JPH0963944A - パターン膜の修正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低ドーズイメージングで必要な基板の透過率
を確保しながら、修正すべき箇所に対する化合物膜のプ
ロファイル又は余剰部の除去プロファイルもシャープに
して修正精度も合わせて確保できる。 【解決手段】 ＬＳＩパターンの薄膜が形成されたマス
ク面のパターン欠陥を修正するパターン膜の修正方法に
おいて、マスク面上に低ドーズで集束イオンビームを走
査して修正すべきパターン欠落部２４を含むパターンを
イメージングした後、確認された修正すべきパターン欠
落部２４に高ドーズで集束イオンビーム２５を打ち込
み、次いでイオン打ち込み領域２８に化合物蒸気３０を
吹き付けると共に集束イオンビーム２５を照射して化合
物膜２９を堆積させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、試料面のパターン
欠陥を修正する方法に係わり、特に集束イオンビームを
用いたパターン膜の修正方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路の製造工程で使用
するマスク（又はレチクル）におけるパターン欠陥を修
正する方法として、イオンビームの照射により選択的に
薄膜を堆積する方法が注目されている。この方法では、
イオンビームを試料面上に走査して修正すべきパターン
欠落部を含むパターンをイメージングした後、イメージ
ング工程によって確認された修正すべきパターン欠落部
を含む領域に化合物蒸気を供給しながらイオンビームを
走査照射して化合物膜を堆積させ、パターンの修正を行
う。

【０００３】ところで、光リソグラフィでの解像性向上
に向けて、ステッパ光源の短波長化や位相シフトマスク
の導入が進むに伴い、上述した方法では、イオンビーム
を試料面上に走査して修正すべきパターン欠落部を含む
パターンをイメージングした時に試料基板内に残るイオ
ンが問題となってきている。これは、イオンが基板中に
残ることで光の透過率の低下を引き起こすためである。

【０００４】例えば、ＤＵＶ光では１０¹⁶ ions ／ｃｍ
² のイオンドーズ量で約１０％の透過率低下が生じる。
このような低下が発生すると、マスクから転写されたパ
ターンは寸法変動を起こし、パターン膜の修正は完成し
ても、イメージング領域が新たな欠陥となってしまうこ
とになる。従って、より低ドーズで修正すべき微小部を
含むパターン膜をイメージングできる手段が必要とされ
る。しかし、低ドーズでイメージングすると一般に解像
度が低下する問題があり、その解決策が望まれる。

【０００５】また、本発明者らの実験によれば、低ドー
ズでイメージングした領域に化合物蒸気を供給しなが
ら、イメージングによって確認された修正すべきパター
ン欠落部を含む領域にイオンビームを走査照射して化合
物膜を堆積させようとすると、堆積させた膜の断面側壁
角が、従来の高ドーズ量でイメージングした後に堆積さ
せた膜のそれよりも緩やかであり、またエッジが滲む傾
向を示すのが判明した。エッジプロファイルがシャープ
さを欠くことは、修正精度が落ちていることと等価であ
り、従って低ドーズでイメージングした領域のパターン
膜の修正であっても、従来通りの堆積形状を確保して修
正できる方法が望まれる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、化合物蒸
気の存在する雰囲気内で試料の所定位置にイオンビーム
を照射し、照射位置で化合物膜を堆積させパターンの修
正をする方法でマスクの修正等を行う場合には、イメー
ジング時にマスクに照射されるイオンのドーズ量を低く
抑えた方が望ましい。しかしながら、低ドーズ基板上で
堆積させた膜のプロファイルは好ましくなく、より高い
修正精度が要求される短波長マスクにも拘わらず、修正
精度の低下が生じていた。また上記の問題は、パターン
欠落部の修正に限らずパターン余剰部の修正に関しても
同様に言えることである。

【０００７】本発明は、上記事情を考慮して成されたも
ので、その目的とするところは、低ドーズイメージング
で必要な基板の透過率を確保しながら、修正すべき箇所
に対する化合物膜のプロファイル又は余剰部の除去プロ
ファイルもシャープにして修正精度も合わせて確保でき
るパターン膜の修正方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

