JP2011510353A - フォトマスクの修理装置及びこれを利用した修理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明はフォトマスク修理方法を提供する。
【解決手段】修理用原子間力顕微鏡探針をフォトマスクの欠陥部分に位置させ、前記修理用原子間力顕微鏡探針を往復動作させることによって、前記フォトマスクの欠陥部分を除去する。前記修理用原子間力顕微鏡探針による前記フォトマスクの修理過程は、電子顕微鏡で観察する。さらに前記修理用原子間力顕微鏡探針とは異なる観測用原子間力顕微鏡探針を用いて、修理後の前記フォトマスクの形状をその場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）で確認する。

Description

本発明は、原子間力顕微鏡探針を用いたフォトマスクの修理装置及びこれを用いた修理方法に関する。

集積回路ＩＣは回路設計、ウェーハの製作、試験及びパッケージングの段階を経て製作される。シリコンウェーハに転写されるパターンの組み合わせであるレイアウト（ｌａｙｏｕｔ）が作られる。前記パターンは、フォトマスク（レティクル）を用いたフォトリソグラフィ工程によって製作される。通常、フォトマスクは透明なシリカ基板上にクロムパターンがコーティングされた構造を有する。

一方、製作されたフォトマスクに存在する欠陥は、集積回路工程の収率を低下させる要因になることがある。前記欠陥は汚染、クロム斑、穴、残余物質、付着不良、陥入、またはスクラッチなどからなる。これらはフォトマスクの設計工程、フォトマスクの製作工程、及びウェーハ処理工程で発生することがある。

しかし、既に製作されたフォトマスクを捨ててこれを新たに作るためには、多くの費用と時間がかかる。一般的に、このような欠陥が発見されれば、これらを修理（ｒｅｐａｉｒ）して、洗浄工程及びぺリクル装着工程を実施する前に、致命的欠陥のないフォトマスクになるようにする。フォトマスクの修理のために様々な方法が用いられている。こられの方法ではレーザ（ｌａｓｅｒ）、集束されたイオンビーム（ｆｏｃｕｓｅｄ ｉｏｎ ｂｅａｍ:ＦＩＢ）、集束された電子ビーム（ｆｏｃｕｓｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ:ＦＥＢ）、及び原子間力顕微鏡（ａｔｏｍｉｃ ｆｏｒｃｅ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ:ＡＦＭ）に基づいたナノマシニング（ｎａｎｏ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ:ＮＭ）を使用する。前記レーザ方法はレーザアブレーション（ｌａｓｅｒ ａｂｌａｔｉｏｎ）により欠陥物質を除去するが、空間分解能が悪いという短所がある。前記集束されたイオンビーム（ＦＩＢ）方法は、物理的スパッタリング（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）またはエッチングにより物質を除去するか、または前駆体（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）を利用して物質を蒸着する。この方法は、レーザより空間分解能が優れており、作業時間が短いという長所があるが、スパッタリングやガリウムイオンの注入などによって基板が損傷される恐れがある。前記集束された電子ビーム（ＦＥＢ）方法はＳＥＭの光源を使用するものであり、ＦＩＢと比較すると遅いが、空間分解能がより優れており、また化学的選択性がより優れており、フォトマスクの損傷を減らすことができる。

本発明は、原子間力顕微鏡探針を利用した、減少された線幅を有するフォトマスクを正確に修理することができる装置及び／またはこれを利用した修理方法に関する。

本発明の実施形態は、フォトマスクの修理装置を提供する。前記装置はフォトマスクの欠陥部分を修理するための修理用原子間力顕微鏡探針と、前記修理用原子間力顕微鏡探針を前記フォトマスクの欠陥部分に位置させ、前記修理用原子間力顕微鏡探針による前記フォトマスクの修理過程を観察するための電子顕微鏡と、修理後の前記フォトマスクの形状をその場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）でイメージングするためのイメージング用原子間力顕微鏡探針とを含む。

