JP2011227209A - ハーフトーンマスクのリペア方法及びリペアシステム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、レーザを用いてハーフトーンマスクの欠陥を除去し、欠陥部領域に遮断膜を効率良く形成でき、遮断膜の膜厚を調節し、ペリクル膜が形成された後も欠陥の除去が可能な機能とともに、リアルタイムで透過率を調節してリペア工程を行うことができるようにし、リペア部位の透過率の均一性を保障できるリペア方法及びそのシステムに関する。
【解決手段】本発明のハーフトーンマスクリペア方法は、原料物質にレーザを照射して半透過層の欠陥部位に蒸着することにより、ハーフトーンマスクの半透過領域の欠陥部位をリペアする。
【選択図】図５

Description

本発明は、半導体またはＴＦＴ−ＬＣＤの薄膜トランジスタ基板に欠陥が発生した場合のこの欠陥領域を修理する方法に関し、より具体的には、レーザを用いてハーフトーンマスクの欠陥を除去し、欠陥部領域に遮断膜を効率良く形成でき、遮断膜の膜厚を調節し、ペリクル膜が形成された後にも欠陥除去が可能な機能とともに、リアルタイムで透過率を調節してリペア工程を行うことができるようにし、リペア部位の透過率の均一性を保障できるリペア方法及びそのシステムに関する。

液晶ディスプレイのＴＦＴ及びカラーフィルタは、多くの層が蒸着塗布されており、蒸着または塗布された各層は、それぞれフォトリソグラフィ工程でパターニングされる。この１サイクルのフォトリソグラフィ工程を通じて１つの層を形成するが、１サイクルのフォトリソグラフィ工程を減らすことができるならば、工程上大きな経済的効果が得られるようになる。しかし、従来の一般的なフォトマスクは、単に一層のパターンを具現せざるを得ない構造となっていて非経済的である。

このような一般的なフォトマスクの問題を解決するためにスリットマスク、グレートーンマスク、ハーフトーンマスクなどが開発されている。

スリットマスクは光の散乱を用いたもので、適用する波長の直進性が保障されるスリットより薄いスリットを光が通過すれば、隣接部位に散乱が起こって、全体的な光エネルギーが分散する性質を用いたものである。しかし、このようなスリットマスクの場合、微細スリットで散乱する光の分布が不均一で位置別に露光エネルギーが変わるので、位置別に残膜厚が凹凸を形成して均一の残膜厚を得るのが難しい点がある。

グレートーンマスクは、光が完全に透過する光透過部、光が完全に遮断される光遮断部及び照射される光の量を減らして透過させるグレートーン層を有する。しかし、このグレートーンマスクは、微細パターンを通過する光の回折現象を用いて透過する光の量を調節するために、グレートーンマスクを用いて形成しようとするグレートーンパターンの領域が所定の大きさ以上の場合及びグレートーンマスクが所定の大きさ以上の場合には、均一のパターニングを期待するのが難しい短所がある。

ハーフトーンマスクは、透明基板に形成される光透過部と光を完全に遮断する光遮断部、光の一部を透過させるように透過率を調節する半透過部で形成されるマスクであって、マスク自体に半透過部を形成するものと定義される。

このハーフトーンマスクの場合、半透過部を通過した光が位置別に均一に通過し、位置別に均一の残膜厚を形成できるという長所を有している。

しかし、ハーフトーンマスクを形成する工程は、工程の単純化という長所とともにマスク製造の追加工程を要するようになり、マスク製造時の追加工程による工程の増加をもたらす短所を伴っている。

即ち、マスク製造上の欠陥やピンホールなどの欠陥が存在する場合、これを修理して用いるが、半透過部に形成された欠陥をリペアするとき、適正な透過率を調整して隣接非欠陥部位の半透過部と同等の水準の光を通過するようにさせ、最終残膜厚を均一に維持しなければならない。

即ち、ハーフトーンマスクの半透過層にピンホールなどの欠陥が発生すれば半透過部を通過する光の透過量が変わり、光の透過量が変わればフォトレジストや有機絶縁膜を用いる場合、位置別に露光エネルギーが変わるので、位置別に残膜厚が凹凸を形成して均一の残膜厚を得るのが難しくなる。このように段差が形成されれば、ドライエッチング、アッシングなどの後工程で望まない部位をオープンさせて不良を発生させるため、半透過部の欠陥部分に対するリペアが要請される。

このリペア処理のために隣接半透過部の透過率と同等水準に合せるために、従来は不良部を除去し、半透過部の局所部分を蒸着する方法が行われてきた。

しかし、この蒸着方式の場合、局部的面積に対する透過率の調整が難しく、隣接した半透過部の透過率とリペア部位の透過率が異なり、結果的に蒸着膜での段差が開く問題が発生する。この開いた蒸着膜の段差は、その後、ドライエッチング、アッシングなどの工程で望まない部位をオープンさせ、不良を発生させる問題が依然として発生する。特に、蒸着条件に応じて透過率の変化幅が大きくなり、隣接部の半透過部と同等水準の透過率を形成することが極めて難しい問題がともに発生した。

