JP2000100714A

JP2000100714A - ステンシル型レチクルのリペア方法

Info

Publication number: JP2000100714A
Application number: JP28049698A
Authority: JP
Inventors: Sumuto Shimizu; 澄人清水
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-09-17
Filing date: 1998-09-17
Publication date: 2000-04-07

Abstract

(57)【要約】【課題】再付着物を抑制し且つ修正後のパターン側面
を適切な形状に加工できるステンシル型レチクルのパタ
ーンリペア方法を提供する。【解決手段】本発明に係るステンシル型レチクルのパ
ターンリペア方法は、電子線散乱体によって形成された
転写パターン１０，１１を有するステンシル型レチクル
１２のリペア方法である。このリペア方法は、該転写パ
ターンに生じた黒欠陥部１３に少なくとも２回の荷電粒
子線の照射を選択的に行うことにより該転写パターンの
修正を行うものである。また、上記照射のうち少なくと
も１回の照射の際に上記黒欠陥部１３及びその近傍にエ
ッチングガスを吹き付けることもある。また、上記照射
のうち少なくとも１回は、レチクル１２表面に対して垂
直方向から所定の角度だけ傾斜させた入射角度で照射す
ることもある。これにより、パターン側壁を適切な形状
に加工できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子線縮小投影に
よるリソグラフィーに用いられるステンシル型レチクル
のリペア方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣやＬＳＩ等の半導体素子製造工程の
一つに、半導体基板上に微細な回路パターンを形成す
る、リソグラフィー工程がある。半導体素子の性能はそ
の素子の中にどれだけ多くの回路を設けたかでほぼ決ま
り、それは基板上に形成する回路パターンサイズに大き
く左右される。近年の半導体集積回路製造技術の発展に
は目覚しいものがあり、半導体素子の微細化、高集積化
の傾向も著しい。半導体基板上に集積回路パターンを形
成する方法としては、これまで紫外光を用いたフォトリ
ソグラフィー法が一般的であった。

【０００３】しかし、回路パターンのより一層の微細化
が進むにつれて光の解像限界が懸念され始め、電子線や
イオンビームなどの荷電ビームやＸ線を用いたより高解
像なリソグラフィー技術が検討されている。

【０００４】例えば荷電粒子ビームを用いた露光技術
は、ビーム径をｎｍオーダーにまで絞ることができるた
め、１００ｎｍ以下の微細パターンを容易に形成できる
点に大きな特徴があり、なかでも電子線描画技術は古く
から実用化されている。

【０００５】ところが、このような極めて細く絞った電
子線を走査しながら描画する、いわゆる直接描画法で
は、大面積あるいは大きなパターンを形成するには膨大
な時間を必要とすること、即ちスループット（単位時間
当たりの処理量）が低いことが問題であった。そのた
め、半導体集積回路製造におけるリソグラフィー方法と
しては依然として紫外光を光源としたフォトリソグラフ
ィー法が用いられ、電子線直接描画法はフォトリソグラ
フィー用レチクルの製造や試験的なデバイス試作など、
限定された分野でのみ使用されているにすぎなかった。

【０００６】そこで、このような問題を解決するため
に、spot状電子ビームで直接描画するのではなく、broa
d 状電子ビームを用いて所定のレチクルパターンを電子
光学系を介してウエハ基板上に縮小投影するリソグラフ
ィー技術（ＥＢＰＳ：ElectronBeam Projection System
）が提案されている。

【０００７】例えば、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．３４（１９９５）の６６５８ページには、電子線を
用いた直接描画法から縮小投影転写法（PREVAIL ）に至
る電子線リソグラフィー技術の発展が解説されている。
ここでの「PREVAIL 」とは、Projection Exposure with
Variable Axis Immersion Lenses の略であり、本明細
書における「ＥＢＰＳ」と同意語である。

【０００８】ＥＢＰＳに用いられるレチクルでは、転写
特性の点でステンシル型が望ましいと思われる。ステン
シル型とは、電子線散乱体だけからなる被転写パターン
部と、その電子線散乱体パターン部の支持構造からなる
ものである。

【０００９】このステンシル型レチクルは、その作製時
において必ずパターン欠陥が生じてしまう。すなわち、
必要な電子線散乱体パターンに欠けがある場合（白欠
陥）や不必要な電子線散乱体が残っている場合（黒欠
陥）である。一般的に白欠陥は、レチクルブランクス上
へパターンを形成した時（レジストパターン描画時）の
エラーに起因すると考えられ、レジストパターンが欠け
た部分がそのまま白欠陥となる。一方、黒欠陥は、レジ
ストパターン上にゴミなどのエッチングマスクになりう
るものが付着したままパターン転写を行った結果、不必
要な部分に残ってしまった電子線散乱体である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のような事情か
ら、現在実用化されている紫外光を用いた縮小投影露光
用フォトレチクルのパターン欠陥の修正と同様に、ステ
ンシル型レチクルパターンの欠陥修正技術の開発が急務
である。

