(57)【要約】【課題】  光強度(転写)シミュレーションでより精確な欠陥修正の必要の有無の判定を行え、欠陥修正が必要な場合にも欠陥修正手法のもつ限界を考慮した光強度シミュレーションで必要な走査領域を求めることで、FIB装置のビーム照射領域やAFMスクラッチ加工による除去領域の微調整の時間を短縮する。【解決手段】  欠陥のAFM像を取得し、この3次元形状に基づいて光強度シミュレーションを行って転写特性を推測し、欠陥修正の必要の有無を判断する。黒欠陥修正の場合には、FIBエッチング時の加工面だれや透過率低下を前提条件として、白欠陥修正の場合も実際の形状だれやハローや遮光率を前提条件として、各々修正部に求められる光学特性を満たすような照射領域を光強度シミュレーションから求め、FIBで除去あるいは遮光膜を形成して黒欠陥あるいは白欠陥を修正する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子間力顕微鏡にてマスクパターンの欠陥の３次元形状を取得し、この3次元形状に基づいて転写もしくは光強度シミュレーションを行って前記欠陥を含めたマスクパターンの領域の露光光強度を推測し、前記露光光強度を正常なマスクパターンのそれと比較することにより欠陥修正の必要転写もしくはの有無を判断することを特徴とする転写もしくは光強度シミュレーションを用いたフォトマスクの欠陥修正方法。
【請求項２】
前記欠陥修正の必要の有無の判断において欠陥修正の必要が有りと判断した時に、前記欠陥が黒欠陥であったとき、この黒欠陥修正個所の集束イオンビーム欠陥修正時の３次元形状や、FIB照射によるダメージに基づく透過率低下を見こんで転写シミュレーションもしくは光強度シミュレーション計算をして、正常なパターンエッジラインからパターン側への削り込み量を求め、前記の削り込み量込みで集束イオンビームで黒欠陥修正を行い、正常なパターン部分と同様の光強度を得るようにすることを特徴とする請求項１記載の転写もしくは光強度シミュレーションを用いたフォトマスクの欠陥修正方法。
【請求項３】
前記欠陥修正の必要の有無の判断において前記欠陥修正の必要が有りと判断した時に、前記欠陥が白欠陥であったとき、集束イオンビームによる白欠陥修正膜の３次元形状や遮光率を見こんで光シミュレーション計算をして、正常パターンのエッジラインからの白欠陥修正膜の引っ込み量を求め、前記の引っ込み量を考慮して集束イオンビームで白欠陥修正を行い、正常なパターン部分と同様の光強度を得るようにすることを特徴とする請求項１記載の転写もしくは光強度シミュレーションを用いたフォトマスクの欠陥修正方法。
【請求項４】
前記欠陥修正の必要の有無の判断において前記欠陥修正の必要が有りと判断した時に、前記欠陥が黒欠陥であり、この黒欠陥を原子間力顕微鏡で修正するときに、該原子間力顕微鏡探針の探針形状に起因するスクラッチ加工後の実際の加工形状や透過率低下を見こんで転写シミュレーションもしくは光強度シミュレーション計算をし、正常なパターンのエッジラインからパターン側への削り込み量を求め、前記の削り込み量込みで原子間力顕微鏡探針のスクラッチ加工で黒欠陥修正を行うことを特徴とする請求項１記載の転写もしくは光強度シミュレーションを用いたフォトマスクの欠陥修正方法。
【請求項５】
請求項４記載のフォトマスクの欠陥修正方法において、修正する欠陥がレベンソン型位相シフトマスクの凸型の位相欠陥であること特徴とする転写もしくは光強度シミュレーションを用いたフォトマスクの欠陥修正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフォトマスクの欠陥修正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の微細化の進展により、従来にも増して転写の原版となるフォトマスクの性能に求められる要求も厳しくなってきている。欠陥修正に関しても修正部分が、必要とされる光学特性を満足することが今まで以上に強く求められている。
【０００３】
計算機の性能の向上によりフォトマスクの、精度の高い光強度シミュレーションや転写シミュレーションが行えるようになってきており、それに伴って欠陥の及ぼす光学的な影響も定量的に解析できるようになってきている(例えば非特許文献1)。
