(57)【要約】電子ビーム（１０１）活性化ガスを用いて物質をエッチングする又はそれを堆積する電子ビーム処理を行う方法と装置である。本発明は、リソグラフィマスクの欠陥を修正するために特に適する。イオンビームの代わりに電子ビーム（１０１）を用いることによって、汚損や河床のようなイオンビームマスク修正に関連する多くの問題点が除かれる。電子ビームとガスが基板をエッチングしないので、終点検出は重要ではない。ある実施の形態においては、二フッ化キセノンガスが電子ビーム（１０１）によって活性化されて透過マスク又は反射マスク上のタングステン膜、窒化タンタル膜、又は、ケイ化モリブデン膜をエッチングする。エッチング液ガスによる、不動態化（パッシベーション）層が取り除かれた被処理サイトの自発エッチングを避けるために、別のサイトを処理する前に被処理サイトを再度不動態化（パッシベート）する。
2004537758.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビーム活性化エッチング液ガスをフォトリソグラフィマスク上の余分な物質による欠陥に向けて送る工程と、
電子ビームを該余分な物質による欠陥に向けて照射し電子ビームの衝撃点近傍の電子ビーム活性化エッチング液ガスを活性化して余分な物質をエッチングし、それによって、下に存在する基板の特性を明らかに劣化させることなく、前記欠陥を取り除く工程とからなる、フォトリソグラフィマスク上の余分な物質による欠陥を取り除く方法。
【請求項２】
電子ビームを余分な物質による欠陥に向けて照射する工程が、透過されるべきである非透過領域内で電子ビームをスキャンすることを具有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
電子ビームを余分な物質による欠陥に向けて照射する工程が、非吸着であるべき吸着領域内で電子ビームをスキャンすることを具有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
電子ビームを余分な物質による欠陥に向けて照射する工程が、位相シフト又は位相減衰されるべきはない位相シフト又は位相減衰領域内で電子ビームをスキャンすることを具有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
更に、イオンビームを余分な物質による欠陥に向けて照射する工程を具備するが、該イオンビームが余分な物質による欠陥の表面をクリーンにして電子ビームによる余分な物質による欠陥のエッチングを容易にすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
電子ビームを余分な物質による欠陥に向けて照射する工程が、電子ビーム活性化エッチング液ガスをタングステンを含有する余分な物質による欠陥に向けて送ることを具有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
電子ビーム活性化エッチング液ガスを向ける工程がハロゲンを含有するガスを向けることを具有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
電子ビーム活性化エッチング液ガスを向ける工程がフッ素を含有するガスを向けることを具有することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
電子ビーム活性化エッチング液ガスを向ける工程が二フッ化キセノンを含有するガスを向けることを具有することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
ハロゲンを含有するガスを向ける工程が電子ビーム活性化エッチング液ガスをタングステンを含む余分な物質による欠陥に向けて送ることを具有することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
ハロゲンを含有するガスを向ける工程が電子ビーム活性化エッチング液ガスを窒化タンタルを含む余分な物質による欠陥に向けて送ることを具有することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
電子ビーム活性化エッチング液ガスを窒化タンタルを含む余分な物質による欠陥に向けて送る工程が、極端紫外線フォトリソグラフィマスク上の窒化タンタルに向けて電子ビームを照射することを具有することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ハロゲンを含有するガスを向ける工程が電子ビーム活性化エッチング液ガスをモリブデンと珪素を含有する余分な物質による欠陥に向けて送ることを具有することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１４】
ハロゲンを含有するガスを向ける工程が電子ビーム活性化エッチング液ガスを位相シフト又は位相減衰する物質を含有する余分な物質による欠陥に向けて送ることを具有することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１５】
余分な物質による欠陥が欠陥サイトに位置しており、更に、電子ビームを余分な物質による欠陥に向けて照射して該余分な物質をエッチングした後で、前記欠陥サイトをガスに曝して該欠陥サイトに保護層を形成することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
欠陥サイトをガスに曝す工程が該欠陥サイトを水蒸気に曝すことを具有することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
更に、欠陥サイトをガスに曝して該欠陥サイトに保護層を形成しているときに電子ビームを前記欠陥サイトに向けて照射する工程を具備することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
フッ素を含有するガスを向ける工程が、電子ビーム活性化エッチング液ガスを窒化タンタルを含有する余分な物質による欠陥に向けて送ることを具備し、
電子ビーム活性化エッチング液ガスを向ける工程が二フッ化キセノンを含有するガスを向けることを具備し、更に
欠陥サイトをガスに曝す工程が該欠陥サイトを水蒸気に曝すことを具有することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
真空室内のワークピースの複数のサイトをビーム処理する方法であって、
ビーム活性化エッチング液ガスをエッチングすべき物質を有するサイトに向けて送る工程と、
その物質に向けてビームを照射してビームで活性化したガスの存在の下で前記物質をエッチングする工程と、
保護層形成ガスを前記サイトに向けて送り、そのサイトに保護層を形成して、以後のワークピースの処理中におけるビームで活性化したガスによる自然発生的なエッチングから、そのサイトを保護する工程とからなる方法。
【請求項２０】
ビームを物質に向けて照射してビームで活性化したガスの存在の下で前記物質をエッチングする工程が、荷電粒子ビームを前記物質に向けて照射することを有することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
ビームを物質に向けて照射してビームで活性化したガスの存在の下で前記物質をエッチングする工程が、エネルギービームを前記物質に向けて照射することを有することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
エネルギービームがレザービームからなることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
