JP2790638B2 - 薄膜修正用光加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は薄膜修正用光加工装置、更に詳しくはクロム
等の薄膜で生成されたフォトマスク等の残留欠陥を除去
修正する光加工装置における加工用光束の照射形状・位
置の表示に関する。

［従来技術］ フォトマスク等の残留欠陥を修正するのにヤグレー
ザ,CO₂炭酸レーザ等のレーザやクセノン光が使用されて
いる。比較的多く使用されるのはヤグレーザやCO₂炭酸
レーザである。

これらの装置においては加工用光束の他に照準用に照
準光に用いた照準機構が設けられている。

しかしながら、加工用光束と照準光との波長が近い場
合はともかく、そうでない場合は両者の色収差により、
結像位置にずれが生じる。即ち、照準光のスリット結像
位置で薄膜を加工した場合、除去加工の均質性が低下、
エッジの直線性が悪くなる。均質かつ直線性の優れた修
正加工をするにはレーザのスリット結像位置に薄膜表面
を移動させなければならない。しかし、これは観察系に
おける焦点位置をずらすことになり、加工時に薄膜表面
が観察できなくなるという欠点がある。

この難点を解決するために、特開昭52−120377号公報
には方形スリットと対物レンズの間でレーザ光と照準光
の光路を分離し、レーザ光の方形スリット像と照準光の
方形スリット像を薄膜表面上で一致させるための整合光
学系を設けた技術が提案されている。

［従来技術の問題点と解決すべき課題］ しかしながら、このような整合光学系の構成は複雑で
あり、光学調整の手間が増えるという欠点を有してい
る。

また、この種の装置においては一般に複数の倍率での
加工が要求されているので、各倍率に対応した光学調整
が必要となり、極めて複雑な構造となる。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、複雑
な光学調整が必要でなく、しかも薄膜の修正加工時に薄
膜表面の観察をしながら加工用光束の照射位置や形状を
正確に観察でき、均質で直線性のよい加工ができる薄膜
修正用光加工装置を提供することにある。

［発明の構成］ 本発明は上記目的を達成するために、以下のような構
成を備えることを特徴とする。

（１） 加工用光源より出射される非可視領域の加工用
光束の照射形状を可変にする方形スリット形成手段と、
該方形スリットを薄膜に結像させる結像光学系とを有す
る薄膜修正用光加工装置において、前記方形スリットの
前記薄膜側で前記結像光学系と同軸となる光学系であっ
て、薄膜を撮像する撮像光学系と、該撮像光学系の撮影
像をディスプレイに表示する表示手段と、方形スリット
の形状を検知するために前記方形スリット形成手段によ
る方形スリットの変化を検出するスリット検知手段と、
前記方形スリットを薄膜上に結像させたときのディスプ
レイ上での方形スリット像の形状を該スリット検知手段
の検知結果及び前記結像光学系と前記撮像光学系の各倍
率に基づいて演算する演算手段と、前記方形スリットの
形状を前記演算手段の結果に基づいて前記撮影像と重ね
てディスプレイに表示するスリット形状表示手段と、を
備えることを特徴とする。

（２） （１）の薄膜修正用光加工装置は、さらに前記
ディスプレイ上に表示されたスリットの形状だけを変え
る変更手段と、該変更手段による変更量に基づいて実際
の照射領域と前記方形スリット形成手段のスリット形状
との間の誤差を補正する補正手段とを備えたことを特徴
とする。

（３） （１）の薄膜修正用光加工装置において、前記
結像光学系と前記撮像光学系の像倍率を可変にする倍率
可変手段を備え、前記演算手段はそれぞれの像倍率に対
応させてスリット形状を演算することを特徴とする。

［作 用］ 本発明では照射位置・形状の確認にプローブ光を用い
ないので、スリットを通過するのは加工用光のみとな
る。観察系の焦点位置と加工系の焦点位置を、スリット
の位置を光軸方向にずらし、或いは補正用の光学素子を
挿入させる等により、一致させる。方形スリットの形状
をロータリーエンコーダ等の検出手段により検出し、対
物レンズの縮小倍率、テレビカメラの電子倍率等を考慮
して映像信号に置換え、モニタ上に表示し照準として利
用する。

