JP2583036B2

JP2583036B2 - レ−ザ加工装置

Info

Publication number: JP2583036B2
Application number: JP60287240A
Authority: JP
Inventors: 廣白数
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1985-12-20
Filing date: 1985-12-20
Publication date: 1997-02-19
Anticipated expiration: 2012-02-19
Also published as: JPS62144891A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はレーザ加工装置に関し、特に可動ステージ上
に載置された被加工物をレーザビームによつて加工する
ようにしたレーザ加工装置に適用するものである。

〔従来の技術〕

この種のレーザ加工装置は、半導体製造装置として用
いられているが、特にウエハの欠陥を修繕する目的で、
一旦加工されたウエハをレーザビームによつて再加工す
るウエハリペアなどの加工装置においては、高速かつ高
精度でウエハをレーザビームの加工位置に位置合わせす
ることが要求される。

ところが従来のレーザ加工装置においては、レーザビ
ームの加工位置に被加工物を位置合わせする方法とし
て、第１に、被加工物を載置したステージを移動する方
法と、第２に、レーザビームの位置を光学系（例えばガ
ルバノミラーなど）を用いて移動させる方法とが採用さ
れていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第１のステージを移動させる方法は、レーザビームの
加工位置に高い精度で位置合わせできる利点がある反
面、被加工物を載置しているステージ及びその駆動機構
の質量がかなり大きいために、位置合わせ速度をそれほ
ど高速化し得ない問題がある。

また第２のレーザビームを移動させる方法は、移動速
度を高速化できる利点がある反面、レーザビームを被加
工物の所定加工位置に位置合わせするための位置合わせ
精度をそれほど高くできない問題がある。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、レーザ
ビームの加工位置に被加工物を位置決めする際に、でき
るだけ高い位置合わせ速度で、しかも高い精度の位置決
めを容易に実現し得るようにしたレーザ加工装置を提案
しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

かかる問題点を解決するため本発明においては、被加
工物４が載置されたステージ１を二次元的に移動させる
ためのステージ移動手段３と、被加工物４上にレーザビ
ームLBを照射する照射手段13と、被加工物４上に照射さ
れるレーザビームLBの照射位置を移動させるためのレー
ザビーム移動手段22と、レーザビームLBの照射位置と被
加工物４の被加工部PPとの相対的な位置関係を検出する
位置検出手段25、26、56と、位置検出手段25、26、56の
検出結果に基づいて、被加工物４の被加工部PPとレーザ
ビームLBと照射位置との間隔が予め設定された設定値X₁
より大きいか否かを判断する判断手段57と、判断手段57
によつて被加工物４の被加工部PPとレーザビームLBの照
射位置との間隔が設定値X₁より大きいと判断されたとき
に、当該問題が設定値X₁よりも小さくなるように位置検
出手段25、26、56の検出結果に基づいてステージ移動手
段３を制御するステージ制御手段58、59、79、60と、判
断手段57によつて被加工物４の被加工部PPとレーザビー
ムLBの照射位置との間隔が設定値X₁より小さいと判断さ
れたときに、レーザビームLBの照射位置が被加工物４の
被加工部PPに対するレーザ照射許容範囲内に入るように
位置検出手段25、26、56の検出結果に基づいてレーザビ
ーム移動手段22を駆動制御する移動系制御手段52と、レ
ーザビームLBの照射位置が被加工物４の被加工部PPに対
するレーザ照射許容範囲内に入つたときにレーザビーム
LBが被加工物４を照射するように、照射手段13を駆動制
御する照射系制御手段54とを設けるようにする。

〔作用〕

被加工物４の被加工部PPがレーザビームLBの照射位置
から遠く離れているときには、判断手段57が被加工物４
の被加工部PPとレーザビームLBの照射位置との間隔が設
定値X₁より大きいと判断するため、当該間隔が設定値X₁
よりも小さくなるようにステージ移動手段３が駆動して
ステージ２を被加工物４の被加工部PPがレーザビームLB
の照射位置近傍にまで近づくように移動させる。

