JPH02963A - パターン修正方法及び装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明はフォトマスクやＸ線マスクのパターンあるい
は半導体集積回路のパターンの一部を修正するパターン
修正方法及び装置に係わシ、特に集束イオンビームを用
いたパターン修正方法及び装置に関する。

（従来の技術） 半導体装置を製造する過程において集積回路のパターン
を転写するためにフォトリングラフィ技術あるいはＸ線
リソグラフィ技術が用いられている。これらのリングラ
フィ技術においてはそれぞれフォトマスクあるいはＸ線
マスクが用いられる。

これらのマスクは同様な構造であシ光あるいはＸ線が透
過する基板上にそれらが透過しない物質によって転写す
るためのパターンが描かれている。

第５図はこのようなフォトマスクの一例を示すもので、
光が透過するガラス基板（５１）上に光が透過しないＣ
ｒからなる所望のパターン（Ｓ２）が形成されている。

このようなフォトマスクにおいて、例えば同図に示すよ
うにＣｒのパターン部分（５２）に余分な部分（黒欠陥
）　（５３）や欠けている部分（白欠陥）　（５４）６
（あると誤ったパターンが転写されるため、これらの部
分を修正する必要がある。このような修正はＸ線マスク
においても必要である。

変更及び修正することが必要である。これは、回路内の
配線の一部を切断したシ、あるいは接続して行う。近年
増々高集積化する集積回路においては配線の幅及び配線
間の距離は狭くなシ、これら配線の切断及び接続を行う
ためにはサブミクロンの加工ができなければならない。

そこでこれらの修正のために第６図に示すような集束イ
オンビームを用いた修正装置が用いられている。この装
置は同図に示すように集束イオンビーム装置（４）を有
し、この集束イオンビーム装置で発生した集束イオンビ
ームを試料室（１）内の試料台（２）上に載置した試料
（３）に照射する。例えば第５図に示したフォトマスク
の黒欠陥部（５３）を除去したシ、あるいは第７図に示
すような半導体基板（７０）上に酸化膜（７１）を介し
て配線（７２）を形成してなる集積回路の不要配線部を
除去するような場合には、これらの部分に集束イオンビ
ームを照射し、スパッタリングを利用したエツチング技
術によりこれらを除去する。また第５図に示したフォト
マスク上の白欠陥部（ヌ）を修正する場合には、この欠
陥部に例えば炭素と水素を含有するガス例えばエチレン
ガスをノズル（７）から噴射するとともに、集束イオン
ビームを照射する。このときエチレンガスが分離し、炭
素が上記欠陥部に堆積するため、これ罠より欠陥の修正
がなされる。

また集積回路における配線間の接続やパッド形成の場合
についても同時にノズル（７）からガス状の金属化合物
、例えばｗ（ｃｏ　）ａを第８図に示すように２つの配
線（７２）と（７３）の間に吹きつけ、そこに集束イオ
ンビームを照射する。集束イオンビームを照射するとｗ
（ｃｏ　）ａはＷとｃｏとに分解され、イオンと一部を
照射した場所にＷ金属が堆積する。

従って、これにより配線（７２）、（７３）間をＷ（７
５）で接続することができる。

（発明が解決しようとする課題） ところが、このような集束イオンビームを用いたパター
ン修正装置を用いて薄膜を堆積しパターンを修正する場
合、以下のような問題点があった。

■　集積回路の一部を修正あるいは変更するために、集
束イオンビームを用いた金属堆積技術により配線間を接
続する場合、第９図に示すように所望の配線（７２）、
（７３）間に別の配線（７４）が露出していると、この
配線まで接続してしまい、所望の配線のみを接続するこ
とができなかった。

