JP2004039453A - 微細ステンシル構造修正装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の課題は、微細ステンシル構造の電子ビーム露光用マスクにおける欠陥を修正加工するだけで無く、開口部の表面から奥深い部分にある欠陥部分を顕微鏡像に捕え観察することができる集束イオンビーム装置を提供することにある。
【解決手段】本発明の微細ステンシル構造修正装置は荷電粒子ビームを照射走査して、微細ステンシル構造試料の欠陥個所の形状をエッチング及び／又はデポジション機能によって修正する装置において、ビーム源から見て試料の後方に透過ビームを検出する手段を配置するようにしたものであって、当該検出手段として吸収電流検出器や透過ビームターゲットと二次荷電粒子検出器の組合せを採用するものである。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明の微細ステンシル構造修正装置は荷電粒子ビームを照射走査して、微細ステンシル構造試料の欠陥個所の形状をエッチング及び／又はデポジション機能によって修正する装置において、ビーム源から見て試料の後方に透過ビームを検出する手段を配置するようにしたものであって、当該検出手段として吸収電流検出器や透過ビームターゲットと二次荷電粒子検出器の組合せを採用するものである。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビーム露光用（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：ＥＰＬ）ステンシルマスクのような微細ステンシル構造を持つ試料の形状欠陥修正の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パソコンや携帯電話といった最近の電子機器の小型高性能化を可能にしたのはＬＳＩの高密度化、システム化によるところが大きい。僅か数ミリ四方の半導体チップに数百万個以上の素子が詰め込まれる状況中で回路パターンを描く線幅もミクロンからナノのオーダーになってきており、それを実現するためのリソグラフィの技術開発が繰り広げられている。今までのリソグラフィの主流は光リソグラフィ技術であったが、パターンの微細化に対応して使用する光の波長も極力短いものとし、短波長のレーザを用いて行なうことになるが、その加工も光学系やレジストの問題があって、光露光装置による微細化への対応はそろそろ限界というところにきている。そこで、光に代わって将来性を有望視されているのが電子ビームや極短紫外線を線源とする技術である。
その電子ビームを線源とするリソグラフィにおいて用いられる電子ビーム露光用マスクの欠陥の有無、場所、形状は、実際の露光装置での露光試験や、電子顕微鏡のような電子ビーム装置の透過像観察により判断される。欠陥が発見された電子ビーム露光用マスクは、集束イオンビーム（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ：ＦＩＢ）装置のエッチング機能を利用した付着異物の除去（黒欠陥修正）とイオンビーム誘起デポジション機能を利用した欠落部付加加工（白欠陥修正）によって欠陥が修正される。また、集束イオンビームを電子ビーム露光用マスク表面（試料表面）に照射走査して、試料面から発生する二次荷電粒子（例えば二次電子、二次イオン等）を試料表面よりも前方（イオン源側）に設置された二次荷電粒子検出器により検出し、その試料表面の情報から走査イオン顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｉｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＩＭ）像を得て、欠陥の場所や形状を判断し、加工の進み具合を観察し、欠陥修正実施後の形状確認をして目的の加工が完了したかを判断している。
【０００３】
ところが、この電子ビーム露光用マスクは、電子線に対する非透過性を実現するために、露光に使用する電子ビームのエネルギーと電子ビーム露光用マスクの材質に応じて、ある程度の厚みが必要であるが、露光パターンルールの微細化に対応するため電子線を透過するための開口部は狭くなるので、幅に対する厚さ寸法は高アスペクト比の微細ステンシル構造となっている。高アスペクト比の構造になればなるほど、開口部の表面から奥深い部分にある欠陥部分はイオンビーム照射により発生する二次電子が検出器に届き難くなって充分な電子捕捉ができないために、表面方向からのＳＩＭ像では観察が難しい。すなわち、深い穴若しくは深い溝部の底の方からの２次電子はマスク表面の開口部を経て検出器まで届き難く、従来のＳＩＭ像から欠陥修正部の形状を正確に判別することが困難であった。そのため、奥深い部分の仕上がり形状を正確に確認することができず、そのため加工残しがでるという問題が発生することになる。
また、粒子径と質量の大きいイオンビームとそれらが小さい電子ビームでは、試料（電子ビーム露光用マスク）に対する透過特性が異なっており、イオンビームがより深い部分の素材から２次電子を叩き出すことができることを利用した、３次元的な欠陥構造を正確に把握する技術や、欠陥修正結果についての３次元的な評価（検査）を行う技術についても、この高アスペクト比の厚い試料（微細ステンシル構造）に関して深い部分の検査は表面方向からのＳＩＭ像観察のみでは困難である。
【０００４】
ＦＩＢにより欠陥修正を行なった電子ビーム露光用マスクに対して、同じＦＩＢ装置による顕微鏡観察で修正後の形状を検査、確認することが前述のように困難であるため、結局、露光装置や透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）、あるいは、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）などの他の電子ビーム装置での評価検査（露光形状、投影像、ＳＥＭ像による表面形状の確認）が行われることになるが、このような装置間にまたがった、修正、検査のサイクルを繰り返すことは、試料を一方の装置の真空チャンバから取出して他方の真空チャンバに移し、環境状態を整えると共に位置合わせを行ない加工・検査を実行するという煩雑な手間と時間がかかり、また、試料の移動に伴いゴミ付着による新たな欠陥を生み出す恐れがある。
また、電子ビームにより検査を行なう場合、表面形状を観察するためのＳＥＭ像と、開口部の投影像に対応する透過像を観察することが必要である。従って、電子ビームはマスク表面に直交方向から入射しなければならないわけであるが、電子ビームを電子ビーム露光用マスク表面に垂直入射するために、例えば、図１０のＡに示す従来のＦＩＢ−ＳＥＭデュアル装置のようにＦＩＢ鏡筒１とＳＥＭ鏡筒１１をある角度（例えば５５°）で取り付けた装置では、修正（図のＡ）、検査（図のＢ）の切り替え時に、図に示したようにステージ３０を大きく傾斜することが必要となるし、図１０のＣに示すＦＩＢ鏡筒１とＳＥＭ鏡筒１１が物理的に干渉しないように、ある距離だけ離して設置した形態の場合にも、修正時のＣから検査時のＤに示すようにステージ３０を水平方向へ大きく移動させることが必要となる。これら従来のＦＩＢ−ＳＥＭデュアル装置は試料を装置間で移動する必要が無い点で、ゴミ付着問題や操作時間短縮に対しては有利であるが、欠陥修正のためのイオンビームについても、加工後の壁面の垂直性を実現するために、マスク表面に対して垂直に入射することが厳密に要求され、試料ステージを大きく動かさなければならないので、加工精度の点で不利である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような諸問題を踏まえ、本発明の課題は、微細ステンシル構造の電子ビーム露光用マスクにおける欠陥を修正加工するだけで無く、開口部の表面から奥深い部分にある欠陥部分を顕微鏡像に捕え観察することができる集束イオンビーム装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の微細ステンシル構造修正装置は荷電粒子ビームを照射走査して、微細ステンシル構造試料の欠陥個所の形状をエッチング及び／又はデポジション機能によって修正する装置において、ビーム源から見て試料の後方に透過ビームを検出する手段を配置するようにしたものであって、当該検出手段として吸収電流検出器や透過ビームターゲットと二次荷電粒子検出器の組合せを採用するものである。
また、ＦＩＢによる加工の後、微細ステンシル構造試料を装置の外へ出すことなく、しかも試料の移動を極力抑えて加工結果を確認するための走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）または透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）の鏡筒を同じＦＩＢ鏡筒と同一の真空チャンバーに設置する。また、観察用一次ビームとして透過型電子顕微鏡機能を備え、試料の後方に設置した透過ビームを検出する手段として透過電子を拡大投影する蛍光板等の投影板を採用した。
