JPH11197865A - 位置合わせ装置及びレーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 膜厚がばらついても正確かつ高速にオートフ
ォーカスできる位置合わせ装置、及びこの位置合わせ装
置が装備されたレーザ加工装置を提供する。 【解決手段】 「対象物」としての半導体デバイス１２
に対してその垂直方向から測定光を照射してその半導体
デバイス１２の垂直方向に関する位置情報を検出する垂
直入射式位置検出系１７と、半導体デバイス１２の表面
に対して斜め方向から測定光を照射して前記半導体デバ
イス１２の前記垂直方向に関する位置情報を検出する斜
入射式位置検出系１８とを有し、前記垂直入射式位置検
出系１７にて検出される前記半導体デバイス１２の位置
情報に対する、前記斜入射式位置検出系１８にて検出さ
れる前記半導体デバイス１２の位置情報の偏差を検出す
る補正量検出系２６を設けた位置合わせ装置としたこと
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、対象物に対して
他の装置等を位置合わせする位置合わせ装置、及びこの
位置合わせ装置が装備されたレーザ加工装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、この種の位置合わせ装置が装
備されたレーザ加工装置として、例えば図３及び図４に
示すようなものが知られている。

【０００３】すなわち、このレーザ加工装置は、ＸＹ方
向に移動可能な図示省略のＸＹステージ上に、Ｚ方向に
移動可能なＺステージ１が配設され、更に、このＺステ
ージ１上に「対象物」としての半導体デバイス２が把持
されるようになっている。

【０００４】そして、この半導体デバイス２に加工レー
ザを射出する加工レーザ光源３が配置され、この加工レ
ーザ光源３から射出された加工レーザがハーフミラー４
で反射されて対物レンズ５にて集光されて半導体デバイ
ス２の「対象部位」としてのヒューズ２ａに照射される
ようになっている。

【０００５】また、このレーザ加工装置には、「位置合
わせ装置」として、その半導体デバイス２の垂直方向
（上下方向）に関する位置情報を検出する斜入射式位置
検出系６が設けられている。この斜入射式位置検出系６
は、測定用斜入射ビームを半導体デバイス２に斜め方向
から投影する斜入射ＡＦビーム照射系７が設けられ、そ
の斜入射ビームの投影された合焦スリット像の反射光を
フォーカスオフセット機構８を介して受光する受光系９
が設けられている。

【０００６】そして、斜入射ＡＦビーム照射系７から半
導体デバイス２のヒューズ２ａに照射された測定用斜入
射ビームの反射光がフォーカスオフセット機構８を介し
て受光系９の所定位置に入射されるようにＺステージ１
を位置調整して位置決めすることで、オートフォーカス
が行われ、半導体デバイス２のヒューズ２ａと対物レン
ズ５の焦点面とがほぼ一致することとなる。

【０００７】しかしながら、半導体デバイス２には、図
４に示すように、表面にヒューズ２ａの部分を除いて薄
膜２ｂが形成されている場合があり、かかる場合に、斜
め方向から測定用斜入射ビームを半導体デバイス２のヒ
ューズ２ａに入射させようとしても、薄膜２ｂに遮られ
てこの薄膜２ｂの表面に照射されてしまう。従って、上
述の方法で、オートフォーカスを行おうとすると、ヒュ
ーズ２ａの位置に対して、薄膜２ｂの膜厚Ｔだけデフォ
ーカスすることとなる。

【０００８】そこで、フォーカスオフセット機構８を、
設計により決められている薄膜２ｂの膜厚Ｔに見合う分
だけ予め調整して、対物レンズ５の焦点面がヒューズ２
ａの表面に一致するようにする。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、そのよ
うに予め薄膜２ｂの膜厚Ｔに見合う分だけフォーカスオ
フセット機構８を調整するようにした場合でも、その薄
膜２ｂの膜厚Ｔがばらついた時には、そのばらついた分
だけデフォーカスしてしまう、という問題がある。

