KR910007533B1 - X선 마스크의 결함 수정 방법 및 그 장치 - Google Patents

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내용 없음.

Description

X선 마스크의 결함 수정 방법 및 그 장치

제1도는 본 발명에 관한 X선 마스크에 있어서 보호막을 가공해서 하층회로 패턴을 검출하는 방법을 도시한 도면.

제2도 및 제3도는 X선 마스크의 구조를 도시한 단면도.

제4a도 내지 제4d도는 X선 마스크에 있어서의 회로 패턴의 흑점 및 백점 결함을 도시한 도면.

제5도는 본 발명을 실시하는 장치의 1실시예를 도시한 도면.

제6a도, 제6b도는 X선 마스크에 대해서 집속이온빔을 조사할때의 상태 및 모니터에 표시된 화면을 도시한 도면.

제7a도 내지 제7c도는 X선 마스크를 가공할때 회로 패턴이 노출하기 전후에 있어서 검출되는 영상을 도시한 도면.

제8a도, 제8b도는 회로 패턴상에 에칭 스토퍼 부재를 형성한 X선 마스크에 대해서 이온빔에 의해 보호막을 가공할때의 상태를 도시한 도면.

제9a도, 제9b도는 이온빔 가공과 SEM상 검출을 병합하는 경우를 도시한 도면.

제10도는 이온빔 가공과 SEM상 검출을 행하는 장치의 1실시예를 도시한 개략적인 구성도.

제11도는 X선 마스크의 보호막을 이온빔에 의해서 가공할때의 흡수 전류의 변화를 도시한 도면.

제12a도 내지 제12c도는 X선 마스크에 대해서 콘트라스트가 좋은 검출을 가능하게 한 1실시예를 도시한 도면.

제13a, 제13b도는 제12a 내지 제12c도와 다른 실시예를 도시한 도면.

제14도는 제10도에 도시한 장치를 구체적으로 도시한 전체 구성도.

제15도는 피가공물인 X선 마스크를 도시한 단면도.

제16도는 X선 마스크 가공의 1예를 도시한 단면도.

제17도는 본 발명에 의한 X선 마스크의 가공예를 도시한 단면도.

제18도는 제14도에 도시한 위치결정회로의 처리를 설명하기 위한 도면.

제19도는 X선 마스크에 의한 가공 결과를 도시한 단면도.

본 발명은 X선 리도그래피에 사용되는 X선 마스크등에 있어서 보호막을 피복한 최종 제품 상태에서 가공하기 위한 집속 이온빔을 결함등에 고정밀도로 위치 맞춤해서 제거 가공하는 X선 마스크의 결함 수정 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

근래, 반도체 집적회로의 고집적화에 따라서, 미세한 패턴 형성을 위해 X선 노출 방법이 사용되고 있다. 이것은 중금속의 패턴을 얇은 지지체위에 형성한 X선 마스크를 사용해서 X선에 감광하는 레지스트를 도포한 Si를 웨이퍼등에 노출하는 것이다. X선은 광에 비해서 파장이 훨씬 짧기 때문에, 고정밀도의 회로 패턴을 형성할 수 있고, 양산성의 점에 있어서도 전자빔 조사방법등에 비해서 우수하다. 제1도 및 제2도에 이 k선 노출용 마스크(200)(이하, "X"선 마스크"라 칭한다)의 구성을 도시한다. 제1도는 (201a)를 제거한 Si웨이퍼(흘더)(201)상에 BNC(질화 붕소)등의 얇은막 지지체(202)를 형성하고, 그 위에 도금용 전극(203)을 형성하고, 도금용의 스텐슬(stencil)을 위한 절연막을 형성한 후에 드라이 에칭으로 이것을 제거하고, 도금에 의해 회로 패턴(205)를 형성하고, 이것을 제거하고, 도금에 의해 회로패턴(205)를 형성하고, 그 위에 보호막(204)를 도포해서 형성한 것을 나타낸다. 또, Si웨이퍼(201)의 중앙부는 에칭에 의해 제거되어 X선이 투과할 수 있도록 구멍 (201a)가 형성되어 있다.

제2도는 다른 예로서, 중앙부에 구멍을 뚫은 Si 기판(홀더)(301)상에 질화실리콘등의 얇은 막(지지체)(302)를 도포하고, 그 위에 중금속을 형성한 후에 드라이 에칭에 의해 회로 패턴(305)를 형성하고, 그 위에 보호막(304)를 도포한 것이다.

이와 같이 보호막(204), (304)를 도포해서 X선 마스크의 최종 제품으로 하는 것은 X선에 노출될 때, 회로 패턴(205), (305)에 X선이 조사되었을 경우에 발생하는 2차 전자가 웨이퍼상에 조사되지 않도록 보호막(204), (304)에 의해서 흡수하여 미세한 회로 패턴을 고정밀도로 노출하기 위한 것이다. 또 이 보호막(204), (304)는 당연히 회로 패턴(205), (305)를 보호하는 역할도 수행한다. 한편, 보호막(204), (304)를 도포 형성하기 전에 결함의 수정 게거한 곳에서 이 보호막(204), (304)를 형성한 것에 의해서 이물질등의 혼입으로 결함이 생긴다.

제3도는 결함의 예를 도시한 것으로써, 동일 도면a도는 정규적인 회로 패턴에 대해서 여분의 패턴이 부착된 흑점 결함, 동일 도면c도는 정규적인 회로 패턴에 빠짐이 생긴 백점 결함을 도시한다. 이와 같은 결함이 있는 회로 패턴을 그대로 전사하면, 즉시 LSI의 회로 패턴의 결함으로 되므로, X선 마스크의 전사 단계에서 제3b, d도와 같이 결함의 수정을 행할 필요가 있다.

