JP3222326B2 - Method of forming thin film pattern on substrate surface - Google Patents
Method of forming thin film pattern on substrate surfaceInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、基板表面薄膜パターン
の形成方法に関し、さらに詳細には、半導体集積回路を
作製する際などにおける基板上への金属、絶縁物または
誘電体の薄膜パターンの作製、露光マスクの作製あるい
はＸ線光学レンズの作製の際などに用いて好適な基板表
面薄膜パターンの形成方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of forming a thin film pattern on a substrate surface, and more particularly, to a method of forming a thin film pattern of a metal, an insulator or a dielectric on a substrate when a semiconductor integrated circuit is manufactured. The present invention relates to a method for forming a thin film pattern on a substrate surface suitable for use in producing an exposure mask or an X-ray optical lens.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、基板上に金属、絶縁物または
誘電体の薄膜パターンを作製する方法の一つとして、リ
フトオフ法が知られている。2. Description of the Related Art Heretofore, a lift-off method has been known as one of the methods for forming a metal, insulator or dielectric thin film pattern on a substrate.
【０００３】リフトオフ法により基板上に金属、絶縁物
または誘電体の薄膜パターンを作製するには、まず基板
上にレジストのパターンを作製し、それから金属、絶縁
物または誘電体の薄膜を蒸着する。さらに、この基板を
アセトンなどの有機溶液中に入れて、リフトオフプロセ
スを行うものである。このリフトオフプロセスとは、レ
ジストが有機溶液を吸収して膨張し、この膨張の力によ
りレジストの上の蒸着された薄膜を押し上げ剥離させ、
さらに基板上に残留したレジストも基板表面から剥離さ
せ、最終的には、基板上においてレジストが形成された
部分の薄膜とレジストが基板上から剥離されて、基板上
においてレジストが形成されていない部分にのみ薄膜の
パターンが残留形成される処理である。In order to form a metal, insulator or dielectric thin film pattern on a substrate by the lift-off method, first a resist pattern is formed on the substrate, and then a metal, insulator or dielectric thin film is deposited. Further, the substrate is placed in an organic solution such as acetone, and a lift-off process is performed. With this lift-off process, the resist absorbs the organic solution and expands, and the force of this expansion pushes up and removes the deposited thin film on the resist,
Further, the resist remaining on the substrate is also peeled off from the substrate surface, and finally, the thin film and the resist on the substrate where the resist is formed are peeled off from the substrate, and the resist is not formed on the substrate where the resist is not formed. This is a process in which a thin film pattern is formed only on the substrate.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような溶液を使用した従来のリフトオフ法において
は、以下に説明するような種々の問題点が指摘されてい
た。However, in the conventional lift-off method using the above-mentioned solution, various problems as described below have been pointed out.
【０００５】まず、溶液を使用した従来のリフトオフ法
においては、高い分解能を達成することが極めて困難で
あるという問題点があった。即ち、高い分解能を達成す
るためには、基板上に残留形成されるパターンの線幅を
細くすることが要求される。しかしながら、パターンの
線幅が細くなると、表面張力のために溶液がレジストの
側壁部位へ入り込み難くなり、その部分のリフトオフが
できなくなって、基板上にレジストおよび薄膜が残留す
ることになってしまっていた。First, the conventional lift-off method using a solution has a problem that it is extremely difficult to achieve high resolution. That is, in order to achieve high resolution, it is required to reduce the line width of a pattern remaining formed on the substrate. However, when the line width of the pattern is reduced, it becomes difficult for the solution to enter the side wall portion of the resist due to surface tension, and the lift-off of that portion becomes impossible, so that the resist and the thin film remain on the substrate. Was.
【０００６】また、溶液を使用した従来のリフトオフ法
においては、高いアスペクト比を得る、即ち、薄膜パタ
ーンの膜厚を大きくすることが困難であるという問題点
があった。つまり、薄膜の膜厚が大きくなるとレジスト
の側壁にも薄膜の厚い膜ができ、溶液とレジストとが薄
膜により隔離されることになってしまい、レジストへ溶
液が侵入することが妨げられることとなっていた。この
ため、その部分のリフトオフができなくなって、基板上
にレジストおよび薄膜が残留してしまうこととなってい
た。Further, the conventional lift-off method using a solution has a problem that it is difficult to obtain a high aspect ratio, that is, to increase the thickness of a thin film pattern. In other words, when the thickness of the thin film is increased, a thick film is formed on the side wall of the resist, and the solution and the resist are separated by the thin film, thereby preventing the solution from entering the resist. I was For this reason, lift-off cannot be performed at that portion, and the resist and the thin film remain on the substrate.
【０００７】さらに、溶液を使用した従来のリフトオフ
法においては、溶液によりレジスト除去するという処理
プロセスであるため、処理プロセスにおける細かな制御
を行うことが困難であるという問題点があった。Furthermore, in the conventional lift-off method using a solution, there is a problem that it is difficult to perform fine control in the processing process because the resist is removed by the solution.
【０００８】従って、上記したような問題点があるため
に、溶液を使用した従来のリフトオフ法による基板表面
薄膜パターンの形成方法では、産業界において近年とみ
に要望されている基板表面薄膜パターンたる、細かい線
幅の薄膜の形成により高い分解能を備え、また大きな膜
厚を備えた基板表面薄膜パターンを実現することができ
ないことが指摘されていた。[0008] Therefore, due to the above-mentioned problems, the conventional method of forming a thin film pattern on a substrate surface by a lift-off method using a solution requires a fine pattern of a thin film on the substrate surface which has recently been demanded in the industry. It has been pointed out that it is not possible to realize a substrate surface thin film pattern having a high resolution and a large film thickness by forming a thin film having a line width.
【０００９】本発明は、上記したような従来の技術の有
する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、細かい線幅の薄膜パターンを形成可
能として高い分解能を達成できるとともに、膜厚を大き
くすることができ、しかも処理プロセスにおいて細かな
制御を行うことが可能な基板表面薄膜パターンの形成方
法を提供することにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned various problems of the prior art, and has as its object to achieve high resolution by forming a thin film pattern with a fine line width. It is an object of the present invention to provide a method of forming a thin film pattern on a substrate surface, which can increase the film thickness and can perform fine control in a processing process.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における基板表面薄膜パターンの形成方法
は、基板表面に所望の薄膜パターンを形成する基板表面
薄膜パターンの形成方法において、基板表面に所望のパ
ターンによりレジストを付着した後に、上記レジストを
付着した基板表面に薄膜を付着し、ドライ雰囲気中にお
いて上記レジストならびに上記薄膜を付着した上記基板
表面の所望の領域にパルス・レーザを照射して、上記パ
ルス・レーザを照射された領域に位置する上記レジスト
を上記基板から除去し、上記基板からの上記レジストの
除去にともない、除去された上記レジスト上に位置する
上記薄膜部分を除去して、上記基板上に所望の薄膜パタ
ーンを形成するとともに、上記パルス・レーザを１パル
ス照射する毎に、該照射によって上記基板表面から発生
する音波を検出し、該検出した音波に基づいて上記基板
表面における上記レジストおよび上記薄膜の除去の状態
を監視するようにしたものである。In order to achieve the above object, a method of forming a thin film pattern on a substrate surface according to the present invention is a method of forming a thin film pattern on a substrate surface, the method comprising: After depositing a resist with a desired pattern on the substrate, a thin film is deposited on the surface of the substrate on which the resist is deposited, and a pulse laser is applied to a desired region of the substrate surface on which the resist and the thin film are deposited in a dry atmosphere. Removing the resist located in the region irradiated with the pulsed laser from the substrate, and removing the resist from the substrate, removing the thin film portion located on the removed resist. Forming a desired thin film pattern on the substrate, and irradiating the pulse laser with one pulse every time. Morphism by detecting the waves generated from the substrate surface, is obtained so as to monitor the state of removal of the resist and the thin film in the substrate surface on the basis of sound waves the detected.
