JPH0516954B2

JPH0516954B2 -

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Publication number: JPH0516954B2
Application number: JP59178553A
Authority: JP
Inventors: Daburyuu Oobaabetsuku Jeimuzu
Original assignee: EKUSU AARU ERU Inc
Current assignee: EKUSU AARU ERU Inc
Priority date: 1983-09-02
Filing date: 1984-08-29
Publication date: 1993-03-05
Also published as: US4532402A; JPS60150645A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、一般に、集束されたエネルギビーム
を正確に位置決めするための方法および装置に係
り、特に、集束されたレーザビームを複雑な集積
回路表面上で非常に正確に且つ高速度で位置決め
するための方法および装置に関する。

従来技術集積回路を製作する場合には、回路の多くが欠
陥を有している場合が多々あり、最近まで矯正不
可能として取り扱われてきた。しばしば製造プロ
セスの収率と称される製造された回路の総数に対
する良好な回路の割合で、半導体製造業の収益性
にとつて非常に重要である。この収率が高ければ
高い程収益性は増大する。回路が増々複雑もしく
は精緻なものになりそれに対応して半導体回路を
形成する素子数が増大するにつれ、回路の欠陥確
率も増大する。したがつて収率は減少し収益性も
減少し、そして（または）一層精緻となつた半導
体集積回路の価格は増大する。

大概の場合、集積回路内の数拾または数百或い
は数千の回路素子、例えばダイオード、トランジ
スタ等のうちの極く少数のものに欠陥もしくは故
障が存在すれば、それにより回路全体を放棄せざ
るを得なかつた。しかしながら最近、メモリのよ
うな非常に規則的な集積回路と関連し、集積回路
業者は半導体チツプ上にスペア回路素子を設けて
おき、集積回路をパツケージ前に試験する時に、
欠陥素子を、その接続を切断してその代りにスペ
ア素子を接続することにより置換できるようにし
ている。メモリ修繕と称するこの過程により、複
雑な半導体回路の収率は劇的に、例えば２倍或い
は３倍にも改善されるに至つている。

上記のように集積回路内の接続を切断するため
の好ましい方法は気化である。即ち、問題の素子
を回路の残りの部分に接続する細い導体を、集束
されたレーザビームを用いて蒸発するのである。
このような導体は通常数マイクロメーター幅であ
つて、金属または多結晶シリコンから形成されて
いる。レーザビームは非常に高い精度で半導体表
面に照準しなければならない。また、集束された
スポツト（光点）は、隣接の導体が損傷されない
ように、気化する導体幅程度に非常に小さくなけ
ればならない。

現在、集積回路業者によつて要求されている位
置決め精度およびスポツトの大きさは、市販品と
して入手可能な設備の能力を越える場合がある。
集積回路の特徴点の寸法が小さくなけばなる程、
現在用いられている設備に課せられる要件も相応
に厳しくなる。さらに、集積回路の全寸法も増加
する傾向にあり、そのため、後述するように現在
市販されている設備の能力にさらに高い要件が課
せられる。

収率を大きくするために集積回路の「修繕」に
用いることができる市販品として入手可能な設備
は、大きく分けて２つの範疇に分類される。１つ
の範疇に属する「Ｘ−Ｙビーム位置決め装置」に
おいては、レンズが、集積回路の表面上でＸ−Ｙ
座標系で運動するようになつている。気化除去も
しくは切断プロセス中には、レンズは切断しよう
とする導体の真上に位置決めしなければならな
い。また１対のミラーが設けられており、一方の
ミラーは１つの方向（例えばＸ方向）だけに運動
し、他方のミラーはレンズに対して固定されてお
り２つの方向（ＸおよびＹ）で運動する。これら
ミラーは協働して、固定のレーザからのコリメー
トされたビームを可動レンズに指向する。この装
置によれば高い精度と小さい寸法のスポツトが得
られるが、可動部分の振動を最小限度に抑圧する
ために高い慣性重量が要求され、そのために比較
的に速度が遅く、また重量を低減した構造にすれ
ば、該構造から生ずる振動で、スポツトの大きさ
に制限が課せられ、（後述するように）将来の集
積回路の修繕用途に対して不十分なものとなる。

「検流計型ビーム位置決め装置」と称される第
２の範疇に属する市販されている設備は、固定の
レンズと、固定のレーザからのコリメートされた
入射光の方向を変える１対の回転ミラーとから構
成されている。レーザビーム源は、ミラーによ
り、固定レンズを介して、該ミラーの角度位置に
より制御される指定の可変角度で半導体表面に向
い指向される。レンズは、それに入射する光の変
化する方向を、集積回路表面上の集束されたビー
ムの変化する位置に変換する。この市販されてい
る設備においては、ミラーは、しばしば「ガルボ
（galvos）」と称される検流計型モータにより、レ
ンズの制限された視野で定められる角度に渡り回
転され位置決めされている。このガルボ型もしく
は検流計型ビーム位置決め装置は、慣性が非常に
小さく且つ振動を生じないので、Ｘ−Ｙビーム位
置決め装置よりも相当に高速であるが、比較的大
きな表面積を有する精緻な回路構成で要求される
のに必要な精度、スポツトの大きさ或いは視野を
有していない。このようなネガチブな要因は、第
１に、角度位置トランスジユーサの慣性モーメン
ト、したがつてまたその直径が小さい場合に該ト
ランスジユーサが正確でないこと、そして第２
に、スポツトの大きさに対する視野の大きさの高
い比、例えば1000ないし10000或いはそれ以上の
比を有するレンズのためのレンズ設計およびレン
ズ作製が要求されるためである。したがつて、検
流計型ビーム位置決め装置においては、小さいス
ポツト寸法という要件は、現在大きくなる傾向に
ある集積回路全体を包摂するのに要求される大き
な視野という要件と競合する。（このような競合
は、レンズの焦点距離を減少すれば角度位置誤差
を減少できるが、しかしながら焦点距離を減少す
ることは大きな視野を得るという要件と拮抗する
ことから存在するものである）。

他方、Ｘ−Ｙ位置決め装置は、その視野が十分
に大きく、然もスポツトが全視野に渡り充分に均
質であるという点で、メモリの修繕に関する要件
を満す。さらに、上手く設計をし、そして装置を
低速で動作させて位置決め誤差を無くすようにす
ればその精度も十分である。しかしながらこの位
置決め装置は、検流計型ビーム位置決め装置より
もかなり慣性が大きく、したがつてその動作は非
常に低速である。したがつて実際には、Ｘ−Ｙ位
置決め装置の時間当りの修繕率は、潜在的に、検
流計型ビーム位置決め装置よりも相当に小さい。
このような欠点を軽減するために、Ｘ−Ｙ位置決
め装置はしばしば軽量となるように設計されてい
る。しかしながら、このように軽量に設計する
と、位置決め装置の堅牢性が減少し、その振動が
増加する。即ち、Ｘ−Ｙ位置決め装置は或る誤差
範囲（例えば0.25mmの誤差範囲）内ではその設定
を高速で行うことができるが、それより小さい限
界（例えば0.001mm以内）での設定は、振動が生
ずるために低速で行われることになる。このよう
に、小さい限界内では、振動の問題で実効的な位
置決め精度が制限されてしまう。さらにまた、こ
れまで、均整の取れた、そして動的にも平衡化さ
れているＸ−Ｙビーム位置決め装置が製作されて
いないので、振動が大きな制限因子となる。他
方、ミラーを検流計要素に取り付けて、検流計型
ビーム位置決め装置を動的に平衡化することは比
較的に容易である。

