JPH01197757A - 薄膜パターンの修正方法およびその方法によって修正された露光用マスク - 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］ この発明は、パターンの修正方法およびその方法によっ
て修正された露光用マスクに関し、特に高集積回路装置
（ＬＳＩ）等の半導体装置の回路パターンや、そのパタ
ーンの原版である露光用マスクのパターン等の修正方法
に関するものである。

［従来の技術］ 上記のようなパターンが有する欠陥を高精度に修正する
方法として、集束イオンビーム（Ｆｏｃｕｓｅｄ　　Ｊ
ｏｎ　　Ｂｅａｍ：以下、ｒＦ　Ｉ　ＢＪと略称する。

）を用いる方法がある。この方法は、たとえば、“Ｓｕ
ｂｍｉｃｒｏｎ　　ｍａｓｋ　　ｒｅｐａｉｒ　　ｕｓ
ｉｎｇ　　ｆｏｃｕｓｅｄ　　ｉ。

ｎ　　ｂｅａｍ　　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”、Ｐｒ。

ｃｅｅｄｉｎｇｓ　　ｏｆ　　５ＰＩＥ、ｖｏｌ、６３
２、　　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−Ｂｅａｍ、Ｘ−Ｒａｙ。

＆　　　Ｉｏｎ−Ｂｅａｍ　　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｆ
ｏｒ　　　Ｓｕｂｍｉｃｒｏｍｅｔｅｒ　　　Ｌｉｔｈ
ｏｇｒａｐｈｉｅｓ　　　Ｖ、ｐ、９７−１０３　　（
１９８６）、ｂｙ　　Ｍ、Ｙａｍａｍｏｔｏ　　　ｅｔ
ａｌ、に記載されている。この文献によれば、集束イオ
ンビームによるスパッタエツチング、またはデポジショ
ン技術を用いてマスクパターンの欠陥を修正している。

以下、この文献に記載されている欠陥修正方法について
説明する。

第５図はＦＩＢを用いたパターン欠陥修正装置の概念図
、第６Ａ図、第６Ｂ図はその装置を用いた欠陥修正方法
を示す図、第７図は用いられるＦＩＢの電流分布を示す
図、第８Ａ図〜第８Ｄ図はその欠陥修正方法において、
パターンの膜厚が大きい場合の欠陥修正上の問題点を説
明するためにパターンの欠陥部を示した平面図、断面図
、第９Ａ図、第９Ｂ図はその問題点が生じる原因を説明
するための図である。

第５図において、イオン源７から放出されたイオンビー
ム４は、静電レンズ８によって集束される。その集束さ
れたイオンビーム４は試料台１０に装置された試料１１
（たとえば、マスク、ウェハ等）の表面上で焦点を結び
ながら、試料１１上に照射される。このとき、試料１１
上の所望の位置にイオンビーム照射を行なうために、ビ
ーム偏向器９によってイオンビーム４の偏向が行なわれ
る。試料１１の表面上には、パターンを有する薄膜の材
料を含むガスがガスノズル１２によって供給される。

次に、欠陥修正方法について第６Ａ図、第６Ｂ図を用い
て説明する。第６Ａ図は余分なパターンである薄膜が欠
陥部２ａとして残っている場合を示している。この場合
、イオンビーム４を欠陥部２ａに照射し、スパッタエツ
チングによって欠陥部２ａの除去が行なわれる。また、
第６Ｂ図はパターンの欠けまたはピンホール等のような
欠落した部分を有する欠陥部２ｂが存在する場合を示し
ている。この場合は、ＷＦ６、トリメチルアルミニウム
等の有機金属ガス、またはハイドロカーボンガスのよう
なガス１３がガスノズル１２から放出され、欠陥部２ｂ
の近傍にガス１３が供給されると同時にイオンビーム４
が欠陥ｍ２ｂに照射される。そうすることによってガス
１３が分解され、そのガス成分である金属、カーボン等
が欠陥部２ｂに選択的に薄膜として形成される。このよ
うにして、欠陥部２ｂの修正が行なわれる。なお、この
ような欠陥修正方法は、工程が簡単な上に±０゜１μｍ
程度の高い修正精度が得られるので、パターンの欠陥修
正に対して非常に有効な手段となり得るものである。

