(57)【要約】【課題】  デバイスのアレイの高速で正確なマイクロマシニング加工のための方法及びシステムを提供する。【解決手段】  デバイスのアレイを高速かつ正確にマイクロマシニング加工する方法及びシステムが開示され、処理能力及び抵抗器トリミング精度のような精度の改善がもたらされる。抵抗測定の数は、非測定カットの使用により、不連続の共線カットの使用により、スポットが扇形に広がる平行カットの使用により、及びより高速の共線カットに対する逆行走査技術の使用により制限される。熱的な影響を管理するために不連続カットも使用され、精度を改善するために較正されたカットが使用される。抵抗器の損傷を回避するために試験電圧が制御される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が少なくとも１つの測定可能な特性を有するデバイスのアレイを高速かつ正確にマイクロマシニング加工する方法であって、
測定可能な特性の値を変化させるために、アレイ内のデバイスを選択的にマイクロマシニング加工する段階と、
前記選択的にマイクロマシニング加工する段階を中断する段階と、
前記選択的にマイクロマシニング加工する段階を中断している間に、測定可能な特性の値を変化させるために、前記アレイ内の少なくとも１つの他のデバイスを選択的にマイクロマシニング加工する段階と、
前記デバイスの測定可能な特性をその値が望ましい範囲内に入るまで変化させるために、前記中断した選択的にマイクロマシニング加工する段階を再開する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記デバイスは、抵抗器であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記抵抗器は、薄膜抵抗器であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記選択的にマイクロマシニング加工する段階は、前記デバイスをカットする少なくとも１つのレーザビームで実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
測定値を取得するために前記デバイスのうちの少なくとも１つの１つの測定可能な特性を測定する段階を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
比較を得るために前記測定値を所定の閾値と比較する段階と、該比較に基づいて他のデバイスの少なくとも１つをマイクロマシニング加工する段階とを更に含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記測定値に基づいて他のデバイスの少なくとも１つを選択的にマイクロマシニング加工する段階を更に含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記測定値に基づいて他のデバイスのうちの少なくとも１つの測定可能な特性を測定しないことを判断する段階を更に含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項９】
抵抗器のアレイを高速かつ正確にレーザトリミングするための方法であり、
前記測定可能な特性の１つは、抵抗である、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記選択的にマイクロマシニング加工する段階の各々は、選択的に材料を除去する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記アレイは、１つ又はそれ以上の行及び１つ又はそれ以上の列の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記選択的にマイクロマシニング加工する段階の少なくとも１つは、複数のデバイスを実質的に同時に照射するために複数の集束レーザパルスを用いて実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記選択的にマイクロマシニング加工する段階の少なくとも１つは、複数の集束レーザパルスを用いて実行され、
前記集束レーザパルスを分配する段階を更に含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記分配する段階は、複数のレーザビームを用いて分配パターンを生成する段階と、該レーザビームを集束させる段階とを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記レーザトリミングは、抵抗材料の前記抵抗器の導体間の区域に一連の交互に入り込んだカットを生成することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
前記選択的にマイクロマシニング加工する段階の少なくとも１つは、マイクロマシニング加工される前記デバイスの各々の位置にレーザビームを位置決めする段階と、マイクロマシニング加工される該デバイスの各々の少なくとも一部分を少なくとも１つのレーザパルスを用いて選択的に照射する段階とを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記選択的にマイクロマシニング加工する段階の少なくとも１つは、前記アレイのフィールド内の第１の方向に進行するようにレーザビームを生成して相対的に位置決めする段階と、該フィールド内の少なくとも１つのデバイスの少なくとも一部分を少なくとも１つのレーザパルスで選択的に照射する段階とを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記フィールド内の前記第１の方向と実質的に反対の第２の方向に進行するようにレーザビームを生成して相対的に位置決めする段階と、前記フィールド内の少なくとも１つのデバイスの少なくとも第２の部分を少なくとも１つのレーザパルスで選択的に照射する段階とを更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記選択的にマイクロマシニング加工する段階の少なくとも１つは、前記デバイスに亘って第１の走査パターンで進行するようにレーザビームを生成して相対的に位置決めする段階と、第２の走査パターンを該第１の走査パターンに重ね合わせる段階と、少なくとも１つのデバイスを少なくとも１つのレーザパルスで照射する段階とを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２の走査パターンは、逆行走査であり、
前記少なくとも１つのデバイスを照射する前記少なくとも１つのレーザパルスの走査速度は、前記第１の走査パターンの対応する走査速度よりも遅く、
レーザエネルギは、前記第１の走査パターンのみに付随する期間よりも長い期間の間前記少なくとも１つのデバイスに集中され、それによって処理能力が向上する、
ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第２の走査パターンは、第１のデバイスから第２のデバイスへのジャンプを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記選択的にマイクロマシニング加工する段階は、複数のレーザパルスを用いて実行され、
前記パルスの少なくとも１つは、０．１マイクロジュールから２５ミリジュールまでの範囲のエネルギを有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記測定値は、測定温度値であることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項２４】
前記デバイスは、実質的に同一であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
各々が少なくとも１つの測定可能な特性を有するデバイスのアレイを高速かつレーザベースで正確にマイクロマシニング加工するためのシステムであって、
パルスレーザサブシステムと、
デバイスの一部分をレーザパルスで選択的に照射するために前記パルスレーザシステムに結合された光学サブシステムと、
測定可能な特性の値を変化させるために、アレイ内のデバイスを選択的にマイクロマシニング加工し、
前記選択的マイクロマシニング加工を中断し、
前記選択的マイクロマシニング加工を中断している間に、測定可能な特性の値を変化させるために、前記アレイ内の少なくとも１つの他のデバイスを選択的にマイクロマシニング加工し、
前記デバイスの測定可能な特性をその値が望ましい範囲に入るまで変化させるために、前記選択的マイクロマシニング加工を再開する、
