JP2006155983A - 電子ビーム欠陥修正装置の除電方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 試料室内が真空である電子ビーム欠陥修正装置においても、フォトマスクを電子ビームにて欠陥修正中に蓄積される電荷を除去する。
【解決手段】 ガス導入系１で電子ビーム欠陥修正装置内に導入した窒素をポロニウムのようなα線源２から出るα線で電離し、電離した窒素を、電子ビームの照射でチャージアップした部分４に照射し除電する。またはガス導入系１で電子ビーム欠陥修正装置内に導入した窒素または水蒸気を軟X線で電離し、電離した窒素または水蒸気を、電子ビームの照射でチャージアップした部分４に照射し除電する。
【選択図】 図１

Description

本発明は電子ビームを用いた欠陥修正装置特にフォトマスクの欠陥修正装置の、除電方法に関するものである。

半導体集積回路の微細化要求に対してリソグラフィは縮小投影露光装置の光源の短波長化と高NA化で対応してきた。縮小投影露光装置の転写の原版で無欠陥であることを要求されるフォトマスクの欠陥修正は従来レーザーや集束イオンビームを用いて行われてきたが、レーザーでは分解能が不十分で最先端の微細なパターンは修正できず、集束イオンビームでは使用するガリウムの注入によるガラス部のイメージングダメージ(透過率低下)が問題となってきており、微細なパターンの欠陥が修正できてイメージングダメージのない欠陥修正技術が求められている。

上記のような要望に応えて最近では高分解能で短波長でもイメージングダメージのない電子ビームがフォトマスクの欠陥修正に用いられ始めている。電子ビームではフォトマスクのイメージングダメージがないので、高い倍率でのイメージングや修正個所の追加工で加工精度を追い込んでいくことも可能であり、次世代欠陥修正技術としておおいに期待されている。しかし電子ビーム装置で絶縁物であるフォトマスクを観察するとき、チャージアップでイメージが見えなくなったり、イメージがドリフトするため種々の工夫がなされている。チャージアップ対策として主としてチャージの蓄積が起こらないように試料に照射する一次電子の流入と二次電子の放出がバランスする1000V程度の加速電圧で観察・欠陥修正することが行われている(非特許文献1)。他にヘリウムやアルゴンなどの軽いプラスイオンビームを照射して電子ビームのマイナス電荷を中和したり、導電性のプローブを電子ビームの照射でチャージアップしている部分に近づけるもしくは接触させて余分な電荷を逃がしてチャージアップを防止することも行われている。

しかし、上記の従来行われているチャージアップ中和・緩和策でも完全にチャージアップを除去できるわけではなく徐々にガラス部やパターンの端部に電荷の蓄積が起こるので、最初の欠陥修正が不十分で欠陥修正個所の追加工を行いたい場合などには、上記のようなチャージアップの影響で高精度の加工ができない場合があるためガラス部やパターンの端部に蓄積した電荷を効率よく除電する方法が求められている。

一方大気中でウェーハやマスクを除電する場合には除電効果の大きい空気分子をポロニウムのようなα線源や軟X線で電離して、この電離したものをチャージアップしたところに供給して除電する方法が知られているが、真空装置内では電離する空気分子が存在しないため、ポロニウムのようなα線源や軟X線を用いた除電は行われていなかった(ポロニウム：非特許文献2、軟X線：非特許文献3)。
T. Liang, T. Stivers, M. Penn, D. Bald, and C. Sethi, Proceedings of SPIE 5446 291-300(2004) W. V. Brandt, Proceedings of SPIE 4562 600-608(2001) Y. Tanaka, Y. Itou, N. Yoshioka, K. Matsuyama, and D. Dawson, Proceedings of SPIE 5446 751-758(2004)

本発明は、上記問題点を解決し、試料室内が真空である電子ビーム欠陥修正装置においても、フォトマスクの電子ビーム欠陥修正中に蓄積される電荷を除去することを目的とする。

電子ビーム欠陥修正装置のエッチングガスや遮光膜原料ガスの供給に使っている供給系と同様な構造のガス導入系で電子ビーム欠陥修正装置の作業室内に窒素を局所的に導入する。この窒素を真空内のガス導入系出口近傍に配置した放射線源である、ポロニウムのようなα線源から出るα線で電離させる。プラスとマイナスに電離した窒素が供給されることにより、電子ビームの照射でチャージアップした部分は除電される。

または上記と同様な構造のガス導入系で電子ビーム欠陥修正装置の作業室内に窒素または水蒸気を局所的に導入する。この窒素または水蒸気を真空内のガス導入系出口近傍に配置した放射線源である、軟X線照射装置から出される軟X線で電離させる。プラスとマイナスに電離した窒素または水蒸気が供給されることにより、電子ビームの照射でチャージアップした部分は除電される。

ガス導入系で局所的に供給した窒素を電離するので真空装置内でもポロニウムのようなα線で除電することが可能である。局所的に窒素を供給するため真空排気系に大きな負担をかけることもなく、また除電後も短い排気時間で定常状態復帰可能で、電子ビーム欠陥修正に用いるエッチングガスや遮光膜原料ガスの効果を阻害することもない。プラスとマイナスに電離した窒素をガス導入系のガスの流れでチャージアップしたところに運べるので効率よく過剰な電荷を中和することができる。余剰な電離窒素は排気系で排出されるため新たなチャージアップを起こすこともない。

