KR20060058114A - 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법 - Google Patents

레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법 Download PDF

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Abstract

마스터 오실레이터 전력 증폭기에서, 다이오드 레이저(202)의 구동기(208)는, 메모리나 다른 IC 칩에서 전도성 링크(22) 및/또는 그것의 위에 있는 패시베이션 층(44)을 제거하기 위해 주입 레이저 펄스의 시간 전력 프로파일을 복제하는 레이저 펄스(52)의 세트를 생성하도록 포화되지 않은 상태에서 동작하는 전력 증폭기(204)로 주입되는 2개 이상의 주입 레이저 펄스의 세트를 생성하기 위해, 특별히 제어된다. 각 세트(50)는 적어도 하나의 특별히 맞추어진 펄스(52) 및/또는 다른 시간 전력 프로파일을 가지는 2개 이상의 펄스(50)를 포함한다. 세트(50)의 지속 시간은 멈추지 않고 작동중 링크를 수행하기 위해 종래의 위치 선정 시스템(380)에 의해 단일 "펄스"로서 취급되기에 충분히 짧다.

Description

맞추어진 레이저 펄스의 생성 세트{GENERATING SETS OF TAILORED LASER PULSES}
관련 출원
본 출원은, 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 작동중에 더 나은 처리 품질로 그러한 링크를 끊기 위해 적어도 2개의 레이저 펄스의 세트를 생성하도록 마스터 오실레이터 전력 증폭기를 이용하는 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) 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 티타늄 질화물과 같은 금속 질화물, 및 디실리사이드, 텅스텐 실리사이드와 같은 금속 실리사이드나 다른 유사 금속 재료를 포함할 수 있는 다양한 더 많은 전도성 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 거리에 의해 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. 잉크(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 촉진시킨다.
도 2d1과 도 2d2는 종래 기술의 레이저 펄스에 의해 링크(22)가 제거된 후, 도 2b의 링크 구조의 부분 단면도이다. 도 2d2는 제거된 링크(22)에 의해 이전에 점유된 개방 영역을 둘러싸는 패시베이션 층(44, 46, 48)의 부분을 통과하는 불규칙적인 곡선(76)을 도시한다. 곡선(76)은 패시베이션 구조에 가해진 손상, 특히 링크에 의해 이전에 점유된 구역으로부터, 예를 들어 약 0.5미크론 정도의 일정한 양만큼 연장하거나 현미경으로 완전히 볼 수 있게 되는 손상을 나타낸다. 통상적인 손상은 또한 패시베이션 구조에서의 균열을 포함하는데, 이는 도면에서는 도시되지 않는다.
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.
Sun 등의 미국 특허 6,057,180호는 링크를 끊기 위해, 자외선(UV) 레이저 출력을 사용하는 방법을 설명한다. 항상 수축하는 링크 크기와 링크 대 링크 피치 크기를 수용하기 위해 더 작은 레이버 빔 스폿 크기를 전달하도록 더 짧은 레이저 파장이 이용된다. 이들 더 짧은 레이저 파장은 또한 과정을 용이하게 하도록, 레이저 에너지의 링크 타깃 재료에의 더 양호한 결합을 제공한다. 하지만, 그러한 UV 레이저 펄스에 의한 링크 제거 자체는, UV 레이저 펄스에 의해 손상으로부터 밑에 있는 패시베이션과 실리콘 웨이퍼를 보호하기 위해, 밑에 있는 패시베이션 구조와 재료의 주의 깊은 고려가 요구된다.
도 3a는 링크 처리에서 사용된 1㎛와 1.3㎛의 파장에서의 종래의 레이저 펄스(37a)의 통상적인 시간 형태이다. 레이저 에너지를 좀더 효율적으로 사용하기 위해, Smart 등은 미국 특허 6,281,471호와 6,340,806호에서 링크를 처리하기 위해 실질적으로 정사각형의 시간 전력 밀도 분포를 가지는 도 3b에 도시된 시간 형태를 가진 (MOPA) 레이저 펄스(37b)를 제공하도록 마스터 오실레이터 전력 증폭기를 사용하는 것을 제안한다.
MOPA 레이저는 일반적으로, 30㎑와 같은 높고 균일한 반복 속도로 주입 레이저에 의해 활성화되는, CW-펌핑되고, 도핑되며, 비벼진 섬유 라산트(fiber lasant)이다. 캘리포니아주 Fremont 소재의 IMRA America사에 의해 제조된 MOPA 구성 레이저는 5 내지 20㎱의 조정 가능한 펄스 폭을 가지는 실질적으로 정사각형 형태의 펄스(37b)를 제공한다.
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 시간 형태를 가진 레이저 펄스를 사용하는 것의 일정한 장점은, 레이저 펄스의 가파른 상승 시간이 산화물의 위에 있는 층에 열 충격을 전달하고, 이로 인해 링크 끊기 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 전달된 열 충격파의 도움으로 곧 위에 있는 패시베이션 층을 깨뜨리면, 링크 끊기 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 층(44)의 두께와 같은, 링크 구조(36)의 필연적인 변동, 즉 링크(22) 그 자체의 두께, 폭, 및 측벽 기울기와, 밑에 있는 패시베이션 층(46)의 두께 때문에, 링크(22)를 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, 평균 링크(22)에 관한 링크 재료는 도 3a에 도시된 바와 같이 시각(t1)까지 완전히 제거된다. 소수의 링크(22)가 그것들을 완전히 끊기 위해 좀더 많은 펄스 에너지를 요구하는 링크 변동을 수용하기 위해, t1 이후 일부 테일(tail)이 바람직하다. 유사하게, 도 3b에서의 시각(t1)은 통상적인 링크 재료가 완전히 제거될 때의 시각을 도시한다. 당업자라면, 레이저 에너지에의 노출로부터 기판(42)을 차단하기 위해 남아 있는 링크 재료가 없기 때문에, 양쪽 경우에 관해 시각(t1) 후의 레이저 펄스 에너지는 일부 링크(22), 특히 시각(t1) 전에 완전히 양호하게 처리된 것들의 실리콘 기판(42)을 손상시킬 위험성을 강요하게 된다는 점을 깨닫게 된다. 시각(t1) 후의 레이저 펄스 에너지는 이웃하는 구조(34)를 또한 손상시킬 큰 위험을 링크(22)에 강요한다. 불행하게도, 종래의 레이저 펄스(37a)에 있어서는 시각(t1) 후, 레이저 펄스(37a)의 시간 형태에 대해 어떠한 제어도 존재하지 않는다. 실질적으로 정사각형의 시간 레이저 펄스(37b)의 경우, 시각(t1) 직후 레이저 펄스(37b)가 잠시 그것의 최대 강도로 유지되고, 이는 기판(42)이나 이웃하는 구조(34)에 더 큰 손상 위험을 잠재적으로 야기한다는 점에서 나쁜 점이다.
도 4는 각각의 이격된 링크(22)를 끊기 위해 사용되는 순차 레이저 펄스(37) 사이의 예시적인 통상 간격(80)을 도시한다. 그러한 시간 간격은 일반적으로 사용된 레이저와는 독립적이고 빔 위치 선정 시스템의 임계 속도와 정확도에 의해 일반적으로 결정되어 왔다. 비록, 품질과 수율 모두를 개선하기 위해 링크를 처리하는 더 나은 방식이 여전이 바람직하지만, 그러한 바람직한 개선은 종래의 빔 위치 선정 시스템에 의해 강요되는 제한을 고려해야 한다.
본 발명의 목적은, 기판 상에 제작된 전도성 링크 재료와 위에 있는 패시베이션 구조 재료 제거의 처리 품질을 개선하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 낮은 에너지 레이저 펄스의 세트로 그러한 링크를 처리하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 작동 중인 링크를 처리하기 위해, 그러한 레이저 펄스의 세트를 이용하는 것이다.
링크 제조시의 한 가지 현재 경향은, 금속 재료로부터 비교적 두꺼운(약 1㎛두께보다 크고 약 2㎛ 두께 이상) 링크를 만들어, 그러한 링크가 끊는 과정을 훨씬 더 복잡하게 만든다는 점이다. 주변 재료에 수용할 수 없는 손상을 가하지 않으면서 충분한 처리량으로 종래의 레이저 출력의 단일 펄스로 그러한 링크를 완전히 제거하는 것이 특히 어렵다는 것이 입증되었다. 한 가지 해결책은 원치 않는 손상을 일으키기에는 불충분한 에너지로 끊어질 각 링크에서의 단일 레이저 펄스를 제 1 경로에 제공하고, 그 다음 주변 재료에 손상을 줄 위험 없이, 임의의 아티팩트를 깨끗하게 하기 위해 각 링크에 유사하거나 더 강력한 펄스의 제 2 경로를 제공하는 것이다. 불행하게도, 이러한 실시는 각 링크에 걸쳐 긴 체재 시간을 수반하거나, 각 링크에서의 재위치 선정 및 재발사의 스캐닝 통로를 2중으로 분리시켜, 실제로는 약 2 이상의 인자만큼 처리량을 효과적으로 감소시킨다.
Sun 등의 미국 특허 6,574,250호에서는, 종래의 빔 위치 선정기가 하나의 종래의 레이저 펄스를 전달하기 위해 이용하는 동일한 시간 창에서의 각 링크 구조에 2개 이상의 시간-변위된 레이저 출력 펄스를 전달하도록, 레이저 출력 펄스 생성과, 빔 위치 선정기에 의해 주어진 상대적인 움직임을 조정하는 방법을 개시하고 있다. 세트에서의 펄스의 전달은 너무 빨라, 각 레이저 출력 펄스의 스폿 영역은 링크 폭을 포함하고, 이러한 방법은 가장 가까운 패시베이션 층이나 기판에 손상을 가할 위험 없이, 높은 처리량과 높은 품질 링크 제거를 제공한다.
