JPH01309245A - 集束イオンビーム装置におけるパターン膜修正方法 - 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】 し産業上の利用分野］ 本発明は集束イオンビーム装置におけるパターン膜修正
方法、特に欠陥部分が認識不能になった場合でも正確な
作業が行い得るパターン膜修正方法に関するものである
。

［発明の概要］ 近年における半導体素子（ＬＳＩ）の大規模化、高集積
化に伴うパターン膜の形成技術を向上進歩させるために
、ステージ上の試料にガス銃によって化合物ガスを吹き
付け、化合物が付着した試料表面上にイオンビーム照射
光学系によってイオンビームを集束照射して形成された
パターン膜の欠陥修正を行うに当り、パターン膜の欠陥
部分近傍に集束イオンビームにより点穴加工を施し、二
次イオンの信号により欠陥部分の認識及びこの欠陥部分
と点穴との位置関係を求め、欠陥部分に必要な修正を施
すようにした。

［従来の技術］ 近年、半導体素子（ＬＳＩ）が大規模化、高集積化され
るようになった背景の一つには、そのＬ３１１造技術の
著しい発達をあげることができる。

ＬＳＩ’ｌ！ＪＴｉ技術の一つにＦＩＢ（集束イオンビ
ーム）技術があり、このＦＩＢ技術は描写技術である上
に加工技術でもあり、ＬＳＩ回路のパターン膜の欠陥を
認識、修正できるまでになった。即ち、そのパターン膜
が形成されている試料に集束イオンビームが照射、走査
された際、その試料からは二次イオンの粒子が放出され
る。その二次イオンには、試料からの二次イオン（例え
ばガラス基板からのＳｉ）とパターン膜からの二次イオ
ン（例えばクロム膜からのＣｒ）が含まれているため、
二次イオンの中から３ｉとＣｒの吊を分析することによ
りパターン膜のエツジを検出することができ、このパタ
ーン膜の欠陥を認識することができる。

この欠陥には、フォトマスク形成時に余分なＣｒが残留
した黒色欠陥と、逆にＣｒが欠落した白色欠陥とがある
。黒色欠陥を修正する時はこの黒色欠陥部分をエツチン
グする一方、白色欠陥を修正する時には、その部分に化
合物ガスを吹ぎ付けると共に、集束イオンビームを照射
し、有機被膜を炭化する方法がある。

第４図は、このような黒色欠陥又は白色欠陥を有するパ
ターン膜に対する従来におけるパターン膜修正方法を示
す図である。この図において、符号１はパターン膜、符
号２は黒色欠陥、符号３は白色欠陥を示す。パターン膜
１の欠陥には種々の形態があり、例えば第４図（ａ）に
示すようにパターン膜１の一方のエツジ１ａの側に黒色
欠陥２と白色欠陥３とが連続的に存在する場合、第４図
（ｂ）に示すようにパターン膜１の両方のエツジ１ａ及
び１ｂに黒色欠陥２と白色欠陥３とがパターン膜１の長
さ方向に略同じ位置に形成されている場合、及び第４図
（Ｃ）に示されているようにパターン膜１の一方のエツ
ジに黒色欠陥２、他方のエツジ１ａに白色欠陥３が、パ
ターン膜１の長さ方向に互いに成る距離間隔しを持って
形成されているというような場合がある。勿論第４図（
ｂ）或は（Ｃ）の場合においてパターン膜１の両方のエ
ツジ１ａ、１ｂに共に黒色欠陥２のみ又は白色欠陥３の
みが形成されているといったような場合もある。このよ
うな各欠陥がパターン膜１に存在しているような場合、
集束イオンビーム装置では、先ずその観察動作モードに
おいてパターン膜１の欠陥２又は３の存在を検索し、こ
のパターン膜１に黒色欠陥２又は白色欠陥３が存在して
いることがわかると、ステージの駆動によって試料を移
動させ、その欠陥部分をイオンビームによって走査可能
な範囲内に持ってくると共に、次の段階では修正動作モ
ードに切替わって、欠陥の修正を行う。

