JP2004306101A - レーザ加工装置及びレーザ加工方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】装置の簡略化を図りつつ、多数並ぶ被加工物のピッチの変化に対しても、最小スポット径を小さく保ったまま、かつスポットの品質を落とすことなく、多数並ぶ被加工物のうちから同時に２以上ずつ選び、選択的に加工することを可能とし、被加工物の加工効率を上げて加工時間を短縮することができるレーザ加工装置を提供する。
【解決手段】レーザ光源１４と、被加工物１を載置して移動可能なステージ１０と、レーザ光源１４から出射したレーザ光を複数に分岐した後、集光して被加工物１０に照射する光学系９と、分岐された複数のレーザ光１２、１３のそれぞれの光路に対して開閉可能なシャッタ６と、分岐された複数のレーザ光１２、１３を相互に独立に移動させ、レーザ光１２、１３の照射位置を調整し得るビーム移動手段７、８とを有する。
【選択図】 図１
【解決手段】レーザ光源１４と、被加工物１を載置して移動可能なステージ１０と、レーザ光源１４から出射したレーザ光を複数に分岐した後、集光して被加工物１０に照射する光学系９と、分岐された複数のレーザ光１２、１３のそれぞれの光路に対して開閉可能なシャッタ６と、分岐された複数のレーザ光１２、１３を相互に独立に移動させ、レーザ光１２、１３の照射位置を調整し得るビーム移動手段７、８とを有する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ加工装置及びレーザ加工方法に関し、より詳しくは、半導体基板上に形成されたヒューズをレーザビームにより切断する加工などを行うレーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレーザ加工装置は、レーザ光源からのレーザビームを集光して、被加工物に照射し、被加工物を加工する。複数の被加工物に対しては、一つのレーザ光源について複数の被加工物を載置したステージを移動させて複数の被加工物を一つずつ順次加工している。
【０００３】
メモリデバイスの不良ビットの救済を例に挙げると、メモリデバイスでは、メモリセルの一部に不良が発生することが予め想定され、不良部分を正常な予備のメモリセルに切り換えるためのヒューズを備えている。従来の技術では、レーザ加工装置を用いてこれらのヒューズを選択的に、かつ一本ずつ切断していた。
【０００４】
半導体デバイスで使用される、電圧調整のためのヒューズ、またロジックデバイスでのプログラミング用ヒューズについても同様である。
【０００５】
ところで、デバイス内のヒューズの本数は、例えばメモリデバイスでは、記憶容量の増大につれて急速に増加しており、ヒューズを一本ずつ切断する従来の方法では、切断処理の時間が増加し、デバイスコストの増加に繋がっている。
【０００６】
従って、最近では、処理能力を上げるため、複数のレーザ光源を用いた加工装置や、一つのレーザ光源から出射した一つのレーザビームを分岐し、２つのレーザビームを形成して用いる加工装置などが以下の特許文献１乃至４に記載されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平４−６７６５４号公報
【特許文献２】
特開平１１−１０４８６３号公報
【特許文献３】
特開平１１−２４５０７３号公報
【特許文献４】
特開平２−１３７６８２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１乃至３に記載の加工装置では、複数のレーザ光源を有するため、装置が大型化する傾向があり、装置のコストもかかってしまう。
【０００９】
これに比較して、特許文献４に記載の加工装置では、一つのレーザ光源のみを用いているものの、２つのレーザビームを同時照射する際にレーザビーム相互の間隔の調整が難しく、多数並ぶ被加工物のピッチの変化に対して迅速に対応することが難しい。
【００１０】
また、ヒューズ数の増大に伴って、デバイス上に置かれるヒューズの間隔が狭められつつあるが、この際に、照射範囲を確保するためスポット径をある程度大きくしておく必要が有り、最小スポット径を小さく保つことが難しい。また、この場合、複数のレーザビーム間の間隔を小さくすることが難しいため、レーザビームのエネルギ分布がガウス分布からずれ易くなり、スポットの品質を落とす結果となる。
【００１１】
本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みて創作されたものであり、装置の簡略化を図りつつ、多数並ぶ被加工物のピッチの変化に対しても、最小スポット径を小さく保ち、かつスポットの品質を落とすことなく、多数並ぶ被加工物のうちから同時に２以上ずつ選び、選択的に加工することを可能とし、被加工物の加工効率を上げて加工時間を短縮することができるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、レーザ加工装置に係り、レーザ光源と、被加工物を載置して移動可能なステージと、前記レーザ光源から出射したレーザビームを複数に分岐した後、集光して前記被加工物に照射する光学系と、前記分岐された複数のレーザビームのそれぞれの光路に対して開閉が可能なシャッタと、前記分岐された複数のレーザビームを相互に独立に移動させ、前記レーザビームの照射位置を調整し得るビーム移動手段とを有することを特徴とし、
請求項２記載の発明は、請求項１記載のレーザ加工装置に係り、一方向に間隔を置いて複数配列された前記ステージ上の被加工物に対して、前記ステージが前記配列方向に沿って移動するように調整されており、前記被加工物の配列方向と間隔に合わせて前記複数のレーザビームの照射位置が調整されていることを特徴とし、
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のレーザ加工装置に係り、前記複数のレーザビームの光路のうちすべてに又は一部に、偏光切換え素子を備えたことを特徴とし、
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れか一に記載のレーザ加工装置に係り、前記複数のレーザビームの照射間隔の調整範囲が５０μｍ以下であることを特徴とし、
請求項５記載の発明は、レーザ加工方法に係り、レーザ光源と、被加工物を載置して移動可能なステージと、前記レーザ光源からのレーザビームを複数に分岐した後、集光して前記被加工物に照射する光学系と、前記分岐された複数のレーザビームのそれぞれの光路に対して開閉が可能なシャッタと、前記分岐された複数のレーザビームを相互に独立に移動させ、前記レーザビームの照射位置を調整し得るビーム移動手段とを有するレーザ加工装置を用いて、前記ステージ上の被加工物に対して、前記ビーム移動手段により前記レーザビームの照射位置を調整し、複数の被加工物のうちから同時に２以上選び、前記シャッタを開閉させることにより選択的に加工するとともに、前記ステージを移動させて前記複数の被加工物を順次加工することを特徴とし、
請求項６記載の発明は、請求項５記載のレーザ加工方法に係り、一方向に間隔を置いて複数配列された前記ステージ上の被加工物に対して、前記ステージを前記配列方向に沿って移動するように調整し、前記被加工物の配列方向と間隔に合わせて前記１つ以上のレーザビームの照射位置を調整することを特徴とし、
請求項７記載の発明は、請求項５又は６記載のレーザ加工方法に係り、前記複数のレーザビームの光路のうちすべてに又は一部に、偏光切換え素子を備え、前記偏光切換え素子によるレーザビームの偏光方向を前記被加工物に合わせて調整することを特徴とし、
請求項８記載の発明は、請求項５乃至７の何れか一に記載のレーザ加工方法に係り、前記被加工物が半導体デバイス上に形成されたヒューズであることを特徴としている。
