JPH1161413A

JPH1161413A - レーザｃｖｄ装置及び方法

Info

Publication number: JPH1161413A
Application number: JP21483197A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Kusumi; 庸輔久住
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1997-08-08
Filing date: 1997-08-08
Publication date: 1999-03-05
Anticipated expiration: 2017-08-08
Also published as: JP3082716B2

Abstract

(57)【要約】【課題】低コストで加工部の温度精度を向上させ、基
板を所定温度まで上昇させる時間を短縮するレーザＣＶ
Ｄ装置を提供する。【解決手段】第２の配管１５を加熱することにより加
熱され高温に保たれたバッファガス９を流量コントロー
ラ１１により所定の流量で基板１９の表面上の加工部２
０に吹き付けて加工部２０を加熱し、加工部２０が原料
ガス１の温度を越えたときバッファガス９を停止し、加
工部２０に原料ガス１を供給し、加工部２０の温度が低
下して原料ガス１の温度になった後にレーザ光源２３を
制御してレーザ光の照射を開始する。また、バッファガ
ス９の設定温度、流量、吹き付け時間およびレーザ光照
射開始時間は、入力される基板厚さ及びＣＶＤを行うと
きに設定されるべき基板温度にしたがって加熱条件設定
テーブル２２より読み出され決定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザＣＶＤ装置
に関し、特に半導体ＩＣの製造や液晶ディスプレイの製
造に用いられるフォトマスクの欠陥修正や、液晶基板の
配線修正に用いられるレーザＣＶＤ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のレーザＣＶＤ装置は、フ
ォトマスク等の欠陥を修正することを目的として用いら
れている。従来のレーザＣＶＤ装置の構造は、レーザ光
源と、レーザ照射機能と顕微鏡機能を備える照射光学系
と、ＣＶＤ原料ガスを供給する原料ガス供給ユニット
と、基板上のレーザ光照射部に原料ガスを導入する導入
部と、基板を保持し基板温度を所定の温度に保つための
ヒータと、ヒータを保持するＸ−Ｙステージからなって
いる。この装置の中で基板温度を一定に保つヒータは、
ＣＶＤ加工再現性を保つ上で極めて重要である。

【０００３】このような構成は、たとえば、特開平３−
２４８４３０号公報に記載されている。この装置では基
板の加熱に基板下部に板状のヒータを設ける構成が実施
例として示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら液晶用の
フォトマスク等では、基板の大きさが最大１ｍ×１ｍ程
度にも達する非常に大きな基板を修正する必要があり、
そのためにヒータも大型化する必要があるが、大型ヒー
タでは、基板面内の温度分布が、発熱分布のばらつき
や、ヒータと基板の接触度のばらつきなどにより、ＣＶ
Ｄの安定化に必要な温度精度を確保できない。

【０００５】また、基板をヒータ上にセットした後、基
板が所定の温度範囲に安定化するまでの時間が長くかか
る。

【０００６】また、大型ヒータは高価で、装置コストの
上昇が避けられないという欠点もあった。

【０００７】本発明の目的は、低コストで加工部の温度
精度を向上させ、基板を所定温度まで上昇させる時間を
短縮するレーザＣＶＤ装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のレーザＣＶＤ装
置は、被加工物の表面上の加工部（図１の２０）に原料
ガス（図１の３）を供給し停止する原料ガス供給部（図
１の１）と、加工部（図１の２０）に集光されたレーザ
光を照射するレーザ光源（図１の２３）及び対物レンズ
（図１の２４）と、原料ガス（図１の３）より高温に加
熱されたバッファガス（図１の１４）を加工部（図１の
２０）に吹き付けて供給し停止するバッファガス供給部
（図１の９）と、バッファガス供給部（図１の９）を制
御して加工部（図１の２０）にバッファガス（図１の１
４）を供給して加熱し加工部（図１の２０）が原料ガス
（図１の３）の温度を越えたときバッファガス（図１の
１４）を停止し、原料ガス供給部（図１の１）を制御し
て加工部（図１の２０）に原料ガス（図１の３）を供給
し、加工部（図１の２０）の温度が低下して原料ガス
（図１の３）の温度になった後にレーザ光源（図１の２
３）を制御してレーザ光の照射を開始する制御ユニット
（図１の１９）とを有している。