【００１１】つまり、基板上に所望のパターンのレジス
トを形成し、上記レジストを形成した上記基板上に薄膜
を付着させ、上記レジストの除去とともに上記レジスト
上の薄膜を除去して、所望の形状の薄膜パターンを形成
する基板表面薄膜パターンの形成方法であって、上記レ
ジストを形成した上記基板上に上記薄膜を付着させた後
に、ドライ雰囲気中でパルス・レーザを上記基板に対し
て照射し、パルス・レーザの作用により上記レジストを
除去し、上記レジストの除去とともに上記レジスト上の
薄膜を除去して、所望の形状の薄膜パターンを形成する
ようにしたものである。また、基板表面のレジストおよ
び薄膜のリフトオフの状態をリアルタイムで検出して、
処理中におけるリアル・タイムのその場観察を行うこと
ができるようにしたものである。That is, a resist having a desired pattern is formed on a substrate, a thin film is deposited on the substrate on which the resist has been formed, and the thin film on the resist is removed together with the removal of the resist to form a desired shape. A method of forming a thin film pattern on a substrate surface for forming a thin film pattern, comprising: depositing the thin film on the substrate on which the resist is formed; irradiating the substrate with a pulse laser in a dry atmosphere; The resist is removed by the action of a laser, and the thin film on the resist is removed together with the removal of the resist to form a thin film pattern of a desired shape. In addition, the lift-off state of the resist and thin film on the substrate surface is detected in real time,
This enables real-time in-situ observation during processing.
【００１２】即ち、上記した本発明における基板表面薄
膜パターンの形成方法は、パルス・レーザを利用し、ド
ライ雰囲気中でレジストおよび当該レジスト上の薄膜を
除去する（リフトオフする）、実用性に優れた新規なリ
フトオフ法（以下においては、この新規なリフトオフ法
を、適宜「ドライ・リフトオフ法」と称する。）であ
り、基板表面のリフトオフを行う領域にパルス・レーザ
を照射することにより、パルス・レーザを照射された領
域のレジストおよび当該レジスト上の薄膜がリフトオフ
される。That is, the method of forming a thin film pattern on a substrate surface according to the present invention is excellent in practicability by removing (lifting off) a resist and a thin film on the resist in a dry atmosphere by using a pulsed laser. This is a new lift-off method (hereinafter, this new lift-off method is appropriately referred to as a “dry lift-off method”), and a pulse laser is applied to a region of a substrate surface where a lift-off is to be performed. And the thin film on the resist in the region irradiated with are lifted off.
【００１３】ここにおいて、ドライ雰囲気中とは、大気
中、ガス中または真空中を意味するものであり、ドライ
・リフトオフ法とは、溶液を使用した従来のリフトオフ
法とは異なり、溶液を必要とせず、大気中、ガス中また
は真空中において行われるものである。Here, the dry atmosphere means the atmosphere, gas or vacuum. The dry lift-off method differs from the conventional lift-off method using a solution in that a solution is required. Instead, it is performed in air, gas, or vacuum.
【００１４】[0014]
【作用】パルス・レーザを用いたドライ・リフトオフ法
においては、レジストおよび薄膜を形成した基板表面の
リフトオフする領域にパルス・レーザを照射すると、パ
ルス・レーザの作用により、パルス・レーザを照射され
た領域のレジストが基板表面から除去され、このレジス
トの除去とともに当該レジスト上の薄膜が除去される。
そして、基板表面においてレジストが形成されていない
領域の薄膜が、基板表面に残留することになり、この残
留した薄膜により所望の形状の薄膜パターンを基板表面
に形成することができる。さらに、基板表面のレジスト
および薄膜のリフトオフの状態をリアルタイムで検出し
て、処理中におけるリアル・タイムのその場観察を行う
ことができる。特に、基板表面におけるレーザ誘起表面
振動による音波の発生を利用して、基板表面における薄
膜パターンの形成状態を監視することができる。[Function] In the dry lift-off method using a pulsed laser, when a pulsed laser is irradiated to a lift-off region of a substrate surface on which a resist and a thin film are formed, the pulsed laser is irradiated by an action of the pulsed laser. The resist in the region is removed from the substrate surface, and together with the removal of the resist, the thin film on the resist is removed.
Then, the thin film in the region where the resist is not formed on the substrate surface remains on the substrate surface, and a thin film pattern having a desired shape can be formed on the substrate surface by the remaining thin film. Furthermore, the lift-off state of the resist and the thin film on the substrate surface can be detected in real time, and real-time in-situ observation during processing can be performed. In particular, it is possible to monitor the formation state of the thin film pattern on the substrate surface by utilizing the generation of sound waves by laser-induced surface vibration on the substrate surface.
【００１５】ところで、上記したパルス・レーザを用い
たドライ・リフトオフ法によるレジストおよび薄膜のリ
フトオフは、主に以下の二つのメカニズムが作用して実
現されるものと考えられる。By the way, it is considered that the lift-off of the resist and the thin film by the dry lift-off method using the pulse laser described above is realized mainly by the following two mechanisms.
【００１６】それら二つのメカニズムとは、 （１）パルス・レーザによるレジストの光分解または熱
分解 （２）パルス・レーザの瞬間運動量による薄膜への衝撃 である。These two mechanisms are (1) photo-decomposition or thermal decomposition of the resist by a pulse laser, and (2) impact on the thin film by the instantaneous momentum of the pulse laser.
【００１７】即ち、基板表面に蒸着された薄膜が、Ｓｉ
Ｏ2薄膜のようにレーザ光に対して透明の薄膜の場合に
は、パルス・レーザが薄膜を透過してレジストに直接照
射される。そうすると、パルス・レーザの照射による光
化学反応または熱化学反応によって、レジストが分解さ
れて気化される。こうした気化の高い圧力によって、気
化されたレジスト上に位置する薄膜を押し上げ、これに
より薄膜のリフトオフが達成される。That is, the thin film deposited on the substrate surface is made of Si
In the case of a thin film that is transparent to laser light, such as an O 2 thin film, a pulse laser is transmitted through the thin film and directly irradiates the resist. Then, the resist is decomposed and vaporized by a photochemical reaction or a thermochemical reaction caused by the irradiation of the pulse laser. Such high vaporizing pressure pushes up the thin film located on the vaporized resist, thereby achieving lift-off of the thin film.
【００１８】また、基板表面に蒸着された薄膜が、金属
薄膜のようにレーザ光に対して非透明の薄膜の場合に
は、パルス・レーザが薄膜に吸収され、薄膜がレーザ・
パルスの大きい運動量により強い衝撃を受ける。このと
きに、レジストが柔らかいため、薄膜が側壁の箇所で破
断され、薄膜とレジストとが基板から脱離する。これに
よって、レジストと薄膜のリフトオフが達成される。When the thin film deposited on the surface of the substrate is a thin film that is not transparent to laser light, such as a metal thin film, a pulse laser is absorbed by the thin film and the thin film is formed by the laser.
It receives a strong impact due to the large momentum of the pulse. At this time, since the resist is soft, the thin film is broken at the side wall, and the thin film and the resist are separated from the substrate. Thereby, lift-off of the resist and the thin film is achieved.
【００１９】なお、非透明な薄膜の場合においても、レ
ーザ・パルスの熱が薄膜を通してレジストに作用する可
能性が存在している。Even in the case of a non-transparent thin film, there is a possibility that the heat of the laser pulse acts on the resist through the thin film.