ように前記サブシステムを制御するために該サブシステムに結合されたコントローラと、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２６】
前記光学サブシステムは、ビームデフレクタと、マイクロマシニング加工される前記デバイスの各々を含む第１の走査パターンに沿ってレーザビームを走査するように該ビームデフレクタを制御するためのビームデフレクタコントローラとを含むことを特徴とする請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記デバイスのうちの少なくとも１つの前記測定可能な特性の１つを測定するための測定サブシステムを更に含むことを特徴とする請求項２５に記載のシステム。
【請求項２８】
前記マイクロマシニング加工は、レーザトリミングであり、前記アレイは、抵抗器のアレイであり、
前記測定サブシステムは、プローブアレイである、
ことを特徴とする請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記光学サブシステムは、より高速の第２の走査パターンを前記第１の走査パターンに重ね合わせ、それによってシステムの処理能力を向上させるための第２のビームデフレクタを含むことを特徴とする請求項２６に記載のシステム。
【請求項３０】
前記コントローラは、前記サブシステムが制御されてマイクロマシニング加工中にデバイス温度を下げる前記デバイスの少なくとも１つに対するトリミングシーケンスを生成するように、該サブシステムに結合されることを特徴とする請求項２５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連特許及び出願
本出願は、２００２年３月２８日出願の「レーザベースのマイクロマシニング方法及びシステムとチップ構成要素及び同様の構造の高速レーザトリミングへの応用」という名称の米国特許仮出願一連番号第６０／３６８，４２１号の恩典を主張する。本出願はまた、現在は米国特許出願第２００２／０１６２９７３号として公告されている２００２年３月２７日出願の「デバイスを処理する方法、それをモデリングする方法及びシステム、及びデバイス」という名称の米国特許出願一連番号第１０／１０８，１０１号に対する優先権を主張し、またその一部継続出願である。「ディザリングによってレーザビーム強度プロフィールを成形する方法及び装置」という名称の本発明の譲渡人に譲渡された本発明人による米国特許第６，３４１，０２９号は、本明細書においてその全内容が引用により援用される。本出願はまた、同じく本発明の譲渡人に譲渡された「レーザシステムにおけるパルス制御」という名称の米国特許第６，３３９，６０４号に関連している。本出願はまた、同じく本発明の譲渡人に譲渡され、現在は米国特許出願第２００２／０１７０８９８号として公告された、２００２年３月２７日出願の「フィールド内の１つ又はそれ以上の目標の材料を処理する高速レーザベースの方法及びシステム」という名称の現在特許出願中の米国特許出願一連番号第１０／１０７，０２７号に関連している。
本発明は、デバイスのアレイの高速で正確なマイクロマシニング加工のための方法及びシステムに関する。本発明はまた、抵抗器のトリミング、特に薄膜ブロック構造上の蛇行抵抗器のトリミングの分野に関連する。レーザ抵抗器トリミングは、導体間の抵抗材料区域のレーザ処理カットを伴う。
【背景技術】
【０００２】
抵抗器トリミングは（他の電子構成要素及び回路のトリミング及びマイクロマシニング加工と同様に）、過去２０年以上に亘って進展し、現在では厚膜、薄膜、及び他の電子技術の回路を調節するために使用されている。「レーザ材料処理のＬＩＡハンドブック」、１７章、５８３−５８８ページ、２００１年掲載の論文「トリミング」には、レーザトリミングのいくつかの態様を説明する業績が収録されている。本出願の図１ａ−１ｃは、その論文から取り入れられている。図１ａは、非トリミング抵抗器の電流流線を示し、それに対して、図１ｂは、電流流線に対するレーザトリミングの効果を示している。図１ｃは、様々な抵抗器の幾何学形状及びカットの種類によるいくつかの結果（安定性、速度、及び公差）をまとめている。
【０００３】
米国特許第６，５１０，６０５号、第６，３２２，７１１号、第５，７９６，３９２号、第４，９０１，０５２号、第４，８５３，６７１号、第４，６４７，８９９号、第４，５１１，６０７号、及び第４，４２９，２９８号は、レーザトリミング方法及びシステムに関する例示的な米国特許である。
米国特許第４，４２９，２９８号は、蛇行トリミングの多くの態様に関連する。基本的に、蛇行抵抗器は、連続プランジカットで形成され、最終トリムカットは、最終プランジからの抵抗器のエッジに対して平行に為される。それは、抵抗器上で一端から交互に「漸進的に」プランジカットを形成すると説明され、最大及び最小のプランジカット長さ、トリムカットに対するプランジカットの抵抗閾値、プランジカットのより高速のカット速度、及び様々な抵抗及びカット長さ試験で構造化された処理流れを考慮する。
厚膜回路からウェーハトリミングに至る全ての作動スケールでの正確なトリミングのような改良型高速マイクロマシニング加工に対する必要性が依然として存在する。
【０００４】
【特許文献１】米国特許仮出願一連番号第６０／３６８，４２１号
【特許文献２】米国特許出願第２００２／０１６２９７３号
【特許文献３】米国特許出願一連番号第１０／１０８，１０１号
【特許文献４】米国特許第６，３４１，０２９号
【特許文献５】米国特許第６，３３９，６０４号
【特許文献６】米国特許出願第２００２／０１７０８９８号
【特許文献７】米国特許出願一連番号第１０／１０７，０２７号
【特許文献８】米国特許第６，５１０，６０５号
【特許文献９】米国特許第６，３２２，７１１号
【特許文献１０】米国特許第５，７９６，３９２号
【特許文献１１】米国特許第４，９０１，０５２号
【特許文献１２】米国特許第４，８５３，６７１号
【特許文献１３】米国特許第４，６４７，８９９号
【特許文献１４】米国特許第４，５１１，６０７号
【特許文献１５】米国特許第４，４２９，２９８号
【特許文献１６】米国特許第４，９１８，２８４号
【特許文献１７】米国特許第６，５０１，０６１号
【特許文献１８】米国特許第５，８３７，９６２号
【特許文献１９】米国特許第５，５２１，６２８号
【特許文献２０】日本特許要約ＪＰ５３１５２６６２
【特許文献２１】米国特許第６，４８３，０７１号
【特許文献２２】米国特許第６，５１８，５４０号
【発明の開示】
【０００５】
本発明の目的は、デバイスのアレイを高速で正確にマイクロマシニング加工するための改良された方法及びシステムを提供することである。
本発明の上記及び他の目的を達成する上で、デバイスのアレイを高速で正確にマイクロマシニング加工する方法が提供される。デバイスの各々は、少なくとも１つの測定可能な特性を有する。本方法は、（ａ）測定可能な特性の値を変化させるためにアレイ内のデバイスを選択的にマイクロマシニング加工する段階と、（ｂ）選択的にマイクロマシニング加工する段階を中断する段階と、（ｃ）選択的にマイクロマシニング加工する段階が中断されている間に、測定可能な特性の値を変化させるためにアレイ内の少なくとも１つの他のデバイスを選択的にマイクロマシニング加工する段階と、（ｄ）デバイスの測定可能な特性をその値が望ましい範囲に入るまで変化させるために、中断された選択的にマイクロマシニング加工する段階を再開する段階とを含む。
【０００６】
デバイスは、抵抗器とすることができる。
抵抗器は、薄膜抵抗器とすることができる。
選択的にマイクロマシニング加工する段階は、デバイスをカットする少なくとも１つのレーザビームで実行することができる。
本方法は、測定値を取得するために、デバイスのうちの少なくとも１つの１つの測定可能な特性を測定する段階を更に含むことができる。
本方法は、比較を得るために測定値を所定の閾値と比較する段階と、その比較に基づいて他のデバイスの少なくとも１つをマイクロマシニング加工する段階とを更に含むことができる。
【０００７】
本方法は、測定値に基づいて他のデバイスの少なくとも１つを選択的にマイクロマシニング加工する段階を更に含むことができる。
本方法は、測定値に基づいて、他のデバイスの少なくとも１つの測定可能な特性を測定しないことを判断する段階を更に含むことができる。
本方法は、抵抗器のアレイを高速かつ正確にレーザトリミングするためのものとすることができ、測定可能な特性の１つは、抵抗であるとすることができる。
選択的にマイクロマシニング加工する段階の各々は、材料を選択的に除去する段階を含むことができる。
アレイは、１つ又はそれ以上の行及び１つ又はそれ以上の列の少なくとも一方を含むことができる。
【０００８】
複数のデバイスを実質的に同時に照射するために、選択的にマイクロマシニング加工する段階の少なくとも１つは、複数の集束レーザパルスを用いて実行することができる。