【００１３】
以下に、上記本発明の構成により奏される作用を説明する。
【００１４】
本発明のレーザ加工装置では、レーザ光源からのレーザビームを複数に分岐した後、集光して被加工物に照射する光学系を有している。従って、一つのレーザ光源で複数のレーザビームを照射し得るため、装置の簡略化をはかりつつ、２以上の被加工物を同時に加工することが可能である。これにより、加工効率の向上を図ることができる。
【００１５】
また、分岐された複数のレーザビームのうち、少なくとも１つのレーザビームの照射位置をそれぞれ独立に調整し得るビーム移動手段を有している。従って、多数並ぶ被加工物のピッチの変化に対しても、少なくとも１以上のレーザビームの照射位置を変えることにより、同時加工する被加工物相互への照射位置を正確に合わせることができるため、最小スポット径を小さく保ち、かつスポット品質を落とすことなく、複数の被加工物の配列方向と間隔に合わせて２以上の被加工物を同時に加工することが可能となる。
【００１６】
さらに、分岐された複数のレーザビームのそれぞれの光路に対して開閉が可能なシャッタを備えているため、２以上の被加工物を同時に選び、かつ対象となる２以上の被加工物のうちから加工すべき被加工物を選択して加工することが可能となる。
【００１７】
さらに、複数の被加工物を載置したステージを移動させることにより、ステージ上の全部の被加工物に対して、順次かつ迅速に加工を行うことができる。
【００１８】
また、複数のレーザビームの光路のうちすべてに又は一部に偏光切り換え素子を有している。従って、被加工物が切断し易い方向に合わせて、例えば細長いヒューズの場合ヒューズの長手方向に対して切断しやすい方向に合わせてレーザビームの偏光方向を切り換えることにより、レーザビームのエネルギを集中させることができるため、切断を効率よく行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
（レーザ加工装置の構成）
まず、この発明の第１の実施の形態であるレーザ加工装置の構成について図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、第１の実施の形態に係るレーザ加工装置の構成について示す模式図である。
【００２２】
そのレーザ加工装置は、図１に示すように、一つのレーザ光源１４と、一本のレーザビームを２本に分岐するハーフミラーからなるビームスプリッタ５と、２本のレーザビームのうち一つのレーザビーム（主レーザビームとなる。）とは独立に他のレーザビーム（副レーザビームとなる。）をＸ方向に走査するＸガルバノミラー（ビーム移動手段）７と、同じく一つのレーザビームとは独立に他のレーザビームをＹ方向に走査するＹガルバノミラー（ビーム移動手段）８と、各レーザビームの光路を開閉するシャッタ６と、２本のレーザビームを集光する集光レンズ９と、被加工物である、例えば複数のヒューズ１が形成された半導体基板２を載置して、Ｘ、Ｙ方向に移動させるＸ−Ｙステージ１０とを備えている。
【００２３】
なお、図１中、他の符号４はレーザビームの光路中に設置された全反射ミラー、１１は半導体基板２をＸ−Ｙステージ１０に固定する基板チャック、１２、１３はそれぞれ、集光レンズ９から出射する主レーザビーム、及び副レーザビームである。
【００２４】
このようなレーザ加工装置では、半導体基板２上に配列され、予めその位置がわかっているヒューズ１の配列に対して、Ｘ−Ｙステージ１０を一定速度で移動させながら、電気的試験の結果得られた切断すべきヒューズ１のデータに従って、ステージの位置と切断すべきヒューズ１の位置が一致する箇所でレーザパルスを発振し、ヒューズ１を切断する。或いは、分岐した２つのレーザビームの光路をともに遮断し、何れのヒューズ１も加工しないようにすることもできる。
【００２５】
この実施の形態では、主レーザビーム１２と副レーザビーム１３を切断すべきヒューズ１の配列の最小間隔に予め自動調整し、同時に２本のヒューズ１を切断可能としたものである。但し、隣り合うヒューズ１の片方のみ切断されるべくデータが与えられた箇所では、上記シャッタ６を閉じることにより、副レーザビーム１３を遮り、主レーザビーム１２だけを照射することができる。これにより、同時に２本のヒューズを選び、それらのうちから選択されたものだけを加工することができる。
【００２６】
主レーザビーム１２と副レーザビーム１３との位置関係は、以下のようにして調整される。即ち、図１に示すように、一つのレーザビームをＸ、Ｙ方向に走査し、半導体基板上のレーザビームの照射位置を調整し得る２つのＸ、Ｙガルバノミラー７、８により副レーザビーム１３の位置を調整する。例えば、ヒューズ１の配列が、図３のように、Ｘ方向であれば、Ｘガルバノミラー７により副レーザビーム１３の照射位置を調整して主レーザビーム１２と副レーザビーム１３とを、Ｘ方向で切断されるべきヒューズ１の最小距離に調整する。さらに、主レーザビーム１２をヒューズ１の中心部に位置合わせした後、Ｙガルバノミラー８により副レーザビーム１３をヒューズ１の中心部に位置合わせする。
【００２７】
この実施の形態のレーザ加工装置においては、上記の、ガルバノミラー７、８の調整によるレーザビームの照射位置合わせ、レーザ光源１４の発振のオン／オフ及びシャッタ６の開閉動作を含むレーザ照射の動作、及びＸ−Ｙステージ１０の移動などをコンピュータ制御により行なわせることができる。
【００２８】
レーザ加工装置の処理速度は、上記Ｘ−Ｙステージの移動速度に依存する。ところで、従来のように一つのレーザビームで加工する場合、その移動速度は式（１）で与えられる。
一方、この実施の形態では、２本のレーザビーム１２、１３を用いて２本のヒューズ１を同時に加工し得るため、最小照射時間は従来（図４）の２倍となり、処理速度も２倍となる。例えば、レーザの発振周波数が１０ｋＨｚであり、最小切断ヒューズ間隔が５μｍのとき、従来の処理速度は５０ｍｍ／秒となるが、この実施の形態では、１００ｍｍ／秒となる。
【００２９】
現在の半導体デバイスにおけるヒューズ１の間隔ｄは、２μｍから１０μｍが一般的であり、上記２つのレーザビーム１２、１３の間隔は最大でもその数倍を見込めばよく、間隔の最大調整可能範囲は５０μｍで十分となる。この実施の形態では、微小な光軸調整しか必要としないため、ガルバノミラー７、８の角度変化も微小となる。また、レーザビームの照射位置を調整可能とすることにより、ヒューズ１に対する正確な位置合わせが可能となり、照射範囲を最大限絞っても確実にヒューズ１にレーザビームを照射することができるという側面もある。このため、小径の集光レンズ９が使用でき、また、テレセントリック光学系を使用した集光レンズ９において、最小スポット径を小さく保つことが可能となる。テレセントリック光学系とは、入射ビームが角度を持っていてもレンズから出る出射ビームは垂直となるような光学系をいう。
【００３０】
以上のように、本発明の第１の実施の形態に係るレーザ加工装置では、レーザ光源からのレーザビームを複数に分岐した後、集光してヒューズ１に照射する光学系を有している。従って、一つのレーザ光源で２つの主及び副レーザビーム１２、１３を照射し得る。装置を簡略化できるとともに、２以上のヒューズ１を同時に加工することが可能である。これにより、加工効率の向上を図ることができる。
【００３１】
また、分岐された２つの主及び副レーザビーム１２、１３のうち、少なくとも１つのレーザビーム１２又は１３の照射位置をそれぞれ独立に調整し得るビーム移動手段７、８を有している。従って、多数並ぶヒューズ１のピッチの変化に対しても、少なくとも１以上のレーザビーム１２、１３の照射位置を変えることにより、同時加工するヒューズ１相互への照射位置を正確に合わせることができる。このため、最小スポット径を小さく保ち、かつスポット品質を落とすことなく、複数のヒューズ１の配列方向と間隔に合わせて２以上のヒューズ１を同時に加工することが可能となる。
