~8~97 L'invention concerne une machine ~ microfaisceau laser d'intervention sur des objets à couches minces de matériau, par exemple pour leur découpe.
On conna~t déjà des machines de ce type, qui utilisent en général un laser à impulsions. Ces machines sont difficilement utilisables pour des interven-tions sur des circuits intégrés et sur des couches minc~s, par exemple des couches magnétiques formées sur les têtes magnétiques des magnétoscopes ou des lecteurs de disques ou de disquettes informatique~, les intervalles de temps entre les impulsions du laser se tracluisant par un refroidissement de la couche de matériau sur laquelle on opère et ne permettant pas une ~ rapidité d'exécution et une finesse de découpe intéressantes.
On a déjà proposé d'utiliser dans ces machines un laser continu, du type à
Argon, qui est couplé à un circuit optique comprenant un microscope pour permettre de focaliser le ~aisceau laser avec un diamètre de l'ordre du micromètre sur la surface de l'objet 3 traîter. Il s'agit cependant d'un appareil de laboratoire, qui nécessite des réglages extrêmement fins et délicats, et qui n'est pas utilisable industriellement.
L'invention a pour objet une machine à microFaisceau laser pour inter-vention sur des objets à couches minces de matériau, qui puisse être utilisée de fa~con industrielle, qui soit automatisable et qui permette une observation précise de l'action du microfaisceau laser sur l'objet à traîter.
L'invention a encore pour objet une machine de ce type, qui puisse être utilisée non seulement pour des interYentions précises sur des circuits intégrés, par exemple pour la correction de microdéfauts, mais également pour une micro-analyse, une réparation et une reconfiguration de circuits intégrés et d'objet divers comprenant des couches mince~ de matériaux utilisés en micro-électronique par exemple.
La présente invention vise une machine à microfaisceau laser d'in-tervention sur un objet à couches minces de matériau, ccrnprenant un laser continu couplé à un microscope qui permet de focaliser un fais-ceau laser en un point particulier de 1'objet et d'observer le point "' ~IL
128~l97' - la -d'impact du faisceau laser sur l'objet, caractérisée en ce qu'elle comprend une platine rigide, indéformable et insensible à des vibrations, placée entre une sortie du laser et l'objet, et sur laquelle sont fixés amovi~lement au moins un objectif de microscope et des composants optiques définissant trois voies optiques qui sont indépendantes l'une de l'autre et qui comportent de~ moyens indépendants de reglage, ces trois voies comprenant une voie de transmission du faisceau laser jusqu'à l'objectif de microscope orienté vers l'objet, une voie d'éclairage transmettant un faisceau lumineux vers l'objectif de microscope et une voie de visualisation reliant l'objectif de microscope à des moyens électroniques de visualisation d'une zone à traiter de l'objet et du point d'impact du faisceau laser sur cette zone, ces trois voies opti~ues étant reliées les unes aux autres de façon permanente par une lame dichroique à une entrée du microscope, pour permettre une observation continue de l'action du faisceau laser sur l'obiet.
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, Il est ainsi possible, grâce à ces trois voies op~lques lnoepenu~n~
leurs moyens de réglage, de traîter une couche mince de matériau sur un objet avec un faisceau laser dont le diambtre sur la surface de l'ob3et est de l'ordre du micromètre, et simultanément d'observer de façon continue, sans risques, l'action du faisceau laser sur la surface de l'objet à traîter pour guider le déplacement de ce faisceau sur toute la zone d"ntervention.
De préférence, selon 1'invention, la platine précitee com-prend des moyens mécaniques de positionnement précis des composants optiques, permettant de les démonter et de les remplacer sans modification des réglages optiques.
On peut ainsi, très facilement et sans perte de temps, adapter la machine à une intervention d'un type déterminé.
De preférence, selon 1'invention, ~a voie d'observa~
tion sur la platine précitée comprend une caméra matricielle du type C.C.D., dont la sortie est reliée a un écran de visualisation indépendant de la platine et dont l'entrée est reliée à l'objectif de microscope par des filtres d'atténuation de l'image du point d'impact du faisceau laser, et par des moyens optiques d'agrandissement d'image.
Le personnel peut ainsi observer de façon continue l'objet traîté et l'impact réel du faisceau laser. Par ailleurs, le positionnement du faisceau laser sur l'objet à trafter peut être assuré avec une précision de i'ordre de 0,2 micromètre.
De préference, selon 1'invention, la voie de trans~
mission du faisceau laser sur la platine comprend un premier miroir de renvoi suivi d'un bloc optique afocal de grandissement du faisceau laser, une lame dichrolque traversée par le faisceau laser, et un autre miroir de renvoi vers l'objectif de microscope.
Le premier miroir de renvoi est conjugué optiquement de la pupille ~,, . ~
3L~85~
d'entrée de l'objectif de microscope. Son réglage n'influence donc pas la position du faisceau laser par rapport au centre de la pupille mais unique ment la position du point d'impact du faisceau Iaser focalisé sur l'objet à
tra~ ter.
