(57)【要約】      （修正有）【課題】確実に欠陥を修正することができる欠陥修正装置、欠陥修正方法、及びパターン基板の製造方法を提供する。【解決手段】本欠陥修正装置は、レーザ光を対物レンズ４３を介して、試料の欠陥部分に照射する修正用光学系２０と、試料７０を観察するために、レーザ光と同一波長のレーザ光を対物レンズ４３を介して試料に照射して、照明する照明用光学系５０と、を備えた欠陥修正装置であって、照明用光学系５０が、レーザ光の空間分布を均一化する均一化部６５を有しているものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料上に設けられたパターンの欠陥を修正する欠陥修正装置であって、
対物レンズを介して、レーザ光を前記試料の欠陥部分に照射する修正用光学系と、
前記試料を観察するよう、前記対物レンズを介して前記レーザ光と同一波長の照明光を前記試料に照射する照明用光学系と、を備えた欠陥修正装置。
【請求項２】
前記照明用光学系が、前記照明光の強度分布を均一化する均一化部を有している請求項１に記載の欠陥修正装置。
【請求項３】
前記照明用光学系では、欠陥修正に用いる前記レーザ光を前記均一化部に入射させ、
前記均一化部から出射した光を照明光として、試料に照射している請求項２に記載の欠陥修正装置。
【請求項４】
前記均一化部が、
照明光が入射する二次元回折格子と、
前記二次元回折格子からの複数の回折光が入射し、入射光が全反射を繰り返しながら内部を伝播する導光部材と、
前記導光部材の入射端面における、前記二次元回折格子からの回折光の入射位置を変化させる変化手段と、を有する請求項２、又は３に記載の欠陥修正装置。
【請求項５】
前記導光部材の出射端面が前記試料と共役な位置に配置されている請求項４に記載の欠陥修正装置。
【請求項６】
前記対物レンズがカタディオプトリック式の対物レンズであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の欠陥修正装置。
【請求項７】
前記試料に設けられたパターンを覆う保護膜が設けられ、
前記欠陥部分の前記保護膜を除去するために、前記レーザ光を照射し、
前記欠陥部分が除去された保護膜を介して、前記パターンをエッチングする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の欠陥修正装置。
【請求項８】
前記欠陥部分周辺にエッチングガスを噴出する噴出部をさらに備え、
前記欠陥部分周辺がエッチングガス雰囲気になった状態で、前記レーザ光を照射して、前記パターンを光励起エッチングすることを特徴とする請求項７に記載の欠陥修正装置。
【請求項９】
レーザ光を用いて、試料上に設けられたパターンの欠陥を修正する欠陥修正方法であって、
前記試料を観察するために、前記レーザ光と同じ波長の照明光を照明用光学系に入射させるステップと、
前記照明光を、前記照明用光学系の対物レンズを介して前記試料に入射させることによって、前記試料を照明するステップと、
前記試料で反射した反射光を前記対物レンズを介して検出して、前記試料を観察するステップと、
前記対物レンズを介して、前記試料に前記レーザ光を照射するステップと、を備える欠陥修正方法。
【請求項１０】
前記照明用光学系の途中で、前記照明光の空間分布を均一化するステップをさらに備え、
均一化された前記照明光を、前記照明用光学系の対物レンズを介して前記試料に入射させることによって、前記試料を照明している請求項９に記載の欠陥修正方法。
【請求項１１】
前記試料の照明と前記欠陥修正とが同一のレーザ光源からのレーザ光によってなされていることを特徴とする請求項１０に記載の欠陥修正方法。
【請求項１２】
前記照明光の空間分布を均一化するステップでは、
前記照明光を二次元回折格子に入射させ、
前記二次元回折格子からの複数の回折光を導光部材に入射させ、
前記導光部材内部で全反射光を繰り返しながら伝播した光を前記導光部材から出射させ、
前記導光部材の入射端面における、前記二次元回折格子からの回折光の入射位置を変化させている請求項１０、又は１１に記載の欠陥修正方法。
【請求項１３】
前記導光部材の出射端面が前記試料と共役な位置に配置されている請求項１２に記載の欠陥修正方法。
【請求項１４】
前記試料に設けられたパターンを覆う保護膜を形成し、
前記欠陥部分の前記保護膜を除去するために、前記試料に前記レーザ光を照射し、
前記欠陥部分が除去された保護膜をマスクとして、前記パターンをエッチングする請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の欠陥修正方法。
【請求項１５】
前記欠陥部分周辺にエッチングガスを噴出し、
前記欠陥部分周辺がエッチングガス雰囲気になった状態で、前記レーザ光を照射して、前記パターンを光励起エッチングすることを特徴とする請求項１４に記載の欠陥修正方法。
【請求項１６】
試料にレーザ光を照射して、試料上に設けられたパターンの欠陥を修正する欠陥修正方法であって、
前記パターン上に設けられている保護膜にレーザ光を照射して、欠陥部分の前記保護膜を除去するステップと、
前記保護膜が除去された試料に対して前記エッチングガスを供給するステップと、
前記エッチングガス雰囲気中において前記試料にレーザ光を照射して、前記保護膜が除去された部分の前記パターンを光励起エッチングするステップと、を備える欠陥修正方法。
【請求項１７】
前記保護膜を除去するためのレーザ光の照射と、前記パターンをエッチングするためのレーザ光の照射とが連続して行われている請求項１５、又は１６に記載の欠陥修正方法。
【請求項１８】
試料上にパターンを形成し、
前記試料上のパターンの欠陥を検出し、
請求項９乃至１７のいずれか１項に記載の欠陥修正方法により欠陥を修正するパターン基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、欠陥修正装置、欠陥修正方法、及びパターン基板に関し、特に詳しくは、レーザ光を欠陥部分に照射して修正する欠陥修正装置、欠陥修正方法、及びパターン基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
パターン基板の欠陥を修正するレーザリペア装置が開示されている（特許文献１）。このような、レーザリペア装置では、パターンの欠陥部分にレーザ光を照射することにより、欠陥を除去している。これにより、半導体デバイスの配線パターンやフォトマスクの遮光パターンを修正することができる。また、修正すべき箇所を位置決めするため、並びに欠陥の修正結果を確認するため、可視光の照明光源が設けられている。従って、レーザリペア装置には、レーザ光を照射するための修正光学系と、欠陥部分を観察するための観察用光学系とが設けられている。観察用の光学系を設けることで、修正部分の確認を行うことができる。
【０００３】
レーザ光が照射された欠陥部分を観察するため、レーザ光と照明光とがほぼ同じ位置に入射する。すなわち、修正用光学系の光軸と、観察用光学系の光軸は途中で合流している。そのため、光軸が合流する位置には、ダイクロイックミラーやハーフミラーが設けられている。例えば、照明光がハーフミラーで反射し、レーザ光がハーフミラーを透過することで、光軸が合流する。これにより、従って、これらの光学系では、対物レンズが共用されている。
【０００４】
さらに、レーザ光による欠陥修正方法では、レーザ照射によって発生するデブリの再付着を防止するための技術が開示されている（特許文献２）。特許文献２の方法では、クロムパターン上にレジストを形成して、欠陥部分を覆っている。そして、カーボンを含むガスを供給しながら、クロムパターン上のレジストにエネルギービームを照射している。これにより、欠陥部分のレジストが除去される。そして、ガスの供給を停止して、クロムパターンにエネルギービームを照射している。レジストが除去された部分において、クロムパターンの黒欠陥がエッチング除去される。エネルギービームとしては、イオンビーム、又はレーザビームが用いられている。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２２８６７８号公報
【特許文献２】特開昭６３−４７７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
また、特許文献２では、ビームの照射位置を確認することができない。従って、欠陥部分に正確にエネルギービームを照射することができない。また、確実に欠陥を修正できたか確認することも困難である。