本発明は、上述した課題を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、レーザを用いてハーフトーンマスクの欠陥を除去し、欠陥部領域に遮断膜を効率良く形成でき、遮断膜の膜厚を調節し、ペリクル膜が形成された後にも欠陥除去が可能な機能とともにリアルタイムで透過率を調節してリペア工程を行うことができるようにし、リペア部位の透過率の均一性を保障できるリペア方法及びそのシステムを提供することにある。

本発明は、上述した課題を解決するためのリペア工程において、原料物質にレーザを照射して半透過層の欠陥部位に蒸着することにより、ハーフトーンマスクの半透過領域の欠陥部位をリペアするハーフトーンマスクリペア方法を提供できるようにする。

上述したリペア方法において、前記欠陥部位のリペア工程は、１）前記半透過領域の欠陥部位を除去する段階と、２）前記除去された欠陥部位領域に半透過薄膜を蒸着する段階とを備えてなることを特徴とする。

特に、上述したリペア工程でレーザを用いて薄膜蒸着をするための前記原料物質は、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｗ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｏ、Ｎ、Ｃの中から選択されるいずれか１つまたは２つ以上の元素を含むことを特徴とする。

また、上述した原料物質を用いて蒸着される半透過薄膜は、Ｍｏ_ｘＯ_ｙ、Ｍｏ＋Ｓｉ、Ｍｏ＋Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｍｏ＋ＳｉＯ_２、Ｗ_ｘＯ_ｙ、Ｗ＋Ｓｉ、Ｗ＋Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｗ＋ＳｉＯ_２、Ｃｒ、Ｃｒ＋Ｗ＋ＳｉＯ_２、Ｃｒ＋Ｗ＋Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｃｒ_ｘＯ_ｙ、Ｃｒ＋Ｓｉ、Ｃｒ＋Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｃｒ＋ＳｉＯ_２Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｃｒ＋Ｍｏ＋ＳｉＯ_２、Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｗ＋Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｗ＋ＳｉＯ_２の中のいずれか１つの材質からなる。これを通じてリペア後、洗浄工程にも安定した付着状態を維持できるようにする。また、この原料物質を用いる以外にも、前記欠陥部位への蒸着は、ＣｒやＭｏまたはＷを蒸着し、蒸着された膜上にＳｉ、ＳｉＯ_２、Ｓｉ_ｘＮ_ｙの中のいずれか１つを再蒸着して形成する方法でも行われる。

また、上述した工程において、前記１）段階で、欠陥部位を除去する工程は、欠陥が発生した部位のパターン形状と同一の形状（ｐａｔｔｅｒｎ ｍａｔｃｈ）に欠陥部位を除去し、リペア工程の効率化を図れる。

また、本発明でレーザを用いた欠陥部位を除去する工程では、欠陥部位を除去し、光近接性補正（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ；ＯＰＣ）マスクを用いてレーザの円形ビームのエッジ部分の大きさを補完して行われることが望ましい。

また、欠陥部位を除去し、欠陥が発生した部位以外の個所が除去されるのを防ぐため、前記レーザソースに対するエッジロックを行って進められることがより望ましい。

また、本発明に係るハーフトーンマスクリペア工程では、原料物質を蒸着して遮断膜である半透過薄膜を形成した後に、前記半透過薄膜の透過率を測定して調節する透過率調節段階である３）段階をさらに備えるようにし、このような工程は、透過率調節が設定範囲を満たすまで繰り返し行われるようにし、工程の効率化を図ることが望ましい。もちろんこの場合、前記３）段階は、前記透過率の調節が０．０１〜１０％以内で行われることが望ましい。

また、本リペア工程で、前記１）及び２）段階で用いられるレーザソースは、４００ｎｍ以下の波長を有するレーザザビームを放出することが望ましい。

また、前記２）段階は、１Ｈｚ〜１０ＫＨｚのパルス反復率を有するレーザビームにより行われる段階で構成することができる。

特に、本発明の２）段階で、原料物質の供給のために用いられる運搬ガスの流量を５０〜５００ｓｃｃｍ以内で用いることを特徴とするハーフトーンマスクのリペア方法を提供できるようにする。

また、前記原料物質の蒸気圧を下げるため、２０℃〜８０℃で供給されることを特徴とするハーフトーンマスクリペア方法を提供することが望ましい。

本発明では、上述した本発明に係るハーフトーンマスクのリペアを行うことができるリペアシステムを提供できるようにすることが望ましい。

具体的には、本発明に係るリペアシステムの基本構成は、薄膜蒸着用チャンバと、前記チャンバ内部に原料物質を提供する原料物質供給部と、前記チャンバ内でレーザにより原料物質をイオン化させてハーフトーンマスクの欠陥部位に薄膜を蒸着させるための光学系とを備えてなる。

この場合、前記光学系は、レーザソース及びレーザヘッド部を備えてなることを特徴とする。

また、前記レーザソースは、４００ｎｍ以下の波長を有するレーザビームまたは１Ｈｚ〜１０ＫＨｚの反復パルス周期を有するレーザであることを特徴とするハーフトーンマスクのリペアシステムを形成することが望ましい。

上述した前記原料物質供給部は、円滑な原料物質を供給するための構成として、前記チャンバに供給される原料物質を格納し、前記原料物質を昇華させて運搬ガスと混合する原料物質発生部と、前記運搬ガスまたは原料物質を昇華点以上に維持する温度制御ユニットとをさらに備えてなることが望ましい。

