JP4361403B2 - 加工用プローブ - Google Patents

Description

本発明は、プローブ顕微鏡技術を用いた微細加工を行うための加工用プローブに関し、特にフォトマスク欠陥を修正する場合の、機械的にひっかいて欠陥部を取り除く手法に用いられる加工用プローブに関する。

周知のように、フォトマスクは原版となるため、転写したパターンに生じる欠陥の原因がフォトマスクにある場合、検査後、修正が必要である。修正には余分な遮光膜を除去する黒欠陥（凸状欠陥）修正と、パターンの欠けた個所に遮光膜を形成する白欠陥修正がある。白欠陥修正はマスク表面に有機ガスを吹き付けながらガリウムイオンを照射し、炭素膜を堆積させる方法（ＦＩＢデポジション：集束イオンビーム（focused Ion Beam System））が一般的である。一方、黒欠陥修正は欠陥部分にレーザを照射し瞬間的に遮光膜の残りを蒸発させるレーザリペアと、ガリウムイオンを照射してスパッタリングするＦＩＢガスアシストエッチングがある。レーザリペアはパターンの微細化に対し、加工形状、ガラス基板へのダメージ低減、エッジの盛り上がり低減の改善し、また、光学的な解像度の向上、画像処理、試料ステージ高精度化などにより、微細パターンへの対応を図ってきた。しかしながら、光学的限界から、より微小なパターンに対応しきれない状況であり、微小パターン修正として、ＦＩＢによる修正が主流である。ＦＩＢによる修正は、露光波長の短波長化で高い高さ制御性が必要であり、オーバーエッチング、再付着により光学特性が低下している。また、ハーフトーンマスクやレベンソンマスクで終点検出がうまくいかないという問題がある。

そこで、黒欠陥除去時の高さ制御性に優れ、ハーフトーンマスクやレベンソンマスクでも高さで終点検出が行なえる利点のある、被加工材質よりも硬いプローブで物理的に除去を行なう、スクラッチ加工がある。スクラッチ加工として、プローブ顕微鏡の技術を用いた、プローブによる微細加工手法が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
プローブ顕微鏡は、試料とマイクロマシン技術により製作された微小なプローブ間に働く原子間力等の物理的力を、微小プローブの変形や変位として検知し、試料表面の形状や物性を画像化して観察、計測する装置であることは知られている（例えば、非特許文献２参照）。

非特許文献１に開示されているのは、このプローブ顕微鏡に利用されている技術（プローブ顕微鏡技術）を用いて、プローブによりフォトマスク欠陥部分を機械的に削りとるというものである。

ここで、プローブによるフォトマスク欠陥修正の例を図５に示す。図５ａは、プローブ加工の対象となるフォトマスク欠陥部分を模式的に表した鳥瞰図であり、図５ｂは、図５ａに示される欠陥部分をプローブで加工している状態を示す図である。

図５ａにおいて、２０はフォトマスクガラス基板である。このフォトマスクガラス基板２０上に形成されたマスクパターン膜２１（例えばクロム膜）に余分な凸状の欠陥２２がある。よって、プローブ加工による修正すべき欠陥の対象は、符号２２に示す様な黒欠陥となる。この欠陥２２を図５ｂに示す様に短冊状に形成された、通常、カンチレバー２３と呼ばれる部材の先端に形成されたプローブ２４を、矢印２５のごとく動かして取り除くものである。

プローブ顕微鏡技術に用いられているプローブは、シリコンを異方性エッチングで形成されたものが主である。そのため、プローブによる微細加工の手法に用いられているプローブは通常シリコンで形成されたものであり、絶縁材である。また、短冊状に形成した、カンチレバー部材をマイクロマシニング技術または金属薄膜で形成し、タイヤモンド等を貼り付けでプローブとしたものが考案されている（例えば、非特許文献３参照）。
これらのプローブも絶縁材からなっている。プローブの材質が絶縁性の場合、フォトマスク材質がガラスであるため、プローブを用いて擦って欠陥部を取り除く手法の場合、摩擦により静電気を生じマスクパターン間に放電を起こし、マスクパターンを破損してしまう恐れがある。
Proceedings of SPIE Vol.5256 〔 P hotomask repair performance of the SiON/Ta-Hf attenuating PSM 〕Masaharu Nishiguchi ,Tauyoshi Amano,Shiho Sasaki,Yasutake Morikawa ,and Naoya Hayashi （Figure2 ページ1201 下、ページ1202 １行目から７行目） 〔走査型プローブ顕微鏡 基礎と未来予測〕 森田清三 編著 丸善 平成１２年２月１０日 （Ｐ２１ 上７行から２４ 上１２行） 砥粒加工工学会誌 〔原子間力顕微鏡一体型加工評価装置の開発―加工用AFMカンチレバーの開発〕Vol.41 No.7 1997 JUL．276-281 （ページ277 左行 上17行からページ279 左行 上19行）芦田 極、森田 昇、吉田喜太郎、平井聖児

