JP2013059809A - レーザ加工システムにおける系統的誤差を補正する方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】三次元で微細加工システム(20)を較正する方法は、三次元表面を決定するためにサンプル工作物(22)を走査すること(70)、一連のステップにおいて走査データに対する最良の適合表面を計算すること(72,74,76,78,80,82)及び後続の工作物が関連材料操作サブシステムにおける変動によって取り込まれる系統誤差を除去するために較正できるように結果を記憶すること(84)を含む。本方法は、全表面適合の局所的な変動の影響を最小限にするために粒子汚染をモデル化する板曲げ理論及び区分的の態様で三次元表面に一致させるスプラインを使用する。
【選択図】図2
Description
板曲げ理論を適用するために、最初にピーク偏向又は式(1)に従って、計算されるZmaxと称される、検出されるべき最小偏差を選択する。
ここで、W=Pπa2、Pは真空圧であり、典型的に55000Paの範囲内にあり、aは偏向領域の半径であり、Dは、式(2)に従って計算されるプレート定数である。
ここで、tはウェハ厚さであり、Eは弾性係数であり、vはポアソン比である。シリコンウェハtが約775ミクロンであるのに対して、Eは約160Gpaであり、vは約0.25である。偏向半径aは式(3)によって計算される。なお、D、Zmax及びPは上記定義のとおりである。
(3)
ウェハが走査され、Xデータ、Yデータ及びZデータが収集されると、それらのデータが分析される。この分析の第1の目的はX位置及びY位置の誤差を決定することである。測定すべき表面上の既知の位置に測定可能なポイントを有する工作物が生成されるとする。複数の測定ポイントは、測定データを既知データに適合(フィット)することによって、それらの名目的な位置と比較される。この適合は、全誤差又は後述のBスプラインを最小にするために最小2乗法フィットを使用して行うことができる。この適合の目的は(システムの)測定された運動の、理想態様からの偏差を決定することである。好ましい実施例において、この分析を行う方法は、最初に、軌道横断(cross-track)誤差を測定することである。これは、1つの軸方向の誤差を第2の軸の関数として計算することを伴う。例えば、Yの誤差はXの関数として計算される。次に、Xの誤差はYの関数として計算される。軌道横断(cross-track)誤差が算定されると、これが補正される。次に軌道並行(along-track)誤差が計算される。これは、例えばY方向の誤差をY軸の関数として、及びX方向の誤差をX軸の関数として計算することを伴う。これらの誤差は、前記軌道横断誤差と組み合わされ、補正マップの第1の部分を形成する。
Bスプライン曲線は式(4)によって定義される。
ここで、A、B及びCは最小2乗法フィットによって決定される係数である。ステップ74は、第1の剰余マップR1を形成するために、第1のフィット表面SL(x、y)を生のデータから引くことを伴う。第1の剰余マップR1の図面が、図6に示される。ステップ76は、前記第1の剰余表面に、式(8)形の第2の表面、双2次表面SQ(x、y)を一致させることを伴う。
ここで、D,E,F,Gは最小2乗法フィットによって決定される係数である。ステップ78は、前記第1の剰余3Dデータから前記ステップ76の第2の適合表面を引き、第2の剰余表面R2を形成することを伴う。当業者は、高次多項式を含む、他の関数がこのフィット(適合)に使用できることを理解するであろう。この方法によって生成される双2次表面SQ(X,Y)の図面が図7に示される。この引き算の結果の図面が図8に示される。ステップ80は剰余表面R2をフィルタ(濾波)すること、及びその後に剰余表面R2を隣接領域に分割することを伴う。これらの領域はフィルタリング計算を可能にするために主として選択される。好ましい実施例のフィルタは、低域通過フィルタであり、それはチャックの系統誤差から生じ得る情報を通過させ、かつ、ランダムノイズから生じ得る情報を濾波(除去)できるように設計される。このフィルタを実行する1つの方法は多次元高速フーリエ変換(FFT)を使用して周波数空間にデータを変換し、高周波数を低減し又は切断するために多重フィルタ(乗法フィルタ)を適用し、データを空間領域に変換するために逆FFTを適用することである。また、最初の2つのステップにおいて系統誤差を除去するにより、ウェハの円周の周りのパッド端部に対して、値ゼロを使用するが出来る。