(57)【要約】【課題】  本発明が解決しようとする課題は、マスクの黒欠陥修正においてリバーベッドができず、微細なパターンにおける黒欠陥でもきれいに修正が可能で、マスク表面にイオン照射によるダメージを与えることもなく、しかも用いる装置が比較的シンプルで大型化せず、作業も比較的単純に行うことができる黒欠陥修正手法を提示すると共に、そのような手法を実行できる装置を提供することにある。【解決手段】  本発明のマスク黒欠陥修正手法は、原子間力顕微鏡によってマスクの黒欠陥部位置を把握し、前記黒欠陥位置上方に前記原子間力顕微鏡の探針を移動させ、前記探針と前記マスク黒欠陥部を両電極とし電解液を介在させた状態で電気化学的反応により前記黒欠陥を除去するものであって、更に前記原子間力顕微鏡によって前記黒欠陥の除去を確認するものである。【選択図】    図１
2004318091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子間力顕微鏡によってマスクの黒欠陥部位置を把握するステップと、前記黒欠陥位置上方に前記原子間力顕微鏡の探針を移動させるステップと、前記探針と前記マスク黒欠陥部を両電極とし電解液を介在させた状態で電気化学的反応により前記黒欠陥を除去するステップと、前記原子間力顕微鏡によって前記黒欠陥の除去を確認するステップとからなるマスク黒欠陥修正方法。
【請求項２】
ＡＦＭの観察機能によってマスクの欠陥部位置を把握するステップと、マスク表面に絶縁性のレジスト膜を塗布するステップと、欠陥部分のレジスト膜をＡＦＭの探針でスクラッチするステップと、欠陥位置上方に電気化学ＡＦＭの探針を移動させるステップと、前記探針とマスク黒欠陥部を両電極とし電解液を介在させた状態で電気化学的反応により前記黒欠陥を除去するステップと、マスク表面の絶縁膜を除去するステップとからなるマスク黒欠陥修正方法。
【請求項３】
走査型顕微鏡によってマスクの欠陥部位置を把握するステップと、前記マスク表面に絶縁性のレジスト膜を塗布するステップと、前記欠陥部分のレジスト膜を荷電粒子ビームを照射して除去するステップと、前記欠陥位置上方に電気化学ＡＦＭの探針を移動させるステップと、前記探針と前記マスク黒欠陥部を両電極とし電解液を介在させた状態で電気化学的反応により前記黒欠陥を除去するステップと、前記マスク表面の絶縁膜を除去するステップとからなるマスク黒欠陥修正方法。
【請求項４】
前記欠陥位置情報を得る走査型顕微鏡はＡＦＭ、走査型イオン顕微鏡または走査型電子顕微鏡のいずれかを用いる請求項３に記載のマスク黒欠陥修正方法。
【請求項５】
ＦＩＢ装置の走査型顕微鏡機能によってマスクの欠陥部位置を把握するステップと、周縁部を除く欠陥領域中央部にＦＩＢを照射してガラス基板近傍を残してエッチングするステップと、探針とマスク黒欠陥部を両電極とし電解液を介在させた状態で電気化学的反応により残っている黒欠陥を除去するステップと、原子間力顕微鏡によって欠陥部修正を確認するステップとからなるマスク黒欠陥修正方法。
【請求項６】
電気化学的反応の前に、前記探針と前記黒欠陥との間に流れるトンネル電流を測定して適正至近距離設定するステップを踏む請求項１乃至５のいずれかに記載のマスク黒欠陥修正方法。
【請求項７】
先端部を電極とした原子間力顕微鏡の探針と、電解液と試料としてのマスクを収納する加工セルと、前記探針先端部と前記マスク面との間に所定電流または所定電圧を印加する電源と、前記探針先端部の位置をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させる機構とを備え、原子間力顕微鏡としての観察機能とマスク黒欠陥を電気化学的反応で除去する加工機能とを持つことを特徴とするマスク黒欠陥修正装置。
【請求項８】
先端部のみを電極としたＡＦＭの探針と、電解液と試料としてのマスクを収納する加工セルと、前記探針先端部とマスク面との間に所定の電流または電圧を印加する電源と、前記探針先端部の位置をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させる機構とを備えたものであって、探針の二次元走査によって試料表面の形状を観察する機能と、該観察により得た欠陥位置情報に基づいて前記探針を当該位置に移動し、欠陥表面のレジスト膜を機械的に除去する機能と、探針の先端電極を用いマスク黒欠陥を電気化学的反応で除去する加工機能とを持つことを特徴とするマスク黒欠陥修正装置。
【請求項９】
欠陥表面のレジスト膜を機械的に除去する機能は、観察機能により得た欠陥領域の位置情報を記憶し、該記憶情報に基づいてレジスト膜除去領域を割り出し、該除去領域を走査するように探針先端部の位置をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させる機構に駆動信号を発するコンピュータを備えたものである請求項８に記載のマスク黒欠陥修正装置。
【請求項１０】
真空チャンバ内にＦＩＢ鏡筒と少なくとも三次元駆動機構を備えた試料ステージからなるＦＩＢ装置と、先端部のみを電極としたＡＦＭの探針と、電解液と試料としてのマスクを収納する加工セルと、前記探針先端部とマスク面との間に所定の電流または電圧を印加する電源と、前記探針先端部の位置をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させる機構とを備えたものであって、観察機能とマスク黒欠陥を電気化学的反応で除去する加工機能とを持つことを特徴とする黒欠陥修正装置。
【請求項１１】
真空チャンバ内に電子ビーム鏡筒と少なくとも三次元駆動機構を備えた試料ステージからなる電子ビーム装置と、先端部を電極としたＡＦＭの探針と、電解液と試料としてのマスクを収納する加工セルと、前記探針先端部とマスク面との間に所定の電流または電圧を印加する電源と、前記探針先端部の位置をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させる機構とを備えたものであって、観察機能とマスク黒欠陥を電気化学的反応で除去する加工機能とを持つことを特徴とする黒欠陥修正装置。
【請求項１２】
欠陥位置を把握するＳＩＭ機能とビーム照射によるエッチング機能を備えたＦＩＢ装置と、先端部を電極とした原子間力顕微鏡の探針と、電解液と試料としてのマスクを収納する加工セルと、前記探針先端部とマスク面との間に所定電流または所定電圧を印加する電源と、前記探針先端部の位置をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させる機構とを備え、前記ＦＩＢ装置で得た欠陥位置情報に基づいてマスク黒欠陥を電気化学的反応で除去する加工機能を持つ電気化学ＡＦＭ装置との組み合わせからなるマスク黒欠陥修正装置。
【請求項１３】
探針先端部とマスク面との間に接続された電源はバイアス電圧及び所定電流又は所定電圧のパルスを供給できるものであって、マスク黒欠陥を電気化学的反応で除去する加工機能に加え、探針とマスク黒欠陥との適正至近距離を測定して設定するＳＴＭ機能とを持つことを特徴とする請求項７または１２に記載のマスク黒欠陥修正装置。
【請求項１４】
ドライエッチングによりＳＯＩシリコンウエハから板状のカンチレバー部とその先端に突出する探針部とを粗加工する工程と、前記突出する探針部のシリコンを熱酸化により表面から酸化を進行させてその先端部を先鋭化させる工程と、前記探針とカンチレバーの表面に金属薄膜をコートする工程と、前記探針先端部とコンタクトホールを除き絶縁層で被覆する工程とからなる電気化学ＡＦＭ用のプローブ作製方法。
【請求項１５】
前記ＳＯＩシリコンウエハから板状のカンチレバー部とその先端に突出する探針部とを粗加工する工程は、マスクパターニングとリアクティブ・イオン・エッチングで行う請求項１４に記載の電気化学ＡＦＭ用のプローブ作製方法。
【請求項１６】
前記探針先端部とコンタクトホールを除き絶縁層で被覆する工程は、全体を絶縁膜で被覆した後、探針先端部とコンタクトホールをプラズマエッチングの手法で除去するものである請求項１４又は１５に記載の電気化学ＡＦＭ用のプローブ作製方法。
【請求項１７】
前記探針先端部とコンタクトホールを除き絶縁層で被覆する工程は、全体を絶縁膜で被覆した後、探針先端部とコンタクトホールをＦＩＢエッチングの手法で除去するものである請求項１４又は１５に記載の電気化学ＡＦＭ用のプローブ作製方法。
【請求項１８】
中空ガラスキャピラリーを加熱状態で引き先鋭化する行程と、該先鋭化した先端部を複数回加熱冷却して一方向に曲げる行程と、前記キャピラリー内に金属ワイヤーを挿入する行程と、前記キャピラリーの両端部を樹脂で封止する行程と、先端部を電解研磨して先鋭化する行程とからなる電気化学ＡＦＭ用のプローブ作製方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の行程を経たプローブを溶融したアピエゾンワックス中でディップコーティングする行程と、該プローブの背面部を研磨しミラー面を作る行程と、該ミラー面を中心に金属薄膜をスパッタコーティングする行程と、クロロホルム中に浸漬してアピエゾンワックスを溶解することによりミラー面以外の金属薄膜を除去する行程とからなる電気化学ＡＦＭ用のプローブ作製方法。
【請求項２０】
導電材で形成され、その表面が絶縁材で被覆されると共に先端部のみが露出されていることを特徴とする電気化学ＡＦＭ用の探針。
【請求項２１】
板状のカンチレバーとその先端に突出する探針の基本構造はシリコンで形成され、前記カンチレバーの前記探針が形成された側のと先端部が先鋭化された探針のシリコン表面には金属被膜が形成され、さらにその金属被膜の上層には先鋭化された探針先端部とコンタクトホール部分を除き絶縁層で被覆された構造とされた電気化学ＡＦＭ用のプローブ。
【請求項２２】
先端が先鋭化されて鈎形に曲げられたガラスキャピラリー内に金属ワイヤーが挿入され、先端部と後端部では該金属ワイヤーが露出されると共に樹脂で封止され、先端部に露出した金属ワイヤーは先端径が数百ナノメートル以下まで先鋭化されていることを特徴とする電気化学ＡＦＭ用のプローブ。
【請求項２３】
背面部に平坦な面が加工され、該面の表面には金属薄膜がコーティングされてミラー面となっている請求項２２に記載の電気化学ＡＦＭ用のプローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体の製造に用いられるフォトマスクの黒欠陥を修正する方法およびそれを実行する装置、また、その装置に用いられるＡＦＭプローブおよびその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パソコンや携帯電話といった最近の電子機器の小型高性能化を可能にしたのはＬＳＩの高密度化、システム化によるところが大きい。僅か数ミリ四方の半導体チップに数百万個以上の素子が詰め込まれる状況中で回路パターンを描く線幅もミクロンからナノのオーダーになってきており、それを実現するためのリソグラフィの技術開発が繰り広げられている。今までのリソグラフィの主流は光リソグラフィ技術であったが、パターンの微細化に対応して使用する光の波長も極力短いものとし、短波長のレーザを用いて行なうことになるが、その加工も光学系やレジストの問題があって、光露光装置による微細化への対応はそろそろ限界というところにきている。そこで、光に代わって将来性を有望視されているのが電子ビームや極短紫外線を線源とする技術であり、これらの技術動向に伴い用いられるフォトマスクもパターンの細密化が進んでいる。このフォトマスク上に欠陥が存在すると、欠陥がウェハに転写されて歩留まりを減少する原因となるので、ウェハにマスクパターンを転写する前に欠陥検査装置によりフォトマスクの欠陥の有無や存在場所が調べられ、欠陥が存在する場合にはウェハへ転写する前に欠陥修正装置により欠陥修正処理が行われている。このマスクの欠陥修正もパターンの細密化に伴い緻密な加工が必要とされてきている。
【０００３】
リソグラフィにおいて用いられる露光用マスクの欠陥修正は、レーザービームを用いた修正も行われてきたが、現在は加工精度や作業効率に優れた集束イオンビーム（Focused Ion Beam：ＦＩＢ）装置のエッチング機能を利用した付着異物の除去（黒欠陥修正）とイオンビーム誘起デポジション機能を利用した欠落部付加加工（白欠陥修正）が主流となっている。従来用いられてきたフォトマスクは石英ガラス等のガラス上にクロムなどのバイナリマスク材料やMoSiONのようなハーフトーン型位相シフトマスク材料をスパッタにより堆積して遮光膜とし、マスクパターンを光の透過率の違いに変換したものであるが、最近では、より強い解像力向上と焦点深度改善効果をもつ、ガラスを逆位相になるまで掘り込んだレベンソン型の位相シフトマスクも実用に供され始めているところである。このような技術状況の中でイオンビームを照射して黒欠陥修正を行う際のリバーベッドの現象が一段と大きな問題となってきた。このリバーベッドとは欠陥の周縁部分にイオンビームを照射したとき欠陥部で反射されたイオンが散乱し、欠陥部周囲の基板をエッチングしてしまう現象である。また、イオンビームは光学系によって細く集束されているとはいえミクロ的には正規分布を持っておりこれも欠陥部周囲の基板をエッチングしてしまうリバーベッド現象の一因となっている。リバーベッドは高さの違いから透過光の位相を乱すため、転写結果に悪影響をもたらし、黒欠陥修正個所の加工品質を低下させる要因になっている。特に最近の縮小投影露光装置の光源の短波長化により、従来では問題にならない程度の深さのリバーベッドでも転写結果に影響するようになってきている。また、このＦＩＢを用いたエッチングでは一旦スパッタ除去された素材がガラス基板に再付着してしまうという問題もあった。
