JP2004200494A - System and method for removing thin film - Google Patents

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JP2004200494A
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Tetsuya Hamamoto
哲也 浜本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a system and a method for removing thin films in which the quality of thin film removing process can be enhanced while increasing the fabrication yield. <P>SOLUTION: The thin film removing system comprises a wafer stage 1, and a laser irradiation system 2 for irradiating the upper surface (surface) of a wafer W mounted on the wafer stage 1 with a laser beam. The laser irradiation system 2 is provided with a mechanism 30 for regulating the quantity of the laser beam. Thin films, e.g. a resist film and an antireflection film, are removed from the objective region A for removing thin films on the surface of the wafer W by scanning the objective region A with the laser beam of slit shape in the direction of X axis. At first, the objective region A is scanned with a large quantity of the laser beam in order to remove the thin films through the laser ablation phenomenon, and then residues are removed through the laser cleaning phenomenon by scanning the objective region A while lowering the quantity of the beam. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

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、フォトリソグラフィ工程中の露光処理時におけるウエハのアライメント(位置決め)が重要になる。
【0003】
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。ところが、ウエハの表面にレジスト膜や反射防止膜などの薄膜が形成されていると、CCDカメラによるアライメントマークの検出精度が低くなり、結果として、ウエハのアライメントの精度が低くなってしまう。したがって、ウエハのアライメントに際しては、アライメントマーク上の薄膜を局所的に除去する必要がある。
【0004】
アライメントマーク上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、アライメントマーク上の一定の領域にレーザ光が一括照射される。すると、そのレーザ光が照射された領域で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により薄膜を除去する場合、そのレーザアブレーション現象が生じた領域(レーザ光が照射された領域)から薄膜の気化物が飛散し、これがパーティクルとなって、その領域の周囲やアライメントマーク上の薄膜除去対象領域内に付着する。
薄膜除去対象領域内に残渣を残さないために、この薄膜除去対象領域内に複数回に渡ってレーザ光を照射することが考えられるが、強いレーザ光を繰り返し照射することにより、薄膜を除去した後に現れる下地層(基板自身を含む)に損傷を与えるおそれがある。これにより、加工品質が悪くなり、製品の歩留まりが悪化するという問題がある。
【0007】
そこで、この発明の目的は、薄膜除去加工の品質を向上することができ、製造歩留まりを向上することが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。
【0008】
【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)の表面に形成されている薄膜を除去するための薄膜除去装置であって、基板の表面にレーザ光を照射するレーザ光照射手段(2,21〜24)と、このレーザ光照射手段から基板の表面に照射されるレーザ光のエネルギー密度を調整するエネルギー密度調整手段(30)と、上記レーザ光照射手段および上記エネルギー密度調整手段を制御することにより、上記基板の表面における薄膜除去対象領域(A)に、異なるエネルギー密度で、少なくとも2回レーザ光を照射させるレーザ光照射制御手段(5)とを含み、上記レーザ光照射制御手段は、上記薄膜除去対象領域に少なくとも2回レーザ光を照射する際に、はじめの回のレーザ光照射のときよりも、後の回のレーザ光照射のときの方が、上記薄膜除去対象領域に照射されるレーザ光のエネルギー密度が低くなるように、上記エネルギー密度調整手段を制御するものであることを特徴とする薄膜除去装置である。
【0009】
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。
上記の薄膜除去装置を用いることにより、請求項2記載の薄膜除去方法を実施することができる。すなわち、請求項2記載の薄膜除去方法は、基板(W)の表面に形成されている薄膜をレーザ光の照射によって除去する薄膜除去方法であって、上記基板の表面における薄膜除去対象領域(A)に、所定の第1エネルギー密度のレーザ光を照射する第1レーザ光照射工程(S6)と、この第1レーザ光照射工程の後に、上記第1エネルギー密度よりも低い所定の第2エネルギー密度のレーザ光を上記薄膜除去対象領域に照射する第2レーザ光照射工程(S8)とを含む。
【0010】
この発明によれば、大きなエネルギー密度のレーザ光の照射によって、たとえばレーザアブレーション現象を生じさせて薄膜を除去し、その後に、小さなエネルギー密度のレーザ光の照射によって、たとえばレーザクリーニング現象を生じさせて残渣を除去することができる。これにより、除去対象の薄膜の下地層に損傷を与えることなく、また、残渣の少ない状態で薄膜除去処理を行うことができる。その結果、薄膜除去加工の品質を向上でき、薄膜除去処理が適用される製品の製造歩留まりを向上することができる。
【0011】
請求項3に記載されているように、上記第1エネルギー密度は、上記基板の表面の薄膜除去対象領域の薄膜材料がレーザアブレーション現象によって除去されるしきい値以上の値であることが好ましい。
すなわち、上記薄膜除去装置に関して言えば、上記レーザ光照射制御手段は、上記少なくとも2回のレーザ光の照射のうちのはじめの回のレーザ光の照射時におけるレーザ光のエネルギー密度を、上記基板の表面の薄膜除去対象領域の薄膜材料がレーザアブレーション現象によって除去されるしきい値以上の値となるように上記エネルギー密度調整手段を制御するものであることが好ましい。
【0012】
また、請求項4に記載されているように、上記第2エネルギー密度は、上記基板表面の薄膜上の残渣物がレーザクリーニング現象によって除去される値であることが好ましい。さらに、請求項5に記載されているように、上記第2エネルギー密度は、上記薄膜の下地層に損傷を与えることのない値であることが好ましい。
すなわち、薄膜除去装置に関して言えば、上記レーザ光照射制御手段は、上記後の回のレーザ光照射のときのレーザ光のエネルギー密度を、上記基板表面の薄膜上の残渣物がレーザクリーニング現象によって除去される値(さらに、上記薄膜の下地層に損傷を与えることのない値であることが好ましい。)となるように上記エネルギー密度調整手段を制御するものであることが好ましい。
【0013】
上記レーザ照射手段は、薄膜除去対象領域に一括してレーザ光を照射するものであってもよいし、基板の表面に薄膜除去対象領域よりも小さなスリット形状のレーザ光を照射するものであってもよい。この場合、スリット形状のレーザ光とは、基板の表面にスリット形状(細長の帯状)のレーザ照射領域(光像)を形成するレーザ光をいう。
