JP2005266650A - スクラッチ修正加工方法及びそれに用いるｓｐｍ - Google Patents

Abstract

【課題】走査プローブ顕微鏡による欠陥部削り落としに伴う切り粉が、表面に存在する吸着水の表面張力や摩擦にともなう帯電によっても試料面に拘束されることなく綺麗に除去される技術を提示する。
【解決手段】液体を溜めたセル３中に加工対象物を設置し、走査型プローブ顕微鏡によるスクラッチ加工を前記液中で実施し、切り粉が液中に拡散して試料面に残らないようにした。また、加工セル３には溶液の供給口と排出口とを設け、スクラッチ加工後には新たな液体を供給して洗浄できるようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明はプローブ顕微鏡の探針で擦って試料不要部分を除去する所謂スクラッチ加工の際に出される削り滓を除去する技術に関し、特にフォトマスクの黒欠陥修正等において有効な残滓除去技術に関する。

半導体製造に使用するフォトマスクの欠陥には余分な付着物があって透光パターンを歪ませる欠陥（所謂黒欠陥）あるいは位相シフタパターンの作製中に余分な位相シフタパターンが形成される欠陥と、遮光膜パターンに欠落があって透光パターンを歪ませる欠陥（所謂白欠陥）とがあり、これらを総称してマスク欠陥と呼んでいる。フォトマスクはこれらの欠陥について修正（マスクリペア）が丁寧に施された後、半導体製造に用いられる。このマスクを基に沢山の半導体デバイスが製造されるためマスク自体の欠陥は製造される全ての半導体デバイスに反映されてしまうからである。黒欠陥や余分な位相シフタパターンなど残留欠陥を除去するマスクリペアの手法にはいくつかあり、まず第１にレーザの集光照射によって蒸発除去させるものがあるが、この手法には、このレーザ照射による加熱の結果、加工エッジ部に歪みを生じ、加工後の形状が良好でないといった不都合が生じる。また、レーザをビームに絞るには限界があり５００ｎｍ以下の微細加工は困難であるなどの問題があった。第２の手法として集束イオンビームを照射するスパッタリングによる欠陥除去修正があるが、この手法にはイオンビーム照射領域に、イオン源であるガリウムがマスク基板である石英に打ち込まれ、ガリウムステインが生じることにより光透過率を低下させてしまったり、残留欠陥周辺部の石英基板に対してもイオンが照射され、余計なスパッタリングによって基板の透過率悪くしてしまうことが知られている。修正加工によってマスク自体にダメージを与えてしまう。これらの問題は半導体パターンの微細化に伴い一層大きな問題となっている。

最近、この種マスクリペアの１手法として原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）等のプローブ顕微鏡を用い、その探針で黒欠陥等余分な部分を擦って削り落としてしまう技術が開発され注目されている。特許文献１に紹介されている発明は、マスクに形成された残留欠陥修正 後の石英基板や欠陥以外の部分へのダメージが無く、５００ｎｍ以下の残留欠陥を精度良く除去することが可能で、修正のエンドポイントも容易に検出できるフォトマスクの欠陥修正方法及びそれに用いる走査プローブ顕微鏡を提供することを目的としたもので、図７（ａ）に示すように、走査ブローブ顕微鏡にマスクをセットし、残留欠陥：イの直上にプローブがくるように顕微鏡ステージを移動させる。次に、図７（ｂ）に示すようにプローブ：ホの先端を残留欠陥：イに接する位置まで接近させる。次に図７（ｃ）に示すように、残留欠陥：イの領域のみでプローブをＸ，Ｙ方向に走査させながら、プローブ：ホを押し下げて欠陥に荷重を加えスクラッチすることにより欠陥を削り取る。次に、図７（ｄ）に示すようにプローブ：ホの先端が石英基板：ロに達したところで、プローブ：ホの押し込み及びＸ，Ｙ方向への走査を停止する。次に、図７（ｅ）に示すようにプローブ：ホをマスクパターンから大きく距離を取り、最後に図７（ｆ）に示すようにクリーンエアーガン：ヘによって清浄エアーを吹き付け、削りカスを完全にマスクから除去することで、フォトマスクの欠陥修正方法を完了するものである。

