DE102006006811A1

DE102006006811A1 - Bearbeitungsverfahren mit Rastersonde

Info

Publication number: DE102006006811A1
Application number: DE102006006811A
Authority: DE
Inventors: Masatoshi Yasutake; Takuya Nakaue; Kazutoshi Watanabe; Osamu Takaoka; Atsushi Uemoto; Naoya Watanabe; Yoshiteru Shikakura
Original assignee: SII NanoTechnology Inc
Current assignee: Hitachi High Tech Science Corp
Priority date: 2005-03-08
Filing date: 2006-02-14
Publication date: 2006-11-30
Also published as: US7442925B2; JP2006281437A; US20060219901A1; JP4995466B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein Bearbeitungsverfahren mit einer Rastersonde bereit, das die Bearbeitungsgeschwindigkeit erhöhen und die Lebensdauer der Sonde verlängern kann. Die vorliegende Erfindung stellt das Bearbeitungsverfahren mit einer Rastersonde bereit, das eine Probe durch Ausführen der relativen Abtastung einer an einem Schenkel getragenen Sonde auf der Probe mit einer vorgegebenen Abtastgeschwindigkeit bearbeitet. Das Bearbeitungsverfahren kann das zu bearbeitende Objekt bearbeiten, während es die Sonde zwangsweise und relativ in der Richtung senkrecht oder parallel zu einer Bearbeitungsoberfläche der Probe mit einer niedrigen Frequenz von 100 bis 1000 Hz in Schwingungen versetzt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bearbeitungsverfahren mit einer Rastersonde, bei dem eine Probe mittels Rastersondenmikroskopie (scanning probe microscopy, SPM) bearbeitet wird, die durch Ausführung relativer Abtastung der Messprobe mittels einer Sonde Informationen über eine Messprobe erfasst.

Beschreibung der zugehörigen Technik

Wie hinreichend bekannt ist, wird als eine Vorrichtung zum Messen einer Probe wie z. B. eines Elektronenmaterials oder von Ähnlichem in einer winzigen Zone und Durchführen der Beobachtung einer Oberflächenform der Probe und der Messung der physischen Eigenschaftsinformationen der Probe und von Ähnlichem ein Rastersondenmikroskop (SPM) verwendet.

Hinsichtlich des Rastersondenmikroskops sind verschiedenen Typen von Rastersondenmikroskopen vorgeschlagen worden. Unter diesen Rastersondenmikroskopen gibt es ein Atomkraftmikroskop (atomic force microscope; AFM), das als Kontaktmodus bezeichnet wird, der eine an einem distalen Ende eines Schenkels befestigte Sonde mittels einer feinen Kraft mit einer Oberfläche einer Probe in Kontakt bringt und die Sonde manipu liert, während er einen Abstand zwischen der Sonde und der Probe so steuert, dass eine Auslenkungsgröße des Schenkels ein fester Wert wird. Ferner ist durch die Nutzung der Eigenschaft des Atomkraftmikroskops, d. h. der Eigenschaft, dass die Sonde mit der Oberfläche der Probe mittels der feinen Kraft in Kontakt gehalten wird, ein Verfahren vorgeschlagen worden, das die gewünschte Feinbearbeitung auf die Oberfläche der Probe anwendet (siehe z. B. Patentdokument 1).

Ferner ist auch ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem Ultraschallschwingungen in der vertikalen Richtung oder in der horizontalen Richtung auf eine an einem distalen Ende eines Schenkels befestigte Sonde aufgebracht werden, wodurch die effizientere Feinbearbeitung angewendet wird (siehe z. B. Dokument 1 (kein Patent)). [Patentdokument 1] Japanische offengelegte Patentveröffentlichung 10 (1998) – 340700 [Dokument 1 (kein Patent)] Futoshi Iwata, Akira Sasaki, "Ultrasonic TECHNO", Nihon Kogyo Schuppan, Mai 2002, Band 14, Nr. 3, Seiten 23 bis 27).

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die oben erwähnten herkömmlichen Bearbeitungsverfahren mittels des Rastersondenmikroskops haben jedoch folgende Nachteile. Das frühere Bearbeitungsverfahren ist nämlich ein Verfahren, bei dem die Bearbeitung ausgeführt wird, indem die am distalen Ende des Schenkels befestigte Sonde mittels der feinen Kraft mit der Oberfläche der Probe in Kontakt gebracht wird, und daher ist es nicht möglich, eine starke Schneidkraft zu erreichen, wodurch die Bearbeitungseffizienz niedrig ist. Wegen dieser niedrigen Bearbeitungseffizienz bestehen die Nachteile, dass die Bearbeitungsgeschwindigkeit niedrig ist oder wegen des ständigen Kontakts zwischen der Sonde und der Bearbeitungsoberfläche eine Reibung erzeugt wird, die die Lebensdauer der Sonde verkürzt.

Beim letzteren Bearbeitungsverfahren bewegen sich ferner eine Schneidoberfläche auf einer Oberfläche der Probe und die Sonde mit einer hohen Geschwindigkeit relativ zueinander. Entsprechend wird zusammen mit der Erhöhung der Bearbeitungseffizienz, insbesondere zusammen mit der Erhöhung der Bearbeitungseffizienz, wenn die Probe aus einem viskoelastischen Material wie z. B. Kunststoff besteht, vom Gesichtspunkt der Bearbeitungsgeschwindigkeit aus eine gewisse Verbesserung festgestellt. Die Bearbeitungseffizienz ist jedoch immer noch niedriger als optimal und es besteht ein Bedarf an einer weiteren Verbesserung der Bearbeitungseffizienz.

Um ferner einen Fall zu betrachten, in dem eine optische Maske mit der zweischichtigen Filmstruktur (MoSi/Glas), die Molybdän-Silizium auf Glas bildet, oder der zweischichtigen Filmstruktur (Cr/Glas), die Chrom auf Glas bildet, bearbeitet wird, wird wegen der Tatsache, dass der obere MoSi-Film oder Cr-Film härter als das ein Substrat bildende Glas ist, das weiche untere Glas durch den bearbeiteten Abschnitt des oberen Films geschnitten, wenn der obere Film nicht einheitlich bearbeitet wird, wodurch der Nachteil entsteht, dass die Unregelmäßigkeiten der Oberfläche vergrößert werden.

Die vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der oben erwähnten Nachteile gemacht worden und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Bearbeitungsverfahrens mit einer Rastersonde, das die weitere Erhöhung einer Bearbeitungsgeschwindigkeit und die verlängerte Lebensdauer der Sonde sowie die Verbesserung der Ebenheit der Oberfläche einer optischen Maske oder von Ähnlichem mit der zweischichtigen Filmstruktur und die Reproduzierbarkeit der Bearbeitung erreichen kann.

Um die oben erwähnten Nachteile zu überwinden, hat die vorliegende Erfindung die folgenden Ausführungen eingeführt. Das heißt, gemäß der vorliegenden Erfindung ist bei einem Bearbeitungsverfahren mit einer Rastersonde, das ein zu bearbeitendes Objekt durch relatives Abtasten einer auf einem Schenkel getragenen Sonde mit einer vorgegebenen Abtastgeschwindigkeit bearbeitet, die Verbesserung dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde das zu bearbeitende Objekt in einem Zustand bearbeitet, in dem die Sonde in der Richtung senkrecht zu einer Bearbeitungsoberfläche des zu bearbeitenden Objekts mit einer niedrigen Frequenz von 100 bis 1000 Hz zwangsweise in Schwingungen versetzt wird.

In einem Zustand, in dem die Sonde in einer vorgegebenen Bearbeitungshöhe über einer Bezugoberfläche des zu bearbeitenden Objekts befestigt ist, wird ferner das zu bearbeitende Objekt durch Abtasten der Sonde in der X-Richtung oder in der Y-Richtung parallel zu einer Bearbeitungsoberfläche des zu bearbeitenden Objekts bearbeitet.