保護層形成ガスを前記サイトに向けて照射する工程が、酸素含有ガスを前記サイトに向けて照射することを有することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
酸素含有ガスが水蒸気を有することを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
酸素含有ガスが酸素を有することを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
保護層形成ガスを前記サイトに向けて照射する工程が、前記サイトで前記物質と反応するガスを向けて照射してパッシベーション層を形成することを有することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２７】
保護層形成ガスを前記サイトに向けて照射する工程が、分解して保護層を堆積するガスを向けて照射することを有することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２８】
金属物質をエッチングする方法であって、
電子ビーム活性化エッチング液ガスを金属物質を有する表面に向けて照射する工程と、
電子ビームを金属物質に向けて照射する工程であって、電子ビームが電子ビーム活性化エッチング液ガスと前記金属物質の間の反応を誘起し、それによって、電子ビームが照射される箇所において前記表面から前記金属物質をエッチングするものとからなる方法。
【請求項２９】
金属物質がタングステンを有することを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
ガスがハロゲンを有することを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
ガスがフッ素を有することを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
ガスが二フッ化キセノンを有することを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
ガスが二フッ化キセノンを有することを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
タンタルと窒素を有する化合物をエッチングする方法であって、
電子ビーム活性化エッチング液ガスをタンタルと窒素を含有する物質を有する表面に向けて送る工程と、
電子ビームをタンタルと窒素を含有する物質に向けて照射する工程であって、電子ビームが電子ビーム活性化エッチング液ガスと前記セラミック物質の間の反応を誘起し、それによって、電子ビームが照射される箇所において前記表面から前記物質をエッチングするものとからなる方法。
【請求項３５】
電子ビーム活性化エッチング液ガスを表面に向けて送る工程が、二フッ化キセノンガスをタンタルと窒素を有する表面に向けて送ることを有することを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
フォトリソグラフィマスクの欠陥を修正する方法であって、
電子ビーム活性化ガス状物質をフォトリソグラフィマスク上の欠陥に向けて送る工程と、
欠陥領域上において電子ビームをスキャンする工程であって、該電子ビームが前記電子ビーム活性化ガスとの間で反応を誘起して該欠陥を修正するものとからなる方法。
【請求項３７】
電子ビーム活性化ガス状物質をフォトリソグラフィマスク上の欠陥に向けて送る工程が、余分な物質からなる欠陥に向けて電子ビーム活性化ガス状物質を照射することからなることを特徴とする請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
電子ビーム活性化エッチング液ガスがフッ素化合物を有することを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
エッチング液ガスが二フッ化キセノンであり、余分な物質がタングステンを含有することを特徴とする請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
電子ビーム活性化エッチング液ガスがフッ素化合物からなることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項４１】
前記欠陥が物質の欠如であり、前記ガスが電子ビームの存在の下で分解して、その物質を堆積することを特徴とする請求項３６に記載の方法。
【請求項４２】
前記ガスが電子ビームの存在の下で分解して、タングステンとプラチナと炭素と珪素と酸素又は金を有する物質を堆積することを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
集積回路を変更する方法であって、
絶縁物質を取り除いて導体層を露呈させる工程と、
前記導体層の一部を取り除いて金属導体を露呈させる工程と、
電子ビーム活性化ガスを前記金属導体に向けて送る工程と、
電子ビームを前記金属導体に向けて照射して電子ビーム活性化ガスを活性化させて前記導体をエッチングするか若しくは前記導体上に物質を堆積する工程とからなる方法。
【請求項４４】
絶縁物質を取り除いて導体層を露呈させる工程が、
前記絶縁物質に電子ビーム活性化エッチング液を向けて送ることと、
電子ビームを前記絶縁物質に向けて照射して電子ビーム活性化エッチング液を活性化すると共に前記絶縁物質をエッチングすることを具有することを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
電子ビーム活性化ガスを前記金属導体に向けて送る工程が、電子ビームの存在の下で分解して、タングステンとプラチナと炭素と珪素と酸素又は金を堆積する前駆体ガスを向けることを具有することを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４６】
マスク欠陥を修正するシステムであって、
電子源と、
前記電子源からの電子をリソグラフィマスク上に集束するための電子ビーム光学カラムと、
マスク修正ガス源と、
前記マスク修正ガスを欠陥領域の近傍のマスクに搬送するガス搬送システムと、
前記リソグラフィマスク上の欠陥領域の位置を位置決めするための欠陥特定手段と、
前記マスクを支持すると共に、それを電子ビームの下に配置させる移動ステージと、
前記欠陥領域内で電子ビームをスキャンしてマスク修正ガスを電子ビームの存在の下で反応させて前記欠陥を修正するようにプログラムされている制御器とからなるシステム。
【請求項４７】
ガス搬送システムが、ハロゲン含有ガスのガス源を有することを特徴とする請求項４６に記載の装置。
【請求項４８】
ガス搬送システムが、フッ素含有ガスのガス源を有することを特徴とする請求項４６に記載の装置。
【請求項４９】
ガス搬送システムが、二フッ化キセノン含有ガスのガス源を有することを特徴とする請求項４６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の技術分野
本発明は、荷電粒子ビーム処理分野に関するが、特には、電子ビームを用いて、例えば、フォトリソグラフィマスクを修正するような微細構造を形成又は変更する方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
フォトリソグラフィ処理は集積回路の製造に広く用いられている。一般的なフォトリソグラフィ処理において、「フォトレジスト」と呼ばれる感光材料の薄膜がシリコンウェハのような半導体基板の表面に堆積される。フォトレジストは、ある種の放射線に曝されたときにその化学的な構造が変化するいくつかの異なるタイプの物質の何れかで構成される。この化学的な構造変化は、現像液と呼ばれる化学溶液中で、ポジ型フォトレジストの場合にはフォトレジストの可溶性を増大し、ネガ型フォトレジストの場合にはフォトレジストの可溶性を減少させる。
