(57)【要約】      （修正有）【課題】フォトマスク加工、半導体装置の製造又は基板へのＭＥＭＳ特徴の加工における光近接効果を減少させる。【解決手段】フォトレジスト組成物が、フォトレジストをＧ線、Ｈ線、又はＩ線撮像に増感させるようＰＡＣを含むＤＵＶフォトレジストと組み合わせて機能する増感剤を含む。【選択図】図４
2010092058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集中及び分離した特徴を含む、フォトマスク加工、半導体装置の製造又は基板へのＭＥＭＳ特徴の加工における光近接効果を減少する方法であって、
３６４ｎｍ〜４３６ｎｍの範囲の波長を有する撮像放射線の使用を可能にしながら光近接効果を減少するようにＤＵＶフォトレジストとともに機能する増感剤を前記ＤＵＶフォトレジストに添加するステップを備え、
前記増感剤が、前記ＤＵＶフォトレジスト中のベース樹脂と会合し、アントラセン発色団、ナフタレン発色団、或いはその組み合わせを備える、方法。
【請求項２】
集中及び分離した特徴を含む、フォトマスク加工、半導体装置の製造又は基板へのＭＥＭＳ特徴の加工における光近接効果を減少する方法であって、
３６４ｎｍ〜４３６ｎｍの範囲の波長を有する撮像放射線の使用を可能にしながら光近接効果を減少するようにＤＵＶフォトレジストとともに機能する増感剤を前記ＤＵＶフォトレジストに添加するステップを備え、
前記増感剤が、前記ＤＵＶフォトレジスト中の光化学増幅化合物と会合し、アントラセン発色団、ナフタレン発色団、或いはその組み合わせを備える、方法。
【請求項３】
前記ＤＵＶフォトレジストが、置換ポリヒドロキシスチレン又はその共重合体を備える、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記光化学増幅化合物が、オニウム塩メタルハライド複合体、トリフリック及びその派生物、トシレート及びその派生物、並びに、メシレート及びその派生物からなる群から選択される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
前記ＤＵＶフォトレジストが、オニウム塩メタルハライド複合体である光化学増幅化合物を備える、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記オニウム塩メタルハライド複合体がアリールスルホニウム塩である、請求項５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
[0003]１．発明の分野
[0004]本発明は、フォトマスク加工及び半導体製造において有用なフォトレジスト組成物に関わる。特に、フォトレジスト組成物は、集中した及び分離した特徴の組み合わせを表わすフォトマスクの製造を可能にする。フォトマスク加工に使用されるものと同じフォトレジストが半導体及び超小型電子機械系（ＭＥＭ）処理に適用される。
【０００２】
[0005]２．背景技術の簡単な説明
[0006]フォトレジスト組成物は、半導体装置構造の加工等において小型電子構成要素を作るため、小型機械系を作るため、及び、微生物学的構造を作るためにマイクロリソグラフィ処理において使用される。小型装置構造パターンは、パターン化されたマスキング層を通ってブランケット処理で実現され得るタイムエコノミーにより基板への直接的な書き込みよりも半導体又は他の基板の上にあるパターン化されたマスキング層からパターンを転写することで典型的には作成される。マイクロ装置処理に関して、パターン化されたマスキング層は、半導体装置構造又はパターン化されるべき他の基板の表面にあるパターン化されたフォトレジスト層又はパターン化された「硬質」マスキング層（典型的には無機材料或いは高温有機材料）でもよい。パターン化されたマスキング層は、フォトマスク又はレチクルとしてしばしば呼ばれる別のマスクを用いて典型的には生成される。レチクルは、典型的にはガラス又は石英板上に堆積される薄層の金属含有層（例えば、クロム含有、モリブデン含有、又は、タングステン含有材料等）である。レチクルは、半導体構造又は他の基板の上にあるマスキング層上に再生成されるべき個々の装置構造パターンの「ハードコピー」を含むようにパターン化される。
【０００３】