前記修理用原子間力顕微鏡探針の摩耗に応じて、前記修理用原子間力顕微鏡探針を他の探針に切り替えるために、前記他の探針をローディング（搭載、取り替え）することができる切替用探針ローディング部がさらに追加されることができる。

本発明の実施形態はフォトマスクの修理方法を提供する。前記方法は、修理用原子間力顕微鏡探針をフォトマスクの欠陥部分に位置させ、前記修理用原子間力顕微鏡探針を往復動作させることによって、前記フォトマスクの欠陥部分を除去し、前記修理用原子間力顕微鏡探針による前記フォトマスクの修理過程を電子顕微鏡で観察し、前記修理用原子間力顕微鏡探針とは異なるイメージング用原子間力顕微鏡探針を使用して修理後の前記フォトマスクの形状をその場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）でイメージングすることを含む。前記フォトマスクの欠陥部分を除去する前に、前記修理用原子間力顕微鏡探針または前記イメージング用原子間力顕微鏡探針を使用し、前記フォトマスクの欠陥部分をイメージングすることが追加されることができる。

本発明の修理用原子間力顕微鏡と観測用電子顕微鏡とを使用することによって、欠陥修理作業の時、探針とパターンとの相互作用をリアルタイムで観察することができる。原子間力顕微鏡は、探針とパターンとの相互作用によって歪曲されたイメージを得る場合がある。本発明は、原子間力顕微鏡のイメージと電子顕微鏡のイメージとを比較することによって、実際のパターンを把握することができる。また、修理後のフォトマスクのイメージを、修理用探針とは異なる原子間力顕微鏡探針を使用して得ることによって、欠陥修理過程で損傷された修理用原子間力顕微鏡探針による歪曲されたイメージではなく、より現実的なイメージを得ることができる。

また、本発明によると、原子間力顕微鏡探針の点検及び切り替えの時、真空チャンバ内ですべての作業が行われるので、従来に比較して相当な時間的節約が可能である。

本発明の実施形態に係るフォトマスク修理装置の概念図である。 本発明の実施形態に係るフォトマスク修理装置を示す図である。 本発明の実施形態に係るフォトマスク修理装置を示す図である。 本発明の変形例に係るフォトマスク修理装置を示す図である。 本発明の実施形態に係るフォトマスク修理方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係るフォトマスク修理前後の形状をイメージングしたものである。

以下、添付の図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。本発明の実施形態は様々な形態に変形されることができ、本発明の範囲が下で説明する実施形態によって限定されると解釈されるものではない。本実施形態は当業界で平均的な知識を持つ者にとって本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面での要素の形状などはより明確な説明を強調するために誇張される。前記図面において、同一の機能を実行する構成要素については同一の参照番号を付す。

図１は、本発明の実施形態に係るフォトマスクの修理装置の概念図であり、図２及び図３は、本発明の実施形態に係るフォトマスクの修理装置を示す図である。

図１、図２、及び図３を参照すると、本発明の実施形態に係るフォトマスク修理装置は、修理されるフォトマスク１０１をローディングするためのローディングテーブル１０３と、前記ローディングテーブル１０３上の修理部とを含むことができる。前記フォトマスク１０１、ローディングテーブル１０３、及び修理部は真空チャンバ１０７内に配置されることができる。前記ローディングテーブル１０３は、Ｘ軸及びＹ軸方向への変位（ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ）が可能なＸＹステージであり得る。前記ローディングテーブル１０３は回転ステージ１０５を通じて前記真空チャンバ１０７に固定されることができる。前記回転ステージ１０５は前記真空チャンバ１０７に固定された回転軸（図示しない）を通じて回転可能である。したがって、前記ローディングテーブル１０３にローディングされた前記フォトマスク１０１は、前記Ｘ軸方向への移動、Ｙ軸方向への移動、及び回転移動が可能である。

