(57)【要約】基体に製造された回路の１つまたはそれ以上のターゲットリンク構造を除去するレーザをベースにした方法およびシステムは、提供される基体の吸収限界値よりも短いあらかじめ決定された波長で、パルスレーザ出力を発生させることを含む。このレーザ出力は、１０ピコ秒から１ナノ秒未満の範囲のパルス期間を有する少なくとも１つのパルスを含む。この方法は、さらに、ターゲットリンク構造の上にレーザ出力を送達し、収束することを含む。収束されたレーザ出力は、ターゲットリンク構造内の位置で十分な電力密度を有し、ターゲットリンク構造の反射率が減少し、収束レーザ出力を、ターゲットリンク構造に効率的に結びつけ、基体を損傷せずにターゲットリンク構造を除去する。【選択図】図１ａ
2009526383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体、ターゲットリンク構造と前記基体との間のいずれかの絶縁層、または、前記ターゲットリンク構造に隣接するリンク構造、に望ましくない損傷を生じさせずに、基体に製造した回路のターゲットリンク構造を除去するレーザベースの方法であって、前記ターゲットリンク構造は、リンク構造セット中にあり、前記リンク構造セット中のリンク構造の少なくともいくつかは、２μｍ未満のピッチによって隔てられており、前記方法が、
予め決定された第１の波長を有するシードレーザを用いて、約１ＭＨｚよりも大きい繰り返し率でレーザパルスシークエンスを発生させるパルス発生ステップと、
増幅された出力パルスシークエンスを得るために、レーザパルスシークエンスの少なくとも一部を光学的に増幅する光学的増幅ステップと、
前記基体の相対運動中、前記ターゲットリンク構造に前記増幅された出力パルスシークエンスのパルスを送波し、収束させるステップと、を具え、
前記増幅された出力パルスシークエンスの実質的に全ての出力パルスは、約１００ピコ秒未満のパルス期間、前記ターゲットリンク構造での少なくとも約１０９Ｗ／ｃｍ２から約１０１２Ｗ／ｃｍ２未満までの範囲の対応するパルスパワー密度、および、約１．２マイクロまたはそれ未満の波長、を有し、収束パルスのパワー密度は、望ましくない損傷を避けるのに十分に低く、前記リンク構造セット中の他のリンク構造に対して望ましくない損傷を回避する一方で、全収束パルスの総エネルギは、前記ターゲットリンク構造を除去するのに十分高いが、前記収束パルスが、約１〜２ミクロンの範囲のリンクピッチに対して、３０％またはそれより大きい相対的エネルギプロセスウィンドウを提供することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記パルス発生ステップが、前記光学的増幅ステップの前に、所定のパルスエネルギレベルにシードレーザの出力を予め増幅するステップを具えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記光学的増幅ステップの前に、前記予め決定された第１の波長を第２の波長にシフトするステップを具えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記光学的増幅ステップの後に、相対運動中の前記ターゲットリンク構造とレーザビーム位置とを同期させるように、少なくとも１つの位置情報および速度情報に基づいて少なくとも部分的な前記増幅された出力パルスシークエンスを制御可能に選択するステップを具えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記光学的増幅ステップの前に、相対運動中の前記ターゲットリンク構造とレーザビーム位置とを同期させるように、少なくとも１つの位置情報および速度情報に基づいて少なくとも部分的な前記増幅された出力パルスシークエンスを制御可能に選択するステップを具えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記パルス発生ステップが、必要に応じてパルスを提供するように前記シードレーザを利得スイッチングするステップを具える、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記レーザパルスシークエンスの直接隣接する実質的に全てのパルス間の時間間隔が、少なくとも５ナノ秒であり、ここで、前記制御可能に選択するステップが、約２０〜１５０ＫＨｚの範囲内で繰り返し率を減少させることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記レーザパルスシークエンスが、約１ナノ秒よりも大きいパルス期間を有する少なくとも１つのパルスを含み、ここで、前記方法が、約１００ピコ秒未満のパルス期間を有するパルスを発生させるように、少なくとも１つのパルスを圧縮またはスライシングステップをさらに具えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記シードレーザが、約１ナノ秒のパルス期間を有するｑスイッチ式マイクロレーザまたはレーザダイオードであることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記圧縮またはスプライシングステップが、前記光学的増幅ステップより前に行われることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記シードレーザが、ダイオードポンプ式固体レーザであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ダイオードポンプ式固体レーザが、ファイバレーザオシレータであることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記シードレーザが、アクティブまたはパッシブモードロックレーザであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記シードレーザが、高速半導体レーザダイオードであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記光学的増幅ステップが、少なくとも１つの光ファイバ増幅器によって行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記光ファイバは、約３０ｄＢのゲインを有することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記予め決定された第１の波長が、約１．３〜１．５５μｍの範囲であり、前記増幅された出力シークエンスのレーザ波長を前記予め決定された第１の波長から近赤外または可視光波長へシフトするステップをさらに具えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
パルス発生ステップが、主オシレータおよび電力増幅器（ＭＯＰＡ）で実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記出力パルス数および相対運動速度によって、出力パルスの変位が予め決定された許容範囲を超え、前記方法が、前記予め決定された許容範囲内の位置へ前記出力パルスを偏向するステップをさらに具えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
基体、ターゲットリンク構造と前記基体との間のいずれかの絶縁層、または、前記ターゲットリンク構造に隣接するリンク構造、に望ましくない損傷を生じさせずに、基体に製造された回路のターゲットリンク構造を除去するレーザ式システムであって、前記ターゲットリンクは、リンク構造セット中にあり、前記リンク構造セット中のリンク構造の少なくともいくつかは、２μｍ未満のピッチで隔てられており、前記システムは、
約１ＭＨｚより大きい繰り返し率でレーザパルスシークエンスを発生させるシードレーザを具える手段であって、前記シードレーザが、予め決定された第１の波長を有する、パルス発生手段と、
増幅された出力パルスシークエンスを得るために、レーザパルスシークエンスの少なくとも一部を光学的に増幅する光学的増幅手段と、
前記リンク構造に対する前記基体の相対運動中、前記ターゲットリンク構造に前記増幅された出力パルスシークエンスのパルスを送波し収束する手段と、を具え、
前記増幅された出力パルスシークエンスの実質的に全てのパルスは、約１００ピコ秒未満のパルス期間、前記ターゲットリンク構造での少なくとも約１０９Ｗ／ｃｍ２から約１０１２Ｗ／ｃｍ２未満の範囲の対応するパルスパワー密度、および、約１．２ミクロンまたはそれ未満の波長、を有し、収束パルスの電力密度は、望ましくない損傷を回避するために十分低く、前記リンク構造セット中の他のリンク構造への前記望ましくない損傷を回避する一方で、全ての前記収束パルスの総エネルギは、前記ターゲットリンク構造を除去するのに十分であり、前記収束パルスは、約１〜２ミクロンの範囲のリンクピッチに対して３０％またはそれより大きい相対的エネルギプロセスウィンドウを提供することを特徴とするレーザ式システム。
【請求項２１】
前記パルス発生手段が、主オシレータおよび電力増幅器（ＭＯＰＡ）を具えることを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
少なくとも１つの位置情報および速度情報に基づいて前記増幅された出力パルスシークエンスの少なくとも一部を制御可能に選択して、相対運動中の前記ターゲットリンク構造とレーザビーム位置とを同期させる手段を具え、前記制御可能に選択する手段は、音響−光学モジュレータまたは電子−光学モジュレータを具えることを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
【請求項２３】
前記レーザパルスシークエンスの実質的に全ての直接隣接するパルス間の時間間隔が、少なくとも５ナノ秒であり、前記制御可能に選択する手段が、約２０〜１５０ＫＨｚの範囲内の繰り返し率に減少させることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記モジュレータが、マッハ−ツェンダモジュレータであることを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
【請求項２５】
前記レーザパルスシークエンスは、約１ナノ秒より大きいパルス期間を有する少なくとも１つのパルスを含み、このシステムは、約１００ピコ秒未満のパルス期間を有するパルスを発生させるために少なくとも１ナノ秒パルスを圧縮またはスライスする、圧縮器またはパルススライサをさらに具えることを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
【請求項２６】
前記シードレーザが、約１ナノ秒のパルス期間を有するｑスイッチマイクロレーザまたはレーザダイオードであることを特徴とする請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記圧縮器または前記スライサの出力は、前記光学的増幅手段によって受けられることを特徴とする請求項２５に記載のシステム。
【請求項２８】
前記シードレーザが、ダイオードポンプ式固体レーザであることを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
【請求項２９】
前記ダイオードポンプ式固体レーザが、ファイバレーザオシレータであることを特徴とする請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記シードレーザが、アクティブまたはパッシブモードロックレーザであることを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
【請求項３１】
前記シードレーザが、高速半導体レーザダイオードであることを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
【請求項３２】
前記光学的増幅手段が、少なくとも１つの光ファイバ増幅器を具えることを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
【請求項３３】
前記光ファイバ増幅器が、約３０ｄＢのゲインを有することを特徴とする請求項３２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記予め決定された第１の波長が、約１．３〜１．５５μｍの範囲であり、前記予め決定された第１の波長から近赤外波長または可視光波長へと前記増幅された出力パルスシークエンスのレーザ波長をシフトする波長シフタをさらに具えることを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
【請求項３５】
前記パルス発生手段が、主オシレータを含み、前記光学的増幅手段が、電力増幅器（ＭＯＰＡ）を具えることを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
【請求項３６】
前記出力パルス数および相対運動速度によって、出力パルスの変位が、予め決定された許容範囲を超え、前記システムは、許容範囲内の位置へと出力パルスを方向付ける高速ビーム偏向器をさらに具えることを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
【請求項３７】
基体、選択されたターゲットリンク構造と前記基体との間のいずれかの絶縁層、または前記選択されたターゲットリンク構造に隣接するリンク構造、に望ましくない損傷を生じさせずに、基体に製造された回路の選択されたターゲットリンク構造を除去する方法であって、前記選択されたターゲットリンク構造は、リンク構造セット中にあり、前記リンク構造セット中のリンク構造の少なくともいくつかは、２μｍ未満のピッチによって隔てられており、前記方法は、
前記レーザ出力に対する前記基体の運動中、前記選択されたターゲットリンク構造を除去するように前記選択されたターゲットリンク構造に収束レーザ出力を当てるステップを具え、前記レーザ出力が、少なくとも約７０パルスを有し、実質的に全てのパルスが、約１００ピコ秒未満のパルス幅、ターゲットリンク構造での少なくとも約１０９Ｗ／ｃｍ２から約１０１２Ｗ／ｃｍ２未満の範囲の対応するパルスパワー密度、および、約１．２ミクロンまたはそれ未満の波長、を有し、前記パルスのパワー密度は、望ましくない損傷を回避するために十分に低く、全部の前記パルスの総エネルギは前記選択されたターゲットリンク構造を除去するのに十分に高いが、前記リンク構造セット中の他のリンク構造への望ましくない損傷を回避し、前記レーザ出力は、約１〜２ミクロンの範囲のリンクピッチに対して３０％またはそれより大きい相対的エネルギプロセスウィンドウを提供することを特徴とする方法。
【請求項３８】
前記レーザ出力を当てるステップが、約１．０〜１．５５μｍの範囲の波長、少なくとも１つの光ファイバ増幅器、および、ダイオードの波長を近赤外線波長または可視光波長にシフトする少なくとも１つの波長シフタ、を有する半導体レーザダイオードで実施することを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記レーザダイオードの波長が約１．５５μｍで、前記シフタが、周波数二倍器であり、シフトされた波長が約０．７５μｍであることを特徴とする請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記シフタが、周波数三倍器であり、前記シフトされた波長が可視光波長であることを特徴とする請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
前記実質的に全てのパルスのパルス幅は所定の期間に対応し、選択されたターゲットリンク構造の除去に関するフルエンス閾値は前記パルス幅の平方根に実質的に比例し、従って、前記選択されたターゲットリンク構造が、熱の状態で除去されることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項４２】
前記選択されたターゲットリンク構造は、１つまたはそれ以上の上側パッシベーション層によって被覆され、１つまたはそれ以上の前記パワー密度は、１つまたはそれ以上の前記上側パッシベーション層に熱衝撃を加え、前記１つまたはそれ以上の上側パッシベーション層および前記選択されたターゲットリンク構造を除去し、前記１つまたはそれ以上の上側パッシベーション層および前記選択されたターゲットリンク構造の前記除去は、熱−機械的応力およびアブレーションの双方の結果として、生じることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項４３】
前記１つまたはそれ以上の上側パッシベーション層は、紫外線波長領域において、吸収限界値を有する無機的パッシベーション層であり、前記パルスパワー密度が、約１０１２Ｗ／ｃｍ２未満であることを特徴とする請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
少なくとも１つのパルスのパルス幅が、約３０〜６０ピコ秒の範囲であることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項４５】
前記修飾レーザ出力が、約１．５ミクロン未満の大きさを有することを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項４６】
収束レーザ出力が、前記選択されたターゲットリンク構造内に収束したレーザ出力のエネルギ封入を改良する非円形スポットに収束される少なくとも１つのパルスであることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項４７】
前記パルス数および運動速度によって、前記レーザ出力の変位が、予め決定された許容限界を越え、前記方法が、さらに、前記許容限界内の位置へパルスを方向付けるようにパルスを偏向するステップを具えることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項４８】
前記偏向するステップが、音響−光学装置または電子−光学装置で実施されることを特徴とする請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