그러나, X선 마스크의 회로 패턴(205), (305)는 0.5㎛ 이하의 폭을 가져서 미세하며, 그리고 X선을 흡수하기 위한 높이는 0.5μm 이상으로 높은 것이다. 종래, 흑점 결함에 대한 수정은 포토마스크에 대해서 레이저 가공에 의해 행해졌지만 열 가공인 것, 회절에 의한 레이저의 집광 한도등의 이유에 의해 상기와 같은 미세한 패턴에 대해서 수정하는 것은 곤란하였다. 이 때문에, 일본특허공개공보 소 58-56332호에 기재된 바와 같이 서브 미크론의 집속 이온빔을 조사하는 것에 의해 수정이 행하여지고 있다.

상기 종래 기술은 X선 마스크나 LSI와 같이 보호막에 의해서 평탄화된 패턴 및 결함의 검출이라는 점에 있어서 불충분하다. 즉, X선 마스크나 LSI등은 통상 제1도 및 제2도에 도시하는 바와 같이 흡수체 패턴상에 평탄화하도록 폴리이미드등의 보호막이 형성된다. 그리고, 이 시료에 대해서 이온빔을 주사해서 조사하여 시료에서 발생하는 2차 전자 또는 2차 이온을 검출하고, 주사 신호와 동기해서 디스플레이상에 표시하여 얻어지는 주사 이온상에 의해 표면의 요철만이 검출되는 것이다. 이 이유는 이온의 비산 반경이 수1000Å 이하로 짧아서, 표면의 정보밖에 얻어지지 않기 때문이다. 따라서, 이와 같은 보호막위에서 미세한 패턴 및 결함을 검출하여 이것을 수정하는데는 큰 곤란이 따른다는 문제가 있었다. 또, 종래기술로서는 미국특허 No.4683378호, 유럽특허출원 85108708.0(공개공보 0168056) 또, 미국특허 No.4503329, 유럽특허출원 82109014.9(공개공보 0075949)가 알려져 있다.

본 발명의 목적은 보호막으로 평탄화된 패턴을 갖는 X선 마스크에 대해서 미세한 회로 패턴을 손상하게 하는 일 없이 이 회로 패턴이나 결함등을, 집속 이온빔을 조사하는 것에 의해서 검출하여 집속 이온빔을 결함부에 정확히 위치 맞춤해서 수정할 수 있도록 한 X선 마스크의 결함 수정 방법 및 그 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 보호막을 갖는 X선 마스크에 대해서 집속 이온빔을 적어도 결함부를 갖는 영역에 대하여 조사해서 보호막을 제거하여, 그 영역 아래에 위치하는 결함부를 갖는 회로 패턴을 노출 또는 노출에 가까운 상태로 하고, 그 영역에서 발생하는 2차 전자, 2차 이온, 반사 전자, 흡수전류의 적어도 하나를 검출하던가 또는 SEM상으로 검출해서 진짜의 결함위치를 검출하고, 이 진짜의 결함 위치에 집속 이온빔을 맞추어 그 결합부에 조사해서 결함을 수정하는 것을 특징으로 하는 X선 마스크의 결함수정 방법이다.

즉, 보호막을 갖는 X선 마스크에 대해서 집속 이온빔으로 결함부를 갖는 넓은 영역을 가공하여 하층 패턴을 노출 또는 노출에 가까운 상태로 해서 이 부분에서의 2차 전자, 상 또는 2차 이온상, 혹는 SEM상에 의해 진짜의 결함 위치를 검출할 수 있도록 해서 보호막을 갖는 X선 마스크에 대하여 진짜의 결함 위치를 검출해서 결함을 수정할 수 있도록 하였다.

하층의 회로 패턴이 노출하면 일반적으로 스퍼터링율이 높아서 급격하게 가공되게된다. 그래서, X선 마스크에 흡수되는 이온빔에 의한 전류를 검출하는 것에 의해, 또 회로 패턴위에 스퍼터링율이 낮은 재료를 형성해 두는 것에 의해 회로 패턴이 노출한 시점에서 가속을 정지시킬 수가 있어 진짜의 결함 위치를 검출할 수 있게된다.

또, 본 발명은 X선 마스크의 Au회로 패턴의 폭이 5μm, 최소 결함이 0.1μm로 미세한 것이고, 광학 현미경의 분해 능력으로는 결함부의 검출이 곤란하였던 것을 정규의 Au 회로 패턴을 가공하는 일 없이 상기결함부에 고정밀도로 위치 결정해서 결함부만을 이온빔으로 제거 수정하도록 한 것에 있다. 즉, 본 발명은 X선 마스크의 Au 패턴을 검출하는 검출부와 검출된 검출 영상을 기본으로 Au 패턴의 결함부의 위치 결정을 행하는 위치 결정부를 다음의 구성으로 하는 것에 의해 달성된다.

검출부는 전자를 방출하는 전자총, 전자총에서 발사한 전자빔을 가늘게 집속하는 전자 렌즈, 전자빔을 X선 마스크 상에서 2차원적으로 주사하는 편향기, 입사 전자빔에 의해서 X선 마스크 면에서 발생하는 2차 전자를 검추라는 2차 전자 디텍터의 신호를 영상신호로써 CRT에 휘도변조를 걸어 편향기와 동기해서 CRT위를 주사하는 콘트롤러로 되는 전자 현미경으로 구성한다.

또, 위치 결정부는 검출부의 2차 전자에 의한 영상신호를 주사 전자 현미경상(이하, SEM상이라 한다)으로써 기억하는 SEM상 메모리, 이온빔 가공 장치의 2차 전자 디렉터에서의 신호를 SEM상(주사 이온 현미경상)으로써 기억하는 SEM상 메모리, 양 메모리에서 얻어진 신호를 사용해서 결함 위치를 결정하는 위치결정회로, 위치결정회로에서 얻어진 결함이 표시된 영상에서 결함위치를 지정하는 위치결정기 및 위치결정부분의 각 요소를 콘트롤하는 위치결정 콘트롤러로 구성된다.

먼저, 보호막(PIQ)의 두께의 90% 정도를 가공하여 제거한다. 이 결과, 얻어지는 가공구멍을 중심으로하는 SEM상을 SEM상 메모리에 기억한다. 이때, 적어도 가공구멍의 에지 정보를 기억할 필요가 있다.

