(57)【要約】【課題】高速精密レーザトリミングの方法及びシステム、そこで使用される走査レンズシステム、及びそれによって生成される電気装置を提供する。【解決手段】少なくとも１つの電気要素を高速レーザベース精密レーザトリミングする方法、システム、及び走査レンズシステム。本方法は、ある一定の繰返し数での１つ又はそれよりも多く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を含む。各レーザパルスは、パルスエネルギ、レーザ波長の範囲内のレーザ波長、及びパルス持続時間を有する。本方法は、更に、ある一定の方向に沿った不均一強度プロフィールと僅か約６ミクロンから約１５ミクロンのスポット直径とを有する少なくとも１つのスポットに集束された１つ又はそれよりも多くのレーザパルスを用いて少なくとも１つの電気要素を選択的に照射し、１つ又はそれよりも多くのレーザパルスに少なくとも１つの要素から材料を選択的に除去させ、かつ少なくとも１つの要素内の実質的な微小亀裂発生を回避しながら少なくとも１つの要素をレーザトリミングさせる段階を含む。この波長は、小さなスポットサイズ、厳しい公差、及び高い吸収の望ましい短波長の恩典を生成するほど十分に短いが、微小亀裂発生を引き起こすほど短くはない。【選択図】図１ａ、図１ｂ、図１ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に支持されている少なくとも１つの測定可能な特性を有する少なくとも１つの電気要素を高速レーザベース精密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と、レーザ波長の範囲内のレーザ波長と、パルス持続時間とを有するある一定の繰返し数の１つ又はそれよりも多く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、
ある一定の方向に沿った不均一な強度プロフィールと約１５ミクロン未満のスポット直径とを有する少なくとも１つのスポット内に集束された前記１つ又はそれよりも多くのレーザパルスで前記少なくとも１つの電気要素を選択的に照射し、前記波長、エネルギ、パルス持続時間、及び前記スポット直径を有する前記１つ又はそれよりも多くのレーザパルスに、前記少なくとも１つの要素から材料を選択的に除去させ、かつ該少なくとも１つの要素内の実質的な微小亀裂発生を回避しながら該少なくとも１つの要素をレーザトリミングさせる段階と、
を含み、
前記波長は、小さなスポットサイズ、厳しい公差、及び高い吸収という望ましい短波長の恩典を生成するほど十分に短いが、微小亀裂発生を引き起こすほど短くはない、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
集束パルスレーザ出力電力が、スポット直径が約１５μｍ未満の場合に約１０〜５０ｍｗに相当し、該電力は、対応する電力密度が、前記要素をトリミングするのに十分に高いが微小亀裂発生を回避するほど十分に低いように、約１５μｍ未満の低減されたスポットサイズと共にスケーラブル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する結果として得られるあらゆる微小亀裂発生は、前記レーザ波長の範囲外の少なくとも１つの他の波長を用いて前記少なくとも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に比較するとごく僅かであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの要素からの材料の前記除去は、前記スポット直径に対応する切り口幅を有するトリムカットを作り出すことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記１つ又はそれよりも多くのレーザパルスで選択的に照射する前記段階は、熱の影響を受ける区域の形成を少なくとも制限するために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６】
前記繰返し数は、少なくとも１０キロヘルツであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記レーザ出力の少なくとも１つのレーザパルスの前記パルス持続時間は、約２５ナノ秒から約４５ナノ秒の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記レーザ出力の少なくとも１つのレーザパルスの前記パルス持続時間は、約３０ナノ秒未満であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
薄膜電気要素のアレイが、トリミングされ、
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１つの要素を選択的にミクロ機械加工する段階と、
前記選択的にミクロ機械加工する段階を停止する段階、及び、該選択的にミクロ機械加工する段階が停止されている間に、測定可能な特性の値を変化させるために前記アレイ内の少なくとも１つの他の要素を選択的にミクロ機械加工する段階と、
を更に含み、
前記停止した選択的にミクロ機械加工する段階を再開して、前記１つの要素の測定可能な特性をその値が望ましい範囲内になるまで変化させる段階、
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１０】
前記少なくとも１つの要素は、抵抗器を含み、
前記少なくとも１つの測定可能な特性は、抵抗及び温度の少なくとも一方である、
ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの測定可能な特性の測定値が所定の範囲内にある時はミクロ機械加工する段階を停止する段階を更に含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
測定可能な特性を有する少なくとも１つの電気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と、ビーム送出システムと、コントローラとを含むレーザトリマーを準備する段階と、
実行時に、前記少なくとも１つの要素での微小亀裂発生を回避しながら、パルスレーザ出力の１つ又はそれよりも多くのレーザ出力パルスに該少なくとも１つの要素をレーザトリミングさせるように前記システムを前記コントローラに制御させ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又はそれよりも高い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つ又はそれよりも多くのレーザ出力パルスから、ある一定の方向に沿った不均一な強度プロフィールと約１５ミクロン未満の直径とを有する集束スポットを生成する光学サブシステムを有し、該波長は、小さなスポットサイズ、厳しい公差、及び高い吸収という望ましい短波長の恩典を生成するのに十分に短いが、微小亀裂発生を引き起こすほど短くはない、
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記可視レーザ波長は、約．５ミクロンから約．７ミクロンの範囲にあることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記直径は、僅か約６ミクロンから約１０ミクロンであることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
薄膜電気要素のアレイが、トリミングされ、
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１つの要素を選択的にミクロ機械加工する段階と、
前記選択的にミクロ機械加工する段階を停止する段階と、
を更に含み、
前記選択的にミクロ機械加工する段階が停止されている間に、測定可能な特性の値を変化させるために前記アレイ内の少なくとも１つの他の要素を選択的にミクロ機械加工し、
前記停止した選択的にミクロ機械加工する段階を再開して、前記１つの要素の測定可能な特性をその値が望ましい範囲内になるまで変化させる段階、
を更に含む、
ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
装置を製造する少なくとも１つの段階中に請求項１に記載の方法によってトリミングされた少なくとも１つの薄膜電気要素を有することを特徴とする電気装置。
【請求項１７】
装置を製造する少なくとも１つの段階中に請求項１２に記載の方法によってトリミングされた少なくとも１つの薄膜電気要素を有することを特徴とする電気装置。
【請求項１８】
基板上に支持されている少なくとも１つの測定可能な特性を有する少なくとも１つの電気要素を高速レーザベース精密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と可視レーザ波長とパルス持続時間とを有するある一定の繰返し数の１つ又はそれよりも多くのレーザパルスを有するパルスレーザ出力を発生する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、かつ
トリミングされる前記少なくとも１つの要素に対して前記１つ又はそれよりも多くのレーザパルスを位置決めする少なくとも１つのビーム偏向器、及び
ある一定の方向に沿った不均一な強度プロフィールと約１５ミクロン未満のスポット直径とを有する、光学サブシステムのフィールド内の少なくとも１つのスポット内に、前記可視レーザ波長を有する前記１つ又はそれよりも多くのレーザパルスを集束させる光学サブシステム、
を含むビーム送出サブシステムと、
前記可視レーザ波長と前記パルス持続時間と前記パルスエネルギと前記スポット直径とを有する前記１つ又はそれよりも多く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、かつ該少なくとも１つの要素内の実質的な微小亀裂発生を回避しながら該少なくとも１つの要素をレーザトリミングするように、該少なくとも１つの要素を選択的に照射するように前記ビーム送出サブシステム及びレーザサブシステムを制御するために、該ビーム送出サブシステム及びレーザサブシステムに連結されたコントローラと、
を含み、
前記レーザ波長は、小さなスポットサイズ、厳しい公差、及び高い吸収という望ましい短波長の恩典を生成するのに十分に短いが、微小亀裂発生を引き起こすほど短くはない、
ことを特徴とするシステム。
【請求項１９】
集束パルスレーザ出力電力が、スポット直径が約１５μｍ未満の場合に約１０〜５０ｍｗに相当し、該電力は、対応する電力密度が、前記要素をトリミングするのに十分に高いが微小亀裂発生を回避するほど十分に低いように、約１５μｍ未満の低減されたスポットサイズと共にスケーラブルであることを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記スポットは、実質的に回折で限定され、
前記不均一な強度プロフィールは、前記方向に沿ってほぼガウス分布である、