前記修理部は、前記ローディングテーブル１０３上に提供されており、修理用原子間力顕微鏡１１２と、イメージング用原子間力顕微鏡１１４と、切替用原子間力顕微鏡探針ローディング部（以下では、切替用探針ローディング部と記す）１１５と、電子顕微鏡１１６と、光学顕微鏡１１７と、イオンビーム装置１１９と、これらを制御するための制御部（図示しない）とを含むことができる。前記修理用原子間力顕微鏡１１２、前記イメージング用原子間力顕微鏡１１４、及び前記切替用探針ローディング部１１５は、前記ローディングテーブル１０３上で、前記回転ステージ１０５に固定されることができる。すなわち、前記原子間力顕微鏡と前記ローディングテーブル１０３との間に、前記フォトマスク１０１がローディングされることができる。

前記修理用原子間力顕微鏡１１２は、フォトマスク１０１の欠陥部分を修理するためのものであり、修理用探針１１２ａと、前記修理用探針を固定し、これをＸ軸及びＹ軸方向に移送させる探針駆動部１１２ｂと、前記修理用探針１１２ａの往復運動を制御するための駆動部（図示しない）とを含むことができる。前記探針駆動部１１２ｂによって前記修理用探針１１２ａを前記フォトマスクの欠陥部分に正確に位置させることができる。前記修理用探針１１２ａは周知の原子間力顕微鏡の駆動方法によって往復運動及び／またはスキャニングされることができる。すなわち、前記駆動部（図示しない）は、前記修理用探針１１２ａが前記フォトマスク１０１の欠陥部分を除去するように、前記修理用探針１１２ａを往復運動させることができる。

前記イメージング用原子間力顕微鏡１１４は、修理後の前記フォトマスク１０１の形状をその場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）で確認するために前記修理用原子間力顕微鏡１１２と別に提供されたものであり、イメージング用探針１１４ａと、前記イメージング用探針を固定し、これをＸ軸及びＹ軸方向に移送させる探針駆動部１１４ｂと、前記イメージング探針１１４ａの往復運動を制御するための駆動部（図示しない）とを含むことができる。前記修理用探針１１２ａは、前記フォトマスク１０１のパターンとの相互作用によって摩耗される恐れがあるので、これを利用して得られたイメージは実際の形状から歪曲されている恐れがある。したがって、前記修理用探針１１２ａとは別に提供されたイメージング用探針１１４ａを用いることで、修理後のフォトマスクのパターンの形状を正確にイメージングすることができる。前記イメージング用探針１１４ａは、前記駆動部（図示しない）により、周知の原子間力顕微鏡の駆動方法によって往復運動及び／またはスキャニングされることができる。前記修理用探針１１２ａ及び前記イメージング用探針１１４ａは、前記ローディングテーブル１０３上に前記フォトマスク１０１に向けて、前記フォトマスク１０１の表面に対して傾いた方向に配置されることができる。

一方、前記修理用探針１１２ａの摩耗に応じて、前記修理用探針１１２ａは他の探針に切り替えられる必要がある。このため、前記切替用探針ローディング部１１５は、前記他の探針（図示しない）をローディングしており、前記制御部（図示しない）の命令に応じて前記修理用探針１１２ａを前記他の探針に切り替えることができる。

電子顕微鏡は、一般的な光学顕微鏡に比較して空間分解能が２００倍以上であり、焦点深度は１０００倍以上長く、倍率変換が自由である。それだけではなく、原子間力顕微鏡に比較してより広くて深い領域を高速観察することができる。前記電子顕微鏡１１６は前記フォトマスク１０１の欠陥部分を探すことができ、前記修理用探針１１２ａが前記フォトマスク１０１の欠陥部分に位置するように、速くガイドすることができる。すなわち、使用者が電子顕微鏡で前記フォトマスク及び／または前記原子間力顕微鏡を視覚的に観察しながら、フォトマスクの欠陥部分を探し、前記修理用探針を欠陥部分に位置させることができる。また、前記電子顕微鏡１１６で、前記修理用原子間力顕微鏡１１２による前記フォトマスク１０１の修理過程を観察することができ、前記修理用探針１１２ａの摩耗状態を点検することができる。一方、前記光学顕微鏡１１７で前記探針の前記フォトマスク１０１への接近を観察することができる。また、光学顕微鏡で、欠陥検出器によって確認された前記フォトマスクの欠陥部分を大略的に探すことができる。前記イオンビーム装置１１９は、前記修理用原子間力顕微鏡１１２による前記フォトマスク１０１の修理を補助するためのものである。

