JPH0620899A

JPH0620899A - 薄膜除去装置

Info

Publication number: JPH0620899A
Application number: JP4174095A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Mogi; 清茂木
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1992-07-01
Filing date: 1992-07-01
Publication date: 1994-01-28

Abstract

(57)【要約】【目的】フォトレジストが塗布されたウェハの、アラ
イメントマークが存在する位置のレジストを除去する薄
膜除去装置のスループットを向上させる。【構成】１つの光源１からのレーザビームＬＢをビー
ムスプリッタ２２，２３，２５で振幅分割し、または分
割ミラー３１，３２，３３で波面分割し、分割されたビ
ームｌｂ１，ｌｂ２，ｌｂ３，ｌｂ４を夫々複数の照射
光学系Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４を介してウェハ７に照射
する。また、１つの光源１からのレーザビームＬＢを切
り換えミラー４２を介して複数のウェハ７ａ，７ｂに対
して選択的に照射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路等の製
造に用いられる装置に関するものであり、特に位置決め
装置が基板上のアライメントマークを高精度に検出でき
るように基板上の感光剤を局所的に除去する装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子製造の光リソグラフィ工程で
は、ウェハ上のパターン領域に付随して設けられたアラ
イメントマークの位置を検出し、ウェハを露光装置に対
して位置合わせしたり、重ね合わせ露光すべきレチクル
（マスク）とウェハとを相対的に位置合わせする。通
常、マークの位置検出は、アライメントマークに光を照
射し、そのマークからの光情報である反射光，散乱光，
又は回折光等を光電検出することによって行われる。

【０００３】しかしながら、露光前のウェハ表面にはフ
ォトレジストが１〜２μｍの膜厚で被着されているた
め、アライメントマークの検出はフォトレジストの層を
介して行われることになる。一般にこの種の露光装置に
使用される投影光学系は露光光の波長に対して諸収差を
補正しているため単色性が強く、マークの位置検出を露
光装置の投影光学系を介して行う（ＴＴＬ方式の位置検
出装置）場合にも露光光を使用する必要がある。しかし
ながら露光光はフォトレジストに吸収されるため、アラ
イメントマークから発生する光情報がフォトレジスト層
の影響で弱められてしまうという不都合が生じる。

【０００４】また、アライメントマークが基板表面に対
して断差構造をとることから、マーク周辺でレジスト膜
厚が不均一になったり、あるいはマーク両側でレジスト
膜厚のムラが非対称になったりすることが避けられな
い。このため、薄膜固有の干渉効果がマーク近傍で顕著
になったり、マークからの光情報の出方が変化したりし
て、本来のマークの位置とは異なった検出結果が得られ
ることになる。

【０００５】更に、パターンの微細化を図るために多層
レジストを使う場合等は、アライメントマークを検出す
る照明光の波長によっては、マークそのものが照明波長
のもとで光学的に見えなくなるといった現象が起こるこ
ともあり、アライメントマークの検出ができなくなる。
そこで、アライメント動作に先だって、エキシマレーザ
等の紫外域の高エネルギービームをマーク位置のレジス
トに照射し、レジストを部分的に除去する装置が特開昭
６２−２５２１３６号公報に開示されている。これは、
有機高分子材料からなるレジストにエキシマレーザのよ
うな高強度の短パルス紫外光を照射すると、レーザを吸
収した照射部分のレジストの分子結合が切断されて分
解、飛散するアブレーション現象に基づくものと考えら
れている。この装置について図１１を参照して説明す
る。レーザ光源１から射出した紫外域に発振波長を有す
るレーザ光ＬＢは、その大部分がビームスプリッタ２を
透過してミラー３で反射された後、可変絞り４に照射さ
れる。可変絞り４によって所定のビーム形状に成形され
たレーザ光ＬＢは、対物レンズ（照射光学系）６を介し
て２次元移動可能なステージ８上に載置されたウェハ７
表面のレジストを照射する。尚、可変絞り４と対物レン
ズ６との間の光路中にはシャッター５が進退可能に配置
され、後述のシステムコントローラ１０によってレーザ
光ＬＢの通過又は遮断を制御する。レーザ光ＬＢが照射
されたレジストは、レーザ光のエネルギーによりその分
子結合が切断され、気体または微粒子となってレジスト
層より飛散する。一方、ビームスプリッタ２で反射され
た一部のレーザ光は、集光レンズ１２によって照射光量
計１３の受光面に集光され、照射光量計１３はその光量
（光エネルギー）に応じた光電信号をシステムコントロ
ーラ１０に出力する。

