(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの独立に動作できる探針を備えた走査プローブ顕微鏡を用いたフォトマスクの欠陥修正方法において、一方の探針で黒欠陥や白欠陥の修正加工を、他方の探針でドリフト量を検出し、ドリフト補正を加工と並行して行うことを特徴とするフォトマスクの欠陥修正方法。
【請求項２】
1本が原子間力顕微鏡探針である２つ以上の独立に動作できる探針を備えた走査プローブ顕微鏡を用いたフォトマスクの欠陥修正方法において、前記1本の原子間力顕微鏡探針の非接触モードでイメージを取得してドリフト量を検出し、ドリフトを補正しながら、残りの探針で黒欠陥除去や白欠陥修正加工を行うことを特徴とするフォトマスクの欠陥修正方法。
【請求項３】
黒欠陥除去は被加工材質よりも硬い一方の探針で物理的な除去方式により行い、ドリフト補正は他方の探針を用いて非接触モードの原子間力顕微鏡イメージを取得して行うことを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクの欠陥修正方法。
【請求項４】
白欠陥修正は導電性の一方の探針の電界により遮蔽膜原料ガスを分解して行い、ドリフト補正は他方の探針を用いて非接触モードの原子間力顕微鏡イメージを取得して行うことを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクの欠陥修正方法。
【請求項５】
黒欠陥除去は一方の探針である近接場光顕微鏡の近接場光によるレーザーアブレーションにより行い、ドリフト補正は他方の探針を用いて非接触モードの原子間力顕微鏡イメージを取得して行うことを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクの欠陥修正方法。
【請求項６】
白欠陥修正は一方の探針である近接場光顕微鏡の近接場光により遮蔽膜原料ガスを分解して行い、ドリフト補正は他方の探針を用いて非接触モードの原子間力顕微鏡イメージを取得して行うことを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクの欠陥修正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
Si半導体集積回路の微細化はめざましく、それに伴って転写に用いるマスクのパターン寸法も微細になってきている。縮小投影露光装置はこの要請に対して高NA化と短波長化で対応してきた。微細化の前倒しが求められる現在では、縮小投影露光装置はそのままで、解像力と焦点深度を向上させるために、超解像技術の一種である位相シフトマスクも用いられるようになってきている。マスクに欠陥が存在すると、欠陥がウェーハに転写されて歩留まりを減少する原因となるので、ウェー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ー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。上記のような技術的な趨勢により、マスクの欠陥修正にも小さな欠陥への対応が求められている。従来マスクの欠陥修正は、レーザーやイオンビームを用いた修正装置で行われてきたが、欠陥サイズの微小化や高精度化の要望から走査プローブ顕微鏡がマスクの欠陥修正にそのポテンシャルの高さから試みられ始めている。
【０００３】
走査プローブ顕微鏡を用いた黒欠陥修正に関しては、被加工材質よりも硬い探針を用いて物理的に削り取る方法(例えばSPIE Proceedings 4186, 670(2001))や近接場光顕微鏡によるレーザーアブレーションにより除去する方法(例えばSPIE Proceedings 2793, 481(1996))が報告されている。白欠陥修正に関して走査プローブ顕微鏡を用いた報告はないものの、走査トンネル顕微鏡を用いて金属有機物ガスを探針と基板の間の電界により分解して直径数10nmの微細な金属膜が生成できることが報告されており(例えばProc.IEEE 85,589(1997)、Appl. Phys. Lett. 6 8, 2210(1997))、この金属膜を遮蔽膜として用いれば白欠陥の修正も可能である。電界以外にも近接場光顕微鏡を用いて近接場光で有機金属ガスを分解して直径数10nmの微細な金属膜が形成できることが報告されている(Appl. Phys. Lett. 76, 2173(2000))。
