(57)【要約】【目的】  ＦＩＢを用いたマスクの修正においてパターン配置に依存せずに高精度な位置精度を得ることを目的とする。【構成】  本発明のマスクの修正方法は、周辺のパターンが視野に入る第１の倍率で、マスク上の所定の位置を中心に複数の刻印を形成する刻印形成工程（Ｓ１０４）と、前記第１の倍率よりも高倍率な前記複数の刻印が視野に入る第２の倍率で、前記複数の刻印の中心位置を前記所定の位置として、集束イオンビームを用いて前記所定の位置に所定のホールパターンが形成されるように前記マスクを修正する修正工程（Ｓ１１０）と、を備えたことを特徴とする。【選択図】        図１
2006113221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周辺のパターンが視野に入る第１の倍率で、マスク上の所定の位置を中心に複数の刻印を形成する刻印形成工程と、
前記第１の倍率よりも高倍率な前記複数の刻印が視野に入る第２の倍率で、前記複数の刻印の中心位置を前記所定の位置として、荷電粒子ビームを用いて前記所定の位置に所定のホールパターンが形成されるように前記マスクを修正する修正工程と、
を備えたことを特徴とするマスクの修正方法。
【請求項２】
前記刻印形成工程において、前記複数の刻印を回転対称に形成することを特徴とする請求項１記載のマスクの修正方法。
【請求項３】
前記修正工程において、前記荷電粒子ビームを照射後に前記複数の刻印の位置を再度確認し、再度確認された前記複数の刻印の位置に基づいて前記所定の位置を補正することを特徴とする請求項１又は２記載のマスクの修正方法。
【請求項４】
前記刻印形成工程において、２点より多くの刻印を形成した場合に、前記修正工程において、位置を再度確認する複数の刻印を変更しながら前記所定の位置の補正を複数回行なうことを特徴とする請求項３記載のマスクの修正方法。
【請求項５】
前記マスクとして、電子線露光用のマスクを用いることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載のマスクの修正方法。
【請求項６】
前記マスクとして、ガラス基板に遮光膜が形成された光露光用のマスクを用い、
前記刻印形成工程において、投影露光を行なう場合でも解像されない露光強度となる大きさの刻印を前記ガラス基板に形成することを特徴とする請求項１〜４いずれか記載のマスクの修正方法。
【請求項７】
前記所定のホールパターンの径寸法に対し、１／１０以下の径寸法で前記複数の刻印を形成することを特徴とする請求項６記載のマスクの修正方法。
【請求項８】
前記マスクとして、ガラス基板に遮光膜が形成された光露光用のマスクを用い、
前記刻印形成工程において、投影露光する際に光が透過しない深さの刻印を前記遮光膜に形成することを特徴とする請求項１〜４いずれか記載のマスクの修正方法。
【請求項９】
前記刻印として、マスク上のパターン形状を用いること、あるいは含めて用いることを特徴とする請求項１記載のマスクの修正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスクの修正方法に係り、特に、半導体装置の製造工程における微細なパターンをマスクから転写形成するリソグラフィ技術において、転写されたパターンの寸法精度を高めるための電子線投影露光或いは光露光に用いるマスクの欠陥修正に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの微細化の進展を担うリソグラフィ技術は半導体製造プロセスのなかでも唯一パターンを生成する極めて重要なプロセスである。従来、半導体デバイスの生産では光露光技術が用いられてきたが、近年、ＬＳＩ、超ＬＳＩ等の高密度集積化する先端デバイスのパターン寸法が限界解像度に近づきつつあり、高解像露光技術の開発が急務となっている。
電子線（電子ビーム）露光技術は本質的に優れた解像性を有しており、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ）を代表とする最先端デバイスの開発や一部ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）の生産に用いられている。しかし、従来の可変成形型電子線露光法ではパターンを一筆描きの要領で描画するため単位時間当たりのウェハ処理能力すなわちスループットが低く、デバイスの量産には不向きであった。
現在、次世代の露光技術として分割縮小転写する電子ビームプロジェクション（電子線投影露光：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：ＥＰＬ）技術が提案されており、昨今、その研究開発が行われている。
【０００３】
図２０は、ＥＰＬ露光装置の動作を説明するための概念図である。
まず、ＥＰＬ露光装置におけるレチクルステージには、１つの半導体チップについての露光単位領域となるサブフィールド３２０を投影転写するためのサブフィールドパターンが形成されたサブフィールドマスク３５０が格子状に整列形成されたマスク３４０が配置される。サブフィールド３２０が電子線３３０（荷電粒子線）を照射する際の１ショットに対応する領域である。サブフィールドマスク３５０には、それぞれ、電子線３３０が透過する種々のサブフィールドパターンが形成されている。そして、荷電粒子ソースから照射された電子線３３０は、偏向器により偏向され、所定のサブフィールドマスク３５０のパターンを照射し、透過した電子線３３０は、電子レンズにより１／４に縮小されウェハ３００上に区分けされた複数の半導体チップ領域３１０のうち、１つの半導体チップ領域の中の露光単位領域となるサブフィールド３２０を照射することによりサブフィールドマスク３５０に形成されたサブフィールドパターンを投影転写する。次に、その列の隣に位置するサブフィールドマスク３５０のサブフィールドパターンを電子線３３０が照射するように、偏向器により偏向され、同様に、前記１つの半導体チップについての隣のサブフィールド３２０を照射することによりサブフィールドマスク３５０に形成されたサブフィールドパターンを隣のサブフィールド３２０に投影転写する。これを順次繰り返し、その列のサブフィールドマスク３５０のサブフィールドパターンを照射し終わったら、２列目のサブフィールドマスク３５０の先頭がウェハ３００に投影転写できる位置に、レチクルステージとウェハステージとを移動させ、順次、２列目のサブフィールドマスク３５０の種々のサブフィールドパターンを照射する。このようにして、全列のサブフィールドマスク３５０のサブフィールドパターンを照射することにより、１つの半導体チップ領域３１０についての露光が終了する。かかる動作をウェハ３００上に区分けされた全ての半導体チップ領域３１０に対して行っていく。その他、ＥＰＬ露光装置については、以下の文献に記載されている（例えば、特許文献１、非特許文献１，２参照）。
