JPS62174938A

JPS62174938A - 光学装置

Info

Publication number: JPS62174938A
Application number: JP1561986A
Authority: JP
Inventors: Sumio Hosaka; 純男保坂; Hidekazu Seya; 英一瀬谷
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-01-29
Filing date: 1986-01-29
Publication date: 1987-07-31

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】〔発明の利用分野〕本発明は、レーザビームを用いた装置に係り、特に、レ
ーザビームを用いて加工あるいは膜形成による直接パタ
ーン形成を高精度で実行するのに好適な光学装置に関す
る。

〔従来技術〕

従来のレーザビーＡｓを用いた装置は、エスピーアイ　
イー、第４．７０巻、オプティカルマイクロリソグラフ
ィＩＩＩ　（１９８４）第２１２頁、　　（ＳＰＩＦ、
丁硫０ｐｔｉｃａｌ　Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈ
ｙ　ｍ　（１９８４）　ｐ　、：Ｈ２）に記載のように
、マーク検出機能を有していないため、システムを高精
度に維持することや試料上のパターンに重ね合せて、加
エバターン生成などの直接描画が高精度で実行できない
という欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記の問題点を解決するため、レーザ
ビームによる直接描画機能とマーク検出機能を有し、こ
れらを実行しても試料上のン一りあるいは転圧用マーク
を損傷せずに高精度なパターン形成が可能な光学装置を
提供することにある。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成するために、本発明では、加工あるい
は膜形成機構を利用した直接描画、あるいは、マーク検
出などのアライメントを実行するさい、各モードに応じ
て、レーザビームの光強度を制御する。即ち、本発明で
はアライメント時に１拭料上のマークあるいは転圧用マ
ークを損傷しないようにレーザビームの光強度を制御す
る手段を有することにより、システムを高精度に維持し
て描画を実行することを特徴としている。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。

第１図は、レジストを用いずに半導体素子上のアルミ配
線部の修正を可能にするレーザ描画装置を示す。このよ
うな修正機能は半導体素子が高密度になるに従い、良品
率向」二のための極めて重要な技術となる。図は、レー
ザ変調部、レーザ偏向部。

移動台１位置検出器、制御系より成るレーザ描画装置の
概略構成を示す。図のごとく、レーザ変調部は光学レン
ズ１２と、音響光学（Δ○）変調素子１３と、アパチャ
１４とから構成され、レーザ源５０から出射したレーザ
光８は光減衰器５１を通り、上述のレーザ変調部に導が
ＪＬる。このレーザ光８は光学レンズ［２でＡ○変調素
子１３の回折中心位置に結像され、変調素子Ｌ３の’　
ＯＮ　”時の駆動信号３７により変調素子１；３内で回
折されたレーザ光８がアパチャ１４を通過する。一方。

上述の’　ＯＮ　”時に回折されない０次光及び”　Ｏ
Ｆ　Ｆ　”時の回折されないレーザ光１８は上記のアパ
チャ１４で遮光される。アパチャ１４を通過したレーザ
光８は光学レンズ群１５，１．６により所望の平行なレ
ーザ光径に修正され、ミラー１７によりレーザ偏向光学
系に導かれる。ここでレーザ光８はＡＯ偏向素子１でＸ
（あるいはＸＹ）に偏向され、リレーレンズ２，４通過
後、対物レンズ５を通って試料４１上にスポットを結び
、がっ、レーザ走査が行われる。この時、リレーレンズ
２，４はレーザビーム径を対物レンズ５有効径に修正し
、かつ、ＡＯ偏向上の偏向点を対物レンズ５の中心に投
影する機能を有す。これにより、対物レンズ５の性能を
最大限に利用できる。しかし、レーザ光８の偏向量はわ
ずかであるので、移動台との連携により描画を行う必要
があり、ここではラスク描画方式を用いている。移動台
はＸステージ２１．ＹＸテージ２０．試料台４０．移動
台の位置測長を行うためのミラー１９．Ｘ軸周モータ２
２．Ｙ軸周モータ２３がら構成されている。

また、試料台４０上には、試料４１及びシステム転圧用
の一！＆準マーク等を有する標準試料４５が搭載されて
いる。さらに、移動台位置は測長用レーザ光源２４．ミ
ラー２５とプレーンインターフェロメータ（省略）など
により構成したレーザ干渉計により精密に測定される。

