JPH01224189A - レーザ加工装置のレーザビーム制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザ加工装置のレーザビーム制御方法に関し
、特に半導体ウェハを加工する場合に適用して好適な制
御方法である。

〔従来の技術〕

従来半導体ウェハ上に形成された半導体集積回路パター
ンにレーザビームを照射することによって、回路パター
ンを切断したり、抵抗値を変化させるような加工をした
りする際に、レーザ加工装置が用いられている。

例えば、半導体メモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭなど）において
は、半導体ウェハ上の数ミリ角の範囲内に、２５６（Ｋ
ビット〕、１　（Ｍビット〕、等の記憶容量をもつメモ
リチップを形成するようになされた半導体が量産され、
さらには４　（Ｍビン日メモリチップの量産が進められ
つつある。

このように高集積化されたメモリチップにおいて、製造
時の歩留まりを向上させる目的で、リダンダンシ（ｒｅ
ｄｕｎｄａｎｃｙ　）処理の手法が適用されている。こ
のリダンダンシ処理は予め必要とされるメモリ容量のセ
ルに加えて、冗長な予備のセルでなるメモリ回路（これ
をリダンダンシ回路或いは冗長回路とよぶ）をメモリチ
ップ上に用意しておき、例えばウエハブローバによって
メモリチップの各セルを検査した結果、不良なセルが発
見されたとき、当該不良なセルが接続されているメモリ
回路をリダンダンシ回路に接ぎ変えることによって、こ
のメモリチップを合格品に修理する。

第３図は近年半導体メモリＩＣに使われるようになった
冗長回路のヒユーズ部の概略を示す模式図である。第３
図ではＰ、〜Ｐ１３の加工点を順に加工する。

この手法を実現するためメモリチップは、例えば第４図
に示すように構成されている。すなわちメモリチップ１
は、コラム方向（第４図において上下すなわちＹ方向）
に５１２個のメモリセルををし、かつロ一方向（第４図
において左右すなわちＸ方向）に２５６個のメモリセル
を配列してなる８つのメモリエリアＭＡＲＩ〜ＭＡＲ８
を左及び右半分にそれぞれ４つづつ配列してなる。

か（してメモリチップ１の左半分に形成されたＭＡＲＩ
、ＭＡＲ２、ＭＡＲ３及びＭＡＲ４と、メモリチップ１
の右半分に形成されたＭＡＲ５、ＭＡＲ６、ＭＡＲ７、
及びＭＡＲ８との間に、ＭＡＲＩ及びＭＡＲ５のメモリ
セルをアドレスするローデコーダＲＯ’Ｗ１、ＭＡＲ２
及びＭＡＲ６のメモリセルをアドレスするローデコーダ
ＲＯＷ２、ＭＡＲ３及びＭＡＲ７のメモリセルをアドレ
スするローデコーダＲＯＷ３、ＭＡＲ４及びＭＡＲ８の
メモリセルをアドレスするローデコーダＲＯＷ４が配列
されている。

またメモリチップｌの上半分に形成されたＭＡＲｌ、Ｍ
ＡＲ２、ＭＡＲ５及びＭＡＲ６と、メモリチップ１の下
半分に形成されたＭＡＲ３、ＭＡＲ４、ＭＡＲ７及びＭ
ＡＲ８との間に、ＭＡＲＩ及びＭＡＲ２のメモリセルを
アドレスするコラムデコーダＣｏＬ１、ＭＡＲ３及びＭ
ＡＲ４のノーｔ−リセルをアドレスするコラムデコーダ
ＣｏＬ２、ＭＡＲ５及びＭＡＲ６のメモリセルをアドレ
スすルコラムテコーダＣ０Ｌ３、ＭＡＲ７及びＭＡＲ８
のメモリセルをアドレスするコラムデコーダＣ０Ｌ４が
配列されている。