【００３２】
さらに、分岐された２つの主及び副レーザビームのそれぞれの光路に対して開閉が可能なシャッタ６を備えているため、２以上のヒューズ１を同時に選び、かつ対象となる２以上のヒューズ１のうちから加工すべきヒューズ１を選択して加工することが可能となる。
【００３３】
さらに、複数のヒューズ１を載置したＸ−Ｙステージ１０を移動させることにより、Ｘ−Ｙステージ１０上の全部のヒューズ１に対して、順次かつ迅速に加工を行うことができる。
【００３４】
（レーザ加工方法）
次に、上記レーザ加工装置を用いたレーザ加工方法について説明する。
【００３５】
まず、図２のような、半導体チップ３の上に複数のヒューズ（被加工物）１がＸ方向及びＹ方向にそれぞれ等間隔ｄで配列された半導体基板２をＸ−Ｙステージ１０上の基板チャック１１に固定する。
【００３６】
次いで、シャッタ６によりレーザビームの光路を閉じた状態で、レーザ光源１４からレーザビームを発生させる。半導体基板２上でのヒューズ１の位置情報に基づいて、Ｘ、Ｙガルバノミラー７、８の角度を調整する。この場合、まず、Ｘ方向に間隔ｄで配列された第１番目及び第２番目のヒューズ１に対して位置合わせする。
【００３７】
次に、シャッタ６を開けて、２分岐したレーザビームを集光レンズ９により集光させて主レーザビーム１２及び副レーザビーム１３を形成し、それぞれＸ方向に配列された第１番目及び第２番目のヒューズ１に照射する。その結果、図３に示すように、レーザパルスによる瞬時のエネルギ付与で、Ｘ方向に配列された第１番目及び第２番目のヒューズ１が切断する。なお、位置合わせからヒューズの切断までを断続的な動きの中で行なうこともできるし、ヒューズの動きを適当なスピードに設定することにより位置合わせからヒューズの切断までを連続的な動きの中で行なうこともできる。
【００３８】
次いで、シャッタ６を閉じた後、Ｘ−Ｙステージ１０をＸ方向に距離２ｄだけ移動させて、第３番目及び第４番目のヒューズ１に対して位置合わせする。
【００３９】
次に、予めセットされた加工情報に基づき、第４番目のヒューズ１へのレーザビームの照射が可能なシャッタ６を開けて、レーザビームを集光レンズ９により集光させて副レーザビーム１３だけを形成し、Ｘ方向に配列された第４番目のヒューズ１に照射する。所定の時間の後、図３に示すように、第４番目のヒューズ１が切断する。
【００４０】
このようにして、Ｘ−Ｙステージ１０をＸ方向に距離２ｄずつ移動させてＸ方向に配列されたヒューズ１に対して、図３に示すように順次レーザ加工する。
【００４１】
次に、Ｙ方向に配列されたヒューズ１に対して加工を行なう。
【００４２】
まず、シャッタ６によりレーザビームの光路を閉じた状態で、レーザ光源１４からレーザビームを発生させる。半導体基板２上でのヒューズ１の位置情報に基づいて、Ｘ、Ｙガルバノミラー７、８の角度を調整する。この場合、Ｙ方向に間隔ｄで配列された第１番目及び第２番目のヒューズ１に対して位置合わせする。
【００４３】
次に、シャッタ６を開けて、２分岐したレーザビームを集光レンズ９により集光させて主レーザビーム１２及び副レーザビーム１３を形成し、それぞれＹ方向に配列された第１番目及び第２番目のヒューズ１に照射する。所定の時間の後、Ｙ方向に配列された第１番目及び第２番目のヒューズ１が溶断する。
【００４４】
以降、上記と同様にして、Ｘ−Ｙステージ１０をＹ方向に隣接するヒューズの間隔ｄの２倍の距離２ｄずつ移動させてＹ方向に配列されたヒューズ１に対して順次レーザ加工を行う。
【００４５】
以上のように、この発明の第１の実施の形態のレーザ加工方法によれば、レーザ光源１４からのレーザビームを複数に分岐した後、分岐したレーザビームを集光して主レーザビーム１２と副レーザビーム１３を形成し、それぞれヒューズ１に照射している。従って、複数のヒューズ１の同時加工が可能である。これにより、加工効率の向上を図ることができる。
【００４６】
また、分岐された２本の主及び副レーザビーム１２、１３のうち、副レーザビーム１３の照射位置を調整し、主及び副レーザビーム１２、１３をそれぞれ隣接するヒューズ１の位置に位置合わせしている。従って、多数並ぶヒューズ１のピッチの変化に対しても、同時加工するヒューズ１相互への照射位置を正確に合わせることができる。このため、最小スポット径を小さく保ったまま、２つのヒューズ１に対して、同時に加工することが可能となる。
【００４７】
さらに、分岐された２つのレーザビームのそれぞれの光路に対して開閉が可能なシャッタ６を備えているため、隣接する２つのヒューズ１を同時に選び、かつ対象となる２つのヒューズのうちから加工すべきヒューズを選択して加工し、或いはともに加工しないようにすることが可能となる。
【００４８】
さらに、複数のヒューズ１が形成された半導体基板２を載置したステージ１０を所定のインタバルｄｘ又はｄｙずつ移動させることにより、半導体基板２上の全部のヒューズ１に対して、順次かつ迅速に行うことができる。
【００４９】
（第２の実施の形態）
（レーザ加工装置）
図５は、第２の実施の形態に係るレーザ加工装置の構成を示す模式図である。
【００５０】
そのレーザ加工装置は、図５に示すように、第１の実施の形態のレーザ加工装置に偏光切り換え素子１６を追加したものである。レーザ光源１４からの光を円偏光板１５で、一旦、円偏光に変更したあと、２分岐したレーザビームの光路のそれぞれに挿入した偏光切換え素子１６により、各レーザビームを自由な方向に偏光可能となっている。
【００５１】
ヒューズ１の方向とレーザビームの偏光方向を平行にすることにより、レーザビームのエネルギを集中させて微細化するヒューズ１の切断をより確実に行うことができる場合がある。このような場合に、第２の実施の形態に係るレーザ加工装置は有用である。
【００５２】
また、半導体デバイスによっては、偏光方向をヒューズ１に垂直又は斜めにした場合に良好な切断が可能となる場合もある。また、ヒューズ１の長手方向がＸ、Ｙ両方向に配置されている場合、一方のレーザビームの偏光をＸ方向に、もう一方をＹ方向に合わせ、各レーザビームをヒューズ１の方向に合わせて選択して使用すれば、両方向のヒューズ１を効率良く切断することが可能となる。
【００５３】
以上のように、この発明の第２の実施の形態のレーザ加工装置によれば、偏光切り換え素子１６を備えているので、ヒューズ１が切断し易い方向に各レーザビームの偏光方向を合わせて照射することにより、レーザビームのエネルギを集中させて各方向のヒューズ１に対して効率良く切断を行なうことが可能となる。
【００５４】
（レーザ加工方法）
次に、この発明の第２の実施の形態に係るレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法について図５を参照して説明する。
【００５５】
まず、図５に示すＸ−Ｙステージ１０上の基板チャック１１に半導体基板２を固定する。
【００５６】
最初に、Ｘ方向に間隔ｄで配列されたヒューズ１に対して加工を行なう。この場合、シャッタ６によりレーザビームの光路を閉じた状態で、レーザ光源１４からレーザビームを発生させる。半導体基板２上でのヒューズ１の位置情報に基づいて、Ｘ、Ｙガルバノミラー７、８の角度を調整する。この場合、まず、Ｘ方向に間隔ｄで配列された第１番目及び第２番目のヒューズ１に対して位置合わせする。
【００５７】
次に、シャッタ６を開ける。この場合、レーザビームは円偏光素子１５により円偏光されたのち、全反射ミラー４により反射されてビームスプリッタ５に入射する。２分岐したレーザビームのうち、一方は偏光切換え素子１６及び集光レンズ９を順に透過し、主レーザビーム１２を形成する。他方は、偏光切換え素子１６を透過し、全反射ミラー４により反射されてＸ、Ｙガルバノミラー７、８に順次入射する。Ｘ、Ｙガルバノミラー７、８を透過したレーザビームは照射位置が調整されて集光レンズ９を透過し、副レーザビーム１３を形成する。偏光切換え素子１６により、例えば細長いヒューズ１の場合ヒューズ１の長手方向に対して切断しやすい方向に主及び副レーザビーム１２、１３の偏光方向を合わせる。この場合、加工すべきヒューズ１はすべてＸ方向に配列されているので、主及び副レーザビーム１２、１３について同じ偏光方向に設定する。
