JP4149676B2 - フォトマスクの修正方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路等の製造に用いるフォトマスクの修正方法、特にフォトマスクの欠陥箇所に集束イオンビーム(FIB)を照射して欠陥の修復を行うフォトマスクの修正方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
集束イオンビームを用いたフォトマスクの欠陥修正では、チャージアップ等によるイメージのドリフトや、マスク或いはマスクホルダー等の熱膨張によるドリフトをトータルに補正するために、ワンポイントドリフト補正が用いられている。このワンポイントドリフト補正では、フォトマスクのパターン内にピンホールを形成し、このピンホールを参照点として修正箇所にビームを移動させることで、修正精度を高めている。以下、ワンポイントドリフト補正の具体的な例について、図6〜図8を参照して簡単に説明する。
【0003】
まず、フォトマスク用の基板11上に形成されたパターン12の一部に集束イオンビーム22aを照射して、参照点となるピンホール13を形成する。続いて、このピンホール13を含むスキャン領域14にイオンビーム源21からイオンビーム22bを照射し、ピンホール13が形成された箇所から放出される2次イオン(2次荷電粒子)23を検出器24で検出することで、参照点を認識する。さらに、検出されたピンホール13の位置すなわち参照点の位置と、予め認識されている修正箇所との相対的な位置関係を算出し、再びピンホール13の位置を確認した後、修正箇所にイオンビームを照射して欠陥の修復を行う。以後、参照点確認のためのイオンビーム照射と欠陥修正のためのイオンビーム照射とを複数回交互に行い、欠陥修正を完了させる。このようにして、欠陥修正処理の直前に参照点を確認することにより、ドリフトの影響を最小限にとどめることが可能である。
【0004】
上述したようなワンポイントドリフト補正を用いて欠陥修正を行う場合、従来は参照点となるピンホールの平面的なパターン形状は理想的には円形がよいとされていた(例えば、特公平5−4660号公報)。このような観点から従来は、縦方向及び横方向で等ドット数(例えば4×4ドット)となるように正方形状にイオンビームを照射してピンホールを形成していた。
【0005】
しかしながら、フォトマスクとして位相シフトマスクを用いる場合、ピンホールが形成された箇所では適切な位相シフト作用(位相効果)を得ることができないため、パターンに対して相対的にピンホールが大きくなると転写像に悪影響を与える領域が広くなってしまう。また、ピンホールが大きいと参照点となるピンホールを検出のためのスキャン領域を広くしなければならないため、ビームスキャンによるパターンへのダメージが広い領域に及ぶこととなり、パターンが小さくなってくると転写像のライン寸法が減少するといった問題が生じてくる。さらに、ピンホール跡の修正を行う場合にも、修正用に堆積するカーボン膜は位相シフト作用を持たないため、パターンが小さくなってくると転写像に悪影響を与える領域が広くなってしまう。
【0006】
また、図8に示すように、検出器24は一般的にピンホール13の斜め上方に配置されるが、ピンホールのパターンが正方形状であると、以下のような問題が生じる。ピンホール13から生じる2次イオン23は、検出器24がピンホール13の斜め上方に配置されていることから、検出器24側の側壁(図8の向かって左側の側壁)によってある程度遮られると考えられる。そのため、図8に示したピンホール13のX方向の長さをある程度長くする必要性があるが、このときピンホール13が正方形状パターンであると、ピンホール13のY方向の長さもX方向の長さと同等になる。X方向については、ピンホール13の向かって左側の側壁によって2次イオンの検出器24への到達が制限されると考えられるため、2次イオンの収率がピンホール13の向かって右側の領域に偏り、一定の位置精度は得られるが、Y方向についてはそのような状況は起こり難いため、Y方向におけるピンホールの位置精度(認識精度)を大きく取ることが困難になる。実際、図9に示すように、ピンホールに対応する2次イオン像31はY方向に縦長なイメージとなる。
【0007】
また、上述したように、従来は検出器24側の側壁によって多くの2次イオンが遮られることから、ピンホール底部すなわち基板の露出面からの2次イオンを効率よく検出器に到達させることができないという問題もあった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