미국 특허 6,574,250호와 미국 특허 공개 2003/0151053호에서 Sun 등은, 빔 위치 선정 시간 창 내의 펄스 세트를 생성하는 새로운 방식을 개시한다. 일 실시예는 높은 레이저 펄스 반복 속도로, 그 다음에는 광학 게이트와 증폭기가 오는 연속 파형(CW) 모드-잠금 레이저를 이용하고, 또 다른 실시예는 Q-스위칭된 그리고 CW 모드 잠금 레이저를 이용한다. 추가 실시예는, 단계 제어된 음향-광학(A-O) Q-스위칭된 레이저 시스템; 빔 스플리터와 광학 지연 경로를 가지는 레이저 시스템; 및 하나의 광학 경로의 일부를 공유하는, 2개 이상의 동기화된 그러나 일시적으로는 오프셋된 레이저를 이용한다. 이들 실시예 각각은 고유한 장점을 가지지만, 추가 비용, 추가 공간 또는 추가 광학 또는 정렬 성분을 포함하는 보편적인 단점을 가진다.
미국 특허 공개 2002/0167581호에서 Cordingley 등은 Sun 등에 의해 개시된 발명과 유사한 과정을 제안하지만, Cordingley 등은 Sun 등에 의해 설명된 빔 위치 선정 시간 창 내에서 펄스를 전달한다는 고유한 레이저 작용 작업물의 열 상호작용에 초점을 맞춘 것으로 보여진다.
미국 특허 6,727,458호에서, Smart는 시드(seed) 레이저 다이오드와 광학 증폭기로부터의 2개의 동일한 조밀하게 배치되고, 정사각형 형태 또는 톱날 형태의 레이저 펄스를 사용하는 것을 제안한다.
본 발명의 보편적인 실시예는 마스터 오실레이터/전력 증폭기(MOPA)를 이용하고, 이 경우 다이오드 레이저로부터 방출된 다이오드 레이저 출력이 전력 증폭기에 주입된다. 다이오드 레이저의 구동기는 처리될 각 링크 구조에 관한 2개 이상의 펄스의 시간 전력 프로파일을 생성하기 위해 특별히 제어된다. 전력 증폭기는, 종래의 링크 처리 시스템의 단일 레이저 펄스를 사용하는 대신, 처리될 각 링크에 2개 이상의 작용 레이저 펄스의 세트를 전달하도록, 주입된 레이저 출력의 시간 전력 프로파일을 실질적으로 복제하는 증폭된 레이저 출력을 제공하기 위해, 포화되지 않은 상태에서 동작한다.
세트의 전체 지속 시간이 약 1,000㎱보다 짧기 때문에, 세트는 종래의 링크 끊기 레이저 위치 선정 시스템에 의해 단일 "펄스"로 간주된다. 그러므로 이러한 실시는 긴 체재 시간 또는 재위치 선정의 개별적인 2중 스캐닝 통로 및 약 2 이상의 인자만큼 처리량을 사실상 감소시키는 각 선택된 링크(22)에서의 재발사를 수반하지 않는다.
세트 내의 각각의 작용 레이저 펄스는 링크 구조(36)를 지원하는 (실리콘) 기판(42)에 관한 손상 임계값보다 적은 펄스당 에너지 또는 첨두 전력을 가진다. 세트 내의 작용 레이저 펄스의 개수는, 레이저 펄스가 밑에 있는 패시베이션 층(46)과 기판(42)이 손상되지 않고 동작시 접촉되지 않게 되도록 링크(22)의 바닥을 깨끗하게 하도록, 제어된다.
일부 실시예에서는, 또한 세트 내의 적어도 하나의 작용 레이저 펄스의 시간 전력 프로파일이 특정 링크 구조를 처리하는 데 있어 유리한 펄스 지속 시간 동안에 아무 때나 스파이크를 제공하도록, 개별적으로 맞추어진다. 다른 링크 구조에 기초하여, 다수의 스파이크 피크 또는 발진 첨두 전력 진폭을 이용하는 것과 같은, 각 펄스의 시간 전력 프로파일을 변조시키는 다른 기술이 사용될 수 있다. 일부 실시예에서는, 세트 내의 적어도 하나의 레이저 펄스가 세트 내의 적어도 하나의 다른 펄스와는 다른 시간 전력 프로파일을 가진다. 예를 들어, 세트에서의 제 1 작용 펄스에 후속하는 작용 펄스는 감소된 진폭 및/또는 감소된 펄스 지속 시간을 가진다.
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 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 종단면도.
도 2d1과 도 2d2는 종래 기술의 레이저 펄스의 인가에 의한, 링크 제거 후의 도 2b의 링크 구조의 부분 단면도.
도 3a와 도 3b는 각각 종래의 그리고 실질적으로 정사각형 형태의 레이저 펄스 시간 전력 프로파일을 도시하는 도면.
도 4는 이격된 링크를 끊기 위해 사용되는 순차 레이저 펄스 사이의 예시적인 통상 간격을 도시하는 전력 대 시간 그래프.
도 5는 4개의 다른 펄스 폭을 가지는 유용한 MOPA 펄스의 전력 대 시간 그래프.
도 6a는 MOPA 레이저와, 링크를 처리하기 위해 레이저 처리 제어 시스템과 협력하는 작업물 위치 선정기로 구현된 예시적인 레이저 시스템의 일 실시예의 부분 개략 단순화된 도면.
도 6b는 증폭기가 그 뒤에 오는 주입 레이저가, 주입 레이저 펄스의 왜곡 없이 포화되지 않은 상태에서 원하는 에너지 레벨로 증폭하도록 동작할 수 있는 방법을 도시하는 단순화된 예시도.
도 7a, 도 7b, 도 7c는 순차 이격 링크 사이의 통상적인 위치 선정 시스템 간격으로 링크를 끊기 위해 이용된 예시적인 레이저 펄스 세트를 도시하는 전력 대 시간 그래프.
도 8a, 도 8b, 도 8c는 예시적인 특별히 맞추어진 주입 레이저 구동 전류 프로파일, 최종 주입 레이저 펄스 전력 프로파일, 및 주입 레이저 펄스 프로파일의 증폭된 레이저 펄스 전력 프로파일 복제물을 도시하는 도면.
도 8d 내지 도 8f는 통상적인 위치 선정 시스템 간격 내에서 링크를 끊기 위해, 도 8c의 특별히 맞추어진 레이저 펄스를 포함하는 예시적인 세트의 전력 대 시간 그래프를 도시하는 도면.
도 9a는 대안적인 증폭된 레이저 펄스 전력 프로파일을 도시하는 도면.
도 9b 내지 도 9d는 통상적인 위치 선정 시스템 간격 내에서 링크를 끊기 위해, 도 9a의 특별히 맞추어진 레이저 펄스를 포함하는 예시적인 세트의 전력 대 시 간 그래프를 도시하는 도면.
도 10a와 도 10b는, 대안적인 주입 레이저 구동 전류 프로파일과 증폭된 레이저 펄스 전력 프로파일을 도시하는 도면.
도 10c와 도 10d는 통상적인 위치 선정 시스템 간격 내에서 링크를 끊기 위해, 도 10b의 특별히 맞추어진 레이저 펄스를 포함하는 예시적인 세트의 전력 대 시간 그래프를 도시하는 도면.
도 11은, 링크를 끊기 위해, 맞추어진 적어도 2개의 레이저 펄스의 세트를 인가함으로써 링크를 제거한 후의 도 2c의 링크 구조의 부분 단면도.
도 6a는 MOPA 레이저(200), 빔 전달, 및 링크(22)를 처리하기 위해 레이저 처리 제어 시스템과 협력하는 작업물 위치 선정 시스템(380){위치 선정 시스템(380)}으로 구현된 예시적인 레이저 시스템(300)의 일 실시예의 부분 개략 단순화된 도면이다. 도 6a를 참조하면, MOPA 레이저(200)는 주입 레이저(202)와 그 다음에 오는 증폭기(204)를 포함한다. 주입 레이저(202)는 빠른 응답 시간을 가지고, 증폭기(204)의 이득 스펙트럼과 매칭하는 레이저 파장에서 레이저 출력(210)을 전달하는 다이오드 레이저일 수 있다. 그러한 다이오드 레이저는 통합된 분산 피드백 또는 분산 브래그(Bragg) 반사기를 이용하는 단일 주파수 레이저일 수 있고 또는 그러한 다이오드 레이저는 여분의 공동(extracavity) 성분으로 조정될 수 있다. 그러한 다이오드 레이저는 또한 멀티모드 다이오드 레이저일 수 있다.
증폭기(204)는 종래의 섬유 라산트(lasant) 재료를 포함하는 것이 바람직하 고, 종래의 연속 파형(CW) 펌핑 소스(220)에 의해 펌핑되는 것이 바람직하다. 증폭기(204)의 바람직한 일 실시예는 섬유 레이저 증폭기이다. 이테르븀-도핑된 섬유 라산트는 통상적인 것으로 상업적으로 이용 가능하다. 펌핑 소스(220)는 또한 다이오드 레이저인 것이 바람직하고, 주입 레이저(202)의 파장과 다른 파장에서 방출할 수 있다.
섬유의 길이, 레이저 도펀트(lasing dapant), 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 후속하는 주입 레이저로서 동작하는 빠른 레이저 다이오드를 포함하는 레이저 디바이스를 제조한다. 레이저 파장은 1.06㎛ 내지 1.1㎛ 범위에서 조정 가능하다.
도 5는 유용한 MOPA 펄스(37c1, 37c2, 37c3, 37c4)를 도시하고, 이들은 0.1μJ 내지 10μJ의 레이저 에너지를 구비한 약 20 내지 30㎑ 레이저 펄스 반복 비율에서 IPA MOPA 레이저로부터 유도된 25㎱ 내지 10㎱의 4개의 다른 프로그래밍 가능한 펄스 폭을 가진다. 이들 레이저 펄스 형태는 실질적으로 정사각형이 아니고, 일반적으로 단조적으로 또는 꾸준하게 감소하는 형태를 가진다(잡음의 한계 내에서). 빠른 다이오드 레이저로의 구동 전류 공급을 맞추어서, 레이저 펄스 전력 프로파일은 본 명세서에 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 작동한다. INO에 따르면, 1.06㎛ 내지 1.1㎛의 파장에서 작동하는 유사한 레이저를 만드는 것은 어렵지 않다.
