JP3720116B2 - フォトマスクの欠陥修正方法及び修正装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明はフォトマスク製造工程におけるマスクパターン欠陥の修正に関し、特に遮光膜残りによるマスクパターン欠陥をレーザー照射によって修正を行う方法および修正装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体集積回路の製造は複数枚のフォトマスクを使って、工程ごとにパターンをシリコンウエハに転写することで行われている。したがって、フォトマスク上に形成された微細パターンがそのままウエハへ転写されるので、フォトマスクの品質はウエハ上のパターンの品質に直接影響し、素子の電気特性あるいは製造歩留を左右することになる。フォトマスクの品質を決定する因子のひとつにマスクパターン欠陥がある。フォトマスク上にマスクパターン欠陥があると、この欠陥がウエハ上に転写されるため、素子の回路動作に影響を及ぼす要因となる。
【0003】
マスクパターン欠陥には幾つかの種類があるが、遮光膜残りによるマスクパターン欠陥については、従来、フォトマスクのパターン面側から遮光膜残りの欠陥部分に集光したレーザー光を照射して加熱、溶融、蒸発させて欠陥を除去するという欠陥修正方法がとられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来のマスクパターン欠陥修正方法は以上のようであり、フォトマスクの上方からレーザーを照射するため、溶融した遮光膜残りが周囲に飛散し重力により自然落下して新たなマスクパターン欠陥として残ってしまうという問題点があった。
【0005】
これを解決するものとして、特開平7−104459号公報にはフォトマスク基板の裏面からレーザー光を照射する方法および装置が開示されている。しかしこの方法では遮光膜残りを溶融して除去していることについては従来例と変化がない。
【0006】
図3は遮光膜残りを溶融して除去した後のマスクパターンを示す図である。1はフォトマスクの基板である石英基板、2は遮光膜パターン、3は遮光膜残り、4は溶融した遮光膜粒である。フォトマスクパターン欠陥である遮光膜残り3を溶融して除去すると、遮光膜パターン2の縁に溶融した遮光膜粒4が残ってしまうという問題点があった。さらには、溶融した遮光膜粒4を除去するためにフォトマスク製造工程において、マスクパターン欠陥修正工程後には必ずマスク洗浄工程を必要とするため製造工程が複雑なものとなってしまうという問題点があった。
【0007】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、遮光膜残りによるマスクパターン欠陥を確実に除去することができ、フォトマスク製造工程を簡略化できるフォトマスクパターン欠陥修正方法および修正装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項1に係るフォトマスク欠陥修正方法は、遮光膜残りによるマスクパターン欠陥に、フォトマスク基板の裏面からエネルギーおよびパルス幅を調整したレーザービームを照射することにより、上記遮光膜残りが溶融することなく、上記遮光膜残りを剪断し、上記フォトマスク基板より上記マスクパターン欠陥を剥離するフォトマスク欠陥修正方法において、単パルスのレーザービームを照射してマスクパターン欠陥を剪断、剥離するようにしたものである。
【0009】
この発明の請求項2に係るフォトマスク欠陥修正方法は、遮光膜がクロムであり、レーザービームのエネルギーが10μJ以下、かつパルス幅が10psec以下であるようにしたものである。
【0010】
この発明の請求項3に係るフォトマスク欠陥修正方法は、遮光膜残りによるマスクパターン欠陥に、フォトマスク基板の裏面からエネルギーおよびパルス幅を調整したレーザービームを照射することにより、上記遮光膜残りが溶融することなく、上記遮光膜残りを剪断し、上記フォトマスク基板より上記マスクパターン欠陥を剥離するフォトマスク欠陥修正方法において、レーザービームのパルスを複数回照射してマスクパターン欠陥を剪断、剥離するようにしたものである。
【0011】
この発明の請求項4に係るフォトマスク欠陥修正方法は、遮光膜がクロムであり、レーザービームのエネルギーが10μJ以下、かつパルス幅が100psec以下であるようにしたものである。
【0012】
