(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物上に形成されたレジストマスクを用いて前記被加工物を加工する加工工程と、
前記加工工程により前記レジストマスクの表面に形成された表面変質層を剥離する表面変質層の剥離工程と、
前記表面変質層の剥離工程後に残留する前記レジストマスクの未変質部分を剥離する未変質レジストの剥離工程と、
を有するレジストマスクの剥離方法において、
テストパターンを有するテスト用レジストマスクを、複数のテスト加工条件下に曝すテスト加工工程と、
次いで、前記テスト用レジストマスクの表面に形成された表面変質層の膜厚を測定する工程と、
次いで、前記テスト加工条件と、前記テスト用レジストマスクの表面に形成された表面変質層の膜厚とを対応付けた加工条件テーブルを作成する工程と、
次いで、前記被加工物の加工条件に相当する前記テスト加工条件に対応する前記テスト用レジストマスクの表面に形成された表面変質層の膜厚を、前記被加工物の加工条件に基づき前記加工条件テーブルから検索する工程と、
次いで、検索された膜厚を有する前記表面変質層を剥離するために必要な剥離条件で、前記表面変質層の剥離工程と、
を有し、
前記加工工程は、イオン注入工程であり、
前記複数のテスト加工条件の各々に、当該テスト用レジストマスクの種類及びパターン間隔、並びに、イオン注入の注入イオン種、注入電圧、注入量及びチルト角に関する条件が含まれていることを特徴とするレジストマスクの剥離方法。
【請求項２】
被加工物上に形成されたレジストマスクを用いて前記被加工物を加工する加工工程と、
前記加工工程により前記レジストマスクの表面に形成された表面変質層を剥離する表面変質層の剥離工程と、
前記表面変質層の剥離工程後に残留する前記レジストマスクの未変質部分を剥離する未変質レジストの剥離工程と、
を有するレジストマスクの剥離方法において、
テストパターンを有するテスト用レジストマスクを、複数のテスト加工条件下に曝すテスト加工工程と、
次いで、前記テスト用レジストマスクの表面に形成された表面変質層の膜厚を測定する工程と、
次いで、前記テスト加工条件と、前記テスト用レジストマスクの表面に形成された表面変質層の膜厚とを対応付けた加工条件テーブルを作成する工程と、
次いで、前記被加工物の加工条件に相当する前記テスト加工条件に対応する前記テスト用レジストマスクの表面に形成された表面変質層の膜厚を、前記被加工物の加工条件に基づき前記加工条件テーブルから検索する工程と、
次いで、検索された膜厚を有する前記表面変質層を剥離するために必要な剥離条件で、前記表面変質層の剥離工程と、
を有し、
前記加工工程は、反応性イオンエッチング工程であり、
前記複数のテスト加工条件の各々に、励起電力又は電圧、バイアス電圧又は電力、基板温度、エッチングガス種、ガス厚、被加工物質、及びエッチング時間から選択された少なくとも一種が含まれていることを特徴とするレジストマスクの剥離方法。
【請求項３】
前記表面変質層の剥離工程の複数のテスト剥離条件下に、表面に前記表面変質層が形成された前記テスト用レジストマスクを曝すテスト剥離工程と、
次いで、前記テスト用レジストマスクの表面に残留する前記表面変質層の膜厚を測定して、前記テスト剥離条件下で前記表面変質層が剥離した膜厚を算出する工程と、
前記テスト剥離条件と、前記テスト剥離条件下で剥離した前記表面変質層の膜厚とを対応付けた剥離条件テーブルを作成する工程とを有し、
前記表面変質層の剥離工程を、前記検索された膜厚に基づき前記剥離条件テーブルを検索して、前記検索された膜厚を有する前記表面変質層が剥離される前記テスト剥離条件を抽出し、抽出された前記テスト剥離条件に相当する剥離条件で行なうことを特徴とする請求項１又は２に記載のレジストマスクの剥離方法。
【請求項４】
前記表面変質層の厚さを測定する工程は、
前記テスト用レジストマスクの断面を表出する工程と、