■　また上記薄膜堆積時においては、ガスの分解による
薄膜堆積と同時にイオンビームによるスパッタリングも
起っている。スパッタ率（入射イオン数に対する放出原
子数の比）は入射イオンエネルギーが２０〜１００ｋｅ
Ｖで最大になる（入射イオン種に依存）。上記修正装置
においては充分な修正精度（すなわち小さなイオンビー
ム径）を得るために、約２０ｋｅｖ以上にイオンを加速
している。このためスパッタ率がほぼ最大のイオンエネ
ルギーで使用されておシ、正味の薄膜堆積率が低い。従
って堆積時間が長く薄膜堆積による修正に長い時間を必
要としていた。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、集束イオンビームを用いたパターン修
正において、所望の配線間に別の配線が露出していても
、所望の配線のみを接続できる方法及び装置を提供する
ことにある。

また本発明の他の目的はスパッタリングモードの一部を
変更あるいは修正するために集束イオンビームによる金
属堆積技術を用いて所望の配線間を接続する際、接続し
ようとする配線間に別の配線が露出していて所望の配線
のみを接続できない場合に１試料上にガス状の金属化合
物と、酸素又は過酸化水素を同時に吹きつけ、そこに集
束イオンビームを照射して先ず、露出している別の配線
を絶縁物である金属酸化物で被覆し、その後に所望の配
線間を接続するようにしたものである。またこの時、吹
きつける酸素分子に電子ビームを照射して分子を活性化
あるいは原子状にすることにより金属との反応を促進さ
せ、金属酸化物の堆積速度を速めるようにしたものであ
る。

提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明は、集積回路（作用） 絶縁物である金属酸化物を堆積したい試料上にノズルよ
シガス状の金属化合物を吹き付け、且つこれに集束イオ
ンビームを照射すると金属化合物が分解し、金属が分離
し試料上に残るので、そこへ別のノズルよシ酸素を吹き
付けると金属と酸素とが化合して試料上に金属酸化物が
堆積する。その際、酸素ノズルの出口付近に電子ビーム
を照射すると、酸素分子が活性化あるいは分解して酸素
原子となシ金属の酸化反応が促進される。このように金
属化合物ガスに集束イオンガスを照射することにより、
所望の領域に絶縁物である金属酸化物を堆積することが
できる。絶縁物を堆積した後は従来技術により金属を堆
積し、配線間の接続等を行う。

積モード時に試料の電位を切シ換え、例えばスパッタリ
ングモード時は試料をゼロ電位（接地）にし、そして薄
膜堆積時には試料をイオン加速電圧よりｌｋＶ程度低い
電位にすると、スパッタリングモード時は従来と同じイ
オン加速エネルギー（２０〜５　Ｑ　ｋｅＶ）であるが
、薄膜堆積時は試料に入射するイオンのエネルギーはｌ
　ｋｅＶ程度・となシイオン入射エネルギー２０〜５Ｑ
ｋｅＶの場合よシもスパッタ率ｉ１／２〜１／１０程度
になる。薄膜堆積モード時に薄膜堆積と同時にスパッタ
リングも起きているのでスパッタ率が小さくなれば正味
の薄膜堆積率は大きくなることがら修正速度も遠くなシ
、従来よりも速く修正することができる。尚、上記のよ
うに薄膜堆積モード時に試料の電位をプラスにしても、
修正のためには充分に小さなビーム径が得られる。

（実施例） 以下本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。

第１図および第２図は本発明のパターン修正方法及びそ
れを実施するための集束イオンビームを用いたパターン
修正装置を示すもので、（１）は試料室であシ、その中
には試料台（２）が設置されている。この試料台（２）
上には試料（３）が載置される。

また試料室（１）には試料（３）に集束イオンビームを
照射するための集束イオンビーム装置（４）、金属化合
物として例えばＳｉ化合物（Ｓ　ｉ　（ＣＨｓ　）４　
）を吹き付けるノズル（５）、酸素を吹き付けるノズル
（６）、金属化合物としてｗ（ｃｏ　）ａを吹き付ける
ノズル（７）および上記酸素ノズル（６）から吹き出さ
れた酸素に電子ビームを照射する電子銃（８）が取シ付
けられている。

