JPS6356383A - Control system for laser beam processing position - Google Patents
Control system for laser beam processing positionInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明はレーザ加工位置制御方式に関し、特に被加工基
板をXYステージに載置し、スリット開口部を通って照
射されたレーザ光をレンズにより被加工基板上に結像さ
せて微細加工を行うレーザ加工装置のレーザ加工位置制
御方式に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field The present invention relates to a laser processing position control method, and in particular, a method for controlling the position of a laser processing substrate, in which a substrate to be processed is placed on an XY stage, and a laser beam irradiated through a slit opening is directed onto the substrate to be processed using a lens. The present invention relates to a laser processing position control method for a laser processing device that performs fine processing by forming an image.
従来技術
従来、半導体ウェハ内の配線をレーザ光により切断した
り、ホトマスクの欠陥部(短絡部)をレーザ光により切
離したりするレーザ加工装置において、加工対象物が微
細であるときには、この加工対象物を載置して移動する
ことにより位置決めを行うXYステージは、レーザ加ニ
スポットに対して超精密である必要がある。Prior Art Conventionally, in laser processing equipment that cuts wiring in semiconductor wafers with laser light or cuts defective parts (short-circuit parts) of photomasks with laser light, when the workpiece is minute, the workpiece The XY stage, which performs positioning by placing and moving the laser beam, must be extremely precise with respect to the laser machining spot.
このような用途に対して使用される超精密XYステージ
には、精度の粗い粗動XYステージの上に精密な位置決
めを行う微動XYステージを設けたタイプや、1つのX
Yステージだけで超精密な位置決めを実現させるものな
どが実用化されている。Ultra-precision XY stages used for such applications include types that have a fine movement XY stage for precise positioning on a coarse movement XY stage with low accuracy, and types that have a fine movement
Some devices have been put into practical use that allow ultra-precise positioning using only a Y stage.
このような従来のレーザ加工装置において、粗動XYス
テージの上に微動XYスデージを設けたタイプでは、構
造が2段となるためにXYステージ機構が複雑となり、
微動XYステージの制御装置を用意する必要があるため
にコスト高になるという欠点がある。また、1つのXY
ステージだけで超精密な位置決めを実現させるものでは
、XYステージ機構の製作が難しく、高価なものになる
という欠点がある。In such conventional laser processing equipment, in the type in which a fine movement XY stage is provided on a coarse movement XY stage, the XY stage mechanism is complicated due to the two-stage structure.
This method has the disadvantage of high cost because it is necessary to prepare a control device for the fine movement XY stage. Also, one XY
If ultra-precise positioning is achieved using only a stage, the XY stage mechanism is difficult to manufacture and expensive.
これら従来のXYステージを用いた超精密レーザ加工で
は、現在1秒当り数ポイントの加工が上限となっている
。In ultra-precision laser processing using these conventional XY stages, the current upper limit is processing of several points per second.
発明の目的
本発明は上記のような従来のものの欠点を除去すべくな
されたもので、レーザ加工位置の精度を保障しながら高
速のレーザ加工を行うことができ、XYステージを安価
に製作することができるレーザ加工位置制御方式の提供
を目的とする。Purpose of the Invention The present invention has been made in order to eliminate the above-mentioned drawbacks of the conventional stage.It is possible to perform high-speed laser processing while guaranteeing the accuracy of the laser processing position, and to manufacture an XY stage at a low cost. The objective is to provide a laser processing position control system that allows for
発明の構成
本発明によるレーザ加工位置制御方式は、被加工基板を
載置するXYステージと、レーザ光を前記被加工基板上
に結像させるためのスリット開口部とを有するレーザ加
工装置のレーザ加工位置制御方式であって、前記XYス
テージを前記レーザ光に対して垂直な平面上を平行移動
させることによってレーザ加工位置の粗調整を行い、前
記スリット開口部を前記レーザ光に対して垂直な平面上
を平行移動させることによってレーザ加工位置の微調整
を行うようにしたことを特徴とする。Composition of the Invention The laser processing position control system according to the present invention is a laser processing method for a laser processing apparatus having an XY stage on which a substrate to be processed is placed and a slit opening for focusing a laser beam onto the substrate to be processed. The position control method performs rough adjustment of the laser processing position by moving the XY stage in parallel on a plane perpendicular to the laser beam, and moves the slit opening in parallel on a plane perpendicular to the laser beam. The laser processing position is finely adjusted by moving the upper part in parallel.
