WO2020202975A1 - レーザー加工装置、およびレーザー加工方法 - Google Patents

レーザー加工装置、およびレーザー加工方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2020202975A1
WO2020202975A1 PCT/JP2020/008694 JP2020008694W WO2020202975A1 WO 2020202975 A1 WO2020202975 A1 WO 2020202975A1 JP 2020008694 W JP2020008694 W JP 2020008694W WO 2020202975 A1 WO2020202975 A1 WO 2020202975A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
substrate
laser processing
holding
galvano scanner
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/008694
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
陽平 山下
Original Assignee
東京エレクトロン株式会社
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 東京エレクトロン株式会社 filed Critical 東京エレクトロン株式会社
Priority to JP2021511268A priority Critical patent/JPWO2020202975A1/ja
Publication of WO2020202975A1 publication Critical patent/WO2020202975A1/ja

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • 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
    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/142—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor for the removal of by-products
    • 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
    • B23K26/16—Removal of by-products, e.g. particles or vapours produced during treatment of a workpiece
    • 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
    • B23K26/36—Removing material
    • 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 potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table 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
    • 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 potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table 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

Definitions

  • This disclosure relates to a laser processing apparatus and a laser processing method.
  • the method for manufacturing a semiconductor device described in Patent Document 1 includes forming a first silicon nitride layer, a silicon oxide layer, a second silicon nitride layer, and a hard mask layer on a substrate in this order.
  • the hard mask layer includes a carbon layer and the like.
  • anisotropic dry etching is performed using a hard mask layer as a mask to form an opening penetrating the second silicon nitride layer, the silicon oxide layer, and the first silicon nitride layer.
  • the carbon layer is removed by a plasma ashing method using oxygen gas.
  • One aspect of the present disclosure provides a technique capable of selectively removing a desired portion of the second layer laminated on the first layer while leaving the first layer without using plasma.
  • the laser processing apparatus is A holding portion for holding a substrate in which the first layer and the second layer are laminated in this order, An irradiation unit that forms a focusing point of a laser beam on the second layer while holding the substrate by the holding portion, and removes the second layer while leaving the first layer at the position of the focusing point. It includes a control unit that controls the position of the focusing point.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a state of the substrate before and after laser processing according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a first state of the laser processing apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a second state of the laser processing apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a third state of the laser processing apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a plan view showing the positional relationship between the irradiation unit, the suction unit, and the injection unit according to the embodiment.
  • FIG. 6A is a diagram showing an example of the intensity distribution of the laser beam before passing through the homogenizer.
  • FIG. 6A is a diagram showing an example of the intensity distribution of the laser beam before passing through the homogenizer.
  • FIG. 6B is a diagram showing an example of the intensity distribution of the laser beam after passing through the homogenizer.
  • FIG. 7A is a plan view showing a first example of how to arrange the focusing points.
  • FIG. 7B is a plan view showing a second example of how to arrange the focusing points.
  • FIG. 7C is a plan view showing a third example of how to arrange the focusing points.
  • the same or corresponding configurations may be designated by the same reference numerals and description thereof may be omitted.
  • the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are perpendicular to each other.
  • the X-axis direction and the Y-axis direction are the horizontal direction, and the Z-axis direction is the vertical direction.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the state of the substrate before and after laser processing according to the embodiment.
  • the state of the substrate 100 before laser processing is shown by a chain double-dashed line
  • the state of the substrate 100 after laser processing is shown by a solid line.
  • the substrate 100 is a semiconductor substrate such as a silicon wafer or a compound semiconductor wafer.
  • the substrate 100 has a disk-shaped first main surface 101, a disk-shaped second main surface 102, and an outer peripheral surface 103.
  • the first main surface 101 is a flat surface
  • the second main surface 102 is a flat surface opposite to the first main surface 101.
  • the outer peripheral surface 103 connects the outer edge of the first main surface 101 and the outer edge of the second main surface 102.
  • the outer peripheral surface 103 includes a chamfered bevel.
  • the chamfering process is R chamfering in FIG. 1, but may be C chamfering.
  • the first layer 110 and the second layer 120 are laminated in this order on the substrate 100.
  • a base layer formed of a material different from that of the first layer 110 may be formed between the first layer 110 and the substrate 100.
  • the second layer 120 is exposed and is in contact with air. The first layer 110 and the second layer 120 are in contact with each other, and there is no intermediate layer between the first layer 110 and the second layer 120.
  • the first layer 110 and the second layer 120 may be formed on the entire surface of the substrate 100.
  • the second layer 120 has a first flat portion 121, a second flat portion 122, and an outer peripheral portion 123.
  • the first flat portion 121 is formed in a disk shape on the first main surface 101 of the substrate 100.
  • the second flat portion 122 is formed in a disk shape on the second main surface 102 of the substrate 100.
  • the first flat portion 121 and the second flat portion 122 are arranged on opposite sides of the substrate 100.
  • the outer peripheral portion 123 is formed on the outer peripheral surface 103 of the substrate 100.
  • the first layer 110 also has a first flat portion, a second flat portion, and an outer peripheral portion, similarly to the second layer 120.
  • the first layer 110 is, for example, an insulating layer formed of an insulating material.
  • the insulating layer is, for example, a silicon nitride layer.
  • the insulating layer may be a silicon oxide layer.
  • the insulating layer may be a single layer or a plurality of layers, and for example, the insulating layer may be a plurality of layers of a silicon nitride layer and a silicon oxide layer.
  • the insulating layer is formed by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, an ALD (Atomic Layer Deposition) method, or the like.
  • the second layer 120 is, for example, a mask layer that protects a part of the insulating layer when the insulating layer is etched.
  • the mask layer is a so-called carbon hard mask and contains carbon.
  • the mask layer may contain carbon or may contain a carbon-based compound.
  • the carbon hard mask may be a single layer or a plurality of layers.
  • the carbon hard mask is formed by a CVD method, a spin-on method, or the like.
  • a resist pattern (not shown) is formed on the surface of the mask layer, and the mask layer is etched into the same pattern as the resist pattern. After that, the insulating layer is etched in the same pattern as the mask layer. As a result, the insulating layer is formed with an opening that penetrates the insulating layer in the thickness direction. The opening is formed in the portion where the semiconductor chip is formed.
  • the second layer 120 has a portion on which the semiconductor chip is formed and a portion on which the semiconductor chip is not formed.
  • the portions where the semiconductor chip is not formed for example, a portion 124 within a desired range radially inward from the outer edge of the first flat portion 121 and a portion within a desired range radially inward from the outer edge of the second flat portion 122.
  • 125 and the outer peripheral portion 123 are mentioned. If the three portions 123, 124, and 125 are peeled off during the manufacturing process of the semiconductor chip, they may adhere to the portion where the semiconductor chip is formed, which may cause a malfunction of the semiconductor chip.
  • the laser processing apparatus 10 is used to remove a desired portion of the second layer 120 while leaving the first layer 110.
  • the portion to be removed may be, for example, one or more of the above three portions 123, 124, 125.
  • plasma since plasma is not used, a desired portion of the second layer 120 can be selectively removed while leaving the first layer 110 in the atmosphere.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a first state of the laser processing apparatus according to the embodiment.
  • the first state is a state in which the relative position between the holding portion 20 and the galvano scanner 31 in the Z-axis direction is the first position.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a second state of the laser processing apparatus according to the embodiment.
