(57)【要約】【課題】荷電粒子ビーム装置により試料の加工を行う際に、試料の加工領域の形状によらず、輪郭線の精度を上げる。【解決手段】コンピュータ１３は、マスク８を観察して得られた画像を基に加工領域を設定し、加工領域の輪郭を構成する代表点の位置をピクセル毎に、ピクセルよりも高い精度であるサブピクセル精度で、ピクセルの中心位置からずらした位置または中心位置に設定可能に求める。さらに、コンピュータ１３は、加工領域内のピクセルについては、該ピクセルの中心位置を代表点として求め、代表点の粗密を減らすように加工領域内のピクセルの代表点の位置をサブピクセル単位で補正する。マスク８の加工を行う際、加工領域の輪郭が含まれるピクセルについては、輪郭を構成する代表点の位置へ、加工領域内のピクセルについては、補正した代表点の位置へ、サブピクセル精度で荷電粒子ビーム２を照射する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビーム装置を用いて、荷電粒子ビームの照射を行う単位領域であるピクセル内に荷電粒子ビームを照射し、試料の加工及び観察を行う荷電粒子ビーム照射方法において、
試料を観察して得られた画像を基に加工領域を設定し、設定した前記加工領域の輪郭を構成する代表点の位置をピクセル毎に、ピクセルよりも高い精度であるサブピクセル精度で、ピクセルの中心位置からずらした位置または中心位置に設定可能に求め、
前記加工領域の輪郭が含まれるピクセルについては、前記輪郭を構成する代表点の位置へサブピクセル精度で荷電粒子ビームを照射する、
ことを特徴とする荷電粒子ビーム照射方法。
【請求項２】
前記加工領域内のピクセルについては、該ピクセルの中心位置へ荷電粒子ビームを照射することを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子ビーム照射方法。
【請求項３】
前記加工領域内のピクセルについては、
同じ横の列のピクセルについては該横の列の、
同じ縦の列のピクセルについては該縦の列の、
それぞれ各ピクセルの代表点の間隔が均等となるように代表点の位置をサブピクセル精度で補正し、
該補正した代表点の位置へ、荷電粒子ビームを照射する、
ことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子ビーム照射方法。
【請求項４】
荷電粒子ビームの照射を行う単位領域であるピクセル内に荷電粒子ビームを照射し、試料の加工及び観察を行う荷電粒子ビーム装置において、
試料を観察して得られた画像を基に加工領域を設定し、設定した前記加工領域の輪郭を構成する代表点の位置をピクセル毎に、ピクセルよりも高い精度であるサブピクセル精度で、ピクセルの中心位置からずらした位置または中心位置に設定可能に求める代表点設定手段と、
前記加工領域の輪郭が含まれるピクセルについては、前記代表点設定手段が求めた前記輪郭を構成する代表点の位置へサブピクセル精度で荷電粒子ビームを照射するよう制御する走査制御手段と、
を有することを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
【請求項５】
前記加工領域内のピクセルについては、
同じ横の列のピクセルについては該横の列の、
同じ縦の列のピクセルについては該縦の列の、
それぞれ各ピクセルの代表点の間隔が均等となるように代表点の位置をサブピクセル精度で補正する補正手段をさらに有し、
前記走査制御手段は、前記補正手段が補正した代表点の位置へ、サブピクセル精度で荷電粒子ビームを照射するよう制御する、
ことを特徴とする請求項４に記載の荷電粒子ビーム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子ビーム照射方法及び荷電粒子ビーム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、イオンビームや電子ビームなどの荷電粒子ビームにより絶縁体試料の観察や加工を行う場合、ラスタースキャンにより、試料に照射するビームの位置を決めていた。ラスタースキャンとは、配列状に並んだ点列を順次照射していく方法である。
