JP2002263877A

JP2002263877A - レーザ加工装置

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Publication number: JP2002263877A
Application number: JP2001067304A
Authority: JP
Inventors: Tatsuhiko Touki; 達彦東木; Hiroshi Ikegami; 浩池上; Shinichi Ito; 信一伊藤; Nobuo Hayasaka; 伸夫早坂
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2001-03-09
Publication date: 2002-09-17
Anticipated expiration: 2021-03-09
Also published as: CN100565355C; CN1920674A; JP4127601B2

Abstract

(57)【要約】【課題】被加工基板に対してレーザ光を照射して除去す
る際、除去領域のみを正確に除去すること。【解決手段】被加工基板１１０の一部を選択的に除去す
るレーザ光を発振するレーザ発振器１０２と、このレー
ザ発振器１０２から発振されたレーザ光を、被加工基板
１１０の任意の位置に照射させる走査系１０６と、レー
ザ発振器１０２から発振されたレーザ光を被加工基板１
１０に対してほぼ垂直に入射させるコンデンサレンズ１
２０とを具備してなることを特徴とするレーザ加工装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被加工基板に対し
てレーザ光を照射して被加工基板の一部を選択的に除去
するレーザ加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路のリソグラフィ工程で
は、半導体ウェハ上にレジスト塗布、露光、現像が行わ
れる。このリソグラフィ工程では、上層側のパターンと
下層側のパターンとの位置合わせを行なってパターンの
露光を行なう必要である。パターンの露光は一般に露光
装置が用いられる。

【０００３】露光装置には、下層パターン位置を検出す
るアライメント機構を備えている。位置合わせ機構は下
層パターン配置した位置合わせマーク位置を検出するこ
とで、上層のパターンを露光する位置を算出する。リソ
グラフィ工程の終了後、１層目と２層目の位置ずれを検
査するために合わせすれ検査が行われる。合わせずれ検
査では合わせずれ検査マークが配置されている。合わせ
ずれ検査装置はこの合わせずれ検査マークの位置測定を
行なう。アライメント検出は合わせずれ位置検出は一般
には光学的な位置検出が行なわれる。アライメントマー
ク及び合わせずれ検査マークは半導体集積回路と同じプ
ロセス工程を経るため、マーク上に透明度の低い膜が形
成される場合が有る。このため、マーク上に透明度の低
い膜が形成される場合にはアライメントマーク及び合わ
せずれ検査マークの位置認識が困難になる。そこでアラ
イメントマーク上に形成された透明度の低い膜を除去す
る必要が有る。

【０００４】ところが、従来のレーザ加工装置では、マ
ーク上の不透明膜を正確に除去することができず、除去
したくない領域まで除去されるという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のレーザ加工装置では、マーク上の不透明膜を正確に除
去することができず、除去したくない領域まで除去され
るという問題があった。

【０００６】本発明の目的は、被加工基板に対してレー
ザ光を照射して除去する際、除去領域のみを正確に除去
することが可能なレーザ加工装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】［構成］本発明は、上記
目的を達成するために以下のように構成されている。

【０００８】（１）本発明（請求項１）に係わるレーザ
加工装置は、被加工基板の一部を選択的に除去するレー
ザ光を発振するレーザ発振器と、レーザ発振器から発振
されたレーザ光を、前記被加工基板の任意の位置に照射
させる走査系と、前記レーザ発振器から発振されたレー
ザ光を前記被加工基板に対してほぼ垂直に入射させる入
射手段とを具備してなることを特徴とする。

【０００９】本発明の好ましい実施態様を以下に記す。
前記被加工基板の少なくとも前記レーザ光の照射領域に
対して液体を供給する液体供給手段と、前記被処理基板
上に設置され、前記レーザ光に対して透明な透明板とを
更に具備してなること。前記垂直入射手段は、前記走査
系と前記被加工基板との間に配設されたコンデンサレン
ズであること。前記被加工基板を回転させる基板回転機
構をさらに具備してなること。

【００１０】前記レーザ発振器から発振されたレーザ光
の光路上に設置され、前記基板回転機構による被加工基
板の回転に応じて、前記被処理基板上のレーザ光の光学
像の大きさ及び形状を変更するレーザ光成形手段を具備
してなること。