【０００３】
所望の回路パターンの形成におけるフォトリソグラフィマスクは、半導体基板表面にその回路パターンを転写するためのテンプレートとして使用される。一般的な透過マスクは、その表面に亘って繰り返された透明領域と不透明領域のパターンを有するが、それは回路層を製造するために用いられる。そのマスクが適当な放射線源とフォトレジスト塗布半導体基板の間に位置したときに、そのマスクはフォトレジストに対して影を作り出しフォトレジストのどの領域がその放射線に曝されるのかを制御する。
【０００４】
放射線に曝された後、フォトレジストは適切な現像液で洗浄されて被曝領域又は非被曝領域から取り除かれる。このことは、ウェハ上にフォトレジストのパターン化された層を残すが、これはエッチング若しくは堆積又は拡散のような後続の処理工程中においてウェハの各部分を保護する。後続の処理工程が完了した後で、残りのフォトレジストが取り除かれる。このフォトリソグラフィ処理は、最終的に実際の回路が半導体チップ上に集積することを可能にする。
【０００５】
明らかに、半導体基板に転写する回路パターンを決定するのはマスクであるので、マスクはこの処理の重要な要素である。マスクは、石英のような透明物質の基板上のクローム又はタングステンの金属膜のような不透明な吸収材料のパターン化された層からなる。マスクの加工サイズは、数１００万分の１インチ程度にできる。パターンがマスク上に形成されたときに、主に、コンピュータ制御レーザや電子ビームシステムを使用してフォトレジスト材料に所望のマスクパターンを露光させることによって、マスクが欠陥を有することは珍しいことではない。基本的に２つの欠陥のタイプ、黒欠陥と白欠陥、が存在する。白欠陥とは、不透明であるべき領域から吸着材料が欠けている領域のことである。黒欠陥とは、透明であるべき領域に吸着材料を堆積させてしまった領域のことである。いずれの欠陥もそのマスクを使用して製造される半導体チップに最終的に転写されてしまうので、それらの欠陥はそのマスクが使用される以前に修正されねばならない。
【０００６】
従来、集束イオンビーム（ＦＩＢ）システムがフォトリソグラフィマスクの欠陥を修正するのに使用されてきた。液体金属イオン源からのガリウムイオンの集束ビームがマスク表面をスキャンしてその表面の像を形成する。その各点における強度が基板上の対応する点でイオンビームによって飛び出された二次電子流によって決定される。欠陥が像の上で特定され、そして、マスク表面から余分に吸着された材料を取り除いたり、又は、不足する吸着材料を堆積するために、イオンビームが欠陥領域においてスキャンされる。
【０００７】
材料を取り除くために使用される場合には、スパッタリング、すなわち、入射イオンからマスク表面の原子への運動量の伝達によって集束イオンビーム内の重ガリウムイオンがマスク表面から原子又は分子を物理的にはじき出す。その運動量伝達機構は、基板の格子内の中心との連鎖衝突を通して作用すると考えられており、そのプロセスは「衝突カスケード」と呼ばれている。
【０００８】
ＦＩＢが材料を堆積して白欠陥を修正する場合、ガスが欠陥領域に向かって噴射され、そして、イオンビームを用いて基板表面に吸着されたガス分子を分解することによって材料が堆積される。ＦＩＢを使用して金属材料を堆積する方法が、例えば、Taoに付与された「金属のイオンビームによる誘起堆積」と題する米国特許第５１０４６８４号に記載されている。
【０００９】
特に黒欠陥を修正するために使用されたときには、ガリウムイオンＦＩＢシステムを使用してマスクを修正することに伴いいくつかの問題が存在する。第１に、ガリウムイオンがその欠陥領域を囲繞する基板に注入されてしまう。「汚損（staining）」と呼ばれるこの現象は、汚損された基板がその透明性をある程度減ずる原因となる。ひいては、この透明性の喪失が半導体基板に転写されるマスク像の欠陥をもたらす。この透明性の喪失が、一般的に、３乃至１０％であったとしても、透明性の喪失は現代的なフォトリソグラフィ処理に使用される極短波露光波長とって特に深刻である。
【００１０】
第２に、集束イオンビームのスパッタ方法は比較的に選択性がない。イオンビームによって黒欠陥が取り除かれている間その欠陥の縁の基板材料も浸食され、欠陥の周囲の基板材料が損傷を受けて溝となる結果となる。このタイプの基板損傷は、電子顕微鏡で看たときにエッチングされた縁が河床に似ているので、「河床（riverbedding）」として知られている。河床は結果的に欠陥の周囲の石英を横断する光の強度と位相を差のあるものにする。
【００１１】
第３に、イオンビームによる材料のスパッタリングは、あらゆる方向への材料の飛散となり、この飛散された材料が隣接表面に残存することとなる。これは、再付着として知られており、微細構造製造の精度を制限する。
【００１２】
最後に、マスク基板が一般に絶縁材料でできているので、絶縁欠陥部が陽ガリウムイオンによって打ち込みされたときには、陽電荷がそこに溜まる傾向がある。プラスに帯電した各ガリウムイオンが陽電荷を特定領域に運ぶだけではなく、大きくて重たいそれぞれのイオンがその表面から複数の電子を放出する。この陽電荷の堆積のために、それによって欠陥の画像が得られる二次電子の放出が減少する。一般的にマスク修正のために用いられるイオンビームシステムは、Doherty他に付与された「集束イオンビーム処理」と題する米国特許４６３９３０１に記載された、電子フラッドガンのような電荷中和器（Charge Neutralizer）を具備する。そのフラッドガンを調節して表面の電荷を中和すること、特に、吸着材料が取り除かれたときの打ち込みによる表面組成物が帯電している場合には、それを中和することは難しいこともある。
【００１３】
ＦＩＢシステムによるスパッタは、更に、機能拡張され、表面に吸着するエッチングガスであってイオンビームの衝撃の下で表面の原子と共に揮発性化合物を形成するものを使用することによって前記の課題のいくつかができるだけ小さなものにすることもできる。そして、この表面の原子は、より簡単に取り除くことができ再付着しにくい。入射イオンによってエネルギーを与えられたときにこのガス原子は、表面の分子と反応する。この入射イオンは、必ずしも吸着ガス分子とは直接的に反応するものではない。このイオンは、主に、基板の各原子との一連の衝突において反応するが、その衝突は格子を介してエネルギーを戻して表面から原子をたたきつけて吸着ガス分子との化学反応を誘起する。いくつかのガスは、イオンビームが一つの物質の上の他の物質を優先的にエッチングすることを可能にする。ガスの使用がガリウムベースのＦＩＢシステムの列挙された関連問題を軽減するが、まだ課題が残っている。
【００１４】
電子ビームの存在下でのエッチング液薬品によってエッチングされるある種の物質が知られている。例えば、Journal of Vacuum Science and Technology B第７巻第５冊（１９８９年刊）のMatsui他による「イオンビーム入射選択エッチング及び堆積技術」と題する文献には、二フッ化キセノンと塩素とＣｌＦ3を用いたシリコン、砒化物ガリウム、ポリメチルメタアクリレートの電子ビーム入射エッチングが記載されている。Matsui他は、また、電子ビームの存在下で六フッ化タングステンを用いたタングステン堆積を記載している。Microelectronic Engineering 31（１９９６年刊）の第１４１乃至第１４７頁に記載されたWinkler他による「電子ビーム入射エッチングのための内蔵器具を装備したＥ−ビームプローブステーション」と題する文献には、集積回路上のＳｉＯ2やＳｉＮ4やポリイミドのような絶縁層の電子ビーム入射エッチングが記載されている。