また、本発明に係るシステムでは上述した原料物質発生部を多数備え、２つ以上の原料物質を同時に供給できるようにすることが望ましい。

また、前記温度制御ユニットは、原料物質を加熱するヒータ部と、前記ヒータ部で加熱される温度を感知する温度センサと、前記温度センサで温度を感知して温度を制御する温度コントローラとを備えて構成される。

また、前記原料物質供給部は、原料物質を前記チャンバ内に運送する少なくとも１つ以上の運搬ガス供給部と連結されることが望ましい。

本発明に係る前記ハーフトーンリペアシステムは、浄化配管を介してチャンバ内部に残存する原料物質残留物を浄化する浄化ガス供給部をさらに備えてなることが望ましい。

また、前記ハーフトーンリペアシステムは、チャンバで反応後に残存する残留物をチャンバ外部に排出する残留ガス排気部をさらに備えてなる。

上述した残留ガス排気部を形成するにおいて、前記残留ガス排気部は、チャンバから排気される残留ガスから材料を収集する材料収集部と、前記材料収集部で分離されない材料を熱処理過程を通じて分離する熱処理部と、前記材料収集部と熱処理部を通過した排気ガスをフィルタリングするフィルタ部と、前記フィルタ部を通過した排気ガスをポンピングするポンプ部と、前記ポンプ部の圧力を調節する排気圧及び流量調節部とを備えてなることが望ましい。

以上のような本発明に係るハーフトーンマスクリペアシステムでも用いられる前記原料物質は、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｗ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｏ、Ｎ、Ｃの中から選択されるいずれか１つまたは２つ以上の元素を含むことを特徴とする。

また、上述した通り、前記半透過薄膜は、Ｍｏ_ｘＯ_ｙ、Ｍｏ＋Ｓｉ、Ｍｏ＋Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｍｏ＋ＳｉＯ_２、Ｗ_ｘＯ_ｙ、Ｗ＋Ｓｉ、Ｗ＋Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｗ＋ＳｉＯ_２、Ｃｒ、Ｃｒ＋Ｗ＋ＳｉＯ_２、Ｃｒ＋Ｗ＋Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｃｒ_ｘＯ_ｙ、Ｃｒ＋Ｓｉ、Ｃｒ＋Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｃｒ＋ＳｉＯ_２Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｃｒ＋Ｍｏ＋ＳｉＯ_２、Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｗ＋Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｗ＋ＳｉＯ_２の中から選択されるいずれか１つで形成できるのはもちろんである。

本発明によれば、レーザを用いてハーフトーンマスクの欠陥を除去し、欠陥部領域に遮断膜を効率良く形成でき、遮断膜の膜厚を調節し、ペリクル膜が形成された後も欠陥除去が可能な機能とともに、リアルタイムで透過率を調節してリペア工程を行うことができるようにし、リペア部位の透過率の均一性を保障し、リペア後のオープン不良を除去してハーフトーンマスクのリペアの安定性を確保し、製造コストを節減できる効果がある。

本発明に係るハーフトーンマスクのリペア工程の順序図を概略的に示したものである。 本発明に係るリペア工程でパターンマッチングをさせる工程を簡略に示したものである。 本発明に係るリペアシステムで原料物質の供給とリペアの工程図を示したものである。 本発明に係るリペア方法を具現できる一実施例としてのリペアシステムの構成図を示したものである。 本発明に係るリペア方法を具現できる一実施例としてのリペアシステムの構成図を示したものである。 本発明に係るリペアシステムでの光学系の多様な実施例を示したものである。 本発明に係るリペアシステムでの光学系の多様な実施例を示したものである。

以下、本発明に係る具体的な構成及び作用を図面を参照して説明する。

本発明は、アクティブ領域でのクリア欠陥あるいはハーフトーンマスクの半透過部に欠陥領域（不良）が発生する場合、この部分を効率良く除去し、原料物質（例えば、金属原料物質等）を媒介としてレーザを照射してリペアすることを要旨とする。即ち、原料物質にレーザを照射して原料物質で欠陥領域を補償する方式で半透過層の欠陥部位に半透過膜（遮断膜）を蒸着することにより、ハーフトーンマスクの半透過層の欠陥部位をリペアする方式である。

特に、ハーフトーンマスクの半透過部に発生した欠陥部位をリペアするにおいては、基本的に不良が発生した位置を把握して欠陥部位を特定し、１）半透過領域の欠陥部位を除去する段階と、２）前記除去された欠陥部位領域に半透過薄膜をレーザ蒸着する段階として行われる。

図１及び図２を参照すると、欠陥部位の不良位置を確認し、欠陥領域に半透過薄膜をレーザ蒸着し、透過率を測定してリペアを完了することを基本工程とする。

具体的には、まずリペアするハーフトーンマスクをローディングして不良位置を確認する（Ｓ１）。続いて、不良が発生した不良膜（欠陥部位）を除去する（Ｓ４）。そして、ここに周囲の半透過部と同等の透過率を有するように半透過（ＨＴ）薄膜を蒸着する（Ｓ５）。この基本的な工程では、より効率的なリペアのためにパターンマッチングとエッジロックを行うことが望ましい（Ｓ２、Ｓ３）。即ち、Ｓ２工程とＳ３工程は、必要に応じて付加されることも除去されることもできる工程に該当する。