［発明が解決しようとする課ｆｆｉコ しかしながら、修正されるべきパターンを有する薄膜が
０．２μｍ以上の膜厚を有する場合は、パターンの欠落
に対する修正において修正された部分のパターンエツジ
の側面が基板面に対して垂直にならず、エツジが垂れた
形状を有するようになる。

第８Ａ図は欠落した部分としての欠陥部２を含むパター
ン１の平面図を示し、第８Ｂ図〜第８Ｄ図は第８Ａ図の
■Ｂ−■Ｂ線における断面を欠陥修正の工程順に示した
図である。今、パターンを有する薄膜の厚みが０．２μ
ｍ以上であるものの例として、Ｘ線露光用マスクを例に
して説明する。

この場合、図においてパターン１は、たとえば、膜厚１
μｍのタングステン（Ｗ）膜、基板３は、たとえば、シ
リコン窒化膜（Ｓ　ｉ　Ｎ）が使用されているものとす
る。薄膜形成のために供給するガス（第６Ｂ図における
１３）は六フッ化タングステン（ＷＦｓ）ガスを用いる
ものとする。また、イオンビームは試料上で直径０．１
μｍに集束されたガリウム（Ｇａ）イオンビームであり
、そのビーム電流は２００ｐＡであるとする。

まず、第８Ｂ図を参照して、パターン欠けである欠陥部
２に、ＷＦ６ガスが供給されながらイオンビーム４が照
射され、さらにイオンビーム４が順次走査されることに
よって点線で示される欠陥部２の全面に所定の厚みを有
するタングステン（Ｗ）のデポジション膜５が形成され
る。

次に、第８Ｃ図を参照して、厚いデポジション膜５を形
成するために、上記イオンビームの走査を順次複数回繰
返すことによって、所望の膜厚（この場合は１μｍ）を
有するＷのデポジション膜５が選択的に形成され、欠陥
の修正が行なわれ２　　る。このようにして、第８Ｄ図
に示すように欠陥部２にデポジション膜５が充填される
ことによって欠陥部の修正が終了する。しかしながら、
この場合デポジション膜５の端縁の側面は基板３の面に
対して垂直とならず、点線で示されるような目的とする
理想的な修復形状から外れ、垂れた形状となっている。

ここで、イオンビーム４は第７図に示すような電流分布
を有している。第７図は半値幅が０．１μｍの場合であ
るが、その電流分布の裾は相当床がっていることが認め
られる。このことは、“Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　　ｓｉｍｕ
ｌａｔｉｏｎ　　ｏｆｃｕｒｒｅｎｔ　　ｄｅｎｓｉｔ
ｙ　　ｐｒｏｆｉｌｅｓ　　ｉｎ　　ｆｏｃｕｓｅｄ　
　ｉｏｎ　　ｂｅａｍｓ”、Ｊｏｕｒｎａｌ　　ｏｆ　
　Ｖａｃｕｕｍ　　５ｃｉｅｎｃｅ　　ａｎｄ　　Ｔｅ
ｃｈｎｏｌｏｇｙＢ、　　ｖｏ１５．Ｎｏ、　　１　　
（Ｊａｎ／Ｆｅｂ）、　　１９８７、　　ｐ、　　１６
９〜１７４．　　ｂｙ　　　Ｊ、Ｗ、Ｗａｒｄ　　ｅｔ
　　ａｌ、に記載されている。これによれば、集束イオ
ンビームのビームプロフィールは、ビーム中央部はガウ
ス分布に近い形状を有するが、ビームの周辺部において
はかなり大きく裾が広がった形状を有する。