[0007]レチクルは、レチクル上にパターンを書き込む方法によって幾つかの異なる技法で作成され得る。現在の半導体構造の寸法要件により、書き込み方法は一般的にレーザ又は電子ビームを用いて行われる。レチクルを生成する典型的なプロセスは、ガラス又は石英板を設ける、ガラス又は石英表面にクロム含有層を堆積する、クロム含有層上に反射防止膜（ＡＲＣ）を堆積する、ＡＲＣ層上にフォトレジスト層を適用する、所望のパターンを生成するためにフォトレジスト層に直接的に書き込む、フォトレジスト層にパターンを現像する、クロム層にパターンをエッチングする、残留するフォトレジスト層を除去することを含む。書き込み放射線によって接触されるフォトレジスト層の領域が現像中により除去され易くなると、フォトレジストはポジワーキングフォトレジストと呼ばれる。書き込み放射線によって接触されるフォトレジスト層の領域が現像中に除去し難くなると、フォトレジストはネガワーキングフォトレジストと呼ばれる。最新のレチクル製造材料は、例えば、クロミウム、酸化クロム、オキシナイトライドクロム、モリブデン、ケイ化モリブデン、及びケイ化モリブデンタングステンから選択される材料の層の組み合わせをしばしば含む。
【０００４】
[0008]前述した通り、レチクル又はフォトマスクは、下にあるフォトレジストにパターンを転写するために使用され、このときレチクルの開領域を通ってフォトレジストの表面上に照射されるブランケット放射線にレチクルは露光される。次に、フォトレジストが現像され、パターン化されたフォトレジストは典型的にはプラズマドライエッチング処理を用いてパターンを下にある半導体構造に転写するために使用される。
【０００５】
[0009]半導体基板に対する形状要件が小さくなり、半導体装置及びＭＥＭＳに対する新しい適用法が単一のチップ上で論理及び記憶特徴の両方を混在させることを必要とすると、レチクル製造及び半導体チップ製造の両方に関して新しい問題が生ずる。メモリ装置が密（集中）の特徴を有する傾向にあり、論理装置はまばら（分離）の特徴を有する傾向にある。その結果、レチクルの製造に使用されるフォトレジストのパターンニング中、及び、半導体基板へのパターン転写に使用されるフォトレジストのパターンニング中に近接効果が観察される。
【０００６】
[0010]例えば、５００ｎｍ（０．５０μｍ）〜２０００ｎｍ（２．０μｍ）の範囲の特徴限界寸法（ＣＤ）を有するようパターン化されたレチクルの加工において、標準ノボラックベースのＧ線、Ｈ線、又はＩ線フォトレジストの撮像中に光近接効果が観察された。特に、日本国の東京にある東京応化工業株式会社から市販されているｉＰ３６００フォトレジストのような標準的なＩ線フォトレジスト、又は日本国の大阪にある住友から市販されているＰＦ１８８Ａフォトレジストに関して、近接効果に起因する約２０ｎｍ〜約４０ｎｍのＣＤエラーがレチクルにパターンを転写するために使用されるべきパターン化されたフォトレジストにおいて観察され、パターン化されたレチクルのクロムにおいて観察される。
【０００７】
[0011]図１は、レチクルの加工において使用される典型的な初期構造１００を示す。この初期構造は、レチクルを加工する本方法の開発中に試験片の準備で一般的に使用されるものである。初期構造１００は、上から下に、ノボラックベースのフォトレジストｉＸ１１００Ｐ（Ｓｏｍｍｅｒｖｉｌｌｅ，  Ｎｅｗ  ＪｅｒｓｅｙのＣｌａｒｉｅｎｔ  Ｃｏｒｐ．から市販されている）の約５０００Aの厚さの層１０８と、有機ＡＲＣ、オキシナイトライドクロムの約５００Aの厚さの層１０６と、本質的にはクロムであるマスク材料の約２００Aの厚さの層１０４と、酸化珪素含有基板１０２とを含む積層体である。
【０００８】
[0012]レチクル試験片の初期加工において観察された相当の大きさの２０ｎｍ〜４０ｎｍのＣＤエラーに鑑みて、連続的な書き込みレーザツールのパラメータを全て検査してどのパラメータがＣＤエラーの原因であるかを判断するために相当の努力が費やされた。その仕事の詳細は、レーザツールのパラメータがＣＤエラーの原因でないと判断されたためここでは詳述しない。ＣＤエラーは、撮像及び現像中のフォトレジスト材料の挙動の結果として生じたものであることが判明した。
【０００９】