【０００７】
また、レーザ光による欠陥修正の空間分解能を向上するためには、レーザ光の波長を短くする必要がある。例えば、発振波長２４８ｎｍのＫｒＦレーザなどを用いることによって、分解能を向上することができる。また、欠陥部分の観察には、通常、可視光が用いられる。紫外レーザ光を用いた欠陥修正の場合、観察用の照明光と修正用のレーザ光とで波長域が異なってしまう。レーザ光の波長と照明光の波長域が異なる場合、対物レンズの色収差によって、欠陥修正を確実に行うことができなくなってしまう。すなわち、試料上において、レーザ光の入射位置と、照明光の入射位置とがずれてしまう。よって、確実に欠陥を修正することが困難であるという問題点がある。
【０００８】
本発明の目的は、確実に欠陥を修正することができる欠陥修正装置、欠陥修正方法、及びパターン基板の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様に係る欠陥修正装置は、試料上に設けられたパターンの欠陥を修正する欠陥修正装置であって、対物レンズを介して、レーザ光を前記試料の欠陥部分に照射する修正用光学系と、前記試料を観察するために、前記対物レンズを介して前記レーザ光と同一波長の照明光を前記試料に照射する照明用光学系と、を備えたものである。これにより、照明用光学系と修正用光学系の光軸が一致するため、確実に欠陥を修正することができる。
本発明の第２の態様に係る欠陥修正装置は、上記の欠陥修正装置であって、前記照明用光学系が、前記照明光の強度分布を均一化する均一化部を有しているものである。これにより、照明用光学系と修正用光学系の光軸が一致するため、確実に欠陥を修正することができる。これにより、均一化されて弱められた照明光で照明することができるため、観察中に試料が加工されるのを防ぐことができる。
【００１０】
本発明の第３の態様に係る欠陥修正装置は、上記の欠陥修正装置であって、前記照明用光学系では、欠陥修正に用いる前記レーザ光を前記均一化部に入射させ、前記均一化部から出射した光を照明光として、試料に照射しているものである。これにより、１つのレーザ光源で照明及び欠陥修正を行うことができるため、装置構成を簡略化することができる。
【００１１】
本発明の第４の態様に係る欠陥修正装置は、上記の欠陥修正装置であって、前記均一化部が、照明光が入射する二次元回折格子と、前記二次元回折格子からの複数の回折光が入射し、入射光が全反射を繰り返しながら内部を伝播する導光部材と、前記導光部材の入射端面における、前記二次元回折格子からの回折光の入射位置を変化させる変化手段と、を有するものである。これにより、スペックルノイズが低減されるため、欠陥部分を容易に観察することができる。
【００１２】
本発明の第５の態様に係る欠陥修正装置は、上記の欠陥修正装置であって、前記導光部材の出射端面が前記試料と共役な位置に配置されているものである。これにより、均一な面照明をすることができるため、欠陥部分を容易に観察することができる。
本発明の第６の態様に係る欠陥修正装置は、上記の欠陥修正装置であって、前記対物レンズがカタディオプトリック式の対物レンズであることを特徴とするものである。これにより、ワーキングディスタンスの長い対物レンズを用いることができる。さらに、対物レンズを保護するためのペリクルを併用することができる。
【００１３】
本発明の第７の態様に係る欠陥修正装置は、上記の欠陥修正装置であって、前記試料に設けられたパターンを覆うよう保護膜が設けられ、前記欠陥部分の前記保護膜を除去するために、前記レーザ光を照射し、前記欠陥部分が除去された保護膜を介して、前記パターンをエッチングするものである。これにより、エッチングされた部分が試料上に付着することを防ぐことができる。また、欠陥部分周辺のエッチングを防ぐことができる。よって、確実に欠陥を修正することができる。
【００１４】
本発明の第８の態様に係る欠陥修正装置は、上記の欠陥修正装置であって、前記欠陥部分周辺にエッチングガスを噴出する噴出部をさらに備え、前記欠陥部分周辺がエッチングガス雰囲気になった状態で、前記レーザ光を照射して、前記パターンを光励起エッチングすることを特徴とするものである。これにより、レーザ光の連続照射で欠陥を修正することができるため、生産性を向上することができる。
【００１５】
本発明の第９の態様に係る欠陥修正方法は、レーザ光を用いて、試料上に設けられたパターンの欠陥を修正する欠陥修正方法であって、前記試料を観察するために、前記レーザ光と同じ波長の照明光を照明用光学系に入射させるステップと、前記照明光を前記照明用光学系の対物レンズを介して前記試料に入射させることによって、前記試料を照明するステップと、前記試料で反射した反射光を前記対物レンズを介して検出して、前記試料を観察するステップと、前記対物レンズを介して、前記試料に前記レーザ光を照射するステップと、を備えるものである。これにより、照明用光学系と修正用光学系の光軸が一致するため、確実に欠陥を修正することができる。
本発明の第１０の態様に係る欠陥修正方法は、上記の欠陥修正方法であって、前記照明用光学系の途中で、前記照明光の空間分布を均一化するステップをさらに備え、均一化された前記照明光を、前記照明用光学系の対物レンズを介して前記試料に入射させることによって、前記試料を照明しているものである。これにより、均一化されて弱められた照明光で照明することができるため、観察中に試料が加工されるのを防ぐことができる。
【００１６】
本発明の第１１の態様に係る欠陥修正方法は、上記の欠陥修正方法であって、前記試料の照明と前記欠陥修正とが同一のレーザ光源からのレーザ光によってなされていることを特徴とするものである。これにより、１つのレーザ光源で照明及び欠陥修正を行うことができるため、装置構成を簡略化することができる。
【００１７】
本発明の第１２の態様に係る欠陥修正方法は、上記の欠陥修正方法であって、前記照明光の空間分布を均一化するステップでは、前記照明光を二次元回折格子に入射させ、前記二次元回折格子からの複数の回折光を導光部材に入射させ、前記導光部材内部で全反射光を繰り返しながら伝播した光を前記導光部材から出射させ、前記導光部材の入射端面における、前記二次元回折格子からの回折光の入射位置を変化させているものである。これにより、スペックルノイズが低減されるため、欠陥部分を容易に観察することができる。
【００１８】
本発明の第１３の態様に係る欠陥修正方法は、上記の欠陥修正方法であって、前記導光部材の出射端面が前記試料と共役な位置に配置されているものである。これにより、均一な面照明をすることができるため、欠陥部分を容易に観察することができる。
【００１９】
本発明の第１４の態様に係る欠陥修正方法は、上記の欠陥修正方法であって、前記試料に設けられたパターンを覆う保護膜を形成し、前記欠陥部分の前記保護膜を除去するために、前記試料に前記レーザ光を照射し、前記欠陥部分が除去された保護膜をマスクとして、前記パターンをエッチングするものである。これにより、エッチングされた部分が試料上に付着することを防ぐことができる。また、欠陥部分周辺のエッチングを防ぐことができる。よって、確実に欠陥を修正することができる。
【００２０】
本発明の第１５の態様に係る欠陥修正方法は、上記の欠陥修正方法であって、前記欠陥部分周辺にエッチングガスを噴出し、前記欠陥部分周辺がエッチングガス雰囲気になった状態で、前記レーザ光を照射して、前記パターンを光励起エッチングすることを特徴とするものである。これにより、レーザ光の連続照射で欠陥を修正することができるため、生産性を向上することができる。
【００２１】
本発明の第１６の態様に係る欠陥修正方法は、上記の欠陥修正方法であって、試料にレーザ光を照射して、試料上に設けられたパターンの欠陥を修正する欠陥修正方法であって、前記パターン上に設けられている保護膜にレーザ光を照射して、欠陥部分の前記保護膜を除去するステップと、前記保護膜が除去された試料に対して前記エッチングガスを供給するステップと、前記エッチングガス雰囲気中において前記試料にレーザ光を照射して、前記保護膜が除去された部分の前記パターンを光励起エッチングするステップと、を備えるものである。これにより、簡便な工程で欠陥を修正することができるため、生産性を向上することができる。
【００２２】
