JPH09308984A

JPH09308984A - レーザ加工方法

Info

Publication number: JPH09308984A
Application number: JP8126924A
Authority: JP
Inventors: Yasutoshi Kaneko; 泰俊金子
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-05-22
Filing date: 1996-05-22
Publication date: 1997-12-02

Abstract

(57)【要約】【課題】基板上に配列されたの複数の加工箇所を結ぶ
軸とステージ駆動軸とが平行でない場合においても連続
的な加工を可能にし、処理速度を向上させる。【解決手段】β方向に配列されα方向に所定長の加工許
容幅Ｗを有する加工箇所２３ａ−ｎ，２３ｂ−ｎ，２３
ｃ−ｎ，‥‥が複数設けられた基板を、β方向がステー
ジ移動座標系のＹ軸と略平行になるように保持する。ス
テージをステージ移動座標系のＹ軸に沿って連続的に駆
動するとともに、区間３０でＸ軸に沿って間欠的に駆動
することにより、レーザ光を加工箇所の加工許容幅Ｗ内
に照射する。ステージの間欠駆動は、レーザ光照射位置
の軌跡ＳＹ１，ＳＹ２，ＳＹ３が複数の加工箇所の加工
許容幅の端部同士を結んで形成される帯状領域２３内に
納まるように行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板上の所定箇所
にレーザ光を照射することによって加工を行うレーザ加
工方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ステージ上に載置した被加工物をステー
ジ移動座標系に沿って２次元的に移動させながら、被加
工物上に設けられた微細な加工箇所にレーザ光を精密に
位置制御して照射することでレーザ加工を行うレーザ加
工装置が知られている。例えば、ウエハ上に形成された
複数の半導体チップ内の定められた箇所に設けられた複
数のヒューズに選択的にレーザ光を照射して切断し、予
備回路との切換えを行うレーザリペア装置はその一例で
ある。

【０００３】レーザリペア装置では、２次元方向に移動
可能なステージ上にウエハを載置し、ウエハ上に設けら
れたアライメントマークを検出して基板をアライメント
し、ステージを移動座標系の１つの軸方向に駆動しなが
ら各チップ領域内に設けられたヒューズ領域内の所定の
加工箇所にレーザ光を照射して加工を行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】レーザ加工装置では、
被加工物（以下、基板という）のアライメント時に、基
板上の加工箇所の配列方向とステージ駆動軸が平行にな
るように、ステージを回転させる。しかし、ステージ回
転によっても基板の残留ローテーションにより、基板上
の複数の加工箇所を結ぶ軸と、ステージ駆動軸が平行に
ならない場合がある。一般に加工箇所は一定の加工許容
幅を有し、その加工許容幅内にレーザ光が照射されれば
よいので、複数の加工箇所を結ぶ軸とステージ駆動軸が
必ずしも平行でなくとも目的とする加工を行うことがで
きる。しかし、レーザ加工装置に設定されてステージ移
動座標系に対して固定されたレーザ光照射位置が加工箇
所の加工許容幅を外れてしまうと目的の加工を行うこと
ができない。

【０００５】図４及び図５は、ステージ駆動軸と基板上
の複数の加工箇所を結ぶ軸が平行でない場合における従
来の加工方法を説明する図である。図４は基板上に配列
された複数の加工箇所とステージ駆動軸の関係を示す図
であり、図中、β方向に配列されている複数の矩形領域
が加工箇所２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，‥‥を表す。各加
工箇所は配列方向であるβ方向と直交するα方向に加工
許容幅Ｗを有する。一方、ステージ移動座標系は互いに
直交するＸ軸とＹ軸によって表され、いまの場合、ステ
ージ駆動軸はＹ軸であり、ステージをＹ軸に沿って駆動
しながらレーザ加工が行われる。このとき、レーザ加工
装置でレーザ光を照射することが可能な位置、すなわち
レーザ光照射位置は、例えば直線ＳＹで示される軌跡に
沿って移動する。図４から、Ｙ軸方向の１回のステージ
走査でレーザ加工可能な最初の加工箇所２３ａと最後の
加工箇所２３ｄのβ方向の距離をＬとするとき、Ｌは次
式で表される。Ｌ＝Ｗ×cotθ （１）

【０００６】図５は、加工箇所２３ａからの距離がＬを
越える最初の加工箇所２３ｅを従来の方法によって加工
する場合の説明図である。図示するように、従来は、レ
ーザ光照射位置の軌跡が全加工箇所２３ａ，２３ｂ，２
３ｃ，‥‥の加工許容幅Ｗ内に納まらない場合は、ステ
ージ走査を２以上の区間に割していた。すなわち、加工
箇所２３ａ〜２３ｄまでを一回目のステージ走査ＳＹ１
で加工し、それに続く加工箇所２３ｅ〜２３ｈを二回目
のステージ走査ＳＹ３で加工する。この時、加工箇所２
３ｅを二回目のステージ走査ＳＹ３による最初の加工箇
所とするために、一回目のステージ走査ＳＹ１の終了点
２６から軌跡ＳＹ２で示すように二回目のステージ走査
ＳＹ３の開始点２７へステージを移動させた後、二回目
のステージ走査ＳＹ３を実行することにより加工箇所２
３ｅを加工する。

