JP2811538B2 - Laser processing equipment - Google Patents
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Landscapes
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はレーザ加工装置に関し、
特にワークの位置決め制御のためのアライメントシステ
ムの改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser processing apparatus,
In particular, the present invention relates to an improvement of an alignment system for controlling the positioning of a work.
【0002】[0002]
【従来の技術】レーザ加工装置のなかでも特に、半導体
部品等の微小部品を対象とするレーザ加工装置には、ミ
クロン単位の加工位置精度が要求されている。この種の
レーザ加工装置の一例を、図4を参照して簡単に説明す
る。レーザ発振器40で発生された、例えばKrFによ
るレーザ光は、第1、第2のミラー41,42を経由し
てマスク43に照射される。マスク43を通過したレー
ザ光は、ハーフミラーの機能を持つダイクロックミラー
44により下方向に向きを変え、加工レンズ45を通し
てワーク46に照射される。ワーク46は、マスク43
のパターンで設定される領域のみが加工される。加工レ
ンズ45の縮小率がMの場合、ワーク46にはマスク4
3のパターンの1/Mのものが形成される。2. Description of the Related Art Among laser processing apparatuses, particularly, a laser processing apparatus for a minute component such as a semiconductor component is required to have a processing position accuracy of a micron unit. An example of this type of laser processing apparatus will be briefly described with reference to FIG. The laser beam generated by the laser oscillator 40, for example, by KrF is applied to the mask 43 via the first and second mirrors 41 and 42. The laser light that has passed through the mask 43 is turned downward by a dichroic mirror 44 having the function of a half mirror, and is irradiated on a work 46 through a processing lens 45. The work 46 includes a mask 43
Only the area set by the pattern is processed. When the reduction ratio of the processing lens 45 is M, the mask 4
1 / M of the pattern No. 3 is formed.
【0003】ワーク46は、θステージ47に搭載さ
れ、θステージ47はXYステージ48に設けられる。
図5に示すように、θステージ47は、その中心を中心
として水平状態で回動角θを変えることができるように
設けられ、XYステージ48はθステージ47を載せた
水平状態でX軸方向、Y軸方向に変位可能に設けられて
いる。ワーク46には、位置合わせのためのアライメン
トマーク46−1が通常、複数箇所に付されている。後
述するアライメントシステムは、このアライメントマー
ク46−1を参照しながら、θステージ47、XYステ
ージ48の各駆動機構(図示省略)を制御して位置制御
を行うことにより、ワーク46の位置決めを行う。The work 46 is mounted on a θ stage 47, and the θ stage 47 is provided on an XY stage 48.
As shown in FIG. 5, the θ stage 47 is provided so that the rotation angle θ can be changed in a horizontal state about the center thereof, and the XY stage 48 is in the X-axis direction in the horizontal state where the θ stage 47 is mounted. , Y-axis direction. The workpiece 46 is usually provided with alignment marks 46-1 for alignment at a plurality of locations. The alignment system, which will be described later, positions the workpiece 46 by controlling the driving mechanisms (not shown) of the θ stage 47 and the XY stage 48 while referring to the alignment mark 46-1 to perform position control.
【0004】アライメントシステムは、加工レンズ45
の光軸上に配置された観察光学系50を有する。この観
察光学系50は、2次元CCDを含み、加工レンズ4
5、ダイクロックミラー44を通したθステージ47上
の画像信号をモニタ画像としてコース画像処理装置51
に送る。コース画像処理装置51では、モニタ画像を画
像処理して焦点ずれ、θ方向及びX、Y方向の位置ずれ
を算出し、ステージ制御部52に送出する。The alignment system includes a processing lens 45.
The observation optical system 50 is disposed on the optical axis of the optical system. The observation optical system 50 includes a two-dimensional CCD,
5. An image signal on the θ stage 47 passing through the dichroic mirror 44 is used as a monitor image as a course image processing device 51.
Send to The coarse image processing device 51 performs image processing on the monitor image to calculate a focus shift, a position shift in the θ direction and the X and Y directions, and sends the calculated position shift to the stage control unit 52.
