JP2509449B2 - 構造化層を付着させるための方法及び装置 - Google Patents

構造化層を付着させるための方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子の機能構造
物の構造化層の付着のための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在の公知の技術においては、半導体素
子の製造のために複数の加工段階が行われる。これらの
諸段階は、部分的に真空条件下で行われ、部分的に通常
の大気圧下で行われ、化学物質と異質材料とがこれらの
諸段階で使用される。
【０００３】例えば、構造化層が、ホトリソグラフィー
を使用して、層の多重構造化とドーピングとによって製
造され、この場合、そのホトリソグラフィーは、ホトレ
ジスト層塗布と露光と現像と基板エッチングとを含む。
【０００４】更に、例えば金属層の化学析出によって、
基板の金属被覆(metallization) が生じせしめられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この公知の技術は、基
板が複数の異質物質と接触するが故に、結果的に得られ
る半導体素子品質に関して、その悪影響を非常に受け易
い。このことは、汚染される可能性が高く、こうした汚
染が最終的に半導体素子の品質を低下させるということ
を意味する。
【０００６】従って、本発明の基礎にある目的は、その
方法を使用することによって半導体素子の機能構造の構
造化層が可能な限り単純に形成され、且つ半導体素子の
品質に関する悪影響の受け易さが可能な限り低いものに
される、半導体素子の構造化層を付着させるための方法
を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用】この目的は、冒
頭で述べられたタイプの方法に関して、本発明に従って
達成され、この方法は、構造化層が備えられるべき加工
基板の表面領域の上方に材料フィルムを配置すること
と、前記材料フィルムに、前記加工基板から遠い方の前
記材料フィルムの面において、形成されるべき前記構造
化層に対応した画定位置に位置付けられたレーザビーム
の焦点による作用を及ぼすことと、前記材料フィルム中
の材料を前記焦点の領域内でレーザビームによって加熱
し、それによって前記材料フィルムからの材料を前記焦
点の領域から前記加工基板の表面領域へ移動させること
と、を特徴とする。
【０００８】本発明の方法の利点は、この方法によっ
て、加工基板の表面領域の正確に画定された位置に材料
フィルムからの材料を付着させることが可能であり、そ
れによって、焦点の画定された位置決めによって単純な
仕方で個々の位置が予め決定されることが可能である、
という点に見い出される。
【０００９】材料フィルムは、様々な方法で得られるこ
とが可能である。例えば、特に有利な実施例では、材料
フィルムが自己支持箔(self-supporting foil)によって
形成され、次いで、材料フィルムの材料が加工基板の表
面領域に付着せしめられる。
【００１０】この場合には、レーザビームによってプラ
ズマがその自己支持箔の背面において発生させられるこ
とが特に有利であり、このプラズマが、その自己支持箔
の表側の箔材料を加工基板上へ向けて粒子加速させる。
プラズマが発生させられている間は、特に、自己支持箔
内に圧力サージが発生させられ、この圧力サージがその
自己支持箔全体に亙って及びその箔の表側に作用し、加
工基板に向かう方向において、その自己支持箔の材料粒
子の加速を生じさせる。
【００１１】或いは、自己支持箔の形で材料フィルムを
与える代わりに、本発明の解決策の別の好ましい実施例
では、レーザビームに対して透過性である支持体(carri
er)上に材料フィルムを配置する。この実施例は、その
材料フィルム自体が自己支持箔の場合のような固有の安
定性を有する必要はなく、更には、その支持体がレーザ
ビームに対して透過性である故に、適正な位置決定に関
して固有の又は自然の安定性が得られることが可能であ
り、従って、著しく薄い材料フィルムが選択されること
が可能である、という大きな利点を与える。
【００１２】この支持体は、例えば、材料フィルムがそ
の上に配置される透明な箔であることが可能である。し
かし、この支持体が堅固な形状を有する透明要素である
ことが更に一層有利である。これは、こうした透明要素
が、その固有の形状堅固性の故に、その透明要素と共に
材料フィルムを位置決定し移動させることをより一層容
易にするからである。
【００１３】支持体上に配置された材料フィルムが使用
される場合、本発明の解決策の特に好ましい実施例で
は、材料フィルムの厚さを貫通するプラズマがレーザビ
ームによって発生させられることが可能にされる。この
ことは、加工基板に向かう方向における材料フィルムか
らの材料粒子の加速のために、異なった方法が選択され
る、ということを意味する。この方法では、プラズマ
は、加工基板に向かう方向において焦点領域の外側に広
がり、好ましくは、加工基板に面する材料フィルム表面
に対して直角に円錐状に広がる。従って、好ましくは、
材料フィルムからの材料が、焦点領域とは反対側に位置
した加工基板の領域内に溶着せしめられる。
【００１４】この実施例では、材料フィルムが100nm 未
満の厚さを有することが好ましい。この点で、約５〜約
30nmの厚さが特に有利である。
【００１５】この点で、レーザ出力は、概ね焦点に対応
