JP4219714B2 - マスクの欠陥修正方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は電子ビームを用いたフォトマスクまたはレチクルの欠陥修正方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液体金属Gaイオン源を用いた集束イオンビーム装置は、その微細な加工寸法によりレーザーを用いた欠陥修正装置に代わりマスク修正装置の主流となってきている。上記のイオンビームを用いた欠陥修正装置では、白欠陥修正時には表面に吸着した原料ガスを細く絞ったイオンビームが当たった所だけ分解させて薄膜を形成し(FIB-CVD)、また黒欠陥修正時には集束したイオンビームによるスパッタリング効果またはアシストガス存在下で細く絞ったイオンビームが当たった所だけエッチングする効果を利用して、高い加工精度を実現している。（特許文献１参照）
【０００３】
また、従来用いられてきたフォトマスクは石英ガラス等のガラス上にCrなどの金属膜やMoSiONのようなハーフトーン材料をスパッタにより堆積して遮光膜とし、マスクパターンを光の透過率の違いに変換したものである。このため、荷電粒子であるイオンビームを用いた欠陥修正装置で観察・修正するときには、チャージアップにより一次イオンが曲げられ、二次イオン像や二次電子像が見えなくなるという問題がある。これを防ぐために、従来、電子を照射し電荷中和を行っていた（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】
特開平０３−０１５０６８号公報（第２−３頁）
【特許文献２】
特開２０００−０４７３７１号公報（例えば、【０００５】〜【０００７】）
【発明が解決しようとする課題】
イオンビームを用いた欠陥修正装置では、どうしても集束イオンビームのGaイオンのガラス基板への注入が避けられず、ガラス基板のGaの注入された部分の透過率が低下するという問題がある。将来におけるマスクの露光波長の短波長化の更なる進展、すなわちKrF(波長248nm)やArF(波長193nm)などのDUV光からF₂(波長157nm)のVUV光へといった露光波長の短波長化の進展に伴い、上記透過率の低下はいっそう問題となる。
また、従来のイオンビーム欠陥修正装置において、デザインルールが厳しくないときには、電荷中和条件の最適化により欠陥領域の認識に十分実用的なイメージを得ることができる。しかし最近のデザインルールの微細化により孤立したパターンや、露光装置の光近接効果を補正するために導入されたパターン(OPCパターン)では、電子が電荷中和していても、パターンの端部の正しい形状を観察しにくかったり、パターン毎に電荷中和条件が異なっていたり、小さなものでは見えなかったりするようになってきている。上記のように微細な孤立したパターンやOPCパターンは、欠陥の正しい認識ができないため、欠陥修正に求められる仕様を満足できるような修正ができなくなりつつある。
【０００４】
最近では、修正すべき欠陥サイズの低減に伴い、光学顕微鏡や触針式の膜厚計に代わって空間分解能の高い原子間力顕微鏡(AFM)で、イオンビームによる欠陥修正装置による白欠陥や黒欠陥の修正個所の加工品質を評価するようになってきている。AFMは、構造上チャージアップしやすいフォトマスクまたはレチクルに対しても高い空間分解能観察が可能であり、イオンビームを用いた欠陥修正装置の二次電子像観察では、チャージアップのため見えなかった微細な孤立したパターンやOPCパターンの細かい形状も観察することができている。
【０００５】
近年のシステムLSIへの需要の高まりは、微細な孤立したパターンやOPCパターンの多用を推し進めており、これらの欠陥に対しても高精度かつ高品位な修正がイオンビームを用いた欠陥修正装置にも求められている。そのためには、欠陥形状や位置の正確な認識が必須である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記課題を解決し、マスク欠陥を修正した後、ガラス基板の透過率を低下させることなく、また、フォトマスク欠陥修正装置で観察しにくい微細な孤立したパターンやOPCパターンの高精度かつ高品位な欠陥修正を可能にしようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、Gaイオンの注入によるガラス基板の透過率の低下を防ぐために電子ビームによりフォトマスクの欠陥修正を行う。そして、電子ビームを用いたマスク欠陥修正装置においても、チャージアップの影響を受けて欠陥の精確な形状が得られない場合があるので、原子間力顕微鏡が高い空間分解能を有することに加え、絶縁物でも高分解能な観察を行うことができることを利用する。まず、原子間力顕微鏡(AFM)で欠陥を含む領域の観察を行い、AFM像から欠陥の形状と位置あわせのためのパターンを抽出する。