(57)【要約】基板(13)又は基板上に形成された他の構造体の電気的又は物理的特性に望ましからぬ変化を生じることなく基板に形成された所定のマイクロ構造体(10)を局部的に処理するための方法及びシステム。この方法は、所定のマイクロ構造体(10)、基板(13)及び他の構造体とレーザパルス(13)との相互作用のモデルに基づいて情報を与えることを含む。少なくとも１つのパルス(13)の少なくとも１つの特性は、この情報に基づいて決定される。少なくとも１つのパルス(3)を含むパルスレーザビーム(3)が発生される。この方法は、更に、少なくとも１つの決定された特性を有する少なくとも１つのパルス(3)を所定のマイクロ構造体(10)上のスポットに照射することを含む。少なくとも１つのパルス(3)の少なくとも１つの決定された特性及び他の特性は、望ましからぬ変化を生じることなく所定のマイクロ構造体(10)を局部的に処理するのに充分なものである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、マイクロ構造体と、基板からマイクロ構造体を分離する内側層を有する多層スタックとを備えた多レベル多材料デバイスをレーザ処理するための方法において、
ａ）所定波長のパルスレーザビームであって、時間的形状及び空間的形状の少なくとも１つより成る所定の特性を有する少なくとも１つのレーザパルスを含むパルスレーザビームを発生し、
ｂ）少なくとも基準位置に得られた位置測定値に基づいて三次元空間内で上記マイクロ構造体及びレーザビームのくびれ部を相対的に位置設定し、上記位置測定値は、上記マイクロ構造体及び上記ビームくびれ部の共通位置の予想を得るのに使用され、そして
ｃ）上記ビームくびれ部と上記マイクロ構造体が実質的に一致するときに上記予想される共通位置に基づいて少なくとも１つのレーザパルスを上記マイクロ構造体に照射し、上記マイクロ構造体における実質的に最大のパルスエネルギー密度で上記マイクロ構造体をきれいに除去し、そして上記スタックの内側層及び上記基板への望ましからぬ変化を回避する、
という段階を備えた方法。
【請求項２】
上記多レベルデバイスは、ダマシン半導体メモリである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記所定の特性は、２ナノ秒未満のパルス立ち上り時間である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
上記立ち上り時間は、１ナノ秒未満である請求項３に記載の方法。
【請求項５】
上記所定の特性は、巾が約１０ナノ秒未満で、立ち上り時間が約２ナノ秒未満の実質的に方形のパルスである請求項１に記載の方法。
【請求項６】
上記所定の特性は、多レベル多材料デバイスの材料とレーザパルスとの相互作用のモデルをベースとする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
上記スタックは、上記マイクロ構造体をカバーする少なくとも１つの外側誘電体層を有し、そして上記立ち上り時間は、少なくとも１つの外側層のクラックを開始して、上記スタックの内側層のダメージを回避する請求項３に記載の方法。
【請求項８】
上記内側層は、誘電体層を少なくとも２対含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
上記内側層は、誘電体層を少なくとも４対含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
上記基板におけるパルスエネルギー密度は、基板のダメージスレッシュホールド未満であり、そして上記マイクロ構造体における最大パルスエネルギー密度は、基板のダメージスレッシュホールドより大きい請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
上記所定の特性は、狭いマイクロ構造体寸法を近似するビームくびれ部Ｗｙ０を有する３Ｄ照射度プロフィールであり、この照射度プロフィールは、ビームの発散により生じる内側層及び基板のエネルギー密度の相対的な減少を特徴とし、これにより、基板におけるエネルギー密度は、少なくともビームの発散及び内側層の反射により実質的に減少される請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
上記基板は、シリコン基板である請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
上記基板は、シリコン基板であり、そして上記所定の波長は、約１．０６４μｍである請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
上記所定の波長は、上記基板の吸収端より低く、そして上記基板におけるパルスエネルギー密度は、（ａ）ビーム発散、（ｂ）スタックの表面反射、（ｃ）ビーム回折、（ｄ）スタックの多散乱、（ｅ）内部スタック反射、（ｆ）多層干渉、及び（ｇ）マイクロ構造体内の非直線的吸収、を含むモデルの複数の所定ファクタの少なくとも１つにより減少される請求項６に記載の方法。
【請求項１５】
上記基板におけるピークパルスエネルギー密度は、上記マイクロ構造体における最大パルスエネルギー密度の約１／１０未満である請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
上記誘電体層は、窒化シリコン及び二酸化シリコンを含む請求項８に記載の方法。
【請求項１７】
上記所定の特性は、上記多材料デバイスの材料の物理的特性に基づく請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
上記所定の波長は、１．２μｍ未満である請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
上記所定の波長は、上記基板の吸収端より小さい請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
上記所定の特性は、予め選択された開口数及びスポットの形状に基づく非円形空間的プロフィールを含み、上記スポット及びマイクロ構造体は、少なくとも１つの寸法において実質的に相関され、これにより、上記マイクロ構造体へ供給されるレーザエネルギーの部分が増加され、そして少なくとも１つのレーザパルスでの上記スタック及び基板の照射が減少される請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
複数の至近離間されたパルスが、相対的位置設定段階中に上記マイクロ構造体を照射する請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
上記パルスは、数ピコ秒から数ナノ秒の範囲の巾を有する請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
上記パルスの少なくとも１つは、遅延線により遅延され、そしてパルスとパルスとの間の間隔は、約２０−３０ナノ秒の範囲である請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
上記パルスのパルスエネルギーは、単一レーザパルスで上記マイクロ構造体を処理するのに使用されるパルスエネルギーの約５０％ないし７０％である請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
上記デバイスは、処理されるべき複数のマイクロ構造体を備え、そして上記方法は、更に、全てのマイクロ構造体が処理されるまで上記段階ａ）、ｂ）及びｃ）を繰り返すことを含む請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
上記マイクロ構造体におけるパルスエネルギー密度は、上記マイクロ構造体上の約１０−２０平方ミクロン未満の面積にわたり約０．１−５μジュールの範囲である請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
上記範囲は、約０．１−３μジュールである請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
上記発生する段階は、レーザビームの第１波長を所定の波長にシフトする段階を含み、パルスエネルギーは、第１波長よりも所定波長の方が効率的に上記マイクロ構造体に結合される一方、上記内側層及びスタックへのダメージを回避する請求項１に記載の方法。
【請求項２９】
上記所定波長は、少なくとも１つの他の波長と比較したときにスタックの反射強度が実質的に増加されるスペクトル領域内にある請求項１に記載の方法。
【請求項３０】
上記スタックの反射強度は、約６０％を越える請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
上記スタックの反射強度は、約９０％を越える請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
上記所定の波長は、上記基板の吸収端より小さい請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
（１）除去するように構成されたマイクロ構造体を識別する情報を得、（２）第１組の基準位置を測定して、三次元基準データを得、（３）少なくとも三次元基準データに基づく軌道を発生して、複数のビームくびれ部及びマイクロ構造体位置を予想し、（４）更新された位置情報に基づき相対的な位置設定段階中に上記予想を更新するという段階を更に備え、上記更新された位置情報は、相対的な位置設定段階中に得られる請求項１に記載の方法。
【請求項３４】
上記相対的な位置設定段階中に得られる上記更新された位置情報は、位置エンコーダからのデータを含む請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
上記相対的な位置設定段階中に得られる上記更新された位置情報は、光学センサからのデータを含む請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
上記基準位置は、多材料デバイスの整列ターゲットであり、この整列ターゲットは、上記スタックの少なくとも１つの上部層でカバーされる請求項１に記載の方法。
【請求項３７】
上記所定の特性は、ビームくびれ部における照射度プロフィールである請求項１に記載の方法。
【請求項３８】
上記照射度プロフィールは、レーザエネルギーの大きな割合がマイクロ構造体に結合されそしてバックグランド照射度が減少されるようにマイクロ構造体の寸法を近似する請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
上記マイクロ構造体の寸法は、１μｍ未満である請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
上記割合は、少なくとも６０％である請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
上記照射度プロフィールは、楕円ガウスである請求項３７に記載の方法。
【請求項４２】
上記照射度プロフィールは、上記マイクロ構造体の長さに沿った上部ハット及び上記マイクロ構造体の巾に沿った実質的なガウスである請求項３７に記載の方法。
【請求項４３】
上記照射度プロフィールは、約１．１未満のＭ２乗ファクタで実質的に回折制限される請求項３７に記載の方法。
【請求項４４】
上記マイクロ構造体は、金属リンクである請求項１に記載の方法。
【請求項４５】
上記金属リンクは、１μｍ未満の第１寸法を有し、そして上記所定の特性は、第１寸法において約１．５μｍ未満のレーザスポットサイズである請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
上記基板は、シリコン基板であり、そして上記基板におけるパルスエネルギー密度は、上記マイクロ構造体におけるパルスエネルギー密度の約１／１００未満である請求項１に記載の方法。
【請求項４７】
基板と、マイクロ構造体と、基板からマイクロ構造体を分離する内側層を有する多層スタックとを備えた多レベル多材料デバイスをレーザ処理するためのシステムにおいて、
所定波長のパルスレーザビームであって、時間的形状及び空間的形状の少なくとも１つより成る所定の特性を有する少なくとも１つのレーザパルスを含むパルスレーザビームを発生するための手段と、
少なくとも基準位置に得られた位置測定値に基づいて三次元空間内で上記マイクロ構造体及びレーザビームのくびれ部を相対的に位置設定するための手段であって、上記位置測定値を使用して、上記マイクロ構造体及びビームくびれ部の共通位置の予想が得られるような手段と、
上記ビームくびれ部とマイクロ構造体が実質的に一致するときに上記予想される共通位置に基づいて少なくとも１つのレーザパルスを上記マイクロ構造体に照射するための手段であって、上記マイクロ構造体における実質的に最大のパルスエネルギー密度で上記マイクロ構造体がきれいに除去され、そして上記スタックの内側層及び上記基板への望ましからぬ変化が回避されるような手段と、
を備えたシステム。
【請求項４８】
上記多レベルデバイスは、ダマシン半導体メモリである請求項４７に記載のシステム。
【請求項４９】
上記所定の特性は、２ナノ秒未満のパルス立ち上り時間である請求項４７に記載のシステム。
【請求項５０】
上記立ち上り時間は、１ナノ秒未満である請求項４９に記載のシステム。
【請求項５１】
上記所定の特性は、巾が約１０ナノ秒未満で、立ち上り時間が約２ナノ秒未満の実質的に方形のパルスである請求項４７に記載のシステム。
【請求項５２】
上記所定の特性は、多レベル多材料デバイスの材料とレーザパルスとの相互作用のモデルをベースとする請求項４７に記載のシステム。
【請求項５３】
上記スタックは、上記マイクロ構造体をカバーする少なくとも１つの誘電体外側層を有し、そして上記立ち上り時間は、少なくとも１つの外側層のクラックを開始して、上記スタックの内側層のダメージを回避する請求項４９に記載のシステム。
【請求項５４】
上記内側層は、誘電体層を少なくとも２対含む請求項４７に記載のシステム。
【請求項５５】
上記内側層は、誘電体層を少なくとも４対含む請求項５４に記載のシステム。
【請求項５６】
上記基板におけるパルスエネルギー密度は、基板のダメージスレッシュホールド未満であり、そして上記マイクロ構造体における最大パルスエネルギー密度は、基板のダメージスレッシュホールドより大きい請求項４７に記載のシステム。
【請求項５７】
上記所定の特性は、狭いマイクロ構造体寸法を近似するビームくびれ部Ｗｙ０を有する３Ｄ照射度プロフィールであり、この照射度プロフィールは、ビームの発散により生じる内側層及び基板のエネルギー密度の相対的な減少を特徴とし、これにより、基板におけるエネルギー密度は、少なくともビームの発散及び内側層の反射により実質的に減少される請求項４７に記載のシステム。
【請求項５８】
上記基板は、シリコン基板である請求項４７に記載のシステム。
【請求項５９】
上記基板は、シリコン基板であり、そして上記所定の波長は、約１．０６４μｍである請求項４７に記載のシステム。
【請求項６０】
上記所定の波長は、上記基板の吸収端より低く、そして上記基板におけるパルスエネルギー密度は、（ａ）ビーム発散、（ｂ）スタックの表面反射、（ｃ）ビーム回折、（ｄ）スタックの多散乱、（ｅ）内部スタック反射、（ｆ）多層干渉、及び（ｇ）マイクロ構造体内の非直線的吸収、を含むモデルの複数の所定ファクタの少なくとも１つにより減少される請求項５２に記載のシステム。
【請求項６１】
上記基板におけるピークパルスエネルギー密度は、上記マイクロ構造体における最大パルスエネルギー密度の約１／１０未満である請求項４７に記載のシステム。
【請求項６２】
上記誘電体層は、窒化シリコン及び二酸化シリコンを含む請求項５４に記載のシステム。
【請求項６３】
上記所定の特性は、上記多材料デバイスの材料の物理的特性に基づく請求項４７に記載のシステム。
【請求項６４】
上記所定の波長は、１．２μｍ未満である請求項４７に記載のシステム。
【請求項６５】
上記所定の波長は、上記基板の吸収端より小さい請求項６４に記載のシステム。
【請求項６６】
上記所定の特性は、予め選択された開口数及びスポットの形状に基づく非円形空間的プロフィールを含み、上記スポット及びマイクロ構造体は、少なくとも１つの寸法において実質的に相関され、これにより、上記マイクロ構造体へ供給されるレーザエネルギーの部分が増加され、そして少なくとも１つのレーザパルスでの上記スタック及び基板の照射が減少される請求項４７に記載のシステム。
【請求項６７】
複数の至近離間されたパルスが、照射手段により上記マイクロ構造体を照射する請求項４７に記載のシステム。
【請求項６８】
上記パルスは、数ピコ秒から数ナノ秒の範囲の巾を有する請求項６７に記載のシステム。
【請求項６９】
上記パルスの少なくとも１つは、遅延線により遅延され、そしてパルスとパルスとの間の間隔は、約２０−３０ナノ秒の範囲である請求項６７に記載のシステム。
【請求項７０】
上記パルスのパルスエネルギーは、単一レーザパルスで上記マイクロ構造体を処理するのに使用されるパルスエネルギーの約５０％ないし７０％である請求項６７に記載のシステム。
【請求項７１】
上記デバイスは、システムにより処理されるべき複数のマイクロ構造体を備えた請求項４７に記載のシステム。
【請求項７２】
上記マイクロ構造体におけるパルスエネルギー密度は、上記マイクロ構造体上の約１０−２０平方ミクロン未満の面積にわたり約０．１−５μジュールの範囲である請求項４７に記載のシステム。
【請求項７３】
上記範囲は、約０．１−３μジュールである請求項７２に記載のシステム。
【請求項７４】
上記発生する手段は、レーザビームの第１波長を所定の波長にシフトする手段を含み、パルスエネルギーは、第１波長よりも所定波長の方が効率的に上記マイクロ構造体に結合される一方、上記内側層及びスタックへのダメージを回避する請求項４７に記載のシステム。
【請求項７５】
上記所定波長は、少なくとも１つの他の波長と比較したときにスタックの反射強度が実質的に増加されるスペクトル領域内にある請求項４７に記載のシステム。
【請求項７６】
上記スタックの反射強度は、約６０％を越える請求項７５に記載のシステム。
【請求項７７】
上記スタックの反射強度は、約９０％を越える請求項７６に記載のシステム。
【請求項７８】
上記所定の波長は、上記基板の吸収端より小さい請求項７５に記載のシステム。
【請求項７９】
（１）除去するように構成されたマイクロ構造体を識別する情報を得る手段と、（２）第１組の基準位置を測定して、三次元基準データを得る手段と、（３）少なくとも三次元基準データに基づく軌道を発生して、複数のビームくびれ部及びマイクロ構造体位置を予想する手段と、（４）更新された位置情報に基づき上記予想を更新する手段とを更に備えた請求項４７に記載のシステム。
【請求項８０】
上記更新された位置情報は、位置エンコーダからのデータを含む請求項７９に記載のシステム。
【請求項８１】
上記更新された位置情報は、光学センサからのデータを含む請求項７９に記載のシステム。
【請求項８２】
上記基準位置は、多材料デバイスの整列ターゲットであり、この整列ターゲットは、上記スタックの少なくとも１つの上部層でカバーされる請求項４７に記載のシステム。
【請求項８３】
上記所定の特性は、ビームくびれ部における照射度プロフィールである請求項４７に記載のシステム。
【請求項８４】
上記照射度プロフィールは、レーザエネルギーの大きな割合がマイクロ構造体に結合されそしてバックグランド照射度が減少されるようにマイクロ構造体の寸法を近似する請求項８３に記載のシステム。
【請求項８５】
上記マイクロ構造体の寸法は、１μｍ未満である請求項８４に記載のシステム。
【請求項８６】
上記割合は、少なくとも６０％である請求項８４に記載のシステム。
【請求項８７】
上記照射度プロフィールは、楕円ガウスである請求項８３に記載のシステム。
【請求項８８】
上記照射度プロフィールは、上記マイクロ構造体の長さに沿った上部ハット及び上記マイクロ構造体の巾に沿った実質的なガウスである請求項８３に記載のシステム。
【請求項８９】
上記照射度プロフィールは、約１．１未満のＭ２乗ファクタで実質的に回折制限される請求項８３に記載のシステム。
【請求項９０】
上記マイクロ構造体は、金属リンクである請求項４７に記載のシステム。
【請求項９１】
上記金属リンクは、１μｍ未満の第１寸法を有し、そして上記所定の特性は、第１寸法において約１．５μｍ未満のレーザスポットサイズである請求項９０に記載のシステム。
【請求項９２】
上記基板は、シリコン基板であり、そして上記基板におけるパルスエネルギー密度は、上記マイクロ構造体におけるパルスエネルギー密度の約１／１００未満である請求項４７に記載のシステム。
【請求項９３】
基板と、マイクロ構造体と、多層スタックとを備えた多レベル多材料デバイスをレーザ処理するための方法であって、上記スタックは、基板からマイクロ構造体を分離する内側誘電体層を有するものであり、上記方法は、
所定波長のパルスレーザビームであって、少なくとも１つのレーザパルスを含むパルスレーザビームを発生し、少なくとも上記スタックの層によるレーザビームの反射が、少なくとも１つの他の波長に対し上記基板におけるパルスエネルギー密度を実質的に減少し、そして
上記マイクロ構造体を少なくとも１つのレーザパルスで処理し、上記マイクロ構造体におけるパルスエネルギー密度は、上記基板及び上記スタックの内側層へのダメージを回避しながら上記マイクロ構造体を除去するのに充分なものであるようにした方法。
【請求項９４】
上記所定の波長は、上記基板の吸収端より小さい請求項９３に記載の方法。
【請求項９５】
上記所定の波長は、約０．４μｍ−１．５５μｍの範囲である請求項９３に記載の方法。
【請求項９６】
上記所定の波長は、約０．３５μｍ−１．５５μｍの範囲である請求項９３に記載の方法。
【請求項９７】
上記所定の波長は、１．２μｍ未満である請求項９３に記載の方法。
【請求項９８】
上記基板は、シリコン基板であり、そして上記マイクロ構造体は、金属マイクロ構造体である請求項９３に記載の方法。
【請求項９９】
上記マイクロ構造体の金属は、銅である請求項９８に記載の方法。
【請求項１００】
上記基板におけるパルスエネルギー密度は、少なくとも１つのパルスの所定の特性で更に減少される請求項９３に記載の方法。