実際のラスク描画は、計算機システム３４及び描画制御
回路３３により、レーザ変調偏向機能と移動台制御を有
機的に結合しｉり行される。

一方、マーク検出によるアライメントは１反射光検出器
４２の出力信号４４により、試料位置を含めた相対位置
としてマークが検出され、システム転圧や試料位置及び
重ね合せ用のパラメータが制御回路３３で算出、１投定
される。

第２図に試料に半導体素子（ＬＳＩ）のアルミ配線修正
の場合の一例を示す。図において、５２は修正すべきＬ
　Ｓ　Ｉのチップを、５３はチップの位置を知らせるマ
ークを示す。また、第１図では省略したが、少なくとも
試料４１は特殊雰囲気で覆われる手段を有している。第
２図に示した修正すべきＬ　Ｓ　Ｉチップ５２の修正内
容を、ａとｂとの結線を切断し、ａとＣとを接続するも
のとする。

まず、試料４１の修正すべきＬＳＩチップ５２のマーク
を対物レンズ５の下に移動させ、該マーク上をレーザビ
ーム走査し、その反射光４３の強度変化を光検出器４２
で測定することにより、チップ５２の位置を正確に測定
する。この情報に基づいて、チップ５２内のＡ点をレー
ザ加工により切断する。その後、試料４１を有機アルミ
ガスで覆う。ガス充填後、再び、上述のマークを用いて
上述のようにマーク検出を行う。その情報に基づいて２
図の太線のＢパターンのごとくレーザビーム走査と移動
台の移動台を有機的に組み合せ、ラスク描画でＡＱ配線
パターンを直接形成する。このように、パターンのイト
正等において、パターン形成（加工）時に大パワーのレ
ーザビームが必要であり、また、マーク検出時にはマー
クを保存する立場から、非常に弱いパワーのレーザビー
１１が必要となる。このため、第１図の実施例ではＡＯ
変調器１３への入力信号３７のパワーを駆動回路３２で
制御回路３３からのモード切換え信号４６により上記の
必要条件を満すように制御している。

また、マーク検出時のマーク」二でのレーザビー１１走
査は精度を高めるため、多数回繰り返すことが望ましい
。このことからも、マーク検出時にレーザビームのパワ
ーを弱め、マークの損傷を防止することはレーザビーム
を使用した加工及び膜形成を利用するパターン形成に必
要な手段となる。

第３図（ａ）はＡ○変調素子１３により、光強度を制御
する場合のＡ○変調素子駆動回路３２を示す。３６は変
強信号を示し、該変調信号３６により高周波信号が抵抗
６３に印加される。この時、モード切換え信号４６によ
り、スイッチ回路６２の接点あるいはｂ接点が選択され
る。図はパターン形成あるいは加工の状態を示し、パワ
ーアンプ６０を通して、大パワーの超音波が１−ランス
ジューサにより、Ａ○変調素子１３に印加され、その結
果、強い変調されたレーザ光が得られることを示してい
る。また、第３図（ｂ）にはモード切換−え信号４６に
より光強度の変化を示している。これは、変調信Ｊ＋３
６が常にｉｌ　ＯＮ　＋＋状態の場合を示しており、通
常はこの関係にパターン発生等に関する変調信号３６が
重畳される。以上、説明のごとく、ＡＯ変調器を使用す
ると、マーク検出時やパターン形成時のレーザビームの
光強度をコントロールすることができる。

第４図は、ＡＯ変調器でレーザビームの光強度を制御す
る代りに、６５．６６の２種類のフィルタを有する機械
式光強度制御機構を示す。この機構はレーザビームが平
行光の場所に設置するのが望ましい。例えば、第１図の
レンズ１６とミラー１７との間の設置する。第４図のご
とく、光フィルタ６５により、レーザビーム８はその光
強度が殆んど減衰せず通過する。このレーザにより、パ
ターン形成及びパターン加工が行われる。基盤６８に付
加しているリニアーモータ６９には可動ロッド７０を駆
動し、レーザビーム８が光学フィルタ６６に入射する。

該フィルタ６６により、フィルタ６６を通過後の光強度
は弱められ、マーク検出してもマークへの損傷は全くな
く、アライメントが実行される。なお、６７はフィルタ
切換えコロガリ用軸受けである。