[0013]図２Ａは、図１に示すフォトレジスト層１０８の概略的な平面図２００を示し、第１のパターン、特にバーパターン２０２がフォトレジスト層１０８の上部表面２０１に書き込まれる。バー線２０３と２０４の間の距離ｄ１は、約２０００ｎｍ（約２．０μｍ）であり、可能な限り厳しく制御されるＣＤを表す。各バー２０３及び２０４の厚さは約２．０μｍである。距離ｄ２は、バーパターン２０２の長さを表し、約５７００μｍである。
【００１０】
[0014]図２Ｂは、図１に示すフォトレジスト層１０８の概略的な平面図２２０を示し、第２のパターン、特に、ステップパターン２２２がフォトレジスト層１０８の上部表面２２１に書き込まれる。ステップパターン２２２の各半分の間の距離ｄ１は、約２．０μｍであり、ＣＤを表す。ｄ２は、約５，７００μｍであり、各ステップの長さｄ３は約３１７μｍであるが、上ステップ２２４だけは約２×３１７μｍである。ステップパターン２２２の各端の端ステップ２２６の高さ（厚さ）ｄ４は約６．５μｍであり、中央ステップ２２４の高さｄ５は約５１２μｍである。
【００１１】
[0015]フォトレジストはポジフォトレジストであるため、フォトレジストを放射線に露光し、放射線によって生成されるパターンを現像して照射領域におけるフォトレジストを除去することで取り除かれた空間が発生される。図２Ａを参照するに、バー２０３及び２０４は、約２７０ｎｍの半強度ビーム径（スポットサイズ）の連続的な波レーザを用いる直接的な書き込みによって照射される。図２Ｂを参照するに、ステップパターン２２２の各半分は、同じ連続的なレーザを用いて直接的な書き込みによって照射され、このときレーザは照射されたパターンを発生させるためにフォトレジスト１０８の表面にわたって走査される。初期構造の表面にパターンを書き込んだ後、フォトレジスト層１０８におけるパターンは現像され、下にあるＡＲＣ層１０６及びクロム層１０４を通って転写され、石英基板１０２の上部表面１０３上にクロムパターン（図示せず）が発生される。
【００１２】
[0016]図３Ａは、図２Ａに示す「Ｘ」方向に移動される距離の関数として、石英基板１０８（図２Ａによる）の上部表面上に発生されるクロム線の距離ｄ１に対する平均ＣＤを示す。ＣＤにおけるばらつきは、Ｘ＝０μｍにおける約１７５３ｎｍからＸ＝２７００μｍにおける約１７４６ｎｍ、更には、Ｘ＝５４００μｍにおける約１７５４ｎｍまで変動する。ＣＤにおける差は、クロム線の全長にわたって約７〜８ｎｍだけである。
【００１３】
[0017]図３Ｂは、図２Ｂに示す「Ｘ」方向に移動される距離の関数として、石英基板１０８（図２Ｂによる）の上部表面上に発生されるクロム線の距離ｄ４に対する平均ＣＤを示す。ＣＤにおけるばらつきは、Ｘ＝０μｍにおける約１７８０ｎｍからＸ＝２７００μｍにおける約１７５８ｎｍ、更には、Ｘ＝５４００μｍにおける約１７８２ｎｍまで変動する。ＣＤにおける差は、クロム線の全長にわたって２３ｎｍである。
【００１４】
[0018]図２Ａ及び図２Ｂに例示される構造に対して得られる線のＣＤ範囲における差は、線に隣接して放射線に露光されるフォトレジスト１０８の面積の大きさの差から結果として生ずる近接効果によるものである。これら近接効果は、フォトレジストローディング効果としばしば呼ばれる。
【００１５】
[0019]特徴の一部分が集中し、別の部分が分離しているレチクルの加工をより可能にするため、フォトレジストローディングによるパターン化されたレチクルにわたって観察されるＣＤにおける変化を減少させることが非常に望ましいことは明らかであろう。
[0020]
【発明の概要】
【００１６】
[0021]フォトレジスト組成物及びレチクルの加工においてフォトレジストを用いる方法は、パターン化されたレチクルの表面にわたってレチクル特徴の限界寸法におけるばらつきを減少するよう設計され、このとき限界寸法におけるばらつきは局所化されたレジストローディングによるものである。
【００１７】
[0022]特に、レチクルの製造において有用なフォトレジストを開発し、フォトレジストは、Ｇ線、Ｈ線、Ｉ線パターニング放射線に露光される。フォトレジストは、キャスティング溶媒と、変性フェノール置換樹脂と、光化学増幅化合物と、アントラセン或いはその派生物、ナフタレン或いはその派生物、及びこれら材料の混合物からなる群から選択される増感剤とを含む。制限的ではなく例として、増感剤は典型的にはアントラセン、９−フェノキシメチルアントラセン、１，４−ジメトキシアントラセン、９−アントラセンメタノール、９，１０−ジメチルアントラセン、ナフタレン及び２−ヒドロキシル−１，４−ナフトキノンからなる群から選択される。キャスティング溶媒は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＭＡ、ＰＧＭＥＡ）、エトキシエチルプロピオネート、エチルセルソルブアセテート、ジグリム及びその組み合わせのような材料から選択される。
