JPH10280152A - チャンバレスレーザcvd装置 - Google Patents

チャンバレスレーザcvd装置

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JPH10280152A
JPH10280152A JP9551597A JP9551597A JPH10280152A JP H10280152 A JPH10280152 A JP H10280152A JP 9551597 A JP9551597 A JP 9551597A JP 9551597 A JP9551597 A JP 9551597A JP H10280152 A JPH10280152 A JP H10280152A
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JP
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gas
unit
laser
purge gas
window
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JP9551597A
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Yukio Morishige
幸雄 森重
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体製造や、液晶ディスプレイの製造に用
いられるフォトマスクの欠陥修正装置や、液晶基板の配
線修正に用いられるレーザCVD装置を提供する。 【解決手段】 ガス導入部10が、基板8上のレーザ光
照射部13の近傍を覆うように設けられ、レーザ光照射
に向けて原料ガスを吹き出すノズル9と、基板8に向か
い合う面に、レーザ光照射部13を中心とする同心円上
に設けられたパージガス吸い込み口6と、パージガス吸
い込みロ6の外側に設けられたパージガス吹き出しロ7
とを有し、パージガス吹き出し口7とパージガス吸い込
み口6とが、窓4の内側のレーザ光導入光軸に垂直な面
内に薄い窓パージガス流を形成するように、垂直な面内
に対向して設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造や、液
晶ディスプレイの製造に用いられるフォトマスクの欠陥
修正装置や、液晶基板の配線修正に用いられるレーザC
VD装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、基板上の欠陥を修正するレーザC
VD装置は、レーザ光源,レーザ照射機能と顕微鏡機能
とを備える照射光学系,CVD原料ガスを供給する原料
ガス供給ユニット,排気ガスを無害化する排気ユニッ
ト,基板を保持するX−Yステージ,これら各ユニット
の動作を制御する制御ユニット,原料ガスを基板上の照
射部に導くガス導入系からなっている。装置の小型化
と、照射部の雰囲気の置換に要する時間の短縮との効果
に優れるガス導入部の形態として、基板とガス導入部の
間の間隙のガス流を制御することによる原料ガスの閉じ
込めと、周囲雰囲気からの空気の混入とを防ぐガスカー
テン方式の局所的なガス閉じ込め機構、通称チャンバレ
スガス導入機構が知られている。
【0003】この方法を、原料ガスがレーザ光の照射に
より光分解する反応を用いるレーザCVD反応に用いる
場合の構成例が、たとえば、特開平1−502149号
公報に記述されている。このガス導入系のガスの流し方
は以下の様である。
【0004】ガス導入部は、原料ガスをレーザ光照射部
に向かって吹き出すノズルと、基板と対向する面のレー
ザ光照射部の周囲の円周に内側から順に溝状のガス吸い
込み口とパージガスの吹き出し口を設け、このガス導入
部を基板に対して椀を伏せた様な形状に配置される。一
方、光CVD反応による窓や対物レンズの曇りを防ぐた
めに窓パージガスが導入されるが、この場合のガスのパ
ージは、窓側から、基板に向かって、つまりレーザ導入
光軸に沿う方向にガスを流すようガス系を構成すること
