JP2001345310A - パターンの形成方法および修正方法、窒化物パターン並びに半導体装置 - Google Patents
パターンの形成方法および修正方法、窒化物パターン並びに半導体装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 金属窒化物層をエッチングする際の反応生成
物の揮発性を高くすることにより、マイクロローディン
グ効果を抑制し、ダミーパターン等を用いなくともＣＤ
制御性を向上させることのできる金属化合物層パターン
の形成方法および微細パターンを有する金属化合物層を
提供することを目的とする。 【解決手段】 窒化された金属を主成分とすると共に所
定の微細パターンを有する金属化合物層を製造する方法
において、基板上に形成された金属化合物層の所定領域
を注入領域としてこの注入領域に水素イオンを注入する
イオン注入工程と、少なくとも酸素を含むガスにより前
記注入領域を選択的にエッチングするエッチング工程
と、を備え、前記金属化合物層の前記注入領域が除去さ
れてそれ以外の領域を微細パターンとして残す。水素と
ともにフッ素などのハロゲン元素も注入することによ
り、さらに確実且つ容易にパターンの形成を実行するこ
とができる。
物の揮発性を高くすることにより、マイクロローディン
グ効果を抑制し、ダミーパターン等を用いなくともＣＤ
制御性を向上させることのできる金属化合物層パターン
の形成方法および微細パターンを有する金属化合物層を
提供することを目的とする。 【解決手段】 窒化された金属を主成分とすると共に所
定の微細パターンを有する金属化合物層を製造する方法
において、基板上に形成された金属化合物層の所定領域
を注入領域としてこの注入領域に水素イオンを注入する
イオン注入工程と、少なくとも酸素を含むガスにより前
記注入領域を選択的にエッチングするエッチング工程
と、を備え、前記金属化合物層の前記注入領域が除去さ
れてそれ以外の領域を微細パターンとして残す。水素と
ともにフッ素などのハロゲン元素も注入することによ
り、さらに確実且つ容易にパターンの形成を実行するこ
とができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パターンの形成方
法および修正方法、窒化物パターン並びに半導体装置に
係り、特に、半導体素子や光学素子などのデバイスを製
造する際に適用できる窒化クロム（ＣｒＮx）や窒化ガ
リウム（ＧａＮ）などの窒化物膜の微細パターンを形成
する形成方法および修正する方法並びにこれらの形成方
法や修正方法により得られる窒化物パターン並びにこの
窒化物パターンを備えた半導体装置に関する。
法および修正方法、窒化物パターン並びに半導体装置に
係り、特に、半導体素子や光学素子などのデバイスを製
造する際に適用できる窒化クロム（ＣｒＮx）や窒化ガ
リウム（ＧａＮ）などの窒化物膜の微細パターンを形成
する形成方法および修正する方法並びにこれらの形成方
法や修正方法により得られる窒化物パターン並びにこの
窒化物パターンを備えた半導体装置に関する。
【０００２】また、本発明は、光、荷電ビーム及びＸ線
などの各種のビームを用いた露光プロセスに適用して好
適なマスク、或いはこれらのマスクを用いた液晶ディス
プレイなどの各種の分野に適用することができる。
などの各種のビームを用いた露光プロセスに適用して好
適なマスク、或いはこれらのマスクを用いた液晶ディス
プレイなどの各種の分野に適用することができる。
【０００３】
【従来の技術】窒化物金属や窒化物半導体などの窒化物
は、電子デバイス、光デバイス等の各種デバイスの高性
能化、高機能化が図れる材料を多く含み、デバイス化に
向けた各種窒化物の微細パターン形成のためのプロセス
技術の重要性は近年、高まってきている。例えば、クロ
ム（Ｃｒ）を主成分とする金属材料膜は、現在、光リソ
グラフィにおける露光・転写用フォトマスク（あるいは
レチクル）の遮光体やハーフトーン材料として多く用い
られている。また、窒化クロム（ＣｒＮｘ）膜を用いる
と低応力化が図れることから、Ｘ線露光マスクの吸収体
パターン形成用のハードマスク材料としても有用である
ことが示されている（特開平１１−６５０９５）。そし
て、ＬＳＩ素子をはじめとする回路素子の微細化に伴っ
て、露光マスク材料、とりわけクロムを主成分とする露
光マスク材料膜の微細パターン形成技術の開発が望まれ
ている。
は、電子デバイス、光デバイス等の各種デバイスの高性
能化、高機能化が図れる材料を多く含み、デバイス化に
向けた各種窒化物の微細パターン形成のためのプロセス
技術の重要性は近年、高まってきている。例えば、クロ
ム（Ｃｒ）を主成分とする金属材料膜は、現在、光リソ
グラフィにおける露光・転写用フォトマスク（あるいは
レチクル）の遮光体やハーフトーン材料として多く用い
られている。また、窒化クロム（ＣｒＮｘ）膜を用いる
と低応力化が図れることから、Ｘ線露光マスクの吸収体
パターン形成用のハードマスク材料としても有用である
ことが示されている（特開平１１−６５０９５）。そし
て、ＬＳＩ素子をはじめとする回路素子の微細化に伴っ
て、露光マスク材料、とりわけクロムを主成分とする露
光マスク材料膜の微細パターン形成技術の開発が望まれ
ている。
【０００４】リソグラフィの分野においては、露光波長
よりも微細な寸法のパターンを転写・解像するため、マ
スクパターンの複雑な形状や、高精度なパターン寸法制
御が必要となり、光近接効果補正（以下、「ＯＰＣ（Op
tical Proximity Correction）」と略記する。）マスク
や位相シフトマスクを用いることが不可欠の状況になっ
てきている。
よりも微細な寸法のパターンを転写・解像するため、マ
スクパターンの複雑な形状や、高精度なパターン寸法制
御が必要となり、光近接効果補正（以下、「ＯＰＣ（Op
tical Proximity Correction）」と略記する。）マスク
や位相シフトマスクを用いることが不可欠の状況になっ
てきている。
【０００５】現在は、これらクロムを主成分とする材料
膜のパターンの微細化に対応するために、従来のウェッ
トエッチング法に代えて塩素（Ｃｌ２ ）系ガスを用い
たドライエッチング法が採用されている。ドライエッチ
ング工程による微細パターン形成においては、パターン
密度の違いに起因していわゆる「マイクロローディング
効果」が発生し、パターン寸法の均一性を劣化させると
いう問題が生じている。このため、フォトマスクや半導
体集積回路の製造においては、その対処法としてダミー
パターンを回路パターン非形成領域、或いは回路、或い
はパターン露光領域内に配置することにより、マイクロ
ローディング効果の抑制が図られている。ここで、「マ
イクロローディング効果」とは、密度の大きなパターン
と密度の小さなパターンとを同時にエッチングする場合
に、金属膜のエッチングのされ方が場所毎に異なるため
に、エッチング反応生成物の発生量に粗密が発生し、揮
発性の低いエッチング反応生成物が多量に対流すること
によってエッチングレートが不均一になる現象をいう。
膜のパターンの微細化に対応するために、従来のウェッ
トエッチング法に代えて塩素（Ｃｌ２ ）系ガスを用い
たドライエッチング法が採用されている。ドライエッチ
ング工程による微細パターン形成においては、パターン
密度の違いに起因していわゆる「マイクロローディング
効果」が発生し、パターン寸法の均一性を劣化させると
いう問題が生じている。このため、フォトマスクや半導
体集積回路の製造においては、その対処法としてダミー
パターンを回路パターン非形成領域、或いは回路、或い
はパターン露光領域内に配置することにより、マイクロ
ローディング効果の抑制が図られている。ここで、「マ
イクロローディング効果」とは、密度の大きなパターン
と密度の小さなパターンとを同時にエッチングする場合
に、金属膜のエッチングのされ方が場所毎に異なるため
に、エッチング反応生成物の発生量に粗密が発生し、揮
発性の低いエッチング反応生成物が多量に対流すること
によってエッチングレートが不均一になる現象をいう。
【０００６】また、光リソグラフィの分野では、微細加
工技術だけではなく、パターンの欠陥検査・修正技術の
重要性が高まってきている。パターンが微細化された場
合、特にＯＰＣマスクや各種の位相シフトマスクなどの
欠陥の検査や修正は、ピンホールや突起等の形状欠陥だ
けではなく、微細ＯＰＣパターンの欠陥、異物、パター
ン位置ずれやサイズずれのほかにも位相シフトマスクの
透過率、位相差のずれ等の欠陥の検査、修正も含まれる
ため、これらに対応する高精度の検査・修正技術の確立
が望まれている。
工技術だけではなく、パターンの欠陥検査・修正技術の
重要性が高まってきている。パターンが微細化された場
合、特にＯＰＣマスクや各種の位相シフトマスクなどの
欠陥の検査や修正は、ピンホールや突起等の形状欠陥だ
けではなく、微細ＯＰＣパターンの欠陥、異物、パター
ン位置ずれやサイズずれのほかにも位相シフトマスクの
透過率、位相差のずれ等の欠陥の検査、修正も含まれる
ため、これらに対応する高精度の検査・修正技術の確立
が望まれている。
【０００７】現在、使用されている欠陥修正方式には、
レーザ式と集束イオンビーム式があり、これらのうちで
も、集束イオンビーム式が多く用いられている。集束イ
オンビーム式の修正方法の場合は、ブリッジ等の「黒欠
陥」に対して、必要に応じてエッチングガスを吹き付け
ながら、ガリウムイオン（Ｇａ＋ ）ビームを照射して
欠陥部を除去し、ピンホールや欠け等の「白欠陥」に対
しては、炭素水素系ガスを吹き付けながらガリウムイオ
ン（Ｇａ＋ ）ビームを照射して炭素系の被膜を形成す
ることにより修正を行なっている。
レーザ式と集束イオンビーム式があり、これらのうちで
も、集束イオンビーム式が多く用いられている。集束イ
オンビーム式の修正方法の場合は、ブリッジ等の「黒欠
陥」に対して、必要に応じてエッチングガスを吹き付け
ながら、ガリウムイオン（Ｇａ＋ ）ビームを照射して
欠陥部を除去し、ピンホールや欠け等の「白欠陥」に対
しては、炭素水素系ガスを吹き付けながらガリウムイオ
ン（Ｇａ＋ ）ビームを照射して炭素系の被膜を形成す
ることにより修正を行なっている。
【０００８】窒化物半導体においても、デバイス化に向
けた各種窒化物の微細パターン形成の重要性は、近年、
高まってきている。例えば、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａ
Ｎ等のIII族系窒化物半導体を用いた発光ダイオード
は、紫外から緑色にいたる光源として実用段階に入りつ
つある。また、ワイドギャップ半導体としての特質を利
用した電子デバイスとしての研究開発も進み、急速なデ
バイスの進展を迎えようとしている。そして、これらの
デバイスの高性能化に向けて、各種の窒化物半導体の微
細パターン形成のためのプロセス技術は盛んに行われて
いる。しかし、これまでのところ、エッチング手段とし
ては、Ｃｌ２（塩素）系またはＦ２（フッ素）系ガスを
用いたプラズマエッチングが主に用いられ、高密度プラ
ズマによる表面損傷や表面のＧａ／Ｎ等の組成比変化が
問題となっている。
けた各種窒化物の微細パターン形成の重要性は、近年、
高まってきている。例えば、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａ
Ｎ等のIII族系窒化物半導体を用いた発光ダイオード
は、紫外から緑色にいたる光源として実用段階に入りつ
つある。また、ワイドギャップ半導体としての特質を利
用した電子デバイスとしての研究開発も進み、急速なデ
バイスの進展を迎えようとしている。そして、これらの
デバイスの高性能化に向けて、各種の窒化物半導体の微
細パターン形成のためのプロセス技術は盛んに行われて
いる。しかし、これまでのところ、エッチング手段とし
ては、Ｃｌ２（塩素）系またはＦ２（フッ素）系ガスを
用いたプラズマエッチングが主に用いられ、高密度プラ
ズマによる表面損傷や表面のＧａ／Ｎ等の組成比変化が
問題となっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】クロム（Ｃｒ）系材料
のエッチング反応生成物は、一般に揮発性が低く、ドラ
イエッチングにおいてマイクロローディング効果が生じ
やすいため、フォトマスクあるいはレチクルの面内や他
の回路基板の面内でのＣＤ（Critical Dimension：臨界
寸法）制御性を如何に高めるかが重要な課題である。
のエッチング反応生成物は、一般に揮発性が低く、ドラ
イエッチングにおいてマイクロローディング効果が生じ
やすいため、フォトマスクあるいはレチクルの面内や他
の回路基板の面内でのＣＤ（Critical Dimension：臨界
寸法）制御性を如何に高めるかが重要な課題である。
【００１０】特に、ＯＰＣパターンを含むフォトマスク
は、ＯＰＣパターン部分ではパターンサイズが他のパタ
ーンに比べ小さく、異方性の高いエッチングが求められ
るため、エッチャントの蒸気圧と基板へのバイアスを大
きくする必要あるが、このとき反応生成物がエッチャン
トの高圧力により被エッチング領域に押し付けられる形
でパターンの側壁に再付着し、エッチャントの被エッチ
ング物質への吸着を妨げる。その結果として、マイクロ
ローディング効果が発生しやすくなり、レチクル面内の
ＣＤ制御が極めて難しいマスクである。ＣＤ制御特性が
悪いと、レチクルにおける１００μｍ四方の領域におけ
る中心部分と周辺部分とが不均一に形成されてしまう。
は、ＯＰＣパターン部分ではパターンサイズが他のパタ
ーンに比べ小さく、異方性の高いエッチングが求められ
るため、エッチャントの蒸気圧と基板へのバイアスを大
きくする必要あるが、このとき反応生成物がエッチャン
トの高圧力により被エッチング領域に押し付けられる形
でパターンの側壁に再付着し、エッチャントの被エッチ
ング物質への吸着を妨げる。その結果として、マイクロ
ローディング効果が発生しやすくなり、レチクル面内の
ＣＤ制御が極めて難しいマスクである。ＣＤ制御特性が
悪いと、レチクルにおける１００μｍ四方の領域におけ
る中心部分と周辺部分とが不均一に形成されてしまう。
【００１１】従来、提案されているダミーパターンを配
置する手法では、そのマスク作製はＯＰＣパターンおよ
びダミーパターンの配置によるパターン密度の最適化の
ためにシミュレーション計算を要し、製造工程を簡便に
且つ低コストで行なうことは難しい。
置する手法では、そのマスク作製はＯＰＣパターンおよ
びダミーパターンの配置によるパターン密度の最適化の
ためにシミュレーション計算を要し、製造工程を簡便に
且つ低コストで行なうことは難しい。
【００１２】また、塩素系ガスを用いたドライエッチン
グ法は、塩素ガスが人体に有毒であることや、腐食性が
強く、エッチング処理終了後、チャンバー内や配管を窒
素パージする必要があるため、取り扱いに注意が必要と
されるという問題もある。
グ法は、塩素ガスが人体に有毒であることや、腐食性が
強く、エッチング処理終了後、チャンバー内や配管を窒
素パージする必要があるため、取り扱いに注意が必要と
されるという問題もある。
【００１３】また、上記クロム系膜を用いたフォトマス
クやレチクルあるいは各種回路基板の欠陥を修正する場
合に、集束イオンビームあるいはレーザビームによる黒
欠陥修正では、欠陥以外の基板の照射部分が余計に削れ
てしまったり、注入したＧａ ＋ イオンによって透過率
が低下を引き起こすといった透明基板の損傷が大きな問
題となっている。
クやレチクルあるいは各種回路基板の欠陥を修正する場
合に、集束イオンビームあるいはレーザビームによる黒
欠陥修正では、欠陥以外の基板の照射部分が余計に削れ
てしまったり、注入したＧａ ＋ イオンによって透過率
が低下を引き起こすといった透明基板の損傷が大きな問
題となっている。
【００１４】Ｃｒ系材料のエッチング同様に、各種窒化
物金属および窒化物半導体や窒素を含む材料のパターン
形成においても、エッチングプロセスにおけるマイクロ
ローディング効果やパターンの欠陥は発生し、それらの
抑制および修正は、デバイス作製の上で大きな課題であ
る。
物金属および窒化物半導体や窒素を含む材料のパターン
形成においても、エッチングプロセスにおけるマイクロ
ローディング効果やパターンの欠陥は発生し、それらの
抑制および修正は、デバイス作製の上で大きな課題であ
る。
【００１５】本発明は、かかる課題の認識に基づいてな
されたものであり、その目的は、金属窒化膜をエッチン
グする際の反応生成物の揮発性を高くすることにより、
マイクロローディング効果を抑制し、ダミーパターン等
を用いなくともＣＤ制御性を向上させることのできるパ
ターンの形成方法および修正方法、窒化物パターン並び
に半導体装置を提供することにある。
されたものであり、その目的は、金属窒化膜をエッチン
グする際の反応生成物の揮発性を高くすることにより、
マイクロローディング効果を抑制し、ダミーパターン等
を用いなくともＣＤ制御性を向上させることのできるパ
ターンの形成方法および修正方法、窒化物パターン並び
に半導体装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１の基本構成に係るパターンの形成方法
は、窒素を含む金属化合物層を用意する工程と、前記金
属化合物層の所定領域に水素を導入する工程と、前記金
属化合物層の前記所定領域を励起された酸素を含む雰囲
気に晒すことにより、前記水素が導入された所定領域を
選択的に除去するエッチング工程と、を備えたことを特
徴とする。
め、本発明の第１の基本構成に係るパターンの形成方法
は、窒素を含む金属化合物層を用意する工程と、前記金
属化合物層の所定領域に水素を導入する工程と、前記金
属化合物層の前記所定領域を励起された酸素を含む雰囲
気に晒すことにより、前記水素が導入された所定領域を
選択的に除去するエッチング工程と、を備えたことを特
徴とする。
【００１７】または、さらに微細なパターンを形成する
方法として、窒素を含む金属化合物層を用意する工程
と、前記金属化合物層の所定領域に水素を導入する工程
と、前記金属化合物層の前記所定領域を励起された酸素
を含む雰囲気に晒すことにより前記所定領域を選択的に
除去するエッチング工程と、前記所定領域が選択的に除
去されることにより残された前記金属化合物層の側面か
ら前記酸素を含む雰囲気により等方的にサイドエッチン
グを進行させるサイドエッチング工程と、を備えたこと
を特徴とする。
方法として、窒素を含む金属化合物層を用意する工程
と、前記金属化合物層の所定領域に水素を導入する工程
と、前記金属化合物層の前記所定領域を励起された酸素
を含む雰囲気に晒すことにより前記所定領域を選択的に
除去するエッチング工程と、前記所定領域が選択的に除
去されることにより残された前記金属化合物層の側面か
ら前記酸素を含む雰囲気により等方的にサイドエッチン
グを進行させるサイドエッチング工程と、を備えたこと
を特徴とする。
【００１８】ここで、前記水素を導入する工程におい
て、前記金属化合物層の前記所定領域にハロゲン元素も
導入しても良い。
て、前記金属化合物層の前記所定領域にハロゲン元素も
導入しても良い。
【００１９】また、前記ハロゲン元素は、フッ素とする
ことかできる。
ことかできる。
【００２０】ここで、前記いずれの方法においても、前
記水素を導入する工程に先立ち、前記金属化合物層の前