図７は、このラスタースキャンを用いた試料の加工方法を示す図である。同図に示すように、試料を加工する際は、加工領域の輪郭線が含まれるピクセル、及び、輪郭線が含まれない加工領域内のピクセルについて、その中心位置に荷電粒子ビームを照射していた。ピクセルとは、ビームの照射を行う最小単位となる領域であり、ビームの照射を行う最小単位の振り幅に相当する間隔毎に、横（Ｘ）方向及び縦（Ｙ）方向に分割した領域の１つがピクセルとなる。しかし、加工を行う領域は、一般には矩形とは限らず、特に加工領域の輪郭線が２つの列のピクセルを跨ってしまう斜め線の場合、本来直線になるはずの加工パターンの輪郭の途中に段差が生じてしまうという問題があった。
【０００３】
上記の問題を解決する技術として、特定の輪郭線を直線として表現できるように位置をずらして加工領域をラスターデータとして表現しておき、ビットマップを反対の向きに同じ量ずらしてビーム照射を行う方法があった（例えば、特許文献１参照）。
図８は、この技術を用いた加工方法を示す図である。同図においては、斜めの輪郭線が同じ列のピクセルに含まれように輪郭線をずらすことによって、加工パターンの輪郭の途中に段差が発生しないようにしている。
【特許文献１】特開平６−２１４３７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
加工領域の輪郭線のうち、段差を消したい輪郭線が複数ある場合、一方の輪郭線の段差を消すことのできる位置と、他方の輪郭線の段差を消すことのできる位置とが同じオフセット量であるとは限らないため、特許文献１に記載されるような方法を適用できるケースが少なかった。また、この方法では、本来、斜めになるはずの輪郭線を垂直または水平にしてしまったり、段差を消した輪郭線の精度は上がるが他の部分の精度が落ちてしまう、などの問題もあった。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、試料の加工領域の形状によらず、加工パターンの輪郭線の精度を上げることができる荷電粒子ビーム照射方法及び荷電粒子ビーム装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、上記の課題を解決すべくなされたもので、荷電粒子ビーム装置を用いて、荷電粒子ビームの照射を行う単位領域であるピクセル内に荷電粒子ビームを照射し、試料の加工及び観察を行う荷電粒子ビーム照射方法において、試料を観察して得られた画像を基に加工領域を設定し、設定した前記加工領域の輪郭を構成する代表点の位置をピクセル毎に、ピクセルよりも高い精度であるサブピクセル精度で、ピクセルの中心位置からずらした位置または中心位置に設定可能に求め、前記加工領域の輪郭が含まれるピクセルについては、前記輪郭を構成する代表点の位置へサブピクセル精度で荷電粒子ビームを照射する、ことを特徴とする荷電粒子ビーム照射方法である。
【０００７】
また、本発明は、上述する荷電粒子ビーム照射方法であって、前記加工領域内のピクセルについては、該ピクセルの中心位置へ荷電粒子ビームを照射することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、上述する荷電粒子ビーム照射方法であって、前記加工領域内のピクセルについては、同じ横の列のピクセルについては該横の列の、同じ縦の列のピクセルについては該縦の列の、それぞれ各ピクセルの代表点の間隔が均等となるように代表点の位置をサブピクセル精度で補正し、該補正した代表点の位置へ、荷電粒子ビームを照射する、ことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、荷電粒子ビームの照射を行う単位領域であるピクセル内に荷電粒子ビームを照射し、試料の加工及び観察を行う荷電粒子ビーム装置において、試料を観察して得られた画像を基に加工領域を設定し、設定した前記加工領域の輪郭を構成する代表点の位置をピクセル毎に、ピクセルよりも高い精度であるサブピクセル精度で、ピクセルの中心位置からずらした位置または中心位置に設定可能に求める代表点設定手段と、前記加工領域の輪郭が含まれるピクセルについては、前記代表点設定手段が求めた前記輪郭を構成する代表点の位置へサブピクセル精度で荷電粒子ビームを照射するよう制御する走査制御手段と、を有することを特徴とする荷電粒子ビーム装置である。
【００１０】
