JPH0218561A - 集束イオンビーム装置 - 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 この発明は、半導体製造工程で使用されるフォトマスク
やレチクルの欠陥を認識し、この欠陥の修正を行う集束
イオンビーム（ＦＩＢ）装置に係リ、更に詳しくはその
欠陥認識、欠陥修正時の作業効率を向」ニさせるように
した集束イオンビーム装置に関するものである。

発明の概要 近年、半導体素子のＩｓＴ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Ｌ　ＳＩ製造技術の
著しい発達をあげることかできる。

ＬＳＩ製造技術の一つにＦ　］’　Ｂ技術かあり、この
ＦＴＢ技術はｔｉ、７写技術である上に加工技術でもあ
り、ＬＳＩ回路のフ才）へマスクおよびレチクルの欠陥
を認識、修正できるまでなった。

すなわち、フォトマスクやレチクルには、その製造段階
で余分なＣｒか残留する部分の黒色欠陥および逆にｃｒ
が欠落する白色欠陥４がどうしても発生ずる。そこで、
それらフォトマスクやレチクルの欠陥認識、修正に」―
記ＦＩＢ技術が利用されるようになった。

従来の技術 このＩ？Ｉ　Ｂ技術を応用しなＦ　Ｊ　１３装置におい
て、第３図に示されているように、そのフ才Ｉ・マスク
■やレチクルの欠陥認識を行う場合、そのフォトマスク
１が形成されているカラス基板２の試料３に集束イオン
ビームを照射、走査し、その試料から放出される２次イ
オン粒子４を第１の荷電粒子検出器５にて検出する。こ
の検出２次イオン粒子４に（ま）才Ｉ−マスク１からの
ｃｒイオンと力゛ラス基板２からのＳｉイオンが含まれ
ている。そこで、２次イオン質量分析器（図示せず）に
て所定の２次イオン粒子（例えばｃｒイオン）を得、こ
の２次イオン粒子の強度分布に基づいて、フォトマスク
］−等の２次イオン像をＣＲＴ装置（図示せず）に表示
し、欠陥の認識を行っている。

また、」１記フォトマスク］の白色欠陥を修正する場合
、ガス銃６を所定位置に降ろし、その欠陥部分に化合物
ガスを吹き付けると共に、集束イオンビーム１を照射、
走査することにより、その欠陥部に堆積した有１ｌ１７
！物を炭化し、白色欠陥の修正を行っている。このよう
な白色欠陥の修正の後、その修正箇所を認識する場合、
試料３の所定領域に集束イオンビーム■を照射、走査し
、その試料３から出力される２次イオン粒子を第２の荷
電粒子検出器７にて検出する。この検出２次イオン粒子
に（ま）オドマスターからのｃｒイオン、力゛ラス基板
２からのＳｉイオンおよび修正箇所の炭化膜からのＣイ
オン等の全てが含まれている。そこで、その１〜−タル
２次イオン粒子の強度分布を得、この強度分布に基づい
て、試料３表面の２次イオン像をＣＲＴ装置に表示し、
白色欠陥の修正箇所等の認識を行っている９ 発明が解決しようとする課題 」二言己Ｆ１Ｂ装置においては、フォトマスターの欠陥
、その修正箇所の駅、識および欠陥修正を行う場合、」
二記第１の荷電粒子検出器５あるいは第２の荷電粒子検
出器７の動作を所定に切り替えて、所定の２次イオン粒
子あるいはＩへ一タル２次イオン粒子を検出するように
している。

ところで、第１あるいは第２の荷電粒子検出器５．７の
動作か切り替えられたときには、試料３の」１方のイオ
ン引き込み電界が変化し、その電界にて１次イオンの集
束イオンビーム■が曲げられる。そのため、第４図の実
線、破線に示されているように、その第１の荷電粒子検
出器５に切り替えちれたときの２次イオン像と第２の荷
電粒子検出器７に切り替えられたときの２次イオン像と
はＣＲＴ装置の画面８」二にてシフトされる、つまりそ
の２次イオン像が移動される。特に、」二記試利３の狭
い領域を表示する場合、上記２次イオン像の移動量−Ｌ
が画面８より大きいと、フォトマスク１等の欠陥部分が
ＣＲＴ装置の画面８から外れ、見れなくなることもあっ
た。

また、フォトマスク１の白色欠陥を修正する場合、ガス
銃６の昇降により、上記イオン引き込み電界が変化する
ため、」１記同様に２次イオン像がＣＲＴ装置の画面８
」二にてシフトされるこのような場合、正確な欠陥位置
の認識、修正箇所の認識を行うなめに、上記ＦＩＢ装置
のオペｌノー夕が所定操作を行い、Ｘ−Ｙステージ９を
所定駆動し、ＣＲＴ装置の画面８を見ながらその位置を
捜し出すようにしていた。しかし、そのような操作は、
非常に難しくて慣れないオペｌノー夕にとっては困難で
あり、作業効率を低下させるという問題点かあっな。