記所定領域以外にマスクを形成することができる。
記水素を導入する工程に先立ち、前記金属化合物層の前
記所定領域以外にマスクを形成することができる。
【００２１】また、前記水素を導入する工程は、イオン
注入またはレーザドーピングにより行なわれ、前記エッ
チング工程は、励起された酸素を含有したプラズマの照
射により行なわれるものとしてもよい。
注入またはレーザドーピングにより行なわれ、前記エッ
チング工程は、励起された酸素を含有したプラズマの照
射により行なわれるものとしてもよい。
【００２２】また、前記金属化合物層は、クロム（Ｃ
ｒ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブ
デン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ガリウム（Ｇ
ａ）、インジウム（Ｉｎ）及びボロン（Ｂ）からなる群
から選択された少なくとも一つの金属を含むものとする
と良い。
ｒ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブ
デン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ガリウム（Ｇ
ａ）、インジウム（Ｉｎ）及びボロン（Ｂ）からなる群
から選択された少なくとも一つの金属を含むものとする
と良い。
【００２３】一方、本発明のパターンの修正方法は、金
属パターンを修正する方法であって、所定のパターンよ
りも前記金属がはみ出した部分に、窒素と水素とを選択
的に導入する工程と、前記金属パターンを励起された酸
素を含む雰囲気に晒すことにより前記はみ出した部分を
除去するエッチング工程と、を備えたことを特徴とす
る。
属パターンを修正する方法であって、所定のパターンよ
りも前記金属がはみ出した部分に、窒素と水素とを選択
的に導入する工程と、前記金属パターンを励起された酸
素を含む雰囲気に晒すことにより前記はみ出した部分を
除去するエッチング工程と、を備えたことを特徴とす
る。
【００２４】または、本発明のパターンの修正方法は、
窒素を含む金属化合物のパターンを修正する方法であっ
て、所定のパターンよりも前記金属化合物がはみ出した
部分に、水素を選択的に導入する工程と、前記金属化合
物のパターンを励起された酸素を含む雰囲気に晒すこと
により前記はみ出した部分を選択的に除去するエッチン
グ工程と、を備えたことを特徴とする。
窒素を含む金属化合物のパターンを修正する方法であっ
て、所定のパターンよりも前記金属化合物がはみ出した
部分に、水素を選択的に導入する工程と、前記金属化合
物のパターンを励起された酸素を含む雰囲気に晒すこと
により前記はみ出した部分を選択的に除去するエッチン
グ工程と、を備えたことを特徴とする。
【００２５】ここで、前記選択的に導入する工程におい
て、前記はみ出した部分にハロゲン元素も導入しても良
い。
て、前記はみ出した部分にハロゲン元素も導入しても良
い。
【００２６】また、前記ハロゲン元素は、フッ素とする
ことかできる。
ことかできる。
【００２７】ここで、前記水素を導入する前記工程は、
イオン注入またはレーザドーピングにより行なわれ、前
記エッチング工程は、励起された酸素を含有したプラズ
マの照射により行なわれるものとしても良い。
イオン注入またはレーザドーピングにより行なわれ、前
記エッチング工程は、励起された酸素を含有したプラズ
マの照射により行なわれるものとしても良い。
【００２８】また、前記金属化合物層は、クロム（Ｃ
ｒ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブ
デン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ガリウム（Ｇ
ａ）、インジウム（Ｉｎ）及びボロン（Ｂ）からなる群
から選択された少なくとも一つの金属を含むものとする
ことが望ましい。
ｒ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブ
デン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ガリウム（Ｇ
ａ）、インジウム（Ｉｎ）及びボロン（Ｂ）からなる群
から選択された少なくとも一つの金属を含むものとする
ことが望ましい。
【００２９】一方、本発明の窒化物パターンは、窒素を
含む金属化合物層の所定領域に水素を導入した後に前記
所定領域を励起された酸素を含む雰囲気に晒すことによ
り、前記金属化合物層から前記所定領域を選択的に除去
することにより形成されたことを特徴とする。
含む金属化合物層の所定領域に水素を導入した後に前記
所定領域を励起された酸素を含む雰囲気に晒すことによ
り、前記金属化合物層から前記所定領域を選択的に除去
することにより形成されたことを特徴とする。
【００３０】または、本発明の窒化物パターンは、窒化
物層の所定領域に水素とハロゲン元素とを導入した後に
前記所定領域を励起された酸素を含む雰囲気に晒すこと
により、前記窒化物層から前記所定領域を選択的に除去
することにより形成されたことを特徴とする。
物層の所定領域に水素とハロゲン元素とを導入した後に
前記所定領域を励起された酸素を含む雰囲気に晒すこと
により、前記窒化物層から前記所定領域を選択的に除去
することにより形成されたことを特徴とする。
【００３１】ここで、前記ハロゲン元素は、フッ素とす
ることができる。
ることができる。
【００３２】ここで、前記金属化合物層は、クロム（Ｃ
ｒ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブ
デン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ガリウム（Ｇ
ａ）、ンジウム（Ｉｎ）及びボロン（Ｂ）からなる群か
ら選択された少なくとも一つの金属を含むものであるこ
とが望ましい。
ｒ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブ
デン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ガリウム（Ｇ
ａ）、ンジウム（Ｉｎ）及びボロン（Ｂ）からなる群か
ら選択された少なくとも一つの金属を含むものであるこ
とが望ましい。
【００３３】一方、本発明の半導体装置は、前述したい
ずれかの窒化物パターンを備えたことを特徴とする。
ずれかの窒化物パターンを備えたことを特徴とする。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るパターンの形
成方法および金属加工物パターンの実施形態について、
図面を参照しつつ詳細に説明する。
成方法および金属加工物パターンの実施形態について、
図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００３５】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施の形態の基本概念を表す工程断面図である。
１の実施の形態の基本概念を表す工程断面図である。
【００３６】本実施形態においては、まず、図１（ａ）
に表したように、基板２の上に窒素を含む金属化合物層
１を形成する。
に表したように、基板２の上に窒素を含む金属化合物層
１を形成する。
【００３７】次に、図１（ｂ）に表したように、金属化
合物層１の上に所定のパターンのレジストマスク３を形
成する。金属化合物層１の材料としては、例えば窒化ク
ロムを用いることができる。
合物層１の上に所定のパターンのレジストマスク３を形
成する。金属化合物層１の材料としては、例えば窒化ク
ロムを用いることができる。
【００３８】次に、図１（ｃ）に表したように、水素イ
オン４を注入する。すると、この工程において、水素イ
オン４はマスク３により遮蔽され、金属化合物層１のう
ちでマスク３の開口部に露出している部分のみに選択的
に注入されて水素注入領域１Ａが形成される。
オン４を注入する。すると、この工程において、水素イ
オン４はマスク３により遮蔽され、金属化合物層１のう
ちでマスク３の開口部に露出している部分のみに選択的
に注入されて水素注入領域１Ａが形成される。
【００３９】そして、図１（ｄ）に表したように、酸素
プラズマなどの励起された酸素を含有するガス５を照射
する。すると、レジストマスク３が除去されるととも
に、金属化合物層１１のうちで水素イオン４が注入され
た部分がエッチングされ消失する。ここで金属化合物層
１がエッチングされる理由は、水素を含有した金属化合
物層１が酸素と反応すると、平衡蒸気圧が極めて高い揮
発性に富んだ反応生成物が形成されるからであると考え
られる。
プラズマなどの励起された酸素を含有するガス５を照射
する。すると、レジストマスク３が除去されるととも
に、金属化合物層１１のうちで水素イオン４が注入され
た部分がエッチングされ消失する。ここで金属化合物層
１がエッチングされる理由は、水素を含有した金属化合
物層１が酸素と反応すると、平衡蒸気圧が極めて高い揮
発性に富んだ反応生成物が形成されるからであると考え
られる。
【００４０】以上説明したように、本実施形態は、水素
を導入した金属化合物層を励起酸素雰囲気に晒すとエッ
チングされるという極めてユニークな現象を利用したも
のである。そして、本発明は、以下の作用効果を奏す
る。
を導入した金属化合物層を励起酸素雰囲気に晒すとエッ
チングされるという極めてユニークな現象を利用したも
のである。そして、本発明は、以下の作用効果を奏す
る。
【００４１】まず、本実施形態によれば、Ｈ＋（水素）
イオンが注入された金属化合物層において生じる励起酸
素によるエッチングは、反応生成物の揮発性が高いケミ
カルエッチングである。このため、従来の塩素系ガスを
用いたエッチング法に比べて、マイクロローディング効
果が低減され、基板面内でのＣＤ制御性を高めることが
できる。その結果として、高精度な光近接補正（ＯＰ
Ｃ）マスクやレベンソンマスク等の作製を容易且つ確実
に行うことができる。
イオンが注入された金属化合物層において生じる励起酸
素によるエッチングは、反応生成物の揮発性が高いケミ
カルエッチングである。このため、従来の塩素系ガスを
用いたエッチング法に比べて、マイクロローディング効
果が低減され、基板面内でのＣＤ制御性を高めることが
できる。その結果として、高精度な光近接補正（ＯＰ
Ｃ）マスクやレベンソンマスク等の作製を容易且つ確実
に行うことができる。
【００４２】また、本実施形態によれば、従来のクロム
を主成分とする材料膜のドライエッチング方法で用いて
きた塩素系ガスに代わり、水素を含むガスおよび酸素ガ
スのみでエッチングが可能となり、簡便且つ安全に行え
る微細パターン形成方法である。 さらに、本実施形態
によれば、クロム系膜を用いたフォトマスクやレチクル
あるいは各種回路基板の欠陥を修正する場合にも、パタ
ーン欠陥部分以外に損傷を与えず、高精度の修正が行う
ことができる。
を主成分とする材料膜のドライエッチング方法で用いて
きた塩素系ガスに代わり、水素を含むガスおよび酸素ガ
スのみでエッチングが可能となり、簡便且つ安全に行え
る微細パターン形成方法である。 さらに、本実施形態
によれば、クロム系膜を用いたフォトマスクやレチクル
あるいは各種回路基板の欠陥を修正する場合にも、パタ
ーン欠陥部分以外に損傷を与えず、高精度の修正が行う
ことができる。
【００４３】さらに、簡便且つ低コストでＣｒ系の露光
マスクおよび各種微細パターンの製造することも可能と
なる。
マスクおよび各種微細パターンの製造することも可能と
なる。
【００４４】また、本発明者の試作検討によれば、本実
施形態において用いることができる金属窒化物は、クロ
ムの窒化物に限られず、これ以外にも、チタン（Ｔ
ｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タ
ングステン（Ｗ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉ
ｎ）及びボロン（Ｂ）についても、窒化物を形成して同
様に本発明を適用できることが分かった。
施形態において用いることができる金属窒化物は、クロ
ムの窒化物に限られず、これ以外にも、チタン（Ｔ
ｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タ
ングステン（Ｗ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉ
ｎ）及びボロン（Ｂ）についても、窒化物を形成して同
様に本発明を適用できることが分かった。
【００４５】以下、本発明の第１の実施の形態につい
て、第１〜第５の実施例を参照しつつ、さらに詳細に説
明する。
て、第１〜第５の実施例を参照しつつ、さらに詳細に説
明する。
【００４６】（第１の実施例）まず、本発明の第１の実
施例として、図１を参照しつつ窒化クロム（ＣｒＮｘ）
膜を用いたフォトマスクの作製方法を具体的に説明す
る。
施例として、図１を参照しつつ窒化クロム（ＣｒＮｘ）
膜を用いたフォトマスクの作製方法を具体的に説明す
る。
【００４７】まず、図１（ａ）に表したように、基板２
の上に窒化クロム膜１を堆積した。具体的には、洗浄し
た厚さ６．３５ｍｍの６インチ石英基板２を反応性スパ
ッタリング装置に導入し、ターゲット材料としてＣｒを
用いて、窒素／アルゴン混合ガス、圧力５mTorrの条件
の下で遮光膜となる膜厚１０ｎｍのＣｒＮｘ膜１を堆積
し、しかる後に超音波洗浄を行って、マスクブランクス
を得た。
の上に窒化クロム膜１を堆積した。具体的には、洗浄し
た厚さ６．３５ｍｍの６インチ石英基板２を反応性スパ
ッタリング装置に導入し、ターゲット材料としてＣｒを
用いて、窒素／アルゴン混合ガス、圧力５mTorrの条件
の下で遮光膜となる膜厚１０ｎｍのＣｒＮｘ膜１を堆積
し、しかる後に超音波洗浄を行って、マスクブランクス
を得た。
【００４８】ここで、反射防止膜となるＣｒＯＮ膜（図
示せず）をＣｒＮｘ膜１上に成膜する場合には、値同一
チャンバー内にて亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）／アルゴン混合
ガス、圧力５mTorrの条件下で成膜を行い、ＣｒＮｘ膜
１との合計膜厚が１００ｎｍになるように形成し、超音
波洗浄を行い、マスクブランクスを得る。
示せず）をＣｒＮｘ膜１上に成膜する場合には、値同一
チャンバー内にて亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）／アルゴン混合
ガス、圧力５mTorrの条件下で成膜を行い、ＣｒＮｘ膜
１との合計膜厚が１００ｎｍになるように形成し、超音
波洗浄を行い、マスクブランクスを得る。
【００４９】次に、図１（ｂ）に表したように、レジス
トマスク３を形成する。具体的には、マスクブランクス
の表面に、スピンコータ装置により、市販の電子ビーム
用レジストＺＥＰ７０００Ｂ（日本ゼオン）を回転数１
８００ｒｐｍ、５０秒の条件で回転塗布した。そして、
ホットプレートを用いてベーク処理を行い、膜厚５００
ｎｍの感光膜を形成し、加速電圧７５ｋＶの電子線描画
装置を用いてパターン描画を行った。所望の描画精度を
得るために、描画は４回の重ね書きによりパターンを形
成する多量描画を行い、また照射量補正により近傍効果
補正を行った。描画後、現像処理を行い、レジストマス
ク３を形成した。
トマスク３を形成する。具体的には、マスクブランクス
の表面に、スピンコータ装置により、市販の電子ビーム
用レジストＺＥＰ７０００Ｂ（日本ゼオン）を回転数１
８００ｒｐｍ、５０秒の条件で回転塗布した。そして、
ホットプレートを用いてベーク処理を行い、膜厚５００
ｎｍの感光膜を形成し、加速電圧７５ｋＶの電子線描画
装置を用いてパターン描画を行った。所望の描画精度を
得るために、描画は４回の重ね書きによりパターンを形
成する多量描画を行い、また照射量補正により近傍効果
補正を行った。描画後、現像処理を行い、レジストマス
ク３を形成した。
【００５０】次に、図１（ｃ）に表したように、水素を
導入する。具体的には、プラズマエッチング装置におい
て、アンテナ出力７５０Ｗ、バイアス出力３００Ｗの水
素／窒素混合ガス（ガス圧力：０．５Ｐａ、流量：１０
０sccom）の水素プラズマ４を３分間照射した。このと
き、レジストマスク３の開口部下にあるＣｒＮｘ膜１あ
るいはＣｒＯＮ膜（図示せず）において水素プラズマ４
が照射されるが、水素イオンの質量が小さく、膜表面に
入射した後、膜を構成する元素の格子と弾性散乱するた
めに、カスケード状に結晶深くまで侵入する。
導入する。具体的には、プラズマエッチング装置におい
て、アンテナ出力７５０Ｗ、バイアス出力３００Ｗの水
素／窒素混合ガス（ガス圧力：０．５Ｐａ、流量：１０
０sccom）の水素プラズマ４を３分間照射した。このと
き、レジストマスク３の開口部下にあるＣｒＮｘ膜１あ
るいはＣｒＯＮ膜（図示せず）において水素プラズマ４
が照射されるが、水素イオンの質量が小さく、膜表面に
入射した後、膜を構成する元素の格子と弾性散乱するた
めに、カスケード状に結晶深くまで侵入する。
【００５１】一方、レジストマスク３は軽元素により構
成されているため、レジストマスク３の下のＣｒＮｘ１
あるいはＣｒＯＮ膜（図示せず）に対して水素イオンの
侵入が妨げられることが２次イオン質量分析法（ＳＩＭ
Ｓ）により分かった。
成されているため、レジストマスク３の下のＣｒＮｘ１
あるいはＣｒＯＮ膜（図示せず）に対して水素イオンの
侵入が妨げられることが２次イオン質量分析法（ＳＩＭ
Ｓ）により分かった。
【００５２】次に、図１（ｄ）に表したように、酸素雰
囲気に晒す。具体的には、アンテナ出力５００Ｗの酸素
プラズマ（ガス圧力：０．７Ｐａ、流量：１００scco
m）５により、レジストマスク３が除去されるととも
に、水素／窒素混合ガスによるプラズマ照射されたＣｒ
Ｎｘ膜１のエッチングが行われ、パターンが形成され
た。
囲気に晒す。具体的には、アンテナ出力５００Ｗの酸素
プラズマ（ガス圧力：０．７Ｐａ、流量：１００scco
m）５により、レジストマスク３が除去されるととも
に、水素／窒素混合ガスによるプラズマ照射されたＣｒ
Ｎｘ膜１のエッチングが行われ、パターンが形成され
た。
【００５３】（第２の実施例）次に、本発明の第２の実
施例について説明する。
施例について説明する。
【００５４】図２は、本実施例の形成方法を表す工程断
面図である。すなわち、同図は、本実施形態によりシン
グルトレンチ型レベンソンマスクを作成するための製造
工程を表す。
面図である。すなわち、同図は、本実施形態によりシン
グルトレンチ型レベンソンマスクを作成するための製造
工程を表す。
【００５５】まず、図２（ａ）に表したように、基板２
の上に窒化クロム膜１と酸化シリコン膜６を堆積した。
具体的には、洗浄した厚さ６．３５ｍｍの６インチ石英
基板２を反応性スパッタリング装置に導入し、ターゲッ
ト材料としてＣｒを用いて、アルゴンガス、圧力５mTor
rの条件の下で遮光膜となる膜厚１００ｎｍのＣｒＮｘ
膜１を形成し、超音波洗浄を行って、マスクブランクス
を得た。ここで、反射防止膜となるＣｒＯＮ膜（図示せ
ず）をＣｒＮｘ膜上１に成膜する場合には、同一チャン
