JP3305670B2 - フォトマスクの修正方法 - Google Patents
フォトマスクの修正方法Info
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- G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
- G03F1/50—Mask blanks not covered by G03F1/20 - G03F1/34; Preparation thereof
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＬＳＩ，液晶等のパタ
ーンニングに使用されるフォトマスクの黒欠陥を修正す
る方法に関する。
ーンニングに使用されるフォトマスクの黒欠陥を修正す
る方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ，液晶等の極微細部品には、フォ
トエッチングで必要構造をもつ回路が書き込まれてい
る。フォトエッチングでは、被加工物の表面をフォトマ
スクで覆って所定のパターンに従って露光させている。
フォトマスクとしては、石英ガラス基板上に形成したク
ロム，チタン等の金属薄膜、更には腐食防止用にクロム
酸化物をクロム薄膜の上に積層したものが一般的に使用
されている。なお、以下の説明では、酸化物膜をも含め
た意味で「金属薄膜」を使用する。フォトマスクは、一
般に石英基板上に金属薄膜を蒸着した後、レジストを塗
布し、電子ビーム等を用いてパターン露光し、金属薄膜
を化学的にエッチングする工程を経て製造されるが、レ
ジストやエッチングの不均一性のため黒欠陥が発生しや
すい。フォトマスクに黒欠陥があると、本来フォトエッ
チングされる部分が光照射されず、ＬＳＩ，液晶等に回
路不良を発生させる原因になる。そのため、黒欠陥を修
正する必要がある。フォトマスクの修正には一般的にレ
ーザが使用されており、レーザ照射するとその部分の金
属薄膜が加熱されて蒸発し黒欠陥が除去される。通常の
修正精度は１μｍ程度であるが、より複雑で微細な回路
構成が要求される傾向に応じてより高い修正精度が求め
られている。
トエッチングで必要構造をもつ回路が書き込まれてい
る。フォトエッチングでは、被加工物の表面をフォトマ
スクで覆って所定のパターンに従って露光させている。
フォトマスクとしては、石英ガラス基板上に形成したク
ロム，チタン等の金属薄膜、更には腐食防止用にクロム
酸化物をクロム薄膜の上に積層したものが一般的に使用
されている。なお、以下の説明では、酸化物膜をも含め
た意味で「金属薄膜」を使用する。フォトマスクは、一
般に石英基板上に金属薄膜を蒸着した後、レジストを塗
布し、電子ビーム等を用いてパターン露光し、金属薄膜
を化学的にエッチングする工程を経て製造されるが、レ
ジストやエッチングの不均一性のため黒欠陥が発生しや
すい。フォトマスクに黒欠陥があると、本来フォトエッ
チングされる部分が光照射されず、ＬＳＩ，液晶等に回
路不良を発生させる原因になる。そのため、黒欠陥を修
正する必要がある。フォトマスクの修正には一般的にレ
ーザが使用されており、レーザ照射するとその部分の金
属薄膜が加熱されて蒸発し黒欠陥が除去される。通常の
修正精度は１μｍ程度であるが、より複雑で微細な回路
構成が要求される傾向に応じてより高い修正精度が求め
られている。
【０００３】修正精度の向上に関しては、レーザビーム
の強度分布を均一にしてスリットの転写加工により均一
に修正する方法（特開昭５６−１６４３４５号公報），
スリットの幅を精密に制御することで修正精度を向上さ
せる方法（特開平３−２７０４２号公報）等が紹介され
ている。修正には、波長１０６４ｎｍを発生するＮｄ：
ＹＡＧ，Ｎｄ：ＹＶＯ等が代表的なレーザとして使用さ
れており、５３２ｎｍの第２高調波や３５５ｎｍの第３
高調波を使用する場合もある。Ｎｄ：ＹＡＧ，Ｎｄ：Ｙ
ＶＯ等のレーザ光は、Ｑスイッチによりパルス駆動さ
れ、パルス幅は数百ｐｓ〜数十ｎｓで２発以上のパルス
で加工されている（ＮＥＣ技報１９７７年５０巻３〜１
１頁）。
の強度分布を均一にしてスリットの転写加工により均一
に修正する方法（特開昭５６−１６４３４５号公報），
スリットの幅を精密に制御することで修正精度を向上さ
せる方法（特開平３−２７０４２号公報）等が紹介され
ている。修正には、波長１０６４ｎｍを発生するＮｄ：
ＹＡＧ，Ｎｄ：ＹＶＯ等が代表的なレーザとして使用さ
れており、５３２ｎｍの第２高調波や３５５ｎｍの第３
高調波を使用する場合もある。Ｎｄ：ＹＡＧ，Ｎｄ：Ｙ
ＶＯ等のレーザ光は、Ｑスイッチによりパルス駆動さ
れ、パルス幅は数百ｐｓ〜数十ｎｓで２発以上のパルス
で加工されている（ＮＥＣ技報１９７７年５０巻３〜１
１頁）。
【０００４】フォトマスクの修正用には、集光されたイ
オンビームを用いてフォトマスクを修正する装置（ＦＩ
Ｂ装置）が開発されている。ＦＩＢ装置では、Ｇａ等の
イオンを加速し、真空チャンバー中に設置したフォトマ
スクに照射して黒欠陥を除去している。ＦＩＢは、従来