【００１１】前記レーザ光成形手段は、レーザ光をそれ
ぞれ所定の大きさ及び形状に成形する複数のアパーチャ
を具備すること。

【００１２】前記レーザ光成形手段は、前記レーザ光を
所定の形状に成形する１以上のアパーチャと、前記アパ
ーチャを通過したレーザ光の大きさを変化させるレンズ
系とを具備してなること。

【００１３】前記アパーチャは、前記基板回転機構によ
る被加工基板の回転に同期して回転すること。

【００１４】前記走査系は、被加工基板の加工面に対し
て２次元方向にレーザ光を走査する走査ミラーを具備し
てなること。

【００１５】前記走査系は、前記レーザ光の大きさに対
して微小な向きがそれぞれ変更可能な複数の微小鏡がマ
トリクス状に配列された光学素子と、前記マークの位置
及び向きに応じて各微小鏡の向きをそれぞれ制御する制
御部とを具備してなること。

【００１６】前記走査系は、音響光学効果を利用した音
響光学素子を具備してなること。

【００１７】前記被加工基板と、前記走査系とを被加工
基板主面に平行な２次元平面内で相対的に移動させる手
段とを更に具備してなること。

【００１８】前記被加工基板は半導体基板上に形成され
た反射マークを具備し、該反射マークの位置座標が登録
されている光学装置からの情報に応じて、該マーク上に
前記レーザ光を照射して、該マーク上の膜を除去するこ
と。

【００１９】前記被加工基板の位置座標を検出する観測
系を更に具備してなること。

【００２０】被加工基板に対するレーザ光の照射位置に
応じて、前記レーザ光の照射強度を制御する手段を具備
してなること。

【００２１】［作用］本発明は、上記構成によって以下
の作用・効果を有する。

【００２２】従来の装置で、被加工基板の一部を制御性
良く除去できないのは、加工面に対してレーザ光が垂直
に入射していないのが原因であった。すなわち、レーザ
光が傾いて入射することにより、除去領域以外の領域に
レーザ光が照射されていたのである。

【００２３】そこで、本発明では、被加工基板に対し
て、ほぼ垂直にレーザ光を入射させて、除去領域以外に
レーザ光が照射されることを抑制することによって、除
去領域のみを正確に除去することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に図面
を参照して説明する。

【００２５】［第１実施形態］レーザ加工装置の構成に
ついて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係
わるレーザ加工装置の構成を示す図である。

【００２６】レーザ加工装置１００は、図１に示すよう
に、レーザ発振器１０２と、被加工基板１１０を保持
し、この被加工基板１１０の少なくとも加工面のレーザ
光照射領域を浸す液体を貯溜するホルダー１０７とを少
なくとも備えて構成されている。

【００２７】このレーザ加工装置１００には、更にレー
ザ発振器１０２の制御を行うレーザ発振器制御ユニット
１０３と、光学系１０４と、観測系１０５と、レーザ光
と加工対象物の加工面との間を相対的に移動させる走査
系１０６とを備えて構成されている。

【００２８】本装置において、レーザ発振器１０２には
Ｑ−ＳｗｉｔｃｈＮｄＹＡＧレーザが使用されてい
る。このレーザ発振器１０２は、基本波（波長１０６４
ｎｍ）、第２高調波（波長５３２ｎｍ）、第三高調波
（波長３５５ｎｍ）、第四高調波（波長２６６ｎｍ）の
いずれかの波長のレーザ光１０２ａを照射することが可
能である。さらに、レーザ発振器１０２から照射される
レーザ光１０２ａのパルス幅は約１０ｎｓｅｃに設定さ
れており、レーザ光照射領域は図示しないスリット機構
により一辺が１０μｍ〜５００μｍ（１０μｍ×１０μ
ｍ〜５００μｍ×５００μｍまでの範囲内において調整
を行うことができる。また、レーザ発振器１０２のレー
ザ光発振周波数は１０ｋＨｚに設定されている。このレ
ーザ発振器１０２のレーザ光１０２ａの発振制御、照射
領域の制御等はレーザ発振制御ユニット１０３により行
われている。