スリット形状のレーザ光が照射される場合には、レーザ光照射手段からのレーザ光と基板とを相対的に移動させるスキャン手段によって、上記レーザ光照射手段からのレーザ光を基板の表面でスキャンさせることにより、薄膜除去対象領域の全域にレーザ光を照射することができる。
【0014】
たとえば、上記スキャン手段により、基板の表面の薄膜を除去すべき薄膜除去対象領域内で、大きなエネルギー密度のレーザ光を予め定める方向にスキャンさせた後、その方向とは反対方向に、小さなエネルギー密度のレーザ光をスキャンさせることにより、上記第1レーザ光照射工程および第2レーザ光照射工程を行うことができる。すなわち、薄膜除去対象領域を往復スキャンする際に、往路のスキャン時に薄膜材料のレーザアブレーション現象による薄膜除去を行い、復路のスキャン時にレーザクリーニング現象による残渣除去を行うことができる。むろん、薄膜除去および残渣除去の際のレーザ光によるスキャン方向が一致していてもよい。
【0015】
レーザアブレーション現象による薄膜除去処理時に発生するパーティクルをすみやかに除去するとともに、基板の過熱を抑制するためには、処理対象領域の基板表面に液体の流れを形成するための流体供給手段(3)を設けておくことが好ましい。
【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。
【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、レーザ光の光量(エネルギー密度)を調整するための光量調整機構30と、光量調整後の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。
【0019】
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)をパルス発振する。レーザ発振器21からのパルスレーザ光は、たとえば、ほぼ鉛直上方に向けて進み、光量調整機構30によって光量が調整された後、反射ミラー25で光路がほぼ水平方向に曲げられ、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。
【0020】
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(結像光学系)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光像(レーザ像)が形成される。
【0021】
また、ウエハステージ1の上方には、ウエハWの上面に水(純水)を供給するためのノズル3が配置されている。ノズル3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軸の負方向に流れる水流を形成する。そして、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は、たとえば、石英からなる透明板4がウエハ載置面11とほぼ平行に配置されており、透明板4は、ウエハW上に形成される水流(水膜)に接触して、水流の高さをウエハ載置面11と透明板4の下面との間隔(上記所定の間隔)に規制するようになっている。これにより、ウエハW上には、透明板4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4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。
【0022】
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、レーザ発振器21を制御して、レーザ照射系2からのスリット形状のレーザ光をウエハWの上面に照射させる一方で、XY駆動機構12を制御して、ウエハWをウエハステージ1ごとX軸方向に往復移動させる。これにより、ウエハWの上面をスリット形状のレーザ光がX軸方向に往復移動(スキャン)し、この結果、ウエハWの上面の矩形状の領域にレーザ光が複数回照射されて、そのレーザ光が照射された矩形状の領域からレジスト膜や反射防止膜などの薄膜が除去される。
【0023】
また、制御装置5は、光量調整機構30を制御し、ウエハWに照射されるレーザ光の光量を少なくとも2段階に変化させる。
図2(a)(b)は、光量調整機構30の構成例を示す図解図である。図2(a)に示す光量調整機構30は、レーザ発振器21側から順に、当該レーザ発振器21からのレーザ光の光路上に介装された偏光状態制御手段としての電気光学素子EOと、特定偏光通過フィルタ手段としての偏光ビームスプリッタPBSとを含む。電気光学素子EOは、制御装置5からの制御信号に応じた電界の印加によって、光路上の材料の複屈折率を制御できるものである。また、偏光ビームスプリッタPBSは、特定の偏光を通過させ、他の偏光の進行方向を90度変化させるものである。したがって、電気光学素子EOの制御により、レーザ光の偏光状態を制御することにより、偏光ビームスプリッタPBSを通過して拡大光学系22に到達する光量を調整できる。
【0024】
図2(b)に示す光量調整機構30は、レーザ発振器21側から順に、当該レーザ発振器21からのレーザ光の光路上に介装された偏光状態制御手段としての波長板(λ/2板、λ/4板など)31と、特定偏光通過フィルタ手段としての偏光ビームスプリッタPBSとを含む。波長板31の方向が制御装置5によって制御されることにより、偏光板31を通過したレーザ光の偏光状態が変化するので、偏光ビームスプリッタPBSを通過して拡大光学系22に到達する光量を調整できる。
【0025】
なお、図2(a)(b)のいずれの構成においても、偏光ビームスプリッタPBSの代わりに、偏光フィルタを特定偏光通過フィルタ手段として用いてもよい。
図2(a)(b)の構成の他、レーザ発振器21に組み込まれているアッテネータを光量調整機構として用い、このアッテネータを制御装置5によって制御する構成とすることもできる。
図3は、この薄膜除去装置の動作の一例を説明するための図であり、図4は薄膜除去処理の流れを説明するためのフローチャートである。この薄膜除去装置の動作を、たとえば、X軸方向の幅が160μmでY軸方向の幅が85μmの長方形状の薄膜除去対象領域Aから薄膜を除去する場合を例にとって説明する。
【0026】
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(ステップS1)。ウエハWが載置されると、まず、制御装置5によってXY駆動機構12が制御されて、レーザ照射系2からのレーザ光が、ウエハW上のアライメントマーク(通常、複数個存在する。)上の領域である薄膜除去対象領域AのX軸負方向側の端部から所定距離D(たとえば、5〜20μm)だけ離れた照射開始位置A1に照射されるように、ウエハWの位置が調整される(ステップS2)。
【0027】
ウエハWの位置調整後、ノズル3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軸の負方向に流れる水流が形成される(ステップS3)。
つづいて、制御装置5によって、光量調整機構30が制御されることにより、ウエハW上の薄膜に照射されるレーザ光の光量が所定の第1光量に設定される(ステップS4)。この第1光量は、ウエハWの表面におけるレーザ光のエネルギー密度が、ウエハW上の除去対象の薄膜をレーザアブレーション現象により除去することができるしきい値エネルギー密度以上となるように定められる。たとえば、除去対象の薄膜が、フォトリソグラフィ工程において用いられる反射防止膜の場合には、上記のしきい値エネルギー密度は、0.4J/cm2程度である。
【0028】
次に、制御装置5によってレーザ発振器21が制御されて、レーザ照射系2からウエハWの表面へのパルスレーザ光の照射が開始される(ステップS5)。パルスレーザ光は、レーザ発振器21から一定の周波数f(たとえば、50Hz)で繰り返し発振される。これにより、薄膜除去対象領域AのX軸負方向側の端部から所定距離Dだけ離れた位置に、たとえば、3μm×85μmのスリット形状のパルスレーザ光が繰り返し照射される。パルスレーザ光が照射される領域A1では、パルスレーザ光が照射される度にレーザアブレーション現象が生じ、このレーザアブレーション現象によって薄膜が除去されていく。
【0029】
所定数(所定のパルス数)のパルスレーザ光がウエハWの表面に照射されると、制御装置5によってXY駆動機構12が制御されて、ウエハWの位置がスリット形状のパルスレーザ光のX軸方向の幅に等しい距離だけX軸の負方向に移動される。すなわち、レーザ照射系2からウエハWの表面に3μm×85μmのスリット形状のパルスレーザ光が照射される場合、ウエハWをX軸の負方向に3μmだけ移動させる。その結果、ウエハWの表面に対するパルスレーザ光の照射領域が、それまでのレーザ光照射領域のX軸正方向に隣接する領域に移動し、その新たなレーザ光照射領域の薄膜が除去されていく。以後、同様にして、所定数のパルスレーザ光がウエハWの表面に照射される度に、パルスレーザ光の照射領域がX軸正方向に隣接する領域に移動されていく。
