JP2001168061A - レーザ照射により半導体基板上に成膜を形成するためのターゲット及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザを用いて金属や絶縁物などの成膜を半
導体基板上に形成するターゲットを提供することにあ
る。 【解決手段】 レーザ光を透過させる石英基板１０上に
レーザ照射によってガスを発生する膜（ガス発生膜）１
１が設けられている。このガス発生膜１１としては、例
えば、ニトルセルロース膜（火薬剤）を用いている。さ
らに、ガス発生膜１１上に、金、アルミニウム、銅、シ
リコン、シリコン酸化物（ＳｉＯ₂ ）、又はシリコン窒
化物（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）のようなターゲット膜１２が形成さ
れている。前記ターゲット膜１２に対向して、半導体基
板を配置し、前記石英基板１０上から所定形状、例え
ば、正方形のパターンを有するレーザ光を前記ターゲッ
ト膜１２に照射することにより、前記半導体基板上に所
定形状のターゲット膜１２を転写することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザを用いて金
属や絶縁物などの成膜を半導体基板上に形成するターゲ
ット及び前記ターゲットを用いた成膜の形成方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来半導体装置に用いられる半導体基板
には金属膜などを堆積させる手段として、金属膜などの
材料をターゲットとし、このターゲットをレーザを用い
て蒸発させ、これを半導体基板上に堆積させる方法が知
られている。

【０００３】図１８は、従来のレーザを利用した蒸着装
置を模式的に示す断面図である。ここで示した従来のレ
ーザ蒸着法とは、ターゲット基板２の斜め方向からレー
ザ光を照射し、ターゲットをアブレーションすることに
より、ターゲット上方に設置された基板１に薄膜を形成
する方法である。この方法を用いて基板１上で形成され
た膜は、液滴状で蒸着されており、その結果、平坦性が
悪くなるという問題が生じている。また、基板−ターゲ
ット間の距離が長いために選択的な蒸着が原理的に不可
能となり、基板上に所望のパターンを形成することが困
難である。選択的な蒸着方法の従来例としては、図１９
（ａ）に示すように、レーザ光を容易に透過させる石英
基板３上にアルミニウム等の金属薄膜４を形成したもの
を用いる。また、この石英基板３の金属薄膜４に対向し
て半導体基板１を配置する。そして、図１９（ｂ）のよ
うに、石英基板３側からレーザ照射することにより、タ
ーゲット膜である金属薄膜４の前方に設置された半導体
基板１へ金属薄膜を転写している。

【０００４】以上のように、図１９に示す方法を用いる
ことにより、選択的に膜を形成することは可能となる
が、半導体基板１上では液滴状の余分な膜が形成されて
おり、平坦性が確保できないといった問題が生じてい
る。さらに、この方法では、ＳｉＯ₂ 等のレーザを殆ど
吸収しない物質をターゲット薄膜４に用いると、薄膜４
をレーザ照射によりアブレーションできなくなり、基板
上への成膜が不可能となるという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】それ故、本発明の目的
は、レーザ照射により半導体基板上に成膜を形成するタ
ーゲットを提供することである。

【０００６】本発明の他の目的は、レーザ照射により半
導体基板上に導電性物質、半導体物質及び絶縁性物質か
ら選択された成膜を形成するターゲットを提供すること
である。

【０００７】本発明の別の目的は、レーザ照射により半
導体基板上に薄膜又は厚膜形成するターゲットを提供す
ることである。

【０００８】本発明のさらに他の目的は、レーザ照射に
より半導体基板上に成膜を形成する方法を提供すること
である。

【０００９】本発明のさらに別の目的は、リソグラフィ
技術を用いることなく、半導体基板上に成膜を形成する
方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によるターゲット
は、互いに対向する第１及び第２の表面を有する透明基
板と、前記第１の表面上に設けられたガス発生膜と、前
記ガス発生膜上に設けられたターゲット膜とからなり、
前記第２の表面からのレーザ照射により前記ターゲット
膜と対向配置された半導体基板上に成膜を形成してい
る。前記ガス発生膜として、ニトロセルロース、テトラ
ゾール等のガス発生剤が用いられ、また、前記ターゲッ
ト膜として、金、アルミニウム、銅等からなる金属、シ
リコンのような半導体、又はシリコン酸化物、シリコン
窒化物のような絶縁物を使用することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明は、照射レーザに対して透
明な基板上にレーザによりガスを発生する物質とターゲ
ットとなる物質を含んだ構造のターゲット膜を形成し、
透明な基板側からレーザを照射することを特徴とする。
このような構成により、低エネルギーのレーザ照射で半
導体基板上に金属薄膜などの成膜を施すことができ、ま
た、ターゲット膜を飛散させることなく良好なパターン
を形成することができる。また、照射レーザに対して透
明な基板上にレーザが照射されると、その照射部分のタ
ーゲット膜のみを選択的に半導体基板上に転写させるこ
とができる。したがって、半導体基板上の所定の部分を
予め決めておけば、リソグラフィ技術を用いてパターニ
ングすることなく、所定のパターンを有するターゲット
膜を半導体基板上に転写させることができる。

【００１２】本発明の方法は、金属膜を用いる場合には
電極パッド形成に適しているが、レーザ照射で形成した
ターゲット膜を半導体基板上に繋げていけば配線を形成
することもできる。また、半導体基板上の絶縁膜は、広
い面積に形成されることが多いが、上記のようにターゲ
ット膜を連結しながら形成する方法を用いるなら容易に
広い面積の絶縁膜形成に本発明を適用することができ
る。レーザビーム径を大きくすればターゲット膜を大き
くすることができるし、半導体基板とレーザとの間にマ
スクを介在させれば、任意の形状のターゲット膜が得ら
れる。