【００２９】レーザ発振器１０２から照射されたレーザ
光１０２ａは、光学系１０４、観測系１０５、走査系１
０６、コンデンサレンズのそれぞれを順次透過し、被加
工基板１１０の加工面に照射されている。観測系１０５
は、レーザ光１０２ａを光軸から取り出すハーフミラー
１０５ａと、このハーフミラー１０５ａにより取り出さ
れたレーザ光を観測する観測用カメラ１０５ｂとを少な
くとも備えて構成されている。この観測系１０５を用い
て、レーザ光照射位置のアライメントを調整することが
できる。

【００３０】走査系１０６は、被加工基板１１０の加工
面１１０ａにおいてレーザ光１０２ａの照射位置を移動
したり、レーザ光１０２ａを連続的に走査させたりする
走査ミラー１０６ａと、この走査ミラー１０６ａを駆動
制御する走査制御部１０６ｂとを少なくとも備えて構成
されている。すなわち、このレーザ加工装置１００で
は、走査系１０６の走査ミラー１０６ａによりレーザ光
の照射位置を変えるようになっている。更に、走査ミラ
ー１０６ａと被加工基板１１０との間に、コンデンサレ
ンズ１２０が設けられ、任意の照射位置において、被加
工基板の加工面１１０ａに対してレーザ光１０２ａがほ
ぼ垂直に入射するように構成されている。

【００３１】ホルダー１０７は、中央部分に被加工基板
を載置し保持することができ、周辺部部分に液体を貯留
するダムを配設したトレーのような形状で構成されてい
る。なお、載置される被加工基板の形状に応じて、ホル
ダー１０７の平面形状は適宜変更することができる。例
えば、半導体ウェハのような円盤形状の被加工基板を載
置する場合には、平面円形形状のホルダーを使用するこ
とができる。また、液晶表示装置に使用される石英ガラ
ス基板、プリント配線基板等のような矩形形状の加工対
象物を載置する場合には、平面矩形形状のホルダーを使
用することができる。もちろん、平面矩形形状のホルダ
ーに半導体ウェハのような円盤形状の被加工基板を載置
するようにしても良い。

【００３２】ホルダー１０７は、更に被加工基板及びそ
の少なくとも加工面を浸す液体を覆い、レーザ光に対し
て透明な窓１０７ａを備えている。レーザ発振器１０２
から発信されたレーザ光１０２ａはこの窓１０７ａ、液
体１０８のそれぞれを透過して被加工基板１１０の加工
面１１０ａに照射されるようになっている。窓１０７ａ
は、ホルダー１０７に貯溜された液体１０８のレーザ加
工時の散水を防止する機能、並びに情報から塵等が被加
工基板１１０表面に付着することを防止する機能とを少
なくとも備えている。

【００３３】液体１０８は、被加工基板１１０の加工面
１１０ａにおいて、レーザ光照射領域近傍のレーザ光照
射により発生する熱を奪い去ることができ、更にレーザ
光照射により発生する蒸発物の勢いを減少させることが
できるようになっている。液体には、純水、アンモニア
水溶液のそれぞれを実用的に使用することができる。基
本的には、被加工基板１１０の加工面１１０ａのレーザ
光照射領域が液体に浸されていればよいが、熱を多く奪
い去り、且つ蒸発物の勢いをより一層減少させるため
に、被加工基板の全体が液体に浸されるようになってい
る。

【００３４】更に、レーザ加工装置１００は、ホルダー
１０７に貯溜される液体１０８を流動させる液体流動装
置１０９を備えている。液体流動装置１０９は、基本的
にはポンプであり、流入管１０９ａ並びに流出管１０９
ｂを通してホルダー１０７に連接され、流体１０８を循
環させるようになっている。すなわち、流体流動装置１
０９はホルダー１０７に貯溜された液体１０８に、レー
ザ光の照射によりレーザ光照射領域に発生する気泡を連
続的に取り除くことができように流れを持たせ、更にレ
ーザ光に不規則な乱れを生じないように、一定方向に一
定流速において液体を循環させることができる。流体流
動装置１０９は少なくともレーザ加工が実際に行われて
いる際に駆動されていればよい。

【００３５】更に、本装置は、ホルダー１０７の裏面に
配設された圧電素子１７０と、この圧電素子１７０の駆
動を制御する圧電素子駆動制御回路１７１とを備えてい
る。圧電素子１７０は、被加工基板１１０の少なくとも
加工面１１０ａのレーザ光照射領域の液体１０８に超音
波振動を与え、レーザ光の照射により発生する気泡を取
り除くことができるようになっている。

