JPH1123952A - オートフォーカス装置及びこれを利用したレーザ加工装置 - Google Patents

オートフォーカス装置及びこれを利用したレーザ加工装置

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JPH1123952A
JPH1123952A JP9174749A JP17474997A JPH1123952A JP H1123952 A JPH1123952 A JP H1123952A JP 9174749 A JP9174749 A JP 9174749A JP 17474997 A JP17474997 A JP 17474997A JP H1123952 A JPH1123952 A JP H1123952A
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JP
Japan
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objective lens
focused
distance
mounting surface
reference distance
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JP9174749A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Ueda
浩史 上田
Hiroyuki Takahashi
宏幸 高橋
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 精度良く安定したフォーカス動作を実現する
こと。 【解決手段】 合焦対象物の載置面11に対向装備され
た対物レンズ9と、この対物レンズ9を載置面11に対
し相対移動させる移動手段と、載置面11に印された距
離測定マークを対物レンズ9を介して撮像する撮像手段
2と、この撮像手段2の出力に基づいて移動手段を駆動
し対物レンズ9が距離測定マークに焦点を結ぶ載置面か
らの基準距離に来るように制御する制御部1,13とを
備えている。制御部1,13は、基準距離に対し予め設
定された載置面11から合焦対象物の合焦予定点までの
距離だけ遠ざけた位置を対物レンズ9の合焦位置とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、オートフォーカス
装置及びこれを利用したレーザ加工装置に係り、特に、
加工対象点等に自動的に焦点を結ぶオートフォーカス装
置及びこれを利用したレーザ加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、IC内配線を切断するレーザ加工
装置等で対象物に焦点を合わせる場合、非点収差法やナ
イフエッジ法に代表される光学式のオートフォーカス機
構が用いられてきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光学式のオートフォーカス機構は、対象物上に直径数μ
mの狭いエリアの光を当てその反射光をセンサで検出す
ることによりフォーカス制御されていたために、対象物
表面の反射率のばらつき、散乱光、凹凸などの影響によ
り、精度良くフォーカスが合わなかったり、オートフォ
ーカスが外れてしまう等の不都合があった。
【0004】
【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、特に、精度良く安定したフォーカス動作を実
現するオートフォーカス装置及びこれを利用したレーザ
加工装置を提供することを、その目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の発明では、合焦対象物の載置面に対
向装備された対物レンズと、この対物レンズを載置面に
対し相対移動させる移動手段と、載置面に印された距離
測定マークを対物レンズを介して撮像する撮像手段と、
この撮像手段の出力に基づいて移動手段を駆動し対物レ
ンズが距離測定マークに焦点を結ぶ載置面からの基準距
離に来るように制御する制御部とを備えている。そし
て、制御部は、基準距離に対し予め設定された載置面か
ら合焦対象物の合焦予定点までの距離だけ遠ざけた位置
を対物レンズの合焦位置とする、という構成を採ってい
る。
【0006】本発明では、載置面に印された距離測定マ
ークを目印として当該距離測定マークに焦点を結ぶよう
な基準距離に対物レンズが制御される。その後、載置面
から合焦予定点までの距離が考慮され、その分基準距離
