google Patents

Conductive body removing method and system

Info

Publication number
JPH0810971A
JPH0810971A JP6169960A JP16996094A JPH0810971A JP H0810971 A JPH0810971 A JP H0810971A JP 6169960 A JP6169960 A JP 6169960A JP 16996094 A JP16996094 A JP 16996094A JP H0810971 A JPH0810971 A JP H0810971A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
energy density
sample
conductor layer
laser light
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP6169960A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3090577B2 (en
Inventor
Kenji Fukumitsu
憲志 福満
Kazuyuki Kanbe
和之 神戸
Toshimitsu Wakuta
敏光 和久田
Etsuo Iizuka
悦夫 飯塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hamamatsu Photonics KK filed Critical Hamamatsu Photonics KK
Priority to JP06169960A priority Critical patent/JP3090577B2/en
Publication of JPH0810971A publication Critical patent/JPH0810971A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3090577B2 publication Critical patent/JP3090577B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To obtain the system to selectively remove an insulating body and conductive body without damaging the layer existing thereunder by irradiating pulse laser beam while changing energy density and frequency. CONSTITUTION:The sample as a work is arranged on XYZ stage 4a controlled by a controller 60. For example, by setting to 1J/cm<2> energy density and 10Hz frequency, the sample is irradiated with pulse laser beam. As machining is progressed, a luminance signal of CCD camera 4d is increasing, when the luminance signal of image processing device 300 is turned to over the set value, completion signal is inputted in the controller 60 to stop eximer laser. Subsequently, the energy density irradiating sample is set to 5J/cm<2>, the sample is irradiated with one pulse. In the case the luminance signal of CCD camera 4d is lower than the set value, the irradiation is completed, in the case of over the setting value, the sample is irradiated with one more pulse.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、導電体層除去方法およ
びこの方法を利用したシステムに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a conductor layer removing method and a system using this method.

【0002】[0002]

【従来の技術】集積回路は、シリコンなどの基板上に素
子やこの素子を電気的に接続する配線を形成した回路で
ある。集積回路技術の進歩に伴い、回路の故障要因は増
加する傾向にある。エミッション顕微鏡はこれらの故障
要因を解析する装置として知られている。エミッション
顕微鏡は、集積回路の電極に電流を流すことによって、
この回路における配線や素子の不良部分が赤外発光する
現象を利用した装置である。また、集積回路の評価装置
として、これらの不良部分に直接プローブを接触させ、
このプローブに電流を流すことにより不良部分の評価を
行うプローブ顕微鏡なども知られている。
2. Description of the Related Art An integrated circuit is a circuit in which elements and wirings for electrically connecting the elements are formed on a substrate such as silicon. With the progress of integrated circuit technology, the cause of circuit failure tends to increase. The emission microscope is known as an apparatus for analyzing these failure factors. Emission microscopes use an electric current through the electrodes of an integrated circuit
This is a device that utilizes a phenomenon in which defective portions of wirings and elements in this circuit emit infrared light. Moreover, as an integrated circuit evaluation device, a probe is directly brought into contact with these defective parts,
There is also known a probe microscope or the like that evaluates a defective portion by applying a current to this probe.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、集積回
路上に形成される配線の多層化に伴って、上層の配線の
下に配置されたデバイスや配線を観察するためには、こ
れらの上層の配線を除去する必要が生じてきた。すなわ
ち、これらの上層の電極が除去できなければ、目的の電
極やデバイスもしくは配線などの導電体層(電流が流れ
ることができる層であって不純物がドーピングされた半
導体層を含む)が観察できない。エミッション顕微鏡に
おいては、上層の電極であるアルミニウム(Al)は赤
外光を透過しないので、この下部にある層からの赤外発
光を観察することができない。また、プローブ顕微鏡に
おいては、上層の電極が除去できなければ、プローブを
導電体層に接触させることができない。
However, in order to observe the devices and wirings arranged under the upper wirings as the wirings formed on the integrated circuit are multi-layered, these upper wirings must be observed. Need to be removed. That is, if the electrodes of these upper layers cannot be removed, the target electrode and a conductor layer such as a device or wiring (a layer through which a current can flow and a semiconductor layer doped with impurities) cannot be observed. In an emission microscope, since aluminum (Al), which is an upper electrode, does not transmit infrared light, it is not possible to observe infrared light emission from the underlying layer. Further, in the probe microscope, the probe cannot be brought into contact with the conductor layer unless the upper electrode can be removed.

【0004】これらの電極や絶縁体層を除去する方法と
して、集束イオンビーム(FIB)をこれらの材料に
照射する方法、酸やアルカリなどの溶液をこれらの材
料に滴下するウエットエッチングを用いる方法が知られ
ている。また、エミッション顕微鏡を用い最終的に観察
したい層が最下層に位置する場合には、目的の層を裏
面から観察する裏面観察法を用いることもできる。
As a method of removing these electrodes and insulating layers, there are a method of irradiating these materials with a focused ion beam (FIB), and a method of using wet etching in which a solution such as acid or alkali is dropped on these materials. Are known. Further, when the layer to be finally observed using an emission microscope is located at the lowermost layer, a backside observation method of observing the target layer from the backside can be used.

【0005】しかしながら、の方法は、導電体層10
μm四方を1μmの深さまでスパッタリングするのに3
0分の時間を要する。また、真空中でなければイオンを
加速および集束することができない。また、イオンビー
ムの照射される位置は、このビームを照射しなければ分
からない。の方法は、エッチングされる領域と深さの
制御性に乏しく、必要でない部分までエッチングされて
しまう。エッチングにおいては目的外の領域にマスクを
施さなくてはならないので、これのためにレジスト膜の
形成工程が必要である。の方法は、およびの不利
益点を克服した優れた方法であるが、目的の層を裏面か
ら検出するため赤外光の検出位置分解能が十分でない。
これは、集積回路の基板を裏面からエッチングまたは研
磨しても、技能的な観点からこの基板の厚さは0.2μ
m〜0.3μmにまでにしかすることができないことに
起因する。
However, the method (1) is applied to the conductor layer 10
3 for sputtering to a depth of 1 μm
It takes 0 minutes. In addition, the ions cannot be accelerated and focused unless in a vacuum. Further, the irradiation position of the ion beam cannot be known unless this beam is irradiated. The method of (2) has poor controllability of the area to be etched and the depth, and even an unnecessary portion is etched. In etching, a region other than the target must be masked, so that a resist film forming step is required for this purpose. The method (1) is an excellent method overcoming the disadvantages of (1) and (2), but the detection position resolution of infrared light is not sufficient because the target layer is detected from the back surface.
Even if the substrate of the integrated circuit is etched or polished from the back side, the thickness of this substrate is 0.2 μ from a technical point of view.
This is due to the fact that it can only be performed up to m to 0.3 μm.

【0006】紫外線より短い波長を有するパルスレーザ
光を出射するエキシマレーザを用いれば、大気中でさま
ざまな物質を加工することができる。この波長を有する
レーザ光、詳細には加工したい材料の結合解離エネルギ
ーよりも高いエネルギーを有するレーザ光をこの材料に
照射すれば、材料を構成する分子の結合を直接切断し
て、その材料を除去することが可能となる。例えば、S
i−Nの結合解離エネルギーは105kcal/mol
であり、115kcal/molの結合解離エネルギー
の光子エネルギーを有するKrFレーザ光をこのシリコ
ンナイトライド(SiNx)に照射すれば、シリコン原
子と窒素原子との結合を切断することができる。しかし
ながら、パルスレーザ光を単に導電体層に照射しただけ
では、この導電体層下の層を傷付けずにこの導電体層を
除去することはできない。これは、おそらく、導電体層
およびレーザ光の不均一性に起因するのであろうが、導
電体層が完全に除去されるまでレーザ光を照射すると、
この下の層も除去されてしまう。この層が十分に厚い場
合には大きな問題にはならないが、この層が比較的薄い
場合には極めて重大な問題が生じる。この上部の導電体
層を完全にエッチングすると、上部の導電体層の下の層
ばかりではなく、この層の下に配置される観察目的の導
電体層もエッチングされてしまう。
By using an excimer laser which emits a pulse laser beam having a wavelength shorter than that of ultraviolet rays, various substances can be processed in the atmosphere. When this material is irradiated with laser light having this wavelength, specifically laser light having energy higher than the bond dissociation energy of the material to be processed, the bonds of the molecules that make up the material are directly cut and the material is removed. It becomes possible to do. For example, S
The bond dissociation energy of i-N is 105 kcal / mol.
By irradiating this silicon nitride (SiNx) with KrF laser light having a photon energy of bond dissociation energy of 115 kcal / mol, the bond between the silicon atom and the nitrogen atom can be broken. However, simply irradiating the conductor layer with the pulsed laser beam cannot remove the conductor layer without damaging the layer below the conductor layer. This is probably due to the non-uniformity of the conductor layer and the laser light, but when the laser light is irradiated until the conductor layer is completely removed,
The layer below this is also removed. If this layer is thick enough, this is not a big problem, but if this layer is relatively thin, it becomes a very serious problem. If this upper conductor layer is completely etched, not only the layer below the upper conductor layer will be etched, but also the conductor layer for observation that is arranged below this layer.