やがて被加工物４の被加工部PPがレーザビームLBの照
射位置近傍にまで近づくと、判断手段57が被加工物４の
被加工部PPとレーザビームLBの照射位置との間隔が設定
値X₁より小さいと判断するため、レーザビーム移動手段
22が駆動してレーザビームLBを被加工物４の被加工部PP
上を照射するように移動させるようにして位置合わせす
る。

このように構成すれば、被加工部PPが加工レーザビー
ムの照射位置から遠く離れているときには、ステージ１
を送ることによつて容易に被加工部を加工レーザビーム
LBの照射位置近傍にまで高い精度で近づけて行くことが
できる。そして、やがて被加工部PPが加工レーザビーム
LBの照射位置の近傍にまできたときには、加工レーザビ
ームLBを移動させることによつて被加工部PP上に位置合
わせできる。かくするにつき、加工レーザビームLBの照
射位置の移動は、十分小さい範囲に追い込むことができ
るので、加工レーザビームLBの移動のために用いる駆動
素子22として、実用上十分に精度が高いものを適用し
得、かくして高速度かつ高精度で被加工部PPと加工レー
ザビームLBの照射位置とを位置合わせすることができ
る。

〔実施例〕

以下図面について、本発明を半導体製造装置に適用し
た場合の実施例として詳述する。

第１図において、１はベース２上に取り付けられたウ
エハステージで、ウエハステージ駆動モータ３によつて
Ｘ方向及びＹ方向に移動できるようになされている。

ウエハステージ１の上面には、被加工物としてウエハ
４が例えば真空吸着によつて装着され、レーザビーム照
射系５から照射される加工レーザビームLBを受けるよう
になされている。

レーザビーム照射系５は対物レンズ系で構成され、ベ
ース２上に据え付けられた架台11の上方に設けられたレ
ーザビームステージ12に、ウエハ４を挟んでウエハステ
ージ１と対向するように固定されている。

レーザビーム照射系５には加工用レーザ13から発生さ
れたレーザビームLBXが、ビームパワー制御部14におい
てパワーを調整された後、加工レーザビームLBとしてミ
ラー15、アパーチヤ16を介してレーザビーム照射系５に
供給される。レーザビーム照射系５は、アパーチヤ16の
開口形状に成形された加工レーザビームLBをウエハ４上
に結像させ、かくして結蔵された位置の半導体ウエハ部
分を加工する。

レーザビームステージ12は、レーザビーム照射系５を
Ｘ方向及びＹ方向に移動自在に保持している。一方レー
ザビーム照射系５及び架台11間にレーザビーム照射系５
をＸ方向又はＹ方向に移動させるためのレーザビーム駆
動装置20が設けられている。

レーザビーム駆動装置20は、例えばＸ軸方向について
図示するように、レーザビーム照射系５の鏡筒の外側面
上に挾着保持されたベアリング21を有し、このベアリン
グ21が、Ｘ軸方向の両端部を外側からレーザビーム駆動
素子22及び圧縮ばね23によつて保持した構成を有する。
レーザビーム駆動素子22は、一端を架台11に固着してな
る例えばピエゾ素子で構成され、一端部を架台11に固定
された圧縮ばね23によつてベアリング21がレーザビーム
駆動素子22上に押しつけられている。

かくしてレーザビーム駆動素子22が供給される電圧に
比例して圧縮ばね23に抗して伸縮すると、レーザビーム
照射系５はレーザビーム駆動素子22の圧縮伸長量に相当
する量だけＸ方向に移動される。

Ｙ軸方向についても同様にして、レーザビーム駆動素
子22及び圧縮ばね23が設けられており、これによりレー
ザビーム照射系５がレーザビーム駆動素子22の圧縮伸長
に対応した量だけＹ軸方向に移動できるようになされて
いる。

