(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン源から放出されるイオンビームを対物レンズによってステンシルマスク上に収束させて照射し、そのステンシルマスクの欠陥を検出および修正する装置において、
前記ステンシルマスクの前記イオン源側に配置され、前記ステンシルマスクに照射されるイオンビームで発生する２次電子および２次イオンを検出する第１検出器と、
前記ステンシルマスクの前記イオン源と反対側に配置され、前記イオン源から前記ステンシルマスクを介して透過したイオンを検出する第２検出器とを備えており、
前記第１検出器と前記第２検出器との両方の検出結果に基づいて前記ステンシルマスクの欠陥を認識し、その欠陥が凸欠陥の場合には前記イオンビームの照射によってその凸欠陥を除去し、凹欠陥の場合には反応ガスを前記凹欠陥に吹き付けながら前記イオンビームを照射して前記凹欠陥の埋め込みを行う
ことを特徴とするステンシルマスクの欠陥修正装置。
【請求項２】
イオン源から放出されるイオンビームを対物レンズによってステンシルマスク上に収束させて照射し、そのステンシルマスクの欠陥を検出および修正する方法において、
前記ステンシルマスクに前記イオンビームを照射して、その照射によって発生する２次電子および２次イオンを検出するとともに、前記ステンシルマスクを透過するイオンを検出する工程と、
前記２次電子、前記２次イオンおよび前記透過するイオンの検出結果に基づいて前記ステンシルマスクの欠陥を認識し、その欠陥が凸欠陥の場合には前記イオンビームの照射によってその凸欠陥を除去し、凹欠陥の場合には反応ガスを前記凹欠陥に吹き付けながら前記イオンビームを照射して前記凹欠陥の埋め込みを行う工程と
を備えることを特徴とするステンシルマスクの欠陥修正方法。
【請求項３】
前記２次電子、前記２次イオンおよび前記透過するイオンの検出結果に基づいて前記ステンシルマスクの欠陥を認識した後、前記欠陥の近傍に前記イオンビームを照射して前記ステンシルマスクに凹部を形成し、この凹部と前記欠陥との位置関係に基づき前記欠陥への前記イオンビームの照射位置を制御する
ことを特徴とする請求項２記載のステンシル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、シリコンウェハ等に開口パターンを設けたステンシルマスクに発生する欠陥を検出し、それを修正するステンシルマスクの欠陥修正装置およびステンシルマスクの欠陥修正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、シリコンウェハに開口パターンを設けたステンシルマスクを用いて、電子ビームによる等倍露光を行う技術が開発され、微少パターンを精度良く形成することができるようになってきている。
【０００３】
このようなステンシルマスクでは、開口パターンの精度が微少パターンの成形精度にそのまま影響することから、ステンシルマスクの欠陥の検出および欠陥の修正が非常に重要となる。
【０００４】
従来、パターン露光で用いるフォトマスクの欠陥修正を行う装置として、収束イオンビームを用いた修正装置がある。これは、イオンビームを電磁レンズで収束してフォトマスクに照射し、この照射による２次電子および２次イオンを検出することでフォトマスクの欠陥検出および修正を行うものである。
【０００５】
フォトマスクのパターン欠陥修正を行うには、欠陥部を含むパターン画像を予め取得し、この欠陥部のみにイオンビームを照射する。したがって、取得するパターン画像が不鮮明では欠陥位置を正確に抽出できず、高精度な修正を行うことができない。
【０００６】
また、欠陥修正時に被修正パターンが温度変化やイオン光学系の印加電圧変化等に起因して位置ドリフトを起こすことがあり、この位置ドリフトが高精度な修正の妨げとなっている。
【０００７】
そこで、予め抽出した欠陥の近傍に収束イオンビームによるエッチング加工で貫通孔から成るダミーパターンを形成しておき、このダミーパターンのドリフト量をモニターすることで、イオンビーム照射位置をモニターしたドリフト量に応じて制御することが行われている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような収束イオンビームを用いた欠陥修正をステンシルマスクの欠陥修正に適用した場合、微細な開口パターンの詳細な画像を取得するには２次電子や２次イオンだけでは不十分であり、欠陥の抽出および正確な欠陥修正を行うのは困難である。
