JP3644997B2

JP3644997B2 - Laser processing equipment

Info

Publication number: JP3644997B2
Application number: JP04575295A
Authority: JP
Inventors: 浩昭野田; 信浩北
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-03-06
Filing date: 1995-03-06
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2020-05-11
Also published as: JPH08243775A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、試料にレーザ光を照射することにより試料を加工するレーザ加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体ウェハーなどの微小パターン試料の欠陥観察に顕微鏡を使用し、この顕微鏡観察で欠陥部分を見付けると、加工用レーザ光を試料の欠陥部分に照射してマーキングを施すなどのレーザ加工装置が用いられている。
【０００３】
しかして、従来、この種のレーザ加工装置では、特開平２−２０４７４６に開示されるように顕微鏡観察用対物レンズとレーザ加工用対物レンズを共用していて、まず、顕微鏡観察として対物レンズを介して試料上の欠陥の有無を観察し、この顕微鏡観察により欠陥部分を見付け出すと、加工用レーザ光を顕微鏡観察に用いたと同様の対物レンズを介して試料の欠陥部分に照射してレーザ加工を実行するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このように顕微鏡観察用対物レンズとレーザ加工用対物レンズを共用したレーザ加工装置では、一般に、顕微鏡観察の際に、試料の微細な欠陥をも見付け出すため、光学性能の高い、いわゆる高解像で高コントラストの高価な観察用対物レンズを使用している。
【０００５】
ところが、このように高解像で高コントラストの観察用対物レンズを使用したものでは、レーザ加工の際に出力エネルギーのかなり大きなレーザ光が、観察用対物レンズを通過するようになるため、この時のレーザ光により対物レンズを破損してしまうことが多々あり、このため高価な観察用対物レンズを頻繁に取替えるような必要が生じ、経済的に極めて不利になるという問題点があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、観察用対物レンズの破損を防止でき、経済的に有利にできるレーザ加工装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、試料の欠陥を顕微鏡で観察し、該試料上の欠陥に高出力エネルギーの加工用レーザ光を照射して該欠陥を加工するレーザ加工装置において、前記試料を高解像度で観察する観察用対物レンズと前記高出力エネルギーの加工用レーザ光により損傷し難いレーザ加工用対物レンズとを同一光軸上に切換え可能に配置する対物レンズ切換え手段と、
この対物レンズ切換え手段により前記光軸上に位置された前記観察用対物レンズを介して前記試料の欠陥を検出する顕微鏡手段と、この顕微鏡手段により検出された前記試料の欠陥に対し、前記対物レンズ切換え手段により前記光軸上の位置された前記レーザ加工用対物レンズを介して高出力エネルギーの加工用レーザ光を照射してレーザ加工を施すレーザ加工手段とにより構成している。
【０００８】
【作用】
この結果、本発明によれば、試料の欠陥検出は、対物レンズ切換え手段により光軸上に観察用対物レンズを位置させ、この観察用対物レンズを介して顕微鏡観察により試料の欠陥を検出し、試料の欠陥を検出すると、今度は光軸上にレーザ加工用対物レンズを位置させ、このレーザ加工用対物レンズを介してレーザ光を照射しレーザ加工を施すようになる。これにより、試料の微細な欠陥に対しては高解像で高コントラストの観察用対物レンズを用いた顕微鏡観察により精度よい検出を実現でき、その後のレーザ加工では、レーザ加工用対物レンズが用いられ、高出力エネルギーのレーザ光が照射されることから、高解像で高コントラストの観察用対物レンズをレーザ光の照射により破損するようなことを回避できる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に従い説明する。
（第１実施例）
図１は、本発明を観察用顕微鏡として共焦点レーザ顕微鏡を使用した例の概略構成を示している。
【００１０】
図において、１は顕微鏡本体で、この顕微鏡本体１には、Ｘ−Ｙステージ２を設けていて、このステージ２上に試料３を載置している。この場合、Ｘ−Ｙステージ２は、Ｘ−Ｙステージコントローラ４によりＸ、Ｙ方向に移動制御されるようにしている。
【００１１】
顕微鏡本体１のＸ−Ｙステージ２に対向してレボルバ５を設け、このレボルバ５に対物レンズとして顕微鏡観察用対物レンズ６とレーザ加工用対物レンズ７を設けていて、これら観察用対物レンズ６とレーザ加工用対物レンズ７をＣＰＵ２０の指示による外部操作により光軸上に切換えられるようになっている。図示例では、観察用対物レンズ６が光軸上に位置している状態を示している。また、観察用対物レンズ６は、高解像で高コントラストの高価なものが用いられ、且つ観察倍率を変えるため高倍率から低倍率までの数種類の異なる倍率のものを備え、また、レーザ加工用対物レンズ７は、試料３上の加工する大きさに合わせたものを少なくとも１個以上備えている。
【００１２】
８は、共焦点レーザ顕微鏡観察用のレーザ光源で、このレーザ光源８のレーザ光は、ミラー９で反射され、偏向ビームスプリッタ１０を通して二次元走査機構１１により対物レンズ６、１／４波長板１２および結像レンズ１３を結ぶ光軸１４に入射され、対物レンズ６で微小スポットに絞り込まれるとともに、二次元走査機構１１での二次元走査により試料３表面を走査されるようにしている。そして、この試料３表面から反射されたレーザビームは、対物レンズ６、１／４波長板１２および結像レンズ１３を通して二次元走査機構１１まで戻され、偏向ビームスプリッタ１０で反射されて集光レンズ１５よりピンホール１６を通して光検出器１７で検出されるようにしている。
【００１３】