【０００４】
集束イオンビーム(FIB)で黒欠陥を修正するときには、修正個所のエッジのだれやイオンビームとして使用するGaの注入による石英基板の透過率の若干の低下のために欠陥のないところと比べて光強度が低下する。このため、光強度を増やすために正常なパターンのラインよりも少し削り込むことを行い光強度を増やしている。削り込み量の最適値は転写シミュレーション顕微鏡を用いて実験的に求められる。転写シミュレーション顕微鏡は、実際のマスクを露光するときと同じ条件で、マスクに光を透過させた後の像や光強度分布を得ることができるものである。すなわち、転写顕微鏡で観察しながら黒欠陥を削り込んで行き、最適な光強度分布が得られたときに削り込むのをやめる。
【０００５】
しかし、これには時間がかかり、形状の複雑な実欠陥では所望の光学的な性能が得られない場合もあった。
【０００６】
またFIBで白欠陥を修正するときには、修正個所のFIB-CVD遮光膜のエッジのだれやハロー成分のために欠陥のないところと比べて光強度が低下する。このため、光強度を増やすために正常なパターンのラインよりも少し引っ込めて遮光膜を形成している。引っ込み量の最適値はこれも上記した転写シミュレーション顕微鏡を用いて実験的に求められるが、決定するまでに時間もかかっていた。
【０００７】
FIB装置で観察した画像を用いて光強度シミュレーションを行い、欠陥修正の有無や欠陥修正部分の品質を保証しようとする提案がなされている(例えば特許文献2)。これはFIB装置に光強度シミュレーション手段を設けて、この光強度シミュレーション手段に目的とする欠陥修正部分を含むマスクパターンの画像データを入力し、この画像データと露光条件によりシミュレーション計算し、上記マスクパターンを露光転写した際の露光光強度分布を出力するものである。
【０００８】
最近ではフォトマスクの黒欠陥やレベンソンマスクの凸型の位相欠陥を被加工材質よりも硬い原子間力顕微鏡(AFM)探針のスクラッチ加工で除去することも行われている。
【非特許文献１】C. R. Musil, D. K. Stewart, and R. F. Clark, Proceedings of SPIE 4889 1048-1055(2002)
【特許文献１】特開2000−347384（第３−４頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記光強度シミュレーション手段を用いた方法においては、光強度シミュレーション手段に入力されるFIB装置で撮った画像データには欠陥の3次元的な情報が無く、従って、エッジのだれやハローの情報がない。また、Ga注入による透過率の低下や遮光膜成分の光学特性を考慮していない。このため光強度シミュレーションの結果得られる露光光強度分布と転写シミュレーション顕微鏡で得られる露光光強度分布と異なることが起こっていた。
【００１０】
また、上記AFMで欠陥部分をスクラッチして加工する方法においては、加工形状はAFMの探針の形状や走査条件に依存し、理想的な形状にならず、また除去領域の透過率もわずかに低下する。このため適切な光強度を得るために転写シミュレーション顕微鏡を用いて実験的に除去領域の微調整を行っており、条件だしに時間がかかっていた。
【００１１】
本発明は、上記問題点を解決し、転写もしくは光強度シミュレーションでより確度の高い欠陥修正の有無の判断を行え、FIBを用いた欠陥修正の際のビーム照射領域やAFMスクラッチ加工による除去領域の微調整の時間を短縮し、修正部分のより高い品質を保証しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のフォトマスクの欠陥修正方法においては、
第一に、原子間力顕微鏡（AFM）にてフォトマスクの欠陥の３次元形状を取得し、この３次元形状に基づいて転写もしくは光強度シミュレーション(以下光強度シミュレーションと略す)を行って前記欠陥を含めた領域の露光光強度を推測し、前記露光光強度を正常なマスクパターンのそれと比較することにより欠陥修正の必要の有無を判断することを特徴とする。すなわち、上記3次元形状に基づいて転写もしくは光強度シミュレーションを行ってウェーハへの転写特性を推測し、予想される欠陥部の線幅が許容値に入らないときには欠陥修正を行い、許容値に入っているときには欠陥修正を行わないと判断する。