Bei dem Bearbeitungsverfahren mit der Rastersonde gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Sonde mit einer relativ niedrigen Frequenz von ca. 100 bis 1000 Hz in Schwingungen versetzt, und daher trifft die Sonde in der Form eines großen Massensystems, bei dem die Sonde mit dem Sondentragabschnitt wie z B. dem Schenkel eine Einheit bildend ausgeformt ist, auf eine Oberfläche des zu bearbeitenden Objekts. Auf diese Weise trifft die Sonde 6a anders als in dem Fall, in dem nur die Sonde auf die Oberfläche des zu bearbeitenden Objekts trifft, in der Form eines bestimmten Grads eines Mas sensystems einschließlich des Schenkels 6 auf die Oberfläche des zu bearbeitenden Objekts, und daher ist es möglich, eine große Aufprallkraft auf eine Oberfläche des zu bearbeitenden Objekts zu übertragen. Folglich wird eine Schneidmenge pro einem einzigen Durchgang, wenn die Sonde mit der Oberfläche des Musters in Kontakt kommt, größer, und zusammen mit der Erhöhung der Bearbeitungseffizienz wird die Bearbeitungsgeschwindigkeit erhöht. Ferner ist der Kontakt zwischen dem distalen Ende der Sonde und der Bearbeitungsoberfläche intermittierend, und daher ist es zum Vergleich zu einem Fall, in dem die Bearbeitung in einem Zustand ausgeführt wird, in dem die Sonde immer in Kontakt mit der Bearbeitungsoberfläche gehalten wird, möglich, die Lebensdauer der Sonde zu verlängern.

Gemäß dieser Erfindung ist bei einem Bearbeitungsverfahren mit einer Rastersonde, das ein zu bearbeitendes Objekt durch Ausführen einer relativen Abtastung einer auf einem Schenkel auf dem zu bearbeitenden Objekt getragenen Sonde mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit bearbeitet, die Verbesserung dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde das zu bearbeitende Objekt in einem Zustand bearbeitet, in dem die Sonde in der Richtung parallel zu einer Bearbeitungsoberfläche des zu bearbeitenden Objekts mit einer niedrigen Frequenz von 100 bis 1000 Hz zwangsweise in Schwingungen versetzt wird.

Bei dem Bearbeitungsverfahren mit der Rastersonde gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Sonde in der Richtung parallel zur Bearbeitungsoberfläche des zu bearbeitenden Objekts mit der relativ niedrigen Frequenz von ca. 100 bis 1000 Hz zwangsweise in Schwingungen versetzt. Außerdem ist es in diesem Fall möglich, die große Aufprallkraft auf dieselbe Weise wie bei der oben erwähnten Erfindung auf die Oberfläche des zu bearbeitenden Objekts zu übertragen, und dadurch ist es zusammen mit der Erhöhung der Bearbeitungseffizienz möglich, die Erhöhung der Bearbeitungsgeschwindigkeit und die verlängerte Lebensdauer zu erreichen.

Bei dem Bearbeitungsverfahren mit einer Rastersonde gemäß der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass die Sonde das zu bearbeitende Objekt in einem Zustand bearbeitet, in dem die Sonde zwangsweise nicht nur in der Richtung senkrecht zu einer Bearbeitungsoberfläche des zu bearbeitenden Objekts sondern auch in der Richtung parallel zur Bearbeitungsoberfläche des zu bearbeitenden Objekts mit niedriger Frequenz in Schwingungen versetzt wird.

Gemäß dieser Erfindung ist es möglich, die Aufprallkraft in einer aus der Richtung senkrecht zur Bearbeitungsoberfläche und der Richtung parallel zur Bearbeitungsober fläche resultierenden Richtung auf das zu bearbeitende Objekt zu übertragen. Diese Erfindung ist besonders vorteilhaft, wenn es wegen der Form des zu bearbeitenden Objekts oder dgl. schwierig ist, die günstige Bearbeitung nur mit den erzwungenen Schwingungen mit niedriger Frequenz aus der Richtung senkrecht zur Bearbeitungsoberfläche oder nur mit den erzwungenen Schwingungen mit niedriger Frequenz aus der Richtung parallel zur Bearbeitungsoberfläche zu erreichen.

Bei dem Bearbeitungsverfahren mit einer Rastersonde gemäß der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass das zu bearbeitende Objekt bearbeitet wird, indem eine Amplitude auf einen Wert eingestellt wird, der in einen Bereich von 5 bis 2000 nm fällt, wenn die Sonde zwangsweise in Schwingungen mit einer niedrigen Frequenz versetzt wird.

Gemäß dieser Erfindung ist es durch Anwenden der Schwingungen mit der relativ großen Amplitude möglich, die Bearbeitungseffizienz weiter zu erhöhen, wodurch die Bearbeitungsgeschwindigkeit weiter erhöht wird und gleichzeitig die Lebensdauer weiter verlängert wird.

Bei dem Bearbeitungsverfahren mit einer Rastersonde gemäß der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass das zu bearbeitende Objekt in einem Zustand bearbeitet wird, in dem die Sonde zwangsweise in Schwingungen mit einer niedrigen Frequenz versetzt wird und gleichzeitig das zu bearbeitende Objekt relativ zum Mitschwingen mit einer höheren Frequenz als die niedrige Frequenz in der Richtung senkrecht zu einer Bearbeitungsoberfläche des zu bearbeitenden Objekts gebracht wird.

Gemäß dieser Erfindung wird das zu bearbeitende Objekt in einem Zustand bearbeitet, in dem die Sonde zwangsweise mit der relativ niedrigen Frequenz in Schwingungen versetzt wird und gleichzeitig das zu bearbeitende Objekt relativ zum Mitschwingen mit der hohen Frequenz in der Richtung senkrecht zur Bearbeitungsoberfläche des zu bearbeitenden Objekts gebracht wird, und dadurch bewegen sich die Bearbeitungsoberfläche des zu bearbeitenden Objekts und die Sonde mit einer hohen Geschwindigkeit relativ zueinander, wodurch es möglich ist, die Bearbeitungseffizienz zu erhöhen, insbesondere, wenn das zu bearbeitende Objekt viskoelastisch ist wie im Falle von Kunststoff oder dgl.

Bei dem Bearbeitungsverfahren mit einer Rastersonde gemäß der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass das zu bearbeitende Objekt in einem Zustand bearbeitet wird, in dem die Sonde zwangsweise mit einer niedrigen Frequenz in Schwingungen versetzt wird und gleichzeitig das zu bearbeitende Objekt relativ zum Mitschwingen mit einer höheren Frequenz als die niedrige Frequenz in der Richtung parallel zu einer Bearbeitungsoberfläche des zu bearbeitenden Objekts gebracht wird.

Gemäß dieser Erfindung wird das zu bearbeitende Objekt in einem Zustand bearbeitet, in dem die Sonde zwangsweise mit einer relativ niedrigen Frequenz in Schwingungen versetzt wird und gleichzeitig das zu bearbeitende Objekt relativ zum Mitschwingen mit der hohen Frequenz in der Richtung parallel zu einer Bearbeitungsoberfläche des zu bearbeitenden Objekts gebracht wird, und dadurch bewegen sich die Bearbeitungsoberfläche des zu bearbeitenden Objekts und die Sonde mit einer hohen Geschwindigkeit relativ zueinander auf die gleiche Weise wie bei der oben erwähnten Erfindung, wodurch es möglich ist, die Bearbeitungseffizienz zu erhöhen, insbesondere, wenn das zu bearbeitende Objekt viskoelastisch ist wie im Falle von Kunststoff oder dgl.

Bei dem Bearbeitungsverfahren mit einer Rastersonde gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Schwingungen auf die Sonde aufgebracht, während die Schwingungsfrequenz auf die relativ niedrige Frequenz von ca. 100 bis 1000 Hz eingestellt wird, und daher trifft die Sonde in einer Form eines relativ großen Massensystems, bei dem die Sonde mit dem Sondentragabschnitt wie z B. dem Schenkel eine Einheit bildend ausgeformt ist, auf die Oberfläche des zu bearbeitenden Objekts. Folglich wird die Schneidmenge pro einem einzigen Durchgang, wenn die Sonde mit der Oberfläche der Probe in Kontakt kommt, vergrößert, und zusammen mit der Erhöhung der Bearbeitungseffizienz wird die Bearbeitungsgeschwindigkeit erhöht.

Ferner kann die Lebensdauer der Sonde erhöht werden.