（概要）上記課題を解決するために本発明は、次のよう
な構成を採用している。

【０００９】即ち、本発明（請求項１）は、所定パター
ンの薄膜が形成された試料面のパターン欠陥を修正する
パターン膜の修正方法において、前記試料面上に集束イ
オンビームを走査して修正すべき微小部を含むパターン
をイメージングする第１の工程と、第１の工程によって
確認された修正すべき微小部に集束イオンビームを打ち
込む第２の工程と、第２の工程によって形成されたイオ
ン打ち込み領域を少なくとも含む領域に化合物蒸気を吹
き付けて微細加工する第３の工程とを含むことを特徴と
する。

【００１０】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものがあげられる。 (1) 修正すべき微小部はパターン欠落部であり、第３の
工程でパターン欠落部に化合物膜を堆積させること。 (2) 修正すべき微小部はパターン余剰部であり、第３の
工程でパターン余剰部を除去すること。 (3) イメージングのためのイオンビームの走査を低ドー
ズで行い、微細加工のためのイオンビームの打ち込みを
高ドーズで行うこと。 (4) 第３の工程では、少なくともイオン打ち込み領域に
化合物蒸気を吹き付けると共にイオンビームを照射する
こと。 （作用）本発明によれば、集束イオンビームを試料面上
に走査して修正すべき微小部を含むパターン膜をイメー
ジングする第１の工程では、試料に打ち込まれるイオン
を低ドーズに抑え、この第１の工程によって確認された
修正すべき微小部に集束イオンビームを打ち込む第２の
工程を設けている。これにより、引き続く第３の工程で
修正すべき微小部に化合物蒸気を供給（必要に応じて同
時に集束イオンビームを照射する）して微細加工するこ
とにより、修正すべき微小部の加工形状をシャープにす
ることができる。

【００１１】具体的には、パターン欠落の場合、化合物
蒸気を供給しながら修正すべきパターン欠落部にイオン
ビームを走査照射して化合物膜を堆積させる工程で、化
合物膜のエッジプロファイルをシャープにして修正精度
が低下することを防ぐことができる。また、パターン余
剰の場合は、化合物蒸気を供給しながら修正すべきパタ
ーン余剰部にイオンビームを走査照射して余剰部を除去
する工程で、パターン余剰部の除去プロファイルをシャ
ープにして修正精度が低下することを防ぐことができ
る。

【００１２】この結果、イメージングによる基板の透過
率低下を招くことなく、修正すべき箇所に対する堆積膜
のプロファイル又はパターン余剰部の除去プロファイル
をシャープにして修正精度も確保したパターン膜の修正
が可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。但し、当然ではあるが、本発明
は以下の実施形態に限定されるものではない。

【００１４】図１は、本発明の一実施形態に用いたマス
クパターン修正装置を示す概略構成図である。図中１は
ガリウムイオン源、２は拡大レンズ、３は偏向器、４は
対物レンズ、５は１〜４を含むイオンビームコラム、６
はチャージニュートライザー、７は二次粒子検出器、８
はマスク（試料）、９は試料ステージ、１０は６〜９を
内蔵するチャンバ、１１はイオンビームコラム５内やチ
ャンバ１０内を排気するための排気口、１２はガスボン
ベ、１３は圧力計、１４は圧力調整弁、１５はガス吹き
出し口、１６はガス吹き出し駆動機構である。

【００１５】イオンビームコラム５はチャンバ１０の上
部に設けられ、イオン源１から放出されたイオンは、電
子光学部品２〜４によってマスク８の表面上で焦点を結
ぶ構成となっている。

【００１６】このような構成のマスクパターン修正装置
は、ガスボンベ１２からガスをマスク８上に吹き出すと
共にその部分にイオンビームを照射させ、ガスアシスト
エッチング又はデポジションによってマスク試料の一部
を除去したり、又は部分的に膜を堆積させてマスク試料
を修正するものである。

【００１７】次に、上述した構成からなる装置を使った
マスクパターンの修正方法（欠落部の修正方法）を、図
２，図３を参照して説明する。

【００１８】例えば、図２（ｂ）に断面を略示するよう
な、位相シフト部２２と光透過部２３とを有してなるモ
デルのハーフトーン型位相シフトマスクに付いて修正を
行うとする。マスク面について、図２（ａ）に示すよう
に、矢印Ａで模式的に示す如くイオンビーム２５を全面
に走査してビーム照射し、このときマスク面から発生す
る二次粒子２６を検出して、設計通りの位置に位相シフ
ト部が存在しているか否かを検出する。これは、イオン
ビーム２５の照射により生じる二次粒子２６が、照射さ
れた材料物質によって異なることを利用して、この検知
を行うものである。