Ｘ−Ｙビーム位置決め装置には、また、レンズ
の光軸に平行な方向（即ち集積回路の表面に対し
て垂直な方向）に振動およびその他の反復的誤差
が生ずる。このために、集積回路表面上のレーザ
の焦点は悪影響を受ける。即ち、半導体表面上の
スポツトの大きさが小さくなれなる程、所与の光
の波長に対して、視野の深度が減少し、光軸の方
向における振動でスポツトの大きさに変動が生じ
て、そのために実際上焦点が変化してしまう。こ
のように、市販のＸ−Ｙビーム位置決め装置で現
在達成可能なスポツトの大きさには制限が課せら
れる。というのは現在市販され用いられる装置
は、商品として（且つ速度に関し）検流計装置と
競合し得るように軽量でなければならないからで
ある。さらにまた、市販のＸ−Ｙ位置決め装置の
スポツトの大きさの制限は、現在の検流計型ビー
ム位置決め装置に課せられる制限に極く近似して
いる。しかしながら、検流計型装置では、その原
因はＸ−Ｙ位置決め装置と完全に異なつてはいる
ものの、視野に渡りスポツトの大きさに変動が生
ずる。

発明の目的したがつて、本発明の主たる目的は、Ｘ−Ｙビ
ーム位置決め装置ならびに検流計型ビーム位置決
め装置双方の利点を保留しつつ両者の欠点を除去
することにある。

本発明の他の目的は、集積回路の問題となる表
面全体に渡り均質で小さい大きさのスポツトで、
極めて高い精度で集積回路上に集束レーザビーム
を位置決めし、現在市販されている検流計型ビー
ム位置決め装置で達成可能なものよりも大きい集
積回路を取り扱うことができ、然も高い速度、最
小の振動および高い信頼性を保証する集束レーザ
ビームの位置決め方法および装置を提供すること
にある。

発明の構成本発明は、半導体集積回路表面上に集束エネル
ギを正確に位置決めするための装置および方法に
関する。装置は、典型的にはレーザ源のような電
磁エネルギビーム源と、可動の架台アツセンブリ
と、該架台アツセンブリを運動平面に平行な第１
および第２の方向に運動する駆動要素を有する。
該運動平面は、半導体表面にほぼ平行である。典
型的には、第１および第２の方向はＸ−Ｙ座標系
に対するが、しかしながら、完全に全視野を包摂
する任意の座標系を用いることが可能である。

本発明によればさらに、ビーム源からの入射エ
ネルギを、光学系を通して半導体表面上に集束す
る方向に偏向するための回転可能なミラーアツセ
ンブリが上記架台アツセンブリによつて支持され
る。光学系も架台アツセンブリによつて支持され
る。制御プロセツサで架台アツセンブリおよびミ
ラーアツセンブリが制御され且つ正確に位置決め
されて、ビーム源は集束されたエネルギのスポツ
トの形態で半導体表面の選択された領域に指向さ
れる。ミラーアツセンブリは架台アツセンブリに
より支持され且つ制御プロセツサにより制御され
る第１および第２の回転可能なミラーサブシステ
ムを有するようにするのが好ましい。

本発明の好ましい実施例においては、架台アツ
センブリは第１および第２の可動架台アツセンブ
リから構成される。第２の架台アツセンブリは第
１の架台アツセンブリ上で運動可能なように該第
１の架台アツセンブリよつて支持され、そして第
１および第２の運動方向にそれぞれの架台アツセ
ンブリを運動するために別個の駆動要素が設けら
れる。光学系およびミラーアツセンブリは共に、
第２の架台アツセンブリによつて担持されて第１
の架台アツセンブリに対し相対的に運動せしめら
れる。

本発明の他の様相によれば、上に述べた第１の
回転可能なミラーは、運動平面に対して実質的に
垂直である単一の回転軸線を有する。第２の回転
可能なミラーは、運動平面に平行な軸線を中心に
回転することができる。

制御プロセツサは、その構成要素として、位置
決めデータ処理プロセツサを備え、そして第１の
架台アツセンブリ運動手段は上記データプロセツ
サからの第１の架台位置制御信号に応答して第１
の架台アツセンブリを特定の位置に正確に運動す
る。同様に、第２の架台アツセンブリ駆動手段
は、データプロセツサに応答して第２の架台アツ
センブリを特定の位置に運動する。類似の仕方
で、第１および第２のミラー駆動回路も、データ
プロセツサからの制御信号に応答して各ミラーの
角度位置を正確に制御する。

本発明の好ましい実施例においては、第１およ
び第２の架台アツセンブリ駆動手段を固定の位置
で取り付けるための機械的取付要素が設けられ
る。これら駆動手段の出力は第１および第２の架
台アツセンブリに有利な仕方で結合される。

本発明によれば、さらに、第１および第２の架
台アツセンブリの固定基準に対する位置と正確に
決定もしくは測定するための回路が提供される。
この目的で、干渉計型測定装置を用いるのが好ま
しい。

本発明の実施に当つては、市販品として入手可
能なレンズを用いることができる。レンズ要素は
２mmより小さい視野と20mmより小さい焦点距離を
有することができる。このように市販品として入
手可能なレンズの使用で、非常に高い品質で比較
的廉価なレンズを採用することができる。

本発明の他の特徴によれば、視野に渡りビーム
源を偏向するのに用いられるミラーアツセンブリ
を校正するための方法が提案される。この方法
は、半導体表面の平面内にはつきりしたいくつか
の特徴点（目印になる点）を有する基準表面（こ
れは半導体表面であつてよい）を正確に位置決め
し、回転可能なミラーアツセンブリを光学系に対
し固定の位置に維持しつつ架台アツセンブリを動
かすことにより基準表面の上記少なくとも１つの
特徴点を測定し、上記架台アツセンブリを静止位
置に維持し且つ回転ミラーアツセンブリを動かし
て基準表面上の同じ特徴点を測定する段階を含
む。架台アツセンブリから得られる測定量を、回
転可能なミラーアツセンブリから得られる測定量
と比較して、回転可能なミラーアツセンブリを校
正する。この方法は正確で且つ効果的である。と
いうのは、架台アツセンブリの位置を、例えばＸ
およびＹ方向において、干渉計技術を用い正確に
測定することができるからである。

本発明の好ましい実施態様によれば、本発明の
方法には、さらに、表面の特徴点を架台アツセン
ブリの運動軸と整列させ、架台アツセンブリを１
つの運動軸線に沿つて動かすことにより該運動軸
線に沿い実質的に単独で存在する特徴点を測定
し、然る後に、ミラーアツセンブリの運動により
同上の運動軸線に沿い実質的に単独で存在する同
上の特徴点を測定して、それにより上記の単一の
運動方向もしくは軸線に沿うミラーアツセンブリ
の校正を行う段階が含まれる。

以下、図面を参照し本発明の好ましい特定の実
施例と関連して詳細に説明する。

好ましい特定の実施例の説明第１図および第２図を参照するに、集束された
エネルギビームを半導体表面上で正確に位置決め
するための装置１０は、架台アツセンブリ１４に
向けて指向される典型的にはレーザ源のような電
磁エネルギのビーム源１２を有している。上記架
台アツセンブリ１４は、第１の座標方向に運動す
る第１の架台ステージ１６と、第２の座標方向に
運動する第２の架台ステージ１８を備えている。
図示の実施例においては、第１の運動方向は直線
座標系のＹ軸に対応し、そして第２の運動方向は
直線座標系のＸ軸に対応する。しかしながら本発
明の他の実施例において、座標軸は互いに直交す
る必要はなく、例えば極座標系のような他の座標
系を用いることも可能である。

第２の架台ステージ１８は第１の架台ステージ
１６上に支持され後者に対して運動する。第２の
架台ステージ上には、入射レーザビーム２２を、
架台アツセンブリの運動平面に対して実質的に平
行な方向から、該運動平面に対して垂直な方向に
半導体表面に向けて偏向するミラーアツセンブリ
２０が支持されている。半導体の表面に向けて指
向されるエネルギビームの路に設けられている光
学系２４は、ビームエネルギを半導体表面上に集
束する。

