JPH05204135A

JPH05204135A - 集束イオンビームによるパターン修正方法

Info

Publication number: JPH05204135A
Application number: JP3344588A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Nakaishi; 雅文中石
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-12-26
Filing date: 1991-12-26
Publication date: 1993-08-13

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、集束イオンビームによるパターン
修正方法に関し、集束イオンビームによる欠陥パターン
修正の際に、修正する欠陥パターンの周辺のパターンへ
の再付着の問題を回避して、パターンの寸法精度の劣化
を防止する優れたパターン修正方法を提供することを目
的とする。【構成】本発明のパターン修正方法は、修正すべき欠
陥パターンを集束イオンビームで除去する場合に、修正
すべき欠陥パターンに隣接するパターンからより離れた
領域から先に除去し、さらに順次隣接するパターンによ
り近い領域へと除去してゆく工程を含むように構成す
る。あるいは、修正すべき欠陥パターンに隣接するパタ
ーンに近い周辺部を残して除去し、さらに、その後、該
周辺部を除去する工程を含むように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置の
パターン形成プロセスにおける、パターン欠陥を集束イ
オンビームにより除去してパターンを修正する方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】超ＬＳＩ回路装置の微細化に伴って、回
路パターンをより高精度に形成することが要求されてき
ている。一旦形成した回路パターンの欠陥部分を修正す
る場合においても同様に高精度でしかも、修正部分以外
の部分には影響がないようなパターン修正方法が要求さ
れる。

【０００３】加工精度の向上により、たとえば０．３μ
ｍ以下の線幅ないしスペース幅を持つパターンを実現す
るためＸ線露光技術が開発されている。Ｘ線露光用マス
クは、たとえばＳｉ基板上にＳｉＣ膜を形成し、マスク
領域のＳｉ基板をエッチングで除去してＳｉＣ膜のみを
残してＸ線透過下地を形成する。ＳｉＣ下地上にＴａ、
Ｗ等によりＸ線遮蔽パターンを形成する。

【０００４】ところで、マスク形成の際、遮蔽用パター
ンが余分に付着して欠陥を作ることがある。これらのマ
スクを利用しようとすると、欠陥の修正が必要である。
たとえば、集束イオンビームによるパターン修正は、イ
オン源からのイオン粒子を加速して被加工物の欠陥パタ
ーンに衝突させ、その加速イオンの運動エネルギーによ
り欠陥パターンを形成している原子を弾き飛ばしてパタ
ーン修正を行う。

【０００５】この方法は、ビームスポットをきわめて微
細化することが可能であることと、レーザビーム照射に
よる方法のように熱エネルギにより対象物を溶融、蒸発
させて除去するものに比べて、原子を数個〜数十個の単
位でスパッタリングにより弾き飛ばすことができる為、
その切り口の精度が格段に鋭いことなどの理由で、Ｘ線
露光用マスクパターンの修正等に利用される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】集束イオンビームを被
加工物の欠陥のパターンに照射する際に、その欠陥パタ
ーンの周辺に別のパターンが存在する場合、イオンビー
ムによって弾き飛ばされたパターン形成原子が周辺の別
のパターンに飛来して、その側壁に付着するという現象
が生じる。

【０００７】その別のパターンが正常なパターンの場合
には、付着した原子が堆積すると、その部分が欠陥とな
る可能性がある。図６に、集束イオンビームによる欠陥
パターン修正により別のパターンに原子が堆積する過程
を二つの模式断面図によって示す。

【０００８】図６の上側に示した工程では、基板６０上
に、ある間隔をおいて隣接するパターン６１と６２とが
形成されている。パターン６１には欠陥部分６３があ
り、この欠陥部分６３を集束イオンビーム６４により弾
き飛ばして（スパッタして）除去する。

【０００９】このとき、弾きとばされたスパッタ原子６
５は四方八方に飛散するが、その一部は、図の水平方
向、すなわち、隣の正常なパターン６２に向かって飛散
する。欠陥部分６３上を集束イオンビーム６４で何度か
走査を繰り返して削り取る内に、図６の下側に示したよ
うに正常なパターン６２の側壁面にスパッタ原子による
堆積物６６が形成される。

