JPS61270882A

JPS61270882A - レ−ザ加工装置

Info

Publication number: JPS61270882A
Application number: JP11275185A
Authority: JP
Inventors: Keiichiro Sakado; 坂戸　啓一郎; Hiroaki Tanaka; 宏明田中
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1985-05-25
Filing date: 1985-05-25
Publication date: 1986-12-01
Also published as: JPH0564874B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明はレーザ加工装置に関し、特に半導体装置の製造
工程において使用され、半導体集積回路装置の回路パタ
ーンを切断、アニーリング加工する際に適用して好適な
ものである。

〔発明の概要〕

本発明は、加工用光源としてレーザを有するレーザ加工
装置において、レーザを安定に発振させ得る励起許容時
間を設定し、レーザ励起パルスエネルギを当該励起許容
時間の間の選択された時点において発生することにより
、加工用レーザ光を無駄時間なく発生させるようにし得
るものである。

〔従来の技術〕

半導体集積回路装置は、次第に高集積化されて来るのに
伴って、ウェハ又はフォトマスク上に生成されるパター
ンが微細化して行く傾向にある。

そこで半導体集積回路装置の製造工程においてノセター
ンに微細な欠陥が生じても、これが原因になって製造さ
れた集積回路装置全体が不良になり、その結果歩留ま□
りが悪くなる問題がある。

この問題を解決する１つの方法として、例えば半導体メ
モリの場合、各チップ上に本来製造すべきメモリ回路を
構成する主回路部分の外に、予備回路部分を冗長回路と
して構成しておき、あるチップの主回路部分の一部に欠
陥が生じた場合には冗長回路で代用することによって、
このチップを合格品として処理できるようにし、かくし
て合格品の歩留まりを向上させるような方法が提案され
ている（特開昭５８−１６５３３８号）。

本出願人は、このような加工装置に関する発明を先に出
願した（特願昭６０−４４９００号）。この先願にはレ
ーザ光を用いてパターンの加工をする第６図に示すよう
なレーザ加工装置が提案されている。

第６図において、１は加工用光源を構成するレーザで、
そのレーザ光ＬＡＩは全反射ミラー２．３を通じて開口
部材４に照射され、開口部材゛４の開口４Ａを通ったレ
ーザ光が投影レンズ５によってウェハ６上に結像される
。このレーザ光に対してウェハ６上に形成された回路パ
ターンが位置合わせされ（これをアライメントと呼ぶ）
、かくして回路パターンの加工をするようになされてい
る。

レーザ光の結像位置に対するウェハ６の位置合わせは、
ウェハ６をｔ置するステージ１１を互いに直交する方向
すなわちＸ方向及びＹ方向に移動することによって実行
される。このステージ１１の位置座標は別途例えばレー
ザ光を使った光波干渉計でなる測長手段（図示せず）に
よって検出される。

ウェハ６上には集積回路パターン（これをチップと呼ぶ
）が格子状に配列するように形成されており、各チップ
内には予めアライメントマークが付されている。このア
ライメントマークは、Ｘアライメント顕微鏡１２、Ｙア
ライメント顕微鏡１３、θアライメント顕微鏡１４によ
って検出される。この装置の場合アライメント用光源を
構成するレーザ１５から送出されるレーザ光ＬＡ２がハ
ーフミラ−１６、全反射ミラー１７を介してＸアライメ
ント顕微鏡１２に供給され、またハーフミラ−１６，１
８を介してＹアライメント顕微鏡１３に供給され、さら
にハーフミラ−１６，１日、全反射ミラー１９を通じて
θアライメント顕微鏡１４に供給され、上記アライメン
ト・マークを照射する。各顕微！１２．１３．１４内に
は光電検出器が設けられ、アライメントマークから到来
する回折光又は散乱光をこの光電検出器によって検出す
ることにより、アライメントマークの位置を検出し得る
ようになされている。