空間的スプリットパルスの群を形成するように、前記レーザ出力の少なくとも１つのパルスを空間的にスプリットするステップと；
前記選択されたターゲットリンク構造、第２の選択されたターゲットリンク構造、または、これらの選択されたターゲットリンク構造の双方、に前記空間的スプリットパルスの少なくとも１つを選択的に方向付けるステップと、
を具えることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項５０】
前記レーザ出力を当てるステップが、複数のレーザ源を用いて実施され、前記方法が、共通の光学パスへと前記レーザ源の出力を光学的に結合させるステップを具えることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項５１】
前記レーザ源は、異なるタイプであり、前記レーザ源の少なくとも１つが、半導体レーザダイオードを具えることを特徴とする請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
パルス数が、約７０〜２００であることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項５３】
少なくとも１つのパルスが、約５ｎＪまたはそれ未満のエネルギを有することを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項５４】
実質的に全ての前記パルスのエネルギが約１ｎＪまたはそれ以上であることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項５５】
前記収束レーザ出力は、約０．１〜０．８５ミクロンの範囲の大きさを有する熱影響ゾーンを発生させることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項５６】
前記収束レーザ出力が、約１．０ミクロン未満の大きさを有することを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項５７】
前記レーザ出力の少なくとも２つの直接隣接したパルスが、約２〜１０ナノ秒の範囲の時間間隔と、これに対応する約１００〜５００ＭＨｚの範囲の効率的な効率的な繰り返し率と、を有し、前記時間間隔が、前記選択されたターゲットリンク構造と前記選択されたターゲットリンク構造に隣接する前記リンク構造と相互作用する前レーザパルスによって生じたベーパ／プラズマ／プルームを消失させるタイムインターバルを超えることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項５８】
実質的に全ての直接隣接するパルス間の前記時間間隔は、約５ナノ秒またはそれ以上であることを特徴とする請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記パルスパワー密度は、約１０９〜１０１１Ｗ／ｃｍ２の範囲であり、少なくとも１つのパルスは、数ピコ秒から約５０ピコ秒未満の範囲であるパルス幅を有することを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項６０】
基体、ターゲットリンク構造と前記基体との間のいずれかの絶縁層、または、前記ターゲットリンク構造に隣接するリンク構造、に望ましくない損傷を生じさせずに、機体に製造された回路のターゲットリンク構造を除去する方法であって、この方法が、
前記レーザ出力に対する基体の運動中に前記ターゲットリンク構造を除去するように、前記ターゲットリンク構造に収束レーザ出力を当てるステップを有し、このレーザ出力が、約７０〜２００パルスを有し、実質的全ての前記パルスが、約１００ピコ秒未満のパルス幅、前記ターゲットリンク構造での少なくとも約１０１０〜１０１２Ｗ／ｃｍ２未満の範囲のパルスパワー密度、および、２ミクロンまたはそれ未満の波長を有し、これらのパルスは、約１〜２ミクロンの範囲のリンクピッチに対して３０％またはそれより大きい相対的エネルギプロセスウィンドウを提供することを特徴とする方法。
【請求項６１】
前記波長が、約８００ｎｍ未満であり、前記パルスの１つが、約３０〜６０ピコ秒のパルス幅を有することを特徴とする請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記レーザ出力を当てるステップが、約１．０〜１．５５μｍの範囲の波長、少なくとも１つの光ファイバ増幅器、および、１ミクロン未満にダイオードの波長をシフトさせる少なくとも１つの波長シフタ、を有する半導体レーザダイオードを用いて実施されることを特徴とする請求項６０に記載の方法。
【請求項６３】
前記レーザダイオードの波長が、約１．５５μｍであり、前記シフタが、周波数倍化器であり、前記シフトされた波長が、約０．７５ミクロンであることを特徴とする請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
前記シフタが、周波数三倍器であり、前記シフトされた波長が、可視光波長であることを特徴とする請求項６２に記載の方法。
【請求項６５】
前記パルスパワー密度が、約１０９〜１０１１Ｗ／ｃｍ２の範囲であり、前記パルスの少なくとも１つが、数ピコ秒から約５０ピコ秒未満の範囲でパルス幅を有することを特徴とする請求項６０に記載の方法。
【請求項６６】
前記パルス数および運動速度によって、レーザ出力の変位が、予め決定された許容範囲を超え、ここで、前記方法が、前記許容範囲内の位置にパルスを方向付けるようにパルスを偏向するステップを含むことを特徴とする請求項６０に記載の方法。
【請求項６７】
前記偏向するステップが、音響−光学装置または電子−光学装置で実施されることを特徴とする請求項６０に記載の方法。
【請求項６８】
基体、ターゲットリンク構造と前記基体との間のいずれかの絶縁層、または、前記ターゲットリンク構造に隣接したリンク構造、への望ましくない損傷を生じさせずに、基体に製造された回路のターゲットリンク構造を除去するシステムであって、前記ターゲットリンク構造が、リンク構造セット中にあり、前記リンク構造セット中のリンク構造の少なくともいくつかは、２μｍ未満の中心間間隔によって隔てられており、前記システムが、
前記レーザ出力に対する前記基体の運動中に前記ターゲットリンク構造を除去するために、ターゲットリンク構造に収束レーザ出力を当てるように、レーザサブシステムおよび光学サブシステムを具える手段であって、前記レーザ出力が、少なくとも約７０パルスを有し、前記パルスの実質的に全てのパルスは、約１００ピコ秒未満のパルス幅、前記ターゲットリンク構造で１０９Ｗ／ｃｍ２から約１０１２Ｗ／ｃｍ２未満の範囲のパルスパワー密度、および、約１．２ミクロンまたはそれ未満の波長、を有し、パルスのパワー密度は、望ましくない損傷を回避するのに十分低く、全パルスの総エネルギは、前記ターゲットリンク構造を除去するのに十分に高いが、リンク構造中の他のリンク構造に望ましくない損傷を回避し、前記パルスは、約１〜２ミクロンの範囲のリンクピッチに対して３０％またはそれより大きい相対的エネルギプロセスウィンドウを提供する、手段と、
前記ターゲットリンク構造に収束レーザ出力を位置決めする位置決めサブシステムと、
を具えることを特徴とするシステム。
【請求項６９】
前記波長が、約８００ｎｍ未満であることを特徴とする請求項６８に記載のシステム。
【請求項７０】
前記レーザサブシステムが、約１．０〜１．５５μｍの範囲の波長を有する半導体レーザダイオード、少なくとも１つの光ファイバ増幅器、および、ダイオードの波長を１．２ミクロン未満にシフトする少なくとも１つの波長シフタを具えることを特徴とする請求項６８に記載のシステム。
【請求項７１】
前記シフタが、周波数二倍器であり、前記シフトされた波長が、約０．７５ミクロンであることを特徴とする請求項７０に記載のシステム。
【請求項７２】
前記シフタが、周波数三倍器であり、前記シフトされた波長が、可視光波長であることを特徴とする請求項７０に記載のシステム。
【請求項７３】
前記パルスパワー密度が、約１０９〜１０１１Ｗ／ｃｍ２の範囲であり、少なくとも１つのパルスが、数ピコ秒から約５０ピコ秒未満の範囲のパルス幅を有することを特徴とする請求項６８に記載のシステム。
【請求項７４】
前記パルス数および運動速度によって、前記レーザ出力の変位が、予め決定された許容範囲を超え、ここで、前記システムが、前記許容範囲内の位置へパルスを方向付けるように高速ビーム偏向器を具えることを特徴とする請求項６８に記載のシステム。
【請求項７５】
前記偏向器が、音響−光学装置または電子−音響装置であることを特徴とする請求項７４に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００６年２月３日に出願された仮出願番号６０／７６５，４０１号の優先権を主張する。この出願は、全体を参照することによって本明細書に組み込まれている。この出願は、２００３年１０月１０日に出願された米国特許出願番号１０／６８３，０８６の一部係属出願であり、さらに、この出願は、現在、米国特許第６，７２７，４５８号、発明の名称「Ｅｎｅｒｇｙ−Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，Ｌａｓｅｒ  Ｂａｓｅｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｔａｒｇｅｔ  Ｍａｔｅｒｉａｌ」である２００１年８月２８日に出願された米国特許出願番号０９／９４１，３８９の一部係属出願であり、これは、現在、米国特許第６，２８１，４７１号である１９９９年１２月２８日に出願された米国特許出願番号０９／４７３，９２６号の継続出願である。米国特許第６，２８１，４７１号の開示範囲は、全体を参照することによって本願に組み込まれる。この出願は、さらに、２００１年３月２９日に出願された米国特許仮出願番号６０／２７９，６４４の優先権を主張する、２００２年３月２７日に出願された米国特許出願番号１０／１０７，８９０号、発明の名称「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ｆｏｒ  Ｔｈｅｒｍａｌ−Ｂａｓｅｄ  Ｌａｓｅｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ａ  Ｍｕｌｔｉ−Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｄｅｖｉｃｅ」の一部継続出願である。現在、米国特許出願公開番号２００２／０１６７５８１として公開されている米国特許出願番号１０／１０７，８９０の開示範囲は、参照することで、全体を本願明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、レーザ加工方法およびシステムに関し、特に、基体に形成される１つまたはそれ以上の導電性ターゲットリンク構造の除去に関する。本発明は、限定する趣旨ではないが、特に、冗長半導体メモリ装置のレーザリペアに適用可能である。
【背景技術】
【０００３】
経済性および装置性能を求めることによって、ＤＲＡＭおよび論理回路のサイズは、極めて小さな物理次元となった。デバイスが小さくなっただけでなく、内部接続部材およびリンクの厚さは、近年、劇的に縮小された。
【０００４】
例えば、レーザ物質加工のハンドブック（ＨＡＮＤＢＯＯＫ  ＯＦ  ＬＡＳＥＲ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ）、１９章、５９５〜６１５頁（アメリカレーザ学会）の「Ｌｉｎｋ  Ｃｕｔｔｉｎｇ／Ｍａｋｉｎｇ」に記載のように、リンクの熱レーザ加工は、リンクの上の酸化物とリンク自体との間の熱膨張差に依存している。このような熱膨張差は、酸化物によって含有された溶融リンクの高圧蓄積部となる。リンクの上の酸化物は、酸化物をクラックし、リンク材料を爆発的に排出するために、十分な圧力を蓄積するのに十分に長く、溶融状態のリンクを含有する必要がある。圧力が低すぎる場合、リンクは、きれいに除去されないであろう。代替のレーザ波長およびレーザ制御は、基体およびリンクに連続する材料を損傷せずに、レーザ「エネルギウィンドウ」を増大させるようにする。
【０００５】
米国特許第４，３９９，３４５号、第４，５３２，４０２号、第４，８２６，７８５号、第４，９３５，８０１号、第５，０５９，７６４号、第５，２０８，４３７号、第５，２６５，１１４号、第５，４７３，６２４号、第６，０５７，１８０号、第６，１７２，３２５号、第６，１９１，４８６号、第６，２３９，４０６号、米国特許出願公開公報２００２−０００３１３０および２００２−０００５３９６において、材料加工、システム設計、およびデバイス設計を含むリンクブローイング方法およびシステムに関して、さらなる情報を入手可能である。
【０００６】
メモリ回路のリンク加工または同様のレーザ加工方法の背景を与える他の代表的な公開されている資料は、以下のものを含む。「Ｌａｓｅｒ  Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｌｉｎｅａｒ  Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ」Ｌｉｔｗｉｎ  ａｎｄ  Ｓｍａｒｔ、ＩＣＡＥＬＯ（１９８３）。「Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｔａｒｇｅｔ  Ｌｉｎｋ  Ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ  Ｉｎ  Ｌａｓｅｒ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｍｅｍｏｒｙ」Ｓｃａｒｆｏｎｅ、Ｃｈｌｉｐａｌａ（１９８６）；「Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｌａｓｅｒ  Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ」Ｂｏｏｇａｒｄ，ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．６１１（１９８６）；「Ｌａｓｅｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｆｏｒ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ  （ＡＳＩＣＳ）」ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．７７４，Ｓｍａｒｔ（１９８７）；「Ｘｅｎｏｎ  Ｌａｓｅｒ  Ｒｅｐａｉｒｓ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙｓ」Ｗａｔｅｒｓ、Ｌａｓｅｒ  ａｎｄ  Ｏｐｔｒｏｎｉｃｓ（１９８８）；「Ｌａｓｅｒ  Ｂｅａｍ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ａｎｄ  Ｗａｆｅｒ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ」Ｃｏｈｅｎ（１９８８）；「Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ  Ｌｉｎｋ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」Ｓｕｎ、Ｈａｒｒｉｓ、Ｓｗｅｎｓｏｎ、Ｈｕｔｃｈｅｎｓ、Ｖｏｌ．ＳＰＩＥ  ２６３６、（１９９５）；「Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  Ｌａｓｅｒ  Ｍｅｔａｌ  Ｃｕｔ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｗｉｎｄｏｗ」Ｂｅｒｎｓｔｅｉｎ、Ｌｅｅ、Ｙａｎｇ、Ｄａｈｍａｓ、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ｏｎ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄ．  Ｍａｎｕｆａｃｔ．，Ｖｏｌ．１３、Ｎｏ．２（２０００）；「Ｌｉｎｋ  Ｃｕｔｔｉｎｇ／Ｍａｋｉｎｇ」ＨＡＮＤＢＯＯＫ  ＯＦ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ、Ｃｈａｐｔｅｒ１９、ｐｐ５９５〜６１５、Ｌａｓｅｒ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ（２００１）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）の次世代に関する必要条件は、０．５ミクロン未満のリンク幅を有する微細ピッチのリンク、および、２ミクロン未満（例えば１．３３ミクロン）のリンクピッチ（中心から中心までの間隔）を含む。約１〜１．３ミクロンの波長および約４〜５０ナノ秒（ｎｓ）パルス幅のｑスイッチ、Ｎｄベースの固体レーザを使用する現在商業的に入手可能なレーザメモリリンクリペアシステムは、上記の必要条件に適応するのに十分ではない。この大きなスポットサイズ（限定された波長）および熱効果（限定されたパルス幅）は、２つの限定要素である。
【０００８】
ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ  ＪＯＵＲＮＡＬ  ＯＦ  ＡＤＶＡＮＣＥＤ  ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ（２００１）１８：３２３−３３１において、銅レーザ加工の結果が開示されている。５０ナノ秒（ｎｓ）パルス期間を有する周波数が３倍化されたＮｄ：ＹＡＧレーザを使用した。測定した熱影響ゾーン（ＨＡＺ）は、６×１０８Ｗ／ｃｍ２照射に対して１ミクロン、約２．５×１０９Ｗ／ｃｍ２照射に対して３ミクロン以上である。
【０００９】
