DE69632596T2

DE69632596T2 - Schonendes laser-flächenbearbeitungsverfahren

Info

Publication number: DE69632596T2
Application number: DE69632596T
Authority: DE
Inventors: Livshits (Buyaner), Boris; Menachem Genut; Ofer Tehar-Zahav
Original assignee: Oramir Semiconductor Equipment Ltd
Current assignee: Oramir Semiconductor Equipment Ltd
Priority date: 1995-11-09
Filing date: 1996-11-04
Publication date: 2005-06-23
Anticipated expiration: 2016-11-05
Also published as: EP0879113B1; WO1997017164A1; DE69632596D1; AU7331096A; IL115932A0; KR19990067433A; EP0879113A1; JP2000500283A; KR100483820B1

Description

Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren wie im Oberbegriff des Anspruchs 1. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verhindern von Beschädigungen an Substraten jeder Art, die eine Oberflächen-Laserbehandlung benötigen, wie beispielsweise VLSI/ULSI-Schaltungen, und zwar während des Laser-Strippens oder Reinigens. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9. Ein Beispiel für ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung wird in US-A-5 114 834 beschrieben.
Hintergrund der Erfindung
Bei der Herstellung verschiedener Produkte ist es nötig, eine Schicht aus einem schützenden Material auf eine Oberfläche aufzutragen, die entfernt werden muss, nachdem ein bestimmter Herstellungsschritt durchgeführt wurde. Ein Beispiel für ein solches Verfahren ist die sogenannte Maskierung, worin mittels der Verwendung einer Schutzmaterialschicht, die durch eine Maske beleuchtet wird, ein Muster auf einer Oberfläche erzeugt wird und die Oberfläche daraufhin mit einem Entwickler behandelt wird, der das Material von den nicht maskierten Abschnitten der Oberfläche entfernt und daher ein vorbestimmtes Muster zurück lässt. Die Oberfläche wird dann durch eine Ionenimplantation oder durch Ätzmittel behandelt, die die implantierten Gattungen in die nicht maskierten Abschnitte der Oberfläche einführen oder das Material von den nicht maskierten Abschnitten beseitigen. Sind diese Verfahren einmal abgeschlossen, hat die schützende Maske ihren Zweck erfüllt und sie muss entfernt werden. Das Verfahren ist gewöhnlich und im Stand der Technik gut bekannt und wird z. B. im US-Patent Nr. 5.114.834 beschrieben.
In der modernen VLSI/ULSI(Über-/Ultragroßintegration)-Schaltungsindustrie existieren überwiegend zwei Fotolack-Ent fernungsverfahren:

1) Das Nass-Strippen, das Säuren oder organische Lösungsmittel verwendet;
2) Das Trocken-Strippen, das Plasma oder ein Strippen verwendet, das auf O₃, O₃/N₂O oder UV/O₃ basiert.

Beide Verfahren sind problematisch und weit davon entfernt, perfekt zu sein, vor allem wenn man die zukünftige Miniaturisierung in der VLSI/ULSI-Industrie in Erwägung zieht. Die aktuelle Technologie ist in der Lage, mit Komponenten umzugehen, die Merkmalsgrößen von etwa 0,5 μm haben, aber vor dem Ende des Jahrhunderts erwartet man, dass die bearbeitbare Größe der Komponenten auf 0,25 μm reduziert wird. Die erwarteten Größen-Änderungen erfordern beträchtliche Änderungen in der Herstellungstechnologie, insbesondere in dem Stripping-Stadium. Die oben beschriebenen Fotolack-Stripping-Techniken aus dem Stand der Technik werden für zukünftige Vorrichtungen ungeeignet sein, wie hiernach erläutert werden wird.