ことを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項２１】
実質的な微小亀裂発生が、前記少なくとも１つの要素に近い材料内でも回避されることを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項２２】
前記レーザサブシステムは、ｑスイッチ式周波数倍増ダイオード励起個体レーザを含むことを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項２３】
前記レーザシステムは、約１．０４７ミクロンから１．３２ミクロンの範囲の基本周波数を有するｑスイッチ式周波数倍増個体レーザを含み、
前記可視出力波長は、約．５ミクロンから約．７ミクロンの可視波長範囲にある周波数倍増波長である、
ことを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項２４】
前記レーザ波長は、緑色レーザ波長であることを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項２５】
前記緑色レーザ波長は、約５３２ｎｍ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】
前記スポット直径は、僅か約６ミクロンから約１０ミクロンであることを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項２７】
前記光学サブシステムは、２つ又はそれよりも多くの波長で色消しにされたレンズを含み、該波長の少なくとも１つは、可視波長であることを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項２８】
基板領域を１つ又はそれよりも多くの照明波長の放射エネルギで照らす照明器と、
前記照明波長の１つにおける前記放射エネルギに敏感な検出装置と、
を更に含み、
前記２つ又はそれよりも多くの波長の１つは、可視レーザ波長であり、その他は、前記照明波長である、
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、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１８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記テレセントリック光学サブシステムは、テレセントリックレンズを含むことを特徴とする請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記繰返し数は、少なくとも１０キロヘルツであることを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項３２】
前記レーザ出力の少なくとも１つのレーザパルスの前記パルス持続時間は、約２５ナノ秒から約４５ナノ秒の範囲内にあることを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項３３】
前記レーザ出力の少なくとも１つのレーザパルスの前記パルス持続時間は、約３０ナノ秒未満であることを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項３４】
前記コントローラは、前記少なくとも１つの要素に対する前記パルスレーザ出力の位置を制御するための手段を含むことを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項３５】
前記コントローラは、前記少なくとも１つの要素を選択的に照射するように前記パルスエネルギを制御するための手段を含むことを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項３６】
前記１つ又はそれよりも多くのレーザパルスが集束し、かつ前記少なくとも１つの要素を僅か約６ミクロンから約１５ミクロンのスポット直径で照射するように、前記基板上に支持された該少なくとも１つの要素を前記光学サブシステムに対してかつその前記フィールド内に位置決めする基板位置決め器を更に含むことを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項３７】
前記光学サブシステムは、前記少なくとも１つのビーム偏向器による偏向に続いて前記少なくとも１つのレーザパルスを受け取ることを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項３８】
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どの位置でも僅か約６ミクロンから約１０ミクロンであることを特徴とする請求項３６に記載のシステム。
【請求項３９】
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較正アルゴリズムを更に含むことを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項４０】
前記少なくとも１つの要素の少なくとも１つの幾何学的特徴の位置を定めるか又は測定する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むことを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項４１】
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つの要素のエッジであり、該エッジは、該少なくとも１つの要素の幅を判断して材料除去のための寸法を規定するために使用されることを特徴とする請求項４０に記載のシステム。
【請求項４２】
前記少なくとも１つの要素は、薄膜抵抗器を含み、
前記少なくとも１つの測定可能な特性は、抵抗及び温度の少なくとも一方であり、
少なくとも１つの測定可能な特性の測定値が所定の範囲内である時に前記抵抗器の薄膜材料の除去を停止するための手段、
を更に含むことを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項４３】
前記基板の材料が、半導体であることを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項４４】
前記基板の材料が、セラミックであることを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項４５】
前記少なくとも１つの要素は、薄膜要素を含むことを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項４６】
薄膜電気要素のアレイが、システムによってトリミングされることになり、
前記コントローラは、
測定可能な特性の値を変化させるために、アレイ要素を選択的にミクロ機械加工する手段と、
前記選択的なミクロ機械加工が停止されている間中、該選択的なミクロ機械加工を停止する手段と、
測定可能な特性の値を変化させるために、少なくとも１つの他のアレイ要素を選択的にミクロ機械加工する手段と、
前記選択的なミクロ機械加工を再開し、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内になるまで変化させる手段と、
を含む、
ことを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項４７】
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連結されたソフトウエアプログラムとを更に含み、該ソフトウエアプログラムは、前記少なくとも１つの要素に対する事前トリムターゲット値を受け入れて、該値に基づいて該少なくとも１つの要素に印加されている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１８に記載のシステム。
【請求項４８】
前記少なくとも１つの要素に対する潜在的な損傷が回避されることを特徴とする請求項４７に記載のシステム。
【請求項４９】
２０ミクロン未満のレーザスポットサイズを備えた走査フィールドと、少なくとも４０ｎｍの帯域幅を備えた視野チャンネルとを有するレーザベースのミクロ機械加工システムに使用するための色消し走査レンズシステムであって、
ダブレットを含む複数のレンズ要素、
を含み、
前記ダブレットは、入射ミクロ機械加工レーザビームの端から順番に、
負の光強度、屈折率（ｎ1）、及びアッベ分散数（ｖ1）を有する第１の要素（Ｌ1）と、
屈折率（ｎ2）及びアッベ分散数（ｖ2）を有する第２の要素（Ｌ2）と、
を含み、ここで、スポットサイズ、フィールドサイズ、及び視野チャンネル帯域幅の要件を満たすために、ｎ1＜ｎ2及びｖ1＞ｖ2である、
ことを特徴とするシステム。
【請求項５０】
前記ダブレットは、接合面を有する接合ダブレットであり、
前記接合面は、前記入射ミクロ機械加工レーザビームから離れる方向に凹面である、
ことを特徴とする請求項４９に記載の走査レンズシステム。
【請求項５１】
Ｌ1は、平凹要素であり、
Ｌ2は、両凸要素である、
ことを特徴とする請求項５０に記載の走査レンズシステム。
【請求項５２】
Ｌ1及びＬ2は、前記複数のレンズ要素の第２及び第３の要素であり、
前記複数のレンズ要素は、少なくとも６つのレンズ要素を含む、
ことを特徴とする請求項５０に記載の走査レンズシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２００４年１０月８日出願の「レーザトリミングのためのレーザシステム及び方法」という名称の米国特許仮出願出願番号第６０／６１７，１３０号の恩典を請求するものである。本出願はまた、現在公開されている米国特許出願第２００２／０１６２９７３号である、２００２年３月２７日出願の「装置を処理する方法及びシステム、及び装置をモデル化する方法及びシステム、及びその装置」という名称の米国特許出願出願番号第１０／１０８，１０１号の一部継続出願である、２００３年３月２６日出願の「装置のアレイを高速精密ミクロ機械加工する方法及びシステム」という名称の米国特許出願出願番号第１０／３９７，５４１号の分割出願である、２００５年５月１８日出願の「装置のアレイを高速精密ミクロ機械加工する方法及びシステム」という名称の米国特許出願出願番号第１１／１３１，６６８号に対する優先権を請求し、かつその一部継続出願である。本出願の発明者により本発明の出願人に譲渡された「ディザリングによるレーザビーム強度プロフィールを成形する方法及び機器」という名称の米国特許第６，３４１，０２９号は、本明細書においてその全内容が引用により組み込まれている。本出願はまた、同じく本発明の出願人に譲渡された「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、同じく本発明の出願人に譲渡された「場内の１つ又はそれよりも多くのターゲット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」という名称の米国特許第６，７７７，６４５号にも関連している。