この手法は、探針によって欠陥部分を削り取るものであるが、この探針はプローブ顕微鏡のプローブであることから、レーザービームやイオンビームを用いた方法のような欠点はない上、欠陥部を削り取る欠陥修正作業中適宜該欠陥領域をＸＹ走査することによりその修正状況を観察することができ、加工状況を把握しながら行うことができるので、削り残しや削り過ぎといった問題を起こすこともない。ただし、この手法は図６に示すように削りカスが近傍に溜まり加工後の試料面にも残ってしまう（以下これを残滓という。）。上記発明ではこれをクリーンエアーガン６によって清浄エアーを吹き付けてマスクから除去するようにしている。ところが、このようなエアガンによるオンマシンの残滓除去では、図５に示すように装置内にナノパーティクルが散乱しマスクを汚染してしまうことがあった。特にマスク表面に存在する吸着水の表面張力や摩擦にともなう帯電によりにマスク表面に拘束されてしまった残滓は、この方法では容易に除去することができない。
特開２００３−４３６６９号公報 「フォトマスクの欠陥修正方法及び走査プローブ顕微鏡」 段落番号［００１６］［００１６］、図１

本発明が解決しようとする課題は、走査プローブ顕微鏡による欠陥部削り落としに伴う切り粉が、表面に存在する吸着水の表面張力や摩擦にともなう帯電によっても試料面に拘束されることなく綺麗に除去される技術を提示することにある。

本発明では、液体を溜めたセル中に加工対象物を設置し、走査型プローブ顕微鏡によるスクラッチ加工を溶液中で実施するようにし、切り粉は液中に拡散し試料面に残らないようにした。

本発明のスクラッチ修正加工用ＳＰＭ（走査型プローブ顕微鏡）は、制御手段の下でプローブを走査駆動させる移動手段とプローブの変位を検出する手段とを備えたＳＰＭにおいて、試料ステージ上に載置された液体を溜めることのできる加工セルを備えると共に、前記プローブ移動手段はプローブを前記加工セルの液中で駆動走査させる機能とを備えるようにした。

また、加工セルには必要に応じて溶液の供給口と排出口とを設け、スクラッチ加工後には新たな液体を供給して洗浄できるようにした。

本発明の走査プローブ顕微鏡による欠陥部削り落としに伴う残滓除去方法は、液体を溜めたセル中に加工対象物を設置した状態の下で、走査型プローブ顕微鏡によるスクラッチ加工を溶液中で実施するようにしたものであるから、削り取られたカスは液中に浮遊して流され欠陥部近傍に残留することはない。静電気や吸着水による拘束からも解放される。加工の後セルから引き上げられた加工物表面は溶液によって洗われ、綺麗な状態となっている。エアーガンを用いるなどして加工後の洗浄処理を行う必要もない。

加工セルに溶液の供給口と排出口とを設け、スクラッチ加工後には新たな液体を供給して洗浄できるような構成を採用することにより、更に、洗浄効果を高めて削りカスを綺麗に排除できる。

本発明は、例えば図４に示すような正常なパターンの境界部に不透明な黒欠陥が付いているようなマスクの修正加工に関し、走査プローブ顕微鏡の探針を用いたスクラッチ加工により欠陥修正技術であって、その際の欠陥部削り落としによる残滓が、表面に存在する吸着水の表面張力や摩擦にともなう帯電によっても試料面に拘束されることなく綺麗に除去できる技術を開発することを課題とし、本発明では、液体を溜めたセル中に加工対象物を設置し、走査型プローブ顕微鏡によるスクラッチ加工を溶液中で実施することに想到したものである。加工対象物が液中にあるため、表面に吸着水が付くことはなく、引っ掻き加工に際して摩擦による静電気が表面に帯電することもない。

