JPH02244779A - レーザ工程制御の方法および装置 - Google Patents
レーザ工程制御の方法および装置Info
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- JPH02244779A JPH02244779A JP1287770A JP28777089A JPH02244779A JP H02244779 A JPH02244779 A JP H02244779A JP 1287770 A JP1287770 A JP 1287770A JP 28777089 A JP28777089 A JP 28777089A JP H02244779 A JPH02244779 A JP H02244779A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
- B23K26/032—Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/21—Bonding by welding
Landscapes
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- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Lasers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は材料処理機械に用（・られるレーザ・ビーム
ノエネルギー・レベルを制御する改良された方法および
装置に関する。
ノエネルギー・レベルを制御する改良された方法および
装置に関する。
処理エネルギー源にレーデな使用する製造および材料処
理機械は、レーザ・ビーム・エネルギーを制御するのに
極端な精度を必要としていない。
理機械は、レーザ・ビーム・エネルギーを制御するのに
極端な精度を必要としていない。
例えばある抵抗器タイミング機械では、レーザ・ビーム
は周囲の材料を過度に損傷せずに、抵抗器材料を切断す
るのに用いられる。この工程に適したレーザ・エネルギ
ーの範囲がある。レーず・エネルギー（工材料の除去を
生じさせるに足るだけであって、それを越えて周囲の材
料に過度の損傷を牛じさせてはならない。この範囲内で
、ある所定の中間エネルギーを選択することができる。
は周囲の材料を過度に損傷せずに、抵抗器材料を切断す
るのに用いられる。この工程に適したレーザ・エネルギ
ーの範囲がある。レーず・エネルギー（工材料の除去を
生じさせるに足るだけであって、それを越えて周囲の材
料に過度の損傷を牛じさせてはならない。この範囲内で
、ある所定の中間エネルギーを選択することができる。
しかし他の応用でｉ・工、レーザ・ビームのエネルギー
は慎重に制御されなければならない。例えば、半導体デ
バイスの晶精度な薄い導電性の線を作る方法が開発され
ている。これは、１９８８年６月２９日付で出願され、
かつこれと共に共通譲受人に譲渡されている、同時係属
米国特許出願 第０７／２１３．１４６号に開示されている通り、レー
ザ・ビームによる非晶質シリコンの結晶ｆＦ、によって
達成される。そのような方法において、非晶質シリコン
は導１に性材料をデポジットし得る通路を形成するよっ
に、レーザ・ビームによって結晶比される。もし通路ま
たげ線の幅がエネルギー密度の晶さの故に余りに大ぎく
成長したり、エネルギー密度の低さの故に余りに狭くな
ると、受は入れられない結果となる。したがって、レー
ザ・ビームのエネルギーは正確に制御されることが大切
である。
は慎重に制御されなければならない。例えば、半導体デ
バイスの晶精度な薄い導電性の線を作る方法が開発され
ている。これは、１９８８年６月２９日付で出願され、
かつこれと共に共通譲受人に譲渡されている、同時係属
米国特許出願 第０７／２１３．１４６号に開示されている通り、レー
ザ・ビームによる非晶質シリコンの結晶ｆＦ、によって
達成される。そのような方法において、非晶質シリコン
は導１に性材料をデポジットし得る通路を形成するよっ
に、レーザ・ビームによって結晶比される。もし通路ま
たげ線の幅がエネルギー密度の晶さの故に余りに大ぎく
成長したり、エネルギー密度の低さの故に余りに狭くな
ると、受は入れられない結果となる。したがって、レー
ザ・ビームのエネルギーは正確に制御されることが大切
である。
レーザ・ビーム発生装置ｌ工使用中に一定のエネルギー
を維持するように設定されているが、エネルギー密度を
決定して正確に管理することは極めて困難である。これ
が起こるのは、レーザ装置の熱変動、焦点合せ不良、そ
の光学部品の若干の７ＪＤ熱の故であり、またレーデ装
