JP2804309B2 - エマルジョンマスク等の欠陥修正装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、エマルジョンマスク等の欠陥部の修正方法
に係わり、詳しくは、半導体素子製造を始めとするフォ
トエッチング製品及びフォトエレクトロフォーミング製
品の製造過程のリソグラフィ工程に用いるフォトマスク
の一種であるエマルジョンマスク、あるいはLCD、CCD用
カラーフィルターの有機被膜パターン（以下エマルジョ
ンマスク等という）の欠陥部を除去する装置に関するも
のである。

（従来の技術） 近年IC及びLSIの高集積化に伴うパターンの徴細化が
進み、半導体素子用のパターンはますます高精度化、高
品質化する傾向にあるが、半導体素子以外にも、例えば
カラーテレビ用シャドウマスク、プリント配線板、各種
表示管用電極、光学測定機の標線等のフォトエッチング
製品と撮影管用メッシュ、電子顕微鏡メッシュ、篩い分
け用メッシュ等のフォトエレクトロフォーミング製品も
また高品質、高精度が要求される。

従来の機械的加工法では到達不可能であった微細な精
密加工がフォトファブリケーション技術により可能とな
ったが、この技術で使用されるフォトマスクは高い画像
精度が要求されるものである。

このように高い画像精度が要求されるフォトマスクに
おいては、マスク製造工程で発生する微小欠陥部の修正
が必要である。

現在、フォトマスクはその材料によってエマルジョン
マスクとハードマスクの２種類に分けられ、エマルジョ
ンマスクはガラス板の表面に高解像力写真乳剤が塗布さ
れているものである。

通常エマルジョンマスクの感材としては、銀塩材料と
非銀塩材料があり、その膜厚は通常２〜６μ程度であ
る。一方、ハードマスクはガラス板の表面に蒸着、また
はスパッタリングの方法により遮光性金属薄膜、例えば
クロム、酸化鉄、タンタル等を厚み0.1μ程度に成膜さ
せてなるものである。

次に、フォトマスク製造において発生する欠陥には、
ピンホール、黒点傷等があり、ピンホール及び黒点傷に
関する修正方法には、フォトマスクの種類により異なる
が、黒点欠陥について具体例をあげて説明すると、ハー
ドマスクの場合は、欠陥部以外をフォトレジスト、又は
金属薄膜が腐食されない物質でマスキングした後、エッ
チング液で除去する方法が一般的である。１μ程度の微
細な黒点欠陥部を除去したい場合は、ポジ型レジスト、
例えば東京応化製OFPRレジストを塗布した後、欠陥部上
のレジストに水銀ランプ光源を１μ程度に集光させ露光
し、現像処理によって露光部のレジストを除去した後、
エッチング液で露光金属薄膜を除去する方法がある。

一方、エマルジョンマスクの場合、乳剤層が厚く金属
のような適性腐食液が存在しないことから、ハードマス
クの修正方法と異なる。例えば黒点傷の修正方法の１つ
として、カッターナイフのような鋭利な先端部分で削り
取る方法が実施されているが、精度の要求されないも
の、又は欠陥部が非欠陥部に接続、又は隣接しないもの
に限られ、半導体製造用、又は微細加工用に使用される
フォトマスクの場合の修正は不可能となる。

この欠点を解消するため、本出願人は紫外光レーザー
を用いたエマルジョンマスク等の修正装置として、特願
平１−149253号の出願をしている。

（発明が解決しようとする課題） 上記の修正装置にあっては、曲線状パターンを修正す
るため、大小異なる曲率の突起、あるいは切欠きを有す
るブレードの可変アパーチャーを使用するようにしてい
るが、欠陥部の形状にアパーチャーの形状を合わせるに
は、第１に曲線状パターンの曲率に合わせた突起、ある
いは切欠きの選択に２軸の調整が必要であり、第２に欠
陥サイズに合わせたアパーチャーブレード４枚の開閉の
ために４軸の調整が必要であり、第３に欠陥の方向に合
わせたアパーチャー全体の回転の軸の調整のために、計
７軸の調整が必要であり、装置構成上非常に複雑なもの
となっている。

