JP4833909B2 - Error correction of scanning beam path for memory link processing - Google Patents
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Description
この出願は、2001年2月16日に出願された米国分割出願番号60/269,646からの優先権を主張する。 This application claims priority from US Division Application No. 60 / 269,646, filed February 16,2001.
本発明は、回路リンクのレーザ処理に関し、特に、レーザビームを用いるレーザ装置及び方法、並びにステージの位置決め誤差を補償するとともにスループットを切り離すリンクを向上するためにステアリングミラーと共同する基板位置決め装置に関する。 The present invention relates to laser processing of circuit links, and more particularly to a laser apparatus and method using a laser beam, and a substrate positioning apparatus that cooperates with a steering mirror to improve the link that compensates for stage positioning errors and decouples throughput.
集積回路(IC)装置製造工程における生産の際に、基板層若しくはパターンの位置決め変動又は個々の汚染物質に起因する欠陥がしばしば生じる。図1,2A及び2Bは、IC装置の繰返しの電子回路10、すなわち、典型的にはメモリセル20の予備の行16及び列18のような冗長回路素子14の複数の繰返しを有するよう行又は列で製造されるワークピース12を示す。図1,2A及び2を参照すると、回路10は、例えば欠陥のあるメモリセル10を切り離すように除去することができる電気的なコンタクト部間の特定のレーザで切断可能な回路リンク22を有するようにするとともに、DRAMやSRAMのような記憶装置又ははめ込まれたメモリの置換用冗長セル22を置換するようにも設計される。同様な技術は、論理積をプログラムするリンク、ゲートアレイ又はASICを切り離すためにも使用される。
During production in integrated circuit (IC) device manufacturing processes, defects due to substrate layer or pattern positioning variations or individual contaminants often occur. FIGS. 1, 2A, and 2B show a repetitive
リンク22は、約2.5μmの通常のリンク幅28、リンク長30、及びリンク基板36のような隣接する回路基板すなわち素子34から約8μmの素子間ピッチ(中心間スペース)32を有するよう設計される。大抵の有効なリンク材料がポリシリコン又は同様な組成であるとしても、メモリ製造者は、アルミニウム、銅、金、ニッケル、チタン、タングステン、プラチナ及び他の金属、ニッケルクロマイド(nickel chromide)のような金属合金、窒化チタンや窒化タンタルのような窒化金属、珪化タングステンのような珪化金属又は他の金属のような材料を含む種々の導電金属リンク材料を採用する傾向にあり、導電金属リンク材料は、これらに限定されるものではない。
The
回路10、回路素子14又はセル20は欠陥検査される。欠陥を除去するために切断すべきリンクは、装置検査データから決定され、これらリンクのロケーションは、データベース又はプログラムにマッピングされる。回路リンク22を切断するために、20年を超える期間においてレーザパルスが用いられている。図2A及び2Bは、リンク22から構成されたリンク構造36に当たるスポットサイズ経40のレーザスポット38を示し、リンク22は、シリコン基板42の上で、(図2Aに示すが図2Bに示さない)上にあるパッシベーション層44及び(図2Bに示すが図2Aに示さない)下にあるパッシベーション層46を有するパッシベーション層スタックを構成する層の間に配置される。図2Cは、リンク22がレーザパルスによって除去された後の図2Bのリンク構造の一部断面図である。
The
図3は、従来のリンク処理位置決め装置によって実行されるビーム位置決め進行経路50の平面図である。リンク22が典型的には行16及び列18(各々を破線で示す。)に配置されるので、ビーム位置したがってレーザスポット38は、第1進行方向52の軸に沿ったリンク位置上を走査し、互いに相違する行16又は列18に移動し、第2進行方向54の軸に沿ったリンク位置の上を走査する。当業者は、走査がワークピース12の移動、レーザスポット38の移動、ワークピース12及びレーザスポット38の移動を含むことを理解する。
FIG. 3 is a plan view of a beam
従来の位置決め装置はX−Yテーブルによって特徴付けられ、X−Yテーブルにおいて、ワークピース12は、第1軸に沿って移動する上側ステージに固定され、上側ステージは、第1軸に垂直な第2軸に沿って移動する。そのような装置は、典型的には、固定されたビーム位置すなわちレーザスポット38に対して相対移動し、通常、複数段(stacked)位置決め装置(stacked stage positioning system)と称される。その理由は、下側段が、ワークピース12を支持する上側段の慣性質量を支持するからである。これら位置決め装置は優れた位置決め精度を有する。その理由は、各段の絶対位置を決定するために典型的には干渉計が各軸に沿って使用されるからである。このレベルの精度はリンク処理に対して好適である。その理由は、レーザスポットサイズ40が典型的にはリンク幅28に比べて僅かに大きいからであり、その結果、レーザスポット38の位置とリンク22との間の不一致による不完全なリンク切断を少なくすることができる。さらに、半導体ウェファ上の高密度の形態によって、隣接する構造にレーザの損傷を与え得る位置決め誤差が小さくなる。しかしながら、複数段位置決め装置は比較的低速である。その理由は、ステージの慣性質量の始動、停止及び方向転換によって、ワークピース12上の指定された全てのリンク22を処理するためにレーザツールが要する時間が増大するからである。
A conventional positioning device is characterized by an XY table, in which the
2軸形態で配置された(split-axis)位置決め装置において、上側ステージは、下側ステージに支持されず、下側ステージとは独立して移動し、ワークピースは、第1軸上すなわちステージ上に支持され、同時に、固定された反射ミラーや集束レンズのようなツールが、第2軸上すなわちステージ上に支持される。スプリット−軸位置決め装置は、ワークピース12の全体のサイズ及び重量が増大し、より長くより重い重量のステージを利用するに従って有利になる。
In a split-axis positioning device, the upper stage is not supported by the lower stage and moves independently of the lower stage, and the workpiece is on the first axis, ie on the stage. At the same time, a fixed reflecting mirror or a tool such as a focusing lens is supported on the second axis, ie on the stage. The split-axis positioning device becomes advantageous as the overall size and weight of the
