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JP4223672B2 - 梁状の膜パターン形成方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体ウェハー等上に投影で所望パターンを形成させるために用いられるマスク、特に電子ビームのステンシルマスクの白欠陥を修正する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコンステンシルの白欠陥修正（欠落個所の補充加工）は従来から集束イオンビーム装置を用いたカーボン等のデポジション、すなわち、欠陥領域にガス銃からフェナントレンのような芳香属ガスを噴射すると共に、該領域にイオンビームを照射してカーボンのデポジションを施し欠陥を埋めている。図５に示したものは電子ビーム加工用のステンシル１で薄膜２上に設計パターンの開口３が開けられているもので、基本的に薄膜であるステンシルに機械的強度をもたせるために格子状の支柱４が裏張りされた構造となっている。ところが修正加工が図３に示すように溝状の開口部31に架橋を施す加工であったとした場合、従来の方法は図中破線で示されるように、両溝に亘る欠陥部分全体をイオンビーム照射領域SEとしてデポジションを実行するため、当初は溝部分にはカーボンが付着する基礎がないためにデポ層は形成されない。端部からカーボン付着が始まり付着したカーボンのデポ層の上に徐々に付着が進行しデポ層は厚み方向と中央方向への進出を重ねて成長していく。この様子を図４に示す。Ｂは上から見た図であり、溝開口部31にデポ層Ｄがブリッジに形成されているが、Ａの側面断面図にはそのデポ層Ｄの状態を時系列的に多層形態で表現してある。図中の下層D1が加工当初のデポ層であり上層（D2→D3→D4→D5→D6）になるほど時間が経過した加工時のデポ層Ｄである。中央部分が連結された時点ではデポ層Ｄは中央部では薄く両端部では厚い形態となっている。このことから明らかなように従来のブリッジ膜パターン形成方法は中央部分の厚みを確保しようとすると両端部分の厚みは更に厚くなってしまうという問題を抱えていた。フォトエッチングによる半導体リソグラフィーには光の波長限界があり、最近の超高密化が求められる半導体加工には電子ビーム投影リソグラフィーが好適である。この電子ビーム投影リソグラフィーの場合、ステンシルであるシリコン薄膜による電子の散乱能を一定範囲に収める必要がある。また長い架橋となると従来のデポジションではなかなか難しいし、無理して架橋が出来たとしても中央部分が連結された時点では両端部の厚みは大きなものとなって厚み差により電子の透過・散乱が不均一になってステンシルとして不適当なものになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、シリコンステンシルの白欠陥を集束イオンビームを用いたデポジションによって修正するものにおいて、欠陥端部も先の部分でも形成されるデポ層に厚さの差がでない修正方法を提供し、局部がむやみに厚くならない白欠陥を修正を実現すること、また、長い架橋を形成できる修正方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、試料の開口端部に集束イオンビーム装置を用いたデポジションによって梁状体を形成させるに際し、イオンビームの照射領域を開口端部から短冊状に狭く限定してデポジションを施し、照射領域を先端方向に順次シフトして薄いデポ層を成長させて梁状体を形成させ、その上で該薄いデポ層上に所望の厚みのデポ層を形成させる梁状の膜パターンを形成する方法を採用した。
【０００５】
【発明の実施の形態】
従来のデポジション方法では当初は溝部分にはカーボンが付着する基礎がないためにデポ層は形成されず、端部からカーボン付着が始まり付着したカーボンのデポ層の上に徐々に付着が進行しデポ層は厚み方向と中央方向への進出を重ねて成長していくことことに鑑み、本発明のブリッジ膜パターン形成方法は、無駄となる初期における開口部中央領域の加工は行わず照射領域を図３の一点鎖線で示したように開口端部近傍に限定して作業をするようにしたものである。そして短冊状の照射領域でデポジションを実行し徐々に照射領域を開口の中央に移しながらデポ層を中央方向に成長させてゆく。このとき重要なテクニックは図２に示すようにデポ層の先端側に傾斜面DSが形成されている時期に次の照射領域にシフトを行うことである。傾斜面DSが形成されるのは照射当初は照射領域の先端側は付着する基礎がないため端部から順に付着が進行することによる。しかし、一旦基礎ができるとその上にデポ層が形成されることになり、同じ領域への照射時間を長くとると図２のＡ中一点鎖線ｂで示したようにデポ層が単に厚くなるだけでなくこの傾斜面DSが消失し平坦なデポ面になってしまう。そのようにデポ層の成長先端側のエッジが立ってしまってから照射領域をシフトしてデポ層を形成すると、次の短冊デポ層は図２のＣに示したように上方と先端方向に階段状の膜が成長し、形成されてしまう。本発明ではデポ層の先端側が庇のように形成されている状態の時、傾斜面DS部分を重ねるようにして先端側に照射領域をシフトさせて次回のデポジションを実行する。第２回のときのデポ層は図２のＡに破線ａで示したようにやはり傾斜面DSをもって形成される。その状態に至った時点で更に先端側に照射領域をシフトし、順次デポ層を先端側に成長させていく。この方法による膜形成は図２のＢに示したように各短冊のデポ層は階段状にはならず下面の位置が一定の長い片持ち梁状体の形成が可能となる。真横に成長し薄膜厚さの１０倍以上のものまででき、しかもその厚さは一様でかつ平坦に形成できることを確認した。
