JP2006106251A - 位相欠陥修正用マスク修正光学系，位相欠陥修正用マスク修正装置，及び位相欠陥修正用レーザｃｖｄマスク修正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位相欠陥を持つ位相シフトフォトマスクの修正にあたり、欠陥の度合いを観察、測定しながら行うことにより高精度の欠陥修正を達成できる位相欠陥修正用フォトマスク修正光学系とそれを用いた修正装置を提供する。
【解決手段】第１の結合ミラーで一部反射した位相検出用レーザ光２３は、第１の対物レンズ２により位相シフトフォトマスク面上に集光・走査された後、第２の対物レンズ７及び第２の結像光学系８を経て、第２の結合ミラー２０に到達する。一方、第１の結合ミラーを一部透過した位相検出用レーザ光である参照用レーザ光２４は、参照光光学系１８及び位相調整機構１９を経て、第２の結合ミラーに到達する。そして該第２の結合ミラーにより位相検出用レーザ光と参照用レーザ光とを結合した合成ビーム２５が、透過像観察装置９に導かれる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、位相シフトフォトマスク（以下単に「フォトマスク」又は「マスク」とも称する。）に存在する薄膜の残留欠陥等の従来欠陥の修正のみならず、位相欠陥を特定して修正する、位相欠陥修正用マスク修正光学系，位相欠陥修正用マスク修正装置，及び位相欠陥修正用レーザＣＶＤマスク修正装置に関する。

半導体素子製造に用いられるフォトマスクの修正は古くから行われてきた。フォトマスクがクロムマスクになってからは、レーザリペアは残留欠陥修正の標準的技術として定着し、さらに欠損欠陥にはＦＩＢ（フォーカスド・イオン・ビーム）やレーザＣＶＤ技術が用いられてきた。近年では、より高精度の修正を達成するため、極超短パルスのフェムトレーザによる残留欠陥の修正や、透明基盤に位相差をつくり光の波動を利用して半導体基板に微細パターンを転写するＡＬＴＰＳマスクの位相差発生部のこぶ欠陥（バンプ欠陥）については、超精細機械加工が行われたりフェムトレーザによる微小加工も試みられている。また、へこみ欠陥には、レーザＣＶＤやフェムトレーザによる修正も提案されている。しかしながら、特許文献１にもあるように、修正方法の開示はあるが、欠陥の特定方法についてはなんら具体的な開示はない。

特開２００４−１７０７８６号公報（請求項６）

これらの欠陥修正技術について最も重要なことは、欠陥部位の特定と修正加工の終点検知である。クロム膜等の残留欠陥やピンホールのような欠損欠陥の場合には欠陥形状の確認は通常の光学顕微鏡により確認が可能であり、フォトマスク修正装置の光学系でも使用されている。しかし透明基板にある位相差部の欠陥の確認は位相差顕微鏡によれば可能であるが、フォトマスク修正装置に適用することが困難であるため修正加工前後で欠陥の確認を容易に行うフォトマスク修正用光学装置および修正装置の実現は困難であった。

第１の問題点は、従来のフォトマスク修正装置においては透明な位相欠陥部位は散乱光による観察が可能な場合もあるが、正確な部位特定が困難であるため、欠陥部に限定した修正用レーザビームの照射が困難である点にある。その理由は、従来のフォトマスク修正用光学系では、欠陥部位の透過率あるいは反射率、若しくはその両方が正常部位のそれらと異なる場合に認識する構成になっていたが、位相欠陥の材質が正常部位と同質であるため、従来の方法では明確に認識することが困難だからである。

第２の問題点は、従来のフォトマスク修正用光学系では位相欠陥の周囲からの散乱光によってその位置を捕捉できる場合があるが、欠陥の量的な把握は不可能である点にある。その理由は、透明な位相欠陥はその厚さにより位相欠陥の大きさが変化するため、周囲からの散乱光からは位相のずれ量を測ることは不可能だからである。

第３の問題点は、位相欠陥修正の精度を高めることが困難である点にある。その理由は、修正する箇所の位相のずれ度合いを測定しながら修正を行う測定機能を有していないため位相欠陥の修正結果をフィードバックしながら行うことは困難であり加工の終了点を見つけることが困難であったためである。

第４の問題点は、従来は位相欠陥修正後その結果を確認するため、位相シフトフォトマスクをマスク検査装置に移動させ検査確認を行う必要があり、修正費用、修正時間ともに大きくなっていた点にある。その理由は、従来のフォトマスク修正装置においては位相欠陥の量的確認ができなかったため修正作業終了後修正結果を高価なマスク検査装置等の他の装置で検査することが必要であったためである。

