JP2005539273A - フォトリソグラフィ用マスクの修正 - Google Patents

Abstract

元の設計とは異なるが、同じ空間像を生成する構造を形成することによってマスクが修正され得る。例えば、欠けた不透明材料はガリウム原子を注入して透過率を低減させることによって置換され得、石英を適切な深さまでエッチングして適した位相が生成され得る。別の態様では、レーザまたは他の手段を用いて欠陥周囲のマスクのある領域が除去され得、次に、同じ空間像を生成する所期の設計の構造か代替構造のいずれかであるマスク構造が、荷電粒子ビームによる堆積およびエッチングを用いて構成され得る。例えば、電子ビームを用いて石英を堆積して透過光の位相が変更され得る。また電子ビームをガスと共に用いて石英をエッチングして注入されたガリウム原子を含む層が除去され得る。ガリウム・ステインはまた、例えば、幅広いイオン・ビームを用いて、除去され得る犠牲層を提供することによって、注入されたガリウム原子と共に、減少するかあるいは除去され得る。別の態様では、荷電粒子ビームをプログラムして、種々の角度からの欠陥の２本の荷電粒子ビーム像から導いた三次元情報を用いて欠陥をエッチングし得る。

Description

本発明は微視的構造を形成、変更、かつ視覚化するための荷電粒子ビームツールの分野に関し、特に、フォトリソグラフィ用マスクの修正に関する。

フォトリソグラフィは集積回路および微小機械などの小さな構造を形成するのに用いられるプロセスである。フォトリソグラフィ・プロセスはフォトレジストと呼ばれる感放射線性物質を光または他の放射線のパタンに曝露させる工程を伴う。このパタンは典型的には、その表面上にパタンを有する基板から構成されるマスクに放射線を通過させることによって形成される。パタンは放射線の一部を阻止し、その位相を変えて感放射線性材料の上に露光領域および非露光領域を形成する。バイナリ強度マスクでは、パタンは別の場合には透過性基板上に光吸収物質で作られる。位相シフト・マスク（「ＰＳＭ」）では、パタンはマスクを通過する光の位相をずらして鮮明な像を作るフォトレジスト上に干渉を形成する材料から作られる。フォトレジスト上に形成された像はマスクの「空間像」と呼ばれる。形成され得るこの構造の寸法は、使用される放射線の波長によって制限される。つまり、波長が短くなるほど、より小さな構造が形成され得る。

一層小さな構造を形成するためにフォトリソグラフィ・プロセスが必要とされているので、赤外線およびさらにはｘ線照射線を含むより小さな波長の放射線を使用するリソグラフィが開発されている。（「光」および「リソグラフィ」という用語は可視光以外の放射線も含むために一般的な意味で用いられる。）現在、７０ｎｍ以下の寸法を有する構造を形成できるシステムが開発されている。そのような構造は１９３ｎｍ乃至１５７ｎｍの波長を有する光を用いたフォトリソグラフィによって製造され得る。その基板がそのような小さな波長の放射線に対して十分には透過性が無いので、そのような短い波長と共に使用されるいくつかのフォトリソグラフィ・マスクはマスク上で透過性ではなく反射性のパタンを使用する。そのようなマスクでは、放射線はマスクからフォトレジスト上に反射される。

マスクが所望の露光パタンを正確に生成するためのものである場合、フォトリソグラフィ・マスクは製造上の欠陥があってはならない。製造したてのマスクは、欠けや余分なパタン材料などの欠陥を有しており、そのようなマスクが使用され得る前には、材料を除去するかまたはマスク基板上に堆積させるために荷電粒子ビームシステムを用いることによって欠陥が修正される。

フォトリソグラフィではより小さなウェハ・フィーチャが必要とされるので、フォトマスク上の欠陥を修正するのに用いられる技術の三次元構造化の能力に一層高い要求がつきつけられる。クロム・バイナリ強度マスク（ＢＩＭ）およびモリブデンシリサイド・ハーフトーン型位相シフト・マスク（ＭｏＳｉ ＰＳＭ）上の白欠陥のための修正法は、典型的には材料の光学的性質と共にマスクフィーチャの元の物理的構造にできるだけ近づけて再現することに基づく。直接的な置き換え、すなわち、空隙と元のマスク材料との置換が白欠陥を修正するための最も単純な方法であるが、多くの実際的な考慮がこの修正法の光学的忠実度を大きく制限している。例えば、白欠陥、すなわち、集束イオン・ビーム（ＦＩＢ）誘導堆積によるＢＩＭおよびＰＳＭ上の欠けている吸収体または位相シフト材料の修正は、典型的には、本来のマスク材料を使用しないが、所望の光学的性質を模倣するように高さが調節される炭素ベースの材料を使用する。ＭｏＳｉ ＰＳＭの場合、堆積された高さは位相および透過率のために設計された値のうち１つのみを満たすことができる。実際、透過率は測定の容易性に起因して合致されるが、エッジの推移にとっては位相がより重要である。さらに、気相から表面上への材料のＦＩＢ誘導堆積を用いた構造の製造は複雑なプロセスであり、ナノメートル規模の制御をすることは困難である。