図１に本発明に係るマスク修正用のスクラッチ加工装置の基本構成を示す。本装置の最大の特徴点は試料１が液体２の溜められたセル３内に載置され、その中でスクラッチ加工を行うことができるような構成になっている点である。セル３内に正常なパターン1aと隣接した黒欠陥1bのある試料１が設置され、プローブ顕微鏡の探針４によってその欠陥部分を削り落とす。前記探針４はカンチレバー５を介して移動手段６に取り付けられ、該移動手段６は制御手段７の下で駆動制御される。また、探針４の三次元位置を検出するプローブ変位検出手段８を備えている。

欠陥修正加工としてはまず、１）加工セル３内に試料１を設置する。２）プローブ顕微鏡の機能で試料面をＸＹ走査して欠陥の存在とその位置形状を検出する。この動作は制御手段７の下で移動手段６が駆動し、探針４が指定された領域をラスター状に走査するものである。３）ＳＰＭ画像が得られたら、標準パターンとの比較等により欠陥部分を検出しその位置と形状情報をコンピュータ等の制御手段７の記憶部に蓄積する。４）取得した欠陥位置情報に従い移動手段６を駆動させて探針４を該欠陥位置に移動させる。５）探針４の押圧力を高くし取得した欠陥形状に基づいてスクラッチ加工を施す。６）加工途中加工を中断しＳＰＭの機能で加工領域の画像を取得し加工状況を把握する。７）この５），６）の作業を繰り返し、黒欠陥が削り取られたことが確認できたなら加工を終了する。５）の作業がセル３の液中で行われることから、図２に示すように切り粉が液中に拡散し試料面には残らない。特に求められる場合を除き洗浄作業をしなくてもに液中から引き上げればスクラッチ加工の切り粉が試料面に残留することはない。

次に、特に残滓を嫌う試料については図３に示すように加工セル３に溶液の供給口3aと排出口3bとを設ける。スクラッチ加工後には新たな液体を供給口3aから供給して加工時の液を排出口3bから廃液として排除してしまう手法を採用する。この様に加工セル３に溶液の供給口3aと排出口3bとを設け試料１を洗浄できるような構成を採用することにより、更に、洗浄効果を高めて削りカスを綺麗に排除できる。

本発明に係るスクラッチ修正加工用ＳＰＭの基本構成を示す図である。 本発明によって切り粉が加工セル内で液中に拡散する様子を示す図である。 加工セルに液供給口と液排出口とを設け、切り粉を完璧に試料面から除去する手法を説明する図である。 本発明の加工対象となるマスク黒欠陥の例を示す図である。 従来のＳＰＭでスクラッチ加工を実施したときの切り粉の状態を示す図である。 エアーガンで切り粉を吹き飛ばしたときの状況を説明する図である。 従来のＳＰＭを用いたスクラッチ加工の実施形態を説明する図である。

符号の説明

１ 試料 1a 正常パターン
1b 欠陥部 ２ 液体
３ 加工用セル ４ 探針
５ カンチレバー ６ 移動手段
７ 制御手段 ８ 変位検出手段

Claims (3)

1. ＳＰＭの探針を用いて余剰欠陥をスクラッチ加工して除去する修正加工において、試料を液中に設置した状態でスクラッチ加工を実施するようにして、切り粉が液中に拡散して試料面に残らないようにしたことを特徴とするスクラッチ修正加工方法。
2. 制御手段の下でプローブを走査駆動させる移動手段とプローブの変位を検出する手段とを備えたＳＰＭにおいて、試料ステージ上に載置された液体を溜めることのできる加工セルを備えると共に、前記プローブ移動手段はプローブを前記加工セルの液中で駆動走査させる機能とを備えていることを特徴とするスクラッチ修正加工用ＳＰＭ。
3. 加工セルには溶液の導入口と排出口とを設け、前記導入口には新たな液体を供給して加工セル内を洗浄できるようにしたことを特徴とする請求項２に記載のスクラッチ修正加工用ＳＰＭ。

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