【００５８】
このようにして形成した主及び副レーザビーム１２、１３をＸ方向に配列された第１番目及び第２番目のヒューズ１に照射する。所定の時間の後、Ｘ方向に配列された第１番目及び第２番目のヒューズ１が溶断する。
【００５９】
次いで、シャッタ６を閉じた後、Ｘ−Ｙステージ１０をＸ方向にヒューズの隣接間隔ｄの２倍の距離２ｄだけ移動させて、第３番目及び第４番目のヒューズ１に対して位置合わせし、第１の実施の形態と同様にしてレーザ加工を行なう。
【００６０】
このようにして、Ｘ−Ｙステージ１０をＸ方向に距離２ｄずつ移動させて、Ｘ方向に配列されたヒューズ１に対して順次、同時に２つずつ隣接ヒューズ１を選び、それらに対して選択的に加工する。
【００６１】
次に、Ｙ方向に間隔ｄで配列されたヒューズ１に対して加工を行なう。まず、Ｘ方向に配列されたヒューズ１に対して加工を行なった場合と同様にして、Ｙ方向に間隔ｄで配列された第１番目及び第２番目のヒューズ１に対して位置合わせする。
【００６２】
次に、Ｘ方向に配列されたヒューズ１に対して加工を行なった場合と同様にして、偏光切換え素子１６により、ヒューズ１が切断し易い方向に合わせて主及び副レーザビーム１２、１３の偏光方向を設定する。この場合、加工すべきヒューズ１はすべてＹ方向に配列されているので、Ｘ方向に配列されたヒューズ１に対して加工を行なった場合に対して例えば直交する方向に主及び副レーザビーム１２、１３の偏光方向を設定する。かつ、ここで、加工対象とすべきヒューズ１はすべてＹ方向に配列されているので、主及び副レーザビーム１２、１３について同じ偏光方向に設定する。このようにして形成した主及び副レーザビーム１２、１３をＹ方向に配列された第１番目及び第２番目のヒューズ１に照射する。所定の時間の後、Ｙ方向に配列された第１番目及び第２番目のヒューズ１が溶断する。
【００６３】
以降、上記と同様にして、Ｘ−Ｙステージ１０をＹ方向に距離２ｄずつ移動させて、Ｙ方向に配列されたヒューズ１に対して順次、同時に２つずつ隣接ヒューズ１を選び、それらに対して選択的にレーザ加工を行う。
【００６４】
以上のように、第２の実施の形態のレーザ加工方法によれば、ヒューズ１が切断し易い方向に合わせてレーザビーム１２、１３の偏光方向を切り換えている。このため、レーザビーム１２、１３のエネルギを集中させることができるので、ヒューズ１の切断を効率よく行うことができる。
【００６５】
以上、実施の形態によりこの発明を詳細に説明したが、この発明の範囲は上記実施の形態に具体的に示した例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の上記実施の形態の変更はこの発明の範囲に含まれる。
【００６６】
例えば、上記実施の形態では、レーザビーム１２、１３を２分岐としたが、一つのレーザビームをＮ分岐し、Ｎ本のレーザビームを用いてＮ本のヒューズを同時切断できるようにした場合、最大Ｎ倍の処理速度が実現できる。
【００６７】
また、ビーム移動手段７、８としては、この実施の形態で示したミラーの回転によるガルバノミラーの他、ミラーを直線移動してビーム位置を調整する機構を採用することもできる。
【００６８】
また、副レーザビーム１３の光路において、２つのＸ、Ｙガルバノミラー７、８を設けているが、主レーザビーム１２及び副レーザビーム１３の少なくとも何れか一の光路に設ければよい。
【００６９】
また、ガルバノミラー７、８によるレーザビームの照射位置の調整をレーザ加工を始める前に予め行なっているが、多数並んだ被加工物のピッチが不規則な場合、Ｘ−Ｙステージ１０を移動させつつ、次の加工対象物に対して、ガルバノミラー７、８によるレーザビームの照射位置の調整を行なうことも可能である。
【００７０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、レーザ光源からのレーザビームを複数に分岐した後、集光して被加工物に照射する光学系を有している。従って、一つのレーザ光源で複数のレーザビームを形成することができるため、装置の簡略化を図りつつ、２以上の被加工物を同時に加工することが可能である。これにより、加工効率の向上を図ることができ、スポット品質も向上する。
【００７１】
また、分岐された複数のレーザビームのうち、少なくとも１つのレーザビームの照射位置をそれぞれ独立に調整し得るビーム移動手段を有している。従って、多数並ぶ被加工物のピッチの変化に対しても、同時加工する被加工物相互への照射位置を正確に合わせることができるため、最小スポット径を小さく保ったまま、複数の被加工物の配列方向と間隔に合わせて２以上の被加工物を同時に加工することが可能となる。
【００７２】
さらに、分岐された複数のレーザビームのそれぞれの光路に対して開閉が可能なシャッタを備えているため、２以上の被加工物を同時に選び、かつ対象となる２以上の被加工物のうちから加工すべき被加工物を選択して加工することが可能となる。
【００７３】
さらに、複数の被加工物を載置したステージを移動させることにより、ステージ上の全部の被加工物に対して、順次かつ迅速に加工を行うことができる。
【００７４】
また、複数のレーザビームの光路のうちすべてに又は一部に偏光切り換え素子を有している。従って、被加工物が切断し易い方向に合わせて、例えば細長いヒューズの場合ヒューズの長手方向に対して切断しやすい方向に合わせてレーザビームの偏光方向を切り換えることにより、レーザビームのエネルギを集中させることができるため、切断を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態であるレーザ加工装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態であるレーザ加工装置によるレーザ加工方法に用いられる、半導体装置に形成されたヒューズの配置を示す平面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態であるレーザ加工装置によるレーザ加工方法を示す平面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に対する比較例であるレーザ加工方法を示す平面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態であるレーザ加工装置の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１ ヒューズパターン
２ ウエハ（半導体基板）
３ 半導体チップ
４ 全反射ミラー
５ ビームスプリッタ（ハーフミラー）
６ シャッタ
７ Ｘガルバノミラー（ビーム移動手段）
８ Ｙガルバノミラー（ビーム移動手段）
９ 集光レンズ
１０ Ｘ−Ｙステージ
１１ 基板チャック
１２ 主レーザビーム
１３ 副レーザビーム
１４ レーザ光源
１５ 円偏光板
１６ 偏光子
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ加工装置及びレーザ加工方法に関し、より詳しくは、半導体基板上に形成されたヒューズをレーザビームにより切断する加工などを行うレーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレーザ加工装置は、レーザ光源からのレーザビームを集光して、被加工物に照射し、被加工物を加工する。複数の被加工物に対しては、一つのレーザ光源について複数の被加工物を載置したステージを移動させて複数の被加工物を一つずつ順次加工している。