次いで、前記テスト用レジストマスクの断面を表面変質層に対する未変質レジストの選択的なエッチングによりエッチングして、前記断面に表出する未変質のレジストをエッチングし、その結果、表面変質層を前記断面に凸部として顕彰せしめる工程と、
次いで、前記凸部の厚さを前記表面変質層の厚さとして測定する工程とを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレジストマスクの剥離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レジストマスクを用いて加工した後のレジストマスクの剥離方法に関し、とくに、加工の際に形成されるレジストマスクの表面変質層を短時間で確実に剥離することができるレジストマスクの剥離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被加工物上にレジストマスクを形成し、このレジストマスクをマスクとして被加工物を加工する工程は、例えば半導体装置のイオン注入工程あるいはパターン形成のためのエッチング工程において多用されている。これらの加工工程では、加工用のマスクとして使用されるレジストマスクが高エネルギーのイオン又はプラズマに晒されて変質し、変質したレジストからなる表面変質層がレジストマスクの表面に形成される。
【０００３】
この表面変質層は、変質していない未変質のレジストマスクを剥離するためのドライプロセス、例えば酸素プラズマによるアッシングでは剥離することが難しい。このため、まず表面変質層を剥離し、その後に残りの未変質レジストマスクを剥離するという２段階の剥離工程が用いられている。
【０００４】
しかし、この表面変質層の剥離工程で表面変質層が完全に除去されずに残ると、その後の未変質レジストマスクの剥離工程では残った表面変質層を剥離することができないため、被加工物の表面に表面変質層がそのまま残ってしまう。また、表面変質層を残したまま未変質のレジストマスクの剥離工程を行なうと、ポッピングを起こしてレジストが被加工物の表面に飛散することもある。これらの現象が生ずると、製品、例えば半導体装置の製造歩留りが劣化してしまう。従って、未変質のレジストを剥離する前に、表面変質層を完全に剥離しておかなければならない。（例えば特許文献１を参照。）。
【０００５】
このため、従来の表面変質層の剥離工程では、剥離に必要な条件（例えば温度、時間等）を過剰な余裕をもって見積もり、過剰なオーバエッチング条件下で行なわれるのが通常であった。
【０００６】
しかし、例えば表面変質層の剥離時間を過剰に見積もるオーバエッチングでは、剥離時間が無用に延長されるため必要以上に剥離工程にかかる時間が長くなる。
【０００７】
また、表面変質層の剥離は、弗素等の活性なイオンを含む雰囲気又はイオンエッチングの要素を強く含むプラズマアッシングを用いるものが多く、過剰なオーバーエッチングにより半導体、金属又は絶縁体等からなる被加工物の表面を損傷することがある。
【特許文献１】特開２０００−３３１９１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、従来のレジストマスクの剥離方法では、表面変質層を過剰なオーバーエッチングを用いて除去していた。このため、剥離時間が必要以上に長くなるという問題があった。また、オーバエッチングにより被加工物の表面に損傷が発生するという問題もある。
【０００９】
これらの問題は、表面変質層を完全に剥離するために必要な最小の条件（例えば時間）で行いオーバエッチングを最小とすることで避けることができる。かかる剥離するために必要な最小の条件は、加工工程で形成された表面変質層の膜厚及び剥離工程でエッチングされる表面変質層の膜厚を知ることができれば容易に決定することができる。
【００１０】
しかし、今日、表面変質層の膜厚を観測する手段は知られておらず、このため剥離するために必要な最小の条件を決定することができない。従って、オーバエッチングを回避することもできない。
