(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面から材料を除去する装置であって、
前記基板の前記表面は、前記材料の層の上に形成されたパターンを有し、
前記装置は、
前記基板を受容して保持するように構成されたステージと、
前記基板の前記表面に対して、選択されたフルエンスを有するレーザ光線パルスを照射し、前記基板の対応する被照射領域から、前記パターンを除去することなく前記パターンの間の隙間の部分の前記材料を除去するための照射デバイスであって、前記レーザ光線パルスの各々は、前記パターンの部分と前記隙間の部分の両方を含む対応する被照射領域に入射する、該照射デバイスと、
前記照射デバイス上に配置された投影レンズと、
前記照射デバイスと一体となって移動するべく前記投影レンズと前記基板の前記表面との間に配置され、前記レーザ光によって前記基板から除去された前記材料を回収するためのデブリ除去システムとを含み、
前記投影レンズは、前記レーザ光を、前記デブリ除去システムの開口を通して前記基板の前記表面上に集光しかつ集束することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ステージが、前記照射デバイスに対して変位することができるか、
前記照射デバイスが、前記ステージに対して変位することができるか、または
前記ステージ及び前記照射デバイスが各々、互いに対して変位することができるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記材料が、薄い金属層を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記照射デバイスが、所定波長を有するコヒーレントレーザ光線パルスを発生させることができるレーザ光源を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記レーザ光源が、固体レーザ、ＬＥＤレーザまたは気体レーザを含むことを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記気体レーザが、エキシマレーザを含むことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記エキシマレーザが、アルゴン、クリプトン及びキセノンのうちの少なくとも１つを含む希ガスと、フッ素及び塩素のうちの少なくとも１つを含む反応ガスとの組合せを利得媒質として用いることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記照射デバイスが、
前記レーザ光線パルスの方向を変更するように配置された反射鏡と、
前記レーザ光線パルスを選択的に遮断するかまたは通過させるためのシャッタと、
前記レーザ光線パルスを選択的に減衰させるための減衰器と、
前記レーザ光線パルスの形状を制御するためのアナモフィックトンネルと、
前記レーザ光線パルスの均一性を制御するためのホモジナイザと、
前記レーザ光線パルスを選択的に形作りかつ集束するためのアナモフィックコンデンサレンズと、
前記レーザ光線パルスをクロッピングするように構成されたマスクとをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項９】
前記デブリ除去システムが、
前記レーザ光線パルスを通過させる開口を備えた上底及び下底を有する円錐台形のチャンバと、
前記チャンバの外周面の周りに配置された、前記基板の上面へガス流を噴射するための複数の噴射機構と、
前記基板表面から除去された前記材料を吹き飛ばしかつ回収するための前記ガスの高速横断流を、前記噴射機構と協同して前記チャンバ内で発生させることができる排気ポンプとを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
基板の表面から材料を除去する方法であって、
請求項１の装置を利用して除去を行うステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記除去を行うステップが、
前記表面から前記材料をアブレートするのに効果的な前記選択されたフルエンスを有する前記レーザ光線パルスを前記表面に照射するステップを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記照射ステップが、前記選択されたフルエンスを有する前記レーザ光線パルスを供給するべく前記レーザ光線パルスを前記基板の前記表面の被選択領域に照射するステップを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記照射ステップが、ステップ・パルス・アンド・リピートプロセスで前記基板の全面を照射するステップを含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ステップ・パルス・アンド・リピートプロセスが、前記基板の前記表面の全域にわたって、直線経路を通って行われることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ステップ・パルス・アンド・リピートプロセスが、前記基板の前記表面の全域にわたって、サーペンタイン経路を通って行われることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記照射ステップと同時に、前記基板の前記表面から除去された前記材料を回収及び格納するためのデブリ除去システムを利用するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