【００１５】
電子ビームを用いて化学的に誘発されたエッチングがイオンビームスパッタリングの機構とは別の機構を通して起きている。電子ビームは化学物質の存在下ではエッチングしないが、一方、スパッタリングがガスによって補強されるか又は希博にされるとしても、イオンビームは物質を必ずスパッタする。
【００１６】
主な電子ビームの電子の運動量が運動量移動によって表面から分子を取り除くためには十分でないから電子は物質をスパッタすることができない。衝突粒子と基板の粒子の間の衝突中に移動する運動量は、衝突粒子の運動量だけではなく、二つの粒子の相対的な質量にも依存する。二つの粒子他同じ質量を有するときに最大の運動量移動となる。衝突粒子の質量と基板粒子のそれとの間に不整合が存在するときには、衝突粒子の基板粒子への運動量の移動が小さくなる。
【００１７】
集束イオンビームミリングに使用されたガリウムイオンは電子質量の１３００００倍を越える質量を有する。代表的な集束イオンビームシステムにおいては、ガリウムイオンが２５−５０ｋＶの電圧で加速されるが、一方、透過電子顕微鏡における電子は主に１００ｋＶの電圧によって加速される。従って、ＦＩＢシステムにおいて銅基板に衝突する代表的な３０ｋＶのガリウムイオンの運動量移動は、電子顕微鏡における１００ｋＶの電子のそれに比べて２００００倍大きい。
【００１８】
電子ビームとイオンビームのこの差のために、電子ビームはマスク修正の分野において一般的に用いられていない。
【発明の要約】
【００１９】
発明の要約
本発明の目的は、従って、電子ビームを用いて、例えば、フォトリソグラフィマスクの修正のような微細構造を形成したり変更することである。
【００２０】
本発明の一つの態様によると、電子ビームがその電子ビームの存在下で被処理材料をエッチングするガスと共にその材料に向かって照射する。電子ビームが領域スキャンすると、電子ビームによって誘起された化学反応により材料が取り除かれるか又は材料が堆積される。本発明は、特に、フォトリソグラフィマスクの修正に有効であるが、いかなるタイプのワークピースに対しても金属及びその他の物質を処理するためにも有効である。
【００２１】
いくつかの実施の形態において、被処理サイトから不動態化（パッシベーション）層を取り除く処理をすることができ、そのサイトが任意に他のサイトが処理される以前に再び不動態化される。
【００２２】
本発明の主題が本明細書の結論部分で特に指摘され、更に、明確に権利主張されている。しかし、その構成と操作方法の両者は、その更なる利点と目的と共に、同じ引用符号が同じ部材に関連する添付図面を参照した以下の説明によって最もよく理解される。
【好適な実施の形態の説明】
【００２３】
好適な実施の形態の説明
本発明は、リソグラフィマスクの修正に電子ビームシステムを用いる方法若しくはワークピース上に金属をエッチングする方法を提供する。
【００２４】
電子ビーム入射エッチングは、ガリウムベースＦＩＢシステムによって生じる汚損や河床や再堆積のないある種の黒マスク欠陥を修正することができる。電子ビームは、電子ビームの存在の下で表面をエッチングするガスの存在の下で欠陥領域に向かって照射される。電子ビームが欠陥領域をスキャンすると、黒欠陥物質は電子ビームによって誘起された化学反応により取り除かれる。本発明は、同様に、いかなるタイプのワークピース上で金属物質又はセラミック物質をエッチングするために使用される。
【００２５】
電子ビームは、分解して表面上に適切な物質を残存するガス内で化学反応を誘発することによって、物質を堆積してリソグラフィマスクの白欠陥を修正するためにも用いられる。例えば、炭素やタングステンのような不透明な物質が堆積されて透過マスク上で放射線を吸収することを可能にするか、又は、反射物質が反射マスク上に堆積される。タングステンは、ＷＦ6ガスを使用して堆積される。金及び珪素と酸素の化合物を堆積する電子ビーム活性化ガスがマスク修正にも使用される。ここで使用される用語「電子ビーム活性化ガス」は、例えばＸｅＦ2のような、電子ビームの存在の下でも反応するがその電子ビームの存在の下の反応がなお一層制御可能なものであるガスを包含する。
【００２６】
本発明の一実施の形態に関連して、電子ビームシステム内で電子ビーム活性化ガス状化合物の各分子がマスク表面に吸着される。このガス状化合物は、マスク表面の一又はそれ以上の物質が電子ビームの存在の下で選択的にエッチングされることの原因となる。この選択的なエッチングにより、いくつかの物質が取り除かれるが、マスク表面の他の物質には最小限の影響しか与えない。例えば、不透明な吸収物質はエッチングされるが、基板の透明性はほとんど影響を受けない。エッチングが純粋に化学的性質のものであり、物理的なスパッタリングに依存するものではないので、それは非常に選択的であり、且つ、ＦＩＢエッチングに大抵は伴う修正によって引き起こされる損傷を引き起こすこともない。ＦＩＢマスク修正処理とは異なり、本発明の処理は、いかなる異種元素をも表面に引き入れるものではなく汚染を排除する。用語
【００２７】
図１は、本発明を実施するための電子ビームシステム９８の一つの実施の形態を図示している。図１に図示された電子ビームシステムは、電子ビームカラム１００と、試料真空室２００と、反応物質配送システム３００と、ユーザー制御ステーション４００を有する。
【００２８】
電子ビーム１０１は、陰極１１０と陽極１２０の間に電圧を印加することによって陰極１１０から放出される。集光レンズ制御回路４３０によって制御される集光レンズ１３０と対物レンズ制御回路４５０によって制御される対物レンズ１５０によって電子ビーム１０１は微小スポットに集束される。電子ビーム１０１は偏向コイル制御回路４４０によって制御される偏向コイル１４０によって試料上を二次元的にスキャンされる。集光レンズ制御回路４３０と対物レンズ制御回路４５０と偏向コイル制御回路４４０の作動は、制御ユニット４８０によって制御される。
【００２９】
電子ビーム１０１は、金属膜吸収物質を基板上にパターン化させた金属膜吸着材料を有するフォトリソグラフィマスクのようなワークピース２２０の上に集束される。ワークピース２２０は試料真空室２００内の移動ステージ２１０上に置かれる。試料真空室２００は、ワークピースの像を発生するために好適な二次電子を検出するための二次電子検出器１６０を有する。二次電子検出器１６０は、制御ユニット４８０によって制御される。二次電子検出器１６０は、増幅器４６０にも接続されている。増幅された信号がデジタルに変換されて信号処理ユニット４７０により信号処理される。そのデジタル信号は、偏向制御４４０からの信号と協働してＣＰＵのような制御ユニット４８０によって使用され、モニタ４９０上にワークピース２２０の像を表示する。
【００３０】
制御ユニット４８０は、モニタ４９０上に表示された像と連携して偏向制御４４０を稼動して、例えば、操作者が入力デバイス４９２を用いてモニタ４９０上にその上でビームスキャンする領域を示すことを可能にする。制御ユニット４８０は、そして、偏向制御ユニット４８０に偏向コイル１４０に対して適切な電圧を印加させて操縦者の入力に応じてビームをスキャンすることを可能にする。制御ユニット４８０は、また、二次電子検出器１６０からの入力を自動的若しくは半自動的に解釈して、ワークピース２２０の表面の各物質のタイプを見分け、そして、スキャンすべき領域を決定すると共に決定された領域をスキャンさせるように偏向制御ユニット４８０に命じることを可能にする。
【００３１】