このイオンビーム電流分布の裾の形状により、第８Ｄ図
に示すように薄膜形成されたタングステンのデポジショ
ン膜５の端縁の側面は基板３の面に対して垂直にはなら
ず、垂れた形状を有する。

この原因について以下に説明する。

第９Ａ図はイオンビームによって基板３に付与されるエ
ネルギ分布を上述のようなイオンビーム電流分布に対応
して描いた図である。この図によれば、イオンビーム４
が所定の間隔ｄずつ順次移動して走査するに従って第７
図に示されるようなビーム電流分布にほぼ比例したエネ
ルギが基板３に付与される。このエネルギの総和は２点
鎖線で示される。このようなエネルギ分布をもってイオ
ンビーム４が基板３に照射されるとともに基板３にガス
が供給されると、第９Ｂ図に示されるような断面を持つ
デポジション膜５が形成される。図から明らかなように
、デポジションＨ５の端縁はビーム電流分布が有する裾
の拡がりを反映した形状となる。

Ｘ線露光用マスクにおいては、ウェハ上のレジストパタ
ーンへの転写時に高いコントラストを得るために、マス
クパターンのエツジ側面は基板面に対してほぼ垂直であ
る必要がある。しかし、第８Ｄ図に示すように、欠陥修
正部のエツジは垂れてしまうので、パターン転写時のコ
ントラストが低下し、転写パターンの質が低下してしま
うという問題点があった。

また、半導体装置などの配線パターンの欠陥を修正する
場合においても、高い配線密度を持たせるために狭い領
域にアスペクト比の高い、すなわち、線幅が狭く、かつ
膜厚が大きい配線膜が形成されているときには、欠陥修
正部のエツジが垂れてしまうと、隣接する配線パターン
と短絡を引き起こしてしまったり、十分な膜厚を有する
薄膜が形成されずに配線パターンの信頼性が低下してし
まうという問題点が生ずる。

そこで、この発明は上記のような問題点を解消するため
になされたもので、パターン修正のために薄膜形成させ
た薄膜のエツジ部の垂れを少なくし、基板面に対してほ
ぼ垂直になるようなエツジ側面の形状を得ることによっ
て、コントラストの高い露光用マスクパターン、または
信頼性の高いパターン修正を行なうことが可能なパター
ンの修正方法およびその方法によって修正された露光用
マスクを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に従ったパターンの修正方法は、基板上に形成
された薄膜のパターンを修正する方法で以下のように行
なわれる。

まず、主表面を有し、その主表面上に所定のパターンに
従って選択的に間隔を隔ててＲＨが形成され、その薄膜
は所定のパターンに対して欠落している欠陥部を有して
いる基板を準備する。次に、その欠陥部の近傍に、薄膜
の材料を少なくとも含むガスを充満させる。さらに、そ
の欠陥部に所定のエネルギを有するエネルギビームを選
択的に照射し、それによってガスを分解し、欠陥部を少
なくとも充填するように薄膜を形成する。そして、その
エネルギビームは、少なくとも薄膜の端縁に常に当接す
るように、連続して照射されるものである。

好ましい実施例によれば、薄膜の厚みは０．２μｍ以上
であり、基板上に形成された薄膜のパターンは露光用マ
スクの一部を構成するものである。

また、露光用マスクはＸ線露光用マスクであればよい。

使用されるエネルギビームは集束イオンビームであり、
ガスはＷＦ６ガス、薄膜はＷ膜であればよい。

また、この発明に従った露光用マスクは、上記のパター
ンの修正方法によって欠陥部が充填されて修正された薄
膜のパターンを有するものである。

［作用］ この発明においては欠陥部に選択的に照射されるエネル
ギビームは薄膜の端縁に常に当接するように連続して照
射される。そのため、このエネルギビームによってガス
が分解され、形成される薄膜は修正前の薄膜の端縁に沿
って、かつその形状を維持しながら、パターンの欠落部
分を充填する。