本発明の第１７の態様に係る欠陥修正方法は、上記の欠陥修正方法であって、前記保護膜を除去するためのレーザ光の照射と、前記パターンをエッチングするためのレーザ光の照射とが連続して行われているものである。これにより、生産性を向上することができる。
【００２３】
本発明の第１８の態様に係るパターン基板の製造方法は、試料上にパターンを形成し、前記試料上のパターンの欠陥を検出し、上記の欠陥修正方法により欠陥を修正するものである。これにより、生産性を向上することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、確実に欠陥を修正することができる欠陥修正装置、欠陥修正方法、及びパターン基板の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の実施の形態について以下に図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施形態を示すものであって、本発明の範囲が以下の実施形態に限定されるものではない。以下の説明において、同一の符号が付されたものは実質的に同様の内容を示している。
本実施形態にかかる欠陥修正装置は、試料上に設けられたパターンの欠陥を修正する欠陥修正装置である。欠陥修正装置は、対物レンズを介して、レーザ光を試料の欠陥部分に照射する修正用光学系と、試料を観察するよう、対物レンズを介してレーザ光と同一波長の照明光を前記試料に照射する照明用光学系と、を備えている。さらに、照明用光学系が、前記照明光の強度分布を均一化する均一化部を有していてもよい。
【００２６】
実施の形態１．
本実施の形態にかかる欠陥修正装置について図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態にかかる欠陥修正装置の構成を示す図である。本実施の形態にかかる欠陥修正装置は、欠陥を修正するために、レーザ光を試料７０に照射する。従って、レーザ光源１１からのレーザ光を試料７０に導くための修正用光学系２０が設けられている。さらに、ランプ光源８１からの照明光によって、試料７０が照明されている。すなわち、ランプ光源８１が、照明光源となる。そして、照明光を試料まで導くための照明用光学系５０が設けられている。欠陥が確実に修正されたかを確認するために、試料７０の欠陥部分を確認する。従って、ランプ光源８１からのランプ照明光を試料７０に導くための照明用光学系５０が設けられている。照明用光学系５０は、試料７０に対して落射照明を行う。さらに、ランプ光源８１の後段に配置された干渉フィルタ８２によって、レーザ波長と同一波長の照明光で試料７０が照明されている。
【００２７】
対物レンズには枠状のペリクルフレーム７７が装着されている。そして、ペリクルフレーム７７には、透明なペリクル７８が設けられている。これにより、対物レンズ４３の先端がペリクルフレーム７７、及びペリクル７８で封止され、加工時に発生するデブリ等がレンズ面に付着するのを防ぐことができる。
ここでは、試料７０が、半導体装置の製造工程で用いられるフォトマスクであるとして説明する。従って、フォトマスクには、遮光パターンが形成されている。さらに、試料７０には、異物等の付着を防ぐためのペリクルが設けられていてもよい。ペリクルはペリクルフレームを介して、試料７０に取り付けられている。試料７０のパターン面には、枠状のペリクルフレームが貼着されている。ペリクルフレームは、試料７０のパターンが形成されている領域を囲むように形成されている。そして、ペリクルフレームの試料７０と反対側の面に透明なペリクルが設けられている。これにより、試料７０のパターンがペリクル及びペリクルフレームで囲まれる。よって、試料７０のパターン上の空間がペリクルとペリクルフレームによって封止され、異物等がパターン面に付着するのを防ぐことができる。
【００２８】
本実施の形態では、ペリクル７８を介して欠陥修正用のレーザ光を照射する。さらに、ペリクル７８を介して観察用の照明光を照射する。
【００２９】
本実施形態では、照明用光学系５０と修正用光学系２０とで対物レンズ４３を共用している。すなわち、同一の対物レンズ４３によって、修正用のレーザ光と、照明光とが試料上に照射される。さらに、同じ波長であるため、大きな色収差等がない。これにより、照明光と、修正用のレーザ光の入射位置を一致させることができる。よって、正確に欠陥を修正することができる。また、観察用の照明光は、試料７０に集光されずに、広く照明するので、観察時に試料７０が加工されるのを防ぐことができる。
【００３０】
まず、修正用光学系２０について説明する。レーザ光源１１からの欠陥修正用のレーザ光が出射される。レーザ光源１１からは紫外光が出射される。レーザ光源１１は、例えば、ＫｒＦエキシマレーザであり、波長２４８ｎｍのレーザ光を出射する。あるいは、レーザ光源１１として、ＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザを用いることもできる。この場合、波長２６６ｎｍの４倍高調波を利用することが好ましい。レーザ光源１１からのレーザ光はレンズ１２に入射する。レンズ１２で屈折されたレーザ光は、スリット２４に入射する。ここで、レンズ１２は、レーザ光をスリット２４上に集光している。従って、レンズ１２の焦点位置にスリット２４が配置される。
【００３１】
スリット２４は、レーザ光を通過させるための開口を有している。もちろん、スリット２４の開口を可変として、ビームを成形することも可能である。すなわち、欠陥を修正する領域に応じて、スリット２４の開口幅、及び開口形状を変化させてもよい。このスリット２４の像が試料７０上に投影される。従って、スリット２４は、試料７０と共役な位置に配置される。これにより、所望の領域にレーザ光を照射することができる。
【００３２】
スリット２４を通過したレーザ光は、ミラー３１に入射する。ミラー３１は、レーザ光の光路中に挿脱可能に設けられている。すなわち、ミラー３１には、ミラー３１を駆動するための駆動機構３１ａが設けられている。駆動機構３１ａが駆動することによって、ミラー３１が矢印の方向に移動する。例えば、欠陥修正時には、ミラー３１が光路中に挿入され、観察時にはミラー３１が光路中から取り除かれる。このように、ミラー３１を駆動することで、欠陥修正モードと観察モードとが切換えられる。すなわち、欠陥修正モードから観察モードに移行するときは、ミラー３１を光路中から取り除く。反対に、観察モードからに欠陥修正モードに移行するときは、ミラー３１を光路中に挿入する。
【００３３】
ミラー３１で反射されたレーザ光は、試料７０の方向に反射される。そのため、ミラー３１で反射されたレーザ光は、レンズ３２に入射する。そして、レンズ３２で屈折されたレーザ光は、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）４１に入射する。ＰＢＳ４１は、偏光状態に応じて、光を反射又は透過する。例えば、Ｐ偏光成分は、ＰＢＳ４１を通過し、Ｓ偏光成分はＰＢＳ４１で反射される。これにより、レーザ光のＰ偏光成分がＰＢＳ４１を通過する。ＰＢＳ４１を通過したレーザ光は、直線偏光になっている。
【００３４】
ＰＢＳ４１を通過したレーザ光は、λ／４板４２に入射する。λ／４板４２は、常光成分と異常光成分の間の位相を９０°ずらす。従って、λ／４板４２を通過した光は、円偏光になっている。λ／４板４２を通過したレーザ光は、対物レンズ４３に入射する。対物レンズ４３は、レーザ光を試料７０上に集光する。対物レンズ４３からのレーザ光は、ペリクル７８を介して試料７０に入射する。試料７０上で、レーザ光のスポット径は、例えば、０．３μｍ程度になる。試料７０上には、スリット２４の像が結像される。これにより、所望の領域にレーザ光を照射することができる。試料７０は可動ステージ７６上に載置されている。可動ステージ７６は、例えば、ＸＹステージであり、光軸に対する試料７０の位置を移動させることができる。
【００３５】