濾波前にデータのDC成分をゼロに近く低減することによって、紛失データはゼロで置き換えることができ、最終出力に対する影響を最小にすることが出来る。このフィルタを実施する代替的方法は。上記Bスプラインを使用して表面を一致させることを含む。この技術を熟知するものは、高周波又はランダムノイズを除去すべくデータセットを濾波する、類似の結果をもたらす、いくつかの方法があることを認識する。ステップ82は濾波の後に、複数領域のデータと、多項式関数又はサイン又はコサイン級数関数又はスプラインとを一致させることを伴う。ステップ84は、前記領域毎の適合データと、ステップ72、76において生成された適合表面とを結合すること、及び、これらとステップ71において生成されたX,Y補正マップとを結合し、全体的誤差補正表面を生成する。全体的誤差補正表面は、次のウェハに使用するためにコンピュータ36を介して記憶される
ここで、zは高さ歪みであり、aは半径aの円板の歪み中心から離れる距離であり、W及びDは上記定義のとおりである。代替的に、曲線は、粒子及び真空圧の影響下で実験的に測定されるウェハの歪みをより良くモデル化する異なる式に適合できる。この曲線適合の結果は、疑わしい粒子汚染の位置及びサイズの同定である。 ステップ98は、すべての粒子汚染がこの態様で同定されると、処理を継続するか、又は、加工不能としてウェハを拒絶するかを決定する。加工用ウェハを拒絶する又は受け入れる基準は、汚染によってもたらされる3D歪みを、ステージ及びビーム光学装置が補償し、ウェハ表面にビームウェストを集中できるかどうかに依存する。ステップ100は、ウェハを拒絶する決定を指示する。ウェハが拒絶されれば、操作員は、例えばウェハを清掃及び再挿入するよう通知され得る。
ステップ102はウェハを加工する決定を指示する。ウェハが加工されれば、粒子汚染によって引き起こされる変形に関する情報は、予め計算された系統誤差に結合される。そして、粒子汚染によって引き起こされる変形を含む、加工されるウェハの表面をより綿密にモデル化する新しい誤差マップが形成される。ステップ104において、ウェハは現実に加工される。好ましい実施例において、これはウェハの表面上のリンクを切断するためにレーザを使用することを伴う。他の実施例において、レーザビームはウェハを個々の回路に切断する(ダイシング(singulation))又はウェハ表面上の複数の場所をアニールするために使用できる。さらに、別の実施例において、ウェハは回路基板で置き換えることができ、レーザは、ビア穿孔するために又は部品を仕上げるために使用できる。
Claims (22)
- 既知の位置の基準ポイントを含む工作物と、該工作物を保持するチャックと、レーザビームを放射するレーザ及び、前記レーザビームを前記工作物に向ける光学装置と、材料操作サブシステムと、該材料操作サブシステム、前記光学装置又は前記材料操作サブシステム及び前記光学装置の両方に、前記レーザビームと前記工作物との間の関係において系統誤差を補償するために前記工作物の特定ポイントに、前記レーザビームに沿う特定ポイントを向けるよう指示する制御サブシステムとを含む工作物処理システムを較正する方法であって、
工作物に対応する3次元マップのデータを構築するために多数の位置で前記工作物の3次元測定を行うこと、
前記3次元マップ上の基準ポイントについて、測定された前記位置と既知の位置とを比較することによってX位置及びY位置の誤差を補正すること、
前記3次元マップ上の前記データに対する第1の最良の適合表面を計算すること、
第1の剰余を形成するために、前記3次元マップ上の前記データから、前記第1の最良の適合表面のデータをを引くことを含む第1の表面引き算によって第1の誤差を除去すること、
前記第1の表面引き算によって形成される前記第1の剰余に対する第2の最良の適合表面を計算すること、
第2の剰余を形成するために、前記第1の剰余から前記第2の最良の適合面を引くことを含む第2の表面引き算によって第2の誤差を除去すること、
前記第2の表面引き算によって形成される前記第2の剰余を、多数のより小さい隣接領域でのそれに分割すること、
前記多数の領域における前記剰余の各々に対して領域最良適合表面を計算して、対応する領域表面を形成すること、
前記X位置の補正及び前記Y位置の補正、前記第1の最良適合表面、前記第2の最良適合表面及び前記領域表面を較正マップに結合すること、