Die alleinige Verwendung des Nass-Stripping-Verfahrens ist keine perfekte Lösung, da es im Anschluß an zähe Verfahren, die die chemischen und physikalischen Eigenschaften des Fotolacks auf eine Weise ändern, die seine Entfernung sehr erschweren, den Fotolack nicht vollständig entfernen kann. Solche Verfahren schließen z. B. die Hohe-Dosis-Implantation (HDI), das reaktive Ionen-Ätzen (RIE), das tiefe UV-Trockenhärten und das Nach-Backen bei hohen Temperaturen ein. Nach der HDI oder dem RIE sind die Seitenwände der implantieren Muster oder der geätzten Wände am schwierigsten zu entfernen.
Zusätzlich bringt das Nass-Verfahren einige andere Probleme mit sich: die Stärke der Stripping-Lösung ändert sich mit der Zeit, die angehäufte Kontaminierung in der Lösung kann eine Quelle von Partikeln sein, die die Leistung des Wafers nachteilig beeinflussen, der korrosive und giftige Gehalt der Stripping-Chemikalien auferlegt hohe Abwicklungs- und Entsorgungskosten, und die Flüssig-Phase-Oberflächenspannung und der Massentransport neigen dazu, die Fotolackentferung ungleichmäßig zu machen und zu erschweren.
Auch das Trockenverfahren leidet an einigen schweren Nach teilen, insbesondere an einer Metall- und partikelförmige Kontaminierungs-Beschädigung infolge des Plasmas: Ladungen, Ströme, elektrische Felder und eine Plasma-induzierten UV-Strahlung; sowie an einer Temperatur-induzierten Beschädigung und speziell einer unvollständigen Entfernung. Während der verschiedenen Herstellungsstufen leidet der Fotolack, wie oben erörtert, an chemischen und physikalischen Änderungen, die ihn härten, und dies erschwert äußerst die Durchführung der Stripping-Verfahren aus dem Stand der Technik. Für gewöhnlich ist eine Mehrzahl an aufeinanderfolgenden Schritten, die das Nass- und das Trockenverfahren beinhalten, erforderlich, um den Fotolack ganz zu entfernen.
Der Stand der Technik ist diesem Problem auf vielerlei Weise begegnet, und ein im Handel erhältliches Fotolack-Trockenentfernungsgerät ist erhältich, das verschiedene Technologien verwendet. Von Hitachi^TM, Japan (UA-3150A), werden beispielsweise Veraschungsgeräte verkauft. Ebenso sind chemische Trocken-Veraschungsgeräte erhältlich, z. B. von Fusion Semiconductor Systems^TM, USA, die Lachgas und Ozon verwenden, um den Fotolack durch eine chemische Veraschung zu entfernen. Wie z. B. im UNA-200 Asher^TM (ULVAC^TM Japan Ltd.) wird auch eine Mikrowellen-Plasmaveraschung durchgeführt. Auch wird eine Plasma-Fotolackentfernung verwendet und ist im Handel z. B. wie im Aspen^TM-Gerät (Mattson Technology^TM, USA) und im AURA 200^TM (GASONICS IPC^TM, USA) erhältlich.
In jüngster Zeit wurde die Fotolackentfernung durch die Verwendung einer Laser-UV-Strahlung in einer oxidierenden Umgebung, wie im US-Patent Nr. 5.114.834 beschrieben, mittels Ablation erreicht. Der Ablationsprozess wird durch die starke Absorption der Laser-Impuls-Energie durch den Fotolack bewirkt. Der Prozess ist ein örtlich festgelegter Ausstoß der Fotolack-Schicht in das Umgebungsgas, der mit einer Stoßwelle infolge des Brechens von chemischen Bindungen im Fotolack und einer augenblicklichen Erhitzung verknüpft ist. Der teilweise vergaste und teilweise fragmentierte Fotolack wird von der Oberfläche nach oben geblasen und erwärmt augenblicklich das Umgebungsgas. Die schnelle Verbrennung der Ablationsprodukte erfolgt infolge der Stoßwelle und kann auch das Ergebnis der fotochemischen Reaktion der UV-Laserstrahlung und der Prozess-Gase sein. Der Kern des Prozesses ist die Laserablation mit der Verbrennung des abgetragenen Fotolacks, die in einem reaktiven Gas erfolgt, das durch einen Bestrahlungsbereich strömt. Die Kombination aus Laserstrahlung und schneller Verbrennung sorgt für die sofortige Senkung des Ablationsschwellenwerts der harten Teile des Fotolacks (Seitenwände). Die verbrannten Ablationsprodukte werden anschließend durch Vakuumsaugen oder Gasspülen entfernt, wobei eine vollständig gereinigte Oberfläche zurückbleibt.