置のレーデ出力レベルがランダムな様子で時間と共に少
址変化″するからである。また、非晶質シリコンを結晶
比′するのに用いた場合、非晶質シリコンの正確な九％
性（工そのデボゾション条件および下にある基板表面次
第で変１ヒする。
を維持するように設定されているが、エネルギー密度を
決定して正確に管理することは極めて困難である。これ
が起こるのは、レーザ装置の熱変動、焦点合せ不良、そ
の光学部品の若干の７ＪＤ熱の故であり、またレーデ装
置のレーデ出力レベルがランダムな様子で時間と共に少
址変化″するからである。また、非晶質シリコンを結晶
比′するのに用いた場合、非晶質シリコンの正確な九％
性（工そのデボゾション条件および下にある基板表面次
第で変１ヒする。
したがって、レーず・ビームのエネルギー・レベルを制
御する改良された方法および装置が技術的に要求される
１、そのような方法および装置は自動比されることなら
びに特定の工程に最適のエネルギー乞達成することが望
ツしい。
御する改良された方法および装置が技術的に要求される
１、そのような方法および装置は自動比されることなら
びに特定の工程に最適のエネルギー乞達成することが望
ツしい。
４：発明は、とりわけ半導体デバイスのメーカーで用い
られる機器におけるレーザ・ビームのエネルギー・レベ
ルを制御する改良された方法である。
られる機器におけるレーザ・ビームのエネルギー・レベ
ルを制御する改良された方法である。
本究明ｉｃ、１つ、レーザ・ビームは半導体デバイスの
ような７１０工品の表面を走査したつ横断する。レー→
ｒ・ビームが加工品を走査するにつれて、反射されｙｘ
レーザ・ビームの一部は面積の大きな光電池によって検
出される。レーず・ビームのエネルギーか増力口される
につれて、７７Ｄ工品表向からの反射光線（・工表面が
同じ仏、態にある限り比例して増加゛ｆろ。
ような７１０工品の表面を走査したつ横断する。レー→
ｒ・ビームが加工品を走査するにつれて、反射されｙｘ
レーザ・ビームの一部は面積の大きな光電池によって検
出される。レーず・ビームのエネルギーか増力口される
につれて、７７Ｄ工品表向からの反射光線（・工表面が
同じ仏、態にある限り比例して増加゛ｆろ。
本発男の１つの好適１．ｃ応用において、レーザ・ビー
ムは非晶質シリコン層を上に備えている半導体の選択さ
れた区域を走゛査する。レーザ・ビームの電力は、非晶
質シリコンが結晶シリコンに変化してそのときに電力レ
ベルがそのレベルに保持される工５になるまで、増加さ
れる。結晶比が生じるレーデの電力レベルは、加工品表
面からの反射光線を測定することによって決定される。
ムは非晶質シリコン層を上に備えている半導体の選択さ
れた区域を走゛査する。レーザ・ビームの電力は、非晶
質シリコンが結晶シリコンに変化してそのときに電力レ
ベルがそのレベルに保持される工５になるまで、増加さ
れる。結晶比が生じるレーデの電力レベルは、加工品表
面からの反射光線を測定することによって決定される。
レーデ電力が増加されるにつれて、反射光線は非晶質シ
ＩＪコンが結晶状態に変化してそのときに反射光線が急
減する１で比例して増加する。レーデ電力はそのときそ
のレベルに保持される。非晶質シリコンの特性が加工品
から加工品へと変化するかもしれないので、本発明のこ
の応用は新漬の工程成果を得るレーデ電力レベル設定の
方法を提供する。
ＩＪコンが結晶状態に変化してそのときに反射光線が急
減する１で比例して増加する。レーデ電力はそのときそ
のレベルに保持される。非晶質シリコンの特性が加工品
から加工品へと変化するかもしれないので、本発明のこ
の応用は新漬の工程成果を得るレーデ電力レベル設定の
方法を提供する。
本発明の他の改良、利点および特徴＆工、添付の特許請
求の範囲および付図から一段と明らかになると思う。
求の範囲および付図から一段と明らかになると思う。
第１図は本発明の好適な実施例を示す。本究明によるレ
ーデ工程制御方式は半導体デバイスを含む多くの形の加
工品と共に使用”ｒることができること？認めなけれｌ
Ｉｆならない。レーず・ビーム１０はレーデ１１から、
変調器１２およびＸ−Ｙ偏向器１３を経て、ビーム分割
鏡１４Ｖｃ回けられている。ビームは鏡１４かも対物焦
点合せレンズ１５を経て８０１品１６に反射される。反
射されるレーザ・ビームの微小部分は鏡１４ｆｆ通過し
て光電池１７ｉｃ当る。光電池１７は在来式の設計品で
あり、大面積の光電池であることが望ましい。ビーム焦
点は、技術的に周知のやり方でモータ１９によって移動
される対物レンズ１５の位置により制御される。位置ぎ
めモータ１９は電子に対応１８からの信号に裏って駆動
される。
ーデ工程制御方式は半導体デバイスを含む多くの形の加
工品と共に使用”ｒることができること？認めなけれｌ
