(57)【要約】【課題】欠陥部分の根元側周辺の画像をダブルチップイメージの影響を受けることなく正確に取得して、欠陥部分とマスクパターンとを明確に区別した状態で認識することができると共に、該欠陥部分を切削除去加工により高精度に除去すること。【解決手段】プローブの変位が一定となるように探針と基板表面２ａとの距離を制御しながら複数のラインを１ライン毎に順々に走査して欠陥部分５の形状をＡＦＭ観察により認識する観察工程と、認識した欠陥部分に探針を所定の力で押し付けた状態で複数のラインを１ライン毎に順々に走査して欠陥部分を切削除去加工する加工工程と、を備え、観察工程の際、１ライン毎の走査方向をマスクパターン３のエッジ３ａに対して平行な方向（Ｃ方向）に設定すると共に、マスクパターン側から欠陥部分の先端側に向かう方向（Ｄ方向）に複数のラインを順々に走査するフォトマスク欠陥修正方法を提供する。【選択図】図１
2009003321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と該基板上に所定のパターンで形成されたマスクパターンとを有するフォトマスク
をＡＦＭ観察して、マスクパターンから突出した突起状の欠陥部分の形状を認識すると共に認識した欠陥部分を切削除去加工して修正するフォトマスク欠陥修正装置であって、
前記フォトマスクを固定するステージと、
前記基板に対向配置された探針を先端に有するプローブと、
前記基板と前記探針とを、前記基板表面に平行な方向及び基板表面に垂直な方向に相対的に移動させる移動手段と、
前記プローブの変位を測定する変位測定手段と、
該変位測定手段による測定結果に基づいて、前記プローブの変位が一定となるように前記探針と前記基板表面との距離を制御しながら隣接する複数のラインを１ライン毎順々に走査して、ＡＦＭ観察により前記欠陥部分の形状を認識すると共に、認識した欠陥部分に探針を所定の力で押し付けた状態で隣接する複数のラインを１ライン毎順々に走査して、欠陥部分を切削除去加工させる制御手段と、を備え、
該制御手段は、前記観察時に、前記１ライン毎の走査方向を前記マスクパターンのエッジに対して平行な方向に設定すると共に、マスクパターン側から前記欠陥部分の先端側に向かう方向に前記複数のラインを順々に走査するように制御し、
前記切削除去加工時に、前記１ライン毎の走査方向を前記マスクパターンのエッジに対して平行な方向に設定すると共に、前記欠陥部分の先端側からマスクパターンに向かう方向に前記複数のラインを順々に走査するように制御することを特徴とするフォトマスク欠陥修正装置。
【請求項２】
基板と該基板上に所定のパターンで形成されたマスクパターンとを有するフォトマスク
をＡＦＭ観察して、マスクパターンから突出した突起状の欠陥部分の形状を認識すると共に認識した欠陥部分を切削除去加工して修正するフォトマスク欠陥修正装置であって、
前記フォトマスクを固定するステージと、
前記基板に対向配置された探針を先端に有するプローブと、
前記基板と前記探針とを、前記基板表面に平行な方向及び基板表面に垂直な方向に相対的に移動させる移動手段と、
前記プローブの変位を測定する変位測定手段と、
該変位測定手段による測定結果に基づいて、前記プローブの変位が一定となるように前記探針と前記基板表面との距離を制御しながら隣接する複数のラインを１ライン毎順々に走査して、ＡＦＭ観察により前記欠陥部分の形状を認識すると共に、認識した欠陥部分に探針を所定の力で押し付けた状態で隣接する複数のラインを１ライン毎順々に走査して、欠陥部分を切削除去加工させる制御手段と、を備え、
該制御手段は、前記観察時に、前記１ライン毎の走査方向を前記マスクパターン側から前記欠陥部分の先端側に向かう方向に設定すると共に、マスクパターンのエッジに対して平行な方向に前記複数のラインを順々に走査するように制御し、
前記切削除去加工時に、前記１ライン毎の走査方向を前記マスクパターンのエッジに対して平行な方向に設定すると共に、前記欠陥部分の先端側からマスクパターンに向かう方向に前記複数のラインを順々に走査するように制御することを特徴とするフォトマスク欠陥修正装置。
【請求項３】
基板と該基板上に所定のパターンで形成されたマスクパターンとを有するフォトマスク
を、先端に探針を有するプローブによりＡＦＭ観察してマスクパターンから突出した突起状の欠陥部分の形状を認識すると共に認識した欠陥部分をプローブにより切削除去加工して修正するフォトマスク欠陥修正方法であって、
前記プローブの変位が一定となるように前記探針と前記基板表面との距離を制御しながら隣接する複数のラインを１ライン毎順々に走査して、ＡＦＭ観察により前記欠陥部分の形状を認識する観察工程と、
該観察工程後、認識した前記欠陥部分に前記探針を所定の力で押し付けた状態で隣接する複数のラインを１ライン毎順々に走査して、欠陥部分を切削除去加工する加工工程と、を備え、
前記観察工程の際、前記１ライン毎の走査を前記マスクパターンのエッジに対して平行な方向に行うと共に、マスクパターン側から前記欠陥部分の先端側に向かう方向に前記複数のラインを順々に走査し、
前記加工工程の際、前記１ライン毎の走査を前記マスクパターンのエッジに対して平行な方向に行うと共に、前記欠陥部分の先端側からマスクパターンに向かう方向に前記複数のラインを順々に走査することを特徴とするフォトマスク欠陥修正方法。
【請求項４】
基板と該基板上に所定のパターンで形成されたマスクパターンとを有するフォトマスク
を、先端に探針を有するプローブによりＡＦＭ観察してマスクパターンから突出した突起状の欠陥部分の形状を認識すると共に認識した欠陥部分をプローブにより切削除去加工して修正するフォトマスク欠陥修正方法であって、
前記プローブの変位が一定となるように前記探針と前記基板表面との距離を制御しながら隣接する複数のラインを１ライン毎順々に走査して、ＡＦＭ観察により前記欠陥部分の形状を認識する観察工程と、
該観察工程後、認識した前記欠陥部分に前記探針を所定の力で押し付けた状態で隣接する複数のラインを１ライン毎順々に走査して、欠陥部分を切削除去加工する加工工程と、を備え、
前記観察工程の際、前記１ライン毎の走査を前記マスクパターン側から前記欠陥部分の先端側に向かう方向に行うと共に、マスクパターンのエッジに対して平行な方向に前記複数のラインを順々に走査し、