【０００７】しかし、このようにステージ走査を２つ以
上の区間に分割する走査方法では、１つの区間での走査
が終了した後に、Ｙ軸方向のステージ走査を一旦停止し
た上でＹ軸の逆方向にステージ駆動して次の走査区間の
走査開始点までステージを戻す操作（ＳＹ３）が必要に
なり、連続して加工を行うことができないため加工に時
間がかるという問題があった。

【０００８】また、ステージ駆動軸と複数の加工箇所を
結ぶ軸が平行でないならば、ステージの移動方向を基板
上の複数の加工箇所を結ぶ軸方向に平行にすることで連
続した加工を可能にする方法も考えられる。しかし、こ
の場合には、Ｘ軸方向のステージ駆動とＹ軸方向のステ
ージ駆動を同時に行い、しかもステージ走査方向が一直
線上に乗るようにステージ駆動の全行程においてＸ軸駆
動とＹ軸駆動を精密制御する必要があり、高精度な駆動
系が必要になるという問題がある。

【０００９】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたもので、基板上に配列されたの複数の加
工箇所を結ぶ軸とステージ駆動軸とが平行でない場合に
おいても連続的な加工を可能にし、処理速度を向上させ
ることができるレーザ加工方法を提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明では、ステージを
ステージ移動座標系の第１軸の方向に連続的に駆動しな
がら第２軸の方向に間欠的に駆動することで前記目的を
達成する。すなわち、本発明は、第１の方向に配列され
該第１の方向と交差する第２の方向に所定長の加工許容
幅を有する加工箇所が複数設けられた基板を、互いに直
交する第１軸と第２軸とで決定される移動座標系に沿っ
て２次元的に移動可能なステージ上に前記第１の方向が
前記第１軸と略平行になるように保持し、ステージを駆
動して加工箇所が移動座標系に対して固定のレーザ光照
射位置を通過するときレーザ光を照射して加工を行うレ
ーザ加工方法において、ステージを第１軸に沿って連続
的に駆動するとともに第２軸に沿って間欠的に駆動する
ことにより、レーザ光を加工箇所の加工許容幅内に照射
することを特徴とする。

【００１１】第２軸に沿って行われるステージの間欠駆
動は、レーザ光照射位置の軌跡が複数の加工箇所の加工
許容幅の端部同士を結んで形成される帯状領域内に納ま
るように行われるのが好ましい。ステージを第２軸方向
に間欠駆動するタイミング及び間欠駆動によって移動す
べき距離は、予め計測によって求めたステージ駆動軸
（第１軸）と加工箇所の配列方向（第１の方向）のなす
角度、及び加工許容幅についての既知のデータから演算
で求められる。

【００１２】本発明は、ステージを加工箇所の配列方向
に略平行な方向に連続して駆動しながら加工を行うもの
であり、従来のようにステージを停止させたり、逆方向
へ駆動することがないため、全加工箇所の加工に要する
ステージ移動時間、従って下降時間を短縮することがで
きる。また、２軸同時駆動によってステージを斜め方向
に駆動するものではないので、高精度な駆動系を必要と
することなく加工許容幅内に加工用レーザ光を照射する
ことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の
実施の形態を説明する。ここでは、説明を簡単にするた
め、レーザリペア装置を例にとって本発明を説明する。
図１は、レーザリペア装置の一例を示す概略図である。
レーザリペア装置は、ＩＣ製造の後工程で、導通テスト
の結果不良品と判定されたウエハ上のＩＣチップに対し
て、ＩＣチップ上に予め設けられている冗長回路切り換
え用ヒューズをレーザ光で切断することにより、冗長回
路に切り換え、良品化するためのレーザ加工装置であ
る。

【００１４】複数のＩＣチップが形成されたウエハ１０
は、ステージ１２上に設けられたウエハホルダ１１上に
真空吸着されて保持される。ステージ１２は、Ｘステー
ジ１２ａと、その上に配置されたＹステージ１２ｂを備
え、ウエハホルダ１１はＹステージ１２ｂ上に固定され
ている。ウエハ１０は、駆動モータ１３ａによってＸス
テージ１２ａをＸ軸方向に移動し、駆動モータ１３ｂに
よってＹステージ１２ｂをＹ軸方向に移動することによ
って２次元方向に移動させることができる。Ｙステージ
１２ｂには移動鏡１４ａ，１４ｂが固定されており、レ
ーザ干渉計１５ａ，１５ｂで移動鏡１４ａ，１４ｂとの
間の距離を計測することにより、Ｙステージ１２ｂの２
次元位置を正確に計測することができる。レーザ光源１
６から発せられた加工用レーザ光は、ミラー１７で反射
され、対物レンズ１８を介して、ウエハ１０上に例えば
直径３〜４μｍのスポットとして照射される。対物レン
ズ１８の近くには、アライメントセンサ１９が設けられ
ている。