Ｉｆならない。レーず・ビーム１０はレーデ１１から、
変調器１２およびＸ−Ｙ偏向器１３を経て、ビーム分割
鏡１４Ｖｃ回けられている。ビームは鏡１４かも対物焦
点合せレンズ１５を経て８０１品１６に反射される。反
射されるレーザ・ビームの微小部分は鏡１４ｆｆ通過し
て光電池１７ｉｃ当る。光電池１７は在来式の設計品で
あり、大面積の光電池であることが望ましい。ビーム焦
点は、技術的に周知のやり方でモータ１９によって移動
される対物レンズ１５の位置により制御される。位置ぎ
めモータ１９は電子に対応１８からの信号に裏って駆動
される。
光電池１７の電気出力はアナログ・ディジタル変換器２
１によってディジタル信号［変換されて、第１図の電子
に対応１８に含まれるコンピュータに記憶される。電子
に対応の機能を以下に説明する。
１によってディジタル信号［変換されて、第１図の電子
に対応１８に含まれるコンピュータに記憶される。電子
に対応の機能を以下に説明する。
レーデ電力が増加されるにつれて、加工品からの反射光
線は加工品の表面が同じ状態に保たれる限りそれに正比
例して増加する。しかし、もし加工品が非晶質シリコン
ｊ―ヲ上に備えている半導体であるならば、ダイ表面上
の非晶質シリコンが結晶化献度に達して状態を変えるに
つれて、反射光線）・工＠２図に示される通り減少する
。第２図ＶＣおいて、レーザ・エネルギーは水モ軸に沿
ってプロットされ、また反射光は垂直軸に沿ってプロッ
トされる。反射光は、結晶化温度に達するまで、プロッ
トの部分２３によって示される通りレーザ・エネルギー
と共に事実上直線の形で増加する。結晶化温度に達する
と、反射光線はプロットの領域２５によって示される通
り急減する。レーデ電力がさらに増加されるにつれて、
反射光線のエネルぞ−はプロットの領域２７によって示
されるｉＭり新しい′電力レベルに安定する。
線は加工品の表面が同じ状態に保たれる限りそれに正比
例して増加する。しかし、もし加工品が非晶質シリコン
ｊ―ヲ上に備えている半導体であるならば、ダイ表面上
の非晶質シリコンが結晶化献度に達して状態を変えるに
つれて、反射光線）・工＠２図に示される通り減少する
。第２図ＶＣおいて、レーザ・エネルギーは水モ軸に沿
ってプロットされ、また反射光は垂直軸に沿ってプロッ
トされる。反射光は、結晶化温度に達するまで、プロッ
トの部分２３によって示される通りレーザ・エネルギー
と共に事実上直線の形で増加する。結晶化温度に達する
と、反射光線はプロットの領域２５によって示される通
り急減する。レーデ電力がさらに増加されるにつれて、
反射光線のエネルぞ−はプロットの領域２７によって示
されるｉＭり新しい′電力レベルに安定する。
非晶質シリコンを結晶化する理想の醒カレベルは、第２
図の領域２５をちょうど越えた電力レベルである。こう
して、もし第２図のプロットが処理すべき任意の与えら
れたダイについてコンピュータ内に記憶されるならば、
コンピュータげそのダイを処理する１こめに用いる適当
な電力レベルをセットし得ることが分かる。これは第２
図に示される波形の第１導関数を作ることによって行わ
れる。反射光レベルが減少する点２５では、ピーク微分
信号が作られる。コンピュータが使用するアルイリズム
は、反射光線の曲線の第１導関数の犬（さが最大である
場所を決定して、レーｆｌｊＬ力を少し高い値にセット
する。
図の領域２５をちょうど越えた電力レベルである。こう
して、もし第２図のプロットが処理すべき任意の与えら
れたダイについてコンピュータ内に記憶されるならば、
コンピュータげそのダイを処理する１こめに用いる適当
な電力レベルをセットし得ることが分かる。これは第２
図に示される波形の第１導関数を作ることによって行わ
れる。反射光レベルが減少する点２５では、ピーク微分
信号が作られる。コンピュータが使用するアルイリズム
は、反射光線の曲線の第１導関数の犬（さが最大である
場所を決定して、レーｆｌｊＬ力を少し高い値にセット
する。
第２図の曲線は多くの別法に含まれることがある。１つ
の方法は半導体ダイのよ５な加工品を移動することであ
り、その結果レーザ・ビームは接合パラｐその他の犬大
な面積が書かれるべき区域に向けられる。レーデ電力が
次に増加され、第２図のデータが得られる。
の方法は半導体ダイのよ５な加工品を移動することであ
り、その結果レーザ・ビームは接合パラｐその他の犬大
な面積が書かれるべき区域に向けられる。レーデ電力が
次に増加され、第２図のデータが得られる。
第２の方法は、書くべき線の初めにレーデな置き、その
後反射度に階段的な変１ヒが起るまでレーデ電力をゆっ
くりと増加することである。このレベルに小量が追卯さ
れ、線の残りはこの電力レベルで走査される。各線はこ