【００２０】上記したように、本発明によるドライ・リ
フトオフ法においては、溶液を使用することなく、ドラ
イ雰囲気中（大気中、ガス中あるいは真空中）における
パルス・レーザの照射によってレジストならびに薄膜の
リフトオフを行うものである。従って、レジストの線幅
に応じて薄膜の線幅を制御できることになるので、薄膜
の線幅を細くした細かい線幅の薄膜パターンが形成可能
となり、高い分解能を達成できるとともに、膜厚を大き
くすることも容易であり、しかもドライプロセスである
ため処理プロセスにおいて細かな制御を行うことが可能
となる。As described above, in the dry lift-off method according to the present invention, without using a solution, the resist and the thin film are lifted off by irradiation with a pulse laser in a dry atmosphere (in air, gas or vacuum). Is what you do. Therefore, since the line width of the thin film can be controlled in accordance with the line width of the resist, a thin line pattern having a small line width can be formed by reducing the line width of the thin film, and high resolution can be achieved and the film thickness can be increased. This is also easy, and since it is a dry process, fine control can be performed in the processing process.
【００２１】さらに、本発明によるドライ・リフトオフ
法は、半導体分野などの微細加工技術のドライ化に対応
することができる。Further, the dry lift-off method according to the present invention can cope with dry microfabrication technology in the field of semiconductors and the like.
【００２２】[0022]
【実施例】以下、図面に基づいて、本発明による基板表
面薄膜パターンの形成方法、即ち、ドライ・リフトオフ
法の実施例を詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a method for forming a thin film pattern on a substrate surface according to the present invention, that is, a dry lift-off method, will be described in detail with reference to the drawings.
【００２３】図１には、ドライ・リフトオフ法の処理手
順の概念図が示されている。図１を参照しながらドライ
・リフトオフ法の処理手順を説明すると、まず、基板上
にレジストをスピンコーディングなどによりコーティン
グする（図１（ａ））。それから、マスク露光や電子ビ
ーム露光などの方法で、レジストにパターンを転写する
（図１（ｂ））。さらに、用途に応じて所望の材料（絶
縁体、金属、誘電体など）の薄膜を、レジスト・パター
ンを形成された基板に蒸着する（図１（ｃ））。そし
て、パルス・レーザを照射して（図１（ｄ））、薄膜パ
ターンを基板表面に転写するものである（図１
（ｅ））。FIG. 1 is a conceptual diagram of a processing procedure of the dry lift-off method. The processing procedure of the dry lift-off method will be described with reference to FIG. 1. First, a resist is coated on a substrate by spin coding or the like (FIG. 1A). Then, the pattern is transferred to the resist by a method such as mask exposure or electron beam exposure (FIG. 1B). Further, a thin film of a desired material (insulator, metal, dielectric, etc.) is deposited on the substrate on which the resist pattern is formed according to the application (FIG. 1C). Then, a thin film pattern is transferred onto the substrate surface by irradiating a pulse laser (FIG. 1D) (FIG. 1D).
(E)).
【００２４】図２には、上記した手順の本発明によるド
ライ・リフトオフ法を実施するためのシステムの概略構
成が示されている。このシステムは、ドライ雰囲気中、
即ち、大気中、ガス中あるいは真空中において構築され
るものである。FIG. 2 shows a schematic configuration of a system for performing the dry lift-off method according to the present invention in the above-described procedure. This system is used in dry atmosphere
That is, it is constructed in air, gas or vacuum.
【００２５】図２に示されたシステムにおいては、パル
ス・レーザとして短波長のパルス・レーザを生成できる
エキシマ・レーザの中のＫｒＦエキシマ・レーザを採用
しており、符号１０はＫｒＦエキシマ・レーザ発振器を
示している。このＫｒＦエキシマ・レーザ発振器１０か
らは、波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓのパルス状の
出力ビーム（パルス・ビーム）が出力されるものであ
る。The system shown in FIG. 2 employs a KrF excimer laser among excimer lasers capable of generating a short-wavelength pulse laser as a pulse laser, and reference numeral 10 denotes a KrF excimer laser oscillator. Is shown. The KrF excimer laser oscillator 10 outputs a pulsed output beam (pulse beam) having a wavelength of 248 nm and a pulse width of 20 ns.
【００２６】さらに、このシステムは、ＫｒＦエキシマ
・レーザ発振器１０から出力されるパルス・ビームを、
均一のエネルギー密度を持つビームに変換するビーム・
ホモジェナイザ１２と、ビーム・ホモジェナイザ１２か
ら出力されるパルス・ビームのサイズと形状を制御する
アパーチャ１４ａを可変できる電動アパーチャ１４と、
移動可能な電動ステージ１６上に配設され、電動アパー
チャ１４のアパーチャ１４ａから出力されるパルス・ビ
ームを縮小あるいは拡大するための石英ガラス製の集光
レンズ１８と、所定のレジスト・パターント上に薄膜を
蒸着した基板１００を複数載置して順次移動するベルト
・コンベア２０と、ベルト・コンベアの移動速度を調節
するスピード・コントローラ２２と、集光レンズ１８か
ら出力されたパルス・ビームをベルト・コンベア２０上
の基板１００へ反射するためのミラー２４と、上記した
ＫｒＦエキシマ・レーザ発振器１０のパワーを検出して
表示するパワー計測器２６と、基板１００の表面状態の
変化を観察するための受像装置としてのＣＣＤカメラ３
２と、ＣＣＤカメラ３２により受像した映像を表示する
ための表示装置３４とを有している。Further, this system converts the pulse beam output from the KrF excimer laser oscillator 10 into:
Beams that convert to beams with uniform energy density
A homogenizer 12, an electric aperture 14 capable of changing an aperture 14a for controlling the size and shape of a pulse beam output from the beam homogenizer 12,
A condensing lens 18 made of quartz glass for reducing or enlarging a pulse beam output from an aperture 14 a of the electric aperture 14, which is disposed on a movable electric stage 16, and on a predetermined resist pattern. A belt conveyor 20 for sequentially moving a plurality of thin film-deposited substrates 100 thereon, a speed controller 22 for adjusting the moving speed of the belt conveyor, and a pulse beam output from the condensing lens 18 to a belt conveyor. A mirror 24 for reflecting to the substrate 100 on the conveyor 20, a power measuring device 26 for detecting and displaying the power of the KrF excimer laser oscillator 10, and an image receiving device for observing a change in the surface state of the substrate 100 CCD camera 3 as device
2 and a display device 34 for displaying an image received by the CCD camera 32.
【００２７】なお、電動アパーチャ１４のアパーチャ１
４ａと集光レンズ１８の位置とにより、基板１００表面
に照射するパルス・ビームの大きさと光強度とが調節さ
れることになる。The aperture 1 of the electric aperture 14
The size and the light intensity of the pulse beam irradiated on the surface of the substrate 100 are adjusted by the position of the condenser lens 18 and 4a.
【００２８】そして、電動アパーチャ１４と、電動ステ
ージ１６と、スピード・コントローラ２２と、パワー計
測器２６とは、インターフェース２８を介して、ＣＰＵ
３０ａ、ＲＯＭ３０ｂおよびＲＡＭ３０ｃを備えた制御
部３０に接続されている。Then, the electric aperture 14, the electric stage 16, the speed controller 22, and the power measuring device 26 are connected to the CPU via the interface 28.
30a, a ROM 30b, and a RAM 30c.
【００２９】さらに、このシステムにおいては、基板１
００の隣接位置に、マイクロフォン４０が基板１００に
対して適当な距離と角度とを持って配設されており、こ
のマイクロフォン４０により、ＫｒＦエキシマ・レーザ
発振器１０からの基板１００へのパルス・レーザの照射
にともない、パルス・レーザの基板１００への衝突によ
り基板１００から発生される音が集音される。Further, in this system, the substrate 1
A microphone 40 is disposed at an appropriate distance and angle to the substrate 100 at a position adjacent to the substrate 00, and the microphone 40 allows the pulse laser from the KrF excimer laser oscillator 10 to be transmitted to the substrate 100. With the irradiation, a sound generated from the substrate 100 due to the collision of the pulse laser with the substrate 100 is collected.
