JPH0261066A - パターン形成方法 - 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】 〔概　要〕 パターン形成方法、特にイオンビーム・デポジション法
を用いる微細パターンの形成方法に関し、均一な膜厚を
有する微細パターンの形成が可能、なパターン形成方法
の提供を目的とし、基板面に化合物ガスを吹きつけなが
ら該基板面のパターン形成領域上を集束イオンビームに
より反復走査して該ビーム走査領域に該化合物ガスの分
解生成物を堆積する工程と、該パターン形成領域の縁部
に選択的に前記ビーム走査を追加して行って該パターン
形成領域の縁部上に膜厚不足を補う量の該化合物ガスの
分解生成物を追加して堆積する工程と、該パターン形成
領域からはみ出した堆積物を該集束イオンビームによる
イオンビーム・エッチングにより除去する工程とを含む
構成、若しくは基板面に化合物ガスを吹きつけながら該
基板面のパターン形成領域上を該パターン形成領域より
広く集束イオンビームで反復走査して該ビーム走査領域
に該化合物ガスの分解生成物を堆積する工程と、該パタ
ーン形成領域の外に堆積された分解生成物を該集束イオ
ンビームによるイオンビーム・エッチングにより除去す
る工程とを含む構成を有する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はパターン形成方法、特にイオンビーム・デポジ
ション（堆積）法を用いる微細パターンの形成方法に関
する。

露光光源にＸ線を用いるＸ線リソグラフィにおいては、
Ｘ線の集束が不可能なために、１μｍ以下の寸法を有す
る極微小の吸収体パターンが形成された露光用マスク（
Ｘ線マスク）が用いられる。

このような極微小寸法を有する例えばタングステン（Ｗ
）、金（Ａｕ）　、タンタル（Ｔａ）等のＸ線吸収体パ
ターンは、基板にそれら金属の化合物ガスを吹きつけな
がら該基板面のパターン形成領域上を集束イオンビーム
によって反復走査して該ビーム走査領域上に前記化合物
ガスの分解生成物である前記金属を堆積させるイオンビ
ーム・デポジション技術を用いて、マスク基板上に描画
形成される。

このイオンビーム・デポジション技術で形成されるＸ線
吸収体パターンには、パターンエツジ部の膜厚が薄く形
成され、その部分のＸ線に対する吸収効果が減少して露
光に際してのパターンの転写精度が低下し易いという現
象があり改善が要望されている。

〔従来の技術〕

従来からフォトマスクの白欠陥修正等には、該マスク上
に有機物ガスを吹きつけながら欠陥部上を例えばガリウ
ム（Ｇａ）のイオンビームで走査し、該イオン照射によ
る有機物ガスの分解によって生成した炭素を該欠陥部に
堆積させて欠陥を塗り潰すイオンビーム・デポジション
技術が用いられていた。

第８図はＸ線マスクの一例を示した模式側断面図である
。

この図のようにＸ線マスクは、例えば厚さ５鰭程度のパ
イレックス・ガラス等のリング５１上に、シリコン（Ｓ
ｉ）等の厚さ０．５層程度の枠体５２Ｂ及び該枠体５２
Ｂの上部を覆う厚さ１〜３μｍ程度の３層、シリコンカ
ーバイト（ＳｉＣ）或いは窒化シリコン（ＳｉＪ４）等
の薄膜５２Ａとよりなるレンブラン５２が接着剤５３を
介して固着され、該レンプラン５２の薄膜５２Ａ上に例
えばＷよりなるＸ線の吸収体パターン５４．５５．５６
等が配設された構造を有する。

このようなＸ線マスクをイオンビーム・デポジション技
術を用いて形成するに際しては、上記レンプランの薄膜
５２Ａ上に例えばタングステンヘキサカーボネート（Ｗ
（ＣＯ）＆）　、６弗化タングステン〔ＩＡＦｂ　〕等
のＷ化合物ガスを吹きつけながら該薄膜５２八表面のパ
ターン形成領域上を例えばＧａのイオンビームで反復走
査し、該イオンビームで前記化合物ガスを分解させて、
該走査領域にＷを所望の厚さに堆積させる方法が用いら
れる。