【００１３】前記照射されるレーザに対して透明な基板
上に形成されるレーザ照射によりガスを発生する物質を
有するターゲットは、前記透明な基板上に形成されたレ
ーザ照射によりガスを発生する膜と、このレーザ照射に
よりガスを発生する膜上に形成されたターゲット膜とか
らなる。ガス発生膜を用いることにより、成膜する膜を
飛散させることなく、半導体基板上に形成させることが
可能となる。前記照射レーザに対して透明な基板上に形
成されるターゲットは、導電性粒子であり、前記導電性
粒子中にレーザ照射によりガスを発生する物質が溶剤と
して含有されているようにしても良い。

【００１４】レーザ照射により容易にガスを発生する溶
剤を有する導電性ペーストをターゲット基板に用いて成
膜を施すと、従来の印刷法と比較して、より微細なパタ
ーンを形成することが可能となり、さらに、印刷法で問
題となっているボイド等の欠陥生成も軽減される。前記
照射レーザに対して透明な基板上に形成されるターゲッ
トは、レーザ照射によりガスを発生する膜と、導電性粒
子の膜とからなる。より低エネルギーのレーザ照射で、
より厚膜の導電性ペーストを形成することが可能とな
る。前記照射レーザに対して透明な基板上に形成される
ターゲットは、前記照射レーザに対して透明な基板上に
形成されたレーザ照射によりガスを発生する膜と、前記
ガスを発生する膜上に形成され、金属バンプを構成する
厚膜とからなるようにしても良い。半導体基板の任意の
場所のパッドに金属バンプを設置すると同時に接続も行
うことができる。

【００１５】また、本発明は、上記レーザ照射によりガ
スを発生する膜を用いて、半導体基板上に形成された銅
箔などの薄膜を所定のパターンにエッチングする方法に
適用することができる。パターニングされた薄膜は、配
線や電極などに用いられる。薄膜材料には銅の他にアル
ミニウム、ポリシリコンなどが用いられる。また、エッ
チングガスは、上記材料をエッチングすることができる
ものならどのようなガスでも良い。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１７】本発明は、レーザに対して透明な基板上に
形成するターゲットをレーザ照射によりガスを発生する
膜（以下、この膜をガス発生膜という）と成膜される膜
の多層構造もしくはレーザ照射によりガスを発生する物
質と成膜する粒子との混合物又はガスを発生する物質の
膜上に金属バンプを接合した構造とし、ターゲット膜や
粒子もしくはバンプを飛散させることなく半導体基板上
へパターン形成させることができる。

【００１８】まず、図１乃至図８を参照して第１の実施
例を説明する。

【００１９】図１は、この実施例で用いるターゲットを
示している。レーザ光を透過させる合成石英基板１０上
にレーザ照射によってガスを発生する膜（ガス発生膜）
１１を形成する。このガス発生膜１１としては、例え
ば、ニトルセルロース膜（火薬剤）を用いる。さらに、
ガス発生膜１１上にターゲット膜１２を形成する。ター
ゲット膜１２としては、例えば、金、アルミニウム、
銅、シリコン、シリコン酸化物（ＳｉＯ₂ ）もしくはシ
リコン窒化物（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）が用いられる。ガス発生膜
としてはこの他にテトラゾールなどのガス発生剤などが
用いられる。

【００２０】次に、図２及び図３を参照してレーザ照射
装置の概略を説明する。この実施例では、図２に示すよ
うに、レーザ照射軸と同軸で観察用の光を半導体基板１
上へ入射させることができるように構成されている。こ
の観察光を用いて半導体基板１上に形成されたアライメ
ントマークを観察し、半導体基板１とレーザ照射軸との
アライメントを施すことができる。図３に示すように、
アライメント終了後、ターゲット基板駆動装置１６を用
いてターゲット基板１３をステージ１４上に搭載されて
いる半導体基板１の上部に設置する。ターゲット基板１
３は、図１に示すように、レーザ光を透過させる石英基
板１０とこの上に形成されたガス発生膜１１及びターゲ
ット膜１２から構成されており、ターゲット基板１３
は、石英基板１０側からレーザ照射されるように設置さ
れて、レーザ照射によってターゲット膜１２前方に設置
された半導体基板１上への成膜を行う。ここで用いられ
る観察光は、ＣＣＤカメラにより検知され、モニタによ
りその位置が修正される。ターゲット基板駆動装置１６
は、ターゲット基板１３を保持するターゲットホルダ１
５を有し、ターゲットホルダ１５の移動によって、ター
ゲット基板１３を半導体基板１上に配置させることがで
きる。

【００２１】次に、図３の領域Ａを拡大した図４を参照
してレーザ照射による成膜工程を説明する。図４（ａ）
に示すように、半導体基板１に対向する石英基板１０の
背面からレーザが照射されると、図４（ｂ）のように、
半導体基板１上に選択的にターゲット膜が形成される。
ターゲット基板１３及び半導体基板１を走査させなが
ら、レーザ照射を繰り返すことにより、図４（ｃ）のよ
うに、半導体基板上１への薄膜パターンの形成が可能と
なる。

【００２２】図５は、半導体基板１の平面図である。図
４に示す方法により形成されたアルミニウムなどからな
るパッド電極１２１が所定のパターンで半導体基板１上
に形成されている。

【００２３】この実施例においてガス発生膜として用い
たニトロセルロースは、約３００ｎｍ以下の波長の光を
吸収することが知られている。したがって、この実施例
では波長が約３００ｎｍ以下となる照射レーザとして、
波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザもしくは波長２
６６ｎｍのＮｄ：ＹＡＧ第四高調波を用いる。