本発明は、このような背景のもとになされたものであり、その第１の目的は、位相欠陥を持つ位相シフトフォトマスクの修正にあたり、欠陥の度合いを観察、測定しながら行うことにより高精度の欠陥修正を達成できる位相欠陥修正用フォトマスク修正光学系とそれを用いた修正装置を提供することにある。また本発明の第２の目的は、欠陥修正と結果確認を修正しながら確認することにより修正作業の高速化をはかることにある。また本発明の第３の目的は、位相欠陥の修正精度を高め位相シフトフォトマスクの信頼性向上を図ることにある。また本発明の第４の目的は、位相欠陥作業の生産性向上、原価低減を図ることが可能な位相欠陥修正用マスク修正装置を提供することにある。

本発明は、前記課題を解決するために、次のような手段を採る。なお後述する発明を実施するための最良の形態の説明及び図面で使用した符号を参考のために括弧書きで付記するが、本発明の構成要素は該付記したものには限定されない。

まず請求項１に係る発明は、加工用レーザ光を照射することにより位相シフトフォトマスクに存在する位相欠陥を修正するレーザ加工を行う加工用レーザ装置（１）と、前記位相シフトフォトマスク面上における前記加工用レーザ光の照射位置を予め観察するためのマーキング光を出射するマーキング光源（１４）と、前記位相シフトフォトマスク面上において前記加工用レーザ光と前記マーキング光を走査するビーム走査機構（１６）と、前記加工用レーザ光と前記マーキング光の走査領域を制御するための可変開口窓を駆動する可変開口窓駆動機構（１１）と、前記ビーム走査機構と前記位相シフトフォトマスクとの間に介在されて前記加工用レーザ光と前記マーキング光が透過する複数のレンズからなるリレーレンズ群（１２）と、該リレーレンズ群を透過した前記加工用レーザ光を９０％以上反射すると共に該リレーレンズ群を透過した前記マーキング光をほぼ５０％反射する特性を有する第１の結合ミラー（１３）と、を少なくとも含むレーザ光学部（１５）と、前記第１の結合ミラーにより反射された前記加工用レーザ光と前記マーキング光を前記位相シフトフォトマスク面上に集光するための第１の対物レンズ（２）と、前記位相シフトフォトマスクを照明するための照明光を出射する照明光源（３）と、前記照明光により照明された前記位相シフトフォトマスクの反射像を形成する第１の結像光学系（４）と、該反射像を観察するための反射像観察装置（５）と、を少なくとも含む反射像観察光学部（６）と、前記位相シフトフォトマスクを透過した前記照明光により該位相シフトフォトマスクの透過像を形成する第２の対物レンズ（７）及び第２の結像光学系（８）と、該透過像を観察するための透過像観察装置（９）と、を少なくとも含む透過像観察光学部（１０）と、を備える位相欠陥修正用マスク修正光学系であって、前記加工用レーザ光及び前記マーキング光と光軸が一致するように調整され、前記位相シフトフォトマスク面上における位相情報を検出するための位相検出用レーザ光を照射する位相検出用レーザ装置（１７）を前記レーザ光学部に含み、前記ビーム走査機構は、前記位相シフトフォトマスク面上において前記位相検出用レーザ光を走査し、前記第１の結合ミラーは、前記リレーレンズ群を透過した前記位相検出用レーザ光をほぼ５０％反射する特性を有し、該第１の結合ミラーを透過した前記位相検出用レーザ光である参照用レーザ光を前記透過像観察装置に導く参照光光学系（１８）と、前記参照用レーザ光の位相を調整する位相調整機構（１９）と、該位相調整機構により位相を調整された前記参照用レーザ光と前記位相欠陥の部位に走査されて前記位相シフトフォトマスクを透過した前記位相検出用レーザ光とを結合して前記透過像観察装置に導く第２の結合ミラー（２０）と、を少なくとも含む参照光光学部（２１）をさらに備えることを特徴とする位相欠陥修正用マスク修正光学系である。

また請求項２に係る発明は、請求項１に記載した位相欠陥修正用マスク修正光学系を用い、前記位相シフトフォトマスクを搭載し位置情報により位置決めできるＸ―Ｙテーブルと、該Ｘ―Ｙテーブル，前記加工用レーザ装置（１），前記位相検出用レーザ装置（１７），及び外部機器とのインターフェイス機能と、を少なくとも含むことを特徴とする位相欠陥修正用マスク修正装置である。

