KR101266177B1 - 레이저 링크 처리 시스템의 가공 레이저 빔의 왜곡을억제하는 방법 - Google Patents

레이저 링크 처리 시스템의 가공 레이저 빔의 왜곡을억제하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101266177B1
KR101266177B1 KR1020087000730A KR20087000730A KR101266177B1 KR 101266177 B1 KR101266177 B1 KR 101266177B1 KR 1020087000730 A KR1020087000730 A KR 1020087000730A KR 20087000730 A KR20087000730 A KR 20087000730A KR 101266177 B1 KR101266177 B1 KR 101266177B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser
attenuator
component
output beam
distortion
Prior art date
Application number
KR1020087000730A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20080026163A (ko
Inventor
데이비드 마틴 헤멘웨이
브래디 닐슨
호 와이 로
케이스 그랜트
Original Assignee
일렉트로 싸이언티픽 인더스트리이즈 인코포레이티드
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 일렉트로 싸이언티픽 인더스트리이즈 인코포레이티드 filed Critical 일렉트로 싸이언티픽 인더스트리이즈 인코포레이티드
Publication of KR20080026163A publication Critical patent/KR20080026163A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101266177B1 publication Critical patent/KR101266177B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76886—Modifying permanently or temporarily the pattern or the conductivity of conductive members, e.g. formation of alloys, reduction of contact resistances
    • H01L21/76892—Modifying permanently or temporarily the pattern or the conductivity of conductive members, e.g. formation of alloys, reduction of contact resistances modifying the pattern
    • H01L21/76894—Modifying permanently or temporarily the pattern or the conductivity of conductive members, e.g. formation of alloys, reduction of contact resistances modifying the pattern using a laser, e.g. laser cutting, laser direct writing, laser repair
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0665—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by beam condensation on the workpiece, e.g. for focusing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032—Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0648—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising lenses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814—Conductive parts
    • H01L21/4846—Leads on or in insulating or insulated substrates, e.g. metallisation
    • H01L21/485—Adaptation of interconnections, e.g. engineering charges, repair techniques
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/40—Semiconductor devices

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

레이저 링크 처리 시스템(100)에 의한 처리를 위해 제공되는 타겟 시편(14) 상에 입사를 위해 유도된 가공 레이저 빔(12')의 왜곡을 억제하는 방법은 상기 가공 레이저 빔으로부터 표유 광에 의해 유도된 왜곡을 제거하기 위해 공간 필터(102)를 사용한다.