この場合、二次元走査機構１１は、ＣＰＵ２０の指示が与えられる走査制御ユニット１８によりレーザ光の試料３表面上での走査が制御されるようにしている。また、１／４波長板１２は、試料３からの反射光を効率よく検出するため、偏向ビームスプリッタ１０と組み合わせて使用するものである。
【００１４】
そして、光検出器１７で検出された結果は、画像処理ユニット１９に送られ、ここでＣＰＵ２０の指示により画像処理が施され、ディスプレイ２１に表示される。
【００１５】
一方、２２はレーザ光源ユニットで、このレーザ光源ユニット２２は、加工用レーザ光を出力するレーザ発振器２３、試料３上のレーザ光の照射位置を確認するための可視照明光を出射する照明光源２４、レーザ光と可視照明光による照射範囲を設定する開口幅を可変可能にした矩形スリット２５を有していて、これらレーザ発振器２３、照明光源２４および矩形スリット２５をＣＰＵ２０の指示が与えられるレーザ光源ユニットコントローラ２６により制御されるようにしている。
【００１６】
そして、レーザ光源ユニット２２の照明光源２４から出射された可視照明光は、ミラー２７で反射され、ハーフミラー２８、２９を介して結像レンズ３０に入射され、１／４波長板１２と結像レンズ１３の間に配置されるミラー３１に入射される。この場合、ミラー３１は、ＣＰＵ２０の指示により１／４波長板１２と結像レンズ１３を結ぶ光軸１４上に対して挿脱できる構成になっていて、対物レンズ６が光軸１４上に位置する（図示の状態）、共焦点レーザ顕微鏡観察の場合は、ミラー３１は、光軸１４から外れ、対物レンズ７が光軸１４上に位置するレーザ加工の場合は光軸１４上に挿入されるようになっている。
【００１７】
そして、ミラー３１で反射された可視照明光は、対物レンズ７を通して試料３表面に照射され、矩形スリット２５の像を試料３表面に結像させるようにしている。そして、試料３での反射光は、試料３に入射したとまったく同様な経路を通ってハーフミラー２９まで戻され、ここで反射されて撮像ユニット３２に入射されるようにしている。
【００１８】
また、３３は、光学顕微鏡観察用の光源で、この光源３３からの可視照明光も、ハーフミラー２８で反射され、ハーフミラー２９、結像レンズ３０を通してミラー３１に入射され、ここで反射されて、対物レンズ７を通して試料３表面に照射されるようになっている。そして、この試料３での反射光も、試料３に入射したとまったく同様な経路を通ってハーフミラー２９まで戻され、ここで反射されて撮像ユニット３２に入射されるようにしている。
【００１９】
ここでの光学顕微鏡観察は、レーザ加工用対物レンズ７を通した観察であり、レーザ加工される状態をモニタする程度のものである。
撮像ユニット３２では、試料３で反射される矩形スリット像または光学顕微鏡用の観察像の撮像信号をモニタ３４に送り、必要によりこれら像を重ね合わせた画像を表示するようにしている。
【００２０】
また、この場合、撮像ユニット３２からの撮像信号をＣＰＵ２０またはディスプレイ２１に送って、上述した共焦点レーザ顕微鏡による観察像とともに表示させるようにもしている。
【００２１】
次に、このように構成した第１実施例の動作を説明する。
まず、試料３をＸ−Ｙステージ２上に載置し、ステージ２をＸ、Ｙ方向に動かしながら任意の観察位置に試料３を移動させる。
【００２２】
また、レボルバ５が操作され観察用対物レンズ６が光軸１４上に位置され、共焦点レーザ顕微鏡観察による欠陥検査が行われる。この場合、ミラー３１は、光軸１４から外れた図示実線の位置に移動している。
【００２３】
ここで、共焦点レーザ顕微鏡による欠陥検査は、まず、レーザ光源８よりレーザ光が出力される。すると、このレーザ光は、ミラー９で反射され、偏向ビームスプリッタ１０を通して二次元走査機構１１により対物レンズ６、１／４波長板１２および結像レンズ１３を結ぶ光軸１４に入射され、対物レンズ６により微小スポットに絞り込まれるとともに、二次元走査機構１１の二次元走査により試料３の表面を走査される。そして、この試料３表面からの反射ビームは、入射したとまったく同様な経路を通って偏向ビームスプリッタ１０まで戻され、ここで反射されて集光レンズ１５よりピンホール１６を通して光検出器１７で検出され、画像処理ユニット１９で画像処理が施され、試料３の観察像がディスプレイ２１に表示されるようになる。
【００２４】
この場合、共焦点レーザ顕微鏡の観察は、最初に観察用対物レンズ６として倍率の低いものを使って概略的な検査を行い、怪しい部分が発見されると、高倍率の観察用対物レンズ６に切換えて細密な検査を行うようにする。
【００２５】
このようにしてステージ２を動かし試料３の観察位置を移動させながら、共焦点レーザ顕微鏡観察による欠陥検査を行っていく。
そして、この検査の結果、試料３に欠陥が見付かると、ＣＰＵ２０の指示により、ミラー３１が１／４波長板１２と結像レンズ１３を結ぶ光軸１４上に挿入されるとともに、レボルバ５が操作され、今度はレーザ加工用対物レンズ７が光軸１４上に位置される。
【００２６】
この状態で、まず、レーザ光源ユニット２２の照明光源２４より可視照明光を出射する。すると、この可視照明光は、ミラー２７で反射され、ハーフミラー２８、２９、結像レンズ３０を介してミラー３１で反射され、光軸１４に入射され、１／４波長板１２、対物レンズ７を通して試料３表面に照射され、後述のレーザ加工部分の確認を行う。この場合、その後の加工用レーザ光の照射により試料３の欠陥部分を加工してしまわないようにＸ−Ｙステージ２を僅かに動かして、試料３をレーザ加工に支障ない位置まで移動させる。また、試料３の欠陥位置は、Ｘ−Ｙステージ２の座標データとしてＸ−Ｙステージコントローラ４を介してＣＰＵ２０に送り、図示しないフロッピーディスクなどの記憶媒体に記憶しておく。
【００２７】
この状態で、レーザ光源ユニット２２の矩形スリット２５の開口幅を適当な大きさに調整して、試料３面の加工範囲を設定するとともに、この加工範囲を確認する。この場合の加工範囲の確認は、矩形スリット２５の反射光が、試料３への入射したとまったく同様な経路を通ってハーフミラー２９まで戻され、ここで反射され撮像ユニット３２に入射され、矩形スリット像がモニタ３４に表示されることにより行われる。
【００２８】
そして、加工範囲を確認した時点で、レーザ光源ユニット２２のレーザ発振器２３より加工用レーザ光を１回発射する。すると、この発射された加工用レーザ光は、上述した照明光源２４からの可視照明光と同様な経路を通って試料３表面に高いエネルギーで照射され、試料３表面の欠陥部に対しマーキングが行われることになる。
【００２９】