から遠ざけられた距離が対物レンズのオンフォーカス位
置とされる。
【0007】請求項2記載の発明では、載置面には合焦
対象物を囲うように複数の距離測定マークが印され、制
御部は、距離測定マーク毎に基準距離を求め、この各基
準距離に基づく補完計算により合焦対象物の位置での基
準距離を算出し、この合焦対象物の位置での基準距離に
対し載置面から合焦予定点までの距離だけ遠ざけた位置
を対物レンズの合焦位置とする、という構成を採ってい
る。
【0008】本発明では、複数の距離測定マークについ
て基準距離が個別に算出される。そして、これらの値か
ら合焦対象物が配置された位置での基準距離が補完計算
により導かれこの補完計算による基準距離から上記合焦
予定点までの距離が考慮される。
【0009】請求項3記載の発明では、対物レンズの光
軸を合焦対象物に合わせると共に当該対物レンズを合焦
位置に設定する請求項1又は2記載のオートフォーカス
装置と、対物レンズの光軸に沿って加工レーザを入射さ
せるレーザ光源とを備えた、という構成を採っている。
【0010】これらにより、前述した目的を達成しよう
とするものである。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図1
乃至図3に基づいて説明する。
【0012】図1は、本実施形態にかかるレーザ加工装
置を示す光学系のブロック図である。
【0013】この図1において、LSIウェハ11は合
焦対象物であるLSIチップの載置面をなす。この載置
面には、所定の距離測定マークが印されている。また、
この載置面には、対物レンズ9が対向装備されている。
この対物レンズ9の光軸上には、ビームスプリッタ7
と、反射ミラー4とが配置されている。対物レンズ9,
ビームスプリッタ7及び反射ミラー4は、第1の移動手
段としてのポジショナ機構により対物レンズ9の光軸と
直交する2軸方向に一体的に移動可能となっている(図
示略)。また、対物レンズ9には、当該対物レンズ9を
その光軸方向に変位させるアクチュエータ10が第2の
移動手段として併設されている。ビームスプリッタ7で
反射されたビームの進行先には、観察レンズ3を介し撮
像手段であるCCDカメラ2が配置されている。制御部
としての画像処理装置1及びコントローラ13は、CC
Dカメラ2の出力に基づいて移動手段を駆動し対物レン
ズが距離測定マークに焦点を結ぶ載置面からの基準距離
に来るように制御する。更に、制御部は、基準距離に対
し予め設定された載置面から合焦対象物上の合焦予定点
までの距離だけ遠ざけた位置を対物レンズの合焦位置と
するオートフォーカス機能を備えている。
【0014】図2は、LSIウェハ11表面の拡大図で
ある。加工対象物(合焦対象物)としてのLSIチップ
14が整列して複数配置されている。また、LSIチッ
プ14を囲うように4つの距離測定マーク(高さ測定ポ
イント)が印されている。
【0015】上述のオートフォーカス機能は、高さ測定
ポイント毎に対物レンズの基準距離を求め、この各基準
距離に基づく補完計算により合焦対象物の位置での基準
距離を算出し、この合焦対象物の位置での基準距離に対
し載置面から合焦予定点までの高さだけ遠ざけた位置を
対物レンズの合焦位置とするものとなっている。
【0016】ここで、符号12は、コントローラ13が
出力する制御信号に応じて移動手段を駆動し、対物レン
ズ9を3軸方向に移動せしめるアクチュエータドライバ
を示す。また、符号6は、対物レンズ9の光軸に沿って
加工レーザを入射させるレーザ光源としてのレーザ装置
を示す。更に、符号8は、LSIウェハ11を撮像する
ための照明装置を示す。
【0017】本レーザ加工装置では、対物レンズ9の直
下に置かれたLSIウエハ11の表面から高さ測定ポイ
ントをCCDカメラ2により撮影し、画像処理装置1に
その画像データを取り込む。次に、その取り込んだ画像
データから高さ測定ポイントの「鮮明さ」を特徴量と
し、これに基づいて焦点が合うような対物レンズ9の移
動量を算出する。そして、コントローラ13が、この移
動量に基づく制御信号を出力し、アクチュエータ10を
して対物レンズ9を光軸方向に移動させる。焦点が合う
までこの動作を繰り返し、焦点が合った距離を対物レン
ズの基準距離とする機構となっている。
【0018】コントローラ13は、ポジショナ機構を操
作して、各高さ測定ポイントについて基準距離を算出す
る。このようにして測定算出された4ケ所の基準距離か
ら補間計算を行い、LSIチップ14が配置された位置
での基準距離を算出する。そして、当該基準距離に対
し、コントローラ13が有するメモリに予め設定された