Description

레이저 링크 처리 시스템의 가공 레이저 빔의 왜곡을 억제하는 방법{METHOD OF SUPPRESSING DISTORTION OF A WORKING LASER BEAM OF A LASER LINK PROCESSING SYSTEM}
저작권 공고
ⓒ 2006 Electro Scientific Industries, Inc. 본 특허 명세서의 개시물 중 일부는 저작권 보호를 받는 요소를 포함한다. 상기 저작권 소유주는 특허청의 특허 출원서 또는 기록에 나타나있는 상기 특허 문서 또는 특허 개시물의 임의의 당사자에 의한 복사에 대해 이의가 없으나, 만약 이와 다를 경우, 무엇을 하든지 모든 저작권을 유보한다. 37 CFR §1.71(d).
본 발명은 레이저 링크 처리 특히, 반도체 타겟 재료의 링크 처리를 실행하도록 유도되는 가공 레이저 빔의 왜곡을 억제하기 위한 기술에 관한 것이다.
레이저 링크 처리 시스템에 의한 처리를 위해 제공된 타겟 시편(target specimen) 상에 입사(incidence)를 위해 유도되는 가공 레이저 빔의 왜곡을 억제하는 방법은 상기 가공 레이저 빔으로부터 표유 광에 의해 유도된 왜곡을 제거한다. 상기 가공 레이저 빔은 레이저에서 전파하는 레이저 출력 빔으로부터 파생되어 감쇠기에 의해 감쇠되고, 상기 레이저와 상기 감쇠기 양쪽 모두는 상기 레이저 링크 처리 시스템의 부분을 형성한다. 상기 왜곡 억제 방법이 실행되지 않을 경우, 상기 가공 레이저 빔의 왜곡은 상기 레이저 출력 빔의 감쇠의 증가 양에 응답하여 일반적으로 크게 증가한다.
본 발명의 바람직한 실시예는 감쇠기 출력 빔을 형성하기 위해 상기 감쇠기를 통하여 레이저 출력 빔을 유도하는 단계와 집광 렌즈와 개구을 포함하는 공간 필터를 제공하는 단계를 수반한다. 상기 감쇠기 출력 빔은 상기 집광 렌즈와 관련된 초점 영역에 집속된 빔을 형성하기 위해 상기 집광 렌즈로 유도된다. 이 집속된 빔은 주요 빔 성분과 표유 광 성분을 포함하고, 상기 후자(표유 광 성분)는 링크 처리 시스템에 의해 산란된, 상기 감쇠기 출력 빔과 결합하는 광에서 생긴다. 상기 주요 빔 성분은 공간 주파수에 집속하고, 상기 표유 광 성분은 주요 빔 성분의 공간 주파수보다 더 높은 공간 주파수에 집속한다. 상기 공간 필터의 개구은 상기 주요 빔 성분이 방해 받지 않고 통과하여, 상기 표유 광 성분을 차단함으로서 상기 가공 레이저 빔에서 표유 광에 의해 유도된(stray light-induced) 왜곡을 제거하도록 허용하기 위해 초점 영역에 또는 초점 영역 근처에 상기 공간 필터의 개구이 위치된다.
추가적인 측면과 이점은 첨부하는 도면을 참조하여 계속되는, 다음의 바람직한 실시예의 상세한 설명에서 명백해 진다.
도 1은 종래의 레이저 링크 처리 시스템의 블록도.
도 2의 a와 b는 도 1 및 도 4의 레이저 링크 처리 시스템에 의한 처리를 위해 제공된 반도체 웨이퍼 시편의 가공 표면(work surface)상에서 얼라이먼트 타겟을 서로 다른 이미지 확대를 통해 도시한 도면.
도 3의 a(1,2), 도 3의 b(1,2), 도 3의 c(1,2) 및 도 3의 d(1,2)는 도 2의 a와 b의 타겟 시편(target specimen)에 의해 반사된 주사 광에 끼친, 레이저 출력 빔의 증가하는 감쇠의 영향(력)을 도시한 도면.
도 4는 타겟 시편의 링크 처리를 위해 유도된 가공 레이저 빔의 왜곡을 억제하는 바람직한 방법을 실시하도록 구성된 레이저 링크 처리 시스템의 블록도.
도 5는 도 4의 레이저 링크 처리 시스템에 포함된 공간 필터 조립체를 단면으로 도시한 도면.
도 6의 a(1,2), 도 6의 b(1,2), 도 6의 c(1,2) 및 도 6의 d(1,2)는 도 2의 a 및 b의 반도체 웨이퍼 시편의 가공 표면상에서 얼라이먼트 타겟에 의해 반사된 주사 광의 왜곡을 억제하기 위해 도 4의 레이저 처리 시스템에서 사용된 공간 필터 조립체의 효과를 도시하는 도면.
도 1은 타겟 시편의 가공 표면(14)상에 입사하기 위해 유도되는 가공 레이저 빔(12)을 만드는 종래의 레이저 링크 처리 시스템(10)을 도시한 블록도이다. 가공 레이저 빔(12)은 레이저(18)에 의해 방출된 출력 빔(16)으로부터, 바람직하게는, 출력 빔(16)의 바람직한 파장을 획득함에 따라 바람직한 가공 레이저 빔 스폿 크기를 형성하기 위한 고조파(harmonic generation)에 의해 방출된 출력 빔(16)으로부터 파생된다. 고조파 발생은 900nm 내지 1,500nm 범위에서 전형적으로 동작하는 고체 레이저 또는 광섬유 레이저의 기본 적외선(IR) 파장의 고조파 파장을 사용함으로써 달성될 수 있다. 이러한 IR 파장 범위에서 광을 방출하는 레이저는 가령, Electro Scientific Industries, Inc.에 의해 제조된 Model 9830과 같은 레이저 링크 처리 시스템에서 현재 사용되며, 상기 회사는 본 발명의 양수인이다. 링크 처리에서 사용하려는 더 짧은 고조파 파장은 약 532nm 가령, 자외선(UV) 범위에서 355nm 이하의 파장을 포함한다.