【0005】ステージ制御部52は、送られてきた焦点
ずれを示す信号にもとづいて、加工レンズ45を搭載し
た上下ステージ53の駆動機構54を駆動して上下ステ
ージ53の上下方向位置を調整することにより、ワーク
46に対する加工レンズ45の焦点合わせを行う。ステ
ージ制御部52はまた、θ方向、X、Y方向の位置ずれ
を示す信号にもとづいて、θステージ47、XYステー
ジ48の各駆動機構を駆動して図5に示したθ方向、
X、Y方向の微調整を行うことにより、ワーク46が所
定位置に位置するように制御する。The stage controller 52 drives the drive mechanism 54 of the upper and lower stages 53 on which the processing lens 45 is mounted based on the transmitted signal indicating the defocus to adjust the vertical position of the upper and lower stages 53. Thereby, the processing lens 45 is focused on the work 46. The stage control unit 52 also drives the respective drive mechanisms of the θ stage 47 and the XY stage 48 based on the signals indicating the positional deviations in the θ direction, X and Y directions,
By performing fine adjustment in the X and Y directions, control is performed so that the work 46 is located at a predetermined position.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、ワーク46
は、数十ミクロンから数百ミクロンの厚さの平板状であ
っても、厚さはワーク毎に変化するのみならず、同じワ
ークでも部位によってばらつきがある。このような事情
を考慮して、加工レンズ45には、通常、低NA(開口
数、以下NAと略称する)のレンズ、言い換えれば焦点
深度の長いレンズが使用されている。この場合、加工レ
ンズ45は観察光学系50の対物レンズも兼ねているの
で、観察光学系50の解像度が悪くなることは避けられ
ない。そして、この解像度は、ワーク46の加工位置精
度、すなわち加工精度を左右する。The work 46
Even if the plate has a thickness of several tens of microns to several hundreds of microns, not only does the thickness vary from work to work, but the same work also varies from part to part. In consideration of such circumstances, a lens having a low NA (numerical aperture, hereinafter abbreviated as NA), that is, a lens having a long depth of focus, is generally used as the processed lens 45. In this case, since the processing lens 45 also serves as the objective lens of the observation optical system 50, it is inevitable that the resolution of the observation optical system 50 deteriorates. This resolution affects the processing position accuracy of the work 46, that is, the processing accuracy.
【0007】例えば、波長0.248ミクロンのKrF
によるレーザ光の場合について考える。加工レンズ45
の焦点深度を±50ミクロンとし、観察光の波長を0.
6ミクロンとすると、焦点深度=±波長/( 2×N
A2 ) 、解像度=( 0.6×波長) /NA、の式によ
り、加工レンズ45のNAは0.05{=(0.248
/2×50)1/2 }となり、観察光学系50の解像度
は、7.2{=0.6×0.6/0.05}ミクロンと
なる。For example, KrF having a wavelength of 0.248 μm
Let us consider the case of laser light. Processing lens 45
Has a focal depth of ± 50 microns, and the wavelength of the observation light is 0.1 μm.
Assuming 6 microns, depth of focus = ± wavelength / (2 × N
A 2 ) and the resolution = (0.6 × wavelength) / NA, the NA of the processing lens 45 is 0.05 {= (0.248
/ 2 × 50) 1/2 、, and the resolution of the observation optical system 50 is 7.2 {= 0.6 × 0.6 / 0.05} micron.
【0008】これは、これまでのこの種のレーザ加工装
置に要求されていた数十ミクロンの加工位置精度の要求
を満足しうることを意味する。しかしながら、最近では
1ミクロン前後の加工位置精度を要求される場合があ
り、上記のような解像度ではこのような要求には対処す
ることができない。[0008] This means that the requirement of the processing position accuracy of several tens of microns, which has been required of the conventional laser processing apparatus of this type, can be satisfied. However, recently, there is a case where a processing position accuracy of about 1 micron is required, and the above-mentioned resolution cannot cope with such a request.