第９図は上記イオンビーム・デポジションを行っている
状態を模式的に示した図で、５７はイオンビーム処理装
置、５８は連続して真空排気がなされる真空チャンバ、
５９は前記レンプランを有するマスク基板、６０は該マ
スク基板上に化合物ガスを吹きつけるガス導入管、６１
はイオンガン、ＦｉＢは基板面に走査される集束イオン
ビームを示す。

そしてビームの走査によるパターンの描画は、第１０図
に示すように、ｌショット毎にビームスポット６２の位
置を矢印６３に示すようにＢ２、Ｂ２、Ｂ８、Ｂ、１と
順次移動して走査し、且つ同様に反復走査することによ
ってなされる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記イオンビーム・デポジション法を用いるＸ線マスク
等のパターン形成方法において従来は、パターンの描画
が、パターン形状に対応するパターン形成領域について
、各スポット位置Ｂ＋、Ｂｚ、Ｂ、、Ｂ、１等における
イオンビームのトータルの照射強度一定の状態、Ｈｒｌ
ビームスポットの強度は一定であるので反復照射回数が
一定の状態で行われていた。

ここで１ビ一ムスポツト位置に固定してイオンビームを
複数ショット照射した際に堆積される分解生成物層の厚
さの分布は第１１図に示すように周囲のビームスポット
位置に裾を引いた形になる。

図において、ｔは堆積層の厚さ、Ｂ、はビーム照射領域
、Ｂ、い　ｔｌｓｚは周囲のビームスポット領域、Ｆｉ
Ｂは集束イオンビームを示す。

そのため上記従来の方法によると、マスクパターンは、
各ビームスポット位置において周囲のスポット位置から
の上記堆積層の裾の拡がりの影響を受け、第１２図に示
す膜厚分布のように、周囲の影響を多くうける中央領域
ＡＣが厚く周囲の影響が少なくなるエツジ近傍部Ａ、が
極端に薄い膜厚分布になる。同図において、ＳＬは各ス
ポット位置に直接堆積される分解生成物層の厚さ分布の
カーブ、Ｐｌは形成されるパターンの膜厚分布のカーブ
を示す。

そのため、パターン全域のＸ線の吸収効果が均一に成ら
ず、露光に際してパターンの転写精度が低下するという
問題が生じていた。

そこで本発明は、均一な膜厚を有する微細パターンの形
成が可能な集束イオンビームによるパターン形成方法の
提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題は、基板面に化合物ガスを吹きつけながら該基
板面のパターン形成領域上を集束イオンビームにより反
復走査して該ビーム走査領域に該化合物ガスの分解生成
物を堆積する工程と、該パターン形成領域の縁部に選択
的に前記ビーム走査を追加して行って該パターン形成領
域の縁部上に膜厚不足を補う量の該化合物ガスの分解生
成物を追加して堆積する工程と、該パターン形成領域か
らはみ出した堆積物を該集束イオンビームによるイオン
ビーム・エッチングにより除去する工程とを含む本発明
によるパターン形成方法、若しくは基板面に化合物ガス
を吹きつけながら該基板面のパターン形成領域上を該パ
ターン形成領域より広く集束イオンビームで反復走査し
て該ビーム走査領域に該化合物ガスの分解生成物を堆積
する工程と、該パターン形成領域の外に堆積された分解
生成物を該集束イオンビームによるイオンビーム・エッ
チングにより除去する工程とを含む本発明によるパター
ン形成方法によって解決される。

〔作　用〕 即ち請求項１に記載された発明においては、イオンビー
ム・デポジション工程において集束イオンビーム（Ｆｉ
Ｂ）の走査をパターン形成領域に付いて行い、且つ該パ
ターン形成領域のエツジ部の周囲の影響が少ない領域の
ビーム照射量即ちショツト数を堆積層の膜厚不足分を補
う数だけ増してやる。そしてこの場合パターン形成領域
外へはみ出す堆積層の量も増大するので、該パターン形
成領域外へはみ出した堆積層を、同一の装置内で化合物
ガスの流入を停止し真空中においてＰｉＢで走査して行
うイオンビーム・エッチングにより除去し、急峻な端面
を有し周辺部まで均一な膜厚を有する分解生成物パター
ンを形成する。

