JP2003282400A

JP2003282400A - レーザ薄膜除去装置

Info

Publication number: JP2003282400A
Application number: JP2002079237A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Ogawa; 洋一小川
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-03-20
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2003-10-03
Anticipated expiration: 2022-03-20
Also published as: JP3816823B2

Abstract

(57)【要約】【課題】水中でレーザ薄膜除去を行う場合、基板を設置
するステージの上に、石英ガラスなどの透明窓を配置
し、その間に水を流す構成において、待機中、この透明
窓の乾燥を防止する。【解決手段】被処理基板を設置する加工用ステージ２の
他に、待機用ステージ３を備え、レーザアブレーション
待機期間中、レーザ光照射部４を待機用ステージ３に対
面させ、この待機用ステージ３と透明窓７との間の空間
にノズル９から水を流す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェハ、液
晶表示装置用ガラス基板、プラズマ表示装置（ＰＤＰ）
用ガラス基板、磁気／光ディスク用のガラス基板又はセ
ラミック基板など各種被処理基板（以下単に「基板」と
いう）に対して、レーザ光を照射することにより、基板
の表面に形成されている薄膜を除去するレーザ薄膜除去
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェハ上に、素子パターンや配線
パターンを順次形成していく工程において、形成済のパ
ターンの上に新たにパターンを重ね合わせるアライメン
ト技術が重要である。最近、アライメントの精度を上げ
るために露光光を使って位置合わせを行う露光光アライ
メントが採用されることがある。

【０００３】この露光光アライメントでは、直前に形成
した層の中に作っておいたマークを目印として、次のパ
ターンをあわせていく。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図５は、露光光アライ
メントの問題点を説明するための断面図である。下のパ
ターン領域２１ａの上に、次のパターンを形成するため
の上層レジスト膜２３を積層している。上層レジスト膜
２３を露光光Ｌで露光するときに、下のパターン領域２
１ａから不要な反射が起こらないように、下のパターン
領域２１ａと上層レジスト膜２３との間に、反射防止膜
２２を設けている。

【０００５】この反射防止膜２２があるために、上層レ
ジスト膜２３を露光するときに、下の位置合わせマーク
Ｍが見えないという問題が起こる。そこで、下の位置合
わせマークＭの上部にある反射防止膜２２を局所的に除
去してやる必要がある。反射防止膜の除去領域の位置決
め精度は、素子を形成する場合と比べて粗くてもよいの
で、できるだけ速く、簡単に除去する方法が望まれてい
る。そこで、レーザによる薄膜除去装置として、レーザ
アブレーション加工が注目される。レーザアブレーショ
ン(Laser Ablation)とは、「レーザ光を固体に照射した
場合、レーザ光の照射強度がある大きさ（しきい値）以
上になると、固体表面で電子、熱的、光化学的及び力学
（機械）的エネルギーに変換され、その結果、中性原
子、分子、正負のイオン、ラジカル、クラスタ、電子、
光（光子）が爆発的に放出され、固体の表面がエッチン
グされるプロセス」と定義することができる（社団法人
電気学会「レーザアブレーションとその応用」コロナ
社、1999年11月25日発行）。

【０００６】レーザアブレーション加工を採用すると、
反射防止膜を破壊するときに発生する反射防止膜の剥が
れ片が周囲に再付着するおそれがある。このため、基板
の上面に水を流して、水中でレーザアブレーションを行
うことが考えられる。これならば反射防止膜の剥がれ片
などは水で流されてしまい、レーザアブレーションによ
る汚染の問題は起こらない。水中でレーザアブレーショ
ンを行う場合、水膜の厚さを一定にしておく必要がある
ので、基板を設置するステージの上に、石英ガラスなど
の透明窓をステージと平行に配置し、その間に水を流
す。そしてレーザ光照射部から、透明窓を通して、基板
表面にレーザ光線を照射する。

【０００７】この透明窓をステージの上に配置するとい
う構造を採用した場合、基板の交換時、透明窓及びレー
ザ光照射部を待機させる必要がある。この待機時に、透
明窓はどうしても乾燥大気に触れてしまうことになる。
このため待機期間中に透明窓に付着していた水が乾き、
ウォータマークとして残り、次のレーザアブレーション
時に、レーザ照射光の照射むらを起こしてしまう。この
ため、反射防止膜をきれいに除去できない可能性があ
る。

