JP3908516B2 - イオンビームを用いたフォトマスク欠陥修正装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はイオンビームを用いたフォトマスクまたはレチクルの欠陥修正装置の電荷中和機能に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Si半導体集積回路の微細化はめざましく、それに伴って転写に用いるフォトマスクまたはレチクル上のパターン寸法も微細になってきている。縮小投影露光装置はこの要請に対して高NA化と短波長化で対応してきた。微細化の前倒しが求められる現在では、縮小投影露光装置はそのままで、解像力と焦点深度を向上させるために、超解像技術の一種である位相シフトマスクも用いられるようになってきている。フォトマスクまたはレチクル上に欠陥が存在すると、欠陥がウェーハに転写されて歩留まりを減少する原因となるので、ウェーハにマスクパターンを転写する前に欠陥検査装置によりフォトマスクまたはレチクル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ェーハへ転写する前に欠陥修正装置により欠陥修正処理が行われている。上記のような技術的な趨勢により、フォトマスクまたはレチクルの欠陥修正にも小さな欠陥への対応が求められている。液体金属Gaイオン源を用いた集束イオンビーム装置は、その微細な加工寸法によりレーザーを用いた欠陥修正装置に代わりマスク修正装置の主流となってきている。上記のイオンビームを用いた欠陥修正装置では、白欠陥修正時には表面に吸着した原料ガスを細く絞ったイオンビームが当たった所だけ分解させて薄膜を形成し(FIB-CVD)、また黒欠陥修正時には集束したイオンビームによるスパッタリング効果またはアシストガス存在下で細く絞ったイオンビームが当たった所だけエッチングする効果を利用して、高い加工精度を実現している。
【０００３】
従来用いられてきたフォトマスクは石英ガラス等のガラス上にCrなどのバイナリマスク材料スパッタにより堆積して遮光膜とし、マスクパターンを光の透過率の違いに変換したものである。最近では、パターン寸法の微細化に加え、光リソグラフィの解像度限界や焦点深度を改善するために位相シフトマスクなどの超解像度技術も実用に供されはじめている。位相シフトマスクではMoSiONやZrSiO_×やTaSiO_×といったCrに比べると導電性の低い材料が遮光膜として利用されている。
【０００４】
パターン寸法の微細化により、孤立パターンのサイズも小さくなり、更に導電性の低い材料が使われるようになったので、従来よりもフォトマスク上の電荷中和が困難になってきている。電荷中和はパターンにも依存し、パターンに応じて最適な照射条件が異なってくる。複数のパターンが混在した場合、全てのパターンに対して欠陥認識に十分な良好なイメージを得ることはできなかった。欠陥の正しい形状が認識できないため、形状の誤りにより修正後精度が低下したり、実際は黒欠陥が存在しない部分まで削ってしまってリバーベッドを形成して透過率が低下してしまったりしていた。
【０００５】
複数の電荷中和用電子銃を用意し、複数のパターンが混在した場合には、電荷中和用電子銃のそれぞれでパターンに最適な照射条件で電荷中和を行うことで、全てのパターンに対して欠陥認識に十分な良好なイメージを得るという方法も有りうる。しかしこの場合、電荷中和用電子銃の照射条件を細かく制御するためには電子ビームをマスク近傍で供給する必要があるが、イオン光学系、アシストエッチングのためのガス銃、遮蔽膜の原材料を供給するためのガス銃、二次イオンもしくは二次電子検出器もマスク近傍に配置しなければならないので、さらに複数の電荷中和用電子銃を配置するのは空間的に問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、1つの電荷中和用電子銃で、電荷中和の最適条件が異なる複数のパターンが混在した場合にも、全てのパターンに対して欠陥認識に十分な良好なイメージが得られるようにし、高精度かつ高品位なマスクの欠陥修正を可能にしようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
図1に示すように電荷中和の最適条件が異なる複数のパターンに対して、イオンビームの走査に比べて十分短い時間で電荷中和用電子銃の電流密度、照射範囲、照射位置等のパターンに依存した最適条件を周期的に照射するように制御する。もしくは、図2に示すようにイオンビームのブランキングと走査に同期して電荷中和用電子銃の照射条件をそれぞれのパターンの最適条件に設定することにより電荷中和を行う。
【０００８】
【作用】
イオンビームの走査に比べて十分短い時間で電流密度、照射範囲、照射位置等の最適条件を周期的に変化させているので、平均化された効果が期待でき、２つ以上の電荷中和用電子銃を用いてそれぞれでパターンの最適条件で照射したときと同等の効果が得られる。また、イオンビームのブランキングと走査に同期して電荷中和用電子銃をそれぞれのパターンの最適条件に設定されるので、上記同様平均化された効果が期待でき、２つの電荷中和用電子銃のそれぞれでパターンの最適条件で照射したときと同等の効果が得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施例について説明する。