【０００４】
ここで、ＥＰＬ露光装置に用いる電子線露光用マスクに対しマスク基板上にパターンを形成する場合には、可変成形型電子線露光装置が用いられる。
図２１は、可変成形型電子線露光装置の動作を説明するための概念図である。
可変成形型電子線露光装置（電子線直描型露光装置：ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂｅａｍ）直描装置）における第１のアパーチャ４１０には、電子線３３０を成型するための長方形の開口４１１が形成されている。また、第２のアパーチャ４２０には、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０を所望の矩形形状に整形するための可変成形用開口４２１と、可変成形用開口４２１の周りに繰り返し使用する頻度の高い種々の基本パターンが形成された部分一括マスク４２２とが形成されている。荷電粒子ソース４３０から照射され、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０は、偏向器により偏向され、第２のアパーチャ４２０の可変成形用開口４２１の一部を通過してマスク３４０上に照射される。すなわち、第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形用開口４２１との両方を通過できる矩形形状がマスク３４０上の所定のサブフィールドマスク３５０となる領域に直描される。第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形用開口４２１との両方を通過させ、任意の矩形形状を作成する方式を可変成形方式という。また、繰り返し使用する頻度の高い基本パターン全体に電子線３３０を照射させ、基本パターンを作成する方式を部分一括方式という（例えば、特許文献２〜５参照）。
【０００５】
図２２は、ＥＰＬ露光装置に用いる電子線露光用マスクの一部分を示す図である。
図２２に示すように、マスクの一例として、２μｍのＳｉ（シリコン）薄膜にパターン部分を貫通させたステンシルマスクが用いられる。電子線投影露光では、貫通しているところを電子線が透過してウェハ上に到達する。一方、Ｓｉがあるところでは、透過する電子線がＳｉにより散乱させてウェハ上に到達する電子線量が少なくなる。ウェハ上には、照射された電子線量により溶解度が変化するレジストが塗布されていて、上記電子線の露光量に差により溶解度が変化し、レジストの現像を行なうことでウェハ上にマスクパターンの像を形成する。上述したように、このマスクを用いた電子線投影露光では、半導体素子を形成するウェハにマスクパターンを縮小して投影し、電子線投影露光装置のステージを移動させて繰り返して転写を行い、多数の同一のパターンをウェハ上に配置する。
【０００６】
ここで、このマスクを作成する工程で、形成されたパターンの中には、所望するパターン形状どおりにならなかった欠陥が発生するが、マスクの欠陥は、それを用いたパターン転写で繰り返し転写されるため、ウェハ上に配置される際に繰り返し行われるすべての転写で欠陥も転写されてしまう。したがって、所望の半導体装置を作成することができなくなる。このためマスクパターン欠陥が残らないようにマスクパターンの形状は全面で検査が行われ、検知した欠陥箇所について修正を行うようにしている。
【０００７】
図２３は、マスクの欠陥修正の様子を説明するための図である。
図２３に示すように、Ｓｉが残されているべきところに貫通パターンが形成されている場合は、中空に薄膜を形成する。そして電子線投影露光の際に、Ｓｉと同様に、この薄膜により電子線が散乱されるようにする。また、貫通したパターンが形成されているべきところにＳｉが残っている欠陥に対しては、この残っているＳｉを除去するエッチングを行う。この２種類の加工は、マスクパターンよりも微細で、任意の形状の領域で行うために、ガリウム（Ｇａ）イオンを微小な領域のみ照射を行えるようにしたフォーカストイオンビーム（ＦＩＢ：集束イオンビーム）を用い、Ｇａイオン照射を利用したエッチングや薄膜のデポジションを行うようにしている。
【０００８】
ここで、以上説明した電子線投影露光の他に、光露光に用いるマスクにおいても、形成されたパターンの中には、所望するパターン形状どおりにならなかった欠陥が発生するが、電子線露光と同様、マスクの欠陥は、それを用いたパターン転写で繰り返し転写されるため、ウェハ上に配置される際に繰り返し行われるすべての転写で欠陥も転写されてしまう。よって、光露光に用いるマスクにおいても、同様に、マスクの欠陥修正が行なわれる。クロム（Ｃｒ）の遮光膜が残されているべきところがガラス基板面になっている欠陥（白欠陥）の場合は、ガラス基板上にＦＩＢを利用した薄膜のデポジションを行ない、薄膜を形成する。また、ガラス基板面であるべきところにＣｒが残っている欠陥（黒欠陥）に対しては、ＦＩＢを利用して、この残っているＣｒを除去するエッチングを行う。
【０００９】
