DE19815872C1

DE19815872C1 - Musterzeichner für Maskenblank

Info

Publication number: DE19815872C1
Application number: DE1998115872
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Phys Besenboeck; Gernot Goedl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 1998-04-08
Filing date: 1998-04-08
Publication date: 1999-07-15
Anticipated expiration: 2018-04-09

Description

Die Erfindung betrifft einen Musterzeichner für ein Masken blank nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Zeichnen eines Musters auf ein in einem derartigen Mu sterzeichner geladenes Maskenblank nach Anspruch 5.

Bei der Herstellung von Photomasken für photolithographische Prozesse werden als Ausgangsmaterial sogenannte Maskenblanks (Photoblanks) verwendet. Bei diesen Maskenblanks handelt es sich um polierte Quarzplatten, die mit einer Chromschicht und einer darüber angeordneten Schicht aus Photolack beschichtet sind. Zur Herstellung des gewünschten Maskenmusters wird das Maskenblank in einen Elektronenstrahlschreiber eingelegt und mit einem Elektronenstrahl bestrahlt, wobei das gewünschte Maskenmuster in die Photolackschicht übertragen wird. An schließend wird die Photolackschicht entwickelt, bestrahlte Bereiche derselben werden weggelöst und das Muster wird durch einen Ätzschritt in die darunterliegende Chromschicht über tragen. Die auf diese Weise hergestellte Maske (die auch als Retikel bezeichnet wird) wird in einem Waferstepper zur pho tolithographischen Strukturierung von Halbleiterscheiben (Wafern) verwendet.

Um Defekte auf Masken bzw. Retikeln zu vermeiden, müssen strenge Anforderungen an die Handhabung der Maskenblanks ge stellt werden. Vor der Bestrahlung wird das Maskenblank da her zunächst einem Defektprüfgerät zugeführt, das auf opti sche Weise überprüft, ob die Oberfläche des Maskenblanks durch eine Partikelablagerung verunreinigt oder in anderer Weise gestört ist. Falls keine Oberflächenstörungen (d. h. Partikel, Photolackdefekte usw.) gefunden werden, wird das überprüfte Maskenblank vom Defektprüfgerät zu dem Elektronen strahlschreiber überführt, in diesen eingelegt und mit dem gewünschten Schaltkreismuster bestrahlt.

Nachteilig ist, daß es bei dem Transport zwischen dem Defekt prüfgerät und dem Elektronenstrahlschreiber zu einer Ablage rung von Partikeln auf dem Maskenblank kommen kann, die im Rahmen der beschriebenen Vorgehensweise nicht bemerkt wird. Diese Partikel können beim Musterzeichnen zu einer Abdeckung oder Verzerrung des Elektronenstrahls führen, was die Bildung von Chrominseln (Chromspots) sowie das Auftreten von Lagefeh lern zur Folge hat. Die Reparatur derartiger fehlerbehafteter Masken ist nur mit erheblichem Aufwand oder gar nicht mög lich. Während aufgetretene Chromspots sich noch in eigens dafür konzipierten Reparaturanlagen mit Hilfe eines Laser strahls durch Verdampfen entfernen lassen, wobei allerdings ein hohes Beschädigungsrisiko für benachbarte Strukturen be steht, sind die durch Verzerrung des Elektronenstrahls be wirkten Lagefehler irreparabel.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Musterzeichner sowie ein Verfahren zum Zeichnen eines Musters auf ein in einem Musterzeichner eingelegtes Maskenblank anzu geben, der bzw. das eine hohe Ausbeute an fehlerfrei herge stellten Masken ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 5 vorgesehen.

Durch die erfindungsgemäße Integration der optischen Sender- /Empfängeranordnung in dem Musterzeichner kann eine Defekt prüfung unmittelbar im Musterzeichner durchgeführt werden. Der bisher erforderliche Transport des Maskenblanks vom De fektprüfgerät zum Musterzeichner entfällt, wodurch die im Stand der Technik bestehende Gefahr einer Partikelablagerung während dieses Schrittes beim erfindungsgemäßen Verfahren ausgeschlossen ist. Ferner weist das erfindungsgemäße Verfah ren den Vorteil auf, daß eine Defektprüfung zeitlich unmit telbar vor und sogar während des Musterzeichnens durchführbar ist, so daß stets aktuelle Prüfresultate verfügbar sind.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß die optische Sender- /Empfängeranordnung einen das Abtastlichtbündel erzeugenden Laser umfaßt. Durch eine Fokussierung des Laserstrahls auf die Ebene der Maskenblank-Oberfläche kann mit einer hohen Ortsauflösung abgetastet werden.