加工用一次ビームと観察用一次ビームを微細ステンシル構造試料をはさんで対向して配置し、互いの透過ビーム検出器が他方のビーム照射の障害となることをさけるため不使用時には退避可能形態で設置した。
試料の後方に設置した透過ビームを検出する手段が、吸収電流検出器と２次電子を放出するビームターゲット機能を果たすものであり、その機能切替えと他のビーム放射の障害とならないための３つの位置をとれる形態で設置した。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図２のＡに示すようなアスペクト比が高い微細ステンシル構造の電子ビーム露光用マスクにおける表面に近い部分の欠陥は走査型イオン顕微鏡（ＳＩＭ）で観察することが可能であるが、Ｂに示すように開口部の表面から奥深い部分にある欠陥部分は検出器が二次荷電粒子を検出して顕微鏡像で観察することができない。このような欠陥を観察するためには透過型電子顕微鏡を用い透過像で観察することが可能である。しかし、前述したように集束イオンビーム（ＦＩＢ）装置で欠陥を修正しては、当該試料を透過型電子顕微鏡に移し検査を行なっていたのでは不具合である。そこで本発明では、アスペクト比が高い微細ステンシル構造の電子ビーム露光用マスクにおける開口部の表面から奥深い部分にある欠陥を顕微鏡像に捕え観察することができるようにするため、透過像を観察できる機能をＦＩＢ装置自体にもたせることに想到したものであって、これは被検査体である電子ビーム露光用マスク（例えばＥＰＬマスク，ＬＥＥＰＬマスク等）が貫通構造であることを利用したのである。
【０００８】
図１のＡに本発明の基本構成を示す。欠陥修正のためのＦＩＢ鏡筒１と試料のマスク３を固定、移動するための試料ステージ３０、集束イオンビーム２を受け試料３から叩き出された２次荷電粒子を検出する２次荷電粒子検出器４と図示していないガス銃の構成は従来のＦＩＢ装置の構成と同じである。本発明に特有の構成は試料ステージ３０の背後に設置した２次電子発生用ターゲット６とそのターゲット６から叩き出された２次荷電粒子を検出する２次荷電粒子検出器５の配備にある。また、前記試料ステージ３０は、上下方向からの一次ビーム（イオン、電子）の入射、及び、上下方向でのこれらの一次ビームの透過粒子の検出や二次粒子の検出を行なうために、中央部分は穴開き構造となっている。また、前記試料ステージ３０は、加工形状の垂直性を実現するために、任意方向に対して、マスクの傾斜角を制御できる機能を持っている。
ＦＩＢ鏡筒１から照射されたイオンビーム２は、試料ステージ３０の背後に設置した２次電子発生用ターゲット６に到達し、その部分から２次電子を叩き出し、該電子は２次荷電粒子検出器５によって検出される。その検出信号をビーム偏向情報に対応させて走査画像を表示させると図２のＢに示したような透過像が得られる。これは透過画像であるから、電子ビーム露光用マスクにおける開口部の表面から浅い位置の欠陥も奥深い部分にある欠陥も同様に検出できる。
図１のＢに示したものは２次電子発生用ターゲット６に換えて透過プローブ電流検出器７を試料ステージ３０の背後に設置し、２次荷電粒子検出器５に換えて透過プローブ電流検出器７で検出した電流値を測る微少電流計８を備えたものである。ＦＩＢ鏡筒１から照射されたイオンビーム２は、試料ステージ３０の背後に設置した透過プローブ電流検出器７に到達し、荷電粒子であるイオンを受けて流れる微少電流を微少電流計８で計測する。その計測信号をビーム偏向情報に対応させて走査画像を表示させるとこれも図２のＢに示したような透過像が得られる。これは透過画像であり、電子ビーム露光用マスクにおける開口部の表面から浅い位置の欠陥も奥深い部分にある欠陥も同様に検出できる。
以上の例は欠陥修正を行なうＦＩＢ鏡筒と試料を観察する検査用のＦＩＢ鏡筒を兼用させ、試料を観察する際には試料ステージ３０の背後に設置した透過ビームの検出器を用いるようにしたもので、修正加工に際しても、検査に際しても試料３を移動させる必要がないため、煩雑な手間と時間が省け、また、試料の移動に伴いゴミ付着による新たな欠陥を生み出す恐れもない。
ここでは試料の後方に設置した透過ビームを検出する手段として吸収電流検出器と２次電子を放出するビームターゲットと二次荷電粒子検出器で構成されたものを示したが、後述の図５に示すような両機能を兼用するものを採用することも可能である。
【０００９】
【実施例１】
次に、欠陥修正を行なうＦＩＢ鏡筒と試料を観察する検査用の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）或いは透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を一つの装置に備えたＦＩＢ−ＳＥＭ（ＴＥＭ）デュアル装置の例を説明する。図３のＡに示したものは欠陥修正を行なうＦＩＢ鏡筒１と、欠陥修正必要個所の確認（３次元的修正形状を観察、作成も含む）と修正終了後の検査のための電子ビーム用鏡筒１１とを対向した位置に取り付けたマスク欠陥修正装置である。ＦＩＢ鏡筒１側にＳＩＭ像を観察するための二次電子検出器４と、対向した位置に取り付けられている電子ビーム用（ＥＢ）鏡筒１１からの電子線でマスクの透過イメージを観察するために使用する２次電子発生用ターゲット１２（透過電子検出器）、及び、ＦＩＢによるデポジション加工を行う場合に、加工領域に原料用化合物ガスを供給するためのガス銃（図示せず）が取り付けられている。
上記２次電子発生用ターゲット１２は、ＥＢ鏡筒１１とマスク３を挟んで対向する位置の電子ビーム軌道上に配置されていることが必要となるが、この位置はＦＩＢ鏡筒１とマスク３の間のイオンビーム軌道の位置と重なるので、使用／不使用によって検出器の位置を出し入れすることができる機構を備えるようにする。一方、ＥＢ鏡筒側１１には、マスク裏面のＳＥＭ像を観察するための二次電子検出器５と、マスクを透過してきたイオンビームを検出するための２次電子発生用ターゲット６（透過型検出器）を配置する。この２次電子発生用ターゲット６は電子ビーム軌道上において作動するものであるから、これも使用／不使用によって検出器の位置を出し入れすることができる機構を備える必要がある。
なお、使用／不使用によって検出器の位置を出し入れすることができる機構において、使用時の位置にある検出器は他方のビーム鏡筒へ使用ビームの直接照射を回避するシャッターとしての機能を果たすものともなっている。
【００１０】
図３のＡに示した状態はＦＩＢ鏡筒１からの集束イオンビーム２によってマスク３の表面からの２次電子を二次電子検出器４で検出しＳＩＭ像を得ると共に、試料ステージ３０の背後に設置した２次電子発生用ターゲット６からの２次電子を二次電子検出器５で検出し透過画像を得ているところである。したがって、２次電子発生用ターゲット１２はイオンビーム軌道から外れるように退避位置（不使用）に、２次電子発生用ターゲット６はイオンビーム軌道上にくる（使用）ようにそれぞれセットされている。図３のＢに示した状態はＥＢ鏡筒１１から電子ビームが照射され、マスク３裏面からの２次電子を二次電子検出器５で検出しＳＩＭ像を得ると共に、試料３よりＦＩＢ鏡筒１側に設置した２次電子発生用ターゲット１２からの２次電子を二次電子検出器４で検出し透過画像を得ているところである。この動作時には電子ビームの障害とならないため不使用の２次電子発生用ターゲット６は退避位置に、使用状態の２次電子発生用ターゲット１２はビーム軌道位置にセットされる。この例も修正加工に際し、また検査に際し試料３を移動させる必要がないため、煩雑な手間と時間が省け、また、試料の移動に伴いゴミ付着による新たな欠陥を生み出す恐れもない。そして、得られた透過像から、高アスペクト比のマスク３の開口部の表面から奥深い部分にある欠陥部分をも顕微鏡像に確実に捕え観察することができる。
【００１１】
【実施例２】