Zudem ist es zusammen mit der Erhöhung der Bearbeitungseffizienz möglich, dieselbe Bearbeitungsmenge mit der kleinen Anzahl von Bearbeitungen sicherzustellen, und daher können die Bearbeitungsunregelmäßigkeiten verringert werden, wodurch die Ebenheit der Bearbeitung gut sichergestellt und gleichzeitig auch die Steuerbarkeit der Bearbeitung erhöht werden kann.

Außerdem besteht selbst dann, wenn eine optische Maske mit der zweischichtigen Filmstruktur oder dgl. zu bearbeiten ist, keine Möglichkeit, dass ein oberer harter Film übermäßig bearbeitet wird, und daher kann eine Oberfläche der optischen Maske zu einer ebenen Oberfläche bearbeitet werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, das ein bei der Ausführung eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung verwendetes Rastersondenmikroskop zeigt;
2A und 2B sind Ansichten, die ein Beispiel für einen Fall zeigen, in dem eine Schneidbearbeitung gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, wobei 2A eine Querschnittansicht und 2B eine Draufsicht ist;
3A bis 3D sind Seitenansichten zur Erläuterung des Verhaltens einer Sonde, wenn die Schneidbearbeitung durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
4 ist eine Ansicht zur Erläuterung des Verhaltens eines Probentisches und einer Sonde, wenn die Schneidbearbeitung durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
5 ist eine Draufsicht zur Erläuterung einer Probe, die einer durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung ausgeführten Schneidbearbeitung unterzogen wird;
6A und 6B sind Ansichten, die einen Vergleich zeigen, wenn die Schneidbearbeitung durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, und wenn die Schneidbearbeitung durch ein herkömmliches Verfahren ausgeführt wird, wobei 6A eine Querschnittansicht ist, wenn die Schneidbearbeitung durch das herkömmliche Verfahren ausgeführt wird, und 6B eine Querschnittansicht ist, wenn die Schneidbearbeitung durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
7A und 7B sind Ansichten der Beziehung zwischen der Abtastungsanzahl und einer Bearbeitungstiefe, wenn die Schneidbearbeitung durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, und wenn die Schneidbearbeitung durch ein herkömmliches Verfahren ausgeführt wird, wobei 7A die Beziehung zwischen der Abtastungsanzahl und der Bearbeitungstiefe zeigt, wenn die Schneidbearbeitung durch das herkömmliche Verfahren ausgeführt wird, und 7B die Beziehung zwischen der Abtastungsanzahl und der Bearbeitungstiefe zeigt, wenn die Schneidbearbeitung durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
8 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen der Schwingungsfrequenz und der Bearbeitungstiefe zeigt, wenn die Schneidbearbeitung durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
9 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen der Schwingungsamplitude und der Bearbeitungstiefe zeigt, wenn die Schneidbearbeitung durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
10 ist eine Querschnittansicht zur Erläuterung einer aus einem zweischichtigen Film gebildeten optischen Maske, die der Schneidbearbeitung der zweiten Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung unterzogen wird;
11 ist eine Seitenansicht zur Erläuterung des Verhaltens einer Sonde, wenn die Schneidbearbeitung der zweiten Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
12 ist eine Seitenansicht zur Erläuterung des Verhaltens einer Auslenkungsgröße eines Schenkels, wenn die Schneidbearbeitung der zweiten Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
13 ist eine einen Messbildschirm zeigende Ansicht, die ein Beispiel für die Bearbeitung in einem Kontaktmodus veranschaulicht; und
14 ist eine einen Messbildschirm zeigende Ansicht, die ein Beispiel für die Bearbeitung in einem Scheibenmodus veranschaulicht.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsformen eines Bearbeitungsverfahrens mit einer Rastersonde gemäß der vorliegenden Erfindung werden in Verbindung mit Zeichnungen erläutert.
Bevor das Verfahren der vorliegenden Erfindung erläutert wird, wird ein Rastersondenmikroskop, das vorzugsweise das Verfahren der vorliegenden Erfindung auszuführen vermag, beschrieben.
In der Zeichnung kennzeichnet das Bezugszeichen 1 einen Tischrahmen. Auf einem vorgegebenen Abschnitt eines unteren Abschnitts des Tischrahmens 1 ist ein Probentisch 3, der eine Probe 2 trägt, die darauf zu bearbeitendes Objekt darstellt, in einem Zustand befestigt, in dem der Probentisch 3 mittels eines Abtasters 4 in den XY-Richtungen sowie in der Z-Richtung beweglich ist. Der Abtaster 4 besteht z. B. aus einem Z-Abtaster 4A, der den Probentisch 3 in der Z-Richtung (vertikalen Richtung) bewegt, und einem XY-Abtaster 4B, der den Probentisch 3 in den XY-Richtungen (horizontalen Richtungen) bewegt. Auf einem vorgegebenen Abschnitt eines oberen Abschnitts des Tischrahmens 1 wird eine Sonde 6 in einem Zustand getragen, in dem die Sonde 6 der Probe 2 gegenüberliegt, wobei die Sonde 6 mittels einer piezoelektrischen XY-Resonanzplatte 7 in der X-Richtung oder in der Y-Richtung zum Mitschwingen gebracht werden kann und die Sonde 6 ferner mittels einer piezoelektrischen Z-Resonanzplatte 8 in der Z-Richtung zum Mitschwingen gebracht werden kann.
Die Sonde 6 ist so konfiguriert, dass eine Sonde 6a an einem distalen Ende eines Schenkels 9 befestigt ist und eine Auslenkungsänderung des Schenkels 9 durch ein Detektormittel 15 detektiert wird.
Der oben erwähnte Z-Abtaster 4A wird so gesteuert, dass durch eine den Z-Abtaster steuernde Spannungsquelle 10 eine Spannung an den Z-Abtaster 4A gelegt wird, so dass eine Schubkraft der Sonde 6a zur Probe 2 im Durchschnitt einen festen Wert annimmt, und gleichzeitig wird der Z-Abtaster 4A so gesteuert, dass die Sonde 6a zwangsweise in der Richtung snekrecht zu einer Bearbeitungsoberfläche der Probe 2 mit einer relativ niedrigen Frequenz relativ zur Probe 2 in Schwingungen versetzt wird. Ferner wird der XY-Abtaster 4B so gesteuert, dass durch eine den XY-Abtaster steuernde Spannungsquelle 11 eine Spannung an den XY-Abtaster 4B gelegt wird, so dass die Sonde 6a eine vorläufig feste Abtastung bezüglich der Probe 2 ausführen kann, und gleichzeitig wird der XY-Abtaster 4B so gesteuert, dass die Schwingungen in der Richtung (z. B. der X-Richtung oder der Y-Richtung) parallel zur Richtung einer Bearbeitungsoberfläche der Probe 2 mit einer relativ niedrigen Frequenz zwangsweise auf die Sonde 6a angewendet werden. Die relativ niedrige Frequenz beträgt bezüglich des Z-Abtasters 4A und des XY-Abtasters 4B ca. 100 bis 1000 Hz. Ferner beträgt eine Amplitude der Schwingungen bezüglich des Z-Abtasters 4A und des XY-Abtasters 4B ca. 5 bis 2000 nm.
