JPS6373252A - パタ−ン仕上げ装置 - 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】 本発明は担体の表面に設けたパターンを液状の金属イオ
ン源から出るイオンビームによって、該パターン個所に
材料を堆積及び／又は該パターン個所の材料を除去して
仕上げる装置に関するものである。

斯種の装置は国際公開パンフレッ）ＷＯ８６１０２７７
４に開示されている。これに開示されている装置では、
供給ガス流からのイオンビームによって担体に材料を堆
積させる。この方法の欠点は、極めて部分的にしかイオ
ン化させることができない供給ガスが装置をよごし、し
かもガス流のイオンが飛散することにより、材料の堆積
精度が制限されると云うことにある。この後者の現象は
、例えばチップ、特にチップ製造用マスクの修理又は適
合化に使用するのには特に不都合である。材料を正確に
はっきり画成されるように堆積することは特に重要なこ
とである。例えば、英国特許第１，３８４，２８１号に
開示されているような光学またはＸ線分光分析法に使用
する回折格子を修理又は適合させるのにも、差程厳格で
はないにしても、それ相当の必要条件が課せられる。上
記双方の例におけるパターンは高々例えば約１μｍの構
造で用いられ、それらのパターンを良好に仕上げるため
には、活性イオンスポットの直径を高々１０分の数ミク
ロンとする必要がある。特に、電子ビーム装置又はＸ線
装置に使用するマスクにとっては、ガス流から材料を堆
積するのに境界を十分に限定することは困難である。そ
の理由は、材料を所要の放射吸収性とするためには、ガ
ス流に質量が比較的大きな原子を含ませる必要があるか
らである。ガス流のイオンの飛散は質量比に応じてさら
に大きくなり、これはソースイオンにとってはさらに不
都合なことである。

上記パターン用の仕上げ装置にとっては、その装置が、
断面寸法が高々約０．１μｍの書込みイオンビームスポ
ットでの材料の除去及び材料の堆積の双方に適し、χ線
及び電子での次期処理に有用でもある材料を堆積するこ
とができ、材料を迅速に除去したり、堆積することがで
き、しかも処理中イオンビームを良好に位置制御できる
ようにするのが好都合である。

本発明の目的は従来装置における前述したような欠点を
除去すると共に、装置に課せられる上述したような諸要
件をかなり満足させることにある。

本発明は冒頭にて述べた種類のパターン仕上げ装置にお
いて、材料の除去及び材料堆積処理の双方にイオン源に
より発生されるイオンビームを使用でき、イオンビーム
電流を材料の除去処理に対しては比較的低い値に、かつ
材料の堆積処理に対しては比較的高い値に調整可能とし
たことを特徴とする。

本発明による装置では、材料堆積用のガス流を用いない
ため、装置のよごれ及びイオンビームの　　　　′飛散
が共に回避される。

本発明の好適例では、材料除去用のイオンビーム電流を
高々約１０μ八に調整でき、かつ材料堆積用のイオンビ
ーム電流を少なくとも約３０μ八に調整できるようにす
る。材料の除去用には約１０　ＫｅＶまでのエネルギー
を使用でき、また材料堆積用にはｍｌｏ　ＫｅＶまでの
エネルギーを用いることができる。材料の除去および材
料の堆積の双方のモードに対して、イオンビームはほぼ
等しいイオンエネルギーに調整できるようにするのが好
適である。

さらに本発明の好適例では、イオンビームを集束させ、
かつ偏向させるのに静電的に作動するイオン光学素子の
みを装備させる。このために、エネルギーが等しいイオ
ン又は他の正帯電粒子の分散が回避される。これに対し
、相対的に異なる電荷キャリヤを分離させたい場合には
、磁気偏向系を用いることができ、帯電粒子を分散させ
ないで非帯電粒子だけを除去するには、２つの相対的に
補償する磁気偏向デバイス又は磁界と静電界とを組合わ
せた偏向デバイスを用いることができる。

これらの偏向デバイスの１つはビーム断続器として用い
ることもできる。

さらに本発明の他の好適用では、イオン源を液状の金イ
オン源とし、特に電子及びＸ線を殆ど透過しない材料と
して好都合な金を堆積させる。

本発明のさらに他の好適例では、処理中に担体に随意発
生する有害な局部電荷を中和させるために、被加工物体
に向けて電子源を設ける。被加工物体に簡単に向けられ
、しかもその物体に集束させる電子源は位置を指示する
のに用いることもできるが、この目的のためにはイオン
ビームそのものを用いるのが好適である。位置信号を検
出するために、仕上げ装置にはその目的に適する検出器
を設けることができる。

以下図面につき本発明を説明する。

第１図に概略的に示す本発明装置は、排気すべきハウジ
ング１内に通常高電圧にて作動させるイオンビーム放出
点４を有しているイオン源２と、抽出電極６と、第２電
極８と、高電圧電極９と、ビーム集束デバイス１０と、
ビーム偏向デバイス１２゜１４と、加工すべき物体１８
を載せる物体テーブル１６とを具えている。物体テーブ
ル１６には、例えば物体をＸ−Ｙ座標内にて移動させる
物体移動系１７を取付ける。ハウジング１内には電子源
２０及び検出器２２も組込み、これらを物体１８の方へ
と向ける。

