JPH0972U - 位相板調節式レーザビームによる集積回路接続パスの切断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本考案の目的は、実施が簡単であり、且つレー
ザ出力の使用効率が向上した、集積回路接続パスの切断
装置を提供することである。 【解決手段】上記目的は、集積回路において導電リンク
を切断するための装置であって、Ａ）光路に沿って所定
波長のレーザ光のビームを放出するレーザと、Ｂ）レー
ザから分離して且つ前記光路内に配置され、ビームに対
して空間的位相変調を与える位相板と、Ｃ）焦点面を有
し、前記光路内に配置されて、かくして位相変調された
ビームを受け取り且つ該ビームを前記焦点面へと収束さ
せる結像光学素子とからなる装置。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、集積回路の製造についてレーザ光線を用いることに関する。特に本 考案は、欠陥部分がなければ完全な電子回路について接続リンクを切断すること により、どの部分に欠陥があって使えないかを指示し、また欠陥部分の代わりに その回路のどのスペアパーツを用いるかを指示することに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

大きな半導体メモリチップの設計は、製造欠陥が多数のメモリセルで同様に生 ずるという事実を考慮に入れて行われる場合がある。製造欠陥に起因して生ずる 無駄を少なくするために、そのような設計では余分のセルが別個の行又は列の形 で含まれ、標準の行又は列に欠陥があることが見いだされた場合に使用すること ができるようになっている。検査を行ってある行又は列に欠陥があることが判明 した場合には、製造業者はチップにおける所定の接続リンクを蒸発させ、それに よってその欠陥行又は列を役務から外し、またチップをプログラムしてこの外し た行又は列をスペアの一つにより置き換える。

【０００３】 図１のチップ１０は、コード化のために用いられる接続リンクの一つについて 考えられる構成を、単純化した形態で示している。単結晶シリコンの厚い基板１ ２の上には二酸化シリコンの薄い層１４が形成され得る。例えば多結晶シリコン の層２０に対して焼結により接合されたタングステン又はモリブデン層１８から なる接続リンク１６が、層１４と一つ以上の酸化層２２との間に配置される。

【０００４】 リンク１６を切断するためには、使用されるレーザビームの波長に対して本質 的に透過性の層２２を介してレーザビームをリンク上へと焦点合わせする。リン クはレーザビームのエネルギーを吸収して蒸発し、その上にある層を開裂させて 、それまでリンクであった物質が脱出するのを可能にする。

【０００５】 この技術を成功裡に適用できるかどうかは、各種の処理パラメータ、及び個々 のチップの設計に大きく依存している。例えば隔絶された個所において過剰に強 いレーザ放射線を照射すると、周囲の物質、例えば薄い酸化物層１４などに対し て損傷を与えることがあり、それが動作欠陥を招くことがありうる。他方、ビー ムの強度又は持続時間が不十分であると、リンクにおける望ましくない連続性の 残存を生ずるような瞬間蒸発が行われがちである。

【０００６】 この理由から、信頼性をもってリンクを切断するように種々の処理変数を調節 することを目指して多くの努力がなされてきた。そのような処理変数の一つは、 ビームの強度プロファイルである。通常の場合、レーザビームの強度プロファイ ルは、ビームの中心からの距離の関数としてガウス形である。しかしながら、こ のプロファイルはリンクの切断に関しては最適なものではない。なぜなら、かな りの長さのリンクが蒸発される必要があるからである。必要な蒸発エネルギーを もたらすについてガウス曲線（正規曲線）の裾の領域が信頼される場合、ビーム 中央のピーク領域はリンク中の局在化領域において過剰な出力を伝達し、従って チップに損傷を与える。この悪影響は、加熱過程の非線形な特性によってさらに ひどくなる。リンクの物質がより熱くなるほど、ビームからのエネルギー吸収の 効率は増大するからである。他方、所要の蒸発強度を伝達するに当たって中央の 最大領域のみを信頼する場合には、所与の強度について必要とされるレーザ出力 の合計が望ましくないほど多くなるような範囲にまでビームを広げなければなら ない。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