架台アツセンブリは駆動アツセンブリ２６に応
答して運動する。図示の実施例においては、該駆
動アツセンブリは「Ｘ」駆動部材２８および
「Ｙ」駆動部材３０を備えている。これら駆動部
材はそれぞれ参照数字３２および３４で示すよう
に、各ステージ１８および１６に機械的に連結さ
れている。「Ｘ」および「Ｙ」駆動部材２８およ
び３０は制御プロセツサ３６の制御下で動作す
る。この制御プロセツサとしては、第１および第
２のステージの位置を正確に制御するように動作
するマイクロプロセツサを基礎とする装置とする
のが好ましい。各軸線に沿う架台アツセンブリの
位置を決定するために、第１および第２の位置帰
還信号発生要素（それぞれ３８および３９で示
す）が設けられている。典型的には干渉計を基礎
とする位置測定装置であるこれらの要素は、制御
プロセツサ３６に正確な位置情報を与える。

続けて第１図および第２図を参照するに、レー
ザ１２から発生されるレーザビーム２２は、好ま
しくは第１の架台ステージ１６の運動方向に対し
て実質的に平行に指向されて、架台ステージ１６
上に取り付けられた45度ミラー３９ａにより、第
２の架台ステージ１８の運動方向に対し実質的に
平行な方向３９ｂに反射される。

図示の実施例においては、ミラーアツセンブリ
２０は、２つのミラー４０および４２を有してお
り、方向３９ｂに沿つて入射するレーザビームを
最初に光学系２４に向う方向に偏向し（これはミ
ラー４０によつて行われる）、次いでビームを半
導体表面上に集束するために光学系の中心軸に沿
つて下向きに偏向する（これはミラー４２によつ
て行われる）。ミラー４０および４２は、それぞ
れ回転軸線４４および４６を中心に回転可能にす
るのが好ましい（第５図参照）。軸線４４は半導
体の表面に対して垂直であり、そして軸線４６は
半導体の表面に対しほぼ平行に延びる。しかしな
がら、本発明の他の実施例において、他のミラー
アツセンブリを用いることもできる。例えば、ジ
ヤイロスコープ用の取付アツセンブリに類似のジ
ンバルアツセンブリに支持された単一のミラーを
用いることができよう。

図示のミラー４０および４２は、検流計型駆動
部材４８および５０（第２図）によりそれぞれの
軸線を中心に回転せしめられる。検流計型駆動部
材は「Ｘ」および「Ｙ」駆動部材２８および３０
が制御されるのと類似の仕方で、制御プロセツサ
３６からの制御信号に応答して動作する。

次に第３図を参照するに、当該技術分野で知ら
れている任意の方法で駆動することができる第１
のステージ１６は、この実施例においては、ねじ
位置決め駆動アツセンブリ６０を用いて位置決め
される。このねじ位置決め駆動アツセンブリ６０
は、線路６４を介して制御プロセツサ３６に電気
的に接続された駆動部材６２を有する。駆動部材
６２は、装置全体１０を支持する台６６に取り付
けられて支持されている。したがつて、駆動部材
６２は第１の（すなわち「Ｙ」方向の移動の）ス
テージを駆動するための安定で固定の基準を与え
る。駆動部材６２の機械的出力で、軸６８が回転
される。この軸６８は、継手部材７０を介して、
螺着されたねじ要素７２に結合されている。ねじ
要素７２は第１のステージ１６と一体の内ネジを
有するブロツク部材７４と螺合する。したがつ
て、制御プロセツサ３６から線路６４を介して供
給される信号に応答し駆動部材６２により軸６８
が回転駆動されると、第１のステージ１６は、図
示の実施例の場合、エネルギビームが集束される
半導体チツプ７５（第２図）の表面に対して平行
な運動平面内にある第１の運動方向に運動する。

第１のステージの位置は、数ある技術のうちの
任意のものを用いて固定の基準位置に対し決定す
ることができる。このための１つの好ましい図示
の方法においては、レーザ７６が用いられ、該レ
ーザのビームは、半透明のミラー７７を介して、
第１のステージに取り付けられている平面反射鏡
７８に向けられる。このミラー７８は、反射ビー
ムの方向がほぼ入射ビームの方向と反対となるよ
うな調節を可能にするように調節可能な精密マウ
ント７９に取り付けるのが好ましい。平面反射鏡
７８から反射されたビームは、元のレーザ信号と
「うなり」信号を発生し、この信号は当該技術分
野で周知のように干渉縞検出器８０によつて検出
することができる。干渉縞検出器８０の出力は線
路８２を介して制御プロセツサに供給される。こ
のようにして、第１のステージの正確な位置決め
は、位置決め駆動アツセンブリ６０ならびに干渉
縞検出器８０によつて実現される実効帰還ループ
を介して制御することができる。

同様にして、第２の（すなわち「Ｘ」方向移動
の）ステージ１８の位置も制御され監視される。
即ち、第２のステージのねじ位置決め駆動アツセ
ンブリ８４は、駆動部材８６、出力軸８８、軸９
４によつて連結された自在継手９０および９２お
よび螺着されたねじ要素９６を有しており、該ね
じ要素９６はステージ１８と一体の内ねじを有す
るブロツク部材９８に螺合されている。この実施
例のように、自在継手を設けることにより、第２
のステージの「Ｙ」位置が半導体表面の視野上で
変動しても、第２のステージの正確な位置決めが
可能となる。

第２のステージ１８の位置は任意の方法で決定
することができる。しかしながら、「Ｘ」位置を
正確に決定するためには干渉縞もしくは干渉パタ
ーン検出器１００を用いるのが好ましい。この場
合、ステージ１６と関連して用いられるものに類
似の干渉測定系を用いることができるが、ここで
は、本実施例で実現される融通性を例証すると共
に、装置が運動される物理的環境に依存して必要
とされるような別の構造を例示するために、ステ
ージ１６のものとは異なつた測定系が示されてい
る。即ち、この図示の実施例においては、単一周
波数のレーザ１０２が設けられて、その出力ビー
ム１０４は第１のプリズム１０６および第１のペ
ンタリズム１０８に向けられる。このビームは、
ペンタプリズム１０８により第２のステージ上に
取り付けられた後部反射器１１０に向けて偏向さ
れる。後部反射器１１０からの帰りビーム１１２
はビーム分割素子１１４に向けられる。このビー
ム分割素子は、プリズム１０６によつてペンタプ
リズム１１６に与えられる固定の基準信号と上記
第２のステージからの帰りビーム１１２を結合す
る。その結果生じる干渉縞は、検出器１００に対
する入力となる。検出器１００の線路１１８を介
して取り出される電気出力は、制御プロセツサ３
６に供給される。したがつて、制御プロセツサは
それぞれ、「Ｙ」および「Ｘ」軸に沿う第１およ
び第２のステージの正確な位置情報を得ることが
でき、それにより、第１および第２のステージ位
置決めアツセンブリを用いてこれらステージを所
要のように位置決めすることができる。

本発明の別の実施例として、第３図に示した実
施例と関連して上に述べた自在継手を用いる代り
に、第４図に示すように、ボイスコイル型のリニ
ヤモータ１２０を、「Ｘ」または「Ｙ」ステージ
の位置を機械的に制御するのに用いることができ
る。即ち、第４図に断面図で示すボイスコイル型
のリニヤモータ１２０は、ローラ部材１２４，１
２６および１２８により第２のステージの運動に
対し平行な方向に動くように強制されているブロ
ツク部材１２２を直線的に駆動する。ブロツク部
材１２２は、さらに一体のローラ部材１３０およ
び１３２を備えており、これらローラ部材は、
「Ｘ」ステージと一体で「Ｙ」方向に平行に延び
る棒１３４に係合する。したがつて、第１（また
は「Ｙ」）のステージが「Ｙ方向」に運動すると、
精密部材である棒１３４は該ステージと共にＹ方
向に自由に運動する。しかしながら、Ｘ方向にお
ける運動はボイスコイル型リニヤモータ１２０に
よつて完全に制御される。この構成によれば、ロ
ーラ１３０，１３２および棒１３４により「Ｙ」
方向運動が可能となる。

