JPS6245494A - レ−ザビ−ムスポツトの２次元走査装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザ光を微小面積に集光して１尋られるレ
ーザビームスポットを、所定の平面内で２次元的に走査
するレーザビームスポットの２次元走査装置に関する。

〔従来の技術〕

Ｎｄ：ＹＡＧレーザ等による高エネルギのレーザ光を用
いて種々の材料やデバイスを加工することが行われてい
る。このようなレーザ光を微小面積に集光すれば、半導
体ウェハ上に形成された抵抗チップやフーーズ部分のト
リミングを行うことができる。

この場合、レーザ光を数ミクロンメータの径に集光し、
例えばこれを数十ミリメータ四方の範囲で高精度に高速
で走査することが要求される。

従来、このようなレーザビームスポットの２次元走査装
置として、ガルバノメーク方式のものやリニアスケール
付のＸＹステージ方式のものが使用されていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ガルバノメータ方式のものは、レーザ光をミラーで反射
させて、ミラーの角度を変えてレーザビームスポットを
走査する。この方式はミラーが軽量でその回転駆動が容
易なため、高速広範囲の走査が可能である。しかし、レ
ーザ光をウェハに対して垂直に照射させなければ、レー
ザビームスポットの形状が変化し、加工特性が不安定と
なる。

そこでいわゆるｆθレンズを使用する。ところが、相当
広い走査範囲が要求される場合、もはや十分な特性のｆ
θレンズの製作が困難となってしまう。

従ってこの方式は、高精度が要求される場合、狭い範囲
の加工にしか使用できない難点があった。

一方すニアスケール付のＸＹステージ方式のものは、Ｘ
軸方向に進退駆動される１軸テーブル上に、Ｘ軸と直交
するＹ軸方向に進退駆動される１軸テーブルが載せられ
、そのレーザ光の出力装置が搭載された構成とされてい
る。これは、レーザ光が傾くこともなく比較的広範囲な
走査が可能な反面、高価で高速性が不十分という難点が
ある。

また、ザブミクロンｍ位置下の精度を得ようとすれば、
エアスライダと１ノーザ測長器とい−０た付帯設備も必
要となり、装置が大がかりなものとなる３３しかも、１
軸テーブル上に他の１軸テーブルが絨っているので、一
方のテーブルを駆動したときの振動が他のテーブル軸へ
伝わる難点がある。

本発明は以上の点に着目してなされたもので、振動且の
問題も無く、高速性と高精度を確保することのできるレ
ーザビームスポットの２次元走査袋首を提供することを
目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のレーザビームスポットの２次元走査装置は、第
１のシリンドリカルレンズを支持しこれをＸ軸方向に進
退させる第１の１次元駆動装置と、上記第１のプリント
リカルレンズとその長手方向の軸を直交させた第２のシ
リンドリカルレンズを支持しこれを上記Ｘ軸と直交する
Ｙ軸方向に進退させる第２の１次元駆動装置と、上記第
１のシリンドリカルレンズと上記第２のシリンドリカル
レンズとの交点を含む一定の領域をカバーするレーザビ
ームを照射するビームエキスパンダとから構成され、上
記レーザ光は、上記両シリンドリカルレンズの交点にお
いてこれらを透過した後スポット状に集光されることを
特徴とするものである。

ここで、上記ビームエキスパンダは、上記Ｘ軸方向及び
Ｙ軸方向に進退自在に支持され、上記シリンドリカルレ
ンズの交点に常にレーザビームが照射されるよう、上記
第１のシリンドリカルレンズ及び又は上記第２のシリン
ドリカルレンズの進退方向に駆動されることが好ましい
。

〔作用〕

このように、本発明の装置は、レーザビームスポットの
Ｘ軸方向の走査を行う第１の１次元駆動装置とＹ軸方向
の走査を行う第２の１次元駆動装置とを別体にすること
ができるので振動上の問題が生じず、高い精度が確保て
きる。、また、シリンドリカルレンズは軽量なので、ビ
ームエキスパンダにより、レーザ光が照射されている範
囲内で、両１次元駆動装置の高速駆動が可能となる１、
シかも、ビームエキスパンダがＸ軸、Ｙ軸方向に進退自
在に支持されており、これを駆動すれば広範囲の走査も
可能である。

〔実施例〕

第１図は本発明のレーザビームスポット♂）？次元走査
装置の要部の斜視図である。

この装置は、第１のシリンドリカルレンズ１を支持しい
これをＸ軸方向に進退駆動させる第１の１次元駆動装置
２と、第２のシリンドリカルし・ンズ３を支持しこれを
Ｙ軸方向に進退駆動させる第２の１次元駆動装置４と、
レーザビームの照射部５とから構成されている。

この照射部５のボクス６内にはレーザ光源が収容され、
そのレーザ光はミラー等によってビ・−ムエキスパンダ
７に導かれる。レーザ光８は、このビームエキスパンダ
７によって第１のンリンドリカルレンズ１と第２のシリ
ンドリカルレンズ３との交点を含む一定の領域をカバー
する広さに広げられて下方に垂直に照射される。