前記不良が発生した欠陥部位を除去するのはレーザを用いて行われ、特にこの場合、１μｍ以下の微細サイズのとき、レーザビームの固有特性により円形に薄膜が除去されるのを防止するために、ＯＰＣマスクを用いることが望ましい。

上述したパターンマッチング作業は、半透過部の欠陥領域を除去する過程でそれまでマスクにあったパターン形状と同等の形状にパターンをマッチングさせて不良を除去することができるようにする。不要な部分の除去を防止し、リペアの効率化を図るためである。これは図２に示したように、ハーフトーンマスクの欠陥部位をパターンマッチを通じてパターンを複写し、イメージを形象化してその形状のまま不良膜を除去したり、薄膜蒸着したりできるようになる。

また、エッジロック工程は、上述した欠陥部位（不良部）を除去する段階で、レーザビーム照射領域を精密に合せるために既存パターンと除去される不良パターンのエッジ部分を合せる機能である。

続いて、蒸着された薄膜（遮断膜）部位の透過率を測定し、隣接した半透過領域との透過率を設定した基準に適合するか判断し、適合しない場合には、再度上述した工程を反復する（Ｓ６）。この透過率の測定はリアルタイムで行われ、設定基準に至れば工程を完了する（Ｓ７）。

図３を参照し、上述したリペア工程での欠陥部位の除去工程（Ｓ４）、除去された部位にイオン蒸着を通じて遮断膜を形成する工程である半透過（ＨＴ）薄膜蒸着工程（Ｓ５）を具体的に説明する。

レーザを用いた蒸着工程は、供給される原料物質にレーザを照射すると、金属と結合した配位子間で結合が壊れて金属原子のみ落ち出るようになるが、金属パターン上でこのような反応を引き起こすと、金属原子が薄膜形態で蒸着する原理を用いたものである。

本発明では、ハーフトーンマスクでの欠陥部位の除去と蒸着はレーザを用い、このレーザビームの照射はレーザソース及びレーザヘッド部などで構成される光学系を用いる。半透過部の欠陥部位を除去するためには一定波長のレーザが用いられるが、パルス幅が１５ピコセカンド（ｐｓ）以下での残膜除去時に熱的現象が発生しないため、なるべく短い波長を用いることが望ましい。より好適には、４００ｎｍ以下の波長を有するレーザビームまたは熱的現象を与えない程度に速いパルス反復率である１Ｈｚ〜１０ＫＨｚを用いることができる。より好適には、１ＫＨｚ〜１０ＫＨｚのパルス反復率を備えたレーザビームを用いることができる。

本発明での欠陥部位の蒸着は、原料物質を欠陥部位に供給し（Ｔ３）、レーザを用いて前記欠陥部位に薄膜を蒸着（Ｔ４）することを基本工程とする。より効率的な工程のために、工程に必要な浄化ガスや保護ガスを供給（Ｔ１、Ｔ２）でき、工程完了時には、原料物質供給を遮断（Ｔ５）して工程を完了（Ｔ６）する。この工程完了は、蒸着部位の透過率を測定して基準に至るまで行われ得るのはもちろんである。

上述した原料物質は、金属原料からなる物質を用いることが望ましく、この場合、原料物質の蒸気圧を低くして原料物質の分解反応がゆっくりなされるようにすることが望ましい。また、蒸着によりなされる遮断膜は、このような（ゆっくりなされる）分解反応により厚さがゆっくり上がり、密度も高くなる。

従って、供給する運搬ガスの流量を５０〜５００ｓｃｃｍ以内にして用いることが望ましく、原料物質の蒸気圧を低くするために原料物質の温度を２０〜８０℃の範囲で用いることがより望ましい。

半透過部のリペアのために遮断膜を蒸着する場合に、厚さを調節することは遮断膜の透過率を調節することであり、この透過率の範囲が０．５％以内に維持されることが望ましく、この透過率調節の要諦は、加工するレーザパワー、温度、流量、スキャン反復回数などで調節できる。このパラメータは、単独あるいは複数で調節できるのはもちろんである。

即ち、本発明では、薄膜の厚さで透過率を精密に調節しなければならない。従来のグレートーンマスクなどのリペア方法では、光を透過させたり遮断したりすることで実施したので、光を遮断するためには結合領域を補償する膜が一定の厚ささえ満たせばよかった。

しかし、ハーフトーンマスクの場合、１０〜９０％は各企業、各製品ごとに厚さを異にするが、これはアクティブ領域の設計時にＬｉｎｅ／Ｓｐａｃｅの幅をいくらにするかによって異なるため、厚さを調節する必要性が出てくる。

この厚さ調節のためのパラメータとしては、本発明では大きく下記のような項目を調節できる。

まず、レーザの波長、強度、パルス反復率、パルス幅を調節したり、原料物質を運送する運送ガスの流量（例えば、不活性ガスであるＡｒ、Ｈｅなどの流量）を調節できる。

次に、原料物質の温度を調節したり、反応を行うチャンバの真空領域での原料物質の滞留時間を調節したり、原料物質自体を蒸気圧が低い原料を用いたり、蒸着領域でのスキャン速度を調節したり、蒸着領域でのスリットサイズの調節、または原料物質の種類を調節することが可能である。