  • the second state is a state in which the relative position between the holding portion 20 and the galvano scanner 31 in the Z-axis direction is the second position.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a third state of the laser processing apparatus according to the embodiment.
  • the third state is a state in which the relative position between the holding portion 20 and the galvano scanner 31 in the Z-axis direction is the third position.
  • the third position is a position opposite to the first position with respect to the second position.
  • the laser processing apparatus 10 includes, for example, a holding unit 20, an irradiation unit 30, a rotation driving unit 40, a first moving driving unit 50, and a second moving driving unit 60. It includes a control unit 90.
  • the holding unit 20 holds the substrate 100.
  • the holding portion 20 holds the substrate 100 horizontally from below with the first main surface 101 of the substrate 100 facing upward.
  • the holding portion 20 is a vacuum chuck, an electrostatic chuck, or the like.
  • the holding portion 20 has a holding surface 21 for holding the substrate 100.
  • the diameter of the holding surface 21 may be larger than the diameter of the substrate 100, but may be smaller. If the diameter of the holding surface 21 is smaller than the diameter of the substrate 100, the outer edge of the substrate 100 protrudes from the holding portion 20, and as will be described in detail later, the laser beam LB can be applied to the protruding portion from the side or below.
  • the irradiation unit 30 forms a condensing point P of the laser beam LB on the second layer 120 while the substrate 100 is held by the holding unit 20, and the second layer 120 is left at the position of the condensing point P while leaving the first layer 110.
  • the laser beam LB has an absorptive property to the second layer 120 and a transmissive property to the first layer 110. Examples of such a laser beam LB include those having a wavelength of 190 nm or more and 1500 nm or less. The wavelength of the laser beam LB can be selected based on the material of the second layer 120 and the material of the first layer 110.
  • the second layer 120 absorbs the laser beam LB and changes its state from the solid phase to the gas phase and scatters, or scatters in the solid phase.
  • the irradiation unit 30 includes, for example, a galvano scanner 31.
  • the galvano scanner 31 According to the galvano scanner 31, the focusing point P in the second layer 120 can be displaced even when the relative positions of the galvano scanner 31 and the holding portion 20 are fixed.
  • the galvano scanner 31 is, for example, a so-called 3D galvano scanner.
  • the region A in which the focusing point P can be formed by the galvano scanner 31 is shown in FIGS. 2 to 5.
  • the 3D galvano scanner can displace the focusing point P in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction within the region A.
  • the function of displacing the focusing point P in the Y-axis direction of the galvano scanner 31 is not used.
  • the 3D galvano scanner includes two galvano mirrors and a movable lens.
  • the galvano scanner 31 rotates one galvano mirror to displace the focusing point P in the Z-axis direction. Further, the galvano scanner 31 moves the movable lens in the optical axis direction and displaces the focusing point P in the X-axis direction. Since the focusing point P can be displaced in the X-axis direction, the focusing point P can be displaced along the bevel as shown in FIG. 3 even when the relative positions of the galvano scanner 31 and the holding portion 20 are fixed.
  • the galvano scanner 31 is arranged outside the radial direction of the substrate 100 held by the holding portion 20, for example. As a result, the galvano scanner 31 can irradiate the laser beam LB diagonally downward from the first position shown in FIG. 2 to remove the upward portion 124 of the second layer 120. Further, the galvano scanner 31 can irradiate the laser beam LB laterally from the second position shown in FIG. 3 to remove the lateral portion 123 of the second layer 120. Further, the galvano scanner 31 can irradiate the laser beam LB obliquely upward from the third position shown in FIG. 4 to remove the downward portion 125 of the second layer 120.
  • the upward portion 124, the lateral portion 123, and the downward portion 125 of the second layer 120 can all be removed. Therefore, for example, it is possible to save the trouble of changing the orientation of the substrate 100, such as removing the substrate 100 from the holding portion 20 and turning the substrate 100 upside down.
  • the rotation drive unit 40 rotates the holding unit 20.
  • the rotation drive unit 40 rotates the holding unit 20 around, for example, a vertical rotation center line 41. By rotating the holding portion 20, the condensing point P can be displaced in the circumferential direction of the substrate 100.
  • the rotary drive unit 40 includes, for example, a rotary motor.
  • the first moving drive unit 50 relatively moves the holding unit 20 and the galvano scanner 31 in the first direction (for example, the X-axis direction) orthogonal to the rotation center line 41 of the holding unit 20. As a result, the focusing point P can be displaced in the radial direction of the substrate 100.
  • the first moving drive unit 50 includes, for example, a guide 51 extending in the X-axis direction and a drive source 52 including a motor for moving the holding unit 20 along the guide 51.
  • the first moving drive unit 50 may move the galvano scanner 31 in the X-axis direction, but it does not have to move it. Since the galvano scanner 31 does not move in the X-axis direction, it can always receive the laser beam LB from the Z-axis direction perpendicular to the X-axis direction at the same point.
  • the second moving drive unit 60 relatively moves the holding unit 20 and the galvano scanner 31 in a second direction (for example, the Z-axis direction) parallel to the rotation center line 41 of the holding unit 20.
  • a second direction for example, the Z-axis direction
  • all the upward portion 124, the lateral portion 123, and the downward portion 125 of the second layer 120 can be removed. .. Therefore, for example, it is possible to save the trouble of changing the orientation of the substrate 100, such as removing the substrate 100 from the holding portion 20 and turning the substrate 100 upside down.
  • the second moving drive unit 60 includes, for example, a guide 61 extending in the Z-axis direction and a drive source 62 including a motor for moving the galvano scanner 31 along the guide 61. Even if the galvano scanner 31 is moved in the Z-axis direction, the laser beam LB from the Z-axis direction hits the same point of the galvano scanner 31.
  • the second moving drive unit 60 may move the holding unit 20 in the Z-axis direction.
  • the control unit 90 is, for example, a computer, and includes a CPU (Central Processing Unit) 91 and a storage medium 92 such as a memory.
  • the storage medium 92 stores programs that control various processes executed by the laser processing apparatus 10.
  • the control unit 90 controls the operation of the laser processing apparatus 10 by causing the CPU 91 to execute the program stored in the storage medium 92.
  • the control unit 90 includes an input interface 93 and an output interface 94.
  • the control unit 90 receives a signal from the outside through the input interface 93, and transmits the signal to the outside through the output interface 94.
  • the above program is stored in a storage medium readable by a computer, and is installed from the storage medium in the storage medium 92 of the control unit 90.
  • Examples of the storage medium that can be read by a computer include a hard disk (HD), a flexible disk (FD), a compact disk (CD), a magnet optical desk (MO), and a memory card.
  • the program may be downloaded from the server via the Internet and installed on the storage medium 92 of the control unit 90.
  • the control unit 90 controls the position of the focusing point P.
  • the control unit 90 controls the rotation drive unit 40, the first movement drive unit 50, the second movement drive unit 60, and the galvano scanner 31, and controls the position of the focusing point P, as will be described later.
  • the desired portion of the second layer 120 can be selectively removed while leaving the first layer 110 in the atmosphere.
  • the control unit 90 collects light in the circumferential direction and the radial direction of the substrate 100 in a state where the relative positions of the holding unit 20 and the galvano scanner 31 in the Z-axis direction are fixed at the first position.
  • the point P is displaced to remove the portion 124 of the first flat portion 121.
  • the control unit 90 moves the substrate 100 in the X-axis direction while rotating the substrate 100 in order to displace the condensing point P in the circumferential direction and the radial direction of the substrate 100.
  • the propagation direction of the laser beam LB from the galvano scanner 31 toward the substrate 100 is fixed diagonally downward.
  • the control unit 90 fixes the relative positions of the holding unit 20 and the galvano scanner 31 in the Z-axis direction to the second position, and in the circumferential direction and the plate thickness direction of the substrate 100.
  • the focusing point P is displaced to remove the outer peripheral portion 123.
  • the control unit 90 swings the propagation direction of the laser beam LB from the galvano scanner 31 toward the substrate 100 up and down while rotating the substrate 100 in order to displace the focusing point P in the circumferential direction and the plate thickness direction of the substrate 100.
  • the control unit 90 collects in the circumferential direction and the radial direction of the substrate 100 in a state where the relative positions of the holding unit 20 and the galvano scanner 31 in the Z-axis direction are fixed at the third position.