この発明は」１記問題点に鑑みなされたものであり、そ
の目的は、正確な欠陥あるいはその修正箇所の認識を容
易にし、その欠陥認識、修正作業を効率よく行うことか
できるようにした集束イオンビーム装置を提供すること
にある。

課題を解決するための手段 」−記１」的を達成するために、この発明は、真空室内
の所定位置に、Ｘ−）′方向に駆動するステンと、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、そのイオンビームか照射される試
料に化合物ガスを吹き付けるガス銃と、その試料からの
２次イオン粒子を検出する第］および第２の荷電粒子検
出器と、その第１の荷電粒子検出器にて検出された所定
２次イオン粒子を得る２次イオン質量分離器と、この２
次イオン質量分離器にて得られた２次イオン粒子をカラ
ン１へし、その強度分布を得る第１のカウンティングシ
ステム部と、−に記憶２の荷電粒子検出器にて検出され
た全ての２次イオン粒子をカランＩへし、その強度分布
を得る第２のカウンティングシスシステム部とを備え、
上記第１若しくは第２のカウンティングシステム部にて
得られた２次イオン粒子の強度分布に基づき、」１記試
料の２次イオン像を表示する集束イオンビーム装置にお
いて、上記第１および第２の荷電粒子検出器の動作を切
り替えたとき、あるいは、」二記カス銃を昇降したとき
に表示される上記２次イオン像の移動量か記憶されるテ
ーブルを有しているものである。

作　　用 上記構成としたので、」１記テーブルには、試料上方に
て第１および第２の荷電粒子検出器のイオン引き込み電
界が変化したときの、２次イオン像の移動量が記憶され
る。すなわち、その第１の荷電粒子検出器と第１の荷電
粒子検出器とを明り替え、あるいは、ガス銃の昇降動作
により、」二記イオン引き込み電界が変化し、その２次
イオン像が移動される。

この移動量を予め算出し、テーブルとして記憶しておき
、集束イオンビーム装置が」二記憶１の荷電粒子検出器
と第２の荷電粒子検出器とを切り替え、ガス銃の昇降動
作を行う際、そのテーブルの移動量に基づいてＸ−Ｙス
テージか移動されるすなわち、上記２次イオン像の移動
量に対応して、予めＸ−Ｙステージか移動されるため、
ＣＲＴ装置に表示される２次イオン像か移動しない。

実施例 以下、この発明の実施例を図面に基ついて説明する。な
お、第１図中、第３図と同一部分には同一符号を付し重
複説明を省略する。

第１図において、イオン源１０の先端部からは、イオン
引き出し電極により、イオンビームが真空室８内に引き
出される。真空室１１内には、試料３が載置されるＸ−
Ｙステージ９、イオンビームを試料３に集束、照射する
ための静電型コンデンサレンズ１２．静電型対物レンズ
１３、イオンビームを走査するための走査電極１４、イ
オンビームが照射される試料３に化合物ガスを吹き付け
るガス銃６、試料３からの２次イオン粒子４を検出する
第１および第２の荷電粒子検出器５，７が備えられてい
る。

第１の荷電粒子検出器５にて検出された２次イオン粒子
は２次イオン質量分析器１５に入力され、そのうちの所
定粒子（例えばｃｒの２次イオン粒子）が得られ、第１
のカウンティングシステム部１６にてその所定イオン粒
子がカウントされると共に、その強度分布が得られる。

この強度分布に基づいて、制御装置（ＣＰＩＩ）１７に
て上記集束イオンビムが照射される所定領域のイメージ
画像（２次イオン像）データが得られる。このデータに
より、ＣＲＴ装置１８にはその試料３の所定領域が２次
イオン像で表示される。

一方、第２の荷電粒子検出器７にて検出される２次イオ
ン粒子は第２のカウンティングシステム部１９に入力さ
れ、その全粒子（例えばＣｒ、Ｓｉ、Ｃ等の２次イオン
粒子）がカウントされると共に、その強度分布が得られ
る。この強度分布に基づいて、」１記同様に制御装置（
ＣＰＵ）１７にて試料３の所定領域のイメージ画像（２
次イオン像）データか得られ、このデータに基づいて２
次イオン像が得られる９ また、制御装置１７にはテーブル（メモリ：第２図参照
）１７ａが設けられ、このテーブル１７ａには第１の荷
電粒子検出器５にて検出された２次イオン粒子による２
次イオン像と、第２の荷電粒子検出器７にて検出された
２次イオン粒子による２次イオン像との表示位置ずれの
量（移動量）が記憶されている。