選択的にマイクロマシニング加工する段階の少なくとも１つは、複数の集束レーザパルスを用いて実行することができる。本方法は、集束レーザパルスを分配する段階を更に含むことができる。
分配する段階は、複数のレーザビームを用いて分布パターンを生成する段階と、レーザビームを集束させる段階とを含むことができる。
【０００９】
レーザトリミングは、抵抗器の導体間の抵抗材料の区域における一連の交互に入り込んだカットを生成することができる。
選択的にマイクロマシニング加工する段階の少なくとも１つは、マイクロマシニング加工されるデバイスの各々の位置にレーザビームを位置決めする段階と、マイクロマシニング加工されるデバイスの各々の少なくとも一部分を、少なくとも１つのレーザパルスで選択的に照射する段階とを含むことができる。
選択的にマイクロマシニング加工する段階の少なくとも１つは、レーザビームを生成してアレイのフィールド内の第１の方向に移動するように相対的に位置決めする段階と、フィールド内の少なくとも１つのデバイスの少なくとも一部分を、少なくとも１つのレーザパルスで選択的に照射する段階とを含むことができる。
【００１０】
本方法は、レーザビームを生成してフィールド内の第１の方向と実質的に反対の第２の方向に移動するように相対的に位置決めする段階と、フィールド内の少なくとも１つのデバイスの少なくとも第２の部分を、少なくとも１つのレーザパルスで選択的に照射する段階とを更に含むことができる。
選択的にマイクロマシニング加工する段階の少なくとも１つは、レーザビームを生成してデバイスを横切る第１の走査パターンで移動するように相対的に位置決めする段階と、第２の走査パターンを第１の走査パターンに重ね合わせる段階と、少なくとも１つのデバイスを少なくとも１つのレーザパルスで照射する段階とを含むことができる。
【００１１】
第２の走査パターンは、逆行走査とすることができ、少なくとも１つのデバイスを照射する少なくとも１つのレーザパルスの走査速度は、第１の走査パターンの対応する走査速度よりも遅い。レーザエネルギは、第１の走査パターンのみに関連する期間よりも長い期間の間少なくとも１つのデバイスに集中させることができ、それによって処理能力が向上する。
第２の走査パターンは、第１のデバイスから第２のデバイスへのジャンプを含むことができる。
選択的にマイクロマシニング加工する段階は、複数のレーザパルスを用いて実行することができ、パルスの少なくとも１つは、０．１マイクロジュールから２５ミリジュールの範囲のエネルギを有することができる。
測定値は、測定温度値とすることができる。
デバイスは、実質的に同一とすることができる。
【００１２】
更に、本発明の上記及び他の目的を達成する上で、デバイスのアレイを高速かつレーザベースで正確にマイクロマシニング加工するためのシステムが提供される。デバイスの各々は、少なくとも１つの測定可能な特性を有する。本システムは、パルスレーザサブシステムを含む。デバイスの一部分をレーザパルスで選択的に照射するために、パルスレーザシステムに光学サブシステムが結合される。コントローラがサブシステムに結合され、サブシステムを制御して（ａ）測定可能な特性の値を変化させるためにアレイ内のデバイスを選択的にマイクロマシニング加工し、（ｂ）選択的マイクロマシニング加工を中断し、（ｃ）選択的マイクロマシニング加工が中断されている間に、測定可能な特性の値を変化させるためにアレイ内の少なくとも１つの他のデバイスを選択的にマイクロマシニング加工し、（ｄ）デバイスの測定可能な特性をその値が望ましい範囲に入るまで変化させるために選択的マイクロマシニング加工を再開する。
【００１３】
光学サブシステムは、ビームデフレクタと、マイクロマシニング加工されるデバイスの各々を含む第１の走査パターンに沿ってレーザビームを走査するようにビームデフレクタを制御するためのビームデフレクタコントローラとを含むことができる。
本システムは、デバイスのうちの少なくとも１つの測定可能な特性の１つを測定するための測定サブシステムを更に含むことができる。
マイクロマシニング加工は、レーザトリミングとすることができ、アレイは、抵抗器のアレイであり、測定サブシステムは、プローブアレイとすることができる。
【００１４】
光学サブシステムは、高速の第２の走査パターンを第１の走査パターンに重ね合わせるための第２のビームデフレクタを含むことができ、それによってシステムの処理能力が向上する。
コントローラは、サブシステムが制御されてデバイスの少なくとも１つに対してマイクロマシニング加工中にデバイス温度を下げるトリミングシーケンスを発生するように、サブシステムに結合することができる。
本発明の上記及び他の目的、特徴、及び利点は、添付図面と共に以下の本発明を実施するための最良の態様の詳細説明から容易に明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
高速蛇行トリミング処理
抵抗器トリミングでは、カットは、電流を抵抗経路に沿った抵抗材料を通って流れるように方向付ける。カットの大きさ及び形状を精密に制御して調節することにより、図１ａ−１ｃに示すように抵抗を望ましい値に変化させることができる。一般的に、チップ抵抗器は、基板上の行と列に配置される。図２ａは、抵抗器Ｒ１、Ｒ２、．．．ＲＮの行が処理される構成を示す。プローブ２００を有し、図２ａの矢印で示すプローブアレイは、抵抗器の行の導体と接触２０２させられる。マトリックスの切換は、第１の対の導体（例えば、Ｒ１に亘る接点）に関する接触に対処し、導体の対の間の抵抗を望ましい値に変化させるために、一連のカット及び測定が実行される。抵抗器のトリミングが終了すると、マトリックスは、次の行要素（例えば、Ｒ２）での第２の組の接点に切り換え、トリミング処理が繰り返される。抵抗器（Ｒ１．．．ＲＮ）の行全体がトリミングされた時に、接点及びプローブアレイ間の接触が壊れる。基板は、次に別の行に対して相対的に位置決めされ、プローブアレイが接触させられ、前の行と同様の方法で第２の行が処理される。
【００１６】
例えば図１ｃに示すような蛇行薄膜抵抗器のトリミングは、抵抗材料の導体間の区域に交互に入り込んだカットを作り出すためのレーザ処理を伴う。交互に入り込んだカットは、電流をカットの周りに巻き付いた蛇行経路に沿って抵抗材料を通って流れるように方向付ける。この幾何学形状は、単一区域薄膜／導体レイアウトで広範囲な抵抗を作り出すことを可能にする。上述の手法は、抵抗器サイトでの測定段階によって蛇行カットのシーケンスを処理し、その後、次の抵抗器に移動するであろう。
【００１７】
図２ａを参照すると、任意のカットに対する初期レーザ位置が２０５として示され、ビーム位置決め装置が、ビームを線形経路に沿って抵抗器材料を通るように方向付けする。本発明によると、新しいパラダイムは、第１の抵抗器の脚（例えば、Ｒ１のトリムカット２０４）をトリミングし、抵抗値を測定する。抵抗値が所定の閾値よりも小さい場合、その行の他の抵抗器Ｒ２．．．ＲＮに亘る同様の共線トリムが行われる。行に沿う完全な共線トリムは、図２ａの２１０に示されており、対応するブロック２２０は、図２ｂに更に規定されている。本発明の少なくとも一実施形態では、基板を通しての薄膜のコンシステンシーを判断するために抵抗器のサブセットを測定することができるが、薄膜のコンシステンシーが既知の場合は、測定は一度で十分であろう。
【００１８】
行の抵抗器に沿ったカットの次の共線のグループは、図２ａの２１１に示すのと同様の方法で行われ、図２ｂのブロック２２１で更に規定され、抵抗器ＲＮは、最初にトリミングされる。処理は、図２ａの２１２−２１３に示すように繰り返され、対応して図２ｂのブロック２２２−２２３で更に規定される。閾値を超えたことを測定値が示す場合、行Ｒ１．．．ＲＮのトリミングは、次の抵抗器に切り換える前に値までトリミングするように各抵抗器の測定と共に進行する（ブロック２２４で２１４として示す）。
測定数の制限及び共線トリム軌道の維持は、両方ともトリム速度を増大させる。
【００１９】
図３の流れ図は、図２ａ−２ｂに対応する各段階と、トリミングシステムで使用される付加的な処理段階（例えば、指標付け及び装填段階）とを更に規定する。
少なくとも一実施形態では、カットする段階は、所定の情報に基づいて実行することができる。一例として、いくつかの種類の抵抗器に対して、抵抗値が測定される前に第１の一連の要素をカットすることができ、そのシーケンスは、抵抗器の所定のパラメータ（例えば、幾何学形状）及び／又は既知の薄膜特性（例えば、シートの抵抗値）に基づく。同様に、いくつかの非測定カットを第１の抵抗器において学習モードで判断することができる（例えば、少なくとも１つの測定又は反復測定を含む）。１つの学習モードでは、反復測定が行われ、非トリムカットの数は、測定値と材料特性に基づいて判断される。少なくとも一実施形態では、非測定カットの数を計算することができる。
