(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトマスク用の基板上に形成されたパターンの一部を除去して参照用の開口部を形成する工程と、
前記開口部を含む領域にイオンビーム源からイオンビームを照射し、前記開口部から放出された２次荷電粒子を検出器によって検出することで、前記開口部の位置を認識する工程と、
前記２次荷電粒子を検出することで認識された前記開口部の位置と、前記基板上に形成されたパターンの修正箇所の位置との相対的な位置関係に基づき、前記イオンビーム源から前記修正箇所にイオンビームを照射して前記修正箇所の欠陥を修正する工程と、
を有するフォトマスクの修正方法であって、
前記フォトマスクは位相シフトマスクであり、前記基板の上面に対して垂直な方向から見た前記開口部の平面的なパターンを長方形状パターンにするとともに、前記基板上に形成された位相シフト用パターンの長手方向と前記長方形状パターンの長手方向とが平行になるように前記開口部を形成する
ことを特徴とするフォトマスクの修正方法。
【請求項２】
フォトマスク用の基板上に形成されたパターンの一部を除去して参照用の開口部を形成する工程と、
前記開口部を含む領域にイオンビーム源からイオンビームを照射し、前記開口部から放出された２次荷電粒子を検出器によって検出することで、前記開口部の位置を認識する工程と、
前記２次荷電粒子を検出することで認識された前記開口部の位置と、前記基板上に形成されたパターンの修正箇所の位置との相対的な位置関係に基づき、前記イオンビーム源から前記修正箇所にイオンビームを照射して前記修正箇所の欠陥を修正する工程と、
を有するフォトマスクの修正方法であって、
前記検出器の入射部は前記開口部の斜め上方に位置しており、前記基板の上面に対して垂直な方向から見た前記開口部の平面的なパターンを長方形状パターンにするとともに、前記入射部と前記開口部とを結ぶ直線を前記基板の上面に投影した線分と前記長方形状パターンの長手方向とが平行になるようにする
ことを特徴とするフォトマスクの修正方法。
【請求項３】
フォトマスク用の基板上に形成されたパターンの一部を除去して参照用の開口部を形成する工程と、
前記開口部を含む領域にイオンビーム源からイオンビームを照射し、前記開口部から放出された２次荷電粒子を検出器によって検出することで、前記開口部の位置を認識する工程と、
前記２次荷電粒子を検出することで認識された前記開口部の位置と、前記基板上に形成されたパターンの修正箇所の位置との相対的な位置関係に基づき、前記イオンビーム源から前記修正箇所にイオンビームを照射して前記修正箇所の欠陥を修正する工程と、
を有するフォトマスクの修正方法であって、
前記検出器の入射部は前記開口部の斜め上方に位置しており、前記開口部は前記入射部が位置する側の第１の側壁部と第１の側壁部に対向する第２の側壁部とを有し、前記第１の側壁部が下端から上端に向かって連続的又は段階的に後退するとともに、前記第１の側壁部の下端と上端を結ぶ平面と前記基板の上面のなす角度が前記第２の側壁部の下端と上端を結ぶ平面と前記基板の上面のなす角度よりも小さくなるように前記開口部を形成する
ことを特徴とするフォトマスクの修正方法。
【請求項４】
前記検出器の入射部は前記開口部の斜め上方に位置しており、前記基板の上面に対して垂直な方向から見た前記開口部の平面的なパターンを長方形状パターンにするとともに、前記入射部と前記開口部とを結ぶ直線を前記基板の上面に投影した線分と前記長方形状パターンの長手方向とが平行になるようにする
ことを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクの修正方法。
【請求項５】
前記検出器の入射部は前記開口部の斜め上方に位置しており、前記開口部は前記入射部が位置する側の第１の側壁部と第１の側壁部に対向する第２の側壁部とを有し、前記第１の側壁部が下端から上端に向かって連続的又は段階的に後退するとともに、前記第１の側壁部の下端と上端を結ぶ平面と前記基板の上面のなす角度が前記第２の側壁部の下端と上端を結ぶ平面と前記基板の上面のなす角度よりも小さくなるように前記開口部を形成する
ことを特徴とする請求項１、２又は４のいずれかに記載のフォトマスクの修正方法。
【請求項６】
前記参照用の開口部は、前記イオンビーム源から前記フォトマスク用の基板上に形成されたパターンの一部にイオンビームを照射することで形成される
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のフォトマスクの修正方法。
【請求項７】
前記開口部の位置を認識する工程と、前記修正箇所の欠陥を修正する工程とを、交互に複数回行う
