JP2008304737A

JP2008304737A - フォトマスクの欠陥修正方法及び異物除去方法

Info

Publication number: JP2008304737A
Application number: JP2007152326A
Authority: JP
Inventors: Osamu Takaoka; 修高岡
Original assignee: SII NanoTechnology Inc
Current assignee: Hitachi High Tech Science Corp
Priority date: 2007-06-08
Filing date: 2007-06-08
Publication date: 2008-12-18

Abstract

【課題】原子間力顕微鏡による微細機械加工で発生した加工屑や移動により原子間力顕微鏡により移動または削り取った異物を、ウェット洗浄を用いないで除去する。
【解決手段】原子間力顕微鏡探針３による機械加工で発生した加工屑５を正常パターン６やガラス基板７にはダメージを与えないが弱く付着した加工屑５は除去できるようなエネルギーを持ったガスクラスターイオンビーム１を照射してスパッタ効果で除去する。移動もしくは削り取った異物が強く付着している場合には原子間力顕微鏡探針による機械加工で異物を一度引き剥がして付着力を弱め、正常パターンやガラス基板にはダメージを与えないが弱く付着した加工屑は除去できるようなエネルギーを持ったガスクラスターイオンビームを照射してスパッタ効果で除去する。
【選択図】図１

Description

本発明はガスクラスターイオンビームを用いたフォトマスクの欠陥修正方法及び異物除去方法に関するものである。

機能の高度化・高集積化のためにナノメートルオーダーの微細加工技術が求められており、走査プローブ顕微鏡(SPM)を用いた局所陽極酸化や微細スクラッチ加工などの加工技術の研究開発が盛んに行われている。最近では微細な加工の可能性の追求だけでなく、実用的な加工機として精確な形状や高精度な加工も求められるようになりつつある。

近年原子間力顕微鏡(AFM)をベースにした装置で実際に精確な形状や高精度な加工が求められている例として、フォトマスクのパターン余剰欠陥の修正がある(非特許文献1)。原子間力顕微鏡によるフォトマスク余剰欠陥修正は、現在被加工材質(余剰欠陥の材質)よりも硬い原子間力顕微鏡探針を用いて、余剰欠陥の観察時には通常の原子間力顕微鏡のコンタクトモードまたは間欠的な接触モードでイメージングを行って余剰欠陥部分を認識し、余剰欠陥修正時には、観察時における探針の高さ検出のフィードバック機構を切って、余剰欠陥の材質よりも硬い探針を用いて、余剰欠陥のガラス面よりも高い部分を、ガラス基板の高さになるまで平坦になるように削ることで行われている。

原子間力顕微鏡探針を用いると、従来マスクの微細な欠陥の修正装置として用いられてきた集束イオンビーム欠陥修正装置ではチャージアップのため観察・加工しにくい孤立欠陥も修正できるため、最近マスク製造現場でも用いられるようになってきている。マスクはウェーハ転写の原版となるため、修正個所の加工精度が悪かったり、オーバーエッチや削り残しがあったりすると転写特性に悪影響を与え、転写したウェーハ全てにデバイス不良を生じさせてしまう。従って、原子間力顕微鏡探針による機械的な除去加工で精確な形状や高精度な加工が必要とされる。

しかしながら、上記の原子間力顕微鏡探針による機械的な加工を行うと黒欠陥は除去できても、黒欠陥修正時に周辺に加工屑が発生する。加工屑は透過率の低下をもたらすため除去しなければならない。従来、発生した加工屑はドライアイスの微粒子照射により除去が行われていた(非特許文献２)。しかしパターン微細化によりドライアイスの微粒子径をノズル形状で制御して細かくしてもドライアイスの微粒子が狭いスペースに入らなくなり落ちにくくなってきている。