【００１１】
他に、必要な最小の条件で表面変質層を完全に剥離する方法として、加工条件と剥離条件の組合せを実験的に求める方法が考えられる。即ち、加工条件と剥離条件の全ての条件について、表面変質層及び未変質レジストの剥離工程を経たのちに表面変質層が残るか否かを観測し、その結果に基づき、一つの加工条件下で生成された変質層を剥離するに必要最小の剥離条件を定めるのである。
【００１２】
しかし、この方法は極めて多くの実験を必要とし、実用に適しない。例えば、プロセスの一部を変更しても、全ての加工条件と剥離条件の組合せ実験を再度やりなおさなければならない。しかも、加工及び剥離のプロセス条件は、制御可能なプロセス変数の他に多くの制御困難又は観測困難なプロセス変数をも含むから、加工及び剥離のプロセス制御変数のみを監視したのでは、プロセスの変動に適切に対応した剥離条件を知ることは難しい。このため、求められた必要最小の剥離条件の信頼性が低いという問題がある。
【００１３】
本願発明は、加工工程で形成されたレジストマスクの表面変質層の厚さを測定し、その厚さの表面変質層を除去できる必要最小の剥離条件を実験的に求めることで、レジストマスクの表面変質層をオーバエッチングが少なくかつ短時間で剥離することができるレジストマスクの剥離方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明の第１構成では、テストレジストマスクをテスト加工条件下に曝してテストレジストマスクの表面に表面変質層を形成する。その後、その表面変質層の膜厚を測定し、テスト加工条件と表面変質層の膜厚の関係を加工条件テーブルとして作成する。
【００１６】
表面変質層の厚さは、レジストマスクの断面を選択的にエッチングし、断面に表出する未変質レジストを凹部とし、断面に表出する表面変質層を凸部として顕彰化することで、例えばＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて測定することができる。この選択的なエッチングは、未変質レジストをエッチングし、表面変質層が難エッチングであればドライエッチングでもウエットエッチングでもよく、例えば酢酸イソアミルをエッチャントとするウエットエッチングを用いることができる。
【００１７】
そして加工条件テーブルの作成後、被加工物の加工工程（実際の製品の製造工程）でレジストマスクの表面に形成される表面変質層の膜厚を、加工条件テーブルから求める。即ち、被加工物の加工条件と同じ又は近いテスト用加工条件を探し、このテスト用加工条件に対応する表面変質層の膜厚を加工条件テーブル内から検索し、この検索された膜厚を被加工物の加工工程で形成された表面変質層の膜厚として決定する。
【００１８】
さらに、決定された膜厚を剥離するに必要な最小の条件で、（被加工物の加工工程で使用したレジストマスクに形成された）表面変質層を剥離する。
【００１９】
第１構成では、表面変質層の剥離条件は、表面変質層の膜厚に基づき定められる。表面変質層の剥離速度（エッチング速度）は、加工工程の種類（例えばイオン注入工程、ダウンフロー型のプラズマエッチング工程又は反応性イオンエッチング工程）が同じならばほぼ等しい。このため、表面変質層の膜厚に基づき、剥離に必要な最小条件の剥離条件を決定することができる。本第１構成では、この表面変質層の膜厚をテスト加工工程で実測された膜厚に基づき決定するので、加工工程後の剥離条件が実際の膜厚に基づき精密に定められる。このため，オーバエッチが少なく、かつ表面変質層の残留がない剥離条件でレジストマスクの剥離を行なうことができる。
【００２０】
なお、テスト加工条件において表面変質層の膜厚を変動させる要因（プロセス変数）は、膜厚の変動として加工条件テーブルに記録される。このため、プロセス変数が変動しても、加工条件テーブルから定まる剥離条件は適切なものになる。
【００２１】
