(57)【要約】フォトリソグラフィ・プロセスで使用するためにフォトマスク（５２）を修理するためのシステムおよび方法が開示され、当該フォトマスク（５２）は基板層（３８）および基板層（３８）上のクロム層（３６）からなり、クロム層（３６）内に欠陥（４２）を有するものであって、当該方法は、超短波パルス化レーザ・ビームを生成するためのパルス化レーザ源（１）を提供すること、所望の目標位置でパルス化レーザ・ビームを走査、方向指示、および焦点合わせするための光学素子を提供すること、当該基板を介してパルス化レーザ・ビームを方向指示すること、およびこれを回折光学素子（３４）を書き込むために欠陥（４２）に隣接する基板内に位置する目標位置上に焦点合わせすること、その結果、目標位置での基板の散乱特性を変更することを有するものである。
2005517996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトリソグラフィ・プロセスで使用するためのフォトマスクを修理するための方法であって、前記フォトマスクは基板層と前記基板層上のクロム層とからなり、前記クロム層に欠陥を有するものであり、前記方法は、
超短波パルス化レーザ・ビームを生成するためのパルス化レーザ源を提供するステップと、
前記パルス化レーザ・ビームを所望の目標位置で走査、方向指示、および焦点合わせするための光学素子を提供するステップと、
前記基板を介して前記パルス化レーザ・ビームを方向指示するステップ、およびこれを回折光学素子を書き込むために前記欠陥に隣接する前記基板内に位置する目標位置上に焦点合わせするステップと、
前記目標位置での前記基板の散乱特性を変更するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記回折光学素子はシェーディング素子である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記回折光学素子は位相シフト素子である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記回折光学素子は基板内の微小クラックを有する請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記回折光学素子は前記目標位置で前記基板の前記屈折率をローカルに変更することによって生成される請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記パルス化レーザ源は超短波パルス化レーザ源である請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記超短波パルス化レーザ源はフェムト秒レーザ源である請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記回析光学素子はテーパ形で生成されるものであり、前記テーパ形は細い端の方がクロム層に近い請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記回析光学素子は円錐形である請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記回析光学素子はピラミッド形である請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記テーパ形の前記回析光学素子はピクセルの層で作られ、それぞれの層は所定のエネルギーおよび密度および幾何学的配置でパターン化されたピクセルの配列からなるものである請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
フォトリソグラフィ・プロセスで使用するためのフォトマスクを修理するためのシステムであって、前記フォトマスクは基板層と前記基板層上のクロム層とからなり、前記クロム層に欠陥を有するものであり、前記方法は、
超短波パルス化レーザ・ビームを生成するためのパルス化レーザ源と、
前記パルス化レーザ・ビームを前記基板内の所望の目標位置で走査、方向指示、および焦点合わせするための光学素子と、
前記目標位置を含む視野を閲覧するための現場マシン視覚システムと、
前記システムの動作を制御および監視するために提供された制御ユニットとを含むものであって、
前記システムは前記欠陥に隣接する前記基板内の目標位置に回折光学素子を書き込むことが可能であり、その結果前記目標位置で前記基板の光散乱特性を変更することが可能であるシステム。
【請求項１３】
前記パルス化レーザ源は超短波パルス化レーザ源である請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記超短波パルス化レーザ源はフェムト秒レーザ源である請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記パルス化レーザ源は周波数が１９０から９００ｎｍの範囲内であるレーザ・ビームを提供するものである請求項１２に記載のシステム。
【請求項１６】
前記現場マシン視覚システムは前記光学素子のいくつかを共用するものであり、したがって前記現場マシン視覚システムは書込みを直接閲覧するものである請求項１２に記載のシステム。
【請求項１７】