この場合、試料３のマーキング部分を光学顕微鏡観察によりモニタすることができる。この場合、光源３３から可視照明光を出力すると、この可視照明光は、ミラー３１で反射され、対物レンズ７を通して試料３のマーキング部分に照射され、この部分からの反射光が、試料３に入射したとまったく同様な経路を通ってハーフミラー２９まで戻され、撮像ユニット３２に入射され、モニタ３４に表示される。
【００３０】
なお、ミラー３１の挿入、対物レンズ６、７の切換え、レーザ加工位置確認用の照明光源２４からの可視照明光の照射、Ｘ−Ｙステージ２の駆動による試料３の移動、Ｘ−Ｙステージ２の座標データの読み込みまでの一連の動作は、ＣＰＵ２０に制御プログラムを用意しておくことで、ワンタッチ動作で実現できる。
【００３１】
従って、このような第１実施例によれば、試料３の欠陥検出では、レボルバ５の操作により光軸１４上に観察用対物レンズ６を位置させ、この観察用対物レンズ６を介して共焦点レーザ顕微鏡により試料３の欠陥を検出し、試料３の欠陥を検出すると、レボルバ５の操作により、今度は光軸１４上にレーザ加工用対物レンズ７を位置させ、このレーザ加工用対物レンズ７を介してレーザ光源ユニット２２からのレーザ光を試料３に照射してマーキングを施すようにしている。これにより、試料３の微細な欠陥に対しては高解像で高コントラストの観察用対物レンズ６を用いた共焦点レーザ顕微鏡観察により精度よい検出を実現でき、その後のレーザ加工では、レーザ加工用対物レンズ７が用いられ、高出力エネルギーのレーザ光が照射されることから、高解像で高コントラストの観察用対物レンズ６をレーザ光の照射により破損するようなことを確実に防止することができるようになり、従来の観察用対物レンズとレーザ加工用対物レンズを共用したもののように、高解像で高コントラストの観察用対物レンズを使用した場合に、その後のレーザ光により対物レンズを破損してしまう恐れがあるものと比べ、高価な観察用対物レンズを頻繁に取替えるようなことがなくなり、経済的に極めて有利にできる。
（第２実施例）
図２は、本発明の第２実施例の概略構成を示すもので、図１と同一部分には同符号を付している。
【００３２】
この場合、ハーフミラー２８、２９、結像レンズ３０で構成されるレーザ加工用光学系と光学顕微鏡用光学系を兼用した光学ユニット３７と平行に、ミラー３８、ハーフミラー３９、結像レンズ４０で構成される光学顕微鏡専用の光学ユニット４１を設け、これら光学ユニット３７、４１をミラー２７と３１を結ぶ光軸４２上に挿脱できるようにしている。この場合、光学ユニット３７、４１は、図面上では、紙面に沿って図示矢印方向に移動するようにしているが、実際は、光軸４２と撮像ユニット３２の光軸４３に対して直角方向、すなわち紙面に対して直角に交わる方向に移動できるようになっている。
【００３３】
しかして、試料３の欠陥部をレーザ加工する際は、光学ユニット３７を光軸４２に挿入して試料３の欠陥部に対するマーキングを行い、その後にマーキング部分をモニタする際は、光学ユニット４１を光軸４２に挿入して光学顕微鏡観察を行うようにする。
【００３４】
従って、このような第２実施例によれば、第１実施例と同様な効果を期待でき、さらにレーザ加工用光学系の光学ユニット３７と光学顕微鏡専用の光学ユニット４１とを別々に設けるようにしたので、出力エネルギーの大きな加工用レーザ光が使用されても光学顕微鏡専用の光学ユニット４１の光学素子を損傷させることがなくなり、また、光学顕微鏡では、光源３３から可視照明光の光路にハーフミラー２８に代わってミラー３８を設けることにより、十分な光量で試料３を照明することができ、より明るい光学顕微鏡によるモニタ像を得ることができる。（第３実施例）
図３は、本発明の第３実施例を示すもので、ここでは観察用顕微鏡として光学顕微鏡を使用した例の概略構成を示している。なお、図３では、図１と同一部分には同符号を付している。
【００３５】
この場合、レボルバ５に対物レンズとして観察用対物レンズ６とレーザ加工用対物レンズ７を設けていて、これら観察用対物レンズ６とレーザ加工用対物レンズ７を光軸１４上に切り換えられるようになっている。図示例では、観察用対物レンズ６が光軸１４上に位置している状態を示している。
【００３６】
そして、この光軸１４に沿って、ハーフミラー４５、結像レンズ４６、プリズム４７を配置し、このプリズム４７を介して観察用対物レンズ６を通した観察像を撮像する撮像ユニット４８と目視にて観察する接眼レンズ４９を設けている。そして、撮像ユニット４８には、撮像画像を表示するモニタ５０を接続している。
【００３７】
一方、レーザ光源ユニット２２の照明光源２４の可視照明光およびレーザ発振器２３の加工用レーザ光は、ダイクロイックミラー（またはハーフミラー）５１を通してハーフミラー４５で反射され、対物レンズ７を通して試料３面に照射されるようになっている。
【００３８】
しかして、この場合も、レボルバ５が操作され観察用対物レンズ６が光軸１４上に位置され、光学顕微鏡観察による欠陥検査が行われる。この場合の光学顕微鏡による欠陥検査は、照明光源３３からの可視照明光がレンズ５２、ダイクロイックミラー（またはハーフミラー）５１を通してハーフミラー４５で反射され、対物レンズ６を通して試料３に照射され、この部分からの反射光が、ハーフミラー４５、結像レンズ４６、プリズム４７を介して観察用対物レンズ６を通した観察像が撮像ユニット４８により撮像され、モニタ５０に表示されるとともに、接眼レンズ４９を介して目視にて観察されるようになる。
【００３９】
そして、試料３に欠陥が見付かると、上述したと同様にレーザ光源ユニット２２の照明光源２４より可視照明光が出射され、矩形スリット２５により試料３面の加工範囲が設定され、その後、レーザ発振器２３より加工用レーザ光が発射されると、この加工用レーザ光は、照明光源２４からの可視照明光と同様な経路を通って試料３表面に高いエネルギーで照射され、試料３表面の欠陥部に対しマーキングが行われることになる。
【００４０】
従って、このような第３実施例によれば、第１実施例と同様な効果を期待でき、さらに共焦点レーザ顕微鏡に代わって光学顕微鏡が用いられることにより、価格的に安価なものが得られる。
【００４１】
なお、上述した実施例では、試料の欠陥部分に対するマーキングに付いて述べたが、欠陥部分を除去するリペアの際のレーザ加工にも適用することができる。
以上、実施例に基づいて説明したが、本発明中には以下の発明が含まれる。
【００４２】