【００１８】
[0023]フォトレジストのベース樹脂は、変性フェノール系樹脂、変性ノボラック樹脂、及びその組み合わせから選択される。一つの特に有利なベース樹脂は、置換ポリヒドロキシスチレン又はその共重合体である。
【００１９】
[0024]光化学増幅化合物（ＰＡＣ）は、制限的でなく例として、オニウム塩メタルハライド複合体、トリフリック酸及びその派生物、トシレート及びその様々な派生物、及びメシレート及びその様々な派生物等技術において公知のものである。しばしば使用されるＰＡＣの一つは、アニールスルホニウム塩である。
【００２０】
[0025]上述の増感剤の使用により、Ｇ線＝４３６ｎｍ、Ｈ線＝４０５ｎｍ、及びＩ線＝３６４ｎｍの放射線波長で光活性化合物（ＰＡＣ）から重合体のベース材料への効率的なエネルギー移動が可能となる。この効率的なエネルギー移動は、レジストを撮像するためにより少ないパワーを必要とすることを意味し、レジストへのパターンの直接的な書き込みは、連続的な書き込みレーザー（制限的でなく例として）によってより急速に行われる。より重要なことは、フォトレジストの（撮像の）照射中に生成される副生成物がフォトレジストをパターン化するために使用される現像剤と相互作用しないため、同じレチクル上に集中した及び分離した特徴の両方が存在する場合に起こる光近接効果が減少される。したがって、集中した及び分離した特徴の両方が存在する場合にレチクル表面上でのＣＤにおける変化を減少することが可能となる。増感剤は、ＰＭＡ、変性フェノール置換樹脂、及び化学増幅液のようなキャスティング溶媒の組み合わせに単に混合されてもよく、或いは、増感剤はフェノール置換ベース樹脂又は化学増幅液に結合されてもよい。
【００２１】
[0026]レチクル加工に適用されるのと同じコンセプトが半導体基板への上述のフォトレジストのパターニングにも適用される。正しい増感剤の添加により、例えば、Ｉ線撮像系がより制御された特徴の大きさを生成するために使用され、Ｉ線撮像系の能力をより小さい寸法特徴、例えば、約０．３μｍの特徴の大きさまで広げることができる。Ｇ線及びＨ線撮像系において、撮像系の機能性もより小さい寸法特徴にまで広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】レチクルの加工で使用される典型的な初期構造１００を示す図である。
【図２Ａ】図１に示すフォトレジスト層１０８の概略的な平面図であり、第１のパターン、特にバーパターン２０２がフォトレジスト層１０８の上部表面２０１に書き込まれている図である。
【図２Ｂ】図１に示すフォトレジスト層１０８の概略的な平面図２２０であり、第２のパターン、特にステップターン２２２がフォトレジスト層１０８の上部表面２０１に書き込まれている図である。
【図３Ａ】図２Ａに示す「Ｘ」方向に移動される距離の関数として、石英基板１０８（図２Ａによる）の上部表面に生成されるクロム線の距離ｄ１に対する平均ＣＤを示す図である。
【図３Ｂ】図２Ｂに示す「Ｘ」方向に移動される距離の関数として、石英基板１０８（図２Ｂによる）の上部表面に生成されるクロム線の距離ｄ４に対する平均ＣＤを示す図である。
【図４】図２Ｂに示す「Ｘ」方向に移動される距離の関数として、石英基板１０８（図２Ｂによる）の上部表面に生成されるクロム線の距離ｄ４に対する平均ＣＤを示す図である。しかしながら、図４を参照するに、本発明のフォトレジストは本開示の「背景技術」で記載した種類のジアゾキノン増感されたノボラックベースのフォトレジストよりもフォトレジスト層１０８を生成するために使用される。
【実施形態の詳細な説明】
【００２３】
[0035]詳細な説明の前書きとして、本明細書及び添付の特許請求の範囲において、特に明確に記載しない限り構成要素は単数形及び複数形も含むことに注意する。
【００２４】
