JPH0427539B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路のマスクの欠陥等の
微細回路パターンを有する基板上の修正個所を微
小スポツトの集束イオンビーム照射によつて修正
するイオンビーム加工装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、半導体集積回路（IC）は微細化・高集
積化が著しく進み、配線パターンの寸法は3μｍ
から2μｍへと移行しつつあり、数年後には１〜
1.5μｍ回路パターンの実現が予測されている。こ
れに伴い、マスクに発生する欠陥の修正について
も、高度の技術が要望される。

第１図、第２図にフオトマスクの縦断面とその
平面を示す。これらの図に示されるフオトマスク
は、ガラス基板１の上にCrなどの金属材料、酸
化鉄のごとき金属化合物材料など、露光用の光に
対する透過率の低い材料の薄膜（厚さ約100〓〜
約1000〓）を蒸着し、フオトエツチング技術によ
り所望の配線パターン（以下、回路パターンと略
称）３を形成している。なお、第１図中、Ａは回
路パターンの間隔、Ｂは回路パターンの幅であ
る。このようなフオトマスクには、パターン形成
工程等で黒点欠陥４，５および白点欠陥６が発生
するのが普通である。これは主としてフオトエツ
チング工程における異物の介在による。前記黒点
欠陥４，５は、この例では金属Crが本来存在し
てはならない場所に存在するものである。前記白
点欠陥６は、本来存在すべき場所の金属Crが欠
落したものである。このような欠陥のフオトマス
クをそのまま使用すれば、この欠陥がそのままウ
エハ上の素子パターンに転写され、ICの不良を
生じる。２種の欠陥のうち黒点欠陥４，５の方が
数が多い。この欠陥に対する修正方法としては現
在レーザ加工法によるものが主流を占めている。

第３図に従来技術であるレーザによるマスク修
正装置の概略を示す。

この従来技術では、レーザ発振器８から出たレ
ーザビーム９は反射ミラー１０により反射され、
半透過ミラー１１を通過した後、レンズ１２で集
光され、微動載物台１３の上に設置されたフオト
マスク１４上の黒点欠陥１５に照射され、黒点欠
陥１５を除去する。ハーフミラー１６、照射光源
１７、凹面ミラー１８、コンデンサレンズ１９か
らなる照射光学系は、試料表面を証明するための
ものである。また、レンズ２０，２１よりなる観
察光学系は、試料をかんさつし、これにより微動
載物台１３を動かして黒点欠陥１５の位置を調節
し、集光されたレーザ９′が黒点欠陥１５に正確
に照射されるようにするものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、3μｍ回路パターンの配線を修正す
るためには、修正程度、すなわち修正時に除去さ
れた部分の寸法精度は±1μｍが要求され、これ
には集光したレーザスポツト径として1μｍ以下
が必要となる。これは、短波長レーザを用いるこ
とにより十分対応できる。

しかしながら、レーザビームによるスポツト径
の微細化には回折限界のため下限があり、0.5μｍ
程度が限界であると考えられる。これはレーザに
よる集束の限界であり、レーザ加工によるマスク
修正技術によつては、より微細なパターンに対応
できないことを示す。すなわち、１〜1.5μｍ回路
パターンおよびそれ以下の配線のICにおいては、
マスクの欠陥は0.3〜0.5μｍ以上のものが欠陥と
され、最小修正単位はこれ以下のものが要求され
る。しかし、前述のごとき集束限界のため、従来
のレーザ加工技術ではこれに対応できないことが
わかる。

以下の説明は、可視・紫外光を用いた露光の為
のフオトマスクの修正についてである。回路パタ
ーンの微細化が進めば、回折・散乱などの問題を
有する光によるフオトエツチング技術にては精度
の良い微細加工ができないため、回折・散乱の少
ないＸ線や、平行束のイオンビームによる露光が
用いられると考えられる。

第４図１〜５にＸ線露光用マスクの一例を示
す。まず、第４図１に示すごとく、厚さ数100μ
ｍ程度のSi基板２３上に厚さ数μｍのパリレン２
４を形成し、さらにその上に厚さ数100〓のCr薄
膜２５、その上にＸ線の吸収体として厚さ数1000
〓のAu薄膜２６を形成する。この上にさらに厚
さ数1000〓程度にPMMAレジスト２７を塗布す
る。ついで、電子ビーム露光機による描画によ
り、この上に必要な回路パターンを描画露光し、
現像処理を行なうと、PMMAレジスト２７にあ
らわれた溝２８，２９を用い、リフトオフ法によ
り第４図３に示すような厚さ約1000〓のCr30の
回路パターンが形成される。すなわち、第４図２
に示す状態に対して、上面よりCr30を厚さ約
1000〓に蒸着した後、PMMAレジスト２７を剥
離液で処理して剥離すれば、PMMAレジスト２
７の上に乗つているCrはPMMAレジスト２７と
ともに除去され、Cr30のパターンが生じる。こ
の後、このCr30の薄膜レジストとしてイオンビ
ームエツチングを行ない、Cr30のない部分の
Au26の薄膜を除去し、第４図４に示すものを形
成する。さらに、背面からSi基板２３を大きくエ
ツチングし、指示に必要な部分のみを残す。この
ようにすれば、第４図５に示すように必要な部分
のみＸ線の吸収体であるAu26の約1000〓の薄膜
とパリレン２４のみを残し、且つSiの支持部分２
３′により支えられたＸ線用のレジストが製作さ
れる。