かかる構成で、リダンダンシ処理に関して、コラムデコ
ーダＣ０ＬＩ、Ｃ０Ｌ２、Ｃ０Ｌ３及びＣ０Ｌ４に各コ
ラムラインに対応する５１２本のヒユーズ群ＦＶＩ（第
５図（Ａ））が横方向（すなわちＸ方向）に所定の間隔
（例えば９〔μｍ〕）を保って配列されており、これに
対してＲＯＷ１〜ＲＯＷ４には、各ローラインに対応す
る２５６個のヒユーズ群ＦＶ２　（第５図（Ｂ））が縦
方向（すなわちＹ方向）に順次所定の間隔（例えハ３．
５（μｍ））だけ保って順次配列されている。

かくして８つのメモリエリアＭＡＲ１〜ＭＡＲ８のメモ
リセル中にある不良のメモリセルを対応するヒユーズ群
ＦＶＩ及びＦＶ２をそれぞれレーザビームによって切り
離すことができるようになされている。

さらにローデコーダＲＯＷＩ及びＲＯＷ２間位置定位置
アコラムデコーダ５ＤＣＩ及び５ＤＣ３とスペアローデ
コーダ５ＤＲＩ及び５ＤＲ２が設けられ、ローデコーダ
ＲＯＷ３及びＲＯＷ４間位置定位置アコラムデコーダ５
ＤＣ２及び５ＤＣ４とスペアローデコーダ５ＤＲ３及び
５ＤＲ４が設けられている。

これらのスペアコラムデコーダ５ＤＣＩ〜５ＤＣ４は、
第６図（Ａ）に示すように、スペアコラムラインアドレ
ス指定用ヒユーズＦＶ３をＹ方向に１列１０本ずつ２列
分だけ所定間隔（例えば５（μｍ））を保つように順次
配列されている。さらにスペアローデコーダＳＤＲ１〜
５ＤＲ４は、第６図（Ｂ）に示すように、スペアローラ
インアドレス指定用ヒユーズＦＶ４をＸ方向に１列１０
本づつ２列分だけ所定間隔（例えば５〔μｍ））を保つ
ように順次配列されている。

これらのスペアコラムラインアドレス指定用ヒユーズＦ
Ｖ３及びスペアローラインアドレス指定用ヒユーズＦＶ
４は、各列の１０本のヒユーズをＸ方向またはＹ方向に
並ぶ２本づつ１０対の組に組み合わせて各組のヒユーズ
のうちの一方を切断することによって、ｌＯビットの論
理「１」又はｒＱＪデータを設定できるようになされ、
かくして５ＤＣＩ−３ＤＣ４に対応するコラムライン用
リダンダンシ回路ＲＤＣ１〜ＲＤＣ４のメモリセルを１
０ビツトのコードデータによって指定し得るようになさ
れており、同様に５ＤＲＩ−３ＤＲ４に対応するローラ
イン用リダンダンシ回路ＲＤＲＩ−ＲＤＲ４のメモリセ
ルを１０ビツトのコードデータによって指定し得るよう
になされている。

このようにしてメモリチップ１によれば、メモリエリア
ＭＡＲＩ、ＭＡＲ２、ＭＡＲ５及びＭＡＲ６をメモリブ
ロックＭＢＩ、ＭＡＲ３、ＭＡＲ４、ＭＡＲ７及びＭＡ
Ｒ８をメモリブロックＭＢ２としたとき、それぞれにつ
いて不良セルが２箇所以内であれば当該不良セルのアド
レスに対応するヒユーズＦＶＩ及びＦＶ２をレーザビー
ムによって切断することにより不良セルを切り離すこと
ができ、これに代えて１０ビツトのスペアコラムライン
アドレス指定用ヒユーズＦＶ３及びスペアローラインア
ドレス指定用ヒユーズＦＶ４を不良セルのアドレスに対
応するヒユーズをレーザビームを用いて切断することに
より、コラムライン用リダンダンシ回路ＲＤＣ１〜ＲＤ
Ｃ４及びローライン用リダンダンシ回路ＲＤＲ１〜ＲＤ
Ｒ４を不良セルのアドレス位置に接続することができる
。

かくしてメモリブロックＭＢＩ及びＭＢ２にそれぞれ２
つ以下の不良メモリセルがあったとき、これを修理して
合格品のメモリチップとすることができることによりメ
モリチップ１の製造上の歩留まりを向上し得る。

