JP2009537324A - 移動する基板上の薄膜をパターニングするための方法およびツール - Google Patents

移動する基板上の薄膜をパターニングするための方法およびツール Download PDF

Info

Publication number
JP2009537324A
JP2009537324A JP2009510544A JP2009510544A JP2009537324A JP 2009537324 A JP2009537324 A JP 2009537324A JP 2009510544 A JP2009510544 A JP 2009510544A JP 2009510544 A JP2009510544 A JP 2009510544A JP 2009537324 A JP2009537324 A JP 2009537324A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
mask
pattern
laser
ablation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009510544A
Other languages
English (en)
Inventor
リチャード・アロット
Original Assignee
エリコン・バルザース・コーティング・（ユーケ−）・リミテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by エリコン・バルザース・コーティング・（ユーケ−）・リミテッド filed Critical エリコン・バルザース・コーティング・（ユーケ−）・リミテッド
Publication of JP2009537324A publication Critical patent/JP2009537324A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70008—Production of exposure light, i.e. light sources
    • G03F7/70025—Production of exposure light, i.e. light sources by lasers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/066—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms by using masks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/001—General methods for coating; Devices therefor
    • C03C17/002—General methods for coating; Devices therefor for flat glass, e.g. float glass
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2002—Exposure; Apparatus therefor with visible light or UV light, through an original having an opaque pattern on a transparent support, e.g. film printing, projection printing; by reflection of visible or UV light from an original such as a printed image
    • G03F7/2014—Contact or film exposure of light sensitive plates such as lithographic plates or circuit boards, e.g. in a vacuum frame
    • G03F7/2016—Contact mask being integral part of the photosensitive element and subject to destructive removal during post-exposure processing
    • G03F7/202—Masking pattern being obtained by thermal means, e.g. laser ablation
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70008—Production of exposure light, i.e. light sources
    • G03F7/70041—Production of exposure light, i.e. light sources by pulsed sources, e.g. multiplexing, pulse duration, interval control or intensity control
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70716—Stages
    • G03F7/70725—Stages control
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • H01L21/3043—Making grooves, e.g. cutting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2218/00—Methods for coating glass
    • C03C2218/30—Aspects of methods for coating glass not covered above
    • C03C2218/32—After-treatment
    • C03C2218/328—Partly or completely removing a coating
    • C03C2218/33—Partly or completely removing a coating by etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24479—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including variation in thickness

Abstract

パルス化レーザビーム（３，１０）からの放射を用いて直接薄膜（２）をアブレーションすることによって、基板（１，５）上の薄膜（２）に規則的な繰り返しパターンを形成する方法であって、放射ビーム（３，１０）は、パターンの輪郭を描く適切なマスク（７）を通過させられ、マスクパターンの像は、適切な投影レンズ（８）によって膜（２）の表面上で縮小され、膜でのエネルギー密度は、膜（２）をアブレーションによって直接取り除かせるように十分に高く、インプリンティングステップは、（ｉ）投影レンズ（８）に対して静止し、かつ基板（１，５）の全領域の小さな領域だけを呈するマスク（７）を使用し、かつマスク（７）を照射するために各ステップで放射（３）の単一の短パルスを使用する、繰り返す一連の別個のレーザアブレーションステップにおいて実行され、放射パルスは、エネルギー密度が、膜（２）のアブレーションのための閾値より高い基板（１，５）でのそのようなエネルギー密度を有し、（ｉｉ）基板上に形成されるべきパターンの１つの軸に平行な方向（Ｘ１）にレーザビーム（３，１０）または基板（１，５）を移動し、かつ基板（１，５）またはビーム（３，１０）が、基板（１，５）上の繰り返しパターンの全数の持続期間に等しい距離にわたって移動する瞬間に、パルス化レーザマスク照射光源を作動することによって、複数の画素を備える完全なパターンを与えるために、前記一連の別個のレーザアブレーションステップが、基板（１）の表面の全領域にわたって繰り返されることを特徴とする。

