(57)【要約】第１層と第２層とがこの順で積層された基板を保持する保持部と、前記保持部で前記基板を保持した状態で前記第２層にレーザー光線の集光点を形成し、前記集光点の位置で前記第１層を残しつつ前記第２層を除去する照射部と、前記集光点の位置を制御する制御部とを備える、レーザー加工装置。
2020202975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１層と第２層とがこの順で積層された基板を保持する保持部と、
前記保持部で前記基板を保持した状態で、前記第２層にレーザー光線の集光点を形成し、前記集光点の位置で前記第１層を残しつつ前記第２層を除去する照射部と、
前記集光点の位置を制御する制御部とを備える、レーザー加工装置。
【請求項２】
前記第１層は、絶縁材料で形成される絶縁層であり、
前記第２層は、前記絶縁層のエッチング時に前記絶縁層の一部を保護するマスク層であり、
前記マスク層はカーボンを含有する、請求項１に記載のレーザー加工装置。
【請求項３】
前記基板は、円盤状の第１主表面と、前記第１主表面とは反対向きの円盤状の第２主表面と、前記第１主表面の外縁と前記第２主表面の外縁とをつなぐ外周面とを有し、
前記第２層は、前記第１主表面に形成される第１平坦部と、前記第２主表面に形成される第２平坦部と、前記外周面に形成される外周部とを有し、
前記制御部は、前記第１平坦部の外縁から径方向内方に所望の範囲内の部分と、前記第２平坦部の外縁から径方向内方に所望の範囲内の部分と、前記外周部とのうち、少なくとも１つを除去すべく、前記集光点の位置を制御する、請求項１または２に記載のレーザー加工装置。
【請求項４】
前記照射部は、前記第２層における前記集光点を変位するガルバノスキャナを含む、請求項３に記載のレーザー加工装置。
【請求項５】
前記保持部の前記基板を保持する保持面の直径は、前記基板の直径よりも小さく、
前記ガルバノスキャナは、前記保持部で保持された前記基板の径方向外方に配置される、請求項４に記載のレーザー加工装置。
【請求項６】
前記保持部を回転させる回転駆動部と、
前記保持部の回転中心線に対して直交する第１方向に、前記保持部と前記ガルバノスキャナとを相対的に移動させる第１移動駆動部と、
前記保持部の回転中心線に対して平行な第２方向に、前記保持部と前記ガルバノスキャナとを相対的に移動させる第２移動駆動部とを備え、
前記制御部は、前記回転駆動部、前記第１移動駆動部、前記第２移動駆動部、および前記ガルバノスキャナを制御し、前記集光点の位置を制御する、請求項５に記載のレーザー加工装置。
【請求項７】
前記制御部は、
前記第２方向における前記保持部と前記ガルバノスキャナとの相対位置を第１位置に固定した状態で、前記基板の周方向および径方向に前記集光点を変位し、前記第１平坦部の外縁から径方向内方に所望の範囲内の部分を除去することと、
前記第２方向における前記保持部と前記ガルバノスキャナとの相対位置を前記第１位置とは異なる第２位置に固定した状態で、前記基板の周方向および板厚方向に前記集光点を変位し、前記外周部を除去することとと、
前記第２方向における前記保持部と前記ガルバノスキャナとの相対位置を、前記第２位置を基準として前記第１位置とは反対側の第３位置に固定した状態で、前記基板の周方向および径方向に前記集光点を変位し、前記第２平坦部の外縁から径方向内方に所望の範囲内の部分を除去することとを実施する、請求項６に記載のレーザー加工装置。
【請求項８】
前記照射部は、前記レーザー光線の強度分布を均一化するホモジナイザと、前記レーザー光線の断面形状を矩形に整形するアパーチャとを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載のレーザー加工装置。
【請求項９】
前記集光点からの飛散物を吸引する吸引部を備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載のレーザー加工装置。
【請求項１０】
前記集光点に向けてガスを噴射する噴射部を備える、請求項１〜９のいずれか１項に記載のレーザー加工装置。
【請求項１１】
第１層と第２層とがこの順で積層された基板を、保持部で保持することと、
前記保持部で前記基板を保持した状態で、前記第２層にレーザー光線の集光点を形成し、前記集光点の位置で前記第１層を残しつつ前記第２層を除去することと、
前記集光点の位置を制御することとを含む、レーザー加工方法。
【請求項１２】
前記第１層は、絶縁材料で形成される絶縁層であり、
前記第２層は、前記絶縁層のエッチング時に前記絶縁層の一部を保護するマスク層であり、
前記マスク層はカーボンを含有する、請求項１１に記載のレーザー加工方法。
【請求項１３】
前記基板は、円盤状の第１主表面と、前記第１主表面とは反対向きの円盤状の第２主表面と、前記第１主表面の外縁と前記第２主表面の外縁とをつなぐ外周面とを有し、
前記第２層は、前記第１主表面に形成される第１平坦部と、前記第２主表面に形成される第２平坦部と、前記外周面に形成される外周部とを有し、
前記第１平坦部の外縁から径方向内方に所望の範囲内の部分と、前記第２平坦部の外縁から径方向内方に所望の範囲内の部分と、前記外周部とのうち、少なくとも１つを除去すべく、前記集光点の位置を制御することを含む、請求項１１または１２に記載のレーザー加工方法。
【請求項１４】
前記第２層における前記集光点をガルバノスキャナによって変位することを含む、請求項１３に記載のレーザー加工方法。
【請求項１５】
