JPH01154064A - 微細パターンの形成方法 - Google Patents

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】 〔概　要〕 Ｘ線露光マスク等の微細パターンの形成方法に関し、 高アスペクト比の微細パターンを得ることを目的とし、 反応ガスを流しながら、イオンビー上を試料上に照射し
、試料上の該イオンビーム照射領域にパターンを形成す
る工程と、形成されたパターンの領域を認識する工程と
、認識されたパターンの領域情報に従って反応ガスを流
さずに、イオンビームを試料上に照射し、試料上のパタ
ーン領域の余分な周辺部を削り取る工程と、を含んでい
る。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、微細パターンの形成方法に関し、特に、高ア
スペクト比が要求される例えばＸ線マスク等の微細パタ
ーンの形成方法に関する。

一般に、波長が数人（オングストローム）のＸ線を用い
てＸ線レジストを露光、現像するＸ線露光法は、Ｘ線の
波長が短いことに加えて回折、干渉がない特長から微細
なパターンの形成に適している。

〔従来の技術〕

第６図は従来のＸ線露光用マスクの一例を示すその断面
図である。同図において、Ｘ線露光マスクｌは、ガラス
リング２上にＳｉウェハー３を介してボロンナイト　（
ＢＮ）からなるメンブラン４を重ね、メンブラン４上に
、例えば金ＡｕやタングステンＷ（以下、重金属等とい
う）からなるＸ線吸収体５をパターン形成している。

Ｘ線吸収体５のパターン形成方法としては、例えば、電
子線直接描画、スパッタエツチングなどの方法が一般的
であるが、近時、集束イオンビーム（Ｆｏｃｕｓｅｄ　
Ｉｏｎ　Ｂｅａｎ＋）技術を応用して、重金属等の金属
膜を任意の場所に局所的に形成するいわゆるイオンビー
ムアシステツドデポジション法が一部で採用されている
。

イオンビームアシステツドデポジション法は、試料（例
えば、上述のメンブラン４）表面に反応ガスを吸着させ
、２０〜３０ＫｅＶのエネルギーで加速したイオンビー
ムを局所的に照射することにより、照射領域のみに選択
的に金属膜を形成する方法であり、例えば、反応ガスに
Ｗ　（Ｃｏ）＆を用いタングステン膜を形成することが
できる。また、反応ガスを変えることにより他の金属膜
の形成も可能とな名。このようなイオンビームアシステ
ツドデポジション法によれば、加工寸法精度がイオンビ
ームの径（例えば、０．１　μｍ以下）で決まるので、
微細なパターンが要求されるようなＸ線マスクの製造に
適している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述したイオンビームアシストデポジシ
ョン法によるパターンの形成は、反応ガスを吸着させな
がら、イオンビームを照射してパターンを形成する方法
となっていたため、照射されたイオンビームによる発熱
等によってパターンの周辺にも不要な金属膜が堆積され
てしまい、パターンの断面形状が山形となるいわゆるパ
ターンの“だれ”が避けられない欠点があった。特に、
パターンの横幅が０．１〜０．５μｍで膜厚が０．５〜
１．０　μｍといった微細なパターンが要求されるＸ線
露光マスクにあっては、アスペクト比が低下するので問
題が大きい。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、
イオンビームアシストデポジション法によってパターン
を形成し、その後、パターン周辺部のだれを、イオンビ
ームエツチングすることにより、高７スペクト比の微細
パターンを得ることを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明では、上記目的を達成するために、反応ガスを流
しながら、イオンビームを試料上に照射し、試料上の該
イオンビーム照射領域にパターンを形成する工程と、形
成されたパターンの領域を認識する工程と、認識された
パターンの領域情報に従って反応ガスを流さずに、イオ
ンビームを試料上に照射し、試料上のパターン領域の余
分な周辺部を削り取る工程と、を含んでいる。