前記パルス化レーザ・ビームの前の前記フォトマスクでの欠陥の位置特定および位置決め用の倍率の低い光学部品をさらに含む請求項１２に記載のシステム。
【請求項１８】
高調波生成器と、前記パルス化レーザ・ビームの出力エネルギーを制御するための可変減衰器とが、さらに提供される請求項１２に記載のシステム。
【請求項１９】
前記パルス化レーザ・ビームを走査するためのスキャナが提供される請求項１２に記載のシステム。
【請求項２０】
前記スキャナは、検流計スキャナ、圧電作動スキャナ、音響光学デフレクタを含むグループから選択されるものである請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記パルス化レーザ・ビームの下で前記フォトマスクを動かすための移動ステージが提供される請求項１２に記載のシステム。
【請求項２２】
前記移動ステージは３軸移動ステージである請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記フォトマスクを照らすための光源が提供される請求項１２に記載のシステム。
【請求項２４】
さらに前記光源には光ガイドおよび可変開口絞りが提供される請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記光学素子にはビーム・スプリッタ、対物レンズ、チューブ・レンズ、コンデンサ・レンズが含まれる請求項１２に記載のシステム。
【請求項２６】
ＣＣＤカメラがさらに提供され、前記ＣＣＤカメラによって記録されたイメージはフレーム・グラバによって取り込まれ、前記欠陥を分析するために前記制御ユニットによって処理される請求項１２に記載のシステム。
【請求項２７】
前記欠陥の位置、向き、および寸法を決定するためのコンピュータ化プログラムが提供される請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記当該コンピュータ化プログラムは、前記欠陥をピクセル・マップに光学的に変換するものである請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記コンピュータ化プログラムは、前記欠陥の前記寸法および向き、フレネル回折、ならびに前記パルス化レーザ源によって書き込まれた前記パターン化ピクセルの散乱性を考慮に入れて、前記回折光学素子の形状、向き、および配置を決定するものである請求項２７に記載のシステム。
【請求項３０】
実質上、後述の明細書および添付の図面に記載されたように、フォトリソグラフィ・プロセスで使用するためのフォトマスクを修理するための方法であって、前記フォトマスクは基板層と前記基板層上のクロム層とからなり、前記クロム層に欠陥を有するものである方法。
【請求項３１】
実質上、後述の明細書および添付の図面に記載されたように、フォトリソグラフィ・プロセスで使用するためのフォトマスクを修理するためのシステムであって、前記フォトマスクは基板層と前記基板層上のクロム層とからなり、前記クロム層に欠陥を有するものであるシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフォトマスクの修理に関し、より具体的に言えば、パルス化レーザを使用して欠陥フォトマスクを修理するための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日では、集積回路（ＩＣ）が我々を取り巻き、ほとんどすべてのデバイス、装置、またはアクセサリに内在されている。一般にＩＣは、単片の半導体として構築され、層状に積み重ねられ、「フォトリソグラフィ」と呼ばれるプロセスで製造された、様々な電子コンポーネントからなる。
フォトリソグラフィでは、最初に半導体ウェーハ（通常はシリコンから作られる）がフォトレジスト（感光）層でコーティングされる。次に、コーティングされたウェーハは、溶融シリカ（石英）または二酸化ケイ素から作られたブランクである、レチクル（「マスク」と呼ばれることもある）に光（レーザまたは灯光）を通すことによって得られる所定パターンの光に露光され、その上にパターンが食刻される。最後に、照射されたウェーハは化学的現像が施され、正または負のフォトレジスト・タイプに応じてウェーハを洗い流して露光された（または未露光の）コーティングを除去し、ウェーハのコーティングされていない部分を通じてエッチングカットされる。
集積回路（ＩＣ）製造に使用されるフォトマスクは、一般に、フォトリソグラフィ・プロセス用にパターン化された石英または溶融シリカ上に堆積されたクロム層からなる。
フォトリソグラフィ・プロセスでは、紫外線（ＵＶ）がパターン化されたクロムを通過し、シリコン・ウェーハ上のフォトレジスト層内にイメージが形成される。
マスクのクロム層は、欠陥がなく、空隙（ｖｏｉｄ）、ピンホール、またはスクラッチのないことが不可欠であるため、フォトリソグラフィ・プロセスでウェーハのフォトレジスト層上に寄生的な（ｐａｒａｓｉｔｉｃ）欠陥が印刷されることはなく、フォトマスクのクロム層にある欠陥は、生成されるＩＣウェーハ内に必然的および最終的に欠陥を生じさせるものである。
クロム層には、時折、保護層、反射防止層などの追加の層が付随することがある。
ＩＣ製造ステップには、フロント・ラインまたはフロントエンドとバックエンドという、２つの異なる主な段階が含まれる。最初の段階にはシリコン・ウェーハへのすべての印刷ステップが含まれ、後の段階には、特に「フリップチップ」技術のためのチップ・パッケージへの最終組込みが含まれる。