【0030】
パルスレーザ光の照射領域が薄膜除去対象領域AのX軸正方向側の端部に達し、その領域に所定数のパルスレーザ光が照射されると、パルスレーザ光の照射領域の移動方向がそれまでとは逆方向に変えられる。すなわち、制御装置5によってXY駆動機構12が制御されて、ウエハWの位置がスリット形状のパルスレーザ光のX軸方向の幅に等しい距離だけX軸の負方向に移動されることにより、ウエハWの表面に対するパルスレーザ光の照射領域が、それまでのレーザ光照射領域のX軸負方向に隣接する領域に移動される。この後は、所定数のパルスレーザ光がウエハWの表面に照射される度に、パルスレーザ光の照射領域がX軸負方向に隣接する領域に移動されていく。
【0031】
そして、パルスレーザ光の照射領域が薄膜除去対象領域AのX軸負方向側の端部に達し、その領域に所定数のパルスレーザ光が照射されると、パルスレーザ光の照射領域の移動方向が再び反転される。すなわち、所定数のパルスレーザ光の照射の度にX軸正方向へとレーザ光照射領域が移動され、照射開始位置A1まで移動される。こうして、レーザアブレーション現象によって薄膜除去対象領域A内の薄膜を除去するための一回目のスキャンが行われる(ステップS6)。
【0032】
この一回目のスキャンでは、薄膜除去対象領域Aの各部は、上記所定数のパルスレーザ光の照射を2回ずつ受けることになる。そこで、上記所定数は、当該所定数のパルスレーザ光による2回の照射によって、下地層(別の薄膜層であってもよいし、ウエハW自身であってもよい。)に損傷を与えない程度のアブレーションが行われるように定められている。
次に、制御装置5は、光量制御機構3を制御し、レーザ光の光量を、上記第1光量よりも小さな第2光量に調整する(ステップS7)。この第2光量は、ウエハWの表面に照射されるレーザ光のエネルギー密度が、除去対象の薄膜の下地層に損傷を与えるしきい値未満の値となるように定められる。具体的には、上記下地層がシリコンであれば、このシリコンに損傷を与えるエネルギー密度のしきい値は、0.4J/cm2程度である。また、上記下地層がTiN層であれば、このTiN層に損傷を与えるエネルギー密度のしきい値は、0.1J/cm2程度である。一般に、除去対象の薄膜の除去のために必要なエネルギー密度のしきい値が、下地層に損傷を与えるエネルギー密度のしきい値よりも高ければ、下地層に損傷を与えることなく、薄膜を良好に除去できる。
【0033】
第2光量の設定後、一回目のスキャンの場合と同様にして、照射開始位置A1から薄膜除去対象領域Aを往復スキャンして、この薄膜除去対象領域A内の各部に対して、所定数のパルスレーザ光の照射を2回ずつ行う。これにより、下地層に損傷を与えることなく薄膜除去対象領域A1内の残渣を除去するレーザクリーニング処理が行われる(ステップS8)。
こうして二回目のスキャンが行われた後に、制御装置5は、レーザ発振器21の発振を停止させる(ステップS9)。
【0034】
このようにして、ウエハWの表面の薄膜除去対象領域Aから薄膜が除去され、残渣がクリーニングされた状態となる。その後、ノズル3からウエハWへの水の供給が停止された後(ステップS10)、当該ウエハW上にさらに別の薄膜除去対象領域があれば(ステップS11のNO)、当該別の薄膜除去対象領域に対して、ステップS2からの処理が繰り返される。
ウエハW上の全ての薄膜除去対象領域に対する処理が終了すると(ステップS11のYES)、処理済みのウエハWは、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(ステップS12)。
【0035】
このように、この実施形態によれば、薄膜除去対象領域Aを2回に渡って往復スキャンし、1回目のスキャン時にレーザアブレーション現象による薄膜除去を行うとともに、2回目のスキャン時にはレーザクリーニング現象による残渣除去処理を行うようにしている。これにより、除去対象の下地層に損傷を与えることなく、薄膜を除去することができ、また、薄膜除去対象領域内の残渣を少なくすることができる。よって、薄膜除去加工の品質が向上され、半導体装置の製造歩留まりを向上することができる。
【0036】
さらにまた、この実施形態では、レーザ光の照射開始位置A1を薄膜除去対象領域AのX軸負方向側の端部から所定距離Dだけ離れた位置とし、レーザ光をX軸負方向にスキャンさせる際には、レーザ光が照射開始位置A1をオーバランして薄膜除去対象領域AのX軸負方向側の端部まで移動される。これにより、照射開始位置A1にレーザ光を照射した際に、その照射開始位置A1のX軸負方向側でスロット形状のレーザ照射域の長手方向の中間部付近にパーティクルPが集中して付着しても、そのパーティクルPをレーザアブレーション現象またはレーザクリーニング現象によって除去することができる。
【0037】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は、他の形態で実施することもできる。たとえば、上記の実施形態では、レーザアブレーション現象による薄膜除去のための一回目のスキャン、およびレーザクリーニング現象による残渣除去のための二回目のスキャンのいずれにおいても、薄膜除去対象領域Aの往復スキャンをそれぞれ行い、薄膜除去対象領域Aの各部が2回ずつパルスレーザ光の照射を受けるようにしている。しかし、たとえば、薄膜除去対象領域Aに対して、パルスレーザ光で照射開始位置A1からX軸正方向側端部または負方向側端部へと向かって照射していく往路のスキャン時において、レーザアブレーション現象を利用した薄膜除去処理(一回目のスキャン)を行い、パルスレーザ光でX軸正方向側端部または負方向側端部から照射開始位置A1へと向かって照射していく復路のスキャン時において、レーザクリーニング現象を利用した残渣除去処理(二回目のスキャン)を行うようにしてもよい。むろん、照射開始位置は、X軸方向中間部の照射開始位置A1とする代わりに、薄膜除去対象領域AのX軸負方向側端部または正方向側端部としてもよい。
【0038】
また、パルスレーザ光が照射されるスリット状の領域において、1回または複数回のパルスレーザ光(第1光量)の照射によってレーザアブレーション現象による薄膜の除去を行った後、レーザ光の照射位置を変えずに光量を第2光量に減少させて、1回または複数回のパルスレーザ光を照射し、レーザクリーニング現象による残渣除去処理を引き続き行って、その後に、レーザ光の照射位置を変化させるようにしてもよい。
【0039】
さらに、光量は、三段階以上に変化させられてもよい。すなわち、たとえば、3回以上のパルスレーザ光を同一領域に照射する場合に、レーザアブレーション現象を生じさせることができる光量からレーザクリーニング現象を生じさせることができる光量へと、光量を徐々に減少させていくようにしてもよい。
また、マスク23として、薄膜除去対象領域の対応した形状の開口を有するアパーチャを絞り部材として用い、薄膜除去対象領域のスキャンを行わず、一括ショットによって、レーザアブレーション現象による薄膜の除去およびレーザクリーニング現象による残渣の除去を行うようにしてもよい。
【0040】
また、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こととしたが、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。
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】光量調整機構の構成例を示す図解図である。
【図3】この薄膜除去装置の動作の一例を説明するための図である。
【図4】上記薄膜除去装置による処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
1 ウエハステージ
2 レーザ照射系
3 ノズル
5 制御装置
12 XY駆動機構
21 レーザ発振器
30 光量調整機構
A 薄膜除去対象領域
W ウエハ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thin film removing apparatus and a thin film removing method for removing a thin film formed on a surface of a substrate by irradiating the surface of the substrate with laser light. Substrates for thin film removal include, for example, semiconductor wafers, glass substrates for liquid crystal display devices, glass substrates for plasma displays, optical disk substrates, magnetic disk substrates, magneto-optical disk substrates, photomask substrates, etc. It is.
