JPS6336249A - ホトマスク修正方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はホトマスク修正方式に関し、特にレーザ光を用
いたホトマスク修正方式に関する。

従来技術 ＩＣ（集積回路）やｌ５Ｉ（大規模集積回路）等の製造
に用いられるホトマスク上 び白欠陥と呼ばれる２種類の欠陥が存在する。黒欠陥は
不要な部分に遮光膜となる金属膜〔通常はＣｒ　　（ク
ロム）膜〕が残存している欠陥であり、白欠陥は逆に必
要な部分に金属膜が欠除している欠陥である。ホトマス
クにこれらの欠陥が存在すると、ＩＯやＬＳＩの性能不
良をひき起こし、歩留りを低下させる原因となるため、
これらの欠陥を修正する必要が生じる。

現在、黒欠陥の修正はレーザ光を用いた修正装置により
実現されており、実際に生産ラインで使用されて歩留り
向上に効果を上げている。この装置の一般的構成例を第
３図に示す。この図を用いて修正装置の黒欠陥修正原理
について説明する。

レーザ光源３から出射されたレーザ光のビーム径をビー
ムエキスパンダ８により広げる。この拡大されたレーザ
光は次に可変スリット１１により所望の形状に整形され
る。この整形されたレーザ光は顕微鏡３７内に導入され
てダイクロイックミラー３８で反射され、対物レンズ３
９でホトマスク２５上に集光される。この集光されたレ
ーザ光はホトマスク２５上の金属膜を瞬時に溶融し蒸発
させることができる。

この場合、蒸発した金属膜の形状はレーＩＪ”光のエネ
ルギとパルス幅とを適当に選ぶことにＪ：す、可変スリ
ット１１の形状と一致さＵることができる。したがって
、この可変スリット１１にパイロット光源９からの光を
照射して、ホトマスク２５上に可変スリット１１の形状
の像を結像させ、顕微鏡３７によりホトマスク２５上の
その像を肉眼４０で観察しながら可変スリン１〜１１の
形状を変えることにより任意の形状に修正することがで
きる。

通常レーザ光ｍ３としては、Ｙへ〇（ｔグ）レーザの波
長１．０６μｍあるいはその高調波である０、５３μｍ
が用いられており、この場合パルス幅は２０　ｎ５ｅｃ
程度で、エネルギーは約２００７．（Ｊ　／パルス程度
である。なお、パルス幅は短い方が正確な修正を行える
ことが知られている。

一方、白欠陥の修正については、古くはリフトオフ法で
行われていたが、最近ではレーザ光にＪ：る熱ＣＶ　Ｄ
　（ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｖａｐｏｒ　ｄｅｐｏｓｉｔｉ
ｏｎ　）法と集束イオンビームによる方法とが発表され
ている。

リフトオフ法はホトマスク２５上にレジストを塗り、白
欠陥部を露光した後、再度蒸着工程により金属膜を形成
して修正を行うものである。

レーザ光による熱ＣＶＤ法は米国のメーカにより発表さ
れたもので、実際装置化されて販売されている。この装
置による白欠陥修正はいわゆる熱ＣＶＤ法を応用したも
ので、熱源としてΔｒレーザ光を用いている。この方法
の修正原理は次のようにしてなされる。

ホトマスク２５表面にＣｒ　　（Ｃｏ）６　　（クロム
カルボニル）ガスを流し、その上からレーザ光を照射し
てホトマスク基板を加熱する。そうすると加熱された近
傍のＣｒ　　（Ｇｏ）６ガスが熱分解してＯｒ原子と０
０分子に分かれ、Ｏｒ［子がホトマスク２５上に吸着し
成長してＣｒ！ｌＫが形成される。ただしこの場合、加
熱原理は金属膜のレーザ光吸収を利用しているので、Ｃ
ｒ　　（Ｇｏ＞６ガスを熱分解するに足る温度上昇がす
でにパターンとして作られているＣｒ膜部分でしか生じ
ないため、Ｃｒ膜の形成はオリジナルのＣｒ膜部分から
次々とＣｒ膜を延長拡大してゆくという方法を採ってい
る。すなわち、独立したＣｒ膜を形成Ｊることはできな
い。

