(57)【要約】【課題】従来不可能であった位相が不足するくぼみ欠陥を修正することができる光学素子の位相欠陥修正装置を提供する。【解決手段】光の波動性を利用して必要なパターンをウェハに転写させるための位相シフトマスク４光学素子の位相欠陥を修正するためのものであって、４を使用してウェハにパターンを転写したときに生じるであろう４のくぼみ欠陥である位相差不足位置並びにその位相差不足量を検出する位相差不足量検出手段と、４を載置し、４のＸＹ方向の位置決めを行うＸＹ方向位置決め手段と、位相差不足量検出手段で検出された４の位相差不足位置に超短パルスレーザ光１を照射することで４の位相差不足量を修正するための光学系と、４からの反射光の強度に基づいて４と１との焦点が合うように調整する合焦調整手段を備えた光学素子の位相欠陥修正装置。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子本体の所定位置に、超短パルスレーザ光を照射することにより該所定位置の屈折率が増加していることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
光学素子本体内部の通過位置に応じて通過光間に位相差を生じさせる光学素子において、
前記光学素子本体の所定位置に超短パルスレーザ光を照射し、その照射位置における前記位相差を遅らせることを特徴とする光学素子。
【請求項３】
前記超短パルスレーザ光は、フェムト秒単位のパルス幅である請求項１又は２記載の光学素子。
【請求項４】
前記光学素子は、位相シフトマスク、回折光学素子のいずれかである請求項１〜３のいずれかに記載の光学素子。
【請求項５】
目的とする転写対象物にパターンを転写させる際に使用する光学素子であって、該光学素子内部の通過位置に応じて通過光間に生じる位相差をπにする位相差形成工程と、
前記転写対象物に前記光学素子を使用した際に生ずると予測されるくぼみ欠陥を検査し、修正の必要な場所を特定する場所特定工程と、
前記場所特定工程によって特定された場所に超短パルスレーザ光を照射して光の屈折率を増加させる屈折率増加工程と、
を含む光学素子の製造方法。
【請求項６】
光の波動性を利用して必要なパターンを転写対象物に転写させるための光学素子の位相欠陥を修正するためのものであって、
前記光学素子を使用して前記転写対象物にパターンを転写したときに生じるであろう該光学素子のくぼみ欠陥である位相差不足位置並びにその位相差不足量を検出する位相差不足量検出手段と、
前記光学素子を載置し、該光学素子のＸＹ方向の位置決めを行うＸＹ方向位置決め手段と、
前記位相差不足量検出手段で検出された該光学素子の位相差不足位置に超短パルスレーザ光を照射することで該光学素子の位相差不足量を修正するための光学系と、
前記光学素子からの反射光の強度に基づいて該光学素子と前記超短パルスレーザ光との焦点が合うように調整する合焦調整手段と、
を備えたことを特徴とする光学素子の位相欠陥修正装置。
【請求項７】
前記位相差不足量が大きすぎる欠陥部の表面に焦点を合わせ、前記光学素子の修正時のエネルギーよりも高いエネルギーのパルスを照射して加工することで位相差不足量を減らすことのできるパルス強度調整機構を更に備えた請求項６記載の光学素子の欠陥修正装置。
【請求項８】
光の波動性を利用して必要なパターンを転写対象物に転写させるための光学素子を使用して該転写対象物にパターンを転写したときに生じるであろう該光学素子のくぼみ欠陥である位相差不足位置並びにその位相差不足量を検出する位相差不足量検出手段を使用し、該位相差不足量検出手段からの前記光学素子の位相差不足情報を得て、その位相差不足の位置に超短パルスレーザ光を照射することで、その位相欠陥部分を高屈折率化させて、通る光の位相を遅らせる光学素子の欠陥修正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば位相シフトマスクのごとき光学素子、光学素子の製造方法、光学素子の位相欠陥修正装置及び光学素子の位相欠陥修正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体ウェーハを製造する際に使用する位相シフトマスクのシフタの残留欠陥を修正する方法として、次のように構成したものがある。