바람직한 레이저 파장은 약 150㎚ 내지 약 2000㎚의 스펙트럼 범위에 있고, 제한적이지는 않지만 1.54, 1.3, 1.1 - 1.06, 1.05, 1.047, 1.03 - 0.75㎛를 포함하며, 이들 한도까지는 증폭기(204)가 이들 파장에서 또는 이들 파장의 제 2, 제 3, 제 4 또는 제 5 조화파에서 이용 가능하거나 이용 가능하게 된다. 예시적인 조화파 파장은 제한적이지는 않지만, 약 0.75, 0.65, 0.532, 0.5, 0.43, 0.355 및 0.266㎛를 포함한다. 당업자라면 충분한 전력을 가지는 이들 임의의 조화파가, 일정한 유형의 링크(22) 및/또는 패시베이션 층(44)을 적절한 알려진 조화파 변환 기술을 사용하여 처리하는데 이용될 수 있음을 인식할 것이다. 조화파 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 6b1과 도 6b2(총칭해서, 도 6b)는 레이저 펄스 전력 프로파일이 주입 레이저(202)에 전달된, 구동 전류의 프로파일에 대응하는 것을 허용하도록, 증폭기(204)를 포화시키지 않고 링크(22)를 처리하기 위해서, 2개 또는 그 이상의 레이저 펄스(521, 522)의 세트(50)가 MOPA 레이저(200)로부터 생성될 수 있는 방법을 도시 한다.도 6b1을 참조하면, 최대 "편평한 상부(flat top)" 프로파일과 같은 예시적인 주입 레이저 출력 펄스 프로파일(210a)이, 포화에 의해 생긴 프로파일의 왜곡 없이, 주입 프로파일(210a)에 대응하는 증폭된 레이저 출력 펄스(212)를 만들기 위해, 레이저 전력 증폭기(204)로 주입될 수 있다.
도 6b2를 참조하면, 2개 이상의 주입 펄스(2101, 2102)가 위치 선정 시스템(380)이 작동 중에 연속해서 움직이면서, 위치 선정 시스템(380)이 링크(22)를 어드레스 지정할 수 있는 간격 내에서 레이저 전력 증폭기(204) 내로 주입될 수 있다. 주입 펄스(2101, 2102)는, 대응하는 레이저 출력 펄스(521, 522)가 레이저 펄스(212)의 프로파일 내에서 맞게 되고, 포화에 의해 생긴 왜곡 없이 펄스(2101, 2102)의 형태에 대응하도록, 주입 펄스(210a)의 프로파일의 포락선(envelope) 내에서 맞게 되어, 펄스들을 만들어낸 구동 전류(206)의 프로파일을 신뢰할 수 있게 재생하는 것이 바람직하다.
도 7a, 도 7b, 도 7c(총칭해서 도 7)는 본 발명에 따라 링크(22)를 끊기 위해 이용된, 레이저 펄스(52a1, 52a2, 52b1, 52b2)와 레이저 펄스(52c1, 52c2){총칭해서 레이저 펄스(52)}의 예시적인 세트(50a, 50b, 50c){일반적으로 세트(50)}의 전력 대 시간 그래프를 도시한다. 각 세트(50)는 단일 링크(22)를 끊는 것이 바람직하다. 바람직한 세트(50)는 2 내지 50개의 펄스(52)를 포함한다. 각 세트(50)의 지속 시간은 약 1000㎱보다 짧은 것이 바람직하고, 500㎱보다 짧은 것이 더 바람직하 며, 약 5㎱ 내지 300㎱의 범위에 있는 것이 가장 바람직하다. 세트(50)는 통상 0.5㎳보다 작은, 종종 0.1㎳보다 짧은, 그리고 25 내지 50㎳의 범위에 있으며, 위치 선정 시스템(380)의 속도와 처리될 링크(22) 사이의 거리의 함수일 수 있는, 프로그래밍 가능한 간격만큼 시간상 이동된다. 세트의 전체 지속 시간이 1,000㎱보다 짧기 대문에, 세트는 종래의 링크-끊기 위치 선정 시스템(380)에 의해 단일 "펄스"로 간주된다.
세트(50) 내의 각 레이저 펄스(52)의 펄스 폭은, 약 30㎱ 내지 약 100fs 또는 그 미만의 범위에 있다. 일부 실시예에서는, 각 세트(50)가 2개 내지 10개의 펄스(52)를 포함하는 것이 바람직하고, 이러한 펄스(52)는 약 0.1㎰ 내지 약 30㎱의 범위에 있는 것이 바람직하며, 약 25㎰로부터 30㎱까지 또는 약 100㎰로부터 10㎱까지 또는 5㎱로부터 20㎱까지와 같은 사이의 범위에 있는 것이 더 바람직하다. 일부 바람직한 실시예에서는, 제 1 펄스의 하강 에지와 제 2 펄스의 상승 에지 사이의 시간 간격이 약 0㎱로부터 약 500㎱까지일 수 있다. 펄스 사이의 시간 간격은 펄스와 타깃의 상호작용을 최적화하거나 깃털(plume) 또는 부스러기(debris)와의 상호작용을 최소화하기 위해 조정될 수 있다. 당업자라면 펄스(52) 사이의 간격, 세트(50) 사이의 간격, 및 펄스(52)의 펄스 폭이 도면에서 동일한 크기로 그려지지 않음을 인식하게 될 것이다.
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 처리 중요성에 따라 링크(22)의 폭보다 40% 내지 100% 더 큰 것이 바람직하다. 세트에서의 작용 펄스 각각의 레이저 스폿과, 각 작용 펄스의 레이저 스폿(38) 사이의 변위는 통상 ±0.05 내지 0.2㎛인 통상적인 위치 선정 시스템(380)의 위치 선정 정확도보다 작다. 그러므로 레이저 시스템은 여전히 작동 중인 링크(22)를 처리할 수 있는데, 즉 위치 선정 시스템(380)은 레이저 시스템이 각 선택된 링크(22)에서 한 세트의 작용 레이저 펄스를 레이저 시스템이 발사할 때 움직임을 멈출 필요가 없다.
레이저 펄스(52)의 세트(50) 동안, 심지어 사용된 레이저 파장이 가시 범위나 UV 범위에서 1.3㎛보다 짧은 경우에도, 각 레이저 펄스(52)는 링크(22)를 완전히 끊거나 밑에 있는 기판(42)을 손상시키고 링크(22) 및/또는 위에 있는 패시베이션 층(44)의 일부만을 제거하기에 불충분한 열, 에너지 또는 첨두 전력을 가진다. 약 150㎚로부터 약 2000㎚까지의 바람직한 파장에서는, 레이저 펄스(52)의 초점이 맞추어진 스폿 크기(40)의 바람직한 제거 파라미터는, 약 0.005μJ 내지 약 10μJ 사이의 각 레이저 펄스의 레이저 에너지(그리고 약 0.01μJ 내지 약 0.1μJ 사이의 중간 에너지 범위)와, 약 1㎐보다 큰 그리고 바람직하게는 10㎑ 내지 50㎑ 또는 그 이상인 경우에 0.01μJ 내지 약 10μJ 사이의 각 세트의 레이저 에너지를 포함한다.
레이저 펄스(52)의 각 세트(50)의 에너지 밀도 또는 전력 프로파일은 종래의 수 나노초(nanosecond)의 레이저 펄스의 에너지 밀도 프로파일보다 양호하게 제어될 수 있고, 거의 임의의 소정의 형태를 가질 수 있다. 레이저 출력의 파장과, 링크 재료의 특징에 따라, 링크(22)에 인가된 펄스(52)의 끊는 깊이는, 임의의 주어진 링크(22)의 바닥을 깨끗이 하여 밑에 있는 패시베이션 층(46)이 비교적 접촉되 지 않게 하거나 동작시 손상되지 않게 하며 기판(42)이 비교적 접촉되지 않거나 손상되지 않게 하기 위해, 각 펄스(52)의 에너지와 각 세트(50)에서의 레이저 펄스(52)의 개수를 선택함으로써 정확하게 제어될 수 있다. 따라서 심지어 UV 범위에서의 레이저 파장이 사용되는 경우에도, 동작시 실리콘 기판(42)에 손상이 가해질 위험이 실질적으로 제거된다.
도 7a를 참조하면, 각 세트(50a)에서의 펄스(52a1, 52a2)(총칭해서 52a)의 전력 프로파일은 실질적으로 동일하고 세트(50a)는 실질적으로 동일하다. 각 세트(50a)에서의 선택적인 다음 펄스(52a)(미도시)는 또한 실질적으로 동일한 전력 프로파일이나 다른 전력 프로파일을 가질 수 있다.
도 7b를 참조하면, 펄스(52b2)의 전력 프로파일은 각 세트(50b)에서의 각각의 펄스(52b1)의 진폭보다 짧은 진폭을 가진다. 각 세트(50b)에서의 선택적인 다음 펄스(52b)(미도시)는 각각의 펄스(52b2)의 진폭보다 짧은 진폭을 가지는 것이 바람직하다. 세트(50b)에 관한 그러한 에너지 밀도 프로파일은 특히 민감한 작업물에 손상을 가할 위험 없이, 링크의 바닥을 깨끗하게 하는 데 있어 유용하다.