【０００３】
メモリデバイスの不良ビットの救済を例に挙げると、メモリデバイスでは、メモリセルの一部に不良が発生することが予め想定され、不良部分を正常な予備のメモリセルに切り換えるためのヒューズを備えている。従来の技術では、レーザ加工装置を用いてこれらのヒューズを選択的に、かつ一本ずつ切断していた。
【０００４】
半導体デバイスで使用される、電圧調整のためのヒューズ、またロジックデバイスでのプログラミング用ヒューズについても同様である。
【０００５】
ところで、デバイス内のヒューズの本数は、例えばメモリデバイスでは、記憶容量の増大につれて急速に増加しており、ヒューズを一本ずつ切断する従来の方法では、切断処理の時間が増加し、デバイスコストの増加に繋がっている。
【０００６】
従って、最近では、処理能力を上げるため、複数のレーザ光源を用いた加工装置や、一つのレーザ光源から出射した一つのレーザビームを分岐し、２つのレーザビームを形成して用いる加工装置などが以下の特許文献１乃至４に記載されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平４−６７６５４号公報
【特許文献２】
特開平１１−１０４８６３号公報
【特許文献３】
特開平１１−２４５０７３号公報
【特許文献４】
特開平２−１３７６８２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１乃至３に記載の加工装置では、複数のレーザ光源を有するため、装置が大型化する傾向があり、装置のコストもかかってしまう。
【０００９】
これに比較して、特許文献４に記載の加工装置では、一つのレーザ光源のみを用いているものの、２つのレーザビームを同時照射する際にレーザビーム相互の間隔の調整が難しく、多数並ぶ被加工物のピッチの変化に対して迅速に対応することが難しい。
【００１０】
また、ヒューズ数の増大に伴って、デバイス上に置かれるヒューズの間隔が狭められつつあるが、この際に、照射範囲を確保するためスポット径をある程度大きくしておく必要が有り、最小スポット径を小さく保つことが難しい。また、この場合、複数のレーザビーム間の間隔を小さくすることが難しいため、レーザビームのエネルギ分布がガウス分布からずれ易くなり、スポットの品質を落とす結果となる。
【００１１】
本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みて創作されたものであり、装置の簡略化を図りつつ、多数並ぶ被加工物のピッチの変化に対しても、最小スポット径を小さく保ち、かつスポットの品質を落とすことなく、多数並ぶ被加工物のうちから同時に２以上ずつ選び、選択的に加工することを可能とし、被加工物の加工効率を上げて加工時間を短縮することができるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、レーザ加工装置に係り、レーザ光源と、被加工物を載置して移動可能なステージと、前記レーザ光源から出射したレーザビームを複数に分岐した後、集光して前記被加工物に照射する光学系と、前記分岐された複数のレーザビームのそれぞれの光路に対して開閉が可能なシャッタと、前記分岐された複数のレーザビームを相互に独立に移動させ、前記レーザビームの照射位置を調整し得るビーム移動手段とを有することを特徴とし、
請求項２記載の発明は、請求項１記載のレーザ加工装置に係り、一方向に間隔を置いて複数配列された前記ステージ上の被加工物に対して、前記ステージが前記配列方向に沿って移動するように調整されており、前記被加工物の配列方向と間隔に合わせて前記複数のレーザビームの照射位置が調整されていることを特徴とし、
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のレーザ加工装置に係り、前記複数のレーザビームの光路のうちすべてに又は一部に、偏光切換え素子を備えたことを特徴とし、
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れか一に記載のレーザ加工装置に係り、前記複数のレーザビームの照射間隔の調整範囲が５０μｍ以下であることを特徴とし、
請求項５記載の発明は、レーザ加工方法に係り、レーザ光源と、被加工物を載置して移動可能なステージと、前記レーザ光源からのレーザビームを複数に分岐した後、集光して前記被加工物に照射する光学系と、前記分岐された複数のレーザビームのそれぞれの光路に対して開閉が可能なシャッタと、前記分岐された複数のレーザビームを相互に独立に移動させ、前記レーザビームの照射位置を調整し得るビーム移動手段とを有するレーザ加工装置を用いて、前記ステージ上の被加工物に対して、前記ビーム移動手段により前記レーザビームの照射位置を調整し、複数の被加工物のうちから同時に２以上選び、前記シャッタを開閉させることにより選択的に加工するとともに、前記ステージを移動させて前記複数の被加工物を順次加工することを特徴とし、
請求項６記載の発明は、請求項５記載のレーザ加工方法に係り、一方向に間隔を置いて複数配列された前記ステージ上の被加工物に対して、前記ステージを前記配列方向に沿って移動するように調整し、前記被加工物の配列方向と間隔に合わせて前記１つ以上のレーザビームの照射位置を調整することを特徴とし、
請求項７記載の発明は、請求項５又は６記載のレーザ加工方法に係り、前記複数のレーザビームの光路のうちすべてに又は一部に、偏光切換え素子を備え、前記偏光切換え素子によるレーザビームの偏光方向を前記被加工物に合わせて調整することを特徴とし、
請求項８記載の発明は、請求項５乃至７の何れか一に記載のレーザ加工方法に係り、前記被加工物が半導体デバイス上に形成されたヒューズであることを特徴としている。
【００１３】
以下に、上記本発明の構成により奏される作用を説明する。
【００１４】
本発明のレーザ加工装置では、レーザ光源からのレーザビームを複数に分岐した後、集光して被加工物に照射する光学系を有している。従って、一つのレーザ光源で複数のレーザビームを照射し得るため、装置の簡略化をはかりつつ、２以上の被加工物を同時に加工することが可能である。これにより、加工効率の向上を図ることができる。
【００１５】
また、分岐された複数のレーザビームのうち、少なくとも１つのレーザビームの照射位置をそれぞれ独立に調整し得るビーム移動手段を有している。従って、多数並ぶ被加工物のピッチの変化に対しても、少なくとも１以上のレーザビームの照射位置を変えることにより、同時加工する被加工物相互への照射位置を正確に合わせることができるため、最小スポット径を小さく保ち、かつスポット品質を落とすことなく、複数の被加工物の配列方向と間隔に合わせて２以上の被加工物を同時に加工することが可能となる。
【００１６】
さらに、分岐された複数のレーザビームのそれぞれの光路に対して開閉が可能なシャッタを備えているため、２以上の被加工物を同時に選び、かつ対象となる２以上の被加工物のうちから加工すべき被加工物を選択して加工することが可能となる。
【００１７】
さらに、複数の被加工物を載置したステージを移動させることにより、ステージ上の全部の被加工物に対して、順次かつ迅速に加工を行うことができる。
【００１８】
また、複数のレーザビームの光路のうちすべてに又は一部に偏光切り換え素子を有している。従って、被加工物が切断し易い方向に合わせて、例えば細長いヒューズの場合ヒューズの長手方向に対して切断しやすい方向に合わせてレーザビームの偏光方向を切り換えることにより、レーザビームのエネルギを集中させることができるため、切断を効率よく行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
（レーザ加工装置の構成）