【0007】本発明は以上の目的に鑑みてなされたもの
であり、この下部の導電体層を傷付けることなく、この
下部の導電体層の上に配置される上部の導電体層を除去
することができる導電体層除去方法およびシステムに関
する。
The present invention has been made in view of the above objects, and it is possible to remove an upper conductor layer arranged on the lower conductor layer without damaging the lower conductor layer. The present invention relates to a method and system for removing a conductor layer.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、集積回路にお
ける絶縁体層の下に形成された、配線または素子を構成
する導電体層を除去する導電体層除去方法を対象とする
ものである。本発明の方法によれば、この導電体層をそ
の下部に配置される層を傷付けずに除去することができ
る。この導電体層除去方法は、絶縁体層に、第1のエネ
ルギー密度を有するパルスレーザ光を第1の周波数で複
数パルス数照射して絶縁体層を除去する工程と、導電体
層に、第1のエネルギ−密度よりも高い第2のエネルギ
−密度を有するパルスレーザ光を1または2パルス照射
して導電体層を除去する工程とを備えることを特徴とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a method for removing a conductor layer, which is formed under an insulator layer in an integrated circuit and which constitutes a wiring or element. . According to the method of the present invention, this conductor layer can be removed without damaging the underlying layers. This conductor layer removing method includes a step of irradiating the insulator layer with pulsed laser light having a first energy density at a first frequency for a plurality of pulses to remove the insulator layer, and And 1 or 2 pulses of pulsed laser light having a second energy density higher than the energy density of 1 to remove the conductor layer.

【0009】また、本発明は、集積回路における配線ま
たは素子を構成する導電体層を除去するシステムを対象
とするものであり、集積回路を設置するための試料設置
台と、第1の周波数でパルスレーザ光を出射するパルス
レーザと、パルスレーザから出射されたパルスレーザ光
を試料設置台に導く光学系と、パルスレーザ光のエネル
ギー密度を、第1のエネルギ−密度および第1のエネル
ギー密度よりも高いエネルギー密度の第2のエネルギー
密度に可変させるエネルギー可変手段と、試料設置台
(以下、設置台)方向に照射される第2のエネルギー密
度を有するパルスレーザ光のパルス数を制御するパルス
数制御手段とを備えることを特徴とする。
The present invention is also directed to a system for removing a conductor layer that constitutes a wiring or an element in an integrated circuit, and includes a sample setting table for setting the integrated circuit and a first frequency. The pulse laser that emits the pulsed laser light, the optical system that guides the pulsed laser light emitted from the pulsed laser to the sample setting table, and the energy density of the pulsed laser light from the first energy density and the first energy density And a pulse number for controlling the pulse number of the pulsed laser light having the second energy density, which is irradiated in the direction of the sample installation table (hereinafter referred to as installation table), for changing the energy density to the second energy density having a high energy density. And a control means.

【0010】[0010]

【作用】導電体層除去方法は、まず、絶縁体層に第1の
エネルギー密度を有するパルスレーザ光を第1の周波数
で複数パルス数照射する。これにより、絶縁体層は除去
される。次に、導電体層に、第1のエネルギ−密度より
も高い第2のエネルギ−密度を有するパルスレーザ光を
1または2パルス照射する。すると、導電体層は一気に
除去される。しかも、この工程はこの下の層を傷付ける
ことがない。これは、おそらく、パルスレーザ光が一種
のショックウエーブとして機能して一瞬にして導電体層
を除去しているものと考えられる。また、第1のエネル
ギー密度を導電体層を除去するのに必要な値よりも低く
設定すれば、絶縁体層と導電体層とを選択的に除去する
こともできる。
In the method of removing the conductor layer, first, the insulator layer is irradiated with a pulsed laser beam having a first energy density at a first frequency for a plurality of pulses. As a result, the insulator layer is removed. Next, the conductor layer is irradiated with one or two pulses of pulsed laser light having a second energy density higher than the first energy density. Then, the conductor layer is removed at once. Moreover, this process does not damage the underlying layers. This is probably because the pulsed laser light functions as a kind of shock wave to instantaneously remove the conductor layer. Further, if the first energy density is set lower than the value required to remove the conductor layer, the insulator layer and the conductor layer can be selectively removed.

【0011】このような原理を用いたシステムの作用は
以下の通りである。まず、設置台に集積回路を設置す
る。パルスレーザから出射されたパルスレーザ光は光学
系を通って設置台上の集積回路に照射される。エネルギ
ー可変手段は、この集積回路に照射されるパルスレーザ
光のエネルギー密度を第1のエネルギー密度から第2の
エネルギー密度に可変する。詳細には、このエネルギー
可変手段は光学系の経路上に設置されたアッテネーター
やレンズ、パルスレーザの出力を直接調整するボリュー
ムなどから構成することができる。絶縁体層の下に配置
された導電体層を除去する場合には、前述のように、ま
ず、第1のエネルギー密度で複数パルスのパルスレーザ
光を設置台に設置された集積回路(デバイス)に照射し
て絶縁体層を除去したのち、第2のエネルギー密度で1
〜2パルスのパルスレーザ光を照射して導電体層の除去
を行う。パルス数制御手段は、単純には、パルスレーザ
とこれの駆動電源とを接続するためのスイッチであり、
このスイッチをオペレーターもしくはコンピュータによ
りオン・オフさせればよい。またパルス数制御手段は、
光学系の経路上に設置される機械的なシャッターによっ
ても実現することができる。導電体層の除去された厚さ
は、以下の構成を用いて測定することができる。 1つ
は、このシステムが、試料台方向からの光を受光する受
光装置と、受光装置に接続され、受光した光の輝度の変
化を検知する装置とを備える場合である。測定試料から
の反射光の波長や輝度は測定試料の材質などに依存して
いるので、これらの性質を測定すれば、絶縁層が除去さ
れて金属層(導電体層)が露出したことや金属層が除去
されて別の性質の金属層が露出したことなどを知ること
ができる。波長はスペクトルアナライザーや回折格子で
分離することができ、また、強度は受光装置で測定する
ことができる。時刻t1 における輝度をI1 とし、時刻
2 における輝度をI2 とすれば、輝度の変化はI1
2 として演算することができる。このような輝度の変
化は差動増幅器にこれらの信号I1 およびI2 を入力す
ることによっても測定することができるし、また、それ
ぞれの輝度の情報は受光装置に接続されたサンプルホー
ルド回路に蓄積することができる。また、これらの輝度
の信号は受光装置からA/D変換器およびインターフェ
ースを通ってコンピュータの内部に設置されたメモリに
格納することもできる。なお、予め、層の厚さが既知で
あれば、除去された層の厚さを知ることができる。但
し、層の除去中に露出した材質が何であるかをのみを知
りたい場合は、これらの層の厚さは予め既知である必要
はない。
The operation of the system using such a principle is as follows. First, the integrated circuit is installed on the installation table. The pulsed laser light emitted from the pulsed laser passes through the optical system and is applied to the integrated circuit on the installation table. The energy changing means changes the energy density of the pulsed laser light with which the integrated circuit is irradiated from the first energy density to the second energy density. In detail, the energy varying means can be composed of an attenuator or a lens installed on the path of the optical system, a volume for directly adjusting the output of the pulse laser, and the like. In the case of removing the conductor layer disposed under the insulator layer, first, as described above, first, an integrated circuit (device) in which pulse laser light of a plurality of pulses at the first energy density is installed on the installation table. After removing the insulator layer by irradiating the
The conductor layer is removed by irradiating a pulsed laser beam of 2 pulses. The pulse number control means is simply a switch for connecting the pulse laser and its driving power supply,
This switch may be turned on / off by an operator or a computer. The pulse number control means
It can also be realized by a mechanical shutter installed on the path of the optical system. The removed thickness of the conductor layer can be measured using the following configuration. One is a case where this system includes a light receiving device that receives light from the sample stage direction, and a device that is connected to the light receiving device and that detects a change in the brightness of the received light. Since the wavelength and brightness of the reflected light from the measurement sample depend on the material of the measurement sample, etc., measuring these properties shows that the insulating layer was removed and the metal layer (conductor layer) was exposed, and For example, it is possible to know that the layer has been removed to expose another metal layer having another property. The wavelength can be separated by a spectrum analyzer or a diffraction grating, and the intensity can be measured by a light receiving device. If the brightness at time t 1 is I 1 and the brightness at time t 2 is I 2 , the change in brightness is I 1
It can be calculated as I 2 . Such a change in brightness can also be measured by inputting these signals I 1 and I 2 to a differential amplifier, and the information on each brightness is stored in a sample hold circuit connected to the light receiving device. Can be accumulated. Further, these luminance signals can be stored in the memory installed inside the computer from the light receiving device through the A / D converter and the interface. If the thickness of the layer is known in advance, the thickness of the removed layer can be known. However, the thicknesses of these layers need not be known in advance if only one wants to know what the exposed material is during the removal of the layers.