（課題を解決するための手段） 本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、エマルジ
ョンマスク等のエマルジョン層上の画像等の直線状及び
曲線状パターンの欠陥を複雑な装置を構成とすることな
く容易に除去することができる、エマルジョンマスク等
の欠陥修正装置を提供するものである。

これを達成するために本発明にあっては、アパーチャ
ーをレーザービーム光を整形するための透過光部や遮光
部が設けられた２枚のアパーチャーブレードで構成し、
かつこれら２枚のアパーチャーブレードを重ねて配置す
るとともに、各々を縦方向と横方向に移動させる機構
と、アパーチャー像の投影を全体に回転させる機構を有
する修正装置を構成した。

（作用） 以上のように構成されたものによれば、エマルジョン
マスクの欠陥部をレーザービーム光で昇華除去できるの
であるが、レーザービーム光を欠陥部の形状に合わせて
アパーチャーで整形して照射することにより、欠陥部の
みを精度良く除去することができて、欠陥部が非欠陥部
に連続、または隣接していても非欠陥部を損なうことが
無いという利点を有するものである。

しかして、レーザービーム光の形状はアパーチャーブ
レードを各機構で移動せしめ、各々に設けられている透
過光部や遮光部を適当に組合せることによって簡単に整
形することができ、従って、レーザービーム光の形状を
欠陥部に容易に一致させることができる。

透過光部や遮光部の形状は任意に取り得るが、一方の
アパーチャーブレードに矩形と円形の透過光部を設け、
他方のアパーチャーブレードに矩形の透過光部と矩形も
しくは円形の遮光部を設けるようにすれば、これら２枚
のアパーチャーブレードの適当な組み合わせによって、
直線や曲線で囲まれた形状を自由に作り出すことができ
て、レーザービーム光の形状を簡単に整形できるように
なる。

また、アパーチャー像の投影を回転させる像回転機構
としては、２枚のアパーチャーを回転させる物であって
も良く、またイメージローテータプリズムで構成するこ
ともできる。

（実施例） 以下、本発明の装置の実施例を図面について説明す
る。

第８図において、レーザ発振器（１）から取り出した
紫外光レーザビーム（２）はビームエキスパンダー
（３）で拡大され、選択反射ミラー（４）で紫外光のみ
が反射され、アパーチャー（５）で欠陥部の形状に応じ
たビーム像に整形された後、結像レンズ（６）で縮小投
影され、エマルジョンマスク（７）の銀乳剤層面の黒点
欠陥部に相当する領域に照射される。

また参照光ランプ（８）からの白色光は、色フィルタ
ー（９）で有色化され、アパーチャー（５）を照射し、
アパーチャー（５）の開口形状が結像レンズ（６）によ
りエマルジョンマスク（７）上に有色像として投影され
る。

なお、参照光ランプ（８）の前にコンデンサレンズ
（図示されていない）を設けて照明の均一化を行っても
よい。

エマルジョンマスク（７）上に投影されたアパーチャ
ー（５）の開口形状の有色像は、レーザビーム像を結像
する結像レンズ（６）とエマルジョンマスク（７）に対
して対称の位置に配置した観察レンズ（10）を介してテ
レビカメラ（11）により観察するようになっている。

また、結像レンズ（６）によってレーザ光が照射され
るエマルジョンマスク（７）の照射部の近傍には、その
一方よりエアーノズル（12）が、また場合によっては、
エアーノズル（12）とレーザ光の照射部に対する対称の
位置に吸引ノズル（図示せず）が配置され、エマルジョ
ンマスク（７）上のレーザ光の照射部へエアーノズル
（12）からエアーを送風し、場合によっては、このエア
ーを吸引ノズル（図示せず）によって吸引するようにな
っている。