Obwohl US 5.114.834 ein wichtiges neuartiges Verfahren bereitstellt, sorgt es jedoch immer noch nicht für einen hohen Durchsatz, der industriell vorteilhaft wäre, d. h. für eine industriell akzeptable Anzahl an Wafern, die in einer gegebenen Zeitspanne gestrippt werden können. Der Laser-Stripping-Durchsatz wird durch die Stripping-Geschwindigkeit oder durch die Anzahl an Laser-Impulsen bestimmt, die erforderlich sind, um das vollständige Strippen einer Einheitsfläche des Fotolacks je Zeiteinheit bereitzustellen.
Obwohl in dieser Beschreibung Bezug auf die Ablation des Fotolacks von Halbleiter-Wafern genommen wird, wird dies um der Einfachheit willen und daher getan, da es ein gut bekanntes und viel angesprochenes Problem darstellt. Es sollte jedoch klar sein, dass die hiernach beschriebene Erfindung in keiner Weise auf das Strippen von Fotolacken von Wafern beschränkt ist, sondern mutatis mutandis an viele andere Anwendungen anlegbar ist, wie beispielsweise das Strippen und Reinigen des Fotolacks von Flachbildschirmen (FPD) oder das Entfernen von Resten von unterschiedlichen Gegenständen wie Linsen, Halbleiter-Wafer oder Fotomasken.
WO 92/03977 offenbart ein Laserkathetersystem zum Entfernen eines Körpergewebes, das eine Mehrzahl an Lichtleitern, die jeweils ein proximales und ein distales Ende haben, und ein optisch mit dem proximalen Ende verbundenes Lasersystem umfasst, das eine optische Erweiterung umfassen kann. Der Abstand zwischen den Impulsen ist größer als die Entspannungszeit des Lawinenprozesses im Lichtleiter, aber kleiner als das Gedächtnis des Gewebes, wodurch genug Energie an den Körper übertragen wird, ohne den Lichtleiter zu beschädigen. Das Entfernen des Körpergewebes und das Verhindern der Beschädigung des Lichtleiters geschieht auf unterschiedlichen Oberflächen und zieht keinen thermischen oder mechanischen Kontakt nach sich.
Das zuvor erwähnte US-Patent 5.114.834 bestimmt das Ablauffenster des Laser-Strippings und zeigt an, dass es gewisse Energie-Fluenz-Pegel des Laser-Impulses gibt, die den behandelten Wafern beschädigen können. Bisher ist es jedoch dem Stand der Technik nicht gelungen, ein Verfahren bereitzustellen, das vorteilhaft erlaubt, die Energie eines Excimerlasers auf eine Art und Weise zu verwenden, die eine Erhöhung des im US-Patent 5.114.834 angegebenen Fluenz-Beschädigungs-Schwellenwerts erlaubt, ohne Gefahr zu laufen, die Oberfläche des behandelten Gegenstands zu beschädigen. Die Beschädigungsarten infolge der Laserenergie schließen thermische Schäden wie beispielsweise kleine Wellen vor allem infolge einer Differenz im Ausdehnungskoeffizienten – z. B. SiO₂/Si (implantiert) und TiN/Al-Grenzflächen und, was Ermüdungsphänomene anbelangt, Aluminium- oder Siliziumschmelzen – sowie Strahlungs(Ionisierungs)-Schäden – z. B. kleine Farbänderungen infolge geringer Änderungen in der Kristallstruktur an der SiO₂/Si-Grenzfläche (implantiert) – ein.