【0012】もう1つは、このシステムが、試料台に設
置された集積回路上の2点で反射されたレーザ光の位相
差を検知する位相差検知手段を備え、導電体層の除去さ
れた厚みを検知することとしてもよい。位相差検知手段
は、パルスレーザ光により除去された集積回路上の部分
にレーザ光を照射するとともに、この部分による反射光
の位相差を検出すればよい。これにはいわゆるエリプソ
メータの原理を用いることができる。ただし、この厚さ
測定用のレーザ光に導電体層除去用のパルスレーザ光を
用いれば、各層を除去しながらこの層の厚さを測定する
ことができる。この場合も、位相差の検出はエリプソメ
ータの原理に従うこととしてもよい。
The other is that the system is provided with a phase difference detecting means for detecting the phase difference of laser light reflected at two points on an integrated circuit installed on the sample stage, and the conductor layer is removed. The thickness may be detected. The phase difference detecting means may irradiate a portion of the integrated circuit removed by the pulsed laser light with the laser light and detect the phase difference of the reflected light by this portion. The so-called ellipsometer principle can be used for this. However, if pulsed laser light for removing the conductor layer is used as the laser light for measuring the thickness, the thickness of this layer can be measured while removing each layer. Also in this case, the phase difference may be detected according to the principle of the ellipsometer.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明に係るレーザシステムの一実施
例を添付した図面に基づいて説明する。なお、同一要素
には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a laser system according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.

【0014】図1は、本発明の一実施例に係るシステム
を備えた導電体層除去システムの斜視図である。図2は
本システムを図1のAA矢印方向から観察した正面図で
あり、図3はこの導電体層除去システムの構成をブロッ
クを用いて示す構成図である。
FIG. 1 is a perspective view of a conductor layer removal system including a system according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a front view of the present system observed from the direction of arrow AA in FIG. 1, and FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of this conductor layer removal system using blocks.

【0015】なお、以下の説明において、「上」および
「下」なる語は図1の上下に基づくものとし、「左」お
よび「右」なる語は図2に示したシステムの左右に基づ
くものとする。
In the following description, the terms "upper" and "lower" are based on the upper and lower sides of FIG. 1, and the terms "left" and "right" are based on the left and right sides of the system shown in FIG. And

【0016】本実施例に係る導電体層除去システムは、
図1に示す如きシステムであり、ボンベ室1、天板2、
エキシマレーザ装置3、顕微鏡4、ディスプレイ5、排
気ダクト6を備えている。
The conductor layer removing system according to this embodiment is
The system as shown in FIG. 1 includes a cylinder chamber 1, a top plate 2,
An excimer laser device 3, a microscope 4, a display 5, and an exhaust duct 6 are provided.

【0017】ボンベ室1は、ガスボンベ10,20を収
納する第1ボンベ室1aと排気ポンプ30を収納する第
2ボンベ室1bとから構成される。第1ボンベ室1aと
第2ボンベ室1bとは仕切り板40によって分離されて
いる。第1ボンベ室1aおよび第2ボンベ室1bは、そ
れぞれ扉1cおよび扉1dを備えている。扉1cおよび
扉1dは図示の如く観音開きの構造を有しており、図示
しない蝶番を回転中心として水平方向に回動することが
できる。
The cylinder chamber 1 is composed of a first cylinder chamber 1a for accommodating the gas cylinders 10 and 20 and a second cylinder chamber 1b for accommodating the exhaust pump 30. The first cylinder chamber 1a and the second cylinder chamber 1b are separated by a partition plate 40. The first cylinder chamber 1a and the second cylinder chamber 1b have a door 1c and a door 1d, respectively. The door 1c and the door 1d have a double door structure as shown in the drawing, and can be horizontally rotated about a hinge (not shown) as a rotation center.

【0018】ボンベ室1上には天板2が取り付けられて
いる。ボンベ室1上の領域を第1の領域とすると、天板
2は、このボンベ室1上の第1の領域に固定されてい
る。天板2は、ボンベ室1に隣接する空間にまで延びて
おり、天板2およびボンベ室1はこの空間に作業者の足
が配置されるような机を構成している。この空間を第2
の領域とすると、天板2はボンベ室1上の第1の領域と
作業者の足の配置される空間上の第2の領域とに跨って
配置されている。
A top plate 2 is mounted on the cylinder chamber 1. When the area on the cylinder chamber 1 is referred to as a first area, the top plate 2 is fixed to the first area on the cylinder chamber 1. The top plate 2 extends to a space adjacent to the cylinder chamber 1, and the top plate 2 and the cylinder chamber 1 constitute a desk in which a worker's foot is placed. This space is second
The area of the top plate 2 is arranged so as to straddle a first area on the cylinder chamber 1 and a second area on the space where the operator's foot is arranged.

【0019】ガスボンベ20は、容積3.6リットルの
ガスボンベであり、内部にはエキシマレーザ3aの発振
に必要な希ガスとハロゲンガスを予め混合したガスが入
っている。また、この内部のガス中のハロゲンガスの比
率は、高圧ガス取締法に抵触しないような比率に設定し
てある。ガスボンベ10内にはガス管7をパージするた
めの希ガスが入っている。このように、本発明では予め
混合したガスをガスボンベ20にいれることによりガス
ボンベの数を最小限に抑え、本システムをコンパクト化
するために内部の容積を縮小した第1のボンベ室1aに
必要なガスボンベ10,20が収納できるようにしてあ
る。これらのガスは、エキシマレーザ装置3内に配置さ
れたエキシマレーザ3aに供給される。エキシマレーザ
3a内またはガス管7内に残留したガスは、第2のボン
ベ室1b内に配置された排気ポンプ30によりエキシマ
レーザ3a内またはガス管7内から排気することができ
る。排気ポンプ30とガス管7との間にはハロゲンフィ
ルター90が介在しており、有毒なハロゲンガスを除去
することができる。排気ポンプ30から排気されるガス
は排気ポンプ30に連通した排気管71を通って本シス
テムの外部に排気される。排気管71は、排気ダクト6
内を通っている。
The gas cylinder 20 is a gas cylinder having a volume of 3.6 liters and contains a gas in which a rare gas necessary for oscillation of the excimer laser 3a and a halogen gas are mixed in advance. Further, the ratio of the halogen gas in the gas inside is set so as not to conflict with the high pressure gas control law. The gas cylinder 10 contains a rare gas for purging the gas pipe 7. As described above, according to the present invention, the premixed gas is introduced into the gas cylinder 20 to minimize the number of gas cylinders, which is necessary for the first cylinder chamber 1a having a reduced internal volume in order to make the system compact. The gas cylinders 10 and 20 can be stored. These gases are supplied to the excimer laser 3a arranged in the excimer laser device 3. The gas remaining in the excimer laser 3a or the gas pipe 7 can be exhausted from the excimer laser 3a or the gas pipe 7 by the exhaust pump 30 arranged in the second cylinder chamber 1b. A halogen filter 90 is interposed between the exhaust pump 30 and the gas pipe 7 to remove toxic halogen gas. The gas exhausted from the exhaust pump 30 is exhausted to the outside of this system through an exhaust pipe 71 communicating with the exhaust pump 30. The exhaust pipe 71 is the exhaust duct 6
It runs through.

【0020】ボンベ室1の下部には移動用のローラー8
が4つ取り付けられており、容易にこのシステムを移動
させることができる。なお、本システムの下部には固定
用のストッパー9が取り付けられている。このストッパ
ー9は、本システムを移動させないときに、このシステ
ムが移動しないように床にしっかりと固定することがで
きる。
At the bottom of the cylinder chamber 1, there are rollers 8 for movement.
Four are attached, and this system can be easily moved. A stopper 9 for fixing is attached to the lower part of this system. This stopper 9 can be firmly fixed to the floor so that the system does not move when the system is not moved.

【0021】また、ボンベ室1にはガス漏れ検知器1e
が設置されており、ガスの漏れをこのガス漏れ検知器1
eが検知し、万一ガスが漏れた場合にはガス管7に設置
された元栓緊急遮断装置72が閉じる構造としてある。
Further, the gas leak detector 1e is installed in the cylinder chamber 1.
Is installed, and gas leak detector 1
If the gas is detected by e and the gas leaks, the main-plug emergency shutoff device 72 installed in the gas pipe 7 closes.

