KR101123911B1 - 특별히 맞추어진 전력 프로파일을 구비한 레이저 펄스를 사용하여 링크 처리를 하는 방법 및 레이저 시스템 - Google Patents

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호 와이 로
브라이언 더블류. 배어드
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Abstract

종래의 일시적인 모양 또는 실질적으로 정사각형 모양 대신, 특별히 맞추어진 일시적인 전력 프로파일을 구비한 레이저 펄스가 IC 링크를 끊는다. 특별히 맞추어진 레이저 펄스는, 바람직하게 레이저 펄스의 시작시 오버슈트나 레이저 펄스의 지속 시간 내의 스파이크 첨두를 가진다. 스파이크 첨두의 타이밍은, 링크가 대부분 제거될 때의 시각에 앞서 설정되는 것이 바람직하다. 특별히 맞추어진 레이저 펄스 전력 프로파일은 어느 한 면과 밑에 링크 밑에 있는 기판과 패시베이션 구조 재료에 인식 가능한 손상 없이, 링크를 끊기 위해, 녹색 및 UV와 같은 더 넓은 레이저 펄스 에너지와 더 짧은 레이저 파장의 사용을 허가한다.

Description

특별히 맞추어진 전력 프로파일을 구비한 레이저 펄스를 사용하여 링크 처리를 하는 방법 및 레이저 시스템{METHODS OF AND LASER SYSTEMS FOR LINK PROCESSING USING LASER PULSES WITH SPECIALLY TAILORED POWER PROFILES}
관련 출원
본 출원은 현재 계류중이고, 2003년 8월 19일자로 출원된 미국 가출원 60/496,631호의 이익을 주장한다.
저작권 공지사항
ⓒ Electro Scientific Industries, Inc. 본 특허 명세서의 기재 일부는 저작권 보호의 적용을 받는 자료를 포함한다. 저작권 소유자는 특허청에 출원 또는 기록중인 특허에 나타난 특허 문서나 특허 개시물을 누군가에 의해 팩스 복사하는 것에 이의를 제기하지 않지만, 그 외의 모든 저작권은 전적으로 소유자에게 귀속된다. 37 CFR §1.71(d).
본 발명은 메모리 칩이나 다른 집적 회로(IC) 칩 상의 전도성 링크의 레이저 처리에 관한 것으로, 특히 더 나은 처리 품질과 수율을 위해, 특별히 맞추어진 전력 프로파일을 가지는 레이저 펄스를 이용하는 레이저 방법 및 시스템에 관한 것이다.
IC 디바이스 제작 공정에 있어서 수율이 감소하는 것은 종종 기판 층 또는 패턴의 오정렬(misalignment) 또는 분진 오염물질에 의해 생긴 결함으로 인한 것이다. 도 1, 도 2a 및 도 2b는 메모리 셀(20)의 여분의 행(16)과 열(18)과 같은 잉여 회로 요소(14)의 다수의 반복을 포함하도록 행 또는 열로 통상 제조되는 IC 디바이스 또는 제조 공정 중의 제품(12)의 반복되는 전자 회로(10)를 도시한다. 도 1, 도 2a, 및 도 2b를 참조하면, 회로(10)는 전기 접점(24) 사이에, 예를 들어 결함이 있는 메모리 셀(20)을 분리하고, DRAM, SRAM, 또는 내장된 메모리와 같은 메모리 디바이스에서 대체 잉여 셀(26)을 대신하도록 제거될 수 있는 레이저로 끊을 수 있는 전도성 링크(22)를 포함하도록 설계된다. 또한 CCD 영상 디바이스를 수리하거나 논리 곱, 게이트 어레이, 또는 ASIC을 프로그래밍하기 위해 링크(22)를 끊는데 있어서 유사한 기술이 사용된다.
링크 구조(36)에 있어서의 링크(22)는 약 0.3미크론(㎛) 내지 2㎛ 두께이고, 약 0.4㎛ 내지 2.5㎛의 종래의 링크 폭(28)를 가지고, 인접하는 전기 접점(24)과 요소 대 요소 피치(중심 대 중심 간 거리)(32) 사이의 링크 길이(30)는 인접하는 회로 구조 또는 요소(34)로부터 약 2㎛ 내지 8㎛의 길이를 가진다. 비록 가장 통상적으로 사용된 링크 재료는 폴리실리콘, 폴리사이드 및 유사한 합성물이었고, 메모리 제조자는 좀더 최근에는 제한적이지는 않지만 알루미늄, 크롬, 구리, 금, 니켈, 니켈크롬, 티타늄, 텅스텐, 백금, 뿐만 아니라 다른 금속, 금속 합금과, 티타늄이나 탄탈륨 질화물과 같은 금속 질화물, 및 디실리사이드, 텅스텐 실리사이드와 같은 금속 실리사이드나 다른 유사 금속 재료를 포함할 수 있는 다양한 더 많은 전도 성 금속 링크 재료를 채택하고 있다.
전자 회로(10), 회로 요소(14) 또는 메모리 셀(20)은 결점 여부를 테스트하고, 그러한 결점이 있는 위치는 데이터베이스나 프로그램으로 매핑될 수 있다. 폭발적으로 전도성 링크(22)를 제거하기 위해, 종래의 1.047㎛ 또는 1.064㎛의 적외선(IR) 레이저 파장이 20년이 넘게 이용되어 왔다. 종래의 메모리 링크 처리 시스템은, 선택된 링크(22)에서 약 4 나노초(㎱) 내지 30㎱의 펄스 폭을 가지는 단일 레이저 출력 펄스(37)에 초점을 맞춘다. 도 2a와 도 2b는 실리콘 기판(42) 위와, 통상 500Å 내지 10,000Å의 두께를 가지는, 위에 있는 패시베이션 층(44)(도 2a에 도시된)을 포함하는 패시베이션 층 스택의 성분 층과 아래에 있는 패시베이션 층(46) 사이에 위치한 폴리실리콘 또는 금속 링크(22)로 이루어진 링크 구조(36)와 충돌하는 스폿 크기(면적 또는 직경)(40)의 레이저 스폿(38)을 도시한다. 도 2c는 중간 패시베이션 층(48)에 의해 분리된 2개의 인접하는 링크(22)를 도시한다. 각 링크(22)는 명목상의 링크 폭(28)을 한정하는 거리만큼 분리된 반대 측면(52)을 가지고, 이는 레이저 스폿(38)이 링크(22)를 끊기 위해 포함하는 것이다. 실리콘 기판(42)은 비교적 작은 비례하는 양만큼의 IR 레이저 복사선을 흡수하고, 실리콘 이산화물 또는 질리콘 질화물과 같은 종래의 패시베이션 층(44, 46, 48)은 IR 레이저 복사선에 대해 비교적 투명하다. 링크(22)는 통상적으로, 레이저 펄스가 선택된 링크(22)에서 발사될 때, 각 선택된 링크(22)가 단일 레이저 펄스에 의해 처리되면서, 빔 위치 선정 시스템이 움직임을 멈출 필요가 없도록 "작동중에(on-the-fly)" 처리된다. 작동중 공정은, 초당 수만개의 링크(22) 처리와 같은, 매우 높은 링크- 처리량을 용이하게 한다.
도 2d는 종래 기술의 레이저 펄스에 의해 링크(22)가 제거된 후, 도 2b의 링크 구조의 부분 측단면도이다. 금속 또는 비금속 링크(22)를 처리하기 위해 충분한 에너지를 유지하면서 기판(42)에 손상이 생기는 것을 회피하기 위해, Sun 등에 의한 미국 특허 5,265,114호와 5,473,624호는 실리콘 웨이퍼 상의 메모리 링크(22)를 처리하기 위해, 1.3㎛와 같은 더 긴 레이저 파장에서 단일 9㎱ 내지 25㎱의 레이저 펄스를 사용하는 것을 설명한다. 1.3㎛의 파장에서는, 링크 재료(22)와 실리콘 기판(42) 사이의 레이저 에너지 흡수 콘트라스트가 종래의 1㎛ 레이저 파장에서의 콘트라스트보다 훨씬 더 크다. 이러한 기술에 의해 제공된 더 넓은 레이저 처리 창과, 더 나은 처리 품질은 약 5년 동안 업계에서 크게 성공을 거두면서 사용되어 왔다.
