WO2022153793A1 - フォトマスク修正装置およびフォトマスクの修正方法 - Google Patents

フォトマスク修正装置およびフォトマスクの修正方法 Download PDF

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通伸 水村
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株式会社ブイ・テクノロジー
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    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation

Definitions

  • the present invention relates to a photomask correction device and a photomask correction method.
  • a mask defect correction device that corrects defects in a halftone (gray level) mask using a charged particle beam has been known (see, for example, Patent Document 1).
  • the halftone mask is a photomask on which a pattern film having an intermediate amount of exposure light transmittance is formed.
  • This mask defect correction device applies a charged particle beam to a so-called white defect region where the pattern film is not attached to the region where the pattern should be formed or the film thickness is insufficient to form a deposition film. Form and modify.
  • a stage is provided in the housing, and a photomask is placed on the stage and moved.
  • This mask defect correction device includes a film forming work area in which a means for irradiating a defective area of the photomask with a charged particle beam to form a deposition film and a retracting area in which the photomask is retracted are provided. .. In the retracted area, a film thickness measuring unit for measuring the film thickness of the deposition film is installed.
  • the following multiple steps are repeated. First, a photomask is placed in the film formation work area. Then, the defective region of the photomask is irradiated with a charged particle beam to form a standard deposition film. Next, the photomask is moved to the evacuation region and the film thickness of the deposition film at the location is measured. Next, the photomask is returned to the original position (deposition work area) again, the measured value of the film thickness of the deposition film at the relevant portion is corrected, and the processing with the charged particle beam is performed again.
  • the above-mentioned mask defect correction device has a problem that many steps and time are required to correct the mask defect.
  • the film thickness of the deposition film at the relevant portion can be approximated to an appropriate value, but it is difficult to match the film thickness with an appropriate value. That is, the above-mentioned mask defect correction device has a problem that the film processing cannot be smoothly performed so that the deposition film, which is the pattern film of the photomask, has an appropriate light transmittance.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and provides a photomask correction device and a photomask correction method capable of smoothly performing film processing for achieving an appropriate light transmittance. With the goal.
  • the aspect of the present invention is focusing on forming a mask pattern film or reducing the film thickness based on irradiation of a focused ion beam on a mask substrate in a photomask.
  • a photomask correction device including an ion beam device, in which a transparent stage on which the photomask is placed and the mask substrate are superposed on the transparent stage, and the focused ion beam device is used to form or film the mask pattern film.
  • the measurement illumination unit that irradiates the correction area for reducing the thickness with illumination light from one side of the front and back surfaces of the transparent stage, and the illumination unit that is arranged on the other side of the front and back surfaces of the transparent stage.
  • the measurement light receiving unit that receives the transmitted light transmitted through the correction region and measures the amount of received light, and the light receiving portion measured by the measurement light receiving unit, the said in the correction region by the focused ion beam device. It is characterized by including a control unit for controlling the film formation or reduction of the mask pattern film.
  • the measurement light receiving unit continuously receives the transmitted light transmitted through the correction region to measure the light receiving amount, and the control unit measures the measurement light receiving unit. It is preferable to control the focused ion beam device in synchronization.
  • the focused ion beam device and the measurement illumination unit are arranged on the front surface side of the front and back surfaces of the transparent stage, and the measurement light receiving unit is the back surface of the front and back surfaces of the transparent stage. It is preferably placed on the side.
  • the light receiving unit for measurement is an optical microscope.
  • the measurement illumination unit includes an optical fiber and emits illumination light from the tip of the optical fiber.
  • the focused ion beam device and the measurement light receiving unit are arranged on the front surface side of the front and back surfaces of the transparent stage, and the measurement illumination unit is the back surface of the front and back surfaces of the transparent stage. It is preferably placed on the side.
  • the light receiving unit for measurement is composed of a scintillator into which transmitted light is incident and a photomultiplier tube connected to the scintillator.
  • the measurement illumination unit is an optical microscope provided with an illumination light source.
  • the optical microscope includes a digital micromirror device including a plurality of micromirrors and an imaging element, and the digital micromirror device is a part of the plurality of micromirrors and the illumination.
  • the other part of the plurality of micromirrors receives the reflected light of the illumination light from the photomask and causes the illumination light to enter the image pickup element. It is preferable that it is set to.
  • Another aspect of the present invention is a photomask correction method for forming a film or reducing the film thickness of a mask pattern film based on irradiation of a focused ion beam on a mask substrate in a photomask, using the focused ion beam device.
  • the correction region for forming the film or reducing the film thickness of the mask pattern film is irradiated with illumination light from one side of the front and back surfaces of the photomask at the same time as the focused ion beam is irradiated, and the front surface of the photomask is irradiated.
  • the amount of light received is measured by receiving the transmitted light that has passed through the correction area and is incident from the other side of the back surface, and the light transmission rate of the correction area obtained based on the measured amount of light is an appropriate value. At that time, the film formation or reduction of the film thickness of the mask pattern film is stopped.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a photomask correction device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing a main part of the photomask correction device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3-1 is a cross-sectional view showing a correction region (black defect) of a photomask to which a photomask correction method using the photomask correction device according to the first embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 3-2 shows the film thickness of the mask pattern film using the focused ion beam in the photomask correction region to which the photomask correction method using the photomask correction device according to the first embodiment of the present invention is applied. It is sectional drawing which shows the process which performs the reduction.
  • FIG. 3-1 is a cross-sectional view showing a correction region (black defect) of a photomask to which a photomask correction method using the photomask correction device according to the first embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 3-2 shows the film
  • FIG. 3-3 shows the film thickness of the mask pattern film using the focused ion beam in the photomask correction region to which the photomask correction method using the photomask correction device according to the first embodiment of the present invention is applied. It is a cross-sectional view which shows the state which the reduction of is completed.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the light transmittance and the processing time in the correction method using the photomask correction device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5-1 is a cross-sectional view showing a correction region (white defect) of a photomask to which a photomask correction method using the photomask correction device according to the first embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 5-3 shows a film formation of a mask pattern film using a focused ion beam in a photomask correction region to which the photomask correction method using the photomask correction device according to the first embodiment of the present invention is applied. It is a cross-sectional view which shows the state which finished.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing a main part of the photomask correction device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a photomask correction device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an explanatory view showing a main part of the photomask correction device according to the third embodiment of the present invention, and shows a step of detecting a black defect region.