【００１５】制御系２０は、レーザ干渉計１５ａ，１５
ｂの出力をモニターすることによってステージ１２のＸ
Ｙ座標位置を知ることができる。また、制御系２０はウ
エハ１０上の加工箇所の位置データに基づいて駆動モー
タ１３ａ，１３ｂを制御することにより、ウエハ１０上
の加工箇所が対物レンズ１８の真下のレーザ照射位置を
通過するようにし、加工箇所のレーザ照射位置通過と同
期してレーザ光源１６を駆動することにより、ウエハ１
０のＩＣチップ内に設けられた加工箇所、すなわち冗長
回路切り換え用ヒューズにレーザ光照射して切断する。

【００１６】図２は、ステージ上に載置されたウエハ及
び加工領域の概略平面図である。図２（ａ）に示すよう
に、ウエハ１０上にはＩＣチップのパターン２１−ｎ
（ｎ＝１，２，…，１２）が、ウエハ１０上に設定され
た直交座標軸α、βに沿って複数形成されている。ま
た、各ＩＣチップ２１−ｎには、チップ内の予め定めら
れた領域にレーザ光を照射して溶断すべきヒューズ、す
なわち加工箇所が複数配列された加工領域２２−ｎ（ｎ
＝１，２，…，１２）が設けられている。図２（ｂ）
は、加工領域２２−ｎ内での加工箇所２３ａ−ｎ，２３
ｂ−ｎ，２３ｃ−ｎ，‥‥の配置を示す図である。各加
工箇所２３ａ−ｎ，２３ｂ−ｎ，２３ｃ−ｎ，‥‥はβ
方向に沿って配列されており、β方向と直交するα方向
に加工許容幅Ｗを有する。加工許容幅Ｗは、例えば１０
〜２０μｍ程度である。各ＩＣチップ２１−ｎ内におけ
る加工領域２２−ｎの位置、及び各加工領域２２−ｎ内
での加工箇所２３ａ−１〜２３ｈ−ｎの位置は設計デー
タにより既知である。

【００１７】ウエハ１０のレーザ加工に当たっては、ま
ずレーザリペア装置に設けられたアライメントセンサ１
９によりウエハ１０上のアライメントマークを検出し
て、ステージ１２上にウエハ１０を載置した際のアライ
メント誤差を計測する。アライメント誤差は、ウエハ１
０上の各ＩＣチップ２１−ｎに付随して形成されている
アライメントマークを検出することによって計測するこ
とができる。例えば、ＩＣチップ２１−５に設けられて
いるＸ軸方向位置検出用のアライメントマークＭＸ−５
のＸ軸方向位置Ｘ₁をアライメントセンサ１９で検出
し、それを設計値Ｘ₀と比較することによりＸ軸方向の
シフト（Ｘ₁−Ｘ₀）が検出される。同様に、ＩＣチップ
２１−３に設けられているＹ軸方向位置検出用のアライ
メントマークＭＹ−３のＹ軸方向位置Ｙ₁をアライメン
トセンサ１９で検出し、それを設計位置Ｙ₀と比較する
ことによりＹ軸方向のシフト（Ｙ₁−Ｙ₀）が求められ
る。また、ＩＣチップ２１−３と同じＹ軸方向位置に形
成されたＩＣチップ２３−６に設けられたＹ軸方向位置
検出用のアライメントマークＭＹ−６のＹ軸方向位置Ｙ
₂をアライメントセンサ１９で検出し、ＩＣチップ２３
−３のＹ軸方向位置Ｙ₁との差（Ｙ₂−Ｙ₁）を２つのア
ライメントマークＭＹ−３，ＭＹ−６間の距離ｄで除算
することにより、次式（２）のようにウエハの残留ロー
テーションθが求められる。 θ＝（Ｙ₂−Ｙ₁）／ｄ（２）