バー内にて亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）／アルゴン混合ガス、
圧力５mTorrの条件下で成膜を行い、ＣｒＮｘ膜１との
合計膜厚が１００ｎｍになるように形成する。次に、こ
のマスクブランクス表面に、同じ反応性スパッタリング
装置のターゲットおよびガスを変えて膜厚１００ｎｍの
ＳｉＯ２膜６を成膜した。
の上に窒化クロム膜１と酸化シリコン膜６を堆積した。
具体的には、洗浄した厚さ６．３５ｍｍの６インチ石英
基板２を反応性スパッタリング装置に導入し、ターゲッ
ト材料としてＣｒを用いて、アルゴンガス、圧力５mTor
rの条件の下で遮光膜となる膜厚１００ｎｍのＣｒＮｘ
膜１を形成し、超音波洗浄を行って、マスクブランクス
を得た。ここで、反射防止膜となるＣｒＯＮ膜（図示せ
ず）をＣｒＮｘ膜上１に成膜する場合には、同一チャン
バー内にて亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）／アルゴン混合ガス、
圧力５mTorrの条件下で成膜を行い、ＣｒＮｘ膜１との
合計膜厚が１００ｎｍになるように形成する。次に、こ
のマスクブランクス表面に、同じ反応性スパッタリング
装置のターゲットおよびガスを変えて膜厚１００ｎｍの
ＳｉＯ２膜６を成膜した。
【００５６】次に、図２（ｂ）に表したように、第１の
レジストマスク３Ａを形成した。具体的には、スピンコ
ータ装置により、市販の電子ビーム用レジストＺＥＰ５
２０（日本ゼオン）を回転数１５００ｒｐｍ、５０秒の
条件で回転塗布し、ホットプレートを用いてベーク処理
を行い、膜厚５００ｎｍのレジスト層を形成した。そし
て、加速電圧７５ｋＶの電子線描画装置を用いてパター
ン描画を行った。所望の描画精度を得るために、描画は
４回の重ね書きによりパターンを形成する多重描画を行
い、また照射量補正により近接効果補正を行った。描画
後、現像処理を行い、レジストマスク３Ａを形成した。
レジストマスク３Ａを形成した。具体的には、スピンコ
ータ装置により、市販の電子ビーム用レジストＺＥＰ５
２０（日本ゼオン）を回転数１５００ｒｐｍ、５０秒の
条件で回転塗布し、ホットプレートを用いてベーク処理
を行い、膜厚５００ｎｍのレジスト層を形成した。そし
て、加速電圧７５ｋＶの電子線描画装置を用いてパター
ン描画を行った。所望の描画精度を得るために、描画は
４回の重ね書きによりパターンを形成する多重描画を行
い、また照射量補正により近接効果補正を行った。描画
後、現像処理を行い、レジストマスク３Ａを形成した。
【００５７】次に、図２（ｃ）に表したように、水素を
導入した。具体的には、プラズマエッチング装置内にお
いて、アンテナ出力７５０Ｗ、バイアス出力３００Ｗの
水素／窒素混合ガス（ガス圧力：０．５Ｐａ、流量：１
００sccm）のプラズマ４を３分間照射し、レジストマス
ク３Ａの開口部下に位置するＣｒＮｘ膜１に水素イオン
の注入領域１Ａを形成した。
導入した。具体的には、プラズマエッチング装置内にお
いて、アンテナ出力７５０Ｗ、バイアス出力３００Ｗの
水素／窒素混合ガス（ガス圧力：０．５Ｐａ、流量：１
００sccm）のプラズマ４を３分間照射し、レジストマス
ク３Ａの開口部下に位置するＣｒＮｘ膜１に水素イオン
の注入領域１Ａを形成した。
【００５８】次に、図２（ｄ）に表したように、レジス
トマスク３ＡとＳｉＯ２膜６を除去した。具体的には、
スピンコータ装置を用いて、それぞれオルトジクロロベ
ンゼンと弗化アンモニウム液を回転塗布することにより
ウェットエッチングして除去した。
トマスク３ＡとＳｉＯ２膜６を除去した。具体的には、
スピンコータ装置を用いて、それぞれオルトジクロロベ
ンゼンと弗化アンモニウム液を回転塗布することにより
ウェットエッチングして除去した。
【００５９】次に、図２（ｅ）に表したように、第２の
レジストマスク３Ｂを形成した。具体的には、マスクブ
ランクスの表面を洗浄し、再びスピンコータ装置によ
り、市販の電子ビーム用レジストＺＥＰ７０００Ｂ（日
本ゼオン）を回転数１８００ｒｐｍ、５０秒の条件で回
転塗布し、ホットプレートを用いてベーク処理を行い、
膜厚５００ｎｍの感光膜３を形成し、加速電圧７５ｋＶ
の電子線描画装置を用いてパターン描画を行った。所望
の描画精度を得るために、描画は４回の重ね書きにより
パターンを形成する多重描画を行い、また照射量補正に
より近接効果補正を行った。描画後、現像処理を行い、
レジストマスク３Ｂを形成して水素イオン注入領域１Ａ
の一部をマスクした。
レジストマスク３Ｂを形成した。具体的には、マスクブ
ランクスの表面を洗浄し、再びスピンコータ装置によ
り、市販の電子ビーム用レジストＺＥＰ７０００Ｂ（日
本ゼオン）を回転数１８００ｒｐｍ、５０秒の条件で回
転塗布し、ホットプレートを用いてベーク処理を行い、
膜厚５００ｎｍの感光膜３を形成し、加速電圧７５ｋＶ
の電子線描画装置を用いてパターン描画を行った。所望
の描画精度を得るために、描画は４回の重ね書きにより
パターンを形成する多重描画を行い、また照射量補正に
より近接効果補正を行った。描画後、現像処理を行い、
レジストマスク３Ｂを形成して水素イオン注入領域１Ａ
の一部をマスクした。
【００６０】このとき、図２（ｂ）で実施した前回の描
画と今回の描画のパターン重ね合わせ位置精度は、３σ
で２０〜３０ｎｍであった。
画と今回の描画のパターン重ね合わせ位置精度は、３σ
で２０〜３０ｎｍであった。
【００６１】次に、図２（ｆ）に表したように六弗化炭
素／酸素混合ガスによるプラズマ５Ａに晒した。
素／酸素混合ガスによるプラズマ５Ａに晒した。
【００６２】すると、図２（ｇ）に表したように、レジ
ストマスク３Ｂの開口部下にあるＣｒＮｘ膜の水素注入
領域１Ａがエッチングされて消失し、さらに石英基板２
がエッチングされる。ここで、石英基板２を所望量の深
さ７（露光すべき光の石英による位相シフト量がπ［ｒ
ａｄ］となる膜厚）だけエッチングした。
ストマスク３Ｂの開口部下にあるＣｒＮｘ膜の水素注入
領域１Ａがエッチングされて消失し、さらに石英基板２
がエッチングされる。ここで、石英基板２を所望量の深
さ７（露光すべき光の石英による位相シフト量がπ［ｒ
ａｄ］となる膜厚）だけエッチングした。
【００６３】次に、図２（ｈ）に表したように、酸素プ
ラズマ５Ｂに晒した。すなわち、アンテナ出力５００Ｗ
の酸素プラズマ５Ｂ（ガス圧力：０．７Ｐａ、流量：１
００sccm）に晒すと、レジストマスク３Ｂが除去される
とともに、ＣｒＮｘ膜の水素注入領域１Ａがエッチング
され、図２（ｉ）に表したように、シングルトレンチ型
レベンソンマスク１０が完成した。
ラズマ５Ｂに晒した。すなわち、アンテナ出力５００Ｗ
の酸素プラズマ５Ｂ（ガス圧力：０．７Ｐａ、流量：１
００sccm）に晒すと、レジストマスク３Ｂが除去される
とともに、ＣｒＮｘ膜の水素注入領域１Ａがエッチング
され、図２（ｉ）に表したように、シングルトレンチ型
レベンソンマスク１０が完成した。
【００６４】（第３の実施例）次に、本発明の第３の実
施例として、パターン幅が１０ｎｍ以下の超微細パター
ンを形成する具体例について説明する。
施例として、パターン幅が１０ｎｍ以下の超微細パター
ンを形成する具体例について説明する。
【００６５】図３は、本実施例の微細パターンの製造工
程を表す工程断面図である。
程を表す工程断面図である。
【００６６】まず、図３（ａ）に表したように、基板２
の上に窒化クロム膜１と酸化シリコン膜６を積層した。
具体的には、洗浄した厚さ６．３５ｍｍの８インチＳｉ
基板２を反応性スパッタリング装置に導入し、ターゲッ
ト材料としてクロムを用いて、窒素／アルゴンガス、圧
力５mTorrの条件の下で遮光膜となる膜厚１００ｎｍの
ＣｒＮｘ膜１を形成した。さらに、ターゲットおよびガ
スを変えて膜厚５００ｎｍのＳｉＯ２膜６を成膜した。
の上に窒化クロム膜１と酸化シリコン膜６を積層した。
具体的には、洗浄した厚さ６．３５ｍｍの８インチＳｉ
基板２を反応性スパッタリング装置に導入し、ターゲッ
ト材料としてクロムを用いて、窒素／アルゴンガス、圧
力５mTorrの条件の下で遮光膜となる膜厚１００ｎｍの
ＣｒＮｘ膜１を形成した。さらに、ターゲットおよびガ
スを変えて膜厚５００ｎｍのＳｉＯ２膜６を成膜した。
【００６７】次に、図３（ｂ）に表したようにレジスト
マスク３を形成した。具体的には、スピンコータ装置に
より、市販の電子ビーム用レジストＺＥＰ５２０（日本
ゼオン）を回転数２０００ｒｐｍ、５０秒の条件で回転
塗布し、ホットプレートを用いてベーク処理を行って膜
厚３５０ｎｍの感光膜を形成し、加速電圧７５ｋＶの電
子線描画装置を用いてパターン描画を行った。所望の描
画精度を得るために、描画は４回の重ね書きによりパタ
ーンを形成する多重描画を行い、また照射量補正により
近接効果補正を行った。描画後、現像処理を行い、レジ
ストマスク３を形成した。
マスク３を形成した。具体的には、スピンコータ装置に
より、市販の電子ビーム用レジストＺＥＰ５２０（日本
ゼオン）を回転数２０００ｒｐｍ、５０秒の条件で回転
塗布し、ホットプレートを用いてベーク処理を行って膜
厚３５０ｎｍの感光膜を形成し、加速電圧７５ｋＶの電
子線描画装置を用いてパターン描画を行った。所望の描
画精度を得るために、描画は４回の重ね書きによりパタ
ーンを形成する多重描画を行い、また照射量補正により
近接効果補正を行った。描画後、現像処理を行い、レジ
ストマスク３を形成した。
【００６８】次に、図３（ｃ）に表したように、エッチ
ングと水素化処理を施した。具体的には、まず、プラズ
マエッチング装置において、アンテナ出力７５０Ｗ、バ
イアス出力３００ＷのＣＨＦ３ガス（ガス圧力：０．６
Ｐａ、流量：１００sccm）のプラズマ４を３分間照射し
た。この結果、レジストマスク３に覆われていない酸化
シリコン層６はエッチングされ、この下ＣｒＮｘ膜１に
水素注入領域１Ａが形成された。
ングと水素化処理を施した。具体的には、まず、プラズ
マエッチング装置において、アンテナ出力７５０Ｗ、バ
イアス出力３００ＷのＣＨＦ３ガス（ガス圧力：０．６
Ｐａ、流量：１００sccm）のプラズマ４を３分間照射し
た。この結果、レジストマスク３に覆われていない酸化
シリコン層６はエッチングされ、この下ＣｒＮｘ膜１に
水素注入領域１Ａが形成された。
【００６９】次に、図３（ｄ）に表したように、酸素処
理を施した。具体的には、アンテナ出力５００Ｗの酸素
プラズマ５（ガス圧力：０．７Ｐａ、流量：１００scc
m）を１５分間照射することにより、レジストマスク３
が除去され、ＣｒＮｘ膜の水素注入領域１Ａがエッチン
グされて消失した。
理を施した。具体的には、アンテナ出力５００Ｗの酸素
プラズマ５（ガス圧力：０．７Ｐａ、流量：１００scc
m）を１５分間照射することにより、レジストマスク３
が除去され、ＣｒＮｘ膜の水素注入領域１Ａがエッチン
グされて消失した。
【００７０】さらに、アンテナ出力５００Ｗの酸素プラ
ズマ５（ガス圧力：０．７Ｐａ、流量：１００sccm）の
照射を引き続き行うことにより、ＳｉＯ２膜６の下に残
留したＣｒＮｘ膜１がサイドエッチングされ、幅１０ｎ
ｍ以下の微細パターンも形成可能であることが示され
た。
ズマ５（ガス圧力：０．７Ｐａ、流量：１００sccm）の
照射を引き続き行うことにより、ＳｉＯ２膜６の下に残
留したＣｒＮｘ膜１がサイドエッチングされ、幅１０ｎ
ｍ以下の微細パターンも形成可能であることが示され
た。
【００７１】図４は、本実施例により得られた超微細パ
ターンを走査型電子顕微鏡で観察した拡大像を表す図面
である。これらの図面からも分かるように、ＣｒＮｘ膜
１は、酸素イオンが侵入できる部分では、どんな微細な
溝であろうがサイドエッチングされている。つまり、本
実施形態によれば、金属窒化膜が酸素によりケミカルエ
ッチングされて生成する反応生成物の揮発性が極めて高
いことが分かる。
ターンを走査型電子顕微鏡で観察した拡大像を表す図面
である。これらの図面からも分かるように、ＣｒＮｘ膜
１は、酸素イオンが侵入できる部分では、どんな微細な
溝であろうがサイドエッチングされている。つまり、本
実施形態によれば、金属窒化膜が酸素によりケミカルエ
ッチングされて生成する反応生成物の揮発性が極めて高
いことが分かる。
【００７２】ここで、レジストマスク３の下に位置して
いたＣｒＮｘ膜がサイドエッチングされているのは、図
３（ｃ）の工程において、水素が、レジストマスク３お
よびＳｉＯ２膜６を透過してＣｒＮｘ膜に注入したため
であると考えられる。レジストマスク３の開口部におけ
る酸素プラズマによるエッチング速度は７．５ｎｍ／分
であったのに対して、レジストマスク３の下のＣｒＮｘ
膜のエッチング速度は２．９ｎｍ／分であった。エッチ
ング速度の差は、水素含有量の差を反映したものである
と考えられる。酸素プラズマ照射時間を長くすれば、Ｓ
ｉＯ２膜６の下でもサイドエッチングを進めることがで
きる。
いたＣｒＮｘ膜がサイドエッチングされているのは、図
３（ｃ）の工程において、水素が、レジストマスク３お
よびＳｉＯ２膜６を透過してＣｒＮｘ膜に注入したため
であると考えられる。レジストマスク３の開口部におけ
る酸素プラズマによるエッチング速度は７．５ｎｍ／分
であったのに対して、レジストマスク３の下のＣｒＮｘ
膜のエッチング速度は２．９ｎｍ／分であった。エッチ
ング速度の差は、水素含有量の差を反映したものである
と考えられる。酸素プラズマ照射時間を長くすれば、Ｓ
ｉＯ２膜６の下でもサイドエッチングを進めることがで
きる。
【００７３】レジストマスク３の下に位置するＣｒＮｘ
膜１が酸素によりエッチングされないようにするために
は、水素の透過量を減らせば良い。すなわち、レジスト
マスク３や酸化シリコン膜６の膜厚を厚くするか、また
は、酸素プラズマのアンテナ出力を抑えてエッチング速
度を低下させれば良い。これらの方法により、エッチン
グを抑制すれば、図３（ｄ）に表したようなサイドエッ
チングを生じない構造を作製できる。
膜１が酸素によりエッチングされないようにするために
は、水素の透過量を減らせば良い。すなわち、レジスト
マスク３や酸化シリコン膜６の膜厚を厚くするか、また
は、酸素プラズマのアンテナ出力を抑えてエッチング速
度を低下させれば良い。これらの方法により、エッチン
グを抑制すれば、図３（ｄ）に表したようなサイドエッ
チングを生じない構造を作製できる。
【００７４】また、酸素プラズマ照射において、アンテ
ナ出力に加え、バイアス出力を印加することで、酸素イ
オンの直線性が増し、等方的なエッチングから異方性エ
ッチングに変化させることによっても、サイドエッチン
グを抑制できる。
ナ出力に加え、バイアス出力を印加することで、酸素イ
オンの直線性が増し、等方的なエッチングから異方性エ
ッチングに変化させることによっても、サイドエッチン
グを抑制できる。
【００７５】本実施例におけるＣｒＮｘ膜の微細パター
ンをＸ線光電子分光（ＸＰＳ）、二次イオン質量分析
（ＳＩＭＳ）、Ｘ線回析（ＸＲＤ）及び透過電子顕微鏡
観察により調べた結果、水素を含むガスおよび酸素ガス
などの各種プラズマ処理を施しても、ＣｒＮｘ膜１にお
いて水素以外の構成元素の組成分布や結晶構造の変化は
見られず、また欠陥や転位等の照射損傷は誘起されてい
ないことが分かった。つまり、マスクとして用いる場合
の金属化合物層の光学的特性や電気的特性、機械的特性
に変化が生じていないことが確認された。
ンをＸ線光電子分光（ＸＰＳ）、二次イオン質量分析
（ＳＩＭＳ）、Ｘ線回析（ＸＲＤ）及び透過電子顕微鏡
観察により調べた結果、水素を含むガスおよび酸素ガス
などの各種プラズマ処理を施しても、ＣｒＮｘ膜１にお
いて水素以外の構成元素の組成分布や結晶構造の変化は
見られず、また欠陥や転位等の照射損傷は誘起されてい
ないことが分かった。つまり、マスクとして用いる場合
の金属化合物層の光学的特性や電気的特性、機械的特性
に変化が生じていないことが確認された。
【００７６】また、本実施例で採用したＣｒＮｘ膜１に
対する水素イオンの注入効果を調べるために、以下の５
つの試料に対して、アンテナ出力５００Ｗの酸素プラズ
マ処理（ガス圧力：０．７Ｐａ、流量：１００sccm）を
施し、ＣｒＮｘ膜およびＣｒ膜のエッチングレートを比
較した結果を表１に示す。
対する水素イオンの注入効果を調べるために、以下の５
つの試料に対して、アンテナ出力５００Ｗの酸素プラズ
マ処理（ガス圧力：０．７Ｐａ、流量：１００sccm）を
施し、ＣｒＮｘ膜およびＣｒ膜のエッチングレートを比
較した結果を表１に示す。
【００７７】Ａ）ＣｒＮｘ膜表面にアンテナ出力７５０
Ｗ、バイアス出力３００ＷのＣＨＦ ３ガス（ガス圧力：
０．６Ｐａ、流量：１００sccm）プラズマを３０秒照射
したＣｒＮｘ膜 Ｂ） ＣｒＮｘ膜表面にアンテナ出力７５０Ｗ、バイア
ス出力３００ＷのＳＦ ６ガス（ガス圧力：０．６Ｐａ、
流量：１００sccm）プラズマを３０秒照射したＣｒＮｘ
膜 Ｃ） Ｃｒ膜表面にアンテナ出力７５０Ｗ、バイアス出
力３００ＷのＣＨＦ３ガス（ガス圧力：０．６Ｐａ、流
量：１００sccm）プラズマを３０秒照射したＣｒＮｘ膜 Ｄ） プラズマ処理していないＣｒＮｘ膜 Ｅ） プラズマ処理していないＣｒ膜
Ｗ、バイアス出力３００ＷのＣＨＦ ３ガス（ガス圧力：
０．６Ｐａ、流量：１００sccm）プラズマを３０秒照射
したＣｒＮｘ膜 Ｂ） ＣｒＮｘ膜表面にアンテナ出力７５０Ｗ、バイア
ス出力３００ＷのＳＦ ６ガス（ガス圧力：０．６Ｐａ、
流量：１００sccm）プラズマを３０秒照射したＣｒＮｘ
膜 Ｃ） Ｃｒ膜表面にアンテナ出力７５０Ｗ、バイアス出
力３００ＷのＣＨＦ３ガス（ガス圧力：０．６Ｐａ、流
量：１００sccm）プラズマを３０秒照射したＣｒＮｘ膜 Ｄ） プラズマ処理していないＣｒＮｘ膜 Ｅ） プラズマ処理していないＣｒ膜
【表１】 試料Ａと試料Ｂのエッチング速度を比較すると、水素を
含むガスの効果が分かる。また、試料Ａと試料Ｃのエッ
チング速度を比較すると、ＣｒＮｘ膜とＣｒ膜における
違いが分かり、ＣｒＮｘ膜とＣｒ膜において選択エッチ
ングが行えることが分かる。
含むガスの効果が分かる。また、試料Ａと試料Ｃのエッ
チング速度を比較すると、ＣｒＮｘ膜とＣｒ膜における
違いが分かり、ＣｒＮｘ膜とＣｒ膜において選択エッチ
ングが行えることが分かる。
【００７８】以上説明したように、ＣｒＮｘ膜の水素イ
オン効果を利用したドライエッチング方法により、所望
の高精度のフォトマスクを作製することができることが
分かった。
オン効果を利用したドライエッチング方法により、所望
の高精度のフォトマスクを作製することができることが
分かった。
【００７９】本実施形態により作製したマスクには、以
下の利点がある。
下の利点がある。
【００８０】まず、第１に、Ｃｒを主成分とするＣｒＮ
ｘ膜のエッチングにおいて、Ｈ＋イオン効果を用いた酸
素プラズマによるエッチング法を用いると、反応生成物
の揮発性が高いケミカルエッチングによってＣｒＮｘ膜
はエッチングされるため、従来の塩素系ガスを用いたエ
ッチング法に比べ、マイクロローディング効果は低減
し、基板面内でのＣＤ制御性を高めることが期待でき
る。
ｘ膜のエッチングにおいて、Ｈ＋イオン効果を用いた酸
素プラズマによるエッチング法を用いると、反応生成物
の揮発性が高いケミカルエッチングによってＣｒＮｘ膜
はエッチングされるため、従来の塩素系ガスを用いたエ
ッチング法に比べ、マイクロローディング効果は低減