また請求項２に記載された発明においては、イオンビー
ム・デポジション工程において集束イオンビーム（Ｆｉ
Ｂ）の走査をパターン形成領域上が均一な膜厚になるよ
うな広い領域に付いて行って堆積層を形成した後、該堆
積層を上記イオンビーム・エッチングによりパターン形
成領域に対応する形状にバターニングして、急峻な端面
を有し周辺部まで均一な膜厚を有する分解生成物パター
ンを形成する。

〔実施例〕

以下本発明を、図示実施例により具体的に説明する。

第１図（ａ）〜（Ｃ１は本発明の第１の実施例の模式１
程平面図、第２図＋８）〜（Ｃ）は第１図のＡ−Ａ矢視
断面に対応する第１の実施例の模式１程断面図、第３図
はイオンビーム処理装置の模式断面図、第４図（ａ）〜
（ｂ）は本発明の第２の実施例の模式１程平面図、第５
図（ａ）〜（ｂｌは第４図のＡ−Ａ矢視断面に対応する
第２の実施例の模式１程断面図、第６図（ａｌ〜（ｅ）
は本発明の第３の実施例の模式１程平面図、第７図（Ｍ
ｌ〜（Ｃ）は第６図のＡ−Ａ矢視断面に対応する第３の
実施例の模式１程断面図を示す。

全図を通じ同一対象物は同一符合で示す。

第３図に示すイオンビーム処理装置において、１０１は
集束イオンビーム形成部、１０２は処理室、１０３はイ
オンソース、１０４はビーム限定アパーチャ、１０５は
上部電子レンズ、１０６はビームブランカ、１０７ビー
ム偏向領域、１０Ｂは上部偏向器、１０９は真空障壁、
１１０は下部電子レンズ、１１１は主偏向器、１１２は
ガスジェット、１１３は２次電子検出器、１１４は２次
イオン検出器、１１５はマスク基板、１１６はＸ−Ｙス
テージ、ＦｉＢは集束イオンビームを示す。

第１図（ａ）及び第２図（ａ）参照 請求項１の発明により例えば２μｍ角、厚さ１μｍのタ
ングステン（Ｗ）パターンを有するＸ線マスクを形成す
るに際しては、前述したＳｉよりなるレンプランを有す
るマスク基板を前記イオンビーム処理装置のＸ−Ｙステ
ージ上に載置し、該イオンビーム処理装置内を真空に排
気した状態で上記シンブラン１上に少量の例えば（Ｗ（
ＣＯ）ｂ）ガスを吹きつけながら、該レンジ５フ１面の
パターン形成領域３上を例えば０．２μｍφのビームス
ポット径を有するＧａイオンビームのショット４により
０．２μｍピッチで例えば第１図（ａｌに示す矢印、５
のように、中央領域６の厚さが１μｍになるまで反復走
査してＷパターン２を形成する。ここでＧａイオンビー
ムの加速電圧は５０ＫｅＶ　、イオン電流０．２ｎＡ、
走査スピード１〜２　ＭＨ２程度とする。

形成されるＷパターン２は第２図（ａ）に示す模式断面
のようにイオンビームの隣接ショットの数が少なくて隣
接ショット拡がり部によって加算される堆積物即ちＷの
量が少ないパターン形成領域３の縁部領域７は厚さが薄
くなる。Ｓ、は１ビ一ムスポツト位置に堆積されるＷの
厚さ分布を表す曲線である。

なおこの際中央領域６と縁部領域７の厚さの差がどの程
度になるかは、同一装置内で同一条件で、ビームスポッ
ト位置を固定した状態で、ビームスポット径０．２μｍ
φのイオンビームを複数ショット照射した際の堆積Ｗ層
の拡がり形状及び厚さ分布を調べておき、これをもとに
して予め計算により求めておく。

