フォトマスク欠陥の形状認識装置及びフォトマスク欠陥の形状認識方法並びにフォトマスクの欠陥修正方法
【課題】ダブルチップイメージの影響を受けることなくフォトマスクのＡＦＭ観察を行って、欠陥部分とマスクパターンとを明確に区別した状態で認識すること。
【解決手段】基板２と該基板２ａ上に所定のパターンで形成されたマスクパターンとを有するフォトマスクをＡＦＭ観察し、マスクパターンから突出した突起状の欠陥部分５の形状を認識する方法であって、ＡＦＭ観察時に欠陥部分の輪郭線が最初に確認された観察画像を参照画像として記憶する記憶工程と、該記憶工程後、これ以降の走査で得られる観察画像で確認される欠陥部分の輪郭線Ｌ２を、参照画像を参照しながら正規のラインＬ１に補正する補正工程と、を備え、補正後の観察画像に基づいて欠陥部分の形状を認識するフォトマスク欠陥の形状認識方法を提供する。
【解決手段】基板２と該基板２ａ上に所定のパターンで形成されたマスクパターンとを有するフォトマスクをＡＦＭ観察し、マスクパターンから突出した突起状の欠陥部分５の形状を認識する方法であって、ＡＦＭ観察時に欠陥部分の輪郭線が最初に確認された観察画像を参照画像として記憶する記憶工程と、該記憶工程後、これ以降の走査で得られる観察画像で確認される欠陥部分の輪郭線Ｌ２を、参照画像を参照しながら正規のラインＬ１に補正する補正工程と、を備え、補正後の観察画像に基づいて欠陥部分の形状を認識するフォトマスク欠陥の形状認識方法を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体を製造する際に用いられるフォトマスクの欠陥部分を切削加工して修正するために、フォトマスクの欠陥形状を認識するフォトマスク欠陥の形状認識装置及びフォトマスク欠陥の形状認識方法、並びに、認識した欠陥部分を除去してフォトマスクを修正するフォトマスクの修正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体を製造する際に使用されるフォトマスクは、パターンの原版となるものであるので、マスク基板上にマスクパターンを描画した後、欠陥部分の有無を必ず検査すると共に必要に応じて欠陥部分の修正を適宜行っている。
このフォトマスクは、予め設計された描画データに基づいて描画装置によりマスク基板上に描かれている。これにより、マスク基板上にマスクパターンが描画されたフォトマスクが作製されている。また、フォトマスクを作製した後、欠陥検査装置により、フォトマスク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エハへ転写する前にマスク修正装置により欠陥修正処理が行われている。
【０００３】
マスクパターンの欠陥としては、例えば、所望するパターンから余分に突出して突起となってしまったもの（Protrusion）や、所望するパターンに欠け等の凹部が生じてしまったもの（Intrusion）等がある。このような欠陥部分は、欠陥検査装置によって位置が特定された後、マスク修正装置によって詳細に欠陥部の形状等が認識されると共に、突起となってしまったものに関しては切削加工等が、パターン欠けに関しては凹部に遮光膜が膜付けされて修正されている。
【０００４】
この際の修正方法としては、様々な方法が知られているが、その１つとして原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Atomic Force Microscope）を利用して欠陥部分を修正する方法が知られている（非特許文献１参照）。
この方法は、先端に探針が設けられたプローブによりマスク基板上の所定範囲をＡＦＭ観察して、マスクパターンの欠陥部分を詳細に特定した後、該欠陥部分を同じプローブを利用して切削加工することで修正を行う方法である。特に、欠陥部分が所望するパターンから余分に突出して突起状となっている場合に有効な方法である。
【０００５】
この方法について、図１４を参照して具体的に説明する。なお図１４は、マスク基板３０上に描かれたマスクパターン３１を上方から見た図であり、マスクパターン３１に突起状の欠陥部分３２がある場合を図示している。
始めに、欠陥検査装置によって、予めマスクパターン３１に欠陥部分３２が存在していることが確認されていると共に、該欠陥部分３２の位置が特定されている。そして、マスク修正装置により修正を行う前に、この位置データに基づいて予め欠陥部分３２の周辺を観察範囲Ｅとして指定しておく。
【０００６】
観察範囲Ｅが指定されると、マスク修正装置は、この観察範囲Ｅ内でプローブを走査させる。具体的には、プローブの撓みが一定となるように、探針とマスク基板３０との距離を高さ制御しながら走査を行う。この際、マスクパターン３１に平行な方向（矢印Ａ１方向）に走査を行うと共に、該走査を欠陥部分３２の先端側から根元側（マスクパターン３１側）に向かって（矢印Ａ２方向に向かって）複数回繰り返し行っている。これにより、観察範囲Ｅ内においてマスク基板３０の表面観察を行うことができ、マスクパターン３１の一部及び欠陥部分３２の画像を取得して、該画像から画像処理等により欠陥のない直線パターンの輪郭線を抽出し、抽出した輪郭線から欠陥部分３２の輪郭線を推定し、推定した輪郭線の外側の余剰部分を欠陥と認識することができる。
【０００７】
次いで、上記方法で欠陥部分３２を認識した後、プローブを所定の力で欠陥部分３２に押し付けながら走査を行わせる。これにより、被加工材料（突起欠陥）よりも硬い探針を利用して認識した欠陥部分３２を機械的な加工で切削することができる。そして、この走査をやはり複数回繰り返し行うことで、欠陥部分３２の全体を切削加工して、除去することができる。
具体的には、プローブをマスクパターン３１に平行な方向（矢印Ａ１方向）に走査してライン状に欠陥部分３２を切削すると共に、該走査を欠陥部分３２の先端側から根元側に向かって（矢印Ａ２方向に向かって）複数回繰り返し行うことで、欠陥部分３２の全体を切削加工している。
【０００８】
上述した方向（矢印Ａ２方向）に切削を行うのは、できるだけ切削抵抗を小さくするためである。仮に、根元側から先端側に向かって（矢印Ａ２方向とは反対の方向に向かって）切削加工を行った場合には、切削抵抗が大きいためうまく削り取れない恐れがあった。特に、フォトマスクは、上述したようにパターンの原版となるものであるので、欠陥部分３２を切削加工するにあたって高精度な加工が求められる。そのため、上述した方向で切削加工を行っている。これらの結果、突起状の欠陥部分３２を除去することができ、正しいマスクパターン３１に修正することができる。
【非特許文献１】Y.Morikawa、H.Kokubo、M.Nishiguchi、N.Hayashi、R.White、R.Bozak、L.Trrill著「Defect repair performance using the nanomachining repair technique」、２００３年、Proc.of SPIE５１３０、Ｐ５２０−Ｐ５２７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した従来の方法では、以下の問題点がまだ残されていた。
始めに、プローブの先端に設けられている探針は、欠陥部分３２を切削加工するために、硬い材質（ダイヤモンド等）が採用されている。そのため、ＡＦＭ観察する際に、図１５に示すように探針３３によって欠陥部分３２の一部が抉られてしまう場合があった。特に、探針３３が欠陥部分３２を駆け上がる箇所で発生し易かった。しかも、この抉り取られた部分は、探針３３にそのまま付着してしまい、これ以降単なる異物Ｘとなってしまうものであった。
【００１０】
このように観察を行っている最中に一旦異物Ｘが探針先端近傍に付着してしまうと、該異物Ｘが付着したままの探針３３で観察を行わざるを得ないので、探針先端と異物Ｘの両方から原子間力を検出してしまい両者の原子間力をコンボリューションした二重像になり（以下ダブルチップイメージと呼ぶ）、正確な画像を取得することができなかった。しかも、先程付着した異物Ｘによって欠陥部分３２が再び抉られる可能性があり、図１６に示すように別の異物Ｘが新たに付着する恐れもあった。
このように、探針３３に付着した異物Ｘの影響によって、正常な画像が得られない場合があった。特に、１回目の観察はそれほどの影響はないが、複数回観察してから加工する場合には、ダブルチップイメージになり易かった。
【００１１】
ここで、観察時に走査を繰り返す方向が、欠陥部分３２の先端側からマスクパターン３１側である根元側に向かって（矢印Ａ２方向に向かって）行うので、図１７及び図１８に示すように、欠陥部分３２の根元側周辺の画像がダブルチップイメージとなってしまうものであった。そのため、欠陥部分３２の根元側付近における外形形状や、マスクパターン３１のエッジ形状を正確に認識することができない場合があった。具体的には、エッジ部ぼやけて不明確になったり、二重になったりして、明確な画像を得ることができなかった。
特に、マスクパターン３１のエッジ形状を正確に認識できないので、マスクパターン３１と欠陥部分３２とを明確に区別することが難しかった。そのため、欠陥部分３２だけを高精度に切削加工により除去することができないだけでなく、マスクパターン３１を削ってしまう恐れがあった。逆に、マスクパターン３１と欠陥部分３２とを明確に区別できないために、欠陥部分３２を大きく削り残してしまった場合には、追加工が必要となってしまい、作業効率を低下させていた。
【００１２】
そこで、ダブルチップイメージを解消するため、適宜探針３３のクリーニングを行って、探針３３に付着した異物Ｘを除去することも考えられるが、クリーニングに時間がかかってしまいスループットの低下を招いてしまうものであった。また、クリーニングを行う際に、長距離のステージ移動が伴うため一般的な高精度ステージであるボールネジを用いたものではボールネジの摩擦のために熱ドリフトが発生してしまう。そのため、加工位置が所望位置からずれていくために、高精度に切削加工を行うことが難しかった。
【００１３】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その主な目的は、ダブルチップイメージの影響を受けることなくフォトマスクのＡＦＭ観察を行って、欠陥部分とマスクパターンとを明確に区別した状態でフォトマスクの欠陥形状を認識することができるフォトマスク欠陥の形状認識装置及びフォトマスク欠陥の形状認識方法を提供することである。また、別の目的としては、正確に認識した欠陥部分を切削加工により高精度に除去してフォトマスクを修正するフォトマスクの修正方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識装置は、基板と該基板上に所定のパターンで形成されたマスクパターンとを有するフォトマスクをＡＦＭ観察して、マスクパターンから突出した突起状の欠陥部分の形状を認識するフォトマスク欠陥の形状認識装置であって、前記フォトマスクを固定するステージと、前記基板に対向配置された探針を先端に有するプローブと、前記基板と前記探針とを、前記基板表面に平行な方向及び基板表面に垂直な方向に相対的に移動させる移動手段と、前記プローブの変位を測定する変位測定手段と、該変位測定手段による測定結果に基づいて、前記プローブの変位が一定となるように前記探針と前記基板表面との距離を制御しながら複数回の走査を繰り返し行って、前記欠陥部分をＡＦＭ観察する制御手段と、を備え、前記制御手段が、ＡＦＭ観察時に前記欠陥部分の輪郭線が最初に確認された観察画像を参照画像として記憶する記憶部と、これ以降の走査で得られる観察画像で確認される前記欠陥部分の輪郭線を、前記参照画像を参照しながら正規のラインに補正する補正部と、を有し、補正後の観察画像に基づいて前記欠陥部分の形状を認識することを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識方法は、基板と該基板上に所定のパターンで形成されたマスクパターンとを有するフォトマスクを、先端に探針を有するプローブの変位が一定となるように探針と基板表面との距離を制御しながら複数回の走査を繰り返し行ってＡＦＭ観察し、マスクパターンから突出した突起状の欠陥部分の形状を認識するフォトマスク欠陥の形状認識方法であって、前記ＡＦＭ観察時に前記欠陥部分の輪郭線が最初に確認された観察画像を参照画像として記憶する記憶工程と、該記憶工程後、これ以降の走査で得られる観察画像で確認される前記欠陥部分の輪郭線を、前記参照画像を参照しながら正規のラインに補正する補正工程と、を備え、補正後の前記観察画像に基づいて前記欠陥部分の形状を認識することを特徴とするものである。