레이저 출력 빔(16)은 AOM(acousto-optic modulator)(22)상에 적절하게 입사하도록 하는 레이저 출력 빔(16)의 광학 특성을 확립하는 빔 조절 광학 성분 모듈(20)을 통해 퍼지며, 상기 AOM(22)은 선택적으로, 브래그(Bragg) 각이 제어 가능한 감쇠기 또는 광 차단기로서 기능한다. AOM 감쇠기(22)는 레이저 출력 빔(16)의 감쇠된 버전의 성분이 되는 감쇠기 출력 빔(24)을 생산한다. 링크 처리의 얼라이먼트 타겟 주사 동작에서, AOM 감쇠기(22)는 10μm폭을 갖는 다수의 L-모양 주사 줄무늬(30) 형태로 시편 얼라이먼트 타겟의 물리적 특성을 변화시키지 않고 주사용의 감소된 전력의 가공 레이저 빔(12)을 레이저 출력 빔(16)으로부터 형성하기 위해 사용된다. 도 2의 a 및 b는 반도체 웨이퍼의 가공 표면(14)상에서 얼라이먼트 타겟을 서로 다른 이미지 확대를 통해 도시한다. 상기 얼라이먼트 타겟은 L-모양의 주사 줄무늬(30)로 구성되는데, 각각의 주사 줄무늬(30)는 x-축 및 y-축 주사 방향으로 세그먼트를 갖는다. 주사 줄무늬(30)에 의해 반사된 입사 주사 광이 검출되어 상기 시편에 관한 얼라이먼트 정보를 제공한다. 주사 동작은 주사 줄무늬(30)와 감소된 전력의 가공 레이저 빔(12) 사이에 상대적인 이동(relative movement)을 줌으로써 달성된다. 주사 동작을 실행하기 위해 시스템(10)을 구성하는 것은 가변성 빔 확장기(34)로 감쇠기 출력 빔(24)을 확장하고 나서, 이 출력을 빔 세분기(40)로 유도하는 것을 수반한다. 빔 세분기(40)로부터 빔 경로 세그먼트(42)를 따라 퍼지는 주사 성분은 감소된 전력의 가공 빔(12)을 형성하기 위해 집광 렌즈(44)에 의해 집중된다(수렴된다). 주사 광으로서 기능하는 가공 빔(12)은 줄무늬(30)에 의해 반사되고 나서, 빔 세분기(40)로부터 떨어져 반사시키고 검출기 모듈(50) 상에 입사하도록 빔 경로 세그먼트(46)를 따라 퍼지는 검출 성분을 형성하기 위해 집광 렌즈(44)를 통해 반대로 퍼진다.
연구와 개발 활동 동안, 본 출원인들은 가우스의 빔 세기 분포 또는 프로파일의 레이저 출력 빔(16)으로 AOM 감쇠기(22)에 의해 전해지는 감쇠의 증가양이 주사 줄무늬(30)에 의해 반사되고 검출 모듈(50)에 의해 검출된, 증가하는 주사 광의 왜곡을 가져온다는 것을 주의한다. 도 3의 a(1,2), 도 3의 b(1,2), 도 3의 c(1,2) 및 도 3의 d(1,2)는 상기 반사된 주사 광에 끼친, 레이저 출력 빔(16)의 증가하는 감쇠의 영향(력)을 보여준다. 상기 사용 가능한 감쇠 범위는 관찰에 의해 결정되었 다. 도 3의 a(1,2)는 최소한의 감쇠(최대 전송)로 주사 줄무늬(30)의 각각의 x-축 및 y-축 주사를 도시하며, 상기 최소한의 감쇠는 타켓 물질 손실 임계값(target material damage threshold) 이하로 설정되었다. 도 3의 d(1,2)는 최대한의 감쇠(최소 전송)로 주사 줄무늬(30)의 각각의 x-축 및 y-축 주사를 도시하며, 상기 최대한의 감쇠는 검출기 모듈(50)의 검출 감응 제한성에 의해 설정되었다. 도 3의 b(1,2)와 도 3의 c(1,2)는 도 3의 a(1,2)와 도 3의 d(1,2)에 의해 나타낸 감쇠 양 사이에서 똑같이 일정한 간격이 주어진 중간 범위의 감쇠 양으로 주사 줄무늬(30)의 각각의 x-축 및 y-축 주사를 도시한다. 상기 반사된 광 펄스는 오토스케일 디스플레이 정규화로 인해 동일한 크기로 도시된다: 그러므로 상기 스케일은 다른 감쇠 양을 나타내는 도면에서의 그것과는 다르다. 관련된 다른 손실 임계값을 갖는 다른 물질의 주사 줄무늬(30)에 제공할 수 있는 가장 낮은 전력의 레이저 주사 빔을 사용하는 것이 바람직하다.