し、基板面内でのＣＤ制御性を高めることが期待でき
る。
【００８１】光露光用マスクでは、更なる微細化に対応
するため、光近接効果補正用のセリフやジョグ等の更に
微細な遮光体パターンの形成や、位相シフトマスク、特
にレベンソンマスクが必要とされている。遮光体パター
ンのアスペクト比は高く、その製造におけるエッチング
工程において、現在行われているウェットエッチング法
またはドライエッチング法によりパターンを形成する方
法では、そのサイズおよび加工形状、面内ＣＤを高精度
に制御を行うことは困難であるが、本手法のエッチング
方法によりマスクを作製すれば、低コストで高精度な微
細パターンが容易に形成でき、また高性能位相シフトマ
スクの作製が行えることが示された。
するため、光近接効果補正用のセリフやジョグ等の更に
微細な遮光体パターンの形成や、位相シフトマスク、特
にレベンソンマスクが必要とされている。遮光体パター
ンのアスペクト比は高く、その製造におけるエッチング
工程において、現在行われているウェットエッチング法
またはドライエッチング法によりパターンを形成する方
法では、そのサイズおよび加工形状、面内ＣＤを高精度
に制御を行うことは困難であるが、本手法のエッチング
方法によりマスクを作製すれば、低コストで高精度な微
細パターンが容易に形成でき、また高性能位相シフトマ
スクの作製が行えることが示された。
【００８２】第２に、従来のＣｒを主成分とする材料膜
のドライエッチング方法で用いてきた塩素系ガスに代わ
り、水素を含むガスおよび酸素ガスでエッチング可能と
なるため、簡便且つ安全に行える微細パターン形成方法
である点も有利である。
のドライエッチング方法で用いてきた塩素系ガスに代わ
り、水素を含むガスおよび酸素ガスでエッチング可能と
なるため、簡便且つ安全に行える微細パターン形成方法
である点も有利である。
【００８３】なお、本実施例においては、成膜にスパッ
タ法を用いたが、ＣＶＤ（chemicalvapor deposition）
法などの手法を用いて行うことも可能である。
タ法を用いたが、ＣＶＤ（chemicalvapor deposition）
法などの手法を用いて行うことも可能である。
【００８４】また、水素を含むガスを用いたプラズマ処
理においては、上述したＣＨＦ３，ＣＦ２＋Ｈ２，ＮＨ
３以外にも、水素を含む他のガス系も同様に採用可能で
ある。また、アンテナ出力、バイアス出力を変えること
により、酸素プラズマによるＣｒＮｘ膜のエッチング速
度およびパターン形状を制御することが可能である。同
様に、酸素プラズマにおけるアンテナ出力を変化させる
ことや、バイアスを印加することによりエッチング後の
形状を変化させることも可能である。
理においては、上述したＣＨＦ３，ＣＦ２＋Ｈ２，ＮＨ
３以外にも、水素を含む他のガス系も同様に採用可能で
ある。また、アンテナ出力、バイアス出力を変えること
により、酸素プラズマによるＣｒＮｘ膜のエッチング速
度およびパターン形状を制御することが可能である。同
様に、酸素プラズマにおけるアンテナ出力を変化させる
ことや、バイアスを印加することによりエッチング後の
形状を変化させることも可能である。
【００８５】また、酸素プラズマ処理において、酸素の
他にＮ２，Ｃｌ２，Ｈ２等のガスを添加することによ
り、ＣｒＮｘ膜のエッチングレートおよび形状の制御も
可能である。
他にＮ２，Ｃｌ２，Ｈ２等のガスを添加することによ
り、ＣｒＮｘ膜のエッチングレートおよび形状の制御も
可能である。
【００８６】また、上記記載においては、ＣｒＮｘと表
記したが、その組成を表す構成比ｘは１に限らず、他の
組成比の窒化クロム膜に対しても本実施形態を適用して
同様の効果が得られる。その他、クロム（Ｃｒ）と窒素
（Ｎ）とを含む化合物として、例えば、ＣｒＣＮ，Ｃｒ
ＣＯＮなどの各種の窒化物に対しても本実施形態を同様
に適用することが可能である。
記したが、その組成を表す構成比ｘは１に限らず、他の
組成比の窒化クロム膜に対しても本実施形態を適用して
同様の効果が得られる。その他、クロム（Ｃｒ）と窒素
（Ｎ）とを含む化合物として、例えば、ＣｒＣＮ，Ｃｒ
ＣＯＮなどの各種の窒化物に対しても本実施形態を同様
に適用することが可能である。
【００８７】また、本実施例においてレベンソンマスク
を作製するために用いた酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜６
は、ＳｉＯ２膜に限られず水素イオンを透過させる膜で
あり、剥離が容易な材料であれば更に好適である。
を作製するために用いた酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜６
は、ＳｉＯ２膜に限られず水素イオンを透過させる膜で
あり、剥離が容易な材料であれば更に好適である。
【００８８】（第４の実施例）次に、本発明の第４の実
施例として、クロム（Ｃｒ）系化合物層を用いたフォト
マスクの欠陥修正方法を説明する。
施例として、クロム（Ｃｒ）系化合物層を用いたフォト
マスクの欠陥修正方法を説明する。
【００８９】まず、クロム（Ｃｒ）からなるフォトマス
クの欠陥を修正する方法について図５を参照しつつ説明
する。
クの欠陥を修正する方法について図５を参照しつつ説明
する。
【００９０】図５（ａ）は、クロム（Ｃｒ）からなるフ
ォトマスクのパターン８Ａの一部に、その形成工程にお
いて残留したクロム（Ｃｒ）膜からなる黒欠陥９Ａが生
じている状態を表す。
ォトマスクのパターン８Ａの一部に、その形成工程にお
いて残留したクロム（Ｃｒ）膜からなる黒欠陥９Ａが生
じている状態を表す。
【００９１】このような黒欠陥９Ａに対して、イオン注
入法により６０ｋｅＶの窒素および水素イオンビームを
照射することにより、欠陥部のクロム（Ｃｒ）を窒化し
さらに水素を導入する。
入法により６０ｋｅＶの窒素および水素イオンビームを
照射することにより、欠陥部のクロム（Ｃｒ）を窒化し
さらに水素を導入する。
【００９２】その結果として、図５（ｂ）に表したよう
に、水素イオンの多く注入されたＣｒＮｘ領域１０が形
成される。
に、水素イオンの多く注入されたＣｒＮｘ領域１０が形
成される。
【００９３】次に、アンテナ出力５００Ｗの酸素プラズ
マ（ガス圧力：０．７Ｐａ、流量：１００sccm）を照射
することにより、黒欠陥９Ａを構成するＣｒＮｘ膜部分
のみが選択的にエッチングされ、図５（ｃ）に表したよ
うに黒欠陥９Ａが消去修正される。
マ（ガス圧力：０．７Ｐａ、流量：１００sccm）を照射
することにより、黒欠陥９Ａを構成するＣｒＮｘ膜部分
のみが選択的にエッチングされ、図５（ｃ）に表したよ
うに黒欠陥９Ａが消去修正される。
【００９４】以上のようにして、クロム（Ｃｒ）からな
るフォトマスクの欠陥を修正することができる。
るフォトマスクの欠陥を修正することができる。
【００９５】次に、ＣｒＮｘを遮光膜材料とするフォト
マスクの欠陥を修正する方法について図６を参照しつつ
説明する。
マスクの欠陥を修正する方法について図６を参照しつつ
説明する。
【００９６】図６（ａ）は、窒化クロム（ＣｒＮｘ）か
らなるフォトマスクのパターン８Ｂの一部に、その形成
工程において残留した窒化クロム（ＣｒＮｘ）からなる
黒欠陥９Ｂが生じている状態を表す。
らなるフォトマスクのパターン８Ｂの一部に、その形成
工程において残留した窒化クロム（ＣｒＮｘ）からなる
黒欠陥９Ｂが生じている状態を表す。
【００９７】このような黒欠陥９Ｂに対しては、イオン
注入法により６０ｋｅＶの水素イオンビームを集束照射
して、図６（ｂ）に表したように水素注入領域１１を形
成する。
注入法により６０ｋｅＶの水素イオンビームを集束照射
して、図６（ｂ）に表したように水素注入領域１１を形
成する。
【００９８】そして、アンテナ出力５００Ｗの酸素プラ
ズマ（ガス圧力：０．７Ｐａ、流量：１００sccm）を照
射することにより、黒欠陥９Ｂを構成するＣｒＮｘ膜部
分のみが選択的にエッチングされ、黒欠陥９Ｂが消去修
正される。
ズマ（ガス圧力：０．７Ｐａ、流量：１００sccm）を照
射することにより、黒欠陥９Ｂを構成するＣｒＮｘ膜部
分のみが選択的にエッチングされ、黒欠陥９Ｂが消去修
正される。
【００９９】以上説明した方法によれば、クロム（Ｃ
ｒ）系膜を用いたフォトマスクやレチクルあるいは各種
回路基板の欠陥の修正に際して、パターン欠陥部分以外
に損傷を与えず、高精度の修正が行うことが出来る。
ｒ）系膜を用いたフォトマスクやレチクルあるいは各種
回路基板の欠陥の修正に際して、パターン欠陥部分以外
に損傷を与えず、高精度の修正が行うことが出来る。
【０１００】パターンの欠陥を修正する本実施例も、水
素イオンを注入したＣｒＮｘ膜の酸素プラズマに対する
エッチングレートが、大きく変化することを利用したも
のである。また、本実施例の欠陥修正においても、水素
を含むガスおよび酸素ガス等の各種プラズマおよびイオ
ンビーム照射によって、マスクパターンを構成するクロ
ム （Ｃｒ）膜やＣｒＮｘ膜は、水素以外の構成元素の
組成分布、結晶構造の変化は見られず、また欠陥や転位
等の照射損傷は誘起されていないことがＸ線光電子分光
（ＸＰＳ）、二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）、Ｘ線回
析（ＸＲＤ）、透過電子顕微鏡観察により確認され、マ
スクとして用いる場合の光学的特性や電気的特性、機械
的特性に変化が生じていないことが分かった。
素イオンを注入したＣｒＮｘ膜の酸素プラズマに対する
エッチングレートが、大きく変化することを利用したも
のである。また、本実施例の欠陥修正においても、水素
を含むガスおよび酸素ガス等の各種プラズマおよびイオ
ンビーム照射によって、マスクパターンを構成するクロ
ム （Ｃｒ）膜やＣｒＮｘ膜は、水素以外の構成元素の
組成分布、結晶構造の変化は見られず、また欠陥や転位
等の照射損傷は誘起されていないことがＸ線光電子分光
（ＸＰＳ）、二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）、Ｘ線回
析（ＸＲＤ）、透過電子顕微鏡観察により確認され、マ
スクとして用いる場合の光学的特性や電気的特性、機械
的特性に変化が生じていないことが分かった。
【０１０１】図７は、本実施例の欠陥修正方法を実行す
るための欠陥修正装置を表す概念図である。すなわち、
本装置１００は、集束イオンビーム照射作業室１１０、
酸素プラズマ照射作業室１２０、及び予備室１３０から
なるものとすることができる。
るための欠陥修正装置を表す概念図である。すなわち、
本装置１００は、集束イオンビーム照射作業室１１０、
酸素プラズマ照射作業室１２０、及び予備室１３０から
なるものとすることができる。
【０１０２】集束イオンビーム照射作業室１１０は、水
素を含むビームを対象物に照射するチャンバであり、必
要に応じて窒素を含むビームなども照射可能とされてい
る。また、対象物のフォトマスクを検査して欠陥を特定
する機能も有する。
素を含むビームを対象物に照射するチャンバであり、必
要に応じて窒素を含むビームなども照射可能とされてい
る。また、対象物のフォトマスクを検査して欠陥を特定
する機能も有する。
【０１０３】酸素プラズマ照射作業室１２０は、酸素を
含むプラズマを対象物に照射するチャンバである。
含むプラズマを対象物に照射するチャンバである。
【０１０４】予備室１３０は、必要に応じてカセットな
どに装填された対象物としてのフォトマスクの導入／取
り出し及び各作業室へのロード／アンロードを実行する
ための機能を有するチャンバである。
どに装填された対象物としてのフォトマスクの導入／取
り出し及び各作業室へのロード／アンロードを実行する
ための機能を有するチャンバである。
【０１０５】そして、これらのチャンバは、例えば、ゲ
ートバルブＧＶにより遮断可能に連結されている。
ートバルブＧＶにより遮断可能に連結されている。
【０１０６】図８は、本欠陥修正装置におけるプロセス
フローを例示するフローチャートである。
フローを例示するフローチャートである。
【０１０７】まず、ステップＳ１において、集束イオン
ビーム照射作業室１１０の調整が実行される。具体的に
は、例えば、プローブ電流、イオンビームの光軸、フォ
ーカスの調整などが実行される。
ビーム照射作業室１１０の調整が実行される。具体的に
は、例えば、プローブ電流、イオンビームの光軸、フォ
ーカスの調整などが実行される。
【０１０８】次に、ステップＳ２においては、カセット
などに装填された対象物としてのフォトマスクが予備室
１３０から集束イオンビーム照射作業室１１０へローデ
ィングされ、さらにステージ設置やマスク位置調整作業
が実行される。
などに装填された対象物としてのフォトマスクが予備室
１３０から集束イオンビーム照射作業室１１０へローデ
ィングされ、さらにステージ設置やマスク位置調整作業
が実行される。
【０１０９】ステップＳ３においては、マスクパターン
回路設計データであるＣＡＤ等のデータと実際の回路パ
ターンとが比較検査され、その黒欠陥情報が読み取られ
る。
回路設計データであるＣＡＤ等のデータと実際の回路パ
ターンとが比較検査され、その黒欠陥情報が読み取られ
る。
【０１１０】ステップＳ３において得られた黒欠陥情報
に基づき、ステップＳ４において欠陥部へイオンビーム
が照射される。終了後、ステップＳ５において対象物は
作業室１１０から予備室１３０へアンロードされる。
に基づき、ステップＳ４において欠陥部へイオンビーム
が照射される。終了後、ステップＳ５において対象物は
作業室１１０から予備室１３０へアンロードされる。
【０１１１】次に、ステップＳ６において、対象物は
は、予備室１３０から酸素プラズマ照射作業室１２０へ
のロードされて設置され、ステップＳ７において酸素プ
ラズマが照射される。
は、予備室１３０から酸素プラズマ照射作業室１２０へ
のロードされて設置され、ステップＳ７において酸素プ
ラズマが照射される。
【０１１２】終了後、ステップＳ８において、対象物は
作業室１２０から予備室１３０へアンロードされる。
作業室１２０から予備室１３０へアンロードされる。
【０１１３】次に、ステップＳ２に戻って対象物は再び
集束イオンビーム照射作業室１１０へロードされ、ステ
ップＳ３において、再度マスクパターン回路設計データ
であるＣＡＤ等のデータと実際の回路パターンとが比較
検査され、その黒欠陥情報が読み取られる。
集束イオンビーム照射作業室１１０へロードされ、ステ
ップＳ３において、再度マスクパターン回路設計データ
であるＣＡＤ等のデータと実際の回路パターンとが比較
検査され、その黒欠陥情報が読み取られる。
【０１１４】黒欠陥の修正が完了していれば、ステップ
Ｓ９に進み、同作業室１１０において今度は白欠陥の検
査および修正作業が実行され、白欠陥修正終了後、ステ
ップＳ１０において作業室１１０から予備室１３０へア
ンロードされ、ステップＳ１１において、予備室１３０
から取り出して、一連の修正プロセスが完了する。
Ｓ９に進み、同作業室１１０において今度は白欠陥の検
査および修正作業が実行され、白欠陥修正終了後、ステ
ップＳ１０において作業室１１０から予備室１３０へア
ンロードされ、ステップＳ１１において、予備室１３０
から取り出して、一連の修正プロセスが完了する。
【０１１５】ここで、白欠陥部分の修正については、本
装置１００の集束イオンビーム照射作業室１１０におい
て黒欠陥の場合と同様に欠陥部分にのみ、水素の集束イ
オンビームを有機ガスを吹き付けながら照射することに
よって、カーボン膜を白欠陥部分に堆積することで実行
できる。こうした工程を経て、無欠陥のフォトマスクが
完成し、これが出荷される。
装置１００の集束イオンビーム照射作業室１１０におい
て黒欠陥の場合と同様に欠陥部分にのみ、水素の集束イ
オンビームを有機ガスを吹き付けながら照射することに
よって、カーボン膜を白欠陥部分に堆積することで実行
できる。こうした工程を経て、無欠陥のフォトマスクが
完成し、これが出荷される。
【０１１６】本実施形態の欠陥修正方法には、以下のよ
うな２つの利点があることが判明した。
うな２つの利点があることが判明した。
【０１１７】第１の利点としては、本欠陥修正方法で
は、パターン欠陥部分以外に損傷を与えず、高精度の修
正が行うことができることである。従来法のＧａ＋イオ
ンの集束イオンビームを照射することによって欠陥部分
をスパッタリングして除去する方法とは大きく異なり、
本実施形態によれば、下地基板に対しても損傷を与えな
いで済む。
は、パターン欠陥部分以外に損傷を与えず、高精度の修
正が行うことができることである。従来法のＧａ＋イオ
ンの集束イオンビームを照射することによって欠陥部分
をスパッタリングして除去する方法とは大きく異なり、
本実施形態によれば、下地基板に対しても損傷を与えな
いで済む。
【０１１８】本実施形態のイオンビームによる修正方法
では、その修正精度はビームの散乱および２次電子の広
がりで決まるが、イオンビームでは２次電子のエネルギ
ーは、その精度に大きな影響を与えない。従って、水素
イオンのような軽いイオンでは、修正精度は膜中での散
乱で決まり、６０ｋｅＶの高エネルギーでは水素イオン
は広角散乱をほとんどせず、またパターン下地基板から
の後方散乱も無視できるため、その散乱広がりは１０〜
２０ｎｍ程度である。水素イオンビームを用いた修正方
法は、ＣｒＮｘ膜の水素イオン注入効果および修正精度
を併せ持つことにより、高精度の修正が可能となる。
では、その修正精度はビームの散乱および２次電子の広
がりで決まるが、イオンビームでは２次電子のエネルギ
ーは、その精度に大きな影響を与えない。従って、水素
イオンのような軽いイオンでは、修正精度は膜中での散
乱で決まり、６０ｋｅＶの高エネルギーでは水素イオン
は広角散乱をほとんどせず、またパターン下地基板から
の後方散乱も無視できるため、その散乱広がりは１０〜
２０ｎｍ程度である。水素イオンビームを用いた修正方
法は、ＣｒＮｘ膜の水素イオン注入効果および修正精度
を併せ持つことにより、高精度の修正が可能となる。
【０１１９】第２の利点として、簡便且つ低コストでＣ
ｒ系の露光マスクおよび各種微細パターンの欠陥を修正
することが可能となる。
ｒ系の露光マスクおよび各種微細パターンの欠陥を修正
することが可能となる。
【０１２０】なお、本実施例では、Ｃｒ膜の窒化プロセ
スにおいて、イオン注入法により行ったが、アンモニア
等の窒素を含むガス雰囲気中でレーザ光を集光し、レー
ザドーピング法により行うことも可能である。このとき
レーザとしては、欠陥部分に対してより狭い領域に集光
でき、且つ高濃度の注入を行う上で高出力パワーが望ま
れることからＫｒＦやＡｒＦあるいはＦ２エキシマレー
ザ使用することが好適である。
スにおいて、イオン注入法により行ったが、アンモニア
等の窒素を含むガス雰囲気中でレーザ光を集光し、レー
ザドーピング法により行うことも可能である。このとき
レーザとしては、欠陥部分に対してより狭い領域に集光
でき、且つ高濃度の注入を行う上で高出力パワーが望ま
れることからＫｒＦやＡｒＦあるいはＦ２エキシマレー
ザ使用することが好適である。
【０１２１】また、本実施例においては、水素イオンビ
ームを照射することによるＣｒＮｘ膜パターンの欠陥修
正のみを例示したが、水素イオンビームを用いてＣｒＮ
ｘ膜の微細パターンを形成することも可能なことは明ら
かである。またＣｒＮｘと表記したが、その組成比ｘは