【００２０】
例えば、測定をしないで４回のカットを行うことができる。図４ａを参照すると、初期条件４１０が示されており、図２ａのように行と接触２０２してプローブが配置されている。図４ｂを参照すると、ブロック４２０で初期条件が更に規定される。一例として、図４ａ−４ｂは、何も測定をせずに最初に４回のカット４１１が行われるトリミング処理の実施形態を示す。ブロック４２１は、図４ｂに示すように、少なくとも１つの予めトリミングされた値又は条件に基づいて、測定のない所定数のカット（例えば、４回）を規定する。４回のカットを終了させるための走査経路を４０５で示す。次に、その行の第１の抵抗器Ｒ１は、４０６でトリミングされ、目標値が達成されたか否かを判断するために測定される。達成されない場合は、ブロック４２２で更に規定されるように、残りの抵抗器Ｒ２．．．ＲＮが、４１２で示すようにカットされる（例えば、測定されずに）。
【００２１】
次に、４１３で示され、ブロック４２３によって更に規定されるように、処理は、ＲＮのトリミング４０７から始まり、次にＲ〔Ｎ−１〕からＲ１までカットして繰り返される。従って、方向の各変更によってＲ１又はＲＮのいずれかがトリミングされ、目標値が達成されない場合は、残りの抵抗器Ｒ２．．．ＲＮ、又は、Ｒ〔Ｎ−１〕．．．Ｒ１がそれぞれカットされる。最終の段階は、Ｒ１又はＲＮが目標値に達した後にもたらされる。各抵抗器は、４１４で示され、ブロック４２４によって更に規定されるように、順次接続されてトリミングされる。
【００２２】
図５の流れ図は、図４ａ−４ｂに対応する段階と、トリミングシステムで使用される付加的な処理段階（例えば、指標付け及び装填段階を含む）とを更に規定する。
繰返し測定によって所定の情報が取得される一実施形態では、事前にトリミングされた値が提供される。それらの値は、オペレータやプロセスエンジニアによって指定されるか、又はその他の方法で取得することができる。ソフトウエアは、印加された試験電圧及び／又は電流が制御されるように、事前にトリミングされた目標値を指定又は使用する能力を提供する。この機能は、蛇行トリミングに付随する広範囲の抵抗変動に亘って部品を損傷させるほど高い電圧を回避するのに有用である。本発明の一実施形態において高速抵抗器測定システムを使用する場合、測定のために抵抗器に印加された電圧は、初期の低い抵抗値カットに対しては減少し、通過する電流と抵抗器に対する損傷の可能性とを制限する。引き続きカットが行われて抵抗値が減少するので、測定電圧は増加する。
【００２３】
図２ａ及び２ｂ及び図４ａ及び４ｂの典型的なトリム及びカットのシーケンスは、材料特性と他の処理パラメータ及び公差との変動を考慮するように修正することができる。
例えば、本発明の少なくとも一実施形態では、測定されたトリムカットが目標値に到達し、長さが最大許容カット長さの所定限界内である時は、付加的な段階を利用することができる。その限界内では、材料特性の変動は、目標値に足りないいくつかのトリムカットを残す場合があり、追加のカットを必要とする。
【００２４】
第１のモードでは、トリムカットは１行の要素で順次行われ、目標値に達しない要素の位置が記憶される。その後のトリムカットにより、記憶された位置に残っている要素は、目標値にトリミングされる。
第２のモードでは、値までトリミングされた第１の要素の長さに基づいて、カット長さが減らされて目標値が達成されるのを防止し、行を完成させるために非測定カットが処理される。その後のトリムカットは、行の全ての要素を目標値にする。
第３のモードでは、１つの要素に対する以前の少なくとも１回のカットの長さは、その後のカットが限界条件に該当しないように修正される。
【００２５】
少なくとも一実施形態では、測定されたトリムカットの値が目標値の所定の限界内にある時は、追加の段階を使用することができる。その限界内においては、材料特性の変動は、十分な非測定カットを使用して、いくつかの要素を目標値を超えたままにする場合がある。
第１のモードでは、トリムカットは１行の要素で順次行われ、目標値に達しない要素の位置が記憶される。その後のトリムカットにより、記憶された位置に残っている要素は、目標値にトリミングされる。
第２のモードでは、第１の要素で測定された値に基づいて、カット長さが減らされて目標値が達成されるのを防止し、行を完成させるために非測定カットが処理される。その後のトリムカットは、行の全ての要素を目標値にする。
第３のモードでは、１つの要素に対する以前の少なくとも１回のカットの長さは、その後のカットが限界条件に該当しないように修正される。
【００２６】
従来の単一抵抗器トリム技術とは反対に、実験データは、図２−４に示すように１行の全ての抵抗器をカットすることによる処理能力の改善を示している。一例として、概略の結果が以下の表に示されている。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
１行の抵抗器数の増加、測定の減少、及び最終（すなわち、精密）トリミング時間の短縮に伴って、全体的なトリム速度は増大する。
更に、各抵抗器は、レーザが発生したエネルギから回復するための付加的な時間を有する。カットのシーケンスは、要素の温度変化を管理するように決めることができる（例えば、カット中の最大要素温度の低減）。例えば、図４ａを参照すると、シーケンス４０５を逆にすることができ、それによって一組のカットは、要素の中心付近で開始され、導体及びプローブに接近して要素の端部に進行するように行われる。他のシーケンスや適切なシーケンスを使用することができる（例えば、熱を管理する上で有利な非隣接カットの任意のシーケンス）。好ましくは、第２の要素は、測定の追加段階の前にカットすることができる。
蛇行カットに対する抵抗変化の範囲は、ほぼ１桁の大きさ（例えば、１０Ｘ）から、一般的に２桁の大きさ（１００Ｘ）、そして現在の材料のほぼ５００Ｘまで変化する。
【００２９】
レーザトリミングシステム
本発明の少なくとも一実施形態では、「レーザトリミング装置の較正方法」という名称の米国特許第４，９１８，２８４号に説明した方法を使用して、レーザトリミングシステムを最初に較正することができる。この第４，９１８，２８４号特許は、レーザビームを基板領域上の望ましい公称レーザ位置に移動させるためのレーザビーム位置決め機構を制御し、実際のレーザ位置を確立するために媒体上にマークを刻み（例えば、線をカットする）、実際のレーザ位置を検出するために刻まれたマークを走査し、実際のレーザ位置を望ましい公称位置と比較することによるレーザトリミング装置の較正方法を教示している。好ましくは、レーザビームは、１波長上で作動し、マークは、別の波長上で作動する検出装置で走査される。検出装置は、基板領域全体の一部分を含むフィールドを見て、フィールド内のマークの位置を判断する。第４，９１８，２８４号特許は、カメラの視野に対してビーム位置がどこにあるかを判断する方法を更に教示している。
【００３０】
単独で又は第４，９１８，２８４号の方法と組み合わせて他の較正技術を使用することができる。例えば、「レーザ較正装置及び方法」という名称の米国特許第６，５０１，０６１号は、集束レーザビームを正確に位置決めするためのスキャナ座標を判断する方法を開示している。集束レーザビームは、作業表面上の対象領域（例えば、開口）に亘ってレーザスキャナによって走査される。集束レーザビームの位置は、所定の時間又は空間の間隔で又は作業表面の開口を通って集束レーザビームが現れた時に光検出器によって検出される。集束レーザビームの検出位置を使用して、集束レーザビームが検出された時のレーザスキャナの位置に基づくスキャナ位置対ビーム位置のデータが生成される。スキャナ位置対ビーム位置のデータを使用して、開口の中心又は集束レーザビームの望ましい位置に対応するスキャナ位置の座標を判断することができる。
【００３１】
好ましくは他の多くのシステム構成要素の較正を含むシステム較正に続いて、トリミングされるデバイスを含む少なくとも１つの基板が、トリミングステーション内に装填される。
第４，９１８，２８４号特許から一部援用された図６ａを参照すると、改良レーザトリミングシステムは、レーザビーム位置決め機構６０５まで及びそれを通って基板領域６０６まで光路６０４に沿ってレーザビーム６０３を出力する、一般的に波長が約１．０４７ミクロンから１．３２ミクロンの赤外線レーザ６０２を含むことができる。薄膜アレイのトリミングに応用するために、当業技術で公知の市販されている様々な技術を使用してＩＲレーザの出力周波数を２倍にすることにより、約０．５３２ミクロンの好ましい波長を得ることができる。
【００３２】
