JPS6275533A

JPS6275533A - イオンビ−ム加工方法および装置

Info

Publication number: JPS6275533A
Application number: JP60215003A
Authority: JP
Inventors: Akira Shimase; 朗嶋瀬; Satoshi Haraichi; 聡原市; Hiroshi Yamaguchi; 博司山口; Takeoki Miyauchi; 宮内　建興
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-09-30
Filing date: 1985-09-30
Publication date: 1987-04-07
Also published as: JPH0466347B2

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】〔発明の利用分野〕本発明は集束イオンビーム加工装置に係り、特にフォト
マスクの欠陥修正において加工による下地基板へのダメ
ージを最小にするのに好適なイオンビーム加工方法およ
び装置に関する。

〔発明の背景〕

フォトマスクには第１図に示す様に本来パターン２があ
るべき所の抜けである白点欠陥４と余分なパターン形成
物質が何重し念黒点欠陥３が発生する。このま−までは
全てのウェハにこれらの欠陥が転写されてしまうため、
転写前に修正しておかねばならない。本発明はこれらの
欠陥の中の黒点欠陥修正に関するものである。

従来、マスクの黒点欠陥を修正するのにレーザが使用さ
れてい１０列えば、電子材料１９７８年３月第４９頁に
はその例が示されているが、＠２ス（すそのＶ−ザフオ
トマスク修正装置の光学系の開成を示し、ｔものである
。この装置ではレーザ５としてＮ（１：ＹＡＧレーデ・
を用い、ビームエキスパンダ８でビームを広げた後、ス
リット１０ヲ通し、そのスリット像をターゲットで、ち
るフォトマスク１３に投影し、スリット像内のパターン
形成物′Ｊｊを除去１−る方式を採用してい・る。従来
、これで充分な効果を上げていたが、近年、ます１すパ
ターンの微細化が進むに従いレーザではレーザ光の回折
現象による集光限界と加工プロセスが熱加工である事等
の理由で微細化に対応しきれなくなっている。そこで近
年、レーザ加工にかわる加工方法として注目を集めてい
るのが液体金属イオン源から引き出したイオンビームを
１μｍ以下のスポットに集束して加工するイオンビーム
加工である。例えば、ニラケイマイクロデバイス（ＮＩ
ＫＫＥＩＭＩＣＲＯＤＥＶＩＣＥＳ　）１９８５年春号
特別編集版第２２〜２３頁参照。

第５図にイオンビーム加工装置の概略構成を示す。引き
出し電極２１によりソース２Ｄからイオンビーム易を引
き出しレンズ２２でビームラ集束し、スティグマトール
２６でビーム形状を修正し、デフレクタ２４でビーム偏
向し、ターゲットのフォトマスク２５に照射し、黒点欠
陥を除去する。

この時、加工すべき位置はビーム照射によりターゲット
から発生する２次電子２９を検出し、走査電子顕微悦と
同じ原理で２次電子像をＣＲＴ６２上に表示して設定す
る。なお、装置主要部は真空チャンバ１９内に収納し、
真空ポンプ３１にて一定の真空圧に排気している。まな
、真空チャンバ１９は定盤２７の上に設置し、それらを
エアサーボマウント２８で支持することで床からの電動
を除去している。

イオンビーム加工装置では、１μｍ以下のスポット径ま
で集束したビームを、除去すべき領域内で走査してスバ
ンタ加工によって黒点欠陥を除去する。例えば、第４図
（Ａ）に示し様に縦ラインのパターン６４の横に黒点欠
陥３５が存在する場合、破線で囲ったビーム走査領域５
６内を左から右、上から下へビームを走査して加工する
。

第４図（Ｂ）は第４図（Ａ）ＡＡ断面である。第４図（
Ｃ）は加工が終了し念時の様子である０イオンビーム加
工がレーザ加工と違う点の１つに加工の非選択性がある
。レーザ加工ではレーザ光を吸収する物質しか直接の加
工現象が生じないが、イオンビーム加工ではスノ（ツタ
率の差による加工速度の差はあるもののどの物質でも加
工は進行する。このため、イオンビームで加工した場合
、レーザでは加工しない下地基板５８まで加工し、加工
端に下地基板５８の段差６９が生じる。