도 3의 a, b, c 및 d(1)는 가공 레이저 빔(12)의 감쇠의 증가 양에 응답하여, x-축 얼라이먼트 타겟 주사에 의해 생성된 반사된 광 펄스의 점진적인 왜곡를 도시한다. 도 3의 a(1)는 -0.008 μm x-축 오프셋을 야기하는 왜곡을 갖는 반사된 광 펄스(60)를 도시하고; 도 3의 b(1)는 -0.007 μm x-축 오프셋을 야기하는 왜곡을 갖는 반사된 광 펄스(62)를 도시하고; 도 3의 c(1)는 +0.010 μm x-축 오프셋을 야기하는 왜곡을 갖는 반사된 광 펄스(64)를 도시하며; 도 3의 d(1)는 +0.0165 μm x-축 오프셋을 야기하는 왜곡을 갖는 반사된 광 펄스(66)를 도시한다.
도 3의 a(2), 도 3의 b(2), 도 3의 c(2) 및 도 3의 d(2)는 가공 레이저 빔(12)의 감쇠의 증가 양에 응답하여, y-축 얼라이먼트 타겟 주사에 의해 생성된 반사된 광 펄스의 점진적인 왜곡을 도시한다. 도 3의 a(2)는 -0.141 μm y-축 오프셋을 야기하는 왜곡을 갖는 반사된 광 펄스(70)를 도시하고; 도 3의 b(2)는 -0.169 μm y-축 오프셋을 야기하는 왜곡을 갖는 반사된 광 펄스(72)를 도시하고; 도 3의 c(2)는 -0.285 μm y-축 오프셋을 야기하는 왜곡을 갖는 반사된 광 펄스(74)를 도시하며; 도 3의 d(2)는 -8.722 μm y-축 오프셋을 야기하는 왜곡을 갖는 반사된 광 펄스(76)를 도시한다.
상기 반사된 광 펄스의 비대칭과 오프셋은 검출기 모듈(50)에서 구현된 알고리즘이 비대칭의 중심에 있는 입력 펄스 파형을 처리하기 위해 공식화되기 때문에, 얼라이먼트 에러를 야기한다. 상기 설명된 도면의 분석이 나타내는 것은, 감쇠의 증가 양에 대해서 y-축 주사에 관한 반사된 광 펄스(70, 72, 74 및 76)의 왜곡은 x-축 주사에 관한 반사된 광 펄스(60, 62, 64 및 66)의 왜곡 보다 더 뚜렷하다는 점이다. 이러한 빔 대 가공(BTW:beam-to-work)주사 품질 문제점은 커다란 감쇠기 출력 빔(24)을 통해 스폿 크기와 높은 감쇠를 발생시킨다. 출원인은 AOM 감쇠기(22)에 영향 받지 않는 표유(stray) 저-강도 빔의 존재에 대한 상기 BTW 주사 품질 문제점을 알아냈다. 상기 표유 빔은 처음의 주사 빔과 거의 일치하고, 보통 정확하게는, x-축에서 일치하고, y-축에서 약간 중간을 벗어난다. 레이저 출력 빔(16)의 높은 감쇠로, 상기 표유 빔의 세기는 얼라이먼트 타겟을 주사할 때, 얼라이먼트 에러를 야기하기에 충분하다. 상기 표유 빔의 소스는 상기 레이저 빔이 접촉하게 되는 광학적 성분이다. 고조파 파장에서 동작하는 레이저는 사용되는 비선 형의 광학에서 초래하는 모드 품질 저하를 겪는다. 더 짧은 파장을 획득하도록 고조파 발생을 구현하는 레이저는 가우스의 메인 빔 상에서 표유 광(즉, 표유 빔)의 중첩(superposition)에서 발생하는 모드 품질 저하로 인해, 대응하는, 이론적으로 가능한 작은 스폿 크기에 집속될 수 없다. 표유 광의 중첩은 레이저 빔의 실제 스폿 크기의 측정을 방해함으로서, 오직 인지된 레이저 스폿 크기만의 측정을 초래한다.
도 4는 타겟 시편의 가공 표면(14) 상에 입사하는 가공 레이저 빔(12')의 왜곡을 억제하는 바람직한 방법을 실행하도록 구성된 레이저 링크 처리 시스템(100)의 블록도이다. 도 4는, 공간 및 빔 확장기 조립체("공간 필터 조립체")(102)이 AOM 감쇠기(22)와 가변성 빔 확장기(34) 사이의 빔 경로(104)에 제공된다는 점에서만 도 1과 다르다. 도 1 및 도 4의 대응하는 성분은 참고로 도 1에 최초로 주어진, 공통의 참조 번호에 의해 식별된다. 도 5는 입사광으로 감쇠기 출력 빔(24)과 표유 광 빔(106)을 수신하는 공간 필터 조립체(102)를 횡단면으로 도시하는 그림이다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 빔 경로(104)에 위치한 공간 필터 조립체(102)는 표유 빔(106)과 임의의 부수적인 빔(satellite)의 영향(력)을 제거하거나 상당히 줄이는데, 이는 감쇠기 출력 빔(24)의 주파수보다 더 높은 공간 주파수에 집속하기 때문이다. (표유 빔(106)은 관심 파장(즉, 레이저 출력 빔(16)의 파장)에서 하나 이상의 표유 광 빔 성분을 나타내고; 부수적인 빔은 상기 관심 파장에서가 아니라 그 근접에서 추가적인 잡음을 나타낸다.) 공간 필터 조립체(102)는 초점 길이(f1)를 갖는 집광 렌즈(110)와 초점 길이(f2)를 갖는 시준 렌즈(112) 사이에 위치한 개 구(108)를 포함한다. 개구(108)는 불투명 영역(116)에 의해 둘러싸인 지름(d)의 구멍(orifice)(114)을 갖는다. 개구(108)는 감쇠기 출력 빔(24)의 빔 허리(waist)를 확립하는, f1의 초점 영역(118)(즉, 퓨리에 변환 평면)에 또는 근처에 놓여진다. 감쇠기 출력 빔을 통과하여 표유 광 빔을 막기 위해 감쇠기 출력 빔(24)과 표유 광 빔(106) 사이에 충분한 간격(separation)을 제공하는 배치로 개구(108)의 근접 배치가 확립된다. 구멍(114)은 막혀져야만 하는 광의 더 높은 공간 주파수 차수의 위치에 따라 빔 경로(104)에 대해 대칭이거나 또는 이로부터 오프셋이 될 수 있다.