【００２４】以上のように、本実施例においてはガス発
生膜としてニトロセルロースを用い、照射レーザとして
波長３００ｎｍ以下のレーザを用いたが、どのようなレ
ーザであっても、その波長のレーザ光を吸収してガスを
発生することができる膜であれば本発明を適用すること
が可能であることは言うまでもない。

【００２５】この実施例における成膜効果を説明するた
めに、ガス発生膜を用いた場合とガス発生膜を使用せず
に石英基板上に直接ターゲットを形成した場合を図６乃
至図８を参照して比較する。

【００２６】図６は、金属もしくは半導体のターゲット
膜１７を石英基板１０上に形成した場合の結果を示して
いる。具体的には、金、アルミニウム、銅もしくはシリ
コンなどを用いた。図６（ａ）は、従来通りガス発生膜
を用いない場合であり、図６（ｂ）は、ガス発生膜１１
を用いた場合の実施結果を示している。図６（ａ）に示
すように、ガス発生膜を用いないと半導体基板１上にタ
ーゲット膜が飛散し、また液滴状になるので平坦性も非
常に悪いことが分かる。一方、図６（ｂ）に示されるよ
うに、ガス発生膜１１を用いた場合には飛散物は形成さ
れず、また平坦性も良好であることが分かる。

【００２７】図７は、レーザを吸収せずに透過するシリ
コン酸化膜（ＳｉＯ₂ 膜）をターゲット膜１８として石
英基板１０上に形成した場合の結果を示している。図７
（ａ）は、ガス発生膜を用いない場合であり、図７
（ｂ）は、ガス発生膜を用いた場合の結果を示してい
る。図７（ａ）に示すように、ガス発生膜を形成しない
場合にはレーザ光は石英基板１０とターゲット膜１８を
透過し、レーザ光が直接半導体基板上に照射されるので
半導体基板は照射損傷を受ける。一方、ＳｉＯ₂ からな
るターゲット膜１８下にガス発生膜１１を形成すると、
ガス発生膜１１がレーザ光を吸収するので半導体基板１
上まではレーザが到達しない。したがって、半導体基板
１へのレーザ照射による損傷を抑制することになる。さ
らに、レーザエネルギーを吸収したガス発生膜１１がガ
ス化することによりターゲット膜１８を半導体基板１上
に形成させる。

【００２８】図８は、シリコン窒化膜（Ｓｉ₃ Ｎ₄ 膜）
をターゲット膜１９として石英基板１０上に形成した場
合の結果を示している。図８（ａ）は、ガス発生膜を用
いない場合であり、図８（ｂ）は、ガス発生膜を用いた
場合の結果を示している。図８（ａ）に示すように、ガ
ス発生膜を用いないでターゲット膜１９にレーザを照射
した場合には、半導体基板１上でＳｉ₃ Ｎ₄ は粒子状で
飛散することが分かる。このような飛散現象は、Ｓｉ₃
Ｎ₄ 膜がレーザ光を吸収するにも関わらず、Ｓｉ₃ Ｎ₄
の熱拡散長が金属膜や半導体膜と比較して著しく短い為
にレーザ照射面において局所的に温度が上昇し、その結
果、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 膜内部で大きな歪みが生じるためである
と考えられる。一方、ガス発生膜１１を用いた場合に
は、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 膜を飛散させることなくターゲット膜を
成膜させることが可能となる。

【００２９】以上、この実施例ではレーザを容易に透過
する基板上にレーザ光を吸収するガス発生膜を形成し、
その上部にターゲット膜を形成すると、ターゲット膜の
レーザ透過率や吸収率等の光学的特性あるいは金属、半
導体、絶縁体等の物質の違いに依存することなく良好な
パターンを半導体基板上に形成することができる。

【００３０】次に、図９乃至図１３を参照して第２の実
施例を説明する。

【００３１】図９及び図１２は、ターゲット基板の断面
図、図１０は、従来法による工程を説明する工程断面
図、図１１及び図１３は、この実施例による工程断面図
である。第１の実施例においては、照射レーザに対して
透明な基板上にレーザ照射によりガスを発生する膜を形
成し、その上部にターゲット膜を形成する方法について
説明した。この実施例においては、照射レーザに対して
透明な基板上にレーザ照射によりガス化する溶液を含有
する導電性ぺーストを塗布したターゲットを用いてター
ゲット膜を形成する方法について説明する。

【００３２】図９は、この実施例で用いたターゲット基
板１３の断面図である。すなわち、このターゲット基板
１３は、照射レーザを容易に透過する合成石英基板１０
とこの石英基板１０上に塗布された導電性ペースト層２
０から構成されている。この実施例で用いた導電性ペー
ストは、金などの金属微粒子、エポキシなどの樹脂及び
プロピレングリコール、モノメチルエーテルなどの溶剤
の混合物から構成されている。この溶剤の沸点は、１２
０℃であるので低エネルギーのレーザ照射により容易に
ガス化させることができる。

【００３３】溶剤の沸点が１００℃〜２００℃であり、
低エネルギーのレーザ照射によりガス化する溶剤を用い
れば本発明を適用することができる。

【００３４】図９で示したターゲット基板１３を図２及
び図３で示したレーザ照射装置のターゲットホルダ１５
上に石英基板１０側からレーザ照射できるように設置す
る。第１の実施例と同様に、半導体基板１とレーザ照射
軸のアライメントを施した後にターゲット基板１３を半
導体基板１上部に挿入し、ターゲット基板１３及び半導
体基板１を走査させながらレーザ照射を行うことによ
り、図１１に示すように、半導体基板１上に導電性ペー
ストから得られるターゲット膜のパターン形成が行われ
る。

