DE3586668T2 - Laserverfahren zur photomaskenreparatur. - Google Patents
Laserverfahren zur photomaskenreparatur.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft- ein System zur Reparatur von durchsichtigen und undurchsichtigen Fehlstellen an Photomasken.
- Der Prozeß zur Herstellung von Photomasken (wobei üblicherweise Chrom- oder Eisenoxid auf Natriumkarbonat, Kalziumoxid, Glas oder Quarz eingesetzt wird) hinterläßt typischerweise verschiedene Fehlstellen. Diese Fehlstellen können als undurchsichtige (opake) oder durchsichtige Fehlstellen eingeteilt werden; die ersteren betreffen den Fall, wo überschüssiges Chrom in einem unerwünschten Bereich vorliegt; die letzteren betreffen den Fall, wo Chrom in einem gewünschten Bereich fehlt. Diese Fehlstellen können auch im Verlauf des Gebrauchs der Maske in einem üblichen lithografischen Prozeß auftreten.
- Derzeit ist es möglich, undurchsichtige Fehlstellen durch Laserverdampfung zu reparieren (d. h., überschüssiges Chrom wird entfernt). Eine Vorrichtung und ein Verfahren zur entsprechenden Behandlung von Photomasken sind in dem U.S.- Patent 4,190,759 beschrieben. Dabei befindet sich eine Metalldünnschicht auf einem transparenten Substrat, und ein Ar-Laserlichtstrahl mit einer Impulsdauer von 10 bis 20 Nanosekunden wird von der Seite des transparenten Substrates her durch das transparente Substrat hindurch auf die Metalldünnschicht gerichtet und tastet diese zweidimensional ab, um in einem vorgegebenen Bereich die Metalldünnschicht zu entfernen; hierbei können höchstens 15 Laserlichtflecken übereinander eingeblendet werden. Die bestrahlte Metalldünnschicht beginnt von der Substratseite her zu schmelzen und wird explosionsartig von dem Substrat weg entfernt und läßt das Substrat im wesentlichen unbeeinflußt zurück.
- Die Reparatur von durchsichtigen Fehlstellen ist wesentlich komplexer.
- Das herkömmliche Verfahren zur Reparatur durchsichtiger Fehlstellen beruht auf einem Abhebverfahren; d. h., Photoresistmaterial wird aufgeschleudert, Metall wird aufgestäubt und daraufhin wird nicht gewünschte Metall- und Photoresistschicht wieder entfernt. Dieses Verfahren ist nicht nur zeitaufwendig und teuer, vielmehr besteht darüber hinaus auch die Gefahr der Einführung neuer Fehlstellen, weil die gesamte Photomaske behandelt wird. Darüber hinaus kann eine hohe Auflösung, beispielsweise die Reparatur einer Nadelstichpore mit einem Durchmesser von 2 um nur schwierig erreicht werden.
- Ferner gibt es ein mehr ortsspezifisches Verfahren. Hier wird ein Mikrotropfen aus Tinte auf der durchsichtigen Fehlstelle aufgebracht, und daraufhin wird die gesamte Photomaske in einem Ofen gebacken, um die Haftung zu erhöhen. Dieses Verfahren liefert nur eine begrenzte Auflösung. Fehlstellen mit einer Fläche kleiner als 10 um² können üblicherweise nicht repariert werden. Weiterhin ist die Reparatur nicht dauerhaft; die aufgebrachte Tintenschicht wird im Verlauf üblicher Photomaskenreinigungs-Schritte leicht entfernt.
- Ein anderes, ortsspezifisches Verfahren zur Fehlstellenreparatur benutzt einen Laser mit ultravioletter Strahlung (typischerweise bei einer Wellenlänge von 257 nm) und ist von D.J. Ehrlach et al in IEEE Electron Device Letters, Band EDL-1 Nr. 6 (1980), Seiten 101-103, beschrieben. Hier wird der Laser in Verbindung mit einem Metall-haltigen Gas benutzt. Das Laserlicht erzeugt eine photo-Dissoziation der in der Dampfphase befindlichen Moleküle (d. h., die molekularen Bindungen werden aufgebrochen). Die dabei erzeugten Metallfragmente prallen anschließend auf die Oberfläche und bilden dort ggf. eine Dünnschicht.
- Dieses Verfahren ist in der Halbleiterfertigung schwierig anzuwenden. Ultraviolett-Laser besetzen im allgemeinen einen übermäßig großen Raum. Da Raum mit Reinraumbedingungen, in welchem die Reparatur erfolgt, begrenzt und teuer ist, erweist sich ein derartiges Reparatursystem als unerwünscht. Darüber hinaus ist ein mit ultraviolettem Licht arbeitender Laser, insbesondere bei einer Wellenlänge von 257 nm unzuverlässig und macht deshalb ein solches System in einem Produktionsverfahren nicht wünschenswert. Ferner ist die benötigte Ultraviolett-Optik schwierig zu erhalten und teuer.
- Darüber hinaus treten bei mit Laser arbeitenden Reparatursystemen für undurchsichtige Fehlstellen verschiedene weitere Schwierigkeiten auf. Zum Beispiel benötigen solche Systeme mechanisch arbeitende Scanningtische für die Positionierung der Fehlstellenbereiche unter einer Laserlicht- Bestrahlungszone. Um die damit verbundenen, hohen Kosten zu vermeiden, benutzen die Hersteller zur Positionierung typischerweise Scanningtische mit geringer Auflösung, typischerweise von 10 um. Feinere Einstellungen müssen manuell vorgenommen werden. Diese verlangsamt den Reparaturprozeß und macht die genaue Reparatur kleiner Fehlstellen in einer Größenordnung von 1 um sehr schwierig.
