WO2000031589A1 - Procede de correction de masque photographique - Google Patents

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WO2000031589A1
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photomask
laser
thin film
processing
pulse width
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PCT/JP1999/006093
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Inventor
Hikaru Kouta
Yuki Kondo
Kazuyuki Hirao
Original Assignee
Japan Science And Technology Corporation
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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
    • G03F1/68—Preparation processes not covered by groups G03F1/20 - G03F1/50
    • G03F1/72—Repair or correction of mask defects
    • G—PHYSICS
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a method for correcting a black defect in a photomask used for patterning LSI, liquid crystal, and the like.
  • Circuits with necessary structures are written by photo-etching on ultra-fine parts such as LSI and liquid crystal.
  • the surface of an object to be processed is covered with a photomask and exposed according to a predetermined pattern.
  • a photomask a metal thin film such as chromium or titanium formed on a quartz glass substrate, and a chromium oxide laminated on a chrome thin film for corrosion prevention are generally used. I have. In the following description, "metal thin film” is used in the meaning including the oxide film.
  • Photomasks are generally manufactured by depositing a metal thin film on a quartz substrate, applying a resist, performing pattern exposure using an electron beam, etc., and chemically etching the metal thin film. Black defects are likely to occur due to non-uniform resist etching. If the photomask has a black defect, the portion to be photoetched is not irradiated with light, which may cause circuit defects in the LSI, liquid crystal, and the like. Therefore, it is necessary to correct the black defect.
  • Lasers are generally used to correct the photomask, and when laser irradiation is applied, the metal thin film in that area is heated and evaporated to remove black defects.
  • Normal correction accuracy is about 1 m, but higher correction accuracy is required in accordance with the tendency to require more complicated and finer circuit configurations.
  • a method of making the laser beam intensity distribution uniform and correcting it uniformly by transfer processing of the slit Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-164345
  • a method of improving the correction accuracy by precisely controlling the width of the pattern JP-A-3-27042
  • Nd YAG
  • Nd YV ⁇
  • etc. which generate a wavelength of 1064 nm
  • the third harmonic of nm may be used.
  • Laser light such as N d: YA G, N d: YV ⁇ ⁇ is output by the Q switch. It is driven by pulses and has a pulse width of several hundred ps to several tens of ns, and is processed with two or more pulses (NEC technical report 197 7: 50-3, 11-11).
  • FIB device that corrects the photomask using a focused ion beam has been developed.
  • FIB In a FIB device, ions such as Ga are accelerated and irradiated on a photomask installed in a vacuum chamber to remove black defects.
  • FIB exhibits a high correction accuracy of 5 m or less as compared with the conventional laser correction accuracy, and is therefore suitable for correcting a photomask for LSI fine wiring.
  • Cr on a substrate is selectively processed according to this method.
  • An ultrashort pulse laser can oscillate light with a pulse width on the order of a femtosecond over a wide wavelength range of 2666 nm to 3 m when combined with a wavelength conversion system.
  • the laser currently used for photomask correction is of the order of ns norses, and it is difficult to correct it with an accuracy of 1 m or less.
  • the absorbed energy propagates to the surroundings due to heat conduction, which inevitably results in thermal deterioration around the processed part, and also melts the metal thin film that could not be abraded and melted inside the processed part. And solidifies around it. Therefore, the edge of the machined part does not become sharp, and the correction accuracy is limited to about 1 m.
  • part of the molten metal solidifies and covers the bottom of the machine, reducing the transmittance of the glass.
  • the thermal effect on the surroundings irradiated with the laser is suppressed as much as possible to prevent the melting of the metal thin film and to sharpen the edge of the processed part. Is required.
  • processing residues are deposited on the laser-irradiated part in a conical shape with a diameter of several tens to several hundreds nm and a height of about 100 nm.
  • Deposition of processing residue is heat conduction
  • the pulse width is shorter than the transmission time, the intensity distribution of the laser beam generated due to interference or the like is not uniform due to heat conduction, and a portion that is not ablated remains in a mountain shape. That is, the mountain-shaped taper portion is not processed because the angle with respect to the incident laser becomes large and reflects the laser light. Ablated metal is deposited on this, resulting in upwardly growing conical residues.
  • both the glass substrate and the metal thin film are extremely dense due to the extremely high laser density. It is easy to process at the same time, and it is very difficult to selectively process only metal thin films by abrasion. In this regard, it is desirable to increase the difference between the processing thresholds of the substrate and the metal thin film and selectively process the metal thin film. Disclosure of the invention
  • the present invention has been devised to meet such a demand, and the use of an ultra-short laser with a regulated pulse width for correcting the photomask enables the use of a photomask in the atmosphere.