抽出されたパターンは電子ビームを用いた修正装置の図形フォーマットに変換され保存される。このとき、位置あわせのパターンは電子ビームを用いた修正装置でも観察可能なものを選んでおく。AFMで欠陥を認識したマスクを、電子ビームを用いた装置に移し、上記のAFM像から抽出・変換した欠陥を含むパターンを読み込んで、抽出したパターンの位置合わせのパターンを、欠陥を含む領域の二次電子像の該当するパターンに合わせ込む。電子ビームを用いた修正装置の通常の二次電子像からのパターンマッチング加工に対する照射領域の調整と同様な調整を行い、AFMで抽出し、位置合わせ用のパターンの合わせ込みで微調整された欠陥領域を、黒欠陥修正の場合にはエッチングガスを供給しながら、白欠陥修正の場合には遮光膜原料を供給しながら電子ビームで修正する。
【０００８】
【作用】
欠陥の認識に絶縁性の物質でも高分解能観察ができるAFMを用い、位置合わせにチャージアップの影響を受けないパターンに合わせ込むので、電子ビームを用いた欠陥修正装置において、チャージアップの影響を受けた欠陥に対しても高精度の修正ができる。また、AFM観察時に得られる高さ情報を活用して電子ビーム照射量を制御すれば、パターンとガラスの二次電子の材料コントラスト差を用いなくても終点検出の問題が解決され、黒欠陥修正に対しても高品位な欠陥修正が行える。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明をチャージアップにより黒欠陥の形状を正しく認識できない場合に適応した例について説明する。
欠陥検査装置で欠陥が見つかった場所にステージを移動し、原子間力顕微鏡(AFM)で欠陥を含む領域の観察を行う。図1に示すようなAFM像から欠陥の領域1と位置あわせのためのパターン2を図2のように抽出する。抽出されたパターンは電子ビームを用いたフォトマスク欠陥修正装置特有の図形フォーマットに変換され保存される。このとき、位置あわせのパターン2は電子ビームを用いたフォトマスク欠陥修正装置でもチャージアップの影響を受けにくいものを選んでおく。AFM像から抽出・変換した欠陥領域3aと位置あわせのためのパターン4のデータを、電子ビームを用いたフォトマスク欠陥修正装置に転送する。
【００１０】
AFMで欠陥領域を認識したマスクを、電子ビームを用いたフォトマスク欠陥修正装置に移し、欠陥検査装置で欠陥が見つかった場所にステージを移動する。電子ビームを用いたフォトマスク欠陥修正装置で欠陥を含む領域の二次電子像観察を行う。チャージアップが起こらないように入射電子と二次電子がバランスする700V〜1500Vの低加速電圧またはArイオン銃でAr⁺イオンを照射して電荷を中和しながら観察する。AFM像から抽出した位置合わせ用のパターン4を、図3に示すような欠陥を含む領域の二次電子像6の該当するパターンに図4に示すように合わせ込む。図5に示すようなパターン合わせ込みが終わった後に、更に電子ビームを用いたフォトマスク欠陥修正装置の通常の二次電子像からのパターンマッチング加工に対する電子ビームの形状を考慮した照射領域の補正と同様な補正を行う。二次電子像で見えている欠陥領域5ではなく、AFMで抽出した欠陥領域3aを上記の合わせ込みと補正を施した欠陥領域3bを図6に示すようにエッチング用ガス銃9からフッ化キセノンなどのエッチングガス10を供給しながら電子ビームを用いて除去修正する。
【００１１】
二次電子の物質によるコントラスト差を利用した終点検出がうまく行かない場合は、図6に示すようにAFMによる欠陥認識時に欠陥領域の高さ情報も収集し、その情報をもとに電子ビームによるフォトマスク欠陥修正装置での黒欠陥修正時の電子ビーム照射量を決定し、削り残しや下地ガラス面7へのダメージが少なくなるようにする。
【００１２】
次に、本発明をチャージアップにより黒欠陥が電子ビームを用いたフォトマスク欠陥修正装置で見えなくなった場合に適応した例について説明する。
チャージアップにより欠陥形状を正しく認識できない場合と同様の方法でAFM像から欠陥領域と位置合わせパターンを抽出し、電子ビームを用いた欠陥修正装置に変換したデータを転送する。電子ビームを用いた欠陥修正装置でチャージアップが起こらないように入射電子と二次電子がバランスする700V〜1500Vの低加速電圧またはArイオン銃でAr⁺イオンを照射して電荷を中和しながら欠陥を含む領域の二次電子像観察を行い、図7に示すようにAFMで抽出した位置合わせ用のパターン4を二次電子像で得られた位置合わせ用のパターン6へ合わせ込む。二次電子像では欠陥は見えていないが、AFMで抽出し、位置合わせと照射位置補正を行った領域3bのみ図8に示すようにエッチング用ガス銃9からフッ化キセノンなどのエッチングガス10を供給しながら電子ビームを照射し、黒欠陥を除去修正する。
【００１３】
上記の説明は黒欠陥について行ってきたが、図9に示すようにマスク近傍に配置されたデポジション用ガス銃11からフェナントレンやナフタレン等の白欠陥修正膜用遮光膜原料ガス12を供給しながら、AFMで抽出し位置合わせと照射位置補正を行った領域3aに電子ビームを照射すれば、白欠陥修正膜13が堆積され、黒欠陥と同様の手順で白欠陥も修正することができる。