また、従来マスク上に存在する異物に関してはウェット洗浄を用いが用いられていたが、パターンの微細化に伴い洗浄で除去しなければならない異物のサイズも小さくなっており、洗浄で落ちにくくなっている。洗浄で除去でない異物は、欠陥同様転写時に透過率を低下させるため除去しなければならない。このような洗浄で除去できないような異物を原子間力顕微鏡探針により、除去する方法が提案されている(特許文献１)。マスク上の異物のうち、付着力の弱いものは原子間力顕微鏡探針で移動させ、付着力が強いものは硬い原子間力顕微鏡探針で削りとり、上記移動した異物もしくは異物の削り滓をウェット洗浄により除去している。

ハーフトーン型位相シフトマスクの場合、異物の除去にウェット洗浄を行うと膜厚が減少することが知られている。膜厚の減少は位相変化につながるため洗浄回数が制限されている。従って、ハーフトーン型位相シフトマスクの場合は、回数制限を回避するためにも上記の原子間力顕微鏡探針で移動した異物もしくは異物の削り滓の除去に関してウェット洗浄以外の洗浄方法が求められている。

ウェット洗浄以外の洗浄方法として、上記したドライアイスの微粒子照射があるが、さらに微細な異物に対しては、除去が困難である。
特開2006-39260号公報 Y. Morikawa, H. Kokubo, M. Nishiguchi, N. Hayashi, R. White, R. Bozak, and L. Terrill,Proc. of SPIE 5130 520-527(2003) W. V. Brandt, Proc. of SPIE 4562 600-608(2002)

本発明はフォトマスク上の黒欠陥を原子間力顕微鏡探針を用いた微細機械加工で削りとった時に発生した加工屑や、フォトマスク上の異物で原子間力顕微鏡探針により移動または削り取った異物を、効率よくまたフォトマスクの正常な部分に影響を与えないで除去することを目的とする。

上記課題を解決するために、本願発明においては、ガスクラスターイオンビームによるラテラルスパッタ効果を上記加工屑や異物の除去に利用する。ガスクラスターイオンビームには平面から突き出たところがスパッタされやすい効果、従って平坦化しやすい効果があり、これをラテラルスパッタ効果と呼ぶ。ガスクラスターイオンビームは大きなクラスターを選ぶと単位原子あたりのエネルギーを小さくでき、ダメージを小さくすることができる。加速電圧を高くすることでイオンビームを絞ることも可能である。従って、狭いパターンの底部にもガスクラスターイオンビームが届くようにクラスターサイズを選別することができる。

フォトマスク上の黒欠陥を原子間力顕微鏡探針による機械加工で削り取った時に発生した加工屑を、正常パターンやガラス基板にはダメージを与えないが、弱く付着した加工屑は除去できるようなクラスターサイズと１原子あたりのエネルギーを持ったガスクラスターイオンビームを照射しラテラルスパッタ効果で加工屑を除去する。

加工屑が強く付着している場合には、原子間力顕微鏡探針による機械加工で加工屑を一度引き剥がして付着力を弱めた後、正常パターンやガラス基板にはダメージを与えないが弱く付着した加工屑は除去できるようなクラスターサイズと１原子あたりのエネルギーを持ったガスクラスターイオンビームを照射しラテラルスパッタ効果で除去する。

原子間力顕微鏡探針で移動もしくは削り取った異物を、正常パターンやガラス基板にはダメージを与えないが、弱く付着した異物は除去できるようなエネルギーを持ったガスクラスターイオンビームを照射しラテラルスパッタ効果で除去する。

加工屑や異物をガスクラスターイオンビーム照射で除去する工程は、加工屑や異物がガスクラスターイオンビーム照射装置に備えられた顕微鏡の画像中心に来るように移動した後、あらかじめ求めておいたガスクラスターイオンビーム照射位置と顕微鏡の画像中心のオフセット分ガスクラスターイオンビーム照射位置を移動して行なう。

クラスターサイズと１原子あたりのエネルギーを最適化することにより、正常パターンやガラス基板にはダメージを与えずに原子間力顕微鏡探針による機械加工で発生した加工屑を除去できる。