また、この装置は第２高調波光（波長０．５３μｍ）を
発生することのできるＹＡＧレーザを搭載しており、こ
のレーザ光により黒欠陥を修正することもできるが、２
種類の異なるレーザ装置を使用するために熱ＣＶＤ法に
よる白欠陥の修正と、ＹＡＧレーザの第２高調波光によ
る黒欠陥の修正とを随時切換えて修正作業を行うことは
できない。

集束イオンビーム法も米国より発表されて、実際に装置
化されている。この集束イオンビームを用いた白欠陥の
修正には２通りの方法がある。この方法のひとつは、集
束イオンビームによってホトマスク基板表面の白欠陥部
分に微小な傷を無数につけて、この傷におりるビームの
散乱により等価的に光が透過しないようにする方法であ
る。もうひとつの方法は、ガス状にしたある種の有機物
をホトマスク表面に流し、その上から集束イオンビーム
を照射して、ホトマスク上にカーボン膜を形成するもの
である。

また、この種の集束イオンビームを用いた装置は、集束
イオンビームでＣｒ膜をスパッタすることによって黒欠
陥を修正することもできる。この種の装置の修正時間は
、１０〜３０μｍ／ｍｉｎ程度である。

このような従来のホトマスク修正装置では、黒欠陥の修
正のみしかできず、またリフトオフ法においては修正工
程が複雑で長時間を要するばかりでなく、修正工程で新
たな欠陥を生じるという欠点がある。また、熱ＣＶＤ法
を用いた装置では独立した白欠陥を修正することができ
ず、また、熱広がりにＪ：り高精度の修正ができないと
いう欠点があり、さらに黒欠陥を修正するために別のレ
ーザ光源を必要とし、結局黒欠陥と白欠陥の２つの修正
を行うためには２台のレーザ装置が必要となる等の欠点
を有する。集束イオンビームを用いる方法では、黒欠陥
と白欠陥の両方を修正することができるが、白欠陥修正
においてホトマスク基板に傷がつぎ、また形成される膜
がＣｒ膜ではなく、この修正時間が長い等の欠点を有す
る。

免肚段旦力 本発明は上記のような従来のものの欠点を除去すべくな
されたもので、白欠陥の修正をに１１次的な欠陥を生ず
ることなく早く行うことができるホトマスク修正方式を
提供することを目的とする。

本発明の他の目的番よ、白欠陥ど黒欠陥とを適時連続的
に修正することができるボｌ−マスク修正方式を提供す
ることである。

発明の構成 本発明によるホトマスク修正装置は、レーザ光をホトマ
スクに集光照射して前記ホ１へマスクの白欠陥の修正を
行うホトマスク修正装置であって、クロムを含む化合物
を気体化し、前記白欠陥の修正時に前配気体中に前記ホ
トマスクを保持する保持手段を設け、前記白欠陥の修正
時の前記レーザ光を紫外レーザ光とし、前記紫外レー１
１光を前記保持手段により前記気体中に保持された前記
ホトマスク上に集光照射して前記白欠陥の修正を行うよ
うにしたことを特徴どする。

本発明による他のホトマスク修正方式は、レーザ光をホ
トマスクに集光照射して前記ホトマスクの白及び黒欠陥
の修正を行うホトマスク修正方式であって、クロムを含
む化合物を気体化し、前記白欠陥の修正時に前記気体中
に前記ホトマスクを保持する保持手段と、紫外レーザ光
と可視レーザ光とのうち一方を選択する選択手段とを設
け、前記白欠陥の修正時の前記レーザ光を前記選択手段
により選択された前記紫外レーザ光とし、前記紫外レー
ザ光を前記保持手段により前記気体中に保持された前記
ホトマスク上に集光照射して前記白欠陥の修正を行うよ
うにし、前記黒欠陥の修正時の前記レーザ光を前記選択
手段により選択された前記可視レーザ光とし、前記可視
レーザ光を前記ホトマスク上に集光照射して前記黒欠陥
の修正を行うようにしたことを特徴とする。