【０００９】また、バッファガス供給部（図１の９）
は、バッファガスを加工部に導く第２の配管（図１の１
５）を加熱しバッファガス（図１の１４）の温度を原料
ガス（図１の３）より高温に保つヒータ（図１の１１）
を有する。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００１１】図１は本発明のレーザＣＶＤ装置の概略構
成図である。

【００１２】ＣＶＤを行うための原料ガス１を供給する
原料ガス供給部２は、原料ガス材料３を収納する容器
４、キャリアガス５、第１のバルブ６、第１の配管７か
ら構成される。容器４にはＣＶＤを行うための原料ガス
１の材料となる原料ガス材料３が収納される。原料ガス
１の温度は、必要とされる原料ガス１の濃度（分圧）か
ら決まり、容器２と、後述の第１の配管７は、図示しな
いヒータにより、その温度に保たれる。原料ガス材料３
としては、例えば、Ｃｒ（ＣＯ）₆が用いられる。容器
１内に収納される原料ガス材料３は、容器４内で加熱さ
れて気化し、容器４に供給されるキャリアガス５と混合
され、第１のバルブ６が設けられた第１の配管７を通っ
て、チャンバ８に原料ガス１として供給される。キャリ
アガス５としては、例えばＡｒを使用する。また、原料
ガス１は、図示しないヒータにより所定の温度に保たれ
たものとなっている。

【００１３】また、第１の配管７に、高温に保たれたバ
ッファガス９を供給するバッファガス供給部１０が接続
されている。バッファガス供給部１０は、流量コントロ
ーラ１１、ヒータ１２、温度センサ１３及び第２のバル
ブ１４が設けられた第２の配管１５からなっている。第
２の配管１５は、第１の配管７の第１のバルブ６の下流
側に接続されている。

【００１４】バッファガス９は、化学的に不活性なガス
である。例えば、窒素ガス、アルゴンガスなどを使用す
る。

【００１５】流量コントローラ１１は、バッファガス９
の流量を検知し、接続されている制御ユニット２１に検
知結果を出力し、制御ユニット２１の命令に基づきバッ
ファガス９の流量をコントロールする。

【００１６】ヒータ１２は、流量コントローラ１１の下
流側に設けられ、温度調節器１６に駆動されて第２の配
管１５を加熱することによりバッファガス９を加熱す
る。

【００１７】温度センサ１３は、ヒータ１２の下流側に
設置され、バッファガス９の温度を検知するためのセン
サである。例えば熱電対を用いる。

【００１８】チャンバ８内に供給されるバッファガス９
および原料ガス１は、第１の配管の最終端部に接続され
たノズル１７から基板１９上の表面の一部である加工部
２０に吹き出される。加工部２０とは基板１９の表面の
うちバッファガス９により所定の温度に加熱される範囲
を示す。

【００１９】また、制御ユニット２１は、操作者より入
力される条件から、バッファガス９の流量、バッファガ
ス９の温度並びに第１のバルブ６及び第２のバルブ１４
の開閉タイミングを決定して流量コントローラ１１、温
度調節器１６並びに第１のバルブ６及び第２のバルブ１
４の制御を行い、レーザ照射開始信号を出力する。

【００２０】ここで、バッファガス９の温度、バッファ
ガス９の流量およびバルブの開閉タイミングの決定につ
いては、基板厚さおよびＣＶＤを行う時に設定されてい
るべき基板温度を入力して、対応するバッファガス温度
とバッファガス流量とバッファガス吹き付け開始から停
止までの吹き付け時間とバッファガス吹き付け停止から
レーザ光の照射を開始するまでのレーザ照射開始時間を
出力する加熱条件設定テーブル２２を有し、入力された
基板厚さ、基板温度に対応したこれらの値を読み出し、
加熱条件設定テーブル２２に記録されていない場合は補
完計算を行って決定する。