によって実現されていた。原料ガスはノズルによりレー
ザ光照射部に吹き出すことで供給され、使用済の原料ガ
スは、吸い込み口により回収される。一方、吸い込み口
の外側のパージガス出口は、ガス導入部の周囲から空気
が基板との間隙を通って入り込み、堆積膜の膜質の劣化
を防止するガスカーテン機能に用いられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術に
は以下に示す欠点があった。
【0006】レーザ光照射部ではノズルから吹き出した
原料ガスと、窓パージ用のパージガスが混合され、ガス
濃度が低下するため、早い堆積速度を得ることが困難で
あった。
【0007】この対策としては、パージガスとの混合に
よるガス濃度低下を原料ガスの高濃度化することによっ
て補償することが考えられる。しかし、欠陥修正用途に
用いられるレーザCVD装置に使われる昇華性の原料で
ある金属カルポニルが、室温での蒸気庄が低く、原料濃
度を高めると、原料吹き出しノズル部で原料の凝縮が起
りやすく実用性が低下するという欠点を生じていた。
【0008】また、半導体用フォトマスクの修正の応用
で必要となる非常に微少なパターンの修正を行うために
は、高NA(開口数)の高倍率対物レンズの使用が不可
欠となるが、これらの高NAレンズは、対物レンズの作
動距離が、2mm程度以下と小さく、窓のパージ効果を
保つために必要な光軸方向の窓と基板との分離距離を確
保することができず、窓曇りを避けられないという問題
があった。
【0009】従って、本発明の目的は、半導体製造や、
液晶ディスプレイの製造に用いられるフォトマスクの欠
陥修正装置や、液晶基板の配線修正に用いられるレーザ
CVD装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、レーザ光源と、ステージ上に配置した基
板上の所望の位置にレーザ光を照射するための照射観察
ユニットと、基板上のレーザ光照射部にCVD原料ガス
を供給するガス供給ユニットと、ガス供給ユニットから
ガスを導入するガス導入部と、レーザ光を導入する窓と
を備えたチャンバレスレーザCVD装置において、ガス
導入部が、基板上のレーザ光照射部の近傍を覆うように
設けられ、レーザ光照射に向けて原料ガスを吹き出すノ
ズルと、基板に向かい合う面に、レーザ光照射部を中心
とする同心円上に設けられたパージガス吸い込み口と、
吸い込みロの外側に設けられたパージガス吹き出しロと
を有し、パージガス吹き出し口とパージガス吸い込み口
とが、窓の内側のレーザ光導入光軸に垂直な面内に、薄
い窓パージガス流を形成するように、垂直な面内に対向
して設けられたことを特徴とする。
【0011】また、ガス導入部を、ガスを排気する排気
ユニットに接続するのが好ましい。
【0012】さらに、ガス供給ユニット,排気ユニッ
ト,X−Yステージ,レーザ光を、制御ユニットにより
制御するのが好ましい。
【0013】またさらに、窓の材質が、レーザ光に対し
て透明なフィルムであると好ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】図面を参照して、本発明の実施例
を説明する。
【0015】図1は、本発明のチャンバレスレーザCV
D装置の一実施例のガス導入部の構造を示す断面図であ
り、半導体フォトマスクの白欠陥修正に適用した場合を
示す。白欠陥修正とは、基板上の透明欠陥(白欠陥)部
に透明物質を付着させて欠陥を修正することである。
【0016】まず、図1を参照にして、ガス導入部10
の構造を説明する。ガス導入部10は、基板8の上に間
隔を置いて配置される。ガス導入部10には、ほぼ中央
部にレーザ光を導入する窓4と、窓4への原料ガスの付
着を防止するための窓パージガスを導入する窓パージガ
ス入口5と、吸い込んだ窓パージガスを排気ユニット1
6(図3を参照)に導く窓パージガス出口2と、原料ガ
スをレーザ照射部13に吹き出すノズル9と、周囲から
の空気混入を防ぐためのパージガス吹き出し口7と、使
用済の原料ガスおよびパージガスを吸い込むパージガス