黒色欠陥２を修正する場合においては、集束イオンビー
ム装置は、先の観察モードにおいて黒色欠陥２の形状を
認識しておき、この認識に基づいて黒色欠陥２の領域を
エツチングする。また、白色欠陥を修正する時には、や
はり前記黒色欠陥２の修正の場合と同様、観察モードに
おいて認識しておいた白色欠陥の形状等に基づいて当該
白色欠陥の必要なところに化合物ガスを吹き付けると共
に、イオンビームを照射し、例えば有機被膜を炭化する
といったようなマスキングによって、白色欠陥３を修正
する。このような欠陥２又は３の修正は、第４図（ａ＞
、（ｂ）、（ｃ）、の何れの欠陥の態様に対しても行わ
れるよ“うになっている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながらこのような従来のパターン膜修正方法にあ
っては、集束イオンビーム装置によって黒色欠陥２又は
白色欠陥３の形状等を認識して、この認識にしたがって
エツチング又はマスキングを行うようになっているから
、パターン膜１の修正作業の間において、色々な不都合
が生じる虞れがあった。即ち、例えば、黒色欠陥２と白
色欠陥３とが存在していて、先ず黒色欠陥２に対してエ
ツチングを行ったとすると、このエツチング作業の最中
に、イオンビームの照射によって削り取られたＯｒのよ
うなパターン膜１の材料が周囲に飛び敗り、例えば比較
的近くにある白色欠陥部分に堆積する現象が起こる。こ
のため、黒色欠陥２の修正を行った後、白色欠陥３のマ
スキング作業を行おうとすると、黒色欠陥２の部分から
飛散したＣｒの飛沫が白色欠陥３の部分に堆積して、当
該白色欠陥３のエツジ部分を不鮮明にしてしまっている
場合がある。こうなると、白色欠陥３の形状認識が難し
くなり、イオンビームの照射及び走査が非常に難しくな
って、白色欠陥３の修正が困難になるという問題が生じ
る。このため、従来では、黒色欠陥２を修正した後、第
４図（Ｃ）に示しであるように、白色欠陥３の部分を取
囲む区域Ａについて、集束イオンビームを走査させて、
スパッタ粒子による汚れを除去するクリーニングを行い
、白色欠陥３の部分のエツジをある程度鮮明にしてから
、当該白色欠陥３についてのマスキング処理を行う、と
いう作業が行われていた。ところが、このような、イオ
ンビームの走査によって、スパッタ粒子を除去する作業
を行うと、この白色欠陥３のエツジ部分もある程度削り
取られることになると共に、イオンビームがパターン膜
１の部分以外の試料面、即ちガラス基材の上をも走査す
ることになり、これによって、ガラス面にイオンが注入
され、ガラスの透過率が低下することによって、パター
ン膜１の修正精度が悪くなるという問題が生じた。した
がって、従来では、第４図（ａ）に示すような欠陥２，
３が存在するようなパターン膜１に対しては、パターン
膜麹正が困難であるとして、基板そのものを不合格とし
ていた。また第４図（ｂ）に示すような欠陥２．３を有
するパターン膜１については、黒色欠陥２及び白色欠陥
３の修正は可能であるが、その修正結果については、信
頼性が悪いという観点にたってＦＥＪ造管理が為されて
いた。そして、第４図（Ｃ）に示すような欠陥２．３を
右するパターン膜についてのみ、ある程度欠陥の修正が
信頼性を持って行い得るというふうに認識されていた。

本発明はこのような従来の問題点に鑑みて為されたもの
で、その目的は、パターン膜に種々の欠陥が存在してい
るような場合にあっても、高い信頼性を持って正確なパ
ターン膜の修正が行い得るパターン膜修正方法を提供す
ることである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は前記目的を達成するため、ステージ上の試料に
ガス銃によって化合物ガスを吹き付ける一方、試料上に
付着した化合物ガスに向けてイオンビームを照射し、パ
ターン膜を形成し、且つこの形成されたパターン膜を表
示できるようにした集束イオンビーム装置において、パ
ターン膜の欠陥を修正するに際し、パターン膜の欠陥部
分近傍に集束イオンビームにより点穴加■を施し、前記
二次イオンの信号により欠陥部分と点穴との位置関係を
求め、パターン膜に対して欠陥部分の位置を割出しなが
ら必要な修正を施すようにしたパターン膜修正方法を要
旨とする。