Zusätzlich zum Laser-Stripping und Reinigung gibt es andere Verfahren, die die UV-Laserbehandlung von Halbleitern oder anderen Materialien verwendet, an denen die Verhinderung von Beschädigungen wichtig sein kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Es wurde jetzt herausgefunden – und dies ist eine Aufgabe der Erfindung – dass es möglich ist, Beschädigungen an einem mit einem Laser behandelten Substrat zu vermeiden, indem der Laser-Impuls verlängert wird, wobei der behandelten Oberfläche dieselbe Impulsenergie über einen längeren Zeitraum zugeführt wird.
Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Verhindern der Oberflächenbeschädigung eines Substrats bei der Ablation der Fotolacke von Substraten mittels einer UV-Laserbehandlung bei Vorliegen eines reaktiven Gases bereit, worin der UV-Laser gepulst wird, dadurch gekennzeichnet, dass es die Verlängerung der Laser-Impulse umfasst, bevor sie die Oberfläche erreichen, von der die Fotolacke entfernt werden sollen, so dass gewöhnlich die Beschädigung der Oberfläche für das Substrat verhindert und der Fotolack vom Substrat entfernt wird.
Die Erfindung umfasst weiterhin ein Gerät zum Verhindern einer Oberflächen-Beschädigung in einem Laser-behandelten Gegenstand. Die Vorrichtung umfasst eine Laser-Quelle, die einen Laser-Impuls erzeugt, ein Mittel zum Verlängern des Laser-Impulses, bevor er die zu behandelnde Oberfläche erreicht, und ein Mittel zum Homogenisieren des Impulses.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Vorrichtung weiterhin ein Mittel zum Umlenken des Laserstrahls, wobei das Mittel zum Verlängern des Laser-Impulses ein optisches Mittel ist, das die Laser-Impuls-Dauer von Zwei bis zu Zwanzig mal verlängert.
Zusätzlich zu den Nutzen der reduzierten Beschädigung infolge der das Substrat betreffenden Impuls-Verlängerung, sollte man auf denselben Nutzen in Bezug auf die optischen Bestandteile wie Linsen, Spiegel, usw. achten.
Weitere Aufgaben der Erfindung werden mit Fortschreiten der Beschreibung ersichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen:
stellt 1 schematisch die Auswirkung der Impuls-Verlängerung dar;
stellt 2 schematisch die Auswirkung der Impuls-Homogenisierung dar;
veranschaulicht 3 das Prozessfenster (in den Beispielen detailliert erörtert) zum Strippen des Fotolacks nach dem Metallätzen, worin:
3(a) das Prozessfenster ohne die Homogenisierung oder Impuls-Verlängerung zeigt;
3(b) das Prozessfenster mit der Homogenisierung und ohne die Impuls-Verlängerung zeigt; und
3(c) das Prozessfenster mit der Homogenisierung und mit der Impuls-Verlängerung zeigt.
4 veranschaulicht eine Linie einer optischen Anordnung, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aus einem Impuls-Verlängerer (PE) und einem -Homogenisierer besteht; und
5 eine andere Linie einer optischen Anordnung ist, die nur aus einem Homogenisierer besteht.