これらの理由から、ビームの強度をより均一にしようとする努力がなされてき た。例えばリンク蒸発のためのある構成においては、ビームは開口へと導かれ、 そこを介してビームの中心領域だけが通過できるようにされる。この手法はある 程度までは強度の均一化に寄与する。しかしこの手法は、正規曲線の外側の部分 の出力が浪費されるという事実に由来する非効率性を有する不利がある。さらに また、そのような手法は開口が生ずる回折に起因して「過熱点」を形成しがちで あることを本考案者は見い出した。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案者は、実施が簡単であり、且つレーザ出力の使用が効率的に行われる手 法を開発した。即ち本考案者は、レーザビームの光路に位相板を挿入したのであ る。位相板はビームに対して空間的な位相変調をもたらすものであるが、本考案 者は、ビームを処理対象へと収束させるレンズその他の像形成光学素子が、結果 的に生ずる（典型的には幾らかのスケーリングの後に）位相変調ビームのレプリ カを受け取るようになる個所において、光路中に位相板を配置した。処理対象上 に結果的に形成されるスポットの強度プロファイルは、位相変調されたビームの 空間−周波数出力スペクトルの形を有する。適切な位相変調により、開口（即ち 振幅変調）を用いた手法に付随するかなりの出力損失という不利を蒙ることなし に、処理対象に対してより均一な強度プロファイルを得ることができる。

【０００９】 位相板は極めて簡単なものでよい。本考案者は、簡単な２領域２値(binary)位 相板で良好な結果を得た。これは中央領域が、外側の領域によって課せられる移 相に対して１８０°の位相差を有する移相を行うものである。また以下に示され るように、このような構成を調節可能なものにすることは簡単であり、それによ ってオペレータが処理を非常に僅かな努力でもって実験的に最適化することが可 能とされる。

【００１０】

【考案の実施の形態】

本考案のこれらの特徴及び別の特徴は、添付図面を参照して以下に説明される 。

【００１１】 図２に単純化した形態で示されている本考案の装置２０は、レーザ２２を含む 。ここでは重要ではないが、種々の理由によってビームはある程度発散する。「 視準」レンズ２４はこの発散を取り除き、また実際にはビームを僅かに収束させ る。その目的について以下に説明する位相板２６を通過した後、この時点で１／ ｅ² ビーム幅が１．５mmであるこのビームは、テレスコープ２８で拡大視準(up- collimate)されて１２．６mmのビームとされ、続いての収束により十分に小さな スポットサイズが生成されるようになる。

【００１２】 ビームを処理対象上の適切なリンクへと案内するために、スキャナ（二次元の ものであるが、図２では一枚のミラー３０だけからなるものとして示されている ）がビームを偏向させ、５０mmの焦点距離を有する収束レンズ３２を介して方向 付けて、ビームを直径約８．３μのスポットへと収束させている。このスポット サイズが選択されたのは、８−１０μの長さのリンクの全長を可能な限り多く蒸 発させることが望ましいからである。（実際には適用対象に応じて、隣接するリ ンクの近さなどの拮抗する条件により、より小さなスポットサイズが指示される 場合もある。しかしそのような要因がない場合には、リンクのできるだけ長い部 分を蒸発させることが一般には望ましい。） 位相板２６を除いては、図２に示された装置は在来のものである。しかしなが ら位相板がある故に、処理対象３４に到達するビームの強度輪郭は、在来のガウ スプロファイルの場合よりも中央の領域がより均一である。

【００１３】 その理由は、図３及び図４を参照することにより理解され得る。図３は位相板 ２６を平面図で示し、同心で別個の中央領域３６及び外側領域３８のそれぞれを 有するものとして描写している。位相板２６は例えば水晶のような、レーザが生 成する波長、即ち１．０４７μの光線に対して本質的に透過性の物質から作られ ている。

【００１４】 図４が示すように、図示の実施例において中央領域３６は直径１．５mmであり 、その厚みは外側領域３８の厚みとは１．１７μだけ異なる。この位相板の屈折 率が１．４４９であるとすると、差別的な位相遅延は１８０°という結果になる 。図４の曲線４０が示唆しているように、二つの領域３６と３８の間の境界は強 度プロファイル約１／ｅ² の点において強度曲線に当たっている。即ち振幅プロ ファイル４０の１／ｅの点である。境界が強度プロファイルに当たる正確な点は 重要ではないが、中央領域が受け取るビームの部分は通常、ビームの出力の殆ど を有している。結果は曲線４２によって示されており、そこではビームの移相さ れた部分は負の振幅を持つものとして表され、移相が強度プロファイル中におい てゼロを生じていることが示されている。

