JP2011147980A

JP2011147980A - レーザによる薄膜除去方法

Info

Publication number: JP2011147980A
Application number: JP2010012223A
Authority: JP
Inventors: Naoaki Fukuda; 直晃福田; Yoshikazu Fujii; 義和藤井
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2010-01-22
Filing date: 2010-01-22
Publication date: 2011-08-04
Anticipated expiration: 2030-01-22
Also published as: JP5582796B2

Abstract

【課題】レーザビームのエネルギを最大限に活用し、かつ、加工領域外の薄膜や基板への熱的ダメージを抑制する。
【解決手段】基板１上に形成された薄膜２の除去方法である。前記基板１を介して除去する薄膜２にレーザビーム３を照射する。前記基板１へのレーザビーム３の入射角を、レーザビーム３の反射が最小となる角を維持しつつ、前記基板１とレーザビーム３を相対移動させる。
【効果】レーザビームのエネルギを最大限に活用できるので、レーザビームの照射時間を長くしたり、照射するレーザビームのエネルギを高める必要がなく、基板上の加工領域外の薄膜や基板に与える熱的ダメージを抑制できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば基板上に形成された薄膜の所定領域にレーザビームを照射し、当該領域の薄膜を除去する方法に関するものである。

従来、例えば図５（ａ）に示すように基板１上に形成された薄膜２の所定領域を、図５（ｂ）に示すようにレーザにより除去する場合、図５（ｃ）に示すように基板１上の薄膜２に直接照射したレーザビーム３をスキャニングすることで行っている。なお、図５（ｂ）中の２ａは薄膜２を除去された領域、図５（ｃ）中の４は集光レンズを示す。

或いは、マスクを介して基板上に照射したレーザビームをスキャニングすることで、基板上の所定領域の薄膜を除去している（例えば特許文献１）。

しかしながら、前記のような、基板に対して垂直にレーザビームを照射し、薄膜除去を行う方法では、照射したレーザビームの全てが薄膜の除去に使われるわけではなく、一部は基板表面で反射する。

反射する割合が多くなれば、薄膜の除去が十分に行われないことになるので、レーザビームの照射時間を長くするか、照射するレーザビームのエネルギを高める必要がある。この場合、エネルギ効率が悪くなるだけでなく、基板上の加工領域外の薄膜や基板に熱的ダメージを与えることになる。

特開平９−３５６２４号公報

本発明が解決しようとする問題点は、従来のレーザによる薄膜除去では、基板に照射したレーザビームの一部は基板表面で反射するので、エネルギ効率が悪く、薄膜の除去が十分に行われないことになるという点である。これに対して、レーザビームの照射時間を長くするか、照射するレーザビームのエネルギを高めた場合、基板上の加工領域外の薄膜や基板に熱的ダメージを与える。

本発明のレーザによる薄膜除去方法は、
レーザビームのエネルギを最大限に活用し、かつ、加工領域外の薄膜や基板への熱的ダメージを抑制するために、
基板上に形成された薄膜の除去方法であって、
前記基板を介して除去する薄膜にレーザビームを照射すると共に、前記基板へのレーザビームの入射角を、レーザビームの反射が最小となる角を維持しつつ、前記基板とレーザビームを相対移動させることを最も主要な特徴としている。

本発明では、薄膜を形成した基板を介してレーザビームの照射を行い、かつ基板へのレーザビームの入射角が、レーザビームの反射が最小となるブリュースター角を維持しつつ行うので、レーザビームのエネルギを最大限に活用できる。従って、レーザビームの照射時間を長くしたり、照射するレーザビームのエネルギを高める必要がなく、基板上の加工領域外の薄膜や基板に与える熱的ダメージを抑制できる。

本発明のレーザによる薄膜除去方法の考え方を説明する図である。本発明のレーザによる薄膜除去方法の第１の例を示した図である。本発明のレーザによる薄膜除去方法の第２の例を示した図である。（ａ）〜（ｃ）は本発明のレーザによる薄膜除去方法の第３の例を示した図である。従来の薄膜除去方法の一例を説明する図で、（ａ）は薄膜を形成した基板を上方から見た図、（ｂ）は（ａ）図において所定領域の薄膜を除去した場合の図、（ｃ）は薄膜除去時の状態を説明する側面から見た図である。

本発明では、レーザビームのエネルギを最大限に活用するという目的を、薄膜を形成した基板を介してレーザビームの照射を行い、かつ基板へのレーザビームの入射角が、レーザビームの反射（基板に照射されるレーザビームのｐ偏光成分の反射）が最小となるブリュースター角を維持しつつ行うことで実現した。なお、前記レーザビームには、入射面に平行なｐ偏光成分と入射面に垂直なｓ偏光成分があるが、本発明で使用するレーザビームは、これらのうち、少なくともｐ偏光成分が７０％以上含まれている必要がある。

以下、本発明を実施するための形態を図１〜図４を用いて詳細に説明する。
図１は本発明のレーザによる薄膜除去方法の考え方を説明する図、図２〜図４は本発明のレーザによる薄膜除去方法の第１〜第３の例を示した図である。

