JP2777801B2 - 集束イオンビーム装置におけるパターン膜修正方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は集束イオンビーム装置におけるパターン膜修
正方法、特に欠陥部分が認識不能になった場合でも正確
な作業が行い得るパターン膜修正方法に関するものであ
る。

［発明の概要］ 近年における半導体素子（LSI）の大規模化、高集積
化に伴うパターン膜の形成技術を向上進歩させるため
に、ステージ上の試料にガス銃によって化合物ガスを吹
き付け、化合物が付着した試料表面上にイオンビーム照
射光学系によってイオンビームを集束照射して形成され
たパターン膜の欠陥修正を行うに当り、パターン膜の欠
陥部分近傍に集束イオンビームにより点穴加工を施し、
二次イオンの信号により欠陥部分の認識及びこの欠陥部
分と点穴との位置関係を求め、欠陥部分に必要な修正を
施すようにした。

［従来の技術］ 近年、半導体素子（LSI）が大規模化、高集積化され
るようになった背景の一つには、そのLSI製造技術の著
しい発達をあげることができる。LSI製造技術の一つにF
IB（集束イオンビーム）技術があり、このFIB技術は描
写技術である上に加工技術でもあり、LSI回路のパター
ン膜の欠陥を認識、修正できるまでになった。即ち、そ
のパターン膜が形成されている試料に集束イオンビーム
が照射、走査された際、その試料からは二次イオンの粒
子が放出される。その二次イオンには、試料からの二次
イオン（例えばガラス基板からのSi）とパターン膜から
の二次イオン（例えばクロム膜からのCr）が含まれてい
るため、二次イオンの中からSiとCrの量を分析すること
によりパターン膜のエッジを検出することができ、この
パターン膜の欠陥を認識することができる。この欠陥に
は、フォトマスク形成時に余分なCrが残留した黒色欠陥
と、逆にCrが欠落した白色欠陥とがある。黒色欠陥を修
正する時はこの黒色欠陥部分をエッチングする一方、白
色欠陥を修正する時には、その部分に化合物ガスを吹き
付けると共に、集束イオンビームを照射し、有機被膜を
炭化する方法がある。