【００１１】黒欠陥部を修正する一方法としては、収束
イオンビームなどの荷電粒子線を該黒欠陥部に照射して
選択的ミリングを行い、パターン修正することが考えら
れる。しかし、この方法には、収束イオンビームによる
ミリングを行う時に、一度ミリングした物質が周辺のパ
ターン部に再付着してしまうという問題がある。この再
付着部は大きさによっては黒欠陥となってしまうので、
その部分も追ってパターン修正を施さなければならなく
なり、再付着物をできる限り抑制可能なエッチング法が
必要である。

【００１２】このような再付着物を抑制する一つの方法
として、ガスアシストエッチングが提案されている。ガ
スアシストエッチングとは、エッチング部近傍に被エッ
チング物質と化学反応性の高いガスを適当量供給しなが
ら、収束イオンビームによりエッチングする方法であ
る。このエッチング方法の場合、確かにある程度は再付
着物を抑制することができるが、完全に抑制できるわけ
ではない。また、供給するガスはエッチング能力の低い
ものではあるが、このガスにより被エッチング物質が腐
食されてしまうので、加工部の断面形状を適切なものと
なるように制御することは困難である。

【００１３】また、現在の収束イオンビームのビーム径
及びビーム形状はメーカーの尽力により理論的限界に近
づきつつある。このような収束イオンビームで電子線散
乱体をエッチングした場合は、そのエッチング面（側壁
面）の傾斜角は８６°から８７°であり、この形状の電
子線散乱体パターンでは電子線縮小投影リソグラフィー
の転写性能に悪い影響を与えてしまう。ちなみに、転写
像コントラストの観点からステンシル型レチクルのパタ
ーン断面には９０°±１°が要求されている。

【００１４】本発明は上記のような事情を考慮してなさ
れたものであり、その目的は、再付着物を抑制し且つ修
正後のパターン側面を適切な形状に加工できるステンシ
ル型レチクルのリペア方法を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係るステンシル型レチクルのリペア方法
は、電子線散乱体によって形成された転写パターンを有
するステンシル型レチクルのリペア方法であって；該転
写パターンに生じた黒欠陥部に少なくとも２回の荷電粒
子線の照射を選択的に行うことにより該転写パターンの
修正を行うことを特徴とする。

【００１６】上記ステンシル型レチクルのリペア方法で
は、転写パターンに生じた黒欠陥部に少なくとも２回の
荷電粒子線の照射を選択的に行うことにより、黒欠陥部
を段階的に加工していく。これにより、再付着物が形成
されても再加工時に除去することができ、修正後のパタ
ーン側面を適切な形状に加工することができる。

【００１７】また、上記少なくとも２回の荷電粒子線の
照射のうち少なくとも１回の照射の際に上記黒欠陥部及
びその近傍にエッチングガスを吹き付けることも可能で
ある。特に、最後の荷電粒子線の照射以外の照射（例え
ば１回目の照射）の際にエッチングガスを吹き付けるこ
とが好ましい。

【００１８】また、上記エッチングガスがハロゲン系物
質を含有するガスであることが好ましい。

【００１９】また、上記少なくとも２回の荷電粒子線の
照射のうち少なくとも１回は、レチクル表面に対して垂
直方向から所定の角度だけ傾斜させた入射角度で照射す
ることも可能である。これにより、修正後のパターン側
面をより適切な形状に加工することができる。

【００２０】また、上記荷電粒子線が収束イオンビーム
であることが好ましい。これにより、加工効率を良くす
ることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
によるステンシル型レチクルのリペア方法について説明
する。

【００２２】このステンシル型レチクルは、ある加速電
圧を印加した電子線を転写源とした電子線縮小投影露光
装置に用いられ、電子線散乱体のみから構成されたパタ
ーン転写部とその電子線散乱体を保持する保持部からな
る構造を有する。

【００２３】リペアするレチクルに収束イオンビームを
直入射して選択的にミリングを行った場合、その加工部
断面の傾斜角は８６°〜８７°となる。これに対して、
電子線縮小投影リソグラフィーでは０．１０μｍルール
（１６ＧＤＲＡＭに相当）以降の分解能を目標にしてい
るが、その場合の転写特性からレチクルパターンの断面
傾斜角も規定され、９０°±１°以内であることが必要
とされる。