하지만, 항상 수축하는 링크 크기와 링크 대 링크 피치 크기는 더 작은 레이저 빔 스폿 크기를 요구한다. 그러므로, 더 작은 레이저 빔 스폿 크기를 제공하기 위해 더 짧은 레이저 파장이 바람직하다. 또한 1㎛와 1.3㎛보다 짧은 레이저 파장이 처리를 용이하게 하기 위해, 레이저 에너지의 링크 타깃 재료에의 더 양호한 결합을 제공한다.
Sun 등의 미국 특허 6,057,180호는 더 작은 빔 스폿 크기의 혜택을 가지고 링크를 끊기 위해, 자외선(UV) 레이저 출력을 사용하는 방법을 설명한다. 하지만, 그러한 UV 레이저 펄스에 의한 링크 제거 자체는, 밑에 있는 패시베이션과 실리콘 웨이퍼가 UV 레이저 펄스에 의해 손상되는 것을 방지하기 위해, 밑에 있는 패시베 이션 구조와 재료의 주의 깊은 고려를 수반한다.
Swenson 등의 미국 특허 6,025,256호는, 화학적 에칭에 의한 것과 같은 다른 재료 제거 메커니즘에 의한 링크 제거(및 위에 있는 패시베이션 재료의 제거)를 허용하기 위해, 위에 있는 패시베이션 재료를 또한 가질 수 있는 링크 위에 코팅된 레지스트 또는 포토레지스트와 같은 에칭 보호층을 노출 또는 제거하기 위해 자외선(UV) 레이저 출력을 사용하는 방법을 설명한다. 이러한 과정은 훨씬 더 작은 빔 스폿 크기의 사용을 가능하게 한다. 하지만, 노출 및 에칭 제거 기술은 추가 코팅, 현상, 및/또는 하나 이상의 추가 단계에 관한 제조 과정의 전단부에 웨이퍼를 다시 돌려 보내는 것을 통상 수반하는 에칭 단계를 이용한다.
도 3a는 링크 처리에서 사용된 1㎛와 1.3㎛의 파장에서의 종래의 레이저 펄스의 통상적인 일시적인 모양이다. 레이저 에너지를 좀더 효율적으로 사용하기 위해, Smart 등은 미국 특허 6,281,471호와 6,340,806호에서 링크를 처리하기 위해 실질적으로 정사각형의 일시적인 전력 밀도 분포를 가지는 도 3b에 도시된 일시적인 모양의 레이저 펄스를 사용하는 것을 제안한다. Smart 등에 따르면, 레이저 펄스의 상승 시간은 1㎱보다 짧아야 하고, 정사각형 파형 상부의 편평도는 10%보다 나아야 하며, 하강 시간은 충분히 짧아야 한다. 도 3b에 도시된 일시적인 모양을 가진 레이저 펄스를 사용하는 것의 일정한 장점은, 레이저 펄스의 가파른 상승 시간이 산화물의 위에 있는 층에 열 충격을 제공하고, 이로 인해 링크 블로잉(blowing) 과정을 용이하게 한다는 점이다. 게다가, 더 높은 전력 밀도에서 링크에 의한 레이저 에너지의 반사율은 빠르게 상승하는, 짧은 지속 시간을 가진 펄스로 인해 감소된다. 하지만, 만약 레이저 펄스의 가파른 상승 시간에 의해 층에 제공된 열 충격파의 도움으로 곧 위에 있는 패시베이션 층을 깨뜨리면, 링크 블로잉 과정을 정말 쉽게 만들고, 위에 놓이는 패시베이션 층이 없는 링크 구조를 처리하는 것은 기술적인 도전이 되지 않게 된다. 그 외의 것은 업계에서 실시해 본 결과 입증되었다.
예를 들어, 위에 놓이는 패시베이션 층의 두께와 같은, 링크 구조의 필연적인 변동, 즉 링크 그 자체의 두께, 폭, 및 측벽 기울기와, 밑에 있는 패시베이션 층의 두께 때문에, 링크를 처리하기 위해 사용된 레이저 펄스 에너지에서 일부 헤드 룸(head room)에 대한 필요성이 존재하게 된다. 통상적으로, 링크 재료는 레이저 펄스가 끝나기 전에 완전히 양호하게 제거된다. 사용된 통상적인 레이저 펄스의 경우, 링크 재료는 도 3a에 도시된 바와 같이 시각(t1)까지 완전히 제거되는 것이 바람직하다. 유사하게, 도 3b에서의 시각(t1)은 통상적인 링크 재료가 완전히 제거될 때의 시각을 도시한다. 당업자라면, 레이저 에너지에의 노출로부터 기판을 차단하기 위해 남아 있는 링크 재료가 없기 때문에, 양쪽 경우에 관해 시각(t1) 후의 레이저 펄스 에너지는 실리콘 기판을 손상시킬 큰 위험성을 강요하게 된다는 점을 깨닫게 된다. 시각(t1) 후의 레이저 펄스 에너지는 이웃하는 구조를 또한 손상시킬 큰 위험을 링크에 강요한다. 불행하게도, 종래의 레이저 펄스에 있어서는 시각(t1) 후, 레이저 펄스의 일시적인 모양에 대해 어떠한 제어도 존재하지 않는다. 실질적으로 정사각형 일시적인 레이저 펄스의 경우, 시각(t1) 직후 레이저 펄스가 잠시 그것의 최대 강도로 유지되고, 이는 기판이나 이웃하는 구조에 더 큰 손상 위험을 야기한다는 점에서 나쁜 점이다.
그러므로 필요한 것은 더 나은 링크 처리 품질과 수율을 용이하게 하도록 레이저 펄스의 일시적인 전력 프로파일을 제어하는 더 양호한 방식이다.
본 발명의 목적은, 기판 상에 제작된 IC 링크와 위에 있는 패시베이션 구조 재료 제거의 처리 품질을 개선하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 개선된 처리 품질과 더 넓은 처리 창을 달성하기 위해, 특별히 맞추어진 일시적인 레이저 펄스 전력 프로파일로 링크를 처리하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 기판, 측면 및 제거될 링크를 둘러싸는 밑에 잇는 패시베이션 구조 재료에 인식 가능한 손상을 입히지 않고, 더 짧은 레이저 파장을 구비한 링크 제거 기술용의 더 작은 레이저 빔 스폿 크기를 이용하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 IC 링크를 끊기 위해, 종래의 일시적인 모양 또는 실질적으로 정사각형 모양의 레이저 펄스를 사용하는 대신, 특별히 맞추어진 일시적인 전력 프로파일을 구비한 레이저 펄스를 이용한다. 특별히 맞추어진 레이저 펄스는 레이저 펄스의 시작시의 오버슈트나 레이저 펄스의 지속 시간 내의 "스파이크 첨두"를 바람직하게 가진다. 펄스 동안의 오버슈트 또는 스파이크 첨두의 전력 진폭은 레이저 펄스의 평균 전력 진폭에 대해 약 10%보다 크고, 바람직하게는 10% 내지 50%이다. 오버슈트나 스파이크 첨두의 일시적인 폭은 약 1㎱와 레이저 펄스의 지속 시간의 약 50% 사이에 있고, 바람직하게는 레이저 펄스의 지속 시간의 약 10%와 약 50% 사이에 있다. 스파이크의 타이밍은, 제조 동안에 링크 구조와 레이저 파라미터의 모든 실제 변동을 고려하여, 링크가 완전히 제거될 때의 시각 전에 바람직하게 설정된다. 레이저 펄스의 일시적인 전력 프로파일을 변조하는 다른 기술이 사용될 수 있는데, 가령 다수 리딩 에지 오버슈트, 다수 스파이크 첨두, 또는 상이한 링크 구조에 기초한 진동하는 첨두 전력 진폭을 들 수 있다. 레이저 펄스의 지속 시간은 바람직하게는 약 1㎱와 약 40㎱ 사이에 있다. 레이저 펄스 일시 전력 프로파일의 하강 에지는 통상 약 10㎱보다 짧다. 레이저 펄스의 에너지는 바람직하게는 약 0.001μJ과 약 10μJ 사이에 있다.