（１）試料の欠陥を観察し、該試料の欠陥に対して加工用レーザ光を照射するレーザ加工装置において、観察用対物レンズとレーザ加工用対物レンズを光軸上に切換え可能に配設する対物レンズ切換え手段と、この対物レンズ切換え手段により前記光軸上に位置された前記観察用対物レンズを介して前記試料の欠陥を検出する顕微鏡手段と、この顕微鏡手段により検出された前記試料の欠陥に対し前記対物レンズ切換え手段により前記光軸上に位置された前記レーザ加工用対物レンズを介してレーザ光を照射しレーザ加工を施すレーザ加工手段とを具備したことを特徴とするレーザ加工装置。
【００４３】
このようにすれば、試料の微細な欠陥に対しては高解像で高コントラストの観察用対物レンズを用いた顕微鏡観察により精度よい検出を実現でき、その後のレーザ加工では、レーザ加工用対物レンズが用いられ、高出力エネルギーのレーザ光が照射されることから、高解像で高コントラストの観察用対物レンズをレーザ光の照射により破損するようなことを確実に回避でき、これにより高価な観察用対物レンズを頻繁に取替えるようなことがなくなり、経済的に極めて有利にできる。
【００４４】
（２）（１）記載のレーザ加工装置において、前記顕微鏡手段は、共焦点レーザ顕微鏡である。
このようにすれば、（１）と同様な効果を期待でき、さらに共焦点レーザ顕微鏡が用いられることにより、微細な欠陥に対しても高解像で高コントラストの観察用対物レンズを用いた顕微鏡観察により精度の高い検出が実現できる。
【００４５】
（３）（１）記載のレーザ加工装置において、前記顕微鏡手段は、光学顕微鏡である。
このようにすれば、（１）と同様な効果を期待でき、さらに共焦点レーザ顕微鏡に代わって光学顕微鏡が用いられることにより、価格的に安価なものが得られる。
【００４６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、試料の微細な欠陥に対しては高解像で高コントラストの観察用対物レンズを用いた顕微鏡観察により精度よい検出を実現でき、その後のレーザ加工では、レーザ加工用対物レンズが用いられ、高出力エネルギーのレーザ光が照射されるようになるので、高解像で高コントラストの観察用対物レンズをレーザ光の照射により破損するようなことを確実に防止することができ、これにより高価な観察用対物レンズを頻繁に取替えるようなことがなくなり、経済的に極めて有利にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の概略構成を示す図。
【図２】本発明の第２実施例の概略構成を示す図。
【図３】本発明の第３実施例の概略構成を示す図。
【符号の説明】
１…顕微鏡本体、２…ステージ、３…試料、４…Ｘ−Ｙステージコントローラ、５…レボルバ、６…顕微鏡観察用対物レンズ、７…レーザ加工用対物レンズ、８…レーザ光源、９…ミラー、１０…偏向ビームスプリッタ、１１…二次元走査機構、１２…１／４波長板、１３…結像レンズ、１４…光軸、１５…集光レンズ、１６…ピンホール、１７…光検出器、１８…走査制御ユニット、１９…画像処理ユニット、２０…ＣＰＵ、２１…ディスプレイ、２２…レーザ光源ユニット、２３…レーザ発振器、２４…照明光源、２５…矩形スリット、２６…光源ユニットコントローラ、２７…ミラー、２８、２９…ハーフミラー、３０…結像レンズ、３１…ミラー、３２…撮像ユニット、３３…光源、３４…モニタ、３７…光学ユニット、３８…ミラー、３９…ハーフミラー、４０…結像レンズ、４１…光学ユニット、４２、４３…光軸、４５…ハーフミラー、４６…結像レンズ、４７…プリズム、４８…撮像ユニット、４９…接眼レンズ、５０…モニタ、５１…ダイクロイックミラー（またはハーフミラー）、５２…レンズ。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a laser processing apparatus that processes a sample by irradiating the sample with laser light.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a microscope is used to observe defects in micropattern samples such as semiconductor wafers, and when a defective part is found by this microscopic observation, a laser processing apparatus that irradiates the defective part of the sample with a laser beam for marking is used. It is used.
[0003]
Conventionally, in this type of laser processing apparatus, as disclosed in JP-A-2-204746, a microscope observation objective lens and a laser processing objective lens are commonly used. If there is a defect on the sample and find the defective part by this microscopic observation, the laser beam for processing is irradiated to the defective part of the sample through the same objective lens used for the microscopic observation. I am trying to do it.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in such a laser processing apparatus that uses both a microscope observation objective lens and a laser processing objective lens, in general, a minute defect of a sample is found during the microscope observation. An expensive observation objective lens with high contrast and high resolution is used.
