• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1988001396A1
    申请号:PCT/JP1987/000568
    申请日:1987-07-30
    公开日:1988-02-25
    发明作者:Kazuo Ota
    申请人:Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho；
    IPC主号:G02B27-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書 レ ーザスキ ャ ナ裝置 技 術 分 野
    [0002] 本発明 は レ ーザス キ ャ ナ裝置に係 り 、 特に環境温度 お よ び使用 に よ る本体の温度の変化に伴 う 加工位置の 位置ず れの防止機能 に 関 す る 。 背 景 技 術
    [0003] 導体技術の進歩に伴い 、， 素子の微細化は進む一方 であ り 、 微細加工技術への要求が高 く な つ て いる 。
    [0004] なかでも 、 レ ーザ加工 は 、 従来用 い ら れて きた機械 的加工 、 電子的加 工 、. 化学的加工等に比べて 、
    [0005] ( 1 ) 極め て 高い出力 パワ ー密度を得る こ と ができ る c
    [0006] ( 2 ) 非接触加工であるた め 、 加工前後の ひずみ、 変形等を最小限に抑える こ と がで きる 。
    [0007] ( 3 ) 局所的加工が可能で ある 。
    [0008] ( 4 ) 任意の雰囲気中で加工を行な う こ と ができる 。 ( 被加 工物を真空中 に置かな く て ¾ よ い た め 、 電子 ビ ー ム加工 に比べ て 安価 ）
    [0009] 等の 缰れた特長を有 し て お り 、 微細部分のマ ー キ ン グ、. 厚膜、 ある い は薄膜抵抗の 卜 リ ミ ン グ、. 半導钵の ァ ニ ー リ ン グ等に広 く 利用 さ れ始め て いる 。
    [0010] こ の よ う な レ ーザ加工 工程 に おい て は 、. レ ーザ ピ ー ムの位置制御が重要な ポイ ン ト であ り 、 通常、 ミ ラ ー を駆動するこ とによ り 、 位置制御を行なう よう に した レーザ用のスキャ ナ （ K下レーザスキ ャ ナ ） が用い ら れている。
    [0011] この レーザスキャ ナは、 例えば第 4 図に示す如 く 、 位置センサ 2 を具備してお り 、 この位置センサによ つ て検出された位置デー タ に基づき、 ミ ラ ー 1 0 をマグ ネチッ ク ドラ イ パー 9 によ っ て駆勁 し、 レーザビ一ム の照射位置を制御する装 gである。
    [0012] ここでは、 スキ ャ ナ軸の正確な位置制御を得るため に 、 厳 しい条件が必要とされる。 特に 、 工場レベルで の実際の レーザ照射には特に温度特性の安定化が要求 される。 これは、. 実験室レベルでは到底想像もっかな いよう な環境条件下での動作が要求されるためである。
    [0013] そこで温度特性の安定化のために 、 倒えば、 ゼネラ ルスキ ヤ ニ ン グ社 （ 米 ） 製の レーザスキ ャ ナでは第 5 図に示す如 く スキ ャ ナ本体 1 の位置センサ 2 の周 り に ヒ ータ H を設け、. この ヒ ータ に接続された電源系での 温度コ ン 卜 ロ ールによ つ て常に 4 0 °G程度に位置セン サ部を加熟保温する という 方法が甩いられている。 第 6 図は、 この ヒ ータを設けた加熱保温タ イ プの レーザ スキ ャ ナ b. と ヒ ータ を設けない標準タイ プの レーザス キ ヤ ナ a との湿度 と時間の関係を示す。 この図からも わかるよう に ， この加熟俣 ^タイ プの レーザスキャ ナ は、 標準タ イ プの レーザスキ ャ ナに比べて温度の安定 化をはかるこ とができるが、
    [0014] Φ ラ ンニングタ イ ムが長い （ 3 0分 ） 。
    [0015] ② 使 ¾環境温度が 1 Q〜 2 8 に限 られる。 ③ ①②に よ り 一般工業用 と し て は環境、 設備等に 問題が ある 。
    [0016] ④ ヒ ー タ の発熱量制御を行な う ちのであ るか ら 、 環境温度変化 に対する応答性が鈍 く 完全 に ド リ フ 卜 を押える こ と がでぎない 。
    [0017] 等の問題を有 し て い た 。
    [0018] 本発明 は 、 前記実情に鑑みて な さ れた ス キ ャ ナ温度 の変化に 対 し て も温度 ド リ フ 卜 を生 じ る こ と な く 、 ス キ ヤ ナ軸の位置制御を高精度化する こ と ので き る レ ー ザス キ ャ ナ裝 を提供する こ と を 目 的 と する 。 発 明 の 開 示
