JPS642935B2 - - Google Patents

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LSI（大規模集積回路）等の製
造に用いられるホトマスクには黒欠陥および白欠
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、
IC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ツト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ツクミ
ラー３８で反射され、対物レンズ３９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ザ光の
エネルギとパルス幅とを適当に選ぶことにより、
可変スリツト１１の形状と一致させることができ
る。したがつて、この可変スリツト１１にパイロ
ツト光源９からの光を照射して、ホトマスク２５
上に可変スリツト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ツト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。

通常レーザ光源３としては、YAG（ヤグ）レー
ザの波長1.06μｍあるいはその高調波である0.53μ
ｍが用いられており、この場合パルス幅は20nsec
程度で、エネルギーは約200μJ／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よ
る熱CVD（chemicalvapordeposition）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Ar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（CO）₆ガスが熱分解してCr原子と
CO分子に分かれ、Cr原子がホトマスク２５上に
吸着し成長してCr膜が形成される。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、Cr（CO）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つている。すなわち、独立
したCr膜を形成することはできない。

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つてホ
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、この傷におけ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膜をスパツタするこ
とによつ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、10〜30μm²／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
広がりによ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
に傷がつき、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。

発明の目的 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、白欠陥の修正を副次的な
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。

本発明の他の目的は、白欠陥と黒欠陥とを適時
連続的に修正することができるホトマスク修正方
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
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。

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。

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ツク図で
ある。図において、波長1.06μｍのレーザ光を発
生するレーザ光源３は、制御回路１からの信号に
よりレーザ電源２の供給する電力で任意のくり返
し周波数のCW（接続波）レーザ光あるいは単発
のパルスレーザ光を発生することができる。第２
高調波発生ユニツト４は、レーザ光源３からの
1.06μｍのレーザ光を0.53μｍのレーザ光に変換す
る働きをする。この第２高調波発生ユニツト４で
通常良く使用される光学結晶はCD^*ＡやKTPで
あり、この場合の交換効率は10〜30％が普通であ
る。

第４高調波発生ユニツト５は、第２高調波発生
ユニツト４からの0.53μｍのレーザ光を0.266μｍ
のレーザ光に変換する働きをする。この第４高調
波発生ユニツト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。

アツテネータ６は、第４高調波発生ユニツト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。アツテネータ６で調節された
紫外レーザ光は固定ミラー７で反射されビームエ
キスパンダ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ツクミラー１０で反
射され、可変スリツト１１に入射し、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
ツクミラー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、ダイクロイツク
ミラー１４，２０で反射され、対物レンズ２１に
入射する。

一方、可変スリツト１１の形状を確認するため
に用いるパイロツト光源９から出射された可視光
は、ダイクロイツクミラー１０を経て可変スリツ
ト１１を通つた後、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ツト光軸Ｂを通つ
て対物レンズ２１に入射する。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
変スリツト１１の結像位置のずれを補正するため
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ツト光
とによる可変スリツト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２５およびパ
イロツト光は、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ツクミラー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２７上に載置されている。XYステ
ージ２７は密閉されたチエンバ２２の中にはいつ
ている。

このチヤンバ２２にはホトマスク２５上に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1Torr（トル）となる。このCr
（CO）₆は加熱機構付の原料室２９で作られ、キヤ
リアガス供給装置３０によりチエンバ２２内のホ
トマスク２５上に供給される。

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により排気ノズルから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ツプ３１により回
収する。トラツプ３１としては冷却トラツプや熱
分解トラツプが用いられる。さらに、チエンバ２
２にはレーザ光を導入するためのウインド２３が
設けられており、このウインド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
スが用いられる。

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。

したがつて、可変スリツト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
５〜200mwで、くり返し周波数400Hz〜10kHzの
Ｑスイツ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、「KHZ繰り
返しパルス紫外レーザ光による微小領域へのCr
のCVD」（1984.12.4.，半導体集積回路技術第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する場合であるが、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百秒と長く、一
方、黒欠陥の修正の場合は先に従来技述の項で述
べたように、パルス幅数＋nsecのパルスレーザ光
の単発照射で可能である。したがつて、このよう
な数＋nsec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２５のCr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50nsec以下
で、エネルギが５〜500μJ／パルスで、くり返し
周波数が１〜10pps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、
「フオトマスク修正用加工技術」（技術雑誌「電子
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ツク図である。図におい
て、本発明による他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３
３，３６と、固定ミラー３４と、ビーム整形器３
５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、ダイクロイツクミラー１０，２０
と、対物レンズ２１と、ウインド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）との両方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テイングがなされてい
る。

白欠陥修正時は可動ミラー３３，３６は実線の
位置にあつてホトマスク２５上には紫外レーザ光
が達し、前述のごとく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３
３，３６を破線の位置に移動させ、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とを通つてビームエキスバンダ８にはいるよ
うにする。すると、この可視レーザ光は可変スリ
ツト１１を通つた後、パイロツト光軸Ｂを通つて
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、Cr膜形成にあずかるCVD反応の影響を受け
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、光軸がくるうと良い修正ができかつたり、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、Cr（CO）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
よつて、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つ
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。

発明の効果 以上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
ことによつて、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きると
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すブロツク図、
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ツク図、第３図は従来例を示
すブロツク図である。 主要部分の符号の説明、３……レーザ光源、４
……第２高調波発生ユニツト、５……第４高調波
発生ユニツト、６……アツテネータ、１５……補
正レンズ系、２２……チエンバ、２３……ウイン
ド、２４……Cr（CO）₆（クロムカルボニル）ガス、
２５……ホトマスク、２９……原料室、３０……
キヤリアガス供給装置、３１……トラツプ、３２
……排気装置、３３，３６……可動ミラー、３５
……ビーム整形器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ レーザ光をホトマスクに集光照射して前記ホ
   トマスクの白欠陥およ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、前記白欠陥および黒欠陥の修正時に前
   記気体中に前記ホトマスクを保持する保持手段
   と、繰返しＱスイツチレーザ光と単発のパルスレ
   ーザ光とを制御信号に応じて切換えて出射するレ
   ーザ光源と、前記レーザ光源からの前記繰返しＱ
   スイツチレーザ光および前記単発のパルスレーザ
   光を繰返しＱスイツチ紫外レーザ光および単発の
   パルス紫外レーザ光に変換する変換手段とを設
   け、前記白欠陥の修正時に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に前記繰返
   しＱスイツチ紫外レーザ光を集光照射して前記白
   欠陥の修正を行い、前記黒欠陥の修正時に前記保
   持手段により前記気体中に保持された前記ホトマ
   スクに前記単発のパルス紫外レーザ光を集光照射
   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。 ２ レーザ光をホトマスクに集光照射して前記ホ
   トマスクの白欠陥およ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、前記白欠陥および黒欠陥の修正時に前
   記気体中に前記ホトマスクを保持する保持手段
   と、繰返しＱスイツチレーザ光と単発のパルスレ
   ーザ光とを制御信号に応じて切換えて出射するレ
   ーザ光源と、前記レーザ光源からの繰返しＱスイ
   ツチレーザ光を前記繰返しＱスイツチ紫外レーザ
   光に変換する第１の変換手段と、前記レーザ光源
   からの前記単発のパルスレーザ光を単発のパルス
   可視レーザ光に変換する第２の変換手段とを設
   け、前記白欠陥の修正時に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に前記繰返
   しＱスイツチ紫外レーザ光を集光照射して前記白
   欠陥の修正を行い、前記黒欠陥の修正時に前記保
   持手段により前記気体中に保持された前記ホトマ
   スクに前記単発のパルス可視レーザ光を集光照射
   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。