【００３５】従来、導電性ペーストのパターン形成に
は、いわゆる印刷法が用いられており、以下にこの従来
法とこの実施例の成膜形成を比較する。

【００３６】図１０は、それぞれ従来の印刷法を示すも
のであり、図１１は、この実施例により半導体基板上に
導電性ペーストのパターンを形成した場合の成膜形状を
示している。従来の印刷法において、まず、図１０
（ａ）に示すように、半導体基板１上に金属などからな
るマスク２１を設置する。次に、図１０（ｂ）、（ｃ）
のように、マスク２１を配置した半導体基板１の上部か
ら導電性ペースト２０をスキージ２２を用いて塗布する
ことによりパターンを形成し、しかる後、金属マスク２
１を除去して、導電性ペーストパターンを半導体基板１
上に形成する。

【００３７】しかしながら、印刷法で形成されたパター
ンの最小寸法限界は、せいぜい約１０μｍであり、また
塗布される導電性ペーストの内部にはボイドが形成され
るといった問題が生じる。

【００３８】一方、図１１に示すように、この実施例で
形成されたパターンの最小寸法は、約３μｍであり、印
刷法と比較してより微細なパターンを有するターゲット
膜形成が可能であることが分かる。さらに、印刷法で観
測された導電性ペースト内部のボイド形成も十分抑制す
ることができる。

【００３９】次に、図１２及び図１３を参照して、より
低いエネルギーのレーザ照射で図９より厚膜の導電性ペ
ーストを形成する方法を説明する。図１２に示すよう
に、照射レーザに対して透明な基板１０上にレーザ照射
によりガスを発生する膜１１を形成し、その上部に導電
性ペースト２０を塗布したターゲット基板１３を形成す
る。

【００４０】図１３に示すように、半導体基板１とレー
ザ照射軸のアライメントを施した後にターゲット基板１
３を半導体基板１上部に配置し、ターゲット基板１３及
び半導体基板１を走査させながらレーザ照射を行うこと
により半導体基板１上に導電性ペーストから得られるタ
ーゲット膜のパターン形成が行われる。

【００４１】ターゲット基板１３にガス発生膜を用いる
と、図１１に示したガス発生膜を用いない場合と比較し
て厚膜の導電性ペーストのパターンを形成することがで
きる。したがって、厚膜の導電性ペーストを形成する場
合には、図１２に示したガス発生膜を用いたターゲット
基板を用いることが望ましい。

【００４２】次に、図１４乃至図１６を参照して第３の
実施例を説明する。

【００４３】図１４は、ターゲット基板の断面図、図１
５及び図１６は、バンプを形成する工程断面図である。
この実施例ではレーザ照射によりガス化するガス発生膜
上にハンダや金等の金属バンプを形成したターゲット基
板を用いる。図１４において、ターゲット基板１３は、
レーザ光を透過する石英基板１０とこの上に形成された
レーザ照射によりガスを発生する膜１１及びハンダや金
などの金属バンプ３０とから構成されている。ターゲッ
ト基板１３を図２及び図３で示したレーザ照射装置のタ
ーゲットホルダ１５に石英基板１０側からレーザ照射で
きるように設置し、半導体基板１とレーザ照射軸のアラ
イメントを施した後にターゲット基板１３を半導体基板
１上部に挿入し、ターゲット基板１３及び半導体基板１
を走査しながらレーザ照射を行うことにより半導体基板
１上に金属バンプ３０の接続を行う。

【００４４】本実施例で用いた金属バンプ３０は、ハン
ダバンプ又は金バンプであり、また、図１５（ａ）に示
すように、半導体基板１上にはアルミニウム（Ａｌ）パ
ッド３１が形成されている。金属バンプ３０上部からレ
ーザを照射するとレーザ照射によりガスを発生する膜が
ガス化することにより、金属バンプ３０が半導体基板１
側へ移動する。この膜がガス化することにより、金属バ
ンプ３０には１００気圧以上の圧力が印加される。ま
た、この時の金属バンプ３０の温度は、レーザ照射によ
りガスを発生する膜のガス化に伴う熱の影響を受けて数
１００℃になっていると予想される。

【００４５】以上のような圧力及び熱が金属バンプ３０
に与えられることにより、図１５（ｂ）のように、金属
バンプ３０は、半導体基板１上のアルミニウムパッド３
１と接続される。さらに、強固な接続を必要とする場合
には、図１６（ａ）に示すように、続けてレーザを照射
し、アルミニウムパッド３１上に付着している金属バン
プ３０に直接レーザを照射することにより接合強度を強
固にすることができる。図１５（ｂ）の状態で十分な接
合強度が得られている場合には図１６（ａ）の工程を省
いても良い。

【００４６】図１６（ｂ）のように、ターゲット基板及
び半導体基板を走査させながらレーザを照射することに
より、半導体基板１上の任意の場所に形成されたアルミ
ニウムパッド３１上に金属バンプ３０を形成することが
可能である。

【００４７】第１の実施例では、本発明の方法により半
導体基板内部の集積回路と電気的に接続されたパッド電
極を形成したが、第３の実施例では、パッド電極上にバ
ンプを形成する。また、図１７に示すように、本発明の
方法を用いて半導体基板に配線を形成することもでき
る。即ち、ターゲット基板及び半導体基板を走査させな
がらレーザを複数回照射されることにより半導体基板１
上の所定の位置にレーザ照射毎に所定の大きさの領域４
１、４２、４３をこれらを接合するように形成してい
き、最終的に配線４５を形成することができる。また、
レーザ照射の途中でビームの形状を適宣変えればサイズ
の異なる領域４１、４２、４３を容易に形成させること
ができる。