最近では、プレーナ(planer)位置決め装置が用いられるようになり、この場合、ワークピースは、2個以上のアクチュエータによって移動可能な単一ステージによって支持され、その間、ツールは、ほぼ固定された位置のままである。その装置は、アクチュエータの作動力を調整することによってワークピースを2次元に移動させる。一部のプラナー位置決め装置は、ワークピースを回転することができる。 More recently, planer positioning devices have been used, in which the workpiece is supported by a single stage that is movable by two or more actuators, while the tool is in a substantially fixed position. It remains. The apparatus moves the workpiece in two dimensions by adjusting the actuation force of the actuator. Some planar positioning devices can rotate the workpiece.
オレゴン州ポートランドにあるElectro Scientific Industries, Inc.(ESI)によって製造された半導体リンク処理(SLP)装置は、高精度と高スループットの両方を達成するためにオンザフライ(on-the-fly:OTF)リンク処理を行う。OFT処理中、リニアステージビームポジショナが、ビーム位置の下で指定されたリンク12を通過する際に、レーザビームが脈動する。ステージは、典型的には、所定の時間に単一軸に沿って移動し、各リンク位置で停止しない。進行方向52におけるビームスポット38の軸上の位置を、正確に制御する必要がなく、正確にリンク22に当たるようレーザスポット38にトリガをかけるために、その位置を正確に検知する。
Semiconductor Link Processing (SLP) equipment manufactured by Electro Scientific Industries, Inc. (ESI) in Portland, Oregon is on-the-fly (OTF) to achieve both high accuracy and high throughput. Perform link processing. During the OFT process, the laser beam pulsates as the linear stage beam positioner passes the designated
図3を参照すると、ビームポジショナが各リンク22を通過する際に、交差軸56又は58に沿ったビームスポット38の位置は、指定された精度の範囲内で制御される。一つ以上のステージの慣性質量のために、OFT実行を開始する始動によって、交差軸位置のリンギングが生じ、OFT実行の最初のリンク22を、交差軸位置が適切に設定されるまで処理することができない。設定遅延すなわち設定距離60によって、処理スループットが減少する。最初のレーザパルスの前に挿入される設定遅延(すなわち、等価的には設定距離60の緩衝区域)は、連続的な交差軸誤差を伴って処理される。
Referring to FIG. 3, as the beam positioner passes through each
リンク実行中のギャップ上で加速を行うことによってOFT速度が増大するとしても、この「ギャッププロファイリング」の有効性を制約する要因の一つは、指定された精度の範囲内に設定するための交差軸に対する要求である。同時に、リンク長30やリンクピッチ32のような形態のサイズは、寸法精度に対する要求が増大するために減少し続ける。一つ以上のステージのパフォーマンスを更に増大するための労力によって、位置決め装置のコストが著しく増大する。
Even if the OFT speed is increased by accelerating over the gap during linking, one of the factors that limit the effectiveness of this “gap profiling” is the crossover to set it within the specified accuracy range. It is a request for an axis. At the same time, the sizes of features such as
レーザビームの2軸偏向を行う従来の方法は、図4に示すような1対のガルバノメータ駆動ミラー64及び66のような高速で短距離を移動するポジショナ(「高速ポジショナ」)62を用いる。図4は、固定ミラー72と集束光学系78との間の光路70に沿ったガルバノメータ駆動X軸ミラー64及びガルバノメータ駆動Y軸ミラー66を簡略化して示す。各ガルバノメータ駆動ミラーは、単一軸に沿ってレーザビームを偏向する。Overbeckの米国特許番号4,532,402号は,そのような高速ポジショナを用いる複数段ビーム位置決め装置を開示しており、Cutler等による米国特許番号第5,751,585号及び第5,847,960号は、少なくとも一つのステージが少なくとも一つの高速ポジショナを支持するスプリット−軸ビーム位置決め装置を開示している。そのような高速ポジショナを用いる装置は、穿孔を通じたようなノンリンクブローイングプロセス(nonlink blowing process)に対して使用される。その理由は、「固定された」レーザヘッドポジショナと同程度の精度で装置がビームを出射できないからである。
A conventional method for performing biaxial deflection of a laser beam uses a positioner 62 ("high-speed positioner") that moves at high speed and a short distance, such as a pair of
そのようなポジショナのスプリット−軸の性質によって、回転によるアッベの誤差(rotational Abbe error)が生じるおそれがあり、ガルバノメータによって、他の位置決め誤差が生じるおそれがある。さらに、二つのガルバノメータ制御されたミラー間を分離する必要があるので、集束光学系に対する入射瞳の付近にミラーを配置することができない。このような分離の結果、集束されたスポットの品質を劣化するおそれがあるビームのオフセットが生じる。さらに、2ミラー形態は、集束光学系から更に離間すべき入射瞳を制約し、その結果、複雑さが増大するとともに集束光学系の開口数が制限され、したがって、達成し得る最小のスポットサイズが制限される。そのようなポジショナがリンク切断に使用されると仮定したとしても、既に説明したようなスポットの品質の劣化によって、リンク切断の品質が劣化し、すなわち、リンク切断が不完全となり、切断されたリンク22の間のオープン抵抗(open resistance)が低くなる。 