吸い込み口6とが設けられている。パージガス吹き出し
口7は、図1の断面の手前側にもあり、光軸に対して対
称方向からガスを吹き出す構造になっている。溝状の吸
い込みロ6は、幅2mmで、光軸中心から半径30mm
の位置に設けている。ノズル9の内径は2mmである。
【0017】図2は、図1に示すガス導入部の平面図で
ある。パージガス導入ロ11および吸い込みガス排気口
12は、それぞれ円形の溝上に設けられ、吸い込みを光
軸中心に対して対称に行うために、二つの円形溝上の六
箇所に一対一対応して設けられ、それぞれを、原料ガス
供給ユニット20および排気ユニット16に接続してい
る(図3を参照)。なお原料ガス供給ユニット20およ
び排気ユニット16との接続配管は、ガス導入部10の
構成をわかりやすく示すために配管21とした。
【0018】図3は、本発明のチャンバレスレーザCV
D装置全体の構成を示すブロック図である。この装置
は、基板を保持するためにX−Yステージ18を配置
し、X−Yステージ18上に5インチ角の半導体フォト
マスク基板からなる基板8を配置し、その上にガス導入
部10をかぶさるように間隔を置いて配置する。基板8
とガス導入部10の間隙の間隔は0.5mm、ガス導入
部のほぼ中央に設けられた窓4(図1を参照)と基板8
との間隔は1.3mmである。ガス導入部10は、ガス
供給ユニット20と排気ユニット16とに接続されてい
る。ガス導入部10に接続するガス配管には、原料ガス
としてのCr(CO)6 ,原料ガスを輸送するキャリア
ガスとしてのアルゴンガス,窓パージガスがあり、ガス
導入部10と基板8との間より空気が入り込むことを防
止するためのパージガス用のアルゴンガスの配管がガス
供給ユニット20と接続され、吸い込み口6(図1を参
照)より吸い込まれる排気ガスの出口である吸い込みガ
ス排気口12(図2を参照)、および窓パージガス出口
2からの配管は、排気ユニット16に接続されている。
QswNd:YAGレーザの第3高調波光源からなるレ
ーザ光源14の出射光はミラー15で反射され、照射観
察ユニット17に入射する。照射観察ユニット17は、
レーザ光をアパーチャにより整形し、基板8上の所望部
に所望の形状の照射パターンを形成すると同時に、レー
ザ光照射部のパターンを観察する機能を有する。照射観
察ユニット17の出射側に配置する対物レンズ3(図1
を参照)は、倍率が100倍で、作動距離が2.2mm
である。ガス供給ユニット20、排気ユニット16、X
−Yステージ18、レーザ光源14の動作は、制御ユニ
ット19により制御される構成となっている。
【0019】以上のような構造のガス導入部10を用い
て、本発明のチャンバレスレーザCVD装置の効果を実
験により検証した。実験でのレーザ光照射条件は以下の
通りである。繰り返し2kHz、パルス幅を50ns、
照射強度を50kW/cm2、照射ビーム形状を5μm
角、堆積時間を3〜10秒の範囲にして、ガス流量を変
えた場合の窓の曇りの程度、堆積速度の変化を評価し
た。なお、原料ガスのCr(CO)6 のガス濃度は、ノ
ズル9の出口で0.1Torrとした。なお上記の条件
は、空気の混入がない場合に金属光沢がありフォトマス
ク用に必要な遮光性の取れる堆積膜を得られる条件であ
る。
【0020】次に、欠陥の修正を行う場合の手順を以下
に説明する。まず、図3において、X−Yステージ18
上に基板8を置いた後、基板8上の欠陥修正位置が照射
観察ユニットの修正位置になるようX−Yステージ18
を移動させる。次にガス供給ユニット20より、パージ
ガスおよび窓パージガスをガス導入部10に導入する。
レーザ光照射部の空気がアルゴンガスに置換されるのに
要する時間(およそ3秒)経過後に、排気ユニット16
により、図2の吸い込みガス排気口12および窓パージ
ガス出口2から排気を開始し、同時に原料ガスの供給を
開始する。原料ガスを流した状態で、所定強度のレーザ
光を基板に照射してCVDを起こすことができる。パー
ジガスのガス流量は1リットル/分、窓パージガスの流
量は入口側,吸入側共1リットル/分とし、原料ガスの
流量は100sccm、吸い込み口からの吸入量は0.