【００３６】次に、このレーザ加工装置を用いた半導体
装置の製造工程を説明する。なお、本実施形態では、位
置合わせマーク（反射マーク）が形成された被加工基板
上に感光性ポリイミド膜を形成した後、感光性ポリイミ
ド膜に対して純水を供給しつつレーザ加工を行った場合
について説明する。

【００３７】次に、本システムを用いた半導体装置の感
光性ポリイミドの形成及びパターニング工程について、
図２の工程断面図を用いて説明する。

【００３８】先ず、図２（ａ）に示すように、シリコン
基板２０１上にシリコン窒化膜２０２中に位置合わせマ
ーク２０３及びパッド２０４、感光性ポリイミド膜２０
５が形成されている被加工基板を用意する。

【００３９】次に、被加工基板を図１に示したレーザ加
工装置１００に搬送する。ウェハのノッチ及びウエハエ
ッジを検出することにより、レーザ光軸と基板とのアラ
イメント調整を行った。

【００４０】次に、被加工基板の全体が純水に浸しつ
つ、レーザ照射を行うことにより、図２（ｂ）に示すよ
うに、位置合わせマーク２０３を含む領域上の感光性ポ
リイミド膜２０５を除去する。この時、被加工基板に対
してレーザ光を照射する際、コンデンサレンズによって
加工面に対して常にほぼ垂直に入射するので、除去した
い領域を正確に除去することができる。

【００４１】レーザ加工に用いたレーザ発振器として
は、Ｑ−ｓｗｉｔｃｈＹＡＧの第４高調波、第３高調
波及び第２高調波のいずれかを選択する事が可能であ
り、高調波の波長は、それぞれ２６６ｎｍ、３５５ｎｍ
及び５３２ｎｍである。ポリイミド下層に形成されてい
る材料及び、ポリイミド膜厚により最適の加工条件とな
るように、適宜波長は選択できるようになっている。

【００４２】本実施形態においては、下層に形成された
シリコン窒化膜２０２を加工しないために、波長３５５
ｎｍの波長を用いた。例えばポリイミドのみならず、下
層のシリコン窒化膜まで除去する場合には、波長２６６
ｎｍを用いた方が良い。

【００４３】感光性ポリイミド膜２０４の膜厚は３μｍ
であり、レーザ照射エネルギー密度は１パルスあたり
０．５Ｊ／ｃｍ²とした。０．５Ｊ／ｃｍ²のエネルギ
ー照射での加工速度は、１パルスあたり約０．３μｍ／
ｐｕｌｓｅとなる。しかしながら、ポリイミド膜厚の局
所的なばらつき等の影響、あるいはレーザエネルギーの
面内の不均一性の影響で約±２０％程度は加工速度が変
化する。

【００４４】したがって、本装置は、観測系１０５を用
いてポリイミドが除去されたか否か、その場観察を自動
で行いながら加工を施し、照射場所により適宜パルス数
及びパルスエネルギーを制御しつつ加工を行う。

【００４５】厚さ３μｍのポリイミドを０．５Ｊ／ｃｍ
²の照射エネルギーで除去する場合には、１０〜１５の
パルス数で位置合わせマーク上の感光性ポリイミド膜を
除去する事が可能であった。もし、観測系１０５を具備
しないレーザ加工装置においても１５パルスのレーザ光
を照射すれば全ての領域を除去することが可能となる。

【００４６】しかしながら、観測系１０５と加工形状を
判断する機構とを設けることにより、自動的にパルス数
やエネルギーを制御できるので、無駄な照射を行う必要
がなくなり、処理時間を飛躍的に向上する事が可能とな
る。

【００４７】このレーザ加工時には、少なくともレーザ
照射中に圧電素子１７０には４０ｋＨｚ、５０Ｗの電力
を印加した。図２（ｂ）に示したように、レーザ加工領
域及び加工領域周辺に加工くずの飛散は観測されなかっ
た。また、剥れやクラック等の照射損傷も観測されてい
ない。

【００４８】なお、被加工基板の照射位置に応じて、レ
ーザ光の照射エネルギーを変更するようにしても良い。
回転塗布法で塗布膜を形成した場合、中央部より周辺部
の膜厚が厚くなりやすい。そのため、一定のエネルギー
でレーザ光を照射すると、除去膜が除去されない、或い
は除去すべきではない膜が除去されるということが生じ
る。そのため、照射エネルギーを中央部では弱く、周辺
部は強くというように、レーザ光の照射エネルギーを照
射位置に応じて変更することによって、マーク上の膜を
制御性良く除去することができる。