The split-axis nature of such positioners can cause rotational Abbe errors due to rotation, and galvanometers can cause other positioning errors. Furthermore, since it is necessary to separate the two galvanometer controlled mirrors, it is not possible to place a mirror near the entrance pupil for the focusing optical system. Such separation results in a beam offset that can degrade the quality of the focused spot. In addition, the two-mirror configuration constrains the entrance pupil to be further away from the focusing optics, resulting in increased complexity and limited numerical aperture of the focusing optics, so the minimum spot size that can be achieved is Limited. Even if such a positioner is assumed to be used for link disconnection, the quality of the link disconnection deteriorates due to the deterioration of the spot quality as already described, i.e. the link disconnection is incomplete and the disconnected link The open resistance between 22 is low.
したがって、集束されたスポット品質を維持しながら高いリンク処理スループットを達成する装置及び方法が必要となる。 Accordingly, what is needed is an apparatus and method that achieves high link processing throughput while maintaining focused spot quality.
したがって、本発明の目的は、集束されたスポット品質を維持しながら高いリンク処理スループットを達成する装置及び/又は方法を提供することである。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide an apparatus and / or method that achieves high link processing throughput while maintaining focused spot quality.
本発明の他の目的は、リニアステージ設定誤差を補正する2軸操作ミラーを用いることである。 Another object of the present invention is to use a two-axis operation mirror that corrects a linear stage setting error.
本発明の他の目的は、半導体リンク処理アプリケーションに対して調整された動作を行う位置決め装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a positioning device that performs coordinated operations for semiconductor link processing applications.
本発明は、数十μmのオーダで交差軸設定誤差を補償するのに十分なレーザビームを偏向する小さい角度の動作を実行するために、集束レンズの入射瞳に旋回心軸で回転自在の2軸操作ミラーを用いる。両軸で設定誤差が生じるとしても、本発明の一例は、主にリニアステージ進行のOFT方向に対する交差軸方向の設定誤差の補正に関連する。2軸操作ミラーはその補正に用いられる。その理由は、リニアステージのいずれかの軸をOFT軸として用いることができるからである。好適には、ビーム操作ミラーは、誤差の補正のみに使用され、可能であるとしてもリニアステージ位置決めコマンドの調整又は偏向を必要としない。 In order to perform a small angle operation that deflects the laser beam sufficient to compensate for the cross-axis setting error on the order of tens of micrometers, the present invention is capable of rotating around the pivot axis about the entrance pupil of the focusing lens. An axis operation mirror is used. Even if setting errors occur on both axes, an example of the present invention is mainly related to correction of setting errors in the direction of the cross axis with respect to the OFT direction of linear stage progression. The biaxial operation mirror is used for the correction. This is because any axis of the linear stage can be used as the OFT axis. Preferably, the beam steering mirror is used only for error correction and does not require adjustment or deflection of the linear stage positioning command, if possible.
単一の回転軸の回りに2軸でミラーを傾けるために少なくとも三つの技術を用いることができる。これら技術は、ミラーを傾けるための屈曲機構及びボイスコイルアクチュエータを用いる高速操作ミラー(FMS)と、ミラーを傾けるために圧電材料の変形に依存する圧電アクチュエータと、ミラーの表面を変形するために圧電又は電歪アクチュエータを用いる変形ミラーとを有する。圧電アクチュエータが好適である。 At least three techniques can be used to tilt the mirror in two axes around a single axis of rotation. These technologies include a fast operating mirror (FMS) that uses a bending mechanism and a voice coil actuator to tilt the mirror, a piezoelectric actuator that relies on deformation of the piezoelectric material to tilt the mirror, and a piezoelectric to deform the surface of the mirror. Or it has a deformation | transformation mirror using an electrostrictive actuator. A piezoelectric actuator is preferred.
