JPS6334236B2 - - Google Patents
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- JPS6334236B2 JPS6334236B2 JP24970983A JP24970983A JPS6334236B2 JP S6334236 B2 JPS6334236 B2 JP S6334236B2 JP 24970983 A JP24970983 A JP 24970983A JP 24970983 A JP24970983 A JP 24970983A JP S6334236 B2 JPS6334236 B2 JP S6334236B2
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- JP
- Japan
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- plating
- pattern
- width
- frequency
- laser beam
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Links
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Landscapes
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、パターン形成方法に係り、特に金
属、半導体、絶縁物等への微細パターン形成方法
に関する。
属、半導体、絶縁物等への微細パターン形成方法
に関する。
従来、例えばJ.Electrochem.Soc.、1282539
（1980）に示されるように、めつき液中に浸した
基板表面にレーザ光を照射すると基板表面が加熱
され、局部的に温度上昇が起こつてめつき速度が
増大し、選択的なめつきが可能になることが知ら
れている。
（1980）に示されるように、めつき液中に浸した
基板表面にレーザ光を照射すると基板表面が加熱
され、局部的に温度上昇が起こつてめつき速度が
増大し、選択的なめつきが可能になることが知ら
れている。
例えば、特開昭55−148797号公報に示されてい
る従来技術を第１図を参照して述べる。
る従来技術を第１図を参照して述べる。
第１図に於いて、陰極２３は、容器１５内の電
解めつき液中に保持される。電源２１と変調器２
０とが陽極１７と陰極２３との間に接続されてい
る。エネルギー源１１は変調器１２を通り、レン
ズシステム１３によつて集束され、電解めつき液
１６を通過して基板１８上の金属層１９上に当た
るレーザビーム２２を形成する。レーザビーム２
２は陰極２３の所定部分に当たるようにスキヤン
ニングミラー１４の回転角によつて操作される。
レーザビーム２２を動かさずに陰極２３の所定部
分に当たるように、容器１５をステージ２４によ
つて移動させてもよい。
解めつき液中に保持される。電源２１と変調器２
０とが陽極１７と陰極２３との間に接続されてい
る。エネルギー源１１は変調器１２を通り、レン
ズシステム１３によつて集束され、電解めつき液
１６を通過して基板１８上の金属層１９上に当た
るレーザビーム２２を形成する。レーザビーム２
２は陰極２３の所定部分に当たるようにスキヤン
ニングミラー１４の回転角によつて操作される。
レーザビーム２２を動かさずに陰極２３の所定部
分に当たるように、容器１５をステージ２４によ
つて移動させてもよい。
この従来技術で、めつき領域２５に形成される
めつき膜の幅は、めつき領域２５におけるレーザ
ビーム２２のビーム径および照射密度によつて決
定される。例えば直径20μｍのビーム径で２×
105W／cm2の照射密度を持つ連続的なレーザビー
ム２２を用いて１mm／秒の速度でミラー１４を振
動させることにより幅１０μｍのラインパターン
が形成される。ここでラインパターンの幅を制御
しようとする場合、エネルギー源１１の出力を調
整して照射密度を変えるか、レンズシステム１３
を変えてめつき領域２５におけるレーザビーム径
を変えるというどちらかの方法がとられていた。
前者の場合、照射密度を上げればめつき領域２５
における熱的な広がりが大きくなり、パターン幅
は大きくなる。又レンズシステム１３で、レンズ
の焦点距離を変化させて照射するビーム径を大き
くすることによつて、パターン幅は大きくなる。
めつき膜の幅は、めつき領域２５におけるレーザ
ビーム２２のビーム径および照射密度によつて決
定される。例えば直径20μｍのビーム径で２×
105W／cm2の照射密度を持つ連続的なレーザビー
ム２２を用いて１mm／秒の速度でミラー１４を振
動させることにより幅１０μｍのラインパターン
が形成される。ここでラインパターンの幅を制御
しようとする場合、エネルギー源１１の出力を調