【００２４】また、リペアするレチクルの電子線散乱体
に入射したイオンは散乱体原子あるいは分子、クラスタ
ーをスパッタリングする。このスパッタリングされた原
子、分子あるいはクラスターは、入射したイオンエネル
ギーに比例してあるものはガス化し、あるものは溶融状
態で飛散し、そのままエッチング部周辺に堆積すること
になる。この現象を再付着物形成と呼ぶ。

【００２５】我々は鋭意研究の結果、収束イオンビーム
で黒欠陥部をミリング加工した後、再度パターン周辺部
を中心に調整加工を施す（これが選択的加工方法であ
る）と、再付着物を充分に取り去ることができ、そのパ
ターンの加工断面（側壁）の傾斜が改善され９０°±１
°になることを見出した。従って、ステンシル型レチク
ルの黒欠陥部の修正に上記選択的加工方法を適用してみ
たところ、非常に有効であった。つまり、本実施の形態
によるステンシル型レチクルのリペア方法は、黒欠陥部
に収束イオンビームを照射してミリング加工を行い、目
的のパターン形状に修正する際に、該黒欠陥部に少なく
とも２回の収束イオンビームを照射するものである。

【００２６】最初の加工でできるだけ加工形状が目標形
状（加工断面の傾斜角が９０°±１°）に近い方が再加
工で加工形状の調整が容易である。このため、最初の加
工時は収束イオンビームのビーム電流量を低めにするこ
とが望ましい。しかし、ビーム電流量を低くするとその
分だけ加工時間が長くなってしまうため、スループット
も考慮しなければならない場合には、再加工で調整可能
な程度まで最初のビーム電流量を上げることも可能であ
る。そして調整加工時には収束イオンビームのビーム形
状をより細くシャープな条件で加工を行うことが望まし
い。ビーム形状をよりシャープで細くするには、ビーム
電流量を低くしてもよいし、高ビーム電流量でもアパー
チャでビーム形状を制御してもよい。もちろん、再加工
は一度だけである必要はなく、パターン加工精度、スル
ープットなどを考慮した上で複数回の調整加工を行う方
がより望ましい。

【００２７】尚、上記第１の実施の形態では、黒欠陥部
に少なくとも２回の収束イオンビームを照射している
が、収束イオンビームに限らず、黒欠陥部に少なくとも
２回の荷電粒子線を選択的に照射することも可能であ
る。例えば、ドライエッチング法を応用する場合は、黒
欠陥部にのみ荷電粒子線を照射するために黒欠陥部以外
の部分のレチクルをマスクするマスク膜を用いることが
望ましい。

【００２８】次に、本発明の第２の実施の形態によるス
テンシル型レチクルのリペア方法について説明する。

【００２９】前述したように、再付着物形成に関して
は、この付着物形成の抑制を一つの目的としたガスアシ
ストエッチング法が有効である（例えば、Ｊｐｎ．Ｊ．
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３３（１９９４））。このガスア
シストエッチング法はステンシル型レチクルの黒欠陥パ
ターン修正方法にも有効であるが、加工部の側壁形状の
制御が難しいという問題があった。

【００３０】そこで、さらなる研究の結果、ガスアシス
トエッチングの後にパターン周辺部を再度収束イオンビ
ームでミリング加工すると加工部の断面形状をほぼ垂直
にできるということを見出し、ステンシル型レチクルの
黒欠陥パターンの修正に適用したところ、非常に有効で
あることを確認した。つまり、本実施の形態によるステ
ンシル型レチクルのリペア方法は、黒欠陥部に被エッチ
ング物質と化学反応性の高いガスを適当量供給しなが
ら、収束イオンビームによりエッチングするガスアシス
トエッチングを施した後、黒欠陥部に収束イオンビーム
を照射してミリング加工を行うことにより目的のパター
ン形状に修正するものである。この方法は、第１の実施
の形態による方法（ミリング＋ミリング調整加工）に比
べてスループットを向上させることができる。

【００３１】上記黒欠陥部（加工部近傍）に供給するガ
スとして、Ｘｅ₂ Ｆ、ＣＦ₄ 、ＣＨＦ₃ 、Ｃｌ₂ 、ＣＣ
ｌ₄ 、ＣＨＣｌ₃ 、Ｉ₂ といったハロゲン含有物質を用
いることが好ましい。また、ガスアシストエッチングで
収束イオンビームを用いる場合は、供給ガスとして通常
ガリウムイオンが用いられるが、その他シリコン、アル
ゴンなどでも可能である。