このような構成のヒユーズをレーザ加工する際には、レ
ーザビームを照射する位！精度としては、かなり高い精
度（例えば０．３〔μｍ〕程度）が要求される。従来こ
の要求を満足するような加工を実現するために第７図に
示す構成のレーザ加工装！が用いられていた。

第７図において、レーザ加工装置１はＹ方向に移動する
Ｙステージ２上に、Ｘ方向に移動するＸステージ３を装
着してなるＸＹステージ４を有し、Ｘステージ３上に載
置された半導体ウェハ５上にレーザビーム発生源６から
発生されたレーザビームＬＢがミラー７を介して照射さ
れる。

Ｘステージ３及びＹステージ２は、以下に述べる構成の
位置決め装置１０によって位置決め制御されることによ
り、切断すべきヒユーズをレーザビームＬＢの照射位置
に順次位置決めして行く。

位置決め装置１０は、製造された半導体ウェハのチップ
の良、不良をＩｃテスタを用いて検査するウエハプロー
バから予め得られた不良データＢＡＤを、コンピュータ
構成のデータ処理装置１１に受ける。データ処理装置１
１は、修理すべき半導体ウェハ５の構成を表す種々のデ
ータでなる参照テーブルを記憶し、その参照テーブルを
参照しながら不良データを解析して半導体ウェハ５の切
断すべきヒユーズの座標データを発生する。

この切断ヒユーズ座標データＤＡＴＡは、Ｘ位置設定レ
ジスタ１２及びＹ位置設定レジスタ１３に設定されるの
に対して、Ｘステージ３及びＹステージ２の現在位置が
位置検出器１４及び１５によって検出されてＸ位置レジ
スタ１６及びＹ位置レジスタ１７に取り込まれると共に
、比較器１８及び１９においてＸ位置設定レジスタ１２
及びＹ位置設定レジスタ１３の設定データと比較される
。

その結果比較器１８及び１９にそれぞれ一致検出信号Ｃ
ＯＭＸ及びＣＯＭＹが得られたとき、Ｘステージ３及び
Ｙステージ２が切断ヒユーズ座標データＤＡＴＡの座標
位置に位置決めされたことが分かり、このときアンド回
路２０を介してレーザビーム発生源６に対してトリガ信
号ＴＲＩを送出することによってレーザビームＬＢを発
生させ、かくして半導体ウェハ５上のヒユーズにレーザ
ビームＬＢを照射することによってこれを切断する。

これと同時にトリガ信号ＴＲＩはデータ処理装置１１に
入力されて、次のヒユーズについての切断ヒユーズ座標
データＤＡＴＡを送出するステップに移る。

以上の構成に加えて、データ処理装置１１は、切断ヒユ
ーズ座標データＤＡＴＡに基づく座標位置と、現在のレ
ーザビームＬＢの照射位置との差に基づいて、データ処
理装置１１において第８図に示す速度指令パターン５Ｐ
ＴＮに対応する速度指令データをディジタル／アナログ
変換器２１及び２２に送出する。このときディジタル／
アナログ変換器２１及び２２は速度指令パターンに対応
する速度指令電圧■□及びｖｓｙをサーボ増幅器２３及
び２４を介してＸステージ駆動モータ２５及びＹステー
ジ駆動モータ２６に供給する。かくしてＸステージ３及
びＸステージ２は、目標座標データと現在位置との距離
が、微動範囲（例えば０．０２（■〕）より大きいとき
、移動開始後先ず第８図の期間Ｔｌで示すように、台形
の速度パターンに基づく高速モードでＸステージ３及び
Ｘステージ２を駆動した後、微動範囲に入ったとき、期
間Ｔ２で示すように、三角形の速度パターンに基づく微
動移動モードでＸステージ３及びＸステージ２を駆動す
る。

第８図の場合高速移動モードは、速度０の停止状態から
１０００　（閣／ｓｅｃ”）の加速度で最高定速度１０
０（謹／ｓｅｅ　）まで立上がり、この最高定速度で移
動した後、−１０００Ｃ■／ｓｅｃ”）の加速度で速度
Ｏの停止状態にまで立下がる。かくして符号Ｓｌで示す
面積で表すように、定速移動時間がないような三角形の
速度パターンにおいてほぼ１０〔閣〕だけ移動できる速
度パターンで、微動範囲にまで追い込むようになされて
いる。