【００３０】マイクロフォン４０により集音された音
は、マイクロフォン４０から音波のアナログ信号として
プリアンプ４２へ出力され、それはプリアンプ４２で増
幅される。それから、Ａ／Ｄコンバーター４４でデジタ
ル信号に変換された後に、インターフェース２８へ送出
される。The sound collected by the microphone 40 is output from the microphone 40 to the preamplifier 42 as a sound wave analog signal, which is amplified by the preamplifier 42. Then, after being converted into a digital signal by the A / D converter 44, the digital signal is transmitted to the interface 28.
【００３１】また、ＫｒＦエキシマ・レーザ発振器１０
には、その出力などを制御するためのコントローラ４６
が接続されている。このコントローラ４６は、パルス信
号をＫｒＦエキシマ・レーザ発振器１０へ送出すると同
時に、シンクロ出力からトリガー装置４８へパルス信号
を出力する。そして、トリガー装置４８へコントローラ
４６のシンクロ出力から出力されたパルス信号が入力さ
れると、トリガー装置４８はインターフェース２８へト
リガー信号を出力する。The KrF excimer laser oscillator 10
Has a controller 46 for controlling its output and the like.
Is connected. The controller 46 sends a pulse signal to the KrF excimer laser oscillator 10 and outputs a pulse signal from the synchro output to the trigger device 48 at the same time. Then, when a pulse signal output from the synchro output of the controller 46 is input to the trigger device 48, the trigger device 48 outputs a trigger signal to the interface 28.
【００３２】即ち、ＫｒＦエキシマ・レーザ発振器１０
からレーザ・パルスが１パルス発振される毎に、トリガ
ー装置４６がトリガーの動作をしてインターフェース２
８へトリガー信号を出力し、制御部３０はマイクロフォ
ン４０から送出される音波のデジタル信号を読み取り始
めるようになされている。That is, the KrF excimer laser oscillator 10
Each time one laser pulse is emitted from the interface, the trigger device 46 operates as a trigger to operate the interface 2.
The control unit 30 outputs a trigger signal to the microphone 8 and starts reading a digital signal of a sound wave transmitted from the microphone 40.
【００３３】なお、符号５０は音波波形を観察するため
のオシロスコープであり、制御部３０には基板１００の
表面の状態を観察するためのモニター５２が接続されて
いる。Reference numeral 50 denotes an oscilloscope for observing a sound wave waveform, and a monitor 52 for observing the state of the surface of the substrate 100 is connected to the control unit 30.
【００３４】制御部３０のＲＯＭ３０ｂには、ＫｒＦエ
キシマ・レーザ発振器１０から出力されるＫｒＦエキシ
マ・レーザのパルス・ビームの繰り返し周波数、電動ア
パーチャ１４により形成されるアパーチャ１４ａのサイ
ズと形状、電動ステージ１６の移動位置により決定され
る集光レンズ１８の位置およびスピード・コントローラ
２２により調節されるベルト・コンベア２０の位置なら
びに移動速度を、基板１００、基板１００上に形成され
たレジストならびに薄膜の材料組成、レジストおよび薄
膜を除去する領域ならびに薄膜の膜厚とに適した条件を
設定できるように、所定のプログラムが記憶されてい
る。The ROM 30b of the control unit 30 stores the repetition frequency of the pulse beam of the KrF excimer laser output from the KrF excimer laser oscillator 10, the size and shape of the aperture 14a formed by the electric aperture 14, the electric stage 16 The position of the condensing lens 18 determined by the moving position of the conveyer lens and the position and moving speed of the belt conveyor 20 adjusted by the speed controller 22 are set to the material composition of the substrate 100, the resist and the thin film formed on the substrate 100, A predetermined program is stored so that conditions suitable for the region for removing the resist and the thin film and the thickness of the thin film can be set.
【００３５】さらに、ＲＯＭ３０には、図５に示すフロ
ーチャートを参照しながら後に詳述する、本発明の実施
に関連するソフトウェアのアルゴリズムを実行するため
のプログラムなどが記憶されている。Further, the ROM 30 stores a program for executing an algorithm of software related to the embodiment of the present invention, which will be described later in detail with reference to a flowchart shown in FIG.
【００３６】一方、ＲＡＭ３０ｃは、ＣＰＵ３０ａがＲ
ＯＭ３０ｂに記憶されたプログラムを実行する際のワー
キング・エリアとして使用されるものであり、図示しな
いデータベースから読み出された、完全に薄膜パターン
を形成された基板表面へのＫｒＦエキシマ・レーザ発振
器１０からのレーザ・パルスの１パルス照射によって、
当該基板の表面から発生する音波を記憶した領域を有す
るようになされている。On the other hand, in the RAM 30c, the CPU 30a
The KrF excimer laser oscillator 10 is used as a working area when executing a program stored in the OM 30b and is read from a database (not shown) to a substrate surface on which a completely thin film pattern is formed. Irradiation of one laser pulse
It has an area in which sound waves generated from the surface of the substrate are stored.
【００３７】以上の構成において、制御部３０によっ
て、ＫｒＦエキシマ・レーザ発振器１０から出力される
ＫｒＦエキシマ・レーザのパルス・ビームの周波数、電
動アパーチャ１４により形成されるアパーチャ１４ａの
サイズと形状、電動ステージ１６の移動位置により決定
される集光レンズ１８の位置およびスピード・コントロ
ーラ２２により調節されるベルト・コンベア２０の位置
ならびに移動速度が制御され、基板１００、基板１００
に形成されたレジストおよび薄膜の材料に適した条件が
設定される。In the above configuration, the controller 30 controls the frequency of the pulse beam of the KrF excimer laser output from the KrF excimer laser oscillator 10, the size and shape of the aperture 14a formed by the motorized aperture 14, and the motorized stage. The position of the condensing lens 18 determined by the moving position of the lens 16 and the position and the moving speed of the belt conveyor 20 adjusted by the speed controller 22 are controlled.
Conditions suitable for the material of the resist and the thin film formed on the substrate are set.
【００３８】こうして、条件設定された状態で、基板１
００の表面にＫｒＦエキシマ・レーザ発振器１０から出
力されるＫｒＦエキシマ・レーザのパルス・ビームが照
射されると、当該照射された領域の基板１００に形成さ
れたレジストおよび薄膜が、上記の作用の項で説明し
た、 （１）パルス・レーザによるレジストの光分解または熱
分解 （２）パルス・レーザの瞬間運動量による蒸着薄膜への
衝撃 のメカニズムによりリフトオフされる。In this way, with the conditions set, the substrate 1
When the surface of the substrate 00 is irradiated with the pulse beam of the KrF excimer laser output from the KrF excimer laser oscillator 10, the resist and the thin film formed on the substrate 100 in the irradiated region are affected by the above-described operation. (1) Photodecomposition or thermal decomposition of resist by pulse laser (2) Lift-off by the mechanism of impact on the deposited thin film due to instantaneous momentum of pulse laser.
【００３９】即ち、基板１００表面の薄膜が、ＳｉＯ2
薄膜のようにＫｒＦエキシマ・レーザ光に対して透明の
場合には、パルス・ビームが薄膜を透過してレジストに
直接照射される。そうすると、パルス・ビームの照射に
よる光化学反応または熱化学反応によって、レジストが
分解されて気化される。こうした気化の高い圧力によっ
て、気化されたレジスト上に位置する薄膜を押し上げ、
薄膜のリフトオフが達成されることになる。That is, the thin film on the surface of the substrate 100 is made of SiO 2
When the film is transparent to a KrF excimer laser beam like a thin film, a pulse beam is transmitted through the thin film and directly irradiates the resist. Then, the resist is decomposed and vaporized by a photochemical reaction or a thermochemical reaction caused by the irradiation of the pulse beam. By such a high pressure of vaporization, the thin film located on the vaporized resist is pushed up,
Thin film lift-off will be achieved.
