JPH0429052B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はマスク等の特に1.5μ以下の微細な回路
パターンを有する被加工物をイオンビームによつ
て修正加工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3μか
ら2μへと移行しつつあり、数年後には１〜1.5μパ
ターンの実現が予測されている。

第１図ａに、フオトマスクの断面を示す。

この図に示されるフオトマスクは、ガラス基板
１の上にクロムなどの金属材料、酸化鉄などの金
属化合物材料等、露光用の光に対して、透過率の
低い材料の薄膜（厚さ数100〜数1000Å）を蒸着
してフオトエツチング技術により所望のパターン
２に形成されている。ここで、寸法Ａはパターン
の間隔、寸法Ｂはパターンの幅である。

第１図ｂは、さらに微細な配線パターンの形成
に用いられるＸ線露光用マスクの断面を示す。

この図に示されるマスクは、Siの支持基板３に
支えられ厚さ数μのパリレン４上に、厚さ200Å
程度のCr薄膜５を有し、その上にＸ線に対する
吸収の大きいAu6の数1000Åの膜によりパターン
が形成されている。Au6の上部にある厚さ約1000
ÅのCr7は、Au6をエツチングしてパターンを形
成する際のマスクとなるよう、リフトオフ法によ
り形成されたものである。

第２図は、これらのマスクの一部を上から見た
図である。

この図に示されるマスクは、ガラス基板８の上
に配線パターン９が形成されており、この配線パ
ターン９はたとえば金属Crの薄膜により形成さ
れている。このようなマスクには、符号１０，１
１，１２で示される欠陥が、パターン形成工程で
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。符
号１０，１１は、黒点欠陥と呼ばれ、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。符号１２は、白点欠陥と呼ばれ、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
ような欠陥のある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ー上の素子パタ
ーンに転写され、ICの不良を生じる。前記２種
の欠陥のうち、黒点欠陥の方が数が多い。

第３図は、前述のごときマスクの欠陥検査装置
の従来例を示し、第４図は該装置の２値化回路の
機能を示す。

前記第３図に示される装置において、検査すべ
きマスク１３はXYテーブル１４の上に固定され
る。そして、光源１５から出た光は光フアイバ１
６により導かれてマスク１３を下方から照射す
る。この透過光照明のもとで、対物レンズ１７は
マスクパターンの像を光学素子１８，１９，２０
をへて微小な光電変換素子を一列に配置したリニ
アイメージセンサ２１の上へ結像する。

このリニアイメージセンサ２１の出力は、２値
化回路２３に入れられて２値化される。すなわち
第４図ａのごときリニアイメージセンサ２１の出
力を、任意に設定された出力レベルｈよりも高い
か低いかによつて、第４図ｂのごとく、０レベル
と１レベルとから成るデイジタル信号に置換す
る。これは、マスクパターン像をとらえたリニア
イメージセンサ２１からの電気的出力が、光学
的、電気的、その他の要因によつて影響を受け、
Ｓ／Ｎ比が悪くなつているのを改善するためであ
る。

XYテーブル１４は、制御装置で制御される駆
動モータによりリニアイメージセンサ２１の配列
の方向と垂直に移動する。したがつて、２値化回
路２３からの出力はマスクパターンの像を２次元
的に走査するものとなる。

一方、磁気テープ２４に貯えられる正確な原パ
ターンの情報は、一旦高速の読み出しが可能な磁
気デイスク２５に保存される。XYテーブル１４
の位置は、刻々リニアエンコーダ２６，２７によ
り読み取られ、対応する場所における磁気デイス
ク２５からの原パターンの情報と２値化回路出力
との比較が比較回路２８において行われる。