  • FIG. 9 is an explanatory view showing a main part of the photomask correction device according to the third embodiment of the present invention, and shows a step of correcting the light transmittance of a black defect.
  • the photomask correction device is used by applying it to a gray level mask as a photomask.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of a photomask correction device 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • the photomask correction device 1 includes a focused ion beam device 2, a transparent stage 3 on which the photomask 50 is placed, a first illumination unit 4 and a second illumination unit 5 as measurement illumination units, and a first light receiving unit for measurement.
  • a light receiving unit 6, a second light receiving unit 7, and a control unit 30 are provided.
  • the control unit 30 is connected to a focused ion beam device 2, an illumination light source 19, which will be described later, a first light receiving unit 6, and a second light receiving unit 7.
  • the photomask 50 is composed of a transparent mask substrate 51 and a mask pattern film 52 formed on the surface thereof.
  • the focused ion beam device 2 includes a hollow cylindrical focused ion beam column (hereinafter referred to as a FIB column) 8 and a local exhaust chamber 9 having a differential exhaust mechanism.
  • the FIB column 8 is connected to the vacuum pump 11 via a pipe 10.
  • a vacuum pump control power supply 12 is connected to the vacuum pump 11.
  • the FIB column 8 is connected so as to communicate with the upper part of the local exhaust chamber 9.
  • the FIB column 8 includes a focused ion beam optical system (not shown) and the like.
  • the ion beam Ib is emitted from the tip of the FIB column 8 toward the surface of the photomask 50. Further, the ion beam Ib is scanned by controlling the focused ion beam optical system.
  • the local exhaust chamber 9 has a function of maintaining a high degree of vacuum in the space between the local exhaust chamber 9 and the upper surface of the photomask 50 arranged on the transparent stage 3. Further, the local exhaust chamber 9 is set so as to be able to supply the depot gas required for film formation in which the mask pattern film 52 is deposited on the portion irradiated with the ion beam Ib.
  • the photomask correction device 1 includes an XY stage 13 having a mechanism (not shown) for mounting the transparent stage 3 and moving the transparent stage 3 in the XY directions. There is.
  • a stage control power supply 14 is connected to the XY stage 13.
  • the transparent stage 3 is moved in the XY directions by the XY stage 13 so that it can face an arbitrary region on the upper surface of the photomask 50. That is, in the present embodiment, the focused ion beam device 2 is fixed in position, and the photomask 50 is set to move with respect to the focused ion beam device 2.
  • a plurality of columns 15 and 16 are provided on the XY stage 13, and a support frame 17 is erected on these columns 15 and 16.
  • a focused ion beam device 2 is fixed to the central portion of the support frame 17.
  • the first illumination unit (measurement illumination unit) 4 is provided so as to penetrate from the side portion of the local exhaust chamber 9 to the inside.
  • the first illumination unit 4 is made of an optical fiber.
  • the first illumination unit 4 is connected to the illumination light source 19 via an optical fiber cable 18.
  • the illumination light source 19 is connected to the control unit 30.
  • the illumination light A1 is emitted from the tip of the first illumination unit 4.
  • the illumination light A emitted from the first illumination unit 4 is set to be incident on the surface of the photomask 50.
  • the irradiation spot of the illumination light A1 in the photomask 50 is set so as to overlap the beam spot of the ion beam Ib emitted from the FIB column 8 and incident on the photomask 50.
  • the first light receiving unit (measuring light receiving unit) 6 is composed of an optical microscope. As shown in FIG. 1, the first light receiving portion 6 is arranged in the vertically penetrating opening 13A formed in the center of the XY stage 13. The first light receiving unit 6 is provided with an objective lens 6A at the top. Therefore, the first light receiving unit 6 can receive the transmitted light B1 (see FIG. 2) passing through the photomask 50 and the transparent stage 3 with the objective lens 6A.
  • the first light receiving unit 6 is provided with a second lighting unit (measurement lighting unit) 5.
  • An illumination light source 20 is connected to the second illumination unit 5.
  • the first light receiving unit 6 can also emit light to the illumination light A2 (see FIG. 6) toward the transparent stage 3 side via the second illumination unit 5 and the objective lens 6A.
  • the first light receiving unit 6 is set to control the second illumination unit 5 and the illumination light source 20 based on the control signal from the control unit 30.
  • the second light receiving unit (measuring light receiving unit) 7 is composed of a scintillator 7A and a photomultiplier tube (photomultiplier tube) 7B whose tip is connected to the scintillator 7A.
  • the second light receiving unit 7 has a function of capturing light that has passed through a defective region of the photomask 50, which will be described later, and a secondary charged particle (secondary electron, secondary ion, etc.) generated from a position irradiated with an ion beam Ib. ), And based on the intensity information, it has a function of acquiring image data while scanning the ion beam Ib. How to use these functions will be described later.
  • the film formation or the film thickness of the mask pattern film 52 is reduced based on the irradiation of the mask substrate 51 of the photomask 50 with the ion beam Ib.
  • the focused ion beam device 2 irradiates the surface of the photomask 50 with an ion beam Ib, and the second light receiving unit 7 detects electrons as secondary charged particles generated by this irradiation to obtain image data. .. Using this image data, the positions of the black defect region Db as shown in FIG. 3-1 and the white defect region Dw as shown in FIG. 5-1 can be recognized and positioned.
  • the film formation as shown in FIG. 5-2 is performed while supplying the depot gas into the local exhaust chamber 9 together with the ion beam Ib.
  • the film thickness of the mask pattern film 52 as shown in FIG. 3-2 is reduced while spraying the ion beam Ib or the etching gas.
  • the correction area is irradiated with the illumination light A1 from the first illumination unit 4, and the mask pattern film 52, the mask substrate 51, and the transparent stage 3 are formed.
  • the light receiving amount of the transmitted light B1 that has passed is continuously measured by the first light receiving unit 6.