【００１３】
第二に、上記において欠陥修正の必要が有りと判断した時に、この欠陥が黒欠陥であったときに、この黒欠陥修正個所の集束イオンビーム欠陥修正時の３次元形状や、FIB照射によるダメージに基づく透過率低下を見こんで光強度シミュレーション計算をし、正常なパターンエッジラインからパターン側への削り込み量を求め、前記の削り込み量込みで集束イオンビームで黒欠陥修正を行い、正常なパターン部分と同様の光強度分布を得ることを特徴とする。
【００１４】
第三に、欠陥が白欠陥であったときに、集束イオンビームによる白欠陥修正膜の３次元形状や遮光率を見こんで光シミュレーション計算をし、正常パターンのエッジラインからの白欠陥修正膜の引っ込み量を求め、前記の引っ込み量を考慮して集束イオンビームで白欠陥修正を行い、正常なパターン部分と同様の光強度分布を得ることを特徴とする。
【００１５】
第四に、欠陥が黒欠陥であり、この黒欠陥を原子間力顕微鏡で修正するときに、該原子間力顕微鏡探針の探針形状に起因するスクラッチ加工後の実際の加工形状や透過率低下を見こんで光強度シミュレーション計算をし、正常なパターンのエッジラインからパターン側への削り込み量を求め、前記の削り込み量込みで原子間力顕微鏡探針のスクラッチ加工で黒欠陥修正を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
AFMで得られた精確な3次元形状を入力して光強度シミュレーションを行うので、従来のFIBの二次元的で高さ情報の欠如した二次電子または二次イオンイメージを用いて光強度シミュレーションを行った場合よりも確度の高い光強度シミュレーションを行うことができ、確度の高い欠陥修正の必要の有無の判断を行える。
【００１７】
従来のFIBで修正個所の高い透過率を得るために行っていたビーム照射領域の微調整にかかっていた時間を短縮し、光強度シミュレーションだけで修正部分の必要な修正量をより的確に求め転写したときの光学特性を保証することができる。
【００１８】
AFM探針のスクラッチ加工の除去領域の微調整の時間も短縮でき、光強度シミュレーションだけで修正部分の必要な修正量をより的確に求め、転写したときの光学特性を保証することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１に示すような手順で欠陥修正を行う。通常の欠陥修正装置で修正を行うハード欠陥はガラス基板に問題はなくガラス基板と遮光膜界面はフラットで遮光膜パターンのみ余剰や欠如があるものなので3次元形状測定から容易に3次元的な欠陥領域を断定できるので、まず欠陥の忠実なAFM像を取得し、この3次元形状に基づいて転写もしくは光強度シミュレーション(以下光強度シミュレーションと略す)を行ってウェーハへの転写特性を推測し、シミュレーションで得た露光光強度分布を正常なパターンのそれと比較して、欠陥修正の必要の有無を判断する。
【００２０】
欠陥修正が必要と判断した場合は、欠陥修正個所の光学特性の劣化を考慮して欠陥修正の最適化を行う。すなわち、黒欠陥修正個所のFIB欠陥修正時の実際の3次元形状やFIB照射によるダメージに基づく透過率低下を見こんで光強度シミュレーション計算をし、正常なパターンのパターンエッジラインからパターン側への最適な削り込み量を求め、シミュレーションで求めた削り込み量込みで集束イオンビームで黒欠陥修正を行う。
【００２１】
欠陥が白欠陥であったときに、集束イオンビームによる白欠陥修正膜の３次元形状や遮光率を見こんで光シミュレーション計算をし、最適な光強度分布を得るために、修正膜の正常パターンのエッジラインからの引っ込み量を求め、この引っ込み量を考慮して集束イオンビームで白欠陥修正を行う。
【００２２】
欠陥が黒欠陥であり、この黒欠陥を原子間力顕微鏡で修正するときに、該原子間力顕微鏡探針の探針形状に起因するスクラッチ加工後の実際の加工形状や透過率低下を見こんで光強度シミュレーション計算をし、正常なパターンのエッジラインからパターン側への削り込み量を求め、この削り込み量込みで原子間力顕微鏡探針のスクラッチ加工で黒欠陥修正を行う。