さらに、対物レンズ４３にカタディオプトリック式の対物レンズを用いている。すなわち、対物レンズ４３の鏡筒内には、レンズと反射鏡とが設けられている。カタディオプトリック式の対物レンズ４３ではＮＡ（開口数）が大きく、ワーキングディスタンスが長くなる。これにより、試料７０のパターン面から対物レンズ４３までの距離を離すことができる。よって、欠陥修正時のデブリが対物レンズ４３に付着するのを防ぐことができる。さらに、ペリクル付き対物レンズ４３を用いた場合や、ペリクル７８付きマスクを試料７０とした場合でも、ワーキングディスタンスが長いため、ペリクルと対物レンズ４３や試料７０が干渉することがない。このように、ペリクル付き対物レンズ４３を用いた場合やペリクル付きマスクを試料７０とする場合、カタディオプトリック式の対物レンズ４３が好適である。また、ペリクル７８を付けたまま、観察、修正を行うことで、欠陥修正時に発生するデブリが対物レンズ４３に付着するのを防ぐことができる。すなわち、レーザ照射によって発生したデブリが対物レンズ４３に付着するのを防ぐことができる。また、カタディオプトリック式の対物レンズでは、色収差補正（色消し）が容易である。これにより、半値幅の広いランプ光源１１を用いることができる。
【００３６】
次に、照明用光学系５０について説明する。ここでは、照明用光学系５０の一部は、修正用光学系２０と光軸が共通している。これにより、対物レンズ４３を共用できるため、装置構成を簡略化することができる。照明光が照明用光学系５０を通過することで、照明光として照射される。また、照明用光学系５０の一部は修正用光学系２０の一部と共通になっている。
【００３７】
ランプ光源８１は、例えば、水銀キセノンランプである。ランプ光源８１から出射したランプ照明光は、レーザ波長を含むスペクトルを有している。すなわち、レーザ波長である２４８ｎｍを含むブロードな連続スペクトルの照明光がランプ光源８１から出射する。もちろん、水銀キセノンランプ以外の光源を照明用の光源として用いてもよい。
【００３８】
ランプ光源８１から出射した照明光は、レンズ５３、干渉フィルタ８２、及びレンズ５５を介して、導光部材５６に入射する。ここで、干渉フィルタ８２は、例えば、バンドパスフィルタであり、必要な波長のみを透過する。ここで、干渉フィルタ８２は、レーザ波長と同じ波長２４８ｎｍの光を透過する。従って、干渉フィルタ８２を透過する光の中心波長が２４８ｎｍになり、波長が２４８ｎｍからずれている光は遮光される。
【００３９】
照明光は、レンズ５５で屈折されて導光部材５６の端面（入射端面）に集光する。導光部材５６は、角ロッドや光ファイバなどの透明部材である。照明光は導光部材５６の内部で全反射を繰り返して、伝播する。そして、導光部材５６の端面（出射端面）から出射する。従って、導光部材５６の出射端面では光の空間強度分布が均一されている。従って、導光部材５６が照明光の空間分布を均一化する均一化部になっている。すなわち、導光部材５６の出射端面における光強度の空間分布は均一になっている。
【００４０】
導光部材５６からの照明光は、レンズ５７、絞り５８、及びレンズ５９を介して、ミラー６０に入射する。ミラー６０は、照明光を、ＰＢＳ４１の方向に反射する。ミラー６０で反射された照明光は、絞り６１、及びレンズ６２を介して、ＰＢＳ４１に入射する。ＰＢＳ４１は、上記の通り、偏光状態に応じて光を透過、又は反射する。従って、レンズ６２からＰＢＳ４１に入射した照明光のＳ偏光成分が、試料７０の方向に反射される。
【００４１】
ＰＢＳ４１で反射された照明光は、λ／４板４２で円偏光となって、対物レンズ４３に入射する。対物レンズ４３は、照明光を試料７０上に集光する。対物レンズ４３からの照明光は、ペリクル７８を介して試料７０に入射する。ここで、試料７０と導光部材５６の出射端面とが共役な位置に配置されている。これにより、空間分布が均一な照明光で照明することができる。なお、照明用光学系５０では、照明光が瞳の一部のみを利用している。従って、対物レンズ４３に入射する照明光のスポット径は、修正用レーザ光のスポット径よりも小さくなっている。
【００４２】
次に、観察用の光学系について説明する。観察用の光学系は、照明用光学系５０の一部と光軸が共通している。すなわち、試料７０で反射した反射光は、照明光と共通の光軸に沿って、伝播していく。試料７０で反射した反射光をペリクル７８を介して対物レンズ４３に入射する。対物レンズ４３で屈折された反射光は、λ／４板４２を通過して、ＰＢＳ４１に入射する。ここで、λ／４板４２は、円偏光であった反射光をＰ偏光にする。ＰＢＳ４１から対物レンズ４３に向かう往路と、対物レンズ４３からＰＢＳ４１に向かう復路とで、１回づつ、λ／４板４２を通過する。すなわち、ＰＢＳ４１と試料７０とを往復する間、光は、λ／４板４２を２回通過する。このため、常光成分と異常光成分との間に、１８０°の位相差が生じる。これにより、ＰＢＳ４１で反射した時点でＳ偏光であった光が、Ｐ偏光となってＰＢＳ４１に入射する。このようにすることで、光を効率よくカメラ６３まで導くことができる。ＰＢＳ４１によって、照明光と反射光との光軸が分岐される。
【００４３】
ＰＢＳ４１を通過した反射光は、レンズ３２を介して、カメラ６３に入射する。なお、観察時には、駆動機構３１ａによってミラー３１が光路上から取り除かれている。レンズ３２は、カメラ６３の受光面に反射光を集光する。これにより、試料７０の像がカメラ６３上に結像される。よって、試料７０を観察することが可能になる。このカメラ６３で撮像した試料７０の像に基づいて、試料７０の欠陥部分を観察する。これにより、試料７０の欠陥にレーザ光を確実に照射することができる。また、修正の仕上がりを確認することができる。
【００４４】
このように、ＰＢＳ４１によって、修正用光学系２０の光軸が、照明用光学系５０の光軸に合流する。そして、観察用の照明光と修正用のレーザ光とが共通の光軸に沿って伝播する。共通光軸上に対物レンズ４３が配置される。すなわち、ＰＢＳ４１から試料７０までの間の光路が一致している。さらに、同じ波長の光で、修正、及び観察を行っているため、対物レンズ４３の色収差によるずれがなくなる。すなわち、試料７０における、修正用レーザ光の入射位置と、照明光の入射位置が一致する。これにより、対物レンズ４３の色収差による光の照射位置のずれを抑制することができる。よって、確実に欠陥を修正することができる。
【００４５】
さらに、導光部材５６によって照明光の空間分布を均一化している。すなわち、試料７０に入射する光の空間分布が均一化された面照明を行っている。このため、修正用のレーザ光と同じ波長の照明光を用いた場合でも、観察時において照明光によって試料７０が加工されるのを防ぐことができる。すなわち、面照明を行っているため、照明光のパワー密度が修正用のレーザ光によりも低くなっている。パワー密度の低い照明光を照射してもレジストは加工されない。従って、精度よく欠陥修正することができる。
【００４６】
なお、本実施の形態のように、ランプ光源８１を用いる場合は、導光部材５６を用いなくてもよい。すなわち、照明用光学系５０から導光部材５６を取り除いてもよい。
【００４７】
実施の形態２．
本実施の形態にかかる欠陥修正装置について図２を用いて説明する。図２は、本実施の形態にかかる欠陥修正装置の構成を示す図である。本実施の形態にかかる欠陥修正装置は、欠陥を修正するために、レーザ光を試料７０に照射する。従って、レーザ光源１１からのレーザ光を試料７０に導くための修正用光学系２０が設けられている。さらに、同じレーザ光源１１からのレーザ光によって、試料７０が照明されている。すなわち、レーザ光源１１が、照明光源となる。そして、照明光を試料まで導くための照明用光学系５０が設けられている。欠陥が確実に修正されたかを確認するために、試料７０の欠陥部分を確認する。従って、レーザ光源１１からのレーザ光を試料７０に導くための照明用光学系５０が設けられている。照明用光学系５０は、試料７０に対して落射照明を行う。
【００４８】
本実施形態では、照明用光学系５０と修正用光学系２０とで対物レンズ４３を共用している。すなわち、同一の対物レンズ４３によって、修正用のレーザ光と、照明光とが試料上に集光される。さらに、同じ波長であるため、大きな色収差等がない。これにより、照明光と、修正用のレーザ光の入射位置を一致させることができる。よって、正確に欠陥を修正することができる。また、観察用の照明光は、試料７０に集光されずに、広く照明するので、観察時に試料７０が加工されるのを防ぐことができる。
なお、本実施の形態にかかる欠陥修正装置で修正を行う試料７０には、フォトマスクや、半導体ウエハなどのパターン基板を用いることができる。もちろん、実施の形態１に示したように、ペリクル付きのフォトマスクを試料７０としてもよい。
【００４９】