この発明の請求項5に係るフォトマスク欠陥修正装置は、レーザー発振器と、このレーザー発振器からのレーザービームをフォトマスク基板裏面からマスクパターン欠陥へ照射するレーザービーム照射機構と、を備え、請求項1ないし4のいずれかに記載のフォトマスク欠陥修正方法を行うようにしたものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1はこの発明のフォトマスク欠陥修正装置を示す概略図である。図において1はフォトマスクの基板である石英基板、2は遮光膜パターンであるCrパターン、3は遮光膜残りであるCrパターン残り、5は短パルスレーザー発振器、6は集光光学系である。
【0014】
一般に、面積SD、厚さt、を有する遮光膜残り3のパターン欠陥に石英基板1の裏面側よりビーム断面積SBのレーザービームをパルス幅τ、エネルギ−Eで照射すると、輻射圧TRは、
TR=E/(SB・c・τ)−−−−−(1)
で与えられる。このときcは光速である。
【0015】
また、遮光膜残り3を石英基板1より剪断、剥離するための限界応力をTPとすると、輻射圧TRにより遮光膜残り3が剪断、剥離するための条件は、
TR>TP−−−−−(2)
となる。
【0016】
一方、エネルギーの吸収による遮光膜材料の温度上昇について考えると、レーザーのエネルギーEがすべて吸収されるとしてパターン欠陥となっている遮光膜材料の温度上昇ΔTは、
ΔT=E/(Κ・(SD・t・ρ))−−−−−(3)
である。このとき、ρは遮光膜材料の密度、Κは遮光膜材料の比熱である。
【0017】
また、遮光膜材料の融点をTB、初期温度をTDとすると、この温度上昇により遮光膜材料が溶融しないための条件は、
ΔT<(TB−TD)−−−−−(4)
でなければならない。したがって、エネルギーEの吸収によって遮光膜材料が溶融しないためのエネルギー条件は、(3)(4)より
E<(TB−TD)・Κ・(SD・t・ρ)−−−−−(5)
となる。
【0018】
輻射圧はエネルギー密度に比例し、エネルギーにはよらない。このため、少ないエネルギー量であっても短時間で与えることで輻射圧力を大きくすることができる。従って、大きな輻射圧をパターン欠陥となっている遮光膜残り3に作用させても、エネルギーの吸収により遮光膜材料が溶融することがないように遮光膜の温度上昇を低く押さえながら遮光膜残り3を剪断し、フォトマスク基板1より剥離させることができる。
【0019】
つまり、エネルギー条件(5)と輻射圧TRにより遮光膜残り3が剪断、剥離するための条件である(2)とを同時に満足させることによってパターン欠陥である遮光膜残り3を溶融させることなく、剪断し剥離することができる。
【0020】
パターン欠陥面積SD≒ビーム断面積SB≒100μm2=10−10m2でパターン欠陥厚さt=0.2μm=2×10−7mのCrパターンからなる遮光膜残り3を除去する場合について考えると、パターン欠陥材料はCrであるので、パターン欠陥材料の密度ρ=7g/cm3=7×103kg/m3、比熱Κ=0.3J/g/K=3×102J/Kg/K、融点TB=2160°K、である。
【0021】
また、初期温度TD=300°K、剥離するための限界応力TP=10N/cm2=107N/m2であれば、パターン欠陥である遮光膜残り3を剪断し剥離する条件は(1)(2)より、
E/τ>3×105W−−−−−(6)
であるが、遮光膜残り3の非溶融条件は(5)より、
E<8×10−8J≒100nJ−−−−−(7)
となるので、パターン欠陥である遮光膜残り3を溶融させることなく、剪断し剥離するレーザービームのパルス幅の条件は(6)(7)より、
τ<1.2×10−13sec=100fsec
となる。
【0022】
したがって、図1に示した装置を用いて、エネルギー100nJ以下、パルス幅100fsec以下のレーザービームをCrパターン残り3に照射すればCrパターン残り3を溶融させることなく力学的に剪断、剥離して除去することができる筈である。
【0023】
ところが、実際のCrパターン残り3の欠陥除去を行なってみると、輻射損失等の効果により100μm2の大きさのパターン欠陥に対してはエネルギー10μJがCrパターンの非溶融の限界であることが確認された。
そこで、10μJのエネルギー条件の元にレーザービームのパルス幅を変化させるとパルス幅が10psecより小さい条件で剪断、剥離が起こることが確認された。
【0024】
そこで、エネルギー2μJ、パルス幅2psecでレーザービームをCrパターン残り3に照射したところ、図2に示すように、溶融を伴わず、剪断、剥離が行え、パターン欠陥の除去後に溶融した遮光膜粒4が残ることがなく、パターン欠陥の除去が確実に行える。したがって、パターン欠陥修正後マスクを洗浄する必要がない。また、ペリクルを貼付けた完成マスクに対してもパターン欠陥の修正を行うことができる。
さらに、マスク製造工程において、パターン欠陥修正工程の前にペリクル貼付け工程を行うことができ、ハンドリング等による異物付着の防止に効果があり、マスク製造工程を簡略化することができる。
【0025】
実施の形態2.