したがって、基板面に対してほぼ垂直に近い端縁側面の
形状を有するようにパターンが修正される。

このように修正されたパターンを有する露光用マスクは
エツジ側面の形状が基板面に対してほぼ垂直になってい
るので、パターン転写時においてコントラストが低下す
ることがない。

［実施例コ 以下、この発明の一実施例について第１Ａ図〜第１Ｄ図
、第２Ａ図〜第２Ｃ図を用いて説明する。

第１Ａ図は欠落した部分としての欠陥部２を含むパター
ン１の平面図を示し、第１Ｂ図〜第１Ｄ図は第１Ａ図の
Ｉ　Ｂ−Ｉ　Ｂ線における断面を欠陥修正の工程順に示
す断面図である。ここで説明される実施例は従来の技術
において述べたものと同一のＸ線露光用マスクを対象に
欠陥修正を行なうものとする。修正されるべきパターン
は第１Ａ図に示す膜厚１μｍのタングステン薄膜からな
るパターン１で、その一部にパターン欠けとしての欠陥
部２が存在するものとする。

まず、第１Ｂ図を参照して、欠陥部２の近傍にＷＦＧガ
スが供給されながら、イオンビーム４が欠陥部２に照射
される。このとき、イオンビーム４の照射は欠陥部２の
パターン欠けのエツジに常に当たって接するように行な
われる。照射条件はイオンビームの照射量がｌＸｌ０’
　８個／ｃｍ２、イオンビームエネルギが２０ＫｅＶで
ある。パターン１の欠陥部２の側面に吸着したＷＦ、分
子はイオンビーム４の照射によって分解され、パターン
１の欠落している端縁の側面に沿ってタングステンの薄
膜が形成される。

次に、第１Ｃ図に示すように、Ｗ薄膜であるデポジショ
ン膜５がパターン１の欠落している端縁の側面に沿って
横方向に成長するにつれて欠陥部２の端縁の位置が変化
するので、イオンビーム４の照射位置が順次ずらされる
。このようにして第１Ｄ図に示されるように、デポジシ
ョン膜５が横方向にパターン１の端縁に沿って成長する
ために、基板３の面に対してほぼ垂直なエツジの側面を
持つデポジション膜５が形成される。

第２Ａ図〜第２Ｃ図は上述のような欠陥修正の過程を順
に示す平面図である。パターン１のエツジに沿ってイオ
ンビーム照射が行なわれるので、図示されるようにデポ
ジション膜５が、パターン１の欠落部分としての欠陥部
２を充填するように形成される。

第３Ａ図はこの発明に従って照射されたイオンビームに
よってパターン１の側壁部、すなわち、欠陥部２のエツ
ジ側面に付与されるエネルギ分布を、第７図に示される
ようなイオンビーム電流分布に対応して描いた図である
。この図によれば、イオンビーム４が所定の間隔ｄずつ
順次移動して走査するに従って、それぞれビーム電流分
布にほぼ比例した分布を有するエネルギが傾斜面を有す
るパターン１の側壁に付与される。このエネルギの総和
は２点鎖線で示される。このようなエネルギ分布をもっ
てイオンビーム４がパターン１の側壁部に照射されると
ともに、ガスが供給されると第３Ｂ図に示されるような
断面を持つデポジション膜５が形成される。図から明ら
かなように、デポジション膜５の上部端縁形状はビーム
電流分布が有する裾の拡がりを反映した形状となるが、
イオンビーム４の走査方向の形状はパターン１の側壁に
沿った形状を有する。したがって、この発明に従ったイ
オンビームの走査によればパターン１の欠陥部である側
壁に形成されるデポジション膜５の上部形状は垂れた形
状を有しても、側面の形状はパターン１の側壁を反映し
た形状となるため、基板面に対してほぼ垂直な側面を有
する形状でもってデポジション膜５が形成され得る。な
お、第３Ａ図、第３Ｂ図におけるパターンの側壁は実際
の傾斜よりも緩い傾斜を有するように描かれている。