これらの問題に対処するためにいくつかの試みがなされた。以下の米国特許および出願の公開公報を参照する：米国特許第５，２０８，４３７号；第５，６５６，１８６号；第６，０５７，１８０号、第６，３００，５９０号；第６，５７４，２５０号；ＷＯ０３／０５２８９０；および欧州特許第０９０２４７４号。要約すると、短い波長であっても、従来のｑスイッチ、ナノ秒固体レーザは、熱処理の性質により、微細ピッチリンクの加工を行うことができない。物質の相互作用は、実質的に、フェムト秒パルス幅で、非熱処理であるが、複雑性、高コスト、およびフェムト秒パルスレーザの信頼性は、実際の実施を限定的なものとする。レーザリペアを補助する装置および材料修飾は、費用が高く、それだけでは十分ではない。微細ピッチリンク加工用の改良方法およびシステムは、熱効果に関連した問題を回避し、フェムト秒レーザシステムに付随した複雑性がなく高繰り返し率で、効率的なリンク除去を提供する必要がある。
【００１０】
以下の非特許文献［１］−［１２］は、さらに、本発明に関連し、そのうちのいくつかは、本明細書で参考として引用する。
【非特許文献１】Ｊ．Ｌｅｅ、Ｊ．Ｅｈｒｍａｎｎ、Ｄ．Ｓｍａｒｔ、Ｊ．Ｇｒｉｆｆｉｔｈｓ  ａｎｄ  Ｊ．Ｂｅｒｎｓｔｅｉｎ“レーザ銅リンク加工用の処理ウィンドウの分析”Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、ｐｐ．６３−６６、２００２年１２月。
【非特許文献２】Ｊ．Ｂ．Ｂｅｒｎｓｔｅｉｎ、Ｊ．Ｌｅｅ、Ｇ．Ｙａｎｇ  ａｎｄ  Ｔ．Ｄａｈａｍａｓ、“レーザ金属切断エネルギ加工ウィンドウの分析”ＩＥＥＥ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔ．  Ｍａｎｕｆａｃｔ．、Ｖｏｌ．１３、Ｎｏ．２、ｐｐ．２２８−２３４，２０００。
【非特許文献３】Ｊ．Ｌｅｅ  ａｎｄ  Ｊ．Ｂ．Ｂｅｒｎｓｔｅｉｎ、“レーザ金属パッドカットリンク構造の分析”ＩＥＥＥ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔ．  Ｍａｎｕｆａｃｔ．、Ｖｏｌ．１６、Ｎｏ．２、ｐｐ．２９９−３０６，２００３年５月。
【非特許文献４】Ｊ．Ｌｅｅ  ａｎｄ  Ｊ．Ｇｒｉｆｆｉｔｈｓ、“レーザ金属切断エネルギ処理ウィンドウの分析、および、独自の高速リンス時間レーザパルスによる銅リンク処理の改良”Ｈｓｉｎｃｈｕ、Ｔａｉｗａｎ、ｐｐ．１７１−１７４、２００２年１２月。
【非特許文献５】Ｔ．Ｋｉｋｋａｗａ“２５６ＭＤｒａｍｓ用４分の１ミクロンの相互接続技術”拡張された要約、Ｉｎｔ．  Ｃｏｎｆ．Ｓｏｌｉｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、ｐｐ．９０−９２、１９９２。
【非特許文献６】Ｍ．Ｄ．Ｐｅｒｒｙ、Ｂ．Ｃ．Ｓｔｕａｒｔ、Ｐ．Ｓ．Ｂａｎｋｓ、Ｍ．Ｄ．Ｆｅｉｔ  ａｎｄ  Ｊ．Ａ．Ｓｅｆｃｉｋ、“物質加工用超高速レーザ”ｐ．８２およびｐｐ．４９９−５０８、ＬＩＡ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｌａｓｅｒ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、アメリカレーザ学会。
【非特許文献７】Ｈ．Ｌｉｕ、Ｇ．Ｍｏｕｒｏｕ、Ｙ．Ｎ．Ｐｉｃａｒｄ、Ｓ．Ｍ．Ｙａｌｉｓｏｖｅ  ａｎｄ  Ｔ．Ｊｕｈａｓｚ、“波長の効果、および、ケイ素損傷限界の上のドープ濃度”Ｌａｓｅｒ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃｓ  Ｖｏｌ．２，ｐ．２、２００４年５月。
【非特許文献８】Ｇ．Ｐａｓｍａｎｉｋ、“微細加工におけるピコ対フェムト”Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｗｏｒｌｄ、ｐｐ．２２１−２２４、２００１年６月。
【非特許文献９】Ｊ．Ｊａｎｄｅｌｅｉｔ、Ｇ．Ｕｒｂａｓｃｈ、Ｈ．Ｄ．Ｈｏｆｆｍａｎｎ、Ｈ．Ｇ．Ｔｒｅｕｓｃｈ  ａｎｄ  Ｅ．Ｗ．Ｋｒｅｕｔｚ、“銅薄膜のピコ秒レーザ切断”Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．、Ｖｏｌ．Ａ６３、ｐｐ．１１７−１２１、１９９６。
【非特許文献１０】Ｊ．Ｃ．Ｎｏｒｔｈ  ａｎｄ  Ｗ．Ｗ．Ｗｅｉｃｋ、“バイポーラ読み出し専用メモリのレーザコーディング”ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ、Ｖｏｌ．ＳＣ−１１、Ｎｏ．４、ｐｐ．５００−５０５、１９７６。
【非特許文献１１】Ｊ．Ｂ．Ｂｅｒｎｓｔｅｉｎ、Ｓ．Ｓ．Ｃｏｈｅｎ  ａｎｄ  Ｐ．Ｗ．Ｗｙａｔｔ、“低出力レーザパルスの繰り返し適用による金属ワイヤ切断”Ｒｅｖ．Ｓｃｉ．Ｉｎｓｔｒｕｍ．、６３（６）、ｐｐ．３５１６−３５１８、１９９２。
【非特許文献１２】Ｍ．Ｌａｐｚｙｎａ、Ｋ．Ｐ．Ｃｈｅｎ、Ｐ．Ｒ．Ｈｅｒｍａｎ、Ｈ．Ｗ．Ｔａｎ  ａｎｄ  Ｒ．Ｓ．Ｍａｒｊｏｒｉｂａｎｋｓ、“１．２−ｐｓパルスでのアルミニウムの繰り返し超高周波数（１３３ＭＨｚ）レーザ切断”Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、Ｖｏｌ．Ａ６９［Ｓｕｐｐｌ．］、Ｓ８８３−Ｓ８８６、１９９９年。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の少なくとも１つの実施例の目的は、メモリリンクのレーザ加工（すなわち、除去、切断、分割、「ブローイング（ｂｌｏｗｉｎｇ）」などの品質を改良する方法およびシステムを提供する。
【００１２】
本発明の少なくとも１つの実施例の他の目的は、微細ピッチメモリリンクのレーザ加工方法およびシステムを提供する。
【００１３】
上記の本発明の目的および他の目的の実施において、基体、ターゲットリンク構造と当該基体との間のいずれかの絶縁層、または、ターゲットリンク構造に隣接するリンク構造、に望ましくない損傷を生じさせずに、基体上に製造した回路のターゲットリンク構造を除去するレーザベースの方法が提供される。このターゲットリンク構造は、リンク構造セット中にある。このリンク構造セット中のリンク構造の少なくともいくつかは、２μｍ未満のピッチによって隔てられている。本発明の方法は、予め決定された第１の波長を有するシードレーザを用いて、約１ＭＨｚより大きな繰り返し率で、レーザパルスシークエンスを発生させるステップを含む。この方法は、さらに、増幅された出力パルスシークエンスを得るために、レーザパルスシークエンスの少なくとも一部を光学的に増幅させる光学的増幅方法を含む。この方法は、さらには、基体の相対運動中、ターゲットリンク構造に増幅された出力パルスシークエンスのパルスを送り、収束させるステップを具える。増幅された出力パルスシークエンスの実質的に全ての出力パルスは、約１００ピコ秒未満のパルス期間、ターゲットリンク構造での１０９Ｗ／ｃｍ２から１０１２Ｗ／ｃｍ２未満の範囲における対応するパルスパワー密度、および、１．２μｍまたはそれ未満の波長を有する。収束パルスのパワー密度は、望ましくない損傷を避けるために十分に低い。さらに、収束パルスの全ての総エネルギは、ターゲットリンク構造を除去するのに十分に高い一方、リンク構造セット中の他のリンク構造への望ましくない損傷を避けることもできる。収束パルスは、約１〜２ミクロンの範囲のリンクピッチ用の３０％またはそれより大きい相対的エネルギプロセスウィンドウを提供する。
【００１４】
パルスを発生させるステップが、光学的に増幅するステップの前に、所定のパルスエネルギレベルにシードレーザの出力を予め増幅するステップを具えていてもよい。
【００１５】
この方法が、光学的に増幅するステップの前に、予め決定された第１の波長を第２の波長にシフトするステップをさらに具えていてもよい。
【００１６】
この方法が、光学的に増幅するステップに続いて、相対運動中のターゲットリンク構造とレーザビームの位置を同期させるように、少なくとも１つの位置情報および速度情報に基づいて、増幅された出力パルスシークエンスの少なくとも一部を、制御可能に選択することを具えていてもよい。
【００１７】
この方法は、光学的に増幅するステップの前に、相対運動中のターゲットリンク構造とレーザビームの位置を同期させるように、少なくとも１つの位置情報および速度情報に基づいて、増幅された出力パルスシークエンスの少なくとも一部を、制御可能に選択することを具えていてもよい。
【００１８】
パルスを発生させるステップが、必要に応じてパルスを提供するように、シードレーザを利得スイッチすることを含んでもよい。
【００１９】
レーザパルスシークエンスの実質的に全ての直接隣接するパルス同士の時間間隔（テンポラルスペーシング）は、少なくとも５ナノ秒であってもよい。制御可能に選択するステップが、約２０〜１５０ＫＨｚの範囲内に繰り返し率を低減することができる。
【００２０】
レーザパルスシークエンスが、約１ナノ秒より大きなパルス期間を有する少なくとも１つのパルスを具えていてもよい。この方法は、約１００ｐｓ（ピコ秒）未満のパルス期間を有するパルスを発生させるように、少なくとも１つのパルスを圧縮もしくはスライシングすることをさらに具えることができる。
【００２１】
シードレーザは、約１ナノ秒のパルス期間を有するｑスイッチミクロレーザまたはレーザダイオードであってもよい。
【００２２】
光学的に増幅するステップの前に、圧縮またはスライシングステップを行っても良い。
【００２３】
シードレーザは、ダイオードポンプ式固体レーザでもよい。
【００２４】
ダイオードポンプ式固体レーザは、ファイバーレーザオシレータでもよい。
【００２５】
シードレーザは、アクティブまたはパッシブモードロックレーザでもよい。
【００２６】
シードレーザは、高速半導体レーザダイオードでもよい。
【００２７】
光学的に増幅するステップは、少なくとも１つの光ファイバ増幅器によって行われてもよい。
【００２８】
光ファイバ増幅器は、約３０ｄＢのゲインを有してもよい。
【００２９】
予め決定された第１の波長は、約１．３μｍから約１．５５μｍの範囲であってもよく、さらに、増幅された出力パルスシークエンスのレーザ波長を予め決定された第１の波長から近赤外線波長または可視光波長にシフトすることをさらに具える。
【００３０】
パルスを発生させるステップは、主オシレータおよび電力増幅器（ＭＯＰＡ）で実行してもよい。
【００３１】
出力パルス数および相対運動の速度によって、出力パルスの変位が予め決定された許容範囲を超えてもよい。この方法は、予め決定された許容範囲内の位置へと出力パルスを方向付けるように、出力パルスを偏向することをさらに具えていてもよい。
【００３２】
さらに、本発明の上記目的および他の目的の実施において、基体、ターゲットリンク構造と基体との間にいずれかの絶縁層、または、ターゲットリンク構造に隣接するリンク構造に望ましくない損傷を生じさせずに、基体に製造された回路のターゲットリンク構造を除去するレーザ式システムを提供する。ターゲットリンク構造は、リンク構造セット中にある。リンク構造セット中のリンク構造の少なくともいくつかは、２μｍ未満のピッチによって隔てられている。本発明のシステムは、約１ＭＨｚより大きい繰り返し率でレーザパルスシークエンスを発生させるシードレーザを具える発生手段を具え、シードレーザは、予め決定された第１の波長を有する。このシステムは、さらに、増幅された出力パルスシークエンスを得るように、レーザパルスシークエンスの少なくとも一部を光学的に増幅する手段を具える。このシステムは、リンク構造に対する基体の運動中、ターゲットリンク構造に増幅された出力パルスシークエンスのパルスを送り、収束する手段をさらに具える。増幅された出力パルスシークエンスの実質的に全てのパルスは、約１００ピコ秒未満のパルス期間、ターゲットリンク構造での少なくとも約１０９Ｗ／ｃｍ２から約１０１２Ｗ／ｃｍ２未満の範囲における対応するパルスパワー密度、および、約１．２ミクロンまたはそれ未満の波長、を有する。この収束パルスのパワー密度は、望ましくない損傷を避けるのに十分低い。さらに、リンク構造セット中の他のリンク構造への望ましくない損傷を避ける一方で、全ての収束パルスの総エネルギは、ターゲットリンク構造を除去するのに十分高い。収束パルスは、約１〜２ミクロンの範囲で、リンクピッチに関して、３０％またはそれより大きい相対エネルギプロセスウィンドウを提供する。
【００３３】
発生手段は、主オシレータおよび電力増幅器（ＭＯＰＡ）を含んでもよい。
【００３４】
このシステムは、相対運動中、ターゲットリンク構造とレーザビーム位置を同期させるように、少なくとも１つの位置情報および速度情報に基づいて、増幅された出力パルスシークエンスの少なくとも一部を制御可能に選択する手段を具える。この制御可能に選択する手段は、音響−光学モジュレータ、または、電子−光学モジュレータを含んでもよい。
【００３５】
レーザパルスシークエンスの実質的に全ての直接隣接するパルス同士の間の時間間隔は、少なくとも５ナノ秒でもよい。この制御可能な選択手段は、約２０〜１５０ＫＨｚの範囲内に繰り返し率を低減可能である。
【００３６】
モジュレータは、マッハ−ツェンダモジュレータでもよい。
【００３７】
レーザパルスシークエンスは、約１ナノ秒より大きなパルス期間を有する少なくとも１つのパルスを含む。このシステムは、さらに、約１００ｐｓ（ピコ秒）未満のパルス期間を有するパルスを発生させるように、少なくとも１つのナノ秒パルスを、それぞれに、圧縮またはスライスする圧縮器またはパルススライサを含んでもよい。
【００３８】
シードレーザは、約１ナノ秒のパルス期間を有するｑスイッチミクロレーザまたはレーザダイオードでもよい。
【００３９】
圧縮器またはスライサの出力は、光学的に増幅する手段によって受けられ得る。
【００４０】
シードレーザは、ダイオードポンプ式固体レーザでもよい。
【００４１】
ダイオード−ポンプ式固体レーザは、ファイバレーザオシレータでもよい。
【００４２】
シードレーザは、アクティブまたはパッシブモードロックレーザでもよい。
【００４３】
シードレーザは、高速、半導体レーザダイオードでもよい。
【００４４】
光学的に増幅する手段は、少なくとも１つの光ファイバ増幅器を含んでもよい。
【００４５】
光ファイバ増幅器は、約３０ｄＢのゲインを有する。
【００４６】
予め決定された第１の波長は、約１．３〜１．５５μｍの範囲でもよく、予め決定された第１の波長から近赤外波長または可視波長まで、増幅された出力パルスシークエンスのレーザ波長をシフトする波長シフタを含んでもよい。
【００４７】
発生手段は、主オシレータを含んでもよく、光学的に増幅させる手段は、電力増幅器（ＭＯＰＡ）を含んでもよい。
【００４８】
出力パルス数および相対運動の速度によって、出力パルスの変位が、予め決定された許容範囲を超えることがある。このシステムは、許容範囲内で出力パルスを位置に向けさせる高速ビーム偏向器を含んでもよい。
【００４９】
本発明の上記目的および他の目的の実施において、基体、選択されたターゲットリンク構造と基体との間におけるいずれかの絶縁層、または、選択されたターゲットリンク構造に隣接したリンク構造に望ましくない損傷を生じさせずに、基体に製造された回路の選択されたターゲットリンク構造を除去する方法を提供する。選択されたターゲットリンク構造は、リンク構造セット中にある。リンク構造セット中のリンク構造の少なくともいくつかは、２μｍ未満のピッチによって隔たれている。この方法は、レーザ出力に対する基体の運動中、選択されたターゲットリンク構造を除去するように、選択されたターゲットリンク構造に収束レーザ出力を当てるステップを具える。このレーザ出力は、少なくとも約７０パルスを有する。実質的に全てのパルスは、約１００ピコ秒未満のパルス幅、選択されたターゲットリンク構造で、少なくとも約１０９Ｗ／ｃｍ２から約１０１２Ｗ／ｃｍ２未満の範囲における対応するパルスパワー密度、および、約１．２ミクロンまたはそれ未満の波長、を有する。パルスのパワー密度は、十分低いので、望ましくない損傷を避けることができる。さらに、全パルスの総エネルギは、選択されたターゲットリンク構造を除去するのに十分高い一方、リンク構造セット中の他のリンク構造への望ましくない損傷を避けることができる。レーザ出力は、約１〜２ミクロンの範囲のリンクピッチに関し、３０％またはそれより大きい相対的エネルギプロセスウィンドウを提供する。
【００５０】
レーザ出力を当てるステップは、約１．０μｍから約１．５５μｍの範囲の波長を有する半導体レーザダイオード、少なくとも１つの光ファイバ増幅器、および、ダイオードの波長を近赤外波長または可視光波長にシフトする少なくとも１つの波長シフタ、で実行され得る。
【００５１】
レーザダイオードの波長は、約１．５５μｍでもよく、シフタは、周波数ダブラでもよく、シフトされた波長は、約０．７５μｍでもよい。
【００５２】
シフタは、周波数三倍器でもよく、シフトされた波長は、可視光波長でもよい。
【００５３】
実質的に全てのパルスのパルス幅は、ある期間に対応し、選択されたターゲットリンク構造の除去に関するフルエンス閾値（ｆｌｕｅｎｃｅ  ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）は、パルス幅の平方根に実質的に比例しており、これにより、選択されたターゲットリンク構造は、熱の状態で除去され得る。
【００５４】
選択されたターゲットリンク構造は、１つまたはそれ以上の重なり合うパッシベーション層によって被覆されてもよく、１つまたはそれ以上のパルスのパワー密度は、１つまたはそれ以上の重なり合うパッシベーション層に熱ショックを与え、１つまたはそれ以上の重なり合うパッシベーション層、および、選択されたターゲットリンク構造を除去することができる。１つまたはそれ以上の重なり合うパッシベーション層、および、選択されたターゲットリンク構造の除去は、熱−機械的応力および切断の双方の結果として生じる。
【００５５】
１つまたはそれ以上の重なり合うパッシベーション層は、紫外線波長の領域の吸収限界値を有する無機パッシベーション層であってもく、パルスパワー密度は、約１０１２Ｗ／ｃｍ２未満である。
【００５６】
少なくとも１つのパルスのパルス幅は、約３０〜６０ピコ秒の範囲であってもよい。
【００５７】
収束レーザ出力は、約１．５ミクロン未満の大きさである。
【００５８】
収束レーザ出力は、選択されたターゲットリンク構造内に収束レーザ出力のエネルギ封入を改良するように、非円形スポットに収束される少なくとも１つのパルスを含む。
