JPH01124857A

JPH01124857A - イオンビーム加工装置

Info

Publication number: JPH01124857A
Application number: JP63244068A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yamaguchi; 博司山口; Takeoki Miyauchi; 宮内　健興; Akira Shimase; 朗嶋瀬; Mikio Hongo; 幹雄本郷
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-09-30
Filing date: 1988-09-30
Publication date: 1989-05-17
Also published as: JPH0427539B2

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、半導体集積回路のマスクの欠陥等の微細回路
パターンを有する基板上の修正個所をイオンビームによ
って除去修正するイオンビーム加工装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、半導体集積回路（Ｉ　Ｃ’）は微細化・高集積化
が著しく進み、配線パターンの寸法は３μから２μへと
移行しつつあり、数年後には１〜１゜５μパターンの実
現が予測されている。これに伴い、マスクに発生する欠
陥の修正についても、高度の技術が要望される。第１図
、第２図にフォトマスクの縦断面とその平面を示す。こ
れらの図に示されるフォトマスクは、ガラス基板１の上
にＣｒなどの金属材料、酸化鉄のごとき金属化合物材料
など、露光用の光に対する透過率の低い材料の薄膜（厚
さ約１００人〜約１０００人）を蒸着し、フォトエツチ
ング技術により所望の配線パターン（以下、パターンと
略称）３を形成している。

なお、第１図中、Ａはパターンの間隔、Ｂはパターンの
幅である。このようなフォトマスクには。

パターン形成工程等で黒点欠陥４，５および白点欠陥６
が発生するのが普通である。これは主としてフォトエツ
チング工程における異物の介在による。前記黒点欠陥４
，５は、この例では金属Ｃｒが本来存在してはならない
場所に存在するものである。前記白点欠陥６は１本来存
在すべき場所の金属Ｃｒが欠落したものである。このよ
うな欠陥のあるフォトマスクをそのまま使用すれば、こ
の欠陥がそのままウェハ上の素子パターンに転写され、
ＩＣの不良を生じる。２種の欠陥のうち黒点欠陥４，５
の方が数が多い、この欠陥に対する修正方法としては現
在レーザ加工法によるものが主流を占めている。

第３図に従来技術であるレーザによるマスク修正装置の
概略を示す。

この従来技術では、レーザ発振器８から出たレーザビー
ム９は反射ミラー１０により反射され、半透過ミラー１
１を通過した後、レンズ１２で集光され、微動載物台１
３の上に設置されたフォトマスク１４上の黒点欠陥１５
に照射され、黒点欠陥１５を除去する。ハーフミラ−１
６、照明光源１７、凹面ミラー１８、コンデンサレンズ
１９からなる照明光学系は、試料表面を照明するための
ものである。また、レンズ２０．２１よりなる観察光学
系は、試料を観察し、これにより微動載物台１３を動か
して黒点欠陥１５の位置を調節し、集光されたレーザ９
′が黒点欠陥１５に正確に照射されるようにするもので
ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、３μパターンの配線を修正するためには、修
正程度、すなおち修正時に除去された部分の寸法精度は
±１μが要求され、これには集光したレーザスポット径
として１μ以下が必要となる。これは、短波長レーザを
用いることにより十分対応できる。

しかしながら、レーザビームによるスポット径の微細化
には回折限界のため下限があり、０．５μ程度が限界で
あると考えられる。これはレーザによる集束の限界であ
り、レーザ加工によるマスク修正技術によっては、より
微細なパターンに対応できないことを示す。すなわち、
１〜１．５μパターンおよびそれ以下の配線のＩＣにお
いては、マスクの欠陥は０．３μ〜０．５μ以上のもの
が欠陥とされ、最小修正単位はこれ以下のものが要求さ
れる。しかし、前述のごとき集束限界のため、従来のレ
ーザ加工技術ではこれに対応できないことがわかる。

以上の説明は、可視・紫外光を用いた露光のためのフォ
トマスクの修正についてである。パターンの微細化が進
めば、回折・散乱などの問題を有する光によるフォトエ
ツチング技術にては精度の良い微細加工ができないため
、回折・散乱の少ないＸ線や、平行束のイオンビームに
よる露光が用いられると考えられる。

第４図（１）〜（５）にＸ線露光用マスクの一例を示す
。

まず、第４図（１）に示すごとく厚さ数１００μ程度の
Ｓｉ基板２３上に厚さ数μのパリレン２４を形成し、さ
らにその上に厚さ数１００人のＣｒ薄膜２５、その上に
Ｘ線の吸収体として厚さ数１０００人のＡｕ薄膜２６を
形成する。この上にさらに厚さ数１０００人程度にＰＭ
ＭＡレジスト２７を塗布する。ついで、電子ビーム露光
機による描画により、この上に必要なパターンを描画露
光し、現像処理を行なうと、ＰＭＭＡレジスト２７に第
４図（２）に示すような溝２８．２９が形成される。こ
のＰＭＰＡＡレジスト２７にあられれた溝２８．２９を
用い、リフォオフ法により第４図（３）に示すような厚
さ約１０００人のＣｒ３０のパターンが形成される。す
なわち、第４図（２）に示す状態に対して、上面よりＣ
ｒ３０を厚さ約１０００人に蒸着した後、ＰＭＭＡレジ
スト２７を剥離液で処理して剥離すれば、ＰＭＭＡレジ
スト２７の上に乗っているＣｒはＰＭＭＡレジスト２７
とともに除去され、Ｃｒ３０のパターンが生じる。

