JP2803137B2 - レーザトリミング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザトリミング装置に関し，特にレーザ光
により基板上の抵抗膜などの一部を切り欠いて所望値に
なるよう調整するレーザトリミング装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に，抵抗体のレーザトリミングを行う際には，抵
抗測定器を使用して被加工抵抗の抵抗値を測定しなが
ら，レーザショット位置を順次移動して抵抗に切り込み
を入れて行き，測定値がトリミング目標値を越えた時点
でレーザショットを停止する方法が用いられている。

この様な用途の抵抗測定器には，高速測定と高精度測
定の両面が要求されるため，一般に高安定の定電流源を
使用して被加工抵抗に一定電流を印加して置き，被加工
抵抗の両端に現れる電位差を検出することにより抵抗値
を求める形式の抵抗測定器が使用されている。また，こ
の種の抵抗測定器では比較機能が主体となっており，通
常，検出した電圧をトリミング目標値に相当する基準電
圧と比較して，検出電圧が基準電圧を越えた時点でトリ
ミングを停止する形式になっている。

〔発明の解決しようとする課題〕

しかし，この形式の抵抗測定器でも，種々の制約から
その時定数を十分に小さくすることはできなくて，測定
の応答が若干遅れる難点がある。この応答の遅れによ
り，トリミング終了時に測定された抵抗値と，安定化後
の実際の抵抗値とが異なることになる。この影響は高速
トリミングや高抵抗のトリミングを行おうとした際には
顕著になり，加工抵抗精度の劣化原因になっている。な
お，もしこのトリミング後の変化量が一定であれば，そ
の変化分を見込んで早めにトリミングを終了する補正手
段により，かなりの改善を期待できるが，変化量は一定
ではなく，抵抗体の形状やカットの形状そして特に切り
込みの深さなどによって大きく変化するため，たとえ平
均値的な補正を行ったとしても，かなりの部分が抵抗値
のばらつきとして残るので十分な補正手段とはなり得な
い。

また，前記の方法では単に測定値がトリミング目標値
を越えたかどうかだけでトリミングの終了の制御をして
いるので，必然的にレーザのショットとショットの間に
ビームが移動する距離（以下バイトサイズと言う）に相
当する分だけ抵抗値がばらつくことになる。このバイト
サイズ当たりの抵抗値の変化量は切り込みの深さが深く
なると急激に増加し，それに応じてばらつき量も急激に
増大するので，加工精度を劣化させる要因になってい
る。

更に，クラックの発生や熱的影響による抵抗値の変
化，すなわちドリフト現象が生じることもある。

以上の問題に対して，従来では，それらの点を改善す
る適当な方法が知られていなかったため，所要精度に応
じてトリミング速度を遅くすると共に，前記バイトサイ
ズを小さく設定するか，カット数を増加するかによって
トリミングを行っており，いずれの方法でも処理能力の
劣化を招いていた。その上，バイトサイズを小さく設定
すると，どうしてもショット回数が増加し，過剰なレー
ザパワーが抵抗に印加されることから熱的影響を受け易
くなり，加工精度を悪くする方向にあるので，バイトサ
イズを小さくしたほどには加工精度が改善されない課題
がある。

高速トリミングや高抵抗のトリミングを行う際には，
上記の様な課題が有るが，他方，需要面からは高精度で
高速度のトリミングの要求は年々強くなってきており，
例えば毎秒数十個を超える様な高速度での高精度のトリ
ミングの要求も有り，従来の方法のレーザトリミング装
置では要求を満たせなくなっている。

本発明の目的は従来のもののこのような課題を解決し
ようとするもので，トリミング処理能力を低下させるこ
となしに，従来のレーザトリミング装置では実現困難で
あった高精度のレーザトリミングが可能なレーザトリミ
ング装置を実現することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば，レーザ発振器と，該レーザ発振器の
出射光を被加工基板上に集光しかつ該集光位置を任意に
走査可能なスキャン光学系と，被加工抵抗の抵抗値を測
定する手段とを含み，前記被加工基板上に形成された抵
抗の一部を切り欠くことにより，該抵抗の抵抗値を所要
の値に調整するレーザトリミング装置において，前記ス
キャン光学系の走査方向が矩形状の抵抗の形状・寸法に
応じて予め設定された軌跡に従った走査が可能で，かつ
該走査軌跡の制御が被加工抵抗の抵抗値の時間変化を一
定になすごとく設定したことを特徴とするレーザトリミ
ング装置が得られる。

