JP5168100B2 - フォトマスク等の欠陥修正方法 - Google Patents

Description

本発明は投影露光用フォトマスクやナノインプリントモールドの欠陥修正方法、特に白欠陥、欠落欠陥の修正方法に関するものである。

半導体集積回路の微細化が進展し、それに伴って回路パターンの転写に用いる投影露光用フォトマスクのパターン寸法も微細になってきている。回路パターンの転写工程で用いられる縮小投影露光装置はこの要請に対して高ＮＡ化や露光波長の短波長化で対応してきた。さらなる微細化が求められる現在では、電子線やＸ線を用いた新規な露光方法も検討されているが、縮小投影露光の方式をそのまま用い、コスト増を伴わずに解像力と焦点深度を向上させる、超解像技術の一種である位相シフトマスクも用いられるようになってきている。この方式はフォトマスクパターンを繰り返しウェハーに露光するため、フォトマスクに欠陥が存在すると、欠陥も繰り返しウェハーに転写されて歩留まりが大幅に減少する原因となるため、フォトマスク製造時に欠陥検査装置によりフォトマスクの欠陥の有無が検査され、欠陥が存在する場合には欠陥修正装置により欠陥修正処理が行われている。この欠陥修正処理についても、上記のような回路線幅の微細化の趨勢により、より小さな欠陥への対応が求められている。従来、フォトマスクの欠陥修正は、レーザーやイオンビームを用いた修正装置で行われてきたが、欠陥サイズの微小化や高精度化、低コスト化の要望に充分応えることが困難になってきており、従来法に代わる方式として走査型プローブ顕微鏡によるフォトマスクの欠陥修正が試みられ始めている。

走査型プローブ顕微鏡を用いたフォトマスクの欠陥修正に関しては、〔特許文献１〕に、被加工材質よりも硬い探針を用いて物理的に削り取る黒欠陥修正の事例や、有機金属ガスを修正箇所へ吹き付けながら、導電性カンチレバーにパルス電圧をかけて修正を行う例と、近接場光顕微鏡により近接場光で有機金属ガスを分解して、該当箇所を修正する白欠陥修正の事例の記載がある。しかし、危険な有機金属ガスを扱う必要があること、また、導電性を有したプローブや近接場光を生じる特殊なプローブが必要となるなど課題がある。

また、〔特許文献２〕には、走査型プローブ顕微鏡のカンチレバーに材料物質を含む液体状インクをディッピング法で付着させた後該当箇所へ転移させ、加熱などによりパターン修正を行う可能性が記載されている。しかし、ディッピング法ではカンチレバーを溶液から引き上げる速度や溶液濃度で膜厚を制御するが、カンチレバーに付着する溶液の量は溶液の粘度、表面張力など溶液の物性に支配される部分が大きいため厳密な制御が難しく、所望の膜厚にすることが困難な場合もある。また、希釈溶媒による修正膜の汚染の懸念や、使用する材質や修正可能な欠陥サイズの制限、カンチレバー周囲の厳密な環境の制御などが必要となるなどの課題がある。
特開２００３−１７７５１３ 特表２００７−５２８７９６

以上説明したように従来技術では、特殊なプローブや危険なガスの取り扱いが必要であったり、材質やサイズの制限や、厳密な環境の制御などが必要となるなど課題があり製造工程での実用化が困難であった。本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、危険を伴わず、汎用的な部材の構成でフォトマスクの製造工程として実用出来るフォトマスク等の欠陥修正方法を提供することを目的とする。

請求項１ 記載のフォトマスク等の欠陥修正方法は、走査プローブ顕微鏡を用いたフォトマスクの欠陥修正方法であって、プローブ先端に蒸着法により前駆体Ａの薄膜を形成する第１の工程、前記前駆体Ａの薄膜を形成したプローブ先端を、修正するフォトマスクの欠陥部に接触させ前駆体Ａを転移させる第２の工程、前記欠陥部に転移した前駆体Ａを、前駆体Ｂを含む雰囲気中で加熱し、修正膜Ｃに転換する第３の工程、を含むことを特徴とする。