第４図は、このような黒色欠陥又は白色欠陥を有する
パターン膜に対する従来におけるパターン膜修正方法を
示す図である。この図において、符号１はパターン膜、
符号２は黒色欠陥、符号３は白色欠陥を示す。パターン
膜１の欠陥には種々の形態があり、例えば第４図（ａ）
に示すようにパターン膜１の一方のエッジ1aの側に黒色
欠陥２と白色欠陥３とが連続的に存在する場合、第４図
（ｂ）に示すようにパターン膜１の両方のエッジ1a及び
1bに黒色欠陥２と白色欠陥３とがパターン膜１の長さ方
向に略同じ位置に形成されている場合、及び第４図
（ｃ）に示されているようにパターン膜１の一方のエッ
ジに黒色欠陥２、他方のエッジ1aに白色欠陥３が、パタ
ーン膜１の長さ方向に互いに或る距離間隔Ｌを持って形
成されているというような場合がある。勿論第４図
（ｂ）或は（ｃ）の場合においてパターン膜１の両方の
エッジ1a,1bに共に黒色欠陥２のみ又は白色欠陥３のみ
が形成されているといったような場合もある。このよう
な各欠陥がパターン膜１に存在しているような場合、集
束イオンビーム装置では、先ずその観察動作モードにお
いてパターン膜１の欠陥２又は３の存在を検索し、この
パターン膜１に黒色欠陥２又は白色欠陥３が存在してい
ることがわかると、ステージの駆動によって試料を移動
させ、その欠陥部分をイオンビームによって走査可能な
範囲内に持ってくると共に、次の段階では修正動作モー
ドに切替わって、欠陥の修正を行う。黒色欠陥２を修正
する場合においては、集束イオンビーム装置は、先の観
察モードにおいて黒色欠陥２の形状を認識しておき、こ
の認識に基づいて黒色欠陥２の領域をエッチングする。
また、白色欠陥を修正する時には、やはり前記黒色欠陥
２の修正の場合と同様、観察モードにおいて認識してお
いた白色欠陥の形状等に基づいて当該白色欠陥の必要な
ところに化合物ガスを吹き付けると共に、イオンビーム
を照射し、例えば有機被膜を炭化するといったようなマ
スキングによって、白色欠陥３を修正する。このような
欠陥２又は３の修正は、第４図（ａ），（ｂ），
（ｃ），の何れの欠陥の態様に対しても行われるように
なっている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながらこのような従来のパターン膜修正方法に
あっては、集束イオンビーム装置によって黒色欠陥２又
は白色欠陥３の形状等を認識して、この認識にしたがっ
てエッチング又はマスキングを行うようになっているか
ら、パターン膜１の修正作業の間において、色々な不都
合が生じる虞れがあった。即ち、例えば、黒色欠陥２と
白色欠陥３とが存在していて、先ず黒色欠陥２に対して
エッチングを行ったとすると、このエッチング作業の最
中に、イオンビームの照射によって削り取られたCrのよ
うなパターン膜１の材料が周囲に飛び散り、例えば比較
的近くにある白色欠陥部分に堆積する現象が起こる。こ
のため、黒色欠陥２の修正を行った後、白色欠陥３のマ
スキング作業を行おうとすると、黒色欠陥２の部分から
飛散したCrの飛沫が白色欠陥３の部分に堆積して、当該
白色欠陥３のエッジ部分を不鮮明にしてしまっている場
合がある。こうなると、白色欠陥３の形状認識が難しく
なり、イオンビームの照射及び走査が非常に難しくなっ
て、白色欠陥３の修正が困難になるという問題が生じ
る。このため、従来では、黒色欠陥２を修正した後、第
４図（ｃ）に示してあるように、白色欠陥３の部分を取
囲む区域Ａについて、集束イオンビームを走査させて、
スパッタ粒子による汚れを除去するクリーニングを行
い、白色欠陥３の部分のエッジをある程度鮮明にしてか
ら、当該白色欠陥３についてのマスキング処理を行う、
という作業が行われていた。ところが、このような、イ
オンビームの走査によって、スパッタ粒子を除去する作
業を行うと、この白色欠陥３のエッジ部分もある程度削
り取られることになると共に、イオンビームがパターン
膜１の部分以外の試料面、即ちガラス基材の上をも走査
することになり、これによって、ガラス面にイオンが注
入され、ガラスの透過率が低下することによって、パタ
ーン膜１の修正精度が悪くなるという問題が生じた。し
たがって、従来では、第４図（ａ）に示すような欠陥2,
3が存在するようなパターン膜１に対しては、パターン
膜修正が困難であるとして、基板そのものを不合格とし
ていた。また第４図（ｂ）に示すような欠陥2,3を有す
るパターン膜１については、黒色欠陥２及び白色欠陥３
の修正は可能であるが、その修正結果については、信頼
性が悪いという観点にたって製造管理が為されていた。
そして、第４図（ｃ）に示すような欠陥2,3を有するパ
ターン膜についてのみ、ある程度欠陥の修正が信頼性を
持って行い得るというふうに認識されていた。

本発明はこのような従来の問題点に鑑みて為されたも
ので、その目的は、パターン膜に種々の欠陥が存在して
いるような場合にあっても、高い信頼性を持って正確な
パターン膜の修正が行い得るパターン膜修正方法を提供
することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は前記目的を達成するため、ステージ上の試料
にガス銃によって化合物ガスを吹き付ける一方、試料上
に付着した化合物ガスに向けてイオンビームを照射し、
パターン膜を形成し、且つこの形成されたパターン膜を
表示できるようにした集束イオンビーム装置において、
パターン膜の欠陥を修正するに際し、パターン膜の欠陥
部分近傍に集束イオンビームにより点穴加工を施し、前
記二次イオンの信号により欠陥部分と点穴との位置関係
を求め、パターン膜に対して欠陥部分の位置を割出しな
がら必要な修正を施すようにしたパターン膜修正方法を
要旨とする。