[0005]
However, with such a high-resolution and high-contrast observation objective lens, a laser beam with considerably large output energy passes through the observation objective lens during laser processing. In many cases, the objective lens is damaged by the laser beam, and therefore, it is necessary to frequently replace the expensive observation objective lens, which is disadvantageous economically.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a laser processing apparatus that can prevent the observation objective lens from being damaged and is economically advantageous.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a laser processing apparatus for observing a sample with high resolution by observing the sample with a microscope and irradiating the defect on the sample with a processing laser beam having a high output energy. Objective lens switching means for disposing the objective lens for laser processing and the laser processing objective lens that is difficult to be damaged by the processing laser beam with high output energy so as to be switchable on the same optical axis;
Microscope means for detecting a defect of the sample through the observation objective lens positioned on the optical axis by the objective lens switching means, and the objective lens for the defect of the sample detected by the microscope means The laser processing means performs laser processing by irradiating a processing laser beam with high output energy through the laser processing objective lens positioned on the optical axis by the switching means.
[0008]
[Action]
The result, according to the present invention, defect detection of sample positions the observation objective lens on the optical axis by the objective lens switching means, the defects of the sample was detected by microscopic observation through the observation objective lens When a defect in the sample is detected, a laser processing objective lens is positioned on the optical axis, and laser processing is performed by irradiating laser light through the laser processing objective lens. As a result, it is possible to achieve high-precision detection with a high-resolution and high-contrast observation objective lens for minute defects in the sample, and the laser processing objective lens is used for subsequent laser processing. Since laser light with high output energy is irradiated, it is possible to avoid damaging a high-resolution and high-contrast observation objective lens by laser light irradiation.
[0009]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 shows a schematic configuration of an example in which a confocal laser microscope is used as an observation microscope according to the present invention.
[0010]
In the figure, reference numeral 1 denotes a microscope main body. The microscope main body 1 is provided with an XY stage 2, and a sample 3 is placed on the stage 2. In this case, the XY stage 2 is controlled to move in the X and Y directions by the XY stage controller 4.
[0011]
A revolver 5 is provided facing the XY stage 2 of the microscope main body 1, and a microscope observation objective lens 6 and a laser processing objective lens 7 are provided as objective lenses on the revolver 5. The laser processing objective lens 7 can be switched on the optical axis by an external operation in accordance with an instruction from the CPU 20. In the illustrated example, a state in which the observation objective lens 6 is located on the optical axis is shown. The objective lens 6 for observation is an expensive one with high resolution and high contrast, and has several different magnifications from high magnification to low magnification to change the observation magnification. The objective lens 7 includes at least one object lens that matches the size to be processed on the sample 3.
[0012]
Reference numeral 8 denotes a laser light source for confocal laser microscope observation. The laser light of the laser light source 8 is reflected by a mirror 9 and is passed through a deflection beam splitter 10 by a two-dimensional scanning mechanism 11 to an objective lens 6 and a quarter wavelength plate 12. In addition, the light beam is incident on the optical axis 14 connecting the imaging lens 13 and is narrowed down to a minute spot by the objective lens 6, and the surface of the sample 3 is scanned by two-dimensional scanning by the two-dimensional scanning mechanism 11. Then, the laser beam reflected from the surface of the sample 3 is returned to the two-dimensional scanning mechanism 11 through the objective lens 6, the quarter wavelength plate 12 and the imaging lens 13, reflected by the deflecting beam splitter 10, and collected by the condenser lens. 15, the light is detected by the photodetector 17 through the pinhole 16.
[0013]
In this case, the two-dimensional scanning mechanism 11 controls the scanning of the laser beam on the surface of the sample 3 by the scanning control unit 18 to which an instruction from the CPU 20 is given. The quarter-wave plate 12 is used in combination with the deflecting beam splitter 10 in order to efficiently detect the reflected light from the sample 3.
[0014]
The result detected by the photodetector 17 is sent to the image processing unit 19 where image processing is performed according to an instruction from the CPU 20 and displayed on the display 21.
[0015]
On the other hand, reference numeral 22 denotes a laser light source unit . The laser light source unit 22 includes a laser oscillator 23 that outputs a processing laser light, and an illumination light source 24 that emits visible illumination light for confirming the irradiation position of the laser light on the sample 3. The laser light source has a rectangular slit 25 in which the opening width for setting the irradiation range by the laser light and the visible illumination light can be varied, and the laser oscillator 23, the illumination light source 24, and the rectangular slit 25 are provided with instructions from the CPU 20. The unit controller 26 controls the unit .
[0016]
The visible illumination light emitted from the illumination light source 24 of the laser light source unit 22 is reflected by the mirror 27, enters the imaging lens 30 through the half mirrors 28 and 29, and forms an image with the quarter wavelength plate 12. The light enters the mirror 31 disposed between the lenses 13. In this case, the mirror 31 can be inserted into and removed from the optical axis 14 connecting the quarter-wave plate 12 and the imaging lens 13 according to an instruction from the CPU 20, and the objective lens 6 is positioned on the optical axis 14. (In the state shown in the figure) In the case of confocal laser microscope observation, the mirror 31 is detached from the optical axis 14, and in the case of laser processing where the objective lens 7 is positioned on the optical axis 14, it is inserted on the optical axis 14. It is like that.
[0017]
The visible illumination light reflected by the mirror 31 is irradiated onto the surface of the sample 3 through the objective lens 7 so that an image of the rectangular slit 25 is formed on the surface of the sample 3. Then, the reflected light from the sample 3 is returned to the half mirror 29 through the same path as that incident on the sample 3, and is reflected here and incident on the imaging unit 32.
[0018]
Reference numeral 33 denotes a light source for observing an optical microscope. The visible illumination light from the light source 33 is also reflected by the half mirror 28, enters the mirror 31 through the half mirror 29 and the imaging lens 30, and is reflected there. The surface of the sample 3 is irradiated through the objective lens 7. The reflected light from the sample 3 is also returned to the half mirror 29 through the same path as that incident on the sample 3, and is reflected and incident on the imaging unit 32.
[0019]
The optical microscope observation here is an observation through the laser processing objective lens 7 and is of a level that monitors the state of laser processing.
In the imaging unit 32, an imaging signal of a rectangular slit image reflected by the sample 3 or an observation image for an optical microscope is sent to the monitor 34, and an image obtained by superimposing these images is displayed as necessary.