このように、ワンポイントドリフト補正を用いた従来のフォトマスクの修正方法では、フォトマスクとして位相シフトマスクを用いた場合に位相シフト作用(位相効果)が得られない領域が大きくなって適正な転写像が得られないといった問題、参照用のピンホール(開口部)の位置精度(認識精度)を大きく取れないといった問題、ピンホールからの2次イオン(2次荷電粒子)を効率よく検出器に入射させることができないといった問題があった。
【0009】
本発明は上記従来の課題に対してなされたものあり、フォトマスクとして位相シフトマスクを用いた場合に適正な転写像を得ることが可能なフォトマスクの修正方法を提供することを第1の目的、参照用の開口部の認識精度を向上させることが可能なフォトマスクの修正方法を提供することを第2の目的、参照用の開口部からの2次荷電粒子を効率よく検出器に入射させることが可能なフォトマスクの修正方法を提供することを第3の目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るフォトマスクの修正方法は、フォトマスク用の基板上に形成されたパターンの一部を除去して参照用の開口部を形成する工程と、前記開口部を含む領域にイオンビーム源からイオンビームを照射し、前記開口部から放出された2次荷電粒子を検出器によって検出することで、前記開口部の位置を認識する工程と、前記2次荷電粒子を検出することで認識された前記開口部の位置と、前記基板上に形成されたパターンの修正箇所の位置との相対的な位置関係に基づき、前記イオンビーム源から前記修正箇所にイオンビームを照射して前記修正箇所の欠陥を修正する工程と、を有するフォトマスクの修正方法であって、前記フォトマスクは位相シフトマスクであり、前記基板の上面に対して垂直な方向から見た前記開口部の平面的なパターンを長方形状パターンにするとともに、前記基板上に形成された位相シフト用パターンの長手方向と前記長方形状パターンの長手方向とが平行になるように前記開口部を形成することを特徴とする。
【0011】
本発明によれば、位相シフト用パターンの長手方向と開口部の長方形状パターンの長手方向とが平行であることから、長方形状パターンの短辺の幅が狭くなっている。すなわち、位相シフト作用(位相効果)によって露光時(パターン転写時)に光強度分布が生じる方向で、長方形状パターンの幅が狭くなっている。したがって、位相効果を減少させる領域を小さくすることができ、参照用の開口部が転写像に与える悪影響を低減することができる。また、長方形状パターンの幅が狭いことから、開口部検出時におけるイオンビームの照射領域を狭くすることができ、パターンに与えるダメージを低減することができる他、開口部の修復によって生じ得る位相効果への悪影響を低減することができる。このように本発明では、参照用の開口部を形成したことの影響を最小限に抑えて、効果的にワンポイントドリフト補正を行うことが可能となる。
【0012】
本発明に係るフォトマスクの修正方法は、フォトマスク用の基板上に形成されたパターンの一部を除去して参照用の開口部を形成する工程と、前記開口部を含む領域にイオンビーム源からイオンビームを照射し、前記開口部から放出された2次荷電粒子を検出器によって検出することで、前記開口部の位置を認識する工程と、前記2次荷電粒子を検出することで認識された前記開口部の位置と、前記基板上に形成されたパターンの修正箇所の位置との相対的な位置関係に基づき、前記イオンビーム源から前記修正箇所にイオンビームを照射して前記修正箇所の欠陥を修正する工程と、を有するフォトマスクの修正方法であって、前記検出器の入射部は前記開口部の斜め上方に位置しており、前記基板の上面に対して垂直な方向から見た前記開口部の平面的なパターンを長方形状パターンにするとともに、前記入射部と前記開口部とを結ぶ直線を前記基板の上面に投影した線分と前記長方形状パターンの長手方向とが平行になるようにすることを特徴とする。
【0013】
本発明では、2次荷電粒子を検出する検出器の入射部と参照用の開口部とを結ぶ直線を基板上面に投影した線分の方向(X方向とする)と、開口部の長方形状パターンの長手方向とが平行になるようにしている。すなわち、長方形状パターンの寸法が、X方向においては相対的に長く、X方向と直交するY方向においては相対的に短い。したがって、X方向においては従来と同様、検出器に入射する2次荷電粒子をある程度以上確保する、すなわちある程度以上の検出強度を得ることが可能であるとともに、位置検出精度もある程度確保することが可能であり、Y方向においては、パターンの寸法の短縮化によって従来よりも位置検出精度を高めることが可能である。このように本発明では、検出器への2次荷電粒子の入射量を確保しつつ、開口部の位置検出精度を向上させることができる。
【0014】
なお、本発明は、位相シフトマスクに限らず、位相シフト作用を用いない通常のマスク(いわゆるバイナリマスク、代表的にはクロムマスク)についても同様に適用可能である。
【0015】