Description

本発明は、レーザアブレーション方法およびツールに関する。本発明は、特に、フラットパネルディスプレイの製造で使用される大領域ガラス基板上の薄膜の処理のためのレーザアブレーションの分野に関連する。本発明は、最も大きいディスプレイでもその全領域をアブレーションするために小さなマスクしか使用せず、移動する基板上で動作することにおいて新規である。
フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の構成部品の製造は、適切な光感受性レジスト層に像を形成するためのマスクからのリソグラフィパターン転写を含み、光感受性レジスト層は、次に以降のエッチングプロセスの間にレジスト下の膜にパターンを画定するために使用される、複数のプロセスステップを必要とする。
高解像度のパターンを生成するために、マスクパターンが適切な投影レンズを使用してレジスト表面上に像形成される光学投影システムを使用することが一般に必要である。そのようなシステムは、マスクを照射しかつレジスト層を露光するための放射源として、超紫外領域で動作するランプを通常使用する。レジスト表面での放射強度は、数秒までの露光時間を必要とする必要なレジスト露光ドーズ手段を達成するように低い。露光時間期間の間に、マスクおよび基板が、良好な像忠実度を確保するために正確に正しい相対位置に維持されることが必要である。これは、いわゆるステップアンドリピートモードでマスクおよび基板の両方を静止して維持することによって、またはマスクおよび基板パターンが、いわゆる露光の走査モードにおいてレジスタで維持されるように、マスクおよび基板の両方を同時に移動することによって達成される。
マスクを照射するために使用されるランプ源が、放射の短パルスを放出するレーザ源と置き換えられるなら、基板表面での放射の強度は、アブレーションの閾値を超えることができ、基板材料は、レジストおよび任意のエッチングプロセスを使用することなく直接取り除かれることができる。
そのようなレーザアブレーションツールは、小さな領域にわたって膜を直接構造化するために広範に使用されたが、ＴＰＤの製造で見られるような大領域の基板の直接パターニングに広範には使用されなかった。この理由は、ＦＰＤデバイスのための基板上に像を投影するために必要なマスクのサイズに関連する。ＦＰＤ製造で使用されるほとんどの走査リソグラフィツールは、マスクが、形成されるべき像と同一のサイズである１倍の投影システムを使用する。これは、１倍のマスクを使用することが、マスクおよび基板運動の単純な整合を可能にするからである。この場合、基板で直接アブレーションを達成することは、マスクを損傷させるエネルギー密度にマスクを晒すことを意味する。典型的に２倍以上の縮小倍率を有する縮小投影光学システムを使用することによってだけ、標準の水晶マスク上のクロムを直接アブレーションに対して安全に使用することができる。マスクパターンを縮小する光学投影システムは、マスクサイズが像サイズより大きくなければならないことを意味し、大きなＦＰＤ基板のための移動アブレーションツールに関するマスクサイズの問題が、ますますより困難になることを意味する。
本発明は、大領域基板を処理するための走査アブレーションツールに関連する問題および高コストを解消することを求める。本発明は、移動する大きな基板の表面上に複雑な繰り返しパターンを生成するために使用できる、小さな静止マスクを有する縮小光学投影システムを使用するレーザアブレーションプロセスおよびレーザアブレーションツールを記載する。本発明は、ＦＰＤデバイス製造に特に適する。
本発明の第１の態様によれば、パルス化レーザビーム（３，１０）からの放射を用いて直接薄膜（２）をアブレーションすることによって、基板（１，５）上の薄膜（２）に規則的な繰り返しパターンを形成する方法が提供され、放射ビーム（３，１０）は、パターンの輪郭を描く適切なマスク（７）を通過させられ、マスクパターンの像は、適切な投影レンズ（８）によって膜（２）の表面上で縮小され、膜でのエネルギー密度は、膜（２）をアブレーションによって直接取り除かせるように十分に高く、インプリンティングステップは、
（ｉ）投影レンズ（８）に対して静止し、かつ基板（１，５）の全領域の小さな領域だけを呈するマスク（７）を使用し、かつマスク（７）を照射するために各ステップで放射（３）の単一の短パルスを使用する、繰り返す一連の別個のレーザアブレーションステップにおいて実行され、放射パルスは、エネルギー密度が、膜（２）のアブレーションのための閾値より高い基板（１，５）でのそのようなエネルギー密度を有し、
（ｉｉ）基板上に形成されるべきパターンの１つの軸に平行な方向（Ｘ１）にレーザビーム（３，１０）または基板（１，５）を移動し、かつ基板（１，５）またはビーム（３，１０）が、基板（１，５）上の繰り返しパターンの全数の持続期間に等しい距離にわたって移動する瞬間に、パルス化レーザマスク照射光源を作動することによって、複数の画素を備える完全なパターンを与えるために、一連の別個のレーザアブレーションステップが、基板（１）の表面の全領域にわたって繰り返されることを特徴とする。
本発明の第１の態様の第１の好ましいバージョンによれば、この方法は、インプリント段階の間、基板（１，５）またはビーム（３，１０）が移動する方向に平行な方向（Ｘ１）に基板で照射された領域のサイズが、照射された領域下の基板の通過後で、膜の各部分が、それを完全にアブレーションするために十分な数の放射のパルスを受けることを提供するのに十分であることを特徴とする。
本発明の第１の態様の第２の好ましいバージョンまたはその第１の好ましいバージョンによれば、この方法は、インプリント段階が、基板（１，５）上にマスクパターンを転写するために光学投影システム（８）を使用することを特徴とする。
本発明の第１の態様の第３の好ましいバージョンまたはその任意の前述の好ましいバージョンによれば、この方法は、パルス化レーザビームの源が、ＵＶエキシマレーザであることを特徴とする。
本発明の第１の態様の第４の好ましいバージョンまたはその第１または第２の好ましいバージョンによれば、この方法は、パルス化レーザビームの源が、ＩＲ固体レーザであることを特徴とする。
本発明の第１の態様の第５の好ましいバージョンまたはその任意の前述の好ましいバージョンによれば、この方法は、インプリント段階の間、基板（１，５）上のアブレーションされるべき領域の縁部が、マスク（７）の表面近く（９）に配置された可動ブレード（１１）によって画定されることを特徴とする。
本発明の第１の態様の第６の好ましいバージョンまたはその任意の前述の好ましいバージョンによれば、この方法は、マスク（７）が、パターンの非繰り返し境界区域が基板（１，５）上にインプリントされることを可能にする移動レーザアブレーションプロセスの間または後の適切な時間で移動されることを特徴とする。
本発明の第１の態様の第７の好ましいバージョンまたはその任意の前述の好ましいバージョンによれば、この方法は、基板（１，５）が、一連の平行帯域および区域で照射放射の一連のドーズでアブレーションされ、この区域で、帯域の重なり合いは、マスクパターンの両側でステップ状のまたはランダム化された透過プロファイルを有する像形成マスクを使用することによって制御され、ステップまたはランダム特徴は、ＦＰＤアレイ内の１つ以上の完全なセルに対応することを特徴とする。
本発明の第２の態様によれば、第１の態様またはその任意の好ましいバージョンの方法を実行するように構成されたことを特徴とするレーザアブレーションツールが提供される。
本発明の第３の態様によれば、第１の態様またはその任意の好ましいバージョンの方法によって形成されることを特徴とする製品が提供される。
本発明は、小さなマスクだけを使用する大領域ＦＰＤにわたる高い解像度、濃度、規則的な繰り返しパターンを生成するために、薄膜をアブレーションするための新規の光学投影方法に関する。光学システムは、像がマスクと比べて低減されたサイズであるレーザアブレーションツールで見出される光学システムに全体的に類似する。本発明は、膜アブレーション放射を生成するために、ＵＶエキシマレーザまたはＩＲ固体レーザなどのパルス光源の使用による。規則的な繰り返しパターンの場合に、マスクは、レーザアブレーションプロセスの間に投影レンズに対して静止したままであり、一方、膜を被覆されたＦＰＤ基板は、投影レンズの像面内に連続して移動し、または像は、空間走査および像形成投影レンズに関連して使用されるビームスキャナシステムによって基板の表面を横切って移動される。独特な（非繰り返し）パターンが、繰り返しパターンに隣接する領域に形成される必要がある場合に、マスクは、次に、繰り返しパターンマスク領域の周りにこれらパターンを含むことができ、ＦＰＤ基板の移動の間または後の適切な瞬間にビーム内に非繰り返しパターン領域を導入するように移動させることができる。