まず、この発明の第１の実施の形態であるレーザ加工装置の構成について図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、第１の実施の形態に係るレーザ加工装置の構成について示す模式図である。
【００２２】
そのレーザ加工装置は、図１に示すように、一つのレーザ光源１４と、一本のレーザビームを２本に分岐するハーフミラーからなるビームスプリッタ５と、２本のレーザビームのうち一つのレーザビーム（主レーザビームとなる。）とは独立に他のレーザビーム（副レーザビームとなる。）をＸ方向に走査するＸガルバノミラー（ビーム移動手段）７と、同じく一つのレーザビームとは独立に他のレーザビームをＹ方向に走査するＹガルバノミラー（ビーム移動手段）８と、各レーザビームの光路を開閉するシャッタ６と、２本のレーザビームを集光する集光レンズ９と、被加工物である、例えば複数のヒューズ１が形成された半導体基板２を載置して、Ｘ、Ｙ方向に移動させるＸ−Ｙステージ１０とを備えている。
【００２３】
なお、図１中、他の符号４はレーザビームの光路中に設置された全反射ミラー、１１は半導体基板２をＸ−Ｙステージ１０に固定する基板チャック、１２、１３はそれぞれ、集光レンズ９から出射する主レーザビーム、及び副レーザビームである。
【００２４】
このようなレーザ加工装置では、半導体基板２上に配列され、予めその位置がわかっているヒューズ１の配列に対して、Ｘ−Ｙステージ１０を一定速度で移動させながら、電気的試験の結果得られた切断すべきヒューズ１のデータに従って、ステージの位置と切断すべきヒューズ１の位置が一致する箇所でレーザパルスを発振し、ヒューズ１を切断する。或いは、分岐した２つのレーザビームの光路をともに遮断し、何れのヒューズ１も加工しないようにすることもできる。
【００２５】
この実施の形態では、主レーザビーム１２と副レーザビーム１３を切断すべきヒューズ１の配列の最小間隔に予め自動調整し、同時に２本のヒューズ１を切断可能としたものである。但し、隣り合うヒューズ１の片方のみ切断されるべくデータが与えられた箇所では、上記シャッタ６を閉じることにより、副レーザビーム１３を遮り、主レーザビーム１２だけを照射することができる。これにより、同時に２本のヒューズを選び、それらのうちから選択されたものだけを加工することができる。
【００２６】
主レーザビーム１２と副レーザビーム１３との位置関係は、以下のようにして調整される。即ち、図１に示すように、一つのレーザビームをＸ、Ｙ方向に走査し、半導体基板上のレーザビームの照射位置を調整し得る２つのＸ、Ｙガルバノミラー７、８により副レーザビーム１３の位置を調整する。例えば、ヒューズ１の配列が、図３のように、Ｘ方向であれば、Ｘガルバノミラー７により副レーザビーム１３の照射位置を調整して主レーザビーム１２と副レーザビーム１３とを、Ｘ方向で切断されるべきヒューズ１の最小距離に調整する。さらに、主レーザビーム１２をヒューズ１の中心部に位置合わせした後、Ｙガルバノミラー８により副レーザビーム１３をヒューズ１の中心部に位置合わせする。
【００２７】
この実施の形態のレーザ加工装置においては、上記の、ガルバノミラー７、８の調整によるレーザビームの照射位置合わせ、レーザ光源１４の発振のオン／オフ及びシャッタ６の開閉動作を含むレーザ照射の動作、及びＸ−Ｙステージ１０の移動などをコンピュータ制御により行なわせることができる。
【００２８】
レーザ加工装置の処理速度は、上記Ｘ−Ｙステージの移動速度に依存する。ところで、従来のように一つのレーザビームで加工する場合、その移動速度は式（１）で与えられる。
【００２９】
現在の半導体デバイスにおけるヒューズ１の間隔ｄは、２μｍから１０μｍが一般的であり、上記２つのレーザビーム１２、１３の間隔は最大でもその数倍を見込めばよく、間隔の最大調整可能範囲は５０μｍで十分となる。この実施の形態では、微小な光軸調整しか必要としないため、ガルバノミラー７、８の角度変化も微小となる。また、レーザビームの照射位置を調整可能とすることにより、ヒューズ１に対する正確な位置合わせが可能となり、照射範囲を最大限絞っても確実にヒューズ１にレーザビームを照射することができるという側面もある。このため、小径の集光レンズ９が使用でき、また、テレセントリック光学系を使用した集光レンズ９において、最小スポット径を小さく保つことが可能となる。テレセントリック光学系とは、入射ビームが角度を持っていてもレンズから出る出射ビームは垂直となるような光学系をいう。
【００３０】
以上のように、本発明の第１の実施の形態に係るレーザ加工装置では、レーザ光源からのレーザビームを複数に分岐した後、集光してヒューズ１に照射する光学系を有している。従って、一つのレーザ光源で２つの主及び副レーザビーム１２、１３を照射し得る。装置を簡略化できるとともに、２以上のヒューズ１を同時に加工することが可能である。これにより、加工効率の向上を図ることができる。
【００３１】
また、分岐された２つの主及び副レーザビーム１２、１３のうち、少なくとも１つのレーザビーム１２又は１３の照射位置をそれぞれ独立に調整し得るビーム移動手段７、８を有している。従って、多数並ぶヒューズ１のピッチの変化に対しても、少なくとも１以上のレーザビーム１２、１３の照射位置を変えることにより、同時加工するヒューズ１相互への照射位置を正確に合わせることができる。このため、最小スポット径を小さく保ち、かつスポット品質を落とすことなく、複数のヒューズ１の配列方向と間隔に合わせて２以上のヒューズ１を同時に加工することが可能となる。
【００３２】
さらに、分岐された２つの主及び副レーザビームのそれぞれの光路に対して開閉が可能なシャッタ６を備えているため、２以上のヒューズ１を同時に選び、かつ対象となる２以上のヒューズ１のうちから加工すべきヒューズ１を選択して加工することが可能となる。
【００３３】
さらに、複数のヒューズ１を載置したＸ−Ｙステージ１０を移動させることにより、Ｘ−Ｙステージ１０上の全部のヒューズ１に対して、順次かつ迅速に加工を行うことができる。
【００３４】
（レーザ加工方法）
次に、上記レーザ加工装置を用いたレーザ加工方法について説明する。
【００３５】
まず、図２のような、半導体チップ３の上に複数のヒューズ（被加工物）１がＸ方向及びＹ方向にそれぞれ等間隔ｄで配列された半導体基板２をＸ−Ｙステージ１０上の基板チャック１１に固定する。
【００３６】
次いで、シャッタ６によりレーザビームの光路を閉じた状態で、レーザ光源１４からレーザビームを発生させる。半導体基板２上でのヒューズ１の位置情報に基づいて、Ｘ、Ｙガルバノミラー７、８の角度を調整する。この場合、まず、Ｘ方向に間隔ｄで配列された第１番目及び第２番目のヒューズ１に対して位置合わせする。
【００３７】
次に、シャッタ６を開けて、２分岐したレーザビームを集光レンズ９により集光させて主レーザビーム１２及び副レーザビーム１３を形成し、それぞれＸ方向に配列された第１番目及び第２番目のヒューズ１に照射する。その結果、図３に示すように、レーザパルスによる瞬時のエネルギ付与で、Ｘ方向に配列された第１番目及び第２番目のヒューズ１が切断する。なお、位置合わせからヒューズの切断までを断続的な動きの中で行なうこともできるし、ヒューズの動きを適当なスピードに設定することにより位置合わせからヒューズの切断までを連続的な動きの中で行なうこともできる。
【００３８】
次いで、シャッタ６を閉じた後、Ｘ−Ｙステージ１０をＸ方向に距離２ｄだけ移動させて、第３番目及び第４番目のヒューズ１に対して位置合わせする。
【００３９】
次に、予めセットされた加工情報に基づき、第４番目のヒューズ１へのレーザビームの照射が可能なシャッタ６を開けて、レーザビームを集光レンズ９により集光させて副レーザビーム１３だけを形成し、Ｘ方向に配列された第４番目のヒューズ１に照射する。所定の時間の後、図３に示すように、第４番目のヒューズ１が切断する。