【０００６】ステージ８の位置は不図示のレーザ干渉計
等によって常時検出され、ステージコントローラ９に位
置情報としてフィードバックされる。レーザ光ＬＢのウ
ェハ７上の照射位置は、ステージ８を駆動することによ
って例えば±0.０１μｍの精度で位置決めされる。シス
テムコントローラ１０は、ステージコントローラ９にウ
ェハ７のレーザ光ＬＢに対する位置決めのための指令を
発すると共に、照射光量計１３からの信号に基づいてレ
ーザ光源１の制御系１１、又はシャッター５に最適なレ
ーザ照射量が得られるような制御信号を発する。例えば
レーザ光源１がエキシマレーザ等のようにパルスレーザ
を発生するものの場合、システムコントローラ１０は照
射光量計１３からの光電信号に基づいて、最適なレーザ
出力値と必要とされるパルス数とを算出し、それに対応
した制御信号を制御系１１に出力する。またレーザ光源
１が連続波光を発生するものの場合、システムコントロ
ーラ１０は、照射光量計１３からの光電信号に基づいて
最適なレーザ照射エネルギーと必要とされる照射時間と
を算出し、出力値に関しては制御系１１に制御信号を送
り、照射時間に関してはシャッター５に制御信号を送
る。

【０００７】また、ウェハ７上に形成されたアライメン
トマークを検出する構成として、例えば対物レンズ６の
近傍にオフアクシス方式のアライメント光学系１４が光
電検出器等を含むマーク検出器１５と共に配設されてい
る。マーク検出器１５からのアライメント信号はシステ
ムコントローラ１０に出力され、ステージ８の位置制御
を行う。このアライメント信号はウェハ７上の特定の位
置に設けられたマークの中心をとらえたとき発生するも
のであり、その発生したときのステージ８の位置をシス
テムコントローラ１０が基準点として記憶することによ
り、レーザ光ＬＢの照射位置とウェハ７上の特定位置と
の対応付け（グローバルアライメント）が完了する。

【０００８】上記の装置に用いられるレーザ光として
は、エキシマレーザやＹＡＧレーザの第３、第４、第５
高調波、又はＡｒイオンレーザ（５１４．５ｎｍ）の発
振線の第２高調波等のように波長域１５０ｎｍ〜３６０
ｎｍに発振線をもつものが好適である。上記の装置を用
いてレジストを除去する際には、先ずアライメント光学
系１４によってウェハ７のグローバルアライメントを行
い、ウェハ７上のアライメントマークを検出してステー
ジ８の移動座標系におけるアライメントマークの位置を
求める。この位置と設計値によるアライメントマークの
配列とに基づいてステージ８を移動し、レーザ光ＬＢの
照射位置にアライメントマークを位置決めする。１つの
マークに対するレーザ光ＬＢの照射が終了した後は、ス
テージを移動して他のマークを位置決めし、レーザ光を
照射する。以上の動作を全マークに対して繰り返し行
う。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如き従来の薄膜除去装置においては、以下のような問題
点があった。従来の装置で１枚のウェハに対してレジス
トの除去を行う場合、レジストを除去すべき複数の局所
部分（マーク位置）に対して、その都度ステージを移動
してレーザ光ＬＢの照射位置とマークとを位置決めし、
レーザ光を照射するという動作を繰り返し行わなければ
ならない。例えば、除去すべき部分がウェハ上で２０ｍ
ｍの間隔で配置されている場合、ステージの移動、位置
決めに要する時間Ｔβは0.５秒程度である。一方、例え
ば１パルス当たりの照射エネルギー密度が１００ｍＪ／
ｃｍ²のＡｒＦエキシマレーザをＳｉウェハ上に厚さ１
μｍで塗布されたフォトレジストに照射した場合には、
約３０パルスの照射でレジストの除去が完了する。この
時のレーザパルスの照射サイクルを３００Ｈｚとすると
各部分の除去に要する時間Ｔαは0.１秒となる。したが
って、１ヶ所の除去に要する時間はＴα＋Ｔβ＝０．６
秒となり、除去に要する時間の８０％以上はステージの
移動時間となる。１枚のウェハ上の除去すべき箇所が多
数に及ぶ場合、このステージの移動時間が装置のスルー
プットを低下させる要因となることは避けられなかっ
た。

