DE3705360A1

DE3705360A1 - Method of repairing defects on masks

Info

Publication number: DE3705360A1
Application number: DE19873705360
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Betz; Uwe Dr Weigmann; Helmut Dipl Phys Burghause
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1987-02-17
Filing date: 1987-02-17
Publication date: 1988-08-25
Also published as: DE3705360C2

Abstract

In a method of repairing clear and opaque defects on masks, in particular those intended for X-ray lithography, using a focused ion beam, an auxiliary layer is applied to the patterned side of the mask; the auxiliary layer and the underlying layer are then removed by the focused beam at the positions of the defects, and absorber material is deposited at the positions of clear defects. The absorber material is then removed by sputtering at the positions of opaque defects and, finally, the auxiliary layer is removed along with the deposits formed during the irradiation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reparatur von klaren und opaken Defekten auf Masken, insbesondere für die Rönt genstrahllithographie, mit Hilfe eines fokussierten Ionenstrahls.The invention relates to a method for repairing clear and opaque defects on masks, especially for X-rays gene beam lithography, with the help of a focused ion beam.

In der Röntgenlithographie können nur absolut defektfreie Masken eingesetzt werden, da die Strukturen in einem Step- and-Repeat-Verfahren von der Maske auf den Wafer übertragen werden. Da die Herstellung defektfreier Masken nicht möglich ist, müssen diese nach einer Inspektion repariert werden. Zur Reparatur opaker Maskendefekte werden bereits fokussierte Ionenstrahlen (Sputterätzen, reaktives Ionenätzen) eingesetzt, während für die Reparatur klarer Defekte erste Ergebnisse zur Materialabscheidung im fokussierten Ionen- oder Laserstrahl bekannt geworden sind.X-ray lithography can only be absolutely defect-free Masks are used because the structures in one step and-repeat process transferred from the mask to the wafer will. Because the production of defect-free masks is not possible must be repaired after an inspection. To Repair of opaque mask defects are already focused Ion beams (sputter etching, reactive ion etching) are used, while first results for the repair of clear defects Material deposition in the focused ion or laser beam have become known.

Der Einsatz dieser Techniken für die Reparatur von Röntgen masken ist allerdings mit Problemen behaftet. So wird bei der Sputterätzung von Goldabsorbern abgetragenes Material an Struk turen in der Umgebung wieder angelagert und führt damit u. U. zur Bildung neuer Defekte. Zur Vermeidung der Redeposition müssen entweder spezielle Ätzstrategien angewandt werden, die zu einer erheblichen Verlängerung der Reparaturzeit führen und diesen Effekt auch nur zum Teil unterdrücken können, oder die neu entstandenen Defekte müssen in einem iterativen Repa raturverfahren wieder repariert werden, was ebenfalls zeit aufwendig ist.The use of these techniques for x-ray repair However, masks have problems. So at Sputter etching of material removed from gold absorbers on structure doors in the area and thus leads u. U. to form new defects. To avoid speaking out either special etching strategies must be used, the lead to a considerable extension of the repair time and can only partially suppress this effect, or the newly created defects must be carried out in an iterative repa repair procedures, which is also time is complex.

Auch bei der Reparatur klarer Defekte treten Schwierigkeiten auf, die im Falle der ioneninduzierten Abscheidung durch die benötigten, teilweise korrosiven Gase in der Kammer des Ionen strahlsystems zu einer Kontamination oder gar Zerstörung der ionenoptischen Säule führen können. Darüber hinaus ist durch die erforderlichen hohen Aspektverhältnisse bei Röntgenmasken (bis 1:10) sowie durch physikalische Effekte bei der Abschei dung (Qberflächendiffusion, Reflexion von Ionen) im allgemeinen mit einer deutlich verminderten Reparaturgenauigkeit zu rechnen.Difficulties also arise when repairing clear defects which in the case of ion-induced deposition by the required, partially corrosive gases in the chamber of the ions radiation system to contaminate or even destroy the lead ion-optical column. In addition, is by the required high aspect ratios for X-ray masks (up to 1:10) as well as physical effects during the separation in general (surface diffusion, reflection of ions) to expect significantly reduced repair accuracy.