次に第５図にコリメートされたイオンビームに
よる露光用のマスクの一例を示す。

この第５図に示すマスクは、支持膜３１、イオ
ン吸収体３２、スペーサ３３とで構成されてい
る。その支持膜３１には、通過するイオンビーム
の散乱をできるだけ小さくするような材料が用い
られる。例えば、上下方向に結晶軸を有する単結
晶シリコン薄膜であり、これは上下方向からコリ
メートされたイオンビームを照射するとき、イオ
ンビームの入射方向とSi支持膜の結晶軸方向を一
致させれば、チヤネリングにより入射イオンビー
ムの大部分が通過し、散乱されるイオンはきわめ
て少ないことを利用している。別の例では、きわ
めて薄く堅い材料の支持膜が用いられる。例え
ば、パイレツクスの型に張られた厚さ数100〜数
1000〓のAl₂O₃の薄膜でイオンビームを通過させ
るものである。前記支持膜３１の下部に、イオン
吸収体３２として、たとえばAuの薄膜が形成さ
れ、これに回路パターンが形成される。その方法
はＸ線用マスクと同様でPMMAなどのレジスト
の電子ビーム露光等による描画と、それに伴うエ
ツチングによる。

以上、Ｘ線露光用マスクと、コリメートされた
イオンビーム露光用のマスクとについて述べた。
これらのマスクにおいても、PMMA等のレジス
トの露光・現像が必要であり、この工程中で異物
により欠陥が発生することはまぬがれ得ない。

Ｘ線露光・イオンビーム露光は、1μｍ以下の
回路パターンに適用されると予想されるが、これ
らのマスクにおいても欠陥が存在し、0.2μｍない
しそれ以下の修正精度が要求される。これに対し
て、レーザ加工法による修正が適用できないこと
は前に述べたことからも明らかである。

本発明の目的は、前記従来技術の課題を解決す
べく、１〜1.5μｍないしは1μｍ以下の微細回路パ
ターンのICを製作するためのマスク等の微細回
路パターンを有する基板上の修正個所の修正を、
正規の微細回路パターンにダメージを及ぼすこと
なく、高精度に、且つ十分に実用的な生産性をも
つて行なううるイオンビーム加工装置を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕 即ち、本発明は、上記目的を達成するために、
真空容器内に試料室を形成し、該試料室内に微細
回路パターンを有する基板を載置する載置台を設
け、液体金属イオン源等の高輝度イオン源と、該
高輝度イオン源から高輝度イオンビームを引出す
引出し電極と、該引出し電極から引き出された高
輝度イオンビームをサブミクロン径の微小スポツ
トに集束させる荷電粒子光学系と、前記微細回路
パターンを有する基板へ該集束イオンビームを照
射・停止させるブランキング電極手段と、前記集
束イオンビームの照射方向を制御する偏向電極と
を前記真空容器内に設置し、前記基板から発生す
る２次荷電粒子を検出する２次荷電粒子検出器を
設け、該２次荷電粒子検出器から検出される２次
荷電粒子の信号に基づいて前記基板表面のSIM画
像をデイスプレイ画面上に拡大表示すると共に該
デイスプレイ画面上に２次元的に寸法及び位置を
制御可能な可変範囲表示を表示し、前記デイスプ
レイ画面上において表示された修正個所の２次荷
電粒子画像を前記可変範囲表示で囲むように範囲
の寸法及び位置を２次元的に制御して可変範囲の
２次元的な寸法及び位置の情報を出力する走査型
イオン顕微鏡観察装置を設け、該走査型イオン顕
微鏡観察装置から得られる可変範囲の２次元的な
寸法及び位置の情報に基づいて前記偏向電極を制
御して前記修正個所に前記微小スポツトの集束イ
オンビームを走査照射して修正加工する修正加工
手段を設け、前記走査型イオン顕微鏡観察装置の
デイスプレイ画面上に基板表面のSIM画像を拡大
表示する際には、前記基板上の微細回路パターン
にダメージを発生させないように前記照射される
集束イオンビームを制御する制御手段を設けたこ
とを特徴とするイオンビーム加工装置である。ま
た、本発明は、前記イオンビーム加工装置におい
て、前記集束イオンビームの微小スポツトの寸法
を適合させるように、開口を制御するアパーチア
制御手段を設けたことを特徴とするイオンビーム
加工装置である。

〔作用〕

上記構成により、走査型イオン顕微鏡観察装置
において、デイスプレイ画面上に基板表面のSIM
画像を拡大表示すると共に該デイスプレイ画面上
に２次元的に寸法及び位置を制御可能な可変範囲
表示を表示し、前記デイスプレイ画面上において
表示された修正個所の２次荷電粒子画像を前記可
変範囲表示で囲むように範囲の寸法及び位置を２
次元的に制御して可変範囲の２次元的な寸法及び
位置の情報を出力するようにしたので、修正個所
の範囲の決定を正確に、且つ容易に行なうことが
でき、その結果サブミクロン径の微小スポツト集
束イオンビームにより１〜1.5μｍないしは1μｍ以
下の微細回路パターンにダメージを及ぼすことな
く、精度よく修正を行なうことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第６図に示す装置は、架台３７、真空容器を構
成する鏡筒３９と試料室４０、該試料室４０に連
設された試料交換室４１、真空排気系、試料であ
るマスクの載物台５５、液体金属イオン源６５、
コントロール（バイアス）電極６６、イオンビー
ムの引出し電極６７、アパーチア６９、静電レン
ズ７０，７１，７２、ブランキング電極７３、ア
パーチア７４、偏向電極７５，７６、フイラメン
ト用電源７７、コントロール電極用電極７８、引
出し電極用電源７９、静電レンズ用電源８０，８
１、高圧電源８２、ブランキング電極用電源８
３、偏向電極用電源８４、電源の制御装置８５、
試料室４０内に挿入された２次荷電粒子検出器８
６、SIM（走査型イオン顕微鏡）観察装置８７、
イオンビームの電荷によるスポツトの乱れを防ぐ
手段８９とを備えている。