する展開(expansion) を有するフィルム平面内でプラズ
マが発生させられるように選択されることが好ましい。
【００１６】その焦点の直径が、フィルム平面に対して
平行な平面内に付着させられるべき構造化層の寸法より
も小さいように、焦点がフィルム平面内で選択されるこ
とが好ましい。このことは、焦点領域から加工基板への
材料の多重並列付着によって構造化層の寸法がもたらさ
れるが故に、構造化層が非常に高い精度で形成されるこ
とが可能である、という大きい利点を有する。
【００１７】更に、材料フィルムの焦点領域からの材料
を加工基板に重複付着させることによって構造化層が形
成されることは有利なことである。これは、非常に薄い
材料フィルムにも係わらず、非常に厚い層を加工基板に
付着させることを可能にする。
【００１８】これまで、使用されるレーザに関して詳細
が説明されることが無かった。例えば、時間シーケンス
において互いに連続する複数のレーザパルスでレーザビ
ームが構成されることが特に有利である。これらのレー
ザパルスは、約10kHz の範囲内の反復率で互いに連続す
ることが好ましい。
【００１９】材料フィルムの焦点領域からの材料の加工
基板上への移動が各々のレーザパルスによって行われ、
従って焦点の再位置決めがレーザパルス毎に材料フィル
ム上で行われる、加工のための動作モードが、特に目的
に適っていることが明らかになっている。
【００２０】この点で、可能な限り効果的な層の付着に
関して、連続レーザパルスの焦点領域の各々が、互いに
重なり合わないように材料フィルム上に位置決めされる
ことが好適であり、従って、材料フィルムからの材料の
全面的付着が、各レーザパルスによって各々の焦点領域
内で起こる。
【００２１】特に材料フィルムを最適の形で利用するた
めに、連続レーザパルスの焦点領域の各々が、互いに隣
接するように材料フィルム上に位置決めされることが特
に有利である。
【００２２】上記の具体例に関する説明の範囲内では、
構造化層がどのように有利に形成されることが可能であ
るかということに関する詳細な説明は、これまで行われ
なかった。例えば、レーザパルス毎に焦点が材料フィル
ムに対して相対移動させられることと、予め決められた
数のレーザパルスの後に、材料フィルムが加工基板に対
して相対移動させられることと、が特に有利である。こ
のことは、加工基板が定置状態にある間に材料フィルム
が移動させられることが可能であること、又は、加工基
板が材料フィルムに対して相対移動させられることが可
能であること、を意味する。
【００２３】特に材料フィルムが非常に薄い時には、こ
のことは、先ず第一に、構造化層の少なくとも１つの部
分区域が、所要の寸法を有する薄い部分層の形で加工基
板に付着させられ、その後で、更に別の薄い部分層を加
工基板に付着させるために、材料フィルムと加工基板と
の間で相対移動が生じせしめられる、ということを意味
するだろう。
【００２４】この点で、材料フィルムが、焦点直径の大
きさの10倍未満の大きさの距離を置いて、加工基板の表
面領域から離して配置されることが特に有利である。
【００２５】これに加えて、可能な限り良好な集束品質
を得るためには、加工基板表面からの材料フィルムの距
離は 100μm 未満である。材料フィルムは、加工基板表
面から10μm 未満の距離に配置されることが好ましい。
前記距離が更に短いことが更に一層有利であり、例え
ば、極端な場合には、材料フィルムが概ね加工基板表面
上に載っていることが更に一層有利である。
【００２６】特に、材料フィルム支持体として透明支持
体を使用する時には、レーザビームのための光学集束手
段が、材料フィルムから遠い方の透明支持体の側に配置
されることが有利であるということが明らかになってい
る。
【００２７】この光学集束手段が浸液を介して透明支持
体と結合されることが特に有利であり、その結果とし
て、レーザビームの波長よりもその直径が小さいことが
可能な焦点の上に、レーザビームを集束させることが可
能になる。この実施例は、特に、非常に微細で且つ正確
に構造化された層を形成するという利点をもたらす。
【００２８】光学集束手段が浸液を介して結合される透
明プレートを備える代わりに、光学集束手段が、光学接
触する形で且つ反射が生じない仕方で支持体上に配置さ
れることが有利であり、即ち、光学集束手段と支持体と
が１つのユニットを形成し、その結果として浸液が省か
れることが可能である。
【００２９】特に、光学集束手段が一体的に支持体に結
合される時に、これが可能である。
【００３０】光学集束手段と支持体とのこうした構成の
場合には、材料フィルムからの材料の加工基板への付着
の前に、構造化層の付着のために使用されるレーザによ
って材料フィルム自体が支持体に付着させられることに
よって、本発明の方法が行われることが好ましい。従っ
て、この解決策の大きな利点は、構造化層の付着のため
に使用されるレーザビームが、同時に、材料フィルム自
体を支持体に付着させるために使用されることが可能で
あるという点に見い出され、一方、上記で説明された本
発明の解決策の実施例は、材料フィルムが支持体にどの
ように付着させられなければならないかということを明
確に説明していない。これまでに説明された実施例で
は、支持体への材料フィルムの付着は、従来の蒸着方法
又はレーザ被覆方法によると考えられている。
【００３１】上記の具体例では、材料を支持体に付着さ
せるためにレーザビームが支持体に照射されることが特
に有利であり、即ち、使用される支持体とレーザビーム