Beim Einsatz von Lasern zur photoinduzierten Abscheidung ist hauptsächlich die begrenzte Fokussierbarkeit des Lasers und die sehr begrenzte Tiefenschärfe der Fokussierungsoptik der Grund für die geringe Strukturgenauigkeit. Dies führt in beiden Fällen dazu, daß in einem nachträglichen Ionenätzschritt die endgültige Absorberstruktur herausgearbeitet werden muß.When using lasers for photo-induced deposition mainly the limited focusability of the laser and the very limited depth of focus of the focusing optics Reason for the low structural accuracy. This leads to both cases that in a subsequent ion etching step the final absorber structure has to be worked out.

Um die oben beschriebenen Umstände bzw. Ungenauigkeiten aus zuschalten und eine wirksamere Methode zur Reparatur klarer und opaker Defekte zu gestalten, liegt der Erfindung die Auf gabe zugrunde, die Redeposition des abgesputterten Materials auf anderen Stellen der Probe zu verhindern und mit einem geeigneten Verfahren sowohl die Genauigkeit der Reparatur der klaren und opaken Defekte zu steigern als auch die Ver fahrensschritte, die zu dieser Reparatur mit anderen Methoden notwendig wären, drastisch zu reduzieren.To the circumstances or inaccuracies described above switch on and a more effective method of repairing clearer and to design opaque defects, the invention lies on based on the redeposition of the sputtered material to prevent other areas of the sample and with a appropriate procedures both the accuracy of the repair the clear and opaque defects as well as the ver Driving steps leading to this repair using other methods would be necessary to reduce drastically.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Verfahrensschritten gelöst. Dabei wird auf die strukturierte Seite einer Röntgenmaske eine Schutzschicht aus Kunststoff aufgebracht, danach bei opaken Defekten die Hilfsschicht und der darunter liegende opake Defekt durch den fokussierten Ionenstrahl abgetragen und bei klaren Defekten die Hilfsschicht mit dem Ionenstrahl abgetragen und dort Absorbermaterial abgeschieden. Zum Schluß der Reparatur wird die Hilfsschicht aus Kunststoff mit den darauf enthaltenen Niederschlägen, die bei der Bestrahlung entstanden sind, entfernt. Auf diese Weise können durch An wendung von Kunststoffschichten a) die Reparatur von klaren Defekten (Fehlen von Absorberstruktur) durch fokussierte Ionenstrahlen (FIB) und galvanische Abscheidung ermöglicht und b) bei der Reparatur von opaken Defekten Redepositions effekte unterdrückt werden.This object is achieved according to the invention in the license plate of the main steps specified process steps. This is done on the structured side of an X-ray mask a protective layer of plastic applied, then at opaque defects the auxiliary layer and the one below opaque defect removed by the focused ion beam and if the defects are clear, the auxiliary layer with the ion beam removed and deposited there absorber material. Finally the auxiliary layer made of plastic with the repair precipitation contained thereon, during the irradiation have arisen, removed. In this way, An Use of plastic layers a) the repair of clear Defects (lack of absorber structure) due to focused Ion beams (FIB) and galvanic deposition possible and b) in the repair of opaque defect redepositions effects are suppressed.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Developments of the invention are specified in the subclaims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Verfahrensschritten näher erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated below in the drawing schematically illustrated process steps explained in more detail. Show it:

Abb. 1 den schematischen Aufbau einer Röntgenmaske; Fig. 1 shows the schematic structure of an X-ray mask;

Abb. 2 den Verfahrensablauf für die Reparatur von Röntgen maskendefekten; Fig. 2 the procedure for the repair of X-ray mask defects;

Abb. 3 die Reparatur klarer Defekte; Fig. 3 the repair of clear defects;

Abb. 4 die Reparatur opaker Defekte. Fig. 4 the repair of opaque defects.