［作用］ パターン膜の形成に当っては、試料上に化合物ガスが
ガス銃によって吹き付けられ、この試料上には化合物ガ
スが付着せしめられる。この付着ガスに対しては、イオ
ンビーム照射光学系によってイオンビームの照射が行わ
れ、パターン膜が形成される。このパターン膜の形成段
階においては、電子銃から電子ビームが試料上に照射さ
れ、試料表面のイオンビームによるチャージアップが防
止される。こうして、あらかじめ決められた形にパター
ン膜が形成されると、集束イオンビーム装置は観察モー
ドに切替えられ、パターン膜に欠陥があるかないかが研
削される。パターン膜に欠陥があることが検出される
と、集束イオンビーム装置は、前記欠陥が黒欠陥である
か又は白欠陥であるかを認識し、又それらの欠陥の範囲
がどの程度の大きさ（面積）であるかどうかも認識す
る。そして、その後、集束イオンビーム装置は、パター
ン膜の修正モードに切替わり、このモードの最初の段階
において、先ず第１に修正すべき欠陥を特定し、この欠
陥を集束イオンビーム装置の視野内におさめ、その欠陥
の近傍のパターン膜部分に点穴加工を施す。そして点穴
が形成されると、イオンビーム装置内の制御装置即ちCP
Uは、欠陥の種類、即ち黒欠陥であるかといったこと
と、白欠陥であるかと、欠陥の大きさ、及び先に形成し
た点穴と欠陥との位置関係とを演算によって割出し、こ
れらの欠陥に関する全てのデータを記憶する。その次の
段階で、集束イオンビーム装置は、パターン膜修正を実
行する。この修正実行段階にあっては、欠陥に関する位
置データ等を読出しながら黒欠陥であればその黒欠陥の
範囲をエッチングし、白欠陥であればその白欠陥の範囲
に対してマスキング修正処理を行う。このため、複数の
欠陥が比較的近い位置に存在する場合において、一方の
欠陥についての修正を行った時に生じたスパッタ粒子に
よる他の欠陥部分の汚れ等が生じても、制御部は、先に
記憶した欠陥の位置情報を読出しながら、その欠陥を或
る位置及び範囲についての欠陥修正作業を行うため、そ
の欠陥部分のエッジ等が不鮮明であっても正確な欠陥の
修正が行える。

［実 施 例］ 第１図乃至第３図は、本発明のパターン膜修正方法の
実行に用いられる集束イオンビーム装置の一実施例及び
その動作例を示す図である。この実施例にかかる集束イ
オンビーム装置は、真空室７の内部下方位置に設けられ
且つ試料４を支持するＸ−Ｙステージ10と、真空室７の
上端部分に設けられたイオン源８と、イオン源８から照
射されたイオンビームを集束せしめるコンデンサレンズ
11と、コンデンサレンズ11の後方位置に設けられたブラ
ンキング電極19と、コンデンサレンズ11によって集束さ
れたイオンビーム５を試料４の上に焦点合せする対物レ
ンズ12と、イオンビーム５を試料４上で走査せしめる走
査電極13と、試料上に化合物ガスを吹き付けるガス銃14
と、同じく試料４上にチャージアップ中和用の電子を吹
き付ける電子銃６と、イオンビーム５の照射によって試
料４の表面から放出された二次イオン4aを検出するため
の二次イオン検出器15とを備えて成る。イオン源８、コ
ンデンサレンズ11、対物レンズ12、走査電極13、及びブ
ランキング電極19は、Ｘ−Ｙステージ10の上の試料１に
イオンビーム５を集束照射するイオンビーム照射光学系
を構成している。二次イオン検出器15によって作成され
た二次イオン検出信号は、A/Dコンバータ16に送られ、
そして表示部17に送られて試料４の表面構造を表示する
ようになっている。そしてこれらA/Dコンバータ16及び
表示部17は、制御部を構成するCPU18によって動作コン
トロールされる。このCPU18は、前記イオン源８、コン
デンサレンズ11、ブランキング電極19、対物レンズ12、
走査電極13、によって構成されるイオンビーム照射光学
系の動作をもコントロールする。