前記架台３７は、エアサポート３８により防震
措置が施されている。

前記試料室４０および試料交換室４１は、前記
架台３７の上に設置され、試料室４０の上に鏡筒
３９が設置されている。

前記試料室４０と鏡筒３９とは、ゲートバルブ
４３で仕切られており、試料室４０と試料交換室
４１とは、他のゲートバルブ４３で仕切られてい
る。

前記真空排気系は、オイルロータリポンプ４
７、オイルトラツプ４８、イオンポンプ４９、タ
ーボ分子ポンプ５０、バルブ５１，５２，５３，
５４とを有して構成されている。この真空排気系
と前記鏡筒３９、試料室４０、試料交換室４１と
は真空ポンプ４４，４５，４６を介して接続さ
れ、これら鏡筒３９、試料室４０、試料交換室４
１を10^-5torr以下の真空にしうるようになつてい
る。

前記載物台５５には、回転導入端子６１，６
２，６３を介してＸ、Ｙ、Ｚ方向の移動マイクロ
メータ５６，５７，５８が取付けられ、かつθ方
向の移動リング５９が設けられており、載物台５
５はこれら移動マイクロメータ５６，５７，５８
と移動リング５９とによりＸ、Ｙ、Ｚ方向の微動
および水平面内における回転角が調整されるよう
になつている。

前記載物台５５の上には、試料台６０が設置さ
れ、該試料台６０の上に試料であるマスクが設置
されるようになつている。そして、試料台６０は
試料引出し具６４により試料室４０と試料交換室
４１間を移動しうるようになつており、試料交換
時にはゲートバルブ４３を開け、試料台６０を試
料交換室４１に引出し、ゲートバルブ４３を閉
じ、試料交換室４１の扉を開け、試料を交換・載
置し、扉を閉め、試料交換室４１の予備排気を行
なつてからゲートバルブ４３を開け、試料台６０
を試料室４０に入れるようになつている。なお、
第６図において試料は符号９０で示す。

前記液体金属イオン源６５は、鏡筒３９の頭部
に、試料室４０に対峙して設けられている。この
液体金属イオン源６５の第７図に示すものは、絶
縁体で作られたベース６５０、該ベース６５０に
Ｕ型に取付けられたフイラメント６５１，６５
２、タングステン等で作られ、且つ両フイラメン
ト６５１，６５２の先端部間にスポツト溶接等で
取り付けられた鋭いニードル６５３、該ニードル
６５３に取付けられたイオン源となる金属６５４
とを有して構成されている。イオン源となる金属
６５４としては、Ga、In、Au、Bi、Sn、Cu等
が用いられる。また、前記フイラメント６５１，
６５２はその電極６５１′，６５２′を通じて第６
図に示すように、高圧電源８２に接続されたフイ
ラメント用電源７７に接続されている。

前記コントロール電極６６は、液体金属イオン
源６５の下位に設置され、且つ高圧電源８２に接
続されたコントロール電極用電源７８に接続され
ており、このコントロール電極６６の設置位置に
低い正負の電圧を印加し、イオンビームである電
流を制御する。

前記イオンビームの引出し電極６７は、コント
ロール電極６６の下位に設置され、且つ高圧電圧
８２に接続された引出し電極用電源７９に接続さ
れている。そして、前記液体金属イオン源６５の
フイラメント６５１，６５２に電流を供給し、
10^-5torr以下の真空中において加熱溶融した上
で、引出し電極６７に数10KVの負の電圧を印加
すると、液体金属イオン源６５のニードル６５３
の先端部の極めて狭い領域から高輝度イオンビー
ムが引出される。なお、第６図中に高輝度イオン
ビームを符号６８で示し、またスポツトを符号６
８′で示す。

前記アパーチア６９は、引出し電極６７の下位
に設置されており、引出し電極６７により引出さ
れた高輝度イオンビームの中央部付近のみを取出
すようになつている。

前記静電レンズ７０，７１，７２の組は、アパ
ーチア６９の下位に配列され、且つ高圧電源８２
に接続されたレンズ用電源８０，８１に接続され
ている。これらの静電レンズ７０，７１，７２
は、アパーチア６９により取出された高輝度イオ
ンビームを試料９０上に0.2μｍ程度の微小スポツ
ト径で集束するようになつている。

前記ブランキング電極７３は、静電レンズ７２
の下位に設置され、且つ制御装置８５に接続され
たブランキング電極用電源８３に接続されてい
る。このブランキング電極７３は、極めて速い速
度で集束イオンビームを試料９０に向かう方法と
直交する方向に走査させ、ブランキング電極７３
の下位に設置されたアパーチア７４の外にはず
し、試料９０への微小スポツトの集束イオンビー
ムの照射を高速で停止させるようになつている。

前記アパーチア７４は、ブランキングアパーチ
アの役目をすると共に、高輝度イオンビームの微
小スポツト径を決める役目もし、微小スポツトの
イオンビームを試料９０面上に投影結像させるよ
うになつている。

前記偏向電極７５，７６の組は、アパーチア７
４の下位に設置され、且つ制御装置８５に接続さ
れた偏向電極用電源８４に接続されている。この
偏向電極７５，７６は、前記静電レンズ７０，７
１，７２で集束された微小スポツトのイオンビー
ムをＸ、Ｙ方向に偏向させると共に黒点欠陥を修
正するときには、試料（マスク）９０の黒点欠陥
を走査するようになつている。

前記液体金属イオン源６５のフイラメント用電
源７７、コントロール電極用電源７８、イオンビ
ームの引出し電極用電源７９、レンズ用電源８
０，８１に電圧を印加する高圧電源８２には、数
10KVのものが使用される。