Zur Auswertung des zurückgeworfenen Abtastlichts wird von der optischen Sender-/Empfängeranordnung vorzugsweise die Inten sität und/oder der Polarisationsgrad des zurückgeworfenen Ab tastlichts ermittelt. Fällt das Abtastlichtbündel auf ein Partikel, wirkt dieser als optischer Streukörper und bewirkt, daß das zurückgeworfene Abtastlicht eine geringere Intensität bzw. - bei Verwendung von polarisiertem Abtastlicht - einen geringeren Polarisationsgrad aufweist.

Grundsätzlich kann vorgesehen sein, daß ein Musterzeichnen auf dem Maskenblank nur dann erfolgt, wenn bei der Überprü fung der Maskenblank-Oberfläche keinerlei Oberflächenstörun gen festgestellt wurden.

Eine vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht jedoch darin, daß bei Feststellung einer Oberflächen störung der Ort der Oberflächenstörung auf dem Maskenblank ermittelt wird. Im Anschluß daran wird die Relevanz der Oberflächenstörung anhand eines Vergleichs des ermittelten Ortes mit verfügbaren Musterinformationsdaten, die das zu zeichnende Muster repräsentieren, beurteilt. Sofern bei der Beurteilung festgestellt wird, daß die Oberflächenstörung keine signifikante Relevanz in bezug auf das zu zeichnende Muster hat, wird das Muster trotz des Vorhandenseins der Stö rung gezeichnet. Diese Vorgehensweise bietet den Vorteil, daß je nach aufzuzeichnendem Muster auch noch Maskenblanks mit lokal gestörter Oberfläche zur Herstellung von vollstän dig defektfreien und funktionsfähigen Masken (Retikel) ver wendet werden können.

Eine weitere bevorzugte Verfahrensvariante kennzeichnet sich dadurch, daß mehrere Sätze von Musterinformationsdaten ver fügbar sind, wobei jeder Satz von Musterinformationsdaten ein bestimmtes Muster einer Mehrzahl von vorgegebenen Mustern re präsentiert, daß bei Feststellung einer Oberflächenstörung die Beurteilung der Relevanz derselben anhand eines Ver gleichs mit mehreren der verfügbaren Sätze von Musterinforma tionsdaten durchgeführt wird, und daß für das Musterzeichnen aus der Mehrzahl der verfügbaren Muster ein Muster ausgewählt wird, bezüglich dessen die Oberflächenstörung keine signifi kante Relevanz aufweist. Auf diese Weise wird je nach Lage der gefundenen Oberflächenstörung ein geeignetes Muster für das Musterzeichnen ausgewählt, wobei die Wahrscheinlichkeit, daß das defektbehaftete Maskenblank weiterverarbeitet werden kann, mit der Anzahl von verfügbaren Mustern zunimmt.

Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise anhand der Zeichnung erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Musterzeichners mit eingelegtem Maskenblank und optischer Sender- /Empfängeranordnung zur Defektprüfung und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer elektrischen Schaltungsanordnung zur Steuerung des in Fig. 1 ge zeigten Musterzeichners.

Nach Fig. 1 weist ein Musterzeichner 1 einen Vakuumbehälter 2 (Rezipient) auf, der in nicht dargestellter Weise mit einer Pumpe in Verbindung steht und über diese evakuiert werden kann. Im oberen Bereich des Vakuumbehälters 2 ist in dem hier gezeigten Musterzeichner eine Elektronenquelle 3 angeordnet, die einen Elektronenstrahl 4 in Richtung auf ein Maskenblank 5 aussendet. Die Elektronenquelle 3 ist über eine elektrische Zuleitung 7 mit einer Stromquelle 6 verbunden, welche die Elektronenquelle 3 mit Leistung versorgt. Bei der Elektronen quelle 3 kann es sich beispielsweise um eine Glühkathoden quelle handeln.