Abb. 1 zeigt den schematischen Aufbau einer Röntgenmaske, bei der die jeweilige Absorberstruktur 4 mit Hilfe der Gal vanik hergestellt wird. Über der röntgentransparenten Membran 7 (Silizium, Siliziumnitrid, Bornitrid etc.) befindet sich eine Kombination aus Haft- und Galvanikstartschicht 6, die die galvanische Abscheidung der Absorber 4 in die strukturierte Kunststoffschicht 5 ermöglicht. Die Strukturierung dieser Kunststoffschicht erfolgt mit Hilfe des Elektronenstrahl schreibens in der bekannten Dreilagentechnik, wobei die Struktur mit dem Elektronenstrahl nur in die oberste, elek tronenempfindliche Schicht geschrieben und anschließend in zwei aufeinanderfolgenden reaktiven Ionenätzschritten erst auf die anorganische Zwischenschicht 3 und dann auf die orga nische Grundschicht 5 übertragen wird. Fig. 1 shows the schematic structure of an X-ray mask, in which the respective absorber structure 4 is produced with the help of the Galvanik. Above the X-ray transparent membrane 7 (silicon, silicon nitride, boron nitride etc.) there is a combination of adhesive and electroplating starter layers 6 , which enables the absorbers 4 to be electrodeposited into the structured plastic layer 5 . The structuring of this plastic layer takes place with the help of electron beam writing in the known three-layer technique, the structure being written with the electron beam only in the uppermost, electron-sensitive layer and then in two successive reactive ion etching steps first on the inorganic intermediate layer 3 and then on the organic base layer 5 is transmitted.

Werden die Absorberstrukturen vor der Reparatur in eine Kunststoffschicht eingebettet, die die Zwischenräume aus füllt und die Oberflächen abdeckt, können die klaren Defekte mit Hilfe von FIB und nachfolgender Galvanik mit der gleichen Genauigkeit repariert werden, wie dies bei opaken Defekten möglich ist. Dieses Verfahren erübrigt den Einsatz von korro siven Gasen, wodurch die Kontaminationsgefahr der Säule ver mieden wird.Are the absorber structures in a before the repair Embedded plastic layer that the gaps out fills and covers the surfaces, the clear defects can with the help of FIB and subsequent electroplating with the same Accuracy can be repaired like this with opaque defects is possible. This process eliminates the need for corro sive gases, which reduces the risk of contamination of the column is avoided.

Bei der Reparatur opaker Defekte durch Sputterätzen wird die Redeposition abgesputterten Materials an Nachbarstrukturen vollständig unterdrückt, da sich dieses nur an der umgebenden Kunststoffschicht anlagern kann. Die Erfindung ermöglicht es damit, daß die Reparatur klarer wie auch opaker Defekte in der gleichen Kammer mit höchster Genauigkeit und ohne Nachkor rektur durchgeführt werden kann. Darüber hinaus bildet die Kunststoffschicht 2 einen zusätzlichen Schutz für die Röntgen maske während des Reparaturprozesses.When repairing opaque defects by sputter etching, the redeposition of sputtered material on neighboring structures is completely suppressed, since it can only adhere to the surrounding plastic layer. The invention thus enables the repair of clear as well as opaque defects in the same chamber to be performed with the greatest accuracy and without Nachkor correction. In addition, the plastic layer 2 forms additional protection for the X-ray mask during the repair process.

In der Abb. 2 ist der gesamte Verfahrensverlauf, der die Erfindung der Reparatur klarer und opaker Defekte einschließt, schematisch dargestellt. Fig. 2 shows the entire process, which includes the invention of repairing clear and opaque defects, schematically.

In einem Inspektionsprozeß der Maske werden sowohl klare wie auch opake Defekte und deren Koordinaten für die nach folgende Reparatur festgelegt. Bei einer ungenauen Bestimmung der Koordinaten, wie sie bei lichtoptischen Erkennungssystemen der Fall ist (ca. 8 µm Genauigkeit) müssen im FIB-System Maßnahmen getroffen werden, um die Lokalisierung der Defekte mit der erforderlichen Genauigkeit durchzuführen. Ein Weg hierzu ist in Abb. 3 vorgeschlagen.In an inspection process of the mask, both clear and opaque defects and their coordinates are defined for the subsequent repair. If the coordinates are determined inaccurately, as is the case with light-optical detection systems (approx. 8 µm accuracy), measures must be taken in the FIB system to locate the defects with the required accuracy. One way of doing this is suggested in Fig. 3.