レーザビーム位置決め機構６０５は、好ましくは、一対のミラーと付属のそれぞれの検流計６０７及び６０８とを含む（様々なものが本発明の譲渡人から入手可能である）。ビーム位置決め機構６０５は、レンズ６０９（テレセントリック又は非テレセントリックであり、好ましくは２つの波長で色消しにすることができる）を通じて、フィールドに亘って基板領域６０６にレーザビーム６０３を誘導する。Ｘ−Ｙ検流計ミラーシステムは、十分な精度が維持される場合は、基板全体の角度的有効範囲をもたらすことができる。そうでなければ、基板及びレーザビーム間の相対的運動を提供するために、様々な位置決め機構を使用することができる。例えば、６１７で概略で示されている２軸精密段階及び反復トランスレータを使用して、検流器ベースのミラーシステム６０７及び６０８のフィールド内（例えば、Ｘ−Ｙ平面内）で基板を位置決めすることができる。レーザビーム位置決め機構６０５は、２つの直交する軸線に沿ってレーザビーム６０３を移動させるので、基板領域６０６に亘ってレーザビーム６０３の２次元の位置決めをもたらす。各ミラーと付随する検流計６０７及び６０８とは、コンピュータ６１０の制御の下でそのそれぞれのｘ又はｙ軸に沿ってビームを移動させる。照明装置６１１は、ハロゲン光又は発光ダイオードであり、基板領域６０６を照明するために可視光線を生成する。
【００３３】
ビーム分配器６１２（部分反射ミラー）は、光路６０４内に配置され、基板領域６０６から経路６０４に沿って反射された光エネルギを検出装置６１４に誘導する。検出装置６１４は、カメラ６１５を含み、それは、デジタルＣＣＤカメラ（例えば、カラー又は白黒）及び付随するフレーム取込み器６１６（又は、カメラに設けられたデジタルフレームバッファ）とすることができ、それは、基板領域６０６の一部分の２次元画像を表すピクセルデータを取得するために、テレビジョンカメラ６１５からのビデオ入力をデジタル化する。ピクセルデータは、フレーム取込み器６１６のメモリ内に記憶されるか、又は、例えば高速リンクによってコンピュータ６１０に直接伝送されて処理される。
【００３４】
ビーム位置決めサブシステムは、レーザスポットの大きさを調節するため及び／又は基板位置でのレーザスポットの自動焦点合わせのためのコンピュータ制御光学システムのような他の光学構成要素を含むことができる。
抵抗器アレイの薄膜トリミングに本発明を適用する上で、少なくとも１つの薄膜アレイが基板によって支持される。上述のように取得された較正データは、好ましくは、自動化機械視覚アルゴリズムと組み合わせて使用され、アレイの要素（例えば、抵抗器Ｒ１）を探し出し、図６ｂの要素６２０の少なくとも１つの幾何学的特徴の位置を測定する。例えば、この特徴は、利用可能な数多いエッジ検出アルゴリズムの１つを使用して、メモリ内のピクセルデータの解析によって見出された水平エッジ６２１（例えば、Ｘ方向に平行なエッジ）の１つ、及び垂直エッジ６２２（例えば、Ｙ方向に平行なエッジ）の１つとすることができる。これらのエッジは、抵抗器の全周囲に沿う多重エッジ測定値、エッジのサンプル、又はアレイの多くの抵抗器からのエッジを含むことができる。次に、抵抗器の幅が判断され、これは、一般的に幅の所定の百分率としてカット長さを定めるために使用することができる。好ましくは、エッジの情報は、自動的に取得され、例えば行Ｒ１．．．ＲＮ内の各カット長さを制御するために較正データと共に使用される。他の測定アルゴリズム、例えば画像相関アルゴリズム又は斑点検出法もまた、適切であれば使用することができる。
【００３５】
較正は、カットに沿って１つ又はそれ以上の点で適用することができる。少なくとも一実施形態では、少なくとも１つのカットの開始点は、較正データを用いて補正されることになる。
好ましくは、図２及び４の複数のカットの長さ及び開始点が補正されることになる。
最も好ましくは、図２ａ及び４ａの全てのカットの長さ及び開始点が補正されることになる。
【００３６】
一実施形態では、第１の抵抗器（例えば、Ｒ１又はＲＮ）が較正され、対応する補正は、その行の全ての抵抗器（例えば、Ｒ１，．．．，ＲＮ）に適用されることになる。
完全な自動化が好ましい。しかし、オペレータが介在する半自動アルゴリズムを使用してもよく、それは、例えば、アレイ要素６２０がフィールド内にあるように検流器が配置され、次に、ビームが要素に沿って順次インタラクティブに位置決めされ、強度プロフィール（又は、強度の微分）がオペレータによってディスプレイ６３０上で観測されるような場合である。
【００３７】
アレイ領域内の座標を調節するための較正情報の使用は、処理能力を低下させずにレーザビームの位置決め精度を改善するのに大切である。抵抗器の幅の測定値及び整列データは、カットの長さを制御し、かつスキャナのＸＹ座標系に対するアレイの線形性及び非直交性からのずれを補正するのに有用である。幾何学形状補正のための較正データの使用は、１つ又はそれ以上の線形平行移動ステージを有するレーザトリミングシステムでの使用に特に十分に適するものである。
【００３８】
幾何学形状補正は、ｆ−シータレンズ線形性やファンビーム補償などを含む他の有用なシステムデザインの特徴に必ずしも取って代わるものではない。システム公差の蓄積は、一般的に、予想される位置誤差に基づいていくつかのカット較正位置間の交換条件を判断するのに使用することができる。ビームを特に多くの抵抗器に亘って大きな間隔で扇形に広げる時は、１つだけが較正されて整列させられる。例えば、抵抗器間の間隔が比較的大きい場合、単一のカットが較正されて整列させられるであろう。得られる位置の誤差は、各要素において、システム設計、ｆ−シータ線形性、及び扇形拡大補償などで部分的に緩和されると予想される。横断方向扇形の間隔が密なカットは、軸線方向扇形と比較して誤差が小さいことが期待される。
【００３９】
更なる処理能力の改善−光学技術
本発明の少なくとも一実施形態では、以下に説明する技術の１つ又はそれ以上を使用して有効走査速度を増すことにより、処理能力を更に改善することができる。
共線トリムによる処理速度の更なる増加は、行の抵抗器間のトリム間隙に亘るより高速のジャンプによって実現することができる。そのような１つの間隙２１６を図２ａに示す。図７を参照すると、本発明の少なくとも一実施形態では、単軸の「音響光学ビームデフレクタ（ＡＯＢＤ）」は、検流計が行に亘って一定速度７０２で走査する時にのこ歯状線形走査パターン７０１を重ね合わせる。トリミング中は、「ＡＯＢＤ」は逆行運動７０３で走査し、トリム間で次のカットへの高速ジャンプ７０４をもたらす。これによって、検流計は一定速度で走査することができ、全処理時間に対するジャンプの寄与を最小にする。
速度を改善するために音響光学デフレクタを検流計と組み合わせて使用することは、当業技術では公知である。例えば、米国特許第５，８３７，９６２号は、加工物を加熱、溶融、蒸発、又はカットするための改良型装置を開示している。二次元音響光学デフレクタは、マーク付け速度において約５倍の改善をもたらした。
【００４０】
全内容が引用により援用される米国特許第６，３４１，０２９号は、増加した速度に対して逆行モードで本発明を実行する時の完全なシステムに使用することができるいくつかの構成要素を有する実施形態をその図５に示している。この第６，３４１，０２９号特許では、音響光学デフレクタと検流計は、付随するコントローラと共に、レーザパターン化に対するＣＷビームのディザリングのために示されている。また、システム構成に関する付加的な詳細については、第６，３４１，０２９号特許のコラム３の４７行目とコラム４とを参照することができる。
好ましくは、第６，３４１，０２９号特許の構成は、光学構成要素及び走査制御プロフィールの修正をもたらすように利用可能な技術を使用して容易に適応させられ、好ましくは付加的なハードウエア較正手順を使用して、本発明の逆行走査技術を実行することができる。
【００４１】
本発明の別の実施形態では、蛇行抵抗器に対する共線トリムは、行に沿った多重スポットを用いて平行に実施することができる。扇形に広がる格子又は他の多重ビーム発生装置は、２つ又はそれ以上のスポットが形成されて、行に沿った抵抗器ピッチに従って整列するようなスポットアレイを作り出すために使用される。例えば、米国特許第５，５２１，６２８号は、多重部分を同時にマーク付けするための回折光学素子の使用を開示している。多重ビームは、より強力なレーザ供給源から発生したか又は多重供給源からのビームが結合した、より低電力のビームとすることができる。走査システムは、多重ビームを走査し、多重抵抗器に亘って同時に共通走査レンズを通してスポットを形成する。トリム処理は、非測定カット段階中に２つ又はそれ以上の平行なカットを使用する単一スポット方法と類似である。閾値に達すると、システムは、単一スポットモードに変換して各抵抗器を値まで直列にトリミングする。
【００４２】