この後、このＣｒ３０の薄膜レジストとしてイオンビー
ムエツチングを行ない、Ｃｒ３０のない部分のＡｕ２６
の薄膜を除去し、第４＠（４）に示すものを形成する。

さらに、背面からＳｉ基板２３を大きくエツチングし、
支持に必要な部分のみを残す、このようにすれば、第４
図（５）に、示すように必要な部分のみＸ線の吸収体で
あるＡｕ２６の約１０００人の薄膜が存在し、他はＸ線
を吸収しないＣｒ３０の約１０００人の薄膜とパリレン
２４のみを残しかつＳｉの支持部分２３′により支えら
れたＸ線用のレジストが製作される。

次に第５図にコリメートされたイオンビームによる露光
用のマスクの一例を示す。

この第５図に示すマスクは、支持膜３１．イオン吸収体
３２、スペーサ３３とで構成されている。

その支持膜３１には、通過するイオンビームの散乱をで
きるだけ小さくするような材料が用いられる。たとえば
上下方向に結晶軸を有する単結晶シリコン薄膜であり、
これは上下方向からコリメートされたイオンビームを照
射するとき、イオンビームの入射方向とＳｉ支持膜の結
晶軸方向を一致させれば、チャネリングにより入射イオ
ンビームの大部分が通過し、散乱されるイオンはきわめ
て少ないことを利用している。別の例では、きわめて薄
く堅い材料の支持膜が用いられる。たとえば。

パイレックスの型に張られた厚さ数１００〜数１０００
人のＡＭ、Ｏ，の薄膜でイオンビームを透過させるもの
である。前記支持膜３１の下部に、イオン吸収体３２と
して、たとえばＡｕの薄膜が形成され、これにパターン
が形成される。その方法はＸ線用マスクと同様でＰＭＭ
Ａなとのレジストの電子ビーへ露光等による描画と、そ
れに伴うエツチングによる。

以上、Ｘ線露光用マスクと、コリメートされたイオンビ
ーム露光用のマスクとについて述べた。

これらのマスクにおいても、ＰＭＭＡ等のレジストの露
光・現像が必要であり、この工程中で異物により欠陥が
発生することはまぬがれ得ない。

Ｘ線露光、イオンビーム露光は、１μ以下のパターンに
適用されると予想されるが、これらのマスクにおいても
欠陥が存在し、０．２μないしそれ以下の修正精度が要
求される。これに対して、レーザ加工法による修正が適
用できないことは前に述べたことからも明らかである。

本発明の目的は、前記従来技術の欠点をなくし、１〜１
．５μないしは１μ以下の微細回路パターンのＩＣを製
作するためのフォトマスク、Ｘ線露光用マスク、イオン
ビーム露光用のマスク等に発生するマスク等の微細回路
パターンを有する基板上の修正個所の除去修正を、上記
微細回路パターンに影響を与えることなく、精度良くか
つ十分に実用的な生産性をもって行ないうるイオンビー
ム加工装置を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、真空容器内に試
料室を形成し、該試料室内に微測回路パターンを有する
基板を載置する載置台を設け、液体金属イオン源、極低
温で動作する電界電離型のイ、オン源等の高輝度のイオ
ン源と、該高輝度イオン源からイオンビームを引出す引
出し電極と、該引出し電極から引き出されたイオンビー
ムを集束させる荷電粒子光学系と、上記微細回路パター
ンを有する基板へイオンビームを照射・停止させる照射
・停止手段と、上記イオンビームの照射方向を制御する
偏向電極とを上記真空容器内に設置し、上記イオンビー
ムの出力及びスポットの寸法を制御する制御手段を設け
、上記基板から発生する２次荷電粒子を検出する２次荷
電粒子検出器を設け、該２次荷電粒子検出器から検出さ
れる２次荷電粒子の信号に基いて上記基板の画像を表示
する走査型イオン顕微鏡の観察装置を設け、該走査型イ
オン顕微鏡の観察装置で表示された上記基板の画像に基
いて修正個所を設定する設定手段を設け、上記照射・停
止手段及び偏向電極を制御して上記設定手段によって設
定された修正個所にイオンビーる手段を設けたことを特
徴とするイオンビーム加工装置である□。

〔作用〕

上記構成により、イオンビームを、修正個所を除去でき
るエネルギーで微細に集束させることができ、１〜１．
５μないしは１μ以下の微細な回路パターンに影響を与
えることなく、修正個所の除去修正を、精度良くかつ十
分は実用的な生産性をもって行ないうるようにした。

更に、イオンビームの電荷が蓄積されるのを防止したた
め、イオンビームスポットの乱れを防止して修正個所の
除去修正を、より一層精度良く行えるようにした。

〔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６図に本発明に係るマスクの欠陥修正装置の一実施例
を示す。