第４図に横断面で示すように、ボイスコイル型
リニヤモータ１２０は、中実の軸１４０と一体の
中空の軸１３８に巻装されたワイヤコイル１３６
を励起することにより「Ｘ」ステージ１８の運動
を行う。中空の軸１３８は、永久磁石１４２の１
つの磁極上に嵌着されており、コイル１３６を流
れる電流を変えることにより、永久磁石の位置に
対するコイルの位置したがつてまた軸１４０の位
置を正確に制御することができる。

次に第５図を参照するに、ミラーアツセンブリ
２０は、軸１５６およびミラー取付シユー１５８
を介して検流計型駆動部材４８によつて支持され
ている第１のミラー４０を有している。この第１
の検流計型駆動部材４８の回転線は第１および第
２のステージの運動平面に対して垂直に延びてお
り、したがつて半導体７７の表面に対し垂直であ
る。検流計型駆動部材４８は、取付けブラケツト
１６０に取り付けられており、一方、該ブラケツ
ト１６０は、第２のステージ１８に固定的に取り
付けられて支持されている。駆動部材４８は、４
つの取付ねじ１６２によりブラケツト１６０に固
定されており、そして軸１５６は、検流計型駆動
部材４８内の玉軸受１６４内に配置されている。

同様にして、第２のミラー４２は、第２の検流
計型駆動部材５０により支持され回転せしめられ
る。このミラー４２は、検流計型駆動部材５０の
玉軸受１７０により正確に位置決めされた軸１６
８にミラー取付シユー１７２によつて固定されて
いる。検流計型駆動部材５０は、部材４８のブラ
ケツトへの取付けと同じ仕方で４つのねじにより
ブラケツト１６０に取り付けられている。検流計
型駆動部材５０によつて画定される回転軸線４６
は架台ステージ１６および１８の運動平面に対し
て実質的に平行であり、図示の実施例においては
「Ｘ」ステージの運動方向に平行に延びる。ミラ
ー４０および４２は、これらミラーに入射するレ
ーザビーム２２が、第１および第２のステージの
運動平面に対して実質的に平行は方向から、半導
体の表面に対して実質的に垂直な方向に偏向され
るような動作相互関係を有している。図示の実施
例においては、これらミラーは、半導体の表面に
対し（約±3゜の円弧の立体角内で）実質的に垂直
に指向されている偏向されたレーザビームが、こ
のようにコリメートされた入射エネルギビームを
半導体ウエーハ７５の表面上に集束エネルギのス
ポツトとして集束するように適応されている光学
系２４を通るように取り付けられている。光学系
２４は、ブラケツト１６０に対し正確に取り付け
られるように構成されており、したがつて第２の
ステージ１８により効果的に支持され、該ステー
ジ１８と共に運動可能である。典型的には、この
光学系は、市販品として入手可能で然も合理的な
価格であり高品質を有している10X Melles
Griot 04 OAP 003顕微鏡用レンズのような顕微
鏡の対物系とすることができる。

半導体表面から上に見上げた図であつて図示を
明瞭にするためにブラケツトや検流計型駆動部材
が省略されている第６図を参照するに、（例えば
第１のステージに取り付けられた反射ミラー要素
３９ａにより偏向される）入射レーザビーム２２
は、最初に、第１のミラー４０に向けられ、この
ミラーから第２のミラー４２に向けられる。ミラ
ー４２は、エネルギビームを「下方」に偏向して
光学系２４の顕微鏡対物レンズを通し半導体表面
へと偏向する。第１のミラー４０または第２のミ
ラー４２の位置を変えることにより、半導体表面
上に集束されるエネルギスポツトの位置を制御さ
れた仕方で動かすことができる。この目的で、各
検流計駆動部材４８および５０は、それぞれ線路
１８２および線路１８４を介して制御プロセツサ
３６と電気的に結合されている。このようにし
て、集束されたエネルギスポツトの非常に小さい
運動を、第１および第２の検流計型駆動部材を用
いて実現することができる。これら第１および第
２の検流計型駆動部材は、慣性が小さく、高い精
度を有し、半導体表面上の（光学系２４により画
定される）制限された視野に渡りレーザビームの
高速運動を可能にする。

検流計型駆動部材は、第１および第２のステー
ジサーボ駆動部材とは異なつた仕方で動作する。
これは、部分的に、各ミラーの角度位置の追跡方
法が異なる結果である。第１および第２の架台ス
テージでは、ステージの位置に関する明確で一義
的な帰還データを得るのに干渉計型検出器が用い
られている。しかしながら、検流計型部材の回
転、したがつてまた角度位置に関しては、同じ干
渉計原理に基づく測定は採用することはできな
い。利用できるのは、1/10ないし1/4の精度で内
部基準に対し（各ミラーの）角度位置情報を与え
る一体の角度位置変換用トランスジユーサ要素で
ある。しかしながら、エネルギスポツトの正確な
位置は、角度位置トランスジユーサの感度、角度
位置トランスジユーサの非直線性等々により影響
を受けるために、求められない。したがつて、
「Ｘ」および「Ｙ」ミラーの角運動の関数として
半導体表面上における集束エネルギスポツトの運
動の大きさを知るために検流計型駆動アツセンブ
リを校正できるようにすることが肝要である。

典型的な例として、検流計型ビーム位置決め装
置の運動を校正するための方法においては、集束
されるスポツトの平面内に配置された寸法が既知
で整列された基準表面を「走査」し、それにより
ミラーの角運動と半導体表面に沿う集束ビームの
並進運動との間の変換係数を求めるという方法が
採用されている。しかしながらこの方法を実施す
るための前提条件として、基準表面の寸法が予め
正確に既知であることが要求される。本発明によ
れば、検流計型位置決め装置は、第１および第２
のステージと組合せられた位置測定装置を用いる
ことにより、予め基準表面を測定することなく正
確に校正できる。即ち、本発明の校正方法によれ
ば、基準表面は半導体表面と通常関連する平面内
に位置決めされる（この基準表面は半導体表面と
することができる）。この表面は、良く画定され
た特徴点を有する必要があり、好ましい実施例に
おいては、この特徴点が運動方向、即ちＸおよび
Ｙ方向と実質的に整列される（この特徴点は表面
の単一の一体領域であつてもよいし或いはまた、
例えば視野の80％またはそれ以上に離間された表
面の２つまたは３つ以上の認識可能な領域とする
ことができる）。ミラー部材４０および４２を定
置に固定して、ＸおよびＹステージ１８および１
６を運動させ、特徴点を「走査」して、関心のあ
る特徴点の寸法を求める。この目的で、追つて述
べる特徴点認識方法および装置と共に干渉検出器
が用いられる。特徴点の寸法を求めた後に、第１
および第２の架台ステージを特徴点上に位置決め
して当該位置に固定し、そして特徴点測定を検流
計原理で制御されるミラーを用いて行う。然る後
に、プロセス制御装置の演算機能を用いて２つの
測定結果を比較し、検流計原理に基づく位置決め
装置の校正を正確に行う。

第７図を参照するに、レーザ１２からのエネル
ギビーム２２は、（第１図に示すように）基準表
面に向けられる該基準表面上に集束される。しか
しながらこの場合、レーザ出力もしくはビーム
は、ビーム分割ミラー１８６を通され、この分割
ミラーに入射する分割エネルギの一部分（図示の
例では50％）が該ミラー１８６を透過して「走
査」すべき表面上に向けられる。一方、ミラー１
８６に入射したエネルギのうちの反射されるエネ
ルギ部分が、吸収要素１８８によつて吸収され
る。集積回路自体のような基準表面によつて反射
されたエネルギはビーム分割ミラー１８６に戻さ
れて２つのビーム部分に分割される。一方のビー
ム部分は、ミラー１８６を通つて第２の吸収要素
１８９により吸収される。他方のビーム部分はミ
ラー１８６によつて反射されて、レンズ１９０を
介し例えばフオトダイオード１９２のような光電
デバイスに向けられる。フオトダイオード１９２
の出力は増幅器１９４によつて増幅され、この増
幅器１９４の電気出力は線路１９６を介して制御
プロセツサ３６に供給される。「特徴点」の境界
に関する必要な情報を与えるのは基準表面からの
反射エネルギを表すこの出力信号である。さら
に、この出力信号を利用し、最初に（検流計型ミ
ラーアツセンブリを固定位置に保持して）「Ｘ」
および「Ｙ」架台ステージを運動させ、次いでミ
ラーアツセンブリを運動させて、（架台ステージ
１６および１８を固定位置に保持した状態で）特
徴点の境界を測定し該特徴点の幅を求めることが
できる。