【請求項１０１】
上記所定の特性は、レーザパルス材料の相互作用のモデルに基づく請求項１００に記載の方法。
【請求項１０２】
上記モデルは、熱的モデルである請求項１０１に記載の方法。
【請求項１０３】
上記モデルは、多パラメータモデルである請求項１０１に記載の方法。
【請求項１０４】
上記発生する段階は、レーザビームの波長を第１波長から所定の波長へシフトする段階を含み、上記所定の波長は、（１）マイクロ構造体の結合特性、（２）多層干渉、及び（３）基板の反射率、の少なくとも１つより成る材料特性に基づく請求項９３に記載の方法。
【請求項１０５】
上記所定の波長は、上記基板の吸収端より小さいシフトされた波長である請求項１０４に記載の方法。
【請求項１０６】
基板と、マイクロ構造体と、多層スタックとを備えた多レベル多材料デバイスをレーザ処理するためのシステムであって、上記スタックは、基板からマイクロ構造体を分離する内側誘電体層を有するようなシステムにおいて、
所定波長のパルスレーザビームであって、少なくとも１つのレーザパルスを含むパルスレーザビームを発生する手段を備え、少なくとも上記スタックの層によるレーザビームの反射が、吸収端を越える少なくとも１つの他の波長に対し基板におけるパルスエネルギー密度を実質的に減少し、
更に、マイクロ構造体を少なくとも１つのレーザパルスで処理するための手段も備え、マイクロ構造体におけるパルスエネルギー密度は、基板及びスタックの内側層へのダメージを回避しながらマイクロ構造体を除去するのに充分なものであるシステム。
【請求項１０７】
上記所定の波長は、上記基板の吸収端より小さい請求項１０６に記載のシステム。
【請求項１０８】
上記所定の波長は、約０．４μｍ−１．５５μｍの範囲である請求項１０６に記載のシステム。
【請求項１０９】
上記所定の波長は、約０．３５μｍ−１．５５μｍの範囲である請求項１０６に記載のシステム。
【請求項１１０】
上記所定の波長は、１．２μｍ未満である請求項１０６に記載のシステム。
【請求項１１１】
上記基板は、シリコン基板であり、そして上記マイクロ構造体は、金属マイクロ構造体である請求項１０６に記載のシステム。
【請求項１１２】
上記マイクロ構造体の金属は、銅である請求項１１１に記載のシステム。
【請求項１１３】
上記基板におけるパルスエネルギー密度は、少なくとも１つのパルスの所定の特性で更に減少される請求項１０６に記載のシステム。
【請求項１１４】
上記所定の特性は、レーザパルス材料の相互作用のモデルに基づく請求項１１３に記載のシステム。
【請求項１１５】
上記モデルは、熱的モデルである請求項１１４に記載のシステム。
【請求項１１６】
上記モデルは、多パラメータモデルである請求項１１４に記載のシステム。
【請求項１１７】
上記発生する手段は、レーザビームの波長を第１波長から所定の波長へシフトする手段を含み、上記所定の波長は、（１）マイクロ構造体の結合特性、（２）多層干渉、及び（３）基板の反射率、の少なくとも１つより成る材料特性に基づく請求項１０６に記載のシステム。
【請求項１１８】
上記所定の波長は、上記基板の吸収端より小さいシフトされた波長である請求項１１７に記載のシステム。
【請求項１１９】
少なくとも１つのレーザパルスを含むパルスレーザビームと、基板、基板上に形成された所定のマイクロ構造体、及び基板上に形成された複数の他の構造体を含む三次元デバイスとの相互作用をモデリングするための方法において、
上記所定のマイクロ構造体及び基板を含む構造体の材料に関する情報を与え、
上記情報に基づき上記所定のマイクロ構造体により吸収されなかったレーザビームの少なくとも一部分の光学的伝播特性を決定し、そして
上記光学的伝播特性に基づき少なくとも１つのパルスの少なくとも１つの特性を決定する、
という段階を備えた方法。
【請求項１２０】
上記情報は、上記所定のマイクロ構造体及び基板を含む構造体の間隔にも関する請求項１１９に記載の方法。
【請求項１２１】
少なくとも１つのレーザパルスを含むパルスレーザビームと、基板、基板上に形成された所定のマイクロ構造体、及び基板上に形成された複数の他の構造体を含む三次元デバイスとの相互作用をモデリングするためのシステムにおいて、
上記所定のマイクロ構造体及び基板を含む構造体の材料に関する情報を与える手段と、
上記情報に基づき上記所定のマイクロ構造体により吸収されなかったレーザビームの少なくとも一部分の光学的伝播特性を決定する手段と、
上記光学的伝播特性に基づき少なくとも１つのパルスの少なくとも１つの特性を決定する手段と、
を備えたシステム。
【請求項１２２】
上記情報は、上記所定のマイクロ構造体及び基板を含む構造体の間隔にも関する請求項１２１に記載のシステム。
【請求項１２３】
少なくとも１つのレーザパルスを含むパルスレーザビームと、基板、基板上に形成された所定のマイクロ構造体、及び基板上に形成された複数の他の構造体を含む三次元デバイスとの相互作用をモデリングするための方法において、
上記所定のマイクロ構造体及び基板を含む構造体の材料及び間隔に関する情報を与え、
上記情報に基づき上記所定のマイクロ構造体により吸収されなかったレーザビームの少なくとも一部分の光学的伝播特性を決定し、そして
上記光学的伝播特性に基づき上記基板及び他の構造体の電気的又は物理的特性の望ましからぬ変化を回避する少なくとも１つのパルスの少なくとも１つの特性を決定する、
という段階を備えた方法。
【請求項１２４】
上記相互作用は、上記構造体の少なくとも１つの表面からの反射、内部反射、偏光、干渉作用、近フィールド回折、散乱、及び吸収より成るグループから選択される請求項１２３に記載の方法。
【請求項１２５】
光学的伝播特性を決定する上記段階は、上記所定のマイクロ構造体に隣接する構造体の照射度をレーザスポット寸法と相関することを含む請求項１２３に記載の方法。
【請求項１２６】
少なくとも１つのレーザパルスを含むパルスレーザビームと、基板、基板上に形成された所定のマイクロ構造体、及び基板上に形成された複数の他の構造体を含む三次元デバイスとの相互作用をモデリングするためのシステムにおいて、
上記所定のマイクロ構造体及び基板を含む構造体の材料及び間隔に関する情報を与える手段と、
上記情報に基づき上記所定のマイクロ構造体により吸収されなかったレーザビームの少なくとも一部分の光学的伝播特性を決定する手段と、
上記光学的伝播特性に基づき上記基板及び他の構造体の電気的又は物理的特性の望ましからぬ変化を回避する少なくとも１つのパルスの少なくとも１つの特性を決定する手段と、
を備えたシステム。
【請求項１２７】
上記相互作用は、上記構造体の少なくとも１つの表面からの反射、内部反射、偏光、干渉作用、近フィールド回折、散乱、及び吸収より成るグループから選択される請求項１２６に記載のシステム。
【請求項１２８】
光学的伝播特性を決定する上記手段は、上記所定のマイクロ構造体に隣接する構造体の照射度をレーザスポット寸法と相関する手段を含む請求項１２６に記載のシステム。
【請求項１２９】
基板と、マイクロ構造体と、基板からマイクロ構造体を分離する内側層を有する多層スタックとを備えた多レベル多材料デバイスをレーザ処理する方法において、
所定波長のパルスレーザビームであって、所定の特性を有する少なくとも１つのレーザパルスを含むパルスレーザビームを発生し、
ａ）上記所定の波長は、基板の吸収端より低く、そして
ｂ）上記少なくとも１つのパルスは、巾が約１０ナノ秒未満で、繰り返し率が１０ＫＨｚ以上であり、
更に、少なくとも基準位置に得られた位置測定値に基づいて三次元空間内で上記マイクロ構造体及びレーザビームのくびれ部を相対的に位置設定し、上記位置測定値は、上記マイクロ構造体及びビームくびれ部の共通位置の予想を得るのに使用され、そして
上記ビームくびれ部とマイクロ構造体が実質的に一致するときに上記予想される共通位置に基づいて少なくとも１つのレーザパルスを上記マイクロ構造体に照射し、上記マイクロ構造体における実質的に最大のパルスエネルギー密度で上記マイクロ構造体をきれいに除去し、そして上記スタックの内側層及び基板への望ましからぬ変化を回避する、
という段階を備えた方法。
【請求項１３０】
上記所定の特性は、ｑスイッチパルス形状を含む請求項１２９に記載の方法。
【請求項１３１】
上記ｑスイッチパルス形状は、マイクロレーザで発生される請求項１３０に記載の方法。
【請求項１３２】
少なくとも１つのレーザパルスのパルス巾は、１−５ナノ秒の範囲である請求項１２９に記載の方法。
【請求項１３３】
複数のパルスが発生され、そして多材料デバイスの材料の物理的特性に基づいて所定時間だけ遅延される請求項１２９に記載の方法。
【請求項１３４】
上記所定波長は、約１．０６４ミクロンである請求項１３０に記載の方法。
【請求項１３５】
基板と、マイクロ構造体と、基板からマイクロ構造体を分離する内側層を有する多層スタックとを備えた多レベル多材料デバイスをレーザ処理するためのシステムにおいて、
所定波長のパルスレーザビームであって、所定の特性を有する少なくとも１つのレーザパルスを含むパルスレーザビームを発生する手段を備え、
ａ）上記所定の波長は、基板の吸収端より低く、そして
ｂ）上記少なくとも１つのパルスは、巾が約１０ナノ秒未満で、繰り返し率が１０ＫＨｚ以上であり、
更に、少なくとも基準位置に得られた位置測定値に基づいて三次元空間内で上記マイクロ構造体及びレーザビームのくびれ部を相対的に位置設定する手段も備え、上記位置測定値は、上記マイクロ構造体及びビームくびれ部の共通位置の予想を得るのに使用され、
更に、上記ビームくびれ部とマイクロ構造体が実質的に一致するときに上記予想される共通位置に基づいて少なくとも１つのレーザパルスを上記マイクロ構造体に照射する手段も備え、上記マイクロ構造体における実質的に最大のパルスエネルギー密度で上記マイクロ構造体がきれいに除去され、そして上記スタックの内側層及び基板への望ましからぬ変化が回避されるようにしたシステム。
【請求項１３６】
上記所定の特性は、ｑスイッチパルス形状を含む請求項１３５に記載のシステム。
【請求項１３７】
上記ｑスイッチパルス形状は、マイクロレーザで発生される請求項１３６に記載のシステム。
【請求項１３８】
少なくとも１つのレーザパルスのパルス巾は、１−５ナノ秒の範囲である請求項１３５に記載のシステム。
【請求項１３９】
複数のパルスが発生され、そして多材料デバイスの材料の物理的特性に基づいて所定時間だけ遅延される請求項１３５に記載のシステム。
【請求項１４０】
上記所定波長は、約１．０６４ミクロンである請求項１３５に記載のシステム。
【請求項１４１】
基板と、
マイクロ構造体と、
基板からマイクロ構造体を分離する内側層を有する多層スタックと、
を備え、上記内側層の少なくとも１つは、パルスレーザビームと上記スタックとの相互作用に基づく所定の物理的パラメータを有し、レーザビームは、所定の波長を有し、基板及びスタックの内側層への望ましからぬ変化が、パルスレーザビームでのレーザ処理中に回避されるようにした多レベル多材料デバイス。
【請求項１４２】
上記所定の物理的パラメータは、層厚み、層材料及び屈折率の少なくとも１つを含む請求項１４１に記載のデバイス。
【請求項１４３】
上記スタックは、誘電体層の１／４波長スタックを含む請求項１４１に記載のデバイス。
【請求項１４４】
上記スタックは、そのスタックの層間に配置された高精度のスペーサ層を備えている請求項１４１に記載のデバイス。
【請求項１４５】
基板及び少なくとも１つのマイクロ構造体を備えた多材料デバイスを熱ベースレーザ処理するための方法であって、この処理は、熱処理システムの位置設定サブシステムで制御される単一パス動作において多数のパルスで行われ、上記位置設定サブシステムは、上記デバイスとレーザビームくびれ部との間の相対的な移動を含み、上記処理は、基板にダメージを及ぼさずに少なくとも１つのマイクロ構造体を除去するものであり、上記方法は、
第１の所定特性を有する第１パルスを発生し、
上記第１パルスに関連した第１ビームくびれ部と少なくとも１つのマイクロ構造体が実質的に一致するように、上記第１パルスを少なくとも１つのマイクロ構造体に照射し、この照射段階は、少なくとも１つのマイクロ構造体の処理を少なくとも開始し、
第２の所定特性を有する第２パルスを発生し、この第２パルスは、上記第１パルスに対して所定時間遅延され、
上記第２パルスに関連した第２ビームくびれ部と少なくとも１つのマイクロ構造体が実質的に一致するように、上記第２パルスを少なくとも１つのマイクロ構造体に照射し、少なくとも１つのマイクロ構造体に第２パルスを照射するこの段階は、少なくとも１つのマイクロ構造体を更に処理し、上記第１及び第２パルスでの少なくとも１つのマイクロ構造体の処理は、単一パスにおける少なくとも１つのマイクロ構造体とビームくびれ部との相対的な移動中に行われ、これにより、熱処理システムのスループットが実質的に改善されるようにした方法。
【請求項１４６】
上記デバイスは、シリコン基板を含む半導体メモリであり、そして上記少なくとも１つのマイクロ構造体は、少なくとも１つの酸化物層により上記シリコン基板から分離された半導体メモリの金属リンクである請求項１４５に記載の方法。
【請求項１４７】
上記パルスの少なくとも１つは、数ピコ秒より大きく数ナノ秒までの巾を有する請求項１４５に記載の方法。
【請求項１４８】
上記パルスは、モードロックレーザシステムにより発生されて光学増幅器で増幅される請求項１４５に記載の方法。
【請求項１４９】
上記パルスの少なくとも１つは、パルス巾が５ナノ秒未満のｑスイッチマイクロレーザにより発生される請求項１４５に記載の方法。
【請求項１５０】
上記第１及び第２のパルスは、異なる光学路に沿って伝播され、光学路の長さの差に基づいて上記第２パルスが上記第１パルスに対して所定時間遅延される請求項１４５に記載の方法。
【請求項１５１】
上記パルスは、その時間的間隔が所定時間より短いか又はそれにほぼ等しく、そして上記方法は、少なくとも１つのマイクロ構造体を照射するための第２パルスを選択することを更に含む請求項１４５に記載の方法。
【請求項１５２】
上記所定時間は、基板の熱的特性により決定され、基板の温度は、少なくとも１つのマイクロ構造体に第２パルスを照射する段階中の基板の温度に比して所定時間後に実質的に低下される請求項１４５に記載の方法。
【請求項１５３】
上記基板の温度は、ほぼ室温まで実質的に低下される請求項１５２に記載の方法。
【請求項１５４】
上記第１及び第２の所定の特性は、立ち上り時間が約２ナノ秒未満で、パルス巾が約１０ナノ秒の実質的に方形の時間的パルス形状を含む請求項１４５に記載の方法。
【請求項１５５】
上記所定時間は、約２０−５０ナノ秒の範囲である請求項１４５に記載の方法。
【請求項１５６】
上記所定時間は、約３０ナノ秒である請求項１４５に記載の方法。
【請求項１５７】
２つのパルスを使用して少なくとも１つのマイクロ構造体を完全に処理し、そして各パルスのレーザエネルギーは、少なくとも１つのマイクロ構造体を単一パルスでレーザ処理するのに必要なレーザエネルギーの約６０−７０％である請求項１４５に記載の方法。
【請求項１５８】
上記少なくとも１つのマイクロ構造体におけるパルスとパルスとの間の相対的な位置変化は、処理されるべき少なくとも１つのマイクロ構造体の寸法の約１０％未満である請求項１４５に記載の方法。
【請求項１５９】
上記第１及び第２の所定特性の少なくとも１つは、実質的に方形のパルスを含む請求項１４５に記載の方法。
【請求項１６０】
上記所定の特性の少なくとも１つは、選択された開口数及びスポットの形状に基づく非円形空間的プロフィールを含み、そして上記スポット及び少なくとも１つのマイクロ構造体は、少なくとも１つの寸法において実質的に相関され、これにより、上記少なくとも１つのマイクロ構造体へ供給されるレーザエネルギーの割合が増加され、基板の照射度が減少される請求項１４５に記載の方法。
【請求項１６１】
上記第２パルスの空間的ビーム形状は、エネルギー密度が上記第１パルスのエネルギー密度より低い清掃ビームの形態である請求項１４５に記載の方法。
【請求項１６２】
上記清掃ビームは、減衰した中央領域と、上記少なくとも１つのマイクロ構造体上のターゲット場所を取り巻く残骸を除去するための高いエネルギーの外側領域とを有する請求項１６１に記載の方法。
【請求項１６３】
上記発生する段階は、対向離間されたコーナーキューブ反射器及び偏光ローテーターを有する光学サブシステムを経てレーザパルスの一部分を向けて、パルスレーザビームを整列すると共に、第１パルスに対して第２パルスの遅延及び振幅を制御することを含む請求項１４５に記載の方法。
【請求項１６４】
上記発生する段階は、多数のレーザを有する光学サブシステムを用意し、その光学サブシステムへのトリガーパルス間の遅延が所定の時間を決定するようにすることを含む請求項１４５に記載の方法。
【請求項１６５】
光ファイバ遅延線が上記第２パルスを所定時間遅延し、そして上記所定時間は、約数ナノ秒である請求項１４５に記載の方法。
【請求項１６６】
上記少なくとも１つのマイクロ構造体におけるパルスとパルスとの間の相対的な位置変化は、処理されるべき少なくとも１つのマイクロ構造体の寸法の約１０％より大きいか、又はいずれかのビームくびれ部の約１／２より大きく、更に、パルスとパルスとの間の相対的な移動を補償するように上記位置設定サブシステムに作動的に結合された高速ビーム偏向器を備え、上記第２パルスは、上記少なくとも１つのマイクロ構造体にこの第２パルスを実質的に照射するようにこの偏向器により偏向される請求項１４５に記載の方法。
【請求項１６７】
上記所定時間は、約１０ｎｓ−１０μｓの範囲である請求項１４５に記載の方法。
【請求項１６８】
上記ビーム偏向器は、単一軸音響−光学デバイスである請求項１６６に記載の方法。
【請求項１６９】
上記第１及び第２の所定の特性は、多材料デバイスの物理的特性をベースとする請求項１４５に記載の方法。
【請求項１７０】
上記第１パルスは、上記少なくとも１つのマイクロ構造体の第１部分を照射し、そして上記第２パルスは、上記少なくとも１つのマイクロ構造体の第２部分を照射し、更に、上記少なくとも１つのマイクロ構造体の第１部分と第２部分との間の相対的な位置変化は、いずれかのビームくびれ部の１／４未満である請求項１４５に記載の方法。
【請求項１７１】
上記用意する段階は、少なくとも１つのレーザに光学的に結合された少なくとも１つの光学的増幅器を用意する請求項１６４に記載の方法。
【請求項１７２】
上記少なくとも１つのマイクロ構造体及びビームくびれ部は、三次元情報に基づいて相対的な移動中に相対的に位置設定される請求項１４５に記載の方法。
【請求項１７３】
上記発生する段階は、単一パルスを発生し、そしてその単一パルスから第１及び第２パルスを形成することを含む請求項１４５に記載の方法。
【請求項１７４】
上記形成する段階は、第２パルスを第１パルスに対して所定時間遅延する請求項１７３に記載の方法。
【請求項１７５】
上記形成する段階は、上記単一パルスを多周波数偏向器で分割して第１及び第２パルスを形成することを含む請求項１７３に記載の方法。
【請求項１７６】
上記第１及び第２マイクロ構造体は、各々、第１及び第２パルスで照射される請求項１７５に記載の方法。
【請求項１７７】
基板及び少なくとも１つのマイクロ構造体を備えた多材料デバイスを熱ベースレーザ処理するためのシステムであって、この処理は、デバイスとレーザビームのくびれ部との間に相対的な移動を誘起する位置設定サブシステムで制御される単一パス動作において多数のパルスで行われ、上記処理は、基板にダメージを及ぼさずに少なくとも１つのマイクロ構造体を除去するようなシステムにおいて、
第１の所定特性を有する第１パルスを発生する手段と、
この第１パルスに関連した第１ビームくびれ部と少なくとも１つのマイクロ構造体が実質的に一致するように、この第１パルスを少なくとも１つのマイクロ構造体に照射する手段と、
を備え、上記第１パルスは、少なくとも１つのマイクロ構造体の処理を少なくとも開始し、更に、
第２の所定特性を有する第２パルスを発生する手段を備え、この第２パルスは、上記第１パルスに対して所定時間遅延され、更に、
この第２パルスに関連した第２ビームくびれ部と少なくとも１つのマイクロ構造体が実質的に一致するように、この第２パルスを少なくとも１つのマイクロ構造体に照射する手段を備え、上記第２パルスは、少なくとも１つのマイクロ構造体を更に処理し、上記第１及び第２パルスでの少なくとも１つのマイクロ構造体の上記処理は、単一パスにおける少なくとも１つのマイクロ構造体とビームくびれ部との相対的な移動中に行われ、これにより、システムのスループットが実質的に改善されるようにしたシステム。
【請求項１７８】
上記デバイスは、シリコン基板を含む半導体メモリであり、そして上記少なくとも１つのマイクロ構造体は、少なくとも１つの酸化物層により上記シリコン基板から分離された半導体メモリの金属リンクである請求項１７７に記載のシステム。
【請求項１７９】
上記パルスの少なくとも１つは、数ピコ秒より大きく数ナノ秒までの巾を有する請求項１７７に記載のシステム。
【請求項１８０】
上記発生する手段は、モードロックレーザシステムを備え、更に、パルスを増幅するための光学増幅器を備えた請求項１７７に記載のシステム。
【請求項１８１】
上記発生手段の少なくとも１つは、パルス巾が５ナノ秒未満のｑスイッチマイクロレーザを備えた請求項１７７に記載のシステム。
【請求項１８２】
上記第１及び第２のパルスは、異なる光学路に沿って伝播され、光学路の長さの差に基づいて上記第２パルスが上記第１パルスに対して所定時間遅延される請求項１７７に記載のシステム。
【請求項１８３】
上記パルスは、その時間的間隔が所定時間より短いか又はそれにほぼ等しく、そして上記システムは、少なくとも１つのマイクロ構造体を照射するための第２パルスを選択する手段を更に含む請求項１７７に記載のシステム。
【請求項１８４】
上記所定時間は、基板の熱的特性により決定され、基板の温度は、少なくとも１つのマイクロ構造体に第２パルスを照射する段階中の基板の温度に比して所定時間後に実質的に低下される請求項１７７に記載のシステム。
【請求項１８５】
上記基板の温度は、ほぼ室温まで実質的に低下される請求項１８４に記載のシステム。
【請求項１８６】
上記第１及び第２の所定の特性は、立ち上り時間が約２ナノ秒未満で、パルス巾が約１０ナノ秒の実質的に方形の時間的パルス形状を含む請求項１７７に記載のシステム。
【請求項１８７】
上記所定時間は、約２０−５０ナノ秒の範囲である請求項１７７に記載のシステム。