ここで、上述した電子線投影露光に用いるマスクや光露光に用いるマスクにパターン修正加工を行なうには、パターン修正加工の位置を設定する必要がある。１つの方法として、ＣＡＤデータを用いることが行われている。ＣＡＤデータから周辺に存在するパターンと位置照合するテンプレートを生成し、画像マッチングを行って加工パターンの領域を特定する方法である。
【００１０】
別の方法として、高倍率視野でパターン修正加工の位置を設定する方法がある。
図２４は、高倍率視野でパターン修正加工の位置を設定する方法を説明するための図である。
図２４では、周辺パターンを視野に入れた低倍率の視野で、まず、パターン修正加工の位置を設定し、その位置の近傍に１つの浅い刻印マーク２０を加工し、必要な加工精度が得られる高倍率視野に変更して、Ｓｉ基板１０上において、この刻印マーク２０をたよりにパターン修正加工の位置を設定し、欠陥パターン２０５のパターン修正加工を行なう。そして、加工中に発生するビームドリフトによるパターン修正加工位置の位置ずれを、刻印マーク２０の位置を検出して加工ビームの原点位置を補正することで、加工中の熱膨張によるドリフトや光学系・ステージ系の不安定さを補正している。
【００１１】
その他、ＦＩＢを利用して中空に薄膜を形成していく技術が文献に開示されている（例えば、特許文献６参照）、また、ＦＩＢを利用したマスク修正に関する技術が文献に開示されている（例えば、特許文献７、８、非特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００１−３１９８７２号公報
【特許文献２】特開２００１−１３５５５８号公報
【特許文献３】特開２０００−５８４２４号公報
【特許文献４】特開２０００−２６９１２６号公報
【特許文献５】特開２０００−５８４１３号公報
【特許文献６】特開２００２−１３９８２７号公報
【特許文献７】特開２００１−１０２２９６号公報
【特許文献８】特開２００３−１５１８８２号公報
【非特許文献１】“Ｎｉｋｏｎ  ニコンテクノロジー：ＥＰＬ”  ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｉｋｏｎ．ｃｏ．ｊｐ／ｍａｉｎ／ｊｐｎ／ｐｒｏｆｉｌｅ／ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ／ｅｐｌ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍ
【非特許文献２】”Ｓｔｅｎｃｉｌ  ｒｅｔｉｃｌｅ  ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｆｏｒ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂｅａｍ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍｓ”  Ｓ．  Ｋａｗａｔａ，  Ｎ．  Ｋａｔａｋｕｒａ，  Ｓ．  Ｔａｋａｈａｓｈｉ，  ａｎｄ  Ｋ．  Ｕｃｈｉｋａｗａ，  Ｊ．  Ｖａｃ．  Ｓｃｉ．  Ｔｅｃｈｎｏｌ．  Ｂ  １７，  ２８６４  （１９９９）
【非特許文献３】”ＦＩＢ  Ｍａｓｋ  Ｒｅｐａｉｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｆｏｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ”  Ｙ．Ｙａｍａｍｏｔｏ，２００４  Ｐｈｏｔｏｍａｓｋ  Ｊａｐａｎ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、電子線投影露光に用いるマスクや光露光に用いるマスクにパターン修正加工を行なうためにパターン修正加工の位置を設定する際、ＣＡＤデータによるパターンを使った位置照合を行う方法では、パターン配置が疎な場合に、周辺パターンを視野に入れるために必要な加工精度が得られない低倍率の視野の状態のままで加工する必要があり、加工精度を高めることに限界があるといった問題があった。
【００１３】
一方、図２４に示す高倍率視野でパターン修正加工の位置を設定する方法では、次のような問題があった。まず、パターン修正加工の位置を設定する場合、加工位置と刻印マークの位置関係は、この間の距離が不変で、回転誤差を発生させない必要があるが、１つの浅い刻印マーク２０では、視野を低倍率から高倍率に変更する際に回転誤差を生じさせるといった問題があった。また、フォーカス調整のずれも生じる場合がある。さらに、以下の問題も生じる。
【００１４】
図２５は、ＦＩＢ照射による刻印マークへの影響を説明するための図である。
欠陥パターン２０５の修正のため、ＦＩＢとなるイオンビーム１１２を照射すると照射位置から二次電子が放出される。また、余分なＳｉを除去するために例えば塩素のようなハロゲン含有物質ガスをエッチングガスとして噴出させるため、刻印マーク２０は、エッチングガスと飛散してきた二次電子とによりエッチングされ形状が変形する。その結果、形状がいびつになり、位置誤差が発生しやすくなるといった問題があった。さらに、欠陥パターン２０５の修正中にパターン修正加工の位置の補正のため、刻印マーク２０の位置を検出する場合、刻印マーク２０自身が照射されるＦＩＢでスパッタリング加工されて変形するため、位置誤差が発生しやすくなるといった問題があった。したがって、欠陥パターン２０５の加工位置と刻印マーク２０の距離関係が不変に保たれないといった問題があった。加工位置と刻印マークの位置関係は、この間の距離が不変で、回転誤差が発生しない必要があり、このままではＦＩＢの照射により局所的な歪みが発生すると精度が保たれないといった問題があった。
【００１５】
本発明は、上述した問題点を克服し、ＦＩＢを用いたマスクの修正においてパターン配置に依存せずに高精度な位置精度を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明のマスクの修正方法は、
周辺のパターンが視野に入る第１の倍率で、マスク上の所定の位置を中心に複数の刻印を形成する刻印形成工程と、