특별히 맞추어진 레이저 펄스 전력 프로파일은 위에 있는 패시베이션 층에 개구를 생성하고 링크를 끊기 위해, 녹색과 UV와 같은 더 넓은 레이저 펄스 에너지 범위와 더 짧은 레이저 파장의 사용을 허가한다. 이러한 개구는 링크를 끊는 것을 수행하기에는 충분히 넓으나 임의의 이웃하는 구조를 인식할 수 있을 정도로 손상시키지는 않도록 충분히 좁다. 이러한 기술은, 링크의 어느 한 면과 링크의 밑에 있는 기판과 패시베이션 구조 재료를 인식할 수 있을 정도로 손상시키지 않는다.
일 실시예에서, 2개의 레이저로부터 전파하는 2개의 일시적으로 변위된 레이저 펄스는 2개의 레이저 펄스 사이의 프로그래밍 가능한 지연 시간으로 결합될 수 있다. 바람직하게, 제 1 레이저로부터 전파하는 제 1 레이저 펄스는 제 2 레이저로부터 전파하는 제 2 레이저 펄스의 펄스 폭보다 좁은 펄스 폭을 가진다. 상이한 지연 시간은 각각의 결합된 레이저 펄스에 관해, 결합된 일시적인 프로파일의 상이한 부분에서 발생하는 오버슈트나 스파이크를 설정한다.
또 다른 실시예에서, 전자 광학 포켈(Pockels)의 셀(E-O) 디바이스와 편광기와 같은 여분의 공동 게이트 디바이스가 레이저 소스로부터 방출된 레이저 펄스를 정형하기 위해 이용된다. 인가된 구동 전압에 의해 제어된 E-O 디바이스는, 원하는 펄스 폭, 상승 및 하강 시간, 및 맞추어진 모양을 구비한 레이저 펄스의 상이한 부분으로부터 레이저 펄스의 일부를 "게이팅(gate)"할 수 있다.
추가 실시예에서, 다이오드 레이저로부터 방출된 레이저 출력 펄스는 전력 증폭기로 주입된다. 다이오드 레이저로부터 방출된 레이저 펄스의 일시적인 전력 프로파일은 그것의 구동기를 제어함으로써 특별히 맞추어진다. 전력 증폭기는 주입된 레이저 펄스의 특별히 맞추어진 일시적인 전력 프로파일을 실질적으로 복제하는 증폭된 레이저 출력 펄스를 제공하고, 링크 처리 응용을 위해 펄스 내의 적당한 레이저 에너지를 제공하기 위해, 포화되지 않은 상태에서 동작한다. 당업자라면 링크 처리 응용을 위해 링크에 관해 바람직한 특별히 맞추어진 전력 프로파일을 특징으로 하는 다이오드 레이저로부터 방출된 레이저 펄스를 생성하기 위해 다이오드 레이저 구동기로부터 구동 펄스의 일시적인 전류 프로파일의 맞춤을 쉽게 달성할 수 있음을 인식할 것이다.
본 발명의 추가 목적 및 장점은 첨부 도면을 참조하여 진행되는 바람직한 실시예의 다음 상세한 설명으로부터 분명해진다.
도 1은 일반적인 회로 셀의 잉여 레이아웃과 여분의 행에서의 프로그래밍 가능한 링크를 도시하는 종래 기술의 DRAM 일부의 개략도.
도 2a는 종래 기술의 펄스 파라미터를 특징으로 하는 레이저 펄스를 수신하는 종래의 큰 반도체 링크 구조의 부분적인 개략 측단면도.
도 2b는 인접하는 회로 구조와 함께, 도 2a의 링크 구조와 레이저 펄스의 부분 평면도.
도 2c는 2개의 인접한 링크의 폭 크기와 그러한 크기와 연관된 패시베이션 층 스택을 도시하는 도 2b의 링크 구조의 부분 단면도.
도 2d는 종래 기술의 레이저 펄스의 인가에 의한 링크 제거 후의 도 2b의 링크 구조의 부분 측단면도.
도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 3d는 각각 종래의 그리고 실질적으로 정사각형 형태의, 상승 에지 오버슈트(overshoot)의 특별히 맞추어진, 그리고 스파이크 첨두의 특별히 맞추어진 레이저 펄스의 일시적인 전력 프로파일을 도시하는 도면.
도 3e는 본 발명에 따라 특별히 맞추어진 펄스 전력 프로파일을 가지는 레이저 펄스의 인가에 의해 링크가 제거된 후의 도 2c의 링크 구조의 부분 단면도.
도 4a는 제 1 및 제 2의 상이한 레이저로부터 결합된 레이저 펄스가 특별히 맞추어진 일시적인 전력 프로파일을 구비한 레이저 펄스를 생성하는 본 발명에 따른 바람직한 제 1 실시예를 도시하는 도면.
도 4b, 도 4c, 도 4d는 도 4a의 실시예에 관해서, 각각 제 1 레이저, 제 2 레이저, 및 링크 처리를 위해 구성된 제 1 및 제 2 레이저의 결합체의 레이저 펄스 일시적인 전력 프로파일을 도시하는 도면.
도 5a는 펄스 구동 레이저 다음에 E-O 게이팅 디바이스가 오는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예를 도시하는 도면.
도 5b는 레이저 레일(rail)로부터 방출된 레이저 펄스의 레이저의 일시적인 전력 프로파일을 도시하고, 도 5c와 도 5d는 상이한 게이팅 지연 시간에 관한 E-O 게이팅 디바이스 출력에서 만들어진 상이한 레이저 펄스의 일시적인 전력 프로파일을 도시하는 도면.
도 6a는 증폭기가 왜곡 없이, 링크 처리를 위해 요구된 에너지 레벨로 주입 레이저 펄스를 증폭하도록, 포화되지 않은 상태에서 동작하는 증폭기가 뒤에 오는 주입 레이저를 사용하는 본 발명의 바람직한 제 3 실시예를 도시하는 도면.
도 6b, 도 6c, 도 6d는 도 6a의 실시예의 일 구현예에 관해, 각각 주입 레이저 구동 전류 파형, 최종 주입 레이저 펄스 전력 프로파일, 및 주입 레이저 펄스의 프로파일을 복제하는 증폭된 레이저 펄스 전력 프로파일을 도시하는 도면.
도 6e와 도 6f는 도 6a의 실시예의 또 다른 구현예에 관해서, 각각 주입 레이저 구동 전류 파형과 최종 주입 레이저 펄스 전력 프로파일을 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 방법을 실시하기 위해 E-O 게이팅 디바이스와 레이저 처리 제어 시스템과 협력하는 제조 공정 중의 제품 위치 선정기가 연속으로 배열된, 다이오드 펌핑되고 Q-스위칭된 Nd:YAG 레이저로 구현된 예시적인 레이저 시스템의 일 실시예의 단순화된 부분 개략도.
도 3a와 도 3b는 각각 종래 기술에서 사용된 종래의 레이저 펄스 전력 프로파일과 실질적으로 정사각형 레이저 펄스 프로파일을 도시한다. 도 3c는 레이저 펄스의 시작시 나타나는 상당한 오버슈트 또는 "스파이크"(62)를 구비한 특별히 맞추어진 레이저 펄스 전력 프로파일(60c)을 이용하는 본 발명의 일 실시예를 도시한다. 오버슈트의 첨두 전력은 Pmax이고, 레이저 펄스의 평균 전력은 Pmin이다. 오버슈트의 진폭은 Pmax - Pmin으로 한정된다. 오버슈트의 폭 또는 "스파이크"(Δts)는 Pmax와 Pmin 사이의 중간 전력 점(Ps)에서의 전체 지속 시간으로서 한정된다. 오버슈트 또는 "스파이크"의 첨두 전력(Pmax)은 레이저 펄스의 평균 전력(Pmin)에 대해, 약 10% 내지 약 50% 정도가 되는 것이 바람직하다. 오버슈트 또는 "스파이크"의 폭(Δts)은 레이저 펄스의 지속 시간의 10% 내지 50%인 것이 바람직하다. 스파이크의 상승 시간은 통상 약 5㎱보다 짧고, 약 2㎱보다 짧은 것이 바람직하다. 도 3d는 레이저 펄스의 시작은 아니지만 레이저 펄스 동안 나타나는 오버슈트 또는 "스파이크"(64)를 구비한 전력 프로파일(60d)을 이용하는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한다. 오버슈트 또는 "스파이크"는 링크 재료가 레이저 에너지에 의해 완전히 제거될 때의 시각인 t1 전에 있는 시각(te)에서 끝난다. 편의상, "스파이크"라는 용어가 레이저 펄스 동안에 발생하는 것과는 상관없이 레이저 전력에서의 상당한, 일시적인 증가를 가리키기 위해, 본 명세서의 나머지 부분 전체에 사용된다.