- Weiterhin ist es mit solchen Systemen nicht möglich, kleinere Bereiche mit einer Fläche von beispielsweise 10 um² abzutasten. D.h., die Entfernung von überschüssigem Chrom in solch einem Bereich würde verschiedene individuelle Laserreparaturbehandlungen erfordern; d. h., der Bereich, in dem Chrom entfernt werden soll, muß in mehreren diskreten Schritten unter die Laserlicht-Bestrahlungszone gebracht werden.
- Mit der vorliegenden Erfindung sind die Nachteile der bekannten Photomaskenreparatursysteme überwunden worden. Bei dem System gemäß der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein mit einem Laser mit geringer Strahlungsleistung arbeitendes System zur Reparatur von sowohl durchsichtigen wie undurchsichtigen Fehlstellen an einer Photomaske.
- Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Instrument bereitgestellt zur Reparatur von durchsichtigen und undurchsichtigen Fehlstellen an einer Photomaske, das aufweist:
- - eine Laserlichtquelle zur Erzeugung eines Laserlichtstrahles;
- - eine optische Einrichtung mit einem optischen Gesichtsfeld, um die Photomaske innerhalb des optischen Gesichtsfeldes zu betrachten;
- - eine Einrichtung zum Auffinden von Fehlstellenbereichen auf der Photomaske innerhalb des optischen Gesichtsfeldes;
- - eine Einrichtung zum Fokussieren des Laserlichtstrahles auf die Photomaske;
- - eine Einrichtung zur genauen Positionierung des fokussierten Laserlichtstrahles auf einen bestimmten Bereich der Photomaske;
- - eine Einrichtung zur fortlaufenden optischen Abtastung (scanning) des bestimmten Bereiches mit dem fokussierten Laserlichtstrahl.
- Dieses Instrument ist dadurch gekennzeichnet, daß
- - das Laserlicht eine Wellenlänge von 0,4 um bis 2,0 um aufweist;
- - das Instrument eine Zelle zur Aufnahme der Photomaske aufweist und diese Zelle ein Metall-haltiges Gas enthält; und
- - eine Einrichtung vorhanden ist, welche die Laserlichtquelle veranlaßt, Laserlichtimpulse mit gewählter Strahlungsleistung und Dauer und in einer wählbaren Frequenz einschließlich Einzelimpulsen zu emittieren.
- Es ist ein akusto-optischer Scanner vorgesehen, um den Laserlichtstrahl zu positionieren und/oder mit dem Laserlichtstrahl einen vorgegebenen Bereich der Photomaske abzutasten, so daß kleine Fehlstellen genau repariert werden können. Die Abbildungs-/Fokussier-Optiken sind mit dem Ausgang der Scanner-/Positionier-Vorrichtung gekoppelt, um es zu ermöglichen, daß gleichzeitig die Photomaske betrachtet und der Laserlichtstrahl auf einen vorgegebenen Bereich der Photomaske fokussiert werden kann. Zusätzlich weist das System einen akusto-optischen Modulator auf, der an das Interface eines Rechners angeschlossen ist, um eine automatische Steuerung der Intensität und Impulsdauer des Laserlichtstrahles in Abhängigkeit von der Strahlungsleistung des Laserlichtes durchzuführen, die durch den Reparaturbereich hindurchgelassen wird, wie das mit einem Detektor erfaßt wird. Der Rechner ist mit den Photomasken-Betrachtungssystemen kompatibel, die handelsüblich zugänglich sind. D.h., die das Auffinden einer Photomaskenfehlstelle betreffende Information kann aus dem handelsüblich zugänglichen Photomasken-Betrachtungssystem in den Rechner eingeführt werden. Der Rechner treibt daraufhin einen, mit geringer Auflösung arbeitenden, zweidimensionalen (X-Y-Koordinaten) Tisch, der die Fehlstelle in das optische Gesichtsfeld bringt. Der Rechner wird daraufhin eingesetzt, um die Abtast-/Positionier-Vorrichtung zu steuern, um den Laserlichtstrahl bezüglich der Fehlstelle an der Photomaske exakt zu positionieren und/oder mit dem Laserlichtstrahl einen gegebenen Bereich der Photomaske abzutasten. Die Rechner-gesteuerte Positionierung des Laserlichtstrahles bezüglich der Fehlstelle wird mit Hilfe eines mit Ziffern versehenen Gitternetzes vorgenommen, das auf einem Monitor eingeblendet wird, auf welchem eine Abbildung der Photomaske dargestellt wird.
- Das System kann zur Reparatur durchsichtiger Fehlstellen an einer Photomaske verwendet werden, indem ein Laserlichtinduzierter Abbau einer Novolak-Polymerbeschichtung der Photomaske vorgenommen wird. Bei Ausführung dieses Verfahrens führt der dem System zugeordnete Scanner den Laserlichtstrahl über den Fehlstellenbereich der Photomaske, um dort eine lokalisierte Erwärmung durchzuführen, um die Polymerbeschichtung der Photomaske dunkel zu machen bzw. zu schwärzen. Die mit einem Detektor erfaßte Oberflächenstrahlungsleistung des Laserlichtes liefert einen Anhaltspunkt für den Schwärzungsgrad des Polymers, und als Reaktion darauf steuert der Rechner die Lichtleistung des Laserlichtstrahles, um die Polymerbeschichtung der Photomaske auf eine Temperatur im Bereich zwischen 200ºC und 500ºC zu erwärmen, um eine Braunfärbung des Polymers zu erhalten. Wenn der Detektor anzeigt, daß das Polymer ausreichend gebräunt worden ist, dann erhöht der Rechner - in Reaktion darauf - die Lichtleistung des Laserlichtstrahles, um das Polymer auf eine Temperatur oberhalb 500ºC zu erwärmen, um das Polymer zu verkohlen.
