試料加工方法及び装置
【課題】荷電粒子ビーム装置により、簡易なプロセスにより急峻なエッジの膜を形成する。
【解決手段】デポジション加工を行った際に形成されたハロー成分３３の形状から、当該ハロー成分３３を除去した時に急峻なエッジとなるような、加工目標のイオンビーム照射プロファイル（ドーズ分布）を得る。そして、エッチングを行う際のイオンビーム１照射当りのドーズ分布を用いて、加工の目標とするドーズ分布に近似するよう、イオンビームの照射位置及びドーズ分布を算出する。ガラス基板３４へエッチング用ガスを吹き付けながら、算出された照射位置及びドーズ分布に従ってイオンビームを照射し、エッチング加工を行う。これにより、ドーズ分布３５のようにイオンビームが照射され、デポジション膜３２に対し急峻なエッジが得られる。
【解決手段】デポジション加工を行った際に形成されたハロー成分３３の形状から、当該ハロー成分３３を除去した時に急峻なエッジとなるような、加工目標のイオンビーム照射プロファイル（ドーズ分布）を得る。そして、エッチングを行う際のイオンビーム１照射当りのドーズ分布を用いて、加工の目標とするドーズ分布に近似するよう、イオンビームの照射位置及びドーズ分布を算出する。ガラス基板３４へエッチング用ガスを吹き付けながら、算出された照射位置及びドーズ分布に従ってイオンビームを照射し、エッチング加工を行う。これにより、ドーズ分布３５のようにイオンビームが照射され、デポジション膜３２に対し急峻なエッジが得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子ビームを用いた試料加工方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、イオンビームや電子ビームなどの荷電粒子ビーム（以下、単に「ビーム」ともいう）を用いて試料の加工が行われている。照射されるビームには広がりあるため、例えば、デポジション加工を用いてフォトマスクの白欠陥修正を行う際には、ビームプロファイルのテール部分に起因して、エッジの外側に裾をひいたような薄い膜であるハロー成分が生じてしまう。ところが、近年、半導体デバイスなどの試料のパターンは微細化されてきており、このハロー成分が大きな問題となってきている。そこで、このハロー成分を、荷電粒子ビームアシストエッチングにより除去し、透過率を向上させる技術がある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１の技術では、ハロー成分や再付着成分の形状をＡＦＭ（Atomic Force Microscope：原子間力顕微鏡）などにより認識し、局所的なドーズコントロール（ビームの照射位置と、その照射位置に照射すべきビーム量のコントロール）によってハロー全体にビームを照射して除去加工を行っていた。
【特許文献１】特開２００４−２７９４６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、マスク露光時の露光照射ビームのフォーカス位置がずれた状態で露光したときの露光特性（デフォーカス特性）は、露光波長の短波長化に伴い、近年、要求が厳しくなっている。高いデフォーカス特性を得るためのマスクは、遮光部分であるパターン膜のエッジが急峻でなければならない。これよりマスク修正については、白欠陥修正の場合、単純にハロー成分を除去するだけではなく、エッジを急峻にしなければならない。しかし、上述するように、除去すべきハロー成分へビーム照射を行うだけでは、急峻なエッジを得ることはできない。また、従来の技術のように、ＡＦＭによりハロー成分や再付着成分の形状を認識して除去加工を行う方法では、加工を行うための荷電粒子ビーム装置とは異なる別の装置により加工対象部分の測定を行わなければならないため、プロセスが複雑になり、処理効率が悪くなってしまう。加えて、より微細なパターンの試料を加工する必要性も生じている。
【０００４】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、簡易なプロセスにより急峻なエッジの膜を試料に形成することができる試料加工方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、上記の課題を解決すべくなされたもので、荷電粒子ビームを用いて試料の加工を行う試料加工方法において、デポジション加工により形成した膜のハロー成分の形状に対応して前記ハロー成分をエッチングにより除去した時に急峻なエッジを形成するためのドーズ分布を得、このドーズ分布に従って当該膜に荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行う、ことを特徴とする試料加工方法である。
【０００６】
また、本発明は、荷電粒子ビームを用いて試料の加工を行う試料加工方法において、単独に形成した膜のハロー成分の形状に対応して急峻なエッジを形成するためのドーズ分布を得、このドーズ分布に従って当該膜に荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行う、ことを特徴とする試料加工方法である。
【０００７】
また、本発明は、上述する試料加工方法であって、エッチング加工領域の両端部分については、予め決められた両端部分加工用のドーズ分布に従って荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行い、加工領域の両端部分を挟んだ直線部分については、予め決められた直線部分加工用のドーズ分布を直線方向に繰り返したドーズ分布に従って荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行う、ことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、上述する試料加工方法であって、１照射当りの荷電粒子ビームのドーズ分布と、前記ハロー成分の形状とから、当該ハロー成分の形状に対応して急峻なエッジを形成するためのドーズ分布となるよう荷電粒子ビームの照射位置及び当該照射位置で照射すべきドーズ量を算出し、この算出した照射位置及びドーズ量に基づいて荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行う、ことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、上述する試料加工方法であって、前記ハロー成分の形状は、膜の形成を行ったときの荷電粒子ビームの照射位置及び当該照射位置におけるドーズ量から得ることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、荷電粒子ビームを用いて試料の加工を行う試料加工装置において、デポジション加工により形成した膜のハロー成分の形状に対応して急峻なエッジを形成するためのドーズ分布を得、このドーズ分布に従って当該膜に荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行うよう制御する走査制御手段、を有することを特徴とする試料加工装置である。
【００１１】
また、本発明は、荷電粒子ビームを用いて試料の加工を行う試料加工装置において、単独に形成した膜のハロー成分の形状に対応して急峻なエッジを形成するためのドーズ分布を得、このドーズ分布に従って当該膜に荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行うよう制御する走査制御手段、を有することを特徴とする試料加工装置である。
【００１２】