軟X線でもガス導入系で局所的に供給した窒素または水蒸気を電離するので真空装置内でも除電することが可能である。α線同様、プラスとマイナスに電離した窒素または水蒸気をガス導入系のガスの流れでチャージアップしたところに運べるので効率よく過剰な電荷を中和することができる。もちらん余剰な電離窒素や電離した水蒸気は排気系で排出されるため新たなチャージアップを起こすこともない。

以下に本発明の実施例について詳述する。
欠陥が見つかったフォトマスク14を電子ビーム欠陥修正装置に導入し、欠陥検査装置で見つかった欠陥位置にXYステージを移動する。1000V程度のチャージアップしにくい加速電圧の電子ビーム8で欠陥を含む領域のイメージングを行って欠陥9を認識し、欠陥9の材質に応じた適当なエッチングガスや遮光膜原料ガスをガス供給系12から供給しながら欠陥領域のみ選択走査を繰り返して加工し黒または白欠陥を修正する。

上記修正工程で照射した電子ビームの蓄積によりチャージアップして欠陥修正個所の高精度な追加工ができない場合には、電子ビーム欠陥修正で使用したエッチングガスや遮光膜原料ガスが十分排気された状態で、図1(a)に示すように電子ビーム欠陥修正装置の作業室に取り付けられたガス導入系1のバルブを開き、作業室内に局所的に窒素を導入する。真空内のガス導入系出口近傍に配置したポロニウムのようなα線源2から出てくるα線3をガス導入系１の出口に向けて放射する。α線は窒素をプラスとマイナスに電離し、電離した窒素5は、電子ビーム8の照射が原因でチャージアップした部分4に照射され、過剰な電荷は中和され除電される。もちろん上記除電工程の間は電子ビームの照射は行わない。除電が終了後除電に用いた窒素を、電子ビーム欠陥修正で使用するエッチングガスや遮光膜原料ガスの効果を阻害しないように十分に排気する。

図2(a)に他の実施例を示す。図2(a)に示すように電子ビーム欠陥修正装置の作業室に取り付けられたガス導入系1で作業室内に局所的に導入した窒素または水蒸気を真空内のガス導入系出口近傍に配置した軟X線照射装置6から出される軟X線7をガス導入系１の出口に向けて放射する。軟X線で窒素または水蒸気はプラスとマイナスに電離し、電離した窒素または水蒸気5は、電子ビーム8の照射が原因でチャージアップした部分4に照射され過剰な電荷は中和され除電される。この場合も除電が終了後除電に用いた窒素または水蒸気を、電子ビーム欠陥修正で使用するエッチングガスや遮光膜原料ガスの効果を阻害しないように十分に排気する。

上記の方法で除電してから図1(b)や図2(b)に示すように1000V程度のチャージアップしにくい加速電圧の電子ビーム8で再度追加工したい部分9を認識し、適当なエッチングガスや遮光膜原料ガス13をガス供給系12から供給しながら追加工領域9のみ電子ビーム8の選択走査を繰り返し欠陥の追加工を行う。更に欠陥修正領域の追加工が必要でチャージアップで精度が出せないときには上記のα線もしくは軟X腺の除電と電子ビームによる追加工を繰り返して高精度な欠陥修正を行う。

α線で電離した窒素分子で電子ビームによるチャージアップを除電する場合の概略断面図である。 軟X線で電離した窒素分子または水分子で電子ビームによるチャージアップを除電する場合の概略断面図である。

符号の説明

1 窒素(水蒸気)ガス導入系
2 α線源(ポロニウム)
3 α線
4 電荷の蓄積でチャージアップした部分
5 電離した窒素(水)分子
6 軟X線照射装置
7 軟X線
8 電子ビーム
9 欠陥(追加工領域)
10 ガラスまたは石英基板
11 遮光膜パターン
12 エッチングガスまたは遮光膜原料ガス供給系
13 エッチングガスまたは遮光膜原料ガス
14 フォトマスク

Claims (8)

1. 電子ビーム欠陥修正装置内に窒素を導入する工程と、
   前記導入した窒素を電離する工程と、
   前記電離した窒素を試料上の電子がチャージアップした部分に照射し除電する工程と、
   からなる電子ビーム欠陥修正装置の除電方法。
2. 前記窒素の電離はα線を用いて行う請求項１記載の電子ビーム欠陥修正装置の除電方法。
3. 前記窒素は、試料にガスを吹き付けるためのガス導入系より導入し、前記α線は前記ガス導入系の出口付近のガスに向けて照射される請求項２記載の電子ビーム欠陥修正装置の除電方法。
4. 請求項２記載の電子ビーム欠陥修正装置の除電方法においてα線源がポロニウムであることを特徴とする電子ビーム欠陥修正装置の除電方法。
5. 前記窒素の電離は、軟X線を用いて行う請求項１記載の電子ビーム欠陥装置の除電方法。
6. 電子ビーム欠陥修正装置内に水蒸気を導入する工程と、
   前記導入した水蒸気を電離する工程と、
   前記電離した水蒸気を試料上の電子がチャージアップした部分に照射し除電する工程と、
   からなる電子ビーム欠陥修正装置の除電方法。
7. 前記水蒸気の電離は軟X線を用いて行う請求項６記載の電子ビーム欠陥修正装置の除電方法。
8. 試料上に窒素、又は水蒸気を吹き付けるためのガス導入系と、
   前記ガス導入系の出口付近に向けて前記窒素、又は水蒸気を電離させる放射線を照射する、放射線源を設けた電子ビーム欠陥修正装置。

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