本発明に係るフォトマスクの修正方法は、フォトマスク用の基板上に形成されたパターンの一部を除去して参照用の開口部を形成する工程と、前記開口部を含む領域にイオンビーム源からイオンビームを照射し、前記開口部から放出された2次荷電粒子を検出器によって検出することで、前記開口部の位置を認識する工程と、前記2次荷電粒子を検出することで認識された前記開口部の位置と、前記基板上に形成されたパターンの修正箇所の位置との相対的な位置関係に基づき、前記イオンビーム源から前記修正箇所にイオンビームを照射して前記修正箇所の欠陥を修正する工程と、を有するフォトマスクの修正方法であって、前記検出器の入射部は前記開口部の斜め上方に位置しており、前記開口部は前記入射部が位置する側の第1の側壁部と第1の側壁部に対向する第2の側壁部とを有し、前記第1の側壁部が下端から上端に向かって連続的又は段階的に後退するとともに、前記第1の側壁部の下端と上端を結ぶ平面と前記基板の上面のなす角度が前記第2の側壁部の下端と上端を結ぶ平面と前記基板の上面のなす角度よりも小さくなるように前記開口部を形成することを特徴とする。
【0016】
本発明では、開口部の検出器側の側壁が連続的又は段階的に傾斜し、その平均的な傾斜が緩くなっているため、検出器側の側壁によって遮られる2次荷電粒子の割合を低減させることが可能である。したがって、開口部の底部すなわち基板の露出部を小さくしても2次荷電粒子を効率よく検出器に入射させることが可能となる。
【0017】
なお、本発明も位相シフトマスクに限らず、位相シフト作用を用いない通常のマスク(いわゆるバイナリマスク、代表的にはクロムマスク)についても同様に適用可能である。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係るワンポイントドリフト補正を用いたフォトマスクの修正方法を図面を参照して説明する。
【0019】
図1はフォトマスクの一例を示した平面図、図2は図1に示したピンホール(開口部)の近傍を示した平面図、図3は図1に示したピンホールの形成方法を示した断面図(図2のX方向の断面図)、図4は図1に示したピンホールの検出方法を示した図である。
【0020】
まず、フォトマスクとして、ハーフトーン位相シフトマスク或いはエンベディッド位相シフトマスク等の位相シフトマスクを用意し、修正装置内にセットする。この位相シフトマスクは、クオーツ基板11上にMoSi膜からなる位相シフト用パターン12(位相効果を生じさせるためのパターン)が形成されたものである。
【0021】
フォトマスクをセットした後、イオンビーム源の出射部から集束イオンビームを基板11上に照射し、パターン12の内側に参照点となるピンホール13を形成する。
【0022】
このとき、図2に示すように、ピンホール13の平面的なパターンが実質的にほぼ長方形状パターンとなり、かつ位相シフト用パターン12の長手方向(X方向)とピンホール13のパターンの長手方向とが実質的にほぼ平行になるようにする。例えば、X方向に4ドットでY方向に1ドットとなるように長方形状にイオンビームを照射する。
【0023】
また、ピンホール13は、図3(a)及び(b)に示すように、2段階に分けて形成する。すなわち、図3(a)に示すように、集束イオンビーム22aによってパターン12形成用の膜を膜厚方向に半分程度削り、その後、図3(b)に示すように、ビームの照射領域をX方向に狭め、ピンホール13の紙面向かって右側の領域を選択的に削り、基板11の表面を露出させる。その結果、ピンホール13の向かって左側の側壁部は、側壁部の下端から上端に向かって段階的に後退した形状となる。なお、図3に示した例では側壁部を2段階に後退させるようにしたが、3段階以上でもよく、また連続的に後退させるようにしてもよい。
【0024】
以上のようにしてピンホール13を形成した後、ピンホール13を含むスキャン領域14(図2参照)内にイオンビームを照射して、参照点となるピンホールの位置を検出(認識)する。すなわち、図4に示すように、ピンホール13の形成に用いたイオンビーム源21の出射部からイオンビーム22bをピンホール13の底面すなわち基板11の露出面に照射し、ピンホール13の底面から放出された2次イオン(2次シリコンイオン)23を、ピンホール13の斜め上方に配置された検出器24によって検出する。検出器24の先端は筒状となっており、この先端部すなわち2次イオン入射部とピンホール13のビーム照射部とを結ぶ直線を基板11表面に投影した線分と、ピンホール13の長方形状パターンの長手方向とが平行になるようにする。言い換えると、そのような平行関係が得られるように、位相シフト用パターン12が形成された基板11を装置内に予めセットしておく。
【0025】