【００１６】
この発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識装置及びフォトマスク欠陥の形状認識方法においては、まず、基板上に予め所定のパターンからなるマスクパターンが描画されたフォトマスクを、ステージ上に固定する。フォトマスクを固定した後、他の手段によって位置が特定されたマスクパターンの突起状の欠陥部分の周辺を観察範囲として指定する。
観察範囲が指定されると、制御手段はこの観察範囲内でプローブを走査させてＡＦＭ観察により観察画像を取得し、欠陥部分の形状を詳細に認識する工程を行う。具体的には、プローブの変位が一定となるように、探針と基板表面との距離を制御しながら複数回の走査を繰り返し行って観察画像を取得する。これにより、指定した観察範囲内において基板の表面観察を行うことができ、マスクパターンの一部及び欠陥部分の外形形状を認識することができる。
【００１７】
このＡＦＭ観察について詳細に説明すると、まずＡＦＭ観察を開始して、欠陥部分の輪郭線（エッジライン）が最初に確認された観察画像を参照画像として記憶部に記憶する記憶工程を行う。つまり、異物等が付着していない清浄な探針を利用して取得された観察画像を参照画像として予め記憶しておく。これ以降、ＡＦＭ観察のために走査が繰り返されるが、その途中で探針によって抉り取られてしまった欠陥部分の一部が探針に付着する恐れがある。この場合には、取得した観察画像がダブルチップイメージとなってしまい、欠陥部分の輪郭線を明確に認識することができなくなってしまう。しかしながら、まだ探針が清浄なときに取得した観察画像を記憶するので、ダブルチップイメージの影響がなく、正確な欠陥部分の輪郭線を得ることができる。
【００１８】
続いて、走査を繰り返し行って観察範囲内のＡＦＭ観察を行う。ところが、記憶工程後に行う走査で取得される観察画像は、上述したようにダブルチップイメージとなってしまう恐れがある。そこで、補正部は、記憶工程以降の走査で得られる観察画像で確認された欠陥部分の輪郭線を、参照画像を参照しながら正規のラインに補正する補正工程を行う。この補正を行うことで、探針に異物が付着したことに起因するダブルチップの影響を相殺することができ、正しい欠陥部分の輪郭線を推定することができる。
その結果、ダブルチップイメージの影響を受けることなく、マスクパターンと欠陥部分とを明確に区別しながら該欠陥部分の外形形状を正確に認識することができる。
【００１９】
また、本発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識装置は、上記本発明のフォトマスク欠陥の形状認識装置において、前記補正部が、前記記憶部に記憶された前記輪郭線と前記参照画像を取得した後の走査で得られた前記輪郭線とをマッチングにより比較して差異を検出すると共に、参照画像を取得した後の走査で得られた輪郭線のうち差異が検出された部分のラインを、記憶部に記憶された輪郭線に一致させるように補正することを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識方法は、上記本発明のフォトマスク欠陥の形状認識方法において、前記補正工程の際、記憶された前記輪郭線と前記参照画像を取得した後の走査で得られた前記輪郭線とをマッチングにより比較して差異を検出すると共に、参照画像を取得した後の走査で得られた輪郭線のうち差異が検出された部分のラインを、記憶された輪郭線に一致させるように補正することを特徴とするものである。
【００２１】
この発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識装置及びフォトマスク欠陥の形状認識方法においては、輪郭線の補正を行う際、記憶部に記憶されている欠陥部分の輪郭線と、参照画像を取得した後の走査で得られた輪郭線とをマッチングさせて比較する。ここで、探針に異物が付着することに起因するダブルチップイメージの影響を受けている場合には、両輪郭線は完全にマッチングせず、影響を受けた部分だけに差異が生じる。よって、この差異が生じた部分のラインを、記憶部に記憶されている輪郭線のラインに一致させるように補正する。これにより、ダブルチップの影響を受けた部分を修正することができ、正しい欠陥部分の輪郭線を推定することができる。
【００２２】
また、本発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識装置は、上記本発明のフォトマスク欠陥の形状認識装置において、前記補正部が、前記記憶部に記憶された前記輪郭線から前記基板表面に対する前記欠陥部分の側面の傾斜角度を算出して基準角度として設定した後、前記参照画像を取得した後の走査で得られた前記輪郭線から前記基板表面に対する前記欠陥部分の側面の傾斜角度を算出し、該傾斜角度を前記基準角度に一致させるように補正することを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識方法は、上記本発明のフォトマスク欠陥の形状認識方法において、前記補正工程の際、記憶された前記輪郭線から前記基板表面に対する前記欠陥部分の側面の傾斜角度を算出して基準角度として設定した後、前記参照画像を取得した後の走査で得られた前記輪郭線から前記基板表面に対する前記欠陥部分の側面の傾斜角度を算出し、該傾斜角度を前記基準角度に一致させるように補正することを特徴とするものである。
【００２４】
この発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識装置及びフォトマスク欠陥の形状認識方法においては、輪郭線の補正を行う際、まず、記憶部に記憶されている欠陥部分の輪郭線から、基板表面に対する欠陥部分の側面の傾斜角度を算出すると共に、算出した角度を基準角度として設定する。通常、探針に異物が付着した場合、観察画像は異物の影響を受けてダブルチップイメージとなってしまうが、最も影響を受けるのは側面部分である。つまり、ダブルチップイメージとなった観察画像には、画像のぼやけや画像が二重に重なる等の影響を受けて側面部分が膨らんだり、変形したりした欠陥部分の輪郭線が確認されてしまう。そこで、ダブルチップイメージの影響を受けていない輪郭線、即ち、記憶部に記憶されている輪郭線から、予め傾斜角度を算出しておくと共に、該角度を基準角度として設定しておく。
【００２５】
そして、参照画像を取得した後の走査で得られた輪郭線からも同様に傾斜角度を算出する。ここで、探針に異物が付着することに起因するダブルチップイメージの影響を受けている場合には、上述したように欠陥部分の側面に相当する部分の輪郭線が顕著に影響を受けてしまい、傾斜角度が変化してしまう。よって、変化してしまった傾斜角度を基準角度に一致させるように補正することで、ダブルチップの影響を受けた部分を修正することができ、正しい欠陥部分の輪郭線を推定することができる。
【００２６】
また、本発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識装置は、上記本発明のフォトマスク欠陥の形状認識装置において、前記制御手段が、認識した前記欠陥部分に前記探針を所定の力で押し付けた状態で複数回の走査を繰り返し行って、該欠陥部分を切削して除去させることを特徴とするものである。
【００２７】
また、本発明に係るフォトマスクの修正方法は、上記本発明のフォトマスク欠陥の形状認識方法により、フォトマスクの欠陥部分の形状を認識した後、認識した欠陥部分に前記探針を所定の力で押し付けた状態で複数回の走査を繰り返し行って、該欠陥部分を切削して除去する加工工程を備えていることを特徴とするものである。
【００２８】
この発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識装置及びフォトマスクの欠陥修正方法においては、ＡＦＭ観察を行った後、該ＡＦＭ観察によって詳細に形状が認識された欠陥部分に探針を所定の力で押し付けた状態で、複数回の走査を繰り返し行って、欠陥部分を切削により除去する加工工程を行う。特に、ダブルチップイメージの影響を受けていた従来のものとは異なり、ＡＦＭ観察によって、欠陥部分とマスクパターンとが明確に区別されていると共に、欠陥部分の外形形状が正確に認識されている。そのため、マスクパターンを誤って削ってしまったり、欠陥部分を削り残してしまったりする等といった不具合を防止しつつ、欠陥部分だけを高精度に切削加工して除去することができる。
その結果、マスクパターンの修正を高精度に行うことができる。また、修正が成功することで転写の原版として高品質なフォトマスクを得ることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識装置及びフォトマスク欠陥の形状認識方法によれば、ダブルチップイメージの影響を受けることなくフォトマスクのＡＦＭ観察を行うことができ、欠陥部分とマスクパターンとを明確に区別しながら、該欠陥部分の外形形状を正確に認識することができる。
また、フォトマスク欠陥の形状認識装置及びフォトマスクの修正方法によれば、正確に認識した欠陥部分を切削加工により高精度に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識装置及びフォトマスク欠陥の形状認識方法、並びに、フォトマスクの修正方法の一実施形態について、図１から図１１を参照して説明する。なお、本実施形態では、光てこ方式を利用した場合を例に挙げて説明する。
【００３１】
本実施形態のフォトマスク欠陥の形状認識装置１は、図１に示す基板２と該基板２上に所定のパターンで形成されたマスクパターン３とを有するフォトマスク４をＡＦＭ観察して、マスクパターン３から突出した突起状の欠陥部分５の形状を認識する装置である。また、本実施形態では、単に観察するだけでなく、形状を認識した欠陥部分５を切削加工により除去して修正を行う。
【００３２】
なお、フォトマスク４は、図示しない描画装置によって作製されたものであり、予め設計された描画データに基づいて基板２上にマスクパターン３が描画されている。また、描画装置によって作製された後、フォトマスク４は図示しない欠陥検査装置によって検査されており、欠陥部分５の位置が既に特定されている。また、フォトマスク４の基板２は、マスク基板となるものであり、例えばガラス又は石英基板である。
【００３３】
本実施形態のフォトマスク欠陥の形状認識装置１は、図２に示すように、フォトマスク４を固定するステージ１０と、基板２に対向配置された探針１１ａを先端に有するプローブ１１と、基板２と探針１１ａとを基板表面２ａに平行なＸＹ方向及び基板表面２ａに垂直なＺ方向に相対的に移動させる移動手段１２と、プローブ１１の変位（撓み）を測定する変位測定手段１３と、これら各構成品を総合的に制御する制御手段１４と、を備えている。
【００３４】
上記探針１１ａは、欠陥部分５を容易に切削することができるように硬い材質、例えばダイヤモンド等からなるものであり、切削加工の際に欠陥部分５に当たる面が垂直になるように形成されている。また、プローブ１１は、シリコン等により形成されており、本体部１１ｂによって片持ち状態に支持されている。この本体部１１ｂは、ホルダ部１５に固定された斜面ブロック１６の載置面１６ａに図示しないワイヤ等を利用して着脱自在に固定されている。これによりプローブ１１は、基板表面２ａに対して所定角度傾いた状態で固定されている。
【００３５】
ホルダ部１５は、基板２の上方に位置するように図示しない架台に取り付けられている。また、このホルダ部１５には、プローブ１１の裏面に形成された図示しない反射面に向けて、後述するレーザ光Ｌを入射させると共に、反射面で反射したレーザ光Ｌを出射させる開口部１５ａが形成されている。
上記ステージ１０は、ＸＹＺスキャナ２０上に載置されており、該ＸＹＺスキャナ２０は図示しない防振台上に載置されている。このＸＹＺスキャナ２０は、例えばピエゾ素子であり、ＸＹ走査系とＺサーボ系を含むＸＹＺスキャナ制御部２１から電圧を印加されることで、ＸＹ方向及びＺ方向にそれぞれ微小移動するようになっている。即ち、これらＸＹＺスキャナ２０及びＸＹＺスキャナ制御部２１は、上記移動手段１２として機能する。
【００３６】