本発明の利点は、交差軸設定時間の省略及びそれによる得にSLP装置に対するスループットの増大を有する。本発明は、緩和されたサーボパフォーマンスの要求のために一つ以上の主要な位置決めステージの製造を容易にする。その理由は、操作ミラーがリニアステージ誤差を補正できるからである。 An advantage of the present invention is that it eliminates cross-axis set-up time and thereby gains throughput for SLP devices. The present invention facilitates the manufacture of one or more primary positioning stages due to relaxed servo performance requirements. This is because the operation mirror can correct the linear stage error.
図示したビーム位置決め装置の一実施の形態は、本願の譲受人に譲り受けられたOverveckの米国特許番号第4,532,402号に詳細に記載されている。好適なX−Yステージは、カリホルニア州のイルビン(Irvine)のNewport Corporationから利用できる”Dynamix”Modelである。 One embodiment of the illustrated beam positioning device is described in detail in U.S. Pat. No. 4,532,402 to Overveck, assigned to the assignee of the present application. A preferred XY stage is the “Dynamix” Model available from Newport Corporation of Irvine, Calif.
好適には、ビーム位置決め装置は、複数段、スプリット−軸又はプレーナー位置決め装置を制御するレーザコントローラを使用し、レーザコントローラは、ICデバイスすなわちワークピース12上の所望のレーザリンク22に対するターゲット及び集束レーザ装置出力に対して反射器を用いて調整を行う。ビーム位置決め装置によって、同一又は互いに相違するワークピース12のリンク22間で迅速な移動を行うことができ、その結果、与えられた検査又は設計データに基づく独自のリンク切断動作を行う。ビーム位置決め装置は、本願の譲受人に譲り受けられたCutler等の米国特許番号第5,751,585号、第5,798,927号及び第5,847,960号に記載された改善すなわちビームポジショナ又は調整された移動形態を任意に又は付加的に用いることができる。他の固定されたヘッド又はリニアモータ駆動される従来の位置決め装置を、本願の譲受人であるオレゴン州のESIによって製造された9000、9800及び1225モデルシリーズで用いられる装置と同様に用いることができる。
Preferably, the beam positioner uses a laser controller that controls a multi-stage, split-axis or planar positioner, which is a target and focused laser for the desired
本発明に関連して図5,6を参照すると、固定されたヘッド装置又は高速ポジショナ66(図4)の最後のターンミラーは、好適には、少なくとも2の自由度で駆動可能なミラー102を有する単一の高速かつ高精度の2軸操作ミラー系100に置き換えられる。ミラー102は、好適には集束レンズ108の入射瞳106に一致する中央に配置された回転軸104を有する。好適には、2軸操作ミラー系100は、ビーム操作に用いることができるとしても誤差補正に用いられる。その理由は、リニアステージの軸をOFT軸として用いることができるからである。
Referring to FIGS. 5 and 6 in connection with the present invention, the last turn mirror of a fixed head device or high speed positioner 66 (FIG. 4) preferably includes a
ビームが、SLPアプリケーションに対して非常に微細なスポットサイズに集束されるので、ミラー系100の案内機構は、好適には、少なくとも2軸に沿って回転軸104の回りでミラー102を旋回し、ポイント104は、集束光学系すなわちレンズ108の入射瞳の位置又はその付近に配置される。ミラー102の位置の小さい角度変動は、ワーク表面のリニアステージ設定誤差を補正するのに十分となるようビームを偏向し、ミラー102が集束レンズ108の入射瞳の位置又はその付近に配置されるので、ビームは、集束されたスポットを歪ませることなくシフトされ、小さくて高品質のスポットを送出することができる。
Since the beam is focused to a very fine spot size for SLP applications, the guide mechanism of the
一実施の形態において、交差軸方向110の設定誤差は、ミラー102によって補正され、それに対して、軸上の方向112の動作は補正されない。このような単一軸補正によって、リニアステージの干渉計のフィードバックを、レーザパルスのトリガを行う単一ソースとすることができる。しかしながら、設計が複雑になり、軸上の方向112の精度が劣化するおそれがある他の誤差がアドレス指定されない場合にそのような誤差のソースが導かれるとしても、適切な調整によって、軸上の方向112への操作ミラー102の動作が可能である。
In one embodiment, the setting error in the
ミラー102の各軸の動作は、目盛係数、オフセット誤差、雑音、及び交差軸結合を表す。これらの誤り源は、装置において良好に制御されるとともに修正され、雑音及び温度の安定の影響が、従来の設計技術によって制御される。
The movement of each axis of the