도 7c를 참조하면, 펄스(52c2)의 전력 프로파일은 실질적으로 유사한 진폭을 가지나, 각 세트(50c)에서의 각각의 펄스(52c1)의 진폭보다 짧은 진폭을 가진다. 각 세트(50c)에서의 선택적인 다음 펄스(52c)(미도시)는 각각의 펄스(52c2)의 진폭보다 짧은 펄스 폭을 가지는 것이 바람직하다. 하지만 당업자라면 펄스(52c2)와 그 다음 펄스(52c)가 각 펄스 직전보다 더 짧은 진폭과 더 짧은 펄스 폭 모두를 가질 수 있음을 인식하게 될 것이다. 당업자는 또한 심지어 도 7에 도시된 각 펄스(52)가 점차 감소하는 진폭을 가지고, "편평한 상부" 또는 "종 형태(bell-shape)"의 전력 프로파일과 같은 다른 전력 프로파일이 이용될 수 있음을 인식하게 될 것이다.
도 8a 내지 도 8f(총칭해서 도 8)는 하나 이상의 세트(50d1 내지 50d3){총칭해서 세트(50d)}에서, 하나 이상의 레이저 펄스(52d1)로서 구현될 수 있는 특별히 맞추어진 작용 레이저 펄스(52)의 형성을 도시한다. 도 6과 도 8을 참조하면, 도 8a는 구동 전자 장치(208)로부터 전달된 특별히 맞추어진 구동 전류 펄스(206)를 도시하고, 도 8b는 주입 레이저(202)로부터 전파하는 주입 레이저 출력 펄스(210)가 주입 레이저(202)의 빠른 응답 가능성의 결과로서 구동 전류 펄스(206)의 프로파일을 복제하는 것을 도시한다. 주입 레이저 출력 펄스(210)는, 레이저 전력 증폭기(204)에 전달되고, 이러한 레이저 전력 증폭기(204)는, 도 8c에 도시된 바와 같이 맞추어진 레이저 펄스 전력 프로파일의 심각한 왜곡을 일으키지 않으면서, 주입 레이저 출력 펄스(210)를 증폭하고 작용 레이저 펄스(52d1)를 전달하기 위해 포화되지 않은 상태에서 동작한다. 작용 레이저 펄스(52d1)는 전력 스파이크의 발생 이후와 레이저 펄스 시간 전력 프로파일의 하강 에지 전에 비교적 편평하다. 당업자라면 구동 전류 펄스(206)의 프로파일이 임의의 바람직한 프로파일로 쉽게 프로그래밍될 수 있다는 점을 인식할 것이다. 당업자라면 또한 증폭기(204)의 이득 요구사항이 주입 레이저(202)로부터 이용 가능한 레이저 펄스 전력과 작용 레이저 펄스 (52d1)의 전력에 의존한다는 점을 인식하게 될 것이다.
다시 도 8c를 참조하면, 레이저 펄스(52d1)의 특별히 맞추어진 레이저 펄스 전력 프로파일은 레이저 펄스의 시작시 출현하는 상당한 스파이크(62)를 제공한다. 스파이크의 첨두 전력은 Pmax이고, 레이저 펄스의 평균 전력은 Pmin이다. 스파이크의 진폭은 Pmax-Pmin으로 한정된다. 스파이크의 폭(Δts)은 Pmax와 Pmin 사이의 중간 전력 점(Ps)에서의 전체 지속 시간으로서 한정된다. 스파이크의 첨두 전력(Pmax)은 레이저 펄스의 평균 전력(Pmin)에 대해, 약 10% 내지 약 50% 정도가 되는 것이 바람직하다. 스파이크의 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. 전력 스파이크의 바람직한 타이밍은 레이저 펄스 전력 프로파일의 상승 에지로부터 레이저 펄스 전력 프로파일 지속 시간의 70%까지 측정된 간격 내에 있다. 편의상, "스파이크(spike)"란 용어가 레이저 펄스 동안에 일어나는 것과는 상관없이 레이저 전력에서의 상당한, 일시적인 증가를 가리키기 위해, 본 명세서의 나머지 부분을 전체에 사용된다. 세트(50d)에서의 하나, 일부 또는 모든 펄스(52)는 특별히 맞추어진 레이저 펄스 프로파일을 가질 수 있다.
도 8d 내지 도 8f는 통상적인 위치 선정 시스템 간격 내에서 링크(22)를 끊기 위해 도 8c에 도시된 특별히 맞추어진 레이저 펄스 전력 프로파일을 구비한 적어도 하나의 레이저 펄스(52d1)를 가지는 예시적인 세트(50d)의 전력 대 시간 그래프를 도시한다. 특히 도 8d는, 위치 선정 시스템(380)이 작동 중 처리 동안에 링크 (22)의 범위에 있는 시간 간격 내에서 링크(22)를 끊기 위해, 각각 2개 이상의 실질적으로 동일한 특별히 맞추어진 펄스(52d1)를 이용하는 예시적인 실질적으로 동일한 세트(50d1)를 도시한다.
도 8e는 위치 선정 시스템(380)이 작동 중 처리 동안에 링크(22)의 범위에 있는 시간 간격 내에서 링크(22)를 끊기 위해, 각각 2개 이상의 특별히 맞추어진 펄스(52d1, 52d2)를 이용하는 대안적이고 예시적인 실질적으로 동일한 세트(50d2)를 도시한다. 특별히 맞추어진 펄스(52d2)는 펄스(52d1)의 프로파일에 대응하지만 대부분의 프로파일에 대해 비례하여 더 작은 밀도를 가지는 레이저 펄스 전력 프로파일을 가진다.
도 8f는 위치 선정 시스템(380)이 작동 중 처리 동안에 링크(22)의 범위에 있는 시간 간격 내에서 링크(22)를 끊기 위해, 각각 2개 이상의 특별히 맞추어진 펄스(52d1, 52d3)를 이용하는 대안적이고 예시적인 실질적으로 동일한 세트(50d3)를 도시한다. 특별히 맞추어진 펄스(52d1) 다음에는 실질적으로 스파이크가 없는 레이저 펄스 전력 프로파일을 가지는 하나 이상의 펄스(52d3)가 온다. 도 8c 내지 도 8f에 관해, 당업자라면 세트(50d1 내지 50d3)가 동일한 필요가 없고, 각각의 동일한 개수의 펄스를 가질 필요가 없으며 동일한 각각의 전력 프로파일을 구비한 펄스를 가질 필요가 없다는 점을 인식하게 될 것이다.
도 9a는 레이저 펄스(52e1)의 시작시에 나타나지 않고 대신 중간에 나타나는 스파이크(64)를 구비한 전력 프로파일을 이용하는 또 다른 실시예를 도시한다. 스파이크는, 펄스 세트(50e)에서의 최종 펄스의 레이저 에너지가 평균 특징의 링크(22)로부터 링크 재료를 완전히 제거하는 시각(t1) 앞에 있는 시각(te)에서 끝난다.
도 9a를 참조하면, 전력 레벨은 펄스 스파이크(64)의 전후에 비교적 편평하지만, 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 하기에 충분한 레이저 첨두 전력과 에너지를 중간 펄스 스파이크에 제공하게 되고, 링크 재료를 완전히 제거하게 되면 실리콘 기판과 링크와 이웃하는 구조에 손상을 가할 위험성이 전혀 없도록 보장하기 위해 훨씬 더 낮은 레이저 펄스 전력을 제공한다. 그 결과, 레이저 전력 프로파일의 그러한 특별한 맞춤은 훨씬 양호한 처리 결과와 더 넓은 처리 창을 제공하며, 실리콘 기판과 링크와 이웃하는 구조에 손상이 가해질 위험성을 감소시킨다. 세트(50)에서의 하나, 일부 또는 모든 펄스(52)는 그러한 특별히 맞추어진 레이저 펄스 프로파일을 가질 수 있다.
도 9b와 도 9c는 통상의 위치 선정 시스템 간격 내에서 링크(22)를 끊기 위한, 도 9a에 도시된 특별히 맞추어진 레이저 펄스 프로파일을 구비한 적어도 하나의 레이저 펄스(52e1)를 포함하는 예시적인 세트(50e1, 50e2){총칭하여 세트(50e)}의 전력 대 시간 그래프를 도시한다.
특히, 도 9b는 위치 선정 시스템(380)이 작동 중 처리 동안에 링크(22)의 범위에 있는 시간 간격 내에서 링크(22)를 끊기 위해, 각각 2개 이상의 실질적으로 동일한 특별히 맞추어진 펄스(52e1)를 이용하는 예시적인 실질적으로 동일한 세트(50e1)를 도시한다.
도 9c는 위치 선정 시스템(380)이 작동 중 처리 동안에 링크(22)의 범위에 있는 시간 간격 내에서 링크(22)를 끊기 위해, 각각 2개 이상의 특별히 맞추어진 펄스(52e1, 52e2)를 이용하는 대안적으로 예시적인 실질적으로 동일한 세트(50e2)를 도시한다. 특별히 맞추어진 펄스(50e2)는 펄스(52d1)의 프로파일에 대응하는 레이저 펄스 전력 프로파일을 가진다. 도 9d는 도 9c에 도시된 것과 반대 순서로 각각 2개 이상의 특별히 맞추어진 펄스(52e1, 52e2)를 이용하는 대안적으로 예시적인 실질적으로 동일한 세트(50e3)를 도시한다.
도 10a와 도 10b는 각각 구동 전류 프로파일(214)과, 또 다른 실시예의 다른 구현에 따라 만들어진 레이저 펄스(52f)의 구동 전류 프로파일(214)의 복제된 레이저 펄스 전력 프로파일을 도시한다. 구동 전류 프로파일(214)은 각각 시간(ta, tb, tc)에 대해 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 일어나고, 그 다 음 전력 스파이크(226, 228)는 레이저 펄스(52f) 동안에, 하지만 세트(50f)에서 최종 펄스(52f)에 의해 타깃 링크 재료가 완전히 제거되기 전에 일어난다. 전력 스파이크(224, 226, 228)는 레이저 출력 펄스의 평균 전력의 약 10%에 걸친 전력 변동을 구비한 진동 파형의 형태로 복합 전력 스파이크를 함께 형성한다. 구동 전류는, 예를 들어 일부 또는 모든 그러한 스파이크의 전파를 용이하게 하는 진동 파형을 포함할 수 있다. 예를 들어, 지속 시간의 약 1/2 사이클로부터 3 사이클까지가 레이저 펄스 전력 프로파일의 지속 시간 내에서 주입 레이저로 통과될 수 있다. 진동 사이클의 주기는 약 5㎱와 약 1㎱ 사이 또는 그보다 짧은 것이 바람직하다. 세트(50f)에서의 하나, 일부 또는 모든 펄스(52f)는 그러한 특별히 맞추어진 레이저 펄스 프로파일을 가질 수 있다.