  • the light spot P is displaced to remove the portion 125 of the second flat portion 122.
  • the control unit 90 moves the substrate 100 in the X-axis direction while rotating the substrate 100 in order to displace the condensing point P in the circumferential direction and the radial direction of the substrate 100.
  • the propagation direction of the laser beam LB from the galvano scanner 31 toward the substrate 100 is fixed obliquely upward.
  • the portion 124 of the first flat portion 121, the outer peripheral portion 123, and the portion 125 of the second flat portion 122 are removed in this order, but the order is not particularly limited. Further, one or more of the above-mentioned portion 124 of the first flat portion 121, the outer peripheral portion 123, and the above-mentioned portion 125 of the second flat portion 122 may be removed.
  • the galvano scanner 31 may be arranged directly above the above-mentioned portion 124.
  • the galvano scanner 31 may be a 2D galvano scanner because it does not have to have a function of changing the focal position.
  • the 2D galvano scanner rotates one galvano mirror to displace the focusing point P in the X-axis direction. Further, the 2D galvano scanner rotates another galvano mirror to displace the focusing point P in the Y-axis direction.
  • FIG. 5 is a plan view showing the positional relationship between the irradiation unit, the suction unit, and the injection unit according to the embodiment.
  • the laser processing apparatus 10 may further include at least one of the suction unit 70 and the injection unit 75 in addition to the irradiation unit 30.
  • the suction unit 70 sucks the scattered material from the condensing point P.
  • the second layer 120 absorbs the laser beam LB and changes its state from the solid phase to the gas phase and scatters, or scatters in the solid phase. Since the scattered material is sucked toward the suction unit 70, it does not stain the irradiation unit 30. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the intensity of the laser beam LB.
  • the suction unit 70 includes, for example, a suction nozzle 72 having a suction port 71 toward the condensing point P, and a vacuum pump 73 connected to the suction nozzle 72 via a pipe.
  • the vacuum pump 73 generates a negative pressure inside the suction nozzle 72, and the suction nozzle 72 sucks the scattered material inside the suction nozzle 72.
  • the injection unit 75 injects gas toward the condensing point P, the scattered matter from the condensing point P can be swept away in a direction different from the direction toward the irradiation unit 30. It is possible to suppress the irradiation portion 30 from being contaminated by scattered matter, and it is possible to suppress a decrease in the intensity of the laser beam LB.
  • the injection unit 75 includes, for example, an injection nozzle 77 having an injection port 76 toward the condensing point P, and a compressed gas source 78 connected to the injection nozzle 77 via a pipe.
  • the compressed gas source 78 supplies the compressed gas to the injection nozzle 77, and the injection nozzle 77 injects the compressed gas.
  • the suction port 71 of the suction unit 70 and the injection port 76 of the injection unit 75 may be arranged in a straight line with the condensing point P in between.
  • the gas injected from the injection port 76 passes through the condensing point P and is sucked into the suction port 71. Since the gas injection direction and the gas suction direction coincide with each other, the scattered matter from the condensing point P can be efficiently recovered.
  • the laser processing apparatus 10 may include a homogenizer 80.
  • FIG. 6A is a diagram showing an example of the intensity distribution of the laser beam before passing through the homogenizer.
  • FIG. 6B is a diagram showing an example of the intensity distribution of the laser beam after passing through the homogenizer.
  • the homogenizer 80 changes the intensity distribution of the laser beam LB from the Gaussian distribution shown in FIG. 6A to the top hat distribution shown in FIG. 6B to make the intensity distribution uniform.
  • the laser processing apparatus 10 may include an aperture 85.
  • the aperture 85 shapes the cross-sectional shape of the laser beam LB into a rectangular shape.
  • the rectangle includes not only a rectangle but also a square.
  • the aperture 85 is a light-shielding film having a rectangular opening. The opening allows, for example, the laser beam LB in the range indicated by the arrow B in FIG. 6B to pass through.
  • the homogenizer 80 and the aperture 85 can form a rectangular focusing point P having a uniform intensity distribution.
  • the integrated irradiation amount (J) of the laser beam LB per unit area can be made uniform, and local heating can be suppressed.
  • the desired portion of the second layer 120 can be selectively removed while suppressing damage to the first layer 110. Further, since the intensity distribution changes discontinuously at the outer edge of the condensing point P, the boundary between the removed portion of the second layer 120 and the remaining portion of the second layer 120 can be sharply formed.
  • FIG. 7A is a plan view showing a first example of how to arrange the focusing points.
  • the R direction is the radial direction of the substrate 100
  • the ⁇ direction is the circumferential direction of the substrate 100.
  • the condensing point P is a rectangle having a uniform intensity distribution, the two sides of the rectangle are parallel to the R direction, and the remaining two sides of the rectangle are parallel to the ⁇ direction.
  • the ⁇ -direction dimension ⁇ 0 of the focusing point P is sufficiently shorter than the peripheral length of the substrate 100 so that the outer edge of the substrate 100 can be regarded as a straight line.
  • the R-direction dimension R0 of the focusing point P may be the same as or different from the ⁇ -direction dimension ⁇ 0 of the focusing point P. The same is true in FIGS. 7B and 7C.
  • the control unit 90 moves the focusing point P by ⁇ 0 in the ⁇ direction during the off time of the pulse while oscillating the laser beam LB in a pulse manner, and causes the focusing point P over the entire ⁇ direction. Arrange them in a row without any gaps. After that, the control unit 90 moves the focusing point P in the R direction by R0 during the pulse off time while oscillating the laser beam LB in a pulse manner, and moves the focusing point P in the ⁇ direction during the pulse off time. By repeating moving by ⁇ 0, the focusing points P are arranged two-dimensionally without any gaps. According to the arrangement of the focusing points P shown in FIG. 7A, the integrated irradiation amount of the laser beam LB per unit area can be made uniform, and local heating can be suppressed.
  • FIG. 7B is a plan view showing a second example of how to arrange the focusing points.
  • the control unit 90 moves the focusing point P in the ⁇ direction by half the value of ⁇ 0 while oscillating the laser beam LB in a pulsed manner during the off time of the pulse, and the focusing point over the entire ⁇ direction. Arrange P in a row while stacking them.
  • the control unit 90 moves the focusing point P in the R direction by R0 during the pulse off time while oscillating the laser beam LB in a pulse manner, and moves the focusing point P in the ⁇ direction during the pulse off time.
  • the focusing points P are arranged two-dimensionally without any gaps.
  • the integrated irradiation amount of the laser beam LB per unit area can be made uniform, and local heating can be suppressed.
  • the control unit 90 pulse-oscillates the laser beam LB, and instead of moving the focusing point P in the R direction by R0 during the pulse off time, the control unit 90 sets the focusing point P during the pulse off time. It may be carried out to move by half the value of R0 in the R direction.
  • FIG. 7C is a plan view showing a third example of how to arrange the focusing points.
  • the control unit 90 moves the focusing point P twice in the ⁇ direction in the ⁇ direction while oscillating the laser beam LB in a pulsed manner during the off time of the pulse, and the gap SP covers the entire ⁇ direction.
  • the condensing points P are arranged in a row while forming.
  • the control unit 90 moves the focusing point P twice in the ⁇ direction in the ⁇ direction while oscillating the laser beam LB again so as to fill the gap SP with the focusing point P. ..
  • the control unit 90 moves the focusing point P in the R direction by R0 during the pulse off time while oscillating the laser beam LB in a pulse manner, and moves the focusing point P in the ⁇ direction during the pulse off time. Repeatedly moving the focusing point P twice as much as ⁇ 0 and moving the focusing point P twice as much as ⁇ 0 in the ⁇ direction during the pulse off time so as to fill the gap SP with the focusing point P.
  • the light spots P are arranged two-dimensionally without any gaps. According to the arrangement of the focusing points P shown in FIG. 7C, the integrated irradiation amount of the laser beam LB per unit area can be made uniform, and local heating can be suppressed.
  • the technique of the present disclosure can also be applied to the removal of a portion where a semiconductor chip is formed.
  • the substrate 100 does not have to be a semiconductor substrate such as a silicon wafer or a compound semiconductor wafer, and may be, for example, a glass substrate.
  • the laser processing apparatus of the above embodiment can be applied to processing other than processing for removing the second layer 120 while leaving the first layer 110 at the position of the condensing point P.
  • the laser processing apparatus of the above embodiment is applicable as long as it is a process for removing at least a part of a desired layer.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