【００３２】尚、上記第２の実施の形態では、ガスアシ
ストエッチングを施した後、ミリング加工を行っている
が、ミリング加工を行った後、ガスアシストエッチング
を施すことも可能である。

【００３３】次に、本発明の第３の実施の形態によるス
テンシル型レチクルのリペア方法について説明する。

【００３４】上記第１及び第２の実施の形態によるステ
ンシル型レチクルのリペア方法を用いてもパターン側壁
加工形状がややテーパー状になり、目標スペックを満た
すことができない場合もある。そのような場合は、複数
回行うミリング加工又はガスアシストエッチングのうち
少なくとも最後の加工時に、レチクル表面に対して垂直
方向から所定の角度だけ傾斜させた入射角度で荷電粒子
線（例えば収束イオンビーム）を照射する。これによ
り、黒欠陥部を修正した後のパターン側壁を垂直に加工
することができる。

【００３５】尚、黒欠陥パターンを修正するための選択
的加工に用いられる荷電粒子線には、収束イオンビーム
又は電子ビームなどがあるが、その中で加工効率が優れ
ているのは収束イオンビームである。原子番号が大きい
イオンほどスパッタ率が高いので、一般にガリウムイオ
ン、シリコンイオン、アルゴンイオンなどが用いられて
いる。選択的加工時にどんな荷電粒子線を用いるか、ど
んなイオン種を用いるかは、加工時間、加工特性などを
考慮して選択するのが好ましい。特に、加工特性につい
ては用いるイオン種によってイオン光学系が異なり、も
っともシャープなビーム形状を実現できるように、それ
ぞれのイオン種に最適化したイオン光学系を用いるのが
好ましい。

【００３６】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。図１〜図３は、本発明の第１又は第２の実施
例によるステンシル型レチクルのリペア方法を示す図で
ある。図１（ａ）は、十字パターンに発生した黒欠陥部
を有するステンシル型レチクルを概念的に示す平面図で
あり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に１ｂ−１ｂ線に沿っ
た断面図である。図２（ａ）は、図１（ａ）に示す黒欠
陥部に１回目の収束イオンビームを照射してミリングを
行った後の状態を示す平面図であり、図２（ｂ）は、図
２（ａ）に示す２ｂ−２ｂ線に沿った断面図である。図
３（ａ）は、図１（ａ）に示す黒欠陥部に２回目の収束
イオンビームを照射してミリングを行った後の状態を示
す平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す３ｂ
−３ｂ線に沿った断面図である。

【００３７】第１の実施例について説明する。まず、Ｐ
型４〜６オームの８インチシリコンウエハ上に反応性イ
オンエッチング法によってレチクルパターンを形成し
た。その後、パターン位置、パターンサイズなどのパタ
ーン精度、および不良結線等のパターン欠陥の検査を行
った。検査はイオンビーム鏡筒と電子線鏡筒をそれぞれ
装備したマスク欠陥装置にて行った。パターン欠陥検査
についてはパターン設計座標データと実際に製作したレ
チクルパターンの座標データを比較して欠陥部を検出し
た。その結果、図１（ａ）に示しす本来あるべき十字パ
ターン１１が加工されていないという黒欠陥を検出し
た。つまり、ステンシル型レチクル１２には開口パター
ン１０及びそれに連接された十字パターン１１が形成さ
れるはずであったが、十字パターン１１が形成されず、
その部分が黒欠陥となっていた。

【００３８】そこで、この黒欠陥部にガリウムイオンか
らなる収束イオンビームを３０ｋＶに加速して走査し
た。ビーム電流量は１５０ｐＡとして黒欠陥部を約８分
間ミリングすることにより、図２（ａ），（ｂ）に示す
ように黒欠陥部分１３をやや粗く削りとった。

【００３９】次に、図３（ａ），（ｂ）に示すように、
十字パターン１１の黒欠陥部分に再度収束イオンビーム
を５０ｐＡのビーム電流量で選択的に照射して約１５分
間ミリングすることにより、この黒欠陥部分を完全に取
り去り、十字パターン１１の側壁形状及びパターンサイ
ズを調整した。その結果、十字パターンの加工断面（側
壁）の傾斜を９０°±１°にすることができた。