[0002]
[Prior art]
For example, in a manufacturing process of a semiconductor device having a multilayer structure, a photolithography process is repeated, and patterned wiring layers and insulating layers are laminated on a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as “wafer”). In order to make the positional relationship between the layers appropriate, alignment (positioning) of the wafer at the time of exposure processing in the photolithography process is important.
[0003]
The alignment of the wafer is achieved, for example, by detecting an alignment mark formed on the wafer with a CCD camera and adjusting the position of the wafer based on the detection result. However, when a thin film such as a resist film or an antireflection film is formed on the surface of the wafer, the accuracy of alignment mark detection by the CCD camera is lowered, and as a result, the accuracy of wafer alignment is lowered. Therefore, when aligning the wafer, it is necessary to locally remove the thin film on the alignment mark.
[0004]
As a device for removing a thin film on an alignment mark, a thin film removing device using a laser ablation phenomenon has recently attracted attention. In this type of thin film removing apparatus, for example, a certain region on the alignment mark is collectively irradiated with laser light. Then, an ablation phenomenon occurs in which the thin film vaporizes explosively in the region irradiated with the laser light, and as a result, the thin film in the region irradiated with the laser light is removed (see, for example, Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-1173779
[Problems to be solved by the invention]
However, when the thin film is removed by the laser ablation phenomenon, the vaporized material of the thin film scatters from the region where the laser ablation phenomenon occurs (the region irradiated with the laser beam), which becomes particles, which surround the region and alignment. It adheres to the thin film removal target area on the mark.
In order to leave no residue in the thin film removal target area, it is conceivable to irradiate the thin film removal target area multiple times with laser light, but the thin film was removed by repeatedly irradiating with strong laser light. The underlying layer (including the substrate itself) that appears later may be damaged. As a result, there is a problem that the processing quality is deteriorated and the yield of the product is deteriorated.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a thin film removing apparatus and a thin film removing method capable of improving the quality of thin film removal processing and improving the manufacturing yield.
[0008]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
The invention described in claim 1 for achieving the above object is a thin film removing apparatus for removing a thin film formed on a surface of a substrate (W), wherein the laser irradiates the surface of the substrate with laser light. A light irradiating means (2, 21 to 24), an energy density adjusting means (30) for adjusting the energy density of the laser light irradiated from the laser light irradiating means to the surface of the substrate, the laser light irradiating means and the energy Laser light irradiation control means (5) for irradiating the thin film removal target area (A) on the surface of the substrate with laser light at different energy densities at least twice by controlling the density adjusting means, The light irradiation control means, when irradiating the thin film removal target region at least twice with the laser light, irradiates the laser light after the first time than when irradiating the laser light with the first time. Write time is, so that the energy density of the laser beam irradiated to the thin film removal target area is lowered, a thin film removing apparatus, characterized in that for controlling said energy density adjusting means.
