(57)【要約】  本発明の全般的分野は、１つ以上の平らな感光層を含む平坦な基板（１）上で「リフトオン」として知られている技術を用いて、電子部品を製作するために設計されるフォトリソグラフィー・システムに関する。本発明によるシステムは、レーザー直接書き込み技術を使用する。それは前記層内で逆傾斜を有する外形を作り出すために、光学ビーム（Ｆ）の有用な部分が感光層の平面上で傾いているように構成される、光学的又は機械的手段を備え、光学ビームの有用な部分は前記外形を作り出すために効果的に寄与する、光学ビームの部分である。本発明の１つの好適な実施形態において、本システムは集束用光学的部分（２３）の近傍に位置する光学ビームの部分的な閉鎖用の手段（５０）を含む。
2014500523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の平坦な感光層を含む平坦な基板（１）上へのレーザー直接書き込みシステム（１０）であって、前記システムが少なくとも：
書き込みレーザー（２０）であって、光学ビーム（Ｆ）が、半径方向の対称性を有する書き込みレーザーから来る前記書き込みレーザー（２０）と、
前記光学ビームを前記平坦な感光層の平面上へと集束させる光学的部分（２３）と、
前記平坦な基板の移動における、変位用の手段（３０）を備え、
前記システムが、前記感光層内で逆傾斜を有する外形を作り出すために、前記光学ビームの有用な部分が前記感光層の平面上で傾斜するようなやり方で構成された光学的又は機械的手段（５０）を含み、前記光学ビームの前記有用な部分が、前記外形を作り出すために効果的に寄与する前記光学ビームの部分であり、前記集束用光学的部分の光軸が前記感光層の平面に対して直角であることを特徴とする、レーザー直接書き込みシステム。
【請求項２】
前記システムが、前記集束用光学的部分の近傍に位置する前記光学ビームを部分的に閉鎖するための手段を備えることを特徴とする、請求項１に記載のレーザー直接書き込みシステム。
【請求項３】
前記閉鎖手段が、直線の縁を有する不透明な薄い平らな板（５０）であることを特徴とする、請求項２に記載のレーザー直接書き込みシステム。
【請求項４】
前記閉鎖手段が、前記光学ビームの有用な部分が回折縞無しで前記感光層の平面上において傾いているように、光学ビームが前記平坦な感光層の平面上に生成されることを可能にする除去用薄板であることを特徴とする、請求項２に記載のレーザー直接書き込みシステム。
【請求項５】
前記閉鎖手段が、移動及び／又は回転において調整可能な、少なくとも１つのテーブル上に取り付けられることを特徴とする、請求項２〜４の何れか１項に記載のレーザー直接書き込みシステム。
【請求項６】
前記光学ビームが、前記平坦な感光層の平面のレベルに至るまで、半径方向の対称性を有し、前記集束用光学的部分の前記光軸が、前記感光層の平面に対して直角であり、前記光学ビームは前記平坦な感光層の平面上で焦点が外れていることを特徴とする、請求項１に記載のレーザー直接書き込みシステム。
【請求項７】
前記集束用光学的部分が、前記平坦な感光層の平面上における球面収差の火線がその中心よりもその周辺においてより多くのエネルギーを含むようなやり方で、前記光学ビームへ球面収差を導入することを特徴とする、請求項６に記載のレーザー直接書き込みシステム。
【請求項８】
フォトリソグラフィー法のステップの実行に対する、請求項１〜７の何れか１項に記載の前記レーザー直接書き込みシステムの使用。
【請求項９】
―請求項１〜７の何れか１項に記載の前記レーザー直接書き込みシステムの提供と、
―前記システムから来る前記レーザーによる、前記レジストの加工を行う、前記レジストによって覆われた基板上へのレーザー直接書き込みの方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、マスキング無しのフォトリソグラフィーに関し、より正確には感光性材料のレーザー直接書き込みによる構造化の実施に関する。
【０００２】
実際、本発明による装置及び方法は、例えば電子部品又は光電子部品の製作用に使用され得る。
【０００３】
本発明による装置及び方法は、とりわけ“ｌｉｆｔ−ｏｆｆ”（リフトオフ）の用語によって知られている方法を実施するための、マイクロエレクトロニクスの分野において直接適用可能である。
【背景技術】
【０００４】