前記第１の倍率よりも高倍率な前記複数の刻印が視野に入る第２の倍率で、前記複数の刻印の中心位置を前記所定の位置として、集束イオンビーム等の荷電粒子ビームを用いて前記所定の位置に所定のホールパターンが形成されるように前記マスクを修正する修正工程と、
を備えたことを特徴とする。
【００１７】
前記第１の倍率よりも高倍率な前記複数の刻印が視野に入る第２の倍率で前記マスクを修正することで、パターン配置が疎な場合でも、必要な加工精度が得られる高倍率の視野の状態で加工することができる。また、後述するように、刻印がエッチングガスと飛散してきた二次電子とによりエッチングされる場合、対称に形状が変形される傾向がある。よって、前記複数の刻印の中心位置を所定のホールパターンが形成される位置とすることで、さらに、位置誤差を相殺或いは緩和することができる。また、複数の刻印を形成することで、低倍率から高倍率に変更したときのフォーカス調整のずれを緩和することができる。
【００１８】
さらに、本発明における前記刻印形成工程において、前記複数の刻印を回転対称に形成することを特徴とする。
【００１９】
前記複数の刻印を回転対称に形成することにより、回転誤差を解消することができる。
【００２０】
さらに、本発明における前記修正工程において、前記集束イオンビーム等の荷電粒子ビームを照射後に前記複数の刻印の位置を再度確認し、再度確認された前記複数の刻印の位置に基づいて前記所定の位置を補正することを特徴とする。
【００２１】
所定のホールパターンを形成中に、複数の刻印の位置を再度確認し、これに基づいて前記所定の位置を補正することで、位置精度を高め、精度のよい所定のホールパターン加工を行なうことができる。
【００２２】
さらに、本発明における前記刻印形成工程において、２点より多くの刻印を形成した場合に、前記修正工程において、位置を再度確認する複数の刻印を変更しながら前記所定の位置の補正を複数回行なうことを特徴とする。
【００２３】
再度確認する複数の刻印を変更することにより、相対的に刻印自身がＦＩＢに照射される回数或いは時間を減少させ、集束イオンビームでスパッタリング加工される変形量を緩和することができる。
【００２４】
さらに、本発明におけるマスクの修正方法は、前記マスクとして、電子線露光用のマスクを用いると好適である。
【００２５】
集束イオンビームがマスク上に照射されると、集束イオンビームに用いられるＧａイオンがマスク上に形成されるデポジション薄膜内に入り込むことにより電子線の遮蔽効果を向上させることができる。
【００２６】
或いは、本発明におけるマスクの修正方法は、前記マスクとして、ガラス基板に遮光膜が形成された光露光用のマスクを用いると好適である。
そして、かかる場合に、前記刻印形成工程において、投影露光を行なう場合でも解像されない露光強度となる大きさの刻印を前記ガラス基板に形成することを特徴とする。
【００２７】
遮光領域がホールパターン等になるマスクにおいて、ウェハ上のレジストへ材投影露光を行なう場合でも解像されない露光強度となる大きさの刻印を前記ガラス基板に形成することにより、転写パターンへの影響を防ぎながら高精度の位置設定が保たれた状態でマスク修正を行なうことができる。
【００２８】
そして、前記所定のホールパターンの径寸法に対し、１／１０以下の径寸法で前記複数の刻印を形成すると特に好ましい。
【００２９】
或いは、本発明におけるマスクの修正方法は、前記マスクとして、ガラス基板に遮光膜が形成された光露光用のマスクを用いた場合に、
前記刻印形成工程において、投影露光する際に光が透過しない深さの刻印を前記遮光膜に形成することを特徴とする。
透光領域がホールパターン等になるマスクにおいて、投影露光する際に光が透過しない深さの刻印を前記遮光膜に形成することにより、転写パターンへの影響を防ぎながら高精度の位置設定が保たれた状態でマスク修正を行なうことができる。
【００３０】
また、前記刻印として、マスク上のパターン形状を用いること、あるいは含めて用いると特に有効である。
【発明の効果】
【００３１】
以上説明したように、本発明によれば、必要な加工精度が得られる高倍率の視野の状態で、加工位置と刻印との位置関係を高精度に保つことができるため、マスク修正においてパターン配置に依存せずに高精度な位置精度を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるマスクの修正方法の要部を表すフローチャートである。
図１において、本実施の形態では、低倍率による加工パターン位置計測工程（Ｓ１０２）、刻印形成工程の一例である刻印マーク形成工程（Ｓ１０４）、高倍率による刻印マーク位置検出工程（Ｓ１０６）、加工パターン位置設定工程（Ｓ１０８）、修正工程の一例であるホールパターン加工工程（Ｓ１１０）という一連の工程を実施する。
【００３３】
まず、Ｓ（ステップ）１０２において、低倍率による加工パターン位置計測工程として、電子線投影露光に用いられるＳｉにパターンを貫通させて作成されるマスクの修正において、加工すべきパターンの周辺に存在するパターンが視野に入る倍率で画像を取得し、そのパターンに対応するレイアウトデザインの画像と照合して、加工するパターンの位置を計測する。言い換えれば、周辺パターンが視野に入る程度の低倍率の状態で、修正すべき加工パターン位置を計測する。
図２は、加工パターン位置計測装置の概要を説明するための図である。
マスク修正装置を加工パターン位置計測装置として用いて、修正すべき加工パターン位置を計測する。ここでは、ＥＰＬ用の貫通する開口部を有するステンシルマスクを用いて説明する。図２では、説明に必要な程度の構成を記載しているにすぎず、その他の構成を省略している。
チルトステージに配置されたＥＰＬマスクにＦＩＢを照射し、マスク表面で生じた二次電子を二次荷電粒子検出器（ＳＥＤ）で検出し、表面像を得る。一方、マスクの開口部を通って貫通してきたＦＩＢを二次荷電粒子（ＳＥ）変換器に衝突させ、二次荷電粒子を発生させ、ＥＰＬマスク下部においてＳＥＤで検出し、透過像を得る。かかる表面像と透過像とを照合させ、モニタに表示させることにより欠陥パターンやその周辺パターンを検出することができる。