【０００９】
また、イオンビームの照射位置制御で用いるダミーパターンとして貫通孔を設けると、ステンシルマスクを用いた露光でこのダミーパターンが転写されてしまわないようカーボン膜等を堆積して埋めておく必要がある。このような作業によって欠陥修正におけるスループットの悪化を招く。しかも、カーボン膜の耐電子線照射性劣化により実効的な光学濃度が低下し、ダミーパターンを埋めたとしてもダミーパターンが転写してしまうという危険性がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、イオン源から放出されるイオンビームを対物レンズによってステンシルマスク上に収束させて照射し、そのステンシルマスクの欠陥を修正する装置であり、ステンシルマスクのイオン源側に、ステンシルマスクに照射されるイオンビームで発生する２次電子および２次イオンを検出する第１検出器を配置するとともに、ステンシルマスクのイオン源と反対側に、イオン源からステンシルマスクを介して透過したイオンを検出する第２検出器を配置する。そして、第１検出器と第２検出器との両方の検出結果に基づいてステンシルマスクの欠陥を認識し、その欠陥が凸欠陥の場合にはイオンビームの照射、もしくは反応ガス（エッチングガス）を凸欠陥に吹き付けながらイオンビームを照射してその凸欠陥を除去し、凹欠陥の場合には反応ガスを凹欠陥に吹き付けながらイオンビームを照射して凹欠陥の埋め込みを行う。
【００１１】
また、イオン源から放出されるイオンビームを対物レンズによってステンシルマスク上に収束させて照射し、そのステンシルマスクの欠陥を修正する方法においては、ステンシルマスクにイオンビームを照射して、その照射によって発生する２次電子および２次イオンを検出するとともに、ステンシルマスクを透過するイオンを検出する工程と、２次電子、２次イオンおよび透過するイオンの検出結果に基づいてステンシルマスクの欠陥を認識し、その欠陥が凸欠陥の場合にはイオンビームの照射によってその凸欠陥を除去し、凹欠陥の場合には反応ガスを凹欠陥に吹き付けながらイオンビームを照射して凹欠陥の埋め込みを行う工程とを備えている。
【００１２】
また、上記修正方法において、２次電子、２次イオンおよび透過するイオンの検出結果に基づいてステンシルマスクの欠陥を認識した後、欠陥の近傍にイオンビームを照射してステンシルマスクに凹部を形成し、この凹部と欠陥との位置関係に基づき欠陥へのイオンビームの照射位置を制御する修正方法でもある。
【００１３】
このような本発明では、ステンシルマスクに照射したイオンビームによる２次電子および２次イオンと、ステンシルマスクを透過したイオンとの両方を検出するため、２次電子および２次イオンの検出だけでは得られない透過イオンによる詳細なステンシルマスクのパターン画像を得ることができる。また、イオンビームの照射位置制御として、欠陥の近傍に凹部を形成することから、欠陥修正後に凹部が残っていてもマスクとしての役目を果たすことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係るステンシルマスクの欠陥修正装置を説明する模式図である。すなわち、本実施形態に係る欠陥修正装置は、イオン源１から放出されるイオンビームＢＭを対物レンズ１０によってステンシルマスクＭ上に収束させて照射し、そのステンシルマスクＭの欠陥を検出および修正する装置である。
【００１５】
イオン源１のステンシルマスクＭ側には、引き出し電極２、加速電極３、アパーチャ４、コンデンサレンズ５、走査コイル６が配置され、走査コイル６のステンシルマスクＭ側に対物レンズ１０、偏向電極１１が配置されている。
【００１６】
このような構成により、引き出し電極２への電圧印加でイオン源１から例えばガリウムイオンが放出され、加速電極３への電圧印加に応じてイオンが加速される。加速されたイオンは、電磁コイルから成るコンデンサレンズ５により収束され、走査コイル６へ送られる。
【００１７】
走査コイル６は、イオンビームＢＭをステンシルマスクＭの照射面におけるＸ方向およびＹ方向へ各々スキャンさせる。走査コイル６を通過したイオンビームＢＭは、対物レンズ１０によってステンシルマスクＭ上で結像される。
【００１８】
本実施形態の欠陥修正装置では、ステンシルマスクＭに照射されるイオンビームの照射位置近傍（イオン源１側）に第１検出器２１を備えるとともに、イオンビームＢＭの照射位置に向けて反応ガスを噴出するガス銃３０を備えている。また、本実施形態の欠陥修正装置では、上記第１検出器２１のほか、ステンシルマスクＭのイオン源１と反対側に第２検出器２２を備えている。
