JP3525841B2 - レーザリペア方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置やディス
プレイ装置のマスク等のレーザリペアに関し、特にＣＶ
Ｄ加工方法、除去加工方法、およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体フォトマスク等の欠陥を修
正するレーザリペア装置は、レーザ光源を備えるレーザ
ユニット、レーザ光を基板上に導く光学系と観察装置を
備えるレーザ照射観察ユニット、ＣＶＤガスやザップガ
スなどのガス供給排気ユニット、基板を保持するＸ−Ｙ
ステージ、およびこれらを制御する制御ユニットを備え
る。さらに、ガスの供給、排気ノズルを備え、ガスを保
持し、レーザ光を導入させるウィンドウポートが基板面
上に近接して配置される。

【０００３】特に、ウィンドウポートの構造は、膜の形
成、除去に大きく影響する基板上のガスの流れを左右す
るので、さまざまな構造が提案されている。

【０００４】特開平１０−３２４９７３号公報では、ガ
ス導入部（上記ウィンドウポートに相当）の原料ガス吹
き出しノズルは、基板面に対して斜めに形成され、上記
ガス導入部下面に吹き出し開口部を有する。さらに該ガ
ス導入部は該ノズル先端近傍に形成され逆向きのガス吹
き出しを行う逆方向ノズルを備えることにより、ガス導
入部の周りからレーザ光照射部への空気の混入を抑制し
ている。また窓汚れ防止用のパージガスがレーザ光照射
窓に平行に左右対称にぶつかり合うように導入される。
このためパージガスの流れの光軸に対する対称性が良い
ので、やはりガス導入部の周りからの空気の混入を抑制
できる。

【０００５】また特許第２７７６２１８号公報では、薄
い透明ガラスにノズル用の穴を形成し、これを基板上の
レーザ光照射部へＣＶＤガスを供給するノズルとして、
ＣＶＤガスを光軸に沿って照射点に吹き付ける構成を開
示している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】大面積ディスプレイ用
のフォトマスクのリペア装置では、２０μｍ以上の大型
の欠陥を高速に修正できるリペア装置が望まれている
が、上述のレーザＣＶＤによるリペア装置では、大きな
面積を一括して成膜（修正）する場合、膜の均一性を確
保することが困難となる。また、ＣＶＤガスの供給方向
により、成膜の状態が不安定となるなどの問題点が生じ
る。

【０００７】

【０００８】本発明の目的は、大型の欠陥部の膜形成を
安定して行うことができるようにするレーザリペア方法
と装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決する本発
明は、ＣＶＤ原料ガスを基板面へ供給し、レーザ光を該
基板面上の所定部に照射し、基板上の欠陥を修正するレ
ーザリペア方法であって、パージガスを基板面直上から
基板面へ導入し、かつＣＶＤ原料ガスを基板面に平行に
導入するレーザリペア方法である。パージガスは、対向
して配置される２つのノズルから基板面直上部に導入す
ることが望ましい。

【００１０】

【００１１】本発明のレーザリペア装置は、レーザ光照
射部と、ガス供給排気部と、基板設置用Ｘ−Ｙステージ
と、これらを制御する制御部と、レーザ光照射用窓とガ
ス導入空間部とガス供給口および排気口を備え基板面に
近接して設置されるポート部を備え、ポート部には互い
に対向して配置される２つのパージガス導入口と、該パ
ージガス導入口の下方に配置されるＣＶＤ原料ガス導入
口と、蒸散用ガス導入口とを備え、ＣＶＤ原料ガス導入
口はＣＶＤ原料ガスが基板面に平行に放出されるように
形成されている。またガス導入空間部はポート上面に向
かって径が大きくなるテーパ状空間部とその下側の円筒
状空間部を備えることができる。ＣＶＤ原料ガス導入口
はガス導入空間部の円筒状空間部にＣＶＤ原料ガスを放
出する位置に設置されることが望ましい。ポート部下面
にはガス導入空間部開口の周囲にリング状のガス排気口
が形成することができる。

【００１２】上述のような装置と方法によって、大きな
欠陥部の膜形成を安定して行うことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例について、図面
を参照して説明する。