【００１０】また、このステージの移動時間とステージ
上のウェハの交換、前述の各ウェハごとのグローバルア
ライメントに要する時間もスループットを低下させる要
因となる。さらに、この間はレーザ光源の発振が停止さ
れているか、もしくはシャッターにより遮断されており
レーザ光源が効率的に使用されていなかった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】かかる問題点を解決する
ため本発明においては、光源（１）からのエネルギービ
ーム（ＬＢ）を照射光学系を介して基板（７）上に被着
された薄膜に選択的に照射することにより、基板（７）
上の任意の位置の薄膜を除去する薄膜除去装置におい
て、照射光学系は基板（７，７ａ，７ｂ）に対して複数
設けられ、光源からのエネルギービーム（ＬＢ）を分割
して複数の照射光学系（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）の夫
々に入射するビーム分割手段（２２，２３，２５）を備
え、基板（７）に対して複数のエネルギービームを照射
することとした。

【００１２】また、所定のピッチ（Ｓｘ，Ｓｙ）で配列
されたパターン（ＸＭ，ＹＭ）を有する基板（７）上に
光源（１）からのエネルギービーム（ＬＢ）を照射光学
系を介して照射し、基板（７）上に被着された薄膜のう
ちパターン（ＸＭ，ＹＭ）が存在する位置の薄膜を除去
する薄膜除去装置において、照射光学系は基板（７）に
対して複数設けられるとともに、隣合う照射光学系の間
隔はパターンのピッチ（Ｓｘ，Ｓｙ）のほぼ整数倍であ
り、光源からのエネルギービーム（ＬＢ）を分割して複
数の照射光学系（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）の夫々に入
射するビーム分割手段（２２，２３，２５）を備え、基
板（７）と複数の照射光学系（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ
４）との相対位置を逐次変化しながら、基板（７）に対
して複数のエネルギービームを照射することとした。

【００１３】さらに、光源（１）からのエネルギービー
ム（ＬＢ）を照射光学系を介して基板上に被着された薄
膜に選択的に照射することにより、基板上の任意の位置
の薄膜を除去する薄膜除去装置において、基板は複数備
えられるとともに、照射光学系は複数の基板（７ａ，７
ｂ）の夫々に対して少なくとも１つ設けられ、光源から
のエネルギービーム（ＬＢ）を分割して複数の照射光学
系（Ｒ１ａ，Ｒ２ａ，Ｒ３ａ，Ｒ４ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２
ｂ，Ｒ３ｂ，Ｒ４ｂ）の夫々に対して選択的に入射する
ビーム分割手段（２２ａ，２３ａ，２５ａ，２２ｂ，２
３ｂ，２５ｂ，４２，４４）と；照射光学系（Ｒ１ａ，
Ｒ２ａ，Ｒ３ａ，Ｒ４ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ｂ，Ｒ３ｂ，Ｒ
４ｂ）と複数の基板（７ａ，７ｂ）の夫々とを相対的に
位置決めする位置決め手段（１７，１８，１９，２０）
とを備え、ビーム分割手段（２２ａ，２３ａ，２５ａ，
２２ｂ，２３ｂ，２５ｂ，４２，４４）によってエネル
ギービームが入射している照射光学系以外の照射光学系
と基板との相対位置を位置決め手段（８ａ，８ｂ）によ
って位置決めすることとした。

【００１４】

【作用】本発明においては、一度に複数のマーク位置に
対して、複数のレーザ光を夫々同時に、あるいは時分割
により選択的に照射することができるため、ステージの
移動回数を極端に減らすことができる。また、１つのエ
ネルギービーム源（光源）に対して複数のステージを設
け、さらにそれぞれのステージに対して配置された複数
の照射光学系に選択的にレーザ光を導くためのビーム分
割手段を設けるため、１つの基板に対してレーザ光を照
射する間に、他の基板の位置合わせを行うことができ
る。つまり、ステージ移動とグローバルアライメントが
終了した基板に対してレジスト除去を行い、この間、他
の基板については次の処理位置への移動、位置決め、あ
るいは処理を行う基板の交換等がなされるので、エネル
ギービーム源の発振停止期間、あるいはシャッターによ
るビームの遮断の期間が最小になりエネルギービーム源
の効率的な使用が可能となる。