火災圀
次に、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図である。図
において、本発明の一実施例は中央処理装置(以下CP
tJとする)1と、レーザ加工位置を調整するコントロ
ーラ2と、スリット駆動部3と、被加工基板11を載置
するXYステージ部4と、ドライバ5〜10とにより構
成されている。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention. In the figure, one embodiment of the present invention is shown in a central processing unit (hereinafter referred to as CP).
tJ) 1, a controller 2 that adjusts the laser processing position, a slit drive section 3, an XY stage section 4 on which a substrate to be processed 11 is placed, and drivers 5 to 10.
コントローラ2はコンパレータ21.22とカウンタ2
3,24とから構成され、XYステージ部4からのX軸
位置パルス46とY軸位置パルス47とにより入力され
た現在座標をCPU1からパスライン25を介して入力
された指令座標とコンパレータ21,22において比較
し、コンパレータ21.22はこの比較結果に応じて移
動量を各ドライバ5〜10に送出する。Controller 2 has comparators 21 and 22 and counter 2
3 and 24, the current coordinates inputted by the X-axis position pulse 46 and Y-axis position pulse 47 from the XY stage section 4 are compared with the command coordinates inputted from the CPU 1 via the pass line 25, and the comparator 21, 22, and the comparators 21, 22 send the amount of movement to each driver 5-10 according to the comparison result.
スリット駆動部3は、ナイフェツジ36〜39によりス
リット幅を調整し、またスリットをX軸。The slit driving unit 3 adjusts the slit width using knife blades 36 to 39, and also moves the slit along the X axis.
Y軸方向に移動させるスリット開口部31と、ナイフェ
ツジ36〜39を夫々移動させるための駆動用モータ3
2〜35とにより構成されている。A driving motor 3 for moving the slit opening 31 to move in the Y-axis direction and the knife blades 36 to 39, respectively.
2 to 35.
この駆動用モータ32〜35にはエンコーダ付のDCモ
ータを使用し、ドライバ5〜8により夫々駆動され、ナ
イフェツジ36〜39を夫々移動してスリットの寸法を
一定にしたままレーザ光軸に垂直な平面上においてスリ
ットを平行移動させることができる。The drive motors 32 to 35 are DC motors equipped with encoders, which are driven by drivers 5 to 8, respectively, and move the knife blades 36 to 39, respectively, so as to keep the slit dimensions constant and move the slits perpendicular to the laser optical axis. The slit can be moved in parallel on a plane.
XYステージ部4は、被加工基板11を載置するための
XYステージ41と、XYステージ41に取付けられた
レーザ測長器42.43と、XYステージ41をX軸、
Y軸方向に移動させるための駆動用モータ44.45と
により構成されている。この駆動用モータ44,45は
夫々ドライバ9.10により駆動される。また、レーザ
測長器42.43はXYステージ41の現在座標を算出
し、この現在座標をX軸位置パルス46とY軸位置パル
ス47とによりコントローラ2に送出する。The XY stage section 4 includes an XY stage 41 on which the substrate 11 to be processed is placed, laser length measuring devices 42 and 43 attached to the XY stage 41, and
It is comprised of drive motors 44 and 45 for moving in the Y-axis direction. The drive motors 44, 45 are each driven by a driver 9.10. Further, the laser length measuring devices 42 and 43 calculate the current coordinates of the XY stage 41, and send the current coordinates to the controller 2 using an X-axis position pulse 46 and a Y-axis position pulse 47.