〔作　用〕

本発明では、まず形成されたパターン領域が認識され、
次いで、このパターン領域の余分な部分（例えば、周辺
の“だれ”や白・黒欠陥等）が、再度照射されたイオン
ビームによって削す取られる。

したがって、イオンビームの径を単位として高精度の周
辺ブラッシングや白・黒欠陥の修正が行われ、その結果
、微細なパターンを高アスペクト比で形成することがで
きる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明を適用したＦ　Ｉ　Ｂ　（Ｆｏｃｕｓｅ
ｄ　ＩｏｎＢｅａｍ）装置の一実施例を示す図である。

まず、構成を説明する。第１図において、１０はＦＩＢ
装置であり、ＦＩＢ装置１０は、本体部１１、コントロ
ール部１２、検出部１３および表示部１４を有し、 本体部１１は、例えばＧａ等の液体金属のイオン源１５
と、アパーチャー１６と、イオンビームを集束させるコ
ンデンサーレンズ１７と、イオンビームの非照射要求時
にビームを曲げてアパーチャー１８に吸収させるビーム
ブランカ１９と、試料（例えば、前述のメンプラン４で
あり、以下ＳＭＰと略す）上にビームを収束させる対物
レンズ２０と、所望の位置にビームを振らせるレフレク
タ２１と、上面に試料ＳＭＰを保持して平面上を移動可
能なＸ−Ｙステージ２２と、クライオポンプ２３と、を
含んで構成されている。

コントロール部１２は、例えばＸ線露光マスク用のパタ
ーンデータを発生するパターンジェネレータ２４と、パ
ターンデータおよび後述のパターン形成領域を示すデー
タに従って各種制御信号を発生する制御装置２５と、各
種制御信号に従ってコンデンサーレンズ１７、ビームブ
ランカ１９、対物レンズ２０およびレフレクタ２１に電
圧を印加するアンプ２６〜２９と、各種制御信号に従っ
てＷ（Ｃｏ）６等の反応ガスをノズル３０ａから噴出し
て試料ＳＭＰ上に供給するガスコントローラ３０と、各
種制御信号に従ってＸ−Ｙステージ２２の移動をコント
ロールする信号を発生するステージコントローラ３１と
、ステージコントローラ３１からの信号に従ってＸ−Ｙ
ステージ２２を駆動するモータ３２と、を含んで構成さ
れている。

検出部１３は、プラスに帯電された電極をもつ２次電子
検出器３３と、マイナスに帯電された電極をもつ２次イ
オン検出器３４と、これら２次電子検出器３３および２
次イオン検出器３４からの検出信号を増幅するアンプ３
５．３６と、を含んで構成され、試料ＳＭＰ上のパター
ン（重金属等）やメンプラン（ボロンナイト）から放出
される２次電子および２次イオンの差から試料ＳＭＰ上
におけるパターンの形成領域を検出する。

表示部１４は、検出部１３で検出されたパターンの形成
領域を示す信号を制御装置２５に送るとともに、制御装
置２５からのパターンデータおよびパターンの形成領域
をグラフィック化するイメージプロセッサ３７と、グラ
フィックデータを表示する表示装置３８と、を含んで構
成されている。

次に、作用を説明する。

第２図（ａ）〜（ｄ）は例えばＸ線露光マスクのための
Ｌ字形状のＸ線吸収体をメンプラン上に形成するパター
ン形成の工程を示す図である。

まず、パターンジェネレータ２４は第２図（ａ）に示す
ようなＬ字形状のパターンデータを発生する。制御装置
２５はこのパターンデータに従って各種制御信号を生成
し、以下に述べる動作を制御する。すなわち、ガスコン
トローラ３０を作動させて反応ガスを試料ＳＭＰ上に供
給させるとともに、イオンビームの照射位置をコントロ
ールして、第２図（ｂ）に示すように点線で囲まれたパ
ターンデータの領域内を順次照射していく。その結果、
試料ＳＭＰであるメンプラン上には、第２図（Ｃ）に斜
線で示すようにＸ線吸収体が堆積される。