前記保持部の前記基板を保持する保持面の直径は、前記基板の直径よりも小さく、
前記ガルバノスキャナは、前記保持部で保持された前記基板の径方向外方に配置される、請求項１４に記載のレーザー加工方法。
【請求項１６】
前記保持部を回転させる回転駆動部と、
前記保持部の回転中心線に対して直交する第１方向に、前記保持部と前記ガルバノスキャナとを相対的に移動させる第１移動駆動部と、
前記保持部の回転中心線に対して平行な第２方向に、前記保持部と前記ガルバノスキャナとを相対的に移動させる第２移動駆動部と、
前記ガルバノスキャナとを制御し、前記集光点の位置を制御することを含む、請求項１５に記載のレーザー加工方法。
【請求項１７】
前記第２方向における前記保持部と前記ガルバノスキャナとの相対位置を第１位置に固定した状態で、前記基板の周方向および径方向に前記集光点を変位し、前記第１平坦部の外縁から径方向内方に所望の範囲内の部分を除去することと、
前記第２方向における前記保持部と前記ガルバノスキャナとの相対位置を前記第１位置とは異なる第２位置に固定した状態で、前記基板の周方向および板厚方向に前記集光点を変位し、前記外周部を除去することとと、
前記第２方向における前記保持部と前記ガルバノスキャナとの相対位置を、前記第２位置を基準として前記第１位置とは反対側の第３位置に固定した状態で、前記基板の周方向および径方向に前記集光点を変位し、前記第２平坦部の外縁から径方向内方に所望の範囲内の部分を除去することとを含む、請求項１６に記載のレーザー加工方法。
【請求項１８】
前記レーザー光線の強度分布を、ホモジナイザによって均一化することと、
前記レーザー光線の断面形状を、アパーチャによって矩形に整形することとを含む、請求項１１〜１７のいずれか１項に記載のレーザー加工方法。
【請求項１９】
前記集光点からの飛散物を吸引することを含む、請求項１１〜１８のいずれか１項に記載のレーザー加工方法。
【請求項２０】
前記集光点に向けてガスを噴射することを含む、請求項１１〜１９のいずれか１項に記載のレーザー加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、レーザー加工装置、およびレーザー加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の半導体装置の製造方法は、第１窒化シリコン層と、酸化シリコン層と、第２窒化シリコン層と、ハードマスク層とをこの順で基板に形成することを含む。ハードマスク層は、カーボン層などを含む。半導体装置の製造方法は、ハードマスク層をマスクとして異方性ドライエッチングを行い、第２窒化シリコン層と、酸化シリコン層と、第１窒化シリコン層とを貫通する開口部を形成する。その後、カーボン層は、酸素ガスを用いたプラズマアッシング法によって除去される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本国特開２０１１−２２８３４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示の一態様は、プラズマを利用することなく、第１層を残しつつ、第１層に積層される第２層の所望の部分を選択的に除去できる、技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様に係るレーザー加工装置は、
第１層と第２層とがこの順で積層された基板を保持する保持部と、
前記保持部で前記基板を保持した状態で前記第２層にレーザー光線の集光点を形成し、前記集光点の位置で前記第１層を残しつつ前記第２層を除去する照射部と、
前記集光点の位置を制御する制御部とを備える。
【発明の効果】
【０００６】
本開示の一態様によれば、プラズマを利用することなく、第１層を残しつつ、第１層に積層される第２層の所望の部分を選択的に除去できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、一実施形態に係るレーザー加工前後の基板の状態を示す断面図である。
【図２】図２は、一実施形態に係るレーザー加工装置の第１状態を示す断面図である。
【図３】図３は、一実施形態に係るレーザー加工装置の第２状態を示す断面図である。
【図４】図４は、一実施形態に係るレーザー加工装置の第３状態を示す断面図である。
【図５】図５は、一実施形態に係る照射部と吸引部と噴射部との位置関係を示す平面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、ホモジナイザを通過する前の、レーザー光線の強度分布の一例を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、ホモジナイザを通過した後の、レーザー光線の強度分布の一例を示す図である。
【図７Ａ】図７Ａは、集光点の並べ方の第１例を示す平面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、集光点の並べ方の第２例を示す平面図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、集光点の並べ方の第３例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略することがある。本明細書において、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は互いに垂直な方向である。Ｘ軸方向およびＹ軸方向は水平方向、Ｚ軸方向は鉛直方向である。