【００４８】さらに、図２０乃至図２４を参照して第４
の実施例を説明する。この実施例ではレーザ光源とし
て、安価で信頼性の高い半導体レーザを用いている。用
いる半導体レーザの波長は７８５ｎｍであり、その平均
出力は３ワットである。この場合、半導体レーザに接続
されている電源をＯＮ／ＯＦＦすることにより、レーザ
光を任意のパルス幅でパルス発振させることができる。

【００４９】しかしながら、前記したように、ガス発生
膜としてニトロセルロースを用いた場合には、ニトロセ
ルロースは波長３００ｎｍ以上の波長を有する光を吸収
しない。それ故、前記半導体レーザのレーザ光をニトロ
セルロースを用いたガス発生膜に照射しても、ガス発生
膜はガスを発生しない。

【００５０】しかして、ニトロセルロースにレーザ光を
吸収させてガスを発生させるために、可視光から赤外光
を吸収する色素を約２ｗｔ％添加したニトロセルロース
をガス発生膜として用いる。レーザ光の照射領域が１０
０μｍ×１００μｍである場合、３ワットのレーザ光を
５０μｓｅｃ照射すれば、色素を添加したガス発生膜を
ガス化し、ターゲット膜を基板上に転写することができ
る。即ち、可視光から赤外光のレーザを用いる場合に
は、その波長の光を吸収する熱吸収体をガス発生膜に添
加することにより、ガス発生膜をガス化することが可能
となる。

【００５１】Ｎｄ：ＹＡＧ第４高調波やＫｒＦエキシマ
レーザ等のＤＵＶ光を用いた場合には、透明基板として
高価な合成石英基板を用いることが必要である。しかし
ながら、前記した可視光や赤外光のレーザを照射する際
には、安価なガラス基板や樹脂基板等を透明基板として
用いることができるという、メリットも生じる。ここで
いう透明とは、透明基板を透過した光によりガス発生膜
がガス化し、かつ透明基板が照射されたレーザにより直
接損傷を受けないことを示す。

【００５２】一方、ガス発生膜中に添加された色素は、
レーザ照射後にガス化せず、基板上にダストとして付着
するという問題が生じる。

【００５３】図２０乃至図２３は、前記した問題を解消
したターゲットを示している。即ち、図２０（ａ）に示
すように、半導体レーザ光を透過するガラス基板或いは
樹脂基板１０上に、前記した実施例と同様に、ガス発生
膜１１が設けられ、前記ガス発生膜１１上にターゲット
膜１２が形成されている。また、前記した実施例と同様
に、前記ガラス基板１０及び基板１の少なくとも一方は
走査される。さらに、前記ガス発生膜１１はニトロセル
ロースと、ニトロセルロースに混入されたカーボン繊
維、カーボンメッシュのようなメッシュ状の熱吸収体と
から構成されている。

【００５４】図２０（ｂ）に示すように、前記ガラス基
板１０に半導体レーザを照射すると、前記カーボン繊維
がレーザ光を吸収し、周囲のニトロセルロース膜の温度
を上昇させて前記ニトロセルロースをガス化させる。こ
のガス化による力により、前記ターゲット膜１２の一部
分５１が所定のパターンで前記ターゲット膜１２に対向
配置された基板１上に転写される。この時、前記ニトロ
セルロースに含まれる前記カーボン繊維は、それぞれの
繊維が絡み合っているので、前記ガラス基板１０上にと
どまり、不所望なダストの発生が抑制される。

【００５５】また、Ｃｕ（銅）は、低抵抗の配線層、パ
ッド、バンプ等を形成する材料として使用されている。
しかし、Ｃｕは大気中で熱処理すると酸化が進行して抵
抗が著しく上昇することが知られている。即ち、Ｃｕを
用いる場合には、Ｃｕの周りに保護膜となる絶縁膜を形
成するなど、後の熱工程での酸化を防止する処理が必要
である。

【００５６】図２１はＣｕ配線層を形成すると共に、Ｃ
ｕの酸化を抑制することのできるターゲットを示してい
る。即ち、図２１（ａ）に示すように、ニトロセルロー
ス中にカーボン微粒子６１を添加してガス発生膜１１を
形成している。ターゲット膜１２としてＣｕ粒子が混入
したＣｕペーストを用いると共に、透明基板１０にはプ
ラスチック基板を用いている。また、照射レーザとし
て、波長７８５ｎｍの半導体レーザを使用している。図
２１（ｂ）のように、前記透明基板１０にレーザ光を照
射すると、前記カーボン微粒子６１が前記レーザ光を吸
収して周囲のニトロセルロースがガス化し、前記Ｃｕペ
ーストがＣｕバンプ６２として対向配置された基板１上
に転写される。転写されたペースト状のＣｕバンプ６２
上には、前記ニトロセルロース内に混入されたカーボン
微粒子６１が多数付着している。この後、前記ペースト
状のＣｕバンプ６２を硬化させるために大気中において
熱処理を行う。この場合、前記ペースト状のＣｕバンプ
６２の表面にカーボンが付着しているので、熱処理後も
酸化が進行せず、低抵抗のＣｕバンプが得られる。この
ことは、表面に付着したカーボンにＣｕの酸化を抑止す
る効果があることを示している。