【０００２】
本発明は、高速精密レーザトリミングの方法及びシステム、そこで使用される走査レンズシステム、及びそれによって生成される電気装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来的に、１ミクロンの波長を有するＮｄ：ＹＡＧレーザは、チップ抵抗器のトリミングに使用されている。抵抗器のサイズが小さくなり、基板が薄くなり、かつ公差が厳しくなると、この波長は、トリミング切り口幅、熱の影響を受ける部分（すなわち、ＨＡＺ）、及び従ってＴＣＲ及び抵抗Ｒのドリフトに関してその根本的な限界に達する。
【０００４】
波長が短いほど、より小さな光学的スポットサイズをもたらすことができることは公知である。波長が短い時にフィルム材料の吸収が高くなることも公知である。従って、従来の１ミクロンよりも短い波長を有するレーザの使用は、切り取られる形態の小形化と、ＴＣＲドリフト及びＲドリフトの大幅な低減をもたらすＨＡＺの小形化とを可能にするより小さな切り口幅という利点を有する。
【０００５】
米国特許第５，０８７，９８７号、第５，１１１，３２５号、第５，４０４，２４７号、第５，６３３，７３６号、第５，８３５，２８０号、第５，８３８，３５５号、第５，９６９，８７７号、第６，０３１，５６１号、第６，２９４，７７８号、及び第６，４６２，３０６号で開示するように、レンズ設計の当業者は、複数の波長を対象として設計される走査レンズの複雑さを認めるであろう。
【０００６】
多くの設計パラメータが考察され、スポットサイズ、フィールドサイズ、走査開口、テレセントリック性、及び作動距離のような様々な設計上の交換条件を用いて、トリミング用途のレーザ走査レンズ設計上のソリューションを達成している。広い面積にわたる精密構造の高速処理に対して好ましいような大きな走査フィールドにわたる小さなスポットを達成するために、走査レンズは、平行化入力ビームを集束させて回折限定レーザスポットをフィールド全体にわたって撮像することができなければならない。スポットは、均一なトリムカットをフィールド内に生成するために、フィールドわたって十分に円形かつ均一でなければならない。レンズはまた、較正及び処理モニタリングのための選択ターゲット区域を撮像するために適切な視野解像度を提供すべきである。レンズを通した視野に対しては、光は、照明フィールドから集光され、走査レンズによって平行化され、補助的な光軸上光学器械を用いて検出器上に撮像される。ターゲット視野及び色消し走査レンズに対して異なる波長領域を利用することにより、効率的なビーム結合及び分割が、従来の二色光学要素を使用して可能である。しかし、視野チャンネル内では、良好な横方向及び軸線方向の色補正が必要とされるが、視野チャンネルとレーザチャンネルの間の少量の横方向の色は、走査システムにおいて調整することができ、視野チャンネルとレーザチャンネルの間の少量の軸線方向の色は、フィールド又は補助光学器械における焦点調節で対応することができる。２ミラー型走査ヘッド、例えば、瞳孔補正光学器械が使用されない時の検流計走査ヘッドを用いて、走査レンズは、２つの走査ミラーの間の分離から生じる瞳孔シフトに適合すべきである。
【０００７】
相対的なレンズ機能は、フィールドサイズを撮像されたスポットサイズで割り算してフィールドのスポット数を見つけることで判断することができる。レーザトリミングのための従来の色消し走査レンズ、例えば、１．０６４ミクロンのレーザ波長による厚膜トリミングのための「ＧＳＩ  Ｌｕｍｏｎｉｃｓ  Ｗ６７０」トリムシステムにおいて使用される対物レンズは、１００ｍｍ正方形フィールドにわたって３０ミクロンスポットを生成し、従来の白色光源と補助カメラ光学器械でターゲットをモノクロＣＣＤカメラに撮像する。Ｗ６７０システムは、フィールド対角線にわたって約４６６７個のレーザスポットの機能がある。薄膜トリミングのために使用されるシステムにおけるレンズの方が、フィールドサイズが小さく、かつスポットサイズが小さい。例えば、同じく白色光視野機能を有する「ＧＳＩ  Ｌｕｍｏｎｉｃｓ  Ｗ６７８」トリムシステムにおいて使用される走査レンズは、５０ｍｍフィールドにわたって１２ミクロンのスポット、又は約４１６７個のスポットを有する。１．０４７ミクロンのレーザ波長を有する更に別の薄膜走査レンズが、「ＧＳＩ  Ｌｕｍｏｎｉｃｓ  Ｍ３１０」ウェーハトリムシステムにおいて使用されており、１ｃｍ正方形テレセントリックフィールドにわたって６．５ミクロンのスポットを有し、視野に対して約８６０ｎｍから９００ｎｍの放出帯域を有するＩＲのＬＥＤ照明器で約２１７５個のスポットが可能である。
【０００８】
ある程度までは、ＩＲレーザ走査を意図した１つ又は複数のレンズの設計形態、特に白色光視野を備えたＩＳ走査レンズは、他のレーザ波長、例えば緑色レーザに対して使用するか又はそれに対して修正することができる。波長を短くすると、理論的には、スポットサイズが比例して小さくなる。しかし、レンズ収差及び製造公差の増大を考慮すると、これは、達成可能でない場合がある。例えば、Ｗ６７０レンズの緑色バージョンは、生成するスポットがＩＲバージョンの場合は３０ミクロンであるのに対して約２０ミクロンであり、フィールド当たりのスポット数は、４６６７個から約７０００個まで増加する。
【０００９】
逆に、より長い波長での視野チャンネルによって緑色レーザ波長で作動するように主として設計されたレンズは、第２の波長、例えば、１．０４７ミクロン又は１．０６４ミクロンを走査するように最適化し、この波長によって拡大縮小されたスポットを生成することができることが見出されている。
【００１０】
以下の例示的な米国特許、すなわち、第６，５３４，７４３号、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連している。
【００１１】
米国特許第４，４２９，２９８号は、蛇行トリミング多くの態様に関連している。基本的に、蛇行抵抗器は、連続プランジカットを用いて形成され、最終トリムカットは、最終プランジから抵抗器エッジに平行に行われる。この特許は、一端から交互に抵抗器上にプランジカットを「漸進的に」行う段階を説明しており、最大及び最小プランジカット長、トリムカットのためのプランジカットの抵抗閾値、プランジカットの切断速度の高速化、及び様々な抵抗及びカット長試験を備えた構造化された処理フローを考察している。
【００１２】
厚膜回路からウェーハトリミングまでに及ぶ全てのスケールの作動における精密トリミングのような高速ミクロ機械加工の改善に対する継続的な必要性が存在する。
【００１３】
【特許文献１】米国特許仮出願出願番号第６０／６１７，１３０号
【特許文献２】米国特許出願第２００２／０１６２９７３号
【特許文献３】米国特許出願出願番号第１０／１０８，１０１号
【特許文献４】米国特許出願出願番号第１０／３９７，５４１号
【特許文献５】米国特許出願出願番号第１１／１３１，６６８号
【特許文献６】米国特許第６，３４１，０２９号
【特許文献７】米国特許第６，３３９，６０４号
【特許文献８】米国特許第６，７７７，６４５号
【特許文献９】米国特許第５，０８７，９８７号
【特許文献１０】米国特許第５，１１１，３２５号
【特許文献１１】米国特許第５，４０４，２４７号
【特許文献１２】米国特許第５，６３３，７３６号
【特許文献１３】米国特許第５，８３５，２８０号
【特許文献１４】米国特許第５，８３８，３５５号
【特許文献１５】米国特許第５，９６９，８７７号
【特許文献１６】米国特許第６，０３１，５６１号
【特許文献１７】米国特許第６，２９４，７７８号
【特許文献１８】米国特許第６，４６２，３０６号
【特許文献１９】米国特許第６，５３４，７４３号
【特許文献２０】米国特許第６，５１０，６０５号
【特許文献２１】米国特許第６，３２２，７１１号
【特許文献２２】米国特許第５，７９６，３９２号
【特許文献２３】米国特許第４，９０１，０５２号
【特許文献２４】米国特許第４，８５３，６７１号
【特許文献２５】米国特許第４，６４７，８９９号
【特許文献２６】米国特許第４，５１１，６０７号
【特許文献２７】米国特許第４，４２９，２９８号
【特許文献２８】米国特許第４，９１８，２８４号
【特許文献２９】米国特許第６，５０１，０６１号
【特許文献３０】米国特許第５，８３７，９６２号
【特許文献３１】米国特許第５，５２１，６２８号
【特許文献３２】日本特許要約ＪＰ５３１５２６６２
【特許文献３３】米国特許公報第２００２／０１７０８９８号
【特許文献３４】米国特許第６，４８３，０７１号
【特許文献３５】米国特許第６，５１８，５４０号
【発明の開示】
【００１４】
本発明の目的は、高速精密レーザトリミングの改良型方法及びシステム、そこで使用される走査レンズシステム、及びそれによって生成される電気装置を提供することである。
【００１５】
本発明の上述の目的及び他の目的を実行するに際して、少なくとも１つの電気要素を高速レーザベース精密レーザトリミングする方法を提供する。各電気要素は、少なくとも１つ測定可能な特性を有し、基板上に支持されている。本方法は、ある一定の繰返し数での１つ又はそれよりも多く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を含む。各レーザパルスは、パルスエネルギ、レーザ波長の範囲内のレーザ波長、及びパルス持続時間を有する。本方法は、更に、ある一定の方向に沿った不均一強度プロフィールと約１５ミクロン未満のスポット直径とを有する少なくとも１つのスポットに集束された１つ又はそれよりも多くのレーザパルスを用いて少なくとも１つの電気要素を選択的に照射し、波長と、エネルギと、パルス持続時間と、スポット直径とを有する１つ又はそれよりも多くのレーザパルスに少なくとも１つの要素から材料を選択的に除去させ、かつ少なくとも１つの要素内の実質的な微小亀裂発生を回避しながら少なくとも１つの要素をレーザトリミングさせる段階を含む。この波長は、小さなスポットサイズ、厳しい公差、及び高い吸収の望ましい短波長の恩典を生成するほど十分に短いが、微小亀裂発生を引き起こすほど短くはない。
【００１６】
集束したパルスレーザ出力電力は、約１５μｍ未満のスポット直径では約１０〜５０ｍｗに相当することができる。この電力は、対応する電力密度が要素をトリミングするのに十分に高いが微小亀裂発生を回避するのに十分に低いように、約１５μｍ未満の低減されたスポットサイズと共にスケーラブルである。
【００１７】
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する結果で得られるあらゆる微小亀裂発生は、レーザ波長の範囲外の少なくとも１つの他の波長を用いて少なくとも１つの装置から又は第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に比較すると、ごく僅かであると考えられる。
【００１８】
少なくとも１つの要素からの材料の除去は、スポット直径に対応する切り口幅を有するトリムカットを作り出すことができる。
【００１９】
１つ又はそれよりも多くのレーザパルスで選択的に照らす段階を実行し、熱の影響を受ける区域の形成を少なくとも制限することができる。
【００２０】
繰返し数は、少なくとも１０キロヘルツとすることができる。