第１図（ｂ）及び第２図（ｂ）参照 次いで第１図（ｂ）に示すようにパターン形成領域３の
パターンエツジ（輪郭）　３Ａ上を、前記同様のイオン
ビームショット４により追加走査し、且つ前記厚さの差
を補う量のＷが堆積されまで該追加走査を反復する。同
図中、８は上記追加堆積によるはみ出し領域を示す。第
２図（ｂ）は前記追加堆積後の断面を示したもので、図
示のようにパターン形成領域３上におけるＷパターン２
の厚みｔＰは均一化される。なおＡｔは追加堆積層の厚
さ分布を示す曲線である。

第１図（Ｃ）及び第２図（Ｃ）参照 次いでシンプラン上に吹きつけていた（Ｗ（ＣＯ）６〕
ガスを停止し、該装置の処理室１０２内を高真空状態に
排気した後、上記Ｗパターン２上をイオンビームで走査
し２次電子検出器１１３或いは２次イオン検出器１１４
でパターン形状を認識し、検出された所定のパターン形
成領域３からのはみ出し領域８を、前記Ｗ堆積時と同様
の加速エネルギー及びイオン電流を有するＧａ集東イオ
ンビームを、前記堆積同様の走査スピードで走査してエ
ツチング除去しくイオンビーム・エッチング）、図示の
ようにシャープな端面２Ｂを持った２μｍ角の外形寸法
を有し、且つほぼ平面状の上面２Ａを有して１μｍ程度
の均一な厚さｔＰを有する高精度のＷパターン２を形成
する。

次ぎに請求項２に示す発明を実施例について説明する。

第４図（ａｌ及び第５図（ａｌ参照 請求項２に記載された発明により前記実施例同様例えば
２μｍ角、厚さ１μｍのＷパターンを形成するに際して
は、前記実施例同様にマスク基板のシンブラン１上に（
Ｗ　（Ｃｏ）　ｂ　）を吹きつけながら、該レンブラン
１のパターン形成領域３を例えば周囲０．５〜１μｍ程
度の範囲を含んで広（覆う領域３３上に、例えば矢印５
に示すように前記実施例同様のイオンビーム４を、堆積
されるＷ層２２の厚さがパターン形成領域３上で１μｍ
程度の均一な厚さになるまで反復走査する。

第４図（１））及び第５図ｔｂ＋参照 次いで前記実施例同様（ｈ（ｃｏ）６）を停止し、パタ
ーン形状を認識し、所定のパターン形成領域３の外に堆
積されているＷ層２２を真空中のイオンビーム走査によ
りエツチング除去（イオンビーム・エッチング）し、は
ぼ垂直な端面２Ｂを有し且つほぼ平面状の上面２Ａを有
し１μｍ程度の均一な厚さを有する高精度のＷパターン
２を形成する。

次ぎに請求項２に記載された発明によりＸ線マスクの吸
収パターン例えばＷパターンに生じた欠如欠陥（白欠陥
）を修正する際の実施例について説明する。

第６図（ａｌ及び第７図（ａ）参照 Ｗパターン２に白欠陥９を有するＸ線マスクを前記イオ
ンビーム処理装置内にセットし、先ず前記Ｇａイオンビ
ームで走査し、２次イオン像或いは２次電子像で欠陥９
の位置、形状を検出する。

鎖線で表す９９は認識パターンを示す。

第６図（′ｂ）及び第７図中）参照 上記欠陥の認識パターン９９より大きめのデポジション
（堆積）領域を決定し、この領域に前記実施例同様（Ｗ
（Ｇｏ）６）ガスを吹きつけながらイオンビームの走査
を行って所定厚さのＷＪｉｆＩＯを堆積し、次いで（Ｗ
（ＣＯ）６）ガスを停止し、真空状態でイオンビームの
走査を行い２次イオン像或いは２次電子像で白欠陥９部
からはみ出した１ｆｘｏｎを認識する。