Eine in Strahlrichtung hinter der Elektronenquelle 3 angeord nete, in Fig. 1 lediglich schematisch dargestellte Strahlop tik 8 umfaßt elektrostatische und/oder magnetische Linsen, mittels denen die Energie, die Richtung und die Fokussierung des Elektronenstrahls 4 sehr genau eingestellt werden können. Die Strahloptik 8 wird über eine Treiberschaltung 9 betrie ben, der über einen Steuereingang A Steuerdaten zur Steuerung der Richtung des Elektronenstrahls 4 zugeführt werden können.

Der erfindungsgemäße Musterzeichner kann anstelle der Elek tronenquelle 3 auch mit einer anderen Strahlquelle zum Mu sterzeichnen, beispielsweise einer Laserquelle (Laser) oder einer Röntgenquelle ausgestattet sein. In diesem Fall ist zur Energie-, Richtungs- und Fokussierungssteuerung des entspre chenden Musterzeichenstrahls eine der Strahloptik 8 funktio nell vergleichbare Einrichtung vorzusehen.

Das zu bestrahlende Maskenblank 5 ist in eine Vertiefung 10 einer bodenseitig vorgesehenen Halteplatte 11 eingelegt, die in Form einer Kassette ausgebildet ist und mitsamt dem Mas kenblank 5 in den Vakuumbehälter 2 des Musterzeichners 1 ein geschoben werden kann. Das Maskenblank 5 wird über eine als Niederhalter 12 ausgebildete Befestigungseinrichtung in der Vertiefung 10 lagemäßig fixiert. Eine Erdungsfeder 13 kontak tiert eine unter der oberflächenseitigen Photolackschicht liegende Chromschicht des Maskenblanks 5 und bewirkt dadurch, daß das Maskenblank 5 auf Massepotential gehalten wird.

Zur Überprüfung der Defektfreiheit des Maskenblanks 5 ist ein Abtastlaser 14 vorgesehen, der die Photolack-Oberfläche des Maskenblanks 5 abtastend mit einem Laserlichtbündel 15 über streicht. Die aktuellen Ortskoordinatendaten der Abtastung stehen an einem Datenausgang B des Abtastlasers 14 bereit. Das Laserlichtbündel 15 ist auf die Ebene der Maskenblank- Oberfläche fokussiert, wobei der die Maskenblank-Oberfläche überstreichende Laserbündelfleck einen Durchmesser im µm-Be reich oder Sub-µm-Bereich aufweist.

Das von der Oberfläche des Maskenblanks 5 reflektierte Laser licht 16 fällt auf einen optischen Empfänger 17 und wird von diesem in ein elektrisches Signal umgewandelt, dessen Pegel die Intensität oder den Polarisationsgrad des empfangenen La serlichts 16 repräsentiert und nach einer A/D-Wandlung an ei nem Datenausgang C des optischen Empfängers 17 bereitgestellt wird.

Fällt das Laserlichtbündel 15 auf ein auf dem Maskenblank 5 befindliches Partikel, wird der auf das Partikel auftreffende Lichtanteil diffus gestreut, so daß die Intensität des in den optischen Empfänger 17 fallenden reflektierten Laserlichts abnimmt. Dieser Effekt oder auch die bei einer Streuung beob achtete Verminderung des Polarisationsgrades des empfangenen Lichts wird zur Partikeldetektion ausgenutzt.

Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Musterzeichners wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2 erläutert. Zur Steuerung des Musterzeichners 1 ist ein Mikrocontroller 20 vorgesehen, der über eine bidirektionale Datenleitung 21 mit einem Datenspei cher 22 verbunden ist. In dem Datenspeicher 22 sind ein oder mehrere Sätze von Musterinformationsdaten abgelegt, wobei je der Musterinformationsdatensatz die zum Zeichnen eines jewei ligen Musters erforderlichen Koordinatendaten enthält. Der Mikrocontroller 20 steht über eine Schnittstelle 23 mit einer Eingabe-/Ausgabeeinheit 24 in Verbindung, die beispielsweise in Form eines PC realisiert sein kann und über die die Musterinformationsdatensätze in den Datenspeicher 22 geladen wurden.