前記電子顕微鏡１１６、前記光学顕微鏡１１７、及び前記イオンビーム装置１１９は、前記真空チャンバ１０７に固定されることができる。前記電子顕微鏡１１６の電子銃の入射角は調節されることができる。前記入射角の調節は、電子銃の入射角の調節部すなわち、前記回転ステージ１０５の駆動によって行われる。前記電子顕微鏡の電子銃の入射角の調節によって、前記光学顕微鏡または原子間力顕微鏡、イオンビーム装置によって前記フォトマスク１０１の欠陥部分が遮られないようにできる。これによって、前記フォトマスクの修理過程をリアルタイムで観察することができる。

前記制御部（図示しない）は、前記イメージング用原子間力顕微鏡１１４、前記電子顕微鏡１１６、及び前記光学顕微鏡１１７のイメージをディスプレイし、前記修理用原子間力顕微鏡１１２、前記切替用探針ローディング部１１５、及び前記イオンビーム装置１１９の駆動を制御することができる。

図４に示すように、本発明の変形例によると、前記フォトマスク修理装置は、前記修理用探針１１２ａの摩耗状態をモニタリングするためのマイクロ電子顕微鏡１２０と、前記マイクロ電子顕微鏡１２０を前記修理用探針１１２ａ方向に近接するためのマイクロ電子顕微鏡スライディングステージ１２１とをさらに含むことができる。

一方、前記修理用探針１１２ａの摩耗状態をより正確に点検するために、マイクロ電子顕微鏡１２０に対する前記修理用探針１１２ａの角度が調節されることができる。前記角度の調節は前記回転ステージ１０５の駆動によって行われる。前記角度の調節によって、前記光学顕微鏡、または原子間力顕微鏡、イオンビーム装置によって前記修理用探針１１２ａが遮られないようにできる。前記回転ステージ１０５の駆動の前に、前記フォトマスク１０１は前記ローディングテーブル１０３の駆動によって移動されることができる。これによって、前記回転ステージの回転が自由になることができる。

図５を参照して、本発明の実施形態に係るフォトマスクの修理方法を説明する。

先ず、欠陥検出器によって報告された欠陥位置を電子顕微鏡１１６、または光学顕微鏡１１７を利用して大略的に探す。電子顕微鏡は一般的な光学顕微鏡に比較して空間分解能が高く、原子間力顕微鏡に比較してより広くて深い領域を高速観察することができるので、高速でフォトマスクの欠陥位置を探すことができる。すなわち、高速のマスクナビゲーション（ｍａｓｋ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ）が可能である。発見された欠陥部分の周りを、前記修理用探針または前記イメージング用探針でイメージングして、フォトマスクの欠陥位置をより正確に決めてもよい（Ｓ１１）。

電子顕微鏡１１６、または光学顕微鏡１１７の探索結果を参照し、前記修理用探針１１２ａをフォトマスク１０１の欠陥部分に位置させる（Ｓ１２）。

前記修理用探針１１２ａを往復動作させることによって、前記フォトマスク１０１の欠陥部分を除去して修理作業を実行する（Ｓ１３）。前記修理用探針１１２ａによる前記フォトマスクの修理過程を、電子顕微鏡を用いてリアルタイムで迅速に観察することができる。従来には、フォトマスクの修理過程をリアルタイムでイメージングすることができなくて、修理作業を一時的に止め、修理用探針を用いてイメージングして最適の作業終了点を決めなければならなかった。これに対し、本発明の実施形態によると、修理用探針１１２ａの作業と共に電子顕微鏡１１６により修理過程が観察されるので、より効果的に最適の作業終了点を決めることができる。