堆積されたＸ線吸収体はその断面形状を第２図（ｄ）に
示すように、裾広がりの山形をなしており、アスペクト
比の低下した状態で形成される。

したがって、このままではＸ線露光マスクとしての性能
を満足しない。

第３図（ａ）〜（ｃ）は、引き続いて行われる周辺ブラ
ッシングの工程を示す図である。

通常、イオンビームを所定時間スポット照射すると、照
射対象物に穴あけ等の物理的加工を施すことができ、ま
た、移動走査等して照射時間を短くすると、照射対象物
への物理的影響を少なくすることができる。このことか
ら、以下に述べる工程では、その用途（照射対象物の物
理的加工を目的とするか否か）によって照射時間が適当
に選択される。なお、以下の工程では反応ガスは供給さ
れない。

まず、パターン形成部やその周辺部に対し、イオンビー
ムを走査しながら当てていく　（照射時間は短い）。こ
のとき、重金属等の堆積部分では、２次電子や２次イオ
ンが比較的多量に放出される一方、それ以外のメンプラ
ンが露出している非堆積部分では２次電子や２次イオン
の放出量が少ない。したがって、この２次電子や２次イ
オンの放出差からイオンビームの照射位置毎の堆積物の
有無が検出され、前第２図（ｃ）の斜線で示す部分に形
成されたパターン領域が認識される。

次いで、認識されたパターン領域と、形成すべきパター
ンデータ（前第２図（ａ）の点線で示すパターン）とに
基づいて余分な堆積部分を判別し、第３図（ａ）に示す
ようにこの余分な堆積部分に対してイオンビームを順次
照射していく。このときのイオンビームの照射時間は、
例えば−度の照射で５００人〜２０００人程度の厚さで
余分な堆積部分が削り取られるような時間に設定される
。なお、２０００Å以上を一度に削り取ろうとすると、
メンプランへの影響（メンプラン表面の損傷）が大きく
なるので好ましくない。

イオンビームを照射して余分な部分を所定量（例えば、
５００人〜２０００人）削り取った後は、再度、イオン
ビームの照射時間を短くして上述したパターン領域の認
識工程を実行する。そして、余分な堆積部分がなくなる
まで、削り取り工程、パターン領域の認識工程を繰り返
す。

その結果、第３図（ｂ）にその平面図を、第３図（Ｃ）
にその断面図を示すように、パターン周辺がブラシアッ
プされ、裾の“だれ゛が取り除かれた高アスペクト比の
パターンが形成される。

このように本実施例では、イオンビームアシストデポジ
ション法によって一旦パターンを形成し、その形成され
たパターン領域に対してイオンビームを照射し、２次電
子や２次イオンの放出量差から不要なパターン周辺の“
だれ”を判別し、この不要な“だれ”をイオンビームの
照射によって削り取っている。

したがって、イオンビームの径で決定される高い加工精
度を活用して、微細なパターンを形成でき、特にＸ線露
光マスクを高アスペクト比で製造できる。

なお、パターンの形成と周辺部のブラッシングが一連に
行えることから、マスク試作段階における白・黒欠陥の
修正にも適用することができる。

第４図（ａ）〜（ｆ）および第５図（ａ）〜（ｃ）はパ
ターン上に発生した白欠陥を修正する工程を示す図であ
る。

第４図（ａ）に示すＬ字形状のパターンに発生した白欠
陥は、イオンビームの走査によりその欠陥領域が認識さ
れる。すなわち、第４図（ｂ）に示すように白欠陥を含
むパターン上を、イオンビーム径（例えば、０．２μｍ
）とほぼ等しい基盤の目状に区切り、各０毎にイオンビ
ームを照射して２次電子や２次イオンの放出量を検出す
る。すなわち、前述したように、重金属等からなるパタ
ーン部からの２次電子や２次イオンの放出量は多く、そ
れに対してメンプランが露出している白欠陥部の２次電
子や２次イオンの放出量は少ない。したがって、基盤の
各０毎の２次電子や２次イオン放出量とパターンジェネ
レータ２４からの形成すべきパターンデータとを比較す
ることにより、白欠陥の領域を認識できる。