回収された前記材料を再利用するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
基板の表面上に導電トレースを作製する方法であって、
前記基板の前記表面上に誘電体層を形成するステップと、
前記誘電体層上に導電性材料製シード層を形成するステップと、
前記シード層上にフォトレジストの層を形成するステップと、
前記シード層上の前記フォトレジストをパターニングするステップと、
前記パターニングされたフォトレジスト及びシード層上に前記導電トレースを形成するステップと、
前記基板から前記フォトレジストを除去するステップと、
選択されたフルエンスを有するレーザ光線パルスを前記基板の前記表面に照射し、前記基板の対応する被照射領域から、前記導電トレースのパターンを除去することなく前記パターンの間の隙間の部分の材料を除去するステップであって、前記レーザ光線パルスの各々は、前記パターンの部分と前記隙間の部分の両方を含む対応する被照射領域に入射する、該ステップと、
デブリ除去システムを用いて前記基板の前記表面から除去された前記シード層の前記材料を回収するステップとを含み、
前記照射するステップが、前記デブリ除去システムの中央開口を通して前記基板に照射するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記基板が半導体を含み、
前記誘電体層が、前記半導体の酸化物またはポリイミドを含み、かつ
前記シード層が、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、チタン／銅（Ｔｉ／Ｃｕ）、チタンタングステン／銅（ＴｉＷ／Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、クロム銅（ＣｒＣｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
基板の表面から材料を除去する装置であって、
前記基板の前記表面は、前記材料の層の上に形成されたパターンを有し、
前記基板を受容して保持するように適合されたステージと、
前記基板の表面に対して、選択されたフルエンスを有するレーザ光線パルスを照射し、前記基板の対応する被照射領域から、前記パターンを除去することなく前記パターンの間の隙間の部分の前記材料を除去するための照射手段であって、前記レーザ光線パルスの各々は、前記パターンの部分と前記隙間の部分の両方を含む対応する被照射領域に入射する、該照射手段と、
前記照射手段の動作中に、前記ステージと前記照射手段とを連続的に相対移動させる手段と、
前記基板から除去された前記材料を回収及び格納するための回収・格納手段とを含み、
前記回収・格納手段は、前記照射手段と一体となって移動するべく前記照射手段と前記基板の前記表面との間に配置され、
前記回収・格納手段は、前記レーザ光線パルスを通過させる開口を有することを特徴とする装置。
【請求項２１】
前記基板の表面の前記対応する被照射領域は、互いに隣接した位置か、または互いに重なった位置とされることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記レーザ光線パルスは、波長、位相、及び偏光が実質的に均一であることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
前記レーザ光線パルスは、前記基板の前記表面上の材料の層に対して、衝撃し、気化し、アブレートするのに効果的であることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２４】
前記照射するステップが、照射デバイスによって行われ、
前記方法は、前記照射デバイスを、前記デブリ除去システムと一体となって移動させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
【０００２】
本願は、２０１１年１月１３日に出願された米国仮特許出願第６１／４３２，５３９号に基づく優先権を主張し、該仮特許出願は、全文を引用することを以て本明細書の一部となす。
【背景技術】
【０００３】
技術分野
【０００４】
本発明は、全体として、電子機器の基板及び半導体ウェーハの製造技術に関し、詳細には、そのような基板及びウェーハからレーザを用いて余剰な導電性シード層を除去するシステム及び方法に関する。