このようにして、原パターンとは異なつたパタ
ーン、すなわち欠陥の位置が欠陥位置配線回路２
９によつてカセツトテープ３０に記録される。

第５図は、以上のようにして見出されたマスク
の欠陥のレーザによる修正装置の従来例を示す。

この装置では、レーザ発振器３１から出たレー
ザビーム３２は反射ミラー３３により反射され、
アパーチヤ（矩形開口）４７を介し半透過ミラー
３４を通過した後、レンズ３５により集光され、
微動載物台３６の上に設置されたマスク３７の欠
陥３８に照射されてこれを除去する。

修正中、ハーフミラー３９、照明ランプ４０、
凹面ミラー４１、コンデンサレンズ４２から成る
照明光学系により、試料であるマスク３７の表面
を照明する。

ここで欠陥の位置出しについては、第３図に示
される欠陥検査装置により欠陥位置の情報を記録
したカセツトテープ４５からの情報に基づいて載
物台３６の駆動制御装置４６によつて欠陥位置が
接眼レンズ４３，４４の視野の中に入るように、
マスクを載せた載物台３６が移動した後、観察し
ながら載物台３６を微動させることによつて行
う。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上説明したマスクの欠陥検査・修正に関する
従来技術には、次のような欠点がある。すなわ
ち、 (1) 欠陥の検査を光学的な方法によつて行つてい
るため、光の回折限界以下の分解能をうること
は不可能であり、実用的な分解能はおよそ0.5μ
が限界であると考えられる。したがつてVLSI
等の微細パターンの、0.5μ以下の欠陥を検査す
ることはできない。

(2) 欠陥の除去修正をレーザ装置により行つてい
るため、レーザ光の集光限界以下の精度で除去
修正を行うことは困難である。実用的な除去修
正精度は、0.5μが限界と考えられるため、1.5μ
以下のVLSIの微細パターンの修正には適さな
い。

(3) 欠陥の検査と修正とを別々の装置によつて行
つているため、装置が高価となり、工数も増え
ている。特に、位置検出−位置決めを繰り返す
ため、この部分の機構と工程が重複し、無駄で
ある。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決す
べく、微細な回路パターンを有する被加工物につ
いて0.5μｍ以下の分解能でもつて0.5μｍ以下の微
細な加工を行うことができるようにしたイオンビ
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、
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微細回
路パターンを有する被加工物上に0.5μｍ以下のス
ポツトにして集束する静電レンズと、該静電レン
ズで集束される集束イオンビームを偏向させる偏
向電極と、上記高輝度イオンビームの上記微細回
路パターンを有する被加工物への照射・停止を行
うブランキング電極と、上記静電レンズにより
0.5μｍ以下に集束して偏向電極により走査される
イオンビームスポツトにより上記微細回路パター
ンを有する被加工物から発生する２次荷電粒子を
検出する２次荷電粒子検出器と、該２次荷電粒子
検出器から得られる２次荷電粒子信号に基づいて
被加工物上の修正個所のSIM像を形成して観察す
る観察手段と、該観察手段により被加工物上の修
正個所のSIM像を形成する際と0.5μｍ以下のイオ
ンビームスポツトを上記修正個所に限定して照射
して加工する際とで0.5μｍ以下のイオンビームス
ポツトの走査域を変更すべく上記偏向電極を制御
する制御手段とを備え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、被加工物にダメージを与える
ことなく修正個所を検出することができ、微細な
回路パターンに対して微細な修正作業を正確に行
うことができる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第６図は、本発明方法を実施するための、マス
クの欠陥検査・修正装置の一例を示す。

この第６図において、架台４７にはエアサーボ
４８により防震措置が講じられており、前記架台
４７の上に真空容器４９が設置されている。

前記真空容器４９には、下半部に試料室５０が
設けられ、その側部に試料交換室５１が設けられ
ている。真空容器４９の上半部と試料室５０間は
ゲートバルブ５２により仕切られ、試料室５０と
試料交換室５１とは他のゲートバルブ５３により
仕切られている。また、真空容器４９には真空引
き手段が連結されている。

