JP2595204B2

JP2595204B2 - レーザ加工方法

Info

Publication number: JP2595204B2
Application number: JP60291444A
Authority: JP
Inventors: 啓一郎坂戸
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1985-12-24
Filing date: 1985-12-24
Publication date: 1997-04-02
Anticipated expiration: 2012-04-02
Also published as: JPS62148093A

Description

【発明の詳細な説明】（発明の技術分野）本発明は、ウェハ上に形成されたLSIの回路パターン
を修正するレーザ加工方法に関し、特にレーザビームの
スポットの前記回路パターンとの位置決めに関するもの
である。

（発明の背景）近年、半導体装置（以下、チップと呼ぶ）の高集積化
と微細化は著しく進み、半導体メモリ（RAM、ROM等）に
おいては、数ミリ角内に1Mビット、4Mビット、さらには
16Mビットの記憶容量を持つものの量産技術が急速に開
発されている。一般にチップは円形の半導体ウェハ（以
下単にウェハとする）にリソグラフィ法により回路パタ
ーンが生成される。従来までの半導体メモリやその他の
あまり集積度の高くない素子においては、ウェハ上にチ
ップが生成されると、そのままウェハスクライバーによ
り各チップ毎に切断し、パッケージングが行われてき
た。ところが、メモリの容量が大きくなったり、回路中
の線幅が１μｍに及ぶ素子においては、ウェハ上にチッ
プが生成された後、ウェハプローバとテスターを用い
て、ウェハ上の複数のチップが電気的に正常な動作をす
るか否かを検査する必要性が高まってきた。このように
すれば、パッケージング後に不良品と判定されることに
よる生産性の低下を防止できるわけである。

ところで現在のように高集積度化したチップの製造技
術の１つに、リダンダンシィ（redundancy）処理と呼ば
れるものがある。例えば半導体メモリは本来、1Mビット
なり、4Mビットなりの定められた記憶セルされ有すれば
よいわけであるが、製造工程中で、その内のある一部分
のセルのみが不良であった場合を考慮して予備のセル、
すなわち冗長なセル（リダンダンシィ回路）を同じチッ
プ内に予め用意してある。そしてウェハプローバによる
検査の結果、不良な部分が見つかったときは、不良なセ
ルを予備のセルとつなぎかえることによって、不良チッ
プを救済する技術がある。このつなぎかえは、チップ内
の特定な部分に設けられた特殊な配線（一般にはヒュー
ズ（FUSE）と呼ばれ、ポリシリコンが多い）にレーザビ
ームを照射して配線を切断したり、あるいは高抵抗の配
線層を低抵抗の配線層に加工したりすることによって行
われる。このようにレーザビームによって物品の加工を
行なう装置は、所謂レーザ加工装置と呼ばれるものであ
り、従来から抵抗体の抵抗値を高精度に調整するための
レーザ・トリマとしても使われてきた。ところがウェハ
上のチップ内の配線を修正する場合は、ウェハ上のどの
位置にある配線に対しても正確にレーザビーム（そのレ
ーザスポットの径が数μｍ）を照射する精度が（例えば
0.3μｍ程度）要求される。そこでこのようなレーザ加
工装置ではレーザスポットとウェハとの相対的な位置関
係を計測する手段として例えばレーザ干渉計測長器が用
いられる。

従来この種の装置は、例えば第３図に示すように構成
されていた。ウェハ２上のチップ内の配線を修正する場
合は、加工用レーザ５の出力を用いて、加工用レーザ５
のレーザビームをミラー４で反射して投影レンズ３に入
力し、そこでレーザビーム径を縮小してレーザスポット
としてウェハ２上に照射し、ヒューズを切断あるいは一
部を削除する。以下、ステージ１の制御方法を説明す
る。