前記制御装置８５は、ブランキング電極用電源
８３および偏向電極用電源８４を通じて、ブラン
キング電極７３および偏向電極７５，７６を一定
のパターンに従つて作動するようになつている。

前記２次荷電粒子検出器８６は、試料室４０内
において試料に向かつて設置され、試料９０に微
小スポツトのイオンビームが照射されたとき、試
料９０から出る２次電子または２次イオンを受止
め、その強度を電流の強弱に変換し、その信号を
SIM観察装置８７に送るようになつている。

前記SIM観察装置８７は、ブラウン管８８を備
えている。そして、SIM観察装置８７は偏向電極
用電源８４からイオンビームのＸ、Ｙ方向の偏向
量に関する信号を受け、これと同期させてブライ
ン管８８の輝点を走査し、且つその輝点の輝度を
前記２次荷電粒子検出器８６から送られてくる電
流強度の信号に応じて変化させることにより試料
９０の各点における２次電子放出能に応じた試料
９０の像が得られるSIM、すなわち走査型イオン
顕微鏡の機能により、試料面の拡大観察（ブラウ
ン管８８の画面上に表示された欠陥個所を含む欠
陥領域についてSIM像による観察を行ないうるよ
うにブラウン管８８の画面上に欠陥個所を含む欠
陥領域について拡大されて表示される。）を行な
いうるようになつている。

前記イオンビームの電荷によるスポツトの乱れ
を防ぐ手段８９は、偏向電極７６と試料間に設置
されている。このスポツトの乱れを防ぐ手段８９
の第８図に示すものは、イオンビームの通過方向
と交差する方向に電子シヤワ８９０，８９１を対
向装置しており、各電子シヤワ８９０，８９１は
カツプ型の本体８９２、その内部に設けられたフ
イラメント８９３、本体８９２の開口部に設けら
れた格子状の引出し電極８９４とを有して構成さ
れている。そして、各電子シヤワ８９０，８９１
はフイラメント８９３から引出し電極８９４によ
り100V程度の加速電圧で電子流８９５を引出し、
該電子流８９５をイオンビームの通過する空間に
放出し、イオンビームに負電荷を与えて中和する
ようになつている。この第８図中、符号６８はイ
オンビーム、７５，７６は偏向電極、９０は試料
を示す。

次に、第６図ないし第９図１〜４に関連して前
記実施例の欠陥修正装置の作用とともに本発明の
欠陥修正方法の一実施態様を説明する。黒点欠陥
をもつたマスク、すなわち試料９０を試料交換室
４１内において試料台６０の上に載置し、ついで
試料交換室４１を密閉し、真空排気系により予備
排気を行なつた後、試料引出し具６４を介して試
料室４０に入れ、載物台５５の上に載置する。

ついで、真空排気系により鏡筒３９と試料室４
０内を10^-6torr程度に真空引きし、その真空状態
に保つ。

次に、高圧電源８２および制御装置８５を作動
させ、液体金属イオン源６５のフイラメント用電
源７７、コントロール電極用電源７８、イオンビ
ームの引出し電極電源７９、偏向電極用電源８４
を通じて、液体金属イオン源６５のフイラメント
６５１，６５２の電極６５１′，６５２′、コント
ロール電極６６、イオンビームの引出し電極６
７、静電レンズ７０，７１，７２、偏向電極７
５，７６にそれぞれ電圧を印加する。

そして、当初はコトロール電極６６と引出し電
極６７とにより液体金属イオン源６５のニードル
６５３を通じてイオン源となる金属６５４から数
KV以下の低い加速電圧のイオンビーム６８を引
出し、そのスポツト６８′により試料９０を走査
するとともに、移動マイクロメータ５６，５７，
５８およびθ方向移動リング５９を介して載物台
５５をＸ、Ｙ、Ｚ方向およびθ方向に移動させ、
偏向電極用電源８４からの信号と２次荷電粒子検
出器からの信号とによりSIM観察装置８７のブラ
ウン管８８の画面上に、第１５図に示すように試
料９０の表面（欠陥個所を含む欠陥領域）につい
て拡大表示し、試料中の黒点欠陥（欠陥個所）を
観察する。

そして、前記移動マイクロメータ５６，５７，
５８およびθ方向移動リング５９を作動させ、第
９図１に示す回路パターン９１に付着されている
黒点欠陥９２を、第９図２に示すようにアパーチ
ア７４の投影結像された微小スポツトのイオンビ
ームの走査範囲９３にほぼ合わせる。即ち、後述
するように、微調整は寸法可変のアパーチヤ６８
３の調整または偏向電極７５，７６およびブラン
キング電極７３の制御によつて行ないうることは
明らかである。このように、SIM観察装置８７の
ブラウン管８８の画面上に、黒点欠陥９２（欠陥
個所）が表示されるように、前記移動マイクロメ
ータ５６，５７，５８およいθ方向移動リング５
９を作動させればよい。これにより、ブラウン管
８８の画面上で、第９図２に示すように黒点欠陥
９２（欠陥個所）に微小スポツトのイオンビーム
を照射できるように、寸法可変のアパーチヤ６８
３の調整または偏向電極７５，７６およびブラン
キング電極７３の制御を行ないうることができ
る。

