JPH054660B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体素子および、半導体素子製造
用のホトマスク，レクチルやIC等の半導体を集
束イオンビームを走査して繰り返し照射し、パタ
ーン膜を加工する方法、特にパターン膜を修正す
る方法に関する。

〔発明の概要〕

基板表面にパターン膜が形成されている試料表
面上に、集束イオンビームを所定位置の範囲に走
査して繰り返し照射し、該パターン膜をエツチン
グ除去したり、または、基板表面上のパターン加
工所定位置に有機化合物蒸気を吹き付けると同時
に集束イオンビームを走査させながら繰り返し、
照射することによりパターン膜を形成する方法に
おいて、集束イオンビームにより基板上に形成さ
れているパターン膜の一部を点状にエツチング除
去し、その位置を参照位置として画像記憶する。
次に所定位置に集束イオンビームを所定回数繰り
返し走査させながら照射し、パターン膜を除去又
は有機化合物蒸気を吹き付けながらパターン膜を
形成する。再び、前記参照位置を検出し、その位
置が記憶してある参照位置とズレていた場合、そ
のズレ量に基づいて、パターン膜加工所定位置を
画像上移動させ再びパターン加工を行う。この操
作を繰り返すことにより、パターン膜加工中集束
イオンビームの位置が変動して常に一定範囲の加
工ができる。

〔従来の技術〕

従来、集束イオンビームを使つたパターン膜加
工及び修正方法においては、特に微細で精密な加
工を必要とする場合、集束イオンビームは、サブ
ミクロン径のビームを必要とするため、集束イオ
ンビームの軌跡が微妙にズレた場合でも加工不良
となるため、特願昭60−219844号に示されるよう
に、すでに形成されている基板表面上に形成され
ているパターンの一部を参照画像とし、この参照
画像を随時観察することにより、集束イオンビー
ム軌跡のズレによる、パターン膜加工範囲のズレ
を補正することが行われていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

基板上に形成されているパターン膜の一部を参
照画像とする方法では、参照とする画像は非常に
限定されるもので、一本の直線では直線方向のズ
レは、全く観察検出することはできず、２本の傾
きをもつた直線等の限定があり、また、画像表示
装置に表示される画像の中に、それら参照すべき
パターンがない場合があり、この時は集束イオン
ビームの軌跡のズレを補正することができない。
また、集束イオンビームの軌跡のズレを随時観察
検出する必要から何度も、参照画像領域に集束イ
オンビームを走査しながら照射する必要がある。
このため、パターン膜のエツジ部分が集束イオン
ビームによりスパツタエツチングされたり、スパ
ツタされた粒子が、エツジ近傍に再付着するた
め、画像参照とするエツジ位置がズレたりして観
察検出しにくくなると同時に補正が正確にならな
くなる。更に参照画像のパターンは、正常なパタ
ーン形状であることが多いので、その部分がパタ
ーン不良となることがある。又更に、試料がホト
マスクの場合においては、基板部のガラス基板
は、集束イオンビームが何度も照射されることに
なり、ガラス基板が荒れたり、イオンの注入等が
起こり、ガラスの透過率が低下し、新たな欠陥と
なつてしまう。

〔問題点を解決するための手段〕

基板上面上にパターン膜が形成されている試料
のパターン膜部に、集束イオンビームにて点状に
エツチングして参照パターンとする。更に前記参
照パターン位置を含む範囲を集束イオンビーム走
査しながら照射することにより発生する２次荷電
粒子を検出し画像処理をして、参照パターン位置
を画像記憶する。このときに設定されたパターン
加工範囲及び位置又は既に設定済のパターン加工
範囲及び位置も、画像記憶する。次に試料表面上
の所定位置及び範囲を所定回数又は時間又は任意
回数又は時間、集束イオンビームにて繰り返し走
査しながら照射し、パターン膜をスパツタエツチ
ングする。この場合、基板上に、パターンを形成
するときは、有機化合物蒸気を集束イオンビーム
照射位置に吹きつけながら集束イオンビームを繰
り返し照射する。吹きつける有機化合物蒸気を選
定することにより、導電膜でも絶縁膜でも、不透
明膜でも形成できることはいうまでもないことで
ある。

ここで、加工プローグである集束イオンビーム
は、様々な原因により、軌跡が経時的に変化する
危険があるので、集束イオンビーム走査範囲を参
照パターンを含む範囲に設定し、画像観察・検出
する。このとき、既に記憶してある位置とが画像
的にズレている場合、そのズレ量を計算し、パタ
ーン膜加藤位置をその分だけずらして集束イオン
ビームが走査するように補正設定して、更に、集
束イオンビームが新たに設定された走査範囲、位
置で繰り返し所定又は任意の回数又は時間で走査
させ、試料表面上を照射する。以上の操作を繰り
返す。