Der Begriff "Prozessfenster" zeigt eine Reihe von Bedingungen (Anzahl der Impulse und der Energie-Fluenz für jeden Impuls) an, in denen es erlaubt ist zu arbeiten, ohne eine Beschädigung des Substrats zu verursachen.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Das Verfahren zum Vermeiden der Oberflächen-Beschädigung eines mittels eines Laser zu behandelnden Gegenstands gemäß der Erfindung umfasst die Verlängerung des durch einen Laser erzeugten Laser-Impulses, bevor er die zu behandelnde Oberfläche erreicht. Die so erhaltene Situation wird in der 1 dargestellt. 1(a) zeigt einen nicht verlängerten Impuls, der in 1(b) um das dreifache verlängert wird. Als Ergebnis wird der Impuls-Fluenz (als F = E/S definiert, worin E die Impuls-Energie auf der Oberfläche des Substrats und S die behandelte Fläche ist) nicht geändert, während die Höchsttemperatur (T) auf einer Oberfläche des Substrats (Silizium) in Übereinstimmung mit der Gleichung (1) um √3-Male verringert wird:
und zwar infolge der thermischen Diffusion im Silizium. In Gleichung (1) stellt Δt_p die Impuls-Dauer dar.
In 1(c) wird durch den Impuls Wärme erzeugt, was, wie zuvor hierin erläutert, einer der Gründe für einen Schaden an der Oberfläche sein kann. Die entstandene Hitze wird, wie schematisch in der 1(d) gezeigt, um einen Faktor von √3 reduziert, der sich auf einen verlängerten Impuls aus der 1(b) bezieht. Die entstandene Beschädigungs-Fluenz ist:
worin und und sind entsprechend die Beschädigungs-Schwellenwert-Fluenzen und die Impuls-Dauer vor und nach der Impuls-Verlängerung um m-Male.
Andererseits ist, wie die Experimente zeigen, die Menge der Ionisierungsdefekte proportional zur Impulsleistungsdichte F/Δt_p oder zu ihrem Quadrat.
Daher verringert sich die Ionisierungsbeschädigung um m- oder m²-Male, wenn der Impuls um m-Male verlängert und die Leistungsdichte um m-Male gesenkt wird. Entsprechend steigt die Beschädigungs-Schwellenwert-Fluenz um m- oder m²-Male.
Wenn das Ermüdungsphänomen in Betracht gezogen wird – d. h. mit der mehrfach gepulsten Bestrahlung derselben Stelle der behandelten Oberfläche – sollte der Wert für die Beschädigungs-Schwellenwert-Fluenz für einen verlängerten Impuls eher in Richtung einer Verringerung des Prozessfensters verschoben werden.
Es sollte hervorgehoben werden, dass in Übereinstimmung mit den experimentellen Daten die Impuls-Verlängerung von bis zu Δt_p ≅ 0,5 Mikrosekunden lediglich eine schwache Änderung der Ablations-Schwellenwert-Fluenz (10–20%) (unterer Grenzbereich von Fluenz-Arbeitswerten) erzeugt. Folglich lautet die Schlußfolgerung, dass eine Impuls-Verlängerung zu einer bedeutenden Vergrößerung des Prozessfensters führt. Solchermaßen sorgt die Impuls-Verlängerung in Zusammenhang mit höheren Werten der Laser-Fluenz für eine wirkungsvollere Ablation, ohne irgendeine Beschädigung des Substrats zu bewirken.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Impuls im Bereich von einem Zwanzigfachen verlängert.
Die Impuls-Verlängerung kann durch irgendein geeignetes Verfahren durchgeführt werden. Jedoch wird die Impuls-Verlängerung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung optimiert.
Gemäß der Erfindung wird der Impuls auch homogenisiert, da seine Verlängerung ohne die Homogenisierung nicht genügend sein könnte, um eine Beschädigung zu verhindern. Dies ist so infolge hoher Fluenzwerte im mittleren Teil der Energie-Fluenz-Oberflächenverteilungskurve (siehe den nicht homogenisierten Impuls N in der 2, worin die Ordinate die Fluenz und Y1, Y2 und Y3 jeweils den Ablationsschwellenwert, den Beschädigungsschwellenwert vor der Impuls-Verlängerung und den Beschädigungsschwellenwert nach der Impuls-Verlängerung anzeigen). Der homogenisierte Impuls H hat für eine gegebene Fläche eine niedrige Energie-Fluenz (die niedriger als der Beschädigungsschwellenwert ist) und hat keine Energiebereiche unter dem Ablationsschwellenwert (was mit "L" angezeigt wird), was nicht nur der Ablation nicht dient, sondern im Gegenteil den Fotolack durch sein Ausglühen härtet und zu zusätzlichen Ablationsschwierigkeiten führt.