Das Ansteuern der piezoelektrischen XY-Resonanzplatte 7 wird durch eine die piezoelektrische XY-Resonanzplatte steuernde Spannungsquelle 13 gesteuert, wohingegen das Ansteuern der piezoelektrischen Z-Resonanzplatte 8 durch eine die piezoelektrische Z-Resonanzplatte steuernde Spannungsquelle 14 gesteuert wird. Die Schwingungsfrequenz der Sonde 2a, die durch die die piezoelektrische XY-Resonanzplatte steuernde Spannungsquelle 13 und die die piezoelektrische Z-Resonanzplatte steuernde Spannungsquelle 14 mittels der piezoelektrischen XY-Resonanzplatte 7 und der piezoelektrischen Z-Resonanzplatte 8 zum Mitschwingen gebracht wird, ist höher eingestellt als die durch den Z-Abtaster 4A oder den XY-Abtaster 4B in Schwingungen versetzte Frequenz, d. h. beispielsweise ca. 100 kHz bis 5 MHz. Ferner ist die Schwingungsamplitude der Sonde 2a, die mittels der piezoelektrische XY-Resonanzplatte 7 und der piezoelektrischen Z-Resonanzplatte 8 zum Mitschwingen gebracht wird, auf einen Wert eingestellt, der kleiner ist als die Schwingungsamplitude durch den Z-Abtaster 4A oder den XY-Abtaster 4B, z. B. 0,5 bis 500 nm.
Das Detektormittel 15 enthält einen Lasergenerator 16, der eine hintere Oberfläche des Schenkels 9 mit Laserstrahlen L bestrahlt, und einen Schenkelversatzdetektor 17, der das Laserlicht L empfängt, das auf der hinteren Oberfläche des Schenkels 9 reflektiert wird. Der Schenkelversatzdetektor 17 besteht z. B. aus einer vierfach aufgeteilten Licht detektierenden Elektrode, wobei der Schenkelversatzdetektor 17 so positioniert ist, dass ein Punkt des Lasterstrahls L die Mitte der vierfach aufgeteilten Licht detektierenden Elektrode erreicht, wenn eine Verformungsgröße des Schenkels 6 0 beträgt. Ferner ist der Schenkelversatzdetektor 17 elektrisch mit einem Versatz verstärkenden Vorverstärker 18 verbunden, wohingegen der Versatz verstärkende Vorverstärker 18 elektrisch mit einem Fehlerdetektor 19 verbunden ist. Im Fehlerdetektor 19 werden ein durch einen Steuerteilkörper 20 eingestellter Sollwert und ein Ausgangswert vom Versatz verstärkenden Vorverstärker 18 miteinander verglichen und die Differenz wird in einer Form eines elektrischen Signals an ein Z-Servosystem-Steuerteil 21 ausgegeben. Ein Steuersignal wird vom Z-Servosystem-Steuerteil 21 an die Z-Abtaster-Steuerelektrikquelle 10 geliefert und ein Abstand zwischen der Sonde 6a und der Probe 2 wird so gesteuert, dass eine Auslenkungsgröße des Schenkels 9 als Reaktion auf das Steuersignal unveränderlich wird.
Ferner werden die Steuersignale vom Steuerteilkörper 20 an die den Z-Abtaster steuernde Spannungsquelle 10, die den XY-Abtaster steuernde Spannungsquelle 11, die die piezoelektrische Z-Resonanzplatte steuernde Spannungsquelle 14 und die die piezoelektri sche XY-Resonanzplatte steuernde Spannungsquelle 13 übertragen, um die erzwungenen Schwingungen in der Z-Richtung, X-Richtung und Y-Richtung mit der niedrigen Frequenz und die Resonanzschwingungen in der Z-Richtung, X-Richtung und Y-Richtung mit hoher Frequenz auf die Sonde 6a anzuwenden.
Als Nächstes wird das Bearbeitungsverfahren, das die Schneidbearbeitung der Probe mittels des eine solche Ausführung aufweisenden Rastersondenmikroskops ausführt, erläutert. 2 zeigt ein Beispiel, in dem ein Defekt 31 einer die Probe 2 bildenden optischen Maske durch das Bearbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung korrigiert wird.
Zuerst werden mittels eines nicht in der Zeichnung dargestellten Einstellteils die niedrige Frequenz, wenn die Sonde 6a zwangsweise und relativ in der Richtung senkrecht zur Bearbeitungsoberfläche der Probe 2 (in 1 in der Z-Richtung) in Schwingungen versetzt wird, ein zu bearbeitender Bereich und eine Abtastgeschwindigkeit, bei der der Probentisch 3 in der XY-Abtastrichtung abgetastet wird, jeweils in den in 1 dargestellten Steuerteilkörper 20 eingegeben.
Wenn dann eine in der Zeichnung nicht dargestellte Starttaste gedrückt wird, wird der Probentisch 3 durch den Z-Abtaster 4A zwangsweise mit einer eingestellten vorgegebenen niedrigen Frequenz in der Z-Richtung in Schwingungen versetzt. Gleichzeitig wird ferner der Z-Abtaster 4A auf Basis eines vom Steuerteilkörper 20 erzeugten Signals mittels der den Z-Abtaster steuernden Spannungsquelle 10 aktiviert, und folglich wird der Probentisch 3 in der Z-Richtung bewegt, damit sich die Oberfläche der Probe 2 an die Sonde 6a annähern kann.
Wenn sich dann die Probe 2 der Sonde 6a mit einem festen Abstand dazwischen nähert, detektiert das Detektormittel 15 danach eine Auslenkungsgröße des Schenkels 9. Dann wird der Abstand zwischen der Sonde und der Probe auf Basis des Detektionsergebnisses so gesteuert, dass die Auslenkungsgröße ein fester Wert wird.
Die 3 und 4 zeigen die Beziehung zwischen der Sonde 6a und der Halbleitermaske 2, die die Probe bildet. Wegen einer Aktion der piezoelektrischen Z-Resonanzplatte 8 wird die Sonde 6a aufwärts und abwärts bewegt, wobei eine sinusförmige Welle in der Z-Richtung beschrieben wird. Obgleich die Sonde 6a zuerst nicht in Kontakt mit der Probe 2 (3A) kommt, wird sie zusammen mit der Anhebung des Probentisches 3 mit der Halbleitermaske 2 in Kontakt gebracht und ferner wird der Schenkel 6 wegen der Anhebung des Probentisches 3 (3B) ausgelenkt. Obwohl der Probentisch 3 abgesenkt wird, wird danach die Sonde 6a mit der Halbleitermaske 2 in Kontakt gehalten, und selbst nachdem der Probentisch 3 eine Ursprungsposition der sinusförmigen Welle erreicht hat, wird die Sonde 6a auf Grund der Viskosität der Halbleitermaske 2 mit der Halbleitermaske 2 in Kontakt gehalten (3C, 3D). Wenn der Probentisch 3 danach weiter abgesenkt wird, wird die Sonde 6a von der Halbleitermaske 2 getrennt. Weil sich der Schenkel 6 in einem ausgelenkten Zustand befindet, wenn der Schenkel 6 getrennt wird, werden nach der Trennung ein distales Ende des Schenkels 6 und die Sonde 6a in der Z-Richtung in Schwingungen versetzt und danach werden die Schwingungen gedämpft. Danach wird die Probe durch Wiederholung der in 3A bis 3D dargestellten Verhaltensweisen der Schneidbearbeitung durch das distale Ende der Sonde 6a unterzogen. Die 3A bis 3D entsprechen jeweils (a) bis (d) in 4.
Da der Probentisch 3 durch den Abtaster 4A mit der relativ niedrigen Frequenz von ca. 100 bis 1000 Hz in Schwingungen versetzt wird, trifft die Sonde 6a hier in einer Form, bei der die Sonde 6a mit einem Sondentragabschnitt wie z B. dem Schenkel oder dgl. eine Einheit bildend ausgeformt ist, oder in einer Form eines Massensystems auf eine Oberfläche der Halbleitermaske 2. Anders als in dem Fall, in dem nur die Sonde 6a auf die Oberfläche der Halbleitermaske 2 trifft, trifft auf diese Weise die Sonde 6a in der Form eines bestimmten Neigung eines Massensystems einschließlich des Schenkels 6 auf die Oberfläche der Halbleitermaske 2, und daher ist es möglich, eine große Aufprallkraft auf die Oberfläche der Halbleitermaske 2 zu übertragen. Demgemäß wird eine Bearbeitungsmenge pro einem einzigen Kontakt der Sonde 6a mit der Oberfläche des Halbleiters erhöht und zusammen mit der Erhöhung der Bearbeitungseffizienz ist es möglich, die Erhöhung der Bearbeitungsgeschwindigkeit und die verlängerte Lebensdauer der Sonde zu erreichen.
Der Grund dafür, dass die Schwingungsfrequenz des Probentisches 3 auf ca. 100 bis 1000 Hz eingestellt wird, ist hier folgender. Beträgt die Schwingungsfrequenz des Probentisches 3 gleich oder weniger als 100 Hz, ist die Anzahl der Aufschläge pro Stunde zwischen der die Probe bildenden Halbleitermaske 2 und der Sonde 6a geringer, und deshalb ist die Bearbeitungsgeschwindigkeit niedriger. Beträgt ferner die Schwingungsfrequenz des Probentisches 3 ca. 1000 Hz oder mehr, ist die Schwingungsfrequenz übermäßig hoch, und daher wird ein Abschnitt des Schenkels 6, der sich näher am Ende der proximalen Seite als an einem Mittelabschnitt des Schenkels 6 befindet, kaum aufwärts und abwärts bewegt, wodurch nur der distale Endabschnitt des Schenkels 6 zu sammen mit der Sonde 6a in der vertikalen Richtung in Schwingungen versetzt wird. Trifft die Sonde 6a auf die Halbleitermaske 2, kann die Sonde 6a demgemäß den Aufprall nicht mit dem großen Massensystem ausführen, wodurch sich der Nachteil ergibt, dass die Bearbeitungseffizienz verringert ist.