の方法に従って、すなわち結晶１ヒが生じる適当なレベ
ルを谷線の開始点で決定することによって齋くことがで
きる。この第２の方法の利点は、半導体加工品が書かれ
ている間に電力レベルが各線について動的に調節される
ことである。
後反射度に階段的な変１ヒが起るまでレーデ電力をゆっ
くりと増加することである。このレベルに小量が追卯さ
れ、線の残りはこの電力レベルで走査される。各線はこ
の方法に従って、すなわち結晶１ヒが生じる適当なレベ
ルを谷線の開始点で決定することによって齋くことがで
きる。この第２の方法の利点は、半導体加工品が書かれ
ている間に電力レベルが各線について動的に調節される
ことである。
レーデ電力を最適のレベルにセットする第６の方法は、
結晶比されるべま各点の時間と共にエネルヤー密度乞直
線的に増加することである。初期の設計でに、非晶質シ
リコンが適当に結晶化されるまでレーデは与えられたス
ポット上に休止するようにされていた。休止時間は実験
的に決定された。この第６の方法では、レーデのエネル
ギー密度ま１こは電力は、反射度の階段関数が生じるま
で各スポットで増加される。次にレーず電力を工減少さ
れ、ビームは次の位置に移動され、そしてこの工程が繰
り返される。この工程は極めて迅速でありかつコンピュ
ータの作動が速いので、この方法を実行する時間的損失
は前に用いられた固定レーデ電力法に比べて最小である
。さらに、完全ではない音響・光変調器１２に起因する
レーデ電力の変動が除去されるのは、書かれる谷スポッ
トのために電力が動的に調節されるからである。この第
６の方法の１つの最終的な利点は、結晶化か生じるまで
レーデ電力がいつでも増加されているので、焦点精度の
小さな変動が重要でなくなる点である。
結晶比されるべま各点の時間と共にエネルヤー密度乞直
線的に増加することである。初期の設計でに、非晶質シ
リコンが適当に結晶化されるまでレーデは与えられたス
ポット上に休止するようにされていた。休止時間は実験
的に決定された。この第６の方法では、レーデのエネル
ギー密度ま１こは電力は、反射度の階段関数が生じるま
で各スポットで増加される。次にレーず電力を工減少さ
れ、ビームは次の位置に移動され、そしてこの工程が繰
り返される。この工程は極めて迅速でありかつコンピュ
ータの作動が速いので、この方法を実行する時間的損失
は前に用いられた固定レーデ電力法に比べて最小である
。さらに、完全ではない音響・光変調器１２に起因する
レーデ電力の変動が除去されるのは、書かれる谷スポッ
トのために電力が動的に調節されるからである。この第
６の方法の１つの最終的な利点は、結晶化か生じるまで
レーデ電力がいつでも増加されているので、焦点精度の
小さな変動が重要でなくなる点である。
回路の細部シ゛工反射度の階段が生じる時を決定するコ
ンぎユータを用いて説明されたが、この目的にアナログ
回路も使用できることは明白である。
ンぎユータを用いて説明されたが、この目的にアナログ
回路も使用できることは明白である。
実際に、上記の第３方法がアナログ回路で最も良く実行
されているのは、それが極めて高速であることを望むか
らである。この目的でアナログ回路においては、光電池
からの出力を工増幅されて次に微分される。微分器の出
力は双安定フリップ・プロップに供給される。微分器の
出力がプリセット・レベルに達したと逮、双安定回路は
スイッチしてレーデ電力（・エターン・オフされる。結
晶化の工程が完了し得るよｊ５に、十分な時間遅を回路
に組み込むことができる。この遅延はＲＯ時定数または
ディジタル時間遅延回路によって作ることができる。レ
ーザ・ビームはそのとき次の位置に移動され、上述の事
象の順序は双安定回路をリセットすること［よって繰り
返される。
されているのは、それが極めて高速であることを望むか
らである。この目的でアナログ回路においては、光電池
からの出力を工増幅されて次に微分される。微分器の出
力は双安定フリップ・プロップに供給される。微分器の
出力がプリセット・レベルに達したと逮、双安定回路は
スイッチしてレーデ電力（・エターン・オフされる。結
晶化の工程が完了し得るよｊ５に、十分な時間遅を回路
に組み込むことができる。この遅延はＲＯ時定数または
ディジタル時間遅延回路によって作ることができる。レ
ーザ・ビームはそのとき次の位置に移動され、上述の事
象の順序は双安定回路をリセットすること［よって繰り
返される。
このアナログ回路は第６図に示されるブロック図を参照
することによって理解することがきる。
することによって理解することがきる。
スポットを書くとき１゛工、コンピュータε工ＲＣ時定
数ネットワーク２２に信号を出力する双安定フリップ・
）ａツブ２０にリセット信号を送る。ＲＣネットワーク