特に、本発明では、原料物質のパラメータを調節して蒸着の効率性を極大化させることができるようにする。

この本発明での原料物質を構成する金属原料は、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｗ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｏ、Ｎ、Ｃの中から選択されるいずれか１つまたは２つ以上の元素を含むものを用いることができる。例えば、Ｃｒ＋Ｍｏ、Ｃｒ＋Ｗ、Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｗ、Ｃｕ＋Ｍｏ、Ｃｕ＋Ｗ、Ｃｕ＋Ｍｏ＋Ｗ、Ｍｏ＋Ｓｉ、Ｗ＋Ｓｉなどの配合が可能である。

また、これ以外にも、レーザを用いて蒸着した半透過薄膜は、Ｍｏ_ｘＯ_ｙ、Ｍｏ＋Ｓｉ、Ｍｏ＋Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｍｏ＋ＳｉＯ_２、Ｗ_ｘＯ_ｙ、Ｗ＋Ｓｉ、Ｗ＋Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｗ＋ＳｉＯ_２、Ｃｒ、Ｃｒ＋Ｗ＋ＳｉＯ_２、Ｃｒ＋Ｗ＋Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｃｒ_ｘＯ_ｙ、Ｃｒ＋Ｓｉ、Ｃｒ＋Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｃｒ＋ＳｉＯ_２Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｃｒ＋Ｍｏ＋ＳｉＯ_２、Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｗ＋Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｗ＋ＳｉＯ_２の中から選択されるいずれか１つで形成される。特に、Ｍｏ＋Ｓｉ、Ｍｏ＋Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｍｏ＋ＳｉＯ_２、Ｗ＋Ｓｉ、Ｗ＋Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｗ＋ＳｉＯ_２の場合には、リペア後に洗浄段階を経ながら、洗浄により単一成分であるＭｏ、Ｗの場合、蒸着後も膜から落ち出る問題が発生したが、この組合わせの原料物質を用いた蒸着をすると、洗浄にも十分に耐えるようになるため、蒸着後も安定した状態を確保できるようになる。

また、これとは別途に、前記欠陥部位への蒸着は、Ｃｒ、ＭｏまたはＷを蒸着し、蒸着された膜上にＳｉ、ＳｉＯ_２、Ｓｉ_ｘＮ_ｙの中のいずれか１つを再蒸着して形成することも、洗浄に十分に耐える特性を発揮するようになる。特に、前記ＭｏＳｉの場合、Ｇｈｉ Ｌｉｎｅ及びＩ−Ｌｉｎｅ（ＵＶ照明波長）別に透過率が異なるため、これまでの蒸着された薄膜に比べてＭｏＳｉで蒸着した薄膜の場合、より優れた特性を発揮する。

以下、図４〜図５を参照し、本発明に係る上述したハーフトーンマスクのリペア工程を行うための一実施例としてのシステムの構成を説明する。

図４を参照すると、本発明に係るハーフトーンマスクのリペアを行うために、原料物質を運送するための運搬ガスを供給する運搬ガス供給部１００と、原料物質を運搬ガスと混合して供給する原料物質発生供給部２００と、リペアのためのレーザを照射する光学系５００とを備えてなる。ここに効率の良い工程のために、チャンバ内部を浄化するために浄化ガスを供給する浄化ガス供給部３００と、チャンバ内での原料物質の流出を排除する保護ガスを供給する保護ガス供給部４００とを備えることができ、リペアのための原料物質の反応後に残存するガスを排出する残留ガス処理部７００とをさらに備えて配置できる。

図５を参照し、本発明に係る各構成部分の具体的な一実施例を形成したシステムブロック図を通じて具体的に説明する。

全体的なシステムの駆動は、運搬ガス供給部１００から供給される運搬ガスが配管を介して原料物質発生部２１０に供給されて原料物質と混合され、前記混合された原料物質がチャンバ６００内部に配管を介して供給されると、光学系５００でレーザを照射してイオン反応を通じてハーフトーンマスクの欠陥部位に遮断膜が蒸着されて反応が完了する（透過率を測定して再度工程が繰り返され得る）。その後、チャンバ６００内に残った残留ガスは、残留ガス処理部７００を介して排気される。

以上のようなシステムで構成される構成部分の作用を具体的に説明する。

運搬ガス供給部１００は、原料物質を運搬するための運搬ガスを供給するためのもので、原料物質が格納された原料物質発生供給部２００内の原料物質発生部２１０と連結され、原料物質発生部２１０内にある材料と混合してチャンバ６００に原料物質を供給する。前記運搬ガス供給部１００と連結されている配管の開始部分には弁１１０が装着されており、ガスの注入が不要な場合にはガスの注入を遮断し、前記弁１１０の後端には流量制御装置１２０が備えられ、流量を制御できるように形成される。

前記流量制御装置１２０の前後には弁１１０、１１１を形成し、ガスの逆流を防止できるようにすることが望ましい。この流量制御装置は、後述する浄化ガス供給部３００、保護ガス供給部４００にも形成することが望ましく、それぞれの構成部分は配管で連結されているのは図示した通りである。特にこの配管には、流量制御装置以外にも、弁、ヒータを備えることが望ましい。