０．５に限らず、他の組成比を持つ窒化クロム膜に対し
ても同様の本実施形態の効果があることは明らかであ
る。その他、ＣｒとＮを含む化合物、ＣｒＣＮ，ＣｒＣ
ＯＮ等においても同様の本実施形態の効果があることは
明らかである。
ームを照射することによるＣｒＮｘ膜パターンの欠陥修
正のみを例示したが、水素イオンビームを用いてＣｒＮ
ｘ膜の微細パターンを形成することも可能なことは明ら
かである。またＣｒＮｘと表記したが、その組成比ｘは
０．５に限らず、他の組成比を持つ窒化クロム膜に対し
ても同様の本実施形態の効果があることは明らかであ
る。その他、ＣｒとＮを含む化合物、ＣｒＣＮ，ＣｒＣ
ＯＮ等においても同様の本実施形態の効果があることは
明らかである。
【０１２２】（第５の実施例）次に、本発明の第５の実
施例として、第１から第４実施例により製作・修正され
る露光マスクを用いた微小デバイスの形成方法について
説明する。ここでいう「微小デバイス」とは、例えば、
集積回路、ＵＬＳＩ等の半導体チップ、液晶デバイス、
マイクロマシン、薄膜磁気ヘッド等が挙げられる。以
下、その一例として、半導体デバイスの例を示す。
施例として、第１から第４実施例により製作・修正され
る露光マスクを用いた微小デバイスの形成方法について
説明する。ここでいう「微小デバイス」とは、例えば、
集積回路、ＵＬＳＩ等の半導体チップ、液晶デバイス、
マイクロマシン、薄膜磁気ヘッド等が挙げられる。以
下、その一例として、半導体デバイスの例を示す。
【０１２３】図９は、半導体デバイスの製造工程を表す
フローチャートである。
フローチャートである。
【０１２４】まず、ステップＳ２１において、半導体デ
バイスの回路設計をＣＡＤ等を用いて行う。
バイスの回路設計をＣＡＤ等を用いて行う。
【０１２５】次に、ステップＳ２２において、設計した
回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、これ
と並行して、ステップＳ２３においては、シリコン等の
材料を用いて、ウェーハを製造する。
回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、これ
と並行して、ステップＳ２３においては、シリコン等の
材料を用いて、ウェーハを製造する。
【０１２６】ステップＳ２４においては、上記用意した
露光マスクとウェーハとを用い、リソグラフィ技術によ
りウェーハ上に実際の回路パターンを形成する。ここ
で、リソグラフィ技術は、例えば、前処理、レジスト塗
布、プリベーク、露光、ポストイクスポージャベーク
（ＰＥＢ）、現像／リンス、ポストベーク、エッチン
グ、イオン注入、レジスト剥離、検査等の工程からな
る。
露光マスクとウェーハとを用い、リソグラフィ技術によ
りウェーハ上に実際の回路パターンを形成する。ここ
で、リソグラフィ技術は、例えば、前処理、レジスト塗
布、プリベーク、露光、ポストイクスポージャベーク
（ＰＥＢ）、現像／リンス、ポストベーク、エッチン
グ、イオン注入、レジスト剥離、検査等の工程からな
る。
【０１２７】次に、ステップＳ２５においては、後工程
として、ステップＳ２４において作製されたウェーハを
用いて半導体チップ化する。具体的はに、例えば、アッ
センブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケー
ジング工程（チップ工程）等の工程が実行される。
として、ステップＳ２４において作製されたウェーハを
用いて半導体チップ化する。具体的はに、例えば、アッ
センブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケー
ジング工程（チップ工程）等の工程が実行される。
【０１２８】次に、ステップＳ２６においては、ステッ
プＳ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、
耐久性確認テスト等の検査および修正を行う。
プＳ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、
耐久性確認テスト等の検査および修正を行う。
【０１２９】以上説明した工程を経て、半導体デバイス
が完成し、これが出荷される。
が完成し、これが出荷される。
【０１３０】本実施例の生産方法によれば、低コストの
露光マスクを使用することにより、転写露光工程を低コ
スト化でき、廉価な半導体装置あるいは光学素子を供給
することが可能となる。
露光マスクを使用することにより、転写露光工程を低コ
スト化でき、廉価な半導体装置あるいは光学素子を供給
することが可能となる。
【０１３１】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態について説明する。
の実施の形態について説明する。
【０１３２】図１０は、本実施形態の基本概念を表す工
程断面図である。
程断面図である。
【０１３３】本実施形態においても、まず、図１０
（ａ）に表したように、基板２の上に窒素物層１を形成
する。
（ａ）に表したように、基板２の上に窒素物層１を形成
する。
【０１３４】次に、図１０（ｂ）に表したように、窒化
物層１の上に所定のパターンのレジストマスク３を形成
する。窒化物層１の材料としては、例えば窒化クロムや
窒化ガリウムなどを用いることができる。
物層１の上に所定のパターンのレジストマスク３を形成
する。窒化物層１の材料としては、例えば窒化クロムや
窒化ガリウムなどを用いることができる。
【０１３５】次に、図１０（ｃ）に表したように、水素
４とハロゲン元素４’を注入する。すると、この工程に
おいて、水素４とハロゲン元素４’はマスク３により遮
蔽され、金属化合物層１のうちでマスク３の開口部に露
出している部分のみに選択的に注入されて水素・ハロゲ
ン注入領域１Ａが形成される。
４とハロゲン元素４’を注入する。すると、この工程に
おいて、水素４とハロゲン元素４’はマスク３により遮
蔽され、金属化合物層１のうちでマスク３の開口部に露
出している部分のみに選択的に注入されて水素・ハロゲ
ン注入領域１Ａが形成される。
【０１３６】水素４とハロゲン元素４’の注入は、後に
実施例として詳述するように、それぞれプラズマを照射
することにより行うことができる。この際に、プラズマ
密度、バイアス電圧、ガス圧力などを調整することによ
り、水素４とハロゲン元素イオンの基板への入射方向を
制御し、得られる窒化物層１のパターン形状を制御する
ことができる。具体的には、垂直形状のパターンを得た
い場合には、プラズマ密度を下げてバイアス電圧を高め
ることで、イオンが基板に対して垂直に入射させ、垂直
形状が得られる。
実施例として詳述するように、それぞれプラズマを照射
することにより行うことができる。この際に、プラズマ
密度、バイアス電圧、ガス圧力などを調整することによ
り、水素４とハロゲン元素イオンの基板への入射方向を
制御し、得られる窒化物層１のパターン形状を制御する
ことができる。具体的には、垂直形状のパターンを得た
い場合には、プラズマ密度を下げてバイアス電圧を高め
ることで、イオンが基板に対して垂直に入射させ、垂直
形状が得られる。
【０１３７】なお、この工程において用いるハロゲンと
しては、例えばフッ素を用いることができる。また、水
素４とハロゲン４’は同時に注入しても良いが、必ずし
も同時に注入する必要はなく、別々に注入しても良い。
しては、例えばフッ素を用いることができる。また、水
素４とハロゲン４’は同時に注入しても良いが、必ずし
も同時に注入する必要はなく、別々に注入しても良い。
【０１３８】次に、図１０（ｄ）に表したように、酸素
プラズマなどの励起された酸素を含有するガス５を照射
する。すると、レジストマスク３が除去されるととも
に、窒化物層１１のうちで水素４とハロゲン元素４’が
注入された部分１Ａがエッチングされて消失する。ここ
で窒化物層１がエッチングされる理由は、水素及びハロ
ゲンを含有した窒化物層１Ａが酸素と反応すると、平衡
蒸気圧が極めて高い揮発性に富んだ反応生成物が形成さ
れるからであると考えられる。
プラズマなどの励起された酸素を含有するガス５を照射
する。すると、レジストマスク３が除去されるととも
に、窒化物層１１のうちで水素４とハロゲン元素４’が
注入された部分１Ａがエッチングされて消失する。ここ
で窒化物層１がエッチングされる理由は、水素及びハロ
ゲンを含有した窒化物層１Ａが酸素と反応すると、平衡
蒸気圧が極めて高い揮発性に富んだ反応生成物が形成さ
れるからであると考えられる。
【０１３９】図１０（ｃ）に表した工程において、水素
４とハロゲン元素４’を注入する際には、レジストマス
ク３が軽元素から構成されているためにマスク３の下に
位置する窒化物層１への水素４、ハロゲン元素４’の侵
入は妨げられる。その結果として、図１０（ｄ）に表し
た工程において、Ｏ２による窒化物層１のエッチングが
抑制される。水素４とハロゲン元素４’（特にフッ素）
は質量が小さいため、レジストマスク３により覆われて
いない部分では、表面入射後、構成する元素の格子と弾
性散乱し、カスケード状に窒化物層１の深くまで侵入で
きる。
４とハロゲン元素４’を注入する際には、レジストマス
ク３が軽元素から構成されているためにマスク３の下に
位置する窒化物層１への水素４、ハロゲン元素４’の侵
入は妨げられる。その結果として、図１０（ｄ）に表し
た工程において、Ｏ２による窒化物層１のエッチングが
抑制される。水素４とハロゲン元素４’（特にフッ素）
は質量が小さいため、レジストマスク３により覆われて
いない部分では、表面入射後、構成する元素の格子と弾
性散乱し、カスケード状に窒化物層１の深くまで侵入で
きる。
【０１４０】窒化物層１に注入された水素４とハロゲン
元素４’の濃度分布に応じて、図１０（ｄ）の酸素プラ
ズマ処理５により窒化物層１はエッチングされる。従っ
て、パターンエッジにおいて、水素４とハロゲン元素
４’の濃度が急峻に変化することにより、垂直なパター
ン形状が得られる。
元素４’の濃度分布に応じて、図１０（ｄ）の酸素プラ
ズマ処理５により窒化物層１はエッチングされる。従っ
て、パターンエッジにおいて、水素４とハロゲン元素
４’の濃度が急峻に変化することにより、垂直なパター
ン形状が得られる。
【０１４１】また、本発明によるエッチング方法は、水
素及びハロゲン元素の注入効果により生じるものであ
り、図１０（ｃ）の工程により生成された注入元素の濃
度分布がパターンのサイズおよび形状に影響を与え、図
１０（ｄ）の酸素エッチングにおいても、従来エッチン
グにおいて生じるマイクロローディング効果は発生しな
い。
素及びハロゲン元素の注入効果により生じるものであ
り、図１０（ｃ）の工程により生成された注入元素の濃
度分布がパターンのサイズおよび形状に影響を与え、図
１０（ｄ）の酸素エッチングにおいても、従来エッチン
グにおいて生じるマイクロローディング効果は発生しな
い。
【０１４２】以上概略説明した本実施形態の方法によれ
ば、エッチングによる窒化物膜の微細パターンの形成に
際して、従来のエッチング方法で生じるマイクロローデ
ィング効果は抑制され、基板面内でのＣＤ制御性を高め
ることが期待できる。
ば、エッチングによる窒化物膜の微細パターンの形成に
際して、従来のエッチング方法で生じるマイクロローデ
ィング効果は抑制され、基板面内でのＣＤ制御性を高め
ることが期待できる。
【０１４３】またエッチング反応生成物の揮発性が高い
ケミカルエッチングにより窒化物膜がエッチングされる
ので、パターン寸法が５０ｎｍ以下の微細化にも対応で
きる。
ケミカルエッチングにより窒化物膜がエッチングされる
ので、パターン寸法が５０ｎｍ以下の微細化にも対応で
きる。
【０１４４】また、水素およびハロゲン元素を含むガス
のプラズマ照射において、ガス圧力、バイアス出力等を
調整することで、イオンの基板への入射方向を制御し、
得られる窒化物膜のパターン形状を制御することが可能
となる。
のプラズマ照射において、ガス圧力、バイアス出力等を
調整することで、イオンの基板への入射方向を制御し、
得られる窒化物膜のパターン形状を制御することが可能
となる。
【０１４５】さらに、Ｃｒ系膜を用いたフォトマスクや
レチクルあるいは各種窒化膜パターン回路基板の欠陥修
正において、パターン欠陥部分以外に損傷を与えず、高
精度の修正が行うことができる。
レチクルあるいは各種窒化膜パターン回路基板の欠陥修
正において、パターン欠陥部分以外に損傷を与えず、高
精度の修正が行うことができる。
【０１４６】同時に、簡便且つ低コストで露光マスクや
各種微細パターンを製造することが可能となる。
各種微細パターンを製造することが可能となる。
【０１４７】以下、本発明の第２の実施の形態について
第６〜第８実施例を参照しつつさらに詳細に説明する。
第６〜第８実施例を参照しつつさらに詳細に説明する。
【０１４８】（第６の実施例）まず、本発明の第６の実
施例として、ＣｒＮ膜とＴｉＮ膜の微細パターン作製方
法について具体的に説明する。
施例として、ＣｒＮ膜とＴｉＮ膜の微細パターン作製方
法について具体的に説明する。
【０１４９】図１１は、本実施例で用いたＣｒＮ微細パ
ターンの形成の要部工程を表す概略工程断面図である。
ターンの形成の要部工程を表す概略工程断面図である。
【０１５０】本実施例においては、プロセスＡとプロセ
スＢの２通りのプロセスを実施した。
スＢの２通りのプロセスを実施した。
【０１５１】まず、同図（ａ）に表したように、プロセ
スＡとＢのいずれにおいても、洗浄された厚さ６２５μ
ｍの８インチＳｉ基板２に、反応性スパッタリング装置
を用いてターゲット材料としてＣｒを用い、窒素／アル
ゴン混合ガス、圧力５ｍＴｏｒｒの条件の下で膜厚１０
０ｎｍのＣｒＮ膜１を形成した。
スＡとＢのいずれにおいても、洗浄された厚さ６２５μ
ｍの８インチＳｉ基板２に、反応性スパッタリング装置
を用いてターゲット材料としてＣｒを用い、窒素／アル
ゴン混合ガス、圧力５ｍＴｏｒｒの条件の下で膜厚１０
０ｎｍのＣｒＮ膜１を形成した。
【０１５２】次に、図１１（ｂ）に表したように、プロ
セスＡとＢのいずれにおいても、ＳｉＯ２膜６とレジス
トマスク３を形成した。具体的には、まず、スパッタリ
ング装置においてターゲットとガスを変えて膜厚５００
ｎｍのＳｉＯ２膜６を成膜した。その後、図示しないス
ピンコータ装置により、市販の電子ビーム用レジストＺ
ＥＰ５２０（日本ゼオン）を回転数２０００ｒｐｍ、５
０秒の条件で回転塗布し、ホットプレートを用いてベー
ク処理を行い、膜厚３５０ｎｍの感光膜を形成し、加速
電圧７５ｋＶの電子線描画装置を用いてパターン描画を
行った。所望の描画精度を得るために、描画は４回の重
ね書きによりパターンを形成する多重描画を行い、また
照射量補正により近接効果補正を行った。描画後、現像
処理を行い、レジストマスク３を形成した。
セスＡとＢのいずれにおいても、ＳｉＯ２膜６とレジス
トマスク３を形成した。具体的には、まず、スパッタリ
ング装置においてターゲットとガスを変えて膜厚５００
ｎｍのＳｉＯ２膜６を成膜した。その後、図示しないス
ピンコータ装置により、市販の電子ビーム用レジストＺ
ＥＰ５２０（日本ゼオン）を回転数２０００ｒｐｍ、５
０秒の条件で回転塗布し、ホットプレートを用いてベー
ク処理を行い、膜厚３５０ｎｍの感光膜を形成し、加速
電圧７５ｋＶの電子線描画装置を用いてパターン描画を
行った。所望の描画精度を得るために、描画は４回の重
ね書きによりパターンを形成する多重描画を行い、また
照射量補正により近接効果補正を行った。描画後、現像
処理を行い、レジストマスク３を形成した。
【０１５３】次に、図１１（ｃ）に表したように、水素
４とフッ素４’のプラズマを照射した。
４とフッ素４’のプラズマを照射した。
【０１５４】ここで、プロセスＡの場合は、アンテナ出
力６００Ｗ、バイアス出力３００ＷのＣＨＦ３ガス（ガ
ス圧力：０．６Ｐａ、流量：１００ｓｃｃｍ）のプラズ
マ照射を３分間、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ： Indu
ctively Coupled Plasma）源を用いて行った。
力６００Ｗ、バイアス出力３００ＷのＣＨＦ３ガス（ガ
ス圧力：０．６Ｐａ、流量：１００ｓｃｃｍ）のプラズ
マ照射を３分間、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ： Indu
ctively Coupled Plasma）源を用いて行った。
【０１５５】これに対して、プロセスＢの場合は、ＣＨ
Ｆ３プラズマ照射条件として、アンテナ出力７５０Ｗに
し、バイアス出力３００ＷでＣＨＦ３ガス（ガス圧力：
０．６Ｐａ、流量：１００ｓｃｃｍ）のプラズマ照射を
３分間、ＩＣＰ源を用いて行った。
Ｆ３プラズマ照射条件として、アンテナ出力７５０Ｗに
し、バイアス出力３００ＷでＣＨＦ３ガス（ガス圧力：
０．６Ｐａ、流量：１００ｓｃｃｍ）のプラズマ照射を
３分間、ＩＣＰ源を用いて行った。
【０１５６】すると、図１１（ｄ）に表したように、レ
ジストマスク３の開口部にあるＳｉＯ２膜６は、ＣＨＦ
３ガスの３分間のプラズマ処理によりＣｒＮ膜１の表面
までエッチングされ、ＳｉＯ２膜がパターニングされ
る。
ジストマスク３の開口部にあるＳｉＯ２膜６は、ＣＨＦ
３ガスの３分間のプラズマ処理によりＣｒＮ膜１の表面
までエッチングされ、ＳｉＯ２膜がパターニングされ
る。
【０１５７】このとき、プロセスＡでは、レジストマス
ク３の開口部のみにおいて水素４およびフッ素４’がＣ
ｒＮ膜１中に注入されて注入領域１Ａが形成される。こ
こで、水素４およびフッ素４’のイオン（特に、水素イ
オン）は、その質量が小さく、ＳｉＯ２膜６の表面に入
射した後、それを構成する元素の格子と弾性散乱し、カ
スケード状にＳｉＯ２膜６、ＣｒＮ膜１の結晶内深くま
で侵入していく。しかし、レジストが軽元素から構成さ
れているため、レジストマスク３の下のＳｉＯ ２膜６あ
るいはＣｒＮ膜１中へのイオンの侵入は妨げられる。こ
のことは、２次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）より確認で
きた。
ク３の開口部のみにおいて水素４およびフッ素４’がＣ
ｒＮ膜１中に注入されて注入領域１Ａが形成される。こ
こで、水素４およびフッ素４’のイオン（特に、水素イ
オン）は、その質量が小さく、ＳｉＯ２膜６の表面に入
射した後、それを構成する元素の格子と弾性散乱し、カ
スケード状にＳｉＯ２膜６、ＣｒＮ膜１の結晶内深くま
で侵入していく。しかし、レジストが軽元素から構成さ
れているため、レジストマスク３の下のＳｉＯ ２膜６あ
るいはＣｒＮ膜１中へのイオンの侵入は妨げられる。こ
のことは、２次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）より確認で
きた。
【０１５８】これに対して、プロセスＢでは、プラズマ
密度が高まり、プロセスＡの場合に比べてイオンの平均
自由工程の距離が短くなるため、イオンの方向性が基板
に対して垂直から外れる。その結果として、図１１
（ｄ）に表したように、レジストマスク３の下に位置す
る部分のＣｒＮ膜１にも水素４およびフッ素４’が注入
され、より幅広い注入領域１Ａが形成される。
密度が高まり、プロセスＡの場合に比べてイオンの平均
自由工程の距離が短くなるため、イオンの方向性が基板
