(57)【要約】【課題】微細加工技術で必要な金属材料の局所的エッチングを毒性、腐食性の低い反応ガスを用いた電子ビーム励起ドライエッチング技術を提供する。【解決手段】電子ビーム励起ドライエッチングに用いる反応ガス７として、毒性、腐食性が比較的低いフッ素化合物ガスまたはフッ素化合物ガスとＯ２またはフッ素化合物ガスとＨ２Ｏガスを用いる。これにより、Ｃｌ系ガスを反応ガスとして用いる場合に比べ、安全で、かつ装置の防腐対策や安全対策が要らなくなるため低コストの微細加工を行なうことができる。【選択図】    図１
2004273933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工金属試料または金属酸化物試料の表面にフッ素化合物反応ガスを吸着させ、電子ビームを前記試料の加工領域に照射することで、該試料表面で化学反応を起こさせ、局所的にエッチングする微細加工方法。
【請求項２】
前記フッ素化合物反応ガスはＸｅＦ２である請求項１に記載の微細加工方法。
【請求項３】
前記金属がＣｒまたはＣｒ酸化物である請求項１に記載の微細加工方法。
【請求項４】
前記金属がＭｏＳｉ酸化物である請求項１に記載の微細加工方法。
【請求項５】
被加工金属試料または金属酸化物試料の表面にフッ素化合物反応ガスとＯ２を吸着させ、電子ビームを前記試料の加工領域に照射することで、該試料表面で化学反応を起こさせ、局所的にエッチングする微細加工方法。
【請求項６】
前記フッ素化合物反応ガスはＸｅＦ２である請求項５に記載の微細加工方法。
【請求項７】
前記金属がＣｒまたはＣｒ酸化物である請求項５に記載の微細加工方法。
【請求項８】
前記金属がＭｏＳｉ酸化物である請求項５に記載の微細加工方法。
【請求項９】
被加工金属試料または金属酸化物試料の表面にフッ素化合物反応ガスとＨ２Ｏガスを吸着させ、電子ビームを前記試料の加工領域に照射することで、該試料表面で化学反応を起こさせ、局所的にエッチングする微細加工方法。
【請求項１０】
前記フッ素化合物反応ガスはＸｅＦ２である請求項９に記載の微細加工方法。
【請求項１１】
前記金属がＣｒまたはＣｒ酸化物である請求項９に記載の微細加工方法。
【請求項１２】
前記金属がＭｏＳｉ酸化物である請求項９に記載の微細加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビームを用いた微細加工技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造過程のリソグラフィに使われるマスクの黒欠陥を修正する手段として、集束イオンビームを用いたスパッタエッチング、ガスアシストエッチングの技術が確立され、現在使用されている。ところが、集束イオンビームに用いられるＧａイオンをマスク試料への照射すると、マスクにダメージを与え、このマスクを用いて転写する場合、マスク透過部分の光の透過率を低下し、転写パターンに影響を及ぼす問題がある。この問題を解決するための手段の一つとして、電子ビーム励起ドライエッチング技術が挙げられている。
【０００３】
電子ビーム励起ドライエッチングは、被加工試料の表面に反応性ガスを吸着させ、電子ビームを該被加工試料の表面に照射することにより、該加工試料物質と反応ガスの間の化学反応を促進し、該加工試料物質を反応ガスとの揮発性生成物として取り除く方法である。この応用例として、例えば試料の一部を電子ビーム励起ドライエッチングによりエッチング除去して断面を露出させ、試料の断面を観察する方法がある（特許文献１参照）。
【０００４】
被加工試料物質と反応ガスの化学反応を利用したエッチング加工では、試料物質と反応ガス物質との組合せが重要である。例えば、ＳｉのエッチングにＸｅＦ２を、ＧａＡｓのエッチングにＣｌ２を、ＰＭＭＡレジストのエッチングにＣｌＦ３を用いた電子ビーム励起ドライエッチングの実施例がある（非特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平４−２７３１４３号公報（請求項１、段落番号０００４）
【非特許文献１】
「電子ビーム誘起選択エッチングとデポジション技術（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂｅａｍ  ｉｎｄｕｃｅｄ  ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｅｔｃｈｉｎｇ  ａｎｄ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）」、ジャーナル・オブ・バキューム・サイエンス・テクノロジー・ビー・第７巻・第５号、１１８２−１１９０頁（１９８９年）（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｓｃｉｅｎｃｅ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｂ７（５），１９８９、Ｐ１１８２−１１９０）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
マスクの黒欠陥を修正する場合、遮光膜として用いられているＣｒをエッチングできる反応ガスを用いなければならないが、電子ビーム励起ドライエッチングでＣｒ膜をエッチングできたという報告例はない。また、マスク製造工程でＣｒまたはＣｒ酸化物から成る遮光膜のドライエッチングプロセスでは、エッチング用の反応ガスとしてＣｌ系のガスが用いられている。電子ビーム励起ドライエッチングにも反応ガスとしてＣｌ系のガスを用いることが考えられる。ところが、Ｃｌ系ガスは毒性が高く装置等の安全対策が必要であり、また腐食性も高いことから装置の防腐対策が必要となり、コスト面で大きな負担となる。