本例の場合におけるイオン源は液状金属イオン源（ＬＭ
ＩＳ）とし、これは一般に加熱すべきシャープな放出点
を具えており、この放出点には例えば金、アルミニウム
、シリコン、ホウ素、ガリウム又は他の有効な金属或い
はこれら材料の化合物の層を設けており、この層に使用
する材料はこの場合には必ずしも金属形態のものとする
必要はなく、この材料層には例えばＡｕＳｉ、　ＰｔＮ
ｉｂ等を混和させる。装置の作動中、上記材料層は液層
状態にする。イオンビームの電流強度は抽出電極６によ
って例えば数４μＡ〜１５０μＡの範囲又はそれ以上に
変えることができる。慣例では物体の電位に少なくとも
ほぼ等しくする高電圧電極９に供給すべき電位は、放出
すべきイオンビーム２５におけるイオンのエネルギーを
決定する。このイオンビームは集束デバイス１０によっ
て小さな加ニスポット２６に集束させることができる。

加工すべき物体１８の表面（２６）は格子又はベクトル
走査法でビーム偏向デバイス１４によって走査すること
ができる。ビーム偏向デバイスは、イオンビームに随意
化ずる中性粒子、比較的重い帯電粒子、多重イオン等の
イオンビーム２５を浄化することが望まれる場合にのみ
必要とされる。イオンビームを先ず例えば光学系の軸線
２７から離すように偏向させ、ついでそのビームを再び
軸線２７に一致させる。イオン源を比較的低い電流値に
調整して材料を除去する通常スパッタリングと称される
モードに対しては、良好な均質イオンビームを放出させ
る。粒子選択の場合には、偏向デバイスは不要である。

この偏向デバイスは、例えば第１偏向素子２９をスイッ
チ・オン及びスイッチ・オフさせることによりビーム断
続器として用いることもでき、第１偏向素子２９をスイ
ッチ・オフさせた場合には非対称に設けた隔壁３０にビ
ームが当り、また第２偏向素子３１をスイッチ・オフさ
せた場合にはビームが隔壁３２に当たる。

例えば、イオン源をスイッチ・オンさせたり、スイッチ
・オフさせたりする必要があるために、斯かる形態のビ
ームブランキング（消去）を望まない場合には隔壁３０
を光学系の軸線から取外す。欠陥部の不所望な材料は斯
様な低電流のイオンビームによって担体表面から除去す
ることができる。

例えば、その目的のためには、それ用に設計した別の装
置によるか、例えば集束電子源２０と、これに適用する
検出器とによるか、又は仕上げ装置そのものでイオンビ
ームを迅速に走査することによって前記欠陥部に対する
マスクを制御することがテキル。成るパターンの像は、
例えば信号処理装置３４を介して形成することができ、
その像は像記録−表示装置３６に記憶させ、かつ表示さ
せることができる。イオン源は処理すべき物体と共に座
標位置に応じて、しかも中央制御装置３８に関連して制
御することができる。これがため、イオンビームに影響
を及ぼす仕上げ装置の該当する構成部品を中央制御袋Ｒ
３８に接続する。イオンビームにより担体表面に発生す
る電位の変動（エクスカーション）は電子銃（電子源）
２０によって中和させることができる。担体表面の処理
中にイオンビームの瞬時位置を位置決めするのには、イ
オンビームそのものによってその個所に発生する信号を
用いるのが好適である。これが困難な場合には、物体に
集束させる電子銃２０の同期走査電子ビームによってイ
オンビームの位置決めをすることもできる。

材料堆積目的のためには、イオンビームを用い、多量の
材料を堆積する場合には多量の材料をスパッターさせる
。材料の堆積を速くするには、イオンビーム電流を高め
ることができ、例えば約２５〜７５μＡのビーム電流で
多量の材料が堆積され、質量輸送量は電流強度が増加す
るにつれて増大する。