    [0019] そ こ で本発明で は 、 位置セ ンサの検出信号に基づい て 作動せ し め ら れる駆動手段 に よ っ て ミ ラ ー を回動せ し め レ ー ザ ビ ー ム照射位置 （ 走査方向 〉 を制御する レ 一ザス キ ャ ナ装置 に おい て 、 前記位置セ ンサの近傍に 配設さ れた ス キ ャ ナ湿度セ ンサ と 、. 該温度セ ンサの出 力 に 基づいて 温度補償を行な う 制御手段 と を配設 し 、 こ の制御手段 に よ っ て前記駆動手段の勁作を制御する よ う に し て いる
    [0020] こ の詞御手段 と は 、. 倒え ば , ス キ ャ ナ雰 13気すなわ ち 環境温度を検出 する環境温度検出手段を設け 、 環境 温度 と位置セ ンサ部の温度 と を常に比鲛 し 、 こ の比鲛 結果に応 じ て加熱冷 手段を駆動する こ と に よ り 位置 セ ンサ部を加熱又 は冷即 し 、. 位置セ ンサ部の ^度を常 に一定 に俣つ よ う に し た も のである c
    [0021] ま た 、 他の例 と し て は 、 あ ら か じ め温度変化 に よ る 位置ずれを検出 し、 データ 補正テーブルを設定する設 定手段と 、 このデータ铺正テーブルと前記スキャ ナ温 度センサの検出値と に基づいて、 スキャ ナの駆動を制 卸する手段とを具備した制御手段を構成するよう に し ている。 - 例えば、 上記 した例の う ち各隳境温度検出手段を設 けた制御手段を用いる例については、 雰囲気温度およ ぴ使用頻度によ つ て変化するスキ ャナの温度変化を如 熟冷 SI手段によ つ て補償 し常に一定に保つ よう に して いるため、 使用温度範囲も広がり 、 急激な温度変化に 対 しても対応できる高精度の位置制御が可能となる。
    [0022] ま た 、 上記 した例の う ちのもう 一方の倒によれぱ、 例えば、 棲度の要求度に応じて、 あ らかじめ実験によ り 第 3 .図 （b ) および下表に示すよう な G 1 G n の π 段階の補正值 Δ X !a Δ Y m を設定 してお く 。 ここで第 3 図 ） 巾、 たて軸はずれ量 （ r a d , ) 、 横軸は初 期値か らのスキャ ナ温度上昇直である c そ してスキ ヤ ナ i セ ンサの檢出値に ¾づき初期 ^ 摩か ら のずれ
    [0023] ( A t ) を算出 し、 これが祖当する段階 G m を決める。 このよう に して決定された段階 の中央値に対応 するよ う に下表か ら選択される式 （ 1 ) , ( 2 ) に基づき 補正位 g
    [0024] X = X 0 + Δ X m - ( 1 )
    [0025] Y = Y c - Δ Υ ι ·» ( 2 )
    [0026] ( X ο ， Υ ο は位置センサの検出座標を示す 〉 を得、 こ れに従 っ て ミ ラ ーが駆動 さ れるわ けで あ るが、 こ の方法では ス キ ャ ナ温度の変化 に基づいた補正がな さ れて いるた め位置精度の高い レ ーザ照射が可能 と な る 。
    [0027]
    [0028] G ra X o Δ X ,τι Υ 十 Δ Υ πι
    [0029] G η X c ； 厶 X π Υ c ^ 厶 Υ η
    [0030] 図面の簡単な説明
    [0031] 第 Ί 図 は 、 本発明の第 の実施例の レ ーザス キ ャ ナ 装置を示す図 、 第 2 図 は 、 同 レ ーザス キ ャ ナ装置に お け る制御部の動作を示す フ ロ ー チ ャ ー 卜 図 、 第 3 ( a ) は 、. 本発明 の第 2 の実施例の レ ーザス キ ャ ナ ¾置を示 _ Q _ す図、 第 3 図 （t> ) は、 温度差とずれ量との関係を示す 図、 第 4 図 、 第 5 図は従来倒の レーザスキ ャ ナ装置を 示す図、 第 6 図は、 第 4 図および第 5 図で示した レー ザスキ ャ ナの時 と温度との関係を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
    [0032] 以下、 本発明の実施例について図 を参照 しつつ詳 細に説明する。
    [0033] 第 1 図は、 本発明実施例の レーザスキ ャ ナ装置を示 す図である u
    [0034] この レーザスキ ャ ナ装置の特徴は、 ス キ ャ ナ本体 1 のス ャ ナ位置センサ 2 の近傍にスキ ャ ナ温度検岀器 3 を配設する と共に 、 環境渥度を検出する環境温度検 岀器 4 を配設し 、 これ ら 2 つの温度検出器 3 , 4 の検 出値を比較する第 1 の比 K器 5 と、 該第 Ί の比较器 5 の出力 と指令モニ タ信号と して入力せ しめ られる位置 指令電流 と に基づいてスキ ャ ナ位 Eセンサ 2 の温度制 ϋを行なう 御部 6 と、. 該割御部 6 の指令に基づきス キ ヤ ナ位置センサ 2 を加熟冷卸するペルチ I 素子から なる加熱冷却装 Ε 7 とを具備 したこ とにある。