다음에 Au패턴을 검출부에 의해 검출한다. 즉, 검출부에서는 전자총에서 인출된 전자를 전자렌즈로 집속하여 집속된 전자빔으로 편향코일에 의해 X선 마스크의 PIQ 가공부를 주사하고, X선 마스크의 표면에서 얻어진 2차 전자를 검출해서 2차 전자상을 얻어 이것을 위치 결정부의 SEM상 메모리에 기억한다. 이때, SEM상은 주사하는 전자빔의 전자가 이온빔의 이온에 비해서 시료에 깊숙히 들어가기 때문에 얇은 PIQ 아래의 Au 패턴에서의 2차 전자에 의해 구성되어, Au패턴의 형상을 얻을 수가 있다.

그래서, 위치결정부에서는 SEM상과 SEM상의 각각에 대해서 가공 구멍의 에지를 검출하여 양쪽의 영상의 위치어긋남을 산출한다. 그리고, SEM상에 SEM상의 위치 어긋남분을 보정, 중합하여 Au패턴의 결함부가 표시된 영상을 얻는다.

그리고, 위치결정기에 의해 결함부를 커서 라인등으로 지정하여 디플렉터 콘트롤에 가공 범위를 지시한다.

이상에 의해 광으로는 검출 한계에 있는 미세한 패턴 및 결함을, Au 패턴을 가공하는 일없이 검출하여 결함부를 고정밀도로 위치 결정하는 것이 가능하게된다.

이하, 본 발명을 도면에 도시하는 실시예에 따라 설명한다.

제5도에 본 발명의 실시예를 도시한다. 액체 금속 이온원(501)에서 나온 이온빔은 정전렌즈(503)에 의해서 집속되고, 블랭킹 전극(504)와 블랭킹 애퍼추어(506), 편향전극(505)에 의해 편향되어서 X선 마스크(200)위에 조사된다. 이때, 시료에서 방출되는 2차 전하 입자(2차 전자, 2차 이온등)를 검출기(508)에 의해 포착해서 이것에 의한 주사 이온상을 디스플레이(509)에 표시한다. 그런데, X선 마스크(200)에 있어서 패턴위에 보호막이 형성되어 있지 않으면, 정규 패턴(510)과 결합 패턴(511)이 디스플레이(509)에 표시된다. 그러나, X선 마스크에 있어서 제6a도에 도시하는 바와 같이, 주위에 형성된 홀더(201), (301) 상이 지지체(202), (302)가 형성되고, 그위에 0.5μm 폭의 Au등의 중금속으로 형성된 회로 패턴(205), (305)가 형성되고, 그 위에 약 2μm의 폴리이미드등의 보호막(204), (304)가 형성되어 있고, 하부의 회로 패턴(205), (305)의 요철은 보호막(204), (304)의 표면에 반드시 반영되지 않으므로, 제6b도에 도시하는 바와 같이 디스플레이(509)상에는 회로 패턴(205), (305)가 전혀 표시되지 않는다. 그래서, 제4a도에 도시하는 상태에서 X선 마스크(200)을 이온빔 가공 장치내에 설치하고, 제4b도에 도시하는 바와 같이 다른 결함 검사장치인 투과영 전자 현미경들을 사용해서 결함이 존재하는 영역이 검출되어 있으면, rm 데이터가 메모리(514)에 기억되어 있다. 콘트롤러(513)은 그 데이터를 리드해서 테이블(515)를 이동시키는 모터(512)를 구동하여, 결함이 존재하는 영역을 이온빔이 편향 주사되는 위치에 위치 결정한다.

다음에 콘트롤러(513)에서의 지시에 의해 이온빔 가공장치가 작동하여, 제4b도에 도시하는 바와 같이 약간 넓은 영역을 이온빔에 의해 주사 가공하고, 하층의 회로 패턴(205), (305)가 노출된 곳에서, 제7a도에 도시하는 상태에서 제7b도에 도시하는 상태로 되고, 검출기(508)에 의해 검출되는 주사 이온상에 의해서 회로 패턴(205), (305)를 검출하여, 결함부의 고정밀도의 위치 맞춤을 행한다. 이 경우에, 시료상 X선 마스크의 회로 패턴(205), (305)의 검출은 X선 마스크에서의 2차 전자, 2차 이온의 검출외에 도금용 전극(203)으로 흐르는 전류의 검출에 의해 행할 수가 있다. 또, 이 경우 이들의 신호에 의한 시료상의 영상처리에 의한 상을 사용하여도 좋다.

여기에서, 제4d도에 도시하는 바와 같이 X선 마스크의 회로 패턴(205), (305), 예를 들면 Au 패턴이 노출했을때, 폴리이미드등의 보호막(204), (304)(또는 도금용 스텐슬)에 비해서 일반적으로X선 흡수체의 금속 패턴은 스퍼터율이 높고, 예를 들면, Au에서는 급격히 가공이 진행되고, Au의 표면의 제4d도에 도시하는 바와 같이 가공되어, 검출기(508)에서 검출되는 영상은, 제7c도에 도시하는 바와 같이 된다. 이러한 것은, Au 패턴을 검출하면 그 자체가 새로운 결함이 생긴다는 것을 의미하고 있어 큰 문제로 된다.

제8a도는 상기 문제를 해결하는 1실시예를 도시하는 것이고, 도금등의 방법으로 Au등의 스퍼터율이 높은 금속층(205), (305)를 형성한 후, 그 위에 또 도금등의 방법으로 Ta, W등의 스퍼터율이 낮은 금속막(206)을 에칭의 스토퍼로써 얇게 형성한 것이다. 이것을 제4b도에 도시하는 바와 같이 이온빔 가공할때, 제8b도에 도시하는 바와 같이 회로 패턴(206)이 노출되지만, 이 회로 패턴(206)은 Ta, W등의 스퍼터율이 낮은 금속이기 때문에, 에칭의 스토퍼 부재의 역할을 하여 이온빔 가공은 급격히 진행되지 않으며, 이 때에 스토퍼 부재(206)과 스텐슬(204), (304)의 콘트라스트의 차에 의해 회로 패턴(206)을 검출한다.