本発明の第２構成は、上述した第１構成において、表面変質層を剥離するに必要かつ最小の剥離条件を決定する方法に関する。
【００２２】
即ち、第２構成では、予め、剥離条件と表面変質層のエッチング量とを関係付けた剥離条件テーブルを作成しておく。そして、実際の製品の加工工程でレジストマスクの表面に形成される表面変質層の厚さをキーとして剥離条件テーブルを検索し、その厚さの表面変質層をエッチングするに必要な最小のエッチング条件（例えば、温度、エッチング時間）を決定する。
【００２３】
上記剥離条件テーブルは、表面変質層が形成されたテスト用レジストマスクをテスト剥離工程に曝し、表面変質層の減膜厚（膜厚の減少分）を測定することで作成することができる。なお、減膜厚は、テスト剥離工程前後の表面変質層の膜厚を測定し、その間の膜厚の変化量として測定することができる。
【００２４】
本第２構成では、表面変質層の減膜厚、即ちエッチング速度を実際の膜厚の測定により定めるので、最適な剥離条件を精密に決定することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、レジストマスクに形成された表面変質層の実測値に基づいて、加工工程で形成される表面変質層の膜厚を推定するので、オーバエッチングが小さくかつ表面変質層が残留しない剥離条件でレジストマスクを剥離することができる。このため、短時間でなされかつポッピングを起こさないレジストマスクの剥離方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明を半導体装置のイオン注入加工工程に関する実施形態に基づき詳細に説明する。
【００２７】
図１は本発明の実施形態のレジストマスクの剥離工程図であり、加工工程からレジストマスクの剥離工程に至る半導体装置の製造工程を表している。図２は本発明の実施形態形態のレジストマスクの剥離工程断面図であり、剥離工程途中の半導体基板上に形成されたレジストマスクを表している。なお図２（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ図１中の加工工程Ｓ１１、表面変質層の剥離工程Ｓ１２及び未変質レジストマスクの剥離工程Ｓ１３のレジストマスク断面を表している。
【００２８】
本実施形態では、先ず、図１を参照して、半導体基板を被加工物としてイオン注入する加工工程Ｓ１１を行なう。図２（ａ）を参照して、この加工工程Ｓ１１では、被加工物である半導体基板４上にレジストマスク１を形成し、このレジストマスク１をマスクとするイオン注入により半導体基板１にイオン注入領域３を形成する。この加工条件、即ちイオン注入条件は、注入イオン種をＰ+ とし傾斜角（Ｔｉｌｔ角）７度、注入電圧が２０ｋｅＶ及び注入量を４．６５×１０15とした。なお、レジストマスク１を構成するレジストは厚さ１．１８μｍのｉ線露光用のポジレジストを用いた。
【００２９】
この加工工程Ｓ１１の結果、図２（ａ）を参照して、レジストマスク１の上面及び側面に表面変質層１ａが形成される。しかし、表面変質層１ａで覆われたレジストマスク１の内部は、レジストが変質することなく残された未変質レジスト１ｂのままである。
【００３０】
次いで、工程Ｓ１４で加工条件テーブルＴ１の検索を行ない、表面変質層１ａの膜厚を以下のように推定する。
【００３１】
図３は、本発明の実施形態の加工条件テーブルを表す図であり、加工条件テーブルＴ１の一部を表している。図３を参照して、加工条件テーブルＴ１には、複数のテスト加工条件と、そのテスト加工条件でなされるテスト加工工程で形成された表面変質層１１ａ（図７参照）の実測された膜厚（加工条件テーブルＴ１内の表面変質層の膜厚）とが相互に関連付けて記録されている。即ち、加工条件テーブルＴ１のテスト加工条件及び表面変質層１１ａの膜厚は、いずれもテスト加工工程での値であり、テスト加工工程の結果として求められる。もちろん、必要ならば加工工程Ｓ１１で形成された表面変質層１ａの実測値を加工条件テーブルＴ１に加えることもできる。この加工条件テーブルＴ１の作成方法は後述する。