すなわち、位相シフトマスクのシフタの残留欠陥に、超短パルスレーザ光の紫外レーザ光を照射する方法である（例えば、特許文献１参照）。この方法を使用することにより、位相シフトマスクのシフタの残留欠陥を短時間で、容易に修正できる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−５１６７号公報（段落０００９−００１１、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の修正技術は、シフタの残留欠陥、つまり突起状の欠陥のような位相を進ませる欠陥のみの修正しかできない。このため、シフタに形成されるへこみなどのように位相を遅らせるくぼみ欠陥には対応できない。
【０００５】
そこで、本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、従来不可能であった位相が不足するくぼみ欠陥を修正することが可能な光学素子、光学素子の製造方法、光学素子の位相欠陥修正装置及び光学素子の位相欠陥修正方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１に対応する発明は、光学素子本体の所定位置に、超短パルスレーザ光を照射することにより該所定位置の屈折率が増加していることを特徴とする光学素子である。
【０００７】
前記目的を達成するため、請求項２に対応する発明は、光学素子本体内部の通過位置に応じて通過光間に位相差を生じさせる光学素子において、前記光学素子本体の所定位置に超短パルスレーザ光を照射し、その照射位置における前記位相差を遅らせることを特徴とする光学素子である。
【０００８】
前記目的を達成するため、請求項３に対応する発明は、次のようにしたものである。すなわち、前記超短パルスレーザ光は、フェムト秒単位のパルス幅である請求項１又は２記載の光学素子である。
【０００９】
前記目的を達成するため、請求項４に対応する発明は、次のようにしたものである。すなわち、前記光学素子は、位相シフトマスク、回折光学素子のいずれかである請求項１〜３のいずれかに記載の光学素子である。
【００１０】
前記目的を達成するため、請求項５に対応する発明は、目的とする転写対象物にパターンを転写させる際に使用する光学素子であって、該光学素子内部の通過位置に応じて通過光間に生じる位相差をπにする位相差形成工程と、前記転写対象物に前記光学素子を使用した際に生ずると予測されるくぼみ欠陥を検査し、修正の必要な場所を特定する場所特定工程と、前記場所特定工程によって特定された場所に超短パルスレーザ光を照射して光の屈折率を増加させる屈折率増加工程とを含む光学素子の製造方法である。
【００１１】
前記目的を達成するため、請求項６に対応する発明は、光の波動性を利用して必要なパターンを転写対象物に転写させるための光学素子の位相欠陥を修正するためのものであって、前記光学素子を使用して前記転写対象物にパターンを転写したときに生じるであろう該光学素子のくぼみ欠陥である位相差不足位置並びにその位相差不足量を検出する位相差不足量検出手段と、前記光学素子を載置し、該光学素子のＸＹ方向の位置決めを行うＸＹ方向位置決め手段と、前記位相差不足量検出手段で検出された該光学素子の位相差不足位置に超短パルスレーザ光を照射することで該光学素子の位相差不足量を修正するための光学系と、前記光学素子からの反射光の強度に基づいて該光学素子と前記超短パルスレーザ光との焦点が合うように調整する合焦調整手段とを備えたことを特徴とする光学素子の位相欠陥修正装置である。
【００１２】
前記目的を達成するため、請求項７に対応する発明は、前記位相差不足量が大きすぎる欠陥部の表面に焦点を合わせ、前記光学素子の修正時のエネルギーよりも高いエネルギーのパルスを照射して加工することで位相差不足量を減らすことのできるパルス強度調整機構を更に備えた請求項６記載の光学素子の欠陥修正装置である。
【００１３】