단, 상기의 경우라도 SEM상에 의한 검출을 사용하는 한, 1차 이온의 조사로 X선 마스크의 회로 패턴이 제거되는 것은 피할 수 없다. 이 때문에, 영상 기억등의 수단에서 1회의 이온빔의 주사로 얻어진 상을 기억하고 필요 이상으로 주사를 행할 필요가 없도록 한다.

제9a도, 제9b도는 본 발명의 다른 실시예이다.

이온빔(109)로 가공하지만, 이 경우 이온 전류의 계측에 의한 적분이나 가공 시간의 관리등의 방법으로 흡수체 패턴(회로패턴)이 노출하기 직전에 블랭킹 전극과 블랭킹용 애퍼추어를 사용해서 이온빔의 조사를 멈춘다.

이 X선 마스크에 대해서 주사 전자 현미경에 의해 2차 전자상을 검출해서 X선 마스크의 결함 회로 패턴을 검출한다. 이 경우, 주사 전자 현미경에서는 조사된 전자빔이 이온빔과 다른 X선 마스크내로 깊이 침입한다. 이 때문에 폴리이미드등의 보호막이 잔류하고 있는 경우에 있어서도 X선 마스크 표면에 도달한 1차 전자선이 X선 마스크 내부에 침입하여, 2차 전자 방출율의 차에 의해 스텐슬(204), (304)와 회로 패턴(205), (305)의 콘트라스트의 차를 얻어, 제7b도에 도시하는 바와 같은 회로 패턴을 검출할 수가 있다.

따라서, 이온빔에 의해 흡수체 회로 패턴(205), (305)를 손상시키는 일 없이, 제9a도에 도시하는 상태에서 하부의 회로 패턴(205), (305)를 검출할 수 있어 결함 패턴에 위치 맞춤할 수가 있고, 주사 전자 현미경의 중심축과 이온빔 가공 장치의 중심축 사이의 거리에 X선 마스크를 임의로 측정하여테이블을 이동시켜서 이 부분에 이온빔을 조사해서 제9b도에 도시하는 바와 같이 수정 가공할 수가 있다.

제10도에는 제9a도, 제9b도에 도시한 방법을 실시하는 장치의 1실시예를 도시한다. 본 장치는 진공용기(110)내에 이온빔 가공장치(100)과 주사형 전자 현미경(111)의 양쪽을 갖추고 있다. 인출 전극(516)에 의해서 이온빔 가공장치(100)의 칼럼(112)상부에 있는 이온원(501)에서 인출된 이온빔은 정전렌즈(503)에 의해서 집속되어 편향전극(505)에 의해 편향되고, 시료(X선 마스크)홀더(520)상의 시료(X선 마스크)(200)에 조사되어 이것을 가공한다. 이때, 시료(X선 마스크)(200)에서 나오는 2차 전자 또는 2차 이온을 2차 하전 입자 검출기(508)에 의해 검출해서 표시부(509)에 표시한다. 또, 시료(X선 마스크)의 도금용 전극(203)에서 유출하는 흡수전류를 플렉시블 배선(517)에 의해 외부로 끄집어 내어 앰프(518)에 의해 증폭해서 표시부(509)에 표시하는 것도 가능하다.

또, 영상처리장치(519)는 표시부(509)에 표시된 영상을 입력해서 영상처리를 행하는 것에 의해 높은 콘트라스트, 높은 분해능력의 검출을 행할 수도 있다.

이 경우, 도금용전극(203)에서의 흡수전류는 가공의 진행에 따라 제11도와 같이 변화하여 가는 것이 관측된다. 전류변화와 가공 결과를 대비시킨 결과, A점은 흡수체 회로패턴(205), (305)가 노출할때이고, B점은 회로패턴(205), (305)의 가공이 종료할때인 것이 명백하게 되었다. 따라서, 이 변화를 검출해서 회로패턴(205), (305)가 노출한 곳에서 멈추게 할 수가 있다.

또, 시료(X선 마스크)(200)을 가공시간의 제어, 투입 도즈량의 제어에 의해 폴리이미드의 보호막이 얇게 잔류하는 상태(제9a도에 도시함)까지 가공한 후, SEM(111)의 위치까지 이동하여 SEM상을 검출해서 결함위치를 검출한다. 이 결함패턴을 표시부(509)을 거쳐서 영상처리장치(519)에 일단 입력하고, 다시 이온빔 가공장치(100)의 이온빔 칼럼(112)의 중심위치까지 모터(512)를 굳ㅇ해서 테이블(515)을 일정거리 되돌려서 이 결함부에 이온빔을 조사하여 수정 가공할 수가 있다. 또, 이 결함패턴을 표시부(509)을 거쳐서 영상처리장치(519)에 일단 입력하고, 모터(512)를 구동해서 테이블(515)를 일정거리 이동시켜서 시료(X선 마스크)(200)을 이온빔 가공장치(100)의 칼럼(112)아래에 오도록 위치를 정하고, 영상처리장치(519)에 저장한 SEM상을 꺼내고, 이온빔 가공장치(100)에서 검출한 SEM상과 맞추어서 결함위치를 검출하여, 이 부분에만 이온빔을 조사해서 결함의 수정을 행하는 것에 의해, 결함부 이외에 영향을 주지않고 결함에만 수정 가공을 실행할 수가 있다.

또, 이 부분을 포함하여 이온빔에 의해서 가공한 영역에 대해서는 플라즈마 CVD법등에 의해 폴리이미드등의 보호막을 시행할 필요가 있다.