図示された反応物質搬送システム３００は、反応物質をワークピース２２０の表面に搬送するためのノズルとして形成された先端部を有する搬送路３４０に接続されたタンク３１０を有する。図示された反応物質搬送システム３００は、ワークピース２２０の表面に搬送されている反応物質の搬送路３４０内の搬送圧力を測定するための、搬送路３４０に連結された圧力計３２０を有する。更に、圧力計３２０は、自動弁部材３３０に連結されている。自動弁部材３３０は、搬送路３４０を通過するタンク３１０の反応物質の流れを増減するために選択的に制御可能である。図１に図示された圧力計３２０と自動弁部材３３０の配置は、フィードバック制御システムを形成しており、そこでは、圧力計３２０が搬送路３４０内の搬送圧力を測定すると共に自動弁部材３３０を選択的に制御し反応物質の流れを増減して選択された搬送圧力を維持するようにする。
【００３２】
一つの好適なタイプのガス搬送システムが、「イオンビーム堆積とエッチングのためのガス搬送」と題するKirch他の米国特許第５１４９９７４号に詳細に説明されている。「粒子ビーム処理のためのガス搬送システム」と題するCasella他の米国特許第５８５１４１３号に記載されたものや「ガス注入システム」と題するRasmussenの米国特許第５４３５８５０号に記載されたもののような他のガス搬送システムも使用され得る。電子ビームにとっての適切な真空を維持しつつワークピース表面に適量のエッチング液ガスを配送するのであれば、いかなるタイプのガス搬送も使用され得る。例えば、エッチング液供給器は真空室の内側又はその外側に配置され得る。
【００３３】
反応物質搬送システム３００の好適な実施の形態が図２に図示されている。この実施の形態は、二フッ化キセノンのようなエッチング液６１０を選択されたワークピース近傍に搬送するノズル３５０を有する。エッチング液流速は自動可変オリフィス６２０と圧力変換部６３０の間のフィードバックによって制御される。
【００３４】
ノズル３５０は、電子ビーム１０１がワークピース表面と相互作用するターゲットポイントの選択されたその近傍に配設される。別種のエッチングガス又はエッチングガスの成分を搬送するために、複式ノズルも使用することができる。ターゲットポイントとノズル先端の間の距離の好適な範囲は、Ｘ−Ｙ平面で５０乃至６００ミクロンであり、Ｚ平面で５０乃至４００ミクロンである。好ましくは、ノズル３５０の内径は１００乃至４００ミクロンである。
【００３５】
図３は、本発明の好適な実施の形態の各工程を示すフローチャートである。工程５００において、主にフォトリソグラフィマスクであるワークピース２２０は、図１のシステム９８のような電子ビームシステムの真空室内の移動ステージ２１０に搭載される。以下に説明する各工程を行うことができる電子ビームシステムであればいかなるタイプのものでも使用し得る。高輝度電界放出ガンと、水平方向距離に亘る精密制御とビームの連続する配置点間に時間間隔を有したデジタルビームスキャンニングを特徴とするシステムであって、低電子ビームランディングエネルギー（〜５００Ｖ乃至〜１ｋｅＶ）で且つ比較的低真空（〜１０−５Ｔｏｒｒ）でも作動できるものを採用すると有利である。好適な電子ビームシステムは、例えば、走査電子顕微鏡として機能するように構成されたものと同様の電子ビームシステムである。
【００３６】
好適な実施の形態においては、移動ステージ２１０はＸＹ座標内で移動できワークピース２２０の所望の領域が電子ビーム１０１の下に位置するようにする。ワークピース２２０自体は、大抵、石英のような透明物質からなる基板であってその表面にパターン化された、タングステン膜のような金属膜を有するものを有する。真空室内の真空度は約１×１０-7Ｔｏｒｒである。
【００３７】
工程５０２において、移動ステージ２１０が欠陥の座標の近傍に案内される。言い換えれば、欠陥が座標ゼロにおいて電子ビームに対して大略位置決めされる。電子ビームシステム９８の制御器４８０に欠陥の座標を供給する自動式検査機器によって、その欠陥は大抵予め配置されている。
【００３８】
工程５０３において、ＦＩＢスパッタリングによって、エッチングガスの存在の下で又はエッチングガスなしで、プレクリーンされる。このＦＩＢエッチングは基板表面をクリーンにすると共に工程５１４と５１６における電子ビーム入射エッチングの効果を減少するか又は無くなすようないかなる酸化物層をも取り除くのに役立つ。好適な実施の形態において、この任意のクリーニング工程がその場所で実施される。
【００３９】
工程５０４において、走査電子顕微鏡として機能する電子ビームによって、ワークピース２２０の表面領域がスキャンされる。各電子は約５００Ｖと約１ｋｅＶの間のランディングエネルギーを有する。工程５０６においては、工程５０４において電子ビーム１０１がスキャンしているときに二次電子検出器１６０によってスキャニング一次電子ビームによって放出された二次電子が検出される。そして、検出された電子の強度に基づいて欠陥の形状が決定され、それがモニタ４０９上に表示される。
【００４０】
工程５０８において、余分な材料欠陥が配置される。工程５１０において、例えば、欠陥領域の周囲にポリゴンを描くことによって、操作者が一般的にモニタ４９０上で欠陥を特定する。スキャンされるべき指定領域は、「ボックス」と呼ばれることが多い。この欠陥は自動的に配置及び特定されるようにしてもよい。電子ビームが石英基板を損傷しないので、ポリゴン内の全領域は電子ビームによってスキャンされる。欠陥と非欠陥領域の間の輝度が画像内のコントラストによって決定されるときには、スキャンは実際の欠陥領域に限定するようにしてもよい。
【００４１】
任意の工程５１２においては、エッチング補強ガスと共に又はエッチング補強ガスなしで、集束イオンビームが用いられて、工程５１４と５１６で電子ビームによって取り除かれるべき、好適には、約２０−４０ｎｍの材料を残して余分な材料欠陥の一部分が取り除かれる。イオンビームのエッチングレートが電子ビームのそれよりも一般的に大きいので、集束イオンビームを用いて欠陥層のほとんどを取り除くことによって、この欠陥はより早急に取り除かれる。集束イオンビームからのガリウム原子が、一般的に、２０−４０ｎｍの間の深さにまでターゲットに打ち込まれる。イオンビームによってエッチングされていない略その厚さの材料を残しておき、そして、電子ビームを用いて残りの材料を取り除くことによって、マスクそれ自体にはほとんど若しくは全くガリウムが打ち込まれることはない。工程５１２を使用するのであれば、工程５０３は不必要であり、スキャンされるべき欠陥領域を配置する工程がイオンビームがスキャンされる前に行われる。イオンビームと電子ビームに対して修正ボックスを映像化又は描画する別々の工程が必要であるかも知れない。何故ならば、両ビームが完全には一致するように調整できないからである。
【００４２】
工程５１４において、エッチングガスが余分な材料欠陥の近傍とそれに直接に向かって導入される。本発明を実施するための好適なガス化合物は、例えば、二フッ化キセノンのようなフッ化物又は他のハロゲンを含有する化合物からなる。ここで使用される用語ハロゲン又はフッ素は、その化合物の骨格内にそれぞれハロゲン原子又はフッ素原子を有するいかなる化合物をも包含するものである。
【００４３】
好適には、基本的な真空圧は、１０-6Ｔｏｒｒ程度又はそれ以下である。ガスノズルからの最大の流速は、好ましくは、試料室内で上昇した可能なガス圧によって制限される。このように、流速は、基本的な真空圧を実質的に１０-5Ｔｏｒｒを越えないようなその値に制限されるべきである。
【００４４】
工程５１６おいて、工程５１４におけるエッチングガスの導入と同時に、電子ビームが、そのエッチングガスの存在の下で、金属膜の余分な部分を繰り返しスキャンしてその欠陥を取り除く。電子ビームの動きは調整されてエッチングレートを最大にする。電子ビームの動きは、停止時間、即ち、各ポイントにおいてビームが止まっている時間と、画素空間、即ち、連続する各ポイント間の距離と、リフレッシュ期間、即ち、電子ビームが各停止ポイントに帰還するのにかかる時間によって特徴付けることができる。