前記レーザビームと前記工作物との間の前記関係の誤差を算定するために前記較正マップを使用することを含む、工作物処理システム較正方法。 - 前記X位置及び前記Y位置を補正することは、測定された前記データの多項式適合と前記既知の位置とを、前記X位置及び前記Y位置に対して交差軸方向及び平行方向において、比較することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の最良適合表面、前記第2の最良適合表面、又は前記領域最良適合表面は各々、多項式、三角関数、又は板曲げ理論関数の1つである、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の最良適合表面、前記第2の最良適合表面、又は前記領域最良適合表面の前記計算はスプラインを使用してX、Y又はZの区分的態様で適合を行うことを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記3次元測定は単一の測定においてX軸、Y軸又はZ軸の方向の、又は前記X軸、前記Y軸及び前記Z軸のいずれかの組み合わせの方向の前記工作物の前記位置を測定することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記3次元測定の値は前記工作物の特徴をレーザで照射することによって得られる、請求項1に記載の方法。
- 前記較正マップが記憶され、また次の工作物を補正するために検索される、請求項1に記載の方法。
- 前記較正マップは次の工作物を測定することによって改良される、請求項1に記載の方法。
- 較正される前記工作物は半導体ウェハである、請求項1に記載の方法。
- 既知の位置の基準ポイントを含む工作物と、該工作物を保持するチャックと、レーザビームを放射するレーザ及び前記レーザビームを前記工作物に方向付ける光学装置と、材料操作サブシステムと、該材料操作サブシステム、前記光学装置又は前記材料操作サブシステム及び前記光学装置の両方に、前記レーザビームと前記工作物との間の関係において系統誤差を補償するために前記工作物の特定ポイントに前記レーザビームに沿う特定ポイントを向けるよう指示する制御サブシステムとを含む工作物処理システムを較正する方法であって、
前記工作物の3次元マップを構築するために多数の位置で工作物の3次元測定を行うこと、
前記工作物に対して1以上の最良適合表面を計算することによって較正マップを形成すること、
前記レーザビームと前記工作物との間の前記関係の誤差を算定するために前記較正マップを使用することを含む、工作物処理システム較正方法。 - 前記最良適合表面は、多項式、三角関数、又は板曲げ理論関数の1つである、請求項10に記載の方法。
- 各最良適合表面の前記計算はスプラインを使用してX、Y又はZの区分的態様で適合を行うことを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記3次元測定は単一の測定においてX軸、Y軸又はZ軸の、又は前記X軸、前記Y軸及び前記Z軸のいずれかの組み合わせの前記工作物の前記位置を測定することを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記3次元測定の値は前記工作物の特徴をレーザで照射することによって得られる、請求項10に記載の方法。
- 前記較正マップが記憶され、また次の工作物を補正するために検索される、請求項10に記載の方法。
- 前記較正マップは次の工作物を測定することによって改良される、請求項10に記載の方法。
- 較正される前記工作物は半導体ウェハである、請求項10に記載の方法。
- 較正材料操作システムによって固定される工作物の下で粒状汚染を検出する方法であって、
前記工作物の3次元マップを構築するために多数の位置で工作物の3次元測定を行うこと、
予め計算された較正マップと前記3次元測定の値とを比較することによって前記3次元マップを較正すること、
前記較正マップを処理することによって粒状汚染を検出することを含む、粒状汚染検出方法。 - 前記加工はしきい値又は板曲げ理論の1つである、請求項18に記載の方法。
- 前記加工は前記粒状汚染のサイズを算定することを含む、請求項18に記載の方法。
- 前記3次元測定を行うことは第1のセットの測定値を生じ、前記粒状汚染を検出することは、検出された前記粒状汚染の近傍でサンプル密度を増加させるために、前記検出された粒状汚染の近傍の前記工作物の3次元測定を更に行うことを含む、請求項18に記載の方法。
- 前記粒状汚染の検出に応じて、前記工作物の加工を停止すること、前記工作物の加工を継続すること、前記工作物の一部分を加工すること、又は前記工作物から汚染を除去するために前記工作物を清掃することを決定することを含む、請求項18に記載の方法。
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