Hersteller von kommerziellen Excimerlasern heutzutage stellen keine bedeutsame Änderung der Dauer des Laser-Impulses im Bereich von 10^–8–10^–6 s bereit. Daher ist es für die Gewährleistung eines beschädigungslosen Laserbehandlungsverfahrens erforderlich, den Laser und den optischen Impuls-Verlängerer zu vereinigen. Jedoch ist nicht ausgeschlossen, dass die Impuls-Verlängerung und/oder -homogenisierung innerhalb des Excimerlasers erreicht wird.
Wie in Zusammenhang mit der Impuls-Verlängerung kann die Impuls-Homogenisierung mithilfe von irgendeinem dem Stand der Technik bekannten geeigneten Mittel durchgeführt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird jedoch die Homogenisierung durch ein optisches Mittel erreicht. Eine solche Art von Impuls-Verlängerer sowie Homogenisierer, wie sie von den Erfindern verwendet wurde, ist im Handel von "Exitech Ltd.", Oxford, Großbritannien, erhältlich.
Die obigen und weiteren Merkmale und Vorteile der Erfindung werden besser über die anschließenden darstellenden und nicht einschränkenden Beispiele verstanden.
Beispiel 1 (Vergleich)
Das Substrat bestand aus SiO₂/Si-implantierten Flächen, von denen bekannt ist, dass sie in Bezug auf eine Laserbestrahlung sehr empfindlich sind. Ein Wafer wurde mit einer Schicht aus hochdosiertem, implantiertem, 1,2 μm dickem, gemustertem positi vem Fotolack überdeckt. Die Implantationsbedingungen waren: Eine Dosis von 5 × 10¹⁵ Atomen/cm² und einer Energie von 80 KeV wurde in einer Prozesskammer behandelt, die aus einer Zelle bestand, wie in einer ebenfalls Anhängigen israelischen Patentanmeldung desselben Anmelders wie hierin, IL 115984, beschrieben; die mit einem Quartzfenster für den Durchgang des UV-Lichts, Gaseinlass und -auslass, und optischen Geräten für das Einstellen des Laserstrahls an einer vorbestimmten Stelle ausgestattet war.
Der Prozess wurde gemäß dem US-Patent 5.114.834 betrieben, indem Ozon als reaktives Gas verwendet wurde. Der Druck in der Kammer wurde bei 340 mbar gehalten. Der benutzte Laser war ein Lambda Physik LPX315IMC-Excimerlaser. Der Wafer wurde 150 Impulsen mit einer Fluenz von 3F_th (F_th ist die Ablations-Schwellenwert-Fluenz) und einer Impuls-Dauer von 25 ns unterworfen, und seine Oberfläche wurde dann auf Schäden hin untersucht. Eine erkennbare Farbänderung – infolge des Farbzentrums – wurde auf dem Substrat beobachtet, und zwar auf den ungefüllten implantierten Bereichen. Zusätzlich konnte man infolge der Grenzflächenverformungen der Grenzfläche stark gewellte Bereiche beobachten.
Beispiel 2
Wenn man wie in Beispiel 1 arbeitet, jedoch eine sechsfache Impuls-Verlängerung verwendet, was eine Impuls-Dauer von 6 × 25 = 150 ns bedeutet, fand man heraus, dass die Oberfläche keinen der oben erwähnten Schäden erlitt.