整して照射密度を変えるか、レンズシステム１３
を変えてめつき領域２５におけるレーザビーム径
を変えるというどちらかの方法がとられていた。
前者の場合、照射密度を上げればめつき領域２５
における熱的な広がりが大きくなり、パターン幅
は大きくなる。又レンズシステム１３で、レンズ
の焦点距離を変化させて照射するビーム径を大き
くすることによつて、パターン幅は大きくなる。
この従来技術においては、パターン幅は、照射
密度およびレンズ系によつて一義的に決まつてし
まう。したがつて新たなパターン幅を持つめつき
膜を形成しようとする場合、エネルギー源１１の
出力を調整し直すか、又はレンズシステム１３を
変えなければならない。又、連続的なラインを形
成しようとする場合、途中でパターン幅を変化さ
せることは不可能であつた。
密度およびレンズ系によつて一義的に決まつてし
まう。したがつて新たなパターン幅を持つめつき
膜を形成しようとする場合、エネルギー源１１の
出力を調整し直すか、又はレンズシステム１３を
変えなければならない。又、連続的なラインを形
成しようとする場合、途中でパターン幅を変化さ
せることは不可能であつた。
本発明の目的は、簡単な装置で、高精度のパタ
ーン幅を形成できるパターン形成方法を提供する
ことにある。
ーン幅を形成できるパターン形成方法を提供する
ことにある。
上記目的を達成する本発明の特徴とするところ
は、エネルギービームのエネルギーが一定でも変
調周波数を制御することによつて、形成されるパ
ターンの幅を制御することにある。
は、エネルギービームのエネルギーが一定でも変
調周波数を制御することによつて、形成されるパ
ターンの幅を制御することにある。
エネルギービームをめつき又はエツチング媒体
である液体又は気体中の被加工物に照射した時、
選択的なめつき又はエツチングが照射部分の温度
上昇によつて起こる。
である液体又は気体中の被加工物に照射した時、
選択的なめつき又はエツチングが照射部分の温度
上昇によつて起こる。
第２図に示すように、被加工物５２に変調した
エネルギービームを照射したとする。この時、エ
ネルギービーム５０が吸収される部分Vppの外側
に、エネルギービームによつて誘起される熱の拡
散した領域Vthが生じる。この熱拡散領域Vthの大
きさは、図中のＲによつて定義され、Ｒを中心と
する半円球に近いものになると考えられる。Ｒは
具体的にはめつき又はエツチング増の1/2となる。
エネルギービームを照射したとする。この時、エ
ネルギービーム５０が吸収される部分Vppの外側
に、エネルギービームによつて誘起される熱の拡
散した領域Vthが生じる。この熱拡散領域Vthの大
きさは、図中のＲによつて定義され、Ｒを中心と
する半円球に近いものになると考えられる。Ｒは
具体的にはめつき又はエツチング増の1/2となる。
本発明者らは、このＲとエネルギービームの変
調周波数の関係を調べるために実験を行なつ
た。その結果Ｒがの関数になつていることを実
験的に確認した。そして、めつき又はエツチング
の幅は、エネルギーが一定でもエネルギービーム
の変調周波数で制御できることを見い出した。
調周波数の関係を調べるために実験を行なつ
た。その結果Ｒがの関数になつていることを実
験的に確認した。そして、めつき又はエツチング
の幅は、エネルギーが一定でもエネルギービーム
の変調周波数で制御できることを見い出した。
本発明は、この結果から、めつき又はエツチン
グの幅を任意に設定することのできるパターン形
成方法を提供するものである。
グの幅を任意に設定することのできるパターン形
成方法を提供するものである。
本発明の第１の実施例を第３図を参照して説明
する。
する。
第３図に於いて、陰極４３は、容器３５内の硫
酸銅系めつき液３６中に保持されている。被加工
物である陰極４３は、厚さ0.8mmのガラス基板３
８および基板３８の一方の主表面に形成された厚
さ500ÅのCr、その上に形成された厚さ1000Åの
Cuの金属層３９から構整されている。電源４１
は陽極３７と陰極４３との間に接続されている。
容器３５は、ステージ４４上に保持され、ステー
ジ４４によつて一定速度で移動される。エネルギ
ー源３１より出たレーザビーム４２は、変調器３
２を通り、レンズシステム３３によつて集束さ
れ、めつき液３６を通過して基板３８上の金属層
３９上に当たる。
酸銅系めつき液３６中に保持されている。被加工
物である陰極４３は、厚さ0.8mmのガラス基板３
８および基板３８の一方の主表面に形成された厚
さ500ÅのCr、その上に形成された厚さ1000Åの
Cuの金属層３９から構整されている。電源４１
は陽極３７と陰極４３との間に接続されている。
容器３５は、ステージ４４上に保持され、ステー
ジ４４によつて一定速度で移動される。エネルギ
ー源３１より出たレーザビーム４２は、変調器３