De préférence, ce premier miroir est motorisé, pour assurer par exemple un balayage du point d'impact du faisceau laser sur la surface de l'objet.
De préférence, selon l'invention, cette voie de transmission du faisceau laser sur la platine est reliée à la sortie du laser par un autre miroir de renvoi et un isolateur optique, empêchant une réinjection du faisceau laser par la sortie du laser.
Il se peut en effet que la surface de l'objet à traîter comprenne une couche très réfléchissiante, par exemple en aluminium. L'isolateur optique, qui empêche la réinjectlon du faisceau laser ré fléchi, évite ainsi une déstablisation du laser.
De préférence, le miroir de renvoi associé à l'isolateur optique est conjugué optiquement de la zone visée de l'objet, pour permettre le réglage de l'impact du faisceau laser au centre de la pupille d'entrée du microscope.
Les réglages du point d'impact du faisceau laser sur la surface de l'objet 2û à traîter et du point d'impact du faisceau laser sur la pupille d'entrée de l'objectif du microscope sont donc indépendants l'un de l'autre.
De préfererlcel selon l'invention, la voie d'eclairage portée par la platine comprend un faisceau de fibres optiques dont une extrémité
est raccordée à une source lumineuse extérieure à la platine et dont l'autre extrérnité est conjuguée optiquement de la pupille d'entrée de l'objectif de microscope7 ainsi qu'une lame semi-transparente réfléchissant, en direction de la lame dichrolque traversée par le faisceau laser, le faisceau lumineux sortant des fibres optiques.
La lame dichrolque de la voie de transmission du faisceau laser, qui est traversée par le faisceau laser et qui réfléchit le faisceau lumineux d'éclairage, sert donc d'interface entre les voies de transmission du faisceau laser et d'éclairage.
De préféren~e, la lame semi-transparente précitée est placée à
l'entrée de la voie d'obssrvation et est traversée par le faisceau lumineux réfléchi par l'objet et dirigé vers la caméra matricielle C.C.D. dP la voie d'observation, De préférence, l'objet à traîter est monté sur un ~'~ t~ ' '' ~2~ L9~
support associé 3 des moyens de déplacement dans trois directions ~erpendi-culaires, dont deux sont parallèles a la platine, et que le support de l'objet est mobile en rota~ion autour de son axe de déplacement perpendiculaire à
la platine.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, des moteurs électri-ques pas à pas assurent le déplacement du support du l'objet dans les deux directions parallèles à la platine tandis que les moyens de déplacement du support dans la troisième direction comprennent des moyens de réglage manuel, ainsi que des moteurs pié~oélectriques assurant un réglage fin de la position de l'objet à traîter.
Ces di-Fférents moyens moteur peuvent être commandés automatique-ment par un microprocesseur, dans le cas d'interventions répétitives sur des objets identiques.
L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite à titre d'exemple en référénce aux dessins anexés et dans lesquels:
- la figure 1 est une vue schématique d'une machine selon l'invention;
- la figure 2 est une vue schématique partielle en perspective de cette machine;
- la figure 3 est une vue en plan de la platine optique de la machine;
- la figure 4 est une vue schématique en coupe partielle, selon la ligne IV-IV de la figure 3.
Comme on le voit schématiquement en figure 1, la machine selon l'invention comprend un support 10 d'un objet à traîter, par exemple un circuit intégré, vers lequel est orienté l'objectif 12 d'un microscope porté
par une platine 14 rigide, indéformable et insensible aux vibrations, qui est par exemple horizontale et est supportée par un bâti métallique 16, un écran de visualisation 18 relié à la sortie de la voie d'observation portée par la platine 14, un tableau de commande 20 pour le réglage de la focalisation du faisceau laser sur l'obJet 3 traîter et des déplacements du support de l'objet, et un tableau de commande 22 comprenant divers moyens de commande et de réglage du laser.
Le laser 24, dont seule une partie est représentée dans les figures 2 et 3 est un laser continu à Argon, ayant une puissance optique multiraies de l'ordre de plusieurs Watts et une bande spectrale de 450 à 525 nm environ.
Le faisceau laser émis rencontre un premier miroir de renvoi 26 qui réfléchit le faisceau laser à angle droit vers un isolateur optique 28 :' .
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comprenant un cube polarisant 30 et une lame quart cl'onde 32 qui empêche la réinjection de l'énergie laser dans la cavité de sortie du laser 24 lors du passage du point d'impact du faisceau laser sur une partie très réfléchissan-te, telle que de l'aluminium, de la surface de l'objet à trafter. On évite ainsiune déstablisation du laser 24.