도 3e는 링크(22)가 레이저 펄스 전력 프로파일(60c 또는 60d)을 가진 레이저에 의해 제거된 후의 패시베이션 층의 상태를 도시한다. 링크(22)의 상부면(70) 위에 있는 패시베이션 층(44)은 비교적 소량, 예를 들어 대략 위에 있는 패시메이션 층(44)의 두께만큼 링크(22)의 폭(28)을 넘어 연장하는 개구(72)를 가진다. 링크(22)의 인접하는 측면(52)에 위치한 중간 패시베이션 층(48) 재료, 링크(22)의 하부면(74) 밑에 있는 패시베이션 층(46), 및 기판(42)은 인식할 수 있을 정도로 손상되지 않는다. 도 3e는 제거된 링크(22)에 의해 미리 점유된 개구 영역을 둘러싸는 패시베이션 층(44, 46, 48) 부분을 통과하는, 불규칙적인 곡선(76)을 도시한다. 곡선(76)은 패시베이션 구조에 가해진 통상적인 손상, 특히 링크에 의해 미리 점유된 구역으로부터 예를 들어 약 0.5미크론의 일정한 양만큼 연장하고, 현미경을 통해 명확히 보여지는 손상을 나타낸다. 통상적인 손상은 또한 도면에서는 도시되지 않은 패시베이션 구조에서의 균열을 포함한다.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따라 레이저 펄스 전력 프로파일 맞춤과 그것들과 연관된, 링크(22)를 끊기 위해 이용된 특별히 맞추어진 레이저 펄스 전력 프로파일을 구현하는 몇 가지 바람직한 실시예를 도시한다. 레이저 출력의 파장과 링크 재료의 특징에 따라, 레이저 펄스의 전력 프로파일을 맞추는 것은 링크를 끊기 위해 충분한 첨두 전력과 펄스의 에너지 및 적당한 지속 시간을 제공한다. 링크 재료 제거의 완료 후, 전력 프로파일과 레이저 펄스의 나머지 지속 시간은, 심지어 사용된 레이저 파장이 1.3㎛보다 짧을지라도, 가시 광선 범위 또는 UV 범위에서 과정을 겪은 링크의 이웃하는 구조와 기판에 손상을 가할 어떠한 위험을 부과하지 않도록 맞추어진다.
각 레이저 펄스(37)는 단일 링크(22)를 끊는 것이 바람직하다. {달리 표시되지 않는 한, 바람직한 실시예의 설명과 연계되어 레이저 펄스(37)와 초점이 맞추어진 스폿 크기(40)(모두 도 2a에 도시됨)에 대한 참조는 레이저 펄스의 방출에 관한 것이고 그것들과 연관된 종래 기술의 전력 프로파일에 관한 것은 아니다} 약 250㎚로부터 약 2000㎚까지의 바람직한 파장에서, 레이저 펄스(37)의 초점이 맞추어진 스폿 크기(40)의 바람직한 제거 파라미터는 약 0.005μJ와 약 10μJ 사이의 각 레이저 펄스의 레이저 에너지를 포함하고, 각 레이저 펄스의 지속 시간(37)은 약 40㎱보다 짧고 약 1㎱보다는 긴 것이 바람직하며, 레이저 펄스 반복율은 1㎐보다 큰, 좀더 바람직하게는 10㎑와 60㎑ 이상의 내에 있는 것이고, 위치 선정 시스템(380)(도 7)의 속도와 처리될 인접 링크(22) 사이의 거리의 함수일 수 있다. 초점이 맞추어진 레이저 스폿 직경은 약 0.5㎛와 약 3㎛ 사이의 범위 내에 있고, 링크 폭(28), 링크 피치 크기(32), 링크 재료, 및 다른 링크 구조와 처리시 고려 사항에 따라 링크(22)의 폭보다 약 40% 내지 약 100% 더 큰 것이 바람직하다.
도 3c와 도 3d를 참조하면, 레이저 펄스 전력 프로파일(60c, 60d)은 각각 레이저 펄스의 시작시 상당한 리딩 에지 오버슈트(62)(도 3c)를 가지거나, 링크 재료가 완전히 제거되기 전에 레이저 펄스 지속 시간 내의 일정 시점에서 1개 또는 2개의 중간 펄스 스파이크(64)(도 3d에 도시된 하나의 스파이크)를 가지도록 특별히 맞추어질 수 있다. 전력 스파이크의 바람직한 타이밍은 레이저 펄스 전력 프로파일 지속 시간의 70%까지의 레이저 펄스 전력 프로파일의 상승 에지로부터 측정된 간격 내에 있다. 도 3d는 전력 레벨이 펄스 스파이크(64)의 전후에 비교적 편평한 레이저 펄스 전력 프로파일(60d)을 도시한다. 레이저 펄스 전력 프로파일은 펄스 스파이크(64)의 전후에 변하는 전력 레벨을 가질 수 있다. 이러한 식으로 레이저 펄스 전력 프로파일을 맞추는 것은 링크 재료의 만족스러운 제거를 용이하게 하는데 충분한 레이저 첨두 전력과 에너지를 리딩 에지 오버슈트 또는 중간 펄스 스파이크로부터 제공하고, 대부분의 링크 재료를 제거하면, 남은 링크 재료를 제거하고 실리콘 기판 및 링크와 이웃하는 구조에 손상을 가할 위험을 줄이는 것을 보장하기 위해 훨씬 적은 레이저 펄스 전력을 제공한다. 그 결과, 레이저 전력 프로파일의 그러한 특별한 맞춤은 훨씬 나은 처리 결과와 더 넓은 처리 창을 제공하고, 실리콘 기판 및 링크와 이웃하는 구조에 손상을 가할 위험을 줄인다.
도 4a를 참조하면, 제 1 실시예에서, 레이저 펄스 전력 프로파일의 특별한 맞춤은 2개의 개별 레이저 레일(110, 112)로부터 2개의 레이저 펄스를 결합함으로써 달성된다. 레이저 레일(110)은 도 4b에 도시된 더 짧은 레이저 펄스(114)를 생성하고, 레이저 레일(112)은 도 4c에 도시된 더 긴 레이저 펄스(118)를 생성한다. 레이저 펄스(114, 118) 사이의 지연 시간(td)의 동기화는 동기화 전자 장치(120)에 의해 제어된다. 레이저 펄스(114, 118)는, 레이저 펄스(118)가 미러(131)에 의해 반사되고 편광 제어 목적을 위해 웨이브플레이트(132)를 통해 전파한 후, 빔 결합기(130)에 의해 결합된다. 도 4d는 링크 처리를 위해 바람직한 상당한 전력 스파이크(136)를 구비한 최종 전력 프로파일을 가진 결합된 레이저 펄스(134)를 도시한 다. 결합된 레이저 펄스(134)의 총체적인 레이저 펄스 폭은, 레이저 펄스(114, 118) 사이의 지연 시간에 따라, 레이저 펄스(114, 118)의 폭의 합이거나 레이저 펄스(118)의 폭일 수 있다. 레이저 펄스(114, 118)의 폭은 링크 구조에 기초한 링크 처리를 위해 최적화될 수 있다. 결합된 레이저 펄스(134)는 전력 스파이크(136) 후에, 예를 들어 ta에서 추가 전력 스파이크가 발생하도록, 구성될 수 있다. 추가 전력 스파이크는 결합된 레이저 펄스(134)의 평균 전력의 5%보다 많은 전력 값을 가지는 것이 바람직하게 될 것이다.