[0020]
In this case, the image pickup signal from the image pickup unit 32 is sent to the CPU 20 or the display 21 so as to be displayed together with the observation image obtained by the confocal laser microscope described above.
[0021]
Next, the operation of the first embodiment configured as described above will be described.
First, the sample 3 is placed on the XY stage 2, and the sample 3 is moved to an arbitrary observation position while moving the stage 2 in the X and Y directions.
[0022]
Further, the revolver 5 is operated, the observation objective lens 6 is positioned on the optical axis 14, and defect inspection is performed by confocal laser microscope observation. In this case, the mirror 31 has moved to the position indicated by the solid line in FIG.
[0023]
Here, in the defect inspection by the confocal laser microscope, laser light is first output from the laser light source 8. Then, the laser light is reflected by the mirror 9 and is incident on the optical axis 14 connecting the objective lens 6, the quarter-wave plate 12 and the imaging lens 13 by the two-dimensional scanning mechanism 11 through the deflection beam splitter 10, and the objective lens 6 and the surface of the sample 3 is scanned by two-dimensional scanning of the two-dimensional scanning mechanism 11. Then, the reflected beam from the surface of the sample 3 is returned to the deflecting beam splitter 10 through a path exactly the same as the incident light, reflected there, and detected by the photodetector 17 through the pinhole 16 from the condenser lens 15. Then, image processing is performed by the image processing unit 19, and an observation image of the sample 3 is displayed on the display 21.
[0024]
In this case, in the confocal laser microscope observation, first, a rough inspection is performed using an observation objective lens 6 having a low magnification, and if a suspicious part is found, a high magnification observation objective lens 6 is formed. Switch to perform a detailed inspection.
[0025]
In this way, the defect inspection is performed by confocal laser microscope observation while moving the stage 2 and moving the observation position of the sample 3.
If a defect is found in the sample 3 as a result of the inspection, the mirror 31 is inserted on the optical axis 14 connecting the quarter-wave plate 12 and the imaging lens 13 and the revolver 5 is operated by the instruction of the CPU 20. This time, the laser processing objective lens 7 is positioned on the optical axis 14.
[0026]
In this state, first, visible illumination light is emitted from the illumination light source 24 of the laser light source unit 22. Then, this visible illumination light is reflected by the mirror 27, reflected by the mirror 31 via the half mirrors 28 and 29 and the imaging lens 30, and incident on the optical axis 14, and the quarter wavelength plate 12 and the objective lens 7. Through this, the surface of the sample 3 is irradiated and the laser processing portion described later is confirmed. In this case, the XY stage 2 is slightly moved so that the defective portion of the sample 3 is not processed by the subsequent irradiation of the processing laser beam, and the sample 3 is moved to a position that does not hinder laser processing. The defect position of the sample 3 is sent as coordinate data of the XY stage 2 to the CPU 20 via the XY stage controller 4 and stored in a storage medium such as a floppy disk (not shown).
[0027]
In this state, the opening width of the rectangular slit 25 of the laser light source unit 22 is adjusted to an appropriate size to set the processing range of the sample 3 surface and confirm this processing range. In this case, the processing range is confirmed by returning the reflected light from the rectangular slit 25 to the half mirror 29 through a path exactly the same as that incident on the sample 3, where it is reflected and incident on the imaging unit 32. This is done by displaying a slit image on the monitor 34.
[0028]
When the processing range is confirmed, the processing laser beam is emitted once from the laser oscillator 23 of the laser light source unit 22. Then, the emitted processing laser light is irradiated to the surface of the sample 3 with high energy through the same path as the visible illumination light from the illumination light source 24 described above, and marking is performed on a defect portion on the surface of the sample 3. It will be.
[0029]
In this case, the marking portion of the sample 3 can be monitored by observation with an optical microscope. In this case, when the visible illumination light is output from the light source 33, the visible illumination light is reflected by the mirror 31 and irradiated to the marking portion of the sample 3 through the objective lens 7, and the reflected light from this portion enters the sample 3. The image is returned to the half mirror 29 through the same path as described above, is incident on the imaging unit 32, and is displayed on the monitor 34.
[0030]
In addition, insertion of the mirror 31, switching of the objective lenses 6 and 7, irradiation of visible illumination light from the illumination light source 24 for confirming the laser processing position, movement of the sample 3 by driving the XY stage 2, XY stage 2 A series of operations up to the reading of the coordinate data can be realized by a one-touch operation by preparing a control program in the CPU 20.
[0031]
Therefore, according to the first embodiment, when the defect of the sample 3 is detected, the observation objective lens 6 is positioned on the optical axis 14 by the operation of the revolver 5, and the confocal point is formed via the observation objective lens 6. When the defect of the sample 3 is detected by the laser microscope, and the defect of the sample 3 is detected, the laser processing objective lens 7 is now positioned on the optical axis 14 by the operation of the revolver 5. Then, the laser beam from the laser light source unit 22 is irradiated onto the sample 3 for marking. As a result, it is possible to realize high-precision detection with a confocal laser microscope observation using a high-resolution and high-contrast observation objective lens 6 for a minute defect of the sample 3. Since the objective lens 7 is used and the laser beam with high output energy is irradiated, it is possible to reliably prevent the observation objective lens 6 with high resolution and high contrast from being damaged by the irradiation of the laser beam. When a high-resolution and high-contrast observation objective lens is used like a conventional observation objective lens and a laser processing objective lens, the objective lens is damaged by the subsequent laser light. Compared with the case where there is a possibility that the observation objective lens is likely to be changed, the expensive observation objective lens is not frequently replaced, which is very advantageous economically.
(Second embodiment)
FIG. 2 shows a schematic configuration of the second embodiment of the present invention, and the same parts as those in FIG.