【００１５】

【実施例】図１は、本発明の第１の実施例による薄膜除
去装置の概略的な構成を示す図である。ウェハ７は、
ｘ，ｙ方向の２次元的な移動が可能なステージ８に載置
されたウェハホルダー１６上に真空吸着して固定され
る。ウェハ７上には回路パターンと共にアライメントマ
ークが形成されており、その上にはフォトレジストがほ
ぼ均一に塗布されている。ステージ８のｘｙ座標系にお
ける位置は、図１１に示す従来の装置と同様に、レーザ
干渉計等の位置計測器（不図示）により常時検出されて
ステージコントローラ（不図示）に位置情報としてフィ
ードバックされ、これによってステージ８の位置制御が
行われる構成となっている。

【００１６】エキシマレーザ等の光源１から射出された
レーザビームＬＢは、レンズ系２１によって均一に、ま
た所定形状に整形されてビームスプリッタ２２に入射す
る。ビームスプリッタ２２でほぼ等しい強度（エネルギ
ー密度）に分割されたビームＬＢ１は、ビームスプリッ
タ２３を介してさらにほぼ等しい強度のビームｌｂ１，
ｌｂ２に分割される。またもう一方のビームＬＢ２は、
ミラー２４及びビームスプリッタ２５を介して同様にビ
ームｌｂ３，ｌｂ４に分割される。上記の構成によって
分割されたほぼ等しい強度のビームｌｂ１，ｌｂ２，ｌ
ｂ３，ｌｂ４は、夫々ビームスプリッタ２３、ミラー２
６、ビームスプリッタ２５、ミラー２７によって対物レ
ンズＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４に入射し、これら対物レン
ズＲ１〜Ｒ４を介してウェハ７上のレジストに照射され
る。この時、ビームｌｂ１〜ｌｂ４の強度は当初のビー
ムＬＢの強度の１／４となるもので、この様な分割方法
は一般に振幅分割と呼ばれるものである。尚、その他の
制御装置等は図１１に示す従来の装置と同様であり、ま
た従来の装置における可変絞り４、シャッター５等を対
物レンズＲ１〜Ｒ４内、若しくはその他の光路中に設け
られていることが望ましい。更に、各対物レンズＲ１〜
Ｒ４は、ウェハ７の面と平行な面内で独立に移動可能な
ように位置調整装置１７〜２０が夫々設けられており、
この対物レンズの移動に伴って各ビームスプリッタ２
３，２５、及びミラー２４，２６，２７も移動可能とな
っている。

【００１７】上記の構成の装置を用いてレジスト除去を
行う際の動作について図４、図５を参照して説明する。
一般的にウェハ７表面には図４に示す様に回路パターン
Ｐｘｙ（ｘ：１，２，３…、ｙ：１，２，３…）がｘ方
向，ｙ方向にそれぞれ一定間隔でマトリックス状に形成
されており、各回路パターンに付随して数個（通常２〜
４個）のアライメントマークＸＭ，ＹＭも同時に形成さ
れている。ステッパー等の露光装置では、アライメント
マークＸＭにおいてｘ方向のアライメント計測を行い、
アライメントマークＹＭにおいてｙ方向のアライメント
計測が行われる。形成された全ての回路パターンのウェ
ハ上での位置は設計値として既知であり、当然、隣合う
回路パターンの配列ピッチＳｘ，Ｓｙも既知である。ま
た、回路パターンに付随するアライメントマークのＸ
Ｍ，ＹＭも同様にＳｘ，Ｓｙで配列されている。そこ
で、ｘ方向に配置されたビーム照射光学系の間隔はＳｘ
の整数倍、ｙ方向に配置されたビーム照射光学系の間隔
はＳｙの整数倍となる様に配置する。いま、対物レンズ
Ｒ１がパターンＰ１１（実際のウェハは一般に円形であ
るため、Ｐ１１は完全な形状で存在せず、その一部が欠
落した状態で形成される。図中Ｐ１６，Ｐ６１，Ｐ６６
も同様である）のアライメントマークＸＭを除去する位
置にある時、他の対物レンズＲ２，Ｒ３，Ｒ４は夫々パ
ターンＰ１４，Ｐ４１，Ｐ４４のアライメントマークＸ
Ｍが除去される様にＲ１とＲ２との間隔、及びＲ３とＲ
４との間隔はＳｘの３倍となるように配置され、Ｒ１と
Ｒ３との間隔、及びＲ２とＲ４との間隔はＳｙの３倍と
なるように配置されている。ピッチＳｘ，Ｓｙは製造す
るＩＣ回路の種類によって異なるため、ピッチの変化に
伴って各光学系の配置間隔を変更する。図４においては
対物レンズの間隔をＳｘ，Ｓｙの３倍としたが、本発明
においてはこれに限ったものではない。ただし、後述す
る様にステージの最大移動範囲を最少にするために、ｘ
方向の対物レンズの数がＮ個の場合のその間隔はＳｘの
［回路パターンのｘ方向の配置数÷Ｎ］倍、ただし、回
路パターンのｘ方向の配置数が奇数の場合は［（回路パ
ターンのｘ方向の配置数÷Ｎ）＋１］倍、または［（回
路パターンのｘ方向の配置数÷Ｎ）−１］倍とし、同様
に、ｙ方向の対物レンズの数がＭ個の場合のその間隔は
Ｓｙの［回路パターンのｙ方向の配置数÷Ｍ］倍、ただ
し、回路パターンのｙ方向の配置数が奇数の場合は
［（回路パターンのｙ方向の配置数÷Ｍ）＋１］倍、ま
たは［（回路パターンのｙ方向の配置数÷Ｍ）−１］倍
とするのが望ましい。