黒欠陥の場合、すなわち、余分な吸収体または位相シフト材料が存在する場合、欠陥は荷電粒子ビーム、例えば、ガリウム・イオンの集束ビームを用いることによって余分な材料を除去することによって修正され得る。残念なことに、このイオン・ビームはまたマスク表面に損傷を及ぼし、基板にイオンを注入するので、基板への光の透過に悪影響を及ぼす。フォトリソグラフィにおいてはより短い波長が使用されるので、基板の欠陥はマスクの空間像により大きな影響を及ぼす。修正により生じる基板の何らかの変質がマスク性能に影響を及ぼすので、基板への影響を低減させる新しい修正システムが必要となろう。

イオン・ビームによるマスク修正の影響を低減させる１つの方法は、例えば二フッ化キセノンなどのエッチング・ガス存在下で、修正される領域にわたって荷電粒子ビームを走査することを含む。このようなプロセスは、例えば、Ｃａｓｅｙ，Ｊｒ．らに与えられた米国特許第６，０４２，７８３号に記載されている。米国特許第６，０４２，７８３号に記載された清掃工程はマスク修正工程に余分な工程を追加し、その結果は欠陥無しの形成された元の領域に依然として相当しない可能性がある。したがって、マスクがワークピースの上に所望の像を投射するように、欠陥のあるマスクを修正する方法が必要となる。

したがって、欠陥が修正された後でも、修正された領域は、元の欠陥の無い領域の特性とは異なる特性を依然として有するであろう。
米国特許第６，０４２，７８３号 米国特許仮出願第６０／４８７，７９２号 米国特許仮出願６０／４１１，６９９号 米国特許出願第１０／２０６，８４３号 米国特許出願第１０／６３６，３０９号 ２００２年８月２３日にＴａｓｋｅｒらによって出願された米国特許出願「Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ」 米国特許第ＲＥ３７，５８５号 米国特許第６，３３３，４８５号

本発明の目的はフォトリソグラフィ・マスクを修正するシステムを提供することである。

本発明のシステムはマスク修正のための荷電粒子ビームシステムの使用を容易にする種々の態様を含む。本発明の一態様によれば、出願人は所定のマスクフィーチャ、すなわちその空間像の光学的機能が、バイナリ強度、ハーフトーン型位相シフト、およびレベンソン型位相シフト（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｐｈａｓｅ−ｓｈｉｆｔ）マスク技術において利用される構造を含む種々の物理的構造によって達成される可能性があるように、種々の手段を用いて所定の光学的特性を設計する自由性をフォトマスクフィーチャ上の欠陥の修正にも同様に利用されることを認識した。

マスクフィーチャの所期の構造を再現することを必ずしも必要とすることなく構造の所望の空間像を再現するために、種々の構造および構造化技術が欠陥領域に適用され得る。本発明の一実施形態では、ＢＩＭおよびＰＳＭ上のマスク材料の欠けている部分を補償するために、この自由性が利用される。すなわち、マスクをそれが設計された状態で再現しようとするのではなく、出願人は、注入されたイオン注入を使用しかつ元の設計とほぼ同じ回路フィーチャをプリントする代替構造を形成する。したがって、その効果が典型的には意図的でなく有害である、マスク上で荷電粒子ビームを走査する効果を利用して基板の所期の変化がもたらされる。

本発明の他の態様によれば、イオン・ビーム、電子ビーム、およびレーザ加工の組み合わせを伴う工程を含む複数の工程を用いて欠陥が修正され得る。例えば、イオン注入からのステインが修正の一部として使用され得るか、電子ビームによって除去され得るか、あるいは犠牲層と共に除去され得る。いくつかの修正では、ステインを除去するために電子ビームがイオン・ビームの代わりに使用され得る。いくつかの修正では、電子ビームを用いて欠陥領域が除去され得、次にこの領域は荷電粒子堆積を用いて再構成され得る。

上記は以下の本発明の詳細な説明がよりよく理解されるように、本発明の好適なシステムの種々の態様の特徴および技術的利点を多少大まかに概説したものである。本発明のさらなる特徴および利点を以下に記載する。当業者であれば、本願明細書に記載の概念および特定の実施形態が本発明の同じ目的を実行する他の構造を変形または設計するための基礎として容易に利用されてよいことを理解すべきである。当業者であれば、そのような同等の構成は添付の特許請求の範囲に記載の精神および範囲から逸脱するものではないことも理解すべきである。フォトマスクを修正する好適なシステムは以下に記載の本発明の態様の多くを実施する可能性があるが、特定の実施に応じて本発明の多くは独立して、あるいは組み合わせて適用され得ることも理解すべきである。