【００１４】図３は、本発明のレーザリペア装置の全体
構成例を示す。欠陥のあるＣｒフォトマスクのような基
板７を設置するＸ−Ｙステージ１４上に、該基板上とわ
ずかな間隔をおいてウィンドウポート１が配置される。
ウインドウポート１は、レーザＣＶＤ用ガス、窓汚れ防
止用のパージガス、蒸散用ザップガスを基板上のレーザ
照射部に供給する導入口を有し、かつウインドウポート
１の外側にＣＶＤガスが漏れ出さないように周囲に均一
な吸い込みを行う吸い込み口を備えている（詳細は図
２、３参照）。ウィンドウポート１の直上にはレーザ照
射観察ユニット１０が設置される。レーザ照射観察ユニ
ット１０は、レーザ光の照射パワーを変えるアッテネー
タや照射するレーザ光の形状を変化させる可変アパーチ
ャ機構と、対物レンズを上下させて焦点位置を調整する
機構と、レーザ光照射部のパターン形状を観察する顕微
鏡機構を備える公知の構成（図示せず）を有する。レー
ザ蒸散用およびレーザＣＶＤ用のそれぞれのレーザ光源
を備えるレーザユニット１２から送出されたレーザ光
は、レーザ照射観察ユニット１０とウインドウポート１
を介して基板７上の所定部分に照射される。

【００１５】レーザリペア装置には、この他に、ガス供
給排気ユニット１１と制御ユニット８が含まれる。ガス
供給排気ユニット１１は、ウインドウポート１に供給す
るＣＶＤ用ガス、パージガス、蒸散用ザップガスを必要
なタイミングで供給し、かつウインドウポート１から吸
引された排気ガスの無害化処理をする機構などを備え
る。制御ユニット８は、レーザ光の出射タイミングの制
御、Ｘ−Ｙステージ１４の動作、ガス供給排気ユニット
１１のガス開閉弁のタイミング制御、レーザ照射観察ユ
ニット１０の照明、アパーチャ制御、アッテネータの減
衰率制御などのレーザリペア装置内の各ユニットの動作
を制御する。

【００１６】上述のレーザリペア装置では、光源にＮ
ｄ：ＹＬＦレーザの第３高調波（波長３４９ｎｍ、パル
ス繰り返し４ｋＨｚ、パルス幅３０ｎｓ）を用い、原料
ガスにＣｒ（ＣＯ）６を用いるレーザＣＶＤ法で、例え
ば半導体用フォトマスクのパターン欠損欠陥を修正する
ことができる。一方、余分なパターンが残っている残留
欠陥は、Ｎｄ：ＹＬＦレーザの第３高調波（波長３５１
ｎｍ、繰り返し３０Ｈｚ、パルス幅２０ｐｓ）光を用い
るレーザ蒸散法で除去してパターンの修正を行うことが
できる。

【００１７】図１、図２を用いて、上記ウインドウポー
ト１の構成例について説明する。図１はウインドウポー
ト１の断面図である。円盤状のウインドウポート１は、
中央にガス導入空間部が形成されている。該空間部は、
ウインドウポート１の下面から所定の高さまでは径が一
定であるが、途中から上面部に向かってテーパ状に径が
広がっている。ウインドウポート１の上面部には、レー
ザ光を導入する窓４がガス導入空間部上部開口を覆うよ
うに形成されている。

【００１８】ウインドウポート１の窓４のすぐ下方に
は、窓４の曇りを防止するパージガスをガス導入空間部
へ導入する２つのパージガス導入口３を基板面に平行に
互いに対向して設ける。パージガスは、窓４直下のガス
導入空間部側面から吹き出し、窓４の直下で２つの流れ
がぶつかり、ガス導入空間部の下方に向かってほぼ基板
７の面に垂直に下降する。一方ＣＶＤガス導入口２は、
ガス導入空間部においてその径が一定となる領域に、基
板７の面に対して水平にＣＶＤガスが導入されるように
設けられている。ＣＶＤガスは、ノズル２から吹き出さ
れ、上記パージガスの流れに混じって、基板７上面へほ
ぼ垂直に下降する流れとなり、ウインドウポート１と基
板７との間のＣＶＤ空間に拡散する。ウインドウポート
１の下面にはガスを吸い込む排気口６が形成される。