【００１５】 この結果は、［Ｊ₁（２πｒ）］／ｒ の概略的な近似である（目盛り係数に対 して）。ここでＪ₁ は一次の第１種ベッセル関数であり、ｒは光軸からの距離で ある。これは円ｃｉｒｃ（ｒ）関数のハンケル変換（即ちフーリエ変換の極座標 対応）であり、ある最大半径までは均一な振幅でそれ以上はゼロであることを表 している。従ってこのようにして変調されたビームを収束させる結像光学系を用 いれば、強度プロファイルがｃｉｒｃ（ｒ）関数を近似する像が生成されること になる。

【００１６】 ビームを横切る位相板２６の特徴は、レーザ光線の波長と比較して非常に大き なものであるから、ビームは拡大視準器即ちテレスコープ２８に向けて伝搬する に際して、位相板により賦与された強度プロファイルを実質的に維持する。テレ スコープによる二重変換はスケールの変化のみを生じ、従って強度プロファイル は保全される。従って収束レンズ３２は位相板により賦与された強度プロファイ ルを受け取り、またビームを処理対象へと収束させて生成されるスポットは、受 け取ったビームの出力スペクトル密度の形の強度プロファイルを有する。即ちそ れは、導電性リンクを蒸発させることが望ましい領域においてガウスビームより も均一な、ｃｉｒｃ（ｒ）関数を近似したものである。

【００１７】 以上に見たように、本明細書に示した特定の種類の位相板から結果的に形成さ れる強度プロファイルは、所望とするプロファイルのフーリエ変換の概略的な近 似に過ぎないものである。明らかに、それは一つの相反転のみを生じ、従って［ Ｊ₁（２πｒ）］／ｒ において最初のゼロのみを生ずる。このゆえに、複数の同 心の境界を有し、従ってベッセル関数のゼロに合致する複数のゼロを有する位相 板を用いれば、より正確な結果が得られることが予想される。事実本考案者は、 本考案のそのような実施例は幾つかの用途には望ましいであろうと考える。しか しながら本考案者は例示した２領域の位相板だけで、本考案の用途にとって適切 な結果を得たものである。

【００１８】 また、標的における強度について円関数が望ましいことは、暗黙のうちに前提 とされていることに注意すべきである。この場合も本考案者は、かかる関数を用 いて得られた結果が適切であることを見い出したものである。しかしながら本考 案は、パターンが円環状に対称ではなく、その代わりに標的とするリンクと同様 のより細長い変換パターンを生ずる位相板を用いることによっても実施され得る ものである。

【００１９】

【考案の効果】

しかしながらパターンがどのようなものであっても、位相板を用いる手法は大 きな利点をもたらす。即ち位相板は単純で廉価なだけでなく、その使用に際して 装置に付加的な光学素子は必要とされない。さらに位相板は比較的効率的である 。つまり、開口を用いる手法のようにレーザ光のある部分をブロックし、従って その出力を減ずることにより所望とする形を達成するのではなく、位相板は単に その位相を変化させ、必要とされるところへと出力を再度方向付けるものである 。また、開口系の不連続性により生ずる回折とは対照的に、位相板による手法に おいてこれに対応する回折は有利なものであり、位相変調ビームが所望とするプ ロファイルの変換を近似するについて位相変調ビーム中にゼロを生ずる。提案さ れ得る他の手法と比較しての本考案の手法の別の利点は、本考案では極性の変化 が生ずるものではなく、レーザ系において通常用いられる偏光に敏感な素子の動 作に影響しないということである。