【００１０】この効果を再付着と呼び、これが修正精度
上問題となることは、例えば、ケー・ピー・ミューラ
（Ｋ．Ｐ．Ｍｕｌｌｅｒ）による文献ＳＰＩＥ，Ｖｏ
ｌ．１２６３，ｐ．１２（１９９０年）等に詳しく説明
されている。この現象は、物理的に不可避の問題であ
り、再付着を完全に無くすことは出来ない。

【００１１】再付着の量は、集束イオンビームによる除
去工程をゆっくりと時間をかけて行う方が少なくなる
が、その場合には欠陥修正に時間がかかり、修正工程の
スループットが長くなるという問題が生じる。

【００１２】この再付着を実用上問題とならない程度に
抑制する方法が、例えば、特開平１─２３４５６４号公
報に提案されている。その方法は、修正すべき部位の周
辺に電界を印加して、集束イオンビームによりスパッタ
されたイオン化原子団を電極上に補集するものである。

【００１３】しかし、この方法では、集束イオンビーム
によりスパッタされた原子はすべてがイオン化されては
いないので、補集される原子は一部である。且つまた、
イオンビーム照射領域に複雑な電界を発生させること
は、イオンビームの位置精度上問題がある。このため、
再付着の問題を完全に解決して良好なパターンを得る効
果は期待し難い。

【００１４】本発明の目的は、集束イオンビームによる
パターン修正の際に、修正する欠陥パターンの周辺のパ
ターンへの再付着の問題を回避して、パターンの寸法精
度の劣化を防止する優れたパターン修正方法を提供する
ことである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の方法によれば、
修正すべき欠陥パターンを集束イオンビームで除去する
場合に、修正すべき欠陥パターンに隣接するパターンか
らより離れた領域から先に除去し、さらに順次隣接する
パターンにより近い領域へと除去してゆく。

【００１６】あるいは、本発明の別の方法によれば、修
正すべき欠陥パターンに隣接するパターンに近い周辺部
を残して除去し、さらに、その後、該周辺部を除去す
る。

【００１７】

【作用】集束イオンビームにより欠陥部を削り取る工程
において、正常なパターンに最も近い部分を削るのは工
程の一番最後とするように制御することにより、隣接パ
ターンに最も近い部分が再付着の盾ないし防御壁の役目
を果たすので、正常パターンへの再付着はごく微量に押
さえられる。

【００１８】

【実施例】図１に、本発明の方法を実施するための装置
の基本構成を示する。図１において、１は高真空に排気
された真空容器であり、その内部にガリウム（Ｇａ）イ
オン源２があり、そこから電界放射されたＧａイオンビ
ーム３は、収束、投影レンズ系（図示せず）で集束さ
れ、静電レンズ群からなる集束イオンビーム偏向系４で
偏向されて修正すべきパターンが形成されている下地５
上に照射される。

【００１９】ビーム偏向系４と下地５との間には、マイ
クロチャネルプレートからなる２次イオン検出器６が配
置され、イオンビームの照射により下地５から発生した
２次電子を検出して、その検出した２次イオンを電気信
号としてコンピュータ７に提供する。

【００２０】コンピュータ７は検出器６からの電気信号
を下地５の表面の画像信号として処理して画像データメ
モリ８に供給する。コンピュータ７は公知のマイクロコ
ンピュータが利用できる。画像データメモリ８の画像デ
ータは、表示装置９により下地表面のパターン１０およ
び欠陥１１を映像化させる。

【００２１】まず最初に、パターンを削るほどでない低
電流の集束イオンビームで、欠陥があるであろうとされ
る修正部位とその周辺の回路パターン領域を走査して、
上記の方法で画像表示する。

【００２２】次に、画像処理装置１２は、コンピュータ
７からの画像信号を解析して、欠陥１１の位置およびそ
の形状、ならびに欠陥１１の近傍のパターンの位置等を
把握して、集束イオンビーム偏向系４の走査および加速
電圧、あるいはビーム電流値等を制御して、欠陥部１１
に集束イオンビームを照射して欠陥部１１を削り取る。

【００２３】この欠陥部１１を削り取る工程において、
画像処理装置１２は、正常なパターン１０に最も近い部
分を削るのは工程の一番最後とするように偏向系４を制
御する。そうすることにより、正常パターン１０への再
付着は最小限度に押さえられて、再付着による寸法精度
の悪化を防止することができる。