  • the metal thin film is irradiated with a laser beam having a pulse width of 3 to 16 pS. Is selectively processed to remove black defects in the photomask.
  • the wavelength of the laser beam is preferably in the range of 600 to 110 nm.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a chrome photomask.
  • FIG. 2 shows a photomask correction device used in the laser processing method.
  • FIG. 3 shows a processing pattern of a chrome photomask when a laser beam having a pulse width of 3 to 16 ps is irradiated.
  • Fig. 4A shows the processing residue generated by processing with a laser beam having a pulse width of 3 to 16 ps
  • Fig. 4B shows the melting and solidification residue.
  • FIG. 5A shows damage caused by processing with a laser beam having a wavelength of 400 to 600 nm
  • FIG. 5B shows a transfer pattern with sag.
  • FIG. 6A shows an edge of a sharp processed portion formed by one laser pulse
  • FIG. 6B shows a tapered edge formed by two laser pulses.
  • the pulse width of the ultrashort pulse laser gradually increases the heat conduction distance per pulse time in the irradiated metal thin film.
  • the heat transfer distance is about the period of laser power intensity unevenness, a metal thin film can be abraded without processing residues.
  • the edge of the machined part will melt due to thermal effects.
  • the present inventors can suppress processing residues and melting, and can also reduce sharp edges and corners. It has been found that one processing becomes possible.
  • the pulse width of the ultrashort pulse laser is adjusted between 3 and 16 ps, so that the Cr thin film on the substrate can be corrected with a precision of 1 m or less without processing residues. Ablation is possible.
  • the abrasion threshold is related to the absorption characteristics of the material, and the absorption characteristics are wavelength-dependent. Specifically, the larger the difference between the absorption coefficients for a certain wavelength, the larger the difference between the abrasion thresholds.
  • the absorption edge of the absorption characteristics is about 200 nm, and there is almost no absorption in the range of 200 nm to several inches.
  • Chromium and chromium oxide deposited on the chromium thin film exhibit flat absorption characteristics of about 30% in the range of 200 to 11 OO nm, and 11 OO nm Above the wavelength, the reflectance approaches 100% and the absorption approaches zero.If only the linear absorption is considered, the difference between the absorption coefficient of quartz glass and the Cr thin film is almost in the range of 200 to 110 nm. The same is true, but irradiation with ultrashort pulse lasers with very high peak powers can also be affected by multiphoton absorption, for example, irradiating quartz glass with 400 nm light gives two photons, 600 nm.
  • the difference in the absorption coefficient can be increased, and as a result, the difference in the ablation threshold can be increased, that is, by using a laser whose wavelength is adjusted to the range of 600 to 11100 nm, Selective application of chrome thin film formed on quartz glass substrate And damage to the substrate can be suppressed.
  • a 100-nm-thick chromium thin film 2 was provided on a quartz glass substrate 1 having a thickness of 2 mm, and a chromium oxide film 3 having a thickness of 20 m was further laminated.
  • a photomask was used as the processing sample.
  • the laser processing has an oscillator amplifier system and a harmonic generation system using a Ti sapphire crystal as the oscillating material, a wavelength of 266 to 200 nm, and a pulse width of 120 fs to 100
  • a device that can output ps light at an average output of 100 to 800 mW at a repetition of 1 kHz is used.
  • the 8 mm beam emitted from the laser light source 4 is adjusted to 80 O nm, and the beam diameter is adjusted to an appropriate size within the range of 3 to 30 nm by the lens pair 5. did.
  • the photomask 9 was introduced and irradiated on the photomask 9 arranged at the image forming position.
  • the irradiation E Nerugi density 1. was adjusted to 2 J / cm 2, by changing the pulse width in the range of 1 2 0 fs ⁇ 1 0 0 ps 4 pulses were applied.
  • a pulse width of 3 to 16 ps as shown in Fig. 3, there is no processing residue on the surface 10 of the quartz glass substrate 1 to which the laser has been transferred, and a sharp 2-m square pattern with the processing edge. Been formed.
  • the sides and corners of the transfer pattern are irradiated on the black defect portion of the metal thin film and removed, so that a black defect smaller than the pattern can be corrected.
