JPS62267093A - Focusing method - Google Patents
Focusing methodInfo
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- JPS62267093A JPS62267093A JP61108419A JP10841986A JPS62267093A JP S62267093 A JPS62267093 A JP S62267093A JP 61108419 A JP61108419 A JP 61108419A JP 10841986 A JP10841986 A JP 10841986A JP S62267093 A JPS62267093 A JP S62267093A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、薄膜モジニールあるいはLSIなどの、レー
ザ細密加工における焦点合わせに係わり。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to focusing in laser precision processing of thin film modular or LSI.
特に連続加工にも対応し得る焦点合わせ方法に関するも
のである。In particular, it relates to a focusing method that can be applied to continuous processing.
レーザ加工に関する焦点合わせ方法において。 In focusing methods related to laser processing.
従来は、特開昭59−159291号に記載のように、
溶接あるいは切断環、比較的大形の加工を対象にTVカ
メラ等で検出する方法を採用している。Conventionally, as described in JP-A-59-159291,
A method of detecting relatively large processes such as welding or cutting rings using a TV camera is used.
しかし、#膜モジュールやLSIのレーザ細密加工には
精度面で対応できなかった。However, in terms of accuracy, it could not support the laser precision processing of film modules and LSIs.
薄膜モジュール、あるいはLSIのレーザ加工は、±1
μmの精度を必要とし、これに係わる位置決め装置の精
度は、サブミクロン・オーダで対応できなければならな
い。さらに上記対象物の加工は、レーザスポット径がφ
1μm〜φ5μmになるためその加工面におけるエネル
ギー分布と焦点深度の関係より、焦点合わせ精度は±2
μ扉以内が必要になる。従来技術はレーザ加工対象物が
大形で、精度的に技術分野が異なる。Laser processing of thin film modules or LSI is ±1
Accuracy on the order of μm is required, and the accuracy of the positioning device related to this must be on the order of submicrons. Furthermore, when processing the above object, the laser spot diameter is φ
Since the diameter is 1 μm to φ5 μm, the focusing accuracy is ±2 due to the relationship between the energy distribution on the machined surface and the depth of focus.
Must be within μ door. In the conventional technology, the object to be laser processed is large, and the technical field is different in terms of accuracy.
本発明の目的は、上記精度を満足する高精度レーザ加工
の焦点合わせを実現させることにある。An object of the present invention is to realize focusing in high-precision laser processing that satisfies the above accuracy.
上記目的は、被加工物をレーザ入射方向に微動できるチ
ャック機構を位置決め用テーブルに装備し、微調整のた
めのアクチュエータには、ピエゾ素子(圧電素子)を使
って、レーザ測長器のデータに基づいて算出された焦点
位置修正量を、ピエゾアクチュエータに入力し、ピエゾ
アクチュエータの変位量をストレインゲージで検出して
、フィードバックすることKより、高精度の焦点合わせ
が達成される。The above purpose is to equip the positioning table with a chuck mechanism that allows fine movement of the workpiece in the direction of laser incidence, and use a piezo element (piezoelectric element) as the actuator for fine adjustment. Highly accurate focusing is achieved by inputting the focal position correction amount calculated based on this into the piezo actuator, detecting the displacement amount of the piezo actuator with a strain gauge, and feeding it back.
ピエゾアクチュエータを使った微動調整で1問題になる
のは、■ピエゾ素子が、電界・変位量特性に固体差があ
り、かつヒステリヒス特性をもつことと、■印加電圧の
入力方法1例えば矩形波の場合、ピエゾアクチュエータ
の伸縮時に衝撃的な振動を発生することである。One problem with fine adjustment using a piezo actuator is that: ■ Piezo elements have individual differences in electric field and displacement characteristics, and have hysteresis characteristics; ■ How to input the applied voltage 1. For example, using a square wave In this case, shocking vibrations occur when the piezo actuator expands and contracts.