【０００４】
このリバーベッド等ＦＩＢ加工の問題点を踏まえ、本出願人は先に特許文献１「マスクの黒欠陥修正方法」を提示した。これは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もので、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ものである。
【０００５】
しかし、この手法で欠陥修正を行うためには真空チャンバ内でＦＩＢ加工を行い、その後チャンバ外に出してＡＦＭによる作業を行わなければならない。その作業は残された欠陥周縁部に探針位置を正確に位置決めし探針を走査駆動して機械的に削り取るという厄介な作業となってしまう問題があった。
【０００６】
また、この手法で欠陥修正を行うためには残された欠陥周縁部に探針位置を正確に位置決めし機械的に削り取るという厄介な作業が必要となる。したがって、作業がかなり厄介となるという問題があった。また、欠陥部観察のためイオンビームを走査して二次荷電粒子象を得る際にマスク表面にダメージを与えてしまうという問題、イオンビーム照射によるチャージアップ現象のためＦＩＢのドリフトが生じ位置決めが不正確になってしまうという問題もあった。
【０００７】
そこで、本出願人はマスク欠陥部の材質としてはクロムのような導電性の物質であることから、これを電気化学的手法で除去することに想到し開発を進めている。電気化学的手法で欠陥素材を電解溶液中に溶かしてしまう反応は周辺のガラス基板に損傷を与えることがなく、その反応速度も制御できることから、その点で求められる要件を満たすものであるが、問題は微細構造である欠陥部のみを除去する加工をこの手法で実現させることである。フォトマスクの現状から勘案すると十乃至数百ナノメートルの局部的な領域を特定して反応を起こさせなければならない。
【０００８】
さらに、この手法で欠陥修正を行うためには集束イオンビーム（ＦＩＢ）装置とＡＦＭ双方の機能を必要とするため、装置が大型化するし被加工試料を両装置に受け渡して作業を行わなければならない。両機能を備えた複合装置でこれを行う場合にしても真空チャンバ内でＦＩＢ加工を行い、その後チャンバ外に出してＡＦＭによる作業を行わなければならない。しかも、残された欠陥周縁部に探針位置を正確に位置決めし機械的に削り取るという厄介な作業となる。したがって、装置も作業も単純ではないという問題があった。また、欠陥部観察のためイオンビームを走査して二次荷電粒子象を得る際にマスク表面にダメージを与えてしまうという問題、イオンビーム照射によるチャージアップ現象のため位置決めが不正確になってしまうという問題もあった。
【０００９】
そこで、本出願人は後述するようにマスク欠陥部の材質としてはクロムのような導電性の物質であることから、これを電気化学的手法で除去することに想到し開発を進めているところである。電気化学的手法で欠陥素材を電解溶液中に溶かしてしまう反応は周辺のガラス基板に損傷を与えることがないことから、その点で求められる要件を満たすものであるが、問題は微細構造である欠陥部のみを除去する加工をこの手法で実現させることである。フォトマスクの現状から勘案すると十乃至数百ナノメートルの局部的な領域を特定して反応を起こさせなければならない。また、この電気化学的反応による修正手法は、従来のＦＩＢ装置によるエッチング修正と比べ、加工時間が多く掛かってしまうという短所がある。
【００１０】
ところで、電気化学的手法を用いて微細な加工を実行する例としては特許文献２の技術があるが、この技術は電気化学的手法によって半導体のマスクパターンそのものを形成することを意図したものである。すなわち、被加工試料との間に生じる原子間力を検知することができる導電性探針を有する導電性カンチレバーと、該探針と被加工試料との間に原子間力によって生じた変位を検出する検出手段と、被加工試料上を走査するに際して該原子間力を一定量に保持するために探針と被加工試料との距離を一定に保持する制御手段と、被加工試料と該探針との間に電位を印加する手段とを備えた、原子間力検出手段を備えた装置を用いた微細加工方法であって、該被加工試料と探針との間に、水を含有する非極性溶媒を存在させた上で、該探針に電圧をかけることによって被加工試料に微細な加工を施す微細加工方法である。この文献は主として表面層を電気化学的反応により除去する加工法を用いるものが提示されているが、マスク全体にわたりこの手法によって不要領域を除去加工することは容易ではない。
【００１１】
本発明はこの電気化学的加工機能を備えた原子間力顕微鏡（以下これを電気化学ＡＦＭという。）を用いて微細なパターン構造をもつ次世代のマスク欠陥を精度よく修正する技術を提示するものであるが、そのためには十乃至数百ナノメートルの局部的な領域を特定して反応を起こさせなければならない。局部的な反応を実現させるためには欠陥部に対向する電極の細さと両者間の距離と電荷量が重要な条件となる。そこで、電極としてプローブ顕微鏡の探針を用いるに際し、先端径を数乃至数十ナノメートルに尖らせ導電性とした探針を電極として用い、この細い電極を１乃至百ナノメートルの至近距離に位置決めすることで所望の局所的反応を実現することができる。しかし、探針先端径を１ナノメートルのオーダーまで加工し、しかも先端部のみ導電性の電極構造に作製することは容易ではない。
【００１２】
プローブ顕微鏡の一種である原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いることで、欠陥位置を特定する観察画像も集束イオンビームを使用しないでも取得することができる。
【００１３】
本発明はこの電気化学ＡＦＭを用いて好適なプローブの作製方法及びそれによって作られたプローブを提供するものである。電気化学的手法で欠陥素材を電解溶液中に溶かしてしまう反応は周辺のガラス基板に損傷を与えることがなく、その反応速度も制御できる。その点で集束イオンビーム装置を用いたマスク修正の問題点を解決するものである。しかし、この手法を用いる場合において、微細構造である欠陥部のみを除去する加工を実現することが重要である。マスクにおける黒欠陥の素材はマスクパターンの素材でもあることから本来のマスクパターンがこの電気化学的手法で除去されてしまっては新たな白欠陥を作ることとなり、欠陥修正にはならない。
【特許文献１】特開２００２−２１４７６０号、セイコーインスツルメンツ，「マスクの黒欠陥修正方法」，平成１４年７月３１日公開
【特許文献２】特開２００２−３５５７９９号、北海道テー・エル・オー，「微細加工方法及び情報記録方法」，平成１４年１２月１０日公開
【特許文献３】特開平７−１７４５４２号、セイコーインスツルメンツ，「走査型近視野原子間力顕微鏡、及びその顕微鏡に使用されるプローブ、及びそのプローブ製造方法」，平成７年７月１４日公開
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明が解決しようとする基本的課題は、マスクの黒欠陥修正においてリバーベッドができず、微細なパターンにおける黒欠陥でもきれいに修正が可能で、マスク表面にイオン照射によるダメージを与えることもなく、しかも用いる装置が比較的シンプルで大型化せず、作業も比較的単純に行うことができる黒欠陥修正手法を提示すると共に、そのような手法を実行できる装置を提供することにある。
【００１５】
また、本発明が解決しようとする更なる課題は、チャージアップ現象による位置ヅレがなく局部的な微細な修正が可能で、しかも作業が比較的単純に実行できる黒欠陥修正手法を提供すること、マスクの黒欠陥修正において周囲のパターンに影響を与えず局部的な微細な修正が可能で、しかも作業が比較的単純に実行できる黒欠陥修正手法を提示すると共に、そのような手法を実行できる装置を提供することにある。
【００１６】
また、本発明が解決しようとする他の課題は、上記の手法を実現するため先端径がナノメートルオーダーの電気化学ＡＦＭ用のプローブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明のマスク黒欠陥修正方法は、原子間力顕微鏡によってマスクの黒欠陥部位置を把握するステップと、前記黒欠陥位置上方に前記原子間力顕微鏡の探針を移動させるステップと、前記探針と前記マスク黒欠陥部を両電極とし電解液を介在させた状態で電気化学的反応により前記黒欠陥を除去するステップと、前記原子間力顕微鏡によって前記黒欠陥の除去を確認するステップとからなる。
【００１８】
また、本発明の他のマスク黒欠陥修正方法は、ＡＦＭの観察機能によってマスクの欠陥部位置を把握するステップと、マスク表面に絶縁性のレジスト膜を塗布するステップと、欠陥部分のレジスト膜をＡＦＭの探針でスクラッチするステップと、欠陥位置上方に電気化学ＡＦＭの探針を移動させるステップと、前記探針とマスク黒欠陥部を両電極とし電解液を介在させた状態で電気化学的反応により前記黒欠陥を除去するステップと、マスク表面の絶縁膜を除去するステップとからなる。
【００１９】
また、本発明の他のマスク黒欠陥修正方法は、走査型顕微鏡によってマスクの欠陥部位置を把握するステップと、前記マスク表面に絶縁性のレジスト膜を塗布するステップと、前記欠陥部分のレジスト膜を荷電粒子ビームを照射して除去するステップと、前記欠陥位置上方に電気化学ＡＦＭの探針を移動させるステップと、前記探針と前記マスク黒欠陥部を両電極とし電解液を介在させた状態で電気化学的反応により前記黒欠陥を除去するステップと、前記マスク表面の絶縁膜を除去するステップとからなる。
【００２０】
本発明の他のマスク黒欠陥修正方法では、欠陥位置情報を得る走査型顕微鏡としてＡＦＭ、走査型イオン顕微鏡または走査型電子顕微鏡のいずれかを用いる。
【００２１】
また、本発明の他のマスク黒欠陥修正方法は、ＦＩＢ装置の走査型顕微鏡機能によってマスクの欠陥部位置を把握するステップと、周縁部を除く欠陥領域中央部にＦＩＢを照射してガラス基板近傍を残してエッチングするステップと、探針とマスク黒欠陥部を両電極とし電解液を介在させた状態で電気化学的反応により残っている黒欠陥を除去するステップと、原子間力顕微鏡によって欠陥部修正を確認するステップとからなる。
【００２２】
また、本発明の他のマスク黒欠陥修正方法では、電気化学的反応の前に、前記探針と前記黒欠陥との間に流れるトンネル電流を測定して適正至近距離設定するステップを踏むことを採用した。
【００２３】
本発明の黒欠陥修正方式は、第一段階として原子間力顕微鏡像から欠陥修正位置を特定し、第二段階として導電性を備えた探針先端と導電性を持つマスク材料との間の距離をトンネル電流を利用して設定した後、黒欠陥部と探針間で電気化学的な反応を起こし、ガラス面が露出するまで加工する。第三段階として原子間力顕微鏡により修正が完了しているか確認するものである。
【００２４】
本発明のマスク黒欠陥修正装置は、先端部を電極とした原子間力顕微鏡の探針と、電解液と試料としてのマスクを収納する加工セルと、前記探針先端部と前記マスク面との間に所定電流または所定電圧を印加する電源と、前記探針先端部の位置をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させる機構とを備え、原子間力顕微鏡としての観察機能とマスク黒欠陥を電気化学的反応で除去する加工機能とを持つ。電気化学的反応を局所的に限定させるため、探針は導電材で形成すると共にその表面を絶縁材で被覆し先端部のみを露出した構造とした。
【００２５】
また、本発明の他のマスク黒欠陥修正装置は、先端部のみを電極としたＡＦＭの探針と、電解液と試料としてのマスクを収納する加工セルと、前記探針先端部とマスク面との間に所定の電流または電圧を印加する電源と、前記探針先端部の位置をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させる機構とを備えたものであって、探針の二次元走査によって試料表面の形状を観察する機能と、該観察により得た欠陥位置情報に基づいて前記探針を当該位置に移動し、欠陥表面のレジスト膜を機械的に除去する機能と、探針の先端電極を用いマスク黒欠陥を電気化学的反応で除去する加工機能とを持つ。
【００２６】
また、本発明の他のマスク黒欠陥修正装置は、欠陥表面のレジスト膜を機械的に除去する機能は、観察機能により得た欠陥領域の位置情報を記憶し、該記憶情報に基づいてレジスト膜除去領域を割り出し、該除去領域を走査するように探針先端部の位置をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させる機構に駆動信号を発するコンピュータを備えた。
【００２７】
また、本発明の他のマスク黒欠陥修正装置は、真空チャンバ内にＦＩＢ鏡筒と少なくとも三次元駆動機構を備えた試料ステージからなるＦＩＢ装置と、先端部のみを電極としたＡＦＭの探針と、電解液と試料としてのマスクを収納する加工セルと、前記探針先端部とマスク面との間に所定の電流または電圧を印加する電源と、前記探針先端部の位置をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させる機構とを備えたものであって、観察機能とマスク黒欠陥を電気化学的反応で除去する加工機能とを持つ。
【００２８】
また、本発明の他のマスク黒欠陥修正装置は、真空チャンバ内に電子ビーム鏡筒と少なくとも三次元駆動機構を備えた試料ステージからなる電子ビーム装置と、先端部を電極としたＡＦＭの探針と、電解液と試料としてのマスクを収納する加工セルと、前記探針先端部とマスク面との間に所定の電流または電圧を印加する電源と、前記探針先端部の位置をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させる機構とを備えたものであって、観察機能とマスク黒欠陥を電気化学的反応で除去する加工機能とを持つ。
