JP2004200404A - 薄膜除去装置および薄膜除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザアブレーション現象による薄膜除去の際に発生するパーティクルの基板表面への付着を防止する。
【解決手段】薄膜除去対象領域Ａが分割領域Ａ１，Ａ２に２分割されて、まず、ウエハＷ上に形成されている水流の方向に関して上流側の分割領域Ａ１がスリット形状のレーザ光像で往復スキャンされることにより、その分割領域Ａ１からレジスト膜や反射防止膜などの薄膜が除去される。次に、ウエハＷが１８０度回転されて、分割領域Ａ２が分割領域Ａ１よりも水流の方向に関して上流側に位置した状態にされ、この状態で、分割領域Ａ２がスリット形状のレーザ光像でスキャンされることにより、分割領域Ａ２からレジスト膜や反射防止膜などの薄膜が除去される。分割領域Ａ１からの薄膜除去時に分割領域Ａ２にパーティクルが付着しても、その付着したパーティクルは、分割領域Ａ２内の薄膜とともに除去される。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、基板の表面にレーザ光を照射して、その基板の表面に形成されている薄膜を除去する薄膜除去装置および薄膜除去方法に関する。薄膜除去の対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板などが含まれる。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、多層構造の半導体装置の製造プロセスでは、フォトリソグラフィ工程が繰り返されて、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）上に、パターニングされた配線層や絶縁層が積層形成されていく。各層間における位置関係を適切にするためには、パターニング対象層上に積層されたレジスト膜を選択的に露光する際のウエハのアライメント（位置決め）が重要になる。ウエハのアライメントは、たとえば、ウエハ上に形成されているアライメントマークをＣＣＤカメラで検出し、その検出結果に基づいて、ウエハの位置を調整することにより達成される。
【０００３】
一方、露光時におけるレジスト膜の下層での不要な光反射は、レジストパターンのライン・エッジ・ラフネス（ＬＥＲ）の悪化を招くので、パターニング対象層とレジスト膜との間には、通常、その不要な光反射を防止するための反射防止膜が設けられる。
ところが、反射防止膜が設けられていると、ウエハ表面への露光光の照射では、ＣＣＤカメラでアライメントマークを検出できず、ウエハをアライメントすることができない。反射防止膜に吸収されない波長の光をウエハ表面に照射すれば、ＣＣＤカメラでアライメントマークを検出できるが、そのような波長の光をウエハ表面に照射するための光学系は、露光精度を維持する必要性から露光光軸上に配置することはできないので、アライメントマークの検出誤差が大きく、結果として、アライメントの精度が低くなってしまう。また、いわゆるスピンコータによって形成されるレジスト膜は、ウエハの中央部で凹んだ表面形状を有しているため、ウエハの周縁部では、レジスト膜の表面が傾斜していることによって光が屈折し、アライメントマークを正確に検出することができず、アライメント誤差はさらに増大する。
【０００４】
そこで、ウエハのアライメントに際しては、ウエハ上に形成されているアライメントマークを露出させるために、そのアライメントマーク上の一定領域からレジスト膜および反射防止膜などの薄膜が除去される。
ウエハ表面の薄膜を除去するための装置として、最近、レーザアブレーション現象を利用した薄膜除去装置が注目されている。この種の薄膜除去装置では、たとえば、ウエハを載置するためのウエハステージと、このウエハステージに載置されたウエハの表面にレーザ光を照射するためのレーザ照射系とが備えられており、レーザ照射系からウエハ表面の薄膜を除去すべき領域にレーザ光が一括照射される。レーザ光が照射された領域では、ウエハ表面の薄膜が爆発的に気化するアブレーション現象が生じ、その結果、レーザ光が照射された領域からウエハ表面の薄膜が除去される（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１１３７７９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、レーザアブレーション現象を利用した薄膜除去装置では、レーザアブレーション現象によって生じた薄膜の気化物が、パーティクルとなって、ウエハの表面に付着するという問題があった。