ところでウェハ６上の各アライメントマークの位置及び
各チップ内の加工箇所の位置関係は、それぞれ既知であ
り、かつ投影レンズ５及び各アライメント顕微鏡１２．
１３．１４の位置関係も既知であるから、投影レンズ５
によって結像される加工用レーザ光の現在位置を基準に
して、この結像位置から各チップ内に生じた欠陥位置（
従って加工位置）までの距離（ステージ１１の移動量）
を演算によって求めることができ、か（して加工用レー
ザ光を必要十分な精度で加工位置に位置決めすることが
できる。

なおウェハ６内に生じた欠陥位置は、別途検査装置にお
いて検査確認されており、この検査結果に基づいて加工
位置への移動量の演算ないし位置決めを実行するように
なされている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような構成のレーザ加工装置においては、従来、ス
テージ１１が所定の加工位置で停止した後加工用レーザ
光をウェハ６上に照射するまでの待ち時間が比較的長く
、これが処理量への増大を妨げる要因となった。

加工用光源として用いられるレーザ（例えばＹＡＧレー
ザ）は一般に、第７図において曲線に１で示すように、
出力のばらつき（これを出力安定度と呼ぶ）が固有の周
波数ｆ０で最小値になると同時に、曲線に２で示すよう
に、同じ周波数ｆ。

の近傍で出力が最大になるような特性をもっている。そ
こで一般に加工用光源として用いるレーザ１は、発振時
の安定度が良くかつ出力が最大となるような周波数ｆｏ
又はその近傍の周波数を励起周波数として発振動作する
ように制御される。そのためレーザ１には、第８図（Ｂ
）に示すように、ステージ１１の位置決め動作とは無関
係に一定周期Ｔのレーザ励起パルスＥＰが与えられる。

一方ステージ１１を所定の加工位置に位置決めする際に
は、第８図（Ａ）に示すような制御パターンに従って、
時点１．においてステージ１１を駆動開始した後、時点
１．に至るまでの間加速することによって所定の移動速
度に立上げ、その後一定速度で加工目標位置にステージ
１１を移動させて行く、やがて加工目標位置に近づくと
、時点ｔ、において減速を開始し、時点ｔ４において目
標値に到達した時ステージ１１を停止させる。

このようにしてウェハ６の加工箇所をレーザ光位置に位
置決めした状態において、時点ｔ４後に発生される最初
のレーザ励起パルスＥＰによってレーザ１からジャイア
ントパルスが引出され、これが加工用レーザ光として加
工箇所に照射されることにより加工が行われる。

このように従来の装置においては、ステージ１１は加工
箇所の位置決めを終了した後の最初のレーザ励起パルス
ＢＰによって加工用レーザ光を得るようになされている
ので、ステージ１１が目標加工位置に停止した時点ｔ４
の後、最初のレーザ励起パルスＢＰが発生するまでの時
間ΔＴの間は、ウェハ６に対する加工動作をしないで待
たなければならないことになる。

この平均待ち時間ΔＴ−は、 ΔＴ、ｍ□　　　　　　　　・・−・・・（１）の値に
なり、特にレーザーの励起周波数ｆｏが比較的低い場合
、例えば数十ＣｐＰ　８　）　（ｐｕｌｓａ　ｐｅｒｓ
ｅｃｏｎｄ）以下のような場合には、実用上この待ち時
間に基づいてレーザ加工装置の処理能力が制限されるお
それがある。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、ステージ
１１が加工目標位置に到達した後、レーザ励起パルスＢ
Ｐを発生するまでの待ち時間をできる限り短縮し得るよ
うにしたレーザ加工ｒｔｆを提案しようとするものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

かかる問題点を解決するため本発明においては、加工用
光源としてのレーザ１と、このレーザ１が安定に発振動
作させ得る周期でレーザ励起パルスエネルギを発生させ
るような励起パルスを発生する励起パルス発生手段２６
と、レーザｌが発するレーザ光を加工対象６に照射させ
るべく、加工対象６とレーザｌとの相対位置を変化させ
て位置決めする位置決め手段（３０，３１，３２）と、
位置決め手段（３０，３１，３２）による位置決めが完
了した後、直ちにレーザ励起パルスエネルギを発生させ
るべく、当該位置決めが完了するまでに要する時間を予
測し、この予測結果に応じてレーザ励起パルスの発生時
期をレーザ１の安定発振を損なわない範囲で偏倚させる
偏倚手段２６とを設ける。