レーザ出力の少なくとも１つのレーザパルスのパルス持続時間は、約２５ナノ秒から約４５ナノ秒の範囲とすることができる。
レーザ出力の少なくとも１つのレーザパルスのパルス持続時間は、約３０ナノ秒未満とすることができる。
【００２１】
薄膜電気要素のアレイをトリミングすることができ、本方法は、更に、アレイ内の１つの要素を選択的にミクロ機械加工して測定可能な特性の値を変化させる段階を含むことができる。選択的にミクロ機械加工する段階が停止され、停止されている間に、アレイ内の少なくとも１つの他の要素を選択的にミクロ機械加工して測定可能な特性の値を変化させる。本方法は、更に、停止された選択的にミクロ機械加工する段階を再開し、１つの要素の測定可能な値をその値が望ましい範囲内になるまで変化させる段階を含むことができる。
【００２２】
少なくとも１つの要素は、抵抗器を含むことができ、少なくとも１つの測定可能な特性は、抵抗と温度の少なくとも一方とすることができる。
【００２３】
本方法は、更に、少なくとも１つの測定可能な特性の測定値が所定の範囲内である時にミクロ機械加工する段階を停止する段階を含むことができる。
【００２４】
更に、本発明の上述の目的及び他の目的を実施するに際して、測定可能な特性を有する少なくとも１つの電気要素をレーザトリミングする方法を提供する。本方法は、パルスレーザシステムと、ビーム送出システムと、コントローラとを含むレーザトリマーを準備する段階を含む。実行時に、少なくとも１つの要素での微小亀裂発生を回避しながらパルスレーザ出力の１つ又はそれよりも多く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るようにコントローラにシステムを制御させる制御プログラムが設けられる。パルスレーザ出力は、約１０ＫＨｚ又はそれよりも高い繰返し数と可視レーザ波長とを有する。ビーム送出システムは、ある一定の方向に沿って不均一な強度プロフィールを有し、かつ約１５ミクロン未満の直径を有する集束スポットを１つ又はそれよりも多くのレーザ出力パルスから生成する光学サブシステムを有する。この波長は、小さなスポットサイズ、厳しい公差、及び高い吸収の望ましい短波長の恩典を生成するほど十分に短いが、微小亀裂発生を引き起こすほど短くはない。
【００２５】
可視レーザ波長は、約．５ミクロンから約．７ミクロンの範囲とすることができる。
直径は、僅か約６ミクロンから約１０ミクロンとすることができる。
【００２６】
薄膜電気要素のアレイをトリミングすることができ、本方法は、更に、アレイ内の１つの要素を選択的にミクロ機械加工して測定可能な特性の値を変化させる段階を含むことができる。選択的にミクロ機械加工する段階が停止され、停止されている間に、アレイ内の少なくとも１つの他の要素を選択的にミクロ機械加工して測定可能な特性の値を変化させる。本方法は、更に、停止された選択的にミクロ機械加工する段階を再開し、１つの要素の測定可能な値をその値が望ましい範囲内になるまで変化させる段階を含むことができる。
【００２７】
更に、本発明の上述の目的及び他の目的を実施するに際して、装置を生成する少なくとも１つの段階中に本発明の方法によってトリミングされた少なくとも１つの薄膜電気要素を有する電気装置を提供する。
【００２８】
更に、本発明の上述の目的及び他の目的を実施するに際して、少なくとも１つの電気要素を高速レーザベース精密レーザトリミングするためのシステムを提供する。各電気要素は、少なくとも１つの測定可能な特性を有し、基板上に支持されている。システムは、１つ又はそれよりも多くのレーザパルスを有するパルスレーザ出力をある一定の繰返し数で発生するレーザサブシステムを含む。各レーザパルスは、パルスエネルギと、可視レーザ波長と、パルス持続時間とを有する。ビーム送出サブシステムは、パルスレーザ出力を受け入れ、かつトリミングされる少なくとも１つの要素に対して１つ又はそれよりも多くのレーザパルスを位置決めする少なくとも１つのビーム偏向器と、可視レーザ波長を有する１つ又はそれよりも多くのレーザパルスを光学サブシステムのフィールド内の少なくとも１つのスポットに集束させる光学サブシステムとを含む。少なくとも１つスポットは、ある一定の方向に沿った不均一な強度プロフィールと約１５ミクロン未満のスポット直径とを有する。コントローラは、可視レーザ波長と、パルス持続時間と、パルスエネルギと、スポット直径とを有する１つ又はそれよりも多くのレーザ出力パルスが少なくとも１つの要素から材料を選択的に除去し、かつ少なくとも１つの要素内の実質的な微小亀裂発生を回避しながら少なくとも１つの要素をレーザトリミングするように、少なくとも１つの要素を選択的に照らすようにビーム送出サブシステム及びレーザサブシステムを制御するためにビーム送出サブシステム及びレーザサブシステムに連結される。レーザ波長は、小さなスポットサイズ、厳しい公差、及び高い吸収の望ましい短波長の恩典を生成するほど十分に短いが、微小亀裂発生を引き起こすほど短くはない。
【００２９】
集束したパルスレーザ出力電力は、約１５μｍ未満のスポット直径では約１０〜５０ｍｗに相当することができる。この電力は、対応する電力密度が要素をトリミングするのに十分に高いが微小亀裂発生を回避するのに十分に低いように、低減されたスポットサイズと共にスケーラブルである。
スポットは、実質的に回折で限定することができ、不均一な強度プロフィールは、方向に沿ってほぼガウス分布とすることができる。
実質的な微小亀裂発生は、少なくとも１つの要素に近い材料内でも回避することができる。
【００３０】
レーザサブシステムは、ｑスイッチ式周波数倍増ダイオード励起個体レーザを含むことができる。
レーザサブシステムは、約１．０４７ミクロンから１．３２ミクロンの範囲の基本周波数を有するｑスイッチ式周波数倍増個体レーザを含むことができ、可視出力波長は、約．５ミクロンから約．７ミクロンの可視波長範囲にある周波数倍増波長とすることができる。
【００３１】
レーザ波長は、緑色レーザ波長とすることができる。
緑色レーザ波長は、約５３２ｎｍとすることができる。
スポット直径は、僅か約６ミクロンから約１０ミクロンとすることができる。
光学サブシステムは、２つ又はそれよりも多くの波長で色消しにされるレンズを含むことができる。波長の少なくとも１つは、可視波長とすることができる。
【００３２】
システムは、更に、基板領域を１つ又はそれよりも多くの照明波長の放射エネルギで照らす照明器を含むことができる。検出装置は、照明波長の１つで放射エネルギに対する感度を有することができ、２つ又はそれよりも多くの波長の１つは、可視レーザ波長とすることができ、その他は、照明波長とすることができる。
【００３３】
光学サブシステムは、テレセントリック光学サブシステムとすることができる。
テレセントリック光学サブシステムは、テレセントリックレンズを含むことができる。
繰返し数は、少なくとも１０キロヘルツとすることができる。
【００３４】
レーザ出力の少なくとも１つのレーザパルスのパルス持続時間は、約２５ナノ秒から約４５ナノ秒の範囲にあるとすることができる。
【００３５】
レーザ出力の少なくとも１つのレーザパルスのパルス持続時間は、約３０ナノ秒未満とすることができる。
コントローラは、少なくとも１つの要素に対するパルスレーザ出力の位置を制御するための手段を含むことができる。
【００３６】
コントローラは、少なくとも１つの要素を選択的に照射するようにパルスエネルギを制御するための手段を含むことができる。
【００３７】
システムは、更に、１つ又はそれよりも多くのレーザパルスが集束し、かつ少なくとも１つの要素を僅か約６ミクロンから約１５ミクロンのスポット直径で照射するように、基板上に支持された少なくとも１つの基板を光学サブシステムのフィールドに対してかつその内部に位置決めする基板位置決め器を含むことができる。
光学サブシステムは、少なくとも１つのビーム偏向器による偏向に続いて少なくとも１つのレーザパルスを受け取ることができる。
集束スポット直径は、光学サブシステムのフィールド内のあらゆる位置で僅か約６ミクロンから約１０ミクロンとすることができる。
【００３８】
システムは、更に、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、かつそれによって材料除去の領域の寸法を正確に制御する較正アルゴリズムを含むことができる。
システムは、更に、少なくとも１つの要素の少なくとも１つの幾何学的特徴の位置を定めるか又は測定する視覚アルゴリズムを含む機械視覚サブシステムを含むことができる。
視覚アルゴリズムは、エッジ検出を含むことができ、少なくとも１つの幾何学的特徴は、少なくとも１つの要素のエッジである。エッジは、少なくとも１つの要素の幅を判断し、かつ材料除去のための寸法を定めるために使用される。
【００３９】
少なくとも１つの要素は、薄膜抵抗器を含むことができ、少なくとも１つの測定可能な特性は、抵抗と温度の少なくとも一方とすることができる。システムは、更に、少なくとも１つの測定可能な特性の測定値が所定の範囲内である時に抵抗器の薄膜材料の除去を停止するための手段を含むことができる。
基板の材料は、半導体とすることができ、又はセラミックとすることができる。
少なくとも１つの要素は、薄膜要素を含むことができる。
【００４０】
薄膜電気要素のアレイは、システムによってトリミングすることができる。コントローラは、アレイ要素を選択的にミクロ機械加工して測定可能な特性の値を変化させる手段と、選択的なミクロ機械加工が停止されている間中、選択的なミクロ機械加工を停止する手段とを含むことができる。コントローラは、更に、少なくとも１つの他のアレイ要素を選択的にミクロ機械加工して測定可能な特性の値を変化させる手段と、選択的なミクロ機械加工を再開して、アレイ要素の測定可能な特性をその値が望ましい範囲内になるまで変化させる手段とを含むことができる。
【００４１】
システムは、更に、ユーザインタフェースと、このインタフェース及びコントローラに連結したソフトウエアプログラムとを含むことができる。ソフトウエアプログラムは、少なくとも１つの要素の事前トリムターゲット値を受け入れ、かつこの値に基づいて少なくとも１つの要素に印加されている電気出力を制限するように適応させることができる。
少なくとも１つの要素に対する潜在的な損傷は、回避することができる。
【００４２】
更に、本発明の上述の目的及び他の目的を実行するに際して、レーザベースのミクロ機械加工システムで使用される色消し走査レンズシステムを提供する。レーザベースのミクロ機械加工システムは、２０ミクロン未満のレーザスポットサイズを有する走査フィールドと、少なくとも４０ｎｍの帯域幅を有する視野チャンネルとを有する。走査レンズシステムは、入射ミクロ機械加工レーザビームの端から順に、負の光強度と屈折率（ｎ1）とアッベ分散数（ｖ1）とを有する第１の要素（Ｌ1）と、屈折率（ｎ2）とアッベ分散数（ｖ2）とを有する第２の要素（Ｌ2）とを含むダブレットを含む複数のレンズ要素を有し、スポットサイズ、フィールドサイズ、及び視野チャンネル帯域幅の要件を満たすためにｎ1＜ｎ2及びｖ1＞ｖ2である。
【００４３】
ダブレットは、接合面を有する接合ダブレットとすることができる。接合面は、入射ミクロ機械加工レーザビームから離れる方向に凹面とすることができる。