実際に第４図（Ａ）の黒点欠陥６５をイオンビームで除
去後、ウェハに転写すると第５図に示す様なワク状のパ
ターン４４が転写される。これは下地基板の段差によっ
て光が屈折、散乱したために生じるもので、第４図（Ｑ
の様な加工跡ではこの新しい黒点欠陥は避けがたく、イ
オンビーム加工のマスク修正への適用上大きな障害とな
る。

〔発明の目的〕

本発明の目的はイオンビームによるマスク修正後の下地
基板加工跡から生ずる新たな黒点欠陥を減少させる様な
イオンビーム加工方法および装置を提供することにある
。

〔発明の概要〕

下地基板の加工は加工領域を黒点欠陥のある所のみに限
って加工する等の方法で最小限に抑えられるが、加工中
に黒点欠陥が除々に小さくなり、そのつど加工領域を設
定し直す必要があるため、実際の装置を製作するとなる
とノくターン認識まで含む複雑な装置となり、コスト、
操作性の面から現実的なものとは言えなくなる。

そこで本発明ではより簡便な方法により現実的にこの間
遠を屏決しようとしたもので、実際には第６図に示す様
に下地基板の加工跡端部５０ｒｅ　ｆｚだらかにするこ
とによって転写時の影を生じさせない様ビーム形状を変
化させ加工する。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の詳細な説明する。

第７図は黒点欠陥５２の存在形態を５つのケースに分け
たものである。（Ａ）は廻り４方向ともパターン５１の
エツジであり、そこでは鋭い加工エツジが必要である。

（Ｂ）は６方向がノ（ターンエツジで、１方向が下地基
板の算出している状態で上下圧については鋭い加工エツ
ジが必要だが、右方向については鋭い加工エツジでは転
写パターンにエツジの影が生じるため、この方向の加工
端はなだらかでなけねばならない。さらに（Ｃ）では２
方向が鋭い加工端、２方向がなだらかな加工端、（Ｄ）
では１方向が鋭い加工端。

６方向がなだらかな加工端、（Ｅ）では全方向がなだら
かな加工端となる加工が必要となる。第８図は第７図の
各ケースについてＸ方向のビーム径ｄｘとＹ方向のビー
ム径ｄｙをどう変化させるかをまとめたものである。−
例としてケース（Ｃ）を取り上げる。第７図に示した様
に、（Ｃ）では上方向と左方向がパターンの端にあたる
ため破線で示したビーム走査領域５２の上方向と左方向
での加工端は転写パターンの端がダレない様に鋭くなけ
ねばならない。逆に下方向と右方向は転写パターンに影
が生じない様に加工端がなだらかでなくてはならない。

したがって、加工ビーム径は第８図ケースＣの左の図に
示す様に走査領域の左上端で最小のビーム径で右へいく
に従いＸ方向のビーム径ｄｘを広げる。また、下にいく
に従いＹ方向のビーム径ｄｙを広げ、走査領域右下で最
大のビーム径となる様にする。

最小ビーム径はレンズの集束ビーム径そのもの、最大ビ
ーム径は加工領域の大きさ、加工部周辺の状況によって
変化させるが通常２μｍ　＋−５μｍφか加工領域の短
い方の巾の１／４〜１／３とする。

第８図ケースＣの中央および右の図はＸ方向のビーム径
ｄｘとＹ方向のビーム径ｄｙを示し念ものでｄｘ、ｄｙ
共にＸ、Ｙの関数として図の様に変化させる。次に実際
にどの様にしてビーム径およびビーム形状を変化させる
かについて説明する。

第９図に本実施例に関係する電極を示す。（Ａ）図は主
にレンズ５７．５８．５９に印加電圧を示しており、Ｖ
ｏを加速電圧＋　Ｖｌを引き出し電圧、Ｖｌをレンズ電
圧と呼ぶ。（Ｂ）図は（Ａ）図のソース方向からみ７ｔ
ＢＢ断面図であり、デフレクタ６５にかける偏向電圧で
ＸＹそれぞれＶｘ＋　、　Ｖｘ−・ｖ　、■　の各電圧
をかけビームを走査する。