また、本発明は、上述する試料加工装置であって、両端部分加工用及び直線部分加工用のドーズ分布のデータを記憶する記憶手段をさらに有し、前記走査制御手段は、エッチング加工領域の両端部分については、前記記憶手段から読み出した両端部分加工用のドーズ分布に従って荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行い、加工領域の両端部分を挟んだ直線部分については、前記記憶手段から読み出した直線部分加工用のドーズ分布を直線方向に繰り返したドーズ分布に従って荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行うよう制御する、ことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、上述する試料加工装置であって、１照射当りの荷電粒子ビームのドーズ分布と、前記ハロー成分の形状とから、当該ハロー成分の形状に対応して急峻なエッジを形成するドーズ分布とするための荷電粒子ビームの照射位置及び当該照射位置で照射すべきドーズ量を算出する算出手段をさらに有する、ことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、加工領域を設定する工程と、設定した前記加工領域に対して実際に加工に用いる荷電粒子ビームの照射位置とドーズ量を設定する工程と、設定した前記実際に加工に用いる荷電粒子ビームの照射位置とドーズ量に従って荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行う工程とを有する試料加工方法において、前記実際に加工に用いる荷電粒子ビームの照射位置とドーズ量を設定する前記工程は、初期値として前記加工領域への予測ドーズ分布を設定し、前記予想ドーズ分布が加工目標のドーズ分布に近似するように逆変換して実際に加工に用いる荷電粒子ビームの照射位置とドーズ量を算出することを含むことを特徴とする試料加工方法である。
【００１５】
また、本発明は、加工領域を設定する手段と、設定した前記加工領域に対して実際に加工に用いる荷電粒子ビームの照射位置とドーズ量を設定する手段とを有し、設定した前記実際に加工に用いる荷電粒子ビームの照射位置とドーズ量に従って荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行う試料加工装置において、前記実際に加工に用いる荷電粒子ビームの照射位置とドーズ量を設定する前記手段には、初期値として前記加工領域への予測ドーズ分布を設定し、前記予想ドーズ分布が加工目標のドーズ分布に近似するように逆変換して実際に加工に用いる荷電粒子ビームの照射位置とドーズ量を算出する手段を有することを特徴とする試料加工装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、荷電粒子ビーム装置を用いた試料加工において、他の装置によるハロー成分の観察の必要がなく、また、簡易なプロセスにより効率よく、急峻なエッジの膜を得ることが可能となる。膜のエッジを急峻することにより、白欠陥修正した箇所も高いデフォーカス特性が得られるマスクを提供することができる。また、単独で膜を生成した場合も、膜の幅が小さくても急峻なエッジを持つ膜を生成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態による試料加工装置としての荷電粒子ビーム照射装置の全体構成図を示す。１はイオン源であってイオンビーム２を発する。３は走査電極であってＸ及びＹ電極からなり、イオンビーム２の試料であるマスク８上への照射スポットをＸＹ平面内で所定範囲にわたり走査するものである。４は対物レンズであってイオンビーム２のスポットを被照射物であるマスク８の表面に結像させる。５はガス銃であってマスク８の白色欠陥部位を修正する場合はデポジションガスである有機化合物蒸気６を吹き付け、同時にイオンビーム２を白色欠陥部位に限定的に走査しながら照射し、遮光性の膜をつけ白色欠陥を修正する。
【００１９】
また、黒色欠陥部位の修正においてはガス銃１５からエッチング用ガスを不要付着部に吹き付け、同時にイオンビーム２を限定的に照射し、エッチング除去を行い修正する。９はＸＹステージであってマスク８を載置してＸまたはＹ方向に移動する。１０は検出器であってマスク８の表面からイオンビーム２の照射により発生した二次荷電粒子７の強度を検出する。この二次荷電粒子強度の平面分布はマスク８の上に形成されているパターンに対応している。１１は、Ａ／Ｄ変換器であって二次荷電粒子強度というアナログ量をデジタルデータに変換する。このデジタルデータはコンピュータ１３に取り込まれて、マスク８のパターン画像が拡大再生され、ディスプレイ１４に表示される。１２は走査回路であってコンピュータ１３よりイオンビーム照射条件を受け取り、走査電極３の制御をする。
【００２０】
図２は、図１に示すコンピュータ１３の内部構成を示すブロック図であり、本発明と関係する機能ブロックのみ抽出して示してある。
制御手段２１は、ＣＰＵ（central processing unit）及び各種メモリから構成され、各部の制御や、データの一時的な格納や、データの転送等を行う。画像形成手段２２は、検出器１０により検出された二次荷電粒子７の強度を基に、マスク８の試料パターンの画像を形成する。出力手段２３は、ディスプレイ１４に画像を表示させる。入力手段２４は、キーボードやマウスなどであり、操作者が入力した情報を取得するための機能を有する。記憶手段２５は、各種データを記憶する。算出手段２６は、イオンビーム２のビーム照射位置と、その照射位置におけるビーム照射量を算出する。走査制御手段２７は、算出手段２６が算出したビーム照射位置及びビーム照射量に従って、走査回路１２を制御する。なお、加工及び観察の際、イオンビーム２は、ピクセルと呼ばれる単位領域毎に照射される。
【００２１】
本実施の形態においては、白欠陥修正により、欠陥部分にデポジション加工をした後、加工形状のドーズ依存性に関するデータに基づいて、エッジを急峻にするためのエッチング加工を実施する。ここで、加工形状のドーズ依存性に関するデータとは、デポジション膜のハローの形状に対して、急峻なエッジが得られるようエッチング加工をするためのドーズ分布（ドーズプロファイル）のデータである。なお、ドーズ分布とは、イオンビームのドーズ量の分布を示し、ドーズ量とは、イオンビームの電流量と照射時間の積で決まるイオンビームの照射量である。
【００２２】
図３は本実施形態によるエッチング加工について説明するための図である。図３（ａ）は、エッチング加工前のマスク８の断面図であり、ガラス基板３４上に形成された遮光膜３１に対して白欠陥修正を行うことによりデポジション膜３２が形成され、このデポジション膜３２には、裾をひいたような薄い膜であるハロー成分３３がエッジの外側部分に形成されている。図３（ｂ）は、ハロー成分３３の形状に対応し、エッジの形状を急峻にするためにエッチング加工の際に照射されるイオンビーム２のプロファイルを示すドーズ分布３５を示す図である。図３（ｃ）は、図３（ａ）に示すマスク８に対して、図３（ｂ）に示すドーズ分布５に従ってイオンビーム２を照射してエッチング加工された結果のマスク８の断面図を示す。図３（ｃ）では、ハロー成分３３が除去され、エッジが急峻になっている。つまり、図３（ｂ）は、ハロー成分３３をエッチングにより除去した時に、急峻なエッジを形成するためのドーズ分布である。
【００２３】
本実施形態は、ビームの幅が２０ｎｍ程度、膜の厚み（ガラス基板３４から遮光膜３１の高さ）が７０〜１００ｎｍ程度、膜の幅（遮光膜３１の幅）が１５０ｎｍ〜２５０ｎｍ程度とする。このような場合でも、ビームの幅より一桁小さい数ｎｍの精度で加工を行うことができる。
【００２４】
また、本実施形態は、図４に示すように、単独に形成した遮光膜４１にも適用される。イオンビーム２は広がりを持つため、膜の厚みを７０〜１００ｎｍ程度として単独に遮光膜４１を生成した場合、形成される膜の幅は１２０ｎｍ程度となってしまう。そこで、単独に形成した遮光膜４１の両エッジのハロー成分４３を、図３と同様の方法により除去することにより、幅５０〜６０ｎｍ程度の遮光膜４１に加工することが可能である。以下では、白欠陥修正によりデポジション膜３２及びハロー成分３３が形成された場合を例として記載するが、単独に形成した遮光膜のハロー成分のエッチング加工についても同様に行うことができる。
【００２５】
次に、本実施の形態によるエッチング加工手順について説明する。
まず、荷電粒子ビーム装置により、マスク８に対してデポジション加工を行う。具体的には、遮光膜３１のデポジション加工領域に、ガス銃５から有機化合物蒸気６を吹き付ける。有機化合物蒸気６はガラス基板３４に吹き付けられて付着し、ある時間その付着位置に留まった後に蒸発する。そのため、照射するイオンビーム２が走査する間に適当量の有機化合物蒸気６が供給され、次の走査時にはこの供給された有機化合物蒸気６がポリマー化または炭化する。このようにしてデポジション膜３２が堆積するように成長する。
【００２６】