Ｌ1は、平凹要素とすることができる。Ｌ2は、両凸要素とすることができる。
Ｌ1及びＬ2は、複数のレンズ要素の第２及び第３の要素とすることができる。複数のレンズ要素は、少なくとも６つのレンズ要素を含むことができる。
【００４４】
本発明の上述の目的及び他の目的、特徴、及び利点は、添付図面に関連して考察すると本発明を実施するための最良の態様の以下の詳細説明から容易に明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
高速蛇行トリミング処理
抵抗器トリミングにおいては、カットは、抵抗性物質の中を流れる電流を抵抗経路に沿って誘導する。図１ａ〜図１ｃに示すように、カットサイズ及び形状の精密制御及び精密調節により、抵抗が望ましい値に変えられる。一般的に、チップ抵抗器は、基板上に行及び列を成して配置される。図２ａは、行の抵抗器Ｒ１、Ｒ２、．．．ＲＮが使用される配置を示している。プローブ２００を有しかつ図２ａにおいて矢印で示すプローブアレイは、行の抵抗器の導体と接触させられる（２０２）。マトリックススイッチは、第１の対の導体の接点（例えば、Ｒ１を横切る接点）をアドレス指定し、一連のカット及び測定を行って導体対間の抵抗を望ましい値に変化させる。抵抗器のトリミングが完了した時、マトリックスは、次の行要素にある第２の組の接点（例えば、Ｒ２）に切り換わり、トリミング処理が反復される。行全体の抵抗器（Ｒ１．．．ＲＮ）がトリミングされた時、接点とプローブアレイの間の接触が壊される。次に、基板は、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、第２の行が、先行の行と同様に処理される。
【００４６】
蛇行薄膜抵抗器のトリミングは、例えば、図１ｃに示すように、レーザ処理を伴って、導体間にある抵抗性物質の区域で相互に入り込んだカットが作り出される。相互に入り込んだカットは、抵抗性物質の中を流れる電流をカット周りを取り囲む蛇行経路に沿って誘導する。この形状は、広範囲にわたる抵抗を単一区域のフィルム／導体レイアウトに作り出すことを可能にするものである。先に概説した手法は、一連の蛇行カットを測定段階を用いて抵抗器サイトで処理し、その後次の抵抗器に移るであろう。
【００４７】
図２ａを参照すると、あらゆるカットの初期レーザ位置を２０５として示しており、ビーム位置決め器は、抵抗性物質を通る直線経路に沿ってビームを誘導する。本発明によれば、新たなパラダイムによって第１の抵抗器の脚部がトリミングされ（例えば、Ｒ１のトリムカット２０４）、抵抗が測定される。抵抗が所定の閾値よりも小さい場合、行の他の抵抗器Ｒ２．．．ＲＮを横切る同様の同一線上トリムが行われる。行に沿った同一線上トリム全体を図２ａにおいて２１０で示すと共に、対応するブロック２２０が、図２ｂにおいて更に規定されている。本発明の少なくとも１つの実施形態では、抵抗器の部分集合を測定し、基板にわたる薄膜の堅さを判断することができるが、薄膜の堅さが既知である場合には、一回の測定で十分であると考えられる。
【００４８】
行の抵抗器に沿った次の同一線上グループのカットが、図２ａの２１１に示すのと同じ方法で作られ、図２ｂのブロック２２１に更に形成され、抵抗器ＲＮは、最初にトリミングされる。この処理は、図２ａの２１２〜２１３に示すように繰り返され、それに応じて図２ｂのブロック２２２〜２２３に更に規定されている。測定値が閾値を超えたことを示す場合、行Ｒ１．．．ＲＮのトリミングは、次の抵抗器に切り換わる前に、ある一定の値までトリミングするために各抵抗器の測定を始める（ブロック２２４で２１４として示す）。
測定回数を制限し、かつ同一線上トリム軌道を維持すると、トリム速度が増す。
【００４９】
図３の流れ図は、図２ａ〜図２ｂに対応する段階及びトリミングシステムにおいて用いられる付加的な処理段階（例えば、索引付け及び読み込み）を更に規定している。
少なくとも１つの実施形態では、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、一部の抵抗器の種類に対しては、第１の一連の要素は、抵抗が測定される前にカットすることができ、このシーケンスは、抵抗器の所定のパラメータ（例えば、幾何学的形状）及び／又は公知のフィルム特性（例えば、シート抵抗）に基づいている。同様に、測定されないカットの数を第１の抵抗器を用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回の測定又は反復測定を含む）。１つの学習モードにおいては、反復測定を行い、非トリムカットの数を測定値及び材料特性に基づいて判断する。少なくとも１つの実施形態では、測定されないカットの数を計算することができる。
【００５０】
例えば、測定なしに４つのカットを作ることができる。図４ａを参照すると、図２ａと同様に、行と接触して（２０２）プローブが配置される初期条件４１０を示している。図４ｂを参照すると、初期条件は、ブロック４２０で更に規定されている。一例として、図４ａ〜図４ｂは、４つのカット４１１が測定なしに作られるトリミング処理の実施形態を示している。図４ｂに示すように、ブロック４２１は、少なくとも１つの事前トリム値又は条件に基づいて、測定なしに所定の数（例えば、４）のカットを形成する。４つのカットを完了するための走査経路を４０５に示している。次に、行内の抵抗器Ｒ１を４０６でトリミングして測定し、ターゲット値になっているか否かを判断する。ターゲット値になっていない場合、４１２に示すように、つまりブロック４２２によって更に規定されるように、抵抗器Ｒ２．．ＲＮをカットする（例えば、測定なしに）。
【００５１】
次に、この処理を繰返し、ＲＮのトリミング４０７で始めて、次に、４１３で示しかつブロック４２３で更に規定されるようにＲ［Ｎ−１］からＲ１のカットを行う。従って、方向の変更毎にＲ１又はＲＮがトリミングされ、ターゲット値になっていなかった場合には、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。Ｒ１又はＲＮがターゲット値になった後に最終段階が発生する。４１４で示しかつブロック４２４によって更に規定するように、各抵抗器が接続されて順番にトリミングされる。
【００５２】
図５の流れ図は、図４ａ〜図４ｂに対応する段階及びトリミングシステムにおいて用いられる付加的な処理段階（例えば、索引付け及び読み込みの段階を含む）を更に規定する。
【００５３】
所定の情報が反復測定から得られる一実施形態では、トリミング前の値が供給される。値は、オペレータ、処理エンジニアが指定するか、又は他の方法で取得することができる。ソフトウエアにより、印加された試験電圧及び／又は電流が制御されるようにトリミング前のターゲット値を指定するか又は用いる機能が得られる。この特徴は、蛇行トリミングに付随する広範囲にわたる抵抗変化にわたって部品を損傷するほど十分に高い電圧を回避するのに有用である。本発明による高速抵抗器測定システムの使用中は、測定のために抵抗器に印加された電圧は、抵抗器を通る電流及び抵抗器の潜在的な損傷を制限するために最初に低く抵抗をカットするために低減される。その後のカットが行われて抵抗が増大する時に、測定電圧を増大させる。
【００５４】
図２ａ及び図２ｂ及び図４ａ及び図４ｂの例示的なトリム及びカットシーケンスは、材料特性及び他の処理パラメータ及び公差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１つの実施形態では、トリムカット測定値がターゲット値になりかつ長さが最大許容カット長の所定の限界の範囲内である時に、付加的な段階を利用することができる。限界の範囲内においては、材料特性の変動のために、一部のトリムカットは、ターゲット値に達せず、付加的なカットが必要である場合がある。
【００５５】
第１の態様においては、トリムカットは、要素の行に順番に作られ、ターゲット値に達していない要素の位置を残しておく。その後のトリムカットでは、残しておいた場所の残りの要素がターゲット値までトリミングされる。
【００５６】
第２の態様においては、ある一定の値までトリミングされた第１の要素の長さに基づいて、カット長を短くしてターゲット値にならないようにし、非測定カットを処理して行を完了する。その後のトリムカットにより、行の全ての要素がターゲット値になる。
【００５７】
第３の態様においては、要素の少なくとも１つ前のカットの長さを修正してその後のカットが限界条件に該当しないようにする。少なくとも１つの実施形態では、トリムカット測定値がターゲット値の所定の限界の範囲内である時に、付加的な段階を利用することができる。限界の範囲内において、材料特性の変動は、全ての非測定カットを用いて、一部の要素をターゲット値を超えたままに残す場合がある。
【００５８】
第１の態様においては、トリムカットを要素の行で作り、ターゲット値に達していない要素の場所は残しておく。その後のトリムカットでは、残しておいた場所の残りの要素は、ターゲット値までトリミングされる。
【００５９】
第２の態様においては、第１の要素における測定値に基づいて、カット長を短くしてターゲット値にならないようにし、非測定カットを処理して行を完了する。その後のトリムカットにより、行の全ての要素がターゲット値になる。
【００６０】
第３の態様においては、要素の少なくとも１つ前のカットの長さを修正してその後のカットが限界条件に該当しないようにする。
【００６１】
実験データは、従来の単一抵抗器トリム技術に対して、図２〜図４に示すような行における全ての抵抗器をカットすることによる収量の改善を示している。一例として、概略的な結果を下表に示している。
【００６２】
2008515645.tif 000003
【００６３】
全体的なトリム速度は、行内の抵抗器個数の増加、測定回数の減少、及び最終（すなわち、精密）トリミングに関する時間短縮に伴って増大する。
【００６４】
更に、各抵抗器は、レーザ生成エネルギから回復する付加的な時間を有する。カットのシーケンスを判断して、要素内の温度変化を管理する（例えば、カット中の最大要素温度を下げる）ことができる。例えば、図４ａでは、シーケンス４０５を逆にして１組のカットを要素の中心の近くから行って要素の終わりに進み、導体及びプローブに近づくようにすることができる。他のシーケンス、すなわち、適切なシーケンス（例えば、熱管理に対する利点を有する非隣接カットのあらゆるシーケンス）を使用することができる。第２の要素は、付加的な測定段階の前にカットすることができることが好ましい。
【００６５】
蛇行カットの場合の抵抗変化の範囲は、現在の材料に対して、約１桁（例えば、１０Ｘ）から、一般的な２桁（１００Ｘ）、及び約５００Ｘまで変動する。
【００６６】
レーザトリミングシステム