図4に示すように、従来の液体金属Gaイオン源を用いた集束イオンビーム装置に沃素ガスをバルブを介して真空チャンバ内に導入できるようにする。Ga液体金属イオン源1より引き出されたイオンビーム2を20kV程度まで加速したのちコンデンサレンズ3aや対物レンズ3bにより集束し、偏向電極4によりX-Yステージ10に保持された、バイナリマスクまたはMoSiON等の位相シフトマスク5上を走査する。バイナリマスクまたは位相シフトマスク5の基板は絶縁物であるので、欠陥を認識するときや加工中にチャージアップが生じないように、チャージニュートライザー9の数100Vの電子ビーム8を照射して電荷中和を行っている。0.2μm以下に集束されたイオンビーム2の照射によって発生した二次イオンまたは二次電子6は、二次イオン検出器または二次電子検出器7で検出される。各検出器の信号強度をCRT上の1ピクセルの色合いに対応させ、偏向電極4の走査と同期させて表示することにより二次イオン像または二次電子像を形成する。
【００１０】
従来の電荷中和用電子銃の電子ビームの照射は、図3のようにイオンビームの走査に同期して行っている。図5のようなパターンが存在するとき、小さなアイソレーションパターン21では、電流密度が高く照射位置を合わせた範囲の狭い電子ビームの方が良好なイメージを得ることができる。しかしこのとき、ライン系のパターン22の全域にわたり良好なイメージを得ることができない。
一方、電流密度の低い照射範囲の広い電子ビームを照射すると、ライン系のパターン22の全域にわたり良好なイメージが得られるが、小さなアイソレーションパターン21に対しては良好なイメージを得ることができない。
【００１１】
イオンビームの走査に比べて十分短い時間で電流密度が高くアイソレーションパターン21に照射位置を合わせた範囲の狭い電子ビーム(最適条件1)と電流密度の低い照射範囲の広い電子ビーム(最適条件2)を交互に照射することにより(図1)、アイソレーションパターン21とライン系のパターン22の全域両方に対して良好なイメージを得ることができる。
【００１２】
上記のような方法で欠陥を含む領域の良好なイメージが取得できれば、そのイメージから欠陥領域を認識し、欠陥と認識された領域のみ、ガス銃11からバルブ13を通してアシストガスもしくは遮蔽膜原料ガス12を流しながら、イオンビームの選択的走査を行い、黒欠陥もしくは白欠陥を修正する。欠陥の正しい形状が認識できているので、形状の誤りによる修正精度の低下や実際は黒欠陥が存在しない部分まで削ってしまってリバーベッドを形成して透過率が低下するようなことは起こらないため、高精度かつ高品位なマスクの欠陥修正が可能である。
【００１３】
上記の実施例と同様な手順で欠陥を修正するときに、図1のような電子照射ではなく、図2のようなイオンビームのブランキングと走査に同期してブランキング時に電流密度が高くアイソレーションパターン21に照射位置を合わせた範囲の狭い電子ビーム照射(最適条件1)を行い、走査時に電流密度の低い照射範囲の広い電子ビーム照射(最適条件2)を行えば、アイソレーションパターン21とライン系のパターン22の全域両方に対して良好なイメージを得ることができるので、このときにも高精度かつ高品位なマスクの欠陥修正が可能である。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、1つの電荷中和用電子銃で、電荷中和の最適条件が異なる複数のパターンが混在した場合にも、全てのパターンに対して欠陥認識に十分な良好なイメージが得られるので、高精度かつ高品位なマスクの欠陥修正が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】イオンビームの走査に比べて十分短い時間で最適条件を周期的に変化させて電荷中和用電子銃の電子ビームを照射する場合の説明図である。
【図２】イオンビームのブランキングと走査に同期して電荷中和用電子銃をそれぞれのパターンの最適条件に設定する場合の説明図である。
【図３】従来の電荷中和用電子銃の電子ビーム照射を説明する図である。
【図４】本発明の一実施例を説明するためのイオンビーム欠陥修正装置の概念図である。
【図５】電荷中和の最適条件が異なる複数のパターンがある場合の説明図である。
【符号の説明】
1 イオン源
2 イオンビーム
3a コンデンサレンズ
3b 対物レンズ
4 偏向電極
5 バイナリマスクあるいは位相シフトマスク
6 二次イオンもしくは二次電子
7 二次イオン検出器もしくは二次電子検出器
8 電荷中和用電子ビーム
9 電荷中和用電子銃
10 X-Yステージ
11 ガス銃
12 アシストガスまたは遮蔽膜原料ガス
13 バルブ
21 アイソレーションパターン
22 ライン系パターン
23 ガラス基板

Claims (3)

1. イオンビームを用いたフォトマスク欠陥修正装置において、イオンビームをフォトマスク上の欠陥を含んだ領域に照射して二次イオン像または二次電子像を形成する時に、該領域に良好なイメージを得るための電荷中和用電子銃の照射条件が異なるパターンが混在した場合に、前記パターンに依存した電荷中和用電子銃の照射条件を周期的に切替えることを特徴とするフォトマスク欠陥修正装置。
2. イオンビームのブランキングと走査に同期して前記電荷中和用電子銃の照射条件を切替えることを特徴とする請求項１記載のフォトマスク欠陥修正装置。
3. 前記パターンがアイソレーションパターンとライン系パターンである時、前記パターンに依存した照射条件は、前記アイソレーションパターンに照射位置を合わせた第１の照射条件と、前記第１の照射条件における電子ビームより電流密度が低く、かつ、照射範囲の広い第２の照射条件である請求項１記載のフォトマスク欠陥修正装置。

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