このような構成を有する集束イオンビーム装置による
パターン膜の修正動作について説明する。第２図（ａ）
はパターン膜１のエッジ1bに黒欠陥２が形成され、同じ
くパターン膜１のエッジ1aに白欠陥３が存在していると
共に、これらの黒欠陥２及び白欠陥３が比較的近接して
存在しており、集束イオンビーム装置の同一視野内にあ
る場合を示している。第３図（ａ）は、この場合におけ
るパターン膜１の修正処理動作手順を示す。このよう
な、同一視野内に黒欠陥２及び白欠陥３が存在する場合
のパターン膜の修正に当っては、CPU18は、処理ステッ
プST1において、双方の欠陥２及び３の近傍の一個所に
点穴加工を施す。この点穴加工は、パターン膜１を形成
している例えばクロムCrの一点にイオンビームを照射し
続けることによって行い、これによってCrのイオンビー
ム照射部分には点穴20が形成され、その位置のみにおい
て、試料であるガラス基材が見えるようになる。この点
穴20が形成され終ると、CPU18は集束イオンビーム装置
を観察モードに切替え、処理ステップST2において、点
穴20と黒欠陥２と白欠陥３との相対位置を認識し、これ
らの位置関係をメモリに記憶する。更にまた、CPU18
は、この処理ステップST2において、黒欠陥２のパター
ン形状及び白欠陥３のパターン形状を認識し、それぞれ
の形状をメモリに記憶する。次に、CPU18は処理ステッ
プST3において、黒欠陥２又は白欠陥３の加工準備を開
始する。この実施例においては、先ず黒欠陥２の加工か
ら開始するものとする。前記加工準備が完了すると、CP
U18は処理ステップST4において、点穴20の確認を行った
上、黒欠陥２の位置をメモリからのデータを読出して確
認し、そしてこの黒欠陥２に対してエッチング処理を行
う。そしてこの処理ステップST4におけるエッチング処
理が終了すると、次にCPU18は処理ステップST5において
白欠陥３の加工準備に入る。この白欠陥３の加工を開始
するに当っては、CPU18は処理ステップST6において前記
の場合と同様点穴20の位置を確認した上、白欠陥３の位
置をメモリからのデータを読出して確認すると共に、こ
の白欠陥のパターン形状に関するデータも読出し加工準
備態勢を完了する。そして、CPU18は次の処理ステップS
T7において白欠陥３のマスキング処理加工を行う。そし
てこの白欠陥３に対するマスキング処理加工が完了する
と、集束イオンビーム装置によるパターン膜修正の一連
の処理は終了する。