A la sortie de l'isolateur optique 28, le faisceau laser rencontre un autre miroir de renvoi 34 fixe, qui réfléchit le faisceau laser à angle droit vers un miroir de renvoi 36 refléchissant le faisceau laser à angle droit vers un dispositif afocal de grandissement 38 comprenant un lentille d'entrée 40 mobile en translation pour la focalisation du faisceau laser et une lentille de sortie 42. Ce dispositif 38 assure une expansion du faisceau laser avec un rapport de grandissement linéaire de l'ordre de trois par exemple, qui est compatible avec le diamètre de la pupille d'entrée de l'objectif 12 de microscope. Ainsi, le faisceau laser a un diamètre, à la sortie du dispositif - 15 3a, qui correspond sensiblementà celui de la pupille d'entrée de l'objectif 12, de facon à ce que le faisceau laser ne soit pas diaphragmé par l'objectif 12, ce qui se traduirait par une perte d'énergie, et ne soit pas concentré sur une zone étroite de la pupille d'entrée du microscope, ce qui se traduirait par des risques de destruction des lentilles.
Par ailleurs, ce dispositif afocal de grandissement 38 permet également de compenser la divergence du faisceau laser pour travailler en lumière parallèle.
Le faisceau laser parallèle sortant du dispositif 38 traverse une lame dichrolque 44 orientée à 45 ~ et portée par un bloc 46 sur lequel est monté
un miroir de renvoi 48 réfléchissant le faisceau laser à angle droit sur la pupille d'entrée de llobjectif 12 de microscope, qui est orienté vers le support 10 de l'objet à trafter. L'objectif 12 de microscope est porté par une tourelle rotative 50 comprenant plusieurs objectifs ayant des grandissements différents.
Comme indiqué dans ce qui précède, le miroir de renvoi 26 est conjugué
optiquement de la surface de l'objet à traîter et permet, par deux rotations angulaires, le renvoi du faisceau laser et le réglage de son impact au centre de la pupille d'entrée de l'objectif 12 de microscope tandis que le miroir de renvoi 36 est conjugué optiquement, par l'intermédiaire du dispositif 38, de la pupille d'entrée de l'objectif de microscope 12, de sorte que son réglage n'influence pas la position de l'impact du faisceau laser par rapport au centre de la pupille d'entrée de l'objectif 12, mais uniquement la position du , ,! ~
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point d'impact du faisceau laser focalisé sur l'objet à traîter. Ces deux réglages sont donc rendus indépendants. En outre, le miroir 36 peut être associé à des moyens de motorisation, lorsqu'il est nécessaire de réaliser un balayage du point d'impact du faisceau laser sur la surface de l'objet à
tra~ter.
De préférence, le premier miroir de renvoi 26 et l'isolateur optique 28 sont portés par une plaque 52 qui n'est pas solidaire de la platine 14 portant les rniroirs de renvoi ~4 et 36, le dispositif aFocal ~8 et le bloc 46 sur lequel est montée la tourelle 50 portant les objectifs du microscope. Le microscope peut ainsi être rendu mobile par rapport au laser. La platine 14 est associée à des dispositifs amortisseurs filtrant les vibrations susceptibles d'être transmises à la platine, par exemple les vibrations provoquées par le circuit d'eau de refroidissement du laser 24.
Les différents moyens optiques précités constituent la voie de transmis-sion du faisceau laser sur la platine 14.
Celle-ci porte également une voie d'éclairage comprenant un faisceau 54 de fibres optiques dont une extrémité est raccordée à une source d'éclairage d'un type quelconque, par exemple une lampe à incandescence, extérieure à
la platine 14 et à la plaque 52, et dont l'autre extrémité est raccordée à un dispositif 56 monté sur la platine 14 et comportant une plaque 58 présentant un orifice central de passage du faisceau lumineux sortant des fibres optiques 56, pour limiter la lumière parasite, et un diaphragme de champ 60 qui est conjugué optiquement avec la surface de l'objet à traîter.
Le faisceau lumineux diaphragmé sortant du dispositif 56 traverse tout d'abord un doublet optique 62 porté par le bloc 46 précité, puis est réfléchi à
angle droit sur une lame semi-transparente 64 en direction de la lame dichrolque 44, et est finalement réfléchi par cette lame 44 sur le miroir de renvoi 48 précité.
L'extrémité du faisceau de fibres optiques 54, le dispositif 56, le doublet 62, la lame semi-transparente 64, la lame dichrolque 44 et le miroir de renvoi 48 associé à l'objectif 12 de microscope constituent la voie d'éclaira-ge, portée par la platine 14, de l'objet à tra~ter.
Une voie d'observation, indépendante des deux voies précédentes, est prévue sur la platine 14 et comprend, outre l'objectif 12 de microscope, le miroir 48 et la lame dichrolque 44, la lame semi-transparente 64 qui est traversée par le faisceau lumineux, un téléobjectif compact comprenant des lentilles 66 convergentes et un miroir de renvoi 6a porté par un bloc 70 et .~, , . ..................... - .
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~2l3~1~7 des lentilles 72 divergentes portées par un autre bloc 74 orienté vers I'objectif d'entrée d'une caméra matricielle C.C.D. 76 (à transfert de charge) fixée sur la platine 14 et dont la sortie 78 est reliée à l'écran de visualisation 18.