【００１９】
第１検出器２１では、ステンシルマスクＭ上に照射されたイオンビームＢＭによってステンシルマスクＭから発生する２次電子および２次イオンを検出する。一方、第２検出器２２では、イオン源１から出射されステンシルマスクＭの開口部を透過したイオンを検出する。
【００２０】
つまり、本実施形態では、ステンシルマスクＭからの２次電子および２次イオンを第１検出器２１で検出し、画像処理装置へ送ることでステンシルマスクＭの反射像を第１検出器２１で取得できるとともに、ステンシルマスクＭを透過したイオンを第２検出器２２で検出し、画像処理装置へ送ることでステンシルマスクＭの投影像を取得することができ、反射像および投影像の両方によってステンシルマスクＭに発生している欠陥を詳細に抽出できるようになる。
【００２１】
また、本実施形態では、抽出した欠陥の修正を行うため、欠陥箇所にイオンビームＢＭを照射し、必要に応じてガス銃３１から反応ガスを噴出することで欠陥の削除もしくは埋め込みを行う。
【００２２】
すなわち、抽出された欠陥が出っ張りから成る凸欠陥の場合は、凸欠陥部分にイオンビームＢＭを照射して除去する。もしくは、凸欠陥部分にガス銃３１から反応ガス（エッチングガス）を吹き付けながら凸欠陥部分にイオンビームＢＭを照射してエッチングによる凸部の除去を行う。一方、抽出された欠陥が凹みから成る凹欠陥の場合は、凹欠陥部分にガス銃３１から反応ガス（デポジションガス）を吹き付けながら凹欠陥部分にイオンビームＢＭを照射して凹欠陥に例えばカーボン膜を形成し、凹欠陥の埋め込みを行う。
【００２３】
ここで、微少なマスクパターンにおける欠陥修正を行うには、イオンビームＢＭを高精度にステンシルマスクＭへ照射するため、ステンシルマスクＭの位置制御を正確に行う必要がある。
【００２４】
ステンシルマスクＭの位置制御を正確に行うには、修正対象となる欠陥の近傍に参照パターン（ダミーパターン）を形成しておき、この参照パターンの位置ずれを把握することで、イオンビームＢＭを照射する欠陥の位置を正確に捉えるようにしている。
【００２５】
つまり、欠陥の近傍に参照パターンを形成することで、参照パターンと欠陥との相対距離は変わらないということを前提として、修正作業中にイオンビームＢＭのドリフトが発生しても参照パターンの位置をモニターしておくことで、先に設定した相対距離から欠陥の位置を正確に把握できるようになる。
【００２６】
図２は、参照パターンを説明する模式図で、（ａ）は貫通孔の場合、（ｂ）は凹部の場合を示している。なお、この図２では、ドット部分がステンシルマスクＭのパターンＰ部分を示しており、パターンＰに凸欠陥Ｋがある状態を示している。
【００２７】
図２（ａ）に示すように、パターンＰに貫通孔から成る参照パターンＳＰ１を形成した場合、例えば、ステンシルマスクＭへ照射したイオンビームによる２次電子および２次イオンを第１検出器３１（図１参照）で検出し、ステンシルマスクＭの画像を得る。
【００２８】
そして、その画像から参照パターンＳＰ１の位置を認識し、所定の時間経過による位置ずれを算出する。この位置ずれの算出結果に基づき、凸欠陥Ｋの位置ずれを演算し、凸欠陥Ｋの修正時におけるイオンビームの照射位置制御を行う。
【００２９】
本実施形態の欠陥修正装置では、図２（ｂ）に示すように、パターンＰに形成する参照パターンＳＰ２として、パターンＰにイオンビームを照射し、ハーフエッチングを施すことで凹部を形成している。参照パターンＳＰ２が凹部となることで、欠陥修正後に参照パターンＳＰ２をカーボン等で埋め込む必要がなく、凹部のままでもマスクとしての役目を果たすことができる。つまり、欠陥修正作業のスループットを向上できるようになる。
【００３０】
次に、本実施形態に係るステンシルマスクの欠陥修正方法について、図３のフローチャートに沿って説明する。なお、以下の説明で図３に示されない符号は適宜図１を参照するものとする。また、凸欠陥の修正においては、本フローチャートと同一もしくはステップＳ７、ステップＳ１１の工程を省略した方法を適用する。
【００３１】
先ず、ステンシルマスクＭにイオンビームＢＭを照射して、第１検出器２１および第２検出器２２で各々イオンを検出する。これにより、ステンシルマスクＭの反射像と投影像との両方を得ることができる。そして、ステンシルマスクＭの欠陥を抽出し、被修正部を決定する（ステップＳ１）。
【００３２】