  • the film formation or film thickness is continuously reduced until the light transmittance obtained based on the amount of light received measured by the first light receiving unit 6 reaches an appropriate value (target value: for example, 70%), and the light transmittance becomes high.
  • target value for example, 70%
  • the control unit 30 controls the focused ion beam device 2 in synchronization with the measurement of the second light receiving unit (measurement light receiving unit) 7.
  • the correction region black defect region Db and white defect region Dw
  • the correction region has an appropriate (designed) film thickness of the photomask 50, and the correction is completed. do.
  • FIG. 4 is a reference diagram showing a processing time for obtaining a target value of light transmittance (for example, 70%) by reducing the light transmittance Th in the black defect region Db and the film thickness by the focused ion beam device 2. ..
  • a target value of light transmittance for example, 70%
  • the photomask correction device 1 it is not necessary to control the processing time, and the light transmittance can be obtained at the same time during the correction work of the mask pattern film 52, so that an appropriate light transmittance can be obtained.
  • the film processing for realizing this can be smoothly performed.
  • the photomask modification device 1 may be omitted. Further, in the present embodiment, the second light receiving unit 7 does not have to have a function of capturing the light that has passed through the defective region of the photomask 50.
  • the photomask correction method according to the second embodiment of the present invention is performed by using the photomask correction device 1 according to the first embodiment described above.
  • the illumination light A2 is irradiated toward the correction region through the objective lens 6A of the first light receiving unit 6.
  • the illumination light A2 measures the amount of received light of the transmitted light B2 that has passed through the transparent stage 3 and the photomask 50 by the second light receiving unit 7.
  • the first illumination unit 4 shown in FIG. 6 can be omitted.
  • the photomask modification method according to the present embodiment it is not necessary to control the processing time as in the first embodiment, and the light transmittance is simultaneously obtained during the modification work of the mask pattern film 52. Therefore, film processing for achieving an appropriate light transmittance can be smoothly performed. Further, in the present embodiment, it is possible to reduce the number of parts.
  • FIG. 7 to 9 show the main parts of the photomask correction device according to the third embodiment of the present invention.
  • an optical system including a digital micromirror device (hereinafter referred to as DMD) 21 is added to the first light receiving unit 6, and the above is described.
  • the first illumination unit 4 according to the first embodiment is omitted, and the other configurations are the same as those of the photomask correction device 1 according to the first embodiment.
  • the optical system including the DMD 21 in the optical microscope uses the illumination light A3 supplied from the illumination light source 20 as the upper end objective lens 6A as described later. It is set to irradiate the illumination light A3 from the objective lens 6A toward the transparent stage 3 and the photo mask 50. The amount of transmitted light B3 transmitted through the transparent stage 3 and the photomask 50 is measured by the second light receiving unit 7.
  • the optical system including the DMD 21 includes a group of mirrors 23a and 23b that guide the illumination light A3 to the DMD21, and a group of mirrors 24a and 24b that guide the reflected light R and Ra to the image sensor 22, which will be described later.
  • the illumination light A3 reflected by the mirror 23a and incident on the drive surface of the DMD 21 is reflected by the micromirrors 27, 29, 31 tilted at an angle of +12 degrees with respect to the drive surface of the DMD 21.
  • the illumination light A3 reflected by the micromirrors 27, 29, and 31 is emitted from the objective lens 6A toward the transparent stage 3 and the photomask 50.
  • FIG. 8 shows a case where a black defect region Db in which a black defect 52B is generated exists on the mask substrate 51 of the photomask 50.
  • the illumination light A3 reflected by the micromirrors 29 and 31 is the reflected light R that is almost reflected at the interface between the black defect 52B and the mask substrate 51.
  • a part of the illumination light A3 passes through the black defect 52B and becomes the transmitted light B3.
  • the illumination light A3 reflected by the micromirror 27 is incident on the mask substrate 51 in the region where the black defect 52B does not exist, and most of the illumination light passes through the mask substrate 51 and passes through the mask substrate 51 on the upper surface of the mask substrate 51. It becomes the reflected light Ra reflected at the interface between the air and the air.
  • the reflected lights R and Ra reflected on the upper surface of the mask substrate 51 of the photomask 50 among the illumination lights A3 are incident on the driving surface of the DMD 21.
  • the reflected light R, Ra incident on the drive surface of the DMD 21 is reflected by the micromirrors 26, 28, 30 tilted at an angle of -12 degrees with respect to the drive surface of the DMD 21, and is guided by the group of mirrors 24a, 24b. It is set to be incident on the image sensor 22.
  • the image sensor 22 can acquire the image data in the photomask 50, and the image information, the position information, and the like of the photomask 50 can be specified.
  • the region where the image sensor 22 has an output from the pixel that should not receive the reflected light R of a predetermined amount or more is the black defect region Db.
  • micromirrors 28, 29, 30, 31 and the like selectively corresponding to the black defect region Db are placed on the drive surface of the DMD 21.
  • the illumination light A3 is incident at an angle of -12 degrees.
  • the control unit 30 obtains the transmitted light amount (light receiving amount) of the transmitted light B3 transmitted through the black defect 52B based on the received light amount measured by the second light receiving unit 7 while being measured by the second light receiving unit 7.
  • Etching is performed by the focused ion beam device 2 until the light transmittance is brought to an appropriate value, and when the light transmittance reaches an appropriate value, the etching by the focused ion beam device 2 is stopped.
  • other micromirrors such as my micromirrors 26 and 27, which do not correspond to the black defect region Db, are tilted at an angle of +12 degrees.
  • the photomask correction device and the photomask correction method according to the present embodiment it is not necessary to control the processing time, and the light transmittance can be obtained at the same time during the correction work of the mask pattern film 52, which is appropriate. It is possible to smoothly perform film processing for achieving a high light transmittance.
  • a white defect is detected by focusing on the reflected lights R and Ra, and a mask pattern is selectively applied to the white defect region in a state where the illumination light A3 is selectively incident on the white defect region.
  • the film 52 may be formed. Also in this case, the mask pattern film 52 having an appropriate light transmittance can be smoothly formed.
  • the focused ion beam device 2 is fixed in position and the transparent stage 3 and the photomask 50 are moved.
  • the transparent stage 3 and the photomask 50 are fixed in position and focused.