フロントエンド・プロセスは、通常は１：４の光学縮小率でのサブミクロン解像度を必要とするものであり、バックエンド・マスクの解像能力は、導電性「バンプ」の印刷では光学拡大１：１の、通常１０分の１未満（数ミクロン以上）である。
ＩＣバックエンド・マスクと同様の追加の応用例は、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）またはＦＰＤ（フラット・パネル・ディスプレイ）、およびパーソナル・コンピュータ用のディスク・ドライブで使用される薄膜磁気読取り／書込みヘッドのための、リソグラフィ・プロセスである。
【０００３】
接触ホールの直径など一部のマスク・ステップでの不均一性も、広範囲にわたって見られる欠陥であり、修理技術によって対処する必要がある。
透明石英マスク内部における正しい設計のピクセルの構造は、マスク接触ホールおよびビア（Ｖｉａｓ）によって伝送されるＵＶエネルギーの量を最終的に必要なレベルにまで制御することができる。
フロントエンド・マスクに使用されるよく知られたマスク修理技術の１つが、イオン・ビーム蒸着法（ほとんどの場合、ガリウムまたは炭素イオン源を使用）である。
しかし、こうしたシステムは非常に複雑であり、設備費用が高く、ガリウム・イオン・ステインおよび石英損傷の問題を避けることはできない。
したがって、バックエンド・マスクの修理には不向きであり、フロントエンド・マスク用の費用対性能比には疑問の余地がある。
第２の修理方法は、１９９８年（Ｒ．ヘイト等によるＳＰＩＥ  ３５４６，４７７号（１９９８年））および１９９９年（ヘイト等による「ＭＡＲＳ：製造業におけるフェムト秒レーザ・マスク高度修理システム」真空科学技術ジャーナルＢ、１９９９年１１／１２月、３１３７ページ）で初版された、直接クロム除去専用のアブレーション（ａｂｌａｔｉｏｎ）モードで使用される、フェムト秒パルス化レーザ・システムを特色とするものであった。
こうしたシステムでは、クロム・コーティング側の上に向けてレーザ・ビームが当てられ、ガラス基板は処理されない。レーザ・ビームには走査システムは提供されず、速度が制限されているため、ポジショニング用の３軸移動ステージのみで構成され、複雑な３Ｄパターンを生成することはできない。クロム・アブレーション処理のみが実行される。
【特許文献１】ＷＯ第９０２／１６９６９  Ａ２号
【特許文献２】ＰＣＴ／ＩＬ０１／００７８９号
【特許文献３】ＰＣＴ／ＩＬ０２／００４０７
【非特許文献１】Ｒ．ヘイト等によるＳＰＩＥ  ３５４６，４７７号（１９９８年）
【非特許文献２】ヘイト等による「ＭＡＲＳ：製造業におけるフェムト秒レーザ・マスク高度修理システム」  真空科学技術ジャーナルＢ、１９９９年１１／１２月、３１３７ページ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在、バックエンド・マスク用の経済的なマスク修理技術は使用不可能であるか、または複雑すぎて実施されていない。
フロントエンド・マスク修理の場合、時にはイオン・ビームが使用されるが、クロムの空隙、ピンホールなどを処理することのできる単純かつ低価格なシステムがない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の好ましい実施形態に従って、フォトリソグラフィ・プロセスで使用するためのフォトマスクを修理するための方法が提供され、当該フォトマスクは基板層と基板層上のクロム層とからなり、当該クロム層に欠陥を有するものであって、当該方法は、
超短波パルス化レーザ・ビームを生成するためのパルス化レーザ源を提供すること、
当該パルス化レーザ・ビームを所望の目標位置で走査、方向指示、および焦点合わせするための光学素子（ｅｌｅｍｅｎｔ）を提供すること、
当該基板を介して当該パルス化レーザ・ビームを方向指示すること、およびこれを回折（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ）光学素子を書き込むために欠陥に隣接する基板内に位置する目標位置上に焦点合わせすること、
当該目標位置での当該基板の光散乱特性を変更することを有する。
さらに本発明の好ましい実施形態によれば、回折光学素子はシェーディング素子である。
さらに本発明の好ましい実施形態によれば、回折光学素子は位相シフト素子である。
さらに本発明の好ましい実施形態によれば、回折光学素子は基板内の微小クラックを有する。
さらに本発明の好ましい実施形態によれば、回折光学素子は目標位置で基板の屈折率をローカルに変更することによって生成される。
さらに本発明の好ましい実施形態によれば、パルス化レーザ源は超短波パルス化レーザ源である。
さらに本発明の好ましい実施形態によれば、超短波パルス化レーザ源はフェムト秒レーザ源である。
さらに本発明の好ましい実施形態によれば、回析光学素子はテーパ形で生成されるものであり、当該テーパ形は細い端の方がクロム層に近い。
さらに本発明の好ましい実施形態によれば、回析光学素子は円錐形である。
さらに本発明の好ましい実施形態によれば、回析光学素子はピラミッド形である。