コンピュータ１３の算出手段２６は、デポジション加工において照射するイオンビーム２の照射位置及びドーズ量、ならびに、有機化合物蒸気６の量から、ガラス基板３４上に形成されたハロー成分３３の形状を算出する。さらに、算出手段２６は、この算出したハロー成分３３の形状からエッジを急峻とするための加工目標とするイオンビーム２の照射プロファイル（ドーズ分布）を得る。そして、エッチング加工を行う際のイオンビーム２の１照射当りのドーズ分布のデータを記憶手段２５から読み出し、この読み出した１照射あたりのドーズ分布を用いて、加工の目標とするドーズ分布に近似するように、実際の加工に用いるイオンビーム２の照射位置及びドーズ量を算出する。走査制御手段２７は、算出手段２６の算出した照射位置及びドーズ量に従ったドーズコントロールを行いながら、ガラス基板３４上へガス銃１５からエッチング用ガスを吹き付け、イオンビーム２を照射するよう制御する。
【００２７】
次に、算出手段２６が、加工目標のドーズ分布に近似するように、実際の加工に用いるイオンビーム２の照射位置及びドーズ量を算出する方法について以下に示す。
図５は、ドーズ分布を説明するための図である。
イオンビーム２は、ピクセルと呼ばれる加工の単位領域毎に照射される。しかし、イオンビーム２は広がって照射されるため、あるピクセル内を照射中心としてイオンビーム２を照射した場合も、その照射の影響は周辺のピクセルに及ぶ。このときのイオンビーム２の照射中心から距離ｒの箇所におけるドーズ量は、関数ｆ（ｒ）で示される。この関数ｆ（ｒ）は、例えば、ガウシアン分布として近似することもできるが、実際にイオンビーム２を照射したときの測定結果から得てもよい。以下、縦ｉ番目、横ｊ番目のピクセルをＰｉ，ｊとし、このピクセルＰｉ，ｊにおけるイオンビーム２の照射中心からの距離をｒｉ，ｊとした場合、加工領域内のある箇所におけるドーズ量は、ビーム照射を行った全てのピクセルＰｉ，ｊについてのｆ（ｒｉ，ｊ）の総和として示される。
【００２８】
例えば、簡単のため、ピクセルＰｉ，ｊを照射中心としてドーズ量Ｄｉ，ｊのイオンビーム２を１回照射した場合、ピクセルＰｉ，ｊにはドーズ量Ｄｉ，ｊのａ％が、上下左右に隣接するピクセルＰ（ｉ−１），ｊ、Ｐｉ，（ｊ−１）、Ｐｉ，（ｊ＋１）、Ｐ（ｉ＋１），ｊそれぞれにはドーズ量Ｄｉ，ｊのｂ％が、斜めに隣接するピクセルＰ（ｉ−１），（ｊ−１）、Ｐ（ｉ＋１），（ｊ−１）、Ｐ（ｉ−１），（ｊ＋１）、Ｐ（ｉ＋１），（ｊ＋１）それぞれにはドーズ量Ｄｉ，ｊのｃ％が照射されるとする。この場合、ピクセルＰ２，２のドーズ量は、（ドーズ量Ｄ２，２のａ％）＋（ドーズ量Ｄ１，２のｂ％）＋（ドーズ量Ｄ２，１のｂ％）＋（ドーズ量Ｄ２，３のｂ％）＋（ドーズ量Ｄ３，２のｂ％）＋（ドーズ量Ｄ１，１のｃ％）＋（ドーズ量Ｄ１，３のｃ％）＋（ドーズ量Ｄ３，１のｃ％）＋（ドーズ量Ｄ３，３のｃ％）となる。
【００２９】
上述するように、加工領域内の全てのピクセルそれぞれについてドーズ量を算出することにより、加工領域全体のドーズ分布を得ることができる。ドーズ量とデポジション膜の生成量との相関関係は既知であるため、算出手段２６は、デポジション加工時のイオンビーム２の照射位置及びドーズ量からドーズ分布を算出し、この算出したドーズ分布、及び、ドーズ量とデポジション膜の生成量との相関関係からハロー成分３３の形状を得ることができる。また、ドーズ量とハロー成分（デポジション膜）の除去量との相関関係も既知であるため、算出手段２６は、ハロー成分３３の形状、及び、ドーズ量とハロー成分（デポジション膜）の除去量との相関関係から、ハロー成分３３を除去するための加工目標となるドーズ分布を得ることができる。なお、ドーズ量とデポジション膜の生成量との相関関係、及び、ドーズ量とハロー成分（デポジション膜）の除去量との相関関係は、記憶手段２５内に予め記憶されているものとする。
【００３０】
図６は、加工目標のドーズ分布に近似するように、逆変換により実際の加工に用いるイオンビーム２の照射位置及びドーズ量を算出する方法を説明するための図である。
算出手段２６は、上述の方法によりハロー成分３３の形状から加工目標のドーズ分布を算出する。ここでは、簡単のため、加工領域をｉ列目のピクセルのみであるものとして説明する。各ピクセルＰｉ，ｊの加工目標ドーズ量をＥｉ，ｊとすると、エッジが含まれる部分に対応したピクセルＰｉ，２より遮光膜３１側のピクセルＰｉ，１の加工目標ドーズ量Ｅｉ，１は０となっている。なお、ピクセルＰｉ，ｊを照射中心としてドーズ量Ｄｉ，ｊのイオンビーム２を照射した場合、照射中心となったピクセルＰｉ，ｊにはａ％、隣接するピクセルＰｉ，（ｊ−１）、Ｐｉ，（ｊ＋１）にはｂ％が照射されるものとする。
【００３１】
算出手段２６は、各ピクセルＰｉ，ｊを照射中心として照射すべきドーズ量Ｄｉ，ｊの初期値を決定する。例えば、加工目標ドーズ量が０以外のピクセルＰｉ，２、Ｐｉ，３、Ｐｉ，４を照射中心として、それぞれドーズ量Ｄｉ，２、Ｄｉ，３、Ｄｉ，４のイオンビーム２を照射するものとし、ドーズ量Ｄｉ，ｊ×ａ％＝加工目標ドーズ量Ｅｉ，ｊとなるよう初期値を決定する。そして、この仮定したドーズ量にて照射を行った場合の予想ドーズ分布を算出する。この予想ドーズ分布を構成する各ピクセルＰｉ，ｊのドーズ量を予想ドーズ量Ｅ'ｉ，ｊとする。同図においては、ピクセルＰｉ，１の予想ドーズ量Ｅ'ｉ，１は、ドーズ量Ｄｉ，２のａ％となり、ピクセルＰｉ，１の予想ドーズ量Ｅ'ｉ，２は、（ドーズ量Ｄｉ，２のａ％）＋（ドーズ量Ｄｉ，３のｂ％）となる。また、ピクセルＰｉ，３の予想ドーズ量Ｅ'ｉ，３は、（ドーズ量Ｄｉ，２のｂ％）＋（ドーズ量Ｄｉ，３のａ％）＋（ドーズ量Ｄｉ，４のｂ％）となる。
【００３２】
このように算出した予想ドーズ分布と、加工目標のドーズ分布とをピクセル毎に比較し、所定より差分の大きなピクセルを特定する。そして、特定したピクセルを照射中心として照射すべきドーズ量を、当該ピクセルの予想ドーズ量が加工目標のドーズ量より大きければ、現在仮定しているドーズ量をより小さな値とし、小さければ現在仮定しているドーズ量をより大きな値として、各ピクセルＰｉ，ｊを照射中心として照射すべきドーズ量Ｄｉ，ｊを変化させ、再び予想ドーズ分布を算出する。
【００３３】
上記で説明したように、イオンビーム２は広がりがあるため、加工目標のドーズ分布と予想ドーズ分布とは一致しない。算出手段２６は、上記の計算を所定時間、所定回数、あるいは、加工目標のドーズ分布と予想ドーズ分布とが近似していると判定される所定の条件を満たすまで繰り返し、各ピクセルを照射中心にして照射すべきドーズ量を決定する。このときの予想ドーズ分布は、実際の加工で照射されるイオンビーム２のドーズ分布となる。走査制御手段２７は、算出手段２６により算出された、各ピクセルを中心に照射すべきドーズ量に従ってイオンビーム２を照射し、エッチング加工を行う。
複数の列に加工領域が及ぶ場合も、同様の処理手順により、どのピクセルを中心に、どれだけのドーズ量のイオンビーム２を照射すべきかを求めることができる。
【００３４】
上記によれば、遮光膜３１側のエッジを含むピクセルＰｉ，２に隣接したピクセルＰｉ，１については、加工目標のドーズ量Ｅｉ，１を０として逆変換を行うが、エッジ位置より内側のピクセルＰｉ，１のドーズ量Ｅ'ｉ，１は０にはならず、エッジよりも内側となるデポジション膜３２まで加工が及ぶことになる。また、ハロー成分３３の外側となるピクセルＰｉ，５についても、加工目標のドーズ量Ｅｉ，５を０として逆変換を行うが、予想ドーズ量Ｅ'ｉ，５は０にはならない場合もある。しかし、ガラス基板３４自体に加工を及ぼすドーズ量は、ハロー成分を加工するためのドーズ量に比べて大きいため、ガラス基板３４上にイオンビーム２が照射されてしまうことによる影響は少ない。
【００３５】
なお、加工目標のドーズ分布に近似するドーズ分布とするためのイオンビーム２の照射位置及びドーズ量を得る上述した逆変換の動作手順は一例であり、任意の逆変換の演算方法を用いることが可能である。
【００３６】
＜第２の実施形態＞
次に第２の実施形態について説明する。この実施形態は、遮光膜の幅が０．２ミクロン程度であり、単純な形状の膜に対してエッチング加工を行う場合に好適である。荷電修理ビーム装置の構成は、第１の実施形態と同様である。
図７は、第２の実施の形態によるエッチング加工について説明するための図である。同図において、記憶手段２５は、デポジション加工を行った両端部分の照射パターンＡ，Ｂ、及び、その両端部分挟んだ直線部分に適用される照射パターンＣの情報を記憶している。この照射パターンとは、エッジの位置に対して、急峻なエッジを得るために目的とするドーズ分布となるために、どの位置のピクセルを照射中心にしてどれだけのドーズ量のイオンビーム２を照射すべきかを示すものである。この照射パターンＡ，Ｂ，Ｃは、上述した第１の実施形態に記載した方法により求めた照射パターンから得ることができる。