시각(tp)에서의 스파이크(136) 타이밍은 또한 최상의 링크 처리 품질과 수율을 위해, 전자 장치(120)를 동기화함으로써 쉽게 프로그램 제어될 수 있다. 당업자라면, 상이한 레이저 레일로부터 전파하고, 빔 결합기(130)에 의한 결합 전에 상이한 빔 경로를 따라 이동하기 때문에, 링크 처리를 더 용이하게 하기 위해, 레이저 펄스(114, 118)가 상이한 빔 스폿 크기를 가지도록 조작될 수 있음을 인식할 것이다.
통상적으로, 빔 결합기(130)가 레이저 펄스(114, 118)를 결합한 후, 펄스들의 편광 상태는 펄스의 원래 편광 상태와는 다르게 된다. 예를 들어, 레이저 펄스(114)의 에너지는 수직으로 편광될 수 있는데 반해, 레이저 펄스(118)의 에너지가 수평으로 편광될 수 있다. 결합된 레이저 에너지 편광 상태로, 시스템 작업 테이블 상에 장착된 타깃 링크나 웨이퍼의 배향은, 최상의 처리 품질과 수율을 위해 그에 맞추어 변경될 수 있다. 특정 링크 구조에 관해, 그러한 구성이 더 나은 처리 품질 과 수율을 제공한다면, 모든 레이저 에너지가 둥글게 편광되도록 선택적인 웨이브플레이트(140)가 결합된 레이저 펄스(134)의 전파 경로를 따라 삽입될 수 있다.
도 5a를 참조하면, 제 2 실시예에서 E-O 게이팅 디바이스(150)는 다이오드 펌핑된, Q-스위칭된 고체 상태 레이저(152)로부터 전파하는 레이저 펄스의 전력 프로파일을 구체화한다. 레이저(152)는 다수의 레이저 펄스(160)(도 5b에 도시된 것)를 제공하고, 이들 각각의 레이저 펄스는 전체 폭, 절반 최대(FWHM; full width, half maximun)에서 비교적 긴 레이저 펄스 폭을 가진다. FWHM 펄스 폭은, 예를 들어 약 30㎱ 내지 50㎱일 수 있다. 레이저 펄스(160)는 E-O 게이팅 디바이스(150)를 통해 전파한다. 출력 레이저 펄스 전력 프로파일은, 구동 전자 장치(164)로부터 제공된 구동 전압 펄스(162)의 폭과 모양, 및 레이저 펄스(160)와 E-O 디바이스(150)에 인가된 구동 전압 펄스(162) 사이의 지연 시간에 좌우된다. 출력 레이저 펄스는 도 5c에서 레이저 펄스(166c)에 관해 도시된 바와 같이, 상방으로, 실질적으로 선형으로 기울어진 (증가하는) 전력 프로파일을 가질 수 있고, 도 5d에서 레이저 펄스(166d)에 관해 도시된 바와 같이, 레이저 펄스가 막 시작할 때 더 높은 첨두를 가진 실질적으로 선형으로 기울어진 (감소하는) 전력 프로파일을 가질 수 있다. 첨두점 이후의 총체적인 전력 감소는 레이저 출력 펄스의 평균 전력의 약 10%보다 많다. 당업자라면 E-O 디바이스(150)에 인가된 전압 펄스 자체의 폭과 모양이 레이저 펄스(166)의 폭과 전력 프로파일을 맞추는데 있어서 더 큰 유연성을 제공하도록 맞추어질 수 있다는 사실을 인식하게 될 것이다.
도 6a를 참조하면, 제 3 실시예에서, 레이저(200)는 뒤에 증폭기(204)가 오 는 주입 레이저(202)로 이루어진다. 주입 레이저(202)는 빠른 응답 시간을 가지고, 증폭기(204)의 이득 스펙트럼과 매칭하는 레이저 파장에서 레이저 출력을 제공하는 다이오드 레이저일 수 있다. 도 6b는 구동 전자 장치(208)로부터 제공된 특별히 맞추어진 구동 전류 펄스(206)를 도시하고, 도 6c는 주입 레이저(202)의 빠른 응답 가능성의 결과로서, 구동 전류 펄스(206)의 프로파일을 복제하는 주입 레이저(202)로부터 전파하는 주입 레이저 출력 펄스(210)를 도시한다. 주입 레이저 출력 펄스(210)는 레이저 전력 증폭기(204)에 제공되고, 이러한 레이저 전력 증폭기(204)는 주입 레이저 출력 펄스(210)를 증폭하고, 도 6d에 도시된 바와 같이 맞추어진 레이저 펄스 전력 프로파일의 상당한 왜곡 도입 없이, 출력 펄스(212)를 제공하도록 포화되지 않은 상태에서 동작한다. 출력 펄스(212)는 전력 스파이크의 발생 이후와,레이저 펄스의 일시적인 전력 프로파일의 하강 에지 전에는 비교적 편평한다. 당업자라면 구동 전류 펄스(206)의 프로파일이 본 발명에 따라 임의의 바람직한 프로파일로 쉽게 프로그래밍될 수 있음을 인식할 것이다. 당업자라면 또한 증폭기(204)의 이득 요구사항이 주입 레이저(202)로부터 이용 가능한 레이저 펄스 전력과, 본 발명에 관해 요구된 레이저 출력 펄스(212)의 전력에 의존한다는 사실을 인식할 것이다.
도 6e와 도 6f는 각각 구동 전류 프로파일(214)과, 도 6a의 제 3 실시예의 상이한 구현에 따라 만들어진 구동 전류 프로파일(214)의 복제된 레이저 펄스 전력 프로파일(216)을 도시한다. 구동 전류 프로파일(214)은 각각 시각(t1, t2, t3)에 대 해 감소하는 값을 가지는 3개의 시간-변위된 전류 스파이크(218, 220, 222)를 구비한 펄스로 이루어진다. 전류 스파이크(218, 220, 222)는 레이저 펄스 전력 프로파일(216)에 관해 대응하는 전력 스파이크(224, 226, 228)를 만든다. 전력 스파이크(224)는 레이저 펄스 전력 프로파일(216)의 상승 에지에서 발생하는 오버슈트를 나타내고, 전력 스파이크(226, 228)는 타깃 링크 재료가 완전히 제거되기 전에 펄스 동안에 발생하는 후속 전력 스파이크를 나타낸다. 전력 스파이크(224, 226, 228)는 함께 레이저 출력 펄스의 평균 전력의 약 10%에 대한 전력 변동을 구비한 진동하는 파형의 형태로 복합 전력 스파이크를 형성한다. 진동하는 파는, 레이저 펄스 전력 프로파일의 지속 시간 내에서 지속 시간의 약 1/2 사이클로부터 3 사이클까지 지속할 수 있다. 진동 사이클의 주기는 약 1㎱와 약 15㎱ 사이에 있는 것이 바람직하다.