ビーム−ワーク(BTW)整列によるミラー系100の修正は、操作ミラー102の非線形性及び整列誤差を補正することができる。従来、用語「ビーム−ワーク」は、リニアステージの前後への走査工程に対する語句として使用され、その間、レーザビームスポットは、ウェファすなわちワークピース12(図1)上の整列ターゲットに低パワーで導かれる。ターゲットの反射の光学的な測定は、ターゲットロケーションしたがってウェファロケーションを正確に決定するのに使用される。BTW走査を用いて複数のターゲットを走査することによって、ビームスポットに対するウェファのオフセット及び回転を確定することができる。軸の直交性や位置的な歪みのような他の影響を精密に示すこともできる。
Modification of the
ミラー系100をレーザ装置に追加した後、操作ミラー102の応答の際に任意の不正確さ/非線形性を精密に示すために従来のBTWタイプの走査を用いることができる。これは、(いずれかの軸の)公称零オフセット位置のミラー102を用いてBTW走査を行うことによって達成される。その後、ミラー102が傾けられ、レーザビームスポットの横方向のオフセットが傾きによってどの程度与えられたかを決定するために、BTW走査が行われる。U軸及びV軸の複数のミラーの傾きによって生じるオフセットを測定することによって、ミラー装置100を十分に特徴付けることができる。
After adding the
一旦、十分に良好な精度でミラー系100の応答を決定すると、リニアステージを前後に移動する代わりに、次のBTWタイプの整列走査に対してミラー系100を用いることができる。
Once the response of the
図7は、OFT実行中に2軸操作ミラー系100の補正効果を示す。リニアステージリンギングは、リンギング曲線120によって表される。ミラー102は、リンギング曲線120の反転である補正曲線122によって表されるように交差軸方向110にレーザビームを偏向する。結果的に得られるビーム位置は、リニアステージの移動と偏向されたビーム位置の和となり、交差軸誤差のない結果的に得られるビーム経路曲線124によって表される。
FIG. 7 shows the correction effect of the two-axis
図8は、リンクがブローされる速度を更に向上するためにリンク切断に関連して左右又はラスタ走査中にMRCAD処理のための操作ミラー系100の使用を示す。動作の好適モードにおいて、MRCAD走査は、交差軸方向110で行われ、その間、リンク132の行130に沿った移動が行われる。MRCAD走査は、低速のリニア移動ステージを交差軸方向110に移動することなくリンク132及び隣接する行138の隣接するリンク136の経路134に沿ってレーザビームを導くために操作ミラー102(図5,6)を用いる。このことは、各行の全てのリンクをブローする必要がないため可能である。リンク処理は、MRCADによって更に有効になる。その理由は、リニアステージを行ごとに走査し又は回転する必要がないからであり、その結果、リンク行走査の総数を著しく減少することができる。集積密度が増大し、かつ、リンク寸法、スポットサイズ及びピッチ距離が減少するので、MRCAD走査は更に有効な技術となる。
FIG. 8 illustrates the use of the
他のモードにおいて、補助的な軸上移動(supplemental on-axis dithering: SOAD)は、軸上方向112(図5〜7)にビームを偏向するためにミラー102を使用する。この動作モードにおいて、ビームは、軸上方向112の前方へ迅速に導かれ、リニア移動ステージに追いつく間にリンクを切断する。ステージの前方又は後方へのSOAD走査形態によって、位置決め装置は、ステージ速度変化を減少することができ、すなわち、単一の低速化された移動セグメント注に複数のリンクを切断することができる。
In other modes, supplemental on-axis dithering (SOAD) uses the
少なくとも二つの技術を用いて、旋回心軸104の回りに2軸でミラーを傾けることができる。これらの技術は、屈曲機構及びボイスコイルアクチュエータを用いるFMS、圧電材料の変形に依存する圧電アクチュエータ、並びにミラーの表面を変形する圧電又は電歪アクチュエータを含む。適切なボイスコイル駆動されたFSMは、コロラド州ブルームフィールド(Broomfield)のBall Aerospace Corporation及びカリホルニア州アービン(Irvine)のNewport Corporationから利用できる。しかしながら、好適なアクチュエータは、ドイツ国カールスルー(Karlsruhe)のPhysik Instrumente(“PI”) GmbH & Co.によって製造されたモデルS-330 Ultra-Fast Piezo Tip/Tilt Platformである。 The mirror can be tilted biaxially about the pivot axis 104 using at least two techniques. These techniques include FMS using bending mechanisms and voice coil actuators, piezoelectric actuators that rely on deformation of the piezoelectric material, and piezoelectric or electrostrictive actuators that deform the surface of the mirror. Suitable voice coil driven FSMs are available from Ball Aerospace Corporation of Broomfield, Colorado and Newport Corporation of Irvine, California. However, a suitable actuator is the model S-330 Ultra-Fast Piezo Tip / Tilt Platform manufactured by Physik Instrumente (“PI”) GmbH & Co. of Karlsruhe, Germany.