【０００９】
図１は、一実施形態に係るレーザー加工前後の基板の状態を示す断面図である。図１において、レーザー加工前の基板１００の状態を二点鎖線で示し、レーザー加工後の基板１００の状態を実線で示す。
【００１０】
基板１００は、例えばシリコンウェハまたは化合物半導体ウェハなどの半導体基板である。基板１００は、円盤状の第１主表面１０１と、円盤状の第２主表面１０２と、外周面１０３とを有する。第１主表面１０１は平坦面であり、第２主表面１０２は第１主表面１０１とは反対向きの平坦面である。外周面１０３は、第１主表面１０１の外縁と、第２主表面１０２の外縁とをつなぐ。外周面１０３は、面取り加工されたベベルを含む。面取り加工は、図１ではＲ面取であるが、Ｃ面取であってもよい。
【００１１】
基板１００には、第１層１１０と第２層１２０とがこの順で積層される。なお、第１層１１０と基板１００との間には、第１層１１０とは異なる材料で形成される下地層が形成されてもよい。一方、第２層１２０は、露出しており、空気と接している。第１層１１０と第２層１２０とは接しており、第１層１１０と第２層１２０との間に中間層は存在しない。
【００１２】
第１層１１０と第２層１２０とは、基板１００の表面全体に形成されてよい。第２層１２０は、第１平坦部１２１と、第２平坦部１２２と、外周部１２３とを有する。第１平坦部１２１は、基板１００の第１主表面１０１に円盤状に形成される。第２平坦部１２２は、基板１００の第２主表面１０２に円盤状に形成される。第１平坦部１２１と第２平坦部１２２とは、基板１００を挟んで反対側に配置される。外周部１２３は、基板１００の外周面１０３に形成される。なお、第１層１１０も、第２層１２０と同様に、第１平坦部と第２平坦部と外周部とを有する。
【００１３】
第１層１１０は、例えば絶縁材料で形成される絶縁層である。絶縁層は、例えば、窒化シリコン層である。なお、絶縁層は、酸化シリコン層であってもよい。また、絶縁層は単層でも複数層でもよく、例えば絶縁層は窒化シリコン層と酸化シリコン層との複数層であってもよい。絶縁層は、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、またはＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などで形成される。
【００１４】
第２層１２０は、例えば絶縁層のエッチング時に絶縁層の一部を保護するマスク層である。マスク層は、いわゆるカーボンハードマスクであって、カーボンを含有する。マスク層は、カーボンを含有すればよく、カーボンを主体とする化合物を含有してもよい。カーボンハードマスクは、単層でも複数層でもよい。カーボンハードマスクは、ＣＶＤ法またはスピンオン法などで形成される。
【００１５】
マスク層の表面には、不図示のレジストパターンが形成され、レジストパターンと同じパターンにマスク層がエッチングされる。その後、マスク層と同じパターンに絶縁層がエッチングされる。その結果、絶縁層には、絶縁層を厚さ方向に貫通する開口部が形成される。開口部は、半導体チップが形成される部分に形成される。
【００１６】
第２層１２０は、半導体チップが形成される部分と、半導体チップが形成されない部分とを有する。半導体チップが形成されない部分として、例えば第１平坦部１２１の外縁から径方向内方に所望の範囲内の部分１２４と、第２平坦部１２２の外縁から径方向内方に所望の範囲内の部分１２５と、外周部１２３とが挙げられる。３つの上記部分１２３、１２４、１２５は、半導体チップの製造工程中に剥がれると、半導体チップが形成される部分に付着しうるので、半導体チップの動作不良を生じさせうる。
【００１７】
レーザー加工装置１０は、第１層１１０を残しつつ、第２層１２０の所望の部分を除去するのに用いる。除去する部分は、例えば３つの上記部分１２３、１２４、１２５のうちの１つ以上であってよい。第１層１１０を残しつつ、第２層１２０の所望の部分を除去する方法としてプラズマアッシング法などもあるが、真空処理容器が必要になる。レーザー加工装置１０によれば、プラズマを利用しないので、大気中で、第１層１１０を残しつつ、第２層１２０の所望の部分を選択的に除去できる。
【００１８】
図２は、一実施形態に係るレーザー加工装置の第１状態を示す断面図である。第１状態とは、Ｚ軸方向における保持部２０とガルバノスキャナ３１との相対位置が第１位置である状態のことである。図３は、一実施形態に係るレーザー加工装置の第２状態を示す断面図である。第２状態とは、Ｚ軸方向における保持部２０とガルバノスキャナ３１との相対位置が第２位置である状態のことである。図４は、一実施形態に係るレーザー加工装置の第３状態を示す断面図である。第３状態とは、Ｚ軸方向における保持部２０とガルバノスキャナ３１との相対位置が第３位置である状態のことである。第３位置は、第２位置を基準として前記第１位置とは反対側の位置である。図２〜図４に示すように、レーザー加工装置１０は、例えば、保持部２０と、照射部３０と、回転駆動部４０と、第１移動駆動部５０と、第２移動駆動部６０と、制御部９０とを備える。
【００１９】
保持部２０は、基板１００を保持する。例えば、保持部２０は、基板１００の第１主表面１０１を上に向けて、基板１００を下方から水平に保持する。保持部２０は、真空チャックまたは静電チャックなどである。保持部２０は、基板１００を保持する保持面２１を有する。その保持面２１の直径は、基板１００の直径よりも大きくてもよいが、小さくてよい。保持面２１の直径が基板１００の直径よりも小さいと、基板１００の外縁が保持部２０からはみ出すので、詳しくは後述するが、はみ出す部分に対して横または下からレーザー光線ＬＢを照射できる。