のレーザ修正精度に比較して０.５μｍ以下の高い修正
精度を呈するため、ＬＳＩ微細配線用フォトマスクの修
正に適している。たとえば、特開平７−２８２２７号公
報では、この方法に従って基板上のＣｒを選択的に加工
している。また、Ｔｉサファイア結晶等を用いたフェム
ト秒パルスレーザが開発され、アメリカのコヒーレント
社，スペクトラフィジクス社等が製品化している［スペ
クトラフィジクス製品カタログ１０頁（１９９８
年）］。超短パルスレーザは、波長変換システムも組み
合わせるとフェムト秒オーダーのパルス幅の光を２６６
ｎｍ〜３μｍと幅広い波長で発振することが可能であ
る。
オンビームを用いてフォトマスクを修正する装置（ＦＩ
Ｂ装置）が開発されている。ＦＩＢ装置では、Ｇａ等の
イオンを加速し、真空チャンバー中に設置したフォトマ
スクに照射して黒欠陥を除去している。ＦＩＢは、従来
のレーザ修正精度に比較して０.５μｍ以下の高い修正
精度を呈するため、ＬＳＩ微細配線用フォトマスクの修
正に適している。たとえば、特開平７−２８２２７号公
報では、この方法に従って基板上のＣｒを選択的に加工
している。また、Ｔｉサファイア結晶等を用いたフェム
ト秒パルスレーザが開発され、アメリカのコヒーレント
社，スペクトラフィジクス社等が製品化している［スペ
クトラフィジクス製品カタログ１０頁（１９９８
年）］。超短パルスレーザは、波長変換システムも組み
合わせるとフェムト秒オーダーのパルス幅の光を２６６
ｎｍ〜３μｍと幅広い波長で発振することが可能であ
る。
【０００５】超短パルスレーザを用いた材料加工の研究
は、ドイツのＬＨＺ等で行われており（アプライドフィ
ジクスＡ１９９６年６３巻１０６〜１１０頁）、ガラ
ス，シリカ，エナメル，ステンレス鋼，アルミニウム，
銅，スチール，シリコン，窒化アルミ等の材料を加工し
た例が報告されている。超短パルスで照射すると、パル
ス幅の時間がレーザ光を吸収した材料の熱伝導時間より
も短い場合、レーザのエネルギーが照射部周辺に伝搬す
ることなく、照射部分の材料が瞬間的に蒸発する。その
結果、熱変質を抑制した加工が可能となる。
は、ドイツのＬＨＺ等で行われており（アプライドフィ
ジクスＡ１９９６年６３巻１０６〜１１０頁）、ガラ
ス，シリカ，エナメル，ステンレス鋼，アルミニウム，
銅，スチール，シリコン，窒化アルミ等の材料を加工し
た例が報告されている。超短パルスで照射すると、パル
ス幅の時間がレーザ光を吸収した材料の熱伝導時間より
も短い場合、レーザのエネルギーが照射部周辺に伝搬す
ることなく、照射部分の材料が瞬間的に蒸発する。その
結果、熱変質を抑制した加工が可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】フォトマスクの修正に
現状で使用されているレーザは、ｎｓパルスオーダのレ
ーザであり、１μｍ以下の精度で修正することが困難に
なっている。すなわち、従来型のレーザでは、吸収され
たエネルギーが熱伝導で周辺に伝播してしまうため、加
工部周囲の熱変質が避けられず、またアブレーションで
きなかった金属薄膜が融解し加工部内部及び周辺で固化
してしまう。そのため、加工部のエッジがシャープにな
らず、修正精度は１μｍ程度が限界である。更に、融解
金属の一部が固化して加工底面を覆い、ガラスの透過率
を低下させる。修正加工の精度を１μｍ以下に向上さ
せ、透過率を下げないためには、レーザを照射した周囲
への熱影響を極力抑制して金属薄膜の融解を防ぎ、加工
部のエッジをシャープに成形することが要求される。
現状で使用されているレーザは、ｎｓパルスオーダのレ
ーザであり、１μｍ以下の精度で修正することが困難に
なっている。すなわち、従来型のレーザでは、吸収され
たエネルギーが熱伝導で周辺に伝播してしまうため、加
工部周囲の熱変質が避けられず、またアブレーションで
きなかった金属薄膜が融解し加工部内部及び周辺で固化
してしまう。そのため、加工部のエッジがシャープにな
らず、修正精度は１μｍ程度が限界である。更に、融解
金属の一部が固化して加工底面を覆い、ガラスの透過率
を低下させる。修正加工の精度を１μｍ以下に向上さ
せ、透過率を下げないためには、レーザを照射した周囲
への熱影響を極力抑制して金属薄膜の融解を防ぎ、加工
部のエッジをシャープに成形することが要求される。
【０００７】修正精度が高いＦＩＢ装置による場合で
も、石英基板がダメージを受けやすく、フォトマスクの
修正後にガラスをエッチングする必要がある。しかも、
真空チャンバー中に試料を設置する必要があることか
ら、修正前後の処理に時間がかかり、装置コスト，ラン
ニングコストも高く、装置サイズは大型にならざるを得
ない。この点、基板にダメージを与えることなく、常圧
でフォトマスクを修正する方法が望まれている。
も、石英基板がダメージを受けやすく、フォトマスクの
修正後にガラスをエッチングする必要がある。しかも、
真空チャンバー中に試料を設置する必要があることか
ら、修正前後の処理に時間がかかり、装置コスト，ラン
ニングコストも高く、装置サイズは大型にならざるを得
ない。この点、基板にダメージを与えることなく、常圧