載置面から加工予定点(合焦予定点)までの高さだけ遠
ざけた位置を対物レンズ9の合焦位置とする。そして配
線を切断する場合には、算出された合焦位置に対物レン
ズ9を上下させ、レーザビームの焦点を加工する配線に
合わせる。
【0019】従来技術として説明したように、光学式の
オートフォーカスであるとLSI表面の反射率のばらつ
きや散乱光の影響を受けるため、レーザビームの焦点が
精度良く配線に合わないという問題があった。これに対
し、本実施形態にかかるオートフォーカス方式を用いる
と光学式のオートフォーカス方式と比較して、LSI表
面上の広いエリアからの反射光をとらえるため、LSI
表面の反射率のばらつきや散乱光の影響を受けることが
なく、しかもあらかじめ算出した高さデータに基づき配
線へ焦点を合わせることから、効率的にフォーカスを合
わせることができる。
【0020】
【発明の効果】本発明は、以上のように構成され機能す
るので、これによると、撮像手段により載置面に印され
た距離測定マークの画像を撮像し、その撮像結果から合
焦予定点を特定し、対物レンズのフォーカスを合わせる
ので、光学式のオートフォーカス方式と比較して、載置
面上の広いエリアからの反射光をとらえるため、対象物
表面の反射率のばらつき、散乱光、凹凸などに影響され
ず、精度良くしかも安定してフォーカスを合わせること
ができる。また、複数の距離測定マークから補完計算に
よりフォーカスを合わせる場合は、載置面に歪みが生じ
ていても、合焦予定点に精度良くフォーカスを合わせる
ことができる。更に、このフォーカス装置をレーザ加工
装置に適用した場合は、高精度なレーザ加工を行うこと
ができ、加工対象点が微小なものであっても適切な加工
を施すことができる、という従来にない優れたオートフ
ォーカス装置及びこれを利用したレーザ加工装置を提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すレーザ加工装置のブ
ロック図である。
【図2】実施形態の動作を説明する図である。
【図3】実施形態の動作を説明する図である。
【符号の説明】
1 画像処理装置(制御部) 2 CCDカメラ(撮像手段) 3 観察レンズ 4 反射ミラー 5 レーザビーム 6 レーザ装置(レーザ光源) 7 ビームスプリッタ 8 照明装置 9 対物レンズ 10 アクチュエータ(移動手段) 11 LSIウエハ(載置面) 12 アクチュエータドライバ 13 コントローラ(制御部) 14 LSIチップ(合焦対象物)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 合焦対象物の載置面に対向装備された対
    物レンズと、この対物レンズを前記載置面に対し相対移
    動させる移動手段と、前記載置面に印された距離測定マ
    ークを前記対物レンズを介して撮像する撮像手段と、こ
    の撮像手段の出力に基づいて前記移動手段を駆動し前記
    対物レンズが前記距離測定マークに焦点を結ぶ載置面か
    らの基準距離に来るように制御する制御部とを備え、前
    記制御部は、前記基準距離に対し予め設定された前記載
    置面から合焦対象物 の合焦予定点までの距離だけ遠ざけた位置を前記対物レ
    ンズの合焦位置とすることを特徴としたオートフォーカ
    ス装置。
  2. 【請求項2】 前記載置面には前記合焦対象物を囲うよ
    うに複数の距離測定マークが印され、 前記制御部は、前記距離測定マーク毎に前記基準距離を
    求め、この各基準距離に基づく補完計算により前記合焦
    対象物の位置での基準距離を算出し、この合焦対象物の
    位置での基準距離に対し前記載置面から合焦予定点まで
    の距離だけ遠ざけた位置を前記対物レンズの合焦位置と
    することを特徴とした請求項1記載のオートフォーカス
    装置。
  3. 【請求項3】 対物レンズの光軸を合焦対象物に合わせ
    ると共に当該対物レンズを合焦位置に設定する請求項1
    又は2記載のオートフォーカス装置と、前記対物レンズ
    の光軸に沿って加工レーザを入射させるレーザ光源とを
    備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
JP9174749A 1997-06-30 1997-06-30 オートフォーカス装置及びこれを利用したレーザ加工装置 Pending JPH1123952A (ja)

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