結像レンズ（６）として、可視光から使用するレーザ
の紫外光まで収差なく解像するレンズを使用すること
は、レンズの光学的設計上非常にむづかしく、又高価な
ものとなるため、レーザ紫外光での解像が良好となるよ
う設計されたものを使用している。

また、アパーチャー（５）の開口形状による像を、結
像レンズ（６）により参照光ランプ（８）からの光でエ
マルジョンマスク（７）上に結像させるが、結像レンズ
（６）を紫外域向きのレンズを使用していることから、
有色光フィルター（９）は、ブルーフィルターとして参
照光ランプ（８）の紫外光側の光を参照光として使用す
るようにしている。

観察レンズ（10）は、結像レンズ（６）と光軸を合わ
せて、エマルジョンマスク（７）のガラス基板（14）の
裏面よりエマルジョン層（15）のレーザ照射部を観察す
るように配置されており、独自の落射照明系（16）、
（17）を有している。

観察レンズ（10）には、結像レンズ（６）に対して、
可視光域での解像が良好なレンズを使用し、レーザ照射
部のエマルジョンマスク（７）の状態及び参照光ランプ
（８）により照明されたアパーチャー像を、落射照明系
（16）、（17）及び参照光ランプ（８）を調整して、テ
レビカメラ（11）により観察する。

エアーノズル（12）は、エマルジョンマスク（７）上
の結像レンズ（６）の光軸付近にエアーを吹き付けるよ
うに配置され、常時あるいはレーザ光照射期間中、レー
ザ照射により飛散したエマルジョン層（15）からの除去
飛散物を除去するようエアー等を吹き出している。

レーザ光を照射する範囲が、数10μｍ〜数100μｍと
微小な範囲であることから、吹き出すエアーは微量でよ
く、高圧でなくても十分使用することができる。

また、エアーノズル（12）の代りに、吸引ノズル（図
示せず）を設けてもよく、さらに効果を高めるためにエ
アーノズル（12）とレーザ照射部に対する反対側の位置
に吸引ノズルを設けることによって、レーザ光による除
去飛散物を吹き飛ばすと同時に吸引する構成にしてもよ
い。

結像レンズ（６）は、アパーチャー（５）により整形
されたビーム像を縮小投影するものである。欠陥部は、
1mm単位の寸法から数10μｍ、数μｍ程度の微小な寸法
であり、アパーチャー（５）を拡大寸法で製作し、これ
で整形されたビーム像を縮小投影する形式が装置上有利
である。また結像レンズ（６）は、アパーチャー（５）
に照射されるレーザビームのエネルギー密度をアパーチ
ャー（５）に損傷をあたえない程度に弱くし、欠陥部除
去に必要なエネルギー密度まで結像レンズ（６）による
縮小投影で上げるという目的も有している。

通常、レーザ発振器（１）から出力されるレーザビー
ム（２）は、その強度がビーム内において、ビーム
（２）の中央部で強度が大で、周辺になるにしたがって
小さくなっている。

この状態のままでは、レーザ照射による加工速度が中
央と外周で異なり、均一な加工が困難となる。このた
め、ビーム（２）の中央の強度が均一な部分が選択的に
使えるようビームエキスパンダー（３）による光学系で
ビームを拡大している。また拡大アパーチャーを使用す
ることから、比較的大きな面積にビームを照射すること
からもビームエキスパンダー（３）は使われる。

なお、レーザ発振器（１）から得られるビーム（２）
が比較的大きく、強度分布も極端に悪くなければ、ビー
ムエキスパンダー（３）をもちいなくとも十分な結果が
得られる。

レーザ発振器（１）は、紫外光を発振するレーザとし
てエキシマレーザをもちいる。エキシマレーザは、使用
するハロゲンガスの種類により、数種の紫外光発振が可
能である。

代表的な発振波長は、308nm（XeCl）、248nm（Kr
F）、198nm（ArF）の３種であり、ガス交換により発振
波長の変更ができる。欠陥部除去に使用するレーザ波長
は、これら３種いずれも使用可能であるが、レンズ等光
学系の透過率が、200nm程度から悪くなるため、248nmが
最適である。