との相対的配置は、加工基板への構造化層の付着のため
のそれと同一である。
【００３２】この点で、支持体は、材料フィルムの付着
のための材料ターゲットの表面から一定の距離を置いて
配置されることが好ましく、そうすることによって、支
持体がレーザビームによって照射される時に、レーザビ
ームが材料ターゲット表面に衝突する。
【００３３】この距離は、1mm より大きいように、特に
数mmであるように選択されることが好ましい。
【００３４】支持体の特に有利な被覆に関しては、材料
ターゲットの材料がレーザビームによってその表面上を
加熱され、支持体に向かう方向に膨張し、支持体上の溶
着領域内に溶着させられる。従って、本発明の解決策で
は、材料フィルムが付着させられるのは支持体全体では
なく、その溶着領域だけである。
【００３５】そうした支持体の被覆は、材料フィルムの
付着中に材料ターゲット表面上にレーザビームが集束さ
れる時に、特に有利に行われることが可能である。
【００３６】本発明の解決策では、材料フィルムによる
支持体の被覆の後に、構造化層が、支持体に関する上記
処理の場合と同一の仕方で付着させられ、即ち、材料フ
ィルムが支持体に付着させられた後に、好ましくは、レ
ーザビームの１つの焦点が概ね材料フィルム平面内に位
置させられるか、又は、レーザビームに面する材料フィ
ルム表面上に位置させられるように、レーザビームが再
び集束させられる。
【００３７】上記の本発明の方法の実施例では、支持体
と光学集束手段とが１つのユニットを形成するが故に、
集束のための支持体の相対移動は、もはや不可能であ
る。しかし、構造層の付着のために溶着領域内の材料フ
ィルムの材料全部を使用することが可能であるように、
材料フィルムから基板への材料の構造化付着のためにレ
ーザビームの焦点が支持体に対して相対的に移動させら
れることが有利である。
【００３８】これは、支持体と光学集束手段とに対する
レーザビームの相対移動によってその焦点が移動させら
れる時に、特に有利に行われることが可能であり、この
場合には、支持体と光学集束手段とが特に相互移動可能
な１つのユニットを形成する。
【００３９】材料フィルムの組成に関しては、これまで
詳細な説明が行われなかった。例えば、機能構造の構造
化層のために機能的に直ちに使用可能である材料組成を
材料フィルムが有することが、特に有利である。このこ
とは、材料フィルムを用いた構造化層の付着後に、機能
的に直ちに使用可能な構造化層が得られ、例えば、付着
後に構造化層のドーピングが行われる必要はないという
ことを意味する。
【００４０】本発明の方法を行うための周囲条件に関し
ては、これまで詳細に説明されることはなかった。本発
明の方法の特に有利な実施例では、構造化層の付着が高
真空又は超高真空下で行われるが、これは、特に高真空
又は超高真空下での付着において、半導体素子の所要の
品質が単純な方法で得られることが可能であり、更に
は、汚染に関する本発明の解決策の大きな利点が十分な
効果をもたらすからである。
【００４１】更に、本発明は、半導体素子の機能構造の
構造化層を付着させるための装置に係わり、この装置
は、構造化層が備えられるべき加工基板の表面領域の上
方に位置させられることが可能な材料フィルムをこの装
置が含むことと、材料フィルムが、加工基板から遠い方
のそのフィルム面において、形成されるべき構造化層に
対応する画定位置に位置させられるレーザビームの焦点
による作用を受けることと、材料フィルム中の材料がレ
ーザビームによってその焦点領域内で加熱されることが
可能であり、それによって材料フィルムからの材料が前
記焦点領域から加工基板の表面領域上に移動させられる
ことが可能であることと、を特徴とする。
【００４２】本発明の装置の利点は、本発明の方法の場
合と同じく、構造化層が単純な仕方で且つ明確に画定さ
れた形で加工基板に付着させられうるという点に見い出
される。
【００４３】本発明の装置の追加の有利な実施例が、請
求項34〜44の対象であり、更に、本発明の装置の追加の
有利な特徴が、本発明の方法の上記の説明に関連して既
に詳述されている。従って、特に追加の具体例によって
実現可能な利点に関しては、上記の説明が十分に参照さ
れる。
【００４４】本発明の追加の特徴と利点が、以下の説明
と、本発明の解決策の幾つかの実施例の図面との対象で
ある。
【００４５】
【実施例】図１に図解される本発明の解決策の１実施例
では、例えば個々の薄膜の形の加工基板12の構造化被覆
処理が、構造化層のための被覆装置10の中で行われる。
【００４６】図１に図解されるように、加工基板12は、
基板支持体16上に被覆層を伴って保持され、この基板支
持体16自体は基部ユニット18の上を X方向と Z方向に移
動可能であり、この場合には、機能構造27の表面20がXZ
平面に平行に延在する。
【００４７】基部ユニット18は、この目的のために駆動
装置22を有し、この駆動装置22によって、加工基板12が
その機能構造と共にXZ平面内に正確に位置決めされるこ
とが可能である。
【００４８】材料フィルムを形成する金属箔24が、表面
20上に置かれることが可能であり、この箔の材料は、構
造化された形で、即ち、例えばストリップ状又はジクザ
グ形状に、表面20上に金属被覆可能であることが意図さ
れる。
【００４９】ここでは金属被覆は構造化層の付着の１つ
の実施例を表す。同様に、ここで言及される諸実施例
も、構造化された半導体層を付着させる働きをすること
が可能であり、この場合には、材料フィルムは、各々に