  • the ion beam device 2, the second light receiving unit 6, and the second light receiving unit 7 may be moved in synchronization with each other.
  • the illumination lights A1, A2, and A3 emitted from the first illumination unit 4 and the first light receiving unit (objective lens 6A) 6 have the same wavelength as the exposure light used in the exposure process performed by using the photo mask 50. Although it is preferable, it is possible to obtain an appropriate light transmission rate by using illumination lights A1, A2, and A3 that are different from the wavelength of the exposure light.
  • the focused ion beam device 2 is provided with the local exhaust chamber 9, but the entire photomask 50 may be arranged in the vacuum chamber.
  • Photomask correction device 2 Focused ion beam device 3 Transparent stage 4 First illumination unit (lighting for measurement) Department) 5 Second lighting unit (measurement lighting unit) 6 First light receiving part (light receiving part for measurement) 6A Objective lens 7 Second light receiving part (light receiving part for measurement) 7A Scintillator 7B Photomultiplier tube 8 Focused ion beam column (FIB column) 9 Local exhaust chamber 10 Piping 11 Vacuum pump 12 Vacuum pump control power supply 13 XY stage 13A Opening 14 Stage control power supply 15, 16 Pillars 17 Support frame 18 Optical fiber cable 19 Illumination light source 20 Illumination light source 21 Digital micromirror device 22 Imaging Elements 23a, 23b Mirror 24a, 24b Mirror 25 Drive board 26-31 Micro mirror 30 Control unit 50 Photomask 51 Mask board 52 Mask pattern film 52B Black defect

Abstract

フォトマスクのパターン膜であるデポジション膜が適正な光透過率となるように膜加工を円滑に行うことができる、フォトマスク修正装置を提供することを目的とする。　フォトマスク修正装置は、透明ステージ（３）上に前記フォトマスク（５０）を重ねて載せた状態で、パターン膜の成膜または膜厚の削減を行う修正領域への集束イオンビーム装置（２）による集束イオンビームの照射と同時に、前記透明ステージ（３）の表裏面のうちの一方側から照明光の照射を行う測定用照明部（４、５）と、前記透明ステージ（３）の表裏面のうちの他方側に配置され、前記照明光が前記修正領域を透過した透過光を受光して受光量を測定する測定用受光部（６、７）と、前記測定用受光部（６、７）で測定した受光量に基づいて、前記集束イオンビーム装置（２）による前記修正領域における前記マスクパターン膜の成膜又は削減を制御する制御部と（３０）、を備える。

Description

フォトマスク修正装置およびフォトマスクの修正方法
　本発明は、フォトマスク修正装置およびフォトマスクの修正方法に関する。
　近年、ハーフトーン（グレーレベル）マスクの欠陥を、荷電粒子ビームを用いて修正するマスク欠陥修正装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。ハーフトーンマスクは、露光光の光透過率が中間量であるパターン膜が形成されたフォトマスクである。このマスク欠陥修正装置は、パターンを形成すべき領域にパターン膜が付いていないか、もしくは膜厚が不足している、所謂白欠陥の領域に、荷電粒子ビームを照射することによりデポジション膜を形成して修正を行う。このマスク欠陥修正装置は、筐体内にステージが設けられ、このステージ上にフォトマスクを載せて移動させるように設けられている。このマスク欠陥修正装置は、フォトマスクの欠陥領域に荷電粒子ビームを照射してデポジション膜を形成する手段が配置された成膜作業領域と、フォトマスクが退避する退避領域と、を備えている。退避領域には、デポジション膜の膜厚測定を行う膜厚測定部が設置されている。
　上記のマスク欠陥修正装置では、以下のような複数の工程の繰り返しを行っている。まず、成膜作業領域にフォトマスクを配置する。その後、フォトマスクの欠陥領域に荷電粒子ビームを照射して標準デポジション膜を形成する。次に、フォトマスクを退避領域へ移動させて当該箇所のデポジション膜の膜厚を測定する。次に、再度フォトマスクを元の位置（成膜作業領域）に戻して当該箇所のデポジション膜の膜厚の測定値に補正を加えて再度荷電粒子ビームによる加工を行う。
特開２０２０－１６１２５０号公報