【0009】そこで、本発明は、観察光学系とは別に解
像度の高いファインアライメント光学系を備えることに
より、1ミクロン前後の加工位置精度を実現できるレー
ザ加工装置を提供することを課題とする。Accordingly, an object of the present invention is to provide a laser processing apparatus which can realize a processing position accuracy of about 1 micron by providing a fine alignment optical system having a high resolution separately from the observation optical system.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、ワークステー
ジ上に載置されたワークに対してレーザ加工を行うため
の加工レンズの光軸上に配置されて前記ワークのモニタ
画像を得るための観察光学系と、該観察光学系からのモ
ニタ画像を処理してアライメントに必要な位置情報を算
出するためのコース画像処理部と、前記位置情報にもと
づいて前記加工レンズを搭載した上下ステージと前記ワ
ークステージを駆動することにより前記加工レンズと前
記ワーク間の焦点合わせ及び位置合わせを行うステージ
制御部とを備えたレーザ加工装置において、前記加工レ
ンズの光軸とは別の位置に光軸を有し、しかも前記加工
レンズのNA(開口数、以下NAと呼ぶ)より大きいN
Aを有するファインアライメント光学系を前記上下ステ
ージに搭載し、該ファインアライメント光学系からのモ
ニタ画像を処理してファインアライメントに必要な位置
情報を算出するためのファイン画像処理部を設け、前記
ステージ制御部は、前記コース画像処理部からの前記位
置情報にもとづいて前記ワークステージを駆動して、前
記ファインアライメント光学系により前記ワークに付さ
れたアライメントマークを観察可能とし、更に前記ファ
イン画像処理部により前記上下ステージを駆動して微細
な焦点合わせを行うと共に、前記アライメントマークに
対するアライメントを行った後、前記ワークステージを
あらかじめ定められた距離だけ駆動して前記ワークを加
工領域に位置せしめるようにしたことを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a method for obtaining a monitor image of a work placed on a work stage, which is arranged on an optical axis of a processing lens for performing laser processing on the work. An observation optical system, a course image processing unit for processing a monitor image from the observation optical system to calculate position information necessary for alignment, an upper and lower stage on which the processing lens is mounted based on the position information, and In a laser processing apparatus including a stage control unit that performs focusing and positioning between the processing lens and the work by driving a work stage, an optical axis is provided at a position different from the optical axis of the processing lens. And N larger than the numerical aperture (NA) of the processed lens.
A fine image processing unit for processing a monitor image from the fine alignment optical system to calculate position information necessary for fine alignment, and The unit drives the work stage based on the position information from the course image processing unit, enables the fine alignment optical system to observe the alignment mark added to the work, and further includes the fine image processing unit While driving the upper and lower stages to perform fine focusing and performing alignment with respect to the alignment mark, the work stage is driven by a predetermined distance to position the work in the processing area. It is characterized by.
【0011】なお、前記加工レンズと前記ファインアラ
イメント光学系はそれぞれ、同一平面に焦点を結ぶよう
に焦点距離を合わせて前記上下ステージに搭載される。The processing lens and the fine alignment optical system are respectively mounted on the upper and lower stages with their focal lengths adjusted so as to focus on the same plane.
【0012】[0012]
【作用】本発明によるレーザ加工装置においては、はじ
めに観察光学系の観察結果にもとづいてワークをファイ
ンアライメント光学系により観察可能な位置に配置せし
め、次に観察光学系とは独立したファインアライメント
光学系にもとづいて微細な焦点合わせ及びアライメント
を行う。つまり、ファインアライメント光学系のNA
は、加工レンズのそれよりも大きいことにより、解像
度、すなわち検出精度は観察光学系より高くなる。In the laser processing apparatus according to the present invention, the work is first arranged at a position observable by the fine alignment optical system based on the observation result of the observation optical system, and then the fine alignment optical system independent of the observation optical system is provided. Based on this, fine focusing and alignment are performed. In other words, the NA of the fine alignment optical system
Is larger than that of the processed lens, so that the resolution, that is, the detection accuracy is higher than that of the observation optical system.
【0013】特に、本発明では、ファインアライメント
光学系と加工レンズとを同じ上下ステージに搭載したこ
とにより、この上下ステージにその上下運動に伴うヨー
イング、ピッチング、ローリング等により姿勢変化を生
じたとしても、この姿勢変化に起因して加工位置精度が
低下することは無い。In particular, in the present invention, since the fine alignment optical system and the processing lens are mounted on the same upper and lower stages, even if the upper and lower stages are changed in posture due to yawing, pitching, rolling and the like accompanying the vertical movement. However, the processing position accuracy does not decrease due to the change in the posture.