所要の組成を有し且つ必要なドーピング剤を含む半導体
材料を含む。
【００５０】この金属箔24は、5 マイクロメートル未満
の厚さを有することが好ましい。
【００５１】これに加えて、この箔24は所定の位置に取
り付けられ、例えば保持器リング28の外側縁部26に取り
付けられ、この箔24の自由領域30が、この自由領域30の
周囲全体に延在する外側縁部26内に、支持なしに張りつ
められる。この自由領域は表面20の上に載せられること
が可能である。これに加えて、保持器リング28は、調節
手段32によって表面20に近づけられるか又は引き離され
ることが可能であり、従って、加工基板12b の位置決め
の後に、箔24全体が、調節手段32によって保持器リング
28が表面20に向かって動かされるが故に、表面20から一
定の距離（例えば数μm ）を置いて位置させられるか、
又は、箔24の前面34が表面20に接する形で表面20上に直
接置かれることが可能である。
【００５２】図示されるように、箔24が、機能構造27の
表面20に対して前面34を向けて位置させられる場合に
は、図２に示されるストリップ36が、箔24の背面38への
レーザビーム44の照射によって、表面20の上に金属被覆
として付着させられる。これに関して、レーザビーム44
の部分44b が、箔24の背面38上の焦点40の上に集束させ
られる。このために光学集束手段42が備えられ、この光
学集束手段42も二重運び台システム(double carriage s
ystem)45によってXZ平面内で位置決め可能である。この
光学集束手段42は、XY平面に平行に入射するレーザビー
ム44の部分44a のための屈折鏡46と、レーザビーム44の
部分44b を焦点40上に集束させるレンズ48とを含み、こ
のレンズ48は屈折鏡46の後方に配置される。レーザビー
ム44は、概略的に図示されたレーザ50によって発生させ
られることが好ましい。
【００５３】箔24の材料からのプラズマが焦点40内にお
いて発生させられるが故に表面20が金属被覆され、一
方、その箔24のプラズマ粒子が、光学集束手段42に向か
う方向に矢印52に沿って移動し（図３）、これらの粒子
は、背面38に位置した箔24の材料からの粒子であること
が好ましい。
【００５４】これは、箔24の前面34上に位置した材料又
は粒子が、プラズマ発生中に結果的に生じる圧力サージ
によって矢印54の方向に粒子加速され、それによって、
その粒子が加工基板の表面20に衝突し、この表面20の所
定の位置に定着させられることを自動的に引き起こす。
【００５５】箔24に対する焦点40の相対移動の結果とし
て、任意のストリップ36又は一様な円形金属被覆区域56
が表面20上に形成され、この場合に、例えば複雑な経路
導体構造(path conductor structure)のような更に複雑
な構造を表面20上に形成することも可能である。
【００５６】図４に示される本発明の被覆装置10の第２
の実施例では、箔24が透明プレート60で置き換えられ、
その透明プレート60の前面62に、即ち、表面20に面する
側に、金属薄膜64が付着させられ、例えば、金属薄膜と
して蒸着される。この金属薄膜は、この金属薄膜64にお
けるレーザ照射の吸収深さに概ね等しい厚さを有する。
この深さは、特に0.1 μm 未満であり、好ましくは30nm
以下である。
【００５７】透明プレート60は、箔24と同一の仕方で、
保持器リング28によって支持され、且つ調節手段32によ
って表面20に対して相対移動させられることが可能であ
る。それによって、レーザビーム44b は金属薄膜64の背
面66（即ち、透明プレート60上に載る面）上に集束さ
れ、この背面にレーザビームが衝突することが、金属薄
膜64の材料からプラズマを発生させ、その結果として、
金属薄膜64の材料の一部分、特に金属薄膜64の前面68上
の材料の一部分が、矢印70の方向に表面20に向けて粒子
加速され、この表面20に衝突し、それによって表面20上
の所定の位置に定着させられる。
【００５８】この実施例の利点は、この実施例が、金属
薄膜64が箔24よりも薄いものであることを可能にし、例
えば、この金属薄膜64は、金属薄膜64の厚さ全体に亙っ
てプラズマが延在するのに十分なだけ薄く、従って、プ
ラズマからの粒子が表面20上に付着させられて数nmの範
囲内の部分層を形成し、複数の部分層が互いに重ねられ
て、より大きな層厚さを形成する、という点に見い出さ
れる。
【００５９】また、特に、更に厚い金属被覆物を付着さ
せるためには、複数の金属被覆層が互いに重ね合わさ
れ、例えば、第１の部分層が付着させられ、その後で、
第２の部分層と必要に応じて第３の部分層とが付着させ
られることを可能にするように、金属薄膜64を有する透
明プレート60が移動させられる。
【００６０】箔24又は金属薄膜64の表面全体を金属被覆
に使用するために、レーザビーム44b は、光学集束手段
42の移動によって、概ね保持器リング28の内側領域全体
に亙って移動させられることが可能である。更に、機能
構造27を有する加工基板12も移動させられることが可能
であり、従って、箔24又は金属薄膜64の連続増加区域
が、表面20を金属被覆するために使用されることが可能
である。このことは、箔24又は金属薄膜64の自由領域30
を可能な限り有効に利用することを可能にする。
【００６１】この目的のために、レーザビーム44b の移
動と、機能構造27を有する加工基板12の相対移動と、の