[0009]
In addition, the alphanumeric characters in parentheses represent corresponding components in the embodiments described later. The same applies hereinafter.
The thin film removing method according to claim 2 can be carried out by using the above thin film removing apparatus. That is, the thin film removal method according to claim 2 is a thin film removal method for removing the thin film formed on the surface of the substrate (W) by laser light irradiation, and is a thin film removal target region (A) on the surface of the substrate. ), A first laser light irradiation step (S6) of irradiating a laser beam with a predetermined first energy density, and a predetermined second energy density lower than the first energy density after the first laser light irradiation step. A second laser light irradiation step (S8) for irradiating the thin film removal target region with the laser light.
[0010]
According to the present invention, for example, a laser ablation phenomenon is caused by irradiation with a laser beam having a large energy density to remove a thin film, and then a laser cleaning phenomenon is caused by irradiation with a laser beam having a small energy density. The residue can be removed. Thus, the thin film removal process can be performed without damaging the underlying layer of the thin film to be removed and with little residue. As a result, the quality of the thin film removal process can be improved, and the production yield of products to which the thin film removal process is applied can be improved.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, the first energy density is preferably equal to or greater than a threshold value at which a thin film material in a thin film removal target region on the surface of the substrate is removed by a laser ablation phenomenon.
That is, with regard to the thin film removing apparatus, the laser light irradiation control means determines the energy density of the laser light at the time of the first laser light irradiation of the at least two laser light irradiations. It is preferable to control the energy density adjusting means so that the thin film material in the thin film removal target region on the surface has a value equal to or higher than a threshold value removed by the laser ablation phenomenon.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, the second energy density is preferably a value at which residues on the thin film on the substrate surface are removed by a laser cleaning phenomenon. Furthermore, as described in claim 5, the second energy density is preferably a value that does not damage the underlying layer of the thin film.
That is, with regard to the thin film removal apparatus, the laser light irradiation control means removes the energy density of the laser light during the subsequent laser light irradiation, and the residue on the thin film on the substrate surface is removed by a laser cleaning phenomenon. It is preferable to control the energy density adjusting means so as to be a value (which is further preferably a value that does not damage the underlying layer of the thin film).
[0013]
The laser irradiating means may irradiate the laser beam to the thin film removal target region in a lump, or irradiate the surface of the substrate with a laser beam having a slit shape smaller than the thin film removal target region. Also good. In this case, the slit-shaped laser beam refers to a laser beam that forms a slit-shaped (elongated strip-shaped) laser irradiation region (light image) on the surface of the substrate.
When the slit-shaped laser beam is irradiated, the laser beam from the laser beam irradiation unit is scanned on the surface of the substrate by the scanning unit that relatively moves the laser beam from the laser beam irradiation unit and the substrate. Thus, the entire region of the thin film removal target region can be irradiated with laser light.
[0014]
For example, after the scanning means scans a laser beam having a large energy density in a predetermined direction within a thin film removal target region where the thin film on the surface of the substrate is to be removed, a small energy density is obtained in a direction opposite to that direction. By scanning the laser beam, the first laser light irradiation step and the second laser light irradiation step can be performed. That is, when the thin film removal target region is reciprocally scanned, the thin film can be removed by the laser ablation phenomenon of the thin film material during the forward scan, and the residue can be removed by the laser cleaning phenomenon during the backward scan. Of course, the scanning directions by the laser light at the time of thin film removal and residue removal may coincide.
[0015]
In order to quickly remove particles generated during the thin film removal process due to the laser ablation phenomenon and to suppress overheating of the substrate, a fluid supply means (3) for forming a liquid flow on the substrate surface in the processing target region is provided. It is preferable to provide it.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram conceptually showing the structure of a thin film removing apparatus according to an embodiment of the present invention. For example, this thin film removing apparatus locally removes a thin film such as a resist film or an antireflection film formed on the surface of a wafer W, which is an example of a substrate, prior to an exposure process in a semiconductor manufacturing process. A wafer stage 1 having a substantially horizontal wafer placement surface 11 and a wafer W placed on the wafer placement surface 11 of the wafer stage 1 are used to expose alignment marks provided in the lower layer. And a laser irradiation system 2 for irradiating the upper surface (surface) with laser light.
[0017]
An XY drive mechanism 12 for moving the wafer stage 1 in a horizontal XY plane is coupled to the wafer stage 1. By operating the XY drive mechanism 12 with the wafer W placed on the wafer placement surface 11 of the wafer stage 1, the wafer W placed on the wafer placement surface 11 is moved together with the wafer stage 1 along the XY axis. The irradiation position of the laser beam from the laser irradiation system 2 on the upper surface of the wafer W can be changed by moving the wafer W in the X-Y axis direction.
[0018]
The laser irradiation system 2 includes a laser oscillator 21 that oscillates pulsed laser light, a light amount adjustment mechanism 30 for adjusting the light amount (energy density) of the laser light, and an enlargement optical system 22 that expands the laser light after the light amount adjustment. And a mask 23 for shaping the cross-sectional shape of the laser light magnified by the magnifying optical system 22 into a slit shape (a narrow rectangular shape), and condensing the slit-shaped laser light shaped by the mask 23, A reduction optical system 24 for guiding the surface of the wafer W on the wafer stage 1 is included.
[0019]
The laser oscillator 21 oscillates laser light having a wavelength of 0.4 μm or less (for example, excimer laser light, YAG laser light, etc.). For example, the pulse laser beam from the laser oscillator 21 travels substantially vertically upward, the light amount is adjusted by the light amount adjusting mechanism 30, and then the optical path is bent in a substantially horizontal direction by the reflecting mirror 25, so Incident light is magnified at a predetermined magnification by the magnification optical system 22. The laser beam magnified by the magnifying optical system 22 travels in a substantially horizontal direction, the optical path is bent substantially vertically downward by the reflection mirror 26, and the upper surface of the mask 23 disposed substantially parallel to the wafer W on the wafer stage 1. Is irradiated.