［実施例］ 本発明の一実施例である薄膜修正用光加工装置を図面
に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例の基本光学系の配置図であ
る。

１は加工用レーザで、本実施例ではNd−Yagレーザを
用いている。加工用の光としてはNd−Yagレーザ以外の
ものでも一定の出力が得られるものであれば良い。ビー
ムイクスパンダ２で加工レーザから出射されたレーザ光
を必要な大きなに拡大する。

３は方形スリット部で、２つのスリットから構成され
ている方形スリット４を微調整・回転させ表面に生じて
いる欠陥部の形状に応じて、自由にその形状を変えるこ
とができる。

また、方形スリット部はスポット加工が可能なように
スポット絞りと切換え可能になっている。スポット照射
はスポット絞りによる他、方形スリット部を通過した光
束を、薄膜表面に集光させるよう光路上に対物レンズに
合せ集光レンズ（図示せず）を挿入する方法でも良い。
この場合スポットサイズの変更は集光の度合でコントロ
ールする方法、光束の強度でコントロールする等の方法
がある。

５はスリットの原点位置を設定するオリジンセンサ
で、例えば、スリットが完全に締まった位置を原点位置
とおき、この位置をオリジンセンサ５で電気信号として
把える。６はスリットの移動方向・移動量を単位移動量
に分割し、パルス信号として把えるロータリーエンコー
ダである。

なお、本実施例ではスリットとその駆動ねじ（図示せ
ず）との動きの誤差を考慮して原点位置を検出するオリ
ジンセンサを設けているが、スリット駆動機構の駆動量
とスリットの移動量とが崩れないように作られていると
きは原点位置を予め記憶させておけばよい。

また、これらの位置を検出する機構は公知の光学的な
検出器等で置換え可能であることは明白である。

７は観察系の焦点位置と加工系の焦点位置を一致させ
るための調整用のレンズで、ターレット盤に複数のレン
ズが配置されており、対物レンズの種類により選択す
る。なお、調整用の光学素子は対物レンズの種類により
スリットの位置を光軸方向にずらしてこれを省くことも
できる。

スポット照射を、薄膜表面に集光させるよう光路上に
対物レンズに合せ集光レンズ（図示せず）を挿入する方
法で行うときは、調整用のレンズ７は光路外に置く。

８は赤外線を反射し可視光線を透過するダイクロィッ
クミラーでテレビカメラ９による観察系と加工用レーザ
の光軸を同軸とする。同様に、10はプリズムで観察者の
肉眼による観察光軸を加工用レーザの光軸と同軸とす
る。

11は顕微鏡の照明用ランプである。

12は対物レンズ、13はフォトマスク加工された試料で
ある。14は処理演算部、15は表示部である。

以上のような構成の実施例においてその動作を説明す
る。

スリット駆動ねじを操作し所定の原点位置に合せ、位
置をオリジナルセンサ５で電気信号として把える。スリ
ット駆動ねじとスリットとの位置関係が直前のパワーダ
ウン時と変っていなければ原点よりのスリットの移動量
に相当する電気信号は処理演算部14に記憶されているの
で、この操作は必要ない。

対物レンズ12を選択し、肉眼ないしモニタ15で試料13
の表面のフォトマスクを観察し、残留欠陥を捜しだす。
残留欠陥があるときは、欠陥部が光軸中心に出来るよう
にステージを移動させる。なおステージを動かさずにレ
ーザの光学系を移動させてもよいこと勿論である。

その欠陥の種類等を考慮してスポット照射か、方形照
射が決定する。

方形照射を行うときは、対物レンズ12に合せ調整用の
レンズ７を選択した後、モニタ15上の照準用マークを観
察しながらスリット駆動ねじを操作し、スリットを移動
させ照準用マークを残留欠陥の形状に合せる。

ここで、モニタ15上への照準用マークの形成を説明す
る。

スリットの移動量はスリット駆動ねじの回転量に比例
させているので、スリット駆動ねじの回転量をロータリ
ーエンコーダによりパルス信号として把え、スリットの
移動量に相関させている。