前記運搬ガス供給部１００は少なくとも１つ以上備えられ、それぞれの運搬ガス供給部は配管で連結される原料物質発生部２１０と連結される。図示した通り、３つの運搬ガス供給部と３つの原料物質発生部がそれぞれ連結される場合には、チャンバで同時に３種類以上の原料を混合して用いることができ、個別に使用可能であるのはもちろんである。

前記原料物質発生部２１０は薄膜蒸着に用いられる材料を格納しており、原料物質発生部２１０にはこの材料を昇華点以上に加熱するためのヒータ部、前記ヒータにより加熱される温度を感知するための温度センサ、前記温度センサの温度を感知してヒータの温度を制御する温度コントローラ（図示せず）からなる温度制御ユニットを備えることが望ましい。

前記運搬ガス（後述する浄化ガス、保護ガスも同一）供給部から供給されるガスは、不活性ガスや窒素気体であることが望ましい。運搬ガス注入ラインの端部であるチャンバの直前には多数の弁を装着し、工程が始まる時、弁を開くと直ちに原料物質がチャンバに注入されるようにし、運搬ガス供給部で運搬ガスを注入する配管は原料物質の数だけ形成され、原料物質が混合されるのを防止することが望ましい。

浄化ガス供給部３００は、配管を介して原料物質発生部２１０とチャンバ６００との間を連結する配管に浄化ガスを供給できる。この浄化ガスを供給する配管は、チャンバを経由せずに後述する熱処理部に連結される。

前記原料物質発生部２１０に格納されている材料は、ヒータ部（図示せず）により加熱され、材料を昇華させて気体化し、原料物質発生部内に備えられているガス噴射器（図示せず）を介して注入される運搬ガスと混合され、原料物質が生成される。

このような方式で生成された原料物質は、原料物質発生部２１０の内部に備えられたガス排気口を介して排気され、チャンバに注入される。この時、上述したヒータ部の温度は、温度センサを用いた温度コントローラ（図示せず）を通じて制御される。運搬ガスを注入する配管にもヒータ及び温度センサが装着され、原料物質の昇華点以下に温度が下がらないように制御し、温度に応じて昇華される気体の蒸気圧が変わるので、気体の量を制御もする。

チャンバ６００に注入された原料物質はマスクの欠陥部位に遮断膜を蒸着するのに用いられ、浄化ガスはレーザが照射される光学窓に薄膜が形成されるのを防止するように光学窓に向かって噴射されるようにし、保護ガスはエアカーテンを形成して原料物質が漏洩しないようにする。

ハーフトーンマスクの欠陥部位に蒸着工程が完了した後、薄膜蒸着に関与していないガスである残留ガスは、残留ガス排気装置７００を介して排気される。

前記残留ガス排気装置７００は、チャンバから排気される残留ガスから冷却装置を用いて材料を収集する材料収集部７１０と、前記材料収集部で分離されない材料を熱処理過程を通じて分離する熱処理部７２０と、前記２つの過程を経た排気ガスからフィルタリングして金属粒子を濾過するフィルタ部７３０、７４０と、前記チャンバに連結された残留ガス排気ラインを介してチャンバ内の残留ガスを一定の圧力でポンピングするポンプ７５０と、前記ポンプの圧力を調節して残留ガス排気ラインの排気圧を調節する排気流量調節部とを備えて形成される。このそれぞれの構成部分は、排気ラインで連結されるのはもちろんである。前記フィルタ部は、大きな粒子をフィルタリングする１次フィルタ７３０と、微粒子をフィルタリングする２次フィルタ７４０とで形成され、前記熱処理部７２０はヒータで形成される。

以上のような本発明に係るシステムのそれぞれの物質を供給するガス供給部は、チャンバまでガスを供給するための配管に連結されており、各配管にはヒータを形成して原料物質を昇華点以上に加熱させることができるようにする。通常、原料物質の昇華点より１０℃程高く加熱することが望ましい。

前記のようにヒータを介して注入ガスを加熱し、運搬ガスが昇華された原料物質と混合されるようにすることができ、さらに浄化ガスまたは保護ガスがチャンバに到達するとき、原料物質と十分に混合されるようにする。

また、前記運搬ガス、浄化ガス及び保護ガスは不活性気体や窒素気体を共通に用いることができるので、このガスの供給部は本実施例でのように運搬ガス、保護ガスは供給部と別途に形成され得るが、供給部を共同で用いてガス注入ラインのみを別途に用いることもできる。即ち、不活性気体または窒素気体が供給部から排気された後、別個に形成された排気管を介してチャンバに注入され、それぞれ異なる機能をすることができるようにする。

図６〜図７は、上述した図５で説明したリペアシステムでの光学系５００とチャンバ６００の構成図の多様な実施例を示したものである。基本的に各図面に提示された同一構成要素の符号は同一で、光学系５００全体の最終的な作用は、本発明に係るリペアシステムでチャンバ６００内部に供給される原料物質にレーザを走査し、ハーフトーンマスクの欠陥部位に蒸着を行うようにすることである。

基本的な構成は、図６を通じて説明すると、レーザを照射するレーザヘッド部位の下部でレーザの照射経路に多数のビームスプリッタ（Ｓ）が存在し、レーザの形状調節部（ｓｉｌｔ ｍａｓｋ）５１０、チューブレンズ５４０、対物レンズ５５０、光学窓が備えられたチャンバ（Ｃ）、基板５６０、及びオートフォーカス５２０、ＣＣＤカメラ部５３０、多数の照明部（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）を備えて構成される。