なお、前記予め設定された軌跡に従った走査を、トリ
ミングにより被加工抵抗の抵抗値が所定値を越えた時点
から行うようにしても良い。

この場合、前記予め設定された軌跡に従った走査を開
始する時点を決める抵抗値の抵抗値を、該被加工抵抗の
初期値の一定倍率の値とすることができる。

〔実施例〕

次に，本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は本発明の一実施例のレーザトリミング装置の
機能構成を示すブロック図である。図において，レーザ
トリミング装置はレーザ発振器１と，スキャン光学系２
と，抵抗測定器５と，コントローラ６とを含んで構成さ
れている。なお３は被加工基板,4は抵抗膜,41と42は電
極である。

レーザ発振器１は小型で高ピーク出力が得られるNd:Y
AG（ネオジューム・イットリューム・アルミニューム・
ガーネット）結晶を使用した固体レーザで，コントロー
ラ６からのパルス信号によりパルス状光ビームを出射す
るものである。

スキャン光学系２は２軸方向のビームスキャナ21と,f
θレンズ22とを含んでおり，ビームスキャナ21はコント
ローラ６から送られてくる位置座標信号11に応じて，そ
のミラーを回転させて入射レーザビームの方向を偏向
し，ついでｆθレンズ22においては，入射ビームを被加
工基板３上の前記偏向に対応した位置に集光させるもの
である。

また，被加工基板３上の抵抗膜４の両端の電極41と42
には抵抗測定器５が接続されていて，抵抗値の測定が行
われる。抵抗測定器５においてはトリミングの進行に伴
って抵抗値が変化してトリミング目標値を越えた時点
で，トリミングの終了を示す終了信号12をコントロール
６に送出するようになっている。

この構成で，レーザ発振器１から出射されたレーザビ
ームは，スキャン光学系２に入射し，その中のビームス
キャナ21およびｆθレンズ22を経て被加工基板３上の抵
抗膜４の近辺に集光される。実際に，レーザトリミング
が行われる際には，抵抗測定器５で被加工抵抗の抵抗値
を測定してトリミング目標値を越えたかどうか監視しな
がら，コントローラ６からの位置座標信号11でビーム位
置を動かしてレーザショットを行い抵抗膜４の外側から
順に切り込み７を入れて行くことにより行われる。そし
て被加工抵抗の抵抗値がトリミング目標値を越えた時点
でレーザ発振を停止することによりトリミングを終了す
る。

以上の動作は順序としては従来と同じであるが，本発
明の特徴は，以下に記述するように，トリミングを行う
際にビームの軌跡を適切に制御するようにしたものであ
る。第１図について言えば,7で示されるような曲がった
切り込みを形成するようにしたものである。なお８は従
来に於ける切り込みを示したもので，直線と成ってい
る。

第２図は抵抗膜上のビームの軌跡の長さに対する抵抗
の変化すなわち切り込みの長さに対する抵抗の変化を示
す図であり，実線Ａは本発明による抵抗変化を示し，点
線Ｂは従来の技術による抵抗変化を示している。第２図
から分かるように，切り込みが短い間は両者は大体同じ
であるが，より長くなると両者は全く相違してくる。す
なわち従来の場合はトリミング終了時点で抵抗値が急激
に上昇するのに対し，本発明の場合は抵抗値の変化が一
定にすなわち抵抗値の時間当たり変化率が一定になるよ
うに設定してある。

以上のような設定に成っているので，従来の場合は前
述のように加工精度のばらつきが大きくなってしまう欠
点が有るのに対し，本発明の場合は，抵抗測定器５の時
定数が遅くて測定応答に遅れがあるような場合でも，そ
の為に生じる抵抗値の差異は一定であることから，その
分だけトリミングを早く終了する補正方法により，抵抗
値の差異分をほぼ打ち消すことができ，高精度のレーザ
トリミングが可能となる。

また，第２図で明らかな様に，本実施例の切り込みに
よればトリミング終了時点でのバイトサイズ当たりの抵
抗値変化は直線トリミングに比べて大幅に小さくなるの
で，バイトサイズ相当分の抵抗値ばらつきも大幅に小さ
くなり，この面からも高精度のトリミングが可能にな
る。

さらに，本実施例の軌跡によれば最終的な切込みの深
さが浅くなるので，クラック等の発生によるドリフト等
の影響も小さくなる利点があり，この理由からも高精度
トリミングが可能となる。