【０００４】
上記走査プローブ顕微鏡を用いたいずれの加工においても、熱勾配が存在すると時間とともにドリフトにより加工位置がずれてしまうため、ドリフトを補正するかドリフトがおさまるのを待って加工を始めないと高精度の加工は行えない。通常試料導入時には試料と試料保持機構の温度差が事なっているので、熱ドリフトがおさまるのを待って加工を始めることが行われている。特にフォトマスクの場合、熱伝導性が良くないため、熱平衡に達するまで時間がかり、長時間熱ドリフトしてしまう。この場合当然のことながら待ち時間のためスループットは低下してしまう。また加工を開始してもエッチレートもしくは膜堆積速度が遅いため加工時間が長く、十分待ってから加工をはじめても室温の変動等によるドリフトのために加工位置が変動してしまい、高精度の加工を行うことができない。加工を定期的に中断してイメージを観察して前回のイメージとの比較からドリフト量を算出し、走査位置にフィードバックをかけて加工を再開すれば、加工位置のずれは小さく高精度の加工が可能であるが、イメージングの回数を増やすと精度は向上するもののスループットが低下するという問題がある。
【０００５】
試料保持機構の側面にミラーを設け、レーザーインターフェロメータによる距離測定から、走査プローブ顕微鏡探針の走査範囲にフィードバックをかけてドリフトを補正すれば、スループットの低下を伴わずにドリフトを補正できるが、試料と試料保持機構で温度が異なっている場合や試料の近傍に熱源があるときの試料の局所的な熱膨張による場合などの熱ドリフトに対しては補正できないという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、走査プローブ顕微鏡を用いたフォトマスク修正方法において、フォトマスク上の微細な黒欠陥もしくは白欠陥の欠陥修正を高スループットかつ高精度で行う手法を提示することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
最近、2本以上の探針を独立に駆動できる走査プローブ顕微鏡を用いた表面電気伝導の研究が報告されている(例えば、応用物理67, 1361(1998)、応用物理70,1165(2001))。本発明は、この装置に手を加えフォトマスクの欠陥修正に応用したもので、２つの独立に動作できる探針を備えた走査プローブ顕微鏡を用いたフォトマスクの欠陥修正方法において、一方の探針で黒欠陥や白欠陥の修正加工を、他方の探針でドリフト量を検出し、ドリフト補正を加工と並行して行うことを特徴とする。図1に示すように1本以上の加工用の探針1をガラス基板3や正常パターン4と区別された黒欠陥または白欠陥領域6のみ選択的に走査して修正している間、並行して加工用の探針1と独立に駆動できる探針2を非接触モードの原子間力顕微鏡探針として用いてドリフト補正用パターン5の連続的なイメージングを行い、前回のイメージとの比較からドリフト量を算出し、加工用の探針1の走査範囲に適宜フィードバックをかけドリフトを補正する。
【０００８】
【作用】
走査プローブ顕微鏡による加工なので、最先端マスクの微細な欠陥の修正に対応できる。非接触モードの原子間力顕微鏡の連続的な高分解能イメージからドリフト量を算出し、加工用の探針の走査範囲に適宜フィードバックをかけてドリフトを補正しているので、高精度のドリフト補正が可能である。加工用走査と独立してドリフト補正用の走査を行うので、ドリフト補正回数を増やしてもイメージ取得に伴うスループットの低下は起こらない。加工初期のみ頻繁にドリフト補正を行えば、少々熱ドリフトがあっても加工に大きな影響を及ぼさないため、マスク導入時の熱ドリフトが収まるのを待つ時間を短くすることもできる。マスク上の加工領域の近傍で得られたイメージによりドリフト補正を行うので、マスクとマスク保持機構で温度が異なっている場合やマスクの近傍に熱源があるときもドリフトを高精度に補正することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、図2に示すような黒欠陥除去を被加工材質よりも硬い探針の物理的な除去により行った場合の本発明の実施例について説明する。