従来のガルバノメータは、典型的にはこの出願に使用されない。その理由は、ガルバノミラーが典型的には1軸のみの回りでミラーを傾け、通常は不十分な位置決め精度を有するからである。さらに、物理的に分離された1対のガルバノメータミラーは、2軸の駆動が要求される。このような分離は、ワークピース12の表面で高品質のレーザスポットを維持するために集束レンズ108(図5,6)の入射瞳に付近に配置された一つの旋回心軸の回りでの駆動を所望することと両立しない。それにもかかわらず、特に精度及び良好に集束されたレーザスポットを維持するために単一軸及び小偏向アプリケーションで用いられる場合、本発明においてガルバノメータ偏向したミラーを用いることができる。
Conventional galvanometers are typically not used in this application. The reason is that galvanometer mirrors typically tilt the mirror about only one axis and usually have poor positioning accuracy. Furthermore, a pair of galvanometer mirrors that are physically separated are required to be driven in two axes. Such separation is driven around a pivot axis located near the entrance pupil of the focusing lens 108 (FIGS. 5 and 6) to maintain a high quality laser spot on the surface of the
一例として、図9及び10は、FSM2軸ミラー系200を示し、この場合、4個の電気−機械振動ジェネレータすなわち変換器は、方形関係で変換器支持プラットホーム220に支持されており、これによって、変換器222,224,226及び228は、中心軸230に対して0,90,180及び270度に配置され、したがって、互いに直角である。移動自在なミラー支持部材232は、軸230に対して中央に位置するミラーすなわち反射表面236を支持する中央部すなわちハブ234を有する。ミラー236は、重量を減少するとともに所望のビーム補正に対する高周波数応答を容易にするために約30mm又はそれ未満の径を有する。ミラー236には、レーザ波長及び設計パラメータを考慮するために通常のレーザ光学コーティングが被覆される。
As an example, FIGS. 9 and 10 show an FSM biaxial mirror system 200, in which four electro-mechanical vibration generators or transducers are supported on a
4個の軽量の固定支柱すなわち細長部材242,244,246及び248は、ミラー支持部材232のハブ234から放射状に延在し、電気的に移動自在なボイスコイルである各変換器222,224,226及び228に取り付けられた周辺端末部252,254,256及び258を有する。適切な従来のボイスコイル/拡声器配置の更なる説明については、Van Nostrand’s Scientific Encyclopediaの第6版の1786ページを参照されたい。機械的な駆動を行うための変換器に対するそのような従来の拡声器コイルの使用によって、装置の製造コストが減少する。好適には、変動するミラー支持部232を、金属(例えば、アルミニウム又はベリリウム)やプラスチックのような軽量材料から構成することができ、これによって、ボイスコイルに対する電気的な入力信号の迅速な応答を可能にする。
Four lightweight fixed struts or
チップ制御ジェネレータ260を変換器224及び228に接続して、これらを互いに相補的な「プッシュプル」関係で移動させる。同様に、チルト制御ジェネレータ262を変換器222及び226に接続して、これらコイルも互いに相補的な「プッシュプル」関係で移動させる。レーザビーム270は、反射面236で反射され、反射されたビーム272は、進行のOTF方向に垂直な交差軸を制御するジェネレータによって位置決めされて、交差軸誤差を補償する。各ジェネレータによって発生した信号の対は、プッシュプル関係であると仮定し、その結果、変換器222が、支持部材232の上側端部252を図10の右側にプルすると、下側の変換器226は、端部256を左側にプッシュして、反射面236をチルトし、これによって、反射されたビーム272を偏向する。OFT実行の開始時に駆動を交互に行い、例えば、反射面236を適切な周波数及び減衰振幅で移動して、交差軸方向110のリニアステージリンギングを補償し、これによって、リニアステージ設定時間の悪影響を軽減し、比較的真直ぐなビーム経路を生成する。したがって、従来のバッファゾーンにあったリンクを正確に処理することができる。
本発明で使用するのに適切なミラー系を、約50〜100μmの範囲でビーム偏向を行うことによってMRCAD走査を行うために十分広い分野で実現することができる。しかしながら、そのようなミラー系を、約10〜50μmすなわち約10〜20μmの小さいビーム偏向を行うだけで交差軸補償を行うこともできる。好適には、ミラーを、集束レンズの入射瞳の±1mmの範囲内に配置する。かかる範囲は、一例にすぎず、装置設計及び特定のリンク処理アプリケーションに適するように変更することができる。 A mirror system suitable for use in the present invention can be realized in a sufficiently wide field to perform MRCAD scanning by performing beam deflection in the range of about 50-100 μm. However, such a mirror system can also perform cross-axis compensation by simply performing a small beam deflection of about 10-50 μm, ie, about 10-20 μm. Preferably, the mirror is arranged within a range of ± 1 mm of the entrance pupil of the focusing lens. Such a range is only an example and can be modified to suit the device design and the particular link processing application.
PIによって製造された好適なモデルS−330チップ/チルトプラットホームは、高速の2次元ミラーチルト用の圧電アクチュエータを用いる。ひずみゲージセンサは、正確にミラー位置を決定し、フィードバック信号を制御電子部及び駆動回路に供給する。モデルS−330チップ/チルトプラットホームの更に詳しい説明は、PIウェブサイトwww.physikinstrumente.com.で利用できる。 A preferred model S-330 chip / tilt platform manufactured by PI uses a piezoelectric actuator for high speed two-dimensional mirror tilt. The strain gauge sensor accurately determines the mirror position and supplies a feedback signal to the control electronics and drive circuit. A more detailed description of the Model S-330 chip / tilt platform is available on the PI website www.physikinstrumente.com.