第２図（ｂ）は、黒欠陥２と白欠陥３とがパターン膜
の比較的離れた位置に存在し、これらの二つの欠陥２及
び３が集束イオンビーム装置の同一視野外に存在する場
合を示す。第３図（ｂ）は、この場合における、パター
ン膜１の修正処理動作を説明する図である。このよう
に、同一視野外に二つ或はそれ以上の欠陥が存在してい
る場合は、CPU18は、処理ステップST11において、集束
イオンビーム装置を観察モードにし、先ず一方の欠陥例
えば白欠陥３をその集束イオンビーム装置の視野内にお
さめ、その後点穴加工モードに切替えて、白欠陥３の近
傍に点穴21を加工形成する。そして、前記点穴21の加工
が終了すると、CPU18は、次の処理ステップST12におい
て、前記点穴21と白欠陥３との相対位置及び白欠陥３の
形状に関するデータをメモリに記憶する。この処理が終
了すると、CPU18は、処理ステップST13において、集束
イオンビーム装置を観察モードに切替え、ステージを移
動せしめて、黒欠陥を視野内におさめる。そして、黒欠
陥２が視野内に入ると、CPU18は次の処理ステップST14
において、黒欠陥の近傍に、点穴22を加工形成する。こ
の点穴22が形成されると、CPU18は、次の処理ステップS
T15において、点穴22と黒欠陥２との相対位置及び黒欠
陥２のパターン形状に関するデータをメモリ内に記憶す
る。もし、前記黒欠陥２及び白欠陥３以外の欠陥が複数
個存在している場合は、CPU18は、前記処理ステップ13
乃至15までの処理を順次繰返し、欠陥の数に応じた点穴
を形成する。そしてこれらの点穴21及び22の形成が完了
すると、CPU18は、次の処理ステップST16において、白
欠陥３に対するマスキング処理加工の準備に入る。そし
て次の処理ステップST17において、点穴21と白欠陥３と
の位置関係を確認すると共に、白欠陥３のパターン形状
に関するデータをメモリから読出し、次の処理ステップ
ST18において、前記白欠陥３に対するマスキング処理加
工を行う。この白欠陥３に対するマスキング処理加工が
完了すると、CPU18は処理ステップST19において、ステ
ージ10を駆動し、次の処理ステップ20において、黒欠陥
２の修正加工準備に入る。次にCPU18は処理ステップ21
において、点穴22及び黒欠陥２の位置確認を行った上、
黒欠陥２のパターン形状に関するデータをメモリから読
出し、次の処理ステップST22において黒欠陥２に対する
エッチング加工を行う。そしてこの黒欠陥２に対するエ
ッチング加工が完了すると、一連のパターン膜修正動作
を終了する。なお、黒欠陥２及び白欠陥３以外に複数の
欠陥が存在する場合は、CPU18は処理ステップST16乃至S
T19の処理動作を繰返し行い、各欠陥に対する修正加工
を行う。このように、CPU18の処理動作によって、パタ
ーン膜に点穴20,21,22が形成され、これらの点穴が基準
となって、黒欠陥２又は白欠陥３の位置の割出しが行わ
れ、更にこれらの欠陥２及び３のパターン形状をも記憶
しておき、これらの記憶データに基づいて、各欠陥2,3
の修正加工を行うようにした為、例えば先の欠陥修正作
業によってスパッタ粒子が飛び散り、他の欠陥部分を汚
してしまったような場合があっても、殆んどめくら状態
で次の欠陥に対する修正加工を行うことができ、極めて
正確なパターン膜修正が可能となる。したがって、上の
実施例には述べてないが、パターン膜１に仮に第４図
（ａ）に示すような連続欠陥が存在しても、これらの欠
陥2,3を不都合なく修正することも出来る。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、集束イオンビ
ーム装置を使ってパターン膜を修正するに当り、パター
ン膜の欠陥部分近傍に集束イオンビームによって点穴加
工を施し、この点穴を基準として欠陥部分の位置関係を
割出し、この位置データに基づいて前記欠陥部分の修正
を行うようにした為、例えば、他の欠陥部分を修正した
時のスパッタ粒子によってその後に修正されるべき欠陥
部分が汚されたとしても、正確な欠陥修正を行うことが
できる、また、従来におけるように、一つの欠陥につい
て修正を行った後、他の欠陥の修正を行う前に、この他
の欠陥部分に対してクリーニング等の処理を行う必要が
ない為、無駄な作業手順を省略することができ、パター
ン膜修正の為の作業時間を短縮させることができる。更
にまた、前記クリーニングによる試料、例えばガラス基
材の変質等が起こらないため、パターン膜の形成及び修
正を行った後は、高品質のパターン膜を提供することが
できる等種々の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるパターン膜修正方法の実行に用い
られる集束イオンビーム装置の一実施例を示す図、第２
図は、本発明のパターン膜修正方法が施されるパターン
膜における欠陥の存在状態を示す図、第３図は第２図の
パターン膜に対して本発明によるパターン膜修正方法を
実行する段階における処理動作手順を示すフローチャー
ト、第４図はパターン膜に存在する各種欠陥の態様とこ
れらの欠陥に対する従来のパターン膜修正方法の実行例
を示す第２図と同様の図である。 １……パターン膜、２……黒欠陥 ３……白欠陥、４……試料 ５……イオンビーム、６……電子銃 ７……真空室、８……イオン源 11……コンデンサレンズ、12……対物レンズ 13……走査電極、14……ガス銃 15……二次イオン検出器 16……A/Dコンバータ、17……表示部 18……CPU、20,21,22……点穴

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試料をＸ−Ｙ方向に駆動するステージと、
   前記ステージ上の試料に集束イオンビームを集束照射す
   るイオンビーム照射光学系と、前記集束イオンビームが
   照射される試料に化合物ガスを吹き付けるガス統と、前
   記集束イオンビームが照射される試料上に所定の電子ビ
   ームを照射する電子銃と、前記集束イオンビーム照射に
   より前記試料から放出される二次荷電粒子を検出する検
   出器と、前記検出器にて検出した二次荷電粒子に基づ
   き、前記試料に形成されたパターン膜を二次元的に表示
   する表示部とを備え、前記パターン膜の欠陥を認識し、
   且つ該欠陥を修正する集束イオンビーム装置を用いたパ
   ターン膜の修正方法において、 前記パターン膜の欠陥を修正するに際し、予め、欠陥の
   場所、種類及び形状を求めて記憶し、パターン膜の欠陥
   部分近傍に集束イオンビームにより点穴加工を施し、前
   記二次荷電粒子の信号により欠陥部分と点穴との位置関
   係求め、その後、必要な前記欠陥の修正を施すようにし
   たことを特徴とする集束イオンビーム装置におけるパタ
   ーン膜修正方法。