前記加工工程の際、前記１ライン毎の走査を前記マスクパターンのエッジに対して平行な方向に行うと共に、前記欠陥部分の先端側からマスクパターンに向かう方向に前記複数のラインを順々に走査することを特徴とするフォトマスク欠陥修正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体を製造する際に用いられるフォトマスクの欠陥部分を切削除去加工して、正常なフォトマスクに修正するフォトマスク欠陥修正装置及びフォトマスク欠陥修正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体を製造する際に使用されるフォトマスクは、パターンの原版となるものであるので、マスク基板上にマスクパターンを描画した後、欠陥部分の有無を必ず検査すると共に必要に応じて欠陥部分の修正を適宜行っている。
このフォトマスクは、予め設計された描画データに基づいて描画装置によりマスク基板上に描かれている。これにより、マスク基板上にマスクパターンが描画されたフォトマスクが作製されている。また、フォトマスクを作製した後、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エハへ転写する前にフォトマスク欠陥修正装置により欠陥修正処理が行われている。
【０００３】
マスクパターンの欠陥としては、例えば、所望するパターンから余分に突出して突起となってしまったもの（Protrusion）や、所望するパターンに欠け等の凹部が生じてしまったもの（Intrusion）等がある。このような欠陥部分は、欠陥検査装置によって位置が特定された後、フォトマスク欠陥修正装置によって詳細に欠陥部の形状等が認識されると共に、突起となってしまったものに関しては除去加工が、パターン欠けに関しては凹部に遮光膜が膜付けされて修正されている。
【０００４】
この際の修正方法としては、様々な方法が知られているが、その１つとして原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Atomic Force Microscope）を利用して欠陥部分を修正する方法が知られている（非特許文献１参照）。
この方法は、先端に探針が設けられたプローブによりマスク基板上の所定範囲をＡＦＭ観察して、マスクパターンの欠陥部分を詳細に特定した後、該欠陥部分を同じプローブを利用して切削除去加工することで修正を行う方法である。特に、欠陥部分が所望するパターンから余分に突出して突起状となっている場合に有効な方法である。
【０００５】
この方法について、図１２を参照して具体的に説明する。なお図１２は、マスク基板３０上に描かれたマスクパターン３１を上方から見た図であり、マスクパターン３１に突起状の欠陥部分３２がある場合を図示している。
始めに、欠陥検査装置によって、予めマスクパターン３１に欠陥部分３２が存在していることが確認されていると共に、該欠陥部分３２の位置が特定されている。そして、フォトマスク欠陥修正装置により修正を行う前に、この位置データに基づいて予め欠陥部分３２の周辺を観察範囲Ｅとして指定しておく。
【０００６】
観察範囲Ｅが指定されると、フォトマスク欠陥修正装置は、この観察範囲Ｅ内でプローブを走査させる。具体的には、プローブの撓みが一定となるように、探針とマスク基板３０との距離を高さ制御しながら走査を行う。この際、マスクパターン３１に平行な方向（矢印Ａ１方向）に走査を行うと共に、該走査を欠陥部分３２の先端側から根元側（マスクパターン３１側）に向かって（矢印Ａ２方向に向かって）複数回繰り返し行っている。これにより、観察範囲Ｅ内においてマスク基板３０の表面観察を行うことができ、マスクパターン３１の一部及び欠陥部分３２の画像を取得して、該画像から画像処理等により欠陥のない直線パターンの輪郭線を抽出し、抽出した輪郭線から欠陥部分３２の輪郭線を推定し、推定した輪郭線の外側の余剰部分を欠陥と認識することができる。
【０００７】
次いで、上記方法で欠陥部分３２を認識した後、プローブを所定の力で欠陥部分３２に押し付けながら走査を行わせる。これにより、被加工材料（欠陥部分）よりも硬い探針を利用して、認識した欠陥部分３２を機械的な加工で切削することができる。そして、この走査をやはり複数回繰り返し行うことで、欠陥部分３２の全体を切削除去加工して、除去することができる。
具体的には、プローブをマスクパターン３１に平行な方向（矢印Ａ１方向）に走査してライン状に欠陥部分３２を切削すると共に、該走査を欠陥部分３２の先端側から根元側に向かって（矢印Ａ２方向に向かって）複数回繰り返し行うことで、欠陥部分３２の全体を切削除去加工している。
【０００８】
上述した方向（矢印Ａ２方向）に切削を行うのは、できるだけ切削抵抗を小さくするためである。仮に、根元側から先端側に向かって（矢印Ａ２方向とは反対の方向に向かって）切削除去加工を行った場合には、切削抵抗が大きいためうまく削り取れない恐れがあった。特に、フォトマスクは、上述したようにパターンの原版となるものであるので、欠陥部分３２を切削除去加工するにあたって高精度な加工が求められる。そのため、上述した方向で切削除去加工を行っている。これらの結果、突起状の欠陥部分３２を除去することができ、正しいマスクパターン３１に修正することができる。
【非特許文献１】Y.Morikawa、H.Kokubo、M.Nishiguchi、N.Hayashi、RWhite、R.Bozak、L.Trrill著「Defect repair performance using the nanomachining repair technique」、２００３年、Proc.of SPIE５１３０、Ｐ５２０−Ｐ５２７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した従来の方法では、以下の問題点がまだ残されていた。