［作　　用］ パターン膜の形成に当っては、試料上に化合物ガスがガ
ス銃によって吹き付りられ、この試料上には化合物ガス
が付着せしめられる。この付着ガスに対しては、イオン
ビーム照射光学系によってイオンビームの照射が行われ
、パターン膜が形成される。このパターン膜の形成段階
においては、電子銃から電子ビームが試料上に照射され
、試料表面のイオンビームによるチャージアップが防止
される。こうして、あらかじめ決められた形にパターン
膜が形成されると、集束イオンビーム装置は観察モード
に切替えられ、パターン膜に欠陥があるかないかが研削
される。パターン膜に欠陥があることが検出されると、
集束イオンビーム装置は、前記欠陥が黒欠陥であるか又
は白欠陥であるかを認識し、又それらの欠陥の範囲がど
の程度の大きさ（面積）であるかどうかも認識する。そ
して、その後、集束イオンビーム装置は、パターン膜の
修正モードに切替わり、このモードの最初の段階におい
て、先ず第１に修正すべき欠陥を特定し、この欠陥を集
束イオンビーム装置の視野内におさめ、その欠陥の近傍
のパターン膜部分に点穴加工を施す。そして点穴が形成
されると、イオンビーム装置内の制御装置即ちＣＰＵは
、欠陥の種類、即ち黒欠陥であるかといったことと、白
欠陥であるかと、欠陥の大きさ、及び先に形成した点穴
と欠陥との位置関係とを演算によって割出し、これらの
欠陥に関する全てのデータを記憶する。

その次の段階で、集束イオンビーム装置は、パターン膜
修正を実行する。この修正実行段階にあっては、欠陥に
関する位置データ等を読出しながら黒欠陥であればその
黒欠陥の範囲をエツチングし、白欠陥であればその白欠
陥の範囲に対してマスキング修正処理を行う。このため
、複数の欠陥が比較的近い位置に存在する場合において
、一方の欠陥についての修正を行った時に生じたスパッ
タ粒子による他の欠陥部分の汚れ等が生じても、制御部
は、先に記憶した欠陥の位置情報を読出しながら、その
欠陥の成る位置及び範囲についての欠陥修正作業を行う
ため、その欠陥部分のエツジ等が不鮮明であっても正確
な欠陥の修正が行える。

［実　施　例］ 第１図乃至第３図は、本発明のパターン膜修正方法の実
行に用いられる集束イオンビーム装置の一実施例及びそ
の動作例を示す図である。この実施例にかかる集束イオ
ンビーム装置は、真空室７の内部下方位置に設けられ且
つ試料４を支持するＸ−Ｙステージ１０と、真空室７の
上端部分に設けられたイオン源８と、イオン源８から照
射されたイオンビームを集束せしめるコンデンサレンズ
１１と、コンデンサレンズ１１の後方位置に設けられた
ブランキング電極１９と、コンデンサレンズ１１によっ
て集束されたイオンビーム５を試料４の上に焦点合せす
る対物レンズ１２と、イオンビーム５を試料４上で走査
せしめる走査電極１３と、試料上に化合物ガスを吹き付
けるガス銃１４と、同じく試料４上にチャージアップ中
和用の電子を吹き付ける電子銃６と、イオンビーム５の
照射によって試料４の表面から放出された二次イオン４
ａを検出するための二次イオン検出器１５とを備えて成
る。イオン源８、コンデンサレンズ１１、対物レンズ１
２、走査電極１３、及びブランキング電極１９は、Ｘ−
Ｙステージ１０の上の試料１にイオンビーム５を集束照
射するイオンビーム照射光学系を構成している。二次イ
オン検出器１５によって作成された二次イオン検出信号
は、Ａ／Ｄコンバータ１６に送られ、そして表示部１７
に送られて試料４の表面構造を表示するようになってい
る。そしてこれらＡ／Ｄコンバータ１６及び表示部１７
は、制御部を構成するＣＰＵ１８によって動作コントロ
ールされる。このＣＰＵ　１８は、前記イオン源８、コ
ンデンサレンズ１１、ブランキング電極１９、対物レン
ズ１２、走査電極１３、によって構成されるイオンビー
ム照射光学系の動作をもコントロールする。

このような構成を有する集束イオンビーム装置によるパ
ターン膜の修正動作について説明する。

第２図（ａ）はパターン膜１のエツジ１ｂに黒欠陥２が
形成され、同じくパターン膜１のエツジ１ａに白欠陥３
が存在していると共に、これらの黒欠陥２及び白欠陥３
が比較的近接して存在しており、集束イオンビーム装置
の同−視野内にある場合を示している。第３図（ａ）は
、この場合におけるパターン膜１の修正処理動作手順を
示す。このような、同−視野内に黒欠陥２及び白欠陥３
が存在する場合のパターン膜の修正に当っては、ＣＰＵ
１８は、処理ステップＳＴ１において、双方の欠陥２及
び３の近傍の一個所に点穴加工を施す。