この技術は、マイクロエレクトロニクスの分野において良く知られている方法である。それは、基板上へ堆積された薄膜が、膜を形成する材料をエッチングする必要無しに構造化されることを可能にする。この技術は、それが膜を形成する材料の直接的エッチングのためのステップを含まないため、“ｓｕｂｔｒａｃｔｉｖｅ”（減法の）の反対としての“ａｄｄｉｔｉｖｅ”（加法の）と称される。この技術は、そのエッチング液が現存する材料に対してしばしば複雑及び／又は不適合である、金属層の構造化に対して特に有用である。
【０００５】
「リフトオフ」は、「ステンシル」層を用いて基板上に形成されるべきパターンの逆像を形成することである。このステンシル層は、基板の或る領域を覆い、他の領域を露出させたままにする。構造化されるべき膜は、それに引き続いて「ステンシル」層の上に堆積される。次に、ステンシル層は液体中で溶解される。ステンシル層の溶解は、その表面上に堆積された膜のリフトオフ（剥離）をもたらす。リフトオフの要は、ステンシル層の縁の外形にある。これらの縁は、ステンシル層の溶解を可能にするため、堆積された膜の中に裂け目を作り出すように、否応なしに傾斜しなければならない。
【０００６】
この「リフトオフ」技術の利点は：
―通常、様々な材料から成る膜と関連付けられる特定のエッチング液を使用せずに、一つのステップで堆積される膜を構築することと、
―唯一つの構造化ステップが適用されるため、基板を汚染する危険性を最小限にすることと、
―傾斜しているパターンの縁を得ることと
である。
【０００７】
主な欠点は、適切なステンシルを作り出すことの困難さである。
【０００８】
マスキングによるリソグラフィーの分野において、ステンシル層は：
―感光性レジストの層と、
―次の組合せ：
○  感光性レジスト／感光性レジスト
○  ポリアミド／モリブデン
○  無機誘電体層／感光性レジスト
であり得る２つの層と、
―次の組合せ：
○  感光性レジスト／アルミニウム／感光性レジスト
○  ポリアミド／ポリスルホン／ＳｉＯ
であり得る３つの層と
から構成され得る。
【０００９】
図１は、ネガの感光性レジストを用いて実施される「リフトオフ」、言い換えれば露出部分が現像中に溶解され、露出中はマスクの下にある技術を例証している。この技術は、図１においてＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ及びＥと称される５つの主要なステップを含む。ステップＡはレジスト２の層を基板１上へ堆積することにある。ステップＢはマスク３を堆積してレジスト２を露出することにあり、マスキングされた部分は露出されない。ステップＣはマスキングされた部分４を溶解又は現像することにある。ステップＤは構造化されるべき膜５を均一に堆積することにある。ステップＥにおいて、レジスト２は溶解される。膜６はマスクの位置に残存する。
【００１０】
「リフトオフ」がうまく機能する条件の１つは、ステンシルの表面上に堆積された材料の層５と、基板１の上に堆積された材料２の層との間に、はっきりした裂け目を確保することである。この分離は溶液がステンシル層と接触し、それを完全に溶解することを可能にする。この裂け目を確保するために、ステップＣにおいて開けられたレジストの縁は、「リフトオフ」の成功を保証する「庇」の形の輪郭を示さねばならない。これは逆傾斜を有する傾いた外形を意味すると理解される。逆傾斜は、その側面への層５の付着を許さない。マスキングによるフォトリソグラフィーの分野において、この技術は十分に使いこなされる。
【００１１】
しかしながら、レーザー直接書き込みフォトリソグラフィーのような、別のフォトリソグラフィーの技術が存在する。このレーザー直接書き込み技術は、とりわけ、高速プロトタイピングを行うこと、及び特注の部品が小さいサイズ、そして中間サイズのシリーズで作られることを可能にする。
【００１２】
この技術は表面微細構造化、マイクロ流体力学、マイクロエレクトロニクス、センサー等のような多くの技術的分野に関係する。幾つかの会社が異なる技術的アプローチでレーザー直接書き込みの方法を既に開発している。これらの会社を区別する技術的な要は、特にレーザー光線の調整、及びレーザー光線の変位又は基板の変位によって得られうる書き込みの管理に関係する。
【００１３】