PIピエゾチップ/チルトプラットホームの主な利点は、装置が市販されており、ESIモデル9820位置決め装置に容易に装着される非常にコンパクトなサイズを有することである。 The main advantage of the PI piezo chip / tilt platform is that the device is commercially available and has a very compact size that is easily mounted on the ESI model 9820 positioning device.
PIピエゾチップ/チルトプラットホームの不都合は、誤差補正用途に十分であるがビーム−ワーク走査用途に使用するのに不十分なビーム偏向範囲を有することである。また、非線形動作、熱駆動、ヒステリシス及び高電圧駆動は全て、考慮する必要がある圧電駆動に固有の問題である。 The disadvantage of the PI piezo chip / tilt platform is that it has a beam deflection range that is sufficient for error correction applications but insufficient for use in beam-work scanning applications. Also, non-linear operation, thermal drive, hysteresis and high voltage drive are all problems inherent to piezoelectric drive that need to be considered.
当然、他の販売者すなわち他のタイプのミラー又はアクチュエータ設計も、本発明の使用に適切である。 Of course, other merchants or other types of mirror or actuator designs are also suitable for use with the present invention.
既に説明した他の全ての利点に加えて、本発明によって、誤差を補正するための2次装置(second system)を用いたリニアモータに対する要求(動作時間、設定時間)を緩和することができる。これによって、リニアモータのコストを大幅に低減し、かつ、一つ以上のリニアステージの加速の制約に対するシステムスループットの依存性を軽減する。 In addition to all the other advantages already described, the present invention can alleviate the requirements (operating time, set time) for linear motors using a secondary system for correcting errors. This significantly reduces the cost of the linear motor and reduces the dependency of system throughput on the acceleration constraints of one or more linear stages.
図11は、X軸及びY軸移動ステージ302及び304の位置決め及び位置決め誤差補正用の2軸操作ミラー306の位置決めを調整する本発明の位置決め制御装置300の実施例を示す。当然、移動ステージ302及び304を、X軸及びY軸方向に位置決め制御を行う単一のプラナー動作ステージに組み合わせることができる。標準的な動作モードにおいて、2軸操作ミラー306を用いて、X軸及びY軸動作ステージ302及び304によって生じた位置決め誤差を補正する。
FIG. 11 shows an embodiment of the
位置決めコマンド発生器308は、X軸移動コントローラ314及びY軸移動コントローラ316に対する総和部310及び312を通じてX軸移動ステージ302及びY軸移動ステージ304に供給するためのX軸位置コマンド信号及びY軸位置コマンド信号を発生する。X軸及びY軸移動ステージ302及び304の実際の位置は、X軸及びY軸位置センサ318及び320によって検知され、実際の位置を表す信号は、加算器すなわち総和部310及び312に搬送されて、X軸及びY軸位置誤差信号を発生する。X軸及びY軸移動コントローラ314及び316は、誤差信号を受信し、命令された位置と実際の位置との間の任意の誤差を最小にするよう動作する。高精度アプリケーションに対して、X軸及びY軸位置センサ318及び320を、好適には干渉計とする。
The
リンギングによって発生するような残差信号は、イネーブルゲート322及び324を通じて座標変換発生器326に供給され、それは、移動ステージ302と304のいずれが共通座標系を2軸操作ミラー306と共有するかに応じて任意とすることができる。いずれの場合でも、残差信号は、加算器すなわち総和部328及び330を通じてU軸及びV軸操作ミラーコントローラ332及び334に供給され、これらコントローラは、X軸及びY軸移動ステージ302及び304の位置決め誤差を補正するために例えばレーザビーム270(図9)を偏向する制御量によって操作ミラー306をチップし及び/又はチルトするよう動作する。2軸操作ミラー306の実際のチップ及び/又はチルト位置は、チップセンサ336及びチルトセンサ338によってそれぞれ検知され、実際のチップ位置を表す信号及び実際のチルト位置を表す信号は、加算器すなわち総和部328及び330に供給され、チップ位置誤差信号及びチルト位置誤差信号を発生する。U軸及びV軸操作ミラーコントローラ332及び334は、誤差信号を受信し、コマンドされた位置と実際の位置との間の任意の誤差を補正するよう動作する。高精度アプリケーションに対して、2軸操作ミラー306を圧電チルト/チッププラットホームとし、位置センサ318及び320を、好適には引っ張りゲージとする。他の適切なセンサは、光学的、容量的及び誘導的な検知技術を含む。本実施の形態において、2軸操作ミラー306を偏向する圧電アクチュエータに0〜100Vの駆動信号を供給するようU軸及びV軸操作ミラーコントローラ332及び334を適合させる必要があることを、当業者によって理解される。
Residual signals, such as those generated by ringing, are provided to coordinate
イネーブルゲート322及び324によって、位置コマンド発生器308は、X軸又はY軸に対する位置誤差補正を選択的に無効にすることができ、これによって、交差軸に対する誤差補正を行うことができ、同時に、軸上に影響を及ぼさないようにし、又はその逆を行うことができる。
Enable
図12は、X軸移動ステージ302及びY軸移動ステージ304の位置決めを調整する位置決め制御装置340の実施の形態を示し、本実施の形態では、MRCAD操作及び位置決め誤差補正に対するFSM236(図9及び10)である。拡張した動作モードにおいて、操作ミラーは、誤差補正及びMRCAD走査に対して使用される。この動作モードにおいて、位置コマンド発生器342は、X軸移動ステージ302及びY軸移動ステージ304に対するX軸位置決めコマンド及びY軸位置決めコマンドと、FSM236を偏向するためのU軸チップコマンド及びV軸チップコマンドとを発生する。総和部328及び330は、X軸移動ステージ302及びY軸移動ステージ304からの誤差信号の和としてのFSM236に対する位置決めコマンドを発生し、本実施の形態では、U軸チップコマンド及びV軸チルトコマンドも発生する。