- Das System kann auch eingesetzt werden, um durchsichtige Fehlstellen an einer Photomaske durch thermische Abscheidung eines Metallfilmes zu reparieren, der eine Schichtdicke im Mikronbereich aufweist. Zur Durchführung dieser Verfahrensvariante wird die Photomaske in einer Gaszelle angeordnet, die eine Metall-haltige gasförmige Verbindung enthält. Auf der Oberfläche der Photomaske wird durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht eine Kern- oder Keimbildungsschicht erzeugt. Nach Erzeugung dieser Kern- oder Keimbildungsschicht wird das mit der vorliegenden Erfindung vorgesehene System eingesetzt, um einen Laserlichtstrahl geringer Strahlungsleistung auf einen fehlerhaften Oberflächenabschnitt der Photomaske zu fokussieren, um eine lokalisierte Erwärmung des Bereichs der Photomaske durchzuführen, auf welche der Laserlichtstrahl auftrifft, um thermisch die Moleküle der Metall-haltigen gasförmigen Verbindung an dem erwärmten Bereich zu zersetzen, um einen Metallfilm auf diesem Bereich abzuscheiden.
- Nachstehend wird die Erfindung mehr im einzelnen mit Bezugnahme auf eine beispielhafte Ausführungsform anhand der Zeichnungen erläutert; die letzteren zeigen:
- Fig. 1 das erfindungsgemäße Photomaskenreparatursystem in Form eines Blockdiagrammes;
- Fig. 2 in einer Querschnittsdarstellung eine Gaszelle, die mit dem System nach Fig. 1 benutzt werden kann; und
- Fig. 3 die Darstellung eines Abtastpfades, dem der Laserlichtstrahl folgt, wenn eine durchsichtige oder undurchsichtige Fehlstelle abgetastet wird.
- Das erfindungsgemäße System repariert durchsichtige und undurchsichtige Fehlstellen an einer Photomaske 10, die sicher an einem, mit geringer Auflösung arbeitenden und in zwei Richtungen (X/Y-Koordinaten) verstellbaren Scanningtisch 12 befestigt ist. Der Tisch 12 kann auch in geringer Auflösung eine Verstellung in einer zur X/Y-Ebene senkrechten Z-Richtung durchführen. Das System arbeitet mit einer Laserlichtquelle 14, deren Strahlungsleistung kleiner oder gleich 2 Watt ist. Das Laserlicht hat eine Wellenlänge zwischen 0,40 um und 2,0 um. Die Laserlichtquelle 14 kann ein Gaslaser sein, wie etwa ein HeNe- oder Argon-Ionenlaser. Ferner kann auch ein Feststofflaser wie etwa ein GaAs- oder ein GaAlAs-Laser verwendet werden, der extrem kompakt aufgebaut ist.
- Der Laserlichtstrahl aus der Laserlichtquelle 14 wird in ein Modulator-/Dämpfungs-Glied 16 gerichtet. Der Modulator 16 kann ein akusto-optischer Modulator sein, der zur Einstellung der Impulsdauer des Laserlichtstrahles als Reaktion auf die Steuersignale eines Rechners 18 benutzt wird. Der Modulator wird auch als Verschluß eingesetzt, der einzelne Laserlichtimpulse einer vorgegebenen Dauer liefern kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Verschluß auf Verschlußzeiten zwischen 1 usec und 1 sec eingestellt. Das Dämpfungsglied dient zur Einstellung der Strahlungsleistung oder der Intensität des Laserlichtstrahles. Die Strahlungsleistung des Laserlichtstrahles an der Oberfläche der Photomaske kann ebenfalls durch das Dämpfungsglied gesteuert werden; hierbei verändert das Dämpfungsglied die Oberflächen-Strahlungsleistung des Laserlichtstrahles zwischen 0,01 Milliwatt und 100 Milliwatt. Das Modulator-/ Dampfungsglied 16 kann von der Art sein, wie sie von "Newport Electro-Optics und Intra Action" hergestellt und vertrieben wird; darüber hinaus sind auch andere Arten von Modulator-/Dämpfungs-Gliedern, etwa elektro-optisch arbeitende Modulator-/Dämpfungs-Glieder für die Anwendung in dem erfindungsgemäßen System geeignet.