本発明およびその利点をより完全に理解するために、ここで添付図面と共に記載された以下の説明を参照する。

出願人はマスク修正の重要な最終生産物は元のマスクが再構成されることではなく、ウエハ上に投射された修正されたマスクの像が意図した像にできるだけ近いということであると認識した。フォトマスク上の三次元構造の空間像を算出するソフトウェアを用いることによって、出願人は欠陥のＦＩＢ修正に伴うアーティファクト（加工物）の光学的効果を予測することが可能である。その結果、意図したデザインの構造を再現しない可能性があるが、それと同じ結果を実質的に生む空間像を生成する修正が指定され得る。例えば、ガリウム・ステインの遮光性が、欠陥修正、特に白欠陥修正のための方法と関連して使用され得る。基本的には走査中にある容量でガリウムを注入することは、材料堆積に類似して、透過率または反射率を低減させるのに十分である。当業者には知られている別の例は付加的な位相シフト材料を堆積させるのではなく、欠陥領域における基板の厚さを低減させることによって欠けた位相シフト材料を修正することである。薄くなった領域はまた、パタン化されていない基板に対して透過光の位相をずらす。

修正法は高い分解能および再現性を有するナノ構造化法の適用に基づくことが好ましい。また、好適には修正法は、修正された領域の空間像が好適には修正された形状の物理的寸法および光学的性質の変化に耐性のあるようなものであるべきである。したがって、欠陥領域の元の構造を再現しようとするよりは、記載した特性を有し、かつ意図した構造とは物理的に異なる可能性があるが、類似する空間像を有する構造を生成する修正技術を選択することができる。

図１は本発明の好適な実施形態の工程を示すフロー・チャートである。工程１０２では、欠陥が識別かつ特徴付けられる。欠陥は典型的にはカリフォルニア州サンホゼのＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社から市販のツールなどのマスク検査ツールを用いて場所が発見され、次に、例えば、走査型電子顕微鏡または走査プローブ顕微鏡を用いて特徴付けられる。修正のために欠陥を特徴付けるのに必要なデータは欠陥の種類に左右され、例えば、位置、寸法、およびトポロジ（topology）、つまりその三次元形状を含み得る。工程１０４では、意図した空間像、すなわち欠陥に近接する領域に対する無欠陥のマスクからの投射光が、例えば、ドイツ国ミュンヘンのＳＩＧＭＡ−Ｃ ＧｍｂＨからのＳＯＬＩＤ−ＣＭプログラムを用いて決定される。工程１０６では、無欠陥のマスクとほぼ同じ空間像を生成する修正法が決定される。ステッパおよびプラスあるいはマイナス約１０％以下のレジスト・パラメータの所定のセット下でプリントした場合、修正法は所定の露光波長で高い透過率を有する修正されたマスク、および所期のフィーチャ寸法からのずれを発生するのが好ましい。この修正法は元のマスクに近くかつ実施が比較的簡単で再現可能な結果を生じる方法であることが好ましい。工程１０８では、修正が実行される。修正法の一例を以下に記載する。

元の構造を再現しない修正法の一例は、ガリウム原子注入を利用して欠けた吸収体材料を補正することである。ガリウム・ステインと共にＦＩＢミリングを使用することで、分解能、再現性、および修正されたフィーチャの物理的寸法および光学的性質の変動に対する耐性の点で、先行技術の炭素堆積修正法に比べて実質的な利点が提供される。マスク・シミュレーションと組み合わせて、本発明は修正プロセスの不可避の副産物の光学的機能性を使用してそのアーティファクトを有用なものに変える。修正プロセスにマスク・シミュレーションを組み入れることによって、修正ツールは元の特性により類似する特性を有する修正されたマスクをより効果的に生成することができる。

注入はＦＩＢプロセスの不可避の結果であるが、それがマスク欠陥の修正に及ぼす影響はこれまで無視されるか、または最小化されていた。光学リソグラフィに用いられる光の波長を紫外線まで低減させれば、ガリウム注入を伴う光透過の低減は黒欠陥用の修正プロセスの有力なアーティファクトとなる。１９３ｎｍの自由空間波長では、僅か２３％の相対的な透過性が「飽和した」ガリウム・イオンステインに関して実験的に測定され、同時に起こるイオン源種の注入の影響とイオン誘起スパッタリングによるステインした石英基板の除去の影響との間に平衡状態が確立された。最小化または除去されるべき有害な影響としてガリウム・ステインを処理するのではなく、出願人はマスクを修正するためにガリウム注入によるマスクの特性の変化を利用する。本発明のこの態様は白欠陥修正のためのガリウム・ステインの「機能化」と呼ばれる。

イオン注入は高分解能でパタンを正確に形成することのできる単純で再現可能かつ高速なＦＩＢベースの修正方法である。白欠陥修正のための注入ステインの機能化は、多くの利点を提供することができる。ガリウム・ステインの機能化はバイナリ強度フォトマスクおよびハーフトーン型位相フォトマスク上の白欠陥の修正の品質を高める。これは１つには修正プロセスが比較的単純であり、かつシステム・エラーにより耐えるからであり、またこの発明は修正された領域の位相特性を固定された透過率で予測通りに変化させることができるからである。