この問題を解決するためには、たとえば、ウエハ上に水流を形成し、薄膜の気化物がパーティクルとなってウエハの表面に付着する前に、その水流で薄膜の気化物およびその気化物から生じたパーティクルをウエハ上から排出することが考えられる。
【０００７】
そこで、本願発明者は、ウエハ上に水流を形成するための水流ノズルを設けて、ウエハ上に水流を形成しつつ、ウエハ表面へレーザ光を照射して薄膜を除去することを試みた。しかし、薄膜除去後のウエハの表面には、とくに、水流の方向に関して薄膜が除去された領域の下流側にパーティクルが付着していることが多く、ウエハ上に水流を形成しただけでは、ウエハの表面へのパーティクルの付着を防止できないことがわかった。
【０００８】
この発明は、かかる背景の下でなされたものであり、その目的は、レーザアブレーション現象による薄膜除去の際に発生するパーティクルの基板表面（薄膜除去対象領域の周囲）への付着を防止できる薄膜除去装置および薄膜除去方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）表面の薄膜を除去すべき薄膜除去対象領域（Ａ）にレーザ光を照射して、その薄膜除去対象領域の薄膜をレーザアブレーション現象で除去する薄膜除去装置であって、基板表面にスリット形状のレーザ光像を結像させるレーザ光像結像手段（２）と、基板表面に結像されるレーザ光像と基板とを相対的に移動させて、基板表面でレーザ光像をスキャンさせるスキャン手段（１２）と、上記薄膜除去対象領域を第１分割領域（Ａ１）および第２分割領域（Ａ２）に２分割して、上記第１分割領域内をレーザ光像がスキャンした後に、上記第２分割領域内をレーザ光像がスキャンするように、上記スキャン手段によるレーザ光像のスキャンを制御するスキャン制御手段（５）と、上記第１分割領域内でのレーザ光像のスキャン時には、上記第１分割領域から上記第２分割領域に向かう流体の流れを基板上に形成し、上記第２分割領域内でのレーザ光像のスキャン時には、上記第２分割領域から上記第１分割領域に向かう流体の流れを基板上に形成する流れ形成手段（４，１３，１４；４１，４２）とを含むことを特徴とする薄膜除去装置である。
【００１０】
上記レーザ光像結像手段は、スリット形状のレーザ光像を上記第１分割領域および第２分割領域の隣接方向に交差（好ましくは、直交）する方向に沿った状態に結像させるものであり、上記スキャン手段は、基板表面でレーザ光像をその長手方向に交差する方向（好ましくは、上記第１分割領域および第２分割領域の隣接方向）にスキャンさせるものであることが好ましい。
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
【００１１】
上記の構成によれば、第１分割領域内でのレーザ光像のスキャン時に第１分割領域から発生する薄膜気化物は、基板上を第１分割領域から第２分割領域に向けて流れる流体によって流されるので、第１分割領域よりも流体の流れ方向の上流側にはほとんど飛散せず、第１分割領域よりも下流側に位置する第２分割領域にパーティクルとなって付着する。第１分割領域からの薄膜除去後には、第２分割領域がレーザ光像でスキャンされるから、第２分割領域に付着したパーティクルは第２分割領域内の薄膜とともに除去される。また、第２分割領域からの薄膜除去時には、第２分割領域から第１分割領域に向かう流体の流れが基板上に形成されるので、第２分割領域から発生する薄膜気化物は、第１分割領域よりも流体の流れ方向の上流側にはほとんど飛散しない。よって、基板の表面（薄膜除去対象領域の周囲）へのパーティクルの付着を防止しつつ、薄膜除去対象領域内の薄膜を良好に除去することができる。
【００１２】
なお、第２分割領域からの薄膜除去時に第１分割領域にパーティクルが付着した場合には、第２分割領域からの薄膜除去後に、薄膜除去対象領域をスリット形状のレーザ光像で再びスキャンすることによって除去（クリーニング）することができる。こうすることにより、パーティクルの付着量がより少ない基板を得ることができる。