집광 렌즈(110)에 의해 집속된 감쇠기 출력 빔(24)은 감쇠기 출력 빔(24)의 회절 한도(diffraction limit)(즉, 두개의 파장보다 작은)에 접근하는 충분히 작은 스폿 크기를 초점 영역(118)에서 드러낸다. 공간 필터 조립체(102)은 더 높은 공간 주파수 효과를 막아 상기 가우스 감쇠기 출력 빔(24)이 방해받지 않고 통과하도록 하기위해 개구(108)의 불투명한 영역(116)을 이용하면서 구멍(114)으로부터 떨어져서 광을 아래쪽으로 집속시킨다. 더욱이, 개구(108)는 감쇠기 출력 빔(24)의 광을 더 많이 차단함으로서, 상기 가우스 빔의 중앙 부분만이 전해지도록 약간 변할 수 있다. 개구(108)에 대한 이러한 변화는 감쇠기 출력 빔(24)의 효과적인 모드 품질에 대한 외적인 증가를 가능하게 함으로, 광은 더 빈 개구 없이 집속되어 가공 레이저 빔(12')을 위한 더 작은 스폿 크기를 생성할 수 있다. 집광 렌즈(110)는 개구(108)의 구멍(114)을 통한 전파를 위해 감쇠기 출력 빔(24)과, 불투명한 영역(116)에 의한 방해물(blockage)로 인해 아래로 표유 광 빔(106)을 집중시킨다. 시준 렌즈(112)는, 빔(24)이 가변성 빔 확장기(34)상에 입사를 위해 전파하는, 형 성된 빔 허리(waist)로부터 상기 감쇠기 출력 빔(24)을 확장시킨다.
도 6의 a(1,2), 도 6의 b(1,2), 도 6의 c(1,2) 및 도 6의 d(1,2), 그리고 여기에 대응하는 도 3의 a(1,2), 도 3의 b(1,2), 도 3의 c(1,2) 및 도 3의 d(1,2) 각각은 레이저 링크 처리 시스템(10, 100)에서 발전된, 반사된 주사 광의 비교 관계를 제공한다.(동일한 문자 첨자는 똑같은 양의 감쇠에 대응하고, 동일한 숫자 첨자는 똑같은 주사 축 방향에 대응한다.) 도 6의 a(1), b(1), c(1) 및 d(1)의 반사된 광 펄스(160, 162, 164 및 166)는 각각 -0.006 μm, -0.035 μm, -0.026 μm 및 -0.082 μm의 x-축 오프셋을 야기한다. 도 6의 b(1, 2, 3 및 4)의 반사된 광 펄스(170, 172, 174 및 176)는 각각 +0.012 μm, +0.054 μm, +0.113 μm 및 +0.009 μm의 y-축 오프셋을 야기한다. 상기 대응하는 x-축과 y-축 오프셋의 비교가 나타내는 것은, 공간 필터 조립체(102)의 존재는 시스템(100)의 동작 시, 상당한 빔 품질 향상을 제공한다는 점이다.
감쇠기 출력 빔(24)으로부터 상기 이상물(abnormalities)을 제거하면 BTW 주사 상에서 신호 대 잡음 비를 증가시킴으로써, 더 짧아진 파장 레이저에 의해 링크 처리로 유도되는 부정적인 효과를 가공 레이저 빔(12')으로부터 억제할 수 있으며, 동시에 기계가 노는(쓰이고 있지 않는)(idle) 시간 동안 노출 효과를 제거하고(표유 광은 타켓 표면을 서서히 식힌다), 가공 레이저 빔(12')의 더 작고 더 대칭적으로 집속된 스폿을 허용하기 위해 가우스 빔 세기로 잡음을 제거한다. 이러한 이상물을 제거하면 또한, 더 나은 정확성의 실제 레이저 스폿 크기 측정을 제공한다.
본 발명의 기초 원리에서 벗어나지 않고 상기에서 설명된 실시예의 세목에 대해 많은 변화가 있을 수 있음을 당업자는 분명히 알 것이다. 설명된 상기 바람직한 실시예가 광의 UV 파장을 처리하더라도, 상기 방법의 다른 실시예는 광의 IR 파장에 적용 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 오직 다음의 청구범위에 의해 결정되어야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 레이저 링크 처리 특히, 반도체 타겟 재료의 링크 처리를 실행하도록 유도되는 가공 레이저 빔의 왜곡을 억제하기 위한 기술에 이용가능 하다.