また、ホルダ部１５の上方には、プローブ１１の裏面側に形成された反射面に向けてレーザ光Ｌを照射するレーザ光源２２と、反射面で反射されたレーザ光Ｌを、ミラー２３を利用して受光する光検出部２４と、が設けられている。なお、レーザ光源２２から照射されたレーザ光Ｌは、ホルダ部１５の開口部１５ａ内を通過しながら反射面に達し、反射面で反射された後、再度開口部１５ａ内を通過して光検出部２４に入射するようになっている。
【００３７】
光検出部２４は、例えば入射面が２分割或いは４分割されたフォトダイオードであり、レーザ光Ｌの入射位置からプローブ１１の変位（撓み）を検出する。そして、光検出部２４は、検出したプローブ１１の変位をＤＩＦ信号としてプリアンプ２５に出力している。即ち、これらレーザ光源２２、ミラー２３、光検出部２４は、プローブ１１の変位を測定する上記変位測定手段１３として機能する。
【００３８】
また、光検出部２４から出力されたＤＩＦ信号は、プリアンプ２５によって増幅された後、Ｚ電圧フィードバック回路２６に送られる。Ｚ電圧フィードバック回路２６は、送られてきたＤＩＦ信号が常に一定となるように、ＸＹＺスキャナ制御部２１をフィードバック制御する。これにより、基板表面２ａをＡＦＭ観察する際に、基板２と探針１１ａとの距離をプローブ１１の変位が一定となるように高さ制御することができる。
【００３９】
また、Ｚ電圧フィードバック回路２６には、制御部２７が接続されており、該制御部２７がＺ電圧フィードバック回路２６により上下させる信号に基づいて、基板表面２ａ上の観察データを取得することができるようになっている。これにより、基板２上に形成されているマスクパターン３や該マスクパターン３の欠陥部分５の画像を取得することができるようになっている。
即ち、これらＺ電圧フィードバック回路２６及び制御部２７は、上記制御手段１４として機能する。なお、この制御手段１４は、ＡＦＭ観察を行って、切削加工の対象物である欠陥部分５を詳細に認識した後、引き続き欠陥部分５を切削加工するように設定されている。
【００４０】
また、上記制御部２７には、オペレータが各種の情報を入力することができる入力部２８が接続されており、該入力部２８を介してＡＦＭ観察を行う観察範囲Ｅ等を自在に設定できるようになっている。これによりオペレータは、欠陥検査装置によって特定された欠陥部分５の位置データに基づいて、観察範囲Ｅを設定することが可能とされている。そして制御部２７は、観察範囲Ｅが設定されると、該観察範囲Ｅ内でＡＦＭ観察及び切削加工を行うように設定されている。
【００４１】
また、制御部２７は、ＡＦＭ観察時に欠陥部分５の輪郭線が最初に確認された観察画像を参照画像として記憶するメモリ（記憶部）２７ａと、これ以降の走査で得られる観察画像で確認される欠陥部分５の輪郭線を、参照画像を参照しながら正規のラインに補正する補正部２７ｂと、を有している。そして、補正後の観察画像に基づいて欠陥部分５の形状を認識するようになっている。これについては、後に詳細に説明する。
【００４２】
なお本実施形態では、ＡＦＭ観察及び切削加工を行う際に、図１に示すように、探針１１ａをマスクパターン３のエッジ３ａに対して平行な方向（矢印Ｃ方向）に走査させると共に、該走査を欠陥部分５の先端側からマスクパターン３に向かう方向（矢印Ｄ方向）に複数回繰り返すように、制御手段１４が各構成品を制御している。
【００４３】
次に、このように構成されたフォトマスク欠陥の形状認識装置１により、マスクパターン３の欠陥部分５の形状を詳細に認識するフォトマスク欠陥の形状認識方法、並びに、該方法で形状を認識した欠陥部分５を切削加工して修正するフォトマスクの修正方法について以下に説明する。
本実施形態のフォトマスク欠陥の形状認識方法は、記憶工程と補正工程とを順に行うことで欠陥部分５の形状を認識する方法である。また、フォトマスクの修正方法は、フォトマスク欠陥の形状認識方法が終了した後、認識した欠陥部分５を切削加工して除去する加工工程を行う方法である。これら各工程について、以下に詳細に説明する。
【００４４】
まず初めに、初期設定を行う。即ち、ステージ１０上にフォトマスク４を固定した後、プローブ１１の反射面に確実にレーザ光Ｌが入射するように、また、反射したレーザ光Ｌが光検出部２４に確実に入射するように、レーザ光源２２及び光検出部２４の位置や、プローブ１１の取付け状態等を調整する。続いてオペレータは、入力部２８を介して、欠陥検査装置によって位置が特定された欠陥部分５の周辺を、図３に示すように観察範囲Ｅとして指定する。
【００４５】
この初期設定が終了した後、観察を開始させる。
観察が開始されると、制御手段１４は指定された観察範囲Ｅ内でプローブ１１を走査させてＡＦＭ観察により観察画像を取得し、欠陥部分５の形状を詳細に認識する認識工程を行う。
具体的に説明すると、まず、ＸＹＺスキャナ２０を駆動して、探針１１ａを図３に示すポイントＰ１に移動させると共に、該ポイントＰ１で探針１１ａと基板２とを接近させ、探針１１ａと基板表面２ａとを微小な力で接触させる。この際、探針１１ａが接近するにつれて、徐々にプローブ１１が撓んで変位する。よって、この変位に基づいて、探針１１ａが微小な力で接触したか否かを高精度に検出することができる。
【００４６】
次いで、プローブ１１の変位が一定となるように高さ制御しながら、ＸＹＺスキャナ２０を駆動して探針１１ａをマスクパターン３のエッジ３ａに対して平行な方向（矢印Ｃ方向）に走査させると共に、該走査を欠陥部分５の先端側からマスクパターン３側に向かう方向（矢印Ｄ方向）に複数回繰り返し行う。この際、凹凸に応じてプローブ１１が撓んで変位しようとするので、光検出部２４に入射するレーザ光Ｌの位置が異なる。すると光検出部２４は、入射位置の変位に応じたＤＩＦ信号をプリアンプ２５に出力する。出力されたＤＩＦ信号は、プリアンプ２５によって増幅された後、Ｚ電圧フィードバック回路２６に送られる。
【００４７】
Ｚ電圧フィードバック回路２６は、送られてきたＤＩＦ信号が常に一定となるように（つまり、プローブ１１の変位が一定となるように）、ＸＹＺスキャナ制御部２１によりＸＹＺスキャナ２０をＺ方向に微小移動させてフィードバック制御を行う。これにより、プローブ１１の変位が一定となるように高さ制御した状態で走査を行うことができる。また、制御部２７は、Ｚ電圧フィードバック回路２６により上下させる信号に基づいて、観察範囲Ｅ内の表面観察を行うことができる。その結果、指定した観察範囲Ｅ内において、マスクパターン３の一部及び欠陥部分５の観察画像を取得することができ、該欠陥部分５の外形形状をより詳細に特定することができる。
【００４８】
このＡＦＭ観察についてさらに詳細に説明すると、まず、ＡＦＭ観察を開始して、欠陥部分５の輪郭線が最初に確認された図４に示す観察画像を参照画像としてメモリ２７ａに記憶する記憶工程を行う。つまり、異物等が付着してない清浄な探針１１ａを利用して取得された観察画像を参照画像として記憶しておく。これ以降、ＡＦＭ観察のために走査が繰り返されるが、その途中で探針１１ａによって抉り取られてしまった欠陥部分５の一部が探針１１ａに付着する恐れがある。この場合には、取得した観察画像が図５に示すようにダブルチップイメージとなってしまい、欠陥部分５の輪郭線を明確に認識することができなくなってしまう。しかしながら、まだ探針１１ａが清浄なときに取得した観察画像を記憶するので、ダブルチップイメージの影響がなく、図４に示すように、正確な欠陥部分５の輪郭線を得ることができる。
【００４９】
続いて、走査を繰り返し行って観察範囲Ｅ内のＡＦＭ観察を行う。ところが、上述した記憶工程後に行う走査で取得される観察画像は、上述したようにダブルチップイメージとなってしまう恐れがある。そこで、補正部２７ｂは、記憶工程以降の走査で得られる観察画像で確認された欠陥部分５の輪郭線を、参照画像を参照しながら正規のラインに補正する補正工程を行う。この補正を行うことで、探針１１ａに異物が付着したことに起因するダブルチップの影響を相殺することができ、正しい欠陥部分５の輪郭線を推定することができる。
【００５０】
この補正の一例としては、例えば、マッチングを利用した方法で行う。具体的に図６を参照して説明する。補正工程の際、メモリ２７ａに記憶された輪郭線Ｌ１と、参照画像を取得した後の走査で得られた輪郭線Ｌ２とをマッチングさせて比較する。ここで、探針１１ａに異物が付着することに起因するダブルチップイメージの影響を受けている場合には、両輪郭線Ｌ１、Ｌ２は完全にマッチングせず、影響を受けた部分だけに差異が生じる。よって、この差異が生じた部分のラインを、メモリ２７ａに記憶されている輪郭線Ｌ１のラインに一致させるように補正する。これにより、ダブルチップの影響を受けた部分を修正することができ、正しい欠陥部分５の輪郭線Ｌ１を推定することができる。
【００５１】
なお、マッチングを行う際には、共通した幾何学的特徴点を基準として両輪郭線Ｌ１、Ｌ２をマッチングさせれば良い。例えば、図６に示すように、欠陥部分５の側面の一部がダブルチップの影響を受けている場合、残りの一部のライン（図６に示すＰ３のライン）はメモリ２７ａに記憶されている輪郭線Ｌ１と一致するので、この部分を基準としてマッチングを行えば良い。
また、図７に示すように、欠陥部分５の側面の全部がダブルチップの影響を受けている場合、反対側の側面のライン（図７に示すＰ４のライン）に関してはメモリ２７ａに記憶されている輪郭線Ｌ１と一致するので、この部分を基準としてマッチングを行えば良い。このように、共通した幾何学的特徴点を基準として両輪郭線Ｌ１、Ｌ２をマッチングさせれば良い。
【００５２】
このように輪郭線を補正することで、図８に示すようにダブルチップイメージの影響を受けることなく、マスクパターン３と欠陥部分５とを明確に区別しながら、該欠陥部分５の外形形状を正確に認識することができる。なお、この時点でフォトマスク欠陥の形状認識方法が終了する。本実施形態では、続いて、フォトマスクの修正方法に移行する。
【００５３】
即ち、上述したＡＦＭ観察を行った後、制御部２７はＡＦＭ観察によって詳細に形状が認識された欠陥部分５に探針１１ａを所定の力で押し付けた状態で複数回の走査を繰り返し行って、欠陥部分５を切削して除去する加工工程を行う。
具体的に説明すると、まず、ＸＹＺスキャナ２０を駆動して、探針１１ａを図９に示すポイントＰ２に移動させると共に、該ポイントＰ２で探針１１ａと基板２とを接近させ、探針１１ａと欠陥部分５とを所定の力で接触させる。この際、探針１１ａを押し付けるにつれて、徐々にプローブ１１が撓んで変位するので、この変位に基づいて探針１１ａを所定の力で確実に押し付けることができる。
【００５４】
次いで、この押し付け力を制御しながら、ＸＹＺスキャナ２０を駆動して探針１１ａをマスクパターン３のエッジ３ａに対して平行な方向（矢印Ｃ方向）に走査させると共に、図９に示すように、該走査を欠陥部分５の先端側からマスクパターン３側に向かう方向（矢印Ｄ方向）に複数回繰り返し行う。これにより、欠陥部分５を徐々に切削することができ、図１０に示すように、最終的に欠陥部分５の全体を切削して除去することができる。特に、欠陥部分５の先端側から切削加工を行うので、小さい切削抵抗で加工することができ、効率良く短時間で切削を行うことができる。
【００５５】
また、ＡＦＭ観察によって、ダブルチップイメージの影響を受けていた従来のものとは異なり、欠陥部分５とマスクパターン３とが明確に区別されていると共に、欠陥部分５の外形形状が正確に認識されている。そのため、マスクパターン３を誤って削ってしまったり、欠陥部分５を削り残してしまったりする等といった不具合を防止しつつ、図１０に示すように、欠陥部分５だけを高精度に切削加工して除去することができる。その結果、マスクパターン３の修正を高精度に行うことができる。また、転写の原版として高品質なフォトマスク４を得ることができる。
【００５６】
しかも、本実施形態では、探針１１ａをマスクパターン３のエッジ３ａに対して平行な方向（矢印Ｃ方向）に走査させている。これにより、マスクパターン３のエッジ３ａに沿って探針１１ａを走査させることができ、エッジ３ａの画像をより高精度に取得することができる。そのため、マスクパターン３を高精度に修正し易い。
【００５７】
上述したように、本実施形態のフォトマスク欠陥の形状認識装置１及びフォトマスク欠陥の形状認識方法、並びに、フォトマスクの修正方法によれば、ダブルチップイメージの影響を受けることなくフォトマスク４のＡＦＭ観察を行うことができ、欠陥部分５とマスクパターン３とを明確に区別しながら、該欠陥部分５の外形形状を正確に認識することができる。従って、欠陥部分５の認識ミスに伴う加工精度の低下を防止することができ、高精度な切削加工を行うことができる。また、従来のように、探針１１ａをクリーニングする必要がないので、クリーニングに伴うスループットの低下や、ドリフトによる加工精度の低下が生じる恐れがない。