第2図は本発明の一実施例の概略的な構成図である。図
において、レーザ発振器51から出射されたレーザ光は
レーザミラー52で反射され、スリット駆動部3で移動
されるスリット開口部31を通って、対物レンズ54に
より被加工基板11上に結像される。被加工基板11は
XYステージ41上に載置され、XYステージ41は駆
動用モータ44.45によりX軸、Y軸方向に移動され
て、被加工基板11のレーザ加工位置が調整される。FIG. 2 is a schematic diagram of an embodiment of the present invention. In the figure, a laser beam emitted from a laser oscillator 51 is reflected by a laser mirror 52, passes through a slit opening 31 moved by a slit driving unit 3, and is imaged onto a substrate 11 to be processed by an objective lens 54. . The substrate 11 to be processed is placed on an XY stage 41, and the XY stage 41 is moved in the X-axis and Y-axis directions by drive motors 44 and 45 to adjust the laser processing position of the substrate 11 to be processed.
第3図は第1図のX軸座標コントロールを示すブロック
図である。第1図〜第3図を用いて本発明の一実施例の
動作について説明する。FIG. 3 is a block diagram showing the X-axis coordinate control of FIG. 1. The operation of an embodiment of the present invention will be explained using FIGS. 1 to 3.
外部からCPLJlを介して、パスライン25で指令座
標X DESが与えられると、コントローラ2ではレー
ザ測長器42からカウンタ23を介して得られる現在座
標x posとの差(X DES−X PO3)を移動
量ΔXとしてドライバ6.9へ出力する。When command coordinates is output to the driver 6.9 as the movement amount ΔX.
移動量ΔXはXYステージ部部用用移動量ΔX(粗)と
スリット駆動部3用の移動量ΔX(微)とに分けて送る
。たとえば、XYステージ41の位置精度が5μs程度
であれば、移動量ΔX(粗)のデータは2.5鯛を単位
としたデータとして送られる。The movement amount ΔX is sent separately into a movement amount ΔX (coarse) for the XY stage section and a movement amount ΔX (fine) for the slit drive section 3. For example, if the positional accuracy of the XY stage 41 is about 5 μs, data on the movement amount ΔX (coarse) is sent as data in units of 2.5 sea bream.
一方、移動量△X(微)のデータは図示せぬレーザ加工
装置全体に要求される精度が0.3即程度ならば、0.
1即を単位としたデータで送られる。On the other hand, if the accuracy required for the entire laser processing device (not shown) is about 0.3, the data on the movement amount ΔX (fine) is 0.3.
Data is sent in units of 1 instant.
スリット開口部31のスリットの可動範囲はスリットの
最大開口幅にXYステージ41の最大位置誤差をカバー
できる移動距離を加えたものとなる。たとえば、XYス
テージ41停止時に位置誤差ΔEが残っていた場合、ス
リット開口の縮小倍率をBとすると、ナイフェツジ37
.39を駆動用モータ32.34により夫々へEXBの
距離だけ移動させることにより、レーザ加工位置を正確
に合せることができる。この時スリットの位置決めに要
求される精度もB倍だけ粗くてよいため、スリット駆動
部3の機構を作ることが比較的簡単であるという利点が
ある。The movable range of the slit of the slit opening 31 is the maximum opening width of the slit plus the moving distance that can cover the maximum positional error of the XY stage 41. For example, if the position error ΔE remains when the XY stage 41 is stopped, and if the reduction magnification of the slit opening is B, then the knife 37
.. 39 by a distance of EXB by the drive motors 32 and 34, the laser processing positions can be accurately aligned. At this time, the accuracy required for positioning the slit may be B times coarser, so there is an advantage that the mechanism of the slit driving section 3 is relatively easy to manufacture.
また、XYステージ部4は超精密でなくてもよいため、
高速高加速度の一般的なXYステージ部4が利用でき、
安価かつメンテナンスが簡単になるという利点がある。In addition, since the XY stage section 4 does not need to be ultra-precise,
A general XY stage section 4 with high speed and high acceleration can be used.