【００２９】
また、本発明の他のマスク黒欠陥修正装置は、欠陥位置を把握するＳＩＭ機能とビーム照射によるエッチング機能を備えたＦＩＢ装置と、先端部を電極とした原子間力顕微鏡の探針と、電解液と試料としてのマスクを収納する加工セルと、前記探針先端部とマスク面との間に所定電流または所定電圧を印加する電源と、前記探針先端部の位置をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させる機構とを備え、前記ＦＩＢ装置で得た欠陥位置情報に基づいてマスク黒欠陥を電気化学的反応で除去する加工機能を持つ電気化学ＡＦＭ装置との組み合わせからなる。
【００３０】
更に、微小領域の精緻な修正をおこなうため、探針は先端部のみを先鋭な導電材で形成して電極とし、他の部分を絶縁体で構成したものを用い、あるいは探針先端部とマスク面との間に接続された電源はバイアス電圧及び所定電流又は所定電圧のパルスを供給できるものとし、ＳＴＭ機能により探針先端部とマスク黒欠陥との適正至近距離を設定できること等、マスク黒欠陥を電気化学的反応を局所的に行わせる構成を採用した。
【００３１】
また、本発明の他のマスク黒欠陥修正装置は、探針先端部とマスク面との間に接続された電源はバイアス電圧及び所定電流又は所定電圧のパルスを供給できるものであって、マスク黒欠陥を電気化学的反応で除去する加工機能に加え、探針とマスク黒欠陥との適正至近距離を測定して設定するＳＴＭ機能とを持つ。
【００３２】
本発明の電気化学ＡＦＭ用のプローブ作製方法は、ドライエッチングによりＳＯＩシリコンウエハから板状のカンチレバー部とその先端に突出する探針部とを粗加工する工程と、前記突出する探針部のシリコンを熱酸化により表面から酸化を進行させてその先端部を先鋭化させる工程と、前記探針とカンチレバーの表面に金属薄膜をコートする工程と、前記探針先端部とコンタクトホールを除き絶縁層で被覆する工程とからなる。
【００３３】
本発明の他の電気化学ＡＦＭ用のプローブ作製方法では、前記ＳＯＩシリコンウエハから板状のカンチレバー部とその先端に突出する探針部とを粗加工する工程として、マスクパターニングとリアクティブ・イオン・エッチングで行う手法を採用した。
【００３４】
また、本発明の他の電気化学ＡＦＭ用のプローブ作製方法では、前記探針先端部とコンタクトホールを除き絶縁層で被覆する工程として、全体を絶縁膜で被覆した後、探針先端部とコンタクトホールをプラズマエッチングの手法で除去する手法を採用した。
【００３５】
また、本発明の他の電気化学ＡＦＭ用のプローブ作製方法では、前記探針先端部とコンタクトホールを除き絶縁層で被覆する工程として、全体を絶縁膜で被覆した後、探針先端部とコンタクトホールをＦＩＢエッチングの手法で除去するようにした。
【００３６】
また、本発明の他の電気化学ＡＦＭ用のプローブ作製方法では、中空ガラスキャピラリーを加熱状態で引き先鋭化する行程と、該先鋭化した先端部を複数回加熱冷却して一方向に曲げる行程と、前記キャピラリー内に金属ワイヤーを挿入する行程と、前記キャピラリーの両端部を樹脂で封止する行程と、先端部を電解研磨して先鋭化する行程とからなる。さらにその行程を経たプローブを溶融したアピエゾンワックス中でディップコーティングする行程と、該プローブの背面部を研磨しミラー面を作る行程と、該ミラー面を中心に金属薄膜をスパッタコーティングする行程と、クロロホルム中に浸漬してアピエゾンワックスを溶解することによりミラー面以外の金属薄膜を除去する行程とからなるようにした。
【００３７】
本発明の電気化学ＡＦＭ用の探針は、導電材で形成され、その表面が絶縁材で被覆されると共に先端部のみが露出されるようにした。
【００３８】
本発明の電気化学ＡＦＭ用のプローブは、板状のカンチレバーとその先端に突出する探針の基本構造がシリコンで形成され、前記カンチレバーの前記探針が形成された側のと先端部が先鋭化された探針のシリコン表面には金属被膜が形成され、さらにその金属被膜の上層には先鋭化された探針先端部とコンタクトホール部分を除き絶縁層で被覆された構造とした。
【００３９】
また本発明の他の電気化学ＡＦＭ用の探針は、先端が先鋭化されて鈎形に曲げられたガラスキャピラリー内に金属ワイヤーが挿入され、先端部と後端部では該金属ワイヤーが露出されると共に樹脂で封止され、先端部に露出した金属ワイヤーは先端径が数百ナノメートル以下まで先鋭化されている。
また本発明の他の電気化学ＡＦＭ用の探針は、上記構成に加え背面部に平坦な面が加工され、該面の表面には金属薄膜がコーティングされてミラー面となっている。
【発明の効果】
【００４０】
本発明のマスク黒欠陥修正方法は、原子間力顕微鏡によってマスクの欠陥部位置を把握するステップと、欠陥位置上方に探針を移動させるステップと、探針とマスク黒欠陥部を両電極とし電解液を介在させた状態で電気化学的反応により前記黒欠陥を除去するステップと、原子間力顕微鏡によって欠陥部修正を確認するステップとからなるものであって、集束イオンビーム装置を用いた修正と異なりガラス基板のリバーベッド現象や透過率の低下、マスク面のチャージアップ現象などが生じることがないものであるから、パターンの細密化が進むマスクやレベンソン型のものに対しても黒欠陥のきれいな修正が行え、ナノメートルオーダーの修正部分の正確な位置決めが可能となる。
【００４１】
本発明のマスク黒欠陥修正方法は、ＡＦＭの観察機能によってマスクの欠陥部位置を把握するステップと、マスク表面に絶縁性のレジスト膜を塗布するステップと、欠陥部分のレジスト膜をＡＦＭの探針でスクラッチするステップと、欠陥位置上方に電気化学ＡＦＭの探針を移動させるステップと、前記探針とマスク黒欠陥部を両電極とし電解液を介在させた状態で電気化学的反応により前記黒欠陥を除去するステップと、マスク表面の絶縁膜を除去するステップとからなるものであって、電気化学的反応によって黒欠陥を除去するものであるから、集束イオンビームを用いた加工のリバーベッド現象はなく、ガラス基板や正常なパターンに損傷を与えることがなく、しかもレジスト膜によって欠陥部以外の領域は被覆されているため、欠陥領域以外で電気化学的反応を起こすことはない。そして、欠陥部分が除去されたパターンエッジは急峻に立った形態で仕上がるため、パターン境界が明瞭なフォトマスクを提供することができる。
【００４２】
本発明のマスク黒欠陥修正方法は、走査型顕微鏡によってマスクの欠陥部位置を把握するステップと、マスク表面に絶縁性のレジスト膜を塗布するステップと、欠陥部分のレジスト膜を荷電粒子ビームを照射して除去するステップと、欠陥位置上方に電気化学ＡＦＭの探針を移動させるステップと、前記探針とマスク黒欠陥部を両電極とし電解液を介在させた状態で電気化学的反応により前記黒欠陥を除去するステップと、マスク表面の絶縁膜を除去するステップとからなるものであって、電気化学的反応によって黒欠陥を除去するものであるから、集束イオンビームを用いた加工のリバーベッド現象はなく、ガラス基板や正常なパターンに損傷を与えることがなく、しかもレジスト膜によって欠陥部以外の領域は被覆されているため、欠陥領域以外で電気化学的反応を起こすことはない。そして、欠陥部分が除去されたパターンエッジは急峻に立った形態で仕上がるため、パターン境界が明瞭なフォトマスクを提供することができる。
【００４３】
欠陥位置情報を得る走査型顕微鏡としてＡＦＭを用いその観察機能で情報を得た場合には、荷電粒子ビームによる走査画像のようなマスク面にダメージを与える心配がないし、電荷チャージの問題も生じることはなく位置決め精度も高いものとなる。また、レジスト除去に集束イオンビームを用いるものでは必要に応じて走査型イオン顕微鏡像を得ることができるし、レジスト除去に電子ビームを用いるものでは走査型電子顕微鏡像を得ることができる。
【００４４】
本発明のマスク黒欠陥修正方法は、ＦＩＢ装置の走査型顕微鏡機能によってマスクの欠陥部位置を把握するステップと、周縁部を除く欠陥領域中央部にＦＩＢを照射してガラス基板近傍を残してエッチングするステップと、探針とマスク黒欠陥部を両電極とし電解液を介在させた状態で電気化学的反応により残っている黒欠陥を除去するステップと、原子間力顕微鏡によって欠陥部修正を確認するステップとからなるものである。すなわち、この修正加工においてＦＩＢを使用するものの欠陥の中央領域に対してのみ照射することによりリバーベッドができず、ガラス基板面に接した部分の欠陥はすべて電気化学的反応で溶解させることによりきれいに修正除去することができる。マスク表面にイオン照射によるダメージを与えることもなく、ＦＩＢ加工によって残された部分を除去する作業も特許文献１のような負担をオペレータにかけず電解加工で実行できる。更に、黒欠陥の大部分は第一段階としてＦＩＢ加工により除去されているので比較的短い修正時間で修正加工を実行することができる。
【００４５】
また、本発明の電気化学ＡＦＭの探針の先端は電極とされていることにより、電気化学的反応の前にトンネル顕微鏡の機能で探針とマスク黒欠陥との適正至近距離を測定して設定することが可能である。
【００４６】
また、電気化学的反応の前にトンネル顕微鏡の機能で探針とマスク黒欠陥との適正至近距離を測定して設定するステップを踏む本発明のマスク黒欠陥修正方法は、電気化学的反応を局部的に限定させる上で重要な要件である探針先端部と黒欠陥表面間の適正な至近距離をトンネル電流によって正確に決めることができるため、微細な黒欠陥をきれいに修正加工することができる。
【００４７】
本発明のマスク黒欠陥修正装置は、先端部を電極とした原子間力顕微鏡の探針と、電解液と試料としてのマスクを収納する加工セルと、前記探針先端部とマスク面との間に所定電流または所定電圧を印加する電源と、前記探針先端部の位置をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させる機構とを備えたものであり、原子間力顕微鏡としての観察機能を用いるため、真空チャンバに試料をセットする必要もなく用いる装置が比較的シンプルで大型化せず、作業も比較的単純に行え、マスク黒欠陥を電気化学的反応で除去する加工機能を利用するので、マスクを傷つけることなく黒欠陥をきれいに修正加工する装置が提供できる。
【００４８】
本発明の黒欠陥修正装置は、先端部のみを電極としたＡＦＭの探針と、電解液と試料としてのマスクを収納する加工セルと、前記探針先端部とマスク面との間に所定の電流または電圧を印加する電源と、前記探針先端部の位置をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させる機構とを備えたものであって、基本的に電気化学ＡＦＭ装置としての構成だけで探針の二次元走査による試料表面の形状を観察する機能と、該観察により得た欠陥位置情報に基づいて前記探針を当該位置に移動し、欠陥表面のレジスト膜を機械的に除去する機能と、探針の先端電極を用いマスク黒欠陥を電気化学的反応で除去する加工機能とを兼ね備え、上記の効果を有するマスク黒欠陥修正方法を実現することができるものである。
【００４９】
また、観察機能により得た欠陥領域の位置情報を記憶し、該記憶情報に基づいてレジスト膜除去領域を割り出し、該除去領域を走査するように探針先端部の位置をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させる機構に駆動信号を発するコンピュータを備えることにより、欠陥表面のレジスト膜を機械的に除去する機能を容易に発揮させることができる。
【００５０】
絶縁性のレジスト膜で欠陥領域以外を被覆して電解液と接触させない手法に、真空チャンバ内にＦＩＢ鏡筒（又は電子ビーム鏡筒）と少なくとも三次元駆動機構を備えた試料ステージからなるＦＩＢ装置（又は電子ビーム装置）と、先端部のみを電極としたＡＦＭの探針と、電解液と試料としてのマスクを収納する加工セルと、前記探針先端部とマスク面との間に所定の電流または電圧を印加する電源と、前記探針先端部の位置をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させる機構とを備え、観察機能とマスク黒欠陥を電気化学的反応で除去する加工機能とを持つ本発明のマスク黒欠陥修正装置を使用した場合は、電気化学ＡＦＭの探針として先端部を尖細な電極とした原子間力顕微鏡の探針を用いていること、探針先端部電極とマスク面との間にパルス電流またはパルス電圧を印加する電源を備えたことが、絶縁性のレジスト膜で欠陥領域以外を被覆して電解液と接触させない手法と総合して、パターンエッジが急峻に立った形態で仕上がり、パターン境界が明瞭なフォトマスクに修正加工できるものである。
【００５１】
本発明のマスク黒欠陥修正装置は、欠陥位置を把握するＳＩＭ機能とビーム照射によるエッチング機能を備えたＦＩＢ装置と、先端部を電極とした原子間力顕微鏡の探針と、電解液と試料としてのマスクを収納する加工セルと、前記探針先端部とマスク面との間に所定電流または所定電圧を印加する電源と、前記探針先端部の位置をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させる機構とを備え、前記ＦＩＢ装置で得た欠陥位置情報に基づいてマスク黒欠陥を電気化学的反応で除去する加工機能を持つ電気化学ＡＦＭ装置との組み合わせからなるものであるから、本発明の黒欠陥修正方法をスムーズに実行することができる。
【００５２】
また、探針の構成として先端部のみを先鋭な導電材で形成して電極とし、他の部分を絶縁体としたものを採用した本発明のマスク黒欠陥修正装置は、電気化学的反応領域を狭く限定させることに有効である。
【００５３】