図４に示した例は試料ステージ３０の背後に設置した透過イオンビーム検出器として図３の例の２次電子発生用ターゲット６に換えて透過プローブ電流検出器７を用い、その電流を計測する微少電流計８を備えているものである。図中ＡはＦＩＢ鏡筒１からの集束イオンビームによってマスク３の表面からの２次電子を二次電子検出器４で検出しＳＩＭ像を得ると共に、試料ステージ３０の背後に設置した透過プローブ電流検出器７で検出した電流の値を微少電流計８で計測し透過画像を得ているところである。したがって、２次電子発生用ターゲット１２はイオンビーム軌道から外れるように退避位置（不使用）に、透過プローブ電流検出器７はイオンビーム軌道上にくる（使用）ようにそれぞれセットされている。図４のＢに示した状態はＥＢ鏡筒１１から電子ビームが照射され、試料３よりＦＩＢ鏡筒１側に設置した２次電子発生用ターゲット１２からの２次電子を二次電子検出器４で検出し透過画像を得ているところである。この動作時には電子ビームの障害とならないため不使用の透過プローブ電流検出器７は退避位置にセットされる。この例も修正加工に際し、また検査に際し試料３を移動させる必要がないため、煩雑な手間と時間が省け、また、試料の移動に伴いゴミ付着による新たな欠陥を生み出す恐れもない。そして、得られた透過像から、高アスペクト比のマスク３の開口部の表面から奥深い部分にある欠陥部分をも顕微鏡像に確実に捕え観察することができる。
【００１２】
【実施例３】
図５に示した例は透過電子ビーム検出器として図４の例の２次電子発生用ターゲット１２に換えて２次電子発生用ターゲット兼透過プローブ電流検出器１４を用い、その電流を計測する微少電流計１３を備えているものである。前記２次電子発生用ターゲット兼透過プローブ電流検出器１４は透過プローブ電流検出器としての匡体のビームが照射される側の外表面を２次電子発生用ターゲットとして形成されている。図中ＡはＦＩＢ鏡筒１からの集束イオンビームによってマスク３の表面からの２次電子を二次電子検出器４で検出しＳＩＭ像を得ると共に、試料ステージ３０の背後に設置した透過プローブ電流検出器７で検出した電流の値を微少電流計８で計測し透過画像を得ているところである。したがって、２次電子発生用ターゲット兼透過プローブ電流検出器１４はイオンビーム軌道から外れるように退避位置（不使用）に、透過プローブ電流検出器７はイオンビーム軌道上にくる（使用）ようにそれぞれセットされている。図４のＢに示した状態はＥＢ鏡筒１１から電子ビームが照射され、試料３よりＦＩＢ鏡筒１側に設置した２次電子発生用ターゲット兼透過プローブ電流検出器１４からの２次電子を二次電子検出器４で検出し透過画像を得ているところである。図に示されているようにこのときの２次電子発生用ターゲット兼透過プローブ電流検出器１４の位置は、２次電子発生用ターゲットとして形成された匡体の外表面が電子ビームの照射を受けるようにセットされる。そして、この動作時には電子ビームの障害とならないため不使用の透過プローブ電流検出器７は退避位置にセットされる。図４のＣに示した状態はＥＢ鏡筒１１から電子ビームが照射され、試料３よりＦＩＢ鏡筒１側に設置した２次電子発生用ターゲット兼透過プローブ電流検出器１４が透過プローブ電流検出器として機能するように電子ビームを匡体内で受けるようにその位置がセットされる。マスク３を透過した電子ビームを２次電子発生用ターゲット兼透過プローブ電流検出器１４が透過プローブ電流検出器として機能し、微少電流計１３で計測した電流値から透過画像を得ているところである。そして、この動作時には電子ビームの障害とならないため不使用の透過プローブ電流検出器７は退避位置にセットされる。この実施例では上記の３動作態様を取るために、２次電子発生用ターゲット兼透過プローブ電流検出器１４が２次電子発生用ターゲットとして機能する位置、透過プローブ電流検出器として機能する位置、そして不使用の退避位置と３つの位置に切替えられる。この例も修正加工に際し、また検査に際し試料３を移動させる必要がないため、煩雑な手間と時間が省け、また、試料の移動に伴いゴミ付着による新たな欠陥を生み出す恐れもない。そして、得られた透過像から、高アスペクト比のマスク３の開口部の表面から奥深い部分にある欠陥部分をも顕微鏡像に確実に捕え観察することができる。
以上の実施例はＦＩＢ鏡筒１とＥＢ鏡筒１１を試料３を挟んで同軸上の対向する位置に設置するものであった。これは試料がマスクであり貫通構造であることにより、試料３を移動すること無く修正加工と検査のための観察が実行出来る利点を有するものである。
【００１３】
【実施例４】
以下に示す実施例は従来のＦＩＢ−ＳＥＭデュアル装置のようにＦＩＢ鏡筒１とＥＢ鏡筒１１をある角度（例えば５５°）で取り付けた形態とＦＩＢ鏡筒１とＥＢ鏡筒１１が物理的に干渉しないように、ある距離だけ離して設置した形態の装置である。図６に示したものはＦＩＢ鏡筒１とＥＢ鏡筒１１をある角度で取り付けた形態のもので、この実施例の特徴は試料ステージ３０と透過ビーム検出器を一体構造とし、透過したイオンビームの検出器と電子ビームの検出器を兼用させた点にある。図中左側の実施例は透過ビーム検出器として２次電子発生ターゲット６（１２）を用い、図中右側の実施例は透過ビーム検出器として透過プローブ電流検出器７を用いたものである。図中Ａの状態は試料ステージ３０を水平状態において真上からの集束イオンビームをマスク３に照射し、その透過ビームを２次電子発生ターゲット６（１２）で受け、発生した２次電子を２次電子検出器５で検出してＦＩＢ透過像を得ているところである。図中Ｂの状態は試料ステージ３０を傾斜させ試料面に対し垂直方向からの電子ビームをマスク３に照射し、その透過ビームを２次電子発生ターゲット６（１２）で受け、発生した２次電子を２次電子検出器５で検出してＥＢ透過像を得ているところである。この図では２次電子検出器５をチャンバに固定するようにしたが、これも試料ステージ３０、透過ビーム検出器と一体構造であってもよい。
図中Ｃの状態は試料ステージ３０を水平状態において真上からの集束イオンビームをマスク３に照射し、その透過ビームを透過プローブ電流検出器７で受け、検出した電流を微少電流計８（１３）で計測してＦＩＢ透過像を得ているところであり、図中Ｄの状態は試料ステージ３０を傾斜させ試料面に対し垂直方向からの電子ビームをマスク３に照射し、その透過ビームを透過プローブ電流検出器７で受け、検出した電流を微少電流計８（１３）で計測してＥＢ透過像を得ているところである。
【００１４】
【実施例５】
図７に示したものはＦＩＢ鏡筒１とＥＢ鏡筒１１を所定間隔をあけて取り付けた形態のもので、この実施例の特徴も試料ステージ３０と透過ビーム検出器を一体構造とし、透過したイオンビームの検出器と電子ビームの検出器を兼用させた点で図６の実施例と同様である。図中左側の実施例は透過ビーム検出器として２次電子発生ターゲット６（１２）を用い、図中右側の実施例は透過ビーム検出器として透過プローブ電流検出器７を用いたものである。図中Ａの状態は試料ステージ３０をＦＩＢの光学軸上において真上からの集束イオンビーム２をマスク３に照射し、その透過ビームを２次電子発生ターゲット６（１２）で受け、発生した２次電子を２次電子検出器５で検出してＦＩＢ透過像を得ているところである。図中Ｂの状態は試料ステージ３０をＥＢの光学軸上に移動させて真上からの電子ビームをマスク３に照射し、その透過ビームを２次電子発生ターゲット６（１２）で受け、発生した２次電子を２次電子検出器５で検出してＥＢ透過像を得ているところである。この図では２次電子検出器５をチャンバに固定するようにしたが、これも試料ステージ３０、透過ビーム検出器と一体構造であってもよい。
図中Ｃの状態は試料ステージ３０をＦＩＢの光学軸上において真上からの集束イオンビームをマスク３に照射し、その透過ビームを透過プローブ電流検出器７で受け、検出した電流を微少電流計８（１３）で計測してＦＩＢ透過像を得ているところであり、図中Ｄの状態は試料ステージ３０をＥＢの光学軸上に移動させて真上からの電子ビームをマスク３に照射し、その透過ビームを透過プローブ電流検出器７で受け、検出した電流を微少電流計８（１３）で計測してＥＢ透過像を得ているところである。
【００１５】
【実施例６】
次に示す実施例は電子顕微鏡として上記のＳＥＭ顕微鏡筒ではなく、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）鏡筒を用いるものである。ＳＥＭ画像は偏向走査位置毎の情報を合成して画像化するものであるが、このＴＥＭ画像はビームが透過した部分をレンズ系を用い投影面に１枚の画像として結像させるものである。
図８に示した実施例はＦＩＢ鏡筒１とＴＥＭ鏡筒１６をある角度（例えば５５°）で取り付けた形態とし、透過ＦＩＢを検出する検出器とＴＥＭ像を投影結像させるレンズと投影板をそれぞれの光学軸上に配置したものである。図中左側の実施例は透過ＦＩＢ検出器として２次電子発生ターゲット６を用い、図中右側の実施例は透過ＦＩＢ検出器として透過プローブ電流検出器７を用いたものである。Ａに示した状態は試料ステージ３０を水平状態において真上からの集束イオンビームをマスク３に照射し、その透過ビームを２次電子発生ターゲット６で受け、発生した２次電子を２次電子検出器５で検出してＦＩＢ透過像を得ているところである。図中Ｂの状態は試料ステージ３０を傾斜させ試料面に対し垂直方向からの観察用電子ビーム１５をマスク３に照射し、その透過ビームを透過電子ビーム拡大投影レンズ１７を介し投影板１８上でＴＥＭ像を得ているところである。