【００４９】レーザ加工により位置合わせマーク２０３
を含む領域上の感光性ポリイミド膜２０５を除去するこ
とで、可視光を用いたアライメントスコープを用いた場
合にはマークの観察が容易となり位置合わせエラーを飛
躍的に減少する事が可能となり歩留まりが飛躍的に向上
する。さらには、露光光をアライメント光として用いた
場合には、ポリイミドが形成されているとマークは全く
観察できないのに対し、除去する事によって位置合わせ
マークの観察が可能となる。

【００５０】次に、感光性ポリイミド膜２０５に対して
露光・現像を順次行い、図２（ｃ）に示すように、感光
性ポリイミド膜２０５に開口を形成する。

【００５１】次に、感光性ポリイミド膜２０５をマスク
にＲＩＥを行って、図２（ｄ）に示すように、パッド２
０４を露出させる。

【００５２】本実施形態では、感光性ポリイミド膜に対
して、コンデンサレンズを介してレーザ光を照射するこ
とによって、加工面に対してレーザ光がほぼ垂直に入射
し加工領域以外にレーザ光が照射されることがないの
で、正確に位置合わせマーク上の感光性ポリイミド膜を
除去することができる。また、純水中でレーザ加工を行
うことで、マーク上の感光性ポリイミド膜の加工くずの
生成や照射損傷を抑制しつつ加工する事が可能となる。

【００５３】尚、走査系に鏡を用いるのではなく、音響
光学効果を利用した音響光学変調素子や音響光学偏向素
子等の音響光学素子を用いた光ビーム走査機を用いるこ
とも可能である。走査系に音響光学素子を用いることに
よって、機械的に鏡の向きを変えて被加工基板面上を走
査する方式に比べて、走査系の大きさを小さくすること
ができる。音響光学素子を用いた走査系につては、例え
ば特開平１０−８３００２号公報に記載されている。

【００５４】（第２の実施形態）図３は、本発明の第２
の実施形態に係わるレーザ加工装置の概略構成を示す模
式図である。なお、図３において、図１と同一な部位に
は同一符号を付し、その説明を省略する。

【００５５】本実施形態のレーザ加工装置１００は、図
３に示すように、被加工基板１１０はホルダー１０７上
に直接載置されているのではなく、基板回転機構１２１
に接続されたステージ１１１上に載置され、被加工基板
１１０が回転可能な構成になっている。

【００５６】センサ１２２によって回転角が被加工基板
の回転角が測定され、回転制御機構１２３にセンサ１２
２によって測定された回転角に応じて基板回転機構１２
１を制御して、被加工基板１１０の回転角が制御され
る。

【００５７】本実施形態では、レーザ光が被加工基板全
面に走査可能なように走査系１０６を構成する必要がな
いので、コンデンサレンズ１２０の小型化、走査ミラー
１０６ａの回転角度を小さくできるなど、レーザ加工シ
ステムの小型化が可能になる。

【００５８】なお、液体１０８表面を照明窓１０７ａの
裏面に一致させることで、液体１０８の乱流化を抑制
し、レーザ光が散乱することなく被加工基板１１０表面
を照射できる。

【００５９】（第３の実施形態）図４は、本発明の第３
の実施形態に係わるレーザ加工装置の概略構成を示す模
式図である。図４において、図１，３と同一な部分には
同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。本装置
は、図４に示すように、レーザ光１０２ａを所定の大き
さ及び形状に成形する複数のアパーチャが形成されたア
パーチャ板１２４が設けられている。アパーチャ板１２
４は、アパーチャ切り替え機構１２５によって任意の形
のアパーチャに交換できる。また、図５に示すように、
アパーチャ板１２４には、には、被加工基板１１０の回
転角θ１に同期して各アパーチャ１２４ａをθ２だけ回
転させるアパーチャ回転機構１２４ｂを有する。このア
パーチャ回転機構１２４ｂの回転角は被加工基板１１０
の回転角と同期させる。