更に、探針先端部とマスク面との間に接続された電源はバイアス電圧及び所定電流又は所定電圧のパルスを供給できるものであって、マスク黒欠陥を電気化学的反応で除去する加工機能に加え、ＳＴＭ機能を兼ね備える本発明のマスク黒欠陥修正装置は、探針とマスク黒欠陥との適正至近距離を測定して設定することができることに加え、パルスによる電解加工を実行することにより、電気化学的反応領域を有効に狭く限定させることができ、精緻な修正加工が可能となる。
【００５４】
また、探針として導電材で形成すると共にその表面を絶縁材で被覆し先端部のみを露出した構造とすることで、本発明のマスク黒欠陥修正装置は、電気化学的反応を局部的に限定して起こすことができ微細構造のマスク黒欠陥をきれいに修正することができる。
【００５５】
さらに、探針先端部とマスク面との間に接続された電源はバイアス電圧及び定電圧のパルスを供給できるものであって、マスク黒欠陥を電気化学的反応で除去する加工機能に加え、探針とマスク黒欠陥との適正至近距離を測定して設定するＳＴＭ機能とを持つ本発明のマスク黒欠陥修正装置は、大きな構成上の変更を必要とせずＡＦＭとＳＴＭの機能を兼用させ、微細構造のマスク黒欠陥をきれいに修正加工することができる。
【００５６】
本発明の電気化学ＡＦＭ用のプローブ作製方法は、ドライエッチングによりＳＯＩシリコンウエハから板状のカンチレバー部とその先端に突出する探針部とを粗加工する工程と、前記突出する探針部のシリコンを熱酸化により表面から酸化を進行させてその先端部を先鋭化させる工程と、前記探針とカンチレバーの表面に金属薄膜をコートする工程と、前記探針先端部とコンタクトホールを除き絶縁層で被覆する工程とからなるものであるから、先端径がナノメートルオーダーの電気化学ＡＦＭ用のプローブを提供でき、これによって電気化学的反応領域を局所的に限定させることができる。
【００５７】
ＳＯＩシリコンウエハから板状のカンチレバー部とその先端に突出する探針部とを粗加工する工程は、マスクパターニングとリアクティブ・イオン・エッチングで行うことにより、探針構造として好ましい急峻な柱状体が形成できる。
【００５８】
本発明の電気化学ＡＦＭ用のプローブ作製方法は、中空ガラスキャピラリーを加熱状態で引き先鋭化する行程と、該先鋭化した先端部を複数回加熱冷却して一方向に曲げる行程と、前記キャピラリー内に金属ワイヤーを挿入する行程と、前記キャピラリーの両端部を樹脂で封止する行程と、先端部を電解研磨して先鋭化する行程とからなるものであるから、電気化学ＡＦＭ用のプローブとして求められるナノメートルオーダーの先端径の試料面に対向する微細な電極を提供することができる。
【００５９】
また、請求項１９に記載の行程を経たプローブを溶融したアピエゾンワックス中でディップコーティングする行程と、該プローブの背面部を研磨しミラー面を作る行程と、該ミラー面を中心に金属薄膜をスパッタコーティングする行程と、クロロホルム中に浸漬してアピエゾンワックスを溶解することによりミラー面以外の金属薄膜を除去する行程とからなる本発明の電気化学ＡＦＭ用のプローブ作製方法は、ＡＦＭ用のプローブとして必要な変位検出機構のミラー面を特定した平坦面のみに反射面として形成することができ、構造的に単純でかつ誤作動を起こすことのないものとすることができる。
【００６０】
本発明の電気化学ＡＦＭ用のプローブは、板状のカンチレバーとその先端に突出する探針の基本構造はシリコンで形成され、カンチレバーの探針が形成された側と先端部が先鋭化された探針のシリコン表面には金属被膜が形成され、さらにその金属被膜の上層には先鋭化された探針先端部とコンタクトホール部分を除き絶縁層で被覆された構造とされたものであるから、これを電気化学ＡＦＭに取り付けてマスク黒欠陥修正を行えば、リバーベッドができず、微細なパターンにおける黒欠陥でもきれいに修正が可能で、マスク表面にイオン照射によるダメージを与えることもないマスクの黒欠陥修正を可能とする。また、本発明の電気化学ＡＦＭ用のプローブは探針先端部が導電材で形成され、金属被膜のリード部コンタクトホールを介して外部端子と接続可能な構造であるのでトンネル顕微鏡のプローブとしても使用することができる。
【００６１】
また、本発明の電気化学ＡＦＭの探針の先端は電極とされていることにより、電気化学的反応の前にトンネル顕微鏡の機能で探針とマスク黒欠陥との適正至近距離を測定して設定することが可能である。
【００６２】
そして、本発明の電気化学ＡＦＭ用のプローブは、先端が先鋭化されて鈎形に曲げられたガラスキャピラリー内に金属ワイヤーが挿入され、先端部と後端部では該金属ワイヤーが露出されると共に樹脂で封止され、先端部に露出した金属ワイヤーは先端径が数百ナノメートル以下まで先鋭化されているものであるから、これを電解加工の電極として使用した場合には、電気化学的反応を数十から数百ナノメートルといった極めて局所的領域の除去加工を実現することができる。しかも電気化学的反応を利用するものであるから、従来の集束イオンビーム装置を用いた欠陥修正のようにリバーベッドができず、微細なパターンにおける黒欠陥でもきれいに修正が可能で、マスク表面にイオン照射によるダメージを与えることもないマスクの黒欠陥修正を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６３】
本発明は、前述したようにフォトマスクの細密化や、リソグラフィーに用いられる光源の短波長傾向の中で、欠陥修正に用いるイオンビーム照射がもたらす種々の影響を除去することを念頭に出発した。そのためには基本的に集束イオンビームを用いない欠陥修正ができればよい。すなわち、集束イオンビームを用いた欠陥修正に代わる、微細な加工を正確かつ効率的に実行できる手法を提示しなければならない。すなわち、マスクの黒欠陥を周辺のガラス基板に損傷を与えることがなく比較的速くきれいに除去できる手法であることが求められる。そこで、欠陥部の材質としてはクロムのような導電性の物質を想定し、これを電気化学的手法で除去することに想到した。電気化学的手法で、欠陥素材を電解溶液中に溶かして除去する方法は周辺のガラス基板に損傷を与えることがなく、その反応速度も制御できることから、その点で求められる要件を満たすものである。しかし、この手法を用いる場合において、微細構造である欠陥部のみを除去する加工を実現することが重要である。マスクにおける黒欠陥の素材はマスクパターンの素材でもあることから、本来のマスクパターンがこの電気化学的手法で除去されては新たな白欠陥を作ることとなり、欠陥修正にはならない。フォトマスクの現状から勘案すると十から数百ナノメートルの局部的な領域を特定して反応を起こさせなければならない。局部的な反応を実現させるためには欠陥部に対向する電極の細さと距離と電荷量が重要な条件となる。そこで、本発明では電極としてプローブ顕微鏡の探針を用いることに想到した。先端部を数ナノから数十ナノメートルに尖らせ導電性とした探針を電極として用いようというものである。この細い電極を一から百ナノメートルの至近距離に位置決めすることで所望の局所的反応を実現することができる。
【００６４】
プローブ顕微鏡の探針を電極として用い、電気化学的手法に用いて微細な加工を実行する例としては特許文献３がある。この技術はこの手法によって半導体のマスクパターンそのものを形成することを意図したものである。すなわち、被加工試料との間に生じる原子間力を検知することができる導電性探針を有する導電性カンチレバーと、該探針と被加工試料との間に原子間力によって生じた変位を検出する検出手段と、被加工試料上を走査するに際して該原子間力を一定量に保持するために探針と被加工試料との距離を一定に保持する制御手段と、被加工試料と該探針との間に電位を印加する手段とを備えた装置を用いた微細加工方法であって、該被加工試料と探針との間に、水を含有する非極性溶媒を存在させた上で、該探針に電圧をかけることによって被加工試料に微細な加工を施す微細加工方法である。この文献は主として表面層を電気化学的反応により除去する加工方法を提示している。しかし、マスク全体にわたりこの手法によって不要領域を除去加工することは容易ではない。本発明はこの電気化学的手法をマスク上の黒欠陥修正に用いる。しかも極めて局所的な領域の精密加工にこの手法を適用すると共に、その際の実際的な手法を提示するものである。
【００６５】
図１を用いて本発明の基礎となるマイクロ電解加工について説明する。図において、１は加工用電極ともなるＡＦＭ探針、２はカンチレバー、３は該加工用電極を支持するホルダである。４は加工セルであり、この加工セル内に電解液が収納される。この電解液内に試料が載置され、ここで欠陥修正加工が行われる。５はＡＦＭカンチレバーの変位量を検出する光学的変位検出器、７は加工用電極ホルダ３を三次元（Ｘ−Ｙ−Ｚ）方向に駆動するＰＺＴスキャナー、６は該ＰＺＴスキャナー７を介して加工用電極ホルダ３のＺ方向位置を粗調整するＺ軸ステージ、８は加工セル４を載置する基台である。この加工装置は基本的に加工機能と共に観察機能を備え、それぞれコンピュータ１０の下に作動する。前者の加工機能として電気化学的な作動をするため、試料側を一方の電極とし、カンチレバーの先端部の探針を他方の電極とし、前記加工セル４の電解液内には試料とは非接触状態にある参照電極９を配置し、探針電極からのリード線Ｌ１、試料側電極からのリード線Ｌ２、参照電極からのリード線Ｌ０  を引出して加工用ガルバノスタット１１の端子部に接続する。この参照電極９はグランド電位を検出するためのものである。電気化学的反応は単に両電極間の相対電位差に依存するものではなく、それぞれの電極の絶対電位が影響する。この絶対電位を測定するため、参照電極９が設けられている。そしてガルバノスタット１１は定電流で電気化学的反応を制御するものである。また、後者の観察機能としてＰＺＴスキャナー７の駆動位置情報と光学的変位検出器５が検出するカンチレバー２の変位情報が入力されるＡＦＭコントローラ１２とが備えられ、ＡＦＭとしての作動を制御する。
【００６６】
本発明は上記の装置を用いる。第一段階として、ＰＺＴスキャナー７の駆動位置情報と光学的変位検出器５が検出するカンチレバー２の変位情報とを得てＡＦＭとしての観察機能を用いて、試料面上の黒欠陥位置を検出特定する。この観察結果から得られた欠陥位置情報はコンピュータ１０に記憶され、第二段階の黒欠陥修正はこの記憶情報に基いて実行される。まず、探針１が黒欠陥部分に位置するように先の欠陥位置情報に基づいてＰＺＴスキャナー７を駆動制御する。欠陥領域と探針１の先端が対峙させられた状態で加工用ガルバノスタット１１が作動し、導電性を持つマスク材料と電解液を介して対峙する導電性を備えた探針先端との間に電圧を印加し、電気化学的な反応を起こさせ黒欠陥を電解液中に溶解させる。この電解液は特に種類を選ばないが酸やアルカリ等が強く試料と化学的反応を起こしてしまうものは避ける。電気化学的加工は対象がマスク上の微細な黒欠陥であることから加工電極となる探針１は微細な電極構造であり、対向電極となる黒欠陥との距離も適正至近距離であることが重要である。したがって、本発明では探針１は全体が導電性物質ではなく先端部のみを導電性物質で構成するようにしている。また、適正な至近距離に位置されるようにＺ軸ステージ６を制御し、加工用電極ホルダ３のＺ方向位置を調整する。本発明では探針先端部の微細な電極構造（先端径が数〜数十ナノメートル）と適正至近距離（一〜数百ナノメートル）により電気化学的反応がなされる領域を局所的（十〜数百ナノメートル）に限定させることができる。これにより、除去の必要な黒欠陥部分のみを加工対象とする精緻な加工が実現できる。この反応をガラス面が露出するまで継続するが、イオンビーム加工と異なりガラス面が露出してもその部分は反応することはないので、ガラス基板を傷つけることはない。最後の第三段階としてＡＦＭの本来の観察機能により修正が完了しているかを確認する。これは基本的に第一段階の観察動作と同じであるが、当初発見された欠陥がこの観察で除去されているかを確認することになる。その際、マスク全面の画像を得ることは必ずしも必要ではなく、当初検出された欠陥領域近傍のみの局所的走査で確認してもよい。
【００６７】
また、本発明は、前述したようにフォトマスクの細密化やリソグラフィーの光源の短波長傾向の中で、欠陥修正に用いるイオンビーム照射がもたらす種々の影響を除去することを念頭に出発した。そのためには基本的に集束イオンビームを用いない欠陥修正ができればよいのであるが、これに代わり微細な加工を正確かつ効率的に実行できる手法を提示しなければならない。すなわち、マスクの黒欠陥を周辺のガラス基板に損傷を与えることがなく比較的速くきれいに除去できる手法であることが求められる。
【００６８】
このような状況の中で本出願人は電気化学的反応によって黒欠陥を除去する修正を行うことに想到し、微細な欠陥部分のみに電気化学的反応を起こさせるため、欠陥部と対向する電極に原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）の探針を用いることを研究してきた。その過程の中で更に微細な電極を形成させるため探針の基部は絶縁体で構成し、探針の先端部だけを導電材で構成し微細電極とするものとした。黒欠陥部を一方の電極とし電解液を介してこの探針先端部の微細電極を最適至近距離に対峙させ、所定の電流あるいは電圧を印加し、電気化学的反応によって黒欠陥を電解液中に溶解させるものである。本明細書ではこの探針を電気化学ＡＦＭ用探針と呼ぶ。この一連の研究の中で本出願人は加工対象であるマスクの正常なパターンに影響を与えることなく、黒欠陥のみを電気化学的反応によって除去するには、マスク表面全体にレジスト（絶縁）膜を塗布し、しかる後欠陥部分のレジストを除いて表面を露出させ、電気化学ＡＦＭ用の探針を該欠陥部位置に位置決めして電気化学的な反応によって該黒欠陥を除去する手法が効果的であるとの知見を得た。要するに正常なパターンやガラス基板の領域はレジスト膜で被覆状態におかれることにより保護され、表面が露出されている欠陥部分のみで電気化学的反応を起こさせるようにしたものである。