【００５７】一方、ニトロセルロースにカーボン微粒子
を添加しないで、照射レーザとしてＹＡＧの第４高調波
を用いて前記Ｃｕペーストを前記基板１上に転写して熱
処理を行うと、前記Ｃｕペーストが酸化し、抵抗が著し
く上昇してしまう。

【００５８】以上のように、ガス発生剤の膜中に混入さ
れる熱吸収体を表面添加剤として用いられる物質により
構成することにより、パターンの形成と共に、表面に他
の物質を添加することが可能となる。

【００５９】カーボン微粒子の他に、Ｆｅ微粒子やＣｒ
微粒子を前記ニトロセルロースに添加しても、同様に、
Ｃｕの酸化抑制効果が得られる。

【００６０】図２２（ａ）、（ｂ）は、透明基板１０上
に形成され、カーボン微粒子６１が添加されたニトロセ
ルロース膜１１を用いて、半導体チップ７１の表面に露
出しているＣｕパッド７２に前記カーボン微粒子６１を
付着させる方法を示している。

【００６１】前記透明基板１０側からレーザ光を照射す
ると、前記カーボン微粒子６１の周囲のニトロセルロー
スがガス化し、ガス発生に伴って前記カーボン微粒子６
１が前記Ｃｕパッド７２に吹き付けられ、前記カーボン
微粒子６１が前記Ｃｕパッド７２に付着する。前記した
ように、カーボン微粒子６１が付着したＣｕパッド７２
は、熱処理に対する酸化耐性が向上するので、後の熱処
理が可能となる。

【００６２】現在、前記したようなＣｕパッドの酸化を
抑制するために、Ｃｕパッド上にはＡｌ等の酸化耐性の
高い金属薄膜を形成している。しかし、Ｃｕパッド上に
Ａｌ薄膜を形成するためには、リソグラフィ工程が必要
となり、工程数が増加するという問題が生じる。

【００６３】しかしながら、前記したように、カーボン
微粒子を含むニトロセルロース膜にレーザ光を照射する
ことにより、Ｃｕパッドにカーボン微粒子を付着させて
酸化耐性を向上させることが可能となる。それ故、一工
程で簡単にＣｕパッドの酸化を抑制することができる。

【００６４】図２３はマスクパターン内に埋め込まれた
導電ペーストを有するターゲットを示す。即ち、図２３
（ａ）に示すように、透明基板１０上にガス発生膜１１
を形成し、前記ガス発生膜１１上に所望のパターンを有
するマスク８１を形成する。前記透明基板１０及び前記
マスク８１は樹脂基板を用い、また、前記ガス発生膜１
１及び前記マスク８１は粘着剤により固定されている。
レーザ光源は半導体レーザであり、ガス発生膜１１とし
てカーボン粒子が混入されたニトロセルロースを用いて
いる。

【００６５】前記マスク８１のパターン内にＣｕペース
ト８２を埋め込み、前記透明基板１０側からレーザ光を
照射すると、図２３（ｂ）のように、対向配置された基
板１上にマスクパターン内に埋め込まれた前記Ｃｕペー
スト８２が転写される。このようなマスクを用いた転写
はマスクを使用しない転写に比べて、転写の制御が精度
よく行うことができ、また、照射ピッチもより微細にで
きるという利点を有する。

【００６６】図２４（ａ）乃至（ｄ）は凹部を有する透
明基板を用いたターゲットの製造工程を示す。図２４
（ａ）に示すように、凹部９１を有する透明基板１を用
意する。前記凹部９１の形成を容易にするため、前記透
明基板１として樹脂基板を用いている。

【００６７】図２４（ｂ）に示すように、色素或いはカ
ーボン粒子の添加されたニトロセルロースをアセトンの
ような溶剤に溶してガス発生剤９２を作成し、このガス
発生剤９２を、例えば、スキージを用いて前記凹部９１
内に塗布する。

【００６８】図２４（ｃ）のように、前記凹部９１内に
塗布されたガス発生剤９２を乾燥すると、前記各凹部９
１の底部のみにガス発生膜９３が形成される。

【００６９】図２４（ｄ）のように、前記ガス発生膜９
３を有する前記凹部９１内にＣｕペーストのような金属
ペースト９４を埋め込みターゲットを形成する。

【００７０】しかる後、前記した実施例と同様に、前記
透明基板１側から半導体レーザによるレーザ光を照射し
て対向配置された基板上に前記凹部９１内に埋め込まれ
た前記金属ペースト９４が転写される。

【００７１】図２５は、本発明で用いた半導体製造装置
の概略図である。半導体基板１０２は、ステージ１０３
上に設置されており、真空槽１０６内で走査することが
可能である。ノズル１０１は、塩素（Ｃｌ₂ ）などのエ
ッチングガスで満たされており、エッチングガス流量及
びポンプ排気量を調整することにより、ノズル１０１内
のエッチングガス圧を制御することが可能である。ノズ
ル１０１上にはガス発生剤供給装置１００が設置されて
おり、レンズ１０４及び石英窓１０５を介してレーザ光
をガス発生剤（図２６のガス発生膜１０７）に照射する
ことが可能である。

【００７２】ガス発生剤供給装置１００及びノズル１０
１の断面構造を図２６に示す。ガス発生剤供給装置１０
０は、帯状のガス発生剤（ガス発生膜）１０７を両端で
円筒状に巻かれた形状であり、円筒状の巻取装置１０９
を回転させることによりガス発生剤を移動させることが
できる。また、巻取装置１０９間には石英基板１０８が
ガス発生膜１０７と接触するように配置されている。