まず、ウェハプローバ及びテスターにより、ウェハカ
セットにセットされたある品種の複数のウェハが一括し
て欠陥検査され、それらウェハに欠陥箇所があれば、ウ
ェハプローバ及びテスターに接続された記憶装置によ
り、各ウェハ毎の欠陥箇所の検出情報（ウェハの種別情
報、ウエハ番号、該ウエハ上の欠陥チップ番号、該チッ
プ上の欠陥箇所等）が記憶媒体（例えば、フロッピーデ
ィスク）に記憶される。そして、レーザ加工装置には、
前記ウェハカセットと前記記憶媒体とがセットされ、レ
ーザ加工装置はその記憶媒体から欠陥箇所の検出情報を
読み取ると共にその検出情報のウェハ番号に基づいてレ
ーザ加工装置のステージ１に該当するウェハ２をセット
する。レーザ加工装置のステージ１にセットされたウェ
ハ２に対して、記憶媒体からその検出情報の欠陥チップ
番号及び欠陥箇所情報がコンピュータ25に入力される。
コンピュータ25は、その検出情報に基づきウェハ２の欠
陥箇所の修復するのに必要なヒューズの位置すなわち目
標アドレスを演算して記憶する。この目標アドレスは、
ステージ１のＸ方向の移動目標位置とステージ１のＹ方
向の移動目標位置として設定され、そのステージ１のＸ
方向の移動目標位置は目標値レジスタ20にセットされ、
またステージ１のＹ方向の移動目標位置は目標値レジス
タ23にセットされる。

そして、ステージ１のＸ方向の移動は、レーザ干渉計
測長器等で構成される座標モニタセンサ11で検出され、
計数カウンタ18に入力される。計数カウンタ18の内容は
コンピュータ25に入力され、コンピュータ25では時々刻
々、現時点のステージ１の位置から目標アドレス（Ｘ方
向の移動目標位置）迄の距離が計算され、距離に応じた
速度指令が生成される。この速度指令信号はDA変換器17
によりアナログ信号に変換されてパワーアンプ16で電力
増幅され、このパワーアンプ16の出力信号によりモータ
13を回転しステージ１をＸ方向の目標位置へ駆動する。
このＸ方向の目標アドレスは目標値レジスタ20にパルス
数としてセットされているので、比較器19はこ目標値レ
ジスタ20にセットされたパルス数と計数カウンタ18の出
力パルス数とを比較して、計数カウンタ18の内容と目標
値レジスタ20の内容とが一致すると一致信号を出力し、
この一致信号をANDゲート24に入力する。その際に、比
較器19では計数カウンタ18の内容が目標値レジスタ20の
内容の所定範囲内に達すれば一致したと見做して一致信
号を出力するように構成されている。

Ｙステージも同様にして座標モニタセンサ10、計数カ
ウンタ21、比較器22、目標値レジスタ23、DA変換器15、
パアーアンプ14、モータ12で制御される。この比較器22
も前述した比較器19と同様の一定許容値を有している。
そして、Ｙステージも同様に駆動されて目標アドレスに
達すると比較器22から一致信号が出力される。

その結果、Ｘ、Ｙ両軸共目標アドレスに達した時に、
比較器19と22とは一致信号をANDゲート24に入力するの
で、ANDゲート24は、加工用レーザ５にトリガ信号を出
力してレーザビームを出力させる。そして、加工用レー
ザ５からのレーザビームによりヒューズは加工されるこ
とになる。

ステージ１の制御例を第４図に示す。第４図には、説
明を簡素化する為にステージ１のＹ軸ではすでにほぼ目
標アドレスに達したものとし、ステージ１がＸ軸上を移
動し目標アドレスに達するまでの駆動状態且つＸ方向の
駆動に干渉されてＹ方向にステージ１が移動したときの
状態を示す。ウェハ２の欠陥部分を修復する為には、加
工用レーザ５によりヒューズを正確に切断及び一部の削
除を行わなければいけないので、ステージ１の停止精度
を高精度で行わなければならず、その為に比較器19と22
とが有している一定許容値は、極狭い範囲内に定められ
ている。この一定許容値は、第４図においてはXlimitと
して示している。

第４図に示した実線はＸ方向にステージ１を移動した
時の状態を示すものである。コンピュータ25は、目標ア
ドレスに一定距離近づくまではステージ１を高速で駆動
する粗動モードとなるよにアンプ16の利得を上げてモー
タ13の速度を調整し、また該一定距離まで近づいたなら
ばステージ１を微速で駆動する微動モードになるように
アンプ16の利得を下げてモータ13の速度を調整してい
る。第４図では、粗動モードは時点t₁−t₂間内であり、
微動モードは時点t₂以降である。第４図では分かり易く
する為にアンプ16の出力信号ではなく、アンプ16の入力
信号であるDA変換器17の速度指令信号の状態を図示して
いるので、時点t₂以降の速度指令信号も時点t₁−t₂間で
の速度指令信号と同レベルとなっているが、実際の時点
t₂以降はアンプ16の出力としては非常に低いレベルであ
る。