欠陥部除去に必要なレーザエネルギーは、照射位置
で、エネルギー密度５〜50J/cm²程度が最適であり、レ
ーザ発振器（１）のパルスエネルギーは100〜400mJ/パ
ルス程度となる。

本発明は以上のようなものにおいて、アパーチャー
（５）をレーザビーム光を整形するための透過光部や遮
光部を設けた２枚のアパーチャーブレードで構成し、こ
れら２枚のアパーチャーブレードを重ねて配置するとと
もに、各々を縦方向と横方向に移動させる機構と、２枚
のアパーチャーブレードを全体に回転させる機構を具備
せしめたものである。

すなわち、第１図は、本発明にかかるアパーチャー
（５）の実施例を示したものであって、アパーチャーテ
ーブル（50）上においてアパーチャーブレード（51）と
アパーチャーブレード（52）は重ねて配置され、これら
２枚のブレード（51）（52）の各々が縦方向と横方向に
移動可能となるように、位置調整機構（53）（54）がア
パーチャーブレード（51）に位置調整機構（55）（56）
がアパーチャーブレード（52）に取り付けられている。

またアパーチャーテーブル（50）の側方には、アパー
チャーブレード（51）（52）を全体に回転させる回転機
構（57）が設けられている。

位置調整機構（53）〜（56）には例えばサーボ機構の
ような移動調整ができるものを使用する。また回転機構
（57）には、例えばサーボモータ（57）を装置し、テー
ブル（50）周縁に形成したラック（58）とピニオンギヤ
（59）を咬合せしめることにより、テーブル（50）全体
を回転調整してアパーチャー像を回転させることができ
る。

次に、第２図（ａ）にアパーチャーブレード（51）の
形状を（ｂ）にアパーチャーブレード（52）の形状を示
す。

アパーチャーブレード（51）には、矩形の透過部（6
0）…と直径の異なる複数個の円形の透過光部（61）…
が設けられている。アパーチャーブレード（52）には、
１個の矩形の透過光部（62）と矩形の遮光部（63）と直
径の異なる複数個の遮光部（64）…が設けられている。

そして、これら２枚のブレード（51）（52）を上述の
調整機構（53）〜（57）で各々移動せしめて、欠陥形状
に適合するように開孔を形成して、レーザービーム光を
整形するのである。

例えば、直線状パターンの欠陥の場合は、矩形の可変
サイズアパーチャーを形成する必要があり、これはアパ
ーチャーブレード（51）の透過光部（60）とアパーチャ
ーブレード（52）の透過光部（62）をレーザービーム光
軸状に位置するように、位置調整機構（53）で各ブレー
ド（51）（52）を移動せしめ、２つの矩形の透過光部
（60）（62）をレーザービーム光軸上で重ぬ合わせて開
孔を形成する。

欠陥のサイズに合わせる為、アパーチャー（51）の開
孔の調整はレーザービーム光軸上で２つの矩形の透過光
部（60）（62）の重ね合わせを第３図のようにずらして
位置決めすることにより行い、２枚のアパーチャーブレ
ード（51）（52）の重ね合わせで、透過部同志が重なる
ことによって形成される開孔（65）のサイズは、１枚の
矩形の透過光部（60）または（62）より小さく制限さ
れ、これにレーザービーム光を照射することにより、ア
パーチャー（５）を透過するビームは、この開孔形状に
合わせて整形されることになる。また、曲線状パターン
の欠陥の場合は、アパーチャーブレード（51）の円形の
透過光部（61）の中から曲線の曲率に合った円を選択
し、これをビーム軸中心に位置するよう、位置調整機構
（53）（54）を調整し、アパーチャーブレード（52）の
円形の遮光部（64）の中から、アパーチャーブレード
（51）から選択した透過円の直径より大きな直径を有す
る遮光円を選択し、これをビーム軸中心に透過円（61）
と位置をずらせて第４図のように位置するよう位置調整
機構（55）（56）を調整して行なう。