〔作用〕

発生手段２６は、加工対象であるウェハ６がレーザ照射
位置に位置決めされたとき、加工用レーザ光を発生する
ためのレーザ励起パルスエネルギを、励起許容時間の間
に選択的に発生させることができる。従って従来の場合
のように、レーザ励起パルスエネルギの固定した発生時
点に限って加工用レーザ光を発生できるようにした場合
と比較　−して、無駄時間なく加工用レーザ光を発生さ
せることができ、かくして単位時間当りの処理量を格段
的に改善することができる。

〔実施例〕

以下図面について本発明の一実施例を詳述する。

先ず、本発明は第１図に示す原理に基づいて加工用レー
ザ光の発生を、ステージ１１の位置決め完了時のタイミ
ングに合せるように構成する。すなわちレーザ１に対す
るレーザ励起パルスＥＰ（第１図（Ａ））は、第８図（
Ｂ）について上蓮したように、所定の基準局３１ＪＩＴ
で発生することによリ、レーザ１を安定に発振動作させ
るようになされているが、これに加えて本発明において
は、レーザ励起パルスＥＰのうちの１つ（若しくは複数
）のパルスのタイミングを偏倚させたとしても、他のレ
ーザ励起パルスの周期が所定の基準周期Ｔを維持する限
り、レーザ１を安定に発振動作させることができる点に
着目して、ステージ１１が位置決め完了した時点と、そ
の後の最初のレーザ励起パルスＥＰが発生すべき時点ｔ
１との間隔が所定の励起許容時間に入っているか否かを
検出し、励起許容時間に入っているときには、レーザ励
起パルスＥＰの発生をステージ１１の位置決め完了時点
に合せるようにタイミング制御する。

レーザ励起パルスＥＰをタイミング制御する際の条件に
は、次の２つがある。

第１の場合は、第１図（Ｂ１）に示すように、ステージ
１１の位置決め完了時点ｔ１−２が基準周期Ｔの時点ｔ
７より前に発生した場合で、この場合レーザ１は基準周
期Ｔに対応する時点ｔ７に対して時間ΔＴ１だけの励起
許容時間をもつ、換言すれば、励起許容時間ΔＴ、の間
であれば、どのタイミングで励起パルスＥＰを単発的に
発生しても以後レーザ１は安定に発振動作できる。従っ
てステージ１１の位置決め完了時点ｔｎ−１がこの励起
許容時間ΔＴ、内に発生するときには、第１図（Ｂ２）
に示すように、レーザ励起パルスＥＰを基準時点ｔ７よ
りΔＴｘＩだけ前の時点ｔ７−８で発生させる。

また第２の場合は、第１図（ｃ１）に示すように、ステ
ージ１１の位置決め完了時点ｔ７．．が基準周期Ｔに対
応する時点ｔ７より後に発生した場合で、この場合には
レーザ１は基準周期Ｔに対応する時点ｔ７に対してΔＴ
！だけの励起許容時間をもつ、従ってステージ１１の位
置決め完了時点ｔ□、がこの励起許容時間ΔＴ８内に発
生するときには、第１図（ｃ２）に示すように、レーザ
励起パルスＥＰを基準時点１．、よりΔＴ、Ｉ！だけ遅
れた時点ｔいや、においてレーザ励起パルスＥＰを発生
させる。

このようにすれば、時点ｔ＊−９においてステージ１１
が位置決め完了した場合には、基準周期Ｔの場合と比較
してΔＴｔ、だけ前の時点でウェハ６に対する加工を行
うことができる。

これに対してステージ１１が時点ｉｎ＋１において位置
決め完了状態になったときには、時点ｔ７においてレー
ザ励起パルスＥＰを発生させずにΔＴ、□だけ遅らせた
時点で励起パルスを発生させる。