２を通り、レンズシステム３３によつて集束さ
れ、めつき液３６を通過して基板３８上の金属層
３９上に当たる。
変調器３２は、第４図に示すような機械的な光
チヨツパーである。この光チヨツパーをある周波
数1で回転して、レーザ光を変調した時に、レー
ザ照射部分（第３図４５）におけるレーザ昭射密
度と時間との関係を示したのが第５図ａである。
又、周波数2＝21で回転した場合に同様の関係
を示したのが第５図ｂである。第５図ｂの、１パ
ルスあたりのレーザ照射密度は第５図ａの1/2で
あるが、周波数が２倍であるので一定時間Ｔにお
ける全エネルギー量（図中の斜線部分）は一定で
ある。このように、変調器３２の回転速度を連続
的に変えることによつて、全エネルギーは一定
で、任意の周波数で変調されたレーザビームを作
ることができる。本実施例では、変調器３２には
周波数１〜5000Hzまで連続可変である機械的な光
チヨツパーを使用した。周波数は、周波数制御系
４５により決定され、レーザビーム４２が照射さ
れている最中に任意の周波数に変化させることが
可能である。
チヨツパーである。この光チヨツパーをある周波
数1で回転して、レーザ光を変調した時に、レー
ザ照射部分（第３図４５）におけるレーザ昭射密
度と時間との関係を示したのが第５図ａである。
又、周波数2＝21で回転した場合に同様の関係
を示したのが第５図ｂである。第５図ｂの、１パ
ルスあたりのレーザ照射密度は第５図ａの1/2で
あるが、周波数が２倍であるので一定時間Ｔにお
ける全エネルギー量（図中の斜線部分）は一定で
ある。このように、変調器３２の回転速度を連続
的に変えることによつて、全エネルギーは一定
で、任意の周波数で変調されたレーザビームを作
ることができる。本実施例では、変調器３２には
周波数１〜5000Hzまで連続可変である機械的な光
チヨツパーを使用した。周波数は、周波数制御系
４５により決定され、レーザビーム４２が照射さ
れている最中に任意の周波数に変化させることが
可能である。
本実施例でエネルギー源３１は、波長488nｍ、
出力110ｍＷを有するArレーザである。めつき領
域４５におけるレーザビーム４２の径を100μｍ
である時、変調器３２の周波数を変化させて、周
波数とめつき幅との関係を示したのが第６図であ
る。
出力110ｍＷを有するArレーザである。めつき領
域４５におけるレーザビーム４２の径を100μｍ
である時、変調器３２の周波数を変化させて、周
波数とめつき幅との関係を示したのが第６図であ
る。
同図は、縦軸にめつき幅の対数を、横軸に周波
数の対数をとつた時に、両者の関係を示したグラ
フである。グラフから log ｈ＝−0.129log＋2.33 ………(1) ここに ｈ；めつき幅（μｍ） ；周波数（Hz） となつていることがわかる。
数の対数をとつた時に、両者の関係を示したグラ
フである。グラフから log ｈ＝−0.129log＋2.33 ………(1) ここに ｈ；めつき幅（μｍ） ；周波数（Hz） となつていることがわかる。
一般に、液体又は気体中の被加工物に変調した
レーザビームを照射して、選択的なめつき又はエ
ツチングを行う場合、めつき又はエツチングの幅
をｈとすると log ｈ＝−λ log＋ｋ ………(2) ここにλ、ｋは定数、となることが本発明者ら
によつて実験的に求められた。
レーザビームを照射して、選択的なめつき又はエ
ツチングを行う場合、めつき又はエツチングの幅
をｈとすると log ｈ＝−λ log＋ｋ ………(2) ここにλ、ｋは定数、となることが本発明者ら
によつて実験的に求められた。
λおよびｋは、媒体の熱伝導率、媒体によるエ
ネルギービームの吸収効率、エネルギービーム
径、ビーム照射密度、固体試料の熱拡散率などに
よつて決定される定数である。特に、媒体の違い
によつてλは異なつてくる。なぜなら選択的なめ
つき又はエツチングは、エネルギービーム５０
（第２図）が被加工物５２に照射され、熱発生源
Vppの近傍の媒体５３の温度が上昇して始めてめ
つき又はエツチングが可能となるからである。
ネルギービームの吸収効率、エネルギービーム
径、ビーム照射密度、固体試料の熱拡散率などに
よつて決定される定数である。特に、媒体の違い
によつてλは異なつてくる。なぜなら選択的なめ
つき又はエツチングは、エネルギービーム５０
（第２図）が被加工物５２に照射され、熱発生源
Vppの近傍の媒体５３の温度が上昇して始めてめ
つき又はエツチングが可能となるからである。
所望の幅を持つパターンが、式(2)によつて求め
られるある一定の周波数を決定することによつて
得られることがわかる。
られるある一定の周波数を決定することによつて
得られることがわかる。
λの値は媒体となる液体又は気体の熱拡散率、
被加工物の熱伝導率によつて変化するが、例えば
硫酸銅の単鈍めつき液を媒体として、ガラス基板
に金属薄膜を蒸着した被加工物を用いた場合、λ