【００５９】
パルス数および運動の速度によって、レーザ出力の変位が予め決定された許容範囲を超えることがある。この方法は、許容範囲内の位置へとパルスを方向付けるように、パルスを偏向するステップを具える。
【００６０】
偏向するステップは、音響−光学装置または電子−光学装置を用いて実施してもよい。
【００６１】
この方法は、空間的スプリットパルスの群を形成するように、レーザ出力の少なくとも１つのパルスを空間的にスプリットするステップを具える。この方法は、選択されたターゲットリンク構造、第２の選択されたターゲットリンク構造、または、両方のターゲットリンク構造へと少なくとも１つの空間的スプリットパルスが選択的に送波されるステップを具える。
【００６２】
レーザ出力を当てるステップは、複数のレーザ源を用いて実施してもよい。この方法は、共通の光学パス内に、レーザ源の出力を光学的に組み合わせるステップを具える。
【００６３】
レーザ源は、異なるタイプでもよく、少なくとも１つのレーザ源は、半導体レーザダイオードを含んでもよい。
【００６４】
パルス数は、約７０〜２００でもよい。
【００６５】
少なくとも１つのパルスは、約５ｎＪまたはそれ未満のエネルギを有してもよい。
【００６６】
パルスの実質的に全てのエネルギは、約１ｎＪまたはそれ以上でもよい。
【００６７】
収束レーザ出力は、約０．１〜０．８５ミクロンの範囲の熱影響ゾーンを発生させてもよい。
【００６８】
収束レーザ出力は、約１．０ミクロン未満の大きさを有してもよい。
【００６９】
レーザ出力の直接隣接する少なくとも２つのパルスは、約２〜１０ナノ秒の範囲の時間間隔、および、これに対応する約１００〜５００ＭＨｚの範囲の効率的な繰り返し率を有してもよい。この時間間隔は、選択されたターゲットリンク構造と、このターゲットリンク構造に隣接するリンク構造と、干渉する前レーザパルスによって生じたベーパ／プラズマプルームの消失に関するタイムインターバルを超えてもよい。
【００７０】
直接隣接する実質的に全てのパルス同士の時間間隔は、約５ナノ秒またはそれより大きくてもよい。
【００７１】
パルスパワー密度は、約１０９〜１０１１Ｗ／ｃｍ２の範囲である。少なくとも１つのパルスは、数ピコ秒から約５０ピコ秒未満の範囲のパルス幅を有し得る。
【００７２】
本発明の上記目的および他の目的の実施において、基体、ターゲットリンク構造と基体との間のいずれかの絶縁層、または、ターゲットリンク構造に隣接したリンク構造に望ましくない損傷を生じさせずに、基体に製造された回路のターゲットリンク構造を除去する方法を提供する。この方法は、レーザ出力に対する基体の運動中、ターゲットリンク構造を除去するようにターゲットリンク構造に収束レーザ出力を当てるステップを具える。レーザ出力は、約７０〜２００パルスを有する。実質的に全てのパルスが、約１００ピコ秒未満のパルス幅、これに対応する、約１０１０Ｗ／ｃｍ２から約１０１２Ｗ／ｃｍ２未満の範囲のパルスパワー密度、および、１ミクロン未満の波長、を有する。パルスは、約１〜２ミクロンの範囲のリンクピッチに対して、３０％またはそれより大きい相対的エネルギプロセスウィンドウを提供する。
【００７３】
波長が約８００ｎｍ未満でもよい。パルスの１つは、約３０〜６０ピコ秒の間のパルス幅を有してもよい。
【００７４】
レーザ出力を当てるステップが、約１．０〜１．５５μｍの範囲の波長を有する半導体レーザダイオード、少なくとも１つの光ファイバ増幅器、および、ダイオードの波長を１ミクロン未満にシフトする少なくとも１つの波長シフタで実施されてもよい。
【００７５】
レーザダイオードの波長は、約１．５５μｍでもよく、シフタは、波長二倍器でもよく、シフトされた波長は、０．７５ミクロンでもよい。
【００７６】
シフタは、波長三倍器でもよく、シフトされた波長は、可視光波長でもよい。
【００７７】
パルスパワー密度は、約１０９〜１０１１Ｗ／ｃｍ２の範囲でもよい。少なくとも１つのパルスは、数ピコ秒〜約５０ピコ秒の範囲のパルスを有する。
【００７８】
パルス数および運動速度によって、レーザ出力の変位が、予め決定された許容範囲を超えてもよい。この方法は、パルスを許容範囲内の位置へと方向付けるように偏向することを含む。
【００７９】
偏向するステップは、音響−光学装置または電子−光学装置を用いて実施してもよい。
【００８０】
本発明の上記目的および他の目的の実施において、基体、ターゲットリンク構造と基体との間のいずれかの絶縁層、または、ターゲットリンク構造に隣接するリンク構造に望ましくない損傷を生じさせずに、基体に製造された回路のターゲットリンク構造を除去するシステムを提供する。ターゲットリンク構造は、リンク構造セット中にある。リンク構造セット中のリンク構造の少なくともいくつかは、２μｍ未満の中心間距離で隔たれている。システムは、レーザ出力に対する基体の運動中、ターゲットリンク構造を除去するように、ターゲットリンク構造に収束レーザ出力を当てるレーザサブシステムおよび光学サブシステムを含む手段を含む。レーザ出力は、少なくとも約７０パルスを有する。実質的に全てのパルスが、１００ピコ秒未満のパルス幅、これに対応する、少なくとも約１０９から１０１２Ｗ／ｃｍ２未満の範囲のパルスパワー密度、および、約１．２ミクロンまたはそれ未満の波長、を有する。このようなパルスのパワー密度は、望ましくない損傷を避けるのに十分低い。全パルスの総エネルギは、ターゲットリンク構造を除去するのに十分に高いが、リンク構造セット中の他のリンク構造に望ましくない損傷を与えるのを避けることができる。パルスは、約１〜２ミクロンの範囲のリンクピッチに対する３０％またはそれ以上の相対的エネルギプロセスウィンドウを与える。このシステムは、ターゲットリンク構造に収束レーザ出力を位地決めする位置決めサブシステムを具える。
【００８１】
波長は、約８００ｎｍ未満でもよい。
【００８２】
レーザサブシステムは、約１．０〜１．５５μｍの範囲の波長を有する半導体レーザダイオード、少なくとも１つの光ファイバ増幅器、および、１．２ミクロン未満にダイオードの波長をシフトさせる少なくとも１つの波長シフタ、を含んでもよい。
【００８３】
シフタは、波長二倍器でもよく、シフトされた波長が、約０．７５ミクロンでもよい。
【００８４】
シフタは、波長三倍器でもよく、シフトされた波長は、可視光波長でもよい。
【００８５】
パルスパワー密度は、約１０９〜１０１１Ｗ／ｃｍ２の範囲でもよい。少なくとも１つのパルスは、数ピコ秒から約５０ピコ秒未満の範囲のパルス幅を有する。
【００８６】
パルス数および運動速度は、レーザ出力の変位を、予め決定された許容範囲を超えさせることも可能である。このシステムは、許容範囲内の位置にパルスを方向付ける高速ビーム偏向器を含む。
【００８７】
この偏向器は、音響−光学装置または電子−光学装置でもよい。
【００８８】
本発明の上記目的、他の目的、特徴および利点は、添付の図面とともに、本発明を実施するための最良の形態に関する以下の詳細な説明から、十分に明確である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８９】
概要−レーザシステム構造
図１ａを参照すると、ブロック図は、ピコ秒パルス幅（すなわちパルス期間など）１０４１（ 例えば、ハーフパワーポイントで測定したように）を有する少なくとも１つの出力パルス１０４を使用して、電気的に導電性のリンク１０７を除去するためのレーザ処理システム１００の一部、および、本発明の少なくとも一実施例に含まれる主要なシステム構成を示す。本発明の少なくとも１つの実施例は、好適なピコ秒範囲において、パルス幅１０４１を有する中間パルス１０３を発生させるように、サブシステム１０１のダイオード−ポンプ式固体レーザを含んでもよい。このレーザは、例えば、商業的に入手可能なダイオードポンプ式、（アクティブまたはパッシブ）モードロック固体レーザである。好適な波長で運転するために、シフタ１０５（例えば、高調波発生器）を選択的に使用することによって、システム１０１の出力１０３を、例えば、近赤外線波長から、可視光または近ＵＶ波長まで、波長をシフトさせることができる。
【００９０】
単一のパルス、または複数のパルスが選択され、リンク１０７に送られ、送られたパルスは、リンク１０７、基体１１０、上側絶縁層１０９１、および、下側絶縁層１０９２の少なくとも１つの物理特性に基づいて、予め決定されたパルス幅およびパルス間の「時間間隔（“テンポラルスペーシング”）」を有する。ビーム送波システムは、リンク１０７での回折限界付近のスポットを発生させるために、偏光制御、リレー光学系、ビームエクスパンション、ズーム光学系、および、対物レンズ、を含んでもよい。選択的な外部のモジュレータサブシステム１０８は、必要に応じたパルスを提供し、コンピュータ制御下でさせてパルスの電力を変化させることができる。一例においては、パルス１０６群内の（点線で記載されている）パルス１０２は、省略してもよい。米国特許第５，９９８，７５９号および第６，２８１，４７１号（例えば、コラム１２、行６３〜コラム１４、行３３、および、関連する’４７１特許の図面）は、レーザ加工システム中のリンクとレーザビームとの相対運動中、必要に応じてリンクに照射するパルスを提供するように、モジュレータを使用することを教示している。
【００９１】
図１ｂを参照すると、図１ａの外部モジュレータサブシステム１０８の一部のブロック図が示されている。ここで、基体１１０とレーザビーム（「オンザフライ」）との相対運動中、リンクを加工するためにパルス列１０３の一部を選択的に制御できる。この運動は、：Ｘ運動１１３、ウエハステージに一般的に設けられる基体１１０のＹ運動（図示せず）、および、ビーム送波システム内の少なくとも１つの光学要素１１４のＺ軸運動、からなる３次元運動でもよい。リンク位置に対するウエハおよびレーザビーム中央部（ｗａｉｓｔ）を位置決めするための正確な位置決め方法およびシステムに関して、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第６，１１４，１１８号および第６，４８３，０７１号を参照されたい。制御部１２１は、一般的に、レーザビーム位置に対するリンク位置に関連した、位置情報、速度情報、または、位置情報および速度情報の両方、に基づいて制御信号１２２を発生させる。制御信号１２２は、通常、光学スイッチ１２０を開閉（すなわち制御）する。この光学スイッチ１２０は、通常、インプットパルス列１０３の一部である出力パルス１０６を提供する。従って、モジュレータ（例えば、モジュレータ１０８）を、１つまたはそれ以上のリンク（又は他の微視的構造）を照射する少なくとも１つの出力パルス１０４を選択するのに使用する場合に、発生したパルス１０３は、制御された出力繰り返し率および時間間隔を有してもよい。ビーム送波システム内の少なくとも１つの光学的要素１１４は、高速でビーム中央部を正確に位置決めして、さらに、収束出力パルスの送出を最適化するために用いることができる。
【００９２】
図１ｃを参照すると、ターゲットリンク１０７の例示的なパルスレーザ出力は、２つの収束レーザパルス１０４２を含み、各々は、同一のスポットサイズを有し、選択されたパルス１０４に対応している。距離１０４３は、相対運動１１３中、パルスとパルスとの時間間隔に対応している。距離１０４３が、リンク幅に対して例えば２５％未満といった相対的に短い部分の場合、リンクに封入されたエネルギの部分は、おおよそ完全なスポット位置になるであろう。距離（または変位）１０４４は、レーザ出力の効果的な大きさを表しており、これは、通常、完璧な配置のレーザスポットサイズと等しい。パルス時間間隔が増大するか、相対運動の速度が増加するか、もしくはより微細なリンクピッチでは、（中心と中心の距離）１０４３を、より考慮する必要が生じる。
【００９３】
本発明の譲受人に譲渡され、参照することで本願明細書に組み込まれる米国特許出願公開番号２００２／０１６７５８１公報は、１つまたはそれ以上のリンクにレーザパルスを方向付ける様々な方法およびサブシステムを開示している。一般的に、高速、単一軸偏向器を含む光学サブシステムまたはその変形は、必要に応じて、図１ａのビーム送波システム内に組み込むことができる。’５８１公報の図１９および図２０、ならびに、’５８１公報の開示した情報に関する対応する記載箇所を特に参照されたい。さらに、収束出力は、非特定スポット配置またはパワー密度の少なくとも１つを有する複数のスポットを含む。例えば、上記公報の図１７は、「クリーニングビーム」として使用される収束パルスを図示している。
【００９４】
図２ａを参照すると、本発明の実施例に含まれる１つの代替の固体レーザサブシステムのさらなる詳細のブロック図が示されている。シードレーザ（例えば、オシレータ２１１）は、パルス列２１４を発生させ、これらのパルスは、通常、レーザ増幅器２１２で増幅するのに適した十分なエネルギを有する。このシードレーザを、コンピュータ制御下でパルスを発生させるように、予め決定した繰り返し率で「フリーランニング」または「利得スイッチ」してもよい。パルス列の少なくとも一部は、例えば、単一パルスでリンクが切断（すなわち除去）されるようなあるエネルギレベルまで、メモリ冗長リンクを切断するのに必要なレーザパルスエネルギを得るために増幅される。パルスレーザの増幅器を安定性および信頼性のある動作をさせるための１つの現実的なポイントは、定格の平均パワー内で運転することである。このような運転のポイントは、所定のパルスのエネルギ、パルスの数、および、繰り返し率の間で技術的なトレードオフ（ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ｔｒａｄｅｏｆｆ）となる。
【００９５】
代替の装置の１つにおいて、図２ｂ（原寸に比例していない）に示すように、パルス列２１４の一部は、基体１１０とレーザビームとの相対運動（「オンザフライ」）中であるが、リンク加工に適したエネルギレベルまでパルス列を増幅２１２する前に、リンクを加工するための適宜のモジュレータ装置１０８１（図１ａの１０８と同一もしくは類似）で制御可能に選択され得る。「ダウンカウンティング」「ディバイドダウン」または「パルスピッキング」操作は、シードレーザ２１１の繰り返し率より下の大きさのオーダでもよいレーザ増幅器２１２の繰り返し率に適合するように使用してもよい。例えば、Ｒがパルス列２１４の繰り返し率であれば、ｎ番目のパルスが選択されるときの、Ｒ／ｎは、モジュレータ１０８１の出力での繰り返し率である。パルス列２１４は、５０ＭＨｚパルス列を示す場合、モジュレータの出力は、ｎ＝１０００の場合、５０ＫＨｚである。少なくとも１つの実施例において、パルス列の繰り返し率は、非整数（例えば、１９．９８）によって除算可能であり、リンクの位置内に選択されたパルスを同期させるように、比較的小さな範囲に亘り変化でき、それによって、運動システムの変化量が補償される。このような操作は、モジュレータサブシステム１０８，１０８１のいずれか、またはその両方において、制御部１２１によって実行され、位置情報および／または速度情報に基づいている。
【００９６】
本発明の少なくとも一実施例においては、複数の近接したパルスを選択できる。一例としては、レーザ増幅器２１２の出力１０３、１０６が、パルス列２１４から選択される三対の連続する増幅パルスを示しており、所定の対をリンク１０７に選択的に当てることができる一方、増幅器２１２に低減したインプット繰り返し率およびインプット平均低パワーを提供する。パルス列２１４が１００ＭＨｚパルス列を示す場合、一対の連続する出力パルス同士の間隔は、１０ナノ秒となるであろう。スループットと繰り返し率は、通常、相関している。好ましい増幅器出力繰り返し率は、高速リンク加工、および、「必要に応じたパルス」能力を提供するのに十分である一方、システムポジションおよび／または速度制御の複雑性を制限する。好ましくは、増幅器出力における出力１０３、１０６の例示的な３つの対は、リンクとレーザビームの相対運動１１３中、同数である連続する３つのリンクに当ててもよい。外部モジュレータ１０８を、加工されないリンクからレーザエネルギをブロックするのに使用してもよい。
【００９７】
同様に、増幅器２１２のスペクトル応答に応じて、シードレーザ２１１の波長を増幅器２１２の好適な（または相性のよい）波長領域に適合させるために波長シフタ１０５１を選択的に使用してもよい。モジュレータサブシステム１０８１および波長シフタ１０５１は、特定の用途の特別な設計基準に応じて、単独で用いても、あるいは、最終パルス時間間隔およびエネルギレベルを制御するサブシステム１０８と組み合わせて用いてもよい。
【００９８】
図３において、遅れたトリガリングを伴う複数のレーザを用いて、レーザパルスを組み合わせるための、または、密な間隔のパルスシークエンスを発生させるための、別の代替装置が示されている。トリガパルス間の予め決定された遅延（例えば、ｔ１からｔ２）は、複数のパルスに適用されるタイムインターバルを決定する。組み合わされた出力は、光学的増幅器用のシードパルスを提供可能である。例えば、２つ又はそれ以上のパルス（またはパルス群）を、リンク１０７を切断するのに使用してもよい。この装置を、パルス時間間隔を細かく制御するために使用してもよい（例えば、パルス対に対して２〜１０ナノ秒、１００〜５００ＭＨｚの効率的な繰り返し率または「バーストレート」）。
【００９９】
参照することにより本明細書に組み込まれ、本発明の出願に譲渡された米国特許出願公開番号２００２／０１６７５８１公報（’５８１公報）に開示されているように、レーザシステムは、パルス時間間隔ｔ２−ｔ１、レーザ３０２、ビーム組合せ用偏光キューブ３０３、および、必要に応じてエネルギレベルを上昇させる光学的増幅器、を制御するプログラム可能なデジタルディレイライン３０１を含んでもよい。例として、さらなる詳細に関しては、’５８１号公報のパラグラフ１２０〜１２２、およびクレームを参照されたい。
【０１００】
サブシステム１０１内のレーザ波長は、通常、約０．１５０ミクロンから１．３〜１．５５ミクロンの範囲であり、この後者の範囲は、高速テレコミュニケーションに使用されるダイオードレーザ波長に対応する。一例においては、このレーザ波長は、周波数倍化（例えば三倍化）するか、近赤外線、可視光、またはＵＶ波長にされるか、または、シフタ１０５でラマン（Ｒａｍａｎ）シフトされてもよい。
【０１０１】
レーザパラメータおよびリンク除去