【００５８】
従来では、図１１（ａ）に示すように、マスクパターン３及び欠陥部分５の正しいエッジラインＬ３を、ダブルチップイメージの影響により誤ったエッジラインＬ４として認識していた。そのため、図１１（ｂ）に示すように、観察画像から得られる欠陥部分（図中に示す斜線の領域）の位置を、実際の欠陥部分５の位置からずれた位置に認識していた。よって、図１１（ｃ）に示すように、誤って認識した欠陥部分の位置を切削加工したとしても、実際の欠陥部分５に削り残し（図中に示す斜線領域）が生じていた。
これに対して、本実施形態の形状認識装置１によれば、マッチングにより正しい輪郭線を推定するので、図１１（ｄ）に示すように、観察画像から実際の欠陥部分５を確実に認識することができる。従って、図１１（ｅ）に示すように、削りの残しがなく、高精度に欠陥部分５を切削加工することができる。
【００５９】
なお、本発明の技術範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
【００６０】
例えば、上記実施形態では、基板２側を３次元方向に移動させるスキャン方式としたが、この場合に限られず、プローブ１１側を３次元方向に移動させるようにしても構わない。また、プローブ１１側をＺ方向に移動させると共に、基板２側をＸＹ方向に移動させるように構成しても構わない。いずれの場合であっても、スキャン方式が異なるだけで、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００６１】
また、上記実施形態では、ホルダ部１５に形成された開口部１５ａを通してプローブ１１にレーザ光Ｌを入射させると共に、反射したレーザ光Ｌを出射させる構成としたが、この場合に限られるものではない。例えば、ホルダ部１５を光学的に透明な材料（例えば、ガラス）で形成して開口部１５ａをなくしても構わない。
また、上記実施形態では、変位測定手段１３が光てこ方式によりプローブ１１の変位検出を行ったが、光てこ方式に限定されるものではない、例えば、プローブ１１自身に変位検出機能（例えば、ピエゾ抵抗素子等）を設けた自己検知方式を採用しても構わない。
【００６２】
更に、上記実施形態では、輪郭線の補正を行う際に、マッチングを利用した方法を例に挙げて説明したが、この場合に限られるものではない。例えば、欠陥部分５の側面部分の傾斜角度を指標として補正を行っても構わない。
【００６３】
この場合について、図１２及び図１３を参照して簡単に説明する。まず、図１２に示すように、メモリ２７ａに記憶されている欠陥部分５の輪郭線Ｌ１から、基板表面２ａに対する欠陥部分５の側面の傾斜角度θ１を算出すると共に、算出した角度θ１を基準角度として設定する。通常、探針１１ａに異物が付着した場合、観察画像は異物の影響を受けてダブルチップイメージとなってしまうが、最も影響を受けるのは側面部分である。つまり、ダブルチップイメージとなった観察画像には、図１３に示すように、画像のぼやけや画像が二重になる等の影響を受けて側面部分が膨らんだり、変形したりした欠陥部分５の輪郭線Ｌ２が確認されてしまう。なお、欠陥部分５の高さは、探針１１ａに異物が付着した場合であってもダブルチップの影響をうけず、変化しない。
【００６４】
そこで、ダブルチップイメージの影響を受けていない輪郭線、即ち、メモリ２７ａに記憶されている図１２に示す輪郭線Ｌ１から、予め傾斜角度θ１を算出しておくと共に、該角度θ１を基準角度として設定しておく。
そして、参照画像を取得した後の走査で得られた図１３に示す輪郭線Ｌ２からも同様に傾斜角度θ２を算出する。ここで、ダブルチップイメージの影響を受けている場合には、上述したように欠陥部分５の側面が顕著に影響を受けてしまい、傾斜角度がθ２に変化してしまう。よって、この傾斜角度θ２と高さとからずれ量Ｘを算出することができると共に、変化してしまった傾斜角度θ２を基準角度θ１に一致させるように補正することで、ダブルチップの影響を受けた部分を修正することができる。従って、正しい欠陥部分５の輪郭線Ｌ１を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識装置で修正を行うフォトマスクの斜視図である。
【図２】本発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識装置の一実施形態を示す構成図である。
【図３】図２に示すフォトマスク欠陥の形状認識装置によりマスクパターンに生じた欠陥部分を修正する際の一工程を示す図であって、設定された観察範囲内でＡＦＭ観察を行っているときの探針の動きを、マスクパターンの上方から見た図である。
【図４】図３に示す観察の結果得られた観察画像を示す図であって、欠陥部分の輪郭線が最初に確認された観察画像である。
【図５】図３に示す観察の結果得られた観察画像を示す図であって、ダブルチップの影響を受けた輪郭線が確認された観察画像である。
【図６】図４に示す観察画像で確認された欠陥部分の輪郭線と、図５に示す観察画像で確認された欠陥部分の輪郭線とをマッチングさせて比較し、正しい輪郭線に補正した状態を示す図である。
【図７】欠陥部分の一方の側面全体がダブルチップに影響を受けた場合の観察画像を、図４に示す観察画像とマッチングさせている状態を示す図である。
【図８】図６に示すマッチングによって補正した結果得られた、マスクパターン及び欠陥部分の画像イメージ図である。
【図９】ＡＦＭ観察終了後、欠陥部分を切削加工しているときの探針の動きを、マスクパターンの上方から見た図である。
【図１０】切削加工を行った後のマスクパターンの斜視図である。
【図１１】（ａ）は従来の方法によってＡＦＭ観察した結果、マスクパターン及び欠陥部分のエッジラインを誤って認識してしまった状態を示す図であり、（ｂ）はその結果、欠陥部分の領域を誤って認識してしまった状態を示す図であり、（ｃ）は誤って認識した欠陥部分を切削加工した結果、実際の欠陥部分に削り残しが発生した状態を示す図であり、（ｄ）は本発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識装置によって実際の欠陥部分の領域を正確に認識した状態を示す図であり、（ｅ）はその結果、削り残しがなく高精度に欠陥部分のみを切削加工した状態を示す図である。
【図１２】本発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識装置により、欠陥部分の輪郭線を補正する場合の変形例を示す図であって、記憶部に記憶された観察画像の輪郭線から、基板表面に対する欠陥部分の側面の傾斜角度を算出している状態を示す図である。
【図１３】本発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識装置により、欠陥部分の輪郭線を補正する場合の変形例を示す図であって、ダブルチップの影響を受けた輪郭線から、基板表面に対する欠陥部分の側面の傾斜角度を算出している状態を示す図である。
【図１４】従来のマスク修正の方法を説明する図であって、ＡＦＭ観察する際に、マスクパターンに平行な方向に走査すると共に、該走査を欠陥部分の先端側からマスクパターン側に向かって繰り返し行う場合の探針の動きを、マスクパターンの上方から見た図である。
【図１５】図１４に示す観察を行っている際に、探針に異物が付着した状態を示す図である。
【図１６】図１５に示した状態の後、探針に別の異物が付着した状態を示す図である。
【図１７】図１５に示す探針で取得したマスクパターン及び欠陥部分の画像イメージ図である。
【図１８】図１７に示す断面矢視Ａ−Ａ図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ フォトマスク欠陥の形状認識装置
２ 基板
２ａ 基板表面
３ マスクパターン
３ａ マスクパターンのエッジ
４ フォトマスク
５ 欠陥部分
１０ ステージ
１１ａ 探針
１１ プローブ
１２ 移動手段
１３ 変位測定手段
１４ 制御手段
２７ａ メモリ（記憶部）
２７ｂ 補正部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体を製造する際に用いられるフォトマスクの欠陥部分を切削加工して修正するために、フォトマスクの欠陥形状を認識するフォトマスク欠陥の形状認識装置及びフォトマスク欠陥の形状認識方法、並びに、認識した欠陥部分を除去してフォトマスクを修正するフォトマスクの修正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体を製造する際に使用されるフォトマスクは、パターンの原版となるものであるので、マスク基板上にマスクパターンを描画した後、欠陥部分の有無を必ず検査すると共に必要に応じて欠陥部分の修正を適宜行っている。
このフォトマスクは、予め設計された描画データに基づいて描画装置によりマスク基板上に描かれている。これにより、マスク基板上にマスクパターンが描画されたフォトマスクが作製されている。また、フォトマスクを作製した後、欠陥検査装置により、フォトマスク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エハへ転写する前にマスク修正装置により欠陥修正処理が行われている。
【０００３】
マスクパターンの欠陥としては、例えば、所望するパターンから余分に突出して突起となってしまったもの（Protrusion）や、所望するパターンに欠け等の凹部が生じてしまったもの（Intrusion）等がある。このような欠陥部分は、欠陥検査装置によって位置が特定された後、マスク修正装置によって詳細に欠陥部の形状等が認識されると共に、突起となってしまったものに関しては切削加工等が、パターン欠けに関しては凹部に遮光膜が膜付けされて修正されている。
【０００４】
この際の修正方法としては、様々な方法が知られているが、その１つとして原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Atomic Force Microscope）を利用して欠陥部分を修正する方法が知られている（非特許文献１参照）。
この方法は、先端に探針が設けられたプローブによりマスク基板上の所定範囲をＡＦＭ観察して、マスクパターンの欠陥部分を詳細に特定した後、該欠陥部分を同じプローブを利用して切削加工することで修正を行う方法である。特に、欠陥部分が所望するパターンから余分に突出して突起状となっている場合に有効な方法である。
【０００５】
この方法について、図１４を参照して具体的に説明する。なお図１４は、マスク基板３０上に描かれたマスクパターン３１を上方から見た図であり、マスクパターン３１に突起状の欠陥部分３２がある場合を図示している。
始めに、欠陥検査装置によって、予めマスクパターン３１に欠陥部分３２が存在していることが確認されていると共に、該欠陥部分３２の位置が特定されている。そして、マスク修正装置により修正を行う前に、この位置データに基づいて予め欠陥部分３２の周辺を観察範囲Ｅとして指定しておく。
【０００６】
観察範囲Ｅが指定されると、マスク修正装置は、この観察範囲Ｅ内でプローブを走査させる。具体的には、プローブの撓みが一定となるように、探針とマスク基板３０との距離を高さ制御しながら走査を行う。この際、マスクパターン３１に平行な方向（矢印Ａ１方向）に走査を行うと共に、該走査を欠陥部分３２の先端側から根元側（マスクパターン３１側）に向かって（矢印Ａ２方向に向かって）複数回繰り返し行っている。これにより、観察範囲Ｅ内においてマスク基板３０の表面観察を行うことができ、マスクパターン３１の一部及び欠陥部分３２の画像を取得して、該画像から画像処理等により欠陥のない直線パターンの輪郭線を抽出し、抽出した輪郭線から欠陥部分３２の輪郭線を推定し、推定した輪郭線の外側の余剰部分を欠陥と認識することができる。
【０００７】
次いで、上記方法で欠陥部分３２を認識した後、プローブを所定の力で欠陥部分３２に押し付けながら走査を行わせる。これにより、被加工材料（突起欠陥）よりも硬い探針を利用して認識した欠陥部分３２を機械的な加工で切削することができる。そして、この走査をやはり複数回繰り返し行うことで、欠陥部分３２の全体を切削加工して、除去することができる。
具体的には、プローブをマスクパターン３１に平行な方向（矢印Ａ１方向）に走査してライン状に欠陥部分３２を切削すると共に、該走査を欠陥部分３２の先端側から根元側に向かって（矢印Ａ２方向に向かって）複数回繰り返し行うことで、欠陥部分３２の全体を切削加工している。