上記流れ形成手段は、請求項２記載のように、基板表面に流体を供給して、一定方向の流体の流れを基板上に形成するための流体供給手段（４）と、上記第１分割領域内でのレーザ光像のスキャン時には、上記第１分割領域および上記第２分割領域がこれと同順で上記一定方向に隣接し、上記第２分割領域内でのレーザ光像のスキャン時には、上記第１分割領域および上記第２分割領域がこれと逆順で上記一定方向に隣接するように、基板表面に沿った平面内で基板を回転させる基板回転手段（１３；１４）とを含むものであってもよい。
【００１３】
また、上記流れ形成手段は、請求項３記載のように、上記第１分割領域内でのレーザ光像のスキャン時に、基板表面に流体を供給して、上記第１分割領域から上記第２分割領域に向かう流体の流れを基板上に形成するための第１流体供給手段（４１）と、上記第２分割領域内でのレーザ光像のスキャン時に、基板表面に流体を供給して、上記第２分割領域から上記第１分割領域に向かう流体の流れを基板上に形成するための第２流体供給手段（４２）とを含むものであってもよい。
【００１４】
請求項４記載の発明は、基板（Ｗ）表面の薄膜を除去すべき薄膜除去対象領域（Ａ）にレーザ光を照射して、その薄膜除去対象領域の薄膜をレーザアブレーション現象で除去する方法であって、上記薄膜除去対象領域を第１分割領域（Ａ１）および第２分割領域（Ａ２）に２分割して、基板表面に結像されるスリット形状のレーザ光像を上記第１分割領域内でスキャンさせる第１スキャン工程と、この第１スキャン工程に並行して、上記第１分割領域から上記第２分割領域に向かう流体の流れを基板上に形成する第１流体形成工程と、基板表面に結像されるスリット形状のレーザ光像を上記第２分割領域内でスキャンさせる第２スキャン工程と、この第２スキャン工程に並行して、上記第２分割領域から上記第１分割領域に向かう流体の流れを基板上に形成する第２流体形成工程とを含むことを特徴とする薄膜除去方法である。
【００１５】
この方法によれば、請求項１に関連して述べた効果と同様な効果を得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る薄膜除去装置の構成を概念的に示す図である。この薄膜除去装置は、たとえば、半導体製造工程中の露光処理に先立ち、基板の一例であるウエハＷの表面に形成されているレジスト膜や反射防止膜などの薄膜を局所的に除去して、その下層に設けられたアライメントマークを露出させるために用いられるものであり、ほぼ水平なウエハ載置面１１を有するウエハステージ１と、ウエハステージ１のウエハ載置面１１上に載置されたウエハＷの上面（表面）にレーザ光を照射するためのレーザ照射系２とを備えている。
【００１７】
ウエハステージ１には、このウエハステージ１を水平なＸ−Ｙ平面内で移動させるためのＸＹ駆動機構１２が結合されている。ウエハステージ１のウエハ載置面１１にウエハＷを載置した状態でＸＹ駆動機構１２を動作させることにより、ウエハ載置面１１上に載置されたウエハＷをウエハステージ１ごとＸ−Ｙ軸方向に移動させることができ、このウエハＷのＸ−Ｙ軸方向の移動によって、ウエハＷの上面に対するレーザ照射系２からのレーザ光の照射位置を変えることができる。また、ウエハステージ１には、このウエハステージ１を水平なＸ−Ｙ平面内で回転させるための回転駆動機構１３が結合されている。
【００１８】
レーザ照射系２には、パルスレーザ光を発振するレーザ発振器２１と、レーザ光を拡大する拡大光学系２２と、拡大光学系２２で拡大されたレーザ光の断面形状をスリット形状（幅狭な長方形状）に整形するマスク２３と、このマスク２３で整形されたスリット形状のレーザ光を集光して、ウエハステージ１上のウエハＷの表面に導くための縮小光学系２４とが含まれている。