【００４０】レチクル作製後に行ったものと同様のパタ
ーン欠陥検査にて上記の黒欠陥部分を修正した後のレチ
クルを検査した結果、上記パターン欠陥部がすべて修正
されていることを確認した。その後、このレチクルを電
子線縮小投影露光装置にセットしてリソグラフィーを行
った。この際、電子線は１００ｋＶに加速し、ビーム電
流量は約５０μＡとした。リソグラフィーは４インチウ
エハ上の約０．５μｍ厚の電子線対応高γレジストＺＥ
Ｐ５２０に行った。パターン転写後に現像処理をした
後、走査型電子顕微鏡でレジスト像を形態評価した。そ
の結果、パターン修正部分は非修正部分と同様に良好な
転写像を形成していた。また、測長ＳＥＭにてパターン
サイズを計測したところ、全パターンとも設計値に対し
て３σで１０ｎｍと十分に規格をクリアしていることを
確認することができた。

【００４１】次に、第２の実施例について説明する。上
記第１の実施例と同様にレチクルを製作した後にパター
ン検査を行ったところ、図１（ａ）に示すように、レチ
クルの十字パターン１１に黒欠陥部を検出した。

【００４２】次に、図２（ａ），（ｂ）に示すように、
上記黒欠陥部の近傍にヨウ素Ｉ₂ をガス化して供給しな
がら該黒欠陥部に選択的に収束イオンビームを照射する
ことにより黒欠陥部を粗く削り落とした。この際、収束
イオンビームはイオン種をガリウムとし、ビーム電流量
を８０ｐＡとし、３０ｋＶに加速した収束イオンビーム
を黒欠陥部に選択的に照射した。この黒欠陥部のガスア
シストエッチングによる加工に要する時間は約５分であ
った。

【００４３】この後、図３（ａ），（ｂ）に示すよう
に、十字パターン１１の黒欠陥部分にガスを供給しない
で収束イオンビームを選択的に照射してミリングするこ
とにより、十字パターン１１の側壁形状及びパターンサ
イズを調整した。この際、収束イオンビームはイオン種
をガリウムとし、ビーム電流量を５０ｐＡとし、３０ｋ
Ｖに加速した収束イオンビームを黒欠陥部に選択的に照
射した。

【００４４】次に、第１の実施例と同様にレチクルパタ
ーンの検査を行った。その結果、十字パターン１１も含
めてパターンはすべて許容値内に修正されていることが
確認できた。その後、このレチクルを用いてリソグラフ
ィーを行い、転写パターン像が規格許容値内で形成でき
ていることを確認した。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、転
写パターンに生じた黒欠陥部に少なくとも２回の荷電粒
子線の照射を選択的に行う。したがって、再付着物を抑
制し且つ修正後のパターン側面を適切な形状に加工でき
るステンシル型レチクルのリペア方法を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１又は第２の実施例によるステンシ
ル型レチクルのリペア方法を示す図であり、図１（ａ）
は平面図であり、図１（ｂ）は断面図である。

【図２】本発明の第１又は第２の実施例によるステンシ
ル型レチクルのリペア方法を示すものであって図１の次
の工程を示す図であり、図２（ａ）は平面図であり、図
２（ｂ）は断面図である。

【図３】本発明の第１又は第２の実施例によるステンシ
ル型レチクルのリペア方法を示すものであって図２の次
の工程を示す図であり、図３（ａ）は平面図であり、図
３（ｂ）は断面図である。

【符号の説明】

１０…開口パターン１１…十字パター
ン１２…ステンシル型レチクル１３…黒欠陥部分

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子線散乱体によって形成された転写パ
ターンを有するステンシル型レチクルのリペア方法であ
って；該転写パターンに生じた黒欠陥部に少なくとも２
回の荷電粒子線の照射を選択的に行うことにより該転写
パターンの修正を行うことを特徴とするステンシル型レ
チクルのリペア方法。
【請求項２】上記少なくとも２回の荷電粒子線の照射
のうち少なくとも１回の照射の際に上記黒欠陥部及びそ
の近傍にエッチングガスを吹き付けることを特徴とする
請求項１記載のステンシル型レチクルのリペア方法。
【請求項３】上記エッチングガスがハロゲン系物質を
含有するガスであることを特徴とする請求項２記載のス
テンシル型レチクルのリペア方法。
【請求項４】上記少なくとも２回の荷電粒子線の照射
のうち少なくとも１回は、レチクル表面に対して垂直方
向から所定の角度だけ傾斜させた入射角度で照射するこ
とを特徴とするステンシル型レチクルのリペア方法。
【請求項５】上記荷電粒子線が収束イオンビームであ
ることを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか１項
記載のステンシル型レチクルのリペア方法。