前記真空引き手段は、真空容器４９の上半部側
と試料室５０と試料交換室５１とに接続された真
空パイプ５４，５５，５６、オイルロータリポン
プ５７、オイルトラツプ５８、イオンポンプ５
９、ターボ分子ポンプ６０およびバルブ６１，６
２，６３，６４とを有し、前記真空容器４９内と
試料室５０と試料交換室５１とを10^-5torr以下の
真空に排気しうるようになつている。

前記架台４７上の試料室５０には、載物台６５
が設置され、該載物台６５の上に試料台７０が載
置され、その上にマスクである試料７４が設置さ
れるようになつている。また、試料台７０には引
き出し具７０′が付設されている。

前記載物台６５は、回転導入端子７１，７２，
７３を介して試料室５０の外部からＸ方向駆動モ
ータ６６、Ｙ方向駆動モータ６７、Ｚ方向微動マ
イクロメータ６８およびθ方向（回転）移動リン
グ６９により、Ｘ，Ｙ方向の移動、Ｚ方向および
水平面内の回転角の微調整を行いうるように構成
されている。前記Ｘ，Ｙ駆動モータ６６，６７、
Ｚ方向微動マイクロメータ６８およびθ方向移動
リング６９は、制御装置１０３に接続され、これ
により制御されるようになつている。

前記真空容器４９の内部には、上方より載物台
６５方向に向かつて順次、高輝度イオン源である
液体金属イオン源７５と、コントロール（バイア
ス）電極７６と、イオンビーム７８の引き出し電
極７７と、アパーチヤ（円形開口）７９およびマ
イクロメータ付アパーチヤ（矩形開口）１０６
と、静電レンズ８０，８１，８２と、ブランキン
グ電極８３と、アパーチヤ７９′と、Ｘ，Ｙ方向
の偏向電極８４，８５と、２次荷電粒子検出器９
５とが設けられている。

前記液体金属イオン源７５のフイラメントは、
電源８６に接続され、該電源８６により加熱され
る。

前記コントローラ電極７６は、電源８７に接続
され、液体金属イオン源７５のフイラメントに設
けられたチツプの先端付近に、低い正負の電圧を
印加して電流を制御する。

前記引き出し電極７７は、電源８８に接続さ
れ、液体金属イオン源７５のフイラメントに電流
を流して加熱したうえで10^-5torr以下の真空中に
おいて電源８８により引き出し電極７７に数KV
〜数10KVの負の電圧を印加すると、前記フイラ
メントに設けられたチツプの先端よりイオンビー
ム７８が引き出される。

前記アパーチヤ７９は、引き出されたイオンビ
ーム７８の中央部分を取り出す。

前記静電レンズ８０，８１は、電源８９，９０
に接続され、これらの静電レンズ８０，８１とそ
の下方に設置された静電レンズ８３とで、前記ア
パーチヤ７９により取り出されたイオンビーム７
８を0.5μφ以下の微細な領域に集束する。

前記ブランキング電極８３は、電源９２に接続
され、きわめて速い速度でイオンビーム７８を走
査し、アパーチヤ７９′の外側へ外し、試料７４
へのイオンビームの照射を高速で停止させる。

前記偏向電極８４，８５は、電源９３に接続さ
れ静電レンズ８０，８１，８２で集束されたイオ
ンビーム７８にＸ，Ｙ方向の偏向を与え、試料７
４の表面にスポツト７８′を結ばせる。

前記２次荷電粒子検出器９５は、試料室５０に
配置され、資料７４にイオンビーム７８が照射さ
れたとき、資料７４から発生する２次荷電粒子で
ある２次電子または２次イオンを受け止め、その
強度を電流に変換し、その出力をSIM観察装置９
６に送入するようになつている。