【００３４】
図３は、低倍率視野領域でのパターン像の一例を示す図である。
修正すべき加工パターンの位置は、ＣＡＤデータ上では正確に座標が定義されていて、このＣＡＤデータを使って画像マッチング用のテンプレートを作成し、この低倍画像の中での加工領域の座標を統計的に求めることで計算上は精度を得ることが出来る。図３では、修正すべき加工パターン位置１５を、画像中心に位置する一点鎖線の交点で示している。低倍率の画像では、Ｓｉ基板１０上に形成された周辺パターン３０も視野に入れることができるため、周辺パターン３０を修正すべき加工パターンの位置を参照するパターンとして用いることができる。しかし、かかる低倍率視野の状態では、画素の分解能に依存する誤差のために、加工パターン位置１５の精度を維持することが難しい。例えば、低倍率画像における画素の配列が縦横に８００ピクセル×８００ピクセルとすると、周辺パターンが加工パターン位置１５から両側共に１００μｍと大きく離れている場合に、両側の周辺パターンを認識（すなわち、２００μｍを認識）しようとすると、２００μｍ／８００＝０．２５μｍ、すなわち２５０ｎｍ以上の精度でしか識別できないことになる。しかし、例えば、６５ノードの世代では、マスク上で１４ｎｍ、４５ノードの世代では、マスク上で１０ｎｍの精度は必要である。したがって、かかる低倍率では、加工パターン位置１５の精度を得ることができない。一方、要求される精度が得られる高倍率にした場合、このままでは、加工する領域である中心近傍に位置を参照するパターンがなく、高倍率ではこの方法を用いることができない。
【００３５】
Ｓ１０４において、刻印マーク形成工程として、低倍率の状態で、複数の刻印マークを形成する。言い換えれば、加工するパターンの位置の周辺近傍に、浅く微小なマークを複数刻印する。
図４は、刻印マークの形成を説明するための図である。
図４（ａ）に示すように、低倍率の状態で、加工パターン位置１５周辺近傍に複数の刻印マーク２０を形成する。複数の刻印マーク２０は、図４（ｂ）に示すように、要求される精度が得られる高倍率視野にした場合でも参照可能な位置に形成される。前記複数の刻印マーク２０の中心位置が加工パターン位置１５となるように複数の刻印マーク２０を形成する。ここでは、６個の刻印マーク２０を正６角形の各頂点に位置するような回転対称に形成している。回転対称に形成することで、図４（ａ）に示す低倍率画像から図４（ｂ）に示す高倍率画像にした場合でも回転誤差を生じさせないようにすることができる。
【００３６】
図５は、マスク修正装置の概要を説明するための図である。
マスク修正装置１００では、液体ガリウム等のイオン源１１０からイオンを引き出し、電子レンズ等のイオン光学系１２０を通って、イオンをビーム状に集束加速させる。そして、集束加速させられたイオンビーム１１２は、偏向器により偏向され、集束イオンビームとなってマスクステージ１５０上に配置されたマスク３４０の所定の領域を照射する。照射するマスク上の位置は、イオンビーム１１２の照射により生じる二次電子を二次荷電粒子検出器１３０で検出することで把握することができる。また、薄膜を形成して所望のパターン修正加工をおこなう場合には、イオンビーム１１２を照射する際、ガス銃１４０から成膜ガス１４２を噴射させて化学気相成長（ＣＶＤ）により所定の領域に成膜する。次に、隣に位置する領域をイオンビーム１１２が照射するように、偏向器により偏向し、同様に、隣に位置する領域へとデポ膜を成長させる。逆にエッチングにより所望のパターン修正加工をおこなう場合には、イオンビーム１１２を照射する際、ガス銃１４０からエッチングガスを噴射させてガスアシスト法により所定の領域をエッチングする。
【００３７】
図６は、刻印マークの形成を説明するための図である。
刻印マーク２０は、図５で説明したマスク修正装置１００を用いて加工すればよい。刻印マーク２０は、Ｓｉ基板１０上にイオンビーム１１２を照射することによりＳｉをスパッタリングして加工する。或いは、イオンビーム１１２を照射すると共にエッチングガス１４４を噴射させてガスアシスト法によりエッチング加工してもよい。エッチングガス１４４としては、ハロゲン含有物質ガスが望ましい。例えば、Ｘｅ２Ｆ、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃｌ２、ＣＨＣｌ３、Ｉ２等を用いるとよい。刻印マーク２０は、図６に示すように、Ｓｉ基板１０に対し、貫通させずに浅く形成する。浅く掘られているので、通常のパターンとは違い、露光時には電子ビームを透過せず、ウェハ上に転写されない。
【００３８】
Ｓ１０６において、高倍率による刻印マーク位置検出工程として、図４（ａ）に示す低倍率画像から修正加工を行う図４（ｂ）に示す高倍率画像にして、刻印マーク２０の位置を検出する。刻印マーク位置検出は、図２或いは図５において説明したように、刻印マーク２０にイオンビーム１１２を照射し、イオンビーム１１２の照射により生じる二次電子を二次荷電粒子検出器１３０で検出することで把握することができる。
【００３９】
Ｓ１０８において、加工パターン位置設定工程として、図４（ｂ）に示す高倍率画像の状態で、前記複数の刻印マーク２０の中心位置を加工パターン位置１５、すなわち、加工する領域の原点として設定する。言い換えれば、検出した複数のマークの位置から、統計を行って、加工領域の設定を再設定する。すなわち、各座標値から統計的に所望の加工位置の座標を求める。このマークの刻印は先に計算した座標系に基づいて形成されており、画像上で確認すれば、高精度に位置の参照基準として用いることができる。
【００４０】
Ｓ１１０において、ホールパターン加工工程として、加工パターン位置１５を加工領域の原点として所望するパターンを形成する。或いは欠陥パターンを所望するパターンに修正する。さらに、加工開始後にも、この複数マークの位置検出を行い、加工領域の位置ズレの補正を行って欠陥の修正を行うことが望ましい。