レーザ発振器２１は、波長が０．４μｍ以下のレーザ光（たとえば、エキシマレーザ光、ＹＡＧレーザ光など）を一定の周波数（たとえば、５０Ｈｚ）でパルス発振する。レーザ発振器２１からのレーザ光は、たとえば、ほぼ鉛直上方に向けて進み、反射ミラー２５で光路がほぼ水平方向に曲げられた後、拡大光学系２２に入射し、この拡大光学系２２で予め定める拡大倍率で拡大される。拡大光学系２２で拡大されたレーザ光は、ほぼ水平方向に進み、反射ミラー２６で光路がほぼ鉛直下向きに曲げられて、ウエハステージ１上のウエハＷとほぼ平行に配置されたマスク２３の上面に照射される。マスク２３には、レーザ光が照射される位置（レーザ光の光路上）にスリット２３１が形成されていて、上面に照射されたレーザ光の一部がスリット２３１を通過することにより、レーザ光は、その断面形状がスリット２３１に対応した形状（スリット形状）に整形される。マスク２３でスリット形状に整形されたレーザ光は、縮小光学系２４により予め定める縮小倍率で集光され、ウエハステージ１上に載置されたウエハＷの上面に入射する。その結果、たとえば、ウエハＷの上面のＹ軸方向に長いスリット形状の領域（たとえば、３μｍ×８５μｍの領域）にレーザ光が照射される。言い換えれば、ウエハＷの上面に、Ｙ軸方向に長いスリット形状のレーザ光像が結像する。
【００１９】
また、ウエハステージ１の上方には、ウエハ載置面１１から所定の間隔だけ上方に離れた位置に、たとえば、石英からなる透明板３がウエハ載置面１１とほぼ平行に配置されている。さらに、透明板３を保持しているブロック３１には、ウエハＷの上面に水（純水）を供給するためのノズル４が取り付けられている。ノズル４からウエハＷの上面に供給される水は、たとえば、図１における右向きを水平なＸ−Ｙ平面におけるＸ軸の正方向とすると、ウエハＷ上をＸ軸の正方向に流れる水流を形成する。そして、このウエハＷ上に形成される水流は、透明板３の下面に接触して、その高さがウエハ載置面１１と透明板３の下面との間隔（上記所定の間隔）に規制される。これにより、ウエハＷ上には、透明板３の下面に接触した一定の厚さの水流層が形成され、レーザ照射系２からのレーザ光は、透明板３および水流層を通して、ウエハＷの上面に照射されることになる。ウエハＷ上に水流層が形成されることにより、レーザ光の照射によるウエハＷの上面の温度上昇を抑えることができる。また、ウエハＷ上に水流層を形成せずに、ウエハＷの上面にレーザを照射した場合と比較して、薄膜除去領域の加工形状品質（ウエハＷを上方から見た時のエッジ形状品質）が向上する。
【００２０】
この薄膜除去装置はさらに、マイクロコンピュータを含む構成の制御装置５を備えている。制御装置５は、ＸＹ駆動機構１２、回転駆動機構１３およびレーザ発振器２１を制御して、ウエハＷの上面の薄膜を除去すべき矩形状の領域（薄膜除去対象領域）内でスリット形状のレーザ光像をＸ軸に沿って移動（スキャン）させる。これにより、ウエハＷの上面の薄膜除去対象領域内でレーザアブレーション現象が生じ、その結果、薄膜除去対象領域からレジスト膜や反射防止膜などの薄膜が爆発的に気化して除去される。また、制御装置５は、ノズル４からウエハＷの上面への水の供給を制御する。
【００２１】
図２は、この薄膜除去装置の動作を説明するための図である。薄膜除去の対象となるウエハＷは、図示しないロボットアームによって搬入されてきて、その表面を上に向けて、ウエハステージ１のウエハ載置面１１上に載置される。ウエハＷが載置されると、まず、薄膜除去対象領域ＡのＸ軸方向のほぼ中央に設定された第１スキャン開始位置ＳＰ１にレーザ照射系２からのレーザ光が照射されるように、ウエハＷのＸ軸方向およびＹ軸方向の位置が調整される。
【００２２】
ウエハＷの位置調整後、ノズル４からウエハＷの表面への水の供給が開始されて、ウエハＷ上にＸ軸正方向に流れる水流が形成される。つづいて、レーザ照射系２からウエハＷの表面にレーザ光が照射される。その一方で、ウエハＷの位置がＸ軸の正方向に一定速度で移動される。このウエハＷの移動により、ウエハＷの表面に結像するスリット形状のレーザ光像（レーザ光の照射領域）がＸ軸負方向に移動していく。そして、レーザ光像が薄膜除去対象領域ＡのＸ軸負方向側の端部に達すると、ウエハＷの移動方向がＸ軸負方向に反転されて、図２(a)に示すように、レーザ光像の移動方向がそれまでとは逆方向のＸ軸正方向に変えられる。これにより、薄膜除去対象領域Ａの第１スキャン開始位置ＳＰ１よりもＸ軸負方向側の分割領域Ａ１がスリット形状のレーザ光像で往復スキャンされ、その分割領域Ａ１から薄膜が爆発的に気化して除去される。
【００２３】