まず、修正用光学系２０について説明する。レーザ光源１１からの欠陥修正用のレーザ光が出射される。レーザ光源１１からは紫外光が出射される。レーザ光源１１は、例えば、ＫｒＦエキシマレーザであり、波長２４８ｎｍのレーザ光を出射する。あるいは、レーザ光源１１として、ＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザを用いることもできる。この場合、波長２６６ｎｍの４倍高調波を利用することが好ましい。レーザ光源１１からのレーザ光はレンズ１２に入射する。レンズ１２で屈折されたレーザ光は、レンズ１３に入射する。レンズ１２、及びレンズ１３は、ビームリデューサー（ビーム縮小器）を構成している。これにより、レーザ光のスポット径が適切な大きさに縮小される。さらに、レンズ１２、及びレンズ１３によって、レーザ光がコリメートされ、平行光束となる。レンズ１３からのレーザ光は、ミラー１４によって、ミラー１５の方向に反射される。
【００５０】
ミラー１５は、レーザ光の光路中に挿脱可能に設けられている。すなわち、ミラー１５には、ミラー１５を駆動するための駆動機構１５ａが設けられている。駆動機構１５ａが駆動することによって、ミラー１５が矢印の方向に移動する。例えば、欠陥修正時には、ミラー１５が光路中に挿入され、観察時にはミラー１５が光路中から取り除かれる。このように、ミラー１５を駆動することで、欠陥修正モードと観察モードとが切換えられる。
【００５１】
ミラー１５で反射したレーザ光は絞り２１を通過して、レンズ２２に入射する。レンズ２２からのレーザ光は、ミラー２３で反射されて、スリット２４に入射する。ここで、レンズ２２は、レーザ光をスリット２４上に集光している。従って、レンズ２２の焦点位置にスリット２４が配置される。
【００５２】
スリット２４は、レーザ光を通過させるための開口を有している。もちろん、スリット２４の開口を可変として、ビームを成形することも可能である。すなわち、欠陥を修正する領域に応じて、スリット２４の開口幅、及び開口形状を変化させてもよい。このスリット２４の像が試料７０上に投影される。従って、スリット２４は、試料７０と共役な位置に配置される。これにより、所望の領域にレーザ光を照射することができる。
【００５３】
スリット２４を通過したレーザ光は、ミラー３１に入射する。ミラー３１は、レーザ光の光路中に挿脱可能に設けられている。すなわち、ミラー３１には、ミラー３１を駆動するための駆動機構３１ａが設けられている。駆動機構３１ａが駆動することによって、ミラー３１が矢印の方向に移動する。例えば、欠陥修正時には、ミラー３１が光路中に挿入され、観察時にはミラー３１が光路中から取り除かれる。このように、ミラー３１を駆動することで、欠陥修正モードと観察モードとが切換えられる。すなわち、欠陥修正モードから観察モードに移行するときは、ミラー１５及びミラー３１を光路中から取り除く。反対に、観察モードからに欠陥修正モードに移行するときは、ミラー１５及びミラー３１を光路中に挿入する。
【００５４】
ミラー３１で反射されたレーザ光は、試料７０の方向に反射される。そのため、ミラー３１で反射されたレーザ光は、レンズ３２に入射する。そして、レンズ３２で屈折されたレーザ光は、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）４１に入射する。ＰＢＳ４１は、偏光状態に応じて、光を反射又は透過する。例えば、Ｐ偏光成分は、ＰＢＳ４１を通過し、Ｓ偏光成分はＰＢＳ４１で反射される。これにより、レーザ光のＰ偏光成分がＰＢＳ４１を通過する。ＰＢＳ４１を通過したレーザ光は、直線偏光になっている。
【００５５】
ＰＢＳ４１を通過したレーザ光は、λ／４板４２に入射する。λ／４板４２は、常光成分と異常光成分の間の位相を９０°ずらす。従って、λ／４板４２を通過した光は、円偏光になっている。λ／４板４２を通過したレーザ光は、対物レンズ４３に入射する。対物レンズ４３は、レーザ光を試料７０上に集光する。試料７０上で、レーザ光のスポット径は、例えば、０．３μｍ程度になる。試料７０上には、スリット２４の像が結像される。これにより、所望の領域にレーザ光を照射することができる。試料７０は可動ステージ７６上に載置されている。可動ステージ７６は、例えば、ＸＹステージであり、光軸に対する試料７０の位置を移動させることができる。
【００５６】
さらに、本実施の形態では、対物レンズ４３の近傍に噴出部２５が設けられている。噴出部２５は、たとえば、ガスを噴出するノズルなどを有している。そして、噴出部２５は、対物レンズ４３と試料７０の間の空間にエッチングガスを供給する。これにより、レーザ光が照射される欠陥箇所周辺が、エッチングガス雰囲気になる。従って、レーザ光は、対物レンズ４３を出射した後、エッチングガス雰囲気を通って、試料７０に入射する。なお、欠陥修正工程については、後述する。
【００５７】
次に、照明用光学系５０について説明する。ここでは、照明用光学系５０には、修正用光学系２０と共通のレーザ光源１１が用いられている。これにより、１つのレーザ光源１１で照明及び欠陥修正を行うことができるため、装置構成を簡略化することができる。レーザ光が照明用光学系５０を通過することで、照明光として照射される。また、照明用光学系５０の一部は修正用光学系２０の一部と共通になっている。
【００５８】
レーザ光源１１からのレーザ光は、レンズ１２、及びレンズ１３を介して、ミラー１４に入射する。そして、ミラー１４は、ガルバノミラー５１の方向にレーザ光を反射する。なお、観察時には、上記の通り、ミラー１５が光路中から取り除かれている。従って、レーザ光は、ミラー１５で反射されることなく、ガルバノミラー５１に入射する。ガルバノミラー５１には、駆動機構５１ａが接続されている。駆動機構５１ａは、ガルバノミラー５１の反射面の角度を変化させる。これにより、レーザ光が走査される。
【００５９】
ガルバノミラー５１は、例えばＰＢＳであり、偏光状態に応じて光を反射する。ＰＢＳであるガルバノミラー５１は、Ｓ偏光成分を反射する。ガルバノミラー５１で反射したレーザ光は、二次元回折格子５２に入射する。なお、上記のように、二次元回折格子５２におけるレーザ光の入射位置は、ガルバノミラー５１によって、変化している。二次元回折格子５２には、所定の回折格子パターンが形成されている。二次元回折格子は透過型の回折格子である。従って、レーザ光が二次元回折格子５２に入射すると、入射面と反対側の面から回折光が出射される。回折光は一定の拡がりを持って出射される。二次元回折格子５２は１本のレーザビームから複数本の回折光を生成して、二次元のマルチスポットを形成する。すなわち、レーザ光は、二次元回折格子５２によって、複数本のマルチビームに変換される。そして、円形に配列されたマルチビームを二次元回折格子５２から出射させる。例えば、直径方向に最大１００点程度のマルチビームを配列する。二次元回折格子５２の設計としては、必要なＮＡと同じかそれよりもわずかに大きい回折角を有するようにする。なお、それぞれの光ビームは隣接する他の光ビームと一部が重なっていてもよい。二次元回折格子５２に入射するマルチビームのパターンは円形に限られるものではない。
【００６０】
二次元回折格子５２から出射したマルチビームは、レンズ５３、絞り５４、及びレンズ５５を介して、導光部材５６に入射する。絞り５４は、対物レンズ４３の瞳の位置に配置されている。レンズ５３、及びレンズ５５は、所定の拡がり角の持つマルチビームを、導光部材５６の端面（入射端面）に集光する。そして、マルチビームは導光部材５６の内部で全反射を繰り返して、伝播する。そして、導光部材５６の端面（出射端面）から出射する。ここで、導光部材５６、二次元回折格子５２、ガルバノミラー５１、及び駆動機構５１ａは、レーザ光の強度分布を均一化する均一化部６５を構成している。従って、導光部材５６の出射端面では光の空間強度分布が均一されている。すなわち、導光部材５６の出射端面における光強度の空間分布は均一になっている。なお、均一化部６５については後述する。
【００６１】
導光部材５６からの照明光は、レンズ５７、絞り５８、及びレンズ５９を介して、ミラー６０に入射する。ミラー６０は、照明光を、ＰＢＳ４１の方向に反射する。ミラー６０で反射された照明光は、絞り６１、及びレンズ６２を介して、ＰＢＳ４１に入射する。
ＰＢＳ４１は、上記の通り、偏光状態に応じて光を透過、又は反射する。従って、レンズ６２からＰＢＳ４１に入射した照明光のＳ偏光成分が、試料７０の方向に反射される。
【００６２】
ＰＢＳ４１で反射された照明光は、λ／４板４２で円偏光となって、対物レンズ４３に入射する。対物レンズ４３は、照明光を試料７０上に集光する。ここで、試料７０と導光部材５６の出射端面とが共役な位置に配置されている。これにより、空間分布が均一な照明光で照明することができる。なお、照明用光学系５０では、照明光が瞳の一部のみを利用している。従って、対物レンズ４３に入射する照明光のスポット径は、修正用レーザ光のスポット径よりも小さくなっている。