【００２１】図３に加熱条件設定テーブル２２の１例を
示す。

【００２２】バッファガス温度は、バッファガスの制御
目標温度であり、バッファガス流量は、流量コントロー
ラ１１により制御されるバッファガス９の流量であり、
吹き付け時間は、第２のバルブ１４を開いてから基板１
９の加熱を止めるため第２のバルブ１４を閉じるまでの
時間である。バッファガス温度とバッファガス流量は、
ヒータ１２及び流量コントローラ１１の能力で設定値に
速やかにバッファガス９の温度及び流量が設定できる範
囲の値が設定され、さらに、入力される基板１９の基板
厚さ及びＣＶＤを行う時に設定されているべき基板温度
に対応して加工部２０の温度が短時間で所望の温度に適
するように予め実験により設定する。実験においては、
基板上の加工部２０の温度を放射温度計でモニタしなが
ら仮に設定したバッファガス温度及びバッファガス流量
でバッファガス９を吹き付けて所定の温度に達する時間
を測定する。そして、バッファガス温度及びバッファガ
ス流量を変更して所定の温度に達する時間を測定し、種
々のバッファガス温度及びバッファガスの設定条件の
内、最も短時間で加工部２０の温度が所定の温度に達す
る条件を、バッファガス温度及びバッファガスの流量と
する。また、同一のバッファガス温度及びバッファガス
の流量について、基板１９の初期の温度等の初期状態に
より、加工部２０の温度が所定の温度に達する時間に差
があるので、種々の初期状態からこのばらつきの最長時
間を吹き付け時間の設定値とする。

【００２３】また、レーザ照射開始時間は、第２のバル
ブ１４を閉じてからレーザ照射開始信号を出力するまで
の時間であり、これも実験により設定され加熱条件設定
テーブル２２に記録されている。

【００２４】これについても、実際の装置において種々
の初期状態から第２のバルブ１４を閉じたときの加工部
２０の温度がばらついているので、所定の温度の原料ガ
ス１を吹き付けて加工部２０の温度が設定の温度に達す
るのに要する最長時間をレーザ照射開始時間の設定値と
する。

【００２５】なお、バッファガス停止後は、徐々に基板
温度が低下するため、吹き出し停止時には、ＣＶＤを行
う温度より高温であることが必要であり、吹き出し停止
後から一定の時間でＣＶＤを行うことが必要である。こ
のため、レーザ照射開始時間から所定の時間経過後に
は、さらにレーザ照射が強制的に停止される。

【００２６】あるいは、制御ユニット２１に、表示パネ
ルや警告音を発生する警告装置が備えられ、警告表示あ
るいは警告音が発せられるとしても良い。

【００２７】また、チャンバ８内には加工対象となる基
板１９を載置し移動するＸ−Ｙステージ１８が設置され
ている。

【００２８】また、レーザ光源２３からレーザ光が出射
され、対物レンズ２４により、窓２５を通してＸ−Ｙス
テージ１８上に載置された被加工物である基板１９の表
面上の加工部２０に集光される。レーザ光源２３として
は、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波を出射する
レーザ装置を用いる。

【００２９】さらに、チャンバ８には、チャンバ８内の
加工部２０に向かって吹き出され加工部２０を通過した
後の原料ガス１およびバッファガス９を外部に排気する
ための排気系２６が備えられている。

【００３０】また、さらに、照明光源、カメラおよびモ
ニタからなる観察光学系２７により基板１９の加工部２
０付近を観察できる構成となっている。

【００３１】次に本発明のレーザＣＶＤ装置の基板加熱
制御動作を説明する。

【００３２】図２は図１のレーザＣＶＤ装置の基板加熱
制御動作を示すフローチャートである。

【００３３】操作者によりチャンバ８内のＸ−Ｙステー
ジ１８上に基板１９がセットされ、基板１９の厚さ、Ｃ
ＶＤを行う時に設定されるべき目標の基板温度等の入力
情報が入力され、Ｘ−Ｙステージ１８により、集光され
たレーザ光の照射位置に基板１９の加工部２０が位置合
わせされた後、操作者より入力された情報を基に、制御
ユニット２１は、設定すべきバッファガス温度、バッフ
ァガス流量、吹き付け時間及びレーザ照射開始時間を加
熱条件設定テーブル２２に基づいて算出する（ステップ
Ｓ１）。そして、第１のバルブ６を閉じた状態で第２の
バルブ１４を開き、バッファガス９をチャンバ８内の基
板１９に吹き付けを開始する（ステップＳ２）。ここ
で、バッファガス９を基板１９に吹き付けている間、流
量コントローラ１１で流量を検知してバッファガス９の
流量を設定流量となるようフィードバック制御しつつ、
温度センサ１３でバッファガス９の温度を検知して温度
調節器１６によりバッファガス９を設定温度となるよう
フィードバック制御し、所定の温度に加熱されたバッフ
ァガス９により基板１９の加工部２０の加熱を行う。