さらに本発明の好ましい実施形態によれば、テーパ形の回析光学素子はピクセルの層で作られ、それぞれの層は所定のエネルギーおよび密度および幾何学的配置でパターン化されたピクセルの配列からなるものである。
【０００６】
さらに本発明の好ましい実施形態によれば、本発明の好ましい実施形態に従って、フォトリソグラフィ・プロセスで使用するためのフォトマスクを修理するためのシステムが提供され、当該フォトマスクは基板層と基板層上のクロム層とからなり、当該クロム層に欠陥を有するものであって、当該方法は、
超短波パルス化レーザ・ビームを生成するためのパルス化レーザ源と、
当該パルス化レーザ・ビームを基板内の所望の目標位置で走査、方向指示、および焦点合わせするための光学素子と、
当該目標位置を含む視野を閲覧するための現場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）マシン視覚システムと、
当該システムの動作を制御および監視するために提供された制御ユニットとを含むものであって、
当該システムは欠陥に隣接する基板内の目標位置に回折光学素子を書き込むことが可能であり、その結果当該目標位置で当該基板の光散乱特性を変更することが可能である。
さらに本発明の好ましい実施形態によれば、パルス化レーザ源は超短波パルス化レーザ源である。
さらに本発明の好ましい実施形態によれば、超短波パルス化レーザ源はフェムト秒レーザ源である。
さらに本発明の好ましい実施形態によれば、パルス化レーザ源は周波数が１９０から９００ｎｍの範囲内であるレーザ・ビームを提供する。
さらに本発明の好ましい実施形態によれば、現場マシン視覚システムは光学素子のいくつかを共用するものであり、したがって当該現場マシン視覚システムは書込みを直接閲覧する。
さらに本発明の好ましい実施形態によれば、システムは、パルス化レーザ・ビームの前のフォトマスクでの欠陥の位置特定および位置決め用の倍率の低い光学部品をさらに含む。
さらに本発明の好ましい実施形態によれば、システムには、高調波（ｈａｒｍｏｎｉｃｓ）生成器と、パルス化レーザ・ビームの出力エネルギーを制御するための可変減衰器とが、さらに提供される。
【０００７】
さらに本発明の好ましい実施形態によれば、システムには、パルス化レーザ・ビームを走査するためのスキャナが提供される。
さらに本発明の好ましい実施形態によれば、スキャナは、検流計スキャナ、圧電作動スキャナ、音響光学デフレクタを含むグループから選択される。
さらに本発明の好ましい実施形態によれば、パルス化レーザ・ビームの下でフォトマスクを動かすための移動ステージが提供される。
さらに本発明の好ましい実施形態によれば、移動ステージは３軸移動ステージである。
さらに本発明の好ましい実施形態によれば、フォトマスクを照らすための光源が提供される。
さらに本発明の好ましい実施形態によれば、さらに光源には光ガイドおよび可変開口絞り（ａｐｅｒｔｕｒｅ  ｓｔｏｐ）が提供される。
さらに本発明の好ましい実施形態によれば、光学素子にはビーム・スプリッタ、対物レンズ、チューブ・レンズ、コンデンサ・レンズが含まれる。
さらに本発明の好ましい実施形態によれば、さらにシステムにはＣＣＤカメラが提供され、当該ＣＣＤカメラによって記録されたイメージはフレーム・グラバによって取り込まれ、欠陥を分析するために制御ユニットによって処理される。
さらに本発明の好ましい実施形態によれば、欠陥の位置、向き、および寸法を決定するためのコンピュータ化プログラムが提供される。
さらに本発明の好ましい実施形態によれば、当該コンピュータ化プログラムは、欠陥をピクセル・マップに光学的に変換する。
さらに本発明の好ましい実施形態によれば、当該コンピュータ化プログラムは、欠陥の寸法および向き、フレネル回折、ならびにパルス化レーザ源によって書き込まれたパターン化ピクセルの散乱性を考慮に入れて、回折光学素子の形状、向き、および配置を決定する。
本発明をよりよく理解し、その実際の応用例を理解するために、以下の図を提供し参照する。これらの図は例としてのみ提供されており、本発明の範囲を決して限定するものでないことに留意されたい。同じ構成要素には同じ参照番号が示されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の一態様は、損傷を受けたフォトマスク、すなわち、クロム層（所望のパターン以外）内のスクラッチ、ホール、材料不足、材料過多、または他の意図しない理由による望ましくない欠陥を備えたマスクを、望ましくない欠陥の前に回折光学素子（ＤＯＥ）またはシェーディング素子（ＳＥ）を書き込むことによって修理することである。これは、ＩＣ製造プロセス中にマスクが照射される場合に、光の照射を効果的に遮断、回折、または迂回させる働きをするものである。この方法では、ＩＣ製造プロセスで照射された光が欠陥を克服するために再分散されるため、所望のパターンがウェーハ上に正しく印刷される。ＤＯＥ／ＳＥ構造設計は、シャドウを落とすこと、または、空隙またはピンホール・スクラッチ、あるいはフォトマスクのクロム層にある任意の他の欠陥に隣接する基板の散乱特性を変更することを目的とする。本明細書全体を通じて、「ＤＯＥ」（回折光学素子）という用語はすべてのタイプの回折素子を意味し、以下でシェーディング素子（ＳＥ）と呼ばれる効果的な遮断素子も含む。「書込み」は、本発明の文脈では、レーザ・エネルギーを使用して、屈折率の変更、またはある程度のレベルの吸収の作成、または材料内での微小クラックの生成などの、材料の散乱特性を変更することを意味する。