[0036]電子産業における最近の進歩により、メモリ及び論理装置を同じチップ上に配置する必要性が生じた。このような装置を混在させることは、メモリ装置が集中配置特徴を利用する傾向にある一方で論理回路が分離特徴をしばしば利用するため、処理を困難にする。半導体基板にパターンを転写するために使用されるフォトレジストを撮像するために使用されるフォトマスク（レチクル）の処理は近接効果に影響を及ぼされる。更に、撮像されたフォトレジスト自体が同じ近接効果によって影響を及ぼされる。レチクルにパターンを生成するために使用されるフォトレジストにパターンを書き込むために使用されるツールの製造業者は、レチクルの表面上での特徴限界寸法（ＣＤ）におけるばらつきを減少させるために書き込みツールに悪影響を及ぼす変数を注意深く調査した。特に、オレゴン州ヒルスボロにあるＥＴＥＣシステムズ社は、レチクルにパターンを転写するために使用されるフォトレジストにパターンを書き込むために連続的な波直接書き込みレーザを用いる自身の商標ＡＬＴＡ３７００ツールを調査した。相当量の調査の後、問題は書き込みツールではなく、フォトレジストを現像するために使用される現像器と、フォトレジスト上にパターンを書き込む際に生成される副生成化合物との間で行われる反応によるものであることがわかった。
【００２５】
[0037]レチクルをパターン化するために使用されるフォトレジストが基本的には基板にパターンを転写するために半導体基板の表面に使用されるものと同じフォトレジストであるため、当業者は半導体処理に関してなぜこの問題が生じなかったのか疑問に思うであろう。その理由は、レチクル上の特徴が半導体基板上の特徴よりも典型的には約４倍大きいからである。１８０ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲の半導体装置の特徴を得るために半導体処理業界は、フォトレジストの遠紫外線（ＤＵＶ）２４８ｎｍ撮像まで行った。しかしながら、レチクル製造業者は、レチクルをパターン化するために使用されるフォトレジストを撮像するためにＧ線（＝４３６ｎｍ）、Ｈ線（＝４０５ｎｍ）、又はＩ線（＝３６４ｎｍ）放射線をまだ使用することが可能である。
【００２６】
[0038]ＥＴＥＣシステムズ社は、ＤＵＶ撮像系ならびにＩ線撮像系を提供し、出願人は、現像器がフォトレジスト撮像中に生成される副生成物と反応する問題は、Ｇ線、Ｈ線、及びＩ線撮像系と組み合わせて使用されるノボラックベースの樹脂系に固有であることを発見した。出願人は、ＤＵＶ撮像系と組み合わせて使用されるフォトレジストシステムに関しては同じ現像問題を観察していない。特に、化学的に増幅されたＤＵＶフォトレジスト、ＤＸ１１００が、例えば、Ｉ線パターニングに使用されるノボラックベースの樹脂で観察された厳密なフォトレジストローディング問題を示すことは観察されていない。しかしながら、ＤＸ１１００フォトレジストは、基本的には、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＭＡ、ＰＧＭＥＡ，又は１−メトキシ−２−プロピルアセテート）キャスティング溶媒、変性フェノールポリマー、及び、オニウム塩メタルハライド複合体を化学増幅液として含む。このフォトレジストは、Ｉ線フォトレジストを撮像するために使用される放射線波長では実施されない。
【００２７】
[0039]出願人は、ＤＸ１１００ＤＵＶフォトレジストに増感剤を添加することでＩ線フォトレジストを撮像するために使用される３６４ｎｍ放射線に露光されるとき上記フォトレジストを実施することを可能にする。特に、アントラセンメタノール、アントラセン、又は、ジフェニルマライミドタイプの化合物のような増感剤がＤＵＶフォトレジストに添加される。出願人の新しいフォトレジストは、次の固体を含む：約７５重量％〜約８５重量％のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートと、約２０重量％〜約３０重量％の変性フェノール系樹脂と、約０．１重量％〜約２重量％のアリールスルホニウム塩のような光活性剤と、約０．１重量％〜約２重量％のアントラセン又はナフタレン或いはその派生物の形態にある増感剤とを含む。このような増感剤は、制限的でなく例として、アントラセン、９−フェノキシメチルアントラセン、１，４−ジメトキシアントラセン、９−アントラセンメタノール、９，１０−ジメチルアントラセン、ナフタレン及び２−ヒドロキシル−１，４−ナフトキノンを含む。固体は典型的にはＰＧＭＥＡインベンタ或いは等価溶媒に溶解される。一つの好ましい実施形態では、固体は１３．