因に従来の方法によれば位置決め完了後Ｔ−ＴＸ２遅れ
た次の基準周期Ｔのレーザ励起パルスＥＰによって加工
がなされるのに対して、本発明によれば、位置決め完了
と同時にウェハ６に対する加工をすることができる。

第２図に示すレーザ加工装置２５は、マイクロコンピュ
ータ構成の中央処理ユニツｌ−（ｃＰＵ）２６を有し、
ＣＰＵ２６は加工用光源としてのレーザ１のレーザ励起
パルスＥＰのタイミングを上述の原理に基づいて単発的
に制御する。゛すなわち、発振回路２７の発振パルスを
カウンタ２８において計数し、そのカウント内容は時間
データＤＴとしてＣＰＵ２６に供給される０時間データ
ＤＴの内容は、基準周期Ｔ（第１図）ごとに反復するよ
うになされ、そのカウント内容が基準周期Ｔと一致する
タイミングで、カウンタ２８はＣＰＵ２６に対して割込
信号ＩＲ（第５図（ｃ））を供給する。かくしてＣＰｔ
Ｊ２６には、基準周期Ｔのレーザ励起パルスＢＰのタイ
ミング及び各パルス間の時間位置を表すデータが供給さ
れ、このときＣＰＵ２６は、第３図に示すメインルーチ
ンから第４図に示すサブルーチンによる処理を割込ませ
て第５図（Ｅ）に示すレーザ励起パルスＥＰをレーザ１
に供給する。

かかる構成に加えて、座標計測装置２９からステージ１
１の現在の位置を表す位置データＰＤがＣＰＵ２６に供
給される。ＣＰＵ２６は、ステージ１１を位置決めすべ
き目標位置と現在のステージの位置との関係をＣＰＵ２
６において演算し、ステージ１１の現在位置に対応する
座標値が、目標位置に対応する目標座標値に到達するま
でディジタル−アナログ変換器３０を介して駆動制御信
号ＲＶを出力する。この駆動制御信号ＲＶは、スデータ
１１の駆動源としてのモータ３２の駆動回路３１に入力
され、モータ３２は制御信号ＲＶに応じて制御される。

一方ＣＰＵ２６は、レーザ１の出力系に設けられたＱス
イッチ３５に対して加工出力タイミング信号ＰＯ（第５
図（Ｄ））を送出する。ここでＱスイッチ３５はレーザ
１の出力に対するシャッタ機能を実現するもので、投影
レンズ５からウェハ６に対して加工用レーザ光を照射す
る際に、ＣＰＵ２６から加工出力タイミング信号ＰＯを
受けたとき、レーザ１からジャイアントパルスを加工用
レーザＬＡＩとして引き出すように動作する。

第２図のレーザ加工装置２５は第３図及び第４図の処理
手順に従ってレーザｌに対する励起制御を実行する。

先ずＣＰＵ２６は、第３図のステップＳＰＩにおいて、
ウェハ６がステージ１１上のどこに位置するかをウェハ
６上のアライメントマークから求めた位置データと、ウ
ェハ６上のチップの配列データ及びチップ内の加工位置
に関するデータとに基づいて計算を行い、レーザ１が加
工位置に照射可能となるステージ１１の目標座標値を求
める。

続いてＣＰＵ２６は、ステップＳＰ２において、座標計
測装置２９からステージ１１の現在の座標値を表す位置
データＰＤを入力し、目標座標値までの距離を計算する
。その計算結果に基づいてＣＰＯ２６は、次のステップ
ＳＰ３に移って、ステージ１１が目標座標値に到達した
か否かを判断する。

ステップＳＰ３において否定結果が得られるとＣＰＵ２
６は、次のステップＳＰ４に移ってモータ３２に対する
駆動信号ＲＶを送出し、上述のステップＳＰ２に戻る。

かくしてＣＰＵ’２６は、第５図ＣＢ”）に示すように
、ステージ１１を加速した後（加速モード）、一定速度
で走行させ（定速モード）、目標座標値に近づ（と減速
しくｆＩｊｉ速モード）、目標値で停止する速度パター
ンＳＰＴに従ってモータ３２を駆動制御し、これにより
ステージ１１の位置（従って座標計測装置２９の位置デ
ータＰＤの内容）を、第５図（Ａ）に示すように、速度
パターンＳＰＴに応じて加工位置を目標位置に一致させ
るように移動制御する。