【0022】天板2上には、設置台50が設置されてい
る。設置台50上にエキシマレーザ装置3が配置されて
いる。エキシマレーザ装置3は、天板2上の第1の領域
にその一部が配置されている。エキシマレーザ装置3と
ガスボンベ10,20とはガス管7を介して接続されて
いる。なお、ガス管7は、ボンベ室1を貫通している。
ガス管7には、図示しない開閉バルブが設置されてお
り、適宜エキシマレーザ装置3に供給されるガスの量を
制御している。また、ガスボンベ10,20には、図示
しない減圧調整弁が設けられており、このボンベ10,
20から流出するガスの圧力および量を調整することが
できる。
An installation stand 50 is installed on the top plate 2. The excimer laser device 3 is arranged on the installation table 50. The excimer laser device 3 is partially arranged in the first region on the top plate 2. The excimer laser device 3 and the gas cylinders 10 and 20 are connected via a gas pipe 7. The gas pipe 7 penetrates the cylinder chamber 1.
An opening / closing valve (not shown) is installed in the gas pipe 7 to appropriately control the amount of gas supplied to the excimer laser device 3. Further, the gas cylinders 10, 20 are provided with decompression adjusting valves (not shown).
The pressure and amount of gas exiting 20 can be adjusted.

【0023】エキシマレーザ装置3は、この装置3内に
設置されたエキシマレーザ3a、エキシマレーザ3aか
ら出射されたレーザ光を顕微鏡4内に導入するための光
学系3b、エキシマレーザ3aの発振やエキシマレーザ
3aへのガスの導入等を制御する制御部3jを制御する
スイッチ3cが配設された操作パネル3cを備えてい
る。エキシマレーザ3aは、天板2に略平行に設置され
ており、水平方向にレーザ光を出射する。図2に示した
エキシマレーザ3aからは図面右方向にレーザ光が出射
される。本実施例におけるエキシマレーザ3aはKrF
エキシマレーザである。なお、本発明においてはArF
エキシマレーザやNd:YAGレーザの4倍波(波長2
66nm)を用いることもできる。本実施例のKrFエ
キシマレーザ3aはパルスエネルギー6mJ、パルス幅
3nsec、ピーク出力2MWで動作する。
The excimer laser device 3 includes an excimer laser 3a installed in the device 3, an optical system 3b for introducing laser light emitted from the excimer laser 3a into the microscope 4, oscillation of the excimer laser 3a, and excimer laser 3a. The operation panel 3c is provided with a switch 3c that controls a control unit 3j that controls introduction of gas into the laser 3a. The excimer laser 3a is installed substantially parallel to the top plate 2 and emits laser light in the horizontal direction. Laser light is emitted from the excimer laser 3a shown in FIG. 2 to the right in the drawing. The excimer laser 3a in this embodiment is KrF.
It is an excimer laser. In the present invention, ArF
Fourth harmonic of excimer laser or Nd: YAG laser (wavelength 2
66 nm) can also be used. The KrF excimer laser 3a of this embodiment operates with a pulse energy of 6 mJ, a pulse width of 3 nsec and a peak output of 2 MW.

【0024】エキシマレーザ3aからのレーザ光は天板
2に対して45度傾いて設置された第1のミラー3dで
反射されて、第2のハーフミラー3eに入射する。第2
のミラー3eは第1のミラー3dと対向して配置されて
おり、入射したレーザ光を顕微鏡4の設置されている右
水平方向に反射する。光学系3b内を通過するレーザ光
の光路は遮光部材3fにより囲まれている。したがっ
て、レーザ光が人間の目に入射することがなく安全であ
る。光学系3bの経路中にはアッテネータ3kが配置さ
れている。このアッテネータ3kは、ミラー3dと3e
との間に位置し、これらのミラー3d、3eを通過する
レーザ光の減衰量を調節する可変アッテネータ3kであ
る。アッテネータ3kは、石英ガラス基板上に誘電体多
層膜をコーティングしたものである。このアッテネータ
3kは、レーザ光の入射角度によってそのレーザ光の透
過率が変化する原理を利用したものである。本実施例で
は、図示の如く、2つのアッテネータ3kを八の字に配
置し、アッテネータをモータ30fにより回転させても
光軸位置が移動しない構造としてある。また、コントロ
ーラ60から命令を送ってやれば、このモータ30fは
必要なエネルギーのレーザ光を再現性よくステージ4a
に設置される集積回路に照射することができる。 ま
た、このレーザ光のエネルギーを調整する他の構成とし
ては、エキシマレーザ3aの印加電圧を制御部3jによ
り変化させる構成や透過率の違うフィルタをアッテネー
タ3kの代わりに設置する構成などが考えられる。これ
らのレーザ光のエネルギーを調整する構成をエネルギー
調整手段とする。ハーフミラー3eで反射されたレーザ
光は可変スリット3h(矩形のスリット)を介して顕微
鏡4内に入射する。可変スリット3hは、これを通過す
るレーザ光を光束を絞るために用いられ、このスリット
3hにより規定されたビームが対象となる試料に照射さ
れる。また、ハーフミラー3eは、マスク照明3gと可
変スリット3hとの間に配置されており、マスク照明3
gを点灯させることにより、この光は試料の表面に投影
されるので、予め、加工に用いられるレーザビームの形
状や位置を知ることができる。
The laser light from the excimer laser 3a is reflected by the first mirror 3d which is installed at an angle of 45 degrees with respect to the top plate 2, and enters the second half mirror 3e. Second
The mirror 3e is disposed so as to face the first mirror 3d, and reflects the incident laser light in the right horizontal direction in which the microscope 4 is installed. The optical path of the laser light passing through the optical system 3b is surrounded by the light blocking member 3f. Therefore, the laser light is safe because it does not enter the human eye. An attenuator 3k is arranged in the path of the optical system 3b. This attenuator 3k includes mirrors 3d and 3e.
It is a variable attenuator 3k which is located between and and adjusts the attenuation amount of the laser light passing through these mirrors 3d and 3e. The attenuator 3k is a quartz glass substrate coated with a dielectric multilayer film. This attenuator 3k utilizes the principle that the transmittance of the laser light changes depending on the incident angle of the laser light. In this embodiment, as shown in the drawing, two attenuators 3k are arranged in a figure of eight, and the optical axis position does not move even if the attenuator is rotated by the motor 30f. Further, if a command is sent from the controller 60, the motor 30f can reproducibly produce a laser beam of necessary energy with the stage 4a.
It is possible to irradiate the integrated circuit installed in the. Further, as other configurations for adjusting the energy of the laser light, a configuration in which the applied voltage of the excimer laser 3a is changed by the control unit 3j, a configuration in which a filter having a different transmittance is installed instead of the attenuator 3k, and the like can be considered. The configuration for adjusting the energy of these laser lights is referred to as energy adjusting means. The laser light reflected by the half mirror 3e enters the microscope 4 through the variable slit 3h (rectangular slit). The variable slit 3h is used for narrowing the light beam of the laser light passing through the variable slit 3h, and the target sample is irradiated with the beam defined by the slit 3h. In addition, the half mirror 3e is arranged between the mask illumination 3g and the variable slit 3h, and the mask illumination 3
By turning on g, this light is projected on the surface of the sample, so that the shape and position of the laser beam used for processing can be known in advance.

【0025】設置台50上には、顕微鏡4も配置されて
いる。顕微鏡4は、天板2上の第2の領域にその全部が
配置されている。顕微鏡4は、設置台50に上に配置さ
れ、図示しない測定試料を設置するためのXYステージ
およびZステージ4a、XYZステージ(試料設置台)
4aに対向して配置された22:1の縮小(対物)レン
ズ4b、縮小レンズ4bと対向して配置され観察レンズ
を備えた顕微鏡本体4cおよび縮小レンズ4bに対向し
た配置され顕微鏡本体4cで観察される像と同様の像を
撮像可能なCCDカメラ4dとから構成されている。対
物レンズ4bとCCDカメラ4dとの間にはダイクロイ
ックミラー4gが配置されている。ダイクロイックミラ
ー4gは、エキシマレーザ3aからの光は反射し、対象
となる試料からの光は透過する透過光の選択性を有して
いる。また、このダイクロイックミラー4gとCCDカ
メラ4dとの間にはハーフミラー4fが配置されてお
り、このハーフミラー4fは、落射照明4eからの光を
ステージ4a方向に照射するとともに、ステージ4a方
向からの光をCCD4dに入射させることができる。な
お、幅10μmのレーザ光を試料上に照射するために
は、可変スリット3hのスリットは220×220μm
に設定し、縮小レンズは1/22倍に設定する。
The microscope 4 is also arranged on the installation table 50. The microscope 4 is wholly arranged in a second area on the top plate 2. The microscope 4 is placed on the installation table 50, and an XY stage for installing a measurement sample (not shown), a Z stage 4a, and an XYZ stage (sample installation table).
4a of 22: 1 reduction (objective) lens 4b arranged opposite to 4a, a microscope main body 4c provided with an observation lens arranged opposite to the reduction lens 4b, and a microscope main body 4c arranged opposite to the reduction lens 4b. And a CCD camera 4d capable of picking up an image similar to the above image. A dichroic mirror 4g is arranged between the objective lens 4b and the CCD camera 4d. The dichroic mirror 4g has a selectivity of transmitted light that reflects the light from the excimer laser 3a and transmits the light from the target sample. A half mirror 4f is arranged between the dichroic mirror 4g and the CCD camera 4d. The half mirror 4f irradiates the light from the epi-illumination 4e in the direction of the stage 4a and at the same time from the direction of the stage 4a. Light can be incident on the CCD 4d. In order to irradiate the sample with a laser beam having a width of 10 μm, the slit of the variable slit 3h is 220 × 220 μm.
The reduction lens is set to 1/22 times.

