JPH01120556A - パターン膜修正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 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照射し且つエツチングガ
ス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装
置に間する。

〔発明の概要〕

本発明は、試料表面に形成されたパターン状の薄膜の所
定部分に集束イオンビームを操り返し走査照射し且つエ
ツチング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装置において、その所定
部分にエツチングスピードを高めるために、局所的に加
熱し、能率よく、きれいにパターン状の薄膜の所定部分
を除去する装置である。

〔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。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、従来の方法には以下の問題があった。

−ａにここで使うイオンビームは、ガリウムイオン、イ
ンジウムイオン又は金イオン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イル（以下単にマス
クと言う）、や半導体そのもののである０以上のような
試料の場合、イオンの集束イオンビームをパターン膜上
に繰り返し照射しパターン膜をエツチング除去すると、
パターン膜が除去された基板表面に金属イオンが注入さ
れ、マスクの場合透明部になるべき箇所がその注入によ
り、不透明になりまた、半導体の場合は、電気的不良と
なることがあった。また、イオンの集束イオンビームを
繰り返し照射する部分の外縁に集束イオンビーム照射領
域からスパッタされた物質が堆積し、その部分が透明部
分である必要のある部分でも、不透明となってしまい、
また半導体の場合は、電気的不良となることがあった。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明は上記欠点を解決するため、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、かつ同時
にその照射位置にエツチングガスを局所的に吹きつけ、
更に同時にその照射位置を加熱する手段を設けたもので
ある。

〔作用〕

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ツチングにより除去されるが、更に
同時にその照射位置にエツチングガスを局所的に吹きつ
けることにより、エツチングガスはイオンビームにより
アシストされてイオンビーム照射部分のみ化学的なエツ
チングにより除去され、それにより除去された物質は化
学的反応により気化されるため、イオンビーム照射部の
外縁部には固体として堆積されない、この時更に、イオ
ンビーム照射部分を局所的に加熱することにより、さら
に化学的なエツチング反応が加速され所定部分のパター
ン膜を効率よく且つ綺麗に除去できる。また、加熱は集
束イオンビーム照射部分のみでおこなわれるため、試料
全体を加熱する方法に較べて、試料全体の熱膨張は最小
限に抑えられ、微細な加工が容易に達成される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図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−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社
、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。

試料上の集束イオンビーム４の照射位置にエツチングガ
スを吹きつけるためのエツチングガス吹きつけ装置１１
はチャンバー２１に備えられている。エツチングガス吹
きつけ装置１１には、ガス供給源１２からのエツチング
ガスをビーム状に試料表面に吹きつけるノズル１３と、
エツチングガス吹きつけを０Ｎ−ＯＦＦするバルブ１４
が備えられており、また、エツチングガス吹きつけ装置
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はエツチン
グガス制御回路１６により制御される。

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次荷電粒子２２は
試料５表面に向けられた２次荷電粒子検出器２３により
検出される。

更に、２次荷電粒子検出器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次荷電粒子検出器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！ｆ２４に
パターン形状が画像表示される。

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２５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、走査回路７を制御して達成
される。

更に、集束イオンビーム４の試料５表面照射部分のみを
局所的に加熱するための加熱手段３０により、試料５表
面は部分的に加熱され、加熱手段３０は加熱制御回路３
１により制御される。なお、加熱手段３０は第２図に示
されたレーザー照射装置又は第３図に示された熱電子装
置で達成される。第２図に於いて、試料５表面上の走査
電極６のみによる集束イオンビーム４照射部分は約２ｆ
ｉ×ｎ以下で、通常１００μ×μ程度であり、その集束
イオンビーム４照射部分に加熱手段であるレーザー照射
袋！４０より発射したレーザー４１が試料５表面の集束
イオンビーム４照射位置に当てられ局所的に加熱される
。レーザー４１の強度及び０Ｎ−ＯＦＦは加熱制御回路
３１により制御される。別の加熱手段３０の例として示
した第３図は、熱電子照射装置である。集束イオンビー
ム照射位置近傍にあるフィラメント４２に電気を通し加
熱させて熱電子を発生させる。更にフィラメント４２に
対して試料５側に設置されてフィラメント４２に対して
負電位の陰極レンズ４３で熱電子を集束させ、試料５を
フィラメント４２に対して正電位にすることにより、熱
電子４４を集中的に集束イオンビーム４照射位置に当て
られ局所的に加熱される。フィラメント４２と陰極レン
ズ４３は加熱制御回路３１により制御される。