これに続く微動移動モードにおいて、データ処理装置１
１は速度Ｏの状態から直ちに最高速度０゜４　（ｓｍ／
ｓｅｅ　）に立ち上げた後、当該最高速度から−４〔論
／ｓｅｃ”）の加速度で速度Ｏの停止状態まで立下がる
ような速度パターンデータを送出する。かくしてＸステ
ージ３及びＸステージ２は、符号Ｓ２で示す面積に相当
する移動路９０．０２〔１１分だけ微動移動モードの間
に移動できることになる。

このようにすればＸステージ３及びＸステージ２は、現
在位置と比較して目標位置が微動範囲すなわち０．０２
（■〕より遠い場合には、先ず高速移動モードで高速度
で移動することによって現在位置を微動範囲に追い込ん
だ後、微動移動モードで目標位置に高い精度で停止する
ようになされている。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような構成の従来のレーザ加工装置ｌを用いると、
切断すべきヒユーズ群ＦＶＩ〜ＦＶ４の各々のヒユーズ
間隔が微動範囲０．０２　（ｍ）　　（−２０〔μｍ）
）より小さいとき（例えば１０（μｍ〕の場合）には、
順次続くヒユーズを切断して行く際には、連続して第８
図の微動移動モードでＸ及びＸステージ３及び２を移動
、停止させた後、ヒユーズを切断する作業を繰り返すミ
とになるので、全てのヒユーズＦＶＩ〜ＦＶ４を切断す
るのに要する時間が長大になり、その結果レーザ加工装
置１のスループットを十分に向上し得ない問題がある。

例えばローデコーダ部ＲＯＷＩのヒユーズＦＶ２及びス
ペアローデコーダ部ＳＤＲ１のヒユーズＦＶ４　（ＦＶ
４Ａ、ＦＶ４Ｂ）が、例えば第３図に示すような関係に
設定されている場合を考えたとき、データ処理装置１１
が切断ヒユーズ座標データＤＡＴＡによって離散的に散
在する１３個の切断点Ｐ、、Ｐ、・・・・・・ｐｕｓを
指定して順次間欠的に切断するにつき、切断点Ｐｔ’＝
Ｐｘ、Ｐｇ〜Ｐ、、Ｐ、〜Ｐ４間は微動範囲０．０２（
ｍ）より大きい距離であるので、データ処理装置１１は
Ｘステージ３及び又はＸステージ２を、第８図の高速移
動モード及び微動移動モードの両方を使って切断点Ｐ、
　、Ｐ、　、Ｐｌ　、Ｐ４に停止させ、当該停止状態に
おいてレーザビームＬＢによる加工をする。

またヒユーズＦＶ４に対する切断位置Ｐ４〜Ｐ５、Ｐ、
〜Ｐｔ、Ｐｖ〜Ｐａ、Ｐａ〜Ｐｗ、Ｐ＋＋〜ｐＨは、微
動範囲０．０２（騰〕より大きいので、この場合も第８
図の高速移動モード及び微動移動モードの両方を使って
Ｘステージ３及びＸステージ２を移動停止させる。

これに対して切断点Ｐｓ””Ｐｉ、Ｐ＊〜Ｐ１゜、Ｐｌ
。〜Ｐ８、ｐ＋ｘ〜ｐｕｓの距離は微動距離０．０２（
醜〕より小さい距離０．０１（■〕しか離れていないの
で、データ処理装置１１はＸステージ３及びＹステージ
２を第８図の微動移動モードで移動させることになる。

このように従来の構成によれば、常に微動移動モードを
伴うようなモードでＸステージ３及びＹステージ２を移
動制御することになるので、全ての切断点Ｐ、〜Ｐ１３
を切断処理するのに要する時間が長大になり、その結果
レーザ加工装置１のスループットを実用上向上させるこ
とができない問題があった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、Ｘステー
ジ及びＹステージが高い精度で移動できる点を利用して
、Ｘステージ及び又はＹステージを停止させずに隣合う
切断点を切断して行くことができるようにすることによ
り、全ての切断点を切断するのに要する時間を短縮し得
るようにしたレーザ加工装置を提案しようとするもので
ある。