ついで、イオンビームの引出し電極６７に数
10KVの負の電圧を印加し、液体金属イオン源６
５のニードル６５３の先端部の極狭い領域からイ
オンビーム６８を引出し、コントロール電極６６
により低い正負の電圧を印加して電流を制御し、
前記イオンビーム６８をアパーチア６９により中
央部付近のみを取出し、静電レンズ７０，７１，
７２により微小スポツトに集束、偏向電極７５，
７６によりＸ方向およびＹ方向に偏向させつつ
（走査させつつ）試料９０中の黒点欠陥９２にの
みイオンビーム６８の微小スポツト６８′を照射
する。即ち、黒点欠陥９２を修正するに際し、第
９図３に示すように、アパーチア７４の投影結像
された微小スポツト６８′の走査範囲９３を次に
説明するように合わせる。即ち、ブランキング電
極７３および偏向電極７５，７６を制御してｙ方
向の１列目の照射位置ｙ１におけるｘ方向の始点
ｘ１に微小スポツト６８′が位置するようにセツ
トし、ついで微小スポツト６８′を１列目の照射
位置ｙ１においてｘ方向に走査させ、ｘ方向の終
点xmに到達した時点でブランキング電極７３を
作動させ、微小スポツト６８′をアパーチア７４
からはずして試料９０に照射されないようにし、
微小スポツト６８′を終点xmから始点ｘ１に戻
し、ｙ方向にΔy移動させ、１列目の照射位置ｙ
１からｙ方向の２列目の照射位置ｙ２に移し、こ
の位置から微小スポツト６８′を再びｘ方向に走
査させ、以後ｙ方向の最後列の照射位置ynにお
けるスポツト６８′の照射終了まで前述の動作を
繰返して行なうことによつて第９図４に示すよう
に、黒点欠陥９２を除去することができる。

ところで、本発明において対象とするマスクの
黒点欠陥および黒点欠陥と接続されている回路パ
ターンは金属ないしは金属化合物であり、各々が
分離しており、アースされていない。従つて、電
荷をもつた集束イオンビームが入射することによ
り回路パターンに電荷が集積し、後から入射する
集束イオンビームの行路に影響を与える。すなわ
ち、集束イオンビーム６８の微小スポツト６８′
が大きくなつたり、走査させたときに軌道がそれ
たり、あるいは投影結像したアパーチア７４の像
（微小スポツト）の端部が乱れたりして良好な加
工が妨げられる。

そこで、イオンビームの電荷による微小スポツ
トの乱れを防ぐ手段８９の電子シヤワ８９０，８
９１から集束イオンビーム６８に向かつて電子流
８９５を放出し、集束イオンビーム６８に負電荷
を与えて中和する。その結果、空間電荷効果によ
る集束イオンビーム６８の拡がり、微小スポツト
６８′を走査させたときの軌道のずれ、あるいは
アパーチア７４の像の端部の乱れを防止できるの
で、より一層黒点欠陥の修正精度を向上させるこ
とができる。

以上の工程を経て加工修正したマスクを取出す
ときは、鏡筒３９と試料室４０間に設けられたゲ
ートバルブ４２を閉じ、試料室４０と試料交換室
４１間に設けられたゲートバルブ４３を開け、試
料引出し具６４により試料台６０を試料交換室４
１に引出し、ゲートバルブ４３を閉じ、試料交換
室４１の扉を開け、前記加工修正したマスクを取
出し、後工程に送付する。

実際に黒点欠陥を除去した条件を示すと、厚さ
600〓のCrマスクの黒点欠陥に対し、Gaの液体金
属イオン源から引出して加速電圧45KVで加速
し、静電レンズにより0.2μｍφの微小スポツト６
８′に絞り、かつ偏向電極により20μｍ／secの速
度で集束イオンビームのスポツト６８′を走査し
て良好な加工効果を得た。

次に、本発明の異なる色々な実施例について説
明する。まず、真空排気系は前記第６図に示すも
のに限らず、オイルロータリポンプとデイフユー
ジヨンポンプとオイルトラツプとを組合せて構成
してもよく、またオリルロータリポンプとクライ
オポンプとイオンポンプとチタンポンプとを組合
せて構成してもよい。

また、イオン源は第６図および第７図に示す液
体金属イオン源６５に限らず、10^-9torr以下の高
真空で動作する極低温で電界電離型のイオン源を
用いることも可能である。

第１０図に前記極低温の電界電離型のイオン源
を示す。この第１０図に示されたものは、ガス送
出用孔６５６を有する支持部６５５、該支持部６
５５に設けられた金属製のニードル６５７、サフ
アイア等の絶縁体６５９により支持部６５５に対
して電気的に絶縁された引出し電極６５８とを備
えている。前記支持部６５５は、液体ヘリウムの
冷凍器に接続され、支持部６５５とニードル６５
７とは前記冷凍器により液体ヘリウム温度にまで
冷却されている。この支持部６５５に設けられた
孔６５６から希ガス、H₂ガス等のイオン化用ガ
ス６６０が送込まれ、そのガス原子はニードル６
５７の表面に吸着され、高い密度を有するように
なる。そして、引出し電極６５８に電圧が印加さ
れるに伴い、その高電圧によりガス原子がニード
ル６５７の先端部の極めて狭い領域から電界電離
し、イオンビーム６６１として引出される。この
極低温の電界電離型のイオン源は、通常の温度に
よる電界電離型のイオン源に比べてガス原子のニ
ードル先端付近での吸着密度が極めて高いため、
高輝度のイオン源となる。

更に、イオンビームを集束する荷電粒子光学系
は、第６図に示す３枚１組の静電レンズ７０，７
１，７２に限らず、アインツエルレンズを用いる
ことも可能であり、またレンズの枚数も３枚に限
らない。

また、荷電粒子光学系の静電レンズ７０，７
１，７２とブランキング電極７３とアパーチア７
４と偏向電極７５，７６との設置順序も第６図に
示す順序に限らず、様々に変えることができる。

