(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクのパターンのエッジ上に存在する出張り欠陥、又は該出張り欠陥を修正した後に残る微小な出張り欠陥を修正する方法であって、
予め寸法測定装置により前記欠陥の出張り長を測定する工程と、
前記欠陥の前記パターンと反対側のエッジ部分に、前記パターンを削るのに必要なドーズ量よりも少ない条件で集束イオンビームを照射し、パターン中央部分よりもエッジ部分の方でエッチングが速く進む現象を利用して、前記測定した出張り長に相当する削り込みを行う工程と、
を含み、
前記集束イオンビームは、マトリクス配列された画素単位で走査可能であり、
前記集束イオンビームを走査させる画素は、前記欠陥の存在するパターンエッジに平行な方向に直線状で、前記欠陥の前記パターンと反対側のエッジ部分に相当する位置とそれよりも前記パターン側の２列構成であり、かつ該２列構成において市松格子状に選択したものであり、
前記集束イオンビームのビーム照射量を制御することで前記削り込み量を制御することを特徴とするマスクの欠陥修正方法。
【請求項２】
マスクのパターンのエッジ上に存在する出張り欠陥を、予めイオンビーム又はレーザビームを用いた修正装置により正常パターンのエッジからビーム半径程度離れた位置で削り込む工程と、該工程により修正された後に残る微小な出張り欠陥の出張り長を寸法測定装置で測定する工程と、前記残った出張り欠陥を新たに削り込むことで修正部と正常部との寸法差が最小となるのに必要な削り込みの量を決定する工程と、を有することを特徴とする請求項１記載のマスクの欠陥修正方法。
【請求項３】
前記集束イオンビームを照射する際に、前記欠陥に対してエッチング効果のあるガスを供給することを特徴とする請求項１記載のマスクの欠陥修正方法。
【請求項４】
前記寸法測定装置により前記欠陥の出張り長を測定する工程として、集束イオンビームの走査による前記マスクからの二次荷電粒子像を検出することを特徴とする請求項１記載のマスクの欠陥修正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体フォトマスク等の欠陥修正技術に係わり、特にパターンエッジに沿った黒系欠陥の修正に使用されるマスクの欠陥修正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フォトマスクのパターンエッジに沿った欠陥を修正する際、ＦＩＢ（集束イオンビーム）を利用した装置では、照射するビームの位置精度或いはエンドポイントの検出が不十分なことによるエッジの位置誤差が生じるケースがある。また、レーザ修正装置を用いても、修正精度起因によるエッジ位置ずれは頻繁に発生する。このような場合、ＡＩＭＳ（像質評価装置）などによる修正規格に到達しなければ再修正が必要である。
【０００３】
再修正は従来、レーザ修正装置によりリアルタイム観察しながらレーザ照射位置を微小ステップで移動させて微小な削りこみを形成するという方法で行ってきた。この方法では、レーザ修正装置で観察できない解像限界以下である微小幅の加工は不可能である。現在の技術水準では１０ｎｍ〜２０ｎｍの幅で削り込みを安定に形成できる装置は存在しない。また、ＦＩＢ装置においても同様に、修正精度以上の正確なビーム照射制御は不可能であり、非常に微小幅の削り込み再修正を必要とする状況下では、これまでの方法を用いる限りいずれの装置を用いても解像限界以下の微小幅の修正は困難である。
【０００４】
また、これまでの技術を使ってこのような再修正を行うとき、場合によっては欠陥部分と正常部分の境界にあたる位置をはみ出して削りとってしまうことがある。つまり、新たにへこみ欠陥（以下白欠陥と称する）を作ってしまうこと意味するものであるが、ハーフトーンマスクのような位相シフトマスクにおいて白欠陥は黒欠陥よりも修正することが難しい。即ち、ＡＩＭＳ（像質評価装置）などによる修正規格に到達することが非常に困難である。これは、へこみ位置に堆積させるデポジション膜が位相シフト効果を持たないためである。従って、黒欠陥修正において白欠陥を作ってしまうことは極力減らさなければならない。しかし、現状技術では修正精度の範囲で、出張り，へこみのどちらに仕上がるかは同等の確率になってしまう。
【０００５】
上記の説明は、標準的な黒欠陥を一度修正した後についてのものであるが、例えばラインとスペースが並ぶストライプ状のパターンにおいてライン部分が局所的に僅かだけ太いというもの（ＣＤエラー欠陥と呼ばれる）では、１回目の修正から同じ状況となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来、フォトマスクに発生する黒系欠陥を集束イオンビームにて修正する場合、欠陥修正のためのビーム照射位置がパターン側にずれると、本来必要なパターンが削れてしまい新たな白系欠陥が発生する問題があった。また、解像限界以下の微小幅の修正は困難であるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記事情を考慮して成されたもので、その目的とするところは、欠陥修正のための集束イオンビームの照射位置がずれた場合であっても、削りすぎによる新たな欠陥の発生を招くことなく、フォトマスク等のパターン欠陥を良好に修正することのできるマスクの欠陥修正方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（構成）