検出器24によって得られた2次イオン像31は、図5に示すように点状のものであり、この2次イオン像31から求められるピンホール13の位置と予め求められている修正箇所15の位置(図1参照)に基づいて、ピンホール13と修正箇所15との相対的な位置関係が図示しない制御装置内で算出される。例えば、図1に示すように、ピンホール13の位置をR(0,0)として、修正箇所15の位置D(x,y)が求められる。
【0026】
次に、イオンビーム源21から出射されるイオンビームの照射位置をピンホール13の位置に戻した後、上述したようにして求められた位置関係に基づき、イオンビームの照射位置を修正箇所15の位置に移動させ、イオンビーム源21から修正箇所15にイオンビームを照射して、修正箇所15の欠陥修正を行う。修正箇所15の欠陥が図1に示すようなパターン欠損である場合には、欠損部分にイオンビームを照射しながらカーボン膜等を堆積することで修正を行う。また、修正箇所15の欠陥がパターン剰余である場合には、剰余部分にイオンビームを照射してエッチングを行うことで修正を行う。
【0027】
以後、上述したピンホール13の認識処理と修正箇所15の欠陥修正処理とを交互に必要回数行うことで、最終的に欠陥の修正が完了する。さらに、必要に応じてピンホール13の修復処理も行う。
【0028】
以上述べたように、本実施形態によれば、長方形状のピンホールパターンの長手方向と位相シフト用パターンの長手方向とが平行であるため、ピンホールによって位相効果を減少させる領域を狭くすることができる。そのため、位相シフト用パターンの寸法(線幅)がある程度小さくなってもピンホール跡の修正が不要となり、またピンホール跡の修正を行う場合にも、修正用に堆積するカーボン膜によって位相効果が悪影響を受ける領域を最小限にとどめることができる。さらに、ピンホールの幅が狭くなるため、ピンホール検出の際のスキャン領域も狭くなり、ビームスキャンによるパターンへのダメージを最小限にとどめることができる。
【0029】
また、本実施形態では、ピンホールの平面パターンの寸法がX方向で相対的に長くY方向で相対的に短いため、検出器への2次イオンの到達量をある程度確保しつつ、ピンホールの位置検出精度を向上させることができる。すなわち、X方向については、従来と同様にある程度の位置検出精度及び2次イオンの到達量が得られ、Y方向についてはピンホールの幅を狭くすることで従来に比べて大幅に位置検出精度を向上させることができる。
【0030】
また、例えば図3及び図4に示すように、ピンホール13の検出器24側の側壁に傾斜も持たせる、好ましく側壁の上端と下端を結ぶ平面の傾斜角が検出器24の先端とピンホール13を結ぶ直線の傾斜角と同等にすることで、2次イオンを効率よく検出器に到達させることができる。そのため、ピンホール13の底面すなわち基板11の露出面を小さくしても2次イオンの収率低減を抑えることができるため、基板がダメージを受ける領域を低減させることができる。
【0031】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み合わせることによって種々の発明が抽出され得る。例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば発明として抽出され得る。
【0032】
【発明の効果】
本発明によれば、フォトマスクとして位相シフトマスクを用いた場合に、開口部の平面的なパターン形状及び該パターン形状と位相シフト用パターンとの関係を最適化することで、参照用の開口部を形成したことの影響を最小限に抑えて、適正な転写像を得ることが可能となる。
【0033】
また、本発明によれば、開口部の平面的なパターン形状及び開口部と検出器の位置関係を最適化することで、開口部の位置検出精度を向上させることができ、開口部の認識精度を向上させることが可能となる。
【0034】
また、本発明によれば、開口部の形状を最適化することで、開口部からの2次荷電粒子を効率よく検出器に入射させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るフォトマスクの一例を示した平面図。
【図2】図1に示したピンホールの近傍を示した平面図。
【図3】図1に示したピンホールの形成方法を示した断面図。
【図4】図1に示したピンホールの検出方法を示した図。
【図5】本発明の実施形態に係る方法によって得られる2次イオン像を示した図。
【図6】従来技術に係るフォトマスクにおけるピンホールの近傍を示した平面図。
【図7】従来技術に係るピンホールの形成方法を示した断面図。
【図8】従来技術に係るピンホールの検出方法を示した図。
【図9】従来技術に係る方法によって得られる2次イオン像を示した図。
【符号の説明】
11…基板
12…位相シフト用パターン
13…ピンホール
14…スキャン領域
15…修正箇所
21…イオンビーム源
22a、22b…イオンビーム