Zunächst wird bei in die Halteplatte 11 eingelegtem Masken blank 5 und gegebenenfalls bereits evakuiertem Vakuumbehälter 2 die Defektprüfung durchgeführt. Hierfür tastet der Ab tastlaser 14 die Oberfläche des Maskenblanks 5 ab und stellt dem Mikrocontroller 20 über seinen Datenausgang B fortlaufend die aktuellen Abtastkoordinatendaten zur Verfügung. Gleich zeitig wird dem Mikrocontroller 20 über den Datenausgang C des optischen Empfängers 17 und einer nachgeschalteten Dis kriminatorschaltung 25 ein Mitteilungssignal 26 zugeführt, das dem Mikrocontroller 20 eine Mitteilung macht, wenn ein Defekt gefunden wurde. Das Mitteilungssignal 26 wird von dem Diskriminator 25 beispielsweise dann erzeugt, wenn der am Da tenausgang C bereitgestellte Pegelwert unter einen zur Defek terkennung vorgegebenen Referenzwert abfällt.

Bei Mitteilung des Nachweises eines Defektes veranlaßt der Mikrocontroller 20 die Abspeicherung der entsprechenden, am Datenausgang B anliegenden Defektkoordinaten. Auf diese Weise werden im Laufe der Abtastung im Mikrocontroller 20 sämtliche Defektkoordinatendaten gesammelt, so daß ein vollständiges Bild aller gegebenenfalls auf dem Maskenblank 5 vorhandenen Defekte verfügbar wird.

Nach Beendigung der Laserabtastung wird ein Satz von Musterinformationsdaten aus dem Datenspeicher 22 in einen flüchtigen Speicherbereich des Mikrocontrollers 20 geladen. Falls bei der Defektüberprüfung ein defektfreies Maskenblank 5 festgestellt wurde, werden die im Mikrocontroller 20 abge legten Musterinformationsdaten anschließend zum Musterzeich nen verwendet. Hierfür wird die Elektronenquelle 3 über die Stromquelle 6 mit Leistung versorgt und die Musterinforma tionsdaten über den Steuereingang A der Treiberschaltung 9 für die Strahloptik 8 zugeführt.

Wenn bei der Defektprüfung ein oder mehrere Defekte auf dem Maskenblank 5 nachgewiesen wurden, werden die entsprechenden Defektkoordinatendaten mit den Musterinformationsdaten des zu zeichnenden Musters verglichen. Falls bei diesem Vergleich keinerlei Übereinstimmung gefunden wird, kann davon ausgegan gen werden, daß der oder die Defekte nicht im Bereich des zu zeichnenden Musters liegen und somit tolerierbar sind. Der Mikrocontroller 20 initiiert dann in der bereits beschriebe nen Weise den Musterzeichnungsprozeß.

Im Falle einer Übereinstimmung der Defektkoordinatendaten mit den Musterinformationsdaten muß davon ausgegangen werden, daß der Defekt in bezug auf das aktuelle Muster gravierend ist und eine fehlerhafte Maske zur Folge haben würde. Der Mikro controller 20 entscheidet daher, daß der Musterzeichnungsvor gang bezüglich dieses Musters nicht ausgeführt wird. Wenn in dem Datenspeicher 22 keine weiteren, alternativen Muster vor handen sind, wird das defektbehaftete Maskenblank 5 entnommen und durch ein neues ersetzt. Falls jedoch mehrere zu zeich nende Muster (d. h. mehrere Sätze von Musterinformationsdaten) in dem Datenspeicher 22 abgespeichert sind, ist es möglich, daß der Maskenblankdefekt für ein anderes der abgespeicherten Muster irrelevant ist. In diesem Fall werden daher auch die Musterinformationsdaten der anderen Muster in den flüchtigen Speicherbereich des Mikrocontroller 20 geladen und mit den vorliegenden Defektkoordinaten in der bereits beschriebenen Weise verglichen. Falls sich dabei herausstellt, daß der De fekt in bezug auf eines der verfügbaren Muster irrelevant ist, wird dieses Muster in der bereits beschriebenen Weise durch Elektronenstrahlschreiben auf die Oberfläche des Mas kenblanks 5 aufgezeichnet.

Der in Fig. 1 in schematischer Darstellung gezeigte Muster zeichner 1 kann in einer Vielzahl von konstruktiv unter schiedlichen Aufbauweisen realisiert sein. Beispielsweise können der Abtastlaser 14 und der optische Empfänger 17 als integrales Modul realisiert und kolinear mit der Elektronen quelle 3 angeordnet sein.