上記課題を解決するために本発明は次のような構成を採用している。
【００１０】
即ち本発明は、マスクのパターンのエッジ上に存在する出張り欠陥、又は該出張り欠陥を修正した後に残る微小な出張り欠陥を修正する方法であって、予め寸法測定装置により前記欠陥の出張り長を測定する工程と、前記欠陥の前記パターンと反対側のエッジ部分に、前記パターンを削るのに必要なドーズ量よりも少ない条件で集束イオンビームを照射し、パターン中央部分よりもエッジ部分の方でエッチングが速く進む現象を利用して、前記測定した出張り長に相当する削り込みを行う工程と、を含み、前記集束イオンビームは、マトリクス配列された画素単位で走査可能であり、前記集束イオンビームを走査させる画素は、前記欠陥の存在するパターンエッジに平行な方向に直線状で、前記欠陥の前記パターンと反対側のエッジ部分に相当する位置とそれよりも前記パターン側の２列構成であり、かつ該２列構成において市松格子状に選択したものであり、前記集束イオンビームのビーム照射量を制御することで前記削り込み量を制御することを特徴とする。
【００１２】
（作用）
本発明によれば、欠陥修正のための集束イオンビームの照射量（ドーズ量）を、本来のパターンを削るのに必要な照射量よりも少ない照射量にし、パターン中央部分よりエッジ部分が速くエッチングが進む現象（エッジ効果エッチング）を利用して削り込みを行うことにより、少ない照射量の欠陥の修正を行うことができる。そしてこの場合、ビーム照射位置がパターン側にずれた場合であっても、削りすぎによる新たな欠陥が発生することはない。
【００１３】
また、欠陥に対するビーム照射方法を工夫（画素の２列構成，市松格子など）することにより、照射量の制御によって削り込み幅を制御できるようになり、これにより解像限界以下の欠陥であっても修正が可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に用いた集束イオンビーム（ＦＩＢ）修正装置を示す概略構成図である。図中１はガリウムイオン源、２は拡大レンズ、３は偏向器、４は対物レンズ、５は１〜４を含むイオンビームコラム、６はチャージニュートライザー、７は二次粒子検出器、８はフォトマスク（試料）、９は試料ステージ、１０は６〜９を内蔵するチャンバ、１１は試料表面にガスを供給するためのガス導入管、１２はイオンビームコラム５内を排気するための排気口、１３はチャンバ１０内を排気するための排気口を示している。
【００１６】
イオンビームコラム５はチャンバ１０の上部に設けられ、イオン源１から放出されたイオンは、電子光学部品２〜４によってフォトマスク８の表面上で焦点を結ぶ構成となっている。
【００１７】
このような構成のＦＩＢ修正装置は、ガス導入管１１によりフォトマスク８上にガスを吹き出すと共にその部分にイオンビームを照射させ、ガスアシストエッチング又はデポジションによってマスクパターンの一部を除去したり、又は部分的に膜を堆積させてマスクパターンを修正するものとなっている。そしてこの装置は、専用の又は汎用のコンピュータによって各部が制御されるものとなっている。
【００１８】
ＦＩＢ修正装置において通常は、次のような手順を経て修正作業を行う。まず、イオンビームコラム５を通ってきた集束イオンビームをマスク面上にて欠陥を含む適当なエリアに走査させる。このとき、フォトマスク８のパターン部分や基板部分から放出される二次電子或いは二次イオンを走査画素単位で検出し、イメージを形成する。次に、このイメージ上で欠陥の正確な位置，大きさ，正常パターンのあるべき形状などを認識する。次に、フォトマスク８のパターン材に対してエッチング効果のあるガスをチャンバ１０内に流しながら、欠陥部に集束イオンビーム照射する。一定量のビームを照射することで欠陥は除去される。
【００１９】
図２は、欠陥が除去される様子を示している。図２（ａ）は処理前の状態で、本来のパターン２１の一部に出っ張り欠陥２２が存在している。図２（ｂ）は処理後で、集束イオンビームの照射により欠陥２２を除去した状態であるが、欠陥２２は完全には除去されず微小欠陥２３が残っている。このようにして出張り欠陥を修正した際、図２（ｂ）のように微小な段差となって欠陥２３が残ってしまう場合がある。この微小欠陥２３がウェハ転写時に問題となるようであれば、これを再度修正しなければならない。
【００２０】