なおデポジション領域は、白欠陥９部上のＷ［１０が均
一な厚さになるような大きさに設定する。

第６図（Ｃ）及び第７図（Ｃ１参照 次いで前記実施例同様に真空中で行うイオンビーム・エ
ッチングによってはみ出したＷ層１０Ａを除去する。

この方法によれば、Ｘマスクの吸収パターンに生じた白
欠陥を均一な厚さで精度よく修正することができる。

本発明の方法は上記Ｗに限らず、ＡｕやＴａ等の重金属
の微細パターンをイオンビーム・デポジションにより形
成する際にも適用される。

〔発明の効果〕

以上説明のように本発明によれば、微細な重金属パター
ンを均一な厚さで外形精度良く形成することができる。

また重金属パターンに発生する欠如欠陥（白欠陥）を高
精度で修正することができる。

従って本発明はパターンの転写精度の優れたＸ線マスク
の形成に特に有効である。

面図、 第２図（ａｌ〜（Ｃ１は第１の実施例の工程断面図、第
、３図はイオンビーム処理装置の模式断面図、第４図（
ａ）〜ｆｂｌは本発明の第２の実施例の工程平面図、 第５図（ａｌ〜（ｂｌは第２の実施例の工程断面図、第
６図（ａ）〜（Ｃ）は本発明の第３の実施例の工程平面
図、 第７図（ａ）〜（Ｃ１は第３の実施例の工程断面図、第
８図はＸ線マスクの一例の模式側断面図、第９図はイオ
ンビーム・デポジションを行っている状態の模式図、 第１０図はパターンの描画方法を示す図、第１１図はビ
ームスポット位置固定の際の厚さ分布図、 第１２図は従来方法によるパターンの膜厚分布図である
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌ〜（Ｃ）は本発明の第１の実施例の工程子
図において、 ｌはレンプラン、 ２はＷパターン、 ２ＡはＷパターンの上面、 ２ＢはＷパターンの端面、 ３はパターン形成領域、 ３Ａはパターン形成領域のエツジ、 ４はイオンビーム・ショット、 ５は走査方向矢印、 ６は中央領域、 ７は縁部領域、 ８ははみ出し領域、 ２２はＷ層、 ３３はパターン形成領域を広く覆う領域を示す。 イτンビ゛−ム対理健の鞠式ご記２ 饗　　３　　口 受鵞綱華２ｏ）υりい１牢【２ 峯４　図 七日月Ｑ４２ｃ＊実拷免利０丁オフ道咋β沼］夛　５　
ｚ 穿 と り 声 ■ ヒ゛−ムオシイＦにＸるノ＼°ターン玉ら１ｂの説８月
口第　／θ　■ ビ′−ムス帛へソトイが１シ匡）宏シり照○万１さラド
９区３茅　１１　記 Ｘ寵マス２へ楔元側前面口 峯 イχンビームヂボリ偽ンをイテ、て・・ろ−１尺鴨の蚕
崎ａ易　９　口 ’１−−ｙｑｔ＝←−Ａｃ−→→５Ｈ 雀り灸方未（二Ｘろパターンｅ用毛）ｋカシ−茅　７２
　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）基板面に化合物ガスを吹きつけながら該基板面のパ
   ターン形成領域全域上を集束イオンビームにより反復走
   査して該ビーム走査領域に該化合物ガスの分解生成物を
   堆積する工程と、 該パターン形成領域の縁部に選択的に前記ビーム走査を
   追加して行って該パターン形成領域の縁部上に膜厚不足
   を補う量の該化合物ガスの分解生成物を追加して堆積す
   る工程と、 該パターン形成領域からはみ出した堆積物を該集束イオ
   ンビームによるイオンビーム・エッチングにより除去す
   る工程とを含むことを特徴とするパターン形成方法。 ２）基板面に化合物ガスを吹きつけながら該基板面のパ
   ターン形成領域上を該パターン形成領域より広く集束イ
   オンビームで反復走査して該ビーム走査領域に該化合物
   ガスの分解生成物を堆積する工程と、 該パターン形成領域の外に堆積された分解生成物を該集
   束イオンビームによるイオンビーム・エッチングにより
   除去する工程とを含むことを特徴とするパターン形成方
   法。