に対して垂直から外れる。その結果として、図１１
（ｄ）に表したように、レジストマスク３の下に位置す
る部分のＣｒＮ膜１にも水素４およびフッ素４’が注入
され、より幅広い注入領域１Ａが形成される。
【０１５９】次に、図１１（ｅ）に表したように、アン
テナ出力５００Ｗの酸素プラズマ（ガス圧力：０．７Ｐ
ａ、流量：１００ｓｃｃｍ）５により、レジストマスク
３の除去とともに、レジストマスク３の開口部分に位置
する注入領域１Ａのエッチングを行い、パターンを形成
した。
テナ出力５００Ｗの酸素プラズマ（ガス圧力：０．７Ｐ
ａ、流量：１００ｓｃｃｍ）５により、レジストマスク
３の除去とともに、レジストマスク３の開口部分に位置
する注入領域１Ａのエッチングを行い、パターンを形成
した。
【０１６０】この時、プロセスＡでは、酸素プラズマ５
の照射時間を６０分まで延ばしても、図１１（ｆ）に表
したように、ＣｒＮ膜１のパターンサイズおよび形状に
変化はない。これに対して、プロセスＢでは、図１１
（ｆ）に表したように、ＣｒＮ膜１の注入領域１Ａに対
応したサイドエッチングが進むことが分かった。これ
は、前述したＣＨＦ３ガスプラズマ照射時のイオン方向
性に起因するものである。
の照射時間を６０分まで延ばしても、図１１（ｆ）に表
したように、ＣｒＮ膜１のパターンサイズおよび形状に
変化はない。これに対して、プロセスＢでは、図１１
（ｆ）に表したように、ＣｒＮ膜１の注入領域１Ａに対
応したサイドエッチングが進むことが分かった。これ
は、前述したＣＨＦ３ガスプラズマ照射時のイオン方向
性に起因するものである。
【０１６１】最後に、フッ化アンモニウム溶液のウェッ
トエッチングにより、ＳｉＯ２膜６を除去することによ
り、ＣｒＮ膜１の微細パターンが得られた（図示せ
ず）。
トエッチングにより、ＳｉＯ２膜６を除去することによ
り、ＣｒＮ膜１の微細パターンが得られた（図示せ
ず）。
【０１６２】図１２は、プロセスＡ及びＢにおけるパタ
ーンを走査型電子顕微鏡で観察した拡大像である。ここ
で、同図（ａ）は、プロセスＡにおいて酸素プラズマを
１５分間照射した後、同図（ｂ）は、プロセスＢにおい
て酸素プラズマを５分間照射した後、同図（ｃ）は、プ
ロセスＡにおいて酸素プラズマを６０分間照射した後、
同図（ｄ）は、プロセスＢにおいて酸素プラズマを１５
分間照射した後の端面斜視拡大像である。
ーンを走査型電子顕微鏡で観察した拡大像である。ここ
で、同図（ａ）は、プロセスＡにおいて酸素プラズマを
１５分間照射した後、同図（ｂ）は、プロセスＢにおい
て酸素プラズマを５分間照射した後、同図（ｃ）は、プ
ロセスＡにおいて酸素プラズマを６０分間照射した後、
同図（ｄ）は、プロセスＢにおいて酸素プラズマを１５
分間照射した後の端面斜視拡大像である。
【０１６３】これらの拡大像から、ＣｒＮ膜１は、酸素
イオンが入射できる部分では、どんな微細な溝であろう
がエッチングされていることが分かる。つまり、反応生
成物の揮発性が高いケミカルエッチングが生じているこ
とが確認できた。
イオンが入射できる部分では、どんな微細な溝であろう
がエッチングされていることが分かる。つまり、反応生
成物の揮発性が高いケミカルエッチングが生じているこ
とが確認できた。
【０１６４】また、プロセスＡの場合には、酸素プラズ
マを６０分間照射してもＣｒＮ膜１のサイドエッチング
は少ない（図１２（ｃ））のに対して、プロセスＢの場
合には、わずか１５分間の酸素プラズマ照射によりＳｉ
Ｏ２６の下において奥深くまでサイドエッチングが生じ
ていることが分かる（図１２（ｄ）。これは、前述した
ように、水素４及びフッ素４’の注入領域１Ａが幅広く
形成されたからである。
マを６０分間照射してもＣｒＮ膜１のサイドエッチング
は少ない（図１２（ｃ））のに対して、プロセスＢの場
合には、わずか１５分間の酸素プラズマ照射によりＳｉ
Ｏ２６の下において奥深くまでサイドエッチングが生じ
ていることが分かる（図１２（ｄ）。これは、前述した
ように、水素４及びフッ素４’の注入領域１Ａが幅広く
形成されたからである。
【０１６５】次に、本実施例において、ＴｉＮ膜の微細
パターンを作製した具体例について説明する。
パターンを作製した具体例について説明する。
【０１６６】図１３は、本実施例で用いたＴｉＮ微細パ
ターンの形成の要部工程を表す概略工程断面図である。
ターンの形成の要部工程を表す概略工程断面図である。
【０１６７】まず、同図（ａ）に表したように、第６実
施例と同様の積層構造を形成した。具体的には、洗浄し
た厚さ６２５μｍの８インチＳｉ基板２に、反応性スパ
ッタリング装置によりターゲット材料としてＴｉを用
い、窒素／アルゴン混合ガス、圧力５ｍＴｏｒｒの条件
の下で膜厚１００ｎｍのＴｉＮ膜２１を形成した。さら
に、ターゲットおよびガスを変えて膜厚５００ｎｍのＳ
ｉＯ２膜６を成膜した。
施例と同様の積層構造を形成した。具体的には、洗浄し
た厚さ６２５μｍの８インチＳｉ基板２に、反応性スパ
ッタリング装置によりターゲット材料としてＴｉを用
い、窒素／アルゴン混合ガス、圧力５ｍＴｏｒｒの条件
の下で膜厚１００ｎｍのＴｉＮ膜２１を形成した。さら
に、ターゲットおよびガスを変えて膜厚５００ｎｍのＳ
ｉＯ２膜６を成膜した。
【０１６８】次に、図１３（ｂ）に表したように、レジ
ストマスク３を形成した。具体的には、スピンコータ装
置により、市販の電子ビーム用レジストＺＥＰ５２０
（日本ゼオン）を回転数２０００ｒｐｍ、５０秒の条件
で回転塗布し、ホットプレートを用いてベーク処理を行
い、膜厚３５０ｎｍのレジスト膜を形成し、加速電圧７
５ｋＶの電子線描画装置を用いてパターン描画を行っ
た。所望の描画精度を得るために、描画は４回の重ね書
きによりパターンを形成する多重描画を行い、また照射
量補正により近接効果補正を行った。描画後、現像処理
を行い、レジストマスク３を形成した。
ストマスク３を形成した。具体的には、スピンコータ装
置により、市販の電子ビーム用レジストＺＥＰ５２０
（日本ゼオン）を回転数２０００ｒｐｍ、５０秒の条件
で回転塗布し、ホットプレートを用いてベーク処理を行
い、膜厚３５０ｎｍのレジスト膜を形成し、加速電圧７
５ｋＶの電子線描画装置を用いてパターン描画を行っ
た。所望の描画精度を得るために、描画は４回の重ね書
きによりパターンを形成する多重描画を行い、また照射
量補正により近接効果補正を行った。描画後、現像処理
を行い、レジストマスク３を形成した。
【０１６９】次に、図１３（ｃ）に表したように、水素
４及びフッ素４’の注入を行った。具体的には、ＩＣＰ
プラズマエッチング装置において、アンテナ出力６００
Ｗ、バイアス出力３００ＷのＣＨＦ３ガス（ガス圧力：
０．６Ｐａ、流量：１００ｓｃｃｍ）のプラズマ照射を
３分間行った。これにより、マスク３の開口部のＳｉＯ
２膜６がエッチングされ、その下のＴｉＮ膜に水素４と
フッ素４’の注入領域２１Ａが形成された。
４及びフッ素４’の注入を行った。具体的には、ＩＣＰ
プラズマエッチング装置において、アンテナ出力６００
Ｗ、バイアス出力３００ＷのＣＨＦ３ガス（ガス圧力：
０．６Ｐａ、流量：１００ｓｃｃｍ）のプラズマ照射を
３分間行った。これにより、マスク３の開口部のＳｉＯ
２膜６がエッチングされ、その下のＴｉＮ膜に水素４と
フッ素４’の注入領域２１Ａが形成された。
【０１７０】次に、図１３（ｄ）に表したように、酸素
プラズマ照射を行った。具体的には、アンテナ出力５０
０Ｗの酸素プラズマ５（ガス圧力：０．７Ｐａ、流量：
１００ｓｃｃｍ）を１５分照射することにより、レジス
トマスク３を除去するとともに、マスク３の開口部分に
位置するＴｉＮ膜の注入領域２１Ａのエッチングが行わ
れ、パターンが形成された。最後に、フッ化アンモニウ
ム溶液のウェットエッチングによりＳｉＯ２膜６を除去
し、ＴｉＮ膜２１の微細パターンが得られた。
プラズマ照射を行った。具体的には、アンテナ出力５０
０Ｗの酸素プラズマ５（ガス圧力：０．７Ｐａ、流量：
１００ｓｃｃｍ）を１５分照射することにより、レジス
トマスク３を除去するとともに、マスク３の開口部分に
位置するＴｉＮ膜の注入領域２１Ａのエッチングが行わ
れ、パターンが形成された。最後に、フッ化アンモニウ
ム溶液のウェットエッチングによりＳｉＯ２膜６を除去
し、ＴｉＮ膜２１の微細パターンが得られた。
【０１７１】本発明者は、ＣｒＮ膜及びＴｉＮ膜に対す
る水素及びフッ素の注入効果を調べるために、以下の５
つの試料（Ａ）〜（Ｅ）に対して、アンテナ出力５００
Ｗの酸素プラズマ処理（ガス圧力：０．７Ｐａ、流量：
１００ｓｃｃｍ）を行なったときの、各窒化膜およびＣ
ｒ膜のエッチングレートを比較した。
る水素及びフッ素の注入効果を調べるために、以下の５
つの試料（Ａ）〜（Ｅ）に対して、アンテナ出力５００
Ｗの酸素プラズマ処理（ガス圧力：０．７Ｐａ、流量：
１００ｓｃｃｍ）を行なったときの、各窒化膜およびＣ
ｒ膜のエッチングレートを比較した。
【０１７２】（Ａ） ＣｒＮ膜表面にアンテナ出力７５
０Ｗ、バイアス出力３００ＷのＣＨＦ ３ガス（ガス圧
力：０．６Ｐａ、流量：１００ｓｃｃｍ）プラズマを３
０秒照射したＣｒＮ膜。
０Ｗ、バイアス出力３００ＷのＣＨＦ ３ガス（ガス圧
力：０．６Ｐａ、流量：１００ｓｃｃｍ）プラズマを３
０秒照射したＣｒＮ膜。
【０１７３】（Ｂ） ＣｒＮ膜表面にアンテナ出力７５
０Ｗ、バイアス出力３００ＷのＳＦ６ガス（ガス圧力：
０．６Ｐａ、流量：１００ｓｃｃｍ）プラズマを３０秒
照射したＣｒＮ膜。
０Ｗ、バイアス出力３００ＷのＳＦ６ガス（ガス圧力：
０．６Ｐａ、流量：１００ｓｃｃｍ）プラズマを３０秒
照射したＣｒＮ膜。
【０１７４】（Ｃ） Ｃｒ膜表面にアンテナ出力７５０
Ｗ、バイアス出力３００ＷのＣＨＦ３ガス（ガス圧力：
０．６Ｐａ、流量：１００ｓｃｃｍ）プラズマを３０秒
照射したＣｒ膜。
Ｗ、バイアス出力３００ＷのＣＨＦ３ガス（ガス圧力：
０．６Ｐａ、流量：１００ｓｃｃｍ）プラズマを３０秒
照射したＣｒ膜。
【０１７５】（Ｄ） 何もプラズマ処理していないＣｒ
Ｎ膜 （Ｅ） 何もプラズマ処理していないＣｒ膜。
Ｎ膜 （Ｅ） 何もプラズマ処理していないＣｒ膜。
【０１７６】（Ｆ） ＴｉＮ膜表面にアンテナ出力７５
０Ｗ、バイアス出力３００ＷのＣＨＦ ３ガス（ガス圧
力：０．６Ｐａ、流量：１００ｓｃｃｍ）プラズマを３
０秒照射したＴｉＮ膜。
０Ｗ、バイアス出力３００ＷのＣＨＦ ３ガス（ガス圧
力：０．６Ｐａ、流量：１００ｓｃｃｍ）プラズマを３
０秒照射したＴｉＮ膜。
【０１７７】Ｇ） 何もプラズマ処理していないＴｉＮ
膜。
膜。
【０１７８】表２は、上記試料（Ａ）〜（Ｅ）をそれぞ
れ酸素プラズマに晒した時のエッチング速度を表す。
れ酸素プラズマに晒した時のエッチング速度を表す。
【０１７９】
【表２】 試料（Ａ）と（Ｂ）のエッチング速度を比較すると、水
素の導入の効果が分かり、また試料（Ａ）と（Ｃ）のエ
ッチング速度を比較すると、ＣｒＮ膜とＣｒ膜との違い
が分かり、窒化膜に対する有効性が理解できる。つま
り、本発明の方法によれば、ＣｒＮ膜とＣｒ膜におい
て、選択エッチングが行なえることが分かる。また、試
料（Ｆ）と（Ｇ）のエッチング速度を比較すると、Ｃｒ
以外の元素の窒化物に対しても、本発明は有効なエッチ
ング方法となることが分かる。
素の導入の効果が分かり、また試料（Ａ）と（Ｃ）のエ
ッチング速度を比較すると、ＣｒＮ膜とＣｒ膜との違い
が分かり、窒化膜に対する有効性が理解できる。つま
り、本発明の方法によれば、ＣｒＮ膜とＣｒ膜におい
て、選択エッチングが行なえることが分かる。また、試
料（Ｆ）と（Ｇ）のエッチング速度を比較すると、Ｃｒ
以外の元素の窒化物に対しても、本発明は有効なエッチ
ング方法となることが分かる。
【０１８０】上記の実施例におけるＣｒＮ膜の微細パタ
ーンの作製においては、各種プラズマ処理によって、Ｃ
ｒＮ膜は、水素、フッ素以外の構成元素の組成分布や結
晶構造の変化は見られず、また結晶欠陥や転位等の照射
損傷は誘起されていないことがＸ線光電子分光（ＸＰ
Ｓ）、二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）、Ｘ線回折（Ｘ
ＲＤ）、透過電子顕微鏡観察により確認され、フォトマ
スクとして用いる場合の光学的特性や電気的特性、機械
的特性に変化が生じていないことが確認された。
ーンの作製においては、各種プラズマ処理によって、Ｃ
ｒＮ膜は、水素、フッ素以外の構成元素の組成分布や結
晶構造の変化は見られず、また結晶欠陥や転位等の照射
損傷は誘起されていないことがＸ線光電子分光（ＸＰ
Ｓ）、二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）、Ｘ線回折（Ｘ
ＲＤ）、透過電子顕微鏡観察により確認され、フォトマ
スクとして用いる場合の光学的特性や電気的特性、機械
的特性に変化が生じていないことが確認された。
【０１８１】図１４は、本実施例において得られたＸＰ
Ｓ分析結果を表すグラフ図である。すなわち、同図
（ａ）は、ＣＨＦ３ガスプラズマ照射したＣｒＮ膜にお
ける深さ方向のＸＰＳデータ、同図（ｂ）は比較用の未
処理ＣｒＮ膜のＸＰＳデータ、同図（ｃ）は、ＣＨＦ３
ガスプラズマ照射したＴｉＮ膜における深さ方向のＸＰ
Ｓデータをそれぞれ表す。
Ｓ分析結果を表すグラフ図である。すなわち、同図
（ａ）は、ＣＨＦ３ガスプラズマ照射したＣｒＮ膜にお
ける深さ方向のＸＰＳデータ、同図（ｂ）は比較用の未
処理ＣｒＮ膜のＸＰＳデータ、同図（ｃ）は、ＣＨＦ３
ガスプラズマ照射したＴｉＮ膜における深さ方向のＸＰ
Ｓデータをそれぞれ表す。
【０１８２】これらのグラフから分かるように、ＸＰＳ
分析では、窒素１ｓの結合エネルギースペクトルにおい
て、ＣＨＦ３ガスプラズマ照射したＣｒＮ膜（図１４
（ａ））、ＴｉＮ膜（図１４（ｃ））では、ともに窒素
と水素の結合を示すＮＨｘのピークが観測されており、
窒化物膜のエッチングに水素イオンが重要な役割を果た
していることが分かった。
分析では、窒素１ｓの結合エネルギースペクトルにおい
て、ＣＨＦ３ガスプラズマ照射したＣｒＮ膜（図１４
（ａ））、ＴｉＮ膜（図１４（ｃ））では、ともに窒素
と水素の結合を示すＮＨｘのピークが観測されており、
窒化物膜のエッチングに水素イオンが重要な役割を果た
していることが分かった。
【０１８３】以上、詳述したように、本実施例において
は、窒化膜の水素イオン効果を利用したドライエッチン
グによって所望の高精度の微細パターンを作製すること
ができることが示された。本実施形態の微細パターン形
成方法には、以下のような２つの利点があることが判明
した。
は、窒化膜の水素イオン効果を利用したドライエッチン
グによって所望の高精度の微細パターンを作製すること
ができることが示された。本実施形態の微細パターン形
成方法には、以下のような２つの利点があることが判明
した。
【０１８４】第１の利点は、従来のエッチング方法にお
いて生じるマイクロローディング効果が抑制され、基板
面内でのＣＤ制御性を高めることが期待できることであ
る。すなわち、本発明によるエッチング方法は、窒化物
膜中に注入された水素およびフッ素のイオン濃度分布が
サイズおよび形状に影響を与えるものである。従って、
その後の酸素エッチングにおいては、濃度プロファイル
に応じて窒化物膜のエッチングが進むため、従来エッチ
ングにおいて生じるマイクロローディング効果は抑制さ
れる。また、エッチング反応生成物の揮発性が高いケミ
カルエッチングにより窒化物膜はエッチングされ、５０
ｎｍ以下の微細化にも対応できる。
いて生じるマイクロローディング効果が抑制され、基板
面内でのＣＤ制御性を高めることが期待できることであ
る。すなわち、本発明によるエッチング方法は、窒化物
膜中に注入された水素およびフッ素のイオン濃度分布が
サイズおよび形状に影響を与えるものである。従って、
その後の酸素エッチングにおいては、濃度プロファイル
に応じて窒化物膜のエッチングが進むため、従来エッチ
ングにおいて生じるマイクロローディング効果は抑制さ
れる。また、エッチング反応生成物の揮発性が高いケミ
カルエッチングにより窒化物膜はエッチングされ、５０
ｎｍ以下の微細化にも対応できる。
【０１８５】第２の利点は、水素およびフッ素を含むガ
スのプラズマ照射において、プラズマ密度、バイアス電
位、ガス圧力等を調整することで、イオンの基板への入
射方向を制御し、得られる窒化膜のパターン形状を制御
できることである。垂直形状のパターンを形成したい場
合は、ガス圧力を下げ、イオンの平均自由工程を長く
し、バイアス電位を上げ直進性を高めることにより、イ
オンが基板に対して垂直に入射され、好適な条件とな
る。
スのプラズマ照射において、プラズマ密度、バイアス電
位、ガス圧力等を調整することで、イオンの基板への入
射方向を制御し、得られる窒化膜のパターン形状を制御
できることである。垂直形状のパターンを形成したい場
合は、ガス圧力を下げ、イオンの平均自由工程を長く
し、バイアス電位を上げ直進性を高めることにより、イ
オンが基板に対して垂直に入射され、好適な条件とな
る。
【０１８６】光露光用マスクでは、更なる微細化に対応
するため、光近接効果補正用のセリフやジョグ等の更に
微細な遮光体パターンの形成や、位相シフトマスク、特
にレベンソンマスクが必要とされている。このような遮
光体パターンのアスペクト比は高く、その製造における
エッチング工程において、現在行われているウェットエ
ッチング法またはドライエッチング法によりパターンを
形成する方法では、そのサイズおよび加工形状、面内Ｃ
Ｄを高精度に制御を行うことは困難である。これに対し
て、本実施形態のエッチング方法によりマスクを作製す
れば、低コストで高精度な微細パターンが容易に形成で
き、また高性能位相シフトマスクを作製することができ
る。
するため、光近接効果補正用のセリフやジョグ等の更に
微細な遮光体パターンの形成や、位相シフトマスク、特
にレベンソンマスクが必要とされている。このような遮
光体パターンのアスペクト比は高く、その製造における
エッチング工程において、現在行われているウェットエ
ッチング法またはドライエッチング法によりパターンを
形成する方法では、そのサイズおよび加工形状、面内Ｃ
Ｄを高精度に制御を行うことは困難である。これに対し
て、本実施形態のエッチング方法によりマスクを作製す
れば、低コストで高精度な微細パターンが容易に形成で
き、また高性能位相シフトマスクを作製することができ
る。
【０１８７】なお、本実施例においては、窒化物膜とし
て、ＣｒＮ膜とＴｉＮ膜を用いたが、その他、ＣｒとＮ
を含む化合物、ＣｒＣＮ、ＣｒＣＯＮ， ＴｉＡｌＮに
おいても同様の本発明の効果があることも実験により確
認できた。また、以上の説明においては、「ＣｒＮ」、
「ＴｉＮ」と表記したが、その組成比としては１：１の
組成に限らず、その他の組成比を持つ窒化物膜に対して
も同様の本発明の効果があることは明らかである。
て、ＣｒＮ膜とＴｉＮ膜を用いたが、その他、ＣｒとＮ
を含む化合物、ＣｒＣＮ、ＣｒＣＯＮ， ＴｉＡｌＮに
おいても同様の本発明の効果があることも実験により確
認できた。また、以上の説明においては、「ＣｒＮ」、
「ＴｉＮ」と表記したが、その組成比としては１：１の
組成に限らず、その他の組成比を持つ窒化物膜に対して
も同様の本発明の効果があることは明らかである。
【０１８８】また、本実施例は、窒化物膜の構成材料で
ある窒素と注入された水素及びフッ素の反応が大きく寄
与していることを示していることから、他の金属窒化