ｙ＋　　　　　ｙ− （Ｃ）図は（Ａ）図のソース方向からみたＣＣ断面図で
あり、スティグマトール６６にかける電圧を示し、対向
電極に同じ電圧を印加して、ビーム形状を押しつぶした
り、引き伸ばしたりする。

通常は光学系５６〜６４の非点収走の補正に使用するが
本発明ではむしろ積極的にビーム形状を変化させること
に用いる。それぞれの電極にかける電圧をＶα、Ｖ／９
．ｖγ、Ｖδとする０この時、第８図ケースＣのビーム
変化を実現する各印加電圧は第１０図の様になる。本実
施例ではイオンの加速エネルギーと電流は一定として加
工するため加速電圧Ｖｏと引き出し電圧Ｖｌは一定とす
る。ビーム径の変化はレンズ電圧ｖ２に担当させ、ビー
ム形状の変化はスティグマトール印加電圧■α。

Ｖｌ、Ｖｌ、Ｖδに担当させている。念だし、ここでビ
ーム形状はＸ、Ｙ方向に変化させ斜め方向へは変化させ
ないためＶｌ、Ｖδは出力させない。また、デフレクタ
電圧ＶＸ＋　＋　Ｖｘ−Ｔ　Ｖｙ＋　＋　”ｙ−は通常
の走査波形を与えている。さて、第１０図右上の様にｖ
２をジャストフォーカス電圧Ｖｚｊからビーム走査に同
期して変化させる。Ｖ２ｊからはずれる程ビーム径は広
がるため第１１図（Ａ）に示す様にビーム径が変化する
ことになる。第１０図Ｖα、Ｖγのａ点からｈ点が第１
１図（Ｂ）のａ点からｈ点に対応しており、これでビー
ム形状変化を説明する。ａ点ではＶα、Ｖｌ共にＯでビ
ーム変形は無い。ｂ点ではＶαが■、Ｖγが○でビーム
はＸ方向に長く引き伸ばされる。０点では逆に■αが■
、Ｖγが■のためビームはＹ方向へ伸ばされる。

この後ｄ、ｅ、ｆと同様に続き、ｇ点ではビーム径がｂ
点と同じでＶα、Ｖｌの符号が反対のためｂ点でのビー
ム形状がＸＹ反転したビーム形状となる。最後のｈ点で
はＶα、Ｖｌ共に０でビーム形状は変化せず、最大ビー
ム径そのままとなる。

この様にしてＷＪＢ図ケースＣのビーム変化が実現でき
る。実際に第１２図（Ａ）の様なフォトマスクの黒点欠
陥７０を走査領域７１内で第８図ケースＣのビーノ・変
化で加工すると、第１２図（Ｂ）、　（Ｃ）（第１２図
（Ｂ）は（Ａ）図のＣ矢視Ｂ’Ｂ断面図、第１２図（Ｃ
）は（Ａ）図のＢ矢視ＣＣ′断面図）に示す様にパター
ン７２の側の加工端は鋭いエツジを持ち、パターン７２
の無い下地基板部７６の加工端はなめらかになっており
、ウェハに転写した場合、加工端における影は生じず、
良好な黒点欠陥修正が可能となった。