Ferner wird die Amplitude der vom Abtaster 4A erzeugten Schwingungen des Probentisches 3 auf 5 bis 2000 nm eingestellt. Wird die Amplitude niedriger als 5 nm eingestellt, kann die Sonde 6a nicht tief in die Halbleitermaske 2 schneiden, und daher wird die Bearbeitungseffizienz entsprechend herabgesetzt. Wird ferner die Amplitude größer als 2000 nm eingestellt, wird die Amplitude einfach vergrößert und die Bearbeitungseffizienz erreicht eine Obergrenze, und daher ist es nicht möglich, die weitere Erhöhung der Bearbeitungseffizienz zu erreichen, wodurch die zum Aufbringen der Schwingungen erforderliche Energie einfach verschwendet wird.
Es werden der Fall des Verfahrens der vorliegenden Erfindung, bei dem die Bearbeitung ausgeführt wird, indem die Sonde zwangsweise mit der niedrigen Frequenz in Schwingungen versetzt wird, und der Fall des herkömmlichen Verfahrens, bei dem die Bearbeitung ohne Anwenden der relativen Schwingungen auf die Sonde ausgeführt wird, miteinander verglichen. Genauer gesagt wird wie in 5 dargestellt, der Vergleich des Verfahrens der vorliegenden Erfindung mit dem herkömmlichen Verfahren hinsichtlich eines Falles gezogen, in dem ein quadratischer Abschnitt 41 mit einer Seitenlänge von 1 μm bearbeitet wird, indem eine Testmarke 40 einer optischen Maske geschnitten wird. Nachstehend wird das Ergebnis des Vergleichs beschrieben.
Beim Schneiden des quadratischen Abschnitts 41 mit 1 μm ist die Anzahl von Schnittlinien auf 32 eingestellt. Als Sonde wird eine Diamantnadel verwendet.
Die 6A und 6B sind Schnittansichten der Testmarke 40 nach der Bearbeitung entlang einer Linie VI-VI in 5. Wie anhand der Zeichnung deutlich zu ersehen ist, wird bei einem in 6A dargestellten herkömmlichen Bearbeitungsverfahren ein Mittelabschnitt 41a der Bodenoberfläche tief gegraben und als die gesamte Bodenoberfläche des quadratischen Abschnitts 41 ungefähr in eine Schüsselform geformt, wohingegen bei dem in 6B dargestellten Bearbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung die Bearbeitung so ausgeführt wird, dass eine Bodenoberfläche des quadratischen Abschnitts 41 gleichmäßig geebnet wird. Dies bedeutet, dass es gemäß der vorliegenden Erfindung durch Festlegen der Bearbeitungsbedingungen möglich ist, die gleichmäßige Schneidbearbeitung auszuführen.
Obwohl in der Zeichnung nicht dargestellt, wird ferner der Vergleich der Bearbeitungstiefe gezogen. Während die Bearbeitungstiefe beim herkömmlichen Bearbeitungsverfahren 16 nm beträgt, beträgt die Bearbeitungstiefe beim Bearbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung 20 nm. Als die Bearbeitungsbedingungen sind hier ein Sondengewicht auf 177 μN, eine Sondengeschwindigkeit auf 2000 nm/sec, eine Abtastungsanzahl auf zwei Mal und eine Bearbeitungszeit auf 64 sec eingestellt.
Ferner zeigen die 7A und 7B die Korrelation zwischen der Anzahl der Abtastungen und der Schneidtiefe zwischen dem Fall des Verfahrens der vorliegenden Erfindung und dem Fall des herkömmlichen Verfahrens. In 7A bzw. 7B ist die Anzahl der Abtastungen (Male) auf einer Abszissenachse aufgetragen und die Schnitttiefe (nm) ist auf einer Ordinatenachse aufgetragen. Wie anhand dieser Zeichnungen zu verstehen ist, ist es wie in 7A dargestellt beim Schneiden der Testmarke 40 mit einer Tiefe von 30 nm nach dem herkömmlichen Verfahren erforderlich, das Abtasten ca. 20 mal auszuführen, während es nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung möglich ist, die Fertigbearbeitung durch 4- oder 5-maliges Ausführen der Abtastung zu erreichen. Wie oben erwähnt ist dies ein Ergebnis, das natürlich auf Grund des Unterschieds der Schneidtiefe pro einer einzigen Abtastung vorhergesagt werden kann. Ferner ist klar, dass auf Grund des Vergleichs der in den 7A und 7B dargestellten Fälle zwar beim herkömmlichen Verfahren die Bearbeitungsgeschwindigkeit verringert wird, wenn die Schneidtiefe groß ist, aber gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die Schneidgeschwindigkeit nicht verringert wird, sondern im Gegenteil erhöht wird, wenn die Schneidtiefe groß wird.
Unter solchen Bearbeitungsbedingungen beträgt hier die Auslenkung des Schenkels beim herkömmlichen Verfahren 50 nm, wohingegen die Auslenkung des Schenkels bei der vorliegenden Erfindung 20 nm beträgt. Anhand dieser Tatsache versteht es sich, dass das Verfahren der vorliegenden Erfindung das Schneiden mit der schwächeren Kraft als bei dem herkömmlichen Verfahren ermöglicht.
8 zeigt eine Beziehung zwischen der Frequenz und der Bearbeitungstiefe, wenn der Probentisch 3 mit niedriger Frequenz in Schwingungen versetzt wird, wenn die Schneidbearbeitung mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird. Wie anhand der Zeichnung ersichtlich ist, wird die Bearbeitungstiefe zusammen mit der Erhöhung der Schwingungsfrequenz von 300 Hz auf 400 Hz und danach von 400 Hz auf 500 Hz erhöht, wohingegen die Bearbeitungstiefe verringert wird, wenn die Schwin gungsfrequenz 500 Hz überschreitet. Das heißt, es ist klar, dass die Schwingung mit der Frequenz von ca. 500 Hz bei der Schneidbearbeitung am effizientesten ist.
9 zeigt die Beziehung zwischen der Schwingungsamplitude und der Bearbeitungstiefe, wenn der Probentisch 3 mit niedriger Frequenz in Schwingungen versetzt wird, wenn die Schneidbearbeitung mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird. Wie anhand der Zeichnung ersichtlich ist, wird bei einer allmählichen Vergrößerung der Schwingungsamplitude ab 0 die Bearbeitungstiefe ebenfalls entsprechend vergrößert, und wenn die Schwingungsamplitude 100 nm überschreitet, wird die Bearbeitungstiefe weiter vergrößert. Im Gegensatz dazu wird die Bearbeitungstiefe auf einem festen Wert gehalten und nicht weiter vergrößert, wenn die Schwingungsamplitude 200 nm überschreitet. Anhand dieser Tatsache versteht es sich, dass selbst bei einer Vergrößerung der Schwingungsamplitude die Bearbeitungstiefe bei einem bestimmten Wert eine Obergrenze erreicht.
Die Schwingungsamplitude, mit der die Bearbeitungstiefe ihre Obergrenze erreicht, ist hier je nach den Bearbeitungsbedingungen verschieden.
Bei der oben erläuterten Ausführungsform wird der Probentisch 3 zwangsweise und mit relativ niedriger Frequenz in Schwingungen versetzt. Anstelle solcher Schwingungen kann jedoch die Sonde 6a mit niedriger Frequenz in Schwingungen versetzt werden. Auf Grund solcher Schwingungen wird die Sonde 6a bezüglich der Probe 2 in Schwingungen versetzt.