前記液体金属イオン源７５のフイラメント用の
電源８６と、コントロール電極用の電源８７と引
き出し電極用の電源８８と静電レンズ用の電源８
９，９０とは、数10KVの高圧電源９１に接続さ
れている。また、前記ブランキング電極用の電源
９２と偏向電極用の電源９３とは、制御装置９４
に接続され、一定のパターンに従つてイオンビー
ム７８を走査させるようになつている。

前記偏向電極用の電源９３と２次荷電粒子検出
器９５とは、SIM観察装置９６に接続されてい
る。このSIM観察装置９６は、偏向電極用の電源
９３からのイオンビーム７８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ウ
ン管９７の輝点を走査し、かつその輝点の輝度と
２次荷電粒子検出器９５からの電流強度に応じて
変化させることにより、試料７４の各点における
２次電子放出能に応じた試料の像をうるという
SIM（Scanning Ion Microscope：走査型イオン
顕微鏡）の機能によつて試料面の拡大観察を行い
うるように構成されており、その情報を試料７４
の検査装置に送入するようになつている。

前記試料７４の検査装置は、メモリコープ９８
と比較回路９９と磁気デイスク１００とを備えて
いる。前記メモリスコープ９８は、２次荷電粒子
検出器９５からの信号に基づくSIM観察装置９６
の画像を一緒に記録する。前記磁気デイスク１０
０には磁気テープ１０１を通じて原パターンの情
報が格納される。そして、前記比較回路９９は載
物台６５の制御装置１０３からの画像位置の情報
に基づいて、該情報に対応する位置における試料
７４のパターンの画像をメモリスコープ９８から
引き出し、原パターンの情報を磁気デイスク１０
０から引き出して両パターンを比較し、両パター
ンが不一致のとき、欠陥有りと判定する。

前記試料７４の検査装置には制御系１０２が接
続され、該制御系１０２には前記高圧電源９１と
制御装置９４とが接続されている。そして、この
制御系１０２は高圧電源９１と制御装置９４とに
接続された電源を、試料７４の観察および欠陥検
査時には小電流、低加速電圧、広い走査域のイオ
ンビーム取り出し条件に切り換え、試料７４のパ
ターンの欠陥を検出後、該欠陥の除去・修正時に
は大電流、高加速電圧、狭走査域のイオン取り出
し条件に切り換え制御しうるように構成されてい
る。

なお、第６図中１０４，１０５はそれぞれ第３
図におけるリニアエンコーダ２６，２７に相当す
るものである。

次に、前記実施例のマスクの欠陥検査・修正装
置の作用に関連して、本発明方法を説明する。

試料室５０へ試料７４を入れる前に、真空引き
手段により真空容器４９全体の真空引きを行う。

ついで、試料台７０に付設された引き出し具７
０′を介して試料台７０を試料交換室５１に引き
出し、ゲートバルブ５３を閉じ、試料交換室５１
の扉を開き、試料台７０上にマスクである試料７
４を設置し、試料交換室５１の予備排気を行つて
から試料室５０に入れ、載物台６５の定位置に試
料台７０を載置し、制御装置１０３によりＸ，Ｙ
方向駆動モータ６６，６７を作動させ、載物台６
５を試料７４の検査スタート位置に移動調整し、
さらにＺ方向微動マイクロメータ６８とθ方向移
動リング６９とを作動させ、Ｚ方向および水平面
に対する回転角を微調整する。

次に、制御系１０２により高圧電極９１および
制御装置９４を切り換え、各電極８６〜９０，９
２，９３を試料７４の観察および欠陥検査時に適
する小電流、低加速電圧、広い走査域のイオンビ
ーム取り出し条件にセツトしたうえで、試料７４
の観察および欠陥検査に入る。

そして、電源８６により液体金属イオン源７５
のフイラメントに電流が供給されて加熱され、
10^-5torr以下の真空中で、電源８８により引き出
し電極７７に数KV〜数10KVの負の電圧が印加
されると、液体金属イオン源７５のフイラメント
に設けられたチツプの先端の極めて狭い領域から
イオンビーム７８が引き出される。このイオンビ
ーム７８の引き出し時において、電源８７を通じ
てコントロール電極７６から液体金属イオン源７
５のフイラメントの先端付近に低い正負の電圧を
印加し、電流を制御する。