[0020]
A slit 231 is formed on the mask 23 at a position where the laser beam is irradiated (on the optical path of the laser beam), and a part of the laser beam irradiated on the upper surface passes through the slit 231, so that the laser beam is The cross-sectional shape is shaped into a shape corresponding to the slit 231 (slit shape). The laser light shaped into a slit shape by the mask 23 is condensed at a predetermined reduction magnification by a reduction optical system (imaging optical system) 24 and is incident on the upper surface of the wafer W placed on the wafer stage 1. As a result, for example, a laser beam is irradiated onto a slit-shaped region (for example, a region of 3 μm × 85 μm) long in the Y-axis direction on the upper surface of the wafer W. In other words, a slit-shaped optical image (laser image) that is long in the Y-axis direction is formed on the upper surface of the wafer W.
[0021]
Further, a nozzle 3 for supplying water (pure water) to the upper surface of the wafer W is disposed above the wafer stage 1. The water supplied from the nozzle 3 to the upper surface of the wafer W forms, for example, a water flow that flows on the wafer W in the negative direction of the X axis when the right direction in FIG. 1 is the positive direction of the X axis in the horizontal XY plane. To do. At a position away from the wafer placement surface 11 by a predetermined distance, for example, a transparent plate 4 made of quartz is disposed substantially parallel to the wafer placement surface 11. In contact with the water flow (water film) formed above, the height of the water flow is regulated to the interval (the predetermined interval) between the wafer mounting surface 11 and the lower surface of the transparent plate 4. Thereby, a water flow layer having a certain thickness in contact with the lower surface of the transparent plate 4 is formed on the wafer W, and the laser light from the laser irradiation system 2 passes through the transparent plate 4 and the water flow layer and passes through the upper surface of the wafer W. Will be irradiated.
[0022]
The thin film removing apparatus further includes a control device 5 having a configuration including a microcomputer. The control device 5 controls the laser oscillator 21 to irradiate the upper surface of the wafer W with the slit-shaped laser light from the laser irradiation system 2, while controlling the XY drive mechanism 12 so that the wafer W is exposed to the wafer stage 1. Reciprocally move in the X-axis direction. As a result, the slit-shaped laser beam reciprocates (scans) in the X-axis direction on the upper surface of the wafer W. As a result, the rectangular region on the upper surface of the wafer W is irradiated with the laser beam a plurality of times. A thin film such as a resist film or an antireflection film is removed from the rectangular region irradiated with.
[0023]
Further, the control device 5 controls the light amount adjustment mechanism 30 to change the light amount of the laser light irradiated on the wafer W in at least two stages.
2A and 2B are illustrative views showing a configuration example of the light amount adjusting mechanism 30. FIG. The light amount adjusting mechanism 30 shown in FIG. 2A is arranged in order from the laser oscillator 21 side, an electro-optical element EO as polarization state control means interposed on the optical path of the laser light from the laser oscillator 21, and a specific polarization. And a polarizing beam splitter PBS as a pass filter means. The electro-optical element EO can control the birefringence of the material on the optical path by applying an electric field according to a control signal from the control device 5. The polarization beam splitter PBS allows specific polarization to pass and changes the traveling direction of other polarization by 90 degrees. Therefore, by controlling the polarization state of the laser light by controlling the electro-optical element EO, the amount of light that passes through the polarization beam splitter PBS and reaches the magnifying optical system 22 can be adjusted.
[0024]
The light quantity adjusting mechanism 30 shown in FIG. 2 (b) is, in order from the laser oscillator 21 side, a wave plate (λ / 2 plate, as a polarization state control means interposed on the optical path of the laser light from the laser oscillator 21. (λ / 4 plate, etc.) 31 and a polarization beam splitter PBS as a specific polarization pass filter means. Since the polarization state of the laser light that has passed through the polarizing plate 31 is changed by controlling the direction of the wave plate 31 by the control device 5, the amount of light that reaches the magnifying optical system 22 through the polarizing beam splitter PBS is adjusted. it can.
[0025]
2A and 2B, a polarization filter may be used as the specific polarization pass filter means instead of the polarization beam splitter PBS.
2A and 2B, an attenuator incorporated in the laser oscillator 21 may be used as a light amount adjusting mechanism, and the attenuator may be controlled by the control device 5.
FIG. 3 is a diagram for explaining an example of the operation of the thin film removing apparatus, and FIG. 4 is a flowchart for explaining the flow of the thin film removing process. The operation of this thin film removing apparatus will be described by taking as an example the case of removing a thin film from a rectangular thin film removal target area A having a width in the X-axis direction of 160 μm and a width in the Y-axis direction of 85 μm.
[0026]
The wafer W to be subjected to thin film removal is carried in by a robot arm (not shown) and placed on the wafer placement surface 11 of the wafer stage 1 with its surface facing up (step S1). When the wafer W is placed, first, the XY drive mechanism 12 is controlled by the control device 5, and the laser light from the laser irradiation system 2 is on the alignment mark (usually a plurality of laser beams) on the wafer W. The position of the wafer W is adjusted so as to irradiate the irradiation start position A1 that is a predetermined distance D (for example, 5 to 20 μm) away from the end of the thin film removal target area A that is the area of (Step S2).
[0027]
After the position adjustment of the wafer W, the supply of water from the nozzle 3 to the surface of the wafer W is started, and a water flow that flows in the negative direction of the X axis is formed on the wafer W (step S3).
Subsequently, the light amount adjusting mechanism 30 is controlled by the control device 5, whereby the light amount of the laser light applied to the thin film on the wafer W is set to a predetermined first light amount (step S4). The first light quantity is determined so that the energy density of the laser beam on the surface of the wafer W is equal to or higher than a threshold energy density at which the thin film to be removed on the wafer W can be removed by the laser ablation phenomenon. For example, when the thin film to be removed is an antireflection film used in a photolithography process, the threshold energy density is about 0.4 J / cm 2 .