【０００８】
上述した方向（矢印Ａ２方向）に切削を行うのは、できるだけ切削抵抗を小さくするためである。仮に、根元側から先端側に向かって（矢印Ａ２方向とは反対の方向に向かって）切削加工を行った場合には、切削抵抗が大きいためうまく削り取れない恐れがあった。特に、フォトマスクは、上述したようにパターンの原版となるものであるので、欠陥部分３２を切削加工するにあたって高精度な加工が求められる。そのため、上述した方向で切削加工を行っている。これらの結果、突起状の欠陥部分３２を除去することができ、正しいマスクパターン３１に修正することができる。
【非特許文献１】Y.Morikawa、H.Kokubo、M.Nishiguchi、N.Hayashi、R.White、R.Bozak、L.Trrill著「Defect repair performance using the nanomachining repair technique」、２００３年、Proc.of SPIE５１３０、Ｐ５２０−Ｐ５２７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した従来の方法では、以下の問題点がまだ残されていた。
始めに、プローブの先端に設けられている探針は、欠陥部分３２を切削加工するために、硬い材質（ダイヤモンド等）が採用されている。そのため、ＡＦＭ観察する際に、図１５に示すように探針３３によって欠陥部分３２の一部が抉られてしまう場合があった。特に、探針３３が欠陥部分３２を駆け上がる箇所で発生し易かった。しかも、この抉り取られた部分は、探針３３にそのまま付着してしまい、これ以降単なる異物Ｘとなってしまうものであった。
【００１０】
このように観察を行っている最中に一旦異物Ｘが探針先端近傍に付着してしまうと、該異物Ｘが付着したままの探針３３で観察を行わざるを得ないので、探針先端と異物Ｘの両方から原子間力を検出してしまい両者の原子間力をコンボリューションした二重像になり（以下ダブルチップイメージと呼ぶ）、正確な画像を取得することができなかった。しかも、先程付着した異物Ｘによって欠陥部分３２が再び抉られる可能性があり、図１６に示すように別の異物Ｘが新たに付着する恐れもあった。
このように、探針３３に付着した異物Ｘの影響によって、正常な画像が得られない場合があった。特に、１回目の観察はそれほどの影響はないが、複数回観察してから加工する場合には、ダブルチップイメージになり易かった。
【００１１】
ここで、観察時に走査を繰り返す方向が、欠陥部分３２の先端側からマスクパターン３１側である根元側に向かって（矢印Ａ２方向に向かって）行うので、図１７及び図１８に示すように、欠陥部分３２の根元側周辺の画像がダブルチップイメージとなってしまうものであった。そのため、欠陥部分３２の根元側付近における外形形状や、マスクパターン３１のエッジ形状を正確に認識することができない場合があった。具体的には、エッジ部ぼやけて不明確になったり、二重になったりして、明確な画像を得ることができなかった。
特に、マスクパターン３１のエッジ形状を正確に認識できないので、マスクパターン３１と欠陥部分３２とを明確に区別することが難しかった。そのため、欠陥部分３２だけを高精度に切削加工により除去することができないだけでなく、マスクパターン３１を削ってしまう恐れがあった。逆に、マスクパターン３１と欠陥部分３２とを明確に区別できないために、欠陥部分３２を大きく削り残してしまった場合には、追加工が必要となってしまい、作業効率を低下させていた。
【００１２】
そこで、ダブルチップイメージを解消するため、適宜探針３３のクリーニングを行って、探針３３に付着した異物Ｘを除去することも考えられるが、クリーニングに時間がかかってしまいスループットの低下を招いてしまうものであった。また、クリーニングを行う際に、長距離のステージ移動が伴うため一般的な高精度ステージであるボールネジを用いたものではボールネジの摩擦のために熱ドリフトが発生してしまう。そのため、加工位置が所望位置からずれていくために、高精度に切削加工を行うことが難しかった。
【００１３】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その主な目的は、ダブルチップイメージの影響を受けることなくフォトマスクのＡＦＭ観察を行って、欠陥部分とマスクパターンとを明確に区別した状態でフォトマスクの欠陥形状を認識することができるフォトマスク欠陥の形状認識装置及びフォトマスク欠陥の形状認識方法を提供することである。また、別の目的としては、正確に認識した欠陥部分を切削加工により高精度に除去してフォトマスクを修正するフォトマスクの修正方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識装置は、基板と該基板上に所定のパターンで形成されたマスクパターンとを有するフォトマスクをＡＦＭ観察して、マスクパターンから突出した突起状の欠陥部分の形状を認識するフォトマスク欠陥の形状認識装置であって、前記フォトマスクを固定するステージと、前記基板に対向配置された探針を先端に有するプローブと、前記基板と前記探針とを、前記基板表面に平行な方向及び基板表面に垂直な方向に相対的に移動させる移動手段と、前記プローブの変位を測定する変位測定手段と、該変位測定手段による測定結果に基づいて、前記プローブの変位が一定となるように前記探針と前記基板表面との距離を制御しながら複数回の走査を繰り返し行って、前記欠陥部分をＡＦＭ観察する制御手段と、を備え、前記制御手段が、ＡＦＭ観察時に前記欠陥部分の輪郭線が最初に確認された観察画像を参照画像として記憶する記憶部と、これ以降の走査で得られる観察画像で確認される前記欠陥部分の輪郭線を、前記参照画像を参照しながら正規のラインに補正する補正部と、を有し、補正後の観察画像に基づいて前記欠陥部分の形状を認識することを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識方法は、基板と該基板上に所定のパターンで形成されたマスクパターンとを有するフォトマスクを、先端に探針を有するプローブの変位が一定となるように探針と基板表面との距離を制御しながら複数回の走査を繰り返し行ってＡＦＭ観察し、マスクパターンから突出した突起状の欠陥部分の形状を認識するフォトマスク欠陥の形状認識方法であって、前記ＡＦＭ観察時に前記欠陥部分の輪郭線が最初に確認された観察画像を参照画像として記憶する記憶工程と、該記憶工程後、これ以降の走査で得られる観察画像で確認される前記欠陥部分の輪郭線を、前記参照画像を参照しながら正規のラインに補正する補正工程と、を備え、補正後の前記観察画像に基づいて前記欠陥部分の形状を認識することを特徴とするものである。
【００１６】
この発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識装置及びフォトマスク欠陥の形状認識方法においては、まず、基板上に予め所定のパターンからなるマスクパターンが描画されたフォトマスクを、ステージ上に固定する。フォトマスクを固定した後、他の手段によって位置が特定されたマスクパターンの突起状の欠陥部分の周辺を観察範囲として指定する。
観察範囲が指定されると、制御手段はこの観察範囲内でプローブを走査させてＡＦＭ観察により観察画像を取得し、欠陥部分の形状を詳細に認識する工程を行う。具体的には、プローブの変位が一定となるように、探針と基板表面との距離を制御しながら複数回の走査を繰り返し行って観察画像を取得する。これにより、指定した観察範囲内において基板の表面観察を行うことができ、マスクパターンの一部及び欠陥部分の外形形状を認識することができる。
【００１７】
このＡＦＭ観察について詳細に説明すると、まずＡＦＭ観察を開始して、欠陥部分の輪郭線（エッジライン）が最初に確認された観察画像を参照画像として記憶部に記憶する記憶工程を行う。つまり、異物等が付着していない清浄な探針を利用して取得された観察画像を参照画像として予め記憶しておく。これ以降、ＡＦＭ観察のために走査が繰り返されるが、その途中で探針によって抉り取られてしまった欠陥部分の一部が探針に付着する恐れがある。この場合には、取得した観察画像がダブルチップイメージとなってしまい、欠陥部分の輪郭線を明確に認識することができなくなってしまう。しかしながら、まだ探針が清浄なときに取得した観察画像を記憶するので、ダブルチップイメージの影響がなく、正確な欠陥部分の輪郭線を得ることができる。
【００１８】
続いて、走査を繰り返し行って観察範囲内のＡＦＭ観察を行う。ところが、記憶工程後に行う走査で取得される観察画像は、上述したようにダブルチップイメージとなってしまう恐れがある。そこで、補正部は、記憶工程以降の走査で得られる観察画像で確認された欠陥部分の輪郭線を、参照画像を参照しながら正規のラインに補正する補正工程を行う。この補正を行うことで、探針に異物が付着したことに起因するダブルチップの影響を相殺することができ、正しい欠陥部分の輪郭線を推定することができる。
その結果、ダブルチップイメージの影響を受けることなく、マスクパターンと欠陥部分とを明確に区別しながら該欠陥部分の外形形状を正確に認識することができる。
【００１９】
また、本発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識装置は、上記本発明のフォトマスク欠陥の形状認識装置において、前記補正部が、前記記憶部に記憶された前記輪郭線と前記参照画像を取得した後の走査で得られた前記輪郭線とをマッチングにより比較して差異を検出すると共に、参照画像を取得した後の走査で得られた輪郭線のうち差異が検出された部分のラインを、記憶部に記憶された輪郭線に一致させるように補正することを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識方法は、上記本発明のフォトマスク欠陥の形状認識方法において、前記補正工程の際、記憶された前記輪郭線と前記参照画像を取得した後の走査で得られた前記輪郭線とをマッチングにより比較して差異を検出すると共に、参照画像を取得した後の走査で得られた輪郭線のうち差異が検出された部分のラインを、記憶された輪郭線に一致させるように補正することを特徴とするものである。
【００２１】
この発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識装置及びフォトマスク欠陥の形状認識方法においては、輪郭線の補正を行う際、記憶部に記憶されている欠陥部分の輪郭線と、参照画像を取得した後の走査で得られた輪郭線とをマッチングさせて比較する。ここで、探針に異物が付着することに起因するダブルチップイメージの影響を受けている場合には、両輪郭線は完全にマッチングせず、影響を受けた部分だけに差異が生じる。よって、この差異が生じた部分のラインを、記憶部に記憶されている輪郭線のラインに一致させるように補正する。これにより、ダブルチップの影響を受けた部分を修正することができ、正しい欠陥部分の輪郭線を推定することができる。
【００２２】
また、本発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識装置は、上記本発明のフォトマスク欠陥の形状認識装置において、前記補正部が、前記記憶部に記憶された前記輪郭線から前記基板表面に対する前記欠陥部分の側面の傾斜角度を算出して基準角度として設定した後、前記参照画像を取得した後の走査で得られた前記輪郭線から前記基板表面に対する前記欠陥部分の側面の傾斜角度を算出し、該傾斜角度を前記基準角度に一致させるように補正することを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識方法は、上記本発明のフォトマスク欠陥の形状認識方法において、前記補正工程の際、記憶された前記輪郭線から前記基板表面に対する前記欠陥部分の側面の傾斜角度を算出して基準角度として設定した後、前記参照画像を取得した後の走査で得られた前記輪郭線から前記基板表面に対する前記欠陥部分の側面の傾斜角度を算出し、該傾斜角度を前記基準角度に一致させるように補正することを特徴とするものである。
【００２４】