【００４５】
この停止時間は、電子ビームによって引き起こされる化学反応であって表面に付着したエッチング液ガスを消耗する程十分長い時間電子ビームが各ポイントで停止するように調整される。リフレッシュ期間は、十分なエッチング液ガスが表面に付着して電子ビームによる活性化ができる程十分に長くなるように調整される。業界で通常の知識を有する者は、エッチングが特定のガス流で最大になるまでそれぞれを代えることによる不必要な実験をすることなく、大体の停止時間とリフレッシュレートを決めることができる。
【００４６】
０．５ｋｅＶと１０ｋｅＶの間の電子ランディングエネルギーが、好ましく、特には１ｋｅＶと３ｋｅＶの間のエネルギーが最適である。一般に、最大の二次電子出現が達成されるランディングエネルギーまでは、そのエネルギーの減少と共に取り除き率の効果は増大する。この取り除き率の増大は、ランディングエネルギーの減少したときの同時のビームサイズの増大とその結果としての側方向の解像度低下によって釣り合いがとられねばならない。好適なビームスキャンニングパラメーターは、電子ビームのスポットサイズと電流密度並びに電子放射領域全体のエッチング液ガスの流束に依存する。一般に、画素空間をビームサイズと同程度に調節することによって、電子の束に対する表面上に吸着されたエッチング液ガスの飽和密度の比率に合うように停止時間を設定することによって、又は、リフレッシュ時間を表面にエッチング液ガスの単一層を吸着するのにかかる時間と同じにするように決めることによって、所定の余分な材料欠陥を取り除くために必要な電子の電荷量は最小にされる。
【００４７】
一つの実施の形態においては、二フッ化キセノンガスがタングステンをエッチングするのに使用され、電子ビームは約１．５ｋｅＶのランディングエネルギーを有している。リフレッシュ期間は約４秒であり、画素空間は４ｎｍであり、電子ビーム電流密度は０．２Ａｃｍ-2であり、停止時間は約６５マイクロ秒である。多結晶タングステンの取り除き率は約０．０１μｍ3／ｎＣであることが判った。
【００４８】
業界で通常の知識を有する者は、物質がエッチングされそしてエッチング液ガスが使用されるに伴い最良の電子ビームパラメータが変化することを理解する。業界で通常の知識を有する者は、集束イオンビームシステムに使用されたエッチングを最大にする方法と同じである、取り除き率をモニタして最大にすることによって不必要な実験をすることなく、最良の電子ビームパラメータを決定できるでしょう。
【００４９】
別の実施の形態においては、本発明が窒化タンタルＴａＮ、又は、各種のモリブデンと珪素の化合物、例えば、ＭｏＳｉXＯYＮZ（Ｘ、Ｙ、Ｚは異なる化合物で異なる）のようなケイ化物であるものをエッチングするために使用される。この実施の形態は、例えば、約１０ｎｍと約１５ｎｍ（好適には約１３ｎｍ）の間の波長の極端紫外線領域（ＥＵＶ）の放射線の露光と共に使用されるフォトリソグラフィマスクの修正又は製造に特に適する。このような波長は軟Ｘ線波長とも呼ばれている。
【００５０】
従来のレンズ材料はこのような短波長の光を吸収するので、ＥＵＶリソグラフィマスクは主に「反射」マスクである。即ち、ワークピース上で光をマスクに透過させる代わりに、ウェハ上でマスクのパターンが放射線を反射することである。一つのタイプのＥＵＶマスクは、平坦な基板の上にモリブデンと珪素の対の多層に形成することによって製造される。これらの対の多層の厚さは、干渉による強め合い（constructive interference）によって約１３ｎｍの放射線を「反射」するように選定される。Ｍｏ／Ｓｉは、ＥＵＶマスクの反射部分である。回路パターンは、最終的なＥＵＶ吸収金属含有層を塗布することによって造られ、そして、その金属含有層をエッチングで取り除いて回路イメージを形成する。ある種のＥＵＶマスクは、吸収層として窒化タンタルＴａＮと、その吸収層（例えば、ＴａＮ）と反射層（例えばＭｏ／Ｓｉ）の間に薄いバリア層（例えば酸化珪素）を使用した。このように、余分な材料欠陥即ち「黒」欠陥を修正することは、それぞれのタイプのマスクに対して同じ活性を要求する。例えば、必要のないＣｒ又は必要のないＴａＮを取り除くことを要求する。ガリウム集束イオンビームはそのようなマスク修正の多くにとって不的確である。ＭｏとＳｉの反射層は、一般的に３．５オングストロームと非常に薄い、そして、上記の吸着層の修正から薄膜に打ち込まれたガリウムが反射層の光学特性に悪影響を及ぼすこととなる。
【００５１】
出願人は、ＦＥＩカンパニー社製のモデル８３Ｓデュアルビーム（イオンビームと電子ビーム）システムを用い、電子ビームとＸｅＦ2ガスを使用して、ＴａＮ形成部分をエッチングした。本発明はある種のセラミック材料をエッチングするためにも有効であるが、ＴａＮは本発明を用いてエッチングされることができるセラミック材料である。電子ビームは、デュアルビームシステムの走査電子顕微鏡よって造られる。このシステムにおいて調整されるべきパラメーターは、上記のものと同じであり、ビームエネルギーと、ビーム電流と、停止時間と、停止ポイント空間（即ち、停止ポイントから停止ポイントへのビームオーバーレイと、リフレッシュレートと、エッチング液ガス流速又は流圧を含む。
【００５２】
ＴａＮの電子ビームエッチングの一つの例において、出願人は５ｋｅＶのランディングエネルギーと５２６ｐＡの電流を有する電子ビームを使用した。停止時間は０．２μ秒であり、停止ポイント間では重なることがほとんど又は全くなかった。長いリフレッシュレートが使用されてＸｅＦ2が表面を再被覆するのに十分な時間を可能にした。この例において指定されていないパラメーターは、業界で通常の知識を有する者によって、慣用技術と上記の実施の形態に関連した情報を用いて容易に決定される。ＥＵＶマスクが一般的にタンタル層の下にＳｉＯ2のバリア層を使用しており、電子ビームとＸｅＦ2を用いたＳｉＯ2のエッチングレートがＴａＮに対するエッチングレートに比べて明らかに小さいので、本発明はＭＯ／Ｓｉ反射層が損傷を受ける前に容易にエッチング処理を終えてしまう。
【００５３】
ＸｅＦ2は自然発生的にＴａＮをエッチングする。即ち、ＸｅＦ2は電子ビームが存在しなくてもＴａＮをエッチングする。しかし、エッチングレートは電子ビームが存在するほうがより大きく、材料取り除きのパターンがよりはっきりとする。指向性の電子ビーム誘引エッチングには向いているが高速の自発エッチングをサポートするものではない比較的に低いガス圧は、主に電子ビームによって照射されていなかった領域の損傷を軽減するために使用される。
【００５４】
マスク欠陥の一般的なＴａＮ形成部分を取り除くには１．５分から２分かかった。ＴａＮが非導電性酸化珪素材料の上に配置されていたので、ワークピースは処理中に電荷を獲得する傾向があった。ＴａＮをエッチングしている間に約４乃至５回ビーム位置に対して荷電効果を補うために、出願人はエッチングされているＴａＮ形成部分をリイメージし、エッチングされているＴａＮ形成部分の上に修正ボックスを再配置することによって電子ビームスキャン領域を調節した。電荷を電気的に中正にする他の公知の方法も使用される。
【００５５】