【００１０】そこで、この発明は、膜厚がばらついても
正確かつ高速にオートフォーカスできる位置合わせ装
置、及びこの位置合わせ装置が装備されたレーザ加工装
置を提供することを目的としたものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】かかる課題に着目し、請
求項１に記載された発明は、対象物に対してその垂直方
向から測定光を照射してその対象物の垂直方向に関する
位置情報を検出する垂直入射式位置検出系と、前記対象
物の表面に対して斜め方向から測定光を照射して前記対
象物の前記垂直方向に関する位置情報を検出する斜入射
式位置検出系とを有し、前記垂直入射式位置検出系にて
検出される前記対象物の位置情報に対する、前記斜入射
式位置検出系にて検出される前記対象物の位置情報の偏
差を検出する補正量検出系を設けた位置合わせ装置とし
たことを特徴とする。

【００１２】請求項２に記載された発明は、請求項１に
記載の構成に加え、加工レーザ光源から加工レーザを出
射して対物レンズを通して前記対象物の対象部位に照射
して加工を行うレーザ加工装置において、請求項１に記
載の位置合わせ装置が用いられ、前記垂直入射式位置検
出系の測定光が前記対物レンズを介して前記対象物の対
象部位に照射されるように構成したレーザ加工装置とし
たことを特徴とする。

【００１３】請求項３に記載された発明は、請求項２に
記載の構成に加え、前記対象物は、その表面に薄膜が形
成され、前記対象物の表面と前記対物レンズの焦点面と
がほぼ一致するように、前記斜入射式位置検出系の出力
と前記検出された偏差とに基づいて前記対象物と前記焦
点面とを前記対物レンズの光軸に沿って相対移動するこ
とを特徴とする。

【００１４】請求項４に記載された発明は、請求項１又
は２に記載の構成に加え、前記対象物の対象部位は、半
導体デバイスのヒューズであることを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて説明する。

【００１６】図１及び図２は、この発明の実施の形態を
示す図である。

【００１７】まず構成を説明すると、このレーザ加工装
置は、ＸＹ方向に移動可能な図示省略のＸＹステージ上
に、Ｚ方向に移動可能なＺステージ１１が配設され、更
に、このＺステージ１１上に「対象物」としての半導体
デバイス１２が把持されるようになっている。

【００１８】そして、この半導体デバイス１２に加工レ
ーザを射出する加工レーザ光源１３が配置され、この加
工レーザ光源１３から射出された加工レーザがハーフミ
ラー１４で反射されて対物レンズ１５にて集光されて半
導体デバイス１２の「対象部位」としてのヒューズ１２
ａに照射されるようになっている。

【００１９】一方、このレーザ加工装置には、位置合わ
せ装置が装備され、この位置合わせ装置は、その半導体
デバイス２のヒューズ１２ａに対してその垂直方向から
「測定光」としての測定用垂直入射ビームを照射してそ
のヒューズ１２ａの垂直方向に関する位置情報を検出す
る垂直入射式位置検出系１７と、半導体デバイス２の表
面に対して斜め方向から「測定光」としての測定用斜入
射ビームをその表面の前記垂直方向に関する位置情報を
検出する斜入射式位置検出系１８とを有している。

【００２０】その垂直入射式位置検出系１７は、照明光
源２７から射出された測定用垂直入射ビームがハーフミ
ラー２８にて反射されて対物レンズ１５を介してヒュー
ズ１２ａにその垂直方向から照射され、このヒューズ１
２ａの画像を対物レンズ１５を通してカメラ１９で撮影
し、画像処理装置２０にて合焦度を計算することによ
り、そのヒューズ１２ａの垂直方向に関する位置情報を
検出するようになっている。この位置情報に基づき、合
焦度が一番高くなる位置にＺステージ１１を位置決めす
るようにしていいる。

【００２１】また、斜入射式位置検出系１８は、測定用
斜入射ビームを半導体デバイス１２に斜め方向から投影
する斜入射ＡＦビーム照射系２２が設けられ、その斜入
射ビームの投影された合焦スリット像の反射光をフォー
カスオフセット機構２３を介して受光する受光系２４が
設けられている。

【００２２】斜入射ＡＦビーム照射系２２から半導体デ
バイス１２の表面（薄膜１２ｂが形成されている場合に
は薄膜１２ｂの表面，薄膜１２ｂが形成されていない場
合にはヒューズ１２ａの表面）に照射された測定用斜入
射ビームの反射光をフォーカスオフセット機構２３を介
して受光系２４で受光することにより、当該表面の垂直
方向に関する位置情報を検出するようになっている。