第１層と第２層とがこの順で積層された基板を保持する保持部と、前記保持部で前記基板を保持した状態で前記第２層にレーザー光線の集光点を形成し、前記集光点の位置で前記第１層を残しつつ前記第２層を除去する照射部と、前記集光点の位置を制御する制御部とを備える、レーザー加工装置。

Description

レーザー加工装置、およびレーザー加工方法
　本開示は、レーザー加工装置、およびレーザー加工方法に関する。
　特許文献１に記載の半導体装置の製造方法は、第１窒化シリコン層と、酸化シリコン層と、第２窒化シリコン層と、ハードマスク層とをこの順で基板に形成することを含む。ハードマスク層は、カーボン層などを含む。半導体装置の製造方法は、ハードマスク層をマスクとして異方性ドライエッチングを行い、第２窒化シリコン層と、酸化シリコン層と、第１窒化シリコン層とを貫通する開口部を形成する。その後、カーボン層は、酸素ガスを用いたプラズマアッシング法によって除去される。
日本国特開２０１１－２２８３４０号公報
　本開示の一態様は、プラズマを利用することなく、第１層を残しつつ、第１層に積層される第２層の所望の部分を選択的に除去できる、技術を提供する。
　本開示の一態様に係るレーザー加工装置は、
　第１層と第２層とがこの順で積層された基板を保持する保持部と、
　前記保持部で前記基板を保持した状態で前記第２層にレーザー光線の集光点を形成し、前記集光点の位置で前記第１層を残しつつ前記第２層を除去する照射部と、
　前記集光点の位置を制御する制御部とを備える。
　本開示の一態様によれば、プラズマを利用することなく、第１層を残しつつ、第１層に積層される第２層の所望の部分を選択的に除去できる。
図１は、一実施形態に係るレーザー加工前後の基板の状態を示す断面図である。 図２は、一実施形態に係るレーザー加工装置の第１状態を示す断面図である。 図３は、一実施形態に係るレーザー加工装置の第２状態を示す断面図である。 図４は、一実施形態に係るレーザー加工装置の第３状態を示す断面図である。 図５は、一実施形態に係る照射部と吸引部と噴射部との位置関係を示す平面図である。 図６Ａは、ホモジナイザを通過する前の、レーザー光線の強度分布の一例を示す図である。 図６Ｂは、ホモジナイザを通過した後の、レーザー光線の強度分布の一例を示す図である。 図７Ａは、集光点の並べ方の第１例を示す平面図である。 図７Ｂは、集光点の並べ方の第２例を示す平面図である。 図７Ｃは、集光点の並べ方の第３例を示す平面図である。
　以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略することがある。本明細書において、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は互いに垂直な方向である。Ｘ軸方向およびＹ軸方向は水平方向、Ｚ軸方向は鉛直方向である。
　図１は、一実施形態に係るレーザー加工前後の基板の状態を示す断面図である。図１において、レーザー加工前の基板１００の状態を二点鎖線で示し、レーザー加工後の基板１００の状態を実線で示す。
　基板１００は、例えばシリコンウェハまたは化合物半導体ウェハなどの半導体基板である。基板１００は、円盤状の第１主表面１０１と、円盤状の第２主表面１０２と、外周面１０３とを有する。第１主表面１０１は平坦面であり、第２主表面１０２は第１主表面１０１とは反対向きの平坦面である。外周面１０３は、第１主表面１０１の外縁と、第２主表面１０２の外縁とをつなぐ。外周面１０３は、面取り加工されたベベルを含む。面取り加工は、図１ではＲ面取であるが、Ｃ面取であってもよい。
　基板１００には、第１層１１０と第２層１２０とがこの順で積層される。なお、第１層１１０と基板１００との間には、第１層１１０とは異なる材料で形成される下地層が形成されてもよい。一方、第２層１２０は、露出しており、空気と接している。第１層１１０と第２層１２０とは接しており、第１層１１０と第２層１２０との間に中間層は存在しない。
　第１層１１０と第２層１２０とは、基板１００の表面全体に形成されてよい。第２層１２０は、第１平坦部１２１と、第２平坦部１２２と、外周部１２３とを有する。第１平坦部１２１は、基板１００の第１主表面１０１に円盤状に形成される。第２平坦部１２２は、基板１００の第２主表面１０２に円盤状に形成される。第１平坦部１２１と第２平坦部１２２とは、基板１００を挟んで反対側に配置される。外周部１２３は、基板１００の外周面１０３に形成される。なお、第１層１１０も、第２層１２０と同様に、第１平坦部と第２平坦部と外周部とを有する。
　第１層１１０は、例えば絶縁材料で形成される絶縁層である。絶縁層は、例えば、窒化シリコン層である。なお、絶縁層は、酸化シリコン層であってもよい。また、絶縁層は単層でも複数層でもよく、例えば絶縁層は窒化シリコン層と酸化シリコン層との複数層であってもよい。絶縁層は、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、またはＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ　Ｌａｙｅｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などで形成される。
　第２層１２０は、例えば絶縁層のエッチング時に絶縁層の一部を保護するマスク層である。マスク層は、いわゆるカーボンハードマスクであって、カーボンを含有する。マスク層は、カーボンを含有すればよく、カーボンを主体とする化合物を含有してもよい。カーボンハードマスクは、単層でも複数層でもよい。カーボンハードマスクは、ＣＶＤ法またはスピンオン法などで形成される。
　マスク層の表面には、不図示のレジストパターンが形成され、レジストパターンと同じパターンにマスク層がエッチングされる。その後、マスク層と同じパターンに絶縁層がエッチングされる。その結果、絶縁層には、絶縁層を厚さ方向に貫通する開口部が形成される。開口部は、半導体チップが形成される部分に形成される。
　第２層１２０は、半導体チップが形成される部分と、半導体チップが形成されない部分とを有する。半導体チップが形成されない部分として、例えば第１平坦部１２１の外縁から径方向内方に所望の範囲内の部分１２４と、第２平坦部１２２の外縁から径方向内方に所望の範囲内の部分１２５と、外周部１２３とが挙げられる。３つの上記部分１２３、１２４、１２５は、半導体チップの製造工程中に剥がれると、半導体チップが形成される部分に付着しうるので、半導体チップの動作不良を生じさせうる。
　レーザー加工装置１０は、第１層１１０を残しつつ、第２層１２０の所望の部分を除去するのに用いる。除去する部分は、例えば３つの上記部分１２３、１２４、１２５のうちの１つ以上であってよい。第１層１１０を残しつつ、第２層１２０の所望の部分を除去する方法としてプラズマアッシング法などもあるが、真空処理容器が必要になる。レーザー加工装置１０によれば、プラズマを利用しないので、大気中で、第１層１１０を残しつつ、第２層１２０の所望の部分を選択的に除去できる。
　図２は、一実施形態に係るレーザー加工装置の第１状態を示す断面図である。第１状態とは、Ｚ軸方向における保持部２０とガルバノスキャナ３１との相対位置が第１位置である状態のことである。図３は、一実施形態に係るレーザー加工装置の第２状態を示す断面図である。第２状態とは、Ｚ軸方向における保持部２０とガルバノスキャナ３１との相対位置が第２位置である状態のことである。図４は、一実施形態に係るレーザー加工装置の第３状態を示す断面図である。第３状態とは、Ｚ軸方向における保持部２０とガルバノスキャナ３１との相対位置が第３位置である状態のことである。第３位置は、第２位置を基準として前記第１位置とは反対側の位置である。図２～図４に示すように、レーザー加工装置１０は、例えば、保持部２０と、照射部３０と、回転駆動部４０と、第１移動駆動部５０と、第２移動駆動部６０と、制御部９０とを備える。