  • the pattern in Fig. 3 could be corrected with an accuracy of 1 m or less. Comparative Example 1:
  • Example 1 was the same as Example 1 except that the irradiation energy density was fixed at 1.2 J cm 2 , the pulse width was fixed at 16 ps, the number of pulses was 4, and the wavelength was changed in the range of 600 to 11 OO nm. Similarly, the photomask was laser-irradiated. Under these conditions, the chromium thin film 2 and the oxide film 3 on the quartz glass substrate 1 can be selectively abraded without any damage to the quartz glass substrate 1, and the correction accuracy is 1 m or less. Comparative Example 2:
  • the quartz glass of the transfer pattern was damaged as shown in FIG. 5A. Occurred. In Damage 13, a part of the quartz glass was subjected to abrasion processing due to multiphoton absorption and became non-smooth, and the transmittance of the quartz glass substrate 1 was reduced.
  • the photomask could not be corrected with an accuracy of 1 m or less at a wavelength of 400 to 600 nm. Furthermore, it was processed to adjust the wavelength 1 1 0 0 ⁇ 1 5 0 0 nm in the same conditions as in Example 2, click in 4 shots irradiated energy density 1. 2 JZ cm 2
  • the chromium thin film 2 and the chromium oxide film 3 are hardly processed, and the chromium thin film 2 and the chromium oxide film 3 cannot be completely abrasion-processed even by irradiation of 8 shots with an energy density of 1.5 JZ cm 2 .
  • Ablation processing could be performed with about 2 shots, but the pattern deteriorated as in Fig. 5B, and a processing accuracy of 1 m or less could not be obtained at a wavelength of 110 to 150 nm.
  • Example 3 Example 3:
  • the photomask was processed under the same conditions as in Example 1 except that the pulse width was 3 ps, the wavelength was 800 nm, the number of pulses was fixed, and the energy density was changed.
  • the conditions under which the chromium thin film 2 and the chromium oxide film 3 were completely abraded without causing damage were investigated. As a result, when the energy density is set in the range of 4 to 5 JZ cm 2 , machining can be performed with one pulse, and the edge 15 of the machined portion becomes almost 90 ° sharp as shown in Figure 6A. A butter was formed. Attempts to repair the photomask by one-shot irradiation showed that the correction accuracy was less than 0.5 m, which was almost the same value as the processing using the FIB device. Comparative Example 3:
  • the photomask was processed under the same conditions as in Example 3, except that the energy density was 4 J / cm 2 and irradiation was performed twice.
  • the edge 16 formed by the processing has a large taper as shown in Fig. 6B, and the correction accuracy is 0.7 m.
  • the pulse width of the laser beam used is 3 to 16
  • the photomask can be corrected with high accuracy without requiring a vacuum chamber and without damaging the substrate. Since the photomask modified in this way has a pattern with extremely high precision, it is suitable for the manufacture of LSIs, liquid crystals, etc., where the demands for higher density and higher integration are increasing. Become.

Description

明細書
フ ォ ト マスクの修正方法 技術分野
本発明は、 L S I , 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。 背景技術
L S I , 液晶等の極微細部品には、 フ ォ トエツチングで必要構 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 ェ物の表面をフ 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 トゃ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、 L S I ,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 —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 1 m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。 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 5 6 一 1 64 3 4 5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— 2 7 04 2号公報） 等が 紹介されている。