【実施例１】
【００６９】
本発明の１実施例を示す。この実施例はＡＦＭ機能に走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）としての機能を備えるようにして、欠陥表面と探針先端部との適正至近距離を計測しその離間距離を設定し易くしたものである。本発明のプローブは電気化学的作用を持たせるため、探針１の先端部は電極となっており外部へのリード線Ｌ１  が接続されているので、そのままＳＴＭとしての使用が可能であり、その構成を利用するようにした。以下に本実施例で黒欠陥修正を行う手法を図２のフローチャートに沿って時系列的に説明する。図３に示すものは修正する黒欠陥のモデルであり、上段は黒欠陥近傍平面図として示したもの、下段はその断面図である。この黒欠陥の位置はステップ１において二次元走査の通常のＡＦＭの観察機能により検出する。ステップ２ではここで得られた欠陥位置情報を基にＰＺＴスキャナー７を駆動し探針１を欠陥位置の上方に移動させる。ステップ３でＡＦＭとして機能させていたプローブ顕微鏡をＳＴＭとして機能させる。すなわち、図４に模式的に示すようにマスク黒欠陥部と探針先端の電極間に電源１１'から低いバイアス電圧が印加される。このバイアス電圧により両者間にトンネル電流が流れるが、このトンネル電流をＳＴＭ制御手段１２'により測定しつつ両者間の離間距離を適正至近距離になるようにＺ軸ステージを駆動させて探針１の位置決めをする。ステップ４では探針１を加工用電極として機能させる。そのため、探針１の先端電極部とマスク間に電源１１'からパルス電流（またはパルス電圧）を印加する。この実施例では導電性の探針を形成してその表面に絶縁性の材料を被覆し先端のみが露出する構造としている。ここでは、ガルバノスタットを用いた定電流や定電圧印加ではなく、パルス電流（またはパルス電圧）を用いるようにしているが、その理由は定電流や定電圧を用いた場合電極と電解液間にできる電気的二重層が電極面全体にでき電気化学的反応領域が広くなってしまうのに対し、このパルス電流（またはパルス電圧）を用いると交流的要素が作用し電気的二重層が先端部分に集中し電気化学的反応領域が狭くなるためである。１回のパルス電圧の印加で流れる電荷は定量となり、ステップ５では探針先端部位置を中心に狭い領域のマスク材が所定量分、電気化学的反応によって電解液中に溶解される。因みにここで用いた電解液はＮaＣlの水溶液であり、この電気化学的反応は次のとおりである。
【００７０】
黒欠陥表面    Ｃr  →  Ｃr２＋  ＋２ｅ−  →  Ｃr３＋  ＋３ｅ−
探針側電極    ２Ｈ＋  ＋２ｅ−  →  Ｈ２↑
このときの作動形態を図５に模式的に示した。すなわち、パルス電源１１'からマスクと探針先端部の電極間にパルス状の電圧が印加され、欠陥部分に対し局部的な電気化学的反応が起こる。ステップ６では探針１を欠陥領域を二次元走査し、欠陥領域全般にわたりステップ４とステップ５の動作を繰り返し実行する。
【００７１】
すべての欠陥領域のポイントにおける１回の加工を終えた時、ステップ７で１回の加工で除去されたマスク材の厚さ相当分ΔＺだけＺステージ６を駆動して探針１を下方に変位させ、再度欠陥表面と探針先端位置を適正至近距離に設定する。このときの作動形態を図６に模式的に示す。制御手段（ＡＦＭコントローラ１２）からの指令によりＺ軸ステージがＺ方向にΔＺ分変位させられ、その変位量は変位検出器で検出され、制御手段にフィードバックされる。なお、この位置制御機構はＰＺＴスキャナー７によるＸ，Ｙ方向の位置決めにおいても同様である。ステップ８ではΔＺ分の変位により探針先端部がガラス基板面に到達したか否かを判定し、未だその位置まで来ていないときはステップ４に戻り電気化学的加工を繰り返す。探針先端部がガラス基板に到達したときは黒欠陥はすでに除去されたことになるためここで加工を終了する。ステップ９ではＡＦＭ機能により、加工後の試料面を観察し、黒欠陥が修正加工され、除去されたことを確認する。以上のステップを踏んで本発明の手法による黒欠陥修正動作を終了する。
【００７２】
次に図７に示すフローチャートに従って、本発明の黒欠陥修正の手順を説明する。まず、ステップ１ではマスク面上の欠陥位置の把握を行う。ＡＦＭの観察機能によって顕微鏡画像を得、欠陥部分の位置情報を記憶しておく。欠陥は例えば図８上段平面図で模式的に示したような正常なパターンに隣接した黒欠陥である。ステップ２では図８上段側面図に示すようにマスク面全体にレジスト膜を塗布する。この際のレジスト材料は絶縁性のものであることが必要である。ステップ３では図８の中段に示すように欠陥位置にＡＦＭ探針を運び、欠陥領域に対応させて走査し、加工すべき欠陥領域のレジスト膜をスクラッチすなわち、機械的に引っ掻いて除去する。その結果の状態を図８の下段に示す。ＡＦＭ探針を先の欠陥位置情報に基づいて試料ステージを駆動制御し、探針先端部の位置を欠陥部に位置合わせする。露出させる領域は図に模式的に示したように欠陥領域よりやや狭めにするのがよい。このレジスト膜を除去する手法としては集束イオンビームを用いたエッチングや電子ビームを用いた電子露光といったものもあるが、その場合には集束イオンビーム装置や電子ビーム装置を別途用意しなければならない。本発明は電子化学ＡＦＭ装置だけですべての工程を処理することができる。
【００７３】
ステップ４では試料を電解液が入った加工セル内において電気化学ＡＦＭ装置の電気化学的反応によって欠陥を修正加工する。まず、先の欠陥位置情報に基づいて電気化学ＡＦＭ用の探針を欠陥位置の上方に駆動制御する。すると黒欠陥部分は前工程で表面が露出された状態となっているため、図９に示すように黒欠陥表面と探針先端部は電解液を介して至近距離に対峙することになる。電気化学的反応を局所的に集中させるためには対向電極（探針先端部の導電部材）の径と黒欠陥表面と探針先端部の離間距離そして電荷の与え方が重要な要素となる。本発明では電気化学ＡＦＭ用の探針として基部が絶縁性部材で先端部分のみ導電性の構造を持ち先端を先鋭化加工したものを用いる。また、両電極間にバイアス電圧を印加した状態でのトンネル電流を検出して距離を測定し、Ｚ方向制御を行うなどして前記離間距離を最適至近距離に設定する。
【００７４】
本発明はこの電気化学的反応を欠陥部分のみで起こさせるため、それ以外の領域をレジスト膜で被覆しておく点に特徴を有する。このレジスト膜は絶縁性であるから、その部分で電気化学的反応が起こることはなく、黒欠陥表面と探針先端電極間で局部的な反応が起こる。ステップ５では両者間の離間距離を適正至近距離に設定しパルス電流又はパルス電圧を印加する。ここで定電流や定電圧を用いずにパルスを用いる理由は探針先端電極表面に形成される電気的二重層が全体に広がらず先端部に集中することで反応領域を狭くさせるためである。ステップ６で黒欠陥部分が電解液中に電気化学的反応で溶解してゆくが、その際の形態は図１０に示すように円錐形状で溶解が進んでゆく。その電気化学反応は前述したように、
黒欠陥表面    Ｃr  →  Ｃr２＋  ＋２ｅ−  →  Ｃr３＋  ＋３ｅ−
探針側電極    ２Ｈ＋  ＋２ｅ−  →  Ｈ２↑
となるから、黒欠陥部分のクロムはイオン化して電解液中に溶け込み、探針側電極では水を分解して水素ガスが発生する。
【００７５】
ステップ７では円錐形状の穴がガラス基板に達したか否かを確認し、達していない場合にはステップ８に進み１回のパルス処理で溶解した深さ分探針をＺ方向に変位させ、ステップ５に戻り、ステップ６までの作業を繰り返す。この際の溶解形態は図１０の右下円内部分図で示すように、欠陥部分が円錐形状で溶解してゆき何回かの繰り返し反応で円錐形状の先端がガラス基板面に到達する。すると、穴底のガラス面を押し開くように急激に溶解が進みパターンのエッジが急峻に仕上がる。この現象はレジスト被覆を施した本発明の手法において顕著な現象である。パターンのエッジ急峻に仕上がるということはフォトマスクとして境界を鮮明にするということを意味し、極めて好ましい現象である。因みにこの角度を測定したところ約８５°であった。レジスト膜を施した場合何故エッジが立つのかの理由は、正常なパターン領域はレジストで被覆されていることにより、電解液と接することがなく電気化学的反応が完全に抑制されるためと解される。なお、欠陥部分への電位は正常パターンを介して供給されるため、欠陥部分の領域が広い大きな黒欠陥の場合には正常パターンに接していない外側部分から加工を始めるようにするのがよい。正常パターンから黒欠陥が分離され孤立形態となると電荷供給が厄介となるためである。
【００７６】
ガラス基板が露出した時点で修正加工を終了し、ステップ９でレジスト膜を除去し、マスク面を全面的に露出させる。この加工を終えたマスクを本来のＡＦＭ機能で凹凸形状を検出して画像化し黒欠陥が除去されたことを確認することができる。
【００７７】
また、本発明は、前述したようにフォトマスクの細密化やリソグラフィーの光源の短波長傾向の中で、欠陥修正に用いるイオンビーム照射がもたらす種々の影響を除去することを課題として出発した。そのためには基本的に集束イオンビームを用いない欠陥修正ができればよいのであるが、これに代わり微細な加工を正確かつ効率的に実行できる手法を提示しなければならない。すなわち、マスクの黒欠陥を周辺のガラス基板に損傷を与えることがなく比較的速くきれいに除去できる手法であることが求められる。
【００７８】
このような状況の中で本出願人は電気化学的反応によって黒欠陥を除去する修正を行うことに想到し、微細な欠陥部分のみに電気化学的反応を起こさせるため、欠陥部と対向する電極に原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）の探針を用いることを研究してきた。その過程の中で更に微細な電極を形成させるため探針の基部は絶縁体で構成し、探針の先端部だけを導電材で構成し微細電極とするものとした。黒欠陥部を一方の電極とし電解液を介してこの探針先端部の微細電極を最適至近距離に対峙させ、所定の電流あるいは電圧を印加し電気化学的反応によって黒欠陥を電解液中に溶解させるものである。本明細書ではこの探針を電気化学ＡＦＭ用探針と呼ぶ。この一連の研究の中で本出願人は加工対象であるマスクの正常なパターンに影響を与えることなく、黒欠陥のみを電気化学的反応によって除去するには、マスク表面全体にレジスト（絶縁）膜を塗布し、しかる後欠陥部分のレジストを除いて表面を露出させ、電気化学ＡＦＭ用の探針を該欠陥部位置に位置決めして電気化学的な反応によって該黒欠陥を除去する手法が効果的であるとの知見を得た。要するに正常なパターンやガラス基板の領域はレジスト膜で被覆状態におかれることにより保護され、表面が露出されている欠陥部分のみで電気化学的反応を起こさせるようにしたものである。
【００７９】
次に図１１に示すフローチャートに従って、本発明の黒欠陥修正の変形手順を説明する。まず、ステップ１ではマスク面上の欠陥位置の把握を行う。走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、走査型イオン顕微鏡（ＳＩＭ）あるいは走査型ＡＦＭの観察機能によって顕微鏡画像を得、欠陥部分の位置情報を記憶しておく。欠陥は例えば図１２の上段平面図で模式的に示したような正常なパターンに隣接した黒欠陥である。ステップ２では図１２の上段側断面図に示すようにマスク面全体にレジスト膜を塗布する。この際のレジスト材料は絶縁性のものであることが必要で電子線ビームを用いる場合には電子線レジストを用いる。ステップ３では図１２の中段に示すように集束荷電粒子ビームを照射し、加工すべき欠陥領域のレジスト膜を図１２の下段に示すように除去する。集束荷電粒子ビームには集束イオンビーム若しくは電子ビームを用いるものとし、そのいずれかの鏡筒に対し先の欠陥位置情報に基づいて試料ステージを駆動制御し、ビーム照射の位置を欠陥部に位置合わせする。ビーム照射によって欠陥部分のレジスト膜を除去するのであるが、集束イオンビームを用いる場合はスパッタエッチング又はガスアシストエッチングする方法と、電子ビームを用いた場合はレジストを電子線感光させて現像除去するかガスアシストエッチングするかの方法で黒欠陥の表面を露出させる。露出させる領域は図に模式的に示したように欠陥領域よりやや狭めにするのがよい。この際の作業は荷電粒子ビーム装置の真空チャンバ内の作業となる。
【００８０】
ステップ４では試料を真空チャンバから電気化学ＡＦＭ装置の加工セル内に移し欠陥修正加工を実行する。まず、先の欠陥位置情報に基づいて電気化学ＡＦＭ用の探針を欠陥位置の上方に駆動制御する。すると黒欠陥部分は前工程で表面が露出された状態となっているため、図９に示すように黒欠陥表面と探針先端部は電解液を介して至近距離に対峙することになる。電気化学的反応を局所的に集中させるためには対向電極（探針先端部の導電部材）の径と黒欠陥表面と探針先端部の離間距離そして電荷の与え方が重要な要素となる。本発明では電気化学ＡＦＭ用の探針として基部が絶縁性部材で先端部分のみ導電性の構造を持ち先端を先鋭化加工したものを用いる。また、両電極間にバイアス電圧を印加した状態でのトンネル電流を検出して距離を測定し、Ｚ方向制御を行うなどして前記離間距離を最適至近距離に設定する。
【００８１】