【００６０】このアパーチャ回転機構１２４ｂが必要な
理由に関しては図６を用いて説明する。位置合わせマー
ク等はウエハチップ上に配置されている。図６（ａ）に
示すように、被加工基板１１０を例えば角度θ１回転さ
せると、図６（ｂ）に示すように被加工基板１１０内内
の各チップ１１０ａ内に形成されている位置合わせマー
ク１１０ｂも回転する。そのため、図６（ｃ）に示すよ
うに、被加工基板１１０（位置合わせマーク１１０ｂ）
の回転に応じて、アパーチャ１２４ａを角度θ２回転さ
せて照射されるレーザ光の形状を変えなければ、位置合
わせマーク１１０ｂ上の膜を除去することができない。
マークへの照射位置に関してはあらかじめ入力されたマ
ーク座標から走査系１０６によって制御される。

【００６１】（第４の実施形態）本発明の第４の実施形
態で用いるレーザ加工装置の概略構成に関して図７を用
いて説明する。

【００６２】図７は、本発明の第３の実施形態に係わる
レーザ加工装置の概略構成を示す模式図である。図７に
おいて、図１，３，４と同一な部分には同一符号を付
し、その詳細な説明を省略する。本実施形態では、アパ
ーチャ板１２４後にビームの大きさを拡大・縮小するズ
ームレンズ光学系１２８が設けられている。

【００６３】第３の実施形態では、アパーチャ板１２４
に設置されたアパーチャ１２４ａによりレーザ光の大き
さ及び形状を変化させていた。アパーチャ板１２４に設
置できるアパーチャの数には限りがあるが、本実施形態
では、レーザ光の大きさの変更するズームレンズ光学系
１２８が設けられているので、形成可能なレーザ光の大
きさ及び形状の数を増やすことができる。

【００６４】（第５の実施形態）本実施形態では、前の
実施形態で示したレーザ加工装置を含むパターン形成シ
ステムについて説明する。

【００６５】図８は、本発明の第５の実施形態に係わる
パターン形成システムの概略構成を示すブロック図であ
る。

【００６６】図８に示すように、トラック１４１にて被
加工基板主面にレジスト等が塗布される。レジストの塗
布後、トラック１４１内部に設けられたレーザ加工装置
１００によりマーク上のレジスト膜及び絶縁膜が除去さ
れる。その後、搬送機１４２により被加工基板が露光装
置１４０に搬送されて露光が行われる。露光後、搬送機
１４２により被加工基板がトラック１４１に搬送され、
レジスト膜の現像処理が行われる。現像処理後、搬送機
１４０２により被加工基板が合わせずれ検査装置１４３
に搬送され、合わせずれ検査用マーク（反射マーク）と
形成されたパターンとのズレが検査される。

【００６７】レーザ加工装置１００と露光装置１４０及
び合わせずれ検査装置１４３はオンライン制御部１４４
若しくはオンラインインターフェイスによって接続す
る。このことで、レーザ加工器がアライメントマーク及
び合わせずれ検査マークなどをレーザ加工する場合、マ
ーク座標を算出するには、ウエハチップ座標、アライメ
ントマーク位置、合わせずれ検査マーク位置の座標情報
がオンラインによって露光装置１４０や合わせずれ検査
装置１４３から入手できることを特徴とする。もちろん
マーク座標は、レーザ加工装置１００に直接入力しても
よい。

【００６８】本システムに示すように、トラック１４１
内にレーザ加工装置１００が搭載されることで、レジス
ト塗布、レーザ加工、露光と、連続した工程が実現で
き、工程時間の短縮が実現できる。なお、図９に示すよ
うに、トラック１４１外に配置しても良い。図９におい
て、図８と同一な部位には同一符号を付し、その詳細な
説明を省略する。

【００６９】（第６の実施形態）また、アパーチャ及び
アパーチャ回転機構に、レーザ光の径に比べて非常に小
さく、向きがそれぞれ変更可能な複数の微小鏡を複数２
次元配列された光学素子（例えばDigital Micromirror
Device（テキサス・インスツルメンツ社の商標））を用
いても良い。光学素子は、それぞれの微小鏡の向きを制
御することによって、任意の大きさ及び形状の光学像を
形成することができる。従って、この光学素子を構成す
るそれぞれの微小鏡を向きを制御することによって、マ
ークの大きさ及び向きに応じた光学像のレーザ光を照射
することができる。