従って、Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ社は、レーザー光線の下で基板を変位させる装置と組み合わされた、レーザー光線の偏向用システムを備えたレーザー直接書き込みユニットを開発した。Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇにより開発された書き込み方法は、「スキャニングシステム」と称され、実施される構造化に関わらず、基板の全表面を光線で覆うことにある。Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇにより開発されたシステムの被写界深度は、偏向システムにより制限される。
【００１４】
フランスのＫＬＯＥ社は、次の２点においてＨｅｉｄｅｌｂｅｒｇ社とは異なるレーザー書き込みシステムを開発した：
―光線は固定されている。それは大きな被写界深度を持つように調整され、
―書き込み方法はベクトルのシステムと称され、言い換えればレーザー光線は構造化されるべき位置へのみ動かされる。
【００１５】
図２は、ＫＬＯＥ社により開発されたものに類似の、レーザー直接書き込みを用いたフォトリソグラフィー・システムの全体的な図である。レーザー直接書き込みによるフォトリソグラフィーの方法は、集束したレーザー光線が層の上方で移動することにより、感光性の薄膜を構築することにある。このアプローチにおいて、書き込まれるべき領域のみがレーザー光線によって横切られ、この書き込みモードは「ベクトルの書き込み」と称される。このタイプの装置においては、高解像度のエッチングを実施するために、書き込みレーザー光線はほぼミクロン程度の非常に小さな点のサイズで感光層の上に集束させられ、この光線は大きな被写界深度を持つこと、言い換えればレーザー光線の狭くなっている領域の周りで小さい発散を持つことが重要である。
【００１６】
書き込みシステム１０は、本質的に２つの主要部分：
―光学部分：この光学部分は、光線を調整するための装置２１と２２、及び光線Ｆを集束させるための装置２３の、紫外線で光線Ｆを放射するＵＶ（紫外線）レーザー源２０で構成される。この光学チェーンは固定され、その大きさが、形成される微細構造のものに近い寸法を持つレーザースポットが最終的に得られることを可能にする。図３は１枚のレンズを介した、基板１上の集束装置２３による光線Ｆの集束を概略的に示す。
―機械部分：この機械部分は、サンプル又は基板１がレーザー光線の下で、レーザー光線に実質的に直角な平面の二方向へ動かされることを可能にする、移動テーブル３０で構成される。
【００１７】
書き込みシステムはまた：
―ＵＶレーザー源の出力を管理する手段であって、これらの手段がセパレーターの立方体２４及び光検出器２５から成る手段と、
―二色性の板２６を通じた書き込みの間に、基板の画像が可視領域において形成されることを可能にする、制御カメラ４１と
である制御手段を備える。
【００１８】
全体のシステムは、ＵＶ源、書き込み光線の点灯及び消灯を管理し、移動テーブルの変位を調整するコンピュータ４０により制御される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本光学部分の目的は、大きな被写界深度と組み合わされた均一な照明を生成するために、出来る限り平坦な強度プロフィールを有する、集束したレーザー光線を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
レーザー源２０は組立品の中で最も遠い上流にある光学要素である。その特性は書き込みの品質を決定し、必要とされる光学加工チェーンに影響を与える。このレーザー源はとりわけ次の特性：
―大きなコヒーレンス長と、
―狭い線幅と、
―小さい発散と、
―回折パターンが基板上で極力小さくなるような短い波長と
を持たなければならない。
【００２１】
光線を調整するための装置は、集束レンズ２３の焦点において小さな円形の点を得る必要がある。１つの可能な配置は、光を回折する円形の開口２２を用いて、空間フィルタリングを行うことにある。この円形開口は入射光線の切除を行ない、一定の強度プロフィールが焦点において得られることを可能にする。従って、そのエネルギー分布が実質的に一定の光線が得られる。さらに、焦点における光点の大きさは、集束レンズを変えることなく、較正された開口２２の寸法を単に変えることにより変更され得る。しかしながら、回折穴を通過する際の光の強度の損失は相当であり、その穴は入射エネルギーの１％しか通ることを可能にしない。これらの損失を最小限にするため、光線が回折穴２２を通過する際に集中させるように、定焦点レンズ２１が置かれ得る。