【００１８】さて、対物レンズとウェハとが図４に示す
ように配置されている時、対物レンズＲ２，Ｒ３，Ｒ４
からの各レーザビームは夫々パターンＰ１４，Ｐ４１，
Ｐ４４のアライメントマークＸＭの位置に照射され、そ
の部分のレジストを除去する。この時、対物レンズＲ１
においてはウェハ以外の部材（例えばウェハホルダー）
にレーザビームを照射することになるため、前述のシャ
ッターを閉じて対物レンズＲ１からのレーザビームを遮
断することが望ましい。

【００１９】上記のようにしてマークＸＭ上のレジスト
の除去が終了した後は、対物レンズＲ１のレーザビーム
がパターンＰ１１のアライメントマークＹＭ上のレジス
トを除去する位置に来るようにステージを移動し位置決
めする。これと同時に、対物レンズＲ２，Ｒ３，Ｒ４
は、夫々パターンＰ１４，Ｐ４１，Ｐ４４のアライメン
トマークＹＭ上のレジストが除去される位置に配置され
る。この状態で、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４からの各レー
ザビームは夫々パターンＰ１１，Ｐ１４，Ｐ４１，Ｐ４
４のアライメントマークＹＭの位置に照射され、その部
分のレジストを除去する。以下同様にして、対物レンズ
Ｒ１を用いて、（Ｐ１２のＸＭ，ＹＭ）、（Ｐ１３のＸ
Ｍ，ＹＭ）、（Ｐ２１のＸＭ，ＹＭ）、（Ｐ２２のＸ
Ｍ，ＹＭ）、（Ｐ２３のＸＭ，ＹＭ）、（Ｐ３１のＸ
Ｍ，ＹＭ）、（Ｐ３２のＸＭ，ＹＭ）、（Ｐ３３のＸ
Ｍ，ＹＭ）上のレジストの除去が終了した段階で、全て
のパターンについてマークＸＭ，ＹＭ上のレジストが除
去される事になり、ウェハＷに対するレジストの除去が
終了する。但し、対物レンズＲ２に対するパターンＰ１
６のマークＹＭ，対物レンズＲ３に対するパターンＰ６
１のマークＸＭに関しては、ウェハ以外の部材（例えば
ウェハホルダー）にエネルギービームを照射することに
なるため、前述と同様にシャッターを閉じて対物レンズ
Ｒ２，Ｒ３からのレーザビームを遮断することが望まし
い。尚、レジストの除去は、例えば各パターンのマーク
ＸＭについて全て終了したうえでマークＹＭについて行
うようにしても構わない。