Beispiel 3
Die Anordnung wird in der 4 gezeigt. Die Ziffern 1, 2, 3, 4 und 5 deuten jeweils auf den Laser, den Impul-Verlängerer, den Homogenisierer, den Spiegel und das Substrat. Das Gerät ist dasselbe wie das im Beispiel 2 beschriebene, jedoch mit einem Homogenisierer nach der Impuls-Verlängerung. Mit derselben Fluenz (3F_th) arbeitend, konnte bei der Durchführung des Stripping-Vorgangs keine Beschädigung beobachtet werden. Zusätzlich wurde selbst dann kein Schaden beobachtet, wenn die Energie-Fluenz-Pegel √6(3F_th) ≅ 7F_th waren.
Dies bedeutet eine drastische Erweiterung des Prozessfensters.
Beispiel 4 (Vergleich)
Im Prozess der VLSI- oder VLSI-Herstellung wurde ein Halbleiter-Wafer nach einem RIE-Prozess des Metalls, das in den nicht zu ätzenden Bereichen mit einem Fotolack überzogen wurde, in einer Prozesskammer behandelt, die aus einer Zelle bestand, wie in der zuvor erwähnten ebenfalls anhängigen israelischen Patentanmeldung Nr. 115934 beschrieben, die wie im Beispiel 1 beschrieben ausgestattet war und betrieben wurde. Die Impuls-Dauer betrug 25 ns. Der Wafer wurde, wie im Diagramm in der 3a gezeigt, geringeren Impulsen und Energie-Fluenzen unterworfen.
Das Diagramm zeigt den erfolgten Schaden (wie beispielsweise Wellen oder Schmelzen) als Funktion der gegebenen Anzahl der Impulse und des Energie-Fluenz-Pegels. Die Abszisse ist der hier als Verhältnis zwischen der eigentlichen Fluenz (F) und der Ablations-Schwellenwert-Fluenz gegebenen Fluenz und die Ordinate ist die Anzahl der Impulse. Eine Beschädigung wird mit o angezeigt, wohingegegen das Fehlen einer Beschädigung ("keine Beschädigung") mit x angezeigt wird.
Es kann beobachtet werden, dass sogar bei einem so niedrigen Fluenz-Pegel wie F/F_th = 1.1 die Beschädigung bei 2000 Impulsen erfolgt, was der Gesamtzahl der zum Strippen benötigten Impulse entspricht. Der Fotolack auf dem Metall ätzt bei diesem Fluenz-Pegel. Wie Fachleute auf dem Gebiet verstehen werden, ist dies für praktische Zwecke ein zu schmales Prozessfenster, da unterhalb des Schwellenwerts kein Strippen stattfindet.
Beispiel 5 (Vergleich)
Die Anordnung ist die gleiche wie die im Beispiel 4 beschriebene, und zwar mit einem zusätzlichen Homogenisierer. Die Anordnung wird in der 5 gezeigt, worin die Ziffern 1, 3, 4 und 5 jeweils den Laser, den Homogenisierer, den Spiegel und das Substrat anzeigen. Die Ergebnisse werden in der 3b gezeigt, worin die verschiedenen Bezeichnungen dieselben Bedeutungen wie in der 3a haben. Man kann sehen, dass bis zu F/F_th = 1.3 kein Schaden auftrat. Bei diesem Fluenz-Pegel ent stand nur über ~10⁴ Impulsen ein Schaden, was hier mit ∞ angezeigt wird. Bei F/F_th = 1.5 wurde eine Beschädigung nach 1000 Impulsen gefunden. Dies weist auf eine bedeutende Erhöhung von etwa 36% im Prozessfenster hin, obwohl bei diesen Fluenz-Pegeln der Durchsatz nicht ausreicht und man Wege finden muss, die in der Lage sind, bei höheren Fluenz-Pegeln zu arbeiten.
Beispiel 6
Das gleiche wie im Beispiel 5; jedoch wurde der Laser-Impuls um × 3 verlängert, wie schematisch in der 4 gezeigt.
Die Ergebnisse werden in der 3c gezeigt, worin die verschiedenen Bezeichnungen dieselben Bedeutungen haben wie in der 3a. Man kann sehen, dass bei Fluenz-Pegel von F/F_th < 2 kein Schaden entstand.