また、本発明は、上述する荷電粒子ビーム装置であって、前記加工領域内のピクセルについては、同じ横の列のピクセルについては該横の列の、同じ縦の列のピクセルについては該縦の列の、それぞれ各ピクセルの代表点の間隔が均等となるように代表点の位置をサブピクセル精度で補正する補正手段をさらに有し、前記走査制御手段は、前記補正手段が補正した代表点の位置へ、サブピクセル精度で荷電粒子ビームを照射するよう制御する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、荷電粒子ビーム装置により試料の加工を行う際に、試料の加工領域の形状によらず、加工パターンの輪郭線の精度を上げることができる。また、加工領域内における荷電粒子ビームの照射の粗密を減らし、均一な加工を施すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態による荷電粒子ビーム装置の全体構成図を示す。１はイオン源であってイオンビーム２を発する。３は走査電極であってＸ及びＹ電極からなり、イオンビーム２の試料であるマスク８上への照射スポットをＸＹ平面内で所定範囲にわたり走査するものである。４は対物レンズであってイオンビーム２のスポットを被照射物であるマスク８の表面に結像させる。５はガス銃であってマスク８の白色欠陥部位を修正する場合はデポジションガスである有機化合物蒸気６を吹き付け、同時にイオンビーム２を白色欠陥部位に限定的に走査しながら照射し、遮光性の膜をつけ白色欠陥を修正する。
【００１３】
また、黒色欠陥部位の修正においてはガス銃１５からエッチング用ガスを不要付着部に吹き付け、同時にイオンビーム２を限定的に照射し、エッチング除去を行い修正する。９はＸＹステージであってマスク８を載置してＸまたはＹ方向に移動する。１０は検出器であってマスク８の表面からイオンビーム２の照射によりたたき出された二次荷電粒子７の強度を検出する。この二次荷電粒子強度の平面分布はマスク８の上に形成されているパターンに対応している。１１は、Ａ／Ｄ変換器であって二次荷電粒子強度というアナログ量をデジタルデータに変換する。このデジタルデータはコンピュータ１３に取り込まれて、マスク８のパターン画像が拡大再生され、ディスプレイ１４に表示される。１２は走査回路であってコンピュータ１３よりイオンビーム照射範囲を受け取り、走査電極３の制御をする。
【００１４】
図２は、図１に示すコンピュータ１３の内部構成を示すブロック図であり、本発明と関係する機能ブロックのみ抽出して示してある。
制御手段２１は、ＣＰＵ（central processing unit）及び各種メモリから構成され、各部の制御や、データの一時的な格納や、データの転送等を行う。画像形成手段２２は、検出器１０により検出された二次荷電粒子７の強度を基に、マスク８の試料パターンの画像を形成する。出力手段２３は、ディスプレイ１４に画像を表示させる。入力手段２４は、キーボードやマウスなどであり、操作者が入力した情報を取得するための機能を有する。代表点設定手段２５は、加工領域の輪郭線が含まれるピクセル、及び、加工領域内のピクセルにおける代表点を設定する。ピクセルとは、イオンビーム７の照射を行う単位となる領域である。代表点とは、ピクセル内でのビーム照射位置となるビーム照射点を決定するために用いられる点であり、サブピクセル精度で求められる。このサブピクセル精度とは、ピクセルよりも高い精度のことをいい、ピクセル内での点の位置を示すために使用することができる。補正手段２６は、加工領域内におけるビーム照射量の粗密がないように代表点をサブピクセル精度で補正し、ビーム照射点を決定する。走査制御手段２７は、走査回路１２をサブピクセル精度で制御する。
【００１５】
図３は、荷電粒子ビーム装置を用いた欠陥修正手順のフローチャートである。
加工対象のマスク８にイオンビーム２を照射すると、検出器１０はマスク８から放出された二次荷電粒子７の強度を検出する。コンピュータ１３の画像形成手段２２は、検出器１０が検出した二次荷電粒子７の強度をＡ／Ｄ変換器１１から取得して試料パターンの画像を形成し、出力手段２３は、この形成された画像を拡大してディスプレイ１４に表示させる（ステップＳ１１０）。
【００１６】
続いて、操作者が、マウスなどの入力手段２４を用い、ディスプレイ１４が表示している試料パターン上で、欠陥修正を行う対象となる加工領域を設定するための情報を入力する。代表点設定手段２５は、加工領域を設定し、この加工領域の輪郭を構成する代表点をサブピクセル精度で求める（ステップＳ１２０）。さらに、代表点設定手段２５は、加工領域の輪郭が含まれていない、加工領域内のピクセルについては、その中心位置を代表点として設定する。
【００１７】