本プロセスの首尾よい実施に対するキーは、アブレーションされるべきパターンが、基板および像の相対移動の方向に規則的なピッチを有し、かつパルス化レーザ源が、正確に正しい時間で作動され、基板または像が、連続するレーザアブレーションパルス間の時間内のパターンピッチに正確に等しい（またはその複数倍の）距離だけ移動することである。このプロセスを、光源のトリガリングと同期化された像走査（ＳＩＳ）と呼び、したがってＦＰＤ基板上のアブレーション像の生成は、連続する像がパターンの整数ピッチだけ変位されるように、基板またはビーム運動と正確に同期化される。
いくつかのキー条件は、ＦＰＤに適するパターンの生成において有効であるＳＩＳレーザアブレーションプロセスに関して必要である。これらは以下に列挙される。
第１に、使用される投影レンズは、低いひずみ、ならびに適切な解像度および視野サイズを有することが必要である。一般に、ＦＰＤにおいて必要な最も精細なパターンは、サイズにおいて数ミクロンであり、１ミクロンから数ミクロンの範囲の光学解像度が必要である。そのような値は、特にＵＶおよびＩＲ域におけるレーザアブレーションのための現在一般的に使用されるレンズを用いて容易に達成される。従来の水晶マスク上のクロムが使用され、かつマスクでのエネルギー密度が、マスクに対する損傷を避けるために制限されるべきであるとき、そのようなレンズは、２倍から１０倍の範囲の典型的な縮小倍率でＦＰＤ上のマスクパターンを縮小（低減）する。解像度と波長との組み合わせは、レンズ開口数（ＮＡ）が、通常０．０５から０．２の範囲内にある必要である要件を導く。そのようなレンズの視野サイズは、１ｍｍから数１０ｍｍの範囲にある。そのような値は、本明細書に議論されるＳＩＳレーザアブレーションプロセスに適する。レンズ倍率は、基板でのエネルギー密度が、基板をアブレーションするのに十分であり、かつマスクでのエネルギー密度が、マスクを損傷するには不十分である限り好都合である任意の値であり得る。
ＳＩＳアブレーションが、ＩＲ固体レーザを使用して実行される場合には、レンズは、それが、ビームスキャナユニットとともに高解像度像形成のために使用され得るように特に構成されなければならない。そのようなレンズは、まれであり、像忠実度が、投影レンズの全視野にわたって非常に近く維持される必要がある。
ＵＶエキシマレーザおよびＩＲ固体レーザＳＩＳアブレーションの両方で使用されるレンズは、像側にテレセントリックであるように一般に構成される。これは、基板が、光学軸に沿った正確な像面からわずかに変位されるなら、像のサイズが、一定に維持されることを確実にする。
第２に、アブレーション放射を生成する光源は、十分に短い持続期間であることが重要である。これは、基板がアブレーションされるべきであるとき重要であり、またはレーザビームは、連続して移動し、かつ光パルスが、生成された像がぼやけないように、その運動を「フリーズ」するために十分に短いことが必要である。毎秒数メートルまでの速度で移動する基板またはビームに関して、１ミクロン未満に像ぼやけを制限することは、パルス化源が、マイクロ秒（１０−６秒）の一部の持続期間を有することを必要とする。この理由のために、パルス化レーザは、放出されたパルスが、持続期間内の１マイクロ秒より通常十分に低いので、理想的な光源を作り、基板と像との間の相対速度が毎秒多数メートルを超えるときでも、像ぼやけ効果が見られない。ＵＶエキシマレーザおよびＩＲ固体レーザは、それらが、一般的な膜を容易にアブレーションし、かつ好都合な繰り返しレート（数Ｈｚから数１０ｋＨｚ）を有することができる波長でパルスを放出するので、特に良好な光源である。これは、サイズにおいて１ｍｍを超えるまでｍｍのわずかな部分（例えば、５０μｍ）の範囲のパターンピッチを有するＦＰＤが、適度なビームまたはステージ速度でこのＳＩＳレーザアブレーション方法によって処理され得ることを意味する。一実施例として、基板移動方向に１００μｍピッチを有するＦＰＤパターンは、像が、ほんの６０ｍｍ／秒の速度で像に対して移動する基板を有する各第２のパターンピッチで重なり合うように発射同期化される１ｍｍの移動方向における幅を有する像を形成する、３００Ｈｚで発射するエキシマレーザによってパターニングされ得る。この場合、像は、基板が全像領域を通って移動された後、各領域が５個のレーザショットを受けるように、全ビーム幅において１０個の繰り返しパターンを含む。膜が薄く、かつただ１つのレーザショットが膜を完全に取り除くために必要であるなら、この場合、基板は、毎秒３００ｍｍの速度で移動される。膜がより厚く、かつ膜を完全に取り除くために１０個のショットを必要とするなら、基板速度は、ただ毎秒１０ｍｍである。他の実施例として、一方向に１００μｍピッチを有するＦＰＤパターンは、像を形成する２０ｋＨｚで発射するＩＲ固体レーザによってパターニングされ得、像は、この方向にビームスキャナシステムによって移動され、かつ像が、毎秒２メートルで移動するビームで各パターンピッチを重なり合うように発射同期化されたレーザを用いて、０．６ｍｍのビーム移動方向における幅を有する像を形成する２０ｋＨｚで発射するＩＲ固体レーザによってパターニングされ得る。この場合、像は、全幅内に６個の繰り返しパターンを含むので、基板をわたって全ビームの通過後、各領域は、６個のレーザショットを受ける。
このＳＩＳレーザアブレーションプロセスの首尾よい実施のための第３のキー要件は、レーザ発射が、ステージまたはビーム運動に対して正確にタイミングが合わされるべきであることである。像が静止され、かつ基板が投影レンズの像面内で移動されるか、または基板が静止され、かつマスクおよび投影レンズが基板に対して移動される場合に、ＳＩＳパターンアブレーションに基づくエキシマレーザについて、これは、ステージが、取り付けられかつ高度に繰り返し可能であるべき高解像度符号器を有することを必要とすることを意味する。それは、ステージ速度におけるわずかな変化（サーボ制御ループ遅延に起因する）が、像の正確な位置決めに影響を与えないように、高速でありかつジッタの無い制御電子機器が、ステージ符号器信号からレーザ発射パルスを作る必要があることも意味する。そのような電子機器は、標準のＣＮＣステージ制御システムにおいて容易に入手可能である。ＩＲ固体レーザが使用され、かつ像がビームスキャナシステムによって基板を横切って移動される場合に、レーザパルスを有するビームスキャナシステムの正確な制御および同期化が重要である。
首尾よいＳＩＳレーザアブレーションのための第４の重要な状況は、各レーザパルスにより像面に生成される放射のエネルギー密度が、膜の直接アブレーションを生じるために必要な閾値エネルギー密度より高いことである。
したがって、エキシマレーザを用いるこのＳＩＳレーザアブレーションプロセスを最も良く使用するための想定される方法は、ＦＰＤ表面で投影レンズに対して静止して保持されるマスクの像を生成することであり、ＦＰＤ表面は、次にＦＰＤの１つの軸を横切って膜の帯域をアブレーションするために光学投影システムの下で移動される。１つの帯域がアブレーションされた後、光学システムは、側方にかつ第１にアブレーションされた帯域に隣接する他の帯域へステップ移動される。明らかに、側方ステップの距離は、２番目にアブレーションされる帯域パターンが、第１の帯域に対して正確に位置合わせされるように、ステッピング方向にパターンピッチの整数倍でなければならない。一般に、アブレーションされる各帯域の幅は、全ての走査が完了したときに、ＦＰＤの全領域がアブレーションされるようなものであるべきである。これは、望ましいが、以降に議論されるように必ずしも必要不可欠ではない。
光学システムおよび基板の正しい相対移動を達成するために、異なる方法を使用してエキシマレーザに基づくＳＩＳアブレーションを実行することも可能である。ある場合において、投影レンズおよびマスクを組み込む光学システムが、常に静止して保持され、基板が、２つの直交方向に移動される。他の場合において、基板が、常に静止して保持され、光学マスク投影システムが、２つの直交方向に移動され得る。
ＦＰＤＳＩＳレーザアブレーションプロセスの速度を最大化するために、平行帯域の全数を低減しかつ最大の可能速度でＦＰＤを移動することが必要である。前者の要件は、適切なレンズの利用可能性によって制限されるこれによりできるだけ広い像を生成することによって満たされる。可能な最高速度で走査するための要件は、以下のように満たされる。
一般に、ＦＰＤは、矩形形状であり、フルカラーディスプレイを形成するために必要な異なる色を表す少なくとも３つの副画素またはセルにそれぞれ分割されるほぼ正方形の画素を有する。これは、繰り返しパターンが、２つの異なるＦＰＤ軸に異なるピッチを有することを意味する。一般に、画素は、短軸と比べてＦＰＤの長軸にかなりより多い（５倍または６倍の）セルが存在するように、ＦＰＤの長軸に沿って副画素またはセルに分割される。本明細書に議論されるエキシマレーザＳＩＳレーザアブレーション技術は、基板またはビームが、長軸に平行に移動することにある利点があるが、短または長ＦＰＤ軸のいずれかに平行な方向に移動されるように実施され得、全ＦＰＤ領域を覆うために必要なパス数が、短軸に平行に移動するときより少なく、したがって、基板が残りに対して低速にされて運ばれ、かつ逆方向に加速されなければならない回数は最小化され、プロセスレートが最大化される。