　このため、上記のマスク欠陥修正装置では、マスク欠陥の修正に多くの工程と時間を要するという課題がある。特に、上記のマスク欠陥修正装置では、当該箇所のデポジション膜の膜厚を適正な値に近似させることはできるが、膜厚を適正な値に一致させることが困難である。すなわち、上記のマスク欠陥修正装置では、フォトマスクのパターン膜であるデポジション膜が適正な光透過率となるように膜加工を円滑に行うことができないという課題がある。
　本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、適正な光透過率を実現するための膜加工を円滑に行うことができるフォトマスク修正装置およびフォトマスクの修正方法を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の態様は、フォトマスクにおけるマスク基板への集束イオンビームの照射に基づいて、マスクパターン膜の成膜または膜厚の削減を行う集束イオンビーム装置を備えるフォトマスク修正装置であって、前記フォトマスクを載せる透明ステージと、前記透明ステージに前記マスク基板を重ねた状態で、前記集束イオンビーム装置により前記マスクパターン膜の成膜または膜厚の削減を行う修正領域へ、前記透明ステージの表裏面のうちの一方側から照明光の照射を行う測定用照明部と、前記透明ステージの表裏面のうちの他方側に配置され、前記照明光が前記修正領域を透過した透過光を受光して受光量を測定する測定用受光部と、前記測定用受光部で測定した受光量に基づいて、前記集束イオンビーム装置による前記修正領域における前記マスクパターン膜の成膜または削減を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
　上記態様としては、前記測定用受光部は、前記照明光が前記修正領域を透過した透過光を継続的に受光して受光量を測定し、前記制御部は、前記測定用受光部の測定に同期して前記集束イオンビーム装置の制御を行うことが好ましい。
　上記態様としては、前記集束イオンビーム装置および前記測定用照明部は、前記透明ステージの表裏面のうちの表面側に配置され、前記測定用受光部は、前記透明ステージの表裏面のうちの裏面側に配置されることが好ましい。
　上記態様としては、前記測定用受光部は、光学顕微鏡であることが好ましい。
　上記態様としては、前記測定用照明部は、光ファイバを備え、前記光ファイバの先端から照明光を出射させることが好ましい。
　上記態様としては、前記集束イオンビーム装置および前記測定用受光部は、前記透明ステージの表裏面のうちの表面側に配置され、前記測定用照明部は、前記透明ステージの表裏面のうちの裏面側に配置されることが好ましい。
　上記態様としては、前記測定用受光部は、透過光が入射するシンチレータと前記シンチレータに接続された光電子増倍管で構成されることが好ましい。
　上記態様としては、前記測定用照明部は、照明光源を備える光学顕微鏡であることが好ましい。
　上記態様としては、前記光学顕微鏡は、複数のマイクロミラーを備えるデジタルマイクロミラーデバイスと、撮像素子と、を備え、前記デジタルマイクロミラーデバイスは、前記複数のマイクロミラーのうちの一部で、前記照明光源から入射した照明光を、前記修正領域へ出射させると同時に、前記複数のマイクロミラーの他の一部で、当該照明光の前記フォトマスクからの反射光を受けて前記撮像素子へ入射させるように設定されていることが好ましい。
　本発明の他の態様は、フォトマスクにおけるマスク基板へ集束イオンビームの照射に基づいて、マスクパターン膜の成膜または膜厚の削減を行うフォトマスク修正方法であって、前記集束イオンビーム装置により前記マスクパターン膜の成膜または膜厚の削減を行う修正領域へ、前記集束イオンビームの照射と同時に前記フォトマスクの表裏面のうちの一方側から照明光の照射を行い、前記フォトマスクの表裏面のうちの他方側から前記修正領域を通過して入射する透過光を受光して受光量を測定し、測定した受光量に基づいて得られる前記修正領域の光透過率が適正な値になったときに、前記マスクパターン膜の成膜または膜厚の削減を停止させることを特徴とする。
　本発明によれば、適正な光透過率を実現するための膜加工を円滑に行うことができるフォトマスク修正装置およびフォトマスクの修正方法を実現できる。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るフォトマスク修正装置の概略構成図である。 図２は、本発明の第１の実施の形態に係るフォトマスク修正装置の要部を示す説明図である。 図３－１は、本発明の第１の実施の形態に係るフォトマスク修正装置を用いたフォトマスク修正方法を適用するフォトマスクの修正領域（黒欠陥）を示す断面図である。 図３－２は、本発明の第１の実施の形態に係るフォトマスク修正装置を用いたフォトマスク修正方法を適用するフォトマスクの修正領域において、集束イオンビームを用いてマスクパターン膜の膜厚の削減を行う工程を示す断面図である。 図３－３は、本発明の第１の実施の形態に係るフォトマスク修正装置を用いたフォトマスク修正方法を適用するフォトマスクの修正領域において、集束イオンビームを用いてマスクパターン膜の膜厚の削減が終了した状態を示す断面図である。 図４は、本発明の第１の実施の形態に係るフォトマスク修正装置を用いた修正方法における光透過率と加工時間との関係を示す図である。 図５－１は、本発明の第１の実施の形態に係るフォトマスク修正装置を用いたフォトマスク修正方法を適用するフォトマスクの修正領域（白欠陥）を示す断面図である。 図５－２は、本発明の第１の実施の形態に係るフォトマスク修正装置を用いたフォトマスク修正方法を適用するフォトマスクの修正領域において、集束イオンビームを用いてマスクパターン膜の成膜を行う工程を示す断面図である。 図５－３は、本発明の第１の実施の形態に係るフォトマスク修正装置を用いたフォトマスク修正方法を適用するフォトマスクの修正領域において、集束イオンビームを用いてマスクパターン膜の成膜が終了した状態を示す断面図である。 図６は、本発明の第２の実施の形態に係るフォトマスク修正装置の要部を示す説明図である 図７は、本発明の第３の実施の形態に係るフォトマスク修正装置の概略構成図である。 図８は、本発明の第３の実施の形態に係るフォトマスク修正装置の要部を示す説明図であり、黒欠陥領域を検出する工程を示す。 図９は、本発明の第３の実施の形態に係るフォトマスク修正装置の要部を示す説明図であり、黒欠陥の光透過率を修正する工程を示す。
