JP2887155B2 - パターン膜修正方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、試料表面に形成さ
れたパターン状の薄膜の所定部分を集束イオンビーム走
査させながら照射し且つハロゲンガスまたはハロゲン化
キセノンガス（以下、単にハロゲンガスと言う）をその
部分に局所的に吹きつけることにより、能率よく、きれ
いにパターン状の薄膜の所定部分を除去する方法に関す
る。そして、本発明は、試料表面に形成された金属又は
金属酸化物のパターン状の薄膜の所定部分に集束イオン
ビームを繰り返し走査照射し且つハロゲンガスをその部
分に局所的に吹きつけ、パターン状の薄膜の所定部分を
除去する方法において、そのパターン膜除去中にパター
ン膜から発生する金属元素の２次イオン強度を測定し、
その強度変化によりパターン除去を終了する方法であ
る。 【０００２】 【従来の技術】従来、試料である基板表面に形成された
パターン膜を部分的に除去しパターンを修正する方法及
び装置は、特開昭５８−１９６０２０号公報に記載され
ているように、除去しようとする部分に細く絞った集束
イオンビームを繰り返し走査させ、スパッタリングによ
り、その部分を除去することが知られていた。一般にこ
こで使うイオンビームは、ガリウム液体イオン、インジ
ウム液体イオン又は金−シリコン共晶合金イオン、又は
金−シリコン−ベリリウム共晶合金イオン源等の金属イ
オンを使い、また試料は、基板上にパターン状の薄膜が
形成されている半導体製造用のフォトマスクやレチクル
（以下単にマスクと言う）等である。 【０００３】パターン膜の修正は、所定部分のパターン
材が除去され基板であるガラスが表面にでてきたところ
で終了となるが、このときパターン膜の金属の２次イオ
ン強度変化と、基板であるガラスの成分であるシリコン
の２次イオン強度の変化を見て終了（以下、エンドポイ
ントと言う）を判断していた。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかし、従来方法によ
る、図２の様にガラス基板５１上にクロムのパターン膜
５２が形成されている試料の場合、集束イオンビーム照
射により発生するクロム及びシリコンの２次イオンの強
度の時間的変化がパターン膜５２のエッジ部５２ａとパ
ターン膜５２の内部５２ｂと図３及び図４の様に異な
る。つまり、内部５２ｂではクロムイオン強度は、クロ
ムのパターン膜５２表面部と、クロム膜とガラス基板５
１の界面部の２ヵ所にピークが出、またシリコンイオン
強度はクロムイオンの第２のピークの上昇カーブと同時
に立ち上がり、クロムイオンの第２のピーク時点でサチ
レートした強度になる。クロムイオンのこの様な変化
は、表面および界面ではクロムが酸化しているため酸素
効果によりイオン化率が高くなるのである。 【０００５】しかし、エッジ部５２ａでは、クロムイオ
ン強度はピークは１ヵ所でピークの幅が広く、またシリ
コンイオン強度は始めからある程度の強度があり、クロ
ムイオン強度の低下と同時に検出強度が上昇する。初期
のシリコンイオン強度は、エッジであるため、その縁に
あるガラス基板５１より発生するものである。以上の様
であるためシリコンイオンとクロムイオンの２種のイオ
ンを検出し、クロムイオン強度が下がり、且つシリコン
イオン強度が上昇する時をエンドポイントとしなければ
ならなかった。つまり２種類のイオンを検出しなければ
ならなかった。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、試料表面に形成されているパターン膜の所定
部分に集束イオンビームを走査しながら繰り返し照射
し、かつ同時にその照射位置にハロゲンガスを局所的に
吹きつけ、パターン膜を形成している金属元素の２次イ
オン強度または、総２次イオン強度の変化に基づきパタ
ーン膜修正終了とするもので、１種類のイオンマスアナ
ライザまたは簡単な総イオン検出器でエンドポイントを
判断できるようになる。 【０００７】試料表面に形成されているパターン膜の所
定部分に金属イオンよりなる集束イオンビームを走査し
ながら繰り返し照射しすることにより、パターン膜のイ
オンビーム照射部分はスパッタエッチングにより除去さ
れる。更に、イオンビーム照射により試料より発生する
２次粒子は電気陰性度の高いハロゲンガスを同時にその
照射位置に局所的に吹きつけることにより、イオン化し
イオン強度は増大する。つまり、イオン強度はクロム等
金属元素の存在の状態（酸化等の状態）により殆ど変化
せず、その元素の存在量によりほぼリニアーに変化す
る。つまり、パターン膜を構成する元素の２次イオンの
みの強度を測定することにより、パターン膜が除去され
たか判断できるようになる。また、元素そのものでイオ