エキシマレーザＳＩＳレーザアブレーションプロセスは、ＦＰＤおよび像が、レーザパルス間で整数（１以上）倍のセルだけ互いに対して移動することを必要とするので、レーザパルス間で１セルピッチより長く移動することによって、相対速度を増大することが可能である。２、３以上の移動は、速度を増大するために使用できる。アブレーションパルス間で移動される距離を増大する結果、ＦＰＤでのアブレーションビームが、移動方向でサイズを増大することである。一実施例として、０．６ｍｍ×０．６ｍｍの画素サイズを有するＦＰＤを考慮する。各画素は、それぞれ０．６ｍｍ×０．２ｍｍサイズの３個のセルに分割される。３００Ｈｚでのレーザ発射が使用され、かつＦＰＤまたはビームがセル短軸（ＦＰＤ長軸）方向に移動されるなら、基板またはビームが、各レーザパルスを丁度１セルピッチで移動する場合に、６０ｍｍ／ｓｅｃの速度が達成される。レーザアブレーションパルス間で２個のセル長さを移動することによって、速度は１２０ｍｍ／ｓｅｃまで増大される。
ＦＰＤの各領域が、それを完全にアブレーションするために所定数のパルスを受ける要件は、走査方向におけるビームのサイズが、セルピッチ、パルス間に移動されるセル数、および各領域によって必要とされるアブレーションパルスの数の積によって与えられることを意味する。上記実施例について、５個のパルスが、膜内の正しいドーズを達成するために必要であるなら、０．２ｍｍのセルピッチおよびパルス間の２個のセル長さの移動を有する状態で、移動方向のビームサイズは、２ｍｍである。
ＩＲ固体レーザを用いる最良にこのＳＩＳレーザアブレーションプロセスを使用する想定される方法は、ＦＰＤの１つの軸に平行に膜の狭い帯域を横切って画素の列をアブレーションするために、ビームスキャナシステムによって移動されるＦＰＤ表面で静止マスクの像を生成することである。１列の画素がパターニングされた後、ビームスキャナは、ビームが隣接する平行な列をアブレーションするために移動する方向に逆転する。この後方および前方に移動するプロセスは繰り返し、同時に基板は、ビーム走査方向に垂直な方向に連続して移動される。これによって、基板移動方向に平行に連続する帯域がパターニングされることを意味する。繰り返し構造の帯域を処理するために基板移動とともにこのビーム走査を、「ボータイスキャニング（ＢＴＳ）」と呼ぶ。１つの帯域がアブレーションされた後、マスク、スキャナユニット、および投影レンズを組み込む光学システムは、側方に第１にアブレーションされた帯域に隣接する他の帯域にステップ移動される。明らかに、側方ステップの距離は、２番目にアブレーションされる帯域パターンが、第１の帯域に対して正確に位置合わせされるように、ステップ移動方向にパターンピッチの整数倍でなければならない。一般に、アブレーションされる各帯域の幅は、全ての帯域が完了したときに、ＦＰＤの全領域がアブレーションされるようなものであるべきである。これは、望ましいが、以降に議論されるように必ずしも必要不可欠ではない。
光学システムおよび基板の正しい相対移動を達成するために、異なる方法を使用してＩＲ固体レーザに基づくＳＩＳアブレーションを実行することも可能である。ある場合において、投影レンズ、ビームスキャナユニット、およびマスクを組み込む光学システムが、常に静止して保持され、基板が、２つの直交方向に移動される。他の場合において、基板が、常に静止して保持され、光学マスク投影およびスキャナシステムが、２つの直交方向に移動され得る。
ＳＩＳおよびＢＴＳ技術を使用してＵＶエキシマレーザまたはＩＲ固体レーザのいずれかによって膜を帯域でアブレーションするとき、不連続部が帯域間の境界に存在しないことを確実にするために大きな注意が払われなければならない。そのような帯域境界の不連続部は、しばしば「スティッチング誤差」またはスティッチングＭｕｒａ効果と称される。これら帯域境界Ｍｕｒａ効果を避ける１つの方法は、各レーザショットで膜表面上にインプリントされる像領域が、繰り返す同一セルの２Ｄパターンからなり、かつインプリントされたパターンの２つの側方縁部が、ステップ移動されたセル構造を生成するように形成されることができ、または隔離されたセルパターンを有することさえできる事実を利用する。これら構造は、１つの帯域の側方縁部が、隣接帯域の側方縁部を走査境界で正確に挟むように成形されることができ、全てのセルが、同一数のレーザショットを受け、かつ任意の２つの隣接する帯域を結合するラインが、もはや正確に直線ではない。この技術は、ＵＶエキシマレーザＳＩＳアブレーションまたはＩＲ固体レーザＳＩＳアブレーションのいずれかに適用され得る。
ＵＶエキシマレーザＳＩＳアブレーションの場合には、膜の表面上にインプリントされる典型的な像は、移動方向に垂直な方向に１００−２００個の画素長、および移動方向に平行な方向に数十の画素長であり得る。移動方向に平行な方向における複数のセルは、ビーム縁部に階段または非直線性を与えるために、セルの階段またはパターンの側方縁部に隔離されたセルを有するより複雑なパターンを形成する可能性を許容する。多くのステップ状または隔離されたセルパターンは、帯域内および帯域間の重なり合う区域内の全てのセルが、同一数のレーザショットを受けることを確実にするように各像の両端部が対称にパターニングされる限り可能である。
ＩＲ固体レーザＳＩＳアブレーションの場合に、膜の表面上にインプリントされた典型的な像は、非常により小さいが、まだ複数のセルを含むことができる。一実施例として、膜を完全にアブレーションするために基板の各領域上に５個のレーザショットが必要であるレーザアブレーションプロセスのために、像は、移動方向に平行な方向に５個のセル長、および移動方向に垂直な方向に同様の数である。移動方向に垂直な方向における複数のセルは、ビーム縁部に階段または非直線性を与えるために、セルの階段または像の側方縁部に隔離されたセルを有するより複雑なパターンを形成する可能性を許容する。多くのステップ状または隔離されたセルパターンは、走査帯域内および帯域間の重なり合う区域内の全てのセルが、同一数のレーザショットを受けることを確実にするように、各像の両端部が対称にパターニングされる限り可能である。
ＵＶエキシマレーザＳＩＳアブレーションの場合には、基板の各領域が、走査方向にＦＰＤデバイスのまさに２つの境界まで受けるレーザショット数の制御は、重要な問題である。これは、走査方向におけるビーム幅が、多くのパターンが各レーザパルスでアブレーションされるようなものであるので、このＳＩＳレーザアブレーションプロセスでの可能性がある問題である。複数のレーザパルスが各領域で必要であるなら、基板またはビームは、レーザパルス間の像幅の一部だけを移動し、アブレーションレーザのトリガリングがＦＰＤの境界で突然停止されるなら、各領域に送出されるショット数が不完全である像の部分にわたって延びる領域が存在する。各領域に必要であるショット数に応じて、この部分的にアブレーションされる帯域は、走査方向の像のほぼ全幅までであり、この距離にわたる各領域によって受けられるレーザアブレーションショットの数は、１から最大値まで変化する。明らかに、これは非常に望ましくなく、この方法が、これを防ぐことが必要である。
使用されるビームの縁部が、帯域境界区域でＭｕｒａ効果を制御するためにステップ状でありまたは不連続であるなら、同じ問題が、ＦＰＤの側部に存在する。ＦＰＤをアブレーションするために使用される先端帯域の外側縁部で、ビームの端部の構造化区域の幅に等しい幅を有する部分的にアブレーションされた区域が生成される。この区域において、各領域によって受けられるレーザショットの数は、全値から１まで低下する。明らかに、これは非常に望ましくなく、この方法が、これを制御することが必要である。
記載された両方の縁部問題は、境界区域内の像を覆い隠すためにビーム内へ移動するマスク近くに位置付けられるブレードの使用を含む同一の方法によって解決される。ブレードは、プロセスの間に正しい時間にビーム内へ駆動され得るように、モータ駆動されかつステージ制御システムから制御される。ブレードは、マスクの表面に平行なそれらの平坦な面を有して向けられ、ブレード縁部が基板表面上に正確に像形成されるように、マスク表面に非常に近く配置される。全部で４つのブレードが、必要であり、１つのブレードが各４つの基板境界を扱う。実際には、ブレードは、２軸ＣＮＣステージシステムに対で賢明に搭載され、ブレード縁部が、ＦＰＤ（およびマスク）パターンに正確に平行であるように設計される。
移動方向の縁部問題を解決するために、ブレードは、ＦＤＰ境界が近づくにつれて漸次ビーム幅を低減するように、マスクでビーム内へ移動される。これは、ブレードの移動が、主ＦＰＤステージの移動に対して正確に同期化された位置にあるべきであることを意味する。これは、ウェハステージにマスクステージを結合するために、まさに標準のリソグラフィ露光ツールで使用される方法であり、制御システムにおいて容易に実施される。ブレードは、距離およびレンズ倍率による主ステージ速度に関連する速度で明らかに移動しなければならない。