【請求項１８８】
上記所定時間は、約３０ナノ秒である請求項１７７に記載のシステム。
【請求項１８９】
２つのパルスを使用して少なくとも１つのマイクロ構造体を完全に処理し、そして各パルスのレーザエネルギーは、少なくとも１つのマイクロ構造体を単一パルスでレーザ処理するのに必要なレーザエネルギーの約６０−７０％である請求項１７７に記載のシステム。
【請求項１９０】
上記少なくとも１つのマイクロ構造体におけるパルスとパルスとの間の相対的な位置変化は、処理されるべき少なくとも１つのマイクロ構造体の寸法の約１０％未満である請求項１７７に記載のシステム。
【請求項１９１】
上記第１及び第２の所定特性の少なくとも１つは、実質的に方形のパルスを含む請求項１７７に記載のシステム。
【請求項１９２】
上記所定の特性の少なくとも１つは、選択された開口数及びスポットの形状に基づく非円形空間的プロフィールを含み、そして上記スポット及び少なくとも１つのマイクロ構造体は、少なくとも１つの寸法において実質的に相関され、これにより、上記少なくとも１つのマイクロ構造体へ供給されるレーザエネルギーの割合が増加され、基板の照射度が減少される請求項１７７に記載のシステム。
【請求項１９３】
上記第２パルスの空間的ビーム形状は、エネルギー密度が上記第１パルスのエネルギー密度より低い清掃ビームの形態である請求項１９２に記載のシステム。
【請求項１９４】
上記清掃ビームは、減衰した中央領域と、上記少なくとも１つのマイクロ構造体上のターゲット場所を取り巻く残骸を除去するための高いエネルギーの外側領域とを有する請求項１９３に記載のシステム。
【請求項１９５】
上記第１及び第２パルスを発生する手段は、対向離間されたコーナーキューブ反射器及び偏光ローテーターを有する光学サブシステムを備え、パルスレーザビームを整列すると共に、第１パルスに対する第２パルスの遅延及び振幅を制御する請求項１７７に記載のシステム。
【請求項１９６】
上記第１及び第２パルスを発生する手段は、多数のレーザを有する光学サブシステムを備え、その光学サブシステムへのトリガーパルス間の遅延が所定の時間を決定する請求項１７７に記載のシステム。
【請求項１９７】
上記第２パルスを所定時間遅延する光ファイバ遅延線を更に備え、そして上記所定時間は、約数ナノ秒である請求項１７７に記載のシステム。
【請求項１９８】
上記少なくとも１つのマイクロ構造体におけるパルスとパルスとの間の相対的な位置変化は、処理されるべき少なくとも１つのマイクロ構造体の寸法の約１０％より大きいか、又はいずれかのビームくびれ部の約１／２より大きく、更に、パルスとパルスとの間の相対的な移動を補償するように上記位置設定サブシステムに作動的に結合された高速ビーム偏向器を備え、上記第２パルスは、上記少なくとも１つのマイクロ構造体にこの第２パルスを実質的に照射するようにこの偏向器により偏向される請求項１７７に記載のシステム。
【請求項１９９】
上記所定時間は、約１０ｎｓ−１０μｓの範囲である請求項１７７に記載のシステム。
【請求項２００】
上記ビーム偏向器は、単一軸音響−光学デバイスである請求項１９８に記載のシステム。
【請求項２０１】
上記第１及び第２の所定の特性は、多材料デバイスの物理的特性をベースとする請求項１７７に記載のシステム。
【請求項２０２】
上記第１パルスは、上記少なくとも１つのマイクロ構造体の第１部分を照射し、そして上記第２パルスは、上記少なくとも１つのマイクロ構造体の第２部分を照射し、更に、上記少なくとも１つのマイクロ構造体の第１部分と第２部分との間の相対的な位置変化は、いずれかのビームくびれ部の１／４未満である請求項１７７に記載のシステム。
【請求項２０３】
少なくとも１つのレーザに光学的に結合された少なくとも１つの光学的増幅器を更に備えた請求項１９６に記載のシステム。
【請求項２０４】
上記少なくとも１つのマイクロ構造体及びビームくびれ部は、三次元情報に基づいて相対的な移動中に相対的に位置設定される請求項１７７に記載のシステム。
【請求項２０５】
上記第１及び第２パルスを発生する手段は、単一パルスを発生する手段と、その単一パルスから第１及び第２パルスを形成する手段とを含む請求項１７７に記載のシステム。
【請求項２０６】
上記形成する手段は、第２パルスを第１パルスに対して所定時間遅延する請求項２０５に記載のシステム。
【請求項２０７】
上記形成する手段は、上記単一パルスを分割して第１及び第２パルスを形成する多周波数偏向器を含む請求項２０５に記載のシステム。
【請求項２０８】
上記第１及び第２マイクロ構造体は、各々、第１及び第２パルスで照射される請求項２０７に記載のシステム。
【請求項２０９】
基板及びマイクロ構造体を備えた多材料デバイスを熱ベースレーザ処理するための方法において、
上記デバイスの材料の差動熱特性に基づく少なくとも１つの所定の特性を有する少なくとも１つのレーザパルスを発生し、そして
上記少なくとも１つのレーザパルスを上記マイクロ構造体に照射し、上記少なくとも１つのパルスの第１部分は、上記基板とマイクロ構造体との間の温度差を増加し、そして上記少なくとも１つのパルスの第２部分は、上記基板とマイクロ構造体との間の温度差を更に増加して、上記基板にダメージを及ぼすことなく上記多材料デバイスを処理する、
という段階を備えた方法。
【請求項２１０】
上記第１及び第２部分は、単一パルスの部分である請求項２０９に記載の方法。
【請求項２１１】
上記第１及び第２部分は、異なるパルスの部分である請求項２０９に記載の方法。
【請求項２１２】
少なくとも１つのパルスの第１部分は、マイクロ構造体の温度を上昇させる請求項２０９に記載の方法。
【請求項２１３】
上記第１部分は、少なくとも１つのパルスの高密度先縁部分である請求項２０９に記載の方法。
【請求項２１４】
上記先縁部分は、立ち上り時間が２ナノ秒未満である請求項２１３に記載の方法。
【請求項２１５】
上記立ち上り時間は、１ナノ秒未満である請求項２１４に記載の方法。
【請求項２１６】
少なくとも１つのパルスの第１及び第２部分は、マイクロ構造体を除去するに充分である請求項２０９に記載の方法。
【請求項２１７】
上記マイクロ構造体は、反射率を有する金属リンクであり、そして上記少なくとも１つのパルスの先縁部分は、金属リンクの反射率を低下させる請求項２１３に記載の方法。
【請求項２１８】
上記基板は、シリコンであり、そして上記デバイスは、半導体メモリである請求項２１７に記載の方法。
【請求項２１９】
上記少なくとも１つのパルスの第２部分は、マイクロ構造体の温度を更に上昇させる請求項２１２に記載の方法。
【請求項２２０】
上記照射段階は、５ないし７５ナノ秒の周期で完了する請求項２０９に記載の方法。
【請求項２２１】
上記周期は、１０ないし５０ナノ秒である請求項２２０に記載の方法。
【請求項２２２】
基板及びマイクロ構造体を備えた多材料デバイスを熱ベースレーザ処理するためのシステムにおいて、
上記デバイスの材料の差動熱特性に基づく少なくとも１つの所定の特性を有する少なくとも１つのレーザパルスを発生する手段と、
上記少なくとも１つのレーザパルスをマイクロ構造体に照射する手段と、
を備え、上記少なくとも１つのパルスの第１部分は、上記基板とマイクロ構造体との間の温度差を増加し、そして上記少なくとも１つのパルスの第２部分は、上記基板とマイクロ構造体との間の温度差を更に増加して、上記基板にダメージを及ぼすことなく上記多材料デバイスを処理するようにしたシステム。
【請求項２２３】
上記第１及び第２部分は、単一パルスの部分である請求項２２２に記載のシステム。
【請求項２２４】
上記第１及び第２部分は、異なるパルスの部分である請求項２２２に記載のシステム。
【請求項２２５】
上記少なくとも１つのパルスの第１部分は、マイクロ構造体の温度を上昇させる請求項２２２に記載のシステム。
【請求項２２６】
上記第１部分は、少なくとも１つのパルスの高密度先縁部分である請求項２２２に記載のシステム。
【請求項２２７】
上記先縁部分は、立ち上り時間が２ナノ秒未満である請求項２２６に記載のシステム。
【請求項２２８】
上記立ち上り時間は、１ナノ秒未満である請求項２２７に記載のシステム。
【請求項２２９】
少なくとも１つのパルスの第１及び第２部分は、マイクロ構造体を除去するに充分である請求項２２２に記載のシステム。
【請求項２３０】
上記マイクロ構造体は、反射率を有する金属リンクであり、そして上記少なくとも１つのパルスの先縁部分は、金属リンクの反射率を低下させる請求項２２６に記載のシステム。
【請求項２３１】
上記基板は、シリコンであり、そして上記デバイスは、半導体メモリである請求項２３０に記載のシステム。
【請求項２３２】
上記少なくとも１つのパルスの第２部分は、マイクロ構造体の温度を更に上昇させる請求項２２５に記載のシステム。
【請求項２３３】
上記照射は、５ないし７５ナノ秒の周期で完了する請求項２２２に記載のシステム。
【請求項２３４】
上記周期は、１０ないし５０ナノ秒である請求項２３３に記載のシステム。
【請求項２３５】
レーザ処理されるべき第１材料を有する所定のターゲットの極微位置変動を補償ようにパルスレーザビームのくびれ部を正確に相対的に位置設定する方法において、
所定の測定位置に形成された少なくとも１つの整列ターゲットの位置を測定して測定値を得、上記少なくとも１つの整列ターゲットは、第２材料の少なくとも１つの層でカバーされ、上記測定段階は、測定されるべき領域の一部分に清掃放射ビームを選択的に照射して、その領域から残骸を除去し、反射率変動を補償すると共に、検出器における乗算的ノイズ及びそれに関連した信号変動を減少することを含み、
上記測定値に基づいて上記所定ターゲット及びレーザビームのくびれ部の相対的な位置を予想して、予想相対位置を得、
この予想相対位置に基づいて上記所定ターゲットとビームくびれ部との間に相対的な移動を誘起し、
少なくとも１つのパルスを含むレーザビームを発生し、そして
上記少なくとも１つのパルスを所定ターゲット上のスポットに照射し、上記所定ターゲットを処理するのに上記少なくとも１つのパルスで充分なようにする、
という段階を備えた方法。
【請求項２３６】
上記測定段階は、偏光不感形態で実行される請求項２３５に記載の方法。
【請求項２３７】
多パラメータ最小２乗適合アルゴリズムを使用して位置を推定して残余を得る段階を更に備え、そして上記予想段階は、上記残余を評価することを含む請求項２３５に記載の方法。
【請求項２３８】
上記第１材料は金属を含み、そして上記所定のターゲットは、誘電体材料の少なくとも１つの外側層を有する多材料デバイスの一部分である請求項２３５に記載の方法。
【請求項２３９】
少なくとも１つの位置における層厚み又は反射率を測定して層の測定値を得、そしてその層の測定値を使用して少なくとも１つのパルスの特性を制御する段階を更に備えた請求項２３５に記載の方法。
【請求項２４０】
層厚みを測定して厚み測定値を得、そして少なくともその厚み測定値を使用して、相対的位置を予想する段階を更に備えた請求項２３５に記載の方法。
【請求項２４１】
上記特性は、パルスエネルギー又はパルス巾である請求項２３９に記載の方法。
【請求項２４２】
少なくとも１つの位置における層厚み又は反射率を測定して層の測定値を得、そしてその層の測定値を使用してレーザビームの波長を制御可能にシフトする段階を更に備えた請求項２３５に記載の方法。
【請求項２４３】
（ａ）除去するように構成されたマイクロ構造体を識別する情報を得、（ｂ）第１組の基準位置を測定して、三次元基準データを得、（ｃ）少なくとも三次元基準データに基づく軌道を発生して、ビームくびれ部及びマイクロ構造体の表面位置の予想を得、（ｄ）更新された位置情報に基づき相対的な移動中に上記予想相対位置を更新するという段階を更に備え、上記更新された位置情報は、相対的な移動中に得られる請求項２３５に記載の方法。
【請求項２４４】
上記相対的な位置設定段階中に得られる上記更新された位置情報は、位置エンコーダからのデータを含む請求項２４３に記載の方法。
【請求項２４５】
上記相対的な位置設定段階中に得られる上記更新された位置情報は、光学センサからのデータを含む請求項２４３に記載の方法。
【請求項２４６】
上記選択的照射段階は、測定されるべき領域における直交する直線走査内で行われる請求項２３５に記載の方法。
【請求項２４７】
上記少なくとも１つの整列ターゲットは、基板、及び基板と所定ターゲットとの間に配置された少なくとも１つの誘電体層を含む多材料半導体メモリの一部分であり、そして上記清掃放射ビームの電力は、上記所定ターゲット、基板又は少なくとも１つの誘電体層に望ましからぬ変化を生じさせるに必要な電力より実質的に低い請求項２３５に記載の方法。
【請求項２４８】
上記清掃ビームのエネルギーは、０．００５ないし０．０５μジュールの範囲である請求項２３５に記載の方法。
【請求項２４９】
上記測定は、３Ｄ測定である請求項２３５に記載の方法。
【請求項２５０】
レーザ処理されるべき第１材料を有する所定のターゲットの極微位置変動を補償ようにパルスレーザビームのくびれ部を正確に相対的に位置設定するシステムにおいて、
所定の測定位置に形成された少なくとも１つの整列ターゲットの位置を測定して測定値を得る手段を備え、上記少なくとも１つの整列ターゲットは、第２材料の少なくとも１つの層でカバーされ、上記測定手段は、測定されるべき領域の一部分に清掃放射ビームを選択的に照射して、その領域から残骸を除去し、反射率変動を補償すると共に、検出器における乗算的ノイズ及びそれに関連した信号変動を減少する手段を含み、
更に、上記測定値に基づいて上記所定ターゲット及びレーザビームのくびれ部の相対的な位置を予想して、予想相対位置を得るための手段と、
上記予想相対位置に基づいて上記所定ターゲットとビームくびれ部との間に相対的な移動を誘起する手段と、
少なくとも１つのパルスを含むレーザビームを発生する手段と、
上記少なくとも１つのパルスを所定ターゲット上のスポットに照射する手段と、
を備え、所定ターゲットを処理するのに上記少なくとも１つのパルスで充分なようにしたシステム。
【請求項２５１】
上記測定は、偏光不感形態で実行される請求項２５０に記載のシステム。
【請求項２５２】
多パラメータ最小２乗適合アルゴリズムを使用して位置を推定して残余を得る手段を更に備え、そして上記予想手段は、上記残余を評価する手段を含む請求項２５０に記載のシステム。
【請求項２５３】
上記第１材料は金属を含み、そして上記所定のターゲットは、誘電体材料の少なくとも１つの外側層を有する多材料デバイスの一部分である請求項２５０に記載のシステム。
【請求項２５４】
少なくとも１つの位置における層厚み又は反射率を測定して層の測定値を得る手段と、その層の測定値を使用して少なくとも１つのパルスの特性を制御する手段を更に備えた請求項２５０に記載のシステム。
【請求項２５５】
層厚みを測定して厚み測定値を得る手段と、少なくともその厚み測定値を使用して相対的位置を予想する手段とを更に備えた請求項２５０に記載のシステム。
【請求項２５６】
上記特性は、パルスエネルギー又はパルス巾である請求項２５４に記載のシステム。
【請求項２５７】
少なくとも１つの位置における層厚み又は反射率を測定して層の測定値を得る手段と、その層の測定値を使用してレーザビームの波長を制御可能にシフトする手段とを更に備えた請求項２５０に記載のシステム。
【請求項２５８】
（ａ）除去するように構成されたマイクロ構造体を識別する情報を得る手段と、（ｂ）第１組の基準位置を測定して、三次元基準データを得る手段と、（ｃ）少なくとも三次元基準データに基づく軌道を発生して、ビームくびれ部及びマイクロ構造体の表面位置の予想を得る手段と、（ｄ）更新された位置情報に基づき相対的な移動中に上記予想相対位置を更新する手段とを更に備え、上記更新された位置情報は、相対的な移動中に得られる請求項２５０に記載のシステム。
【請求項２５９】
上記更新された位置情報のデータを発生する位置エンコーダを更に備えた請求項２５８に記載のシステム。
【請求項２６０】
上記更新された位置情報のデータを発生する光学エンコーダを更に備えた請求項２５８に記載のシステム。
【請求項２６１】
上記選択的照射手段は、測定されるべき領域における直交する直線走査内で照射する請求項２５０に記載のシステム。
【請求項２６２】
上記少なくとも１つの整列ターゲットは、基板、及び基板と所定ターゲットとの間に配置された少なくとも１つの誘電体層を含む多材料半導体メモリの一部分であり、そして上記清掃放射ビームの電力は、上記所定ターゲット、基板又は少なくとも１つの誘電体層に望ましからぬ変化を生じさせるに必要な電力より実質的に低い請求項２５０に記載のシステム。
【請求項２６３】
上記清掃ビームのエネルギーは、０．００５ないし０．０５μジュールの範囲である請求項２５０に記載のシステム。
【請求項２６４】
上記測定は、３Ｄ測定である請求項２５０に記載のシステム。
【請求項２６５】
多層多材料デバイスのターゲット構造体をレーザ処理するためのシステムにおいて、上記ターゲット構造体に供給されるエネルギーを制御する方法が、
少なくとも２つの所定波長の各々において少なくとも１つの測定値を得、
上記測定値に基づいてデバイスの少なくとも１つの層の厚みを決定し、そして
少なくとも１つの層の干渉作用によりターゲット構造体の処理に必要なエネルギーに生じる変動を補償するように、上記決定された厚みに基づいてターゲット構造体に供給されるエネルギーを制御する、
という段階を備えた方法。
【請求項２６６】
上記制御されるエネルギーのレベルは、デバイスの各マイクロ構造体の処理中に実質的に一定である請求項２６５に記載の方法。
【請求項２６７】
上記制御されるエネルギーのレベルは、デバイスに対する複数の厚み測定値に基づいて複数のマイクロ構造体を処理するように変更される請求項２６５に記載の方法。
【請求項２６８】
プロセス監視のために複数の厚み測定値を記録する段階を備えた請求項２６７に記載の方法。
【請求項２６９】
多層多材料デバイスのターゲット構造体をレーザ処理するためのシステムにおいて、上記ターゲット構造体に供給されるエネルギーを制御するための制御システムが、
少なくとも２つの所定波長の各々において少なくとも１つの測定値を得る手段と、
上記測定値に基づいてデバイスの少なくとも１つの層の厚みを決定する手段と、
少なくとも１つの層の干渉作用によりターゲット構造体の処理に必要なエネルギーに生じる変動を補償するように、上記決定された厚みに基づいてターゲット構造体に供給されるエネルギーを制御する手段と、
を備えた制御システム。
【請求項２７０】
上記制御されるエネルギーのレベルは、デバイスの各マイクロ構造体の処理中に実質的に一定である請求項２６９に記載のシステム。
【請求項２７１】
上記制御されるエネルギーのレベルは、デバイスに対する複数の厚み測定値に基づいて複数のマイクロ構造体を処理するように変更される請求項２６９に記載のシステム。
【請求項２７２】
プロセス監視のために複数の厚み測定値を記録する手段を更に備えた請求項２７１に記載の方法。
【請求項２７３】
レーザ処理されるべき第１材料を有する所定のターゲットの極微位置変動を補償ようにパルスレーザビームのくびれ部を正確に相対的に位置設定する方法において、
所定の測定位置に形成された少なくとも１つの整列ターゲットの位置を測定して少なくとも１つの測定値を得、
上記少なくとも１つの測定値に基づいて上記所定ターゲット及びレーザビームの相対的な位置を予想して、予想相対位置を得、
少なくとも１つのパルスを含むレーザビームを発生し、
上記予想相対位置に基づいて上記所定ターゲットとレーザビームとの間に相対的な移動を誘起し、
更新された位置情報に基づいて相対的な移動中に上記予想相対位置を更新し、上記更新された位置情報は、相対的な移動中に得られ、そして
少なくとも１つのパルスを上記所定ターゲット上のスポットに照射して、上記更新された位置情報に基づいて上記所定ターゲットを処理する、
という段階を備えた方法。
【請求項２７４】
上記相対的な位置設定段階中に得られる上記更新された位置情報は、位置エンコーダからのデータを含む請求項２７３に記載の方法。
【請求項２７５】
上記相対的な位置設定段階中に得られる上記更新された位置情報は、光学センサからのデータを含む請求項２７３に記載の方法。
【請求項２７６】
１組の基準位置を測定して三次元基準データを得る段階を更に備えた請求項２７３に記載の方法。
【請求項２７７】
上記基準位置は、校正プロセス中に測定される請求項２７３に記載の方法。
【請求項２７８】
レーザ処理されるべき第１材料を有する所定のターゲットの極微位置変動を補償ようにパルスレーザビームのくびれ部を正確に相対的に位置設定するシステムにおいて、
所定の測定位置に形成された少なくとも１つの整列ターゲットの位置を測定して少なくとも１つの測定値を得るための手段と、
上記少なくとも１つの測定値に基づいて上記所定ターゲット及びレーザビームの相対的な位置を予想して、予想相対位置を得るための手段と、
少なくとも１つのパルスを含むレーザビームを発生する手段と、
上記予想相対位置に基づいて上記所定ターゲットとレーザビームとの間に相対的な移動を誘起する手段と、
上記相対的な移動中に得られる更新された位置情報に基づいて相対的な移動中に上記予想相対位置を更新する手段と、
少なくとも１つのパルスを所定ターゲット上のスポットに照射し、上記更新された位置情報に基づいて所定ターゲットを処理するための手段と、
を備えたシステム。
【請求項２７９】
上記更新された位置情報のデータを発生するための位置エンコーダを更に備えた請求項２７８に記載のシステム。
【請求項２８０】
上記更新された位置情報のデータを発生するための光学的センサを更に備えた請求項２７８に記載のシステム。
【請求項２８１】
１組の基準位置を測定して三次元基準データを得る手段を更に備えた請求項２７８に記載のシステム。
【請求項２８２】
上記基準位置は、校正プロセス中に測定される請求項２８１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ処理方法及びシステムの分野に係り、より詳細には、基板上に形成されるマイクロ構造体を処理するためのレーザ処理方法及びシステムに係る。特に、本発明は、リダンダント半導体メモリデバイスのレーザリペアに適用できるが、これに限定されない。
【背景技術】
【０００２】