【００３２】
加工条件テーブルＴ１の検索１４では、被加工物の加工工程Ｓ１１の加工条件と同じ又は近いテスト加工条件を加工条件テーブルＴ１から検索し、そのテスト加工条件に関連付けられた表面変質層１１ａの膜厚を選択する。即ち、レジスト、パターン間隔、注入イオン種、注入電圧、注入量及び傾斜角が加工工程Ｓ１１の加工条件と同じになるＮｏ３のテスト加工条件を選択し、このＮｏ３の加工条件に関連付けられた表面変質層１１ａの膜厚を参照して、加工工程Ｓ１１で用いられたレジストマスク１の上面及び側面の表面変質層１ａの膜厚をそれぞれ８３．３ｎｍ及び４８．４ｎｍと推定する。
【００３３】
次いで、図１を参照して、工程Ｓ１５では剥離条件テーブルＴ２の検索を行い、以下のようにして剥離条件を決定する。
【００３４】
図４は、本発明の実施形態の剥離条件テーブルを表す図であり、剥離条件テーブルＴ２の一部を表している。図４を参照して、剥離条件テーブルＴ２には、テスト加工工程で形成された変質層１１ａ（図７参照）の膜厚の実測値（剥離条件テーブルＴ２の変質層の膜厚）と、その膜厚を有する表面変質層がテスト剥離工程で完全にエッチング除去される剥離条件が関連付けられている。この剥離条件テーブルＴ２は、テスト剥離工程における表面変質層１１ａの膜減りを実測して求められる。かかる剥離条件テーブルＴ２の作成方法は後述する。
【００３５】
剥離条件テーブルＴ２の検索Ｓ１５では、先に加工条件テーブルＴ１の検索工程Ｓ１４により推定された表面変質層１ａの膜厚、即ち上面で８３．３ｎｍ、側面で４８．４ｎｍの値に一致する又は近い値の膜厚を剥離条件テーブルＴ２の表面変質層１１ａの膜厚から検索する。検索は、上面及び側面についてそれぞれ検索される。その結果、上面についてはＮｏ２、側面についてはＮｏ２’の膜厚が選択される。次いで、その選択された膜厚に関連付けられたＮｏ２及びＮｏ２’の剥離条件が選択される。
【００３６】
次いで、選択されたＮｏ２及びＮｏ２’の剥離条件のうち、剥離条件が厳しい方（時間が長いもの、温度が高いもの等、エッチング速度が速い剥離条件の方）、例えば時間が１２０秒のＮｏ２の剥離条件を選択して表面変質層の剥離工程Ｓ１２の剥離条件と決定する。この厳しい方を選択することにより、上面及び側面に形成された表面変質層１ａを確実に剥離することができる。
【００３７】
なお、このＮｏ２及びＮｏ２’の剥離条件は、時間を除く他の剥離条件は同じで、時間のみが上面及び側面の膜厚にそれぞれ対応して異なる。これは、レジストマスクの上面と側面に形成される表面変質層は同一剥離工程で同時に剥離されるため、両者を同じ剥離工程で比較する必要があるためである。しかし、両者の剥離条件のエッチング速度を定性的に比較可能ならば、時間以外の剥離条件が異なるものでも差し支えない。例えば、温度等の一つの剥離条件のみが異なる場合、２以上の剥離条件が異なるが異なる剥離条件のいずれを比較しても同じ選択結果になる場合である。
【００３８】
次いで、再び図１及び図２を参照して、加工工程Ｓ１１でレジストマスク１の表面に形成された表面変質層１ａを剥離する表面変質層１ａの剥離工程Ｓ１２を行なう。この表面変質層の剥離工程Ｓ１２は、上述した剥離条件テーブルＴ２の検索Ｓ１５で決定された剥離条件、具体的には、図４に示す剥離条件テーブルＴ２のＮｏ２の剥離条件でなされる。
【００３９】
即ち、図２（ｂ）を参照して、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のアッシャーを用いて、Ｏ2 とＣＦ4 との混合ガスのプラズマを２００Ｗの高周波電力で生成し、そのダウンフローを表面変質層剥離ガス６としこのガス６にレジストマスク１を１２０秒間曝して表面変質層１ａをエッチングし剥離する。なお、半導体基板４温度は１５０℃である。この工程によりレジストマスク１の表面変質層１ａは完全に剥離された。従来の表面変質層の剥離工程では、表面変質層１ａの膜厚を知ることができないため、剥離時間に十分な余裕を持たせて例えば３００秒以上としていた。本実施形態では、剥離時間は１２０秒と決定されるので１８０秒の時間短縮がなされている。