ン化率、スパッタレートが異なるため総イオン強度
（量）を測定することでもエンドポイントを得ることが
できる。 【０００８】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明に係わるパターン膜修正装置の全体
を示す断面図である。チャンバー２１上部にあるイオン
源１から引き出し電極（図示せず）より引き出されたイ
オンビームは集束レンズ２及び対物レンズ３のイオンレ
ンズ系によりサブミクロン径の集束イオンビーム４とな
って試料５の表面上を照射する。また、イオンビーム照
射経路に、集束イオンビーム４を試料表面上に走査しな
がら照射させるために、走査電極６が設置されている。
走査電極６は集束イオンビームの走査を制御するための
走査制御回路７により制御されている。試料５は試料５
を保持し、且つＸＹ平面上を移動させるためのＸＹステ
ージ８に載置されている。なお、ＸＹステージ８はＺ方
向にも移動可能な構成とすることも可能である。 【０００９】試料上の集束イオンビーム４の照射位置に
ハロゲンガスを吹きつけるためのハロゲンガス吹きつけ
装置１１はチャンバー２１に備えられている。ハロゲン
ガス吹きつけ装置１１には、ガス供給源１２からのハロ
ゲンガスを試料表面の局所に吹きつけるノズル１３と、
ハロゲンガス吹きつけをＯＮ−ＯＦＦするバルブ１４が
備えられており、また、ハロゲンガス吹きつけ装置１１
には、ノズル１３を試料５上の吹きつけ位置に近づけた
け、遠ざけたりするためのエアシリンダ１５が備えられ
ている。バルブ１４とエアシリンダ１５はハロゲンガス
制御回路１６により制御される。 【００１０】走査しながら試料５の表面を照射している
集束イオンビーム４により試料５表面から生じた２次イ
オン２２は試料５表面に向けられた２次イオン検出器２
３により検出される。更に、２次イオン検出器２３から
の信号は、演算回路２４に取り入れられ且つ走査回路７
の信号をも取り入れ、２次イオン検出器２３からの信号
強度を走査回路７の信号と同期させることにより画像表
示装置２５にパターン形状が画像表示される。 【００１１】集束イオンビームの照射経路に、集束イオ
ンビーム４が試料５表面に照射しないように、ビームを
大きく曲げるためのブランキング電極３０が配置され、
それはブランキング回路２６により電気的駆動がされ
る。走査範囲設定部２７は試料５表面の所定部分のみを
集束イオンビーム４で照射するために集束イオンビーム
走査範囲を設定するもので、走査範囲設定部２７で設定
された走査範囲は、ブランキング回路２６、走査制御回
路７を制御して達成される。 【００１２】次に、パターン膜修正の行程を説明する。
内部が真空ポンプ２０により真空に維持されているチャ
ンバー２１内にパターン膜の修正をするガラス基板にク
ロム膜のパターンが形成されている試料５を挿入する。
予め修正箇所の位置が判っている試料５の修正する箇所
が集束イオンビーム４の走査範囲の略中心にくるように
ＸＹスデージ８を駆動させる。なお、修正箇所の位置に
番地を設定し、この番地をＸＹスデージ８を駆動させる
ＸＹスデージ駆動装置（図示せず）に入力することによ
り自動的に試料５の修正する箇所が集束イオンビーム４
の走査範囲の略中心にくるようにＸＹスデージ８は駆動
される。 【００１３】ここで、集束イオンビーム４を試料５表面
に走査させ、それにより発生した２次イオン２２を２次
イオン検出器でマス分離して検出し、試料５表面に形成
されているパターン膜のパターン形状を画像表示装置２
５に表示する。修正箇所の位置が画像表示装置２５の表
示に対して端であったり、外れている場合は再びＸＹス
デージ８は駆動させ、修正箇所の位置が集束イオンビー
ム４の走査範囲の略中心にくるようする。なお、試料５
表面に形成されているパターン膜のパターン形状を画像
表示装置２５に表示するための、集束イオンビーム４の
試料５表面での走査は１回から数回で止め、パターンの
表示は表示装置の記憶装置（図示せず）に記憶させて常
時または随時できるようになっている。 【００１４】画像表示装置２５の表示の略中央に修正箇
所のパターン形状が表示されたら、走査範囲設定部２７
にパターンの修正範囲を入力し、走査範囲設定部２７は
ブランキング回路２６につづくブランキング電極３０と
走査回路７につづく走査電極６に信号を出力し、集束イ
オンビーム４を試料５表面のパターンの修正範囲のみを
繰り返し走査させる。また、同時にハロゲンガス制御回
路１６からの信号によりバルブ１４が開けられエアシリ
ンダ１５によりノズル１３は試料面に近づけられ、ハロ
ゲンガス吹きつけ装置１１からハロゲンガス５０が試料
５のパターンの修正部分に局所的に吹きつけられる。ハ
ロゲンガス５０はパターン膜の材質と試料の基板材質に
よりことなるが、塩素ガス、沃素ガス、または弗化ハロ