【００１８】こうして求められたアライメント誤差のう
ち、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のシフトはステージ移動の目
標値からそのシフト量を減算することで補正される。ウ
エハの残留ローテーションθが本発明において問題とさ
れる誤差である。図３は、本発明によるレーザ加工方法
を説明する図である。いま、図４で説明したように、ス
テージ駆動軸Ｙと加工箇所の配列方向を表す軸βがウエ
ハの残留ローテーションのために角度θをなしていたと
する。このとき、本発明では、駆動モータ１３ｂによる
Ｙ軸方向のステージ走査を連続して行いながら、図３に
示した走査区間３０において、駆動モータ１３ｂによる
Ｙ軸方向のステージ走査に加えて駆動モータ１３ａによ
るＸ軸方向のステージ走査を同時に行うことで、レーザ
リペア装置のレーザ光照射位置の軌跡ＳＹ１，ＳＹ２，
ＳＹ３を加工許容幅の端部同士を結んで形成される帯状
領域２３の中に納める。ただし、レーザ光照射位置の軌
跡ＳＹ１，ＳＹ２，ＳＹ３はレーザ光を照射することを
要求されない加工箇所と交差する必要はないので、必ず
しも加工領域２２−ｎの全域において帯状領域２３内に
入っている必要はない。駆動モータ１３ａによる間欠的
なＸ軸方向のステージ走査の開始点３１及び終了点３２
は、ウエハ残留ローテーションθ及び加工許容幅Ｗから
求めることができる。

【００１９】ステージ走査ＳＹ１は駆動モータ１３ｂの
みによるＹ軸方向のステージ走査、ステージ走査ＳＹ２
は駆動モータ１３ａ，１３ｂによる斜め方向のステージ
走査、ステージ走査ＳＹ３は駆動モータ１３ｂのみによ
るＹ軸方向のステージ走査である。このように、Ｙ軸方
向へのステージ走査を連続して行い、それに加えてＸ軸
方向へのステージ走査を間欠的に行うことにより、従来
のようにＹ軸方向のステージ走査を止めたり逆方向へス
テージを戻す必要が無く、加工箇所の配列方向へステー
ジを連続的に移動させながらレーザ加工を行うことがで
きるため、加工時間を短縮することができる。

【００２０】なお、加工領域の全加工箇所２３ａ−ｎ，
２３ｂ−ｎ，２３ｃ−ｎ，‥‥をＸ軸方向のステージ駆
動モータ１３ａとＹ軸方向のステージ駆動モータ１３ｂ
の同時駆動による斜め走査で加工しようとすると、レー
ザ照射位置の軌跡が加工許容幅から外れることがないよ
うに、高精度なステージ駆動系及び制御系が必要であ
る。しかし、本発明によるステージ走査は、基本的に１
軸方向（Ｙ軸方向）のステージ走査によって加工領域を
走査するものであり、Ｘ軸方向の間欠的な走査は加工許
容幅Ｗの中で一端側から他端側へ走査点を戻すためだけ
の走査であるため、高精度なステージ駆動系が必要とさ
れることもない。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、ステージの移動方向と
加工箇所の配列方向が一致していない場合においても連
続したステージ走査で複数の加工箇所を加工することが
可能となり、加工時間の短縮を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】レーザ加工装置の一例を示す概略図。

【図２】（ａ）はウエハの概略平面図、（ｂ）は加工領
域の説明図。

【図３】本発明によるレーザ加工方法を説明する図。

【図４】基板上に配列された複数の加工箇所とステージ
駆動軸の関係を示す図。

【図５】従来のレーザ加工方法を説明する図。

【符号の説明】

１０…ウエハ、１２…ステージ、１２ａ…Ｘステージ、
１２ｂ…Ｙステージ、１３ａ，１３ｂ…駆動モータ、１
４ａ，１４ｂ…移動鏡、１５ａ，１５ｂ…レーザ干渉
計、１６…レーザ光源、１７…ミラー、１８…対物レン
ズ、１９…アライメントセンサ、２０…制御系、２１−
１〜２１−１２…ＩＣチップ、２２−１〜２２−１２…
加工領域、２３ａ−ｎ〜２３ｈ−ｎ…加工箇所、Ｗ…加
工許容幅

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の方向に配列され該第１の方向と交
差する第２の方向に所定長の加工許容幅を有する加工箇
所が複数設けられた基板を、互いに直交する第１軸と第
２軸とで決定される移動座標系に沿って２次元的に移動
可能なステージ上に前記第１の方向が前記第１軸と略平
行になるように保持し、前記ステージを駆動して前記加
工箇所が前記移動座標系に対して固定のレーザ光照射位
置を通過するときレーザ光を照射して加工を行うレーザ
加工方法において、前記ステージを前記第１軸に沿って連続的に駆動すると
ともに前記第２軸に沿って間欠的に駆動することによ
り、レーザ光を前記加工箇所の加工許容幅内に照射する
ことを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２】前記レーザ光照射位置の軌跡が前記複数
の加工箇所の加工許容幅の端部同士を結んで形成される
帯状領域内に納まるように、前記ステージを前記第２軸
に沿って間欠的に駆動することを特徴とする請求項１記
載のレーザ加工方法。