증폭기(204)의 한가지 바람직한 실시예는 섬유 레이저 증폭기이다. 섬유의 길이, 레이저 도펀트(lasing dopant), 도핑 레벨, 및 펌핑 레벨은 원하는 증폭 이득을 실현하기 위해 맞추어질 수 있다. 예시적인 레이저(200)는, IMRA America사와 MA. Oxford 소재의 IPG Photonics사에 의해 제조된 섬유 레이저를 수정한 것일 수 있다. IMRA와 IPG사 모두, 섬유 전력 증폭기가 뒤에 오는 주입 레이저로서 동작하는 빠른 레이저 다이오드를 포함하는 레이저 디바이스를 제조한다. 레이저 파장은 1.06㎛ 내지 1.1㎛ 범위에서 조정 가능하다. 레이저 펄스 모양은, 5㎱로부터 20㎱까지 프로그래밍 가능한 펄스 폭, 0.1μJ 내지 10μJ의 레이저 에너지, 및 약 20㎑의 레이저 펄스 반복율을 구비한 실질적으로 정사각형 모양이다. 빠른 다이오드 레 이저에 구동 전류 공급을 맞춤으로서, 레이저 펄스 전력 프로파일은 본 발명에 관해 설명된 바와 같이 맞추어질 수 있다. 캐나다 퀘벡 소재의 INO에 의해 제조된 또 다른 예시적인 섬유 레이저는, 섬유 자체로부터 주입 레이저 펄스를 얻는 특별한 기술을 구현한 다음, 주입 펄스를 증폭하기 위해 섬유를 사용한다. 그것의 현재 이용 가능한 버전은 1.57㎛의 레이저 파장에서 작용하며, 그것의 펄스 프로파일은 도 6f에 도시된 것과 매우 유사하다. INO에 따르면, 상이한 맞추어진 레이저 펄스 프로파일을 구비한 1.06㎛ 내지 1.1㎛의 파장에서 작용하는 유사한 레이저를 만드는 것은 어렵지 않다.
도 4, 도 5, 및 도 6을 참조하면, 바람직한 레이저 파장은 약 150㎚ 내지 약 2000㎚의 스펙트럼 범위에 있고, Nd:YAG, Nd:YLF, Nd:YVO4, Yb:YAG, Ti:사파이어로부터 제한적이지는 않지만 1.54, 1.3, 1.1 - 1.06, 1.05, 1.047, 1.03 - 0.75㎛ 또는 이들의 제 2, 제 3, 제 4 또는 제 5 고조파 및 상이한 기초 재료 및 도핑을 구비한 섬유 레이저를 포함한다. 다른 적절한 파장에서 출력 펄스를 방출하는 레이저가 상업적으로 이용 가능하고 이용될 수 있음을 당업자라면 인식할 것이다. 당업자는 또한 Nd:YAG(532㎚, 355㎚, 266㎚); Nd:YLF(524㎚, 349㎚, 262㎚)의 제 2, 제 3 또는 제 4 고조파; 또는 Ti:사파이어(375㎚ 내지 425㎚)의 제 2 고조파 중 아무것이나, 적절한 잘 알려진 고조파 변환 기술을 사용하여, 일정한 유형의 링크(22) 및/또는 패시베이션 층(44)을 바람직하게 처리하도록 이용될 수 있다. 고조파 변환 처리는 V.G. Dmitriev 등에 의한 1991년 뉴욕 Springer-Verlag "Handbook of Nonlinear Optical Crystals" 페이지 138 내지 페이지 141(ISBN 3□540-53547-0)에 설명되고 있다.
도 7을 참조하면, 레이저 시스템(300)은 본 명세서에서 오직 예로서만 1.064㎛ Nd:YAG 레이저(302)로 모델링된다. Nd:YAG 또는 다른 고체 상태 레이저(302)는 레이저 다이오드(304)에 의해 바람직하게 펌핑되고, 레이저 다이오드(304)의 방출(306)은 렌즈 성분(308)에 의해, 레이저 공진기(310)에 초점이 맞추어진다. 레이저 공진기(310)는 바람직하게, 라산트(lasant)(312), Q-스위치(314), 및 광축(320)을 따라 공진기 미러(316, 318) 사이에 위치한 선택적인 편광기(315)를 포함한다. 개구(330)는 또한 라산트(312)와 미러(318) 사이에 위치할 수 있다. 레이저 출력 펄스(334)는 미러(318)를 통해, 광축(320)을 따라 전파하고, 이러한 미러(318)는 부분적인 반사 출력 결합기로서 기능한다. 본 발명의 일 실시예에서, 레이저(302)로부터 전파하는 레이저 펄스(334)는 웨이브플레이트, 편광기 또는 격리기와 같은 선택적인 광학 성분 또는 디바이스(336) 상에 입사하고, 그 다음 하위제어기(342)에 의해 제어된 E-O 게이팅 디바이스(340)로 맞추어지는 특별한 강도 프로파일을 겪게 된다.
파장이나 레이저 유형에 무관하게, 게이팅 디바이스(340)의 레이저 출력(350)은 빔 경로(356)를 따라 위치하는 다양한 종래의 광학 성분(352, 354)에 의해 조작될 수 있다. 광학 성분(352, 354)은 유용한 전파 특징을 구비한 빔을 만들기 위해, 레이저 출력(350)을 시준하는 빔 확장기 또는 다른 레이저 광학 성분을 포함할 수 있다. 원하는 레이저 파장에서 높은 반사율을 보이지만 사용하지 않는 파장 에서는 높은 투과성을 보이는 하나 이상의 빔 반사 미러(358, 360, 362, 364)는 오직 원하는 레이저 파장이 링크 구조(36)에 도달하도록 선택적으로 이용된다. 초점 맞춤 렌즈(366)는 링크 폭(28)과 레이저 파장에 따라, 링크 폭보다 커서 링크 폭을 포함하고, 직경이 2㎛ 또는 그보다 작은 것이 바람직한 초점이 맞추어진 스폿 크기(40)를 만들기 위해, 시준된 펄스 구동 레이저 시스템 출력(368)의 초점을 맞추는 단일 성분 또는 다수성분 렌즈를 바람직하게 이용한다.
광학 성분(358, 360, 362, 364)으로 이루어진 바람직한 빔 위치 선정 시스템(380)은 "Method and Apparatus for Positioning a Focused Beam on an Integrated Circuit"라는 제목의 미국 특허 4,532,402호에 상세히 설명되고 있다. 빔 위치 선정 시스템(380)은, 적어도 2개의 플랫폼과 스테이지(적층된 또는 분리된 축)를 제어하고, IC 디바이스나 작업물(12) 상의 선택된 전도성 링크(22)에 레이저 시스템 출력(368)의 목표를 정하고 초점을 맞추기 위해 빔 반사 미러(358, 360, 362, 364)로 조정하는 레이저 제어기(382)를 바람직하게 이용한다. 빔 위치 선정 시스템(380)은 제공된 테스트 또는 디자인 데이터에 기초하여, 작동중인 고유한 링크 끊기 동작을 실행하기 위해, 작업물(12) 상의 링크(22) 사이의 신속한 움직임을 허용한다.
위치 데이터는 링크(22)를 제거하기 위해, 레이저 시스템 출력(368)의 하나의 레이저 펄스로 링크 구조(36)의 타깃을 정하기 위해 작업물(12) 위로 초점이 맞추어진 레이저 스폿(38)이 향하게 하는 것이 바람직하다. 레이저 시스템(300)은 끊어질 각 링크(22)를 단일 레이저 펄스(37)로 작동중에 끊는 것이 바람직하다. 레이 저 시스템(300)은 임의의 링크(22)를 통해 빔 위치 선정 시스템(380)을 멈추지 않고 이러한 과정을 달성하여, 높은 처리량이 실현된다. 당업자라면, 종래의 다이오드 펌핑된, Q-스위칭된 고체 상태 레이저를 구비한 그러한 레이저 시스템(300)이 상업적으로 이용 가능하고 숙련된 업자에게 잘 알려져 있다는 사실을 인식할 것이다.
레이저 제어기(382)에는 선택된 링크의 적절한 처리에 관한 지령이 제공된다. 레이저 제어기(382)는 "Radiation Beam Position and Emission Coordination System"이라는 제목의 Konecny의 미국 특허 5,453,594호에 설명된 것과 같은 플랫폼의 이동에 레이저 시스템(300)의 발사를 동기화하는 타이밍 데이터에 의해 영향을 받을 수 있다. 대안적으로, 본 발명의 일 실시예에서는, 당업자라면 레이저 제어기(382)가 E-O 디바이스(340)에 의해 레이저 에너지의 여분의 공동(extracavity) 변조를 위해 사용되고, Q-스위치(314), E-O 디바이스(340), 및 펌핑 다이오드(304)를 제어하는 하위 제어기(342, 386)에 지령을 내린다는 사실을 인식할 것이다.