各種のミリング方法が用いられて欠陥の完全且つ有効な除去を確実にする。例えば、電子ビームでスキャンされるべき欠陥領域は、図４に示すように重なった二つのボックスによって任意に規定される。欠陥全体６０２を含む大きい方のボックス６００と欠陥のほとんどを含むがその外縁は含まない小さい方のボックス６０４。加えられるべき電子のドーズ総量は二つのボックスの間で分けられて縁部領域がより小さな電子ドーズ量を受ける。例えば、大きなボックスはドーズ総量の約３分の一を受けるが小さなボックスはドーズ総量の約３分の二を受けることができる。このドーズは、例えば、電子の指定されたドーズ総量に達するまで小さなボックスの２度のスキャンと大きなボックスの一度のスキャンを交互に行うことによって、出力される。二つのボックスサイズの注意深い選択が結果的に欠陥の周囲に材料を残さない修正となる。業界で通常の知識を有する者は、適切な改作例を見つけることができ、更に、異なるタイプの欠陥や異なる材料に対する修正措置を決定することもできる。
【００５６】
ガスがワークピースの被露呈層の表面に吸着されて、電子の打ち込みが吸着されたガス分子とエッチングされるべき表面の物質との反応を開始するエネルギーを提供すると思われる。この反応は消散する揮発性の生成物を生成し、それによって、ワークピース表面から材料をエッチングするか、又は、取り除く。
【００５７】
エッチング反応の強さが異なる物質で変化し、ガスの粘着係数が異なる物質について異なることもあり、そして、反応生成物が異なっており、更に、揮発の程度も異なることがあるので、エッチングレートは異なる物質に対して変化すると考えられる。このガスは、不揮発性の反応生成物であって第２の層の上に保護膜を形成するものを生成することによって、ある種の物質のエッチングを阻止することができる。本発明のメカニズムの理論的根拠が説明されてより完全な理解を提供するも、本発明は提案されたメカニズムの精度を気にかけずに作動するために示されてきた。
【００５８】
エッチング液ガスを選択するときに、その物質の集束イオンビームエッチングを大きく補強するようなガスが、本発明に関連してその物質をエッチングするための使用の候補となる。例えば、好適なエッチング液は、エッチング液が存在しないスパッタリングと比べて１０倍の以上もＦＩＢ取り除き率を大きくする。そして、より好適なエッチング液は２０倍の以上もＦＩＢ取り除き率を大きくする。
【００５９】
出願人は、電子ビームの存在の下でエッチングに使用されるガスが電子ビームが存在しない場合でも、露出された表面をしばしば自然発生的にエッチングすることを見い出した。基板を不必要にエッチングすることを少なくするためには、一般に、上記の理由からＴａＮのＸｅＦ2エッチングに関連して比較的低圧のエッチング液ガスを用いる。
【００６０】
自然発生的なエッチングは、保護層によって弱める又は除去することができる。多くの物質は、その物質が空気に曝されてときには、パッシベーション層と呼ばれる薄い非反応層を形成する。このパッシベーション層は、例えば、その曝された物質の酸化物からなることがある。多くの物質において、パッシベーション層は、エッチング液ガスによる自然発生的なエッチングに対してある種の保護を提供する。
【００６１】
（図３の）工程５０３に関連して説明したように、電子ビームによって処理されるべき物質は、イオンビームスキャンによるパッシベーション層の取り除き処理の前にクリーンにすることができる。イオンビームと電子ビームは厳密には同じ領域をスキャンしないので、処理すべき領域を確実に完全にクリーンにするためには、イオンビームをより大きな領域でスキャンする必要がある。このことがより大きな領域からパッシベーション層を取り除き、この領域をエッチング液ガスによる自然発生的なエッチングすることをし易くする。処理すべき領域の周囲のサイトのＦＩＢによるイメージングも大きな領域からパッシベーション層を取り除くことができる。更に、電子ビームエッチングによって新たに露呈された領域も動態化しており、自然発生的なエッチングの影響を受けやすくなっている。領域が電子ビームで処理された後には、一般的に、自然発生的なエッチングの影響を受けやすくなっている動態化物質が残存している。
【００６２】
複数の修正を行うときには、出願人は、後の修正が行われている間にエッチング液ガスが以前修正されたサイトを自然発生的にエッチングすると共に損傷をすることがあることを見い出した。出願人は、以前修正されたサイトがその修正の後でエッチング液ガスが次の修正のために真空室に再び導入される前に再びパッシベーション化されるのであれば、そのサイトに対する損傷が阻止されることも見い出した。この修正と修正の間のパッシベーション処理は電子ビーム処理に適用できるだけではなく、真空室内で行われてパッシベーション層を取り除く、電子ビーム処理、イオンビーム処理、又は、レザービーム処理のような粒子ビーム又はエネルギービーム処理を含めて、いかなるガスアシストビーム処理にも適用できる。基板物質とエッチング液ガスとの反応性は全ての修正の後でパッシベーションが必要であるか否か、又は、パッシベーションする前に複数の修正が修正されるか否かを決定する。パッシベーションは、エッチングされた領域で露出された物質を保護するために、又は、イメージング又はその他の処理の間にビームによってパッシベーション層が取り除かれた隣接領域を保護するために必要とされることもある。
【００６３】
図５は、修正された領域を再パッシベーションするのに使用される各工程の一例を示している。工程６５０は、電子ビームとＸｅＦ2を用いてＴａＮマスク欠陥を取り除くような処理が行われることを示している。工程６５２は、エッチング液ガスの流れが停止されることを示しており、工程６５４は保護ガスが流れ始めることを示している。使用される適切な保護ガスは基板に依存する。保護ガスは好適には基板と反応してパッシベーション層を形成する。例えば、水蒸気又は酸素ガス又は酸化窒素（Ｎ2Ｏ）ガスのような酸素含有ガスは、イオンビームによって「動態化された」ＴａＮのための保護ガスとして使用され得る。水蒸気又は酸素ガスはＴａＮ表面に酸化層を形成する。酸化反応は、多くの物質において自己制御的であり、薄いパッシベーション層が形成された後で停止する。水蒸気は、主に、１．２×１０5ｍＰＡのような比較的高圧で使用される。スチレンのごとき炭化水素ガスのようなある種の保護ガスは、基板と反応して保護層を形成する代わりに、保護層を堆積することができる。以前に処理された領域をパッシベーション化することによって、後続の処理で高いガス圧が使用でき、その以前に処理されたサイトへの損傷がより低減される。
【００６４】
一般的には工程６５４と同時に行われる、工程６５６は、保護ガスが修正領域に向けて送られている状態で、電子ビームが修正領域をスキャンすることを示している。例えば、ＴａＮの修正後に、出願人は、上記のＴａＮをエッチングするときにＸｅＦ2ガスを使用したのと同じ停止時間とオーバーラップとリフレッシュレートを使用して、５６０ｐＡの電子ビームで修正領域をスキャンした。工程６５６は必要がないかも知れず、保護ガスを以前に処理された領域に向けて送ることで、たとえ電子ビームの存在下であっても、保護層を形成するのには十分であるかも知れない。工程６６０において、次のサイトが処理される。
【００６５】
この発明は位相シフトマスクの欠陥の修正にとっても十分に適用される。位相シフトフォトマスクは、プリントされている加工特徴が使用している光の波長に近づいている場合にも、光の位相を変化してプリントされているウェハ上により鋭いイメージを形成する三次元構造を有する。オルタネーティング位相シフトマスクと呼ばれる一つのタイプの位相シフトマスクにおいて、例えば、石英のような位相シフト物質が不透明な吸収物質の両縁の近傍に用いられて露出されているウェハ上で光の回折パターンを変える。アテニュエーテッド位相シフトマスクと呼ばれる他のタイプの位相シフトマスクにおいては、基板上に（一般的には、ＭｏＳｉＣＮ又はＣｒＯｘである）部分的透過物質が使用されて位相を変化して露光放射線の透過を減少させる。
【００６６】