また、第４図の破線は、Ｘ方向のステージ１の動きに
干渉されてＹ方向にステージ１が微小量変位するのでそ
のＹ方向のステージ１の制御状態を示し、第４図では微
動モードで常に移動目標値になるように制御されている
状態を示している。

第４図よりステージ１のＸ方向の位置決めが、時点t₂
以降の微動モードにより制御され一定許容値Xlimit内に
入り時点t₅で停止される。また、ステージ１のＹ方向の
位置決めは、ステージ１のＸ方向の移動に干渉されて微
小量変位するので、同様に微動モードにより一定許容値
Xlimit内に入るように制御されるが、一定許容値Xlimit
内に入るまでにＸ方向の位置決め時間よりも時間がかか
ることもあり、ここでは時点t₂以降、T₂時間掛かること
になる。従って、ステージ１の制御時間としては、粗動
時間T₁と微動時間T₂との総和となる。

従って、目標アドレス（XY両軸の移動目標位置）に収
束する時間がXY方向の制御で異なる事及び最終位置決め
を行うための微動時間T₂が粗動時間T₁に較べて長い事が
わかる。このことは例えばXY両軸の位置決めを行う際互
いに干渉しあうことなどによる。この原因により、XY両
軸の許容値Xlimitを等しく設定すると、どちらの軸でも
極狭い許容値内に納まるまで駆動され、Ｘ軸では位置決
めが終了しているのに、Ｙ軸では位置決めが終了してい
ない状態や、逆の状態も生じて素早い位置決め動作が阻
害されることになり、処理時間が長くなり、処理能力が
低下する欠点があった。

（発明の目的）本発明はこれらの欠点を解決し、処理能力の高いレー
ザ加工装置を実現するための位置決めの方法を得ること
を目的とする。

（発明の概要）本発明はウエハ上に形成された被加工回路パターンで
あるヒューズ・パターンの形状に注目して、そのヒュー
ズ・パターンの長手方向とＸ軸方向及びＹ軸方向との関
係に基づいてレーザビームとウエハとを位置決めすると
きの許容範囲をＸ軸方向、Ｙ軸方向独立に設定するよう
にしたものである。そして、Ｘ軸方向の許容範囲および
Ｙ軸方向の許容範囲のうち、一方向の許容範囲を他方向
の許容範囲よりも広く設定することでステージの干渉を
防ぎ、処理能力を高めることを技術的要点としている。

（実施例）第１図は本発明の一実施例を示す制御系の回路ブロッ
ク図、第２図はヒューズの概略図、第４図はステージの
制御状態を示す説明図、第５図は第１図の制御系のフロ
ーチャートである。第１図の説明では、前述した第３図
と同様な構成については同符号で示し説明を省略する。

第１図に於いて、XY方向に移動可能なステージ１上に
ウェハ２が載置され、加工用光源である加工用レーザ５
の出力はミラー４で反射されて投影レンズ３で集光され
てレーザビーム形状が縮小され、そのレーザスポットが
ウェハ２上の所定の位置のヒューズに照射され加工が行
われる。

〔ステージ１のＸ方向の制御〕ステージ１のＸ方向の移動は、レーザ干渉計等で構成
される座標モニタセンサ11で検出され、その移動量が計
数カウンタ18で計数される。一方、目標アドレス及び位
置決め精度は、コンピュータ25で計算され、それぞれ目
標値レジスタ20及び許容値レジスタ42に設定される。計
数カウンタ18の内容つまりステージ１の実際の移動量に
基づくＸ座標値はコンピュータ25に入力され、コンピュ
ータ25により目標移動位置までの距離が計算されてその
目標移動位置迄の距離に応じて速度が計算される。そし
て、コンピュータ25は、速度指令信号をDA変換器17及び
アンプ16に出力して、アンプ16で増幅された電力により
モータ13を駆動し、モータ13でステージ１のＸ方向の移
動を駆動制御する。その際に、計数カウンタ18の内容と
目標値レジスタ20の値とが減算回路40で計算され、その
結果が比較回路41に入力されて比較回路41で許容値レジ
スタ42と比較される。比較回路41は許容値内に達すると
一致信号を出力してAND回路24に入力する。詳細はフロ
ーチャートを用いて後述する。