は0.2附近の値をとることが本発明者らによつて
確認されている。
被加工物の熱伝導率によつて変化するが、例えば
硫酸銅の単鈍めつき液を媒体として、ガラス基板
に金属薄膜を蒸着した被加工物を用いた場合、λ
は0.2附近の値をとることが本発明者らによつて
確認されている。
本実施例では、前記条件でレーザビームを照射
し、陰極２３の保持された容器１５をステージ２
４によつて60μｍ／secの速さで動かした。この時
第７図に示すように変調器３２の周波数を３Hzに
して幅150μｍのパターンＡを形成した後、周波
数を2400Hzに変化させて、幅60μｍのパターンＢ
を連続的に形成することができた。ここで、例え
ば、幅100μｍのパターンを所望するなら、式(1)
より周波数61Hzでレーザビームを変調してやれば
よい。
し、陰極２３の保持された容器１５をステージ２
４によつて60μｍ／secの速さで動かした。この時
第７図に示すように変調器３２の周波数を３Hzに
して幅150μｍのパターンＡを形成した後、周波
数を2400Hzに変化させて、幅60μｍのパターンＢ
を連続的に形成することができた。ここで、例え
ば、幅100μｍのパターンを所望するなら、式(1)
より周波数61Hzでレーザビームを変調してやれば
よい。
本実施例では、めつき溶液３６を電解めつき液
として示したが、化学めつき液でもかまわない。
この場合陽極１７は必要なくなる。又、めつき溶
液３６をエツチング溶液としてもかまわない。
として示したが、化学めつき液でもかまわない。
この場合陽極１７は必要なくなる。又、めつき溶
液３６をエツチング溶液としてもかまわない。
被加工物が保持される媒体は液体でなく気体で
あつてもよい。
あつてもよい。
本発明の第２の実施例を第８図を参照して述べ
る。
る。
被加工物６３は、容器６０内のSiH4気体６１
中に保持されている。エネルギー源３１より出た
レーザビーム４２は、変調器３２を通り、レンズ
システム３３によつて集束され、気体６１を通過
して被加工物６３上に当たる。被加工物６３上の
レーザ照射部分のみにガス分解により生成したSi
が乾式めつきされる。
中に保持されている。エネルギー源３１より出た
レーザビーム４２は、変調器３２を通り、レンズ
システム３３によつて集束され、気体６１を通過
して被加工物６３上に当たる。被加工物６３上の
レーザ照射部分のみにガス分解により生成したSi
が乾式めつきされる。
本実施例ではエネルギー源は、出力5WのCO2
レーザである。この時、変調周波数を変化させ
た結果式(2)においてλ＝0.5という結果が得られ
た。
レーザである。この時、変調周波数を変化させ
た結果式(2)においてλ＝0.5という結果が得られ
た。
本発明の２つの実施例において、変調器３２は
機械的な光チヨツパーを回転して周波数を変化さ
せる例を示したが、シヤツター式の光チヨツパー
でもかまわない。又、より幅の狭いパターンを所
望する場合、大きな周波数のとれる光学的な変調
器を使用することが望ましい。又、連続波を変調
しなくとも、エネルギー源としてパルス発振レー
ザを使用すれば、変調されたレーザビームが得ら
れる。
機械的な光チヨツパーを回転して周波数を変化さ
せる例を示したが、シヤツター式の光チヨツパー
でもかまわない。又、より幅の狭いパターンを所
望する場合、大きな周波数のとれる光学的な変調
器を使用することが望ましい。又、連続波を変調
しなくとも、エネルギー源としてパルス発振レー
ザを使用すれば、変調されたレーザビームが得ら
れる。
本発明によれば、変調器の周波数を制御すると
いう簡便な方法でパターン幅が制御できるので、
簡単な装置で所望のパターン幅を形成することが
できる。
いう簡便な方法でパターン幅が制御できるので、
簡単な装置で所望のパターン幅を形成することが
できる。
又、変調周波数の制御自身も電気的信号によつ
て成されるので簡単であり、種々のプログラミン
グも可能となる。
て成されるので簡単であり、種々のプログラミン
グも可能となる。
さらに、形成されるパターン幅の精度も、数μ
ｍまでコントロールが可能となり、従来のレーザ
を利用しためつき及びエツチング技術からは得ら
れなかつた精度でパターンを形成することが出来
る。
ｍまでコントロールが可能となり、従来のレーザ
を利用しためつき及びエツチング技術からは得ら
れなかつた精度でパターンを形成することが出来
る。
第１図は、従来技術である選択的なめつきが行
なわれる被加工物表面にレーザビームが照射され
ることを示す図、第２図は、被加工物に変調した
エネルギービームを照射した時の図、第３図は制
御系を持つ変調器を組み込んで、任意のめつき幅
を持つパターンが形成できることを示す本発明の
第１の実施例を示す図、第４図は機械的な光チヨ
ツパーを示す図、第５図はレーザビームを変調し