【００２０】図２は、本発明の第２の実施例による薄膜
除去装置の概略的な構成を示す図である。基本的な構成
は図１に示す装置と同様であるが、対物レンズにレーザ
光を分割して入射するビーム分割手段の構成が異なるも
のである。即ち、レンズ系２１から出射したレーザビー
ムＬＢは、分割ミラー３１，３２，３３によってビーム
ｌｂ１，ｌｂ２，ｌｂ３，ｌｂ４に４分割され、ミラー
３４，３５，３６，３７を介して夫々対物レンズＲ１，
Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４に入射するものである。この時、分割
されたビームｌｂ１〜ｌｂ４のエネルギー密度は分割前
のビームＬＢと等しく、この様な分割方法は一般に波面
分割と呼ばれるものである。更に、第１の実施例と同様
に各対物レンズＲ１〜Ｒ４がウェハ７の面と平行な面内
で独立に移動可能となっており、これに伴って分割ミラ
ー３２，３３及びミラー３４〜３７も移動可能となって
いる。

【００２１】図１，図２に示す実施例では、全ての対物
レンズを独立に移動させる構成としたが、任意の対物レ
ンズを固定する構成としても構わない。また、前述の振
幅分割、波面分割を組み合わせた構成にしてビームの分
割を行っても良い。また上記の実施例では、１枚のウェ
ハ７に対して４個の対物レンズＲ１〜Ｒ４が設けられる
が、本発明における対物レンズの数はこれに限定されな
い。例えば図６は、１枚のウェハ７に対してｙ方向に２
個の対物レンズＲ１，Ｒ２を設けた場合の例を示す図で
ある。これは、対物レンズＲ１によってパターンＰ１１
〜Ｐ１６，Ｐ２１〜Ｐ２６，Ｐ３１〜Ｐ３６、対物レン
ズＲ２によってパターンＰ４１〜Ｐ４６，Ｐ５１〜Ｐ５
６，Ｐ６１〜Ｐ６６の夫々に付随するアライメントマー
ク上のレジスト除去を行うものである。

【００２２】また、図７は１枚のウェハ７に対して、ｙ
方向に３個の対物レンズＲ１，Ｒ２，Ｒ３を設けた場合
の例を示す図である。これは、対物レンズＲ１によって
パターンＰ１１〜Ｐ１６，Ｐ２１〜Ｐ２６、対物レンズ
Ｒ２によってパターンＰ３１〜Ｐ３６，Ｐ４１〜Ｐ４
６、対物レンズＲ３によってＰ５１〜Ｐ５６，Ｐ６１〜
Ｐ６６の夫々に付随するアライメントマーク上のレジス
ト除去を行うものである。これら図６、図７では、複数
の対物レンズをウェハ７に対してｙ方向に一列に配置し
たが、ｘ方向に一列に配置しても良い。

【００２３】この様に、一枚のウェハに対して複数の対
物レンズを設けることによって、ステージの移動（ステ
ッピング）回数を減らす事が可能となる。一枚のウェハ
に対して一つの対物レンズを設けた従来の薄膜除去装置
に比べて、図１に示す装置ではそのステッピング回数は
約１／４（ウェハが円形であるために生じる回路パター
ンの欠落部分のマーク上のレジストを除去の対象とする
ため、正確には１／４よりもステッピング回数は多
い）、図６に示す装置では約１／２、図７に示す装置で
は約１／３となりステッピングに要する時間を削減でき
る。

【００２４】ところで、図１０は光源としてＡｒＦエキ
シマレーザを用いてあるレジスト層を照射した場合の単
位パルス当たりのエネルギー密度Ｐとレジストが除去さ
れる深さとの関係を示した図である。尚、横軸は対数目
盛りである。この図から明かなように、レーザ光の単位
パルス当たりのエネルギー密度Ｐ（Ｊ／ｃｍ²・pulse
）が閾値Ｐthを越えるまでは、レーザ光が照射されて
もレジスト層は除去されないが、エネルギー密度が閾値
Ｐthを越えると、レジスト層の除去深さはエネルギー密
度Ｐの対数に比例して増大する。このエネルギー密度の
閾値Ｐthの値は除去の対象とするレジストの種類によっ
て異なるものである。この様に、除去を行おうとするレ
ジストごとに最低限必要なエネルギー密度Ｐthが定めら
れている。よって、上記の様にビームの分割を行い、複
数位置のレジストを同時に除去する場合、各対物レンズ
からのレーザビームはＰth以上のエネルギー密度を持っ
ていなければならない。従って、光源には、従来の薄膜
除去装置に比べその対物レンズの数に比例するだけの大
きな出力が要求される。光源がこの要求を満たさない場
合、次に示す様な時分割方式が考えられる。