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のフォトマスクの修正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路等の製造に用いるフォトマスクの修正方法、特にフォトマスクの欠陥箇所に集束イオンビーム（ＦＩＢ）を照射して欠陥の修復を行うフォトマスクの修正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集束イオンビームを用いたフォトマスクの欠陥修正では、チャージアップ等によるイメージのドリフトや、マスク或いはマスクホルダー等の熱膨張によるドリフトをトータルに補正するために、ワンポイントドリフト補正が用いられている。このワンポイントドリフト補正では、フォトマスクのパターン内にピンホールを形成し、このピンホールを参照点として修正箇所にビームを移動させることで、修正精度を高めている。以下、ワンポイントドリフト補正の具体的な例について、図６〜図８を参照して簡単に説明する。
【０００３】
まず、フォトマスク用の基板１１上に形成されたパターン１２の一部に集束イオンビーム２２ａを照射して、参照点となるピンホール１３を形成する。続いて、このピンホール１３を含むスキャン領域１４にイオンビーム源２１からイオンビーム２２ｂを照射し、ピンホール１３が形成された箇所から放出される２次イオン（２次荷電粒子）２３を検出器２４で検出することで、参照点を認識する。さらに、検出されたピンホール１３の位置すなわち参照点の位置と、予め認識されている修正箇所との相対的な位置関係を算出し、再びピンホール１３の位置を確認した後、修正箇所にイオンビームを照射して欠陥の修復を行う。以後、参照点確認のためのイオンビーム照射と欠陥修正のためのイオンビーム照射とを複数回交互に行い、欠陥修正を完了させる。このようにして、欠陥修正処理の直前に参照点を確認することにより、ドリフトの影響を最小限にとどめることが可能である。
【０００４】
上述したようなワンポイントドリフト補正を用いて欠陥修正を行う場合、従来は参照点となるピンホールの平面的なパターン形状は理想的には円形がよいとされていた（例えば、特公平５−４６６０号公報）。このような観点から従来は、縦方向及び横方向で等ドット数（例えば４×４ドット）となるように正方形状にイオンビームを照射してピンホールを形成していた。
【０００５】
しかしながら、フォトマスクとして位相シフトマスクを用いる場合、ピンホールが形成された箇所では適切な位相シフト作用（位相効果）を得ることができないため、パターンに対して相対的にピンホールが大きくなると転写像に悪影響を与える領域が広くなってしまう。また、ピンホールが大きいと参照点となるピンホールを検出のためのスキャン領域を広くしなければならないため、ビームスキャンによるパターンへのダメージが広い領域に及ぶこととなり、パターンが小さくなってくると転写像のライン寸法が減少するといった問題が生じてくる。さらに、ピンホール跡の修正を行う場合にも、修正用に堆積するカーボン膜は位相シフト作用を持たないため、パターンが小さくなってくると転写像に悪影響を与える領域が広くなってしまう。
【０００６】
また、図８に示すように、検出器２４は一般的にピンホール１３の斜め上方に配置されるが、ピンホールのパターンが正方形状であると、以下のような問題が生じる。ピンホール１３から生じる２次イオン２３は、検出器２４がピンホール１３の斜め上方に配置されていることから、検出器２４側の側壁（図８の向かって左側の側壁）によってある程度遮られると考えられる。そのため、図８に示したピンホール１３のＸ方向の長さをある程度長くする必要性があるが、このときピンホール１３が正方形状パターンであると、ピンホール１３のＹ方向の長さもＸ方向の長さと同等になる。Ｘ方向については、ピンホール１３の向かって左側の側壁によって２次イオンの検出器２４への到達が制限されると考えられるため、２次イオンの収率がピンホール１３の向かって右側の領域に偏り、一定の位置精度は得られるが、Ｙ方向についてはそのような状況は起こり難いため、Ｙ方向におけるピンホールの位置精度（認識精度）を大きく取ることが困難になる。実際、図９に示すように、ピンホールに対応する２次イオン像３１はＹ方向に縦長なイメージとなる。
【０００７】
また、上述したように、従来は検出器２４側の側壁によって多くの２次イオンが遮られることから、ピンホール底部すなわち基板の露出面からの２次イオンを効率よく検出器に到達させることができないという問題もあった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、ワンポイントドリフト補正を用いた従来のフォトマスクの修正方法では、フォトマスクとして位相シフトマスクを用いた場合に位相シフト作用（位相効果）が得られない領域が大きくなって適正な転写像が得られないといった問題、参照用のピンホール（開口部）の位置精度（認識精度）を大きく取れないといった問題、ピンホールからの２次イオン（２次荷電粒子）を効率よく検出器に入射させることができないといった問題があった。
【０００９】