２２は、双安定フリップ・７０ツゾ２０からの信号を除
々に上昇させ（相対的な意味で）、ソれによってレーザ
・ビーム１０の電力は変調制御器２４％″介して変調器
１２によって上に向けられる。適当な結晶「ヒが夕゛イ
の上の非晶質シリコンに生じると、反射光の階段的変化
が起り、高速光電池１７の出力は急減した電気信号を広
帯域前置増幅器２６に出力させる。この信号は微分器２
８によって全電気信号から分離され、かつ単安定フリッ
プ・７０ツゾ３００Å力として使用される。微分された
信号が受信されると、単安定７リツデ・７０ツゾ３０は
状態をスイッチする。プリセットされた遅延時間の後で
、単安定７リツデ・フロップ２０は安定状態に戻り、双
安定フリップ・７０ツブをビームオフ状態に戻るように
スイッチする。双安定フリップ・フロップ２０の出力は
いまやレーデ電力を書き限界以下に減少させる。
数ネットワーク２２に信号を出力する双安定フリップ・
）ａツブ２０にリセット信号を送る。ＲＣネットワーク
２２は、双安定フリップ・７０ツゾ２０からの信号を除
々に上昇させ（相対的な意味で）、ソれによってレーザ
・ビーム１０の電力は変調制御器２４％″介して変調器
１２によって上に向けられる。適当な結晶「ヒが夕゛イ
の上の非晶質シリコンに生じると、反射光の階段的変化
が起り、高速光電池１７の出力は急減した電気信号を広
帯域前置増幅器２６に出力させる。この信号は微分器２
８によって全電気信号から分離され、かつ単安定フリッ
プ・７０ツゾ３００Å力として使用される。微分された
信号が受信されると、単安定７リツデ・７０ツゾ３０は
状態をスイッチする。プリセットされた遅延時間の後で
、単安定７リツデ・フロップ２０は安定状態に戻り、双
安定フリップ・７０ツブをビームオフ状態に戻るように
スイッチする。双安定フリップ・フロップ２０の出力は
いまやレーデ電力を書き限界以下に減少させる。
第６図において、遅延単安定フリップ・フロップ３０が
明確のために示されている。しかし実際には、ＲＣネッ
トワーク２２Ｖｃよって誘導される遅延は反射階段の発
生後に正しい結晶化を与えるのに十分役立つ。コンピュ
ータからの変調制御器２４に対する入力は、書き始まる
前に非晶質シリコンの結晶点以下のレベルにレーｆｗＬ
力をセットするのに用いられる。変調制御器２４によっ
てセットされたレベルは、レーデ視覚および実際の書込
み以外のダイの処理と関連した他の動作を可能にする。
明確のために示されている。しかし実際には、ＲＣネッ
トワーク２２Ｖｃよって誘導される遅延は反射階段の発
生後に正しい結晶化を与えるのに十分役立つ。コンピュ
ータからの変調制御器２４に対する入力は、書き始まる
前に非晶質シリコンの結晶点以下のレベルにレーｆｗＬ
力をセットするのに用いられる。変調制御器２４によっ
てセットされたレベルは、レーデ視覚および実際の書込
み以外のダイの処理と関連した他の動作を可能にする。
上述の原理は、焦点合せ装置が正しく作動しているかど
うか、普だ非晶質シリコンが１つのダイから次のダイへ
と変化しているかどうかを決定する診断の手段としても
用いることができる。
うか、普だ非晶質シリコンが１つのダイから次のダイへ
と変化しているかどうかを決定する診断の手段としても
用いることができる。
焦点を検査する場合に、生じる反射度の階段を最良の焦
点条件と一致させる最低の電力レベル（二焦点が最良で
あるときに最大である。非晶質シリコンの特性を監視す
る場合に、本装置が正しい焦点状態にあることが知られ
ているとき、反射度階段が生じるときの電力レベルが２
個の異なるダイについて同じであるならば、２つの非晶
質シリコン層の光特性は同じであり、また逆に２つの非
晶質シリコン層が異なるならば電力レベルは相違する。
点条件と一致させる最低の電力レベル（二焦点が最良で
あるときに最大である。非晶質シリコンの特性を監視す
る場合に、本装置が正しい焦点状態にあることが知られ
ているとき、反射度階段が生じるときの電力レベルが２
個の異なるダイについて同じであるならば、２つの非晶
質シリコン層の光特性は同じであり、また逆に２つの非
晶質シリコン層が異なるならば電力レベルは相違する。
レーデのエネルギー密度に左右される工程用のレーｆＩ
Ｅ力を制御するすぐれた、改良された方法を説明してき
た。この新しい方法は、レーデ電力の変動を除くととも
に電力セツティングを所望の物理工程に直結する。この
工程汀レーデ溶接、レーデ切除、レーデ結晶化その他の
工程としても考えられる。本方法は、レーデ電力が処理
すべき各スポット、径線または各ダイン動的に調節でき
るように実施することができ、こうしてレーデ電力の制
御されていない変動の影響が除去される。この原理を丁
レーデの焦点や材料の特＠を検査する診断の手段として
