JP3745918B2 - レーザトリミング装置及び方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハチップ上に形成された微小加工対象物に対し、レーザ光にてトリミング加工を行なうレーザトリミング装置及び方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体ウエハチップの電気特性をプローバにて測定しながら、所望の電気特性が得られるようにレーザビームにて上記半導体ウエハチップ上の加工対象部分をレーザ加工するトリミング装置として、例えば図6に示すものがある。 図6において、1はレーザ発振器である。2はビームエキスパンダで、上記レーザ発振器1から発したレーザ光9を平行光10にエキスパンドする。3は、一つの開口部3aを有し、上記ビームエキスパンダ2にてエキスパンドされた平行光10を上記開口部3aに通過させることでビームの形状を決定するマスク部である。4は対物レンズで、上記マスク部3にて形成されたレーザビームを半導体ウエハチップ5上の加工対象部分の微小スポットに集光させる。6は、上記半導体ウエハチップ5上の加工対象部分の電気特性をプロービングする測定プローバである。7は、レーザ発振器1、ビームエキスパンダ2、マスク部3、及び対物レンズ4を、互いに直交するX、Y方向に移動させるX−Yテーブルである。8はこれらの構成部分の動作制御を行う制御装置である。
【0003】
以上のように構成された従来のトリミング装置20は以下のように動作する。
まず、半導体ウエハチップ5の上記加工対象部分について、測定プローバ6にてプロービングを行い電気特性測定を行う。該測定結果は制御装置8に送出され、制御装置8は、上記測定結果に対応する加工長さを求める。さらに制御装置8は、求めた上記加工長さにわたりX−Yテーブル7を移動させ、かつレーザ発振器1からレーザ光を送出させ半導体ウエハチップ5の上記加工対象部分にレーザ光を照射し加工する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来のトリミング装置20では、半導体ウエハチップ5の上記加工対象部分に対するレーザ加工精度は、測定プローバ6が半導体ウエハチップ5上に形成されている□約100μmの電極に針を接触させるための位置決め精度で決定され、該位置精度は約10μmである。よって、数μmという長さにわたる微小なレーザトリミングを必要とする加工対象物に対し、高精度に位置決めをしてレーザ加工することが不可能であるという問題点を有している。
又、レーザ発振器1、ビームエキスパンダ2、マスク部3、及び対物レンズ4を有する光学系部分は、重量が大きく、X−Yテーブル7で移動するとき、加速、減速時に振動が発生するため、低速で移動させねばならず、上述のような微小な加工部分を有するトリミング対象物に対し高速でかつ精度の良いレーザ加工を行うことができなかった。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、数μmの微小トリミング対象物に対しても高精度かつ高速にレーザトリミング加工を行なうことができるレーザトリミング装置及び方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1態様のレーザトリミング装置は、トリミング用レーザ光を発するトリミング用レーザ光生成装置と、
上記トリミング用レーザ光を通過させレーザトリミングされる加工対象物の被トリミング領域に照射するレーザビームの形状を決定する開口部を有するマスク部と、
上記マスク部を通過したトリミング用レーザ光を上記被トリミング領域内の加工スポットに集光させ上記レーザビームを形成する対物レンズと、
上記マスク部を移動させ上記被トリミング領域にわたり上記レーザビームの上記加工スポットを移動させるマスク部移動装置と、
上記加工対象物の電気特性を測定する測定装置と、
上記加工対象物の上記被トリミング領域又はその周囲を撮像する撮像装置と、
上記レーザ光生成装置と上記マスク部との間に配置され、上記トリミング領域へ照射される上記トリミング用レーザ光を透過しかつ上記被トリミング領域にて反射し上記トリミング用レーザ光と同じ光路に沿って上記開口部を通る反射光を上記撮像装置へ入射するミラーと、
上記測定装置の測定結果に基づき上記被トリミング領域を決定し、かつ決定した上記被トリミング領域にわたり上記加工スポットを移動させるように上記マスク部移動装置を動作制御を行うとともに、さらに上記撮像装置にて得られた撮像情報を画像処理して上記被トリミング領域又はその周囲における形状に基づいて上記マスク部移動装置の動作制御を行う制御装置と、
を備えたことを特徴とする。
【0006】
本発明の第2態様のレーザトリミング方法は、開口部を通過させることで、レーザトリミングされる加工対象物の被トリミング領域に照射するレーザビームの形状を決定し、