この請求項１記載のフォトマスク等の欠陥修正方法によれば、プローブ先端に形成された薄膜が蒸着法により精密に制御されているため修正膜Ｃの精度が高く良好な修正品質を得ることが出来る。

請求項２記載のフォトマスク等の欠陥修正方法は、前記前駆体Ａが金属化合物または珪素化合物であることを特徴とする。

この請求項２記載のフォトマスク等の欠陥修正方法によれば、投影露光用フォトマスクの遮光膜の白欠陥修正や、ナノインプリントモールドの欠落欠陥修正が良好に実施できる。

請求項３記載のフォトマスク等の欠陥修正方法は、前記前駆体Ｂは、Ｈ₂，Ｈ₂Ｏ，Ｏ₂、Ｏ₃からなる群より選択される事を特徴とする。この方法によれば、爆発の危険など安全性の問題を生ずることなく前記前駆体Ａを修正膜Ｃに転換する工程を容易に構築できる。

以上説明したように、本発明のフォトマスク等の欠陥修正方法によれば走査型プローブ顕微鏡の機能の延長線上で欠陥修正が実施可能であり、高価な環境を別に用意する必要がなく、プローブの先端形状の選定によって小さなパターン修正などへも対応可能である。さらに、特許文献１として挙げた走査型プローブ顕微鏡を用いた修正のように、危険な有機金属ガスや特殊なプローブを必要とする課題も解決することができる。

以下、図面を参照して、この発明の実施形態の説明を行う。図１はプローブ顕微鏡で用いられるカンチレバーと呼ばれる探針部の構造を示す図で、顕微鏡への着脱に用いる台座２と、先端部にプローブ４（探針）を形成したシリコン製レバーで構成される。極めて微細な構造を計測する用途のため、プローブ４の先端は曲率半径が１０ｎｍ前後から数１０ｎｍの鋭く尖った形状を持ち、材質はシリコン、窒化シリコン、ダイヤモンドなどが選定される。シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン、ポリシリコン、カーボンナノチューブ、サファイア、ダイヤモンドなどが選定される。

図２を参照してプローブ顕微鏡の機構を利用して本発明のフォトマスク等の欠陥修正方法を実施する修正装置５の構成を説明する。欠陥を修正する基板９は基板チャック１１に真空吸着され、基板チャック１１と、修正に用いる物質（前駆体Ａ）をプローブ４の先端部に蒸着する蒸着手段１０を載置したＸＹステージ１２は水平方向に駆動される。欠陥修正用カンチレバー１は基板チャック１１の上方に配置されＺスキャナー（垂直方向の駆動機構）６により上下方向に駆動される。レーザー照射手段７とガスノズル８は欠陥部に転移した前駆体Ａを修正膜Ｃに転換するための手段で、ガスノズル８から前駆体Ｂを含む気体を欠陥部に吹き付けつつレーザー照射手段７によりレーザー光を欠陥部の前駆体Ａに照射して所定の温度まで昇温させる機能を有する。以上説明した各部は気密性チャンバー１３内に配置され、不活性ガス供給口より窒素ガスなどを吹き込み、排気口１５から排出することで修正プロセスの雰囲気が調整される。

図３を参照してプローブ４の先端部に前駆体Ａを蒸着する蒸着手段１０を説明する。加熱容器２０内に入れられた前駆体Ａは加熱により蒸発または昇華し加熱容器２０と開閉シャッター１６で囲まれた空間で前駆体Ａの飽和気体となる。プローブ４先端部に前駆体Ａを蒸着するときはＸＹステージ１２を駆動して加熱容器２０開口部がプローブ４の直下になる様位置決めし、プローブ４を下降させて開口に近接させた後、開閉シャッター１６を開き加熱容器２０から出てくる前駆体Ａの飽和気体の雰囲気にプローブ４を晒して前駆体Ａを表面に堆積させる。