始めに、プローブの先端に設けられている探針は、欠陥部分３２を切削除去加工するために、硬い材質（ダイヤモンド等）が採用されている。そのため、ＡＦＭ観察する際に、図１３に示すように探針３３によって欠陥部分３２の一部が抉られてしまう場合があった。特に、探針３３が欠陥部分３２を駆け上がる箇所で発生し易かった。しかも、この抉り取られた部分は、探針３３にそのまま付着してしまい、これ以降単なる異物Ｘとなってしまうものであった。
【００１０】
このように観察を行っている最中に一旦異物Ｘが探針付近に付着してしまうと、該異物Ｘが付着したままの探針３３で観察を行わざるを得ないので、探針先端と異物Ｘとの両方から原子間力を検出してしまい両者の原子間力をコンボリューションした二重像になり（以下ダブルチップイメージと呼ぶ）、正確な画像を取得することができなかった。しかも、先程付着した異物Ｘによって欠陥部分３２が再び抉られる可能性があり、図１４に示すように別の異物Ｘが新たに付着する恐れもあった。
このように、探針３３に付着した異物Ｘの影響によって、正常な画像が得られない場合があった。特に、１回目の観察はそれほどの影響はないが、複数回観察してから加工する場合には、ダブルチップイメージになり易かった。
【００１１】
ここで、従来の方法では、観察時に走査を繰り返す方向が、欠陥部分３２の先端側からマスクパターン３１側である根元側に向かって（矢印Ａ２方向に向かって）行うので、図１５に示すように、欠陥部分３２の根元側周辺の画像がダブルチップイメージとなってしまうものであった。そのため、欠陥部分３２の根元側付近における外形形状や、マスクパターン３１のエッジ形状を正確に認識することができない場合があった。具体的には、エッジ部がぼやけて不明確になったり、二重になったりして、明確な画像を得ることができなかった。
特に、マスクパターン３１のエッジ形状を正確に認識できないので、マスクパターン３１と欠陥部分３２とを明確に区別することが難しかった。そのため、欠陥部分３２だけを高精度に切削除去加工により除去することができないだけでなく、マスクパターン３１を削ってしまう恐れがあった。逆に、マスクパターン３１と欠陥部分３２とを明確に区別できないために、欠陥部分３２を大きく削り残してしまった場合には、追加工が必要となってしまい、作業効率を低下させていた。
【００１２】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、欠陥部分の根元側周辺の画像をダブルチップイメージの影響を受けることなく正確に取得して、欠陥部分とマスクパターンとを明確に区別した状態で認識することができると共に、該欠陥部分を切削除去加工により高精度に除去することができるフォトマスク欠陥修正装置及びフォトマスク欠陥修正方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明に係るフォトマスク欠陥修正装置は、基板と該基板上に所定のパターンで形成されたマスクパターンとを有するフォトマスクをＡＦＭ観察して、マスクパターンから突出した突起状の欠陥部分の形状を認識すると共に認識した欠陥部分を切削除去加工して修正するフォトマスク欠陥修正装置であって、前記フォトマスクを固定するステージと、前記基板に対向配置された探針を先端に有するプローブと、前記基板と前記探針とを、前記基板表面に平行な方向及び基板表面に垂直な方向に相対的に移動させる移動手段と、前記プローブの変位を測定する変位測定手段と、該変位測定手段による測定結果に基づいて、前記プローブの変位が一定となるように前記探針と前記基板表面との距離を制御しながら隣接する複数のラインを１ライン毎順々に走査して、ＡＦＭ観察により前記欠陥部分の形状を認識すると共に、認識した欠陥部分に探針を所定の力で押し付けた状態で隣接する複数のラインを１ライン毎順々に走査して、欠陥部分を切削除去加工させる制御手段と、を備え、該制御手段が、前記観察時に、前記１ライン毎の走査方向を前記マスクパターンのエッジに対して平行な方向に設定すると共に、マスクパターン側から前記欠陥部分の先端側に向かう方向に前記複数のラインを順々に走査するように制御し、前記切削除去加工時に、前記１ライン毎の走査方向を前記マスクパターンのエッジに対して平行な方向に設定すると共に、前記欠陥部分の先端側からマスクパターンに向かう方向に前記複数のラインを順々に走査するように制御することを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明に係るフォトマスク欠陥修正方法は、基板と該基板上に所定のパターンで形成されたマスクパターンとを有するフォトマスクを、先端に探針を有するプローブによりＡＦＭ観察してマスクパターンから突出した突起状の欠陥部分の形状を認識すると共に認識した欠陥部分をプローブにより切削除去加工して修正するフォトマスク欠陥修正方法であって、前記プローブの変位が一定となるように前記探針と前記基板表面との距離を制御しながら隣接する複数のラインを１ライン毎順々に走査して、ＡＦＭ観察により前記欠陥部分の形状を認識する観察工程と、該観察工程後、認識した前記欠陥部分に前記探針を所定の力で押し付けた状態で隣接する複数のラインを１ライン毎順々に走査して、欠陥部分を切削除去加工する加工工程と、を備え、前記観察工程の際、前記１ライン毎の走査を前記マスクパターンのエッジに対して平行な方向に行うと共に、マスクパターン側から前記欠陥部分の先端側に向かう方向に前記複数のラインを順々に走査し、前記加工工程の際、前記１ライン毎の走査を前記マスクパターンのエッジに対して平行な方向に行うと共に、前記欠陥部分の先端側からマスクパターンに向かう方向に前記複数のラインを順々に走査することを特徴とするものである。
【００１５】
この発明に係るフォトマスク欠陥修正装置及びフォトマスク欠陥修正方法においては、まず基板上に予め所定のパターンからなるマスクパターンが描画されたフォトマスクを、ステージ上に固定する。フォトマスクを固定した後、他の手段によって位置が特定されたマスクパターンの突起状の欠陥部分の周辺を観察範囲として指定する。
観察範囲が指定されると、制御手段はこの観察範囲内でプローブを走査させてＡＦＭ観察により画像を取得し、欠陥部分の形状を詳細に認識する観察工程を行う。具体的には、プローブの変位が一定となるように、探針と基板表面との距離を制御しながら複数のラインを１ライン毎に順々に走査して観察画像を取得する。これにより、指定した観察範囲内において基板の表面観察を行うことができ、マスクパターンの一部及び欠陥部分の外形形状を認識することができる。