本発明は上記従来の課題に対してなされたものあり、フォトマスクとして位相シフトマスクを用いた場合に適正な転写像を得ることが可能なフォトマスクの修正方法を提供することを第１の目的、参照用の開口部の認識精度を向上させることが可能なフォトマスクの修正方法を提供することを第２の目的、参照用の開口部からの２次荷電粒子を効率よく検出器に入射させることが可能なフォトマスクの修正方法を提供することを第３の目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るフォトマスクの修正方法は、フォトマスク用の基板上に形成されたパターンの一部を除去して参照用の開口部を形成する工程と、前記開口部を含む領域にイオンビーム源からイオンビームを照射し、前記開口部から放出された２次荷電粒子を検出器によって検出することで、前記開口部の位置を認識する工程と、前記２次荷電粒子を検出することで認識された前記開口部の位置と、前記基板上に形成されたパターンの修正箇所の位置との相対的な位置関係に基づき、前記イオンビーム源から前記修正箇所にイオンビームを照射して前記修正箇所の欠陥を修正する工程と、を有するフォトマスクの修正方法であって、前記フォトマスクは位相シフトマスクであり、前記基板の上面に対して垂直な方向から見た前記開口部の平面的なパターンを長方形状パターンにするとともに、前記基板上に形成された位相シフト用パターンの長手方向と前記長方形状パターンの長手方向とが平行になるように前記開口部を形成することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、位相シフト用パターンの長手方向と開口部の長方形状パターンの長手方向とが平行であることから、長方形状パターンの短辺の幅が狭くなっている。すなわち、位相シフト作用（位相効果）によって露光時（パターン転写時）に光強度分布が生じる方向で、長方形状パターンの幅が狭くなっている。したがって、位相効果を減少させる領域を小さくすることができ、参照用の開口部が転写像に与える悪影響を低減することができる。また、長方形状パターンの幅が狭いことから、開口部検出時におけるイオンビームの照射領域を狭くすることができ、パターンに与えるダメージを低減することができる他、開口部の修復によって生じ得る位相効果への悪影響を低減することができる。このように本発明では、参照用の開口部を形成したことの影響を最小限に抑えて、効果的にワンポイントドリフト補正を行うことが可能となる。
【００１２】
本発明に係るフォトマスクの修正方法は、フォトマスク用の基板上に形成されたパターンの一部を除去して参照用の開口部を形成する工程と、前記開口部を含む領域にイオンビーム源からイオンビームを照射し、前記開口部から放出された２次荷電粒子を検出器によって検出することで、前記開口部の位置を認識する工程と、前記２次荷電粒子を検出することで認識された前記開口部の位置と、前記基板上に形成されたパターンの修正箇所の位置との相対的な位置関係に基づき、前記イオンビーム源から前記修正箇所にイオンビームを照射して前記修正箇所の欠陥を修正する工程と、を有するフォトマスクの修正方法であって、前記検出器の入射部は前記開口部の斜め上方に位置しており、前記基板の上面に対して垂直な方向から見た前記開口部の平面的なパターンを長方形状パターンにするとともに、前記入射部と前記開口部とを結ぶ直線を前記基板の上面に投影した線分と前記長方形状パターンの長手方向とが平行になるようにすることを特徴とする。
【００１３】
本発明では、２次荷電粒子を検出する検出器の入射部と参照用の開口部とを結ぶ直線を基板上面に投影した線分の方向（Ｘ方向とする）と、開口部の長方形状パターンの長手方向とが平行になるようにしている。すなわち、長方形状パターンの寸法が、Ｘ方向においては相対的に長く、Ｘ方向と直交するＹ方向においては相対的に短い。したがって、Ｘ方向においては従来と同様、検出器に入射する２次荷電粒子をある程度以上確保する、すなわちある程度以上の検出強度を得ることが可能であるとともに、位置検出精度もある程度確保することが可能であり、Ｙ方向においては、パターンの寸法の短縮化によって従来よりも位置検出精度を高めることが可能である。このように本発明では、検出器への２次荷電粒子の入射量を確保しつつ、開口部の位置検出精度を向上させることができる。
【００１４】
なお、本発明は、位相シフトマスクに限らず、位相シフト作用を用いない通常のマスク（いわゆるバイナリマスク、代表的にはクロムマスク）についても同様に適用可能である。
【００１５】