FIG. 12 shows an embodiment of a
誤差信号を、標準的な誤差補正モードにおける場合と同様に発生する。他のU軸及びV軸チップ及びチルトコマンドを、位置コマンド発生器342によって生成して、所望のビーム−ワーク走査を行う。ビーム−ワークアプリケーション及びMRCADアプリケーションが典型的には広範囲のミラー偏向を必要とするので、本実施の形態は、好適にはボイスコイル駆動したFSM2軸ミラー系200を用いる。
An error signal is generated as in the standard error correction mode. Other U-axis and V-axis tip and tilt commands are generated by the
典型的な動作において、MRCAD走査に対する位置コマンドは、移動ステージの交差軸動作のコマンドなくレーザビームの交差軸動作を行うのに用いられる。しかしながら、軸上の補助的な振動から左右の走査まで有益な他のアプリケーションも想定することができる。 In a typical operation, the position command for the MRCAD scan is used to perform a cross-axis motion of the laser beam without a cross-axis motion command of the moving stage. However, other applications that can benefit from auxiliary vibration on the axis to left and right scanning can also be envisaged.
図示した制御形態は、本発明の基本的な実現及び動作を示すことを意図している。移動ステージ及び操作ミラーへのフィードフォワードコマンドを用いるような更に向上した制御形態は、当業者に明らかである。 The illustrated control scheme is intended to illustrate the basic implementation and operation of the present invention. Further improved control schemes such as using feed-forward commands to the moving stage and operating mirror will be apparent to those skilled in the art.
ドリル、微細加工及びレーザトリミングアプリケーションを通じたエッチングされた回路盤における使用並びにリンク切断に対して本発明の2軸操作ミラー系を適合できることは、当業者によって理解される。 It will be appreciated by those skilled in the art that the two-axis maneuvering mirror system of the present invention can be adapted for use in etched circuit boards through drilling, micromachining and laser trimming applications as well as link cutting.
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and many changes and modifications can be made.
Claims (33)
前記基板を交差するレーザビーム軸に沿って伝搬するレーザ出力を発生し、
前記回路リンクの前記第1の行に平行な第1の進行軸に沿った前記レーザビーム軸と前記基板との間の相対移動を行い、
前記第1の進行軸に沿った第1のオンザフライパス中に前記レーザ出力によって前記第1行の第1の前記回路リンクを処理し、
前記第1のオンザフライパス中に前記レーザ出力によって前記第2の行の第2の前記回路リンクを処理するか、あるいは、前記第1のオンザフライパス中に前記レーザ出力によって前記第3の行の第3の前記回路リンクを処理するために、前記進行軸を横切る方向のオフセットを前記レーザビーム軸に対して行い、
前記オンザフライパスの各々の間に少なくとも一つの前記回路リンクを処理し、前記オンザフライパスの総数は、処理される前記回路リンクを有する前記行の総数より少ないことを特徴とする方法。 A method for increasing the throughput of a laser device for processing circuit links arranged in a plurality of rows including at least first and second and third rows in parallel on a substrate, comprising:
Generating a laser output that propagates along a laser beam axis that intersects the substrate;
Performing a relative movement between the laser beam axis and the substrate along a first travel axis parallel to the first row of the circuit links;
Processing the first circuit link of the first row with the laser output during a first on-the-fly path along the first travel axis;
Processing the second circuit link of the second row with the laser output during the first on-the-fly pass, or the second row of circuit links with the laser output during the first on-the-fly pass. In order to process the circuit link of 3, the offset in the direction across the traveling axis is made to the laser beam axis,
Processing at least one of the circuit links during each of the on-the-fly paths, wherein the total number of on-the-fly paths is less than the total number of rows having the circuit links being processed.
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