この第６図に示す装置は、架台３７．真空容器を構成す
る鏡筒３９と試料室４０、該試料室４０に連設された試
料交換室４１、真空排気系、試料であるマスクの載物台
５５、液体金属イオン源６５、コントロール（バイアス
）電極６６、イオンビームの引出し電極６７、アバ−チ
ア６９、静電レンズ７０，７１，７２、ブランキング電
極７３、アバ−チア７４．偏向電極７５，７６、フィラ
メント用電源７７、コントロール電極用電源７８゜引出
し電極用電源７９．静電レンズ用電源８０゜８１、高圧
電源８２、ブランキング電極用電源８３、偏向電極用電
源８４．電源の制御装置８５゜試料室４０内に挿入され
た２次荷電粒子検出器８６、ＳＩＭ（走査型イオン顕微
鏡）観察装置８７、イオンビームの電荷によるスポット
の乱れを防ぐ手段８９とを備えている。

前記架台３７は、エアサポート３８により防震措置が施
されている。

前記試料室４０および試料交換室４１は、前記架台３７
の上に設置され、試料室４０の上に鏡筒３９が設置され
ている。

前記試料室４０と鏡筒３９とは、ゲートバルブ４２で仕
切られており、試料室４０と試料交換室４１とは、他の
ゲートバルブ４３で仕切られている。

前記真空排気系は、オイルロータリポンプ４７、オイル
トラップ４８、イオンポンプ４９、ターボ分子ポンプ５
０、バルブ５１，５２．５３．５４とを有して構成され
ている。この真空排気系と前記鏡筒３９、試料室４０、
試料交換室４１とは真空パイプ４４，４５，４６を介し
て接続され、これら鏡筒３９．試料室４０、試料交換室
４１を１０　’ｔｏｒｒ以下の真空にしうるようになっ
ている。

前記載物台５５には、回転導入端子６１．６２゜６３を
介してｘ、ｙ、ｚ方向の移動マイクロメータ５６，５７
，５８が取付けられ、かつθ方向の移動リング５９が設
けられており、載物台５５はこれら移動マイクロメータ
５６，５６，５８と移動リング５９とによりｘ、ｙ、ｚ
方向の微動および水平面内における回転角が調整される
ようになっている。

前記載物台５５の上には、試料台６０が設置され、該試
料台６０の上に試料であるマスクが載置されるようにな
っている。そして、試料台６０は試料引出し具６４によ
り試料室４０と試料交換室４１間を移動しうるようにな
っており、試料交換時にはゲートバルブ４３を開け、試
料台６ｏを試料室４０に引出し、ゲートバルブ４３を閉
じ、試料交換室４１の扉を開け、試料を交換・載置し、
扉を閉め、試料交換室４１の予備排気を行なってからゲ
ートバルブ４３を開け、試料台６０％試料室４０に入れ
るようになっている。なお、第６図において試料を符号
９０で示す。

前記液体金属イオン源６５は、鏡筒３９の頭部に、試料
室４０に対峙して設けられている。この液体金属イオン
源６５の第７図に示すものは、絶縁体で作られたベース
６５０、該ベース６５０に型に取付けられたフィラメン
ト６５１，６５２、タングステン等で作られかつ両フィ
ラメント６５１．６５２の先端部間にスポット溶接等で
取付けられた鋭いニードル６５３、該ニードル６５３に
取付けられたイオン源となる金属６５４とを有して構成
されている。イオン源となる金属６５４としては、Ｇａ
、Ｉｎ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｃｕ等が用いられる。また
、前記フィラメント６５１，６５２はその電極６５１　
’、６５２　’を通じて第６図に示すように、高圧電源
８２に接続されたフィラメント用電源７７に接続されて
いる。

前記コントロール電極６６は、液体金属イオン源６５の
下位にａｍされ、かつ高圧電源８２に接続されたコント
ロール電極用電源７８に接続されており、このコントロ
ール電極６６の設置位置に低い正負の電圧を印加し、イ
オンビームである電流を制御する。

前記イオンビームの引出し電極６７は、コントロール電
極６６の下位に設置され、かつ高圧電源８２に接続され
た引出し電極用電源７９に接続されている。そして、前
記液体金属イオン源６５のフィラメント６５１，６５２
に電流を供給し、１０　’ｔｏｒｒ以下の真空中におい
て加熱溶融したうえで、引出し電極６７に一層１０ＫＶ
の負の電圧を印加すると、液体金属イオン源６５のニー
ドル６５３の先端部の極めて狭い領域からイオンビーム
が引出される。なお、第６図中にイオンビームを符号６
８で示し、またスポットを符号６８′で示す。

前記アバ−チア６９は、引出し電極６７の下位に設置さ
れており、引出し電極６７により引出されたイオンビー
ムの中央部付近のみを取出すようレーなっている。

前記静電レンズ７０．７１．７２の組は、アバ−チア６
９の下位に配列され、かつ高圧電源８２に接続されたレ
ンズ用電源ｓｏ、ｓｉに接続されている。これらの静電
レンズ７０，７１．７２は、アバ−チア６９により取出
されたイオンビームを集束するようになっている。