【０００８】そこで、本発明は、液中で、レーザアブレ
ーションなどの薄膜除去処理を行う場合に、透明窓の乾
燥を防止して、常時、所望の部位を所望の深さだけ切除
することのできるレーザ薄膜除去装置を実現することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】本発明の
レーザ薄膜除去装置は、レーザ光照射部に設けられ、レ
ーザ光照射部から被処理基板に向かって照射されるレー
ザ光を透過させる透明窓と、前記レーザ光照射部が基板
保持台に対面する処理ポジション、及びレーザ光照射部
が基板保持台から退避した待機ポジション、の少なくと
も２つの位置関係をとるように、レーザ光照射部及び基
板保持台のうち少なくともいずれか１つを移動させる移
動手段と、前記レーザ光照射部及び基板保持台が前記処
理ポジションをとる処理期間において、前記透明窓と被
処理基板との間に液体を介在させる液体介在手段と、前
記レーザ光照射部及び基板保持台が前記待機ポジション
をとる待機期間において、前記透明窓の表面に液体を触
れさせる液体接触手段とが設けられているものである。

【００１０】前記の構成によれば、処理期間においてレ
ーザ薄膜除去をする時、透明窓と被処理基板との間の空
間に液体を介在させた状態で加工を行うので、被処理基
板の剥がれ片が周囲に再付着するおそれはない。そし
て、被処理基板の交換中など待機期間の間は、前記液体
接触手段が、透明窓の表面に液体を触れさせる。したが
って、透明窓の表面は常に濡れた状態となり、透明窓に
付着していた液体が乾き、スポットやマークとして残る
可能性がない。したがって、レーザ照射むらを起こすこ
とがなく、常に、精度のよいレーザ薄膜除去を実現する
ことができる。

【００１１】前記発明を実現するための具体的構成とし
て、基板保持台の他に、透明窓の表面に液体を触れさせ
るための待機用ステージをさらに設ける構成が考えられ
る。前記待機期間中、前記レーザ光照射部を待機用ステ
ージに対面させ、この待機用ステージと前記透明窓との
間の空間に液体を介在させると、待機用ステージと前記
透明窓との間の空間に液体を供給すればよいので、液体
量も少なくて済み、供給した液体を回収するのも容易と
なる。

【００１２】また、前記待機用ステージに監視用透明窓
を形成し、待機期間中、前記レーザ光照射部から照射さ
れ、この監視用透明窓を透過したレーザ光を監視するこ
ととしてもよい。これによれば、待機中の時間を利用し
て、レーザ光強度等のチェックが行える。なお、待機期間中、レーザ光照射部の透明窓に液体を噴
射する構成も考えられる。待機用ステージを特に設けな
い簡単な構成でも、透明窓に液体を直接噴射することに
より、待機期間中の透明窓の乾燥を防止できる。

【００１３】また、前記液体介在手段と前記液体接触手
段とが同じノズルを共有し、このノズルを、前記処理期
間中は液体介在手段として機能させ、前記待機期間中は
液体接触手段として機能させる構成をとることができ
る。被処理基板を設置した基板保持台に液体を供給する
のとほぼ同じ条件で、待機用ステージに液体を供給する
ことができるので、ノズルを含む液体供給系が共通化さ
れる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、レーザ薄膜除去装置とし
て、レーザアブレーション装置を例にとって本発明の実
施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１及び図２は、レーザアブレーション装置の構造を示
す側面図である。レーザアブレーション装置は、ベース
板１の上に加工用ステージ（基板保持台となる）２と、
待機用ステージ３の２つのステージを持っている。ベー
ス板１には、図示しないピニオン−ラック機構が具備さ
れていて、これら２つのステージ２，３は、ベース板１
とともに平面上Ｘ，Ｙ方向に移動可能となっている。ベ
ース板１の上部には、加工用ステージ２上に設置された
基板Ｓをレーザアブレーション加工するためのレーザ光
照射部４が固定配置されている。