４重量％のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートと、約２．６重量％の変性フェノール系樹脂と、約２．０重量％のアリールスルホニウム塩と、約２．０重量％の上記に列挙した化合物から選択される増感剤とである。増感剤は、単にＤＵＶフォトレジストと混合され、混合物は基板表面にスピンコーティングで適用される前にミリポア・フィルタでフィルタ処理される。増感剤がフォトレジストのベースポリマーと会合される或いは結合される、又は、フォトレジストのＰＡＣと会合し或いは結合されることが重要である。特に、当業者はアントラセン又はナフタレン或いはアントラセン／ナフタレン発色団が結合された状態でベースポリマー又はＰＡＣのいずれかを合成することができる。
【００２８】
[0040]ＤＵＶレジスト製造業者によって現在推奨されている手順と同じものが基板へのフォトレジストの適用に使用され得る。フォトレジストの適用後、フォトレジストは、約７分から約１５分の範囲の時間にわたって約１１０℃で適用後焼成（ＰＡＢ）を受ける。フォトレジストの適用及び直接書き込み連続波ＵＶレーザを用いる商標ＡＬＴＡ３７００撮像系を使用するフォトレジストの撮像後、フォトレジストは、ＡＺ３００ＭＩＦ現像器（ニュージャージー州ソマービル市にあるＣｌａｒｉａｎｔ社より市販されている）でスピン／スプレー処理を用いて現像される。この現像器は、２．３８重量％溶液のテトラメチルアンモニア水酸化物（ＴＭＡＨ）である。この現像時間は、約６０秒である。現像の施行の停止と同時に、ＣＯ２散布された又はＣＯ２再イオン化された水が最初の１５秒間約３００ｒｐｍで、残りの１５秒間１５００ｒｐｍで約３０秒間施行される。更に、スプレー−パドルを介してすすぎが開始され、続いて、２０００〜２５００ｒｐｍで約９０−１２０秒間スピン乾燥ステップが行われる。
【００２９】
[0041]フォトレジスト中のパターンがドライエッチング処理を用いて下にあるフォトマスク構造に転写される。基板は、平均対目標偏差を減少する状況の下高密度プラズマでエッチングされ、好ましいＣＤ均一性が維持される。プラズマエッチングは、デスカム／有機ＡＲＣ（ＢＡＲＣ）除去、オキシナイトライドクロム（無機ＡＲＣ）／クロムエッチング、及びオーバーエッチングの３段階プロセスを用いて誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）エッチングツールで実施される。
【００３０】
[0042]アプライドマテリアルズ社の（カリフォルニア州サンタクララ市にあるアプライドマテリアルズ社より市販されている）ＴＥＴＲＡ(R)ＤＰＳTMエッチングシステムのようなプラズマエッチングシステムが優れた結果を提供するために使用されてもよい。プラズマ生成及び基板バイアスに対して別々の電力の印加を可能にするプラズマ処理システムは、一般的にデカップルプラズマ源（ＤＰＳ）と呼ばれる。基板バイアスは、プラズマから基板表面の方向にイオン及び他の高エネルギー種を引き付けるために使用され、それにより異方性エッチングが可能となる。プラズマ生成用の電力と基板バイアス用の電力の別々の印加により、プラズマ密度と基板の表面で生じる引力（ＤＣ電圧）を別々に制御することが可能となる。
【００３１】
[0043]３段階エッチング工程のデスカム／ＡＲＣ（ＢＡＲＣ）除去段階は、現像後に開領域に残留する全ての残留フォトレジストを除去し、開領域から有機ＡＲＣ（ＢＡＲＣ）層を除去する。これは、酸素プラズマを用いて達成される。ＤＣバイアスは、レチクル表面に対して垂直に高運動エネルギー及び方向性でレチクル表面に衝突するようプラズマからの酸素イオンを加速するためにデスカム／ＢＡＲＣ除去段階中に基板に印加される。これには、酸素ガスが用いられ、低電極（レチクル板が上におかれる）だけに電力を供給し、プラズマとレチクルとの間に高ＤＣバイアスを有した状態で容量結合プラズマを生成することで達成される。典型的には、このプロセスは、約３ｍトル〜約８ｍトルの圧力でプロセスチャンバにおいて行われる。酸素のプラズマ源ガスが約１７ｓｃｃｍの流速でプロセスチャンバに供給される。１３．５６ＭＨＺの周波数で約１２５ＷのＲＦ電力が低電極（陰極）に印加される。これにより、約−３１０〜−４１０ボルトのＤＣバイアスがフォトマスク基板表面に与えられる一方で、酸素プラズマがレチクル表面に供給される。レチクル板の温度は２５℃の範囲であり、チャンバ壁の温度は４０℃の範囲にある。デスカム／ＡＲＣ（ＢＡＲＣ）除去時間は約３０秒である。デスカム／ＡＲＣ（ＢＡＲＣ）除去プロセスによるフォトレジストロスは約７５０Aである。