    [0035] 他は、. 第 4 図に示し た 来例の レーザスキ ャ ナ裝置 と同様であ り 、. 周一部に は同一番号を付 した。 8 はス キヤ ナ位置センサからのフ ィ ー ドパ ッ ク信号 i f と位 置指令信号 i 0 とを比較 し 、 ドライプ電流をマグネチ ッ ク ドラィ パー 9 に出力する第 2 の比較器であ り 0 はマグネチッ ク ドライ ゾ S— 9 によ っ て回動せ しめ ら れるミ ラ ーである。 次に こ の レ ーザスキ ャ ナ装置の動作に つ い て説明 す る 。
    [0036] ま ず 、 位置を指示する位置指令信号 i 。 が入力 さ れ る と 、 第 2 の比較器 8 に おいて位置セ ンサ 2 か ら の フ イ ー ドパ ッ ク 信号 i f と が比較さ れ 、 こ の比較結果に 基づき 、 マ グネ チ ッ ク ド ラ イ パ ー 9 に 対 し て ドラ イ ブ 電流 Δ i が供給さ れ、 所定 の量だけスキ ャ ナ本体 Ί が 回動せ し め ら れる こ と に よ り ミ ラ ー 1 0 が回動せ し め ら れる 。
    [0037] —方 、 前記位置指令信号 i Q は指令モニ タ 信号 と し て 制御部 6 に入力 さ れる 。
    [0038] そ し て 、 前記スキ ャ ナ温度検出器 3 の出力 と環境温 度検出器 4 の出力 と を第 1 の比較器 5 に よ っ て比較 し て得 ら れた結果 と前記指令モニ タ 信号 と に よ っ て 、 制 御部 6 か ら加熱冷 S3装匿- 7 へ指令信号が発せ ら れ 、. ス キ ヤ ナ位置セ ンサ部の温度が常に一 定 と なる よ う に制 御 さ れる 。
    [0039] こ の制御部の動作の一例 を第 2 図 に フ ロ ー チ ヤ一 卜 で示す 。 こ こで 丁 , 丁 2 は夫々 ス キ ャ ナ遄度検出器 と 環境温度検 出 器 の 検 岀 温度 、 Δ t は T '； 一 丁 2 , i „ は Δ ΐ 条件下で Δ ΐ = 0 と なる よ う な指令電流を 示す も の と する =
    [0040] こ の よ う な レ ーザス キ ャ ナ装置に よ れば 、 位置セ ン サ部の湿度 と雰囲気の渥度 と を常 に検出 し こ れ ら の値 に応 じ て 位 Sセ ンサ部の湿度が常 に一定 と なる よ う に m m し て いる め , 急激な遄度変化 if 生 じ f 場合 にも , 常 に 高精度に レ ーザの照射位置を制卻する こ と が可能 ^ _ となる。
    [0041] なお、 実施倒では、 加熱冷 SP装置と してペルチ ェ素 子を甩いたが、 ペルチ ェ 素子に限定されるこ とな く 、 電熱ヒ ータ と冷 ai用フ ァ ンを組み合わせたもの、 ある いは純水ゃ電気的絶緣度の高い液体を伝熟媒体と して , いたもの等、 適宜変更可能である α
    [0042] 次に 、 本発明の第 2 の実 si例について説明する。 第 3 図 （a ) は、 本発明の第 2 の実施例の レーザスキ ャ ナ裝置を示す！！である。
    [0043] この レ ーザスキ ナ装置は、 あ らかじめ温度差を第 3 図 （ b ) に示す如 く 段階 G 1 … G π に分け、 この温度 羑とそれに対応するずれ量とを前記表に示 レ f よう に G 1 … G π と段階的に箅 しておき、. 常時位置センサ の温度を検出 しこの温度差が G … G n のう ちいかな る段階にあるかをみるこ とによ つ て位置センサの指示 データ に補正を加えよう とするもので、 スキ ャ ナ本体 のスキ ヤ ナ位 Eセンサ 2 の近傍にスキ ャ ナ湿度検出器 3 を配設 し 、 この検出温度とあ らか じめ決め られた基 準 ^度との差厶 t を算出 し、 この値があ らか じめ設定 された G 1 … G n のう ちのいずれに該当するかを決定 する補正温度範囲設定器 Ί 4 と、 該襦正 ^度範囲設定 器 Ί 4 の出力から補正 -星を演算する補正量演算部 1 5 と、. 該補正 S演算部 5 の岀力 に基づいて、. 泣 指令 信号 i 。 を補正制御するスキャ ナ制御手段 Ί 6 とを具 備 したこ とを特徴と している。