上記問題点に鑑み、本発明は、フォトマスクの黒欠陥（凸状欠陥）をプローブ顕微鏡技術を用いて修正する際、プローブとマスクガラス基板間の摩擦による静電気の帯電を起因とするマスクパターン間の放電を防止することにより、パターンを破損させることなくマスクパターンを修正させることが可能な加工用プローブを提供することを課題とする。

上記の問題を解決するために、本発明は、プローブ顕微鏡技術を用いて、プローブにより切削等の機械的作用により、フォトマスク欠陥部を修正する装置において、欠陥部を引っかくプローブ部が導電性を有する加工用プローブとした。

また、本発明は、シリコン異方性エッチングにより形成された短冊状カンチレバー部およびプローブ部に導電性元素を注入して、導電性を有する加工用プローブとした。

また、本発明は、シリコン異方性エッチングにより形成された短冊状カンチレバー部およびプローブ部に金属コートをして、導電性を有する加工用プローブとした。

また、本発明は、シリコン異方性エッチングにより形成された短冊状カンチレバー部に導電性膜をコート後、導電性を持たせたプローブ部を接着固定させて、導電性を有する加工用プローブとした。

また、本発明は、金属薄膜により形成された短冊状カンチレバー部に、導電性を持たせたプローブ部を接着固定させて、導電性を有する加工用プローブとした。

また、本発明は、シリコン異方性エッチングにより形成された短冊状カンチレバー部およびプローブ部に導電性膜をコート後、プローブ先端部に導電性のプローブをＦＩＢ（集束イオンビーム）デポジション技術により形成した加工用プローブとした。

また、本発明は、ＦＩＢデポジション技術により形成されたプローブ形状が円柱である加工用プローブとした。

また、本発明は、ＦＩＢデポジション技術により形成されたプローブ形状が角柱である加工用プローブとした。

導電性のカンチレバー部およびプローブを用いることで、プローブを動かすことで、フォトマスク基板のガラスとプローブ接触部間に摩擦により生じた静電気を帯電させることなく、導電性プローブ、導電性カンチレバー、カンチレバー保持部材から装置筐体と静電気を逃がすことができるようになる。従って、静電気耐電によるマスクパターン間の放電を起こすことなく、マスクパターンを破損させることがない。プローブ顕微鏡技術を用いた、プローブ切削による、パターン微細部のマスクの欠陥修正が可能になる効果がある。

シリコン異方性エッチングにより形成された短冊状カンチレバー部およびプローブ部に導電性元素を注入して導電性を有するようにした。また、シリコン異方性エッチングにより形成された短冊状カンチレバー部およびプローブ部に金属コートをして導電性を有するようにしてもよい。また、シリコン異方性エッチングにより形成された短冊状カンチレバー部に導電性膜をコート後、導電性を持たせたプローブ部を接着固定させて、導電性を有するようにしてもよい。金属薄膜により形成された短冊状カンチレバー部に、導電性を持たせたプローブ部を接着固定させて、導電性を有するようにしてもよい。シリコン異方性エッチングにより形成された短冊状カンチレバー部およびプローブ部に導電性膜をコート後、プローブ先端部に導電性のプローブをＦＩＢデポジション技術により形成してもよい。以下に、本発明の加工用プローブの実施例を図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係る導電性の加工用プローブの第１実施例を示し、図１ａ乃至図１ｄは、該加工用プローブの製造過程を示す図である。

まず、シリコンを異方性エッチングにより短冊状のカンチレバー部１とベース２を形成する（図１ａ）。次に、導電性コートを施す。本実施例ではスパッタ装置を用いてロジュウムコート３を行なった（図１ｂ）。次にダイヤモンド粒の表面をスパッタクリ−ニングした後、ボロンイオン注入し、導電性元素注入したタイヤモンドで形成したプローブ４をカンチレバー部に導電性接着材で固定した（図１ｃ）。そして、導電性ダイヤプロ−ブから成る加工用プローブを作製した（図１ｄ）。そして、この加工用プローブを用いて、マスク修正を行い、従来の導電性のないものより安全に加工ができることが確認された。

図２は、本発明に係る導電性の加工用プローブの第２実施例を示し、図２ａ乃至図２ｂは、該加工用プローブの製造過程を示す図である。

まず、シリコンを異方性エッチングにより短冊状のカンチレバー部１、ベース２およびプローブ５を形成する（図２a）。次に、導電性処理を行なった。本実施例２では導電性処理としてロジュウムコート３を行なった（図２ｂ）。本実施例２の加工用プローブは、プローブ５の材質がシリコンとなるため、実施例１の加工用プローブよりは耐久性の面で劣る可能性がある。しかしながら、カンチレバーおよびプローブを製作する過程と導電性を持たせる過程がウェハ状態で行なえる点においては、実施例１の加工用プローブよりは量産に適しているといえる。