実施例 次に、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。図
において、波長１０６μｍのレーザ光を発生ずるレーザ
光源３は、制御回路１からの信号によりレーザ電ｍ２の
供給−りる電力で［意のくり返し周波数のＣＷ（持続波
）レーザ光あるいは中介のパルスレーザ光を発！１する
ことがぐぎる。第２高調波発生ユニット４は、１ノー嘔
ア光ＷＡ３からの１．０６μｍのレーザ光を０．５３μ
ｍのレーリ゛光に変換する働きをする。この第２高調波
発生」−ニラ１−４で通常良く使用される光学結晶はＣ
Ｄ”△やＫＴＰであり、この場合の交換効率は１０〜３
０％が普通である。

第４高調波発生コニット５は、第２高調波発住ユニット
４からの０．５３μｍのレー（ア光を０２６６μｍのレ
ーザ光に変換する働きをする。この第４高調波発生ユニ
ット５で通常良く使用される光学結晶はＫＤＰであり、
この場合の交換効率もやはり１０〜３０％が普通である
。

アッテネータ６は、第４高調波発牛コニツト５からの紫
外レーザ光のエネルギを所望の値に調節することができ
る。アッテネータ６で調節された紫外レーザ光は固定ミ
ラー７で反射されビーム工Ｖスパンダ８でビーム径を拡
大される。この拡大されたレーザ光はダイクロイックミ
ラー１０で反射され、可変スリン１〜１１に入用し、所
望の形状に整形される。次に、このレーザ光はダイクロ
イックミラー１２で反射されて、固定ミラー１３で反射
されるレーザ光軸Ａを通り、ダイクロイックミラー１／
１．２０で反射され、対物レンズ２１に入射する。

一方、可変スリット１１の形状を確認するために用いる
パイロット光源９から出射された可視光は、ダイクロイ
ックミラー１０を経て可変スリット１１を通った後、補
正レンズ系１５を経て固定ミラー１６で反射されるパイ
ロット光軸Ｂを通って対物レンズ２１に入用する。この
補正レンズ系１５は紫外レーザ光と可視光との波長差に
よる可変スリブ１〜１１の結像位置のずれを補正するだ
めのレンズ系である。

このようにして、紫外レーザ光とパイロット光とによる
可変スリット１１の像が対物レンズ２１によりホトマス
ク２５上に結像される。この場合、対物レンズ２１は紫
外レーザ光を良く通す必要があるので、通常石英やホタ
ル石を用いた組合せレンズが用いられる。ホトマスク２
５およびパイロワ１〜光は、落射照明光源１８および透
過照明光源２８を用いてダイクロイックミラー１９を経
て観察光学系１７によりその形状を観察することができ
る。

ホトマスク２５は加熱機構付きのマスクホルダ２６に固
定されており、このマスクホルダ２６はＸＹステージ２
７上に載量されている。ＸＹスデージ２７は密閉された
チェンバ２２の中にはいっている。

このヂエンバ２２にはホトマスク２５十にＣｒ（ＣＯ）
６ガスを供給するノズルとそれを排気するノズルとが付
いている。Ｃｒ（Ｃｏ）６は粉末状の金属であるが、加
熱すれば蒸発してガスとなり、その上気圧は４５℃で約
１　Ｔｏｒｒ　（１〜ル）となる。このＣｒ（Ｃｏ）６
は加熱機構付の原料室２９で作られ、キャリアガス供給
装置３０にＪ：リチエンバ２２内のホトマスク２５十に
供給される。

また、ホトマスク２５上でのＣｒ　（ＣＯ）６ガスの濃
度を一定に保ち、よどみを無くすために排気装置３２に
より耕気ノズルからＣｒ　（ｃＯ）６ガスを排気する。

なお、このＣｒ（Ｃｏ）６ガスは人体に有毒であるため
排気ダクトへ出す前にトラップ３１により回収する。ト
ラップ３１としては冷却トラップや熱分解１〜ラツプが
用いられる。