形状が決定されたトリミング用レーザ光を上記被トリミング領域内の加工スポットに集光させ、
上記被トリミング領域にわたり上記レーザビームの上記加工スポットが移動するように上記開口部を移動させてレーザトリミングを行うとき、上記加工対象物の電気特性を測定するとともに、上記被トリミング領域にて反射し上記被トリミング領域への照射光と同光路に沿って上記開口部を通過した反射光にて上記加工対象物の上記被トリミング領域を撮像し、上記電気特性の測定結果に基づき上記被トリミング領域を決定し、決定した上記被トリミング領域にわたり上記加工スポットを移動させ、かつ得られた撮像情報を画像処理して上記被トリミング領域又はその周囲における形状に基づいて上記加工スポットの移動を制御する、
ことを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態である、レーザトリミング装置、及び該レーザトリミング装置にて実行されるレーザトリミング方法について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において同じ構成部分については同じ符号を付している。又、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した、「トリミング用レーザ光生成装置」の機能を果たす一例として本実施形態ではレーザ発振器101及びビームエキスパンダ102を例に採る。しかしながら、レーザ発振器101及びビームエキスパンダ102の両者を設けた構成に限定されるものではなく、例えばレーザ発振器とビームエキスパンダとが一体的に構成された場合にはビームエキスパンダを独立して設けない構成とすることもできる。要するに、トリミング用レーザ光生成装置としては、レーザトリミングに必要なトリミング用レーザ光を生成する装置であればよい。
【0008】
図1に示すように、本実施形態のレーザトリミング装置100は、大別して、レーザ発振器101と、ビームエキスパンダ102と、マスク部103と、対物レンズ104と、測定装置106と、加工物載置テーブル107と、制御装置108と、マスク部移動装置121とを備える。これらの構成部分について以下に詳しく説明する。
上記レーザ発振器101は、本実施形態においてレーザトリミングされる加工対象物である半導体ウエハ上に形成された回路部分(以下、「半導体ウエハチップ105」と記す。)に対して適したレーザ光を発する装置であり、本実施形態では、例えば1064nm、532nm、又は335nmの波長の特性を有するレーザ光を発生する装置である。
上記ビームエキスパンダ102は、レンズ1021を有し、上記レーザ発振器101から発したレーザ光109を上記レンズ1021を通して平行光110にエキスパンドする。
【0009】
上記マスク部103は、本実施形態では一つの開口部1031を有し、上記ビームエキスパンダ102にてエキスパンドされた平行光110を上記開口部1031に通過させることで、上記加工対象物の被トリミング領域に照射するレーザビームの形状を決定する。尚、本実施形態では、図示するように開口部1031、後述の開口部1036は、長方形状であるが、これに限定されるものではない。開口部の具体的な大きさは、約100μm〜50μmである。
上記対物レンズ104は、上記マスク部103にて形成されたレーザビームを、半導体ウエハチップ105上のレーザ加工対象部分の微小な加工スポットに集光させる。このような対物レンズ104は、本実施形態では上記開口部1031の一辺の約10倍の直径にてなる。
【0010】
上記測定装置106は、例えば薄膜抵抗のような上記レーザ加工対象部分の電流値等の電気特性をプロービングするプローブ1061を有する。
上記加工物載置テーブル107は、移動装置1071を有し、かつ加工対象物である上記半導体ウエハチップ105を載置し、該半導体ウエハチップ105を、移動装置1071にて、互いに直交するX、Y方向、及び該X、Yに直交するZ方向に移動させるとともに、さらに上記Z方向に平行な回転軸を中心にしてその軸周り方向のθ方向に回転させる。尚、本実施形態では、加工物載置テーブル107は、従来のようにレーザ発振器、エキスパンダ等の光学系を移動させるものではない。
【0011】
上記マスク部移動装置121は、上記マスク部103に取り付けられ、上記マスク部103を上記X、Y方向に移動させるとともに上記θ方向に回転させる。マスク部移動装置121は、上記開口部1031を通過したレーザビームが対物レンズ104から外れない範囲にてマスク部103を移動させる。
上記制御装置108は、上述したレーザ発振器101、測定装置106、加工物載置テーブル107、及びマスク部移動装置121と接続され、これらの動作制御を行うとともに、後述するように、実施形態におけるレーザトリミング方法を実行するための制御を行う。