　保持部２０は、基板１００を保持する。例えば、保持部２０は、基板１００の第１主表面１０１を上に向けて、基板１００を下方から水平に保持する。保持部２０は、真空チャックまたは静電チャックなどである。保持部２０は、基板１００を保持する保持面２１を有する。その保持面２１の直径は、基板１００の直径よりも大きくてもよいが、小さくてよい。保持面２１の直径が基板１００の直径よりも小さいと、基板１００の外縁が保持部２０からはみ出すので、詳しくは後述するが、はみ出す部分に対して横または下からレーザー光線ＬＢを照射できる。
　照射部３０は、保持部２０で基板１００を保持した状態で第２層１２０にレーザー光線ＬＢの集光点Ｐを形成し、集光点Ｐの位置で第１層１１０を残しつつ第２層１２０を除去する。レーザー光線ＬＢは、第２層１２０に対し吸収性を有し、第１層１１０に対し透過性を有する。そのようなレーザー光線ＬＢとして、例えば波長が１９０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下のものが挙げられる。レーザー光線ＬＢの波長は、第２層１２０の材料および第１層１１０の材料に基づき選択可能である。第２層１２０は、レーザー光線ＬＢを吸収し、固相から気相に状態変化し飛散するか、または固相のまま飛散する。
　照射部３０は、例えばガルバノスキャナ３１を含む。ガルバノスキャナ３１によれば、ガルバノスキャナ３１と保持部２０との相対位置を固定した状態でも、第２層１２０における集光点Ｐを変位できる。ガルバノスキャナ３１は、例えば、いわゆる３Ｄガルバノスキャナである。ガルバノスキャナ３１によって集光点Ｐを形成できる領域Ａを、図２～図５に示す。３Ｄガルバノスキャナは、領域Ａ内で、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に集光点Ｐを変位できる。なお、本実施形態では、ガルバノスキャナ３１のＹ軸方向に集光点Ｐを変位させる機能は使用しない。
　３Ｄガルバノスキャナは、２つのガルバノミラーと、可動レンズとを含む。可動レンズが光軸方向に移動すると、焦点位置が変位する。ガルバノスキャナ３１は、１つのガルバノミラーを回転させ、Ｚ軸方向に集光点Ｐを変位させる。また、ガルバノスキャナ３１は、可動レンズを光軸方向に移動させ、Ｘ軸方向に集光点Ｐを変位させる。Ｘ軸方向に集光点Ｐを変位できるので、ガルバノスキャナ３１と保持部２０との相対位置を固定した状態でも、図３に示すように、ベベルに沿って集光点Ｐを変位できる。
　ガルバノスキャナ３１は、例えば、保持部２０で保持された基板１００の径方向外方に配置される。その結果、ガルバノスキャナ３１は、図２に示す第１位置から斜め下向きにレーザー光線ＬＢを照射し、第２層１２０の上向きの部分１２４を除去できる。また、ガルバノスキャナ３１は、図３に示す第２位置から横向きにレーザー光線ＬＢを照射し、第２層１２０の横向きの部分１２３を除去できる。さらに、ガルバノスキャナ３１は図４に示す第３位置から斜め上向きにレーザー光線ＬＢを照射し、第２層１２０の下向きの部分１２５を除去できる。ガルバノスキャナ３１と保持部２０とを相対的にＺ軸方向に移動すれば、第２層１２０の上向きの部分１２４、横向きの部分１２３および下向きの部分１２５を全て除去できる。従って、例えば、保持部２０から基板１００を取外し、基板１００を上下反転するなどの、基板１００の向きを変更する手間を省略できる。
　回転駆動部４０は、保持部２０を回転させる。回転駆動部４０は、例えば鉛直な回転中心線４１を中心に保持部２０を回転させる。保持部２０を回転させると、基板１００の周方向に集光点Ｐを変位できる。回転駆動部４０は、例えば回転モータを含む。
　第１移動駆動部５０は、保持部２０の回転中心線４１に対して直交する第１方向（例えばＸ軸方向）に、保持部２０とガルバノスキャナ３１とを相対的に移動させる。その結果、基板１００の径方向に集光点Ｐを変位できる。
　第１移動駆動部５０は、例えばＸ軸方向に延びるガイド５１と、ガイド５１に沿って保持部２０を移動させるモータを含む駆動源５２とを含む。第１移動駆動部５０は、ガルバノスキャナ３１をＸ軸方向に移動させてもよいが、移動させなくてよい。ガルバノスキャナ３１は、Ｘ軸方向に移動しないので、Ｘ軸方向に対して垂直なＺ軸方向からのレーザー光線ＬＢを常に同一点で受けることができる。
　第２移動駆動部６０は、保持部２０の回転中心線４１に対して平行な第２方向（例えばＺ軸方向）に、保持部２０とガルバノスキャナ３１とを相対的に移動させる。その結果、上記の通り、ガルバノスキャナ３１と保持部２０とを相対的にＺ軸方向に移動すれば、第２層１２０の上向きの部分１２４、横向きの部分１２３および下向きの部分１２５を全て除去できる。従って、例えば、保持部２０から基板１００を取外し、基板１００を上下反転するなどの、基板１００の向きを変更する手間を省略できる。
　第２移動駆動部６０は、例えばＺ軸方向に延びるガイド６１と、ガイド６１に沿ってガルバノスキャナ３１を移動させるモータを含む駆動源６２とを含む。ガルバノスキャナ３１をＺ軸方向に移動させても、Ｚ軸方向からのレーザー光線ＬＢはガルバノスキャナ３１の同一点に当たる。なお、第２移動駆動部６０は、保持部２０をＺ軸方向に移動させてもよい。
　制御部９０は、例えばコンピュータであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９１と、メモリなどの記憶媒体９２とを備える。記憶媒体９２には、レーザー加工装置１０において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部９０は、記憶媒体９２に記憶されたプログラムをＣＰＵ９１に実行させることにより、レーザー加工装置１０の動作を制御する。また、制御部９０は、入力インターフェース９３と、出力インターフェース９４とを備える。制御部９０は、入力インターフェース９３で外部からの信号を受信し、出力インターフェース９４で外部に信号を送信する。
　上記プログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記憶され、その記憶媒体から制御部９０の記憶媒体９２にインストールされる。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、例えば、ハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどが挙げられる。なお、プログラムは、インターネットを介してサーバからダウンロードされ、制御部９０の記憶媒体９２にインストールされてもよい。
　制御部９０は、集光点Ｐの位置を制御する。例えば、制御部９０は、後述するように、回転駆動部４０、第１移動駆動部５０、第２移動駆動部６０、およびガルバノスキャナ３１を制御し、集光点Ｐの位置を制御する。その結果、大気中で、第１層１１０を残しつつ、第２層１２０の所望の部分を選択的に除去できる。
　先ず、制御部９０は、図２に示すように、Ｚ軸方向における保持部２０とガルバノスキャナ３１との相対位置を第１位置に固定した状態で、基板１００の周方向および径方向に集光点Ｐを変位し、第１平坦部１２１の上記部分１２４を除去する。制御部９０は、基板１００の周方向および径方向に集光点Ｐを変位すべく、基板１００を回転しながら基板１００をＸ軸方向に移動させる。この時、ガルバノスキャナ３１から基板１００に向うレーザー光線ＬＢの伝播方向は、斜め下向きに固定される。
　次に、制御部９０は、図３に示すように、Ｚ軸方向における保持部２０とガルバノスキャナ３１との相対位置を第２位置に固定した状態で、基板１００の周方向および板厚方向に集光点Ｐを変位し、外周部１２３を除去する。制御部９０は、基板１００の周方向および板厚方向に集光点Ｐを変位すべく、基板１００を回転しながら、ガルバノスキャナ３１から基板１００に向うレーザー光線ＬＢの伝播方向を上下に振る。
　次に、制御部９０は、図４に示すように、Ｚ軸方向における保持部２０とガルバノスキャナ３１との相対位置を第３位置に固定した状態で、基板１００の周方向および径方向に集光点Ｐを変位し、第２平坦部１２２の上記部分１２５を除去する。制御部９０は、基板１００の周方向および径方向に集光点Ｐを変位すべく、基板１００を回転しながら基板１００をＸ軸方向に移動させる。この時、ガルバノスキャナ３１から基板１００に向うレーザー光線ＬＢの伝播方向は、斜め上向きに固定される。