【００３２】
[0044]オキシナイトライドクロム（無機ＡＲＣ）／クロムマスク層エッチングは、塩素−酸素−ヘリウムガス混合物から生成されるプラズマを用いて行われる。塩素：酸素：ヘリウムガス混合物の分子比は約５０：１０：２２である。合計ガス流速は約８２ｓｃｃｍである。ＩＣＰコイルは、高密度プラズマを生成するために２ＭＨＺで約６０Ｗに動力を供給される。低電極は、基板上で約−５０ＶのＤＣ電圧を生成するために約１３．５６ＭＨＺで約５Ｗに電力を供給される。レチクル板の温度は約２５℃であり、プロセスチャンバの壁温度は約４０℃である。エッチングのエンドポイントは、光学反射率によって検出され、約２００秒で起こる。典型的には、より高い酸素濃度及びより低い圧力は、より高い平均対目標偏差及びより低い選択性を生じ、より好ましいＣＤ均一性を支持する。当業者は、彼／彼女の特定の装置に対するプロセスを最適化することができる。
【００３３】
[0045]典型的には、クロム層は、全ての開領域から残留クロムを取り除くためにエンドポイントを超えてオーバーエッチングされる。一般的に、オーバーエッチング段階は、上述のクロムエッチングプロセスの延長である。オーバーエッチング段階が長いと、平均対目標偏差が結果として高くなる。クロムスポット欠陥密度は、オーバーエッチングの長さによって影響を及ぼされ、オーバーエッチングプロセスが長いと欠陥密度が低くなる。
【００３４】
[0046]クロム層エッチングの完成後、クロム層の表面から全ての残留する汚染物質を除去するために剥離及び洗浄プロセスが実施される。使用される剥離用化学物質は、硫黄過酸化物であり、これは約７５℃に加熱され、基板板の表面に塗布される。硫黄過酸化物による処理の後、基板板はＣＯ２再イオン化された又はＣＯ２散布された脱イオン化された水ですすがれる。剥離後、基板板は、工業規格７０：３０Ｈ２ＳＯ４／Ｈ２Ｏ２溶液で酸洗浄され、続いて別の脱イオン化された水ですすがれる。剥離ステップは、カリフォルニア州サンタクララ市のＳＴＥＡＧ−ＨＡＭＭＡＴＥＣＨ(R)から市販されているＳｔｅａｇ  ＡＳＣ５００ウェット化学処理ステーションで実施される。
【００３５】
[0047]例１−比較例
[0048]以下の記載は制限的ではなく例として、Ｉ線フォトレジスト系に関するものである。
【００３６】
[0049]前述したように、図２Ａは、図１に示すフォトレジスト層１０８の概略的な平面図２００を示し、第１のパターン、特にバーパターン２０２がフォトレジスト層１０８の上部表面２０１に書き込まれる。バー線２０３と２０４の間の距離ｄ１は、約２０００ｎｍ（約２．０μｍ）であり、可能な限り厳しく制御されるＣＤを表す。各バー２０３及び２０４の厚さは約２．０μｍである。距離ｄ２は、バーパターン２０２の長さを表し、約５７００μｍである。
【００３７】
[0050]図２Ｂは、図１に示すフォトレジスト層１０８の概略的な平面図２２０を示し、第２のパターン、特に、ステップパターン２２２がフォトレジスト層１０８の上部表面２２１に書き込まれる。ステップパターン２２２の各半分の間の距離ｄ１は、約２．０μｍであり、ＣＤを表す。距離ｄ２は、約５，７００μｍであり、各ステップの長さｄ３は、約３１７μｍであるが上ステップ２２４だけは約２×３１７μｍである。ステップパターン２２２の各端の端ステップ２２６の高さ（厚さ）ｄ４は約６．５μｍであり、中央ステップ２２４の高さｄ５は約５１２μｍである。
【００３８】
[0051]フォトレジストはポジフォトレジストであるため、フォトレジストを放射線に露光し、放射線によって生成されるパターンを現像して照射領域におけるフォトレジストを除去することで取り除かれた空間が発生される。図２Ａを参照するに、バー２０３及び２０４は、約２７０ｎｍの半強度ビーム径（スポットサイズ）の連続的な波レーザを用いる直接的な書き込みによって照射される。図２Ｂを参照するに、ステップパターン２２２の各半分は、同じ連続的なレーザを用いて直接的な書き込みによって照射され、このときレーザは照射されたパターンを発生させるためにフォトレジスト１０８の表面にわたって走査される。初期構造の表面にパターンを書き込んだ後、フォトレジスト層１０８におけるパターンは現像され、下にあるＡＲＣ層１０６及びクロム層１０４を通って転写され、石英基板１０２の上部表面１０３上にクロムパターン（図示せず）が発生される。