パルス化レーザ・ビームはフォトマスクの基板側上に（すなわち、クロム層を通さずに）照射され、基板内の欠陥に隣接した目標位置で焦点が合わせられる。
図面の参照は、本発明の好ましい実施形態および主な態様をよりよく理解するために行われるが、決して本発明の範囲を制限するものではない。
汎用レーザ・ステーション（図３を参照）には、屈折率をローカルに変更するか、またはマスク基板の散乱特性をローカルに変更するのに十分なエネルギーで、および／または、回折光学素子（ＤＯＥ）および／またはシェーディング素子（ＳＥ）の適切な設計を可能にする、散乱および吸収のレベルが十分に高いダメージ・ゾーンの構成の、通常は約１００フェムト秒（ｆｓ）であるが持続時間は１０ピコ秒未満の、短波レーザ・パルスを送達することのできる高速フェムト秒レーザ１が備えられている。
ＤＯＥまたはＳＥの設計は、フォトリソグラフィ・プロセスでウェーハ上に欠陥が印刷されないようにするために必要な、効果的な光密度で決定される。
クロム層の至近距離に焦点が合わせられたフェムト秒レーザ・パルスは、ＤＯＥ設計に影響を与える追加の要素である。
このパルスは、基板を通じてかつクロム層の前で焦点を合わせられることが好ましい。クロム上でのＤＯＥ／ＳＥ構造は、円錐形またはピラミッド形など（他のテーパ形も可能であるが）のテーパ形であり、細い端の方がクロム層に近いことが好ましい。これは、フェムトレーザ・パルスによってクロム層にダメージを与えないようにするため、およびマスクが使用される場合、マスクを介したＵＶ光の正しい光線追跡を保証するためである。
【０００９】
図１は、フォトマスクのクロム層中に空隙の形の欠陥を備えたフォトマスクの断面図である。フォトマスク５２は、その上にクロム層３６が提供される（通常は石英で作られた）基板層３８を有する。フォトマスクの製造プロセスでは、フォトリソグラフィ・プロセス時にウェーハ上に光が照射されるときに通過するフォトマスクを「負」（または「正」）として使用できるようにするために、クロム層の一部が所定のパターン４０で除去される。製造プロセスまたはその後のステージで、フォトマスクは意図しないクロム除去の形でダメージを受け、クロム層にスクラッチまたはピンホールの形で空隙４２が残る可能性がある。その結果、フォトリソグラフィ・プロセス中にフォトマスクが照射されると、光は所定のパターンを通過するだけでなく欠陥も通過する可能性があり、所望の印刷信号４４に加えて寄生信号４６を出現させることになる。
【００１０】
図２は、本発明の好ましい実施形態に従ったフォトマスクを修理するための方法に従って処理を行った後の、図１のフォトマスクを示す図であり、クロム層中の空隙（スクラッチなど）の前に隣接して基板内に回折光学素子またはシェーディング素子（ＤＯＥ／ＳＥ）が導入されている。回折光学素子（ＤＯＥ）３４はクロム層３６内の空隙４２の上の石英基板３８に導入される。したがって、フォトリソグラフィ・プロセス中に光ビーム５０がフォトマスクに照射されると、ＤＯＥ３４はビームに対して効果的な障害を提供し、空隙がＩＣ上に印刷されるのを効果的に防ぐ。
図２を参照すると、レーザ・ピクセルによって定義されたＤＯＥ構造は、細い端の方がクロム層に近くなるようにテーパ形構造内で設計される。これは、必要なシェーディング・レベルまで光を散乱および吸収するために、いくつかの層にわたってそれぞれの層が下の層よりも多くのピクセルを有するようにピクセル層を追加することで構築され、その結果、ＵＶ光の伝送は、抵抗印刷しきい値（フォトリソグラフィ・プロセスにおける照射によって影響を受けない抵抗層のしきい値）より下の必要なレベルまで、ＤＯＥ／ＳＥによって遮断または減衰される。
ＳＥ／ＤＯＥ素子は、ピクセル層によって構築される。各層は所定のエネルギーおよび密度および幾何学的配置でパターン化されたピクセルの配列である。この層は、徐々にサイズが大きくなるように構築されるため、３次元のテーパ形は円錐またはピラミッド（しかしそれらの形のみに限定されることはない）のように形作られる。ＳＥの形は、空隙のサイズと空隙近くのフレネル回折パターンの両方によって予め決められる。
【００１１】
図３は、本発明の好ましい実施形態に従ってフォトマスクを修理するためのシステムを示す図である。
一般に、本発明に従ってフォトマスクを修理するためのシステムは、超短波パルス化フェムト秒レーザ源ならびにレーザ源によって生成されるビームの方向指示および焦点合わせのための光学部品と、レーザ・システムの光学部品のうちの少なくとも一部をオプションで共用し、その結果レーザ・システムによる書込みが現場マシン視覚システムによって直接閲覧および監視される、現場マシン視覚システムと、パルス化レーザ・ビームの前で処理済みフォトマスクの欠陥を位置特定および位置決めするための任意の低倍率光学部品と、システム全体の動作を監視および制御する制御ユニットとを有する。
図３を参照すると、システムは、中央コンピュータ化制御ユニット２１がパルスのタイミングを制御する超短波パルス化フェムト秒レーザ１を有する。
レーザ・パルスの基本周波数は、高調波生成器２によって、その後出力エネルギーを制御する可変減衰器３によって、より高い高調波に倍増される。