第１１図１，２，３，４に荷電粒子光学系の静
電レンズ７０，７１，７２とアパーチア７４との
色々な実施例を示す。なお、ブランキング電極７
３および偏向電極７５，７６については図示せ
ず、省略する。該第１１図１に示すものは、イオ
ン源６８０の下位にアパーチア６８１を設置し、
その下位にレンズ７００，７０１，７０２の組を
設置しており、アパーチア６８１から出た像をレ
ンズ７００，７０１，７０２により試料９０の上
に結像投影するようにしている。また、第１１図
２に示すものはイオン源６８０の下位に１段目の
レンズ７０３，７０４，７０５の組と、２段目の
レンズ７０６，７０７の組とを間隔をおいて配置
し、これら１段目のレンズ７０３，７０４，７０
５の組と２段目のレンズ７０６，７０７の組間に
アパーチア６８２を設置している。そして、イオ
ン源６８０から出たイオンビームを１段目のレン
ズ７０３，７０４，７０５により平行ビームの中
央部付近を取出し、その像を２段目のレンズ７０
６，７０７により試料９０の上に結像投影するよ
うにしている。この第１１図２に示すものは、第
１１図１に示すものに比べて集束イオンビームの
より多くの部分を試料９０の照射に用いることが
できる。

次に、第１１図３，４に示すものはイオン源６
８０の下位にズームレンズである１段目のレンズ
７０８，７０９，７１０の組を配置し、その下位
に開口部の寸法可変のアパーチア６８３を設置
し、さらにその下位に２段目のレンズ７１１，７
１２，７１３の組を配置している。そして、第１
１図３ではアパーチア６８３の開口部の寸法ｂを
狭く調節し、集束イオンビームをズームレンズで
ある１段目のレンズ７０８，７０９，７１０によ
りアパーチア６８３の開口部の寸法ｂよりもやや
大き目の寸法ｃに絞込み、アパーチア６８３から
出た像を２段目のレンズ７１１，７１２，７１３
により試料９０の上に寸法ａをもつて投影させて
いる。ついで、第１１図４ではアパーチア６８３
の開口部を第１１図３の寸法ｂよりも広い寸法
b′に調節し、イオンビームを１段目のレンズ７０
８，７０９，７１０で前記寸法b′よりもやや大き
めの寸法c′に絞り、２段目のレンズ７１１，７１
２，７１３により試料９０の上に寸法a′に投影す
るようにしている。これら第１１図３，４に示す
構成によればイオンビームのさらに多くの部分を
試料９０の上に照射させることができる。

なお、アパーチアの開口部は、円形、多角形
等、任意の形状に形成してもよいが、四角形で且
つ寸法可変のものが最も使い易い。

第１２図１，２、第１３図１，２，３、第１４
図１，２，３、第１５図に開口部の寸法を可変と
したアパーチアと、これの使用方法と、黒点欠陥
とアパーチアの開口部との位置および寸法合わせ
に使用する装置とを示す。

その第１２図１，２に示すアパーチアは、水平
面内のＸ方向に対置された第１、第２のスライド
プレート６８５，６８６、Ｙ方向に対置された第
３、第４のスライドプレート６８７，６８８、真
空容器の壁６８４に外部から操作しうるように取
付けられ、且つ第１、第２、第３、第４のスライ
ドプレート６８５、６８６，６８７，６８８にそ
れぞれ連結されたマイクロメータ式の第１、第
２、第３、第４の微動送り手段６８９，６９０，
６９１，６９２とを備えている。前記第１、第２
のスライドプレート６８５，６８６の対向面と、
第３、第４のスライドプレート６８７，６８８の
対向面とは刃型に形成されている。また、第１、
第２のスライドプレート６８５，６８６と第３、
第４のスライドプレート６８７，６８８とは接触
面６９３を介してバツク・トウ・バツクに配置さ
れている。このアパーチアでは、第１、第２の微
動送り手段６８９，６９０を操作することによつ
て、第１、第２のスライドプレート６８５，６８
６がＸ方向に移動するので、開口部のＸ方向の寸
法および位置を微動調整でき、第３、第４の微動
送り手段６９１，６９２を操作することによつて
第３、第４のスライドプレート６８７，６８８が
Ｙ方向に移動するので、開口部のＹ方向の寸法お
よび位置を微動調整することができる。

第１３図１，２，３は、隣合わせの回路パター
ン間の間隔が狭い所に付着した黒点欠陥を除去す
る場合に、前記第１２図１，２を適用した使用例
を示す。すなわち、第１３図１に示すように、隣
合わせの回路パターン９４に付着された黒点欠陥
９６の位置および寸法に合わせて第１２図１，２
に示すアパーチアの第１、第２、第３、第４のス
ライドプレート６８５，６８６，６８７，６８８
を移動させ、調節させたアパーチアの開口部によ
り第１３図２に示すように、黒点欠陥９６を、投
影結像される微小スポツトの照射範囲である矩形
の枠６９４で囲み、この枠６９４内で前記第９図
３に示す要領で制御装置８５により少なくとも偏
向電極用電源８４を介して偏向電極７５，７６を
制御して微小スポツトを走査させ、黒点欠陥９６
を除去し、第１３図３に示すように欠陥のない正
規の回路パターン９４に修正する。

次に、第１４図１，２，３は、回路パターン９
７，９８のうちの、回路パターン９７に大きな黒
点欠陥９９が付着している場合に、第１２図１，
２に示す開口部の寸法可変のアパーチアを使用す
る例を示すもので、大きな黒点欠陥９９の位置お
よび寸法に合わせて矩形の枠６９５を形成しうる
ようにする外は、前記第１３図１，２，３に示す
ものと同様である。