前記目的を達成するため、請求項８に対応する発明は、光の波動性を利用して必要なパターンを転写対象物に転写させるための光学素子を使用して該転写対象物にパターンを転写したときに生じるであろう該光学素子のくぼみ欠陥である位相差不足位置並びにその位相差不足量を検出する位相差不足量検出手段を使用し、該位相差不足量検出手段からの前記光学素子の位相差不足情報を得て、その位相差不足の位置に超短パルスレーザ光を照射することで、その位相欠陥部分を高屈折率化させて、通る光の位相を遅らせる光学素子の欠陥修正方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態に係る光学素子、光学素子の製造方法、光学素子の位相欠陥修正装置及び光学素子の位相欠陥修正方法について、図面を参照して説明する。図１は、光学素子の位相欠陥修正装置の概略を示す図である。
【００１５】
位相欠陥修正装置は、光の波動性を利用して必要なパターンを転写対象物例えばウェーハに転写させるための光学素子例えば位相シフトマスク４の位相欠陥を修正するためのものであって、以下のような構成を備えたものである。
【００１６】
すなわち、位相シフトマスク４を使用してウェハにパターンを転写したときに生じるであろう位相シフトマスク４のくぼみ欠陥である位相差不足位置並びにその位相差不足量を検出する位相差不足量検出手段を備えている。
【００１７】
さらに、位相シフトマスク４を載置し、該光学素子のＸＹ方向の位置決めを行うＸＹ方向位置決め手段を備えている。また、位相差不足量検出手段で検出された位相シフトマスク４の位相差不足位置に超短パルスレーザ光１を照射することで位相シフトマスク４の位相差不足量を修正するための光学系を備えている。さらに、位相シフトマスク４からの反射光の強度に基づいて位相シフトマスク４と超短パルスレーザ光との焦点が合うように調整する合焦調整手段を備えている。
【００１８】
ＸＹ方向位置決め手段は、位相シフトマスク４を載置しＸＹ方向位置決めが可能な保持手段例えばステージ１２と、このステージ１２に対して移動指令を与えるステージコントローラ１１と、ステージコントローラ１１に対して位相シフトマスク４上に存在する合わせマークを認識したことをステージコントローラ１１に与える位置決めユニット１０を備えている。
【００１９】
合焦調整手段は、ステージ１２を上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能なＺ軸ステージ１４と、Ｚ軸ステージ１４に対して移動指令を与えるＺ軸ステージコントローラ１３と、位相シフトマスク４からの反射光から超短パルスレーザ光１と位相シフトマスク４との焦点が合っていないときＺ軸ステージコントローラ１３に対して焦点を合わせるための制御開始指令を与える光センサ９を備えている。
【００２０】
光学系は、超短パルスレーザ光１を位相シフトマスク４に照射するためのハーフミラー２と、ハーフミラー２で反射した光を集束して位相シフトマスク４に照射する集束レンズ３と、位相シフトマスク４に照射された反射光をハーフミラー２を介して光センサ９に集束させる集束レンズ５と、光センサ９に導かれる光を調節するピンホール８を備えている。
【００２１】
また、位置決めユニット１０に対して位相シフトマスク４の修正位置を特定するための集束レンズ５からセンサ９に入射される光の一部を反射させるハーフミラー６と、ハーフミラー６の反射光を取り込むＣＣＤカメラ７からなる超短パルスレーザ光１を照射する位置を特定するため特定手段を備えている。
【００２２】
位相差不足量検出手段によって指定された位相差不足量が不足している位相ずらし部に超短パルスレーザ光１を集束して照射するための光学系例えばハーフミラー２と集束レンズ３からなるものと、超短パルスレーザ光１を照射する位置を特定するため特定手段例えばＣＣＤカメラ７とステージ１２との位置決めを行う位置決め手段例えば位置決めユニット１０と、位相ずらし部のある高さに焦点を結ばせるための焦点と位相シフトマスク４の相対距離を測定する図示しない相対距離測定手段と、相対距離測定手段の測定値から位相シフトマスク４の中で焦点を結ばせる位置を調整させる焦点位置調整手段例えばステージコントローラ１１と、Ｚ軸ステージコントローラ１３と、Ｚ軸ステージ１４を備え、局所的に所望の位相ずらし量が不足している位相シフトマスク４を修正するものである。