【００３９】
[0052]図３Ａは、図２Ａに示す「Ｘ」方向に移動される距離の関数として、石英基板１０８（図２Ａによる）の上部表面上に生成されるクロム線の距離ｄ１に対する平均ＣＤを例示するグラフ３００を示す。平均ＣＤは、図３Ａの軸３０２に示され、「Ｘ」方向に移動される距離は軸３０４に示される。曲線３０６によって例示されるように、ＣＤのばらつきは、Ｘ＝０μｍにおける約１７５３ｎｍからＸ＝２７００μｍにおける約１７４６ｎｍ、更には、Ｘ＝５４００μｍにおける約１７５４ｎｍまで変動する。ＣＤにおける差は、クロム線の全長にわたって約７〜８ｎｍだけである。
【００４０】
[0053]図３Ｂは、図２Ｂに示す「Ｘ」方向に移動される距離の関数として、石英基板１０８（図２Ｂによる）の上部表面上に生成されるクロム線の距離ｄ４に対する平均ＣＤを例示するグラフ３０２を示す。平均ＣＤは、図３Ｂの軸３２２に示され、「Ｘ」方向に移動される距離は軸３２４に示される。曲線３２６によって例示されるように、ＣＤのばらつきは、Ｘ＝０μｍにおける約１７８０ｎｍからＸ＝２７００μｍにおける約１７５８ｎｍ、更には、Ｘ＝５４００μｍにおける約１７８２ｎｍまで変動する。ＣＤにおける差は、クロム線の全長にわたって２３ｎｍである。一連の同様の例は、約２０ｎｍ〜約４０ｎｍの範囲にあるＣＤにおける差を示す。
【００４１】
[0054]例２：
[0055]図４は、図２Ｂに示す「Ｘ」方向に移動される距離の関数として、石英基板１０８（図２Ｂによる）の上部表面に生成されるクロム線の平均ＣＤを例示するグラフ４００を示す。しかしながら、試験片を加工するために使用されるフォトレジストは、以前Ｉ線撮像に使用されたジアゾキノン増感されたノボラックベースのフォトレジストではなく、出願人の９−アントラセンメタノール増感剤が添加されたＤＸ１１００ＤＵＶフォトレジストである。特に、図４は、平均ＣＤを軸４０２に示し、「Ｘ」方向に移動される距離を軸４０４に示す。曲線４０６に例示するように、ＣＤのばらつきは、Ｘ＝０μｍにおける約１７５５ｎｍからＸ＝２７００μｍにおける約１７４６ｎｍ、更には、Ｘ＝５４００μｍにおける約１７５５ｎｍまで変動する。ＣＤにおける差は、クロム線の全長にわたって約９ｎｍだけである。
【００４２】
[0056]このＣＤにおけるばらつきは、図２Ａを参照して説明したとおり、線２０２を定めるために２．０μｍの厚さのバー２０２及び２０３だけを使用したときに得られたＣＤにおけるばらつきと非常に類似する。これは、ノボラックベースのフォトレジストではなく本発明によるフォトレジストがＩ線パターニングに使用されるとき、ノボラックベースのフォトレジストで生ずるフォトレジストローディング効果を回避することが可能であることを明確に示唆している。前述の通りに撮像され現像される本発明のフォトレジストは、最小限のＣＤエラーで集中した及び分離した特徴の両方を含むレチクルを生成することを当業者に可能にさせる。
【００４３】
[0057]更に、本開示を読む当業者は、半導体基板をパターン化するためにジアゾキノンノボラックベースのフォトレジストではなく本発明のフォトレジストを用いることでより小さい特徴の生成までＧ線、Ｈ線、及びＩ線撮像系を拡大することができる。
【００４４】
[0058]上述の典型的な実施例は、本発明の範囲を制限することを意図せず、当業者は、本開示に鑑みて上記実施例を添付の特許請求の範囲に開示する本発明の技術的内容に対応するよう展開し得るであろう。
【符号の説明】
【００４５】
１００…初期構造、１０２…基板、１０３…上部表面、１０４…マスク層、１０６…無機ＡＲＣ層、１０８…フォトレジスト層、２０１…上部表面、２０２…バーパターン、２０３，２０４…バー、２２１…上部表面、２２２…ステップパターン、２２４…上ステップ、２２６…端ステップ、３０２，３２２，４０２…平均ＣＤを示す軸、３０３，３２４，４０４…「Ｘ」方向に移動した距離を示す軸、３０６，３２６，４０６…曲線。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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