【００１６】
特に、１ライン毎の走査を繰り返し行って複数のラインを順々に走査する際に、その繰り返し方向（即ち隣のラインに探針を移行する方向）が、欠陥部分の根元側であるマスクパターン側から欠陥部分の先端側に向かうように制御している。つまり、欠陥部分の先端側を先に観察するのではなく、先に根元側から観察を行っている。従って、異物等が付着していない清浄な探針を利用して、欠陥部分の根元側周辺を先に観察できるので、欠陥部分の根元側付近の外形形状やマスクパターンのエッジ形状の画像をダブルチップイメージの影響を受けることなく正確に取得することができる。これにより、欠陥部分とマスクパターンとを明確に区別した状態で認識することができる。
【００１７】
なお、欠陥部分の根元側を観察した後、徐々に欠陥部分の先端側に向かって走査が繰り返されるが、その途中で、探針によって抉り取られてしまった欠陥部分の一部が探針に付着する恐れがある。この場合には、欠陥部分の先端側の画像がダブルチップイメージとなり、先端側の外形形状を明確に認識することができない。しかしながら、上述したように観察を欠陥部分の根元側から先に行うので、根元側周辺に関しては正確な画像を取得することができる。
【００１８】
しかも、１ライン毎の走査に関しては、探針をマスクパターンのエッジに対して平行な方向に走査させる。そのため、マスクパターンのエッジに沿って探針を走査させることができるので、エッジの画像を高精度に取得することができる。その結果、マスクパターンのエッジを明瞭に認識することができる。
【００１９】
次いで、制御手段は、観察工程によって詳細に形状を認識した欠陥部分に探針を所定の力で押し付けた状態で、隣接する複数のラインを１ライン毎順々に走査して欠陥部分を切削除去加工する加工工程を行う。具体的には、上述した観察工程の場合と異なり、複数のラインを順々に走査する際の繰り返し方向（即ち隣のラインに探針を移行する方向）が、欠陥部分の先端側から欠陥部分の根元側であるマスクパターンに向かうよう制御しながら加工を行う。このように、欠陥部分の先端側から切削除去加工を行うので、小さい切削抵抗で加工することができ、効率良く短時間で切削を行うことができる。
【００２０】
上述したように、本発明に係るフォトマスク欠陥修正装置及びフォトマスク欠陥修正方法によれば、観察工程によって、欠陥部分の根元側の外形形状やマスクパターンのエッジの画像が従来のものとは異なり正確に取得されており、欠陥部分とマスクパターンとが明確に区別されている。そのため、マスクパターンを削ってしまうといった不具合を防止しつつ、欠陥部分だけを高精度に切削除去加工して除去することができる。
その結果、マスクパターンの修正を高精度に行うことができる。また、転写の原版として高品質なフォトマスクを得ることができる。
【００２１】
また、本発明に係るフォトマスク欠陥修正装置は、基板と該基板上に所定のパターンで形成されたマスクパターンとを有するフォトマスクをＡＦＭ観察して、マスクパターンから突出した突起状の欠陥部分の形状を認識すると共に認識した欠陥部分を切削除去加工して修正するフォトマスク欠陥修正装置であって、前記フォトマスクを固定するステージと、前記基板に対向配置された探針を先端に有するプローブと、前記基板と前記探針とを、前記基板表面に平行な方向及び基板表面に垂直な方向に相対的に移動させる移動手段と、前記プローブの変位を測定する変位測定手段と、該変位測定手段による測定結果に基づいて、前記プローブの変位が一定となるように前記探針と前記基板表面との距離を制御しながら隣接する複数のラインを１ライン毎順々に走査して、ＡＦＭ観察により前記欠陥部分の形状を認識すると共に、認識した欠陥部分に探針を所定の力で押し付けた状態で隣接する複数のラインを１ライン毎順々に走査して、欠陥部分を切削除去加工させる制御手段と、を備え、該制御手段が、前記観察時に、前記１ライン毎の走査方向を前記マスクパターン側から前記欠陥部分の先端側に向かう方向に設定すると共に、マスクパターンのエッジに対して平行な方向に前記複数のラインを順々に走査するように制御し、前記切削除去加工時に、前記１ライン毎の走査方向を前記マスクパターンのエッジに対して平行な方向に設定すると共に、前記欠陥部分の先端側からマスクパターンに向かう方向に前記複数のラインを順々に走査するように制御することを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明に係るフォトマスク欠陥修正方法は、基板と該基板上に所定のパターンで形成されたマスクパターンとを有するフォトマスクを、先端に探針を有するプローブによりＡＦＭ観察してマスクパターンから突出した突起状の欠陥部分の形状を認識すると共に認識した欠陥部分をプローブにより切削除去加工して修正するフォトマスク欠陥修正方法であって、前記プローブの変位が一定となるように前記探針と前記基板表面との距離を制御しながら隣接する複数のラインを１ライン毎順々に走査して、ＡＦＭ観察により前記欠陥部分の形状を認識する観察工程と、該観察工程後、認識した前記欠陥部分に前記探針を所定の力で押し付けた状態で隣接する複数のラインを１ライン毎順々に走査して、欠陥部分を切削除去加工する加工工程と、を備え、前記観察工程の際、前記１ライン毎の走査を前記マスクパターン側から前記欠陥部分の先端側に向かう方向に行うと共に、マスクパターンのエッジに対して平行な方向に前記複数のラインを順々に走査し、前記加工工程の際、前記１ライン毎の走査を前記マスクパターンのエッジに対して平行な方向に行うと共に、前記欠陥部分の先端側からマスクパターンに向かう方向に前記複数のラインを順々に走査することを特徴とするものである。
【００２３】
この発明に係るフォトマスク欠陥修正装置及びフォトマスク欠陥修正方法においては、まず基板上に予め所定のパターンからなるマスクパターンが描画されたフォトマスクを、ステージ上に固定する。フォトマスクを固定した後、他の手段によって位置が特定されたマスクパターンの突起状の欠陥部分の周辺を観察範囲として指定する。