ＤＲＡＭのようなメモリ集積回路のリペア及び高密度ロジックデバイスのレーザプログラミングにおいては、アルミニウム、金、及び銅のような新たな材料の使用が、これらデバイスの小さな幾何学的形状とあいまって、リンク除去の問題を困難なものにする。新たな材料は、通常、可視及び近赤外線波長領域において反射率が９０％を遥かに越える金属又は高導電性複合物である。例えば、アルミニウムは、ＵＶから近赤外線までの範囲にわたりレーザエネルギーの９０％以上を反射する。金及び銅は、近赤外線では、製造中にメモリをリペアする大部分のレーザにより使用される選択された波長を更に強く反射する。
【０００３】
更に、経済性及びデバイスの性能により、ＤＲＡＭ及びロジックデバイスのサイズは非常に小さな物理的寸法となった。近年、デバイスが小さいだけでなく、相互接続及びリンクの厚みも急激に減少されている。
リンクの熱レーザ処理は、リンク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。この膨張差は、酸化物により収容される溶融リンクに高い圧力の蓄積を生じさせる。リンク上の酸化物は、酸化物にクラックを生じさせてリンク材料を爆発的に放出させるに充分な圧力を蓄積するに足る時間中、リンクを溶融状態に維持するために必要とされる。圧力が低過ぎると、リンクがきれいに除去されない。別のレーザ波長やレーザ制御も、リンクに隣接する材料や基板を損傷せずにレーザ「エネルギーウインドウ」を広げるように作用する。
【０００４】
全て銅の二重ダマシンプロセス技術の説明は、「Benefits of Copper  Copper Technology is Here Today in Working Devices」、ノベラス・ダマシウス、２００１年１２月２０日；及び「Preventing Cross  Contamination Caused By Copper Diffusion and Other Sources」、Ｐ．カコビス、マイクロ、１９９９年７月に見ることができる。
【０００５】
図２ａ及び２ｂは、多層構造体の公知のレーザ処理を示すもので、ターゲット構造体が基板の近くに配置され、従来型のソリッドステートレーザ２１からのｑスイッチパルス２０がターゲット構造体２３を照射して過剰充填する。レーザスポットサイズは、通常、（ターゲット）リンクサイズより著しく大きく、これは、正確な位置設定要求を緩和する。レーザ波長は、通常、大きなピークレーザ電力又は他のシステム及びプロセス変動を許すために基板２７（通常シリコン）透過に基づいて選択される。あるケースでは、層２８、２５の吸収係数が制御され（例えば、遷移又は保護層）及び／又は基板のダメージが回避されるような波長が選択される。
【０００６】
材料の処理、システム設計及びデバイス設計事項を含むリンクブロー方法及びシステムに関する更なる情報が、次の代表的な米国特許及び公告された米国特許出願に見られる。第４，３９９，３４５号；第４，５３２，４０２号；第４，８２６，７８５号；第４，９３５，８０１号；第５，０５９，７６４、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；第２００２−０００３１３０号；及び第２００２−０００５３９６号。
【０００７】
メモリ回路のリンク処理又は同様のレーザ処理アプリケーションに関する背景情報を与える他の代表的な出版物は、「Laser Adjustment of Linear Monolithic Circuits」、リトウイン及びスマート、ＩＣＡＥＬＯ（１９８３年）；「Computer Simulation of Target Link Explosion In Laser Programmable Memory」、スカーフォン、チリパラ（１９８６年）；「Precision Laser Micromachining」、ブーガード、ＳＰＩＥ、第６１１巻（１９８６年）；「Laser Processing for Application Specific Integrated Circuit (asics)」、ＳＰＩＥ、第７７４巻、スマート（１９８７年）；「Xenon Laser Repairs Liquid Crystal Displays」、ウオーターズ、レーザ及びオプトロニックス（１９８８年）；「Laser Beam Processing and Wafer Scale Integration」、コーエン（１９８８年）；「Optimization of Memory Redundancy Link Processing」、サン、ハリス、スエソン、ハッチェンス、第ＳＰＩＥ２６３６巻、（１９９５年）；及び「Analysis of Laser Metal Cut Energy Process Window」、バーンスタイン、リー、ヤング、ダーマス、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｏｎ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄ．Ｍａｎｕｆａｃｔ．第１３巻、第２号（２０００年）。
【０００８】
又、以下の出願中の米国特許出願及び発行された特許は、本発明の譲受人に譲渡され、そしてその全体を参考としてここに援用する。
１．「Method and System for Severing Integrated-Circuit Connection Paths by a Phase Plate Adjusted Laser Beam」と題する米国特許第５，３００，７５６号；
２．「High Speed Precision Positioning Apparatus」と題する米国特許第６，１４４，１１８号；
３．「Controlling Laser Polarization」と題する米国特許第６，１８１，７２８号；
４．「Laser Processing」と題する米国特許第５，９９８，７５９号；
５．「Energy Efficient, Laser-Based Method and System for Processing Target Material」と題する米国特許第６，２８１，４７１号；
６．「Energy Efficient Method and System for Processing Target Material Using an Amplified, Wavelength-Shifted Pulse Train」と題する米国特許第６，３４０，８０６号；
７．２０００年５月１６日に出願され、２００１年１２月にＷＯ  ０１８７５３４  Ａ２として公告された「Method and System For Precisely Positioning A Waist of A Material-Processing Laser Beam To Process Microstructure Within A Laser-Processing Site」と題する米国特許出願第０９／５７２，９２５号；
８．「Laser Processing」と題する米国特許第６，３００，５９０号；及び
９．「Pulse Control in Laser System」と題する米国特許第６，３３９，６０４号。
【０００９】
しかしながら、このリストは、上記参照文献が特許法のもとでの公知文献であることを容認するものではないことを理解されたい。
上記の特許出願及び特許の要旨は、本発明に関連している。上記特許及び特許出願は、以下の説明では、その参照番号で引用する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、デバイスを処理する改良された方法及びシステム、デバイスをモデリングする方法及びシステム、並びにデバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の上記目的及び他の目的を達成するために、基板と、マイクロ構造体と、基板からマイクロ構造体を分離する内側層を有する多層スタックとを備えた多レベル多材料デバイスをレーザ処理するための方法が提供される。この方法は、ａ）所定波長のパルスレーザビームであって、時間的形状及び空間的形状の少なくとも１つより成る所定の特性を有する少なくとも１つのレーザパルスを含むパルスレーザビームを発生し、ｂ）少なくとも基準位置に得られた位置測定値に基づいて三次元空間内で上記マイクロ構造体及びレーザビームのくびれ部を相対的に位置設定し、上記位置測定値を使用して、上記マイクロ構造体及びビームくびれ部の共通位置の予想を得、そしてｃ）上記ビームくびれ部とマイクロ構造体が実質的に一致するときに上記予想される共通位置に基づいて少なくとも１つのレーザパルスを上記マイクロ構造体に照射し、上記マイクロ構造体における実質的に最大のパルスエネルギー密度で上記マイクロ構造体をきれいに除去し、そして上記スタックの内側層及び基板への望ましからぬ変化を回避するという段階を備えている。
【００１２】
更に、本発明の上記目的及び他の目的を達成するために、基板と、マイクロ構造体と、基板からマイクロ構造体を分離する内側層を有する多層スタックとを備えた多レベル多材料デバイスをレーザ処理するためのシステムが提供される。このシステムは、所定波長のパルスレーザビームであって、時間的形状及び空間的形状の少なくとも１つより成る所定の特性を有する少なくとも１つのレーザパルスを含むパルスレーザビームを発生するための手段を備えている。又、このシステムは、少なくとも基準位置に得られた位置測定値に基づいて三次元空間内で上記マイクロ構造体及びレーザビームのくびれ部を相対的に位置設定するための手段も備えている。上記位置測定値を使用して、上記マイクロ構造体及びビームくびれ部の共通位置の予想が得られる。更に、このシステムは、上記ビームくびれ部とマイクロ構造体が実質的に一致するときに上記予想される共通位置に基づいて少なくとも１つのレーザパルスを上記マイクロ構造体に照射するための手段も備えている。上記マイクロ構造体における実質的に最大のパルスエネルギー密度で上記マイクロ構造体がきれいに除去され、そして上記スタックの内側層及び基板への望ましからぬ変化が回避される。
【００１３】
更に、本発明の上記目的及び他の目的を達成するために、基板と、マイクロ構造体と、多層スタックとを備えた多レベル多材料デバイスをレーザ処理するための方法が提供される。スタックは、基板からマイクロ構造体を分離する内側誘電体層を有する。この方法は、所定波長のパルスレーザビームであって、少なくとも１つのレーザパルスを含むパルスレーザビームを発生する段階を備えている。少なくともスタックの層によるレーザビームの反射が、少なくとも１つの他の波長に対し基板におけるパルスエネルギー密度を実質的に減少する。マイクロ構造体は、少なくとも１つのレーザパルスで処理される。マイクロ構造体におけるパルスエネルギー密度は、基板及びスタックの内側層へのダメージを回避しながらマイクロ構造体を除去するのに充分なものである。
【００１４】
更に、本発明の上記目的及び他の目的を達成するために、基板と、マイクロ構造体と、多層スタックとを備えた多レベル多材料デバイスをレーザ処理するためのシステムが提供される。スタックは、基板からマイクロ構造体を分離する内側誘電体層を有する。このシステムは、所定波長のパルスレーザビームであって、少なくとも１つのレーザパルスを含むパルスレーザビームを発生する手段を備え、少なくとも上記スタックの層によるレーザビームの反射が、吸収端を越える少なくとも１つの他の波長に対し基板におけるパルスエネルギー密度を実質的に減少する。又、このシステムは、マイクロ構造体を少なくとも１つのレーザパルスで処理するための手段も備え、マイクロ構造体におけるパルスエネルギー密度は、基板及びスタックの内側層へのダメージを回避しながらマイクロ構造体を除去するのに充分なものである。
【００１５】
更に、本発明の上記目的及び他の目的を達成するために、少なくとも１つのレーザパルスを含むパルスレーザビームと、基板、基板上に形成された所定のマイクロ構造体、及び基板上に形成された複数の他の構造体を含む三次元デバイスとの相互作用をモデリングするための方法が提供される。この方法は、所定のマイクロ構造体及び基板を含む構造体の材料に関する情報を与えることを含む。又、この方法は、上記情報に基づき所定のマイクロ構造体により吸収されなかったレーザビームの少なくとも一部分の光学的伝播特性を決定することも含む。更に、この方法は、上記光学的伝播特性に基づき少なくとも１つのパルスの少なくとも１つの特性を決定することを含む。
【００１６】
更に、本発明の上記目的及び他の目的を達成するために、少なくとも１つのレーザパルスを含むパルスレーザビームと、基板、基板上に形成された所定のマイクロ構造体、及び基板上に形成された複数の他の構造体を含む三次元デバイスとの相互作用をモデリングするためのシステムが提供される。このシステムは、所定のマイクロ構造体及び基板を含む構造体の材料に関する情報を与える手段を備えている。又、このシステムは、上記情報に基づき所定のマイクロ構造体により吸収されなかったレーザビームの少なくとも一部分の光学的伝播特性を決定する手段も備えている。更に、このシステムは、上記光学的伝播特性に基づき少なくとも１つのパルスの少なくとも１つの特性を決定する手段も備えている。
【００１７】
更に、本発明の上記目的及び他の目的を達成するために、少なくとも１つのレーザパルスを含むパルスレーザビームと、基板、基板上に形成された所定のマイクロ構造体、及び基板上に形成された複数の他の構造体を含む三次元デバイスとの相互作用をモデリングするための方法が提供される。この方法は、所定のマイクロ構造体及び基板を含む構造体の材料及び間隔に関する情報を与えることを含む。又、この方法は、上記情報に基づき所定のマイクロ構造体により吸収されなかったレーザビームの少なくとも一部分の光学的伝播特性を決定することも含む。更に、この方法は、上記光学的伝播特性に基づき上記基板及び他の構造体の電気的又は物理的特性の望ましからぬ変化を回避する少なくとも１つのパルスの少なくとも１つの特性を決定することを含む。
【００１８】
更に、本発明の上記目的及び他の目的を達成するために、少なくとも１つのレーザパルスを含むパルスレーザビームと、基板、基板上に形成された所定のマイクロ構造体、及び基板上に形成された複数の他の構造体を含む三次元デバイスとの相互作用をモデリングするためのシステムが提供される。このシステムは、所定のマイクロ構造体及び基板を含む構造体の材料及び間隔に関する情報を与える手段を備えている。又、このシステムは、上記情報に基づき所定のマイクロ構造体により吸収されなかったレーザビームの少なくとも一部分の光学的伝播特性を決定する手段も備えている。更に、このシステムは、上記光学的伝播特性に基づき上記基板及び他の構造体の電気的又は物理的特性の望ましからぬ変化を回避する少なくとも１つのパルスの少なくとも１つの特性を決定する手段も備えている。
【００１９】
更に、本発明の上記目的及び他の目的を達成するために、基板と、マイクロ構造体と、基板からマイクロ構造体を分離する内側層を有する多層スタックとを備えた多レベル、多材料のデバイスをレーザ処理するための方法が提供される。この方法は、所定波長のパルスレーザビームであって、所定の特性を有する少なくとも１つのレーザパルスを含むパルスレーザビームを発生することを含み、ａ）上記所定の波長は、基板の吸収端より低く、そしてｂ）上記少なくとも１つのパルスは、巾が約１０ナノ秒未満で、繰り返し率が１０ＫＨｚ以上である。又、この方法は、少なくとも基準位置に得られた位置測定値に基づいて三次元空間内で上記マイクロ構造体及びレーザビームのくびれ部を相対的に位置設定することも含む。上記位置測定値を使用して、上記マイクロ構造体及びビームくびれ部の共通位置の予想を得る。更に、この方法は、上記ビームくびれ部とマイクロ構造体が実質的に一致するときに上記予想される共通位置に基づいて少なくとも１つのレーザパルスを上記マイクロ構造体に照射することも含み、上記マイクロ構造体における実質的に最大のパルスエネルギー密度で上記マイクロ構造体をきれいに除去し、そして上記スタックの内側層及び基板への望ましからぬ変化を回避する。
【００２０】
更に、本発明の上記目的及び他の目的を達成するために、基板と、マイクロ構造体と、基板からマイクロ構造体を分離する内側層を有する多層スタックとを備えた多レベル多材料デバイスをレーザ処理するためのシステムが提供される。このシステムは、所定波長のパルスレーザビームであって、所定の特性を有する少なくとも１つのレーザパルスを含むパルスレーザビームを発生する手段を備え、ａ）上記所定の波長は、基板の吸収端より低く、そしてｂ）上記少なくとも１つのパルスは、巾が約１０ナノ秒未満で、繰り返し率が１０ＫＨｚ以上である。又、このシステムは、少なくとも基準位置に得られた位置測定値に基づいて三次元空間内で上記マイクロ構造体及びレーザビームのくびれ部を相対的に位置設定する手段も備えている。上記位置測定値を使用して、上記マイクロ構造体及びビームくびれ部の共通位置の予想を得る。更に、このシステムは、上記ビームくびれ部とマイクロ構造体が実質的に一致するときに上記予想される共通位置に基づいて少なくとも１つのレーザパルスを上記マイクロ構造体に照射する手段も備え、上記マイクロ構造体における実質的に最大のパルスエネルギー密度で上記マイクロ構造体がきれいに除去され、そして上記スタックの内側層及び基板への望ましからぬ変化が回避される。
【００２１】
更に、本発明の上記目的及び他の目的を達成するために、多レベル多材料デバイスが提供される。このデバイスは、基板と、マイクロ構造体と、基板からマイクロ構造体を分離する内側層を有する多層スタックとを備えている。上記内側層の少なくとも１つは、パルスレーザビームとスタックとの相互作用に基づく所定の物理的パラメータを有する。レーザビームは、所定の波長を有し、基板及びスタックの内側層への望ましからぬ変化は、パルスレーザビームでのレーザ処理中に回避される。
【００２２】
更に、本発明の上記目的及び他の目的を達成するために、基板及び少なくとも１つのマイクロ構造体を備えた多材料デバイスを熱ベースレーザ処理するための方法が提供される。この処理は、熱処理システムの位置設定サブシステムで制御される単一パス動作において多数のパルスで行われる。位置設定サブシステムは、デバイスとレーザビームのくびれ部との間の相対的な移動を含む。上記処理は、基板にダメージを及ぼさずに少なくとも１つのマイクロ構造体を除去する。この方法は、第１の所定特性を有する第１パルスを発生し、そしてこの第１パルスに関連した第１ビームくびれ部と少なくとも１つのマイクロ構造体が実質的に一致するように、この第１パルスを少なくとも１つのマイクロ構造体に照射する。この照射段階は、少なくとも１つのマイクロ構造体の処理を少なくとも開始する。又、この方法は、第２の所定特性を有する第２パルスを発生することも含む。この第２パルスは、第１パルスに対して所定時間遅延される。更に、この方法は、この第２パルスに関連した第２ビームくびれ部と少なくとも１つのマイクロ構造体が実質的に一致するように、第２パルスを少なくとも１つのマイクロ構造体に照射することを含む。少なくとも１つのマイクロ構造体に第２パルスを照射する上記段階は、少なくとも１つのマイクロ構造体を更に処理し、上記第１及び第２パルスでの少なくとも１つのマイクロ構造体の処理は、単一パスにおける少なくとも１つのマイクロ構造体とビームくびれ部との相対的な移動中に行われ、これにより、熱処理システムのスループットが実質的に改善される。
【００２３】
更に、本発明の上記目的及び他の目的を達成するために、基板及び少なくとも１つのマイクロ構造体を備えた多材料デバイスを熱ベースレーザ処理するためのシステムが提供される。この処理は、デバイスとレーザビームのくびれ部との間に相対的な移動を誘起する位置設定サブシステムで制御される単一パス動作において多数のパルスで行われる。上記処理は、基板にダメージを及ぼさずに少なくとも１つのマイクロ構造体を除去する。このシステムは、第１の所定特性を有する第１パルスを発生する手段と、この第１パルスに関連した第１ビームくびれ部と少なくとも１つのマイクロ構造体が実質的に一致するように、この第１パルスを少なくとも１つのマイクロ構造体に照射する手段とを備えている。第１パルスは、少なくとも１つのマイクロ構造体の処理を少なくとも開始する。又、このシステムは、第２の所定特性を有する第２パルスを発生する手段も含む。この第２パルスは、第１パルスに対して所定時間遅延される。更に、このシステムは、この第２パルスに関連した第２ビームくびれ部と少なくとも１つのマイクロ構造体が実質的に一致するように、第２パルスを少なくとも１つのマイクロ構造体に照射する手段を備えている。第２パルスは、少なくとも１つのマイクロ構造体を更に処理し、上記第１及び第２パルスでの少なくとも１つのマイクロ構造体の処理は、単一パスにおける少なくとも１つのマイクロ構造体とビームくびれ部との相対的な移動中に行われ、これにより、システムのスループットが実質的に改善される。
【００２４】
更に、本発明の上記目的及び他の目的を達成するために、基板及びマイクロ構造体を備えた多材料デバイスを熱ベースレーザ処理するための方法が提供される。この方法は、上記デバイスの材料の差動熱特性に基づいて少なくとも１つの所定の特性を有する少なくとも１つのレーザパルスを発生することを含む。又、この方法は、少なくとも１つのレーザパルスをマイクロ構造体に照射することも含み、少なくとも１つのパルスの第１部分は、基板とマイクロ構造体との間の温度差を増加し、そして少なくとも１つのパルスの第２部分は、基板とマイクロ構造体との間の温度差を更に増加して、基板にダメージを及ぼすことなく多材料デバイスを処理する。
【００２５】
更に、本発明の上記目的及び他の目的を達成するために、基板及びマイクロ構造体を備えた多材料デバイスを熱ベースレーザ処理するためのシステムが提供される。このシステムは、上記デバイスの材料の差動熱特性に基づいて少なくとも１つの所定の特性を有する少なくとも１つのレーザパルスを発生する手段を備えている。又、このシステムは、少なくとも１つのレーザパルスをマイクロ構造体に照射する手段も備え、少なくとも１つのパルスの第１部分は、基板とマイクロ構造体との間の温度差を増加し、そして少なくとも１つのパルスの第２部分は、基板とマイクロ構造体との間の温度差を更に増加して、基板にダメージを及ぼすことなく多材料デバイスを処理する。
【００２６】