微小欠陥２３がウェハ転写に問題があるか否かは、その部分を他の測定装置、例えば像質評価装置などで測定することで確認する。図３（ａ）に示すようなマスクパターンに対し、露光光を照射したときにウェハ上で得られる光強度分布を欠陥の存在しない破線Ａ部分（正常部）で見たのが図３（ｂ）である。一方、微小欠陥の存在する破線Ｂ部分（修正部）で見たのが図３（ｃ）である。正常部Ａにおける強度分布の半値幅Ａ１と修正部Ｂにおける半値幅Ｂ１とを比較し、その差又は比が許容値以内かどうかを判断し、許容値を超える場合は、再度の修正が必要となる。
【００２１】
本実施形態では、このような微小な段差の修正をＦＩＢ修正装置で行う際、以下のような方法を用ることにより、通常よりも成功率の高い修正を可能にしている。
【００２２】
図４の上図に示すように、パターン２１及び欠陥２３に対し、集束イオンビームを走査するための画素２５を定義する。この画素２５は、集束イオンビームを照射する際の最小単位であり、図に示すように矩形領域からなる画素２５はマトリクス状に配列されている。
【００２３】
本実施形態では、図４（ａ）のように欠陥２３のパターン２１と反対側のエッジ上に相当する位置に集束イオンビーム２７を照射する。このときの集束イオンビームのドーズ量は、パターン２１を除去するのに必要なドーズ量よりも少ないもの（例えば５０％）とする。エッジの部分では、ベタ膜部分と異なりエッチレートが大きいので、低ドーズ量でのエッチングが可能である。このようにしてエッチングする方法をエッジ効果エッチングと呼ぶ。通常ベタ膜部分を下地基板（例えばガラス基板）２０までエッチングするときのドーズ量の約３０％で終点に達することが分かっている。
【００２４】
従って本実施形態によれば、エッジ効果エッチングを利用して欠陥２３を除去することができ、パターンの修正が可能となる。そしてこの場合、ドーズ量が少ないことから、仮に図４（ｂ）に示すように、ビーム照射位置がガラス基板側に１ドットずれた場合でも、基板に対するダメージは少ない。さらに、図４（ｃ）に示すように、パターン側に１ドットずれた場合でも、パターンに対するダメージは極めて少ない。つまり、エッジ効果エッチングを利用することで、ビーム照射位置がパターン側やガラス基板側にずれた場合でもダメージを少なくすることができる。
【００２５】
なお、レーザ修正装置を利用した微小削り込みでは、ガラス基板に対するダメージは少ないがパターンの削りすぎとなって逆に白欠陥となる場合があるが、本実施形態によればこれを未然に防止することができる。
【００２６】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係わるフォトマスクの欠陥修正方法ついて説明する。ＦＩＢ修正装置としては、先に説明した第１の実施形態と同様に、前記図１に示すものを用いるものとする。
【００２７】
第１の実施形態においては、図５（ａ）に示すように、欠陥２３と集束イオンビーム２７との重なり量が少ない場合、欠陥２３の削り量は少ないものとなる。一方、図５（ｂ）に示すように、欠陥２３と集束イオンビーム２７との重なり量が多い場合、欠陥２３の削り量は多いものとなる。つまり、エッジの仕上がり位置がビーム照射位置に依存して変わってしまうことになる。この場合、削り幅の制御が比較的難しくなる。また、削り幅の縮小化にも限界が生じる。
【００２８】
なお、欠陥２３のエッジ位置に対してビーム照射位置を最適に設定できればよいが、欠陥２３の幅がＦＩＢ修正装置の解像限界以下の場合、欠陥２３のエッジ位置に対してビーム照射位置を常に最適位置に設定することは難しい。
【００２９】
そこで本実施形態では、欠陥修正のための集束イオンビーム２７の照射位置を図６のようにエッジ位置画素とその隣の画素の２ライン分とし、さらに隣接画素を除くようなチェックパターン（市松格子）とする。このときのピッチの間隔Ｐはエッチングに有効なビーム径をφとしてφ≒Ｐとする。図６の（ａ）と（ｂ）は、ビーム照射位置が半ドット（１／２画素）程度左右方向にずれた場合を示している。
【００３０】
図６（ａ）の初期状態では、外側のドット列３２において優勢にエッジ効果エッチングが進行し、続いて内側のドット列３１が徐々にエッジ効果エッチングに移行するという過程を辿る。外側ドット列３２でのエッチングが終点に達するころには、内側ドット列３１でのエッジ効果エッチングが最大効率で進行する。これらのエッチング過程を時系列的に図示すると、図７の（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）のようになり、ドーズ量を制御することで削り幅を制御することができる。なお、エッジの凸凹は解像限界以下であり問題にならない。
【００３１】
図６（ｂ）では、初期状態で外側ドット列３２ではエッジ効果エッチングとなるが、内側ドット列３１ではそのようにならない。しかし、この場合でもビーム照射を続けていくと（ｂ）から一旦（ａ）の状態に移行し、その後は同様の過程を経てエッチングされることが予想される。従って、どちらの場合でもドーズ量でエッジの位置調整が可能となる。