リンクピッチおよび寸法が縮小する傾向（すなわち微細なピッチリンク）にあって、基体１１０または加工を必要としない隣接するリンク（図示せず）に損傷を与えずにリンクを除去するためには、少なくとも３つのパラメータを、一緒に考慮する必要がある。すなわち、（ａ）ターゲット上のレーザビームサイズおよびその焦点深度、（ｂ）ビーム位置決め精度（例えば、少なくとも１つの構成要素１１４による制御されたＸ−Ｙ運動、および、Ｚ軸運動中の、３次元におけるリンクに対するレーザビーム中央（ウエスト）位置）、（ｃ）熱影響ゾーン（ＨＡＺ）。
【０１０２】
３〜５ミクロンの範囲のリンクピッチ５２１とともに図５ａを参照すると、理論的に最小のピッチは、以下の式：
最小ピッチ  ＝  ビーム半径  ＋  位置エラー  ＋  ０．５リンク幅      （１）
となり、ここでは、レーザビームによる熱効果を無視できる。
【０１０３】
例えば、本発明の譲渡人によって製造されたＧＳＩ  Ｌｕｍｏｎｉｃｓ  Ｍｏｄｅｌ  Ｍ４３０  Ｍｅｍｏｒｙ  Ｓｙｓｔｅｍによって、約１．６ミクロンの通常スポットサイズが提供され、約＋／−０．２ミクロンの位置エラーが生じる。この通常のパルス幅は、約４〜１０ナノ秒であり、約０．８５〜１．４ミクロンの熱影響ゾーンに対応する。
【０１０４】
このＭ４３０型システムは、約２ミクロン（リンク幅を約０．５ミクロンと仮定した場合）の最小ピッチを有するリンクに加工することが可能である。
【０１０５】
しかしながら、ピッチが熱拡散長さに相当する大きさに近づくと、リンク１０７の領域内の熱効果は、大幅に増加する。次に、式は、
最小ピッチ  ＝  ビーム半径  ＋  位置エラー  ＋  ０．５リンク幅  ＋  ＨＡＺ      （２）
ここで、ＨＡＺ（熱影響ゾーン）５２２は、熱効果の程度である。この熱影響ゾーン（ＨＡＺ）は、通常、（Ｄ＊ｔ）０．５によって決定され、Ｄは、熱拡散係数およびレーザパルス幅である。材料が溶解または気化する深度の実際の値は、ターゲットの実際のエネルギおよびパワー密度に依存している。
【０１０６】
このＨＡＺは、収束スポット５２３を超えて拡散し、スポットに隣接する周辺領域に悪影響を及ぼす。いくつかの場合において、影響が及ぶ周辺領域は、スポット自体よりも数倍大きい。比較的大きなＨＡＺは、通常、制御性が低く、精度が落ちるレーザ加工となる。リンクブローイングの場合においては、比較的大きなＨＡＺ寸法は、プロセスウィンドウ（隣のリンクのダメージ）の上方限界に対する制限要素の１つとなることもある。
【０１０７】
回折限界スポット、および、レーザ短波長（例えば、０．３５５ミクロン）は、スポットがリンクに対して正しく位置している場合、ある程度この問題を緩和する。しかしながら、システムの位置許容範囲５２４（Ｘ、Ｙ、Ｚ運動サブシステムを含む）が、＋／−０．１ミクロン（高速リンク加工用の少々厳しい条件）の場合、０．５８ミクロンのスポットサイズが、０．３８ミクロン幅のリンクに対してレーザビームを送波するには必要である。０．３５５ミクロンの波長、および、１０ナノ秒のパルス幅とした場合、予測されるＨＡＺは、約１．３ミクロンである。このように、リンク加工の実際の制限は、約１．９ミクロンピッチに対応し得る。従って、より短いパルス幅が一般的に望ましい。
【０１０８】
さらに、パルス幅を低減させることは、通常、ＨＡＺを縮小させる。しかしながら、ビームサイズおよび位置エラーと比較して、熱効果が極めて小さい場合、他の重要な因子（例えば、ビームサイズおよび位置エラー）を改良する前に、熱効果を低減することは、不必要となることもある。ナノ秒からピコ秒範囲への熱効果の低減は、より微細なピッチリンクを加工するのに十分であろう。さらに、望ましくない熱効果を排除するために、パルス幅をフェムト秒範囲に低減すると、微細ピッチリンクを除去（すなわち、切断、「ブロー」、アブレーション）するための加工を回避することができる。
【０１０９】
本発明によれば、制限された熱干渉は、通常、ターゲット構造に対するリンクピッチおよびレーザ出力の相対位置の累積的許容範囲よりも実質的小さい熱影響ゾーン内で生じる。例えば、約０．３〜１ミクロンの熱影響ゾーン（ＨＡＺ）の直径によって、２ミクロンまたはそれ未満のリンクピッチの改良された加工が提供される。好ましくは、ＨＡＺは、３次元におけるレーザ出力の位置決め許容範囲よりも小さい（例えば、各方向において０．１ミクロンより小さく、通常無視できる）。
【０１１０】
参照することによって本明細書に組み込まれる米国特許第６，２８１，４７１号は、短く、高速の立上りタイムパルスを使用する原理について詳述している。特に、コラム４、行４５〜コラム５、行１９は、ターゲット材料へのカップリングを改良するために、効果が減少する反射性について詳述している。金属のターゲット構造（例えば、アルミニウムなど）への照射は、約１０９Ｗ／ｃｍ２よりも大きい場合、ターゲット構造の反射力は、低減し、レーザエネルギのカップリングが改良される。（ＨＡＺに関連した）温度拡散率は、通常、パルス幅の平方根に比例する。短いレーザパルスは、通常、融解するリンクの下の基体への熱拡散を低減または阻止し、このリンクに連続する材料に水平に熱が伝達されるのも低減または阻止する。
【０１１１】
リンクピッチがより微細になるにつれ、ナノ秒パルスとの熱干渉は、大幅に混然となり、リンク除去の精度は低くなる。図５ｂに示されるように、材料の大半は、加熱され、溶解され、蒸気圧およびレーザ放射圧の反射による溶融放出（ｍｅｌｔ  ｅｘｐｌｕｓｉｏｎ）を介して材料が除去される。微細なスケールでは、除去した材料の形状及び量は、不規則であり、容認できないほど大きな統計的変動を含む。ピコ秒の高ピーク出力パルスによって、相互作用は、、非線形的になり、初期にはアバランシェイオン化が生じ、金属中の自由電子が高密度である結果、統計的変動の減少を伴って反射力が低減する。このような比較的短いパルスでは、レーザエネルギは、通常、薄層に封じ込められ、気化がすぐに生じる。材料除去は、通常、アブレーションを開始するための減少したレーザフルーエンスを用いて、より正確で確実なものとなる。ピコ秒パルスでの材料除去は、さらに、材料放出（固体および気体）によるレーザ加工領域からの熱除去を含む。例えば、上にある絶縁層１０９１と内側層１０９２の存在下での、このようなピコ秒スケールでのリンク除去加工は、アブレーションおよび熱−機械的応力と、除去との組み合わせである。ターゲットリンク構造の除去は、通常、パルス幅およびパワー密度での材料放出によるリンク加工領域からの熱除去によって、促進される。
【０１１２】
一例として、図５ｃは、２つの例示的な絶縁材料についてのフルエンス閾値の変動を示している（例えば、米国特許第５，６５６，１８６号、「Ｌａｓｅｒ−ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ  ｂｙ  Ｉｍａｐｃｔ  Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ  ｉｎ  ＳｉＯ２  ｗｉｔｈ  ｐｕｌｓｅ  ｗｉｄｔｈｓ  ｆｒｏｍ  ７  ｎｓ  ｔｏ  １５０  ｆｓ」ＡＰＰＬ．ＰＨＹＳ．，Ｌｅｔｔ．，６４（２３），Ｊｕｎｅ  ６，１９９４，ｐｐ．３０７１−３０７３）。周知のように、フルエンス閾値は、通常、より高い自由電子密度の結果として、金属についてはかなり低い（例えば、１０倍またはそれ以上）。ブレークダウンポイント以下では、閾値（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）５０１，５０２は、材料とともに変化するが、統計的変動（エラーバーによって示される）は、通常、比較的小さい。（公開された公開データを付与された）例示の実験例において、閾値５０１は、１／パルス幅に比例し、閾値５０２は、ほぼ一定である（’１８６特許に例示されている）。ブレークダウンポイントより上では、概ね平方根の関係が維持されるが、しかしながら、パルス幅による変動の増加は、特にナノ秒スケールで、明らかである。
【０１１３】
金属のブレークダウンポイントの特徴的パルス幅は、通常、約１０ピコ秒でもよい（米国特許第５，６５６，１８６号参照）。本発明によれば、通常のレーザパルス幅は、１ナノ秒未満であり、最も好適には、ブレークダウンポイントの特徴的パルス幅にとても近く、有害な熱効果は、無視できる（例えば、本発明は、ＨＡＺおよび統計的変動を低減させる）。しかしながら、本発明のリンク除去プロセスは、通常、熱的プロセスである。レーザパルス幅が、好ましくは、ブレークダウンポイントのレーザパルス幅よりも長くブレークダウンポイントに近いので、レーザパルスと材料との相互作用は、（大幅に低減されるが）主に熱的プロセスである。
【０１１４】
本発明は、一般的に、ほとんどの金属に対してパルス当たり数ナノメートルのオーダである光学的吸収深度によって規定されるスローエッチングプロセスよりも、効率的なリンク除去プロセスを提供する。ブレークダウンポイントは材料によって変化するので、低い方のパルス幅の限界値も材料によって変化する。最小の好ましいパルス幅は、数ピコ秒から約１０ピコ秒の範囲である。最大パルス幅は、通常、約１ナノ秒未満であり、可能な熱影響ゾーンによって決定される。本発明のパルス幅は、通常、ブレークダウンポイントより上で、１ナノ秒未満の範囲である。パルス幅は、例えば４０−１００ピコ秒など、約１０−１００ピコ秒の範囲５０５でもよい。最も好適なパルス幅は、約１０〜４０ピコ秒、もしくは、約１０〜５０ピコ秒の範囲５０６である。
【０１１５】
ピコ秒パルスを発生させるレーザシステムは、フェムト秒レーザと比較して、一般的に、より単純で、信頼性および安定性があり、経済効率がよい。大きな差異は、高ピークパワーパルスのフェムト秒を発生するためのパルス圧縮の実装である。
【０１１６】
多数の参考文献は、フェムト秒−ピコ秒パルス幅領域における相互作用を、さらに詳述している。例えば、Ｃｈｉｃｈｋｏｖ  ｅｔ  ａｌ．“Ｆｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄ，Ｐｉｃｏｓｅｃｏｎｄ，ａｎｄ  Ｎａｎｏｓｅｃｏｎｄ  Ｌａｓｅｒ  Ａｂｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｏｌｉｄｓ”ＡＰＰＬ．ＰＨＹＳ．，Ａ  ６３，１０９−１１５，１１９６は、理論的な背景および実験結果を提示している。フェムト秒パルスは、ターゲットへ熱伝達することがわかっており、これは近似することで無視でき、固体からベーパへ直接遷移するとみなされるこのようなプロセスによって、正確にレーザ加工されることとなる。アブレーション深度は、レーザパルスフルエンスの対数に相関する。ピコ秒パルスのアブレーションは、例えば金属などのターゲット内での熱伝達および溶融ゾーンの形成を伴う。ターゲット内への熱伝達が無視される場合（やや大雑把な仮定であるが）、フルエンスに対するアブレーション深度の対数相関も、ピコ秒パルスに関して、概ね成立可能である。しかしながら、ナノ秒範囲における加工は、通常、熱波動が伝播して溶融材料の大きな層が形成される結果として、より大幅に複雑性が増すことになる。
【０１１７】
Ｊａｎｄｅｌｅｉｔ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｐｉｃｏｓｅｃｏｎｄ  Ｌａｓｅｒ  Ａｂｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｔｈｉｎ  Ｃｏｐｐｅｒ  Ｆｉｌｍｓ”ＡＰＰＬ．ＰＨＹＳ．，Ａ６３，１１７−１２１，１９９６は、ピコ秒パルスを用いて、石英ガラスの上の銅薄膜内に穴を開けたアブレーション実験の結果を開示した。ブレークダウンポイントの特徴的パルス幅よりも大きなパルス幅を有する高強度ピコ秒パルスは、平方根関係に従うが、ナノ秒およびそれより長いパルスと比較した場合、減少した熱影響ゾーンおよびより低い熱負荷によって、高速加熱およびターゲット材料の除去がなされる。約３．１μｍの直径のスポットに亘る約１０１０−１０１１W／ｃｍ２の強度は、１．０５３ミクロンの波長で４０ピコ秒パルス毎に（平均で）約０．１−０．２μｍの材料が除去された。１．０５３ミクロンで銅の光学吸収深度の結果と比較すると、熱伝導が、概ねアブレーション深度を決定することが示唆された。この除去された材料におけるパルス−パルス変動は、重要である（例えば、２：１）。しかしながら、ＨＡＺは、比較的小さく、付随する損害は最小である。
【０１１８】
従って、約１０−２５ピコ秒からブレークダウンポイント（通常は１０ピコ秒未満）より下へのパルス幅ダウンの恩恵は、システム全体の性能についての、ビームスポットサイズの減少と、位置エラーの改良によって得られる恩恵と比べて、重要ではない。さらに、フェムト秒レーザ源のコストは、通常、ピコ秒レーザシステムのコスト、特にピコ秒レーザシステムに基づいたファイバーレーザよりも相当に高額である。
【０１１９】
リンク加工は、通常、金属薄膜であるターゲット構造の除去を含む。このリンクは、通常、熱特性および光学特性の異なる材料（例えば、パッシベーション層１０９１、１０９２、基体１１０）によって覆われている。このように、複数材料の相互作用機構は、均質の“バルク”材料と相互作用する金属加工と比べて、幾分複雑である。少なくとも１つの寸法（例えば、リンク幅）は、通常、可視光またはＵＶ光の波長のオーダである。さらに、新しく開発されたより微細なリンクピッチ技術を用いて、リンク加工装置の設計者は、リンク寸法内に封入されるスポットエネルギのフラクションを、慎重に検討する必要がある。少なくとも１つの実施例において、レーザ波長は、減少したパルス幅に接触するリンクのスポットサイズを比較的小さくするために、１ミクロン未満、例えば０．９０ミクロンまたはそれ未満である。
【０１２０】
最小スポットサイズは、波長に比例するので、波長の縮小は、可能な最小スポットサイズへの縮小に有益である。さらに、焦点深度は、このようなより短い波長で、同一のスポットサイズに対して、通常、大きくなるであろう。例えば、１０６４ｎｍレーザに関して、回折限界スポットサイズは約（すなわち、実質的に、付近、おおよそ、本質的）１．２ミクロン（回折限界スポットサイズ＝（一定）＊波長＊ｆレンズ数）である。波長が、０．８ミクロンに縮小された場合、回折限界スポットサイズは、２０％縮小され、すなわち、０．９ミクロンとなる。通常、微細ピッチ加工には、約１．５ミクロン未満のスポットサイズが好ましく、最も好ましいのは、１ミクロンまたはそれ未満である。本発明の少なくとも１つの実施例においては、非円形スポット輪郭（例えば、アナモルフィック光学サブシステムを用いて形成された楕円スポット）を使用してもよい（例えば、米国特許出願公開番号２００２／０１６７５８１参照）。少なくとも１つの実施例において、特に、パラグラフ１３３−１３６は、非円形スポットが、リンク内のエネルギ封入をどのように改良されるかを例示している。
【０１２１】
材料のばらつき（例えば、設計、プロセスの欠点またはプロセスの副産物によるばらつき）が生じ、ピッチが縮小するほど、プロセスエネルギウィンドウにさらに影響を与えることが一般的に予想される。このリンクは、金属（例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕなど）、ポリシリコンまたは耐火金属でもよい。窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）の少なくとも１つの層１０９１は、リンクを覆い、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の層１０９２は、基体１１０とリンク１０７とを分離してもよい。しかしながら、いくつかの場合においては、リンクは、外層で覆われてなくてもよい。さらに、不純物、基体または絶縁層内のドーパント、および次世代絶縁物質（例えば、低ｋ（ｌｏｗ−ｋ）ポリマ材料）は、材料の光学特性に実質的な影響を有することがある。波長が、絶縁層１０９１、１０９２の吸収限界値よりも長く、基体１１０の吸収限界値よりも短い波長領域において、基体損傷は、長いレーザパルスで容易に生じ得る。
【０１２２】
リンク１０７は、レーザ波長で実質的に反射することがある。本発明によれば、このようなレーザ出力波長は、通常、基体の吸収限界値よりも下であり、従って、吸収および／または反射波長領域に対応している。このようなレーザ波長は、通常、一例において無機層でもよい絶縁層１０９１、１０９２の吸収限界値よりも上であり、通常、半導体メモリに使用される典型的な無機パッシベーション層（例えば、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２など）の実質的最大トランスミッティング領域に対応している。
【０１２３】
図５ｄを参照すると、ケイ素の吸収係数（例えば、室温）におけるばらつきが示されており、吸収は、短波長で非常に高い。ドーピング（図示せず）は、通常、吸収を変化させ、近赤外線吸収限界値から、より短い波長にシフトさせる。１９９９年３月１７日に公開された欧州特許出願ＥＰ０９０２４７４は、基体損傷をさけるために、１つまたはそれ以上の材料で基体をシールドすることを教示している。このような変形によって、より短い波長（および縮小されたスポットサイズ）が、リンクピッチを縮小する。このシールド材料は、金属、耐火金属、または絶縁物質でもよい。このような変形は、性能をさらに向上させるように、本発明で使用してもよい。
【０１２４】
本発明によると、レーザ波長は、０．４μｍ未満から、約１．５５μｍまでの範囲でもよい。例示的な波長は、ＵＶ領域（例えば、領域５１４、２１２−２６６ｎｍ）、近ＵＶ領域（領域５１０、３５５ｎｍ）、可視光領域（領域５１１、約５００ｎｍ、例えば、５３２ｎｍ）および近赤外線スペクトル（領域５１２、約７５０−８５０ｎｍまたは領域５１３、約１μｍ）でもよい。ケイ素吸収は、波長領域に亘り約１０００：１で変化することを理解されたい。好ましい波長は、０．１８〜０．５５ミクロンの範囲である。この下限は、層の吸収によって決定される。ケイ素基体では、吸収及び反射の両方共、より短い波長で増加する。対象の波長範囲より上では、ケイ素半導体の特性は、近赤外線の絶縁体様特性からＵＶ領域の金属様特性へ劇的に変化する。二酸化ケイ素および窒化ケイ素に関して、内部トランスミッションおよび単一表面反射は、可視光領域および近赤外線領域に亘って、実質的に一定である。通常の大きなバンドギャップの絶縁体物質のスペクトルトランスミッション曲線は、トランスミッションが、ＵＶ波長で幾分減少することを示している。例えば、ＨＡＮＤＢＯＯＫ  ＯＦ  ＬＡＳＥＲ  ＳＣＩＥＮＣＥ  ＡＮＤ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹにおいては、二酸化ケイ素のトランスミッション領域は、０．１８μｍより大きな波長として特定されている。窒化ケイ素および二酸化窒素の両方の吸収係数は、可視光領域（＞４００ｎｍ）において比較的低く、ＵＶ領域において徐々に増加する。