この場合、材料の帯電クラスクーも形成されると推定さ
れることからしても、材料はイオン以外の形態で伴わせ
る必要がある。特に、イオンビームは材料の帯電粒子だ
けでなく、非帯電粒子も生ずると想定される。電流強度
が比較的高くなると、所望な解像力を満足させるのには
大き過ぎる材料粒子が発生し得る。そこで、このような
不所望な粒子は偏向デバイスによって電荷−質量比をず
らすことによって確実にふるいにかけて除くことができ
、また粒子が十分小ざい強いビームを用いることができ
る。斯様な偏向時に発生するイオンビームの分散を中和
させるためには、偏向系を２重構造とすることができる
。本発明によれば、仕上げ装置におけるガス供給を回避
し得ると云う利点以外に、欠陥部、即ちあってはならな
い個所における材料の存在及び存在すべき個所の材料の
不在と云う双方の欠陥に対して１つの装置で修復又は補
充をすることができると云う顕著な利点も奏する。材料
が誤って全く、又は殆ど存在しない個所のような、明ら
かな欠陥部の修復に当たっては、例えば光学マスクに対
して行われるように、その欠陥個所に材料を実際に付加
し、かつその個所に分散表面が形成されないようにする
ために、その目的に適するイオン源を具備した装置は、
例えばＸ線又は電子リソグラフィ用マスクにも好適であ
る。さらに、一方では約１００〜１５０　ｕＡまでのイ
オンビーム電流でパターンの微細構造に対して縁部の解
像をシャープにでき、他方では例えば５００μ八までの
電流強度で極めて迅速に荒い構成に加工できると云うよ
うに、調整範囲を広くすることができる。加工速度を速
くするも、仕上げ装置には高いビーム電流及び活性粒子
選択系を用いることができる。この場合、例えば固着す
べき成る値以上の質量を有する粒子はビームから除去す
ることができる。その粒子は常に元となる材料であるか
ら粒子質量と粒子寸法は直接相関させる。装置内部での
分散を望まない場合には、イオン光学素子をいずれも静
電的に構成する必要がある。あらゆる帯電粒子のエネル
ギーは相対的に少なくともほぼ等しいと云う客観的な仮
定の下では、偏向時に分散は起こらず、それでも中性粒
子は除去することができる。粒子選択について云えば、
大き過ぎる粒子及び中性粒子は随意除去し得る以外に、
静電界以外の偏向フィールドによって等しく走査される
粒子ビームを選択して、例えば走査角度の増加によるビ
ームスポットの増加又は変形が生ずるのをなくすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の一例を示す概略図である。 １・・・ハウジング　　　　　２・・・イオン源３・・
・イオンビーム放出点　６・・・抽出電極計・・第２電
極　　　　　　９・・・高電圧電極１０・・・ヒーム集
東デバイス １２、１４・・・ビーム偏向デバイス １６・・・テーブル　　　　　　１７・・・物体移動系
１８・・・被加工物体　　　　　２０・・・電子源２２
・・・検出器　　　　　　　２５・・・イオンビーム２
６・・・加ニスポット２７・・・光学系の軸線２９・・
・第１偏向素子　　　　３０・・・隔壁３１・・・第２
偏向素子　　　　３２・・・隔壁３４・・・信号処理装
置　　　　３６・・・像記録−表示装置特許出願人　　
　エヌ・ベー・フィリップス・フルーイランペンファブ
リケン 代理人弁理士　　　杉　　　村　　　暁　　　秀同　　
弁理士　　　　杉　　　　村　　　　興　　　　作第１
図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、担体の表面に設けたパターンを液状の金属イオン源
   から出るイオンビームによって、該パターン個所に材料
   を堆積及び／又は該パターン個所の材料を除去して仕上
   げる装置において、材料の除去及び材料堆積処理の双方
   にイオン源により発生されるイオンビームを使用でき、
   イオンビーム電流を材料の除去処理に対しては比較的低
   い値に、かつ材料の堆積処理に対しては比較的高い値に
   調整可能としたことを特徴とするパターン仕上げ装置。 ２、材料堆積処理に対するイオンビーム電流を約３０〜
   １５０μＡの範囲で調整可能としたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の装置。 ３、材料の除去及び材料の堆積処理に対するイオンビー
   ムのイオンエネルギーをほぼ等しい値に調整可能とした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１又は２項のいずれ
   かに記載の装置。 ４、イオンビームの集束及び偏向用に静電的に作動する
   イオン光学素子のみを装備させたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１〜３項のいずれか一項に記載の装置。 ５、イオンビームにおける帯電粒子の電荷−質量比に選
   択的に作動する偏向系を装備させたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１、２又は３項のいずれか一項に記載の
   装置。 ６、第１偏向素子のエネルギー分散を補償する第２偏向
   素子を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第５項に
   記載の装置。 ７、イオンビームによって確立させる担体表面における
   電位変動を中和させるために、該表面に向けて電子源を
   組込んだことを特徴とする特許請求の範囲第１〜６項の
   いずれか一項に記載の装置。 ８、担体表面上にイオンビームのターゲットを位置制御
   するために、該担体表面上に横方向に向けて検出系を組
   込んだことを特徴とする特許請求の範囲第１〜７項のい
   ずれか一項に記載の装置。 ９、担体表面上にイオンビームのターゲットを位置制御
   するために、該表面上に横方向に向けてＳＥＭ検出系を
   設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１〜８項のい
   ずれか一項に記載の装置。 １０、イオン源を液状金イオン源としたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１〜９項のいずれか一項に記載の装
   置。 １１、２重ビーム偏向系の一方の偏向素子をビーム断続
   器として切換え可能としたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１〜１０項のいずれか一項に記載の装置。