(57)【要約】【目的】  ガラス基板の透過率が低下しないようにマスクを修正するとともに、材料や欠陥の種類によって最適な修正方法を提供し、より短時間でマスクを修正することを目的とする。【構成】  本発明のフォトマスク修正装置３００は、フォトマスク上に欠陥が形成された場合に、前記欠陥が形成された位置に、電子ビーム１１２を照射して前記欠陥を修正する電子ビーム修正装置２００と、前記フォトマスク上に欠陥が形成された場合に、前記欠陥に接触させて前記欠陥を除去する探針２１０を有する原子間力顕微鏡２００と、を備えたことを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトマスク上の欠陥を修正するフォトマスクの修正方法において、
前記フォトマスク上に黒欠陥が形成された場合に、前記黒欠陥が形成された位置に、電子ビームと原子間力顕微鏡の探針とを用いて、前記黒欠陥を除去することを特徴とするフォトマスクの修正方法。
【請求項２】
前記フォトマスクの修正方法は、前記フォトマスク上に白欠陥が形成された場合に、前記白欠陥が形成された位置に、前記電子ビームを用いて、所定の薄膜を形成することを特徴とする請求項１記載のフォトマスクの修正方法。
【請求項３】
前記黒欠陥を除去する場合において、前記黒欠陥がクロム（Ｃｒ）膜である場合には、前記原子間力顕微鏡の探針を用いて前記Ｃｒ膜の黒欠陥を除去し、前記黒欠陥がハーフトーン膜である場合には、前記電子ビームを用いて前記ハーフトーン膜の黒欠陥を除去することを特徴とする請求項１又は２記載のフォトマスクの修正方法。
【請求項４】
フォトマスクを修正するフォトマスクの修正装置において、
前記フォトマスク上に欠陥が形成された場合に、前記欠陥が形成された位置に、電子ビームを照射して前記欠陥を修正する電子ビーム修正部と、
前記フォトマスク上に欠陥が形成された場合に、前記欠陥に接触させて前記欠陥を除去する探針を有する原子間力顕微鏡と、
を備えたことを特徴とするフォトマスクの修正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトマスクの修正方法及びフォトマスクの修正装置に係り、特に、ＬＳＩなどの半導体装置を製造する際の露光パターニングのためのフォトマスクにおける白欠陥或いは黒欠陥の修正に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のフォトマスクの欠陥修正では、ガリウム（Ｇａ）イオンを用いた集束イオンビームを使用した加工が一般的に使用されているが、フォトマスクパターンの微細化、位相シフトマスクのような三次元構造化に伴い、原子間力顕微鏡と集束イオンビームを組み合わせた形の修正装置が提案されている。
【０００３】
ここで、原子間力顕微鏡の使用方法としては、絶縁物を高精度にて測定できる特長を生かし、欠陥部分の抽出を行なっている。その手法は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で欠陥を含む領域の観察を行い、ＡＦＭ像から欠陥の形状と位置あわせのためのパターンを抽出する。そして、抽出されたパターンはイオンビーム欠陥修正装置の図形フォーマットに変換し転送される。このとき、位置あわせのパターンはイオンビーム欠陥修正装置でも観察可能なものを選んでおく。上記の抽出・変換した位置合わせパターンを二次電子像または二次イオン像の該当するパターンに合わせ込む。イオンビーム欠陥修正装置の通常の二次イオン像もしくは二次電子像からのパターンマッチング加工に対する照射領域の補正と同様な補正を行い、ＡＦＭで抽出し、位置合わせ用のパターンの合わせ込みで微調整された欠陥領域をイオンビームで修正するというものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、原子間力顕微鏡は、修正時のドリフト補正にも使用される。その手法は、イオンビーム欠陥修正装置と非接触型の原子間力顕微鏡を複合した装置で、イオンビーム５で欠陥を修正している間、修正領域のできるだけ近くでなおかつイオンビームや電化中和の電子ビームの電荷の影響を受けない場所で、加工と並行して、非接触型の原子間力顕微鏡で特徴的なパターンもしくはイオンビーム欠陥修正装置で作成したマーカの連続的な高分解能観察を行い、前回の原子間力顕微鏡像との比較からドリフト量を算出し、イオンビームの走査範囲にフィードバックをかけドリフトを補正しながら欠陥修正を行うというものである（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
