JPS63144889A - レ−ザ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［ａ業上の利用分野］ 本発明は、集積回路の製造工程などにおいて、半導体基
板の表面に形成されたフォトレジスト膜などを部分的に
除去するレーザ加工装置に関するものである。

［従来の技術］ 集積回路の製造工程では、マスクとウェハとのアライメ
ントなどの必要性から、ウェハ上のレジストを部分的に
除去ないし剥離する加工が行われることがある。除去さ
れるレジストの面積は、例えば３００μｍ角程度である
。

このようなウェハ上のレジスト剥離手段としては、例え
ば特願昭６１−９５５１１号公報に開示されたパルスレ
ーザを用いるものがある。

また、かかるパルスレーザの他に、ＣＷレーザを光源に
用いる方式も考えられる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、以上のような技術には、次のような問題
点がある。

まず、パルスレーザを光源として用いる方式では、大き
な光エネルギーが瞬間的にレジストに加えられるため、
ウェハ上のレジストの加熱も急激に行われ、その急速な
膨張が生じる。

このため、溶融状態のレジストが飛散し、周囲を汚染し
やすいという不都合がある。

更に、レジストがある程度除去され、ウェハ上に形成さ
れているアライメントマークが露出すると、そのアライ
メントマーク自身も急激に加熱されて膨張する。そして
、このときの応力がアライメントマークの隅部に集中す
ると、該マークが崩れるような現象が生じるという不都
合もある。

このようなアライメントマークを用いてマスクとウニ八
とのアライメントを行なうと、レジスト除去前よりもア
ライメント精度が低下することとなる。

他方、ＣＷレーザを光源に用いる方式の場合には、レー
ザ光のパワーがパルスレーザに比べて非常に小さいため
、３００μｍ角程度の面積のレジストを剥離するのは困
難である。

また、いずれの方式においても、レジストを除去したい
部分全体に一括してレーザ光照射を行なうと、レーザ光
のビームプロファイルにより、部分的にレジストが残っ
ているにもかかわらず、クエへの下地やアライメントマ
ークが損傷するという不都合がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、所定
基板上のレジスト膜などを部分的に良好に除去すること
ができるレーザ加工装置を提供することを、その目的と
するものである。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、レーザ光の光源としてＣＷレーザを使用す
るとともに、そのレーザ光を集光してビームを形成する
集光手段と、このレーザビームと対象物とを相対的に８
勤させることにより、レーザビームによる対象物の走査
を行うビーム走査手段と、レーザビームの照射により前
記対象物から得られる検出光によって、その加工状態を
モニターする加工状態検出手段と、前記ビーム走査手段
の動作中に、前記加工状態検出手段の検出結果に基いて
、前記レーザビームの強度の制御を行う制御手段とを具
備したことを技術的要点とするものである。

［作用］ この発明によれば、レーザ光源としては、比較的低出力
のＣＷレーザが使用される。このため、集光手段によっ
て集光されたレーザビームは、走査手段によって対象物
上の加工範囲を走査し、これによって対象物の加工が行
われるが、その加工の状態は、加工状態検出手段によっ
て、モニターされる。そして、このモニターの結果に基
いて、加工の終了等が判断され、制御手段によりレーザ
ビームの照射停止等が行われる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を、添付図面を参照しながら詳細
に説明する。

第１図には、本発明の実施例のうちの主として光学系の
部分が示されており、第２図にはかかる実施例のうちの
主として制御装置部分が示されている。

これら第１図および第２図において、レジスト除去用の
レーザ光ＬＢは、レーザ光源１０から出力されるように
なっている。このレーザ光源１０としては、例えば、Ｃ
Ｗレーザ（連続発振型のレーザ光源）の紫外域から可視
域に発振線をもつものが使用される。例えば、Ｈｅ−Ｃ
ｄレーザの３２５ｎｍ、Ａどレーザの５１４．５ｎｍの
レーザ光が好適である。

次に、以上のようなレーザ光源１０から出力されたレー
ザ光ＬＢは、ビームスプリッタ１２に入射し、これを透
過したレーザ光ＬＢは、シャッタ１４に入射するように
なっている。

このシャッタ１４は、入射レーザ光ＬＢの透過または遮
断を、後述する制御手段の指令に基いて行うものであり
、シャッタ１４を透過したレーザ光ＬＢは、その走査を
行うガルバノミラ−１６゜１８で反射された後、ビーム
スプリッタ２０を透過して対物レンズ２２に入射するよ
うになっている。

更に、対物レンズ２°２で結像されたレーザ光ＬＢは、
基板ないしウェハＷにビーム状に入射するように構成さ
れている。このウェハＷは、Ｘ方向とＹ方向とに２次元
的ＢｗＪするＸＹステージ２４の上に載置されている。