観察範囲が指定されると、制御手段はこの観察範囲内でプローブを走査させてＡＦＭ観察により画像を取得し、欠陥部分の形状を詳細に認識する観察工程を行う。具体的には、プローブの変位が一定となるように、探針と基板表面との距離を制御しながら複数のラインを１ライン毎に順々に走査して観察画像を取得する。これにより、指定した観察範囲内において基板の表面観察を行うことができ、マスクパターンの一部及び欠陥部分の外形形状を認識することができる。
【００２４】
特に、１ライン毎の走査をマスクパターン側から欠陥部分の先端側に向かう方向に行う。このように、１ライン毎の走査を行う際に、基板上に形成されたマスクパターン側から行うので、探針は基板とマスクパターンとの間に生じた段差を常に上から下に向けて下りる形となる。ここで、欠陥部分が探針によって抉られて、その一部が探針に付着する現象は、探針が欠陥部分を駆け上がる場合に発生し易いものである。しかしながら、上述した方向に探針を走査することで、探針の駆け上がりをなくすことができるので、探針によって欠陥部分が抉られてしまうことを防止することができる。
【００２５】
従って、異物の付着がない清浄な探針で観察を行うことができ、欠陥部分の根元側だけでなく、全体の外形形状やマスクパターンのエッジ形状の画像をダブルチップイメージの影響を受けることなく正確に取得することができる。これにより、欠陥部分とマスクパターンとを明確に区別した状態で認識することができる。
しかも、１ライン毎の走査を繰り返し行って複数のラインを順々に走査する際に、その繰り返し方向（即ち隣のラインに探針を移行する方向）が、マスクパターンのエッジに対して平行な方向に向くように制御している。よって、走査回数を減らしたとしても、各走査で得られる観察画像からエッジ検出を行うことができる、従って、観察工程に費やす時間を短縮することができ、作業効率を向上することができる。
【００２６】
次いで、制御手段は、観察工程によって詳細に形状を認識した欠陥部分に探針を所定の力で押し付けた状態で、隣接する複数のラインを１ライン毎順々に走査して欠陥部分を切削除去加工する加工工程を行う。具体的には、上述した観察工程の場合と異なり、複数のラインを順々に走査する際の繰り返し方向（即ち隣のラインに探針を移行する方向）が、欠陥部分の先端側から欠陥部分の根元側であるマスクパターンに向かうよう制御しながら加工を行う。このように、欠陥部分の先端側から切削除去加工を行うので、小さい切削抵抗で加工することができ、効率良く短時間で切削を行うことができる。
【００２７】
上述したように、本発明に係るフォトマスク欠陥修正装置及びフォトマスク欠陥修正方法によれば、観察工程によって、欠陥部分の根元側の外形形状やマスクパターンのエッジの画像が従来のものとは異なり正確に取得されており、欠陥部分とマスクパターンとが明確に区別されている。そのため、マスクパターンを削ってしまうといった不具合を防止しつつ、欠陥部分だけを高精度に切削除去加工して除去することができる。
その結果、マスクパターンの修正を高精度に行うことができる。また、転写の原版として高品質なフォトマスクを得ることができる。
【発明の効果】
【００２８】
この発明に係るフォトマスク欠陥修正装置及びフォトマスク欠陥修正方法によれば、欠陥部分の根元側周辺の画像をダブルチップイメージの影響を受けることなく正確に取得して、欠陥部分とマスクパターンとを明確に区別した状態で認識することができると共に、該欠陥部分を切削除去加工により高精度に除去することができる。その結果、マスクパターンを高精度に修正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明に係るフォトマスク欠陥修正装置及びフォトマスク欠陥修正方法の一実施形態について、図１から図８を参照して説明する。なお、本実施形態では、光てこ方式を利用した場合を例に挙げて説明する。
【００３０】
本実施形態のフォトマスク欠陥修正装置１は、図１に示す基板２と該基板２上に所定のパターンで形成された遮光膜マスクパターン（以下、単にマスクパターンと言う）３とを有するフォトマスク４をＡＦＭ観察して、マスクパターン３から突出した突起状の余剰欠陥部分（以下、単に欠陥部分と言う）５の形状を認識すると共に、認識した欠陥部分５を切削除去加工して修正する装置である。
なお、フォトマスク４は、図示しない描画装置によって作製されたものであり、予め設計された描画データに基づいて基板２上にマスクパターン３が描画されている。また、描画装置によって作製された後、フォトマスク４は図示しない欠陥検査装置によって検査されており、欠陥部分５の位置が既に特定されている。また、フォトマスク４の基板２は、光の透過部でマスク基板となるものであり、例えばガラス又は石英基板である。
【００３１】
本実施形態のフォトマスク欠陥修正装置１は、図２に示すように、フォトマスク４を固定するステージ１０と、基板２に対向配置された探針１１ａを先端に有するプローブ１１と、基板２と探針１１ａとを基板表面２ａに平行なＸＹ方向及び基板表面２ａに垂直なＺ方向に相対的に移動させる移動手段１２と、プローブ１１の変位（撓み）を測定する変位測定手段１３と、これら各構成品を総合的に制御する制御手段１４と、を備えている。
【００３２】
上記探針１１ａは、欠陥部分５を容易に切削することができるように硬い材質、例えばダイヤモンド等からなるものであり、切削除去加工の際に欠陥部分５に当たる面が垂直になるように形成されている。また、プローブ１１は、シリコン等により形成されており、本体部１１ｂによって片持ち状態に支持されている。このプローブ１１は、切削除去加工時の加工抵抗で捩れて刃先に対して加工に十分な荷重がかからなくならないように、従来のプローブよりもバネ定数の高いものを使用している。本体部１１ｂは、ホルダ部１５に固定された斜面ブロック１６の載置面１６ａに図示しないワイヤ等を利用して着脱自在に固定されている。これによりプローブ１１は、基板表面２ａに対して所定角度傾いた状態で固定されている。
【００３３】
ホルダ部１５は、基板２の上方に位置するように図示しない架台に取り付けられている。また、このホルダ部１５には、プローブ１１の裏面に形成された図示しない反射面に向けて、後述するレーザ光Ｌを入射させると共に、反射面で反射したレーザ光Ｌを出射させる開口部１５ａが形成されている。