　なお、第１平坦部１２１の上記部分１２４と、外周部１２３と、第２平坦部１２２の上記部分１２５とは、この順番で除去されるが、その順番は特に限定されない。また、第１平坦部１２１の上記部分１２４と、外周部１２３と、第２平坦部１２２の上記部分１２５とのうちの１つ以上が除去されればよい。
　レーザー加工装置１０が第１平坦部１２１の上記部分１２４のみを除去する場合、上記部分１２４の真上にガルバノスキャナ３１が配置されてもよい。この場合、ガルバノスキャナ３１は、焦点位置を変える機能を有しなくてよいので、２Ｄガルバノスキャナであってもよい。２Ｄガルバノスキャナは、１つのガルバノミラーを回転させ、Ｘ軸方向に集光点Ｐを変位させる。また、２Ｄガルバノスキャナは、他の１つのガルバノミラーを回転させ、Ｙ軸方向に集光点Ｐを変位させる。
　図５は、一実施形態に係る照射部と吸引部と噴射部との位置関係を示す平面図である。図５に示すように、レーザー加工装置１０は、照射部３０に加えて、吸引部７０および噴射部７５のうちの少なくとも１つをさらに備えてもよい。
　吸引部７０は、集光点Ｐからの飛散物を吸引する。集光点Ｐでは、第２層１２０は、レーザー光線ＬＢを吸収し、固相から気相に状態変化し飛散するか、または固相のまま飛散する。飛散物は、吸引部７０に向けて吸引されるので、照射部３０を汚さない。従って、レーザー光線ＬＢの強度低下を抑制できる。
　吸引部７０は、例えば、集光点Ｐに向けて吸引口７１を有する吸引ノズル７２と、配管を介して吸引ノズル７２と接続される真空ポンプ７３とを含む。真空ポンプ７３が吸引ノズル７２の内部に負圧を発生し、吸引ノズル７２がその内部に飛散物を吸い込む。
　噴射部７５は、集光点Ｐに向けてガスを噴射するので、集光点Ｐからの飛散物を、照射部３０に向う方向とは異なる方向に押し流すことができる。飛散物によって照射部３０が汚れるのを抑制でき、レーザー光線ＬＢの強度低下を抑制できる。
　噴射部７５は、例えば、集光点Ｐに向けて噴射口７６を有する噴射ノズル７７と、配管を介して噴射ノズル７７と接続される圧縮ガス源７８とを含む。圧縮ガス源７８が噴射ノズル７７に圧縮ガスを供給し、噴射ノズル７７が圧縮ガスを噴射する。
　吸引部７０の吸引口７１と、噴射部７５の噴射口７６とは、集光点Ｐを挟んで一直線上に配置されてよい。噴射口７６から噴射されたガスは、集光点Ｐを通り、吸引口７１に吸引される。ガスの噴射方向と、ガスの吸引方向とが一致するので、集光点Ｐからの飛散物を効率的に回収できる。
　図２～図４に示すように、レーザー加工装置１０は、ホモジナイザ８０を備えてよい。図６Ａは、ホモジナイザを通過する前の、レーザー光線の強度分布の一例を示す図である。図６Ｂは、ホモジナイザを通過した後の、レーザー光線の強度分布の一例を示す図である。ホモジナイザ８０は、レーザー光線ＬＢの強度分布を図６Ａに示すガウシアン分布から図６Ｂに示すトップハット分布に変更し、その強度分布を均一化する。
　また、図２～図４に示すように、レーザー加工装置１０は、アパーチャ８５を備えてよい。アパーチャ８５は、レーザー光線ＬＢの断面形状を矩形に整形する。矩形は、長方形のみならず、正方形を含む。アパーチャ８５は、矩形の開口を有する遮光膜である。その開口は、例えば図６Ｂに矢印Ｂで示す範囲のレーザー光線ＬＢを通過させる。
　ホモジナイザ８０とアパーチャ８５とによって、強度分布が均一な矩形の集光点Ｐを形成できる。その集光点Ｐを後述するように規則正しく且つ隙間なく二次元的に並べることによって、単位面積当たりのレーザー光線ＬＢの積算照射量（Ｊ）を均一化でき、局所的な加熱を抑制できるので、第１層１１０の損傷を抑制しつつ、第２層１２０の所望の部分を選択的に除去できる。また、集光点Ｐの外縁で強度分布が不連続に変化するので、第２層１２０の除去する部分と、第２層１２０の残存する部分との境界をシャープに形成できる。
　図７Ａは、集光点の並べ方の第１例を示す平面図である。図７Ａにおいて、Ｒ方向は基板１００の径方向であり、θ方向は基板１００の周方向である。集光点Ｐは強度分布が均一な矩形であり、矩形の二辺はＲ方向に平行であり、矩形の残りの二辺はθ方向に平行である。基板１００の外縁が直線とみなせる程度に、集光点Ｐのθ方向寸法θ０は基板１００の周長に比べて十分短い。集光点ＰのＲ方向寸法Ｒ０は、集光点Ｐのθ方向寸法θ０と同一でもよいし、異なってもよい。図７Ｂおよび図７Ｃにおいて同様である。
　図７Ａに示すように、制御部９０は、レーザー光線ＬＢをパルス発振しながら、パルスのオフ時間の間に集光点Ｐをθ方向にθ０ずつ動かし、θ方向全体に亘って集光点Ｐを隙間なく一列に並べる。その後、制御部９０は、レーザー光線ＬＢをパルス発振しながら、パルスのオフ時間の間に集光点ＰをＲ方向にＲ０だけ動かすことと、パルスのオフ時間の間に集光点Ｐをθ方向にθ０ずつ動かすこととを繰り返し、集光点Ｐを隙間なく二次元的に並べる。図７Ａに示す集光点Ｐの並べ方によれば、単位面積当たりのレーザー光線ＬＢの積算照射量を均一化でき、局所的な加熱を抑制できる。
　図７Ｂは、集光点の並べ方の第２例を示す平面図である。図７Ｂに示すように、制御部９０は、レーザー光線ＬＢをパルス発振しながら、パルスのオフ時間の間に集光点Ｐをθ方向にθ０の半値ずつ動かし、θ方向全体に亘って集光点Ｐを重ねながら一列に並べる。その後、制御部９０は、レーザー光線ＬＢをパルス発振しながら、パルスのオフ時間の間に集光点ＰをＲ方向にＲ０だけ動かすことと、パルスのオフ時間の間に集光点Ｐをθ方向にθ０の半値ずつ動かすこととを繰り返し、集光点Ｐを隙間なく二次元的に並べる。図７Ｂに示す集光点Ｐの並べ方によれば、単位面積当たりのレーザー光線ＬＢの積算照射量を均一化でき、局所的な加熱を抑制できる。なお、制御部９０は、レーザー光線ＬＢをパルス発振しながら、パルスのオフ時間の間に集光点ＰをＲ方向にＲ０だけ動かすことの代わりに、パルスのオフ時間の間に集光点ＰをＲ方向にＲ０の半値だけ動かすことを実施してもよい。
　図７Ｃは、集光点の並べ方の第３例を示す平面図である。図７Ｃに示すように、制御部９０は、レーザー光線ＬＢをパルス発振しながら、パルスのオフ時間の間に集光点Ｐをθ方向にθ０の２倍ずつ動かし、θ方向全体に亘って隙間ＳＰを形成しつつ集光点Ｐを一列に並べる。次いで、制御部９０は、上記隙間ＳＰを集光点Ｐで埋めるように、再びレーザー光線ＬＢをパルス発振しながら、パルスのオフ時間の間に集光点Ｐをθ方向にθ０の２倍ずつ動かす。その後、制御部９０は、レーザー光線ＬＢをパルス発振しながら、パルスのオフ時間の間に集光点ＰをＲ方向にＲ０だけ動かすことと、パルスのオフ時間の間に集光点Ｐをθ方向にθ０の２倍ずつ動かすことと、上記隙間ＳＰを集光点Ｐで埋めるように、パルスのオフ時間の間に集光点Ｐをθ方向にθ０の２倍ずつ動かすこととを繰り返し、集光点Ｐを隙間なく二次元的に並べる。図７Ｃに示す集光点Ｐの並べ方によれば、単位面積当たりのレーザー光線ＬＢの積算照射量を均一化でき、局所的な加熱を抑制できる。
　以上、本開示に係るレーザー加工装置、およびレーザー加工方法について説明したが、本開示は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、および組合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。
　例えば、本開示の技術は、半導体チップが形成される部分の除去にも適用できる。また、基板１００は、シリコンウェハまたは化合物半導体ウェハなどの半導体基板ではなくてもよく、例えばガラス基板などでもよい。
　上記実施形態のレーザー加工装置は、集光点Ｐの位置で第１層１１０を残しつつ第２層１２０を除去する加工以外の加工にも適用可能である。上記実施形態のレーザー加工装置は、所望の層の少なくとも一部を除去する加工であれば適用可能である。
　本出願は、２０１９年３月２９日に日本国特許庁に出願した特願２０１９－０６７８９１号に基づく優先権を主張するものであり、特願２０１９－０６７８９１号の全内容を本出願に援用する。
１０　レーザー加工装置
２０　保持部
３０　照射部
３１　ガルバノスキャナ
４０　回転駆動部
５０　第１移動駆動部
６０　第２移動駆動部
９０　制御部
１００　基板
１１０　第１層
１２０　第２層
１２１　第１平坦部
１２２　第２平坦部
１２３　外周部