Claims

1. Musterzeichner für ein Maskenblank,
mit einer Haltevorrichtung (11), mittels der ein Maskenblank (5) lagefest in dem Musterzeichner (1) gehaltert werden kann,
mit einer Strahlquelle (3, 8), die unter einer vorgebbaren Richtung einen musterzeichnenden Strahl (4) auf eine Oberflä che des Maskenblanks (5) schickt und
mit einer Steuereinrichtung (20, 22, 23, 24, 25), die mit der Strahlquelle (3, 8) in elektrischer Verbindung steht und die Richtung des musterzeichnenden Strahls (4) gemäß einem vorbe stimmten, auf die Oberfläche des Maskenblanks (5) zu übertra genden Musters steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Musterzeichner (1) mit einer optischen Sender- /Empfängeranordnung (14, 17) ausgestattet ist, die durch Ab tastung der Oberfläche des Maskenblanks (5) mit einem Ab tastlichtbündel (15) und Auswertung des von der Oberfläche des Maskenblanks (5) zurückgeworfenen Abtastlichts (16) eine Überprüfung der Oberfläche des Maskenblanks (5) in Hinblick auf das Vorhandensein von Oberflächenstörungen, insbesondere Partikeln ermöglicht.

2. Musterzeichner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die opti sche Sender-/Empfängeranordnung (14, 17) einen das Ab tastlichtbündel (15) erzeugenden Laser (14) umfaßt.

3. Musterzeichner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die opti sche Sender-/Empfängeranordnung (14, 17) zur Auswertung des zurückgeworfenen Abtastlichts (16) die Intensität und/oder den Polarisationsgrad des zurückgeworfenen Abtastlichts (16) ermittelt.

4. Musterzeichner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

1. daß die Steuereinrichtung (20, 22, 23, 24, 25) einen Mikro controller (20) mit einem zur Aufnahme von Musterinforma tionsdaten vorgesehenen Datenspeicher (22) aufweist;
2. daß die optische Sender-/Empfängeranordnung (14, 17) mit der Steuereinrichtung (20, 22, 23, 24, 25) über eine Si gnalleitung in Verbindung steht, derart, daß beim Auffinden einer Oberflächenstörung der Ort dieser Störung dem Mikro controller (20) über die Signalleitung mitgeteilt oder von diesem aus dem über die Signalleitung übertragenen Signal ermittelt werden kann; und
3. daß der Mikrocontroller (20) anhand der in dem Datenspei cher (22) abgelegten Musterinformationsdaten überprüft, ob der Ort der ermittelten Oberflächenstörung mit einem Ab schnitt des zu zeichnenden Musters überlappt.

5. Verfahren zum Zeichnen eines Musters auf ein in einem Mu sterzeichner (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche geladenes Maskenblank (5), gekennzeichnet durch die Schritte:

1. Haltern des Maskenblanks (5) in der Haltevorrichtung (11) des Musterzeichners (1);
2. Überprüfen der Oberfläche des Maskenblanks (5) in Hinblick auf das Vorhandensein von Oberflächenstörungen und
3. Zeichnen des Musters auf das Maskenblank (5), sofern bei der Überprüfung keine Oberflächenstörung festgestellt wurde.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Fest stellung einer Oberflächenstörung die folgenden Schritte durchgeführt werden:

1. Ermitteln des Ortes der Oberflächenstörung auf dem Masken blank (5);
2. Beurteilen der Relevanz der Oberflächenstörung anhand eines Vergleichs des ermittelten Ortes der Oberflächenstörung mit verfügbaren Musterinformationsdaten, die das zu zeichnende Muster repräsentieren und;
3. Zeichnen des Musters auf das Maskenblank (5), sofern bei der Beurteilung festgestellt wurde, daß die Oberflächenstö rung keine signifikante Relevanz in bezug auf das zu zeich nende Muster hat.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

1. daß mehrere Sätze von Musterinformationsdaten verfügbar sind, wobei jeder Satz von Musterinformationsdaten ein be stimmtes Muster einer Mehrzahl von vorgegebenen Mustern re präsentiert;
2. daß bei Feststellung einer Oberflächenstörung die Beurtei lung der Relevanz derselben anhand eines Vergleichs mit mehreren der verfügbaren Sätze von Musterinformationsdaten durchgeführt wird; und
3. daß für das Musterzeichnen aus der Mehrzahl der verfügbaren Muster ein Muster ausgewählt wird, bezüglich dessen die Oberflächenstörung keine signifikante Relevanz aufweist.