即ち円形の窓（61）をこれよりやや大きい円形の蓋
（64）でずらせて塞ぐことにより、三日月形の開孔（6
6）を形成するようにして、レーザービーム光を曲線状
パターンの欠陥形状に合わせて整形するものである。ま
た、三日月形開孔以外に矩形の透過光部（60）と円形の
遮光部（64）とを組み合わせて、第５図のように一面円
弧の開孔（67）として、欠陥部に合わせても良く、さら
に円形の透過光部（61）と矩形の遮光部（63）とを組み
合わせて第６図のように半円状の開孔（68）として欠陥
部に合わせても良い。

欠陥部へのアパーチャー（５）の位置決めは、これら
アパーチャーブレード（51）（52）の位置調整機構（5
3）〜（56）による以外に、欠陥部が傾きを有している
場合などは、アパーチャー像の投影を回転させる像回転
機構として回転機構（57）によりアパーチャー（５）全
体をレーザービーム軸を中心に回転させ、調整すること
により行なうことができる。

また、アパーチャー像を回転させる像回転機構の他の
実施例としては、第７図（ａ）に示すようなイメージロ
ーテータプリズム（70）を用いて、アパーチャーブレー
ド（51）（52）は回転させずに固定し、イメージローテ
ータプリズム（70）を回転させることにより、投影させ
るアパーチャー像を回転させる構成としても良い。また
第７図（ｂ）に示すような、イメージローテータプリズ
ムと同機能のタブタイププリズム（71）を用いても良
い。

アパーチャーブレード（51）（52）は、ガラス基板上
にレーザービーム光を反射するための誘電体を多層に真
空蒸着して形成することができる。即ちアパーチャーブ
レード（51）は、矩形及び円形の金属板をガラス基板上
に仮止めし、この上から誘電体を真空蒸着し、その後金
属板を剥がすことにより、矩形及び円形の透過部（60）
（61）を有するアパーチャーブレード（51）が形成され
る。また、アパーチャーブレード（52）は矩形の金属板
と、円形及び矩形の窓を有する金属板とをガラス基板上
に仮止めし、この上から誘電体を真空蒸着することによ
り形成される。この場合、窓を有した金属板により窓に
相当した部分に蒸着がなされ、反射層となり遮光部（6
3）（64）を成すとともに、矩形の金属板を貼った部分
の外周が蒸着がなされ、貼った部分でガラスの透過がそ
のまま残り、矩形の透過光部（62）を成す。

尚アパーチャーブレード（51）は、蒸着したガラス基
板以外でも金属板に矩形及び円形に穴を開けたものでも
良く、また、アパーチャーブレード（52）も蒸着したガ
ラス基板以外でもガラスに金属薄板を貼り付け、透過
部、遮光部を形成しても良い。

次に以上説明したような構成からなる本発明装置を使
用して、実際のエマルジョンマスク等の欠陥部の除去作
業をその手順にしたがって説明する。

先ず、第８図において観察レンズ（10）によりエマル
ジョンマスク（７）のガラス基板（14）を透して透明な
エマルジョン層（15）を観察し、エマルジョン層（15）
上の欠陥部が視野中央に位置するようにエマルジョンマ
スク（７）を位置決定する。

次に、参照光ランプ（８）からの有色フィルター
（９）を透した有色光によって投影されている開孔形状
を見ながら各アパーチャーブレード（51）（52）をそれ
ぞれ移動調整して、透過光部や遮光部を種々選択調整し
て、アパーチャー（５）の開孔形状を欠陥部の形状に合
わせる。

この状態でレーザ光発振器（１）よりレーザビーム
（２）を出力させると、レーザビーム光（２）はビーム
エキスパンダー（３）で拡大され、選択反射ミラー
（４）を経てアパチャー（５）に照射され、アパーチャ
ー（５）のブレード（51）（52）による開孔形状に応じ
たレーザビーム光が結像レンズ（６）で縮小され、エマ
ルジョンマスク（７）上の欠陥部に照射され、欠陥部が
飛散除去される。