さらに、ヂエンバ２２にはレーザ光を導入するためのウ
ィンド２３が設けられており、このウィンド２３の材料
としては紫外レーザ光を透過することができる石英ガラ
スが用いら机る。

このようにホトマスク２５上にＣｒ　　（Ｃｏ）６ガス
が存在する状態で、紫外レーザ光を数十秒照射すると、
紫外レーザ光の照射された部分のみにＣｒ膜が形成され
る。このＣｒ膜形成の原理はいわゆるレーザＣＶＤ法と
呼ばれる膜形成法による。

したがって、可変スリット１１の形状を変えて、紫外レ
ーザ光の照射形状を変えることにより、任意形状のＣｒ
膜をホトマスク２５上に形成することができ、ホトマス
ク２５の白欠陥を修正することができる。

この場合、１〜１００μｍ角の範囲で最適なＣｒ膜を形
成するための条件としては、レーザパワーが５〜２００
ｍＷで、くり返し周波数４００ｔｌｚ　〜１０ＫＨｚの
Ｑスイッチ紫外レーザ光により照射時間５〜２００秒間
照射すると良いことが実験的に知られている。このＣｒ
膜形成の条件については、「に１１Ｚ繰り返しパルス紫
外レーザ光による微小領域へのＣｒのＣＶＤＪ　　（１
９ｉ１Ｌ１２．４．　、　’Ｊｔ４体’ＪＭ回路技術第
２７回シンポジウム講演論文集、　Ｐ、Ｐ、　６〜１１
）に掲載されている。

以上は白欠陥を修正でる場合であるが、本発明の一実施
例では黒欠陥の修正も行うことができ、これについて次
に説明する。

上述したように白欠陥を修正する場合の紫外レーザ光の
照射時間は数秒から数自秒と長く、一方、黒欠陥の修正
の場合は先に従来技術の項で述べたように、パルス幅数
十ｎ５ｅｃのパルスレーザ光の単発照射で可能である。

したがって、このような数十ｎ５ｅｃという短い照射時
間であれば、Ｃｒ　　（Ｃｏ）６ガス中で紫外レーザ光
を照射してもＣｒ膜の形成は行われず、十分なエネルギ
があればホトマスク２５０Ｃｒ膜を蒸発させて黒欠陥を
修正することができる。

この場合、ホトマスク２５のＣｒ膜を蒸発させるための
条件としては、パルス幅が５　Ｑ　ｎ５ｅｃ以下で、エ
ネルギが５〜５００／ｌＪ／パルスで、くり返し周波数
が１〜１００Ｉ）Ｓの範囲のパルス紫外レーザ光であれ
ば黒欠陥の修正を行えることが実験的に知られている。

このＣｒ膜の蒸発の条件については、「フォトマスク修
正用加工技術」　（技術雑誌１Ｍ子材材料　１９７８．
３．、ｐ、ｐ、４５〜５３）に掲載されている。

第２図は本発明による他のホトマスク修正方式の一実施
例を示すブロック図である。図において、本発明による
伯のホトマスク修正方式の一実施例は第１図の本発明の
一実施例に可動ミラー３３゜３６と、固定ミラー３４と
、ビーム整形器３５とを設けて構成されている。また、
ビームエキスパンダ８と、ダイクロイックミラー１０．
２０と、対物レンズ２１と、ウィンド２３とには紫外レ
ーザ光（波長０．２６６μｍ）と可視レーザ光（波長０
５３μｍ）との両ブＪに対して透過率あるいは反射率が
良くなるよう表面コーディングがなされている。

白欠陥修正時は可動ミラー３３．３６は実線の位置にあ
ってホトマスク２５−１−には紫外レーザ光が達し、前
述のごと＜Ｃｒ膜を形成することができる。黒欠陥を修
正する場合は、可動ミラー３３゜３６を破線の位置に移
動さＭ１波長０．５３μｍの可視レーザ光が固定ミラー
３４とビーム整形器３５とを通ってビームエキスパンダ
８にはいるにうにする。すると、この可視レーザ光は可
変スリット１１を通った後、パイロット光軸Ｂを通って
ホトマスク２５上に集光照射され、黒欠陥を修正する。