また、本実施例でにレンズ電圧とスティグマトール電圧
の変化ｌこよりビーム径、ビーム形状を変化させた。し
かし、光学系自体は複雑になるが電圧印加は少し簡便と
なる第１６図に示す様なビーム径変化用の円板電極７８
とビーム形状変化用４極対向平板電板８０を光学系内に
付加する方式でも同等の効果が得られる。この時、レン
ズ電極７７の最終段はアースレベルのため円板電極７８
への印加電圧をアースレベルの上下で変化させることで
ビーム径−？ｉ−変化させることができ、レンズ電圧の
様に高圧なジャストフォーカスレンズ電圧Ｖｚｊの上下
で電圧を変化させる必要がない。また、スティグマトー
ル７９には本来のビーム形状調整を受は持たせたため、
４極平板電極の対向電極に同じ電圧を印加し、必要に応
じそれを変化させれば良く、前記方式がスティグマトー
ルにスティグマトール本来の役割に加えビーム形状変化
まで受は持たせていたため印加電圧を複雑に変化させる
必要があったのに比べやはり電圧印加方式が簡便となる
。なお、ビーム径変化用円板電極７８は通常アースレベ
ルで使用する最終段のレンズ電極に電圧を与えて兼用さ
せられる。さらに、専用の電極を設ける場合も兼用する
場合もその電極と次の電極との間でいびつにビーム形状
を変形させない様、アースシールドを設ける等、電界の
乱れを最小限に抑える設計が必要である。

〔発明の効果〕

本発明によれは従来イオンビームを集束してフォトマス
クの黒点欠陥を修正する場合必ず問題となっていた下地
基板加工跡端部の段差によって生ずる新たな黒点欠陥を
発生させない。したがって、イオンビームによるフォト
マスク黒点欠陥修正が有効なものとして、より実用性を
向上させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はフォトマスクの平面図、第２図はレーザフ万ト
マスク修正装置の構成図、第３図はイオンビーム加工装
置の構成図、第４図はイオンビームによるマスク修正の
説明図、第５図はマスク修正後のクエハ転写パターンの
平面図、第６図は本発明が目標とする修正済マスクの断
面図、第７図は黒点欠陥の存在形態の分類図、第８図は
各黒点欠陥形態に対応するビーム変化の分類図、第９図
はイオン光学系の各電極に印加する電圧の説明図、第１
０図は各印加電圧の電圧一時間グラフ、第１１図は第１
０図の印加電圧によるビーム変化の説明図、第１２図は
加工後のマススフの平面図と断面図、第１５図はビーム
変化専用電極を設けたイオン光学系の概略構成図。符号の説明１・・・下地基板　２・・・パターン　３・・・黒点欠
陥４・・・白点欠陥　５・・・レーザ　６・・・レーザ
光７・・・ミラー　８・・・ビームエキスパンダ　９・
・・ミラー　１０・・・スリット　１１・・・ミラー　
１２・・・対物レンズ　１３・・・フォトマスク　１４
・・・テーブル１５・・・照明光源　１６・・・照明光
学系　１７・・・フィルタ　１８・・・観察光学系　１
９・・・真空チャンバ２０・・・ソース　２１・・・引
き出し電極　２２・・・集束レンズ　２３・・・スティ
グマトール　２４・・・デフレクタ　２５・・・フォト
マスク　２６・・・テーブル２７・・・定盤　２８・・
・エアサーボマウント　２９・・・２次電子　３０・・
・２次電子ディテクタ　３１・・・真空ボンダ　５２・
・・ＣＲＴ３３・・・イオンビーム３４・・・パターン
　３５・・・黒点欠陥　３６・・・ビーム走査領域３７
・・・イオンビーム　３８・・・ビーム走査領域　３９
・・・段差　４０・・・スパッタされた原子４１・・・
パターン　４２・・・下地基板　４３・・・パターン４
４・・・ワク状ハターン　４８・・・パターン　４９・
・・下地基板　５０・・・加工跡　５１・・・パターン
　５２・・・黒点欠陥　５３・・・ビーム走査領域　５
４・・・ビームスポット５５・・・ビーム走査領域　５
６・・・ソース５７・・・第５レンズ電極　５Ｂ・・・
第２レンズ電極５９・・・第５レンズ電極　６０・・・
フォトマスク６１・・・テーブル　６２・・・イオンビ
ーム　６５・・・スティグマトール　６４・・・デフレ
クタ　６５・・・デフレクタ電極　６６・・・スティグ
マトール電極　６７・・・ビーム走査領域　６８・・・
ビームスポット６９・・・パターン　７０・・・黒点欠
陥　７１・・・ビーム走査領域　７２・・・パターン　
７３・・・下地基板　７４・・・ソース　７６・・・引
き出し電極　７７・・・集束レンズ７日・・・ビーム径
調整電極　７９・・・スティグマトール　８０・・・ビ
ーム形状調整電極　８１・・・デフレクタ　８２・・・
フォトマスク　８６・・・イオンビーム８４・・・テー
ブル麗　　１　図１’（ヌ　４　　凹（Ａ）あ　５　回昂　　７　　図（Ａ）悉　８　回１９　　回（Ａ）（Ｂ）　　　　　　　　　　　　　　（Ｃ）忌　）０　
　’ｉ５芭　１１　　口（Ａ’）（Ｂ）３１２　困（Ａ）ＩＣＢ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｃ）Ｎ
　　＋３　７