クラスターサイズと１原子あたりのエネルギーを最適化することにより、正常パターンやガラス基板にはダメージを与えずに。原子間力顕微鏡探針で移動した異物もしくは削り取った異物の加工屑を除去できる。

ガスクラスターイオンビームのクラスターサイズを適切に選ぶことで、ドライアイス洗浄機で除去できない狭いパターンの底部の加工屑も除去できる。

ウェット洗浄を用いないで、フォトマスクの黒欠陥を原子間力顕微鏡探針で削り取った時の加工屑や、フォトマスク上の異物で移動もしくは削り取った異物を除去することができるので、フォトマスクがハーフトーンマスクであった場合において、ウェット洗浄による膜減りで位相が狂ってしまうことがない。

ガスクラスターイオンビーム照射装置に備えられた顕微鏡の画像中心とガスクラスターイオンビーム照射位置のオフセットをあらかじめ求めておいてそのオフセット分ガスクラスターイオンビーム照射位置を移動して除去工程を行なうので精度よく除去工程を行なうことができる。

以下に本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。

図１(a)、図１(b)は、フォトマスクの黒欠陥を原子間力顕微鏡探針による削り取り加工で発生した加工屑をガスクラスターイオンビームで除去する場合の工程毎概略断面図である。

原子間力顕微鏡探針３で、ガラス基板７上に形成された正常パターン６から突き出て形成される黒欠陥４を削り取る。この時、加工屑５が発生する（図１(a)）。黒欠陥４を全て削り取ったら、フォトマスクをガスクラスターイオンビーム装置に導入し、ガスクラスターイオンビーム装置に複合した光学顕微鏡または走査電子顕微鏡でアライメント合せを行い、欠陥検査装置で黒欠陥が見つかった位置が画像中心に来るように移動する。移動後、該黒欠陥が見つかった位置がガスクラスターイオンビームの照射位置に来るようにする。このため予め顕微鏡または走査電子顕微鏡の画像中心とガスクラスターイオンビームの照射位置のオフセットを求めておき、黒欠陥が見つかった位置が画像中心にくるように移動した後、このオフセット分ガスクラスターの照射位置を移動する。このオフセットは以下のようにして求める。

光学顕微鏡または走査電子顕微鏡でダミーサンプルのマーカーが画像中心にくる状態で、初期設定時のガスクラスターイオンビームでダミーのサンプルを削る。削ったところを光学顕微鏡または走査電子顕微鏡で探してガスクラスターイオンビームの照射位置と光学顕微鏡または走査電子顕微鏡の画像中心の距離相対的な位置関係を求める。上記マーカーと上記削った所との距離がオフセットとなる。わざわざオフセットを求めるのは、ガスクラスターイオンビームでイメージをとってそのまま照射できればいいが、高分解能なイメージが得られないため加工屑または異物のある位置に確実にガスクラスターイオンビームが当たるようにするのは難しいためである。

加工屑５をイオンドーズ量10¹³ions/cm²〜10¹⁶ions/cm²、加速電圧10〜20kVのアルゴンのような希ガスのガスクラスターイオンビーム１のラテラルスパッタ効果で除去する(図１(b))。アルゴンガスクラスターイオンビーム１は、正常パターン６やガラス基板７にはダメージを与えないが、弱く付着した加工屑５は除去できるようなクラスターサイズと原子１個あたりのエネルギーを選択する。このとき、アルゴンイオンのプラス電荷の蓄積によるチャージアップを防止するため、電荷中和用電子ビーム２を照射しプラス電荷を中和する。チャージアップが防止できれば、チャージアップの電界でクラスターイオンビームが曲げられ照射する位置がずれるということがない。