[0032]
In this case, the mirror 38, the half mirror 39, and the imaging lens 40 are parallel to the optical unit 37 that also serves as the optical system for laser processing and the optical system for the optical microscope, which includes the half mirrors 28 and 29 and the imaging lens 30. An optical unit 41 dedicated to the optical microscope is provided, and these optical units 37 and 41 can be inserted into and removed from the optical axis 42 connecting the mirrors 27 and 31. In this case, in the drawing, the optical units 37 and 41 are moved in the direction indicated by the arrows along the plane of the drawing, but in reality, the optical units 37 and 41 are perpendicular to the optical axis 42 and the optical axis 43 of the imaging unit 32, that is, It can be moved in a direction that intersects the sheet at right angles.
[0033]
Thus, when laser processing the defective portion of the sample 3, the optical unit 37 is inserted into the optical axis 42 to perform marking on the defective portion of the sample 3, and when the marking portion is monitored thereafter, the optical unit 41 is It is inserted into the optical axis 42 and observed with an optical microscope.
[0034]
Therefore, according to the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be expected, and the optical unit 37 for the laser processing optical system and the optical unit 41 dedicated for the optical microscope are provided separately. Therefore, even if a processing laser beam having a large output energy is used, the optical element of the optical unit 41 dedicated to the optical microscope is not damaged. In the optical microscope, a half mirror is provided in the optical path of the visible illumination light from the light source 33. By providing the mirror 38 instead of 28, the sample 3 can be illuminated with a sufficient amount of light, and a brighter monitor image can be obtained. (Third embodiment)
FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention, and shows a schematic configuration of an example in which an optical microscope is used as an observation microscope. In FIG. 3, the same parts as those in FIG.
[0035]
In this case, the revolver 5 is provided with an observation objective lens 6 and a laser processing objective lens 7 as objective lenses, and these observation objective lens 6 and laser processing objective lens 7 can be switched on the optical axis 14. ing. The illustrated example shows a state in which the observation objective lens 6 is positioned on the optical axis 14.
[0036]
A half mirror 45, an imaging lens 46, and a prism 47 are arranged along the optical axis 14, and the imaging unit 48 that picks up an observation image passing through the observation objective lens 6 through the prism 47 is visually observed. An eyepiece 49 for observation is provided. The imaging unit 48 is connected to a monitor 50 that displays a captured image.
[0037]
On the other hand, the visible illumination light of the illumination light source 24 of the laser light source unit 22 and the processing laser light of the laser oscillator 23 are reflected by the half mirror 45 through the dichroic mirror (or half mirror) 51 and irradiated onto the surface of the sample 3 through the objective lens 7. It has come to be.
[0038]
In this case as well, the revolver 5 is operated so that the observation objective lens 6 is positioned on the optical axis 14, and defect inspection is performed by observation with an optical microscope. In this case, the defect inspection by the optical microscope is such that the visible illumination light from the illumination light source 33 is reflected by the half mirror 45 through the lens 52 and the dichroic mirror (or half mirror) 51 and is irradiated on the sample 3 through the objective lens 6. The observation image of the reflected light from the light passing through the observation objective lens 6 through the half mirror 45, the imaging lens 46, and the prism 47 is picked up by the image pickup unit 48 and displayed on the monitor 50. Through the eyes.
[0039]
When a defect is found in the sample 3, visible illumination light is emitted from the illumination light source 24 of the laser light source unit 22 in the same manner as described above, the processing range of the sample 3 surface is set by the rectangular slit 25, and then the laser oscillator 23. When the laser beam for processing is emitted more, the laser beam for processing is irradiated with high energy on the surface of the sample 3 through the same path as the visible illumination light from the illumination light source 24, and the defect portion on the surface of the sample 3 is irradiated. Marking will be performed.
[0040]
Therefore, according to the third embodiment, an effect similar to that of the first embodiment can be expected, and an inexpensive optical microscope can be obtained by using an optical microscope instead of the confocal laser microscope. .
[0041]
In the above-described embodiment, the marking on the defective portion of the sample has been described. However, the present invention can also be applied to laser processing during repair to remove the defective portion.
As mentioned above, although demonstrated based on the Example, the following invention is contained in this invention.
[0042]
(1) In a laser processing apparatus that observes a defect in a sample and irradiates a laser beam for processing on the defect in the sample, an observation objective lens and a laser processing objective lens are disposed so as to be switchable on the optical axis. Objective lens switching means, microscope means for detecting defects in the sample via the observation objective lens positioned on the optical axis by the objective lens switching means, and defects in the sample detected by the microscope means A laser processing apparatus comprising: laser processing means for performing laser processing by irradiating a laser beam through the laser processing objective lens positioned on the optical axis by the objective lens switching means.
[0043]
In this way, it is possible to realize high-precision detection with a microscopic observation using a high-resolution and high-contrast observation objective lens for minute defects in the sample. In subsequent laser processing, the objective lens for laser processing is realized. Is used, and laser light with high output energy is irradiated. Therefore, it is possible to reliably avoid damaging a high-resolution and high-contrast observation objective lens by irradiating laser light. The objective lens for use is not frequently replaced, which is very advantageous economically.
[0044]
(2) In the laser processing apparatus according to (1), the microscope means is a confocal laser microscope.
In this way, the same effect as in (1) can be expected. Furthermore, by using a confocal laser microscope, a microscope using a high-resolution and high-contrast observation objective lens even for fine defects. Highly accurate detection can be realized by observation.
[0045]
(3) In the laser processing apparatus according to (1), the microscope means is an optical microscope.
In this way, the same effect as in (1) can be expected, and an optical microscope can be used instead of the confocal laser microscope, so that an inexpensive one can be obtained.