【００２３】そして、垂直入射式位置検出系１７にて検
出される半導体デバイス１２のヒューズ１２ａの位置情
報に対する、前記斜入射式位置検出系１８にて検出され
る半導体デバイス１２の表面の位置情報の偏差が補正量
検出系２６にて検出されるようになっている。

【００２４】しかも、ヒューズ１２ａの表面と対物レン
ズ１５の焦点面とがほぼ一致するように、前記斜入射式
位置検出系１８の出力と、補正量検出系２６にて検出さ
れた偏差とに基づいて、ヒューズ１２ａと焦点面とを前
記対物レンズ１５の光軸に沿って相対移動させるように
している。ここでは、Ｚステージ１１を上下動させるこ
とにより相対移動させている。

【００２５】次に、作用について説明する。

【００２６】半導体デバイス１２のヒューズ１２ａの加
工（切断）を行うために、まず、このヒューズ１２ａが
対物レンズ１５の焦点面とほぼ一致するようにＺステー
ジ１１を駆動させる。

【００２７】すなわち、その半導体デバイス１２のヒュ
ーズ１２ａに対してその垂直方向から測定用垂直入射ビ
ームを照射して、このヒューズ１２ａの画像を対物レン
ズ１５を通してカメラ１９で撮影し、画像処理装置２０
にて合焦度を計算することにより、そのヒューズ１２ａ
の垂直方向に関する位置情報を検出する。この位置情報
に基づき、垂直入射式位置検出系１７の合焦度が一番高
くなる位置にＺステージ１１を位置決めする。

【００２８】この状態で、斜入射式位置検出系１８の斜
入射ＡＦビーム照射系２２から測定用斜入射ビームを半
導体デバイス１２に斜め方向から投影する。この斜入射
ビームは、半導体デバイス１２の表面に薄膜１２ｂが設
けられているため、ヒューズ１２ａに投影されず、薄膜
１２ｂの表面に投影されることとなる。この反射光がフ
ォーカスオフセット機構２３を介して受光系２４で受光
される。そして、前記垂直入射式位置検出系１７で合焦
させたＺ位置において、斜入射式位置検出系１８でも合
焦信号が出るように、フォーカスオフセット機構２３を
調整する。

【００２９】そして、同ロットの残りの半導体デバイス
１２の加工においては、垂直入射式位置検出系１７は使
用せず、斜入射式位置検出系１８のみにて合焦させるこ
とにより、オートフォーカスを行い、半導体デバイス１
２のヒューズ１２ａに加工レーザを照射して加工を行
う。

【００３０】このように半導体デバイス１２の加工を、
例えば、１ロットの最初の半導体デバイス１２におい
て、垂直入射式位置検出系１７の位置情報に対する、斜
入射式位置検出系１８の位置情報の偏差に基づき、フォ
ーカスオフセット機構２３を調整し、そして、その後の
同ロットの残り半導体デバイス１２においては、斜入射
式位置検出系１８のみで合焦させることにより、高速に
オートフォーカスが行うことができ、且つ、ヒューズ１
２ａを正確に加工することができる。

【００３１】かかる操作を例えば各ロット毎に行うこと
により、各ロット毎に薄膜１２ｂの膜厚がばらついて
も、半導体デバイス１２のヒューズ１２ａに対物レンズ
１５の焦点面を一致させることができ、正確な位置合わ
せ、ひいては、正確な加工を行うことができる。

【００３２】一方、この位置合わせ装置を用いれば薄膜
１２ｂの膜厚Ｔを測定することも可能である。すなわ
ち、図２に示すように、薄膜１２ｂが形成されていない
状態で、垂直入射式位置検出系１７と斜入射式位置検出
系１８との合焦を行い、次に、薄膜１２ｂが形成されて
いるものにおいて、前述の方法で、斜入射式位置検出系
１８のフォーカスオフセット機構２３を調整することに
より、この調整量をＺステージ１１の高さに換算するこ
とで、薄膜１２ｂの膜厚Ｔを測定することが可能であ
る。

【００３３】なお、上記実施の形態では、位置合わせ装
置がレーザ加工装置に装備されているものについて説明
したが、これに限らず、この位置合わせ装置は、単独で
も、レーザ加工装置以外の装置にも適用でき、又、対象
物の対象部位も半導体デバイスのヒューズに限定される
ものでもない。