【００４０】
次いで、図１及び図２（ｃ）を参照して、レジストマスク１の表面変質層１ａが除去された後に残留する未変質レジスト１ｂを剥離する未変質レジストの剥離工程Ｓ１３を行なう。この未変質レジストの剥離工程Ｓ１３は、上述した表面変質層の剥離工程Ｓ１２で用いた誘導結合プラズマ型のアッシャーを用い、半導体基板４温度を２５０℃〜３００℃に上昇した後、Ｏ2 ガスのプラズマを４００Ｗの高周波電力で励起し、そのダウンフローを未変質レジスト剥離ガス７として半導体基板４上に２０秒間流し、半導体基板４上に残留する未変質レジスト１ｂをアッシングし剥離する。この未変質レジストの剥離工程Ｓ１３は、通常のレジストマスクの剥離条件と同様の条件でなされる。なお、未変質レジストの剥離工程Ｓ１３では、イオンによるエッチングがほとんどなされないため、被加工物の表面損傷は少ない。このため、オーバエッチングによる被加工物の表面損傷は通常は無視することができる。
【００４１】
以下、図３及び図４に示した加工条件テーブルＴ１及び剥離条件テーブルＴ２の作成方法を説明する。
【００４２】
図５は本発明の実施形態形態の加工条件テーブル及び剥離条件テーブルの作成工程図である。図６は本発明の実施形態形態の加工条件テーブル及び剥離条件テーブルの作成工程の説明図であり、図６（ａ）〜（ｃ）はテスト用レジストマスクの断面図、図６（ｄ）は破断したテスト用レジストマスクの斜視図、図６（ｅ）は破断したテスト用レジストマスクの破断面を表す正面図である。
【００４３】
本実施形態の加工条件テーブルＴ１及び剥離条件テーブルＴ２は、図１に示す被加工物の加工工程Ｓ１１に先立って、予め作成される。
【００４４】
まず、図５及び図６（ａ）を参照して、工程Ｓ１でシリコンテスト基板１０上にテスト用レジストマスク１１を形成する。テスト用レジストマスク１１は、パターン幅及びパターン間隔が異なる複数パターンからなる例えばラインアンドスペースであり、必要ならばレジストの種類及び厚さが異なるものを準備することもできる。
【００４５】
次いで、図５及び図６（ｂ）を参照して、工程Ｓ２（テスト加工工程）でテスト加工条件下でテスト基板１０を加工する。この加工は、図１に示す被加工物の加工工程Ｓ１１と同じくイオン注入工程とする。工程Ｓ２では、実際の製品の加工工程である被加工物の加工工程Ｓ１１に適用される加工条件又はこれに近い加工条件が含まれるように複数のテスト加工条件を選択する。具体的には、注入イオン種をＰ+ 、Ａｓ+ 及びＢＦ+ の３種とし、それぞれ注入電圧及び注入量を変えてテスト加工条件とした。また、テスト用レジストマスク１１として、パターン幅及びパターン間隔が異なるラインアンドスペースからなるレジストマスクパターンを、ｉ線露光用のポジレジスト及びエキシマ光露光用の化学増幅型レジストの２種のレジストについてそれぞれ準備した。
【００４６】
次いで、図５を参照して、テスト基板１０（上面にイオン注入されたテスト用レジストマスク１１ａが設けられている）を２分し、一方を工程Ｓ５に、他方を工程Ｓ３に供する。
【００４７】
工程Ｓ３では、テスト基板１０上に形成されたテスト用レジストマスク１１の表面に，工程Ｓ２でのイオン注入工程により形成された表面変質層１１ａの膜厚を測定する。この表面変質層１１ａの膜厚の測定方法は、後述する工程５の説明で具体的に説明する。
【００４８】
次いで、工程Ｓ４では、工程Ｓ３で測定された表面変質層１１ａの膜厚を、図３を参照して、テスト加工条件に関連付けて加工条件テーブルＴ１に記録する。この加工条件テーブルＴ１は、表面変質層１ａの剥離工程Ｓ１２を管理するコンピュータシステムの記憶領域に設けられ、加工条件を入力として対応する表面変質層１ａの膜厚を抽出するために用いられる。