図中Ｃの状態は試料ステージ３０を水平状態において真上からの集束イオンビーム２をマスク３に照射し、その透過ビームを透過プローブ電流検出器７で受け、検出した電流を微少電流計８で計測してＦＩＢ透過像を得ているところであり、図中Ｄの状態は試料ステージ３０を傾斜させ試料面に対し垂直方向からの観察用電子ビーム１５をマスク３に照射し、その透過ビームを透過電子ビーム拡大投影レンズ１７を介し投影板１８上でＴＥＭ像を得ているところである。
【００１６】
【実施例７】
図９に示したものはＦＩＢ鏡筒１とＴＥＭ鏡筒１６を所定間隔をあけて取り付けた形態のもので、透過ＦＩＢを検出する検出器とＴＥＭ像を投影結像させるレンズと投影板をそれぞれの光学軸上に配置したものである。図中左側の実施例は透過ＦＩＢ検出器として２次電子発生ターゲット６を用い、図中右側の実施例は透過ＦＩＢ検出器として透過プローブ電流検出器７を用いたものである。図中Ａの状態は試料ステージ３０をＦＩＢの光学軸上において真上からの集束イオンビーム２をマスク３に照射し、その透過ビームを２次電子発生ターゲット６で受け、発生した２次電子を２次電子検出器５で検出してＦＩＢ透過像を得ているところである。図中Ｂの状態は試料ステージ３０をＥＢの光学軸上に移動させて真上からの観察用電子ビーム１５をマスク３に照射し、その透過ビームを透過電子ビーム拡大投影レンズ１７を介し投影板１８上でＴＥＭ像を得ているところである。
図中Ｃの状態は試料ステージ３０をＦＩＢの光学軸上において真上からの集束イオンビームをマスク３に照射し、その透過ビームを透過プローブ電流検出器７で受け、検出した電流を微少電流計８で計測してＦＩＢ透過像を得ているところであり、図中Ｄの状態は試料ステージ３０をＥＢの光学軸上に移動させて真上から観察用電子ビーム１５をマスク３に照射し、その透過ビームを透過電子ビーム拡大投影レンズ１７を介し投影板１８上でＴＥＭ像を得ているところである。
図８と図９に示した実施例で用いられる投影板１８には蛍光体が塗布された蛍光板を使用し観察用電子ビーム１５が透過した部分の投影像を可視画像とし、それをビデオカメラによって撮像しディスプレイ上に表示することができる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の微細ステンシル構造修正装置は、荷電粒子ビームを照射走査して、微細ステンシル構造試料の欠陥個所の形状をエッチング及び／又はデポジション機能によって修正する装置において、ビーム源から見て試料の後方に透過ビームを検出する手段を設置したしたものであるから、微細ステンシル構造の貫通穴を透過したビームの走査画像が得られ、これにより高アスペクト比の穴において、その深さ位置に関わり無くその３次元的な欠陥形状を観察把握することができる。透過ビーム検出手段として、吸収電流検出器や２次電子を放出するビームターゲットと二次荷電粒子検出器を採用した本発明は、確実に微細ステンシル構造の貫通穴を透過したビームを捕えることができるので、所望の欠陥形状を鮮明に観察把握することができる。
加工用一次ビームの他に観察用一次ビームとして走査型透過電子顕微鏡機能を備えた本発明の微細ステンシル構造修正装置は、電子線による透過像を利用することで、より実際の使用条件に近い条件で欠陥形状の正確な判断が可能となるため、従来のような周辺部の類似パターンとの比較による修正形状の作成よりも正確な修正に必要な加工条件の設定が行える。このとき、電子ビームによるマスク透過イメージとマスク裏面ＳＥＭイメージ、及び、マスク表面のＦＩＢによるＳＩＭイメージを組み合わせて、より正確な３次元的な修正加工条件の設定が実現できる。また、イオンビームより試料に対するダメージの少ない電子顕微鏡による透過画像による観察ができ、しかも同じチャンバー内で観察ができるため煩雑な手間と時間が省け、また、装置間の試料の移動に伴いゴミ付着による新たな欠陥を生み出す恐れもない。
【００１８】
本発明の微細ステンシル構造修正装置は、加工用一次ビームの他に観察用一次ビームとして透過型電子顕微鏡機能を備え、試料の後方に設置した透過ビームを検出する手段として微細ステンシル構造試料の透過穴を透過した透過電子を拡大投影するレンズ系と投影板を採用したことにより、イオンビームより試料に対するダメージの少ない透過型電子顕微鏡像として、高アスペクト比の穴の深さ位置に関わり無くその３次元的な欠陥形状を観察把握することができる。
本発明の微細ステンシル構造修正装置は、試料が貫通穴構造であることを踏まえ、加工用一次ビームの荷電粒子鏡筒と観察用一次ビームの電子鏡筒とを微細ステンシル構造試料を挟んで対向配置したことにより、ステージ上の試料を移動させることなく修正加工と検査が交互に行えるので、作業に位置合わせ等の煩雑な手間と時間が省け、また、試料の移動に伴いゴミ付着による新たな欠陥を生み出す恐れもない。そして、不使用時には退避可能形態で設置したので、互いの透過ビーム検出器が他方のビーム照射の障害とならないだけでなく、使用時の位置のある透過ビーム検出器は他のビーム鏡筒へビームの直接照射がなされないためのシャッターとして機能する。
試料の後方に設置した透過ビームを検出する手段が、吸収電流検出器と２次電子を放出するビームターゲット機能を切替え可能にするものである本発明の微細ステンシル構造修正装置は単純でコンパクトな構成で２種類の透過画像を得ることができる。更に、吸収電流検出器と２次電子を放出するビームターゲット機能の機能切替えと他のビーム放射の障害とならないための３つの位置をとるようにした本発明の微細ステンシル構造修正装置は対向位置にＥＢ鏡筒を配置することが可能で、コンパクトな構造で多機能な装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本構成を示した図で、Ａは透過ビーム検出器として２次電子発生用ターゲットを用いた例、Ｂはプローブ電流検出器を用いた例である。
【図２】本発明が対象とする高アスペクト比の電子ビーム露光用マスクの貫通構造における欠陥部位置と観察像の関係を説明する図である。
【図３】対向位置にＦＩＢ鏡筒とＥＢ鏡筒を配置した本発明の１実施例を示す図で、透過ＦＩＢ検出器として２次電子発生用ターゲットを用いた例である。
【図４】対向位置にＦＩＢ鏡筒とＥＢ鏡筒を配置した本発明の１実施例を示す図で、透過ＦＩＢ検出器としてプローブ電流検出器を用いた例である。
【図５】対向位置にＦＩＢ鏡筒とＥＢ鏡筒を配置し、透過ＦＩＢ検出器として２次電子発生用ターゲットとプローブ電流検出器の機能をもつものを採用した実施例において、切替え機能と退避状態を説明する図である。
【図６】所定角度でＦＩＢ鏡筒とＥＢ鏡筒を配置し、透過ビーム検出器として２次電子発生用ターゲットまたはプローブ電流検出器を採用した実施例を説明する図である。
【図７】所定間隔でＦＩＢ鏡筒とＥＢ鏡筒を平行配置し、透過ビーム検出器として２次電子発生用ターゲットまたはプローブ電流検出器を採用した実施例を説明する図である。
【図８】所定角度でＦＩＢ鏡筒とＴＥＭ鏡筒を配置し、透過電子検出器としてレンズ系と投影板を備えると共に、透過ＦＩＢ検出器として２次電子発生用ターゲットまたはプローブ電流検出器を採用した実施例を説明する図である。
【図９】所定間隔でＦＩＢ鏡筒とＴＥＭ鏡筒を平行配置し、透過電子検出器としてレンズ系と投影板を備えると共に、透過ＦＩＢ検出器として２次電子発生用ターゲットまたはプローブ電流検出器を採用した実施例を説明する図である。
【図１０】従来のＦＩＭ−ＳＥＭデュアル装置の構成を説明する図である。
【符号の説明】
１：集束イオンビーム鏡筒（ＦＩＢ鏡筒）
２：加工・観察用一次ビーム（ＦＩＢ）
３：電子ビーム露光用マスク（試料）
４：二次電子検出器（表面観察像用）
５：二次電子検出器（透過観察像用）
６：二次電子発生用ターゲット（ＦＩＢ鏡筒用）
７：透過プローブ電流検出器
８：微少電流計（ＦＩＢ鏡筒用）
９：電子ビーム露光用マスク断面拡大
１０：欠陥
１１：走査電子顕微鏡鏡筒（ＳＥＭ鏡筒）
１２：二次電子発生用ターゲット（ＳＥＭ鏡筒用）
１３：微少電流計（ＳＥＭ鏡筒用）
１４：二次電子発生用ターゲット兼透過プローブ電流検出器（ＳＥＭ鏡筒用）
１５：観察用一次ビーム（電子ビーム）
１６：透過電子顕微鏡鏡筒（ＴＥＭ鏡筒）
１７：透過電子ビーム拡大投影レンズ
１８：投影板
３０：試料ステージ