【００３７】
算出手段２６は、加工領域を特定し、この加工領域の両端部分については、記憶手段２５から読み出した照射パターンＡ，Ｂに従った照射パターンを使用し、両端部分を除いた直線部分については、記憶手段２５から読み出した照射パターンＣを、直線部分の長さに対応した分だけ繰り返した照射パターンを使用して、加工領域全体における照射パターンを生成する。走査制御手段２７は、算出手段２６が生成した照射パターンに従ってイオンビーム２を照射してエッチング加工を行う。これにより、処理負荷をかけることなく、迅速かつ簡易にエッチング加工を行うことが可能となる。
【００３８】
なお、上記実施の形態においては、荷電粒子ビーム装置は、イオンビームを照射する装置としているが、電子ビームを照射する装置などであってもよい。
【００３９】
なお、上述のコンピュータ１３は、内部にコンピュータシステムを有している。そして、コンピュータ１３の画像形成手段２２、算出手段２６、及び、走査制御手段２７の動作の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータシステムが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでいうコンピュータシステムとは、各種メモリやＯＳ、周辺機器等のハードウェアを含むものである。
【００４０】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】第１の実施形態による荷電粒子ビーム装置の全体構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態によるコンピュータの構成を示すブロック図。
【図３】第１の実施形態によるエッチング加工について説明するための図。
【図４】第１の実施形態が適用される膜について説明するための図。
【図５】ドーズ分布について説明するための図。
【図６】第１の実施形態によるイオンビーム照射位置及びドーズ量を算出する方法を説明するための図。
【図７】第２の実施形態によるエッチング加工について説明するための図。
【符号の説明】
【００４２】
１…イオン源、 ２…イオンビーム、 ３…走査電極、 ４…対物レンズ、 ５、１５…ガス銃、 ６…有機化合物蒸気、 ７…二次荷電粒子、 ８…マスク、 ９…ＸＹステージ、 １０…検出器、 １１…Ａ／Ｄ変換器、 １２…走査回路、 １３…コンピュータ、 １４…ディスプレイ、 ２１…制御手段、 ２２…画像形成手段、 ２３…出力手段、 ２４…入力手段、 ２５…記憶手段、 ２６…算出手段、 ２７…走査制御手段、 ３１、４１…遮光膜、 ３２…デポジション膜、 ３３、４３…ハロー成分、 ３４…ガラス基板、 ３５…ドーズ分布
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子ビームを用いた試料加工方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、イオンビームや電子ビームなどの荷電粒子ビーム（以下、単に「ビーム」ともいう）を用いて試料の加工が行われている。照射されるビームには広がりあるため、例えば、デポジション加工を用いてフォトマスクの白欠陥修正を行う際には、ビームプロファイルのテール部分に起因して、エッジの外側に裾をひいたような薄い膜であるハロー成分が生じてしまう。ところが、近年、半導体デバイスなどの試料のパターンは微細化されてきており、このハロー成分が大きな問題となってきている。そこで、このハロー成分を、荷電粒子ビームアシストエッチングにより除去し、透過率を向上させる技術がある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１の技術では、ハロー成分や再付着成分の形状をＡＦＭ（Atomic Force Microscope：原子間力顕微鏡）などにより認識し、局所的なドーズコントロール（ビームの照射位置と、その照射位置に照射すべきビーム量のコントロール）によってハロー全体にビームを照射して除去加工を行っていた。
【特許文献１】特開２００４−２７９４６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、マスク露光時の露光照射ビームのフォーカス位置がずれた状態で露光したときの露光特性（デフォーカス特性）は、露光波長の短波長化に伴い、近年、要求が厳しくなっている。高いデフォーカス特性を得るためのマスクは、遮光部分であるパターン膜のエッジが急峻でなければならない。これよりマスク修正については、白欠陥修正の場合、単純にハロー成分を除去するだけではなく、エッジを急峻にしなければならない。しかし、上述するように、除去すべきハロー成分へビーム照射を行うだけでは、急峻なエッジを得ることはできない。また、従来の技術のように、ＡＦＭによりハロー成分や再付着成分の形状を認識して除去加工を行う方法では、加工を行うための荷電粒子ビーム装置とは異なる別の装置により加工対象部分の測定を行わなければならないため、プロセスが複雑になり、処理効率が悪くなってしまう。加えて、より微細なパターンの試料を加工する必要性も生じている。
【０００４】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、簡易なプロセスにより急峻なエッジの膜を試料に形成することができる試料加工方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、上記の課題を解決すべくなされたもので、荷電粒子ビームを用いて試料の加工を行う試料加工方法において、デポジション加工により形成した膜のハロー成分の形状に対応して前記ハロー成分をエッチングにより除去した時に急峻なエッジを形成するためのドーズ分布を得、このドーズ分布に従って当該膜に荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行う、ことを特徴とする試料加工方法である。
【０００６】
また、本発明は、荷電粒子ビームを用いて試料の加工を行う試料加工方法において、単独に形成した膜のハロー成分の形状に対応して急峻なエッジを形成するためのドーズ分布を得、このドーズ分布に従って当該膜に荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行う、ことを特徴とする試料加工方法である。
【０００７】
また、本発明は、上述する試料加工方法であって、エッチング加工領域の両端部分については、予め決められた両端部分加工用のドーズ分布に従って荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行い、加工領域の両端部分を挟んだ直線部分については、予め決められた直線部分加工用のドーズ分布を直線方向に繰り返したドーズ分布に従って荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行う、ことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、上述する試料加工方法であって、１照射当りの荷電粒子ビームのドーズ分布と、前記ハロー成分の形状とから、当該ハロー成分の形状に対応して急峻なエッジを形成するためのドーズ分布となるよう荷電粒子ビームの照射位置及び当該照射位置で照射すべきドーズ量を算出し、この算出した照射位置及びドーズ量に基づいて荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行う、ことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、上述する試料加工方法であって、前記ハロー成分の形状は、膜の形成を行ったときの荷電粒子ビームの照射位置及び当該照射位置におけるドーズ量から得ることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、荷電粒子ビームを用いて試料の加工を行う試料加工装置において、デポジション加工により形成した膜のハロー成分の形状に対応して急峻なエッジを形成するためのドーズ分布を得、このドーズ分布に従って当該膜に荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行うよう制御する走査制御手段、を有することを特徴とする試料加工装置である。
【００１１】