[0028]
Next, the laser oscillator 21 is controlled by the control device 5, and the irradiation of the pulse laser beam from the laser irradiation system 2 to the surface of the wafer W is started (step S5). The pulse laser beam is repeatedly oscillated from the laser oscillator 21 at a constant frequency f (for example, 50 Hz). Thereby, for example, a 3 μm × 85 μm slit-shaped pulse laser beam is repeatedly irradiated to a position separated by a predetermined distance D from the end of the thin film removal target area A on the X axis negative direction side. In the region A1 irradiated with the pulse laser beam, a laser ablation phenomenon occurs every time the pulse laser beam is irradiated, and the thin film is removed by this laser ablation phenomenon.
[0029]
When a predetermined number (a predetermined number of pulses) of pulsed laser light is applied to the surface of the wafer W, the control device 5 controls the XY driving mechanism 12 so that the position of the wafer W is the X axis of the slit-shaped pulsed laser light. It is moved in the negative direction of the X axis by a distance equal to the direction width. That is, when the laser irradiation system 2 irradiates the surface of the wafer W with a 3 μm × 85 μm slit-shaped pulsed laser beam, the wafer W is moved by 3 μm in the negative direction of the X axis. As a result, the irradiation region of the pulsed laser light on the surface of the wafer W moves to a region adjacent to the previous laser light irradiation region in the positive direction of the X axis, and the thin film in the new laser light irradiation region is removed. . Thereafter, similarly, every time a predetermined number of pulsed laser beams are irradiated onto the surface of the wafer W, the irradiated region of the pulsed laser beam is moved to a region adjacent in the positive direction of the X axis.
[0030]
When the irradiation area of the pulse laser beam reaches the end on the X-axis positive direction side of the thin film removal target area A, and the area is irradiated with a predetermined number of pulse laser beams, the moving direction of the irradiation area of the pulse laser beam is It can be changed in the opposite direction. That is, the XY drive mechanism 12 is controlled by the control device 5 and the position of the wafer W is moved in the negative direction of the X axis by a distance equal to the width of the slit-shaped pulse laser beam in the X axis direction. The irradiation region of the pulse laser beam on the surface of the laser beam is moved to a region adjacent to the previous laser beam irradiation region in the negative X-axis direction. Thereafter, each time a predetermined number of pulsed laser beams are irradiated onto the surface of the wafer W, the irradiated region of the pulsed laser beam is moved to a region adjacent in the negative X-axis direction.
[0031]
Then, when the irradiation region of the pulse laser beam reaches the end of the thin film removal target region A on the X axis negative direction side and the region is irradiated with a predetermined number of pulse laser beams, the moving direction of the irradiation region of the pulse laser beam Is reversed again. That is, every time a predetermined number of pulsed laser beams are irradiated, the laser beam irradiation region is moved in the positive direction of the X axis and moved to the irradiation start position A1. Thus, the first scan for removing the thin film in the thin film removal target area A by the laser ablation phenomenon is performed (step S6).
[0032]
In this first scan, each portion of the thin film removal target region A receives the predetermined number of pulsed laser beams twice. Therefore, the predetermined number does not damage the underlying layer (may be another thin film layer or the wafer W itself) by two irradiations with the predetermined number of pulsed laser beams. It is determined that a degree of ablation will be performed.
Next, the control device 5 controls the light amount control mechanism 3 to adjust the light amount of the laser light to a second light amount smaller than the first light amount (step S7). This second light quantity is determined so that the energy density of the laser light applied to the surface of the wafer W is less than a threshold value that damages the underlying layer of the thin film to be removed. Specifically, if the base layer is silicon, the energy density threshold value that damages the silicon is about 0.4 J / cm 2 . If the underlayer is a TiN layer, the threshold value of the energy density that damages the TiN layer is about 0.1 J / cm 2 . In general, if the threshold value of the energy density required for removing the thin film to be removed is higher than the threshold value of the energy density that damages the underlying layer, the thin film is good without damaging the underlying layer. Can be removed.
[0033]
After setting the second light quantity, the thin film removal target area A is reciprocated from the irradiation start position A1 in the same manner as in the first scan, and a predetermined number of parts are applied to each part in the thin film removal target area A. Irradiation with pulsed laser light is performed twice. As a result, a laser cleaning process is performed to remove residues in the thin film removal target area A1 without damaging the underlying layer (step S8).
After the second scan is thus performed, the control device 5 stops the oscillation of the laser oscillator 21 (step S9).
[0034]
In this manner, the thin film is removed from the thin film removal target area A on the surface of the wafer W, and the residue is cleaned. Thereafter, after the supply of water from the nozzle 3 to the wafer W is stopped (step S10), if there is another thin film removal target region on the wafer W (NO in step S11), the other thin film removal target. The process from step S2 is repeated for the area.
When the processing for all the thin film removal target areas on the wafer W is completed (YES in step S11), the processed wafer W is unloaded from the wafer stage 1 by the robot arm (step S12).
[0035]
As described above, according to this embodiment, the thin film removal target region A is reciprocated twice, the thin film is removed by the laser ablation phenomenon at the first scan, and the laser cleaning phenomenon is performed at the second scan. Residue removal processing is performed. Thereby, the thin film can be removed without damaging the underlying layer to be removed, and the residue in the thin film removal target region can be reduced. Therefore, the quality of the thin film removal process is improved, and the manufacturing yield of the semiconductor device can be improved.
[0036]
Furthermore, in this embodiment, the laser beam irradiation start position A1 is set to a position separated by a predetermined distance D from the end of the thin film removal target area A on the X axis negative direction side, and the laser beam is scanned in the X axis negative direction. At this time, the laser beam overruns the irradiation start position A1 and is moved to the end of the thin film removal target area A on the X axis negative direction side. Thus, when the irradiation start position A1 is irradiated with laser light, the particles P concentrate and adhere to the vicinity of the intermediate portion in the longitudinal direction of the slot-shaped laser irradiation area on the X axis negative direction side of the irradiation start position A1. However, the particles P can be removed by a laser ablation phenomenon or a laser cleaning phenomenon.