この発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識装置及びフォトマスク欠陥の形状認識方法においては、輪郭線の補正を行う際、まず、記憶部に記憶されている欠陥部分の輪郭線から、基板表面に対する欠陥部分の側面の傾斜角度を算出すると共に、算出した角度を基準角度として設定する。通常、探針に異物が付着した場合、観察画像は異物の影響を受けてダブルチップイメージとなってしまうが、最も影響を受けるのは側面部分である。つまり、ダブルチップイメージとなった観察画像には、画像のぼやけや画像が二重に重なる等の影響を受けて側面部分が膨らんだり、変形したりした欠陥部分の輪郭線が確認されてしまう。そこで、ダブルチップイメージの影響を受けていない輪郭線、即ち、記憶部に記憶されている輪郭線から、予め傾斜角度を算出しておくと共に、該角度を基準角度として設定しておく。
【００２５】
そして、参照画像を取得した後の走査で得られた輪郭線からも同様に傾斜角度を算出する。ここで、探針に異物が付着することに起因するダブルチップイメージの影響を受けている場合には、上述したように欠陥部分の側面に相当する部分の輪郭線が顕著に影響を受けてしまい、傾斜角度が変化してしまう。よって、変化してしまった傾斜角度を基準角度に一致させるように補正することで、ダブルチップの影響を受けた部分を修正することができ、正しい欠陥部分の輪郭線を推定することができる。
【００２６】
また、本発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識装置は、上記本発明のフォトマスク欠陥の形状認識装置において、前記制御手段が、認識した前記欠陥部分に前記探針を所定の力で押し付けた状態で複数回の走査を繰り返し行って、該欠陥部分を切削して除去させることを特徴とするものである。
【００２７】
また、本発明に係るフォトマスクの修正方法は、上記本発明のフォトマスク欠陥の形状認識方法により、フォトマスクの欠陥部分の形状を認識した後、認識した欠陥部分に前記探針を所定の力で押し付けた状態で複数回の走査を繰り返し行って、該欠陥部分を切削して除去する加工工程を備えていることを特徴とするものである。
【００２８】
この発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識装置及びフォトマスクの欠陥修正方法においては、ＡＦＭ観察を行った後、該ＡＦＭ観察によって詳細に形状が認識された欠陥部分に探針を所定の力で押し付けた状態で、複数回の走査を繰り返し行って、欠陥部分を切削により除去する加工工程を行う。特に、ダブルチップイメージの影響を受けていた従来のものとは異なり、ＡＦＭ観察によって、欠陥部分とマスクパターンとが明確に区別されていると共に、欠陥部分の外形形状が正確に認識されている。そのため、マスクパターンを誤って削ってしまったり、欠陥部分を削り残してしまったりする等といった不具合を防止しつつ、欠陥部分だけを高精度に切削加工して除去することができる。
その結果、マスクパターンの修正を高精度に行うことができる。また、修正が成功することで転写の原版として高品質なフォトマスクを得ることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識装置及びフォトマスク欠陥の形状認識方法によれば、ダブルチップイメージの影響を受けることなくフォトマスクのＡＦＭ観察を行うことができ、欠陥部分とマスクパターンとを明確に区別しながら、該欠陥部分の外形形状を正確に認識することができる。
また、フォトマスク欠陥の形状認識装置及びフォトマスクの修正方法によれば、正確に認識した欠陥部分を切削加工により高精度に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識装置及びフォトマスク欠陥の形状認識方法、並びに、フォトマスクの修正方法の一実施形態について、図１から図１１を参照して説明する。なお、本実施形態では、光てこ方式を利用した場合を例に挙げて説明する。
【００３１】
本実施形態のフォトマスク欠陥の形状認識装置１は、図１に示す基板２と該基板２上に所定のパターンで形成されたマスクパターン３とを有するフォトマスク４をＡＦＭ観察して、マスクパターン３から突出した突起状の欠陥部分５の形状を認識する装置である。また、本実施形態では、単に観察するだけでなく、形状を認識した欠陥部分５を切削加工により除去して修正を行う。
【００３２】
なお、フォトマスク４は、図示しない描画装置によって作製されたものであり、予め設計された描画データに基づいて基板２上にマスクパターン３が描画されている。また、描画装置によって作製された後、フォトマスク４は図示しない欠陥検査装置によって検査されており、欠陥部分５の位置が既に特定されている。また、フォトマスク４の基板２は、マスク基板となるものであり、例えばガラス又は石英基板である。
【００３３】
本実施形態のフォトマスク欠陥の形状認識装置１は、図２に示すように、フォトマスク４を固定するステージ１０と、基板２に対向配置された探針１１ａを先端に有するプローブ１１と、基板２と探針１１ａとを基板表面２ａに平行なＸＹ方向及び基板表面２ａに垂直なＺ方向に相対的に移動させる移動手段１２と、プローブ１１の変位（撓み）を測定する変位測定手段１３と、これら各構成品を総合的に制御する制御手段１４と、を備えている。
【００３４】
上記探針１１ａは、欠陥部分５を容易に切削することができるように硬い材質、例えばダイヤモンド等からなるものであり、切削加工の際に欠陥部分５に当たる面が垂直になるように形成されている。また、プローブ１１は、シリコン等により形成されており、本体部１１ｂによって片持ち状態に支持されている。この本体部１１ｂは、ホルダ部１５に固定された斜面ブロック１６の載置面１６ａに図示しないワイヤ等を利用して着脱自在に固定されている。これによりプローブ１１は、基板表面２ａに対して所定角度傾いた状態で固定されている。
【００３５】
ホルダ部１５は、基板２の上方に位置するように図示しない架台に取り付けられている。また、このホルダ部１５には、プローブ１１の裏面に形成された図示しない反射面に向けて、後述するレーザ光Ｌを入射させると共に、反射面で反射したレーザ光Ｌを出射させる開口部１５ａが形成されている。
上記ステージ１０は、ＸＹＺスキャナ２０上に載置されており、該ＸＹＺスキャナ２０は図示しない防振台上に載置されている。このＸＹＺスキャナ２０は、例えばピエゾ素子であり、ＸＹ走査系とＺサーボ系を含むＸＹＺスキャナ制御部２１から電圧を印加されることで、ＸＹ方向及びＺ方向にそれぞれ微小移動するようになっている。即ち、これらＸＹＺスキャナ２０及びＸＹＺスキャナ制御部２１は、上記移動手段１２として機能する。
【００３６】
また、ホルダ部１５の上方には、プローブ１１の裏面側に形成された反射面に向けてレーザ光Ｌを照射するレーザ光源２２と、反射面で反射されたレーザ光Ｌを、ミラー２３を利用して受光する光検出部２４と、が設けられている。なお、レーザ光源２２から照射されたレーザ光Ｌは、ホルダ部１５の開口部１５ａ内を通過しながら反射面に達し、反射面で反射された後、再度開口部１５ａ内を通過して光検出部２４に入射するようになっている。
【００３７】
光検出部２４は、例えば入射面が２分割或いは４分割されたフォトダイオードであり、レーザ光Ｌの入射位置からプローブ１１の変位（撓み）を検出する。そして、光検出部２４は、検出したプローブ１１の変位をＤＩＦ信号としてプリアンプ２５に出力している。即ち、これらレーザ光源２２、ミラー２３、光検出部２４は、プローブ１１の変位を測定する上記変位測定手段１３として機能する。
【００３８】
また、光検出部２４から出力されたＤＩＦ信号は、プリアンプ２５によって増幅された後、Ｚ電圧フィードバック回路２６に送られる。Ｚ電圧フィードバック回路２６は、送られてきたＤＩＦ信号が常に一定となるように、ＸＹＺスキャナ制御部２１をフィードバック制御する。これにより、基板表面２ａをＡＦＭ観察する際に、基板２と探針１１ａとの距離をプローブ１１の変位が一定となるように高さ制御することができる。
【００３９】
また、Ｚ電圧フィードバック回路２６には、制御部２７が接続されており、該制御部２７がＺ電圧フィードバック回路２６により上下させる信号に基づいて、基板表面２ａ上の観察データを取得することができるようになっている。これにより、基板２上に形成されているマスクパターン３や該マスクパターン３の欠陥部分５の画像を取得することができるようになっている。
即ち、これらＺ電圧フィードバック回路２６及び制御部２７は、上記制御手段１４として機能する。なお、この制御手段１４は、ＡＦＭ観察を行って、切削加工の対象物である欠陥部分５を詳細に認識した後、引き続き欠陥部分５を切削加工するように設定されている。
【００４０】
また、上記制御部２７には、オペレータが各種の情報を入力することができる入力部２８が接続されており、該入力部２８を介してＡＦＭ観察を行う観察範囲Ｅ等を自在に設定できるようになっている。これによりオペレータは、欠陥検査装置によって特定された欠陥部分５の位置データに基づいて、観察範囲Ｅを設定することが可能とされている。そして制御部２７は、観察範囲Ｅが設定されると、該観察範囲Ｅ内でＡＦＭ観察及び切削加工を行うように設定されている。
【００４１】
また、制御部２７は、ＡＦＭ観察時に欠陥部分５の輪郭線が最初に確認された観察画像を参照画像として記憶するメモリ（記憶部）２７ａと、これ以降の走査で得られる観察画像で確認される欠陥部分５の輪郭線を、参照画像を参照しながら正規のラインに補正する補正部２７ｂと、を有している。そして、補正後の観察画像に基づいて欠陥部分５の形状を認識するようになっている。これについては、後に詳細に説明する。
【００４２】
なお本実施形態では、ＡＦＭ観察及び切削加工を行う際に、図１に示すように、探針１１ａをマスクパターン３のエッジ３ａに対して平行な方向（矢印Ｃ方向）に走査させると共に、該走査を欠陥部分５の先端側からマスクパターン３に向かう方向（矢印Ｄ方向）に複数回繰り返すように、制御手段１４が各構成品を制御している。
【００４３】
次に、このように構成されたフォトマスク欠陥の形状認識装置１により、マスクパターン３の欠陥部分５の形状を詳細に認識するフォトマスク欠陥の形状認識方法、並びに、該方法で形状を認識した欠陥部分５を切削加工して修正するフォトマスクの修正方法について以下に説明する。
本実施形態のフォトマスク欠陥の形状認識方法は、記憶工程と補正工程とを順に行うことで欠陥部分５の形状を認識する方法である。また、フォトマスクの修正方法は、フォトマスク欠陥の形状認識方法が終了した後、認識した欠陥部分５を切削加工して除去する加工工程を行う方法である。これら各工程について、以下に詳細に説明する。
【００４４】
まず初めに、初期設定を行う。即ち、ステージ１０上にフォトマスク４を固定した後、プローブ１１の反射面に確実にレーザ光Ｌが入射するように、また、反射したレーザ光Ｌが光検出部２４に確実に入射するように、レーザ光源２２及び光検出部２４の位置や、プローブ１１の取付け状態等を調整する。続いてオペレータは、入力部２８を介して、欠陥検査装置によって位置が特定された欠陥部分５の周辺を、図３に示すように観察範囲Ｅとして指定する。
【００４５】
この初期設定が終了した後、観察を開始させる。
観察が開始されると、制御手段１４は指定された観察範囲Ｅ内でプローブ１１を走査させてＡＦＭ観察により観察画像を取得し、欠陥部分５の形状を詳細に認識する認識工程を行う。
具体的に説明すると、まず、ＸＹＺスキャナ２０を駆動して、探針１１ａを図３に示すポイントＰ１に移動させると共に、該ポイントＰ１で探針１１ａと基板２とを接近させ、探針１１ａと基板表面２ａとを微小な力で接触させる。この際、探針１１ａが接近するにつれて、徐々にプローブ１１が撓んで変位する。よって、この変位に基づいて、探針１１ａが微小な力で接触したか否かを高精度に検出することができる。
【００４６】
次いで、プローブ１１の変位が一定となるように高さ制御しながら、ＸＹＺスキャナ２０を駆動して探針１１ａをマスクパターン３のエッジ３ａに対して平行な方向（矢印Ｃ方向）に走査させると共に、該走査を欠陥部分５の先端側からマスクパターン３側に向かう方向（矢印Ｄ方向）に複数回繰り返し行う。この際、凹凸に応じてプローブ１１が撓んで変位しようとするので、光検出部２４に入射するレーザ光Ｌの位置が異なる。すると光検出部２４は、入射位置の変位に応じたＤＩＦ信号をプリアンプ２５に出力する。出力されたＤＩＦ信号は、プリアンプ２５によって増幅された後、Ｚ電圧フィードバック回路２６に送られる。
【００４７】