また、本発明は、荷電粒子ビームを用いて試料の加工を行う試料加工装置において、単独に形成した膜のハロー成分の形状に対応して急峻なエッジを形成するためのドーズ分布を得、このドーズ分布に従って当該膜に荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行うよう制御する走査制御手段、を有することを特徴とする試料加工装置である。
【００１２】
また、本発明は、上述する試料加工装置であって、両端部分加工用及び直線部分加工用のドーズ分布のデータを記憶する記憶手段をさらに有し、前記走査制御手段は、エッチング加工領域の両端部分については、前記記憶手段から読み出した両端部分加工用のドーズ分布に従って荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行い、加工領域の両端部分を挟んだ直線部分については、前記記憶手段から読み出した直線部分加工用のドーズ分布を直線方向に繰り返したドーズ分布に従って荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行うよう制御する、ことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、上述する試料加工装置であって、１照射当りの荷電粒子ビームのドーズ分布と、前記ハロー成分の形状とから、当該ハロー成分の形状に対応して急峻なエッジを形成するドーズ分布とするための荷電粒子ビームの照射位置及び当該照射位置で照射すべきドーズ量を算出する算出手段をさらに有する、ことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、加工領域を設定する工程と、設定した前記加工領域に対して実際に加工に用いる荷電粒子ビームの照射位置とドーズ量を設定する工程と、設定した前記実際に加工に用いる荷電粒子ビームの照射位置とドーズ量に従って荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行う工程とを有する試料加工方法において、前記実際に加工に用いる荷電粒子ビームの照射位置とドーズ量を設定する前記工程は、初期値として前記加工領域への予測ドーズ分布を設定し、前記予想ドーズ分布が加工目標のドーズ分布に近似するように逆変換して実際に加工に用いる荷電粒子ビームの照射位置とドーズ量を算出することを含むことを特徴とする試料加工方法である。
【００１５】
また、本発明は、加工領域を設定する手段と、設定した前記加工領域に対して実際に加工に用いる荷電粒子ビームの照射位置とドーズ量を設定する手段とを有し、設定した前記実際に加工に用いる荷電粒子ビームの照射位置とドーズ量に従って荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行う試料加工装置において、前記実際に加工に用いる荷電粒子ビームの照射位置とドーズ量を設定する前記手段には、初期値として前記加工領域への予測ドーズ分布を設定し、前記予想ドーズ分布が加工目標のドーズ分布に近似するように逆変換して実際に加工に用いる荷電粒子ビームの照射位置とドーズ量を算出する手段を有することを特徴とする試料加工装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、荷電粒子ビーム装置を用いた試料加工において、他の装置によるハロー成分の観察の必要がなく、また、簡易なプロセスにより効率よく、急峻なエッジの膜を得ることが可能となる。膜のエッジを急峻することにより、白欠陥修正した箇所も高いデフォーカス特性が得られるマスクを提供することができる。また、単独で膜を生成した場合も、膜の幅が小さくても急峻なエッジを持つ膜を生成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態による試料加工装置としての荷電粒子ビーム照射装置の全体構成図を示す。１はイオン源であってイオンビーム２を発する。３は走査電極であってＸ及びＹ電極からなり、イオンビーム２の試料であるマスク８上への照射スポットをＸＹ平面内で所定範囲にわたり走査するものである。４は対物レンズであってイオンビーム２のスポットを被照射物であるマスク８の表面に結像させる。５はガス銃であってマスク８の白色欠陥部位を修正する場合はデポジションガスである有機化合物蒸気６を吹き付け、同時にイオンビーム２を白色欠陥部位に限定的に走査しながら照射し、遮光性の膜をつけ白色欠陥を修正する。
【００１９】
また、黒色欠陥部位の修正においてはガス銃１５からエッチング用ガスを不要付着部に吹き付け、同時にイオンビーム２を限定的に照射し、エッチング除去を行い修正する。９はＸＹステージであってマスク８を載置してＸまたはＹ方向に移動する。１０は検出器であってマスク８の表面からイオンビーム２の照射により発生した二次荷電粒子７の強度を検出する。この二次荷電粒子強度の平面分布はマスク８の上に形成されているパターンに対応している。１１は、Ａ／Ｄ変換器であって二次荷電粒子強度というアナログ量をデジタルデータに変換する。このデジタルデータはコンピュータ１３に取り込まれて、マスク８のパターン画像が拡大再生され、ディスプレイ１４に表示される。１２は走査回路であってコンピュータ１３よりイオンビーム照射条件を受け取り、走査電極３の制御をする。
【００２０】
図２は、図１に示すコンピュータ１３の内部構成を示すブロック図であり、本発明と関係する機能ブロックのみ抽出して示してある。
制御手段２１は、ＣＰＵ（central processing unit）及び各種メモリから構成され、各部の制御や、データの一時的な格納や、データの転送等を行う。画像形成手段２２は、検出器１０により検出された二次荷電粒子７の強度を基に、マスク８の試料パターンの画像を形成する。出力手段２３は、ディスプレイ１４に画像を表示させる。入力手段２４は、キーボードやマウスなどであり、操作者が入力した情報を取得するための機能を有する。記憶手段２５は、各種データを記憶する。算出手段２６は、イオンビーム２のビーム照射位置と、その照射位置におけるビーム照射量を算出する。走査制御手段２７は、算出手段２６が算出したビーム照射位置及びビーム照射量に従って、走査回路１２を制御する。なお、加工及び観察の際、イオンビーム２は、ピクセルと呼ばれる単位領域毎に照射される。
【００２１】
本実施の形態においては、白欠陥修正により、欠陥部分にデポジション加工をした後、加工形状のドーズ依存性に関するデータに基づいて、エッジを急峻にするためのエッチング加工を実施する。ここで、加工形状のドーズ依存性に関するデータとは、デポジション膜のハローの形状に対して、急峻なエッジが得られるようエッチング加工をするためのドーズ分布（ドーズプロファイル）のデータである。なお、ドーズ分布とは、イオンビームのドーズ量の分布を示し、ドーズ量とは、イオンビームの電流量と照射時間の積で決まるイオンビームの照射量である。
【００２２】
図３は本実施形態によるエッチング加工について説明するための図である。図３（ａ）は、エッチング加工前のマスク８の断面図であり、ガラス基板３４上に形成された遮光膜３１に対して白欠陥修正を行うことによりデポジション膜３２が形成され、このデポジション膜３２には、裾をひいたような薄い膜であるハロー成分３３がエッジの外側部分に形成されている。図３（ｂ）は、ハロー成分３３の形状に対応し、エッジの形状を急峻にするためにエッチング加工の際に照射されるイオンビーム２のプロファイルを示すドーズ分布３５を示す図である。図３（ｃ）は、図３（ａ）に示すマスク８に対して、図３（ｂ）に示すドーズ分布５に従ってイオンビーム２を照射してエッチング加工された結果のマスク８の断面図を示す。図３（ｃ）では、ハロー成分３３が除去され、エッジが急峻になっている。つまり、図３（ｂ）は、ハロー成分３３をエッチングにより除去した時に、急峻なエッジを形成するためのドーズ分布である。
【００２３】
本実施形態は、ビームの幅が２０ｎｍ程度、膜の厚み（ガラス基板３４から遮光膜３１の高さ）が７０〜１００ｎｍ程度、膜の幅（遮光膜３１の幅）が１５０ｎｍ〜２５０ｎｍ程度とする。このような場合でも、ビームの幅より一桁小さい数ｎｍの精度で加工を行うことができる。
【００２４】