物、窒化物半導体、窒素を含有する化合物材料に対して
も同様の効果があることは明らかである。
ある窒素と注入された水素及びフッ素の反応が大きく寄
与していることを示していることから、他の金属窒化
物、窒化物半導体、窒素を含有する化合物材料に対して
も同様の効果があることは明らかである。
【０１８９】さらに、本実施例において用いたＳｉＯ２
膜６は、窒化物膜のパターン形成には必ずしも必須では
なく、窒化物膜の上に直接レジストマスクを形成するこ
とでも、窒化物膜のパターニングを行うことができる。
膜６は、窒化物膜のパターン形成には必ずしも必須では
なく、窒化物膜の上に直接レジストマスクを形成するこ
とでも、窒化物膜のパターニングを行うことができる。
【０１９０】また、本実施例において用いたＳｉＯ２膜
６は、ＳｉＯ２膜に限られず水素、フッ素イオンを十分
に透過させる膜であり、剥離が容易な材料であれば良
い。
６は、ＳｉＯ２膜に限られず水素、フッ素イオンを十分
に透過させる膜であり、剥離が容易な材料であれば良
い。
【０１９１】また、本実施例の成膜においてスパッタ装
置を用いて行ったが、ＣＶＤ装置等を用いて行うことも
可能である。
置を用いて行ったが、ＣＶＤ装置等を用いて行うことも
可能である。
【０１９２】また、本実施例で水素、フッ素を含むガス
を用いたプラズマ処理においては、ここで用いたＣＨＦ
３、ＣＦ２＋Ｈ２、ＮＨ３以外にも、水素およびフッ素
を含むガスの系であれば可能である。また、水素と組み
合わせる元素としては、フッ素以外のハロゲン元素も可
能であるが、イオン半径、質量の最も小さい元素からな
るフッ素ガスが好適である。
を用いたプラズマ処理においては、ここで用いたＣＨＦ
３、ＣＦ２＋Ｈ２、ＮＨ３以外にも、水素およびフッ素
を含むガスの系であれば可能である。また、水素と組み
合わせる元素としては、フッ素以外のハロゲン元素も可
能であるが、イオン半径、質量の最も小さい元素からな
るフッ素ガスが好適である。
【０１９３】また、上述の実施例においては、プラズマ
源としてＩＣＰを用いたが、平行平板型ＲＩＥ（Reacti
ve Ion Etching）装置やマグネトロンプラズマ装置、電
子サイクロトロン共鳴を利用したＥＣＲ型ＲＩＥ装置
や、ヘリコンプラズマ源を用いたプラズマ装置でも可能
である。本実施例で用いたＩＣＰプラズマ源の場合、プ
ラズマを発生させるための電源（プラズマソース）とプ
ラズマからイオンを試料に引き込むための電源（バイア
ス）との２つの電源を持ち、プラズマ密度の高低と試料
へのバイアス電位とが独立に制御できるため、イオンの
方向性制御において好適であると言える。
源としてＩＣＰを用いたが、平行平板型ＲＩＥ（Reacti
ve Ion Etching）装置やマグネトロンプラズマ装置、電
子サイクロトロン共鳴を利用したＥＣＲ型ＲＩＥ装置
や、ヘリコンプラズマ源を用いたプラズマ装置でも可能
である。本実施例で用いたＩＣＰプラズマ源の場合、プ
ラズマを発生させるための電源（プラズマソース）とプ
ラズマからイオンを試料に引き込むための電源（バイア
ス）との２つの電源を持ち、プラズマ密度の高低と試料
へのバイアス電位とが独立に制御できるため、イオンの
方向性制御において好適であると言える。
【０１９４】また、本実施例の酸素プラズマによるエッ
チングにおいて、アンテナ出力を変えることにより、酸
素プラズマによるＣｒＮ膜のエッチングレートを制御す
ることが可能である。同様に、酸素プラズマにおけるア
ンテナ出力を変化させることで、エッチング形状を変化
させることも可能である。
チングにおいて、アンテナ出力を変えることにより、酸
素プラズマによるＣｒＮ膜のエッチングレートを制御す
ることが可能である。同様に、酸素プラズマにおけるア
ンテナ出力を変化させることで、エッチング形状を変化
させることも可能である。
【０１９５】また、窒化膜の酸素プラズマエッチングに
おいて、アンテナ出力に加え、バイアス出力を印加した
場合、酸素が照射される窒化膜表面に金属酸化膜が形成
され、窒化膜の酸素によるエッチングは大きく抑制され
る。このバイアス印加による効果を利用して、窒化膜の
エッチングレートおよび形状の制御、パターン形成、欠
陥修正することが可能である。
おいて、アンテナ出力に加え、バイアス出力を印加した
場合、酸素が照射される窒化膜表面に金属酸化膜が形成
され、窒化膜の酸素によるエッチングは大きく抑制され
る。このバイアス印加による効果を利用して、窒化膜の
エッチングレートおよび形状の制御、パターン形成、欠
陥修正することが可能である。
【０１９６】また、酸素プラズマ処理において、他にＮ
２、Ｃｌ２、Ｈ２等のガスを添加することにより、Ｃｒ
Ｎ膜のエッチングレートおよび形状の制御も可能である
ことは明らかである。
２、Ｃｌ２、Ｈ２等のガスを添加することにより、Ｃｒ
Ｎ膜のエッチングレートおよび形状の制御も可能である
ことは明らかである。
【０１９７】（第７の実施例）まず、本発明の第７の実
施例として、本発明の第２実施形態によりＣｒ系膜を用
いたフォトマスクやレチクルあるいは各種回路基板の欠
陥修正方法について説明する。
施例として、本発明の第２実施形態によりＣｒ系膜を用
いたフォトマスクやレチクルあるいは各種回路基板の欠
陥修正方法について説明する。
【０１９８】まず、Ｃｒを遮光膜材料とするフォトマス
クの欠陥修正方法について説明する。
クの欠陥修正方法について説明する。
【０１９９】図１５は、本実施例のフォトマスクの欠陥
修正方法を表す概念図である。
修正方法を表す概念図である。
【０２００】まず、図１５（ａ）に表したように、Ｃｒ
パターン形成８Ａにおいて、残留Ｃｒ膜により発生した
黒欠陥部分９Ａに、イオン注入法により６０ｋｅＶの窒
素イオンビームを照射することにより、窒素イオンをＣ
ｒ膜中に注入し、黒欠陥部分９ＡをＣｒＮ膜とした。
パターン形成８Ａにおいて、残留Ｃｒ膜により発生した
黒欠陥部分９Ａに、イオン注入法により６０ｋｅＶの窒
素イオンビームを照射することにより、窒素イオンをＣ
ｒ膜中に注入し、黒欠陥部分９ＡをＣｒＮ膜とした。
【０２０１】次に、図１５（ｂ）に表したように、水素
４およびフッ素４’を含むガスのプラズマを照射して、
基板に水素およびフッ素のイオンの注入領域１０を形成
した。ここでは、アンテナ出力６００Ｗ、バイアス出力
３００ＷのＣＨＦ３ガス（ガス圧力：０．６Ｐａ、流
量：１００ｓｃｃｍ）のプラズマ照射を３０秒、ＩＣＰ
プラズマエッチング装置により行った。
４およびフッ素４’を含むガスのプラズマを照射して、
基板に水素およびフッ素のイオンの注入領域１０を形成
した。ここでは、アンテナ出力６００Ｗ、バイアス出力
３００ＷのＣＨＦ３ガス（ガス圧力：０．６Ｐａ、流
量：１００ｓｃｃｍ）のプラズマ照射を３０秒、ＩＣＰ
プラズマエッチング装置により行った。
【０２０２】その後、図１５（ｃ）に表したように、ア
ンテナ出力５００Ｗの酸素プラズマ５（ガス圧力：０．
７Ｐａ、流量：１００ｓｃｃｍ）を照射することによ
り、黒欠陥部分９ＡであるＣｒＮ膜部分のみが選択的に
エッチングされ、黒欠陥が修正された。
ンテナ出力５００Ｗの酸素プラズマ５（ガス圧力：０．
７Ｐａ、流量：１００ｓｃｃｍ）を照射することによ
り、黒欠陥部分９ＡであるＣｒＮ膜部分のみが選択的に
エッチングされ、黒欠陥が修正された。
【０２０３】次に、ＣｒＮを遮光膜材料とするフォトマ
スクの欠陥修正方法を一例として具体的に説明する。
スクの欠陥修正方法を一例として具体的に説明する。
【０２０４】図１６は、本発明の第２実施形態によるＣ
ｒＮフォトマスクの欠陥修正方法を表す概念図である。
ｒＮフォトマスクの欠陥修正方法を表す概念図である。
【０２０５】まず、図１６（ａ）に表したように、Ｃｒ
Ｎパターン形成８Ｂにおいて残留ＣｒＮ膜により発生し
た黒欠陥部分９Ｂに、イオン注入法により６０ｋｅＶの
水素イオンビームを集束し、黒欠陥部分の膜中に高濃度
に水素イオン４を注入した。
Ｎパターン形成８Ｂにおいて残留ＣｒＮ膜により発生し
た黒欠陥部分９Ｂに、イオン注入法により６０ｋｅＶの
水素イオンビームを集束し、黒欠陥部分の膜中に高濃度
に水素イオン４を注入した。
【０２０６】次に、図１６（ｂ）に表したように、水素
を含まないフッ素系ガスのプラズマ照射４’により、基
板へフッ素のイオンの注入を行った。ここでは、アンテ
ナ出力６００Ｗ、バイアス出力３００ＷのＳＦ６ガス
（ガス圧力：０．５Ｐａ、流量：１００ｓｃｃｍ）のプ
ラズマ照射を３０秒、ＩＣＰプラズマエッチング装置に
より行った。
を含まないフッ素系ガスのプラズマ照射４’により、基
板へフッ素のイオンの注入を行った。ここでは、アンテ
ナ出力６００Ｗ、バイアス出力３００ＷのＳＦ６ガス
（ガス圧力：０．５Ｐａ、流量：１００ｓｃｃｍ）のプ
ラズマ照射を３０秒、ＩＣＰプラズマエッチング装置に
より行った。
【０２０７】次に、図１６（ｃ）に表したように、アン
テナ出力５００Ｗの酸素プラズマ（ガス圧力：０．７Ｐ
ａ、流量：１００ｓｃｃｍ）を照射することにより、水
素及びフッ素が注入されたＣｒＮ膜の黒欠陥部分９Ｂの
みが選択的にエッチングされ、黒欠陥が修正された。
テナ出力５００Ｗの酸素プラズマ（ガス圧力：０．７Ｐ
ａ、流量：１００ｓｃｃｍ）を照射することにより、水
素及びフッ素が注入されたＣｒＮ膜の黒欠陥部分９Ｂの
みが選択的にエッチングされ、黒欠陥が修正された。
【０２０８】以上説明したように、Ｃｒ系膜を用いたフ
ォトマスクやレチクルあるいは各種回路基板の欠陥修正
において、パターン欠陥部分以外に損傷を与えず、高精
度の修正が行うことができることが確認された。
ォトマスクやレチクルあるいは各種回路基板の欠陥修正
において、パターン欠陥部分以外に損傷を与えず、高精
度の修正が行うことができることが確認された。
【０２０９】本実施例においても、水素とフッ素を注入
したＣｒＮ膜のＣｒ膜の酸素プラズマに対するそれぞれ
のエッチングレートが、大きく変化することを利用し
た。
したＣｒＮ膜のＣｒ膜の酸素プラズマに対するそれぞれ
のエッチングレートが、大きく変化することを利用し
た。
【０２１０】また、上記の実施例におけるＣｒＮ膜の欠
陥修正においても、水素を含むガスおよび酸素ガス等の
各種プラズマおよびイオンビーム照射によって、ＣｒＮ
膜は、構成元素の組成分布、結晶構造の変化は見られ
ず、また欠陥や転位等の照射損傷は誘起されていないこ
とがＸ線光電子分光（ＸＰＳ）、二次イオン質量分析
（ＳＩＭＳ）、Ｘ線回折（ＸＲＤ）、透過電子顕微鏡観
察により示され、マスクとして用いる場合の光学的特性
や電気的特性、機械的特性に変化が生じていないことが
分かった。
陥修正においても、水素を含むガスおよび酸素ガス等の
各種プラズマおよびイオンビーム照射によって、ＣｒＮ
膜は、構成元素の組成分布、結晶構造の変化は見られ
ず、また欠陥や転位等の照射損傷は誘起されていないこ
とがＸ線光電子分光（ＸＰＳ）、二次イオン質量分析
（ＳＩＭＳ）、Ｘ線回折（ＸＲＤ）、透過電子顕微鏡観
察により示され、マスクとして用いる場合の光学的特性
や電気的特性、機械的特性に変化が生じていないことが
分かった。
【０２１１】図１７は、本実施例の欠陥修正方法の流れ
を表すフローチャートである。同図については、図８に
関して前述したものと同様のステップには同一の符号を
付して詳細な説明は省略する。
を表すフローチャートである。同図については、図８に
関して前述したものと同様のステップには同一の符号を
付して詳細な説明は省略する。
【０２１２】ここで、本実施例のフローチャートが図８
と異なる点は、ステップＳ４’において、水素イオンビ
ームに加えて、ハロゲン元素のイオンビームも照射する
ことである。ハロゲン元素としては、フッ素を用いるこ
とが望ましい。またね水素イオンビームとハロゲン元素
のイオンビームとは、同時に照射しても良いが、必ずし
も同時である必要はなく、それぞれ別々に照射しても良
い。
と異なる点は、ステップＳ４’において、水素イオンビ
ームに加えて、ハロゲン元素のイオンビームも照射する
ことである。ハロゲン元素としては、フッ素を用いるこ
とが望ましい。またね水素イオンビームとハロゲン元素
のイオンビームとは、同時に照射しても良いが、必ずし
も同時である必要はなく、それぞれ別々に照射しても良
い。
【０２１３】（第８の実施例）次に、本発明の第２の実
施形態において、ＧａＮ膜の微細パターンを作製した具
体例について説明する。
施形態において、ＧａＮ膜の微細パターンを作製した具
体例について説明する。
【０２１４】図１８は、本実施例の要部工程を表す概略
工程断面図である。
工程断面図である。
【０２１５】まず、同図（ａ）に表したように、ＧａＮ
膜を含む積層構造を形成した。具体的には、サファイア
基板３２の上に、ＭＯＣＶＤ（metal-organic chemical
vapor deposition）法によりＴＭＧ（tri-methyl gall
ium）とＮＨ３とを主原料ガスとして膜厚約１μｍのＧ
ａＮ膜３１を形成した。さらに、その上にスパッタリン
グ法により、膜厚５００ｎｍのＳｉＯ２膜３６を成膜し
た。
膜を含む積層構造を形成した。具体的には、サファイア
基板３２の上に、ＭＯＣＶＤ（metal-organic chemical
vapor deposition）法によりＴＭＧ（tri-methyl gall
ium）とＮＨ３とを主原料ガスとして膜厚約１μｍのＧ
ａＮ膜３１を形成した。さらに、その上にスパッタリン
グ法により、膜厚５００ｎｍのＳｉＯ２膜３６を成膜し
た。
【０２１６】次に、図１８（ｂ）に表したように、レジ
ストマスク３を形成した。その工程の詳細は、図１３に
関して前述したものと同様である。
ストマスク３を形成した。その工程の詳細は、図１３に
関して前述したものと同様である。
【０２１７】次に、図１８（ｃ）に表したように、水素
４及びフッ素４’の注入を行った。具体的には、ＩＣＰ
プラズマエッチング装置において、アンテナ出力６００
Ｗ、バイアス出力３００ＷのＣＨＦ３ガス（ガス圧力：
０．６Ｐａ、流量：１００ｓｃｃｍ）のプラズマ照射を
５分間行った。これにより、マスク３の開口部のＳｉＯ
２膜３６がエッチングされ、その下のＧａＮ膜３１に水
素４とフッ素４’の注入領域３１Ａが形成された。
４及びフッ素４’の注入を行った。具体的には、ＩＣＰ
プラズマエッチング装置において、アンテナ出力６００
Ｗ、バイアス出力３００ＷのＣＨＦ３ガス（ガス圧力：
０．６Ｐａ、流量：１００ｓｃｃｍ）のプラズマ照射を
５分間行った。これにより、マスク３の開口部のＳｉＯ
２膜３６がエッチングされ、その下のＧａＮ膜３１に水
素４とフッ素４’の注入領域３１Ａが形成された。
【０２１８】次に、図１８（ｄ）に表したように、酸素
プラズマ照射を行った。具体的には、アンテナ出力５０
０Ｗの酸素プラズマ５（ガス圧力：０．７Ｐａ、流量：
１００ｓｃｃｍ）を２０分照射することにより、レジス
トマスク３を除去するとともに、マスク３の開口部分に
位置するＧａＮ膜の注入領域３１Ａのエッチングが行わ
れ、パターンが形成された。最後に、フッ酸系エッチン
グ溶液のウェットエッチングによりＳｉＯ２膜３６を除
去し、ＧａＮ膜３１の微細パターンが得られた。
プラズマ照射を行った。具体的には、アンテナ出力５０
０Ｗの酸素プラズマ５（ガス圧力：０．７Ｐａ、流量：
１００ｓｃｃｍ）を２０分照射することにより、レジス
トマスク３を除去するとともに、マスク３の開口部分に
位置するＧａＮ膜の注入領域３１Ａのエッチングが行わ
れ、パターンが形成された。最後に、フッ酸系エッチン
グ溶液のウェットエッチングによりＳｉＯ２膜３６を除
去し、ＧａＮ膜３１の微細パターンが得られた。
【０２１９】得られたＧａＮ膜３１は、所期のパターン
に形成されており、本実施形態によれば、従来は必ずし
も容易でなかった窒化ガリウム系半導体のパターニング
も確実且つ容易に実現できることが確認された。
に形成されており、本実施形態によれば、従来は必ずし
も容易でなかった窒化ガリウム系半導体のパターニング
も確実且つ容易に実現できることが確認された。
【０２２０】また、ＧａＮ膜３１のエッチング後のパタ
ーンの表面と側壁を走査型電子顕微鏡を用いて観察した
ところ、エッチピットは見られず、スムーズな面が形成
されていることがわかった。また、エッチング後のＧａ
Ｎ表面の組成を、オージェ電子分光法により測定した結
果、ＧａとＮの比は、処理前と全く変化していないこと
が確認できた。これは、ＧａＮ膜上に形成されたＳｉＯ
２膜３６が直接プラズマ照射されることで、下地のＧａ
Ｎ膜３１へ与えるプラズマ照射損傷が抑制されたからで
あると考えられる。すなわち、本実施形態によれば、従
来のプラズマエッチングにおいて生ずる照射損傷による
電気特性、光学特性の劣化を防げることが分かった。
ーンの表面と側壁を走査型電子顕微鏡を用いて観察した
ところ、エッチピットは見られず、スムーズな面が形成
されていることがわかった。また、エッチング後のＧａ
Ｎ表面の組成を、オージェ電子分光法により測定した結
果、ＧａとＮの比は、処理前と全く変化していないこと
が確認できた。これは、ＧａＮ膜上に形成されたＳｉＯ
２膜３６が直接プラズマ照射されることで、下地のＧａ
Ｎ膜３１へ与えるプラズマ照射損傷が抑制されたからで
あると考えられる。すなわち、本実施形態によれば、従
来のプラズマエッチングにおいて生ずる照射損傷による
電気特性、光学特性の劣化を防げることが分かった。
【０２２１】ここでは、ＧａＮ膜について具体例として
説明したが、同様にＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、Ａｌ
ＧａＮ等のエッチングにおいても本発明を適用し、同様
の効果を得ることができる。
説明したが、同様にＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、Ａｌ
ＧａＮ等のエッチングにおいても本発明を適用し、同様
の効果を得ることができる。
【０２２２】図１９は、本発明により形成される半導体
装置の一例を表す概念図である。すなわち、同図は、窒
化ガリウム系発光ダイオードの断面構成を表す概念であ
る。その概略構成について説明すると以下の如くであ
る。すなわち、発光素子１００は、サファイア基板１１
２上に積層された半導体の多層構造を有する。サファイ
ア基板１１２上には、バッファ層１１４、ｎ型コンタク
ト層１１６、ｎ型クラッド層１１８、発光層１２０、ｐ
型クラッド層１２２およびｐ型コンタクト層１２４がこ
の順序で形成されている。
装置の一例を表す概念図である。すなわち、同図は、窒
化ガリウム系発光ダイオードの断面構成を表す概念であ
る。その概略構成について説明すると以下の如くであ
る。すなわち、発光素子１００は、サファイア基板１１
２上に積層された半導体の多層構造を有する。サファイ
ア基板１１２上には、バッファ層１１４、ｎ型コンタク
ト層１１６、ｎ型クラッド層１１８、発光層１２０、ｐ
型クラッド層１２２およびｐ型コンタクト層１２４がこ
の順序で形成されている。
【０２２３】バッファ層１１４の材料は、例えばｎ型の
ＧａＮとすることができる。ｎ型コンタクト層１１６
は、ｎ側電極１３４とのオーミック接触を確保するよう
に高いキャリア濃度を有するｎ型の半導体層であり、そ
の材料は、例えば、ＧａＮとすることができる。ｎ型ク
ラッド層１１８およびｐ型クラッド層１２２は、それぞ
れ発光層１２０にキャリアを閉じこめる役割を有し、発