動作において、制御プロセツサ３６の制御下で
或る特徴点についてＸ−Ｙ平行移動測定を行う。
半導体表面から反射されるエネルギに基づき特徴
点の境界もしくは縁を確定するために上記の位置
測定装置および信号振幅測定回路を用いて、特徴
点の正確な寸法測定を実現することができる。重
要なのは、さらに加えて、特徴点の正確な位置を
も求めることができる点である。然る後に、並進
Ｘ−Ｙビーム位置決め装置を直接特徴点上の位置
に動かして、検流計装置を用い該特徴点を測定す
る。ここで、測定データが検流計ミラーの角度変
化の形態で得られる。重要なのは、測定しつつあ
る特徴点が、Ｘ−Ｙ並進位置決め装置により測定
されたものと同じ特徴点であることである。この
ようにして、ミラーの角度運動を、集積回路の表
面上のエネルギスポツトの実際に校正するための
変換データが得られる。

次に第８図を参照するに、制御プロセツサ３６
は、例えばデイジタルコンピユータ２００とする
ことができるデータ処理装置を備えている。コン
ピユータ２００はデータ母線２０２を介して、第
１および第２のステージ駆動部材２８および３０
ならびに検流計型駆動部材４８および５０を制御
し且つこれら部材を駆動するための帰還情報を与
える電子回路と交信する。第１および第２のステ
ージ駆動部材のための電子回路は機能が同じであ
るので、ここでは第２の駆動部材、即ちＸ軸駆動
部材２８のための電子回路２０４に関してだけ説
明する。この電子回路２０４は、コンピユータ母
線から受け取つたデータプロセツサ位置決め制御
信号をデイジタル形態からアナログ制御信号形態
に変換するためのデイジタル／アナログ（Ｄ／
Ａ）コンパータ２０６を有している。このデイジ
タル／アナログコンパレータ（DAC）の出力は
線路２０８を介して、加算器２１０に接続されて
いる。この加算器の第２の入力には、駆動部材２
８の一部を成す回転速度計２１２からの帰還信号
が印加される。駆動部材２８はまた、直流サーボ
モータ２１４を備えている。コンピユータから供
給されたデータと「Ｘ」ステージの運動速度との
間の差を表す加算器２１０の出力は、出力増幅器
２１６により増幅される。該増幅器２１６の出力
は線路２１８を介してサーボモータ２１４に供給
される。換算用乗算器K₁で表される換算係数乗
算器２２０で安定性が保証され且つ上記の帰還ル
ープ形態での制御を保証する。

Ｄ／Ａコンバータ２０６にコンピユータから供
給されるデータは、「Ｘ」ステージの目標最終位
置ではなく、該目標位置と干渉検出器８０によつ
て測定されるステージの現在位置との間の差を表
すものである。したがつて、コンピユータ２００
はこの動作モードにおいては、Ｄ／Ａコンバータ
２０６に対する入力を常に更新しなければならな
い。

コンピユータから母線２０２を介して位置制御
信号を連続的に受ける代りに、線路８２を介して
干渉計型検出器制御系からの信号を用いて、第１
の架台ステージを既知の目標位置に維持したり、
あるいは該ステージを小さい距離だけ運動するこ
とができる。この動作モードにおいては目標位置
アドレスがコンピユータから母線２０２を介して
発生されてデイジタル目標位置レジスタ２２４に
格納される。（ここで、Ｄ／Ａコンバータ２０６
に供給される信号はステージの現在位置および目
標位置間の差を表わすものである点を想起された
い）。第２の架台ステージの実際位置は、レーザ
干渉計型検出器８０によつて求められ、該検出器
８０の出力信号は線路８２を介して、ブロツク２
２６で全体的に示した同期理論回路およびアツ
プ／ダウン計数器回路に供給される。この回路２
２６の出力は、現在位置モジユロ２ⁿ（但しｎは
典型的には１２）を表わし、そして（レジスタ２
２９を経て）線路２２８を介しコンピユータのデ
ータ母線ならびに加算器２３０に供給される。第
２の架台ステージの現在位置と目標位置との間の
差を表わす加算器２３０のデイジタル出力は、線
路２３２を介してＤ／Ａコンバータ２０６に供給
される。

したがつて多重化スイツチ２４０が第８図に示
す位置にある場合には、コンピユータ２００が、
第２の架台ステージ１８に関し回路およびモータ
の全体的制御を行なう。このコンピユータ制御
は、回路２２６に含まれるアツプ／ダウン計数器
によつて行なわれる範囲より大きい位置決め運動
にとつて重要である。コンピユータは、回路２２
６に含まれるアツプ／ダウン計数器にオーバフロ
ーが生ずる都度少なくとも一度は介入する必要が
ある。このオーバフローで、計数器の「範囲」が
画定される。スイツチ２４０が他方の位置（下側
の位置）にある時には、コンピユータの介入は必
要ではない。この動作モードは、固定の座標位置
を保持したり、あるいは回路２２６に含まれるア
ツプ／ダウン計数器のオーバフローが生じない小
さい距離だけ動かすのに適している。

次に第９図を参照するに、同期論理／アツプダ
ウン計数器回路２２６は、線路２４０および２４
２を介して干渉計型検出器の正弦および余弦出力
信号を受ける。線路２４０は比較器２４４からの
干渉検出器の「正弦」出力を第１のフリツプフロ
ツプ２４６に結合する。比較器２４８の余弦出力
はフリツプフロツプ２５０に印加される。この場
合のフリツプフロツプ２４６および２５０の入力
は、「Ｄ」入力端である。フリツプフロツプ２４
６および２５０の「Ｑ」出力端は、第９図に示す
ように、それぞれフリツプフロツプ２５２および
２５４に接続されると共にアツプ／ダウン計数器
論理回路２５６に接続されている。フリツプフロ
ツプ２５２および２５４に対するこの接続は、そ
れぞれ「Ｄ」入力端で行なわれる。

第１０図を参照するに、アツプ／ダウン計数器
論理回路２５６は、複数個のNAND（ナンド）ゲ
ート２６０ａ，２６０ｂ，……，２６０ｈを有し
ており、これらNANDゲートは８つの反転入力
を有するOR（オア）ゲート２６２と組合せられ
て線路２６３を介し計数信号を同期アツプ／ダウ
ン計数器２６４（第９図）に供給する。計数の方
向は、線路２６８を介し４つの反転入力を有する
ORゲート２６６の出力信号レベルにより制御さ
れる。同期アツプ／ダウン計数器の出力は、ラツ
チレジスタ２７０に「保持」され、そしてレジス
タ２７０の出力は線路２２８を介して加算器２３
０に供給されると共に、ラツチレジスタ２２９を
介しコンピユータデータ母線２０２に与えられ
る。レジスタ２７２は、Ｄフリツプフロツプ２８
２を介して（線路２８０から得られる）コンピユ
ータの読出し信号READに従い「同期」される。
回路全体の同期動作は線路２８６を介してクロツ
ク信号により制御される。