いくつかの実施形態では、バイナリ強度マスク上の白欠陥を修正するために、イオン化された金属原子の集束ビームによって金属原子が透過性基板に注入される。スパッタリングされた表面の組成内で平衡状態に達する飽和したステインが現行のＦＩＢ修正ツールを用いて容易に達成され、任意の領域上に一定の透過損を作る制御されかつ再現可能な方法を提供する。マスク層用の不透明ではない材料の使用に起因しかつ飽和したステインを確立する前に行われる石英基板のエッチングに起因する位相効果は、石英内のエッチングされた深さを変えることによって制御される。このため、修正された領域は元のマスクデザインの、透過性だけでなく位相も生成することができる。この位相効果は位相シフト・マスクの修正に使用され得るだけでなく、バイナリ・マスクにおける所望の空間像を生成するのにも使用され得る。

別の実施形態として、本発明はハーフトーン型位相シフト・マスク上の白欠陥を修正するのに使用され得る。飽和したステインは現行のカーボン・パッチ・プロセスに比べ、任意の領域上で一定の透過損を正確に定めるためのより制御されかつ再現可能な方法を提供する。さらには、位相効果は石英のエッチング深さを変えることによって独立して制御され得る。例えば、石英にある段階までエッチングして所望の位相を模倣した後、所望の厚さの材料を堆積させて所期の透過率を提供してもよい。

図２はガリウムを用いてバイナリ・マスク２００内の白欠陥を固定するために設計された簡単な修正方法を示す。マスク２００は４００ｎｍの間隔で離間されたクロム線２０２を含み、１本の線２０２は三角形の欠陥領域２０４内の欠けたクロム吸収体である。白欠陥領域２０４はクロム線２０２のエッジに沿って約４００ｎｍ延び、クロム線２０２に約２００ｎｍ入り込んでいる。本発明の一実施形態によれば、この欠陥は約２４ｎｍの深さまで石英に注入されるガリウム液体金属イオン・ビームからのガリウム原子を含んだ飽和ガリウム・ステインを用いて、石英空間内に８０ｎｍ延びている矩形領域２０６と共に三角形の欠陥領域２０４を充填することによって修正される。すなわち、白欠陥領域２０４を炭素などの不透明材料を用いて充填する代わりに、ガリウムが白欠陥領域および本来所期のクロム線のエッジを越えて延びる近接する領域に注入される。この結果得られたマスクの空間像は、欠陥無しに製造したマスクの空間像に近いものになる。

この修正におけるＳＯＬＩＤ−ＣＭトポグラフィック・マスク・シミュレータ（topographic mask simulator）のバージョン２．７．０によって特定の位置で予測された透過率の値を表１に示す。

光は散乱するので、つまり、クロム線のエッジ周囲で曲げられるので、光はクロム線の下およびクロム線のエッジ近傍の領域において検出される。表１は透過率がガリウム・ステインによって著しく低減されることを示している。図１の表では、１００％とは欠けた吸収材のない場所において透過するであろう光を表している。高い透過率の値、すなわち、１００％を超える値はクロムが存在しないことに起因するものであり、光を「阻止」するであろう。光の一部を石英に埋め込まれた非透過性のガリウムで阻止することによって、透過率は好ましい１００％のより近くに回復する。元の欠陥領域の外部から取り囲んでいる石英へのステインの延長部が、欠けたクロム部分の領域内の部分的透過性を補償し、修正されたフィーチャの光学的忠実度を実質的に改善する。厚さは注入中にエッチングすることによって幾分改善される。

ハーフトーン型位相シフト・マスクに関しては、エッチングされずかつステインされない石英に対して所望の位相シフトを作るために、飽和ガリウム・ステインを用いてエッチングされた領域の深さが調整される。バイナリ・マスクの場合、所望の透過率と実際の飽和したステインの透過性との間の相違は修正領域の境界部分を調節することによって補償される。

修正は結像中に用いられる修正の間に、同じ集束イオン・ビーム・システムの走査パラメータ、つまり画素間隔／タイミングおよび電荷中和スキームを用いて実行され得る。この実施形態を用いればハローが生じない。すなわち、意図しない堆積がビームの周辺に生じないので、清掃または補償すべき不所望の透過損またはフラッド・ガンステインが生じる。黒欠陥の修正の場合、エッジのずれ、すなわち、フィーチャのエッジからずれた修正のエッジの位置が透過率を改善するために選択的に調整されるべきである。典型的には、これはクロム線内に約３０ｎｍ意図的にオーバーエッチングすることを意味する。この修正法はステインに部分的透過性があるために、不透明材料を堆積することに比べ、エッジの位置誤差に対してより大きな耐性を有する。

本発明は光学的なＸ線、極紫外線（ＥＵＶ）を含む７０ｎｍ以上のリソグラフィ・ノード、種々の吸収体、および位相シフト・マスク技術に用いられるリソグラフィ・マスクを修正するのに特に有用であるが、これに限定するものではない。