前記液体金属イオン源７５から引き出されたイ
オンビーム７８は、アパーチヤ７９によりその中
央部分のみが取り出され、さらに電源８９，９０
を通じて電圧が印加される静電レンズ８０，８１
と他の静電レンズ８２とにより0.5μφ以下のスポ
ツト７８′になるように集束され、電源９３から
電圧が印加されて作動する偏向電極８４，８５に
よりＸ，Ｙ方向に偏向され、試料７４の表面にス
ポツト７８′が結ばれ、試料７４の表面にイオン
ビーム７８が照射される。

前述のごとく、試料７４の表面にイオンビーム
７８を照射すると、試料７４から２次荷電粒子が
発生する。この２次荷電粒子である２次電子また
は２次イオンは、２次荷電粒子検出器９５により
受け止められ、その強度が電流に変換されてSIM
観察装置９６に送入される。

また、SIM観察装置９６は偏向電極用の電源９
３からイオンビーム７８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ウン管
９７の輝点を走査し、かつその輝点の輝度を２次
荷電粒子検出器９５からの電流強度に応じて変化
させることにより、試料７４の各点における試料
の像を得て試料面の拡大観察を行う。

ついで、SIM観察装置９６で得られた試料７４
の画像を、試料７４の検査装置のメモリスコープ
９８に記録する。

次に、試料７４の検査装置の比較回路９９にお
いて、メモリスコープ９８から試料７４の画像を
取り出し、載物台６５の駆動系の制御装置１０３
からの画像位置情報に基づき、磁気デイスク１０
０に格納されている原パターンの情報中より前記
試料７４の画像に対応する位置のパターンの情報
を取り出し、前記試料７４の画像と原パターンの
情報とを比較し、両者が不一致のときに欠陥有り
と判定する。

このように、0.5μφ以下のイオンビーム７８の
走査による２次電子像または２次イオン像を用い
ることによつて0.5μ以下のパターンの欠陥を検査
することができる。

試料７４の観察、検査後は、ブランキング電極
８３を作動させ、きわめて速い速度でイオンビー
ム７８を走査させ、アパーチヤ７９′の外側に外
し試料７４へのイオンビーム７８の照射を高速で
停止させる。

前記試料７４の検査装置の比較回路９９により
試料７４のパターン中に欠陥を検出したときは、
制御系１０２を修正に適する大電流、高加速電
圧、狭い走査域のイオンビーム７８の取り出し条
件に切り換え、液体金属イオン源７５から大電流
のイオンビーム７８を取り出し、コントロール電
極７６により高加速電圧を与え、静電レンズ８
０，８１，８２により0.5μφ以下のイオンビーム
７８のスポツトに集束しかつ偏向電極８４，８５
により走査範囲を限定し、パターンの欠陥位置に
イオンビーム７８を照射し、スパツタリング除去
により欠陥を修正する。また、前記イオンビーム
７８を欠陥位置に結像投影させてスパツタリング
除去するようにしてもよい。

このように、マイクロイオンビームを用いて修
正を行うことにより、0.5μ以下の微細な欠陥をも
除去・修正することができる。

前記試料７４のパターンの欠陥を修正した後、
再び制御系を試料７４の観察、検査に適する値に
切り換え、前述の動作を繰り返し、修正後の試料
７４を検査することもできる。

試料７４のパターンの欠陥を完全修正後は、各
電源を作動停止させた後、真空容器４９の上半部
と試料室５０間のゲートバルブ５２を閉じ、他の
ゲートバルブ５３を開け、引き出し具７０′を介
して試料台７４を試料交換室５１へ引き出し、修
正された製品であるマスクを取り出す。