【００１５】レーザ光照射部４は、レーザ発振装置（Ｙ
ＡＧレーザ装置、エキシマレーザ装置など。図示せず）
から照射されたレーザ光を、反射防止膜を局所的に除去
したい部位の形に絞るアパーチャ５と、アパーチャ５を
通った光線を一定の縮小倍率で集光する縮小レンズ６
と、縮小レンズ６とステージとの間に配置される透明窓
７とを備えている。これらのアパーチャ５、縮小レンズ
６、透明窓７などの光学部材は、枠体８により支持され
ている（図では枠体８の一部のみ示している）。特に透
明窓７は、枠体８に対して水密状態に保持されている。

【００１６】なお、透明窓７の材質として、石英ガラ
ス、水晶などをあげることができる。以下、石英ガラス
を用いることを前提として、「石英ガラス窓」という。
石英ガラス窓７とステージ上に設置された基板Ｓの間に
液体を流すための液体接触手段としてのノズル９が、ス
テージの横に配置されている。流す液体の種類は、限定
されないが、例えば純水、イオン水、オゾン水、炭酸水
などである。以下純水を流すことを想定する。

【００１７】図１では、レーザアブレーション中に発生
した基板Ｓの破片１０が、水とともに流れていく様子を
描いている。レーザアブレーション加工が終了すると、
ベース板１が−Ｘ方向に移動して、図２に示すように、
レーザ光照射部４の下に、待機用ステージ３が位置する
ようになる。この間、加工済の基板Ｓをチャック（図示
せず）にて加工用ステージ２から取り外し、新しい基板
Ｓを設置する。

【００１８】待機用ステージ３には、ダミー基板１１が
設置されていて、そのダミー基板１１の表面は、加工用
ステージ２に設置された基板Ｓの表面と同一面となるよ
うに、高さの調整がされている。これは、待機用ステー
ジ３の水流条件を、加工用ステージ２の水流条件と同一
にするためである。ダミー基板１１の材質は、基板Ｓと
同じである必要はなく、金属、セラミックスなど耐熱性
の任意の材質を選ぶことができる。

【００１９】待機中、ノズル９から、石英ガラス窓７と
待機用ステージ３上に設置されたダミー基板１１との間
に水が流される。これにより、石英ガラス窓７の下面を
洗浄するとともに、石英ガラス窓７の下面に付着してい
た水が乾くのを防ぐことができるので、次のレーザアブ
レーション時に照射むらなどの光学的悪影響を及ぼすこ
とがなくなる。図３は、レーザアブレーション装置の他
の構造を示す側面図である。

【００２０】この構造と図１、図２の構造との違いは、
待機用ステージ３上に、ダミー基板１１に代えて、監視
用石英ガラス窓１２を設置していることである。この監
視用石英ガラス窓１２の下にレーザ光の強度を測定する
パワーメータ１３を取り付けている。監視用石英ガラス
窓１２は、待機用ステージ３上に、パッキンなどで水密
状態に設置されているので、パワーメータ１３は濡れる
ことがない。このパワーメータ１３によって、待機時
に、レーザ発振装置から照射されたレーザ光の強度を監
視することができる。したがって、レーザ発振装置の出
力変動などの異常があれば、その異常を早期に検出する
ことができる。

【００２１】図４は、レーザアブレーション装置のさら
に他の構造を示す側面図である。この構造では、待機用
ステージ３を特に設けていないが、前記ノズル９に加え
て、待機時に石英ガラス窓７を洗浄し、乾燥を防止する
ための待機時洗浄ノズル９ａを設けている。待機時洗浄
ノズル９ａの向きは、石英ガラス窓７に水を直射する向
きになっている。なお、前記ノズル９と待機時洗浄ノズ
ル９ａとを１つのノズルで兼ねることもできる。これに
より構成を簡素化することができる。このときは、ノズ
ルの向きを、上向き（洗浄用）と下向き（加工用）に切
り替え可能となっていることが好ましい。