また、この発明に従ったイオンビームの走査順の一実施
例を図について説明する。第４Ａ図はパターン１の欠陥
部２に対してイオンビームが走査される順序を矢印で示
した図、第４Ｂ図は第４Ａ図で示される走査順序に従っ
てビーム電流と時間との関係を示す図である。図によれ
ば、イオンビームはパターン１の端縁に常に当接するよ
うに、連続して照射され、パターン１の側壁面に沿って
欠陥部２を充填するようにデポジション膜５が形成され
るごとにイオンビームの照射位置が順次ずらされること
が理解される。

なお、本実施例はＸ線露光用マスクのパターン欠陥修正
方法について示したが、光学露光用マスク、電子線露光
用マスク等のマスクパターンや、半導体装置の配線パタ
ーン欠陥の修正についても本発明の修正方法を適用する
ことが可能である。

また、パターンの変更等のためにパターンを修正する場
合にも同様の方法を使用することができる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、パターンの欠陥修正
のための薄膜がパターンの端縁側面に沿って順次形成さ
れることができるので、修正されたパターンの側面形状
を基板面に対してほぼ垂直な形状とすることができる。

そのため、パターンの修正によってパターンの信頼性が
低下することはない。

また、この発明に従ったパターンの修正方法によって修
正されたパターンを有する露光用マスクはパターン転写
時においてコントラストが低下することがない。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図、第１Ｂ図、第１Ｃ図、第１Ｄ図はこの発明に
従ったパターンの修正方法を説明するための平面図、そ
の工程順に従った断面図、第２Ａ図、第２Ｂ図、第２Ｃ
図はこの発明に従ったパターンの修正方法によって行な
われるパターンの欠陥修正の過程を順に示す平面図、第
３Ａ図、第３Ｂ図はこの発明に従ったパターンの修正方
法においてイオンビームが有するエネルギ分布と、それ
によって形成される薄膜の形状との関係を示す図、第４
Ａ図、第４Ｂ図はこの発明に従ったパターンの修正方法
においてイオンビームの走査過程を示す図、第５図は集
束イオンビームを用いたパターン修正装置の概念図、第
６Ａ図、第６Ｂ図は集束イオンビームによってパターン
欠陥を修正する方法を説明するための図、第７図は集束
イオンビームの電流分布を示す図、第８Ａ図、第８Ｂ図
、第８Ｃ図、第８Ｄ図は従来のパターンの修正方法を示
す平面図、その工程順に従って示す断面図、第９Ａ図、
第９Ｂ図は従来のパターンの修正方法においてイオンビ
ームの走査によって基板に付与されるエネルギ分布と、
基板に形成される薄膜の形状との関係を示す図である。 図において、１はパターン、２は欠陥部、３は基板、４
はイオンビーム、５はデポジション膜である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に形成された薄膜のパターンを修正する方
   法であって、 主表面を有し、その主表面上には所定のパターンに従っ
   て選択的に間隔を隔てて薄膜が形成され、その薄膜は前
   記所定のパターンに対して欠落している欠陥部を有して
   いる基板を準備するステップと、 前記欠陥部の近傍に、前記薄膜の材料を少なくとも含む
   ガスを充満させるステップと、 前記欠陥部に所定のエネルギを有するエネルギビームを
   選択的に照射し、それによって前記ガスを分解し、前記
   欠陥部を少なくとも充填するように薄膜を形成するステ
   ップとを備え、さらに、前記エネルギビームは、少なく
   とも前記薄膜の端縁に常に当接するように、連続して照
   射される、パターンの修正方法。
2. （２）請求項１記載のパターンの修正方法によって欠陥
   部が充填されて修正された薄膜のパターンを有する露光
   用マスク。