同様に、蛇行抵抗器に対する共線トリムは、平行なカットを行うために目標上に形成された多重スポットを用いて平行に実行することができる。２つ又はそれ以上のスポットを形成するようにスポットアレイを作り出すために、扇形に開いた格子又は他の多重ビーム発生装置が使用され、これらのスポットは、カット間に所定の間隔を有して要素に対して整列させられている。所定の数（例えば、図４ａに示すように４つ）のカットが行われる場合、一実施形態では、パスの数を５０％低減することができるであろう（例えば、各方向に１つのパス）。抵抗器の処理の変動及び公差が十分に確立されている場合は、この実施形態は最も有用である。格子は、光学的に切り換えられた経路内にあり、多重スポット又は単一スポットを選択的に形成することができる。
【００４３】
公告された米国特許出願第２００２／０１６２９７３号は、メモリ修復用半導体リンクを処理するための多重スポットを生成する方法及びシステムを説明している。本発明で使用するための多重スポットを生成するために、レンズシステム及びデフレクタシステムにおける多くの修正を使用することができる。
一実施形態では、一度に２つまでの抵抗器をトリミングするために（例えば、ゼロ、１、又は２回カット）、単一のレーザパルスが使用される。図８を参照すると、単一平行レーザビーム８０３を２つの発散平行ビーム８０４及び８０５に空間的に分割することにより、２つのカットに対して２つの集束スポット８０１及び８０２が形成される。差動周波数の微調節は、スポットの分離を制御する。材料処理用途においてビームを空間的に分離するための音響光学装置の使用は、当業技術で公知である。例えば、日本特許要約ＪＰ５３１５２６６２は、選択可能な周波数ｆ１．．．ｆＮを有する多重周波数デフレクタを使用して微小な孔を穿孔するための１つの装置を示している。
【００４４】
図８のレーザ８０６は、所定の繰返し数でパルス駆動される。レーザビームは、レーザビームウエストの中間画像を形成するリレー光学素子８０７を通って音響光学モジュレータ（ＡＯＭ）開口の中に進行する。ブラッグレジームで作動する「ＡＯＭ」８０８を使用して、好ましくは、２つの僅かに発散する平行１次回折レーザビームを制御可能に生成し、各ビームのエネルギを制御する。「ＡＯＭ」は、ｆ１＝ｆ０＋ｄｆ及びｆ２＝ｆ０−ｄｆである２つの周波数ｆ１及びｆ２によって駆動され、ｄｆは、元のＲＦ信号周波数ｆ０の小さな百分率である。２つのビーム間の角度は、ｆ０に対するブラッグ角度に２（ｄｆ／ｆ０）を乗じたものにほぼ等しい。「ＡＯＭ」は、ＲＦ信号８１２内の２つの周波数成分ｆ１及びｆ２の信号振幅を変調し、ビームの交差結合の調節を行うことにより、レーザビームの各々のエネルギを制御する。
「ＡＯＭ」８０８を出た後で、ビームは、任意選択のビーム回転制御モジュール８０９に通って進み、ビームがＸ又はＹのいずれかの方向に向くようにビームを９０度回転させる。一実施形態では、この回転に対してプリズムが使用されるが、関連の米国特許公告第２００２／０１７０８９８号に説明されているように、多くの回転技術が公知である。
【００４５】
次に、ビームは一組の光学素子を通って進み、ビームウエストを位置決めしてビームの大きさをズーム用光学素子及び対物レンズ８１０に対して適切に設定する。ズーム用光学素子はまた、２つのビーム間の角度を修正し、従って、「ＡＯＭ」を出る２つのビーム間の角度は、焦点面において望ましいスポット分離がもたらされるようにズーム設定に基づいて調節されるべきである。次に、レーザビームは、２つの抵抗器上に一対の集束スポット８０１及び８０２を形成する対物レンズ８１０に入る。２つのスポットは、レンズ８１０の焦点距離に２つのビーム間の角度を乗じたものにほぼ等しい距離によって分離される。蛇行抵抗器の共線トリミングに対して、逆行及び平行方法を組み合わせることができる。例えば、ビームは、「ＡＯＢＤ」によって走査され、次に、一対に分割されてフィールドに亘って走査される。２つの隣接する抵抗器は、同時にトリミングされ、ジャンプは、抵抗器Ｎから抵抗器Ｎ＋２まで、更に次の対又は抵抗器までである。
【００４６】
代替的に又は２次元デフレクタと共に、蛇行走査方向と直交する方向に一対のスポットを生成することができる。例えば、一次元「ＡＯＢＤ」の比較的単純な制御とプログラムにより、デフレクタを使用して（適切な出力電力制御と共に）、図４ａに示すような４つのカットを作るために使用される４つのビームの少なくとも２つを同時に生成することができる。従って、カットのための走査時間は、５０％少なくすることができる。プログラム可能な偏光の結果、扇形に広がった格子よりも「ＡＯＢＤ」が好ましいとすることができる。また、必要に応じて粗い及び細かいトリム中に多重スポットを生成することもできる。
【００４７】
図９は、逆行走査、平行処理、又はその組合せのいずれかに対して追加された図８のモジュール９０１を有する改良型レーザトリミングシステムの例示的実施形態を概略的に示す。例えば、コンピュータ６１０からの信号９０２を使用して、１つ又はそれ以上の軸線における「ＡＯＢＤ」又は他の半導体デフレクタ８０８と、もし配置されていれば、ビーム回転モジュール８０９とを制御することができる。モジュール９０１は、リレー光学素子９０７及び他のビーム成形構成要素を含むことができる。好ましくは、かなりの柔軟性と使いやすさをもたらすために、少なくとも１つの「ＡＯＢＤ」が使用され、例えば、デジタルＲＦ発生器は、コンピュータ６１０からの制御信号８１２をもたらす。
更に、処理速度又は品質を更に改善するために、伸長した又は楕円形スポットを形成するための技術を本発明と共に利用することができる。スポット成形に付随するトリミング速度の改善は、現在特許出願中の公告された米国特許出願第２００２／０１７０８９８号に説明されている。
【００４８】
システム性能と使い易さを向上するために、本発明の少なくとも一実施形態では、他の多くの代替設計を使用することができる。例えば、代替案には次のものが含まれるが、それらに限定されるわけではない。
１．本システムは、コンピュータ制御のスポットサイズ及び／又は焦点調節をもたらすことができる。本発明の譲渡人に譲渡された米国特許第６，４８３，０７１号は、レーザベースメモリを修復するためのスポットサイズ制御及び動的集束の両方をもたらす光学サブシステムを示している。
２．別の代替案は、可変ビーム減衰器を使用するビームエネルギの制御である。減衰器は、音響光学デフレクタ（又は、モジュレータ）でもよい。手動又は自動調節に関わらず、減光フィルタ又は偏光ベース減衰器を使用することができる。米国特許第６，５１８，５４０号では、回転半位相差板及び極性感受性ビーム分割装置を有する適切な可変減衰器が一例として示されている。
３．パルス幅は、当業者に公知の方法を使用して変えることができ、ｑスイッチレーザのエネルギは、繰返し数、特に高い繰返し数で変動することになると理解されている。パルス間で測定が行われる動的トリミングに対しては、実質的に一定のパルスエネルギを維持することが好ましい。パルスエネルギ制御の方法は、抵抗値が所定の目標値に近づく時の精密測定の期間に対応する、トリミング速度の減少時に（例えば、パルスのより大きな時間的間隔）、目標におけるエネルギの変動を減少させる第６，３３９，６０４号特許に開示されている。
４．少なくとも一実施形態では、抵抗器アレイをトリミングするために、ダイオード活性で周波数倍増の「ＹＡＧ」レーザが使用される。５３２ｎｍの出力波長は、他の波長と比較すると、低ドリフト、微小亀裂の欠如、及び無視することができる熱影響区域をもたらした。約２５〜４５ｎｓのパルス幅が望ましく、３０ｎｓよりも小さいものが一般的であろう。好ましい最大レーザ繰返し数は、少なくとも１０ＫＨｚである。厚膜システムに対して一般的なものよりも大幅に小さなパルス幅は、比較的高い繰返し数での薄膜材料の除去をもたらす。好ましくは、減少パルス幅での最大利用可能パルスエネルギ及び高繰返し数は、多重スポットが形成されるように、回折光学素子（例えば、回折格子又は「ＡＯＢＤ」）に付随する損失を考慮することになる。
５．レーザは、近似的で回折が制限されたスポットサイズに集束させることができる。スポットサイズは、一般的に３０ミクロンよりも小さいことになり、好ましいスポットサイズは、約２０ミクロンよりも小さく、最も好ましいスポットサイズは、約６〜１５ミクロン、例えば１０〜１５ミクロンの範囲である。
６．本発明の説明した実施形態では、一連の平行な互いに入り込んだカットとして蛇行カットが示されている。しかし、本発明を適用は、平行カットの形成に制約されないことは理解されるものとする。測定数が少ない複数の非交差カットを生成するようにトリミング又はマイクロマシニング加工することは、本発明の範囲であると考えられる。
７．更に、本発明の実施形態は、薄膜抵抗器の測定に限定されるものではなく、物理特性が測定可能である他のマイクロマシニング加工の用途にも適用可能である。測定は、電気的測定に限定されるものではなく、温度モニタリング（例えば、赤外線センサを使用する）、応力、振動、又は他の特性の測定とすることができる。