第１１図を参照するに、同期論理／アツプダウ
ン計数器回路２２６は、その前提条件として先駆
的に、行Ａ（COUNT UP）に表わした４つの条
件のうちの任意の条件が生じた時にアツプ計数が
行なわれ、行Ｂ（COUNT DOWN）に示した４
つの条件のうちの任意のものが生じた時にダウン
計数が行なわれ且つフリツプフロツプ２４６，２
５０，２５２，２５４の出力の他の総ての組合せ
（行Ｃに示す）ではアツプ／ダウン計数器になん
ら変化が生じないことを前提としている。その結
果は、フリツプフロツプ２４６，２５０，２５２
および２５４の出力の組合せに関し行Ｄに梗概し
た形態で表に纒められている。

動作において、線路２８６を介して与えられる
同期クロツク信号で、フリツプフロツプ２４６，
２５０，２５２，２５４は、各クロツクサイクル
（クロツク時間）毎に同時に新しいデータを入力
する。１ 1/2サイクル後の時点で、アツプ／ダウ
ン計数器２６４がクロツクされる。計数器２６３
に高レベル信号が表われた場合には、アツプ／ダ
ウン計数器は、線２６８上の信号レベルに依存し
て増分または減分計数を行なう。

「クロツク時間」後の半クロツクサイクル後
に、同期アツプ／ダウン計数器の出力は、レジス
タ２７０に保持される。レジスタ２７０へのロー
ドにおける遅延は、インバータ２８７を用いて実
現される。即ち、インバータ２８７は線路２８６
上のクロツク信号を反転して、半クロツク同期分
の遅延を発生する。

線路２２８へのラツチレジスタ２７０の出力
は、ラツチレジスタ２７２を通り、線路２８７ａ
上の信号レベルが高レベルに留つている限り、該
レジスタ２７２の出力に現われる。線路２８０上
のREAD信号が低レベルになつて、コンピユー
タの読取りが行なわれる旨の表示がなされると、
線路２８７ａ上の信号レベルも低レベルになる。
線路２８７ａ上の信号は、線路２８６上の次の低
レベルから高レベルへのクロツク遷移で低レベル
になる。そこで、線路２８７ａ上の低レベル信号
で、レジスタ２７０内のその時の計数がレジスタ
２７２に保持され、この計数は、データ母線２０
２を介してコンピユータ２００に対し利用可能に
なる。ラツチレジスタ２７２は、READレベル
が「高レベル」状態に戻つた後に解放される。

同期論理／アツプダウン計数器回路２２６を適
切に実現するためには、線路２８６を介して供給
される同期クロツク信号の周波数は、線路８２を
介して供給される正弦または余弦信号の最大周波
数の２倍よりも大きくなければならない。この最
大周波数は、ステージが運動する最大速度を、レ
ーザ干渉計で用いられる光の波長の１ 1/2で除し
た商に等しい。

梗概するに、同期論理／アツプダウン計数器回
路２２６は（フリツプフロツプ２４６，２５０，
２５２および２５４によつて測定される）正弦お
よび余弦信号が同相であるまたは180゜の位相外れ
（第１１図の行Ｃ参照）場合には「NO COUNT
（計数せず）」出力を発生し、それ以外の位相外れ
に在る時には、計数信号を発生し、その場合の計
数方向は余弦信号に対する正弦信号の位相関係に
依存する。

再び第８図を参照するに、ＸおよびＹ検流計型
駆動部材のための電子回路は同じ構成であるの
で、ここでは「Ｘ」軸検流計型駆動部材４８のた
めの電子回路２８８についてだけ詳細に説明す
る。電子回路２８８は、上に述べた第１の架台ス
テージを制御するための電子回路と同様に、線路
２９０を介してコンピユータ母線２０２から位置
データを受ける。線路２９０上のデータは、駆動
部材の所望目標角度位置を表す。Ｄ／Ａコンバー
タ２９２はデイジタルデータをアナログ出力信号
に変換し、該アナログ出力信号は線路２９４を介
して加算器２９６に印加される。該加算器に対す
る他の入力は、追つて説明するように、線路３０
０上における一体の角度位置トランスジユーサ２
９８の出力により指示される検流計型駆動部材の
角度位置に関するものである。角度位置トランス
ジユーサ２９８は、モータ３０２と共に検流計型
駆動部材４８を構成する。線路３０３上の加算器
のアナログ出力信号はブロツク３０４で示す積分
器によつて積分され、該積分器３０４の出力は電
力増幅器３０６に供給されて増幅される。該電力
増幅器の出力は、直接検流計モータ３０２に印加
される。

第８図に示すように、線路３００上の位置トラ
ンスジユーサ２９８の位置出力は下記の微分方程
式に従つて加算器２９６に供給される。

K₂＋K₃ｄ／dt＋K₃K₄d²／dt² 上記微分方程式は、回路素子３０７，３０８お
よび３０９によつて実現される。スカラ増幅器３
０７および微分回路３０８，３０９は周知のもの
であつて、市販品として入手可能な素子である。
この回路構成によれば、検流計式取付ミラーの正
確な位置決めのための安定な帰還制御ループが実
現される。位置トランスジユーサの出力はまた、
第２の加算器３１０にも印加される。該加算器３
１０の他の入力は、Ｄ／Ａコンバータ２９２の出
力である。位置誤差を表わすこれら２つの信号の
和（または差）は、Ａ／Ｄコンバータ３１２に印
加される。Ａ／Ｄコンバータ３１２のデイジタル
出力は、線路３１４を介してコンピユータ母線２
０２に供給される。このようにして、コンピユー
タは検流計モータ、したがつてまたミラーアツセ
ンブリの位置に関し直接的で連続した制御を行
う。

第１２図および第１３図を参照するに、本発明
の他の実施例によれば、架台ステージ１６，１８
をそれぞれ、１対の研磨され硬化されて磨き上げ
られた真すぐで剛性の棒３３０に取り付けて支持
することができる。第１または「Ｙ」の架台ステ
ージのための棒３３０は、装置の基台６６に固定
され、そして第２もしくは「Ｘ」架台ステージの
ための棒２３０は、第１の架台ステージにより固
定支持される。円形の横断面を有する棒３３０
は、玉軸受またはロール軸受アツセンブリ３３
２，３３４，３３６，３３８および３４０を用い
てそれぞれのステージを支持する。各玉軸受或い
はコロ軸受アツセンブリは、ロールもしくはコロ
対と棒との間に制御された従順な圧力接触を維持
するために、「弾力性のある」ブラケツト型の支
持部３４２，３４４，３４６，３４８および３５
０を有している。このようにして、各転がり軸受
対は、架台ステージと一体の１つのコロもしくは
ロール、例えば３３４ａまたは３５０ａ（第１３
図）を有し、一方、対をなす片方のコロもしくは
ロール、例えばロール３３４ｂまたは３５０ｂ
は、弾力性のあるブラケツト支持体に連結されて
いる。このような弾力性のある支持は、３３４ｃ
または３５０ｃで示すようなブラケツトの比較的
薄肉の従順性のある部分によつて実現することが
できる。ステージの位置および整列に対し正確な
制御を確保するために、ロールアツセンブリ３３
６，３３８および３４０は、ロールアツセンブリ
３３２，３３４に対して90゜で配位されている。
この構成によれば、ロールアツセンブリに対し、
各ステージの位置を正確に制御するのに十分な垂
直および横方向の支持が与えられる。