〔課題を解決する為の手段〕

上記問題点の解決の為に本発明では１直線に並んだ加工
点のグループを検出し、或いは順番を入れ換える事によ
ってつくり、隣接する２点間の距離を求める。２点間の
距離が所定量よりも小さい時には、各加工点でビームと
加工対象の相対移動を停止して位置決めするのでなく、
各軸（もしくはｌ軸のみ）を微速度で連続的に駆動しな
がら加工点を順次加工（オンザフライ加工）して行く様
に制御する。

〔作　用〕

本発明に於いては、加工点の配置が一直線上に一定間隔
以下で隣接して並んでいる場合にレーザビーム走査機構
によりレーザビーム（実際にはレーザビームは発射しな
いから仮想的なビームであるが簡単の為レーザビームと
称する）を微速度で加工点上を走査し、レーザビームを
１点毎に位置決めするのでなく、連続的にビームを走査
しながら加工（オンザフライ加工）し、それ以外の加工
点間は高速で移動して位置決め後にレーザを発射して加
工する樺制御することにより、高いスルーブツトで加工
を行うことが出来る。

〔実施例〕

第１図に本発明の第１の実施例を示す、第１図において
レーザ加工装置ｌは入力される不良データＢＡＤをコン
ピュータで構成された切断順序制御装置３１に受けて順
次続く切断点間の距離が所定の値より小さいときは、切
断点の処理順序を変更すると共に微速度でＸスキャナ１
０１又はＹスキャナ１０２を送る微速モードとなるよう
な切断点データＣＵＴをデータ処理装置１１に送り込む
。

これに対して不良データＢＡＤによって順次指定されて
いる切断点間の距離が所定の切換限界値より長い場合に
は不良データＢＡＤをそのまま切断点データＣＵＴとし
てデータ処理装置１１へ入力することによって通常の位
置決めモードによりスキャナを制御することになる。

ここで切断順序制御袋！３１が微速モードを選定したと
きには切断順序制御装置３１はデータ処理装置１１に対
する切断点データＣＵＴの目標座標データとして、Ｘ軸
及びＹ軸の指定データのうちの一方すなわち７輪（また
はＸ輪）のデータを固定した状態で他方すなわちＸ軸（
またはＹ軸）の座標データを順次変更することによって
Ｘスキャナ１０１（又はＹスキャナ１ｏ２）を微速度で
駆動する。データ処理装置１１からの座標データはＸ位
置設定レジスタ１２、Ｙ位置設定レジスタ１３に入力さ
れ現在のレーザビームの位置を示すスキャナからの位置
信号から求められたＸ位置レジスタ１６、Ｙ位置レジス
タの内容と比較器１８．１９で比較し、両者が一致した
時にＡＮＤ回路２０からトリガ信号ＴＲＩが出て、レー
ザビーム発生源６をトリガすることでレーザビームＬＢ
がウェハ５の所定の位置まで導かれ加工が行なわれる０
片方の走査方向の軸を固定したとすると（例えばＹ軸）
、一致検出信号ＣＯＭＹは出たままになり、Ｘ方向の比
較器からのＣＯＭＸが出た瞬間にレーザにトリガ信号が
送出される。

第２図に実際に加工される様子を示す、第２図は近年半
導体メモリＩＣに使れわるようになった冗長回路のヒユ
ーズ部の模式図である。半導体メモリ上のゴミ等による
部分欠陥は歩留りを低下させるが、冗長回路技術とはあ
らかじめ所望の容量以外の予備回路を用意しておき、本
回路側に不良部分があった場合、そこを分離し予備回路
側につなぎ替えることで不良チップを良品にするもので
ある事は既に説明した０回路のつなぎ替えの際にはデコ
ーダ部に設けられたヒユーズを不良データに基いてレー
ザ光で切断する。第２図ではＰ、〜Ｐ１３の加工点を加
工する。