【実施例】
【００２３】
上記した図1に示す操作手順を具体的に説明する。
【００２４】
まず欠陥を有するフォトマスクをA FMに導入し、欠陥検査装置で欠陥が見つかった位置にステージを移動する。直径が小さくアスペクト比の高い探針で欠陥を含む領域のAFM像を取得する。同じ探針であらかじめ標準サンプルを測定しておき、探針の形状の影響を求めておき、取得したAFM像にデコンボリューションを行ってより欠陥形状に忠実なAFM像を取得する。この3次元形状に基づいて光強度シミュレーションを行う。すなわち、取得した3次元形状画像データを使って、この欠陥領域を含むマスクパターンを露光した場合の光強度分布をシミュレーション計算によって求める。この光強度分布を正常なパターンのそれと比較し、欠陥修正の必要の有無を判断する。すなわち上記３次元形状に基づいて光強度シミュレーションを行って欠陥のウェーハへの転写特性を推測し、予想される欠陥部の線幅が許容値に入らないときには欠陥修正を行い、許容値に入っているときには欠陥修正を行わないと判断する。
【００２５】
欠陥修正が必要と判断した場合には以下のように欠陥修正を行う。
【００２６】
あらかじめ、光強度もしくは転写シミュレーションの前提条件となるFIB欠陥修正に伴う形状だれや光学特性を求めておく。このために、まず図2に示すようにFIBで、転写シミュレーション顕微鏡で透過率を正しく求めることができる3〜5μm□の領域3をエッチングする。次にできるだけ直径が小さくアスペクト比の高い探針で加工領域の3次元形状画像をAFMにて取得する。この場合において、探針の形状の影響の除去を行うため、上記探針で測定した形状と実際の形状と差をあらかじめ求めておき、上記探針を用いて加工領域を測定した後、その差分を補正して正確な形状を求めるようにする。上記AFMにてFIBでエッチングして修正した個所のエッジのだれの傾きを精確に求めておく。同時に転写シミュレーション顕微鏡で、加工領域4の透過部のＦＩＢによるダメージに基づく透過率の低下量を求めておく。また同様に図3に示すように遮光膜原料ガスを供給しながらFIBで、転写シミュレーション顕微鏡で透過率を正しく求めることができる3〜5μm□のデポジション領域5に遮光膜6を形成し、エッチングの場合同様、形状だれの位置や傾きとハローの厚みや幅を精確に求めておく。同時に転写シミュレーション顕微鏡でFIB-CVD遮光膜の厚みと透過率の関係を求めておく。
【００２７】
欠陥を有するフォトマスクをFIB装置に導入し、欠陥検査装置で欠陥が見つかった位置にステージを移動する。黒欠陥の場合は、上記AFMで求めた実際の加工個所のエッジのだれや転写シミュレーション顕微鏡で求めた実際の修正個所の透過部の透過率低下前提条件として、イオンビームを照射する領域を変えた場合のエッチングの3次元の出来上がり形状をそれぞれ予想し、その予想した3次元形状で欠陥を含む領域の光強度シミュレーションを行って欠陥部の転写されるであろう線幅(レジストが感光する光強度のしきい値を越えた線幅)を計算して正常なパターンと同じ線幅になるような補正量(パターンの削り込み量)8を求め、図4に示すようにFIBで認識した黒欠陥領域7にシミュレーションで求めた補正量(パターンの削り込み量)8を加えた領域を黒欠陥修正に必要なイオンビーム照射領域とし、FIBまたはアシストガスを供給しながらFIB-GAE（ガスアシストエッチング）で除去修正する。これにより、正常なパターン部分と同様の光強度分布を得ることができる。白欠陥9の場合は、AFMで求めた白欠陥修正部分の形状のだれの位置や傾き、あるいはハローの厚みや幅、転写シミュレーション顕微鏡で求めた実際のFIB-CVD遮光膜の膜厚と透過率の関係を前提条件として、イオンビームを照射する領域を変えた場合の3次元の遮光膜の出来上がり形状をそれぞれ予想し、その予想した3次元形状で欠陥を含む領域の光強度シミュレーションを行って欠陥部の転写されるであろう線幅(レジストが感光する光強度のしきい値を越えた線幅)を計算して正常なパターンと同じ線幅になるような補正量(正常パターンからの引っ込み量)10を求め、図5に示すようにFIBで認識した白欠陥領域にシミュレーションで求めた遮光膜の補正量(正常パターンからの引っ込み量)10を考慮した領域を白欠陥修正に必要なイオンビーム照射領域とし遮光膜原料ガスを供給しながらFIBで遮光膜6を堆積する。