【００２０】
照射部３０は、保持部２０で基板１００を保持した状態で第２層１２０にレーザー光線ＬＢの集光点Ｐを形成し、集光点Ｐの位置で第１層１１０を残しつつ第２層１２０を除去する。レーザー光線ＬＢは、第２層１２０に対し吸収性を有し、第１層１１０に対し透過性を有する。そのようなレーザー光線ＬＢとして、例えば波長が１９０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下のものが挙げられる。レーザー光線ＬＢの波長は、第２層１２０の材料および第１層１１０の材料に基づき選択可能である。第２層１２０は、レーザー光線ＬＢを吸収し、固相から気相に状態変化し飛散するか、または固相のまま飛散する。
【００２１】
照射部３０は、例えばガルバノスキャナ３１を含む。ガルバノスキャナ３１によれば、ガルバノスキャナ３１と保持部２０との相対位置を固定した状態でも、第２層１２０における集光点Ｐを変位できる。ガルバノスキャナ３１は、例えば、いわゆる３Ｄガルバノスキャナである。ガルバノスキャナ３１によって集光点Ｐを形成できる領域Ａを、図２〜図５に示す。３Ｄガルバノスキャナは、領域Ａ内で、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に集光点Ｐを変位できる。なお、本実施形態では、ガルバノスキャナ３１のＹ軸方向に集光点Ｐを変位させる機能は使用しない。
【００２２】
３Ｄガルバノスキャナは、２つのガルバノミラーと、可動レンズとを含む。可動レンズが光軸方向に移動すると、焦点位置が変位する。ガルバノスキャナ３１は、１つのガルバノミラーを回転させ、Ｚ軸方向に集光点Ｐを変位させる。また、ガルバノスキャナ３１は、可動レンズを光軸方向に移動させ、Ｘ軸方向に集光点Ｐを変位させる。Ｘ軸方向に集光点Ｐを変位できるので、ガルバノスキャナ３１と保持部２０との相対位置を固定した状態でも、図３に示すように、ベベルに沿って集光点Ｐを変位できる。
【００２３】
ガルバノスキャナ３１は、例えば、保持部２０で保持された基板１００の径方向外方に配置される。その結果、ガルバノスキャナ３１は、図２に示す第１位置から斜め下向きにレーザー光線ＬＢを照射し、第２層１２０の上向きの部分１２４を除去できる。また、ガルバノスキャナ３１は、図３に示す第２位置から横向きにレーザー光線ＬＢを照射し、第２層１２０の横向きの部分１２３を除去できる。さらに、ガルバノスキャナ３１は図４に示す第３位置から斜め上向きにレーザー光線ＬＢを照射し、第２層１２０の下向きの部分１２５を除去できる。ガルバノスキャナ３１と保持部２０とを相対的にＺ軸方向に移動すれば、第２層１２０の上向きの部分１２４、横向きの部分１２３および下向きの部分１２５を全て除去できる。従って、例えば、保持部２０から基板１００を取外し、基板１００を上下反転するなどの、基板１００の向きを変更する手間を省略できる。
【００２４】
回転駆動部４０は、保持部２０を回転させる。回転駆動部４０は、例えば鉛直な回転中心線４１を中心に保持部２０を回転させる。保持部２０を回転させると、基板１００の周方向に集光点Ｐを変位できる。回転駆動部４０は、例えば回転モータを含む。
【００２５】
第１移動駆動部５０は、保持部２０の回転中心線４１に対して直交する第１方向（例えばＸ軸方向）に、保持部２０とガルバノスキャナ３１とを相対的に移動させる。その結果、基板１００の径方向に集光点Ｐを変位できる。
【００２６】
第１移動駆動部５０は、例えばＸ軸方向に延びるガイド５１と、ガイド５１に沿って保持部２０を移動させるモータを含む駆動源５２とを含む。第１移動駆動部５０は、ガルバノスキャナ３１をＸ軸方向に移動させてもよいが、移動させなくてよい。ガルバノスキャナ３１は、Ｘ軸方向に移動しないので、Ｘ軸方向に対して垂直なＺ軸方向からのレーザー光線ＬＢを常に同一点で受けることができる。
【００２７】
第２移動駆動部６０は、保持部２０の回転中心線４１に対して平行な第２方向（例えばＺ軸方向）に、保持部２０とガルバノスキャナ３１とを相対的に移動させる。その結果、上記の通り、ガルバノスキャナ３１と保持部２０とを相対的にＺ軸方向に移動すれば、第２層１２０の上向きの部分１２４、横向きの部分１２３および下向きの部分１２５を全て除去できる。従って、例えば、保持部２０から基板１００を取外し、基板１００を上下反転するなどの、基板１００の向きを変更する手間を省略できる。
【００２８】
第２移動駆動部６０は、例えばＺ軸方向に延びるガイド６１と、ガイド６１に沿ってガルバノスキャナ３１を移動させるモータを含む駆動源６２とを含む。ガルバノスキャナ３１をＺ軸方向に移動させても、Ｚ軸方向からのレーザー光線ＬＢはガルバノスキャナ３１の同一点に当たる。なお、第２移動駆動部６０は、保持部２０をＺ軸方向に移動させてもよい。
【００２９】
制御部９０は、例えばコンピュータであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９１と、メモリなどの記憶媒体９２とを備える。記憶媒体９２には、レーザー加工装置１０において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部９０は、記憶媒体９２に記憶されたプログラムをＣＰＵ９１に実行させることにより、レーザー加工装置１０の動作を制御する。また、制御部９０は、入力インターフェース９３と、出力インターフェース９４とを備える。制御部９０は、入力インターフェース９３で外部からの信号を受信し、出力インターフェース９４で外部に信号を送信する。