Claims (16)

  1. 레이저 링크 처리 시스템으로 처리하려고 제공된 타겟 시편(target specimen)상에 입사(incidence)하도록 유도된 가공 레이저 빔의 왜곡을 억제하는 방법으로서,
    상기 가공 레이저 빔은 레이저로부터 전파되는 레이저 출력 빔에서 파생되고 나서 감쇠기에 의해 감쇠되고, 상기 레이저와 상기 감쇠기 양쪽 모두는 상기 레이저 링크 처리 시스템의 부분을 형성하고, 상기 가공 레이저 빔의 왜곡은 상기 레이저 출력 빔의 감쇠의 증가 양에 응답하여 증가하며,
    상기 가공 레이저 빔의 왜곡을 억제하는 방법은:
    - 감쇠기 출력 빔을 형성하기 위해 상기 레이저 출력 빔이 상기 감쇠기를 통과하도록 유도하는 단계와;
    - 집광 렌즈와 개구(aperture)를 포함하는 공간 필터를 제공하는 단계와;
    - 상기 집광 렌즈와 관련된 초점 영역에서 집속된 빔을 형성하기 위해 상기 집광 렌즈로 감쇠기 출력 빔을 유도하는 단계로서, 상기 집속된 빔은 주요 빔 성분과 표유 광 성분을 포함하고, 링크 처리 시스템의 산란된 광으로부터 야기된 상기 표유 광 성분은 상기 감쇠기 출력 빔과 결합하고, 상기 주요 빔 성분은 공간 주파수에 집속하고, 상기 표유 광 성분은 상기 주요 빔 성분의 공간 주파수보다 더 높은 공간 주파수에 집속하는, 상기 집광 렌즈로 감쇠기를 유도하는 단계와;
    - 상기 주요 빔 성분이 방해 받지 않고 통과하여, 상기 표유 광 성분을 차단함으로서 상기 가공 레이저 빔으로부터 표유 광에 의해 유도된(stray light-induced) 왜곡을 제거하도록 하기위해 초점 영역에 또는 초점 영역 근처에 개구를 위치시키는 단계를
    포함하는, 가공 레이저 빔의 왜곡을 억제하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 레이저 출력 빔은 레이저 출력 빔의 파장을 획득하기 위해 고조파 발생(harmonic generation)에 의해 형성된, 가공 레이저 빔의 왜곡을 억제하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 레이저 출력 빔의 파장은 266nm 내지 532nm 사이의 파장 범위 안에 존재하는, 가공 레이저 빔의 왜곡을 억제하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 주요 빔 성분은 가우스 모양(Gaussian shape)의 빔 세기 분포를 갖는, 가공 레이저 빔의 왜곡을 억제하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 가우스 모양의 주요 빔 성분은 방해받지 않고 상기 개구를 통해 통과하는 중앙 부분을 포함하는, 가공 레이저 빔의 왜곡을 억제하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 감쇠기는 음향-광학 변조기를 포함하고, 상기 표유 광 성분은 상기 감쇠기 출력 빔을 형성하기 위해 상기 음향-광학 변조기의 동작에 의해 영향받지 않는, 가공 레이저 빔의 왜곡을 억제하는 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 표유 광 성분은 상기 감쇠기 출력 빔을 형성하기 위해 상기 감쇠기의 동작에 의해 영향받지 않는, 가공 레이저 빔의 왜곡을 억제하는 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 주요 빔 성분은 빔 축을 따라 전파하고(전해지고), 상기 개구는 상기 빔 축에 대해 대칭적으로 위치되는, 가공 레이저 빔의 왜곡을 억제하는 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 주요 빔 성분은 빔 축을 따라 전파하고, 상기 개구는 상기 빔 축의 한 면에 위치되는, 가공 레이저 빔의 왜곡을 억제하는 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 개구는 구멍(orifice)을 갖고, 상기 초점 영역은 초점 지점을 포함하고, 상기 구멍은 상기 초점 지점에 위치되는, 가공 레이저 빔의 왜곡을 억제하는 방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 집속된 빔은 상기 감쇠기 출력 빔의 회절 한도(diffraction limit)에 접근하는 스폿 크기를 초점 영역에서 드러내는, 가공 레이저 빔의 왜곡을 억제하는 방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 주요 빔 성분은 빔 허리(beam waist)를 갖고, 상기 개구는 상기 주요 빔 성분의 빔 허리가 방해받지 않고 통과하도록 위치되는, 가공 레이저 빔의 왜곡을 억제하는 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 빔 허리로부터 상기 주요 빔 성분을 시준하는(collimate) 단계를 더 포함하는, 가공 레이저 빔의 왜곡을 억제하는 방법.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 가공 레이저 빔의 처리는 상기 타겟 시편 상에 제공된 주사 얼라이먼트 타겟을 포함하는, 가공 레이저 빔의 왜곡을 억제하는 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 공간 필터의 부재로, 상기 감쇠기 출력 빔을 형성하기 위한 감쇠기의 동작은 상기 주요 빔 성분의 세기와 관련한 표유 광 성분의 세기 값을 증가시키는 레이저 출력 빔에 주어진 감쇠의 증가 양에 응답하여 얼라이먼트 에러(alignment error)를 초래하는, 가공 레이저 빔의 왜곡을 억제하는 방법.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 공간 필터의 부재로, 상기 감쇠기 출력 빔을 형성하기 위한 감쇠기의 동작은 상기 레이저 출력 빔에 개입된 감쇠의 증가 양에 응답하여 레이저 출력 빔 스폿 크기의 왜곡을 초래함으로써, 상기 가공 레이저 빔의 스폿 크기 측정의 정확성을 저하시키는, 가공 레이저 빔의 왜곡을 억제하는 방법.
KR1020087000730A 2005-07-15 2008-01-10 레이저 링크 처리 시스템의 가공 레이저 빔의 왜곡을억제하는 방법 KR101266177B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US70003105P 2005-07-15 2005-07-15
US60/700,031 2005-07-15
US11/440,696 US7423818B2 (en) 2005-07-15 2006-05-24 Method of suppressing distortion of a working laser beam of a laser link processing system
US11/440,696 2006-05-24
PCT/US2006/027032 WO2007011604A1 (en) 2005-07-15 2006-07-11 Method of suppressing distortion of a working laser beam of a laser link processing system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080026163A KR20080026163A (ko) 2008-03-24
KR101266177B1 true KR101266177B1 (ko) 2013-05-21