    [0044] 他は、 sr記第 Ί の実施例 と周様であ り 、 同一璣能を 有するものについては面一の番 ¾を符寸もの とする 上述 し た よ う な手段を用 い て 、 常 に位置セ ンサの温 度 変 化 に 応 じ て 、 印 字 デ ー タ に 基 づ く 位置 指 令信号 i 。 の補正がなさ れ、 こ の補正後の 印字デー タ i Q ' と ス キ ャ ナ位置セ ンサか ら の フ ィ ー ドパ ッ ク 信号 i f と の比較結果 に基づい て マ グネチ ッ ク ド ラ イ ) 一 9 に ド ラ イ プ電流が供給 さ れ 、 ス キ ャ ナ本侔 1 の回動 に よ つ て ミ ラ ー Ί 0 が回勁 せ し め ら れる よ う に な つ て いる u こ こでスキ ャ ナ制御手段で は 、 その段階 G ¾ に お け る温度範囲の中央値 に おけ るず れ aを初期デー タ に加 えるあ の と する 。
    [0045] こ のよ う な レ ーザス キ ャ ナ装置 に よ れば、. ス キ ャ ナ の温度上昇に よ る X , γ ス キ ャ ナの初期デー タ に 関す る ド リ フ 卜 量を算出 し 、 指令信号の値がその設定温度 範囲内で一定 と なる よ う に ド リ フ 卜 が補正さ れ、 極め て容易 に 、. 高精度の微細加工 を行な う こ と がで きる 。
    [0046] ま た 、 段階を小刻みに する よ う に すれば 、 精度 は更 に 向上 し 、. ド リ フ 卜 の影響を小さ く す る こ と ができ る 。 從 つ て 、 要求精度に 合わせ て S , を適宜選沢すれぱょ く 、 要求度に 合 わせて容易 に適正 な位匿合わせ を行な '：) こ と が可能 と なる
    权利要求:
    Claims

    請 求 の |g 囲 ( ) 位置センサの検出信号に基づいて作動せ しめ られる駆勁手段によ っ てミ ラーを回動せ しめ レーザビ ームの照射位置 （ 走査方向 ） を制御する レーザスキ ヤ ナ裝 gにおいて、
    前記位置センサの温度を検出するスキ ャ ナ温度検出 手段 と、 - 該スキ ャ ナ温度検出手段の出力に基づいて温度補 を行なう制御手段 とを具備し、
    この制御手段によ り 前記駆勁手段の動作を制御する よう に したこ とを特徴とする レーザスキ ャ ナ裝置。
    ( 2 } 前記制御手段は
    環境 ϋ度を渙出する環境湿度検岀手段と ,
    該環境温度横出手段の出力 と前記スキ ヤ ナ温度換岀 手設の岀力 とに基づき位置センサの温度 常に一定 と なるよ う に制御する温度制御手段 と
    を具備 したこ とを特徴とする特許請求の範國第（υ 記載の レーザスキヤナ装 Β。
    ( 3 ) 前記制御手段は、
    あ らかじめ温度変化に よる位置ずれを検出 し、 デー タ 禧正テープルを設定するテープル設定手段と 、
    前記スキャ ナ湿度検出手段の検岀値を前記データ 裰 正テーブルに照合 して得 られる襦正膣に基づき、 スキ ャ ナの駆動を制御する駆動制御手段と
    を具備 したこ とを特徴 とする特許請求の範囲第（1 ) 項記载の レーザスキ ャ ナ装 g c
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    US3699334A|1972-10-17|Apparatus using a beam of positive ions for controlled erosion of surfaces
    US4858556A|1989-08-22|Method and apparatus for physical vapor deposition of thin films
    US7032469B2|2006-04-25|Three axes line-of-sight transducer
    US5114234A|1992-05-19|Stage positioning control method and apparatus
    US4575942A|1986-03-18|Ultra-precision two-dimensional moving apparatus
    KR100816838B1|2008-03-27|리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법
    US6130517A|2000-10-10|Magnetic actuator producing large acceleration on fine stage and low RMS power gain
    US4432635A|1984-02-21|Temperature-controlled support for semiconductor wafer
    US4084903A|1978-04-18|High-precision mask photorepeater
    US8515701B2|2013-08-20|Method for detecting particulate contamination under a workpiece
    EP0451279B1|1994-10-19|Arc welding current/voltage control method