レーザ光像が第１スキャン開始位置ＳＰ１に達すると、ノズル４からウエハＷ上への水の供給およびレーザ照射系２からウエハＷへのレーザ光の照射が一時停止されて、図２(b)に示すように、ウエハステージ１がＸ−Ｙ平面内で１８０度回転される。このウエハステージ１の回転によって、ウエハステージ１上のウエハＷが１８０度回転し、その結果、分割領域Ａ１が分割領域Ａ２よりもＸ軸正方向側に位置した状態になる。つまり、分割領域Ａ１，Ａ２が、ウエハＷ上に形成される水流の方向（Ｘ軸正方向）に分割領域Ａ２，Ａ１の順で隣接した状態となる。
その後、分割領域Ａ２のＸ軸正方向側の端部に設定された第２スキャン開始位置ＳＰ２にレーザ照射系２からのレーザ光が照射されるように、ウエハＷのＸ軸方向およびＹ軸方向の位置が調整される。そして、ノズル４からウエハＷ上への水の供給およびレーザ照射系２からウエハＷへのレーザ光の照射が再開され、ウエハＷの表面にレーザ光が照射される一方で、ウエハＷの位置がＸ軸正方向に一定速度で移動されて、分割領域Ａ２がスリット形状のレーザ光像によってＸ軸負方向にスキャンされていく。レーザ光像が薄膜除去対象領域ＡのＸ軸負方向側の端部に達すると、図２(c)に示すように、ウエハＷの移動方向がＸ軸負方向に反転されて、レーザ光像の移動方向がそれまでとは逆方向のＸ軸正方向に変えられる。これにより、薄膜除去対象領域Ａの第２スキャン開始位置ＳＰ２よりもＸ軸負方向側の分割領域Ａ２がスリット形状のレーザ光像で往復スキャンされ、その分割領域Ａ２から薄膜が爆発的に気化して除去される。
【００２４】
レーザ光像が第２スキャン開始位置ＳＰ２に達した後も、さらにウエハＷのＸ軸負方向への移動は続けられ、レーザ光像が薄膜除去対象領域Ａ（分割領域Ａ１）のＸ軸正方向側の端部に達すると、ウエハＷの移動方向がＸ軸正方向に再び反転されて、レーザ光像の移動方向がＸ軸正方向に変えられる。その後レーザ光像が薄膜除去対象領域ＡのＸ軸負方向側の端部に達すると、図２(d)に示すように、ウエハＷの移動方向がＸ軸負方向に反転されて、分割領域Ａ２がスリット形状のレーザ光像でＸ軸正方向にスキャンされていく。そして、レーザ光像が第２スキャン開始位置ＳＰ２に達すると、ウエハＷの表面の薄膜除去対象領域Ａの全域から薄膜がきれいに除去された状態となり、この薄膜除去のための工程が終了する。薄膜除去対象領域Ａから薄膜が除去されたウエハＷは、ノズル４からウエハＷへの水の供給が停止された後、ロボットアームによってウエハステージ１上から搬出されていく。
【００２５】
以上のように、この薄膜除去装置では、薄膜除去対象領域Ａが分割領域Ａ１，Ａ２に２分割されて、まず、ウエハＷ上に形成されている水流の方向に関して上流側の分割領域Ａ１がスリット形状のレーザ光像で往復スキャンされることにより、その分割領域Ａ１からレジスト膜や反射防止膜などの薄膜が除去される。
このとき分割領域Ａ１から発生する薄膜気化物は、ウエハＷ上に形成されたＸ軸正方向の水流によって流されるので、分割領域Ａ１よりもＸ軸負方向側にはほとんど飛散しない。また、スリット形状のレーザ光像はＸ軸方向の幅が狭いので、分割領域Ａ１から発生する薄膜気化物のＹ軸方向への飛散もほとんどない。よって、分割領域Ａ１から発生する薄膜気化物が、パーティクルとなって、分割領域Ａ１のＸ軸負方向側方およびＹ軸方向側方の領域に付着するおそれはない。
【００２６】
これに対し、分割領域Ａ１のＸ軸正方向側に隣接する分割領域Ａ２には、水流によってＸ軸正方向に流された薄膜気化物がパーティクルとなって付着することが判っている。この分割領域Ａ２に付着したパーティクルは、分割領域Ａ２内の薄膜とともに除去される。すなわち、分割領域Ａ１から薄膜が除去された後、分割領域Ａ２がスリット形状のレーザ光像でスキャンされることにより、分割領域Ａ２に付着したパーティクルは、分割領域Ａ２内の薄膜とともに、レーザアブレーション現象によって除去される。
【００２７】
この分割領域Ａ２からの薄膜除去に先立って、ウエハＷが１８０度回転されることにより、分割領域Ａ２が分割領域Ａ１よりも水流の方向に関して上流側に位置した状態にされ、この状態で、分割領域Ａ２がスリット形状のレーザ光像でスキャンされる。これにより、分割領域Ａ２から発生する薄膜気化物は、パーティクルとなって分割領域Ａ１に付着することがあっても、分割領域Ａ１以外の領域に付着するおそれはない。
【００２８】