【０００５】
従来の技術
【０００６】
先端エレクトロニクス実装及びエレクトロニクス基板処理分野において、スパッタリングまたは他の同等の方法によって、ウェーハまたは基板上に、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、チタン／銅（Ｔｉ／Ｃｕ）、チタンタングステン／銅（ＴｉＷ／Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、クロム銅（ＣｒＣｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）などでできているいわゆる「シード層」が堆積され、シード層はその後、その上に導電性のトレースまたは構造体（例えば、ボンディングパッド、再配線層（ＲＤＬ）など）をめっきするためのターゲットとして用いられる。所望の導電トレースが形成され、パターニングに用いたフォトレジストが除去されたら、余剰シード層、すなわち導電トレース及び構造体を除いて基板上に尚も存在するシード層を除去しなければならないが、余剰シード層の除去は、従来、ウェットケミカルエッチング、ドライケミカルエッチング、またはプラズマエッチングのプロセスを用いて行われていた。
【０００７】
しかし、これら従来のプロセスに関連して、数多くの欠点がある。例として、従来のプロセスは、より微細なピッチ構造の形成を妨げ得ること、取り残されるはずの導電回路もエッチングしてしまうこと、アンダカットを助長し、ひいては、金属化要素（metalized feature）が残されて、エッチングのマスクにすることができるシード層上に汚染物質を残して歩留りに影響を及ぼすこと、そして、プロセス時間の増加並びに方法及び機器の高額化を余儀なくさせ、それによって望ましくないほど高い所有コスト、限られたプロセス・ケイパビリティをもたらし、かつ環境にもそれほど優しくないことが挙げられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、当業界において、先行技術のケミカルエッチング、ドライエッチングまたはプラズマエッチングの各プロセスに比べて、より高い歩留りを可能にし、より微細なピッチ構造を製造するような、より単純で、より安価で、かつ環境に優しい余剰シード層の除去システム及び方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１若しくは複数の実施形態に従って、レーザアブレーションシステムを用いて基板から余剰シード層を除去するシステム及び方法であって、先行技術の上記及び他の欠点が生じないようにするシステム及び方法が提供される。
【００１０】
１つの例示的な実施形態では、基板の表面から余剰シード層を除去する装置は、基板を受容して保持するように構成されたステージと、基板の表面に対して、該表面から余剰シード層をアブレートするのに効果的なレーザ光（例えば、所定のフルエンスを有するレーザ光）を照射するための照射デバイスとを含む。前記基板の前記表面は、前記材料の層の上に形成されたパターンを有し、前記照射デバイスが、前記基板の前記表面に対して、選択されたフルエンスを有するレーザ光線パルスを照射し、前記基板の対応する被照射領域から、前記パターンを除去することなく前記パターンの間の隙間の部分の前記材料を除去する。前記レーザ光線パルスの各々は、前記パターンの部分と前記隙間の部分の両方を含む対応する被照射領域に入射する。
【００１１】
別の実施形態では、基板の表面から余剰シード層を除去する方法は、表面から余剰シード層をアブレートするのに効果的なレーザ光（所定のフルエンスを有するレーザ光）を表面に照射するステップを含む。
【００１２】
別の実施形態では、基板の表面上に導電トレースを作製する方法は、基板の表面上に誘電体層を形成するステップと、該誘電体層上に導電性材料製シード層を形成するステップと、該シード層上にフォトレジストの層を形成するステップと、該フォトレジストをパターニングするステップと、パターニングされたフォトレジスト及びシード層上に導電トレースを形成するステップと、基板からフォトレジストを除去するステップと、基板表面の領域のうち導電トレースの形成領域以外の領域からシード層をアブレートするのに効果的なレーザ光（所定のフルエンスを有するレーザ光）を基板の表面に照射するステップとを含む。前記照射するステップにおいては、選択されたフルエンスを有するレーザ光線パルスを前記基板の前記表面に照射し、前記基板の対応する被照射領域から、前記導電性トレースのパターンを除去することなく前記パターンの間の隙間の部分の材料を除去し、また前記レーザ光線パルスの各々は、前記パターンの部分と前記隙間の部分の両方を含む対応する被照射領域に入射する。
【００１３】
本発明のシステム及び方法の上記及び他の特徴及び利点は、以下に示す本発明のいくつかの例示的な実施形態の詳細な説明を考慮することにより、特に添付の図面と併せて考慮した場合において、より良く理解することができる。複数の図面のうち１以上の図面において、同様の構成要素を特定するために同様の符号が用いられている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に従って基板から余剰シード層を除去する装置の例示的な一実施形態の概略側面図。
