JP4318839B2 - 位相シフトマスクの欠陥修正装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガラスまたは石英の凹凸からなる位相シフトマスクの欠陥修正方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年のSi半導体集積回路の一層の微細化に伴い、レチクル上のパターンも微細化に対応することが求められている。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が用いられるようになってきている。位相シフトマスクにはレベンソン型とハーフトーン型があり、レベンソン型の方が解像力の向上効果が大きいことが知られている。しかし、レベンソン型は位相シフターの配置の最適化が難しいため、解像力向上効果は少ないが、遮蔽膜をハーフトーン膜に置き換えるハーフトーン型の方がバイナリマスク技術からの変更点も少なく導入しやすいため、広く用いられるようになってきている。しかし、更なる解像度の向上のために、上記設計技術の課題を克服して、解像力向上効果が大きいレベンソン型を用いたいという要望が高まっている。レベンソン型位相シフトマスクには透明な位相シフター膜を配置するものと、位相が反転する深さまでガラスまたは石英の基板を掘り込むタイプのものが存在する。ガラスまたは石英の基板を掘り込むタイプのものが一部実用化されており、このタイプのマスクの欠陥検査技術や欠陥修正技術が求められている。
【０００３】
欠陥修正技術としては、バイナリマスクやハーフトーン型の位相シフトマスクに対しては、液体金属Gaイオン源を用いた集束イオンビーム装置がその微細な加工寸法により、フォトマスクの微小な白欠陥や黒欠陥の標準的な修正装置となっている。当然、ガラス基板を掘り込むタイプのレベンソン型位相シフトマスクに関しても、同じ集束イオンビーム装置で欠陥を修正する技術が求められている。
【０００４】
上記の液体金属Gaイオン源を用いた集束イオンビーム装置でガラスを削る方法として、イオンビームの照射による物理的なスパッタリング効果を用いて削っていく方法と、弗化キセノン(XeF₂)雰囲気下でイオンビームの照射してガス支援エッチング効果を利用してエッチングする方法が知られている。
【０００５】
イオンビームの照射による物理的なスパッタリングを用いた場合には、エッチレートがそれほど高くないため、深さ(位相)の制御は比較的容易であるが、一次イオンであるGaイオンの注入によるGaステインにより加工領域の透過率の低下が起こってしまうという問題があった。
【０００６】
XeF₂雰囲気下でイオンビームを照射してガス支援エッチング効果を利用した場合には、加工領域の透過率は問題ないが、エッチングレートが高いため、深さ(位相)の精度の高い制御をすることができないという問題があった。レベンソンマスクの解像力向上効果は、隣り合った開口部から出る光が180ー変化していると、回折光は負の干渉によって打ち消し合い、開口部の像は互いに分離する現象を利用しているので、位相のずれが大きくなることは好ましくない。また、条件によっては、イオンビームの電荷を中和するため照射している電子ビームが当っているところもエッチングされてしまうため、所望の加工領域以外も削れてしまうという問題もあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ガラスまたは石英の凹凸からなる位相シフトマスクに対して高品質な欠陥修正を提供するためには、高い透過率で、なおかつ位相制御性も良い欠陥修正技術が必要であり、この発明は上記課題を克服しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
沃素ガスをバルブを介して装置内に導入できるようにし、沃素ガス雰囲気下で、イオンビームの照射条件を加工領域の透過率が高く、エッチレートも低くくなる条件を選ぶ。エッチングレートの低下に伴うスループットの低下に対しては、上記の方法とエッチングレートの高い加工方法と組み合わせることで対処する。
【０００９】
【作用】
加工領域の透過率も高く、エッチレートも低いことから深さ(位相)も高精度に制御できるので、ガラスまたは石英の掘り込みタイプの位相シフトマスクに対して高品質な欠陥修正ができる。もちろん、沃素ガスを用いた場合には、電荷を中和するための電子ビームを当てるだけでエッチングされてしまうようなこともない。
【００１０】
【実施例】
以下に、本発明の一実施例について説明する。
【００１１】
図１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、位相が反転する深さまでガラス基板を掘り込むタイプの位相シフトマスク5上を走査する。ガラス基板を掘り込むタイプの位相シフトマスク5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。
【００１２】