【００１９】ザップガス導入口５は、ガス導入空間部に
おいてその径が一定となる領域であって基板７の面に対
して所定の傾きをもって形成され、基板面の所定位置に
斜め上方からザップガスを供給する。

【００２０】図２は、ウインドウポート１の下面の平面
図である。中央にガス導入空間部が形成されており、該
空間部の径が一定の部分にＣＶＤガス導入口２とザップ
ガス導入口５が形成されている。ＣＶＤガス排気口６は
ガス導入空間部下端開口の周囲を取り巻くようにリング
状に形成されている。このように構成するとガスの吸い
込みが周囲へ均等に行われる。排気口６に吸い込まれた
ガスは４個の吸い込み吸引口１３からガス供給排気ユニ
ット１１へ送られる。図３の中央の円状破線部はガス導
入空間部上端開口を示している。

【００２１】上記ウインドウポート１では、各ノズルの
径はおよそ０．３ｍｍ、ガス導入空間部の上端径は１０
〜２０ｍｍ、下端径は約３ｍｍ、リング状ＣＶＤガス吸
い込み口６の径は約１０ｍｍである。またウインドウポ
ート１は基板７から約０．３ｍｍの間隔で配置される。

【００２２】次に、本発明のレーザリペア方法について
説明する。まず欠損欠陥のリペアについて具体的に説明
する。最初、基板７のセット前のスタンバイ状態では、
Ａｒガスからなるパージガスを５００ｓｃｃｍの流量で
流し、排気口６から２Ｌ／分の排気流量で排気を行う。
次に、基板７をＸ−Ｙステージ１４上にセットした後、
Ｃｒ（ＣＯ）６をＡｒガスで希釈した混合ガスをＣＶＤ
ガスとして流量５０ｓｃｃｍ、１Ｔｏｒｒの圧力で、Ｃ
ＶＤガス導入口２からガス導入空間部へ導入する。ＣＶ
Ｄガス導入口２を基板面に水平とした場合、上記のガス
流量条件で、基板７のレーザ照射部のガス濃度が、０．
３Ｔｏｒｒ相当になり、良好なＣＶＤを行うための十分
なガス濃度を供給できる。また基板７の面とウインドウ
ポート１の下面の間隔が適切に調整されているため、Ｃ
ＶＤガスの流れが基板面の上をかすめるようにながれ、
基板上のレーザ照射部のガス流速が低減される。

【００２３】次に、加工サイズ及び位置を欠損欠陥の位
置に合わせて設定し、所定の加工パワーになるようアッ
テネータを設定し、基板７上の所定領域に３秒間レーザ
光を照射してレーザＣＶＤを行う。この結果、ＣＶＤす
るパターンの大きさが２５μｍ□と大きい場合でも、成
膜した領域内で膜の均一性が確保され、フォトマスクに
必要な十分な遮光性のある膜を安定して形成することが
できる。

【００２４】一方、ＣＶＤガス導入口の向きを基板上の
レーザ照射部に向ける構成では、パージガスの流れによ
ってＣＶＤガスの流れが乱されて、レーザ光照射部に十
分な濃度のＣＶＤガスを供給できない。また、この構成
のＣＶＤガス導入口の場合、ＣＶＤガスの吹き出す方向
（上流側）と吹き出しの逆方向（下流側）とを比べる
と、上流側の成膜が伸びにくく逆に下流側は成膜が伸び
やすいため、成膜方向により膜の成長速度が大きく異な
る現象が見られる。このために、比較的大きい１０μｍ
□以上の成膜の場合、成膜を行う方向によって、膜の付
き方が変化し、上流に向けて成膜下場合に遮光性が部分
的に不良となる。

【００２５】次に残留欠陥の修正の手順を説明する。基
板７上に空気からなるザップ用ガスをザップガス導入口
５から供給する。この状態で、リペアする残留欠陥の位
置およびサイズを、制御ユニット８を介してレーザ照射
観察ユニット１０とＸ−Ｙステージ１４を操作して合わ
せる。次に、レーザ加工パワーを所定値となるようアッ
テネータを設定し、２秒間、６０ショットの条件でレー
ザパルスを照射して残留欠陥の除去を行う。