【0012】
このように構成される本実施形態のレーザトリミング装置100の動作を以下に説明する。
まず、加工物載置テーブル107に載置された半導体ウエハチップ105のレーザトリミング加工を行う加工部分にレーザビームが位置するように、制御装置108の制御により加工物載置テーブル107の移動装置1071が駆動される。上記加工部分の位置決め後、上記測定装置106のプローブ1061を上記加工部分に接触させて該プローブ1061にてプロービングを行い、上記加工部分の上記電気特性測定を行う。該測定結果は、測定装置106から制御装置108へ送出され、制御装置108は、電気特性値が設計上の値になるようにレーザトリミング加工を行う被トリミング領域を決定する。尚、決定された上記被トリミング領域とは、レーザトリミングを行う例えば長さ情報である。又、上記決定方法として本実施形態では、制御装置108には、上記電気特性値と、被トリミング領域との関係を示したデータが予め格納されており、制御装置108は測定された上記電気特性値に基づき上記被トリミング領域を求める。尚、上記決定方法としてはこのような方法に限定されるものではなく公知の方法や、当業者が容易に考え得る方法を用いることができる。
【0013】
次に従来と同様に、制御装置108の制御により、レーザ発振器101はレーザ光を発し、該レーザ光は、ビームエキスパンダ102、マスク部103、対物レンズ104を通過して上記加工部分の上記被トリミング領域におけるレーザトリミング開始位置に照射される。
次に制御装置108は、上述のように求めた上記被トリミング領域を上記加工スポットが移動するように、マスク部移動装置121を駆動し、マスク部103、即ち開口部1031を移動させる。
このように、マスク部移動装置121によりマスク部103の開口部1031を移動させるように構成したことで、従来のように、X−Yテーブル7を移動させて上記加工スポットを移動させるのに比べて以下の効果を奏する。即ち、上記加工スポットの移動量は、マスク部103の開口部1031の移動量に対して対物レンズ104の倍率分、縮小されることから、上記加工スポットを例えば1μm移動させる場合、従来のようにX−Yテーブル7を移動させる場合には上記1μm、X−Yテーブル7を移動させる必要があるが、本実施形態のように対物レンズ104の上流側に位置する開口部1031を移動させる場合には例えば5μm、開口部1031を移動させることができる。このように、上記被トリミング領域にわたり上記加工スポットを移動させるとき、対物レンズ104の上流側に位置する開口部1031を移動させた方が、X−Yテーブル7を移動させるのに比べて、移動量を大きくとることができる。即ち、開口部1031を移動させる方が、X−Yテーブル7を移動させるのに比べて、より高精度に上記加工スポットの位置決めをすることが可能となる。
【0014】
又、フューズ抵抗のような加工部分については、マスク部103の開口部1031の形状を上記加工部分の上記被トリミング領域に一致させることで、上記加工スポットを移動させることなく、例えば一回のレーザ照射で切断することも可能である。
【0015】
又、本実施形態において、上記加工スポットを移動させるためにはマスク部103を移動させればよく、従来のようにレーザ発振器1、ビームエキスパンダ2マスク部3、対物レンズ4の光学系をX−Yテーブル7にて移動させるのに比べて移動物が軽量である。よって、マスク部103を移動させるときの加速、減速時に振動が発生することはない。よって、高速での移動が可能となる。
【0016】
上述のレーザトリミング装置100の変形例として、図2に示すレーザトリミング装置131を構成することもできる。該レーザトリミング装置131では、レーザトリミング装置100に、さらに、撮像装置136及びダイクロイックミラー137を備えた構造を有する。
上記撮像装置136は、本実施形態ではCCDカメラを備え、上記被トリミング領域又はその周囲の撮像を行う。撮像装置136は制御装置108に接続されており、撮像装置136にて得られた撮像情報は制御装置108に送出される。制御装置108は、上記撮像情報を画像処理して、上記被トリミング領域又はその周囲における特徴のある形状を抽出する。制御装置108は、加工位置精度を向上させるため、上記特徴形状に基づいて上記マスク部移動装置121の移動量、及び加工物載置テーブル107の移動量の補正制御を行う。それにより、上記加工部分に対するレーザトリミングの開始位置、終了位置、及び加工軌跡を制御することができ、精度の良いレーザ加工を行うことができる。例えば図5に示すように、制御装置108は、上記撮像情報に基づいて4つの特徴点1361から斜線を施した被トリミング領域1363のレーザ加工開始位置1362を求める。
【0017】