この点穴加工は、パターン膜１を形成している例えばク
ロムＣ「の−点にイオンビームを照射し続けることによ
って行い、これによってＣｒのイオンビーム照射部分に
は点穴２０が形成され、その位置のみにおいて、試料で
あるガラス基材が見えるようになる。この点穴２０が形
成され終ると、ＣＰｔＪ１８は集束イオンビーム装置を
観察モードに切替え、処理ステップＳＴ２において、点
穴２０と黒欠陥２と白欠陥３との相対位置を認識し、こ
れらの位置関係をメモリに記憶する。更にまた、ＣＰＵ
１８は、この処理ステップＳＴ２において、黒欠陥２の
パターン形状及び白欠陥３のパターン形状をＵ識し、そ
れぞれの形状をメモリに記憶する。次に、ＣＰｔＪ　１
８は処理ステップＳＴ３において、黒欠陥２又は白欠陥
３の加工準備を開始する。この実施例においては、先ず
黒欠陥２の加工から開始するものとする。前記加工準備
が完了すると、ＣＰＵ１８は処理ステップＳＴ４におい
て、点穴２０の確認を行った上、黒欠陥２の位置をメモ
リからのデータを読出して確認し、そしてこの黒欠陥２
に対してエツチング処理を行う。そしてこの処理ステッ
プＳＴ４におけるエツチング処理が終了すると、次にＣ
ＰＵ１８は処理ステップＳＴ５において白欠陥 ３の加工準備に入る。この白欠陥３の加工を開始するに
当っては、ＣＰＵ１８は処理ステップＳＴ６において前
記の場合と同様点穴２０の位置を確認した上、白欠陥３
の位置をメモリからのデータを読出して確認すると共に
、この白欠陥のパターン形状に関するデータも読出し加
工準備態勢を完了する。そして、ＣＰＵ１８は次の処理
ステップＳＴ７において白欠陥３のマスキング処理加工
を行う。そしてこの白欠陥３に対するマスキング処理加
工が完了すると、集束イオンビーム装置によるパターン
膜修正の一連の処理は終了する。

第２図（ｂ）は、黒欠陥２と白欠陥３とがパターン膜の
比較的離れた位置に存在し、これらの二つの欠陥２及び
３が集束イオンビーム装置の同一視野外に存在する場合
を示す。第３図（ｂ）は、この場合における、パターン
膜１の修正処理動作を説明する図である。このように、
同一視野外に二つ或はそれ以上の欠陥が存在している場
合は、ＣＰＵ１８は、処理ステップＳＴ’１１において
、集束イオンビーム装置をＩｌｌｌｌ−ドにし、先ず一
方の欠陥例えば白欠陥３をその集束イオンビーム装置の
視野内におさめ、その後点穴加工モードに切替えて、白
欠陥３の近傍に点穴２１を加工形成する。そして、前記
点穴２１の加工が終了すると、ＣＰＵ１８は、次の処理
ステップ５Ｔ１２において、前記点穴２１と白欠陥３と
の相対位置及び白欠陥３の形状に関するデータをメモリ
に記憶する。

この処理が終了すると、ＣＰＵ１８は、処理ステップ５
Ｔ１３において、集束イオンビーム装置を観察モードに
切替え、ステージを移動せしめて、黒欠陥を視野内にお
さめる。そして、黒欠陥２が視野内に入ると、ＣＰＬＪ
１８は次の処理スデツプ５Ｔ１４において、黒欠陥の近
傍に、点穴２２を加工形成する。この点穴２２が形成さ
れると、ＣＰ　ｔＪ　１８は、次の処理ステップ５Ｔ１
５において、点穴２２と黒欠陥２との相対位置及び黒欠
陥２のパターン形状に関するデータをメモリ内に記憶す
る。もし、前記黒欠陥２及び白欠陥３以外の欠陥が複数
個存在している場合は、ＣＰＵ１８は、前記処理ステッ
プ１３乃至１５までの処理を順次繰返し、□欠陥の数に
応じた点穴を形成する。そしてこれらの点穴２１及び２
２の形成が完了すると、ｃｐｕｉｓは、次の処理ステッ
プ５Ｔ１６において、白欠陥３に対するマスキング処理
加工の準備に入る。そして次の処理ステップＳＴＩ　７
において、点穴２１と白欠陥３との位置関係を確認する
と共に、白欠陥３のパターン形状に関するデータをメモ
リから読出し、次の処理ステップ５Ｔ１Ｂにおいて、前
記白欠陥３に対するマスキング処理加工を行う。この白
欠陥３に対するマスキング処理加工が完了すると、ＣＰ
Ｕ１８は処理ステップ５Ｔ１９において、ステージ１０
を駆動し、次の処理ステップ２０において、黒欠陥２の
修正加工準（（６に入る。次にＣＰＵ　１８は処理ステ
ップ２１において、点穴２２及び黒欠陥２の位置ｒａ　
ｉを行っだ上、黒欠陥２のパターン形状に関するデータ
をメモリから読出し、次の処理ステップ５Ｔ２２におい
て黒欠陥２に対するエツチング加工を行う。