【００２０】 特に有利であることを本考案者が見い出したさらに別の利点は、必然的に位相 板を交換することなしに、ビームのプロファイルを簡単に変化させることができ るということである。上述したように、本考案者が用いた視準レンズ２４は、ビ ームがゆっくりと収束するように配置されている。これはレーザの出口開口を視 準レンズから５００−６００mm離れた平面に結像させる。この収束性（或いは等 価性、ゆっくりとした発散）は、位相板又は視準レンズを光軸に沿って単に移動 させることによって位相板の効果を変化させることを可能にする。その一次的な 効果は、位相板の中央領域３６の大きさを変化させた場合のそれと同じである。 （ビームは平面波に非常に近いけれども、依然として僅かな曲がりを有し、その 半径がビームの軸に沿って距離と共に変化するという事実から、別の影響が出る 。しかしながらこの影響は些細なものであり、位相板が与える位相変調の本質的 な２値性を大きく損なうものではない。）中央領域の影響力を調節するというこ のモードは、ビームの形状を実験的に最適化していくことを容易なものとする。

【００２１】 光軸に対して垂直な平面に置かれる軸のあたりに位相板を枢動させることによ り、別の度合いの調節可能性が提供される。かかる枢動は、位相板が与える差別 的な位相遅延を変化させる。２領域の位相板において厳格な１８０°の差から外 れていくとビームの均一性を実際上改善することができ、またかかる枢動の結果 偶発的に、前述したように望ましいもので有り得る細長いパターンが得られるこ とが報告されている。さらにまた、このような容易な調節可能性は、仮にそれが ビーム強度の均一性を増大させる可能性を持たない場合でさえも、有利なもので あり得る。ある所与の状況下において最高の挙動を示す結果となるビーム形状は 、いつも断面が矩形に最も近い形状である訳ではないことが判明している。

【００２２】 以上の利点に鑑みれば、本考案が技術的に大きな進歩を与えるものであること は明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案を実施することのできるタイプの処理対
象の単純化した断面図である。

【図２】本考案を実施するための装置を示すブロック図
である。

【図３】図２の装置で用いられる位相板の平面図であ
る。

【図４】図３の位相板の断面図である。

【符号の説明】

２０ 装置 ２２ レーザ ２４ 視準レンズ ２６ 位相板 ２８ テレスコープ ３０ ミラー ３２ 収束レンズ ３４ 処理対象 ３６ 中央領域 ３８ 外側領域

Claims (10)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 集積回路において導電リンクを切断する
   ための装置であって、 Ａ）光路に沿って所定波長のレーザ光のビームを放出す
   るレーザと、 Ｂ）レーザから分離して且つ前記光路内に配置され、ビ
   ームに対して空間的位相変調を与える位相板と、 Ｃ）焦点面を有し、前記光路内に配置されて、かくして
   位相変調されたビームを受け取り且つ該ビームを前記焦
   点面へと収束させる結像光学素子とからなる装置。
2. 【請求項２】 位相板が２値位相板であり、そのどの個
   所においても二つの異なる位相変化の一方又は他方のみ
   を与える、請求項１の装置。
3. 【請求項３】 二つの位相変化が相互に実質的に１８０
   °の奇数倍だけ相違する、請求項２の装置。
4. 【請求項４】 位相板が、レーザビームの中央部分に対
   して二つの位相変化の一方を与える単一の中央領域と、
   レーザビームの残りの部分の少なくとも一部に対して二
   つの位相変化の他方を与える外側領域とを含む、請求項
   ３の装置。
5. 【請求項５】 位相板の中央領域が、ビームの出力の大
   部分を有するビーム部分を受け取る、請求項４の装置。
6. 【請求項６】 位相板が一つの中央領域と一つの外側領
   域のみを含む、請求項５の装置。
7. 【請求項７】 位相板が、レーザビームの中央部分に対
   して二つの位相変化の一方を与える単一の中央領域と、
   レーザビームの残りの部分の少なくとも一部に対して二
   つの位相変化の他方を与える外側領域とを含む、請求項
   ２の装置。
8. 【請求項８】 位相板の中央領域が、ビームの出力の大
   部分を有するビーム部分を受け取る、請求項７の装置。
9. 【請求項９】 位相板が一つの中央領域と一つの外側領
   域のみを含む、請求項８の装置。
10. 【請求項１０】 位相板が配置されている光路の部分に
    おいてレーザビームが収束又は発散して、光路における
    位相板の位置を調整することによってビーム形状の調整
    が実施され得る、請求項１の装置。