제12a도 내지 제12c도에 콘트라스트가 좋은 검출을 가능하게 하는 다른 실시예를 도시한다. 제12a도에 도시하는 바와 같이 회로 패턴(205), (305)위에 에칭 스토퍼 부재(206)을 형성하고 있는 점은 같다. 제12b도에 도시하는 바와 같이 이 스토퍼 부재(206)이 나타나는 면까지 가공한 후, 또 가공을 진행하면 이 스토퍼부재(206)과 드라이 에치 레지스트 부재(또는 도금용 스텐슬부재)(207)의 스퍼터링율의 차에 의해 제12c도에 도시하는 바와 같이 보호막(스텐슬)(207)쪽이 빨리 가공되어서 단차가 생긴다. 단차가 있으면 그 상면 및 끝부분에서는 단차 밑부분에 비해 2차 전자, 이온의 방출이 일어나기 쉬우므로 단차가 없는 경우에 비해 더욱 콘트라스트가 우수한 회로 패턴(205), (305)의 검출이 가능하게된다.

제13a도, b도는 마찬가지로 단차를 만들어서 검출 콘트라스트의 향상을 도모하는 방법이지만, 제13a도와 같이 드라이 에칭 레지스트 부재(또는 도금용 스텐슬 부재)로써 스퍼터링율이 높은 재료를 사용해서 신속히 가공이 진행하도록 한 것을 특징으로 하고 있다.

다음에 제10도에 도시하는 실시예를 더욱 구체적으로 설명한다.

제14도에 있어서의 이온빔 가공장치는 크게 나누면 X선 마스크의 보호막(폴리이미드 이소인돌로 키나졸린젼) 및 Au패턴을 가공하는 이온빔 가공부(100), X선 마스크의 Au패턴을 검출하는 검출부(111), Au패턴의 결함부의 위치 결정을 행하는 위치 결정부(영상처리장치)(519)로 구성된다.

먼저, 이온빔 가공부는 높은 휘도의 액체 금속 이온원(501), 이온원(501)에 이온을 인출하는 인출전극(516), 인출된 이온빔(413)을 집속하는 정전형 렌즈전극(503), 이온빔(143)을 ON, OFF하는 블랭킹 전극(104), 블랭킹 애퍼추어(105), 이온빔(143)을 피가공물의 X선 마스크(200)상에 주사하는 정전형 디플렉터(505), X선 마스크(200)의 표면에서 나오는 2차 전자를 포착하여 전기신호로 변환하는 2차 전자 디텍터(508), X선 마스크(200)을 이온빔 광학계에 위치 맞춤하기 위한 X스테이지(108), Y스테이지(109), X선 마스크(200)의 Au패턴을 검출할때, X선 마스크(200)을 검출부로 이동하는 이동테이블(515), 이온의 인출을 가장 적합하게 하는 이온원 콘트롤러 (122), 이온을 인출하는 인출 전극의 전압을 제어하는 인출전극 콘트롤러 (123), 이온을 집속하는 렌즈 전극(503)의 전압을 제어하는 렌즈 전극 콘트롤러(124), 이온빔(143)의 ON, OFF를 행하는 블랭킹 전극(104)의 전압을 인가하는 블랭킹 콘트롤러(125), 이온빔(143)을 2차원적으로 주사하는 디플렉터를 제어하는 디플렉터 콘트롤러(126), 2차 전자의 신호를 증폭하여 SEM상으로써 표시하는 SEM상 디스플레이 콘트롤러(137) 및 그 디스플레이(509a)로 구성된다.자

검출부는 전자를 방출하는 전자총(127), 전자총(127)에서 발사한 전자빔(144)를 좁게 집속하는 전자형 집속레즈(128), 전자빔을 X선 마스크상에서 2차원적으로 주사하는 전자형편향기(129), 상의 초점 맞춤을 행하는 전자형 대물렌즈(130), 전자빔 (144)를 조이는 가동조리개(131), X선 마스크(200)에서 나오는 2차 전자를 포착하여 전기신호로 환하는 2차 전자 디텍테(135), 전자총(127)에서의 전자 방출을 제어하는 전자총 콘트롤러(132), 전자빔(144)의 초점 맞춤등을 행하는 집속레즈(128)과 대물렌즈(130)의 전류를 제어하는 렌즈 콘트롤러(133), 전자빔(144)를 2차원적으로 주사하는 편향기(129)를 제어하는 편향기 콘트롤러(134), 2차 전자의 신호를 증폭하여 SEM상으로써 표시하는 SEM상 디스플레이 콘트롤러(139), 그 디스플레이(509b)로 구성된다.

그리고, 이들 중 전자 광학계 및 스테이지는 진공 핌프로

Torr 이하의 진공도로 배기된 진공 챔버(112)에 설치되어 있고, 또 기판(121)상에 설치되어 있다.

위치 결정부(영상처리장치)(519)는 검출부의 2차 전자에 의한 영상신호를 SEM상으로써 기억하는 SEM상 메모리(182), 이온빔 가공부의 2차 전자에 의한 영상신호를 SEM상으로써 기억하는 SEM 메모리(183), 양 메모리에서 얻어지는 신호를 사용해서 결함위치를 결정하는 위치결정회로(192), 위치결정회로(192)에서 얻어진 결함이 표시된 영상을 표시하는 디스플레이(191), 디스플레이((191)에 표시된 영상에서 결함위치를 지정하는 위치결정기(190), 위치 결정부의 각 요소를 콘트롤하는 위치 결정 콘트롤러(191)로 구성된다. 또, 위치결정회로(192)는, SEM상 메모리(182) 및 SEM상 메모리(183)에서 얻어지는 신호를 2진화하는 SEM상 2진 회로(184) 밑 SEM상 22진 회로(185), 2진화된 신호에 의한 영상에서 가공된 구멍의 에지를 검출하는 SEM상 에지 검출회로(186) 및 SEM상 에지 검출회로(187), 에지를 기본으로 SEM상과 SEM상의 위치 어긋남을 보정하는 위치맞춤회로(188), SEM상과 SEM상을 중합해서 결함이 표시된 영상을 얻는 겹쳐 맞춤회로(189)로 구성된다.

다음에 그 동작에 대하여 설명한다.

피가공물의 X선 마스크(200)은 제15도에 도시하는 바와 같이 두께 3μm의 보호막(204), X선을 흡수하는 패턴촉 0.5μm, 두께 1μm의 Au 패턴(205), 두께 2μm의 완충부재(147), BNC로 되는 지지막(202), Si로 되는 지지틀 (201)로 구성되어 있다.