減衰されたレーザ・ビームは、中央コンピュータ化制御ユニット２１によって、レーザ・パルスのタイミングおよび３軸移動ステージ９と同期合わせされた、検流計スキャナまたは圧電作動タイプのスキャナ、あるいは音響光学デフレクタ５などのスキャナに向けて送られる。
その後、ビームは、主対物レンズ６によってフォトマスクのガラス基板側７に焦点があわせられる。
同じ対物レンズ６が、高倍率の顕微鏡として動作する現場マシン視覚システムに使用される。
マスクは、光ガイド１０および可変開口絞り１１を介して光源９によって照らされる。
絞りの形状および直径は、数値上の開口およびリソグラフィ・プロセスの証明モードに合致するように選択され、最終的には修理されたマスク・シェーディング素子を使用することになる。
光は、マスク８のパターン化されたクロム層上にコンデンサ・レンズを介して視準される。
イメージは、最終的に、対物レンズ６、ビーム・スプリッタ４、およびＣＣＤカメラ１９に向けて光を送るチューブ・レンズを介して形成される。
イメージは、連続するフレーム・グラバ２０によって取り込まれ、中央コンピュータ化制御ユニット２１で処理される。
高倍率用の反射光システム１６は、焦点合わせのためのより良い照明を容易にし、修理される欠陥に関するより多くのイメージ情報を追加する。
各欠陥イメージは、レーザ・ビームを方向指示するものと同じである光学システムによって取り込まれる。
取り込まれた欠陥イメージは、マッピング・ソフトウェアに渡され、これが欠陥の位置、向き、および寸法を決定し、オプションでピクセル・マップに変換する。
【００１２】
好ましくは、空隙の寸法、フレネル回折、およびレーザのパターン化ピクセルの散乱性を考慮に入れたアルゴリズムが使用され、すべての空隙の幾何学的形状および位置のタイプについて、必要なシャドウの形状、向き、および位置を決定する（ＤＯＥ／ＳＥ）。こうしたアルゴリズムは、参照により本明細書に組み込まれたＷＯ第９０２／１６９６９  Ａ２号、ＰＣＴ／ＩＬ０１／００７８９号で開示された。
現場マシン視覚システムは、ビーム・スプリッタ４で分けられたレーザ・ビームの同じ光軸を使用し、その結果、ＣＣＤカメラ１９によってプロセス全体を通じて位置決めおよびシェーディング・レベルが監視および制御され、中央コンピュータ化制御ユニット２１と（フレーム・グラバ２０を介して）通信する。
好ましくは、現場マシン視覚システムが２つの光学倍率（ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ）を含む。高倍率はビーム・スプリッタ４によってレーザ・トラックから分離され、イメージはチューブ・レンズを介してＣＣＤカメラ１９上に形成される。
リレー光学部品１３、１４を備えた低倍率イメージング１５は、Ｘ．Ｙ．Ｚステージ９移動ステージ上でのマスクの位置決めおよび位置合わせ用に、広い視野に設定される。
どちらの倍率も伝送モード照明システム９を装備する。
１ＫＨｚのレーザ・パルス反復率で、数千ピクルスを有する１つのシェーディング素子を生成するのには、１欠陥あたり数十秒かかる場合がある。
したがって、本発明のこの方法およびシステムは、バックエンドおよびフロントエンドの両方の応用例について、フォトマスク上での高速かつ単純な欠陥修理プロセスを実行可能にするものである。
ＳＥ構造設計は、フォトマスクのクロム層での空隙、ピンホール、スクラッチ、または任意の他の欠陥の上にシャドウを提供する。
ＤＯＥまたはシェーディング素子の設計は、ＩＣ製造プロセスにおいて照射される光をウェーハ上での印刷から効果的に遮断または減衰することによって、ウェーハ上に欠陥が印刷されないようにするために、必要とされる効果的な光密度によって決定される。
しかしながら、本発明の回折光学素子は、必ずしもシェーディング素子である必要はない。ＤＯＥは、たとえばクロムが足りないかまたはクロムが多すぎるなどの、わずかな欠陥を修正するための位相シフト（ｐｈａｓｅ−ｓｈｉｆｔｉｎｇ）素子とすることができる。位相シフト素子の書込み方法については、たとえばＰＣＴ／ＩＬ０２／００４０７を参照されたい。オプションおよび代替として、目標位置での屈折率の変更、または基板内に微小クラックを生成するための目標位置での十分なレーザ・エネルギーの集中が、これを作業に合った回折光学素子にすることができる。
１９０〜９００ナノメートルのレーザ波長が推奨されるが、本発明のシステムおよび方法はこの範囲に限定されるものではない。
（アメリカ合衆国、ミシガン州のクラーク−ＭＸＲからのＣＰＡ−２００１などの）再生増幅器を備えた高エネルギーのフェムト秒レーザは７７５ｎｍで照射するが、第２高調波発生器またはより高い調波がその後に続く場合、波長３８５ｎｍ、それ未満がそれぞれ達成される。
より短い波長は、拡張解像度用のより小さなピクセル・サイズを使用して、より低いしきい値のエネルギーの利点をプロセスに追加することができる。反復率１０００Ｈｚおよび高速検流計スキャナを使用する場合、約１秒で１０００ミクロン長さのラインをパターン化するのが通常の慣行である。
好ましいことに、レーザ・ビームは、少なくとも０．３の高ＮＡの光学システムで焦点合わせされる。しかし、好ましくは０．５を超える、内部透明層をパターン化するのに十分な短い焦点深さでローカライズされた小さなピクセルを達成する。
高速動作および３次元パターン生成の場合、レーザ・ビーム・ステアリングは、高速に移動するＸ、Ｙ、ステージおよびレーザ・パルス・タイミングと同期化された高速検流計スキャナによって実行される。