でフォトマスクを修正する方法が望まれている。
【０００８】他方、超短パルスレーザを用いて金属薄膜
を大気雰囲気下で加工すると、レーザ照射部に直径数十
〜数百ｎｍ，高さ１００ｎｍ程度の円錐状に加工残渣が
堆積する。加工残渣の堆積は、熱伝導伝達時間よりもパ
ルス幅が短いため干渉等で生じたレーザビームの強度分
布が熱伝導で均一化されず、アブレーションされない部
分が山状に残留することが原因である。すなわち、山状
のテーパ部は、入射レーザに対する角度が大きくなって
レーザ光を反射するので、加工されない。これにアブレ
ーションした金属が堆積するため、上方向に成長した円
錐状の残渣となる。真空チャンバを用いることなく超短
パルスレーザでフォトマスクを修正するためには、円錐
状の残渣を除去する必要がある。更に、ガラス基板上に
異種材料である金属薄膜が一体化されたフォトマスクを
超短パルスレーザで加工する場合、レーザのパワー密度
が非常に高いため、ガラス基板及び金属薄膜の双方が同
時に加工されやすく、金属薄膜だけを選択的にアブレー
ション加工することは非常に困難である。この点、基板
と金属薄膜の加工閾値の差を大きくし、金属薄膜を選択
的に加工することが望まれる。
を大気雰囲気下で加工すると、レーザ照射部に直径数十
〜数百ｎｍ，高さ１００ｎｍ程度の円錐状に加工残渣が
堆積する。加工残渣の堆積は、熱伝導伝達時間よりもパ
ルス幅が短いため干渉等で生じたレーザビームの強度分
布が熱伝導で均一化されず、アブレーションされない部
分が山状に残留することが原因である。すなわち、山状
のテーパ部は、入射レーザに対する角度が大きくなって
レーザ光を反射するので、加工されない。これにアブレ
ーションした金属が堆積するため、上方向に成長した円
錐状の残渣となる。真空チャンバを用いることなく超短
パルスレーザでフォトマスクを修正するためには、円錐
状の残渣を除去する必要がある。更に、ガラス基板上に
異種材料である金属薄膜が一体化されたフォトマスクを
超短パルスレーザで加工する場合、レーザのパワー密度
が非常に高いため、ガラス基板及び金属薄膜の双方が同
時に加工されやすく、金属薄膜だけを選択的にアブレー
ション加工することは非常に困難である。この点、基板
と金属薄膜の加工閾値の差を大きくし、金属薄膜を選択
的に加工することが望まれる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような要
求に応えるべく案出されたものであり、フォトマスクの
修正にパルス幅及び波長が規制された超短レーザを使用
することにより、大気下にあるフォトマスクの基板であ
る石英ガラス等にダメージを与えることなく、フォトマ
スクを構成している金属薄膜を選択的にアブレーション
し、１μｍ以下の修正精度でフォトマスクを修正するこ
とを目的とする。本発明は、その目的を達成するため、
基板上に設けられた金属薄膜からなるフォトマスクをレ
ーザ光で修正する際、大気雰囲気下でパルス幅３〜１６
ｐｓ，波長６００〜１１００ｎｍのレーザ光を照射して
金属薄膜を選択的に加工し、フォトマスクの黒欠陥を除
去することを特徴とする。石英ガラス基板上に設けられ
た合計膜厚３０〜１２０ｎｍのクロム薄膜及び酸化クロ
ム膜からなるフォトマスクをレーザ加工で修正する場
合、エネルギ密度４〜５Ｊ／ｃｍ2でパルス幅３〜１６
ｐｓ，波長６００〜１１００ｎｍのレーザパルスを１発
照射するとき、１μｍ以下の精度でフォトマスクが修正
される。
求に応えるべく案出されたものであり、フォトマスクの
修正にパルス幅及び波長が規制された超短レーザを使用
することにより、大気下にあるフォトマスクの基板であ
る石英ガラス等にダメージを与えることなく、フォトマ
スクを構成している金属薄膜を選択的にアブレーション
し、１μｍ以下の修正精度でフォトマスクを修正するこ
とを目的とする。本発明は、その目的を達成するため、
基板上に設けられた金属薄膜からなるフォトマスクをレ
ーザ光で修正する際、大気雰囲気下でパルス幅３〜１６
ｐｓ，波長６００〜１１００ｎｍのレーザ光を照射して
金属薄膜を選択的に加工し、フォトマスクの黒欠陥を除
去することを特徴とする。石英ガラス基板上に設けられ
た合計膜厚３０〜１２０ｎｍのクロム薄膜及び酸化クロ
ム膜からなるフォトマスクをレーザ加工で修正する場
合、エネルギ密度４〜５Ｊ／ｃｍ2でパルス幅３〜１６
ｐｓ，波長６００〜１１００ｎｍのレーザパルスを１発
照射するとき、１μｍ以下の精度でフォトマスクが修正
される。
【００１０】
【作用】超短パルスレーザのパルス幅を徐々に長くする
と、照射した金属薄膜中のパルス時間当りの熱伝導距離
も徐々に長くなる。熱伝導距離がレーザパワーの強度ム
ラの周期程度になると、加工残渣なく金属薄膜をアブレ
ーションできる。しかし、過度に長い熱伝導距離では、
熱影響によって加工部のエッジが融解する。本発明者等
は、このような前提の下でパルス幅を選択することによ
り、加工残渣及び融解を抑制し、シャープなエッジ及び
コーナーをもつ加工が可能になることを見出した。石英
ガラスを基板とするものでは、超短パルスレーザのパル