ステージコントローラ１３により制御されて、Ｘ方向と
Ｙ方向とに２次元的移動するＸＹステージ９の上に載せ
られる。

このＸＹステージ２４のＸＹ座標位置は、レーザ干渉計
等の位置計測器２６により常時検出されて、ステージコ
ントローラ２８に位置情報としてフィードバックされ、
これによってＸＹステージ２４の必要な位置制御が行わ
れるようになっている。このＸＹステージ２４の位置決
め、すなわちウェハＷの位置決めは、例えば±０．０１
μｍの精度でおこなわれ、レーザ光ＬＢのウェハＷ上に
おける照射位置は、ＸＹステージ２４を駆動することに
よって行われる。

次に、上述した光学系の近傍には、ウェハＷ上に形成さ
れたアライメントマークを検出するためのアライメント
光学系３０が配置されており、これによるアライメント
マークの検出光は、光電素子等を含むマーク検出器３２
に入射するようになっている。マーク検出器３２によっ
て得られた検出信号は、システム全体の動作を制御する
システムコントローラ３４に入力されるように接続が行
われている。

次に、光路中に配置されたビームスプリッタ（又はダイ
クロイックミラー）２０は、レーザ光ＬＢに対するウェ
ハＷないしレジストからの反射光や、レーザ照射により
発生したレジストからの蛍光を、検出光ＬＤとして一部
反射させるものであり、これらの検出光ＬＤは、集光レ
ンズ３６によって集光された後、光検出器３８に各々入
射するようになっている。

この光検出器３８には、フィルタ（図示せず）が内蔵さ
れており、このフィルタを切替えることにより、反射光
検出と蛍光検出とのモード切替を行うことができるよう
になっている。

この光検出器３８は、システムコントローラ３４に接続
されており、検出光ＬＤの入射に対応する検出信号がシ
ステムコントローラ３４に入力されるようになっている
。上述したいずれのモードを用いても、レジストが完全
にウェハＷ上から除去されると検出信号が変化し、レジ
スト除去の終了がかかる検出信号によって把握で診るよ
うになっている。

次に、レーザ光源１０から出力されたレーザ光ＬＢは、
上述したビームスプリッタ１２によって一部が反射され
、光検出器４０に入射するようになっている。この光検
出Ｍ４０は、レーザ光り、Ｂの強度を計測するためのも
ので、その検出信号は、システムフントローラ３４に送
られるようになっている。

かかる光強度信号に基いてシステムコントローラ３４に
より、レーザ制御装置４２に制御指令信号が送られてレ
ーザ光源１０が制御され、適当な強度のレーザ光ＬＢが
出力されるように構成されている。

また、かかるレーザ光ＬＢの照射は、システムコントロ
ーラ３４から出力される制御指令信号によるシャッタ１
４の開閉動作によりて制御されるようになっている。

次に、上記実施例の全体的動作について説明する。

まず、上述したように、光検出器４０の検出信号に基い
て、システムコントローラ３４によりレーザ制御装置に
制御指令が行われ、レーザ光源１０から出力されている
レーザ光ＬＢの強度が必要な適宜の大きさに調整される
。このレーザ光ＬＢの強度調整は、動作中、必要に応じ
て適宜行われる。尚、レーザ光ＬＢによってウェハＷ上
を加工している途中は、レーザ光強度が一定となるよう
に制御することが望ましい。

次に、アライメント光学系３０お、よびマーク検出器３
２によって、ウェハＷ上のアライメントマークの検出が
行われ、これにより、ウェハＷに対。

するグローバルアライメントが行なわれる。

このウェハＷのグローバルアライメントが終了すると、
システムコントローラ３４からの制御指令によって、シ
ャッタ１４がｒ開」となり、レーザ光ＬＢがシャッタ１
４を透過して、ウェハＷ上に照射されるようになる。

このとき、ガルバノミラ−１６，１８の作用により、レ
ーザ光ＬＢのビームスポットは、ウェハＷ上のレジスト
の設定範囲内を２次元的に走査することとなる。

ここで、レーザ光ＬＢの照射により、ウェハＷやレジス
トからは反射光が生じ、更に、レジストからは螢光が生
ずる。これらの反射光や螢光は、一部がビームスプリッ
タ２０、集光レンズ３６の作用によりて集光され、検出
光ＬＤとして光検出器３８に入射する。光検出器３８で
は、入射検出光ＬＤのうち、適当な方がフィルタを用い
て選択され、光電変換されて、検出信号がシステムコン
トローラ３４に出力される。

この場合において、反射光が選択されたモードでは、レ
ーザ光ＬＢに対する反射率が、レジストとウェハＷとで
異るため、光検出器３８の入射光強度の変化によって、
レジストが良好に除去されたかどうかが判断される。

また、螢光が選択されたモードでは、該螢光がレジスト
にレーザ光ＬＢが照射されたときにのみ放出されるため
、同様に、入射光強度の変化によって、レジスト除去の
有無が判断される。