　以下、本発明の実施の形態に係るフォトマスク修正装置およびフォトマスクの修正方法の詳細を図面に基づいて説明する。なお、図面は模式的なものであり、各部材の寸法や寸法の比率や数、形状などは現実のものと異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率や形状が異なる部分が含まれている。
[第１の実施の形態]（フォトマスク修正装置の概略構成）
　本実施の形態に係るフォトマスク修正装置は、フォトマスクとしてのグレーレベルマスクに適用して用いる。
　図１は、本発明の第１の実施の形態に係るフォトマスク修正装置１の概略構成を示している。フォトマスク修正装置１は、集束イオンビーム装置２と、フォトマスク５０を載せる透明ステージ３と、測定用照明部としての第１照明部４および第２照明部５と、測定用受光部としての第１受光部６および第２受光部７と、制御部３０と、を備える。制御部３０は、集束イオンビーム装置２と、後述する照明光源１９と、第１受光部６と、第２受光部７と、に接続されている。
　図２に示すように、フォトマスク５０は、透明なマスク基板５１と、その表面に形成されたマスクパターン膜５２と、で構成されている。
　本実施の形態では、集束イオンビーム装置２は、中空の円筒形状の集束イオンビームカラム（以下、ＦＩＢカラムという）８と、差動排気機構を有する局所排気チャンバ９と、を備える。ＦＩＢカラム８は、配管１０を介して真空ポンプ１１に接続されている。真空ポンプ１１には、真空ポンプ制御電源１２が接続されている。
　図１および図２に示すように、ＦＩＢカラム８は、局所排気チャンバ９の上部に連通するように連結されている。ＦＩＢカラム８は、図示しない集束イオンビーム光学系などを備える。ＦＩＢカラム８の先端部からは、イオンビームＩｂをフォトマスク５０の表面に向けて出射するようになっている。また、イオンビームＩｂは、集束イオンビーム光学系を制御することにより、スキャンされるようになっている。
　局所排気チャンバ９は、透明ステージ３上に配置されたフォトマスク５０の上面との間の空間を高真空度に維持する機能を有する。また、局所排気チャンバ９は、イオンビームＩｂを照射する箇所にマスクパターン膜５２を堆積させる成膜に必要なデポガスを供給可能に設定されている。
　図１に示すように、本実施の形態に係るフォトマスク修正装置１は、透明ステージ３を載せて透明ステージ３をＸ－Ｙ方向に移動させる図示しない機構を有するＸ－Ｙステージ１３を備えている。このＸ－Ｙステージ１３には、ステージ制御電源１４が接続されている。
　上記集束イオンビーム装置２は、透明ステージ３がＸ－Ｙステージ１３によって、Ｘ－Ｙ方向に移動されることにより、フォトマスク５０の上面の任意の領域に対向し得るようになっている。すなわち、本実施の形態では、集束イオンビーム装置２が位置固定され、フォトマスク５０が集束イオンビーム装置２に対して移動するように設定されている。
　図１に示すように、本実施の形態では、Ｘ－Ｙステージ１３の上には、複数の支柱１５，１６が設けられ、これら支柱１５，１６に支持フレーム１７が架設されている。支持フレーム１７の中央部には、集束イオンビーム装置２が固定されている。
　図１および図２に示すように、第１照明部（測定用照明部）４は、局所排気チャンバ９の側部から内部に貫通するように設けられている。この第１照明部４は、光ファイバで構成されている。図１に示すように、この第１照明部４は、光ファイバケーブル１８を介して照明光源１９に接続されている。照明光源１９は、制御部３０に接続されている。図２に示すように、この第１照明部４の先端からは、照明光Ａ１が照射される。
　図２に示すように、第１照明部４から照射される照明光Ａは、フォトマスク５０の表面に入射するように設定されている。特に、この照明光Ａ１のフォトマスク５０における照射スポットは、ＦＩＢカラム８から出射されてフォトマスク５０に入射するイオンビームＩｂのビームスポットと重なるように設定されている。
　本実施の形態において、第１受光部（測定用受光部）６は、光学顕微鏡で構成されている。図１に示すように、この第１受光部６は、Ｘ－Ｙステージ１３の中央に形成された上下に貫通する開口部１３Ａ内に配置されている。第１受光部６は、上部に対物レンズ６Ａを備える。このため、第１受光部６は、フォトマスク５０および透明ステージ３を通過する透過光Ｂ１（図２参照）を対物レンズ６Ａで受光することができる。
　図１に示すように、この第１受光部６には、第２照明部（測定用照明部）５が備えられている。この第２照明部５には、照明光源２０が接続されている。第１受光部６は、この第２照明部５および対物レンズ６Ａを介して透明ステージ３側へ向けて照明光Ａ２（図６参照）へ出射することも可能である。第１受光部６は、制御部３０からの制御信号に基づいて第２照明部５および照明光源２０を制御するように設定されている。
　図２に示すように、第２受光部（測定用受光部）７は、シンチレータ７Ａと、先端部がシンチレータ７Ａに接続された光電倍増管（フォトマル）７Ｂと、で構成されている。この第２受光部７は、後述するフォトマスク５０の欠陥領域を通過した光を捕捉する機能と、イオンビームＩｂが照射された位置から発生する２次荷電粒子（２次電子、２次イオンなど）を捕捉して、その強度情報をもとにイオンビームＩｂをスキャンしながら画像データを取得する機能と、を有する。これらの機能の利用の仕方は後述する。
（フォトマスク修正装置を用いた第１の修正方法、動作および作用）
　本実施の形態では、フォトマスク５０におけるマスク基板５１へイオンビームＩｂの照射に基づいて、マスクパターン膜５２の成膜または膜厚の削減を行う。
　まず、透明ステージ３の上に、フォトマスク５０を重ねた状態にセットする。集束イオンビーム装置２によりフォトマスク５０の表面にイオンビームＩｂを照射し、この照射に伴って発生する２次荷電粒子としての電子を第２受光部７で検出して画像データを得ることができる。この画像データを用いて、図３－１に示すような黒欠陥領域Ｄｂや図５－１に示すような白欠陥領域Ｄｗの位置を認識して位置決めを可能にする。
　次に、フォトマスク５０における修正領域（黒欠陥領域Ｄｂ、白欠陥領域Ｄｗ）におけるマスクパターン膜５２の成膜または膜厚の削減を行う（図３－２および図５－２参照）。
　具体的には、図５－２に示すような成膜は、イオンビームＩｂとともに局所排気チャンバ９内にデポガスを供給しながら行う。一方、図３－２に示すようなマスクパターン膜５２の膜厚の削減は、イオンビームＩｂあるいはエッチングガスを吹き付けながら行う。