修正には、 波長 1 0 64 n mを発生する N d : YA G, N d : YV〇等が代表的なレーザと して使用されており、 5 3 2 n mの 第 2高調波や 3 5 5 n mの第 3高調波を使用する場合もある。 N d ： Y A G , N d : YV〇等のレーザ光は、 Qスィ ッ チによ りノ、。 ルス駆動され、パルス幅は数百 p s〜数十 n sで 2発以上のパル スで加工されている（N E C技報 1 9 7 7年 5 0巻 3〜 1 1頁）。 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 （F I B装置） が開発されている。
F I B装置では、 G a等のイオンを加速し、 真空チャ ンバ一中に 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。 F I B は、 従来の レーザ修正精度に比較して◦ . 5 m以下の高い修正 精度を呈するため、 L S I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— 2 8 2 2 7号号公報では、 この方 法に従って基板上の C rを選択的に加工している。
また、 T i 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， スぺク ト ラフ イ ジク ス 社等が製品化している [スぺク ト ラフ イ ジクス製品カタログ 1 0 頁 （ 1 9 9 8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 ヱム ト秒オーダ一のパルス幅の光を 2 6 6 n m〜 3 mと幅広い波長で発振することが可能である。
超短パルス レーザを用いた材料加工の研究は、 ドイ ツの L H Z 等で行われており（アプライ ドフ イ ジク ス A 1 9 9 6年 6 3巻 1 0 6〜 ； 1 1 0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 ェが可能となる。
フ ォ ト マスクの修正に現状で使用されている レーザは、 n s ノ ルスオーダの レーザであり、 1 m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 ヨ 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 部のエツ ジがシャ一プにならず、修正精度は 1 m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 1 m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。
修正精度が高い F I B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、 真空チヤ ンバ一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、 基板にダメ一ジを与えることなく、 常圧でフ オ トマスク を修正する方法が望まれている。
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 ェすると、 レーザ照射部に直径数十〜数百 n m， 高さ l O O n m 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 なつて レーザ光を反射 するので、 加工されない。 これにアブレ一ショ 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、 レーザのパヮ 一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一シ 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。 発明の開示
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一シ ヨ ンし、 1 は m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、パルス幅 3 〜 1 6 p S の レーザ光を照射して金属薄膜を選択的に加工し、フ オ ト マスクの黒欠陥を除去することを特徴とする。 レーザ光の波 長は、 6 0 0〜 1 1 0 0 n mの範囲にあるものが好ま しい。
石英ガラ ス基板上に設けられた合計膜厚 3 0〜 1 2 0 n m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 ェで修正する場合、 エネルギ密度 4〜 5 J / c m 2でパルス幅 3 〜 1 6 p s ,波長 6 0 0〜 1 1 O O n mの レーザパルスを 1 発照 射するとき、 1 m以下の精度でフォ トマスクが修正される。 図面の簡単な説明
図 1 は、 ク ロムフ ォ ト マスクの断面構造を示す。
図 2は、 レーザ加工法に使用されるフ ォ ト マスク修正装置を示 す。
図 3は、パルス幅 3〜 1 6 p s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を示す。
図 4 Aはパルス幅 3〜 1 6 p s の レーザ光で加工した場合に 生じる加工残渣を示し、 図 4 Bは同じく融解固化残渣を示す。
図 5 Aは波長 4 0 0〜 6 0 0 n mの レーザ光で加工した場合 に生じるダメージを示し、図 5 Bはダレのある転写パターンを示 す。
図 6 Aは 1 発の レーザパルスで形成されたシ ャープな加工部 のエッジを示し、図 6 Bは 2発のレーザパルスで形成されたテー パ付きのエッジを示す。 発明を実施するための最良の形態
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 ヨ 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〜 1 6 p sの間に調整 することによ り、加工残渣なく基板上の C r薄膜を 1 m以下の 修正精度でアブレーシヨ ンできる。
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 ヨ ンするためには、基板及び金属薄膜それぞれの アブレ一シ ヨ ン閾値の差を大きくすることが必要である。アブレ ーシヨ 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、 アブレーシヨ 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 2 0 0 n m程度であり、 2 0 0 nm〜数 " 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、 2 0 0〜 1 1 O O n mの範囲で 3 0 %程度のフラ ッ トな吸収特性を示し、 1 1 O O n mを超える 波長では反射率が 1 00 %近く なるため吸収がゼロに近づく。 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 2 0 0〜 1 1 0 0 n m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 4 0 0 nmの 光で照射すると 2光子、 6 0 0 nm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 6 0 0 n m以上、ク口ム薄膜で 3 0 % の吸収係数を示す 1 1 O O n m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 6 0 0〜 1 1 O O n m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 ェし、 且つ基板のダメージを抑制できる。