ス幅を３〜１６ｐｓの間に調整することにより、加工残
渣なく基板上のＣｒ薄膜を１μｍ以下の修正精度でアブ
レーションできる。
と、照射した金属薄膜中のパルス時間当りの熱伝導距離
も徐々に長くなる。熱伝導距離がレーザパワーの強度ム
ラの周期程度になると、加工残渣なく金属薄膜をアブレ
ーションできる。しかし、過度に長い熱伝導距離では、
熱影響によって加工部のエッジが融解する。本発明者等
は、このような前提の下でパルス幅を選択することによ
り、加工残渣及び融解を抑制し、シャープなエッジ及び
コーナーをもつ加工が可能になることを見出した。石英
ガラスを基板とするものでは、超短パルスレーザのパル
ス幅を３〜１６ｐｓの間に調整することにより、加工残
渣なく基板上のＣｒ薄膜を１μｍ以下の修正精度でアブ
レーションできる。
【００１１】基板にダメージを与えることなく、金属薄
膜を超短パルスレーザでアブレーションするためには、
基板及び金属薄膜それぞれのアブレーション閾値の差を
大きくすることが必要である。アブレーション閾値は材
料の吸収特性に関係しており、吸収特性は波長依存性が
ある。具体的には、ある波長に対する吸収係数の差が大
きいほど、アブレーション閾値の差も大きくなる。たと
えば、基板として使用される石英ガラスでは、吸収特性
の吸収端が約２００ｎｍ程度であり、２００ｎｍ〜数μ
ｍの範囲ではほとんど吸収がない。他方、金属薄膜とし
て使用されるクロム及びクロム薄膜の上に積層される酸
化クロムは、２００〜１１００ｎｍの範囲で３０％程度
のフラットな吸収特性を示し、１１００ｎｍを超える波
長では反射率が１００％近くなるため吸収がゼロに近づ
く。
膜を超短パルスレーザでアブレーションするためには、
基板及び金属薄膜それぞれのアブレーション閾値の差を
大きくすることが必要である。アブレーション閾値は材
料の吸収特性に関係しており、吸収特性は波長依存性が
ある。具体的には、ある波長に対する吸収係数の差が大
きいほど、アブレーション閾値の差も大きくなる。たと
えば、基板として使用される石英ガラスでは、吸収特性
の吸収端が約２００ｎｍ程度であり、２００ｎｍ〜数μ
ｍの範囲ではほとんど吸収がない。他方、金属薄膜とし
て使用されるクロム及びクロム薄膜の上に積層される酸
化クロムは、２００〜１１００ｎｍの範囲で３０％程度
のフラットな吸収特性を示し、１１００ｎｍを超える波
長では反射率が１００％近くなるため吸収がゼロに近づ
く。
【００１２】線形吸収だけを考慮すると石英ガラスとＣ
ｒ薄膜の吸収係数の差は２００〜１１００ｎｍの範囲で
ほぼ同じであるが、ピークパワーが非常に大きな超短パ
ルスレーザを用いた照射では多光子吸収による影響もあ
る。たとえば、石英ガラスを４００ｎｍの光で照射する
と２光子、６００ｎｍでは３光子の吸収が生じ、吸収係
数が増大する。したがって、レーザ加工に用いる波長を
ガラスで３光子吸収が生じない６００ｎｍ以上、クロム
薄膜で３０％の吸収係数を示す１１００ｎｍの間に設定
すると、石英ガラスとクロム薄膜の多光子吸収を含めた
吸収係数の差を大きくでき、結果としてアブレーション
閾値の差が大きくなる。すなわち、波長を６００〜１１
００ｎｍの範囲に調整したレーザを使用することによ
り、石英ガラス基板上に形成したクロム薄膜を選択的に
加工し、且つ基板のダメージを抑制できる。
ｒ薄膜の吸収係数の差は２００〜１１００ｎｍの範囲で
ほぼ同じであるが、ピークパワーが非常に大きな超短パ
ルスレーザを用いた照射では多光子吸収による影響もあ
る。たとえば、石英ガラスを４００ｎｍの光で照射する
と２光子、６００ｎｍでは３光子の吸収が生じ、吸収係
数が増大する。したがって、レーザ加工に用いる波長を
ガラスで３光子吸収が生じない６００ｎｍ以上、クロム
薄膜で３０％の吸収係数を示す１１００ｎｍの間に設定
すると、石英ガラスとクロム薄膜の多光子吸収を含めた
吸収係数の差を大きくでき、結果としてアブレーション
閾値の差が大きくなる。すなわち、波長を６００〜１１
００ｎｍの範囲に調整したレーザを使用することによ
り、石英ガラス基板上に形成したクロム薄膜を選択的に
加工し、且つ基板のダメージを抑制できる。
【００１３】フォトマスクの修正に際し、レーザのパル
ス数を多くすると僅かなビームの揺らぎによっても加工
精度が落ちる傾向が強くなる。この種の加工精度の低下
は、一般的なフォトマスクの仕様である石英ガラス基板
上に設けた膜厚８０〜１２０ｎｍのクロム薄膜を１発の
パルスでアブレーションできるエネルギ密度に調整する
ことにより防止できる。具体的には、パルス幅を３〜１
６ｐｓ，波長を６００〜１１００ｎｍ，パルス１発当り
のエネルギ密度を４〜５Ｊ／ｃｍ2 に調整することによ
り、クロム薄膜を１発のパルスで加工でき、修正精度を
０．５μｍ以下の高精度にすることが可能となる。
ス数を多くすると僅かなビームの揺らぎによっても加工
精度が落ちる傾向が強くなる。この種の加工精度の低下
は、一般的なフォトマスクの仕様である石英ガラス基板
上に設けた膜厚８０〜１２０ｎｍのクロム薄膜を１発の
パルスでアブレーションできるエネルギ密度に調整する
ことにより防止できる。具体的には、パルス幅を３〜１