更に、本発明の上記目的及び他の目的を達成するために、レーザ処理されるべき第１材料を有する所定のターゲットの極微位置変動を補償ようにパルスレーザビームのくびれ部を正確に相対的に位置設定する方法が提供される。この方法は、所定の測定位置に形成された少なくとも１つの整列ターゲットの位置を測定して測定値を得ることを含む。上記少なくとも１つの整列ターゲットは、第２材料の少なくとも１つの層でカバーされる。上記測定ステップは、測定されるべき領域の一部分に清掃放射ビームを選択的に照射して、その領域から残骸を除去し、反射率変動を補償すると共に、検出器における乗算的ノイズ及びそれに関連した信号変動を減少することを含む。又、この方法は、上記測定値に基づいて上記所定ターゲット及びレーザビームのくびれ部の相対的な位置を予想して、予想相対位置を得ることを含む。更に、この方法は、この予想相対位置に基づいて上記所定ターゲットとビームくびれ部との間に相対的な移動を誘起することを含む。更に、この方法は、少なくとも１つのパルスを含むレーザビームを発生し、そして少なくとも１つのパルスを所定ターゲット上のスポットに照射し、所定ターゲットを処理するのに少なくとも１つのパルスで充分なようにする。
【００２７】
更に、本発明の上記目的及び他の目的を達成するために、レーザ処理されるべき第１材料を有する所定のターゲットの極微位置変動を補償ようにパルスレーザビームのくびれ部を正確に相対的に位置設定するシステムが提供される。このシステムは、所定の測定位置に形成された少なくとも１つの整列ターゲットの位置を測定して測定値を得る手段を備えている。上記少なくとも１つの整列ターゲットは、第２材料の少なくとも１つの層でカバーされる。上記測定手段は、測定されるべき領域の一部分に清掃放射ビームを選択的に照射して、その領域から残骸を除去し、反射率変動を補償すると共に、検出器における乗算的ノイズ及びそれに関連した信号変動を減少する手段を備えている。又、このシステムは、上記測定値に基づいて上記所定ターゲット及びレーザビームのくびれ部の相対的な位置を予想して、予想相対位置を得るための手段も備えている。更に、このシステムは、この予想相対位置に基づいて上記所定ターゲットとビームくびれ部との間に相対的な移動を誘起する手段も備えている。又、このシステムは、少なくとも１つのパルスを含むレーザビームを発生する手段と、少なくとも１つのパルスを所定ターゲット上のスポットに照射する手段も備え、所定ターゲットを処理するのに少なくとも１つのパルスで充分なようにする。
【００２８】
更に、本発明の上記目的及び他の目的を達成するために、多層多材料デバイスのターゲット構造体をレーザ処理するためのシステムにおいて、上記ターゲット構造体に供給されるエネルギーを制御する方法が提供される。この方法は、少なくとも２つの所定波長の各々において少なくとも１つの測定値を得ることを含む。又、この方法は、上記測定値に基づいてデバイスの少なくとも１つの層の厚みを決定することも含む。更に、この方法は、少なくとも１つの層の干渉作用によりターゲット構造体の処理に必要なエネルギーに生じる変動を補償するように、上記決定された厚みに基づいてターゲット構造体に供給されるエネルギーを制御することも含む。
【００２９】
多層多材料デバイスのターゲット構造体をレーザ処理するためのシステムにおいて、上記ターゲット構造体に供給されるエネルギーを制御するための制御システムが提供される。この制御システムは、少なくとも２つの所定波長の各々において少なくとも１つの測定値を得る手段を備えている。又、この制御システムは、上記測定値に基づいてデバイスの少なくとも１つの層の厚みを決定する手段も備えている。更に、この制御システムは、少なくとも１つの層の干渉作用によりターゲット構造体の処理に必要なエネルギーに生じる変動を補償するように、上記決定された厚みに基づいてターゲット構造体に供給されるエネルギーを制御する手段も備えている。
【００３０】
更に、本発明の上記目的及び他の目的を達成するために、レーザ処理されるべき第１材料を有する所定のターゲットの極微位置変動を補償ようにパルスレーザビームのくびれ部を正確に相対的に位置設定する方法が提供される。この方法は、所定の測定位置に形成された少なくとも１つの整列ターゲットの位置を測定して少なくとも１つの測定値を得ることを含む。又、この方法は、上記少なくとも１つの測定値に基づいて上記所定ターゲット及びレーザビームの相対的な位置を予想して、予想相対位置を得ることを含む。更に、この方法は、少なくとも１つのパルスを含むレーザビームを発生し、そして上記予想相対位置に基づいて上記所定ターゲットとレーザビームとの間に相対的な移動を誘起することを含む。更に、この方法は、更新された位置情報に基づいて相対的な移動中に上記予想相対位置を更新することも含む。上記更新された位置情報は、相対的な移動中に得られる。更に、この方法は、少なくとも１つのパルスを所定ターゲット上のスポットに照射し、上記更新された位置情報に基づいて所定ターゲットを処理することも含む。
【００３１】
更に、本発明の上記目的及び他の目的を達成するために、レーザ処理されるべき第１材料を有する所定のターゲットの極微位置変動を補償ようにパルスレーザビームのくびれ部を正確に相対的に位置設定するシステムが提供される。このシステムは、所定の測定位置に形成された少なくとも１つの整列ターゲットの位置を測定して少なくとも１つの測定値を得るための手段を備えている。又、このシステムは、上記少なくとも１つの測定値に基づいて上記所定ターゲット及びレーザビームの相対的な位置を予想して、予想相対位置を得るための手段も備えている。更に、このシステムは、少なくとも１つのパルスを含むレーザビームを発生する手段と、上記予想相対位置に基づいて上記所定ターゲットとレーザビームとの間に相対的な移動を誘起する手段も備えている。更に、このシステムは、更新された位置情報に基づいて相対的な移動中に上記予想相対位置を更新する手段も備えている。上記更新された位置情報は、相対的な移動中に得られる。更に、このシステムは、少なくとも１つのパルスを所定ターゲット上のスポットに照射し、上記更新された位置情報に基づいて所定ターゲットを処理するための手段も備えている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明の上記目的、他の目的、特徴及び効果は、添付図面を参照した本発明の最良の実施形態の以下の詳細な説明から容易に明らかとなろう。
本発明の１つの特徴は、異なる光学的及び熱的特性を有する多数の材料にレーザエネルギーが入射する多層多材料デバイスの一部分である極微ターゲット構造体を除去することである。１つの用途は、メモリのリペアである。新規な製造プロセス（ダマシン）は、銅ターゲット構造体、「スタック」の形態の多数の誘電体層、及びこれら誘電体層に配置された機能的回路を備えている。ターゲット構造体及び層は、通常、シリコン基板上に形成される。これは、図１ｂ及び１ｃに示されており、本発明の実施形態で処理されるデバイスに対応する。これは、「多レベル」プロセスと称される。
【００３３】
更に複雑な構造体を、より微細なスケール（例えば、可視光線の波長以下）で使用する場合には、半導体産業において高い歩留まりに対する規格を満足するために、レーザ処理システムを高い信頼性で動作するための考察事項が増加する。
本発明の特徴は、レーザ処理システムを動作するための方法及びサブシステムを含む。極微スケールでは、焦点の深度及びスポットサイズが小さいためにレーザビームのくびれ部が急速に広がる。３Ｄビーム位置内の材料は、機能的回路を含む。自動システムでは、ターゲット位置の健全な測定値をデータベース情報に関連して使用して、三次元において高速度でレーザビームを位置設定する。多レベルデバイス内のレーザビームの相互作用は、歩留まりに影響する。熱相互作用のモデリングは、熱処理体制における性能を理解しそして予想する上で有用である。しかしながら、極微スケールでは、物理的な光学系に基づき相互作用をより詳細に理解することも有益である。
【００３４】
以下、リンクと基板との間の内側層及び機能的回路へのダメージを回避するようにして多レベルデバイス上のリンクをきれいに除去するという問題の解決を強調しながら、空間的及び時間的パルス整形、三次元測定及び予想、デバイスモデリング及びプロセス設計の詳細な特徴を開示する。しかしながら、従来の単一内側層デバイスのリンク処理、及び一般的に、異なる熱特性又は光学特性を有する材料により取り巻かれたマイクロ構造体の処理について、種々の方法、サブシステム、及び実験結果を適用することもできる。
【００３５】
マルチレベルデバイスにおけるリンクの処理
極微構造体を処理するための所定の特性を有するパルスレーザビームを使用して、ターゲット構造体の少なくとも一部分がきれいに除去される。本発明の方法及びシステムの適用は、高速メモリ半導体デバイスの一部分である高反射性の銅リンクを切断する。本発明の方法及びシステムは、寸法がレーザビームの波長以下のターゲットを含むサブミクロン寸法のターゲットを処理するのに特に効果的である。ターゲットは、多数の誘電体層を有する多層スタックにより半導体基板から分離される。更に、パルスの時間的及び空間的の両特性は、極微ターゲットの熱及び光学特性、その下の層材料、並びにターゲット構造体及び機能的内側導体層の間隔を含むデバイス構造体の三次元レイアウトに基づいて、選択され又は制御される。
【００３６】
図１ａ−１ｃは、本発明の実施形態を一般的に示す。レーザパルス３は、長方形のターゲット構造体即ちマイクロ構造体１０（その側面図が図１ｂ及び１ｃに示されている）を収束ビームで照射する。好ましい実施形態では、短いパルスの増幅レーザシステム１から出力が発生されて、パルス３を形成し、その立ち上り時間４は、高反射性のターゲット構造体にエネルギーを効率的に結合するに充分なほど速い。パルス巾５は、残留物やスラグや他の残骸を残さずに構造体の少なくとも一部分をきれいに除去するようにターゲット構造体を処理するに充分なものである。立ち下り時間６は、層や基板への望ましからぬダメージの発生を回避するに充分なほど速いのが好ましい。
【００３７】
時間的パルス形状は、ターゲットマイクロ構造体１０の物理的特性、例えば、厚み、光吸収度、熱伝導率、又はその組み合せに一部分基づいて選択される。本発明の効果的な実施形態では、数ナノ秒の選択されたパルス巾に対して高速の縁導入部を有する単一のパルスで処理が行われる。別の実施形態では、レーザ出力は、一連の狭いｑスイッチ又は長方形パルスであり、商業的に入手できるｑスイッチマイクロレーザの出力を代表するのは、例えば、８００ｐｓの非常に速い立ち上り時間のパルスである。これらパルスは、ターゲット構造体を照射するためのパルスのバーストを形成するように互いに遅延される。レーザ出力は、広帯域巾のシードレーザダイオード及び光ファイバ増幅器を、ラマンシフト又は導波路増幅システムと組み合せることにより発生されてもよい。或いは又、種々の変更されたｑスイッチシステム、又は高速電気−光学変調器を使用して希望のパルス特性を形成してもよい。材料処理要求に対して他のパルス形状を選択してもよい。例えば、参照文献５においては、巾が数ピコ秒から数ナノ秒までの一連の至近離間されたパルスが教示されている。
【００３８】
一実施形態では、広帯域巾のＭＯＰＡ構成を使用して、高速半導体ダイオードのレーザ出力が増幅される。ダイオードの直接的な変調で種々のパルス形状及び巾を発生することは、可変振幅ドライブ波長に関連した作用が全体的な性能に影響しなければ、効果的であると考えられる。パルス発生及び増幅の種々の特徴の更なる詳細が参照文献５及び６に見られる（例えば、‘４７１−参照文献５−図５及びカラム１４−１６）。
【００３９】
上述したように、レーザシステムの実施形態は、シードレーザにより発生された好ましい方形パルス形状を増幅する光ファイバ増幅器を備えている。シードレーザは、高速半導体ダイオードであるか、又は変形ｑスイッチシステムの整形された出力である。増幅された出力は、参照文献４及び６（例えば、参照文献６、図１２−１３、及びカラム１４の５７行目−カラム１９の３行目）に教示されたように、入力への波長が一致されるか、又はラマンシフトされる。短いパルスのｑスイッチレーザ出力の波長シフトは、‘７５９参照文献４に教示されている。
【００４０】
別の構成においては、シードレーザが半導体ダイオードであり、光学的増幅器が導波路増幅器である。ファイバシステムに比較したときに、導波路増幅器を伴う実施形態の効果は、ラマンシフトが回避され、動作速度におけるパルス歪が低く、そして適切に設計すれば、熱レンズ作用が最小になることである。高精度のアナモルフィック光学システムを使用して、シードと増幅器との間の結合が最適化される。導波路増幅器及びレーザの基本的な説明は、マキシオス・インクにより提供される製品文献、及びビーチ氏等の「CW and passively Q-switched Cladding Pumped Planar Waveguide Lasers」と題する論文に見られる。１．０６４μｍ波長で使用するための２８ＤＢプレーナ導波路増幅器を含む更に別の増幅システムが、ユニバーシティ・オブ・サウスハンプトンにより開発され、「A Diode Pumped, High Gain, Planar Waveguide, Nd:Y3A15O12 Amplifier」に説明されている。
【００４１】
別の構成においては、高速立ち上りパルス又は他の希望の形状を発生するために、複数のｑスイッチマイクロレーザを使用することができる。パルス巾が約１ナノ秒以下で、例えば、商業的に入手できるユニットでは８００ｐｓないし２ｎｓであるｑスイッチ波形がモジュールにより発生される。商業的に入手できるレーザは、例えば、アドバンスド・オプチカル・テクノロジー（ＡＯＴＬａｓｅｒｓ．ｃｏｍ）から入手できるＡＯＴ−ＹＶＯ−１Ｑである。これらの最近開発された短パルスの能動的ｑスイッチレーザは、指定のサブナノ秒タイミングジッタを維持しながら、可変繰り返し率のＴＴＬパルスでトリガーすることができる。一般に、ターゲットマイクロ構造体に入射するパルスの形状は、最大レートに近い繰り返し率において著しく変化する。参照文献９は、ターゲットに入射するパルスの時間的間隔が変化しても一定のパルス形状を維持する方法を教示している（例えば、図面及び関連明細書を参照）。ＡＯＴは、２０ＫＨｚの繰り返し率で得られる２ナノ秒のパルス巾を与える。倍周波数バージョンも使用できる（５３２ｎｍ）。ＩＭＲＡアメリカは、ＰｉｃｏＬｉｔｅシステムでの８００ｐｓパルスを報告しており、１０ＫＨｚまでの繰り返し率のファイバ増幅で高いピーク電力が得られている。それより低い繰り返し率では、例えば、約１ｎｓ以下の短いパルス巾が得られる。
【００４２】
この技術で知られており、そして参照文献５に示されたように（例えば、図１ｃ、２）、ｑスイッチ波形は、蓄積エネルギーに基づいて、対称的なガウス形状、又は指数関数的なテールを伴う高速立ち上りパルスを近似する（少なくとも第１桁まで）。図１５ａ−１５ｃを参照すれば、複数のトリガー信号により導入される適当な遅延、又は遅延線でのトリガー信号の遅延を伴う一連のデバイスを使用して、一連の離間されたパルスが発生される。光学出力は、適当なバルク光学系（偏光に敏感な）、光ファイバ又は導波路で合成されて、単一出力ビームを形成するのが好ましい。それにより生じるｑスイッチ波形の追加で、高速立ち上り時間特性及び比較的短い巾が形成される。光学増幅器１２２を使用して、必要に応じて出力電力を増加することができる。
【００４３】
図１５ａは、ビーム合成器１２３を使用して、２つのレーザ１２０、１２１の出力を増幅器１２２へ供給するバルク光学系を伴う１つの基本的実施形態の回路図である。プログラム可能な遅延回路１２６がトリガー動作を制御する。偏光光学系１２７、１２８を使用して、ビーム合成器への適当な入力が形成される。１つの構成においては、パルスが離間され、高周波数バースト１２４として現われる。第２の構成では、第２パルスのトリガー動作が、若干遅延された（しかし制御された）位置で行われ、これは、方形パルス形状を近似する特性１２５を形成する。後者の構成では、制御された遅延がＦＷＨＭの約５０％である。当業者であれば、別の構成を、多数の増幅器、合成器、バルク、ファイバ又は集積光学構成体と共に使用できることが明らかであろう。
【００４４】
又、多数のパルス波形の発生は、２つの別々のマイクロレーザをある形態で能動的にｑスイッチングするか、或いは受動的にｑスイッチングされるレーザから第１パルスを検出した後に、その第１パルスに対して能動的にｑスイッチングされるレーザ又はＭＯＰＡをトリガーすることを含む。
図１５ｂは、単一レーザ１４０の使用を示す基本的な回路図で、レーザの出力は、ビームスプリッタ１４２により分割され、ビームの一部分が経路１４１に沿って伝播し、その後、半波プレートであるローテーター１４６で偏波調整された後に合成器１４３で合成される。次いで、任意の光学増幅器１４５を使用して、より大きな出力電力を発生する。
【００４５】
単一レーザ及び光学的遅延線を使用する構成では、光学的システムが安定で且つ整列し易いのが好ましい。図１５ｃは、対向するコーナーキューブ逆反射器１３０の使用により設定が折り畳み要素の傾斜に不感であるようにした実施形態を例示する。遅延ビーム経路の角度整列は、高振動環境でも非常に安定している。各対の逆反射器１３０におけるコーナーキューブの１つは、Ｘ／Ｙ並進移動及びＺ回転において、遅延ビーム経路の横断位置をセンタリングするように最初に調整される。メインビーム路におけるλ／２リターダ１３３の各々は、垂直又は水平偏光光線が４５°回転された偏光をもつように調整される。第２の遅延ループにおけるλ／２リターダ１３３は、垂直又は水平偏光光線が９０°回転された偏光を有し、第２ループの遅延パルスを２回循環させた後に退出させるように調整される。出力波形１３５（例えば、４つの合成パルス）のピーク対ピーク間隔は、遅延ループの長さによって制御される。遅延パルスに対して異なる振幅が望まれる場合には、メインビームにおけるλ／２リターダ１３３は、４５°以外の偏光に対してセットすることができる。同様に、パルスの形状は、システムを設定するとき、又はおそらく動作中に、間隔を手動で又は自動的に制御することにより変更できる。レーザパルス発生及び整形の当業者であれば、数ナノ秒から数十ナノ秒の範囲の典型的な遅延に対し短いパルスのためのコンパクトなモジュラー構成体の効果が明らかであろう。例えば、ヒタチの米国特許第５，２９３，３８９号は、例えば、１００ｎｓ以上の長いパルスを発生するために、振幅の減少するレーザパルスを発生する偏光ベースのファイバ遅延線を開示している。
【００４６】
整形されたパルスを発生する別の手段は、パルスの先縁又はテールを切断するが２段又は整形された変調電圧パルスをもつような変調解決策を使用することである。例えば、１０ｎｓのｑスイッチパルスでは、変調器は、最初の１−５ｎｓ間は１００％透過を、その後、パルスの残りの間は２５％透過をもつことができる。初期の草分け的研究で、コエクナー氏によるもの（米国特許第３，７４７，０１９号）及びスマート氏によるもの（米国特許第４，４８３，００５号）は、電気−光学変調器を使用した例示的な振幅及びパルス形状制御方法を実証している。
【００４７】
図１５ａ−１５ｃに示された多数のパルスは、同じ波長でもよいしそうでなくてもよく、パルスの時間的形状は、特定の要件に基づいて変化する。例えば、ある実施形態では、出力は、短い巾及び高いピーク電力を低電力方形波パルス形状と合成したｑスイッチパルスである。
図１ａ及び１ｂを参照すれば、メモリリペアのためのシステムの運転中に、高精度測定システムで得られた位置情報を使用して、パルスレーザの収束ビームくびれ部を、空間７、８、９において、ターゲット１０の三次元座標（Ｘリンク、Ｙリンク、Ｚリンク）に実質的に一致する位置に相対的に位置設定する。レーザビームのくびれ部とターゲット位置とが実質的に一致する時間に発生されたトリガーパルス２は、レーザサブシステム１におけるレーザ及び関連制御回路と共に動作し、出力パルスを発生する。
【００４８】
参照文献２及び７は、三次元ビームくびれ部の位置設定を含む正確に位置設定する方法及びシステムを詳細に説明している。参照文献７は、ある範囲のスポットサイズ調整で近似回折制限スポットサイズを発生するための好ましい実施形態（例えば、ＷＯ０１８７５３４（‘５３４）の図７−９及びその関連明細書）と、ビームくびれ部を三次元位置設定するための好ましい方法及びシステムとを開示している。三次元（高さ）情報は、例えば、焦点の検出で得られ、これを使用して、表面が推定されそして軌道が発生される（（例えば、’５３４の図２−５及び関連明細書）。レーザは、リンクの三次元位置（Ｘリンク、Ｙリンク、Ｚリンク）に実質的に対応する位置でパルス付勢される（例えば、‘５３４の図１０ａ−ｂ及び関連明細書）。
【００４９】
実際に、三次元測定及び位置設定は、ウェハ表面上のトポロジー変化、又はシステムに導入される他の位置変化（不整列）を補償するのに使用される。これらの変化は、一般に、システム又はアプリケーションに依存するものであり、数ミクロンを越え、ひいては、収束レーザビームの焦点の深度を越える。あるマイクロ加工用途において、ある公差が維持される場合、又はマイクロポジショニングサブシステムで行われるように、外部ハードウェアが装置の位置を操作する場合には、システム位置設定要件が緩和される。装置は、小型部品（例えば、単一のダイ）を備え、これは、外部のマイクロポジショニングサブシステムにより所定の基準位置に位置設定される。同様に、小型部品が所定の公差を有する場合には、位置設定は、基準位置での単一の測定に基づいて行われるか、又はおそらく、単一の奥行き測定値と横方向（Ｘ、Ｙ）測定値との結合に基づいて行われる。ウェハ（例えば３００ｍｍ）上の多レベルデバイスを高速度で処理する場合には、特に、リンクの寸法が収縮したときに、高密度でサンプリングされる三次元情報は性能を改善することが予想される。
【００５０】