【００２４】図２に、本発明の方法による集束イオンビ
ームによるＸ線露光用マスクの欠陥修正方法の手順の実
施例を示す。図２は、例えば画像表示装置９によるマス
クパターン修正部分とその周辺部の平面画像を修正工程
順に（ａ），（ｂ），（ｃ）と表したものである。

【００２５】図２において、斜線部が下地５の表面に形
成されたパターンを示す。（ａ）において、１１が欠陥
部分であり、１０、１０ａは欠陥部分１１に隣接する正
常なパターン１０である。Ｘ線露光用マスクの下地材料
としては、Ｓｉ基板の開口部に形成されたシリコンカー
バイド（ＳｉＣ）膜等が用いられる。Ｘ線吸収作用を有
するパターン材料としては、タンタル（Ｔａ）等が用い
られる。

【００２６】集束イオンビームによる欠陥修正の際に、
下地材料までもスパッタして削りとってしまい、マスク
パターンの寸法精度に影響を与えないかということがマ
スク修正の１つの問題としてある。

【００２７】本実施例の場合、下地５の材料であるＳｉ
Ｃのイオンビームによるスパッタ率は、パターン材のＴ
ａのスパッタ率の約１／４であり、同じビーム強度でも
下地５の方がはるかに削られにくい。さらに、下地５に
はパターン１１，１０を保持するために充分な機械的強
度をもたせる。

【００２８】たとえば、下地５の厚みが２〜３μｍで、
Ｔａパターンの厚みが０．８μｍ程度であり、０．８μ
ｍ厚のＴａパターン１１を削り取る間に周辺の下地５は
０．２μｍ削られるが、下地全体の厚み２〜３μｍに対
しては無視できる量である。

【００２９】たとえば、２×５μｍの領域のＳｉＣ膜を
イオンビームで削る場合をシュミレーションした場合、
０．２μｍ削り取ると、周辺の下地の位置歪みは、約
０．００１μｍ程度となり、まったく問題ない量であ
る。（このシュミレーションの条件は、Ｔａの内部応力
を１×１０⁸ｄｙｎ／ｃｍ²，ＳｉＣの内部応力を４×
１０⁹ｄｙｎ／ｃｍ²でヤング率を４×１０¹²ｄｙｎ／
ｃｍ²とした。）図２の（ｂ）において、欠陥部１１の
外周部１３以外の部分を集束イオンビーム３で走査して
外周部１３を図示のように残しながら欠陥部１１を削除
する。この残す外周部１２の幅はたとえば約０．２μｍ
程度である。外周部１３を残しながら欠陥部１１を削る
ことにより、外周部１３がスパッタ原子の盾の役目を果
たし、横方向に飛散するスパッタ原子が正常な隣接パタ
ーン１０ａの側壁に付着することを防止する。

【００３０】この場合のビーム加速電圧は、たとえば２
０ｋｅＶ，ビーム電流は１００ｐＡ程度、集束したビー
ムスポット径は公称０．１μｍである。この条件で、パ
ターン幅が０．１μｍの場合０．０１μｍ程度の精度で
削ることができる。

【００３１】最後に、図２の（ｃ）に示すように、残っ
た外周部１３をイオンビーム３で削り取って修正を完了
する。外周部１３のスパッタ原子による再付着は、その
量が極めて少ないために、正常パターン１０の精度に影
響を与える程にはならない。

【００３２】次に、欠陥パターン１１の修正の際のイオ
ンビームの走査手順をさらに詳しく図３を参照して説明
する。図３のＡの矢印の方向に外周部１３を残して欠陥
パターン１１の内側へとパターンを削ってゆく場合と、
Ｂの矢印の方向にパターン１１の内側から外周部１３の
方向に向かって順次削ってゆく場合とがある。

【００３３】Ａの場合には外周部１３を必要な厚さだけ
残して欠陥１１の右側からエッチングを始め、パターン
１０の右側部を形成した後、外周部１３を除去する。Ｂ
の場合には、パターン１０の右端部から欠陥１１の外側
に削っていく内に、すでに削り終えた内側部分に再付着
が生じるため、パターン１０の形状が変化する。