本発明の少なくとも１つの実施形態では、レーザトリミングシステムは、「レーザトリミング機器の較正」という名称の米国特許第４，９１８，２８４号で説明するような方法を用いて最初に較正することができる。米国特許第４，９１８，２８４号では、レーザビームを基板区域上の望ましい公称レーザ位置に移動させるようにレーザビーム位置決め機構を制御し、マークを媒体上に刻印して（例えば、線を切り込んで）実際のレーザ位置を確立し、刻印マークを走査して実際のレーザ位置を検出し、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り、レーザトリミング機器を較正することが教示されている。レーザビームは、１つの波長で作動し、マークは、異なる波長で作動する検出装置で走査されることが好ましい。検出装置は、全体的な基板領域の一部を覆うフィールドを見て、フィールドの範囲内のマーク位置を判断する。米国特許第４，９１８，２８４号では、カメラ視野に対してどこにビーム位置があるのかを判断することが更に教示されている。
【００６７】
他の較正技術を単独で又は米国特許第４，９１８，２８４号の方法と組み合わせて用いることができる。例えば、米国特許第６，５０１，０６１号の「レーザ較正機器及び方法」では、スキャナ座標を判断して集束レーザビームを正確に位置決めする方法が開示されている。集束レーザビームは、このような領域（例えば、開口）にわたって作業表面上でレーザスキャナによって走査される。集束レーザの位置は、集束レーザビームが作業表面の開口を通じて現れた時に指定の時間又は空間の間隔で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用いて、集束レーザビームの検出時にレーザスキャナの位置に基づいてスキャナ位置とビーム位置のデータを生成する。スキャナ位置とビーム位置のデータを用いて、開口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座標を判断することができる。
【００６８】
好ましくは多くの他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、トリミング対象の少なくとも１つの基板をトリミングステーションに取り込む。
【００６９】
米国特許第４，９１８，２８４号から部分的に組み込まれている図６ａでは、改良型レーザトリミングシステムは、レーザビーム６０３を光路６０４に沿って基板領域６０６まで、かつレーザビーム位置決め機構を通じて基板領域６０６まで出力する一般的に約１．０４７ミクロン〜１．３２ミクロンの波長を有する赤外線レーザ６０２を含むことができる。薄膜アレイのトリミングへの適用に対しては、当業技術で公知でありかつ市販の様々な手法を用いて、ＩＲレーザの出力周波数を倍増することで約．５３２ミクロンの好ましい波長を取得することができる。
【００７０】
レーザビーム位置決め機構６０５は、１対のミラーと、取り付けられたそれぞれの検流計６０７及び６０８（本発明の出願人から販売されている様々なもの）とを含むことが好ましい。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とすることができ、かつ好ましくは２つの波長で色消し処理することができる）を通じて基板領域６０６にフィールドにわたってレーザビーム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ている場合には、基板全体を角度的に網羅することができる。そうでなければ、様々な位置決め機構を使用して、基板とレーザビームとの間で相対運動を達成することができる。例えば、６１７として概略的に示す２軸精密ステップ及び反復平行移動器を使用して、検流計ベースのミラーシステム６０７、６０８のフィールド（例えば、Ｘ−Ｙ面に）内に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つの垂直軸に沿ってレーザビーム６０３を移動させることにより、基板領域６０６にわたってレーザビーム６０３の２次元の位置決めを行う。各ミラー及び関連の検流計６０７、６０８は、コンピュータ６１０に制御されて、それぞれのｘ又はｙ軸に沿ってビームを移動させる。ハロゲン光又は発光ダイオードとすることができる照明装置は、可視光を生成して基板領域６０６を照らす。
【００７１】
ビームスプリッタ６１２（部分反射ミラー）は、光路６０４の範囲内に位置して、反射光エネルギを光路６０４に沿って基板領域６０６から検出装置６１４に誘導する。検出装置６１４は、デジタルＣＣＤカメラ（例えば、カラー又は白黒）とすることができるカメラ６１５と、テレビカメラ６１５からの映像入力をデジタル化して基板領域６０６の一部の２次元画像を表すピクセルデータを取得する関連のフレーム取込器６１６（又は、カメラが装備されたデジタルフレームバッファ）とを含む。ピクセルデータは、フレーム取込器６１６のメモリに記憶されるか、又は例えば高速リンクによって処理のためにコンピュータ６１０に直接に伝送される。
【００７２】
ビーム位置決めサブシステムは、レーザスポットサイズの調節及び／又は基板の場所でのレーザスポットの自動集束のためのコンピュータ制御光学サブ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。
【００７３】
本発明を抵抗器アレイの薄膜トリミングに適用する際には、少なくとも１つの薄膜アレイは、基板によって支持される。上述のように得られた較正データは、自動機械視覚アルゴリズムと組み合わせて使用し、アレイの要素（抵抗器Ｒ１）の位置を定めて図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ことが好ましい。例えば、幾何学的特徴は、多くの利用可能なエッジ検出アルゴリズムの１つを用いてメモリ内のピクセルデータの分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。エッジとしては、抵抗器周辺部全体に沿った複数のエッジ測定値、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、抵抗器の幅を求め、一般的に幅の所定の百分率として切断長を規定するのに使用することができる。エッジ情報は、自動的に得られ、例えば、行Ｒ１．．．ＲＮの範囲内での各カットの長さの制御に較正データと共に使用されることが好ましい。適切な場合には、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ブロブ検出方法を使用することもできる。
【００７４】
較正は、カットに沿って１つ又はそれよりも多くの点で適用することができる。少なくとも１つの実施形態では、少なくとも１つのカットの起点は、較正データと相関されることになる。
【００７５】
好ましくは、図２及び図４の複数のカットの長さと起点は、相関されることになる。
最も好ましくは、図２ａ及び図４ａの全てのカットの長さと起点は、相関されることになる。
【００７６】
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。
【００７７】
完全自動化が好ましい。しかし、例えば、アレイ要素６２０がフィールド内にあるように検流計が位置決めされ、次に、ビームがインタラクティブに要素に沿って順番に位置決めされ、強度プロフィール（又は強度の導関数）がオペレータによってディスプレイ６３０で観察される、オペレータ介入を備えた半自動アルゴリズムを使用することもできる。
アレイ領域の範囲内での座標の調節に対する較正の使用は、収量悪化のないレーザビーム位置決め精度の改善に貴重なものである。抵抗器幅の測定値及びアラインメントデータは、カット長の制御、及びＸ、Ｙ座標系に対するアレイの線形性及び非直交性からの振れ補正の両方に有用である。幾何学的補正のための較正データの使用は、１つ又はそれよりも多く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適するものである。
【００７８】
幾何学的補正は、必ずしもｆ−シータ線形性、ファンビーム補償などを含む他の有用なシステム設計機能に取って代わるものではない。一般的に、システム公差スタックアップを使用して、予想される位置誤差に基づいて、カット較正場所の数の間の妥協点を判断することができる。特に多くの抵抗器にわたって大きな間隔を有してビームを広げる時に、１つだけが較正されて整列される。例えば、抵抗器間の間隔が比較的大きい時、単一のカットを較正かつ整列させることができる。得られる位置の誤差は、要素において予想され、部分的にシステム設計、ｆ−シータ線形性、ファン分散補償などで緩和されることになる。横流ファンの密接間隔のカットは、軸流ファンに比較すると誤差が小さくなると予想される。
【００７９】
更に別の収量改善−光学的技術
本発明の少なくとも１つの実施形態では、収量の更なる改善は、以下の技術の１つ又はそれよりも多くを用いて有効走査速度を上げることで行うことができる。
【００８０】
同一線上トリムに関する処理速度の更なる増大は、行の抵抗器間のトリップ間隙を超えるジャンプの高速化で達成することができる。１つのこのような間隙２１６を図２ａに示している。図７を参照すると、本発明の少なくとも１つの実施形態では、単軸「音響光学ビーム偏向器（ＡＯＢＤ）」は、検流計が一定の速度７０２で行にわたって走査する時に鋸歯線形走査パターンを重ね合わせる。トリミング中、ＡＯＢＤは、逆行運動７０３で走査し、トリム間では、次のカットに高速ジャンプを行う。それによって検流計は、一定の速度で走査することができるので、総処理時間に対するジャンプの寄与が最小になる。
【００８１】
速度改善を目指した検流計との音響光学偏向器の組合せ使用は、当業技術で公知である。例えば、米国特許第５，８３７，９６２号では、加工物の加熱、溶解、蒸発、又は切断のための改良型機器が開示されている。２次元音響光学偏向器は、マーク付け速度の約５倍の改善を達成した。
【００８２】
本明細書においてその全内容が引用により組み込まれている米国特許第６，３４１，０２９号では、図５において、高速化に対して逆行モードで本発明を実行する時に完全なシステムで使用することができる一部の構成要素を有する実施形態が示されている。米国特許第６，３４１，０２９号においては、音響光学偏向器及び検流計は、関連のコントローラと共に、レーザパターン化を目的としたＣＷビームのディザリング向けに示されている。また、システム構造に関する更なる詳細に対しては、米国特許第６，３４１，０２９号の欄３の行４７及び欄４を参照されたい。
【００８３】
米国特許第６，３４１，０２９号の配置は、好ましくは付加的なハードウエア較正手順を用いて本発明の逆行走査技術を実行するために光学構成要素及び走査制御プロフィールの修正を行うために利用可能な技術を用いて容易に適応させることができる。
【００８４】
本発明の別の実施形態では、蛇行抵抗器上の同一線上トリムは、行に沿った複数のスポットと平行に達成することができる。散開回折格子又は他のマルチビーム発生装置を用いて、２つ又はそれよりも多くのスポットが行に沿った抵抗器ピッチに従って形成かつ整列されるようにスポットアレイを作り出す。例えば、米国特許第５，５２１，６２８号では、複数の部分を同時にマーク付けするための回折光学器械の使用が開示されている。複数のビームは、より強力なレーザ源による低電力ビーム又は複数の光源による結合ビームとすることができる。走査システムは、複数のビームを走査して共通の走査レンズを通じてスポット群を複数の抵抗器に沿って形成する。トリム処理は、単一のスポット法と類似のものであり、２つ又はそれよりも多くのカットは、非測定切断段階中には平行である。閾値に到達した時、システムは、単一スポットモードに変わり、各抵抗器をある一定の値まで連続的にトリミングする。