大きな表面（例えば、３００ｍｍウェハ）にわたり非常に高速度の運転を必要とする用途において、別の方法は、予め決定された情報（例えば、校正プロセス中に測定されたビーム位置設定運動平面に対するウェハチャック平面）を、処理されるべき各部分から得られる寸法情報に合成することである。例えば、‘５３４の図１−２では、領域２８の傾斜の一部分が固定に関連している。例えば、（ａ）除去するように構成されたマイクロ構造体を識別する情報を得、（ｂ）第１セットの基準位置を測定して、三次元基準データを得、（ｃ）少なくとも三次元基準データに基づいて軌道を発生して、ビームくびれ部及びマイクロ構造体表面位置の予想を得、そして（ｄ）位置センサ（例えば、エンコーダ）及び／又は相対的運動中に収集されるデータから得られた更新位置情報に基づいて相対的運動中に予想を更新するという段階が含まれる。付加的なデータは、付加的な整列ターゲット又は光学的測定（例えば動的な焦点）に適した他の位置に収集される測定データである。参照文献２は、正確なウェハ段を使用して、ウェハを高速度で位置設定するシステムを説明している。干渉計エンコーダを使用して１ナノメーター以下の解像度をもつフィードバック情報を得る方法が開示されており、このような高精度方法が好ましい。参照文献２では、他の従来のレーザ干渉計も使用できることに注目している。参照文献２の図９−１１及びカラム５−６は、高精度ポジショニング装置に関連した高精度測定サブシステムの特徴を説明している。更に、ｘ、ｙ整列ターゲット又は三次元測定に適した領域であるワークピース（例えばウェハ）上の指定の基準位置が、種々の用途に使用される。又、光学的位置センサが面積平均化高さデータを高速度で得る「In-situ height correction for laser scanning of semiconductor wafer」と題するニコーンハド氏等、オプチカル・エンジニアリング、第３４巻、第１０号、１９９５年１０月には、約０．１μｍの高さ精度が報告されていることにも注目されたい。同様に、「オンザフライ」測定をサポートするに充分なほどデータレートが高速であれば、動的焦点センサ（例えば、光学的ディスク追跡及び制御に使用されるアスティグマティックシステム）を使用して、高さ情報を得ることができる。
【００５１】
用途の要件に応じて、上記技術を種々組合せて使用することができる。その組み合せは、除去するように構成されたマイクロ構造体のデバイス上での個数及び典型的な分布に基づいて行われる。非常に多数のリペア場所がデバイスにわたって分布しているときには、「オンザフライ」で更新を行うことによりスループットを最大にすることができる。
【００５２】
本発明の用途では、ターゲット構造体１０は、多材料多層構造体（例えば、リダンダントメモリデバイス）の一部分として設けられる。誘電体層１４、１５を有する多層スタックは、リンクとその下の基板１７との間に間隔を与える。ある形式の多層メモリデバイスでは、二酸化シリコン１５及び窒化シリコン１４の交互の層が、銅リンクターゲット構造体１０とシリコン基板１７との間に配置される。銅ターゲット構造体は、一般に、他の同様の構造体の近くに配置されて、除去用に構成されたヒューズの１Ｄ又は２Ｄアレーを形成する。銅リンク構造体に加えて、機能的デバイス回路の一部分としてその下に配置された導体１６は、リンク構造体の近くにあって、比較的薄い（典型的に＜０．１μｍ）窒化シリコン１４及び厚い（典型的に〜１μｍ）二酸化シリコン１５材料でカバーされた一連のパターンで配列される。
【００５３】
リンクにおける照射分布は、回折制限の円形ガウスプロフィールに実質的に合致する。別の有用な実施形態では、ビームは、アナモルフィック光学システム又は非円形レーザ出力ビームで発生される近似楕円ガウス照射度プロフィールを有する。一実施形態では、入射ビームは、図４ｂにも示されたように、非均一なアスペクト比１２、１１を有する（例えば、３：１）。或いは又、長方形又は別の選択された空間プロフィールが横方向次元において実施されてもよい。例えば、参照文献１は、メモリリペアに適用するためにレーザビームを「非ガウス」空間整形する種々の効果的な方法及び光学システムを開示している。
【００５４】
ほぼ回折制限される楕円ガウスのケースでは、位置１１における好ましい最小ビームくびれ寸法が、図１ｂの狭いターゲット１０寸法を近似し、ひいては、リンクに高いパルスエネルギー密度を発生する。更に、この解決策では、レーザエネルギーの大きな部分がリンクに結合され、バックグランド照射が減少される。
現在のメモリに使用される典型的な銅リンクは、巾及び厚みが約１μｍ以下で、例えば、０．６μｍであり、そして長さが約５ミクロンである。将来のメモリ要件は、ターゲット寸法のスケールを更に減少することであると予想される。１１における最小ビームくびれ寸法Ｗｙｏは、通常、サブミクロンリンクをある程度過剰充填し、一方、Ｗｘｏがリンクに沿って数ミクロンである状態でのアスペクト比Ｗｘｏ／Ｗｙｏ１２、１１は、きれいなリンク除去を容易にすることができる。更に、層１４、１５及び基板１７におけるエネルギー密度の急速な減少は、開口数の高いビーム部分１１の焦点ずれにより達成される。
【００５５】
図５ａ及び５ｂのグラフは、最良の焦点における円形ガウス及び楕円ビームに対し、種々のアスペクト比についての推定焦点ずれを示す。図５ａは、１．６μｍ円形ガウスの非常に急速な低下を示す（０．００２ｍｍ数字目盛＝２μｍ）。図５ｂは、異なるスポット形状に対し最良の焦点におけるエネルギー密度をスケーリングするための正規化された結果を示す。これらの結果は、電力密度がターゲット場所で最大となるように奥行き方向に正確にビームを位置設定すると、メモリ製造のために銅ベースのプロセスに使用される例示的な多層スタックに対し、基板レベルにおいてエネルギー密度が１桁以上相対的に減少することを示している。更に、くびれ部Ｗｙｏに対する急速な焦点ずれは、入射ビームの「テール」が機能的内側層１６（例えば銅）を低いレベルで照射するならば、内側層のダメージを回避する上で有益である。
【００５６】
多レベルデバイスを処理するための一実施形態では、公称１０−９０％の立ち上り時間４が１ナノ秒未満から約２ナノ秒までの好ましい範囲にあるような高速立ち上り時間パルスを付与することにより銅リンクの除去が開始される。熱拡散を制限しながらリンクを切断するには、約２ナノ秒ないし１０ナノ秒の範囲のパルス巾５が好ましい。約０．１マイクロジュール（μｊ）ないし３μｊの範囲のパルスエネルギーが有効であり、スポット形状及びプロセス変化に対しては約０．１−５μｊの好ましい典型的な範囲で充分余裕があると考えられる。好ましいパルス巾は、公称リンク厚み仕様、又は隣接材料の異なる熱及び光学特性のモデルに基づいて選択される。パルス巾中に、上層１３の熱衝撃及びターゲット１０の熱膨張により、上部酸化物層１３の破裂を通じてリンクが爆発し、ひいては、層１４に隣接するリンク構造体の下部コーナーにおけるストレスを減少させる。レーザパルスは、好ましくは、爆発後数ナノ秒の立ち下り時間６以内に、薄いリンクがきれいに切断された直後に、且つリンクの下部コーナーが少なくとも層１４にクラックを生じさせる前に、急速に終了される。レーザパルスと金属リンク及びその上の層との相互作用に関連した更なる詳細及び結果は、参照文献４及び５に開示されている。‘４７１特許及びその関連明細書は、相互作用プロセスについて説明している（例えば、図１ａ、１ｂ、１１ａ、１１ｂ及びカラム１８）。
【００５７】
従って、空間的特性（例えば、ビームくびれ部の形状及び位置）と、時間的（例えば、立ち上り時間４、平坦さ及び巾５）パルス特性との結合により、下部層１４、１５の望ましからぬクラックが回避され、内側層導体１６との著しいパルス相互作用が回避され、そして基板１７の加熱が制限される。従って、可視及び近赤外線波長では銅リンクの反射率が高く、そして公知技術では除去が不完全で且つ周囲構造体及び基板へのダメージが予想されたが、ターゲット構造体は、他の構造体への望ましからぬダメージを伴わずに処理される。又、銅は、近ＩＲにおいてほぼ最大の反射性をもつのに加えて、他のリンク材料（例えば、アルミニウム、白金）よりも反射性が高いことが知られている。それにも拘らず、近ＩＲとターゲットとの光学的相互作用、並びに隣接（上に横たわる）層の光学的及び熱的特性により、好ましい銅材料を処理することができる。
【００５８】
更に、近ＩＲ（赤外線）波長は、便利なことに、広帯域巾のレーザダイオードが使用できる波長に対応すると共に、パルスレーザビームの光学的増幅をファイバ及び導波路増幅器で効率的に発生できるスペクトルレンジにも対応している。当業者に明らかなように、希望の時間的パルス形状をもつ増幅されたレーザダイオード出力は、効果のあるときには可視レーザ出力を発生するように周波数乗算することもできる。半導体ダイオードの速い立ち上り時間は、高速立ち上り時間の方形パルス特性を形成するのに特に効果的である。可視ダイオード及び光学増幅技術における将来の開発は、可視レンジにおける直接的なパルス増幅をサポートすることができる。
【００５９】
銅リンクをブローする好ましいシステムでは、リンクの巾が１ミクロン以下であり、そしてリンクの間隔（ピッチ）が現在の処理技術では数ミクロンである。リンクの巾は、通常、可視光線の波長に対応する。更に、図１ｂ及び１ｃの材料の横方向及び／又は厚み寸法がレーザ波長程度である極微スケールの動作においては、スタック材料の厚み及び屈折率がスタックの全体的な光学特性に著しく影響し得る。
【００６０】
本発明の一実施形態では、層の非吸収性光学特性（例えば干渉又は反射ロス）が利用される可視又は近赤外線レンジにおいて好ましい減少波長が選択される。図１ａ及び１ｂのデバイス構造は、下部層内の実質的な吸収でダメージを受け、このようなダメージは、隣接回路が存在するために禁止的となる。これとは対照的に、図２ｂの公知システムによるリンク処理では、内側層のダメージが一般的に全デバイス性能に不利益を及ぼさない。
【００６１】
米国特許第６，３００，６９０号（参照文献８）は、基板上のターゲット構造体を蒸発するシステム及び方法を説明している。この方法は、基板の吸収端より低い波長においてレーザ出力を発生するように構成されたレーザシステムを用意することを含む。更に、参照文献４は、基板がシリコンであるメモリデバイス上でリンクを処理するのに１．２μｍ未満の波長が有利であること、即ちスポットサイズが小さく且つレーザパルス巾が短いことを開示している。本発明によれば、非吸収スタック特性を波長選択と共に利用することにより性能改善を実現できる。更に、開口数の高いビームの正確な位置設定、スポットの空間的整形、又は時間的パルス整形の少なくとも１つが、基板におけるエネルギー減少を与える。その結果は、ターゲット構造体を蒸発するのに充分な単位エネルギーをターゲット構造体に蓄積するために入射ビームエネルギーが必要であるのに拘らず、比較的低い値のエネルギーが基板に蓄積されると予想されることに対応する。
【００６２】
基板に蓄積されるエネルギーに影響するファクタは、実際には乗算的である。同様に、短い可視波長において、銅は吸収し（例えば、１．０６４μｍにおいて２％であるのに比して、５００ｎｍでは約５０％、近ＵＶでは７０％）、従って、きれいに除去するのに、あまりエネルギーが必要とされず、少なくとも１桁の大きさでよい。基板に蓄積されると予想される比較的低い値のエネルギーに対応する好ましい識別された波長は、近ＩＲのスペクトル領域の可視範囲内である。モデルをベースとする解決策を使用して、指定の誘電体スタック、スポット位置、公差、時間的及び三次元空間的パルス特性に対して充分な余裕をもって最短波長を推定することができる。
【００６３】
シリコン基板を伴う多レベルデバイスにおいてリンクを処理する場合に、基板に蓄積されると予想される比較的低い値のエネルギーに対応する制限波長（例えば、像スレッシュホールドより低い）は、緑又は近ＵＶスペクトル領域内であるが、スタック層厚み又は屈折率の考えられる制御を含む厳密に制御されるシステムパラメータの使用を必要とする。
【００６４】
スタックの内部透過及び好ましくは反射が最大又はほぼ最大である本発明による波長選択では、スタック層のダメージが回避される。更に、基板の照射を減少すると同時に、リンク除去のために減少スポットサイズ（回折限界又はその付近）を与えることは、機能的内部層の照射が許容範囲内にあれば、好ましい。典型的な大きなバンドギャップ誘電体材料のスペクトル透過曲線は、一般に、ＵＶ波長において透過が若干低下することを示す。例えば、「ハンドブック・オブ・レーザ・サイエンス・アンド・テクノロジー」では、二酸化シリコンの透過範囲が０．１５μｍより大きな波長として指定される。窒化シリコン及び二酸化シリコンの両方の吸収係数は、可視レンジ（＞４００ｎｍ）では比較的低く保たれ、そしてＵＶレンジでは徐々に増加する。
【００６５】
図３は、近ＩＲ波長のレンジにわたり１４の二酸化シリコン１５及び窒化シリコン１４の対の代表的な多層スタックにより発生される推定逆反射を示すグラフであり、層の厚みは、各々、約１μｍ及び０．０７ミクロンである。本発明によれば、非常に多数の層を受け入れることができ、それらは、プロセスに基づいて約４ないし２８の範囲である（例えば、時には、多数の層が機能的導体層を分離してもよい）。
【００６６】
一例として、比較的広い波長範囲にわたって著しい反射が生じることが示される。内部層１４として配置された単一層は、通常、可視及び近ＩＲスペクトルにわたり各表面においてほぼ２％を反射する。リンク及び半導体処理の技術では、シリコンの吸収が近ＩＲスペクトルレンジでは何桁も変化することが知られている。更に、参照文献４に教示されたように、シリコン材料処理の研究では、吸収が非安定であり、吸収端付近の波長ではレーザ電力及び基板加熱の増加と共に非直線的であることが示される。しかしながら、上述したように、リンク位置に小さなスポット（参照文献４−６、及び８）及び高いエネルギー密度を形成するには、短い波長が好ましい。
【００６７】
本発明によれば、波長に伴う層の反射を利用することにより、システム性能を更に改善できると共に、好ましい短波長レンジにおいてパルスの時間的及び空間的制御に関連した利益を補足することができる。このような波長選択は、基板の吸収が著しく増加する波長において特に効果的であると考えられ、そしてリンクと基板との間に配置される層１４、１５の枚数がその上に横たわる層１３の枚数を実質的に越えるときに顕著な余裕を得ることができる。処理のための好ましい構造は、所定の短い波長において大きな反射を伴う実質的な枚数の層を備え、波長は、高速で方形の好ましい時間的パルス形状を発生するように良好に合致される。
【００６８】
図３のレンジにおける標準的なレーザ波長は、１．０４７μｍ及び１．０６４μｍを含み、後者は、半導体ダイオードの標準波長である。更に、慣習的波長は、１．０８μｍを含み、他の波長は、ラマンシフトで発生される。当業者に明らかなように、近ＩＲ波長の周波数乗算を使用して、短い波長を発生することができ、そして適当な設計により、多数の波長を単一のシステムで発生することができる。例えば、高速立ち上り時間をもつ好ましい時間的パルス形状は、近ＩＲレーザを倍周波数することにより、可視スペクトルの緑部分において発生することができる。
【００６９】
別の実施形態では、波長の同調を使用して、波長をスタックの近似ピーク反射に合致させる。このような構成は、限定された波長レンジにわたり反射レンジ（即ち「カットオフ」レンジ）の縁でレーザ波長を調整するのに特に効果的であり、従って、材料の厚み及び屈折率の公差に対する敏感さが回避される。上述したように、レーザ増幅システム、及び他のリンク構造体へのその適用に関する更なる説明が、参照文献４−６に見られる。
【００７０】
パルスレーザビームの発生は、レーザビームの波長を第１波長から所定の波長へシフトする段階を含む。所定の波長は、（１）マイクロ構造体の結合特性、（２）多層干渉、及び（３）基板の反射率、の少なくとも１つより成る材料特性をベースとする。
【００７１】
実験結果は、シリコンの吸収が１．２μｍの場合より何桁も大きい１．０４７μｍの波長において、図３の短いｑスイッチ（標準）パルス及びスタック特性で基板のダメージが回避されることを示している。しかしながら、ｑスイッチの時間的パルス形状を有する標準的レーザに伴う結果は、リンクの下の酸化物層１４にクラックが生じることを示している。ガウス近似に対しその巾の実質的な一部分である比較的低速で立ち上がるｑスイッチパルス形状は、実験結果に基づいて内側層にクラックを生じることなくリンクを除去するための制限ファクタであると考えられていた。しかしながら、公知技術の教示によれば、１．０４７μｍの波長では、シリコン基板への甚だしいダメージが予想される。というのは、最大透過に対応する波長の場合より吸収が何桁も大きいからである。本発明の教示によれば、空間的パルス特性及びスタック反射は、内側層及び基板のダメージ並びに短い波長の動作を回避するために考慮すべき重要なファクタである（これは、小さなスポットサイズ及び高いエネルギー密度もリンクに与える）。更に、本発明によれば、１．０４７μｍのレーザ波長で発生される所定の方形パルス形状は、スタック及び基板に望ましからぬ変化を招くことなく、きれいな除去を生じると予想される。
【００７２】
サブミクロンスケールでのレーザ処理及びプロセス設計
更に、反射性極微構造体を短波長処理するための効果的な実施形態において、多層スタックの仕様をプロセス設計において考える。例えば、屈折率に大きな差がありそして各層内の透過度が高い交互の誘電体又は他の適当な構成体の１／４波長スタックが、選択された波長において指定される。非常に高い反射性を得ることができ、１／４波長スタックは、閉じた形態で容易に計算されそしてモデリングされることが示される。従って、本発明のシステム及び方法は、プロセス設計の他の特徴と共に有効に使用することができ、そして深く埋設された層及び基板の吸収が比較的高い場合、又はターゲット構造体の巾がレーザ波長より充分低い場合に効果的である。
【００７３】
デバイス構造の設計は、回路のレイアウトに関して幾つかの制約を有する。従って、ある層に対するある厚み及び材料を定義することができ、例えば、導体の近似厚みを有し又は導体の厚みに関連した導体の平面における絶縁体を定義することができる。指定された層とは異なる屈折率を有する材料を選択することができる。指定の厚みは、レーザを高い歩留まりで製造することが困難な「エキゾチック」波長において動作する特殊なレーザ装置の要件を緩和するか又は排除する効果的なレーザ波長における推定反射度に基づくものである。この反射度は、厚みが可変であるモデルを使用して推定され、そして他の装置制約を受けて反射度を最大にするように推定が行われる。
【００７４】
波長（又は角度）を層に同調できるので、層の厚みを波長に同調することができる。屈折率を使用して、ある限定された範囲にわたり微同調することができるが、その範囲は、屈折率の僅かな変化に対して顕著なものではない。全ての厚みがプロセスにより固定された状態でも、所定厚みをもつ可変厚み同調層（１つ又は複数）の追加を使用して、全スタックの反射率に大きく作用することができる。例えば、金属化の必要性により制約を受けない層は、上部及び下部のスタック部分間の正確なスペーサとして使用することができる。これは、おそらく１つの層の調整だけでプロセスを同調するための非常にパワフルなツールである。
【００７５】
物理的光学系及び多レベルデバイスのレーザ処理
他の制御可能なレーザ特性を、波長選択とは別に又はそれに関連して利用して、処理エネルギーウインドウを更に改善することができる。参照文献３は、動的な偏光選択及びコンピュータ制御を含む偏光制御を行って、偏光をリンク配向に整列させるための効果的な方法及びシステムを示す（例えば、その詳細は図４に示されそしてその関連説明は参照文献に含まれる）。偏光は、ターゲット結合特性、フィルム反射度、又はその組み合せに基づいて選択することができる。
【００７６】
リンク寸法がスポットサイズより小さい状態では、回折、散乱及び縁反射のような作用は、デバイスの幾何学形状及びビーム特性に基づいて効果的な結果又は有害な結果のいずれかをもたらす物理的現象として考えねばならない。同様に、高いエネルギー密度では、非直線的な吸収が結果に影響を及ぼし、特に半導体材料にダメージを及ぼす。
【００７７】
隣接リンク及び回路の微細ピッチ（間隔）に伴う付加的な重要な事項は、付随的なダメージである。更に、層の平面における機能的回路は、ダメージを受けてはならない。微細ピッチ及び高密度メモリに向う傾向が強まるにつれて、デバイスの三次元構造を考えねばならず、ビームの空間的及び時間的特性の選択に影響を及ぼす。例えば、図４ａ−４ｃは、裁断された（４３、４４）ガウスビーム１１を生じるサブミクロン巾のリンク１０に関連した反射及び回折の作用を示すもので、スポットサイズ（１３．５％ポイントで測定された）は、程度が変化するがリンクより広い。これらの図は、近ＩＲ波長における回折制限ビームくびれ部を表わす。中央のローブは、リンクにより切り取られて、近フィールド不明瞭部のように見え、裁断された（４３、４４）透過ビーム部分を生じさせる。リンクに入射しなかったエネルギーは、広い角度で層４９に伝播し、これは、図１に示すように、基板１７へのダメージを回避するという観点から効果的である。いずれにせよ、隣接部の照射とスポットサイズには、ある程度の相関がある。比較的大きな焦点深度を伴う大きなスポットは、発散を減少し、そして隣接部の照射を少なくすることができる。但し、これは、リンクの間隔が充分に大きくて、隣接構造体に当たる入射ビームの非吸収エネルギー４３が弱く、例えば、レベル４４に対応する場合である。高いＮＡ及び小さなスポットサイズでは、リンク位置４６における反射ビーム直径が増加される。あるスポットサイズ４１、４２に対して最大値が存在する。隣接リンク４８における照射は、反射エネルギーがエリア内で大きく成長するにつれて減少する。
【００７８】
同時に、内部反射に角度変化が生じる。従って、スタックの層厚みも、図１の内部構造体１６を含む隣接構造体の照射に影響し得る。更に、角度に伴う偏光の変化は、変動を生じることが予想される。図６ａ及び６ｂは、延長領域にわたって伝播する内部反射の幾何学的線トレース作用を一例として示す。
同様に、図４ｃに示すように、リンク４６の縁に入射するレーザビームの部分４５を考える場合には、リンク構造体に結合されないエネルギーが散乱され及び／又は隣接リンク４８へ鏡のように反射される。若干カーブされるか又は傾斜された少なくともリンク４６の物理縁プロフィールの結果として相互反射４７が生じる。
【００７９】
更に考慮することは、図１の内側導体層１６と、ビームくびれ部１１と、図４ｃの隣接リンク４８との間の三次元間隔である。リンクに最小スポットサイズを形成する一方、内側層１６との顕著な相互作用を回避するように発散及び反射する開口数の大きなビームくびれ部１１が好ましい。図４ａ−４ｃを検討すると、制御された高精度の３Ｄくびれ部位置設定を伴う減少スポットサイズは、リンクに結合されるエネルギーを最大にすることにより付随的ダメージを減少することが予想される。リンク内に高いエネルギーが閉じ込められそして強度の低い透過プロフィール４４では、縁反射が最小にされる。又、空間プロフィールは、１６におけるビーム角度分布間に低レベルの無視できる相互作用の制約しか受けないように選択されねばならない。