Bei F/F_th = 2 erfolgte die Beschädigung nur nach 1000 Impulsen. Dies deutet auf eine Erhöhung von 82% im Prozessfenster in Bezug auf Beispiel 4 und von 33% in Bezug auf Beispiel 5 hin. Das Arbeiten bei diesem Fluenz-Pegel macht die Ablation sehr wirkungsvoll und mit einem vernünftigen Durchsatz.
Diese Erhöhung des Beschädigungsschwellenwerts ist wie aus der dreifachen Verlängerung gemäß Beispiel 2 erwartet. Daher kann man erwarten, den Beschädigungsschwellenwert in der 3c zu verdoppeln, wenn der Impuls um × 12 verlängert wird. Dies bedeutet ein Prozessfenster von bis zu F/F_th ≈ 4.
Die obige Beschreibung und die gesamten Beispiele wurden zu Veranschaulichungszwecken anegeben, und es ist nicht beabsichtigt, die Erfindung in irgendeiner Weise einzuschränken, wenn man von der Definition in den anliegenden Ansprüchen absieht. Viele unterschiedliche Verfahren können verwendet werden, um den Impuls zu homogenisieren und/oder zu verlängern, und verschiedene Vorrichtungen können für diesen Zweck und für die Oberflächenreinigung einer Vielfalt an Gegenständen ausgenutzt werden alle ohne den Schutzumfang der Erfindung zu überschreiten.

Claims

Ein Verfahren zum Verhindern der Oberflächen-Beschädigung eines Substrates beim Entfernen von Fotolacken von Substraten durch gepulste UV-Laser-Oberflächenbehandlung, unter Vorhandensein von reaktivem Gas, gekennzeichnet dadurch, dass es die Verlängerung der Laser-Impulse, bevor sie die Oberfläche erreichen, von der die Fotolacke entfernt werden sollen, umfasst.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, worin die Impuls-Dauer um das Zwei- bis Zwanzigfache verlängert wird.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, worin die Impuls-Verlängerung durch optische Mittel durchgeführt wird.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, das weiterhin die Homogenisierung des Impulses umfasst.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 4, worin die Homogenisierung durch optische Mittel erreicht wird.
Ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, worin das Substrat aus Halbleiter-Wafern und Flachbildschirmen gewählt wird.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, worin das Substrat ein Produkt auf einer Oberfläche ist, vom dem eine Schicht von Schutzmaterial aufgetragen wurde.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 7, worin das Substrat eine VLSI/ULSI-Schaltung ist.
Vorrichtung zum Verhindern der Oberflächen-Beschädigung eines Substrats beim Entfernen von Fotolacken von Substraten (5), durch UV-Laser-Oberflächenbehandlung in einer Atmosphäre reaktiven Gases, die Mittel (1) zum Generieren eines gepulsten UV-Lasers und Mittel (4) zum Richten der Impulse auf die zu behandelnde Oberfläche umfasst, gekennzeichnet dadurch, dass sie weiter Folgendes umfasst: – Mittel (2) zum Verlängern der Laser-Impulse, bevor sie die Oberfläche erreichen, von der die Fotolacke entfernt werden sollen; und – wahlweise Mittel (3) zum Homogenisieren der Impulse.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, worin die Mittel (3) zum Homogenisieren der Impulse nicht integral mit den Mitteln (2) zur Verlängerung der Impulse sind und worin sie extern und an die Vorrichtung gekoppelt sind.
Vorrichtung zum Verhindern der Oberflächen-Beschädigung bei einem Objekt, das mit Laser behandelt wird, gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei die Vorrichtung weiterhin Mittel zum Umlenken des Laserstrahls umfasst.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, worin die Mittel zum Verlängern der Laser-Impulse optische Mittel sind.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, die Mittel zum Verlängern der Laser-Impuls-Dauer um das Zwei- bis Zwanzigfache umfasst.