かくしてウエハ４の所定の被加工部PPを加工レーザビ
ームLBに位置合わせするにつき、ウエハステージ１をウ
エハステージ駆動モータ３によつてＸ方向及びＹ方向に
移動する第１の方法と、レーザビーム駆動装置20のレー
ザビーム素子22によつてレーザビーム照射系５をＸ方向
及びＹ方向に移動する第２の方法とのいずれか一方又は
両方を用いることにより、ウエハ４とレーザビーム照射
系５との相対的な位置を変更することによつて位置合わ
せができるようになされている。

ここで、レーザビーム照射系５を構成する対物レンズ
系が、第２図の実線図示の位置から、破線図示の位置ま
で、距離X₁だけ移動したとき、ウエハ４上のビーム位置
が距離X₂だけ移動したとすると、ビームの照射位置の移
動距離X₂は次式で表される。ここでａはレーザビーム照射系５及びウエ
ハ４間の距離、ｂはアパーチヤ16及びレーザビーム照射
系５間の距離をそれぞれ示す。

ところで実際上距離ａ及びｂの関係は、ウエハ４上の
加工レーザビームLBの断面大きさ〔μｍ〕程度になるよ
うに、ｂ≫ａ ……（２）に選定されている。例えばその比率は b:a＝100:1 ……（３）程度に選定するので、実際上レーザビームLBの移動量X₂
が非常に小さいときには X₂≒X₁ ……（４）のように、レーザビームLBの移動量X₂がレーザビーム照
射系５の移動量X₁とほぼ等しいと考えることができる。

またかかる条件の下では、レーザビーム照射系５を構
成する対物レンズを通る光線は、ほとんどレンズの光軸
上を通ると考えられ、従つてレンズの性能に影響を与え
ないと考えて良い。

この関係はＹ軸方向についも同様である。

このような条件の下に、レーザビーム照射系５から照
射されるXY平面上の照射位置及びウエハ４のXY平面上の
位置が、それぞれ干渉計25及び26によつて測定される。

レーザビーム照射系５に対する干渉計25は、波長が安
定化された測定用レーザ31から照射される平行な出力ビ
ームをビームスプリツタ32、33を順次介してレーザビー
ム照射系５の外側面に固着された検出ミラー34に入射
し、その反射光をビームスプリツタ33に受けるようにな
されている。これと同時に、干渉計25は測定用レーザ31
の出力ビームをビームスプリツタ32、33、ミラー35を介
して架台11の基準位置に設けられた基準ミラー36に入射
し、その反射光をミラー35を介してビームスプリツタ33
に戻すように構成されている。

かくしてビームスプリツタ33からは、基準ミラー36か
ら反射して来た反射ビームと、検出ミラー34から反射し
て来た反射ビームとによつて干渉を起こした干渉ビーム
が得られ、この干渉ビームは光線センサ37に入射する。
この干渉ビームは基準ミラー36のＸ方向の位置と、検出
ミラー34従つてレーザビーム照射系５のＸ方向の位置と
の差に基づいて、レーザビーム照射系５の送り量が変化
するとこれに応じて明るさが変化し、この明るさの変化
に応じて光電センサ37から当該送り量に対応する検出パ
ルスDT1を光電センサ37から送出する。

これに対してウエハ４の位置検出用の干渉計26には、
測定用レーザ31の出力ビームをビームスプリツタ32、ミ
ラー41、ビームスプリツタ42を介してウエハステージ１
の側面に固着された検出ミラー43に入射し、その反射ビ
ームをビームスプリツタ42に受ける。これと共に測定用
レーザ31の出力ビームをビームスプリツタ32、ミラー4
1、ビームスプリツタ42、ミラー44を介して上述の基準
ミラー36に検出用ビームを入射し、その反射ビームをミ
ラー44を介してビームスプリツタ42に戻すように構成さ
れている。