図２は、ガラス基板７上に存在する異物で原子間力顕微鏡探針で移動もしくは削り取った異物をガスクラスターイオンビームで除去する場合の工程毎概略断面図である。

原子間力顕微鏡探針３で異物８を移動する。移動により下地への相互作用を弱め、ガスクラスターイオンビームで除去しやすくするためである。異物と下地との付着力が強い場合には異物８を削り取る（図１(a)）。移動もしくは削り取った異物９を有するフォトマスクをガスクラスターイオンビーム装置に導入し、ガスクラスターイオンビーム装置に複合した光学顕微鏡または走査電子顕微鏡でアライメント合せを行い、ガスクラスターイオンビームを異物検査装置で異物の見つかった位置に移動する。移動後、移動もしくは削りとった異物の位置がガスクラスターイオンビームの照射位置にくるように、ガスクラスターイオンビームの照射位置を予め求めておいた光学顕微鏡または走査電子顕微鏡の画像中心とガスクラスターイオンビームの照射位置のオフセット分移動する。

ガラス基板７上に存在する異物８を該異物よりも硬い原子間力顕微鏡探針３で移動もしくは削り取る(図２(a))。該削り取った異物９をイオンドーズ量10¹³ions/cm²〜10¹⁶ions/cm²、加速電圧10〜20kVのアルゴンのような希ガスのガスクラスターイオンビーム１のラテラルスパッタ効果で除去する(図２(b))。アルゴンガスクラスターイオンビーム１は上記同様パターン６やガラス基板７にはダメージを与えないが、移動もしくは削り取った異物８は除去できるようなクラスターサイズと原子１個あたりのエネルギーを選択する。このときもアルゴンイオンのプラス電荷の蓄積によるチャージアップを防止するため、電荷中和用電子ビーム２を照射しプラス電荷を中和する。

原子間力顕微鏡探針による削り取り加工で発生した加工屑をガスクラスターイオンビームで除去する場合の概略断面図である。原子間力顕微鏡探針で移動もしくは削り取った異物をガスクラスターイオンビームで除去する場合の概略断面図である。

符号の説明

１ガスクラスターイオンビーム
２電荷中和用電子ビーム
３原子間力顕微鏡探針
４黒欠陥
５黒欠陥の加工屑
６正常パターン
７ガラス基板
８異物
９移動または削り取った異物

Claims

フォトマスクの黒欠陥を原子間力顕微鏡探針により削り取る工程と、前記フォトマスクをガスクラスターイオンビーム照射装置に導入する工程と、該削り取り加工で発生した加工屑をガスクラスターイオンビーム照射で除去する工程を含むフォトマスクの欠陥修正方法。
フォトマスク上の異物を原子間力顕微鏡の探針で移動または削り取る工程と、該移動または削り取った異物をガスクラスターイオンビーム照射で除去する工程を含むフォトマスクの異物除去方法。
前記フォトマスクがハーフトーン型位相シフトマスクである請求項１に記載のフォトマスクの欠陥修正方法。
前記フォトマスクがハーフトーン型位相シフトマスクである請求項２に記載のフォトマスクの異物除去方法。
前記加工屑をガスクラスターイオンビーム照射で除去する工程は、前記加工屑が前記ガスクラスターイオンビーム照射装置に備えられた顕微鏡の画像中心に来るように移動した後、あらかじめ求めておいたガスクラスターイオンビーム照射位置と顕微鏡の画像中心のオフセット分ガスクラスターイオンビーム照射位置を移動して行なう請求項１または３に記載のフォトマスクの欠陥修正方法。
前記移動または削り取った異物をガスクラスターイオンビーム照射で除去する工程は、前記移動または削り取った異物が前記ガスクラスターイオンビーム照射装置に備えられた顕微鏡の画像中心に来るように移動した後、あらかじめ求めておいたガスクラスターイオンビーム照射位置と顕微鏡の画像中心のオフセット分ガスクラスターイオンビーム照射位置を移動して行なう請求項２または４に記載のフォトマスクの異物除去方法。