【００６３】
また、対物レンズ４３にカタディオプトリック式の対物レンズを用いてもよい。カタディオプトリック式の対物レンズ４３では、鏡筒内には、レンズと反射鏡とが設けられている。そして、カタディオプトリック式の対物レンズ４３では、ＮＡ（開口数）が大きく、ワーキングディスタンスが長くなる。これにより、試料７０のパターン面から対物レンズ４３までの距離を離すことができる。よって、欠陥修正時のデブリが対物レンズ４３に付着するのを防ぐことができる。また、ペリクル付き対物レンズ４３を用いる場合や、ペリクル付きマスクを試料７０とする場合は、カタディオプトリック式の対物レンズが好適である。
【００６４】
次に、観察用の光学系について説明する。観察用の光学系は、照明用光学系５０の一部と光軸が共通している。すなわち、試料７０で反射した反射光は、照明光と共通の光軸に沿って、伝播していく。反射光は、対物レンズ４３で屈折されて、λ／４板４２に入射する。反射光は、λ／４板４２を通過して、ＰＢＳ４１に入射する。ここで、λ／４板４２は、円偏光であった反射光をＰ偏光にする。ＰＢＳ４１から対物レンズ４３に向かう往路と、対物レンズ４３からＰＢＳ４１に向かう復路とで、１回づつ、λ／４板４２を通過する。すなわち、ＰＢＳ４１と試料７０とを往復する間、光は、λ／４板４２を２回通過する。このため、常光成分と異常光成分との間に、１８０°の位相差が生じる。これにより、ＰＢＳ４１で反射した時点でＳ偏光であった光が、Ｐ偏光となってＰＢＳ４１に入射する。このようにすることで、光を効率よくカメラ６３まで導くことができる。ＰＢＳ４１によって、照明光と反射光との光軸が分岐される。
【００６５】
ＰＢＳ４１を通過した反射光は、レンズ３２を介して、カメラ６３に入射する。なお、観察時には、駆動機構３１ａによってミラー３１が光路上から取り除かれている。レンズ３２は、カメラ６３の受光面に反射光を集光する。これにより、試料７０の像がカメラ６３上に結像される。よって、試料７０を観察することが可能になる。このカメラ６３で撮像した試料７０の像に基づいて、試料７０の欠陥部分を観察する。これにより、試料７０の欠陥にレーザ光を確実に照射することができる。また、修正の仕上がりを確認することができる。
【００６６】
このように、ＰＢＳ４１によって、修正用光学系２０の光軸が、照明用光学系５０の光軸に合流する。そして、観察用の照明光と修正用のレーザ光とが共通の光軸に沿って伝播する。共通光軸上に対物レンズ４３が配置される。すなわち、ＰＢＳ４１から試料７０までの間の光路が一致している。さらに、同じレーザ光源１１からの光で、修正、及び観察を行っているため、対物レンズ４３の色収差によるずれがなくなる。すなわち、試料７０における、修正用レーザ光の入射位置と、照明光の入射位置が一致する。これにより、対物レンズ４３の色収差によるレーザ光の照射位置のずれを抑制することができる。よって、確実に欠陥を修正することができる。
【００６７】
さらに、照明用光学系５０には、均一化部６５が設けられている。この均一化部６５によって、レーザ光の強度分布を均一にする方法について説明する。図３は、実施の形態１、２に用いられている導光部材５６の構成を示す斜視図である。導光部材５６は角ロッド形状を有している。すなわち、導光部材５６は、四角柱状の部材であり、光の伝播方向が長手方向となっている。具体的な導光部材５６の大きさは、１ｍｍ×１ｍｍ×５０ｍｍ程度である。導光部材５６は、例えば、透明で屈折率が高い材質で形成されている。なお、導光部材５６の材質は、周囲（例えば、空気）よりも屈折率が高いものであればよい。導光部材５６に入射された光はその内部を伝播する。すなわち、入射光は導光部材５６の側面で全反射して伝播する。この全反射によって、入射された回折光の光強度分布が均一化されていく。
【００６８】
例えば、導光部材５６は、石英、フッ化物又は樹脂などで形成されている。導光部材５６は矩形の断面形状を有している。従って、光強度分布が不均一な光を導光部材５６に入射した場合においても、光強度分布が均一な光を導光部材５６の出射端面から出射することができるからである。また、導光部材５６がフッ化物を形成した場合、波長２００ｎｍ以下の遠紫外光を伝播させることができる。これは、フッ化物のバンドギャップエネルギーが非常に高いために、この波長領域における光においても吸収されることがないからである。
【００６９】
なお、フッ化物の具体的な組成としては、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、フッ化バリウム、フッ化バリウムリチウム、フッ化リチウムイットリウム、フッ化リチウムストロンチウムアルミニウム、フッ化リチウムカルシウムアルミニウム、フッ化リチウムストロンチウムガリウムなどが利用できる。
【００７０】
このような導光部材５６を用いることによって、出射端面から空間的に均一な分布の光が出射される。すなわち、入射端面から入射した光は、導光部材５６内で全反射を繰り返しながら、伝播していく。これにより、異なる入射位置であったマルチビームは導光部材５６内部で混じり合う。さらに、マルチビームは一定の拡がりを持っているため、出射端面ではマルチビームが重なり合う。そして、二次元回折格子５２と導光部材５６との距離を調整して、出射端面の光強度分布が均一になるようにする。これにより、入射端面で光強度分布が不均一であったとしても、出射端面では均一化される。このように、１本の導光部材５６にマルチビームを入射させることによって、空間的な光強度分布の均一な光ビームを取り出すことができる。また、導光部材５６の長さを長くすることによって、光強度分布をより均一化することができる。さらに、導光部材５６を伝播した光を用いることによって、照明光の出射角度を制限することができる。すなわち、導光部材５６と周囲との屈折率で決まる全反射の角度を超える角度では光が伝播されない。よって、導光部材５６の中心軸に対して一定の角度以上傾いた光の通過が制限される。よって、照明光の角度分布を制限することができる。
【００７１】
さらに、本実施の形態では、上記のように、ガルバノミラー５１を用いて、レーザ光を微小に走査している。これにより、二次元回折格子５２におけるレーザ光の入射位置が変化する。従って、導光部材５６の入射端面におけるマルチスポットの回折光の位置も変化する。すなわち、回折光の導光部材５６の入射位置が時間に応じて変化する。ここで、ガルバノミラー５１による走査距離は、入射端面上において、１本の回折光のスポットが隣のスポットに移動する程度の距離でよい。従って、走査周期を高くすることができる。このように、一定の周期で回折光の入射位置を変化させることによって、入射端面上での回折光の入射位置が振動する。すなわち、本実施の形態では、二次元回折格子５２からの回折光の導光部材５６の入射端面における入射位置を変化させながら、導光部材５６から出射された光によって照明している。これにより、出射端面上での回折光の出射位置も変化する。よって、簡易な構成でスペックルノイズを低減することができる。
【００７２】
例えば、ＣＣＤカメラなどの撮像素子を用いた場合、ガルバノミラー５１の走査周期は、ＣＣＤカメラのフレーム周期以上にすればよい。従って、ガルバノミラー５１は、例えば、１０Ｈｚ以上とすることができる。さらには、ＣＣＤカメラの積分時間の整数分の１の周期で、走査することが好ましい。これにより、それぞれのフレームにおいて、同じ光強度で照明される。本実施の形態にかかる照明装置を用いて照明を行うことによって均一な照明が可能となる。具体的には、導光部材５６の出射端面を試料面と、共役な位置に配置する。これにより、均一な面照明を行うことができる。このように、導光部材５６の出射端面を像面と共役な位置に配置する。また、瞳上の照明光のパターンを二次元回折格子５２のファーフィールドパターンと一致させる。すなわち、瞳と共役な位置を二次元回折格子５２のファーフィールドとする。
【００７３】