【0026】CCDカメラ4dからの映像信号は、画像
処理装置300により信号処理されてディスプレイ5上
に出力される。コントローラー60は、画像処理装置3
00を制御する。したがって、CCDカメラ4dから出
力された映像信号は、CRTであるディスプレイ5上に
出力される。なお、コントローラ60は、XYZステー
ジ4aの移動を制御することもできるが、このステージ
4aの移動は手動で行ってもよい。
The image signal from the CCD camera 4d is processed by the image processing device 300 and output on the display 5. The controller 60 is the image processing device 3
00 is controlled. Therefore, the video signal output from the CCD camera 4d is output on the display 5 which is a CRT. Although the controller 60 can control the movement of the XYZ stage 4a, the movement of the stage 4a may be performed manually.

【0027】画像処理装置300を用いると、集積回路
における目的の膜が除去できたか否かを検知することが
できる。すなわち、本実施例では、集積回路上のパルス
レーザ光の照射される地点をCCDカメラ4dによりモ
ニターし、その輝度信号が変化したことを画像処理装置
300によって検出する。画像処理装置300によって
基準値を越える輝度信号の変化を検出した場合には、そ
の信号を出力する。本実施例では、後述するSiN層が
除去され、Al層が露出すると、観察照明(落射照明)
4eの反射光が増加し、輝度信号が増加する。Al層が
除去され、またSiO2 層間絶縁膜が露出すると、輝度
信号が減少する。この信号の変化を画像処理装置300
により測定すれば、露出した層の性質を測定することが
できる。また、その他の露出した層の性質を検知する構
成として、レーザ光による加工によって発生するプラズ
マ光をCCDカメラ4dまたはフォトダイオードで検知
する構成が考えられる。
By using the image processing apparatus 300, it is possible to detect whether or not the target film in the integrated circuit has been removed. That is, in the present embodiment, the point on the integrated circuit irradiated with the pulsed laser light is monitored by the CCD camera 4d, and the change in the luminance signal is detected by the image processing device 300. When the image processing device 300 detects a change in the luminance signal exceeding the reference value, the signal is output. In this embodiment, when the SiN layer described later is removed and the Al layer is exposed, observation illumination (epi-illumination)
The reflected light of 4e increases and the luminance signal increases. When the Al layer is removed and the SiO 2 interlayer insulating film is exposed, the brightness signal decreases. The change in this signal is detected by the image processing device 300.
The property of the exposed layer can be measured by the method described above. Further, as a configuration for detecting other properties of the exposed layer, a configuration in which plasma light generated by processing with laser light is detected by the CCD camera 4d or the photodiode can be considered.

【0028】ディスプレイ5は、エキシマレーザ装置3
上に配置されている。エキシマレーザ装置3上には、柱
状のスペ−サー70が固定されている。スペーサー70
は上方に向かって延びており、スペーサー70の上部に
は設置板80が固定されている。設置板80上には、デ
ィスプレイ5が設置されている。設置台50と天板2と
の間または、天板2とボンベ室1との間に除振台100
が設置されているので、顕微鏡4内に配置された測定試
料がぶれることがなく、また、光学系3bを通って顕微
鏡4内に入射するレーザ光の光軸がずれることがない。
The display 5 is an excimer laser device 3.
It is placed on top. A column-shaped spacer 70 is fixed on the excimer laser device 3. Spacer 70
Extends upward, and an installation plate 80 is fixed to the upper portion of the spacer 70. The display 5 is installed on the installation plate 80. A vibration isolation table 100 is provided between the installation table 50 and the top plate 2 or between the top plate 2 and the cylinder chamber 1.
Is installed, the measurement sample placed in the microscope 4 is not shaken, and the optical axis of the laser beam incident on the microscope 4 through the optical system 3b is not displaced.

【0029】排気ダクト6は、天板2上に配置されてい
る。排気ダクト6内の気体は図示しない換気扇によりシ
ステムの外部に排出される。排気ダクト6は第2のボン
ベ室2bおよびエキシマレーザ装置3に連通している。
したがって、第2のボンベ室1bおよびエキシマレーザ
装置3内に存在する不要な気体は、このダクト6内を通
って排気されることになる。なお、第2のボンベ室2b
と第1のボンベ室1aとは連通しているので、第1のボ
ンベ室1a内の不要な気体もこのダクトを通ってシステ
ムの外部に排出される。
The exhaust duct 6 is arranged on the top plate 2. The gas in the exhaust duct 6 is discharged to the outside of the system by a ventilation fan (not shown). The exhaust duct 6 communicates with the second cylinder chamber 2b and the excimer laser device 3.
Therefore, the unnecessary gas existing in the second cylinder chamber 1b and the excimer laser device 3 is exhausted through the duct 6. The second cylinder chamber 2b
Since this communicates with the first cylinder chamber 1a, unnecessary gas in the first cylinder chamber 1a is also discharged to the outside of the system through this duct.

【0030】以下、導電体層である電極の除去方法につ
いて説明する。まず、図3のステージ4a上に加工物と
なる集積回路(ROM)を配置する。集積回路に照射さ
れるレーザ光の寸法は10×10μmである。このビー
ム寸法のスケーリングは、前述の可変スリット3hを用
いることにより達成することができる。図4は、このよ
うな集積回路の断面図である。この集積回路は、最上層
から、シリコンナイトライド保護膜310、アルミニウ
ムグランド電極320、二酸化珪素層間絶縁膜330、
アルミニウム電極340、二酸化珪素絶縁膜350、シ
リコン基板360の順に積層されている。本実施例の導
電体層除去システムでは、アルミニウム電極340が目
的の測定対象である、このアルミニウム電極340を観
察するためには、赤外線を吸収するアルミニウムグラン
ド電極320を除去しなくてはならない。
The method for removing the electrode which is the conductor layer will be described below. First, an integrated circuit (ROM) to be a workpiece is placed on the stage 4a in FIG. The size of the laser light with which the integrated circuit is irradiated is 10 × 10 μm. This beam size scaling can be achieved by using the variable slit 3h described above. FIG. 4 is a cross-sectional view of such an integrated circuit. This integrated circuit includes a silicon nitride protective film 310, an aluminum ground electrode 320, a silicon dioxide interlayer insulating film 330, from the top layer.
An aluminum electrode 340, a silicon dioxide insulating film 350, and a silicon substrate 360 are laminated in this order. In the conductor layer removal system of the present embodiment, the aluminum electrode 340 is an intended measurement target. In order to observe the aluminum electrode 340, the aluminum ground electrode 320 that absorbs infrared rays must be removed.