た時の、レーザ照射密度と時間の関係を示した
図、第６図は変調器の周波数とめつき幅を示す
図、第７図は実際のめつきパターンを表わす図、
第８図は気体中の固体試料にエネルギービームを
照射した本発明の第２の実施例を示す図である。 ５０……エネルギービーム、５１……レンズ、
５２……被加工物、５３……ビーム吸収領域近傍
の媒体、３１……エネルギー源、３２……変調
器、３３……レンズシステム、３８……陰極、３
６……めつき液、４５……周波数制御系、６１…
…反応ガス、６３……基板。
なわれる被加工物表面にレーザビームが照射され
ることを示す図、第２図は、被加工物に変調した
エネルギービームを照射した時の図、第３図は制
御系を持つ変調器を組み込んで、任意のめつき幅
を持つパターンが形成できることを示す本発明の
第１の実施例を示す図、第４図は機械的な光チヨ
ツパーを示す図、第５図はレーザビームを変調し
た時の、レーザ照射密度と時間の関係を示した
図、第６図は変調器の周波数とめつき幅を示す
図、第７図は実際のめつきパターンを表わす図、
第８図は気体中の固体試料にエネルギービームを
照射した本発明の第２の実施例を示す図である。 ５０……エネルギービーム、５１……レンズ、
５２……被加工物、５３……ビーム吸収領域近傍
の媒体、３１……エネルギー源、３２……変調
器、３３……レンズシステム、３８……陰極、３
６……めつき液、４５……周波数制御系、６１…
…反応ガス、６３……基板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 液体又は気体中で被加工物の任意の箇所へエ
ネルギービームを集光させて選択的にパターンを
形成する方法に於いて、エネルギービームの変調
周波数を制御することにより、パターン幅を制御
することを特徴とするパターン形成方法。 ２ 特許請求の範囲第１項に於いて、上記液体又
は気体はめつき媒体であることを特徴とするパタ
ーン形成方法。 ３ 特許請求の範囲第１項に於いて、上記液体又
は気体はエツチング媒体であることを特徴とする
パターン形成方法。 ４ 特許請求の範囲第１項に於いて、上記エネル
ギービームはレーザビームであることを特徴とす
るパターン形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24970983A JPS60138092A (ja) | 1983-12-26 | 1983-12-26 | パタ−ン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24970983A JPS60138092A (ja) | 1983-12-26 | 1983-12-26 | パタ−ン形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60138092A JPS60138092A (ja) | 1985-07-22 |
| JPS6334236B2 true JPS6334236B2 (ja) | 1988-07-08 |
Family
ID=17197032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24970983A Granted JPS60138092A (ja) | 1983-12-26 | 1983-12-26 | パタ−ン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60138092A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4315959C2 (de) * | 1993-05-12 | 1997-09-11 | Max Planck Gesellschaft | Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Schicht eines Halbleitermaterials sowie einer Dotierungsstruktur in einem Halbleitermaterial unter Einwirkung von Laserstrahlung |
| JP3541931B2 (ja) * | 1999-05-17 | 2004-07-14 | 富士ゼロックス株式会社 | 電着膜形成方法、電極形成方法および電着膜形成装置 |
-
1983
- 1983-12-26 JP JP24970983A patent/JPS60138092A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60138092A (ja) | 1985-07-22 |
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