また請求項３に係る発明は、請求項２に記載した位相欠陥修正用マスク修正装置であって、前記位相調整機構（１９）により位相を調整された前記参照用レーザ光と前記位相欠陥の部位に走査されて前記位相シフトフォトマスクを透過した前記位相検出用レーザ光とを結合して入射させた前記透過像観察装置（９）で当該２つのレーザ光の干渉光の明るさが前記位相欠陥の修正達成目標レベル範囲に到達するまで前記レーザ加工を行う旨（リペア指示信号１０４）を前記加工用レーザ装置（１）に指示し、当該２つのレーザ光の干渉光の明るさが前記位相欠陥の修正達成目標レベル範囲（リペア達成目標レベル１０９）に到達したときに前記レーザ加工を終了する旨（リペア終了指示信号１０８）を前記加工用レーザ装置に指示する制御機能（制御部）をさらに含むことを特徴とする位相欠陥修正用マスク修正装置である。

また請求項４に係る発明は、請求項１に記載した位相欠陥修正用マスク修正光学系を用い、前記位相シフトフォトマスクを搭載し位置情報により位置決めできるＸ―Ｙテーブルと、前記加工用レーザを用いた光学的及び熱的化学反応により前記位相シフトフォトマスクに無機物あるいは無機化合物の薄膜を付着させることにより前記位相欠陥を修正するレーザＣＶＤ加工を前記レーザ加工装置（１）により行うために当該無機物あるいは当該無機化合物をガス化するガス化機構と、前記Ｘ−Ｙテーブル，前記加工用レーザ装置，前記位相検出用レーザ装置（１７），前記ガス化機構，及び外部機器とのインターフェイス機能と、を少なくとも含むことを特徴とする位相欠陥修正用レーザＣＶＤマスク修正装置である。

さらに請求項５に係る発明は、請求項４に記載した位相欠陥修正用レーザＣＶＤマスク修正装置であって、前記位相調整機構（１９）により位相を調整された前記参照用レーザ光と前記位相欠陥の部位に走査されて前記位相シフトフォトマスクを透過した前記位相検出用レーザ光とを結合して入射させた前記透過像観察装置（９）で当該２つのレーザ光の干渉光の明るさが前記位相欠陥の修正達成目標レベル範囲に到達するまで前記ガス化を行う旨を前記ガス化機構に指示すると共に前記レーザＣＶＤ加工を行う旨（リペア指示信号１０４）を前記加工用レーザ装置に指示し、当該２つのレーザ光の干渉光の明るさが前記位相欠陥の修正達成目標レベル範囲（リペア達成目標レベル１０９）に到達したときに前記ガス化を終了する旨を前記ガス化機構に指示すると共に前記レーザＣＶＤ加工を終了する旨（リペア終了指示信号１０８）を前記加工用レーザ装置に指示する制御機能（制御部）をさらに含むことを特徴とする位相欠陥修正用レーザＣＶＤマスク修正装置である。

まず請求項１に係る位相欠陥修正用マスク修正光学系によれば、加工用レーザ光及びマーキング光と光軸が一致するように調整された位相検出用レーザ光が、位相検出用レーザ装置から照射され、ビーム走査機構により走査されて、第１の結合ミラーに到達する。ここで第１の結合ミラーで一部反射した位相検出用レーザ光は、第１の対物レンズにより位相シフトフォトマスク面上に集光・走査された後、第２の対物レンズ及び第２の結像光学系を経て、第２の結合ミラーに到達する。一方、第１の結合ミラーを一部透過した位相検出用レーザ光である参照用レーザ光は、参照光光学系及び位相調整機構を経て、第２の結合ミラーに到達する。そして該第２の結合ミラーにより前記位相検出用レーザ光と前記参照用レーザ光とを結合した合成ビーム（即ち位相検出用レーザ光と参照用レーザ光の干渉光）が、透過像観察装置に導かれる。このような位相欠陥修正用マスク修正光学系において、初期設定として、位相シフトフォトマスク面上の位相欠陥のない位相シフト部に位相検出用レーザ光が走査された場合に、例えば合成ビームの明るさが最小となるように、位相調整機構を調整して固定する。これは位相検出用レーザ光と参照用レーザ光の位相が１８０度ずれた状態を意味しており、修正達成目標レベル範囲（リペア達成目標レベル）となる。ここで位相シフトフォトマスク面上の位相欠陥の部位に位相検出用レーザ光が走査された場合には、位相検出用レーザ光と参照用レーザ光との位相差は初期設定の１８０度からずれることになり、合成ビームの明るさは初期設定よりも強くなる。このような値が観察された場合に、可変開口窓駆動機構を調整して加工用レーザ光が照射される欠陥領域を制限した後、一定時間レーザ修正加工を行い、該レーザ修正加工後に合成ビームの明るさを観察して、更にレーザ修正加工を行うか終了するかを判断することができる。