Entsprechend den vom Detektionssystem vorgegebenen, ungefähren Koordinaten wird ein Bildfeld 12 von 20×20 µm² des entspre chenden Layouts softwaremäßig auf den Monitor des Reparatur systems gebracht. Mit Hilfe von Stepmotoren, die über eine Genauigkeit von ca. ±5 µm verfügen, wird der entsprechende Bereich der Maske sicher in das Ablenkfeld des Ionenstrahls gebracht. In einem schnellen Scan wird mit Hilfe des fokus sierten Ionenstrahls ein Bild des Maskenfelds aufgenommen und die Ablage zwischen den aktuellen Maskenstrukturen und den softwaremäßig auf dem Schirm erzeugten und zum Ionenstrahl geeichten Sollstrukturen festgestellt. Im nächsten Schritt wird das Softwarebild mit den Sollstrukturen mit dem tatsäch lichen Bild des Maskenbereichs elektronisch zur Deckung ge bracht, um die Defektbereiche 8, 13 b genau zu definieren und das Gebiet der Reparatur softwaremäßig exakt festzulegen. According to the approximate coordinates specified by the detection system, an image field 12 of 20 × 20 μm ^{2 of} the corresponding layout is brought to the monitor of the repair system by software. With the help of stepper motors, which have an accuracy of approx. ± 5 µm, the corresponding area of the mask is safely brought into the deflection field of the ion beam. In a quick scan, an image of the mask field is recorded with the aid of the focused ion beam and the position between the current mask structures and the target structures generated by software and calibrated to the ion beam is determined. In the next step, the software image with the target structures is brought into electronic alignment with the actual image of the mask area in order to precisely define the defect areas 8 , 13 b and to precisely define the area of the repair by software.

Entsprechend der Abb. 2 wird die gesamte Röntgenmaske vor der Reparatur mit einer dünnen Resistschicht 2 (Abb. 1) (ca. 0,2 µm) abgedeckt, die einerseits die galvanische Ab scheidung im Bereich der ursprünglichen Absorber verhindern soll und andererseits die Erkennung der Strukturen mit Hilfe des Ionen- oder Elektronenstrahls über den Topographiekontrast noch ermöglicht. Im weiteren Prozeßverlauf (Abb. 2) werden zuerst die klaren Defekte repariert und nach der Galvanik die opaken Defekte durch Sputterätzen entfernt. Das Freiätzen der verschiedenen Schichten 2, 3, 5 in Abb. 1 im Bereich des klaren Defektes 8 geschieht mit Hilfe des fokussierten Ionen strahls 1 entweder durch reines Sputterätzen ohne Gasatmos phäre oder zum Erreichen höchster Genauigkeit unter Sauer stoffpartialdruck, der ein reaktives Ionenätzen der Kunst stoffschicht ermöglicht. Nach dem Durchätzen der Kunststoff schicht und dem Freilegen der Platingbase wird diese vor der nachfolgenden Galvanik aktiviert, um mögliche Oxidschichten zu entfernen und einen einwandfreien Start der Galvanik zu gewährleisten. Nach erfolgter Galvanik (Abb. 2) werden die reparierten Defekte im Ionenstrahlsystem mit Hilfe einer weiteren schnellen Bildaufnahme kontrolliert und die opaken Defekte in der vorher beschriebenen Art ebenfalls genau lokalisiert. According to Fig. 2, the entire X-ray mask is covered with a thin resist layer 2 ( Fig. 1) (approx. 0.2 µm) before the repair, which on the one hand is to prevent galvanic separation in the area of the original absorber and on the other hand the detection of Structures made possible with the help of the ion or electron beam via the topography contrast. In the further course of the process ( Fig. 2) the clear defects are first repaired and after the electroplating the opaque defects are removed by sputter etching. The free etching of the different layers 2 , 3 , 5 in Fig. 1 in the area of the clear defect 8 is done with the help of the focused ion beam 1 either by pure sputter etching without a gas atmosphere or to achieve maximum accuracy under oxygen partial pressure, which is a reactive ion etching of art layer of fabric allows. After the plastic layer has been etched through and the plating base has been exposed, it is activated before the subsequent electroplating in order to remove possible oxide layers and to ensure that the electroplating starts properly. After electroplating ( Fig. 2), the repaired defects in the ion beam system are checked with the help of a further rapid image acquisition and the opaque defects are also precisely localized in the manner described above.