전술한 관점에서 도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 특별히 맞추어진 전력 프로파일을 구비한 레이저 펄스(37)로 링크를 처리하는 것은, 종래의 전력 프로파일의 레이저 펄스로 링크 처리하는 것보다 더 넓은 처리 창과 끊어진 링크의 우수한 품질을 제공한다. 레이저 펄스의 지속 시간 내에서 적절히 타이밍이 정해진(timed) 레이저 펄스 및/또는 스파이크가 시작할 때의 오버슈트는, 적당한 양의 레이저 에너지가 선택된 링크의 모든 링크 재료가 제거되기 전에, 적절한 시간 주기 내에서 링크 구조로 결합되는 것을 보장한다. 이는 링크 구조와 레이저 파라미터 자체의 필연적인 변동에 관한 적당한 처리 마진으로 달성된다. 대부분의 링크 재료가 레이저 에너지에 의해 제거된 후, 레이저 펄스 전력은 레이저 펄스의 첨두 전력 또는 오버슈트 및 스파이크의 전력에 비해 훨씬 낮은 값을 가지도록 특별히 맞추어진다. 그러므로, 이렇게 특별히 맞추어진 레이저 펄스 전력 프로파일은 이웃하는 구조와 실리콘 기판(42)에 대한 손상 위험이 더 작은 것을 보장한다. 종래의 링크 블로잉 IR 레이저 파장 외에, 심지어 더 짧은 레이저 파장에서의 실리콘 웨이퍼의 흡수가 종래의 IR 파장에서의 흡수보다 높을 경우에도, IR 파장보다 짧은 레이저 파장이 또한 더 작은 레이저 빔 스폿 크기라고 하는 추가된 장점을 구비한 과정을 위해 사용될 수 있다. 그러므로, 더 좁고 더 조밀한 링크의 처리가 용이하다. 이러한 더 나은 링크 제거 해결책은 링크(22)가 서로 더 가깝게 위치되는 것을 허용하여, 회로 밀도를 증가시킨다. 비록 링크 구조(36)가 종래의 크기를 가질 수 있지만, 링크 폭(28)은 예를 들어 약 0.5㎛ 미만이거나 같을 수 있다.
유사하게, 레이저 펄스 전력 프로파일의 더 나은 맞춤 다양성은 상이한 패시베이션 특징을 수용하는 데 있어서 더 나은 유연성을 제공한다. 링크(22) 위에 있는 패시베이션 층(44)과 아래에 있는 패시베이션 층(46)은 종래의 재료 외의 재료로 만들어지거나 통상적인 높이 외의 것이 되기를 원한다면, 수정될 수 있다. 이는, 레이저 펄스가 맞추어져서 밑에 있거나 이웃하는 패시베이션 구조에 손상을 가할 위험을 줄일 수 있기 때문에 그러하다. 또한 약 1.06㎛보다 훨씬 짧은 파장이, 링크(22) 사이의 약 2㎛의 중심 대 중심 피치(32) 미만의 임계 스폿 크기 직경(40)을 만들도록 이용될 수 있다. 그러므로 더 짧은 파장 레이저로부터 레이저 펄스로 처리된 링크는, 종래의 IR 레이저 빔-끊기 펄스에 의해 날려진 링크에 관해 가능한 것보다 실질적으로 더 작은 중심 대 중심 피치(32)를 가진다. 예를 들어, 링크(22)는 다른 링크(22)나 인접하는 회로 구조(34)로부터 2.0㎛ 이하의 거리 내에 있을 수 있다.
위에 있는 패시베이션 층(44)은 실리콘 이산화물(SiO2)과 실리콘 질화물(Si3N4)과 같은 임의의 종래의 패시베이션 재료를 포함할 수 있다. 밑에 있는 패시베이션 층(46)은, 위에 있는 패시베이션 층(44)과 동일한 패시베이션 재료 또는 다른 패시베이션 재료(들)를 포함할 수 있다. 특히 타깃 구조(36)에서의 밑에 있는 패시베이션 층(46)은, 제한적이지는 않지만, 낮은 K 재료, 낮은 K 유전체 재료, 낮은 K 산화물 기반 유전체 재료, 오르도실리케이트(orthosilicate) 유리(OSGs), 플루오로실리케이트 유리, 오르가노실리케이트 유리, 테트에틸오르도실리케이트(TEOS)-기반 산화물, 메틸트리에톡시오르도실리케이트(MTEOS), 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA), 실리케이트 에스테르, 하이드로겐 실세스퀴옥산(HSQ), 메틸 실세스퀴옥산(MSQ), 폴리아릴렌 에테르, 벤조시클로부텐(BCB), SiCOH 또는 SiCOH 유도 필름(Applied Materials사에 의해 판매되는 "Black Diamond"와 같은) 또는 스핀 온-기반의 낮은 K 유전체 폴리머(Dow Chemical사에 의해 판매되는 "SiLK"와 같은)로 만들어진 재료를 포함하여 깨지기 쉬운 재료를 포함할 수 있다. 일부 이들 재료로부터 만들어진 밑에 있는 패시베이션 층(46)은, 그것들의 목표가 된 링크(22)가 종래의 단일 레이저 펄스 링크 제거 동작에 의해 끊어지거나 제거될 때 좀더 균열이 생기기 쉽다. 당업자라면 SiO2, SiON, Si3N4, 낮은 K 재료, 낮은 K 유전체 재료, 낮은 K 산화물 기반의 유전체 재료, OSGs, 플루오르실리케이트 유리, 오르가노실리케이트 유리, HSQ, MSQ, BCB, SiLKTM, 및 Black DiamondTM이 실제 층 재료이고, TEOS, MTEOS, 및 폴리아릴렌 에테르가 반도체 응축물 선구 재료라는 것을 인식할 것이다.
당업자에게는 본 발명의 근본 원리로부터 벗어나지 않으면서 전술한 실시예의 세부 사항에 있어 많은 변경이 이루어질 수 있음이 분명해질 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는, 다음 청구항에 의해서만 결정되어야 한다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 메모리 칩이나 다른 집적 회로(IC) 칩 상의 전도성 링크의 레이저 처리에 이용 가능하다.

Claims (33)

  1. 여분의 메모리나 집적 회로의 선택된 전도성 링크 구조로부터 타깃 재료를 제거하는 레이저 기반의 처리 방법으로서, 각각의 선택된 링크 구조는 반대 측면과 상부 및 하부면을 가지는 링크를 포함하고, 상기 반대 측면은 링크 폭을 한정하는 거리에 의해 분리되며, 적어도 측면과 하부면은 기판 상에 제작된 회로에서의 패시베이션 구조 재료에 이웃하게 위치하는데, 상기 방법은,
    입사를 위해, 레이저 스폿과 레이저 펄스의 일시적인 전력 프로파일을 특징으로 하는 레이저 출력 펄스를 선택된 링크 구조로 향하게 하는 단계를 포함하고,
    상기 레이저 스폿은 선택된 링크 구조 상의 레이저 스폿 위치에서 상기 링크 폭보다 큰 스폿 크기를 가지고,
    상기 레이저 펄스의 일시적인 전력 프로파일은 상승 및 하강 에지, 평균 전력, 및 펄스 지속 시간를 가지며,
    상기 펄스 지속 시간보다 더 짧은 스파이크 지속 시간을 가지는 전력 스파이크, 상기 레이저 출력 펄스의 평균 전력보다 큰 첨두 전력, 및 상승 에지로부터 하강 에지까지의 발생 시간을 특징으로 하고, 첨두 전력, 스파이크 지속 시간, 및 전력 스파이크의 발생 시간은, 상기 레이저 출력 펄스에 관해, 상기 측면 및 바닥 면에 이웃하게 위치한 기판이나 패시베이션 구조 재료에 손상을 일으키지 않으면서, 선택된 링크 구조의 끊기를 실행하는 맞추어진 레이저 펄스 전력 프로파일을 설정하도록 협력하는, 레이저 기반의 처리 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 펄스 지속 시간은 40㎱보다 짧은, 레이저 기반의 처리 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 전력 스파이크는 레이저 펄스의 일시적인 전력 프로파일의 상승 에지와 일치하고, 레이저 출력 펄스의 평균 전력의 10%보다 많은 첨두 전력 값을 가지는, 레이저 기반의 처리 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 전력 스파이크는 상승 시간을 가지고, 이러한 상승 시간은 5㎱보다 짧은, 레이저 기반의 처리 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 상승 시간은 2㎱보다 짧은, 레이저 기반의 처리 방법.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 스파이크 지속 시간은 1㎱와 상기 레이저 펄스의 일시적인 전력 프로파일의 펄스 지속 시간의 50% 사이에 존재하는, 레이저 기반의 처리 방법.