また、集束イオンビームと原子間力顕微鏡を併用した修正方法が提案されている。その手法は、ガラスの掘り込み（リバーベッド）のない黒欠陥修正を実現するために、第一段階でイオンビームのテール成分や小角度散乱されたイオンビームが周辺のガラス部に当たらないように認識した欠陥領域の内側のみに照射し、欠陥の縁部を残すようなエッチングを行い、第二段階で残した欠陥の縁部のみをガラス面の高さに固定したＡＦＭの硬い探針で物理的に削るという二段階の修正手順を踏んで黒欠陥の修正を行う。このように、イオンビームを用いた欠陥修正装置と原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を組み合わせることで、実用的なスル−プットでリバーベッドも無い黒欠陥修正を可能にするというものである（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
以下、従来の集束イオンビームを利用した一般的なパターン修正の一例を説明する。
図１１は、白欠陥と黒欠陥との複合欠陥が存在するフォトマスクの一部を示す図である。
ここでのフォトマスク４００は、ガラス基板４０１上に遮光膜となるクロム（Ｃｒ）膜４０２が形成されている場合を示している。フォトマスク４００は、基板掘り込み型位相シフトマスクであっても同様である。まず、Ｇａイオン等のイオンビーム修正装置にて、フォトマスク４００上に発生した欠陥の領域をイオンビームにて観察し、修正データを作成する。次にイオンビームを用いて白欠陥部４０３と黒欠陥部４０４とを修正する。次に、メカニカル修正装置の原子間顕微鏡を用いて修正部のパターン観察を行い、欠陥パターンの三次元構造を含む詳細情報を抽出し、修正データを作成する。そして、欠陥領域があれば、メカニカル修正によって、欠陥領域を削り取って修正を実施する。
【特許文献１】特開２００２−２１４７５８号公報
【特許文献２】特開２００３−１７３０１７号公報
【特許文献３】特開２００２−２１４７６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、最近の半導体リソグラフィは微細化、露光光源の短波長化に伴い、Ｇａイオン等のイオンビームによる金属イオンをフォトマスクのガラス基板に打ち込むと、ガラス基板の透過率が低下し、その結果、転写特性が劣化するといった問題があった。また、位相シフトマスクのガラス修正、ハーフトーン膜修正等、材料や欠陥の種類によって最適な修正方法が異なり、複数の装置で修正を実施するため時間がかかるといった問題があった。
【０００８】
本発明は、上述した問題点を克服し、ガラス基板の透過率が低下しないようにマスクを修正するとともに、材料や欠陥の種類によって最適な修正方法を提供し、より短時間でマスクを修正することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のフォトマスクの修正方法は、
フォトマスク上の欠陥を修正するフォトマスクの修正方法において、
前記フォトマスク上に黒欠陥が形成された場合に、前記黒欠陥が形成された位置に、電子ビームと原子間力顕微鏡の探針とを用いて、前記黒欠陥を除去することを特徴とする。
【００１０】
電子ビームを用いて前記黒欠陥を除去することにより、ガラス基板への金属イオンの打ち込みを無くすことができる。また、前記電子ビームと原子間力顕微鏡の探針とを用いて、前記黒欠陥を除去することにより、材料や欠陥の種類によって、前記電子ビームと原子間力顕微鏡の探針とを使い分けることができる。
【００１１】
さらに、本発明の前記フォトマスクの修正方法は、前記フォトマスク上に白欠陥が形成された場合に、前記白欠陥が形成された位置に、前記電子ビームを用いて、所定の薄膜を形成することを特徴とする。
【００１２】
前記電子ビームを用いて、所定の薄膜を形成することにより、白欠陥を修正する場合でもガラス基板への金属イオンの打ち込みを無くすことができる。
【００１３】
さらに、本発明における前記黒欠陥を除去する場合において、前記黒欠陥がクロム（Ｃｒ）膜である場合には、前記原子間力顕微鏡の探針を用いて前記Ｃｒ膜の黒欠陥を除去し、前記黒欠陥がハーフトーン膜である場合には、前記電子ビームを用いて前記ハーフトーン膜の黒欠陥を除去することを特徴とする。
【００１４】
電子ビームでは難しい前記Ｃｒ膜の黒欠陥の除去を前記原子間力顕微鏡の探針を用いて行ない、電子ビームで可能なハーフトーン膜の除去を電子ビームを用いて行なうことで、最適な修正方法を行なうことができる。さらに、ハーフトーン膜の除去を電子ビームを用いて行なうことで、前記原子間力顕微鏡の探針を用いて行なう場合に発生する削りくずを生じさせないようにすることができる。
【００１５】
本発明のフォトマスクの修正装置は、
フォトマスクを修正するフォトマスクの修正装置において、