前記ブランキング電極７３は、静電レンズ７２の下位に
設置され、かつ制御装置８５に接続されたブランキング
電極用電源８３に接続されている。

このブランキング電極７３は、極めて速い速度でイオン
ビームを試料に向かう方向と直交する方向に走査させ、
ブランキング電極７３の下位に設置されたアバ−チア７
４の外へはずし、試料へのイオンビームの照射を高速で
停止させるようになっている。

前記アバ−チア７４は、イオンビームのスポットを試料
面上に投影結像させるようになっている。

前記偏向電極７５．７６の組は、アバ−チア７４の下位
に設置され、かつ制御装置８５に接続された偏向電極用
電源８４に接続されている。この偏向電極７５．７６は
、前記静電レンズ７０，７１゜７２で集束されたイオン
ビームのスポットをＸ。

Ｙ方向に偏向させ、試料の黒点欠陥に結ばせるようにな
っている。

前記液体金属イオン源６５のフィラメント用電源７７、
コントロール電極用電源７８、イオンビームの引出し電
極用電源７９．レンズ用電源８０゜８１に電圧を印加す
る高圧電源８２には、数１０ＫＶのものが使用される。

前記制御装置８５は、ブランキング電極用電源８３およ
び偏向電極用電源８４を通じて、ブランキング電極７３
および偏向電極７５．７６を一定のパターンにしたがっ
て作動するように制御する。

前記２次荷電粒子検出器８６は、試料室４０内において
試料に向かって設置され、試料にイオンビームのスポッ
トが照射されたとき、試料から出る２次電子または２吹
イオンを受止め、その強度、を電流の強弱に変換し、そ
の信号をＳＩＭ観察装置８７に送るようになっている。

前記Ｓ　Ｉ　Ｍｌｌｌｌ装置８７は、ブラウン管８８を
備えている。そして、ｓＩＭ＠察装置８７は偏向電極用
電源８４からイオンビームのＸ、Ｙ方向の偏向量に関す
る信号を受け、これと同期させてブラウン管８８の輝点
を走査し、かつその輝点の輝度を前記２次荷電粒子検出
器８６から送られてくる電流強度の信号に応じて変化さ
せることにより試料の各点における２次電子放出能に応
じた試料の像が得られるＳＩＭ、すなわち走査型イオン
顕微鏡の機能により、試料面の拡大観察を行ないうるよ
うになっている。

前記イオンビームの電荷によるスポットの乱れを防ぐ手
段８９は、偏向電極７６と試料間に設置されている、こ
のスポットの乱れを防ぐ手段８９の第８図に示すものは
、イオンビームの通過方向と交差する方向に電子ジャワ
８９０，８９１を対向装置しており、各電子ジャワ８９
０，８９１はカップ型の本体８９２、その内部に設けら
れたフィラメント８９３１本体８９２の開口部に設けら
れた格子状の引出し電極８９４とを有して構成されてい
る。そして、各電子ジャワ８９−０．８９１はフィラメ
ント８９３から引出し電極８９４により１００ｖ程度の
加速電圧で電子流８９５を引出し、該電子流８９５をイ
オンビームの通過する空間に放出し、イオンビームに負
電荷を与えて中和するようになっている。この第８図中
、符号６８はイオンビーム、７５．７６は偏向電極、９
０は試料を示す。

次に、第６図ないし第９図（１）〜（４）に関連して前
記実施例の欠陥修正装置の作用とともに本発明の欠陥修
正方法の一実施態様を説明する。

黒点欠陥をもったマスク、すなわち試料９０を試料交換
室４１内において試料台６０の上に載置し、ついで試料
交換室４１を密閉し、真空排気系により予備排気を行な
った後、試料引出し具６４を介して試料室４０に入れ、
載物台５５の上に載置する。

ついで、真空排気系により鏡筒３９と試料室４０内を１
０　＠ｔｏｒｒ程度に真空引きし、その真空状態に保つ
。

次に、高圧電源８２および制御装置８５を作動させ、液
体金属イオン源６５のフィラメント用電源７７、コント
ロール電極用電源７８、イオンビームの引出し電極源７
９、偏向電極用電源８４を通じて、液体金属イオン源６
５のフィラメント６５１．６５２の電極６５１’、６５
２’、コントロール電極６６、イオンビームの引出し電
極６７、静電レンズ７０，７１，７２、偏向電極７５゜
７６にそれぞれ電圧を印加する。

そして、当初はコントロール電極６６と引出し電極６７
とにより液体金属イオン源６５のニードル６５３を通じ
てイオン源となる金属６５４から数ＫＶ以下の低い加速
電圧のイオンビーム６８を引出し、そのスポット６８′
により試料９０を走査するとともに、移動マイクロメー
タ５６，５７゜５８、およびθ方向移動リング５９を介
して載物台５５をｘ、ｙ、ｚ方向およびθ方向に移動さ
せ。

偏向電極用電源８４からの信号と２次荷電粒子検。

出身からの信号とによりＳＩＭｉｌｉ察装置８７のブラ
ウン管８８に試料表面を拡大表示し、試料中の黒点欠陥
を観察する。

そして、前記移動マイクロメータ５６，５７゜５８およ
びθ方向移動リング５９を作動させ、第９図（１）に示
すパターン９１に付着されている黒点欠陥９２を、第９
図（２）に示すように７パーチア７４の投影結像範囲９
３に合致させる。