【００２２】以上の図４の構造によれば、待機用ステー
ジ３を設けなくても、待機時洗浄ノズル９ａから水を直
射することにより、石英ガラス窓７の洗浄と乾燥の防止
が実現できる。なお、この構成では、水が周囲に飛び散
りやすくなるので、飛散する水を集めるため周壁を設置
するなどの措置をとることが好ましい。以上で、本発明
の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形
態に限定されるものではない。例えば、いままでの実施
形態では、待機中、石英ガラス窓７と待機用ステージ３
との間に水を流していたが、石英ガラス窓７と待機用ス
テージ３との間に静止した水を介在させてもよい。すな
わち、待機用ステージ３を深い皿で囲んで、石英ガラス
窓７の表面に届くまで水で満たす構成を採用してもよ
い。また、待機中、水に超音波を印加してもよく、これ
によりすぐれた洗浄効果が期待できる。その他、本発明
の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザ薄膜除去装置の一例としてのレ
ーザアブレーション装置の構造を示す側面図である。

【図２】レーザ光照射部４の下に、待機用ステージ３が
位置するように移動したレーザアブレーション装置の構
造を示す側面図である。

【図３】レーザアブレーション装置の他の構造を示す側
面図である。

【図４】レーザアブレーション装置のさらに他の構造を
示す側面図である。

【図５】露光光アライメントを説明するための断面図で
ある。

【符号の説明】

１ベース板２加工用ステージ３待機用ステージ４レーザ光照射部５アパーチャ６縮小レンズ７透明窓８枠体９，９ａノズル１０基板の破片１１ダミー基板１２監視用石英ガラス窓１３パワーメータＬ露光光Ｍ位置合わせマークＳ基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4F041 AA01 AA02 AA05 AA06 AB01 4F042 AA01 AA02 AA07 DB51 DF11 DF31 5F046 FC02 LA18 PA01 PA19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板保持台に保持された被処理基板に対し
て、レーザ光照射部からレーザ光を照射することによ
り、被処理基板の表面に形成されている薄膜を除去する
レーザ薄膜除去装置であって、前記レーザ光照射部に設けられ、レーザ光照射部から被
処理基板に向かって照射されるレーザ光を透過させる透
明窓と、前記レーザ光照射部が基板保持台に対面する処理ポジシ
ョン、及びレーザ光照射部が基板保持台から退避した待
機ポジション、の少なくとも２つの位置関係をとるよう
に、レーザ光照射部及び基板保持台のうち少なくともい
ずれか１つを移動させる移動手段と、前記レーザ光照射部及び基板保持台が前記処理ポジショ
ンをとる処理期間において、前記透明窓と被処理基板と
の間に液体を介在させる液体介在手段と、前記レーザ光照射部及び基板保持台が前記待機ポジショ
ンをとる待機期間において、前記透明窓の表面に液体を
触れさせる液体接触手段と、が設けられていることを特
徴とするレーザ薄膜除去装置。
【請求項２】前記基板保持台とは別の位置に設けられ、
前記待機期間において前記レーザ光照射部に対面する待
機用ステージをさらに備えることを特徴とする請求項１
記載のレーザ薄膜除去装置。
【請求項３】前記液体接触手段は、前記待機期間中、前
記待機用ステージと前記透明窓との間に液体を介在させ
るものであることを特徴とする請求項２記載のレーザ薄
膜除去装置。
【請求項４】前記待機用ステージに監視用透明窓を形成
し、前記待機期間中、前記レーザ光照射部から照射さ
れ、この監視用透明窓を透過したレーザ光を監視するレ
ーザ光監視手段を設けたことを特徴とする請求項２又は
請求項３記載のレーザ薄膜除去装置。
【請求項５】前記液体接触手段は、前記待機期間中、レ
ーザ光照射部の透明窓に向けて液体を噴射するものであ
ることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のレーザ
薄膜除去装置。
【請求項６】前記液体介在手段と前記液体接触手段とは
同じノズルを共有しており、このノズルは、前記処理期
間中は液体介在手段として機能し、前記待機期間中は液
体接触手段として機能することを特徴とする請求項１か
ら請求項５までのいずれかに記載のレーザ薄膜除去装
置。