前記フォトマスク上に欠陥が形成された場合に、前記欠陥が形成された位置に、電子ビームを照射して前記欠陥を修正する電子ビーム修正部と、
前記フォトマスク上に欠陥が形成された場合に、前記欠陥に接触させて前記欠陥を除去する探針を有する原子間力顕微鏡と、
を備えたことを特徴とする。
【００１６】
１つの装置に、電子ビーム修正部と探針を有する原子間力顕微鏡とを備えたことにより、材料や欠陥の種類によって異なる最適な修正方法を１つの装置で行なうことができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明によれば、ガラス基板への金属イオンの打ち込みを無くすことができるので、ガラス基板の透過率の低下を抑制することができる。さらに、材料や欠陥の種類によって、前記電子ビームと原子間力顕微鏡の探針とを使い分けることができるので、最適な修正方法でマスクの修正を行なうことができる。さらに、かかる最適な修正方法でのマスクの修正を１つの装置で行なうことができるので、より短時間にマスク修正を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるフォトマスク修正装置の構成を示す概念図である。
図１において、フォトマスク修正装置３００は、電子ビーム１１２を照射して欠陥を修正する電子ビーム修正部となる電子ビーム修正装置１００と、欠陥に接触させて前記欠陥を削って除去する探針２１０を有する原子間力顕微鏡２００とを備える。電子ビーム修正装置１００とメカニカル修正装置となる原子間力顕微鏡２００とを備えたことで、材料や欠陥の種類によって、電子ビームと原子間力顕微鏡の探針とを使い分けることができる。
【００１９】
電子ビーム修正装置１００は、電子銃１１０から電子を放出し、電子レンズ等の光学系１２０を通って、電子をビーム状に集束加速させる。そして、集束加速させられた電子ビーム１１２は、偏向器により偏向され、集束電子ビームとして、マスクステージ１５０上に配置されたマスク３４０の所定の領域を照射する。照射するマスク３４０上の位置は、電子ビーム１１２の照射により生じる二次電子を二次電子検出器（ＳＥＤ）１３０で検出することで把握することができる。マスクステージ１５０に配置されたマスク３４０表面で生じた二次電子を二次電子検出器１３０で検出し、表面像を得る。かかる表面像を図示していないモニタに表示させることにより欠陥を検出することができる。電子ビーム１１２は、かかる欠陥が生じた所定の領域を照射する。白欠陥を修正するためにデポ膜を形成する場合は、ガス銃１４０から成膜ガスを噴射させて化学気相成長（ＣＶＤ）により前記所定の領域に成膜する。次に、隣に位置する領域を電子ビーム１１２が照射するように、偏向器により偏向し、同様に、隣に位置する領域へとデポ膜を成長させる。黒欠陥を修正する場合は、ガス銃１４０からエッチングガスを噴射させてガスアシストエッチング法により前記所定の領域に存在する黒欠陥をエッチングする。
【００２０】
一方、原子間力顕微鏡２００は、探針２１０が配置されたカンチレバー２２０をマスク３４０上で移動させながらレーザ発振器２３０からレーザ２５０を照射し、反射されたレーザ２５０をディテクタ２４０が検出してマスク形状を把握する。原子間力顕微鏡２００では、黒欠陥を修正することができる。黒欠陥を修正する場合は、硬い探針２１０で黒欠陥を物理的に、或いは機械的に削り除去する。
【００２１】
図２は、マスク上の黒欠陥を除去する手法を説明するための図である。
ガラス基板４０１上に遮光膜となるＣｒ膜４０３が形成されたフォトマスクにおいて、ガラス基板１０１上に黒欠陥１５２が生じている場合、電子ビーム修正装置１００では、黒欠陥１５２に電子ビーム１１２を照射し、図１のガス銃１４０からエッチングガスを噴射させてガスアシストエッチング法により黒欠陥１５２をエッチングする。原子間力顕微鏡２００では、探針２１０の先端をガラス基板１０１表面と同じ高さに移動させ、カンチレバー２２０を移動させることで探針２１０をガラス基板１０１表面と平行に移動させる。そして、探針２１０を黒欠陥１５２に接触させ、物理的に、或いは機械的に黒欠陥１５２を削りとる。
【００２２】
以下、図１１で説明した白欠陥と黒欠陥との複合欠陥が存在するフォトマスクを修正する場合について説明する。
図１１で示したフォトマスク４００は、ガラス基板４０１上に遮光膜となるクロム（Ｃｒ）膜４０２が形成されている場合を示している。フォトマスク４００は、基板掘り込み型位相シフトマスクであっても同様である。フォトマスク４００には、ガラス基板１０１上に、Ｃｒ膜４０２が欠けた白欠陥部４０３とＣｒ膜４０２が余分に成膜された黒欠陥部４０４とが生じている。また、ガラス基板４０１上にガラス凸欠陥４０５が生じている。
【００２３】
図３は、複合欠陥の白欠陥修正後のフォトマスクの一部を示す図である。