なお、本発明では前記高圧電源９１に代えて分
割抵抗器を用いる場合もある。

また、２次荷電粒子検出器９５に２値化回路を
接続し、基準レベルにより高いか、低いかによつ
て０レベルと１レベルとの２値化信号に変換した
うえでSIM観察装置に送入するようにしてもよ
い。

〔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
オン源を備えたことと観察手段により被加工物上
の修正個所のSIM像を形成する際と0.5μｍ以下の
イオンビームスポツトを修正個所に限定して照射
して加工する際とで0.5μｍ以下のイオンビームス
ポツトの走査域を変更すべく偏向電極を制御する
制御手段を備えたことにより、高輝度イオンビー
ムを出力させて荷電粒子光学系により被加工物上
で0.5μｍ以下のスポツトに集束させて照射するこ
とができると共に0.5μｍ以下の微細な加工ができ
るエネルギーを得ることができ、それらの結果修
正個所以外にダメージを及ぼすことなく、SIM像
による高分解能で被加工物上の修正個所の観察が
できると共に修正個所に限定した0.5μｍ以下の微
細な加工を高精度に実現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ａ，ｂは本発明で対称とするマスクの一
例を示す断面図、第２図は同平面図、第３図はマ
スクの欠陥の検査装置の従来例を示す図、第４図
ａ，ｂは前記検査装置中の２値化回路の機能説明
図、第５図はマスクの欠陥装置の従来例を示す
図、第６図は本発明方法を実施する装置の一例を
示す系統図である。 １０，１１，１２…マスクの配線パターンの欠
陥、４７…架台、４９…真空容器、５０…試料
室、５１…試料交換室、５４〜６４…真空引き手
段を構成する部材、６５…載物台、６６，６７…
Ｘ，Ｙ方向駆動モータ、６８…Ｚ方向微動マイク
ロメータ、６９…θ方向移動リング、７０…試料
台、７１〜７３…回転導入端子、７４…マスクで
ある試料、７５…高輝度イオン源である液体金属
イオン源、７６…コントロール電極、７７…イオ
ンビームの引き出し電極、７８…イオンビーム、
７８′…イオンビームのスポツト、７９，７９′…
アパーチヤ、８０〜８３…静電レンズ、８４…ブ
ランキング電極、８４，８５…偏向電極、８６〜
９０…電源、９１…高圧電源、９２，９３…電
源、９４…ブランキング電極および偏向電極の電
源の制御装置、９５…２次荷電粒子検出器、９６
…SIM観察装置、９８…メモリスコープ、９９…
試料のパターンの画像と原パターンの情報との比
較回路、１００…原パターンの情報の格納用の磁
気デイスク、１０２…観察・検査時と欠陥修正時
とで電源の作動条件を切り換える制御系、１０３
…載物台の駆動系の制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 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微
   細回路パターンを有する被加工物上に0.5μｍ以下
   のスポツトにして集束する静電レンズと、該静電
   レンズで集束される集束イオンビームを偏向させ
   る偏向電極と、上記高輝度イオンビームの上記微
   細回路パターンを有する被加工物への照射・停止
   を行うブランキング電極と、上記静電レンズによ
   り0.5μｍ以下に集束して偏向電極により走査され
   るイオンビームスポツトにより上記微細回路パタ
   ーンを有する被加工物から発生する２次荷電粒子
   を検出する２次荷電粒子検出器と、該２次荷電粒
   子検出器から得られる２次荷電粒子信号に基づい
   て被加工物上の修正個所のSIM像を形成して観察
   する観察手段と、該観察手段により被加工物上の
   修正個所のSIM像を形成する際と0.5μｍ以下のイ
   オンビームスポツトを上記修正個所に限定して照
   射して加工する際とで0.5μｍ以下のイオンビーム
   スポツトの走査域を変更すべく上記偏向電極を制
   御する制御手段とを備えたことを特徴とするイオ
   ンビーム加工装置。