全プロセスは、レーザ・ビームの同じ光軸上で高倍率連続視覚システムによって制御される。
【００１３】
好ましいことに、視覚システムは１２０ミクロンの視野をカバーするが、これは単なる推奨であって本発明を制限するものではない。欠陥が上記の視野よりも大きい場合、ピクセルのクラスタはＸ、Ｙ、ステージの動きと組み合わされる。持続時間がピコ秒またはフェムト秒の超短波レーザ・パルスを採用することにより、３つの主な現象があり、結果としてダメージ・ゾーン周囲の中心散乱（ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  ｃｅｎｔｅｒｓ）、吸収、および位相変調が生じる可能性がある。
１０から１００ピコ秒範囲での持続時間ピコ秒のパルスは、横寸法がおよそ５から５０ミクロンのダメージ・ゾーンを作成し、光は散乱して部分的に吸収される。
結果として、ほとんどのクロム欠陥を十分正確に修理することはできない。
数マイクロジュールおよびそれ以下のエネルギーを持つフェムト秒パルスは、０．５ミクロン未満のピクセル・サイズに達することができる。
１．０マイクロジュール未満のしきい値エネルギーで持続時間１５０フェムト秒のパルスを使用して、位相差顕微鏡で測定されたサブミクロン・ピクセル・サイズの鮮明なカット・イメージを達成した。
第３の現象である位相変調は、０．５マイクロジュール未満のエネルギーで、高Ｎ．Ａ．光学部品を使用したフェムト秒パルスの結果であり、透明層の屈折率が修正される。
焦点で、レーザ・パルスは放射の非線形吸収によってローカライズされたプラズマを作成する。
その結果、透明媒体内部での密度および構造上の変化はＳｉＯ２屈折率の修正につながり、その結果、構造体を介して伝送される光の位相変調となる。
本明細書に記載された実施形態および添付の図面の記述は、本発明の範囲を制限することなく、よりよく理解させる働きをするだけのものであることは明らかである。
さらに、当業者であれば、本明細書を読んだ後に、添付の図面および上記の実施形態を調整または修正することが可能であり、それらは依然として本発明の範囲がカバーすることになることも明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１ａ】フォトマスクのクロム層中に空隙の形の欠陥を備えたフォトマスクの断面図である。
【図１ｂ】本発明の好ましい実施形態に従ったフォトマスクを修理するための方法に従って処理を行った後の、図１のフォトマスクを示す図であり、クロム層中の空隙（スクラッチなど）の前に隣接して基板内に回折光学素子またはシェーディング素子（ＤＯＥ／ＳＥ）が導入されている。
【図２】本発明の好ましい実施形態に従ってフォトマスクを修理するためのシステムを示す図である。
【図１ａ】
2005517996.tif 000003
【図１ｂ】
2005517996.tif 000004
【図２】
2005517996.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成15年6月12日(2003.6.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトリソグラフィ・プロセスで使用するためのフォトマスクの光学特性を変更するための方法であって、前記フォトマスクは基板層と前記基板層上のコーティング層とからなり、前記方法は、
超短波パルス化レーザ・ビームを生成するためのパルス化レーザ源を提供するステップと、
前記パルス化レーザ・ビームを所望の目標位置で走査、方向指示、および焦点合わせするための光学素子を提供するステップと、
前記基板を介して前記パルス化レーザ・ビームを方向指示するステップ、およびこれを回折光学素子を書き込むために前記コーティング層に隣接する前記基板内に位置する目標位置上に焦点合わせするステップと、
前記目標位置での前記基板の散乱特性を変更するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記回折光学素子はシェーディング素子である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記回折光学素子は位相シフト素子である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記回折光学素子は基板内の微小クラックを有する請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記回折光学素子は前記目標位置で前記基板の前記屈折率をローカルに変更することによって生成される請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記パルス化レーザ源は超短波パルス化レーザ源である請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記超短波パルス化レーザ源はフェムト秒レーザ源である請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記回析光学素子はテーパ形で生成されるものであり、前記テーパ形は細い端の方がクロム層に近い請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記回析光学素子は円錐形である請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記回析光学素子はピラミッド形である請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記テーパ形の前記回析光学素子はピクセルの層で作られ、それぞれの層は所定のエネルギーおよび密度および幾何学的配置でパターン化されたピクセルの配列からなるものである請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