補正手段２６は、加工領域内においてビーム照射量の粗密をなくすように、加工領域内のピクセルにおける代表点の位置をサブピクセル精度で補正し、この補正した代表点をビーム照射点とする（ステップＳ１３０）。欠陥領域の修正加工時には、走査制御手段２７は、ステップＳ１３０においてサブピクセル精度で求められたビーム照射点の位置に、イオンビーム２を照射するよう走査回路１２を制御する（ステップＳ１４０）。
【００１８】
次に、上記欠陥修正手順に用いられる加工領域の輪郭線上の代表点設定方法、及び、代表点の補正方法について、詳細に説明する。
【００１９】
まず、コンピュータ１３が観察画像から代表点を求める方法について説明する。
図４は、コンピュータ１３がマスク８を観察した画像から輪郭線上の代表点を求める従来の方法を説明するための図である。
まず、コンピュータ１３の画像形成手段２２は、マスク８を観察することによりピクセル単位の画像（ビットマップともいう）を生成する。以下、左から右方向をＸ方向、上から下へをＹ方向として説明する。代表点の位置は、所定のピクセルの中心位置を（０，０）としたＸＹ座標として求めるか、代表点が含まれるピクセルの中心位置からどの方向へどれだけの量だけずれているかのベクトルとして求めることでもよい。
【００２０】
コンピュータ１３の代表点設定手段２５は、Ｘ列方向、Ｙ列方向の各列毎に、形成された画像における各ピクセルの輝度の変化を微分し、極値をとる座標を輪郭線上の代表点の座標とする。同図において、Ｙ方向３列目については、Ｘ＝４．１で極値をとっている。同様の手順により、Ｘ方向４列目については、Ｙ＝２．８で極値をとるものとすると、代表点の位置は、（４．１，２．８）となる。ピクセルの中心点からのずれを示すベクトルを使用した場合は、（４，３）＋（０．１，−０．２）と表現することができる。このようにして、マスク８を観察した画像から輪郭線上の代表点をサブピクセル精度で求めることができる。
【００２１】
次に、ビーム照射点の決定方法を説明する。
図５は、ビーム照射点を決定するための補正を行う前の代表点の位置を示す図である。
上述した方法により、コンピュータ１３の代表点設定手段２５は、加工領域の輪郭線Ｅが含まれるピクセルについては、輪郭線Ｅ上に代表点Ｄを設定する。また、加工領域内のピクセルについては、ピクセルの中心位置を代表点Ｄとして設定する。以下、Ｘ方向ｉ列目、Ｙ方向ｊ列目のピクセル内の代表点Ｄを、代表点Ｄｉｊと記載する。
【００２２】
同図において、輪郭線Ｅが含まれるピクセルの代表点Ｄ２３と、その隣の代表点Ｄ３３との間隔は、加工領域内における隣同士の代表点、例えば、Ｄ３３とＤ４３との間隔よりも離れている。一方、輪郭線Ｅが含まれるピクセルの代表点Ｄ１４と、その隣の代表点Ｄ２４との間隔は、加工領域内における隣同士の代表点の間隔よりも狭くなっている。
ビーム照射位置にイオンビーム２を照射した場合であっても、イオンビーム２は、実際にはある広がりを持って試料に照射され、加工される。そのため、加工領域内においてビーム照射の粗密がある場合には、試料が均一に加工されないという問題がある。例えば、試料を削る加工を行う場合、隣とのビーム照射位置が近いと、ビームの重なりが大きくなり、周囲よりも試料が深く削れてしまう。また、隣とのビーム照射位置が遠いと、ビームの重なりが小さくなり、周囲よりも削れ方が浅くなってしまったり、ビームの重なりがなくなり、試料が加工されない部分が残ってしまったりする。
そこで、以下のように代表点Ｄを補正する。
【００２３】
図６は、補正後の代表点の位置を示す図である。
代表点Ｄの補正において、コンピュータ１３の補正手段２６は、輪郭線Ｅ上の代表点Ｄはそのままの位置とし、輪郭線Ｅ上にない加工領域内のピクセルの代表点Ｄについてのみ位置を補正する。
具体的には、同じＹ方向の列に含まれるピクセルの代表点Ｄについては、Ｘ方向の間隔が均等になるように、加工領域内の代表点Ｄの位置を補正する。例えば、Ｙ方向３列目については、輪郭線Ｅ上の代表点Ｄ２３及びＤ６３はそのままの位置とし、代表点Ｄ２３、Ｄ３３、Ｄ４３、Ｄ５３及びＤ６３について、隣り合う代表点間のＸ座標の間隔が同じになるように、Ｙ座標は変えずに、Ｘ座標のみを動かして代表点Ｄ３３、Ｄ４３、及び、Ｄ５３の位置をサブピクセル精度で補正する。