【０１２５】
予め決定された波長が、基体の吸収限界値よりも低い場合、基体のパルスエネルギ密度は、減少し、プロセスウィンドウは、（ａ）〜（ｇ）の少なくとも１つによって、増加する：（ａ）ビーム発散（浅い焦点深度）；（ｂ）絶縁面の反射；（ｃ）ビーム回折；（ｄ）複数のスキャッタリング（例えば、ドーパントまたは不純物によって生じる）；（ｅ）内部反射（収束レーザビームの数値的アパーチャ）；（ｆ）複数層の相互干渉；（ｇ）マイクロ構造内の非線形吸収（三次元において、レーザスポットは、光ピークパワーレーザパルスの先端で、正確に配置された場合、金属中の自由電子密度が吸収を増加し、リンク材料除去は、基体の上よりも早い速度で起こる）。この基体は、オフリンクエネルギ（例えば、低ピーク強度）で照射され、自由電子は、リンクのそれよりも少ない。
【０１２６】
例えば、アルミニウムまたは銅リンクなど、０．５ミクロン厚さよりも小さくリンクを加工するためには、ピークエネルギ密度（ジュール（Ｊ）／ｃｍ２）の範囲は、約０．２〜３００Ｊ／ｃｍ２であり、典型的な値は、２〜８Ｊ／ｃｍ２の範囲である。ピークパワー密度の範囲は、約５×１０９〜１．２×１０１３Ｗ／ｃｍ２であり、通常の値は、５×１０１０〜２×１０１２Ｗ／ｃｍ２である。１ミクロンのスポットサイズを有する４０ピコ秒パルス幅レーザに関して、０．５ミクロン未満の厚さのリンクを切断するためのパルスエネルギ範囲は、通常、０．００１〜３μＪであり、典型的な値は、０．０２〜１μＪである。
【０１２７】
リンクを除去するために、単一パルスまたは複数パルスを使用してもよい。リンクを除去するために単一パルスを使用する場合、ピコ秒レーザシステムは、通常、１０〜１２０ＫＨｚでパルスあたり約１〜５μＪの範囲を提供する。例示的な範囲は、約１μＪ未満から最大２μＪである。好ましくは、単一パルス加工は、例えば、図２に示されるシーダ／増幅器構成など、オシレータ／増幅器構成に実装される。
【０１２８】
本発明の一実施例においては、複数のパルスを使用して、少なくとも１ＭＨｚの繰り返し率でパルスあたり少なくとも０．００１μＪ（１ｎｊ）を提供するピコ秒レーザシステムでリンクを除去する。リンクに当てるこれらのパルスは、三次元において、リンクとレーザビームとの相対運動中（例えば、Ｘ−Ｙ軸に沿って５〜５０ｍｍ／ｓｅｃ）に、リンク除去用単一パルスとして処理可能である。本発明の他の実施例においては、約１５〜２０パルスは、１０〜１００ＭＨｚの繰り返し率で当てることができ、リンクのフラクションを横切る場合、各々のパルスは、単一パルスで除去するのに必要な約１／１０のエネルギを有する。
【０１２９】
さらに、本発明の実施例は、増幅された隣接する複数のパルスを具え、例えば、２つまたはそれ以上のパルスの各々が、単一パルスでリンクを除去するのに通常必要とされる５０％のエネルギを有する。レーザシステム１０１、外部モジュレータサブシステム１０８またはこれらの組合せ内のモジュレータサブシステム１０８１の制御によって、パルスは選択可能である。
【０１３０】
複数パルスの加工において、必要に応じてリンクに照射するために使用されるパルス間の時間間隔は、リンクおよび周囲の材料の予め決定された物理特性（例えば、熱特性の差異）に基づいて選択可能である。図４を参照すると、一例において、予め決定された遅延を有する２つのパルスを当てることによって、基体に損傷を与えずにリンクを除去するために、リンクとその下の基体との異なる熱特性を利用した効果を示すシミュレーション結果が示されている。５０％の「シングルブラスト」エネルギを用いた「ダブルブラスト」（例えば、２つのパルス）が得られたシミュレーション結果（この場合、方形のナノ秒パルス）は、とても興味深かった。シリコン基体は、通常、ヒートシンクとして作用し、リンクと比べて冷却がとても早い。図５ａに示されるように、これらの結果は、基体１１０がたった１０〜２０ナノ秒で室温で安定したことを示した。リンク１０７（銅）の回復は、大幅に遅く、このことは、熱特性の違いが大きいことを示した。これらの結果に基づくと、秒パルスも、通常、「開回路」となる切断部位（すなわち、リンク除去部）のデブリを一掃するであろう。
【０１３１】
例えば、６０ＭＨｚのモードロックシステム（例えば、ピコ秒パルス）を使用する場合、出力パルス列の連続するパルス同士の間隔は、予め決定された間隔にかなり適合する。より大きな時間間隔が必要な場合、例えば、高速モジュレータ装置を使用して、パルスまたはパルス群のいずれかのシークエンスを選択するようにしてもよい。より高い繰り返し率を、パルス時間間隔を減少させるために用いてもよく、または、図３に示すように、秒レーザを設けてもよい。例えば、各々が約４０〜１００ピコ秒の範囲のパルス幅を有し、かつ２〜１０ナノ秒離れた２つのパルスを、発生させ得る。一例としては、ｑスイッチマイクロレーザを、約１０〜１００ＫＨｚの繰り返し率で数ナノ秒のパルス幅を提供するために使用してもよい。さらに、ナノ秒パルスの加工が、（例えば、図８ｂに示される実施例に示されるように）生じ、ここでは、高速モジュレータを用いて、パルスをピコ秒スケールに「スライス」または圧縮し、その後増幅する。パルスの時間的形成に関する詳細は、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第６，２８１，４７１号、および、第４，４８３，００５号（発明の名称「パルス幅の変動」）に記載されている。
【０１３２】
他の物理特性を利用可能である。超短パルスを各種材料へ当てることで、例えば、５０フェムト秒から数ピコ秒の範囲において、いくつかの参考文献（すなわち、Ｚｈｕ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ  ｏｆ  Ｌａｓｅｒ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｎ  Ｍｉｃｒｏ−Ｄｒｉｌｌｉｎｇ  ｗｉｔｈ  Ｆｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄ  Ｌａｓｅｒ  Ｐｕｌｓｅｓ，”ＡＰＰＬ．ＰＨＹＳ．Ａ６７（Ｓｕｐｐｌ．）５３６７−５３７１（１９９９）に教示されているように、レーザビームのプラズマシールディングを概ね無視できる。このフェムト秒範囲における操作と同様に効率的ではないが、ブレークダウンポイント付近の好ましいパルス幅を有し、ブレークダウンポイントよりも幾分長い（例えば、５〜２５％の範囲で長い）ピコ秒パルスは、ナノ秒パルスよりも優れたレーザエネルギのカップリングを提供し得る。例えば、パルスは、約１０〜１００ピコ秒の範囲、最も好ましいのは、約１０〜４０ピコ秒の範囲、あるいは、約１０〜５０ピコ秒の範囲である。例えば１０〜３０ナノ秒など、より長いパルスを有するエネルギのカップリングは、放出されるベーパ／プラズマ／プルームの結果として、ひどく傷つくこともある。さらに、入射ビームは、散乱することもあり、プロセスエネルギウィンドウを縮小する恐れのある実質的なオフリンクエネルギを生成することもある。
【０１３３】
従って、「オンザフライ」除去の目的のためには、ピコ秒パルスのシリーズが、複数のナノ秒パルスと同等であることもあるが、材料とレーザとの全体的相互作用および加工結果は、パルスの間が少なくとも数ナノ秒の時間間隔を有する複数のパルスを使用した場合には、大幅に異なる。米国特許第６，５５２，３０１号は、超短レーザパルスのバーストの使用を開示しており、パルスの各々は、約１０ピコ秒よりも短いパルス幅と、個々のパルス間の時間間隔（セパレーション）とを有し、ターゲット材料と前パルスとの相互作用から生じた選択された過渡効果を連続的に利用する。さらに、「Ｌａｓｅｒ  Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ  ｏｆ  Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｇｌａｓｓｅｓ  ａｎｄ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｗｉｔｈ  ｐｓ−ｐｕｌｓｅ  ｂｕｒｓｔｓ  ａｔ  １０５４  ｎｍ」Ｈｅｒｍａｎ，ＣＬＥＯ  ２０００，ＣＤＦ３，（２０００）は、７．５ｎｓのパルス間隔（セパレーション）が、プルーム吸収効果をいくらか緩和することを開示している。タイムインターバルは、まず、高ピークパワーを有するピコ秒パルスを当てた後、プラズマ／ベーパ／プルームが実質的に消失する（少なくとも）タイムインターバルに基づいて予め選択可能である。例示的な範囲は、約５ナノ秒から数百ナノ秒である。効率的にカップリングするために追加パルスを続けて当ててもよい。。
【０１３４】
関連した研究において、Ｌａｐｃｚｙｎａ  ｅｔ  ａｌ．［非特許文献１２］は、１０５４ｎｍレーザから１３３ＭＨｚで多重モードロックした１．２ピコ秒パルスでアルミニウムフォイルを切断した。パルスとパルスの間隔が７．５ナノ秒の、１．２ピコ秒期間の約２マイクロ秒列の２５０パルスで、フォイルに穴を開けた。バースト期間は、「オンザフライ」リンク加工に適したタイムインターバル付近か、タイムインターバル内である。［非特許文献１２］の図２は、パルス列の総フルエンス（エネルギ密度）と、厚さが変化するアルミニウムフォイルをレーザマイクロ加工するための対応する単一のパルスフルエンスと、を示している。非特許文献［１２］に開示された最小エネルギ範囲は、リンクブローイングに使用される通常のスポットサイズに合わせる場合、１０ｎＪの範囲であり、リンクブローイングの必要条件に一致する。
【０１３５】
さらに、高パワー密度（例えば、１０９〜１０１３Ｗ／ｃｍ２）を有するピコ秒パルスをリンクに当てる場合、例えば、絶縁層１０９２または他の隣接する材料内における強度に依存する非線形吸収は、リンクが除去された後に入射エネルギを減衰させ、基体または付随するリンクが損傷する可能性を減少させ得る。不純物（設計、プロセスの欠陥または副産物による）、ラチス欠陥または各種プロセスの欠陥の存在は、１つまたはそれ以上の絶縁層の非線形吸収を促進する。さらに、ポリマ絶縁層などのいくつかの低ｋ（ｌｏｗ−ｋ）絶縁層の光学特性は、非線形吸収によって材料を制御しながら除去することを支持し得る。
【０１３６】
・ピコ秒レーザの実施例
固体レーザ波長は、ネオジム（Ｎｄ）ドープ固体レーザまたは他の希土類元素（例えば、イッテルビウム（Ｙｂ）、ネオジム（Ｎｄ）、エルビウム（Ｅｒ））ドープファイバレーザで１．３、１．１８、１．０９、１．０６４、１．０５３、または、１．０４７ミクロンである。好ましいレーザ波長は、さらに、これらの第２次、第３次、第４次および第５次高調波でもよく、特定の用途の設計基準に適合するような小さなスポットサイズと大きな焦点深度を得る他の適宜のレーザでもよい。例えば、従来の波長に比して改善されたスポットサイズを提供する、ＵＶ（例えば、第３次高調波からの３５５ｎｍ、第４次高調波からの２６６ｎｍ、第５次高調波／からの２１２ｎｍ）、可視光（例えば、第２次高調波からの５３２ｎｍ）、近赤外線波長（例えば、７００〜９００ｎｍ）におけるレーザ波長を有するレーザ源を使用できる。このようなレーザシステムは、７５０〜８５０ｎｍのピコ秒範囲のパルス幅でレーザパルスを発生させるモードロックチタンサファイア超高速レーザ（コンプレッサを有しない）である。他には、８００〜９８０ｎｍの範囲の波長を発生させる希土類元素ドープファイバレーザがある。
【０１３７】
本発明の実施例に含まれ得る例示的なレーザサブシステムを、さらに詳述する。図１ａに対応する一実施例は、商業的に入手可能なダイオード−ポンプ式の、パッシブまたはアクティブモードロックシステムを具える。外部のモジュレータシステム１０８は、選択されたパルス１０６をリンクに送波することが可能である。
【０１３８】
本発明の少なくとも一実施例において使用される他のレーザ構成は、図２ａに示される。ＭＯＰＡ構成において、ピコ秒シードレーザ（例えば、増幅用の範囲の出力を発生させるオシレータ）および（電力）増幅器システムを用いて、必要なパルスエネルギを得るために使用できる。
【０１３９】
図６ａを参照すると、レーザサブシステムのさらなる詳細を示すブロック図が示されており、ここで、図２ａまたは図２ｂのシードレーザ２１１は、ダイオード−ポンプ式固体レーザオシレータ６０２である。ダイオード−ポンプ式固体レーザ増幅器６０３を用いて、シードレーザの出力を増幅してもよい。オシレータ６０２は、モードロック、ダイオード−ポンプ式、オシレータ固体シードでもよい。外部のモジュレータサブシステム１０８を用いて、各リンクのパルス数およびパルス間の時間間隔を制御するようにしてもよい。モードロックオシレータは、通常、従来のｑスイッチレーザと比較して、極めて高い繰り返し率（＞１ＭＨｚ）で、運転される。このレーザシステムは、各ターゲットのパルス数を制御するように、さらに、制御信号２０２（例えば、通常の２０〜１５０ＫＨｚの範囲）を有する図２ｂのモジュレータサブシステム１０８１を具える一方、レーザビームに対するリンクの稼働中にリンクを加工する。いずれの場合においても、シードレーザ（例えば、好適であれば、パッケージされた商業的に入手可能なレーザ源でもよい）は、電力増幅器６０３での電力増幅に対する適宜な範囲に、パルスエネルギを増幅する内部前置増幅器を具えてもよい。
【０１４０】
代替の構成は、シードレーザ６０２として、ダイオード−ポンプ式モードロックピコ秒ファイバレーザオシレータを具える。ダイオード−ポンプ式固体レーザ増幅器６０３が光ファイバ増幅器である場合、全てのファイバレーザシステムを構成できる。
【０１４１】
高出力短パルス、特に超短パルスを増幅するのに適宜な例示的なファイバ構成は、米国特許第５，４００，３５０号、第５，７０１，３１９号、第５，８１８，６３０号に開示されている。例示的なレーザは、´３５０特許、´３１９特許および´６３０特許の譲受人であるＩＭＲＡによって提供されるＦｅｍｔｏｌｉｔｅおよびＷａｔｔｌｉｔｅシリーズを含む。１．０３〜１．０６ミクロンの範囲の出力波長、平均出力１ワットでの０．１ピコ秒期間までのパルスは、Ｙｂファイバによって増幅されるＦｅｍｔｏｌｉｔｅベース源を用いて達成された。他の波長（例えば、７８０ｎｍ）および１．０３〜１．０６ミクロンレーザの周波数逓倍（第二次高調波）出力も、ＩＭＲＡから入手可能である。さらなる情報も、（本発明の譲受人に譲渡された）米国特許第６，２８１，４７１号および国際特許出願公開公報ＷＯ９８／９２０５０から入手可能である。
【０１４２】
他の様々な固体レーザ増幅器構成を、本発明の少なくとも１つの実施例において使用できるように構成することができる。プレーナ導波路技術は、高ピークパワー、短パルス増幅によく適している。本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願公開番号２００３／０１６１３７５、２００３／０１６０３４および２００３／００２１３２４、ならびに、関連する参考文献は、いくつかの導波路増幅器の実施例を開示している。この導波路設計は、ファイバ増幅器技術ほど容易に入手可能ではないが、シード波長の望ましくないラマンシフトを生じさせずに高ピークパワー出力で良質のビームを提供する。さらに、プラーナ導波路増幅器は、フェムト秒パルス増幅器に適している。
【０１４３】
図６ｂを参照すると、代替のレーザサブシステムのさらなる詳細を示すブロック図が示されており、ここでは、図２のシードレーザが、ピコ秒パルスを発生させるピコ秒レーザダイオード６１１である。このダイオードシードレーザは、直接変調できる。
【０１４４】
代替としては、ダイオードレーザは、（例えば、図８ｂに関連してより詳細に示すように）、レーザシステム内でさらに処理されるナノ秒パルスを発生させてピコ秒パルスを発生させるのに使用できる。
【０１４５】
さらに他の装置において、シードレーザ６１１は、アクティブまたはパッシブｑスイッチマイクロチップレーザでもよい。商業的に入手可能なマイクロレーザの例は、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社から入手可能なＡＯＴ−ＹＶＯ−１Ｑである。例えば、ＡＯＴは、２０ＫＨｚの繰り返し率で入手可能な２ナノ秒のパルス幅を提供する。周波数を２倍にしたバージョンも可能である（５３２ｎｍ）。マイクロチップレーザは、ＪＤＳ  Ｕｎｉｐｈａｓｅによっても提供される。どちらの場合においても、図８ｂに関連してさらに詳細に示すように、モジュレータを使用してパルス幅を減少させてもよい。ダイオード−ポンプ式ファイバレーザ増幅器６１２を用いて、シードレーザの出力を増幅してもよい。
【０１４６】
好ましい実施例は、ピコ秒レーザパルスを得るためのシードレーザとしてのダイオードレーザおよびファイバレーザ増幅器を含む。ファイバレーザシステムは、小型、優れたビーム品質と制御システムの高信頼性、熱管理の容易性およびメンテナンスフリーの操作といった利点を有する。米国特許第６，２８１,４７１号およびＷＯ９８／９２０５０は、主オシレータおよび電力増幅器（ＭＯＰＡ）の多くの特徴を開示しており、ここで、ダイオードシードレーザが、ファイバ増幅器で増幅される。
【０１４７】
少なくとも１つの実施例において、米国特許第６，２８１，４７１号に教示されるように、パルスシークエンスの時間間隔は、シードレーザの「利得スイッチ」によって制御できる。高速パルスレーザ設計は、通常、ｑスイッチ、利得スイッチまたはモードロックオペレーションを単独でまたは組み合わせて利用する。出力安定性が許容される場合、「パルスポンプ」（例えば、図６ａのポンプダイオードモジュールのリアルタイム制御）を使用してもよい。米国特許第５，８１２，５６９号は、パルス固体レーザの出力エネルギを安定化される例示的な方法を開示している。
【０１４８】