かくしてビームスプリツタ42には、検出ミラー43から
の反射ビームと、基準ミラー36からの反射ビームとによ
る干渉ビームが形成され、この干渉ビームの明るさの変
化を光電センサ45によつて検出する。かくして光電セン
サ45には基準ミラー36の基準位置に対して、検出ミラー
43従つてウエハ４の送りに相当する検出パルスDT2が光
電センサ45において発生する。

このようにして干渉計25及び26から、基準ミラー36が
設けられている基準位置に対するレーザビーム照射系５
の移動量、及びウエハ４の移動量にそれぞれ対応する検
出パルスTD1及びDT2を得ることができ、この検出パルス
DT1及びDT2に基づいてそれぞれレーザビーム照射系５の
駆動制御部及びウエハステージ駆動制御部を制御するこ
とによつて、加工レーザビームLBの照射位置にウエハ４
上の加工部分を位置合わせすることができる。

すなわちレーザビーム照射系５がXY平面上の原点にあ
るときの加工レーザビームLBの位置と、ウエハ４上に形
成されている基準マークのXY平面上の位置は、予め第１
図の加工装置によつてウエハ４を加工する前に、別途測
定装置によつて予め計測しておく。これに加えてウエハ
４上の被加工部PPと、ウエハ４上に形成されている基準
マークの位置関係は、設計値として又は測定結果によつ
て、予め正確に測られている。従つてウエハ４上の被加
工部PPと加工レーザビームLBとのXY平面上の位置関係は
予め分かつているので、その位置ずれの分に相当するＸ
軸方向及びＹ軸方向の距離を目標値として設定し、この
目標値に到達するようにウエハ４（従つてウエハステー
ジ１）及びレーザビーム照射系５を相対的にＸ方向及び
Ｙ方向に送つて行くことにより位置合わせ制御をすれば
良い。

かかる位置合わせ制御は、第３図に示す駆動制御装置
51によつて実行される。なお第３図においては、Ｘ方向
の駆動制御系についてだけ示すが、Ｙ軸方向の駆動制御
系も同様に構成されているものとする。

駆動制御装置51はレーザビーム照射系５に対するレー
ザビーム照射系駆動制御部52と、ウエハステージ１に対
するウエハステージ駆動制御部53と、加工用レーザ光源
13に対するレーザ駆動制御部54とで構成されている。

ウエハステージ駆動制御部53は、光電センサ45から得
られる検出パルスDT2をカウンタ55に受けて、そのカウ
ント出力X_Cを減算回路56の減算入力端に入力する。減算
回路56の加算入力端にはＸ軸方向の送り量を表す目標値
X₀が入力されており、その差 X_D1＝X₀−X_C ……（５）でなる減算出力X_D1を比較回路57に供給する。

かくして、減算回路56から得られる減算出力X_D1は、
第４図（Ａ）に示すように、加工レーザビームLBの位置
と、ウエハ４上の被加工部PPの位置との相対的な差を表
しており、この相対的な差X_D1は、補正動作開始時点ｔ
＝t₀の値X_D1＝X₀から、カウンタ55のカウント出力X_Cが
増大してこれが目標値X₀に近づくに従つて小さくなつて
行き、やがてカウンタ55のカウント出力X_Cが目標値X₀に
到達したとき、差出力X_D1が０になつて当該位置合わせ
動作が終了したことを表す。

比較回路57は、差出力X_D1を基準信号X₁と比較し、差
出力X_D1の内容が基準信号X₁の内容より大きいとき、第
４図（Ｂ）に示すように、論理「Ｌ」レベルを維持する
比較出力COM1を送出する。ここで基準信号X₁は、ウエハ
ステージ１を送ることによつて位置合わせするモードす
なわちウエハステージ送りモードから、レーザビーム照
射系５を移動することによつて位置合わせをするモード
すなわちレーザビーム照射系送りモードに切り換えるタ
イミングにおける差出力X_D1の内容を表しており、第４
図に示すように、差出力X_D1が０に近づいて来て値X₁よ
り小さくなつたとき、比較回路57の比較出力COM1の論理
レベルを反転させるような値に選定されている。