も使用することができる。
Ｅ力を制御するすぐれた、改良された方法を説明してき
た。この新しい方法は、レーデ電力の変動を除くととも
に電力セツティングを所望の物理工程に直結する。この
工程汀レーデ溶接、レーデ切除、レーデ結晶化その他の
工程としても考えられる。本方法は、レーデ電力が処理
すべき各スポット、径線または各ダイン動的に調節でき
るように実施することができ、こうしてレーデ電力の制
御されていない変動の影響が除去される。この原理を丁
レーデの焦点や材料の特＠を検査する診断の手段として
も使用することができる。
好適な実施例に関して説明したが、添付の特許請求の範
囲によって定められる本発明の主旨および範囲と調和し
て他の実施例も利用できることを認めなければならない
。
囲によって定められる本発明の主旨および範囲と調和し
て他の実施例も利用できることを認めなければならない
。
第１図は本発明の好適な実施例によるレーデ電力に対応
１の１つ形の概略図、第２図は本発明の教えによろレー
ザ・エネルギー密度対反射光線の関係のデ０ツトな表す
図、及び第６図は本発明の好適実施例における電気的演
算回路を示すデミツク図である。 符号の説明： １０−レーザ・ビーム；１１−レーデ；１２−変調器；
１３−Ｘ−Ｙ偏向器；１４−［；１５−レンズ；１６−
加工品；１７−光電池；１８−電子に対応；１９−モー
タ； ２３．２５．２７−階段関般
１の１つ形の概略図、第２図は本発明の教えによろレー
ザ・エネルギー密度対反射光線の関係のデ０ツトな表す
図、及び第６図は本発明の好適実施例における電気的演
算回路を示すデミツク図である。 符号の説明： １０−レーザ・ビーム；１１−レーデ；１２−変調器；
１３−Ｘ−Ｙ偏向器；１４−［；１５−レンズ；１６−
加工品；１７−光電池；１８−電子に対応；１９−モー
タ； ２３．２５．２７−階段関般
Claims (23)
- （１）レーザ・ビームのエネルギーを制御する方法であ
つて、 レーザ・ビームを加工品の上に向ける段階と、レーザ・
エネルギーを所定の低レベルから増加する段階と、 反射されたレーザ・ビーム光の一部を加工品から光電池
の上に向ける段階であり、前記光電池は前記反射された
レーザ・ビームのエネルギーに対応する電気信号を発生
させる前記レーザ・ビーム光線を向ける段階と、 前記光電池が受けた反射レーザ・ビームのどんな階段関
数の変化でも決定するように発生された電気信号を監視
する段階と、 前記監視された段階の変化に応じて、階段関数の変化が
生じたレベルに近い選択されたレベルでレーザ・ビーム
・エネルギーを制御する段階とを含む、 ことを特徴とする方法。 - （２）レーザ・ビーム・エネルギーは階段関数の変化が
生じたレベルを上回るレベルまで制御される、ことを特
徴とする請求項１記載の方法。 - （３）前記監視段階は反射されたレーザ・ビームに前記
階段関数の変化が生じたレーザ・エネルギー・ビームを
決定するために発生された電気信号を微分する段階を含
む、ことを特徴とする請求項１記載の方法。 - （４）前記監視段階および前記制御段階はディジタル・
コンピュータの使用を含む、ことを特徴とする請求項１
記載の方法。 - （５）前記制御段階は、 発生された電気信号を増幅する段階と、 電気信号を微分する段階と、 前記微分された電気信号に応じてレーザ・ビーム・エネ
ルギーを制御するようにフリップ・フロップをセットす
る段階とを含む、 ことを特徴とする請求項１記載の方法。 - （６）非晶質シリコン層を上に備えている半導体デバイ
スの選択された部分を結晶化する方法であつて、 非晶質シリコンの薄い層を有する半導体基板の上にレー
ザ・ビームを向ける段階と、 レーザ・エネルギーを所定の低レベルから増加する段階
と、 反射されたレーザ・ビーム光線の一部を加工品から光電
池の上に向ける段階であり、前記光電池は前記反射され
たレーザ・ビームのエネルギーに対応する電気信号を発
生させる前記レーザ・ビーム光線を向ける段階と、 前記光電池が受けた反射レーザ・ビームのどんな階段関
数の変化でも決定するために発生された電気信号を監視
する段階と、 前記監視された段階に応じて階段関数の変化が起きたレ
ベルに近い選択されたレベルにレーザ・ビーム・エネル
ギーの変化を制御する段階とを含む、 ことを特徴とする方法。 - （７）レーザ・ビーム・エネルギーは階段関数の変化が
起きたレベルを上回るレベルまで制御される、ことを特
徴とする請求項６記載の方法。 - （８）前記監視段階は反射レーザ・ビームに前記階段関
数の変化が起きたレーザ・ビーム・エネルギーを決定す
るために発生された電気信号を微分する段階を含む、こ
とを特徴とする請求項６記載の方法。 - （９）前記監視段階および前記制御段階はディジタル・