Des filtres optiques 80 et 82 sont interposés entre l'entrée de la caméra 76 et la sortie du téléobjectif, pour atténuer l'image de l'impact du faisceau laser sur l'obiet à traîter et permettre de visualiser par la caméra 76 et l'écran 18 aussi bien la surface de l'objet à tralter que l'impact du faisceau laser sur cette surface.
Un prisme peut également être placé sur la voie de visualisation de la platine 14 entre le filtre optique 80 et la sortie du téléobjectif, pour modifier sur l'écran de visualisation 18 le sens de déplacement de l'image.
Les différents composants optiques portés par la platine 14 sont montés de fa~con amovible sur celle-ci par des vis et sont associés à des moyens de positionnement mécanique très précis, par exernple des pions portés par la platine 14 et reçus dans des cavités des supports des composants, pour permettre le démontage de ces composants et leur remplacement sans qu'il soit nécessaire de procéder à des nouveaux réglages optiques. La voie d'éclairage portée par la platine 14 présente l'avantage d'un encombrement réduit. La source de lumière d'éclairage est extérieure à la platine 14, n'influence pas thermiquement les composants optiques montés sur cette platine, et peut être changée sans qu'il soit nécessaire de procéder à des nouveaux réglages. On obtient également ainsi un éclairage uniforme de tout le champ d'observation sur la surface de l'objet à traîter.
Le support 10 de l'objet 3 traîter comprend (figures 2 et 4) une plaque supérieure 84 sur laquelle l'objet à tra~ter est fixé par dépression.
Cette plaque supérieure 84 est reliee par des montants verticaux 86 à
une plaque inférieure 88 associée à des moteurs piézoélectriques permettant un réglage fin de focalisation par déplacement vertical des plaques 88 et 84, 30 par exemple sur une course de 100 microns avec une précision de 0,1 micron.
L'ensemble des plaques 84 et 88 est porté par une couronne 90 rotative autour de l'axe vertical, par commande manuelle ou motorisée, pour permettre d'orienter la surface de l'objet à traîter par rapport à deux axes de déplacement horizontaux perpendiculaires. La couronne 90 est elle-même 35 portée par une première table 92, déplacable le long d'un axe horizontal par un moteur électrique pas à pas, et cette table 92 est elle-même portée par une table 94 déplacable en translation le long d'un axe horizontal perpendi-. . .
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., . - .. ~ 8 ~ 97 The invention relates to a machine ~ laser intervention microbeam on objects with thin layers of material, for example for cutting them.
We already know ~ t machines of this type, which generally use a laser pulse. These machines are difficult to use for interventions.
tions on integrated circuits and on thin layers, for example magnetic layers formed on the magnetic heads of VCRs or computer disk or floppy drives ~, the intervals of time between the pulses of the laser tracluant by a cooling of the layer of material on which one operates and not allowing a ~ speed of execution and interesting cutting finesse.
It has already been proposed to use in these machines a continuous laser, of the type with Argon, which is coupled to an optical circuit including a microscope for allow the laser beam to be focused with a diameter of the order of micrometer on the surface of the object 3 drag. However, it is a laboratory device, which requires extremely fine adjustments and delicate, and which cannot be used industrially.
The subject of the invention is a laser micro-beam machine for inter-vention on thin film objects of material, which can be used in an industrial way, which can be automated and which allows observation specifies the action of the laser microbeam on the object to be treated.
The invention also relates to a machine of this type, which can be used not only for precise interYentions on circuits integrated, for example for the correction of micro-faults, but also for micro-analysis, repair and reconfiguration of circuits integrated and various objects including thin layers ~ of materials used in microelectronics for example.
The present invention relates to a laser microbeam machine for attention to an object with thin layers of material, including a continuous laser coupled to a microscope which makes it possible to focus a beam laser beam at a particular point on the object and observe the point "'~ IT
128 ~ l97 ' - the -impact of the laser beam on the object, characterized in that it includes a rigid, non-deformable plate and insensitive to vibrations, placed between an exit of the laser and the object, and on which are fixed amov ~ lement at least a microscope objective and optical components defining three optical paths which are independent from each other and which have ~ independent means of adjustment, these three ways including a way of transmission of the laser beam to the objective of object-oriented microscope, a light path transmitting a light beam towards the objective of microscope and a viewing channel connecting the objective from microscope to electronic viewing means an area to be treated of the object and the impact point of the laser beam on this area, these three opti ~ ues being permanently connected to each other by a dichroic slide at an entrance to the microscope, to allow continuous observation of beam action laser on the object.
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, It is thus possible, thanks to these three ways op ~ lques lnoepenu ~ n ~
their adjustment means, to drag a thin layer of material over a object with a laser beam whose diameter on the surface of the object is the order of the micrometer, and simultaneously observe continuously, without risks, the action of the laser beam on the surface of the object to be guide the movement of this beam over the entire intervention area.