【００８５】
同様に、蛇行抵抗器上の同一線上トリムは、平行なカットを作るべくターゲット上に形成された複数のスポットと平行に達成することができる。散開回折格子又は他のマルチビーム発生装置を使用して、カット間に所定の間隔を設け、２つ又はそれよりも多くのスポットが形成されて要素に整列されるようにスポットアレイを作り出す。一実施形態では、所定の数のカットが実行された場合（例えば、図４ａに示すように４個）、通過回数を半減させることができると考えられる（例えば、各方向に一回の通過）。この実施形態は、抵抗器処理変動及び公差が十分に確立されている場合に最も有用であると考えられる。回折格子は、複数のスポット又は単一のスポットを選択的に形成するように光学切換経路内とすることができる。
【００８６】
公開された米国特許出願第２００２／０１６２９７３号では、メモリ修復を目的として半導体リンクを処理するための複数のスポットを生成する方法及びシステムが開示されている。レンズシステム及び検出器システムにおける様々な修正を行って、本発明で使用される複数のスポットを生成することができる。
【００８７】
一実施形態では、単一のレーザパルスを使用して一度に２つまで（例えば、カットなし、１つ又は２つのカット）の抵抗器をトリミングする。図８を参照すると、単一の平行化レーザビーム８０３、２つの分岐平行化ビーム８０４、８０５に空間的に分割することにより、２つの集束スポット８０１、８０２を２つのカットの上に形成する。差動周波数の精密調節によってスポット分離が制御される。材料処理用途においてビームを空間的に分割することを目的とした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では、選択可能な周波数ｆｌ．．．ｆＮを有する多重周波数偏向器を使用して微小孔を穿孔する１つの配置が示されている。
【００８８】
図８のレーザ８０６は、所定の繰返し数でパルス化される。レーザビームは、レーザビームウエスト部の中間画像を音響光学変調器（ＡＯＭ）開口内に形成する中継光学器械８０７を通過する。ブラッグ体系で作動するＡＯＭ８０８を使用して、２つの若干分岐する平行化１次回折レーザビームを制御可能に制御し、各ビーム内のエネルギを制御することが好ましい。ＡＯＭは、２つの周波数ｆ１とｆ２によって駆動される。ここで、ｆ１＝ｆ０＋ｄｆ、ｆ２＝ｆ０−ｄｆ、また、ｄｆは、元のＲＦ信号周波数ｆ０の小さな割合である。２つのビーム間の角度は、ｆ０に対するブラッグ角に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てビームが相互結合されるように調節することでレーザビームの各々におけるエネルギを制御する。
【００８９】
ビームは、ＡＯＭ８０８を出た後、ビームをＸ又はＹに配向するようにビームを９０度回転させるために任意的にビーム回転制御モジュール８０９を通る。一実施形態では、プリズムがこの回転に使用されるが、関連の米国特許公報第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。
【００９０】
次に、ビームは、１組の光学器械を通ってビームウエスト部を位置決めし、かつズーム光学器械及び対物レンズ８１０に適切であるようにビームサイズを設定する。また、ズーム光学器械は、２つのビーム間の角度を修正し、従って、ＡＯＭ８０８を出る２つのビーム間の角度は、結果的に望ましいスポット分離を焦点面に発生させるズーム設定によって調節されるべきである。次に、レーザビームは、対物レンズに入り、対物レンズは、１対の集束スポット８０１、８０２を２つの抵抗器上に形成する。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で分離される。逆行及び平行法は、蛇行抵抗器上の同一線上トリミングのために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、次に対に分割され、フィールドにわたって走査される。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までから次の対の抵抗器までである。
【００９１】
代替的に又は２次元偏向器を用いて、１対のスポットを蛇行走査方向に直交する方向に生成することができる。例えば、１次元ＡＯＢＤの比較的単純な制御及びプログラミングで偏向器を使用し（適切な出力電力制御と共に）、図４ａに示すように、４つのカットを作るのに使用される４つのビームのうちの少なくとも２つを同時に生成することができる。従って、カットの走査時間を半減させることができる。プログラマブルな偏向の結果、ＡＯＢＤは、散開回折格子にわたって好適とすることができる。必要に応じて、粗い及び精密トリム中に複数のスポットを生成することができる。
【００９２】
図９は、逆行走査、平行処理、又はその組合せを目的として追加された図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な実施形態を概略的に示している。例えば、コンピュータ６１０からの信号９０２を使用して、１つ又はそれよりも多くの軸線でＡＯＢＤ又は他の個体偏向器８０８、及び設けられている場合はビーム回転モジュール８０９を制御することができる。モジュール９０１は、中継光学器械８０７及び他のビーム成形構成要素を含むことができる。例えば、コンピュータ６１０から制御信号８１２を供給するデジタルＲＦ発生器を用いてかなりの柔軟性及び使い易さをもたらすように、少なくとも１つのＡＯＢＤを使用することが好ましい。
【００９３】
更に、細長い又は楕円のスポットを形成する技術を本発明と共に採用して処理速度及び品質を更に増すことができる。スポット成形に付随するトリミング速度の改良点は、現在特許出願中の公開された米国特許出願第２００２／０１７０８９８号に説明されている。
【００９４】
システム性能及び使い易さを高める目的で、多くの他の設計上の代案を本発明の少なくとも１つの実施形態において使用することができる。例えば、代案には、限定ではないが以下が含まれる。
【００９５】
１．本発明のシステムは、コンピュータ制御式スポットサイズ及び焦点調節を提供することができる。本発明の出願人に譲渡された米国特許第６，４８３，０７１号では、スポットサイズ制御及びレーザベースのメモリ修復を目的とした動的焦点を提供する光学サブシステムが示されている。
２．別の代案は、可変ビーム減衰器によるビームエネルギの制御である。減衰器は、音響光学偏向器（又は変調器）とすることができる。手動調節、自動調節を問わず、減光フィルタ又は偏光ベースの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、一例として、回転２分の１波長板及び偏光感応ビームスプリッタを有する適切な可変減衰器が示されている。
３．パルス幅は、ｑスイッチ式レーザのエネルギが、特に高い繰返し数では繰返し数と共に変化することを理解すると、当業技術の当業者に公知の方法を用いて変化させることができる。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と考えられる。米国特許第６，３３９，６０４号では、抵抗値が所定のターゲット値に近づいた時に精度測定の期間に対応して、トリミング速度を下げる時（例えば、パルスのより大きな時間的間隔）にターゲットでのエネルギの変動を低減するパルスエネルギ制御の方法が開示されている。
４．少なくとも１つの実施形態では、ダイオード励起周波数倍増ＹＡＧレーザを使用して抵抗器アレイをトリミングする。出力波長が５３２ｎｍであると、他の波長と比較して低ドリフトであり、微小亀裂発生はなく、熱の影響を受ける区域はごく僅かであった。約２５〜４５ｎｓのパルス幅が好適と考えられ、３０ｎｓが一般的である。好ましい最大レーザ繰返し数は、少なくとも１０ＫＨｚになる。厚膜システムに典型的なものよりも遥かに小さいパルス幅は、比較的高い繰返し数での薄膜材料除去を提供する。好ましくは、パルス幅低減時及び高繰返し数時の最大有効パルス幅は、複数のスポットをもたらすことができるように、回折光学器械（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、近似的な回折限定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、約３０ミクロン又はそれ未満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ミクロン未満であり、最も好ましいスポットサイズは、約６ミクロン〜１５ミクロン、例えば、１０ミクロン〜１５ミクロンの範囲内である。
６．本発明の図示の実施形態では、蛇行カットを一連の平行な互いに入り込んだカットとして示している。しかし、本発明の適用は、平行カットの形成に限らないことは理解されるものとする。測定回数を低減して複数の非交差カットを生成するためのトリミング又はミクロ機械加工は、本発明の範囲内であると考えられる。
７．更に、本発明の実施形態は、薄膜抵抗器測定に限られるものではなく、物理的特性が測定可能である他のミクロ機械加工用途に適用可能である。測定対象は、電気的な測定に限られるものではなく、温度モニタリング（例えば、赤外線センサにより）、応力、振動、又は他の特性とすることができる。
【００９６】
本明細書で説明するように、３つの形式のレーザ、すなわち、従来のＩＲレーザ１．０６４μｍ、緑色レーザ０．５３２μｍ、及びＵＶレーザ０．３５５μｍを用いて比較応用研究が行われた。研究の結果は、緑色レーザが、達成されるＴＣＲドリフト及び抵抗公差に関してＵＶレーザと同じか又はＵＶレーザよりも良好なことを明確に示した。しかし、ＵＶレーザで出力されたサンプルは、図１０に示すものと同様に、カットに微小亀裂が発生しやすい。
【００９７】
一例として、表面上の約１３ミクロンのスポットサイズにわたって抵抗材料に約３０ｍＷのパルスレーザ出力を印加した。波長は、．５３２ミクロンであった。好ましい結果、特に、微小亀裂発生なしが緑色波長に対して判明した。レーザ作動は、１３ミクロンスポット直径にわたって約１０ｍｗ〜約５０ｍｗの範囲内で行った。
【００９８】
対応する電力密度（ワット／平方センチメートル単位）は、スポットサイズの関数であり、パルス内のレーザ出力電力は、スポットサイズが変更されるに従って相応にスケーラブルである。例えば、パルス内のレーザ電力（ｍＷ単位）は、スポットサイズが６ミクロンの場合は４倍低減することができる。
【００９９】
．５３２ミクロンの波長を好ましい結果と共に明らかにしたが、他の波長を利用することもできる。しかし、本発明の実施形態は、実質的な微小亀裂発生を引き起こすほどの短い波長を回避するものである。
【０１００】
僅か６ミクロンの切り口幅を図１２に示す新設計の光学器械で達成した。一般的に、１２ミクロン付近の切り口幅は、０４０２及び０２０１まで低いチップサイズを処理することができる。図１３は、緑色レーザによって処理された０４０２抵抗器を示している。
【０１０１】