上記■に関しては、使用する複数個のピエゾアクチュエ
ータに、それぞれストレインゲージを貼り付けて9個々
の変位量を検出してコントローラへフィードバックする
ことで解決する。また、上記■に関しては、印加電圧の
入力方法をアナログ的に滑らかな曲線制御をすることに
より解決できる。しかし、この場合ピエゾアクチュエー
タの動作時間が延ることになるが、用途に対応した制御
方法で処置できる。Regarding (2) above, this can be solved by attaching strain gauges to each of the plurality of piezo actuators used to detect the nine individual displacement amounts and feeding them back to the controller. Moreover, the above-mentioned problem (2) can be solved by controlling the applied voltage input method to have a smooth analog curve. However, in this case, the operation time of the piezo actuator will be extended, but this can be dealt with by a control method appropriate to the application.
以下1本発明の実施例を第1図ないし第6図により説明
する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 6.
第1図はLSIのトリミングを対象例に、し=−ザ細密
加工装置の構成図の一部、第2図はピエゾアクチュエー
タ駆動方式の焦点合わせ装置、第3図はピエゾアクチュ
エータの電界・変位蓋特性図、第4図はピエゾアクチュ
エータにストレインゲージを貼り付けた図、第5図は第
4図に示したアクチュエータの変位量・抵抗値特性図、
第6図は焦点合わせ方法の手順説明図である。Figure 1 shows a part of the configuration of the precision processing equipment for LSI trimming, Figure 2 shows the focusing device driven by a piezo actuator, and Figure 3 shows the electric field and displacement cover of the piezo actuator. Characteristic diagram, Figure 4 is a diagram of a piezo actuator with a strain gauge attached, Figure 5 is a displacement/resistance characteristic diagram of the actuator shown in Figure 4,
FIG. 6 is a procedure explanatory diagram of the focusing method.
第1図において、ウェハ6面のレーザ加工は。In Fig. 1, the laser processing of six sides of the wafer is shown.
Nd : Y A Gレーザ発振器1から発振したレー
ザ光を、エキスパンダ2で平行光に絞った後、ミラー3
を介して焦光レンズ5で焦光してウェハ6の加工面に照
射する。このとき焦光レンズ5とウェハ6との距離は、
予めレーザビームの加工位置におけるエネルギー分布と
の関係で決まっており、この距離をlとする。しかし、
この!はウェハの平担度や厚さ6ら、さらにはテーブル
コントローラ13で制御されるXYテーブル12の水平
度などが要因してぎ士Δlとなり、一般的にはこのΔノ
を10μm位とみている。この内、ウェハ6に起因する
のは通常±5μmで、あとの部分は加工装置の問題で、
固定データとしてソフト的に処理できるが、仮に加工面
のレーザスポット径(do)’?rφ1μmとすると。Nd: YAG After the laser beam oscillated from the laser oscillator 1 is focused into parallel light by the expander 2, it is
The beam is focused by a focusing lens 5 through the wafer 6 and irradiated onto the processed surface of the wafer 6. At this time, the distance between the focusing lens 5 and the wafer 6 is
This distance is determined in advance in relation to the energy distribution at the processing position of the laser beam, and this distance is defined as l. but,
this! The distance Δl is determined by factors such as the flatness and thickness of the wafer, as well as the horizontality of the XY table 12 controlled by the table controller 13, and this Δl is generally considered to be about 10 μm. . Of this, the part caused by wafer 6 is usually ±5 μm, and the remaining part is due to problems with the processing equipment.
It can be processed by software as fixed data, but what if the laser spot diameter (do)' on the machined surface? If rφ is 1 μm.
焦点深度はJT d oを適用して±1.4μmとなり
、焦点合わせ機能が必要になることが分かる。そこで、
レーザ」11長器を使って加工面の位置を計測するが、
この+7−ザ測長器は公知のもので、第1図の中でその
使用法を簡単に記すと、計測用レーザ発振器7で発振さ
れたレーザ光は、参照ミラー90反射光と、ウェハ6の
加工面からハーフミラ−4,8を介した反射光とをレシ
ーバ10−により干渉法で計測している。つまり、焦光
レンズ5とウェハ6加工面の距離lは、ソフト的に処理
された固定データで、レーザ測長器の出力は、V/l変
喚器11で電圧ン′距離に変換された後、lに対するズ
レ量±Δノを算出して、A F (Auto Focu
s )コントローラへ入力する。The depth of focus is ±1.4 μm when JT do is applied, and it can be seen that a focusing function is required. Therefore,
The position of the machined surface is measured using a laser 11-length instrument.