【００３０】
上記プログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記憶され、その記憶媒体から制御部９０の記憶媒体９２にインストールされる。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、例えば、ハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどが挙げられる。なお、プログラムは、インターネットを介してサーバからダウンロードされ、制御部９０の記憶媒体９２にインストールされてもよい。
【００３１】
制御部９０は、集光点Ｐの位置を制御する。例えば、制御部９０は、後述するように、回転駆動部４０、第１移動駆動部５０、第２移動駆動部６０、およびガルバノスキャナ３１を制御し、集光点Ｐの位置を制御する。その結果、大気中で、第１層１１０を残しつつ、第２層１２０の所望の部分を選択的に除去できる。
【００３２】
先ず、制御部９０は、図２に示すように、Ｚ軸方向における保持部２０とガルバノスキャナ３１との相対位置を第１位置に固定した状態で、基板１００の周方向および径方向に集光点Ｐを変位し、第１平坦部１２１の上記部分１２４を除去する。制御部９０は、基板１００の周方向および径方向に集光点Ｐを変位すべく、基板１００を回転しながら基板１００をＸ軸方向に移動させる。この時、ガルバノスキャナ３１から基板１００に向うレーザー光線ＬＢの伝播方向は、斜め下向きに固定される。
【００３３】
次に、制御部９０は、図３に示すように、Ｚ軸方向における保持部２０とガルバノスキャナ３１との相対位置を第２位置に固定した状態で、基板１００の周方向および板厚方向に集光点Ｐを変位し、外周部１２３を除去する。制御部９０は、基板１００の周方向および板厚方向に集光点Ｐを変位すべく、基板１００を回転しながら、ガルバノスキャナ３１から基板１００に向うレーザー光線ＬＢの伝播方向を上下に振る。
【００３４】
次に、制御部９０は、図４に示すように、Ｚ軸方向における保持部２０とガルバノスキャナ３１との相対位置を第３位置に固定した状態で、基板１００の周方向および径方向に集光点Ｐを変位し、第２平坦部１２２の上記部分１２５を除去する。制御部９０は、基板１００の周方向および径方向に集光点Ｐを変位すべく、基板１００を回転しながら基板１００をＸ軸方向に移動させる。この時、ガルバノスキャナ３１から基板１００に向うレーザー光線ＬＢの伝播方向は、斜め上向きに固定される。
【００３５】
なお、第１平坦部１２１の上記部分１２４と、外周部１２３と、第２平坦部１２２の上記部分１２５とは、この順番で除去されるが、その順番は特に限定されない。また、第１平坦部１２１の上記部分１２４と、外周部１２３と、第２平坦部１２２の上記部分１２５とのうちの１つ以上が除去されればよい。
【００３６】
レーザー加工装置１０が第１平坦部１２１の上記部分１２４のみを除去する場合、上記部分１２４の真上にガルバノスキャナ３１が配置されてもよい。この場合、ガルバノスキャナ３１は、焦点位置を変える機能を有しなくてよいので、２Ｄガルバノスキャナであってもよい。２Ｄガルバノスキャナは、１つのガルバノミラーを回転させ、Ｘ軸方向に集光点Ｐを変位させる。また、２Ｄガルバノスキャナは、他の１つのガルバノミラーを回転させ、Ｙ軸方向に集光点Ｐを変位させる。
【００３７】
図５は、一実施形態に係る照射部と吸引部と噴射部との位置関係を示す平面図である。図５に示すように、レーザー加工装置１０は、照射部３０に加えて、吸引部７０および噴射部７５のうちの少なくとも１つをさらに備えてもよい。
【００３８】
吸引部７０は、集光点Ｐからの飛散物を吸引する。集光点Ｐでは、第２層１２０は、レーザー光線ＬＢを吸収し、固相から気相に状態変化し飛散するか、または固相のまま飛散する。飛散物は、吸引部７０に向けて吸引されるので、照射部３０を汚さない。従って、レーザー光線ＬＢの強度低下を抑制できる。
【００３９】
吸引部７０は、例えば、集光点Ｐに向けて吸引口７１を有する吸引ノズル７２と、配管を介して吸引ノズル７２と接続される真空ポンプ７３とを含む。真空ポンプ７３が吸引ノズル７２の内部に負圧を発生し、吸引ノズル７２がその内部に飛散物を吸い込む。
【００４０】
噴射部７５は、集光点Ｐに向けてガスを噴射するので、集光点Ｐからの飛散物を、照射部３０に向う方向とは異なる方向に押し流すことができる。飛散物によって照射部３０が汚れるのを抑制でき、レーザー光線ＬＢの強度低下を抑制できる。
【００４１】
噴射部７５は、例えば、集光点Ｐに向けて噴射口７６を有する噴射ノズル７７と、配管を介して噴射ノズル７７と接続される圧縮ガス源７８とを含む。圧縮ガス源７８が噴射ノズル７７に圧縮ガスを供給し、噴射ノズル７７が圧縮ガスを噴射する。
【００４２】
吸引部７０の吸引口７１と、噴射部７５の噴射口７６とは、集光点Ｐを挟んで一直線上に配置されてよい。噴射口７６から噴射されたガスは、集光点Ｐを通り、吸引口７１に吸引される。ガスの噴射方向と、ガスの吸引方向とが一致するので、集光点Ｐからの飛散物を効率的に回収できる。
【００４３】
図２〜図４に示すように、レーザー加工装置１０は、ホモジナイザ８０を備えてよい。図６Ａは、ホモジナイザを通過する前の、レーザー光線の強度分布の一例を示す図である。図６Ｂは、ホモジナイザを通過した後の、レーザー光線の強度分布の一例を示す図である。ホモジナイザ８０は、レーザー光線ＬＢの強度分布を図６Ａに示すガウシアン分布から図６Ｂに示すトップハット分布に変更し、その強度分布を均一化する。