  7. 제 3항에 있어서, 상기 전력 스파이크의 발생 후 상기 레이저 펄스의 일시적인 전력 프로파일은, 상기 하강 에지 전의 시간에 따라 선형으로 떨어지도록 맞추어지는, 레이저 기반의 처리 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 레이저 펄스의 일시적인 전력 프로파일의 총 전력은, 상기 전력 스파이크의 발생이 상기 레이저 출력 펄스의 평균 전력의 10%보다 많게 된 후에 떨어지는, 레이저 기반의 처리 방법.
  9. 제 3항에 있어서, 상기 전력 스파이크의 발생 이후의 상기 레이저 펄스의 일시적인 전력 프로파일은, 상기 레이저 펄스의 일시적인 전력 프로파일의 하강 에지 전에는 편평한, 레이저 기반의 처리 방법.
  10. 제 3항에 있어서, 상기 레이저 펄스의 일시적인 전력 프로파일은 추가 전력 스파이크를 포함하고, 상기 추가 전력 스파이크는 상기 레이저 펄스의 일시적인 전력 프로파일의 상승 에지와 일치하는 전력 스파이크 이후에 발생하는, 레이저 기반의 처리 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 추가 전력 스파이크는 평균 전력의 5%를 넘는 전력 값과, 1㎱와 상기 레이저 펄스의 일시적인 전력 프로파일의 펄스 지속 시간의 30% 사이의 스파이크 지속 시간을 가지는, 레이저 기반의 처리 방법.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 전력 스파이크는 상기 레이저 출력 펄스의 평균 전력의 10%를 넘는 전력 변동을 하는, 진동하는 파의 형태를 가지는, 레이저 기반의 처리 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 진동하는 파는 상기 레이저 펄스의 일시적인 전력 프로파일의 펄스 지속 시간 내에서의 진동 사이클의 1/2 내지 3 사이클 동안 지속되고, 상기 진동 사이클의 주기는 1㎱와 15㎱ 사이에 있는, 레이저 기반의 처리 방법.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 전력 스파이크는 상승 에지로부터 상기 레이저 펄스의 일시적인 전력 프로파일의 펄스 지속 시간의 70%까지 측정된 간격 내의 시각에서 발생하는, 레이저 기반의 처리 방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 전력 스파이크 전후의 상기 레이저 펄스의 일시적인 전력 프로파일은 편평한, 레이저 기반의 처리 방법.
  16. 제 14항에 있어서, 상기 전력 스파이크 전후의 상기 레이저 펄스의 일시적인 전력 프로파일은 울퉁불퉁한(uneven), 레이저 기반의 처리 방법.
  17. 제 14항에 있어서, 상기 전력 스파이크는 상기 레이저 출력 펄스의 평균 전력의 10%를 넘는 첨두 전력 값을 가지고, 1㎱와 상기 레이저 펄스의 일시적인 전력 프로파일의 50% 사이에 있는 스파이크 지속 시간을 가지는, 레이저 기반의 처리 방법.
  18. 제 1항에 있어서, 상기 패시베이션 구조 재료는 위에 있는 패시베이션 층을 형성하기 위해 전도성 링크 위에 놓이는, 레이저 기반의 처리 방법.
  19. 제 1항에 있어서, 상기 패시베이션 구조 재료는 상기 전도성 링크 위에 있지 않도록 위치하는, 레이저 기반의 처리 방법.
  20. 제 1항에 있어서, 상기 레이저 펄스의 일시적인 전력 프로파일의 하강 에지는 10㎱보다 짧은 지속 시간을 가지도록 맞추어지는, 레이저 기반의 처리 방법.
  21. 제 1항에 있어서, 상기 선택된 전도성 링크 구조는 알루미늄, 크롬, 구리, 폴리실리콘, 디실리사이드(disilicide), 금, 니켈, 니켈크롬, 백금, 폴리사이드, 탄탈륨 질화물, 티타늄, 티타늄 질화물, 텅스텐 또는 텅스텐 실리사이드를 포함하는, 레이저 기반의 처리 방법.
  22. 제 1항에 있어서, 상기 각 레이저 출력 펄스는 0.001μJ과 10μJ 사이의 레이저 에너지를 가지는, 레이저 기반의 처리 방법.
  23. 제 1항에 있어서, 상기 패시베이션 구조 재료, 밑에 있는 패시베이션 층 또는 이들 두 가지 모두는, SiO2, Si3N4, SiON, 낮은 K 재료, 낮은 K 유전체 재료, 낮은 K 산화물 기반의 유전체 재료, 오르도실리케이트(orthosilicate) 유리, 플루오로실리케이트 유리, 오르가노실리케이트 유리, 테트라에틸오르도실리케이트-기반 산화물, 메틸트리에톡시오르도실리케이트, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 실리케이트 에스테르, 하이드로겐 실세스퀴옥산, 메틸 실세스퀴옥산, 폴리아릴렌 에테르, 벤조시클로부텐, SiCOH 또는 SiCOH 유도 필름 또는 스핀 온-기반의 낮은 K 유전체 폴리머 중 하나 이상을 포함하는, 레이저 기반의 처리 방법.
  24. 제 1항에 있어서, 10㎑보다 큰 반복 속도로 각각의 선택된 전도성 링크 구조의 위치로 정렬된 타깃 재료를 제거하기 위해, 적어도 2개의 레이저 출력 펄스가 생성되는, 레이저 기반의 처리 방법.
  25. 제 1항에 있어서, 상기 레이저 출력 펄스는, 150㎚로부터 2000㎚까지의 스펙트럼 범위에 있는 파장을 가지는, 레이저 기반의 처리 방법.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 레이저 출력 펄스의 파장은, YAG, YLF, YVO4, 사파 이어, 또는 섬유 레이저로부터 방출된 기본 파장, 제 2 고조파 파장 또는 제 3 고조파 파장 중 하나인, 레이저 기반의 처리 방법.
  27. 제 25항에 있어서, 상기 레이저 출력 펄스는 섬유 레이저에 의해 1.06㎛의 파장 또는 그것의 제 2 또는 제 3 고조파 파장, 1.3㎛ 또는 그것의 제 2 및 제 3 고조파 파장, 또는 1.5㎛ 또는 그것의 제 2 또는 제 3 고조파 파장으로 방출되는, 레이저 기반의 처리 방법.
  28. 제 1항에 있어서, 상기 레이저 출력 펄스의 파장은 1.54㎛, 1.3㎛, 1.1 내지 1.06㎛, 1.05㎛, 1.047㎛, 1.03 내지 0.75㎛, 0.65㎛, 0.53㎛, 0.5㎛, 0.43㎛, 0.35㎛ 또는 0.27㎛ 중 하나의 파장 또는 파장 범위 내의 파장을 가지는, 레이저 기반의 처리 방법.
  29. 제 27항에 있어서, 상기 링크는 1㎛보다 큰 두께를 가지는, 레이저 기반의 처리 방법.
  30. 제 1항에 있어서, 상기 링크는 1㎛보다 큰 두께를 가지는, 레이저 기반의 처리 방법.
  31. 제 1항에 있어서, 상기 레이저 출력 펄스는 파장을 특징으로 하고, 상기 패시베이션 구조 재료, 상기 기판 또는 이들 모두는 상기 파장을 흡수되는 성질을 가지는, 레이저 기반의 처리 방법.
  32. 제 31항에 있어서, 상기 파장은 UV 파장을 포함하는, 레이저 기반의 처리 방법.
  33. 제 32항에 있어서, 상기 링크는 1㎛보다 큰 두께를 가지는, 레이저 기반의 처리 방법.
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