여기서 Au패턴의 결함부(150)의 최소칫수는 0.1μm이다.

처음에 Au패턴을 검출하기 위해 보호막(204)를 가공한다. 가공위치의 설정은 결함 검사시에 얻어진 위치정보를 기본으로 X스테이지(108), Y스테이지(109)를 이동하는 것에 의해서 행한다. 그러나, 스테이지의 위치 맞춤 정밀도, X선 마스크의 스테이지로의 설정 오차등으로 인하여 Au패턴(205)의 결함부에 정확하게 위치를 정하는 것은 곤란하다. 또, 결함의 형상도 명료하지 못하다. 그래서, 폴리이미드 보호막(204)를 가공할때 그 크기는 제17도에 도시하는 바와 같이 패턴폭의 수배, 대략 3

정도로 한다. 또, 가공 깊이는 보호막 표면과 Au패턴 표면의 칫수가 2μm인 곳에서 1.8μm로 한다.

가공은 이온빔(143)에 의해서 행한다. 이온빔(143)은 이온원(501)과 인출전극(516)사이에 수 KV의 고전압을 인가해서 인출하여, 렌즈전극(503)에 의해서 X선 마스크(200)의 표면에 빔의 지름을 0.5μm 정도로 집속한다. 빔의 지름은 X선 마스크의 보호막(204)를 가공할때 0.5μm정도, SEM상을 얻을 때와 결함부(150)을 가공할때는 0.1μm 정도로 한다. 이것은, 보호막(204)인 폴리이미드의 가공은 폴리이미드의 스피터율이 Au에 비해서 작고, 가공 체적이 크며, 가공 정밀도가 그다지 필요시되지 않기 때문이다.

이들 빔의 지름의 조정은 도시하지 않지만, 렌즈 전극(503)(제14도)의 중간에 있는 애퍼추어의 지름을 바꾸는 것에 의해 행한다. 디플렉터(505)에 의한 이온빔(143)의 주사는 주사 범위가 3

으로 되도록 디플렉터 콘트롤러(126)을 설정한다. 보호막(204)의 가공 종료점은 Au 패턴을 가공하지 않을 정도로, 보호막(204)의 두께가 남도록 정한다. 이 결과, 가공 정밀도 ±10%가 허용되는 것으로 되어, 보호막(204)를 완전히 제거하는 경우와 비교해서 가공이 용이하다. 예를 들면, 빔전류 값이 일정한 경우에는 가공량(이 경우 가공깊이)이 가공시간에 비례하므로 가공시간에 의해서 가공 종료점을 검출할 수 있다.

보호막(204)의 가공을 종료한 시점에서 보호막(204)의 가공구멍을 중심으로 가공시의 2배 정도의 크기, 예를 들면, 6

의 범위에서 이온빔(143)을 주사하도록 디플렉터 콘트롤러(126)을 설정한다. 그리고, 이온빔(143)의 지름을 0.1㎛로 하이디플렉터(505)에 의해서 이온빔(143)을 주사하고, X선 마스크 표면에서 나오는 2차 전자를 2차 전자 디텍터(508)에서 포착하여 전기신호로 변화해서 증폭하고, SEM상 디스플레이 콘트롤러(137)로 이온빔의 편향에 동기해서 디스플레이 (509a)상에서 휘도를 변화시켜 SEM상을 얻는다.

동시에, 위치 결정부의 SEM상 메모리(183)에 기억시킨다. 이 경우, 가공한 구멍(156)의 보호막이 얇게 되어 있지만, SEM상(제18f도)으로는 Au패턴의 상을 얻을 수가 없다. 가공한 구멍(156)의 보호막 표면에서는, 가공전에 있던 보호막 (158)상의 회로 패턴에 의한 요철(159)가 가공에 의해서 없어지므로 가공전에 약간 있던 Au패턴의 에지의 콘트라스트도 없어진다. 역으로, 가공후의 보호막 (158)상의 회로 패턴에 의한 요철(159)가 없어지므로 가공한 구멍의 에지(157)이 SEM상 전체에서 간주하여 휘도가 높게 검출된다.

다음에, X선 마스크(200)을 얹어 놓은 이동테이블(515)를 검출부로 이동한다. 이때, 이온빔 광학계와 전자빔 광학계의 광축을 일치시켜 놓으면, X스테이지(108), Y스테이지(109)는 고정한 채로 이동테이블의 이송량을 일정하게 해서 빔의 지름 1μm이하의 전자빔 광학계 밑으로 X선 마스크의 가공부를 가지고 갈 수가 있다.

검출부에서는 전자총(127)에서 발사한 전자를 접속 렌즈(128), 대물렌즈(130)으로 집속하여, 집속된 전자빔(144)를 편향기(129)에서 X선 마스크(200)위에 2차원적으로 주사한다. 이때, 주사폭은 SEM상을 얻은 경우와 동일한 6

으로 되도록 미리 편향기콘트롤러(134)를 설정해둔다. 그리고, X선 마스크(200)의 표면에서 나오는 2차 전자를 2차 전자 디텍터(135)로 포착하여 전기신호로 전환해서 증폭하고, SEM상 디스플레이 콘트롤러(139)에서 전자빔의 편향에 동기해서 디스플레이(509b)상의 휘도를 변화시켜 SEM상을 얻는다, 동시에 위치 결정부의 SEM상 메모리(182)에 기억시킨다. 이때의 SEM상은, 제18a도와 같이 주사하는 전자빔의 전자가 이온빔의 이온에 비해서 피가공물에 깊이 들어가기 때문에, 얻어지는 2차 전자에서 얇은 보호막 아래의 Au패턴(149), 결함부(160)의 형상을 반영한 것으로 된다. 단, 구멍의 주변보호막(161)은 두껍기 때문에, 그 아래의 Au 패턴을 검출할 수 없는 것은 SEM상의 경우와 동일하다. 또, 가공구멍에의 에지 부분을 SEM상과 마찬가지로 휘도가 높게 검출된다.