Preferably, according to the invention, the aforementioned plate comprises takes mechanical means for precise positioning of components optics, allowing them to be dismantled and replaced without modification optical adjustments.
It is thus very easy and without loss of time to adapt the machine to an intervention of a determined type.
Preferably, according to the invention, ~ by way of observation ~
tion on the aforementioned stage comprises a matrix camera of the type CCD, the output of which is connected to a display screen independent of the stage and whose input is connected to the microscope objective by filters attenuation of the image of the point of impact of the laser beam, and by optical means for image enlargement.
The staff can thus observe the treated object continuously and the actual impact of the laser beam. Furthermore, the positioning of the beam laser on the object to be processed can be ensured with an accuracy of the order of 0.2 micrometer.
Preferably, according to the invention, the trans way ~
mission of the laser beam on the stage includes a first mirror removal followed by an afocal optical block for enlarging the laser beam, a dichrolic blade crossed by the laser beam, and another deflecting mirror towards the microscope objective.
The first deflection mirror is optically conjugated with the pupil ~ ,,. ~
3L ~ 85 ~
of the microscope objective. Its setting therefore does not influence the position of the laser beam relative to the center of the pupil but unique the position of the point of impact of the laser beam focused on the object to be tra ~ ter.
Preferably, this first mirror is motorized, to ensure by example a scanning of the point of impact of the laser beam on the surface of the object.
Preferably, according to the invention, this transmission path of the laser beam on the stage is connected to the laser output by another deflection mirror and an optical isolator, preventing reinjection of the laser beam through the laser exit.
It may be that the surface of the object to be treated includes a highly reflective layer, for example aluminum. The optical isolator, which prevents re-injection of the bent laser beam, thus avoiding laser removal.
Preferably, the deflection mirror associated with the optical isolator is optically combined with the target area of the object, to allow adjustment of the impact of the laser beam at the center of the entrance pupil of the microscope.
Adjustments of the point of impact of the laser beam on the surface of the object 2û to drag and the point of impact of the laser beam on the entrance pupil of the objective of the microscope are therefore independent of each other.
Preferably according to the invention, the lighting path carried by the plate comprises a bundle of optical fibers, one end of which is connected to a light source external to the plate and the other of which end is optically conjugated with the entrance pupil of the objective of microscope7 and a semi-transparent reflective plate, towards of the dichrolic blade through which the laser beam passes, the light beam coming out of optical fibers.
The dichrolic blade of the laser beam transmission path, which is crossed by the laser beam and which reflects the light beam lighting, therefore acts as an interface between the beam transmission channels laser and lighting.
Preferably ~ e, the aforementioned semi-transparent blade is placed at the entrance to the observation track and is crossed by the light beam reflected by the object and directed towards the CCD dP matrix camera the channel observation, Preferably, the object to be treated is mounted on a ~ '~ t ~''' ~ 2 ~ L9 ~
associated support 3 means of movement in three directions ~ erpendi-eyelets, two of which are parallel to the plate, and that the object support is movable in rota ~ ion around its axis of movement perpendicular to platinum.
According to a preferred embodiment of the invention, electric motors step by step move the object support in both directions parallel to the plate while the means of displacement of the support in the third direction include adjustment means manual, as well as piezoelectric motors ensuring fine adjustment of the position of the object to be treated.
These different engine means can be controlled automatically.
by a microprocessor, in the case of repetitive interventions on identical objects.
The invention will be better understood and other details, characteristics and advantages thereof will become apparent during the description which follows, made by way of example with reference to the annexed drawings and in which:
- Figure 1 is a schematic view of a machine according to the invention;
- Figure 2 is a partial schematic perspective view of this machine;
- Figure 3 is a plan view of the optical stage of the machine;
- Figure 4 is a schematic view in partial section along the line IV-IV of figure 3.
As shown schematically in Figure 1, the machine according to the invention comprises a support 10 for an object to be dragged, for example a integrated circuit, towards which objective 12 of a carried microscope is oriented by a rigid plate 14, non-deformable and insensitive to vibrations, which is for example horizontal and is supported by a metal frame 16, a screen display 18 connected to the output of the observation path carried by the plate 14, a control panel 20 for adjusting the focus of the laser beam on the object 3 trater and displacements of the support of the object, and a control panel 22 comprising various control means and laser adjustment.
The laser 24, only part of which is shown in Figures 2 and 3 is a continuous Argon laser, having a multi-line optical power of the order of several Watts and a spectral band of 450 to 525 nm approximately.
The emitted laser beam meets a first deflection mirror 26 which reflects the laser beam at right angles to an optical isolator 28 : '.
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comprising a polarizing cube 30 and a quarter wave plate 32 which prevents the reinjection of the laser energy into the output cavity of the laser 24 during the passage of the point of impact of the laser beam over a highly reflective part te, such as aluminum, of the surface of the object to be worked. This avoids the laser 24 being destablized.