図10に本発明の欠陥修正の流れを示す。
電子ビームにより、フォトマスクの欠陥修正を行うにあたって、白欠陥に関しては、例えば、フェナントレンやナフタレンを原料ガスとして電子ビームCVDで遮光膜を形成して修正する。また、黒欠陥に関しては、例えばフッ化キセノンを流しながら電子ビームを欠陥部分のみに選択照射してCrやMoSiの黒欠陥部分を除去する。ガラスに関しても、フッ化キセノンを流しながら電子ビームを欠陥部分のみに選択照射して除去する。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、電子ビームでマスク欠陥を修正するので、高品位なマスク修正ができ、また、チャージアップしやすい欠陥の認識に、マスクのような絶縁性の物質でも高分解な能観察ができるAFMを用いるので、欠陥の正確な形状・位置が把握でき、電子ビームを用いた欠陥修正時には、位置合わせにチャージアップの影響を受けないパターンに合わせ込んで加工するので、電子ビームを用いた欠陥修正装置において、電子によるチャージアップの影響を受けた欠陥に対しても、高精度かつ高品位な修正ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 AFMで観察したときの欠陥領域と位置合わせパターンを示す図である。
【図２】電子ビームを用いたフォトマスク欠陥修正装置用の図形フォーマットに変換したAFMで抽出した欠陥領域と位置合わせパターンを示す図である。
【図３】電子ビームを用いたフォトマスク欠陥修正装置で観察したときの欠陥領域と位置合わせパターンを示す図である。
【図４】 AFMで抽出した位置合わせパターンの電子ビームを用いたフォトマスク欠陥修正装置で観察した位置合わせパターンへの合わせ込みの説明する図である。
【図５】パターン合わせ込み後の実際に電子ビームで加工する領域を示す図である。
【図６】本発明の特徴を最も良く示すAFMで認識した欠陥領域を合わせ込んで電子ビームで加工することを示す概略断面図である。
【図７】電子ビームを用いたフォトマスク欠陥修正装置で欠陥が見えない場合のパターン合わせ込み後の実際に電子ビームで加工する領域を示す図である。
【図８】電子ビームを用いたフォトマスク欠陥修正装置で黒欠陥が見えない場合の電子ビームで加工する領域の概略断面図である。
【図９】本発明を用いて白欠陥を修正する場合を説明する概略断面図である。
【図１０】本発明の欠陥修正の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1…AFM観察で認識した欠陥の領域
2…AFM観察で認識した位置あわせのためのパターン
3a…電子ビームを用いたフォトマスク欠陥修正装置の図形フォーマットに変換した欠陥の領域
3b…パターン重ね合わせと照射領域補正した欠陥の領域
4…電子ビームを用いたフォトマスク欠陥修正装置の図形フォーマットに変換した位置あわせのためのパターン
5…電子ビームを用いたフォトマスク欠陥修正装置で観察した欠陥の領域
6…電子ビームを用いたフォトマスク欠陥修正装置で観察した位置あわせのためのパターン
7…下地ガラス面
8…電子ビーム
9…エッチング用ガス銃
10…黒欠陥修正用エッチングガス(フッ化キセノン)
11…デポジション用ガス銃
12…白欠陥修正膜の遮光膜原料ガス(フェナントレンやナフタレン等)
13…白欠陥修正膜

Claims (2)

1. 原子間力顕微鏡でフォトマスクの微細な孤立したパターンの黒欠陥領域と既存のデバイスパターンからの位置合わせ情報とを抽出し、該抽出した黒欠陥領域の形状と位置合わせのパターンを、電子ビームを用いたマスク欠陥修正装置の図形フォーマットに変換して取り込んで、前記抽出した位置合わせパターンを、前記黒欠陥を含む領域の前記電子ビームを用いたマスク欠陥修正装置による二次電子像の位置合わせパターンに合わせこみ、前記抽出した黒欠陥領域にエッチングガスを供給しながら前記電子ビームを照射して除去修正することを特徴とするフォトマスクの欠陥修正方法。
2. 原子間力顕微鏡でフォトマスクの微細な孤立したパターンの白欠陥領域と既存のデバイスからの位置合わせ情報とを抽出し、該抽出した白欠陥領域の形状と位置合わせのパターンを、電子ビームを用いたマスク欠陥修正装置の図形フォーマットに変換して取り込んで、前記抽出した位置合わせパターンを、前記白欠陥を含む領域の前記電子ビームを用いたマスク欠陥修正装置による二次電子像の位置合わせパターンに合わせこみ、前記抽出した白欠陥領域に遮光膜原料ガスを供給しながら電子ビームを照射して遮光膜を形成し修正することを特徴とするフォトマスクの欠陥修正方法。

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