さらに、分割領域Ａ２からの薄膜除去時に分割領域Ａ１に付着したパーティクルは、分割領域Ａ２からの薄膜除去後に、薄膜除去対象領域Ａがスリット形状のレーザ光像で再び往復スキャンされることによって除去される。したがって、薄膜除去対象領域Ａ内にパーティクルが付着していることもない。よって、この実施形態によれば、ウエハＷの表面へのパーティクルの付着を防止しつつ、薄膜除去対象領域Ａ内の薄膜を良好に除去することができる。
【００２９】
なお、分割領域Ａ２からの薄膜除去後に行われるレーザ光像のスキャンは、分割領域Ａ１に付着したパーティクルの除去を主目的としたクリーニングであるから、このクリーニングのためのレーザ光像のスキャン時には、薄膜除去のためのレーザ光像のスキャン時よりも、レーザ光の出力（エネルギー密度）を下げてもよい。
また、この実施形態では、ウエハＷ上に形成される水流の方向に関して、分割領域Ａ１，Ａ２の位置を入れ替えるために、ウエハステージ１に結合された回転駆動機構１３によって、ウエハステージ１ごとウエハＷを回転させる構成を採用しているが、たとえば、図３に示すように、少なくとも３本のローラピン１４をウエハステージ１上に立設し、ローラピン１４でウエハＷを保持した状態で、各ローラピン１４を回転させることにより、ウエハＷを水平な面内で回転させるようにしてもよい。この構成の場合、ウエハステージ１を回転させるための回転駆動機構１３は不要である。
【００３０】
さらにまた、ウエハステージ１からウエハＷを取り出して、そのウエハＷを１８０度回転させた後でウエハステージ１上に戻すことにより、ウエハＷ上に形成される水流の方向に関する分割領域Ａ１，Ａ２の位置の入替えが達成されてもよい。
図４は、この発明の他の実施形態に係る薄膜除去装置の構成を概念的に示す図である。この図４において、図１に示す各部に相当する部分には、図１の場合と同一の参照符号が付されている。また、その同一の参照符号を付した部分についての説明は省略する。
【００３１】
上記実施形態の薄膜除去装置では、ウエハＷ上に形成される水流の方向に関する分割領域Ａ１，Ａ２の位置の入れ替えが、ウエハＷの回転によって達成されるのに対し、この実施形態の薄膜除去装置では、ウエハＷ上に形成される水流の方向を反転させることにより、ウエハＷ上に形成される水流の方向に関する分割領域Ａ１，Ａ２の位置の入れ替えが達成される。ウエハＷ上に形成される水流の方向を反転させるために、透明板３を保持しているブロック３１には、ウエハＷ上にＸ軸正方向の水流を形成するためのノズル４１と、ウエハＷ上にＸ軸負方向の水流を形成するためのノズル４２とが取り付けられている。なお、ウエハＷを回転させる必要がないから、ウエハステージ１を回転させるための回転駆動機構やウエハＷを水平に保持して回転させるローラピンなどは設けられていない。
【００３２】
図５は、図４に示す薄膜除去装置の動作を説明するための図である。薄膜除去の対象となるウエハＷが、その表面を上に向けて、ウエハステージ１のウエハ載置面１１上に載置されると、まず、薄膜除去対象領域ＡのＸ軸方向のほぼ中央に設定された第１スキャン開始位置ＳＰ１にレーザ照射系２からのレーザ光が照射されるように、ウエハＷのＸ軸方向およびＹ軸方向の位置が調整される。
ウエハＷの位置調整後、ノズル４１からウエハＷの表面への水の供給が開始されて、ウエハＷ上にＸ軸正方向に流れる水流が形成される。つづいて、レーザ照射系２からウエハＷの表面にレーザ光が照射される。その一方で、ウエハＷの位置がＸ軸正方向に一定速度で移動される。このウエハＷの移動により、ウエハＷの表面に結像するスリット形状のレーザ光像がＸ軸負方向に移動していく。そして、レーザ光像が薄膜除去対象領域ＡのＸ軸負方向側の端部に達すると、ウエハＷの移動方向がＸ軸負方向に反転されて、図５(a)に示すように、レーザ光像の移動方向がそれまでとは逆方向のＸ軸正方向に変えられる。これにより、薄膜除去対象領域Ａの第１スキャン開始位置ＳＰ１よりもＸ軸負方向側の分割領域Ａ１がスリット形状のレーザ光像で往復スキャンされ、その分割領域Ａ１から薄膜が爆発的に気化して除去される。
【００３３】
レーザ光像が第１スキャン開始位置ＳＰ１に達すると、ノズル４１からウエハＷ上への水の供給が停止される。また、レーザ照射系２からウエハＷへのレーザ光の照射が一時停止される。そして、分割領域Ａ２のＸ軸負方向側の端部に設定された第２スキャン開始位置ＳＰ２にレーザ照射系２からのレーザ光が照射されるように、ウエハＷのＸ軸方向およびＹ軸方向の位置が調整される。