【００２６】加工サイズを５μｍ□とし、レーザパワー
は蒸散加工時のエッジの垂直性が良い条件でガス流量を
変化させて効果を比較すると次のようになる。

【００２７】（１）パージガスとザップ用ガスを流さな
い状態では、基板上の加工部周囲２０μｍ程度の円形範
囲内に０．１μｍ程度の微細な微粒子が照射中心で密度
が高くなるように堆積し、０．３μｍ程度の微粒子がレ
ーザ照射部を中心とする半径１０μｍ程度のドーナッツ
上の場所に集中して堆積する。

【００２８】（２）パージガスを５００ｓｃｃｍ、ザッ
プ用ガスを５０ｓｃｃｍから２００ｓｃｃｍの範囲とす
ると、０．３μｍ程度の微粒子の堆積は見られないが、
０．１μｍ程度の微粒子は、（１）と同様に堆積する。

【００２９】（３）ザップ用ガスの流量が２５０ｓｃｃ
ｍ以上１５００ｓｃｃｍまで範囲では、観測可能な０．
０５μｍ以上の微粒子は見られず実用上無視できるレベ
ルに改善される。

【００３０】上記ノズルからの流量を基板上のレーザ照
射部での流速に換算すると、ザップ用ガスの流量２５０
ｓｃｃｍは１５ｍ／ｓに相当する。したがって、残留欠
陥の除去時には、レーザ照射部でのザップ用ガスの流速
を１５ｍ／ｓ以上とすれば、微粒子の降り積もりを除去
できることがわかる。ザップ用ガスの種類は、空気の
他、窒素ガス、アルゴンガスを使用しても流速が１５ｍ
／ｓ以上であれば顕著な微粒子除去効果が観測される。

【００３１】なお、ポート部のガス導入空間は全体が円
筒形の形状でもよい。またＣＶＤガス導入口は、２つ導
入口を互いに対向する配置としてもよい。

【００３２】

【発明の効果】本発明のレーザリペア方法と装置は、成
膜による欠損欠陥の修正において、一括して２５μｍ以
上の成膜を安定してかつ高品質に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ウィンドウポートの断面図。

【図２】ウィンドウポート下面の平面図。

【図３】本発明のレーザリペア装置の構成例を示す図。

【符号の説明】

１ ウィンドウポート ２ ＣＶＤガス導入口 ３ パージガス導入口 ４ 窓 ５ ザップガス導入口 ６ 排気口 ７ 基板 １０ レーザ照射観察ユニット １４ Ｘ−Ｙステージ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 16/455 C23C 16/48 G02B 5/20 G02B 6/02 G02F 1/13 G03F 1/08 B23K 26/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＣＶＤ原料ガスを基板面へ供給し、レー
   ザ光を該基板面上の所定部に照射し、基板上の欠陥を修
   正するレーザリペア方法であって、パージガスを基板面
   直上から基板面へ導入し、ＣＶＤ原料ガスを基板面に平
   行に導入することを特徴とするレーザリペア方法。
2. 【請求項２】 前記パージガスは、対向して配置される
   ２つのノズルから基板面直上部に導入する請求項１記載
   のレーザリペア方法。
3. 【請求項３】 レーザ光照射部と、ガス供給排気部と、
   基板設置用Ｘ−Ｙステージと、これらを制御する制御部
   と、レーザ光照射用窓とガス導入空間部とガス供給口お
   よび排気口を備え基板面に近接して設置されるポート部
   を備えるレーザリペア装置であって、前記ポート部には
   互いに対向して配置される２つのパージガス導入口と、
   該パージガス導入口の下方に配置されるＣＶＤ原料ガス
   導入口と、蒸散用ガス導入口とを備え、前記ＣＶＤ原料
   ガス導入口はＣＶＤ原料ガスが基板面に平行に放出され
   るように形成されていることを特徴とするレーザリペア
   装置。
4. 【請求項４】 前記ガス導入空間部はポート上面に向か
   って径が大きくなるテーパ状空間部とその下側の円筒状
   空間部を備える請求項３記載のレーザリペア装置。
5. 【請求項５】 前記ＣＶＤ原料ガス導入口はガス導入空
   間部の円筒状空間部にＣＶＤ原料ガスを放出する位置に
   設置される請求項４記載のレーザリペア装置。
6. 【請求項６】 前記ポート部下面にはガス導入空間部開
   口の周囲にリング状のガス排気口が形成される請求項３
   記載のレーザリペア装置。