ＵＶによるカット内の微小亀裂発生は、膜の内側に広がって、Ｒ及びＴＣＲドリフトを引き起こす可能性がある。それは、使用される基板の薄肉化のために新しい０４０２及び０２０１チップ抵抗器での方が深刻かつ奥深いものになる。微小亀裂発生は、伝播すると結果的に基板の破局的故障になる。従って、レーザ波長が短すぎるものとなった時、例えば、ＵＶ領域に進入すると、ＵＶ処理は、微小亀裂発生及び亀裂による不安定性（すなわち、亀裂及び膜材料内の伝播によるＲ及びＴＣＲにおけるドリフト）に伴う欠陥を有することが明らかである。
【０１０２】
ＵＶビームのビーム均質化は、既に提案されている（米国特許第６，５３４，７４３号）。この特許によれば、ビーム均質化により、微小亀裂の数は低減されるが、微小亀裂発生が完全に排除されるわけではない。
【０１０３】
更に、ＵＶレーザは、１つではなく２つの非線形結晶が必要であるために本質的に安定性が劣る。従って、ＵＶレーザは、緑色レーザよりも高価である。抵抗器トリミングに関するＵＶレーザの他の欠点には、抵抗器トリミングを不安定にする基板損傷及びビームプロフィールに対する感度がある。
【０１０４】
本明細書で示すデータから、これらのチップ抵抗器のトリミングに際してＵＶレーザの使用による利点はないことが分る。緑色レーザは、従来的に、ＵＶレーザが可能なものと遜色のない小さな切り口及びＴＣＲを達成している。図１１に緑色レーザによって処理された部分を示している。
【０１０５】
６ミクロンの切り口というこの新しい機能を用いると、緑色レーザ幅は、小さなスポットサイズの光学的観点から考えて、あらゆる今後のチップ抵抗器を処理するほど十分に短いことに何の疑いもない。
【０１０６】
従って、ガウス分布ビーム形を備えた緑色レーザは、微小亀裂発生及び不安定性のようなＵＶレーザによる処理に付随する危険はなく、ＵＶレーザが有する全ての利点を有する。
【０１０７】
好ましい波長は、スポットサイズの小形化、厳しい公差、高い吸収のような短波長の望ましい恩典を生成するのにちょうど十分な短さであるが、微小亀裂発生を引き起こすほど短いものであってはならない。
【０１０８】
本発明の様々な実施形態はまた、一般的に、資本コスト及び運転コスト、処理不安定性、複雑性、及び不安定性の実質的な増加を回避することになる。一例として、本発明のこのような恩典は、ＵＶ波長（実質的な微小亀裂発生を引き起こすほど短い）及び第３次高調波発生に関する関連の光学構成要素ハードウエアの回避から生じるものである。更に、均一なスポット分布を生成する補助ビーム形成光学器械は、本発明の実施形態を実行時には不要である。
【０１０９】
従って、本発明の一実施形態における目的は、トリミングのための緑色レーザの使用である。
【０１１０】
この実施形態の特徴の一部は、以下の通りである。
１．小形化チップサイズの処理に必要とされる小さなスポットサイズ及び高い吸収を達成するが、基板に対する微小亀裂発生及び損傷の可能性を回避するためのレーザトリムに対する緑色レーザの使用。
２．緑色レーザ処理機能を達成するための手段としての緑色波長に対する新設計光学器械の使用。新設計光学器械を図１４と合わせて以下により詳細に説明する。
３．緑色レーザ処理機能を達成するための手段としての高精度ビーム位置決めシステムの使用。
４．緑色レーザ処理機能を達成するための手段としてのサブシステムを測定及び試験するトリミングシステムの使用。
【０１１１】
薄膜混成トリムシステムは、走査フィールド直径に沿って約７０００個のスポットを有して、好ましくはスポットサイズが１２ミクロン未満であり、最も好ましくは８ミクロン又はそれ未満のスポットを有する２０ミクロン未満の緑色レーザによるスポットサイズを有する約２５ｍｍｘ５０ｍｍの走査区域を包含する走査フィールドと、少なくとも４０ｎｍ、好ましくは１００ｎｍ、及び最も好ましくは＞１００ｎｍの帯域幅を備えた視野チャンネルとを有することが望ましい。視野チャンネルは、帯域通過又は高域光学フィルタで選択された約５５０ｎｍよりも上の白色光スペクトルの一部分とすることができる。視野チャンネルは、ＬＥＤ照明器の発光スペクトルによって選択することができる。また、走査フィールドにわたって５３２ｎｍで８ミクロン緑色スポットを生成する走査レンズは、走査フィールドにわたって１．０６４ミクロンで約１７ミクロンのスポットも生成することが望ましい。
【０１１２】
選択視野チャンネルでの２５ｍｍｘ５０ｍｍの走査区域、５３２ｎｍでの８ミクロンスポット、１．０６４ｎｍでの１７ミクロンスポットという要件を満たすために、以下のレンズ形態が有効であることが見出されている。
【０１１３】
平面を有すると説明した要素は、真の平面、又は実質的な光強度に寄与しない比較的長い半径を有する湾曲面を備えたほぼ平面とすることができることは理解されるものとする。
多要素無色走査レンズは、入射光の端から以下を順に含む：
ｎ2＜ｎ3の場合
かつｖ2＞ｖ3
【０１１４】
好ましいソリューション（図１４に図示）
第１の両凹要素（Ｌ１）
平凹要素と両凸要素（Ｌ２、Ｌ３）を含む第１の接合ダブレット、接合面は、入射光から離れる方向に凹面
平凹要素と両凸要素（Ｌ４、Ｌ５）を含む第２の接合ダブレット、接合面は、入射光から離れる方向に凹面
入射光に向けて凹面である第１の負のメニスカス要素（Ｌ６）
第１の両凸要素（Ｌ７）
【０１１５】
トリプレットソリューション
空隙Ｌ５／Ｌ６がトリプレットを作り出すために除去された状態で：
第１の両凹要素（Ｌ１）
平凹要素と両凸要素（Ｌ２、Ｌ３）を含む第１の接合ダブレット、接合面は、入射光から離れる方向に凹面
平凹要素、両凸要素、負のメニスカス要素（Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６）を含む第１の接合トリプレット、第１の接合面は、入射光から離れる方向に凹面
第１の両凸要素（Ｌ７）
【０１１６】
６要素ソリューション
６要素デザインを作り出すためにＬ５が除去された状態で：
第１の両凹要素（Ｌ１）
平凹要素と両凸要素（Ｌ２、Ｌ３）を含む第１の接合ダブレット、接合面は、入射光から離れる方向に凹面
第１の平凸要素（Ｌ４）
入射光に向けて凹面である第１の負のメニスカス要素（Ｌ６）
第１の両凸要素（Ｌ７）
【０１１７】
好ましくは、Ｌ２は、変則分散ガラス、例えば、ＫｚＦＳＮ４である。
【０１１８】
2008515645.tif 000004
【０１１９】
有効焦点距離：１１０ｍｍ
入口瞳孔径：１３．８ｍｍ
入力ビーム１／ｅ2直径：１３．８ｍｍ
後方作動距離：１５０ｍｍ
切断波長：５３２ｎｍ、１．０６４μｍ
スポットサイズ１／ｅ2直径：．５３２μｍ、８μｍにおいて
スポットサイズ１／ｅ2直径：１．０６４μｍ、１７μｍにおいて
フィールド角度：１５°
フィールドサイズ：２５ｍｍｘ５０ｍｍ
テレセントリック性：＜３°
スポット真円度：≧９０％
【０１２０】
レンズを通した視野を有する緑色／ＩＲ走査レンズ
ガラスデータ：
2008515645.tif 000005
【０１２１】
好ましいレンズは、以下の製造仕様に従って「Ｓｐｅｃｉａｌ  Ｏｐｔｉｃｓ、Ｉｎｃ．」を含む様々な光学製造販売業者によって作ることができる。
【０１２２】
2008515645.tif 000006
【０１２３】
本発明の実施形態を示して説明したが、これらの実施形態が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。むしろ、本明細書で使用する言葉は、制限ではなく説明の言葉であり、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行うことができることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【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及ぼす様々なカット形式の影響を示す図表である。
【図２ａ】行及び列に配置されて本発明の実施形態によるレーザトリミング段階を用いた結果を示すチップ抵抗器のアレイの概略図である。
【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式流れ図である。
【図３】本発明のシステムにおける図２Ａ及び図２Ｂのトリミング作動を更に規定するブロック図式流れ図である。
【図４ａ】行及び列に配置されて本発明の別の実施形態によるレーザトリミング段階を用いた結果を示すチップ抵抗器のアレイの概略図である。
【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式流れ図である。
【図５】本発明のシステムにおける図４Ａ及び図４Ｂのトリミング作動を更に規定するブロック図式流れ図である。
【図６ａ】本発明の少なくとも１つの実施形態において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のシステムで得られるデータを用いて測定される幾何学的特性、具体的には抵抗器のエッジを有する抵抗器の概略図である。
【図７】個体偏向器による高速走査を電気機械的線形走査と重ねて増速時の図２又は図４のカットを選択的に形成する一実施形態における抵抗器アレイの走査中のレーザビームの位置と時間を示すグラフである。
【図８】トリミング速度を上げるために複数の集束ビームを少なくとも１つの抵抗器に送出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において複数のビームを少なくとも１つの抵抗器に供給するシステムの概略図である。
【図１０】ＵＶレーザによって生成されたガウス分布ビームによってトリミングされた抵抗器の基板に形成された微小亀裂を示す切り口の電子顕微鏡写真（米国特許第６，５３４，７４３号の図１１から複製）である。
【図１１】緑色レーザによって処理された薄膜抵抗器の図である。
【図１２】新設計の光学器械を用いた緑色レーザによって達成された切り口幅６〜７ミクロンの図である。
【図１３】緑色レーザによってトリミングされたチップ抵抗器の図である。
【図１４】本発明のレーザシステムの一実施形態において使用される８ミクロン緑色／ＩＲ走査レンズの３Ｄレイアウト図である。
【図１ａ】
2008515645.tif 000007
【図１ｂ】
2008515645.tif 000008
【図１ｃ】
2008515645.tif 000009
【図２ａ】
2008515645.tif 000010
【図２ｂ】
2008515645.tif 000011
【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
2008515645.tif 000014
【図５】
2008515645.tif 000015
【図６ａ】
2008515645.tif 000016
【図６ｂ】
2008515645.tif 000017
【図７】
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【図８】
2008515645.tif 000019
【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１０】
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