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビーム露光用（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：ＥＰＬ）ステンシルマスクのような微細ステンシル構造を持つ試料の形状欠陥修正の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パソコンや携帯電話といった最近の電子機器の小型高性能化を可能にしたのはＬＳＩの高密度化、システム化によるところが大きい。僅か数ミリ四方の半導体チップに数百万個以上の素子が詰め込まれる状況中で回路パターンを描く線幅もミクロンからナノのオーダーになってきており、それを実現するためのリソグラフィの技術開発が繰り広げられている。今までのリソグラフィの主流は光リソグラフィ技術であったが、パターンの微細化に対応して使用する光の波長も極力短いものとし、短波長のレーザを用いて行なうことになるが、その加工も光学系やレジストの問題があって、光露光装置による微細化への対応はそろそろ限界というところにきている。そこで、光に代わって将来性を有望視されているのが電子ビームや極短紫外線を線源とする技術である。
その電子ビームを線源とするリソグラフィにおいて用いられる電子ビーム露光用マスクの欠陥の有無、場所、形状は、実際の露光装置での露光試験や、電子顕微鏡のような電子ビーム装置の透過像観察により判断される。欠陥が発見された電子ビーム露光用マスクは、集束イオンビーム（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ：ＦＩＢ）装置のエッチング機能を利用した付着異物の除去（黒欠陥修正）とイオンビーム誘起デポジション機能を利用した欠落部付加加工（白欠陥修正）によって欠陥が修正される。また、集束イオンビームを電子ビーム露光用マスク表面（試料表面）に照射走査して、試料面から発生する二次荷電粒子（例えば二次電子、二次イオン等）を試料表面よりも前方（イオン源側）に設置された二次荷電粒子検出器により検出し、その試料表面の情報から走査イオン顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｉｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＩＭ）像を得て、欠陥の場所や形状を判断し、加工の進み具合を観察し、欠陥修正実施後の形状確認をして目的の加工が完了したかを判断している。
【０００３】
ところが、この電子ビーム露光用マスクは、電子線に対する非透過性を実現するために、露光に使用する電子ビームのエネルギーと電子ビーム露光用マスクの材質に応じて、ある程度の厚みが必要であるが、露光パターンルールの微細化に対応するため電子線を透過するための開口部は狭くなるので、幅に対する厚さ寸法は高アスペクト比の微細ステンシル構造となっている。高アスペクト比の構造になればなるほど、開口部の表面から奥深い部分にある欠陥部分はイオンビーム照射により発生する二次電子が検出器に届き難くなって充分な電子捕捉ができないために、表面方向からのＳＩＭ像では観察が難しい。すなわち、深い穴若しくは深い溝部の底の方からの２次電子はマスク表面の開口部を経て検出器まで届き難く、従来のＳＩＭ像から欠陥修正部の形状を正確に判別することが困難であった。そのため、奥深い部分の仕上がり形状を正確に確認することができず、そのため加工残しがでるという問題が発生することになる。
また、粒子径と質量の大きいイオンビームとそれらが小さい電子ビームでは、試料（電子ビーム露光用マスク）に対する透過特性が異なっており、イオンビームがより深い部分の素材から２次電子を叩き出すことができることを利用した、３次元的な欠陥構造を正確に把握する技術や、欠陥修正結果についての３次元的な評価（検査）を行う技術についても、この高アスペクト比の厚い試料（微細ステンシル構造）に関して深い部分の検査は表面方向からのＳＩＭ像観察のみでは困難である。
【０００４】
ＦＩＢにより欠陥修正を行なった電子ビーム露光用マスクに対して、同じＦＩＢ装置による顕微鏡観察で修正後の形状を検査、確認することが前述のように困難であるため、結局、露光装置や透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）、あるいは、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）などの他の電子ビーム装置での評価検査（露光形状、投影像、ＳＥＭ像による表面形状の確認）が行われることになるが、このような装置間にまたがった、修正、検査のサイクルを繰り返すことは、試料を一方の装置の真空チャンバから取出して他方の真空チャンバに移し、環境状態を整えると共に位置合わせを行ない加工・検査を実行するという煩雑な手間と時間がかかり、また、試料の移動に伴いゴミ付着による新たな欠陥を生み出す恐れがある。
また、電子ビームにより検査を行なう場合、表面形状を観察するためのＳＥＭ像と、開口部の投影像に対応する透過像を観察することが必要である。従って、電子ビームはマスク表面に直交方向から入射しなければならないわけであるが、電子ビームを電子ビーム露光用マスク表面に垂直入射するために、例えば、図１０のＡに示す従来のＦＩＢ−ＳＥＭデュアル装置のようにＦＩＢ鏡筒１とＳＥＭ鏡筒１１をある角度（例えば５５°）で取り付けた装置では、修正（図のＡ）、検査（図のＢ）の切り替え時に、図に示したようにステージ３０を大きく傾斜することが必要となるし、図１０のＣに示すＦＩＢ鏡筒１とＳＥＭ鏡筒１１が物理的に干渉しないように、ある距離だけ離して設置した形態の場合にも、修正時のＣから検査時のＤに示すようにステージ３０を水平方向へ大きく移動させることが必要となる。これら従来のＦＩＢ−ＳＥＭデュアル装置は試料を装置間で移動する必要が無い点で、ゴミ付着問題や操作時間短縮に対しては有利であるが、欠陥修正のためのイオンビームについても、加工後の壁面の垂直性を実現するために、マスク表面に対して垂直に入射することが厳密に要求され、試料ステージを大きく動かさなければならないので、加工精度の点で不利である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような諸問題を踏まえ、本発明の課題は、微細ステンシル構造の電子ビーム露光用マスクにおける欠陥を修正加工するだけで無く、開口部の表面から奥深い部分にある欠陥部分を顕微鏡像に捕え観察することができる集束イオンビーム装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の微細ステンシル構造修正装置は荷電粒子ビームを照射走査して、微細ステンシル構造試料の欠陥個所の形状をエッチング及び／又はデポジション機能によって修正する装置において、ビーム源から見て試料の後方に透過ビームを検出する手段を配置するようにしたものであって、当該検出手段として吸収電流検出器や透過ビームターゲットと二次荷電粒子検出器の組合せを採用するものである。
また、ＦＩＢによる加工の後、微細ステンシル構造試料を装置の外へ出すことなく、しかも試料の移動を極力抑えて加工結果を確認するための走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）または透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）の鏡筒を同じＦＩＢ鏡筒と同一の真空チャンバーに設置する。また、観察用一次ビームとして透過型電子顕微鏡機能を備え、試料の後方に設置した透過ビームを検出する手段として透過電子を拡大投影する蛍光板等の投影板を採用した。
加工用一次ビームと観察用一次ビームを微細ステンシル構造試料をはさんで対向して配置し、互いの透過ビーム検出器が他方のビーム照射の障害となることをさけるため不使用時には退避可能形態で設置した。
試料の後方に設置した透過ビームを検出する手段が、吸収電流検出器と２次電子を放出するビームターゲット機能を果たすものであり、その機能切替えと他のビーム放射の障害とならないための３つの位置をとれる形態で設置した。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図２のＡに示すようなアスペクト比が高い微細ステンシル構造の電子ビーム露光用マスクにおける表面に近い部分の欠陥は走査型イオン顕微鏡（ＳＩＭ）で観察することが可能であるが、Ｂに示すように開口部の表面から奥深い部分にある欠陥部分は検出器が二次荷電粒子を検出して顕微鏡像で観察することができない。このような欠陥を観察するためには透過型電子顕微鏡を用い透過像で観察することが可能である。しかし、前述したように集束イオンビーム（ＦＩＢ）装置で欠陥を修正しては、当該試料を透過型電子顕微鏡に移し検査を行なっていたのでは不具合である。そこで本発明では、アスペクト比が高い微細ステンシル構造の電子ビーム露光用マスクにおける開口部の表面から奥深い部分にある欠陥を顕微鏡像に捕え観察することができるようにするため、透過像を観察できる機能をＦＩＢ装置自体にもたせることに想到したものであって、これは被検査体である電子ビーム露光用マスク（例えばＥＰＬマスク，ＬＥＥＰＬマスク等）が貫通構造であることを利用したのである。