このような装置を用いて、例えば第３図に示すような半
導体基板（例えば５ｔｔｓ板）（１）上に酸化膜（例え
ば８ｉ０．）Ｏｊを介して配線器〜Ｑ４が形成された集
積回路パターンの所望の配線＠と（至）間を接続するも
のとする。この場合接続しようとする配線間に別の配線
（ハ）が露出していて通常の方法では配線（２）とｃ２
４のみを接続できない。そこで本発明ではまず試料室（
１１にある試料（３）上にノズル（５）よシＳｉ化合物
（８ｉ（ＣＨｓ）ａ）を吹き付け、またノズル（６）よ
シ酸素を吹きつける。またその時、酸素を活性化するた
めにノズル（６）の出口付近に電子銃（８）より電子ビ
ームを照射する。これにより試料（３）上には５ｉ（Ｃ
Ｈｓ）ａと活性化した酸素が吹きつけられる。そこに集
束イオンビーム装置（４）よシガリウム集束イオンビー
ムを照射する。すると、ノズル（５１から吹きつけられ
たＳ　ｉ　（ＣＨ３）ａは試料上に吸着し、そこへ集束
イオンビームが照射されることにより８ｉと（ＣＩ（３
）４とに分解され、同時にノズル（６）より活性化した
酸素が吹きつけられることによ［、Ｓｉと酸素が反応し
第３図に示すように配線（ハ）上にＳ　ｉ　０２Ｑ９が
堆積する。これにより、接続する配線＠と０４１の間に
ある別の配線（ハ）上をＳｉｎ、（ハ）で被覆すること
ができる。従ってこの後にノズル（力よりＷ（Ｃｏ）ａ
を試料上に吹き付け、かつ集束イ、オンビームを照射す
ると、Ｗ（２１１９を堆積させ配線＠とＣ）４を接続す
ることができる。こうして従来技術ではできなかった配
線の接続を本発明により行うことができた。

なお、上記実施例において電子ビームは酸素分子が吹き
出すノズルの出口付近にのみ照射して酸素分子のみを活
性化することが必要である。何故ならば別のノズルから
吹き出す金属化合物に電子ビームを照射すると金属化合
物は気相中で分解してしまい金属の堆積範囲が広がシ所
望の範囲以外の場所に堆積することになるからである。

また、上記酸素の代わシに過酸化水素を用いても酸素と
同様に金属酸化物を堆積できる。

実施例を説明するための図である。ステージ（４１）の
上に絶縁体（４りを介して試料台（２）がセットされる
。

試料台（２１は高圧電源（４３）Ｋ接続されておシ、こ
の電源内のスイッチの切換えによりスバッタリングモー
ド時は、接地電位（ゼロ電位）に保持され、又薄膜堆積
モード時には、所定のプラスの電位に保持される。従っ
て例えば薄膜堆積モード時に集束イオンビームの加速エ
ネルギーを３０ｋｅｙに設定するとともに試料台（２）
の電位を２９ｋＶに設定すると、試料（３）へのイオン
の入射エネルギーを１　ｋｅＶとすることができスパッ
タ率を小さくすることができる。

本装置ではイオン源としてＧａを用い、スパッタリング
モード時にイオン加速電圧を３０ｋＶＫするとともに試
料台を０ＶＫｔ、てスパッタ率が＃ミぼ最大になるよう
設定する一方、薄膜堆積モード時には試料台を２９ｋＶ
にしてイオン入射エネルギーをｌ　ｋｅＶにした。その
結果、薄膜堆積モード時にスパッタ率を約１／３にする
ことができたイオン入射エネルギーが３　Ｑ　ｋｅＶ　
（従来装置）の時、正味の堆積率は約３　ａｔｏｍｓ／
ｉｏｎであり、またこのエネルギーの時のスパッタ率は
約５　ａｔｏｍｓ／ｉｏｎであることより、真の堆積率
は３−４−５　＝　Ｂ　ａｔｏｍｓ／ｉｏｎとなる。試
料の電位が２９ｋｖ、すなわち入射イオンのエネルギー
がｌ　ｋｅＶの場合、スパッタ率が５　Ｘ　１／３ａｔ
ｏｍｓ／ｉｏｎとなるため、正味の堆積率は８−５刈／
３〜５　ａｔｏｍｓ／ｉｏｎとなシ、従来の２倍の堆積
率が得られ、薄膜堆積モード時における修正速度が２倍
になった。尚、本装置においては、モード切換回路（４
４）Ｋよシスバッタリングモードから薄膜堆積モードへ
の切換により、電源の切換と同時にノズル（７）の弁の
開閉も行うようになっている。すなわち薄膜堆積モード
への切換えにより、ノズル（７）の弁が開きガスが噴出
するとともに試料台（２）の電位がプラスになる。また
、スパッタリングモードへの切換えによりノズル（７）
の弁が閉まシガスが止まるとともに試料台（２）の電位
はＱＶとなる。