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 8 0〜 1 2 0 n m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 6 P s , 波長を 6 0 0〜 1 l O O n m, パルス 1発当りのエネルギ 密度を 4〜 5 J / c m2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. 5 m以下の高精度にす ることが可能となる。
次いで、 図面を参照しながら、 実施例によ り本発明を具体的に 説明する。 実施例 1 ：
本実施例では、図 1 に示すように厚さ 2 mmの石英ガラス基板 1上に膜厚 1 0 0 n mのクロム薄膜 2を設け、更に膜厚 2 0 m 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、 T i サフ アイ ァ結晶を発振材料と 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 2 6 6〜 2 0 0 0 n m,ノ ルス幅 1 2 0 f s〜 l 0 0 p sの光を 1 k H zの繰返しで平均出力 1 0 0〜 8 0 0 mW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 8 mmのビ ームを 8 0 O nmに調整し、 レンズペア 5でビーム径を 3〜 3 0 n mの範囲で適当な大きさに調整した。アツテネータ 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. 5 mm角の四角ス リ ッ ト 7を透過させ、 1 0 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。
照射条件と しては、 転写パターンの大きさを 2 m角， 照射ェ ネルギ密度を 1. 2 J / c m2に調整し、 パルス幅を 1 2 0 f s 〜 1 0 0 p s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〜 1 6 p s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 1 0に加工残渣がなく、加工エツ ジもシャープな 2 m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、 1 m以下の精度で 修正できた。 比較例 1 ：
パルス幅を 1 2 0 f s〜 3 p s 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 m,高さ 1 0〜 1 O O n m程度の円錐状の 加工残渣 1 1 が観察された。加工残渣 1 1 により石英ガラス基板 1 の透過率が約 3 0 %低下したため、パルス幅 1 2 0 f s〜 3 p sではフ ォ ト マスクの修正ができなかった。
パルス幅を 1 6〜 1 0 0 p s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 1 2が加工 穴の底部に生じた。融解固化残渣 1 2により石英ガラス基板 1の 透過率が約 2 0 %低下したため、フ ォ ト マスクの修正にはパルス 幅 1 6〜 1 0 0 p sのレーザは使用できなかった。この場合には、 更に加工部のェッジにダレが発生し、 1 m以下の修正精度が得 られなかった。 実施例 2 ： 照射エネルギ密度を 1. 2 J c m 2 , パルス幅を 1 6 p s , パルス数 4発に固定し、 6 0 0〜 1 1 O O n mの範囲で波長を変 ィ匕させる以外は、実施例 1 と同様にしてフ ォ トマス クを レーザ加 ェした。 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及び酸化ク口 ム膜 3を選択的にアブレ一シヨ ン加工でき、修正精度も 1 m以 下であった。 比較例 2 ：
波長を 4 0 0〜 6 0 0 n m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 1 3が生じた。ダメ ージ 1 3は、多光子吸収のために石英ガラスの一部がアブレーシ ヨ 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 Zc m2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. 4 J / c m2のレーザパルスを 1 6発加えるときク 口ム薄膜 2及び酸化ク ロム膜 3がアブレーショ ンされた力 、転写 パターンのズレ 1 4が避けられず、図 5 Bに示すように加工エツ ジがぼけてしまった。
以上の結果から、 4 0 0〜 6 0 0 n mの波長では、 1 m以下 の精度でフ オ ト マ ス クを修正できないことが判つた。 更に、 実施 例 2 と同 じ条件下で波長を 1 1 0 0〜 1 5 0 0 n mに調整して 加工したところ、 エネルギ密度 1. 2 J Z c m2の 4発照射でク 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 . 5 J Z c m 2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 ヨ ン加工することはできなかった。 3 2発程度の照射でアブレーショ ン加工できたが、バタ一ンが図 5 Bと同様に悪く なり、 1 1 0 0〜 1 5 0 0 n mの波長では 1 m 以下の加工精度が得られなかつた。 実施例 3 ：
パルス幅を 3 p s , 波長を 8 0 0 n m , 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 ヨ ン される条件を調査した。 その結果、 エネルギ密度を 4〜5 J Z c m 2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 1 5がほぼ 9 0度のシ ャープになつ たバタ一ンが形成された。 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 . 5 m以下となっており、 F I B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 4 J / c m 2， 2発照射とする以外は実施例 3 と 同じ条件下でフ オ ト マス クを加工した。加工によつて形成された エッジ 1 6は図 6 Bに示すようにテ一パが大きく なつており、修 正精度は 0 . 7 mであつ†こ。 産業上の利用可能性
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 一ザ加工で修正する際、使用する レーザ光のパルス幅を 3〜 1 6 P S 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 1 m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つ ているので、 高密度化， 高集積化の要求が一段と高く なつてきて いる L S I , 液晶等の製造に適したものとなる。

Claims

請求の範囲
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、パルス幅 3〜 1 6 p s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。
2.波長 6 0 0〜 1 1 O O nmのレーザ光を使用する請求項 1記 載のフ ォ トマスクの修正方法。
3.石英ガラス基板上に設けられた合計膜厚 3 0〜 1 2 O n m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 ェで修正する際、 エネルギ密度 4〜 5 J Z c m 2でパルス幅 3〜 1 6 p s ,波長 6 0 0〜 1 1 O O n mの レ一ザパルスを 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。
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