【００３４】バッファガス９の吹き付けを開始してステ
ップＳ１で算出された一定時間が経過したか判断し（ス
テップＳ３）、経過していれば、第２のバルブ１４を閉
じ、バッファガス９の吹き付けを停止する（ステップＳ
４）。経過していなければ吹き付けを継続し、再度ステ
ップＳ３を行う。

【００３５】吹き付けを停止して、速やかに第１のバル
ブ６を開き、チャンバ８内の基板への原料ガス１の吹き
付けを開始する（ステップＳ５）。そして、バッファガ
ス９の吹き付けを停止してから所定の時間経過したか判
断し（ステップＳ６）、経過していればレーザ照射開始
信号を出力し、レーザ光の照射が開始され、ＣＶＤが行
われる（ステップＳ７）。経過していなければ吹き付け
を継続し再度ステップＳ６を行う。そして、ＣＶＤが終
了したら第１のバルブ５を閉め、原料ガス１を停止する
（ステップＳ８）。

【００３６】そして、排気系２６によりチャンバ８内の
ガスの排気を行う（ステップＳ９）。

【００３７】以上の実験形態の具体的な実施例について
説明する。

【００３８】基板１７として厚さ８ｍｍ、６０ｃｍ角の
液晶用フォトマスクを用いる場合、図３のように、厚さ
８ｍｍに対応するバッファガス温度、バッファガス流
量、バッファガス吹き出し時間、レーザ照射開始時間
は、それぞれ５０℃、５ｌ／分、２分間、１分間である
ので、操作者が制御ユニット２１に基板厚さを入力する
と、それぞれそのように設定される。

【００３９】また、原料ガス材料３は、Ｃｒ（ＣＯ）₆
を使用するので、容器４及び第１の配管７は必要な原料
ガス濃度０．３Ｔｏｒｒ弱の飽和蒸気圧が得られる３０
℃にて保たれている。また、基板１９に吹き付けられる
原料ガス１の温度は３０℃となる。

【００４０】２分間バッファガス９を吹き出した後、第
２のバルブ１４を閉じ、第１のバルブ６を開いてから、
１分後には基板１９の加工部２０の温度は３０℃となる
ので、第１のバルブ６を開いてから１分後に制御ユニッ
ト２１は、レーザ照射開始信号を出力し、レーザ光源２
３は、レーザ光の照射を開始してＣＶＤを行う。

【００４１】従来の装置のように大きなヒータにより加
熱する場合は、厚さ８ｍｍ、６０ｃｍ角の液晶用フォト
マスクの場合では、温度上昇に要する時間は８分間以上
かかっていたが、上記の条件でＣＶＤを行った場合に
は、温度上昇にかかる時間は上記のように３分間で余熱
が完了し、時間が短縮される。

【００４２】また、ＣＶＤにより形成される膜厚の精度
に関しても、大きなヒータにより加熱してＣＶＤを行っ
た場合、例えば基板内の９箇所にＣＶＤを行い、各箇所
に形成された膜の厚みを測定したところ、膜厚の変動は
平均厚み２０００Åに対し±５００Åとなったが、一
方、本発明のレーザＣＶＤ装置によれば、上記の条件で
同様に基板内の９箇所にＣＶＤを行った場合、誤差は±
３００Åとなっており、優れた安定性が得られることを
示した。

【００４３】また、チャンバ８には、基板１９の加工部
２０の付近の温度を非接触で検知する放射温度計を備え
ているものとしてもよい。

【００４４】この場合には、加熱条件設定テーブル２２
は、吹き出し時間及びレーザ照射開始時間の設定値は不
要であり、また、上述の実施形態の動作に対して、ステ
ップＳ４において、バッファガス９の吹き付けにより基
板１９の加工部２０の温度が加工条件の温度を越えたと
き第２のバルブ１４を閉じるようにし、ステップＳ６に
おいて、原料ガス１の吹き付けを開始して基板１９の加
工部２０の温度が再度加工条件の温度になったとき、レ
ーザ光の照射を開始し、ＣＶＤを行うようにする点で異
なる。

【００４５】この構成によれば、基板温度が通常より高
めになっている場合、例えば、基板１９上の近接した場
所を続けて修正する場合などでも精度良く温度の設定が
できる。