点状の参照パターンは、丸い点でも変形の点で
も良いが、最も好ましいのは、画像表示ができ、
かつその最も小さい形状が良いし、丸い形状が好
ましい。また更に、参照パターンは１点でおこな
うと、Ｘ−Ｙのズレのみしか補正できないが、通
常、集束イオンビームの軌跡はＸ−Ｙのズレしか
起きないので、１点のみでよいが、回転的なずれ
がある場合は、２点設けることにより、回転の補
正も可能であることはいうまでもないことであ
る。

〔作用〕

本発明によれば、基板表面上に形成されている
パターン膜の一部を点状に集束イオンビームにて
エツチングすることにより、集束イオンビーム照
射のズレによる試料位置との相対的位置ズレをど
の様なパターン形状である試料でも容易に位置補
正ができる。つまり、試料上に形成されているパ
ターン膜の形状にとらわれることなく参照パター
ンが得られ、しかもその参照パターンは点状であ
るため、位置修正が容易である。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。

第２図はパターン膜加工装置を示す。イオン源
１より発生したイオンビームは集束レンズ２およ
び対物レンズ３のイオンレンズ系を通過すること
によりイオンビームは集束化され集束イオンビー
ム５となる。またイオンビームは走査電極４を通
過することにより、試料６の表面上を走査（一般
的にはドツト的に）しながら、集束イオンビーム
５を照射することになる。集束イオンビーム照射
により、試料６表面から放出される２次荷電粒子
８を２次荷電粒子検出器９で検出し、Ａ／Ｄ変換
器等の電気処理をし、表示装置１１に集束イオン
ビーム５の走査と同期させて走査表示すると、試
料６の表面部の元素等の状況が表示される。表示
装置１１に表示された試料６の表面状態および、
予め設定されたXYステージ７のデータにより、
XYステージ７を移動させ、試料６の所望の位置
に集束イオンビーム走査範囲内に入るように試料
６を移動させる。

試料６は第１図の様に、ガラス基板６ａ上に
Crのパターン膜６ｂが形成されている。つまり
マスクパターンを形成している。ここで試料６の
Crパターン膜６ｂにパターン膜余剰部（以下黒
色欠陥と言う）６ｃがあると、集束イオンビーム
５の走査範囲を黒色欠陥６ｃ部のみ繰り返し走査
することにより、イオンエツチング（スパツタリ
ング）により黒色欠陥６ｃが除去される。また、
パターン膜６ｂにパターン欠損部（以下白色欠陥
と言う）６ｄがある場合、イオン照射によりポリ
マー化、カーボン化又はメタライズ化する化合物
蒸気を、白色欠陥部６ｄに局所的に吹きつけなが
ら集束イオンビーム５を繰り返し走査することに
より、白色欠陥部６ｄに新しい膜が形成される。

Crパターン膜６ｂの除去及び新しい膜の形成
には、集束イオンビーム５を所定範囲のみ繰り返
し走査させなければならない。この場合、集束イ
オンビーム５自身の条件、又は廻りの条件によ
り、経時的に、集束イオンビーム５の走査範囲が
ずれる場合があり、パターン膜６ｂの加工範囲が
ずれて問題となる。ここで、パターン膜６ｂ上の
エツジにかからない所に、集束イオンビーム５を
狭い範囲の点状に照射し、Crパターン膜６ｂを
エツチング除去し参照マーク６ｅとする。ここで
集束イオンビームを走査させ、それにより発生す
る２次荷電粒子例えば、Cr⁺，Si⁺，e^-，総イオ
ンを検出し、Crパターン膜６ｂのパターン形状、
特に、パターン膜加工形状位置と参照マーク６ｅ
の位置を表示装置１１に表示すると同時に、記憶
装置（図示せず）に記憶する。参照マーク６ｅの
検出方法は、Crイオンを検出し、Crが検出され
ない所の重心を参照マーク６ｅ位置としたり、
Si⁺イオンの点状に検出される所の重心を参照マ
ーク６ｅ位置としたり、Crパターン膜６ｂの酸
化表面層をイオンエツチングした後、基板６ａと
Crパターン膜６ｂの界面で多く検出されるCrイ
オンの検出強度の重心を参照マーク６ｅの位置と
したりすることができる。