次に、決定した被修正部近傍に参照パターンを形成する（ステップＳ２）。参照パターンは、先に説明したように、イオンビームの照射によってハーフエッチングを施して凹部とする。
【００３３】
次に、欠陥部である被修正部の近傍にイオンビームＢＭを照射して、画像の取り込みを行う（ステップＳ３）。そして、取得した画像に基づき、先に形成した参照パターンと被修正部との相対距離を計算する（ステップＳ４）。
【００３４】
次に、参照パターンの位置を認識する（ステップＳ５）。これは、欠陥部の修正を行うにあたり、参照パターンの位置ずれを検出してイオンビームの照射位置を制御するためである。
【００３５】
続いて、ステップＳ４で計算した相対距離およびステップＳ５で認識した参照パターンの位置より、イオンビームＢＭの照射位置を計算する（ステップＳ６）。その後、ステンシルマスクＭの被修正部に修正用ガスを供給する（ステップＳ７）。そして、修正用ガスを供給しながらステップＳ６で計算した位置すなわち被修正部へイオンビームＢＭを照射する（ステップＳ８）。
【００３６】
イオンビームＢＭの照射は、スキャン数が参照パターンモニターインターバルになるまで続けられる。参照パターンモニターインターバルとは、被修正部へのイオンビーム照射および参照パターンの位置検出の繰り返しでの修正用イオンビーム照射回数のことである。そこで、スキャン数が参照パターンモニターインターバルになったか否かを判断し（ステップＳ９）、なっていない場合には、ステップＳ１で決定した要修正回数だけスキャンしたか否かを判断する（ステップＳ１０）。
【００３７】
スキャンが要修正回数に達していない場合にはステップＳ８へ戻り、ステップＳ８〜Ｓ９を繰り返す。一方、スキャンが要修正回数に達している場合には修正処理を終了する。
【００３８】
また、ステップＳ９の判断で、スキャン数が参照パターンモニターインターバルになった場合には修正用ガスの供給を停止し（ステップＳ１１）、被修正部近傍の画像を取得して（ステップＳ１２）、ステップＳ５へ戻り、次の欠陥の修正作業を繰り返す。
【００３９】
このような処理により、ステンシルマスクＭの反射像および投影像の両方で詳細な欠陥部分の検出と、これらの画像による精度の高い修正位置検出でステンシルマスクＭの欠陥修正を迅速かつ高精度に行うことができるようになる。また、参照パターンとして、フォトマスクでは形成できない凹部を用いることで、修正後の埋め戻しを必要とせず、スループットの高い修正作業を行うことができるようになる。
【００４０】
なお、上記実施形態では、イオンビームＢＭの照射位置制御用に欠陥の近傍へ１つの参照パターンを形成する例を説明したが、欠陥の近傍へ複数の参照パターンを形成してこれらの参照パターンと欠陥との相対位置関係を用いてＸＹドリフトに回転ドリフトを含めた高精度な位置補正を行うようにしてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば次のような効果がある。すなわち、イオンビーム照射によるステンシルマスクの欠陥修正において、イオンビームによる２次電子および２次イオンによる反射像とともに、透過イオンによる投影像を得ることから、解像度の高い画像を得ることが可能となる。これにより、欠陥位置の認識精度が向上し、欠陥修正作業の効率化を図ることが可能となる。また、欠陥作業中の温度変化やイオン光学系の印加電圧変化等に起因する位置ドリフトを参照パターンの形成およびその認識で制御するにあたり、参照パターンを凹部で済ませることができ、参照パターンの修復が不要となるとともに、修復に伴う劣化で露光次に参照パターンが転写されてしまう危険性を防止でき、信頼性の高いステンシルマスクを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るステンシルマスクの欠陥修正装置を説明する模式図である。
【図２】ステンシルマスクに形成する参照パターンを説明する模式図である。
【図３】本実施形態に係るステンシルマスクの欠陥修正方法を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１…イオン源、２…引き出し電極、３…加速電極、４…アパーチャ、５…コンデンサレンズ、６…走査コイル、１０…対物レンズ、１１…偏向電極、２１…第１検出器、２２…第２検出器、３１…ガス銃、Ｍ…ステンシルマスク
【図１】
0003849498.tif 000002
【図２】
0003849498.tif 000003
【図３】
0003849498.tif 000004