도 10c와 도 10d는 통상적인 위치 선정 시스템 간격 내에서 링크를 끊기 위한, 도 10b에 도시된 특별히 맞추어진 레이저 펄스 전력 프로파일을 가지는 레이저 펄스(52f)를 포함하는 예시적인 세트(50f)의 전력 대 시간 그래프를 도시한다. 특히, 도 10c는 위치 선정 시스템(380)이 작동 중 처리 동안에 링크(22)의 범위에 있는 시간 간격 내에서 링크(22)를 끊기 위해 각각 2개 이상의 실질적으로 동일한 특별히 맞추어진 펄스(52f1)를 이용하는 예시적인 실질적으로 동일한 세트(50f1)를 도시한다.
도 10d는 위치 선정 시스템(380)이 작동 중 처리 동안에 링크(22)의 범위에 있는 시간 간격 내에서 링크(22)를 끊기 위해 각각 2개 이상의 특별히 맞추어진 펄 스(52f1, 52f2)를 이용하는 대안적으로 예시적인 실질적으로 동일한 세트(50f2)를 도시한다. 특별히 맞추어진 펄스(52f2)는 펄스(52d1)의 프로파일에 대응하는 레이저 펄스 전력 프로파일을 가진다.
도 9d와 도 10c에 도시된 펄스 세트(50)는, 질화 티타늄 반사방지 표면 층, 알루미늄 몸체, 질화 티타늄 및 티타늄 션팅(shunting) 층을 가지는 링크 스택(stack)과 같은 더 두꺼운 링크(22) 및/또는 복합 링크(22)를 처리하는데 특별히 유용할 수 있다. 지연된 스파이크는 알루미늄을 둘러싸는 더 높은 용융점을 가지는 링크 성분을 처리하는데 유용하다. 펄스(52)의 특별한 형태, 특히 스파이크에 관한 진폭과 지연은, 임의의 주어진 링크(22)에서의 특별한 재료와 그러한 재료의 두께를 수용하도록 조정될 수 있다.
당업자라면 본 명세서에 기재된 모든 예시적인 실시예에 관해, 순차적인 세트(50)는 특히 링크(22) 및/또는 다른 특징(다른 재료 및/또는 다른 크기)을 구비한 패시베이션 층(44)이 처리된다면, 다른 첨두 전력과 에너지 밀도 프로파일을 가질 수 있음을 인식할 것이다. 당업자는 또한 순차적인 세트(50)가 서로 다른 간격에서 생성될 수 있음을 인식할 것이다.
다시 도 6을 참조하면, 레이저 시스템(300)의 레이저(200)는 다양한 선택적인 종래의 광학 성분(352, 354)에 의해 연결된 빔 경로(320)를 따라 레이저 펄스(52)의 세트(50)의 레이저 출력(334)을 전파한다. 광학 성분(352, 354)은, 예를 들어 유용한 전파 특징을 구비한 빔을 만들도록 레이저 출력(350)을 시준하기 위해, 연장기 또는 다른 레이저 광학 성분을 포함할 수 있다. 원하는 레이저 파형에서 크게 반사하지만, 사용하지 않는 파장에서는 크게 투과되는 하나 이상의 빔 반사 미러(358, 360, 362, 364)는 선택적으로 이용되어, 원하는 레이저 파장만이 링크 구조(36)에 도달하게 된다. 초점 맞춤(focusing) 렌즈(366)는 더 큰 초점이 맞추어진 스폿 크기(40)(도 2b)를 만들기 위해, 시준된 펄스 구동 레이저 시스템 출력(368)의 초점을 맞추고, 이를 통해 링크 폭(28)을 포함하며, 링크 폭(28)과 레이저 파장에 따라, 직경이 2㎛ 미만인 또는 그보다 작은 것이 바람직하다.
바람직한 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. 위치 선정 시스템(380)은 대안적으로 또는 추가적으로 Cutler 등의 미국 특허 5,751,585, Cutler의 미국 특허 6,430,465B2, 및/또는 미국 공개 특허 2002-0117481A1에 설명된 개선 장치 또는 빔 위치 선정기를 이용할 수 있고, 이들 특허는 본 출원의 양수인에게 양도되어 있다. 다른 고정 헤드(fixed-head) 시스템, 검류계, 압전기와 같은 빠른 위치 선정기 헤드 시스템 또는 음성 코일 제어된 미러(mirror) 또는 선형 모터 구동의 종래의 위치 선정 시스템 또는 오리건주 포트랜드의 Electro Scientific Industries사(ESI)에 의해 제조된 5300, 9300 또는 9000 모델 시리즈에서 이용된 것들이 또한 이용될 수 있었다.
위치 선정 시스템(380)은 적어도 2개의 플랫폼 또는 단(적층된 또는 분할 축)(370)을 제어하고 빔 반사 미러(358, 360, 362, 364)로 조정하는 레이저 제어기(382)와, 목표를 정해 레이저 시스템 출력(368)의 초점을 IC 디바이스나 작업물 (12) 상의 선택된 전도성 링크(22)에 맞추기 위해 다른 광학 성분을 이용하는 것이 바람직하다. 위치 선정 시스템(380)은 제공된 테스트 또는 디자인 데이터에 기초하여, 작동중인 고유한 링크-끊기 동작을 실행하도록, 작업물(12) 상의 링크(22) 사이의 신속한 움직임을 허용한다.
위치 데이터는 링크(22)를 제거하기 위해 레이저 시스템 출력(368)의 레이저 펄스(52)의 한 세트(50)로 링크 구조(36)의 목표를 정하기 위해 작업물(12) 위에서 초점이 맞추어진 레이저 스폿(38)(도 2b)을 가리키는 것이 바람직하다. 레이저 시스템(300)은 임의의 링크(22) 위에서 위치 선정 시스템(380)의 멈춤 없이, 레이저 펄스(52)의 단일 세트(50)로 작동 중인 각 링크(22)를 끊는 것이 바람직하며, 따라서 높은 처리량이 유지된다. 세트(50)가 약 1,000㎱ 미만이기 때문에, 각 세트(50)는 위치 선정 시스템(380)의 스캐닝 속도에 따라, 위치 선정 시스템(380)에 의해 단일 펄스와 같이 취급된다. 예를 들어, 위치 선정 시스템(380)이 초당 약 200㎜의 높은 속도를 가진다면, 2개의 연속하는 레이저 스폿(38)의 사이에서 1,000㎱의 시간 간격을 가지고 2개의 연속하는 레이저 스폿(38) 사이의 통상적인 변위는 통상 0.2㎛ 미만이고, 세트(50)의 바람직한 시간 간격인 300㎱ 동안에는 0.06㎛ 미만인 것이 바람직하며, 따라서 2개 이상의 연속하는 스폿(38)은 실질적으로 중복되고 각 스폿(38)은 링크 폭(28)을 완전히 덮게 된다. 반복 속도를 제어하는 것 외에, 한 세트(50) 내의 펄스(52)의 개시 사이의 시간 오프셋은 통상 1,000㎱ 미만이고, 바람직하게는 약 5㎱와 500㎱ 사이에 있다.
선택된 링크의 적절한 처리에 관한 명령어를 구비한 레이저 제어기(382)가 제공된다. 레이저 제어기(382)는, "Konecny for Radiation Beam Position and Emission Coordination System"이라는 제목을 가진 미국 특허 5,453,594호에 설명된 바와 같은 플랫폼의 움직임에 레이저 시스템(300)의 발사를 동기화하는 타이밍 데이터에 의해 영향을 받을 수 있다.
비록 세트(50)가 서로 다른 간격을 두고 생성될 수 있지만, 당업자라면 안정성과 다른 레이저 고려 사항을 생각할 때, 작용 펄스가 타깃 링크(22)에 충돌할 때 펄스(52)가 이용되는지에 상관없이, 실질적으로 일정한 반복 속도로 세트(50)를 생성하는 것이 바람직하다고 인식하게 될 것이다. 그러한 실시예에서, 시스템 제어기(382)는 위치 선정 시스템(380)에 이동할 것을 명령하고, 시스템 제어기(382)가 선택적인 레이저 펄스 게이팅(gating) 디바이스(340)에 "게이팅 ON" 게이팅 신호를 보내기 전에, 타깃 위치에 시스템 제어기(382)의 목표를 맞출 것을 지시한다. 타깃 위치에서의 링크(22) 처리가 종료되면, 스캔 헤드는 계속해서 그 다음 타깃 위치로 이동하고, 한편 시스템 제어기(382)는 "게이팅 OFF" 게이팅 신호를 레이저 펄스 게이팅 디바이스(340)에 보낸다. 레이저(200)는 원하는 반복 속도로 여전히 실행되어, 임의의 파장 변환기(들) 상에는 어떠한 열 로딩(thermal loading) 변동이 존재하지 않게 되고, 따라서 열적으로 유도된 조화 펄스 에너지 드리프팅(drifting)이 제거된다.
예시적인 레이저 펄스 게이팅 디바이스는, FL. Melbourne 소재의 NEOS Technologies사에 의해 제작된 Model N30085-05나 그것의 수정된 버전의 것과 같은 고속 전자 광학(E-O) 디바이스나 음향-광학(A-O) 디바이스를 포함한다. 레이저 펄 스 게이팅 디바이스(340)의 주문형 트리거링(on-demand triggering)에 관한 보다 상세한 것은 본 명세서에 참조로 병합되어 있는, Baird 등의 미국 특허 6,172,325호와 Sun 등의 미국 특허 출원 10/611,798호에서 발견될 수 있다.