本発明に係るフォトマスクの修正方法は、フォトマスク用の基板上に形成されたパターンの一部を除去して参照用の開口部を形成する工程と、前記開口部を含む領域にイオンビーム源からイオンビームを照射し、前記開口部から放出された２次荷電粒子を検出器によって検出することで、前記開口部の位置を認識する工程と、前記２次荷電粒子を検出することで認識された前記開口部の位置と、前記基板上に形成されたパターンの修正箇所の位置との相対的な位置関係に基づき、前記イオンビーム源から前記修正箇所にイオンビームを照射して前記修正箇所の欠陥を修正する工程と、を有するフォトマスクの修正方法であって、前記検出器の入射部は前記開口部の斜め上方に位置しており、前記開口部は前記入射部が位置する側の第１の側壁部と第１の側壁部に対向する第２の側壁部とを有し、前記第１の側壁部が下端から上端に向かって連続的又は段階的に後退するとともに、前記第１の側壁部の下端と上端を結ぶ平面と前記基板の上面のなす角度が前記第２の側壁部の下端と上端を結ぶ平面と前記基板の上面のなす角度よりも小さくなるように前記開口部を形成することを特徴とする。
【００１６】
本発明では、開口部の検出器側の側壁が連続的又は段階的に傾斜し、その平均的な傾斜が緩くなっているため、検出器側の側壁によって遮られる２次荷電粒子の割合を低減させることが可能である。したがって、開口部の底部すなわち基板の露出部を小さくしても２次荷電粒子を効率よく検出器に入射させることが可能となる。
【００１７】
なお、本発明も位相シフトマスクに限らず、位相シフト作用を用いない通常のマスク（いわゆるバイナリマスク、代表的にはクロムマスク）についても同様に適用可能である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係るワンポイントドリフト補正を用いたフォトマスクの修正方法を図面を参照して説明する。
【００１９】
図１はフォトマスクの一例を示した平面図、図２は図１に示したピンホール（開口部）の近傍を示した平面図、図３は図１に示したピンホールの形成方法を示した断面図（図２のＸ方向の断面図）、図４は図１に示したピンホールの検出方法を示した図である。
【００２０】
まず、フォトマスクとして、ハーフトーン位相シフトマスク或いはエンベディッド位相シフトマスク等の位相シフトマスクを用意し、修正装置内にセットする。この位相シフトマスクは、クオーツ基板１１上にＭｏＳｉ膜からなる位相シフト用パターン１２（位相効果を生じさせるためのパターン）が形成されたものである。
【００２１】
フォトマスクをセットした後、イオンビーム源の出射部から集束イオンビームを基板１１上に照射し、パターン１２の内側に参照点となるピンホール１３を形成する。
【００２２】
このとき、図２に示すように、ピンホール１３の平面的なパターンが実質的にほぼ長方形状パターンとなり、かつ位相シフト用パターン１２の長手方向（Ｘ方向）とピンホール１３のパターンの長手方向とが実質的にほぼ平行になるようにする。例えば、Ｘ方向に４ドットでＹ方向に１ドットとなるように長方形状にイオンビームを照射する。
【００２３】
また、ピンホール１３は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、２段階に分けて形成する。すなわち、図３（ａ）に示すように、集束イオンビーム２２ａによってパターン１２形成用の膜を膜厚方向に半分程度削り、その後、図３（ｂ）に示すように、ビームの照射領域をＸ方向に狭め、ピンホール１３の紙面向かって右側の領域を選択的に削り、基板１１の表面を露出させる。その結果、ピンホール１３の向かって左側の側壁部は、側壁部の下端から上端に向かって段階的に後退した形状となる。なお、図３に示した例では側壁部を２段階に後退させるようにしたが、３段階以上でもよく、また連続的に後退させるようにしてもよい。
【００２４】
以上のようにしてピンホール１３を形成した後、ピンホール１３を含むスキャン領域１４（図２参照）内にイオンビームを照射して、参照点となるピンホールの位置を検出（認識）する。すなわち、図４に示すように、ピンホール１３の形成に用いたイオンビーム源２１の出射部からイオンビーム２２ｂをピンホール１３の底面すなわち基板１１の露出面に照射し、ピンホール１３の底面から放出された２次イオン（２次シリコンイオン）２３を、ピンホール１３の斜め上方に配置された検出器２４によって検出する。検出器２４の先端は筒状となっており、この先端部すなわち２次イオン入射部とピンホール１３のビーム照射部とを結ぶ直線を基板１１表面に投影した線分と、ピンホール１３の長方形状パターンの長手方向とが平行になるようにする。言い換えると、そのような平行関係が得られるように、位相シフト用パターン１２が形成された基板１１を装置内に予めセットしておく。
【００２５】
検出器２４によって得られた２次イオン像３１は、図５に示すように点状のものであり、この２次イオン像３１から求められるピンホール１３の位置と予め求められている修正箇所１５の位置（図１参照）に基づいて、ピンホール１３と修正箇所１５との相対的な位置関係が図示しない制御装置内で算出される。例えば、図１に示すように、ピンホール１３の位置をＲ（０，０）として、修正箇所１５の位置Ｄ（ｘ，ｙ）が求められる。
【００２６】