第５］　（ａ）はＡＯ偏向素子７１により、光強度を制
御する場合のＡＯ偏向素子駆動回路７６を示す。図のご
とく、モード切換え方法は第３図と同様な方法を採用し
ている。モード切換信号により、パワーアンプ６０の前
段に挿入されたスイッチ回路６２′が駆動されて光強度
が制御される。

図は、パターン形成の場合は示しており、ａ接点にスイ
ッチは接続されていて、大パワーの超音波がトランスジ
ュサを経てＡＯ偏向素子７１内に入力する状態を示す。

これにより、偏向（回折）されたレーザビームは光強度
が強い状態でリレーレンズ２，４に入射し、パターン形
成が実行される。

一方、モード切換え信号４ｂ’の旧ｇｈレベル（ｂの状
態）ではｂ接点が選択され、光強度は弱められる６尚、
３８は鋸歯状波信号、７３は７６０回路、７２はプリア
ンプ（イコライザを含む）。

６３′はアッテネータ用抵抗を示している。以上のよう
に、モード切換え信号４ｂ’　により、（ｂ）図のよう
に光強度が制御される。

第６図はフィルタ７４とハーフミラ−７５により、光強
度を弱めるとともに反射光４３を対物レンズ５の前側に
設定された光検出器によってマーク検品を実行する方式
を示している。図は、マーク検出時の状態を示しており
、フィルタ７４．ハーフミラ−７５、光検出器４２′が
対物レンズ５とリレーレンズ４との間にＨａされている
。この方法は光検出器４２′が空間的に余裕のある所に
設定できるという長所がある。ただし、フィルタ７４が
所望のものに設定できないという欠点がある。また、パ
ターン形成時は少なくともフィルタ７４とハーフミラ−
７５をレーザビーム８光軸がらずらすことにより実行す
ることができる３図以外に、フィルタ７４を多数設定し
たものやハーフミラ−の透過率あるいは反射率を変えた
ものなど考えられるが本具体例と同等であると考える。

以上、説明した具体例以外に、ＮＤフィルタを駆動機構
と組合せたものやＡＯ素子の代りに′眠気光学素子を用
いて光強度を制御する方式を採用したものも本発明を逸
脱するものではない、また。

第１図はＡＯ素子を用いた光学￥！ｉ置であるが、その
他ポリゴンミラーあるいはガルバノミラ−を使用した光
学装置が考えられるが、レーザビーム走査時の機能の違
いによって光強度を制御する場合。

本発明と等価である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、半導体素子等の直接パターン形成（レ
ーザｃＶＤ、レーザエツチング、レーザ加工等）を高精
度の重ね合せで実現することができ、素子の修正や素子
開発期間の短縮など効果は非常に大きい。また、素子の
メモリ容量が増加するに従い、冗長ビット形式のメモリ
設計が導入され、本発明を用いた修正手段が重要な技術
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は直接パターン形式（レーザ加工、レーザエツチ
ング、レーザＣＶＤ）可能なレーザ描画装置のブロック
図、第２図は修正チップの拡大図、第３図は変調後のレ
ーザパワーを制御するためのＡＯ変調素子駆動回路のブ
ロック図、第４図は機械式光強度制御方式の一具体例を
示す図、第５図は偏向後のレーザパワーを制御するため
のＡ○偏向素子駆動回路のブロック図、第６図はフィル
タ及びハーフミラ−を用いた光強度制御及びマーク検品
手段の一具体例を示す図である。１・・・レーザ偏向部、５・・・対物レンズ、８・・・
レーザビーム、１３・・・ＡＯ変調素子、２０・・・Ｙ
ステージ、２１・・・Ｘステージ、２４・・・レーザ８
（す長器、３２・・・ＡＯ変調素子駆動回路、３３・・
・制御回路、３４・・・計算機システム、３６・・・変
調信号、３８・・・偏向信号、４６・・・光強度制御信
号、４２・・・反射光検出器。

Claims

【特許請求の範囲】１、レーザビームを用いて直接パターン形成を行う光学
装置において、同一レーザビームによるマーク検出を行
うことを特徴とした光学装置。２、上記の直接パターン形成機能あるいはマーク検出機
能を実行する際に、各々の機能に応じて、レーザビーム
の光強度を制御する手段を設けたことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の光学装置。