また請求項２に係る位相欠陥修正用マスク修正装置によれば、前記位相欠陥修正用マスク修正光学系を、位相シフトフォトマスクを搭載し位置情報により位置決めできるＸ―Ｙテーブルと、該Ｘ―Ｙテーブル，前記加工用レーザ装置，前記位相検出用レーザ装置，及び外部機器とのインターフェイス機能と、を少なくとも含む位相欠陥修正用マスク修正装置に用いているので、薄膜の残留欠陥の修正のほか、位相欠陥部の位相ずれの大きさを修正加工前に確認した後にレーザ加工を行い、修正終了後に、位相欠陥部の修正結果を確認できる。

また請求項３に係る位相欠陥修正用マスク修正装置によれば、位相欠陥部に位置決めをして修正達成目標レベル範囲を設定し、修正指示信号を出せば、レーザ加工と検査が反復して行われるので、合成ビームの明るさが位相欠陥の修正達成目標レベル範囲に到達するまで、自動的に修正加工を行うことができる。

また請求項４に係る位相欠陥修正用レーザＣＶＤマスク修正装置によれば、前記位相欠陥修正用マスク修正光学系を、位相シフトフォトマスクを搭載し位置情報により位置決めできるＸ―Ｙテーブルと、加工用レーザを用いた光学的及び熱的化学反応により位相シフトフォトマスクに無機物あるいは無機化合物の薄膜を付着させることにより位相欠陥を修正するレーザＣＶＤ加工をレーザ加工装置により行うために当該無機物あるいは当該無機化合物をガス化するガス化機構と、前記Ｘ−Ｙテーブル，前記加工用レーザ装置，前記位相検出用レーザ装置，前記ガス化機構，及び外部機器とのインターフェイス機能と、を少なくとも含む位相欠陥修正用レーザＣＶＤマスク修正装置に用いているので、位相欠陥部の位相ずれの大きさを修正加工前に確認した後にレーザＣＶＤ加工を行い、修正終了後に、位相欠陥部の修正結果を確認できる。

さらに請求項５に係る位相欠陥修正用レーザＣＶＤマスク修正装置によれば、位相欠陥部に位置決めをして修正達成目標レベル範囲を設定し、修正指示信号を出せば、レーザＣＶＤ加工と検査が反復して行われるので、合成ビームの明るさが位相欠陥の修正達成目標レベル範囲に到達するまで、自動的に修正加工を行うことができる。

本発明は、位相シフトフォトマスクに存在する薄膜の残留欠陥等の従来欠陥の修正のみならず、位相欠陥を特定して修正する、位相欠陥修正用マスク修正光学系（図１，図３を参照），位相欠陥修正用マスク修正装置（図２，図４，図５を参照），及び位相欠陥修正用レーザＣＶＤマスク修正装置（図６を参照）に関する。

ここで位相シフトフォトマスクは、ハーフトーン膜を用いたハーフトーン位相シフトフォトマスク（ATTPSM）或いは透明体に溝を設けて作られたアルタネイティブ位相シフトフォトマスク（ALTPSM）であり、これらを用いて露光機で半導体ウエーハへマスクパターンを転写する際、位相シフトと非位相シフト部の光が干渉してパターンエッジのコントラストを強調させるように作られている。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。まず図１に示すように、本発明に係る位相欠陥修正用マスク修正光学系は、加工用レーザ装置１，マーキング光源１４，ビーム走査機構１６，可変開口窓駆動機構１１，リレーレンズ群１２，及び第１の結合ミラー１３を少なくとも含むレーザ光学部１５と、第１の対物レンズ２，照明光源３，第１の結像光学系４，及び反射像観察装置５を少なくとも含む反射像観察光学部６と、第２の対物レンズ７，第２の結像光学系８，及び透過像観察装置９を少なくとも含む透過像観察光学部１０と、を備え、位相検出用レーザ装置１７を前記レーザ光学部１５にさらに含み、参照光光学系１８，位相調整機構１９，及び第２の結合ミラー２０を少なくとも含む参照光光学部２１をさらに備えることを特徴とするものである。