上記ステージ１０は、ＸＹＺスキャナ２０上に載置されており、該ＸＹＺスキャナ２０は図示しない防振台上に載置されている。このＸＹＺスキャナ２０は、例えばピエゾ素子であり、ＸＹ走査系とＺサーボ系を含むＸＹＺスキャナ制御部２１から電圧を印加されることで、ＸＹ方向及びＺ方向にそれぞれ微小移動するようになっている。即ち、これらＸＹＺスキャナ２０及びＸＹＺスキャナ制御部２１は、上記移動手段１２として機能する。
【００３４】
また、ホルダ部１５の上方には、プローブ１１の裏面側に形成された反射面に向けてレーザ光Ｌを照射するレーザ光源２２と、反射面で反射されたレーザ光Ｌを、ミラー２３を利用して受光する光検出部２４と、が設けられている。なお、レーザ光源２２から照射されたレーザ光Ｌは、ホルダ部１５の開口部１５ａ内を通過しながら反射面に達し、反射面で反射された後、再度開口部１５ａ内を通過して光検出部２４に入射するようになっている。
【００３５】
光検出部２４は、例えば入射面が２分割或いは４分割されたフォトダイオードであり、レーザ光Ｌの入射位置からプローブ１１の変位（撓み）を検出する。そして、光検出部２４は、検出したプローブ１１の変位をＤＩＦ信号としてプリアンプ２５に出力している。即ち、これらレーザ光源２２、ミラー２３、光検出部２４は、プローブ１１の変位を測定する上記変位測定手段１３として機能する。
【００３６】
また、光検出部２４から出力されたＤＩＦ信号は、プリアンプ２５によって増幅された後、Ｚ電圧フィードバック回路２６に送られる。Ｚ電圧フィードバック回路２６は、送られてきたＤＩＦ信号が常に一定となるように、ＸＹＺスキャナ制御部２１をフィードバック制御する。これにより、基板表面２ａをＡＦＭ観察する際に、基板２と探針１１ａとの距離をプローブ１１の変位が一定となるように高さ制御することができる。
【００３７】
また、Ｚ電圧フィードバック回路２６には、制御部２７が接続されており、該制御部２７がＺ電圧フィードバック回路２６により上下させる信号に基づいて、基板表面２ａ上の観察データを取得することができるようになっている。これにより、基板２上に形成されているマスクパターン３や該マスクパターン３の欠陥部分５の画像を取得することができるようになっている。
即ち、これらＺ電圧フィードバック回路２６及び制御部２７は、上記制御手段１４として機能する。なお、この制御手段１４は、ＡＦＭ観察を行って、切削除去加工の対象物である欠陥部分５を詳細に認識した後、引き続き欠陥部分５を切削除去加工するように設定されている。
【００３８】
また、上記制御部２７には、オペレータが各種の情報を入力することができる入力部２８が接続されており、該入力部２８を介してＡＦＭ観察を行う走査範囲等を自在に設定できるようになっている。これによりオペレータは、欠陥検査装置によって特定された欠陥部分５の位置データに基づいて、観察範囲Ｅを設定することが可能とされている。
そして制御部２７は、観察範囲Ｅが設定されると、該観察範囲Ｅ内でＡＦＭ観察及び切削除去加工を行うように設定されている。
【００３９】
本実施形態では、観察を行う際に、プローブ１１の変位が一定となるように探針１１と基板表面２ａとの距離を制御しながら隣接する複数のラインを１ライン毎順々に走査してＡＦＭ観察を行うように、制御手段１４が各構成品を制御している。
具体的には、図１に示すように、１ライン毎の走査方向をマスクパターン３のエッジ３ａに対して平行な方向（矢印Ｃ方向）に設定すると共に、マスクパターン３側から欠陥部分５の先端側に向かう方向（矢印Ｄ方向）に複数のラインを順々に走査するように制御している。
【００４０】
一方、切削除去加工を行う際に、ＡＦＭ観察によって認識した欠陥部分に探針１１を所定の力で押し付けた状態で、隣接する複数のラインを１ライン毎順々に走査して欠陥部分５を切削除去加工するように、制御手段１４が各構成品を制御している。
具体的には、図１に示すように、１ライン毎の走査方向をマスクパターン３のエッジ３ａに対して平行な方向（矢印Ｃ方向）に設定すると共に、欠陥部分５の先端側からマスクパターン３に向かう方向（矢印Ｆ方向）に複数のラインを順々に走査するように制御している。
【００４１】
次に、このように構成されたフォトマスク欠陥修正装置１により、マスクパターン３の欠陥部分５を修正するフォトマスク欠陥修正方法について、以下に説明する。
本実施形態のフォトマスク欠陥修正方法は、欠陥検査装置によって位置が特定された欠陥部分５をＡＦＭ観察して形状を詳細に認識する観察工程と、観察工程によって認識された欠陥部分５を切削除去加工して除去する加工工程と、を備えている。これら各工程について、以下に詳細に説明する。
【００４２】
まず初めに、初期設定を行う。即ち、ステージ１０上にフォトマスク４を固定した後、プローブ１１の反射面に確実にレーザ光Ｌが入射するように、また、反射したレーザ光Ｌが光検出部２４に確実に入射するように、レーザ光源２２及び光検出部２４の位置や、プローブ１１の取付け状態等を調整する。続いてオペレータは、入力部２８を介して、欠陥検査装置によって位置が特定された欠陥部分５の周辺を、図３に示すように観察範囲Ｅとして指定する。
【００４３】
この初期設定が終了した後、観察を開始させる。
観察が開始されると、制御手段１４は指定された観察範囲Ｅ内でプローブ１１を走査させてＡＦＭ観察により画像を取得し、欠陥部分５の形状を詳細に認識する観察工程を行う。具体的に説明すると、まず、ＸＹＺスキャナ２０を駆動して、探針１１ａを図３に示すポイントＰ１に移動させると共に、該ポイントＰ１で探針１１ａと基板２とを接近させ、探針１１ａとマスクパターン３とを微小な力で接触させる。この際、探針１１ａが接近するにつれて、徐々にプローブ１１が撓んで変位する。よって、この変位に基づいて、探針１１ａが微小な力で接触したか否かを高精度に検出することができる。
【００４４】