【０００８】
図１のＡに本発明の基本構成を示す。欠陥修正のためのＦＩＢ鏡筒１と試料のマスク３を固定、移動するための試料ステージ３０、集束イオンビーム２を受け試料３から叩き出された２次荷電粒子を検出する２次荷電粒子検出器４と図示していないガス銃の構成は従来のＦＩＢ装置の構成と同じである。本発明に特有の構成は試料ステージ３０の背後に設置した２次電子発生用ターゲット６とそのターゲット６から叩き出された２次荷電粒子を検出する２次荷電粒子検出器５の配備にある。また、前記試料ステージ３０は、上下方向からの一次ビーム（イオン、電子）の入射、及び、上下方向でのこれらの一次ビームの透過粒子の検出や二次粒子の検出を行なうために、中央部分は穴開き構造となっている。また、前記試料ステージ３０は、加工形状の垂直性を実現するために、任意方向に対して、マスクの傾斜角を制御できる機能を持っている。
ＦＩＢ鏡筒１から照射されたイオンビーム２は、試料ステージ３０の背後に設置した２次電子発生用ターゲット６に到達し、その部分から２次電子を叩き出し、該電子は２次荷電粒子検出器５によって検出される。その検出信号をビーム偏向情報に対応させて走査画像を表示させると図２のＢに示したような透過像が得られる。これは透過画像であるから、電子ビーム露光用マスクにおける開口部の表面から浅い位置の欠陥も奥深い部分にある欠陥も同様に検出できる。
図１のＢに示したものは２次電子発生用ターゲット６に換えて透過プローブ電流検出器７を試料ステージ３０の背後に設置し、２次荷電粒子検出器５に換えて透過プローブ電流検出器７で検出した電流値を測る微少電流計８を備えたものである。ＦＩＢ鏡筒１から照射されたイオンビーム２は、試料ステージ３０の背後に設置した透過プローブ電流検出器７に到達し、荷電粒子であるイオンを受けて流れる微少電流を微少電流計８で計測する。その計測信号をビーム偏向情報に対応させて走査画像を表示させるとこれも図２のＢに示したような透過像が得られる。これは透過画像であり、電子ビーム露光用マスクにおける開口部の表面から浅い位置の欠陥も奥深い部分にある欠陥も同様に検出できる。
以上の例は欠陥修正を行なうＦＩＢ鏡筒と試料を観察する検査用のＦＩＢ鏡筒を兼用させ、試料を観察する際には試料ステージ３０の背後に設置した透過ビームの検出器を用いるようにしたもので、修正加工に際しても、検査に際しても試料３を移動させる必要がないため、煩雑な手間と時間が省け、また、試料の移動に伴いゴミ付着による新たな欠陥を生み出す恐れもない。
ここでは試料の後方に設置した透過ビームを検出する手段として吸収電流検出器と２次電子を放出するビームターゲットと二次荷電粒子検出器で構成されたものを示したが、後述の図５に示すような両機能を兼用するものを採用することも可能である。
【０００９】
【実施例１】
次に、欠陥修正を行なうＦＩＢ鏡筒と試料を観察する検査用の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）或いは透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を一つの装置に備えたＦＩＢ−ＳＥＭ（ＴＥＭ）デュアル装置の例を説明する。図３のＡに示したものは欠陥修正を行なうＦＩＢ鏡筒１と、欠陥修正必要個所の確認（３次元的修正形状を観察、作成も含む）と修正終了後の検査のための電子ビーム用鏡筒１１とを対向した位置に取り付けたマスク欠陥修正装置である。ＦＩＢ鏡筒１側にＳＩＭ像を観察するための二次電子検出器４と、対向した位置に取り付けられている電子ビーム用（ＥＢ）鏡筒１１からの電子線でマスクの透過イメージを観察するために使用する２次電子発生用ターゲット１２（透過電子検出器）、及び、ＦＩＢによるデポジション加工を行う場合に、加工領域に原料用化合物ガスを供給するためのガス銃（図示せず）が取り付けられている。
上記２次電子発生用ターゲット１２は、ＥＢ鏡筒１１とマスク３を挟んで対向する位置の電子ビーム軌道上に配置されていることが必要となるが、この位置はＦＩＢ鏡筒１とマスク３の間のイオンビーム軌道の位置と重なるので、使用／不使用によって検出器の位置を出し入れすることができる機構を備えるようにする。一方、ＥＢ鏡筒側１１には、マスク裏面のＳＥＭ像を観察するための二次電子検出器５と、マスクを透過してきたイオンビームを検出するための２次電子発生用ターゲット６（透過型検出器）を配置する。この２次電子発生用ターゲット６は電子ビーム軌道上において作動するものであるから、これも使用／不使用によって検出器の位置を出し入れすることができる機構を備える必要がある。
なお、使用／不使用によって検出器の位置を出し入れすることができる機構において、使用時の位置にある検出器は他方のビーム鏡筒へ使用ビームの直接照射を回避するシャッターとしての機能を果たすものともなっている。
【００１０】
図３のＡに示した状態はＦＩＢ鏡筒１からの集束イオンビーム２によってマスク３の表面からの２次電子を二次電子検出器４で検出しＳＩＭ像を得ると共に、試料ステージ３０の背後に設置した２次電子発生用ターゲット６からの２次電子を二次電子検出器５で検出し透過画像を得ているところである。したがって、２次電子発生用ターゲット１２はイオンビーム軌道から外れるように退避位置（不使用）に、２次電子発生用ターゲット６はイオンビーム軌道上にくる（使用）ようにそれぞれセットされている。図３のＢに示した状態はＥＢ鏡筒１１から電子ビームが照射され、マスク３裏面からの２次電子を二次電子検出器５で検出しＳＩＭ像を得ると共に、試料３よりＦＩＢ鏡筒１側に設置した２次電子発生用ターゲット１２からの２次電子を二次電子検出器４で検出し透過画像を得ているところである。この動作時には電子ビームの障害とならないため不使用の２次電子発生用ターゲット６は退避位置に、使用状態の２次電子発生用ターゲット１２はビーム軌道位置にセットされる。この例も修正加工に際し、また検査に際し試料３を移動させる必要がないため、煩雑な手間と時間が省け、また、試料の移動に伴いゴミ付着による新たな欠陥を生み出す恐れもない。そして、得られた透過像から、高アスペクト比のマスク３の開口部の表面から奥深い部分にある欠陥部分をも顕微鏡像に確実に捕え観察することができる。
【００１１】
【実施例２】
図４に示した例は試料ステージ３０の背後に設置した透過イオンビーム検出器として図３の例の２次電子発生用ターゲット６に換えて透過プローブ電流検出器７を用い、その電流を計測する微少電流計８を備えているものである。図中ＡはＦＩＢ鏡筒１からの集束イオンビームによってマスク３の表面からの２次電子を二次電子検出器４で検出しＳＩＭ像を得ると共に、試料ステージ３０の背後に設置した透過プローブ電流検出器７で検出した電流の値を微少電流計８で計測し透過画像を得ているところである。したがって、２次電子発生用ターゲット１２はイオンビーム軌道から外れるように退避位置（不使用）に、透過プローブ電流検出器７はイオンビーム軌道上にくる（使用）ようにそれぞれセットされている。図４のＢに示した状態はＥＢ鏡筒１１から電子ビームが照射され、試料３よりＦＩＢ鏡筒１側に設置した２次電子発生用ターゲット１２からの２次電子を二次電子検出器４で検出し透過画像を得ているところである。この動作時には電子ビームの障害とならないため不使用の透過プローブ電流検出器７は退避位置にセットされる。この例も修正加工に際し、また検査に際し試料３を移動させる必要がないため、煩雑な手間と時間が省け、また、試料の移動に伴いゴミ付着による新たな欠陥を生み出す恐れもない。そして、得られた透過像から、高アスペクト比のマスク３の開口部の表面から奥深い部分にある欠陥部分をも顕微鏡像に確実に捕え観察することができる。
【００１２】
【実施例３】