図４を参照して、以上説明した構成の修正装置で本発明の欠陥修正の工程を説明する。
（１）修正する欠陥の位置が既知の修正基板９を基板チャック１１に吸着固定し、欠陥検査装置の欠陥位置情報に基づき計測用プローブ（図示せず）で精密な欠陥位置及び形状を取得する。
（２）蒸着装置１０をプローブ４の直下に移動しプローブ４表面に前駆体Ａの析出膜を形成する。
（３）取得した精密な欠陥位置及び形状に基づきＸＹステージ１２を駆動し修正する欠陥１８をプローブ４の先端位置に位置決めし（図４ａ）、プローブ４を下降させて先端を修正基板９に接触させ前駆体Ａを欠陥１８に転移させる（図４ｂ）。
（４）欠陥１８をレーザー照射手段７のレーザー光照射位置に移動しガスノズル８から前駆体Ｂを含む気体を欠陥部に吹き付けつつレーザー照射手段７によりレーザー光を欠陥部の前駆体Ａに照射して所定の温度まで昇温させる（図４ｃ）。
（５）欠陥１８に転移した前駆体Ａは（４）の処理で修正膜Ｃに転換され、欠陥が修正される（図４ｄ）。

以上はフォトマスクの白欠陥部に前駆体Ａの１ドットを転移させて修正する例を説明したものであるが、修正する欠陥が上記１ドットより大きい場合は複数回繰り返して前駆体Ａの転移、転換を行い欠陥領域を覆うように修正膜Ｃを形成すればよい。また、ドットを並べた修正膜Ｃの平面図形や厚さが修正すべき欠陥の形状を越える場合は、ダイヤモンド製プローブなど修正膜Ｃより硬度の高いプローブで余剰部分を切削して形状を整える方法を適用すればよい。

図５を参照してナノインプリントモールドの欠落欠陥を修正する例を説明する。石英などの透明基板に微細パターンを形成した際に生じた欠落欠陥１９にフォトマスクの場合と同様に前駆体Ａを転移させ（図５ｂ）、前駆体Ｂを含む雰囲気中で加熱して修正膜Ｃに転換する（図５ｃ）。図５ｃの様に欠落部より修正膜Ｃが大きい場合はダイヤモンド製プローブなどを用いて余剰部分を切削して立体形状を整えることで良好な修正形状を得る（図５ｄ）。

〔材料〕
前駆体Ａは金属化合物または珪素化合物を用いるが、金属化合物にはクロム、チタン、タングステン、タンタル、モリブデン、銅、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ、亜鉛、鉄、アルミニウムなどからなる群より選択された金属の金属塩や金属錯体を修正膜Ｃに要求される特性を考慮して選定すればよい。例えば、修正する欠陥がフォトマスクの遮光膜の場合にはクロムヘキサカルボニルなどのクロム化合物が好ましい。また、ナノインプリントモールドの欠陥修正では紫外光の透過性が必要であるから珪素化合物であるジシラザンなどのシラザン化合物、アルキルシランやアミノシランなどのシラン化合物が好ましい。
前駆体Ｂは、Ｈ₂，Ｈ₂Ｏ，Ｏ₂、Ｏ₃からなる群より選択されるガスを用いればよく、例えば、前駆体Ａをクロムヘキサカルボニルとした場合には、O₂ガス、前駆体Ａをジシラザンとした場合には、オゾンガスなどの組み合わせが好ましく、それぞれ修正膜Ｃとして酸化クロム、二酸化ケイ素に転換される。

〔蒸着条件〕
プローブ４先端部に前駆体Ａを蒸着するには、ガラス製の加熱容器２０内に前駆体Ａを入れ容器全体を２０〜２００℃に加熱保温して容器内を前駆体Ａの飽和蒸気とし、プローブ４を近接させた状態でシャッター１６を開きプローブ４先端部を飽和蒸気に晒すことで前駆体Ａがプローブ表面に蒸着される。