次に、イオンビーム源２１から出射されるイオンビームの照射位置をピンホール１３の位置に戻した後、上述したようにして求められた位置関係に基づき、イオンビームの照射位置を修正箇所１５の位置に移動させ、イオンビーム源２１から修正箇所１５にイオンビームを照射して、修正箇所１５の欠陥修正を行う。修正箇所１５の欠陥が図１に示すようなパターン欠損である場合には、欠損部分にイオンビームを照射しながらカーボン膜等を堆積することで修正を行う。また、修正箇所１５の欠陥がパターン剰余である場合には、剰余部分にイオンビームを照射してエッチングを行うことで修正を行う。
【００２７】
以後、上述したピンホール１３の認識処理と修正箇所１５の欠陥修正処理とを交互に必要回数行うことで、最終的に欠陥の修正が完了する。さらに、必要に応じてピンホール１３の修復処理も行う。
【００２８】
以上述べたように、本実施形態によれば、長方形状のピンホールパターンの長手方向と位相シフト用パターンの長手方向とが平行であるため、ピンホールによって位相効果を減少させる領域を狭くすることができる。そのため、位相シフト用パターンの寸法（線幅）がある程度小さくなってもピンホール跡の修正が不要となり、またピンホール跡の修正を行う場合にも、修正用に堆積するカーボン膜によって位相効果が悪影響を受ける領域を最小限にとどめることができる。さらに、ピンホールの幅が狭くなるため、ピンホール検出の際のスキャン領域も狭くなり、ビームスキャンによるパターンへのダメージを最小限にとどめることができる。
【００２９】
また、本実施形態では、ピンホールの平面パターンの寸法がＸ方向で相対的に長くＹ方向で相対的に短いため、検出器への２次イオンの到達量をある程度確保しつつ、ピンホールの位置検出精度を向上させることができる。すなわち、Ｘ方向については、従来と同様にある程度の位置検出精度及び２次イオンの到達量が得られ、Ｙ方向についてはピンホールの幅を狭くすることで従来に比べて大幅に位置検出精度を向上させることができる。
【００３０】
また、例えば図３及び図４に示すように、ピンホール１３の検出器２４側の側壁に傾斜も持たせる、好ましく側壁の上端と下端を結ぶ平面の傾斜角が検出器２４の先端とピンホール１３を結ぶ直線の傾斜角と同等にすることで、２次イオンを効率よく検出器に到達させることができる。そのため、ピンホール１３の底面すなわち基板１１の露出面を小さくしても２次イオンの収率低減を抑えることができるため、基板がダメージを受ける領域を低減させることができる。
【００３１】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み合わせることによって種々の発明が抽出され得る。例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば発明として抽出され得る。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、フォトマスクとして位相シフトマスクを用いた場合に、開口部の平面的なパターン形状及び該パターン形状と位相シフト用パターンとの関係を最適化することで、参照用の開口部を形成したことの影響を最小限に抑えて、適正な転写像を得ることが可能となる。
【００３３】
また、本発明によれば、開口部の平面的なパターン形状及び開口部と検出器の位置関係を最適化することで、開口部の位置検出精度を向上させることができ、開口部の認識精度を向上させることが可能となる。
【００３４】
また、本発明によれば、開口部の形状を最適化することで、開口部からの２次荷電粒子を効率よく検出器に入射させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るフォトマスクの一例を示した平面図。
【図２】図１に示したピンホールの近傍を示した平面図。
【図３】図１に示したピンホールの形成方法を示した断面図。
【図４】図１に示したピンホールの検出方法を示した図。
【図５】本発明の実施形態に係る方法によって得られる２次イオン像を示した図。
【図６】従来技術に係るフォトマスクにおけるピンホールの近傍を示した平面図。
【図７】従来技術に係るピンホールの形成方法を示した断面図。
【図８】従来技術に係るピンホールの検出方法を示した図。
【図９】従来技術に係る方法によって得られる２次イオン像を示した図。
【符号の説明】
１１…基板
１２…位相シフト用パターン
１３…ピンホール
１４…スキャン領域
１５…修正箇所
２１…イオンビーム源
２２ａ、２２ｂ…イオンビーム
２３…２次イオン
２４…検出器
３１…２次イオン像
【図１】
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【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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【図９】
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