【００３４】また、上記実施の形態では、フォーカスオ
フセット機構２３を用いて斜入射ビームをシフトさせる
ことにより、薄膜１２ｂの表面に測定用斜入射ビームが
照射される場合でも、ヒューズ１２ａ表面と対物レンズ
１５の焦点面とが一致した状態で、斜入射式位置検出系
１８により合焦状態が検知できるようにしている。しか
し、これに限らず、フォーカスオフセット機構２３にて
斜入射ビームをシフトさせる代わりに、例えば受光系２
４の出力に、垂直入射式位置検出系１７の位置情報に対
する、斜入射式位置検出系１８の位置情報の偏差に対応
する電気的なオフセットを与えることもできる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明してきたように、各請求項に記
載された発明によれば、垂直入射式位置検出系にて検出
される対象物の位置情報に対する、斜入射式位置検出系
にて検出される対象物の位置情報の偏差を検出する補正
量検出系を設けることにより、正確性を有する垂直入射
式位置検出系の位置情報に基づき補正量検出系を介して
迅速性を有する斜入射式位置検出系の位置情報を補正す
ることにより、正確性及び迅速性を有する位置合わせ操
作を行うことができる。

【００３６】請求項２に記載された発明によれば、位置
合わせ装置をレーザ加工装置に適用することにより、対
物レンズに対して対象物の対象部位を迅速且つ正確に位
置合わせすることができ、ひいては、迅速且つ正確に対
象部位をレーザ加工することができる。

【００３７】請求項３に記載された発明によれば、対象
物の表面に薄膜が形成されているものにおいて特に効果
的に対象部位を迅速且つ正確にレーザ加工することがで
きる。

【００３８】請求項４に記載された発明によれば、半導
体デバイスのヒューズを迅速且つ正確にレーザ加工する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態に係る位置合わせ装置を
装備したレーザ加工装置の概略図である。

【図２】同実施の形態に係る位置合わせ装置を装備した
レーザ加工装置の概略図で、薄膜が形成されていない半
導体デバイスをレーザ加工する状態を示すものである。

【図３】従来例を示すレーザ加工装置の図２に相当する
概略図である。

【図４】同従来例を示すレーザ加工装置の図１に相当す
る概略図である。

【符号の説明】

12 半導体デバイス（対象物） 12a ヒューズ（対象部位） 12b 薄膜 13 加工レーザ光源 15 対物レンズ 17 垂直入射式位置検出系 18 斜入射式位置検出系 19 カメラ 20 画像処理装置 22 斜入射ＡＦビーム照射系 23 フォーカスオフセット機構 24 受光系 26 補正量検出系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｓ 3/00 Ｈ０１Ｌ 21/82 Ｆ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象物に対してその垂直方向から測定光
   を照射してその対象物の垂直方向に関する位置情報を検
   出する垂直入射式位置検出系と、前記対象物の表面に対
   して斜め方向から測定光を照射して前記対象物の前記垂
   直方向に関する位置情報を検出する斜入射式位置検出系
   とを有し、 前記垂直入射式位置検出系にて検出される前記対象物の
   位置情報に対する、前記斜入射式位置検出系にて検出さ
   れる前記対象物の位置情報の偏差を検出する補正量検出
   系を設けたことを特徴とする位置合わせ装置。
2. 【請求項２】 加工レーザ光源から加工レーザを出射し
   て対物レンズを通して前記対象物の対象部位に照射して
   加工を行うレーザ加工装置において、 請求項１に記載の位置合わせ装置が用いられ、前記垂直
   入射式位置検出系の測定光が前記対物レンズを介して前
   記対象物の対象部位に照射されるように構成したことを
   特徴とするレーザ加工装置。
3. 【請求項３】 前記対象物は、その表面に薄膜が形成さ
   れ、前記対象物の表面と前記対物レンズの焦点面とがほ
   ぼ一致するように、前記斜入射式位置検出系の出力と前
   記検出された偏差とに基づいて前記対象物と前記焦点面
   とを前記対物レンズの光軸に沿って相対移動することを
   特徴とする請求項２記載のレーザ加工装置。
4. 【請求項４】 前記対象物の対象部位は、半導体デバイ
   スのヒューズであることを特徴とする請求項２又は３記
   載のレーザ加工装置。