そしてこの黒欠陥２に対するエツチング加工が完了する
と、一連のパターン膜修正動作を終了する。

なお、黒欠陥２及び白欠陥３以外に複数の欠陥が存在す
る場合は、ＣＰＵ１８は処理ステップ５Ｔ１６乃至ＳＴ
’１９の処理動作を繰返し行い、各欠陥に対する修正加
工を行う。　このように、ＣＰｔＪ１８の処理動作によ
って、パターン膜に点穴２０．２１．２２が形成され、
これらの点穴が基準となって、黒欠陥２又は白欠陥３の
位置の割出しが行われ、更にこれらの欠陥２及び３のパ
ターン形状をも記憶しておき、これらの記憶データに基
づいて、各欠陥２，３の修正加工を行うようにした為、
例えば先の欠陥修正作業によってスパッタ粒子が飛び敗
り、他の欠陥部分を汚してしまったような場合があって
も、殆／Ｖどめくら状態で次の欠陥に対する修正加工を
行うことができ、極めて正確なパターン膜昨正が可能と
なる。したがって、上の実施例には述べてないが、パタ
ーン膜１に仮に第４図（ａ）に示すような連続欠陥が存
在しても、これらの欠陥２，３を不都合なく修正するこ
とも出来る。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、集束イオンビー
ム装置を使ってパターン膜を修正するに当り、パターン
膜の欠陥部分近傍に集束イオンビームによって点穴加工
を施し、この点穴を基準として欠陥部分の位置関係をｖ
１出し、この位置データに基づいて前記欠陥部分の修正
を行うようにした為、例えば、他の欠陥部分を修正した
時のスパッタ粒子によってその後に修正されるべき欠陥
部分が汚されたとしても、正確な欠陥修正を行うことが
できる、また、従来におけるように、一つの欠陥につい
て修正を行った後、他の欠陥の修正を行う前に、この他
の欠陥部分に対してクリーニング等の処理を行う必要が
ない為、無駄な作業手順を省略することができ、パター
ン膜修正の為の作業時間を短縮させることができる。更
にまた、前記クリーニングによる試料、例えばガラス基
材の変質等が起こらないため、パターン膜の形成及び修
正を行った後は、高品質のパターン膜を提供することが
できる等種々の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるパターン膜修正方法の実行に用い
られる集束イオンビーム装置の一実施例を示す図、第２
図は、本発明のパターン膜修正方法が施されるパターン
膜における欠陥の存在状態を示す図、第３図は第２図の
パターン膜に対して本発明によるパターン膜修正方法を
実行する段階における処理動作手順を示すフローチャー
ト、第４図はパターン膜に存在する各種欠陥の態様とこ
れらの欠陥に対する従来のパターン膜修正方法の実行例
を示す第２図と同様の図である。 １・・・パターン膜　　　　　２・・・黒欠陥３・・・
白欠陥　　　　　　　４・・・試　料５・・・イオンビ
ーム　　　　６・・・電子銃７・・・真空室　　　　　
　　８・・・イオン源１１・・・コンデンサレンズ　１
２・・・対物レンズ１３・・・走査電極　　　　　１４
・・・ガス銃１５・・・二次イオン検出器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 試料をＸ−Ｙ方向に駆動するステージと、このステージ
   上の試料にイオンビームを集束照射するイオンビーム照
   射光学系と、そのイオンビームが照射される試料に化合
   物ガスを吹き付けるガス銃と、そのイオンビームが照射
   される試料上に所定量の電子ビームを照射する電子銃と
   、その試料から放出される二次イオン粒子を検出する手
   段と、この二次イオン検出器にて検出した粒子に基づき
   、前記試料に形成されたパターン膜を二次元的に表示す
   る手段とを備え、そのパターン膜の欠陥を認識し、且つ
   その欠陥を修正する集束イオンビーム装置において、 前記パターン膜の欠陥を修正するに際し、パターン膜の
   欠陥部分近傍に集束イオンビームにより点穴加工を施し
   、前記二次イオンの信号により欠陥部分と点穴との位置
   関係を求め、必要な修正を施すようにしたことを特徴と
   する集束イオンビーム装置におけるパターン膜修正方法
   。