【0014】[0014]
【実施例】以下に、本発明の一実施例によるレーザ加工
装置について説明する。図1において、図4と同じ部分
には同一番号を付して説明は省略する。本実施例では、
加工レンズ45の光軸上に配置されて加工レンズ45を
通し広視野でモニタ画像を得る観察光学系50を加工レ
ンズ45も含めてコースアライメント光学系として使用
し、これとは独立して、すなわち光軸を別にしてファイ
ンアライメント光学系11を設け、これを通して得られ
たファイン画像をファイン画像処理装置12で処理する
点に第1の特徴を有する。このファインアライメント光
学系11は、少なくとも1つ備えられれば良いのでここ
では1つの場合について説明する。ファインアライメン
ト光学系11は、加工レンズ45のNAよりも大きいN
Aを持つ対物レンズ13を含んでおり、その視野は観察
光学系50の視野より狭い。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a laser processing apparatus according to one embodiment of the present invention will be described. In FIG. 1, the same parts as those in FIG. In this embodiment,
An observation optical system 50 that is arranged on the optical axis of the processing lens 45 and obtains a monitor image in a wide field of view through the processing lens 45 is used as a course alignment optical system including the processing lens 45, and independently of this, The first feature is that a fine alignment optical system 11 is provided separately from the optical axis, and a fine image obtained through the fine alignment optical system 11 is processed by a fine image processing device 12. Since at least one fine alignment optical system 11 only needs to be provided, only one case will be described here. The fine alignment optical system 11 has an N larger than the NA of the processing lens 45.
An objective lens 13 having an A is included, and its field of view is narrower than the field of view of the observation optical system 50.
【0015】そして、対物レンズ13と加工レンズ45
のフォーカスポイントが同一平面上にあるように一致さ
せた状態で、ファインアライメント光学系11と加工レ
ンズ45とを1つの上下ステージ14に搭載した点に第
2の特徴を有する。上下ステージ14は、駆動機構15
で駆動される。Then, the objective lens 13 and the processing lens 45
The second feature is that the fine alignment optical system 11 and the processing lens 45 are mounted on one upper and lower stage 14 in a state where the focus points are matched so that they are on the same plane. The upper and lower stages 14 include a driving mechanism 15
Driven by
【0016】ファイン画像処理装置12は、ファインア
ライメント光学系14で得られたモニタ画像を用いて微
細な焦点合わせのための処理を行うと共に、ワーク46
上のアライメントマークに対するX、Y方向、θ方向の
位置ずれを算出してステージ制御部16に送出する。ス
テージ制御部16は、コース画像処理装置51からの信
号にもとづいて駆動機構15、θステージ47、XYス
テージ48の各駆動機構を制御すると共に、ファン画像
処理装置12からの信号によっても上記各駆動機構を制
御する。The fine image processing apparatus 12 performs a fine focusing process using the monitor image obtained by the fine alignment optical system 14, and also performs a work 46
The position shift in the X, Y, and θ directions with respect to the upper alignment mark is calculated and sent to the stage control unit 16. The stage control unit 16 controls each drive mechanism of the drive mechanism 15, the θ stage 47, and the XY stage 48 based on a signal from the course image processing apparatus 51, and also controls each of the drive mechanisms based on a signal from the fan image processing apparatus 12. Control the mechanism.
【0017】以下に、本レーザ加工装置の動作について
説明する。The operation of the laser processing apparatus will be described below.
【0018】ワーク46がθステージ47上に搭載さ
れると、広視野を検出できる観察光学系50がワーク4
6上のアライメントマークをキャッチアップし、コース
画像処理装置51ではキャッチアップしたモニタ画像か
らアライメントマークとコースアライメント光学系の中
心、すなわち光軸との距離L1を求める。When the work 46 is mounted on the θ stage 47, the observation optical system 50 that can detect a wide field of view
The alignment mark on 6 is caught up, and the course image processing device 51 obtains the distance L1 between the alignment mark and the center of the course alignment optical system, that is, the optical axis, from the caught up monitor image.