次いで、プローブ１１の変位が一定となるように高さ制御しながら、図３及び図４に示すように、ＸＹＺスキャナ２０を駆動して探針１１ａをマスクパターン３のエッジ３ａに対して平行な方向（矢印Ｃ方向）に沿ってライン状に走査させると共に、このライン状の走査を、マスクパターン３側から欠陥部分５の先端側に向かう方向（矢印Ｄ方向）に順々に繰り返し行う。この際、凹凸に応じてプローブ１１が撓んで変位しようとするので、光検出部２４に入射するレーザ光Ｌの位置が異なる。すると光検出部２４は、入射位置の変位に応じたＤＩＦ信号をプリアンプ２５に出力する。出力されたＤＩＦ信号は、プリアンプ２５によって増幅された後、Ｚ電圧フィードバック回路２６に送られる。
【００４５】
Ｚ電圧フィードバック回路２６は、送られてきたＤＩＦ信号が常に一定となるように（つまり、プローブ１１の変位が一定となるように）、ＸＹＺスキャナ制御部２１によりＸＹＺスキャナ２０をＺ方向に微小移動させてフィードバック制御を行う。これにより、プローブ１１の変位が一定となるように高さ制御した状態で走査を行うことができる。また、制御部２７は、Ｚ電圧フィードバック回路２６により上下させる信号に基づいて、観察範囲Ｅ内の表面観察を行うことができる。その結果、観察範囲Ｅ内において、マスクパターン３の一部及び欠陥部分５の外形形状を認識することができる。
【００４６】
特に、１ライン毎の走査を繰り返し行って複数のラインを順々に走査する際に、その繰り返し方向（即ち、隣のラインに探針１１を移行する方向）が、欠陥部分５の根元側であるマスクパターン３側から欠陥部分５の先端側に向かう方向（矢印Ｄ方向）になるように制御している。つまり、欠陥部分５の先端側を先に観察するのではなく、先に根元側から観察を行っている。従って、異物等が付着していない清浄な探針１１ａを利用して、欠陥部分５の根元側周辺を先に観察できるので、図５に示すように、欠陥部分５の根元側付近の外形形状やマスクパターン３のエッジ３ａ形状の画像を、ダブルチップイメージの影響を受けることなく正確に取得することができる。これにより、欠陥部分５とマスクパターン３とを明確に区別した状態で認識することができる。
【００４７】
なお、欠陥部分５の根元側を観察した後、徐々に欠陥部分５の先端側に向かって走査が繰り返されるが、その途中で、探針１１ａによって抉り取られてしまった欠陥部分５の一部が探針１１ａに付着する恐れがある。この場合には、欠陥部分５の先端側の画像が、ダブルチップイメージとなり、先端側の外形形状を明確に認識することができない。しかしながら、上述したように、観察を根元側から先に行うので、図５に示すように根元側周辺に関しては正確な画像を取得することができる。
【００４８】
しかも、１ライン毎の走査に関しては、探針１１ａをマスクパターン３のエッジ３ａに対して平行な方向（矢印Ｃ方向）に走査させている。これにより、マスクパターン３のエッジ３ａに沿って探針１１ａを走査させることができ、エッジ３ａの画像をより高精度に取得することができる。そのため、マスクパターン３のエッジ３ａを明瞭に認識することができる。
【００４９】
次いで、制御部２７は、観察工程によって詳細に形状を認識した欠陥部分５に探針１１ａを所定の力で押し付けた状態で、隣接する複数のラインを１ライン毎順々に走査して欠陥部分５を切削除去加工する加工工程を行う。
具体的に説明すると、まず、ＸＹＺスキャナ２０を駆動して、探針１１ａを図６に示すポイントＰ２に移動させると共に、該ポイントＰ２で探針１１ａと基板２とを接近させ、探針１１ａとマスクパターン３とを所定の力で接触させる。この際、探針１１ａを押し付けるにつれて、徐々にプローブ１１が撓んで変位するので、この変位に基づいて探針１１ａを所定の力で確実に押し付けることができる。
【００５０】
次いで、この押し付け力を制御しながらＸＹＺスキャナ２０を駆動して、探針１１ａをマスクパターン３のエッジ３ａに対して平行な方向（矢印Ｃ方向）にライン状に走査させると共に、図６及び図７に示すように、このライン状の走査を欠陥部分５の先端側からマスクパターン３側に向かう方向（矢印Ｆ方向）に順々に繰り返し行う。これにより、欠陥部分５を徐々に切削除去加工することができ、最終的に欠陥部分５の全体を切削して除去することができる。特に、上述した観察工程の場合と異なり、欠陥部分５の先端側から切削除去加工を行うので、小さい切削抵抗で加工することができ、効率良く短時間で切削を行うことができる。
【００５１】
また、観察工程によって、欠陥部分５の根元側の外形形状やマスクパターン３のエッジ３ａの画像が従来のものとは異なり正確に取得されており、欠陥部分５とマスクパターン３とが明確に区別されている。そのため、マスクパターン３を削ってしまうといった不具合を防止しつつ、図８に示すように、欠陥部分５だけを高精度に切削除去加工して除去することができる。その結果、マスクパターン３の修正を高精度に行うことができる。また、転写の原版として高品質なフォトマスク４を得ることができる。
【００５２】
上述したように、本実施形態のフォトマスク欠陥修正装置１及びフォトマスク欠陥修正方法によれば、観察時に、欠陥部分５の根元側周辺の画像をダブルチップイメージの影響を受けることなく正確に取得することができ、欠陥部分５とマスクパターン３とを明確に区別した状態で認識することができる。従って、欠陥部分５だけを高精度に切削除去加工することができ、高精度な修正を行うことができる。
【００５３】
なお、本発明の技術範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
【００５４】
例えば、上記実施形態では、基板２側を３次元方向に移動させるスキャン方式としたが、この場合に限られず、プローブ１１側を３次元方向に移動させるようにしても構わない。また、プローブ１１側をＺ方向に移動させると共に、基板２側をＸＹ方向に移動させるように構成しても構わない。いずれの場合であっても、スキャン方式が異なるだけで、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００５５】
また、上記実施形態では、ホルダ部１５に形成された開口部１５ａを通してプローブ１１にレーザ光Ｌを入射させると共に、反射したレーザ光Ｌを出射させる構成としたが、この場合に限られるものではない。例えば、ホルダ部１５を光学的に透明な材料（例えば、ガラス）で形成して開口部１５ａをなくしても構わない。