また、本実施形態は、図４に示すように、単独に形成した遮光膜４１にも適用される。イオンビーム２は広がりを持つため、膜の厚みを７０〜１００ｎｍ程度として単独に遮光膜４１を生成した場合、形成される膜の幅は１２０ｎｍ程度となってしまう。そこで、単独に形成した遮光膜４１の両エッジのハロー成分４３を、図３と同様の方法により除去することにより、幅５０〜６０ｎｍ程度の遮光膜４１に加工することが可能である。以下では、白欠陥修正によりデポジション膜３２及びハロー成分３３が形成された場合を例として記載するが、単独に形成した遮光膜のハロー成分のエッチング加工についても同様に行うことができる。
【００２５】
次に、本実施の形態によるエッチング加工手順について説明する。
まず、荷電粒子ビーム装置により、マスク８に対してデポジション加工を行う。具体的には、遮光膜３１のデポジション加工領域に、ガス銃５から有機化合物蒸気６を吹き付ける。有機化合物蒸気６はガラス基板３４に吹き付けられて付着し、ある時間その付着位置に留まった後に蒸発する。そのため、照射するイオンビーム２が走査する間に適当量の有機化合物蒸気６が供給され、次の走査時にはこの供給された有機化合物蒸気６がポリマー化または炭化する。このようにしてデポジション膜３２が堆積するように成長する。
【００２６】
コンピュータ１３の算出手段２６は、デポジション加工において照射するイオンビーム２の照射位置及びドーズ量、ならびに、有機化合物蒸気６の量から、ガラス基板３４上に形成されたハロー成分３３の形状を算出する。さらに、算出手段２６は、この算出したハロー成分３３の形状からエッジを急峻とするための加工目標とするイオンビーム２の照射プロファイル（ドーズ分布）を得る。そして、エッチング加工を行う際のイオンビーム２の１照射当りのドーズ分布のデータを記憶手段２５から読み出し、この読み出した１照射あたりのドーズ分布を用いて、加工の目標とするドーズ分布に近似するように、実際の加工に用いるイオンビーム２の照射位置及びドーズ量を算出する。走査制御手段２７は、算出手段２６の算出した照射位置及びドーズ量に従ったドーズコントロールを行いながら、ガラス基板３４上へガス銃１５からエッチング用ガスを吹き付け、イオンビーム２を照射するよう制御する。
【００２７】
次に、算出手段２６が、加工目標のドーズ分布に近似するように、実際の加工に用いるイオンビーム２の照射位置及びドーズ量を算出する方法について以下に示す。
図５は、ドーズ分布を説明するための図である。
イオンビーム２は、ピクセルと呼ばれる加工の単位領域毎に照射される。しかし、イオンビーム２は広がって照射されるため、あるピクセル内を照射中心としてイオンビーム２を照射した場合も、その照射の影響は周辺のピクセルに及ぶ。このときのイオンビーム２の照射中心から距離ｒの箇所におけるドーズ量は、関数ｆ（ｒ）で示される。この関数ｆ（ｒ）は、例えば、ガウシアン分布として近似することもできるが、実際にイオンビーム２を照射したときの測定結果から得てもよい。以下、縦ｉ番目、横ｊ番目のピクセルをＰｉ，ｊとし、このピクセルＰｉ，ｊにおけるイオンビーム２の照射中心からの距離をｒｉ，ｊとした場合、加工領域内のある箇所におけるドーズ量は、ビーム照射を行った全てのピクセルＰｉ，ｊについてのｆ（ｒｉ，ｊ）の総和として示される。
【００２８】
例えば、簡単のため、ピクセルＰｉ，ｊを照射中心としてドーズ量Ｄｉ，ｊのイオンビーム２を１回照射した場合、ピクセルＰｉ，ｊにはドーズ量Ｄｉ，ｊのａ％が、上下左右に隣接するピクセルＰ（ｉ−１），ｊ、Ｐｉ，（ｊ−１）、Ｐｉ，（ｊ＋１）、Ｐ（ｉ＋１），ｊそれぞれにはドーズ量Ｄｉ，ｊのｂ％が、斜めに隣接するピクセルＰ（ｉ−１），（ｊ−１）、Ｐ（ｉ＋１），（ｊ−１）、Ｐ（ｉ−１），（ｊ＋１）、Ｐ（ｉ＋１），（ｊ＋１）それぞれにはドーズ量Ｄｉ，ｊのｃ％が照射されるとする。この場合、ピクセルＰ２，２のドーズ量は、（ドーズ量Ｄ２，２のａ％）＋（ドーズ量Ｄ１，２のｂ％）＋（ドーズ量Ｄ２，１のｂ％）＋（ドーズ量Ｄ２，３のｂ％）＋（ドーズ量Ｄ３，２のｂ％）＋（ドーズ量Ｄ１，１のｃ％）＋（ドーズ量Ｄ１，３のｃ％）＋（ドーズ量Ｄ３，１のｃ％）＋（ドーズ量Ｄ３，３のｃ％）となる。
【００２９】
上述するように、加工領域内の全てのピクセルそれぞれについてドーズ量を算出することにより、加工領域全体のドーズ分布を得ることができる。ドーズ量とデポジション膜の生成量との相関関係は既知であるため、算出手段２６は、デポジション加工時のイオンビーム２の照射位置及びドーズ量からドーズ分布を算出し、この算出したドーズ分布、及び、ドーズ量とデポジション膜の生成量との相関関係からハロー成分３３の形状を得ることができる。また、ドーズ量とハロー成分（デポジション膜）の除去量との相関関係も既知であるため、算出手段２６は、ハロー成分３３の形状、及び、ドーズ量とハロー成分（デポジション膜）の除去量との相関関係から、ハロー成分３３を除去するための加工目標となるドーズ分布を得ることができる。なお、ドーズ量とデポジション膜の生成量との相関関係、及び、ドーズ量とハロー成分（デポジション膜）の除去量との相関関係は、記憶手段２５内に予め記憶されているものとする。
【００３０】
図６は、加工目標のドーズ分布に近似するように、逆変換により実際の加工に用いるイオンビーム２の照射位置及びドーズ量を算出する方法を説明するための図である。
算出手段２６は、上述の方法によりハロー成分３３の形状から加工目標のドーズ分布を算出する。ここでは、簡単のため、加工領域をｉ列目のピクセルのみであるものとして説明する。各ピクセルＰｉ，ｊの加工目標ドーズ量をＥｉ，ｊとすると、エッジが含まれる部分に対応したピクセルＰｉ，２より遮光膜３１側のピクセルＰｉ，１の加工目標ドーズ量Ｅｉ，１は０となっている。なお、ピクセルＰｉ，ｊを照射中心としてドーズ量Ｄｉ，ｊのイオンビーム２を照射した場合、照射中心となったピクセルＰｉ，ｊにはａ％、隣接するピクセルＰｉ，（ｊ−１）、Ｐｉ，（ｊ＋１）にはｂ％が照射されるものとする。
【００３１】
算出手段２６は、各ピクセルＰｉ，ｊを照射中心として照射すべきドーズ量Ｄｉ，ｊの初期値を決定する。例えば、加工目標ドーズ量が０以外のピクセルＰｉ，２、Ｐｉ，３、Ｐｉ，４を照射中心として、それぞれドーズ量Ｄｉ，２、Ｄｉ，３、Ｄｉ，４のイオンビーム２を照射するものとし、ドーズ量Ｄｉ，ｊ×ａ％＝加工目標ドーズ量Ｅｉ，ｊとなるよう初期値を決定する。そして、この仮定したドーズ量にて照射を行った場合の予想ドーズ分布を算出する。この予想ドーズ分布を構成する各ピクセルＰｉ，ｊのドーズ量を予想ドーズ量Ｅ'ｉ，ｊとする。同図においては、ピクセルＰｉ，１の予想ドーズ量Ｅ'ｉ，１は、ドーズ量Ｄｉ，２のａ％となり、ピクセルＰｉ，１の予想ドーズ量Ｅ'ｉ，２は、（ドーズ量Ｄｉ，２のａ％）＋（ドーズ量Ｄｉ，３のｂ％）となる。また、ピクセルＰｉ，３の予想ドーズ量Ｅ'ｉ，３は、（ドーズ量Ｄｉ，２のｂ％）＋（ドーズ量Ｄｉ，３のａ％）＋（ドーズ量Ｄｉ，４のｂ％）となる。
【００３２】
このように算出した予想ドーズ分布と、加工目標のドーズ分布とをピクセル毎に比較し、所定より差分の大きなピクセルを特定する。そして、特定したピクセルを照射中心として照射すべきドーズ量を、当該ピクセルの予想ドーズ量が加工目標のドーズ量より大きければ、現在仮定しているドーズ量をより小さな値とし、小さければ現在仮定しているドーズ量をより大きな値として、各ピクセルＰｉ，ｊを照射中心として照射すべきドーズ量Ｄｉ，ｊを変化させ、再び予想ドーズ分布を算出する。
【００３３】
上記で説明したように、イオンビーム２は広がりがあるため、加工目標のドーズ分布と予想ドーズ分布とは一致しない。算出手段２６は、上記の計算を所定時間、所定回数、あるいは、加工目標のドーズ分布と予想ドーズ分布とが近似していると判定される所定の条件を満たすまで繰り返し、各ピクセルを照射中心にして照射すべきドーズ量を決定する。このときの予想ドーズ分布は、実際の加工で照射されるイオンビーム２のドーズ分布となる。走査制御手段２７は、算出手段２６により算出された、各ピクセルを中心に照射すべきドーズ量に従ってイオンビーム２を照射し、エッチング加工を行う。
複数の列に加工領域が及ぶ場合も、同様の処理手順により、どのピクセルを中心に、どれだけのドーズ量のイオンビーム２を照射すべきかを求めることができる。
【００３４】
上記によれば、遮光膜３１側のエッジを含むピクセルＰｉ，２に隣接したピクセルＰｉ，１については、加工目標のドーズ量Ｅｉ，１を０として逆変換を行うが、エッジ位置より内側のピクセルＰｉ，１のドーズ量Ｅ'ｉ，１は０にはならず、エッジよりも内側となるデポジション膜３２まで加工が及ぶことになる。また、ハロー成分３３の外側となるピクセルＰｉ，５についても、加工目標のドーズ量Ｅｉ，５を０として逆変換を行うが、予想ドーズ量Ｅ'ｉ，５は０にはならない場合もある。しかし、ガラス基板３４自体に加工を及ぼすドーズ量は、ハロー成分を加工するためのドーズ量に比べて大きいため、ガラス基板３４上にイオンビーム２が照射されてしまうことによる影響は少ない。