[0046]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a fine defect of a sample can be accurately detected by microscopic observation using a high-resolution and high-contrast observation objective lens. In the subsequent laser processing, Since laser processing objective lenses are used and laser beams with high output energy are emitted, it is possible to reliably prevent damage to high-resolution and high-contrast observation objective lenses by laser irradiation. Thus, the expensive observation objective lens is not frequently replaced, which can be very advantageous economically.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Microscope main body, 2 ... Stage, 3 ... Sample, 4 ... XY stage controller, 5 ... Revolver, 6 ... Objective lens for microscope observation, 7 ... Objective lens for laser processing, 8 ... Laser light source, 9 ... Mirror, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Deflection beam splitter, 11 ... Two-dimensional scanning mechanism, 12 ... 1/4 wavelength plate, 13 ... Imaging lens, 14 ... Optical axis, 15 ... Condensing lens, 16 ... Pinhole, 17 ... Photodetector, 18 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Scanning control unit, 19 ... Image processing unit, 20 ... CPU, 21 ... Display, 22 ... Laser light source unit , 23 ... Laser oscillator, 24 ... Illumination light source, 25 ... Rectangular slit, 26 ... Light source unit controller, 27 ... Mirror, 28, 29 ... Half mirror, 30 ... Imaging lens, 31 ... Mirror, 32 ... Imaging unit, 33 ... Light source, 34 ... Monitor, 37 ... Optical unit, 38 ... Mira , 39 ... Half mirror, 40 ... Imaging lens, 41 ... Optical unit, 42, 43 ... Optical axis, 45 ... Half mirror, 46 ... Imaging lens, 47 ... Prism, 48 ... Imaging unit, 49 ... Eyepiece lens, 50 ... monitor, 51 ... dichroic mirror (or half mirror), 52 ... lens.

Claims

試料の欠陥を顕微鏡で観察し、該試料上の欠陥に高出力エネルギーの加工用レーザ光を照射して該欠陥を加工するレーザ加工装置において、
前記試料を高解像度で観察する観察用対物レンズと前記高出力エネルギーの加工用レーザ光により損傷し難いレーザ加工用対物レンズとを同一光軸上に切換え可能に配置する対物レンズ切換え手段と、
この対物レンズ切換え手段により前記光軸上に位置された前記観察用対物レンズを介して前記試料の欠陥を検出する顕微鏡手段と、
この顕微鏡手段により検出された前記試料の欠陥に対し、前記対物レンズ切換え手段により前記光軸上の位置された前記レーザ加工用対物レンズを介して高出力エネルギーの加工用レーザ光を照射してレーザ加工を施すレーザ加工手段とを具備したことを特徴とするレーザ加工装置In a laser processing apparatus for observing a defect of a sample with a microscope and irradiating the defect on the sample with a processing laser beam with high output energy to process the defect ,
An objective lens switching means for arranging an observation objective lens for observing the sample at a high resolution and a laser processing objective lens that is difficult to be damaged by the processing laser beam having a high output energy so as to be switchable on the same optical axis;
Microscope means for detecting defects in the sample through the observation objective lens positioned on the optical axis by the objective lens switching means,
A laser beam is emitted by irradiating a processing laser beam having a high output energy to the defect of the sample detected by the microscope means through the objective lens for laser processing positioned on the optical axis by the objective lens switching means. Laser processing apparatus characterized by comprising laser processing means for performing processing

前記レーザ加工手段は、前記欠陥に前記加工用レーザ光を照射するレーザ光源と、前記欠陥の位置を確認するする可視照明光を出射する照明光源と、前記加工用レーザ光と前記可視照明光の照射範囲を設定するスリットとを備え、前記対物レンズ切換え手段により前記光軸上に前記観察用対物レンズに切換えて前記顕微鏡手段により欠陥を検出し、この欠陥に対し前記スリットの開口幅を可変して前記可視照明光を照射して加工範囲を設定した後、前記対物レンズ切換え手段により前記観察用対物レンズから前記レーザ加工用対物レンズに切換えて前記欠陥に対し前記加工用レーザ光を照射することを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。 The laser processing means includes: a laser light source for irradiating the defect with the processing laser light; an illumination light source for emitting visible illumination light for confirming a position of the defect; and the processing laser light and the visible illumination light. A slit for setting an irradiation range, and the objective lens switching means switches the observation objective lens on the optical axis to detect a defect by the microscope means, and the opening width of the slit is varied for the defect. Irradiating the visible illumination light to set the processing range, and then switching from the observation objective lens to the laser processing objective lens by the objective lens switching means to irradiate the processing laser light to the defect. The laser processing apparatus according to claim 1.

前記顕微鏡手段は、前記観察用対物レンズを通した観察像を撮像する撮像ユニットを備え、該撮像ユニットで撮像された前記試料表面の欠陥画像と前記スリットを通して前記試料上に照射されたスリット像とをモニタに表示することを特徴とする請求項２記載のレーザ加工装置。 The microscope means includes an image pickup unit that picks up an observation image through the observation objective lens, and a defect image of the sample surface picked up by the image pickup unit and a slit image irradiated onto the sample through the slit The laser processing apparatus according to claim 2, wherein: is displayed on a monitor.

前記顕微鏡手段は、共焦点レーザ顕微鏡であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のレーザ加工装置。 4. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the microscope means is a confocal laser microscope.

前記共焦点レーザ顕微鏡は、観察用レーザ光源と、この観察用レーザ光源から出射された観察用レーザ光を二次元走査させる二次元走査機構と、この二次元走査機構により走査された前記観察用レーザ光を前記観察用対物レンズで微小スポットに絞り込み前記試料の表面で反射された前記観察用レーザ光を検出する光検出器とを備えたことを特徴とする請求項４記載のレーザ加工装置。 The confocal laser microscope includes an observation laser light source, a two-dimensional scanning mechanism for two-dimensionally scanning the observation laser light emitted from the observation laser light source, and the observation laser scanned by the two-dimensional scanning mechanism. The laser processing apparatus according to claim 4, further comprising: a light detector for narrowing light into a minute spot by the observation objective lens and detecting the observation laser light reflected by the surface of the sample.

前記対物レンズ切換え手段は、前記観察用対物レンズと前記加工用対物レンズを前記同一光軸上に切換え可能に回転するレボルバからなり、高倍率から低倍寧までの倍率の異なる複数の観察用対物レンズと前記試料上の加工の大きさに合う一つ以上の前記レーザ加工用対物レンズを備えている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。 The objective lens switching means comprises a revolver that rotates the observation objective lens and the processing objective lens so as to be switchable on the same optical axis, and a plurality of observation objectives having different magnifications from high magnification to low magnification. 3. The laser processing apparatus according to claim 1, further comprising at least one objective lens for laser processing that matches a lens and a processing size on the sample.