    KR101068319B1|2011-09-28|반복 학습 회로를 포함하는 위치 제어 장치, 노광 장치, 디바이스 제조 방법, 및, 학습 필터를 포함하는 반복 학습 회로를 갖는 위치 제어 장치에서 사용하기 위한 반복 학습 방법
    US4825247A|1989-04-25|Projection exposure apparatus
    EP1106332A2|2001-06-13|Stereolithographic beam profiling
    US20020068371A1|2002-06-06|Temperature measuring method and apparatus in semiconductor processing apparatus, and semiconductor processing method and apparatus
    US7902485B2|2011-03-08|Temperature setting method of thermal processing plate, temperature setting apparatus of thermal processing plate, program, and computer-readable recording medium recording program thereon
    KR20070004434A|2007-01-09|전자빔의 빔 드리프트 보정 방법 및 전자빔의 묘화 방법
    KR960016176B1|1996-12-04|막의 두께 프로필에 있어서 막을 박막화시키고 오차를 정정하기 위해 툴 경로를 결정하는 방법
    EP1253471A2|2002-10-30|Method and system for improving focus accuracy in a lithography system
    US7421308B2|2008-09-02|Digital control servo system
    US4063103A|1977-12-13|Electron beam exposure apparatus
    KR20040095164A|2004-11-12|전자기 장치의 적응 이득 조정
    KR100540541B1|2006-01-12|레이저 가공 장치의 레이저 빔 위치 결정 장치
    DE19782307B4|2006-11-30|Laserbearbeitungsgerät
    US3775655A|1973-11-27|Method and apparatus for transducer temperature compensation
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    EP0319582A1|1989-06-14|
    EP0319582A4|1989-12-04|
    US5005929A|1991-04-09|
    EP0319582B1|1993-02-24|
    DE3784351D1|1993-04-01|
    JPS6348509A|1988-03-01|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1988-02-25| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
    1988-02-25| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    1989-02-15| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1987904961 Country of ref document: EP |
    1989-06-14| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1987904961 Country of ref document: EP |
    1993-02-24| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1987904961 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP61192541A|JPS6348509A|1986-08-18|1986-08-18|Laser scanner device|
    JP61/192541||1986-08-18||DE8787904961A| DE3784351D1|1986-08-18|1987-07-30|Laserabtastvorrichtung.|
    [返回顶部]