【0019】アライメントマークをファインアライメ
ント光学系11の視野に入れるように、ステージ制御部
16によりXYステージ48がコースアライメント光学
系の中心とファインアライメント光学系11の中心間の
距離L2に上記距離L1を加えた分だけ駆動される。な
お、上記距離L2は固定値であり、あらかじめ求められ
ている。The XY stage 48 is controlled by the stage controller 16 so that the distance L1 between the center of the coarse alignment optical system and the center of the fine alignment optical system 11 is set so that the alignment mark is within the field of view of the fine alignment optical system 11. It is driven by the added amount. Note that the distance L2 is a fixed value and is obtained in advance.
【0020】アライメントマークがファインアライメ
ント光学系11の視野に入ると、ファイン画像処理装置
12はモニタ画像を処理してアライメントマークの光強
度コントラストが最大になるように上下ステージ15を
駆動するための指令をステージ制御部16に出力する。
これは、加工レンズ45のNAよりも大きいNAを有す
る対物レンズ13により高精度の焦点合わせが行われた
ことを意味する。When the alignment mark enters the field of view of the fine alignment optical system 11, the fine image processing device 12 processes the monitor image and issues a command for driving the upper and lower stages 15 so that the light intensity contrast of the alignment mark is maximized. Is output to the stage control unit 16.
This means that high-precision focusing has been performed by the objective lens 13 having an NA larger than the NA of the processing lens 45.
【0021】ファイン画像処理装置12は更に、アラ
イメントマークに対する焦点合わせを終了すると、アラ
イメントマークとファインアライメント光学系11の中
心との距離をX、Y、θ方向のそれぞれについて求め、
これらの距離を0にするために必要なXYステージ48
の移動量をステージ制御部16に指令として出力する。When the fine image processing apparatus 12 completes focusing on the alignment mark, the fine image processing apparatus 12 obtains the distance between the alignment mark and the center of the fine alignment optical system 11 in each of the X, Y, and θ directions.
XY stage 48 necessary to make these distances 0
Is output to the stage control unit 16 as a command.
【0022】上記の動作を、アライメントマークと
ファインアライメント光学系11の中心との距離が検出
精度の許容の範囲(例えば1ミクロン)に入るまで繰り
返す。The above operation is repeated until the distance between the alignment mark and the center of the fine alignment optical system 11 falls within the allowable range of detection accuracy (for example, 1 micron).
【0023】上記距離が検出精度の許容範囲に入る
と、距離(L2+ΔXY)だけXYステージ48が元の位
置に戻るように駆動されることにより、ワーク46が加
工レンズ45による加工領域に戻され、レーザ加工が開
始される。なお、ΔXYはアライメントマークと加工パタ
ーンとの距離(位置関係)である。[0023] When the distance falls within the allowable range of the detection accuracy, the distance (L2 + delta XY) by XY stage 48 by being driven back to the original position, the workpiece 46 is returned to the processing region by the processing lens 45 Then, laser processing is started. Incidentally, delta XY is the distance between the processing pattern and the alignment mark (positional relationship).
【0024】図2を参照して、ファインアライメント光
学系11によるX、Y、θ方向の距離の算出原理につい
て説明する。なお。図2では、2つのファインアライメ
ント光学系11A、11Bを使用する場合を示してい
る。この場合、ファインアライメント光学系11Aで
は、その中心C1と1つのアライメントマーク46−1
との間のX、Y方向に関する距離X1、Y1を算出し、
ファインアライメント光学系11Bでは、その中心C2
と他のアライメントマーク46−2との間のY方向に関
する距離Y2を算出する。これらは同時に行われること
は言うまでも無い。そして、X方向に関する距離は、X
=X1として採用し、Y方向に関する距離は、Y=(Y
1+Y2)/2として採用し、θ方向に関する距離はθ
=(Y1−Y2)/Lとして採用する。但し、Lは2つ
のファインアライメント光学系11A、11Bの中心間
の距離である。Referring to FIG. 2, the principle of calculating distances in the X, Y, and θ directions by the fine alignment optical system 11 will be described. In addition. FIG. 2 shows a case where two fine alignment optical systems 11A and 11B are used. In this case, in the fine alignment optical system 11A, the center C1 and one alignment mark 46-1 are used.