At the exit of the optical isolator 28, the laser beam meets another fixed deflecting mirror 34 which reflects the laser beam at right angles to a deflection mirror 36 reflecting the laser beam at right angles to a afocal magnification device 38 comprising an input lens 40 mobile in translation for focusing the laser beam and a lens output 42. This device 38 ensures an expansion of the laser beam with a linear magnification ratio of the order of three for example which is compatible with the diameter of the entrance pupil of objective 12 of microscope. Thus, the laser beam has a diameter, at the outlet of the device 15 3a, which corresponds substantially to that of the entrance pupil of the objective 12, so that the laser beam is not diaphragmed by the objective 12, which would result in a loss of energy, and not be focused on a narrow area of the entrance pupil of the microscope, which would result in risk of destruction of the lenses.
Furthermore, this afocal magnification device 38 also allows compensate for the divergence of the laser beam to work in light parallel.
The parallel laser beam leaving the device 38 passes through a blade dichrolque 44 oriented at 45 ~ and carried by a block 46 on which is mounted a deflection mirror 48 reflecting the laser beam at right angles to the entrance pupil of the microscope objective 12, which is oriented towards the support 10 of the object to be processed. The microscope objective 12 is carried by a rotary turret 50 comprising several objectives having magnifications different.
As indicated in the above, the deflection mirror 26 is conjugated optically from the surface of the object to be treated and allows, by two rotations angular, the return of the laser beam and the adjustment of its impact in the center of the entrance pupil of the microscope objective 12 while the mirror of reference 36 is optically conjugated, via the device 38, of the entrance pupil of the microscope objective 12, so that its adjustment does not influence the position of the impact of the laser beam relative to the center of the entrance pupil of objective 12, but only the position of the ,,! ~
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point of impact of the laser beam focused on the object to be tracked. These two settings are therefore made independent. In addition, the mirror 36 can be associated with motorization means, when it is necessary to carry out a scanning of the point of impact of the laser beam on the surface of the object to be tra ~ ter.
Preferably, the first deflection mirror 26 and the optical isolator 28 are carried by a plate 52 which is not integral with the plate 14 carrying the return mirrors ~ 4 and 36, the aFocal device ~ 8 and the block 46 on which is mounted the turret 50 carrying the objectives of the microscope. The microscope can thus be made mobile relative to the laser. Plate 14 is associated to damping devices filtering vibrations likely to be transmitted to the circuit board, for example the vibrations caused by the circuit laser cooling water 24.
The various optical means mentioned above constitute the transmission route.
laser beam on the stage 14.
It also carries a lighting track comprising a beam 54 of optical fibers, one end of which is connected to a light source of any type, for example an incandescent lamp, external to the plate 14 and the plate 52, and the other end of which is connected to a device 56 mounted on the plate 14 and comprising a plate 58 having a central orifice for the passage of the light beam leaving the fibers optics 56, to limit stray light, and a field diaphragm 60 which is optically conjugated with the surface of the object to be treated.
The diaphragm light beam leaving device 56 crosses everything first an optical doublet 62 carried by the aforementioned block 46, then is reflected at right angle on a semi-transparent blade 64 towards the blade dichrolque 44, and is finally reflected by this blade 44 on the mirror of reference 48 above.
The end of the optical fiber bundle 54, the device 56, the doublet 62, the semi-transparent blade 64, the dichrolic blade 44 and the mirror reference 48 associated with the microscope objective 12 constitute the light path ge, carried by the plate 14, of the object to tra ~ ter.
One observation path, independent of the two previous ones, is provided on the stage 14 and comprises, in addition to the microscope objective 12, the mirror 48 and the dichrolic blade 44, the semi-transparent blade 64 which is crossed by the light beam, a compact telephoto lens comprising converging lenses 66 and a deflection mirror 6a carried by a block 70 and . ~,,. ..................... -.
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~ 2l3 ~ 1 ~ 7 divergent lenses 72 carried by another block 74 oriented towards The input lens of a CCD 76 raster camera (with transfer of load) fixed on the plate 14 and whose output 78 is connected to the screen of display 18.
Optical filters 80 and 82 are interposed between the input of the camera 76 and the telephoto end, to attenuate the image of the beam impact laser on the object to be tracked and allow viewing by camera 76 and the screen 18 both the surface of the object to be worked on and the impact of the beam laser on this surface.
A prism can also be placed on the viewing path of the stage 14 between the optical filter 80 and the telephoto output, to modify the direction of movement of the image on the display screen 18.
The various optical components carried by the plate 14 are mounted of fa ~ con removable thereon by screws and are associated with means of very precise mechanical positioning, for example of the pins carried by the plate 14 and received in cavities of the component supports, for allow disassembly of these components and their replacement without it it is necessary to make new optical adjustments. The way lighting carried by the plate 14 has the advantage of space reduced. The lighting light source is external to the plate 14, does not thermally influence the optical components mounted on this plate, and can be changed without the need to make any new settings. This also provides uniform lighting of everything the field of observation on the surface of the object to be treated.