両方を制御する制御装置72が備えられ、この制御装置72
は、特に、箔24又は金属薄膜64のどの区域が、既にプラ
ズマ発生によって融除され終わっており、従って更なる
構造化金属被覆のための使用が不可能であるか、を記憶
する。このことは、箔24又は金属薄膜64の材料の使用が
可能な限り効果的であるということを意味する。
【００６２】図５に示されるように、焦点40は、金属被
覆されるべき構造（例えばストリップ36）の幅 Bよりも
小さい直径 Dを有することが好ましく、従って、付着さ
せられるべき構造が、直径 Dの焦点40をその都度毎に用
いて金属被覆物を繰り返し付着させることによって形成
される。
【００６３】図６に示されるこの第２の実施例の変形例
では、追加の集束要素74が透明プレート60上に配置され
る。この追加の集束要素74は、第１の集束レンズ76と第
２の集束レンズ78とを含み、第２の集束レンズの平らな
下面80が、金属薄膜64から遠い方の透明プレート60の背
面82の上に載り、下面80と背面82との間に浸液84が配置
される。第１のレンズ76は既にレーザビーム44b を集束
し、第２のレンズ78上に収束させる。レーザビームが、
第２のレンズの後に、１より大きい屈折率を有する材料
の中に常に進むが故に、焦点40' 上への集束が更に行わ
れ、この焦点40' の大きさは、レーザビームの波長より
も小さいことが可能である。このことは、非常に小さい
構造が形成可能であるということを意味する。
【００６４】集束要素74はハウジング86内に保持され、
この集束要素もレーザビーム44b と共に移動させられ、
即ち、運び台システム45と共に移動させられ、一方、レ
ーザビーム44b が透明プレート60に対して相対移動する
時に、第２のレンズ78が、いわば浸液84上で浮動する。
【００６５】図７、８に示される第２の実施例の第２の
変形例では、上記の第１の変形例で使用された集束要素
44が再び使用される。上記の第１の変形例とは対照的
に、その集束要素の第２のレンズ78は支持体60' 上に直
に置かれ、支持体60' と光学接触しており、即ち、無反
射状態で接触している。この支持体60' は、この第２の
実施例では、第２のレンズ78の下面80の直径に一致する
大きさにすぎないことが好ましい。
【００６６】上記の第１の変形例では、その基部が金属
薄膜64で被覆された支持体60であり、この場合、この支
持体60への金属薄膜64の付着に関して、これまで詳細が
全く説明されておらず、従って、必要に応じて例えば公
知の蒸着によって、この付着が行われ、一方、図７に示
されるような第２の変形例では、構造化層の付着のため
に使用されるレーザビームによって、金属薄膜64が支持
体に付着させられる。
【００６７】この目的のために、図７に示されるよう
に、支持体60' の前面62' が材料ターゲット90の表面92
から数ミリメートルの距離に位置させられる時に、その
レーザビーム44b が材料ターゲット90の照射スポット94
の上に概ね集束させられるように、レーザビーム44b が
拡張レンズ88の挿入によって広げられる。
【００６８】従って、照射スポット94内では、材料ター
ゲットの材料が加熱され、好ましくはプラズマを形成
し、このプラズマは、支持体60' に向かう方向に円錐96
の形に広がり、前面62' 上に、即ち、円錐96の横断面に
よって画定される溶着領域98内に、金属薄膜64' として
溶着させられる。
【００６９】図８に示されるように、溶着領域98内にお
ける支持体60' の前面62' の被覆の後に、支持体60' が
加工基板12b の上を移動させられ、既に説明された仕方
で加工基板12の表面から一定の距離だけ上方に位置させ
られる。
【００７０】更に、拡張レンズ88が取り除かれ、その結
果として、レーザビーム44b が（第１の変形例に関連し
て既に説明されたように）材料フィルム64' の平面内に
概ね位置する焦点40' の上に集束させられる。
【００７１】このことは、プラズマを発生させることに
よって、第１の変形例の場合と同じ仕方で集束させられ
たレーザビーム44b によって、加工基板の表面20に構造
化層を付着させることが可能である、ということを意味
する。この付着は、上記の第２の実施例とその第１の変
形例とに関連して既に詳細に説明されており、従って、
この付着の問題に関しては、こうした上記の説明が全て
参照される。
【００７２】更に、溶着領域98全体内の金属薄膜64' を
取り外すために、集束要素74全体の移動と支持体60' に
対するレーザビーム44b の相対移動とによって、溶着領
域98内を焦点40' が動かされる。従って、溶着領域98全
体が、加工基板12b の表面20上への構造化層の諸部分の
付着のために使用されることが可能であり、金属薄膜6
4' は、溶着領域98全体が取り外され終わるまで、図７
に関して説明された仕方で再び付着させられることはな
い。
【００７３】このことは、溶着領域98内の金属薄膜64'
の新たな付着が行われなければならない前に、溶着領域
98内の金属薄膜64' の単一の付着によって、加工基板12
b の表面20への多重構造化層の付着が可能である、とい
うことを意味する。
【００７４】レーザとしては、1 〜100 ピコ秒のパルス
持続時間を有するレーザが使用されることが可能であ
り、この場合、波長は約0.2 〜1.2 μm であり、光の強
さは10 8 w/cm2 以上であり、第２の実施例では焦点40の
領域内で約109 〜 1010 w/cm2であることが好ましく、