上記実施の形態1においては単パルスで剪断、剥離を行った場合について示したが、レーザービームを複数回作用させて剪断、剥離を行っても良い。
一般に、金属は多数回の応力の印加により疲労し、正常時の破壊応力に比べ十分に小さい応力で破壊する。従って、単パルスでCrパターン残りを除去するための破壊応力の1/10の応力を100回程度印加することで、Crパターン残りを破壊することができる。
【0026】
つまり、レーザービームを複数回作用させる時、各回のエネルギーはCrパターンの溶融限界以下でなければならないが、応力は1/10でよく、パルス幅を100psec以下に制御すれば良く、比較的長いパルス幅のレーザー発振器を用いることができる。この場合、上記実施の形態1と同様の効果を奏するとともに図1に示した短パルスレーザー発振器5の代わりに、相対的に長パルス幅の比較的安価なレーザー発振器を備えたパターン欠陥修正装置を用いてパターン欠陥を修正できる。
【0027】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、遮光膜残りによるマスクパターン欠陥に、フォトマスク基板の裏面からエネルギーおよびパルス幅を調整したレーザービームを照射することにより、上記遮光膜残りが溶融することなく、上記遮光膜残りを剪断し、上記フォトマスク基板より上記マスクパターン欠陥を剥離するフォトマスク欠陥修正方法において、単パルスのレーザービームを照射してマスクパターン欠陥を剪断、剥離するようにしたので、マスクパターン欠陥を確実に除去でき、除去した後に溶融した遮光膜粒が残ることがなく、マスクパターン欠陥修正後マスクを洗浄する必要がない。さらに、パターン欠陥修正工程の前にペリクル貼付け工程を行うことができ、ハンドリング等による異物付着の防止に効果があり、マスク製造工程を簡略化することができる効果がある。さらに、短時間にマスクパターン欠陥の除去が行える効果がある。
【0028】
また、遮光膜をクロムとし、レーザービームのエネルギーを10μJ以下、かつパルス幅を10psec以下であるようにしたので、クロムマスクパターン欠陥を確実に除去でき、除去した後に溶融したクロム膜粒が残ることがなく、クロムマスクパターン欠陥修正後マスクを洗浄する必要がない。さらに、パターン欠陥修正工程の前にペリクル貼付け工程を行うことができ、ハンドリング等による異物付着の防止に効果があり、クロムマスク製造工程を簡略化することができる効果がある。
【0029】
また、遮光膜残りによるマスクパターン欠陥に、フォトマスク基板の裏面からエネルギーおよびパルス幅を調整したレーザービームを照射することにより、上記遮光膜残りが溶融することなく、上記遮光膜残りを剪断し、上記フォトマスク基板より上記マスクパターン欠陥を剥離するフォトマスク欠陥修正方法において、レーザービームのパルスを複数回照射してマスクパターン欠陥を剪断、剥離するようにしたので、マスクパターン欠陥を剪断する際に、正常時の破壊応力に比べ十分に小さい応力で破壊することができる効果がある。
【0030】
また、遮光膜がクロムであり、レーザービームのエネルギーが10μJ以下、かつパルス幅が100psec以下であるようにしたので、比較的長いパルス幅のレーザービームを用いることができ、レーザー発振器が比較的安価に入手できる効果がある。
【0031】
また、レーザー発振器と、このレーザー発振器からのレーザービームをフォトマスク基板裏面からマスクパターン欠陥へ照射するレーザービーム照射機構と、を備え、請求項1ないし4のいずれかに記載のフォトマスク欠陥修正方法を行うようにしたので、マスクパターン欠陥を確実に除去することができ、マスク製造工程を簡略化することができ、フォトマスクの品質の向上を図ることのできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明のフォトマスク欠陥修正装置を示す概略図である。
【図2】 この発明のフォトマスクの構造を示す断面図である。
【図3】 従来の問題点を示すフォトマスクの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
1 フォトマスク基板、2 遮光膜パターン、3 遮光膜残り、
4 遮光膜粒、5 短パルスレーザー発振器、6 集光光学系。
Claims (5)
- 遮光膜残りによるマスクパターン欠陥に、フォトマスク基板の裏面からエネルギーおよびパルス幅を調整したレーザービームを照射することにより、上記遮光膜残りが溶融することなく、上記遮光膜残りを剪断し、上記フォトマスク基板より上記マスクパターン欠陥を剥離するようにしたことを特徴とするフォトマスク欠陥修正方法において、単パルスのレーザービームを照射してマスクパターン欠陥を剪断、剥離するようにしたことを特徴とするフォトマスク欠陥修正方法。
- 遮光膜がクロムであり、レーザービームのエネルギーが10μJ以下、かつパルス幅が10psec以下であることを特徴とする請求項1記載のフォトマスク欠陥修正方法。
- 遮光膜残りによるマスクパターン欠陥に、フォトマスク基板の裏面からエネルギーおよびパルス幅を調整したレーザービームを照射することにより、上記遮光膜残りが溶融することなく、上記遮光膜残りを剪断し、上記フォトマスク基板より上記マスクパターン欠陥を剥離するようにしたことを特徴とするフォトマスク欠陥修正方法において、レーザービームのパルスを複数回照射してマスクパターン欠陥を剪断、剥離するようにしたことを特徴とするフォトマスク欠陥修正方法。
- 遮光膜がクロムであり、レーザービームのエネルギーが10μJ以下、かつパルス幅が100psec以下であることを特徴とする請求項3記載のフォトマスク欠陥修正方法。
- レーザー発振器と、このレーザー発振器からのレーザービームをフォトマスク基板裏面からマスクパターン欠陥へ照射するレーザービーム照射機構と、を備え、請求項1ないし4のいずれかに記載のフォトマスク欠陥修正方法を行うようにしたことを特徴とするフォトマスク欠陥修正装置。
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ID=14182866
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