【００２２】
レーザー直接書き込みによるフォトリソグラフィーの欠点の１つは、「リフトオフ」プロセスの成功を保証する「庇」の形において所望の外形を得ること、及びその形に所望の外形を動的に制御するのが困難なことである。本発明による装置は、現行のシステムを根本的に変えることなく、「庇」の形における層の外形を簡単に得ることを可能にする。
【００２３】
より正確には、本発明の１つの主題は、基板上で逆傾斜を有するメサ・タイプの構造を形成するために設計された、レーザー直接書き込みシステムである。本発明はまた、１つ以上の平坦な感光層を含む平坦な基板上で、「リフトオフ」の用語によって知られている技術による電子部品の製作のための、そのようなシステムの使用に関する。
【００２４】
従って、本発明の１つの主題は、メサ・タイプの構造を形成するために設計された、レーザー直接書き込みシステムであり、前記システムは少なくとも：
その光学ビームが、半径方向の対称性を有する書き込みレーザーから来る書き込みレーザーと、
光学ビームを平坦な感光層の平面上へと集束させる光学的部分と、
平坦な基板の移動における、変位用の手段を備え、
本システムが、感光層内で逆傾斜を有する外形を作り出すために、光学ビームの有用な部分が前記感光層の平面上で傾斜するように構成された光学的又は機械的手段を含み、光学ビームの有用な部分が、前記外形を作り出すために効果的に寄与する光学ビームの部分であることを特徴とする。
【００２５】
書き込みレーザー光線は、ミクロン範囲の寸法を有するパターンの形成を可能にする集束した光線を得るために、ＵＶにおいて放射する短い波長のレーザー源から出ていることが望ましい。想定されるレーザーの中では、特にレーザーダイオード、ガスレーザー、及び固体レーザーが挙げられる。
【００２６】
集束用光学的部分の選定は限定されない。それは例えば、顕微鏡の集束用光学的部分であってもよい。それは可変の焦点距離を持ち得る。レジスト内に形成される側壁の傾斜は従って調整されることが可能である。
【００２７】
光学的又は機械的閉鎖手段は、直線の縁を有する不透明な薄い平らな板、又は除去用薄板、吸収フィルター、反射フィルター、干渉フィルター、ニュートラルデンシティフィルター、及び偏光フィルターの中から選定され得る。
【００２８】
本発明はまた、レジスト内の斜め勾配の形成に対する、上記で定義されたようなシステムの使用に関する。
【００２９】
とりわけ、本発明はフォトリソグラフィー法のステップ、特に「リフトオフ」ステップの実行に対する、上記で定義されているようなシステムの使用に関する。
【００３０】
本発明は次に：
―上記で定義されているようなレーザー書き込みシステムの提供し、
―本システムから来るレーザー光線によって、前記レジストを加工する、
レジストによって覆われる基板上のレーザー直接書き込み用の方法を含む。
【００３１】
幾つかの実施形態が可能である。第一の変形において、集束用光学的部分の光軸は感光層の平面に対して直角であり、システムは集束用光学的部分の近傍にある、光学ビームの部分的閉鎖用の手段を備える。閉鎖手段は、直線の縁を有する不透明な薄い平らな板、又は光学ビームの有用な部分が回折縞無しで感光層の平面上で傾くように、光学ビームが平坦な感光層の平面上に生成されることを可能にする除去用薄板である。有利なことに、閉鎖手段は移動及び／又は回転において調整可能な、少なくとも１つのテーブル上へと取り付けられる。
【００３２】
第二の変形において、光学ビームは平坦な感光層の平面のレベルに至るまで、半径方向の対称性を有し、集束用光学的部分の光軸は、感光層の平面に対して直角であり、光学ビームは平坦な感光層の平面上で焦点が外れている。
【００３３】
有利なことに、集束用光学的部分は、平坦な感光層の平面上における球面収差の火線が、その中心よりもその周辺においてより多くのエネルギーを含むようなやり方で、光学ビームへ球面収差を導入する。
【００３４】
本発明はまた、フォトリソグラフィー法のステップの実行に対して先に述べたように、レーザー直接書き込みシステムの使用にも関する。
【００３５】
最後に、それは：
―先に述べたようなレーザー直接書き込みシステムの提供と、
―このレーザー書き込みシステムから来るレーザー光線による、前記レジストの加工を行う、レジストによって覆われた基板上におけるレーザー直接書き込みの方法に関する。