欠陥の認識は、ガス銃11のバルブ13を閉じたまま欠陥を含む領域の二次イオン像または二次電子像の取り込みを行い、その像から欠陥領域(加工領域)を決定する。加工時にはバルブ13を開き、沃素容器12から昇華して出てきた沃素ガスを装置内に導入して沃素ガス雰囲気にする。この条件下でイオンビームを欠陥として認識した領域のみ照射し、欠陥部分をエッチングにより取り除き修正を行う。昇華して出てくる沃素ガスのガス圧は、温度制御器14により沃素容器12の温度を制御することで調整される。
【００１３】
沃素ガス雰囲気下でガス圧とイオンビームの照射条件を最適化することにより、高い透過率を維持したまま、図2に示すような低いエッチングレートでガラス基板を掘り込むことが可能である。欠陥領域のガラスの掘り込み深さは、あらかじめ欠陥部分の高さを原子間力顕微鏡等で測定しておき、図2のようなイオンドーズ量と掘り込み深さの実験値から決定する。石英基板を掘り込んだ位相シフトマスクについても、上述したガラス基板と同じ方法を適用することができる。
【００１４】
低エッチングレートによるスループットの低下に対しては、エッチングレートの高い加工方法と組み合わせることで対処する。スループットを向上させる修正方法の実施例を図4に示す。図1に示した装置でバルブ13を閉じたまま、エッチレートの高いイオンビームの照射による物理的なスパッタリングにより所望の深さの近くまで(物理的なスパッタリングで生じるGaステイン層を含む領域を残して)エッチングし、次にバルブ13を開けて装置内に沃素ガス12を導入し、沃素ガス雰囲気下で低いエッチングレートで仕上げ加工すれば、物理スパッタで生じるGaステイン層は沃素ガス雰囲気下のエッチングで取り除かれるため、ある程度のスループットで透過率も高く、位相も高精度に制御できる欠陥修正が可能である。
【００１５】
スループットを向上させる修正方法の他の実施例を図5に示す。図3に示すような沃素ガスとXeF₂の導入できる装置で、まず沃素ガス用のバルブ13を閉じたままXeF₂用のバルブ15を開けてXeF₂を装置内に導入し、エッチレートの高いXeF₂雰囲気下で所望の深さの近くまで粗加工を行う。XeF₂の圧力はマスフローコントローラ17で制御する。次にXeF₂用のバルブ15を閉じて沃素ガス用のバルブ13を開けて沃素ガスを装置内に導入し、沃素ガス雰囲気下で低エッチングレートで仕上げ加工すれば、高スループットで透過率も高く、位相も高精度に制御できる欠陥修正が可能である。
【００１６】
スループットを向上させる修正方法の他の実施例を図6示す。図1に示す装置で、バルブ13を開けて沃素容器12から昇華した沃素ガスを装置内に導入して加工を行う。沃素ガス雰囲気下でエッチレートが高くなるイオンビーム照射条件で、所望の深さ近くまで粗加工を行い、次にバルブ13は開けたままで、低エッチングレートで透過率も良くなるイオンビーム照射条件に切り替えて仕上げ加工すれば、ある程度のスループットで透過率も高く、位相も高精度に制御できる欠陥修正が可能である。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、沃素ガス雰囲気でイオンビームを照射することで、ガラスまたは石英の凹凸からなる位相シフトマスクの欠陥を透過率も高く、位相も高精度に制御できるので、高品質な欠陥修正ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく装置の一実施例を示す図である。
【図２】沃素ガス雰囲気下でのイオンビーム照射条件を最適化した場合のイオンドーズ量とガラス基板の掘り込み量の関係の一例を示す図である。
【図３】本発明に基づく装置の他の実施例を示す図である。
【図４】スループットを向上させる修正方法の実施例を説明するための概略フローチャートである。
【図５】スループットを向上させる修正方法の他の実施例を説明するための概略フローチャートである。
【図６】スループットを向上させる修正方法の他の実施例を説明するための概略フローチャートである。
【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 ガラスまたは石英の凹凸からなる位相シフトマスク
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 沃素容器
１３ 沃素ガス用バルブ
１４ 温度制御器
１５ XeF₂用バルブ
１６ XeF₂容器
１７ マスフローコントローラ

Claims (1)

1. イオンを放出するイオン源と、前記イオンを集束するためのイオン光学系と、前記集束イオンビームを試料上の所望の位置に照射するための偏向電極と、ガラスまたは石英の凹凸からなる位相シフトマスクの表面から放出される二次粒子を検出するための検出器と、二次粒子の平面強度分布に基づいて前記試料表面の画像を表示する画像表示装置と、前記試料表面の画像情報に基づいて加工領域を指定し、指定した領域のみ選択的に集束イオンビームを繰り返し走査しながら照射する機能を備えたマスク修正装置において、前記位相シフトマスクを弗化キセノンガス雰囲気下で粗加工したのちに、同じ加工領域を、沃素ガス雰囲気下で仕上げ加工することを特徴とする位相シフトマスクの欠陥修正装置。

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