ついで、イオンビームの引出し電極６７に一層１０ＫＶ
の負の電圧を印加し、液体金属イオン源６５のニードル
６５３の先端部の極く狭い領域からイオンビーム６８を
引出し、コントロール電極６６により低い正負の電圧を
印加して電流を制御し、前記イオンビーム６８をアバ−
チア６９により中央部付近のみを取出し、静電レンズ７
０，７１．７２により集束し、偏向電極７５．７６によ
りＸ方向およびＹ方向に偏向させつつ試料９０中の黒点
欠陥９２にイオンビーム６８のスポット６８′を照射す
る。

そして、黒点欠陥９２を修正するに際し、第９図（３）
に示すように、アバ−チア７４の投影結像範囲９３のＸ
方向の１列目の照射位置ｙ１におけるＸ方向の始点ｘ１
にスポット６８′が位置するようにセットし、ついでス
ポット６８′を１列目の照射位置ｙ１においてＸ方向に
走査させ、Ｘ方向の終点ｘｍに到達した時点でブランキ
ング電極７３を作動させ、スポット６８′をアバ−チア
７４からはずして試料９０に照射されないようにし、ス
ポット６８′を終点ｘｍから始点ｘ１に戻し、Ｘ方向に
Δｙ移動させ、１列目の照射位！ｙ工からＸ方向の２列
目の照射位置ｙ２に移し、この位置からスポット６８′
を再びＸ方向に走査させ、以後Ｘ方向の最後列の照射位
置ｙｎにおけるスポット６８′の照射終了まで前述の動
作を繰返して行なうことによって第９図（４）に示すよ
うに、黒点欠陥９２を除去することができる。

ところで１本発明において対象とするマスクの黒点欠陥
および黒点欠陥と接続されているパターンは金属ないし
金属化合物であり、各々が分離しており、アースされて
いない。したがって、電荷をもったイオンビームが入射
することによりパターンに電荷が集積し、後から入射す
るイオンビームの行路に影響を与える。すなわち、イオ
ンビーム６８のスポット６８′が大きくなったり、走査
させたときに軌道がそれたり、あるいは投影結像したア
バ−チア７４の像の端部が乱れたりして良好な加工が防
げられる。

そこで、イオンビームの電荷によるスポットの乱れを防
ぐ手段８９の電子ジャワ８９０，８９１からイオンビー
ム６８に向って電子流８９５を放出し、イオンビーム６
８に負電荷を与えて中和する。その結果、空間電荷効果
によるイオンビーム６８の拡がり、スポット６８′を走
査させたときの軌道のずれ、あるいはアバ−チア７４の
像の端部の乱れを防止できるので、より一層黒点欠陥の
修正精度を向上させることができる。

以上の工程を経て加工修正したマスクを取出すときは、
鏡筒３９と試料室４０間に設けられたゲートバルブ４２
を閉じ、試料室４０と試料交換室４１間に設けられたゲ
ートバルブ４３を開き、試料引出し具６４により試料台
６０を試料交換室４１に引出し、ゲートバルブ４３を閉
じ、試料交換室４１の扉を開け、前記加工修正したマス
クを取出し、後工程に送付する。

実際に黒点欠陥を除去した条件を示すと、厚さ６００人
のＣｒマスクの黒点欠陥に対し、Ｇａの液体金属イオン
源から加速電圧４５ＫＶで引出し、静電レンズにより０
．２μφに絞り、かつ偏向電源により２０μ／ｓｅｃの
速度でイオンビームのスポットを走査して良好な加工結
果を得た。

次に１本発明の異なる色々な実施例について説明する。

まず、真空排気系は前記第６図に示すものに脹らず、オ
イルロータリポンプとデイフュージョンポンプとオイル
トラップとを組合わせて構成してもよく、またオイルロ
ータリポンプとクライオポンプととイオンポンプとチタ
ンポンプとを組合わせて構成してもよい。

また、イオン源は第６図および第７図に示す液体金属イ
オン源６５に限らず、１０　’ｔｏｒｒ以下の高真空で
動作する極低温の電界電離型のイオン源を用いることも
可能である。

第１０図に前記極低温の電界電離型のイオン源を示す、
この第１０図に示されるものは、ガス送出用孔６５６を
有する支持部６５５．該支持部６５５に設けられた金属
製のニードル６５７．サファイア等の絶縁体６５９によ
り支持部６５５に対して電気的に絶縁された引出し電極
６５８とを備えている。前記支持部６５５は、液体ヘリ
ウムの冷凍器に接続され、支持部６５５とニードル６５
７とは前記冷凍器により液体ヘリウム温度にまで冷却さ
れている。この支持部６５５に設けられた孔６５６から
希ガス、Ｈ２ガス等のイオン化用ガス６６０が送込まれ
、そのガス原子はニードル６５７の表面に吸着され、高
い密度を有するようになる。そして、引出し電極６５８
に電圧が印加されるに伴い、その高電圧によりガス原子
がニードル６５７の先端部の極めて狭い領域から電界電
離し、イオンビーム６６１として引出される。この極低
温の電界電離型のイオン源は、通常の温度による電界電
離型のイオン源に比べてガス原子のニードル先端近辺で
の吸着密度が極めて高いため、高輝度のイオン源となる
。