【図２】図１の装置によって除去された余剰シード層を回収及び格納するためのデブリ除去システムの例示的な一実施形態の概略側面図。
【図３】本発明の一実施形態に従って、複数の全く同じ導電パターンが形成された表面を有する半導体ウェーハから余剰シード層が除去される前の該ウェーハの部分上面図。
【図４Ａ】本発明の一実施形態に従って基板から余剰シード層を除去する例示的な方法に含まれる一連の連続的ステップの１つを示す基板の概略部分側面図。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態に従って基板から余剰シード層を除去する例示的な方法に含まれる一連の連続的ステップの１つを示す基板の概略部分側面図。
【図４Ｃ】本発明の一実施形態に従って基板から余剰シード層を除去する例示的な方法に含まれる一連の連続的ステップの１つを示す基板の概略部分側面図。
【図４Ｄ】本発明の一実施形態に従って基板から余剰シード層を除去する例示的な方法に含まれる一連の連続的ステップの１つを示す基板の概略部分側面図。
【図５Ａ】本発明の一実施形態に従って、余剰シード層を除去しているウェーハの表面に対してレーザ光線を通過させる別の方法を示すウェーハの概略上面図。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態に従って、余剰シード層を除去しているウェーハの表面に対してレーザ光線を通過させる別の方法を示すウェーハの概略上面図。
【図６Ａ】本発明の一実施形態に従って余剰シード層が除去された基板の一部分の顕微鏡写真。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態に従って余剰シード層が除去された基板の一部分の顕微鏡写真であって、図６Ａとは異なる倍率で撮影されたもの。
【図７】Ａ及びＢからなり、本発明の一実施形態に従って、基板の表面上に導電トレース構造体を形成するステップと、その後、そこから余剰シード層を除去するステップとを含む一連の連続的ステップを示すプロセスフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
電気基板及びウェーハ製造業において、基板の表面上に導電性構造体、例えば、トレース、ボンディングパッド、導電性バンプ相互接続部、再配線層（ＲＤＬ）トレースなどを形成するには、通常、基板の「加工」面または「アクティブ」面上に誘電体または電気的絶縁層を形成することから始める。絶縁層は、ポリイミドまたはポリベンゾオキサゾールすなわち「ＰＢＯ」、例えば日立化成デュポンマイクロシステムズ株式会社（http:/ hdmicrosystems.com）から入手可能な、ＨＤ８９３０、ＨＤ８８２０またはＨＤ４１００などの高分子を含むことができ、それを例えばスピニング工程によって基板上に堆積させることができる。あるいは、別種の絶縁体、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）や窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）などを、公知の酸化技術を用いて、シリコンウェーハなどの基板上に形成することもできる。
【００１６】
これに続いて、例えば、Ｃｕ、Ｔｉ／Ｃｕ、ＴｉＷ／Ｃｕ、Ｔｉ、ＣｒＣｕ、Ｎｉ、Ｐｄなどでできている「シード層」を、例えばスパッタリングによって、基板上の絶縁層の上に堆積させる。例えば、絶縁層の上に例えば約７００ナノメートル（ｎｍ）未満の厚さを有するＴｉ／Ｃｕシード層を形成することができる。次に、金属シード層の上にフォトレジストを塗布する。ここで、フォトレジストは、公知のフォトリソグラフィー技術を用いてパターニングされかつ現像される。レジスト現像プロセスに続いて、パターニングされた金属シード層は、例えば従来のめっき技術を用いて、パターニングされたフォトレジストの範囲内で露光されるＴｉ／Ｃｕシード層上へ例えばＣｕなどの導電材料を堆積させるためのターゲットを提供する。
【００１７】
これに続いて、望ましい、パターニングされた、より厚いＣｕ構造体（例えば、回路トレース、パッド、導電性バンプ相互接続部、ＲＤＬトレースなど）を残して、図３に示されているめっきされたウェーハ３００上に示されているような（例えば、例として円形のウェーハが示されているが、形状（例えば、円形または正方形あるいは他の望ましい形状など）及び寸法は限定的なものではない）構造パターン間に残っている、より薄い「余剰な」Ｔｉ／Ｃｕシード層とともに、レジストを基板から剥離する。図３に見られるように、ウェーハ３００は、より厚い複数の全く同じＣｕ構造体３０２と、Ｃｕ構造体３０２の隙間に位置する薄い余剰シード層３０４とを含み、薄い余剰シード層３０４は、構造体３０２間の短絡防止のために除去されなければならない。