その後、図５(b)に示すように、ノズル４２からウエハＷの表面への水の供給が開始されて、分割領域Ａ１からの薄膜除去時とは逆方向のＸ軸負方向に流れる水流がウエハＷ上に形成される。これにより、分割領域Ａ２は、ウエハＷ上に形成される水流の方向に関して分割領域Ａ１よりも上流側に位置することになり、分割領域Ａ１，Ａ２は、ウエハＷ上に形成される水流の方向（Ｘ軸負方向）に分割領域Ａ２，Ａ１の順で隣接した状態となる。
【００３４】
この状態で、レーザ照射系２からウエハＷへのレーザ光の照射が再開され、ウエハＷの表面にレーザ光が照射される一方で、ウエハＷの位置がＸ軸負方向に一定速度で移動されて、スリット形状のレーザ光像が分割領域Ａ２をＸ軸正方向に移動していく。レーザ光像が薄膜除去対象領域ＡのＸ軸負方向側の端部に達すると、ウエハＷの移動方向がＸ軸正方向に反転されて、レーザ光像の移動方向がそれまでとは逆方向のＸ軸負方向に変えられる。これにより、薄膜除去対象領域Ａの第２スキャン開始位置ＳＰ２よりもＸ軸正方向側の分割領域Ａ２がスリット形状のレーザ光像で往復スキャンされ、その分割領域Ａ２から薄膜が爆発的に気化して除去される。
【００３５】
レーザ光像が第２スキャン開始位置ＳＰ２に達した後も、さらにウエハＷのＸ軸正方向への移動は続けられ、レーザ光像が薄膜除去対象領域Ａ（分割領域Ａ１）のＸ軸負方向側の端部に達すると、ウエハＷの移動方向がＸ軸負方向に再び反転されて、レーザ光像の移動方向がＸ軸正方向に変えられる。その後レーザ光像が薄膜除去対象領域ＡのＸ軸正方向側の端部に達すると、図５(c)に示すように、ウエハＷの移動方向がＸ軸正方向に反転されて、分割領域Ａ２がスリット形状のレーザ光像でＸ軸負方向にスキャンされていく。そして、レーザ光像が第２スキャン開始位置ＳＰ２に達すると、ウエハＷの表面の薄膜除去対象領域Ａの全域から薄膜がきれいに除去された状態となり、この薄膜除去のための工程が終了する。薄膜除去対象領域Ａから薄膜が除去されたウエハＷは、ノズル４２からウエハＷへの水の供給が停止された後、ロボットアームによってウエハステージ１上から搬出されていく。
【００３６】
以上のように、この薄膜除去装置によれば、分割領域Ａ１から発生する薄膜気化物は、ウエハＷ上に形成されたＸ軸正方向の水流によって流されるので、分割領域Ａ１よりもＸ軸負方向側にはほとんど飛散しない。また、スリット形状のレーザ光像はＸ軸方向の幅が狭いので、分割領域Ａ１から発生する薄膜気化物のＹ軸方向への飛散もほとんどない。よって、分割領域Ａ１から発生する薄膜気化物が、パーティクルとなって、分割領域Ａ１のＸ軸負方向側方およびＹ軸方向側方の領域に付着するおそれはない。
【００３７】
また、分割領域Ａ１から発生する薄膜気化物が分割領域Ａ２に付着しても、その分割領域Ａ２に付着したパーティクルは、分割領域Ａ２内の薄膜とともに除去される。分割領域Ａ２からの薄膜除去時には、ウエハＷ上にＸ軸負方向の水流が形成されるので、分割領域Ａ２から発生する薄膜気化物は、分割領域Ａ１以外の領域に付着するおそれはない。
さらに、分割領域Ａ２からの薄膜除去時に分割領域Ａ１に付着したパーティクルは、分割領域Ａ２からの薄膜除去後に、薄膜除去対象領域Ａがスリット形状のレーザ光像で再び往復スキャンされることによって除去される。したがって、薄膜除去対象領域Ａ内にパーティクルが付着していることもない。よって、この実施形態によっても、ウエハＷの表面へのパーティクルの付着を防止しつつ、薄膜除去対象領域Ａ内の薄膜を良好に除去することができる。
【００３８】
なお、この実施形態においても、上記したように、分割領域Ａ２からの薄膜除去後に行われるレーザ光像のスキャンは、分割領域Ａ１に付着したパーティクルの除去を主目的としたクリーニングであるから、このクリーニングのためのレーザ光像のスキャン時には、薄膜除去のためのレーザ光像のスキャン時よりもレーザ光の出力を下げてもよい。