レーザサブシステム１０１（および増幅器６０３）の出力を、シフタ１０５によって波長シフトしてもよい。高調波発生モジュールまたは他の波長シフタを含む波長シフタを、加工の必要条件に応じて、より短い波長またはより長い波長へと波長をシフトすることができる。波長シフト技術または波長変換技術は、十分に周知であり、開示されている。波長シフタの例は、ラマンシフタ、周波数上昇変換または下降変換、周波数倍化などを含む。例えば、Ｃｏｎｃｅｐｔ  Ｄｅｓｉｇｎ  Ｉｎｃ．は、フェムト秒のチタンサファイア出力（基本的な波長は、７５０〜８５０ｎｍの範囲である）の第２次、第３次、第４次高調波変換を提供し、その結果、約２１５ｎｍの短さの波長を入手可能である。超高速周波数コンバータを含むさらなる生成物は、Ｃｏｈｅｒｅｎｔ、Ｓｐｅｃｔｒａ  ＰｈｙｓｉｃｓおよびＬｕｍｅｒａによって提供される。
【０１４９】
図７ａ−ｃを参照すると、レーザサブシステム１０１内で使用できる様々な代替の構成を示すブロック図が示されている。図７ａにおいて、波長シフタ７０１は、シードレーザおよび増幅器との間に配置されている。この場合、シードレーザ波長は、電力増幅器の波長とは同一ではない。従って、波長シフトを実施して、出力波長をシードレーザから電力増幅器の範囲内の波長にシフトする。波長シフタの例は、ラマンシフタ、周波数上昇変換または下降変換、周波二倍化などを含む。
【０１５０】
図７ｂは、さらに、別の構成を示しており、ここで、前置増幅器７０２は、シードレーザステージと電力増幅器ステージとの間に配置される。この前置増幅器は、通常、電力増幅の前にピコ秒シードレーザの出力を増幅し、出力パルスは、通常、ファイバレーザ増幅器（または他の適宜な増幅器）によって、増幅するのに好ましい範囲内になる。好ましくは、前置増幅器も、ファイバベースである。
【０１５１】
図７ｃは、電力増幅の前に配置したモジュレータ７０３を具えるさらなる構成を示す。このモジュレータ（例えば、ダウン−カウンタまたはディバイダ）は、通常、繰り返し率が電力増幅器とシードレーザとで異なる場合に使用される。一般には、モードロックシードレーザからの繰り返し率は、比較的高く、ＭＨｚの範囲である。しかしながら、定格の限定された平均電力の結果として、電力増幅器の繰り返し率の必要条件は、数ＫＨｚから数百ＫＨｚの範囲でもよい。従って、この装置は、「ダウン−カウンタ」または「パルスピッカー」（例えば、図１ａおよび図１ｂのモジュレータサブシステムおよび光学スイッチと類似または同一）として動作する。好ましくは、モジュレータサブシステム１０８と同様に、光学スイッチは、位置情報および／または速度情報に基づいた制御信号で駆動され、したがって、レーザ加工システムの他の構成要素と同期される。このようなダウンカウンティング装置の例は、音響−光学モジュレータまたは他の高速光学スイッチでもよい。この装置は、リンクまたは他のターゲット構造に送波されるパルスを選択するために、単独で、または、モジュレータ１０８と組み合わせて用いてもよい。波長シフタ１０５は、図７ａ−ｃに示されるように、出力部に配置される。
【０１５２】
図８ａ−ｃでは、本発明の実施例において使用できる例示的なレーザシステムの詳細な構造を例示する概略的ブロック図が示されている。一例においては、シードレーザは、商業的に入手可能な半導体レーザダイオードでもよく、増幅器システムは、少なくとも１つの光ファイバ増幅器を含み、いくつかの増幅ステージを含んでもよい。
【０１５３】
図８ａは、多段増幅器装置を有するシードレーザを示している。通常、シーダ（オシレータ）は、１００ＫＨｚまたは１０ＭＨｚまでの調節可能な（すなわち、修飾可能、選択可能など）繰り返し率を有するピコ秒期間（１０ピコ秒から１ナノ秒）のパルスを発生させる。典型的なユニットは、１００ＫＨｚの繰り返し率を有する４０−５０ピコ秒期間を有する。前置増幅器および電力増幅器ステージの双方が含まれる。ファイバベース、好ましくは、単一モードの前置増幅器８１１１は、通常、シードレーザから最終のファイバ電力増幅器８１１２（複数段の増幅器でもよい）において飽和するようなレベルまでパルスを増幅させる。このファイバベースの電力増幅器は、通常、単一パルスでリンクを除去し、光学システム内で損失を補償するのに十分な約５〜５０μＪの範囲において、出力エネルギレベルを発生させるように構成されている。１ミクロンの出力波長に関して、通常、イッテルビウムドープファイバが選択される。このファイバは、偏波保持（ＰＭ）ファイバでもよい。
【０１５４】
図８ｂは、本発明の実施例に含まれることができる代替の構成の１つの詳細を示す。モジュール化レーザダイオード８２１は、ナノ秒パルスを発生させる（２つのパルス８２１１が示されるが、原寸に比例していない）。各パルスは、約２〜１０ナノ秒の例示的なパルス幅を有する１〜２００ｎＪのエネルギ範囲である。ｑスイッチマイクロレーザを、ダイオードの代替として使用してもよく、これらの選択肢間のトレードオフは、特別な設計および基準に基づいている。アイソレータ８３１は、通常、例えば、後方反射（ｂａｃｋ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）によって生じるノイズなどのノイズレベルを減少させるように使用される。パルスは、次いで、ダイオード−ポンプ式（ポンプダイオード８２４）およびイッテルビウム増幅器８２２によって増幅される。この増幅は、μＪ範囲までパルスエネルギを上昇させ、システム内の各種損失を克服するために、約３０ｄＢでもよい。
【０１５５】
第２のアイソレータ８３１は、通常、後方反射によって生じるノイズレベルを減少させるために使用される。偏光子８２６は、通常、ビームの偏光を維持して、設計基準および波長感光性フィルタとして使用されるＦｉｂｅｒＢｒａｇｇＧｒａｔｉｎｇ（ＦＢＧ）８２５に適合させるのに、使用される。次いで、好ましくは、少なくと１０ＧＨｚの全出力バンド幅を有する非常に高速なＧＨｚ強度モジュレータ８２７を用いて、ピコ秒範囲へパルス幅を「スライス」してもよい。代替として、より効果的な装置は、モジュレータ８２７として、ナノ秒パルスをピコ秒範囲に圧縮し、約１０ピコ秒範囲のパルス幅を発生させるマッハ−ツェンダー（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）モジュレータを実装してもよい。増幅された出力パルス８２７１は、点線で示される除去された部分または圧縮された部分とともに示されている（原寸には比例していない）。この場合、増幅器８２２は、最終的に必要な繰り返し率で稼動する。
【０１５６】
図８ｃは、本発明の実施例に含めることができる代替のシード増幅器の構造および「パルスピッカー」の構成の詳細を示す。全体的に、図８ｃの構成は、例えば、波長シフタを除いて、図７ｂの構成と同様である。ピコ秒パルス８３１１は、複数の最終的に必要な繰り返し率（例えば、複数の１〜１００ＫＨｚ）でシードダイオード８２９から直接発生させてもよく、シードダイオード８２９の外部モジュレーション（図示せず）によって発生させてもよい。このパルスエネルギは、通常、約１ｎＪでもよい。上記のように、通常、「ダウンカウンタ」または「パルスピッカー」（例えば、１〜１００ＫＨｚ）としての適宜なモジュレータ１０８１を用いることによって、必要な最終値までパルスの繰り返し率を低減させる前に、（例えば、約３０ｄｂほど）増幅器８１１１によって信号が、増幅される。この選択されたパルス８２８１が示されている。
【０１５７】
選択されたピコ秒パルス８２８１は、次いで、更なるステージで増幅してもよい。図８ｄは、２段増幅器の構成の１つを示す。上述のように、構成要素は、ノイズレベルを減少させるアイソレータ８３１、ビームの偏光を維持する偏光子８２６、および波長フィルタとして光ファイバグレーティング８２５を含んでもよい。ファイバ増幅器８４１および８４２の双方は、通常、ダイオード（またはダイオードアレイ）８４１１および８４２１のそれぞれによって、ポンプされる。この第１ステージは、３０ｄＢの、単一モードイッテルビウム増幅器でもよい。第２ステージは、３０ｄＢゲインを有する「大きなモード」または「大きなコア」のイッテルビウム増幅器でもよい。当業者に周知の様々な方法を使用して、出力モードおよびこれに対応するビーム品質、ならびにノイズ（ＡＳＥ）抑制（例えば、米国特許第５，８１８，６３０号、第５，４００，３５０号、ＷＯ９８／９２０５０参照）を制御し、回折限界付近の出力ビームを発生してリンクに送波する。図８ｃ−８ｄの３ステージシステムは、回折限界付近のビーム品質を有する１０〜１００μＪの範囲の出力を発生する。
【０１５８】
ポンプエネルギをファイバ増幅器に送る方法およびシステムは周知である。図８ｅは、一例として、ダイオードレーザエネルギをファイバ増幅器にカップリングする方法の１つを示している。光学システム（例えば、レンズシステム）と組み合わされたダイクロイックミラー８５０は、垂直方向に劈開したファイバ端８５２を介して、イッテルビウムドープダブルクラッドファイバ８５１へとポンプ光を伝達できる。増幅器出力は、同様のダイクロイック装置で送信することができ、約１０ピコ秒範囲のパルス幅を発生させる。当業者であれば、他の可能性のある異なるタイプのレーザ源を適宜に組み合わせて、増幅器レーザが特別な用途の設計基準に適合するように実施され得ることを理解できるだろう。
【０１５９】
・例示的なファイバレーザ規格
少なくとも１つの実施例においては、半導体シードレーザダイオードを、１つまたはそれ以上の光ファイバ増幅器とともに使用してもよい。このパルス繰り返し率は、約６０〜１００ＭＨｚの範囲、もしくは、それ以上である。単一リンクを加工するためのパルス数は、１００パルス以上に調整可能である。最大約１５０ＫＨｚの繰り返し率でのリンク加工が好ましい。選択可能なパルス幅も、好ましい。可能なパルス幅は、好ましくは、１００ピコ秒未満であり、例えば、３０〜６０ピコ秒の範囲、またはそれより短い。約０．０２〜０．５μＪの入手可能な単一パルスのエネルギは、微細ピッチリンク加工用に十分なエネルギを提供し、出力音響−光学モジュレータでターゲットへあてるために減衰させてもよい。バーストの個々のパルスエネルギは、多くの好適な実施例において、当てられるパルス数およびバーストの総エネルギに応じて、０．１〜１００ｎＪの範囲である。数％またはそれよりも高いパルスとパルスの安定性が、望ましい。Ｍ２＝１．１の高出力ビームの品質は、回折限界付近のスポット分布を提供する。
【０１６０】
少なくとも１つのダイオードファイバ増幅器の実施例において、エンベロープ形状および期間は調節可能である。例えば、方形または徐々に崩壊するエンベロープを発生させてもよい。このような形状は、プロセスエネルギウィンドウを増やすのに役立つ。この形状および／または期間は、シードレーザダイオードを変調することによって、または、ポンプダイオード増幅器を制御することによって、変調可能である。
【０１６１】
いくつかのレーザ−ダイオードファイバベースの実施例においては、赤外線レーザ出力は、より短い可視波長または近赤外線波長にシフトされる。上述したように、サブシステム１０１内のレーザ波長は、通常、約０．１５０ミクロンから１．３〜１．５５ミクロンの範囲であり、後者の範囲は、高速テレコミュニケーションに使用されるダイオードレーザ波長に対応する。一実施例において、このレーザ波長は、周波数逓倍（例えば、３倍化）、あるいは、シフタ１０５で、近赤外線、可視光またはＵＶ波長へとラマンシフトしてもよい。後者の１．５５μｍの波長は、ダイオードとして最も好適であり、テレコミュニケーション用のファイバ技術を用いてもよい。周波数倍化は、約０．７５μｍの近赤外線波長、および、非常に微細なピッチリンクの加工を改良するための対応するスポットサイズを発生させる。
【０１６２】
例示的なレーザダイオードファイバ増幅器を有するレーザシステムは、マサチューセッツ州オクスフォードのＩＰＧ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｃｏｒｐ、または、ファイバレーザシステムの他の製造業者によって生産される。
【０１６３】
・メモリリペアシステム
図９を参照すると、ピコ秒レーザシステムを含み、かつさらに、本発明の主なシステム構成要素の大半を示すレーザ式のメモリリペアシステムのブロック図が示されている。
【０１６４】
ピコ秒レーザを使用する完全なマイクロマシーニングステーションを実装することができる。ピコ秒レーザシステムの少なくとも１つの実施例は、ＧＳＩ  Ｌｕｍｏｎｉｃｓ社のＭ４３０シリーズ、または、適宜なサブミクロン許容範囲と高速マイクロマシーニング用の性能を有する他のマイクロマシーニングシステムによって統合してもよい。本発明の譲受人に譲渡された添付の特許および公開された出願の以下のリストは、メモリリペアの方法およびシステムに関連した多くの態様を記載している。
１．米国特許第５，３００，７５６号、発明の名称「フェーズプレートで調節されたレーザビームによる統合回路接続パスを切除する方法及びシステム」
２．米国特許第６，１４４，１１８号、発明の名称「高速精密位置決め装置」
３．米国特許第６，１８１，７２８号、発明の名称「レーザ偏光の制御」
４．米国特許第５，９９８，７５９号、発明の名称「レーザ加工」
５．米国特許第６，２８１，４７１号、発明の名称「ターゲット材料を加工するためのエネルギ効率のよいレーザベースの方法およびシステム」
６．米国特許第６，３４０，８０６号、発明の名称「増幅され、波長シフトされたパルス列を用いてターゲット材料を加工するためのエネルギ効率のよい方法およびシステム」
７．米国特許出願番号０９／５７２，９２５、発明の名称「レーザ加工部位内で、微細構造を加工するために、材料加工レーザビームの中央部の正確な位置決めを行う方法およびシステム」、２０００年５月１６日に出願され、２００１年１２月にＷＯ０１８７５３４として公開され、現在、米国特許第６，４８３，０７１号、出願番号０９／５７２，９２５の分割出願。
８．米国特許第６，３００，５９０号、発明の名称「レーザ加工」
９．米国特許第６，３３９，６０４号、発明の名称「レーザシステム中のパルス制御」
【０１６５】
本明細書の教示から明らかなように、本発明は、熱影響ゾーンを無視することができ、フェムト秒レーザシステムを複雑化せずに、２μ未満のピッチを有するリンクの加工を提供する。正確なリンク除去は、１つまたはそれ以上のピコ秒パルスで促進される。さらに、リンク除去は、低速エッチング加工と比較した場合、高効率でなされ、従来のナノ秒リンク加工法と比べて正確性が改良される。本発明によるリンク加工は、高速レーザ加工システムで実施してもよい。
【０１６６】
実験例、比較データ、および、さらなる加工方法
ＨＡＮＤＢＯＯＫ  ＯＦ  ＬＡＳＥＲ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ、１９章、ｐ５９９、アメリカレーザ学会（２００１）中の「リンク切断／製造」において、エネルギの研究が、特定の加工に対する適宜なパルスエネルギの範囲を明らかにしていることを留意されたい。「レーザエネルギプロセスウィンドウ」と呼ばれる性能指数は、通常、リンクブローイング性能を特徴付けるために使用される。通常の研究は、リンクを上手く切断し始める低エネルギレベルＥｌｏｗで、通常のウエハのいくつかのリンクをブラストする。パルスが基体または隣接するリンクに損傷を与えるまで、連続するリンクが、高レベルで連続的にブラストされる。リンクをブローする最小エネルギと、基体または隣接するリンクに損傷を与えない最大エネルギと、の間の範囲が、「エネルギウィンドウ」である。隣接するリンクの損傷、および、リンクを囲む（例えば、下の）絶縁層の損傷は、両方とも、微細なピッチ構造加工の重要性を高める重要な因子である。
【０１６７】
この相対レーザエネルギプロセスウィンドウは、同様の性能指数である。無次元の、ノーマライズされた測定値は、
相対エネルギプロセスウィンドウ＝（Ｅｈｉｇｈ−Ｅｌｏｗ）／（Ｅｈｉｇｈ＋Ｅｌｏｗ）
である。
【０１６８】
従って、相対的ウィンドウは、レーザシステム中のばらつき、および、ウエハ製造条件を含むいくつかの因子への依存性を減少させる測定値を提供する。加工条件が、一般的に、時間および異なる生産工程毎に変化する中でリンク加工が連続的に行われるので、３０％より大きい、好ましくは４０％よりも大きい相対的エネルギプロセスウィンドウを発生させるレーザビーム条件が、レーザリンク加工に有利である。
【０１６９】
試験用ウエハを、４つの異なるヒューズピッチ構造（１．０、１．３５、１．７および２．０μｍ）を用いるピコ秒パルスレーザ実験用に製造した。この研究におけるこれらのヒューズは、約０．３５μｍ幅および０．４μｍ厚さのＡｌ構造（１％Ｓｉ、０．５％Ｃｕ）であった。Ａｌヒューズは、０．０５μｍの厚さのＴｉＮ／Ｔｉ層でオーバーコーティングされ、０．０２μｍの厚さのＴｉ層でアンダーコーティングされる。約０．１μｍのＳｉＯ２からなるパッシベーション層を、制御された酸化物エッチング処理の後に金属被覆された上部に残して確実にレーザカッティングプロセスを行うようにした。
【０１７０】
実験系の１つにおいて、実験を行うために用いるシステムは、ＧＳＩグループＭ４５０ウエハリペアシステムに基づいている。この実験システムは、連続するパルス間で２０ナノ秒の時間間隔となる、５０ＭＨｚ周波数の１．０６４マイクロの波長で、モードロック固体レーザを含む。この入手可能なレーザシステムの出力パルス幅は、５７ピコ秒、３５ピコ秒、および、８ピコ秒であった。Ｎ＝５０パルスのシリーズに関して、全ての期間（バースト時間）は、１マイクロ秒だった。レーザ出力のプロファイル（時間的形状）は、非均一または均一であり、加工に影響を与える因子である。これらのレーザパルスを、約１．３５μｍの最小１／ｅ２に収束させた。Ｍ４５０精密ウエハステージを用いて、また、レーザパルスに対するステージ速度は、５０パルスで、リンクの変位が約０．１μｍまたはそれ未満となった。バースト期間が、約１マイクロ秒より若干短い場合、オンザフライプロセスの速度を落とす必要はない。例えば、１００ｍｍ／秒のステージ速度、０．１μｍの変位が、１マイクロ秒で生じ、ステージ速度が２００ｍｍ／秒まで上昇した場合は、５００ナノ秒で生じる。しかしながら、例えば、数百ナノ秒またはそれ未満など、バースト期間が短すぎると、効率的にリンクをブローするための適宜なパルス間の間隔で、適宜なパルス数に当てることは不可能である。約１マイクロ秒よりも長い期間は、所望する場合、ステージ／ビームの相対運動を低下させることによって、または、より長いバースト間にリンクの上にビームを維持するビーム偏向器を用いることによって、使用可能である。