Family

ID=37660728

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020087000730A KR101266177B1 (ko) 2005-07-15 2008-01-10 레이저 링크 처리 시스템의 가공 레이저 빔의 왜곡을억제하는 방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7423818B2 (ko)
JP (1) JP5225083B2 (ko)
KR (1) KR101266177B1 (ko)
CN (1) CN101223628B (ko)
DE (1) DE112006001869T5 (ko)
GB (1) GB2442677B (ko)
TW (1) TWI366492B (ko)
WO (1) WO2007011604A1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7616669B2 (en) * 2003-06-30 2009-11-10 Electro Scientific Industries, Inc. High energy pulse suppression method
US8178818B2 (en) * 2008-03-31 2012-05-15 Electro Scientific Industries, Inc. Photonic milling using dynamic beam arrays
US9080990B2 (en) 2008-09-29 2015-07-14 Kla-Tencor Corp. Illumination subsystems of a metrology system, metrology systems, and methods for illuminating a specimen for metrology measurements
US9080991B2 (en) * 2008-09-29 2015-07-14 Kla-Tencor Corp. Illuminating a specimen for metrology or inspection
US8031414B1 (en) * 2009-04-24 2011-10-04 Jefferson Science Associates, Llc Single lens laser beam shaper
US8593722B2 (en) 2011-07-05 2013-11-26 Electro Scientific Industries, Inc. Systems and methods for providing temperature stability of acousto-optic beam deflectors and acousto-optic modulators during use
JP6193305B2 (ja) 2014-07-29 2017-09-06 ウルトラテック インク 高性能線形成光学システム及び方法
DE102016120244A1 (de) * 2016-10-24 2018-04-26 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Vorrichtung zur additiven Herstellung dreidimensionaler Objekte
DE102021112833A1 (de) 2021-05-18 2022-11-24 Precitec Gmbh & Co. Kg Blende für einen Laserbearbeitungskopf