図５に示した例は透過電子ビーム検出器として図４の例の２次電子発生用ターゲット１２に換えて２次電子発生用ターゲット兼透過プローブ電流検出器１４を用い、その電流を計測する微少電流計１３を備えているものである。前記２次電子発生用ターゲット兼透過プローブ電流検出器１４は透過プローブ電流検出器としての匡体のビームが照射される側の外表面を２次電子発生用ターゲットとして形成されている。図中ＡはＦＩＢ鏡筒１からの集束イオンビームによってマスク３の表面からの２次電子を二次電子検出器４で検出しＳＩＭ像を得ると共に、試料ステージ３０の背後に設置した透過プローブ電流検出器７で検出した電流の値を微少電流計８で計測し透過画像を得ているところである。したがって、２次電子発生用ターゲット兼透過プローブ電流検出器１４はイオンビーム軌道から外れるように退避位置（不使用）に、透過プローブ電流検出器７はイオンビーム軌道上にくる（使用）ようにそれぞれセットされている。図４のＢに示した状態はＥＢ鏡筒１１から電子ビームが照射され、試料３よりＦＩＢ鏡筒１側に設置した２次電子発生用ターゲット兼透過プローブ電流検出器１４からの２次電子を二次電子検出器４で検出し透過画像を得ているところである。図に示されているようにこのときの２次電子発生用ターゲット兼透過プローブ電流検出器１４の位置は、２次電子発生用ターゲットとして形成された匡体の外表面が電子ビームの照射を受けるようにセットされる。そして、この動作時には電子ビームの障害とならないため不使用の透過プローブ電流検出器７は退避位置にセットされる。図４のＣに示した状態はＥＢ鏡筒１１から電子ビームが照射され、試料３よりＦＩＢ鏡筒１側に設置した２次電子発生用ターゲット兼透過プローブ電流検出器１４が透過プローブ電流検出器として機能するように電子ビームを匡体内で受けるようにその位置がセットされる。マスク３を透過した電子ビームを２次電子発生用ターゲット兼透過プローブ電流検出器１４が透過プローブ電流検出器として機能し、微少電流計１３で計測した電流値から透過画像を得ているところである。そして、この動作時には電子ビームの障害とならないため不使用の透過プローブ電流検出器７は退避位置にセットされる。この実施例では上記の３動作態様を取るために、２次電子発生用ターゲット兼透過プローブ電流検出器１４が２次電子発生用ターゲットとして機能する位置、透過プローブ電流検出器として機能する位置、そして不使用の退避位置と３つの位置に切替えられる。この例も修正加工に際し、また検査に際し試料３を移動させる必要がないため、煩雑な手間と時間が省け、また、試料の移動に伴いゴミ付着による新たな欠陥を生み出す恐れもない。そして、得られた透過像から、高アスペクト比のマスク３の開口部の表面から奥深い部分にある欠陥部分をも顕微鏡像に確実に捕え観察することができる。
以上の実施例はＦＩＢ鏡筒１とＥＢ鏡筒１１を試料３を挟んで同軸上の対向する位置に設置するものであった。これは試料がマスクであり貫通構造であることにより、試料３を移動すること無く修正加工と検査のための観察が実行出来る利点を有するものである。
【００１３】
【実施例４】
以下に示す実施例は従来のＦＩＢ−ＳＥＭデュアル装置のようにＦＩＢ鏡筒１とＥＢ鏡筒１１をある角度（例えば５５°）で取り付けた形態とＦＩＢ鏡筒１とＥＢ鏡筒１１が物理的に干渉しないように、ある距離だけ離して設置した形態の装置である。図６に示したものはＦＩＢ鏡筒１とＥＢ鏡筒１１をある角度で取り付けた形態のもので、この実施例の特徴は試料ステージ３０と透過ビーム検出器を一体構造とし、透過したイオンビームの検出器と電子ビームの検出器を兼用させた点にある。図中左側の実施例は透過ビーム検出器として２次電子発生ターゲット６（１２）を用い、図中右側の実施例は透過ビーム検出器として透過プローブ電流検出器７を用いたものである。図中Ａの状態は試料ステージ３０を水平状態において真上からの集束イオンビームをマスク３に照射し、その透過ビームを２次電子発生ターゲット６（１２）で受け、発生した２次電子を２次電子検出器５で検出してＦＩＢ透過像を得ているところである。図中Ｂの状態は試料ステージ３０を傾斜させ試料面に対し垂直方向からの電子ビームをマスク３に照射し、その透過ビームを２次電子発生ターゲット６（１２）で受け、発生した２次電子を２次電子検出器５で検出してＥＢ透過像を得ているところである。この図では２次電子検出器５をチャンバに固定するようにしたが、これも試料ステージ３０、透過ビーム検出器と一体構造であってもよい。
図中Ｃの状態は試料ステージ３０を水平状態において真上からの集束イオンビームをマスク３に照射し、その透過ビームを透過プローブ電流検出器７で受け、検出した電流を微少電流計８（１３）で計測してＦＩＢ透過像を得ているところであり、図中Ｄの状態は試料ステージ３０を傾斜させ試料面に対し垂直方向からの電子ビームをマスク３に照射し、その透過ビームを透過プローブ電流検出器７で受け、検出した電流を微少電流計８（１３）で計測してＥＢ透過像を得ているところである。
【００１４】
【実施例５】
図７に示したものはＦＩＢ鏡筒１とＥＢ鏡筒１１を所定間隔をあけて取り付けた形態のもので、この実施例の特徴も試料ステージ３０と透過ビーム検出器を一体構造とし、透過したイオンビームの検出器と電子ビームの検出器を兼用させた点で図６の実施例と同様である。図中左側の実施例は透過ビーム検出器として２次電子発生ターゲット６（１２）を用い、図中右側の実施例は透過ビーム検出器として透過プローブ電流検出器７を用いたものである。図中Ａの状態は試料ステージ３０をＦＩＢの光学軸上において真上からの集束イオンビーム２をマスク３に照射し、その透過ビームを２次電子発生ターゲット６（１２）で受け、発生した２次電子を２次電子検出器５で検出してＦＩＢ透過像を得ているところである。図中Ｂの状態は試料ステージ３０をＥＢの光学軸上に移動させて真上からの電子ビームをマスク３に照射し、その透過ビームを２次電子発生ターゲット６（１２）で受け、発生した２次電子を２次電子検出器５で検出してＥＢ透過像を得ているところである。この図では２次電子検出器５をチャンバに固定するようにしたが、これも試料ステージ３０、透過ビーム検出器と一体構造であってもよい。
図中Ｃの状態は試料ステージ３０をＦＩＢの光学軸上において真上からの集束イオンビームをマスク３に照射し、その透過ビームを透過プローブ電流検出器７で受け、検出した電流を微少電流計８（１３）で計測してＦＩＢ透過像を得ているところであり、図中Ｄの状態は試料ステージ３０をＥＢの光学軸上に移動させて真上からの電子ビームをマスク３に照射し、その透過ビームを透過プローブ電流検出器７で受け、検出した電流を微少電流計８（１３）で計測してＥＢ透過像を得ているところである。
【００１５】
【実施例６】
次に示す実施例は電子顕微鏡として上記のＳＥＭ顕微鏡筒ではなく、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）鏡筒を用いるものである。ＳＥＭ画像は偏向走査位置毎の情報を合成して画像化するものであるが、このＴＥＭ画像はビームが透過した部分をレンズ系を用い投影面に１枚の画像として結像させるものである。
図８に示した実施例はＦＩＢ鏡筒１とＴＥＭ鏡筒１６をある角度（例えば５５°）で取り付けた形態とし、透過ＦＩＢを検出する検出器とＴＥＭ像を投影結像させるレンズと投影板をそれぞれの光学軸上に配置したものである。図中左側の実施例は透過ＦＩＢ検出器として２次電子発生ターゲット６を用い、図中右側の実施例は透過ＦＩＢ検出器として透過プローブ電流検出器７を用いたものである。Ａに示した状態は試料ステージ３０を水平状態において真上からの集束イオンビームをマスク３に照射し、その透過ビームを２次電子発生ターゲット６で受け、発生した２次電子を２次電子検出器５で検出してＦＩＢ透過像を得ているところである。図中Ｂの状態は試料ステージ３０を傾斜させ試料面に対し垂直方向からの観察用電子ビーム１５をマスク３に照射し、その透過ビームを透過電子ビーム拡大投影レンズ１７を介し投影板１８上でＴＥＭ像を得ているところである。
図中Ｃの状態は試料ステージ３０を水平状態において真上からの集束イオンビーム２をマスク３に照射し、その透過ビームを透過プローブ電流検出器７で受け、検出した電流を微少電流計８で計測してＦＩＢ透過像を得ているところであり、図中Ｄの状態は試料ステージ３０を傾斜させ試料面に対し垂直方向からの観察用電子ビーム１５をマスク３に照射し、その透過ビームを透過電子ビーム拡大投影レンズ１７を介し投影板１８上でＴＥＭ像を得ているところである。
【００１６】
【実施例７】
図９に示したものはＦＩＢ鏡筒１とＴＥＭ鏡筒１６を所定間隔をあけて取り付けた形態のもので、透過ＦＩＢを検出する検出器とＴＥＭ像を投影結像させるレンズと投影板をそれぞれの光学軸上に配置したものである。図中左側の実施例は透過ＦＩＢ検出器として２次電子発生ターゲット６を用い、図中右側の実施例は透過ＦＩＢ検出器として透過プローブ電流検出器７を用いたものである。図中Ａの状態は試料ステージ３０をＦＩＢの光学軸上において真上からの集束イオンビーム２をマスク３に照射し、その透過ビームを２次電子発生ターゲット６で受け、発生した２次電子を２次電子検出器５で検出してＦＩＢ透過像を得ているところである。図中Ｂの状態は試料ステージ３０をＥＢの光学軸上に移動させて真上からの観察用電子ビーム１５をマスク３に照射し、その透過ビームを透過電子ビーム拡大投影レンズ１７を介し投影板１８上でＴＥＭ像を得ているところである。
図中Ｃの状態は試料ステージ３０をＦＩＢの光学軸上において真上からの集束イオンビームをマスク３に照射し、その透過ビームを透過プローブ電流検出器７で受け、検出した電流を微少電流計８で計測してＦＩＢ透過像を得ているところであり、図中Ｄの状態は試料ステージ３０をＥＢの光学軸上に移動させて真上から観察用電子ビーム１５をマスク３に照射し、その透過ビームを透過電子ビーム拡大投影レンズ１７を介し投影板１８上でＴＥＭ像を得ているところである。