【００７３】図２７及び図２８を用いて、図２５及び図
２６の半導体製造装置を用いた本発明の実施例を説明す
る。このときエッチングガスは、塩素（Ｃｌ₂ ）であ
る。また、半導体基板上には銅の薄膜１１１が形成され
ている。このときのエッチングガスは、２００℃であ
る。

【００７４】まず、図２７（ａ）に示されるように、塩
素などのエッチングガスがノズル１１０内に満された状
態で、石英基板１０８側からレーザを照射する。レーザ
を照射するとガス発生膜１０７がガス化し、図２７
（ｂ）のように、ノズル１１０から勢い良くガスが吹き
出す。このとき、ガス発生膜１０７から発生したガスだ
けでなく、ノズル１１０内に充填されていた塩素ガスも
同様にノズル１１０から半導体基板１１２に向けて吹き
出す。ノズル１１０から吹き出したエッチングガスによ
って、銅薄膜１１１は、図２８（ａ）のように、選択的
にエッチングすることが可能になる。巻取装置１０９を
回転させながら、半導体基板１１２を走査し、レーザを
照射することにより、図２８（ｂ）のように、半導体基
板１１２上の同薄膜１１１を任意のパターンに選択的に
エッチングが可能になる。ガス発生膜は、前の実施例と
同じ材料を用いる。

【００７５】

【発明の効果】本発明は、以上の構成により、レーザを
用いた成膜方法のターゲットにガスを発生する物質を用
いることにより、低エネルギーのレーザ照射で半導体基
板上に成膜を施すことが可能となり、ターゲットを飛散
させることなく成膜させることができる。また、選択的
なエッチングを容易に行うことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるターゲットを示す断面図
である。

【図２】本発明の実施例で用いるレーザ照射装置を示す
概略断面図である。

【図３】本発明の実施例で用いるレーザ照射装置を示す
概略断面図である。

【図４】本発明の実施例による半導体基板上に成膜を形
成する工程を示す断面図である。

【図５】本発明の実施例により形成されたパッドを有す
る半導体基板を示す平面図である。

【図６】従来例との比較において本発明を説明する成膜
の製造工程を示す断面図である。

【図７】従来例との比較において本発明を説明する成膜
の製造工程を示す断面図である。

【図８】従来例との比較において本発明を説明する成膜
の製造工程を示す断面図である。

【図９】本発明の実施例によるターゲットを示す断面図
である。

【図１０】従来例による半導体基板上に導電膜を形成す
る製造工程を示す断面図である。

【図１１】本発明の実施例による半導体基板上に成膜を
形成する製造工程を示す断面図である。

【図１２】本発明の実施例によるターゲットを示す断面
図である。

【図１３】本発明の実施例による半導体基板上に成膜を
形成する工程を示す断面図である。

【図１４】本発明の実施例による金属バンプを有するタ
ーゲットを示す断面図である。

【図１５】本発明の実施例による半導体基板上に金属バ
ンプを形成する製造工程を示す断面図である。

【図１６】本発明の実施例による半導体基板上に金属バ
ンプを形成する製造工程を示す断面図である。

【図１７】本発明の実施例により形成された半導体基板
上の配線層を示す平面図である。

【図１８】従来のレーザを利用した蒸着装置を模式的に
示すの断面図である。

【図１９】従来のレーザを利用して半導体基板上に選択
的に金属薄膜を転写する工程を示す断面図である。

【図２０】本発明の実施例によるターゲット及び半導体
レーザ光により基板上に成膜を形成する様子を示す断面
図である。

【図２１】本発明の実施例によるターゲット及び半導体
レーザ光により基板上にＣｕバンプを形成する様子を示
す断面図である。

【図２２】本発明の実施例によるターゲット及び半導体
レーザ光により基板上に形成されたＣｕパッドにカーボ
ン微粒子を付着させる様子を示す断面図である。

【図２３】本発明の実施例によるマスクパターン内に埋
め込まれた導電ペーストを有するターゲット及び半導体
レーザ光により基板上に導電層を形成する様子を示す断
面図である。

【図２４】本発明の実施例による凹部を有する透明基板
を用いたターゲットの製造工程を示す断面図である。

【図２５】本発明において用いた製造装置を示す概略図
である。

【図２６】本発明において用いたガス発生剤供給装置及
びノズルを示す断面図である。

【図２７】図２５及び図２６の製造装置を用いて薄膜を
選択的に除去する工程を示す断面図である。

【図２８】図２５及び図２６の製造装置を用いて薄膜を
選択的に除去する工程を示す断面図である。

【符号の説明】

１…半導体基板、１０…石英基板、１１…ガス発生膜、
１２…ターゲット膜、１３…ターゲット基板、１４…ス
テージ、１５…ターゲットホルダ、１６…ターゲット基
板駆動装置、１２１…パッド電極、１７、１８、１９…
ターゲット膜、２０…導電性ペースト層、３０…金属バ
ンプ、３１…アルミニウムパッド、４１、４２、４３…
領域、４５…配線、５１…ターゲット膜１２の一部分、
６１…カーボン微粒子、６２…Ｃｕバンプ、７１…半導
体チップ、７２…Ｃｕパッド、８１…マスク、８２…Ｃ
ｕペースト、９１…凹部、９２…ガス発生剤、９３…ガ
ス発生膜、９４…金属ペースト、１００…ガス発生剤供
給装置、１０１…ノズル、１０２…半導体基板、１０３
…ステージ、１０４…レンズ、１０５…石英窓、１０６
…真空槽、１０７…ガス発生膜、１０８…石英基板、１
０９…巻取装置、１１０…ノズル、１１１…薄膜、１１
２…半導体基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｃ２３Ｃ 14/28 Ｈ０１Ｌ 21/88 Ｂ Ｈ０１Ｌ 21/3065 21/302 Ｂ (72)発明者 早坂 伸夫 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 奥村 勝弥 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝マイクロエレクトロニクスセン ター内