【００７０】図１０は、第６の実施形態に係わる光学素
子を用いたアパーチャ及びアパーチャ回転機構の構成を
示す模式図である。

【００７１】本装置１００の走査系１０６は、図１０に
示すように、レーザ光１０２ａが入射する複数の微小鏡
がマトリクス状に配列された光学素子１５０と、配列さ
れた各微小鏡の向きを制御する制御部１５２とを具備す
る。マイクロミラー１５０は各微小鏡等を電気信号等に
よって微小鏡の向きを制御するものである。

【００７２】図１１（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すよう
に、このマイクロミラー１５０において、各微小鏡１５
１の向きを制御することによって、所望のビーム成形形
状１６１ａ，１６１ｂ，１６１ｃを形成することができ
る。

【００７３】また、ビーム成形形状をウエハの回転に同
期して回転させることで、に示すように、各微小鏡１５
１の向きを制御することによって、ビーム成形形状を回
転させることができ、アパーチャ及びアパーチャ回転機
能アパーチャとしての機能を有する。このマイクロミラ
ー１５０において所望のビーム成形は回転に限定するこ
となく、膨張伸縮など形状は任意に変えることができ
る。また、この光学素子は、各微小鏡の向きを制御しレ
ーザ光を被加工基板の任意の位置に照射させる、走査系
として用いることも可能である。

【００７４】（第７の実施形態）図１２は、本発明の第
７の実施形態に係わるレーザ加工装置の概略構成を示す
図である。図１２において、図１と同一な部位には同一
符号を付し、その説明を省略する。

【００７５】本装置は、図１２に示すように、レーザ光
が反射或いは透過する光学部材（プリズム，ミラー等）
を含む、光学系１０４，アパーチャ１２４，観測系１０
５，走査系１０６，コンデンサレンズ１２０を密閉空間
５００内に設置して、密閉空間５００内をパージシステ
ム５０１からＮ₂などのパージガスでパージできる構成
を示したものである。

【００７６】光学系付近に漂うケミカルコンタミネーシ
ョンがレーザ光と光化学反応を起こして曇りが発生す
る。本発明では光学部材をパージしてこの曇りから保護
する。

【００７７】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。例えば、被加工基板に対してレーザ光
をほぼ垂直に入射させる手段としては、出射光が被加工
基板主面に対してほぼ垂直に入射する光ファイバーにレ
ーザ光を入射させ、光ファイバーを被加工基板に対して
相対的に移動させて、レーザ光を被加工基板の任意の位
置に照射する構成であっても良い。

【００７８】その他、本発明は、その要旨を逸脱しない
範囲で、種々変形して実施することが可能である。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
加工基板に対して、ほぼ垂直にレーザ光を入射させて、
除去領域以外の領域にレーザ光が照射されることを抑制
することによって、除去領域のみを正確に除去すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係わるレーザ加工装置の概略
構成を示す模式図。

【図２】第１の実施形態に係わる半導体装置の製造工程
を示す工程断面図。

【図３】第２の実施形態に係わるレーザ加工装置の概略
構成を示す模式図。

【図４】第３の実施形態に係わるレーザ加工装置の概略
構成を示す模式図。

【図５】第３の実施形態に係わるアパーチャ板及びアパ
ーチャ切り替え機構の概略構成を示す図。

【図６】アパーチャ回転機構１２４ｂが必要な理由の説
明に用いる図。

【図７】第４の実施形態に係わるレーザ加工装置の概略
構成を示す模式図。

【図８】第５の実施形態に係わるパターン形成システム
の概略構成を示すブロック図。

【図９】第５の実施形態に係わるパターン形成システム
の概略構成を示すブロック図。

【図１０】第６の実施形態に係わる、光学素子を用いた
アパーチャ及びアパーチャ回転機構の構成を示す模式
図。

【図１１】図１０に示す光学素子、並びに光学素子で成
形されるビーム形状を示す図。

【図１２】第７の実施形態に係わるレーザ加工装置の概
略構成を示す模式図。

【符号の説明】

１００…レーザ加工装置１０２…レーザ発振器１０２ａ…レーザ光１０３…レーザ発振器制御ユニット１０４…光学系１０５…観測系１０６…走査系１０６ａ…走査ミラー１０７…ホルダー１０７ａ…照明窓１０８…液体１１０…被加工基板１１１…ステージ１２０…コンデンサレンズ