【００８０】
三次元デバイス構造の一部分に関連した相互作用メカニズムを、少なくとも空間的パルス特性の選択のためにモデリングするのが好ましく、このような特性は、ビームくびれ部のＮＡ及び位置である。好ましくは、このモデルは、各隣接リンク構造体４８、内部層１６及び基板１７によって見た照射の推定を含む。これに対して、隣接リンク構造体へのダメージは、従来の顕微鏡で比較的明らかであり、内側層１６及び基板１７のダメージの評価は、３Ｄデバイス構造では非常に困難である。
【００８１】
リンク巾が１μｍ未満で、ピッチが数ミクロンの場合には、ウェハ間の変動、ウェハ内の局部的変動、及びシステム公差を補償するのに、正確なサブミクロン整列が必要とされる（例えば、２５μｍのトポグラフィー変動及び５μｍの製造公差を伴う３００ｍｍウェハ）。本発明によれば、高精度の位置設定方法及びシステムを使用して、リンクに高いレーザエネルギー密度を与えるようにビームくびれ部を相対的に位置設定する。又、正確に位置設定するための１つの重要な事項は、正確な（Ｘリンク、Ｙリンク）位置情報の予想である。この予想は、その後、移動制御及び位置設定システムにより使用されて、ターゲット１０及びレーザビームの相対的な移動中にターゲット座標におけるトリガー２を経てレーザ出力を発生する。好ましい実施形態は、整列ターゲット位置を含む領域が像形成されて基準データを得るような以下に述べる偏光不感走査及び検出システムを備えている。ターゲット位置は、二酸化シリコン、窒化シリコンの誘電体層又は他の絶縁材料でしばしばカバーされる。スプリアスな測定を回避するために偏光不感検出が効果的であることが実験で示されている。その結果、研磨又は他のプロセス作業により絶縁層に複屈折が導入され、これが反射ビームの偏光変化により表わされるという仮定に至る。これらの変化は、信号対雑音比を低下し、位置歪を誘起するように思われる。各ターゲット位置からのデジタル出力データは、８パラメータ最小２乗整列アルゴリズムによって使用され、処理されるべきリンクを含むウェハにわたるオフセット、角度、スケール、直交性及び台形変化により影響される位置情報を推定しそして修正する。
【００８２】
ターゲット位置に受け取られるビームに変化が与えられると、プロセス変化がターゲット構造体付近の層の光学的特性に影響するという問題が生じる。更に、実際には、ウェハにわたり又はバッチごとに、ターゲット及び層の厚み及び反射率に変化が生じる。厚み及び反射率の測定は、プロセスの監視にとって有用であり、又、これを使用して、エネルギーウインドウを広げるようにレーザ電力及び波長の調整を決定することができる。例えば、リンクの反射率の変化は、処理に必要なエネルギーに影響する。適応エネルギー制御のための好ましい方法及びシステムも、以下に説明する。
【００８３】
リンク及び他の極微構造体の寸法は、急速に減少し続けているので、当業者であれば、多パラメータモデリングの有益さが明らかであろう。モデルをベースとする解決策は、レーザ出力の空間的及び時間的特性の選択及び正確な制御へと通じ、レーザと複雑な多層多材料構造体との制御式三次元相互作用を生じさせる。
【００８４】
偏光不感検出及びＸ、Ｙ基準測定
本発明の譲受人の商業的レーザシステムは、レーザが整列ターゲット（例えば、起点）上に相対的に配置された（１５２）ときに、作用面（例えば、多層メモリデバイス）から反射された光の一部分を取り上げるためにビームスプリッタを使用する。サブシステムのブロック図が図１０に示されている。ビームスプリッタ１５０の反射／透過（Ｒ／Ｔ）分割は、使用するレーザに依存する。レーザの全エネルギーが低く、必要とされるものと同程度の透過が必要な場合には、９０％透過及び１０％反射の分割が行われる。これは、９０％がその経路を経て作用面へ進むようにし、そして反射した１０％がダンプされるようにする。しかし、これは、反射光の１０％しか取り上げず、反射光の９０％は、レーザ経路に沿って戻される。可能であれば、７０／３０分割が行われる。これは、全エネルギー未満を作用面へ与えるが、反射信号は大きくなる。
【００８５】
Ｒ／Ｔ分割に拘らず、仕様は、Ｓ偏光に対するＲ／Ｔ＝Ｐ偏光に対するＲ／Ｔ（５％以内）である。これは、特殊な二色性被覆で達成され、良好な結果を生じさせる。偏光状態は、Ｓ及びＰのベクトル和と考えられるので、ビームスプリッタは、いかなる偏光についても正しいＲ／Ｔ比で機能する。
これは、好ましいリンク処理システムではリンク切断効率を改善するために、偏光を希望の状態へとスイッチングするので、重要である。例えば、米国特許第６，１８１，７２８号（参照文献３）の継続出願で、本発明の譲受人に譲渡された２００１年１２月１３日に出願された出願中の米国特許出願第０１／０１３，９５６号は、特に、スポットサイズが減少されたときにはリンクに垂直な偏光でプロセスウインドウの改善が行われるという結果を報告している。この‘７２８特許に開示された好ましい偏光コントローラを使用して、状態をスイッチングする。
【００８６】
本発明の方法及びシステムは、走査及び測定されるべきターゲット上に酸化物層が存在するときに効果的である。酸化物層は、ビームの偏光に影響する。これは、酸化物層がストレスを受けて複屈折を形成するために生じる。偏光不感構成では、これは問題ではなく、偏光が変化しても、ビームスプリッターから同じ反射を得ると共に、同じ信号レベルを得る。より一般的な偏光ビームスプリッタ又は簡単な被覆がビームスプリッタとして使用される場合には、変化した偏光が、反射信号に変化を生じさせる。酸化物層のストレスが変化すると、特にそれがターゲットマイクロ構造体の上にある場合に（ターゲットの縁を越えようとするためにストレスを受ける）、ビームがターゲットを走査するときに偏光が変化する。この場合も、被覆であるために問題にならない。偏光ビームスプリッタの場合には、検出器で測定される反射信号１５１が変化する。というのは、偏光は、縁データを収集しようと試みるのと同時に変化し、制御不能に且つ予想不能に結果にスキューを生じさせるからである。
【００８７】
この偏光不感技術は、最も健全な方法とみなされ、少なくとも１つの酸化物層でカバーされたターゲットを測定するのに好ましいものである。しかしながら、他の像形成及び縁探索方法も使用できるが、乗算的像ノイズが存在する中でターゲットを正確に測定するために複雑な測定アルゴリズムを必要とする。
【００８８】
異常な反射率変動を伴う測定−パルスレーザビームでの清掃
図１４ａ及び１４ｂの概略図には、典型的な整列ターゲット１００が示されている。このターゲット１００は、通常、１つ以上の不動態化層でカバーされ、これらは、図１ｂ及び１ｃの層１３に対応するが、そのように制約を受けない。多レベルでのリンク除去を伴う実験中に、好ましい偏光不感測定方法を使用して、Ｘ、Ｙターゲット位置を得た。しかしながら、おそらくは、近傍の半田付着部（半田ボール）からの残留半田フラックスによるターゲットエリア１００内の残骸１００１が、検出器で得られる反射信号に著しく影響し、ノイズ性プロフィール１０１を生じることが分かった。測定に対する影響は、位置を推定するのに使用される最小２乗適合アルゴリズムにおける大きな残余として表わされる。この説明においては、ターゲットエリアが正のコントラスト（例えば、高い測定強度）領域として示されるが、ターゲット１００とバックグランドとの間のコントラストが測定に充分なものであれば、コントラストの逆転も受け入れられることが当業者に明らかであろう。
【００８９】
ピーク電力の低いパルスビームを使用して、残骸を除去した。図１４ｂに示すように、清掃オペレーションの結果として、改善された例示的信号プロフィール１０２（例えば、比較的均一の強度及びほとんど残骸のない領域に関連した）が得られた。清掃のための代表的なエネルギーは、０．０１μｊの程度であり、例えば、０．００５μｊである。これは、材料のダメージスレッシュホールドより充分に低く、且つリンク１２の除去に使用される典型的なエネルギーより充分に低い。
【００９０】
一実施形態では、ターゲット１００を横切る単一の直線的走査又は複数の直線的走査１０４を使用して、反射強度データが得られ、これを統計学的に分析して、例えば、％強度変化又は標準偏差を決定することにより忠実度が測定される。一実施形態では、ほぼ０．００１”ごとに線１０４に沿ってデータが取られる。しかしながら、サンプル間隔は、得られる信号忠実度に基づいて更に細かくてもよいし又は粗くてもよい。間隔が細か過ぎる場合には、付加的な「テクスチャーノイズ」が導入される。粗過ぎる場合には、縁コントラスト１０７が減少されるか、又は過少サンプリングによりエラーが導入される。変化が過剰の場合には、パルスビームで清掃オペレーションが開始される。好ましくは、レーザ電力は、レーザ処理装置の標準的な部分である音響−光学変調器（即ち、図１３の「エネルギー制御器」）で制御される。リンクブローシステム内での強度制御及びパルス選択のための変調器の動作は、米国特許第５，９９８，７５９号（例えば、参照文献４、カラム７及び関連図面）に詳細に示されている。当業者であれば、このような変調器が、例えば、１００：１のような広いダイナミックレンジにわたって強度制御を与えることが明らかであろう。比較的簡単なユーザインターフェイスで、「パス／フェイル」又は他の基準に基づいて動作を開始するためのオペレータ相互作用を与えることができる。
【００９１】
別の実施形態では、直線的な走査が自動的に行われ、そして各測定位置で清掃オペレーションが行われる。
好ましい構成では、エネルギーの調整だけが必要であり、他のシステムパラメータは、清掃オペレーション中又は清掃の結果として不変である。測定の当業者は、結果と他のプロセスパラメータとの相関に基づいてシステムパラメータの種々の調整を行うことができる。
【００９２】
好ましい構成では、清掃オペレーションは、必要に応じて走査領域のみに適用される。１つの構成では、最小２乗適合アルゴリズムにおいて適当な残余を得るという測定目標でプロセスが繰り返される。残余が指定値より大きい場合には、少なくとも１つの領域の走査が得られ、そして清掃が行われる。あるケースでは、走査線の位置を調整することが望まれる（例えば、清掃が困難な場合）。忠実度の測定（例えば、コントラスト、標準偏差）を使用して、清掃オペレーションを誘導することができる。必要とされるパスは、２つ以下であるのが好ましい。
【００９３】
多数の構成を使用して清掃の発明を実施できることが理解されよう。例えば、アレーカメラを異なる波長の照射と共に使用して、非均一強度の領域を識別することができる。これらの領域は、次いで、清掃のために指定することができる。光学的測定の当業者であれば、このような構成を実施することができ、そしてこのような構成は、本発明の範囲内に包含される。
【００９４】
反射率測定及び電力調整−ケース１：単一波長
上記説明は、Ｘ、Ｙ基準位置を探索して測定するための好ましい測定方法及びシステムに関するものであった。プロセスエネルギーウインドウを更に改善するための付加的なオプションは、処理されるべき材料により要求されるようにレーザエネルギー及び電力を調整するための測定及び制御概念である。反射率が高い場合には、反射ロスを補償するためにエネルギーを増加しなければならない。反射率が低い場合には、より多くのエネルギーがワークピース又はターゲットマイクロ構造体に結合されるので、エネルギー及び電力を減少しなければならない。この電力及びエネルギーを調整できるようにする方法は多数ある。最も簡単な方法は、表面からの反射を測定し、そして最適なエネルギー結合に対してエネルギー及び電力制御を調整することである。
【００９５】
金属と酸化物層との間の光干渉は、反射、ひいては、金属リンクの吸収度に著しく影響する（図１１及び１２を参照）。たとえプロセスエンジニアが、最良の酸化物厚みを設計することによりリンクの吸収度を最適化しようと試みても、必要な厚み公差を制御することは困難である。通常、層の厚みは１０％変化し、上部層と処理されるべき金属層との間には多数の酸化物層がある。
【００９６】
リンク上の厚み及び屈折率を決定できる場合には、リンクを処理するのに必要なエネルギーを計算し、そして適宜調整することができる。フィルムの光学定数を決定するための方法は２つある。これらは、エリプソメトリー（偏光解析法）及びスペクトル分析である。エリプソメトリーは、光ビームが透過するか又は表面から反射するときに偏光の変化を利用するものである。偏光の変化の量は、材料の屈折率と、光ビームが横断する材料の厚みを決定する。分光測定法は、異なる波長において表面からの反射を測定し、同じ光学定数を決定する。分光計の商業的バージョンにおいて、反射光は、２５６の異なる波長で感知され、そして層の厚み、屈折率及び消衰係数（吸収率）の計算が非常に高い精度で行われる。
【００９７】
別の方法は、２つの異なる波長で反射度を測定し、酸化物の厚みを計算することである。デバイスに使用される酸化物の屈折率を測定できる場合には、反射度、ひいては、リンク上で吸収されるレーザ放射の割合を計算することができる。この吸収度が分かると、リンクを除去する最適なレーザエネルギーをレーザシステムにプログラムすることができる。この第２の方法は、トリミングされるべき材料が薄く且つ若干のエネルギーが膜を透過するような薄膜トリミングに対して非常に正確である。
【００９８】
厚み測定及びエネルギー制御は、図１３に示すように実施される。リンクを除去するために使用されるレーザ１６０は、厚み測定用のレーザ波長の１つを発生する。部分に供給されるエネルギーは、図１３に示すように、音響−光学変調器（即ち「エネルギー制御器」）１６１により制御され、その部分にダメージを与えずに反射を測定するレベルに減少される。反射率を測定するための他の波長は、図示されたように光学路に追加された赤レーザダイオード（即ち６７０ｎｍダイオード）１６２によって発生することができる。ビームスプリッタ１６６、１６７（例えば、二色性ミラー）を一般的に使用して、２つの波長をデバイス表面に伝送すると共に、反射ビームをホトダイオード検出器１６４、１６５に向ける。反射は、図１３に示すように、２つのホトダイオード１６４、１６５により監視することができる。２つのホトダイオード（即ち、６７０ｎｍダイオード及び１０４７ｎｍ検出器）の反射強度から、酸化物層の屈折率は既知であるから、酸化物の厚みが独特に決定される。厚み及び屈折率が分かると、リンク材料の吸収を計算することができ、そして最適なエネルギーをコンピュータにより音響−光学エネルギー制御装置にプログラムすることができる。
【００９９】
最大の精度を得るために、スポットのサイズ及びリンクの寸法を計算に使用することができる。図４ａ及び４ｂを参照すれば、若干のエネルギーがリンクを外れ、それ故、リンクに当たらない反射光の差を計算しなければならないことが明らかである。リンクによってカバーされない反射エネルギーを受け入れるために２つの測定を行わねばならない。これらの測定は、もし必要であれば、各ダイにおいて行うことができ、酸化物の厚みがウェハにわたって変化するときにはパルス当たりのエネルギーを変化させることができる。或いは又、この方法は、例えば、プロセスを監視するためにウェハごとに選択的に適用することができる。この技術は、干渉作用によるリンクの吸収の変化を考慮するために、高い側にあるレーザ処理エネルギーを使用する要件を緩和する。
【０１００】
反射率測定及び電力調整−ケース２：同調又は調整可能な波長
プロセスエネルギーウインドウは、あるケースでは、ターゲットへのエネルギーの結合が改善されるか、スタックの反射が干渉作用により増加されるか、又は基板の反射率が増加するような範囲にわたって波長を調整することにより改善することができる。所与の用途に対して電力及び繰り返し率要件が満足されれば、特殊なソリッドステート同調型レーザ、即ち光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）、ラマン又は他の同調可能なレーザを使用することができる。例えば、固定波長のもので、同時に２個又は３個の結晶を使用するパラメトリック発振器を使用することができる。ある状況の下では、同調可能なレーザを動作できる。公告された米国特許出願第２００１−００３６２０６号は、テレコミュニケーション産業用に開発された４０ｎｍレンジ（即ち１．５５μｍ波長）の同調可能なレーザダイオードを開示している。標準的なＯＰＯレーザは、高い電力及び狭いパルスを与えるが、一般に、繰り返し率は非常に低速であり、ある用途には適している。しかしながら、２０ＫＨｚの繰り返し率に対して、１０ＫＨｚバージョンが実証及び提案されている。米国特許第６，３３４，０１１号及び第５，９９８，７５９号（参照文献４）、並びに米国特許第６，３４０，８０６号（参照文献６）は、シフタの種々の組合せを開示している。‘７５９特許に開示されたように、フォステライト(Fosterite)レーザは、シリコンの吸収端領域を本質的にまたぐ同調可能な領域を有し、シリコンの吸収端を越えて及びそれより下で動作するのを許す。技術現状では、それらは、あまり効率的であるとは思えない。レーザ分野では、材料及び改良が開発され続けえているので、このようなデバイスを使用しそしてそれに対応する利益を処理のために得ることは発明の範囲内である。例えば、多層厚み及び反射率の測定は、改良されたエネルギーウインドウを与える波長レンジを選択するように拡張される。
【０１０１】
基板とリンクとの間に単一層をもつＣｕリンクへの適用
上記教示は、従来のリンク構造体（図２ｂを参照）に選択的に適応することもでき、例えば、基板から単一層の誘電体層により分離された高反射率の銅リンクの処理にも適用できることに注意されたい。製造トレンドは、ポリシリコン構造体から離れて、Ａｌ及びＣｕの金属構造体に向っており、これは、信頼性の問題を解消しそして歩留まりを高めるためにリンク処理システムに継続中の課題を課する。上述したように、多数のＣｕベースデバイスは、多層スタックを有し、基板及びスタックのダメージは、上記教示に基づく波長の選択、空間的ビーム整形又は時間的整形で回避することができる。しかしながら、ある製造者は、銅リンクの下の全ての誘電体をエッチングし、そして単一層誘電体上にヒューズを形成し、リンクと基板との間にＳｉＮ層をもたない。従来のレーザ処理では、Ｃｕ処理に必要とされる高い電力のために基板ダメージのおそれが増大する。
【０１０２】
あるケースでは、多数のパルスによる処理（ダブル・ブラスト）を使用して、金属ヒューズが処理されている。しかしながら、ダブル・ブラスト解決策では、現在のオンラインメモリ処理システムに２つのパスが必要とされるので、一般的にスループットの問題がある。シミュレーション結果及び実験は、第１ブラストと第２ブラストとの間に長い時間がかかるが、第１ブラストが失敗しても、第２ブラストが完全にリンクをオープンすることを示している。特定のケースでは、歩留まりの改善が報告されている。シミュレーション結果に基づき、単一ブラストエネルギーの５０％のエネルギーでのダブル・ブラストに非常に関心があり、Ｓｉ基板は、ヒートシンクとして働いて、非常に迅速に冷却することが観察されている。図１６に示すように、Ｓｉ基板２０１が室温に安定化するのに１０ないし２０ｎｓしか必要としないことを結果が示している。銅のターゲット２０２の回復は、非常に低速であり、顕著な差動熱特性を示している。又、第２パルスは、切断場所で残骸を一掃し、「開路」を生じさせる。「ダブル・ブラスト」の各パルスには、「単一ブラスト」に使用されるエネルギーの約６０−７０％が必要とされると推定される。パルスエネルギーは、パルスごとに変更されてもよい。この例では、パルス遅延は、５０ｎｓであったが、相当に短い遅延も可能であることが明らかである。
【０１０３】
一実施形態では、図１５ａの遅延線構成体を使用して、スループットにおける遅延を回避することができる。例えば、‘１１８特許（即ち参照文献２）の好ましい位置設定システムでは、微細段速度移動に対して約１５０ｍｍ／秒を仮定する。２つのパルス間が３０ｎｓの状態では、リンク位置におけるビーム位置の変化が０．００４５μｍのみで、無視できる。光学遅延線（例えば、図１５ｂ及び１５ｃ）では、ビームのための空気中の９メーターの延長経路が、第２パルスに対して３０ｎｓ遅延する。或いは又、図１５ａに示すように、トリガーパルス間に３０ｎｓ又は他の制御可能な遅延を伴うようにして第２レーザを使用することができ、そしてトリガー遅延は、プログラム可能なデジタル遅延線で発生することができる。時間的パルス形状は、例えば、シードレーザダイオードで発生される高速立ち上りの方形パルス（シミュレーションに使用されるような）である。
【０１０４】
パルスの組合せを発生する多数のオプションを、ここに示す技術に基づいて実施することができる。例えば、少なくとも１つのパルスは、数ピコ秒以上、数ナノ秒までの巾を有する。パルスは、増幅されたモードロックパルスでよい。少なくとも１つのパルスは、パルス巾が５ナノ秒未満のｑスイッチマイクロレーザで発生される。少なくとも１つのパルスは、第２の光学路に沿って伝播し、従って、図１５ｂ、ｃに示すように、光学路の長さの差でパルス遅延が決定される。図１５ａに示すように、多数のレーザ及び／又は増幅器が使用されてもよい。
【０１０５】
図１８に示すように、発生されたパルス２７５は、繰り返し率及びそれに対応する時間的間隔が所定遅延にほぼ等しいか又はそれより短く（例えば６０ＭＨｚモードロックシステム）、そして変調器を使用して、マイクロ構造体を照射する少なくとも第２のパルス、又はパルス２７６のグループを選択する。米国特許第５，９９８，７５９号（例えば、参照文献４、カラム７及び関連図面）は、変調器を使用して、オンデマンドでリンクにパルスを照射できることを教示している。非常に高速度の繰り返し率では、電気−光学変調器が好ましい。
【０１０６】
付加的な光学系を使用して、遅延パルスの少なくとも１つを、例えば、合成の前に、空間的に整形することができる。例えば、図１７に示すように、第１パルス２１０は、楕円又は円形のガウス空間形状であるか、又はリンクの長さに沿った上部ハットである。第２パルス２１２は、異なるアスペクト比を有するか、又は特殊な形態の「清掃パルス」であって、スポットの中央ゾーンがアポダイゼーションフィルタで減衰されるか、又は中央の不明瞭部分と共に効果的に除去される。このようなケースでは、エネルギーがリンクの周囲に集中され、第１パルスでの処理から生じるリンク位置に周りで残骸２１１を除去し、処理２１３を完了する。（明瞭化のために、この「オンザフライ」リンク場所清掃ステップは、上述した「測定のための清掃」とは区別されるべきである。）参照文献１は、リンクブロー用途のためのビーム整形の少なくとも１つの例を与え、ガウススポットプロフィール以外の均一な分布が開示されている。