And the distances X1 and Y1 in the X and Y directions between
In the fine alignment optical system 11B, the center C2
Then, a distance Y2 in the Y direction between the position and another alignment mark 46-2 is calculated. It goes without saying that these are performed simultaneously. The distance in the X direction is X
= X1, and the distance in the Y direction is Y = (Y
1 + Y2) / 2, and the distance in the θ direction is θ
= (Y1-Y2) / L. Here, L is the distance between the centers of the two fine alignment optical systems 11A and 11B.
【0025】また、ファインアライメント光学系が1つ
の場合には、はじめに1つのアライメントマーク46−
1に対して距離X1、Y1を算出し、次にファインアラ
イメント光学系を移動させて他のアライメントマーク4
6−2に対して距離Y2を算出する。そして、上記と同
様にして、X、Y、θ方向に関する距離を算出する。When there is one fine alignment optical system, first, one alignment mark 46-
Then, the distances X1 and Y1 are calculated for 1 and then the fine alignment optical system is moved to
The distance Y2 is calculated for 6-2. Then, the distances in the X, Y, and θ directions are calculated in the same manner as described above.
【0026】更に、ファインアライメント光学系が3つ
の場合には、それぞれにより3つのアライメントマーク
のそれぞれに対して距離X1、Y1、Y2を算出するよ
うにされる。Further, when there are three fine alignment optical systems, the distances X1, Y1, and Y2 are calculated for each of the three alignment marks.
【0027】ここで、本発明の第1の特徴による効果に
ついて説明する。加工レンズ45のNAを0.05、レ
ーザ光の波長を0.248ミクロン、観察光学系50の
アライメント光波長を0.6ミクロン、対物レンズ13
のNAを0.3、アライメント光波長を0.6ミクロン
とすると、加工レンズ45の解像度3ミクロン、焦点深
度±50ミクロン、コースアライメント光学系の解像度
7ミクロン、焦点深度±120ミクロンに対し、ファイ
ンアライメント光学系11の解像度1ミクロン、焦点深
度±3ミクロンとなり、観察光学系50に比べて高い解
像度が得られるので、高い検出精度で以後のアライメン
トを行うことができる。Here, the effect of the first feature of the present invention will be described. The processing lens 45 has an NA of 0.05, the laser beam wavelength is 0.248 microns, the observation optical system 50 has an alignment light wavelength of 0.6 microns, and the objective lens 13
Assuming that the NA of the laser beam is 0.3 and the wavelength of the alignment light is 0.6 micron, the resolution of the processing lens 45 is 3 microns, the focal depth is ± 50 microns, the resolution of the coarse alignment optical system is 7 microns, and the focal depth is ± 120 microns. Since the resolution of the alignment optical system 11 is 1 micron and the depth of focus is ± 3 microns, a higher resolution than that of the observation optical system 50 can be obtained, so that subsequent alignment can be performed with high detection accuracy.
【0028】次に、本発明の第2の特徴による効果につ
いて説明する。ファインアライメント光学系における対
物レンズ13を、コースアライメント光学系とは別のス
テージに搭載した場合を仮定して図3を参照して考察す
る。図3(a)は対物レンズ13を搭載したステージ2
0がある高さにある場合を示している。この種のステー
ジは、上下方向に移動した場合に、ヨーイング、ピッチ
ング、ローリング等によりわずかに傾く(通常、数十秒
程度)ことが避けられない。図3(b)はこの状態を誇
張して示しており、仮りにステージ20の固定位置とワ
ーク46までの距離を100mmとし、傾きが10
(秒)であるとすると、ファインアライメント光学系の
検出位置、すなわち基準位置は、傾きが無い場合の検出
位置からずれてしまい、このずれ量ΔLは、100×1
03 (ミクロン)×tan(10”)=5(ミクロン)
となる。Next, the effect of the second feature of the present invention will be described. Consider the case where the objective lens 13 in the fine alignment optical system is mounted on a stage different from the course alignment optical system with reference to FIG. FIG. 3A shows a stage 2 on which an objective lens 13 is mounted.
