JPS58105550A - ジヤイアントパルス・レ−ザ−装置の基準系の整合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はプロセス計算機制御のジャイアントパルス・
レーザー装置の光ビーム偏向の基準系を対象物例えばシ
リコンウェーへの線引場所の位置に対して整合させる方
法とその実施装置に関する。この整合過程は連続線引き
動作で対Ｗ物を走査するレーザー光ビームのプログラム
された探索走査運勢と位置信号を送り出す光電池との協
同作業の下に実施されるもので光電池が送り出丁位置信
号に基いて基準系に対等る対象物の精確な位置がプロセ
ス計算機を使用して計算され続いて基準系の座標がそれ
に応じて補正される。

この種の整合方法は例えば西独国特許第２３３＼ ５５１７号明細書により公知である。この公知方法では
対象物を連続線引き動作で走査するレーザー光ビームの
探索走査運動が対象物の走査区域内に設けられた基準標
識を見出すことができるようにプログラムされている。

更に光電池が加工面の上方に反射したレーザー光を受取
るように配置される。この場合各基準標識に一つの光電
池が対応し、この光電池は反射したレーザー光ビームを
受けると直ちに信号を送り出゛ｆ０ただし走査区域が比
較的１歪かな補正、Ｉ動だけを必要とするように構成さ
れていることが前提となっている。

パルス発振加工レーザーの光路に測定レーザーの測定光
ビームを重ねることにより加工および記入を行なうレー
ザー装置も例えば米国特許第３９０２０３６号明細書に
記載され公知である。ただしこの場合には加工対象物又
は記入区域の加工場所が精確に加工レーザーの基準系に
向けられていることが前提となっている。加工物の位置
決めには時間がかかるだけではなくＸｙ加工台のような
高価な装置が必要である。これらの理由から西独国特許
出願公開第２６２４１２１号明細書では、１ＩｔＩＪ定
レーザー光ビームによって形状と寸法が分つている加工
物表面を走査し加工物から反射した光をフォトダイオー
ドで受け、加工レーザーの作業面の中心点座標系に対下
る加工物表面の位置座標を求めて加ニレーデーの作業面
内においての００工物の位置を決定する。プロセス・計
算機を使用してフォトダイオードの信号から加工物表面
の中心点叩標が計算され、続いてυロエレーザーに対す
る制御プログラムが加工物表面の中Ｉｂ点座標に変換さ
れる。

この発明の目的は冒頭に挙げた整合方法を改良して著し
く簡単な操作で整合が実施されるように［ることである
。この発明による方法は連続線引き動作のレーザー光ビ
ームの探索走査運動に対して適当なプログラムを組んで
、走査ビームが各探索連動毎に対象物の書込み区域の縁
端を越えて進み、ビームがこの縁端を乗り越える度に少
くともこの縁端部の下に設けられている光電池の一つか
ら対応する位置信号が送り出され、この信号が計算機制
御の装置により評価されるようにすることを特徴とする
。

線引き個所の下に設けられた光電池が直接制岬されるこ
とによりはつき（）した電気信号が作られるだけではな
く構造ならびに側副技術上の負担が軽萬される。更に光
電池の寸法と配置を適当に選定Ｔることにより種々の大
きさの加工区域への適合が容易になる。その上線引き部
分に特別の標識を設ける必要が無くなる。従ってこの発
明の方法はどのような標識も許されていないシリコンウ
ェーへの線引きに対して特に適している。シリコンウェ
ーハの場合線引き場所は平坦に仕上げられた縁端部分に
置かれることが多い。この場合はプログラムされた探索
走査運動の基準系のｙ軸方向に行われる二つの互に平行
な走査運動により平坦な４４部分の基準系に対する相対
位置を求めた後基準系を変換してそのｙ軸が平坦縁端部
分に平行になるようにし、ｙ軸に平行に互いに逆向きに
行われる二つの走査４ｗＪによりシリコンウェーへの平
坦縁端部分の両側に続く円形縁端部分の間の中点の位置
を求めて基準系をそれに対応して補正することが効果的
である。

充分大きな光電池が入手できれば一つ以上の運動に対し
て一つの光電池を設けることが可能となる。しかし平行
走査運動が互に遠く離れているときはそれぞれの走査運
動に対して一つの光電池をシリコンウェーへの下に設け
る。