ゲンガス等のガスである。 【００１５】集束イオンビーム４の照射により発生する
２次イオンはその照射部分の元素含有量により一意的に
その濃度により決まるため、パターン膜を構成する元素
であるクロムの２次イオン強度を測定することにより、
その膜が除去されたかどうか判定できる。クロムの２次
イオン強度変化を示した図５の様に、パターン膜５２の
エッジ部５２ａからのクロムの２次イオン強度変化と内
部５２ｂからのものと略同じ傾向であり、パターン膜５
２のあいだ、殆ど変化しない。これは、ハロゲンガスの
存在により２次イオンの収率が増大したことによる。例
えば塩素ガスの存在によりクロムイオン強度（量）は、
試料表面がクロム・酸化クロムにかかわらず、塩素ガス
の存在しないときの酸化クロム表面からのクロムイオン
強度（量）の約２倍になる。パターン膜５２と基板５１
の界面にてクロムの２次イオン強度は急激に減少する。
つまり、クロムの２次イオンが検出されなくなったらパ
ターン膜の修正を終了することにより、クロム膜がきれ
いになくなり、且つ基板ガラスの表面が殆ど荒らされず
にパターン膜５２の除去ができる。 【００１６】他の実施例として、パターン膜上での総２
次イオン（質量分離しない各イオン種の２次イオン）強
度とガラス基板上での総２次イオン強度を予め求めてお
き、パターン膜の修正中に検出される二次イオン強度が
ガラス基板上での総２次イオン強度になったときにエン
ドポイントとする。以上、ガラス基板上に形成されたク
ロムパターン膜であるマスクについて述べたが、クロム
と酸化クロムの複層のマスク、更には、シリコン基板上
に形成された金属パターンである集積回路でも同様にお
こなえる。 【００１７】 【発明の効果】パターン膜の所定箇所を集束イオンビー
ムを繰り返し照射し、且つエッチングガスをその部分に
局所的に吹きつける、パターン膜がエッチング除去さ
れ、化学的に除去されたパターン膜材は気化されるた
め、周辺に除去物が再付着しなく綺麗に除去される。ま
た、２次イオン強度が効率良く検出できるようになった
為、パターン膜を構成する元素のみの２次イオンの測定
または、総２次イオン強度の測定のみで正確にエンドポ
イントをしることができた。つまり、パターン膜修正装
置の構成が簡単になり、安価になった。

【図面の簡単な説明】 【図１】図１はパターン膜修正装置全体を示す断面図で
ある。 【図２】図２は試料の表面パターンを示す平面図であ
る。 【図３】図３はパターン内部でのパターン材質検出強度
変化を示す図である。 【図４】図４はパターンエッジ部でのパターン材質検出
強度変化を示す図である。 【図５】図５はハロゲンガスを吹きつけた時のパターン
材質検出強度変化を示す図である。 【符号の説明】 １ イオン源 ２ 集束レンズ ３ 対物レンズ ４ 集束イオンビーム ５ 試料 １１ ハロゲンガス １３ ノズル吹きつけ装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−202038（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−241325（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−60236（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−28388（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−35775（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−198827（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03F 1/08 H01L 21/30 502

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．真空容器内にある基板の表面に形成されたパターン
   膜の所望範囲に集束イオンビームを繰り返し走査させな
   がら照射し、 ハロゲンガス又はハロゲン化キセノンガスを前記所望範
   囲に局所的に吹きつけ前記所望範囲のパターン膜を除去
   することによりパターン膜を修正し、 前記所望範囲から発生する総イオンの２次イオン強度の
   変化に基づきパターン膜除去を終了することを特徴とす
   るパターン膜修正方法。 ２．前記基板は集積回路の基板である請求項１記載のパ
   ターン膜修正方法。 ３．前記ハロゲンガスは塩素ガスである請求項１記載の
   パターン膜修正方法。 ４．前記ハロゲン化キセノンガスは弗化キセノンガスで
   ある請求項１記載のパターン膜修正方法。