側方境界ブレードは、ＦＰＤの各側方縁部で狭い不完全にアブレーションされた帯域を排除するために使用され、かつＦＰＤ表面上でアブレーションされる領域の全体幅を制御するためにも使用され得る。全ての帯域が、ＦＰＤデバイスの幅を完了したときなど、各帯域の幅を正確に覆われるように設定することが可能である。そのような構成は、プロセスレートを最大化するが、設定するために複雑である。実際には、全ＦＰＤ幅内に正確にはまるサイズよりほんのわずかに広い量（例えば、１セル幅）の帯域で動作することが好ましい。この場合、外側帯域の各外側側部上の不完全にアブレーションされた帯域を覆い隠すために使用されるビームを覆い隠すブレードが、次に、正確に正しいサイズのＦＰＤを生成するために必要な幅に、外側帯域を「トリム」するためにビーム内にさらに前進される。
ＢＴＳモード処理を使用するＩＲ固体レーザＳＩＳアブレーションの場合には、ビームは、ＦＰＤにパターニングされた帯域を生成するために、基板および光学システムの相対移動の方向に垂直な方向に走査され、したがって、ＦＰＤ表面上の移動する像が、各帯域の端部に平行に移動するにつれ、各帯域の始まりまたは終わりで縁部問題が一般的に存在しない。しかしながら、ビーム移動方向に垂直な方向における像内の限定された数の画素が、ＦＰＤ設計によって必要な画素数に正確に分割されることができないので、帯域の長さに沿った正しい画素数を正確に形成することに関する問題が存在し得る。この場合、各帯域を横切るビームの最終走査が、ビームスキャナの調整によって帯域に沿った所定位置に調整され、帯域の長さに沿った正確な数の画素が生成されるように制御する。そのような処置は、帯域を横切るビームの最後の走査においてセルのいくつかのラインを、帯域の残りと比べて２倍の数のレーザショットを受けさせるが、このプロセスは、より低い基板からの材料の薄膜を取り除くために一般に使用されるので、過剰なレーザショットは、通常問題にならない。
ＩＲ固体レーザを用いて処理するＢＴＳモードを使用するＳＩＳアブレーションにおいて、隣接する帯域間の接合ラインは、境界領域における全てのセルが、同一数のレーザショットを受けるように制御されなければならない。これは、１つの帯域におけるビーム走査によって設けられた最後の像を、隣接する帯域における対応するビーム走査によって設けられる最初の像と注意深く重ね合わせることによって達成される。移動像が、走査方向に４個のセルおよび垂直方向に４個のセルのアレイ（全体で１６個のセル）を含み、かつレーザが、走査方向に次に各走査されたラインの主要部を各セルピッチで発射するようにビーム走査速度およびレーザ発射速度が調整される場合における一実施例として、基板の各部分は、全部で４つのレーザショットを受けるが、レーザが、走査されたラインの終わりで発射することを中止するとき、最後の像は、セルが、レーザショットの全数より漸進的に少なく含むときに、不完全にアブレーションされるセルを含む。本明細書に与えられる場合において、最後の像は、単位面積当たりのショット数が、像を横切って４から３へ２へ１へ低減する場合に、４個のセル幅である列を含む。各帯域縁部でこの不完全にアブレーションされた区域の完全なアブレーションは、それを、隣接する帯域上で対応する不完全にアブレーションされた区域と重ね合わせることによって達成される。本明細書に与えられる場合において、これは、隣接する帯域上の像が、３個のセルだけ重なり合うことを生じることを意味し、１つの帯域内でただ３個のショットを受けたセルが、隣接する帯域から追加の１つのショットを受け、１つの帯域内でただ２個のショットを受けたセルが、隣接する帯域から追加の２つのショットを受け、かつ１つの帯域内でただ１個のショットを受けたセルが、隣接する帯域から追加の３つのショットを受ける。そのように、帯域境界は、全てのセルが、正確に同一数のレーザショットを受ける場合に、連続するパターンを形成するためにともに合わされる。
このプロセスは、ＦＰＤの本体内の帯域間の全ての境界で有効であるが、最初および最後の帯域の外側縁部で不完全にアブレーションされたセルを有する問題がまだ存在することは明らかである。この要件が、これら側方縁部で全てのセルを完全に取り除くために存在するなら、これは、追加のプロセスステップを実行することによって達成され、この追加のプロセスステップで、最も外側のセルが正しい数のレーザショットを受けるように、ＦＰＤの各側方縁部の狭い帯域が、ＦＰＤセルパターンの最も外側縁部に対応する複数回数および端セル位置で走査された同一領域でパターニングされる。この補足的なプロセスの間に端の最も外側のセルが４個のレーザショットを受けさせるために、４×４のセルアレイを含むビームを用いる上記で議論された場合に、ビームは、それを完全にアブレーションするためにさらに３回このセルまで走査しなければならない。これは、ＦＰＤの端側部での不完全なアブレーションの問題を解決するが、プロセスにおいて、セルの帯域を完全なアブレーションに必要な最小のレーザショットより多くのレーザショットを受けさせる。本明細書で考慮される場合について、各側方縁部セルを取り除くために処理される狭い帯域の幅にわたって、１６個のショットだけを受け、ここで４個のショットは、標準の帯域パターンプロセスの間に与えられ、さらなる１２個のショットは、端縁部セルに４個のショットを与えるために必要な３個の余分の走査の間に課される。
上記議論の全ては、インプリントされるべきパターンが、全領域にわたって規則的な方法で繰り返される場合に関する。しかしながら、特定の非繰り返しパターンが、繰り返し領域に直に隣接して生じる場合が存在し得る。この実施例は、ＬＣＤカラーフィルタアセンブリ上のＢＭマトリクスの縁部周囲の数ｍｍ幅の境界領域内のＢＭ樹脂膜の完全な取り除き、アセンブリされたモジュール内のドライバチップの位置に対応するＬＣＤカラーフィルタアセンブリの境界区域からＩＴＯ層の取り除き、またはＦＰＤ画素マトリクスの縁部周囲のアライメントおよび参照マークの形成である。これらの場合に、これらの規則的ではない特徴が、ビーム内に移動することができ、したがって移動するレーザアブレーションプロセスがＦＰＤデバイスの縁部に進むときに基板へ移されるように、マスク上の規則的な特徴に隣接するこれら規則的ではない特徴を組み込み、あるタイプのステージシステム上にマスクを搭載等する必要がある。ＵＶエキシマレーザＳＩＳ処理を使用するとき、これら非繰り返し領域を容易にアブレーションする１つの方法は、各レーザアブレーションプロセスの間に、マスクおよび基板の両方が静止しているステップアンドリピートプロセスモードで、それらをインプリントすることである。この場合、縁部特徴は、知られている位置でマスクに組み込まれることができ、正しい縁部特徴が基板上の正確に正しい位置にインプリントされるように、基板または光学システムがＦＰＤ上に対応する位置に移動されると同時に、マスク上の適切な領域が、ビーム内に移動できるように、マスクは、２軸ステージシステム上に搭載される。そのようなプロセスは、有効であるが、いくつかの別個のステップが必要であるので低速であり得るので、全ＦＰＤ領域をアブレーションするための全体時間は、延長される。
いくつかのエキシマレーザの場合に、非常により高速の方法が、これら縁部特徴をアブレーションするために使用され得る。この方法は、マスクおよび基板の両方が投影レンズに対して相対移動されることを必要とする。この場合に、縁部特徴パターンは、規則的な特徴パターンに直に隣接するマスク上に位置されなければならず、マスクおよび基板は、レンズ倍率によって設定される相対速度で正確なレジスタ内で正確にともに移動しなければならない。これは、進歩した高スループットＩＣ半導体露光ツール、および１×ＦＰＤ露光ツールで使用されるタイプの移動プロセスである。当然、マスクが、レーザアブレーションプロセスの間に移動されなければならないなら、その移動（および基板の移動）は、レーザが、規則的な基板ＦＰＤパターンを正しく上に重ねるように発射されるとき、それが、正しい位置にある要件に常に従わなければならない。基板ならびにその関連するチャックおよびステージは嵩張り、したがって容易に速度を変更することができないので、マスクおよび関連するステージが、迅速に適切な速度に加速され得ることが重要である。
非繰り返し特徴は、常にＦＰＤ上の規則的パターンの縁部の周囲に生じるので、基板ステージは、一般に、回転しかつ逆方向に向くためにＦＰＤを横切るそのパスの終わりで低速プロセスである。したがって、基板は、マスクステージが移動することを必要とするときに低速に移動する可能性があり、したがってマスクが、基板ステージと同期されるようになるために達成する必要がある速度は、適度である。
ＩＲ固体レーザを用いるＳＩＳアブレーション処理のために、レーザの繰り返しレートおよびビームの速度は、レーザが発射する間にマスクの移動を可能にするためには高すぎる。この場合に、主繰り返しＦＰＤ構造の周囲に特定の非繰り返し特徴を生成するために、適切なマスクは、ＦＰＤ表面上に小さく適切な形状にされた像を形成するためにビーム内に移動され、ビームは、次に、所望の領域から膜をアブレーションで取り除くために必要であるなら、ビームスキャナ制御およびステージ移動を使用してＦＰＤの表面上を移動される。そのような２Ｄ走査プロセスは、レーザマーキングおよびエングレービングシステムの分野で非常に良く知られている。