Sun 등의 미국 특허 출원 10/611,798호에 설명된 라디오 주파수(RF) 로딩 제어 기술은, 위치 선정 시스템(380)이 타깃 위치를 향할 때(즉, 작용 레이저 기계의 출력이 요구될 때), 세트(50)의 펄스(52)와 일치하도록 A-O 게이팅 디바이스(340)에 RF 펄스를 인가하고, 위치 선정 시스템(380)이 중간 위치를 향할 때(즉, 작용 레이저 기계의 출력이 요구되지 않을 때), 세트(50)의 펄스(52)와 일치되지 않도록 동일한 RF 에너지를 구비한 RF 펄스를 A-O 게이팅 디바이스(340)에 인가함으로써, A-O 레이저 펄스 게이팅 디바이스(340) 상에 거의 일정한 열 로딩을 제공하도록 추가적으로 이용될 수 있다. 당업자라면 A-O 게이팅 디바이스(340) 상의 그러한 실질적으로 일정한 열 로딩을 가지고, A-O 게이팅 디바이스(340)에 의해 작용 레이저 기계 출력의 품질과 위치 선정의 정확도에 최소의 역효과가 존재하게 된다는 것을 인식하게 될 것이다.
전술한 관점에서, 레이저 펄스(52)의 세트(50)로 링크 처리를 하는 것은, 처리량을 희생하지 않고 종래의 링크 처리를 하는 것보다 끊어진 링크의 더 넓은 처리 창과 우수한 품질을 제공한다. 세트(50)에서의 펄스의 다양한 변화성은 특별한 링크 특징에 더 양호하게 맞추는 것을 허용한다. 레이저 펄스 세트(50)에서의 각 레이저 펄스(52)는 더 적은 레이저 에너지를 가지기 때문에, 이웃하는 패시베이션과 실리콘 기판(42)에 덜 손상을 가하게 된다. 종래의 링크 블로잉 IR 레이저 파장 외에, 심지어 더 짧은 레이저 파장에서의 실리콘 웨이퍼의 흡수율이 종래의 IR 파장에서보다 높은 경우에도, IR보다 짧은 레이저 파장이 또한 더 작은 레이저 빔 스폿 크기의 추가된 장점을 가지고 처리하기 위해 사용될 수 있다. 그러므로 더 좁고 더 밀한 링크의 처리가 용이하게 된다. 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 있더라도, 링크 폭(28)은 예를 들어 약 0.5㎛ 이하일 수 있다.
유사하게, 레이저 펄스 전력 프로파일의 더 나은 맞춤의 다양한 변화성은 다른 패시베이션 특징을 수용하는 데 있어 더 나은 유연성을 제공한다. 도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 링크(22) 위의 패시베이션 층(44)과 링크(22) 아래의 패시베이션 층(46)은 종래의 재료 이외의 재료로 만들어질 수 있고 또는 통상적인 높이 외의 높이가 될 것이 요구된다면 수정될 수 있다. 새로운 재료 또는 크기는, 그러한 새로운 재료 내의 세트(50)와 레이저 펄스(52)가 맞추어질 수 있고, 이로 인해 밑에 있거나 이웃하는 패시베이션 구조에 손상이 가해질 위험성을 줄이기 때문에, 이용될 수 있다. 또한, 1.06㎛ 보다 훨씬 짧은 파장이 약 2㎛ 미만의 임계 스폿 크기 직경(40)을 만들기 위해 이용될 수 있기 때문에, 레이저 펄스(52)의 세트(50)로 처리된 링크(22) 사이의 중심 대 중심 피치(32)는 종래의 단일 IR 레이저 빔 끊기 펄스에 의해 끊어진 링크(22) 사이의 피치(32) 보다 실질적으로 작을 수 있다. 링크(22)는, 예를 들어 다른 링크(22) 또는 이웃하는 회로 구조(34)로부터 2.0㎛ 이하의 거리 내에 있을 수 있다.
위에 있는 패시베이션 층(44)은 실리콘 이산화물(SiO2), 실리콘 옥시니트라이드(SiON), 및 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 유전 재료, 오르도실리케이트(orthosilicate) 유리(OSGs), 플루오로실리케이트 유리, 오르가노실리케이트 유리, 테트에틸오르도실리케이트-기반 산화물(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) 깨지기 쉬운 재료로부터 형성될 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.
도 11은 링크(22)가 레이저 펄스(52)의 세트(50)에 의해 제거된 후 패시베이션 층의 상태를 도시한다. 링크(22)의 상부 표면(70) 위에 있는 패시베이션 층(44)은, 비교적 작은 양만큼, 예를 들어 대략 위에 있는 패시베이션 층(44)의 두께만큼 링크(22)의 폭(28)을 넘어 연장하는 개구(72a)를 가진다. 링크(22)의 인접한 측면(52)에 위치한 중간 패시베이션 층(48), 링크(22)의 하부 표면(74) 밑에 있는 패시베이션 층(46), 및 기판(42)은 더 가깝고 더 균일한 크레이터(crater) 벽(78)에 의해 보여지는 바와 같이 무시할 수 있게 꽉 채워진다. 그러므로, 패시베이션 구조로 연장하는 전형적인 손상이 훨씬 덜하게 되고, 패시베이션 구조에서의 전형적인 크래킹(cracking)은 완전히 제거되지 않는다면 줄어든다. 이러한 실질적으로 위험성이 없는 링크 처리 접근 방식은, 예를 들어 UV 파장에서 섬세한 낮은 K 또는 다른 재료에 대해 특별히 두껍거나 복합적인 링크(22)와 같은 링크(22)를 처리하는 데 있어 특히 유용하다.
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 전 도성 링크의 레이저 처리에 이용 가능하다.

Claims (56)

  1. 소정의 펌핑 레벨에서 포화 전력 특징을 가지는 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력을 제어하는 방법으로서, 상기 포화 전력 특징은 주입 레이저 출력과 증폭기 출력 사이의 프로파일 상관을 왜곡하지 않으면서 레이저 섬유 증폭기에 결합될 수 있는 주입 레이저 출력의 양을 제한하는, 증폭기 출력 제어 방법에 있어서,
    선택된 전도성 여분 메모리나 연관된 링크 구조를 가지는 집적 회로의 하나 이상의 위치를 나타내는 빔 위치 선정 데이터를 빔 위치 선정기에 제공하는 단계로서, 각 링크는 링크 폭을 가지고, 기판 또는 상기 기판과 전도성 링크 사이에 위치한 임의의 밑에 있는 패시베이션 층(passivation layer) 상에 제조된 회로에서 연관된 한 쌍의 전도성 접점(contact) 사이에 위치하며, 상기 기판 및 링크 구조와 연관된 어떤 임의의 밑에 있는 패시베이션 층은 각각의 레이저 손상 임계치를 특징으로 하고, 상기 빔 위치 선정기는 상기 기판에 레이저 스폿 위치의 상대적인 움직임을 주는 빔 위치 선정 데이터에 응답하는, 빔 위치 선정 데이터 제공 단계;
    상기 레이저 섬유 증폭기로 주입된 주입 레이저 출력에 주어진 이득을 제어하기 위해, 소정의 펌핑 레벨에서, 상기 섬유 레이저 증폭기를 광학적으로 펌핑하는 단계;
    각각의 구동 전류 프로파일에 상관되는 각각의 제 1 및 제 2 주입 레이저 출력 프로파일을 가지는 적어도 각각의 제 1 및 제 2 주입 레이저 펄스의 주입 레이저 세트를 생성하기 위해, 각각의 제 1 및 제 2 구동 전류 프로파일을 가지는 적어 도 제 1 및 제 2 구동 전류 펄스의 세트를 주입 레이저에 제공하는 단계로서, 상기 제 2 구동 전류 프로파일은 상기 제 1 구동 전류 프로파일의 각 특징과는 다른 특징을 가지는, 제공 단계;
    제 1 구동 전류 프로파일과 상관되는 제 1 증폭기 출력 프로파일을 가지는 제 1 증폭기 출력 펄스를 제공하도록, 제 1 주입 레이저 펄스를 레이저 섬유 증폭기에 결합하는 단계로서, 제 1 구동 전류 프로파일은 레이저 섬유 증폭기의 포화 전력 특징보다 작은 전력 특징을 가지는 제 1 주입 레이저 펄스를 생성하여, 제 2 주입 레이저 펄스를 레이저 섬유 증폭기에 결합하는 것에 응답하여, 상기 레이저 섬유 증폭기가 제 2 구동 전류 펄스의 제 2 구동 전류 프로파일에 상관되는 제 2 증폭기 출력 프로파일을 가지는 적어도 제 2 증폭기 출력 펄스를 제공하는, 결합 단계;
    각 레이저 증폭기 출력 펄스를 레이저 시스템 출력 펄스의 레이저 시스템 출력 세트로 광학적으로 변환하는 단계로서, 각 레이저 스폿은 상기 레이저 스폿 위치에서 스폿 크기와 에너지 특징을 가지고, 스폿 크기는 링크 폭보다 크며, 에너지 특징은 임의의 밑에 있는 패시베이션 층과 기판의 각각의 레이저 손상 임계치보다 작은, 변환 단계; 및
    상대적인 움직임이 실질적으로 연속하면서 레이저 시스템 출력 세트에서의 레이저 시스템 출력 펄스가 순차적으로 선택된 링크 구조를 때리도록, 레이저 시스템 출력 펄스 생성과, 빔 위치 선정기에 의해 주어진 상대적인 움직임을 조정하여, 레이저 시스템 출력 세트에서의 각 레이저 출력 펄스의 스폿이 링크 폭을 포함하 고, 레이저 시스템 출력 세트가 임의의 밑에 있는 패시베이션 층과 기판에 동작 손상을 일으킬 위험을 감소시키면서 전도성 접점의 연관된 쌍 사이의 전도성 링크를 끊는, 조정 단계
    를 포함하는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 적어도 하나의 레이저 출력 펄스는 상승 및 하강 에지, 평균 전력, 및 펄스 지속 시간을 가지는 레이저 펄스 시간 전력 프로파일을 특징으로 하고, 전력 스파이크를 특징으로 하는데, 상기 전력 스파이크는 전력 스파이 펄스 지속 시간보다 실질적으로 짧은 스파이크(spike) 지속 시간을 가지며, 최대 전력은 레이저 출력 펄스의 평균 전력보다 크고, 발생 시각은 상승 에지와 하강 에지 사이에 있으며, 상기 최대 전력, 스파이크 지속 시간 및 상기 전력 스파이크의 발생 시각은, 상기 레이저 출력 펄스에 관해, 기판이나 이웃하는 패시베이션 구조 재료에 가해지는 동작상 손상이 없는 경우, 선택된 링크 구조를 끊는 데 기여하는 특별히 맞추어진 레이저 펄스 전력 프로파일을 확립하도록 협력하는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 전력 스파이크는 레이저 펄스 시간 전력 프로파일의 상승 에지와 일치하고 레이저 출력 펄스의 평균 전력의 약 10%보다 많은 첨두 전력 값을 가지는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 전력 스파이크는 상승 시간을 가지고, 이러한 상승 시간은 약 5㎱보다 짧은, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 상승 시간은 약 2㎱보다 짧은, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 스파이크 지속 시간은 약 1㎱와, 상기 레이저 펄스 시간 전력 프로파일의 펄스 지속 시간의 약 50% 사이에 존재하는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  7. 