図３は、本発明に係る導電性の加工用プローブの第３実施例を示し、図３ａ乃至図３ｄは、該加工用プローブの製造過程を示す図である。

まず実施例１と同様に、シリコンを異方性エッチングにより短冊状のカンチレバー部１とベース２を形成する（図３a）。次に、導電性コートを施す（図３b）。次にＦＩＢデポジション技術により導電性カーボンから成る円柱状のプローブ６をカンチレバー部１の先端に形成した（図３ｃ及び図３ｄ）。このプローブ６の場合、径に対する長さ、つまりアスペクト比が大きい（径に対して長さがより長い）ものを形成できるので、溝幅に対して深い部分の加工に向いたプローブになる。本実施例３ではプローブ６を円筒状としているが、FIBエッチング技術により円柱プローブ部を加工して、角柱状にすることで、より角部、隅部のマスク修正が可能になる。

図４は、本発明に係る導電性の加工用プローブの第４実施例を示す図である。先の実施例１乃至３では、カンチレバーの変形を光テコ機構により検出するタイプのカンチレバーに関して説明したが、本第４実施例は、カンチレバーの変形を抵抗値の変化として検出する自己検出型のカンチレバーで実施した。

自己検出型のカンチレバ−の一般的な構造は、短冊状のカンチレバ−１１と参照用のカンチレバ−１２とが、ベ−ス１３を介して異方性エッチングにより製作される。そしてカンチレバ−先端部に導電性を持たせたプロ−ブ１４を構成する。プロ−ブ１４は、カンチレバ−製作時に異方性エッチングにより形成し導電性をもたせることや、後で導電性プロ−ブを接着、またはFIBデポジションによりプロ−ブ形成することも考えられる。自己検出型カンチレバ−はカンチレバ−の変形を抵抗値の変化としてとらえる、いわゆる、歪抵抗値変化を測定するための配線１５、１６が形成されている。また、本実施例では導電性プロ−ブにつながる配線１７が作製されている。そして、ベ−ス１３を介して基板１８に接着固定されている。自己検出型は、光テコ機構とは異なり、レ−ザの光軸合わせが要らないため、プロ−ブ交換が容易となる。それにより、欠陥形状に合わせて、加工用プロ−ブ形状を何種類か持たせた場合、装置構成上、交換作業が容易になり、スル−プットの向上につながるといえる。

以上の実施例１乃至４による導電性加工用プローブによるフォトマスク欠陥部分の加工修正は、背景技術のところでも説明したように、図５に示される方法と同様の方法で行われる。しかしながら、本発明の導電性加工用プローブによる加工修正の際には、プローブが導電性を有するため、プローブとマスクガラス基板間の摩擦による静電気の帯電が生じることがなく、マスクパターン間の放電が防止され、パターンを破損させることなくマスクパターンを安全に修正することができる。

本発明の第１実施例に係る加工用プローブの鳥瞰図である。 本発明の第２実施例に係る加工用プローブの鳥瞰図である。 本発明の第３実施例に係る加工用プローブの鳥瞰図である。 本発明の第４実施例に係る加工用プローブの鳥瞰図である。 プローブを用いたマスク欠陥修正を説明する鳥瞰図である。

符号の説明

１ 、１１、２３ カンチレバー部
２ ベース
３ 導電性コート
４、５、６、１４、２４ プローブ
２０ ガラス基板
２１ フォトマスクパターン膜
２２ 欠陥

Claims (4)

1. 試料表面の欠陥部を引っかく、導電性を施したダイヤモンド又はカーボンのいずれかからなるプローブ部と、
   一端において前記プローブ部を固定し、他端が装置本体に設けたプローブ保持部材に固定されて前記プローブ部と伝導するように導電性を有したカンチレバー部と、
   前記プローブ部の変位を検出する変位検出手段と、を備え、
   該プローブ部により試料表面を引っかいた際に発生する静電気を前記プローブ及びカンチレバー部を導電して装置筐体へと逃がすことを特徴とするＡＦＭ加工用プローブ。
2. 前記カンチレバー部が、短冊状のシリコン異方性エッチングにより形成されたものであって、
   該カンチレバー部及び前記プローブ部への導電性が導電性元素の注入によるものである請求項１に記載のＡＦＭ加工用プローブ。
3. 前記カンチレバー及びプローブ部の導電性が、金属コートによるものである請求項２に記載のＡＦＭ加工用プローブ。
4. 前記変位検出手段が、前記カンチレバーに設けた歪抵抗による自己検知式のものである請求項１に記載のＡＦＭ加工用プローブ。

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