【００２８】
AFM探針のスクラッチ加工で黒欠陥またはレベンソンマスクの凸型の位相欠陥を修正する場合も、あらかじめ被加工材質よりも硬いAFM探針によるスクラッチ加工で3〜5μm□の領域3を削り、次にできるだけ直径が小さくアスペクト比の高い探針で上記加工領域の3次元形状画像をＡＦＭにて取得する。この場合において、探針の形状の影響の除去を行うため、上記探針で測定した形状と実際の形状と差をあらかじめ求めておき、上記探針を用いて加工領域を測定した後、その差分を補正して正確な形状を求めるようにする。上記ＡＦＭを用いて、上記ＡＦＭにてスクラッチ加工して修正した個所のエッジのだれの傾きを精確に求めておく。同時に転写シミュレーション顕微鏡で加工領域の透過率の低下量を求めておく。その上で、欠陥を有するフォトマスクをAFMに導入し、欠陥検査装置で欠陥が見つかった位置にステージを移動する。黒欠陥の場合はAFMで求めた実際のエッジのだれや転写シミュレーション顕微鏡で求めた実際の修正個所の透過部の透過率低下を前提条件として、欠陥修正部に必要とされる光透過量を得るための探針走査範囲の補正量(パターンの削り込み量)を、補正量をパラメータとした光強度シミュレーションから求め、AFMで認識した黒欠陥領域7にシミュレーションで求めた補正量(パターンの削り込み量)8を加えた領域を黒欠陥修正に必要な走査範囲とし被加工材質よりも硬いAFM探針によるスクラッチ加工で除去修正する。レベンソンマスクの凸型の位相欠陥の修正前後の形状の模式断面図を図6（ａ）（ｂ）に示す。図6（ａ）において、遮光パターン１に対してアンダーカットのあるエッチングがなされて、このエッチング部に位相欠陥１１（ＡＦＭで確認できる部分）、１２（アンダーカットの庇の下の凸型の位相欠陥）が存在する。この位相欠陥部に対して、図６（ｂ）に示すように、AFMで求めた実際の加工個所のエッジのだれや転写シミュレーション顕微鏡で求めた実際の修正個所の透過部の透過率低下を前提条件として、スクラッチ加工の走査領域を変えた場合の3次元の出来上がり形状をそれぞれ予想し、その予想した3次元形状で欠陥を含む領域の光強度シミュレーションを行って欠陥部の転写されるであろう線幅(レジストが感光する光強度のしきい値を越えた線幅)を計算して正常なパターンと同じ線幅になるような補正量(Crの庇の削り込み量)１３を求め、AFMで認識した欠陥領域11にシミュレーションで求めたCrの庇の下の欠陥部分１２への削り込み量加えた領域14を欠陥修正に必要な範囲とし被加工材質よりも硬いAFM探針によるスクラッチ加工で除去修正する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の特徴を最も良く表す修正のフローチャートである。
【図２】FIBで黒欠陥修正領域の形状と透過率低下部分を説明する図である。
【図３】FIBで白欠陥修正領域の形状とハロー部分を説明する図である。
【図４】FIBで黒欠陥を修正する場合の説明図である。
【図５】FIBで白欠陥を修正する場合の説明図である。
【図６】AFMスクラッチ加工で黒欠陥またはレベンソンマスクの凸型の位相欠陥を修正する場合の説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  遮光パターン
２  ガラス(石英)基板
３  FIBエッチング領域
４  イオンビームダメージの領域
５  FIBデポジション領域
６  FIB-CVD遮光膜
７  黒欠陥領域
８  シミュレーションから求めた黒欠陥エッチング時の補正領域
９  白欠陥領域
１０  シミュレーションから求めた白欠陥FIB-CVD膜の補正領域
１１  AFMで確認できた凸型の位相欠陥
１２  アンダーカットの庇の下の凸型の位相欠陥
１３  シミュレーションから求めたアンダーカット構造のCr庇の削り込み領域
１４  凸型の位相欠陥の除去領域
【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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