さらに、イオンビームを集束する荷電粒子光学、系は、
第６図に示す３枚１組の静電レンズ７０゜７１．７２に
限らず、アインツエルレンズを用いることも可能であり
、またレンズの枚数も３枚に限らない。

また、荷電粒子光学系のレンズとブランキング電極とア
バ−チアと偏向電極との設置順序も第６図に示す順序に
限らず、様々に変えることができる。

第１１図（１）、（２）、（３）、（４）に荷電粒子光
学系のレンズとアバ−チアとの色々な実施例を示す。

その第１１図（１）に示すものは、イオン源６８０の下
位にアバ−チア６８１を設置し、その下位にレンズ７０
０，７０１，７０２の組を設置しており、アバ−チア６
８１から出た像をレンズ７００．７０１，７０２により
試料９０の上に結像投影するようにしている。

また、第１１図（２）に示すものはイオン源６８０の下
位に１段目のレンズ７０３，７０４，７０５の組と、２
段目のレンズ７０６，７０７の組とを間隔をおいて配置
し、これら１段目のレンズ７０３．７０４，７０５の組
と２段目のレンズ７０６．７０７の粗間にアバ−チア６
８２を設置している。そして、イオン源６８０から出た
イオンビームを１段目のレンズ７０３，７０４，７０５
により平行ビームに変え、アバ−チア６８２により平行
ビームの中央部付近を取出し、その像を２段目のレンズ
７０６，７０７により試料９０の上に結像投影するよう
にしている。この第１１図（２）に示すものは、第１１
図（１）に示すものに比べてイオンビームのより多くの
部分を試料の照射に用いることができる。

次に、第１１図（３）、（４）に示すものはイオン源６
８０の下位にズームレンズである１段目のレンズ７０８
，７０９，７１０の組を配置し、その下位に開口部の寸
法可変のアバ−チア６８３を設置し、さらにその下位に
２段目のレンズ７１１゜７１２．７１３の組を配置して
いる。そして、第１１図（３）ではアバ−チア６８３の
開口部の寸法すを狭く調整し、イオンビームをズー・ム
レンズである１段目のレンズ７０８，７０９，７１０に
よりアバ−チア６８３の開口部の寸法すよりもやや太き
目の寸法Ｃに絞込み、アバ−チア６８３から出た像を２
段目のレンズ７１１，７１２，７１３により試料９０の
上に寸法ａをもって投影させている。ついで、第１１図
（４）ではアバ−チア６８３の開口部を第１１図（３）
の寸法すよりも広い寸法ｂ′に調整し、イオンビームを
１段目のレンズ７０８．７０９，７１０で前記寸法ｂ′
よりもやや太き目の寸法Ｃ′に絞り、２段目のレンズ７
１′に投影するようにしている。これら第１１図（３）
、（４）に示す構成によればイオンビームのさらに多く
の部分を試料９０の上に照射させることができる。

なお、アバ−チアの開口部は９円形、多角形等。

任意の形状に形成してもよいが、四角形でかつ寸法可変
のものが最も使い易い。

第１２図（１）、（２）、第１３図（１）、（２）、（
３）、第１４図（１）、（２）、（３）、第１５図に開
口部の寸法を可変としたアバ−チアと、これの使用方法
と、黒点欠陥とアバ−チアの開口部との位置および寸法
合わせに使用する装置とを示す。

その第１２図（１）、（２）に示すアバ−チアは、水平
面内のＸ方向に対置された第１．第２のスライドプレー
ト６８５，６８６、Ｙ方向に対置された第３．第４のス
ライドプレート６８７，６８８゜真空容器の壁６８４に
外部から操作しうるように取付けられかつ第１．第２．
第３．第４のスライドプレート６８５，６８６，６８７
，６８８にそれぞれ連結されたマイクロメータ式の第１
．第２゜第３．第４の微動送り手段６８９，６９０，６
９１．６９２とを備えている。前記第１．第２のスライ
ドプレート６８５，６８６の対向面と、第３゜第４のス
ライドプレート６８７，６８８の対向面とは刃型に形成
されている。また、第１．第２のスライドプレート６８
５，６８６と第３．第４のスライドプレート６．８７，
６８８とは接触面６９３を介してパック・トウ・パック
に配置されている。このアバ−チアでは、第１．第２の
微動送り手段６８９，６９０を操作することによって、
第１、第２のスライドプレート６８５，６８６がＸ方向
に移動するので、開口部のＸ方向の寸法および位置を微
動調整でき、第３．第４の微動送り手段６９１，６９２
を操作することによって第３゜第４のスライドプレート
６８７，６８８がＹ方向に移動するので、開口部のＹ方
向の寸法および位置を微動調整することができる。

