DE3705360A1 - Verfahren zur reparatur von defekten auf masken - Google Patents

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Verfahrensschritten näher erläutert. Es zeigen:

Abb. 1 den schematischen Aufbau einer Röntgenmaske;

Abb. 2 den Verfahrensablauf für die Reparatur von Röntgen­ maskendefekten;

Abb. 3 die Reparatur klarer Defekte;

Abb. 4 die Reparatur opaker Defekte.

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.

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.

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.

In der Abb. 2 ist der gesamte Verfahrensverlauf, der die Erfindung der Reparatur klarer und opaker Defekte einschließt, schematisch dargestellt.

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.

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.

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.

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.

Claims (21)

1. Verfahren zur Reparatur von klaren und opaken Defekten auf Masken, insbesondere für die Röntgenstrahllithographie, mit Hilfe eines fokussierten Ionenstrahls, dadurch gekennzeichnet, daß auf die strukturierte Seite der Maske eine Hilfsschicht aufgebracht wird; daß die Hilfsschicht und die darunterliegenden Schichten an den Stellen der Defekte durch den fokussierten Strahl abgetragen werden; daß an den Stellen klarer Defekte Absorbermaterial abgeschieden wird und an den Stellen opaker Defekte das Absorbermaterial weggesputtert wird und daß zum Schluß die Hilfsschicht mit den Niederschlägen, die bei der Bestrahlung entstanden sind, entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Reparatur der klaren und der opaken Defekte in der gleichen Kammer durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Hilfsschicht aus Kunst­ stoff einen Schutz für die Röntgenmaske während des Repa­ raturprozesses gewährt.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in einem Inspektionsprozeß der gesamten Maske sowohl die klaren als auch die opaken Defekte in einem groben Koordinatensystem mit Hilfe elek­ tronischer oder optischer Methoden festgelegt werden.

5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mit Hilfe der groben Koor­ dinaten ein Bildfeld von etwa 20×20 µm² der Probe auf einem geeigneten Bildschirm abgebildet wird.

6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mit Hilfe von Stepmotoren, die mit einer Genauigkeit von ±5 µm arbeiten, der zu repa­ rierende Bereich der Maske in das Ablenkfeld des Ionen­ strahls gebracht wird.

7. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem schnellen Abtastvorgang des fokussierten Ionenstrahls ein Bild des Maskenfeldes aufgenommen und die Ablage zwischen den aktuellen Maskenstrukturen und den softwaremäßig auf dem Schirm erzeugten und zum Ionenstrahl geeichten Sollstruk­ turen festgestellt wird.

8. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das softwaremäßig erzeugte Bild mit dem tatsächlichen Bild des Maskenbe­ reichs elektronisch auf dem Schirm zur Deckung gebracht wird.

9. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Ablage zwischen dem aktuellen Maskenbild und dem Layoutmuster elektronisch ein Signal für die Korrektur der Position des Ionenstrahls auf der Maske gewonnen wird.

10. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die genauen Koordinaten des Defektbereichs softwaremäßig erfaßt werden.

11. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe des Ionen- oder eines Elektronenstrahls die Erkennung der unter der Hilfs­ kunststoffschicht verborgenen Strukturen über den Topo­ graphiekontrast ermöglicht wird.

12. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die klaren Defekte mit Hilfe des fokussierten Ionenstrahls und nach­ folgender Galvanik repariert werden, sodann die opaken Defekte durch Sputterätzen entfernt werden.

13. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Schichten im Bereich des klaren Defekts mit Hilfe des fokussierten Ionenstrahls durch reines Sputterätzen ohne Gasatmosphäre abgetragen werden.

14. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein reaktives Ionenätzen mit Hilfe des fokussierten Ionenstrahls der verschiedenen Schichten im Bereich der klaren Defekte unter Sauerstoffpartialdruck das Erreichen höchster Genauigkeit ermöglicht wird.

15. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß nach erfolgtem Frei­ legen der Platingbase diese aktiviert wird, um mögliche Oxidschichten zu entfernen.

16. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stellen klarer Defekte die freigelegten Bereiche mit Hilfe der Galvanik durch Schwermetalle aufgefüllt werden.

17. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kontrollaufnahme mit Hilfe des fokussierten Ionenstrahlsystems erfolgt.

18. Verfahren nach Anspruch 1 und Ansprüchen 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die genauen Koordinaten der opaken Defekte elektronisch erfaßt und diese auf dem Bildschirm abgebildet werden.

19. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die opaken Defekte durch reines Sputterätzen entfernt werden.

20. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß sich das durch Sputter­ ätzen entfernte Material nur an der dafür vorgesehenen Hilfskunststoffschicht ablagert.

21. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorber in eine Kunststoffschicht eingebettet sind.