図３は本発明を実施するのに有用なデュアル・ビーム・システム３００を概略的に示している。システム３００はイオン・ビーム・カラム３０２および電子ビーム・カラム３０４を備える。２本のビームはそれぞれ地点３０８およ３１０においてワークピース３０６に衝突し、地点３０８および３１０は少しの距離だけ離れており、その結果、ワークピース上のある地点を適切なビームを使用するために容易にずらすことができる。そのようなシステムは、例えば、２００３年７月１４日に出願された米国特許仮出願第６０／４８７，７９２号「Ｄｕａｌ Ｂｅａｍ Ｓｙｓｔｅｍ」に記載されている。フラッド・ガンまたはイオン発生器など電荷中和装置を使用し、マスク上に蓄積された電荷を中和することができる。ワークピースを支持するステージは、好適にはＳＥＭを用いて結像し、かつＦＩＢ下で再位置決めして３つの標準偏差においてエッジの配置誤差を７ｎｍ未満に確実することができるようにナノメートルの再現性を有している。エッジの配置、すなわち、修正の上または下のフィーチャのエッジと比較される修正された領域のエッジの相対的位置は、光学レーザを用いて、好適には出願人がレーザ法よりもエッジの配置に対してより正確であることを明らかにしているイオン・ビームを用いて決定され得る。

他の実施形態では、２００２年９月１８日に出願された米国特許仮出願６０／４１１，６９９号に記載されたように、カラムはビームが平衡になるように配置され、電荷中和用のイオン発生器を使用する。位相シフト・マスク修正のための三次元のトポグラフィカルな情報を提供するために、好適には一方のカラムは他方のカラムに対して傾けられているか、あるいは傾斜変更可能になっている。

集束イオン・ビーム・カラム３０２はイオン源３０８、好適にはガリウムの液体金属イオン源（ＬＭＩＳ）を備える。修正法に応じて、使用されてよい他のイオン源には珪素／金共融物のＬＭＩＳおよびプラズマ・イオン源を含む。上記のようなマスク・シミュレーション・プログラムを用いることによって、当業者であれば、ガリウム以外の注入材料の効果を決定し、それらの効果を用いて欠陥の修正を行うことができるであろう。このカラムは集束イオン・ビームまたは成形されたビームを用いることができる。本発明はある特定のタイプの荷電粒子ビーム・カラムに限定されるものではない。

マスク修正には電子ビームおよびイオン・ビーム両方のエッチングおよび堆積を用いることができる。イオン注入ステインを用いることが望ましくない実施形態では、電子ビーム修正がイオン注入を除去するので好ましい。参照によって本願明細書に組み入れたＭｕｓｉｌらの米国特許出願第１０／２０６，８４３号「Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」に記載されているように、例えば、ＭｏＳｉおよびＴａＮ₂ 吸収材は電子ビームおよびＸｅＦ₂ などのエッチング・ガスを用いてエッチングされ得る。ガリウム・ビームはクロムをエッチングするのに使用することもでき、このガリウム注入層はイオン・ビームまたは電子ビームを用いたガス支援エッチングを用いて除去され得る。

傾斜したビームを用いれば、ワークピースに関する三次元情報を提供することができる。三次元情報は、例えば、位相シフト・マスク上の石英のバンプ欠陥の修正において有用である。基板と同じ材料で作られているそのような欠陥は像内で基板とのコントラストをあまり示さないので、基板を傷つけずに修正することは困難である可能性がある。２００３年８月７日に出願された米国特許出願第１０／６３６，３０９号「Ｒｅｐａｉｒｉｎｇ Ｄｅｆｅｃｔｓ Ｏｎ Ｐｈｏｔｏｍａｓｋ Ｕｓｉｎｇ Ａ Ｃｈａｒｇｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｂｅａｍ Ａｎｄ Ｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｄａｔａ Ｆｒｏｍ Ａ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ」は、立体形状的情報を用いて位相シフト・マスク内の欠陥を修正する方法を記載している。米国特許第１０／６３６，３０９号に記載のＳｃａｎｎｉｎｇ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅに代わって、傾斜した荷電粒子ビームを用いて三次元像が提供され得る。荷電粒子ビーム・システムが三次元データを提供する場合、情報を取得するためにワークピースを真空室から取り外す必要がなくなり、これによって生産性が改善される。

特定の欠陥を修正するための方法にはイオン、電子、またはレーザの組み合わせを用いた複数の段階を含む。例えば、イオン・ビームを用いて黒欠陥が除去され得、次に電子ビームを用いてガリウム注入された石英の層が透過率を回復するための後処理としてＸｅＦ₂を用いてエッチングされ得る。

別の修正法では、電子ビームを用いてＰＳＭマスク上の欠けた石英部分が修正され得る。例えば、電子ビームがＴＥＯＳまたはＴＭＣＴＳなどの前駆物質ガス存在下で欠陥上を走査されると、前駆物質ガスは電子ビームの影響下で分解して石英を堆積させてマスクの欠けた石英部分と置き換えられる。いくつかの実施形態では、付加的な酸素を供給して石英堆積を支援するために、水、酸素、または過酸化水素などの酸素含有物質を供給することもできる。堆積された構造を用いてマスクの位相および透過率が同時に合致させることができる。