〔ステージ１のＹ方向の制御〕同様にしてステージ１のＹ軸方向の移動も座標モニタ
センサ10、計数カウンタ21、目標値レジスタ23、減算回
路43、許容値レジスタ45、比較回路44、DA変換器15、ア
ンプ14、モータ12で駆動制御され、ステージ１の移動位
置がＹ座標の位置決め許容値内に入ると、その結果が比
較回路44より一致信号としてAND回路24に入力される。

ステージ１の駆動制御により、XY両座標共許容値内に
入ると、AND回路24は加工用レーザ５にトリガ信号を出
力し、第２図に示す如くウェハ２上のヒューズ30にレー
ザスポット31が照射されてヒューズ30の加工が行われ
る。同時に、ステージ１の移動位置がXY両座標共に許容
値内に入ると、AND回路24はコンピュータ25にレーザ加
工が終了したとの信号を出力する。

〔コンピュータの駆動制御〕

以下第５図のフローチャートに従ってコンピュータ25
による制御動作を説明する。

まず、第３図の説明でも述べたように、ウェハ２の検
出情報（ウェハの種別情報、ウェハ番号、ウェハ上のチ
ップ番号、チップ内の欠陥箇所等の情報）が記憶媒体よ
りコンピュータ25に入力される。またコンピュータ25
は、ウェハ２の種類に対応したヒューズ30の情報（ウェ
ハ上の配置位置、配列、形状等の情報）が記憶されたヒ
ューズ用記憶媒体（ファイル）を有しており、前述した
ウェハ２の検出情報からその種類情報を読み取った後
に、その種類情報に対応するヒューズ30の情報を読み取
る。

ステップS1にて、記憶媒体よりウェハの検出情報を得
ると共に、ウェハの検出情報の種別情報に基づいて、ヒ
ューズ用記憶媒体よりそのウェハに対応するヒューズ30
の情報を読み取る。

ステップS2にて、ウェハ２の検出情報とヒューズ30の
情報とに基づき、欠陥箇所を修復するのに必要なヒュー
ズ30のウェハ２上での位置情報を演算する。そして、こ
のヒューズ30の位置情報と、ウェハ２上のチップの配列
及び大きさ、ウェハ中のアライメントマークの位置情報
と、アライメントセンサー等により求められたアライメ
ントマークを検出した時のステージ１の座標とにより、
ステージ１の目標アドレスが演算される。この演算の結
果に基づいて、目標値レジスタ20にＸ座標に関する目標
値を、且つレジスタ23にＹ座標に関する目標値を設定す
る。

ステップS3にて、ウェハ２の検出情報に基づいて、ヒ
ューズ30に関して加工する為に必要なステージ１の位置
決め精度をヒューズ用記憶媒体から読み取る。第２図に
示すヒューズ30では、Ｘ軸方向にピッチＰで配列され、
且つＹ軸方向に長い形状となっていて、この例ではＸ方
向の精度は要求されるがＹ方向に関してはゆるやかであ
る。

ステップS4,S5にて、ステージ１の位置決め精度をそ
れぞれレジスタ42、45に設定する。第２図の例では、Ｘ
方向に関しては高精度の許容値が、またＹ軸方向に関し
ては粗い精度の許容値が設定される。第４図で示す如く
Ｘ方向の許容値を極狭い許容値Xlimitととし、またＹ方
向の許容値を広い許容値Ylimitとする。