【００４９】
２分した一方のテスト基板１０は、テスト剥離工程Ｓ５に供される。このテスト剥離工程Ｓ５は、複数の加工条件下で複数のパターンを有するテスト用レジストマスク１１に形成された表面変質層１１ａを、複数の剥離条件の下でエッチングする。表面変質層１１ａのエッチングは、図６（ｃ）を参照して、例えば、Ｏ2 とＣＦ4 等のＦ含有ガスの混合ガスのプラズマのダウンフローを表面変質層剥離ガス１４として、テスト用レジストマスク１１をエッチングする。なお、このテスト剥離工程Ｓ５は、実際の製品の製造工程における表面変質層の剥離工程Ｓ１２に近いプロセスで行なうことが、予期せぬプロセス変動の影響を避ける見地から好ましい。
【００５０】
次いで、工程Ｓ６で、テスト剥離工程Ｓ５を終えたテスト用レジストマスク１１の表面変質層１１ａの膜厚を測定する。
【００５１】
図７は本発明の実施形態の表面変質層の膜厚測定方法の説明図である。図７（ａ）は破断したテスト用レジストマスク１１を表す斜視図、図７（ｂ）は図７（ａ）のテスト用レジストマスク１１の延在方向に沿う垂直断面、図７（ｃ）及び図７（ｄ）はそれぞれ図７（ａ）及び図７（ｂ）を酢酸イソアミルをエッチャントとしてエッチングした後のレジストマスク１１の破断面１５の形状を表している。
【００５２】
工程Ｓ６では、まず、図６（ｄ）を参照して、テスト基板１０をテスト用レジストマスク１１の延在方向に垂直に破断し、テスト基板１０及びテスト用レジストマスク１１の破断面１５ａ、１５を形成する。図６（ｄ）、図７（ａ）及び図７（ｂ）を参照して、この破断面１５ａ、１５はテスト基板１０の表面に垂直な断面を構成する。このとき、テスト用レジストマスク１１の表面に形成されている表面変質層１１ａは、内部の未変質レジスト１１ｂと同時に破断され、破断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の観測によっては未変質レジスト１１ｂとの境界を識別することはできない。
【００５３】
次いで、表面変質層１１ａに対して未変質レジスト１１ｂを選択的にエッチングする。かかる選択的エッチングは、例えば酢酸イソアミルをエッチャントとするウエットエッチングによりなされる。
【００５４】
その結果、図７（ｃ）及び（ｄ）を参照して、破断面１５に表出する表面変質層１１ａと未変質レジスト１１ｂのうち、未変質レジスト１１ｂが選択的にエッチングされて破断面１５の凹部１７となり、エッチング速度が遅い表面変質層１１ａが破断面１５に凸部１６として残される。
【００５５】
次いで、テスト用レジストマスク１１の破断面１５を走査型電子顕微鏡で観測し、テスト用レジストマスク１１の上面及び側面にそれぞれ残る凸部１７の厚さｄ１、ｄ２を測定する。これにより、表面変質層の膜厚が測定される。
【００５６】
次いで、工程Ｓ７で剥離条件テーブルを作成する。
【００５７】
上述した凸部１７の厚さｄ１、ｄ２は、テスト加工工程Ｓ２直後の表面変質層がテスト剥離工程Ｓ５により一部又は全部がエッチングされた後の膜厚である。このテスト剥離工程Ｓ５後の表面変質層の膜厚ｄ１、ｄ２を、工程Ｓ３で測定されたテスト加工Ｓ２直後の表面変質層の膜厚と比較することで、テスト剥離工程Ｓ５における表面変質層１１ａのエッチング速度を算出する。このエッチング速度とテスト加工直後の表面変質層１１ａの膜厚から、テスト加工直後の膜厚を有する表面変質層１１ａをエッチングするに必要かつ十分な剥離時間を算出する。
【００５８】
そして、図４を参照して、テスト加工工程Ｓ２直後に測定された変質層１１ａの上面及び側面の膜厚ｄ１、ｄ２を、剥離条件テーブルの表面変質層の膜厚の欄に記載し、この記載に対応する行にテスト剥離工程Ｓ５の剥離条件を記録する。なお、時間、即ちその膜厚の表面変質層をエッチングするに必要かつ十分なエッチング（剥離）時間は、エッチング速度とテスト加工直後の表面変質層の膜厚から算出された時間を記録する。