The support 10 of the object 3 trater comprises (Figures 2 and 4) a plate upper 84 on which the object to be tra ~ ter is fixed by depression.
This upper plate 84 is connected by vertical uprights 86 to a bottom plate 88 associated with piezoelectric motors allowing fine focus adjustment by vertical displacement of the plates 88 and 84, 30 for example over a 100 micron stroke with an accuracy of 0.1 microns.
All the plates 84 and 88 are carried by a rotating crown 90 around the vertical axis, by manual or motorized control, to allow to orient the surface of the object to be dragged in relation to two axes of perpendicular horizontal displacement. Crown 90 is itself 35 carried by a first table 92, movable along a horizontal axis by a stepping electric motor, and this table 92 is itself carried by a table 94 movable in translation along a perpendicular horizontal axis . . .
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2~39~L~t7 a culaire au premier par un autre moteur ~lectrique pas à pas. Ces deux moteurs ont par exemple une course de 100 ou 150 mm, avec un déplace-ment minimal de 0,1 micromètre.
L'ensemble des tables 92 et 94 est porté par une colonne 96 déplacable verticalement par commande manuelle, pour un réglage grossier de focalixa-tion, avec une précision de 1 micromètre sur une course de 12 à 15 mm en viron.
Les moteurs électriques pas à pas de cléplacernent des tables 92 et 94 peuvent atre commandées à partir du tableau 20 (figure 1) par exemple au moyen d'un levier à rotule 98, déplacable dans deux directions perpendicu-laires correspondant aux deux directions de déplacement des tables 92 et 94.
Le tableau 20 comprend également des moyens 100 d'affichage des coordon-nées sur ces deux axes d'un point de la surface de l'objet à trafter, et un bouton rotatif 102 de commande des moteurs piézoélectriques de réglage fin de focalisation.
La machine selon l'invention fonctionne de la façon suivante.
L'objet à traîter est placé sur la plaque supérieure 84 du support 10 et est maintenu en position par dépression, ce qui permet entre autres de corriger au moins partiellement les défauts de planéité des supports de couches minces. Par rotation de la tourelle 50, on sélectionne un objectif 12 ayant un grossissement approprié à l'intervention envisagée.
Le fonctionnement de la voie d'éclairage et de la voie d'observation permet de rechercher, sur l'écran de visualisation 18, la zone particulière à
trafter sur la surface de l'objet. Lorsque l'objectif 12 de microscope a un grossissement de 50, la diagonale du champ d'observation sur la surface de l'objet à traîter est de 135 micromètres, tandis que le rapport de grandisse-ment de l'image sur l'écran de visualisation 18 est de 2 000.
Un réticule 20 peut être prévu sur la voie d'éclairage, en étant légèrement défocalisé, de fa~con à rnatérialiser l'axe optique sur l'image tout en permettant de visualiser ce qui se trouver derrière le réticule. Lorsque l'axe optique est correctement positionné sur la surface de l'objet à traîter, par exemple au bord d'une couche mince à découper, le laser 24 est mis en route et produit un ~aisceau laser à un niveau de puissance relativement élevée (de l'ordre de 1 à 2 Watts) pendant une durée limitée de l'ordre d'unP
seconde par exemple, pour amorcer une réaction thermochimique entre la couche mince à découper et la couche sous-jacente. On réduit ensuite la puissance du faisceau laser et, par commande du moteur électrique de ~l21~
déplacement d'une table 92 ou 94, on déplace le point d'impact du faisceau laser pour réaliser la découpe voulue.
Le diamètre du point d'impact du faisceau laser sur la surface de l'objet à traîter est, avec un objectif de grossissement 50, de l'ordre de 1 5 micromètre au rnaximum. La profondeur de champ est de l'ordre de plus ou moins 0,5 micromètre, la distance libre de travail entre l'extrémité de l'objectif 12 et la surface de l'objet à traîter étant de l'ordre de ~ mm.
On peut également utiliser un objectiF de microscope ayant un grossisse-ment supérieur, par exemple de 100. Dans ce cas, le diamètre du faisceau 10 laser focalisé est inférieur à 1 micromètre, la profondeur de cha~p est de plus ou moins û,2 micromètre et la distance libre de travail entre l'extr~7mi-té de l'objectif et la surface de l'objet à traîter de l'ordre de 0,3 mm. Le rapport d'agrandisssment de l'image sur l'écran de visualisation la est de l'ordre de 4 ûû0.
La machine selon l'invention peut donc réaliser une découpe fine des connections de liaison sur un circuit intégré, par exemple pour la correction de microdéfauts ou de court-circuits. Elle peut également réaliser la découpe d'une couche de métallisation autour d'un trou de contact et elle permet également une détection et une localisation des points sensibles d'un 20 circuit alimenté au voisinage de sa tension marginale, par balayage par un faisceau laser. L'excitation des points critiques du circuit peut provoquer des erreurs logiques détectables, ce qui permet de localiser ces points sensibles.