第１３図（１）、（２）、（３）は、隣合わせのパター
ン間の間隔が狭い所に付着した黒点欠陥を除去する場合
に、前記第１２図（１）、（２”）を適用した使用例を
示す。すなわち、第１３図（１）に示すように、隣合わ
せのパターン９４に付着された黒点欠陥９６の位置およ
び寸法に合わせて第１２図（１）、（２）に示すアバ−
チアの第１．第２．第３゜第４のスライドプレート６８
５，６８６，６８７゜６８８を移動させ、調節されたア
バ−チアの開口部により第１３図（２）に示すように、
黒点欠陥９６を投影結像範囲である矩形の枠６９４で囲
み。

この枠６９４内で前記第９図（３）に示す要領でスポッ
トを走査させ、黒点欠陥９６を除去し、第１３図（３）
に示すようにパターン９４を修正する。

次に、第１４図（１）、（２）、（３）は、パターン９
７．９８のうちの、パターン９７に大きな黒点欠陥９９
が付着している場合に、第１２図（１）、　　−（２）
に示す開口部の寸法可変のアバ−チアを使用する例を示
すもので、大きな黒点欠陥９９の位置および寸法に合わ
せて矩形の枠６９５を形成しうるようにする外は、前記
第１３図（１）、（２）、（３）に示すものと同様であ
る。

さらに、第１５図はパターンの黒点欠陥と開口部の寸法
可変のアバ−チアの開口部との位置および寸法合わせに
ＴＶモニタを使用する装置を示す。

この図に示す装置は、電子ライン発生ユニット６９６と
ＴＶモニタ６９７とを備えている。そして、この装置で
は前記第１２図に示す開口部の寸法可変のアバ−チアの
、第１．第２．第３．第４の微動送り手段６８９，６９
０，６９１，６９２にポテンショメータ等を連動させ、
これからの信号６９８を電子ライン発生ユニット６９６
に入れ、この電子ライン発生ユニット６９６からＴＶモ
ニタ６９７に前記アバ−チアの第１．第２．第３．第４
のスライドプレート６８５，６８６，６８７゜６８８の
位置の信号６９９を送り、この信号に基づき、ＴＶモニ
タ６９７にＸ方向の位置をＸ、。

Ｘ８の電子ラインで示し、Ｙ方向の位置をＹ工。

Ｙ２の電子ラインで表示する。したがって、この装置を
使用することにより、黒点欠陥の位置および寸法に合わ
せてアバ−チアの開口部を正確にかつ容易に調整するこ
とができる。

前記アバ−チアの投影結像範囲の調整は、第１２図（１
）、（２）に示す機械的に行なうものに限らず、デフレ
クタ電源で行なうようにしてもよい。

また、本発明では前記イオンビームの電極用電源７９．
レンズ用電源７９．８０に代えて１分割抵抗器を用いる
場合もある。

進んで、第１６図、第１７図（１）、　（２）、第１８
図はイオンビームの電荷によるスポットの孔れを防ぐ手
段における第８図に示すものに対して異なる実施例を示
す。

その第１６図に示す手段は、電子ジャワ８９６゜８９７
を試料９０の表面に向けて設置し、電子流８９８を試料
９０の表面に照射し、イオンビームの照射による試料９
０の電荷蓄積を防止しうるようになっている外は、第８
図に示すものと同様である。

次に第１７図（１）、（２）に示す手段は、ｘ、ｙ。

Ｚ方向に移動しうるアーム８９８とこれに取付けられた
プローバ８９９とを備え、アーム８９８をアースしてい
る。そして、プローバ８９９を黒点欠陥１０１を有する
パターン１００に接触させて使用し、試料９０にイオン
ビーム６８が照射されたとき、その電荷がパターン１０
０．プローバ８９９およびアーム８９８を通じてアース
へと流れるようにしている。その結果、試料９０への電
荷の蓄積を防止することができる。

さらに、第１８図に示す手段は、試料台６ｏの上にマス
ク基板９０１を設置し、マスク基板９゜１の全面に極め
て薄く金属またはＩｎ２Ｏ，，５ｎ０２などの導電性化
合物の薄膜９０３を蒸着し、導電材製のクランパ９０４
で固定する。これにより。

試料であるマスクの、光やＸ線、イオンビームに対する
透過率を全く変えることなく、パターン９ｏ２からの電
荷を、導電材製のクランパ９０４および試料台６０を通
じてアースへ流すことができ。

したがってイオンビームを照射したときの電荷の蓄積を
防止することができる。

以上説明した実施例によれば、真空容器内に試料室を形
成し、該試料室にマスクを載置する載物台を設け、同真
空容器内に試料室に対峙させ液体金属イオン源または極
低温で動作する電界電離型のイオン源等の高輝度のイオ
ン源を設けるとともに、少なくとも、前記イオン源から
イオンビームを引出す手段と、引出されたイオンビーム
をスポットに集束する荷電粒子光学系と、イオンビーム
の出力や安定性、スポット径、スポットの照射方向を制
御し、マスクの黒点欠陥にスポットを照射させる手段と
を設置した構成としているので、マスクの黒点欠陥の除
去修正を確実に実施できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、高輝度のイオン
源からイオンビームを引出し、該イオンビームを荷電粒
子光学系により微小なスポットに集束し、試料である修
正個所に照射し、該修正個所を除去するようにしている
ので、１〜１．５μないし１μ以下の微細な回路パター
ンを有する基板に生じる修正個所を高精度に除去修正で
き、十分′に実用的な生産性をもって除去修正できる効
果もある。