【００５９】
この剥離条件テーブルＴ２も、加工条件デーブルＴ１と同様に、剥離工程を管理するコンピュータシステムの記憶領域に設けられ、表面変質層の膜厚を入力として対応する必要かつ十分な剥離条件を抽出するために用いられる。なお、入力として一部の剥離条件を含めて入力し、これらの入力に対応する剥離条件の残りの条件を抽出することもできる。例えば、膜厚、基板温度、ガス種ガス〜励起条件を入力し、時間を抽出する。
【００６０】
上述したように、加工条件テーブルＴ１は工程Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を経て作成され、剥離条件テーブルＴ２は工程Ｓ１、Ｓ２、Ｓ６の結果と工程Ｓ３の結果から工程Ｓ７により作成される。これらのテーブルは、テスト加工条件で形成される表面変質層１１ａの膜厚又はテスト剥離工程でエッチングされ減厚された表面変質層１１ａの膜厚を実測して作成されている。このため、表面変質層１１ａの膜厚およびエッチング速度に影響を及ぼすプロセス要因はテーブルＴ１、Ｔ２に反映されており、これらのテーブルＴ１、Ｔ２を参照することでプロセスの変動に適切に対応した剥離条件を決定することができる。
【００６１】
上述した本発明の実施形態はイオン注入工程に関するものであるが、本実施形態を他の加工工程、例えばイオンエッチング工程に適応することができる。とくに、レジストマスクをマスクとして用いる反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）に適用することができる。
【００６２】
このとき、加工条件テーブルは、図３を参照して、テスト加工条件のイオン注入条件に関する項目を反応性イオンエッチングに関する項目に変更する。かかる項目として、例えば励起電力又は電圧、バイアス電圧又は電力、基板温度、エッチングガス種、ガス厚、被加工物質、エッチング時間等を選択することができる。なお、剥離条件テーブルの項目は変わらない。また、被加工物質が条件とされるのは、イオンエッチングでは被加工物質との反応生成物が表面変質層の一部をなすことが多く、被加工物質が表面変質層の膜厚及び表面変質層のエッチング速度に影響するからである。
【００６３】
加えて、上述した本発明の実施形態は、イオン注入及びイオンエッチング工程で用いられるＧ線用ポジレジスト又はｉ線用ネガレジストからなるレジストマスクの剥離についても、同様の方法で適用することができた。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明を半導体装置の加工工程に適用して、製造時間を短縮しかつ高い製造歩留りを維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施形態のレジストマスクの剥離工程図
【図２】本発明の実施形態のレジストマスクの剥離工程断面図
【図３】本発明の実施形態の加工条件テーブルを表す図
【図４】本発明の実施形態の剥離条件テーブルを表す図
【図５】本発明の実施形態形態の加工条件テーブル及び剥離条件テーブルの作成工程図
【図６】本発明の実施形態形態の加工条件テーブル及び剥離条件テーブルの作成工程の説明図
【図７】本発明の実施形態の表面変質層の膜厚測定方法の説明図
【符号の説明】
【００６６】
１  レジストマスク
１ａ、１１ａ  表面変質層
１ｂ、１１ｂ  未変質レジスト
１０  テスト基板
１１  テスト用レジストマスク
２、１２  注入イオン
３、１３  イオン注入領域
４  半導体基板
６、１４  表面変質層剥離ガス
７  未変質レジスト剥離ガス
１５、１５ａ  破断面
１６  凸部
１７  凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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