ダイクロイックミラー137は、レーザ発振器101から送出された例えば1064nmの波長のレーザ光を透過させる一方、上記撮像装置136による撮像動作のために、載置テーブル107の斜め上方に配置された照明装置138から照らされ半導体ウエハチップ105上のレーザ加工対象部分にて反射した700〜800nmの反射光を撮像装置136へ入射させるようなミラーである。
【0018】
このように構成されたレーザトリミング装置131では、レーザ加工を行う前に、撮像装置136にて上記被トリミング領域及びその周辺が撮像され、制御装置108にて上記特徴ある形状が抽出される。その結果に基づいて制御装置108は、マスク部103の位置、つまり上記開口部1031の配置位置を、マスク部移動装置121の駆動により補正する。以後、レーザトリミング装置100にて上述した動作と同様に、被トリミング領域のレーザ加工を実行する。
【0019】
このようにレーザトリミング装置131では、撮像装置136にて撮像した上記被トリミング領域及びその周辺を撮像し上記開口部1031の位置補正を行うことから、上記レーザトリミング装置100が奏する上述の効果に加えて、さらに、加工物載置テーブル107に載置されるそれぞれの半導体ウエハチップ105における被トリミング領域の位置のバラツキに応じて上記加工スポットの配置位置、即ちレーザトリミングの開始位置、終了位置、及び加工軌跡を補正することができる。このように、上記加工スポットを高精度に位置決めをすることができるので、より高精度にてレーザ加工を行うことが可能となる。
【0020】
又、図1及び図2に示すマスク部103の変形例として、図3に示すマスク部1035及び図4に示すマスク部1037をマスク部103に代えて設けることもできる。尚、図3及び図4では、マスク部及びその付近の構成部分のみを図示しており、その他の構成部分については図示を省略している。
図3に示すマスク部1035は、図示するように、複数の開口部1036を有している。このように複数の開口部1036を有することで、上記レーザトリミング装置100が奏する上述の効果に加えて、さらに、同時に複数個所の被トリミング領域をレーザ加工することが可能となる。
【0021】
図4に示すマスク部1037は、上記マスク部1035に、開口部1036における上記平行光110の通過、遮断を制御する通過遮断装置141をさらに付加した構造を有する。通過遮断装置141は、遮光板1411、及び該遮光板1411を非遮光位置1413と遮光位置1414との間で移動させる遮光板移動装置1412を備え、各開口部1036に対応して各遮光板1411を設け、各遮光板1411に対応して各遮光板移動装置1412が設けられる。各遮光板移動装置1412は、制御装置108に接続され、それぞれ独立に動作制御される。よって、各遮光板1411は独立して非遮光位置1413と遮光位置1414との間を移動可能である。
【0022】
このようにマスク部1037では、図3に示すマスク部1035にさらに通過遮断装置141を設けたことで、上記レーザトリミング装置100が奏する上述の効果に加えて、さらに、上記電気特性値等に基づき、加工したい被トリミング領域に該当する開口部1036のみの遮光板1411を非遮光位置1413に配置させて開口部1036に上記平行光110を通過させてレーザ加工を行うことができる。
【0023】
尚、上記マスク部1037では、全ての開口部1036に通過遮断装置141を設けたが、該構成に限定されるものではなく、例えば遮光する必要のない開口部が存在するようなときには、そのような開口部には通過遮断装置141を設けなくてもよい。つまり、マスク部に複数の開口部を設けた場合、少なくとも一つの開口部に通過遮断装置141を設ければ良い。
【0024】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の第1態様のレーザトリミング装置、及び第2態様のレーザトリミング方法によれば、マスク部移動装置を備え、マスク部を通過し対物レンズに入射するトリミング用レーザ光を、上記マスク部移動装置にてマスク部を移動させることで移動させて被トリミング領域にわたりレーザビームの加工スポットを移動させるようにした。よって、上記加工スポットの移動量は、マスク部の開口部の移動量に対して対物レンズの倍率分、縮小されることから、上記被トリミング領域にわたり上記加工スポットを移動させる場合、対物レンズの上流側に位置する開口部を移動させた方が、従来のように加工対象物を移動させるのに比べて、移動量を大きくとることができる。即ち、上記開口部を移動させることで、加工対象物を移動させるのに比べて、より高精度に上記加工スポットの位置決めをすることができ、より高精度にレーザ加工を行うことができる。
又、上記マスク部の方が、光学系部分に比べて軽量であることから、マスク部を移動させるときの加速、減速時に振動が発生することはない。よって、マスク部を移動させることで、高速での移動が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態のレーザトリミング装置の構成を示す図である。