【００４６】また、放射温度計を用いない場合、初期状
態によるばらつきを考慮するため、長めの時間バッファ
ガスを吹き付け、設定された基板温度を大きく越えるこ
とになるが、放射温度計を用いる場合は、設定温度を越
えると速やかにバッファガスの吹き付けを停止すること
ができるので短時間で昇温することもできる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のレーザＣ
ＶＤ装置は、加熱されたバッファガスを基板上の加工部
に吹き付けて加熱するので、基板を所定の温度まで加熱
する時間を短縮でき、ＣＶＤを行う表面を直接加熱する
のでＣＶＤ時の加工部の温度を高精度に設定できるので
形成される膜厚を均一化することが可能となる。

【００４８】また、バッファガスを加工部に導く配管を
加熱することによりバッファガスを加熱するので大型の
板状ヒータが不要となり、バッファガスの配管部分を加
熱する小型のもので足りるので低コストのレーザＣＶＤ
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザＣＶＤの概略構成図である。

【図２】図１のレーザＣＶＤ装置の基板加熱制御動作を
示すフローチャートである。

【図３】本発明のレーザＣＶＤ装置にかかる加熱条件設
定テーブルの１例である。

【符号の説明】

１原料ガス２原料ガス供給部３原料ガス材料４容器５キャリアガス６第１のバルブ７第１の配管８チャンバ９バッファガス１０バッファガス供給部１１流量コントローラ１２ヒータ１３温度センサ１４第２のバルブ１５第２の配管１６温度調節器１７ノズル１８Ｘ−Ｙステージ１９基板２０加工部２１制御ユニット２２加熱条件設定テーブル２３レーザ光源２４対物レンズ２５窓２６排気系２７観察光学系

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被加工物の表面上の加工部に原料ガスを
供給し停止する原料ガス供給手段と、前記加工部に集光
されたレーザ光を照射するレーザ照射手段と、原料ガス
より高温に加熱された高温ガスを前記加工部に吹き付け
て供給し停止する高温ガス供給手段と、前記高温ガス供
給部を制御して前記加工部に前記高温ガスを供給して加
熱し前記加工部が前記原料ガスの温度を越えたとき前記
高温ガスを停止し、原料ガス供給手段を制御して前記加
工部に原料ガスを供給し、前記加工部の温度が低下して
前記原料ガスの温度になった後に前記レーザ照射手段を
制御して前記レーザ光の照射を開始する制御部とを有す
ることを特徴とするレーザＣＶＤ装置。
【請求項２】前記高温ガス供給手段は、前記高温ガス
を前記加工部に導く配管を加熱し前記高温ガスの温度を
原料ガスより高温に保つ加熱手段を有することを特徴と
する請求項１記載のレーザＣＶＤ装置。
【請求項３】前記高温ガス供給手段は、前記高温ガス
の流量を制御する流量コントローラを有することを特徴
とする請求項２記載のレーザＣＶＤ装置。
【請求項４】前記制御部は、入力される被加工物に関
する情報に対応して温度制御手段、流量コントローラを
制御し、前記原料ガス及び前記高温ガスの供給及び停止
タイミングを制御することを特徴とする請求項３記載の
レーザＣＶＤ装置。
【請求項５】前記制御部は、入力される被加工物に関
する情報に対応して前記高温ガスの温度と前記高温ガス
の流量と前記高温ガスの供給開始から停止までの時間と
前記高温ガスの供給停止からレーザ光の照射を開始する
レーザ照射開始時間を決定する加熱条件設定テーブルを
有することを特徴とする請求項４記載のレーザＣＶＤ装
置。
【請求項６】前記加工部の温度を非接触で検知し前記
制御部に検知した温度を出力する温度センサを有し、前記制御部は、前記加工部の温度が前記原料ガスの温度
を越えたことを認識したとき前記高温ガスの供給を停止
して前記原料ガスの供給を開始し、前記加工部の温度が
前記原料ガスの温度になったことを認識した後に前記レ
ーザ光の照射を開始することを特徴とする請求項４記載
のレーザＣＶＤ装置。
【請求項７】被加工物の表面上の加工部に原料ガスを
供給し、前記加工部に集光したレーザ光を照射するレー
ザＣＶＤ方法において、原料ガスの温度より高温に保たれた高温ガスを前記加工
部に向かって吹き付けて加熱し前記加工部が原料ガスの
温度を越えたとき前記高温ガスの吹き付けを停止し前記
加工部の温度が低下して前記原料ガスの温度になった後
に前記レーザ光の照射を開始することを特徴とするレー
ザＣＶＤ方法。