コンピュータの使用を含む、ことを特徴とする請求項６
記載の方法。 - （１０）前記制御段階は 発生された電気信号を増幅する段階と、 電気信号を微分する段階と、 前記微分された電気信号に応じてレーザ・ビーム・エネ
ルギーを制御するようにフリツプ・フロップをセットす
る段階とを含む、 ことを特徴とする請求項６記載の方法。 - （１１）前記非晶質シリコン層の厚さが２，０００オン
グストローム（１万分の２ミリメートル）未満である、
ことを特徴とする請求項６記載の方法。 - （１２）レーザ・ビーム・エネルギー制御装置であつて
、 加工品の上に向けられるレーザ・ビームを発生させるレ
ーザ・ビーム発生器と、 前記加工品から反射されたレーザ・ビーム光線を電気信
号に変換する装置であり、前記電気信号は前記反射レー
ザ・ビーム光線に比例している前記変換装置と、 前記加工品から反射されたレーザ・ビーム光線の少なく
とも一部を前記変換装置に伝送する装置と、 前記変換装置が受けた前記反射光線のレベルの階段的変
化を検出する装置と、 前記検出装置に応動して階段的変化が起きるレベルに近
いレベルにレーザ・ビーム・エネルギーを制御する装置
とを含む、 ことを特徴とするレーザ・ビーム・エネルギー制御装置
。 - （１３）前記検出装置はアナログ・ディジタル変換器と
、前記接続装置が受けた信号を微分する装置とを含む、
ことを特徴とする請求項１２記載のレーザ・ビーム・エ
ネルギー制御装置。 - （１４）前記制御装置は前記検出装置に応動してレーザ
・ビーム・エネルギーを制御する音響・光変調器を含む
、ことを特徴とする請求項１２記載のレーザ・ビーム・
エネルギー制御装置。 - （１５）前記検出装置は反射光線のレベルの階段的変化
を検出する微分器を含み、また前記制御装置は検出され
た階段的変化に応じてレーザ・ビーム・エネルギーを制
御するアナログ回路を含む、ことを特徴とする請求項１
２記載のレーザ・ビーム・エネルギー制御装置。 - （１６）検出装置が光電池であることを特徴とする請求
項１２記載のレーザ・ビーム・エネルギー制御装置。 - （１７）非晶質シリコン層を上に備えている半導体デバ
イスの選択された部分を結晶化するレーザ・ビーム・エ
ネルギー制御装置であつて、 レーザ・ビームを発生させるレーザ・ビーム発生器であ
り、前記レーザ・ビームは半導体デバイスの上に向けら
れ、半導体デバイスは非晶質シリコンの薄い層を備えて
いる前記レーザ・ビーム発生器と、 光検出器と、 前記加工品から反射されたレーザ・ビーム光線の少なく
とも一部を前記光検出器に伝送する装置であり、前記光
検出器は反射レーザ・ビーム光線に比例する電気信号を
発生させる前記伝送装置と、前記光電池が受けた前記反
射光線のレベルの階段的変化を検出する装置と、 前記検出装置に応動して階段的変化が起きるレベルに近
いレベルにレーザ・ビーム・エネルギーを制御する装置
とを含む、 ことを特徴とするレーザ・ビーム・エネルギー制御装置
。 - （１８）前記検出装置はアナログ・ディジタル変換器と
、前記光検出器によつて発生された信号を微分する装置
とを含む、ことを特徴とする請求項１７記載のレーザ・
ビーム・エネルギー制御装置。 - （１９）前記制御装置は前記検出装置に応動してレーザ
・ビーム・エネルギーを制御する音響・光変調器を含む
、ことを特徴とする請求項１７記載のレーザ・ビーム・
エネルギ密度制御装置。 - （２０）前記検出装置は反射光線のレベルの階段的変化
を検出する微分器を含み、また前記制御装置は検出され
た階段的変化に応じてレーザ・ビーム・エネルギーを制
御するアナログ回路を含む、ことを特徴とする請求項１
７記載のレーザ・ビーム・エネルギー制御装置。 - （２１）前記非晶質シリコン層の厚さは２，０００オン
グストローム（１万分の２ミリメートル）未満である、
ことを特徴とする請求項１７記載のレーザ・ビーム・エ
ネルギー制御装置。 - （２２）加工品までの集束レンズ距離を変える装置を有
する前記加工品の上にレーザ・ビームを集束する装置に
おいて、前記ビームの焦点を調節する方法であつて、 （ａ）非晶質シリコンの薄い層を備えている半導体基板
の上にレーザ・ビームを集束する段階と、（ｂ）レーザ
・エネルギーを所定の低レベルから増加する段階と、 （ｃ）反射されたレーザ・ビーム光線を光電池に向ける
段階であり、前記光電池は前記反射レーザ・ビームのエ
ネルギーに対応する電気信号を発生させる前記レーザ・
ビーム光線を光電池に向ける段階と、 （ｄ）前記光電池が受けた反射レーザ・ビームのどんな
階段関数の変化でも決定するために発生された電気信号
を監視する段階と、 加工品までのレーザ・ビーム集束レンズの距離を変える
段階と、 上記ａ−ｄの諸段階を選択された回数だけ繰り返す段階