更に第３図に示すようにパターン膜加工範囲２
１及び、参照マーク６ｅとの相対位置を記憶装置
に記憶した後、集束イオンビーム５を加工範囲２
１で所定回数繰り返し走査した後、集束イオンビ
ーム５を参照マーク６ｅを含む広い範囲で走査し
通常１回の走査で可能）し２次荷電粒子を検出す
ることにより、参照マーク６ｅの表示位置１１で
の位置１６ｅを検出し、前に記憶してある参照マ
ーク６ｅの位置と比較することによりパターン膜
加工中の位置ズレ、つまり、集束イオンビーム５
の軌跡のずれを検出することができる。つまり、
このずれが検出された場合、ここまでパターン膜
加工中に加工範囲２１が徐々に第３図の２１に示
すようにずれていたことになる。このずれ量を、
走査電極４にフイードバツクし、集束イオンビー
ム５の走査範囲をふたたび第３図の２１に示す範
囲を走査するように制御する。

この操作を繰り返すことにより、集束イオンビ
ーム５によるパターン膜の修正位置は加工途中で
の位置ズレを容易に修正することができ、正確か
つ精密な加工が可能となる。ここで、参照マーク
６ｅが製品として不具合を生じるときは、Ｙの部
分をコンタクタンスバルブ付ガス銃２５よりポリ
マー化、カーボン化又はメタライズ化する化合物
蒸気を吹きつけながら、集束イオンビーム５を照
射することにより、膜付けを行う。

以上、IC加工用マスクの黒色欠陥部６ｃの加
工について主に述べたが、白色欠陥部の加工は化
合物蒸気を吹きつけながら、集束イオンビーム５
を照射することにより膜付け加工することがで
き、位置ズレ修正は、参照マーク６ｅを含む範囲
を膜が付かない様な走査条件、例えば、ドツト当
たりの照射時間を長くすることで集束イオンビー
ム５を走査させて参照位置を検出することができ
る。

また、レクチル、IC等の半導体素子そのもの
の加工も同様に加工できることは言うまでもない
ことである。

また、参照マーク６ｅを１か所設けた場合につ
いて述べたが、２か所設けることにより集束イオ
ンビーム５のXY方向のずればかりでなく、回転
方向のずれも検出することができることも言うま
でもないことである。

〔効果〕

参照マークを新たに設けることにより、どの様
なパターンの試料でも、加工範囲の近傍にパター
ン膜が形成されてさえすれば、参照マークとする
ことができ、またそれも点状であるため、参照マ
ーク位置の特定が簡単であるばかりでなく、正確
におこなえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を表す試料の斜視図、第２図
は装置の全体構成図、第３図はパターン膜の平面
図である。 １……イオン膜、２……集束レンズ、３……対
物レンズ、４……走査電極、５……集束イオンビ
ーム、６……試料、６ａ……基板、６ｂ……パタ
ーン膜、６ｃ……黒色欠陥、６ｄ……白色欠陥、
６ｅ……参照マーク、７……XYステージ、８…
…２次荷電粒子、９……２次荷電粒子検出器、１
０……Ａ／Ｄ変換器、１１……表示装置、１２…
…ブランキング電極、２１……加工範囲。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ イオンを発生するイオン源と、前記イオンを
   集束イオンビームとするイオンレンズ系と、前記
   集束イオンビームを走査しながら基板上にパター
   ン膜が形成されている試料に照射する偏向電極
   と、前記試料表面から前記集束イオンビーム照射
   により放出される２次荷電粒子を検出する２次荷
   電粒子検出器と、前記２次荷電粒子検出器により
   検出された２次荷電粒子検出強度に基づいて、前
   記基板上に形成されているパターンを表示する画
   像表示装置よりなるパターン膜加工装置におい
   て、前記基板上に形成されているパターン膜に、
   前記集束イオンビームを点状に照射して前記パタ
   ーン膜をイオンエツチングして参照パターンを形
   成し、前記参照パターンを、前記集束イオンビー
   ムを走査しながら、前記２次荷電粒子検出器によ
   り２次荷電粒子を検出し、前記画像表示装置に表
   示するとともに前記参照パターン位置の画像位置
   を記憶し、パターン膜を加工するために前記集束
   イオンビームの走査範囲を限定して、前記試料表
   面の所定位置に、所定回数走査した後、前記集束
   イオンビームを参照パターンを含む範囲を走査さ
   せて照射して参照パターンを検出し、前記記憶し
   てある参照位置と比較し、参照位置の移動量を算
   出し、前記移動量に基づいて、前記所定位置を補
   正することを特徴とするパターン膜修正方法。