Claims

【特許請求の範囲】１、イオンソース、イオン光学系、ターゲット、テーブ
ル、真空排気系、電源制御系、真空チャンバおよび架台
から構成し、イオンビームを上記イオンソースから引き
出し、上記イオン光学系で上記イオンビームを集束、偏
向し上記ターゲットに照射し加工するイオンビーム加工
方法において、上記イオンビームを偏向するデフレクタ
に同期して上記ターゲット上での上記イオンビームのス
ポットの径または形状を変化させて加工を行なうことを
特徴とするイオンビーム加工方法。２、上記イオンビームスポットの径または形状を変化さ
せる際、上記ターゲット上の加工領域端において鋭いエ
ッジを要する端面には微小円スポットあるいは端面に平
行方向を長径とする楕円スポット、なだらかなエッジを
要する端面には大円スポットあるいは端面に垂直方向を
長径とする楕円スポットのビームにて加工を行なうこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のイオンビーム
加工方法。３、上記微小円スポットとして上記イオン光学系に含ま
れる集中レンズのジヤストフオーカススポツト、上記大
円スポットとして１μｍから１０μｍあるいは上記加工
領域の短辺の１／４から１／２のスポット、楕円スポッ
トとして長径、短径が上記微小円スポットの径と上記大
円スポットの径の間にあるスポットを使用し加工するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のイオンビー
ム加工方法。４、上記スポット径を上記集束レンズのレンズ電圧を上
記デフレクタと同期させて変化させることで変化させる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のイオンビ
ーム加工方法。５、上記スポット形状を上記イオン光学系に含まれ通常
上記イオンビームの非点収差補正に使用するステイグマ
トールへ上記デフレクタと同期させた所定電圧を印加す
ることで変化させることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のイオンビーム加工方法。６、上記スポット径を上記イオン光学系に専用に付加し
たスポット径調整用電極へ上記デフレクタと同期させた
電圧を印加することで変化させることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のイオンビーム加工方法。７、上記スポット形状を上記イオン光学系に専用に付加
したスポット形状調整用電極または、上記集束レンズの
最終段レンズ電極へ上記デフレクタと同期させた電圧を
印加することで変化させることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載のイオンビーム加工方法。８、イオンソース、イオン光学系、ターゲット、テーブ
ル、真空排気系、電源制御系、真空チャンバおよび架台
より成るイオンビーム加工装置において、上記イオン光
学系に含まれるイオンビーム偏向用デフレクタに同期さ
せて集束レンズに印加するレンズ電圧とビーム形状調整
用ステイグマトールに印加する電圧を変化させる同期回
路および電源を設けたことを特徴とするイオンビーム加
工装置。９、上記イオンビーム装置においてスポット径調整用電
極とスポット形状調整用電極および上記デフレクタとの
同期回路と電源を設けたことを特徴とする特許請求の範
囲第８項記載のイオンビーム加工装置。１０、上記スポット径調整用電極として上記集束レンズ
の下に円孔円板電極を設けることを特徴とする特許請求
の範囲第９項記載のイオンビーム加工装置。１１、上記スポット形状調整用電極として４極または８
極の対向平行平板電極を設けることを特徴とする特許請
求の範囲第９項記載のイオンビーム加工装置。