【００１８】
従来は、ウェットエッチング、ドライエッチングまたはプラズマエッチングのプロセスのいずれかを用いて、ウェーハまたは基板から余剰シード層を除去していた。しかし、これらの従来プロセスに関連する多くの欠点がある。例えば、従来プロセスは、より微細なピッチ構造及び歩留りの必要条件が要求されるときに「プロセス依存的」になること及び、この要件が非常に慎重に扱われるべきである用途において、関連するプロセス時間及び方法はより高い所有コストをもたらし得ることが挙げられる。加えて、従来プロセスのうちのいくつかは、環境に優しくない。
【００１９】
例えば、ウェットエッチングプロセスの場合、ウェットエッチングは、取り残されることが望ましい金属回路、例えば基板３００上に形成されたＣｕ製「ピラー（柱状体）」またはＲＤＬトレース３０２のアンダカットを生じさせる。このアンダカットは、金属回路の接触面積を減少させ、それによって歩留り及び製品信頼性の低下をもたらす。
【００２０】
加えて、ウェットエッチングプロセスは選択的ではない。それ故、製造業者が残しておきたいもの（例えば金属回路トレース及び相互接続バンプ）を含む全ての金属要素がエッチングされる。相互接続バンプ及び回路トレースを意図的に小さくすると、ウェットエッチングの効果はますます限定的になる。その理由は、製造業者が残したい回路パターンと不要な余剰シード層とでエッチング量が同じだからである。このことは、製品の信頼性に悪影響を及ぼし、残されている回路の要素の寸法、例えばピッチを制限する。十分理解されるように、比較的高アスペクト比の要素間のピッチを狭くした場合に、このことはまた、ウェットエッチングプロセスによるシード層除去をより一層困難にする。これにより、今度は、チップ設計の制約がもたらされ、金属構造体間において用いることができる間隔が制限される。
【００２１】
加えて、十分理解されるように、ウェットエッチングプロセスは、金属シード層をエッチング除去するきつい化学薬品を用いる。しかし、エッチングステップより前のプロセスステップには、金属シード層に様々な材料を塗布するステップが含まれ、或る残留量の材料は残留物として残ることができる。これらの残留物は、数ナノメートルの厚さを有し得るが、ウェットエッチングプロセスの「マスク」となる金属シード層上の汚染物質として作用し、金属シード層の不完全な除去の原因となり、短絡をもたらす。
【００２２】
さらに、ウェットエッチングプロセスは、金属シード層をエッチング除去するために比較的多量の腐食性の化学薬品を必要とする。さらに、これらの同じエッチング化学薬品はまた、下層の絶縁体内に浸透しやすく、結果的に歩留りに悪い影響を及ぼす。ケミカルエッチングプロセスの副産物は、コストのかかる有害廃棄物処分方法を必要とする有害廃棄物である。除去された貴金属は、ケミカルエッチャント中に含められ、該ケミカルエッチャントとともに廃棄される。いわゆる「グリーン」イニシアチブへの世界的な配慮から、これらの化学薬品の使用及び廃棄は極めて望ましくないと判断される。
【００２３】
プラズマエッチングプロセスにも同様の欠点があり、それらに加えて、より高コストでもある。これは通常、プラズマエッチングを行いかつ制御するために必要な機器に関連している。
【００２４】
しかし、本明細書に記載されているレーザを用いて基板から余剰シード層を除去するシステム及び方法は、従来の方法の上記及び他の欠点を効果的に克服し、プロセス・ケイパビリティ（工程能力）を高め、製造コストを低下させる。本発明のシステム及び方法は、シンプルでクリーンなレーザアブレーション技術を用いることによって、より低コストかつより大量のデバイスの製造を可能にする。本明細書においてさらに説明するように、レーザベースのシード層除去は、それ故に、製品製造の総コストを削減し、プロセス・ケイパビリティ及び歩留りを向上させることができる。
【００２５】
加えて、本発明の余剰シード層のレーザ除去は、金属回路のアンダカットを生じさせず、それによって、回路要素を小さくしても信頼性を高くすることができる。レーザ加工方法はまた、望ましい、より厚い回路パターン（例えば、金属バンプ及びＤＬトレース）を除去することなく、望ましくない余剰シード層を除去するという点で、材料除去時に、より選択的である。チップ設計の制約及び金属構造体間において用いることができる間隔の限界は、レーザプロセスを用いて取り除かれる。加えて、レーザ除去プロセスを用いると、処理汚染物質はアブレーションプロセスに影響を与えず、それ故、ウェットエッチングまたはドライエッチングのプロセスに影響を及ぼす歩留りの問題を解消する。さらに、レーザプロセスは、基板をエッチングするためにきつい化学薬品を必要とせず、従って、グリーンイニシアチブに寄与する。さらにまた、以下で詳細に説明するように、余剰シード層中の貴金属の大部分は、アブレーションプロセスを介して再生利用可能であり、それによって、製造業者は、除去された金属を再利用及び再使用することができる。
【００２６】