まず、フォトマスク４００上に発生した欠陥の領域を電子ビーム１１２もしくは原子間力顕微鏡２００にて観察し、欠陥パターンの三次元構造を含む詳細情報を抽出し、修正データを作成する。
次に、図３に示すように、白欠陥部４０３を電子ビーム１１２にてデポジション修正を行ない、デポ膜２６０を形成する。電子ビームを用いることで、小さいパターンでもデポ膜２６０を形成することができる。
【００２４】
図４は、デポ膜を形成する手法を説明するための図である。
デポ膜を形成する領域に電子ビーム１１２を照射し、デポ反応ガスである成膜ガス１４２を噴射させて化学気相成長（ＣＶＤ）により、デポを行ない、デポ膜２６０を形成する。図４では、集束ビームとして、Ｇａイオンビームではなく電子ビーム１１２を用いている。Ｇａイオンビームを照射するとガラス基板４０１中には、Ｇａイオンが入り込む。Ｇａイオンが入り込むことで、ガラス基板の透過率を変化させてしまう。本実施の形態１では、電子ビーム１１２を用いているので、ガラス基板４０１中にＧａ等の金属イオンが入り込まず、ガラス基板の透過率を変化させないようにすることができる。
デポ膜２６０としては、炭素系の物質から構成されることが望ましい。成膜ガス１４２は、必然的に炭素系物質を主成分とするものが好ましい。例えば、デポ膜２６０として、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等を用いることができる。そして、成膜ガス１４２として、フェナントレン等の芳香族ガスを用いることができる。
【００２５】
図５は、複合欠陥の黒欠陥修正後のフォトマスクの一部を示す図である。
図３で示した黒欠陥部４０４を原子間力顕微鏡２００の探針２１０にて削りとるメカニカル修正を実施する。そして、図５におけるメカニカル修正領域４０７に示すように、黒欠陥部４０４が除去される。ここで、黒欠陥部４０４が、遮光膜となるＣｒ膜で形成される場合、電子ビーム１１２を用いてエッチングすることが難しい。そこで、ここでは、電子ビーム修正装置１００を用いずに原子間力顕微鏡２００を用いた。材料に応じて最適な手法を用いることで、より短時間に修正を行なうことができる。
【００２６】
図６は、複合欠陥のガラス凸欠陥修正後のフォトマスクの一部を示す図である。
最後に、図３で示したガラス凸欠陥４０５を原子間力顕微鏡２００の探針２１０にて削りとるメカニカル修正にて修正する。そして、図６に示すように、ガラス凸欠陥４０５が除去される。
【００２７】
次に、別の例として、トライトーン型ハーフトーンマスクにおける複合欠陥を修正する場合について説明する。
図７は、トライトーン型ハーフトーンマスクにおける複合欠陥を示す試料の一部を示す平面図である。
図７において、トライトーン型ハーフトーンマスク５００は、ガラス基板５０８上に遮光膜となるＣｒ膜５０６が形成され、Ｃｒ膜５０６で囲まれた領域内のガラス基板５０８上にハーフトーン膜５０７が形成される。そして、ハーフトーン膜５０７で囲まれた領域内に本来のホールパターンとなる透光領域であるガラス基板５０８が残されている。ハーフトーン膜の材料としては、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）を用いるとよい。そして、ここでは、ハーフトーン膜５０７上にＣｒ膜の黒欠陥部５１０が生じている。また、中央部のガラス基板５０８上に黒欠陥部５０９が生じている。以下、かかるトライトーン型ハーフトーンマスク５００における複合欠陥を修正する場合について説明する。
【００２８】
まず、フォトマスクであるハーフトーンマスク５００上に発生した欠陥の領域を電子ビームもしくは原子間力顕微鏡にて観察し、欠陥パターンの三次元構造を含む詳細情報を抽出し、修正データを作成する。
図８は、複合欠陥のホール修正後のトライトーン型ハーフトーンシフトマスクの一部を示す図である。
図７に示したホール部黒欠陥部５０９を電子ビームにてエッチング修正を行う。そして、図８に示すように、黒欠陥部５０９が除去される。
【００２９】
図９は、エッチングする手法を説明するための図である。
黒欠陥部５０９にエッチングガス１４４を噴射させて黒欠陥部５０９表面にエッチングガス分子１４６を吸着させ、電子ビーム１１２を照射することで、ガスアシストエッチング法により、余分な黒欠陥部５０９をエッチングする。装置は、図１において説明したものを使用するため装置構成や動作等の説明を省略する。