黒欠陥を含むフォトマスクを二本の探針を独立に駆動できる走査プローブ顕微鏡を内臓した真空チャンバ内に導入し、欠陥検査装置の座標情報に基づいて黒欠陥のある位置までステージを移動する。まず黒欠陥を加工用の探針10を原子間力顕微鏡探針として用いて観察し、ガラス基板3や正常なパターン4から黒欠陥領域7の抽出を行う。欠陥位置と補正用パターンの相対的な位置がずれないように、同じタイミングで加工用の探針10と独立に駆動できる探針2を原子間力顕微鏡探針として用いて非接触モードでドリフト補正に用いるパターン5のイメージを取得する。加工は以下の手順で行う。
▲１▼黒欠陥修正は、被加工材質よりも硬い加工用の探針10の高さを固定して黒欠陥領域7のみ選択的に走査して物理的に除去することにより行う。1回の走査が終わると、加工用の探針10の位置を少し下げて、黒欠陥領域7のみ選択的に走査して物理的に除去することを繰り返す。加工と並行して非接触モードの原子間力顕微鏡でドリフト補正用のパターン5の高分解能観察を行う。
▲２▼取得したイメージを前回のドリフト補正用パターンのイメージと比較してドリフト量を算出する。
▲３▼ドリフト量が求まったら加工を一時中断して、加工用探針10の走査範囲にドリフト量を考慮した走査範囲の変更を行い、加工を再開する。
▲４▼黒欠陥除去が終わるまで▲１▼〜▲３▼の手順を繰り返す。
走査プローブ顕微鏡による高分解能かつ高い制御性を有する加工なので、最先端フォトマスクの微細な欠陥の修正にも対応できる。分解能の高い原子間力顕微鏡イメージの比較でドリフト補正を行うため、高精度のドリフト補正が可能である。また加工用走査と独立してドリフト補正用の走査を行うので、ドリフト補正回数を増やしてもイメージ取得に伴うスループットの低下は起こらない。さらに加工初期のみ頻繁にドリフト補正を行えば、少々熱ドリフトがあっても加工に大きな影響を及ぼさないため、フォトマスク導入時の熱ドリフトがおさまるのを待つ時間を短くすることもできる。フォトマスク上の加工領域の近傍のイメージによりドリフト補正を行うので、フォトマスクとフォトマスク保持機構で温度が異なっている場合や、フォトマスクの近傍に熱源があるときもドリフトを高精度に補正することができる。以上のように高精度なドリフト補正が行えるので、高精度な黒欠陥修正が行える。
【００１０】
次に、図3に示すような白欠陥修正を導電性の探針の電界により遮蔽膜原料ガスを分解して行った場合の実施例について説明する。
上記同様、白欠陥を含むフォトマスクを真空チャンバに導入し、導電性の探針11を原子間力顕微鏡のモードで使用して、白欠陥を含む領域の観察を行い、白欠陥領域8を認識する。加工は有機金属ガスのような遮蔽膜原料ガスをガス銃13を通して流しながら、探針直下にのみ遮蔽膜原料ガスが分解して遮蔽膜9を堆積することを利用して、認識した白欠陥領域8のみ高さを固定した導電性の加工用探針11にパルス電源14でパルス電圧をかけながら選択的に走査して遮蔽膜9を堆積する。1回の走査が終わると加工用探針11の高さを少し上げてパルス電圧をかけながらの白欠陥領域8の選択的な走査を繰り返し堆積した遮蔽膜9の上に更に遮蔽膜を堆積する。この手順を所望の膜厚が得られるまで繰り返して白欠陥を修正する。上記同様、加工と並行して非接触モードの原子間力顕微鏡でドリフト補正用のパターン5を連続的に観察してドリフトを補正するので、上記の実施例と同様に高スループットかつ高精度の白欠陥修正が実現できる。
【００１１】
次に、図4に示すような黒欠陥除去を近接場光顕微鏡の近接場光によるレーザーアブレーションにより行った場合の実施例について説明する。