23…2次イオン
24…検出器
31…2次イオン像
Claims (7)
- フォトマスク用の基板上に形成されたパターンの一部を除去して参照用の開口部を形成する工程と、
前記開口部を含む領域にイオンビーム源からイオンビームを照射し、前記開口部から放出された2次荷電粒子を検出器によって検出することで、前記開口部の位置を認識する工程と、
前記2次荷電粒子を検出することで認識された前記開口部の位置と、前記基板上に形成されたパターンの修正箇所の位置との相対的な位置関係に基づき、前記イオンビーム源から前記修正箇所にイオンビームを照射して前記修正箇所の欠陥を修正する工程と、
を有するフォトマスクの修正方法であって、
前記フォトマスクは位相シフトマスクであり、前記基板の上面に対して垂直な方向から見た前記開口部の平面的なパターンを長方形状パターンにするとともに、前記基板上に形成された位相シフト用パターンの長手方向と前記長方形状パターンの長手方向とが平行になるように前記開口部を形成する
ことを特徴とするフォトマスクの修正方法。 - フォトマスク用の基板上に形成されたパターンの一部を除去して参照用の開口部を形成する工程と、
前記開口部を含む領域にイオンビーム源からイオンビームを照射し、前記開口部から放出された2次荷電粒子を検出器によって検出することで、前記開口部の位置を認識する工程と、
前記2次荷電粒子を検出することで認識された前記開口部の位置と、前記基板上に形成されたパターンの修正箇所の位置との相対的な位置関係に基づき、前記イオンビーム源から前記修正箇所にイオンビームを照射して前記修正箇所の欠陥を修正する工程と、
を有するフォトマスクの修正方法であって、
前記検出器の入射部は前記開口部の斜め上方に位置しており、前記基板の上面に対して垂直な方向から見た前記開口部の平面的なパターンを長方形状パターンにするとともに、前記入射部と前記開口部とを結ぶ直線を前記基板の上面に投影した線分と前記長方形状パターンの長手方向とが平行になるようにする
ことを特徴とするフォトマスクの修正方法。 - フォトマスク用の基板上に形成されたパターンの一部を除去して参照用の開口部を形成する工程と、
前記開口部を含む領域にイオンビーム源からイオンビームを照射し、前記開口部から放出された2次荷電粒子を検出器によって検出することで、前記開口部の位置を認識する工程と、
前記2次荷電粒子を検出することで認識された前記開口部の位置と、前記基板上に形成されたパターンの修正箇所の位置との相対的な位置関係に基づき、前記イオンビーム源から前記修正箇所にイオンビームを照射して前記修正箇所の欠陥を修正する工程と、
を有するフォトマスクの修正方法であって、
前記検出器の入射部は前記開口部の斜め上方に位置しており、前記開口部は前記入射部が位置する側の第1の側壁部と第1の側壁部に対向する第2の側壁部とを有し、前記第1の側壁部が下端から上端に向かって連続的又は段階的に後退するとともに、前記第1の側壁部の下端と上端を結ぶ平面と前記基板の上面のなす角度が前記第2の側壁部の下端と上端を結ぶ平面と前記基板の上面のなす角度よりも小さくなるように前記開口部を形成する
ことを特徴とするフォトマスクの修正方法。 - 前記検出器の入射部は前記開口部の斜め上方に位置しており、前記基板の上面に対して垂直な方向から見た前記開口部の平面的なパターンを長方形状パターンにするとともに、前記入射部と前記開口部とを結ぶ直線を前記基板の上面に投影した線分と前記長方形状パターンの長手方向とが平行になるようにする
ことを特徴とする請求項1に記載のフォトマスクの修正方法。 - 前記検出器の入射部は前記開口部の斜め上方に位置しており、前記開口部は前記入射部が位置する側の第1の側壁部と第1の側壁部に対向する第2の側壁部とを有し、前記第1の側壁部が下端から上端に向かって連続的又は段階的に後退するとともに、前記第1の側壁部の下端と上端を結ぶ平面と前記基板の上面のなす角度が前記第2の側壁部の下端と上端を結ぶ平面と前記基板の上面のなす角度よりも小さくなるように前記開口部を形成する
ことを特徴とする請求項1、2又は4のいずれかに記載のフォトマスクの修正方法。 - 前記参照用の開口部は、前記イオンビーム源から前記フォトマスク用の基板上に形成されたパターンの一部にイオンビームを照射することで形成される
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のフォトマスクの修正方法。 - 前記開口部の位置を認識する工程と、前記修正箇所の欠陥を修正する工程とを、交互に複数回行う
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のフォトマスクの修正方法。
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