【００２５】図３は、本発明の第３の実施例による薄膜
除去装置の概略的な構成を示す図である。本実施例も基
本的な構成は第１の実施例と同様である。但し、図１に
示すビームスプリッタ２２の代わりに切り換えミラー４
１を用いる点で異なる。今、切り換えミラー４１が図の
実線の位置にある場合、レーザビームＬＢはミラー４１
により偏向されミラー２４に入射する。この状態では対
物レンズＲ３，Ｒ４からのビームｌｂ３，ｌｂ４によっ
てレジストの除去が行われるが、対物レンズＲ１，Ｒ２
からはビームが射出されない。逆に、切り換えミラー４
１が図の破線の位置にある場合、レーザビームＬＢはミ
ラー４１により偏向されることなくビームスプリッタ２
３に入射する。この状態では対物レンズＲ１，Ｒ２から
のビームｌｂ１，ｌｂ２によってレジストの除去が行わ
れるが、対物レンズＲ３，Ｒ４からはビームが射出され
ない。更に、第１の実施例と同様に各対物レンズＲ１〜
Ｒ４がウェハ７の面と平行な面内で独立に移動可能とな
っており、これに伴ってビームスプリッタ２３，２５及
びミラー２４，２６，２７も移動可能となっている。こ
の様にレーザビームＬＢを時分割で用いて同時に除去を
行う対物レンズの数を少なくすることで、出力が小さな
エネルギービーム源にも対応することができる。本実施
例では４つの対物レンズを２つずつ選択的に使用してレ
ジストの除去を行う構成としたが、光源の出力に応じて
一度に除去を行う対物レンズの数が選択できる様な構成
とすれば良い。当然のことながら、この時分割方式では
全ての対物レンズがレジストの除去を終了するのに要す
る時間は、上記の振幅分割や波面分割を用いた場合に比
べて長くなるが、ステージの移動に要する時間に比べレ
ジストの除去に要する時間は短いためスループットを向
上させるのに有用である。またこの方式は、以下に述べ
る実施例において特に有効である。

【００２６】図８は、本発明の第４の実施例による薄膜
除去装置の概略的な構成を示す図である。これは１つの
光源１に対して複数台のステージ８ａ，８ｂを備えた装
置であり、各ステージ８ａ，８ｂに対して夫々図１に示
す装置（振幅分割）を配置し、切り換えミラー４２、ミ
ラー４３を用いて選択的に（時分割で）各ステージ上の
ウェハ７ａ，７ｂに対してレジストの除去を行うもので
ある。例えばステージ８ａ上のウェハ７ａのあるマーク
位置に対してレジスト除去を行っている間に、もう一方
のステージ８ｂを移動して次にレジストの除去をすべき
ウェハ７ｂ上のマーク位置と対物レンズＲ１ｂ〜Ｒ４ｂ
との相対的な位置合わせを行う。この動作を交互に繰り
返して行えば、一方のウェハに対してレジスト除去を行
っている間に、他のウェハに対しての位置決めを行うこ
とができ、効率的である。また、いずれかのステージで
処理が終了したウェハの交換を行うようにしても良い。
上述のようにレジスト除去の時間に比べてステージの移
動時間の方が長いので、更に別のステージを設ければ一
層効率的となり、全体的なレジスト除去のスループット
を向上させる事が可能となる。

【００２７】上記の実施例とは反対に光源の出力が大き
い場合でも、スペースの都合で１つのウェハ上にその出
力に応じた数の対物レンズを配置出来ない場合が生じ
る。この様な場合、図９に示すように１台のステージ８
ｃ上に複数のウェハホルダー１６ｃ，１６ｄを備え、各
ステージ上のウェハ１６ｃ，１６ｄに対して夫々図１に
示す装置を配置する。そしてビームスプリッタ４４、ミ
ラー４３を用いて各ステージ上のウェハ７ａ，７ｂに対
してビームを分割して同時に照射する。この構成を採れ
ば、同時に複数のウェハに対して処理することができ、
効率的である。尚、上記の図８，図９に示す実施例で
は、使用する光源の強度やステージの数、対物レンズの
数等に応じて図８の切り換えミラー４２、及びビームス
プリッタ４４を任意に選択できる他、図２に示すような
波面分割による構成を用いても構わない。さらに、レジ
ストを除去するウェハの種類（マークの配置）によって
対物レンズを移動可能なように駆動装置を備えているこ
とは言うまでもない。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明においては、１枚の
ウェハに対して複数の対物レンズを設けることで、ウェ
ハ上の複数の位置を同時に、あるいは選択的にレジスト
除去することができるのでステージのステップ移動回数
が減少し、結果的に薄膜除去のスループットを上げるこ
とが可能となる。