【００４９】
本発明の実施形態を示して説明したが、これらの実施形態は、本発明の全ての可能な形態を示して説明することを意図していない。反対に、本明細書で使用される言葉は、限定するよりも説明のための言葉であり、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく様々な変更を為し得ることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１ａ】レーザトリミング前の電流の流線を示す概略図である。
【図１ｂ】レーザトリミング後の電流の流線を示す概略図である。
【図１ｃ】いくつかのトリムパラメータに対する様々なカットの種類の効果を示す図表である。
【図２ａ】行と列に配置されたチップ抵抗器のアレイと、本発明の一実施形態によるレーザトリミング段階を使用した結果とを示す概略図である。
【図２ｂ】図２ａに対応するトリミング段階を更に規定するブロック図の流れ図である。
【図３】本発明のシステムにおける図２ａ及び２ｂのトリミング作動を更に規定するブロック図の流れ図である。
【図４ａ】行と列に配置されたチップ抵抗器のアレイと、本発明の別の実施形態によるレーザトリミング段階を使用した結果とを示す概略図である。
【図４ｂ】図４ａに対応するトリミング段階を更に規定するブロック図の流れ図である。
【図５】本発明のシステムにおける図４ａ及び４ｂのトリミング作動を更に規定するブロック図の流れ図である。
【図６ａ】本発明の少なくとも一実施形態で使用することができるレーザトリミングシステムの概略図である。
【図６ｂ】図６ａのシステムを用いて得られたデータを使用して測定される幾何学的特性、特に抵抗器のエッジを有する抵抗器の概略図である。
【図７】半導体デフレクタによる高速走査が電気機械的線形走査に重ね合わされて図２又は図４のいずれかのカットを増大した速度で選択的に形成する一実施形態における、抵抗器アレイを走査する間の時間に対するレーザビームの位置を示すグラフである。
【図８】トリミング速度を増大させるために少なくとも１つの抵抗器に多重集束ビームを供給するシステムの概略図である。
【図９】レーザトリミングシステムの少なくとも１つの抵抗器に多重ビームを供給するシステムの概略図である。
【符号の説明】
【００５１】
Ｒ１、ＲＮ  抵抗器
２００  プローブ
２０５  初期レーザ位置
【図１ａ】
2005522023.tif 000003
【図１ｂ】
2005522023.tif 000004
【図１ｃ】
2005522023.tif 000005
【図２ａ】
2005522023.tif 000006
【図２ｂ】
2005522023.tif 000007
【図３】
2005522023.tif 000008
【図４ａ】
2005522023.tif 000009
【図４ｂ】
2005522023.tif 000010
【図５】
2005522023.tif 000011
【図６ａ】
2005522023.tif 000012
【図６ｂ】
2005522023.tif 000013
【図７】
2005522023.tif 000014
【図８】
2005522023.tif 000015
【図９】
2005522023.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成16年10月28日(2004.10.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの測定可能な特性を含み、基板上に支持された少なくとも１つの電気的要素を高速かつレーザベースで正確にレーザトリミングするためのシステムであって、
各々がパルスエネルギ、可視レーザ波長、及びパルス持続時間を有する特定の繰返し速度での１つ又はそれ以上のレーザパルスを有するパルスレーザ出力を発生させるためのレーザサブシステムと、
前記パルスレーザ出力を受け入れ、
前記１つ又はそれ以上のレーザパルスをトリミングされる前記少なくとも１つの要素に対して位置決めするための少なくとも１つのビームデフレクタ、及び
前記可視レーザ波長を有する前記１つ又はそれ以上のレーザパルスを、特定方向に沿って不均一な強度プロフィールを有すると共にスポット直径が約６ミクロンから約１５ミクロンのように小さい、光学サブシステムのフィールド内の少なくとも１つのスポットの中に集束させるための光学サブシステム、
を含むビーム送出サブシステムと、
前記可視レーザ波長、前記パルス持続時間、前記パルスエネルギ、及び前記スポット直径を有する前記１つ又はそれ以上のレーザ出力パルスが、前記少なくとも１つの要素から材料を選択的に除去して該少なくとも１つの要素をレーザトリミングすると同時に、該少なくとも１つの要素内のかなりの微小亀裂発生を回避するように、前記ビーム送出及びレーザサブシステムを前記少なくとも１つの要素を選択的に照射するように制御するために該ビーム送出及びレーザサブシステムに結合されたコントローラと、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記スポットは、実質的に回折が制限されており、
前記不均一強度プロフィールは、前記方向に沿ってほぼガウス分布プロフィールである、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記レーザサブシステムは、基本波長が約１．０４７ミクロンから１．３２ミクロンの範囲のｑスイッチ周波数倍増半導体レーザを含み、
前記可視出力波長は、約０．５ミクロンから約０．７ミクロンの可視波長範囲の周波数倍増波長である、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記スポット直径は、約６ミクロンから約１０ミクロンのように小さいことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記光学サブシステムは、波長の少なくとも１つが可視波長である２つ又はそれ以上の波長で色消しされたレンズを含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
１つ又はそれ以上の照明波長での放射エネルギで基板領域を照明するための照明装置と、
前記照明波長の１つにおける前記放射エネルギに対する感受性を有する検出装置と、
を更に含み、
前記２つ又はそれ以上の波長の一方は、可視レーザ波長であり、他方は、前記照明波長である、
ことを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記光学サブシステムは、テレセントリックレンズを含むテレセントリック光学サブシステムであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記基板上に支持された前記の少なくとも１つの要素を、前記１つ又はそれ以上のレーザパルスが集束して、スポット直径が約６ミクロンから約１５ミクロンのように小さい該少なくとも１つの要素を照射するように、前記光学サブシステムの前記フィールドに対してかつ該フィールド内に位置決めするための基板位置決め装置を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記集束したスポット直径は、前記光学サブシステムの前記フィールド内の任意の位置で約６ミクロンから約１０ミクロンのように小さいことを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの要素内で照射される材料の座標を調節し、それによって材料除去の領域の寸法を正確に制御するための較正アルゴリズムを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの要素の少なくとも１つの幾何学的特徴を見つけるか又は測定するための視覚アルゴリズムを含む機械視覚サブシステムを更に含み、
前記視覚アルゴリズムは、エッジ検出を含み、前記少なくとも１つの幾何学的特徴は、前記少なくとも１つの要素の幅を判断して材料除去のための寸法を定めるために使用される該少なくとも１つの要素のエッジである、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
薄膜電気的要素のアレイが、システムによってトリミングされ、
前記コントローラは、
測定可能な特性の値を変えるために、アレイ要素を選択的にマイクロマシニング加工するための手段と、
前記選択的マイクロマシニング加工が中断されている間に、該選択的マイクロマシニング加工を中断するための手段と、
測定可能な特性の値を変えるために、少なくとも１つの他のアレイ要素を選択的にマイクロマシニング加工するための手段と、