It has the advantage of being inexpensive and easy to maintain.
第4図は本発明の伯の実施例のスリット駆動部を示す構
成図である。本発明の他の実施例ではこのスリット駆動
部を除いて、本発明の一実施例と同様の構成である。図
において、スリット板61を支える板バネ機構62〜6
5と、スリット板61をX軸、Y軸方向に移動させるた
めのガルバノメータ66.68と、偏心カム67.69
とによりこのスリット駆動部は構成されている。ドライ
バ(ガルバノメータドライバ)に送られる位置誤差デー
タに従い、ガルバノメータ66.68に取付けられた偏
心カム67.69が回転して、平行板バネ62〜65で
支えられたスリット板61を平行移動させる。ガルバノ
メータ66.68は回転にヒステリシスを持つがスリッ
トの位置誤差許容量が大きくてよいこと、およびスリッ
ト移動距離が短く、回転角当りの移動量を小さくとるこ
とができるため、このヒステリシスはほぼ無視できるよ
うになる。FIG. 4 is a block diagram showing a slit driving section according to an embodiment of the present invention. Other embodiments of the present invention have the same configuration as the one embodiment of the present invention except for this slit driving section. In the figure, plate spring mechanisms 62 to 6 that support the slit plate 61
5, a galvanometer 66.68 for moving the slit plate 61 in the X-axis and Y-axis directions, and an eccentric cam 67.69.
This slit driving section is constructed by the following. According to the position error data sent to the driver (galvanometer driver), eccentric cams 67, 69 attached to galvanometers 66, 68 rotate to translate the slit plate 61 supported by parallel leaf springs 62 to 65. Galvanometers 66 and 68 have hysteresis in rotation, but this hysteresis can be almost ignored because the slit position error tolerance is large and the slit movement distance is short and the amount of movement per rotation angle can be small. It becomes like this.
また、スリットの形状で結像させる場合はスリットの開
口径を可変とする場合が多いが、特定の形状でよい場合
には、上述のように固定のスリットを使って軽量化を計
ることができるため、より高速のレーザ加工位置決めが
可能となる。Furthermore, when forming an image using a slit shape, the slit opening diameter is often variable, but if a specific shape is sufficient, a fixed slit can be used as described above to reduce weight. Therefore, faster laser processing positioning is possible.
このように、XYステージ41をレーザ光軸に垂直な平
面上において平行移動させることによりレーザ加工位置
の粗調整を行い、スリット開口部31または、スリット
板61をレーザ光軸に垂直な平面上において平行移動さ
せることによりレーザ加工位置の微調整を行うようにす
ることによって、比較的安価に作れ、精度は落ちるが高
速高加速度のXYステージ部4を採用することができる
。In this way, the laser processing position is roughly adjusted by moving the XY stage 41 in parallel on the plane perpendicular to the laser optical axis, and the slit opening 31 or the slit plate 61 is moved on the plane perpendicular to the laser optical axis. By finely adjusting the laser processing position by parallel movement, the XY stage section 4 can be manufactured at a relatively low cost and has high speed and high acceleration, although the accuracy is lowered.
また、同時にスリット開口部31およびスリット板61
の駆動は結像系の縮小倍率だけ粗い位置精度で行えばよ
いため、高速で加工位置の補正が行える。このため、レ
ーザ加工位置の精度を保障しながら高速の加工が行える
安価なレーザ加工装置を実現することができる。At the same time, the slit opening 31 and the slit plate 61
Since the drive only needs to be performed with a position accuracy as coarse as the reduction magnification of the imaging system, the processing position can be corrected at high speed. Therefore, it is possible to realize an inexpensive laser processing apparatus that can perform high-speed processing while guaranteeing the accuracy of the laser processing position.