【００４１】
図７は、ホールパターンを形成する場合を説明するための図である。
周囲を６点の刻印マーク２０が視野に入る高倍率画像の状態で、加工パターン位置１５を加工領域の原点として、Ｓｉ基板１０上に所望するホールパターン開口部２０４を形成する。新たにホールパターンを形成する場合には、図５で説明した装置を用いて、エッチングすればよい。
【００４２】
図８は、エッチングする手法を説明するための図である。
余分なＳｉをエッチングする際には、図８（ａ）に示すように、Ｇａイオンビーム１１２を、偏向器で偏向させて照射する領域を図８（ｂ）に示すように順にショット領域を移しながら加工する。余分なＳｉが残る領域をすべて順にショットすることで、例えば、２６０ｎｍと径が小さいホールパターンでもＳｉの再付着を防止することができる。
【００４３】
図９は、エッチングする手法を説明するための図である。
エッチング領域にエッチングガス１４４を噴射させて余分なＳｉ表面にエッチングガス分子を吸着させ、イオンビーム１１２を照射することで、ガスアシストエッチング法により、余分なＳｉをエッチングする。ここでは、ＦＩＢとして、Ｇａイオンビーム１１２を用いている。ＦＩＢとして、Ｇａイオン以外に電子線（ＥＢ）やアルゴン（Ａｒ）イオンを用いてもエッチングを行うことができる。エッチングガス１４４としては、ハロゲン含有物質ガスが望ましい。例えば、Ｘｅ２Ｆ、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃｌ２、ＣＨＣｌ３、Ｉ２、Ｂｒ２等を用いるとよい。
【００４４】
図１０は、加工後のホールパターンを示す図である。
上述した加工を行なうことにより図１０に示すようにＳｉ基板１０を貫通するホールパターン開口部２０４を形成することができる。
【００４５】
以下、欠陥パターンを所望するパターンに修正する場合のパターン加工について説明する。
図１１は、マスクパターンの欠陥を説明するための図である。
図１１に、マスク上のＳｉ基板１０に、欠陥パターンの開口部２００が示されている。また、所望するホールパターン２１０の形状を２点鎖線で示している。欠陥パターンの開口部２００の外側で所望するホールパターン２１０に囲まれている領域が、余分なＳｉが残っている欠陥部位である開口部の不足領域２７５である。また、欠陥パターンの開口部２００の内側で所望するホールパターン２１０に囲まれている領域が、残るべきＳｉが欠落している欠陥部位である開口部のはみ出し領域２７６である。
【００４６】
かかる欠陥パターンを所望するパターンに修正するには、例えば、以下のような修正を行なえばよい。
図１２は、マスクパターンの欠陥を修正する方法を説明するための図である。
図１２では、かかる欠陥部位をまず識別して、欠陥部位毎に修正を行なう場合について説明する。識別された欠陥部位に対し、個別に対応する。まず、Ｓｉが欠落している部分であるはみ出し領域２７６を覆うようにはみ出し領域２７６部分に薄膜をデポし、デポ膜２６２を形成する。一方、余分なＳｉが残っている不足領域２７５については、不足領域２７５部分の不要なＳｉのエッチングを行う。以上により、修正後のホールパターン開口部２０４が形成される。
【００４７】
図１３は、デポ膜を形成する手法を説明するための図である。
Ｓｉが欠落している部分であるはみ出し領域２７６にＦＩＢを照射し、デポ反応ガスである成膜ガス１４２を噴射させて化学気相成長（ＣＶＤ）により、ＥＰＬ露光時に、高加速度で入射する電子を十分に遮蔽できる厚さにデポを行う。図１３では、ＦＩＢとして、Ｇａイオンビーム１１２を用いている。Ｇａイオンビームを照射して成膜されたデポ膜２６０中には、Ｇａイオンが入り込む。Ｇａイオンが入り込むことで、電子を透過させにくくすることができ、より電子を遮蔽できるデポ膜２６０を形成することができる。また、ＦＩＢとして、Ｇａイオン以外に電子線（ＥＢ）やアルゴン（Ａｒ）イオンを用いてもデポ膜２６０を形成することができる。デポ膜２６０は、Ｓｉ基板１０表面に堆積後、エッジ部での成長速度が速いため、中空上にデポ（成膜）が進む。よって、Ｓｉが欠落している欠陥部位を覆うように形成することができる。
デポ膜２６０としては、炭素系の物質から構成されることが望ましい。成膜ガス１４２は、必然的に炭素系物質を主成分とするものが好ましい。例えば、デポ膜２６０として、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等を用いることができる。そして、成膜ガス１４２として、芳香族ガスを用いることができる。
また、ＥＰＬ露光時に、高加速度で入射する電子を十分に遮蔽できるデポ膜２６０の厚さとして、０．５μｍ以上が望ましい。エッチング加工については、図８において説明した手法と同様で構わないので、説明を省略する。デポ膜形成及びエッチングに用いる装置は、図５において説明した装置を用いればよいので、説明を省略する。ここでは、欠陥部位毎に個別に欠陥修正しているが、別の手法を用いて欠陥パターンを修正しても構わない。
【００４８】
図１４は、パターン加工中の刻印マークへの影響について説明するための図である。
図１４（ａ）に示すように、欠陥パターン２０５の修正のため、ＦＩＢとなるイオンビーム１１２を照射すると照射位置から二次電子が放出される。また、余分なＳｉを除去するために例えば塩素のようなハロゲン含有物質ガスをエッチングガスとして噴出させるため、刻印マーク２０は、エッチングガスと飛散してきた二次電子とによりエッチングされ形状が変形する。その結果、形状がいびつになる。
【００４９】
ここで、マスク修正においては、パターン加工中にも位置補正を行なうことが望ましいため、複数の刻印マーク２０の位置を再度検出し、再度された複数の刻印マーク２０の位置を参照しながら加工パターン位置１５のずれを補正するのが望ましい。
【００５０】