図８と図９に示した実施例で用いられる投影板１８には蛍光体が塗布された蛍光板を使用し観察用電子ビーム１５が透過した部分の投影像を可視画像とし、それをビデオカメラによって撮像しディスプレイ上に表示することができる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の微細ステンシル構造修正装置は、荷電粒子ビームを照射走査して、微細ステンシル構造試料の欠陥個所の形状をエッチング及び／又はデポジション機能によって修正する装置において、ビーム源から見て試料の後方に透過ビームを検出する手段を設置したしたものであるから、微細ステンシル構造の貫通穴を透過したビームの走査画像が得られ、これにより高アスペクト比の穴において、その深さ位置に関わり無くその３次元的な欠陥形状を観察把握することができる。透過ビーム検出手段として、吸収電流検出器や２次電子を放出するビームターゲットと二次荷電粒子検出器を採用した本発明は、確実に微細ステンシル構造の貫通穴を透過したビームを捕えることができるので、所望の欠陥形状を鮮明に観察把握することができる。
加工用一次ビームの他に観察用一次ビームとして走査型透過電子顕微鏡機能を備えた本発明の微細ステンシル構造修正装置は、電子線による透過像を利用することで、より実際の使用条件に近い条件で欠陥形状の正確な判断が可能となるため、従来のような周辺部の類似パターンとの比較による修正形状の作成よりも正確な修正に必要な加工条件の設定が行える。このとき、電子ビームによるマスク透過イメージとマスク裏面ＳＥＭイメージ、及び、マスク表面のＦＩＢによるＳＩＭイメージを組み合わせて、より正確な３次元的な修正加工条件の設定が実現できる。また、イオンビームより試料に対するダメージの少ない電子顕微鏡による透過画像による観察ができ、しかも同じチャンバー内で観察ができるため煩雑な手間と時間が省け、また、装置間の試料の移動に伴いゴミ付着による新たな欠陥を生み出す恐れもない。
【００１８】
本発明の微細ステンシル構造修正装置は、加工用一次ビームの他に観察用一次ビームとして透過型電子顕微鏡機能を備え、試料の後方に設置した透過ビームを検出する手段として微細ステンシル構造試料の透過穴を透過した透過電子を拡大投影するレンズ系と投影板を採用したことにより、イオンビームより試料に対するダメージの少ない透過型電子顕微鏡像として、高アスペクト比の穴の深さ位置に関わり無くその３次元的な欠陥形状を観察把握することができる。
本発明の微細ステンシル構造修正装置は、試料が貫通穴構造であることを踏まえ、加工用一次ビームの荷電粒子鏡筒と観察用一次ビームの電子鏡筒とを微細ステンシル構造試料を挟んで対向配置したことにより、ステージ上の試料を移動させることなく修正加工と検査が交互に行えるので、作業に位置合わせ等の煩雑な手間と時間が省け、また、試料の移動に伴いゴミ付着による新たな欠陥を生み出す恐れもない。そして、不使用時には退避可能形態で設置したので、互いの透過ビーム検出器が他方のビーム照射の障害とならないだけでなく、使用時の位置のある透過ビーム検出器は他のビーム鏡筒へビームの直接照射がなされないためのシャッターとして機能する。
試料の後方に設置した透過ビームを検出する手段が、吸収電流検出器と２次電子を放出するビームターゲット機能を切替え可能にするものである本発明の微細ステンシル構造修正装置は単純でコンパクトな構成で２種類の透過画像を得ることができる。更に、吸収電流検出器と２次電子を放出するビームターゲット機能の機能切替えと他のビーム放射の障害とならないための３つの位置をとるようにした本発明の微細ステンシル構造修正装置は対向位置にＥＢ鏡筒を配置することが可能で、コンパクトな構造で多機能な装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本構成を示した図で、Ａは透過ビーム検出器として２次電子発生用ターゲットを用いた例、Ｂはプローブ電流検出器を用いた例である。
【図２】本発明が対象とする高アスペクト比の電子ビーム露光用マスクの貫通構造における欠陥部位置と観察像の関係を説明する図である。
【図３】対向位置にＦＩＢ鏡筒とＥＢ鏡筒を配置した本発明の１実施例を示す図で、透過ＦＩＢ検出器として２次電子発生用ターゲットを用いた例である。
【図４】対向位置にＦＩＢ鏡筒とＥＢ鏡筒を配置した本発明の１実施例を示す図で、透過ＦＩＢ検出器としてプローブ電流検出器を用いた例である。
【図５】対向位置にＦＩＢ鏡筒とＥＢ鏡筒を配置し、透過ＦＩＢ検出器として２次電子発生用ターゲットとプローブ電流検出器の機能をもつものを採用した実施例において、切替え機能と退避状態を説明する図である。
【図６】所定角度でＦＩＢ鏡筒とＥＢ鏡筒を配置し、透過ビーム検出器として２次電子発生用ターゲットまたはプローブ電流検出器を採用した実施例を説明する図である。
【図７】所定間隔でＦＩＢ鏡筒とＥＢ鏡筒を平行配置し、透過ビーム検出器として２次電子発生用ターゲットまたはプローブ電流検出器を採用した実施例を説明する図である。
【図８】所定角度でＦＩＢ鏡筒とＴＥＭ鏡筒を配置し、透過電子検出器としてレンズ系と投影板を備えると共に、透過ＦＩＢ検出器として２次電子発生用ターゲットまたはプローブ電流検出器を採用した実施例を説明する図である。
【図９】所定間隔でＦＩＢ鏡筒とＴＥＭ鏡筒を平行配置し、透過電子検出器としてレンズ系と投影板を備えると共に、透過ＦＩＢ検出器として２次電子発生用ターゲットまたはプローブ電流検出器を採用した実施例を説明する図である。
【図１０】従来のＦＩＭ−ＳＥＭデュアル装置の構成を説明する図である。
【符号の説明】
１：集束イオンビーム鏡筒（ＦＩＢ鏡筒）
２：加工・観察用一次ビーム（ＦＩＢ）
３：電子ビーム露光用マスク（試料）
４：二次電子検出器（表面観察像用）
５：二次電子検出器（透過観察像用）
６：二次電子発生用ターゲット（ＦＩＢ鏡筒用）
７：透過プローブ電流検出器
８：微少電流計（ＦＩＢ鏡筒用）
９：電子ビーム露光用マスク断面拡大
１０：欠陥
１１：走査電子顕微鏡鏡筒（ＳＥＭ鏡筒）
１２：二次電子発生用ターゲット（ＳＥＭ鏡筒用）
１３：微少電流計（ＳＥＭ鏡筒用）
１４：二次電子発生用ターゲット兼透過プローブ電流検出器（ＳＥＭ鏡筒用）
１５：観察用一次ビーム（電子ビーム）
１６：透過電子顕微鏡鏡筒（ＴＥＭ鏡筒）
１７：透過電子ビーム拡大投影レンズ
１８：投影板
３０：試料ステージ
Claims (8)
- 荷電粒子ビームを照射走査して、微細ステンシル構造試料の欠陥個所の形状をエッチング及び／又はデポジション機能によって修正する装置において、ビーム源から見て試料の後方に透過ビームを検出する手段を設置したことを特徴とする微細ステンシル構造修正装置。
- 試料の後方に設置した透過ビームを検出する手段が、吸収電流検出器であることを特徴とする請求項１に記載の微細ステンシル構造修正装置。
- 荷電粒子ビームが集束イオンビームであり、試料の後方に設置した透過ビームを検出する手段が、２次電子を放出するビームターゲットと二次荷電粒子検出器で構成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の微細ステンシル構造修正装置。
- 加工用一次ビームの他に観察用一次ビームとして走査型透過電子顕微鏡機能を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の微細ステンシル構造修正装置。
- 加工用一次ビームの他に観察用一次ビームとして透過型電子顕微鏡機能を備え、試料の後方に設置した透過ビームを検出する手段が微細ステンシル構造試料の透過穴を透過した透過電子を拡大投影するレンズ系と投影板であることを特徴とする請求項１に記載の微細ステンシル構造修正装置。
- 加工用一次ビームの荷電粒子鏡筒と観察用一次ビームの電子鏡筒とを微細ステンシル構造試料を挟んで対向して配置し、互いの透過ビーム検出器が他方のビーム照射の障害とならないように不使用時には退避可能形態で設置したことを特徴とする請求項４に記載の微細ステンシル構造修正装置。
- 試料の後方に設置した透過ビームを検出する手段が、吸収電流検出器と２次電子を放出するビームターゲット機能を切替え可能にするものであることを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の微細ステンシル構造修正装置。
- 試料の後方に設置した透過ビームを検出する手段が、吸収電流検出器と２次電子を放出するビームターゲット機能を果たすものであり、その機能切替えと他のビーム放射の障害とならないための３つの位置をとることを特徴とする請求項６に記載の微細ステンシル構造修正装置。
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