JP4676073B2 - マスクの白欠陥修正方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はフォトマスクまたはレチクルの白欠陥修正方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Si半導体集積回路の微細化はめざましく、それに伴って転写に用いるフォトマスクまたはレチクル上のパターン寸法も微細になってきている。フォトマスクまたはレチクル上に欠陥が存在すると、欠陥がウェーハに転写されて歩留まりを減少する原因となるので、ウェーハにマスクパターンを転写する前に欠陥検査装置によりフォトマスクまたはレチクルの欠陥の有無や存在場所が調べられ、欠陥が存在する場合にはウェーハへ転写する前に欠陥修正装置により欠陥修正処理が行われている。上記のような技術的な趨勢により、フォトマスクまたはレチクルの欠陥修正にも小さな欠陥への対応が求められている。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、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。
【０００３】
従来、イオンビーム欠陥修正装置の白欠陥修正膜の原料ガスとして、ピレンやスチレンなどの炭素を多く含む物質が用いられてきた。上記ガスを用いて形成された炭素含有膜は透過率のみならず耐薬品性の点でも要求を満たすものであり、長い実績がある。この方法で0.2μm程度の孤立パターンまで修正可能であるが、孤立パターンの近接効果補正(OPC)のための補助パターンなどはデザインルールよりも細く、これらの欠陥に対してはもっと小さな領域の修正が求められている。その上イオンビーム欠陥修正装置を用いた場合、微細な孤立したパターンはチャージアップのため欠陥認識が困難になりつつある。バイナリマスクの遮蔽膜の厚みの足らないハーフトーン欠陥に対しても、イオンビーム欠陥修正装置を用いた場合、二次イオン像では欠陥位置が同定できず、二次電子像を用いてもなだらかな場合は欠陥位置が同定が難しく欠陥修正が容易ではなかった。
【０００４】
一方、最近走査プローブ顕微鏡の高い空間分解能を利用した加工技術の研究が盛んであり、微細な薄膜堆積が報告されている(例えばJ. Vac. Sci. Technol. B18, 1171(2000)、Appl. Phys. Lett. 76, 2173(2000))。その中でSmalleyらによりマルチウォールのカーボンナノチューブでできた原子間力顕微鏡(AFM)の探針にパルス電界(-5V)をかけると探針直下に微細な炭素含有膜が生成することが報告されている(Nature 384, 147(1996))。上記報告では、約40nmの大きさで約30nmの高さの膜が得られている。シングルウォールのカーボンナノチューブを用いて、走査速度、パルス電圧、探針の高さ等を最適化すれば、もっと微細な炭素含有膜の形成が十分に可能である。また、AFMを用いれば、絶縁物の高分解能観察も可能であり、上記のOPC補助パターンの欠陥領域やハーフトーン欠陥の領域の認識も容易に行えている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、イオンビームを用いた欠陥修正装置では修正し難いタイプの白欠陥の修正を可能にしようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
イオンビームを用いた欠陥修正装置では修正し難い白欠陥に対してAFM等で観察する。カーボンナノチューブでできたプローブ顕微鏡の探針を修正しようとする欠陥の直上に持って行き、探針に負のパルス電界をかけて探針直下にカーボン含有膜を生成する。原料であるカーボンナノチューブの消費に対しては、複数のカーボンナノチューブ探針を用意し、切り替えて使用する。比較的大きな欠陥に対しては一次元や二次元状に配置されたカーボンナノチューブ探針のパルス電圧を形状に合わせて選択的にON/OFFすることで、スループットを向上させる。
【０００７】
【作用】
走査速度、パルス電圧、探針の高さ等を最適化することにより、イオンビームを用いた欠陥修正装置よりも微細な炭素含有膜の形成が可能である。カーボン含有膜は光を遮蔽する効果があるので、適切な膜厚を堆積することができれば白欠陥を修正することができる。また、膜組成を走査速度やパルス電圧・時間や雰囲気で最適化すれば、耐薬品性に優れた洗浄等でも剥れる心配が少ない膜を形成できる。
【０００８】
【実施例】
以下に、本発明の一実施例について説明する。
【０００９】
イオンビームを用いた欠陥修正装置では修正し難い白欠陥を有するマスクをAFMで観察し、欠陥領域の認識を行う。図1に示すようにカーボンナノチューブでできた探針1を修正しようとする欠陥2の直上に持って行き、探針にパルス電源6で負の数V~数十Vの電圧をかけて探針直下のガラス基板5上にカーボン含有膜4を生成する。探針を走査し、認識した白欠陥領域にカーボン含有膜を堆積する。次に探針を一回の走査で得られるカーボン含有膜の高さ分高くして、再び負のパルス電圧をかけて走査しながら認識した白欠陥領域にカーボン含有膜を堆積する。遮光に必要な膜厚が得られるまで、この手順を繰り返す。カーボン含有膜の最小サイズは走査速度、パルス電圧、探針の高さ等を最適化することにより行う。耐薬品性についても、膜組成を走査速度やパルス電圧・時間や雰囲気で最適化すれば洗浄等でも剥れる心配が少ない遮光膜を形成できる。
【００１０】