また、本発明によれば、イオンビームの電荷によるスポ
ットの乱れを防止しつつ修正個所に照射するようにして
いるので、より−１高精度に除去゛修正できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はガラス基板上にクロム金属等を蒸着したフォト
マスクの縦断面図、第２図はフォトマスクの平面図であ
ってマスクに発生する黒点欠陥と白点欠陥を示す図、第
３図はレーザ加工を用いた従来のマスクの欠陥修正装置
を示す図、第４図（１）、（２）、（３）、（４）、（
５）はＸ線用のマスクの製作工程とその製品の一例を示
す図、第５図はイオンビーム露光用のマスクの一例を示
す縦断面図、第６図は本発明のマスク欠陥修正方法を実
施する装置の一実施例を示すブロック図、第７図は第６
図に示す装置中の液体金属イオン源の一実施例を示す拡
大斜視図、第８図はイオンビームの電荷によるスポット
の乱れを防ぐ手段の一実施例を示す拡大断面図、第９図
（１）、（２）、（３）、（４）は第６図に示す装置を
使用して行なう本発明の実施態様を示す図、第１０図は
イオン源の異なる実施例を示すもので、極低温の電界電
離型イオン源の拡大断面図、第１１図（１）、（２）、
（３）、（４）は荷電粒子光学系のレンズと、イオンビ
ームを試料の上に投影結像させるアバ−チアとの組合わ
せの異なる色々な実施例を示す図、第１２図（１）およ
び（２）は開口部の寸法可変のアバ−チアの拡大縦断正
面図および側面図、第１３図（１）、（２）。（３）および第１４図（１）、（２）、（３）は開口部
の寸法可変のアバ−チアを使用して行なう欠陥修正工程
を示す図、第１５図は黒点欠陥の位置および寸法と開口
部の寸法可変のアバ−チアの開口部との位置および寸法
合わせの状態を表示する装置のブロック図、第１６図は
イオンビームの電荷によるスポットの乱れを防ぐ手段の
第８図に対して異なる実施例を示す断面図、第１７図（
１）および（２）は前記手段の他の実施例を示す正面図
および平面図、第１８図は前記手段の別の実施例の縦断
面図である。３７・・・架台、３９・・・鏡筒、４０・・・試料室、
４１・・・試料交換室、４２〜５４・・・真空排気系の
構成部材、５５　・・・載物台、５６，５７．５８・Ｘ
、Ｙ。Ｚ方向の移動マイクロメータ、５９・・・θ方向移動リ
ング、６０・・・試料台、液体金屑イオン源。６５０〜６５４・・・液体金属イオン源の構成部材、６
５５〜６５９・・・極低温で動作する電界電離型のイオ
ン源の構成部材、６６・・・コントロール電極、６７・
・・イオンビームの引出し電極、６９，７４゜６８１．
６８２，６８３・・・アバ−チア、６８５〜６９２・・
・開口部の寸法可変のアバ−チアの構成部材、６８・・
・イオンビーム、６８′・・・イオンビームのスポット
、７０〜７２・・・荷電粒子光学系の静電レンズ、７０
０〜７１３・・・レンズ、７３・・・ブランキング電極
、７５．７６・・・偏向電極、７７〜８４・・・各電極
用の電源、８５・・・制御装置、８７・・・２次荷電粒
子検出器、８９・・・イオンビームの電荷によるスポッ
トの乱れを防ぐ手段、８９０〜９０４・・・同手段を構
成する部材、９０・・・試料、９１，９４゜９５．９７
，９８，１００・・・パターン、９２，９６．９９，１
０１・・・黒点欠陥。第１図葛２図第３図第４−図第５図第７図第６図第９回Ｘ（４−）第１０図第１１図第７２困第１５図第１斗図第１５図第７６起第１７図

Claims

【特許請求の範囲】

１、真空容器内に試料室を形成し、該試料室内に微細回
路パターンを有する基板を載置する載置台を設け、液体
金属イオン源、極低温で動作する電界電離型のイオン源
等の高輝度のイオン源と、該高輝度イオン源からイオン
ビームを引出す引出し電極と、該引出し電極から引き出
されたイオンビームを集束させる荷電粒子光学系と、上
記微細回路パターンを有する基板へイオンビームを照射
・停止させる照射・停止手段と、上記イオンビームの照
射方向を制御する偏向電極とを上記真空容器内に設置し
、上記イオンビームの出力及びスポットの寸法を制御す
る制御手段を設け、上記基板から発生する２次荷電粒子
を検出する２次荷電粒子検出器を設け、該２次荷電粒子
検出器から検出される２次荷電粒子の信号に基いて上記
基板の画像を表示する走査型イオン顕微鏡の観察装置を
設け、該走査型イオン顕微鏡の観察装置で表示された上
記基板の画像に基いて修正個所を設定する設定手段を設
け、上記照射・停止手段及び偏向電極を制御して、上記
設定手段によって設定された修正個所にイオンビームを
照射することにより、該修正個所を除去修正する手段を
設けたことを特徴とするイオンビーム加工装置。