【００３６】
本発明は、制限されない例を通じて与えられる、以下に続く記述を読むことにより、そして添付図のおかげでより良く理解され、その他の利点が明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】既に記述されている「リフトオフ」として知られている方法の主要なステップを示す。
【図２】先行技術によるレーザー書き込みシステムの全体図を示す。
【図３】先行技術による基板上における書き込み光線の集束を示す。
【図４−６】基板上における書き込み光線の集束の、本発明による変形実施形態を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明による装置の一般的原理は、感光層内で逆傾斜を有する外形を作り出すために、光学ビームの有用な部分が前記感光層の平面上で傾くように構成された光学的又は機械的手段を、書き込みシステム内へ導入することであり、光学ビームの有用な部分は、前記外形を作り出すために効果的に寄与する光学ビームの部分である。
【００３９】
幾つかの実施形態が可能である。それらは図４〜６に示されている。各図は一連の光線による光源２０から来るビームＦ、集束用光学的部分２３、及び基板１を示す。
【００４０】
図４及び５に例証されている第一の変形において、集束用光学的部分の光軸は感光層の平面に対して直角であり、本システムは集束用光学的部分の近傍に位置する光学ビームの部分的閉鎖用の手段５０を備える。図４において、閉鎖手段は集束用光学的部分の手前に位置し、図５において、閉鎖手段は集束用光学的部分の後方に位置する。閉鎖手段は、図４及び５に例証されるような、直線の縁を有する不透明な薄い平らな板、又は光学ビームの有用な部分が回折縞無しで感光層の平面上で傾いているように、光学ビームが平坦な感光層の平面において生成されることを可能にする、除去用薄板である。従って光線は、その上に基板が載っている平面に対する法線に対して、或る角度で基板に到達する。閉鎖手段は、集束している光線の入射角を調整するように、移動及び／又は回転において調整可能な、少なくとも１つのテーブル上に取り付けられ得る。この技術の主要な利点は、システムの適合を僅かしか必要としない、その実施の簡単さ、及び閉鎖手段の動的調整に関する能力を提供する、その調整の可能性である。従って、除去用薄板がより多く光線内へ入り込めば、感光層に対するその効果はより強められ、外形の傾斜はより大きくなることが示されている。代わりに、閉鎖手段は吸収フィルター、反射フィルター、干渉フィルター、ニュートラルデンシティフィルター、又は偏光フィルターの中から選定され得る。
【００４１】
図６に例証される第二の変形において、光学ビームは平坦な感光層の平面のレベルに至るまで半径方向の対称性を有し、集束用光学的部分の光軸は感光層の平面に対して直角であり、光学ビームは平坦な感光層の平面において、距離ｄだけ焦点が外れている。レジストの縁における傾斜効果を得るため、光線は被写界深度を超えて焦点を外される必要がある。これは解像度の喪失と、光線束が広がることと、照射出力の損失をもたらし得る。この欠点を克服するため、定焦点用又は集束用光学的部分は、平坦な感光層の平面上の球面収差の火線が、その中心よりもその周辺においてより多くのエネルギーを含み、従って光増感を促進するようなやり方で、光学ビームへ球面収差を導入することができる。
【図１Ａ】
2014500523.tif 000003
【図１Ｂ】
2014500523.tif 000004
【図１Ｃ】
2014500523.tif 000005
【図１Ｄ】
2014500523.tif 000006
【図１Ｅ】
2014500523.tif 000007
【図２】
2014500523.tif 000008
【図３】
2014500523.tif 000009
【図４】
2014500523.tif 000010
【図５】
2014500523.tif 000011
【図６】
2014500523.tif 000012
【国際調査報告】
2014500523.tif 000013
2014500523.tif 000014
2014500523.tif 000015
2014500523.tif 000016
2014500523.tif 000017
2014500523.tif 000018