図７を参照すると、これは図６の実施例でレーザにＤｅｐ．ＬａｓｅｒとＺａｐ．Ｌａｓｅｒを用い、レーザビーム形成部（Ｑ１、Ｑ２）をさらに備え、その他の構成はほぼ同一である。

上述したチャンバ（Ｃ）は、薄膜が蒸着された後も不良が発生した場合に事後的なリペアをするために、チャンバがレーザビームの照射するラインに沿って移動できる機能（ｔｈｒｏｕｇｈ−ｐｅｌｌｉｃｌｅ）を備えることが望ましい。従来のフォトマスク工程でマスクの不良修理後にペリクルという保護膜付着工程があるが、従来はこのような保護膜を付着した後は、これに対する修理が不可能な問題があった。しかし、本発明では保護膜に用いられる物質を透過する波長のレーザを用いるため、保護膜が付着された後も修理が可能な長所がある。例えば、ハーフトーンマスクの欠陥部位を蒸着して修理した後、保護膜を付着する工程が行われ、保護膜付着後に発見された半透過膜の欠陥をリペアするために、チャンバがレーザパスラインに沿って移動した後、レーザで照射されたビームが不良部位を修理する。チャンバが移動しなければならない理由は、マスクとペリクルの中間に挿入されるペリクル付着フレーム上にペリクルが付着されるため、チャンバのある状態では加工できないためである。

以上、本発明の詳細な説明では、具体的な実施例について説明した。しかし、本発明の範疇から逸脱しない範囲内で様々な変形が可能である。本発明の技術的思想は、本明細書に記述した実施例に局限して定めてはならず、特許請求の範囲だけでなく、この特許請求の範囲と均等なものにより定めなければならない。

１００：運搬ガス供給部、１１０，１１１：弁、１２０：流量制御装置、２００：原料物質発生供給部、２１０：原料物質発生部、３００：浄化ガス供給部、４００：保護ガス供給部、５００：光学系、５１０：レーザの形状調節部、５２０：オートフォーカス、５３０：ＣＣＤカメラ部、５４０：チューブレンズ、５５０：対物レンズ、５６０：基板、６００：チャンバ、７００：残留ガス排気部、７１０：材料収集部、７２０：熱処理部、７３０：１次フィルタ、７４０：２次フィルタ、７５０：ポンプ

Claims (27)