別の修正法では、石英の犠牲層が、製造中に全体的または選択的にマスク基板に添加され得る。必要なマスク修正がすべて実行された後、犠牲層を除去してガリウム注入された石英の層が除去され得る。犠牲層は、例えば、幅広いイオン・ビームを用いて除去され得る。

基板を損傷させることなく欠陥を確実に除去するために、２００２年８月２３日にＴａｓｋｅｒらによって出願された米国特許出願「Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ」に記載されているようなイメージング・ソフトウェアを用いて、エッジが照合され得る。

別の実施形態では、レーザを用いて欠陥を含むパタンが大まかに除去され、ＦＩＢまたは電子ビームを用いて忠実度が改善した完全なパタンが再現される。このパタンは荷電粒子ビーム堆積によって、あるいは例えば、エッチングによって位相シフト・マスク内に再現される。レーザの使用は、例えば、Ｍｏｕｒｏｕらに与えられた米国特許第ＲＥ３７，５８５号およびＨａｉｇｈｔらに与えられた米国特許第６，３３３，４８５号に記載されている。

別の実施形態では、エッチング・ガスの化学作用中にマスクの欠陥の無い領域の除去可能なパッシベーションを用いることができる。

使用され得る種々の修正法によれば、ワークピースは電子ビームまたはイオン・ビームを用いて処理され得る。イオン注入による影響は、１．いくつかの操作に対して電子ビームを用いることによって回避することができるか、２．所望の光学的性質を提供するために建設的に使用することができるか、あるいは３．植え込まれた層の除去によって取り除くことができる。レーザ・ビーム、イオン・ビーム、および電子ビームの組み合わせを用いた多段階操作は操作を高速化することができ、欠陥を低減させることができる。例えば、イオン・ビームを用いて欠陥が処理され得、次に電子ビームを用いてイオン・ビームの影響が除去され得る。

図３は本発明の方法のいくつかを実施するのに使用され得る典型的なデュアル・ビーム・システム８を示している。デュアル・ビーム・システム８は上部ネック部分１２を有する真空エンベロープ１０を備え、上部ネック部分１２には、液体金属イオン源１４、および抽出器電極および静電光学システムを具備する集束カラム１６が設けられている。イオン・ビーム１８はイオン源１４からカラム１６を介し、概略的に２０で示した静電偏向手段の間を通ってサンプル２２に向かう。このサンプル２２は、例えば、下部チャンバ２６内の可動Ｘ−Ｙステージ２４上に位置決めされたフォトリソグラフィ・マスクを含んでいる。イオン・ポンプ２８がネック部分１２を真空にするのに用いられる。チャンバ２６は真空コントローラ３２の制御下でターボ分子および機械的ポンプ・システム３０を用いて吸引される。この真空システムはチャンバ２６内で約１×１０^-7トール〜５×１０^-4トールの真空を提供する。エッチング支援ガスまたはエッチング遅延ガスを用いる場合、チャンバのバックグラウンド圧力は典型的には約１×１０^-5トールである。

高圧電源３４が液体金属イオン源１４の他約１ｋｅＶ〜６０ｋｅＶのイオン・ビーム１８を形成しかつ該イオン・ビームを下方に導く、集束カラム１６内の適切な電極にも接続されている。パタン生成器３８によって提供される所定のパタンに従って操作される偏向コントローラおよび増幅器３６が偏向板２０に結合されており、それによってサンプル２２の上面の上に対応するパタンを描出するようにビーム１８が制御されてもよい。描出されるパタンを以下に詳細に示す。当業者には周知であるように、いくつかのシステムでは偏向板は最終レンズの前に設置される。

源１４は典型的にはガリウムの金属イオン・ビームを提供するが、マルチカスプなどの他のイオン源または他のプラズマ・イオン源が使用され得る。ミリング、増強エッチング、材料堆積によって表面２２を修正するか、あるいは表面２２を画像化するために、このイオン源は典型的にはサンプル２２において１／１０μ以下の幅のビームに集束することが可能である。画像化のための二次イオンまたは電子放射を検出するために用いられる荷電粒子乗算器４０がビデオ回路および増幅器４２に接続され、増幅器はコントローラ３６からの偏向信号を受信もするビデオ・モニタ４４に駆動を提供する。種々の実施形態においては、チャンバ２６内の荷電粒子乗算器４０の位置を変更してよい。例えば、好適な荷電粒子乗算器４０はイオン・ビームと同軸であり得、イオン・ビームを通すことのできる穴を有する。走査型電子顕微鏡４１とその電源およびコントローラ４５はＦＩＢカラムを備えていることが好ましい。気体蒸気をサンプル２２に向かって導入し、かつ導くために、流体射出システム４６は任意には下方チャンバ２６内に延びている。