さらに、本実施の形態において、二次元回折格子５２と導光部材５６とを一体的に形成してもよい。すなわち、二次元回折格子５２を導光部材５６の入射端面に形成する。これにより、部品点数を削減することができる。例えば、射出成形によって二次元回折格子５２と導光部材５６を一体的に形成することができる。この場合、二次元回折格子５２と導光部材５６は、適当な屈折率を有するプラスチックによって形成される。これにより、部品コストを低減することができる。さらに、二次元回折格子５２から出射されるマルチビームの全てを導光部材５６に入射させることができるため、光のロスを低減することができる。
【００７４】
このように、試料７０を観察するための照明光が、均一化部６５を通過する。均一化部６５は、横方向における光強度分布を均一にする。例えば、レーザ光の強度分布がガウス分布の場合、光軸上における光強度が弱くなる。すなわち、スポット中心における光強度が弱くなり、その周辺における光強度が強くなる。導光部材５６の出射端面が試料７０面と共役な位置に配置されている。これにより、均一な面照明を行うことができる。また、二次元回折格子５２に入射するレーザ光の位置を微小に変化させている。このため、干渉性の高いレーザ光を用いた場合でも、スペックルノイズを抑制することができる。これにより、容易に欠陥部分を観察することができる。
【００７５】
なお、導光部材５６は角ロッドに限られるものではない。例えば、光ファイバやバンドルファイバなどを用いることができる。さらには、フライアレイレンズなどを有するビームホモジナイザを用いることも可能である。このように、これらを用いて照明光の空間分布を均一化することで、容易に観察することができる。
【００７６】
このように、導光部材５６の入射端面における、回折光の入射位置を変化させる。すると、出射端面上での回折光の出射位置も変化する。よって、簡易な構成でスペックルノイズを低減することができる。これにより、容易に欠陥部分を観察することができる。
【００７７】
なお、入射端面における回折光の入射位置を変化させる構成は、ガルバノミラー５１に限られるものではない。例えば、二次元回折格子５２と、導光部材５６との間に透明板等を挿入する。そして、透明板に駆動機構を設けて、光軸に対する透明板の角度を微小に変化させる。これにより、マルチビームの屈折角が時間に応じて変化する。このような方法でも、導光部材５６の入射端面における回折光の入射位置を変化させることができる。
【００７８】
また、二次元回折格子５２と、導光部材５６との間に拡散板を設けてもよい。そして、拡散板に駆動機構を設けて、拡散板を回転させる。これにより、導光部材５６の入射端面における回折光の入射位置を変化させることができる。
【００７９】
あるいは、二次元回折格子５２に駆動機構を設けて、二次元回折格子５２を回転させてもよい。これにより、導光部材５６の入射端面における回折光の入射位置を変化させることができる。
【００８０】
二次元回折格子５２として反射型のものを用いた場合、二次元回折格子５２の角度を変化させてもよい。例えば、ガルバノミラー５１と同様に、二次元回折格子５２を駆動する駆動機構を設ける。そして、時間に応じて、二次元回折格子５２の角度を変える。これにより、反射型の二次元回折格子５２に対するレーザ光の入射角度が時間に応じて変化する。
よって、導光部材５６の入射端面における回折光の入射位置を変化させることができる。
【００８１】
修正用光学系２０には、レンズ１２、レンズ１３、ミラー１４、ミラー１５、絞り２１、レンズ２２、ミラー２３、スリット２４、ミラー３１、レンズ３２、ＰＢＳ４１、λ／４板４２、及び対物レンズ４３が設けられている。一方、照明用光学系５０には、レンズ１２、レンズ１３、ミラー１４、ガルバノミラー５１、二次元回折格子５２、レンズ５３、絞り５４、レンズ５５、導光部材５６、レンズ５７、絞り５８、レンズ５９、ミラー６０、絞り６１、レンズ６２、ＰＢＳ４１、λ／４板４２、及び対物レンズ４３が設けられている。従って、対物レンズ４３を含む一部の光学系が共通している。すなわち、照明光とレーザ光は、対物レンズ４３の光軸に沿って伝播する。また、共通の対物レンズが用いられている。このため、光学系を切換えた場合でも、試料７０上における光の照射位置のずれを低減することができる。よって、確実に欠陥を修正することができる。
【００８２】
次に、レーザ光を照射して、欠陥を修正する工程について、図４を用いて説明する。図４は、本実施の形態にかかる欠陥修正方法を示す工程断面図である。
【００８３】
ここでは、試料７０が基板７１上に金属膜７２のパターンが形成されている。例えば、基板７１は、半導体ウエハであって、金属膜７２は、半導体回路の配線等となる。そして、金属膜７２のパターンが修正対象となる。ここでは、金属膜７２の一部に欠陥７４が存在する。欠陥７４は、黒欠陥である。従って、本来、金属膜７２が存在しない箇所に、金属膜７２が存在している。
【００８４】
まず、図４（ａ）に示すように、金属膜７２上に、レジスト７３を塗布する。これにより、金属膜７２のパターンがレジスト７３によって覆われる。そして、図４（ｂ）に示すように、欠陥７４部分にレーザ光を照射する。これにより、欠陥７４部分のレジスト７３が除去され、金属膜７２が露出する。すなわち、レーザ光が照射した箇所に、レジスト７３の開口部が形成される。レジスト７３の開口部では、金属膜７２が露出している。ここでは、パルスレーザ光がレジスト７３に照射される。レーザアブレーション等によって、レジスト７３が除去される。
【００８５】
次に、エッチングガス（エッチャント）であるＣｌ２を供給しながら、欠陥７４部分にレーザ光を照射する。なお、エッチングガスは特に限定されるものではなく、Ｃｌ２の他、ＣＣｌ４、ＣＨＣｌ３，ＣＨ２Ｃｌ，ＢＣｌ３などを用いることができる。もちろん、これらを混合した混合ガスを用いてもよい。さらに、エッチングガスは上記以外のガスを用いてもよく、欠陥修正する材料に応じて適宜選択される。例えば、金属膜７２がクロム等である場合は、塩素系のガスに酸素ガスを混合する。
【００８６】
噴出部２５からエッチングガスを噴出することによって、レーザ光の光路がエッチングガス雰囲気となる。すると、エッチングガスに紫外線が照射され、塩素が励起される。従って、金属膜７２に対して、光励起エッチングを行うことができる。
【００８７】
これにより、欠陥７４部分において、金属膜７２がエッチングされる。例えば、塩素イオンやラジカルによって金属膜７２がドライエッチングされていく。なお、欠陥７４の周辺は、レジスト７３でマスクされている。すなわち、欠陥７４部分以外では、金属膜７２がレジスト７３で保護されている。よって、精度よく、金属膜７２を除去することができる。例えば、塩素ラジカルは、その寿命が長いため、レーザ光を照射した部分の周辺まで、拡散してしまう。しかしながら、欠陥７４の周辺は、レジスト７３によって金属膜７２が保護されている。よって、欠陥７４以外においては、金属膜７２がエッチングされない。よって、精度よく金属膜７２を加工することができる。
【００８８】
そして、レジスト剥離液などを用いてレジスト７３を剥離すると、図４（ｄ）に示す構成となる。これにより、基板７１全面に設けられたレジスト７３が基板７１上から除去される。そして、金属膜７２の欠陥７４が修正される。すなわち、欠陥７４部分では、金属膜７２が除去されているため、黒欠陥が修正される。これにより、欠陥のない金属膜７２パターンを得ることができる。
【００８９】
アルミなどの金属膜７２は、熱伝導性が高く、かつ光反射率が高い。したがって、レーザ照射によって、金属膜７２をレーザ照射で除去すると、微細な加工が困難となってしまうことがある。すなわち、金属膜７２に直接レーザ光を照射して欠陥を修正する場合、反射率の高い金属膜７２には、エネルギーが与えられにくい。さらに、熱伝導性が高いため、欠陥７４箇所の周辺にも熱エネルギーが与えられてしまう。欠陥周辺でも金属膜７２が加工されてしまう。このため、微細な加工が困難になってしまうことがある。本実施の形態では、上記のように、光励起エッチングを行っているため、精度よく欠陥を修正することができる。
【００９０】
エッチング時において、基板７１表面がレジスト７３に覆われている。すなわち、基板７１、及び金属膜７２がレジスト７３によって保護されている。よって、エッチングによって飛散したデブリ等が、基板７１表面に付着するのを防ぐことができる。例えば、エッチングによって飛散した金属膜７２のデブリがレジスト上に付着する。このため、デブリは、レジスト剥離とともに除去される。これにより、新たな欠陥が発生するのを防ぐことができ、確実に欠陥を修正することができる。
【００９１】