Claims (20)

  1. 　第１層と第２層とがこの順で積層された基板を保持する保持部と、
    　前記保持部で前記基板を保持した状態で、前記第２層にレーザー光線の集光点を形成し、前記集光点の位置で前記第１層を残しつつ前記第２層を除去する照射部と、
    　前記集光点の位置を制御する制御部とを備える、レーザー加工装置。
  2. 　前記第１層は、絶縁材料で形成される絶縁層であり、
    　前記第２層は、前記絶縁層のエッチング時に前記絶縁層の一部を保護するマスク層であり、
    　前記マスク層はカーボンを含有する、請求項１に記載のレーザー加工装置。
  3. 　前記基板は、円盤状の第１主表面と、前記第１主表面とは反対向きの円盤状の第２主表面と、前記第１主表面の外縁と前記第２主表面の外縁とをつなぐ外周面とを有し、
    　前記第２層は、前記第１主表面に形成される第１平坦部と、前記第２主表面に形成される第２平坦部と、前記外周面に形成される外周部とを有し、
    　前記制御部は、前記第１平坦部の外縁から径方向内方に所望の範囲内の部分と、前記第２平坦部の外縁から径方向内方に所望の範囲内の部分と、前記外周部とのうち、少なくとも１つを除去すべく、前記集光点の位置を制御する、請求項１または２に記載のレーザー加工装置。
  4. 　前記照射部は、前記第２層における前記集光点を変位するガルバノスキャナを含む、請求項３に記載のレーザー加工装置。
  5. 　前記保持部の前記基板を保持する保持面の直径は、前記基板の直径よりも小さく、
    　前記ガルバノスキャナは、前記保持部で保持された前記基板の径方向外方に配置される、請求項４に記載のレーザー加工装置。
  6. 　前記保持部を回転させる回転駆動部と、
    　前記保持部の回転中心線に対して直交する第１方向に、前記保持部と前記ガルバノスキャナとを相対的に移動させる第１移動駆動部と、
    　前記保持部の回転中心線に対して平行な第２方向に、前記保持部と前記ガルバノスキャナとを相対的に移動させる第２移動駆動部とを備え、
    　前記制御部は、前記回転駆動部、前記第１移動駆動部、前記第２移動駆動部、および前記ガルバノスキャナを制御し、前記集光点の位置を制御する、請求項５に記載のレーザー加工装置。
  7. 　前記制御部は、
    　前記第２方向における前記保持部と前記ガルバノスキャナとの相対位置を第１位置に固定した状態で、前記基板の周方向および径方向に前記集光点を変位し、前記第１平坦部の外縁から径方向内方に所望の範囲内の部分を除去することと、
    　前記第２方向における前記保持部と前記ガルバノスキャナとの相対位置を前記第１位置とは異なる第２位置に固定した状態で、前記基板の周方向および板厚方向に前記集光点を変位し、前記外周部を除去することとと、
    　前記第２方向における前記保持部と前記ガルバノスキャナとの相対位置を、前記第２位置を基準として前記第１位置とは反対側の第３位置に固定した状態で、前記基板の周方向および径方向に前記集光点を変位し、前記第２平坦部の外縁から径方向内方に所望の範囲内の部分を除去することとを実施する、請求項６に記載のレーザー加工装置。
  8. 　前記照射部は、前記レーザー光線の強度分布を均一化するホモジナイザと、前記レーザー光線の断面形状を矩形に整形するアパーチャとを含む、請求項１～７のいずれか１項に記載のレーザー加工装置。
  9. 　前記集光点からの飛散物を吸引する吸引部を備える、請求項１～８のいずれか１項に記載のレーザー加工装置。
  10. 　前記集光点に向けてガスを噴射する噴射部を備える、請求項１～９のいずれか１項に記載のレーザー加工装置。
  11. 　第１層と第２層とがこの順で積層された基板を、保持部で保持することと、
    　前記保持部で前記基板を保持した状態で、前記第２層にレーザー光線の集光点を形成し、前記集光点の位置で前記第１層を残しつつ前記第２層を除去することと、
    　前記集光点の位置を制御することとを含む、レーザー加工方法。
  12. 　前記第１層は、絶縁材料で形成される絶縁層であり、
    　前記第２層は、前記絶縁層のエッチング時に前記絶縁層の一部を保護するマスク層であり、
    　前記マスク層はカーボンを含有する、請求項１１に記載のレーザー加工方法。
  13. 　前記基板は、円盤状の第１主表面と、前記第１主表面とは反対向きの円盤状の第２主表面と、前記第１主表面の外縁と前記第２主表面の外縁とをつなぐ外周面とを有し、
    　前記第２層は、前記第１主表面に形成される第１平坦部と、前記第２主表面に形成される第２平坦部と、前記外周面に形成される外周部とを有し、
    　前記第１平坦部の外縁から径方向内方に所望の範囲内の部分と、前記第２平坦部の外縁から径方向内方に所望の範囲内の部分と、前記外周部とのうち、少なくとも１つを除去すべく、前記集光点の位置を制御することを含む、請求項１１または１２に記載のレーザー加工方法。
  14. 　前記第２層における前記集光点をガルバノスキャナによって変位することを含む、請求項１３に記載のレーザー加工方法。
  15. 　前記保持部の前記基板を保持する保持面の直径は、前記基板の直径よりも小さく、
    　前記ガルバノスキャナは、前記保持部で保持された前記基板の径方向外方に配置される、請求項１４に記載のレーザー加工方法。
  16. 　前記保持部を回転させる回転駆動部と、
    　前記保持部の回転中心線に対して直交する第１方向に、前記保持部と前記ガルバノスキャナとを相対的に移動させる第１移動駆動部と、
    　前記保持部の回転中心線に対して平行な第２方向に、前記保持部と前記ガルバノスキャナとを相対的に移動させる第２移動駆動部と、
    　前記ガルバノスキャナとを制御し、前記集光点の位置を制御することを含む、請求項１５に記載のレーザー加工方法。
  17. 　前記第２方向における前記保持部と前記ガルバノスキャナとの相対位置を第１位置に固定した状態で、前記基板の周方向および径方向に前記集光点を変位し、前記第１平坦部の外縁から径方向内方に所望の範囲内の部分を除去することと、
    　前記第２方向における前記保持部と前記ガルバノスキャナとの相対位置を前記第１位置とは異なる第２位置に固定した状態で、前記基板の周方向および板厚方向に前記集光点を変位し、前記外周部を除去することとと、
    　前記第２方向における前記保持部と前記ガルバノスキャナとの相対位置を、前記第２位置を基準として前記第１位置とは反対側の第３位置に固定した状態で、前記基板の周方向および径方向に前記集光点を変位し、前記第２平坦部の外縁から径方向内方に所望の範囲内の部分を除去することとを含む、請求項１６に記載のレーザー加工方法。
  18. 　前記レーザー光線の強度分布を、ホモジナイザによって均一化することと、
    　前記レーザー光線の断面形状を、アパーチャによって矩形に整形することとを含む、請求項１１～１７のいずれか１項に記載のレーザー加工方法。
  19. 　前記集光点からの飛散物を吸引することを含む、請求項１１～１８のいずれか１項に記載のレーザー加工方法。
  20. 　前記集光点に向けてガスを噴射することを含む、請求項１１～１９のいずれか１項に記載のレーザー加工方法。
PCT/JP2020/008694 2019-03-29 2020-03-02 レーザー加工装置、およびレーザー加工方法 WO2020202975A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021511268A JPWO2020202975A1 (ja) 2019-03-29 2020-03-02 レーザー加工装置、およびレーザー加工方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019067891 2019-03-29
JP2019-067891 2019-03-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020202975A1 true WO2020202975A1 (ja) 2020-10-08