【００３２】
ここで、先に述べたような像質評価装置等により欠陥２３の出張り長を予め測定しておけば、それに応じたビームドーズ量を照射することで正確な再修正が可能となる。なお、図６の例では、エッジが凹凸の仕上がりになってしまうが、この凹凸は非常に微細なものであるため、ウェハ転写像には殆ど影響しない。そして、凹凸を平均した位置がウェハ転写時の寸法変動に寄与することになる。
【００３３】
このように本実施形態によれば、欠陥修正のための集束イオンビームを照射する際に、２列でかつジグザグのビーム走査方式を採用することにより、ビーム照射位置のマージンを拡大することができる。これにより、微小削りこみの加工再現性を向上させることが可能となる。また、エッジの角上で起こるエッチレートの早いプロセスを段階的に進行させることで、照射量によるエッジ位置の制御が可能となる。これは、出張り長が解像限界以下の欠陥であっても、必要な量だけ削り込むことが可能なことを意味し、欠陥修正に極めて有効な効果である。さらに、隣接画素にビーム照射した場合よりも最小の削り幅をより小さくできる利点もある。
【００３４】
（第３の実施形態）
第１及び第２の実施形態では、１回目修正において修正基準を満たすことをねらいとして、それが達成されなかった場合を想定している。しかし、最初から２回の修正で基準を満たすことを目的としてトライしてもよい。つまり、あえて１回目の修正をやや残り気味にし、２回目の修正でエッジ効果エッチングを用いて精度の高いエッジ位置制御をすることで、トータルな意味での修正精度を上げるということも可能である。
【００３５】
このような実施形態においては、修正を最初から２ステップに分けることで１回目修正時にへこみ側にエッジ位置がずれてしまう修正ミスの確率を減らすことができる。また、２ステップトータルでの修正精度は単独の修正精度よりもよいものとなる。
【００３６】
（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。ＦＩＢ修正装置の構成は、前記図１に何ら限定されるものではなく、集束イオンビームを偏向及びオン・オフできるものであればよい。さらに、欠陥を削り取る際に用いるガスは、欠陥の材料等に応じて適宜変更可能である。また、ＦＩＢ修正装置における全ての処理を、ソフトウェアが記述されたプログラムを基にコンピュータ制御の下に行わせるようにしてもよい。また、欠陥を削り込む際の集束イオンビームのドーズ量は、本来のパターンを除去するのに必要なドーズ量よりも少ない範囲で適宜定めればよい。
【００３７】
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、欠陥エッジ部分にビーム照射量の少ない条件で集束イオンビームを照射し、パターン中央部分よりもエッジ部分の方でエッチングが速く進む現象を利用して欠陥の出張り長に相当する削り込みを行うことにより、ビーム照射位置がずれた場合であっても、削りすぎによる新たな欠陥の発生を招くことなく、フォトマスク等のパターン欠陥を良好に修正することができる。
【００３９】
また本発明によれば、２列でかつジグザグのビーム走査方式を用いることにより、ビーム照射量によるエッジ位置の制御が可能となり、微小削りこみの加工再現性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に用いたＦＩＢ修正装置を示す概略構成図。
【図２】集束イオンビームの照射により欠陥が除去される様子を示す図。
【図３】像質評価装置で削り残しを測定するときの模式図。
【図４】第１の実施形態を説明するためのもので、エッジ効果エッチングの様子を示す図。
【図５】一列のパターンによるエッジ効果エッチングにより修正位置がずれる様子を示す図。
【図６】第２の実施形態を説明するためのもので、ジグザグパターンによるエッジ効果エッチングを示す図。
【図７】ジグザグパターンによるエッジ効果エッチングの時系列変化を示す図。
【符号の説明】
１…ガリウムイオン源
２…拡大レンズ
３…偏向器
４…対物レンズ
５…イオンビームコラム
６…チャージニュートライザー
７…二次粒子検出器
８…マスク（試料）
９…試料ステージ
１０…チャンバ
１１…ガス導入管
１２，１３…排気口
２０…ガラス基板
２１…マスクパターン
２２…黒系欠陥（修正前欠陥）
２３…黒系欠陥（修正後微小欠陥）
２５…イオンビームをスキャンさせる画素単位
２７…集束イオンビーム
３１…２列照射での内側の照射位置
３２…２列照射での外側の照射位置
【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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