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに対向する第１及び第２の表面を有
   する透明基板と、前記第１の表面上に設けられたガス発
   生膜と、前記ガス発生膜上に設けられたターゲット膜と
   からなり、前記第２の表面からのレーザ照射により前記
   ターゲット膜と対向配置された半導体基板上に成膜を形
   成することを特徴とするターゲット。
2. 【請求項２】 前記透明な基板は石英、ガラス及び樹脂
   から選択されることを特徴とする請求項１記載のターゲ
   ット。
3. 【請求項３】 前記透明基板の前記第１の表面は複数の
   凹部を有し、前記凹部内に前記ガス発生膜を介して前記
   ターゲット膜が設けられていることを特徴とする請求項
   １記載のターゲット。
4. 【請求項４】 前記ガス発生膜はニトロセルロース、テ
   トラゾール等のガス発生剤からなることを特徴とする請
   求項１記載のターゲット。
5. 【請求項５】 前記ガス発生膜はメッシュ状の熱吸収体
   を含むことを特徴とする請求項１記載のターゲット。
6. 【請求項６】 前記メッシュ状の熱吸収体はカーボン繊
   維及びカーボンメッシュから選択されることを特徴とす
   る請求項５記載のターゲット。
7. 【請求項７】 前記ガス発生膜はカーボン微粒子を含む
   ことを特徴とする請求項１記載のターゲット。
8. 【請求項８】 前記ターゲット膜は金、アルミニウム、
   銅等からなる金属、シリコンのような半導体、又はシリ
   コン酸化物、シリコン窒化物のような絶縁物であること
   を特徴とする請求項１記載のターゲット。
9. 【請求項９】 互いに対向する第１及び第２の表面を有
   する透明な基板と、前記第１の表面上に設けられ、導電
   性ペーストからなるターゲット膜とからなり、前記第２
   の表面からのレーザ照射により前記ターゲット膜と対向
   配置された半導体基板上に成膜を形成することを特徴と
   するターゲット。
10. 【請求項１０】 前記導電性ペーストはレーザ照射によ
    りガス化する溶剤を含むことを特徴とする請求項９記載
    のターゲット。
11. 【請求項１１】 互いに対向する第１及び第２の表面を
    有する透明な基板と、前記第１の表面上に設けらたガス
    発生膜と、前記ガス発生膜上に設けられたマスクパター
    ンと、前記マスクパターン内に埋め込まれた導電性ペー
    ストからなるターゲット膜とからなり、前記第２の表面
    からのレーザ照射により前記ターゲット膜と対向配置さ
    れた半導体基板上に成膜を形成することを特徴とするタ
    ーゲット。
12. 【請求項１２】 前記導電性ペーストはカーボン粒子を
    含むことを特徴とする請求項１１記載のターゲット。
13. 【請求項１３】 前記半導体基板上に形成される前記成
    膜は薄膜又は厚膜であることを特徴とする請求項１、
    ９、１１いずれか１項記載のターゲット。
14. 【請求項１４】 前記レーザ照射は波長３００ｎｍ以下
    の波長を有するレーザ装置により行われることを特徴と
    する請求項１記載のターゲット。
15. 【請求項１５】 前記レーザ照射は波長３００ｎｍ以上
    の波長を有する半導体レーザにより行われることを特徴
    とする請求項５、６、７、１１いずれか１項記載のター
    ゲット。
16. 【請求項１６】 互いに対向する第１及び第２の表面を
    有する透明な基板を用意する工程と、 前記第１の表面にガス発生膜を形成する工程と、 前記ガス発生膜上にターゲット膜を形成する工程と、 前記ターゲット膜に対向して半導体基板を配置する工程
    と、 前記ターゲット膜をレーザ照射し、前記半導体基板に前
    記ターゲット膜を転写して成膜を形成する工程とを備え
    たことを特徴とする半導体基板上に成膜を形成する方
    法。
17. 【請求項１７】 互いに対向する第１及び第２の表面を
    有する透明な基板を用意する工程と、 前記第１の表面にレーザ照射によりガス化する溶剤を含
    む導電性ペーストからなるターゲット膜を形成する工程
    と、 前記ターゲット膜に対向して半導体基板を配置する工程
    と、 前記ターゲット膜をレーザ照射し、前記半導体基板に前
    記ターゲット膜を転写して成膜を形成する工程とを備え
    たことを特徴とする半導体基板上に成膜を形成する方
    法。
18. 【請求項１８】 照射されるレーザ光に対して透明な基
    板上にレーザ照射によりガスを発生する物質の膜を形成
    する工程と、前記透明な基板側からレーザを選択的に前
    記レーザ照射によりガスを発生する物質の膜に照射し、
    照射された部分の前記ガスを発生する物質をガス化させ
    る工程とを具備し、前記ガスを発生する物質をガス化す
    ることによって、前記ガスを発生する物質周辺に充填さ
    れたエッチングガスを駆動し、前記ガスを発生する膜前
    方に設置された半導体基板にエッチングガスを吹き付け
    て、前記半導体基板上の成膜を選択的にエッチングする
    工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
19. 【請求項１９】 前記ガスを発生する物質周辺に充填さ
    れたエッチングガスは、塩素ガスであり、レーザを照射
    することにより前記半導体基板上に形成された金属薄膜
    を選択的にエッチングすることを特徴とする請求項１８
    に記載の半導体装置の製造方法。