Cette machine permet également des interventions en microchimie, au 25 moyen de réactions locales induites par le faisceau laser.
Dans l'exemple de réalisation qui a été décrit, la platine 14 portant l'essentiel des composants optiques de la machine est fixe, tandis que le support de l'objet b traîter est mobile. On peut cependant rendre cette platine mobile si nécessaire.
Pour les tâches répétitives, un microprocesseur peut être couplé à la machine pour commander automatiquement, selon des séquences prédéter-minées, les déplacements de l'objet à traîter par rapport à l'objectif de microscope sélectionné et régler le niveau de puissance du laser. Un dispositif de focalisation automatique, d'un type classique, peut aussi être 35 utilisé pour régler en continu la focalisation du faisceau laser sur la surface de l'objet à traîter et corriger ainsi des défauts de focalisation causés par exemple par les déplacements de l'objet à tralter, des défauts de planéité de sa surface, etc ,;, ' , '~ ',' , ' ~'' : .
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: ,~ ,, :: : . 2 ~ 39 ~ L ~ t7 at cular to the first by another ~ electric stepping motor. These two motors have for example a stroke of 100 or 150 mm, with a displacement 0.1 micrometer minimum.
All tables 92 and 94 are carried by a movable column 96 vertically by manual control, for rough adjustment of focalixa-tion, with an accuracy of 1 micrometer over a stroke of 12 to 15 mm about.
Key stepper electric motors place tables 92 and 94 can be ordered from table 20 (figure 1) for example at by means of a ball joint lever 98, movable in two directions perpendicular to areas corresponding to the two directions of movement of tables 92 and 94.
The table 20 also includes means 100 for displaying the coordinates born on these two axes from a point on the surface of the object to be processed, and a rotary knob 102 for controlling the fine adjustment piezoelectric motors of focus.
The machine according to the invention operates as follows.
The object to be treated is placed on the upper plate 84 of the support 10 and is held in position by vacuum, which allows among other things to at least partially correct the flatness defects of the thin layers. By rotation of the turret 50, a target 12 is selected having a magnification appropriate to the planned intervention.
Operation of the lighting path and the observation path makes it possible to search, on the display screen 18, for the particular zone to be trafter on the surface of the object. When the microscope objective 12 has a magnification of 50, the diagonal of the observation field on the surface of the object to be treated is 135 micrometers, while the growth ratio ment of the image on the display screen 18 is 2000.
A reticle 20 can be provided on the lighting track, being slightly defocused, fa ~ con to rnaterialize the optical axis on the image while by allowing to visualize what is behind the reticle. When the optical axis is correctly positioned on the surface of the object to be treated, for example at the edge of a thin layer to be cut, the laser 24 is placed road and produces a laser beam at a relatively high power level high (of the order of 1 to 2 Watts) for a limited period of the order of P
second for example, to initiate a thermochemical reaction between the thin layer to be cut and the underlying layer. We then reduce the power of the laser beam and, by controlling the electric motor ~ l21 ~
displacement of a table 92 or 94, the point of impact of the beam is displaced laser to make the desired cut.
The diameter of the point of impact of the laser beam on the surface of the object to be treated is, with a magnification objective 50, of the order of 1 5 micrometer at maximum. The depth of field is around plus or minus 0.5 micrometer, the free working distance between the end of the objective 12 and the surface of the object to be treated being of the order of ~ mm.
It is also possible to use a microscope objective having a magnification.
higher, for example 100. In this case, the beam diameter 10 focused laser is less than 1 micrometer, the depth of cha ~ p is more or less û, 2 micrometer and the free working distance between the extr ~ 7mi-t of the objective and the surface of the object to be treated in the order of 0.3 mm. The enlargement ratio of the image on the display screen is around 4 ûû0.
The machine according to the invention can therefore carry out a fine cutting of the link connections on an integrated circuit, for example for correction micro-faults or short circuits. It can also perform the cutting a metallization layer around a contact hole and it also allows detection and localization of sensitive points of a 20 circuit supplied in the vicinity of its marginal voltage, by scanning by a laser beam. Excitation of critical points on the circuit can cause detectable logic errors, which helps locate these points sensitive.
This machine also allows interventions in microchemistry, 25 by means of local reactions induced by the laser beam.
In the embodiment which has been described, the plate 14 carrying most of the optical components of the machine are fixed, while the support of the object b trater is mobile. We can, however, make this mobile stage if necessary.
For repetitive tasks, a microprocessor can be coupled to the machine to control automatically, according to predetermined sequences-mined, the movements of the object to be treated in relation to the objective of selected microscope and adjust the laser power level. A
automatic focusing device, of a conventional type, can also be 35 used to continuously adjust the focus of the laser beam on the surface of the object to be dragged and thus correct focusing errors caused by example by the displacements of the object to be weighed, flatness defects of its surface, etc.
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