1. 原料物質にレーザを照射して半透過層の欠陥部位に蒸着することにより、
   ハーフトーンマスクの半透過領域の欠陥部位をリペアするハーフトーンマスクのリペア方法。
2. 前記欠陥部位のリペアは、
   １）半透過領域の欠陥部位を除去する段階と、
   ２）前記除去された欠陥部位領域に半透過薄膜を蒸着する段階と、
   を備えてなることを特徴とする請求項１に記載のハーフトーンマスクのリペア方法。
3. 前記原料物質は、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｗ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｏ、Ｎ、Ｃの中から選択されるいずれか１つまたは２つ以上の元素を含むことを特徴とする請求項２に記載のハーフトーンマスクのリペア方法。
4. 前記半透過薄膜は、Ｍｏ_ｘＯ_ｙ、Ｍｏ＋Ｓｉ、Ｍｏ＋Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｍｏ＋ＳｉＯ_２、Ｗ_ｘＯ_ｙ、Ｗ＋Ｓｉ、Ｗ＋Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｗ＋ＳｉＯ_２、Ｃｒ、Ｃｒ＋Ｗ＋ＳｉＯ_２、Ｃｒ＋Ｗ＋Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｃｒ_ｘＯ_ｙ、Ｃｒ＋Ｓｉ、Ｃｒ＋Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｃｒ＋ＳｉＯ_２Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｃｒ＋Ｍｏ＋ＳｉＯ_２、Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｗ＋Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｗ＋ＳｉＯ_２の中から選択されるいずれか１つで形成されることを特徴とする請求項２に記載のハーフトーンマスクのリペア方法。
5. 前記欠陥部位への蒸着は、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗの中から少なくともいずれか１つを蒸着し、
   蒸着された膜上にＳｉ、ＳｉＯ_２、Ｓｉ_ｘＮ_ｙの中のいずれか１つを再蒸着して形成することを特徴とする請求項２に記載のハーフトーンマスクのリペア方法。
6. 前記１）段階は、
   欠陥が発生した部位のパターン形状と同一の形状に欠陥部位を除去することを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載のハーフトーンマスクのリペア方法。
7. 前記１）段階は、
   前記欠陥部位を除去し、光近接性補正マスクを用いてレーザの円形ビームのエッジ部分の大きさを補完して行われることを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載のハーフトーンマスクのリペア方法。
8. 前記１）段階は、
   前記欠陥部位を除去し、欠陥が発生した部位以外の個所が除去されるのを防ぐために、前記レーザのレーザソースに対するエッジロックを行って進められることを特徴とする請求項７に記載のハーフトーンマスクのリペア方法。
9. 前記２）段階以後に、
   前記半透過薄膜の透過率を測定して調節する透過率調節段階である３）段階をさらに備えることを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載のハーフトーンマスクのリペア方法。
10. 前記３）段階は、前記透過率の調節が０．０１〜１０％以内で行われることを特徴とする請求項９に記載のハーフトーンマスクのリペア方法。
11. 前記１）段階及び前記２）段階は、４００ｎｍ以下の波長を有するレーザビームを用いることを特徴とする請求項９に記載のハーフトーンマスクのリペア方法。
12. 前記２）段階は、１Ｈｚ〜１０ＫＨｚのパルス反復率を有するレーザビームにより行われる段階であることを特徴とする請求項９に記載のハーフトーンマスクのリペア方法。
13. 前記２）段階は、供給する運搬ガスの流量を５０〜５００ｓｃｃｍ以内で用いることを特徴とする請求項９に記載のハーフトーンマスクのリペア方法。
14. 前記原料物質は、蒸気圧を下げるために２０〜８０℃で供給されることを特徴とする請求項９に記載のハーフトーンマスクのリペア方法。
15. 薄膜蒸着用チャンバと、
    前記チャンバ内部に原料物質を提供する原料物質供給部と、
    前記チャンバ内でレーザにより原料物質をイオン化させてハーフトーンマスクの欠陥部位に半透過薄膜を蒸着させるための光学系と、
    を備えるハーフトーンマスクのリペアシステム。
16. 前記光学系は、レーザソース及びレーザヘッド部を備えてなることを特徴とする請求項１５に記載のハーフトーンマスクのリペアシステム。
17. 前記レーザソースは、４００ｎｍ以下の波長を有するレーザビームを放出することを特徴とする請求項１６に記載のハーフトーンマスクのリペアシステム。
18. 前記レーザソースは、１Ｈｚ〜１０ＫＨｚのパルス反復率を有するレーザビームを放出することを特徴とする請求項１７に記載のハーフトーンマスクのリペアシステム。
19. 前記原料物質供給部は、
    前記チャンバに供給される原料物質を格納し、前記原料物質を昇華させて運搬ガスと混合する原料物質発生部と、
    前記運搬ガスまたは原料物質を昇華点以上に維持する温度制御ユニットと、
    をさらに備えてなることを特徴とする請求項１５に記載のハーフトーンマスクのリペアシステム。
20. 前記原料物質発生部は、少なくとも１つ以上備えられることを特徴とする請求項１９に記載のハーフトーンマスクのリペアシステム。
21. 前記温度制御ユニットは、
    原料物質を加熱するヒータ部と、
    前記ヒータ部で加熱される温度を感知する温度センサと、
    前記温度センサで温度を感知して温度を制御する温度コントローラと、
    を備えて構成されることを特徴とする請求項１９に記載のハーフトーンマスクのリペアシステム。
22. 前記原料物質供給部は、原料物質を前記チャンバ内に運送する少なくとも１つ以上の運搬ガス供給部と連結されることを特徴とする請求項１５から２１の何れか１項に記載のハーフトーンマスクのリペアシステム。
23. 前記ハーフトーンマスクのリペアシステムは、
    浄化配管を介してチャンバ内部に残存する原料物質残留物を浄化する浄化ガス供給部をさらに備えてなることを特徴とする請求項１５または１９に記載のハーフトーンマスクのリペアシステム。
24. 前記ハーフトーンマスクのリペアシステムは、チャンバで反応後に残存する残留物をチャンバ外部に排出する残留ガス排気部をさらに備えてなることを特徴とする請求項２３に記載のハーフトーンマスクのリペアシステム。
25. 前記残留ガス排気部は、
    チャンバから排気される残留ガスから材料を収集する材料収集部と、
    前記材料収集部で分離されない材料を熱処理過程を通じて分離する熱処理部と、
    前記材料収集部と熱処理部を通過した排気ガスをフィルタリングするフィルタ部と、
    前記フィルタ部を通過した排気ガスをポンピングするポンプ部と、
    前記ポンプ部の圧力を調節する排気圧及び流量調節部と、
    を備えてなることを特徴とする請求項２４に記載のハーフトーンマスクのリペアシステム。
26. 前記原料物質は、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｗ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｏ、Ｎ、Ｃの中から選択されるいずれか１つまたは２つ以上の元素を含むことを特徴とする請求項１５から２５の何れか１項に記載のハーフトーンマスクのリペアシステム。
27. 前記半透過薄膜は、Ｍｏ_ｘＯ_ｙ、Ｍｏ＋Ｓｉ、Ｍｏ＋Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｍｏ＋ＳｉＯ_２、Ｗ_ｘＯ_ｙ、Ｗ＋Ｓｉ、Ｗ＋Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｗ＋ＳｉＯ_２、Ｃｒ、Ｃｒ＋Ｗ＋ＳｉＯ_２、Ｃｒ＋Ｗ＋Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｃｒ_ｘＯ_ｙ、Ｃｒ＋Ｓｉ、Ｃｒ＋Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｃｒ＋ＳｉＯ_２Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｃｒ＋Ｍｏ＋ＳｉＯ_２、Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｗ＋Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｗ＋ＳｉＯ_２の中から選択されるいずれか１つであることを特徴とする請求項１５から２６の何れか１項に記載のハーフトーンマスクのリペアシステム。

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