かかるレジスト除去の有無の判断は、システムコントロ
ーラ３４によって行われる。

光検出器３８からの検出信号によって、システムコント
ローラ３４によりレジスト除去の終了と判断されると、
シャッタ１４に対して制御信号が出力され、シャッタ１
４が「閉」の状態に制御される。以上の動作によって、
該当個所のレジストの除去が終了する。尚、レーザ光り
、Ｂのスポットの走査は、レジストの同一部分を複数回
走査するようにして、１度の走査のみでレジスト除去し
ない方が、ウェハＷの表面（マーク、パターン等）を破
損させる危険性が少なくなるので好ましいと言える。

次に、他のレジスト除去個所が存在するときは、システ
ムコントローラ３４によってステージコントローラ２８
に制御信号が出力され、レーザ光ＬＢのビームスポット
が次のレジスト除去箇所に照射されるように、ＸＹステ
ージ２４の８勤が行われる。

以上のように、この実施例は、ＣＷレーザを光源とし、
これから出力されるレーザ光光量を制御して、レーザ光
を所望の面積よりも小面積に集光してレジストに照射す
る。そして、ウェハとレーザ光スポットとの位置を相対
的に変化させてレジスト上をレーザ光スポットにより走
査して所望の範囲全体のレジストの除去を行う。このと
き、レジストからの蛍光等の検出を行って、除去終了点
がモニターされる。

この実施例によれば、光源にＣＷレーザを用いることと
したので、溶融したレジストの飛散による周囲の汚染が
低減されるとともに、基板上のアライメントマークの損
傷が生じないという効果がある。

また、レーザ光を小面積に集光して走査することにより
、所定範囲のレジストの除去を行うこととしたので、レ
ーザ光のビームプロファイルによる部分的なレジストの
残存が生じないという効果がある。

このような装置を用い、レーザ光源として３２５ｎｍに
発振線をもつＨｅ−Ｃｄレーザを使用し、これを３μｍ
φに集光して、シリコン基板上に１μｍ厚に塗布形成し
た０ＦＰＲ−８００レジスト膜を３００μｍＸ３００μ
ｍの面積にわたって除去したところ、シリコン基板の損
傷が生ずることなく、完全にレジスト膜の除去を行うこ
とができた。

なお、本発明は何ら上記実施例に限定されるものではな
い。

例えば、上記実施例では、レーザ光ＬＢとウエハＷとの
相対的なｇ動、すなわちレジスト上でのレーザ光スポッ
トの走査を、二組のガルバノミラ−１６，１８により行
ったが、そのかわりに、ＸＹステージ２４の８勅を行っ
てかかるビーム走査を行うようにしてもよい。

また、上記実施例では、レジストの除去加工を行ったが
、その他の物に、適宜の加工を施す場合にも本発明は適
用されるものである。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、ＣＷレーザのレーザ
光を集光するとともに、これを対象物上において走査し
、対象物の加工状態をモニターしつつその加工を行うこ
ととしたので、対象物に対し部分的に良好な加工を施す
ことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の主として光学的な構成部分
を示す斜視図、第２図は第１図の実施例の主として制御
装置部分を示す回路ブロック図である。 １０・・・レーザ光源、１２．２０・・・ビームスプリ
ッタ、１４・・・シャッタ、１６．１８・・・ガルバノ
ミラ−１２２・・・対物レンズ、２４・・・ＸＹステー
ジ、２８・・・ステージコントローラ、３０・・・アラ
イメント光学系、３２・・・マーク検出器、３４・・・
システムコントローラ、３８．４０・・・光検出器、４
２・・・レーザ制御装置、ＬＢ・・・レーザ光、ＬＤ・
・・検出光、Ｗ・・・ウェハ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ光を照射することによって、対象物に必要
   な加工を行うレーザ加工装置において、前記レーザ光の
   光源として、ＣＷレーザを使用するとともに、 そのレーザ光を集光してスポットを形成する集光手段と
   、 このスポットと対象物とを相対的に移動させることによ
   り、該スポットによる対象物の走査を行う走査手段と、 レーザスポットの照射により前記対象物から得られる検
   出光によって、その加工状態をモニターする加工状態検
   出手段と、 前記加工状態検出手段の検出結果に基いて、前記レーザ
   光の対象物への照射を制御する制御手段とを具備したこ
   とを特徴とするレーザ加工装置。
2. （２）前記対象物は、アライメント用のマークを有する
   とともに、その表面にレジスト層が形成されているリソ
   グラフィ工程中の半導体基板である特許請求の範囲第１
   項記載のレーザ加工装置。
3. （３）前記検出光は、前記レジスト層から得られるレー
   ザビームの反射光、または螢光の何れかである特許請求
   の範囲第２項記載のレーザ加工装置。