　このとき、図２に示すように、成膜または膜厚の削減と同時に、第１照明部４から照明光Ａ１をこの修正領域に照射し、マスクパターン膜５２、マスク基板５１および透明ステージ３を通過した透過光Ｂ１の受光量を第１受光部６で継続的に測定する。
　この第１受光部６で測定した受光量に基づいて得られる光透過率が適正な値（目標値：例えば７０％）になるまで、成膜または膜厚の削減を継続し、光透過率が適正な値になったときに、集束イオンビーム装置２による成膜または膜厚の削減を停止させる。すなわち、本実施の形態では、制御部３０は、第２受光部（測定用受光部）７の測定に同期して集束イオンビーム装置２の制御を行う。
　この結果、図３－３および図５－３に示すように、修正領域（黒欠陥領域Ｄｂおよび白欠陥領域Ｄｗ）は、フォトマスク５０の適正な（設計された）膜厚となり、修正が終了する。
　ちなみに、図４は黒欠陥領域Ｄｂにおける光透過率Ｔｈと集束イオンビーム装置２による膜厚の削減により光透過率の目標値（例えば、７０％）を得るための加工時間を示す参考図である。本実施の形態に係るフォトマスク修正装置１では、加工時間を管理する必要がなく、マスクパターン膜５２の修正作業中に、その光透過率を同時に得ることができため、適正な光透過率を実現するための膜加工を円滑に行うことができる。
　なお、本実施の形態に係るフォトマスクの修正方法では、第２照明部５及び照明光源２０は用いないため、これらを省略したフォトマスク修正装置１としてもよい。また、本実施の形態においては、第２受光部７は、フォトマスク５０の欠陥領域を通過した光を捕捉する機能を有しなくてもよい。
［第２の実施の形態］
　本発明の第２の実施の形態に係るフォトマスクの修正方法は、上記した第１の実施の形態に係るフォトマスク修正装置１を用いて行う。
　図６に示すように、本実施の形態に係るフォトマスクの修正方法では、第１受光部６の対物レンズ６Ａを介して照明光Ａ２を修正領域へ向けて照射する。
　本実施の形態では、照明光Ａ２は、透明ステージ３およびフォトマスク５０を経た透過光Ｂ２の受光量を第２受光部７で測定する。本実施の形態では、フォトマスク５０の画像データの取得も、第２受光部７で行うことができるため、図６に示す第１照明部４は、省略することも可能である。
　本実施の形態に係るフォトマスクの修正方法では、上記第１の実施の形態と同様に、加工時間を管理する必要がなく、マスクパターン膜５２の修正作業中に、その光透過率を同時に得ることができため、適正な光透過率を実現するための膜加工を円滑に行うことができる。また、本実施の形態では、部品点数を削減することが可能である。
［第３の実施の形態］
　図７から図９は、本発明の第３の実施の形態に係るフォトマスク修正装置の要部を示している。本実施の形態では、上記した第１の実施の形態に係るフォトマスク修正装置１において、第１受光部６にデジタルマイクロミラーデバイス（以下、ＤＭＤという）２１を備えた光学系が追加され、上記第１の実施の形態に係る第１照明部４が省略された構成であり、他の構成は第１の実施の形態に係るフォトマスク修正装置１と同様である。
　図７に示すように、本実施の形態における第１受光部６は、光学顕微鏡にＤＭＤ２１を備える光学系が、後述するように、照明光源２０から供給される照明光Ａ３を上端の対物レンズ６Ａに導き、対物レンズ６Ａから透明ステージ３およびフォトマスク５０へ向けて照明光Ａ３を照射するように設定されている。透明ステージ３およびフォトマスク５０を透過した透過光Ｂ３は、第２受光部７で受光量が測定されるようになっている。
　図７に示すように、ＤＭＤ２１を備える光学系は、照明光Ａ３をＤＭＤ２１へ導くミラー２３ａ，２３ｂの群と、後述する反射光Ｒ，Ｒａを撮像素子２２へ導くミラー２４ａ，２４ｂの群と、を備える。ミラー２３ａで反射されてＤＭＤ２１の駆動面に入射する照明光Ａ３は、図８に示すように、ＤＭＤ２１の駆動面に対して＋１２度の角度傾けたマイクロミラー２７，２９，３１で反射される。マイクロミラー２７，２９，３１で反射された照明光Ａ３は、図７に示すように、対物レンズ６Ａから透明ステージ３およびフォトマスク５０へ向けて出射されるようになっている。
　図８は、フォトマスク５０のマスク基板５１に黒欠陥５２Ｂが生じている黒欠陥領域Ｄｂが存在する場合を示す。この場合、マイクロミラー２９，３１で反射された照明光Ａ３は、黒欠陥５２Ｂとマスク基板５１との界面で殆ど反射する反射光Ｒとなる。なお、照明光Ａ３の一部は黒欠陥５２Ｂを透過して透過光Ｂ３となる。
　また、図８に示すように、例えばマイクロミラー２７で反射した照明光Ａ３は、黒欠陥５２Ｂが存在しない領域のマスク基板５１に入射して殆どがマスク基板５１を通過してマスク基板５１の上面と空気との界面で反射する反射光Ｒａとなる。
　また、図７および図８に示すように、照明光Ａ３のうちフォトマスク５０のマスク基板５１の上面で反射した反射光Ｒ，Ｒａは、ＤＭＤ２１の駆動面に入射するようになっている。そして、ＤＭＤ２１の駆動面に入射する反射光Ｒ，Ｒａは、ＤＭＤ２１の駆動面に対して－１２度の角度傾けたマイクロミラー２６，２８，３０で反射され、ミラー２４ａ，２４ｂの群で導かれて撮像素子２２へ入射するように設定されている。本実施の形態では、撮像素子２２でフォトマスク５０における画像データを取得することができ、フォトマスク５０の画像情報、位置情報などの特定を行うことが可能となる。
　具体的には、得られた画像データから、撮像素子２２には所定量以上の反射光Ｒを受光しないはずの画素から出力がある領域が、黒欠陥領域Ｄｂであることが検出できる。
　このようにして、検出された黒欠陥領域Ｄｂに対しては、図９に示すように、黒欠陥領域Ｄｂに選択的に対応するマイクロミラー２８，２９，３０，３１などをＤＭＤ２１の駆動面に対して－１２度の角度に傾けて照明光Ａ３を入射させる。それと同時に、制御部３０は、黒欠陥５２Ｂを透過する透過光Ｂ３の透過光量（受光量）を第２受光部７で測定させつつ、第２受光部７で測定された受光量に基づいて得られる光透過率が適正な値になるまで集束イオンビーム装置２によりエッチングを行わせ、光透過率が適正な値になったとき集束イオンビーム装置２によるエッチングを停止させる。このとき、黒欠陥領域Ｄｂに対応しないマイ例えばマイクロミラー２６，２７などの他のマイクロミラーは、＋１２度の角度に傾けておく。