例えば、第９図に示すようなエマルジョンマスク
（７）のエマルジョン層（15）上の画像部（18）につな
がって存在する黒点欠陥部（19）は、第10図に示すよう
に除去される。

また、紫外光レーザの使用により、可視光では透明に
見える突起状の欠陥部（膜厚が局部的に高い）の除去も
可能である。

レーザビームによって飛散された欠陥部は、第８図に
示すようなエアーノズル（12）で吹き飛ばされて除去さ
れる。

なお、エキシマレーザは、前記した発振波長以外に、
351nm（XeF）、222nm（KrCl）、157nm（F₂）があり、こ
れらもレーザ源として使用が可能であり、200nm付近以
下の波長については、ガラスレンズに変えて反射光学系
を使用すれば実現が可能である。

（発明の効果） 本発明の装置は、銀塩乳剤乾板を用いた銀塩系のエマ
ルジョンマスクのみならず、例えばガラス板の表面にジ
アゾ系感光液（ゼラチンなどのコロイド性物質にジアゾ
化合物を混合した感光液）を塗布してなる非銀塩乳剤乾
板を用い、これに画像を焼付けて、有機高分子膜からな
る画像部を形成し、該画像部を染色してなる非銀塩系の
エマルジョンマスクの修正にも適用でき、LCDあるいはC
CD用カラーフィルターの有機被膜パターンの修正にも有
用である。

また、本発明の構成とすることで、直線状あるいは曲
線状の各種パターンの欠陥に対して、欠陥の形状にレー
ザービーム光を形成するアパーチャーが、２枚のアパー
チャーブレードと５軸の調整で可能となり、従来より簡
易な構成でアパーチャーの製作が出来るようになるとい
う効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の実施例を示す斜視図、 第２図（ａ）（ｂ）はアパーチャーブレードの平面図、 第３〜６図は開孔を形成する状態の説明図、 第７図（ａ）（ｂ）はイメージローテータプリズムの斜
視図とタブタイプリズムの斜視図、 第８図は欠陥修正装置の概要図、 第９図は欠陥部を有するエマルジョンマスクの平面図、 第10図は欠陥部を除去したエマルジョンマスクの平面図
をそれぞれ表す。 51、52……アパーチャーブレード 53〜56……位置調節機構 57……回転機構 60〜62……透過光部 63、64……遮光部 65〜68……開孔 70……イメージローテータプリズム 71……タブタイププリズム

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザービーム光を欠陥部の形状に合わせ
   て、アパーチャーで整形して照射して、その欠陥部を除
   去する欠陥修正装置において、アパーチャーはレーザー
   ビーム光を整形するための透過光部もしくは遮光部また
   はこれらの両方が設けられたアパーチャーブレードを２
   枚重ねたものであり、各アパーチャーブレードを縦方向
   と横方向に移動させる位置調整機構と、アパーチャー像
   の投影を回転させる像回転機構とを備えていることを特
   徴とするエマルジョンマスク等の欠陥修正装置。
2. 【請求項２】上記２枚のアパーチャーブレードの一方に
   は、矩形と円形の透過光部が設けられ、他方には矩形の
   透過光部と円形あるいは矩形の遮光部が設けられている
   ことを特徴とする請求項（１）のエマルジョンマスク等
   の欠陥修正装置。
3. 【請求項３】アパーチャー像の投影を回転させる像回転
   機構は、アパーチャーブレードを回転させる機構である
   ことを特徴とする請求項（１）または（２）のエマルジ
   ョンマスク等の欠陥修正装置。
4. 【請求項４】アパーチャー像の投影を回転させる像回転
   機構は、イメージローテータプリズムであることを特徴
   とする請求項（１）又は（２）のエマルジョンマスク等
   の欠陥修正装置。