と、 前記階段関数の変化が起こる最小電力レベルを決定する
段階であり、前記最小電力レベルは前記レーザ・ビーム
が前記加工品の上に最も良く集束されるときに生じる前
記レベル決定段階とを含む、ことを特徴とする焦点調節
方法。 - （２３）レーザ工程を受けている加工品を特徴づける方
法であつて、 レーザ・ビームを加工品の上に向ける段階と、レーザ・
エネルギーを所定の低レベルから増加する段階と、 反射されたレーザ・ビーム光線を光電池の上に向ける段
階であり、前記光電池は前記反射レーザ・ビームのエネ
ルギーに対応する電気信号を発生させる前記ビームを光
電池に向ける段階と、 前記光電池が受けた反射レーザ・ビームのどんな階段関
数の変化をも決定するために発生された電気信号を監視
する段階と、 階段関数の変化が起こるエネルギ・レベルを前記変化が
起こつた少なくとも１つの他のエネルギ・レベルと比較
して、前記比較から前記加工品の特性を決定する段階と
を含む、ことを特徴とする加工品を特徴づける方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/266,825 US4865683A (en) | 1988-11-03 | 1988-11-03 | Method and apparatus for laser process control |
| US266825 | 1999-03-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02244779A true JPH02244779A (ja) | 1990-09-28 |
Family
ID=23016148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1287770A Pending JPH02244779A (ja) | 1988-11-03 | 1989-11-04 | レーザ工程制御の方法および装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4865683A (ja) |
| EP (1) | EP0367624A3 (ja) |
| JP (1) | JPH02244779A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006501636A (ja) * | 2002-04-18 | 2006-01-12 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 走査による熱束処理 |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2937361B2 (ja) * | 1989-09-29 | 1999-08-23 | 日本電気株式会社 | レーザ加工機 |
| US5286947A (en) * | 1992-09-08 | 1994-02-15 | General Electric Company | Apparatus and method for monitoring material removal from a workpiece |
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-
1988
- 1988-11-03 US US07/266,825 patent/US4865683A/en not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-11-03 EP EP19890311417 patent/EP0367624A3/en not_active Withdrawn
- 1989-11-04 JP JP1287770A patent/JPH02244779A/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
| JP2006501636A (ja) * | 2002-04-18 | 2006-01-12 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 走査による熱束処理 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0367624A2 (en) | 1990-05-09 |
| EP0367624A3 (en) | 1991-03-27 |
| US4865683A (en) | 1989-09-12 |
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