【００４０】また、基板１００表面の薄膜が、金属薄膜
のようにＫｒＦエキシマ・レーザ光に対して非透明の場
合には、パルス・ビームが薄膜に吸収され、薄膜がレー
ザ・パルスの大きい運動量で強い衝撃を受ける。このと
きに、レジストが柔らかいため、薄膜が側壁の箇所にお
いて破断され、薄膜とレジストとが基板１００から脱離
することになり、レジストおよび薄膜のリフトオフが達
成される。When the thin film on the surface of the substrate 100 is non-transparent to the KrF excimer laser light, such as a metal thin film, the pulse beam is absorbed by the thin film and the thin film has a large momentum of the laser pulse. Receive strong impact. At this time, since the resist is soft, the thin film is broken at the side wall, the thin film and the resist are separated from the substrate 100, and lift-off of the resist and the thin film is achieved.
【００４１】なお、非透明な薄膜の場合でも、ＫｒＦエ
キシマ・レーザの熱が、薄膜を通してレジストに作用す
る可能性が存在している。In the case of a non-transparent thin film, there is a possibility that the heat of the KrF excimer laser acts on the resist through the thin film.
【００４２】以下に、上記のようなシステムによる基板
１００への薄膜パターンの形成の作用について詳細に説
明するが、基板１００としてはＧａＡｓ基板を用い、こ
のＧａＡｓ基板上に薄膜としてＳｉＯ2薄膜のパターン
を形成する場合を示す。Hereinafter, the operation of forming a thin film pattern on the substrate 100 by the above system will be described in detail. A GaAs substrate is used as the substrate 100, and a pattern of a SiO 2 thin film is formed as a thin film on the GaAs substrate. Is formed.
【００４３】まず、上記システムにおける処理の前に、
ＧａＡｓ基板上に７５００回転／分でレジストとしてＡ
Ｚ−１３５０ホトレジスト（商品名）をスピンコーティ
ングすると、レジストの厚さは約３００ｎｍになる。そ
れから、それを８０゜Ｃの温度で１５分間加熱して硬化
させた後に、マスク露光でレジストに平行ラインのパタ
ーンを形成する。その後にさらにベーキングして、真空
中でＳｉＯ2薄膜を５０ｎｍの厚さまで蒸着する。この
ときの基板表面の電子顕微鏡写真を図３（ａ）に示す。
図３（ａ）においては、ＳｉＯ2薄膜の領域（ＳｉＯ2）
とレジスト上にＳｉＯ2薄膜が蒸着されている領域（Ｓ
ｉＯ2／レジスト）とは、交互に平行ライン状に形成さ
れている。First, before processing in the above system,
A resist on a GaAs substrate at 7500 rpm
Spin coating of Z-1350 photoresist (trade name) results in a resist thickness of about 300 nm. Then, it is heated and cured at a temperature of 80 ° C. for 15 minutes, and then a pattern of parallel lines is formed on the resist by mask exposure. Thereafter, further baking is performed, and a SiO 2 thin film is deposited to a thickness of 50 nm in a vacuum. An electron micrograph of the substrate surface at this time is shown in FIG.
In FIG. 3A, the region of the SiO 2 thin film (SiO 2 )
And the region where the SiO 2 thin film is deposited on the resist (S
(iO 2 / resist) are alternately formed in parallel lines.
【００４４】こうして、ＧａＡｓ基板上にレジストおよ
びＳｉＯ2薄膜を形成した後に、大気中において上記シ
ステムを用いて、１２０ｍＪのパルス・レーザを「１７
ｍｍ×７ｍｍ」のスポットにして、基板表面に２パルス
照射する。このようにすると、上記した二つのメカニズ
ムたる （１）パルス・レーザによるレジストの光分解または熱
分解 （２）パルス・レーザの瞬間運動量による蒸着薄膜への
衝撃 によって、パルス・レーザが照射された領域のレジスト
およびＳｉＯ2薄膜がリフトオフされ、図３（ｂ）に示
すようなＳｉＯ2薄膜のパターンをＧａＡｓ基板上に得
ることができる。図３（ｂ）の縮尺表示（１９８ｎ＝１
９８ｎｍ）から明らかなように、ＧａＡｓ基板上に約２
００ｎｍの間隔をもって約２５０ｎｍの幅のＳｉＯ2薄
膜の細線を形成することができた。After the resist and the SiO 2 thin film are formed on the GaAs substrate in this manner, a 120 mJ pulse laser is irradiated in the atmosphere using the above-mentioned system using the above system.
The substrate surface is irradiated with two pulses as a spot of “mm × 7 mm”. In this way, the two mechanisms described above are used. (1) Photodecomposition or thermal decomposition of the resist by the pulsed laser. (2) The area irradiated with the pulsed laser by the impact of the instantaneous momentum of the pulsed laser on the deposited thin film. The resist and the SiO 2 thin film are lifted off, and a pattern of the SiO 2 thin film as shown in FIG. 3B can be obtained on the GaAs substrate. The scale display of FIG. 3B (198n = 1)
98 nm), about 2 nm on a GaAs substrate.
Thin lines of SiO 2 thin film having a width of about 250 nm could be formed at intervals of 00 nm.
【００４５】なお、レジストのパターニングの際に、マ
スク露光ではなくて電子ビーム露光を使用するならば、
レジストのパターンをより細かく形成することができる
ので、さらに細い線により構成される薄膜パターンを基
板上に形成することができるようになる。If electron beam exposure is used instead of mask exposure when patterning the resist,
Since the resist pattern can be formed finer, a thin film pattern composed of finer lines can be formed on the substrate.
【００４６】図４には、リフトオフした後の基板表面の
オージェ電子分光法による測定結果を示している。即
ち、リフトオフした後に、５分間のイオンスパッタリン
グにより数ｎｍの表面層を取り除くと、図４に示すよう
に、酸素（Ｏ）、ガリウム（Ｇａ）、砒素（Ａｓ）とシ
リコン（Ｓｉ）そして窒素（Ｎ）のピークが観察された
が、レジストの成分である炭素（Ｃ）のピークを観察す
ることはできなかった。FIG. 4 shows the result of measurement by Auger electron spectroscopy of the substrate surface after lift-off. That is, after the lift-off, the surface layer of several nm is removed by ion sputtering for 5 minutes. As shown in FIG. 4, oxygen (O), gallium (Ga), arsenic (As), silicon (Si) and nitrogen ( Although a peak of N) was observed, a peak of carbon (C) which is a component of the resist could not be observed.
【００４７】炭素（Ｃ）のピークがないことと、酸素
（Ｏ）、ガリウム（Ｇａ）、砒素（Ａｓ）とシリコン
（Ｓｉ）のピークがあることから、基板表面から完全に
レジストが除去されて、基板表面はＳｉＯ2薄膜のパタ
ーン部分とＧａＡｓ部分とからなっていることが判る。
即ち、レジストのリフトオフが完全に行われているとと
もに、レーザ・パルスによる基板への影響は少ないこと
が判る。Since there is no carbon (C) peak and oxygen (O), gallium (Ga), arsenic (As) and silicon (Si) peaks, the resist is completely removed from the substrate surface. It can be seen that the substrate surface is composed of the SiO 2 thin film pattern portion and the GaAs portion.