- Der aus dem Modulator-/Dämpfungs-Glied 16 austretende Laserlichtstrahl wird in eine, in zwei Richtungen verstellbare (X/Y-Koordinaten) Abtast-/Positionier-Vorrichtung 20 eingekoppelt, bei der es sich um eine akusto-optische, elektrooptische oder mechanische Abtastvorrichtung (Scanner) handeln kann, die mit dem Laserlichtstrahl einen sehr kleinen Bereich, etwa mit den Abmessungen 128 um · 128 um fortlaufend abtasten kann und/oder den Laserlichtstrahl irgendwo innerhalb dieses Bereiches positionieren kann. Eine geeignete Abtast-/Positionier-Vorrichtung wird ebenfalls von "Newport Electro-Optics und Intra Action" hergestellt und vertrieben. Der aus der Abtast-/Positionier-Vorrichtung 20 austretende Laserlichtstrahl wird mit Hilfe eines Reflektors 55 in ein stark vergrößerndes Fokussierobjektiv 52 reflektiert. Das Objektiv fokussiert den Laserlichtstrahl auf eine Lichtfleckgröße, die durch die Lichtbeugung begrenzt ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Objektiv eine numerische Apertur von 0,2 oder höher und eine 20-fache Vergrößerung oder eine noch höhere Vergrößerung auf. Das Objektiv erleichtert auch die gleichzeitige Betrachtung der Photomaske durch die Bedienungsperson. Die Photomaske kann beleuchtet werden, wozu entweder ein Satz reflektierender Lichtoptiken 44 oder ein Satz durchscheinender Lichtoptiken 46 vorgesehen wird, deren Licht mit Hilfe des Reflektors 54 durch die Photomaske und das Objektiv gerichtet wird. Die Probe und der Laserlichtstrahl werden gleichzeitig in den Brennpunkt gebracht, in dem die Z-Position (d. h. der Abstand zwischen Photomaske und Objektiv) des mechanischen Tisches 12 verstellt wird. Zusätzlich kann eine Feinfokussierung durch Rechnersteuerung eines piezo-elektrischen Treibers 50 vorgenommen werden, auf welchem das Objektiv 52 befestigt ist. Eine Betrachtung der Probe und der Laserlichtstrahl-Positionierung wird durch erleichtert, indem das Licht aus der Photomaske mit Hilfe eines Reflektors 58 in eine Videokamera 22 gerichtet wird. Die Abbildung der Photomaske wird daraufhin auf einem Monitor 24 dargestellt. Der Monitor 24 ist zusätzlich mit einem mit Ziffern versehenen Gitternetz ausgerüstet, das auf dem Monitorschirm eingeblendet wird. Dieses Gitternetzwerk entspricht einem Flächenbereich von 128 um · 128 um auf der Photomaske. In Abhängigkeit von dem besonderen, eingesetzten Rechnersystem kann eine Vielzahl verschiedener Gitternetzgrößen angewandt werden. Es wird eine solche Gitternetzgröße gewählt, die mit der Bit-Größe des Rechners kompatibel ist.
- Der Tisch 12, auf welchem die Photomaske 10 positioniert ist, kann durchsichtig sein oder kann eine Öffnung 26 aufweisen, welche den Durchtritt des Laserlichtstrahles, der durch die Photomaske hindurchgegangen ist, zu einem Detektor 28 erlaubt. Der Detektor 28 spricht auf den durch die Photomaske hindurchgetretenen Laserlichtstrahl an, um den Betrag der Lichtleistung an der Oberfläche der Photomaske 10 zu erfassen. Der Detektor 28 liefert ein, die Oberflächen-Lichtleistung des Laserlichtstrahles darstellendes Signal an die Rechnersteuerung 18, die daraufhin ein Steuersignal an das Modulator-/Dämpfungs-Glied 16 liefert, um die Intensität des Laserlichtstrahles zu verändern, wie das nachstehend beschrieben wird.
- Die Rechnersteuerung 18 steuert auch die Positionierung des Laserlichtstrahles bezüglich der Photomaske 10. Hierzu kann die Rechnersteuerung 18 mit einem handelsüblichen Photomaskenbetrachtungssystem kompatibel sein, das die Stelle der Photomasken-Fehlstellen speichert. Diese Daten können daraufhin von dem Rechner 18 verwendet werden, um die mechanische Verstellung des Tisches 12 in den X- und Y-Richtungen zu steuern, um die Fehlstelle angenähert unterhalb des Laserlichtstrahles anzuordnen. D.h., die unabhängig von einem Photomasken-Betrachtungssystem erhaltenen Daten können zur Steuerung des Tisches 12 verwendet werden. Die mechanische Verstellung des Tisches 12 liefert eine grobe Positionierung der Photomaske bezüglich des Laserlichtstrahles. Die Rechnersteuerung 18 steuert auch die Abtast-/Positionier-Vorrichtung 20, um eine genaue Anordnung des Laserlichtstrahles bezüglich der Photomaske durchzuführen. Die Bestimmung der genauen Anordnung auf der Photomaske erfolgt mit Hilfe des numerischen Gitternetzes, das auf dem TV-Monitor 24 eingeblendet wird. Die mit Hilfe des Gitternetzes an dem Monitor 24 erhaltenen Koordinaten der Fehlstelle werden daraufhin in den Rechner 18 eingeführt, der daraufhin die Abtast-/Positionier-Vorrichtung 20 steuert, die ihrerseits genau den fokussierten Laserlichtstrahl auf den Fehlstellenbereich auftreffen läßt. Unter der Steuerung des Rechners 18 liefert die Abtastvorrichtung 20 somit Feineinstellungen der Positionierung des Laserlichtstrahles bezüglich der Photomaske 10.