【００２３】
以下、これについて具体的に説明する。
【００２４】
パルス幅が１ｐｓ（ピコ秒）以下の超短パルスレーザ光（パルス幅がフェムト秒単位のレーザ光）１をハーフミラー２で反射させ、集束レンズ３を使って位相シフトマスク４に照射する。このときに位相シフトマスク４の表面からの反射光を集束レンズ５を通してピンホール８を通して光センサ９に導く。
【００２５】
この光センサ９ではちょうど位相シフトマスク４の表面でレーザのフォーカスが合ったときにピンホール８を通る光が最大になるので、これをモニタすることによって合焦を検知できる。焦点が合っていないときは、Ｚ軸ステージ１４をＺ軸ステージコントローラ１３が指令を出して焦点に合うように高さ方向を移動させる。
【００２６】
また、ハーフミラー６とカメラ７は位置決めのための修正点の位置を特定するために、位相シフトマスク４上のあわせマークを位置決めユニット１０によって認識した後、図しない外部の検査装置から得られた座標位置に動くようにステージコントローラ１１にステージ１２の移動量を指示して最終的に再度位置合わせを位置決めユニット１０が行なう。
【００２７】
このように位置決めされた後の作用について図２を参照して説明する。図２は位相シフトマスク４の一例としてレベンソン型位相シフトマスクを使用した例を示している。レベンソン型位相シフトマスクは、近接して隣り合う開口の一方の開口を透過する光に１８０度の位相シフトを与える位相シフタ（光学素子本体）を設けることによって、隣り合う開口を透過した光は、位相が反転する。
【００２８】
レベンソン型位相シフトマスクでは、位相シフタを通過する光線Ｌ１と、位相シフタを通過しない光線Ｌ２のように隣り合う光の位相差がπとなっており、その境界線で光の干渉によってパターンを作成する。この場合、位相シフタのエッジでパターンが作成できるので細かいパターンが形成できる。
【００２９】
ところが、光線Ｌ３は、位相シフタの高さが不十分で、くぼみがあるときには、光線Ｌ２との位相差がπでなくなり、転写イメージのコントラストが低下する。
【００３０】
そこで、大きなＮＡ（開口絞り）で絞ったパルスレーザ１８を弱いエネルギーで照射し、位相シフタの表面で焦点を合わせた後、Ｚ軸ステージ１４を動かしてシフタ内部に焦点を結ぶように移動させる。超短パルスレーザ光の強度（パワー）は、ちょうど位相シフタを構成する石英又はガラスの屈折率変化がおきるエネルギーで照射して、その位相シフタ内部の屈折率を高める。
【００３１】
ここで、米国光学学会の１９９６年１１月１０日発行のオプティクス  レターズの１７２９〜１７３１頁に、超短パルスレーザ光（フェムト秒レーザ光）と、ガラス内の光導波路の関係について記載されている。具体的には、フェムト秒レーザ光を照射すると、シリカガラスの屈折率が０．０１−０．０３５変化することがアブストラクトに記載されている。この場合の変化量は、放射線量（照射線量）による。
【００３２】
このように、本発明の実施形態では位相シフトマスク４の所定位置に、超短パルスレーザ光１を照射することにより該所定位置の屈折率を増加させ、該屈折率の増加により位相を遅らせることができる。
【００３３】
図２において、光線Ｌ４、Ｌ５は、光線Ｌ３のように位相シフタの高さが不十分で、位相シフタにくぼみがあるときに、該くぼみ部分に超短パルスレーザ光１を照射したことで、該照射部分の屈折率が増加し、光線Ｌ２との位相差をπにすることができるということを表している。光線Ｌ６は、位相シフタの高さが高い部分に、超短パルスレーザ光１９が通過したときの光線を示すもので、この場合は、光線Ｌ２に対して位相が進んだ状態となっている。
【００３４】