ステップS6にて、ステージ１の現在の座標値を入力す
る。

ステップS7にて、目標アドレスとステージ１の現在の
座標値とを比較して目標アドレスまでの距離を演算す
る。

ステップS8にて、求められた目標アドレスまでの距離
に応じて、ステージ１の制御速度が決定され、速度指令
信号がDA変換器15,17に出力される。例えば、第４図の
場合では、Ｘ方向の駆動制御において、目標アドレスに
一定距離近づくまではステージ１を高速で駆動する粗動
モードとなるように速度指令信号が出力され、また該一
定距離まで近づいたならばステージ１を微速で駆動する
微動モードとなるように速度指令信号が出力され、ステ
ージ１が駆動制御される。ステージ１の駆動制御中に、
ステージ１の移動位置がXY両軸の許容値レジスタで設定
された値（Xlimit、Ylimit）にそれぞれ入ると、AND回
路24により加工用レーザ５にトリガがかけられレーザ加
工が行われる。詳しく述べると、Ｘ方向の駆動制御にお
いて、目標アドレスに一定距離近づくまではステージ１
を高速で駆動する粗動モードとなるようにアンプ16の利
得を上げてモータ13の速度を調整し、また該一定距離ま
で近づいたならばステージ１を微速で駆動する微動モー
ドとなるようにアンプ16の利得を下げてモータ13の速度
を調整して駆動する。そして、ステージ１の駆動制御中
に、時点t₂で微動モードとなった後の時点t₃では、図で
示されるようにＸ、Ｙ軸に関してそれぞれXlimit、Ylim
itの許容値内に両軸とも到達すると、AND回路24で検出
され、加工用レーザ５がトリガされてヒューズ30の加工
を行う。同時に、AND回路24の出力は、割り込み信号と
してコンピュータ25に入力され、割り込み処理が実行さ
れる。割り込み処理シーケンス中では、レーザ加工が終
了したことを示すフラグを設定し、元の処理シーケンス
へ復帰する。

ステップS9にて、前記フラグをチェックしてレーザ加
工が終了したか否かの判定を行う。終了していないと判
断された場合にはステップS6に戻り、このループ処理で
ステージ１を目標アドレスの目標位置に追い込む。終了
したと判断された場合はこの目標アドレスに関する処理
は終了する。

つまり、第１図で示す例では第３図で示したレーザ加
工装置の駆動制御時間より時間（T₂−T₃）分だけ位置決
め時間が短縮出来る。

本実施例では目標アドレス迄の距離の計算及び位置決
終了を検出して加工用レーザ５のトリガ指令を出力する
動作をハードウェアで実現しているが、これらの演算を
全てコンピュータに委ねる事も可能である。

更に本実施例では位置決めをウェハを搭載しているス
テージを移動する事で実現しているが、加工用レーザ５
のレーザビームを例えばガルバノメータ・ミラーで振っ
て位置決めをするようにした装置でも容易に実現でき
る。

（発明の効果）以上のように本発明によれば、レーザビームと基板
（ウエハ）とを位置決めするときのＸ軸方向の許容範囲
およびＹ軸方向の許容範囲のうち、一方向の許容範囲を
他方向の許容範囲よりも広く設定することによって、ス
テージの位置決め時間が短縮され、処理能力が高まると
いう効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による制御回路のブロック図、第２図は
レーザ・ビームと被加工回路パターンの関係を示す説明
図、第３図は従来の制御回路ブロック図、第４図はステ
ージの制御状態を示す説明図、第５図は本発明による制
御シーケンスを説明するフローチャートである。（主要部分の符号の説明）１……ステージ、５……加工用レーザ、 10、11……測長センサ、12、13……モータ 14、16……アンプ、15、17……DA変換器 18、21……計数カウンタ、 40、43……減算回路、41、44……比較器 20、23……目標値レジスタ、 42、45……許容値レジスタ、 25……コンピュータ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に回路パターンが形成された基板とレ
ーザビームとを相対的にＸ軸及びＹ軸方向に２次元移動
して位置決めし、前記回路パターンのうちの修正すべき
回路パターンに前記レーザビームを照射するレーザ加工
方法において、前記修正すべき回路パターンの長手方向とＸ軸方向及び
Ｙ軸方向との関係に基づいて、前記レーザビームと前記
基板とを位置決めするときの前記レーザビームと前記基
板との相対的な目標位置に対するＸ軸方向の許容範囲及
びＹ軸方向の許容範囲のうち、一方向の許容範囲を他方
向の許容範囲よりも広く設定し、前記レーザビームと前記基板との相対的な位置が、Ｘ軸
方向およびＹ軸方向で前記設定された許容範囲内にある
ときに、前記レーザビームと前記基板とが位置決めされ
たと判断することを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２】前記Ｘ軸方向の許容範囲および前記Ｙ軸方
向の許容範囲のうち、前記修正すべき回路パターンの長
手方向とほぼ平行な方向の許容範囲を、前記修正すべき
回路パターンの長手方向とほぼ直交する方向の許容範囲
よりも広く設定する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方法。