- Das mit Fig. 1 dargestellte System kann bei einem Verfahren benutzt werden, gemäß dem durchsichtige Fehlstellen an einer Photomaske 10 durch Laser-induzierten Abbau einer Polymerbeschichtung der Photomaske repariert werden. Zur Durchführung dieses Verfahrens wird die Oberfläche 30 der Photomaske 10 mit einem Polymer auf Novolak-Basis beschichtet; vorzugsweise wird ein positives Photoresistmaterial verwendet; es wird eine Beschichtungsschicht mit einer Schichtdicke zwischen 2000 und 20 000 A (2 · 10&supmin;&sup5; cm bis 20 · 10&supmin;&sup5; cm) verwendet.
- Es können auch andere Polymere verwendet werden, solange gewährleistet ist, daß diese als Reaktion auf eine Erwärmung verkohlen oder sich dunkel färben; das Polymer muß ferner ausreichend an der Photomaske haften, nachdem es auf der Photomaske aufgetragen worden ist. Zusätzlich muß die Polymerbeschichtung frei von Nadellochporen sein. Weiterhin muß der nicht-verkohlte Bereich der Polymerbeschichtung leicht entfernbar sein ohne die Photomaske zu beschädigen. Eine weitere Anforderung an das bei diesem Verfahren verwendete besondere Polymer besteht darin, daß der verkohlte Bereich eine Schwärzung von wenigstens 2,5 aufweisen muß und daß er gegenüber den kräftigen Reinigungsverfahren beständig sein muß, die typischerweise zur Reinigung einer Photomaske angewandt werden.
- Die Beschichtungsverfahren sind übliche Standardverfahren und in der Fachwelt gut bekannt. Sehr grundsätzlich: Das Polymer wird auf die Photomaske aufgesprüht, während die Photomaske rasch rotiert, so daß eine relativ einheitliche Beschichtung auf der Oberfläche der Photomaske erhalten wird. Nachdem die Photomaske 10 mit dem Polymer beschichtet worden ist, wird die Photomaske auf dem Tisch 12 angeordnet, und der Laserlichtstrahl wird mit Hilfe der Vorrichtung 20 über den Fehlstellenbereich der Photomaske geführt, um die Polymerbeschichtung auf eine Temperatur zwischen 200ºC und 500ºC zu erwärmen, so daß eine Braunfärbung des Polymers auftritt. Der Detektor 28 erfaßt die Strahlungsleistung des Lasers an der Oberfläche der Photomaske und liefert ein Signal, das repräsentativ ist für diese Strahlungsleistung und für die Strahlungsabsorption der Photomaske, um einen Anhaltspunkt für den Schwärzungsgrad des Polymers zu liefern. In Reaktion auf das vom Detektor 28 gelieferte Signal bestimmt der Rechner 18, wann die Polymerbeschichtung durch den Laserlichtstrahl adäquat braun gefärbt worden ist, und als Folge dieser Bestimmung wird das Steuersignal verändert, das dem Modulator-/Dämpfungs-Glied 16 zugeführt wird, um die Intensität des Laserlichtstrahles zu steigern, so daß das Polymer auf eine Temperatur oberhalb 500ºC erwärmt wird, um das Polymer noch weiter dunkel bzw. schwarz zu färben oder zu verkohlen.
- Nachdem das Polymer verkohlt worden ist, wird derjenige Abschnitt des Polymers, der nicht dem Laserlicht ausgesetzt war, entfernt durch Eintauchen der Photomaske 10 in ein organisches Lösungsmittel wie etwa ein Keton oder ein Alkohol, oder in ein anorganisches Lösungsmittel wie etwa in eine alkalische Flüssigkeit, wobei gemäß einer bevorzugten Ausführungsform Azeton als Lösungsmittel verwendet wird. Der verkohlte Abschnitt des Polymers ist in seinen chemischen Eigenschaften erheblich verändert worden, so daß dieser verkohlte Abschnitt im Vergleich mit dem nicht-verkohlten Abschnitt relativ unlöslich ist. Obwohl die Reaktionsfolge, durch welche der verkohlte Abschnitt des Polymers relativ unlöslich geworden ist, nicht vollständig verstanden wird, wird angenommen, daß das verkohlte Polymer ein wesentlich höheres Kohlenstoffverhältnis aufweist, das wiederum seine Löslichkeit verringert. Weitere Angaben zum Verfahren eines Laserstrahlungs-induzierten Polymerabbaus zur Photomaskenreparatur können dem Europäischen Patent Nr. 165 686 (das die Priorität der U.S.-Patentanmeldung Serial Number 622 367 beansprucht) mit dem Titel "Method for repairing a Photomask by laser-induced polymer degradation" entnommen werden; dieses Europäische Patent Nr. 165 686 ist gleichzeitig angemeldet worden, und sein Inhalt soll durch diese ausdrückliche Bezugnahme auch zum Bestandteil der vorliegenden Unterlagen gemacht werden.
- Das mit Fig. 1 dargestellte System kann auch bei einem Verfahren zur Reparatur durchsichtiger Fehlstellen an einer Photomaske verwendet werden, wobei eine thermische Abscheidung metallischer Dünnschichten mit einer Schichtdicke im Mikronbereich auf der Photomaske erfolgt. Zur Durchführung dieses Verfahrens wird die Photomaske 10 innerhalb einer Gaszelle 32 angeordnet, die eine Metall-haltige gasförmige Verbindung 34 enthält. Die Gaszelle 32 weist Metallendplatten 36 und 38 sowie ein transparentes Fenster 40 auf. Das Fenster 40 kann beispielsweise aus Quarz bestehen. Die Photomaske 10 kann auch ein Fenster der Gaszelle 32 bilden, wobei die Oberfläche 42, auf welcher das Metall abgeschieden werden soll, eine Innenfläche der Zelle bildet.