Ferner wird bei der oben erwähnten Ausführungsform die Sonde 6a nur in der Richtung senkrecht zur Bearbeitungsoberfläche der Probe 2 zwangsweise mit niedriger Frequenz in Schwingungen versetzt. Anstelle solcher Schwingungen kann die Sonde 6a jedoch in der Richtung parallel zur Bearbeitungsoberfläche der Probe 2 zwangsweise mit niedriger Frequenz in Schwingungen versetzt werden. In diesem Fall kann die Sonde 6a nur in einer von zwei Richtungen, die aus der X-Richtung und der Y-Richtung bestehen, zwangsweise in Schwingungen versetzt werden. Ferner kann die Sonde 6a in diesem Fall in der Richtung senkrecht zur Bearbeitungsoberfläche der Probe 2 und in der Richtung parallel zur Bearbeitungsoberfläche der Probe 2 zwangsweise mit niedriger Frequenz in Schwingungen versetzt werden. Es ist bestätigt, dass dies die im Wesentlichen gleichen vorteilhaften Wirkungen erzielen kann wie die zusammen mit den oben erwähnten Ausführungsformen erläuterten Verfahren.
Wenn die Sonde 6a in einer einzigen Richtung (Z-Richtung, X-Richtung oder Y-Richtung) mit niedriger Frequenz in Schwingungen versetzt wird oder wenn die Sonde 6a in beiden Richtungen (Z-Richtung und X-Richtung oder Z-Richtung und Y-Richtung) mit niedriger Frequenz in Schwingungen versetzt wird, kann ferner zusätzlich zu den Schwingungen mit niedriger Frequenz die Oberfläche der Probe 2 bearbeitet werden, indem die Sonde 6a mittels der in 1 dargestellten piezoelektrischen XY-Resonanzplatte 7 in der X-Richtung oder in der Y-Richtung zum Mitschwingen gebracht wird, oder indem die Sonde 6a mittels der in 1 dargestellten piezoelektrischen Z-Resonanzplatte 8 in der Z-Richtung zum Mitschwingen gebracht wird, oder indem die Sonde 6a mittels der piezoelektrischen XY-Resonanzplatte 7 in der X-Richtung oder der Y-Richtung zum Mitschwingen gebracht wird, und indem gleichzeitig die Sonde 6a mittels der piezoelektrischen Z-Resonanzplatte 8 in der Z-Richtung zum Mitschwingen gebracht wird.
In diesem Fall ist die Frequenz, die verwendet wird, um die Sonde 6a zum Mitschwingen zu bringen, eine Frequenz, die viel höher ist als die Frequenz, die zur Ausführung der Schwingungen durch den Z-Abtaster oder den XY-Abtaster verwendet wird, d. h. beispielsweise ca. 100 kHz bis 5 MHz, wobei die Schwingungsamplitude 0,5 bis 500 nm beträgt.
Als Nächstes erfolgt für die zweite Ausführungsform die Erläuterung eines Bearbeitungsverfahrens, das die Schneidbearbeitung auf die Probe anwendet, wobei das Rastersondenmikroskop der oben erwähnten Ausführung verwendet wird. 2 zeigt ein Beispiel, in dem ein Defekt 31 der die Probe 2 des zu bearbeitenden Objekts bildenden optischen Maske unter Verwendung des Bearbeitungsverfahrens der vorliegenden Erfindung korrigiert wird.
Als Nächstes wird der Fall erläutert, in dem der zweischichtige Film wie z. B. ein optischer Film durch Stapeln von Molybdän-Silizium auf Glas (MoSi/Glas) oder durch Stapeln von Chrom auf Glas (Cr/Glas) gebildet ist.
Der Bearbeitungsmodus ist ein Bearbeitungsmodus, bei dem eine Bearbeitungssonde in einer vorgegebenen Höhe (Scheibenhöhe) des zu bearbeitenden Objekts angeordnet ist, der Z-Servo während der Bearbeitung fest ist, so dass er die Bewegung des Z-Abtasters stoppt, und das zu bearbeitende Objekt mit Druck in seitlicher Richtung geschnitten wird. Das Verfahren wird hier als Scheibenmodus bezeichnet.
Anders als beim herkömmlichen Kontaktmodus, d. h. dem Modus, in dem der Abstand zwischen der Sonde 6a und der Probe 2 gesteuert wird, um der Auslenkungsgröße des Schenkels 9 die Annahme eines festen Wertes zu ermöglichen, kann sich bei diesem Bearbeitungsverfahren das distale Ende der Sonde nicht auf eine Höhe unter einer vorgegebenen Höhe bewegen und das zu bearbeitende Objekt wird in einer festen Höhe (Tiefe) bezüglich der Bezugsoberfläche bearbeitet.
Die Funktionsweise der Sonde in diesem Modus wird nachfolgend im einzelnen erläutert, wobei die Schneidbearbeitung der in 10 bis 12 dargestellten optischen Maske mit dem zweischichtigen Film als Beispiel verwendet wird.
10 ist eine Schnittansicht der aus dem zweischichtigen Film gebildeten optischen Maske, die durch diesen Modus bearbeitet wird, und zeigt als Beispiel ein Muster, bei dem Chrom (Cr) 50, das das durch Schneidbearbeitung zu bearbeitende Objekt bildet, auf Glas 51 gebildet ist.
11 ist eine Seitenansicht zum Erklären einer Bahn der Höhe der Sonde des Schenkels 9 in Z-Richtung, wenn die Schenkelabtastung zur Bearbeitung der optischen Maske ausgeführt wird.
12 ist eine Seitenansicht zur Verdeutlichung des Verhaltens der Auslenkungsgröße des Schenkels 9, die vom Detektormittel 15 detektiert wird, wenn der Schenkel 9 abgetastet und die optische Maske bearbeitet wird.
Zuerst wird die Messung der Oberflächenform der die Bearbeitungszone enthaltenden Abtastzone ausgeführt, indem die Sonde auf eine solche Weise manipuliert wird, dass die am distalen Ende des Schenkels befestigte Sonde in der Richtung senkrecht zur Oberfläche des Glases 51 in Schwingungen versetzt und gleichzeitig der Abstand zwischen der Sonde und der Probe gesteuert wird, um einem Amplitudendämpfungsverhältnis des Schenkels oder der Verschiebung der Frequenz die Annahme eines festen Wertes zu ermöglichen.
Als nächstes werden drei willkürliche Positionen auf der Glasoberfläche 52 auf Basis der gemessenen Daten der Oberflächenform ausgewählt und die Neigung der Glasoberfläche 52 bestimmt, wobei ein Durchschnittswert der jeweiligen gemessenen Werte bestimmt wird, wenn der Neigungswert gleich einem vorgegebenen Wert ist oder unter diesem liegt, und der erhaltene Wert, der die Bezugshöhe wird, wird als ein Bezugspunkt 54 eingestellt.
Als Nächstes werden die Einstellung der Abtastzonen (A1 bis A4) und der Bearbeitungshöhe (55), die in 10 bis 12 dargestellt sind, sowie die Einstellung der Bearbeitungszonen (a1 bis a2) ausgeführt. Die Bearbeitungshöhe 55 stellt den Abstand zwischen der am distalen Ende des Schenkels befestigten Sonde und dem oben erwähnten Bezugspunkt ein.
Zuerst wird die Abtastung der Sonde des Schenkels ab A1 auf der X-Achse außerhalb der Bearbeitungszone in einer Höhe begonnen, die ausreichend weit von der Bezugsposition 54 entfernt ist.
Wenn die Sonde 6a zur Bearbeitungszone (A2 auf der X-Achse) hin abgetastet wird, wird der Sonde die Annäherung durch den Z-Abtaster 4A ermöglicht, bis die Sonde die Bearbeitungshöhe (Scheibenhöhe) 55 einnimmt, wo sie fixiert wird.
Wenn die Seitenoberfläche der Sonde 6a mit der Bearbeitungsoberfläche aus Chrom (Cr) 50, die das zu bearbeitende Objekt bildet, in Kontakt gebracht wird, wird eine resultierende Kraft aus einer Kraft Ft in der X-Richtung und einer Kraft Fz in der Z-Richtung, die die Sonde 6a auf die Bearbeitungsoberfläche der Probe überträgt, auf die Bearbeitungsoberfläche übertragen, so dass das Chrom, das das zu bearbeitende Objekt bildet, bearbeitet wird.
Hier ist Fz ein Wert, der durch Multiplizieren einer Z-Richtungs-Federkonstante Kz des Schenkels mit einer Auslenkungsgröße 57 des Schenkels mit dem zu bearbeitenden Objekt bezüglich eines Zustands 56, in dem der Schenkel keine Auslenkung aufweist, erhalten wird. Demgemäß wird in einem Zustand 56, in dem der Schenkel keine Auslenkung aufweist, oder wenn die Höhe der Bearbeitungsoberfläche gleich der Bearbeitungshöhe (Scheibenhöhe) 55 ist oder darunter liegt, die Kraft Fz in der Z-Richtung nicht übertragen.
Es ist möglich, den Versatz des Schenkels in Z-Richtung als ein Auslenkungssignal Bs = Fz/Kz des Schenkels zu überwachen.