まずレーザ光学部１５において、加工用レーザ装置１は、加工用レーザ光を照射することにより位相シフトフォトマスクに存在する位相欠陥を修正するレーザ加工を行うものである。またマーキング光源１４は、位相シフトフォトマスク面上における加工用レーザ光の照射位置を予め観察するためのマーキング光を出射するものである。また位相検出用レーザ装置１７は、加工用レーザ光及びマーキング光と光軸が一致するように調整され、位相シフトフォトマスク面上における位相情報を検出するための位相検出用レーザ光を照射するものである。またビーム走査機構１６は、位相シフトフォトマスク面上において加工用レーザ光とマーキング光と位相検出用レーザ光を走査するものである。可変開口窓駆動機構１１は、加工用レーザ光とマーキング光と位相検出用レーザ光の走査領域を制御するための可変開口窓を駆動するものである。リレーレンズ群１２は、ビーム走査機構１６と位相シフトフォトマスクとの間に介在されて加工用レーザ光とマーキング光と位相検出用レーザ光が透過する複数のレンズからなるものである。また第１の結合ミラー１３は、リレーレンズ群１２を透過した加工用レーザ光を９０％以上反射し、リレーレンズ群１２を透過したマーキング光をほぼ５０％反射し、リレーレンズ群１２を透過した位相検出用レーザ光をほぼ５０％反射する特性を有するものである。

次に反射像観察光学部６において、第１の対物レンズ２は、第１の結合ミラー１３により反射された加工用レーザ光とマーキング光と位相検出用レーザ光を位相シフトフォトマスク面上に集光するためのものである。また照明光源３は、位相シフトフォトマスクを照明するための照明光を出射するものである。また第１の結像光学系４は、照明光により照明された位相シフトフォトマスクの反射像を形成するものである。また反射像観察装置５は、該反射像を観察するためのものであり、例えばＣＣＤ素子を含む。

次に透過像観察光学部１０において、第２の対物レンズ７及び第２の結像光学系８は、位相シフトフォトマスクを透過した照明光により該位相シフトフォトマスクの透過像を形成するものである。また透過像観察装置９は、該透過像を観察するためのものであり、例えばＣＣＤ素子を含む。

さらに参照光光学部２１において、参照光光学系１８は、第１の結合ミラー１３を透過した位相検出用レーザ光である参照用レーザ光を透過像観察装置９に導くものである。また位相調整機構１９は、参照用レーザ光の位相を調整するものであり、例えば平行研磨された石英ガラスに角度調整機構をつけ角度を変化させることにより参照用レーザ光の光路長を変化させて位相を調整するものである。また第２の結合ミラー２０は、位相調整機構１９により位相を調整された参照用レーザ光と位相欠陥の部位に走査されて位相シフトフォトマスクを透過した位相検出用レーザ光とを結合して透過像観察装置９に導くものである。

次に図２に示すように、本発明に係る位相欠陥修正用マスク修正装置は、前記位相欠陥修正用マスク修正光学系を用い、Ｘ−Ｙテーブルと、インターフェイス機能である制御部及びモニター／操作部と、を少なくとも含むものである。ここでＸ−Ｙテーブルは、位相シフトフォトマスクを搭載し位置情報により位置決めできるものである。また制御部は、Ｘ−Ｙテーブル，加工用レーザ装置１，マーキング光源１４，位相検出用レーザ装置１７，ビーム走査機構１６，可変開口窓駆動機構１１，照明光源３，反射像観察装置５，位相調整機構１９，及び透過像観察装置９を制御するものである。またモニター／操作部は、マスクパターンや欠陥部を観測し且つマスク修正作業を行うものである。

次に図３〜図５を参照して、本発明の機能を説明する。まず図３を参照して、位相欠陥検出の原理について説明する。位相検出用レーザ装置１７から出射した位相検出用レーザ光をビーム走査機構１６で走査して偏向ビーム２２にする。このとき、光軸を一にするマーキング光や加工用レーザ光も同一光軸で偏向されるが、今は位相検出用レーザ光のみに注目する。偏向ビーム２２は、リレーレンズ群１２と可変開口窓駆動機構１１により走査領域を制御され、第１の結合ミラー１３で反射した一部の光（位相検出ビーム２３と呼ぶ）は、第１の対物レンズ２によって位相シフトフォトマスク面に集光され、位相シフトフォトマスクを透過した後、第２の対物レンズ７を含む第２の結像光学部８を経て、第２の結合ミラー２０に到る。一方、第１の結合ミラー１３を透過したビーム（参照ビーム２４と呼ぶ）は、参照光学部１８を経て、第２の結合ミラー２０に到る。第２の結合ミラー２０では位相検出ビーム２３と参照ビーム２４は再び重畳するよう調整され透過像観察装置９に入射する。第２の結合ミラー２０上での位相検出ビーム２３と参照ビーム２４の位相は、参照ビーム２４の位相を位相調整機構１９で調整することにより、位相検出ビーム２３の位相と一致させるか或いは１８０度ずらしておく。二つのビーム２３，２４の位相が一致している場合には合成ビーム２５は明るさは最も強くなり、１８０度位相差がある場合は双方打ち消しあい最も暗くなる。ビーム２３，２４の強度が等しいときには合成ビーム２５の強度は零になる。これらのいずれかを基準として調整した後、位相欠陥部に位相検出ビーム２３を照射すると合成ビーム２５の明るさは基準とは異なった強度となる。ここでマーキング光源１４と位相検出用レーザ装置１７を兼用することも可能である。