発明の効果上に述べた装置においては、検流計型位置決め
装置がＸ−Ｙビーム位置決めと有利な仕方で組合
されて、検流計位置決め装置およびビーム位置決
め装置の双方の利点を有し両者の欠点を有しない
装置が実現される。さらに、上に述べた装置は、
それぞれ独立に動作する検流計型位置決め装置或
いはＸ−Ｙビーム位置決め系それぞれによつては
得られない利点を有する。即ち、低速のＸ−Ｙビ
ーム位置決め決は必要に応じ１つの視野から他の
視野に移動することができ、そして低慣性で高速
の検流計型位置決め系は各「視野」において所要
の高速度を保証する。これに相応して、Ｘ−Ｙビ
ーム位置決め系は大きな重量（したがつて低速
度）に製作し、装置のこの部分からの振動を減少
して位置精度ならびに半導体表面におけるスポツ
トの大きさに制限を加えないようにすることがで
きる。また、Ｘ−Ｙビーム位置決め装置は、修繕
が望まれる位置に動かしたり（そこに滞在させ
る）必要はない。必要なのは、所望の位置にでき
るだけ近接するようにし且つその実際の位置を
（例えば干渉計を用いる等して）正確に知ること
だけである。さらに、重要な利点として、レンズ
の直径したがつてその焦点距離を、検流計システ
ム自体に典型的に必要とされるものよりも相当に
減少することができる。この結果、レンズは合理
的な値段で高い品質のものを「既製品」として購
入することができる。典型例としてレンズ２mmよ
りも少さい、例えば１mmの視野と、20mmよりも小
さい、例えば16mmの短い焦点距離を有することが
できる。ここに述べた装置の他の要素も同様に比
較的容易に製造可能である。例えば、検流計ミラ
ーは直径17.78mmで厚さ3.81mmとし、波長の1/20
まで扁平研磨することができる。また検流計型駆
動部材１５４および１５６は、例えば、General
Scanning（汎用走査）型のＧ−300 PDT型の検流
計とすることができる。

なお、第１および第２のステージを直交直線座
標系で動かすことは必ずしも必要でないことは理
解されるべきである。即ち、架台位置決め装置に
利用可能である視野が「修繕中」の集積回路を包
摂する限り、極座標系、非直交座標系等々を用い
ることができる。したがつて、第１および第２の
ステージが半導体回路全体に渡つて検流計装置を
位置決めすることができる（その場合検流計装置
は視野内で位置決め運動を行う）限りにおいて、
実質的に任意の変換座標系を用いることができ
る。さらに、別個のＸおよびＹ駆動装置を用いる
ことも不必要である。したがつて、平行四辺形駆
動機構を採用することができる。例えば、第１４
図に略示するような４つの棒からなるリンク機構
２００を用いることができる。

以上本発明の好ましい特定の実施例について説
明したが、この実施例に対する付加、削除その他
の変形や変更は、当該技術分野の専門家には明ら
かであり、本発明の範囲内に包摂されるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好ましい実施例による機械的
および電気的要素を略示するブロツクダイアグラ
ム、第２図は本発明の好ましい実施例による機械
的アツセンブリの簡略斜視図、第３図は本発明の
特定の実施例による装置の駆動機構および位置測
定機構の頂面図、第４図は本発明の第２の特定実
施例による「Ｘ」ステージを駆動するための別の
装置の平面図、第５図は本発明によるミラー検流
計アツセンブリおよび光学系を示す立面図、第６
図は第５図の線−に沿う光学系および検流計
ミラーアツセンブリの底面図、第７図は特徴点測
定装置の概略図、第８図は本発明の好ましい実施
例の簡略電気ブロツクダイアグラム、第９図は本
発明の好ましい実施例による同期論理／アツプダ
ウン計数器回路のブロツクダイアグラム、第１０
図は第９図のアツプ／ダウン計数論理回路の回路
略図、第１１図は第１０図の回路においてアツプ
またはダウン計数を発生するための信号レベルを
図解する図、第１２図は架台ステージのための別
の取付構造を示す図、第１３図は第１２図の線
−における横断面図、そして第１４図は本
発明による架台アツセンブリを動かすための別の
駆動機構を示す図である。１２：ビーム源、１４：架台アツセンブリ、１
６，１８：架台ステージ、２０：ミラーアツセン
ブリ、２２：レーザビーム、２４：光学系、２
６：駆動アツセンブリ、２８：「Ｘ」駆動部材、
３０：「Ｙ」駆動部材、３２，３４：連結部分、
３６：制御プロセツサ、３８，３９：位置帰還信
号発生要素、４０，４２：ミラー、４４，４６：
回転軸線、４８，５０：検流計駆動部材、６０：
ねじ位置決め駆動アツセンブリ、６４：線路、６
６：台、６８：軸、７０：継手部材、７２：ねじ
要素、７４：ブロツク部材、７５：半導体チツ
プ、７６：レーザ、７７：半透明のミラー、７
８：平面反射鏡、７９：精密マウント、８０：干
渉検出器、８２：線路、８４：ねじ位置決めアツ
センブリ、８６：駆動部材、８８：出力軸、９
０，９２：自在の継手、９４：軸、９６：ねじ要
素、９８：ブロツク部材、１００：干渉縞検出
器、１０２：レーザ、１０４：出力ビーム、１０
６：プリズム、１０８，１１６：ペンタプリズ
ム、１１０：後部反射器、１１２：戻りビーム、
１１４：ビーム分割素子、１１８：線路、１２
０：リニヤモータ、１２２：ブロツク部材、１３
６：ワイヤコイル、１３８：中空の軸、１４０：
中実の軸、１４２：永久磁石、１５６：軸、１５
８：ミラー取付シユー、１６０：取付ブラケツ
ト、１６２：取付ねじ、１６４，１７０：玉軸
受、１６８：軸、１８２，１８４：線路、１８
６：ビーム分割ミラー、１８８，１８９：吸収要
素、１９０：レンズ、１９２：ホトダイオード、
１９４：増幅器、２００：コンピユータ、２０
２：データ母線、２０４：電子回路、２０６：デ
イジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）トランスジユー
サ、２０８：線路、２１０：加算器、２１２：回
転速度計、２１４：直流サーボモータ、２１６：
出力増幅器、２１８：線路、２２０：換算係数乗
算器、２２４：目標位置レジスタ、２２９，２７
０，２７２：ラツチレジスタ、２３０：加算器、
２４０：多重化スイツチ、２４４：比較器、２４
６，２５０，２５２，２５４：フリツプフロツ
プ、２６０：ナンドゲート、２６２，２６６：オ
アゲート、２５６：アツプ／ダウン計数器論理回
路、２８２：Ｄフリツプフロツプ、２８７：イン
バータ、２２６：同期論理／アツプダウン計数器
回路、２８６：線路、２８８：電子回路、２９
０，３００，３０３：線路、２９２：Ｄ／Ａコン
バータ、２９６：加算器、２９８：角度位置トラ
ンスジユーサ、３０２：モータ、３０４：ブロツ
ク、３０６：電力増幅器、３０７：スカラ増幅
器、３０８，３０９：微分回路、３１０：加算
器、３１２：Ａ／Ｄコンバータ、３１４：線路、
３３０：棒、３３２，３３４，３３６，３３８，
３４０：ロール軸受アツセンブリ、３４２，３４
４，３４６，３４８，３５０：支持部。