いま、スリットの長さをS,対物レンズの倍率をa,調整
用のレンズの補正係数をb,電子倍率をｃとすると、 スリットの長さＳの試料表面で結像された像の長さ
Ｓ′は、Ｓ′＝Ｓ×ｂ÷ａで表わすことができる。

試料表面の長さＳ′のモニタ上の観察像の大きさＳ″
は、Ｓ″＝Ｓ′×ａ×ｃで表わすことができる。

従って、Ｓ″＝Ｓ×ｂ×ｃなる関係が成立つ。

以上の関係式に基づいて、スリットの移動量に相当す
るパルス信号を処理演算部14に入力し、モニタ上での移
動量に換算し、スリット像相当部分を暗くして表示す
る。この表示方法はスリット像の輪郭を描くことでもよ
く、その他のものでもよい。

以上のようにして、照準用マークの形状が残留欠陥の
修正に適合することを確認したのち、加工用レーザを照
射する。

本装置には、加工用レーザを照射し試料表面に形成さ
れた形状と照準用マークにずれがある場合の補正機構が
設けている。処理演算部14につながった移動用スイッチ
（図示せず）により照準用マークを自由に移動させるこ
とができる。

膜厚，加工用レーザの強さ等の要因により、加工用レ
ーザの照射痕と照準用マークにずれが生ずる場合があ
る。この場合のずれ量はレーザ光束の大きさ等に比例し
ないので、ロータリーエンコーダが発するパルス数とは
独立して補正し、両者を一致させる。

同様にして、対物レンズを変えて行う。また、スポッ
ト照射が必要なときは方形スリットを光路外に退去さ
せ、スポット絞りを挿入し照射を行う。なお、照準用マ
ークとしてのスポットの大きさは、加工スポットに照応
させて調整用のレンズの種類，モニタの電子倍率を考慮
して処理演算部14に記憶させて置く。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば複雑な光学調整
を要せず、加工用光束の照射位置や形状正確に知ること
ができ、安全かつ正確な修正作業を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の位置実施例である薄膜修正用レーザ加
工装置の基本光学系の配置図である。 １……加工用レーザ、３……方形スリット部 ４……方形スリットロイックミラー ５……オリジンセンサ ６……ロータリーエンコーダ ７……調整用レンズ、９……テレビカメラ 14処理演算部

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加工用光源より出射される非可視領域の加
   工用光束の照射形状を可変にする方形スリット形成手段
   と、該方形スリットを薄膜に結像させる結像光学系とを
   有する薄膜修正用光加工装置において、 前記方形スリットの前記薄膜側で前記結像光学系と同軸
   となる光学系であって、薄膜を撮像する撮像光学系と、 該撮像光学系の撮影像をディスプレイに表示する表示手
   段と、 方形スリットの形状を検知するために前記方形スリット
   形成手段による方形スリットの変化を検出するスリット
   検知手段と、 前記方形スリットを薄膜上に結像させたときのディスプ
   レイ上での方形スリット像の形状を該スリット検知手段
   の検知結果及び前記結像光学系と前記撮像光学系の各倍
   率に基づいて演算する演算手段と、 前記方形スリットの形状を前記演算手段の結果に基づい
   て前記撮影像と重ねてディスプレイに表示するスリット
   形状表示手段と、 を備えることを特徴とする薄膜修正用光加工装置。
2. 【請求項２】請求項１の薄膜修正用光加工装置は、さら
   に前記ディスプレイ上に表示されたスリットの形状だけ
   を変える変更手段と、該変更手段による変更量に基づい
   て実際の照射領域と前記方形スリット形成手段のスリッ
   ト形状との間の誤差を補正する補正手段とを備えたこと
   を特徴とする薄膜修正用光加工装置。
3. 【請求項３】請求項１の薄膜修正用光加工装置におい
   て、前記結像光学系と前記撮像光学系の像倍率を可変に
   する倍率可変手段を備え、前記演算手段はそれぞれの像
   倍率に対応させてスリット形状を演算することを特徴と
   する薄膜修正用光加工装置。