【図2】 図1に示すレーザトリミング装置の変形例の構成を示す図である。
【図3】 図1に示すマスク部の変形例の構成を示す図である。
【図4】 図3に示すマスク部の変形例の構成を示す図である。
【図5】 図2に示すレーザトリミング装置において撮像情報から得られる特徴点を説明するための図である。
【図6】 従来のレーザトリミング装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
100…レーザトリミング装置、101…レーザ発振器、
102…ビームエキスパンダ、103…マスク部、104…対物レンズ、
106…測定装置、108…制御装置、121…マスク部移動装置、
131…レーザトリミング装置、136…撮像装置、141…通過遮断装置、
1031…開口部、1035…マスク部、1036…開口部、
1037…マスク部。
Claims (8)
- トリミング用レーザ光を発するトリミング用レーザ光生成装置と、
上記トリミング用レーザ光を通過させレーザトリミングされる加工対象物の被トリミング領域に照射するレーザビームの形状を決定する開口部を有するマスク部と、
上記マスク部を通過したトリミング用レーザ光を上記被トリミング領域内の加工スポットに集光させ上記レーザビームを形成する対物レンズと、
上記マスク部を移動させ上記被トリミング領域にわたり上記レーザビームの上記加工スポットを移動させるマスク部移動装置と、
上記加工対象物の電気特性を測定する測定装置と、
上記加工対象物の上記被トリミング領域又はその周囲を撮像する撮像装置と、
上記レーザ光生成装置と上記マスク部との間に配置され、上記トリミング領域へ照射される上記トリミング用レーザ光を透過しかつ上記被トリミング領域にて反射し上記トリミング用レーザ光と同じ光路に沿って上記開口部を通る反射光を上記撮像装置へ入射するミラーと、
上記測定装置の測定結果に基づき上記被トリミング領域を決定し、かつ決定した上記被トリミング領域にわたり上記加工スポットを移動させるように上記マスク部移動装置を動作制御を行うとともに、さらに上記撮像装置にて得られた撮像情報を画像処理して上記被トリミング領域又はその周囲における形状に基づいて上記マスク部移動装置の動作制御を行う制御装置と、
を備えたことを特徴とするレーザトリミング装置。 - 上記制御装置による上記マスク部移動装置の動作制御は、上記被トリミング領域におけるレーザトリミング開始位置、終了位置、及び上記加工スポットの移動軌跡を補正する制御である、請求項1記載のレーザトリミング装置。
- 上記マスク部は複数の上記開口部を有し、上記対物レンズを介して同時に複数の上記加工スポットへ上記レーザビームを集光させる、請求項1又は2記載のレーザトリミング装置。
- 少なくとも一つの上記開口部には、上記トリミング用レーザ光の通過又は遮断を行う通過遮断装置を備え、上記対物レンズを介して任意の上記加工スポットへ上記レーザビームを集光させる、請求項3記載のレーザトリミング装置。
- 上記トリミング用レーザ光生成装置は、レーザ光を発生するレーザ発振器と、該レーザ発振器が発したレーザ光を平行光にして上記トリミング用レーザ光を生成するビームエキスパンダとを備えた、請求項1から4のいずれかに記載のレーザトリミング装置。
- 開口部を通過させることで、レーザトリミングされる加工対象物の被トリミング領域に照射するレーザビームの形状を決定し、
形状が決定されたトリミング用レーザ光を上記被トリミング領域内の加工スポットに集光させ、
上記被トリミング領域にわたり上記レーザビームの上記加工スポットが移動するように上記開口部を移動させてレーザトリミングを行うとき、上記加工対象物の電気特性を測定するとともに、上記被トリミング領域にて反射し上記被トリミング領域への照射光と同光路に沿って上記開口部を通過した反射光にて上記加工対象物の上記被トリミング領域を撮像し、上記電気特性の測定結果に基づき上記被トリミング領域を決定し、決定した上記被トリミング領域にわたり上記加工スポットを移動させ、かつ得られた撮像情報を画像処理して上記被トリミング領域又はその周囲における形状に基づいて上記加工スポットの移動を制御する、
ことを特徴とするレーザトリミング方法。 - 複数の上記開口部を備え、同時に複数の上記被トリミング領域に対してレーザトリミングを行う、請求項6記載のレーザトリミング方法。
- 少なくとも一つの上記開口部について、上記トリミング用レーザ光の通過又は遮断を行い上記被トリミング領域に対するレーザトリミングの有無を制御する、請求項7記載のレーザトリミング方法。
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