【００３４】そこで、再付着の量を予め見込んで、その
分を余計に最初内側に削り込んでおけばよい。いずれの
場合でも、図１の画像処理装置１２においてビームの走
査が制御される。

【００３５】さらに、図４に、正常なパターン１４の近
傍に島状の孤立した欠陥パターン１５がある場合を示
す。この場合の欠陥の修正方法は、図の矢印のように、
正常パターン１４から最も離れた部分から順次近い部分
に向かって削り取ってゆけばよい。あるいは、欠陥パタ
ーン１５の中心部から外側に向かって渦巻き状に削り取
っていってもよい。

【００３６】次に、図５に、本発明の方法の別の実施例
を実施する装置の構成を示す。図５において図１と同じ
参照番号のものは、同一の装置を示すので、同一の装置
については簡単のため説明を省略する。

【００３７】図５の実施例において、図１のものと異な
る箇所は、２次イオン質量分析器１６が設けられたこと
である。この２次イオン質量分析装置１６は、検出器６
からの出力信号を解析して、下地５およびその上のパタ
ーン１０の材料まで同定し、その検出結果を画像処理装
置１２に与える。

【００３８】従って、画像処理装置１２は、欠陥の形状
や位置情報のみならず、その材料も考慮して、修正条件
たとえば、加速電圧や電流値を制御することができ、最
適な修正動作が自動的に決定できる。画像処理装置１２
はコンピュータ７のプログラムによりソフト的に実現す
ることができる。

【００３９】以上述べた、図１と図５の修正装置では、
画像処理装置１２が自動的に修正条件あるいは偏向動作
を制御したが、オペレータが画像表示装置９の欠陥画像
を目視しながら手動で、偏向系４を操作したり、イオン
源の電圧あるいは電流を調整することも可能である。

【００４０】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。

【００４１】

【発明の効果】上記したように、集束イオンビームによ
りマスクの欠陥部を削り取る工程において、正常なパタ
ーンに最も近い部分を削るのは工程の一番最後とするよ
うに制御することにより、隣接パターンに最も近い部分
が再付着の盾の役目を果たすので、正常パターンへの再
付着はごく微量に押さえられ、再付着による寸法精度の
悪化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に用いる集束イオンビームを用
いたパターン修正装置の構成を示す図である。

【図２】本発明の実施例の方法によるＸ線露光用マスク
の欠陥修正の手順を示す図である。

【図３】本発明の実施例の方法による欠陥修正の手順の
詳細を示す図である。

【図４】本発明の実施例の方法による別の欠陥修正の手
順の詳細を示す図である。

【図５】本発明の実施例に用いる集束イオンビームを用
いたパターン修正装置の構成を示す図である。

【図６】従来の技術によるパターン修正方法により発生
する再付着を説明する断面図である。

【符号の説明】

１・・・・・・真空容器２・・・・・・イオン源３・・・・・・イオンビーム４・・・・・・集束イオンビーム偏向系５・・・・・・下地６・・・・・・２次イオン検出器７・・・・・・コンピュータ８・・・・・・画像データメモリ９・・・・・・画像表示装置１０，１４・・正常パターン１１，１５・・欠陥パターン１２・・・・・画像処理装置１３・・・・・外周部１６・・・・・２次イオン質量分析装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板（５）上に形成された被加工物の欠
陥パターン（１１）を集束イオンビーム（３）を照射し
て除去して修正する方法であって、修正すべき欠陥パターン（１１）を前記集束イオンビー
ム（３）で除去する場合に、該修正すべき欠陥パターン
（１１）に隣接するパターン（１０）からより離れた領
域から、該隣接するパターン（１０）により近い領域の
順に除去してゆく工程を含む集束イオンビームによるパ
ターン修正方法。
【請求項２】基板（５）上に形成された被加工物の欠
陥パターン（１１）を集束イオンビーム（３）を照射し
て除去して修正する方法であって、修正すべき欠陥パターン（１１）を前記集束イオンビー
ム（３）で除去する場合に、該修正すべき欠陥パターン
（１１）に隣接するパターン（１０、１０ａ）に近い周
辺部を残して除去する工程と、前記周辺部をさらに除去する工程とを有する集束イオン
ビームによるパターン修正方法。