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2146729A1 (de) * 1971-09-18 1973-03-22 Philips Patentverwaltung Verfahren und anordnung zur vielfachfilterung
NZ202721A (en) * 1981-12-21 1985-12-13 Merck & Co Inc Diflunisal derivatives and pharmaceutical compositions
JPS63230284A (ja) * 1987-03-18 1988-09-26 Nec Corp レ−ザ−トリミング装置
JPH026089A (ja) * 1988-06-21 1990-01-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd レーザトリミング装置
JP2599439B2 (ja) * 1988-08-25 1997-04-09 松下電器産業株式会社 レーザトリミング装置およびトリミング方法
US5020111A (en) * 1988-10-14 1991-05-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Spatial symmetry cueing image processing method and apparatus
JP2799080B2 (ja) * 1991-03-18 1998-09-17 株式会社日立製作所 レーザ加工方法とその装置並びに透過型液晶素子、配線パターン欠陥修正方法とその装置
US5642183A (en) * 1993-08-27 1997-06-24 Sharp Kabushiki Kaisha Spatial filter used in a reduction-type projection printing apparatus
JP3141715B2 (ja) * 1994-12-22 2001-03-05 松下電器産業株式会社 レーザ加工方法
JP3216987B2 (ja) * 1996-03-15 2001-10-09 三菱電機株式会社 レーザ転写加工装置およびレーザ転写加工方法
EP0822404B1 (en) 1996-07-30 2009-06-17 Siemens Healthcare Diagnostics Inc. Optical system for a hematology analytical instrument
EP0881515B1 (en) * 1997-05-29 2004-03-17 Corning Incorporated Spatial filter for high power laser beam
JPH10328873A (ja) * 1997-06-04 1998-12-15 Nikon Corp レーザ加工装置
JP2002120080A (ja) * 2000-10-18 2002-04-23 Hitachi Via Mechanics Ltd レーザ加工装置
US6888875B2 (en) * 2002-01-28 2005-05-03 Fuji Photo Film Co., Ltd. Light source apparatus equipped with a GaN type semiconductor laser, a method of eliminating stray light, and an image forming apparatus
TW594336B (en) * 2002-01-30 2004-06-21 Sanyo Electric Co Semiconductor display device, method for making the same, and active matrix type display device
JP4408607B2 (ja) * 2002-06-11 2010-02-03 三星ダイヤモンド工業株式会社 スクライブ方法及びスクライブ装置
JP2004130754A (ja) * 2002-10-15 2004-04-30 Noritsu Koki Co Ltd 写真プリント装置
JP3876237B2 (ja) * 2003-07-17 2007-01-31 住友重機械工業株式会社 レーザ加工装置
KR100514996B1 (ko) * 2004-04-19 2005-09-15 주식회사 이오테크닉스 레이저 가공 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US20070012667A1 (en) 2007-01-18
GB2442677B (en) 2011-02-09
GB0802259D0 (en) 2008-03-12
TWI366492B (en) 2012-06-21
CN101223628B (zh) 2012-03-28
TW200709882A (en) 2007-03-16
JP5225083B2 (ja) 2013-07-03
DE112006001869T5 (de) 2008-05-15
US7423818B2 (en) 2008-09-09
JP2009501088A (ja) 2009-01-15
GB2442677A (en) 2008-04-09
KR20080026163A (ko) 2008-03-24
CN101223628A (zh) 2008-07-16
WO2007011604A1 (en) 2007-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101266177B1 (ko) 레이저 링크 처리 시스템의 가공 레이저 빔의 왜곡을억제하는 방법
US8427633B1 (en) Laser beam analysis apparatus
US9042006B2 (en) Solid state illumination source and inspection system
TWI571180B (zh) 用於監視雷射束的裝置及方法
JP2013502723A (ja) 高平均出力レーザ用の空間フィルタ
JP2019133176A (ja) 深紫外線連続波レーザー、システム、及び方法
JP2018520883A (ja) レーザ加工ヘッド、および、レーザ加工ヘッドを備えたレーザ加工装置
JPH11304715A (ja) パターン欠陥検査装置及びレーザ顕微鏡
JP5671873B2 (ja) レーザ溶接モニタリング装置
KR102235245B1 (ko) 오염 입자 측정용 광 조사 장치 및 이를 이용한 오염 입자 측정 장치
GB2337585A (en) Laser beam spatial energy distribution measurement
GB2342157A (en) Laser beam spatial energy distribution measurement
US8110799B2 (en) Confocal secondary electron imaging
KR102018613B1 (ko) 음향 광학 편향 시스템, 이를 포함하는 레이저 가공 장치 및 빔 차단 방법
US6853652B2 (en) Spatial filtering of laser ghosts
TWI623784B (zh) 固態照明源及檢查系統
US9518865B2 (en) Device for measuring a power density distribution of a radiation source
JP2005103630A (ja) レーザ加工装置及びレーザ加工方法
KR20200019386A (ko) 레이저 가공 장치
KR20130048004A (ko) 2빔 가공이 가능한 레이저 가공
JP2018054353A (ja) 近接場顕微鏡
KR20190056895A (ko) 미세 패턴 정밀 가공 장치
CN113340927A (zh) 具有用于高度测量的干涉仪的带电粒子束装置
JP2003140034A (ja) 焦点検出装置及びそれを備えた光学顕微鏡又は光学検査装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160427

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170428

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180430

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190426

Year of fee payment: 7