【００４４】
また、図２〜図４に示すように、レーザー加工装置１０は、アパーチャ８５を備えてよい。アパーチャ８５は、レーザー光線ＬＢの断面形状を矩形に整形する。矩形は、長方形のみならず、正方形を含む。アパーチャ８５は、矩形の開口を有する遮光膜である。その開口は、例えば図６Ｂに矢印Ｂで示す範囲のレーザー光線ＬＢを通過させる。
【００４５】
ホモジナイザ８０とアパーチャ８５とによって、強度分布が均一な矩形の集光点Ｐを形成できる。その集光点Ｐを後述するように規則正しく且つ隙間なく二次元的に並べることによって、単位面積当たりのレーザー光線ＬＢの積算照射量（Ｊ）を均一化でき、局所的な加熱を抑制できるので、第１層１１０の損傷を抑制しつつ、第２層１２０の所望の部分を選択的に除去できる。また、集光点Ｐの外縁で強度分布が不連続に変化するので、第２層１２０の除去する部分と、第２層１２０の残存する部分との境界をシャープに形成できる。
【００４６】
図７Ａは、集光点の並べ方の第１例を示す平面図である。図７Ａにおいて、Ｒ方向は基板１００の径方向であり、θ方向は基板１００の周方向である。集光点Ｐは強度分布が均一な矩形であり、矩形の二辺はＲ方向に平行であり、矩形の残りの二辺はθ方向に平行である。基板１００の外縁が直線とみなせる程度に、集光点Ｐのθ方向寸法θ０は基板１００の周長に比べて十分短い。集光点ＰのＲ方向寸法Ｒ０は、集光点Ｐのθ方向寸法θ０と同一でもよいし、異なってもよい。図７Ｂおよび図７Ｃにおいて同様である。
【００４７】
図７Ａに示すように、制御部９０は、レーザー光線ＬＢをパルス発振しながら、パルスのオフ時間の間に集光点Ｐをθ方向にθ０ずつ動かし、θ方向全体に亘って集光点Ｐを隙間なく一列に並べる。その後、制御部９０は、レーザー光線ＬＢをパルス発振しながら、パルスのオフ時間の間に集光点ＰをＲ方向にＲ０だけ動かすことと、パルスのオフ時間の間に集光点Ｐをθ方向にθ０ずつ動かすこととを繰り返し、集光点Ｐを隙間なく二次元的に並べる。図７Ａに示す集光点Ｐの並べ方によれば、単位面積当たりのレーザー光線ＬＢの積算照射量を均一化でき、局所的な加熱を抑制できる。
【００４８】
図７Ｂは、集光点の並べ方の第２例を示す平面図である。図７Ｂに示すように、制御部９０は、レーザー光線ＬＢをパルス発振しながら、パルスのオフ時間の間に集光点Ｐをθ方向にθ０の半値ずつ動かし、θ方向全体に亘って集光点Ｐを重ねながら一列に並べる。その後、制御部９０は、レーザー光線ＬＢをパルス発振しながら、パルスのオフ時間の間に集光点ＰをＲ方向にＲ０だけ動かすことと、パルスのオフ時間の間に集光点Ｐをθ方向にθ０の半値ずつ動かすこととを繰り返し、集光点Ｐを隙間なく二次元的に並べる。図７Ｂに示す集光点Ｐの並べ方によれば、単位面積当たりのレーザー光線ＬＢの積算照射量を均一化でき、局所的な加熱を抑制できる。なお、制御部９０は、レーザー光線ＬＢをパルス発振しながら、パルスのオフ時間の間に集光点ＰをＲ方向にＲ０だけ動かすことの代わりに、パルスのオフ時間の間に集光点ＰをＲ方向にＲ０の半値だけ動かすことを実施してもよい。
【００４９】
図７Ｃは、集光点の並べ方の第３例を示す平面図である。図７Ｃに示すように、制御部９０は、レーザー光線ＬＢをパルス発振しながら、パルスのオフ時間の間に集光点Ｐをθ方向にθ０の２倍ずつ動かし、θ方向全体に亘って隙間ＳＰを形成しつつ集光点Ｐを一列に並べる。次いで、制御部９０は、上記隙間ＳＰを集光点Ｐで埋めるように、再びレーザー光線ＬＢをパルス発振しながら、パルスのオフ時間の間に集光点Ｐをθ方向にθ０の２倍ずつ動かす。その後、制御部９０は、レーザー光線ＬＢをパルス発振しながら、パルスのオフ時間の間に集光点ＰをＲ方向にＲ０だけ動かすことと、パルスのオフ時間の間に集光点Ｐをθ方向にθ０の２倍ずつ動かすことと、上記隙間ＳＰを集光点Ｐで埋めるように、パルスのオフ時間の間に集光点Ｐをθ方向にθ０の２倍ずつ動かすこととを繰り返し、集光点Ｐを隙間なく二次元的に並べる。図７Ｃに示す集光点Ｐの並べ方によれば、単位面積当たりのレーザー光線ＬＢの積算照射量を均一化でき、局所的な加熱を抑制できる。
【００５０】
以上、本開示に係るレーザー加工装置、およびレーザー加工方法について説明したが、本開示は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、および組合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。
【００５１】
例えば、本開示の技術は、半導体チップが形成される部分の除去にも適用できる。また、基板１００は、シリコンウェハまたは化合物半導体ウェハなどの半導体基板ではなくてもよく、例えばガラス基板などでもよい。
【００５２】
上記実施形態のレーザー加工装置は、集光点Ｐの位置で第１層１１０を残しつつ第２層１２０を除去する加工以外の加工にも適用可能である。上記実施形態のレーザー加工装置は、所望の層の少なくとも一部を除去する加工であれば適用可能である。
【００５３】
本出願は、２０１９年３月２９日に日本国特許庁に出願した特願２０１９−０６７８９１号に基づく優先権を主張するものであり、特願２０１９−０６７８９１号の全内容を本出願に援用する。
【符号の説明】
【００５４】
１０  レーザー加工装置
２０  保持部
３０  照射部
３１  ガルバノスキャナ
４０  回転駆動部
５０  第１移動駆動部