このようにしてステージ１１が目標値に向って移動を開
始すると同時に、カウンタ２８より割込信号ＩＲが時間
Ｔ間隔でＣＰＵ２６に供給される。

これを受けてＣＰＵ２６はその都度ステップ５Ｐ２１（
第４図）の割込ルーチンに入る。ここでＣＰＵ２６は、
先ずステップ５Ｐ２２においてステージ１１が目標座標
値にどの程度近付いているかの判断をする。すなわちス
テップ５Ｐ２２においてステージ１１の現在の座標値か
ら目標座標値までの距離と、速度パターンＳＰＴのモー
ドとを求め、特性上ステージ１１が第１図の許容時間Δ
Ｔ、内で位置決めを終了できるか否かを予測する。

ステップ５Ｐ２２において否定結果が得られると、励起
許容時間ΔＴ２内で位置決めを終了することができない
のでＣＰＵ２６はステップＳ’Ｐ　２３に移ってレーザ
１に対して励起パルスＥＰを供給した後、ステップ５Ｐ
２４において元のメインルーチンに戻る。

これに対してステップ５Ｐ２２において肯定結果が得ら
れると、ＣＰＵ２６は直ちにステップ５Ｐ２４に移って
元のルーチンに戻り、レーザ１に対する基準周期Ｔのレ
ーザ励起パルスＢＰを発生せずに、ステージ１１が目標
座標値に到達するのを待つ状態になる。

因にこの状態はステージ１１が目標座標値に近づいて来
ており、第１図の時点１．％の許容時間ΔＴ！の間のい
ずれかの時点で、ステージ１１が目標座標値に到達する
であろうことを予測し得た状態になったことを意味し、
そこでＣＰＵＺ　６はステップＳＰ３において肯定結果
が生ずるまでステージ１１の移動制御を続ける。

このようにしてＣＰＵ２６がステージ１１の位置決め動
作を実行している間に、カウンタ２８からＣＰＵ２６に
対して割込信号ＩＲ（第５図（ｃ））が所定の周期Ｔ間
隔でＣＰＵ２　ｇに供給されることにより、ＣＰＵ２６
が周期Ｔのレーザ励起パルスＢＰを送出し続け（第５図
（Ｅ）’）　、これによりレーザ１が安定に発振動作を
繰り返す状態を維持される。

やがて第５図の時点ｔ、。において、ステージ１１が目
檀座標値に到達して（第５図（Ａ））ステージ１１が停
止すると（第５図（Ｂ））　、ＣＰＵ２６はステップＳ
Ｐ３において肯定結果を得てステップＳＰ５に移る。

このステップＳＰ５は、ステージ１１の停止時点が、時
点ｔｌｏの１つ前のレーザ励起パルスＥＰを基準にして
、第１図の励起許容時間ΔＴ、の開始時点を過ぎかつΔ
Ｔｚの終了時点を過ぎていないか否か（この時間をΔＴ
とする）を判断する。

ここで歪定結果が得られると、未だレーザ１が安定動作
し得る許容時間ΔＴｌ又はΔＴ８に入っていない（第１
図（Ｂｌ））状態にあることを意味しており、従ってＣ
ＰＵ２６は肯定結果が得ら−れるまで待ち受ける状態に
なる。やがて励起許容時間ΔＴ、に入ると、ＣＰＵ２６
はステップＳＰ５において肯定結果を得ることによりス
テップＳＰ６に移ってレーザ１に対してレーザ励起パル
スＥＰを供給すると共にＱスイッチ３５に加工出力タイ
ミング信号ＰＯ（第５図（Ｄ））を供給し、かくしてウ
ェハ６に対してジャイアントパルスによるレーザ光を照
射させることにより加工を行う。