比較回路57の比較出力COM1は、インバータ58を介して
ゲート回路59に与えられ、これにより比較出力COM1が論
理「Ｌ」レベルにあるときゲート回路59を開いて差出力
X_D1をゲート回路59とD/Aコンバータ79を通じてモータ駆
動回路60に供給し、これによりウエハステージ駆動モー
タ３（第１図）を駆動し続けるようになされている。

この状態において、比較出力COM1が論理「Ｈ」レベル
に立ち上がつたとき、ゲート回路59をオフ動作させるこ
とにより、モータ駆動回路60を介してウエハステージ駆
動モータ３を停止させるようになされている。

減算回路56の差出力X_D1は、レーザビーム照射系駆動
制御部52のゲート回路61を通じて減算回路62の加算入力
端に与えられる。

レーザビーム照射系駆動制御部52は、光電センサ37の
検出パルスDT1をカウンタ63においてカウントし、その
カウント出力X_Fを減算回路62の減算入力端に与える。

かくして減算回路62の出力端に得られる減算出力X_D2
はD/Aコンバータ80介してレーザビーム駆動回路64に与
えられる。このときレーザビーム駆動回路64はピエゾ素
子でなるレーザビーム駆動素子22に対して駆動出力DR₂
を送出し、かくしてカウンタ63のカウント出力X_Fが、加
算入力端の値と一致するまでレーザビーム照射系５が駆
動制御される。かくして減算回路56の差出力X_D1が第４
図（Ａ）のモード切換えレベルX₁になつたとき、目標値
X₀と、ウエハ４の位置X_Cとの間に残つていた相対的差の
データすなわちX_D1（＝X₁）が減算回路62に加算入力と
して与えられることによりカウンタ63のカウント出力X_F
が、この残つた分の差出力X_D1（＝X₁）と一致するまで
レーザビーム照射系５が駆動されることになる。

レーザビーム照射系駆動制御部52は、以上の構成に加
えて、減算回路62の加算入力端に基準位置データ発生回
路71の基準位置データX_ORがゲート回路72を介して与え
られる構成を有する。ゲート回路72には比較回路57の比
較出力COM1がインバータ73を介して開制御信号として与
えられ、これによりゲート回路72がゲート回路61と逆動
作するようになされている。

かくして比較出力COM1が論理「Ｌ」で、従つてゲート
回路61が閉動作している間、ゲート回路72が開動作して
減算回路62に基準位置データX_ORが供給され、その結果
レーザビーム駆動回路64によつてレーザビーム駆動素子
22を駆動することにより、加工レーザビームLBの照射位
置を基準位置データX_ORに追従させるようになされてい
る。この実施例の場合、基準位置データX_ORは、加工レ
ーザビームLBをXY平面上の原点に照射させるような値に
選定され、かくしてウエハステージ駆動制御部53によつ
てウエハステージ１を位置合わせしている間、レーザビ
ーム照射系駆動制御部52によつて加工レーザビームLBが
原点を照射し得る位置に位置決めさせる。

減算回路62の減算出力X_D2は、レーザ駆動制御部54の
比較回路75に与えられ、差出力X_D2が基準信号X₂より小
さい値になつたとき、論理「Ｈ」レベルに立ち上がる比
較出力COM2（第４図（Ｃ））を発生し、これをゲート回
路76を通じてゲート回路77に開制御信号として与える。

ここで、基準信号X₂の値は、レーザビームLBの位置が
加工可能な許容範囲に入つたことを検出できるように、
当該レーザ照射許容範囲を表す信号レベルに予め選定さ
れている。

ゲート回路76には比較出力COM1が開制御信号として与
えらており、従つてゲート回路76はレーザビーム照射系
駆動制御部52が制御動作している動作モードのとき、比
較出力COM2によつてゲート回路77を制御できるようにな
されている。