【０００７】
本発明の目的は、微細加工技術で必要な金属材料の局所的エッチングを毒性、腐食性の低い反応ガスを用いた電子ビーム励起ドライエッチング技術を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
電子ビーム励起ドライエッチングに用いる反応ガスとして、毒性、腐食性が比較的低いフッ素化合物ガスまたはフッ素化合物ガスとＯ２またはフッ素化合物ガスとＨ２Ｏガスを用いることで、Ｃｌ系ガスを反応ガスとして用いる場合に比べ、安全でかつ装置の防腐対策や安全対策が要らなくなるため低コストな微細加工を行なうことができる。
【０００９】
【作用】
フッ素化合物ガスまたはフッ素化合物ガスとＯ２またはフッ素化合物ガスとＨ２Ｏガスを用いた荷電粒子ビーム励起エッチングで、安全で低コストな微細加工を行なうことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を電子ビームによるフォトマスクの欠陥修正に適応した例について説明する。
図１に示すような黒欠陥３を含むＣｒ膜２（遮光部分）とガラス基板４（透過部分）からなるフォトマスク１を図２に示すような反応ガス導入用のガス銃と二次荷電粒子検出器がついた電子ビーム加工装置に導入する。まず、電子源１１から放出された電子ビーム１２は、１ｋＶで加速されながらコンデンサレンズ１３と対物レンズ１４で集束し、偏向器１５によってフォトマスク１８上を走査する。フォトマスク１８から発生した二次電子を電子ビームの走査に同期して二次電子検出器１６に取り込み、その二次電子像から欠陥の位置を決める。試料ステージ２０を欠陥位置が電子ビーム照射位置にくるように移動させ、欠陥位置にガスノズル５を通して反応ガス７（ＸｅＦ２）を導入する。この時の試料室の真空度は１．０×１０−４から５．０×１０−３Ｐａ程度である。そこへ数ｐＡから数ｎＡ程度の電子ビーム６を照射することによって、マスク上の黒欠陥を電子ビーム励起ドライエッチングで取り除く。このときチャージアップの影響を抑えるために、Ａｒイオン銃２１から低加速のＡｒイオンを試料表面に照射しチャージ中和を行なってもよい。また、反応ガスは、ＸｅＦ２のみではなく、Ｏ２ガスやＨ２ＯガスをＸｅＦ２に加えて反応ガスとすることでエッチングの速度を制御することも可能である。ガスの加え方としては、あらかじめ試料室への導入前にＸｅＦ２とＯ２ガスまたはＨ２Ｏガスを混ぜ合わせ、混合したガスを第１もしくは第２のガスノズルを通して試料室内に導入する方法か、または反応ガス同士が試料表面に到達する前に反応してしまい、試料表面に到達するときには反応性が低下してしまう場合は、第１のガスノズルからＸｅＦ２を、第２のガスノズルからＯ２ガスまたはＨ２Ｏガスを試料室内に導入することも可能である。
また、ＸｅＦ２を用いた電子ビーム励起エッチングの効果を示すため、欠陥ではなくＣｒ膜部分をエッチングした際のＡＦＭ（原子間力顕微鏡）による観察像（断面形状）を図３に示す。このＡＥＭ像は発明者によって行なわれた実験結果である。ガスノズル１７を通して反応ガス（ＸｅＦ２）を導入し、Ｃｒ膜３１の一部に電子ビーム１２を照射する。すると電子ビームが照射された部分が、図３のエッチング部分３２のようにエッチングされる。
【００１１】
前記の欠陥修正の実施例は、反応ガスについて、フッ化化合物ガスの中で比較的扱いやすいＸｅＦ２の場合について説明した。ＸｅＦ２は装置内で水分と混ざるとフッ酸となり構造物を腐食させてしまうが、ガスパージやベーキングを行うことで水分を制御し腐食を防止することができる。また、フォトマスクはバイナリマスクについて実施例を取り上げたが、ＭｏＳｉ系酸化物を材料とする位相シフトマスクやＥＰＬ用ステンシルマスクなど次世代リソグラフィー対応マスクでもよい。また、前記実施例はフォトマスクの欠陥修正について説明したが、本発明は電子ビームを用いた金属および金属酸化物の微細加工について適応できる。
【００１２】
【発明の効果】
以上の説明のように本発明によれば、電子ビーム励起エッチングの反応ガスとして、毒性、腐食性が比較的低いフッ素化合物ガスを用いることで、従来使われてきた塩素ガスを反応ガスとして用いる場合に比べ、安全でかつ低コストな微細加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるフォトマスクの欠陥修正方法を示す断面図である。
【図２】実施例を説明するための電子ビーム加工装置の概略図である。
【図３】ＸｅＦ２を用いた電子ビーム励起エッチングの効果を示すための被加工部分の断面図である。
【符号の説明】
１…フォトマスク
２…Ｃｒ膜
３…黒欠陥
４…ガラス基板
５…ガスノズル
６…電子ビーム
７…反応ガス
１１…電子源
１２…電子ビーム
１３…コンデンサレンズ
１４…対物レンズ
１５…偏向器
１６…二次電子検出器
１７…第１のガスノズル
１８…第２のガスノズル
１９…フォトマスク
２０…マスクホルダ
２１…試料ステージ
２２…Ａｒイオン銃
３１…Ｃｒ膜
３２…エッチング部分
【図１】
2004273933.tif 000003
【図２】
2004273933.tif 000004
【図３】
2004273933.tif 000005