【０１７１】
所定のリンクに当てるパルス数は、パルス選択のための音響−光学モジュレータを用いて、変化させることが可能である。５０パルスは、１．０６４マイクロレーザ波長で試験用ウエハを加工するのに最適であり、上記パルスの０．１μｍまたはそれ未満の変位のポイントを含む。
【０１７２】
個々の複数ナノ秒範囲のパルス幅および複数のピコ秒範囲のパルス幅のバーストの比較結果は、図１０ａ、１０ｂ、１１ａおよび１１ｂに示されている。
【０１７３】
ナノ秒単一パルス加工
図１０ａおよび図１０ｂは、２１ナノ秒および９ナノ秒の赤外線レーザパルスを用いた実験から得た、各基準に対するエネルギレベル、ならびに、相対的プロセスウィンドウを示している。これらは、従来のナノ秒レーザパルス（リンク当たり１つのパルス）を用いたレーザリンク加工能力を示している。相対的プロセスウィンドウに関する値は、ラベルが付されており、右手側の第２のＹ軸を参照する。
【０１７４】
これらのレーザエネルギプロセスウィンドウの端は、両方とも、全ての構造体において隣接するリンクの損傷によって制限される。相対的プロセスウィンドウを、２１ナノ秒および９ナノ秒に関して、それぞれ、２７〜６７％および１１〜６２％の範囲であった。各構造体に対する近接するリンク損傷とＳｉ基体損傷との間のレーザエネルギギャップは、９ナノ秒の場合よりも２１ナノ秒の場合の方が大きい。すなわち、長いパルスの方が、Ｓｉ基体内に拡散するレーザビームによって生じた熱に、より時間を与えるからである。同等のエネルギレベルでのより低いピークのパルス出力も、助けとなる。双方の結果は、Ｓｉ基体の損傷を回避するために有益である。一方、２１ナノ秒のパルスの低いピークパワーは、９ナノ秒パルスによる損傷よりも後に隣接するリンクに損傷を生じさせるが、Ｓｉ基体の損傷の場合ほどには有意ではない。
【０１７５】
ピコ秒パルスバースト
図１１ａおよび図１１ｂは、各々、５７ピコ秒および３５ピコ秒での５０パルスのシークエンスで処理されるリンク構造の結果を示している。このパルス周波数は５０ＭＨｚであった。従って、パルス間の時間間隔は、２０ナノ秒であり、これらのパルスを１マイクロ秒の期間（バースト時間）で与えた。
【０１７６】
複数のパルスを、ステージの微細運動中に、各ターゲットリンクに当てた。従って、各バースト中に、ターゲットリンクに亘りレーザビームのわずかなシフトが生じた。正確なステージ速度およびリンクピッチに関して、５０パルスのシフトは、０．１μｍまたはそれ未満であった。ブラスト適用中、周波数の増加（パルス間の間隔の減少）および／または稼動を補償するために偏向器を使用することは、リンクに当てられるパルス数を増加することの代替である一方、リンクに亘るビームスポットの小さなシフトを維持する。
【０１７７】
５７ピコ秒パルス幅の結果は、プロセスウィンドウが、図１０ａおよび図１０ｂに示されるナノ秒レーザパルスからのデータよりも大幅に改善されたことを示している。ほとんどの構造についての５７ピコ秒パルス幅の結果は、エネルギプロセスウィンドウの大幅に増大した上限（Ｅｈｉｇｈ）を示し、低限（Ｅｌｏｗ）の増加は、比較的穏やかである。相対的プロセスウィンドウは４４〜７２％に亘り、改善は、微細ピッチ構造（１．３５μｍおよびそれ未満のピッチ構造）に対して特に顕著である。２１ナノ秒のレーザパルス加工（０．２７および０．４４）の結果と比較して、相対的プロセルウィンドウ中の６３％および４３％の改善は、それぞれ、１．０μｍおよび１．３５μｍでピッチされた構造に対してなされた。
【０１７８】
図１１ａにおいて、近接するリンク損傷とＳｉ基体損傷との差は、ナノ秒レーザパルスのデータよりも相対的により近いことが理解される点が興味深い。これは、隣接するリンク損傷レベルが大幅に改善したからであるが、しかしながら、ナノ秒レーザの場合と同様に、主な欠陥モードは、ピッチに亘って隣接するリンク損傷であった。いくつかの相互作用機構はピコ秒スケールでも生じるが、これらの結果は、小さい有効スポットサイズが、「閾値処理（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｉｎｇ）」によって形成されたことを示す。この有効スポットサイズは、理論的な光学回折限界スポットサイズ計算値よりもはるかに小さいと考えられる。従って、ナノ秒レーザパルスと比較して、隣接するリンク損傷が減少する。プロセスウィンドウの上限は大幅に改善された。さらに、複数のパルス閾値処理技術は、リンク構造の下のＳｉ基体損傷を防止するのに有益である。隣接するリンクの閾値処理は、５７ピコ秒レーザパルスの場合におけるＳｉ基体よりも若干効率が低いと考えられ、隣接するリンク損傷は、プロセスウィンドウの上限を限定する。
【０１７９】
図１１ｂは、プロセスウィンドウの上限が３５ピコ秒パルス幅の場合（１μｍピッチの構造を除く）、上記の２つの欠陥モードの組合せによって限定されることを示している。すなわち、１．３５〜２．０μｍのピッチ構造のデータは、基体損傷は、近接する損傷と一致することを示している。
【０１８０】
別の実験セットを、より短い波長で行った。これらの実験において、５３２ｎｍ（緑）光を、ピコ秒バーストで使用した。より短い波長は、回折限界スポットサイズがより小さいという利点がある。しかしながら、基体吸収が、赤外線波長に亘って劇的に増大するので、赤外線試験の結果に基づいて適宜なパルス特性を予測するのは、不可能でなくとも困難である。これらの実験において、２０ナノ秒で分離された各種３５ピコ秒パルスを、波長が５３２ｎｍだったことを除いて、上述のようにターゲットリンクにあてて、運動するステージを減速して、より多くのパルスをリンクにあてた。
【０１８１】
１ミクロンピッチリンク、および、１．７ミクロンピッチリンクにあてたパルス数の関数としてのエネルギウィンドウが、各々、図１２ａおよび図１２ｂに示されている。１ミクロンリンクピッチで、エネルギ上限は、隣接部の損傷によって制限されるが、１．７ミクロンリンクピッチで、エネルギ上限は、基体の損傷によって限定された。しかしながら、双方の場合、エネルギウィンドウのピークは、リンク当たり約７０〜２００パルスの範囲で観察された。このことは、特により微細なピッチ構造、および、より短いレーザ波長に関して、例えば、７０パルスまたはそれ以上の相対的に多数のパルスは、信頼できるリンクのブローに望ましい。
【０１８２】
概ねの結論
一般的に、ナノ秒の単一パルス加工と比べて、ピコ秒パルスのバーストを用いた場合、５０、７０、または、それ以上のパルスの結果は、エネルギウィンドウの結果における大幅な改善を示す。微細なピッチリンクに関し、より短い波長および多数のパルスが有益である。隣接したリンク損傷は著しく低減した。いくつかの相互作用機構は、ピコ秒スケールで生じるが、上記の結果は、より小さな効率的なスポットサイズ（回折限界以下）で、「閾値処理」によって形成されたことを示している。
【０１８３】
固定されたパルス数Ｎ、および、統合されたバーストエネルギに関して、減少したパルス幅での材料除去は、通常、より高いピークパルスパワーを必要とする。しかしながら、増大したピークパワーは、基体損傷の機会も増加させてしまう。従って、パルス当たりエネルギが低いより多くのパルス、および、より長いバーストは、エネルギウィンドウを最適化するために必要である。一方、エネルギが非常に低い場合、例えば、アブレーション閾値以下の場合、材料除去は、より長いパルス幅では生じないか、またはリンク切断が不完全となることがある[１０］［１１］。
【０１８４】
パルス幅は、最大約１００ピコ秒の範囲でもよく、通常、１０〜１００ピコ秒が好適である。一般的に、約１ピコ秒またはそれより大きなオーダのパルス幅は、レーザコストおよび複雑さに起因する利点がある。上述のように、３０〜６０ピコ秒のパルス幅でいくつかの特定のリンクおよび基体構造について良い結果が、得られた。いくつかの実施例においては、パルス幅は、約数ピコ秒から５０ピコ秒の範囲である。パルスのパワー密度は、通常、約１０９Ｗ／ｃｍ２よりも大きい範囲であり、好ましくは、約１０１０〜１０１２Ｗ／ｃｍ２の範囲である。いくつかのリンク構造加工は、１０９Ｗ／ｃｍ２よりも大きく、最大約１０１１Ｗ／ｃｍ２のパワー密度を有するパルスが最適である。
【０１８５】
パルス幅の範囲に亘り、最大となるプロセスエネルギウィンドウは、通常、基体損傷と隣接するリンク損傷との間のトレードオフによって決定される。より短いパルス幅でピークパワーが増大した場合、基体損傷のリスクがあるが、よりきれいにリンク除去がなされる。より長いパルス幅は、基体損傷を低減するが、不完全な除去およびデブリ（「スプラッタ」）となる。より長いパルス幅は、（隣接する基体損傷は、ナノ秒パルスで受ける損傷よりも大幅に小さいが）、隣接するリンク損傷の結果として、ウィンドウを減少させる。
【０１８６】
視覚的観察を拡大すると、８ピコ秒のパルス幅で処理された切断部位が最もきれいな切断部位として現れたが、プロセスウィンドウを制限するＳｉ基体損傷は、３５ピコ秒および５７ピコ秒パルス幅の場合よりも低いエネルギレベルで生じた。みなされた。パルス数Ｎを固定した８ピコ秒パルスからの高ピークパワーは、基体損傷を生じさせた。
【０１８７】
３５ピコ秒のレーザパルス幅に関して、切断部位の周囲にいくつかのスプラッタが観察されたが、これらの切断部位は、５７ピコ秒パルス幅で加工された切断部位よりも、比較的にきれいな外観だった。ナノ秒レーザパルス幅と同様に、ピコ秒レーザパルス幅を用いたスプラッタ問題は、パルス幅の増加とともに大きくなった。
【０１８８】
理論的に最適なパルス幅は、最大プロセスウィンドウを見つけるとともに欠陥モードを分析することによって決定できる。Ｎ＝５０および５０ＭＨｚのモードロック周波数、８ピコ秒のレーザパルス幅での、プロセスウィンドウの上限は、Ｓｉ基体損傷によって制限される。５７ピコ秒パルス幅でのプロセスウィンドウの上限は、隣接するリンク損傷によって制限される。３５ピコ秒パルス幅の結果は、Ｓｉ基体損傷との隣接するリンク損傷との緩やかな条件の妥協点（コンプロマイズ）を示し、相対的エネルギウィンドウは、１．０〜２．０ｍｍピッチ構造に対してプロセスウィンドウの範囲が約５７〜７４％のほとんどの構造に対して、上記２つの欠陥モードを考慮して最良の結果を示した。このことは、現在の製品に実装する受容可能なウィンドウとみなされる。
【０１８９】
本発明の少なくとも１つの実施例によれば、隣接可能な位置シフトを伴うバーストにおけるパルス数（Ｎ）を増やすことは、パルス幅および対応する高ピークパワーを減少させるプロセスウィンドウを改善するために期待される。高速ビーム偏向器（すなわち、電子−光学または音響−光学モジュレータ）を、好ましくは、（前パルスに対するベーパ／プラズマ／プルームが、リンクに対するエネルギのカップリングに影響するような実用限界まで）増加したレーザ繰り返し率と組み合わせて、稼動を補償するために使用してもよい。
【０１９０】
微細なピッチリンク構造の加工に関する少なくとも１つの実施例において、リンクに当てられるパルス数は、５０パルスを超え、リンク当たり約７０パルスまたはそれ以上のパルスの範囲でもよい。７０〜２００パルスは、上述したように、有利であることがわかった。
【０１９１】
少なくとも１つの実施例において、繰り返し率は、例えば、１００〜５００ＭＨｚの範囲など、約１００ＭＨｚまたはそれ以上でもよい。このように比較的高い周波数では、多数のパルスが、比較的短期間で、リンクに送られる。しかしながら、このような周波数は、前パルスに続く放出ベーパ／プラズマ／プルームの結果として、リンクへのエネルギのカップリングが分解されるほど高くすべきではない。
【０１９２】
パルス数が比較的に多い実施例において、例えば、パルスが、１マイクロ秒より長く、最大数マイクロ秒のタイムインターバルで当てられる場合、リンクに対するステージ運動は、スポット配置に関する受容可能な仕様を超える。少なくとも１つの実施例において、レーザパルスのいくつかは、相対運動を補償するためにバースト中に偏向される必要がある。
【０１９３】
各種レーザ式システム構成が、本明細書で示され、記載されており、可視光波長および近ＵＶ波長が含まれる。これらの短波長は、赤外線レーザと比較して、さらに効果的にスポットサイズを縮小する。
【０１９４】
本発明の実施例を例示し、説明してきたが、これらの実施例が、本発明の全ての可能な形態を例示し、説明していることを意図しない。むしろ、明細書中に使用される用語は、限定よりも説明のための用語であり、各種変型が、本発明の精神および範囲から逸脱することなくなされることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【０１９５】
【図１ａ】図１ａは、本発明の少なくとも１つの実施例における少なくとも１つのパルスを用いて、リンク除去用レーザ加工システムの一部を示すブロック図である。
【図１ｂ】図１ｂは、図１ａの外部モジュレータサブシステムの一部のブロック図を示しており、ここで、増幅されたパルス列の一部が、リンクの「オンザフライ」加工用に制御可能に選択される。
【図１ｃ】図１ｃは、レーザビームに対するリンクの運動中、ターゲットリンク構造における収束レーザ出力を示すリンクの列におけるターゲットリンクの上面図である（縮尺は比例していない）。
【図２ａ】図２ａは、本発明の少なくとも１つの実施例に含まれる主オシレータおよび電力増幅器（ＭＯＰＡ）を有し、代替の固体レーザサブシステムのいくつかの要素を示すブロックダイアグラムである。
【図２ｂ】図２ｂは、本発明の少なくとも１つの実施例に含まれる主オシレータ電力増幅器（ＭＯＰＡ）を有し、代替の固体レーザサブシステムのいくつかの要素を示すブロックダイアグラムである。
【図３】図３は、ディレイドトリガリングする複数のレーザを用いて、レーザパルスの組合せ、又は、間隔が密なパルスシークエンスを発生させる装置を示す概略的な図である。
【図４】図４は、リンクと下の基体との異なる熱特性を活用し、予め決定したディレイを有する２つのパルスを当てることによって、基体を損傷せずに、リンクを除去する
【図５ａ】図５ａは、熱影響ゾーン（ＨＡＺ）、スポットサイズ、および、リンクピッチの関係を例示する図である。
【図５ｂ】図５ｂは、一例としての、ナノ秒パルスを用いた材料除去を例示する。
【図５ｃ】図５ｃは、一例としての、レーザーパルス幅とフルエンス閾値の関係を示すグラフであり、本発明の実施例に対応する、例示的なパルス幅および例示的なパルスパラメータを示す。
【図５ｄ】図５ｄは、一例としての、シリコンの吸収係数と波長との関係を示すグラフであり、本発明の実施例に対応する例示的なレーザ波長を示す。
【図６ａ】図６ａは、レーザサブシステムの要素を示し、図２ａまたは図２ｂのシードレーザは、ダイオード−ポンプ式固体レーザオシレータ、および、シードレーザの出力を増幅するために使用されるダイオードポンプ式固体レーザ増幅器である。
【図６ｂ】図６ｂは、レーザサブシステムの要素を示すブロック図であり、図２ａまたは図２ｂのシードレーザは、例えば、ピコ秒レーザダイオード、または、ピコ秒パルスを発生させるミクロチップレーザである。
【図７ａ】図７ａは、本発明の実施例において使用される付加的な設計の代替例を示す。少なくとも１つの増幅、波長シフト、および、“ダウンカウント”／“パルスピッキング”に対する構成を含む。
【図７ｂ】図７ｂは、本発明の実施例において使用される付加的な設計の代替例を示す。少なくとも１つの増幅、波長シフト、および、“ダウンカウント”／“パルスピッキング”に対する構成を含む。
【図７ｃ】図７ｃは、本発明の実施例において使用される付加的な設計の代替例を示す。少なくとも１つの増幅、波長シフト、および、“ダウンカウント”／“パルスピッキング”に対する構成を含む。
【図８−１】図８は、本発明の少なくとも１つの実施例において使用される例示的な主オシレータ電力増幅器（ＭＯＰＡ）の構成の詳細を示す概略図であり、シードレーザは、少なくとも１つの光ファイバ増幅器で増幅し、ピコ秒のパルスを発生させ、パルスを選択するための少なくとも１つのモジュレータを含む。
【図８−２】図８は、本発明の少なくとも１つの実施例において使用される例示的な主オシレータ電力増幅器（ＭＯＰＡ）の構成の詳細を示す概略図であり、シードレーザは、少なくとも１つの光ファイバ増幅器で増幅し、ピコ秒のパルスを発生させ、パルスを選択するための少なくとも１つのモジュレータを含む。
【図９】図９は、ピコ秒レーザシステムを含み、さらに、例示的な本発明の装置を示す、レーザベースのメモリリペアシステムのブロック図である。
【図１０ａ】図１０ａは、２１ナノ秒を有する個々のパルスでリンクブローイングした試験結果を示す、ピッチに対するエネルギおよび相対プロセスウィンドウのグラフである。
【図１０ｂ】図１０ｂは、９ナノ秒を有する個々のパルスでリンクブローイングした試験結果を示す、ピッチに対するエネルギおよび相対プロセスウィンドウのグラフである。
【図１１ａ】図１１ａは、５７ピコ秒パルスの５０パルスセットでリンクブローイングに関する試験結果を示す、ピッチに対するエネルギおよび相対的プロセスウィンドウのグラフである。
【図１１ｂ】図１１ｂは、３５ピコ秒パルスの５０パルスセットでリンクブローイングに関する試験結果を示す、ピッチに対するエネルギおよび相対的プロセスウィンドウのグラフである。
【図１２ａ】図１２ａは、１μｍピッチで、約５３２ナノメートル波長を有する３５ピコ秒パルスのセットで、リンクブローした試験結果を示す、パルス数に対するエネルギおよび相対プロセスウィンドウのグラフである。
【図１２ｂ】図１２ｂは、１．７μｍピッチで、約５３２ナノメートル波長を有する３５ピコ秒パルスのセットで、リンクブローした試験結果を示す、パルス数に対するエネルギおよび相対プロセスウィンドウのグラフである。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８−１】
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【図８−２】
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【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【国際調査報告】
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