更に、第１５図は第６図に示すSIM観察装置８
７によつて表示されるブラウン管（TVモニタ）
８８に表示される画面を示す。即ち第１５図は、
回路パターンの黒点欠陥と開口部の寸法可変のア
パーチアの開口部との位置および寸法合わせにを
使用するTVモニタ装置を示す。この図に示す装
置は、電子ライン発生ユニツト６９６とTVモニ
ター６９７，８８とを備えている。そして、この
装置では前記第１２図に示す開口部の寸法可変の
アパーチアの、第１、第２、第３、第４の微動送
り手段６８９，６９０，６９１，６９２にポテン
シヨメータ等を連動させ、これからの信号６９８
を電子ライン発生ユニツト６９６に入れ、この電
子ライン発生ユニツト６９６からTVモニタ６９
７に前記アパーチアの第１、第２、第３、第４の
スライドプレート６８５，６８６，６８７，６８
８の位置に信号６９９を送り、この信号に基づ
き、TVモニタ６９７にＸ方向の位置をX₁、X₂
の電子ライン（可変範囲表示）で示し、Ｙ方向の
位置をY₁、Y₂の電子ライン（可変範囲表示）で
表示する。従つて、この装置を使用することによ
り、SIM像として拡大観察される黒点欠陥の位置
および寸法に合わせてアパーチアの開口部（集束
イオンビームの微小スポツトの照射範囲）を正確
に、且つ容易に調整することができる。

前記アパーチアが投影結像される集束イオンビ
ームの黒点欠陥への微小スポツトの照射範囲の調
整は、電子ライン（可変範囲表示）X₁、X₂と電
子ライン（可変範囲表示）Y₁、Y₂の位置情報に
基づいて、第１２図１，２に示す機械的に行なう
ものに限らず、制御装置８５により偏向電極用電
源８４を介して偏向電極７５，７６を制御して黒
点欠陥に微小スポツトを走査させて行なうように
してもよい。なお、この際、前記したように、制
御装置８５によりブランキング電極用電源８３を
介してブランキング電極７３も制御して併用する
ことも可能である。

また、本発明では前記イオンビームの電極用電
源７９、レンズ用電源７９，８０に代えて、分割
抵抗器を用いる場合もある。

進んで、第１６図、第１７図１，２、第１８図
はイオンビームの電荷によるスポツトの乱れを防
ぐ手段における第８図に示すものに対して異なる
実施例を示す。

その第１６図に示す手段は、電子シヤワ８９
６，８９７を試料９０の表面に向けて設置し、電
子流８９８を試料９０の表面に照射し、イオンビ
ームの照射による試料９０の電荷蓄積を防止しう
るようになつている外は、第８図に示すものと同
様である。

次に第１７図１，２に示す手段は、Ｘ、Ｙ、Ｚ
方向に移動しうるアーム８９８とこれに取付けら
れたプローバ８９９とを備え、アーム８９８をア
ースしている。そして、プローバ８９９を黒点欠
陥１０１を有する回路パターン１００に接触させ
て使用し、試料９０にイオンビーム６８が照射さ
れたとき、その電荷が回路パターン１００、プロ
ーバ８９９およびアーム８９８を通じてアースへ
と流れるようにしている。その結果、試料９０へ
の電荷の蓄積を防止することができる。