本発明はこの電気化学的反応を欠陥部分のみで起こさせるため、それ以外の領域をレジスト膜で被覆しておく点に特徴を有する。このレジスト膜は絶縁性であるから、その部分で電気化学的反応が起こることはなく、黒欠陥表面と探針先端電極間で局部的な反応が起こる。ステップ５では両者間の離間距離を適正至近距離に設定しパルス電流又はパルス電圧を印加する。ここで定電流や定電圧を用いずにパルスを用いる理由は探針先端電極表面に形成される電気的二重層が全体に広がらず先端部に集中することで反応領域を狭くさせるためである。ステップ６で黒欠陥部分が電解液中に電気化学的反応で溶解してゆくが、その際の形態は図１０に示すように円錐形状で溶解が進んでゆく。すなわち、黒欠陥部分のクロムはイオン化して電解液中に溶け込み、探針側電極では水を分解して水素ガスが発生する。
【００８２】
ステップ７では円錐形状の穴がガラス基板に達したか否かを確認し、達していない場合にはステップ８に進み１回のパルス処理で溶解した深さ分探針をＺ方向に変位させ、ステップ５に戻り、ステップ６までの作業を繰り返す。この際の溶解形態は図１０の右下円内部分図で示すように、欠陥部分が円錐形状で溶解してゆき何回かの繰り返し反応で円錐形状の先端がガラス基板面に到達する。すると、穴底のガラス面を押し開くように急激に溶解が進みパターンのエッジが急峻に仕上がる。この現象はレジスト被覆を施した本発明の手法において顕著な現象である。パターンのエッジ急峻に仕上がるということはフォトマスクとして境界を鮮明にするということを意味し、極めて好ましい現象である。因みにこの角度を測定したところ約８５°であった。レジスト膜を施した場合何故エッジが立つのかの理由は、正常なパターン領域はレジストで被覆されていることにより、電解液と接することがなく電気化学的反応が完全に抑制されるためと解される。なお、欠陥部分への電位は正常パターンを介して供給されるため、欠陥部分の領域が広い大きな黒欠陥の場合には正常パターンに接していない外側部分から加工を始めるようにするのがよい。正常パターンから黒欠陥が分離され孤立形態となると電荷供給が厄介となるためである。
【００８３】
ガラス基板が露出した時点で修正加工を終了し、ステップ９でレジスト膜を除去し、マスク面を全面的に露出させる。この加工を終えたマスクを本来のＡＦＭ機能で凹凸形状を検出して画像化し黒欠陥が除去されたことを確認することができる。
【００８４】
また、本発明は、前述したようにフォトマスクの細密化やリソグラフィーの光源の短波長傾向の中で、欠陥修正に用いるイオンビーム照射がもたらす種々の影響を除去することを１つの課題にして研究された。そのためには基本的に集束イオンビームを用いない欠陥修正ができればよいのであるが、これに代わり微細な加工を正確かつ効率的に実行できる手法を提示しなければならない。すなわち、マスクの黒欠陥を周辺のガラス基板に損傷を与えることがなく比較的速くきれいに除去できる手法であることが求められる。そこで、欠陥部の材質としてはクロムのような導電性の物質を想定し、これを電気化学的手法で除去することに想到した。電気化学的手法で欠陥素材を電解溶液中に溶かしてしまう反応は周辺のガラス基板に損傷を与えることがないことから、その点で求められる要件を満たすものであるが、問題は微細構造である欠陥部のみを除去する加工をこの手法で実現させることである。マスクにおける黒欠陥の素材はマスクパターンの素材でもあることから本来のマスクパターンがこの電気化学的手法で除去されては新たな白欠陥を作ることとなり、欠陥修正にはならない。フォトマスクの現状から勘案すると十乃至数百ナノメートルの局部的な領域を特定して反応を起こさせなければならない。局部的な反応を実現させるためには欠陥部に対向する電極の細さと距離といった構造上の条件と、両電極間に与える電荷量が重要な条件となる。そこで、本発明では電極としてプローブ顕微鏡の探針を用いることに想到した。先端部を数乃至数十ナノメートルに尖らせ導電性とした探針を電極として用いようというものである。この細い電極を１乃至百ナノメートルの至近距離に位置決めすることで所望の局所的反応を実現することができる。
【００８５】
この電気化学的反応を利用した黒欠陥修正加工は、リバーベッド現象を起こすこともなく、ＡＦＭの探針として上記のような構造を採用するなどすることで微細構造に対し精緻な加工を可能にするものであるが、修正加工に要する時間が従来のＦＩＢ装置を用いた手法に比べて多く掛かってしまうという欠点がある。そこで、本発明ではリバーベッド現象を起こすことがない領域の加工をＦＩＢによるエッチングで行い、残された部分の加工だけをこの電気化学的反応で実行することに想到した。リバーベッド現象を起こすことがない領域の加工をＦＩＢによるエッチングで行う点では、先の特許文献１と同じである。リバーベッド現象が欠陥部に照射されたイオンがはじかれた近傍のガラス基板面にあたること、或いはイオンビームが正規分布をなしその裾部分が近傍のガラス基板面にあたることに起因することに鑑み、欠陥領域の周縁部を除く中央部分のみを加工するようにすれば、リバーベッド現象の発生を避けることができる。この発想は先の文献１と同様であるが、本発明では加工する中央部分もガラス基板近傍は残すようにした。それはガラス基板の面までＦＩＢでエッチングするとどうしてもガラス基板にもダメージを与えてしまうためである。この部分も含めＦＩＢ加工で残された欠陥を電気化学的反応で除去するようにした。黒欠陥の大部分はすでにＦＩＢ加工で除去されているのでこの加工に要する時間はさほど多くはないこととなる。
【００８６】
次に示す本発明の修正加工方法は、まず、第一段階としてＦＩＢ装置を用い、マスクの顕微鏡画像を得て欠陥位置情報を取り込み記憶すると共に、このＦＩＢ装置によって欠陥領域の周縁部を除く中央部分の大部分をエッチング加工する。しかる後、第二段階として図１に示した装置を用い、残された黒欠陥を電気化学的に電解処理するものである。次に図１３に示すフローチャートに従ってこの黒欠陥修正の手順を説明する。まず、ステップ１ではマスク面上の欠陥位置の把握を行う。走査型イオン顕微鏡（ＳＩＭ）の観察機能によって顕微鏡画像を得、欠陥部分の位置情報を記憶しておく。欠陥は例えば図１４の上段平面図と側断面図で模式的に示したような正常なパターンに隣接した黒欠陥である。ステップ２では図１４の中段に示すように欠陥部領域に集束イオンビーム（ＦＩＢ）を照射し黒欠陥をエッチング除去する。この際の照射領域は欠陥領域の周縁部を避けると共に照射を行う欠陥中央部領域についてもガラス基板近傍部分はエッチングしないように残すことが肝要である。周縁部にＦＩＢを照射しない理由はリバーベッド現象を回避するためであり、ガラス基板近傍部分を残す理由はガラス基板にＦＩＢによるダメージを与えないようにするためである。エッチングの手法としてはスパッタエッチング又はガスアシストエッチングを用いることができる。以上の作業がＦＩＢ装置によって行われる第一段階の工程である。
【００８７】
ステップ３で被加工試料であるマスクを電気化学的反応による加工を行う電解加工装置（以下これを電気化学ＡＦＭ装置と呼ぶ。）に移してこれ以降の第二段階の加工を実行する。ステップ３では図１４の下段に示すように先のステップ２でＦＩＢ照射を行わず残っている黒欠陥周縁部のＸＹ二次元位置に電気化学ＡＦＭの探針の先を移動させる。この位置は正常なパターンから最も遠い位置に位置決めされる。それは加工によってこの部分が孤立領域になると電荷の供給が難しくなるからである。電解加工を行う際の黒欠陥と探針先端電極との離間距離は電気化学的反応を起こす領域に影響するため、適正な至近距離に設定することが肝要である。ステップ４で適正な至近距離に設定を行なうが、本発明では両者間にバイアス電圧を印加してトンネル電流を測定しながらＺ方向位置を設定するのが適当である。ステップ５では位置が決められた両者間に所定電流若しくは所定電圧パルスを印加し、残された黒欠陥を電気化学的反応で電解液中に溶解させる。ここで定電流や定電圧を用いずにパルスを用いる理由は探針先端電極表面に形成される電気的二重層が全体に広がらず先端部に集中することで反応領域を狭くさせるためである。ステップ６で残された黒欠陥の電解加工が実行され、黒欠陥部分のクロムはイオン化して電解液中に溶け込み、探針側電極では水を分解して水素ガスが発生する。欠陥領域が広い場合はＰＺＴスキャナー７を駆動させて探針１の位置を正常パターンに徐々に近くなる方向にＸＹ方向にラスタ走査しながらこのステップ５と６を繰り返す。
【００８８】
ステップ７では黒欠陥が除去されガラス基板に達したか否かを確認し、達していない場合にはステップ８に進み１回のパルス処理で溶解した深さ分探針をＺ方向に変位させ、ステップ５に戻り、ステップ６までの作業を繰り返す。この際の溶解形態は、欠陥領域周縁部分がＶ字形状で溶解してゆき何回かの繰り返し反応でＶ字形状の先端がガラス基板面に到達する。中央部穴底に残された黒欠陥は層が数ｎｍ程度に薄い場合はガラス面を押し開くように急激に溶解が進むが、ある程度の厚さが残っている場合は探針１をラスター状に走査する過程で溶解する。図１５に黒欠陥がきれいに溶解し消失したところを模式的に示す。  ステップ９では第三段階としてＡＦＭの観察機能を用い、マスク面を走査して表面形状画像を撮り黒欠陥が修正除去されたことを確認する。以上で本発明による一連の作業を終了する。
【００８９】
本発明の欠陥修正方法を実施する装置としては、まず、第一段階を行うＦＩＢ装置であるが、基本的に従来のマスクリペア用のＦＩＢ装置と大きく変わるところはない。ただ、この装置で把握した欠陥位置情報に基づき欠陥領域の周縁部を避けてＦＩＢを照射すると共に照射を行う欠陥中央部領域についてもガラス基板近傍部分はエッチングしないように作動させることと、この位置情報を第二段階の作業を行う電気化学ＡＦＭ装置に伝達する機能を備えていることが必要である。前者については割り出し演算とその結果に基づく駆動制御を実行させるソフトを準備することで対応でき、後者についてはＦＩＢ装置と電気化学ＡＦＭ装置の制御部間のエクスポート，インポート機能を備えるようにするか制御部として両装置共通のパソコン形態とすることで対応することができる。
【００９０】
第二段階の作業を行う電気化学ＡＦＭ装置については、基本構成として先端部を電極としたＡＦＭの探針と、電解液と試料としてのマスクを収納する加工セルと、前記探針先端部とマスク面との間に所定電流または所定電圧を印加する電源と、前記探針先端部の位置をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させる機構とを備え、ＦＩＢ装置で得た欠陥位置情報に基づいてマスク黒欠陥を電気化学的反応で除去する加工機能を持つことが必要である。そして、微細な電解加工を実現するためにＡＦＭ探針は先端部のみを先鋭な導電材で形成して電極とし、他の部分を絶縁体で構成したものを採用する。このような探針構造は探針を導電材で形成しその先端部以外を絶縁体で被覆するとか細い導電性のワイヤーを絶縁性のキャピラリー内に挿入し先端部を露出させて先鋭化するなどの手法で作製することができる。
【００９１】
また、探針先端部とマスク面との間に接続された電源はバイアス電圧及び定電流又は定電圧のパルスを供給できるものとし、バイアス電圧を供給することにより、探針とマスク黒欠陥との間に生じるトンネル電流を測定することで電気化学的反応を起こす際の適正至近距離を測定して設定することが可能となる。ＡＦＭとしての機能に加えてＳＴＭ機能を持たせることができる。また、所定電流又は所定電圧のパルスを供給する機能を備えることで、前述したように電気化学的反応領域を局所的に限定させることが可能となる。
【００９２】
さて、本出願人は、前述したようにフォトマスクの細密化やリソグラフィーの光源の短波長傾向の中で、欠陥修正に用いるイオンビーム照射がもたらす種々の影響を除去することを１つの課題として研究を進めてきた。欠陥部の材質としてはクロムのような導電性の物質を想定し、これを電気化学的手法で除去することに想到した。微細構造である欠陥部のみを除去する加工をこの手法で実現させることである。フォトマスクの現状から勘案すると十から数百ナノメートルの局部的な領域を特定して反応を起こさせなければならない。電気化学的反応を局所的に限定して起こさせるためには、欠陥部に対向する電極の細さと距離と電荷量が重要な条件である。正常なマスクパターンに影響を及ぼさない局部的な反応を実現させるためには、先鋭なプローブ顕微鏡の探針の最先端部分以外を絶縁被覆することが必要となった。すなわち、次に示す本発明はその対向電極となるプローブ先端の露出面積を小さくし、かつ先鋭化を如何にして実現するかという技術的思想である。
【００９３】
この電解加工は上記の装置を用い、第一段階としてＰＺＴスキャナー７の駆動位置情報と光学的変位検出器５が検出するカンチレバー２の変位情報とを得てＡＦＭとしての観察機能で試料面上の黒欠陥位置を検出特定する。この観察結果から得られた欠陥位置情報は観察用コンピュータから加工用コンピュータに送られ、第二段階として黒欠陥修正を実行する。まず、探針１が黒欠陥部分に位置するように先の欠陥位置情報に基づいてＰＺＴスキャナー７を駆動制御する。欠陥領域と探針１の先端が対峙させられた状態で加工用ガルバノスタット１１が作動し、導電性を持つマスク材料と電解液を介して対峙する導電性を備えた探針先端との間に電圧を印加し、電気化学的な反応を起こさせ黒欠陥を電解液中に溶解させる。この電解液は特に種類を選ばないが酸やアルカリ等が強く試料と化学的反応を起こしてしまうものは避ける。電気化学的加工は対象がマスク上の微細な黒欠陥であることから加工電極となる探針１は微細な電極構造であり、対向電極となる黒欠陥との距離も適正至近距離であることが重要となる。適正な至近距離に位置されるようにＺ軸ステージ６を制御し、加工用電極ホルダ３のＺ方向位置を調整する。本発明では探針先端部の微細な電極構造（先端径が数〜数十ナノメートル）と適正至近距離（一〜数百ナノメートル）により電気化学的反応がなされる領域を局所的（十〜数百ナノメートル）に限定させることができる。これにより、除去の必要な黒欠陥部分のみを加工対象とする精緻な加工が実現できる。この反応をガラス面が露出するまで継続する。イオンビーム加工と異なりガラス面が露出してもその部分は反応することはないので、ガラス基板を傷つけることはない。最後の第三段階としてＡＦＭの本来の観察機能により修正が完了しているかを確認する。これは基本的に第一段階の観察動作と同じである。当初発見された欠陥がこの観察で除去されているかを確認することになる。