Die Entfernung opaker Defekte geschieht jetzt durch Sputter ätzen, wie dies in Abb. 4, Teil b) dargestellt ist, wobei sich das entfernte Material nur an der Kunststoffschicht 5 anlagern kann. Nach dem Entfernen aller opaken Defekte wird die Kunststoffschicht von der Maske entfernt und damit das gesamte von den opaken Defekten herrührende redeponierte Material beseitigt.The removal of opaque defects is now done by sputter etching, as shown in Fig. 4, part b ), the removed material can only attach to the plastic layer 5 . After all opaque defects have been removed, the plastic layer is removed from the mask, and thus all of the redeposed material resulting from the opaque defects is eliminated.

Claims

1. A method for repairing clear and opaque defects on masks, in particular for X-ray lithography, using a focused ion beam, characterized in that an auxiliary layer is applied to the structured side of the mask; that the auxiliary layer and the layers below are removed at the locations of the defects by the focused beam; that absorber material is deposited at the points of clear defects and the absorber material is sputtered away at the points of opaque defects and that the auxiliary layer with the precipitates that have formed during the irradiation is finally removed.

2. The method according to claim 1, characterized records that the repair of the clear and the opaque defects is performed in the same chamber.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized ge indicates that the auxiliary layer is made of art protection for the X-ray mask during repairs maturation process granted.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized ge indicates that in an inspection process the entire mask, both clear and opaque Defects in a coarse coordinate system using elec tronic or optical methods.

5. The method according to claims 1 to 4, characterized in that with the help of the coarse coordinates an image field of about 20 × 20 µm ^{2 of} the sample is imaged on a suitable screen.

6. The method according to claims 1 to 5, characterized ge indicates that with the help of stepper motors, who work with an accuracy of ± 5 µm, the repa area of the mask in the deflection field of the ions brought radiant.

7. The method according to claims 1 to 6, characterized characterized that with a quick Scanning the focused ion beam an image of the Mask field added and the storage between the current mask structures and the software on the Screen generated and calibrated to the ion beam target structure doors is determined.

8. The method according to claims 1 to 7, characterized characterized that the software generated image with the actual image of the mask mask brought to cover electronically on the screen becomes.

9. The method according to claims 1 to 8, characterized characterized in that from the filing between the current mask image and the layout pattern electronically a signal for the correction of the position of the ion beam is won on the mask.

10. The method according to claims 1 to 9, characterized characterized that the exact coordinates the defect area can be detected by software.

11. The method according to claims 1 to 10, characterized characterized in that with the help of the ion or detection of an electron beam under the auxiliary structures hidden over the topo graphic contrast is made possible.

12. The method according to claims 1 to 11, characterized characterized that first the clear Defects with the help of the focused ion beam and after following electroplating are repaired, then the opaque Defects can be removed by sputter etching.

13. The method according to claims 1 to 12, characterized characterized that the different Layers in the area of the clear defect using the focused ion beam by pure sputter etching without Gas atmosphere are removed.

14. The method according to claims 1 to 13, characterized characterized by a reactive Ion etching with the help of the focused ion beam different layers in the area of clear defects reaching the highest under partial pressure of oxygen Accuracy is enabled.

15. The method according to claims 1 to 14, characterized characterized that after the free place the platinum base this is activated to possible Remove oxide layers.

16. The method according to claims 1 to 15, characterized characterized that in the places clearer Defect the exposed areas with the help of electroplating be filled up with heavy metals.

17. The method according to claims 1 to 16, characterized characterized that a control recording with the help of the focused ion beam system.

18. The method according to claim 1 and claims 5 to 11, characterized in that the exact coordinates of the opaque defects are recorded electronically and these are displayed on the screen.

19. The method according to claims 1 to 18, characterized characterized that the opaque defects can be removed by pure sputter etching.

20. The method according to claims 1 to 19, characterized characterized that the sputter etch removed material only on the designated area Auxiliary plastic layer deposits.

21. The method according to claims 1 to 20, characterized characterized in that the absorber in a Plastic layer are embedded.