This +7- laser length measuring device is a well-known device, and its usage will be briefly described in FIG. The reflected light from the processed surface via the half mirrors 4 and 8 is measured by interferometry using a receiver 10-. In other words, the distance l between the focusing lens 5 and the processing surface of the wafer 6 is fixed data processed by software, and the output of the laser length measuring device is converted into a voltage n' distance by the V/l converter 11. After that, calculate the deviation amount ±Δno with respect to l, and calculate A F (Auto Focus
s) Input to the controller.
焦点合わせ装置15は第2図がその断面図で、実施例は
4個のピエゾアクチュエータ17で、フェノ−チャック
板16をささえ、これを上下に微動させる構造となって
おり、XYテーブル12に固定して使用する。ここで、
ピエゾアクチュエータは、第3図に示すような電界・変
位z(V#)特性をもち。The focusing device 15, whose sectional view is shown in FIG. 2, has a structure in which four piezo actuators 17 support a phenol chuck plate 16 and slightly move it up and down, and are fixed to an XY table 12. and use it. here,
A piezo actuator has electric field/displacement z (V#) characteristics as shown in FIG.
素子固有の個体差がある。またヒステリヒス特性を有す
るため、オープンループ制御では高精度位置決めはでき
ない。そこで、第4図に示すごとくピエゾアクチュエー
タ17に、伸縮方向の長さを覆う形で、ストレインゲー
ジ18を貼り付け、ピエゾアクチュエータ個々の実変位
量を検出してサーボ回路(図省略)を構成することによ
り、高精度焦点合わせが可能になる。なお、ストレイン
ゲージ18は第5図に示すごとく、焦点調整に必要な変
位量に対応した直線性のよいものを使用する。焦点合わ
せ方法の手;順は第6図に示すごとく、サーボをかけた
制御方法になる。There are individual differences inherent to the elements. Furthermore, since it has hysteresis characteristics, high precision positioning cannot be achieved with open loop control. Therefore, as shown in Fig. 4, a strain gauge 18 is attached to the piezo actuator 17 in a manner that covers its length in the expansion and contraction direction, and the actual displacement of each piezo actuator is detected to form a servo circuit (not shown). This enables high-precision focusing. As shown in FIG. 5, the strain gauge 18 used has good linearity and corresponds to the amount of displacement necessary for focus adjustment. The focusing method is a control method using servo, as shown in FIG.
ここで、焦点合わせ方法で一番困難とされている連続加
工、つまり、XYテーブル走行中のレーザ加工に対する
焦点合わせで1本発明の一実施例として記述する。Here, one embodiment of the present invention will be described with respect to continuous processing, which is considered to be the most difficult focusing method, that is, focusing for laser processing while the XY table is traveling.
前記したウニ・・に起因する±5μmの傾き(i!1整
量)は、滑らかに変化しているもので、予め予測できる
。そこで、ウェハ6をウェハチャック16に装着後、加
工前にXYテーブル12を駆動して十字形にスキャニン
グさせ、ウニ・・6固有の傾きを含めて、複数点の±Δ
ノを計測する。この計測データに基づいて、ウェハ6加
工面の焦点距離の調整量を予測して、ピエゾアクチュエ
ータ17をドライブすれば、振動も遅れもない滑らかな
調整ができる。The above-mentioned slope of ±5 μm (i!1 constant) caused by the sea urchin... changes smoothly and can be predicted in advance. Therefore, after mounting the wafer 6 on the wafer chuck 16 and before processing, the XY table 12 is driven to scan the wafer in a cross shape, and the wafer 6 is
Measure ノ. By predicting the adjustment amount of the focal length of the processing surface of the wafer 6 based on this measurement data and driving the piezo actuator 17, smooth adjustment without vibration or delay can be achieved.