【００９４】
次に本発明の電気化学ＡＦＭ用のプローブ作製方法を図１６に示すフローチャートを参照しながらその手順に従って説明する。
【００９５】
ステップ１：素材として絶縁層を中央に挟み上下にシリコン層がサンドイッチ状に重ねられたＳＯＩウエハ基板を用い、その表面に図１７のａに示すように二酸化珪素（ＳiＯ２）でマスクパターニングを施す。
【００９６】
ステップ２：マスクパターニングが施されたシリコン基板に対してプラズマイオンを用いたリアクティブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）の手法でマスクで覆われていない部分のシリコンをドライエッチングする。この加工はＳＦ６ガスによるＲＩＥであるためシリコン層の深さ方向に向けてエッチングが進むと同時に、マスク下部もアンダーエッチングされることになり、結果として図１７のｂに示すようにマスクで覆われた部分のシリコンは急峻な柱形状に残される。本発明ではこの部分を探針部とし、広く薄い層にエッチングされた部分をカンチレバーとする。このステップでその基本構造の粗加工がなされるのである。
【００９７】
ステップ３：ドライエッチング加工が終了した段階で図１７のｃに示すようにＳiＯ２マスクを除去する。これは通常の化学的処理で行われる。
【００９８】
ステップ４：次にこの粗加工されたシリコンに熱酸化処理を施す。図１７のｄに示されるように加熱される中でシリコンは表面から徐々にＳiＯ２となる酸化が進行してゆくことになるが、柱形状に突出した探針部分では酸化されないシリコン領域がコア部分に細くなってゆき、その先端部分が先鋭化されて残る。この先鋭化加工が電気化学ＡＦＭ用探針として要求されるナノメートルオーダーの先端径の探針形成を実現させるものであり、本発明の重要なポイントである。
【００９９】
ステップ５：続いてこの酸化されたシリコン層を化学的処理で除去すると、図１７のｅに示すようにコアー部分に残されたシリコンが先鋭化された探針形状となって現れる。
【０１００】
ステップ６：以上の加工が施されるシリコンプローブはシリコンウエハ上にマトリックス配列で多数形成され、このステップで多数形成された個々のシリコンプローブを分離加工する。この加工はレジスト膜を被覆した上で露光して境界部分のシリコンをエッチング除去する慣用手段で、図１７のｆに示されるように絶縁層ＳiＯ２上で独立分離させる。以上の工程でプローブの基礎構造となるシリコンの加工を終了する。
【０１０１】
次に電気化学ＡＦＭ用のプローブとして必要な探針先端部の電極構造と該電極への電荷供給のためのリード構造を形成する。
【０１０２】
ステップ７：まず、図１７のｇに示すように絶縁層ＳiＯ２が露出している独立分離された各シリコンプローブの境界部分にレジストを塗布する。
【０１０３】
ステップ８：各プローブ周囲がレジストで囲まれた状態で探針部を含むシリコン面に金属コーティングを施す。金属材料として例えば白金Ｐt が用いられるが、シリコンとの親和性がよくないため、まず、Ｓ８Ａ下地層としてチタンＴi を薄膜コーティングし、その上にＳ８Ｂ電極材やリード部材として好適な白金Ｐt 薄膜をコーティングする。このときのプローブの状態は図１７のｈに断面図で示すように表面に露出しているシリコン面もレジスト面上にも金属がコートされている。
【０１０４】
ステップ９：金属薄膜がコートされた段階で各プローブ周囲のレジスト材を除去すると図１８のｉに示されるように探針部を含むシリコンプローブの探針側の全面に金属薄膜がコートされた状態となっている。
【０１０５】
ステップ１０：この状態となったプローブの表面全体に対して化学蒸着法（ＣＶＤ）の手法により絶縁膜としてのＳiＯ２ 薄膜を形成させる。このときの状態が図１８のｊに断面図で示される。
【０１０６】
ステップ１１：絶縁膜の形成に引き続き、その上層にレジスト膜を塗布し、カンチレバーとなる部分探針とは反対側の端部近傍にコンタクトホール形成のためパターニングを施す。このコンタクトホールは電気化学ＡＦＭの電極となる探針先端部への給電リード部と外部端子接続のための穴である。このときの状態が図１８のｋに示される。
【０１０７】
ステップ１２：探針先端部の微小領域だけが金属電極として露出する構造を実現させるため、まずここで探針先端部を被覆しているレジスト膜を図１８のｌに示すようにＯ２プラズマを用いて除去する。
【０１０８】
ステップ１３：探針先端部のレジスト膜除去に引き続き、フッ化炭素（ＣＦ４若しくはＣ２Ｆ６）プラズマにより探針先端部とコンタクトホールの領域の絶縁膜ＳiＯ２を除去する。このときの形態が図１８のｍに示される。
【０１０９】
ステップ１４：引き続き最上層となってプローブを被覆しているレジストを除去すると、図１８のｎに示されているようにプローブは全体的に絶縁層で覆われ、探針先端部とコンタクトホールの領域だけその絶縁層が取り去られ金属薄膜が露出した形態となる。以上が電気化学ＡＦＭのプローブとして探針先端部に微小電極を形成する工程である。
【０１１０】
ステップ１５：最後にプローブの裏面部を形成するため、裏面の不要部分のシリコン層と絶縁層とを除去する。そのためにまず、シリコンエッチングのために図１８のＯに示すようなマスクを形成させる。
【０１１１】
ステップ１６：マスク形成に引き続き、裏面をアルカリエッチングにより不要部分のシリコンを除去する。マスクによりシリコンを残すのはプローブをＡＦＭに取り付ける際の保持部となるカンチレバーの探針部とは反対側の裏面端部と分離独立した隣接プローブとの境界域である。このときの形態は図１８のｐに示されている。
【０１１２】
ステップ１７：次に絶縁層ＳiＯ２を除去するためフッ酸を用いたエッチングを行う。この絶縁層ＳiＯ２は素材であるＳＯＩウエハ基板の埋め込み酸化膜でありこの絶縁膜が除去されることで個々のプローブはバラバラに分離される。以上の工程で作製されたプローブが図１８のｑに示される。探針側の面では先鋭化された探針先端部とカンチレバーの元部に設けられたコンタクトホールの部分だけで導電材が露出し、他は絶縁材で被覆された状態、裏面はシリコン層が露出した状態となっている。
【０１１３】
ＡＦＭプローブは一般に変位を検出するためにカンチレバー裏面にミラーを形成する。このプローブも電気化学的反応に使用されるだけでなく通常のＡＦＭとしての機能を備えるため、ミラーを形成するのが変位検出の点では好ましい。しかし、電気化学的反応領域を局所的に限定させるためには探針近傍に金属膜を配置することは好ましくない。そこで本発明の場合には探針部近傍のカンチレバー裏面部に金属鏡面を作ることなくシリコン面を鏡面として用いることとする。
【０１１４】
次に、本発明の電気化学ＡＦＭ用のプローブの作製方法として上記の変形作製方法を図１９に示す。ステップ１からマスクパターニングからステップ１０の絶縁膜形成までは図１６のフローチャートに示したものと同じである。ステップ１１では、探針先端部とコンタクトホール領域の絶縁膜除去にプラズマエッチングを用いずに、集束イオンビーム（ＦＩＢ）装置を用いたスパッタエッチング又はガスアシストエッチングによって除去を行う点で図１６のフローチャートと相違する。すなわち、Ｓ１１ＡＦＩＢをコンタクトホールのパターン領域に走査しながら照射しその部分の絶縁層ＳiＯ２を除去する。その後引き続きＳ１１Ｂ探針先端部にイオンビームを照射しその部分の絶縁層ＳiＯ２を除去する。そして図１６におけるステップ１５以下の作業をステップ１２以下に実行して、本発明の電気化学ＡＦＭ用のプローブの作製する。
【０１１５】
このようにして作製された電気化学ＡＦＭ用のプローブを用いた装置による黒欠陥修正加工について図２０を参照しながら説明する。図２０の上段に修正する黒欠陥のモデルを平面図、断面図で示す。ガラス基板上に正常なパターンに隣接してクロムのようなパターン材が付着している形態である。この黒欠陥の位置はステップ１において二次元走査の通常のＡＦＭの観察機能により検出する。ステップ２ではここで得られた欠陥位置情報を基にＰＺＴスキャナー７を駆動し探針１を欠陥位置の上方に移動させる。この状態を図２０の中段に示す。ステップ３で探針１の先端部と試料面との離間距離を適正至近距離になるようにＺ軸ステージを駆動させて探針１の位置決めをする。例えばＡＦＭとして機能させていたプローブ顕微鏡をＳＴＭとして機能させる。すなわち、探針１の先端部と試料面との間に流れるトンネル電流を測定しつつ両者間の離間距離を適正至近距離になるようにＺ軸ステージを駆動させて探針１の位置決めをする。ステップ４では探針１を加工用電極として機能させる。そのため、探針１の先端電極部とマスク間に電源１１'から所定の電流もしくは電圧を印加する。ステップ５では探針先端部位置を中心に狭い領域のマスク材が所定量分、電気化学的反応によって電解液中に溶解される。すなわち、電源１１'からマスクと探針先端部の電極間に例えばパルス状の電流または電圧が印加され、欠陥部分に対し局部的な電気化学的反応が起こる。ステップ６では探針１を走査し、すべての欠陥領域の各ポイントにおいてステップ４とステップ５の動作を実行する。
【０１１６】
すべての欠陥領域のポイントにおける１回の加工を終えた時、ステップ７で１回の加工で除去されたマスク材の厚さ相当分ΔＺだけＺステージ６を駆動して探針１を下方に変位させ、再度欠陥表面と探針先端位置を適正至近距離に設定する。このときの作動形態すなわち、探針走査を図２０の下段に模式的に示した。制御手段（ＡＦＭコントローラ１２）からの指令によりＺ軸ステージがＺ方向にΔＺ分変位させられ、その変位量は変位検出器で検出され、制御手段にフィードバックされる。なお、この位置制御機構はＰＺＴスキャナー７によるＸ，Ｙ方向の位置決めにおいても同様である。ステップ８ではΔＺ分の変位により探針先端部がガラス基板面に到達したか否かを判定する。探針先端部が未だその位置まで来ていないときはステップ４に戻り電気化学的加工を繰り返す。探針先端部がガラス基板に到達したときは、黒欠陥はすでに除去されたことになるためここで加工を終了する。ステップ９ではＡＦＭ機能により、加工後の試料面を観察し、黒欠陥が修正加工され、除去されたことを確認する。以上のステップを踏んで本発明の手法による黒欠陥修正動作を終了する。
【０１１７】
また、本出願人は、前述したようにフォトマスクの細密化やリソグラフィーの光源の短波長傾向の中で、欠陥修正に用いるイオンビーム照射がもたらす種々の影響を除去することを１つの課題として研究した。欠陥部の材質としては酸化クロムのような導電性の物質を想定し、これを電気化学的手法で除去することに想到した。微細構造である欠陥部のみを除去する加工をこの手法で実現させることである。フォトマスクの現状から勘案すると十乃至数百ナノメートルの局部的な領域を特定して反応を起こさせなければならない。電気化学的反応を局所的に限定して起こさせるためには、欠陥部に対向する電極の細さと距離と電荷量が重要な条件であり、正常なマスクパターンに影響を及ぼさない局部的な反応を実現させるためには、先鋭なプローブ顕微鏡の探針を更に先鋭化することが必要となった。すなわち、本発明はその対向電極となるプローブ先端の先鋭化を如何にして実現するかという技術的思想である。
【０１１８】
次に示す電解加工は上記の装置を用い、第一段階としてＰＺＴスキャナー７の駆動位置情報と光学的変位検出器５が検出するカンチレバー２の変位情報とを得てＡＦＭとしての観察機能で試料面上の黒欠陥位置を検出特定する。この観察結果から得られた欠陥位置情報はコンピュータ１０内の記憶手段に蓄積され、第二段階の黒欠陥修正はこの蓄積情報に基いて実行される。まず、探針１が黒欠陥部分に位置するように先の欠陥位置情報に基づいてＰＺＴスキャナー７を駆動制御する。欠陥領域と探針１の先端が対峙させられた状態で加工用ガルバノスタット１１が作動し、導電性を持つマスク材料と電解液を介して対峙する導電性を備えた探針先端との間に電圧を印加し、電気化学的な反応を起こさせ黒欠陥を電解液中に溶解させる。この電解液は特に種類を選ばないが酸やアルカリ等が強く試料と化学的反応を起こしてしまうものは避ける。電気化学的加工は対象がマスク上の微細な黒欠陥であることから加工電極となる探針１は微細な電極構造であり、対向電極となる黒欠陥との距離も適正至近距離であることが重要となる。適正な至近距離に位置されるようにＺ軸ステージ６を制御し、加工用電極ホルダ３のＺ方向位置を調整する。本発明では探針先端部の微細な電極構造（先端径が数〜数十ナノメートル）と適正至近距離（１〜数百ナノメートル）により電気化学的反応がなされる領域を局所的（十〜数百ナノメートル）に限定させることができる。これにより、除去の必要な黒欠陥部分のみを加工対象とする精緻な加工が実現できる。この反応をガラス面が露出するまで継続するが、イオンビーム加工と異なりガラス面が露出してもその部分は反応することはないので、ガラス基板を傷つけることはない。最後の第三段階としてＡＦＭの本来の観察機能により修正が完了しているかを確認する。これは基本的に第一段階の観察動作と同じであるが、当初発見された欠陥がこの観察で除去されているかを確認することになる。その際、マスク全面の画像を得ることは必ずしも必要ではなく、当初検出された欠陥領域近傍のみの局所的走査で確認してもよい。
【０１１９】
次に上記と異なる本発明の電気化学ＡＦＭ用のプローブ作製方法をその手順に従って説明する。
【０１２０】