また、両１次元駆動装置２．４はいずれも高精度でＸ軸
またはＹ軸方向に進退する機構とされている。

第２図は、レーデ光８とシリンドリカルレンズ及びチッ
プ１１との関係を示す斜視図である。

この実施例では、トリミングを行うウェハ１１′上のチ
ップ１１は２ｃｍ四方のものとし、ビームエキスパンダ
７（第１図）によって広げられたレーザ光８の径を例え
ば直径５ｃｍに設定する。互いに直交するシリンドリカ
ルレンズ１．３はそれぞれ独立にＸ軸及びＹ軸方向に駆
動される。

そして、両シリンドリカルレンズ１．３には約ｌＱｍｍ
程度の幅のレンズを使用する。これらを組合せた結果そ
の焦点は、その約１０〜２０ｍｍ下方に位置することと
なる。これによって直径５〜６μｍのレーザビームスポ
ット１２を得ることができる。

ここで、このレーザ光８の照射範囲内でシリンドリカル
レンズ１．３の一方または双方を移動させると、レーザ
ビームスポット１２がチップ１１上をＸ軸あるいはＹ軸
方向に２次元的に走査される。このような小面積のウェ
ハのトリミングのみで使用される場合、照射部５（第１
図）は固定されていてさしつかえない。

また、このレーザ光８の照射範囲を越える大きさのチッ
プ１１のトリミングを行うような場合は、シリンドリカ
ルレンズ１．３が移動したとき、常にそれらの交点にレ
ーザ光８が照射されるように、ビームエキスパンダ７（
第１図）を支持した照射部５をＸ軸あるいはＹ軸方向に
駆動する。この駆動には他の１次元駆動装置２．４はど
の精度は必要としないのはいうまでもない。

第３図と第４図に上記シリンドリカルレンズ１．３をＸ
軸方向又はＹ軸方向から見た側面図を示す。

レーザ光８はＸ軸方向から見た場合、主として第２のシ
リンドリカルレンズ３によって集光される。この第２の
シリンドリカルレンズ３がＹ軸方向に移動しても、レー
ザ光８はウェハ１１に対し垂直に入射しているので、レ
ーザビームスポット１２が変形することが無い。なお、
不要なレーザ光８がチップ１１上に到達しないように、
図のようにシリンドリカルレンズ３の両側に光遮蔽板１
４を取り付けることが好ましい。Ｙ軸方向から見た場合
には、レーザ光８は主として第１のシリンドリカルレン
ズ１によって集光される。その作用及び光遮蔽板１５の
機能等は第２のシリンドリカルレンズの場合と全く同様
である。

〔変形例〕

本発明のレーザビームスポットの２次元走査装置は以上
の実施例に限定されない。

シリンドリカルレンズやビームエキスパンダを支持し進
退駆動する機構は既知の種々の機構に置き換えることが
可能である。また、レーザ光の照射面積は、広い程良い
が、エネルギ密度の関係上あまり広くすることは難しい
。エネルギ密度が低い場合、シリンドリカルレンズの交
点の面積よりやや広い程度であればよい。この場合でも
、照射部を高速で駆動してシリンドリカルレンズの動き
に追従することができるので、トリミング作業等を、従
来法より格段に高速化し高精度化することができる。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明のレーザビームスポットの２次元走
査装置は、Ｘ軸方向とＹ軸方向の１次元駆動装置をそれ
ぞれ別体としかつ小型軽量化を図ったので、高精度で高
速駆動が可能となり、半導体チップ等の生産性向上を図
ることができる。

また、光源等を載せたＸ軸Ｙ軸両方向の駆動を必要とす
る照射部は、比較的低い精度の駆動機構でさしつかえな
く、その設備コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のレーザビームスポットの２次元走査装
置の主要部の斜視図、第２図はレーザ光とシリンドリカ
ルレンズおよびウェハの関係を示す斜視図、第３図はシ
リンドリカルレンズの近傍をＸ軸方向から見た側面図、
第４図はシリンドリカルレンズの近傍をＹ軸方向から見
た側面図である。 ■・・・・・・第１のシリンドリカルレンズ、２・・・
・・・第１の１次元駆動装置、３・・・・・・第２のシ
リンドリカルレンズ、４・・・・・・第２の１次元駆動
袋首、７・・・・・・ビームエキスパンダ、 ８・・・・・・レーザ光。 又− 第　１　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１のシリンドリカルレンズを支持しこれをＸ軸方
   向に進退駆動させる第１の１次元駆動装置と、前記第１
   のシリンドリカルレンズとその長手方向の軸を直交させ
   た第２のシリンドリカルレンズを支持しこれを前記Ｘ軸
   と直交するＹ軸方向に進退駆動させる第２の１次元駆動
   装置と、前記第１のシリンドリカルレンズと前記第２の
   シリンドリカルレンズとの交点を含む一定の領域をカバ
   ーするレーザ光を照射するビームエキスパンダとから構
   成され、前記レーザ光は、前記両シリンドリカルレンズ
   の交点においてこれらを透過した後スポット状に集光さ
   れることを特徴とするレーザビームスポットの２次元走
   査装置。 ２、前記ビームエキスパンダは、前記Ｘ軸方向及びＹ軸
   方向に進退自在に支持され、前記両シリンドリカルレン
   ズの交点に常に前記レーザ光が照射されるよう、前記第
   １のシリンドリカルレンズ及び又は前記第２のシリンド
   リカルレンズの進退方向に駆動されることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のレーザビームスポットの２
   次元走査装置。