上記被加工材質よりも硬い探針の物理的な除去により黒欠陥を除去する場合同様、黒欠陥を含むフォトマスクを真空チャンバに導入し、まず近接場光顕微鏡のシアフォースイメージで黒欠陥を含む領域の観察を行い、黒欠陥領域7を認識する。黒欠陥除去は近接場光顕微鏡の探針12直下のみ近接場光によるレーザーアブレーションが起こることを利用して、高さを固定した探針12を黒欠陥領域7のみ選択的に走査することで行う。上記被加工材質よりも硬い探針の物理的な除去により黒欠陥を除去する場合と同様の探針の高さ制御と選択的走査を黒欠陥がレーザーアブレーションにより除去できるまで繰り返し行う。加工と並行して非接触モードの原子間力顕微鏡でドリフト補正用のパターン5を連続的に観察してドリフトを補正するので、上記被加工材質よりも硬い探針の物理的な除去により黒欠陥を除去する場合の実施例と同様に高スループットかつ高精度の黒欠陥修正が実現できる。
【００１２】
次に、図5に示すような白欠陥修正を近接場光顕微鏡の近接場光により遮蔽膜原料ガスを分解して行った場合の実施例について説明する。
上記被加工材質よりも硬い探針の物理的な除去により黒欠陥を除去する場合同様、白欠陥を含むフォトマスクを真空チャンバに導入し、まず近接場光顕微鏡のシアフォースイメージで白欠陥を含む領域の観察を行い、白欠陥領域8を認識する。白欠陥修正は、探針13直下にのみ遮蔽膜原料ガスが近接場光を吸収して分解し遮蔽膜9を堆積することを利用して、有機金属ガスのような遮蔽膜原料ガスをガス銃13を通して流しながら、認識した白欠陥領域8のみ短波長レーザー13を入射し高さを固定した近接場高顕微鏡探針12で選択的に走査する。上記白欠陥修正を導電性の探針の電界により遮蔽膜原料ガスを分解して行った場合と同様の探針の制御と選択的走査を所望の膜厚が得られるまで繰り返す。加工と並行して非接触モードの原子間力顕微鏡でドリフト補正用のパターン5を連続的に観察してドリフトを補正するので、上記被加工材質よりも硬い探針の物理的な除去により黒欠陥を除去する場合の実施例と同様に高スループットかつ高精度の白欠陥修正が実現できる。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、２つの独立に動作できる探針を備えた走査プローブ顕微鏡を用いたフォトマスクの欠陥修正方法において、一方の探針で黒欠陥や白欠陥の修正加工を、他方の探針でドリフト量を検出し、ドリフト補正を行うものであるから、加工を中断してドリフト補正を行う従来方式と異なり、加工とドリフト補正を並行して行うことができる。加工の中断が必要ないことから作業時間の短縮、高スループットが図れる。また、ドリフト補正回数を増やしてもスループットの低下を起すことがないので、頻繁にドリフト補正を繰り返すことができ、結果的に高精度のフォトマスク欠陥修正を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の特徴を最も良くあらわす概念図である。
【図２】黒欠陥除去を被加工材質よりも硬い探針の物理的な除去により行った場合の実施例を説明する概念図である。
【図３】白欠陥修正を導電性の探針の電界により遮蔽膜原料ガスを分解して行った場合の実施例を説明する概念図である。
【図４】黒欠陥除去を近接場光顕微鏡の近接場光によるレーザーアブレーションにより行った場合の実施例を説明する概念図である。
【図５】白欠陥修正を近接場光顕微鏡の近接場光により遮蔽膜原料ガスを分解して行った場合の実施例を説明する概念図である。
【符号の説明】
1  加工用走査プローブ顕微鏡探針
2  原子間力顕微鏡探針
3  ガラス基板
4  正常なパターン
5  ドリフト補正用のパターン
6  欠陥領域
7  黒欠陥領域
8  白欠陥領域
9  堆積した遮蔽膜
10  被加工材質よりも硬い探針
11  導電性の探針
12  近接場光顕微鏡探針
13  遮蔽膜原料用ガス銃
14  パルス電源
15  短波長レーザー
【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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