前記アレイ要素の測定可能な特性をその値が望ましい範囲に入るまで変えるために、前記選択的マイクロマシニング加工を再開するための手段と、
を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
ユーザインタフェースと、該インタフェース及び前記コントローラに結合されたソフトウエアプログラムとを更に含み、
前記ソフトウエアプログラムは、前記少なくとも１つの要素に対する予めトリミングされた目標値を受け入れ、その値に基づいて該少なくとも１つの要素に印加された電気出力を制限するようになっている、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
少なくとも１つの測定可能な特性を含み、基板上に支持された少なくとも１つの電気的要素を高速かつレーザベースで正確にレーザトリミングする方法であって、
各々がパルスエネルギ、可視レーザ波長、及びパルス持続時間を有する特定の繰返し速度での１つ又はそれ以上のレーザパルスを有するパルスレーザ出力を発生させる段階と、
特定方向に沿う不均一な強度プロフィールと、約６ミクロンから約１５ミクロンのように小さなスポット直径とを有する少なくとも１つのスポットの中に集束した前記１つ又はそれ以上のレーザパルスで少なくとも１つの電気的要素を選択的に照射し、それによって、前記波長と、エネルギと、パルス持続時間と、前記スポット直径とを有する前記１つ又はそれ以上のパルスに、前記少なくとも１つの要素から材料を選択的に除去して該少なくとも１つの要素をレーザトリミングさせ、同時に該少なくとも１つの要素内のかなりの微小亀裂発生を回避する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの要素の少なくとも第１の部分から材料を除去した結果として得られるいかなる微小亀裂発生も、前記範囲外の少なくとも１つの他の波長を使用して該少なくとも１つの要素から又は第２の要素の一部分から材料を除去する時に得られる微小亀裂発生と比較して微々たるものであることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
測定可能な特性を有する少なくとも１つの電気的要素をレーザトリミングする方法であって、
パルスレーザシステム、
ビーム送出システム、及び
コントローラ、
を含むレーザトリマを準備する段階と、
プログラムが実行された時に、コントローラにシステムを制御させて、パルスレーザ出力の１つ又はそれ以上のレーザ出力パルスに少なくとも１つの要素をレーザトリミングさせ、同時に該少なくとも１つの要素の微小亀裂発生を回避する制御プログラムを準備する段階と、
を含み、
前記パルスレーザ出力は、約１０ＫＨｚ又はそれ以上の繰返し数と可視レーザ波長とを有し、
前記ビーム送出システムは、前記１つ又はそれ以上のレーザ出力パルスから、特定方向に沿う不均一な強度プロフィールを有し、約６ミクロンから約１５ミクロンのように小さな直径を有する集束スポットを生成するための光学サブシステムを有する、
ことを特徴とする方法。
【請求項１７】
各々が少なくとも１つの測定可能な特性を有するデバイスのアレイを高速かつ正確にマイクロマシニング加工する方法であって、
測定可能な特性の値を変化させるために、アレイ内のデバイスを選択的にマイクロマシニング加工する段階と、
前記選択的にマイクロマシニング加工する段階を中断する段階と、
前記選択的にマイクロマシニング加工する段階を中断している間に、測定可能な特性の値を変化させるために、前記アレイ内の少なくとも１つの他のデバイスを選択的にマイクロマシニング加工する段階と、
前記デバイスの測定可能な特性をその値が望ましい範囲内に入るまで変化させるために、前記中断した選択的にマイクロマシニング加工する段階を再開する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
測定値を得るために前記デバイスのうちの少なくとも１つの１つの測定可能な特性を測定する段階と、比較を得るために前記測定値を所定の閾値と比較する段階と、その比較に基づいて前記他のデバイスの少なくとも１つをマイクロマシニング加工する段階とを更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記選択的にマイクロマシニング加工する段階の少なくとも１つは、複数のデバイスを実質的に同時に照射するために複数の集束レーザパルスを用いて実行されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記選択的にマイクロマシニング加工する段階の少なくとも１つは、
前記アレイのフィールド内の第１の方向に進行するようにレーザビームを生成して相対的に位置決めする段階と、
前記フィールド内の少なくとも１つのデバイスの少なくとも一部分を少なくとも１つのレーザパルスで選択的に照射する段階と、
を含み、
前記フィールド内の前記第１の方向と実質的に反対の第２の方向に進行するようにレーザビームを生成して相対的に位置決めする段階と、
前記フィールド内の少なくとも１つのデバイスの少なくとも第２の部分を少なくとも１つのレーザパルスで選択的に照射する段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記選択的にマイクロマシニング加工する段階の少なくとも１つは、
前記デバイスに亘って第１の走査パターンで進行するようにレーザビームを生成して相対的に位置決めする段階と、
第２の走査パターンを該第１の走査パターンに重ね合わせる段階と、
少なくとも１つのデバイスを少なくとも１つのレーザパルスで照射する段階と、
を含み、
前記第２の走査パターンは、逆行走査であり、
前記少なくとも１つのデバイスを照射する前記少なくとも１つのレーザパルスの走査速度は、前記第１の走査パターンの対応する走査速度よりも遅く、
レーザエネルギは、前記第１の走査パターンのみに付随する期間よりも長い期間の間前記少なくとも１つのデバイスに集中され、それによって処理能力が向上する、
ことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
各々が少なくとも１つの測定可能な特性を有するデバイスのアレイを高速かつレーザベースで正確にマイクロマシニング加工するためのシステムであって、
パルスレーザサブシステムと、
デバイスの一部分をレーザパルスで選択的に照射するために前記パルスレーザシステムに結合された光学サブシステムと、
測定可能な特性の値を変化させるために、アレイ内のデバイスを選択的にマイクロマシニング加工し、
前記選択的マイクロマシニング加工を中断し、
前記選択的マイクロマシニング加工を中断している間に、測定可能な特性の値を変化させるために、前記アレイ内の少なくとも１つの他のデバイスを選択的にマイクロマシニング加工し、
前記デバイスの測定可能な特性をその値が望ましい範囲に入るまで変化させるために、前記選択的マイクロマシニング加工を再開する、
ように前記サブシステムを制御するために該サブシステムに結合されたコントローラと、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２３】
前記光学サブシステムは、ビームデフレクタと、マイクロマシニング加工される前記デバイスの各々を含む第１の走査パターンに沿ってレーザビームを走査するように該ビームデフレクタを制御するためのビームデフレクタコントローラとを含むことを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記デバイスのうちの少なくとも１つの前記測定可能な特性の１つを測定するための測定サブシステムを更に含むことを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
【請求項２５】
前記マイクロマシニング加工は、レーザトリミングであり、前記アレイは、抵抗器のアレイであり、
前記測定サブシステムは、プローブアレイである、
ことを特徴とする請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記光学サブシステムは、より高速の第２の走査パターンを前記第１の走査パターンに重ね合わせ、それによってシステムの処理能力を向上させるための第２のビームデフレクタを含むことを特徴とする請求項２３に記載のシステム。
【請求項２７】
前記コントローラは、前記サブシステムが制御されてマイクロマシニング加工中にデバイス温度を下げる前記デバイスの少なくとも１つに対するトリミングシーケンスを生成するように、該サブシステムに結合されることを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
【国際調査報告】
2005522023.tif 000017