６ｐｓ，波長を６００〜１１００ｎｍ，パルス１発当り
のエネルギ密度を４〜５Ｊ／ｃｍ2 に調整することによ
り、クロム薄膜を１発のパルスで加工でき、修正精度を
０．５μｍ以下の高精度にすることが可能となる。
【００１４】
【実施例】実施例１：本実施例では、図１に示すように
厚さ２ｍｍの石英ガラス基板１上に膜厚１００ｎｍのク
ロム薄膜２を設け、更に膜厚２０μｍの酸化クロム膜３
を積層したフォトマスクを加工試料として使用した。レ
ーザ加工には、Ｔｉサファイア結晶を発振材料としたオ
シレータアンプシステム及び高調波発生システムをも
ち、波長２６６〜２０００ｎｍ，パルス幅１２０ｆｓ〜
１００ｐｓの光を１ｋＨｚの繰返しで平均出力１００〜
８００ｍＷ出力できる装置を使用した。図２に示すよう
にレーザ光源４から出射された径８ｍｍのビームを８０
０ｎｍに調整し、レンズペア５でビーム径を３〜３０ｎ
ｍの範囲で適当な大きさに調整した。アッテネータ６で
レーザパワーを調整した後、ビーム品質の良好な中心部
分だけを０．５ｍｍ角の四角スリットを透過させ、１０
０倍の対物レンズ８に導入し、結像位置に配置したフォ
トマスク９に照射した。
厚さ２ｍｍの石英ガラス基板１上に膜厚１００ｎｍのク
ロム薄膜２を設け、更に膜厚２０μｍの酸化クロム膜３
を積層したフォトマスクを加工試料として使用した。レ
ーザ加工には、Ｔｉサファイア結晶を発振材料としたオ
シレータアンプシステム及び高調波発生システムをも
ち、波長２６６〜２０００ｎｍ，パルス幅１２０ｆｓ〜
１００ｐｓの光を１ｋＨｚの繰返しで平均出力１００〜
８００ｍＷ出力できる装置を使用した。図２に示すよう
にレーザ光源４から出射された径８ｍｍのビームを８０
０ｎｍに調整し、レンズペア５でビーム径を３〜３０ｎ
ｍの範囲で適当な大きさに調整した。アッテネータ６で
レーザパワーを調整した後、ビーム品質の良好な中心部
分だけを０．５ｍｍ角の四角スリットを透過させ、１０
０倍の対物レンズ８に導入し、結像位置に配置したフォ
トマスク９に照射した。
【００１５】照射条件としては、転写パターンの大きさ
を２μｍ角，照射エネルギ密度を１．２Ｊ／ｃｍ2 に調
整し、パルス幅を１２０ｆｓ〜１００ｐｓの範囲で変化
させて４発のパルスを照射した。パルス幅３〜１６ｐｓ
で照射した場合、図３に示すようにレーザを転写した石
英ガラス基板１の表面１０に加工残渣がなく、加工エッ
ジもシャープな２μｍ角のパターンが形成された。フォ
トマスクの修正には、転写パターンの辺及び角の部分を
金属薄膜の黒欠陥部分に照射して除去するため、パター
ン以下の大きさの黒欠陥も修正できる。因みに、図３の
パターンでは、１μｍ以下の精度で修正できた。
を２μｍ角，照射エネルギ密度を１．２Ｊ／ｃｍ2 に調
整し、パルス幅を１２０ｆｓ〜１００ｐｓの範囲で変化
させて４発のパルスを照射した。パルス幅３〜１６ｐｓ
で照射した場合、図３に示すようにレーザを転写した石
英ガラス基板１の表面１０に加工残渣がなく、加工エッ
ジもシャープな２μｍ角のパターンが形成された。フォ
トマスクの修正には、転写パターンの辺及び角の部分を
金属薄膜の黒欠陥部分に照射して除去するため、パター
ン以下の大きさの黒欠陥も修正できる。因みに、図３の
パターンでは、１μｍ以下の精度で修正できた。
【００１６】比較例１：パルス幅を１２０ｆｓ〜３ｐｓ
とする以外は実施例１と同じ条件でレーザ加工したとこ
ろ、図４（ａ）に示すように転写パターンの中及び周辺
に径数μｍ，高さ１０〜１００ｎｍ程度の円錐状の加工
残渣１１が観察された。加工残渣１１により石英ガラス
基板１の透過率が約３０％低下したため、パルス幅１２
０ｆｓ〜３ｐｓではフォトマスクの修正ができなかっ
た。パルス幅を１６〜１００ｐｓに替えてレーザ加工し
たところ、図４（ｂ）に示すように、一旦融解した後で
固化した残渣１２が加工穴の底部に生じた。融解固化残
渣１２により石英ガラス基板１の透過率が約２０％低下
したため、フォトマスクの修正にはパルス幅１６〜１０
０ｐｓのレーザは使用できなかった。この場合には、更
に加工部のエッジにダレが発生し、１μｍ以下の修正精
度が得られなかった。
とする以外は実施例１と同じ条件でレーザ加工したとこ
ろ、図４（ａ）に示すように転写パターンの中及び周辺
に径数μｍ，高さ１０〜１００ｎｍ程度の円錐状の加工
残渣１１が観察された。加工残渣１１により石英ガラス
基板１の透過率が約３０％低下したため、パルス幅１２
０ｆｓ〜３ｐｓではフォトマスクの修正ができなかっ
た。パルス幅を１６〜１００ｐｓに替えてレーザ加工し
たところ、図４（ｂ）に示すように、一旦融解した後で
固化した残渣１２が加工穴の底部に生じた。融解固化残
渣１２により石英ガラス基板１の透過率が約２０％低下
したため、フォトマスクの修正にはパルス幅１６〜１０
０ｐｓのレーザは使用できなかった。この場合には、更
に加工部のエッジにダレが発生し、１μｍ以下の修正精
度が得られなかった。
【００１７】実施例２：照射エネルギ密度を１．２Ｊ／
ｃｍ2 ，パルス幅を１６ｐｓ，パルス数４発に固定し、
６００〜１１００ｎｍの範囲で波長を変化させる以外