【００２９】また、１つの光源に対して複数のウェハを
備え、各ウェハを選択的に処理する構成としたため、あ
るウェハを処理する間に処理されていないウェハの位置
決めや交換が可能となり、光源を有効に使用できるほ
か、装置全体のスループットも向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による薄膜除去装置の概
略的な構成を示す図

【図２】本発明の第２の実施例による薄膜除去装置の概
略的な構成を示す図

【図３】本発明の第３の実施例による薄膜除去装置の概
略的な構成を示す図

【図４】本発明の第１の実施例による薄膜除去装置の動
作を示す図

【図５】本発明の第１の実施例による薄膜除去装置の動
作を示す図

【図６】対物レンズとウェハとの配置の他の例を示す図

【図７】対物レンズとウェハとの配置の他の例を示す図

【図８】本発明の第３の実施例による薄膜除去装置の概
略的な構成を示す図

【図９】本発明の第４の実施例による薄膜除去装置の概
略的な構成を示す図

【図１０】レーザビームのエネルギー密度とレジストの
除去深さとの関係を示す図

【図１１】従来の技術による薄膜除去装置の概略的な構
成を示す図

【符号の説明】

１７，１８，１９，２０駆動装置２２，２３，２５，４４ビームスプリッタ３１，３２，３３分割ミラー４１，４２切り換えミラーＲ１〜Ｒ４対物レンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からのエネルギービームを照射光学
系を介して基板上に被着された薄膜に選択的に照射する
ことにより、前記基板上の任意の位置の前記薄膜を除去
する薄膜除去装置において、前記照射光学系は前記基板に対して複数設けられ、前記
光源からのエネルギービームを分割して前記複数の照射
光学系の夫々に入射するビーム分割手段を備え、前記基板に対して複数の前記エネルギービームを照射す
ることを特徴とする薄膜除去装置。
【請求項２】所定のピッチで配列されたパターンを有
する基板上に光源からのエネルギービームを照射光学系
を介して照射し、前記基板上に被着された薄膜のうち前
記パターンが存在する位置の薄膜を除去する薄膜除去装
置において、前記照射光学系は前記基板に対して複数設けられるとと
もに、隣合う該照射光学系の間隔は前記パターンのピッ
チのほぼ整数倍であり、前記光源からのエネルギービームを分割して複数の前記
照射光学系の夫々に入射するビーム分割手段を備え、前記基板と前記複数の照射光学系との相対位置を逐次変
化しながら、前記基板に対して複数の前記エネルギービ
ームを照射することを特徴とする薄膜除去装置。
【請求項３】前記複数の照射光学系の夫々は、薄膜を
除去すべき前記基板上の位置に応じて前記複数の照射光
学系の相対位置を調整する位置調整手段を備えたことを
特徴とする請求項１，２に記載の薄膜除去装置。
【請求項４】前記ビーム分割手段は、前記光源からの
エネルギービームを前記照射光学系の数に応じた数だけ
振幅分割、若しくは波面分割するものであることを特徴
とする請求項１，２に記載の薄膜除去装置。
【請求項５】前記ビーム分割手段は、前記光源からの
エネルギービームを前記複数の照射光学系の夫々に対し
て選択的に入射することを特徴とする請求項１，２に記
載の薄膜除去装置。
【請求項６】光源からのエネルギービームを照射光学
系を介して基板上に被着された薄膜に選択的に照射する
ことにより、前記基板上の任意の位置の前記薄膜を除去
する薄膜除去装置において、前記基板は複数備えられるとともに、前記照射光学系は
前記複数の基板の夫々に対して少なくとも１つ設けら
れ、前記光源からのエネルギービームを分割して複数の
前記照射光学系の夫々に対して選択的に入射するビーム
分割手段と；前記照射光学系と前記複数の基板の夫々と
を相対的に位置決めする位置決め手段とを備え、前記ビーム分割手段によって前記エネルギービームが入
射している前記照射光学系以外の照射光学系と前記基板
との相対位置を前記位置決め手段によって位置決めする
ことを特徴とする薄膜除去装置。