さらに、第１８図に示す手段は、試料台６０の
上にマスク基板９０１を設置し、マスク基板９０
１の全面に極めて薄く金属またはIn₂O₂、SnO₂な
どの導電性化合物の薄膜９０３を蒸着し、導電材
製のクランパ９０４で固定する。これにより、試
料であるマスクや、光やＸ線、イオンビームに対
する透過率を全く変えることなく、回路パターン
９０２からの電荷を、導電材製のクランパ９０４
および試料台６０を通じてアースへ流すことがで
き、従つてイオンビームを照射したときの電荷の
蓄積を防止することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、高輝度
イオンビームのサブミクロン径の微小スポツトを
走査照射してデイスプレイ画面上に得られるSIM
像により基板表面上の修正個所を含む修正領域を
拡大観察すると共に該デイスプレイ画面上に２次
元的に寸法及び位置を制御可能な可変範囲表示を
表示することにより正確な可変範囲の２次元的な
寸法及び位置の情報を得ることができ、そのため
周辺の正規の１〜1.5μｍ乃至1μｍ以下の極微細な
回路パターンにダメージを及ぼすことなく、微細
な修正個所のみへ集束イオンビームのサブミクロ
ン径の微小スポツトを走査照射することが可能と
なり、容易に、且つ高精度で修正することができ
る効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はガラス基板上にクロム金属等を蒸着し
たフオトマスクの縦断面図、第２図はフオトマス
クの平面図であつてマスクに発生する黒点欠陥と
白点欠陥を示す図、第３図はレーザ加工を用いた
従来のマスクの欠陥修正装置を示す図、第４図
１，２，３，４，５はＸ線用のマスクの製作工程
とその製品の一例を示す図、第５図はイオンビー
ム露光用のマスクの一例を示す縦断面図、第６図
は本発明のマスク欠陥修正方法を実施する装置の
一実施例を示すブロツク図、第７図は第６図に示
す装置中の液体金属イオン源の一実施例を示す拡
大斜視図、第８図はイオンビームの電荷によるス
ポツトの乱れを防ぐ手段の一実施例を示す拡大断
面図、第９図１，２，３，４は第６図に示す装置
を使用して行なう本発明の実施態様を示す図、第
１０図はイオン源の異なる実施例を示すもので、
極低温の電界電離型イオン源の拡大断面図、第１
１図１，２，３，４は荷電粒子光学系のレンズ
と、イオンビームを試料の上に投影結像させるア
パーチアとの組合わせの異なる色々な実施例を示
す図、第１２図１および２は開口部の寸法可変の
アパーチアの拡大縦断正面図および側面図、第１
３図１，２，３および第１４図１，２，３は開口
部の寸法可変のアパーチアを使用して行なう欠陥
修正工程を示す図、第１５図は黒点欠陥の位置お
よび寸法と開口部の寸法可変のアパーチアの開口
部との位置および寸法合わせの状態を表示する装
置のブロツク図、第１６図はイオンビームの電荷
によるスポツトの乱れを防ぐ手段の第８図に対し
て異なる実施例を示す断面図、第１７図１および
２は前記手段の他の実施例を示す正面図および平
面図、第１８図は前記手段の別の実施例の縦断面
図である。 ３７……架台、３９……鏡筒、４０……試料
室、４１……試料交換室、４２〜５４……真空排
気系の構成部材、５５……載物台、５６，５７，
５８……Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の移動マイクロメータ、
５９……θ方向移動リング、６０……試料台、液
体金属イオン：６５０〜６５４……液体金属イオ
ン源の構成部材、６５５〜６５９……極低温で動
作する電界電離型のイオン源の構成部材、６６…
…コントロール電極、６７……イオンビームの引
出し電極、６９，７４，６８１，６８２，６８３
……アパーチア、６８５〜６９２……開口部の寸
法可変のアパーチアの構成部材、６８……イオン
ビーム、６８′……イオンビームのスポツト、７
０〜７２……荷電粒子光学系の静電レンズ、７０
０〜７１３……レンズ、７３……ブランキング電
極、７５，７６……偏向電極、７７〜８４……各
電極用の電源、８５……制御装置、８７……２次
荷電粒子検出器、８９……イオンビームの電荷に
よるスポツトの乱れを防ぐ手段、８９０〜９０４
……同手段を構成する部材、９０……試料、９
１，９４，９５，９７，９８，１００……回路パ
ターン、９２，９６，９９，１０１……黒点欠
陥。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 真空容器内に試料室を形成し、該試料室内に
   微細回路パターンを有する基板を載置する載置台
   を設け、液体金属イオン源等の高輝度イオン源
   と、該高輝度イオン源から高輝度イオンビームを
   引出す引出し電極と、該引出し電極から引き出さ
   れた高輝度イオンビームをサブミクロン径の微小
   スポツトに集束させる荷電粒子光学系と、前記微
   細回路パターンを有する基板へ該集束イオンビー
   ムを照射・停止させるブランキング電極手段と、
   前記集束イオンビームの照射方向を制御する偏向
   電極とを前記真空容器内に設置し、前記基板から
   発生する２次荷電粒子を検出する２次荷電粒子検
   出器を設け、該２次荷電粒子検出器から検出され
   る２次荷電粒子の信号に基づいて前記基板表面の
   SIM画像をデイスプレイ画面上に拡大表示すると
   共に該デイスプレイ画面上に２次元的に寸法及び
   位置を制御可能な可変範囲表示を表示し、前記デ
   イスプレイ画面上において表示された修正個所の
   ２次荷電粒子画像を前記可変範囲表示で囲むよう
   に範囲の寸法及び位置を２次元的に制御して可変
   範囲の２次元的な寸法及び位置の情報を出力する
   走査型イオン顕微鏡観察装置を設け、該走査型イ
   オン顕微鏡観察装置から得られる可変範囲の２次
   元的な寸法及び位置の情報に基づいて前記偏向電
   極を制御して前記修正個所に前記微小スポツトの
   集束イオンビームを走査照射して修正加工する修
   正加工手段を設け、前記走査型イオン顕微鏡観察
   装置のデイスプレイ画面上に基板表面のSIM画像
   を拡大表示する際には、前記基板上の微細回路パ
   ターンにダメージを発生させないように前記照射
   される集束イオンビームを制御する制御手段を設
   けたことを特徴とするイオンビーム加工装置。 ２ 真空容器内に試料室を形成し、該試料室内に
   微細回路パターンを有する基板を載置する載置台
   を設け、液体金属イオン源等の高輝度イオン源
   と、該高輝度イオン源から高輝度イオンビームを
   引出す引出し電極と、該引出し電極から引き出さ
   れた高輝度イオンビームをサブミクロン径の微小
   スポツトに集束させる荷電粒子光学系と、前記微
   細回路パターンを有する基板へ該集束イオンビー
   ムを照射・停止させるブランキング電極手段と、
   前記集束イオンビームの照射方向を制御する偏向
   電極とを前記真空容器内に設置し、前記基板から
   発生する２次荷電粒子を検出する２次荷電粒子検
   出器を設け、該２次荷電粒子検出器から検出され
   る２次荷電粒子の信号に基づいて前記基板表面の
   SIM画像をデイスプレイ画面上に拡大表示すると
   共に該デイスプレイ画面上に２次元的に寸法及び
   位置を制御可能な可変範囲表示を表示し、前記デ
   イスプレイ画面上において表示された修正個所の
   ２次荷電粒子画像を前記可変範囲表示で囲むよう
   に範囲の寸法及び位置を２次元的に制御して可変
   範囲の２次元的な寸法及び位置の情報を出力する
   走査型イオン顕微鏡観察装置を設け、該走査型イ
   オン顕微鏡観察装置から得られる可変範囲の２次
   元的な寸法及び位置の情報に基づいて前記偏向電
   極を制御して前記修正個所に前記微小スポツト集
   束イオンビームを照射して修正加工する修正加工
   手段を設け、前記走査型イオン顕微鏡観察装置の
   デイスプレイ画面上に基板表面のSIM画像を拡大
   表示する際には、前記基板上の微細回路パターン
   にダメージを発生させないように前記照射される
   集束イオンビームを制御する制御手段を設け、前
   記集束イオンビームの微小スポツトの寸法を適合
   させるように、開口を制御するアパーチア制御手
   段を設けたことを特徴とするイオンビーム加工装
   置。