は、実施例１と同様にしてフォトマスクをレーザ加工し
た。この条件下では、石英ガラス基板１に何らダメージ
を与えることなく、石英ガラス基板１上のクロム薄膜２
及び酸化クロム膜３を選択的にアブレーション加工で
き、修正精度も１μｍ以下であった。
ｃｍ2 ，パルス幅を１６ｐｓ，パルス数４発に固定し、
６００〜１１００ｎｍの範囲で波長を変化させる以外
は、実施例１と同様にしてフォトマスクをレーザ加工し
た。この条件下では、石英ガラス基板１に何らダメージ
を与えることなく、石英ガラス基板１上のクロム薄膜２
及び酸化クロム膜３を選択的にアブレーション加工で
き、修正精度も１μｍ以下であった。
【００１８】比較例２：波長を４００〜６００ｎｍの範
囲で変化させる以外は実施例２と同じ条件下でフォトマ
スクを加工したところ、図５（ａ）に示すように転写パ
ターンの石英ガラスにダメージ１３が生じた。ダメージ
１３は、多光子吸収のために石英ガラスの一部がアブレ
ーション加工されて平滑でなくなり、石英ガラス基板１
の透過率を低下させた。そこで、エネルギ密度を０．５
Ｊ／ｃｍ2 に落として加工したところ、８発照射後に同
様なダメージが生じた。ダメージの発生は、エネルギ密
度を更に下げることによって防止できるが、必要とする
パターンにクロム薄膜２及び酸化クロム膜３を加工する
ためには８発以上のパルス数が必要であった。具体的に
は、エネルギ密度０．４Ｊ／ｃｍ2 のレーザパルスを１
６発加えるときクロム薄膜２及び酸化クロム膜３がアブ
レーションされたが、転写パターンのズレ１４が避けら
れず、図５（ｂ）に示すように加工エッジがぼけてしま
った。
囲で変化させる以外は実施例２と同じ条件下でフォトマ
スクを加工したところ、図５（ａ）に示すように転写パ
ターンの石英ガラスにダメージ１３が生じた。ダメージ
１３は、多光子吸収のために石英ガラスの一部がアブレ
ーション加工されて平滑でなくなり、石英ガラス基板１
の透過率を低下させた。そこで、エネルギ密度を０．５
Ｊ／ｃｍ2 に落として加工したところ、８発照射後に同
様なダメージが生じた。ダメージの発生は、エネルギ密
度を更に下げることによって防止できるが、必要とする
パターンにクロム薄膜２及び酸化クロム膜３を加工する
ためには８発以上のパルス数が必要であった。具体的に
は、エネルギ密度０．４Ｊ／ｃｍ2 のレーザパルスを１
６発加えるときクロム薄膜２及び酸化クロム膜３がアブ
レーションされたが、転写パターンのズレ１４が避けら
れず、図５（ｂ）に示すように加工エッジがぼけてしま
った。
【００１９】以上の結果から、４００〜６００ｎｍの波
長では、１μｍ以下の精度でフォトマスクを修正できな
いことが判った。更に、実施例２と同じ条件下で波長を
１１００〜１５００ｎｍに調整して加工したところ、エ
ネルギ密度１．２Ｊ／ｃｍ2の４発照射ではクロム薄膜
２及び酸化クロム膜３がほとんど加工されず、エネルギ
密度１．５Ｊ／ｃｍ2 の８発照射でもクロム薄膜２及び
酸化クロム膜３を完全にアブレーション加工することは
できなかった。３２発程度の照射でアブレーション加工
できたが、パターンが図５（ｂ）と同様に悪くなり、１
１００〜１５００ｎｍの波長では１μｍ以下の加工精度
が得られなかった。
長では、１μｍ以下の精度でフォトマスクを修正できな
いことが判った。更に、実施例２と同じ条件下で波長を
１１００〜１５００ｎｍに調整して加工したところ、エ
ネルギ密度１．２Ｊ／ｃｍ2の４発照射ではクロム薄膜
２及び酸化クロム膜３がほとんど加工されず、エネルギ
密度１．５Ｊ／ｃｍ2 の８発照射でもクロム薄膜２及び
酸化クロム膜３を完全にアブレーション加工することは
できなかった。３２発程度の照射でアブレーション加工
できたが、パターンが図５（ｂ）と同様に悪くなり、１
１００〜１５００ｎｍの波長では１μｍ以下の加工精度
が得られなかった。
【００２０】実施例３：パルス幅を３ｐｓ，波長を８０
０ｎｍ，パルス数を１発に固定してエネルギ密度を変化
させる外は実施例１と同じ条件下でフォトマスクを加工
し、石英ガラス基板１にダメージを与えることなく、ク
ロム薄膜２及び酸化クロム膜３が完全にアブレーション
される条件を調査した。その結果、エネルギ密度を４〜
５Ｊ／ｃｍ2 の範囲に設定するとき、１発のパルスで加
工でき、図６（ａ）に示すように加工部のエッジ１５が
ほぼ９０度のシャープになったパターンが形成された。
１発照射によるフォトマスクのリペアを試みたところ、
修正精度が０．５μｍ以下となっており、ＦＩＢ装置を
用いた加工とほぼ同じ値を示した。比較例３：エネルギ
密度４Ｊ／ｃｍ2 ，２発照射とする以外は実施例３と同
じ条件下でフォトマスクを加工した。加工によって形成
されたエッジ１６は図６（ｂ）に示すようにテーパが大
きくなっており、修正精度は０．７μｍであった。
０ｎｍ，パルス数を１発に固定してエネルギ密度を変化
させる外は実施例１と同じ条件下でフォトマスクを加工
し、石英ガラス基板１にダメージを与えることなく、ク
ロム薄膜２及び酸化クロム膜３が完全にアブレーション
される条件を調査した。その結果、エネルギ密度を４〜
５Ｊ／ｃｍ2 の範囲に設定するとき、１発のパルスで加