以上述べたごと(1本発明の焦点合わせ方法及び装置に
よれば、サブミクロンオーダの精密調整ができるため、
ニーズの高い薄膜モジニールや。As stated above (1) According to the focusing method and device of the present invention, precision adjustment on the submicron order is possible;
Thin film modineal, which is in high demand.
半導体製造分野のレーザ細密加工に適し、応用範囲は広
い。また高精度で振動の小さい調整方法は。It is suitable for laser precision processing in the semiconductor manufacturing field, and has a wide range of applications. Also, is there an adjustment method with high precision and low vibration?
製品の品質向上1歩留り向上が期待できる。Product quality improvement 1 Yield improvement can be expected.
第1図は本発明に係わる焦点合わせ方法とその装置を適
用したL S I ) IJマの実施例の構成図。
第2図は焦点合わせ装置の断面図、第3図はピエゾアク
チュエータのV/l特性図、第4図はピエゾアクチュエ
ータにストレインゲージを貼り付けた図、第5図は第4
図に示したピエゾアクチュエータのl/Ω特性図、第6
図は焦点合わせ方法の手順説明図である。
1.7・・・レーザ発振器、2・・・エキスパンダ。
3・・・ミラ、 4,8・・・ハーフミラ
−15・・・焦光レンズ、 6・・・ウェハ。
9・・・参照ミラー、 10・・・レシーバ。
11・・・V/l変換器、12・・・XYテーブル。
13・・・テーブルコントローラ。
14・・・AFコントローラ。
15・・・焦点合わせ装置、16・・・ウェハチャック
。
第 1 図
第 2 両
lろウニへ手マ゛νり
17ピエンフクナエエー!
第3 図
U vFIG. 1 is a block diagram of an embodiment of an LSI/IJ camera to which the focusing method and device according to the present invention are applied. Figure 2 is a cross-sectional view of the focusing device, Figure 3 is a V/l characteristic diagram of the piezo actuator, Figure 4 is a diagram of the piezo actuator with a strain gauge attached, and Figure 5 is the
l/Ω characteristic diagram of the piezo actuator shown in Fig. 6.
The figure is a procedure explanatory diagram of a focusing method. 1.7... Laser oscillator, 2... Expander. 3...Mirra, 4,8...Half mirror-15...Focal lens, 6...Wafer. 9...Reference mirror, 10...Receiver. 11...V/l converter, 12...XY table. 13...Table controller. 14...AF controller. 15... Focusing device, 16... Wafer chuck. Fig. 1 Fig. 2 Hands to the sea urchin 17 times! Figure 3 Uv
Claims (1)
器を貼り付け該ピエゾアクチュエータの変位量を該スト
レインゲージ等で検出し、該ピエゾアクチュエータの検
出された変位量を指令値と比較し、該比較結果に基づい
て、該部品の位置が光学系の焦点位置に一致するように
、該部品の位置を調整することを特徴とした焦点合わせ
方法。1. Attach a detector such as a strain gauge to the piezo actuator, detect the displacement amount of the piezo actuator with the strain gauge, compare the detected displacement amount of the piezo actuator with the command value, and based on the comparison result. and adjusting the position of the component so that the position of the component coincides with the focal position of an optical system.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61108419A JPS62267093A (en) | 1986-05-14 | 1986-05-14 | Focusing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61108419A JPS62267093A (en) | 1986-05-14 | 1986-05-14 | Focusing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62267093A true JPS62267093A (en) | 1987-11-19 |
Family
ID=14484285
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61108419A Pending JPS62267093A (en) | 1986-05-14 | 1986-05-14 | Focusing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62267093A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999033603A1 (en) * | 1997-12-26 | 1999-07-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Laser machining apparatus |
US7915564B2 (en) * | 1996-01-05 | 2011-03-29 | Lazare Kaplan International, Inc. | Laser marking system |
-
1986
- 1986-05-14 JP JP61108419A patent/JPS62267093A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7915564B2 (en) * | 1996-01-05 | 2011-03-29 | Lazare Kaplan International, Inc. | Laser marking system |
WO1999033603A1 (en) * | 1997-12-26 | 1999-07-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Laser machining apparatus |
US6353203B1 (en) | 1997-12-26 | 2002-03-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Laser machining device |
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