ＳＩＳレーザアブレーションツール上のマスクを照射するために使用される放射は、ある範囲の源からのものであり得る。主要な要件は、放射の波長が、それが膜を有効にアブレーションするために膜によって十分に吸収され、かつ源が移動する基板上で像のぼやけを避けるために十分に短いパルスを放出しなければならないようなものであることにある。
本発明に使用され得る可能なレーザ源の実施例は、以下である。
ａ）２４８ｎｍ、３０８ｎｍ、または３５１ｎｍで動作するエキシマレーザ、
ｂ）１０６４ｎｍ、５３２ｎｍ、３５５ｎｍ、または２６６ｎｍで動作する活性媒体としてネオジウムに基づくダイオードまたはランプでポンピングされる固体レーザ、
ｃ）アブレーションに必要である膜によって吸収される波長で、１マイクロ秒未満の持続期間のパルスで放射を放出する任意の他のパルス化レーザ源。
明らかに全ての場合に、光学システムは、画像領域内の膜で均一なレーザアブレーションドーズを確実にするために、マスクに均一な放射視野を生成するために使用されなければならない。
ＳＩＳレーザアブレーションツール構造の例示的な実施形態は、添付の図面である図１、２、３、４、および５を参照して以下に簡単に議論される。
ＳＩＳレーザアブレーション方法の原理を示す図である。 エキシマレーザＳＩＳ投影アブレーションツールの可能な幾何形状を示す図である。 他の可能なレーザアブレーションツール構成を示す図である。 図２に示される構成に類似する構成を示す図である。
（図１）
これは、ＳＩＳレーザアブレーション方法の原理を示す。膜層２で被覆された基板１は、Ｙ方向にアブレーションするパルス化放射ビーム３に対して漸進的に移動される。ビームは、必要なＦＰＤの画素またはセルパターンに対応する膜上に像を生成する。図において、基板が移動する方向に６個の画素セルを含む像が示される。したがって、放射の各パルスは、６個のセル幅である膜の帯域をアブレーションする。レーザパルスの間に、次のパルスが、第１のパルスを正確に重なり合うが、１セルピッチだけ変位されるパターンを生成するように、基板は、正確に１セルピッチ移動する。ビームが６個のセル幅である場合が示されている図において、膜の各領域は、６個の放射のパルスを受け、次にビームから移動する。
（図２）
これは、エキシマレーザＳＩＳ投影アブレーションツールの可能な幾何形状を示す。ＬＣＤカラーフィルタまたはＴＦＴアレイの構成部品膜で被覆され、かつその上を薄いインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）層で被覆されるガラス基板５は、直交するＸ１およびＹ１方向に移動することができる二軸テーブル６上に支持される。移されるべきパターンを有するマスク７は、投影レンズ８上でビーム内に搭載される。ビームを覆い隠すブレード１１は、直交するＸ２およびＹ２方向に移動することができる他の二軸テーブル９上に支持される。マスクは、必要であれば、規則的にパターニングされた領域の縁部周囲に非繰り返しパターンをインプリントするために、第３の二軸移動ステージアセンブリ上に搭載され得る。テーブル６、９の２つの方向Ｙ１およびＹ２（ならびにまたＸ１およびＸ２）は、互いに正確に平行であるように設定されなければならない。
３５１ｎｍ、３０８ｎｍ、２４８ｎｍ、または１９３ｎｍでも動作するエキシマレーザからのビーム１０は、マスク７で均一な視野を生成するために成形されかつ処理される。マスク７によって提供される照射された領域１２は、（例えば）２の縮小倍率を有する投影レンズ８を使用して基板５上の膜表面上に像形成される。
動作において、システムは以下のように作動する。基板は、図２に示されていない位置合わせカメラを使用して回転的および空間的に位置合わせされる。基板は、次に方向Ｙ１におけるＦＰＤの移動によってアブレーションされる膜１３の１つの縁部および帯域に移動される。明らかに、これが縁部帯域であるので、像の一側部上に構築された縁部は、Ｙ方向に平行なその縁部を有するブレードが、Ｘ方向に正確な量だけブレードステージを移動することによってビーム内に移動されるように、部分的なレーザアブレーションを妨げるために覆い隠される必要がある。Ｙ移動それぞれの始まりおよび終わりで、テーブル９に取り付けられたブレードは、正確にアブレーションされた帯域の縁部を画定するために制御された方法で、ビームを覆い隠すためにＹ方向にビーム１０内へ漸進的に移動する。この帯域が完了した後、像縁部構造を覆い隠すブレードは、ビームから取り除かれ、基板は、像の平均サイズに対応するある適切な距離だけ側方に（方向Ｘ１）にステップ移動される。Ｙ１におけるさらなる基板の移動は、次に繰り返される。最後の帯域について、適切な側方ブレードが、構築された像縁部を覆い隠すためにビーム内へ移動される必要がある。基板を完全に覆った後、プロセスは終了する。
図２は、ＦＰＤが短軸に平行な方向に移動され、かつ１０個の帯域が全ＦＤＰ領域を覆うために必要である場合を示す。ディスプレイおよびレンズ視野サイズならびに移動方向に応じて、選択された走査数が、１０個より多いまたは少ないことが可能である。典型的なレンズ視野は、直径が５０ｍｍまであり得るが、より小さいことがより普通である。構築された像縁部形状を可能にすることは、短軸方向に移動されたとき５０個以上の帯域までが、５２”ＦＰＤの全領域を覆うために使用され、一方、長軸方向に走査されたとき、ほんの２０個の帯域が、４２”ＦＰＤのレーザアブレーションを完了するために必要であり得るように、側方ステップ距離が、典型的に２０ｍｍから４５ｍｍの範囲であり得ることを意味する。
（図３）
これは、他の可能なレーザアブレーションツール構成を示す。ここで、基板ステージは、複数のＦＰＤを有するガラスシート１４がアブレーションされ得るようにより大きい。基板のより大きなサイズのために、一軸（Ｙ１）にこのステージの移動を制限するために都合が良い。この場合に、Ｘ方向における基板に対するビームの移動は、基板上のガントリでＸ方向にステージ上で移動するキャリッジに、マスクおよびレンズのアセンブリを搭載することによって達成される。そのような別個の軸を使用する構成は、ツールのフットプリントが低減されるので、大きな基板に都合が良い。
図３は、同時にＦＰＤ基板１５上に２つのアブレーション領域（Ａ、Ａ’）を生成する２つの並列の同一光学投影チャネルの使用も示す。そのような構成は、ステージ速度を増大しなければならないことなく全レーザアブレーション時間を低減する。同時に動作する２つ以上の並列の投影チャネルを有することは、確かに技術的に可能である。処理されるべきシートが十分に大きいなら、単一のレーザまたは複数のレーザのいずれかによって供給される８個以上の光学機器ヘッドを有するシステムは、想定され得る。実際の制限は、光学機器ヘッド上のマスクおよびブレードステージの近接度、ならびに増大するツールの複雑性によって設定される。
図２および図３に示されるツール構造とは異なるツール構造も、実行可能である。基板が非常に大きい場合について、レーザアブレーションの間にそれを静止して維持し、かつ２軸における光学マスク投影システム移動を有することが可能である。この場合に、マスクおよび投影光学機器は、基板の頂部上のガントリで２軸において移動できるカートリッジ上に担持される。
代わりの構成は、垂直面に保持される基板で動作する。そのような構成は、図２および図３に示される両方の構造に適用することができるが、図３に示される分割軸システムに対してより容易に実現される場合がある。この場合に、アブレーションされるべき（大きな）基板は、その縁部で保持され、かつマスクステージが平行にＹ２方向に移動する間に、Ｙ１方向に水平に移動する。各ＦＰＤの長さに沿ったレーザアブレーションパターンの移動は、平行なＸ２方向の移動によるマスク位置訂正に対応するＸ１方向に垂直にマスクカートリッジをステップ移動することによって達成される。
（図４）
これは、図２に示される構成に類似する構成を示すが、ビームスキャナユニットが、ＩＲ固体レーザ１０からのビームを用いるＳＩＳアブレーションが実行されることを可能にするために、光学投影システムに含まれる場合である。この場合、像は、基板が移動する方向Ｙ１に垂直なＸ１方向に、ビームスキャナユニットによるＢＴＳモードで基板に対して移動され、各帯域の端部で、基板は、帯域の幅だけＸ１方向に側方にステップ移動される。
エキシマレーザの場合として、他のツール幾何形状は、またＩＲ固体レーザＳＩＳアブレーションについて可能である。基板は、常に静止したままであり得、光学システムは、２つの直交軸で移動される投影レンズ、スキャナユニット、およびマスクからなり、または代わりに、基板は、一方向だけに移動することができ、光学システムは他の方向に移動する。基板の垂直方位も可能である。
１ 基板
２ 膜層
３ アブレーションパルス化放射ビーム
５ ガラス基板
６、９ 二軸テーブル
７ マスク
８ 投影レンズ
１０ ビーム、ＩＲ固体レーザ
１１ ブレード
１２ 照射される領域
１３ 膜
１４ ガラスシート
１５ ＦＰＤ基板

