JPH10324973A

JPH10324973A - レーザｃｖｄ装置

Info

Publication number: JPH10324973A
Application number: JP15013497A
Authority: JP
Inventors: Yukio Morishige; 幸雄森重
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1997-05-23
Filing date: 1997-05-23
Publication date: 1998-12-08
Anticipated expiration: 2017-05-23
Also published as: JP3036687B2

Abstract

(57)【要約】【課題】降り積もり状堆積の抑制と空気混入防止とを
図り、パージガスによってもガスカーテンに偏りを生じ
ないようにする。【解決手段】レーザＣＶＤ装置は、レーザ光源と、こ
のレーザ光源によるレーザ光をステージ上に配置した基
板６上の所望の照射部に照射すると共にこの照射部を観
察し得る照射観察ユニットと、基板６上の照射部にＣＶ
Ｄ原料ガスを供給するガス供給ユニットと、基板６上の
照射部を覆うと共に前記レーザ光を導入する窓９を有
し、照射部に向けて原料ガスの吹き出しノズル８を備
え、照射部を中心とした円周に沿い吸込み口４を備えた
ガス導入部１０とを有する。原料ガスの吹き出しノズル
８の先端間近位置に原料ガスの吹き出し方向と逆方向の
ガス吹き出しを行う逆方向ノズル７を設けた。

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ＣＶ
Ｄ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、レーザ光をレーザ基板上に照
射するレーザ照射機能と観察のための顕微鏡機能を備え
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
位置決めし保持するＸ−Ｙステージ、上記ユニット等の
動作を制御する制御ユニットを有し、基板上の照射部に
レーザ光を照射し原料ガスを封じ込め薄膜を形成するた
めガス導入部が基板照射部上をおおう構造となってい
る。

【０００３】ここで、ガス導入部は、小型であり、照射
部の雰囲気の置換に要する時間を短縮する形態として、
基板とガス導入部との間の間隙のガス流を制御して原料
ガスを閉じ込めるようにし、また周囲からの空気の混入
を防ぐガスカーテン方式による局所的にガスを閉じ込め
るようにした、いわゆるチャンバレスガス導入方式が知
られている。この方法は、たとえばＤｒｏｚｄｏｗｉｔ
ｚ等による米国特許４７７８６９３号や、ビックズイク
等による特開平１−５０２１４９、本郷等による特開平
８−２２２５６５に開示されている。

【０００４】これらのガス導入部でのガスの流し方は以
下のとおりである。すなわち、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に溝上のガス吸い込
み口を設け、基板に対してお椀を伏せた様な形状で配置
される。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、一方、使用済みの原料ガスは、上
記吸い込み口により回収される。吸い込み口は、照射部
をとり囲むため照射部の周囲から基板との間隙を通って
入り込もうとする空気の回り込みを防止する機能もかね
る。

【０００５】また、紫外光源などを用いて、光ＣＶＤ反
応を利用して成膜する場合には、レーザ光の導入部の窓
の曇りを防止するためにパージガスを別のノズル用の導
入部より窓部に吹き付ける構成を用いることも開示され
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術には以下に示す欠点があった。すなわち、原料ガス
の照射部での流速が小さい場合には、レーザＣＶＤによ
り分解した微粒子状の分解物がレーザ光照射部の周囲に
降り積もり、修正部が汚れてしまう欠点を生じる。一
方、この欠点を解消するには原料ガスの流速を高めれば
よいが、その場合には、原料ガスノズルからの吹き出し
量増大により、原料ガス吹き出しノズルの吹き出し部の
近傍で、周囲の雰囲気が原料ガスの出射方向に引き込ま
れ、吹き出し口の周りに引き込み流が発生し、その結
果、吸い込み口による空気混入防止のガスカーテン作用
が原料ノズルの近傍で崩れ、そこから空気がレーザ光照
射部に入り込み、ＣＶＤ膜の膜質が劣化する問題を生じ
る。