제 3항에 있어서, 상기 전력 스파이크의 발생 후 상기 레이저 펄스 시간 전력 프로파일은, 상기 하강 에지 전의 시간에 따라 실질적으로 선형으로 떨어지도록 맞추어지는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 총 전력은, 상기 전력 스파이크의 발생이 상기 레이저 출력 펄스의 평균 전력의 약 10%보다 많게 된 후에 떨어지는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  9. 제 3항에 있어서, 상기 전력 스파이크의 발생 이후의 상기 레이저 펄스 시간 전력 프로파일은, 상기 레이저 펄스 시간 전력 프로파일의 하강 에지 전에는 비교 적 편평한, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  10. 제 3항에 있어서, 상기 레이저 펄스 시간 전력 프로파일은 제 1 전력 스파이크 후에 일어나는 추가 전력 스파이크의 리딩(leading) 에지와 일치하는 제 1 전력 스파이크를 포함하는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 추가 전력 스파이크는 평균 전력의 5%를 넘는 전력 값과, 약 1㎱와 상기 레이저 펄스 시간 전력 프로파일의 펄스 지속 시간의 약 30% 사이의 스파이크 지속 시간을 가지는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 전력 스파이크는, 상기 레이저 출력 펄스의 평균 전력의 약 10%를 넘는 전력 변동을 가지는, 진동하는 파의 형태를 가지는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 진동하는 파는 상기 레이저 펄스 시간 전력 프로파일의 펄스 지속 시간 내에서의 진동 사이클의 1/2 내지 3 사이클 동안 지속되고, 상기 진동 사이클의 주기는 약 1㎱와 약 15㎱ 사이에 있는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 전력 스파이크는 상승 에지로부터 상기 레이저 펄스 시간 전력 프로파일의 펄스 지속 시간의 70%까지 측정된 간격 내의 시각에서 일어나는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 전력 스파이크 전후의 상기 레이저 펄스 시간 전력 프로파일은 비교적 편평한, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  16. 제 14항에 있어서, 상기 전력 스파이크 전후의 상기 레이저 펄스 시간 전력 프로파일은 편평하지 않은, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 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 펄스 시간 전력 프로파일의 50% 사이에 있는 스파이크 지속 시간을 가지는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  18. 제 2항에 있어서, 상기 이웃하는 패시베이션 구조 재료 및/또는 밑에 있는 패시베이션 층은 다음 재료, 즉 SiO2, Si3N4, SiON, 낮은 K 재료, 낮은 K 유전체 재료, 낮은 K 산화물 기반의 유전체 재료, 오르도실리케이트(orthosilicate) 유리(OSGs), 플루오로실리케이트 유리, 오르가노실리케이트 유리, 테트에틸오르도실리 케이트-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 이상으로부터 형성되는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  19. 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 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  20. 제 1항에 있어서, 각 레이저 출력 펄스는 약 0.001μJ과 약 10μJ 사이의 레이저 에너지를 가지는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  21. 제 1항에 있어서, 상기 이웃하는 패시베이션 구조 재료 및/또는 밑에 있는 패시베이션 층은 다음 재료, 즉 SiO2, Si3N4, SiON, 낮은 K 재료, 낮은 K 유전체 재료, 낮은 K 산화물 기반의 유전체 재료, 오르도실리케이트 유리(OSGs), 플루오로실리케이트 유리, 오르가노실리케이트 유리, 테트에틸오르도실리케이트-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 이상으로부터 형성되는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  22. 제 1항에 있어서, 약 10㎑ 보다 큰 반복 속도로 각각의 선택된 전도성 링크 구조의 위치로 정렬된 타깃 재료를 제거하기 위해, 적어도 2개의 레이저 출력 펄스가 생성되는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  23. 제 1항에 있어서, 레이저 시스템 출력 펄스는 다음 파장 또는 파장 범위, 즉 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 하나에 대한 또는 하나 내의 파장을 가지는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  24. 제 23항에 있어서, 상기 링크는 1㎛보다 큰 두께를 가지는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  25. 제 1항에 있어서, 상기 링크는 1㎛보다 큰 두께를 가지는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  26. 제 1항에 있어서, 상기 레이저 시스템 출력 펄스는 파장을 포함하고, 인접하는 패시베이션 구조 재료, 밑에 있는 패시베이션 층, 및/또는 기판은 상기 파장에 상당히 흡수되는 성질을 가지는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  27. 제 26항에 있어서, 상기 파장은 UV 파장을 포함하는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  28. 제 27항에 있어서, 상기 링크는 1㎛보다 큰 두께를 가지는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  29. 소정의 펌핑 레벨에서 포화 전력 특징을 가지는 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력을 제어하는 방법으로서, 상기 포화 전력 특징은 주입 레이저 출력과 증폭기 출력 사이의 프로파일 상관을 왜곡하지 않으면서 레이저 섬유 증폭기에 결합될 수 있는 주입 레이저 출력의 양을 제한하는, 증폭기 출력 제어 방법에 있어서,
    선택된 전도성 여분 메모리나 연관된 링크 구조를 가지는 집적 회로 링크의 하나 이상의 위치를 나타내는 빔 위치 선정 데이터를 빔 위치 선정기에 제공하는 단계로서, 각 링크는 링크 폭을 가지고, 기판 또는 상기 기판과 전도성 링크 사이에 위치한 임의의 밑에 있는 패시베이션 층(passivation layer) 상에 제조된 회로에서 연관된 한 쌍의 전도성 접점(contact) 사이에 위치하며, 상기 기판 및 링크 구조와 연관된 어떤 임의의 밑에 있는 패시베이션 층은 각각의 레이저 손상 임계치 를 특징으로 하고, 상기 빔 위치 선정기는 상기 기판에 레이저 스폿 위치의 상대적인 움직임을 주는 빔 위치 선정 데이터에 응답하는, 빔 위치 선정 데이터 제공 단계;
    상기 레이저 섬유 증폭기로 주입된 주입 레이저 출력에 주어진 이득을 제어하기 위해, 소정의 펌핑 레벨에서, 상기 섬유 레이저 증폭기를 광학적으로 펌핑하는 단계;
    각각의 구동 전류 프로파일에 상관되는 각각의 제 1 및 제 2 주입 레이저 출력 프로파일을 가지는 적어도 각각의 제 1 및 제 2 주입 레이저 펄스의 주입 레이저 세트를 생성하기 위해, 각각의 제 1 및 제 2 구동 전류 프로파일을 가지는 적어도 제 1 및 제 2 구동 전류 펄스의 세트를 주입 레이저에 제공하는 단계로서, 적어도 상기 제 1 및 제 2 구동 전류 프로파일 중 적어도 하나는, 상승 및 하강 에지, 평균 전력 및 펄스 지속 시간을 가지고, 전력 스파이크를 특징으로 하는데, 상기 전력 스파이크는 펄스 지속 시간보다 실질적으로 짧은 스파이크 지속 시간을 가지며, 최대 전력은 레이저 출력 펄스의 평균 전력보다 크고, 특별히 맞추어진 구동 전류 프로파일을 설정하기 위해 발생 시각은 상승 에지와 하강 에지 사이에 있는, 제공 단계;
    제 1 구동 전류 프로파일과 상관되는 제 1 증폭기 출력 프로파일을 가지는 제 1 증폭기 출력 펄스를 제공하도록, 제 1 주입 레이저 펄스를 레이저 섬유 증폭기에 결합하는 단계로서, 상기 제 1 구동 전류 프로파일은 레이저 섬유 증폭기의 포화 전력 특징보다 작은 전력 특징을 가지는 제 1 주입 레이저 펄스를 생성하여, 제 2 주입 레이저 펄스를 레이저 섬유 증폭기에 결합하는 것에 응답하여, 레이저 섬유 증폭기가 제 2 구동 전류 펄스의 제 2 구동 전류 프로파일에 상관되는 제 2 증폭기 출력 프로파일을 가지는 적어도 제 2 증폭기 출력 펄스를 제공하는, 결합 단계;
    각 레이저 증폭기 출력 펄스를 레이저 시스템 출력 펄스의 레이저 시스템 출력 세트로 광학적으로 변환하는 단계로서, 각 레이저 스폿은 레이저 스폿 위치에서 스폿 크기와 에너지 특징을 가지고, 스폿 크기는 링크 폭보다 크며, 에너지 특징은 어떤 밑에 있는 패시베이션 층과 기판의 각각의 레이저 손상 임계치보다 작으며, 특별히 맞추어진 구동 전류 파형에 의해, 상기 기판 또는 인접하는 패시베이션 구조 재료에 동작상 손상이 없는 경우, 선택된 링크 구조를 끊는 것에 기여하는 특별히 맞추어진 레이저 펄스 전력 프로파일을 설정하도록 협력하는 상관된 최대 전력, 스파이크 지속 시간 및 전력 스파이크의 발생 시각을 가지는 레이저 출력 펄스 중 하나를 초래하는, 변환 단계; 및
    상대적인 움직임이 실질적으로 연속하면서 레이저 시스템 출력 세트에서의 레이저 시스템 출력 펄스가 순차적으로 선택된 링크 구조를 때리도록, 레이저 시스템 출력 펄스 생성과, 빔 위치 선정기에 의해 주어진 상대적인 움직임을 조정하여, 레이저 시스템 출력 세트에서의 각 레이저 출력 펄스의 스폿이 링크 폭을 포함하고, 레이저 시스템 출력 세트가 임의의 밑에 있는 패시베이션 층과 기판에 동작 손상을 일으킬 위험을 감소시키면서 전도성 접점의 연관된 쌍 사이의 전도성 링크를 끊는, 조정 단계