Claims (10)

  1. パルス化レーザビーム（３，１０）からの放射を用いて直接薄膜（２）をアブレーションすることによって、基板（１，５）上の前記薄膜（２）に規則的な繰り返しパターンを形成する方法であって、前記放射ビーム（３，１０）は、前記パターンの輪郭を描く適切なマスク（７）を通過させられ、前記マスクパターンの像は、適切な投影レンズ（８）によって前記膜（２）の表面上で縮小され、前記膜でのエネルギー密度は、前記膜（２）をアブレーションによって直接取り除かせるように十分に高く、インプリンティングステップは、
    （ｉ）前記投影レンズ（８）に対して静止し、かつ前記基板（１，５）の全領域の小さな領域だけを呈するマスク（７）を使用し、かつ前記マスク（７）を照射するために各ステップで放射（３）の単一の短パルスを使用する、繰り返す一連の別個のレーザアブレーションステップにおいて実行され、前記放射パルスは、エネルギー密度が、前記膜（２）のアブレーションのための閾値より高い前記基板（１，５）でのそのようなエネルギー密度を有し、
    （ｉｉ）前記基板上に形成されるべき前記パターンの１つの軸に平行な方向（Ｘ１）に前記レーザビーム（３，１０）または基板（１，５）を移動し、かつ前記基板（１，５）またはビーム（３，１０）が、前記基板（１，５）上の前記繰り返しパターンの全数の持続期間に等しい距離にわたって移動する瞬間に、前記パルスレーザマスク照射光源を作動することによって、複数の画素を備える完全なパターンを与えるために、前記一連の別個のレーザアブレーションステップが、基板（１）の表面の全領域にわたって繰り返されることを特徴とする方法。
  2. 前記インプリント段階の間、前記基板（１，５）またはビーム（３，１０）が移動する前記方向に平行な前記方向（Ｘ１）に前記基板での前記照射された領域のサイズは、前記照射された領域下を前記基板の通過後で、前記膜の各部分が、それを完全にアブレーションするために十分な数の放射のパルスを受けたことを提供するのに十分であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 前記インプリント段階は、前記基板（１，５）上に前記マスクパターンを転写するために光学投影システム（８）を使用することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
  4. 前記パルス化レーザビームの前記源は、ＵＶエキシマレーザであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記パルス化レーザビームの前記源は、ＩＲ固体レーザであることを特徴とする請求項１、請求項２、または請求項３に記載の方法。
  6. 前記インプリント段階の間、前記基板（１，５）上のアブレーションされるべき前記領域の縁部は、前記マスク（７）の表面近く（９）に配置された可動ブレード（１１）によって画定されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記マスク（７）は、前記パターンの非繰り返し境界区域が前記基板（１，５）上にインプリントされることを可能にする移動レーザアブレーションプロセスの間または後の適切な時間で移動されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記基板（１，５）は、一連の平行帯域および前記区域で照射放射のドーズでアブレーションされ、前記区域で、帯域の重なり合いは、前記マスクパターンの両側でステップ状のまたはランダム化された透過プロファイルを有する像形成マスクを使用することによって制御され、前記ステップまたはランダム特徴は、前記ＦＰＤアレイ内の１つ以上の完全なセルに対応することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
  9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成されたことを特徴とするレーザアブレーションツール。
  10. 請求項１から８のいずれか一項に記載の方法によって形成されることを特徴とする製品。
JP2009510544A 2006-05-19 2007-05-15 移動する基板上の薄膜をパターニングするための方法およびツール Pending JP2009537324A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0609987A GB2438600B (en) 2006-05-19 2006-05-19 Method for patterning thin films on moving substrates
PCT/GB2007/001811 WO2007135377A1 (en) 2006-05-19 2007-05-15 Method and tool for patterning thin films on moving substrates