第１の実施例では1010 w/cm2以下であることが好まし
い。
【００７５】上記の実施例の全てにおいては金属被覆形
成が高真空中で行われることが好ましく、従って上記の
装置構成全体が、ロック手段(lock means)を介して接近
可能なハウジング75内に配置される。
【００７６】この場合には、箔24による光学集束手段42
の汚染を防止する方策が第１の実施例で採られなければ
ならない。例えば、レーザビーム44b の周囲に延在する
粒子遮断シールド58が、光学集束手段42に備えられる。
このシールドと箔24との間に電界59が形成され、プラズ
マが発生させられる時には粒子がこの電界に沿って移動
し、従って、汚染、特にレンズ48の汚染が防止される。
【００７７】或いは、レーザビーム44b を貫通する保護
気体の流れを備えることも考えられる。
【００７８】図４に示される第２の実施例では、光学集
束手段42の保護が透明プレートによって既に確保されて
いるが故に、上記の方策は不必要である。
【００７９】適切なレーザシステムは、例えば、指定さ
れた出力でピコ秒単位のパルスを発生させる従来のシス
テムである。ドイツ特許 40 22 817から公知であるレー
ザシステムが使用されることが好ましい。
【００８０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
その方法を使用することによって半導体素子の機能構造
の構造化層が可能な限り単純に形成され、且つ半導体素
子の品質に関する悪影響の受け易さが可能な限り低いも
のにされる、半導体素子の構造化層を付着させるための
方法が提供される。また、その方法を実施するための装
置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】構造化層の付着のための本発明の被覆装置の第
１の実施例の説明図である。
【図２】構造化層の略図である。
【図３】図１における焦点の領域内の関係を示す詳細拡
大図である。
【図４】構造化層の付着のための第２の実施例の説明図
である。
【図５】図４に示される第２の実施例における付着中の
構造化層の略図である。
【図６】図４に示される第２の実施例の第１の変形例に
おける焦点の領域内の詳細を示す拡大図である。
【図７】材料フィルム形成中の第２の実施例の第２の変
形例の図６と同様の拡大図である。
【図８】構造化層形成中の第２の変形例の説明図であ
る。
【符号の説明】
１０…被覆装置 １２ｂ…加工基板 １６…基板支持体 １８…基部ユニット ２０…機能構造表面 ２２…駆動装置 ２４…金属箔 ２７…機能構造 ２８…保持器リング ３２…調節手段 ３６…ストリップ ４０…焦点 ４２…光学集束手段 ４４…レーザビーム ５０…レーザ ６０…透明プレート ６４…金属薄膜 ７２…制御装置 ７４…追加の集束要素 ７６…第１の集束レンズ ７８…第２の集束レンズ ８２…浸液

Claims (44)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体素子の機能構造の構造化層を付着
    させるための方法において、 前記構造化層を備えるべき加工基板の表面領域の上方に
    材料フィルムを配置することと、 前記加工基板から遠い方の前記材料フィルムの面におい
    て、形成されるべき前記構造化層に対応した画定位置に
    位置させられたレーザビームの焦点による作用を、前記
    材料フィルムに及ぼすことと、 前記材料フィルム中の材料を前記焦点の領域内でレーザ
    ビームによって加熱し、それによって前記材料フィルム
    からの材料を前記焦点の領域から前記加工基板の表面領
    域に移動させることと、 前記材料フィルムの焦点領域からの材料を前記加工基板
    に重ねて付着させることによって、前記構造化層を形成
    することと、 を特徴とする、構造化層を付着させるための方法。
  2. 【請求項２】 前記材料フィルムを自己支持箔によって
    形成することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記レーザビームによって前記箔の背面
    上でプラズマを発生させ、前記プラズマが、前記箔の前
    面上の箔材料を前記加工基板上に向けて粒子加速するこ
    とを特徴とする、請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記材料フィルムを、前記レーザビーム
    に対して透過性である支持体の上に配置することを特徴
    とする、請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 堅固な形状を有する要素を前記支持体と
    して使用することを特徴とする、請求項４に記載の方
    法。
  6. 【請求項６】 前記材料フィルムの厚さを貫通するプラ
    ズマを、前記レーザビームによって発生させることを特
    徴とする、請求項４又は請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記プラズマを、前記焦点に概ね一致す
    る広がりを伴って、フィルム平面内で発生させることを
    特徴とする、請求項１から請求項６までのいずれか１項
    に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記フィルム平面に平行な平面内に付着