ゲート回路77が開状態になつたとき、レーザＱスイツ
チトリガ発振器78のトリガ出力TRGが加工用レーザ13に
供給され、その結果加工用レーザ13がレーザビームLBX
（第１図）を発生してウエハ４上に加工レーザビームLB
を照射する。

以上の構成において、第４図の時点t₀では、加工レー
ザビームLBが原点０の位置にあり、かつウエハ４の被加
工点PPが目標値X₀の位置にあり、この状態からウエハス
テージ駆動制御部53が駆動制御動作を開始する。すなわ
ち時点t₀において、ウエハステージ１が未だ動作を開始
していない状態では、光電センサ45から未だ検出パルス
DT2が送出されないので、カウンタ55のカウント出力X_C
は０であり、従つて減算回路56の差出力X_D1は目標値X₀
であり、かつ比較回路57の基準信号X₁より大きい値をも
つている。

そこで比較回路57の比較出力COM1は論理「Ｌ」レベル
にあり、従つてゲート回路59、72が開動作し、かつゲー
ト回路61、76が閉動作した状態になる。

その結果モータ駆動回路60からウエハステージ駆動モ
ータ３に駆動出力DR₁が送出されることによつて、ウエ
ハ４の被加工点PPが加工レーザビームLBを照射し得る点
すなわち原点に向かつて移動開始する。やがて光電セン
サ45から被加工点PPの移動量を表す検出パルスDT2が発
生され、これによりカウンタ55のカウント出力X_Cが増加
して行き、これにより差出力X_D1が０に向かつて低下し
て行く。

かくしてウエハ４の被加工部PPの位置は、ウエハステ
ージ１と共に加工レーザビームLBの照射位置に近づいて
行く。この動作モード時には、レーザビーム照射系駆動
制御部52の減算回路62には、基準位置データ発生回路71
の基準位置データX_ORが与えられており、この基準位置
データX_ORが表す原点位置に対してカウンタ63の値が一
致するように、レーザビーム駆動回路64からレーザビー
ム駆動素子22に対して駆動出力DR₂が与えられ、かくし
て加工レーザビームLBは原点を照射し得る状態を維持す
る。

やがて第４図（Ａ）の時点t₁において、差出力X_D1が
基準信号X₁より小さい値になると、比較回路57の比較出
力COM1が論理「Ｈ」レベルに立ち上がる（第４図
（Ｂ））。これによりゲート回路59、72が閉制御され、
かつゲート回路61及び76が開制御される。

従つてウエハステージ駆動モータ３に対する駆動出力
DR₁が与えられなくなり、時点t₁を過ぎるとウエハ４の
被加工部PPの位置は停止する。

ここで被加工点PPの位置は、ウエハステージ１及びこ
れに関する駆動機構の慣性力によつて、直ちに停止せず
に慣性力を失うまで移動した後、停止する。

一方レーザビーム照射系駆動制御部52の減算回路62に
は、基準位置データX_ORに代わつて、減算回路56の差出
力X_D1がゲート回路61を通じて与えられる状態に切り換
わる。その結果減算回路62の差出力X_D2は、それまでの
加工レーザビームLBの照射位置（すなわち原点）と、減
算回路56の差出力X_D1の値との差に相当する値に急激に
変化し、これによりレーザビーム駆動回路64からレーザ
ビーム駆動素子22に対する駆動出力DR₂が送出される。
従つてレーザビームLBが照射し得る位置は、時点t₁から
被加工部PPの位置に向かつて移動を開始し、その移動量
を光電センサ37から発生される検出パルスDT1によつて
検出し、これによりカウンタ63のカウント内容が大きく
なつて行くことにより、差出力X_D2の値が小さくなつて
行く。

やがて時点t₂において、減算回路62の差出力X_D2が比
較回路75の基準信号X₂より小さくなると、比較回路75の
比較出力COM2が論理「Ｈ」レベルに立ち上がる（第４図
（Ｃ））。この比較出力COM2の変化は、ゲート回路76を
通じてゲート回路77に与えられてこれを開制御すること
により、レーザＱトリガ発振器78のトリガ出力TRGに基
づいて加工用レーザ13に対する駆動出力DR₃が送出され
る。