【０１０７】
あるケースでは、マイクロ構造体とレーザビームとの間の相対的移動が、パルスとパルスとの間で顕著であり、例えば、スポットサイズの２５％以上である。これは、低速の繰り返し率（パルスエネルギーの増加を伴う）、高速の運動速度、長い所定遅延又は減少されたターゲット面積の結果である。例えば、出力エネルギーが数マイクロジュールないしミリジュールの範囲である増幅されたパルスを伴う超短パルス又は他の短パルスレーザシステムは、１００ＫＨｚ−１０ＭＨｚの繰り返し率を有し、一方、１０−４０ナノジュール出力を有するシステムは、５０ＭＨｚ繰り返し率を有する。前者のケースでは、高速、小角度ビーム偏向器を使用して、運動を補償すると共に、相対的な運動２５８の間に低速の繰り返し率で第１マイクロ構造体を実質的に照射するように遅延パルスを偏向する。
【０１０８】
図１９に一般的に示す一実施形態では、偏向器が閉ループ構成において相対的位置設定システムコントローラ２５１に作動的に接続される。偏向器は、好ましくはソリッドステートで、非常に高速の「リトレース」／アクセス時間を有する単一軸音響−光学デバイスである。或いは又、高速電気−光学偏向器（例えば、屈折率分布(gradient index)反射器又はおそらくデジタル光偏向器）が使用されてもよい。時間−帯域巾の積（スポットの数）は、用途に基づき応答時間に対して妥協(trade)することができる。偏向器は、参照文献４（カラム７及び関連図面）に教示されたように、強度制御及びパルスゲート／選択に使用されるのが好ましい。或いは又、電気−光学変調器が個別の音響−光学偏向器と共に使用され、この偏向器が「チャープモード」２５２（例えばランダムアクセスモードに対抗して直線的スイープ）で動作され、そして位置設定システムの座標２５４に基づいて同期（トリガー）（２５３）されてもよい。位置設定システムの座標は、次いで、相対的な運動２５８中に選択されたパルス２５９に対応する時間ｔ1、ｔ2、ｔ3に同じ単一マイクロ構造体２５６を照射するように変調器によりレーザパルスがゲート動作されるところの時間に関連付けされる。
【０１０９】
更に別の実施形態では、単一のレーザパルスを使用して、一度に２つまでのリンク（例えば、０、１又は２つのリンク）がブラストされる。図２０を参照すれば、単一のコリメートされたレーザビーム３１０を２つの発散するコリメートされたビーム３０９へと空間的に分割することにより２つの収束スポット３０６、３０７が２つのリンクに形成される。材料処理用途においてビームを空間的に分割するための音響−光学装置の使用は、公知である。例えば、特許要約書ＪＰ５３１５２６６２は、選択可能な周波数ｆ1、・・ｆnを有する多周波数偏向器を使用して極微穴を開けるための１つの構成を示している。
【０１１０】
レーザ３００は、所定の繰り返し率でパルス付勢される。レーザビームは、中継光学系３０２を通り、これは、レーザビームくびれ部の中間像を、音響−光学変調器（ＡＯＭ）のアパーチャーへと形成する。ブラッグの領域で動作するＡＯＭ３０３を使用して、２つの若干発散するコリメートされた一次回折レーザビームを制御可能に発生すると共に各ビームのエネルギーを制御するのが好ましい。ＡＯＭは、２つの周波数ｆ1及びｆ2により駆動され、但し、ｆ1＝ｆ0+Δf、ｆ2＝ｆ0-Δf、そしてΔｆ＝元のＲＦ信号周波数ｆ0の小さな割合である。２つのビーム間の角度は、ｆ0に２（Δｆ／ｆ0）を乗算したものに対してブラッグの角度にほぼ等しい。ＡＯＭは、ＲＦ信号における２つの周波数成分ｆ1及びｆ2の信号振幅を変調しそしてビームの交差結合に対して調整を行うことにより各レーザビームにおけるエネルギーを制御する。
【０１１１】
ＡＯＭを出た後、ビームは、ビーム回転制御モジュール３１３を通り、リンクがＸ又はＹのいずれかに配向された軸においてビームを９０°回転させる。一実施形態では、この回転にプリズムが使用されるが、「関連出願のクロスレファレンス」の部分で取り上げた通常の米国出願に記載されたように、多数の回転技術が公知である。
【０１１２】
次いで、ビームは、１組の光学系に通されて、ビームくびれ部が位置設定されると共に、ビームサイズがズーム光学系及び対物レンズ３０５に対して適当にセットされる。ズーム光学系は、２つのビーム間の角度も変更し、それ故、ＡＯＭを出る２本のビーム間の角度は、焦点面において希望のスポット分離を生じるようにズーム設定に基づいて調整されねばならないことに注意されたい。次いで、レーザビームは、対物レンズ３０５に入り、一対の収束スポット３０６、３０７が２つのリンクに形成される。２つのスポットは、レンズの焦点距離に２本のビーム間の角度を乗算したものにほぼ等しい距離だけ分離される。１つの実施形態では、スイープレンジが約２．３ＭＨｚ（７７．７−８２．３ＭＨｚ）である８０ＭＨｚのＡＯＭ中心周波数を使用して、約３μｍ離間された一対の隣接リンクに約１．８μｍのスポットサイズが形成される。上述したように、これらのリンクは、レーザ波長（例えば、１ミクロン）程度の大きさを有し、これは、非常に高速度の動作において、レーザビーム及びマイクロ構造体の正確な位置設定を必要とする。
【０１１３】
本発明の幾つかの一般的特徴の要約
要約すれば、本発明の１つの特徴は、パルスレーザビームで極微ターゲット構造体の選択的材料処理を行う方法にある。ターゲット構造体は、多層スタックを形成する複数の層で基板から分離される。ターゲット構造体、層及び基板は、互いに異なる熱及び光学特性を有する。この方法は、エネルギー密度をもつパルスレーザビームを発生し、ターゲット構造体に少なくとも１つのパルスを照射することを含む。スタック構造体及び基板に対する望ましからぬ変化は、少なくとも１つのパルス特性の選択により回避される。
【０１１４】
スタックの一部分は、ターゲット構造体の処理中にレーザビームが照射され、内側層の平面において層、基板及び機能的回路への望ましからぬダメージが回避される。
スタック構造体の望ましからぬダメージは、熱ストレスにより誘起される内側誘電体のクラックを含む。スタックの内側層導体への望ましからぬダメージは、照射により生じる熱的ダメージを含む。基板に対する望ましからぬダメージは、レーザ照射及びそれにより生じる熱拡散から起こる。
誘電体層は、窒化シリコン又は二酸化シリコンを含む。基板は、シリコンである。
【０１１５】
ターゲット構造体は、銅であるのが好ましく、その厚み又は巾は、１ミクロン未満であり、そしてその寸法は、可視光線の波長又はそれ以下である。或いは又、ターゲット構造体は、金属リンク、例えば、アルミニウム、チタン、白金又は金であってもよい。
本発明の特徴は、パルスの空間的及び時間的ビーム特性を選択又は制御して、内側層の平面において層、基板及び機能的回路への望ましからぬダメージを回避しながら、ターゲット構造体をきれいに処理できるようにすることである。
【０１１６】
パルスの時間的特性は、パルス形状である。パルス形状は、レーザエネルギーをターゲットに効率的に結合するに充分なほど速い立ち上り時間と、ターゲット構造体の一部分をきれいに除去するに充分な巾と、その後の光学的伝達により生じる望ましからぬダメージを回避するに充分なほど速い立ち下り時間とを含む。リンク処理のための好ましいパルス立ち上り時間は、１ナノ秒（ｎｓ）未満から約２ｎｓまでである。好ましい巾は、１０ｎｓ未満である。立ち下り時間は、３ｎｓ未満であるのが好ましい。パルス形状は、実質的に方形であり、立ち上り縁と立ち下り縁との間のリンギング又は変動は、約±１０％である。急速なバーストの形態の単一パルス又は多数のパルスを使用することもできる。或いは又、時間的に離間されて、必要に応じて出力電力が変化する一連のｑスイッチパルスを合成して、高いピーク電力をもつ高速の先縁を有するパルス形状と、それに続いて低い電力をもつ第２パルスを形成することができる。本発明の更に別の実施形態では、ｑスイッチパルスは、ほぼ同じ出力電力を有し、実質的に方形のパルス形状を形成するように合成される。
【０１１７】
別の時間的パルス特性は、先縁のパルス電力である。ターゲット構造体の照射が１０9Ｗ／ｃｍ2より大きい場合には、ターゲット構造体の反射率が減少され、レーザエネルギーの結合が改善される。
高速立ち上りのパルス特性は、金属ターゲット構造を有するメモリデバイスの誘電体スタックの望ましからぬダメージを回避する。パルス巾の間に上部コーナーにクラックが生じ、その下のスタック層に隣接する下部コーナーのストレスを下げる。
【０１１８】
ビームの空間的特性は、制御されるビームくびれ位置における照射度プロフィールである。この照射度プロフィールは、円形ガウスビーム、楕円ガウスビーム、ある方向の長方形プロフィール、及び直交方向のガウスを近似する。ビームは、ほぼ回折制限される。空間的形状及びビーム開口数は、パルスレーザビームと３Ｄデバイス構造のターゲット及びその下の構造体との相互作用を制御して望ましからぬダメージを回避するように選択される。材料の相互作用は、パルスレーザビームのビームくびれ部を正確に位置設定することにより更に制御される。開口数及びビーム形状は、スポットサイズ及びリンクサイズが少なくとも１つの次元において実質的に一致するように選択される。
【０１１９】
本発明の１つの特徴は、三次元デバイス構造体の一部分内のパルス相互作用のモデルに基づいてパルス特性を選択する方法にある。三次元デバイスは、異なる光学的特性を伴うターゲット構造体、スタック及び基板を含む。一連の構造体が所定の間隔で配置されて、アレーを形成し、少なくとも１つの構造体は、ターゲット構造体として指定されない。仕様は、更に、材料に関する情報と、スタックの平面における機能的回路素子の間隔とを含む。この方法は、ターゲット構造体により吸収されない入射パルスレーザビームの一部分の光学的伝播特性を決定することも含む。更に、この方法は、非ターゲット構造体、スタック及び基板への望ましからぬダメージを回避するようにレーザパルス特性を指定することも含む。
【０１２０】
パルス特性の選択を生じる相互作用メカニズムは、ターゲット表面からの反射、層表面及び内部反射、偏光、干渉作用、近フィールド回折、散乱及び吸収、又はその組合せを含む。熱モデルが光学モデルと共に使用される。
半導体メモリデバイスの銅リンクターゲット構造体を処理するのに使用されるパルスのエネルギーは、約０．１−５マイクロジュールの範囲内である。エネルギー密度は、ビームくびれの照射度プロフィールの面積に対応する。この面積は、２０平方ミクロン未満の範囲であり、好ましくは、１０平方ミクロン未満である。
別の制御可能なレーザパルス特性は偏光である。偏光は、層の相対的な反射、及びある波長におけるターゲット構造体へのレーザエネルギーの光学的結合に基づいて制御され又は選択される。
【０１２１】
レーザパルスの波長は、多層スタックの反射度（干渉作用）に基づいて選択される。好ましい波長は、スタックの反射度が相当大きくて例えば６０％であり、そしてスタックのある層内の内部透過が高くて最大値に近いようなスペクトル領域に対応する。ビームの空間的特性（例えば、達成可能な最小ビームくびれで、より大きなビームくびれ及び焦点の深度を制御可能に選択するオプションを伴う）を最大に制御するには、短い波長が好ましい。レーザ波長は、固定であってもよいし、波長シフト及び高調波発生に伴い変化してもよい。厚み又は反射殿測定値を用いて、波長を選択又は調整することができる。
【０１２２】
少なくとも１つの実施形態では、ターゲット構造体は、レーザ波長において実質的に反射性である。レーザ波長は、基板の吸収端より下であり、吸収又は反射領域に対応する。レーザ波長は、スタックの誘電体層の吸収端より上であり、実質的に最大の透過領域に対応する。
選択された波長は、近ＵＶ、可視及び近ＩＲスペクトルに対応し、０．４μｍ以下から約１．５５μｍまでである。その下限は、層の吸収度により決定される。シリコン基板では、吸収及び反射は、短い波長において増加する。二酸化シリコン及び窒化シリコンの場合には、可視及び近ＩＲレンジ全体にわたり内部透過及び単一表面反射が実質的に一定である。その上限は、レーザダイオード、光学増幅器の好ましいレーザ波長のレンジに対応する。増幅器の出力は、波長保持されてもよいしラマンシフトされてもよい。
【０１２３】
本発明の別の特徴は、パルスレーザビームで多材料多層デバイスの極微ターゲット構造体を選択的材料処理するための方法にある。ターゲット構造体、層及び基板は、異なる熱及び光学特性を有する。ビームは、中心線と共に収束ビームくびれ部を有する。デバイスに関連した複数の所定の測定位置の１つには整列パターンが含まれる。この整列パターンは、少なくとも１つの層でカバーされる。ターゲット構造体は、多層スタックを形成する複数の層により基板から分離される。この方法は、少なくとも１つの次元において整列ターゲットの位置を測定し、その測定値に基づいてターゲット構造体及び中心線の相対的な位置を予想し、上記測定値に基づいてターゲット構造体と中心線との間に相対的な移動を誘起し、エネルギー密度をもつパルスレーザビームを発生し、少なくとも１つのパルスをターゲット構造体に照射することを含む。スタック構造体及び基板への望ましからぬ変化がパルス特性の選択により回避される。
【０１２４】
位置の測定は、反射信号の変化により生じるスプリアスな測定を回避するために偏光不感検出方法及びシステムを含む。信号の変化は、複屈折を含むプロセス誘起光学特性から生じる。
ターゲット構造体、ビームくびれ部及び中心線の相対的な位置は、多パラメータ最小２乗適合に基づいて予想される。
清掃プロセスは、乗算的変化（反射ノイズ）を発生する汚染を除去することにより測定に使用されるデータを向上させるのに使用される。
【０１２５】
三次元（奥行き）測定は、整列ターゲット、ウェハ又は他の適当な材料を使用して行われる。この測定は、ビームくびれ部に対するターゲット構造体の相対的な位置を予想するのに使用され、ビームくびれ部は、パルスレーザビームの中心線に沿って配置される。三次元測定から表面が推定される。スタックの厚みに基づき、測定位置とターゲット構造体との間の奥行きの差を補償するために、数値オフセットが導入される。
【０１２６】
本発明の特徴は、ある位置における層厚み又は反射率の測定と、その測定値を使用してパルス特性を制御することを含む。パルス特性は、パルスエネルギー、パルス巾又は波長である。位置は、デバイス上の単一の位置又は複数の位置である。
本発明を実施する最良の態様を詳細に説明したが、本発明に係る技術に精通した者であれば、特許請求の範囲に規定された本発明の範囲内で種々の変更や修正がなされ得ることが明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１ａ】制御システムから得られるトリガー信号に応答してレーザパルスを発生するレーザシステムのブロック図で、レーザパルスは、速い立ち上り及び立ち下り時間を含む時間的形状を有すると共に、本発明の材料処理用途のために選択された巾を有するところを示す図である。
【図１ｂ】所定の時間的及び空間的特性をもつレーザパルスが照射される多層多材料デバイスの部分破断図で、アスペクト比が１でない高い開口数のレーザビームが、スタックを形成する複数の層を有するターゲット構造体に入射する長方形断面のターゲット構造体を示すデバイスの一部分の第１側面断面図である。
【図１ｃ】所定の時間的及び空間的特性をもつレーザパルスが照射される多層多材料デバイスの部分破断図で、アスペクト比が１でない高い開口数のレーザビームがターゲット構造体に入射する長方形のターゲット構造体を示す、第１側面に直交するデバイスの一部分の第２側面断面図である。
【図２ａ】従来のｑスイッチ又はガウスのパルスを示す公知レーザシステムのブロック図である。
【図２ｂ】リンクと基板との間に単一の酸化物層しかもたず、ひいては、基板の近くに配置された従来の多層構造体を示す図で、従来のｑスイッチレーザパルスが狭い寸法のターゲット構造体を照射し実質的に過剰充填するところを示す図である。
【図３】本発明の方法及びシステムで処理されるデバイスを表わす２８枚の層を１４対で有する多層スタックに対しその反射を波長の関数として示すグラフである。
【図４ａ】ターゲット構造体に対し寸法の変化するレーザビームプロフィールでターゲット構造体を照射する作用を示す上面図及び関連グラフで、ターゲット構造体により包囲されるエネルギーが強力に影響され、ターゲットの縁のエネルギーが変化し、そしてターゲット構造体により吸収されないエネルギーから潜在的な漂遊放射作用が生じるように、代表的な非均一ガウス形状レーザ空間プロフィールを裁断した結果を示す図である。
【図４ｂ】ターゲット構造体に対し寸法の変化するレーザビームプロフィールでターゲット構造体を照射する作用を示す上面図及び関連グラフで、ターゲット構造体により包囲されるエネルギーが強力に影響され、ターゲットの縁のエネルギーが変化し、そしてターゲット構造体により吸収されないエネルギーから潜在的な漂遊放射作用が生じるように、代表的な非均一ガウス形状レーザ空間プロフィールを裁断した結果を示す図である。
【図４ｃ】層の上に形成された複数のマイクロ構造体の側面図で、間隔（ピッチ）を減少するために、反射間及び漂遊エネルギーが隣接ターゲット構造体の照射を生じるところを示す図である。
【図５ａ】ビームの焦点の位置及び深度で、他の材料に望ましからぬ変化を生じることなくターゲット構造体が処理されるように、開口数の高いビームの正確な位置制御（上面における）により深度の関数としてデバイスにおける照射を減少するところを示すグラフで、銅メモリプロセスに使用される代表的な多層スタックの場合に、種々の球形及び楕円形ガウス照射分布に対するスポットエリアの増加を示す図である。
【図５ｂ】ビームの焦点の位置及び深度で、他の材料に望ましからぬ変化を生じることなくターゲット構造体が処理されるように、開口数の高いビームの正確な位置制御（上面における）により深度の関数としてデバイスにおける照射を減少するところを示すグラフで、ターゲット位置におけるエネルギー密度（変量）に対する焦点ずれ関数を正規化するグラフである。
【図６ａ】ウェハ基板に形成された層のスタックの概略図で、特定のビーム開口数をもつ内部層及び隣接リンクに当たる放射のレベルを推定するのに使用される線トレースシミュレーションで得られた結果を例示する図である。
【図６ｂ】ウェハ基板に形成された層のスタックの概略図で、特定のビーム開口数をもつ内部層及び隣接リンクに当たる放射のレベルを推定するのに使用される線トレースシミュレーションで得られた結果を例示する図である。
【図７ａ】検出器から得られた像を示す図で、表面、基板、及びスタック除去状態におけるシミュレーションされた放射パターンを、５桁にわたる連続スケールで示す図である。
【図７ｂ】検出器から得られた像を示す図で、表面、基板、及びスタック除去状態におけるシミュレーションされた放射パターンを、５桁にわたる連続スケールで示す図である。
【図８】検出器から得られた像を示す図で、表面、基板、及びスタック除去状態におけるシミュレーションされた放射パターンを、５桁にわたる連続スケールで示す図である。
【図９】検出器から得られた像を示す図で、表面、基板、及びスタック除去状態におけるシミュレーションされた放射パターンを、５桁にわたる連続スケールで示す図である。
【図１０】フィデューシャル又は他の整列ターゲットを測定するためのシステムの概略図である。
【図１１】反射率対外側層厚みのグラフである。
【図１２】２つの異なるレーザビーム波長について反射率対外側酸化物層厚みを示す一対のグラフである。
【図１３】厚み測定値に基づいてパルスエネルギーを自動的に制御するシステムの回路図である。
【図１４ａ】整列測定中の信号忠実度に対する残骸の作用を示す概略図及びグラフである。
【図１４ｂ】パルスレーザビームで清掃した後の改良された信号忠実度を示す同様の図及びグラフである。
【図１５ａ】レーザパルスを合成するか、或いは光学的又は電子的遅延方法を使用して一連の至近離間されたパルスを発生するための構成体を示す図で、遅延トリガー式の多数のレーザの使用を示す図である。
【図１５ｂ】レーザパルスを合成するか、或いは光学的又は電子的遅延方法を使用して一連の至近離間されたパルスを発生するための構成体を示す図で、単一レーザ及び光学的遅延経路をもつ基本的構成を示す図である。
【図１５ｃ】レーザパルスを合成するか、或いは光学的又は電子的遅延方法を使用して一連の至近離間されたパルスを発生するための構成体を示す図で、ポインティング安定性及び簡単な整列を与える更に別のモジュラー光学遅延線を示す図である。
【図１６】一対の遅延パルスをメタルリンクに照射し（上部）及び基板に照射した（下部）場合のシミュレーション結果を示す温度対時間のグラフで、基板の温度が急速に減衰して材料の差動熱特性を示し、２つのレーザパルス各々が方形の時間的形状を有するところを示すグラフである。
【図１７】メタルリンクの一連の概略図で、（１）第１パルスがメタルリンクを照射し、（２）リンクを除去した後に残骸が残され、（３）中央ゾーンが減衰された空間的パルス形状を伴う第２パルスが使用され、この第２パルスは、第１パルスよりピークエネルギー密度が低く、そして（４）第１パルスがスタートした２５ｎｓ後に残骸が除去されるという多パルスシーケンスを示す図である。
【図１８】パルスを発生しそしてパルスを制御可能に選択するシステムのブロック図である。
【図１９】高い繰り返し率のパルス列（例えば、１μＨｚ）の一部分が選択され、そしてマイクロ構造体の位置と同期された高速ビーム偏向器（例えば、電気−光学又は音響−光学装置）を使用して、相対的な移動中に多数のパルスで単一のマイクロ構造体を処理するような本発明のシステムを示すブロック図である。
【図２０】ビーム偏向器を使用して、単一パルスを空間的に分割し、相対的な移動中に一対のパルスで１つ又は２つのマイクロ構造体を照射する（又はいずれも照射しない）本発明の別のシステムを示すブロック図である。
【図３】
2004532520.tif 000003
【図５ａ】
2004532520.tif 000004
【図５ｂ】
2004532520.tif 000005
【図７ａ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【図１５ｃ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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