図４は、例えば石英基板３０に位相シフト溝３１と薄膜３２により形成された位相シフトフォトマスクに可変開口窓駆動機構１１により制限された領域３４に位相検出ビーム２３を走査したときの透過像観察装置９での画像の見え方を模型的に示したもので、（ａ）（ｂ）は位相欠陥が無い場合の見え方を示している。位相シフト溝部３１のうち領域３４で囲まれた部分３５は位相検出ビーム２３の位相と参照ビーム２４の位相がほぼ１８０度異なり合成ビーム２５の明るさが暗くなるよう位相調整機構１９により調整されている。（ｃ）（ｄ）は位相シフト溝部３１に位相欠陥３３が存在する場合を示しており、欠陥が存在しない（ａ）（ｂ）の場合から欠陥部３３の位相はずれているため光の干渉が変化し、合成ビーム２５の明るさは、この例の場合には正常な位相シフト溝部３１の明るさに比べ明るくなり位相欠陥３６を明示している。（ｅ）（ｆ）は主として可変開口窓駆動機構１１を矢印のように調整して開口を位相欠陥３３に整合した状態３７を示している。このように位相欠陥を特定し、欠陥の大きさに整合して可変開口を調整することにより、修正加工の準備が完了する。

次に図３及び図５を参照しながら、位相欠陥の修正手順を説明する。この例では位相検出用レーザ光とマーキング光とを兼用した場合について説明する。作業開始指示によりマーキング信号１００が出てマーキング光源１４及び位相検出用レーザ装置１７から出た光はビーム走査機構１６により偏向されマーキングビーム２６となって位相シフトフォトマスクに走査される。このとき、透過像観察装置９により位相シフトフォトマスク上でマーキングビーム２６が走査されている箇所を確認しながら、可変開口窓駆動機構１１を操作して欠陥部に整合する。次に、検査指示信号１０１により位相検出用レーザスキャン信号１０２が出て位相検出用レーザ光が出射され同時にビーム走査機構１６が動作し偏向ビーム２２が第１の結合ミラー１３で一部反射した位相検出ビーム２３が位相シフトフォトマスクの位相欠陥部を照射後、第２の結合ミラー２０で参照ビーム２４と結合され合成ビーム２５となる。このときの明るさが欠陥部の明るさ１０３となる。この欠陥部の明るさ１０３とリペア達成目標レベル１０９とを比較し、未達成の場合、リペア指示信号１０４を出す。これを受け加工用レーザ光が発振され、同時に加工用レーザスキャン信号１０５が出て予め設定された時間加工を行う。加工終了後、検査指示信号１０６→位相検出用レーザスキャン信号１０２→位相検出用レーザ光出射、ビーム走査機構１６が動作→位相検出ビーム２３と参照ビーム２４の結合→合成ビーム２５の透過像観測装置９入射→欠陥部の明るさ１０３判定を繰り返す。欠陥部の明るさ１０７がリペア達成目標レベル１０９を達成と判断したとき、リペア終了信号１０８が出て修正作業終了となる。このように、修正部分の確認、修正、修正完了を自動的に行い、更に修正終了後確認も行うことが可能となる。

本発明の他の実施の形態について説明する。本発明の第２の実施形態は、レーザＣＶＤ加工による透明膜を堆積させ位相欠陥を修正する位相欠陥修正用レーザＣＶＤマスク修正装置に係るものである。位相シフトフォトマスクへのレーザＣＶＤ加工はクロム膜の欠損欠陥の修理のため開発された技術であり、図６に示すような構造のＣＶＤ加工ヘッドを第１の対物レンズ２部に取り付け、ＣＶＤ原料ガスを欠損欠陥部付近に流しながら欠損欠陥部に加工用レーザを照射することによりレーザが照射された部分にクロム膜が体積し欠陥を修正できる。この技術を応用して透明膜を堆積させ位相欠陥を修正する技術も提案されている。本発明の位相欠陥修正用マスク修正光学系は、上述したレーザＣＶＤマスク修正装置にも適用でき、以下に述べるように自動的修正加工を可能にする。