図３は、位相シフトマスク４の原理を説明するための図であり、Ｌ１は図２と同様に位相シフトマスク４の位相シフタ内に光が透過した場合の波形図を示し、Ｌ２は図２と同様に位相シフトマスク４の位相シフタ内に光が通過しない場合の波形図である。この場合、光線Ｌ１がＬ２より位相（位相差）πだけ遅れている。光線Ｌ３は、位相シフタの高さが不十分で、位相シフタにくぼみがあるときで、該くぼみ部分にパルスレーザ光１８を照射した場合で、光線Ｌ２より位相（位相差）π／２だけ遅れている。光線Ｌ３の位相をπだけ遅らすには、位相シフタのくぼみに超短パルスレーザ光１を照射すればよい。このように超短パルスレーザ光１を照射すると、屈折率が増加し、この結果位相差を増加させることができる。図２の光線Ｌ４、Ｌ５は、位相シフタのくぼみに超短パルスレーザ光１を照射した結果を示している。
【００３５】
これによって従来修正ができなかった位相シフトマスク４の位相差が不足するくぼみ欠陥を修正できる。位相シフタの高さが低いときには、シフタ内部での焦点合わせは難しいので、できるだけ位相シフトマスク４の表面に近いところで光線Ｌ５のように修正する。
【００３６】
また、逆にに位相シフタの高さが高いときには位相シフトマスク４の表面に焦点をあわせた状態でレーザのエネルギーを調節して、石英がアブレーションされるエネルギーで超短パルスレーザ１９を照射する。ダメージを周囲に与えない加工ができて光線Ｌ７のような位相差πが得られる。
【００３７】
本発明の一実施形態について述べたが、本発明はこれ以外にも種々変形可能である。前述の実施形態では、光学素子の一例としては、レベソン型位相シフトマスクを例にあげて説明したが、これに限らず光の位相差を利用するハフトン型位相シフトマスクなど光学素子或いは回折光学素子であってもよい。光学素子を構成する光学素子本体例えば位相シフタは、ガラス又は石英からなり、該光学素子本体の所定位置に超短パルスレーザ光を照射し、その照射位置における位相差をずらさせるものも含む。
【００３８】
また、光学素子の製造方法は、光学素子本体上に位相差を持たせるように形成する位相差形成工程と、位相シフトマスク４のくぼみ欠陥を検査し、必要な場所を特定する場所特定工程と、前記場所特定工程によって特定された位置に超短パルスレーザ光を照射する工程とを含むものであればよい。
【００３９】
さらに、前述した実施形態に、パルス強度調整機構を追加したものでもよい。このパルス強度調整機構は、位相ずらし量が大きすぎる欠陥部の表面に焦点を合わせ、光学素子の修正時のエネルギーよりも高いエネルギーのパルスを照射して加工することで位相ずらし量を減らすことのできる、パルス幅と、レーザ光の強さの少なくとも一方を調整するものである。
【００４０】
また、光学素子の欠陥修正方法として、前述の検査装置からの位相欠陥の位置情報を得て、その位相欠陥の位置に超短パルスレーザ光を照射することで、その位相欠陥部分を高屈折率化させて、通る光の位相を遅らせるようにしてもよい。
【００４１】
さらに又、本実施の形態においては、焦点合わせ機構に共焦点型の光学系を用いたが、これは別の焦点合わせ機構をもちいてもよい。また、検査装置からの欠陥の位置情報を得て修正個所を決めるとしたが、装置自身に検査機構を設けてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、従来不可能であった位相が不足する位相光学素子の欠陥を修正することができる光学素子、光学素子の製造方法、光学素子の位相欠陥修正装置及び光学素子の位相欠陥修正方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学素子の位相欠陥修正装置の概略構成を説明するための図。
【図２】図１の位相シフトマスクの位相修正方法の例を説明するための図。
【図３】本発明の作用効果を説明するための図。
【符号の説明】
１…超短パルスレーザ光、２…ハーフミラー、３…集束レンズ、４…位相シフトマスク、５…集束レンズ、６…ハーフミラー、７…ＣＣＤカメラ、８…ピンホール、９…センサ、１０…位置決めユニット、１１…ステージコントローラ、１２…ステージ、１３…Ｚ軸ステージコントローラ、１４…Ｚ軸ステージ、１８…パルスレーザ光、１９…超短パルスレーザ光。
【図１】
2004170786.tif 000003
【図２】
2004170786.tif 000004
【図３】
2004170786.tif 000005