- Nachdem die Photomaske 10 in der Gaszelle 32 angeordnet worden ist, wird auf der Photomaske eine Kern- oder Keimbildungsschicht erzeugt, um deren Oberfläche 42 mit Impfkristallkeimen zu versehen. Die Kern- oder Keimbildungsschicht besteht aus einer ungeordneten Abscheidung der Teile der gasförmigen Verbindung 34 auf der Oberfläche 42 der Photomaske und bildet eine monomolekulare Schicht auf der Substratoberfläche, die im wesentlichen unsichtbar und entfernbar ist. Diese Kern- oder Keimbildungsschicht kann auf der Photomaske 10 durch Bestrahlung mit ultra-violettem Licht durch das Fenster 40 hindurch auf die Oberfläche 42 der Photomaske 10 erzeugt werden, um dort eine ungeordnete Abscheidung von Teilen der Metall-haltigen Verbindung 34 zu erzeugen.
- Nachdem diese Kern- oder Keimbildungsschicht erzeugt worden ist, wird die Gaszelle 32 auf dem Tisch 12 angeordnet. Der Laserlichtstrahl wird daraufhin auf die defekte Oberfläche an der Photomaske fokussiert, um eine lokalisierte Erwarmung eines Bereichs der Photomaske hervorzurufen, auf welchen der Laserlichtstrahl auftrifft, um thermisch Moleküle der gasförmigen Verbindung 34 an dem erwärmten Bereich zu zersetzen, um dort eine Metalldünnschicht abzuscheiden. Die Metalldünnschichten werden thermisch auf den gewünschten Bereichen der Photomaske abgeschieden, indem der Laserlichtstrahl unter der Steuerung der Scannervorrichtung 20 über diese Bereiche geführt wird. Einzelheiten des Verfahrens zur thermischen Abscheidung metallischer Dünnschichten mit einer Schichtdicke im Mikronbereich auf einer Photomaske können der auf die gleiche Anmelderin zurückgehenden Europäischen Patentanmeldung EP-A-172 604 (welche die Priorität der U.S.- Patentanmeldung Serial Number 622,366, jetzt U.S. Patent Nr. 4,543,270, beansprucht) mit dem Titel "Method for Depositing a Micron-Size Metallic Film on a Transparent Substrate Utilizing a Visible Laser" entnommen werden; diese Europäische Patentanmeldung EP-A-172 604 ist gleichzeitig angemeldet worden, und deren Inhalt soll durch diese ausdrückliche Bezugnahme auch zum Bestandteil der vorliegenden Unterlagen gemacht werden.
- Das mit Fig. 1 dargestellte System kann auch dazu verwendet werden, um undurchsichtige bzw. opake Fehlstellen an einer Photomaske 10 zu beseitigen. Zur Beseitigung undurchsichtiger Fehlstellen (d. h. Chromüberschuß) steuert der Rechner 18 das Modulator-/Dämpfungs-Glied 16 derartig, daß die Strahlungsleistung des Laserlichtstrahles auf einen Wert eingestellt wird, der das Metallmuster von der Oberfläche der Photomaske 10 entfernt, wie das in der Fachwelt bekannt ist. Die Abtast-/Positionier-Vorrichtung 20 führt daraufhin den Laserlichtstrahl über den defekten Bereich der Photomaske, um irgendwelche unerwünschten Metallabscheidungen zu entfernen. Die Abtast-/Positionier-Vorrichtung 20 kann auch dazu verwendet werden, um einen einzelnen 1 um- Bereich der Photomaske auszuwählen, um dort Chrom zu entfernen. Das mit Fig. 1 dargestellte System stellt aus den nachfolgend dargelegten Gründen eine Verbesserung über bekannte Systeme zur Reparatur undurchsichtiger Fehlstellen dar:
- Erstens, das hier beschriebene System veranlaßt den Laser dazu, daß der Laserlichtstrahl als Reaktion auf die Rechnerbefehle die undurchsichtige Fehlstelle in einem kontinuierlichen Pfad abtastet anstelle in diskreten Einzelschritten, wie das üblicherweise geschieht.
- Zweitens, bei bekannten Systemen wird die Photomaske in diskreten Schritten bezüglich des Laserlichtstrahles bewegt, anstatt daß der Laserlichtstrahl in einem kontinuierlichen Pfad bezüglich der Photomaske geführt wird, wie das mit der vorliegenden Erfindung gelehrt wird. Dadurch, daß der Laserlichtstrahl die Photomaske abtastet, kann die Verfahrensgeschwindigkeit ganz erheblich gesteigert werden. Ferner kann mit dem erfindungsgemäßen System der undurchsichtige Fehlstellenbereich in eine Anzahl rechteckiger Abschnitt aufgeteilt werden, und die Koordinaten jeder Ecke jedes rechteckigen Abschnittes werden mit Hilfe des Gitternetzes auf dem Monitor bestimmt und daraufhin in den Rechner eingegeben. Der Rechner veranlaßt daraufhin den Laser den Fehlstellenbereich automatisch mit einem Laserlichtstrahl in einem Schlangenlinienpfad (boustrophedonic path) abzutasten bis der gesamte Bereich der rechteckigen Abschnitte abgedeckt ist. Dies entfernt das gesamte Metall innerhalb der rechteckigen Abschnitte. Der gleiche Prozeß wird daraufhin für jeden rechteckigen Abschnitt wiederholt, bis die gesamte undurchsichtige Fehlstelle repariert ist. Mit Fig. 3 ist der Pfad dargestellt, welchem der Laserlichtstrahl folgt.