と、集積回路の一部を変更するために配線を接続する際
、所望の配線間に別の露出した配線があったとしても本
発明により、先ず所望の配線間にある別の配線上に絶縁
物を堆積し、次に所望の配線間に金属を堆積することに
よって従来技術では不装置の構成図、第７図および第８
図はパターン修正過程を説明するための図、第９図はパ
ターン修正における問題点を説明するための図である。

１・・・試料室、２・・・試料台、３・・・試料、４・
・・集束イオンビーム装置、５，６．７・・・ノズル、
８・・・電子銃、２２〜２４・・・配線、２５・・・絶
縁物、４３・・・高圧電源、４４・・・モード切換スイ
ッチ。

ツタリングモード時と薄膜堆積モード時に試料の電位を
切換えることができ、従来よシ速く修正す代理人　弁理
士　　則　近　憲　佑 同　　松山光速 第１図および第２図は本発明のパターン修正方法及び装
置の一実施例を説明するための図、第３の一実施例を説
明するための図、第５図はフォトマスクにおける欠陥を
説明するための図、第６図は従来の集束イオンビームを
用いたパターン修正第３図 第２図 第 図 第 図 第 図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定のパターンが形成された試料にガス状の金属
   化合物を吹き付けるとともにパターン修正が必要な所望
   の部分に集束イオンビームを照射し、前記金属化合物か
   ら分離した金属薄膜を堆積させてパターンを修正するパ
   ターン修正方法において前記パターン修正が必要な部分
   に前記金属薄膜を堆積するに先立ってガス状の金属化合
   物と、酸素又は過酸化水素を吹き付けるとともに集束イ
   オンビームを照射して金属酸化物を堆積して前記金属薄
   膜と他のパターンとの間を絶縁するようにしたことを特
   徴とするパターン修正方法。
2. （２）酸素又は過酸化水素に電子ビームを照射するよう
   にしたことを特徴とする請求項１記載のパターン修正方
   法。
3. （３）所定のパターンが形成された試料が設置される試
   料室内にガス状の金属化合物を導入するための手段と、
   前記試料室内の試料の所望の部分に集束イオンビームを
   照射する集束イオンビーム装置とを備え、前記集束イオ
   ンビームの照射により前記金属化合物から分離した金属
   薄膜を堆積してパターンを修正するパターン修正装置に
   おいて、前記パターン修正が必要な部分に前記金属薄膜
   を堆積するに先立って絶縁膜を堆積するよう前記試料室
   内にガス状の金属化合物および酸素又は過酸化水素を導
   入する手段を設けたことを特徴とするパターン修正装置
   。
4. （４）酸素又は過酸化水素に電子ビームを照射する電子
   銃を備えたことを特徴とする請求項３記載のパターン修
   正装置。
5. （５）所定のパターンが形成された試料の所望の部分に
   集束イオンビームを照射しスパッタリングにより不要パ
   ターンを除去する一方、前記試料にガス状の金属化合物
   を吹き付けるとともに前記集束イオンビームを照射し、
   前記金属化合物から分離した金属薄膜を堆積させてパタ
   ーンを修正するパターン修正方法において、前記スパッ
   タリングモード時と薄膜堆積モード時とで異なった電位
   を前記試料印加する、ことを特徴とするパ ターン修正方法。