工でき、図６（ａ）に示すように加工部のエッジ１５が
ほぼ９０度のシャープになったパターンが形成された。
１発照射によるフォトマスクのリペアを試みたところ、
修正精度が０．５μｍ以下となっており、ＦＩＢ装置を
用いた加工とほぼ同じ値を示した。比較例３：エネルギ
密度４Ｊ／ｃｍ2 ，２発照射とする以外は実施例３と同
じ条件下でフォトマスクを加工した。加工によって形成
されたエッジ１６は図６（ｂ）に示すようにテーパが大
きくなっており、修正精度は０．７μｍであった。
【００２１】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、フォトマスクをレーザ加工で修正する際、使用する
レーザ光のパルス幅を３〜１６ｐｓ，波長を６００〜１
１００ｎｍの範囲に調整することにより、シャープなエ
ッジをもつ加工部を形成し、精度１μｍ以下の修正を可
能にしている。しかも、真空チャンバを必要とすること
なく、基板にダメージを与えることなく、フォトマスク
の高精度修正が可能になる。このようにして修正された
フォトマスクは、極めて精度の高いパターンをもってい
るので、高密度化，高集積化の要求が一段と高くなって
きているＬＳＩ，液晶等の製造に適したものとなる。
は、フォトマスクをレーザ加工で修正する際、使用する
レーザ光のパルス幅を３〜１６ｐｓ，波長を６００〜１
１００ｎｍの範囲に調整することにより、シャープなエ
ッジをもつ加工部を形成し、精度１μｍ以下の修正を可
能にしている。しかも、真空チャンバを必要とすること
なく、基板にダメージを与えることなく、フォトマスク
の高精度修正が可能になる。このようにして修正された
フォトマスクは、極めて精度の高いパターンをもってい
るので、高密度化，高集積化の要求が一段と高くなって
きているＬＳＩ，液晶等の製造に適したものとなる。
【図１】 クロムフォトマスクの断面構造
【図２】 レーザ加工法に使用されるフォトマスク修正
装置
装置
【図３】 パルス幅３〜１６ｐｓのレーザ光を照射した
場合のクロムフォトマスクの加工パターン
場合のクロムフォトマスクの加工パターン
【図４】 パルス幅１２０ｆｓ〜３ｐｓのレーザ光で加
工した場合に生じる加工残渣（ａ）及び融解固化残渣
（ｂ）
工した場合に生じる加工残渣（ａ）及び融解固化残渣
（ｂ）
【図５】 波長４００〜６００ｎｍのレーザ光で加工し
た場合に生じるダメージ（ａ）及びダレのある転写パタ
ーン（ｂ）
た場合に生じるダメージ（ａ）及びダレのある転写パタ
ーン（ｂ）
【図６】 １発のレーザパルスで形成されたシャープな
加工部のエッジ（ａ）及び２発のレーザパルスで形成さ
れたテーパ付きのエッジ（ｂ）
加工部のエッジ（ａ）及び２発のレーザパルスで形成さ
れたテーパ付きのエッジ（ｂ）
１：石英ガラス基板 ２：クロム薄膜 ３：酸化ク
ロム膜 ４：レーザ光源 ５：レンズ系 ６：ア
ッテネータ ７：四角スリット ８：対物レンズ
９：フォトマスク １０：加工後の石英面 １
１：加工残渣 １２：融解固化残渣 １３：ダメー
ジ １４：転写パターン １５：シャープな加工部
のエッジ １６：ダレのある加工部のエッジ
ロム膜 ４：レーザ光源 ５：レンズ系 ６：ア
ッテネータ ７：四角スリット ８：対物レンズ
９：フォトマスク １０：加工後の石英面 １
１：加工残渣 １２：融解固化残渣 １３：ダメー
ジ １４：転写パターン １５：シャープな加工部
のエッジ １６：ダレのある加工部のエッジ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−97945（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−249657（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−307383（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−281691（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−14640（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G03F 1/00 - 1/16 H01L 21/027
Claims (2)
- 【請求項１】 基板上に設けられた金属薄膜からなるフ
ォトマスクをレーザ光で修正する際、大気雰囲気下でパ
ルス幅３〜１６ｐｓ，波長６００〜１１００ｎｍのレー
ザ光を照射して金属薄膜を選択的に加工し、フォトマス
クの黒欠陥を除去することを特徴とするフォトマスクの
修正方法。 - 【請求項２】 石英ガラス基板上に設けられた合計膜厚
３０〜１２０ｎｍのクロム薄膜及び酸化クロム膜からな
るフォトマスクをレーザ加工で修正する際、エネルギ密
度４〜５Ｊ／ｃｍ 2 でパルス幅３〜１６ｐｓ，波長６０
０〜１１００ｎｍのレーザパルスを１発照射することを