7リットル/分とした。
【0021】上述した条件によりCVDを行った所、堆
積時間1.5秒でフォトマスクの修正に必要な遮光性の
膜を形成することができたのに対し、窓パージガス出口
を塞いで、従来の窓パージの方法でCVDを行うと、遮
光性のある膜を形成するのに必要な時間が10秒と修正
のスループットに影響する時間にまで増大した。このこ
とは、従来の窓パージ方法では、ノズル9より吹き出さ
れる原料ガスが窓パージガスと混合されて、レーザ光照
射部の原料ガス濃度が低下することので薄められること
を示している。また、窓パージガス出口を塞いで従来の
窓パージ方法と同じ構成を取った場合、窓と基板の間隔
が小さすぎるために、レーザ光照射時間が30分で、目
に見えるほどの窓の量りが生じた。一方、窓パージをレ
ーザ照射光軸に垂直な面内の薄い層流のガスで行う本発
明の構成では、レーザ照射時間が50時間経過しても窓
の曇りが生じなかった。
【0022】次に本発明の他の一実施例として、窓材
を、透明なフィルムによって行う場合について説明す
る。ガス導入部の構成は図1と同様であるが、窓材とし
て、5μm厚のペリクルフィルムを用い、ガス導入部1
0の上板の下面にフィルムを貼り付ける構成を用いる。
ガス導入部10の上板の切りかきサイズを対物レンズの
外形よりも大きくすることにより、対物レンズ3と基板
のレーザ光照射部13との間隔を1.5mmにまで短縮
することができるので、対物レンズとしてより開口数の
高い高分解能のレンズを適用することが可能となり、加
工修正の精度を改善することができる。
【0023】
【発明の効果】本発明によるチャンバレスレーザCVD
装置によれば、レーザ光照射部での原料ガスを高く保つ
ことができるので、修正時間を大幅に短縮することがで
き、修正装置のスループットを高速にできるという効果
を奏する。
【0024】また、高い加工分解能で、作動距離の短い
高倍率の対物レンズを使用しても、窓曇りを生じること
がないので、高精度かつ、高スループットが得られ、窓
交換の必要がない優れたチャンバレスレーザCVD装置
を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のレーザCVD装置の一実施例のガス導
入部の構造を示す断面図である。
【図2】図1に示すガス導入部の平面図である。
【図3】本発明のレーザCVD装置の一実施例の全体の
構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 原料ガス入口 2 窓パージガス出口 3 対物レンズ 4 窓 5 窓パージガス入口 6 パージガス吸い込み口 7 パージガス吹き出し口 8 基板 9 ノズル 10 ガス導入部 11 パージガス導入ロ 12 吸い込みガス排気ロ 13 光照射部 14 レーザ光源 15 ミラー 16 排気ユニット 17 照射観察ユニット 18 X−Yステージ 19 制御ユニット 20 原料ガス供給ユニット 21 配管

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レーザ光源と、X−Yステージ上に配置し
    た基板上の所望の位置にレーザ光を照射するための照射
    観察ユニットと、基板上のレーザ光照射部にCVD原料
    ガスを供給するガス供給ユニットと、前記ガス供給ユニ
    ットからガスを導入するガス導入部と、前記レーザ光を
    導入する窓とを備えたチャンバレスレーザCVD装置に
    おいて、 前記ガス導入部が、 前記基板上の前記レーザ光照射部の近傍を覆うように設
    けられ、 レーザ光照射に向けて前記原料ガスを吹き出すノズル
    と、 前記基板に向かい合う面に、前記レーザ光照射部を中心
    とする同心円上に設けられたパージガス吸い込み口と、 前記吸い込みロの外側に設けられたパージガス吹き出し
    ロとを有し、 前記パージガス吹き出し口とパージガス吸い込み口と
    が、前記窓の内側のレーザ光導入光軸に垂直な面内に薄
    い窓パージガス流を形成するように、前記垂直な面内に
    対向して設けられたことを特徴とするチャンバレスレー
    ザCVD装置。
  2. 【請求項2】前記ガス導入部を、ガスを排気する排気ユ
    ニットに接続することを特徴とする、請求項1に記載の
    チャンバレスレーザCVD装置。
  3. 【請求項3】前記ガス供給ユニット,前記排気ユニッ
    ト,前記X−Yステージ,前記レーザ光を、制御ユニッ
    トにより制御することを特徴とする、請求項2に記載の
    チャンバレスCVD装置。
  4. 【請求項4】前記窓の材質が、レーザ光に対して透明な
    フィルムであることを特徴とする、請求項1〜3のいず
    れかに記載のチャンバレスレーザCVD装置。
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