さらに、同じＸ列に含まれる代表点Ｄについては、Ｙ方向の間隔が均等になるように、加工領域内の代表点Ｄの位置を補正する。例えば、Ｘ方向３列目については、輪郭線Ｅ上の代表点Ｄ３１及びＤ３６はそのままの位置とし、代表点Ｄ３１、Ｄ３２、Ｄ３３、Ｄ３４、Ｄ３５、Ｄ３６について、隣り合う代表点間のＹ座標の間隔が同じになるように、Ｘ座標は変えずに、Ｙ座標のみを動かして代表点Ｄ３２、Ｄ３３、Ｄ３４、及び、Ｄ３５の位置をサブピクセル精度で補正する。
【００２４】
上記による補正後の代表点Ｄが、ビーム照射点、すなわち、実際のビーム照射位置となる。なお、先にＹ座標位置を補正してからＸ座標位置を補正することでもよい。
このように、代表点を補正することにより、輪郭線Ｅ上の代表点と、隣りの代表点との間隔が広くなりすぎたり、狭くなりすぎたりすることに起因するビーム照射の粗密を減らし、加工領域内が均等に加工されるようにする。
【００２５】
＜第２の実施の形態＞
ここでは、第１の実施の形態との差分を説明する。
第２の実施の形態においては、上記の第１の実施の形態において求めた代表点の位置を補正せずに、ビーム照射を行う。
すなわち、第１の実施の形態に記載したように、コンピュータ１３の代表点設定手段２５は、加工領域の輪郭線上の代表点をサブピクセル精度で求め、照射領域の輪郭が含まれていない、加工領域内のピクセルについては、該ビーム照射対象ピクセルの中心点を代表点として求める。そして、走査制御手段２７は、この求めた代表点の位置を補正せずにそのままビーム照射点として、イオンビーム２を照射するよう走査回路１２を制御する。
このとき、走査制御手段２７は、加工領域の輪郭線が含まれるピクセルの代表点（ビーム照射点）については、輪郭線上を１周するようにビーム照射を行い（例えば、図５においては、代表点Ｄ２１、Ｄ３１、…、Ｄ６１、Ｄ６２、…、Ｄ６６、Ｄ５６、…Ｄ１６、Ｄ１５、Ｄ１４、Ｄ２３、Ｄ２２の順）、照射領域内のピクセルについては、ラスタースキャン等の従来の方法により、ピクセルの中心位置にビーム照射を行う。
【００２６】
なお、上記実施の形態においては、荷電粒子ビーム装置は、イオンビームを照射する装置としているが、電子ビームを照射する装置などであってもよい。
【００２７】
なお、上述のコンピュータ１３は、内部にコンピュータシステムを有している。そして、上述した画像形成手段２２、代表点設定手段２５、補正手段２６、及び、走査制御手段２７の動作の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータシステムが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでいうコンピュータシステムとは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものである。
【００２８】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１の実施の形態による荷電粒子ビーム装置の全体構成を示すブロック図。
【図２】同実施の形態によるコンピュータの構成を示すブロック図。
【図３】同実施の形態による欠陥修正手順のフローチャートを示す図。
【図４】同実施の形態による観察画像から代表点を求める方法を説明するための図。
【図５】同実施の形態による位置補正前の代表点を示す図。
【図６】同実施の形態による位置補正後の代表点を示す図。
【図７】従来技術におけるビーム照射位置を示す図。
【図８】従来技術におけるビーム照射位置を示す図。
【符号の説明】
【００３０】
１…イオン源、  ２…イオンビーム、  ３…走査電極、  ４…対物レンズ、  ５、１５…ガス銃、  ６…有機化合物蒸気、  ７…二次荷電粒子、  ８…マスク、  ９…ＸＹステージ、  １０…検出器、  １１…Ａ／Ｄ変換器、  １２…走査回路、  １３…コンピュータ、  １４…ディスプレイ、  ２１…制御手段、  ２２…画像形成手段、  ２３…出力手段、  ２４…入力手段、  ２５…代表点設定手段、  ２６…補正手段、  ２７…走査制御手段
【図１】
2007123164.tif 000003
【図２】
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【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】
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【図８】
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