本発明の第２の実施例のレーザトリミング装置は，第
１図に示した前記実施例と同じ構成で，軌跡の制御方法
が異なるものである。

具体的には第１図に実線で示した切り込み７に関し
て，第１の実施例ではすべて予め設定しておいた軌跡に
従ってトリミングするものであったが，この第２の実施
例では直線から抵抗値変化を一定とするごとく軌跡を曲
げ始める時点を抵抗値の変化により決めるものであり，
測定抵抗値がトリミング開始以前の抵抗値の一定倍率の
値を越えた時点で行うものである。この実施例によって
も同様に高精度のトリミングが可能な上に，さらに，印
刷の位置ずれなどの為に，若干抵抗膜の位置がずれてい
るような場合でもより正確に抵抗値の時間変化率を制御
できる利点がある。

以上述べた各実施例において，レーザ発振器１として
Nd:YAGレーザを使用しているが，それ以外でも同程度以
上のピーク出力のものであれば使用可能である。また，
スキャン光学系２に関しても,2軸方向のビームスキャナ
とｆθレンズの組合せ以外の形式でも良く，たとえば２
軸のリニアモータと普通の集光レンズの組合せでも可能
である。

コントローラ６はマイクロコンピュータを使用すれ
ば，ビームの位置制御や測定器の制御など，容易に必要
な制御機能を実現できる。またこの制御機能は電子回路
のみで論理回路を組んで構成することも可能である。

以上説明したように，本発明のレーザトリミング装置
では，切り込みの深さに関係無く単位時間あたりの抵抗
値変化率を一定にできるので，抵抗測定器の時定数によ
る応答の遅れは常に一定になり，その分を見込んで早め
にトリミングを終了することにより正確な補正が可能と
なる。さらに，バイトサイズに相当する抵抗値の変化量
が一定で小さな値になることから，バイトサイズに起因
するばらつきも小さくなり，この点からも高精度のトリ
ミングが可能になる。

この方法では補正手段により高精度を得ているので，
処理能力を落とすことなしに高精度のトリミングが可能
である。

また，この方法はトリミング処理能力を落とすことは
無いので，本発明の目的である，高速で高精度のトリミ
ングを実現できたことになる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明のレーザトリミング装置に
よれば，スキャン光学系の走査軌跡を，予め抵抗の形状
・寸法に応じて設定された抵抗値の時間変化を一定とす
るごとき軌跡に従って走査制御し，レーザトリミングを
行うことにより，抵抗測定器の応答の遅れ分を見込んで
早めにトリミングを終了する事により補正でき，かつ，
バイトサイズ相当分の抵抗値ばらつきも小さくできる事
などにより，高精度のレーザトリミングが可能になる効
果がある。更に、予め設定された軌跡に従った走査を、
トリミングにより被加工抵抗の抵抗値が所定値を越えた
時点から行うようにし、しかもこの時点を決める抵抗値
の所定値を、トリミング開始以前の抵抗値の一定倍率の
値とすることにより、抵抗膜の位置がずれているような
場合でもより正確に抵抗値の時間変化率を制御できる効
果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例のレーザトリミング装置の機
能構成を示したブロック図，第２図は切り込み長さと抵
抗値の変化の関係を示した図である。 記号の説明:1……レーザ発振器,2……スキャン光学系,3
……被加工基板,4……抵抗膜,5……抵抗測定器,6……コ
ントローラ,7……切り込み。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザ発振器と該レーザ発振器の出射光を
   被加工基板上に集光しかつ該集光位置を任意に走査可能
   なスキャン光学系と、被加工抵抗の抵抗値を測定する手
   段とを含み、前記被加工基板上に形成された抵抗の一部
   を切り欠くことにより、該抵抗の抵抗値を所要の値に調
   整するレーザトリミング装置において、前記スキャン光
   学系の走査方向が、矩形状の抵抗の寸法に応じて予め設
   定された軌跡に従った走査が可能で、かつ該走査軌跡の
   制御が被加工抵抗の抵抗値の時間変化を一定になすごと
   く設定したことを特徴とするレーザトリミング装置。
2. 【請求項２】前記予め設定された軌跡に従った走査が、
   トリミングにより被加工抵抗の抵抗値が所定値を越えた
   時点から行われることを特徴とする請求項１記載のレー
   ザトリミング装置。
3. 【請求項３】前記予め設定された軌跡に従った走査を開
   始する時点を決める抵抗値の所定値を、該被加工抵抗の
   初期値の一定倍率の値とすることを特徴とする請求項２
   記載のレーザトリミング装置。