レジストを除去するためのレーザアブレーションと、光励起エッチングとは、連続して行われる。これにより、エッチング装置などに試料５０を移動して、エッチングする必要がなくなる。同じ装置において、欠陥を観察することもできる。よって、生産性を向上することができる。パターンの観察、レジスト加工、光励起エッチングに用いられる波長は同一である。すなわち、１つのレーザ光源からのレーザ光で、これらのプロセスを実行することができる。もちろん、パターンの観察と、欠陥修正とを、異なる光源で行ってもよい。この場合、２台以上のレーザ光源を用意する。
【００９２】
なお、レジスト７３は、基板７１の全面に形成しなくてもよく、例えば、欠陥７４、及びその周辺にのみ、レジスト７３を形成するようにしてもよい。この場合、欠陥７４部分において、レジスト７３が滴下される。
【００９３】
次に、欠陥修正の処理手順について、説明する。まず、試料７０の欠陥を検出する。欠陥修正装置に欠陥検出機能を持たせて欠陥７４を検出してもよく、あるいは、別の欠陥修正装置によって、欠陥７４を検出してもよい。試料上に透明なレジスト７３を塗布する。そして、欠陥７４が検出された座標を、上記の照明用光学系５０によって照明する。すなわち、可動ステージ７６上に試料７０を載置する。そして、欠陥位置が光軸上に配置されるように、可動ステージ７６を駆動する。そして、照明光で照明して、欠陥７４部分を観察する。欠陥７４が光軸からずれている場合、照明用光学系５０の光軸が欠陥７４の位置に合わせられる。すなわち、可動ステージ７６を用いて、カメラ６３の視野の中心に試料７０を移動させる。
【００９４】
具体的には、レーザ光と同じ波長の照明光を照明用光学系５０に入射させる。そして。照明用光学系５０の途中で、照明光の空間分布を均一化する。均一化された照明光を、照明用光学系５０の対物レンズ４３を介して、試料７０に入射させる。こうすることによって、試料７０が照明される。そして、対物レンズ４３を介して試料７０で反射した反射光を検出して、試料を観察する。試料７０の観察結果に基づいて、対物レンズ４３の光軸に対して試料７０の欠陥部分を位置合わせする。
【００９５】
そして、光学系を切換えて、修正用のレーザ光を照射する。すなわち、ミラー３１、及びミラー１５を光路中に挿入する。これにより、照明用光学系５０から修正用光学系２０に切換えられる。なお、ミラー以外の光学素子で、光学系を切換えてもよい。修正用光学系２０を介して、レーザ光を照射する。これにより、対物レンズ４３を介して、試料７０にレーザ光が照射される。すると、欠陥７４部分におけるレジスト７３が除去される。次に、噴出部２５によってエッチングガスを噴出して、欠陥７４周辺をエッチングガス雰囲気にする。この状態で、レーザ光を照射すると、欠陥７４部分の金属膜７２がエッチング除去される。
【００９６】
欠陥７４部分の金属膜７２を除去した後、再度、欠陥７４部分を観察してもよい。これにより、欠陥７４が確実に修正されているかを確認することができる。この場合、ミラー１５、及びミラー３１が光路中から取り除かれる。よって、修正用光学系２０から照明用光学系５０に切換えられる。レーザ光が、照明用光学系５０を伝播していき、試料７０に入射する。これにより、試料７０の欠陥部分、及びその周辺を照明する。そして、カメラ６３で試料７０の欠陥部分、及びその周辺の画像を取得する。カメラ６３で取得した画像をモニタして、欠陥７４が修正されているかを確認する。もし、欠陥７４が確実に修正されていない場合は、同様の手順により、再度、レーザ光を照射して、欠陥を修正する。
【００９７】
欠陥が確実に修正されたことが確認できたら、別の欠陥を同様に修正する。そして、検出された全ての欠陥７４が修正されたら、レジスト７３を剥離する。このようにすることで確実に欠陥７４を修正することができる。
【００９８】
なお、上記の例では、金属膜７２の除去に光励起エッチングを用いたが、金属膜７２の除去はこれに限られるものではない。例えば、光励起エッチング以外のドライエッチングやウェットエッチングを用いることができる。具体的には、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）によって、金属膜７２を加工することができる。この場合、複数の欠陥７４に対して反応性イオンエッチングを行う。すなわち、試料７０に複数の欠陥７４箇所に対して、レーザ光を順番に照射して、レジスト７３を除去する。そして、試料７０をエッチング装置に搬入する。レジスト７３が複数の箇所において開口した状態で、エッチングを行う。さらには、エッチングではなく、レーザ光を直接照射して、欠陥を修正してもよい。
【００９９】
また、紫外光を用いているため、欠陥修正、及び観察の空間分解能を向上することができる。さらに、同一波長を用いることで、色消しが不要になる。これにより、精度の高い欠陥修正を簡便に行うことができる。均一化部６５を用いることで、観察中にレジスト７３が加工されるのを防ぐことができる。すなわち、面照明を行っているため、照明光のパワー密度が修正用のレーザ光によりも低くなっている。パワー密度の低い照明光を照射してもレジストは加工されない。従って、精度よく欠陥修正することができる。
【０１００】
なお、上記の説明では、金属膜７２上にレジスト７３を形成したが、レジスト７３以外の保護膜を形成してもよい。例えば、有機樹脂膜を保護膜として形成することができる。保護膜は感光性樹脂に限られるものではない。すなわち、保護膜は、レーザ照射によって除去可能なものであればよい。例えば、レーザ照射によって熱分解反応や光分解反応が生じる材料を用いることができる。また、レジスト７３の膜厚を薄くすることができるため、レーザアブレーションによって加工することも可能である。
【０１０１】
さらに、レーザ光源１１として、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザを用いることもできる。この場合、レジスト７３をレーザアブレーションではなく、光分解反応により除去することができる。これにより、高精度に加工することができる。
【０１０２】
なお、修正されるパターンは、特に限定されるものではない。例えば、半導体デバイスや液晶表示装置に設けられた配線パターンを修正することができる。あるいは、リソグラフィー用のフォトマスクに設けられた遮光パターンに対して欠陥修正してもよい。もちろん、これ以外のパターンを修正してもよい。パターン基板の製造に、上記の欠陥修正を利用すれば、パターン基板の生産性を向上することができる。すなわち、フォトリソグラフィーによって基板上にパターンを形成する。そして、パターンの欠陥を検出して、上記のように修正する。これにより、簡便かつ確実に欠陥を修正することができる。なお、実施の形態１、２を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の実施形態１にかかる欠陥修正装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態２にかかる欠陥修正装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態にかかる欠陥修正装置に用いられる導光部材の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態にかかる欠陥修正方法を示す工程断面図ある。
【符号の説明】
【０１０４】
１１  レーザ光源
１２  レンズ
１３  レンズ
１４  ミラー
１５  ミラー
１５ａ  駆動機構
２０  修正用光学系
２１  絞り
２２  レンズ
２３  ミラー
２４  スリット
２５  噴出部
３１  ミラー
３１ａ  駆動機構
３２  レンズ
４１  ＰＢＳ
４２  λ／４板
４３  対物レンズ
５０  照明用光学系
５１  ガルバノミラー
５１ａ  駆動機構
５２  二次元回折格子
５３  レンズ
５４  絞り
５５  レンズ
５６  導光部材
５７  レンズ
５８  絞り
５９  レンズ
６０  ミラー
６１  絞り
６２  レンズ
６３  カメラ
６５  均一化部
７０  試料
７１  基板
７２  金属膜
７３  レジスト
７４  欠陥
７６  可動ステージ
７７  ペリクルフレーム
７８  ペリクル
８１  ランプ光源
８２  干渉フィルタ
【図１】
2009230020.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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