Ｚ電圧フィードバック回路２６は、送られてきたＤＩＦ信号が常に一定となるように（つまり、プローブ１１の変位が一定となるように）、ＸＹＺスキャナ制御部２１によりＸＹＺスキャナ２０をＺ方向に微小移動させてフィードバック制御を行う。これにより、プローブ１１の変位が一定となるように高さ制御した状態で走査を行うことができる。また、制御部２７は、Ｚ電圧フィードバック回路２６により上下させる信号に基づいて、観察範囲Ｅ内の表面観察を行うことができる。その結果、指定した観察範囲Ｅ内において、マスクパターン３の一部及び欠陥部分５の観察画像を取得することができ、該欠陥部分５の外形形状をより詳細に特定することができる。
【００４８】
このＡＦＭ観察についてさらに詳細に説明すると、まず、ＡＦＭ観察を開始して、欠陥部分５の輪郭線が最初に確認された図４に示す観察画像を参照画像としてメモリ２７ａに記憶する記憶工程を行う。つまり、異物等が付着してない清浄な探針１１ａを利用して取得された観察画像を参照画像として記憶しておく。これ以降、ＡＦＭ観察のために走査が繰り返されるが、その途中で探針１１ａによって抉り取られてしまった欠陥部分５の一部が探針１１ａに付着する恐れがある。この場合には、取得した観察画像が図５に示すようにダブルチップイメージとなってしまい、欠陥部分５の輪郭線を明確に認識することができなくなってしまう。しかしながら、まだ探針１１ａが清浄なときに取得した観察画像を記憶するので、ダブルチップイメージの影響がなく、図４に示すように、正確な欠陥部分５の輪郭線を得ることができる。
【００４９】
続いて、走査を繰り返し行って観察範囲Ｅ内のＡＦＭ観察を行う。ところが、上述した記憶工程後に行う走査で取得される観察画像は、上述したようにダブルチップイメージとなってしまう恐れがある。そこで、補正部２７ｂは、記憶工程以降の走査で得られる観察画像で確認された欠陥部分５の輪郭線を、参照画像を参照しながら正規のラインに補正する補正工程を行う。この補正を行うことで、探針１１ａに異物が付着したことに起因するダブルチップの影響を相殺することができ、正しい欠陥部分５の輪郭線を推定することができる。
【００５０】
この補正の一例としては、例えば、マッチングを利用した方法で行う。具体的に図６を参照して説明する。補正工程の際、メモリ２７ａに記憶された輪郭線Ｌ１と、参照画像を取得した後の走査で得られた輪郭線Ｌ２とをマッチングさせて比較する。ここで、探針１１ａに異物が付着することに起因するダブルチップイメージの影響を受けている場合には、両輪郭線Ｌ１、Ｌ２は完全にマッチングせず、影響を受けた部分だけに差異が生じる。よって、この差異が生じた部分のラインを、メモリ２７ａに記憶されている輪郭線Ｌ１のラインに一致させるように補正する。これにより、ダブルチップの影響を受けた部分を修正することができ、正しい欠陥部分５の輪郭線Ｌ１を推定することができる。
【００５１】
なお、マッチングを行う際には、共通した幾何学的特徴点を基準として両輪郭線Ｌ１、Ｌ２をマッチングさせれば良い。例えば、図６に示すように、欠陥部分５の側面の一部がダブルチップの影響を受けている場合、残りの一部のライン（図６に示すＰ３のライン）はメモリ２７ａに記憶されている輪郭線Ｌ１と一致するので、この部分を基準としてマッチングを行えば良い。
また、図７に示すように、欠陥部分５の側面の全部がダブルチップの影響を受けている場合、反対側の側面のライン（図７に示すＰ４のライン）に関してはメモリ２７ａに記憶されている輪郭線Ｌ１と一致するので、この部分を基準としてマッチングを行えば良い。このように、共通した幾何学的特徴点を基準として両輪郭線Ｌ１、Ｌ２をマッチングさせれば良い。
【００５２】
このように輪郭線を補正することで、図８に示すようにダブルチップイメージの影響を受けることなく、マスクパターン３と欠陥部分５とを明確に区別しながら、該欠陥部分５の外形形状を正確に認識することができる。なお、この時点でフォトマスク欠陥の形状認識方法が終了する。本実施形態では、続いて、フォトマスクの修正方法に移行する。
【００５３】
即ち、上述したＡＦＭ観察を行った後、制御部２７はＡＦＭ観察によって詳細に形状が認識された欠陥部分５に探針１１ａを所定の力で押し付けた状態で複数回の走査を繰り返し行って、欠陥部分５を切削して除去する加工工程を行う。
具体的に説明すると、まず、ＸＹＺスキャナ２０を駆動して、探針１１ａを図９に示すポイントＰ２に移動させると共に、該ポイントＰ２で探針１１ａと基板２とを接近させ、探針１１ａと欠陥部分５とを所定の力で接触させる。この際、探針１１ａを押し付けるにつれて、徐々にプローブ１１が撓んで変位するので、この変位に基づいて探針１１ａを所定の力で確実に押し付けることができる。
【００５４】
次いで、この押し付け力を制御しながら、ＸＹＺスキャナ２０を駆動して探針１１ａをマスクパターン３のエッジ３ａに対して平行な方向（矢印Ｃ方向）に走査させると共に、図９に示すように、該走査を欠陥部分５の先端側からマスクパターン３側に向かう方向（矢印Ｄ方向）に複数回繰り返し行う。これにより、欠陥部分５を徐々に切削することができ、図１０に示すように、最終的に欠陥部分５の全体を切削して除去することができる。特に、欠陥部分５の先端側から切削加工を行うので、小さい切削抵抗で加工することができ、効率良く短時間で切削を行うことができる。
【００５５】
また、ＡＦＭ観察によって、ダブルチップイメージの影響を受けていた従来のものとは異なり、欠陥部分５とマスクパターン３とが明確に区別されていると共に、欠陥部分５の外形形状が正確に認識されている。そのため、マスクパターン３を誤って削ってしまったり、欠陥部分５を削り残してしまったりする等といった不具合を防止しつつ、図１０に示すように、欠陥部分５だけを高精度に切削加工して除去することができる。その結果、マスクパターン３の修正を高精度に行うことができる。また、転写の原版として高品質なフォトマスク４を得ることができる。
【００５６】
しかも、本実施形態では、探針１１ａをマスクパターン３のエッジ３ａに対して平行な方向（矢印Ｃ方向）に走査させている。これにより、マスクパターン３のエッジ３ａに沿って探針１１ａを走査させることができ、エッジ３ａの画像をより高精度に取得することができる。そのため、マスクパターン３を高精度に修正し易い。
【００５７】
上述したように、本実施形態のフォトマスク欠陥の形状認識装置１及びフォトマスク欠陥の形状認識方法、並びに、フォトマスクの修正方法によれば、ダブルチップイメージの影響を受けることなくフォトマスク４のＡＦＭ観察を行うことができ、欠陥部分５とマスクパターン３とを明確に区別しながら、該欠陥部分５の外形形状を正確に認識することができる。従って、欠陥部分５の認識ミスに伴う加工精度の低下を防止することができ、高精度な切削加工を行うことができる。また、従来のように、探針１１ａをクリーニングする必要がないので、クリーニングに伴うスループットの低下や、ドリフトによる加工精度の低下が生じる恐れがない。
【００５８】
従来では、図１１（ａ）に示すように、マスクパターン３及び欠陥部分５の正しいエッジラインＬ３を、ダブルチップイメージの影響により誤ったエッジラインＬ４として認識していた。そのため、図１１（ｂ）に示すように、観察画像から得られる欠陥部分（図中に示す斜線の領域）の位置を、実際の欠陥部分５の位置からずれた位置に認識していた。よって、図１１（ｃ）に示すように、誤って認識した欠陥部分の位置を切削加工したとしても、実際の欠陥部分５に削り残し（図中に示す斜線領域）が生じていた。
これに対して、本実施形態の形状認識装置１によれば、マッチングにより正しい輪郭線を推定するので、図１１（ｄ）に示すように、観察画像から実際の欠陥部分５を確実に認識することができる。従って、図１１（ｅ）に示すように、削りの残しがなく、高精度に欠陥部分５を切削加工することができる。
【００５９】
なお、本発明の技術範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
【００６０】
例えば、上記実施形態では、基板２側を３次元方向に移動させるスキャン方式としたが、この場合に限られず、プローブ１１側を３次元方向に移動させるようにしても構わない。また、プローブ１１側をＺ方向に移動させると共に、基板２側をＸＹ方向に移動させるように構成しても構わない。いずれの場合であっても、スキャン方式が異なるだけで、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００６１】
また、上記実施形態では、ホルダ部１５に形成された開口部１５ａを通してプローブ１１にレーザ光Ｌを入射させると共に、反射したレーザ光Ｌを出射させる構成としたが、この場合に限られるものではない。例えば、ホルダ部１５を光学的に透明な材料（例えば、ガラス）で形成して開口部１５ａをなくしても構わない。
また、上記実施形態では、変位測定手段１３が光てこ方式によりプローブ１１の変位検出を行ったが、光てこ方式に限定されるものではない、例えば、プローブ１１自身に変位検出機能（例えば、ピエゾ抵抗素子等）を設けた自己検知方式を採用しても構わない。
【００６２】
更に、上記実施形態では、輪郭線の補正を行う際に、マッチングを利用した方法を例に挙げて説明したが、この場合に限られるものではない。例えば、欠陥部分５の側面部分の傾斜角度を指標として補正を行っても構わない。
【００６３】
この場合について、図１２及び図１３を参照して簡単に説明する。まず、図１２に示すように、メモリ２７ａに記憶されている欠陥部分５の輪郭線Ｌ１から、基板表面２ａに対する欠陥部分５の側面の傾斜角度θ１を算出すると共に、算出した角度θ１を基準角度として設定する。通常、探針１１ａに異物が付着した場合、観察画像は異物の影響を受けてダブルチップイメージとなってしまうが、最も影響を受けるのは側面部分である。つまり、ダブルチップイメージとなった観察画像には、図１３に示すように、画像のぼやけや画像が二重になる等の影響を受けて側面部分が膨らんだり、変形したりした欠陥部分５の輪郭線Ｌ２が確認されてしまう。なお、欠陥部分５の高さは、探針１１ａに異物が付着した場合であってもダブルチップの影響をうけず、変化しない。
【００６４】
そこで、ダブルチップイメージの影響を受けていない輪郭線、即ち、メモリ２７ａに記憶されている図１２に示す輪郭線Ｌ１から、予め傾斜角度θ１を算出しておくと共に、該角度θ１を基準角度として設定しておく。
そして、参照画像を取得した後の走査で得られた図１３に示す輪郭線Ｌ２からも同様に傾斜角度θ２を算出する。ここで、ダブルチップイメージの影響を受けている場合には、上述したように欠陥部分５の側面が顕著に影響を受けてしまい、傾斜角度がθ２に変化してしまう。よって、この傾斜角度θ２と高さとからずれ量Ｘを算出することができると共に、変化してしまった傾斜角度θ２を基準角度θ１に一致させるように補正することで、ダブルチップの影響を受けた部分を修正することができる。従って、正しい欠陥部分５の輪郭線Ｌ１を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識装置で修正を行うフォトマスクの斜視図である。
【図２】本発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識装置の一実施形態を示す構成図である。
【図３】図２に示すフォトマスク欠陥の形状認識装置によりマスクパターンに生じた欠陥部分を修正する際の一工程を示す図であって、設定された観察範囲内でＡＦＭ観察を行っているときの探針の動きを、マスクパターンの上方から見た図である。
【図４】図３に示す観察の結果得られた観察画像を示す図であって、欠陥部分の輪郭線が最初に確認された観察画像である。
【図５】図３に示す観察の結果得られた観察画像を示す図であって、ダブルチップの影響を受けた輪郭線が確認された観察画像である。
【図６】図４に示す観察画像で確認された欠陥部分の輪郭線と、図５に示す観察画像で確認された欠陥部分の輪郭線とをマッチングさせて比較し、正しい輪郭線に補正した状態を示す図である。
【図７】欠陥部分の一方の側面全体がダブルチップに影響を受けた場合の観察画像を、図４に示す観察画像とマッチングさせている状態を示す図である。
【図８】図６に示すマッチングによって補正した結果得られた、マスクパターン及び欠陥部分の画像イメージ図である。
【図９】ＡＦＭ観察終了後、欠陥部分を切削加工しているときの探針の動きを、マスクパターンの上方から見た図である。
【図１０】切削加工を行った後のマスクパターンの斜視図である。