    를 포함하는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  30. 제 29항에 있어서, 상기 전력 스파이크는 상기 레이저 펄스 시간 전력 프로파일의 상승 에지와 일치하고 상기 레이저 출력 펄스의 평균 전력의 약 10%보다 많은 첨두 전력 값을 가지는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  31. 제 30항에 있어서, 상기 전력 스파이크는 상승 시간을 가지고, 이러한 상승 시간은 약 5㎱보다 짧은, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  32. 제 31항에 있어서, 상기 상승 시간은 약 2㎱보다 짧은, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  33. 제 30항에 있어서, 상기 스파이크 지속 시간은 약 1㎱와, 상기 레이저 펄스 시간 전력 프로파일의 펄스 지속 시간의 약 50% 사이에 존재하는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  34. 제 30항에 있어서, 상기 전력 스파이크의 발생 후 상기 레이저 펄스 시간 전력 프로파일은, 상기 하강 에지 전의 시간에 따라 실질적으로 선형으로 떨어지도록 맞추어지는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  35. 제 34항에 있어서, 상기 총 전력은, 상기 전력 스파이크의 발생이 상기 레이저 출력 펄스의 평균 전력의 약 10%보다 많게 된 후에 떨어지는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  36. 제 30항에 있어서, 상기 전력 스파이크의 발생 이후의 상기 레이저 펄스 시간 전력 프로파일은, 상기 레이저 펄스 시간 전력 프로파일의 하강 에지 전에는 비교적 편평한, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  37. 제 30항에 있어서, 상기 레이저 펄스 시간 전력 프로파일은 리딩(leading) 에지와 일치하는, 상기 전력 스파이크의 발생 후에 발생하는 추가 전력 스파이크를 포함하는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  38. 제 37항에 있어서, 상기 추가 전력 스파이크는 상기 평균 전력의 5%를 넘는 전력 값과, 약 1㎱와 상기 레이저 펄스 시간 전력 프로파일의 펄스 지속 시간의 약 30% 사이의 스파이크 지속 시간을 가지는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  39. 제 29항에 있어서, 상기 전력 스파이크는, 상기 레이저 출력 펄스의 평균 전력의 약 10%를 넘는 전력 변동을 하는, 진동하는 파의 형태를 가지는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  40. 제 39항에 있어서, 상기 진동하는 파는 상기 레이저 펄스 시간 전력 프로파일의 펄스 지속 시간 내에서의 진동 사이클의 1/2 내지 3 사이클 동안 지속되고, 상기 진동 사이클의 주기는 약 1㎱와 약 15㎱ 사이에 있는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  41. 제 29항에 있어서, 상기 전력 스파이크는 상승 에지로부터 상기 레이저 펄스 시간 전력 프로파일의 펄스 지속 시간의 70%까지 측정된 간격 내의 시각에서 일어나는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  42. 제 41항에 있어서, 상기 전력 스파이크 전후의 상기 레이저 펄스 시간 전력 프로파일은 비교적 편평한, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  43. 제 41항에 있어서, 상기 전력 스파이크 전후의 상기 레이저 펄스 시간 전력 프로파일은 편평하지 않은, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  44. 제 41항에 있어서, 상기 전력 스파이크는 상기 레이저 출력 펄스의 평균 전력의 10%를 넘는 첨두 전력 값을 가지고, 1㎱와 상기 레이저 펄스 시간 전력 프로파일의 50% 사이에 있는 스파이크 지속 시간을 가지는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  45. 제 29항에 있어서, 상기 이웃하는 패시베이션 구조 재료 및/또는 밑에 있는 패시베이션 층은 다음 재료, 즉 SiO2, Si3N4, SiON, 낮은 K 재료, 낮은 K 유전체 재료, 낮은 K 산화물 기반의 유전체 재료, 오르도실리케이트(orthosilicate) 유리(OSGs), 플루오로실리케이트 유리, 오르가노실리케이트 유리, 테트에틸오르도실리케이트-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 이상으로부터 형성되는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  46. 제 29항에 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 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  47. 제 29항에 있어서, 상기 레이저 출력 펄스는 약 0.001μJ과 약 10μJ 사이의 레이저 에너지를 가지는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  48. 제 29항에 있어서, 약 10㎑ 보다 큰 반복 속도로 각각의 선택된 전도성 링크 구조의 위치로 정렬된 타깃 재료를 제거하기 위해, 적어도 2개의 레이저 출력 펄스가 생성되는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  49. 제 29항에 있어서, 레이저 펄스 게이팅 디바이스는, 상기 섬유 레이저 증폭기로부터 상기 기판 상의 레이저 스폿 위치까지의 빔 경로를 따라 위치하고, 상기 레이저 펄스 게이팅 디바이스는 제어 명령에 응답하여, 레이저 출력 펄스의 출력 세트가 상기 레이저 스폿 위치 쪽으로 전파하는 것을 허용하는 출력 전송 상태와, 레이저 출력 펄스의 출력 세트가 상기 레이저 스폿 위치 쪽으로 전파하는 것을 현저하게 방지하는 출력 차단 상태를 제공하고,
    레이저 증폭기 출력 펄스의 증폭기 세트가, 증폭기 세트의 서로 인접하는 것들이 일반적으로 균일한 증폭기 출력 간격에 의해 서로 분리되는 실질적으로 일정한 증폭기 출력 반복 속도로 생성되도록, 일반적으로 균일한 구동 간격에 의해 구동 세트 중 서로 인접하는 것들이 서로 분리되는 실질적으로 일정한 반복 속도로 구동 펄스의 구동 세트를 생성하는 단계와;
    선택된 링크 구조를 어드레스 지정할 때는 언제나 상기 레이저 스폿 위치로 출력 세트를 전송하는 것을 허용하도록 출력 전송 상태를 제공하기 위해 증폭기 세트를 선택적으로 게이팅(gating)하는 단계로서, 상기 레이저 펄스 게이팅 디바이스는 레이저 스폿 위치가 선택된 링크 구조를 어드레스 지정하지 않을 때는 언제나, 빔 경로를 따라 출력 세트가 전파하는 것을 금지시키는 상대적으로 전송하지 않는 상태를 제공하는, 게이팅 단계를 포함하는 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  50. 제 29항에 있어서, 레이저 시스템 출력 펄스는 다음 파장 또는 파장 범위, 즉 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 하나에 대한 또는 하나 내의 파장을 가지는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  51. 제 50항에 있어서, 상기 링크는 1㎛보다 큰 두께를 가지는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  52. 제 29항에 있어서, 상기 링크는 1㎛보다 큰 두께를 가지는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  53. 제 29항에 있어서, 상기 레이저 시스템 출력 펄스는 파장을 포함하고, 인접하는 패시베이션 구조 재료, 밑에 있는 패시베이션 층 및/또는 기판은 상기 파장에 상당히 흡수되는 성질을 가지는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  54. 제 53항에 있어서, 상기 파장은 UV 파장을 포함하는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  55. 제 54항에 있어서, 상기 링크는 1㎛보다 큰 두께를 가지는, 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
  56. 제 1항에 있어서, 레이저 펄스 게이팅 디바이스는, 상기 섬유 레이저 증폭기로부터 상기 기판 상의 레이저 스폿 위치까지의 빔 경로를 따라 위치하고, 상기 레이저 펄스 게이팅 디바이스는 제어 명령에 응답하여, 레이저 출력 펄스의 출력 세트가 상기 레이저 스폿 위치 쪽으로 전파하는 것을 허용하는 출력 전송 상태와, 레이저 출력 펄스의 출력 세트가 상기 레이저 스폿 위치 쪽으로 전파하는 것을 현저하게 방지하는 출력 차단 상태를 제공하고,
    레이저 증폭기 출력 펄스의 증폭기 세트가, 증폭기 세트의 서로 인접하는 것들이 일반적으로 균일한 증폭기 출력 간격에 의해 서로 분리되는 실질적으로 일정한 증폭기 출력 반복 속도로 생성되도록, 일반적으로 균일한 구동 간격에 의해 구동 세트 중 서로 인접하는 것들이 서로 분리되는 실질적으로 일정한 반복 속도로 구동 펄스의 구동 세트를 생성하는 단계와;
    선택된 링크 구조를 어드레스 지정할 때는 언제나 상기 레이저 스폿 위치로 출력 세트를 전송하는 것을 허용하도록 출력 전송 상태를 제공하기 위해 증폭기 세트를 선택적으로 게이팅(gating)하는 단계로서, 상기 레이저 펄스 게이팅 디바이스는, 레이저 스폿 위치가 선택된 링크 구조를 어드레스 지정하지 않을 때는 언제나, 빔 경로를 따라 출력 세트가 전파하는 것을 금지시키는 상대적으로 전송하지 않는 상태를 제공하는, 게이팅 단계를 더 포함하는 레이저 섬유 증폭기의 증폭기 출력 제어 방법.
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