ここで、ステップＳＰ５において肯定結果を得ることが
できる状態は、次の２つがある。

第１の場合は、割込ルーチンのステップ５Ｐ２２におい
て肯定結果が得られたためにＣＰＵ２６がステージ１１
の停止を待っている状態にあるときで、このときステー
ジ１１は許容時間ΔＴｔにおいて停止する（第１図（ｃ
１）及び（ｃ２））。

かくしてＣＰＵ２６は基準時点ｔ７では加工パルスを発
生させず、ステージ１１の停止時点まで遅らせることに
なる。

第２の場合は、ステージ１１の停止時点が許容時間ΔＴ
、に入ったときで（第１図（Ｂ１）及び（Ｂ２））、こ
のときＣＰＵ２６は加工パルスを基準時点ｔ７より前の
時点で発生させることになる。

その結果位置決め完了時からレーザ１が励起されるまで
の平均待ち時間ΔＴ＋−は・・・・・・　（２）になり、従来の場合（（１）式）より一段と短縮し得る
。

なお実際上ステップＳＰ５において許容時間ΔＴが経過
し終わったにもかかわらず肯定結果が得られなかった場
合には、ＣＰＵ２６は上述のステップＳＰ２に戻るよう
な対策が講じられている。

以上の構成によれば、ＣＰＵ２６は、第４図の許容時間
ΔＴ（−ΔＴ、＋ΔＴ２）の間にステージ１１が目標位
置に到達すれば、その時点で直ちにレーザ１を励起し２
て加工用レーザ光を発生させることができ、かくするに
つき、従来の場合のように基準周期Ｔのレーザ励起パル
スＢＰの発生を待たないで済む。

なお、上述の実施例においては、レーザ励起パルスエネ
ルギの発生時期の偏倚を徴発的に行ったが、本発明はこ
れに限られることはなく、偏倚を複数回に分けて行うも
のも含まれる０例えば、ステージ１１の位置決めが完了
する時期と基準周期Ｔに基づくレーザ励起パルスエネル
ギの発生時期とが大きくずれており、１回の偏倚で両時
期を同期させようとするとレーザの発振動作の安定を乱
すような場合に、この偏倚を複数回に分割し、１回の偏
倚量をレーザの安定を乱さない量に抑えれば、両時期を
支障なく同期させることができる。

〔発明の効果〕

上述のように本発明によれば、加工対象が加工レーザ光
の照射位置に位置決めされると直ちに加工レーザ光を送
出させるようにしたことにより、従来の場合と比較して
格段的に少ない待ち時間で加工レーザ光を供給すること
ができ、これにより単位時間当たりの処理量が一段と改
善されたレーザ加工装置を容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるレーザ加工装置の動作原理を示す
信号波形図、第２図は本発明によるレーザ加工装置の一
実施例を示すブロック図、第３図及び第４図はそのデー
タ処理手順を示すフローチャート、第５図は第２図の各
部の信号を示す信号波形図、第６図はレーザ加工装置の
ステージ周りの構成を示す路線的斜視図、第７図はレー
ザの出力特性を示す特性曲線図、第８図は従来のレーザ
加工装置の動作の説明に供する信号波形図である。１・・・・・・レーザ、６・・・・・・ウェハ、２６・
・・・・・ＣＰＵ。３０・・・・・・ディジタル−アナログ変換器、３１・
・・・・・駆動回路、３２・・・・・・モータ。

Claims

【特許請求の範囲】（ａ）加工用光源としてのレーザと、（ｂ）該レーザが安定に発振動作させ得る周期でレーザ
励起パルスエネルギを発生させるような励起パルスを発
生する励起パルス発生手段と、（ｃ）前記レーザが発するレーザ光を加工対象に照射さ
せるべく、加工対象と該レーザとの相対位置を変化させ
て位置決めする位置決め手段と、（ｄ）該位置決め手段による位置決めが完了した後、直
ちに前記レーザ励起パルスエネルギを発生させるべく、
該位置決めが完了するまでに要する時間を予測し、該予
測時間に応じて前記レーザ励起パルスの発生時間を前記
レーザの安定発振を損なわない範囲で偏倚させる偏倚手
段とを有することを特徴とするレーザ加工装置。