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009537324A true JP2009537324A (ja) 2009-10-29

Family

ID=36660492

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009510544A Pending JP2009537324A (ja) 2006-05-19 2007-05-15 移動する基板上の薄膜をパターニングするための方法およびツール

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20100015397A1 (ja)
EP (1) EP2030079A1 (ja)
JP (1) JP2009537324A (ja)
KR (1) KR20090033174A (ja)
CN (1) CN101490618A (ja)
GB (1) GB2438600B (ja)
TW (1) TWI317849B (ja)
WO (1) WO2007135377A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015211982A (ja) * 2014-04-30 2015-11-26 チャム エンジニアリング カンパニー リミテッド レーザ処理装置及び処理方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2438601B (en) * 2006-05-24 2008-04-09 Exitech Ltd Method and unit for micro-structuring a moving substrate
TWI433052B (zh) * 2007-04-02 2014-04-01 Primesense Ltd 使用投影圖案之深度製圖
US10307862B2 (en) * 2009-03-27 2019-06-04 Electro Scientific Industries, Inc Laser micromachining with tailored bursts of short laser pulses
US20110070398A1 (en) * 2009-09-18 2011-03-24 3M Innovative Properties Company Laser ablation tooling via distributed patterned masks
JP4961468B2 (ja) * 2009-10-29 2012-06-27 三星ダイヤモンド工業株式会社 レーザー加工方法、被加工物の分割方法およびレーザー加工装置
CN103619770A (zh) * 2011-07-06 2014-03-05 瑞尼斯豪公司 制造方法及其所用设备
US8545945B2 (en) * 2012-01-27 2013-10-01 Indian Institute Of Technology Kanpur Micropattern generation with pulsed laser diffraction
DE102013201298A1 (de) * 2013-01-28 2014-07-31 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Halbleiterbauelements
WO2020008047A1 (en) * 2018-07-05 2020-01-09 Tetra Laval Holdings & Finance S.A. A laser ablation marking system for and a method of providing an image to a web of packaging material
US11270950B2 (en) 2019-09-27 2022-03-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Apparatus and method for forming alignment marks

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8916133D0 (en) * 1989-07-14 1989-08-31 Raychem Ltd Laser machining
CA2021110A1 (en) * 1989-09-05 1991-03-06 Colloptics, Inc. Laser shaping with an area patterning mask
KR19990007929A (ko) * 1995-04-26 1999-01-25 데이빗로스클리블랜드 다면 반복 노광 방법 및 장치
US6037967A (en) * 1996-12-18 2000-03-14 Etec Systems, Inc. Short wavelength pulsed laser scanner
US6555781B2 (en) * 1999-05-10 2003-04-29 Nanyang Technological University Ultrashort pulsed laser micromachining/submicromachining using an acoustooptic scanning device with dispersion compensation
KR100312686B1 (ko) * 1999-12-17 2001-11-03 김순택 평판 표시 소자용 박막 패턴 형성 시스템
NL1016735C2 (nl) * 2000-11-29 2002-05-31 Ocu Technologies B V Werkwijze voor het vormen van een nozzle in een orgaan voor een inkjet printkop, een nozzle-orgaan, een inkjet printkop voorzien van dit nozzle-orgaan en een inkjet printer voorzien van een dergelijke printkop.
US6762124B2 (en) * 2001-02-14 2004-07-13 Avery Dennison Corporation Method for patterning a multilayered conductor/substrate structure
KR100531416B1 (ko) * 2003-09-17 2005-11-29 엘지.필립스 엘시디 주식회사 Ｓｌｓ 장비 및 이를 이용한 실리콘 결정화 방법
KR20060027750A (ko) * 2004-09-23 2006-03-28 삼성에스디아이 주식회사 유기 전계 발광 소자의 제조 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015211982A (ja) * 2014-04-30 2015-11-26 チャム エンジニアリング カンパニー リミテッド レーザ処理装置及び処理方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007135377A1 (en) 2007-11-29
KR20090033174A (ko) 2009-04-01
GB2438600A (en) 2007-12-05
GB2438600B (en) 2008-07-09
CN101490618A (zh) 2009-07-22
US20100015397A1 (en) 2010-01-21
EP2030079A1 (en) 2009-03-04
GB0609987D0 (en) 2006-06-28
TWI317849B (en) 2009-12-01
TW200811587A (en) 2008-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2009537324A (ja) 移動する基板上の薄膜をパターニングするための方法およびツール
KR20070100963A (ko) 노광 방법 및 툴
TWI520805B (zh) 用於滾筒表面之雷射處理的方法和設備
KR19990007929A (ko) 다면 반복 노광 방법 및 장치
TW201600941A (zh) 基板處理裝置、元件製造方法及基板處理方法
US7589755B2 (en) Apparatus and method for recording image on photosensitive material
JP2003255552A (ja) レーザ照射装置並びに走査レーザ光を用いた露光方法及び走査レーザ光を用いたカラーフィルタの製造方法
JP4589788B2 (ja) レーザ照射方法
TWI417674B (zh) 無遮罩曝光裝置、以及使用此裝置以製造用於顯示器之基板之方法
JP4344162B2 (ja) パターン描画装置及びパターン描画方法
JP2008064860A (ja) カラーフィルターの描画方法及び描画装置
WO2008035043A1 (en) Method for thermally curing thin films on moving substrates
US20130250267A1 (en) Lithographic apparatus and device manufacturing method
CN212647263U (zh) 一种曝光设备
US6844916B2 (en) Method for improving image quality and for increasing writing speed during exposure of light-sensitive layers
TW200825635A (en) Exposure tool and method
JP5253037B2 (ja) 露光装置、露光方法、及び表示用パネル基板の製造方法
JP4713223B2 (ja) パターン転写装置及び転写方法
JP2006145745A (ja) パターン描画装置およびパターン描画方法
KR101648542B1 (ko) 레이저 노광 방법 및 제품
JP2009117516A (ja) パターン描画装置
WO2012117802A1 (ja) 露光装置及びマイクロレンズアレイ構造体
JP2014146012A (ja) パターン形成方法及び装置