その結果、加工用レーザビームLBがウエハ４上に照射
される。このときの加工レーザビームLBの位置は、基準
信号X₂によつて表されているレーザ照射許容範囲に入つ
ており、かくしてウエハ４の被加工点PPが加工レーザビ
ームLBによつて加工される。

やがてこの加工が終了して時点t₃において、加工レー
ザビームLBの照射位置が被加工部PPと一致すると、差出
力X_D2が０になることにより、レーザビーム駆動回路64
からレーザビーム駆動素子22に対する駆動出力DR₂の変
化が停止し、かくして加工レーザビームLBが被加工点PP
に位置合わせされた状態を保持する。

かくして、１つの被加工部PPに対する加工作業が終了
し、続いてウエハステージ駆動制御部53の目標位置入力
X₀の値が次の被加工部PPの位置を指定する内容に変更さ
れる。このとき、比較回路57の比較出力COM1が論理
「Ｌ」レベルに変化することにより、モータ駆動回路60
によつて新たな目標位置についての位置合わせが開始す
ると共に、レーザビーム駆動回路64によつて加工用レー
ザビームLBの位置を原点に維持する動作モードに入る。

上述の実施例の構成によれば、被加工点PPと加工レー
ザビームLBの照射位置との差が大きいときには、ウエハ
ステージ１を駆動することによつてウエハ４の被加工部
PPを加工レーザビームLBの照射位置に近づけて行き、そ
の結果被加工部PPの位置が加工レーザビームLBの近傍位
置にまで近づいて来たとき、ウエハステージ１の駆動を
停止すると共に、加工レーザビームLBを移動させる動作
モードに切り換えるようにしたことにより、長い距離の
移動をウエハステージを移動させることによつて高い精
度で実行させることができると共に、慣性力が大きいウ
エハステージを停止させる際には、応答速度が比較的速
いレーザビーム駆動素子22を用いてレーザビームLBの位
置を移動させることによつて被加工部PP上に高速度で位
置合わせさせることができる。

かくするにつき、レーザビーム駆動素子22の駆動範囲
を十分小さく取り得るので、レーザビーム駆動素子22と
して、当該狭い範囲を高い精度で動作するのに適した素
子を選択し得ることにより、加工レーザビームLBの被加
工点PPへの位置合わせを実用上十分高い精度でなし得
る。

なお上述においては、レーザビーム照射系を駆動する
ためのレーザビーム駆動装置20として、レーザビームス
テージ12上に対物レンズを構成するレーザビーム照射系
５を装着し、このレーザビーム照射系５をピエゾ素子で
なるレーザビーム駆動素子22によつてＸ方向及びＹ方向
に移動させるようにした実施例を述べたが、これに加え
加工用レーザビームをレーザビーム照射系５に入力する
までの間に例えばガルバノミラー、回転可能な平行平板
ガラス（プレーンパラレル）などによつてレーザビーム
をＸ方向及びＹ方向に移動させるような構成のレーザビ
ーム駆動装置を用いるようにしても、上述の場合と同様
の効果を得ることができる。

また上述の実施例においては、レーザビーム照射系５
を被加工部PPに位置決めする際に、ウエハステージ駆動
モータ３を停止させるようにしたが、これに代え、レー
ザビーム駆動装置20が追従できる範囲においてウエハス
テージ１を移動させながら加工レーザビームLBの照射位
置を被加工部PPに位置合わせすると共に加工レーザビー
ムLBの照射を行なわせるようにしても良い。このように
すれば、同一ウエハ４上の複数の被加工部PPに対して連
続的に加工を行なう場合に、１つの被加工部PPから他の
被加工部PPに移動する際に無駄な時間を費やすことがな
いので、さらに高速度の位置合わせをすることができ
る。