That is, it is understood that the lift-off of the resist is completely performed, and the influence of the laser pulse on the substrate is small.
【００４８】なお、窒素（Ｎ）のピークは、スパッタリ
ングする際の真空チャンバー内の保護ガスによるもので
ある。The peak of nitrogen (N) is due to the protective gas in the vacuum chamber during sputtering.
【００４９】また、本発明によるドライ・リフトオフ法
において用いることが好適なパルス・レーザとしては、
光的効果（光子の運動、光化学分解）の大きい短波長の
パルス・レーザが好ましく、例えば、６００ｎｍ以下の
パルス・レーザを用いることが望ましい。The pulse laser suitable for use in the dry lift-off method according to the present invention includes:
A short-wavelength pulse laser having a large optical effect (photon motion, photochemical decomposition) is preferable. For example, it is preferable to use a pulse laser having a wavelength of 600 nm or less.
【００５０】しかしながら、基板の材質と、基板表面に
付着されたレジストおよび薄膜の材質との関係によっ
て、６００ｎｍ以上のパルス・レーザを用いてもよいこ
とは勿論である。However, depending on the relationship between the material of the substrate and the material of the resist and the thin film attached to the substrate surface, it is a matter of course that a pulse laser of 600 nm or more may be used.
【００５１】また、上記実施例においては、短波長パル
ス・レーザとしてエキシマ・レーザのＫｒＦエキシマ・
レーザを用いたが、これに限られることなしに、上記し
たように、基板の材質と、基板表面に付着されたレジス
トおよび薄膜の材質との関係から、適宜の波長の波長の
パルス・レーザを用いることができるものであり、例え
ば、ＸｅＣｌエキシマ・レーザ（波長３０８ｎｍ）、Ａ
ｒＦエキシマ・レーザ（波長１９３ｎｍ）などのエキシ
マ・レーザの他に、波長が６００ｎｍ以下の短波長のパ
ルス状の出力ビームである固体レーザ、半導体レーザな
どや、波長が６００ｎｍ以上のパルス・レーザを適宜用
いることができることは勿論である。例えば、ＹＡＧレ
ーザ、半導体レーザなどを必要に応じて適宜使用して
も、同様な作用効果を得ることができる。In the above embodiment, the short-wavelength pulse laser is an excimer laser such as KrF excimer laser.
Although a laser was used, as described above, a pulse laser having an appropriate wavelength was used based on the relationship between the material of the substrate and the materials of the resist and the thin film attached to the substrate surface, as described above. For example, XeCl excimer laser (wavelength 308 nm), A
In addition to an excimer laser such as an rF excimer laser (wavelength 193 nm), a solid-state laser or a semiconductor laser which is a short-wavelength pulsed output beam having a wavelength of 600 nm or less, or a pulse laser having a wavelength of 600 nm or more is appropriately used. Of course, it can be used. For example, a similar effect can be obtained even if a YAG laser, a semiconductor laser, or the like is used as needed.
【００５２】また、パルス幅に関しても、適宜設定する
ことができる。The pulse width can also be set appropriately.
【００５３】さらにまた、上記実施例に示すように、有
機溶剤などの化学薬品を使用することなく、ドライ雰囲
気中におけるパルス・レーザの照射によるドライ・プロ
セスにより基板表面薄膜パターンの形成を行うことがで
きるため、ＣＣＤカメラ３２および表示装置３４を用い
た観察、レーザ・プローブによる表面反射率の測定、基
板表面におけるレーザ誘起表面振動による音波の発生な
どの、処理中におけるリアル・タイムのその場観察を行
うことができる。Further, as shown in the above embodiment, it is possible to form a thin film pattern on a substrate surface by a dry process by irradiating a pulse laser in a dry atmosphere without using a chemical such as an organic solvent. Because it is possible, in-situ real-time observation during processing, such as observation using the CCD camera 32 and the display device 34, measurement of surface reflectance by a laser probe, generation of sound waves by laser-induced surface vibration on the substrate surface, etc. It can be carried out.
【００５４】特に、基板表面におけるレーザ誘起表面振
動による音波の発生を利用して、基板表面における薄膜
パターンの形成状態を監視することができる。In particular, the formation of a thin film pattern on the substrate surface can be monitored by utilizing the generation of sound waves by laser-induced surface vibration on the substrate surface.
【００５５】即ち、図５には、音波の発生を利用した基
板表面における薄膜パターンの形成状態の監視処理のソ
フトウェアのアルゴリズムを示すフローチャートが示さ
れており、まずステップＳ５０２において、基板１００
表面へのパルス・レーザの照射によるドライ・リフトオ
フ法による処理を始める前に、基板１００やレジストあ
るいは薄膜の材料の種類、形状ならびにサイズおよびレ
ジスト・パターンならびに薄膜パターンなどの各種パラ
メータを制御部３０に入力し、ＲＡＭ３０ｃの所定の領
域に記憶させる。That is, FIG. 5 is a flowchart showing an algorithm of software for monitoring the state of forming a thin film pattern on the surface of a substrate using the generation of a sound wave.
Before starting the dry lift-off process by irradiating the surface with a pulse laser, various parameters such as the type, shape and size of the material of the substrate 100 or the resist or the thin film and the resist pattern and the thin film pattern are transmitted to the control unit 30. And stores it in a predetermined area of the RAM 30c.
【００５６】ステップＳ５０２の処理を終了すると、ス
テップＳ５０４へ進み、ＫｒＦエキシマ・レーザ発振器
１０から出力されるパルス・レーザのエネルギー、パル
ス幅、波長ならびにエネルギー密度などのパルス・レー
ザのレーザ・パラメータを制御部３０に入力し、ＲＡＭ
３０ｃの所定の領域に記憶させる。Upon completion of the process in step S502, the flow advances to step S504 to control the laser parameters of the pulse laser such as the energy, pulse width, wavelength, and energy density of the pulse laser output from the KrF excimer laser oscillator 10. Input to the unit 30, RAM
It is stored in a predetermined area of 30c.
【００５７】ステップＳ５０４の処理を終了すると、ス
テップＳ５０６へ進み、ステップＳ５０２で設定した各
種パラメータに対応する完全に薄膜パターンを形成され
た基板表面に対して、ステップＳ５０４で設定したレー
ザ・パラメータに対応するパルス・レーザを照射したと
きに、当該完全に薄膜パターンを形成された基板表面か
ら発生する音波のパラメータ（振幅ならびに周波数スペ
クトルなど）を、予め作成しておいたデータベースから
検索して、これを標準音波波形を示す標準音波パラメー
タとしてＲＡＭ３０ｃの所定の領域に記憶させる。When the process of step S504 is completed, the process proceeds to step S506, where the laser parameters set in step S504 are applied to the substrate surface on which the completely thin film pattern corresponding to the various parameters set in step S502 is formed. When a pulsed laser is irradiated, the parameters (amplitude and frequency spectrum, etc.) of the sound waves generated from the surface of the substrate on which the completely thin film pattern is formed are searched from a database created in advance, and are searched. It is stored in a predetermined area of the RAM 30c as a standard sound wave parameter indicating a standard sound wave waveform.
【００５８】ステップＳ５０６の処理を終了すると、ス
テップＳ５０８以降の処理へ進み、ドライ・リフトオフ
法により基板１００の表面に対してＫｒＦエキシマ・レ
ーザ発振器１０からレーザ・パルスを１パルス照射する
とともに、基板１００の表面において発生する音波をマ
イクロフォン４０によって検出して、基板１００の表面
のレジストおよび薄膜のリフトオフの状態をリアルタイ
ムで検出する処理を行う。When the process of step S506 is completed, the process proceeds to step S508 and thereafter, where the surface of the substrate 100 is irradiated with one laser pulse from the KrF excimer laser oscillator 10 by the dry lift-off method, and The sound wave generated on the surface of the substrate 100 is detected by the microphone 40, and the process of detecting the lift-off state of the resist and the thin film on the surface of the substrate 100 in real time is performed.