[0037]
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form. For example, in the above embodiment, the reciprocating scan of the thin film removal target area A is performed in both the first scan for thin film removal by the laser ablation phenomenon and the second scan for residue removal by the laser cleaning phenomenon. Each part of the thin film removal target area A is irradiated with the pulse laser beam twice. However, for example, during the forward scan in which the thin film removal target area A is irradiated with pulsed laser light from the irradiation start position A1 toward the X axis positive direction end or the negative direction end, the laser Perform a thin film removal process (first scan) using the ablation phenomenon, and perform a scan of the return path that is irradiated with pulsed laser light from the X-axis positive end or negative end to the irradiation start position A1. In some cases, a residue removal process (second scan) using a laser cleaning phenomenon may be performed. Of course, the irradiation start position may be the X axis negative direction side end or the positive direction side end of the thin film removal target area A, instead of the irradiation start position A1 in the X axis intermediate portion.
[0038]
In addition, after the thin film is removed by the laser ablation phenomenon by irradiating the pulse laser beam (first light amount) once or a plurality of times in the slit-shaped region irradiated with the pulse laser beam, the irradiation position of the laser beam is changed. Without changing, the amount of light is reduced to the second amount of light, one or a plurality of times of pulsed laser light is irradiated, residue removal processing by laser cleaning is continued, and then the laser light irradiation position is changed. It may be.
[0039]
Further, the amount of light may be changed in three or more stages. That is, for example, when the same region is irradiated with pulse laser light three times or more, the light amount is gradually decreased from the light amount that can cause the laser ablation phenomenon to the light amount that can cause the laser cleaning phenomenon. You may make it go.
Further, as the mask 23, an aperture having an opening corresponding to the thin film removal target area is used as a diaphragm member, and the thin film removal target laser scanning phenomenon and laser cleaning phenomenon are performed by batch shot without scanning the thin film removal target area. You may make it remove the residue by.
[0040]
In addition, when the wafer W is irradiated with the laser beam, a water flow is formed on the wafer W. However, if the thin film on the surface of the wafer W is not adversely affected, for example, ion water, ozone water, carbonated water, or the like is used. A liquid flow may be formed on the wafer W, or a gas flow such as an inert gas such as nitrogen gas, argon gas, or helium gas may be formed on the wafer W. .
In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram conceptually showing the structure of a thin film removing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an illustrative view showing a configuration example of a light amount adjustment mechanism.
FIG. 3 is a diagram for explaining an example of the operation of the thin film removing apparatus.
FIG. 4 is a flowchart for explaining a flow of processing by the thin film removing apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wafer stage 2 Laser irradiation system 3 Nozzle 5 Control apparatus 12 XY drive mechanism 21 Laser oscillator 30 Light quantity adjustment mechanism A Thin film removal object area W Wafer

Claims (5)

基板の表面に形成されている薄膜を除去するための薄膜除去装置であって、
基板の表面にレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、
このレーザ光照射手段から基板の表面に照射されるレーザ光のエネルギー密度を調整するエネルギー密度調整手段と、
上記レーザ光照射手段および上記エネルギー密度調整手段を制御することにより、上記基板の表面における薄膜除去対象領域に、異なるエネルギー密度で、少なくとも2回レーザ光を照射させるレーザ光照射制御手段とを含み、
上記レーザ光照射制御手段は、上記薄膜除去対象領域に少なくとも2回レーザ光を照射する際に、はじめの回のレーザ光照射のときよりも、後の回のレーザ光照射のときの方が、上記薄膜除去対象領域に照射されるレーザ光のエネルギー密度が低くなるように、上記エネルギー密度調整手段を制御するものであることを特徴とする薄膜除去装置。
A thin film removing apparatus for removing a thin film formed on a surface of a substrate,
Laser light irradiation means for irradiating the surface of the substrate with laser light;
Energy density adjusting means for adjusting the energy density of the laser light applied to the surface of the substrate from the laser light irradiation means;
A laser beam irradiation control unit that controls the laser beam irradiation unit and the energy density adjusting unit to irradiate the thin film removal target region on the surface of the substrate with a laser beam at least twice at different energy densities;
When the laser light irradiation control means irradiates the thin film removal target region at least twice with the laser light irradiation, the laser light irradiation control means, when the laser light irradiation is performed later, The thin film removing apparatus characterized in that the energy density adjusting means is controlled so that the energy density of the laser light applied to the thin film removal target region is lowered.
基板の表面に形成されている薄膜をレーザ光の照射によって除去する薄膜除去方法であって、
上記基板の表面における薄膜除去対象領域に、所定の第1エネルギー密度のレーザ光を照射する第1レーザ光照射工程と、
この第1レーザ光照射工程の後に、上記第1エネルギー密度よりも低い所定の第2エネルギー密度のレーザ光を上記薄膜除去対象領域に照射する第2レーザ光照射工程とを含むことを特徴とする薄膜除去方法。
A thin film removal method for removing a thin film formed on a surface of a substrate by laser light irradiation,
A first laser light irradiation step of irradiating a thin film removal target region on the surface of the substrate with a laser beam having a predetermined first energy density;
After the first laser light irradiation step, a second laser light irradiation step of irradiating the thin film removal target region with laser light having a predetermined second energy density lower than the first energy density is included. Thin film removal method.
上記第1エネルギー密度は、上記基板の表面の薄膜除去対象領域の薄膜材料がレーザアブレーション現象によって除去されるしきい値以上の値であることを特徴とする請求項2記載の薄膜除去方法。3. The thin film removal method according to claim 2, wherein the first energy density is a value equal to or greater than a threshold value at which a thin film material in a thin film removal target region on the surface of the substrate is removed by a laser ablation phenomenon. 上記第2エネルギー密度は、上記基板表面の薄膜上の残渣物がレーザクリーニング現象によって除去される値であることを特徴とする請求項2または3記載の薄膜除去方法。4. The thin film removal method according to claim 2, wherein the second energy density is a value at which residues on the thin film on the substrate surface are removed by a laser cleaning phenomenon. 上記第2エネルギー密度は、上記薄膜の下地層に損傷を与えることのない値であることを特徴とする請求項2ないし4のいずれかに記載の薄膜除去方法。5. The thin film removal method according to claim 2, wherein the second energy density is a value that does not damage the underlying layer of the thin film.
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