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まくのパ
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。

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次荷電粒子２２である２次イオ
ン又は２次電子を２次荷電粒子検出器で検出し、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２５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。

画像表示装置２５の表示の略中夫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２５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、同時にエツチングガス制御回路１６からの信号に
よりパルプ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、エツチングガス吹きつけ
装置１１からエツチングガス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。エツチングガス５
０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、弗化塩素、弗化窒素または弗化キセノン
等のガスである。

更に、加熱装置３０であるレーザー照射装置４０または
熱電子照射装置４５により試料５のパターンの修正部分
に局所的に加熱される。加熱装置３０による加熱温度は
４０℃〜２００℃に制御される。４０℃以下では加熱の
効果がなく２００℃以上では試料表面が荒らした状態に
なったり熱伝動により試料の寸法が変化するため修正が
うまくいかなくなる。

試料５のパターンの修正部分に局所的に吹きつけられた
エツチングガス５０　（ここでは塩素ガス）は集束イオ
ンビーム４により活性化され、クロム膜は塩素ガスと化
学反応し、気化する。なお、活性化した塩素ガスは、試
料の基板材質であるガラスとは反応しないので試料基板
は変化しない、′また、集束イオンビーム４の照射領域
以外に吹きつけられているエツチングガス５０　（ここ
では塩素ガス）は集束イオンビーム４で活性化されない
ため、殆どパターン材質であるクロムとは反応しない、
集束イオンビーム４の照射領域を加熱装置３０で局所的
に加熱することにより、活性化した塩素とクロムの反応
は促進されより効率的に修正が行われる。

〔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、且つエツチングガスをその部分に局所的に吹きつ
ける、また且つ局所的に加熱されるため化学的にパター
ン膜がエツチング除去され、エツチングより迅速に除去
処理される。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。

【図面の簡単な説明】

第１図はパターン膜修正装置全体の示す断面図、第２図
はレーザー照射加熱を示す断面図、第３図は熱電子照射
加熱を示す断面図である。 ｌ・・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・エツチングガス１３・ノズル　　　　　　　
　吹きつけ装置３０・加熱装置　　　　３１・加熱制御
回路４０・レーザー照射　　４トレーザー 装置　　　　　　４２・フィラメント ４３・陰極レンズ　　　４５・熱電子照射装置板　　　
　上 出願人　　セイコー電子工業株式会社 パターン顆１”を正洟置宅体と示す断面間第１図 第２図 −５２：

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）イオンを発生するイオン源と、前記イオンを集束
   イオンビームにするイオンレンズ系と、前記集束イオン
   ビームを走査しながら試料表面に照射させる走査電極と
   、前記集束イオンビーム照射により前記試料表面から放
   出される２次荷電粒子を検出する２次荷電粒子検出器と
   、前記２次荷電粒子の前記試料表面の強度分布に基づい
   て前記試料表面に形成されているパターンを表示する画
   像表示装置と、前記試料表面を有する試料を保持し、且
   つ平面方向に移動するＸＹステージと、前記集束イオン
   ビームの前記試料表面への照射範囲を設定する照射範囲
   設定手段と、前記試料表面の前記集束イオンビーム照射
   位置に化学的にエッチング作用のあるエッチングガスを
   局所的に吹きつける吹きつけ装置とより構成され、試料
   表面に形成されているパターン膜を修正するパターン膜
   修正装置に於いて、前記試料表面の前記集束イオンビー
   ム照射位置を局所的に加熱する加熱手段を有することを
   特徴とするパターン膜修正装置。
2. （２）前記試料表面の前記集束イオンビーム照射位置を
   局所的に加熱する加熱手段は、レーザーを前記試料表面
   の前記集束イオンビーム照射位置に照射するレーザー照
   射装置である特許請求の範囲第（１）項記載のパターン
   膜修正装置。
3. （３）前記試料表面の前記集束イオンビーム照射位置を
   局所的に加熱する加熱手段は、前記集束イオンビーム照
   射位置近傍で前記試料に対して負電位にあるフィラメン
   トを加熱し、前記フィラメントより発生した熱１子を前
   記試料表面の前記集束イオンビーム照射位置に照射する
   熱電子照射装置である特許請求の範囲第（１）項記載の
   パターン膜修正装置。