以上、この発明のいくつかの実施形態について説明したが、この発明は、さらに他の形態で実施することもできる。たとえば、ウエハＷへのレーザ光照射時には、ウエハＷ上に水流が形成されるとしたが、ウエハＷの表面の薄膜に悪影響を与えなければ、たとえば、イオン水、オゾン水または炭酸水などの液体の流れをウエハＷ上に形成するようにしてもよいし、また、窒素ガス、アルゴンガス、またはヘリウムガスなどの不活性ガス等の気体の流れをウエハＷ上に形成するようにしてもよい。
【００３９】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る薄膜除去装置の構成を概念的に示す図である。
【図２】図１に示す薄膜除去装置の動作を説明するための図である。
【図３】ウエハを回転させるための他の構成について説明するための図である。
【図４】この発明の他の実施形態に係る薄膜除去装置の構成を概念的に示す図である。
【図５】図４に示す薄膜除去装置の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
１ ウエハステージ
２ レーザ照射系
３ 透明板
４ ノズル
５ 制御装置
１１ ウエハ載置面
１２ ＸＹ駆動機構
１３ 回転駆動機構
１４ ローラピン
４１ ノズル
４２ ノズル
Ａ 薄膜除去対象領域
Ａ１ 分割領域
Ａ２ 分割領域
Ｗ ウエハ

Claims (4)

1. 基板表面の薄膜を除去すべき薄膜除去対象領域にレーザ光を照射して、その薄膜除去対象領域の薄膜をレーザアブレーション現象で除去する薄膜除去装置であって、
   基板表面にスリット形状のレーザ光像を結像させるレーザ光像結像手段と、
   基板表面に結像されるレーザ光像と基板とを相対的に移動させて、基板表面でレーザ光像をスキャンさせるスキャン手段と、
   上記薄膜除去対象領域を第１分割領域および第２分割領域に２分割して、上記第１分割領域内をレーザ光像がスキャンした後に、上記第２分割領域内をレーザ光像がスキャンするように、上記スキャン手段によるレーザ光像のスキャンを制御するスキャン制御手段と、
   上記第１分割領域内でのレーザ光像のスキャン時には、上記第１分割領域から上記第２分割領域に向かう流体の流れを基板上に形成し、上記第２分割領域内でのレーザ光像のスキャン時には、上記第２分割領域から上記第１分割領域に向かう流体の流れを基板上に形成する流れ形成手段と
   を含むことを特徴とする薄膜除去装置。
2. 上記流れ形成手段は、
   基板表面に流体を供給して、一定方向の流体の流れを基板上に形成するための流体供給手段と、
   上記第１分割領域内でのレーザ光像のスキャン時には、上記第１分割領域および上記第２分割領域がこれと同順で上記一定方向に隣接し、上記第２分割領域内でのレーザ光像のスキャン時には、上記第１分割領域および上記第２分割領域がこれと逆順で上記一定方向に隣接するように、基板表面に沿った平面内で基板を回転させる基板回転手段と
   を含むものであることを特徴とする請求項１記載の薄膜除去装置。
3. 上記流れ形成手段は、
   上記第１分割領域内でのレーザ光像のスキャン時に、基板表面に流体を供給して、上記第１分割領域から上記第２分割領域に向かう流体の流れを基板上に形成するための第１流体供給手段と、
   上記第２分割領域内でのレーザ光像のスキャン時に、基板表面に流体を供給して、上記第２分割領域から上記第１分割領域に向かう流体の流れを基板上に形成するための第２流体供給手段と
   を含むものであることを特徴とする請求項１記載の薄膜除去装置。
4. 基板表面の薄膜を除去すべき薄膜除去対象領域にレーザ光を照射して、その薄膜除去対象領域の薄膜をレーザアブレーション現象で除去する方法であって、
   上記薄膜除去対象領域を第１分割領域および第２分割領域に２分割して、基板表面に結像されるスリット形状のレーザ光像を上記第１分割領域内でスキャンさせる第１スキャン工程と、
   この第１スキャン工程に並行して、上記第１分割領域から上記第２分割領域に向かう流体の流れを基板上に形成する第１流体形成工程と、
   基板表面に結像されるスリット形状のレーザ光像を上記第２分割領域内でスキャンさせる第２スキャン工程と、
   この第２スキャン工程に並行して、上記第２分割領域から上記第１分割領域に向かう流体の流れを基板上に形成する第２流体形成工程と
   を含むことを特徴とする薄膜除去方法。

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