白欠陥領域が認識されると、この領域に対して反応ガス
を流しながらイオンビームを照射し、重金属等を堆積す
る。第４図（ｃ）は堆積された状態を示す図である。

次いで、反応ガスを停止するとともに、欠陥部が完全に
埋められたか否かをイオンビームの照射によって認識し
、このとき、第４図（ｄ）に示すように堆積による裾広
がりのはみ出し領域をも検出する。

そして、第４図（ｅ）、（ｆ）に示すようにはみ出し領
域に対してイオンビームを照射し、−度に５００人〜２
０００人程度の量ではみ出し部分を削り取って行く。

このようなはみ出し領域の検出、はみ出し領域の削り取
り、といった動作を繰り返すことにより、最終的に第５
図（ａ）に示すようにはみ出し部分が完全に削り取られ
たパターンが得られ、第５図（ｂ）に示すように完全に
削り取られたことを検出した後、白欠陥の修正動作を完
了する。その結果、第５図（Ｃ）に示すように白欠陥部
分に重金属等が高アスペクト比で堆積され、精度良く欠
陥の修正が行われる。したがって、例えばＸ線露光マス
クの試作段階における修正等を高精度かつ、速やかに行
うことができ、ＴＡＴ　（ターンアラウンドタイム）を
向上して開発期間を短縮することができる。

なお、上記実施例では白欠陥の修正を例としたが、黒欠
陥についても適用できることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、イオンビームアシストデボジ、ジョン
法によってパターンを形成し、その後、パターン周辺の
ブラッシングをイオンビームエツチングによって行って
いるので、イオンビームの径に応じた微細なパターンを
形成できるとともに、メンプラン等への影響を最小に抑
えながら高アスペクト比を達成することができる。

したがって、特に、高精度のｘｎｎ光マスクを製造する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は本発明に係る微細パターンの形成方法の一
実施例を示す図であり、 第１図はその方法を実現するＦＩＢ装置の構成図、 第２図（ａ）〜（ｄ）はそのＸ線吸収体をパターン形成
するための工程をそれぞれ示す図、第３図（ａ）〜（Ｃ
）はその形成されたパターンの余分な堆積部分を削り取
る工程をそれぞれ示す図、 第４図（ａ）〜（ｆ）はその白欠陥を修正する工程をそ
れぞれ示す図、 第５図（ａ）〜（ｃ）はその白欠陥が修正されたパター
ンをそれぞれ示す図、 第６図は従来からのＸ線露光マスクの断面図である。 １１・・・・・・本体部、 １２・・・・・・コントロール部、 １３・・・・・・検出部、 １４・・・・・・表示部、 １５・・・・・・イオン源、 ３０・・・・・・ガスコントローラ、 ＳＭＰ・・・・・・試料。 糊 −〉 イオンビーム照射 堆積されたＸ線吸収体 （Ｃ）（の Ｘ線吸収体をパターン形成するための工程をそれぞれ示
す図第２図 （ａ）（ｔ）） 白欠陥が修正されたパターンをそれぞれ示す画集５図 従来からのＸ線露光マスクの断面図 第６Ｕｊ！ｉ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　反応ガスを流しながら、イオンビームを試料上に照射
   し、試料上の該イオンビーム照射領域にパターンを形成
   する工程と、 形成されたパターンの領域を認識する工程と、認識され
   たパターンの領域情報に従って反応ガスを流さずに、イ
   オンビームを試料上に照射し、試料上のパターン領域の
   余分な周辺部を削り取る工程と、 を含んだことを特徴とする微細パターンの形成方法。