図2にイオンビームを用いた欠陥修正装置では修正し難いハーフトーン欠陥の修正の場合を示す。AFMの高さ情報からハーフトーン欠陥領域を認識し、上記の手順で探針にパルス電界をかけて探針直下にカーボン含有膜を生成しながら必要な領域を走査して修正する。図3にイオンビームを用いた欠陥修正装置ではチャージアップにより正確な形状が見えなかったり、イオンビームで修正可能な線幅よりも細いために修正が難しいOPC補助パターンの白欠陥修正の場合を示す。AFMで観察すれば、チャージアップの影響を受けないので、OPC補助パターン7の正確な欠陥領域2の認識が行える。上記の手順で探針にパルス電界をかけて探針直下にカーボン含有膜4を生成しながら必要な領域を走査して修正すれば、イオンビームを用いた欠陥修正装置では正確な欠陥形状の認識できないような場合や0.2μm以下の細いパターンの欠陥の修正が行える。
【００１１】
また、イオンビームを用いた欠陥修正装置では、微細なピンホール欠陥修正時に、どうしても穴の縁に厚い膜が形成されたり、クロム膜上に膜が付きにくいときにはピンホール周りのクロム膜が削れてしまったりしていた。カーボンナノチューブ特有の細長い形状を利用して探針を穴の中に入れた状態で膜形成すれば、図4に示すように微細なピンホール欠陥の穴の周辺に影響を与えない綺麗なピンポイント修正も可能である。ピンホール欠陥以外にもイオンビームを用いた欠陥修正装置でドリフトを補正するために開けた穴の埋め込みにも使用できる。
【００１２】
パルス電圧をかけてカーボン含有膜を生成すると当然原料であるカーボンナノチューブが消費される。マルチウォールのカーボンナノチューブでウォールの数の多いものを使用しても、修正すべき欠陥が大きい場合や欠陥がたくさんある場合には修正の途中でカーボンナノチューブ探針を交換しなければならなくなる。このような場合には、カーボンナノチューブ探針の頻繁な交換を減らすために、図5に示すように複数のカーボンナノチューブ探針8を用意し、原料が消費された場合にはマルチプレクサ9で新しいカーボンナノチューブ探針に切り替えて白欠陥修正を続ける。
【００１３】
次に本発明を比較的大きな欠陥に対して適用する場合について説明する。この場合、スループットが問題になるが、このようなときには図6に示すように一次元に配置されたカーボンナノチューブ探針10のパルス電圧を形状に合わせて選択的にパルス電圧をON/OFFして遮光膜を形成し、配列した方向と垂直方向に少し探針を移動してその位置でも欠陥形状に合わせて選択的にパルス電圧をON/OFFして遮光膜を形成する。配列した方向と垂直方向に少しずつ探針をスキャン(図6中のA→B→C→D→E)し、白欠陥領域全体を修正する。この方法を用いれば、単独の探針で修正する場合より、スループットを向上させることができる。
【００１４】
もちろん、比較的大きな欠陥を修正するのに、一次元に配置されたカーボンナノチューブ探針10を配列した方向と垂直方向にスキャンする代わりに、図7に示すように二次元状に配置されたカーボンナノチューブ探針11のパルス電圧を形状に合わせて選択的にパルス電圧をON/OFFして遮光膜を形成することでも、スループットを向上させることができる。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、AFM等で欠陥領域を認識し、カーボンナノチューブでできたプローブ顕微鏡の探針にパルス電界をかけて探針直下に耐薬品性や遮光性に優れたカーボン含有膜を生成しながら走査して必要な領域を修正すれば、イオンビームを用いた欠陥修正装置では修正し難いタイプの白欠陥の修正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の特徴を最も良く表す概略断面図である。
【図２】本発明でハーフトーン欠陥を修正する場合の概略断面図である。
【図３】本発明でOPC補助パターンの白欠陥を修正する場合の概略図である。
【図４】本発明で微細なピンホール欠陥の修正を行う場合の概略断面図である。
【図５】複数の探針を切り替えて使用することを説明する図である。
【図６】一次元に配置されたカーボンナノチューブ探針で高スループットの修正を行う場合の説明図である。
【図７】二次元に配置されたカーボンナノチューブ探針で高スループットの修正を行う場合の説明図である。
【符号の説明】
1 カーボンナノチューブ探針
2 白欠陥領域
3 正常パターン
4 カーボン含有膜
5 ガラス基板
6 パルス電源
7 OPC補助パターン
8 切り替え可能なカーボンナノチューブ探針
9 マルチプレクサ
10 一次元状に配置したカーボンナノチューブ探針
11 二次元状に配置したカーボンナノチューブ探針

Claims (4)

1. カーボンナノチューブでできた走査プローブ顕微鏡の探針にパルス電界をかけて発生したカーボン膜によりマスクの白欠陥を修正することを特徴とするマスクの白欠陥修正方法。
2. 請求項1の白欠陥修正方法において、複数のカーボンナノチューブ探針を備え、カーボンナノチューブ探針が消費したときには切り替えて使用することを特徴とするマスクの白欠陥修正方法。
3. 請求項1の白欠陥修正方法において、一次元に配列したカーボンナノチューブでできた探針に欠陥形状に合わせて選択的にパルス電界をかけて白欠陥を修正することを特徴とするマスクの白欠陥修正方法。
4. 請求項1の白欠陥修正方法において二次元に配列したカーボンナノチューブでできた探針に欠陥形状に合わせて選択的にパルス電界をかけて白欠陥を修正することを特徴とするマスクの白欠陥修正方法。

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