　本実施の形態に係るフォトマスク修正装置およびフォトマスクの修正方法では、加工時間を管理する必要がなく、マスクパターン膜５２の修正作業中に、その光透過率を同時に得ることができため、適正な光透過率を実現するための膜加工を円滑に行うことができる。なお、本実施の形態では、反射光Ｒ，Ｒａに着目して白欠陥を検出し、その白欠陥領域に照明光Ａ３を選択的に入射させた状態でこの白欠陥領域へ選択的にマスクパターン膜５２を成膜してもよい。この場合も、光透過率の適正なマスクパターン膜５２を円滑に形成できる。
［その他の実施の形態］
　以上、本発明の実施の形態について説明したが、この実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
　上記の第１～３の実施の形態において、集束イオンビーム装置２を位置固定し、透明ステージ３およびフォトマスク５０を移動させる構成としたが、透明ステージ３およびフォトマスク５０を位置固定し、集束イオンビーム装置２、第２受光部６、および第２受光部７を同期して移動させる構成としてもよい。
　なお、第１照明部４および第１受光部（対物レンズ６Ａ）６から出射される照明光Ａ１，Ａ２，Ａ３は、フォトマスク５０を用いて行う露光工程で用いる露光光と波長が同じ光が好ましいが、露光光の波長と異なる照明光Ａ１，Ａ２，Ａ３を用いても適正な光透過率を得ることが可能である。
　上記の第１～３の実施の形態においては、集束イオンビーム装置２に局所排気チャンバ９を備える構成としたが、フォトマスク５０全体を真空チャンバ内に配置する構成としてもよい。
　Ａ１，Ａ２，Ａ３　照明光
　Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３　透過光
　Ｄｂ　黒欠陥領域
　Ｄｗ　白欠陥領域
　Ｒ　反射光
　Ｉｂ　イオンビーム
　１　フォトマスク修正装置
　２　集束イオンビーム装置
　３　透明ステージ
　４　第１照明部（測定用照明部）
　５　第２照明部（測定用照明部）
　６　第１受光部（測定用受光部）
　６Ａ　対物レンズ
　７　第２受光部（測定用受光部）
　７Ａ　シンチレータ
　７Ｂ　光電倍増管
　８　集束イオンビームカラム（ＦＩＢカラム）
　９　局所排気チャンバ
　１０　配管
　１１　真空ポンプ
　１２　真空ポンプ制御電源
　１３　Ｘ－Ｙステージ
　１３Ａ　開口部
　１４　ステージ制御電源
　１５，１６　支柱
　１７　支持フレーム
　１８　光ファイバケーブル
　１９　照明光源
　２０　照明光源
　２１　デジタルマイクロミラーデバイス
　２２　撮像素子
　２３ａ，２３ｂ　ミラー
　２４ａ，２４ｂ　ミラー
　２５　駆動基板
　２６～３１　マイクロミラー
　３０　制御部
　５０　フォトマスク
　５１　マスク基板
　５２　マスクパターン膜
　５２Ｂ　黒欠陥
 

Claims (10)

  1. 　フォトマスクにおけるマスク基板への集束イオンビームの照射に基づいて、マスクパターン膜の成膜または膜厚の削減を行う集束イオンビーム装置を備えるフォトマスク修正装置であって、
    　前記フォトマスクを載せる透明ステージと、
    　前記透明ステージに前記マスク基板を重ねた状態で、前記集束イオンビーム装置により前記マスクパターン膜の成膜または膜厚の削減を行う修正領域へ、前記透明ステージの表裏面のうちの一方側から照明光の照射を行う測定用照明部と、
    　前記透明ステージの表裏面のうちの他方側に配置され、前記照明光が前記修正領域を透過した透過光を受光して受光量を測定する測定用受光部と、
    　前記測定用受光部で測定した受光量に基づいて、前記集束イオンビーム装置による前記修正領域における前記マスクパターン膜の成膜または削減を制御する制御部と、を備える、
    　ことを特徴とするフォトマスク修正装置。
  2. 　前記測定用受光部は、前記照明光が前記修正領域を透過した透過光を継続的に受光して受光量を測定し、前記制御部は、前記測定用受光部の測定に同期して前記集束イオンビーム装置の制御を行う、
    　請求項１に記載のフォトマスク修正装置。
  3. 　前記集束イオンビーム装置および前記測定用照明部は、前記透明ステージの表裏面のうちの表面側に配置され、
    　前記測定用受光部は、前記透明ステージの表裏面のうちの裏面側に配置される、
    　請求項１または請求項２に記載のフォトマスク修正装置。
  4. 　前記測定用受光部は、光学顕微鏡である、
    　請求項３に記載のフォトマスク修正装置。
  5. 　前記測定用照明部は、光ファイバを備え、前記光ファイバの先端から前記照明光を出射させる、
    　請求項３または請求項４に記載のフォトマスク修正装置。
  6. 　前記集束イオンビーム装置および前記測定用受光部は、前記透明ステージの表裏面のうちの表面側に配置され、
    　前記測定用照明部は、前記透明ステージの表裏面のうちの裏面側に配置される、
    　請求項１または請求項２に記載のフォトマスク修正装置。
  7. 　前記測定用受光部は、透過光が入射するシンチレータと前記シンチレータに接続された光電子増倍管で構成される、
    　請求項６に記載のフォトマスク修正装置。
  8. 　前記測定用照明部は、照明光源を備える光学顕微鏡である、
    　請求項６または請求項７に記載のフォトマスク修正装置。
  9. 　前記光学顕微鏡は、複数のマイクロミラーを備えるデジタルマイクロミラーデバイスと、撮像素子と、を備え、
    　前記デジタルマイクロミラーデバイスは、前記複数のマイクロミラーのうちの一部で、前記照明光源から入射した照明光を、前記修正領域へ出射させると同時に、前記複数のマイクロミラーの他の一部で、当該照明光の前記フォトマスクからの反射光を受けて前記撮像素子へ入射させるように設定されている、
    　請求項８に記載のフォトマスク修正装置。
  10. 　フォトマスクにおけるマスク基板へ集束イオンビームの照射に基づいて、マスクパターン膜の成膜または膜厚の削減を行うフォトマスク修正方法であって、
    　集束イオンビーム装置により前記マスクパターン膜の成膜または膜厚の削減を行う修正領域へ、前記集束イオンビームの照射と同時に前記フォトマスクの表裏面のうちの一方側から照明光の照射を行い、
    　前記フォトマスクの表裏面のうちの他方側から前記修正領域を通過して入射する透過光を受光して受光量を測定し、
    　測定した受光量に基づいて得られる前記修正領域の光透過率が適正な値になったときに、前記マスクパターン膜の成膜または膜厚の削減を停止させる、
    　ことを特徴とするフォトマスク修正方法。
     
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