【0031】本実施例では、このアルミニウムグランド
電極320およびシリコンナイトライド保護膜310の
除去にエキシマレーザを用いる。本実施例のレーザ加工
にエキシマレーザ3aを用いる理由は以下の通りであ
る。すなわち、エキシマレーザは紫外域で発振するレー
ザであり、加工したい材料の結合解離エネルギーを持つ
(すなわち、短い波長の)レーザ光をこの材料に照射す
れば、材料の分子結合を直接切断して、その材料を除去
することが可能となる。シリコンナイトライドの結合解
離エネルギーは105kcal/molであるので、1
15kcal/molの光子エネルギーを有するKrF
エキシマレーザを用いれば、これらの結合を切断するこ
とができる。エキシマレーザ加工は、分子の結合を光子
エネルギーにより直接切断する非加熱加工なので、加工
部周辺の熱だれや加工部の炭化が抑制された鋭利な加工
を行うことができる。表1は、レーザの発振波長および
光子エネルギーを示しており、表2は、各材質の結合解
離エネルギーとそれに対応する波長を示している。ま
た、表3は、エキシマレーザで加工可能なICの材質を
示している。
In this embodiment, an excimer laser is used to remove the aluminum ground electrode 320 and the silicon nitride protective film 310. The reason for using the excimer laser 3a in the laser processing of this embodiment is as follows. In other words, the excimer laser is a laser that oscillates in the ultraviolet region, and by irradiating this material with laser light having the bond dissociation energy of the material to be processed (that is, a short wavelength), the molecular bond of the material is directly cut, The material can be removed. Since the bond dissociation energy of silicon nitride is 105 kcal / mol, 1
KrF with a photon energy of 15 kcal / mol
An excimer laser can be used to break these bonds. Since the excimer laser processing is a non-heating processing in which molecular bonds are directly cut by photon energy, it is possible to perform sharp processing in which heat sag around the processed portion and carbonization in the processed portion are suppressed. Table 1 shows the oscillation wavelength and photon energy of the laser, and Table 2 shows the bond dissociation energy of each material and the corresponding wavelength. Table 3 shows the material of the IC that can be processed by the excimer laser.

【0032】[0032]

【表1】 [Table 1]

【0033】[0033]

【表2】 [Table 2]

【0034】[0034]

【表3】 また、エキシマレーザはパルス幅が短く、しかもピーク
出力が高い。KrFエキシマレーザ(パルスエネルギー
6mJ)においては、パルス幅3nsec、ピーク出力
2MWを達成することができる。このように、エキシマ
レーザはパルス幅が短いので、例え光子エネルギーが熱
エネルギーに変換されても熱の拡散は非常に少なく、加
工部周辺領域での熱だれ等の熱の影響がほとんどない。
[Table 3] The excimer laser has a short pulse width and a high peak output. With the KrF excimer laser (pulse energy 6 mJ), a pulse width of 3 nsec and a peak output of 2 MW can be achieved. As described above, since the excimer laser has a short pulse width, even if photon energy is converted into heat energy, heat diffusion is very small, and there is almost no influence of heat such as heat sag in the peripheral region of the processed portion.

【0035】図5は、エキシマレーザによる保護膜31
0の剥離条件を示したものである。試料に照射されるレ
ーザ光のエネルギー密度が約0.5〜0.75(a.
u.)の範囲にある場合は、保護膜310は除去するこ
とができるが、これ以上の範囲では、この下のグランド
電極320を損傷させ、これ以下の範囲では保護膜31
0を剥離させることができない。なお、図6は、アッテ
ネータ3kへのレーザ光の入射角度(°)による相対出
力(任意定数)依存性を示している。
FIG. 5 shows a protective film 31 formed by an excimer laser.
The peeling condition of 0 is shown. The energy density of the laser light with which the sample is irradiated is about 0.5 to 0.75 (a.
u. ), The protective film 310 can be removed, but in the range above this, the ground electrode 320 below is damaged, and in the range below this, the protective film 31.
0 cannot be peeled off. Note that FIG. 6 shows the dependency of the relative output (arbitrary constant) on the incident angle (°) of the laser light on the attenuator 3k.

【0036】まず、保護膜310を除去する。エキシマ
レーザ3aにおいてエネルギー密度0.5〜0.7(相
対値)(第1のエネルギー密度)に設定する。パルスレ
ーザの周波数は10ヘルツである。この保護膜310に
パルスレーザ光を10パルスを照射した(図7参照)。
すると、この保護膜310のみが除去され、グランド電
極320が露出した。この保護膜310の除去に用いた
エネルギー密度0.5は、アルミニウムグランド電極を
除去するには不十分であるので、この段階においては保
護膜310のみが除去される。
First, the protective film 310 is removed. The energy density of the excimer laser 3a is set to 0.5 to 0.7 (relative value) (first energy density). The frequency of the pulsed laser is 10 hertz. The protective film 310 was irradiated with 10 pulses of pulsed laser light (see FIG. 7).
Then, only the protective film 310 was removed and the ground electrode 320 was exposed. Since the energy density of 0.5 used for removing the protective film 310 is insufficient for removing the aluminum ground electrode, only the protective film 310 is removed at this stage.

【0037】次に、エネルギー密度を1(相対値)(第
2のエネルギー密度)に設定し、露出した電極320に
1〜2パルスのレーザ光を照射すると、下層である絶縁
膜330に損傷を与えることなく、この電極320を除
去する(吹き飛ばす)ことができた(図8参照)。
Next, when the energy density is set to 1 (relative value) (second energy density) and the exposed electrode 320 is irradiated with a laser beam of 1 to 2 pulses, the lower insulating film 330 is damaged. The electrode 320 could be removed (blown away) without being applied (see FIG. 8).

【0038】通常のエキシマ加工ではこのように鋭利に
電極320を除去することはできなかった。これについ
て、図9および図10を用いて説明する。エネルギー密
度を1(相対値)として周波数10ヘルツで数十パルス
のレーザ光を保護膜310に照射した。すると、電極3
20は均一には除去されなかった(図9参照)。さら
に、この電極320を完全に除去しようとしてさらにこ
のパルスレーザ光の照射を続けると、観察目的であるア
ルミ電極340までも除去してしまった(図10参
照)。
It was not possible to remove the electrode 320 sharply in this way by ordinary excimer processing. This will be described with reference to FIGS. 9 and 10. The protective film 310 was irradiated with a laser beam of several tens of pulses at a frequency of 10 Hertz with an energy density of 1 (relative value). Then, electrode 3
20 was not uniformly removed (see Figure 9). Furthermore, when the irradiation of the pulsed laser beam was further continued in an attempt to completely remove the electrode 320, the aluminum electrode 340, which is an observation object, was also removed (see FIG. 10).

【0039】なお、これらの動作は、図1〜3に示され
た装置によって行われる。加工物である試料は、コント
ローラ60によって制御されるXYZステージ4a上に
配置されている。コントローラ60により、電動モータ
30fを制御してエネルギー密度を1J/cm2 にす
る。コントローラ60により、エキシマレーザの周波数
を10ヘルツにして、このパルスレーザ光を試料に照射
する。加工が進行するにつれて、CCDカメラ4dによ
る輝度信号は増加し、画像処理装置300によって輝度
信号が設定値以上になったときにコントローラ60へ終
了信号を入力する。この終了信号を受けて、コントロー
ラ60はエキシマレーザ3aを停止させる。この際の照
射パルス数は10パルスであり、シリコンナイトライド
膜310が除去でされる。
These operations are performed by the device shown in FIGS. The sample, which is a workpiece, is placed on the XYZ stage 4a controlled by the controller 60. The controller 60 controls the electric motor 30f to set the energy density to 1 J / cm 2 . The controller 60 sets the frequency of the excimer laser to 10 hertz and irradiates the sample with this pulsed laser light. As the processing progresses, the brightness signal from the CCD camera 4d increases, and when the brightness signal exceeds the set value by the image processing apparatus 300, the end signal is input to the controller 60. Upon receiving this end signal, the controller 60 stops the excimer laser 3a. The number of irradiation pulses at this time is 10 and the silicon nitride film 310 is removed.

【0040】次に、エネルギー調整手段である電動モー
ター30fを制御し、試料に照射されるエネルギー密度
を5J/cm2 とする。コントローラ60によりエキシ
マレーザ3aを制御し、試料に1パルスを照射する。C
CDカメラ4dからの映像信号は画像処理装置300に
より、この輝度信号が設定値以下になったかどうかを比
較し、コントローラ60へ出力する。なお、時刻t1
おける輝度をI1 とし、時刻t2 における輝度をI2
すれば、輝度の変化はI1 −I2 として演算することが
できる。このような輝度の変化は画像処理装置300内
に設けられた差動増幅器にこれらの信号I1 およびI2
を入力することによって検出することができる。また、
それぞれの輝度の情報はCCDカメラ4dに接続された
画像処理装置300内のサンプルホールド回路に蓄積す
ることができる。また、これらの輝度の信号は画像処理
装置300からA/D変換器およびインターフェースを
通ってコントローラ60の内部に設置されたメモリに格
納することもできる。なお、予め、層の厚さが既知であ
れば、除去された層の厚さを知ることができる。
Next, the electric motor 30f, which is the energy adjusting means, is controlled so that the energy density with which the sample is irradiated is set to 5 J / cm 2 . The controller 60 controls the excimer laser 3a to irradiate the sample with one pulse. C
The image signal from the CD camera 4d is compared by the image processing apparatus 300 to determine whether or not this luminance signal has become equal to or less than a set value, and the result is output to the controller 60. If the brightness at time t 1 is I 1 and the brightness at time t 2 is I 2 , the change in brightness can be calculated as I 1 −I 2 . Such a change in luminance is caused by the differential amplifier provided in the image processing apparatus 300, which outputs these signals I 1 and I 2.
Can be detected by inputting. Also,
Information on each luminance can be stored in a sample hold circuit in the image processing device 300 connected to the CCD camera 4d. Further, these luminance signals can be stored in the memory installed inside the controller 60 from the image processing apparatus 300 through the A / D converter and the interface. If the thickness of the layer is known in advance, the thickness of the removed layer can be known.