Ｐ、　、Ｐ、　、Ｐｓの加工に於いては加工点の間隔が
大きく、微速モードの加工よりも各点で位置決めを行っ
た方が早く終了するため、通常の位置決めモードを用い
る。Ｐ４、Ｐｌ、Ｐ９、Ｐｌ。、ｐＨは一直線上に並び
かつ加工点間の距離が短いため微速モードを用いる。レ
ーザビームはＹ座標一定のままＸ軸方向に低速度で走査
され、オンザフライ加工がなされる。即ちＰｎ、Ｐｌ、
Ｐｎ、Ｐｌｏ、Ｐ、の各点に到達した時点でトリガ信号
が送出され加工が行われる。ｐＨからＰＩｍは通常の位
置決めモードを用いて移動し、再び微速モードでＰｌ３
、ｐｒｘ、Ｐ、、Ｐ、、Ｐ、の加工を行う。

不良データは必ずしも上記加工順序と同一の並びである
とは限らない、切断順序制御装置３１では、加工点の座
標から一直線上に並んでいるものをグループ分けし、最
適パスを求めて加工順序を決定し、その各グループ内で
の加工点間の距離により通常の位置決めモードを用いる
か微速モードを用いるかの判断を行う。

レーザビームの移動範囲は光学系によって変化するが、
一般には収差等を考慮するとウェハ全面に対して狭い部
分しか加工出来ないので、ＸＹステージ４によりステッ
プアンドリピート動作を行うことになる。

第１図ではスキャナによるビーム走査装置での加工方法
について説明したが、同様の加工はりニアモータによっ
てＸ輪、Ｙ軸方向にそれぞれ駆動するりニアモータ駆動
ＸＹテーブル型でも行うことが出来る。

また加工点が任意の方向に一直線に並んでいる場合、Ｘ
方向の走査機構とＹ方向の走査機構を同時にそれぞれあ
る速度で微動させることにより上記任意の方向への直線
移動する微速モードが実現出来る。

〔発明の効果］ 以上のように本発明によれば、離散的に散在する加工点
の中で一直線に並んでおりかつ一定間隔以下の加工点に
対してレーザビームを該加工点の並ぶ直線上を微速度で
制御しながら、停止させる事無くレーザビームを間欠的
にオン・オフ制御し、それ以外の加工点に対しては高速
で移動し、位置決めした後にレーザビームをオン・オフ
制御することにより複数の加工点の加工を高いスループ
ットかつ高い位置精度でなし得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるレーザ加工装置の一実施例を示す
ブロック図、第２図は第１図の半導体チップ上に形成さ
れたヒユーズの構成及び本発明による加工順序と制御方
法を示す路線図、第３図は第７図の従来の構成において
用いられているヒユーズの構成と加工順序を示す路線図
、第４図はメモリチップ１の構成を示す平面図、第５図
及び第６図はそのヒユーズの構成を示す路線図、第７図
は従来のレーザ加工装置を示すブロック図、第８図はそ
の加速度指令パターンを示す曲線図である。 （主要部分の符号の説明〕 １・・・レーザ加工装置、４・・・ＸＹステージ、５・
・・半導体ウェハ、６・・・レーザビーム発生源、１１
・・・データ処理装置、３１・・・切断順序制御装置、
１０１・・・Ｘスキャナ、１０２・・・Ｙスキャナ。 出願人　　日本光学工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 加工対象とレーザビームとを相対移動して加工対象の任
   意の加工点にレーザビームを照射するレーザ加工装置に
   於いて、 任意の加工点に対して加工対象とレーザビームの照射予
   定点とを高速で相対移動して位置決めした後に加工点に
   レーザビームを発射する様制御し、複数の加工点が一定
   間隔以下で直線上に並んでいる場合、レーザビームの照
   射予定点を前記直線の延長線上に高速で相対移動した後
   前記直線上を低速で相対移動し、レーザビームの照射予
   定点が加工点に到達した時に低速での相対移動を停止さ
   せる事無く、レーザビームを発射する様制御することを
   特徴とするレーザ加工装置のレーザビーム制御方法。