【０００７】つまり、従来の方式では、流速を小さくし
たときのレーザ光照射部の降り積もり状堆積の抑制と流
速を大きくしたときのガスカーテン作用による空気混入
防止効果とのトレードオフを生じ、良好な堆積膜質と、
降り積もり状堆積の抑制を両立できない欠点があった。

【０００８】降り積もり状堆積は基板を取り出して洗浄
することにより除去できなくはないが、レーザＣＶＤ装
置の特徴である簡易性、高スループッット性を損う新た
な問題が生じる。また、半導体フォトマスクのように微
細なパターンの修正を行う場合には、ＣＶＤした後にレ
ーザ蒸散法により堆積膜の周囲の正確に削り取る加工を
行う場合があるが、降り積もり堆積があると、パターン
のエッジの検出精度が低下し、正確な加工位置同定が困
難となる欠点もある。

【０００９】更に、前述のパージガスの吹き付けを行う
場合には、原料ガスの閉じ込めが更にやりにくくなる。
窓部へのパージガス吹き付けを行う場合には、従来知ら
れているように窓部に別のノズル状の吹き出し口からパ
ージガスを吹き付ける方法では、パージガスが基板とガ
ス導入部の間の間隙に流れ込んだ状態でレーザ光導入光
軸を中心として外向きに向って流れるガスの流れがパー
ジガスの導入方向の非対象性のために、ガスカーテン効
果に偏りを生じ、レーザ光照射ゾーンへの周囲の空気の
混入が起こる問題を生じていた。この問題は、微細なパ
ターンのＣＶＤを行うために１００倍程度の高倍率のレ
ンズを使う必要がある場合に、対物レンズの作動距離が
必然的に短くなり、その結果、窓部と基板の距離が３ｍ
ｍ程度と極端に薄い間隙で窓辺への原料ガス雰囲気の交
じり込みを避けるためにパージガスの流量を増大させる
必要を生じる場合には特に顕著となる。

【００１０】本発明は、上述の問題に鑑み、降り積もり
状堆積の抑制と空気混入防止とを図り、またパージガス
によってもガスカーテンに偏りを生じないようにしたレ
ーザＣＶＤ装置の提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成する本
発明は、次の発明特定事項からなる。

【００１２】（１）レーザ光源と、このレーザ光源によ
るレーザ光をステージ上に配置した基板上の所望の照射
部に照射すると共にこの照射部を観察し得る照射観察ユ
ニットと、前記基板上の照射部にＣＶＤ原料ガスを供給
するガス供給ユニットと、前記基板上の照射部を覆うと
共に前記レーザ光を導入する窓を有し前記照射部に向け
て原料ガスの吹き出しノズルを備え更に前記照射部を中
心とした円周に沿い吸い込み口を備えたガス導入部とを
有するレーザＣＶＤ装置において、前記原料ガスの吹き
出しノズルの先端直近位置に前記原料ガスの吹き出し方
向と逆方向のガス吹き出しを行う逆方向ノズルを備えた
ことを特徴とする。

【００１３】（２）上記（１）において、レーザ光の光
軸を中心として前記窓の側方より互いに向き合うように
パージガス導入口を備えたことを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】ここで、図１〜図３を参照して本
発明の実施の形態の一例を説明する。図１は、半導体フ
ォトマスクの白欠陥修正に適用した場合の一例のガス導
入部の構成を示す断面模式図であり、図２は、一例のレ
ーザＣＶＤ装置の全体の構成を示すブロック図である。
図３は、図１に示すガス導入部の構造をモデルとして、
レーザ照射部への空気の回り込みの様子をシミュレーシ
ョンにより求めた結果の模式図である。

【００１５】まず、装置の全体の動作と、基本的な加工
条件を図２を用いて説明する。Ｘ−Ｙステージ１８上に
置かれた、５インチ角の半導体フォトマスク基板からな
る基板６の上に、ガス導入部１０をかぶさるように配置
する。基板６とガス導入部１０の間隙間隔は１ｍｍであ
る。ガス導入部１０には、原料ガスのＣｒ（ＣＯ）6、
キャリアガスのアルゴンガス、打ち消しガスのアルゴン
ガス、窓パージガスのアルゴンガスを供給するガス供給
ユニット１３と、排気ガスを処理する排気ユニット１６
が接続されている。