- Das von dem Laserlichtstrahl durchgeführte Abtastverfahren ist das gleiche, wenn der Laser zur Reparatur durchsichtiger Fehlstellen benutzt wird. Sowohl undurchsichtige wie durchsichtige Fehlstellen können in einer Folge von Prozeßschritten repariert werden. Dies kann auf einem von zwei Wegen geschehen. Entsprechend dem einen Weg werden sowohl durchsichtige und undurchsichtige Fehlstellen in einem einzigen Verfahren repariert, wobei die Photomaske mit dem Polymer auf Novolak-Basis beschichtet wird. Daraufhin wird das Polymer über den durchsichtigen Fehlstellen geschwärzt. Daraufhin wird das Polymer über den undurchsichtigen Fehlstellen entfernt; im Anschluß daran wird die Metallisierung verdampft, welche die undurchsichtige Fehlstelle bildet. Ein anderer Weg, sowohl durchsichtige und undurchsichtige Fehlstellen in einem einzigen Verfahren zu reparieren besteht darin, die Photomaske in einer Zelle anzuordnen, welche eine Metall-haltige gasförmige Verbindung enthält. Daraufhin wird der Laserlichtstrahl auf die durchsichtige Fehlstelle fokussiert, um Metall über dem durchsichtigen Fehlstellenbereich abzuscheiden. Daraufhin wird die Zelle belüftet, um die Metall-haltige gasförmige Verbindung zu entfernen. Daraufhin wird der Laserlichtstrahl auf die undurchsichtige Fehlstelle fokussiert, um die Metallisierung zu verdampfen, welche die undurchsichtige Fehlstelle bildet.
Claims (40)
1. Ein Instrument zur Reparatur durchsichtiger und
undurchsichtiger Fehlstellen an Photomasken,
mit
- einer Laserlichtquelle zur Erzeugung eines
Laserlichtstrahles,
- einer optischen Einrichtung mit einem optischen
Gesichtsfeld, um die Photomaske innerhalb des
optischen Gesichtsfeldes zu betrachten,
- einer Einrichtung zum Auffinden von
Fehlstellenbereichen auf der Photomaske innerhalb des optischen
Gesichtsfeldes,
- einer Einrichtung zum Fokussieren des
Laserlichtstrahles auf die Photomaske,
- einer Einrichtung zur genauen Positionierung des
fokussierten Laserlichtstrahles auf einen bestimmten
Bereich der Photomaske,
- einer Einrichtung zur fortlaufenden optischen
Abtastung des bestimmten Bereiches mit dem
fokussierten Laserlichtstrahl,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Laserlicht eine Wellenlänge von 0,4 um bis 2,0 um
aufweist;
das Instrument eine Zelle zur Aufnahme der Photomaske
aufweist und diese Zelle ein Metall-haltiges Gas enthält;
und
eine Einrichtung vorhanden ist, welche die
Laserlichtquelle veranlaßt, Laserlichtimpulse mit gewählter
Strahlungsleistung und Dauer in einer wählbaren Frequenz
einschließlich Einzelimpulsen zu emittieren.
2. Das Instrument nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Laserlichtquelle ein Feststofflaser ist.
3. Das Instrument nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Laserlichtquelle ein Gaslaser ist.
4. Das Instrument nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die optische Einrichtung aufweist:
- ein Fokussierobjektiv mit starker Vergrößerung zur
Erzeugung einer Abbildung der Photomaske;
- eine Kamera zum Empfang der Abbildung von dem
Objektiv; und
- einen Monitor zur Darstellung der Abbildung von
der Kamera.
5. Das Instrument nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Monitor eine sichtbare Darstellung der
Fehlstellenbereiche der Photomaske und des fokussierten
Laserlichtstrahles erzeugt.
6. Das Instrument nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Monitor einen Schirm und weiterhin ein mit Ziffern
versehenes Gitternetz aufweist, das auf dem Schirm
eingeblendet ist, um jedem Bereich der Photomaske innerhalb
des Gesichtsfeldes eine absolute Koordinate zuzuordnen.
7. Das Instrument nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
das mit Ziffern versehene Gitternetz ein Feld mit 128 ·
128 Gitterlinien aufweist.
8. Das Instrument nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
das mit Ziffern versehene Gitternetz ein Feld mit 512 ·
512 Gitterlinien oder weniger Gitterlinien aufweist.
9. Das Instrument nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
zusätzlich ein Satz aus reflektierenden und
durchscheinenden
Lichtoptiken vorhanden ist, um die Photomaske
auszuleuchten.
10. Das Instrument nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
zusätzlich ein Rechner-gesteuerter in einer X, Y-Ebene
mit geringer Auflösung verstellbarer Tisch vorhanden
ist, um die Fehlstellenbereiche der Photomaske in das
optische Gesichtsfeld zu bringen.
11. Das Instrument nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Rechner die Verstellung des Tisches unter Verwendung
von Daten steuert, die von einer unabhängigen
Photomasken-Untersuchungseinrichtung erhalten werden.
12. Das Instrument nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Daten die Stellen der Fehlstellen auf der
Photomaske bezeichnen und vom Rechner zum Treiben des in der
X, Y-Ebene verstellbaren Tisches benutzt werden.