다음에, 위치결정부의 위치결정 콘트롤러(18)(제14도)의 지시에 의해, 위치결정회로(192)의 SEM상 2진회로(185) 및 SEM상 2진 회로(184)에 제18f도의 SEM상을 기억한 SEM상 메모리(183) 및 제18a도의 SEM상을 기억한 SEM상 메모리(182)의 영상 데이터를 사용해서, 제18f도의 SEM상과 제18a도의 SEM상의 2진 영상을 얻는다.

SEM상 2진 회로(185)에서는 제18f도의 SEM상에 대한 1주사선(162)의 휘도레벨(164)(제18g도)가 가공구멍의 에지(157)만 높기 때문에 에지부만이 1, 그 외가 0의 2진 레벨(168)(제18h도)이 얻어져 2진 영상은 제18i도로 된다. 한편, SEM상 2진 회로(184)(제14도)에서는 제18a도의 SEM상(161)에 대한 제1주사선(163)의 휘도레벨(165)(제18b도)가 보호막의 가공구멍의 에지(170), 가공구멍내의 Au패턴(159), 결함부(160)만 높기 때문에 에지(170)부분, 가공구멍내의 Au패턴(159)부분 및 결함부(160)만 1, 그외가 0의 2진 레벨(169)(제18c도)가 얻어져 2진 영상은 제18d도로 된다. 그런데, SEM상 2진 회로(185), SEM상 2진 회로(184)에서 2진화할때의 2진 기준레벨(166), (167)(제18g, b도)의 설정 방법에는 몇개가 있지만, 여기서는 휘도레벨(164), (165)가 에지의 부분에 대하여 최대값이 가공구멍의 상변, 최소값이 가공구멍의 하변에 대략 대응하고 있으므로, 최대값과 최소값의 중간을 2진 기준레벨(166), (167)로 하였다.

다음에, SEM상 에지 검출회로(186)(제14도), SEM상 에지 검출회로(187)에서 2진화된 영상(169), (174), (168), (172)에서 가공된 구멍의 에지(171), (170)을 검출한다. 에지는 제18d도, i도에 도시하는 바와 같은 2진 영상의 에지부분(173), (175)의 내측의 에지선(179), (180)으로 한다. 이때, 에지선(179), (180)의 거리가 SEM상과 SEM상에서 다른 경우도 있지만, 그 처리는 다음의 위치 맞춤회로(188)에서 행한다.

위치맞춤회로(188)(제14도)에서는 제18i도의 SEM상의 에지선(179) 및 제18d도의 SEM상의 에지선(180)이 겹칠 때(겹치지 않는 경우는 거리가 최소로 될 때)의 어긋남 량을 산출한다. 이 어긋남 량이 제18i도의 SEM상에 대한 제18d도의 SEM상의 어긋남(195)에 대응한다. (176)은 Au 패턴 2진 영상, (177)은 결함 패턴 2진 영상을 표시한다.

다음에, 겹쳐맞춤회로(189)(제14도)에서는 제18i도의 2진화한 SEM상(172)에 제18d도의 2진화한 SEM상(174)에서 에지선(180)의 내측 부분만 잘라내어 위치맞춤회로(188)에서 산출한 어긋남량(195)만 이동해서 겹쳐맞춤영상(172)(제18e도)를 얻는다. 이 경우, 2진화한 SEM상(168), (172), 2진화한 SEM상(169), (174)에 대해서 처리를 행하였지만, 2진화하기 전의 제18f도의 SEM상에 대하여 제18a도의 SEM상의 에지선 내측 부분만을 겹쳐 맞추는 것도 가능하다. 2진화하기 전의 영상을 겹쳐 맞추는 경우에는, 다음의 위치 결정기에서 결함에 위치 결정할때 2진화하기 전의 영상에 의해서 행할 수가 있다.

다음에, 위치 결정기(190)(제14도)에서는 겹쳐맞춤회로(189)로 얻어진 영상을 디스플레이(191)에 표시하고, 결함부를 커서라인등으로 지정하여 디플렉터 콘트롤러(126)에 가공 범위를 지시한다.

다음에, X선 마스크(200)을 얹은 이동 테이블(515)를 다시 이동빔 가공부로 이동한다. 이때의 이동량은 이온빔 가공부에서 검출부로 이동했을때의 이동량과 동일하다. 이온빔 가공부에서는 이온빔의 지름을 0.1 μm로 하여, 디플렉터 콘트롤러(126)에 지정한 범위에서 이온빔을 주사하고, 제19도에 도시하는 바와 같이 Au패턴(205)의 결함부(155)만을 가공하여 제거할 수 있다.

본 실시예에 의하면, 이온빔 가공부에 의해서 얻어진 SEM 상만으로는 검출할 수 없는 보호막 아래의 Au패턴을 검출부에 있어서의 SEM상에 의해서 검출하고, 이것을 SEM상에 겹쳐 맞추는 것에 의해서 결함위치를 결정하여 결함만을 가공할 수 있다는 효과가 있다.

즉, 상기 실시예에 의하면, 제15도에 도시하는 바와 같이 보호막(204)아래에 있는 미세한 패턴(205)의 결함(150)을 가공할 수가 있다. 상세히 설명하면, 제16도와 같이 하는 것이 아니고, 제17도에 도시하는 바와 같이 이온빔(143)에 의해 보호막(204)의 일부를 남겨서 구멍(152)를 가공하여, 얇게된 보호막(204) 아래의 패턴(205), 결함(150)을 주사 전자 현미경상에 의해서 검출하고, 검출상을 주사 이온상과 겹쳐 맞추는 것에 의해서 패턴의 결함부(150)을 위치 결정하여 패턴의 결함부만을 정확하고 고정밀도로 가공할 수 있다. 광학현미경으로는 검출할 수 없는 미세한 패턴을 패턴 검출에 따른 집속 이온빔에 의해 패턴의 손상없이 검출할수 있으며, 또한 가공을 행할 수 있는 효과가 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 최상층에 보호막을 갖는 X선 마스크의 회로 패턴의 결함 수정을 이온빔에 의해 행할 수가 있어 큰 경제적 효과를 얻을 수가 있다.