【００１６】ＱスイッチＮｄ：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６上の所望部に所望の形状で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
レンズは倍率１００倍で、作動距離は５ｍｍである。ガ
ス供給ユニット１３，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１２によ
り制御される構成となっている。

【００１７】次に、ガス導入部１０の構造を図１にて述
べる。前述の如くガス導入部１０は、基板６上に対向し
空隙（例えば１ｍｍ）を有して配置される。ガズ導入部
１０には、その中央にレーザ光を導き入れる窓９を有
し、この窓９に対する基板６は照射部が位置することに
なる。

【００１８】ガス導入部１０には、その上部に四種類の
穴が開けられ、原料ガス入口２，打ち消しガス入口１，
窓パージガス入口３，吸い込みガス出口４を有してい
る。原料ガス入口２は、原料ガスをレーザ照射部に吹出
す例えば２ｍｍ径の第１ノズル８に速通しており、また
打ち消しガス入口１は、第１ノズル８からの原料ガスを
レーザ照射部に吹出す場合に空気の引込みを防止すべく
原料ガスの吹出しと逆方向に打消しガスを吹き出す例え
ば２ｍｍ径の第２ノズル７に速通している。

【００１９】この場合、第２ノズル７は、第１ノズル８
の吹き出し口先端直近に位置し、第１ノズル８とは逆向
きにノズルが向いている。したがって、第１ノズル８か
ら吹き出る原料ガスに対しその直近にて原料ガスと反対
方向の打ち消しガスが吹き出されて、原料ガスへの引き
込みを打ち消すようにしている。

【００２０】また、吸い込みガス出口４は、ガス導入部
１０の基板６との対向面にて窓９の周囲に形成された吸
い込み口５と速通しており、使用済の原料ガス及び照射
部周囲の空気を吸い込むようになっている。ここでは、
幅２ｍｍ、光軸中心から半径３０ｍｍの位置に吸い込み
口５を備える。窓パージガス入口３は、窓９への原料ガ
スの付着防止のためパージガスが窓９に沿って吹き出す
ように窓９の側方に備えた、窓パージガス吹き出し口１
１に速通しており、この窓パージガス入口３と窓パージ
ガス吹き出し口１１とは図１の如く図面の後方から手前
に向って吹き出すように備えられ、かつ図１の半截図で
は図示できないが図面手前から窓９へ向って吹き出す窓
パージガス入口や窓パージガス吹き出し口が備えられて
いる。したがって、窓パージガス吹き出し口は窓９の光
軸を中心にして対称方向に対向する如く備えられ、パー
ジガスがぶつかり合うように吹き出し口が備えられる。
なお、図１にて原料ガス供給ユニット１３及び排気ユニ
ット１６との接続配管はわかりやすくするため省略して
いる。

【００２１】このような構造ガス挿入部１０を用いて、
実験および、ガス流のシミュレーションにより効果を検
証した。実験でのレー光照射条件は以下の通りである。
繰り返し２ｋＨｚ、パルス幅５０ｎｓ、照射強度５０ｋ
Ｗ／ｃｍ²、照射ビーム形状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降り積も
り、空気混入による膜質劣化の程度を評価した。なお、
原料ガスのＣｒ（ＣＯ）6のガス濃度は、第１ノズル８
の出口で０．２Ｔｏｒｒ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。

【００２２】まず、第２ノズル７による空気の引き込み
防止効果の検証結果を述べる。窓パージガス流量１００
０ｓｃｃｍ、第２ノズル７からの吹き出し量を３００ｓ
ｃｃｍ、第１ノズルからの原料ガス流量を１００〜８０
０ｓｃｃｍの間で変化させたとき、得られた堆積膜は、
空気の影響のない金属性の膜であったが、第１ノズルの
流量が５００ｓｃｃｍ以下の場合には、レーザ光照射部
の下流側を中心に黒い微粒子状の降り積もりが形成され
た。次に第２ノズル７からのガスの吹き出しを停止した
ところ、第１ノズル８からの原料ガスの吹き出し量が３
００ｓｃｃｍ以上の範囲で透明で、はがれやすい酸化膜
が形成された。