前記修理作業を繰り返すと、フォトマスクの欠陥を取り除くことができるが、同時に前記修理用探針１１２ａが摩耗される恐れがある。したがって、前記電子顕微鏡１１６を使用して、前記修理用探針１１２ａの摩耗及び／または汚染状態を観察することができる。摩耗状態が良くなければ、修理作業を中止し、前記修理用探針１１２ａを前記切替用探針ローディング部１１５の他の探針に切り替えることができる。従来には、修理用探針の摩耗状態を点検するために、作業中に探針とフォトマスクとを分離しなければならないだけではなく、分離した後にはフォトマスク及び探針を元位置に戻すことが非常に難しかった。一方、本発明の実施形態によると、修理用探針の交換がフォトマスクの位置を変更させずに実行されることができるので、フォトマスクを容易に再整列することができる。

前記修理用探針１１２ａとは異なるイメージング用探針１１４ａを使用して、修理後の前記フォトマスクの形状をその場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）で確認する（Ｓ１４）。従来には、修理用探針を用いて修理後のフォトマスクの形状をイメージングしていた。しかし、修理用探針は修理過程の間に摩耗及び汚染しがちであり、イメージングの再現性を低下させる問題がある。したがって、探針の状態を点検するために、作業途中、探針とフォトマスクとを分離しなければならず、分離した後にはフォトマスクを元位置に戻すことが非常に難しかった。一方、本発明の実施形態によると、修理過程で摩耗または汚染しない別途の探針を用いてイメージングするので、より正確な形状をイメージングすることができる。

図６は、本発明に係るフォトマスクの欠陥Ｄの修理前後を示す。ａ及びｃは、各々フォトマスクの修理前の平面図及び斜視図であり、ｂ及びｄは、各々フォトマスクの修理後の平面図及び斜視図である。前記修理用探針１１２ａによって欠陥Ｄが除去されることが、イメージング用探針１１４ａによって、図６のｃ及びｄのような３次元イメージで見ることができる。

本発明の実施形態はフォトマスクの欠陥修理に利用されることができる。

Claims (7)

1. フォトマスクの欠陥部分を修理するための修理用原子間力顕微鏡と、
   前記修理用原子間力顕微鏡が前記フォトマスクの欠陥部分に位置するようにガイドし、前記修理用原子間力顕微鏡による前記フォトマスクの修理過程を観察するための電子顕微鏡と、
   修理後の前記フォトマスクの形状をその場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）でイメージングするためのイメージング用原子間力顕微鏡とを含むことを特徴とするフォトマスク修理装置。
2. 前記電子顕微鏡の電子銃の入射角を調節するための電子銃入射角調節部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク修理装置。
3. 前記修理用原子間力顕微鏡探針の摩耗に応じて、前記修理用原子間力顕微鏡探針を他の探針に切り替えるために、前記他の探針をローディングすることができる切替用探針ローディング部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク修理装置。
4. 前記修理用原子間力顕微鏡探針の前記フォトマスクへの接近を観察するための光学顕微鏡をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク修理装置。
5. 前記修理用原子間力顕微鏡探針による前記フォトマスクの修理を補助するためのイオンビーム装置をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク修理装置。
6. 修理用原子間力顕微鏡探針をフォトマスクの欠陥部分に位置させ、
   前記修理用原子間力顕微鏡探針を往復動作させることによって、前記フォトマスクの欠陥部分を除去し、
   前記修理用原子間力顕微鏡探針による前記フォトマスクの修理過程を電子顕微鏡で観察し、
   前記修理用原子間力顕微鏡探針とは異なるイメージング用原子間力顕微鏡探針を使用して、修理後の前記フォトマスクの形状をその場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）でイメージングすることを含むことを特徴とするフォトマスク修理方法。
7. 前記フォトマスクの欠陥部分を除去する前に、前記修理用原子間力顕微鏡探針または前記イメージング用原子間力顕微鏡探針を使用して、前記フォトマスクの欠陥部分をイメージングすることをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載のフォトマスク修理方法。