ここで、ＦＩＢとなるイオンビーム１１２を照射してマスクを加工する場合、刻印マーク２０は照射地点を挟んで対称的にエッチングされ変形していく傾向があることを発明者等は見出した。これは、図１４（ｂ）に示すように二次電子が放射状に放出されると考えられ、その結果、刻印マーク２０は照射地点を挟んで対称的にエッチングされ変形していくものと推定される。本実施の形態１では、複数の刻印マーク２０の中心位置が加工パターン位置１５となるように複数の刻印マーク２０を形成しているため、刻印マーク２０の対称的な変形分、言い換えれば、放射状に向かう変形分については、加工中に再度された複数の刻印マーク２０の位置から加工パターン位置１５を特定する場合に、誤差を統計すると平均化、或いは相殺することができる。ここでは、６個の刻印マーク２０を正６角形の各頂点に位置するように配置しているが、これに限るものではない。加工パターン位置１５を挟んで対称的に刻印マーク２０が配置されればよい。また、刻印マーク２０は、数多くあるほうが誤差分を吸収することができるので望ましい。
【００５１】
図１５は、刻印マーク２０の位置を検出する様子を説明するための図である。
図１５（ａ）に示すように、欠陥パターン２０５の修正中にパターン修正加工の位置の補正のため、パターン加工中に、Ｓｉ基板１０上に形成された刻印マーク２０の位置を検出する場合にも刻印マーク２０にイオンビーム１１２を照射し、発生する二次電子を検出することで位置を把握する。かかる場合に図１５（ｂ）に示すように、刻印マーク２０自身が照射されるＦＩＢでスパッタリング加工されて変形する。加工パターン位置１５のずれ補正は、複数回行なうことが望ましいため、何度も刻印マーク２０の位置を検出するとその分、変形量が増大することになる。そこで、本実施の形態では、以下のようにして変形量を軽減する。
【００５２】
図１６は、刻印マークの位置を検出する方法を説明するための図である。
ここでは、加工パターン位置１５を挟んで対角に位置する２つの刻印マーク２０を１つの組として、１回の加工パターン位置１５補正について、１組の刻印マーク２０の位置を検出することで補正する。そして、次回の加工パターン位置１５補正時には、別の組の刻印マーク２０の位置を検出する。このように組（１）、組（２）、組（３）と位置検出される刻印マーク２０の組を順に移動させることにより、各刻印マーク２０へのＦＩＢ照射回数を減らし、結果として、刻印マーク２０のスパッタリング加工による変形量を軽減することができる。
【００５３】
図１７は、別の刻印マークの位置を検出する方法を説明するための図である。
図１７に示すように、刻印マーク２０の数を多くした方が、より１つの刻印マーク２０へのＦＩＢ照射回数を減らすことができるので有効である。さらに、かかる複数の刻印マーク２０のうち、いずれか複数の刻印マーク２０を基点として、かかる基点については、毎回、位置検出を行なうようにしてもよい。基点となる刻印マーク２０を設けることにより、より誤差を軽減し、位置精度を高めることができる。なお、各回毎に検出する刻印マーク２０の組は、２つの刻印マーク２０で１組にする場合に限るのではなく、複数であればよい。数が多い方が、より精度を高めることができるので有効である。
【００５４】
以上のように、疎な配置のパターン修正の位置精度を高め、電子線投影露光で転写する際の重ね合せ精度を良く転写できるようにすることができる。すなわち、この複数マークの中心位置は、６個のマークの個々の位置誤差が平均されており、また、加工中に発生する膨張などの歪みについても鈍感な配置となっている。この刻印マーク２０の検出を加工中も行い、加工領域の位置座標の補正を行うことにより、最終的なパターン加工を精度よく行うことができる。さらに、加工領域の近傍に、加工と同一の倍率で、対称に配置されたマークを統計的にもとめる座標の参照とするので、画素の丸め誤差、距離の校正、そして、刻印マークパターンの蒙る変形、などの誤差を平均ないし相殺することができるので、加工パターン位置１５の精度を高めることができる。
【００５５】
実施の形態２．
実施の形態１では、電子線投影露光用のマスク修正について説明したが、実施の形態２では、光投影露光用のマスク修正について説明する。光投影露光に用いられるガラスブランク上に遮光膜を有するマスクの修正においても実施の形態１における手法を用いることができる。すなわち、加工すべきパターンの周辺に存在するパターンが視野に入る倍率で画像を取得し、そのパターンに対応するレイアウトデザインの画像と照合して、加工するパターンの位置を計測する。次にその加工するパターンの位置の周辺近傍に、光で投影露光する際に解像されない微小なマークを複数刻印する。次に修正加工を行う倍率に変更して、先に刻印した複数のマークの位置検出を行い、統計を行って、加工領域の設定を再設定する。加工開始後にも、この複数マークの位置検出を行い、加工領域の位置ズレの補正を行って欠陥の修正を行う。
【００５６】
図１８は、遮光膜上に刻印マークを形成したマスクと露光強度との関係を示す図である。
図１８（ａ）に示すように、ガラス基板１１上に疎な配置のパターン領域を残して、遮光膜となるＣｒ膜２１が形成されたマスクを用いて説明する。かかるマスクの修正を行なう場合に、疎な配置のパターン領域の近傍に形成すべき刻印マーク２０は、Ｃｒ膜２１上に形成することになる。かかる場合に、図１８（ｂ）に示すように、刻印マーク２０は、投影露光する際に光が透過しない深さｔになるように形成するのが望ましい。
【００５７】
透光領域がホールパターン等になるマスクにおいて、投影露光する際に光が透過しない深さの刻印を前記遮光膜に形成することにより、転写パターンへの影響を防ぎながら高精度の位置設定が保たれた状態でマスク修正を行なうことができる。また、仮に透過してしまう場合でも、解像されない露光強度となる大きさとなるように形成するとよい。例えば、ホールパターンの径（或いは１辺）が２６０ｎｍである場合に、１／１０以下の２０ｎｍの径の刻印マークを形成すると有効である。
【００５８】
図１９は、ガラス基板上に刻印マークを形成したマスクと露光強度との関係を示す図である。