また上述においては、本発明を半導体製造装置として
ウエハリペアに適用した場合について述べたが、本発明
はこれに限らず、一般に被加工物上の所定の位置をレー
ザ加工する場合に広く適用し得る。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、ステージ上に載置され
た被加工物の被加工部に対してレーザビームを照射する
ことによつて当該被加工部を加工するレーザ加工装置に
おいて、被加工物の被加工部とレーザビームの照射位置
との間隔が大きいときにはステージ側を駆動するように
して被加工物の被加工部をレーザビームの照射位置に近
づける一方、当該被加工部とレーザビームの照射位置と
の間隔が小さいときにはレーザビームの照射位置を移動
させるようにして被加工物の被加工部とレーザビームの
照射位置とを位置合わせするようにしたことにより、被
加工物の被加工部をレーザビームの照射位置近傍に高精
度で近づけることができる一方、レーザビームの照射位
置を当該照射位置近傍に位置する被加工物の被加工部上
にハンチングさせることなく高速度で移動させることが
でき、かくしてレーザビーム照射位置と被加工物の被加
工部との位置合わせを高速度がつ高精度で行い得るレー
ザビーム加工装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるレーザ加工装置の機械的構造を示
す縦断面図、第２図はレーザビーム照射系を移動した場
合のレーザビームの照射位置の移動状態を示す略線図、
第３図は第１図を制御する駆動制御装置を示すブロック
図、第４図は位置合わせ動作の説明に供するタイムチャ
ートである。１……ウエハステージ、２……ベース、３……ウエハス
テージ駆動モータ、４……ウエハ、５……レーザビーム
照射系、11……架台、12……レーザビームステージ、13
……加工用レーザ、14……ビームパワー制御部、20……
レーザビーム駆動装置、21……ベアリング、22……レー
ザビーム駆動素子、23……圧縮ばね、25……レーザビー
ム照射系位置検出用干渉計、26……ウエハステージ位置
検出用干渉計、31……測定用レーザ、51……駆動制御装
置、52……レーザビーム照射系駆動制御部、53……ウエ
ハステージ駆動制御部、54……レーザ駆動制御部。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被加工物が載置されたステージを二次元的
に移動させるためのステージ移動手段と、上記被加工物上にレーザビームを照射する照射手段と、上記被加工物上に照射される上記レーザビームの照射位
置を移動させるためのレーザビーム移動手段と、上記レーザービームの照射位置と上記被加工物の被加工
部との相対的な位置関係を検出する位置検出手段と、上記位置検出手段の検出結果に基づいて、上記被加工物
の上記被加工部と上記レーザビームの上記照射位置との
間隔が予め設定された設定値より大きいか否かを判断す
る判断手段と、上記判断手段によつて上記被加工物の上記被加工部と上
記レーザビームの上記照射位置との上記問題が上記設定
値より大きいと判断されたときに、当該間隔が上記設定
値よりも小さくなるように上記位置検出手段の検出結果
に基づいて上記ステージ移動手段を制御するステージ制
御手段と、上記判断手段によつて上記被加工物の上記被加工部と上
記レーザビームの上記照射位置との上記問題が上記設定
値より小さいと判断されたときに、上記レーザビームの
照射位置が上記被加工物の上記被加工部に対するレーザ
照射許容範囲内に入るように上記位置検出手段の検出結
果に基づいて上記レーザビーム移動手段を駆動制御する
移動系制御手段と、上記レーザビームの上記照射位置が上記被加工物の上記
被加工部に対するレーザ照射許容範囲内に入つたときに
上記レーザビームが上記被加工物を照射するように、上
記照射手段を駆動制御する照射系制御手段とを具えることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】上記レーザビーム移動手段は、上記レーザ
ビームを上記被加工物上に集光するためのレーザビーム
照射系を、上記ステージの移動平面と平行に移動させる
駆動手段を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のレーザ
加工装置。
【請求項３】上記駆動手段は、ピエゾ素子を含むことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載のレーザ
加工装置。