Family

ID=72668304

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/008694 WO2020202975A1 (ja) 2019-03-29 2020-03-02 レーザー加工装置、およびレーザー加工方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JPWO2020202975A1 (ja)
TW (1) TW202037441A (ja)
WO (1) WO2020202975A1 (ja)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006006526A1 (ja) * 2004-07-09 2006-01-19 Sekisui Chemical Co., Ltd. 基材外周処理方法及び装置
JP2011228340A (ja) * 2010-04-15 2011-11-10 Elpida Memory Inc 半導体装置の製造方法
JP2014504004A (ja) * 2010-12-03 2014-02-13 ユーブイテック システムズ インコーポレイテッド ウェハーのエッジ処理用の光ファイバビーム送出システム
JP2016107299A (ja) * 2014-12-05 2016-06-20 株式会社Ｉｈｉ検査計測 レーザクリーニング装置
JP2016115893A (ja) * 2014-12-18 2016-06-23 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理装置および基板処理方法
JP2016139743A (ja) * 2015-01-28 2016-08-04 東京エレクトロン株式会社 ウエットエッチング方法、基板液処理装置および記憶媒体
JP2016193453A (ja) * 2015-03-31 2016-11-17 株式会社東京精密 レーザ加工装置、レーザ加工方法、レーザ光分布観察装置、及びレーザ光分布観察方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62168688A (ja) * 1986-01-21 1987-07-24 Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd レ−ザ加工装置
JP2597464B2 (ja) * 1994-03-29 1997-04-09 株式会社ジーティシー レーザアニール装置
JP2004106048A (ja) * 2002-09-20 2004-04-08 Toshiba Corp 加工方法、及び加工装置
JP2008004800A (ja) * 2006-06-23 2008-01-10 Fujifilm Corp 回路基板の製造方法及び回路基板

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006006526A1 (ja) * 2004-07-09 2006-01-19 Sekisui Chemical Co., Ltd. 基材外周処理方法及び装置
JP2011228340A (ja) * 2010-04-15 2011-11-10 Elpida Memory Inc 半導体装置の製造方法
JP2014504004A (ja) * 2010-12-03 2014-02-13 ユーブイテック システムズ インコーポレイテッド ウェハーのエッジ処理用の光ファイバビーム送出システム
JP2016107299A (ja) * 2014-12-05 2016-06-20 株式会社Ｉｈｉ検査計測 レーザクリーニング装置
JP2016115893A (ja) * 2014-12-18 2016-06-23 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理装置および基板処理方法
JP2016139743A (ja) * 2015-01-28 2016-08-04 東京エレクトロン株式会社 ウエットエッチング方法、基板液処理装置および記憶媒体
JP2016193453A (ja) * 2015-03-31 2016-11-17 株式会社東京精密 レーザ加工装置、レーザ加工方法、レーザ光分布観察装置、及びレーザ光分布観察方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW202037441A (zh) 2020-10-16
JPWO2020202975A1 (ja) 2021-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102345187B1 (ko) 웨이퍼의 가공 방법
TWI641075B (zh) 改善晶圓塗覆
US20130014905A1 (en) Film peeling apparatus and film peeling method
JP2008159985A (ja) 半導体チップの製造方法
TWI687984B (zh) 晶圓的加工方法
JP6298723B2 (ja) 貼り合わせウェーハ形成方法
JP6012185B2 (ja) 半導体デバイスの製造方法
TW202032647A (zh) 雷射加工方法、及半導體構件製造方法
WO2020202976A1 (ja) レーザー加工装置、基板処理システム、レーザー加工方法、および基板処理方法
WO2020202975A1 (ja) レーザー加工装置、およびレーザー加工方法
JP2009272604A (ja) 基板洗浄装置及びその方法
JP2013157450A (ja) 半導体デバイスの製造方法
JP6745165B2 (ja) ウェーハの加工方法
JP6938094B2 (ja) ウェーハの加工方法
WO2020130054A1 (ja) レーザ加工方法、半導体部材製造方法及びレーザ加工装置
JP2018098295A (ja) ウェーハの加工方法
JP7086474B2 (ja) ウェーハの加工方法
JP2013157449A (ja) 半導体デバイスの製造方法
JP7285151B2 (ja) 支持体剥離方法及び支持体剥離システム
WO2022054611A1 (ja) レーザー加工装置、及びレーザー加工方法
WO2019239801A1 (ja) 基板処理システム、および基板処理方法
JP2023169518A (ja) ウエーハの加工方法及びレーザー照射装置
JP2023031545A (ja) チップの製造方法
JP2023167600A (ja) ウエーハの加工方法及びレーザー照射装置
JP2023032215A (ja) 加工方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20785189

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

DPE2 Request for preliminary examination filed before expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021511268

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20785189

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1