特徴とするフォトマスクの修正方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33163198A JP3305670B2 (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | フォトマスクの修正方法 |
| PCT/JP1999/006093 WO2000031589A1 (fr) | 1998-11-20 | 1999-11-02 | Procede de correction de masque photographique |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33163198A JP3305670B2 (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | フォトマスクの修正方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000155409A JP2000155409A (ja) | 2000-06-06 |
| JP3305670B2 true JP3305670B2 (ja) | 2002-07-24 |
Family
ID=18245827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33163198A Expired - Fee Related JP3305670B2 (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | フォトマスクの修正方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3305670B2 (ja) |
| WO (1) | WO2000031589A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2003248299A (ja) | 2002-02-26 | 2003-09-05 | Toshiba Corp | マスク基板およびその製造方法 |
| JP4325175B2 (ja) * | 2002-11-07 | 2009-09-02 | 凸版印刷株式会社 | ハーフトーン型位相シフトマスクブランク、ハーフトーン型位相シフトマスク、半導体装置の製造方法、およびハーフトーン型位相シフトマスクの修正方法 |
| EP1649323B1 (en) * | 2003-07-18 | 2015-11-18 | Carl Zeiss SMS Ltd | Method for correcting critical dimension variations in photomasks |
| JP4645076B2 (ja) * | 2004-06-28 | 2011-03-09 | 凸版印刷株式会社 | 位相シフトマスクおよびその製造方法およびパターン転写方法 |
| CN105789031A (zh) * | 2016-03-11 | 2016-07-20 | 中国建筑材料科学研究总院 | 激光直写用掩膜及其刻蚀方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE80955T1 (de) * | 1984-06-20 | 1992-10-15 | Gould Inc | Laserverfahren zur photomaskenreparatur. |
| JPH0297945A (ja) * | 1988-10-04 | 1990-04-10 | Mitsubishi Electric Corp | パターン修正方法およびそれに用いる修正装置 |
| JP3042155B2 (ja) * | 1992-03-05 | 2000-05-15 | 日本電気株式会社 | フォトマスク修正装置およびフォトマスク修正方法 |
| JP3720116B2 (ja) * | 1996-04-18 | 2005-11-24 | 株式会社ルネサステクノロジ | フォトマスクの欠陥修正方法及び修正装置 |
| US6165649A (en) * | 1997-01-21 | 2000-12-26 | International Business Machines Corporation | Methods for repair of photomasks |
-
1998
- 1998-11-20 JP JP33163198A patent/JP3305670B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-11-02 WO PCT/JP1999/006093 patent/WO2000031589A1/ja active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000155409A (ja) | 2000-06-06 |
| WO2000031589A1 (fr) | 2000-06-02 |
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