Ferner wird die Kraft Ft in der X-Richtung, welche die horizontale Richtung bezüglich der Bearbeitungsoberfläche ist, durch Multiplizieren einer Drehgröße des distalen Endes der Sonde mit dem Federkoeffizienten Kt in der Drehrichtung des Schenkels erhalten. Die Kraft Ft hängt nicht von der Abtastgeschwindigkeit, d. h. der Schneidgeschwindigkeit, ab.
Wenn die Sonde 6a bis zur Bearbeitungszone (A3 auf der X-Achse) hin abgetastet wird, wird der Sonde von dem zu bearbeitenden Objekt freigegeben, wobei die Sonde 6a mit der maximalen Amplitude in Schwingungen versetzt wird.
Wie die Amplitude größer als die Bearbeitungshöhe (Scheibenhöhe) 55 ist, ergibt sich eine Möglichkeit, dass die Sonde mit der Glasoberfläche 52 in Kontakt gebracht wird und Fehler auf dem Glas erzeugt. Um einen solchen Nachteil zu verhindern, wird zu einem Zeitpunkt, zu dem die Sonde das Chrom (Cr) 50 passiert, das das zu bearbeitende Objekt bildet, die Sonde 6a von der Bearbeitungsoberfläche des Chroms (Cr) 50, das das zu bearbeitende Objekt bildet, getrennt, und die Abtastung wird ausgeführt.
Wie oben beschrieben, erfolgt die Verhinderung der Fehler nach der Bearbeitung, indem die Sonde in die Zone außerhalb der Bearbeitungszone nach oben gezogen wird, wie zuvor erwähnt.
Ferner wird die Bearbeitungshöhe (Scheibenhöhe) 55 so eingestellt, dass die Bearbeitungshöhe größer wird als die Amplitude auf Grund des Freigebens der Sonde (nachfolgend als Öffnungsamplitude bezeichnet), wobei die Größe der Freigabe auf einen relativ kleinen Wert gesteuert wird.
Zur Zeit der Ausführung der Endbearbeitung wird jedoch die Bearbeitungshöhe 55 auf 0 oder weniger als 0 eingestellt. Obwohl die Freigabeschwingungen bei der Abtastung der Endbearbeitung erzeugt werden, ist folglich die Freigabeamplitude ein kleiner Wert und daher können die Fehler erzeugenden Schwingungen klein gemacht werden.
Im Falle einer kontinuierlichen Bearbeitung eines isolierten Fehlers (Höhe h = 70 nm), werden z. B. durch Einstellen der Bearbeitungshöhe, d. h. der Höhe über der Bodenoberfläche, auf 46 nm, 30 nm, 20 nm, 13,2 nm, 8,7 nm, ... (S1 = 2h/3, Si + 1 = 2/3 × Si) kaum Fehler erzeugt.
Das Auslenkungssignal des Schenkels wird während der Bearbeitung in ein Höhensignal umgewandelt und kann überwacht werden.
Das Verfahren zur Kalibrierung des Auslenkungssignals des Schenkels auf das Höhensignal wird so ausgeführt, dass einer ebenen Probe die Annäherung in einem Kontaktmodus ermöglicht wird und sie danach um eine feste Größe verschoben wird. Das Auslenkungssignal, das zur Einschiebegröße proportional ist, wird erzeugt. Die Einschiebegröße wird variiert und eine Kalibrierungskurve zwischen der Einschiebegröße und dem Auslenkungssignal wird erhalten.
Während eines Zeitraums, in dem die Sonde in der Bearbeitungszone abgetastet wird, wird wie oben beschrieben der Sonde ermöglicht, sich unter Verwendung des Z-Abtasters 4A der Bearbeitungshöhe zu nähern, und sie wird in der Bearbeitungshöhe fixiert. Demgemäß wird keine Bearbeitungskraft angewendet, es sei denn, die Sonde erreicht die vorgegebene Bearbeitungshöhe nicht, und daher kann eine Grenzfläche des zweischichtigen Films z. B. aus Molybdän-Silizium auf Glas (MoSi/Glas) oder Chrom (Cr/Glas) auf Glas wie z. B. der optischen Maske eben bearbeitet werden.
13 ist ein Messbildschirm, der ein Bearbeitungsbeispiel für einen Kontaktmodus darstellt, wobei eine Draufsicht 58 einer Nachbearbeitung und eine durchschnittliche Querschnittansicht 59 eines bearbeiteten Abschnitts dargestellt sind. 14 hingegen ist ein Messbildschirm, der ein Bearbeitungsbeispiel für einen Scheibenmodus darstellt, wobei eine Draufsicht 60 einer Nachbearbeitung und eine Durchschnitts-Querschnittansicht 61 eines bearbeiteten Abschnitts dargestellt sind.
Die bearbeitete Probe ist eine aus einem zweischichtigen Film gebildete optische Maske, in der Vorsprünge (Defekte) auf eine Linien-Graben-Weise gebildet sind.
Während wie in 13 und 14 gezeigt ein gestufter Abschnitt nach der Bearbeitung im Kontaktmodus 20 nm beträgt, beträgt ein gestufter Abschnitt nach der Bearbeitung im Scheibenmodus 5 nm. Dies bedeutet, dass der Scheibenmodus die Bearbeitung mit einer weiter verbesserten Ebenheit der Bearbeitung auf der Grenzfläche des zweischichtigen Films erreichen kann als der Kontaktmodus.
Im Scheibenmodus dieser Ausführungsform wird die Sonde zwangsweise mit niedriger Frequenz unter Verwendung des Abtasters durch die Probentischseite in Schwingungen versetzt. Anstelle solcher Schwingungen kann die Sondenseite mittels der piezoelektrischen Platte mit niedriger Frequenz in Schwingungen versetzt werden. Auf Grund solcher Schwingungen wird die Sonde relativ zur Probe in Schwingungen versetzt.
Ferner wird bei dieser Ausführungsform die Sonde nur in der Richtung senkrecht zur Bearbeitungsoberfläche der Probe zwangsweise mit niedriger Frequenz in Schwingungen versetzt.
Anstelle solcher Schwingungen kann die Sondenseite in der Richtung parallel zur Bearbeitungsoberfläche der Probe 2 zwangsweise mit niedriger Frequenz in Schwingungen versetzt werden. In diesem Fall kann die Sonde 6a nur in einer von zwei Richtungen, die aus der X-Richtung und der Y-Richtung bestehen, zwangsweise in Schwingungen versetzt werden. Ferner kann die Sonde in diesem Fall in der Richtung senkrecht zur Bearbeitungsoberfläche der Probe 2 und in der Richtung parallel zur Bearbeitungsoberfläche der Probe 2 zwangsweise mit niedriger Frequenz in Schwingungen versetzt werden. In diesem Fall ist auch bestätigt, dass dies die im Wesentlichen gleichen vorteilhaften Wirkungen erzielen kann wie die in Verbindung mit den oben erwähnten Ausführungsformen erläuterten Verfahren.
Wenn die Sonde 6a in einer Richtung (Z-Richtung, X-Richtung oder Y-Richtung) mit niedriger Frequenz in Schwingungen versetzt oder wenn die Sonde 6a in beiden Richtungen (Z-Richtung und X-Richtung oder Z-Richtung und Y-Richtung) mit niedriger Frequenz in Schwingungen versetzt wird, kann ferner zusätzlich zu den Schwingungen mit niedriger Frequenz die Oberfläche der Probe 2 bearbeitet werden, indem die Sonde 6a mittels der in 1 dargestellten piezoelektrischen XY-Resonanzplatte 7 in der X-Richtung oder der Y-Richtung zum Mitschwingen gebracht wird, oder indem die Sonde 6a mittels der in 1 dargestellten piezoelektrischen Z-Resonanzplatte 8 in der Z-Richtung zum Mitschwingen gebracht wird, oder indem die Sonde 6a mittels der piezoelektrischen XY-Resonanzplatte 7 in der X-Richtung oder der Y-Richtung zum Mitschwingen gebracht wird, und indem gleichzeitig die Sonde 6a mittels der piezoelektrischen Z-Resonanzplatte 8 in der Z-Richtung zum Mitschwingen gebracht wird.
In diesem Fall ist die Frequenz, die zur Ausführung der Resonanzschwingungen verwendet wird, eine Frequenz, die viel höher ist als die Frequenz, die zur Ausführung der Schwingungen durch den Z-Abtaster oder den XY-Abtaster verwendet wird, d. h. ca. 100 kHz bis 5 MHz, wobei die Resonanzfrequenz 0,5 bis 500 nm beträgt.
Ferner ist auch bestätigt, dass im Falle, dass ein Metallfilm mit einer Zähigkeit wie ein Chromfilm zu bearbeiten ist, durch Anwenden der hochfrequenten Schwingungen auf die Sonde in der Z-Richtung an der Sonde haftende weggeschnittene Partikel wahr scheinlich leicht abgestreift werden können, wodurch die Wiederholgenauigkeit der Bearbeitung erhöht wird.