発明者らは、基板上の加工領域外の薄膜や基板に熱的ダメージを与えることを抑制するために、図１に示すように、除去しようとする薄膜２に、基板１を介してレーザビーム３を照射することを考えた。

このように基板１を介在させて薄膜２にレーザビーム３を照射した場合、薄膜２と基板１の境界部分にレーザビーム３を照射することで、薄膜２に直接レーザビーム３を照射するのに比べて、薄膜２を除去するレーザビーム３のエネルギを低く抑えることができる。従って、基板１上の加工領域外の薄膜２や基板１に与える熱的ダメージを抑制することができる。

その際、図１に示すように、レーザビーム３を斜め方向から入射させれば、加工領域の薄膜２におけるレーザビーム３の経路が長くなることで、前記薄膜２へのレーザビーム３の吸収が高まり、さらに薄膜２を除去するレーザビーム３のエネルギを低く抑えることができる。

しかしながら、基板１側からレーザビーム３を入射させた場合、基板１への入射角θによっては、基板１からの反射３ａが多くなる。反射３ａが多くなると、エネルギロスに加えて、集光レンズ４等の光学系等に損傷を与える可能性がある。

そこで、発明者らは、基板１側から薄膜２にレーザビーム３を照射するのに加えて、図２に示すように、基板２へのレーザビーム３の入射角を、レーザビーム３の反射３ａが最小となるブリュースター角を維持しつつ行うことを考えた。

このようにすれば、低いエネルギで所定領域の薄膜２のみを除去することができ、その際、その他の部分への熱的影響も低減することができる。

本発明は、以上の考え方に基づいてなされたものである。
すなわち、図２に示すように、基板１を介して基板１上に形成された薄膜２にレーザビーム３を照射する。その際、基板１へのレーザビーム３の入射角θを、レーザビーム３の反射が最小となるブリュースター角を維持しつつ行う。このような状態を維持しながら、例えば基板１をレーザビーム３に対して移動させて、所定領域の薄膜２を除去する。

本発明では、基板１を介して基板１上に形成された薄膜２にレーザビーム３を照射するので、基板１はレーザビーム３が透過する部材、例えばガラス、透明樹脂フィルム、透明樹脂シート等の透明部材であることが必須の要件である。

また、所定領域の薄膜２を除去するに際しては、基板１に対してレーザビーム３を移動させても良い。また、基板１とレーザビーム３を共に移動させても良い。

本発明は、前記の例に限るものではなく、各請求項に記載の技術的思想の範疇において、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

例えば基板１側（レーザビーム３の照射側）にレーザビームが透過する障害物がある場合には、前記のブリュースター角を維持するために、図３に示すように、集光レンズ４の上流側に反射ミラー５を配置し、照射位置を変化できるようにしておけばよい。

また、前記ブリュースター角は、基板１の材質（屈折率）等に左右されるので、基板１、薄膜２に照射される角度には制約があり、場合によっては前記薄膜２と基板１の境界部分へのレーザビーム３の照射、加工領域の薄膜２におけるレーザビーム３の経路が長くなる角度にて照射することができなくなる。

そのような場合には、図４に示すように、基板１側に、所定のレーザビーム３の照射位置を維持しつつ、ブリュースター角を維持するための照射角度補正部材６を介在させればよい。

この照射角度補正部材６は、基板１と同じ又は同程度の屈折率の材料を使用したものであることが望ましく、例えばプリズム、レンズなどの光学部材や、レーザビーム３が透過するガラス、透明樹脂フィルム、透明樹脂シート等の透明部材を採用することができる。

なお、前記照射角度補正部材６の設置態様は、プリズム、レンズなどの光学部材を、基板１へのレーザビーム３の照射位置に追従するように移動させるものでも（図４（ａ））、基板１側のレーザビーム３を照射する部分に、プリズム、レンズなどの光学部材や透明部材を予め設けておくものでも良い（図４（ｂ）（ｃ））。

本発明は、薄膜除去だけでなく、被加工物にレーザビームを照射する必要のある加工であれば、微細加工等、どのようなレーザ加工にも適用が可能である。

１基板
２薄膜
２ａ除去領域
３レーザビーム
３ａ反射
４集光レンズ
５反射ミラー
６照射角度補正部材

Claims

基板上に形成された薄膜の除去方法であって、
前記基板を介して除去する薄膜にレーザビームを照射すると共に、前記基板へのレーザビームの入射角を、レーザビームの反射が最小となる角を維持しつつ、前記基板とレーザビームを相対移動させることを特徴とするレーザによる薄膜除去方法。
前記レーザビームの照射を、前記基板と除去する薄膜の境界部分で、かつ、前記薄膜に対して斜め方向から行うことを特徴とする請求項１に記載のレーザによる薄膜除去方法。
前記レーザビームの照射を、基板におけるレーザビームの入射側に配置した照射角度補正部材を介して行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザによる薄膜除去方法。