６０  第２移動駆動部
９０  制御部
１００  基板
１１０  第１層
１２０  第２層
１２１  第１平坦部
１２２  第２平坦部
１２３  外周部
【図１】
2020202975.tif 000003
【図２】
2020202975.tif 000004
【図３】
2020202975.tif 000005
【図４】
2020202975.tif 000006
【図５】
2020202975.tif 000007
【図６Ａ】
2020202975.tif 000008
【図６Ｂ】
2020202975.tif 000009
【図７Ａ】
2020202975.tif 000010
【図７Ｂ】
2020202975.tif 000011
【図７Ｃ】
2020202975.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】令和2年10月22日(2020.10.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁材料で形成される絶縁層である第１層とカーボンを含有するマスク層である第２層とがこの順で積層された基板を保持する保持部と、
前記保持部で前記基板を保持した状態で、前記第２層に対し吸収性を有し且つ前記第１層に対し透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を前記第２層に形成し、前記集光点の位置で前記第１層を残しつつ前記第２層を除去する照射部と、
前記集光点の位置を制御する制御部と、を備える、レーザー加工装置。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
（削除）
【請求項８】
（削除）
【請求項９】
（削除）
【請求項１０】
（削除）
【請求項１１】
（削除）
【請求項１２】
（削除）
【請求項１３】
（削除）
【請求項１４】
（削除）
【請求項１５】
（削除）
【請求項１６】
（削除）
【請求項１７】
（削除）
【請求項１８】
（削除）
【請求項１９】
（削除）
【請求項２０】
（削除）
【請求項２１】
前記照射部は、前記レーザー光線の強度分布を均一化するホモジナイザと、前記レーザー光線の断面形状を矩形に整形するアパーチャとを含み、
前記基板は、円盤状の第１主表面と、前記第１主表面とは反対向きの円盤状の第２主表面と、前記第１主表面の外縁と前記第２主表面の外縁とをつなぐ外周面とを有し、
前記制御部は、前記レーザー光線をパルス発振しながら、パルスのオフ時間の間に前記集光点を前記基板の周方向に動かすことと、前記レーザー光線をパルス発振しながら、パルスのオフ時間の間に前記集光点を前記基板の径方向に動かすことと、を実施することにより、前記基板に対する単位面積当たりのレーザー光線積算照射量を均一化する、請求項１に記載のレーザー加工装置。
【請求項２２】
前記制御部は、前記集光点の周方向寸法をθ０としたとき、パルスのオフ時間の間に前記集光点を前記基板の周方向にθ０ずつ動かす、請求項２１に記載のレーザー加工装置。
【請求項２３】
前記制御部は、前記集光点の周方向寸法をθ０としたとき、パルスのオフ時間の間に前記集光点を前記基板の周方向にθ０の半値ずつ動かす、請求項２１に記載のレーザー加工装置。
【請求項２４】
絶縁材料で形成される絶縁層である第１層とカーボンを含有するマスク層である第２層とがこの順で積層された基板を、保持部で保持することと、
前記保持部で前記基板を保持した状態で、前記第２層に対し吸収性を有し且つ前記第１層に対し透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を前記第２層に形成し、前記集光点の位置で前記第１層を残しつつ前記第２層を除去することと、
前記集光点の位置を制御することと、を含む、レーザー加工方法。
【請求項２５】
前記基板は、円盤状の第１主表面と、前記第１主表面とは反対向きの円盤状の第２主表面と、前記第１主表面の外縁と前記第２主表面の外縁とをつなぐ外周面とを有し、
前記レーザー光線の強度分布を、ホモジナイザによって均一化することと、
前記レーザー光線の断面形状を、アパーチャによって矩形に整形することと、
前記レーザー光線をパルス発振しながら、パルスのオフ時間の間に前記集光点を前記基板の周方向に動かすことと、前記レーザー光線をパルス発振しながら、パルスのオフ時間の間に前記集光点を前記基板の径方向に動かすことと、を実施することにより、前記基板に対する単位面積当たりのレーザー光線積算照射量を均一化することと、
を含む、請求項２４に記載のレーザー加工方法。
【請求項２６】
前記集光点の周方向寸法をθ０としたとき、パルスのオフ時間の間に前記集光点を前記基板の周方向にθ０ずつ動かす、請求項２５に記載のレーザー加工方法。
【請求項２７】
前記集光点の周方向寸法をθ０としたとき、パルスのオフ時間の間に前記集光点を前記基板の周方向にθ０の半値ずつ動かす、請求項２５に記載のレーザー加工方法。
【手続補正書】
【提出日】令和3年6月21日(2021.6.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持する保持部と、
前記保持部で前記基板を保持した状態で、前記基板にレーザー光線の集光点を形成する照射部と、
前記集光点の位置を制御する制御部と、を備え、
前記照射部は、前記レーザー光線の強度分布を均一化するホモジナイザと、前記レーザー光線の断面形状を矩形に整形するアパーチャとを含み、