【００４０】
このようにして、Ｘ−Ｙステージ１０をＸ方向に距離２ｄずつ移動させてＸ方向に配列されたヒューズ１に対して、図３に示すように順次レーザ加工する。
【００４１】
次に、Ｙ方向に配列されたヒューズ１に対して加工を行なう。
【００４２】
まず、シャッタ６によりレーザビームの光路を閉じた状態で、レーザ光源１４からレーザビームを発生させる。半導体基板２上でのヒューズ１の位置情報に基づいて、Ｘ、Ｙガルバノミラー７、８の角度を調整する。この場合、Ｙ方向に間隔ｄで配列された第１番目及び第２番目のヒューズ１に対して位置合わせする。
【００４３】
次に、シャッタ６を開けて、２分岐したレーザビームを集光レンズ９により集光させて主レーザビーム１２及び副レーザビーム１３を形成し、それぞれＹ方向に配列された第１番目及び第２番目のヒューズ１に照射する。所定の時間の後、Ｙ方向に配列された第１番目及び第２番目のヒューズ１が溶断する。
【００４４】
以降、上記と同様にして、Ｘ−Ｙステージ１０をＹ方向に隣接するヒューズの間隔ｄの２倍の距離２ｄずつ移動させてＹ方向に配列されたヒューズ１に対して順次レーザ加工を行う。
【００４５】
以上のように、この発明の第１の実施の形態のレーザ加工方法によれば、レーザ光源１４からのレーザビームを複数に分岐した後、分岐したレーザビームを集光して主レーザビーム１２と副レーザビーム１３を形成し、それぞれヒューズ１に照射している。従って、複数のヒューズ１の同時加工が可能である。これにより、加工効率の向上を図ることができる。
【００４６】
また、分岐された２本の主及び副レーザビーム１２、１３のうち、副レーザビーム１３の照射位置を調整し、主及び副レーザビーム１２、１３をそれぞれ隣接するヒューズ１の位置に位置合わせしている。従って、多数並ぶヒューズ１のピッチの変化に対しても、同時加工するヒューズ１相互への照射位置を正確に合わせることができる。このため、最小スポット径を小さく保ったまま、２つのヒューズ１に対して、同時に加工することが可能となる。
【００４７】
さらに、分岐された２つのレーザビームのそれぞれの光路に対して開閉が可能なシャッタ６を備えているため、隣接する２つのヒューズ１を同時に選び、かつ対象となる２つのヒューズのうちから加工すべきヒューズを選択して加工し、或いはともに加工しないようにすることが可能となる。
【００４８】
さらに、複数のヒューズ１が形成された半導体基板２を載置したステージ１０を所定のインタバルｄｘ又はｄｙずつ移動させることにより、半導体基板２上の全部のヒューズ１に対して、順次かつ迅速に行うことができる。
【００４９】
（第２の実施の形態）
（レーザ加工装置）
図５は、第２の実施の形態に係るレーザ加工装置の構成を示す模式図である。
【００５０】
そのレーザ加工装置は、図５に示すように、第１の実施の形態のレーザ加工装置に偏光切り換え素子１６を追加したものである。レーザ光源１４からの光を円偏光板１５で、一旦、円偏光に変更したあと、２分岐したレーザビームの光路のそれぞれに挿入した偏光切換え素子１６により、各レーザビームを自由な方向に偏光可能となっている。
【００５１】
ヒューズ１の方向とレーザビームの偏光方向を平行にすることにより、レーザビームのエネルギを集中させて微細化するヒューズ１の切断をより確実に行うことができる場合がある。このような場合に、第２の実施の形態に係るレーザ加工装置は有用である。
【００５２】
また、半導体デバイスによっては、偏光方向をヒューズ１に垂直又は斜めにした場合に良好な切断が可能となる場合もある。また、ヒューズ１の長手方向がＸ、Ｙ両方向に配置されている場合、一方のレーザビームの偏光をＸ方向に、もう一方をＹ方向に合わせ、各レーザビームをヒューズ１の方向に合わせて選択して使用すれば、両方向のヒューズ１を効率良く切断することが可能となる。
【００５３】
以上のように、この発明の第２の実施の形態のレーザ加工装置によれば、偏光切り換え素子１６を備えているので、ヒューズ１が切断し易い方向に各レーザビームの偏光方向を合わせて照射することにより、レーザビームのエネルギを集中させて各方向のヒューズ１に対して効率良く切断を行なうことが可能となる。
【００５４】
（レーザ加工方法）
次に、この発明の第２の実施の形態に係るレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法について図５を参照して説明する。
【００５５】
まず、図５に示すＸ−Ｙステージ１０上の基板チャック１１に半導体基板２を固定する。
【００５６】
最初に、Ｘ方向に間隔ｄで配列されたヒューズ１に対して加工を行なう。この場合、シャッタ６によりレーザビームの光路を閉じた状態で、レーザ光源１４からレーザビームを発生させる。半導体基板２上でのヒューズ１の位置情報に基づいて、Ｘ、Ｙガルバノミラー７、８の角度を調整する。この場合、まず、Ｘ方向に間隔ｄで配列された第１番目及び第２番目のヒューズ１に対して位置合わせする。
【００５７】
次に、シャッタ６を開ける。この場合、レーザビームは円偏光素子１５により円偏光されたのち、全反射ミラー４により反射されてビームスプリッタ５に入射する。２分岐したレーザビームのうち、一方は偏光切換え素子１６及び集光レンズ９を順に透過し、主レーザビーム１２を形成する。他方は、偏光切換え素子１６を透過し、全反射ミラー４により反射されてＸ、Ｙガルバノミラー７、８に順次入射する。Ｘ、Ｙガルバノミラー７、８を透過したレーザビームは照射位置が調整されて集光レンズ９を透過し、副レーザビーム１３を形成する。偏光切換え素子１６により、例えば細長いヒューズ１の場合ヒューズ１の長手方向に対して切断しやすい方向に主及び副レーザビーム１２、１３の偏光方向を合わせる。この場合、加工すべきヒューズ１はすべてＸ方向に配列されているので、主及び副レーザビーム１２、１３について同じ偏光方向に設定する。
【００５８】
このようにして形成した主及び副レーザビーム１２、１３をＸ方向に配列された第１番目及び第２番目のヒューズ１に照射する。所定の時間の後、Ｘ方向に配列された第１番目及び第２番目のヒューズ１が溶断する。
【００５９】
次いで、シャッタ６を閉じた後、Ｘ−Ｙステージ１０をＸ方向にヒューズの隣接間隔ｄの２倍の距離２ｄだけ移動させて、第３番目及び第４番目のヒューズ１に対して位置合わせし、第１の実施の形態と同様にしてレーザ加工を行なう。
【００６０】
このようにして、Ｘ−Ｙステージ１０をＸ方向に距離２ｄずつ移動させて、Ｘ方向に配列されたヒューズ１に対して順次、同時に２つずつ隣接ヒューズ１を選び、それらに対して選択的に加工する。
【００６１】
次に、Ｙ方向に間隔ｄで配列されたヒューズ１に対して加工を行なう。まず、Ｘ方向に配列されたヒューズ１に対して加工を行なった場合と同様にして、Ｙ方向に間隔ｄで配列された第１番目及び第２番目のヒューズ１に対して位置合わせする。
【００６２】
次に、Ｘ方向に配列されたヒューズ１に対して加工を行なった場合と同様にして、偏光切換え素子１６により、ヒューズ１が切断し易い方向に合わせて主及び副レーザビーム１２、１３の偏光方向を設定する。この場合、加工すべきヒューズ１はすべてＹ方向に配列されているので、Ｘ方向に配列されたヒューズ１に対して加工を行なった場合に対して例えば直交する方向に主及び副レーザビーム１２、１３の偏光方向を設定する。かつ、ここで、加工対象とすべきヒューズ１はすべてＹ方向に配列されているので、主及び副レーザビーム１２、１３について同じ偏光方向に設定する。このようにして形成した主及び副レーザビーム１２、１３をＹ方向に配列された第１番目及び第２番目のヒューズ１に照射する。所定の時間の後、Ｙ方向に配列された第１番目及び第２番目のヒューズ１が溶断する。
【００６３】