13. Das Instrument nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Fokussiereinrichtung Mittel zur Führung des
Laserlichtstrahles durch ein Objektiv mit starker
Vergrößerung aufweist.
14. Das Instrument nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Objektiv eine numerische Apertur von 0,2 oder mehr
aufweist.
15. Das Instrument nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Objektiv eine 20-fache Vergrößerung oder eine noch
höhere Vergrößerung aufweist.
16. Das Instrument nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Fokussiereinrichtung einen Tisch aufweist, der in
einer X, Y-Ebene und in einer ,dazu senkrechten Z-Ebene
verstellbar ist, um die Fokussierung des
Laserlichtstrahles auf die Photomaske zu erleichtern.
17. Das Instrument nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Fokussiereinrichtung einen piezo-elektrischen
Treiber aufweist, an welchem das Objektiv befestigt ist, um
eine Feineinstellung des Abstandes zwischen dem Objektiv
und der Photomaske durchzuführen.
18. Das Instrument nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Fokussiereinrichtung einen Rechner zur Steuerung des
piezo-elektrischen Treibers aufweist.
19. Das Instrument nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Positioniereinrichtung eine Rechner-gesteuerte
Abtast-/Positionier-Vorrichtung aufweist.
20. Das Instrument nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Abtast-/Positionier-Vorrichtung eine
akusto-optische Vorrichtung ist.
21. Das Instrument nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Abtast-/Positionier-Vorrichtung eine
elektro-optische Vorrichtung ist.
22. Das Instrument nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Abtast-/Positionier-Vorrichtung eine mechanische
Vorrichtung ist.
23. Das Instrument nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Positioniereinrichtung einen TV-Monitor zur
Bestimmung der Koordinaten der Fehlstelle aufweist, um Daten
zu erzeugen, die in den Rechner eingegeben werden, um
die Abtast-/Positionier-Vorrichtung derartig zu steuern,
daß der fokussierte Laserlichtstrahl auf die Fehlstelle
gerichtet wird.
24. Das Instrument nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Einrichtung zur fortlaufenden optischen Abtastung
des bestimmten Bereiches mit dem Laserlichtstrahl einen
Rechner-gesteuerten Laserscanner aufweist.
25. Das Instrument nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Laserscanner eine akusto-optische Vorrichtung ist.
26. Das Instrument nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Laserscanner eine elektro-optische Vorrichtung ist.
27. Das Instrument nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Laserscanner den Laserlichtstrahl in einem
Schlangenlinien-Pfad über die Oberfläche der Fehlstelle führt.
28. Das Instrument nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet, daß
zusätzlich eine Einrichtung vorhanden ist, um den
Fehlstellenbereich in einen oder mehrere vorgegebene
Abschnitte zu unterteilen, und jedem Abschnitt Koordinaten
zugeordnet werden; und
diese Einrichtung einen TV-Monitor aufweist; und
diese Koordinaten in den Rechner eingegeben werden, um
den Laserscanner derartig zu steuern, daß der
fokussierte Laserlichtstrahl fortlaufend über den
Fehlstellenbereich
geführt wird und diesen abtastet.
29. Das Instrument nach Anspruch 28,
dadurch gekennzeichnet, daß
der vorgegebene Abschnitt eine Flächengröße von 128 um ·
128 um oder weniger aufweist.
30. Das Instrument nach Anspruch 28,
dadurch gekennzeichnet, daß
der vorgegebene Abschnitt eine Flächengröße von 512 um ·
512 um oder weniger aufweist.
31. Das Instrument nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Einrichtung, welche die Laserlichtquelle veranlaßt,
bestimmte Laserlichtimpulse zu emittieren, einen
Rechner-gesteuerten Modulator aufweist.
32. Das Instrument nach Anspruch 31,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Modulator eine akusto-optische Vorrichtung ist.
33. Das Instrument nach Anspruch 31,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Modulator eine elektro-optische Vorrichtung ist.
34. Das Instrument nach Anspruch 31,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Rechnersteuerung die Strahlungsleistung des
Laserlichtstrahles an der Oberfläche der Photomaske auf einen
Wert zwischen 0,01 Milliwatt und 100 Milliwatt
einstellen kann.
35. Das Instrument nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Einrichtung, welche die Laserlichtquelle veranlaßt,
bestimmte Laserlichtimpulse zu emittieren, einen
Rechner-gesteuerten Modulator aufweist, um
Laserlichtimpulse
von einstellbarer Zahl und Dauer zu erzeugen.
36. Das Instrument nach Anspruch 35,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Modulator eine akusto-optische Vorrichtung ist.
37. Das Instrument nach Anspruch 35,
dadurch gekennzeichnet, daß
für die Laserlichtimpulse eine Dauer im Bereich von
1 usec bis 1 sec gewählt wird.
38. Das Instrument nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der fokussierte Laserlichtstrahl eine örtlich begrenzte
Erwärmung auf einem Bereich des Substrates erzeugt, um
thermisch Gasmoleküle an dem erwärmten Bereich zu
zersetzen, um eine Metalldünnschicht auf diesem Bereich
abzuscheiden.
39. Das Instrument nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
zusätzlich eine Einrichtung vorhanden ist, um die
Gaszelle zu be- bzw. entlüften, um die gasförmige
Verbindung aus der Gaszelle zu entfernen.
40. Verwendung eines Instrumentes nach einem der Ansprüche
1 bis 39,
zur Reparatur durchsichtiger und undurchsichtiger
Fehlstellen an einer Photomaske.
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