なお、上記第１の荷電粒子検出器５と第２の荷電粒子検
出器７とはＦＩＢ装置の操作に応じてその動作が切り替
えれる。また、Ｘ−Ｙステージ９は、従来同様に制御装
置１７の指示に応し、Ｘ−Ｙステージコントローラ２０
にて駆動される。さらに、上記静電型コンデンサレンズ
１１．静電型対物レンズ１２、走査電極１３およびガス
銃１４等は、同様に上記制御装置１７にて制御される。

次に、上記ＦＩＢ装置の動作を第２図を参照して説明す
る。

まず、このＦＩＢ装置において、ＣＲＴ装置１８の画面
に表示される２次イオン像の移動量か予めテーブル１７
ａに記憶される。すなわち、第１および第２の荷電粒子
検出器５，７の動作を切り替えたとき、さらにガス銃６
を昇降したときに、２次イオン像の移動する量１．，１
２．．．が予め制御装置１７にて算出され、シフトデー
タとして記憶されている。

そして、そのＦＩＢ装置にて試料３の認識操作が行われ
ると、制御装置１７にてＸ−Ｙステージ９が移動され、
試料３の所定領域に集束イオンビムが照射、走査される
。このとき、第１の荷電粒子検出器５の動作に切り替え
られていると、ＣＲＴ装置１８の画面には試料３から放
出される２次イオン粒子のうちのｃｒイオン粒子に基づ
いた２次イオン像が表示される９すなわち、ＣＲＴ装置
１８にはフォトマスクの白色欠陥等が明瞭に表示される
。９しかし、既に修正された白色欠陥部分は、炭化され
た膜が形成されているため、ＣＲＴ装置に表示されない
。

そこで、そのＦＩＢ装置の所定操作により、第■の荷電
粒子検出器５から第２の荷電粒子検出器７に切り替えら
れると、ＣＲＴ装置１８の画面には、試料３から放出さ
れるトータル２次イオン粒子による２次イオン像が表示
される。すなわち、ＣＲＴ装置１８には試料３のフォト
マスクおよびその白色欠陥の修正部分等が明瞭に表示さ
れる。

その第１の荷電粒子検出器５から第２の荷電粒子検出器
７に切り替えられたときには、集束イオンビームが照射
される試料３上方のイオン引く込み電界が変化される。

しかし、制御装置１７にて内部のテーブルのシフトデー
タｔ、に基づいてＸＹステージ９の移動量が算出され、
この算出されたデータがＸ−Ｙステージコントローラ２
０に出力される。すると、そのデータに基づき、Ｘ−Ｙ
ステージ９が移動されるため、集束イオンビームの照射
位置が変えられる。すなわち、集束イオンビムは、その
イオン引き込み電界の変化により曲げられた分、Ｘ−Ｙ
ステージ９の移動で補正される。これにより、ＣＲＴ装
置１８に表示されるフォトマスク等の２次イオン像は、
第１および第２の荷電粒子検出器５，７の動作を切り替
えても、その画面上を移動しない。

また、ガス銃６を昇降したときにも、試料３」１方のイ
オン引き込み電界が変化するが、上記同様制御装置１７
にて内部のテーブルのシフトデータＬ２に基づいてＸ−
Ｙステージ９の移動量が算出され、この算出されたデー
タがＸ−Ｙステージコントローラ２０に出力される９す
ると、そのテ゛−夕に基づき、Ｘ−Ｙステージ９が移動
されるるため、集束イオンビームの照射位置が変えられ
る。すなわち、集束イオンビームは、そのイオン引き込
み電界の変化により曲げられた分、ｘ−ｙステージ９の
移動で補正される。したがって、ＣＲＴ装置１８に表示
されるフォトマスク等の２次イオン像は、上記ガス銃６
の昇降によって、その画面上を移動しない。

このように、第１あるいは第２の荷電粒子検出器５，７
によるイオン引き込み電界に変化が生した場合、Ｘ−Ｙ
ステージ９は予めその変化による２次イオン像の移動量
に応じて移動される。そのため、ＣＲＴ装置１８の画面
に表示されるフォトマスク等の２次イオン像はその電界
の変化により、その画面」二をシフトされない。

第５図は、本発明の第２の実施例を示す図である。この
実施例による集束イオンヒーム装置では、Ｘ−Ｙステー
ジ９は制御装置１７から切り離されて、従来の集束イオ
ンビーム装置におけると同様、大まかな試料３の移動を
行なって視野設定を行ない得る構成となっている。他方
この集束イオンビーム装置において、第１のカウンティ
ングシステム部１６及び第２のカウンティングシステム
部１９からのカラン１〜データか入力される制御装置１
７には、その指示データをアナログ信号に変換するＤ／
Ａ内には第２図に示されたのと同様なテーブル１７ａか
設けられ、このチーフル１７ａには第１の荷電粒子検出
器５にて検出された２次イオン粒子による２次イオン像
と、第２の荷電粒子検出器７にて検出された２次イオン
粒子による２次イオン像との表示位置ずれの量（移動量
）ｔｌ、ｔ２．−が記憶されている。