本明細書に記載の余剰シード層のレーザアブレーション技術を実行するのに有用である装置が、図１及び図２に示されている。図１は、基板から余剰シード層をレーザ除去する装置１００の例示的な実施形態の概略側面図であり、図２は、本明細書で述べられているような、図１の装置１００により除去された余剰シード層を回収及び格納するためのデブリ除去システム２００の例示的な一実施形態の概略側面図である。
【００２７】
図１を参照すると分かるように、例示的なレーザアブレーション装置１００には、レーザ加工のための基板１０４を保持する可動Ｘ−Ｙ移動ステージ１０２と、特定の所定波長を有するコヒーレントなレーザ光線１０８を生じさせることができるレーザ光源１０６を含む照射デバイスと、互いに協働して基板１０４の上面にレーザ光線１０８を選択的に照射しかつ当該表面におけるレーザ光線のフルエンスを制御することができる複数の光学素子とが含まれる。図１に示されている特定の例示的な実施形態では、これらの素子は、レーザ光線１０８の方向を変更するように配置された複数の反射鏡１１０と、レーザ光線を選択的に遮断するかまたは通過させるためのシャッタ１１２と、レーザ光線を選択的に減衰させるための減衰器１１４と、レーザ光線の形状を制御するためのアナモフィックトンネル１１６と、レーザ光線の均一性を制御するためのホモジナイザ１１８と、レーザ光線を選択的に形作りかつ集束するためのアナモフィックコンデンサレンズ１２０と、レーザ光線をクロッピングするように構成されたマスク１２２と、レーザ光線を基板１０４の上面に集光しかつ集束するための投影レンズ１２４とを含む。
【００２８】
当業者であれば分かるように、図１に示されているレーザアブレーション装置１００の特定の実施形態は、ほんの一例として示されているにすぎず、何らかの制限を目的とするものではない。従って、特定の用途に応じて、同様に余剰シード層の除去に効果的であろう多数または少数の、及び／またはタイプの、レーザ光源及び／または光学素子を有する他のデバイスを作ることができる。
【００２９】
さらに十分理解されるように、シード層の効果的なアブレーションのために、多くのタイプのレーザ光源１０６（固体レーザ、ＬＥＤレーザ及び気体レーザを含むがこれに限定されるものではない）を用いることができる。例えば、タマラック・サイエンティフィック社（Tamarack Scientific Co., Inc.）（http://www.tamsci.com）から入手可能なタイプのエキシマレーザを有利に用いることができる。エキシマレーザは、希ガス（例えば、アルゴン、クリプトンまたはキセノン）と反応ガス（フッ素または塩素）との組合せを用い、これらのガスから、適切な電気刺激条件下で、「エキシマ」（または、希ガスハロゲン化物の場合は「エキシプレックス」）と呼ばれる擬似分子（pseudo-molecule）が生成される。エキシマ（エキシプレックス）は、励起された状態においてのみ存在することができ、かつ紫外領域の波長を有するレーザ光を生じさせる。
【００３０】
エキシマレーザからの紫外線は、生体物質及び有機化合物の両者によって効果的に吸収される。エキシマレーザは、被照射物質を焼成または切除するのではなく、表面組織の分子結合を破壊するのに十分なエネルギーを加える。表面組織は、厳しい管理下で、焼成ではなくアブレーションにより、効果的に空気中に分解する。このように、エキシマレーザは、実質的に影響を受けずに残っている物質の残り部分に対して加熱や変更をほとんど行うことなく、並外れて微細な表面材料層を除去することができる有用な特性を有する。
【００３１】
図２は、図１の例示的なレーザアブレーション装置１００によって除去された余剰シード層の物質を回収及び格納するためのデブリ除去システムの例示的な一実施形態を示している。図２から分かるように、デブリ除去システム２００は、アブレーション装置１００の投影レンズ１２４のすぐ下に隣接して配置されており、開口している上底及び下底を有する円錐台形のチャンバ２０２を含み、該チャンバ２０２の外周面の周りには、ガス流、例えば空気流を、シード層がアブレートされる基板１０４の上面すなわち加工面２０６上へ噴射するための複数の孔または噴射機構２０４が配置されている。矢印２１０で示されているように、ガス噴射機構２０４は、排気ポンプ２０８と共同して、小型ながらも強力な真空掃除機のように、基板表面２０６からアブレーション除去された遊離したシード層を吹き飛ばしかつそれを上記したように再利用及び再使用するために回収するチャンバ２０２内において、ガスの高速横断流を発生させるように働く。
【００３２】
以下で詳細に説明するように、デブリ除去システム２００は、投影レンズ１２４と基板１０４との間において、投影されるレーザ光線の下で固定されており、レーザ装置１００によって照射されている領域と同じ領域を洗浄するように、レーザアブレーション装置１００と一体となって基板１０２に対して変位するか、または基板１０２と一体となってレーザアブレーション装置１００に対して変位する。十分理解されるように、このレーザアブレーション装置１００の基板１０２に対する変位は、（例えばＸ−Ｙ移動ステージ１０２を用いて）基板１０４を装置１００に対して変位させることによって、または装置１００を基板１０４に対して変位させることによって、または両デバイスを互いに対して変位させることによって生じさせることができる。
