DE3705360C2

DE3705360C2 -

Info

Publication number: DE3705360C2
Application number: DE19873705360
Authority: DE
Inventors: Hans Dr. Betz; Uwe Dr. Weigmann; Helmut Dipl.-Phys. 1000 Berlin De 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: 1989-07-20
Also published as: DE3705360A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reparatur von klaren und opaken Defekten auf Masken der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.The invention relates to a method for repairing clear and opaque defects on masks which in the preamble of Claim 1 specified type.

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. Bei dem aus der DE-OS 34 20 353 bekannten Verfahren der eingangs genannten Art werden zur Reparatur opaker Maskendefekte fokussierte Ionenstrahlen (Sputterätzen, reaktives Ionenätzen) eingesetzt, während für die Reparatur klarer Defekte an den entsprechenden Stellen Absorbermaterial im fokussierten Ionenstrahl abgeschieden wird.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. In the method known from DE-OS 34 20 353 The type mentioned at the beginning are used to repair opaque mask defects focused ion beams (sputter etching, reactive Ion etching) used while clearer for repair Defects at the appropriate places in the absorber material focused ion beam is deposited.

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 Strukturen 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 Reparaturverfahren wieder repariert werden, was ebenfalls zeitaufwendig ist.The use of these techniques for x-ray repair However, masks have problems. So at material removed from the sputter etching of gold absorbers Structures in the area are reintroduced and thus lead u. U. to the formation of new defects. To avoid speaking out either have to use special etching strategies that will result in a significant increase in repair time lead and even partially suppress this effect can, or the newly created defects must be in one iterative repair procedures to be repaired again what is also time consuming.

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 Ionenstrahlsystems 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 Abscheidung (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 Ion beam system to contamination or even destruction the ion-optical column. About that is also due to the high aspect ratios required X-ray masks (up to 1:10) and physical ones Deposition effects (surface diffusion, reflection of ions) in general with a significantly reduced Repair accuracy to be expected.

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 worked out must become.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Reparaturverfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die Redeposition des abgesputterten Materials auf anderen Stellen der Probe verhindert wird, wobei sowohl die Genauigkeit der Reparatur der klaren und opaken Defekte gesteigert als auch die Verfahrensschritte, die zu dieser Reparatur mit anderen Methoden notwendig wären, drastisch reduziert werdenThe invention has for its object a repair method of the type mentioned at the outset to improve that the redeposition of the sputtered material on other points of the sample is prevented, both the Accuracy of repairing clear and opaque defects increased as well as the process steps leading to this Repair with other methods would be necessary drastically be reduced

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. This object is achieved with the characteristic Features of claim 1 solved. Advantageous further training 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 repositioning of sputtered material on neighboring structures is completely suppressed, since this 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 platinum 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, absorber material being deposited at the points of clear defects and the absorber material being sputtered away at the points of opaque defects, characterized in that initially on the structured side of the mask, an auxiliary layer is applied, which is then removed together with the layers underneath at the locations of the defects by the focused beam, and that the auxiliary layer with the precipitates, which have arisen during the irradiation, is finally removed.

2. The method according to claim 1, characterized in that the auxiliary layer from a protection for the x-ray mask plastic granting during the repair process consists.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that first the clear defects with the help of the focused Ion beam and subsequent electroplating repaired then the opaque defects by sputter etching be removed.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized ge indicates the different layers in the area the clear defect with the help of the focused ion beam through pure sputter etching without a gas atmosphere be removed.

5. The method of any one of claims 1 to 4, characterized ge indicates that reactive ion etching with Using the focused ion beam of the different Layers in the area of clear defects under partial pressure of oxygen enables the highest accuracy to be achieved becomes.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized ge indicates that after the plating base has been exposed this is activated to remove possible oxide layers remove.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that that in the places of clear defects the exposed Areas with the help of electroplating through heavy metals be replenished.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the opaque defects by pure Sputter etching can be removed.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that this was removed by sputter etching Material only on the auxiliary plastic layer provided deposits.

10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized characterized in that the absorber in a plastic layer are embedded.