このため、この実施例に係るＦＩＢ装置にて試料３の認
識操作が行われている間に第１及び第２の荷電粒子検出
器５，７の動作が切り替えられなり、或はガス銃６が昇
降せしめられると、制御装置１７内では、その時の試料
３の２次イオン像の移動量がテーブル１７ａから読み出
される。そして、この制御装置１７内で制御データが作
成されて出力て、ＣＲＴ装置１８に表示されるフォトマ
スク等の２次イオン象については、第１及び第２の荷電
粒子検出器５，７の動作を切り替えたときの象の移動が
そのときの移動量だけ補正され、結果的には２次イオン
像は画面−ヒを移動しない。

発明の詳細 な説明したように、この発明によれば、荷電粒子検出器
によるイオン引き込み電界の変化によって、試料の２次
イオン像か移動する量をテーブルに記憶し、このテーブ
ルを参照してその電界の変化に対応してＸ−Ｙステージ
を移動するようにしたので、所定２次イオン粒子を検出
するための荷電粒子検出器およびトータル２次イオン粒
子を検出するための荷電粒子検出器の動作を切り替え、
あるいは、ガス銃の昇降により、試料上のイオン引き込
み電界が変化する場合、テーブルに記憶されている移動
量に基づいて、Ｘ−Ｙステージが移動され、ＣＲＴ装置
に表示されるフォトマスク等の２次イオン像かシフトす
ることもなく、試料の欠陥、その修正部分の認識がし易
くなり、欠陥認識、欠陥修正作業の効率向上を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示し、表示方法が適用さ
れるＦＴＰ装置の概略的ブロック図、第２図は上記ＦＩ
Ｂ装置に用いられるテーブル図、第３図は従来のＦＩＢ
装置の概略的部分ブロック図、第４図は第３図に示ずＦ
ＩＢ装置により試料の２次イオン像のＣＲＴ表示を説明
するためのし１、第５図はこの発明の他の実施例を示ず
ＦＩＢ装置の概略的ブロック図である。 １・・・フォトマスク（Ｃｒ）、２−・ガラス基４ｆｉ
、３・−試料、４・・・２次イオン粒子、５・第１の荷
電粒子検出器、６・・ガス銃、７・・第２の荷電粒子検
出器、８・・・画面（ＣＲＴ装置１８の）９−・Ｘ−Ｙ
ステージ、１０−・・イオン源、１１−・真空室、１２
・静電型コンデンサレンズ、１３・・・静電型対物レン
ズ、１４−走査電極、１５・　２次イオン質量分析器、
１６−・第１のカウンティングシステム部、１７・・制
御装置（ＣＰＵ）、１７ａ−テーブル（メモリ）、１Ｂ
−ＣＲＴ装置、１つ・、第２のカウンティングシステム
部、２０・−Ｘ−Ｙステージコントローラ、２１・・Ｄ
／Ａ変換器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、真空室内の所定位置に、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
   の試料からの２次イオン粒子を検出する第１および第２
   の荷電粒子検出器と、この第１の荷電粒子検出器にて検
   出された所定２次イオン粒子を得る２次イオン質量分離
   器と、この２次イオン質量分離器にて得られた２次イオ
   ン粒子をカウントし、その強度分布を得る第１のカウン
   ティングシステム部と、前記第２の荷電粒子検出器にて
   検出された全ての２次イオン粒子をカウントし、その強
   度分布を得る第２のカウンティングシステム部とを備え
   、前記第１若しくは第２のカウンティングシステム部に
   て得られた２次イオン粒子の強度分布に基づき、前記試
   料の２次イオン像を表示する集束イオンビーム装置にお
   いて、 前記第１および第２の荷電粒子検出器の動作を切り替え
   たとき、あるいは、前記ガス銃を昇降したときに、前記
   ２次イオン像の移動量が記憶されるテーブルを設け、前
   記第１および第２の荷電粒子検出器の切り替え、あるい
   は、前記ガス銃の昇降時には、そのテーブルに記憶され
   た移動量に応して前記Ｘ−Ｙステージを移動するように
   したことを特徴とする集束イオンビーム装置。 ２、請求項１記載の集束イオンビーム装置において、Ｘ
   −Ｙステージを移動することに代えて、走査電極を制御
   するようにしたことを特徴とする集束イオンビーム装置
   。