Claims

Bearbeitungsverfahren mit einer Rastersonde, die ein zu bearbeitendes Objekt durch Ausführung relativer Abtastung einer Sonde bearbeitet, die an einem distalen Ende eines Schenkels auf dem mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit zu bearbeitenden Objekt getragen wird, wobei die Sonde das zu bearbeitende Objekt in einem Zustand bearbeitet, in dem die Sonde zwangsweise und relativ in der Richtung senkrecht zu einer Bearbeitungsoberfläche des zu bearbeitenden Objekts mit einer niedrigen Frequenz von 100 bis 1000 Hz in Schwingungen versetzt wird.
Bearbeitungsverfahren mit einer Rastersonde, die ein zu bearbeitendes Objekt durch Ausführung relativer Abtastung einer Sonde bearbeitet, die an einem distalen Ende eines Schenkels auf dem mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit zu bearbeitenden Objekt getragen wird, wobei die Sonde das zu bearbeitende Objekt in einem Zustand bearbeitet, in dem die Sonde zwangsweise und relativ in der Richtung parallel zu einer Bearbeitungsoberfläche des zu bearbeitenden Objekts mit einer niedrigen Frequenz von 100 bis 1000 Hz in Schwingungen versetzt wird.
Bearbeitungsverfahren mit einer Rastersonde nach Anspruch 1, wobei die Sonde das zu bearbeitende Objekt in einem Zustand bearbeitet, in dem die Sonde zwangsweise und relativ in der Richtung parallel zu einer Bearbeitungsoberfläche des zu bearbeitenden Objekts mit einer niedrigen Frequenz von 100 bis 1000 Hz in Schwingungen versetzt wird.
Bearbeitungsverfahren mit einer Rastersonde nach Anspruch 1 oder 2, wobei das zu bearbeitende Objekt bearbeitet wird durch Einstellen einer Amplitude auf einen Wert, der in einen Bereich von 5 bis 2000 nm fällt, wenn die Sonde zwangsweise und relativ mit einer niedrigen Frequenz in Schwingungen versetzt wird.
Bearbeitungsverfahren mit einer Rastersonde nach Anspruch 1 oder 2, wobei das zu bearbeitende Objekt in einem Zustand bearbeitet wird, in dem die Sonde zwangsweise und relativ mit einer niedrigen Frequenz in Schwingungen versetzt wird und gleichzeitig das zu bearbeitende Objekt relativ zum Mitschwingen mit einer höheren Frequenz als die niedrige Frequenz in der Richtung senkrecht zu einer Bearbeitungsoberfläche des zu bearbeitenden Objekts gebracht wird.
Bearbeitungsverfahren mit einer Rastersonde nach Anspruch 1 oder 2, wobei das zu bearbeitende Objekt in einem Zustand bearbeitet wird, in dem die Sonde zwangsweise und relativ mit einer niedrigen Frequenz in Schwingungen versetzt wird und gleichzeitig das zu bearbeitende Objekt zum Mitschwingen mit einer höheren Frequenz als die niedrige Frequenz in der Richtung parallel zu einer Bearbeitungsoberfläche des zu bearbeitenden Objekts gebracht wird.
Bearbeitungsverfahren mit einer Rastersonde, die ein zu bearbeitendes Objekt durch Ausführung relativer Abtastung einer Sonde bearbeitet, die an einem distalen Ende eines Schenkels auf dem mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit zu bearbeitenden Objekt getragen wird, wobei die Sonde in einer vorgegebenen Bearbeitungshöhe über einer Bezugoberfläche des zu bearbeitenden Objekts befestigt wird und das zu bearbeitende Objekt durch Abtasten der Sonde in der X-Richtung oder in der Y-Richtung parallel zu einer Bearbeitungsoberfläche des zu bearbeitenden Objekts bearbeitet wird.
Bearbeitungsverfahren mit einer Rastersonde nach Anspruch 7, wobei das zu bearbeitende Objekt in einem Zustand bearbeitet wird, in dem die Sonde zwangsweise und relativ in der Richtung senkrecht zur Bearbeitungsoberfläche des zu bearbeitenden Objekts mit einer niedrigen Frequenz von 100 bis 1000 Hz in Schwingungen versetzt wird.
Bearbeitungsverfahren mit einer Rastersonde nach Anspruch 7, wobei das zu bearbeitende Objekt in einem Zustand bearbeitet wird, in dem die Sonde zwangsweise und relativ in der Richtung parallel zur Bearbeitungsoberfläche des zu bearbeitenden Objekts mit einer niedrigen Frequenz von 100 bis 1000 Hz in Schwingungen versetzt wird.
Bearbeitungsverfahren mit einer Rastersonde nach Anspruch 7, wobei das zu bearbeitende Objekt in einem Zustand bearbeitet wird, in dem die Sonde zwangsweise und relativ in beiden Richtungen senkrecht und parallel zur Bearbeitungsoberfläche des zu bearbeitenden Objekts mit einer niedrigen Frequenz von 100 bis 1000 Hz in Schwingungen versetzt wird.
Bearbeitungsverfahren mit einer Rastersonde nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das zu bearbeitende Objekt bearbeitet wird durch Einstellen einer Amplitude auf einen Wert, der in einen Bereich von 5 bis 2000 nm fällt, wenn die Sonde zwangsweise und relativ mit einer niedrigen Frequenz in Schwingungen versetzt wird.
Bearbeitungsverfahren mit einer Rastersonde nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei das zu bearbeitende Objekt in einem Zustand bearbeitet wird, in dem die Sonde zwangsweise und relativ mit einer niedrigen Frequenz in Schwingungen versetzt wird und gleichzeitig das zu bearbeitende Objekt zum Mitschwingen mit einer höheren Frequenz als die niedrige Frequenz in der Richtung senkrecht zu einer Bearbeitungsoberfläche des zu bearbeitenden Objekts gebracht wird.
Bearbeitungsverfahren mit einer Rastersonde nach einem der Ansprüche 7 oder 11, wobei das zu bearbeitende Objekt in einem Zustand bearbeitet wird, in dem die Sonde zwangsweise und relativ mit einer niedrigen Frequenz in Schwingungen versetzt wird und gleichzeitig das zu bearbeitende Objekt zum Mitschwingen mit einer höheren Frequenz als die niedrige Frequenz in der Richtung parallel zu einer Bearbeitungsoberfläche des zu bearbeitenden Objekts gebracht wird.