【００３５】
なお、加工目標のドーズ分布に近似するドーズ分布とするためのイオンビーム２の照射位置及びドーズ量を得る上述した逆変換の動作手順は一例であり、任意の逆変換の演算方法を用いることが可能である。
【００３６】
＜第２の実施形態＞
次に第２の実施形態について説明する。この実施形態は、遮光膜の幅が０．２ミクロン程度であり、単純な形状の膜に対してエッチング加工を行う場合に好適である。荷電修理ビーム装置の構成は、第１の実施形態と同様である。
図７は、第２の実施の形態によるエッチング加工について説明するための図である。同図において、記憶手段２５は、デポジション加工を行った両端部分の照射パターンＡ，Ｂ、及び、その両端部分挟んだ直線部分に適用される照射パターンＣの情報を記憶している。この照射パターンとは、エッジの位置に対して、急峻なエッジを得るために目的とするドーズ分布となるために、どの位置のピクセルを照射中心にしてどれだけのドーズ量のイオンビーム２を照射すべきかを示すものである。この照射パターンＡ，Ｂ，Ｃは、上述した第１の実施形態に記載した方法により求めた照射パターンから得ることができる。
【００３７】
算出手段２６は、加工領域を特定し、この加工領域の両端部分については、記憶手段２５から読み出した照射パターンＡ，Ｂに従った照射パターンを使用し、両端部分を除いた直線部分については、記憶手段２５から読み出した照射パターンＣを、直線部分の長さに対応した分だけ繰り返した照射パターンを使用して、加工領域全体における照射パターンを生成する。走査制御手段２７は、算出手段２６が生成した照射パターンに従ってイオンビーム２を照射してエッチング加工を行う。これにより、処理負荷をかけることなく、迅速かつ簡易にエッチング加工を行うことが可能となる。
【００３８】
なお、上記実施の形態においては、荷電粒子ビーム装置は、イオンビームを照射する装置としているが、電子ビームを照射する装置などであってもよい。
【００３９】
なお、上述のコンピュータ１３は、内部にコンピュータシステムを有している。そして、コンピュータ１３の画像形成手段２２、算出手段２６、及び、走査制御手段２７の動作の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータシステムが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでいうコンピュータシステムとは、各種メモリやＯＳ、周辺機器等のハードウェアを含むものである。
【００４０】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】第１の実施形態による荷電粒子ビーム装置の全体構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態によるコンピュータの構成を示すブロック図。
【図３】第１の実施形態によるエッチング加工について説明するための図。
【図４】第１の実施形態が適用される膜について説明するための図。
【図５】ドーズ分布について説明するための図。
【図６】第１の実施形態によるイオンビーム照射位置及びドーズ量を算出する方法を説明するための図。
【図７】第２の実施形態によるエッチング加工について説明するための図。
【符号の説明】
【００４２】
１…イオン源、 ２…イオンビーム、 ３…走査電極、 ４…対物レンズ、 ５、１５…ガス銃、 ６…有機化合物蒸気、 ７…二次荷電粒子、 ８…マスク、 ９…ＸＹステージ、 １０…検出器、 １１…Ａ／Ｄ変換器、 １２…走査回路、 １３…コンピュータ、 １４…ディスプレイ、 ２１…制御手段、 ２２…画像形成手段、 ２３…出力手段、 ２４…入力手段、 ２５…記憶手段、 ２６…算出手段、 ２７…走査制御手段、 ３１、４１…遮光膜、 ３２…デポジション膜、 ３３、４３…ハロー成分、 ３４…ガラス基板、 ３５…ドーズ分布
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームを用いて試料の加工を行う試料加工方法において、
デポジション加工により形成した膜のハロー成分の形状に対応して前記ハロー成分をエッチングにより除去した時に急峻なエッジを形成するためのドーズ分布を得、このドーズ分布に従って当該膜に荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行う、
ことを特徴とする試料加工方法。
【請求項２】
荷電粒子ビームを用いて試料の加工を行う試料加工方法において、
単独に形成した膜のハロー成分の形状に対応して急峻なエッジを形成するためのドーズ分布を得、このドーズ分布に従って当該膜に荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行う、
ことを特徴とする試料加工方法。
【請求項３】
エッチング加工領域の両端部分については、予め決められた両端部分加工用のドーズ分布に従って荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行い、
加工領域の両端部分を挟んだ直線部分については、予め決められた直線部分加工用のドーズ分布を直線方向に繰り返したドーズ分布に従って荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行う、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の試料加工方法。
【請求項４】
１照射当りの荷電粒子ビームのドーズ分布と、前記ハロー成分の形状とから、当該ハロー成分の形状に対応して急峻なエッジを形成するためのドーズ分布となるよう荷電粒子ビームの照射位置及び当該照射位置で照射すべきドーズ量を算出し、この算出した照射位置及びドーズ量に基づいて荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行う、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の試料加工方法。
【請求項５】
前記ハロー成分の形状は、膜の形成を行ったときの荷電粒子ビームの照射位置及び当該照射位置におけるドーズ量から得ることを特徴とする請求項１から請求項４に記載の試料加工方法。
【請求項６】
荷電粒子ビームを用いて試料の加工を行う試料加工装置において、
デポジション加工により形成した膜のハロー成分の形状に対応して急峻なエッジを形成するためのドーズ分布を得、このドーズ分布に従って当該膜に荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行うよう制御する走査制御手段、
を有することを特徴とする試料加工装置。
【請求項７】
荷電粒子ビームを用いて試料の加工を行う試料加工装置において、
単独に形成した膜のハロー成分の形状に対応して急峻なエッジを形成するためのドーズ分布を得、このドーズ分布に従って当該膜に荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行うよう制御する走査制御手段、
を有することを特徴とする試料加工装置。
【請求項８】
両端部分加工用及び直線部分加工用のドーズ分布のデータを記憶する記憶手段をさらに有し、
前記走査制御手段は、エッチング加工領域の両端部分については、前記記憶手段から読み出した両端部分加工用のドーズ分布に従って荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行い、加工領域の両端部分を挟んだ直線部分については、前記記憶手段から読み出した直線部分加工用のドーズ分布を直線方向に繰り返したドーズ分布に従って荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行うよう制御する、
ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の試料加工装置。
【請求項９】
１照射当りの荷電粒子ビームのドーズ分布と、前記ハロー成分の形状とから、当該ハロー成分の形状に対応して急峻なエッジを形成するドーズ分布とするための荷電粒子ビームの照射位置及び当該照射位置で照射すべきドーズ量を算出する算出手段をさらに有する、
ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の試料加工装置。