【００３３】
銅、金、銀、チタン、パラジウム、タンタルなどの材料及び他の多くの材料製の薄い導電性シード層のレーザ除去は、下層の誘電体または高分子層に適用されたときに、エキシマレーザプロセスを用いて、直接アブレーション除去することができる。レーザアブレーションは、エキシマまたは他のレーザ装置１００から投影された高エネルギーＵＶ光によって薄い金属層が直接的にアブレーション除去される「サブトラクティブ」プロセスである。通常は、アブレーションプロセスを引き起こすために、約１マイクロメートル（μｍ）未満の厚さを有する金属シード層が形成される。この厚さにおいて、金属シード層のアブレーションは容易である。基板上にある他の全ての回路構造、すなわち、約１μｍより大きい厚さを有する回路構造では、除去に必要なレーザフルエンスが、約１μｍ未満のものに比べてかなり大きい。それ故、所望の回路パターンは残るが、シード層は容易に除去される。結果として、下層の高分子層を損傷することなく、あるいは基板１０４上に残ることが望ましいＤＬトレース、ピラーまたは他の回路パターンのアブレーションなしに、金属シード層が完全に除去される。
【００３４】
図４Ａ〜図４Ｄに示されているように、アブレーションプロセス中、基板１０４（図中ではＳｉ／誘電体）上の誘電体または高分子層４０４上に形成された金属（図中ではＴｉ／Ｃｕ）シード層４０２は、複数のより厚い回路ピラーまたはトレース４１０の間で、レーザ光線１０８によって照射される領域４０６において、シード層４０２上への入射レーザ光線１０８から生じる急熱急冷サイクルによって引き起こされる強い引張応力により破砕され、それによりシード層４０２はその下層の誘電体または高分子層４０４から分離される。レーザ光線パルス１０８は、該光線１０８のエネルギーのほんの一部のみが金属と基板の界面に到達するように、下層の誘電体または高分子層４０４によって部分的にしか吸収されない。金属と基板の界面における不連続性はそれ故に高電場勾配を発生させ、それにより、基板１０４の表面から薄い金属シード層４０２を高速で放出される。基板１０４から放出された、アブレートされた金属層４０８（例えば、図４Ｄに示されているもの）は、微粉末に似ており、その後、アブレーション中に、図２に関連して説明したデブリ回収システム２００を用いて再生利用することができる。被照射領域４０６内の金属シード層４０２は基板１０４の表面から「衝撃」されているが直接的に切り取られたり焼き切られたりしていないので、下層の誘電体または高分子材料４０４はプロセス中に損傷されない。
【００３５】
シード層４０２を除去するのに必要なレーザエネルギー量はかなり少ないので、シード金属の広い領域を同時に除去することが可能であり、従来の、ウェットエッチングプロセスか、ドライエッチングプロセスか、プラズマエッチングプロセスかの選択と比較して、魅力的なスループットを提供する。図５Ａに示されているように、交互に向きを変えて並ぶ複数の横方向の矢印によって示されている、小さな正方形または矩形のレーザ光線照射領域５０２のサーペンタイン方式のスキャンを、基板１０２の全面で順次にステップ・アンド・リピートすることにより、シード層４０２をアブレーション除去することができる。あるいは、上記の工程を、図５Ｂに１つの横方向の矢印によって示されているような、基板１０４の全域における、基板１０４よりも長い比較的狭いレーザ光線照射領域５０４のステップ・アンド・シングルパス方式スキャンにおいて行うこともできる。いずれの実施形態においても、基板１０４の全域でスキャン／ステップを行う間、レーザ装置１００をパルス発振動作で作動させ、それにより、その時点でレーザ光線１０８が照射されている照射領域５０２または５０４内のシード層４０２を、その下層の材料、または互いに隣接する、より厚い金属化回路パターン４１０（図４Ａ〜図４Ｄを参照）を損傷することなく、アブレーション除去する。
【００３６】
矩形または正方形のレーザ光線１０８は、基板サイズと、金属シード層４０２をアブレーション除去するために基板１０４において必要とされるフルエンスとに最も良く合う大きさにしてある。基板１０４を所定の速度で変位させるとき、基板の一部が、例えば３０８ｎｍまたは２４８ｎｍの波長の、ＵＶレーザ光に露光される。最終的には、基板１０４の全部がレーザ光線１０８に露光されることになるが、上記したように、適切なフルエンスが与えられたときには、シード層４０２のみが反応する。
【００３７】