【0041】以上のように、CCDカメラ4dからの映
像信号は画像処理装置300により、この輝度信号が設
定値以下になったかどうかが比較されてコントローラ6
0へ出力される。設置値以下であれば試料へのパルスレ
ーザ光の照射を終了し、設定値以上であれば、あと1パ
ルスを試料に照射する。このパルス数の制御方法として
は、様々な方法が考えられるが、本実施例では、スイッ
チ3cをオン・オフさせることにより、レーザ3aから
試料に照射されるパルス数を制御した。本発明のパルス
数制御手段は、単純には、このようにパルスレーザ3a
と図示しないこれの駆動電源とを接続するためのスイッ
チ3cであり、このスイッチをオペレーターもしくはコ
ンピュータもしくはコントローラ60によりオン・オフ
させればよい。またパルス数制御手段は、光学系の経路
上に設置される機械的なシャッターによっても実現する
ことができる。すなわち、レーザ3aから試料設置台4
aに至るまでのレーザ光の光路中に光学的なシャッター
を配設すれば、試料に照射されるパルスレーザ光のパル
ス数を制御することができる。
As described above, the image signal from the CCD camera 4d is compared by the image processing device 300 to see if the luminance signal is below the set value, and the controller 6 is operated.
Output to 0. If the value is less than the set value, the irradiation of the pulsed laser beam on the sample is terminated, and if it is more than the set value, the sample is irradiated with another pulse. Various methods are conceivable for controlling the number of pulses, but in this embodiment, the number of pulses emitted from the laser 3a to the sample was controlled by turning on / off the switch 3c. The pulse number control means of the present invention is simply the pulse laser 3a as described above.
And a switch 3c for connecting a drive power source for the drive unit (not shown). The switch may be turned on / off by an operator, a computer, or a controller 60. The pulse number control means can also be realized by a mechanical shutter installed on the path of the optical system. That is, from the laser 3a to the sample mounting table 4
By disposing an optical shutter in the optical path of the laser light up to a, the number of pulses of the pulsed laser light with which the sample is irradiated can be controlled.

【0042】また、除去された層の厚みは、試料設置台
4aに設置された集積回路上の2点で反射されたレーザ
光の位相差を検知することによっても測定することがで
きる。すなわち、パルスレーザ光により除去された集積
回路上の所定部分にレーザ光を照射するとともに、この
部分による反射光の位相差を検出する。この位相差の検
出にはいわゆるエリプソメータの原理を用いることがで
きる。ただし、この厚さ測定用のレーザ光に導電体層除
去用のパルスレーザ光を用いれば、各層を除去しながら
この層の厚さを測定することができる。
The thickness of the removed layer can also be measured by detecting the phase difference of the laser light reflected at two points on the integrated circuit installed on the sample installation table 4a. That is, a predetermined portion on the integrated circuit removed by the pulsed laser light is irradiated with the laser light, and the phase difference of the reflected light by this portion is detected. The so-called ellipsometer principle can be used to detect this phase difference. However, if pulsed laser light for removing the conductor layer is used as the laser light for measuring the thickness, the thickness of this layer can be measured while removing each layer.

【0043】以上のように、本実施例では、2パルスで
アルミ電極320が完全に除去できた。図11および図
12は、以上のようにして保護膜および金属配線を除去
した集積回路の平面写真である。本実施例の方法を用い
ることにより、図示の如く、これらの金属配線および保
護膜は非常にシャープかつ均一に除去することができ
た。この金属320の除去に用いられた1パルスのレー
ザ光は、ショックウエーブの如くこの金属320を吹き
飛ばして除去した。この除去方法は、他のチタンやクロ
ムなどの金属の除去にも適用できるであろう。また、本
実施例に用いるレーザは、ArF,XeCl,XeFエ
キシマレーザやNd:YAGレーザの4倍波を用いるこ
ともできるであろう。また、本実施例では除去する保護
膜としてシリコンナイトライドを用いたが、これは二酸
化珪素、燐ガラス、ポリイミドなどの保護膜でも同様に
して除去可能である。
As described above, in this embodiment, the aluminum electrode 320 could be completely removed by two pulses. 11 and 12 are plan photographs of the integrated circuit from which the protective film and the metal wiring have been removed as described above. By using the method of this embodiment, as shown in the drawing, the metal wiring and the protective film could be removed very sharply and uniformly. The one-pulse laser beam used for removing the metal 320 was blown away and removed like a shock wave. This removal method could be applied to the removal of other metals such as titanium and chromium. Further, the laser used in this embodiment may be the fourth harmonic of ArF, XeCl, XeF excimer laser or Nd: YAG laser. Further, although silicon nitride is used as the protective film to be removed in the present embodiment, this can be similarly removed with a protective film made of silicon dioxide, phosphorus glass, polyimide or the like.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、導電体層
に、第1のエネルギ−密度よりも高い第2のエネルギ−
密度を有するパルスレーザ光を1または2パルス照射す
ることとしたので、導電体層をこの下に存在する層を損
傷させることなく除去することができた。また、第1の
エネルギー密度を導電体層を除去するのに必要な値より
も低く設定すれば、絶縁体層と導電体層とを選択的に除
去することができた。
As described above, according to the present invention, the conductive layer has the second energy higher than the first energy density.
Since the pulsed laser light having a density was irradiated for 1 or 2 pulses, the conductor layer could be removed without damaging the layer existing thereunder. Further, by setting the first energy density lower than the value required to remove the conductor layer, the insulator layer and the conductor layer could be selectively removed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例に係るシステムの斜視図であ
る。
FIG. 1 is a perspective view of a system according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例に係るシステムの正面図であ
る。
FIG. 2 is a front view of a system according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例に係るシステムの構成図であ
る。
FIG. 3 is a configuration diagram of a system according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例で用いた試料の断面構成図であ
る。
FIG. 4 is a sectional configuration diagram of a sample used in an example of the present invention.

【図5】エネルギー密度と加工深さの関係を示すグラフ
である。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between energy density and processing depth.

【図6】入射角度と相対出力の関係を示すグラフであ
る。
FIG. 6 is a graph showing a relationship between an incident angle and a relative output.

【図7】実施例に係るレーザ加工方法を説明するための
試料の断面構成図である。
FIG. 7 is a cross-sectional configuration diagram of a sample for explaining a laser processing method according to an example.

【図8】実施例に係るレーザ加工方法を説明するための
試料の断面構成図である。
FIG. 8 is a sectional configuration diagram of a sample for explaining a laser processing method according to an example.

【図9】比較例に係るレーザ加工方法を説明するための
試料の断面構成図である。
FIG. 9 is a cross-sectional configuration diagram of a sample for explaining a laser processing method according to a comparative example.

【図10】比較例に係るレーザ加工方法を説明するため
の試料の断面構成図である。
FIG. 10 is a sectional configuration diagram of a sample for explaining a laser processing method according to a comparative example.

【図11】保護膜の除去例を示す写真である。FIG. 11 is a photograph showing an example of removing a protective film.

【図12】金属配線の除去例を示す写真である。FIG. 12 is a photograph showing an example of removing metal wiring.