【図１１】（ａ）は従来の方法によってＡＦＭ観察した結果、マスクパターン及び欠陥部分のエッジラインを誤って認識してしまった状態を示す図であり、（ｂ）はその結果、欠陥部分の領域を誤って認識してしまった状態を示す図であり、（ｃ）は誤って認識した欠陥部分を切削加工した結果、実際の欠陥部分に削り残しが発生した状態を示す図であり、（ｄ）は本発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識装置によって実際の欠陥部分の領域を正確に認識した状態を示す図であり、（ｅ）はその結果、削り残しがなく高精度に欠陥部分のみを切削加工した状態を示す図である。
【図１２】本発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識装置により、欠陥部分の輪郭線を補正する場合の変形例を示す図であって、記憶部に記憶された観察画像の輪郭線から、基板表面に対する欠陥部分の側面の傾斜角度を算出している状態を示す図である。
【図１３】本発明に係るフォトマスク欠陥の形状認識装置により、欠陥部分の輪郭線を補正する場合の変形例を示す図であって、ダブルチップの影響を受けた輪郭線から、基板表面に対する欠陥部分の側面の傾斜角度を算出している状態を示す図である。
【図１４】従来のマスク修正の方法を説明する図であって、ＡＦＭ観察する際に、マスクパターンに平行な方向に走査すると共に、該走査を欠陥部分の先端側からマスクパターン側に向かって繰り返し行う場合の探針の動きを、マスクパターンの上方から見た図である。
【図１５】図１４に示す観察を行っている際に、探針に異物が付着した状態を示す図である。
【図１６】図１５に示した状態の後、探針に別の異物が付着した状態を示す図である。
【図１７】図１５に示す探針で取得したマスクパターン及び欠陥部分の画像イメージ図である。
【図１８】図１７に示す断面矢視Ａ−Ａ図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ フォトマスク欠陥の形状認識装置
２ 基板
２ａ 基板表面
３ マスクパターン
３ａ マスクパターンのエッジ
４ フォトマスク
５ 欠陥部分
１０ ステージ
１１ａ 探針
１１ プローブ
１２ 移動手段
１３ 変位測定手段
１４ 制御手段
２７ａ メモリ（記憶部）
２７ｂ 補正部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と該基板上に所定のパターンで形成されたマスクパターンとを有するフォトマスク
をＡＦＭ観察して、マスクパターンから突出した突起状の欠陥部分の形状を認識するフォトマスク欠陥の形状認識装置であって、
前記フォトマスクを固定するステージと、
前記基板に対向配置された探針を先端に有するプローブと、
前記基板と前記探針とを、前記基板表面に平行な方向及び基板表面に垂直な方向に相対的に移動させる移動手段と、
前記プローブの変位を測定する変位測定手段と、
該変位測定手段による測定結果に基づいて、前記プローブの変位が一定となるように前記探針と前記基板表面との距離を制御しながら複数回の走査を繰り返し行って、前記欠陥部分をＡＦＭ観察する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、ＡＦＭ観察時に前記欠陥部分の輪郭線が最初に確認された観察画像を参照画像として記憶する記憶部と、これ以降の走査で得られる観察画像で確認される前記欠陥部分の輪郭線を、前記参照画像を参照しながら正規のラインに補正する補正部と、を有し、補正後の観察画像に基づいて前記欠陥部分の形状を認識することを特徴とするフォトマスク欠陥の形状認識装置。
【請求項２】
請求項１に記載のフォトマスク欠陥の形状認識装置において、
前記補正部は、前記記憶部に記憶された前記輪郭線と前記参照画像を取得した後の走査で得られた前記輪郭線とをマッチングにより比較して差異を検出すると共に、参照画像を取得した後の走査で得られた輪郭線のうち差異が検出された部分のラインを、記憶部に記憶された輪郭線に一致させるように補正することを特徴とするフォトマスク欠陥の形状認識装置。
【請求項３】
請求項１に記載のフォトマスク欠陥の形状認識装置において、
前記補正部は、前記記憶部に記憶された前記輪郭線から前記基板表面に対する前記欠陥部分の側面の傾斜角度を算出して基準角度として設定した後、前記参照画像を取得した後の走査で得られた前記輪郭線から前記基板表面に対する前記欠陥部分の側面の傾斜角度を算出し、該傾斜角度を前記基準角度に一致させるように補正することを特徴とするフォトマスク欠陥の形状認識装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のフォトマスク欠陥の形状認識装置において、
前記制御手段は、認識した前記欠陥部分に前記探針を所定の力で押し付けた状態で複数回の走査を繰り返し行って、該欠陥部分を切削して除去させることを特徴とするフォトマスク欠陥の形状認識装置。
【請求項５】
基板と該基板上に所定のパターンで形成されたマスクパターンとを有するフォトマスク
を、先端に探針を有するプローブの変位が一定となるように探針と基板表面との距離を制御しながら複数回の走査を繰り返し行ってＡＦＭ観察し、マスクパターンから突出した突起状の欠陥部分の形状を認識するフォトマスク欠陥の形状認識方法であって、
前記ＡＦＭ観察時に前記欠陥部分の輪郭線が最初に確認された観察画像を参照画像として記憶する記憶工程と、
該記憶工程後、これ以降の走査で得られる観察画像で確認される前記欠陥部分の輪郭線を、前記参照画像を参照しながら正規のラインに補正する補正工程と、を備え、
補正後の前記観察画像に基づいて前記欠陥部分の形状を認識することを特徴とするフォトマスク欠陥の形状認識方法。
【請求項６】
請求項５に記載のフォトマスク欠陥の形状認識方法において、
前記補正工程の際、記憶された前記輪郭線と前記参照画像を取得した後の走査で得られた前記輪郭線とをマッチングにより比較して差異を検出すると共に、参照画像を取得した後の走査で得られた輪郭線のうち差異が検出された部分のラインを、記憶された輪郭線に一致させるように補正することを特徴とするフォトマスク欠陥の形状認識方法。
【請求項７】
請求項５に記載のフォトマスク欠陥の形状認識方法において、
前記補正工程の際、記憶された前記輪郭線から前記基板表面に対する前記欠陥部分の側面の傾斜角度を算出して基準角度として設定した後、前記参照画像を取得した後の走査で得られた前記輪郭線から前記基板表面に対する前記欠陥部分の側面の傾斜角度を算出し、該傾斜角度を前記基準角度に一致させるように補正することを特徴とするフォトマスク欠陥の形状認識方法。
【請求項８】
請求項５から７のいずれか１項に記載のフォトマスク欠陥の形状認識方法により、フォトマスクの欠陥部分の形状を認識した後、認識した欠陥部分に前記探針を所定の力で押し付けた状態で複数回の走査を繰り返し行って、該欠陥部分を切削して除去する加工工程を備えていることを特徴とするフォトマスクの欠陥修正方法。
【請求項１】
基板と該基板上に所定のパターンで形成されたマスクパターンとを有するフォトマスク
をＡＦＭ観察して、マスクパターンから突出した突起状の欠陥部分の形状を認識するフォトマスク欠陥の形状認識装置であって、
前記フォトマスクを固定するステージと、
前記基板に対向配置された探針を先端に有するプローブと、
前記基板と前記探針とを、前記基板表面に平行な方向及び基板表面に垂直な方向に相対的に移動させる移動手段と、
前記プローブの変位を測定する変位測定手段と、
該変位測定手段による測定結果に基づいて、前記プローブの変位が一定となるように前記探針と前記基板表面との距離を制御しながら複数回の走査を繰り返し行って、前記欠陥部分をＡＦＭ観察する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、ＡＦＭ観察時に前記欠陥部分の輪郭線が最初に確認された観察画像を参照画像として記憶する記憶部と、これ以降の走査で得られる観察画像で確認される前記欠陥部分の輪郭線を、前記参照画像を参照しながら正規のラインに補正する補正部と、を有し、補正後の観察画像に基づいて前記欠陥部分の形状を認識することを特徴とするフォトマスク欠陥の形状認識装置。
【請求項２】
請求項１に記載のフォトマスク欠陥の形状認識装置において、
前記補正部は、前記記憶部に記憶された前記輪郭線と前記参照画像を取得した後の走査で得られた前記輪郭線とをマッチングにより比較して差異を検出すると共に、参照画像を取得した後の走査で得られた輪郭線のうち差異が検出された部分のラインを、記憶部に記憶された輪郭線に一致させるように補正することを特徴とするフォトマスク欠陥の形状認識装置。
【請求項３】
請求項１に記載のフォトマスク欠陥の形状認識装置において、
前記補正部は、前記記憶部に記憶された前記輪郭線から前記基板表面に対する前記欠陥部分の側面の傾斜角度を算出して基準角度として設定した後、前記参照画像を取得した後の走査で得られた前記輪郭線から前記基板表面に対する前記欠陥部分の側面の傾斜角度を算出し、該傾斜角度を前記基準角度に一致させるように補正することを特徴とするフォトマスク欠陥の形状認識装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のフォトマスク欠陥の形状認識装置において、
前記制御手段は、認識した前記欠陥部分に前記探針を所定の力で押し付けた状態で複数回の走査を繰り返し行って、該欠陥部分を切削して除去させることを特徴とするフォトマスク欠陥の形状認識装置。
【請求項５】
基板と該基板上に所定のパターンで形成されたマスクパターンとを有するフォトマスク
を、先端に探針を有するプローブの変位が一定となるように探針と基板表面との距離を制御しながら複数回の走査を繰り返し行ってＡＦＭ観察し、マスクパターンから突出した突起状の欠陥部分の形状を認識するフォトマスク欠陥の形状認識方法であって、
前記ＡＦＭ観察時に前記欠陥部分の輪郭線が最初に確認された観察画像を参照画像として記憶する記憶工程と、
該記憶工程後、これ以降の走査で得られる観察画像で確認される前記欠陥部分の輪郭線を、前記参照画像を参照しながら正規のラインに補正する補正工程と、を備え、
補正後の前記観察画像に基づいて前記欠陥部分の形状を認識することを特徴とするフォトマスク欠陥の形状認識方法。
【請求項６】
請求項５に記載のフォトマスク欠陥の形状認識方法において、
前記補正工程の際、記憶された前記輪郭線と前記参照画像を取得した後の走査で得られた前記輪郭線とをマッチングにより比較して差異を検出すると共に、参照画像を取得した後の走査で得られた輪郭線のうち差異が検出された部分のラインを、記憶された輪郭線に一致させるように補正することを特徴とするフォトマスク欠陥の形状認識方法。
【請求項７】
請求項５に記載のフォトマスク欠陥の形状認識方法において、
前記補正工程の際、記憶された前記輪郭線から前記基板表面に対する前記欠陥部分の側面の傾斜角度を算出して基準角度として設定した後、前記参照画像を取得した後の走査で得られた前記輪郭線から前記基板表面に対する前記欠陥部分の側面の傾斜角度を算出し、該傾斜角度を前記基準角度に一致させるように補正することを特徴とするフォトマスク欠陥の形状認識方法。
【請求項８】
請求項５から７のいずれか１項に記載のフォトマスク欠陥の形状認識方法により、フォトマスクの欠陥部分の形状を認識した後、認識した欠陥部分に前記探針を所定の力で押し付けた状態で複数回の走査を繰り返し行って、該欠陥部分を切削して除去する加工工程を備えていることを特徴とするフォトマスクの欠陥修正方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００９−２５７７２（Ｐ２００９−２５７７２Ａ）
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９１７６６（Ｐ２００７−１９１７６６）
【出願日】平成１９年７月２４日（２００７．７．２４）
【出願人】（５０３４６０３２３）エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 (330)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月２４日（２００７．７．２４）
【出願人】（５０３４６０３２３）エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 (330)
【Ｆターム（参考）】
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