【００５９】ステップＳ５０８の処理を終了すると、ス
テップＳ５１０へ進み、ステップＳ５０８における１パ
ルスのレーザ・パルスの照射により基板１００の表面か
ら発生する音波のパラメータ（発生音波パラメータ）
と、標準音波パラメータとを比較する。Upon completion of the process in step S508, the process proceeds to step S510, in which parameters of a sound wave generated from the surface of the substrate 100 by the irradiation of one pulse of the laser pulse in step S508 (generated sound wave parameter).
And a standard sound wave parameter.
【００６０】ステップＳ５１０の処理を終了すると、ス
テップＳ５１２へ進み、ステップＳ５０８の比較結果よ
り、基板１００の表面から発生する音波と完全に薄膜パ
ターンを形成された基板表面から発生する音波とが同一
であるか否か判定する。When the process of step S510 is completed, the process proceeds to step S512, and based on the comparison result of step S508, the sound wave generated from the surface of the substrate 100 is the same as the sound wave generated from the substrate surface on which the thin film pattern is completely formed. It is determined whether or not there is.
【００６１】ステップＳ５１２の判定結果が否定
（Ｎ）、即ち、基板１００の表面から発生する音波と完
全に薄膜パターンを形成された基板表面から発生する音
波とが異なる場合には、基板１００の表面においてレジ
ストと薄膜のリフトオフが完全には行われていないもの
であるので、ステップＳ５０８へ戻り、上記した処理を
繰り返す。即ち、ＫｒＦエキシマ・レーザ発振器１０か
らのレーザ・パルスを１パルスだけ基板１００の表面に
再度照射して、レジストと薄膜のリフトオフを行う。そ
の後に、上記したステップＳ５１０→ステップＳ５１２
の処理を行う。If the result of the determination in step S512 is negative (N), that is, if the sound wave generated from the surface of the substrate 100 is different from the sound wave generated from the surface of the substrate on which the thin film pattern is completely formed, the surface of the substrate 100 Since the lift-off of the resist and the thin film is not completely performed in step S508, the process returns to step S508, and the above-described processing is repeated. That is, the surface of the substrate 100 is irradiated again with one laser pulse from the KrF excimer laser oscillator 10 to lift off the resist and the thin film. Thereafter, the above-described step S510 → step S512
Is performed.
【００６２】一方、ステップＳ５１２の判定結果が肯定
（Ｙ）、即ち、基板１００の表面から発生する音波と完
全に薄膜パターンを形成された基板の表面から発生する
音波とが同一である場合には、ステップＳ５１４へ進
み、基板１００上においてレジストが残留している領域
が残存しているか否かを判定する。On the other hand, if the determination result in step S512 is affirmative (Y), that is, if the sound wave generated from the surface of the substrate 100 and the sound wave generated from the surface of the substrate on which the thin film pattern is completely formed are the same, Then, the process proceeds to step S514, and it is determined whether or not a region where the resist remains on the substrate 100 remains.
【００６３】ステップＳ５１４の判定結果が肯定、即
ち、基板１００上においてレジストが残留している領域
が残存している場合には、ステージ１６を移動させた後
にステップＳ５０８へ戻り、上記した処理を繰り返す。If the decision result in the step S514 is affirmative, that is, if the region where the resist remains on the substrate 100 remains, the process returns to the step S508 after moving the stage 16, and the above-mentioned processing is repeated. .
【００６４】一方、ステップＳ５１４の判定結果が、否
定、即ち、基板１００の表面にレジストが残留している
領域がない場合には、ドライ・リフトオフ法と本発明に
よる音波を用いた基板表面検出の処理を終了する。On the other hand, if the decision result in the step S514 is negative, that is, if there is no region where the resist remains on the surface of the substrate 100, the dry lift-off method and the substrate surface detection using the sound wave according to the present invention are used. The process ends.
【００６５】上記したように本実施例においては、パル
ス・レーザを用いたドライ・リフトオフ法の処理が始ま
ると、１パルス毎に基板１００の表面から発生する音波
をマイクロフォン４０で検出して、音波をデジタル信号
に変換して制御部３０へ出力する。そして、制御部３０
は、マイクロフォン４０から送出された音波の発生音波
パラメータと標準音波パラメータとを比較する。これら
発生音波パラメータと標準音波パラメータとの差が予め
設定された判定基準を満たすと、制御部３０は、マイク
ロフォン４０から送出された音波と完全に薄膜パターン
を形成された基板の表面からの音波とが同じとなって、
基板１００が完全にリフトオフされたと判定する。それ
から、ステージ１６を移動し、基板１００の他の領域の
リフトオフを行うものである。As described above, in this embodiment, when the processing of the dry lift-off method using a pulse laser starts, a sound wave generated from the surface of the substrate 100 for each pulse is detected by the microphone 40, Is converted into a digital signal and output to the control unit 30. Then, the control unit 30
Compares the generated sound wave parameter of the sound wave transmitted from the microphone 40 with the standard sound wave parameter. When the difference between the generated sound wave parameter and the standard sound wave parameter satisfies a predetermined criterion, the control unit 30 compares the sound wave transmitted from the microphone 40 with the sound wave from the surface of the substrate on which the completely thin film pattern is formed. Become the same,
It is determined that the substrate 100 has been completely lifted off. Then, the stage 16 is moved to lift off other areas of the substrate 100.
【００６６】従って、ＫｒＦエキシマ・レーザ発振器１
０からのレーザ・パルスを無駄に消費することなく、最
小限のパルス数により基板１００のリフトオフを行うこ
とができる。Therefore, the KrF excimer laser oscillator 1
The substrate 100 can be lifted off with a minimum number of pulses without wasting laser pulses from zero.
【００６７】即ち、基板１００の表面へのＫｒＦエキシ
マ・レーザ発振器１０からの１パルスのレーザ・パルス
の照射によって、制御部３０に読み込まれた基板１００
の表面から発生する音波は、予めＲＡＭ３０ｃに記憶し
ておいた音波（完全に薄膜パターンを形成された状態の
基板１００表面へのＫｒＦエキシマ・レーザ発振器１０
からの１パルスのレーザ・パルスの照射によって、基板
１００の表面から発生する音波である。）と比較され
る。そして、基板１００の表面へのＫｒＦエキシマ・レ
ーザ発振器１０からのレーザ・パルスの照射を繰り返す
うちに、基板１００の表面から発生する音波の波形が、
ＲＡＭ３０ｃに記憶してある音波の波形に近づき予め設
定された判定基準を満たすと、制御部３０は自動的に、
基板１００のリフトオフが完了し、基板１００表面に薄
膜パターンが完全に形成されたと判断するものである。That is, by irradiating the surface of the substrate 100 with one pulse of the laser pulse from the KrF excimer laser oscillator 10, the substrate 100 read by the control unit 30 is read.
A sound wave generated from the surface of the substrate 100 is a sound wave previously stored in the RAM 30c (a KrF excimer laser oscillator 10 is applied to the surface of the substrate 100 in a state where a thin film pattern is completely formed).
This is a sound wave generated from the surface of the substrate 100 by the irradiation of a single laser pulse from the substrate. ). Then, while the irradiation of the laser pulse from the KrF excimer laser oscillator 10 to the surface of the substrate 100 is repeated, the waveform of the sound wave generated from the surface of the substrate 100 becomes
When the waveform approaches the waveform of the sound wave stored in the RAM 30c and satisfies a predetermined criterion, the control unit 30 automatically
It is determined that the lift-off of the substrate 100 has been completed and the thin film pattern has been completely formed on the surface of the substrate 100.