以降、上記と同様にして、Ｘ−Ｙステージ１０をＹ方向に距離２ｄずつ移動させて、Ｙ方向に配列されたヒューズ１に対して順次、同時に２つずつ隣接ヒューズ１を選び、それらに対して選択的にレーザ加工を行う。
【００６４】
以上のように、第２の実施の形態のレーザ加工方法によれば、ヒューズ１が切断し易い方向に合わせてレーザビーム１２、１３の偏光方向を切り換えている。このため、レーザビーム１２、１３のエネルギを集中させることができるので、ヒューズ１の切断を効率よく行うことができる。
【００６５】
以上、実施の形態によりこの発明を詳細に説明したが、この発明の範囲は上記実施の形態に具体的に示した例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の上記実施の形態の変更はこの発明の範囲に含まれる。
【００６６】
例えば、上記実施の形態では、レーザビーム１２、１３を２分岐としたが、一つのレーザビームをＮ分岐し、Ｎ本のレーザビームを用いてＮ本のヒューズを同時切断できるようにした場合、最大Ｎ倍の処理速度が実現できる。
【００６７】
また、ビーム移動手段７、８としては、この実施の形態で示したミラーの回転によるガルバノミラーの他、ミラーを直線移動してビーム位置を調整する機構を採用することもできる。
【００６８】
また、副レーザビーム１３の光路において、２つのＸ、Ｙガルバノミラー７、８を設けているが、主レーザビーム１２及び副レーザビーム１３の少なくとも何れか一の光路に設ければよい。
【００６９】
また、ガルバノミラー７、８によるレーザビームの照射位置の調整をレーザ加工を始める前に予め行なっているが、多数並んだ被加工物のピッチが不規則な場合、Ｘ−Ｙステージ１０を移動させつつ、次の加工対象物に対して、ガルバノミラー７、８によるレーザビームの照射位置の調整を行なうことも可能である。
【００７０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、レーザ光源からのレーザビームを複数に分岐した後、集光して被加工物に照射する光学系を有している。従って、一つのレーザ光源で複数のレーザビームを形成することができるため、装置の簡略化を図りつつ、２以上の被加工物を同時に加工することが可能である。これにより、加工効率の向上を図ることができ、スポット品質も向上する。
【００７１】
また、分岐された複数のレーザビームのうち、少なくとも１つのレーザビームの照射位置をそれぞれ独立に調整し得るビーム移動手段を有している。従って、多数並ぶ被加工物のピッチの変化に対しても、同時加工する被加工物相互への照射位置を正確に合わせることができるため、最小スポット径を小さく保ったまま、複数の被加工物の配列方向と間隔に合わせて２以上の被加工物を同時に加工することが可能となる。
【００７２】
さらに、分岐された複数のレーザビームのそれぞれの光路に対して開閉が可能なシャッタを備えているため、２以上の被加工物を同時に選び、かつ対象となる２以上の被加工物のうちから加工すべき被加工物を選択して加工することが可能となる。
【００７３】
さらに、複数の被加工物を載置したステージを移動させることにより、ステージ上の全部の被加工物に対して、順次かつ迅速に加工を行うことができる。
【００７４】
また、複数のレーザビームの光路のうちすべてに又は一部に偏光切り換え素子を有している。従って、被加工物が切断し易い方向に合わせて、例えば細長いヒューズの場合ヒューズの長手方向に対して切断しやすい方向に合わせてレーザビームの偏光方向を切り換えることにより、レーザビームのエネルギを集中させることができるため、切断を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態であるレーザ加工装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態であるレーザ加工装置によるレーザ加工方法に用いられる、半導体装置に形成されたヒューズの配置を示す平面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態であるレーザ加工装置によるレーザ加工方法を示す平面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に対する比較例であるレーザ加工方法を示す平面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態であるレーザ加工装置の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１ ヒューズパターン
２ ウエハ（半導体基板）
３ 半導体チップ
４ 全反射ミラー
５ ビームスプリッタ（ハーフミラー）
６ シャッタ
７ Ｘガルバノミラー（ビーム移動手段）
８ Ｙガルバノミラー（ビーム移動手段）
９ 集光レンズ
１０ Ｘ−Ｙステージ
１１ 基板チャック
１２ 主レーザビーム
１３ 副レーザビーム
１４ レーザ光源
１５ 円偏光板
１６ 偏光子
Claims (8)
- レーザ光源と、
被加工物を載置して移動可能なステージと、
前記レーザ光源から出射したレーザビームを複数に分岐した後、集光して前記被加工物に照射する光学系と、
前記分岐された複数のレーザビームのそれぞれの光路に対して開閉可能なシャッタと、
前記分岐された複数のレーザビームを相互に独立に移動させ、前記レーザビームの照射位置を調整し得るビーム移動手段とを有することを特徴とするレーザ加工装置。 - 一方向に間隔を置いて複数配列された被加工物に対して、前記ステージが前記配列方向に沿って移動するように調整されており、前記被加工物の配列方向と間隔に合わせて前記複数のレーザビームの照射位置が調整されていることを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。
- 前記複数のレーザビームの光路のうちすべてに又は一部に、偏光切換え素子を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のレーザ加工装置。
- 前記複数のレーザビームの照射間隔の調整範囲が５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一に記載のレーザ加工装置。
- レーザ光源と、被加工物を載置して移動可能なステージと、前記レーザ光源から出射したレーザビームを複数に分岐した後、集光して前記被加工物に照射する光学系と、前記分岐された複数のレーザビームのそれぞれの光路に対して開閉が可能なシャッタと、前記分岐された複数のレーザビームを相互に独立に移動させ、前記レーザビームの照射位置を調整し得るビーム移動手段とを有するレーザ加工装置を用いて、
前記ステージ上に複数の被加工物を載置し、前記複数の被加工物の位置に合わせて前記ビーム移動手段により前記レーザビームの照射位置を調整したうえで、前記複数の被加工物のうちから同時に２以上選び、前記シャッタを開閉させて選択的に加工するとともに、前記ステージを移動させて前記複数の被加工物を順次加工することを特徴とするレーザ加工方法。 - 一方向に間隔を置いて複数配列された前記被加工物に対して、前記ステージを前記配列方向に沿って移動するように調整し、前記被加工物の配列方向と間隔に合わせて前記レーザビームの照射位置を調整することを特徴とする請求項５記載のレーザ加工方法。
- 前記複数のレーザビームの光路のうちすべてに又は一部に、偏光切換え素子を備え、前記偏光切換え素子によるレーザビームの偏光方向を前記被加工物に合わせて調整することを特徴とする請求項５又は６記載のレーザ加工方法。
- 前記被加工物が半導体デバイス上に形成されたヒューズであることを特徴とする請求項５乃至７の何れか一に記載のレーザ加工方法。
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