【請求項１０】
加工領域を設定する工程と、
設定した前記加工領域に対して実際に加工に用いる荷電粒子ビームの照射位置とドーズ量を設定する工程と、
設定した前記実際に加工に用いる荷電粒子ビームの照射位置とドーズ量に従って荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行う工程とを有する試料加工方法において、
前記実際に加工に用いる荷電粒子ビームの照射位置とドーズ量を設定する前記工程は、初期値として前記加工領域への予測ドーズ分布を設定し、前記予想ドーズ分布が加工目標のドーズ分布に近似するように逆変換して実際に加工に用いる荷電粒子ビームの照射位置とドーズ量を算出することを含むことを特徴とする試料加工方法。
【請求項１１】
加工領域を設定する手段と、
設定した前記加工領域に対して実際に加工に用いる荷電粒子ビームの照射位置とドーズ量を設定する手段とを有し、
設定した前記実際に加工に用いる荷電粒子ビームの照射位置とドーズ量に従って荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行う試料加工装置において、
前記実際に加工に用いる荷電粒子ビームの照射位置とドーズ量を設定する前記手段には、初期値として前記加工領域への予測ドーズ分布を設定し、前記予想ドーズ分布が加工目標のドーズ分布に近似するように逆変換して実際に加工に用いる荷電粒子ビームの照射位置とドーズ量を算出する手段を有することを特徴とする試料加工装置。
【請求項１】
荷電粒子ビームを用いて試料の加工を行う試料加工方法において、
デポジション加工により形成した膜のハロー成分の形状に対応して前記ハロー成分をエッチングにより除去した時に急峻なエッジを形成するためのドーズ分布を得、このドーズ分布に従って当該膜に荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行う、
ことを特徴とする試料加工方法。
【請求項２】
荷電粒子ビームを用いて試料の加工を行う試料加工方法において、
単独に形成した膜のハロー成分の形状に対応して急峻なエッジを形成するためのドーズ分布を得、このドーズ分布に従って当該膜に荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行う、
ことを特徴とする試料加工方法。
【請求項３】
エッチング加工領域の両端部分については、予め決められた両端部分加工用のドーズ分布に従って荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行い、
加工領域の両端部分を挟んだ直線部分については、予め決められた直線部分加工用のドーズ分布を直線方向に繰り返したドーズ分布に従って荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行う、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の試料加工方法。
【請求項４】
１照射当りの荷電粒子ビームのドーズ分布と、前記ハロー成分の形状とから、当該ハロー成分の形状に対応して急峻なエッジを形成するためのドーズ分布となるよう荷電粒子ビームの照射位置及び当該照射位置で照射すべきドーズ量を算出し、この算出した照射位置及びドーズ量に基づいて荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行う、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の試料加工方法。
【請求項５】
前記ハロー成分の形状は、膜の形成を行ったときの荷電粒子ビームの照射位置及び当該照射位置におけるドーズ量から得ることを特徴とする請求項１から請求項４に記載の試料加工方法。
【請求項６】
荷電粒子ビームを用いて試料の加工を行う試料加工装置において、
デポジション加工により形成した膜のハロー成分の形状に対応して急峻なエッジを形成するためのドーズ分布を得、このドーズ分布に従って当該膜に荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行うよう制御する走査制御手段、
を有することを特徴とする試料加工装置。
【請求項７】
荷電粒子ビームを用いて試料の加工を行う試料加工装置において、
単独に形成した膜のハロー成分の形状に対応して急峻なエッジを形成するためのドーズ分布を得、このドーズ分布に従って当該膜に荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行うよう制御する走査制御手段、
を有することを特徴とする試料加工装置。
【請求項８】
両端部分加工用及び直線部分加工用のドーズ分布のデータを記憶する記憶手段をさらに有し、
前記走査制御手段は、エッチング加工領域の両端部分については、前記記憶手段から読み出した両端部分加工用のドーズ分布に従って荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行い、加工領域の両端部分を挟んだ直線部分については、前記記憶手段から読み出した直線部分加工用のドーズ分布を直線方向に繰り返したドーズ分布に従って荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行うよう制御する、
ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の試料加工装置。
【請求項９】
１照射当りの荷電粒子ビームのドーズ分布と、前記ハロー成分の形状とから、当該ハロー成分の形状に対応して急峻なエッジを形成するドーズ分布とするための荷電粒子ビームの照射位置及び当該照射位置で照射すべきドーズ量を算出する算出手段をさらに有する、
ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の試料加工装置。
【請求項１０】
加工領域を設定する工程と、
設定した前記加工領域に対して実際に加工に用いる荷電粒子ビームの照射位置とドーズ量を設定する工程と、
設定した前記実際に加工に用いる荷電粒子ビームの照射位置とドーズ量に従って荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行う工程とを有する試料加工方法において、
前記実際に加工に用いる荷電粒子ビームの照射位置とドーズ量を設定する前記工程は、初期値として前記加工領域への予測ドーズ分布を設定し、前記予想ドーズ分布が加工目標のドーズ分布に近似するように逆変換して実際に加工に用いる荷電粒子ビームの照射位置とドーズ量を算出することを含むことを特徴とする試料加工方法。
【請求項１１】
加工領域を設定する手段と、
設定した前記加工領域に対して実際に加工に用いる荷電粒子ビームの照射位置とドーズ量を設定する手段とを有し、
設定した前記実際に加工に用いる荷電粒子ビームの照射位置とドーズ量に従って荷電粒子ビームを照射してエッチング加工を行う試料加工装置において、
前記実際に加工に用いる荷電粒子ビームの照射位置とドーズ量を設定する前記手段には、初期値として前記加工領域への予測ドーズ分布を設定し、前記予想ドーズ分布が加工目標のドーズ分布に近似するように逆変換して実際に加工に用いる荷電粒子ビームの照射位置とドーズ量を算出する手段を有することを特徴とする試料加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−１０８６６９（Ｐ２００８−１０８６６９Ａ）
【公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２９２４３９（Ｐ２００６−２９２４３９）
【出願日】平成１８年１０月２７日（２００６．１０．２７）
【出願人】（５０３４６０３２３）エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 (330)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月２７日（２００６．１０．２７）
【出願人】（５０３４６０３２３）エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 (330)
【Ｆターム（参考）】
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