The case where 0 is at a certain height is shown. When this type of stage moves in the vertical direction, it is inevitable that the stage slightly tilts (usually about several tens of seconds) due to yawing, pitching, rolling, and the like. FIG. 3B shows this state in an exaggerated manner. Assuming that the distance between the fixed position of the stage 20 and the workpiece 46 is 100 mm and the inclination is 10 mm.
(Seconds), the detection position of the fine alignment optical system, that is, the reference position is shifted from the detection position when there is no inclination, and the shift amount ΔL is 100 × 1
0 3 (micron) × tan (10 ″) = 5 (micron)
Becomes
【0029】このように、1ミクロン程度の検出精度を
得るためにNAの大きい対物レンズ13によるファイン
アライメント光学系を採用しても、焦点合わせのために
ファインアライメント光学系を移動した時に基準位置が
5ミクロンずれたのでは、ファインアライメント光学系
を採用した意味がなくなってしまう。As described above, even if the fine alignment optical system using the objective lens 13 having a large NA is employed to obtain the detection accuracy of about 1 micron, the reference position is shifted when the fine alignment optical system is moved for focusing. If the displacement is 5 microns, there is no point in employing the fine alignment optical system.
【0030】これに対し、ファインアライメント光学系
と加工レンズ45とを、図1に示すように、1つの上下
ステージ14に搭載したことにより、焦点合わせに際し
て上下ステージ14が仮りに10(秒)程度傾いたとし
ても、対物レンズ13、加工レンズ45は共に同じ角度
だけ同じ方向に傾く。この場合、ファインアライメント
光学系によるアライメント基準位置が5ミクロンずれた
としても、加工レンズ45による加工位置も同じ方向に
5ミクロンずれることになるので、焦点合わせのための
上下ステージ14の移動によって生ずるアライメント基
準位置のずれは、加工領域が全体的にずれるだけであ
り、検出精度の低下、言い変えれば加工位置精度の誤差
にはならない。On the other hand, since the fine alignment optical system and the processing lens 45 are mounted on one upper and lower stage 14 as shown in FIG. 1, the upper and lower stages 14 are assumed to be about 10 (seconds) at the time of focusing. Even if they are tilted, both the objective lens 13 and the processing lens 45 are tilted by the same angle in the same direction. In this case, even if the alignment reference position by the fine alignment optical system is shifted by 5 μm, the processing position by the processing lens 45 is also shifted by 5 μm in the same direction. Therefore, the alignment caused by the movement of the upper and lower stages 14 for focusing. The shift of the reference position only shifts the processing region as a whole, and does not cause a decrease in detection accuracy, in other words, an error in processing position accuracy.
【0031】[0031]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるレー
ザ加工装置では、加工レンズの光軸と同軸の観察光学系
とは別に、加工レンズのNAより大きいNAを有するフ
ァインアライメント光学系を設け、しかもファインアラ
イメント光学系と加工レンズとを同じ上下ステージに搭
載したことにより、1ミクロン程度の検出精度を得るこ
とができ、従来例に比べて十分に高い加工位置精度で加
工を行うことができる。As described above, in the laser processing apparatus according to the present invention, apart from the observation optical system coaxial with the optical axis of the processing lens, a fine alignment optical system having a larger NA than the processing lens is provided. In addition, since the fine alignment optical system and the processing lens are mounted on the same upper and lower stages, a detection accuracy of about 1 micron can be obtained, and the processing can be performed with a sufficiently high processing position accuracy as compared with the conventional example.
【図1】本発明の一実施例によるレーザ加工装置の概略
構成を示した図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a laser processing apparatus according to one embodiment of the present invention.
【図2】2つのファインアライメント光学系によりアラ
イメントを行う場合の原理を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of performing alignment using two fine alignment optical systems.
【図3】本発明の特徴点を理解し易くするために、ファ
インアライメント光学系を加工レンズ用のステージとは
別のステージに搭載した場合の欠点を説明するための図
である。FIG. 3 is a diagram for explaining a drawback in a case where the fine alignment optical system is mounted on a stage different from a stage for a processing lens in order to facilitate understanding of the features of the present invention.
【図4】従来のレーザ加工装置の概略構成を示した図で
ある。FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional laser processing apparatus.