工程１．φ50μｍのタングステン：Ｗ、あるいは白金：Ｐtといった金属ワイヤーを電解研磨により細径化し約φ10μｍに加工して準備しておく。
【０１２１】
工程２．図２１のａに示すような中空ガラスキャピラリー(φoutが120μｍ、φinが75μｍ)を、ｂに示すようにレーザを照射して加熱中に引っ張ることにより加熱部を先鋭化し、cに示すように先端が先鋭化された２本のガラスキャピラリーを得る。図中右側に顕微鏡画像をスケッチしたものを示す。オリジナルの顕微鏡写真は二値化画像とすると中間調がでないためスケッチとした。下段は先端部拡大図である。
【０１２２】
工程３．このようにして得たガラスキャピラリーの先端部に図２２のａに示すよう片側からレーザ光を照射して加熱と冷却を繰り返す。このことによりガラスキャピラリーの先端部は図のｂに示されるように一方向に曲げられる。右側にその顕微鏡画像スケッチを示す。先鋭化された先端部が探針部、直管部分がカンチレバーとなってＡＦＭのプローブを構成するものとなる。
【０１２３】
工程４．工程１で作製し準備した金属ワイヤーを図２３に示すように先鋭化された先端部が曲げられた形状となったガラスキャピラリーの中に通す。
【０１２４】
工程５．ガラスキャピラリー内に金属ワイヤーが挿入された状態で、ガラスキャピラリーの先端部分と終端部分をエポキシ系樹脂で封止する。
【０１２５】
工程６．封止工程を終えたプローブの先端を電解研磨し、露出している金属ワイヤーの端部を先鋭化する。その先端部の顕微鏡画像スケッチを図２３の上段に示す。露出したこの金属の先端部が電気化学的反応の際の対向電極となるものである。
【０１２６】
以上の工程が本発明に係る電気化学的加工機能を担うＡＦＭの探針としての構成を作製するものであるが、続いてＡＦＭ本来の変位検出機能を備えるため、カンチレバー背面部にミラーを形成させる方法について手順を追って説明する。
【０１２７】
工程７．工程６までを終えたガラスプローブを溶融したアピエゾンワックス中に浸してディップコーティングを施す。
【０１２８】
工程８．ディップコーティングが施こされたカンチレバーとなるプローブ背面の一部を機械的に研磨し、平坦なミラー面を形成する。この加工によりこの部分のみアピエゾンワックスのコーティングは除去されている。このときの様子を図２４の左側に図示し、右側にミラー面が形成されたプローブ背面部の顕微鏡画像スケッチを示す。下段は部分拡大図である。
【０１２９】
工程９．プローブ背面の平坦なミラー面を中心にチタンＴi(t75ｎｍ)/金Ａu(t50ｎｍ)の薄膜をスパッタリングによって形成し、ミラー面をコートする。その際の顕微鏡画像スケッチを図２５の右側上段に示す。
【０１３０】
工程１０．工程９を終えたプローブをクロロホルム液中に浸漬して、アピエゾンワックスを溶解する。この処理により、ミラー面以外にスパッタされた薄膜をアピエゾンワックスと共に除去することができる。これは平坦に形成されたミラー面以外の領域でレーザ光の反射がなされ、光学的変位検出においてノイズとなることを防止するためである。この処理が施されたプローブの顕微鏡画像スケッチを図２５の右側下段に示す。
【０１３１】
なお、以上の工程２，３と工程８，９に類似の加工法は特許文献２「走査型近視野原子間力顕微鏡、及びその顕微鏡に使用されるプローブ、及びそのプローブ製造方法」にも開示されているところであるが、これは基本的にＡＦＭの機能と光学的な近視野顕微鏡の機能を兼ね備えるようにしたもので、プローブに用いられるガラス材は本発明のようなキャピラリーではなくコアとクラッドからなる光ファイバーであり、ロッド状ガラス素材を先鋭化し、先端部を曲げる細工法として類似する、また、ＡＦＭとしての機能としてカンチレバー背面部にミラー面を形成させるための工程が部分的に類似するだけのものである。
【０１３２】
以上の工程を経て図２６に示すような本発明に係る電気化学ＡＦＭ用のプローブが作製される。ガラスキャピラリーの先端部分が鈎形に曲げられて先鋭化されており、この部分がプローブ顕微鏡の探針部に、そしてガラスキャピラリーの直管部分がカンチレバー部となっている。このキャピラリー内に白金等の金属細線が貫通され、探針側で露出された金属細線の先端径がナノメートルオーダーに尖らされて探針の先端部を構成する。探針の基部は絶縁物であるガラスで構成され、露出されたこの金属細線の先端部分が探針の先端部となっていることから、極めて小さな電極が形成でき電気化学的反応を局所的に起こすことに効果的である。本発明に係る電気化学ＡＦＭ用のプローブはＡＦＭまたは走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）としての観察機能や距離検出機能に加え、電気化学的加工機能を備えたものとなる。すなわち、この先端部が試料面との間で作用する原子間力を受けることで、試料表面形状を検知することができ、試料表面と至近距離で対峙するこの先端部間にバイアス電圧を印加して流れるトンネル電流から両者間の距離を正確に検出することができ、また試料面とこの先端部間に電解液を介在させた状態で電圧を印加することで電解加工の電極として作用し、局所限定的に電気化学的反応を起こさせることができるものである。
【０１３３】
また、カンチレバーとなるガラスキャピラリー直管部の背面にはミラー面が形成され、ＡＦＭとしての変位検出機構の一部を構成している。
【０１３４】
このようにして作製された電気化学ＡＦＭ用のプローブを用いた装置による黒欠陥修正加工について図２７を参照しながら説明する。図２７の上段に修正する黒欠陥のモデルを平面図、断面図で示す。ガラス基板上に正常なパターンに隣接してＣｒのようなパターン材が付着している形態である。この黒欠陥の位置はステップ１において二次元走査の通常のＡＦＭの観察機能により検出する。ステップ２ではここで得られた欠陥位置情報を基にＰＺＴスキャナー７を駆動し探針１を欠陥位置の上方に移動させる。この状態を図２７の中段に示す。ステップ３で探針１の先端部と試料面との離間距離を適正至近距離になるようにＺ軸ステージを駆動させて探針１の位置決めをする。例えばＡＦＭとして機能させていたプローブ顕微鏡をＳＴＭとして機能させ両者間に流れるトンネル電流を測定しつつ両者間の離間距離を適正至近距離になるようにＺ軸ステージを駆動させて探針１の位置決めをする。ステップ４では探針１を加工用電極として機能させる。そのため、探針１の先端電極部とマスク間に電源１１'から所定の電流もしくは電圧を印加する。ステップ５では探針先端部位置を中心に狭い領域のマスク材が所定量分、電気化学的反応によって電解液中に溶解される。すなわち、電源１１'からマスクと探針先端部の電極間に例えばパルス状の電流または電圧が印加され、欠陥部分に対し局部的な電気化学的反応が起こる。ステップ６では探針１を走査し、すべての欠陥領域の各ポイントにおいてステップ４とステップ５の動作を実行する。
【０１３５】
すべての欠陥領域のポイントにおける１回の加工を終えた時、ステップ７で１回の加工で除去されたマスク材の厚さ相当分ΔＺだけＺステージ６を駆動して探針１を下方に変位させ、再度欠陥表面と探針先端位置を適正至近距離に設定する。このときの作動形態すなわち、探針走査を図２７の下段に模式的に示した。制御手段（ＡＦＭコントローラ１２）からの指令によりＺ軸ステージがＺ方向にΔＺ分変位させられ、その変位量は変位検出器で検出され、制御手段にフィードバックされる。なお、この位置制御機構はＰＺＴスキャナー７によるＸ，Ｙ方向の位置決めにおいても同様である。ステップ８ではΔＺ分の変位により探針先端部がガラス基板面に到達したか否かを判定し、未だその位置まで来ていないときはステップ４に戻り電気化学的加工を繰り返す。探針先端部がガラス基板に到達したときは黒欠陥はすでに除去されたことになるためここで加工を終了する。ステップ９ではＡＦＭ機能により、加工後の試料面を観察し、黒欠陥が修正加工され、除去されたことを確認する。以上のステップを踏んで本発明の手法による黒欠陥修正動作を終了する。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】本発明のマスク黒欠陥修正の手法を実行する装置の基本構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例の作動を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の対象となるマスク黒欠陥の構造を説明する図である。
【図４】本発明の装置が探針先端と黒欠陥の間の距離をＳＴＭ機能により測定する形態を示す図である。
【図５】本発明の装置が探針先端部と黒欠陥が両電極となって電気化学的反応を起こす形態を示す図である。
【図６】本発明の修正加工において探針をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させる機構について説明する図である。
【図７】本発明の実施例の作動を説明するフローチャートである。
【図８】上段平面図は本発明の対象となるマスク黒欠陥の構造を説明する図、上段側断面図はレジスト膜を塗布した状態を示す図、中段は欠陥部表面のレジスト膜を探針によってスクラッチする様子を示す図、下段は欠陥部分のレジスト膜を除去した様子を示す図である。
【図９】電気化学ＡＦＭ用の電極を黒欠陥位置上方に位置決めし、電気化学的反応を起こさせる形態を示す図である。
【図１０】本発明の装置が探針先端部と黒欠陥が両電極となる電気化学的反応により、欠陥部が溶解してゆく形態を示す図である。
【図１１】本発明の作動を説明するフローチャートである。
【図１２】上段平面図は本発明の対象となるマスク黒欠陥の構造を説明する図、上段側断面図はレジスト膜を塗布した状態を示す図、中段は欠陥部に荷電粒子ビームを照射する様子を示す図、下段は欠陥部分のレジスト膜を除去した様子を示す図である。
【図１３】本発明の実施例の作動を説明するフローチャートである。
【図１４】本発明の対象となるマスク黒欠陥の構造とその修正形態を説明する図である。
【図１５】本発明の電気化学ＡＦＭ用探針による加工で黒欠陥が除去された状態を示す図である。
【図１６】本発明の電気化学ＡＦＭ用のプローブを作製する工程を説明するフローチャートである。
【図１７】本発明の電気化学ＡＦＭ用のプローブを作製する前半の各工程での形態を示す図である。
【図１８】本発明の電気化学ＡＦＭ用のプローブを作製する後半の各工程での形態を示す図である。
【図１９】本発明の電気化学ＡＦＭ用のプローブを作製する工程の他の実施例を説明するフローチャートである。
【図２０】本発明の電気化学ＡＦＭ用のプローブを用いたマイクロ電解加工装置による黒欠陥修正加工を説明する図である。
【図２１】本発明の探針の素材であるガラスキャピラリーの先鋭化加工形態を示す図である。
【図２２】ガラスキャピラリーの曲げ加工形態を示す図である。
【図２３】ガラスキャピラリーに金属ワイヤーを挿入する形態を説明する図である。
【図２４】プローブのミラー面となる平面を形成する形態を説明する図である。
【図２５】プローブのミラー面に金属薄膜をコートする形態を説明する図である。
【図２６】完成された本発明の電気化学ＡＦＭ用のプローブを示す図である。
【図２７】本発明の電気化学ＡＦＭ用のプローブを用いた電解加工装置による黒欠陥修正加工を説明する図である。
【符号の説明】
【０１３７】
１  ＡＦＭ探針                          ２  カンチレバー
３  加工用電極支持ホルダ                ４  加工セル
５  光学的変位検出器                    ６  Ｚ軸ステージ
７  ＰＺＴスキャナー                    ８  加工セル４を載置する基台
９  参照電極                          １０  コンピュータ
１１  加工用                            １２  ＡＦＭコントローラ１２
Ｌ１  探針電極からのリード線            Ｌ２  試料側電極からのリード線
Ｌ０  参照電極からのリード線
【図１】
2004318091.tif 000003
【図２】
2004318091.tif 000004
【図３】
2004318091.tif 000005
【図４】
2004318091.tif 000006
【図５】
2004318091.tif 000007
【図６】
2004318091.tif 000008
【図７】
2004318091.tif 000009
【図８】
2004318091.tif 000010
【図９】
2004318091.tif 000011
【図１０】
2004318091.tif 000012
【図１１】
2004318091.tif 000013
【図１２】
2004318091.tif 000014
【図１３】
2004318091.tif 000015
【図１４】
2004318091.tif 000016
【図１５】
2004318091.tif 000017
【図１６】
2004318091.tif 000018
【図１７】
2004318091.tif 000019
【図１８】
2004318091.tif 000020
【図１９】
2004318091.tif 000021
【図２０】
2004318091.tif 000022
【図２１】
2004318091.tif 000023
【図２２】
2004318091.tif 000024
【図２３】
2004318091.tif 000025
【図２４】
2004318091.tif 000026
【図２５】
2004318091.tif 000027
【図２６】
2004318091.tif 000028
【図２７】
2004318091.tif 000029