加熱または冷却される可能性があるステージ２４上にサンプル２２を挿入し、かつ貯蔵器５０を提供するためにも、ドア６０が開放される。ドアは、システムが真空下にある場合開けられないように連動される。高圧電源はイオン・ビーム１８を付勢し集束させるイオン・ビーム・カラム１６内の電極に適切な加速電圧を供給する。イオン・ビームがワークピースに当たると、サンプルから物質がスパッタリング、すなわち物理的に射出される。デュアル・ビーム・システムは、例えば、本願の譲受人であるオレゴン州ヒルズボロのＦＥＩ Ｃｏｍｐａｎｙ社から市販されている。本発明は単一または複数のビーム・システムにも実施され得る。絶縁基板は表面上のビームの到着場所をずらし得る電荷を蓄積し易く、それ故修正の場所を変え易いために、マスクを修正する際に電荷中和を使用することが好ましい。米国特許仮出願第６０／４１１，６９９号に記載されているように、例えば、電荷は電子フラッド・ガンまたはイオン生成器を用いて中和され得る。

上記の本発明のシステムは多数の新規な態様を含み、多くの実用例を有する。新規な態様の多くは他の新規な態様と独立して適用されてよく、別個に特許を受けられると考えられる。本発明の全態様が全実施形態に含まれるというわけではない。

本発明およびその利点を詳細に記載してきたが、種々の変更、置換、および変形が添付の特許請求の範囲によって定められた精神および範囲から逸脱することなくここに行われ得ることを理解すべきである。さらに、本出願の範囲は、本願明細書に記載の、プロセス、機械、製造、物質の組成、手段、方法、および工程の特定の実施形態に限定されることを意図したものではない。当業者であれば本発明の開示から容易に理解するように、本願明細書に記載の対応する実施形態として同じ機能を実質的に実行するか、あるいは同じ結果を実質的に達成する、現在存在しているかあるいは後から開発される、プロセス、機械、製造、物質の組成、手段、方法、または工程は、本発明に従って利用されてよい。したがって、添付の特許請求の範囲はそのようなプロセス、機械、製造、物質の組成、手段、方法、または工程をそれらの範囲内に包含することを意図したものである。

本発明の好適な一実施形態の工程を示すフロー・チャートである。 白欠陥およびその修正を示す図である。 本発明に従ってマスクの修正に使用されてよいデュアル・ビーム・システムを示す図である。

Claims (25)