【符号の説明】 1…ボンベ室、3a…エキシマレーザ、4…顕微鏡、3
k…アッテネータ。
[Explanation of Codes] 1 ... Cylinder chamber, 3a ... Excimer laser, 4 ... Microscope, 3
k ... Attenuator.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G02B 26/02 Z H01L 21/82 H01S 3/10 Z (72)発明者 飯塚 悦夫 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松ホ トニクス株式会社内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication location G02B 26/02 Z H01L 21/82 H01S 3/10 Z (72) Inventor Etsuo Iizuka Hamamatsu City, Shizuoka Prefecture 1 1126 Ichinomachi Hamamatsu Photonics Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 集積回路における絶縁体層の下に形成さ
れた、配線または素子を構成する導電体層を除去する導
電体層除去方法において、 前記絶縁体層に、第1のエネルギー密度を有するパルス
レーザ光を第1の周波数で複数パルス数照射して前記絶
縁体層を除去する工程と、 前記導電体層に、前記第1のエネルギ−密度よりも高い
第2のエネルギ−密度を有するパルスレーザ光を1また
は2パルス照射して前記導電体層を除去する工程と、を
備えることを特徴とする導電体層の除去方法。
1. A conductor layer removal method for removing a conductor layer which is formed below an insulator layer of an integrated circuit and which constitutes a wiring or an element, wherein the insulator layer has a first energy density. Irradiation with pulsed laser light at a first frequency for a plurality of pulses to remove the insulator layer; and a pulse having a second energy density higher than the first energy density in the conductor layer. A step of irradiating a laser beam for 1 or 2 pulses to remove the conductor layer.
【請求項2】 集積回路における配線または素子を構成
する導電体層を除去するシステムにおいて、 前記集積回路を設置するための試料設置台と、 第1の周波数でパルスレーザ光を出射するパルスレーザ
と、 前記パルスレーザから出射されたパルスレーザ光を前記
試料設置台に導く光学系と、 前記パルスレーザ光のエネルギー密度を、第1のエネル
ギ−密度および第1のエネルギー密度よりも高いエネル
ギー密度の第2のエネルギー密度に可変させるエネルギ
ー可変手段と、 前記試料設置台方向に照射される前記第2のエネルギー
密度を有するパルスレーザ光のパルス数を制御するパル
ス数制御手段と、を備えることを特徴とするシステム。
2. A system for removing a conductor layer constituting a wiring or an element in an integrated circuit, comprising: a sample setting table for setting the integrated circuit; and a pulse laser for emitting pulsed laser light at a first frequency. An optical system that guides the pulsed laser light emitted from the pulsed laser to the sample installation table, an energy density of the pulsed laser light having a first energy density and an energy density higher than the first energy density. Energy varying means for varying the energy density to 2 and pulse number controlling means for controlling the pulse number of the pulsed laser light having the second energy density, which is irradiated in the direction of the sample installation table. System to do.
【請求項3】 前記試料設置台方向からの光を受光する
受光装置と、 前記受光装置に接続され、前記受光した光の輝度の変化
を検知する装置と、を備えることを特徴とする請求項2
に記載のシステム。
3. A light receiving device for receiving light from the direction of the sample installation table, and a device connected to the light receiving device for detecting a change in brightness of the received light. Two
The system described in.
【請求項4】 前記試料台に設置された前記集積回路上
の2点で反射されたにレーザ光の位相差を検知する位相
差検知手段を備え、前記導電体層の除去された厚みを検
知することを特徴とする請求項2に記載のシステム。
4. A phase difference detecting means for detecting a phase difference of laser light reflected at two points on the integrated circuit installed on the sample stage, and detecting a thickness of the removed conductor layer. The system of claim 2, wherein the system comprises:
JP06169960A 1994-06-29 1994-06-29 Conductor layer removal method and system Expired - Lifetime JP3090577B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP06169960A JP3090577B2 (en) 1994-06-29 1994-06-29 Conductor layer removal method and system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP06169960A JP3090577B2 (en) 1994-06-29 1994-06-29 Conductor layer removal method and system

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11036014A Division JPH11285867A (en) 1999-02-15 1999-02-15 Conducting body removing system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0810971A true JPH0810971A (en) 1996-01-16
JP3090577B2 JP3090577B2 (en) 2000-09-25

Family

ID=15896025

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP06169960A Expired - Lifetime JP3090577B2 (en) 1994-06-29 1994-06-29 Conductor layer removal method and system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3090577B2 (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001308492A (en) * 2000-04-25 2001-11-02 Mitsubishi Gas Chem Co Inc Method for forming hole on copper-clad board by carbonic acid gas laser
JP2006346737A (en) * 2005-06-20 2006-12-28 Mitsubishi Electric Corp Laser beam machine and laser beam machining method
JP2010234444A (en) * 2009-03-11 2010-10-21 Omron Corp Laser beam machining apparatus
US20130271945A1 (en) 2004-02-06 2013-10-17 Nikon Corporation Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method
US9341954B2 (en) 2007-10-24 2016-05-17 Nikon Corporation Optical unit, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
US9423698B2 (en) 2003-10-28 2016-08-23 Nikon Corporation Illumination optical apparatus and projection exposure apparatus
US9678332B2 (en) 2007-11-06 2017-06-13 Nikon Corporation Illumination apparatus, illumination method, exposure apparatus, and device manufacturing method
US9678437B2 (en) 2003-04-09 2017-06-13 Nikon Corporation Illumination optical apparatus having distribution changing member to change light amount and polarization member to set polarization in circumference direction
US9885872B2 (en) 2003-11-20 2018-02-06 Nikon Corporation Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method with optical integrator and polarization member that changes polarization state of light
US9891539B2 (en) 2005-05-12 2018-02-13 Nikon Corporation Projection optical system, exposure apparatus, and exposure method
US10101666B2 (en) 2007-10-12 2018-10-16 Nikon Corporation Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001308492A (en) * 2000-04-25 2001-11-02 Mitsubishi Gas Chem Co Inc Method for forming hole on copper-clad board by carbonic acid gas laser
US9678437B2 (en) 2003-04-09 2017-06-13 Nikon Corporation Illumination optical apparatus having distribution changing member to change light amount and polarization member to set polarization in circumference direction
US9885959B2 (en) 2003-04-09 2018-02-06 Nikon Corporation Illumination optical apparatus having deflecting member, lens, polarization member to set polarization in circumference direction, and optical integrator
US9423698B2 (en) 2003-10-28 2016-08-23 Nikon Corporation Illumination optical apparatus and projection exposure apparatus
US9760014B2 (en) 2003-10-28 2017-09-12 Nikon Corporation Illumination optical apparatus and projection exposure apparatus
US9885872B2 (en) 2003-11-20 2018-02-06 Nikon Corporation Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method with optical integrator and polarization member that changes polarization state of light
US10281632B2 (en) 2003-11-20 2019-05-07 Nikon Corporation Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method with optical member with optical rotatory power to rotate linear polarization direction
US10241417B2 (en) 2004-02-06 2019-03-26 Nikon Corporation Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method
US20130271945A1 (en) 2004-02-06 2013-10-17 Nikon Corporation Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method
US10234770B2 (en) 2004-02-06 2019-03-19 Nikon Corporation Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method
US10007194B2 (en) 2004-02-06 2018-06-26 Nikon Corporation Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method
US9891539B2 (en) 2005-05-12 2018-02-13 Nikon Corporation Projection optical system, exposure apparatus, and exposure method
JP2006346737A (en) * 2005-06-20 2006-12-28 Mitsubishi Electric Corp Laser beam machine and laser beam machining method
US10101666B2 (en) 2007-10-12 2018-10-16 Nikon Corporation Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
US9857599B2 (en) 2007-10-24 2018-01-02 Nikon Corporation Optical unit, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
US9341954B2 (en) 2007-10-24 2016-05-17 Nikon Corporation Optical unit, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
US9678332B2 (en) 2007-11-06 2017-06-13 Nikon Corporation Illumination apparatus, illumination method, exposure apparatus, and device manufacturing method
JP2010234444A (en) * 2009-03-11 2010-10-21 Omron Corp Laser beam machining apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP3090577B2 (en) 2000-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5386430A (en) Excimer laser processing method and apparatus
JP6505773B2 (en) Method and apparatus for performing laser filamentation inside a transparent material
US7202951B1 (en) Laser-based cleaning device for film analysis tool
JP3026362B2 (en) Multi-wavelength laser optical system for probe station and laser cutting
JP3090577B2 (en) Conductor layer removal method and system
KR100402508B1 (en) Method and apparatus employing external light source for endpoint detection
EP0259572B1 (en) High rate laser etching technique
JP2001096386A (en) Method of and equipment for positioning focal point of laser beam
US6518539B2 (en) Method for producing damage resistant optics
JP2006524828A (en) Single-wavelength ellipsometry for measuring the thickness of thin films on multilayer substrates.
JP3768583B2 (en) Laser processing equipment
JP2008516417A (en) Semiconductor substrate processing system and method using laser
JPH11285867A (en) Conducting body removing system
JP2001284281A (en) Laser machining device and method
JPH06331559A (en) Method and apparatus for inspection of foreign body
US5126662A (en) Method of testing a semiconductor chip
Demos et al. Spectroscopic investigation of SiO2 surfaces of optical materials for high-power lasers
JPS6352429B2 (en)
US7190441B1 (en) Methods and systems for preparing a sample for thin film analysis
JPH11201910A (en) Device for inspecting recessed part of laminated material and laser beam machining device
JPH08174260A (en) Laser machining method and its device
US20090188899A1 (en) Method and device for preventive treatment of an optical surface designed to be exposed to a laser flux
JPH03254111A (en) Thin-film elimination device
JP3504796B2 (en) Method and apparatus for measuring impurities in semiconductors
JPH08166342A (en) Raman microspectroscopic measuring apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313532

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090721

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090721

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100721

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110721

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110721

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120721

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120721

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130721

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130721

Year of fee payment: 13

EXPY Cancellation because of completion of term