用いられるレーザアブレーション光線１０８のサイズは、いくつかの要因、例えば、基板１０４のサイズ、効果的なアブレーションのために基板において必要とされるフルエンス、有能電力などの影響を受ける。いずれの場合でも、図５Ａ及び図５Ｂに示されているように、例えば、所与の周波数でパルスを発するレーザ装置１００を用いて、レーザ光線１０８を横切って基板１０４及びＸ−Ｙ移動ステージ１０２を変位させることによって、基板１０４の表面２０６の全域でレーザ光線１０８を連続的にスキャンさせる。この方法で、基板全体が照射されるまで、基板１０４の全域でレーザ光線１０８を「ステップ」させる。このようにして、照射された金属シード層４０２の１つの対応する部分５０２または５０４を除去した後、アブレートされなかった基板１０４の新たな部分をレーザ光線１０８の下に変位させ、ここでレーザ装置１００に再びパルスを発せさせ、対応する被照射領域５０２または５０４内の金属シード層４０２を除去する。この「ステップ・パルス・アンド・リピート」プロセスは、非常に速い速度で実行することができ、通常は、レーザアブレーション装置１００に対するステージ１０２の移動速度、または上記したように、ステージ１０２に対するレーザアブレーション装置１００の移動速度によってのみ制限される。
【００３８】
図６Ａ及び図６Ｂは、本発明の一実施形態に従ってレーザアブレーションにより余剰シード層が除去された基板１０４及びその上に形成された複数の金属（Ｃｕ）回路トレース６０２の、それぞれ×６００及び×５００の倍率で撮影された顕微鏡写真である。図６Ａ及び図６Ｂから分かるように、上記レーザアブレーション方法は、アンダカットがなく、鋭いはっきりしたエッジを有し、エッジ間の短絡またはシード層のブリッジングがない、微細かつ密接配置された導電性構造体６０２の製造を可能にする。
【００３９】
図７のＡ及びＢは、それぞれ、基板の製造に関わる一連の連続的ステップを説明するプロセスフロー図であり、本発明の１若しくは複数の実施形態に従って、図６Ａ及び図６Ｂに示されているものと同様の導電性構造体が基板の加工面上に形成され、基板表面から余剰シード層が除去される。
【００４０】
図７のＡを参照すると、上記プロセスは、基板及びその上に形成された誘電体または高分子の表面あるいは誘電体層のいずれか、例えば高分子層を提供するＳ１から始まる。Ｓ２では、誘電体または高分子の表面または層上に、例えばスパッタリングによって、導電性シード層、例えばＴｉ／Ｃｕを形成する。
【００４１】
Ｓ３では、シード層にフォトレジストを塗布し、従来のフォトリソグラフィー及び現像技術を用いてパターニングする。Ｓ４では、現像されたフォトレジストの開口部に、例えばその上に導電性金属（例えばＣｕ）をめっきすることによって、導電性金属を堆積させる。
【００４２】
Ｓ５では、例えばフォトレジストストリッピング（剥離）技術を用いて基板からフォトレジストを除去し、Ｓ６では、上記の装置及び方法により基板から余剰シード層をアブレートする。図７のＢに示されているように、これらは、Ｓ７の、図１に関連して説明したタイプのレーザアブレーション装置１００のステージ上に基板を載置するステップと、Ｓ８の、表面から余剰シード層をアブレーション除去するのに効果的な所定のフルエンスを有するレーザ光のパルスを装置から基板の表面に照射するステップとを含む。
【００４３】
Ｓ９では、Ｓ８において基板からアブレーション除去されたシード層を、例えば図２に関連して説明したデブリ捕捉システム２００を用いて捕捉し、Ｓ１０では、ステージを隣接位置へ変位させ、ステップＳ８及びＳ９を、余剰シード層の全てが基板の表面から除去されるまで、ステップ・アンド・リピート方式で繰り返す。
【００４４】
１若しくは複数の実施形態に従って、レーザアブレーション技術を用いて基板から余剰シード層を除去するシステム及び方法が提供される。本明細書に開示されている技術は、従来の手法よりも優れた点をいくつかもたらし得る。例えば、一実施形態に従う方法は、従来の方法では他の形で有害廃棄物として廃棄または処理されていたであろう余剰シード層を、（例えば、デブリ除去回収システムを用いて）基板からレーザ照射されるときに回収することができる。別の例として、一実施形態に従う方法により、基板の表面から余剰シード層を除去する前に基板を予め洗浄する必要がなくなり、それにより、従来の手法より優れた利点を提供することができる。一実施形態によれば、本明細書に開示されている１若しくは複数の技術は、製造コスト及び所有コストを削減することができる（例えば、ウェットケミストリーの減少、危険な薬品廃棄の減少、余剰シード金属の再生利用、及び／または高スループットを実現する）。
【００４５】
当業者はもう分かっているように、本発明の１若しくは複数の実施形態に従って、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、余剰シード層除去システムの材料、装置、構成及び方法に対する多くの変更形態、代替形態及び変形形態が可能である。従って、本発明の範囲は、本明細書に記載されかつ図面で説明されている特定の実施形態に限定されるべきではない。それらは、単に本発明のいくつかの例を説明するものでしかない。むしろ、本発明の範囲は、以下に添付される特許請求の範囲及びその機能的等価物と完全に同じものであるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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