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｇ０３Ｆ 7/20 ５０５Ｇ０３Ｆ 7/20 ５０５ // Ｂ２３Ｋ 101:40 Ｂ２３Ｋ 101:40 (72)発明者伊藤信一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Ｆターム(参考） 2H041 AA12 AB14 AC04 AZ00 2H045 AB01 BA12 CA64 CB24 2H097 AA03 AB07 BA10 BB10 CA17 EA01 LA10 2K002 AA04 AB03 BA12 HA10 4E068 CB05 CC02 CD05 CD10 CD13 CE02 CE04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被加工基板の一部を選択的に除去するレー
ザ光を発振するレーザ発振器と、レーザ発振器から発振されたレーザ光を、前記被加工基
板の任意の位置に照射させる走査系と、前記レーザ発振器から発振されたレーザ光を前記被加工
基板に対してほぼ垂直に入射させる入射手段とを具備し
てなることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】前記被加工基板の少なくとも前記レーザ光
の照射領域に対して液体を供給する液体供給手段と、前記被処理基板上に設置され、前記レーザ光に対して透
明な透明板とを更に具備してなることを特徴とする請求
項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】前記入射手段は、前記走査系と前記被加工
基板との間に配設されたコンデンサレンズであることを
特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】前記被加工基板を回転させる基板回転機構
をさらに具備してなることを特徴とする請求項１〜３の
何れかに記載のレーザ加工装置。
【請求項５】前記レーザ発振器から発振されたレーザ光
の光路上に設置され、前記基板回転機構による被加工基
板の回転に応じて、前記被処理基板上のレーザ光の光学
像の大きさ及び形状を変更するレーザ光成形手段を具備
してなることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載
のレーザ加工装置。
【請求項６】前記レーザ光成形手段は、レーザ光をそれ
ぞれ所定の大きさ及び形状に成形する複数のアパーチャ
を具備することを特徴とする請求項５に記載のレーザ加
工装置。
【請求項７】前記レーザ光成形手段は、前記レーザ光を
所定の形状に成形する１以上のアパーチャと、前記アパ
ーチャを通過したレーザ光の大きさを変化させるレンズ
系とを具備してなることを特徴とする請求項５に記載の
レーザ加工装置。
【請求項８】前記アパーチャは、前記基板回転機構によ
る被加工基板の回転に同期して回転することを特徴とす
る請求項６又は７に記載のレーザ加工装置。
【請求項９】前記走査系は、被加工基板の加工面に対し
て２次元方向にレーザ光を走査させする走査ミラーを具
備してなることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記
載のレーザ加工装置。
【請求項１０】向きがそれぞれ制御可能な、該レーザ光
の大きさに対して小さい微小鏡が配列された光学素子
と、これらの微小鏡の向きをそれぞれ制御する制御部と
をさらに具備してなることを特徴とする特許請求項１〜
３のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項１１】前記走査系は、音響光学効果を利用した
音響光学素子を具備してなることを特徴とする請求項１
〜３の何れかに記載のレーザ加工装置。
【請求項１２】前記被加工基板と、前記走査系とを被加
工基板主面に平行な２次元平面内で相対的に移動させる
手段とを更に具備してなることを特徴とする請求項１〜
３の何れかに記載のレーザ加工装置。
【請求項１３】前記被加工基板は半導体基板上に形成さ
れた反射マークを具備し、該反射マークの位置座標が登
録されている光学装置からの情報に応じて、該マーク上
に前記レーザ光を照射して、該マーク上の膜を除去する
ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のレーザ
加工装置。
【請求項１４】前記被加工基板の位置座標を検出する観
測系を更に具備してなることを特徴とする請求項１〜３
の何れかに記載のレーザ加工装置。
【請求項１５】被加工基板に対するレーザ光の照射位置
に応じて、前記レーザ光の照射強度を制御する手段を具
備してなることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記
載のレーザ加工装置。
【請求項１６】前記レーザ光が反射又は透過する光学部
材を更に具備し、前記光学部材の一部若しくは全てを密
閉する密閉部材と、この密閉部材にパージガスを供給す
るパージシステムとを具備することを特徴とした特許請
求項１〜３のいずれかに記載のレーザ加工装置。