【０００６】
【実施例１】
本発明による実施例を図１を参照しながら説明する。いま図３に示したような電子ビーム加工用のステンシルマスクのシリコン薄膜２に溝状の開口部31があって、そこに破線で示された従来の照射領域と同じようなブリッジを形成する加工を施す場合の例である。集束イオンビームの照射領域を図３において一点鎖線で示したような開口端部の短冊状の狭い領域に限定し、この領域周辺にはガス銃からフェナントレンガスを吹き付けて多数回ビーム走査する。すると図１中でD1で示されるようなデポ層がまず形成される。続いて集束イオンビームの照射領域をそのデポ層D1の傾斜面DSのみ重ねて中央方向にシフトする。このときデポ層D2がデポ層D1の中央側に延長して形成される。同様に順次中央側にデポ層D3を成長させ中央部近傍まで進出させる。続いて開口端部の反対側からやはり短冊状の狭い領域に限定し、この領域周辺にはガス銃からフェナントレンガスを吹き付けてビーム多数回走査する。そしてまずデポ層D4を形成させ、順次デポ層D5とD6とを形成する。すると開口部31の中央ではデポ層D3とD6の端部が照射領域の短冊幅内で対峙した形になっているので両端部にわたる照射領域を設定してデポ層D7を形成して架橋する。この状態が図１中Ａに示した状態である。この図からわかるように形成されたブリッジは薄い均一厚みであるので、必要に応じて所望の厚さとすべく再度のデポジションを実行する。その場合、集束イオンビームの照射領域はブリッジ全体に及ぶように設定して、図１のＢに側面図としてまた図４のＢに平面図として示したような仕上げデポ層を形成させる。所望の厚さに達した時点でデポジションを終了する。
【０００７】
【発明の効果】
本発明は試料の溝に集束イオンビーム装置を用いたデポジションによってブリッジを形成させる方法であって、イオンビームの照射領域を溝の両端部から短冊状に狭く限定してデポジションを施し、順次照射領域を中央方向にシフトして薄いデポ層を延長させ中央部で両端部からの該デポ層を結合させるブリッジ膜パターン形成方法を採用したので、幅の広い開口部にブリッジパターンを形成させることが可能である。しかも、薄いデポ層として横方向に成長させることができるので、ブリッジの端部も中央部も均一な厚さに形成できる。従って、この方法を電子ビームステッパのステンシルマスク等の白欠陥リペアに適用したとき、高精度が得られ、高品質のマスクとすることができる。
【０００８】
ブリッジ膜パターン形成方法において、照射領域を中央方向にシフトするタイミングはデポ層の中央側に傾斜面が形成されている時期に行うようにすることにより、中央側へのデポ層の成長を薄い厚みでより長くすることができる。
また、中央部で結合された薄いデポ層上に照射領域を広げてデポジションを実行することにより所望の厚みのデポ層を容易に形成させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるブリッジパターン形成形態を示す側面図で、Ａは短冊状にデポ層を形成した状態、Ｂはその上に所望の厚みの層を形成した状態を示す。
【図２】本発明においてデポ層を短冊状に成長させるステップを模式的に示す図で、Ａは本発明のデポ層成長原理を、Ｂは片持ち梁状体の成長を、Ｃは階段状のデポ層成長を説明する図である。
【図３】薄膜からなるステンシルマスクの開口部にブリッジパターンを形成する際の、集束イオンビーム照射領域を示す図である。
【図４】従来のブリッジパターン形成形態を示す図で、Ａはその側面図、Ｂはその平面図である。
【図５】本発明を適用するステンシルマスクの斜視図である。
【符号の説明】
１ ステンシルマスク D1〜D10 短冊状デポ層
２ 薄膜 SE 照射領域
３ 開口 SD 傾斜面
３１ 溝開口部
４ 支柱

Claims (3)

  1. 集束イオンビーム装置の集束イオンビームの照射領域を試料の端部から短冊状に狭く限定してデポジションを施し、順次照射領域を先端方向にシフトして薄いデポ層を延長させる片持ち梁状の膜パターン形成方法であって、前記照射領域を先端方向にシフトするタイミングはデポ層の先端側に傾斜面が形成されている時期に行う膜パターン形成方法。
  2. 集束イオンビーム装置の集束イオンビームの照射領域を試料の開口の両端部から短冊状に狭く限定してデポジションを施し、順次照射領域を先端方向にシフトして薄いデポ層を延長させ中央部で両端部からの該デポ層を結合させるブリッジ状の膜パターン形成方法であって、前記照射領域を先端方向にシフトするタイミングはデポ層の先端側に傾斜面が形成されている時期に行う膜パターン形成方法。
  3. 形成された薄いデポ層上に所望の厚みのデポ層を形成させる請求項１または２に記載の膜パターン形成方法。
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