Claims

【特許請求の範囲】１半導体表面上に集束された電磁エネルギを正
確に位置決めするための装置において、電磁エネ
ルギビーム源と、運動可能な架台アツセンブリ
と、前記架台アツセンブリを運動平面に平行な第
１および第２方向に運動するための手段と、前記
架台アツセンブリにより支持された回転可能なミ
ラーアツセンブリと、前記架台アツセンブリによ
り支持されて入射エネルギビームを前記半導表面
上に集束するための光学系と、前記電磁エネルギ
ビーム源を前記ミラーアツセンブリに差し向ける
ための手段とを備え、前記ミラーアツセンブリ
は、入射エネルギビーム源を偏向し、偏向された
ビームを前記光学系を通して前記半導体表面上に
集束し、さらに、前記架台アツセンブリおよび前
記ミラーアツセンブリの位置を制御して前記ビー
ム源を集束されたエネルギのスポツトとして前記
半導体表面上に正確に位置決めするための制御手
段とを備えた集束電磁エネルギビームの位置決め
装置。２半導体表面上に集束された電磁エネルギを正
確に位置決めするための装置において、電磁エネ
ルギビーム源と、運動可能な第１の架台アツセン
ブリと、前記第１の架台アツセンブリを運動平面
に対して平行な第１の方向に運動するための手段
と、前記第１の架台アツセンブリによつて支持さ
れ且つ第１の架台アツセンブリ上で運動可能であ
る運動可能な第２の架台アツセンブリと、前記運
動平面に対して平行な第２の方向に前記第２の架
台アツセンブリを運動するための手段と、前記第
２の架台アツセンブリによつて支持された回転可
能なミラーアツセンブリと、前記第２の架台アツ
センブリによつて支持されて入射エネルギビーム
を前記半導体表面上に集束するための光学系と、
前記電磁エネルギビーム源を前記回転可能なミラ
ーアツセンブリ上に差し向けるためのビーム指向
アツセンブリとを備え、前記回転可能なミラーア
ツセンブリは、入射エネルギビームを前記運動平
面に対して実質的に平行な方向から、ビームを前
記半導体表面上に集束するための前記光学系を通
る方向に偏向し、さらに、前記第１および第２の
架台アツセンブリならびに回転可能なミラーアツ
センブリの位置を制御して、ビーム源を集束され
たエネルギのスポツトとして前記半導体表面上に
正確に位置付ける制御処理手段を備えている集束
電磁エネルギビームの位置決め装置。３半導体表面上に集束されたエネルギを正確に
位置決めするための装置において、電磁エネルギ
ビーム源と、運動可能な第１の架台アツセンブリ
と、前記第１の架台アツセンブリを運動平面に平
行な第１の方向に動かすための手段と、前記第１
の架台アツセンブリにより支持され且つ該架台ア
ツセンブリ上で運動可能な第２の架台アツセンブ
リと、前記第２の架台アツセンブリを前記運動平
面に対して平行な第２の方向において運動するた
めの手段と、前記第２の架台アツセンブリにより
支持される第１および第２の回転可能なミラーア
ツセンブリと、前記第２の架台アツセンブリによ
つて支持されて、入射エネルギビームを前記半導
体表面上に集束するための光学系と、前記電磁エ
ネルギビーム源を前記第１のミラーアツセンブリ
に差し向けるための指向手段とを備え、前記第１
および第２のミラーアツセンブリは、前記入射エ
ネルギビームを前記運動平面に対して実質的に平
行な方向から、ビームを前記半導体表面上に集束
するための前記光学系を通る方向に偏向するよう
に動作上相互関係を有しており、さらに、前記第
１および第２の架台アツセンブリならびに前記第
１および第２のミラーアツセンブリの位置を制御
して前記ビーム源を集束されたエネルギのスポツ
トとして前記半導体表面上に正確に位置付けるた
めの制御手段を備えている集束電磁エネルギビー
ムの位置決め装置。４指向手段が、第１の架台アツセンブリによつ
て支持されて、エネルギビーム源を第２の架台ア
ツセンブリの運動方向で第１の回転可能なミラー
へと偏向する第１の固定ミラーアツセンブリを備
えている特許請求の範囲第３項記載の集束電磁エ
ネルギビームの位置決め装置。５第１の回転可能なミラーが単一の回転軸線を
有し、該単一の回転軸線は実質的に運動平面に対
して垂直であり、そして第２の回転可能なミラー
は前記運動平面に平行な軸線を中心に回転するこ
とが可能である特許請求の範囲第４項記載の集束
電磁エネルギビームの位置決め装置。６制御手段が位置決めデータ処理プロセツサを
含み、第１の架台アツセンブリ運動手段は、位置
決めデータ処理プロセツサからの第１架台位置制
御信号に応答して前記第１の架台アツセンブリを
運動し、第２の架台アツセンブリ運動手段は、前
記位置決めデータ処理プロセツサからの第２架台
位置制御信号に応答して第２の架台アツセンブリ
を運動し、さらに、前記位置決めデータ処理プロ
セツサからの第１のミラー位置制御信号に応答し
て第１の回転可能なミラーの角度位置を正確に制
御するための第１のミラー駆動手段と、前記位置
決めデータ処理プロセツサからの第２のミラー位
置制御信号に応答して第２の回転可能なミラーの
角度位置を正確に制御するための第２のミラー駆
動手段とを備えている特許請求の範囲第３項記載
の集束電磁エネルギビームの位置決め装置。７第１および第２のミラー駆動手段を、第２の
架台アツセンブリ上に該第２の架台アツセンブリ
と共に運動するように固定位置に取り付けるため
の手段と、第１および第２の架台アツセンブリ運
動手段をそれぞれの固定位置に取り付けるための
手段と、前記第２架台アツセンブリ運動手段の機
械的位置出力を前記第２の架台アツセンブリに結
合して該第２の架台アツセンブリを運動させる手
段とをさらに備えている特許請求の範囲第６項記
載の集束電磁エネルギビームの位置決め装置。８制御手段が、運動平面に平行な少なくとも第
１の軸線および第２の軸線に沿つて固定基準位置
に対する架台アツセンブリの位置を正確に決定す
るための位置決定手段を備えている特許請求の範
囲第１項記載の集束電磁エネルギビームの位置決
め装置。９位置決定手段が、前記軸線それぞれに沿う架
台アツセンブリの位置を決定するための第１およ
び第２の干渉計型測定手段を備えている特許請求
の範囲第８項記載の集束電磁エネルギビームの位
置決め装置。１０光学系が、２mmより小さい視野と、20mmよ
り小さい焦点距離を有するレンズ要素と、該レン
ズ要素をその光軸が半導体表面に垂直になるよう
に取り付けるための手段を備えている特許請求の
範囲第１項記載の集束電磁エネルギビームの位置
決め装置。１１ミラーアツセンブリが、入射エネルギビー
ム源を、６度の円弧角よりも小さい角度および半
導体表面に垂直な軸線を有する立体角内の方向に
偏向するための手段を備えている特許請求の範囲
第１項記載の集束電磁エネルギビームの位置決め
装置。１２集束されたエネルギビームを半導体表面上
に正確に位置決めするための装置であつて、電磁
エネルギビーム源と、運動平面に平行な第１およ
び第２の方向に沿つて運動可能である架台アツセ
ンブリと、該架台アツセンブリにより支持された
回転可能なミラーアツセンブリと、前記架台アツ
センブリによつて支持されて、入射エネルギビー
ムを前記半導体表面上に集束するための光学系
と、前記電磁エネルギビーム源を前記ミラーアツ
センブリに差し向けるための手段とを備え、前記
回転可能なミラーアツセンブリは、前記指向され
たビーム源を、該ミラーアツセンブリにより偏向
されたビームが前記光学系を通つて前記半導体表
面上に集束される方向に偏向し、さらに、前記架
台アツセンブリおよび前記ミラーアツセンブリの
位置を制御して、前記ビーム源を前記半導体表面
上に集束されたスポツトとして正確に位置決めす
るための制御手段とを備えた装置において、前記
光学系の焦点平面に画定された特徴点を有する測
定表面を位置決め、前記回転可能なミラーアツセ
ンブリを前記光学系に対し固定の位置に維持しつ
つ前記架台アツセンブリを運動することにより前
記測定面の少なくとも１つの特徴点を測定し、前
記架台アツセンブリを静止状態に維持しつつ前記
回転可能なミラーアツセンブリを運動することに
より前記測定表面の少なくとも１つの特徴点を測
定し、そして前記架台アツセンブリに起因する測
定結果を、前記回転可能なミラーアツセンブリに
起因する測定結果と比較して、前記回転可能なミ
ラーアツセンブリの校正量を求める段階を含む前
記回転可能なミラーアツセンブリを正確に校正す
る方法。１３少なくとも１つの特徴点を架台アツセンブ
リの１つの運動軸線と整列し、前記架台アツセン
ブリを運動することにより、前記１つの運動軸線
上に存在する実質的に１つの特徴点を測定し、そ
して回転可能なミラーアツセンブリを動かして集
束されたスポツトだけを前記運動軸線の方向に走
査することにより前記１つの運動軸線における実
質的に単独の前記特徴点を測定する段階を含む特
許請求の範囲第１２項記載の方法。