    させられる前記構造化層の寸法よりも前記焦点の直径が
    小さいように、前記焦点を前記フィルム平面内で選択す
    ることを特徴とする、請求項１から請求項７までのいず
    れか１項に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記構造化層を、構造化部分層の多重付
    着によって形成することを特徴とする、請求項１から請
    求項８までのいずれか１項に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記構造化部分層の各々を、前記集束
    領域からの材料の並列付着によって形成することを特徴
    とする、請求項１から請求項９までのいずれか１項に記
    載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記レーザビームが、時間シーケンス
    において互いに連続する複数のレーザパルスから成るこ
    とを特徴とする、請求項１から請求項１０までのいずれ
    か１項に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記材料フィルムの前記焦点領域の材
    料の前記加工基板上への移動を、各々のレーザパルスに
    よって行うことを特徴とする、請求項１１に記載の方
    法。
  13. 【請求項１３】 連続レーザパルスの焦点領域を、重な
    り合わないように前記材料フィルム上に位置させること
    を特徴とする、請求項１１又は請求項１２に記載の方
    法。
  14. 【請求項１４】 連続レーザパルスの焦点領域を、互い
    に隣接し合うように前記材料フィルム上に位置させるこ
    とを特徴とする、請求項１１から請求項１３までのいず
    れか１項に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 レーザパルス毎に前記材料フィルムに
    対して前記焦点を相対移動させることを特徴とする、請
    求項１１から請求項１４までのいずれか１項に記載の方
    法。
  16. 【請求項１６】 前記材料フィルムを前記加工基板に対
    して相対移動させることを特徴とする、請求項１から請
    求項１５までのいずれか１項に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記材料フィルムを前記加工基板の表
    面領域から距離を置いて配置し、前記距離が前記焦点の
    直径の10倍未満であることを特徴とする、請求項１から
    請求項１６までのいずれか１項に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記レーザビームのための光学集束手
    段を、前記材料フィルムから遠い方の前記支持体の側に
    配置することを特徴とする、請求項４から請求項１７ま
    でのいずれか１項に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記光学集束手段を、光学接触する仕
    方で且つ無反射であるように前記支持体上に配置するこ
    とを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記光学集束手段を、浸液を介して前
    記支持体に結合させることを特徴とする、請求項１９に
    記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記光学集束手段を、前記支持体に一
    体的に結合させることを特徴とする、請求項１９に記載
    の方法。
  22. 【請求項２２】 前記材料フィルムからの材料を前記加
    工基板に付着させる前に、前記材料フィルム自体を、前
    記構造化層を付着させるために使用されるレーザを使用
    して前記支持体に付着させることを特徴とする、請求項
    １８から請求項２１までのいずれか１項に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 材料を前記支持体に付着させるため
    に、前記レーザビームを前記支持体に照射することを特
    徴とする、請求項２２に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記材料フィルムを付着させるため
    に、材料ターゲット表面から距離を置いて前記支持体を
    配置することを特徴とする、請求項２２又は請求項２３
    に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 前記距離が数ミリメートルであること
    を特徴とする、請求項２４に記載の方法。
  26. 【請求項２６】 前記材料ターゲットの材料の表面上を
    加熱し、前記支持体に向かう方向に膨張させ、前記支持
    体上に溶着させることを特徴とする、請求項２２から請
    求項２５までのいずれか１項に記載の方法。
  27. 【請求項２７】 前記レーザビームを前記材料ターゲッ
    トの表面上に集束させることを特徴とする、請求項２４
    から請求項２６までのいずれか１項に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 前記基板上への前記材料フィルムから