【００６８】[0068]
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.
【００６９】基板表面に所望の薄膜パターンを形成する
基板表面薄膜パターンの形成方法において、基板表面に
所望のパターンによりレジストを付着した後に、レジス
トを付着した基板表面に薄膜を付着し、ドライ雰囲気中
においてレジストならびに薄膜を付着した基板表面の所
望の領域にパルス・レーザを照射して、パルス・レーザ
を照射された領域に位置するレジストを基板から除去
し、基板からのレジストの除去にともない、除去された
レジスト上に位置する薄膜を除去し、基板上に所望の薄
膜パターンを形成するようにしたため、レジストの線幅
に応じて薄膜の線幅を制御できることになるので、薄膜
の線幅を細くした細かい線幅の薄膜パターンを形成する
ことが可能となり、高い分解能を達成できるとともに、
膜厚を大きくすることも容易に行うことができるもので
あり、しかもドライプロセスであるため処理プロセスに
おいて細かな制御を行うことが可能となる。In a method of forming a desired thin film pattern on a substrate surface, in a method of forming a thin film pattern on a substrate surface, a resist is deposited on the substrate surface in a desired pattern, and then a thin film is deposited on the surface of the substrate to which the resist has been deposited, and then dried in a dry atmosphere Irradiating a pulse laser on a desired region of the substrate surface on which the resist and the thin film are adhered, removing the resist located in the region irradiated with the pulse laser from the substrate, and removing the resist along with the removal of the resist from the substrate The thin film located on the resist is removed, and a desired thin film pattern is formed on the substrate, so that the line width of the thin film can be controlled according to the line width of the resist. It is possible to form a thin line pattern with a fine line width, achieve high resolution,
The film thickness can be easily increased, and since it is a dry process, fine control can be performed in the processing process.
【００７０】さらに、本発明による基板表面薄膜パター
ンの形成方法は、完全なドライ・プロセスで行うことが
できるため、半導体分野などの微細加工技術のドライ化
に容易に対応することができる。Further, since the method of forming a thin film pattern on a substrate surface according to the present invention can be performed by a complete dry process, it can easily cope with dryness of fine processing technology in the field of semiconductors and the like.
【図１】（ａ）乃至（ｅ）は、本発明によるドライ・リ
フトオフ法の処理手順を示す概念図である。FIGS. 1A to 1E are conceptual diagrams showing a processing procedure of a dry lift-off method according to the present invention.
【図２】本発明によるドライ・リフトオフ法を実施する
ためのシステムの概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a system for performing a dry lift-off method according to the present invention.
【図３】（ａ）は、ＧａＡｓ基板上に７５００回転／分
でレジストとしてＡＺ−１３５０ホトレジスト（商品
名）を約３００ｎｍの厚さにスピンコーティングし、そ
れを８０゜Ｃの温度で１５分間加熱して硬化させた後
に、マスク露光でレジストに平行ラインのパターンを形
成し、その後にさらにベーキングして、真空中でＳｉＯ
2薄膜を５０ｎｍの厚さまで蒸着したときの基板表面の
電子顕微鏡写真であり、（ｂ）は、ドライ・リフトオフ
法により（ａ）に示す基板表面からレジストおよびＳｉ
Ｏ2薄膜をリフトオフした状態を示す基板表面の電子顕
微鏡写真である。FIG. 3A shows AZ-1350 photoresist (trade name) spin-coated as a resist on a GaAs substrate to a thickness of about 300 nm at 7,500 revolutions / minute, and heated at a temperature of 80 ° C. for 15 minutes. After curing, a pattern of parallel lines is formed on the resist by mask exposure, followed by further baking and forming SiO 2 in vacuum.
2 is an electron micrograph of the substrate surface when the thin film is deposited to a thickness of 50 nm, and (b) shows the resist and Si from the substrate surface shown in (a) by a dry lift-off method.
4 is an electron micrograph of a substrate surface showing a state where an O 2 thin film is lifted off.
【図４】図３（ｂ）に示すドライ・リフトオフ法により
リフトオフした後の基板表面のオージェ電子分光法によ
る測定結果を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing measurement results by Auger electron spectroscopy of the substrate surface after lift-off by the dry lift-off method shown in FIG. 3 (b).
【図５】音波を用いた基板表面薄膜パターンの形成の監
視方法のソフトウェアのアルゴリズムを示すフローチャ
ートである。FIG. 5 is a flowchart showing an algorithm of software of a method for monitoring formation of a thin film pattern on a substrate surface using sound waves.
１０ ＫｒＦエキシマ・レーザ発振器 １２ ビーム・ホモジェナイザ １４ 電動アパーチャ １４ａ アパーチャ １６ 電動ステージ １８ 集光レンズ ２０ ベルト・コンベア ２２ スピード・コントローラ ２４ ミラー ２６ パワー計測器 ２８ インターフェース ３０ 制御部 ３０ａ ＣＰＵ ３０ｂ ＲＯＭ ３０ｃ ＲＡＭ ３２ ＣＣＤカメラ ３４ 表示装置 ４０ マイクロフォン ４２ プリアンプ ４４ Ａ／Ｄコンバーター ４６ コントローラ ４８ トリガー装置 ５０ オシロスコープ ５２ モニター 10 KrF Excimer Laser Oscillator 12 Beam Homogenizer 14 Electric Aperture 14a Aperture 16 Electric Stage 18 Condensing Lens 20 Belt Conveyor 22 Speed Controller 24 Mirror 26 Power Measuring Device 28 Interface 30 Control Unit 30a CPU 30b ROM 30c RAM 32 CCD Camera 34 display device 40 microphone 42 preamplifier 44 A / D converter 46 controller 48 trigger device 50 oscilloscope 52 monitor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/302 H01L 21/3205 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/302 H01L 21/3205
Claims (1)
る基板表面薄膜パターンの形成方法において、 基板表面に所望のパターンによりレジストを付着した後
に、前記レジストを付着した基板表面に薄膜を付着し、
ドライ雰囲気中において前記レジストならびに前記薄膜
を付着した前記基板表面の所望の領域にパルス・レーザ
を照射して、前記パルス・レーザを照射された領域に位
置する前記レジストを前記基板から除去し、前記基板か
らの前記レジストの除去にともない、除去された前記レ
ジスト上に位置する前記薄膜部分を除去して、前記基板
上に所望の薄膜パターンを形成するとともに、前記パル
ス・レーザを１パルス照射する毎に、該照射によって前
記基板表面から発生する音波を検出し、該検出した音波
に基づいて前記基板表面における前記レジストおよび前
記薄膜の除去の状態を監視することを特徴とする基板表
面薄膜パターンの形成方法。1. A method of forming a thin film pattern on a substrate surface for forming a desired thin film pattern on a surface of a substrate, comprising: attaching a resist on the surface of the substrate in a desired pattern;
In a dry atmosphere, irradiating a pulse laser on a desired region of the substrate surface on which the resist and the thin film are attached, removing the resist located in the region irradiated with the pulse laser from the substrate, In accordance with the removal of the resist from the substrate, the thin film portion located on the removed resist is removed to form a desired thin film pattern on the substrate, and the pulse laser is irradiated with one pulse each time. Detecting a sound wave generated from the substrate surface by the irradiation and monitoring a state of removal of the resist and the thin film on the substrate surface based on the detected sound wave. Method.
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| JPH0822968A JPH0822968A (en) | 1996-01-23 |
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- 1994-07-05 JP JP17599094A patent/JP3222326B2/en not_active Expired - Fee Related
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| KR101325788B1 (en) | 2006-10-17 | 2013-11-04 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | Method of manufacturing a semiconductor device |
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| Publication number | Publication date |
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| JPH0822968A (en) | 1996-01-23 |
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