発明の詳細
な説明したように本発明によれば、XYステージをレー
ザ光に垂直な平面上において平行移動させることにより
レーザ加工位置の粗調整を行い、スリット開口部をレー
ザ光に垂直な平面上において平行移動させることにより
レーザ加工位置の微調整を行うようにすることによって
、レーザ加工位置の精度を保障しながら高速のレーザ加
■を行うことができ、XYステージを安価に製作するこ
とできるという効果がある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION According to the present invention, the laser processing position is coarsely adjusted by moving the XY stage in parallel on a plane perpendicular to the laser beam, and the slit opening is moved on the plane perpendicular to the laser beam. By finely adjusting the laser processing position by moving parallel to the stage, high-speed laser processing can be performed while ensuring the accuracy of the laser processing position, and the XY stage can be manufactured at low cost. effective.
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
本発明の一実施例の概略的な構成図、第3図は第1図の
X軸座標コントロールを示すブロック図、第4図は本発
明の他の実施例のスリット駆動部の構成図である。
主要部分の符号の説明
2・・・・・・コントローラ
3・・・・・・スリット駆動部
4・・・・・・XYステージ部
31・・・・・・スリット開口部
32〜35・・・・・・駆動用モータ
36〜39・・・・・・ナイフェツジ
41・・・・・・XYステージ
42.43・・・・・・レーザ測長器
44.45・・・・・・駆動用モータ
61・・・・・・スリット板FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a block diagram showing the X-axis coordinate control of FIG. FIG. 4 is a configuration diagram of a slit driving section according to another embodiment of the present invention. Explanation of symbols of main parts 2... Controller 3... Slit driving section 4... XY stage section 31... Slit openings 32 to 35... ...Drive motors 36 to 39...Knifetsuji 41...XY stage 42.43...Laser length measuring device 44.45...Drive motor 61...Slit plate
Claims (1)
被加工基板上に結像させるためのスリット開口部とを有
するレーザ加工装置のレーザ加工位置制御方式であつて
、前記XYステージを前記レーザ光に対して垂直な平面
上を平行移動させることによつてレーザ加工位置の粗調
整を行い、前記スリット開口部を前記レーザ光に対して
垂直な平面上を平行移動させることによってレーザ加工
位置の微調整を行うようにしたことを特徴とするレーザ
加工位置制御方式。A laser processing position control method for a laser processing apparatus having an XY stage on which a substrate to be processed is placed and a slit opening for focusing laser light on the substrate to be processed, The laser processing position is roughly adjusted by moving the slit opening in parallel on a plane perpendicular to the laser beam, and the laser processing position is adjusted by moving the slit opening in parallel on a plane perpendicular to the laser beam. A laser processing position control method characterized by fine adjustment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61200385A JPS6356383A (en) | 1986-08-27 | 1986-08-27 | Control system for laser beam processing position |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61200385A JPS6356383A (en) | 1986-08-27 | 1986-08-27 | Control system for laser beam processing position |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6356383A true JPS6356383A (en) | 1988-03-10 |
JPH0534116B2 JPH0534116B2 (en) | 1993-05-21 |
Family
ID=16423439
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61200385A Granted JPS6356383A (en) | 1986-08-27 | 1986-08-27 | Control system for laser beam processing position |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6356383A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10235484A (en) * | 1997-02-24 | 1998-09-08 | Mitsubishi Electric Corp | Laser beam machine |
US7253376B2 (en) * | 2005-01-21 | 2007-08-07 | Ultratech, Inc. | Methods and apparatus for truncating an image formed with coherent radiation |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5548489A (en) * | 1978-09-29 | 1980-04-07 | Nec Corp | Full-automatic laser work system |
-
1986
- 1986-08-27 JP JP61200385A patent/JPS6356383A/en active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5548489A (en) * | 1978-09-29 | 1980-04-07 | Nec Corp | Full-automatic laser work system |
Cited By (2)
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JPH10235484A (en) * | 1997-02-24 | 1998-09-08 | Mitsubishi Electric Corp | Laser beam machine |
US7253376B2 (en) * | 2005-01-21 | 2007-08-07 | Ultratech, Inc. | Methods and apparatus for truncating an image formed with coherent radiation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0534116B2 (en) | 1993-05-21 |
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