【００１９】図２（ａ）の例でいうと、符号２４で示す
部分が欠落部になっていて、これが検知される。なお、
低ドーズで修正すべき微小部を含むパターン膜をイメー
ジングする手段としては、次のようにすればよい。

【００２０】マスクの表面上にイメージングのための粒
子ビームを低ドーズで二次元的に照射し、この粒子ビー
ムの照射によりマスク表面から放出される二次粒子の平
面強度分布を検出し、検出された二次粒子の平面強度分
布に対し平滑化処理を行って新たな平面強度分布を作成
する。そして、作成された新たな平面強度分布に対し所
定のしきい値を設定し、二値化又は多値化することによ
って欠陥部分を認識する。これにより、ノイズを効果的
に除去することができ、正確に欠陥の認識を行うことが
できる。

【００２１】また、新たに作成された二次粒子の平面強
度分布を使って所望の加工領域を含む領域を設定し、ビ
ーム照射領域を決定するようにすれば、より正確に所望
の領域を設定し、かつ加工することができる。特に、画
像処理加工として平滑化処理を行うことにより、基板と
基板上に形成された膜のコントラストが低い場合でも信
号上のノイズを除去できるので、材質の違いを確実に判
別することが可能となる。

【００２２】次に、上述の工程によって確認された修正
すべき欠落部２４を含む領域にイオンビーム２５を打ち
込む。図２（ａ）に示すように、ＣＲＴ画面上に示され
たイメージに対してイオンビームを照射すべき領域を、
例えばカーソルを使った設定法によって枠２７で指定す
る。そして、この枠２７内だけにイオンビーム２５を走
査照射して、その枠２７内に所望のドーズ量を打ち込ん
だ領域２８を形成し、周辺のイメージング領域よりもイ
オン注入量を高くする（図３（ａ））。最後に、化合物
蒸気２９を供給しながら、欠落部２４に化合物膜３０を
堆積させる（図３（ｂ））。

【００２３】ここで、化合物膜３０を堆積させる領域は
カーソルを使った設定法によって指定した枠２７内、即
ちイオン注入量が高められた領域２８である。但し、上
述の欠落部２４のように位相シフト部のエッジに存在す
る場合には、化合物膜のエッジにシャープさが要求され
る位置は２７ａ部であるため、化合物膜堆積に対してそ
れ以外の２７ｂ，ｃ，ｄはそれほど大きな意味は持たな
い。状況によって、２７ａ以外は適宜決定してよい。

【００２４】化合物膜を堆積する領域が最終的に決定で
きた後は、ガスボンベ１２から化合物蒸気２９をマスク
８上に吹き出すと共に、その部分にイオンビーム２５を
照射させ、ガスアシストデポジションによって枠２７で
指定された欠落部に化合物膜３０を堆積させてマスクの
パターンを修正する。

【００２５】このようにして修正すると、修正精度が問
題となる２７ａ部の化合物膜のエッジプロファイルは極
めてシャープ（傾斜角が９０°に近く、エッジが凸凹せ
ずにストレート）になる。

【００２６】図４に、打ち込まれたイオンドーズ量が異
なるマスク基板に堆積させた化合物膜を真上から観察し
た寸法ＳＥＭ写真を示す。図４（ａ）が低ドーズ基板
（５×１０¹⁴ions／ｃｍ² ）、図４（ｂ）が高ドーズ基
板（２×１０¹⁵ions／ｃｍ² ）を示している。

【００２７】寸法ＳＥＭはパターン幅などの寸法を制御
するための装置である。寸法ＳＥＭでは、低加速の電子
ビームを試料上に照射した時に発生する二次電子が形状
が急峻に変化する場所から大量に発生することを利用し
てエッジを認識し、エッジ間の距離を正確に測定する。
図４の各写真の中央にある凸凹波形がマスク基板上の化
合物膜を横切るように走査した時に得られた二次電子信
号で、その近くにある２本の短い直線（エッジバー）が
波形から決定されたエッジ位置を示している。

【００２８】二次電子信号を見比べると（ｂ）の方が鋭
いピークを持っており、堆積した化合物膜が急峻なエッ
ジを持つと予想される。このことは、写真中の化合物膜
のエッジコントラストからも容易に類推できる。即ち、
（ｂ）ではっきりとした細い白線が２本観察できるのに
対して、（ａ）では著しくぼけたラインらしきものが２
本ようやく観察できる程度である。