前記制御部は、前記レーザー光線をパルス発振しながら、パルスのオフ時間の間に前記集光点を前記基板に対して動かすことを実施することにより、前記基板に対する単位面積当たりのレーザー光線積算照射量を均一化する、レーザー加工装置。
【請求項２】
前記基板の表面には、層が形成されており、
前記照射部は、前記層に前記レーザー光線の前記集光点を形成する、請求項１に記載のレーザー加工装置。
【請求項３】
前記基板の表面には、絶縁材料で形成される絶縁層である第１層と、カーボンを含有するマスク層である第２層と、がこの順で積層されており、
前記レーザー光線は、前記第２層に対し吸収性を有し且つ前記第１層に対し透過性を有する波長を有し、
前記照射部は、前記レーザー光線の前記集光点を前記第２層に形成し、前記集光点の位置で前記第１層を残しつつ前記第２層を除去する、請求項１に記載のレーザー加工装置。
【請求項４】
前記レーザー光線をパルス発振しながら、前記パルスの前記オフ時間の間に前記集光点を前記基板に対して動かすことは、
前記レーザー光線をパルス発振しながら、前記パルスの前記オフ時間の間に前記集光点を前記基板の周方向に動かすことと、
前記レーザー光線をパルス発振しながら、前記パルスの前記オフ時間の間に前記集光点を前記基板の径方向に動かすことと、
を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザー加工装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記集光点の周方向寸法をθ０としたとき、前記パルスの前記オフ時間の間に前記集光点を前記基板の周方向にθ０ずつ動かす、請求項４に記載のレーザー加工装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記集光点の周方向寸法をθ０としたとき、前記パルスの前記オフ時間の間に前記集光点を前記基板の周方向にθ０の半値ずつ動かす、請求項４に記載のレーザー加工装置。
【請求項７】
基板を、保持部で保持することと、前記保持部で前記基板を保持した状態で、前記基板にレーザー光線の集光点を形成することと、前記集光点の位置を制御することと、を含む、レーザー加工方法であって、
前記レーザー光線の強度分布を、ホモジナイザによって均一化することと、
前記レーザー光線の断面形状を、アパーチャによって矩形に整形することと、
前記レーザー光線をパルス発振しながら、パルスのオフ時間の間に前記基板に対して動かすことを実施することにより、前記基板に対する単位面積当たりのレーザー光線積算照射量を均一化することと、
を含む、レーザー加工方法。
【請求項８】
前記基板の表面には、層が形成されており、
前記層に前記レーザー光線の前記集光点を形成することを含む、請求項７に記載のレーザー加工方法。
【請求項９】
前記基板の表面には、絶縁材料で形成される絶縁層である第１層と、カーボンを含有するマスク層である第２層と、がこの順で積層されており、
前記レーザー光線は、前記第２層に対し吸収性を有し且つ前記第１層に対し透過性を有する波長を有し、
前記レーザー光線の前記集光点を前記第２層に形成し、前記集光点の位置で前記第１層を残しつつ前記第２層を除去することを含む、請求項７に記載のレーザー加工方法。
【請求項１０】
前記レーザー光線をパルス発振しながら、前記パルスの前記オフ時間の間に前記集光点を前記基板に対して動かすことは、
前記レーザー光線をパルス発振しながら、前記パルスの前記オフ時間の間に前記集光点を前記基板の周方向に動かすことと、
前記レーザー光線をパルス発振しながら、前記パルスの前記オフ時間の間に前記集光点を前記基板の径方向に動かすことと、
を含む、請求項７〜９のいずれか１項に記載のレーザー加工方法。
【請求項１１】
前記集光点の周方向寸法をθ０としたとき、前記パルスの前記オフ時間の間に前記集光点を前記基板の周方向にθ０ずつ動かす、請求項１０に記載のレーザー加工方法。
【請求項１２】
前記集光点の周方向寸法をθ０としたとき、前記パルスの前記オフ時間の間に前記集光点を前記基板の周方向にθ０の半値ずつ動かす、請求項１０に記載のレーザー加工方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
本開示の一態様は、基板の損傷を抑制できる、技術を提供する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本開示の一態様に係るレーザー加工装置は、
基板を保持する保持部と、
前記保持部で前記基板を保持した状態で、前記基板にレーザー光線の集光点を形成する照射部と、
前記集光点の位置を制御する制御部と、を備え、
前記照射部は、前記レーザー光線の強度分布を均一化するホモジナイザと、前記レーザー光線の断面形状を矩形に整形するアパーチャとを含み、
前記制御部は、前記レーザー光線をパルス発振しながら、パルスのオフ時間の間に前記集光点を前記基板に対して動かすことを実施することにより、前記基板に対する単位面積当たりのレーザー光線積算照射量を均一化する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本開示の一態様によれば、基板の損傷を抑制できる。
【国際調査報告】
2020202975.tif 000013
2020202975.tif 000014
2020202975.tif 000015
2020202975.tif 000016
2020202975.tif 000017
2020202975.tif 000018