【００２３】次に、窓のパージガス吹き付けの非対称性
による空気混入の効果を検証するために、第１ノズル８
からの原料吹き出し量を７００ｓｃｃｍ、第２ノズルか
らの吹き出し量を３００ｓｃｃｍとして、２つの窓パー
ジガスの吹き出し口の一方をふさいで、パージガス流量
を５００〜１０００ｓｃｃｍの範囲で変化させて、堆積
の様子を調べた。この場合には、すべてのパージガス流
量範囲で堆積膜が酸化膜となり、空気がレーザ照射領域
に入り込むことがわかった。また、パージガス流量が７
００ｓｃｃｍｋ以下では、窓の曇りが生じ、窓のパージ
効果が不十分になることがわかった。図３は、第１に示
す構造をモデルとしてガス流の流れによる空気濃度の分
布をシミュレーションした結果を示す模式図である。

【００２４】図３（ａ）は従来の方法による打ち消しノ
ズルがない場合の空気濃度分布で、図３（ｂ）は本発明
による打ち消しノズルがある場合の空気濃度分布であ
る。打ち消しノズルがない場合には、第１のノズルより
吹き出された原料ガスの流れにより、周囲の雰囲気に引
きずられ、その結果、ガスカーテン効果が崩れ、空気濃
度がレーザ照射部の近傍まで濃い濃度で回り込み、その
結果、レーザ照射部の空気濃度が上昇し堆積膜の膜質を
劣化させることがわかる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によるレーザＣＶＤ装置によれ
ば、レーザ照射部のガス流速を高速に保ったままで、ガ
ス導入部の周りから空気の混入を抑制できるので、微粒
子状の降り積もりがなく、かつ膜質の劣化のない堆積膜
を得ることができる優れたレーザ装置を提供することが
できる。また、光ＣＶＤ反応を用いるレーザＣＶＤ装置
において、窓部へのパージガスを用いる構成に適用した
場合、ガス導入部と、基板の間の間隙におけるパージガ
スの流れの光軸に対する対称性がよいので、ガス導入部
周囲からレーザ光照射部への空気の混入を防止でき、膜
質の劣化をおこすことなくパージガスを導入することが
できるレーザＣＶＤ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例に係るレーザＣＶＤ
装置のガス導入部の構造を示す模式図である。

【図２】レーザＣＶＤ装置の全体の構成を示すブロック
図である。

【図３】レーザＣＶＤ装置のガス導入部と基板の間隙部
の空気濃度分布を示す図である。

【符号の説明】

１打ち消しガス入口２原料ガス入口３窓パージガス入口４吸い込みガス出口５吸い込み口６基板７第２ノズル８第１ノズル９窓１０ガス導入部１１窓パージガス吹き出し口１２制御ユニット１３ガス供給ユニット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１８Ｘ−Ｙステージ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩ // Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０２Ｗ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光源と、このレーザ光源によるレ
ーザ光をステージ上に配置した基板上の所望の照射部に
照射すると共にこの照射部を観察し得る照射観察ユニッ
トと、前記基板上の照射部にＣＶＤ原料ガスを供給する
ガス供給ユニットと、前記基板上の照射部を覆うと共に
前記レーザ光を導入する窓を有し、前記照射部に向けて
原料ガスの吹き出しノズルを備え、更に前記照射部を中
心とした円周に沿い吸込み口を備えたガス導入部とを有
するレーザＣＶＤ装置において、前記原料ガスの吹き出
しノズルの先端間近位置に前記原料ガスの吹き出し方向
と逆方向のガス吹き出しを行う逆方向ノズルを備えたこ
とを特徴とするレーザＣＶＤ装置。
【請求項２】レーザ光の光軸を中心として前記窓の側
方より互いに向き合うようにパージガス導入口を備えた
ことを特徴とする請求項１記載のレーザＣＶＤ装置。