この場合、可視レーザ光は可視光であるので、Ｏｒ膜形
成にあずかるＣＶＤ反応の影響を受ＩＪずに黒欠陥を修
正することができる。ただし、この実施例では可動ミラ
ー３３．３６を用いているが、　１６　一 光軸がくろうと良い修正ができなかったり、修正形状が
ばらついたりするので、十分再現性良く移動できる構造
とする必要がある。

このように、Ｏｒ　（Ｇｏ）６ガス（クロムを含む化合
物を気体化したガス）の中にホトマスク２５を保持し、
このホトマスク２５上に紫外レーザ光を集光照射して白
欠陥の修正を行うようにすることによって、１台の装置
でホトマスク２５の黒欠陥と白欠陥とを適時連続的に修
正することができるばかりでなく、黒欠陥の修正におい
ては従来のレーザ光による黒欠陥修正装置と同等の性能
を有し、白欠陥の修正においては従来方法よりも早く、
しかも副次的な欠陥をひき起こす恐れもなく実現するこ
とができる。

また、紫外レーザ光と可視レーザ光とを白欠陥の修正と
黒欠陥の修正とに使いわけることによって、より確実に
白欠陥の修正と黒欠陥の修正とを行うことができる。

発明の詳細 な説明したように本発明によれば、クロムを含む化合物
のガスの中にホトマスクを保持して、このホトマスク上
に紫外レーザ“光を集光照射することによって、白欠陥
の修正を副次的な欠陥をひきおこすことなく早く行うこ
とができ、白欠陥と黒欠陥とを適時連続的に修正するこ
とがでさるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示Ｊブロック図、第２図は
本発明による他のホトマスク修正方式の一実施例を示す
ブロック図、第３図は従来例を示すブロック図である。 主要部分の符号の説明 ３・・・・・・レーザ光源 ４・・・・・・第２高調波発生ユニツ１〜５・・・・・
・第４高調波発生ユニット６・・・・・・アッテネータ １５・・・・・・補正レンズ系 ２２・・・・・・チェンバ ２３・・・・・・ウィンド ２４・・・・・・Ｃｒ　　（ＧＯ＞６　　（クロムカル
ボニル）ガス ２５・・・・・・ホトマスク ２９・・・・・・原料室 ３０・・・・・・キャリアガス供給装置３１・・・・・
・トラップ ３２・・・・・・排気装置 ３３．３６・・・・・・可動ミラー ３５・・・・・・ビーム整形器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ光をホトマスクに集光照射して前記ホトマ
   スクの白欠陥の修正を行うホトマスク修正方式であつて
   、クロムを含む化合物を気体化し、前記白欠陥の修正時
   に前記気体中に前記ホトマスクを保持する保持手段を設
   け、前記白欠陥の修正時の前記レーザ光を紫外レーザ光
   とし、前記紫外レーザ光を前記保持手段により前記気体
   中に保持された前記ホトマスク上に集光照射して前記白
   欠陥の修正を行うようにしたことを特徴とするホトマス
   ク修正方式。
2. （２）レーザ光をホトマスクに集光照射して前記ホトマ
   スクの白及び黒欠陥の修正を行うホトマスク修正方式で
   あつて、クロムを含む化合物を気体化し、前記白欠陥の
   修正時に前記気体中に前記ホトマスクを保持する保持手
   段と、紫外レーザ光と可視レーザ光とのうち一方を選択
   する選択手段とを設け、前記白欠陥の修正時の前記レー
   ザ光を前記選択手段により選択された前記紫外レーザ光
   とし、前記紫外レーザ光を前記保持手段により前記気体
   中に保持された前記ホトマスク上に集光照射して前記白
   欠陥の修正を行うようにし、前記黒欠陥の修正時の前記
   レーザ光を前記選択手段により選択された前記可視レー
   ザ光とし、前記可視レーザ光を前記ホトマスク上に集光
   照射して前記黒欠陥の修正を行うようにしたことを特徴
   とするホトマスク修正方式。