図９では、集束ビームとして、Ｇａイオンビームではなく電子ビーム１１２を用いている。Ｇａイオンビームを照射するとガラス基板５０８中には、Ｇａイオンが入り込む。Ｇａイオンが入り込むことで、ガラス基板の透過率を変化させてしまう。本実施の形態１では、電子ビーム１１２を用いているので、ガラス基板５０８中にＧａ等の金属イオンが入り込まず、ガラス基板の透過率を変化させないようにすることができる。また、エッチングガス１４４としては、ハロゲン含有物質ガスが望ましい。例えば、Ｘｅ２Ｆ、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃｌ２、ＣＨＣｌ３、Ｉ２等を用いるとよい。
ここで、膜でホール状に囲まれた中に存在する黒欠陥を原子間力顕微鏡２００で削ることは難しい。探針２１０が膜でホール状に囲まれた中で黒欠陥部５０９を削るために移動させることができないからである。或いは、探針２１０を移動させて黒欠陥部５０９を削ることができたとしても、ホール状に囲まれた中では削りくずを排除できない。そこで、ここでは、原子間力顕微鏡２００ではなく電子ビーム修正装置１００を用いて、小さい領域でも集束ビームを照射可能な電子ビームによりエッチングする。欠陥の状態に応じて最適な手法を用いることで、より短時間に修正を行なうことができる。また、電子ビームによりエッチングすることで、エッチングされた黒欠陥部５０９をガス化して飛ばしてしまうので、原子間力顕微鏡２００で削る場合のような削りくずを発生させないようにすることができる。
【００３０】
図１０は、ハーフトーン膜上の黒欠陥の修正後のトライトーン型ハーフトーンシフトマスクの一部を示す図である。
図７で示したハーフトーン膜５０７上の黒欠陥部５１０を原子間力顕微鏡２００の探針２１０にて削りとるメカニカル修正にて修正する。そして、図１０に示すように、ハーフトーン膜５０７上の黒欠陥部５１０が除去される。
ここで、ＭｏＳｉ膜のハーフトーン膜５０７上にＣｒ膜の黒欠陥部５１０が生じるという異なる材料が積層されている場合、電子ビームでは材料選択的にエッチングすることが難しい。そこで、ここでは、電子ビーム修正装置１００を用いずに原子間力顕微鏡２００を用いた。異なる材料が積層されている場合でも最適な手法を用いることで、より短時間に修正を行なうことができる。
【００３１】
以上のように、電子ビームと原子間力顕微鏡を併用した装置にて欠陥パターンの抽出及び修正を実施することにより、基板ダメージがなく、精度が高く迅速なフォトマスク修正が可能となる。
【００３２】
以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。
【００３３】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのマスク修正方法は、本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施の形態１におけるフォトマスク修正装置の構成を示す概念図である。
【図２】マスク上の黒欠陥を除去する手法を説明するための図である。
【図３】複合欠陥の白欠陥修正後のフォトマスクの一部を示す図である。
【図４】デポ膜を形成する手法を説明するための図である。
【図５】複合欠陥の黒欠陥修正後のフォトマスクの一部を示す図である。
【図６】複合欠陥のガラス凸欠陥修正後のフォトマスクの一部を示す図である。
【図７】トライトーン型ハーフトーンマスクにおける複合欠陥を示す試料の一部を示す平面図である。
【図８】複合欠陥のホール修正後のトライトーン型ハーフトーンシフトマスクの一部を示す図である。
【図９】エッチングする手法を説明するための図である。
【図１０】ハーフトーン膜上の黒欠陥の修正後のトライトーン型ハーフトーンシフトマスクの一部を示す図である。
【図１１】白欠陥と黒欠陥との複合欠陥が存在するフォトマスクの一部を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１００  電子ビーム修正装置
１１０  電子銃
１１２  電子ビーム
１２０  光学系
１３０  二次電子検出器
１４０  ガス銃
１４２  成膜ガス
１４４  エッチングガス
１４６  エッチングガス分子
１５０  マスクステージ
１５２  黒欠陥
２００  原子間力顕微鏡
２１０  探針
２２０  カンチレバー
２３０  レーザ発振器
２４０  ディテクタ
２５０  レーザ
２６０  デポ膜
３００  フォトマスク修正装置
３４０  マスク
４００  フォトマスク
４０１，５０８  ガラス基板
４０２，５０６  Ｃｒ膜
４０３  白欠陥部
４０４，５０９，５１０  黒欠陥部
４０５  ガラス凸欠陥
４０７  メカニカル修正領域
５００  ハーフトーンマスク
５０７  ハーフトーン膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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