直径が異るシリコンウェーハを加工できるようにするた
めには一つあるいはそれ以上の光電池をその時のウェー
ハ直径に応じてＸ方向およびｙ方向に移動できるように
設ける。

光電池は加工レーザーの載置テーブルの切り開きの内部
又はその下に設け、周囲光を遮断するため光学フィルタ
で覆うのが有利である。

光電池が効率良く照射されるようにするため光電池の前
にフィルタとディフューザーを置き、連続線引き動作中
のレーザー光ビームふ適当に弱められ発散するようにす
ると有利である。

各光電池には電流電圧変換器としきい仏壇幅器を接続し
、各しきい仏壇幅器の出力端を非反転増幅器の入力端に
結ぶと効果的である。この非反転増幅器にはしきい仏壇
幅器の望ましくない出力信号を抑圧するため別のしきい
仏壇幅器を接続すると有利である。

図面を参照し実施例について、−の発明を（に詳」に説
明する。

第１図にこの発明の方法を実施する装置の一例を示す。

゛　レーザー１から放出される光ビームの光路にシャッ
タ２．ビームの垂直偏向用回転鏡３および水平偏向用回
転瞳４が順次に設けられている。レーザー光ビームは対
物レンズ５を通って作業テーブル７の上に置かれたシリ
コンクニーハロの表面に焦点を結ぶ。シリコンウェーハ
６にはよく知られているようにフラットと呼ばれている
平坦な縁端部分６１があり、その下に二つの適当な大き
さの光電池８と９が平坦縁端部分６１と円形縁端部分６
２の双方がそれらの上に重なるように配置されている。

プロセス計算機１０はレーザーユの放出光強度とシャッ
タ２の外、回転鏡３，４によるレーザー光ビームの偏向
を制１ａａＴると同時に人力１１と光電池８，９の信号
のプログラムを含む、レーザー装置に対して自動的に送
り込まれたシリコンウェーハ６の位置を決定するため連
続線引き動作を行なうレーザー光ビームの４回の探索を
査１里動ａ、　　ｂ、　　ｃ、　　ｄはシリコンウェー
への縁端を確実に通り越し、通り越す毎ｊ二その縁端に
対応して。

ウェーハの下に置かれた光電池が制御されるようにプロ
グラムされている。これによって精確な位置信号が計算
機ｌＯに与えられこの乗り越し点の座標が決定される。

特徴的な縁端部分を走査することによりシリコンウェー
ハ〇の中点座標と基準系の座標を精確に合致させること
ができる。

第１図の実施例においてウェーハ６の下に設けられてい
る光電池８，９の外シニ別の光電池１２と１３を第２図
に示「ように設けることができる。

この場合光電池８と９は平坦な縁端部分６１に対して設
けられ、光電池１２と１３は平坦部分６１に続く円形縁
端部分６２に対して設けられる。プログラムされた走置
運動の中基準系のｙ軸方向の走査運動ａとｂによって平
坦部分６１の基準系に対する相対位置が求められる。こ
れが終った後基準系をそのＸ軸が平坦部分６１に平行に
なるように変換し、互に逆向きのプログラムされた走査
連動Ｃとｄによって平坦部分６１に続く二つの円形部分
６２の間の中点の位置を求め、その偏差に応じて基準系
を補正する。

第３図に光電池とシリコンウェーへの配置関係を拡大し
て示す。一つの光電池例えば８が作業テーブルフの下側
の窓状の孔マ１の内部又はその下に置かれ、シリコンウ
ェーハ６の円形縁端部分６２がこの窓の上に置かれる。

従ってレーザー光ビームは縁端部分６２を過ぎると破線
で示すように光電池８に当る。周囲光を遮断するため窓
７１にはフィルタが設けられその下にディフューザ１４
が置かれている。これによって連続線引き中のレーザー
光ビームは弱められるだけではなく破線で示すように発
散する。従ってシリコンウェーノ＼６の表面に焦点を結
ぶレーザー光ビームによって光電池８が損傷を受けるこ
とは避けられる。更に光電池の照射効率も改善される。

位置の偏差の補償に対してはレーザーをジャイアントパ
ルス動作から連続線引き動作に切り換えるだけでよく、
フオーカツシングを変える必要はない。

第２図から分るように光電池８，９．１２および１３の
適当な配置により種々の大きさのシリコンウェーハ６（
例えば直径３’、　４’、　５”および６′のもの）に
対して整合を実施することができる。又光電池なＸ方向
およびｙ方向に適当に配置することにより比較的小形の
光電池を使用することができる。ディフューザとしては
公知の光学フィルタが使用されるが、その厚さはレーザ
ー光ビームが所望通り発散するように選ぶ。