フォトリソグラフィ・プロセスで使用するためのフォトマスクの光学特性を変更するためのシステムであって、前記フォトマスクは基板層と前記基板層上のコーティング層とからなり、前記方法は、
超短波パルス化レーザ・ビームを生成するためのパルス化レーザ源と、
前記パルス化レーザ・ビームを前記基板内の所望の目標位置で走査、方向指示、および焦点合わせするための光学素子と、
前記目標位置を含む視野を閲覧するための現場マシン視覚システムと、
前記システムの動作を制御および監視するために提供された制御ユニットとを含むものであって、
前記システムは前記コーティング層に隣接する前記基板内の目標位置に回折光学素子を書き込むことが可能であり、その結果前記目標位置で前記基板の光散乱特性を変更することが可能であるシステム。
【請求項１３】
前記パルス化レーザ源は超短波パルス化レーザ源である請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記超短波パルス化レーザ源はフェムト秒レーザ源である請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記パルス化レーザ源は波長が１９０から９００ｎｍの範囲内であるレーザ・ビームを提供するものである請求項１２に記載のシステム。
【請求項１６】
前記現場マシン視覚システムは前記光学素子のいくつかを共用するものであり、したがって前記現場マシン視覚システムは書込みを直接閲覧するものである請求項１２に記載のシステム。
【請求項１７】
前記パルス化レーザ・ビームの前の前記フォトマスクでの所定の目標位置の位置特定および位置決め用の倍率の低い光学部品をさらに含む請求項１２に記載のシステム。
【請求項１８】
高調波生成器と、前記パルス化レーザ・ビームの出力エネルギーを制御するための可変減衰器とが、さらに提供される請求項１２に記載のシステム。
【請求項１９】
前記パルス化レーザ・ビームを走査するためのスキャナが提供される請求項１２に記載のシステム。
【請求項２０】
前記スキャナは、検流計スキャナ、圧電作動スキャナ、音響光学デフレクタを含むグループから選択されるものである請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記パルス化レーザ・ビームの下で前記フォトマスクを動かすための移動ステージが提供される請求項１２に記載のシステム。
【請求項２２】
前記移動ステージは３軸移動ステージである請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記フォトマスクを照らすための光源が提供される請求項１２に記載のシステム。
【請求項２４】
さらに前記光源には光ガイドおよび可変開口絞りが提供される請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記光学素子にはビーム・スプリッタ、対物レンズ、チューブ・レンズ、コンデンサ・レンズが含まれる請求項１２に記載のシステム。
【請求項２６】
ＣＣＤカメラがさらに提供され、前記ＣＣＤカメラによって記録されたイメージはフレーム・グラバによって取り込まれ、前記フォトマスクの前記光学特性を査定するために前記制御ユニットによって処理される請求項１２に記載のシステム。
【請求項２７】
前記フォトマスク内の前記欠陥の位置、向き、および寸法を決定するためのコンピュータ化プログラムが提供される請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記当該コンピュータ化プログラムは、前記欠陥をピクセル・マップに光学的に変換するものである請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記コンピュータ化プログラムは、前記欠陥の前記寸法および向き、フレネル回折、ならびに前記パルス化レーザ源によって書き込まれた前記パターン化ピクセルの散乱性を考慮に入れて、前記回折光学素子の形状、向き、および配置を決定するものである請求項２７に記載のシステム。
【請求項３０】
実質上、後述の明細書および添付の図面に記載されたように、フォトリソグラフィ・プロセスで使用するためのフォトマスクの光学特性を変更するための方法であって、前記フォトマスクは基板層と前記基板層上のコーティング層からなる方法。
【請求項３１】
実質上、後述の明細書および添付の図面に記載されたように、フォトリソグラフィ・プロセスで使用するためのフォトマスクの光学特性を変更するためのシステムであって、前記フォトマスクは基板層と前記基板層上のコーティング層からなるシステム。


【国際調査報告】
2005517996.tif 000006