【００２９】装置が決定したエッジ位置を比べてみて
も、（ａ），（ｂ）共同じ幅の化合物膜を堆積させてい
るが、（ｂ）は細い白線のすぐ脇にエッジバーがあるの
に対して、（ａ）ではかなり広めのところにエッジバー
がありエッジがかなりだれていると類推される。これら
のことから定量的な評価ではないが、高ドーズ基板上の
方が低ドーズ基板上よりもエッジプロファイルの良い堆
積膜ができると判断できる。

【００３０】このようにパターン欠落部のイメージング
を低ドーズで行い、化合物膜を堆積するところだけ更に
イオンを打ち込んで高ドーズ領域とすることで、イメー
ジングによるマスク基板の透過率低下を不用意に招くこ
となく、修正すべき箇所に対する堆積膜のプロファイル
をシャープにして修正精度を確保したパターン膜の修正
が可能となる。

【００３１】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではない。実施形態においては、パターン欠落
部に化合物膜を堆積させる場合について述べた。しか
し、パターンの余剰部に化合物蒸気を吹き付けながらビ
ームを走査照射して余剰部を取り除く場合でも、予め取
り除くべき領域にイオンを打ち込んでおいた方が加工形
状が好ましくなることを確認している。

【００３２】要するに本発明は、イオンビームを試料面
上に走査して修正すべき微小部を含むパターン膜をイメ
ージングする第１の工程と、第１の工程によって確認さ
れた修正すべき微小部又は微小部を含む領域だけにイオ
ンビームを打ち込む第２の工程と、第２の工程によって
形成されたイオン打ち込み領域を一部或いは全部含む領
域を微細加工する第３の工程とから構成することが最も
重要なことである。この点さえ押さえておけば、後は様
々な仕様に応じて本発明を適用することができる。

【００３３】また、本発明はマスクの修正に限らず、半
導体素子の各種パターンの欠陥修正に適用することもで
きる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々
変形して実施することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、試
料面上に集束イオンビームを走査して修正すべき微小部
を含むパターンをイメージングし、これにより確認され
た修正すべき微小部に集束イオンビームを打ち込み、さ
らにイオン打ち込み領域を少なくとも含む領域に化合物
蒸気を吹き付けて微細加工することによって、低ドーズ
イメージングで必要な基板の透過率を確保しながら、修
正すべき箇所に対する化合物膜のプロファイル又は余剰
部の除去プロファイルもシャープにして修正精度も合わ
せて確保できるパターン膜の修正方法を実現することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に用いたマスクパターン修
正装置を示す概略構成図。

【図２】本発明の一実施形態に係わるマスクの修正方法
の詳細を示す図。

【図３】本発明の一実施形態に係わるマスクの修正方法
の詳細を示す図。

【図４】化合物膜の形状を示す寸法ＳＥＭ写真。

【符号の説明】

１…ガリウムイオン源 ２…拡大レンズ ３…偏向器 ４…対物レンズ ５…イオンビームコラム ６…チャージニュートライザー ７…二次粒子検出器 ８…マスク（試料） ９…試料ステージ １０…チャンバ １１…排気口 １２…ガスボンベ １３…圧力計 １４…圧力調整弁 １５…ガス吹き出し口 １６…ガス吹き出し駆動機構 ２２…位相シフト部 ２３…光透過部 ２４…パターン欠落部 ２５…イオンビーム ２６…二次粒子 ２７…枠 ２８…イオン打ち込み領域 ２９…化合物蒸気 ３０…化合物膜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定パターンの薄膜が形成された試料面の
   パターン欠陥を修正するパターン膜の修正方法におい
   て、 前記試料面上に集束イオンビームを走査して修正すべき
   微小部を含むパターンをイメージングする第１の工程
   と、第１の工程によって確認された修正すべき微小部に
   集束イオンビームを打ち込む第２の工程と、第２の工程
   によって形成されたイオン打ち込み領域を少なくとも含
   む領域に化合物蒸気を吹き付けて微細加工する第３の工
   程とを含むことを特徴とするパターン膜の修正方法。
2. 【請求項２】前記イメージングのためのイオンビームの
   走査を低ドーズで行い、前記微細加工のためのイオンビ
   ームの打ち込みを高ドーズで行うことを特徴とする請求
   項１記載のパターン膜の修正方法。
3. 【請求項３】第３の工程では、前記イオン打ち込み領域
   を少なくとも含む領域に化合物蒸気を吹き付けると共に
   イオンビームを照射することを特徴とする請求項１記載
   のパターン膜の修正方法。