〔転換条件〕
前駆体Ａを所定の位置に堆積させた後、その位置に前駆体Ｂ（ガスあるいは蒸気）を吹き付け、同時に、レーザー照射により４０〜２００℃に局所加熱することで、金属あるいは合金、珪素、それらの酸化物、窒化物を得ることができる。

〔実施例１〕
フォトマスクの遮光膜である酸化クロム膜の欠陥を修正した例について説明する。まず、気密性チャンバー１３内を窒素ガスで置換し窒素ガス濃度９５％の雰囲気とした。前駆体Ａにクロムヘキサカルボニルを選定し、蒸着工程を加熱温度１２０℃、時間６００秒で行い先端の曲率半径約１０ｎｍのＳｉ製プローブ４に被膜を形成した。このプローブを石英製フォトマスク９の欠陥部に約０．１ｎＮの力で押し当てプローブ先端の前駆体Ａを表面に転移させた。次に、前駆体Ｂとして酸素ガスを欠陥部に吹き付けつつレーザー光を照射し転移した前駆体Ａを含む領域を約２００℃に加熱してドット状の修正膜Ｃに転換した。測定の結果ではドットの直径が約２０ｎｍ、厚さ約１０ｎｍの酸化クロムのドットパターンが得られた。

〔実施例２〕
ナノインプリントモールドの欠落欠陥を修正した例を説明する。気密性チャンバー１３内の雰囲気は実施例１と同様とした。前駆体Ａにジシラザンを選定し、蒸着工程を加熱温度５０℃、時間３００秒で行い先端の曲率半径約１０ｎｍのＳｉ製プローブ４に被膜を形成した。このプローブを石英製ナノインプリントモールド９の欠陥部に約０．１ｎＮの力で押し当てプローブ先端の前駆体Ａを表面に転移させた。次に、前駆体Ｂとしてオゾンガスを欠陥部に吹き付けつつレーザー光を照射し転移した前駆体Ａを含む領域を約２００℃で３０秒間加熱してドット状の修正膜Ｃに転換した。測定の結果ではドットの直径が約１５ｎｍ、厚さ約５ｎｍのＳｉＯ₂のドットパターンが得られた。

カンチレバーの構造を説明する図 欠陥修正装置の構成を説明する図 前駆体Ａの蒸着手段を説明する図 フォトマスクの欠陥修正プロセスを説明する図 ナノインプリントモールドの欠陥修正プロセスを説明する図

符号の説明

１ カンチレバー
２ 台座
３ レバー
４ プローブ
５ 修正装置
６ Ｚスキャナー
７ レーザー照射手段
８ ガスノズル
９ 修正基板
１０ 蒸着手段
１１ 基板チャック
１２ ＸＹステージ
１３ 気密性チャンバー
１４ 不活性ガス供給口
１５ 排気口
１６ シャッター
１７ フォトマスクパターン
１８ 欠陥部
１９ 欠落欠陥
２０ 加熱容器
Ａ 前駆体Ａ
Ｂ 前駆体Ｂ
Ｃ 修正膜Ｃ

Claims (3)

1. 走査プローブ顕微鏡を用いたフォトマスクの欠陥修正方法であって、プローブ先端に蒸着法により前駆体Ａの薄膜を形成する第１の工程、前記前駆体Ａの薄膜を形成したプローブ先端を、修正するフォトマスクの欠陥部に接触させ前駆体Ａを転移させる第２の工程、前記欠陥部に転移した前駆体Ａを、前駆体Ｂを含む雰囲気中で加熱し、修正膜Ｃに転換する第３の工程、を含むことを特徴とするフォトマスク等の欠陥修正方法。
2. 前記前駆体Ａは、金属化合物または珪素化合物であることを特徴とする請求項１記載のフォトマスク等の欠陥修正方法。
3. 前記前駆体Ｂは、Ｈ₂，Ｈ₂Ｏ，Ｏ₂、Ｏ₃からなる群より選択される事を特徴とする請求項１記載のフォトマスク等の欠陥修正方法。
   

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