クエーハを適当な裕度をもって導入することが可能であ
れば高価なＸおよびｙ方向移動テーブルの使用を避ける
ことができる。

第４図に光電池８．　９．　１２および１３からの信号
の受入れと評価のための回路構成を示す。それ自体とし
ては公知の電流電圧変換器１５乃至１Ｂを通して光電池
電流が磁圧に変換されしきい値増幅器１９乃至２２に送
られる。ポテンショメータ２３乃至２６によりしきい値
が調整されて周囲光の影響その他の妨害が除かれる。し
きい値増幅器１９乃至２２の出力端は加算増幅５２７の
非反転入力端に結ばれ、この加算増幅器の後には別のし
きい値増幅器２８が接続されている。ポテンショメータ
２９によりしきい値は所望されない出力信号が抑制され
るように調整される。しきい値増幅器２Ｂの出力端３０
は直接プロセス計算機１０の入力端に結ばれる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法を実施する装置の概略図、＠２
図はこの発明の方法の光電池とプログラムされた光ビー
ムの探索走査運動の位置関係を示す説明図、第３図はこ
の発明の方法を実施する装置の一部の拡大断面図、第４
図は光電池信号の処理回路図である。 第１図において、　１・・・レーザー光源、　２・・・
スリット、　　３と４・・・光ビーム偏向用回転鏡、　
　５・・自対物レンズ、　　６・・・シリコンウェーハ
、　　８と９・−・光電池。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）連続線引動作を行っているレーデ−光ビームの探索
   運動が、各回の探索躍動毎に対象物の縁端を光ビームが
   越えて進み尤ビームが対象向の４端を越える毎にこの縁
   端部の下に設けられている光電池の少くとも一つが位置
   信号を送り出し、この信号が計算機で制御される装置に
   おいて評価されるようにプログラムされていることを特
   徴とする対象物を連続線引き動作で走査するレーザー光
   ビームのプログラムされた探索４動と、基準系に対する
   対象物の精確な位置を計算し基準系の座標をそれに応じ
   て補正するための位置信号を送り出す光電池の協同作業
   とによるジャイアントパルス・レーザー装置の基準系の
   整合方法。 ２）対象物としてのシリコンウェーへの平坦に仕上げら
   れた縁端部にある記入場所に対してレーザー光ビームの
   全体で４回の探索運動のプログラミングが。 （１１基準系のｙ軸方向においての互に平行ｔｘ２回の
   探索運動によって平坦な縁端部分の基準系に対する相対
   位置が捕捉され。 （２）続いて基準系のｙ軸が平坦な縁端部分に平行にな
   るように基準系が変換されてｙ軸に平行であり互に逆向
   きの２回の探索運動によって平坦な縁端部分の両側に続
   く二つの円形縁端部分の間の中点の位置が求められ、基
   準系がそれに応じて補正される ように組まれていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の方法。 ３）レーザー光ビームの探索運動のそれぞれに対して対
   象物の下方に一つの光電池が設けられていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の方法。 ４）光電池が対象物の直径寸法に合わせるためＸ方向お
   よびｙ方向に移動可能に設けられていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第３項記載の方法。 ５）光電池が光ビーム源レーザーの載置テーブルの切り
   込みの内部又は下に設けられ、周囲光を遮蔽するため光
   学フィルタで覆われていることを特徴とする特許請求の
   範囲第３項又は第４項記載Ｃ）方法。 ６）光電池の前にフィルタとディフューザーが設けられ
   、連続線引き動作中のレーザー光ビームがそれに応じて
   弱められ発散させられることを特徴とする特許請求の範
   囲第３項乃至第５項のいずれかに記載の方法。 ７）各光電池の後に電流・電圧変換器としきい値増幅器
   が接続されていることを特徴とする特許請求の範囲第３
   項乃至第６項のいずれかに記・故の方法。 ８）各しきい値増幅器の出方端が非反転増幅器の入力端
   と結ばれ、この増ｔ１Ｍ　Ｓの後にそれがら出る望まし
   くない出力信号を抑圧する別のしきい値増幅器が接続さ
   れていることを特徴とする特許請求の一範囲第７項記載
   の方法。