Claims (15)

1. 보호막을 갖는 X선 마스크에 대해서 집속 이온빔을 적어도 결함부를 갖는 영역에 대하여 조사해서 보호막을 제거하고, 상기 영역 아래에 위치하는 결함부를 갖는 회로 패턴을 노출 또는 노출에 가까운 상태로 하고, 상기 영역에서 발생하는 2차 전자, 2차 이온, 반사 전자, 흡수전류의 적어도 1개를 검출해서 결함위치를 검출하고, 상기 결함위치에 집속 이온빔을 맞추어서 그 결함부에 조사하여 결함을 수정하는 것을 특징으로 하는 X선 마스크의 결함수정 방법.
2. 특허청구의 범위 제1항에 있어서, 상기 결함위치를 검출하기 위해서, 노출한 회로 패턴이 가공되지 않도록 회로 패턴의 최상층은 이온빔에 대한 스퍼터링율이 낮은 재료를 형성하여 놓는 것을 특징으로 하는 X선 마스크의 결함 수정 방법,
3. 특허청구의 범위 제1항에 있어서, 상기 결함위치를 검출하기 위해서, 집속 이온빔으로 보호막을 제거할때 회로 패턴부와 회로 패턴부 이외의 부분 사이에는 스퍼터링율의 차에 의해 단차를 발생시키는 것을 특징으로 하는 X선 마스크의 결함 수정 방법,
4. 특허청구의 범위 제1항에 있어서, 상기 회로 패턴의 노출 또는 노출에 가까운 상태는 X선 마스크로의 흡수전류를 검출해서 상기 상태로 하는 것을 특징으로하는 X선 마스크의 결함 수정 방법,
5. 특허청구의 범위 제1항에 있어서, 상기 결함의 수정은 이온빔 CVD, 이온빔 대퍼지션등의 방법에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 X선 마스크의 결함 수정 방법,
6. 보호막을 갖는 X선 마스크에 대해서 적어도 결함부를 갖는 영역에 대하여 집석 이온빔을 조사해서 보호막을 제거하고, 그 영역 아래에 위치하는 결함부를 갖는 회로패턴을 노출 또는 노출에 가까운 상태로 하고, 그 영역을 주사 전자 현미경으로 촬영해서 결함위치를 검출하고, 상기 결함위치에 집속 이온빔을 맞추어서 그 결함부에 조사하여 결함을 수정하는 것을 특징으로하는 X선 마스크의 결함 수정 방법.
7. 특허청구의 범위 제5항에 있어서, 상기 회로 패턴의 노출 또는 노출에 가까운 상태는 X선 마스크로의 흡수전류를 검출해서 상기 상태로 하는 것을 특징으로 하는 X선 마스크의 결함 수정 방법.
8. 특허청구의 범위 제5항에 있어서, 결함의 수정은 이온빔 CVD, 이온빔 데퍼지션등의 방법에 의해행하는 것을 특징으로 하는 X선 마스크의 결함 수정 방법.
9. 보호막이 피복된 미세 패턴을 갖는 X선 마스크에 대해서 집속한 이온빔을 주사하면서 조사해서 상기 보호막의 일부분을 제거하고, 일부분이 제거된 상기 X선 마스크에 전자선을 주사, 조사해서 상기 보호막이 피복된 미세 패턴의 영상신호를 꺼내고, 일부분이 제거된 상기 X선 마스크에 집속한 이온빔을 주사하면서 조사해서 상기 X선 마스크의 영상신호를 꺼내고, 상기 2종류의 영상신호를 조합해서 상기 미세 패턴의 결함 장소를 가공하는 것을 특징으로 하는 X선 마스크의 결함 수정 방법.
10. 상기 보호막의 제거는 이온빔 유걍을 일정하게 해서 가공시간만 정하게 하는 것을 특징으로 하는 X선 마스크의 결함 수정 방법.
11. 특허청구의 범위 제9항에 있어서, 상기 2종류의 영상신호의 조합은 상기 보호막의 일부분을 제거하여 생기는 에지 부분에 따라서 영상을 겹쳐 맞추는 것을 특징으로 하는 X선 마스크의 결함 수정 방법.
12. 특허청구의 범위 제11항에 있어서, 상기 에지 부분의 설정은 각각의 영상신호의 최대 휘도와 최소휘도의 중간값을 임계값으로 하는 2진 처리를 행하여 특정하는 것을 특징으로 하는 X선 마스크의 결함 수정 방법.
13. 특허청구의 범위 제9항에 있어서, 상기 보호막의 일부분을 제거하기 위해서 사용되는 집속이온빔의 지름은 상기 미세 패턴의 결함 장소를 가공하기 위해 사용되는 집속 이온빔의 지름보다 크게 하는 것을 특징으로 하는 X선 마스크의 결함 수정 방법.
14. 보호막을 갖는 X선 마스크에 대해서 집속 이온빔을 적어도 결함부를 갖는 영역에 대하여 조사해서 상기 보호막을 제거하여 상기 영역 아래에 위치하는 결함부를 갖는 회로 패턴을 노출 또는 노출에 가까운 상태로 함과 동시에 2차 이온을 검출하는 제1의 이온빔 가공수단, 상기 X선 마스크에 전자빔을 조사함과 동시에 주사하여 영역에서 얻어지는 2차 전자를 검출하는 주사형 전자 현미경, 상기 제1의 이온빔 가공수단에 의해서 검출된 SEM상과 상기 주사형 전자 현미경에 의해서 얻어진 SEM상을 겹쳐 맞추어서 결함위치를 검출하는 검출수단 및 상기 검출수단에 의해서 검출된 결함위치에 이온빔을 조사해서 제거 수정하는 제2의 이온빔 가공수단을 포함한 것을 특징으로 하는 X선 마스크의 결함 수정 장치.
15. 특허청구의 범위 제14항에 있어서, 상기 X선 마스크는 이동테이블 상에 설치한 것을 특징으로 하는 X선 마스크의 결함수정 장치.

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