即ち前述した本発明に係る位相欠陥修正用マスク修正光学系を、位相シフトフォトマスクを搭載し位置情報により位置決めできるＸ―Ｙテーブルと、加工用レーザを用いた光学的及び熱的化学反応により位相シフトフォトマスクに無機物あるいは無機化合物の薄膜を付着させることにより位相欠陥を修正するレーザＣＶＤ加工をレーザ加工装置により行うために当該無機物あるいは当該無機化合物をガス化するガス化機構と、前記Ｘ−Ｙテーブル，前記加工用レーザ装置，前記位相検出用レーザ装置，前記ガス化機構，及び外部機器とのインターフェイス機能と、を少なくとも含む位相欠陥修正用レーザＣＶＤマスク修正装置に用いているので、位相欠陥部の位相ずれの大きさを修正加工前に確認した後にレーザＣＶＤ加工を行い、修正終了後に、位相欠陥部の修正結果を確認できる。また位相欠陥部に位置決めをして修正達成目標レベル範囲を設定し、修正指示信号を出せば、レーザＣＶＤ加工と検査が反復して行われるので、合成ビームの明るさが位相欠陥の修正達成目標レベル範囲に到達するまで、自動的に修正加工を行うことができる。

以上に説明した本発明によれば、第１の効果として、位相シフトフォトマスク面上の位相欠陥に正確にレーザ光を照射し修正加工を行うことが可能となる。その理由は、修正加工前に、位相欠陥検出レーザビームを欠陥位置に照射して欠陥の位置確認が可能となるためである。また第２の効果として、高精度の位相欠陥修正が可能となる。その理由は、位相欠陥を量的に補足することがでるためである。第３の効果として、修正加工の効率を高め、修正コストを削減できる。その理由は、従来他の装置で行っていた修正加工後の結果確認を、本発明の光学系を用いて修正加工後直ちに行うことができるためである。さらに第４の効果として、修正作業の品質を一定に保つことができる。その理由は、修正作業を自動化できるため人的要素に起因する品質のバラツキが回避できるためである。

図１は本発明に係る位相欠陥修正用マスク修正光学系の一例を表す構成図である。 図２は本発明に係る位相欠陥修正用マスク修正装置の一例を表す図である。 図３は本発明に係る位相欠陥修正用マスク修正光学系の機能の一例を表す図である。 図４は石英基板３０に位相シフト溝３１と薄膜３２により形成された位相シフトフォトマスクに可変開口窓駆動機構１１により制限された領域に位相検出ビーム２３を走査したときの透過像観察装置９での画像の見え方を模型的に示した図である。 図５は本発明に係る位相欠陥修正用マスク修正装置における位相欠陥の修正手順の一例を表す図である。 図６は本発明に係る位相欠陥修正用レーザＣＶＤマスク修正装置の一例を表す図である。

符号の説明

１…加工用レーザ装置
２…第１の対物レンズ
３…照明光源
４…第１の結像光学系
５…反射像観察装置
６…反射像観察光学部
７…第２の対物レンズ
８…第２の結像光学系
９…透過像観察装置
１０…透過像観察光学部
１１…可変開口窓駆動機構
１２…リレーレンズ群
１３…第１の結合ミラー
１４…マーキング光源
１５…レーザ光学部
１６…ビーム走査機構
１７…位相検出用レーザ装置
１８…参照光光学系
１９…位相調整機構
２０…第２の結合ミラー
２１…参照光光学部
２２…偏向ビーム
２３…位相検出ビーム
２４…参照ビーム
２５…合成ビーム
２６…マーキングビーム
３０…石英基板
３１…位相シフト溝
３２…薄膜
３３…位相欠陥
３４…可変開口窓駆動機構により制限された領域
３５…部分
３６…位相欠陥
３７…状態

Claims (5)