図１９（ａ）に示すように、ガラス基板１１上に疎な配置のパターン領域を遮光膜となるＣｒ膜２２で形成されたマスクを用いて説明する。かかるマスクの修正を行なう場合に、疎な配置のパターン領域の近傍に形成すべき刻印マーク２０は、ガラス基板１１上に形成することになる。かかる場合に、図１９（ｂ）に示すように、刻印マーク２０は、投影露光を行なう場合でも解像されない露光強度となる大きさの刻印を前記ガラス基板に形成することが望ましい。
【００５９】
遮光領域がホールパターン等になるマスクにおいて、ウェハ上のレジストへ材投影露光を行なう場合でも解像されない露光強度となる大きさの刻印を前記ガラス基板に形成することにより、転写パターンへの影響を防ぎながら高精度の位置設定が保たれた状態でマスク修正を行なうことができる。例えば、ホールパターンの径（或いは１辺）が２６０ｎｍである場合に、１／１０以下の２０ｎｍの径の刻印マークを形成すると有効である。
【００６０】
以上のように、光露光用のマスクに対しても、解像されるパターンに影響を与えずに、実施の形態１と同様、疎な配置のパターン修正の位置精度を高め、転写する際の重ね合せ精度を良く転写できるようにすることができる。
【００６１】
以上、具体例を参照しつつ各実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。
【００６２】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのマスク修正方法は、本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】実施の形態１におけるマスクの修正方法の要部を表すフローチャートである。
【図２】加工パターン位置計測装置の概要を説明するための図である。
【図３】低倍率視野領域でのパターン像の一例を示す図である。
【図４】刻印マークの形成を説明するための図である。
【図５】マスク修正装置の概要を説明するための図である。
【図６】刻印マークの形成を説明するための図である。
【図７】ホールパターンを形成する場合を説明するための図である。
【図８】エッチングする手法を説明するための図である。
【図９】エッチングする手法を説明するための図である。
【図１０】加工後のホールパターンを示す図である。
【図１１】マスクパターンの欠陥を説明するための図である。
【図１２】マスクパターンの欠陥を修正する方法を説明するための図である。
【図１３】デポ膜を形成する手法を説明するための図である。
【図１４】パターン加工中の刻印マークへの影響について説明するための図である。
【図１５】刻印マーク２０の位置を検出する様子を説明するための図である。
【図１６】刻印マークの位置を検出する方法を説明するための図である。
【図１７】別の刻印マークの位置を検出する方法を説明するための図である。
【図１８】遮光膜上に刻印マークを形成したマスクと露光強度との関係を示す図である。
【図１９】ガラス基板上に刻印マークを形成したマスクと露光強度との関係を示す図である。
【図２０】ＥＰＬ露光装置の動作を説明するための概念図である。
【図２１】可変成形型電子線露光装置の動作を説明するための概念図である。
【図２２】ＥＰＬ露光装置に用いる電子線露光用マスクの一部分を示す図である。
【図２３】マスクの欠陥修正の様子を説明するための図である。
【図２４】高倍率視野でパターン修正加工の位置を設定する方法を説明するための図である。
【図２５】ＦＩＢ照射による刻印マークへの影響を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０  Ｓｉ基板
１１  ガラス基板
１５  加工パターン位置
２０  刻印マーク
２１  Ｃｒ膜
２２  Ｃｒ膜
３０  周辺パターン
１００  マスク修正装置
１１０  イオン源
１１２  イオンビーム
１１４  １ショット領域
１２０  イオン光学系
１３０  二次荷電粒子検出器
１４０  ガス銃
１４２  成膜ガス
１４４  エッチングガス
１５０  マスクステージ
２００  欠陥パターンの開口部
２０４  ホールパターン開口部
２０５  欠陥パターン
２１０  所望するホールパターン
２６０  デポ膜
２６２  デポ膜
２７５  不足領域
２７６  はみ出し領域
３００  ウェハ
３１０  半導体チップ領域
３２０  サブフィールド
３３０  電子線
３４０  マスク
３５０  サブフィールドマスク
４１０  アパーチャ
４１１  開口
４２０  アパーチャ
４２１  可変成形用開口
４２２  部分一括マスク
４３０  荷電粒子ソース
【図１】
2006113221.tif 000003
【図２】
2006113221.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006113221.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006113221.tif 000011
【図１０】
2006113221.tif 000012
【図１１】
2006113221.tif 000013
【図１２】
2006113221.tif 000014
【図１３】
2006113221.tif 000015
【図１４】
2006113221.tif 000016
【図１５】
2006113221.tif 000017
【図１６】
2006113221.tif 000018
【図１７】
2006113221.tif 000019
【図１８】
2006113221.tif 000020
【図１９】
2006113221.tif 000021
【図２０】
2006113221.tif 000022
【図２１】
2006113221.tif 000023
【図２２】
2006113221.tif 000024
【図２３】
2006113221.tif 000025
【図２４】
2006113221.tif 000026
【図２５】
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