    の材料の構造化付着のために、前記レーザビームの焦点
    を前記支持体に対して相対移動させることを特徴とす
    る、請求項１８から請求項２７までのいずれか１項に記
    載の方法。
  29. 【請求項２９】 前記支持体と前記光学集束手段とに対
    する前記レーザビームの相対移動によって、前記焦点を
    移動させることを特徴とする、請求項２８に記載の方
    法。
  30. 【請求項３０】 前記材料フィルムが、前記機能構造の
    前記構造化層のために機能的に直ちに使用可能な材料組
    成を有することを特徴とする、請求項１から請求項２９
    までのいずれか１項に記載の方法。
  31. 【請求項３１】 前記構造化層の付着を高真空又は超高
    真空下で行うことを特徴とする、請求項１から請求項３
    ０までのいずれか１項に記載の方法。
  32. 【請求項３２】 半導体素子の機能構造の構造化層を付
    着させるための方法であって、 前記構造化層を備えるべき加工基板の表面領域の上方
    に、かつ、支持体の上に、材料フィルムを配置するステ
    ップと、 前記加工基板から遠い方の前記材料フィルムの面におい
    て、形成されるべき前記構造化層に対応した画定位置に
    位置させられたレーザビームの焦点による作用を、前記
    材料フィルムに及ぼすステップと、 前記材料フィルムからの材料が前記焦点の領域から前記
    加工基板の表面領域へフィルム平面に対して直角に円錐
    状に移動するように、前記材料フィルムの厚さを貫通し
    かつ前記フィルム平面内で前記焦点に概ね一致する広が
    りを有するプラズマを発生させるために十分なエネルギ
    を伴って、前記材料フィルム中の材料を前記焦点の領域
    内でレーザビームによって加熱するステップと、 を具備する、構造化層を付着させるための方法。
  33. 【請求項３３】 半導体素子の機能構造の構造化層を付
    着させるための装置において、 構造化層が備えられるべき加工基板（１２）の表面領域
    の上方に位置させられた材料フィルム（２４，６４）を
    この装置が含むことと、 前記材料フィルム（２４，６４）が、前記加工基板（１
    ２）から遠い方のそのフィルム面において、形成される
    べき構造化層に対応する画定位置に位置させられるレー
    ザ（５０）のレーザビーム（４４）の焦点（４０）によ
    って作用を受けることと、 前記材料フィルム（２４，６４）中の材料がレーザビー
    ム（４４）によって前記焦点（４０）の領域内で加熱さ
    れることが可能であり、それによって前記材料フィルム
    （２４，６４）からの材料が前記焦点の領域から前記加
    工基板の表面領域（２０）上に移動させられることが可
    能であることと、 を特徴とする、構造化層を付着させるための装置。
  34. 【請求項３４】 前記材料フィルム（２４）が自己支持
    箔であることを特徴とする、請求項３３に記載の装置。
  35. 【請求項３５】 前記レーザビーム（４４）によって前
    記箔（２４）の背面（３８）上にプラズマが発生させら
    れ、前記プラズマが、前記箔（２４）の前面（３４）上
    の箔材料を前記加工基板（１２）上に向けて粒子加速す
    ることを特徴とする、請求項３４に記載の装置。
  36. 【請求項３６】 前記材料フィルム（６４）が、前記レ
    ーザビーム（４４）に対して透過性である支持体（６
    ０）の上に配置されることを特徴とする、請求項３３に
    記載の装置。
  37. 【請求項３７】 前記支持体（６０）が、堅固な形状を
    有する要素であることを特徴とする、請求項３６に記載
    の装置。
  38. 【請求項３８】 前記材料フィルム（６４）の厚さを貫
    通するプラズマが前記レーザビーム（４４）によって発
    生させられることを特徴とする、請求項３６又は請求項
    ３７に記載の装置。
  39. 【請求項３９】 前記レーザビーム（４４）のための光
    学集束手段（７４）が、前記材料フィルム（６４）から
    遠い方の前記支持体（６０）の側に配置されることを特
    徴とする、請求項３３から請求項３８までのいずれか１
    項に記載の装置。
  40. 【請求項４０】 前記光学集束手段（７４）が、光学接
    触する仕方で且つ無反射であるように前記支持体（６
    ０’）上に配置されることを特徴とする、請求項３９に
    記載の装置。
  41. 【請求項４１】 前記光学集束手段（７４）が、浸液
    （８４）を介して前記支持体（６０）に結合されること
    を特徴とする、請求項４０に記載の装置。
  42. 【請求項４２】 前記光学集束手段（７４）が、前記支
    持体（６０’）に一体的に結合されることを特徴とす
    る、請求項４０に記載の装置。
  43. 【請求項４３】 前記材料フィルム（６４）が、前記機
    能構造の前記構造化層のために機能的に直ちに使用可能
    な材料組成を有することを特徴とする、請求項３３から
    請求項４２までのいずれか１項に記載の装置。
  44. 【請求項４４】 前記構造化層の付着が、高真空又は超
    高真空下で行われることを特徴とする、請求項３３から
    請求項４３までのいずれか１項に記載の装置。
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