1. 加工用レーザ光を照射することにより位相シフトフォトマスクに存在する位相欠陥を修正するレーザ加工を行う加工用レーザ装置と、前記位相シフトフォトマスク面上における前記加工用レーザ光の照射位置を予め観察するためのマーキング光を出射するマーキング光源と、前記位相シフトフォトマスク面上において前記加工用レーザ光と前記マーキング光を走査するビーム走査機構と、前記加工用レーザ光と前記マーキング光の走査領域を制御するための可変開口窓を駆動する可変開口窓駆動機構と、前記ビーム走査機構と前記位相シフトフォトマスクとの間に介在されて前記加工用レーザ光と前記マーキング光が透過する複数のレンズからなるリレーレンズ群と、該リレーレンズ群を透過した前記加工用レーザ光を９０％以上反射すると共に該リレーレンズ群を透過した前記マーキング光をほぼ５０％反射する特性を有する第１の結合ミラーと、を少なくとも含むレーザ光学部と、
   前記第１の結合ミラーにより反射された前記加工用レーザ光と前記マーキング光を前記位相シフトフォトマスク面上に集光するための第１の対物レンズと、前記位相シフトフォトマスクを照明するための照明光を出射する照明光源と、前記照明光により照明された前記位相シフトフォトマスクの反射像を形成する第１の結像光学系と、該反射像を観察するための反射像観察装置と、を少なくとも含む反射像観察光学部と、
   前記位相シフトフォトマスクを透過した前記照明光により該位相シフトフォトマスクの透過像を形成する第２の対物レンズ及び第２の結像光学系と、該透過像を観察するための透過像観察装置と、を少なくとも含む透過像観察光学部と、
   を備える位相欠陥修正用マスク修正光学系であって、
   前記加工用レーザ光及び前記マーキング光と光軸が一致するように調整され、前記位相シフトフォトマスク面上における位相情報を検出するための位相検出用レーザ光を照射する位相検出用レーザ装置を前記レーザ光学部に含み、
   前記ビーム走査機構は、前記位相シフトフォトマスク面上において前記位相検出用レーザ光を走査し、
   前記第１の結合ミラーは、前記リレーレンズ群を透過した前記位相検出用レーザ光をほぼ５０％反射する特性を有し、
   該第１の結合ミラーを透過した前記位相検出用レーザ光である参照用レーザ光を前記透過像観察装置に導く参照光光学系と、前記参照用レーザ光の位相を調整する位相調整機構と、該位相調整機構により位相を調整された前記参照用レーザ光と前記位相欠陥の部位に走査されて前記位相シフトフォトマスクを透過した前記位相検出用レーザ光とを結合して前記透過像観察装置に導く第２の結合ミラーと、を少なくとも含む参照光光学部をさらに備えることを特徴とする位相欠陥修正用マスク修正光学系。
2. 請求項１に記載した位相欠陥修正用マスク修正光学系を用い、
   前記位相シフトフォトマスクを搭載し位置情報により位置決めできるＸ―Ｙテーブルと、
   該Ｘ―Ｙテーブル，前記加工用レーザ装置，前記位相検出用レーザ装置，及び外部機器とのインターフェイス機能と、
   を少なくとも含むことを特徴とする位相欠陥修正用マスク修正装置。
3. 請求項２に記載した位相欠陥修正用マスク修正装置であって、
   前記位相調整機構により位相を調整された前記参照用レーザ光と前記位相欠陥の部位に走査されて前記位相シフトフォトマスクを透過した前記位相検出用レーザ光とを結合して入射させた前記透過像観察装置で当該２つのレーザ光の干渉光の明るさが前記位相欠陥の修正達成目標レベル範囲に到達するまで前記レーザ加工を行う旨を前記加工用レーザ装置に指示し、当該２つのレーザ光の干渉光の明るさが前記位相欠陥の修正達成目標レベル範囲に到達したときに前記レーザ加工を終了する旨を前記加工用レーザ装置に指示する制御機能をさらに含むことを特徴とする位相欠陥修正用マスク修正装置。
4. 請求項１に記載した位相欠陥修正用マスク修正光学系を用い、
   前記位相シフトフォトマスクを搭載し位置情報により位置決めできるＸ―Ｙテーブルと、
   前記加工用レーザを用いた光学的及び熱的化学反応により前記位相シフトフォトマスクに無機物あるいは無機化合物の薄膜を付着させることにより前記位相欠陥を修正するレーザＣＶＤ加工を前記レーザ加工装置により行うために当該無機物あるいは当該無機化合物をガス化するガス化機構と、
   前記Ｘ−Ｙテーブル，前記加工用レーザ装置，前記位相検出用レーザ装置，前記ガス化機構，及び外部機器とのインターフェイス機能と、
   を少なくとも含むことを特徴とする位相欠陥修正用レーザＣＶＤマスク修正装置。
5. 請求項４に記載した位相欠陥修正用レーザＣＶＤマスク修正装置であって、
   前記位相調整機構により位相を調整された前記参照用レーザ光と前記位相欠陥の部位に走査されて前記位相シフトフォトマスクを透過した前記位相検出用レーザ光とを結合して入射させた前記透過像観察装置で当該２つのレーザ光の干渉光の明るさが前記位相欠陥の修正達成目標レベル範囲に到達するまで前記ガス化を行う旨を前記ガス化機構に指示すると共に前記レーザＣＶＤ加工を行う旨を前記加工用レーザ装置に指示し、当該２つのレーザ光の干渉光の明るさが前記位相欠陥の修正達成目標レベル範囲に到達したときに前記ガス化を終了する旨を前記ガス化機構に指示すると共に前記レーザＣＶＤ加工を終了する旨を前記加工用レーザ装置に指示する制御機能をさらに含むことを特徴とする位相欠陥修正用レーザＣＶＤマスク修正装置。
   

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