1. 透過性基板およびあるパタンの不透明材料を含んだフォトリソグラフィ・マスク内の欠陥を修正する方法であって、前記欠陥は前記不透明材料によって被覆されるべき領域上で前記不透明材料が欠けていることであり、
   欠陥領域上で金属イオンのビームを走査して前記欠陥領域に金属イオン原子を注入し、前記金属原子が、前記欠陥領域を被覆するために不透明材料を堆積させることなく、前記欠陥領域の透過率を低減させる工程を含む方法。
2. 前記欠陥の近傍の前記透過性基板の欠陥の無い領域上で金属イオンのビームを走査して前記欠陥の無い領域内に金属原子を注入し、前記欠陥の無い領域内の前記金属原子の注入により、前記修正されたマスクの空間像が欠陥の無いマスクの空間像によりよく類似するようにする工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
3. 前記透過性基板のある領域を薄くして透過光の位相を変える工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
4. 透過性基板およびあるパタンの材料を含んだフォトリソグラフィ・マスク内の欠陥を修正する方法であって、前記欠陥の周囲の第１の領域は設計空間像によって特徴付けられ、前記欠陥はある材料によって被覆されるべき第２の領域上で材料が欠けているか、または前記材料によって被覆されるべきではない前記第２の領域上に材料が存在していることであり、
   第３の領域上でイオンのビームを走査して前記第３の領域に金属原子を注入し、前記原子が、前記第３の領域を変え、前記第１の領域の実際に修正された空間像を前記設計空間像に実際に修正されていない空間像の場合より近く近似させる工程を含む方法。
5. 前記欠陥はバイナリ・マスク内の白欠陥を含み、第３の領域上でイオンのビームを走査して前記第３の領域に原子をｉｍする工程は、前記第３の領域上で金属イオンのビームを走査して前記第３の領域に金属原子を注入し、その領域の透過率を低減させる工程を含む請求項４に記載の方法。
6. 前記第３の領域上で金属イオンのビームを走査して前記第３の領域に金属原子を注入し、その領域の透過率を低減させる工程は、欠陥領域および欠陥の無い領域の上で金属イオンのビームを走査して前記欠陥領域および欠陥の無い領域に金属原子を注入し、透過率を低減させる工程を含む請求項５に記載の方法。
7. 欠陥領域および欠陥の無い領域の上で金属イオンのビームを走査して前記欠陥領域および欠陥の無い領域に金属原子を注入し、その領域の透過率を低減させる工程は、欠陥領域および欠陥の無い領域の上で金属イオンのビームを走査して前記欠陥領域および前記欠陥領域に近接する欠陥の無い領域に金属原子を注入し、透過率を低減させる工程を含む請求項６に記載の方法。
8. 前記欠陥は位相シフト・マスク内の白欠陥を含み、第３の領域上でイオンのビームを走査して前記第３の領域に原子を注入する工程は、前記第３の領域上で金属イオンのビームを走査してその領域の厚さを低減させ透過光の位相を変え、かつ前記第３の領域に金属原子を注入してその領域の透過率を低減させる工程を含む請求項４に記載の方法。
9. フォトリソグラフィ・マスク内の欠陥を修正する方法であって、
   マスク上の欠陥の場所を見付ける工程と、
   前記欠陥を特徴付ける工程と、
   前記欠陥を含む前記マスクのある領域に対応する所期の空間像を決定する工程と、
   前記所期の空間像に類似する空間像を提供する代替構造を決定する工程と、
   前記マスク上に前記代替構造をもたらす工程とを含む方法。
10. 前記所期の空間像に類似する空間像を提供する代替構造を決定する工程は、イオン・ビームによって注入された金属原子の領域を含む代替構造を決定する工程を含む請求項９に記載の方法。
11. イオン・ビームによって注入された金属原子の前記領域は黒欠陥の領域を含む請求項１０に記載の方法。
12. イオン・ビームによって注入された金属原子の前記領域は欠陥の無い領域を含む請求項１１に記載の方法。
13. 基板上にあるパタンを含んだフォトリソグラフィ・マスクを修正する方法であって、前記マスクは前記マスク上の実際の前記パタンが所期の設計パタンとは異なる欠陥を有し、
    レーザを用いて前記欠陥を含む前記パタンの領域を除去する工程と、
    １つまたは複数の荷電粒子ビームを用いて、前記領域内の前記所期の設計とほぼ同じ空間像を提供するパタンを前記領域内に再現する工程とを含む方法。
14. １つまたは複数の荷電粒子ビームを用いて、前記領域内の前記所期の設計とほぼ同じ空間像を提供するパタンを前記領域内に再現する工程は、イオン・ビームを用いて原子を注入して前記マスクの一部分の透過率を変える工程を含む請求項１３に記載の方法。
15. １つまたは複数の荷電粒子ビームを用いて前記領域内の前記所期の設計とほぼ同じ空間像を提供するパタンを前記領域内に再現する工程は、イオン・ビームを用いてイオンを堆積させて前記マスクの一部分の透過率を変える工程と、荷電粒子ビームを用いて前記マスクの一部分をエッチングして透過光の位相を変える工程とを含む請求項１３に記載の方法。
16. フォトリソグラフィ・マスク内の欠陥を修正する方法であって、
    種々の入射角の荷電粒子ビームを用いて少なくとも２つの像を形成することによって欠陥を三次元で測定する工程と、
    前記三次元の情報を用いて荷電粒子ビームシステムをプログラムして前記欠陥をエッチングする工程とを含む方法。
17. フォトリソグラフィ・マスク内の欠陥を修正する方法であって、
    前記マスクの基板上に石英の犠牲層を提供する工程と、
    前記マスクに向かってイオン・ビームを導いて、材料を堆積させるかまたは過剰な材料を除去し、前記イオンの少なくとも一部を注入原子として前記犠牲層に注入し、かつ前記マスクの基板の透過率を低減させることによって欠陥を修正する工程と、
    前記犠牲層を除去し、それによって前記注入された原子を除去しかつ前記マスクの基板の透過率を増大させる工程とを含む方法。
18. 前記犠牲層を除去する工程は幅広いイオン・ビームを前記マスクに導いて前記犠牲層をエッチングで除去する工程を含む請求項１７に記載の方法。
19. 位相シフトフォトリソグラフィ・マスク内の白欠陥を修正する方法であって、
    石英を生成する前駆物質ガスを欠陥領域に供給する工程と、
    前記欠陥領域に向かって電子ビームを導き、前記石英を生成する前駆物質ガスが電子の存在下で分解して前記欠陥領域上に石英を堆積させる工程とを含む方法。
20. 石英を生成する前駆物質ガスを前記欠陥領域に供給する工程は、ＴＥＯＳまたはＴＭＣＴＳを前記欠陥領域に供給する工程を含む請求項１９に記載の方法。
21. 石英を生成する前駆物質ガスを前記欠陥領域に向かって導く工程は、酸素含有物質を前記欠陥領域に供給する工程を含む請求項１９に記載の方法。
22. 酸素含有物質を前記欠陥領域に供給する工程は、水、酸素、または過酸化水素を供給する工程を含む請求項２１に記載の方法。
23. フォトリソグラフィ・マスク内の黒欠陥を修正する方法であって、
    前記欠陥を含む前記マスクのある領域に向かってイオンを導いて材料を除去し、イオン・ビームが前記マスクに付随的に原子を注入し、それによりその領域の透過率を低減させる工程と、
    前記マスクの前記領域に向かって電子ビームを導いて前記注入原子を含む前記マスクの層を除去して前記領域の透過率を増大させる工程とを含む方法。
24. 前記マスクの前記領域に向かって電子ビームを導く工程は、前記マスクの前記領域に向かってエッチング・ガスを導く工程を含む請求項２１に記載の方法。
25. 前記エッチング・ガスは二フッ化キセノンを含む請求項２４に記載の方法。
    

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