【図5】図3に示されたワークとその周辺部を上方から
見た図である。FIG. 5 is a view of the work and its peripheral portion shown in FIG. 3 as viewed from above.
11 ファインアライメント光学系 13 対物レンズ 14,20,53 上下ステージ 15,54 駆動機構 43 マスク 44 ダイクロックミラー 45 加工レンズ 46 ワーク 46−1、46−2 アライメントマーク 47 θステージ 48 XYステージ Reference Signs List 11 Fine alignment optical system 13 Objective lens 14, 20, 53 Vertical stage 15, 54 Driving mechanism 43 Mask 44 Diclock mirror 45 Work lens 46 Work 46-1, 46-2 Alignment mark 47 θ stage 48 XY stage
Claims (2)
対してレーザ加工を行うための加工レンズの光軸上に配
置されて前記ワークのモニタ画像を得るための観察光学
系と、該観察光学系からのモニタ画像を処理してアライ
メントに必要な位置情報を算出するためのコース画像処
理部と、前記位置情報にもとづいて前記加工レンズを搭
載した上下ステージと前記ワークステージを駆動するこ
とにより前記加工レンズと前記ワーク間の焦点合わせ及
び位置合わせを行うステージ制御部とを備えたレーザ加
工装置において、前記加工レンズの光軸とは別の位置に
光軸を有し、しかも前記加工レンズのNA(開口数、以
下NAと呼ぶ)より大きいNAを有するファインアライ
メント光学系を前記上下ステージに搭載し、該ファイン
アライメント光学系からのモニタ画像を処理してファイ
ンアライメントに必要な位置情報を算出するためのファ
イン画像処理部を設け、前記ステージ制御部は、前記コ
ース画像処理部からの前記位置情報にもとづいて前記ワ
ークステージを駆動して、前記ファインアライメント光
学系により前記ワークに付されたアライメントマークを
観察可能とし、更に前記ファイン画像処理部により前記
上下ステージを駆動して微細な焦点合わせを行うと共
に、前記アライメントマークに対するアライメントを行
った後、前記ワークステージをあらかじめ定められた距
離だけ駆動して前記ワークを加工領域に位置せしめるよ
うにしたことを特徴とするレーザ加工装置。1. An observation optical system which is disposed on an optical axis of a processing lens for performing laser processing on a work placed on a work stage and obtains a monitor image of the work, and the observation optical system. A course image processing unit for processing monitor images from the system to calculate position information necessary for alignment, and driving the work stage and the upper and lower stages equipped with the processing lens based on the position information. In a laser processing apparatus including a processing lens and a stage control unit for performing focusing and positioning between the workpiece, an optical axis is provided at a position different from the optical axis of the processing lens, and the NA of the processing lens is A fine alignment optical system having a larger NA (numerical aperture, hereinafter referred to as NA) is mounted on the upper and lower stages, and the fine alignment optical system is A fine image processing unit for processing the monitor image from and calculating position information necessary for fine alignment, wherein the stage control unit controls the work stage based on the position information from the course image processing unit. The fine mark optical system drives the fine alignment optical system so that the alignment mark attached to the work can be observed. Further, the fine image processing unit drives the upper and lower stages to perform fine focusing, and aligns with the alignment mark. Performing the step (b), driving the work stage by a predetermined distance to position the work in a processing area.
て、前記加工レンズと前記ファインアライメント光学系
はそれぞれ、同一平面に焦点を結ぶように焦点距離を合
わせて前記上下ステージに搭載されていることを特徴と
するレーザ加工装置。2. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the processing lens and the fine alignment optical system are respectively mounted on the upper and lower stages with a focal length adjusted so as to focus on the same plane. Characteristic laser processing equipment.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP6160033A JP2811538B2 (en) | 1994-07-12 | 1994-07-12 | Laser processing equipment |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP6160033A JP2811538B2 (en) | 1994-07-12 | 1994-07-12 | Laser processing equipment |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH0825071A JPH0825071A (en) | 1996-01-30 |
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| JP6160033A Expired - Fee Related JP2811538B2 (en) | 1994-07-12 | 1994-07-12 | Laser processing equipment |
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1994
- 1994-07-12 JP JP6160033A patent/JP2811538B2/en not_active Expired - Fee Related
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