位相シフトマスクの欠陥は、余分な位相シフト物質又は位相シフト物質の不足が含まれている。光の位相シフトがマスクの変化しない部分を通過する光の位相に関連するので、光の位相シフトは、光をその余分な物質に通過させることによって、又は、光を不足した物質に通過させることによって、発生させることが可能となる。このことのために、位相シフト物質による不足は、追加物質を堆積して光をその十分な追加物質に通して適切に位相をシフトさせるか、又は、物質を取り除いて光をより少なくなった物質に通過して変化しないマスクを通過する光に対して適切にシフトするようにすることによって、修正される。同様に、余分な位相シフト物質による欠陥は、余分な物質を取り除くか、又は、十分な物質を足して変化しないマスクを通過する光に対して逆位相にするようすることによって修正される。
【００６７】
ガリウム集束イオンビームからのガリウムイオンが位相シフト材料を汚染することがあるので、本発明は特に位相シフトマスクの修正に対しても十分に適用される。電子ビームは、ＸｅＦ2と共に用いられて石英又はＭｏＳｉxＣyＮzのような位相シフト材料をエッチングする。電子ビームは、また、テトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ）若しくはテトラブトキシシラン又はテトラメチルシクロテトラシロキサンのような前駆体ガスから石英のような位相シフト物質を堆積するのに使用される。
【００６８】
本発明の電子ビームシステムは集束イオンビームと同じ真空室内に取り付けられるか、又は、独立したシステムにもすることができる。このシステムは、Ｘ線分光器やオージェ電子分光器を含む、エッチング生成物に特徴付けをするのに使用される他のタイプの表面特徴付け器具のような他の付属部品を有する。そのようなシステムは、欠陥物質が完全に取り除かれたときにその検出に使用される。多くの実施の形態において、終点検出は重大ではない。何故ならば、エッチング液ガスの存在の下でも、電子ビームが必ずしも基板をエッチングするものでもなく、又は、明らかに低速レートで下層物質をエッチングするからである。このエッチング処理は不透明な物質に対して選択的であり、そのガスの存在下で引き続き電子ビームを基板に向けて照射することはオーバーエッチングとはならず、フォトリソグラフィマスク内にいかなる傷をも生み出すものではない。
【００６９】
物質堆積することによるリソグラフィマスクの白欠陥を修正するのに必要な各工程は、図３に関して上記に説明されたものと同様であるが、エッチング液ガスの使用に代わって、電子ビームの存在の下で分解して物質を堆積するようなガスが使用される。例えば、スチレンが使用されて炭素を堆積するか、又は、タングステンカルボニルが使用されてタングステンを堆積する。
【００７０】
他の物質にとって、若しくは、ある種の条件の下では、ワークピースの加熱又は冷却が望ましいが、上記の物質の処理が室温で行われることは別の利点である。
【００７１】
他の例において、本発明は、例えば、導体をエッチングして電気的接続を断つことにより、又は、導電物質を堆積して電気的接続を構築することによって、集積回路を編集するための集積回路の処理に使用される。このような、「回路編集」は、新たなフォトリソグラフィマスクを製造することなくチップ開発者に集積回路プロトタイプを変更することを可能にし、それによって、処理コストと開発期間の双方を低減する。多くの場合、変更すべき加工特徴は、例えば絶縁層のような他の物質の下に埋設されている。したがって、一般的に、隣接する回路特徴を損傷することなく、その物質の層を通過して対象の金属特徴に達するまでミルする必要がある。その特徴が露呈した後で、設計者は大抵導体を切断して電気的接続を遮断するか又は導電物質を堆積して回路内の別の位置に導通路を提供する。
【００７２】
回路編集は、主に、集束イオンビームによって行われる。電子ビームとビーム活性化エッチング液ガスを使用することによって、エッチング処理がより選択的となり、多くの場合エッチングされている物質の下の層又はそれに隣接する層への損傷を少なくする。電子ビームはＸｅＦ2ガスと共に使用されて誘電体層を通してエッチングして金属導体を露呈し、更に、その金属導体もＸｅＦ2ガスと電子ビームを使用してエッチングされる。電子ビームの使用は、集束イオンビームからのガリウムの打ち込みによって生じる汚染を減少する。電子ビームと、分解して電導性のタングステン層を堆積する、タングステンヘクサカルボニルのような、又は、いろいろなプラチナ含有ガスを分解して伝導性のプラチナ層を堆積するようなビーム活性化エッチング液ガスを使用することによって、堆積された電導層に打ち込まれたガリウムが減少される。他のガスも金若しくは炭素又は珪素と酸素を堆積するために使用することができる。
【００７３】
また、イオンビームの使用を避けることが、層が堆積されている基板表面へのスパッタ損傷を排除する。集束イオンビームで膜を堆積すると度々表面損傷がある。
【００７４】
異なる物質の異なるエッチングレートは、電子ビームに選択的に異なる層をエッチングすることを可能にする。例えば、ＴａやＴａＮやＷのような金属又は金属含有化合物に比べてＳｉＯ2は比較的にゆっくりとエッチングするので、ＳｉＯ2の下地層が明らかに損傷を受ける以前にこれらの物質はエッチングされ、そして、エッチング処理は終了している。
【００７５】
電子ビーム処理発明がマスク修正と回路編集に用いられるように説明されてきたが、それはいかなる特定の用途にも限定されるものではない。例えば、本発明は、リソグラフィマスクの生成のような基板のパターンニングにも用いられる。
【００７６】
本発明は、複数の側面と利点を有しており、そのことが多くの様々な用途に適合させる。必ずしも本発明の全ての側面があらゆる実施の形態に存在する必要はない。例えば、電子ビーム処理を用いないプロセスであったとしても、図５の実施の形態の発明は、マスク修正と回路編集以外の処理にも用いられる。
【００７７】
本発明とその利点が詳細に説明されてきたが、添付の特許請求の範囲によって請求された発明の精神と範囲を逸脱しない限り、様々な変更や代替や改変がここに記載された各実施の形態に対してなされ得るものと理解されるべきである。更に、本願の範囲は、明細書に記載された方法、機械、製造物、組成物、手段、手順、及び工程の特定の実施の形態に制限されることを意図するものではない。業界において通常の知識を有する者は本発明の開示から容易に分かるように、ここに記載された対応実施の形態と実質的に同じ機能を行い、又は、実質的に同じ結果を招来する、現存する若しくは今後開発されるであろう方法、機械、製造物、組成物、手段、手順、又は工程は本発明に従って利用され得る。したがって、特許請求の範囲は、そのような方法、機械、製造物、組成物、手段、手順、又は工程をその権利範囲内に包摂することを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
本発明のよりよい理解のために、そして、同じものがどのようにしたら有効に実施できるかを示すために、例示目的で添付の以下の図面に対して言及する。
【図１】本発明の好適な実施の形態に用いられる代表的な電子ビームシステムの略図である。
【図２】図１の電子ビームシステムに使用されるガス供給システムの一実施形態の略図である。
【図３】本発明の好適な方法を示すフローチャートである。
【図４】電子ビーム処理におけるスキャン方法の一例を示す図である。
【図５】被処理サイトを再び不動態化する好適な方法を示すフローチャートである。
【図３】
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【図５】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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