光層よりも大きいバンドギャップを有することが必要と
される。その材料は、例えば、発光層１２０よりもバッ
ドギャップの大きいＡｌＧａＮとすることができる。発
光層１２０は、発光素子に電流として注入された電荷が
再結合することにより発光を生ずる半導体層である。そ
の材料としては、例えば、アンドープのＩｎＧａＮを用
いることができる。ｐ型コンタクト層１２４は、ｐ側電
極とのオーミック接触を確保するように高いキャリア濃
度を有するｐ型の半導体層であり、その材料は、例え
ば、ＧａＮとすることができる。
ＧａＮとすることができる。ｎ型コンタクト層１１６
は、ｎ側電極１３４とのオーミック接触を確保するよう
に高いキャリア濃度を有するｎ型の半導体層であり、そ
の材料は、例えば、ＧａＮとすることができる。ｎ型ク
ラッド層１１８およびｐ型クラッド層１２２は、それぞ
れ発光層１２０にキャリアを閉じこめる役割を有し、発
光層よりも大きいバンドギャップを有することが必要と
される。その材料は、例えば、発光層１２０よりもバッ
ドギャップの大きいＡｌＧａＮとすることができる。発
光層１２０は、発光素子に電流として注入された電荷が
再結合することにより発光を生ずる半導体層である。そ
の材料としては、例えば、アンドープのＩｎＧａＮを用
いることができる。ｐ型コンタクト層１２４は、ｐ側電
極とのオーミック接触を確保するように高いキャリア濃
度を有するｐ型の半導体層であり、その材料は、例え
ば、ＧａＮとすることができる。
【０２２４】ｐ型コンタクト層１２４の上には、ｐ側電
極層１２６が堆積されている。また、ｎ型コンタクト層
１１８の上には、ｎ側電極層１３４が堆積されている。
極層１２６が堆積されている。また、ｎ型コンタクト層
１１８の上には、ｎ側電極層１３４が堆積されている。
【０２２５】ｐ型コンタクト層１２４の上の一部分に
は、電流阻止層１３０が形成されている。電流阻止層１
３０の上にはＡｕからなるボンディング・パッド１３２
が堆積され、その一部分はｐ側電極１２６と接触してい
る。ボンディング・パッド１３２には、駆動電流を素子
に供給するための図示しないワイアがボンディングされ
る。
は、電流阻止層１３０が形成されている。電流阻止層１
３０の上にはＡｕからなるボンディング・パッド１３２
が堆積され、その一部分はｐ側電極１２６と接触してい
る。ボンディング・パッド１３２には、駆動電流を素子
に供給するための図示しないワイアがボンディングされ
る。
【０２２６】電流阻止層１３０は、Ａｕ電極３２の下部
で発光が生ずるのを抑制する役割を有する。すなわち、
発光素子１００では、発光層１２０で生じた発光を電極
層１２６を透過させて上方に取り出すようにされてい
る。しかし、ボンディング・パッド１３２では電極の厚
さが厚いために光を透過させることができない。そこ
で、電流阻止層１３０を設けることにより、ボンディン
グ・パッド１３２の下に駆動電流が注入されないように
して、無駄な発光を抑制するようにしている。
で発光が生ずるのを抑制する役割を有する。すなわち、
発光素子１００では、発光層１２０で生じた発光を電極
層１２６を透過させて上方に取り出すようにされてい
る。しかし、ボンディング・パッド１３２では電極の厚
さが厚いために光を透過させることができない。そこ
で、電流阻止層１３０を設けることにより、ボンディン
グ・パッド１３２の下に駆動電流が注入されないように
して、無駄な発光を抑制するようにしている。
【０２２７】また、ｎ側電極層１３４の上にもボンディ
ング・パッド１３２が積層されている。ボンディング・
パッド１３２は、Ａｕを厚く堆積することにより形成す
ることができる。さらに、ボンディング・パッド１３２
以外の表面部分は、酸化シリコン層１４５により覆われ
ている。
ング・パッド１３２が積層されている。ボンディング・
パッド１３２は、Ａｕを厚く堆積することにより形成す
ることができる。さらに、ボンディング・パッド１３２
以外の表面部分は、酸化シリコン層１４５により覆われ
ている。
【０２２８】以上説明した発光素子１００は、リードフ
レームや実装基板などの図示しないマウント部材に対し
て、基板１１２の裏面側が接着され、ボンディング・パ
ッド１３２にそれぞれワイアがボンディングされて、駆
動電流が供給される。
レームや実装基板などの図示しないマウント部材に対し
て、基板１１２の裏面側が接着され、ボンディング・パ
ッド１３２にそれぞれワイアがボンディングされて、駆
動電流が供給される。
【０２２９】る。
【０２３０】以上説明した発光ダイオードを形成するに
あたっては、まず、基板１１２の上に、半導体層１１４
〜１２４を順次成長させたウェーハを形成し、しかる後
に、ｎ側電極１３４を形成するために、このウェーハを
パターニングしてｎ型コンタクト層１１６を部分的に露
出させる必要がある。このパターニング工程において、
本発明を用いることができる。すなわち、本発明の第８
実施例として前述したような方法により、窒化物半導体
からなるウェーハをパターニングして、ｎ型コンタクト
層１１６を部分的に露出させることができる。
あたっては、まず、基板１１２の上に、半導体層１１４
〜１２４を順次成長させたウェーハを形成し、しかる後
に、ｎ側電極１３４を形成するために、このウェーハを
パターニングしてｎ型コンタクト層１１６を部分的に露
出させる必要がある。このパターニング工程において、
本発明を用いることができる。すなわち、本発明の第８
実施例として前述したような方法により、窒化物半導体
からなるウェーハをパターニングして、ｎ型コンタクト
層１１６を部分的に露出させることができる。
【０２３１】本発明によれば、このパターニング工程に
おいて、各半導体層に損傷を与える心配もなく、確実且
つ容易に所定のパターニング形状を実現することができ
る。
おいて、各半導体層に損傷を与える心配もなく、確実且
つ容易に所定のパターニング形状を実現することができ
る。
【０２３２】なお、図１９に例示した構造は、本発明に
より得られる半導体装置としてはほんの一例に過ぎず、
その他にも、窒化物半導体を用いた発光ダイオードや半
導体レーザなどの各種の発光素子、受光素子、光変調素
子、あるいは、トランジスタやダイオードなどの各種の
電子デバイス、さらには、これらを適宜組み合わせた集
積回路も同様に形成することができる。
より得られる半導体装置としてはほんの一例に過ぎず、
その他にも、窒化物半導体を用いた発光ダイオードや半
導体レーザなどの各種の発光素子、受光素子、光変調素
子、あるいは、トランジスタやダイオードなどの各種の
電子デバイス、さらには、これらを適宜組み合わせた集
積回路も同様に形成することができる。
【０２３３】以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の
形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具
体例に限定されるものではない。例えば、上述した実施
例においては、フォトマスクの作製について多く例示し
たが、本発明は、光リソグラフィ技術に限ることなく、
半導体配線技術、Ｘ線、電子線を露光源に利用したマス
クやパターン転写技術にも適用できることはいうまでも
ない。
形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具
体例に限定されるものではない。例えば、上述した実施
例においては、フォトマスクの作製について多く例示し
たが、本発明は、光リソグラフィ技術に限ることなく、
半導体配線技術、Ｘ線、電子線を露光源に利用したマス
クやパターン転写技術にも適用できることはいうまでも
ない。
【０２３４】さらに、金属化合物層のパターンを有する
半導体デバイスや光学素子、あるいはマイクロマシー
ン、画像表示装置などの各種の素子について、本発明を
同様に適用し、同様の効果を得ることができる。
半導体デバイスや光学素子、あるいはマイクロマシー
ン、画像表示装置などの各種の素子について、本発明を
同様に適用し、同様の効果を得ることができる。
【０２３５】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
クロム（Ｃｒ）などの金属の窒素を含む化合物層を主成
分とする薄膜のエッチングにおいて、Ｈ＋イオン効果を
用いた酸素プラズマによるエッチング法を用いたとき、
反応生成物の揮発性が高いケミカルエッチングによりエ
ッチングされるため、従来の塩素系ガスを用いたエッチ
ング法に比べ、マイクロローディング効果は低減され、
高精度な光近接補正（ＯＰＣ）マスクやレベンソンマス
ク等を作製できる。
クロム（Ｃｒ）などの金属の窒素を含む化合物層を主成
分とする薄膜のエッチングにおいて、Ｈ＋イオン効果を
用いた酸素プラズマによるエッチング法を用いたとき、
反応生成物の揮発性が高いケミカルエッチングによりエ
ッチングされるため、従来の塩素系ガスを用いたエッチ
ング法に比べ、マイクロローディング効果は低減され、
高精度な光近接補正（ＯＰＣ）マスクやレベンソンマス
ク等を作製できる。
【０２３６】また、本発明によれば、従来のドライエッ
チング方法で用いてきた塩素系ガスに代わり、水素を含
むガスおよび酸素ガスでエッチング可能となるため、簡
便且つ安全に行える微細パターン形成方法であると言え
る。
チング方法で用いてきた塩素系ガスに代わり、水素を含
むガスおよび酸素ガスでエッチング可能となるため、簡
便且つ安全に行える微細パターン形成方法であると言え
る。
【０２３７】さらに、本発明によれば、クロムやその化
合物層などを用いたフォトマスクやレチクルあるいは各
種回路基板の欠陥修正において、パターン欠陥部分以外
に損傷を与えず、高精度の修正が行うことができる。
合物層などを用いたフォトマスクやレチクルあるいは各
種回路基板の欠陥修正において、パターン欠陥部分以外
に損傷を与えず、高精度の修正が行うことができる。
【０２３８】また、本発明によれば、水素とともにフッ
素などのハロゲン元素も注入することにより、さらに確
実且つ容易にパターンの形成を実行することができる。
素などのハロゲン元素も注入することにより、さらに確
実且つ容易にパターンの形成を実行することができる。
【０２３９】さらに、本発明によれば、簡便且つ低コス
トで窒素を含む金属化合物層の露光マスクおよび各種微
細パターンを製造することが可能となる。同時に低コス
トの露光マスクを使用することにより、転写露光工程を
低コスト化でき、廉価な半導体装置あるいは光学素子を
供給することが可能となり、産業上のメリットは多大で
ある。
トで窒素を含む金属化合物層の露光マスクおよび各種微
細パターンを製造することが可能となる。同時に低コス
トの露光マスクを使用することにより、転写露光工程を
低コスト化でき、廉価な半導体装置あるいは光学素子を
供給することが可能となり、産業上のメリットは多大で
ある。
【図１】本実施形態の基本概念を表す工程断面図であ
る。
る。
【図２】本実施形態の第２実施例の形成方法を表す工程
断面図である。
断面図である。
【図３】本実施形態の第３実施例の微細パターンの製造
工程を表す工程断面図である。
工程を表す工程断面図である。
【図４】本実施形態の第３実施例により得られた超微細
パターンを走査型電子顕微鏡で観察した拡大像である。
パターンを走査型電子顕微鏡で観察した拡大像である。
【図５】Ｃｒを遮光膜材料とするフォトマスクの欠陥を
修正する方法を表す概念図である。
修正する方法を表す概念図である。
【図６】ＣｒＮｘを遮光膜材料とするフォトマスクの欠
陥を修正する方法を表す概念図である。
陥を修正する方法を表す概念図である。
【図７】本実施形態の第４実施例の欠陥修正方法を実行
するための欠陥修正装置を表す概念図である。
するための欠陥修正装置を表す概念図である。
【図８】本実施形態の欠陥修正装置におけるプロセスフ
ローを例示するフローチャートである。
ローを例示するフローチャートである。
【図９】半導体デバイスの製造工程を表すフローチャー
トである。
トである。
【図１０】本発明の第２の実施形態の基本概念を表す工
程断面図である。
程断面図である。
【図１１】本発明の第６実施例で用いたＣｒＮ微細パタ
ーンの形成の要部工程を表す概略工程断面図である。
ーンの形成の要部工程を表す概略工程断面図である。
【図１２】第６実施例のプロセスＡ及びＢにおけるパタ
ーンを走査型電子顕微鏡で観察した拡大像である。
ーンを走査型電子顕微鏡で観察した拡大像である。
【図１３】本発明の第６実施例で用いたＴｉＮ微細パタ
ーンの形成の要部工程を表す概略工程断面図である。
ーンの形成の要部工程を表す概略工程断面図である。
【図１４】本発明の第６実施例において得られたＸＰＳ
分析結果を表すグラフ図である。
分析結果を表すグラフ図である。
【図１５】本発明の第７実施例のフォトマスクの欠陥修
正方法を表す概念図である。
正方法を表す概念図である。
【図１６】本発明の第２実施形態によるＣｒＮフォトマ
スクの欠陥修正方法を表す概念図である。
スクの欠陥修正方法を表す概念図である。
【図１７】本発明の第７実施例の欠陥修正方法の流れを
表すフローチャートである。
表すフローチャートである。
【図１８】本発明の第８実施例の要部工程を表す概略工
程断面図である。
程断面図である。
【図１９】本発明により形成される半導体装置の一例を
表す概念図である。
表す概念図である。
１ ＣｒＮｘ膜 １Ａ 水素イオンが注入されたＣｒＮｘ或はＣｒＯＮ膜 ２ 露光光に対して透過性の高い基板（石英基板） ３ レジスト ４ 水素を含むガスによるプラズマ ５ 酸素ガスによるプラズマ ５Ａ 六弗化炭素／酸素混合ガスによるプラズマ ６ ＳｉＯ２膜 ７ 位相差π［ｒａｄ］を与える深さ ８Ａ、８Ｂ マスクパターン ９Ａ、９Ｂ 黒欠陥 １０ 窒素および水素イオンビーム照射部分 １１ 水素イオンビーム照射部分 ２１ ＴｉＮ膜 ２２ 基板 ３１ ＧａＮ膜 ３２ サファイア基板 ３６ ＳｉＯ２膜 １１２ サファイア基板 １１４ バッファ層 １１６ ｎ型コンタクト層 １１８ ｎ型クラッド層 １２０ 発光層 １２２ ｐ型クラッド層 １２４ ｐ型コンタクト層
Claims (18)
- 【請求項１】窒素を含む金属化合物層を用意する工程
と、 前記金属化合物層の所定領域に水素を導入する工程と、 前記金属化合物層の前記所定領域を励起された酸素を含
む雰囲気に晒すことにより、前記水素が導入された所定
領域を選択的に除去するエッチング工程と、 を備えたことを特徴とするパターンの形成方法。 - 【請求項２】窒素を含む金属化合物層を用意する工程
と、 前記金属化合物層の所定領域に水素を導入する工程と、 前記金属化合物層の前記所定領域を励起された酸素を含
む雰囲気に晒すことにより前記所定領域を選択的に除去
するエッチング工程と、 前記所定領域が選択的に除去されることにより残された
前記金属化合物層の側面から前記酸素を含む雰囲気によ
り等方的にサイドエッチングを進行させるサイドエッチ
ング工程と、 を備えたことを特徴とするパターンの形成方法。 - 【請求項３】前記水素を導入する工程において、前記金
属化合物層の前記所定領域にハロゲン元素も導入するこ
とを特徴とする請求項１または２に記載のパターンの形
成方法。 - 【請求項４】前記ハロゲン元素は、フッ素であることを
特徴とする請求項３記載のパターンの形成方法。 - 【請求項５】前記水素を導入する工程に先立ち、前記金
属化合物層の前記所定領域以外にマスクパターンを形成
することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記
載のパターンの形成方法。 - 【請求項６】前記水素を導入する工程は、イオン注入ま
たはレーザドーピングにより行なわれ、 前記エッチング工程は、励起された酸素を含有したプラ
ズマの照射により行なわれることを特徴とする請求項１
〜５のいずれか１つに記載のパターンの形成方法。 - 【請求項７】前記金属化合物層は、クロム（Ｃｒ）、チ
タン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍ
ｏ）、タングステン（Ｗ）、ガリウム（Ｇａ）、インジ
ウム（Ｉｎ）及びボロン（Ｂ）からなる群から選択され
た少なくとも一つの金属を含むことを特徴とする請求項
１〜６のいずれか１つに記載のパターンの形成方法。 - 【請求項８】金属パターンを修正する方法であって、 所定のパターンよりも前記金属がはみ出した部分に、窒
素と水素とを選択的に導入する工程と、 前記金属パターンを励起された酸素を含む雰囲気に晒す
ことにより前記はみ出した部分を除去するエッチング工
程と、 を備えたことを特徴とするパターンの修正方法。 - 【請求項９】窒素を含む金属化合物のパターンを修正す
る方法であって、 所定のパターンよりも前記金属化合物がはみ出した部分
に、水素を選択的に導入する工程と、 前記金属化合物のパターンを励起された酸素を含む雰囲
気に晒すことにより前記はみ出した部分を選択的に除去
するエッチング工程と、 を備えたことを特徴とするパターンの修正方法。 - 【請求項１０】前記選択的に導入する工程において、前
記はみ出した部分にハロゲン元素も導入することを特徴
とする請求項８または９に記載のパターンの修正方法。 - 【請求項１１】前記ハロゲン元素は、フッ素であること
を特徴とする請求項１０記載のパターンの修正方法。 - 【請求項１２】前記水素を導入する前記工程は、イオン
注入またはレーザドーピングにより行なわれ、 前記エッチング工程は、励起された酸素を含有したプラ
ズマの照射により行なわれることを特徴とする請求項８
〜１１のいずれか１つに記載のパターンの修正方法。 - 【請求項１３】前記金属化合物層は、クロム（Ｃｒ）、
チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン
（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ガリウム（Ｇａ）、イ
ンジウム（Ｉｎ）及びボロン（Ｂ）からなる群から選択
された少なくとも一つの金属を含むことを特徴とする請
求項８〜１２のいずれか１つに記載のパターンの修正方
法。 - 【請求項１４】窒化物層の所定領域に水素を導入した後
に前記所定領域を励起された酸素を含む雰囲気に晒すこ
とにより、前記窒化物層から前記所定領域を選択的に除
去することにより形成された窒化物パターン。 - 【請求項１５】窒化物層の所定領域に水素とハロゲン元
素とを導入した後に前記所定領域を励起された酸素を含
む雰囲気に晒すことにより、前記窒化物層から前記所定
領域を選択的に除去することにより形成された窒化物パ
ターン。 - 【請求項１６】前記ハロゲン元素は、フッ素であること
を特徴とする請求項１５記載の窒化物パターン。 - 【請求項１７】前記窒化物層は、クロム（Ｃｒ）、チタ
ン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍ
ｏ）、タングステン（Ｗ）、ガリウム（Ｇａ）、インジ
ウム（Ｉｎ）及びボロン（Ｂ）からなる群から選択され
た少なくとも一つの金属を含むことを特徴とする請求項
１４〜１６のいずれか１つに記載の窒化物パターン。 - 【請求項１８】請求項１４〜１７のいずれか１つに記載
の窒化物パターンを備えたことを特徴とする半導体装
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