また、上記実施形態では、変位測定手段１３が光てこ方式によりプローブ１１の変位検出を行ったが、光てこ方式に限定されるものではない、例えば、プローブ１１自身に変位検出機能（例えば、ピエゾ抵抗素子等）を設けた自己検知方式を採用しても構わない。
【００５６】
また、上記実施形態において、観察工程の際に図９に示す矢印Ｊ方向（矢印Ｃ方向とは反対の方向）に走査しても構わない。この場合であっても、同様の作用効果を奏することができる。
【００５７】
更に、上記実施形態において、観察工程の際に、１ライン毎の走査方向をマスクパターン３のエッジ３ａに対して平行な方向（矢印Ｃ方向）に設定すると共に、マスクパターン３側から欠陥部分５の先端側に向かう方向（矢印Ｄ方向）に複数のラインを順々に走査するように制御したが、図１０に示すように、制御しても構わない。
即ち、マスクパターン３側から欠陥部分５の先端側に向かう方向（矢印Ｄ方向）にライン状に走査すると共に、該ライン状の走査をマスクパターン３のエッジ３ａに対して平行な方向（矢印Ｃ方向）に向けて順に繰り返し行うように制御しても構わない。
【００５８】
この場合には、１ライン毎の走査を行う際に、基板２上に形成されたマスクパターン３側から行うので、探針１１ａは基板２とマスクパターン３或いは欠陥部分５との間に生じた段差を上から下に向けて下りる形となる。ここで、欠陥部分５が探針１１ａによって抉られて、その一部が探針１１ａに付着する現象は、探針１１ａが欠陥部分５を駆け上がる場合に発生し易いものである。しかしながら、上記方向（Ｄ方向）に探針１１ａを走査することで、探針１１ａの駆け上がりをなくすことができるので、探針１１ａによって欠陥部分５が抉られてしまうことを防止することができる。
【００５９】
従って、異物の付着がない清浄な探針１１ａで観察を行うことができ、欠陥部分５の根元側だけでなく、全体の外形形状やマスクパターン３のエッジ３ａの画像をダブルチップイメージの影響を受けることなく正確に取得することができる。その結果、上記実施形態と同様に、欠陥部分５の切削を高精度に行うことができ、マスクパターン３の修正を確実に行うことができる。
また、マスクパターン３のエッジ３ａに対して平行な方向（矢印Ｃ方向）に走査を繰り返し行うので、走査回数を減らしたとしても、各走査で得られる画像からエッジ３ａを検出することができる。従って、観察工程に費やす時間を短縮することができ、作業効率を向上することができる。
なお、図１１に示す矢印Ｊ方向に、ライン状の走査を順々に繰り返し行っても構わない。この場合であっても同様の作用効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係るフォトマスク欠陥修正装置で修正を行うフォトマスクの斜視図である。
【図２】本発明に係るフォトマスク欠陥修正装置の一実施形態を示す構成図である。
【図３】図２に示すフォトマスク欠陥修正装置によりマスクパターンに生じた欠陥部分を修正する際の一工程を示す図であって、設定された観察範囲内でＡＦＭ観察を行っているときの探針の動きを、マスクパターンの上方から見た図である。
【図４】図３に示す断面矢視Ｇ−Ｇ図である。
【図５】図３に示す観察の結果得られた、マスクパターン及び欠陥部分の画像イメージ図である。
【図６】図２に示すフォトマスク欠陥修正装置によりマスクパターンに生じた欠陥部分を修正する際の一工程を示す図であって、観察終了後、欠陥部分を切削除去加工しているときの探針の動きを、マスクパターンの上方から見た図である。
【図７】図６に示す断面矢視Ｈ−Ｈ図である。
【図８】切削除去加工を行った後のマスクパターンの斜視図である。
【図９】ＡＦＭ観察を行う場合の変形例を示す図であって、図３に示す方向とは反対の方向に探針を走査させる場合の動きを、マスクパターンの上方から見た図である。
【図１０】ＡＦＭ観察を行う場合の変形例を示す図であって、マスクパターン側から欠陥部分の先端側に向けて探針を走査させると共に、該走査をマスクパターンに平行な方向に繰り返し行う場合の探針の動きを、マスクパターンの上方から見た図である。
【図１１】ＡＦＭ観察を行う場合の変形例を示す図であって、図１０に示す方向とは反対の方向に探針を走査させる場合の動きを、マスクパターンの上方から見た図である。
【図１２】従来のマスク修正の方法を説明する図であって、ＡＦＭ観察する際に、マスクパターンに平行な方向に走査すると共に、該走査を欠陥部分の先端側からマスクパターン側に向かって繰り返し行う場合の探針の動きを、マスクパターンの上方から見た図である。
【図１３】図１２に示す観察を行っている際に、探針に異物が付着した状態を示す図である。
【図１４】図１３に示した状態の後、探針に別の異物が付着した状態を示す図である。
【図１５】図１３に示す探針で取得したマスクパターン及び欠陥部分の画像イメージ図である。
【図１６】図１５に示す断面矢視Ａ−Ａ図である。
【符号の説明】
【００６１】
Ｄ    第１の方向
Ｆ    第２の方向
１    フォトマスク欠陥修正装置
２    基板
２ａ    基板表面
４    フォトマスク
３    マスクパターン
３ａ    マスクパターンのエッジ
５    欠陥部分
１０    ステージ
１１ａ    探針
１１    プローブ
１２    移動手段
１３    変位測定手段
１４    制御手段
【図１】
2009003321.tif 000003
【図２】
2009003321.tif 000004
【図３】
2009003321.tif 000005
【図４】
2009003321.tif 000006
【図５】
2009003321.tif 000007
【図６】
2009003321.tif 000008
【図７】
2009003321.tif 000009
【図８】
2009003321.tif 000010
【図９】
2009003321.tif 000011
【図１０】
2009003321.tif 000012
【図１１】
2009003321.tif 000013
【図１２】
2009003321.tif 000014
【図１３】
2009003321.tif 000015
【図１４】
2009003321.tif 000016
【図１５】
2009003321.tif 000017
【図１６】
2009003321.tif 000018