(57)【要約】【課題】レジスト塗布後の熱処理から描画までの工程を、マスクブランクを大気に曝すことなく行なうことができ、かつレジスト塗布後の残留溶媒を低減することができるフォトマスクの製造装置を提供する。【解決手段】真空状態にある熱処理チャンバ１０１内でレジスト塗布後のマスクブランクの熱処理を行なう。熱処理後には、マスクブランクを真空状態に保持された搬送チャンバ１０６内を通して真空状態にある電子線描画機１０２内に搬送し、この電子線描画機１０２内でパターンを描画する。これによりレジスト塗布後の据え置き時間によらずパターン寸法安定性を向上させることが可能となる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レジストが塗布されたフォトマスク用のブランクを熱処理する熱処理部と、前記ブランク上にマスクパターンを描画する描画部と、前記熱処理部内と前記描画部内とを連通させ、前記熱処理部内の前記ブランクを前記描画部内に搬送する搬送機構を備える搬送部と、前記熱処理部内、前記描画部内、前記搬送部内をそれぞれ真空にする真空発生機構とを具備し、前記ブランクの熱処理、搬送、描画の工程を前記真空発生機構により前記熱処理部内、前記描画部内、前記搬送部内を真空に保持した状態のもとで行なうことを特徴とするフォトマスク製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載のフォトマスク製造装置において、前記真空発生機構で発生させる真空度が5.0x10-5(Pa)より高真空であることを特徴とするフォトマスク製造装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のフォトマスク製造装置において、前記ブランクの熱処理、搬送、描画の工程がすべて自動で行われることを特徴とするフォトマスク製造装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のフォトマスク製造装置において、前記搬送部の途中には、ブランクを複数枚保管することが可能な保管部を備えることを特徴とするフォトマスク製造装置。
【請求項５】
請求項４に記載のフォトマスク製造装置において、前記保管部内を真空にする真空発生機構を備えることを特徴とするフォトマスク製造装置。
【請求項６】
請求項５に記載のフォトマスク製造装置において、前記真空発生機構で発生させる前記保管部内の真空度が5.0x10-5(Pa)より高真空であることを特徴とするフォトマスク製造装置。
【請求項７】
請求項４に記載のフォトマスク製造装置において、前記保管部内に不活性ガスを封入することが可能なガス封入機構を備えることを特徴とするフォトマスク製造装置。
【請求項８】
請求項７に記載のフォトマスク製造装置において、前記保管部内に封入される不活性ガスが窒素であることを特徴とするフォトマスク製造装置。
【請求項９】
レジストが塗布されたフォトマスク用のブランクを熱処理する熱処理部と、前記ブランク上にマスクパターンを描画する描画部と、前記熱処理部内と前記描画部内とを連通させ、前記熱処理部内の前記ブランクを前記描画部内に搬送する搬送機構を備える搬送部と、前記熱処理部内、前記描画部内、前記搬送部内をそれぞれ真空にする真空発生機構とを具備し、前記ブランクの熱処理、搬送、描画の工程を前記真空発生機構により前記熱処理部内、前記描画部内、前記搬送部内を真空に保持した状態のもとで行なうことを特徴とするフォトマスク製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれかに記載のフォトマスク製造装置により製造されるフォトマスク。
【請求項１１】
請求項９に記載のフォトマスク製造方法により製造されるフォトマスク。
【請求項１２】
請求項１０に記載のフォトマスクが、紫外線領域光に対する透過型露光マスク及び極紫外領域光に対する反射型露光マスクのいずれかであることを特徴とする。
【請求項１３】
請求項１１に記載のフォトマスクが、紫外線領域光に対する透過型露光マスク及び極紫外領域光に対する反射型露光マスクのいずれかであることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトマスク製造装置及び製造方法並びにフォトマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
レジスト材料に微細なパターン像を形成する技術として、フォトレジストを塗布したブランク上に原画パターンを描画し、露光後に熱処理を行なうようにしたフォトマスク製造装置及び製造方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
近年、LSIの高集積化に伴い、レジスト材料として微細なパターンを高精度で形成できるものが要求されている。
【０００４】
このようなレジスト材料としては、架橋型のネガレジストやポジレジスト、化学増幅レジストが知られている。
【０００５】
従来使用されている架橋型のネガレジストの場合、ポリマの分子量を高くすることにより高感度とすることが可能であるが、架橋密度が低下するため現像溶媒での膨潤などパターン変形を生じやすく、１μｍ以下のパターン形成が不可能になる。また、ポジレジストの場合、現像液のアルカリ濃度を高くすることにより高感度化が可能であるが、レジストの膜減りが顕著になるという問題がある。
【０００６】
これらの問題は化学増幅レジストにより解決された。化学増幅レジストは、ベース樹脂、酸発生剤などからなっており、露光により発生した酸が触媒として働くことにより多くの反応を起こすことができる。その結果、高感度化が可能であり、0.2μm以下の微細パターンの形成を可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２７０３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
フォトマスクや半導体製造に使われる化学増幅レジストは高感度という利点を持つ一方それが致命的な弱点になる。化学増幅レジストは各工程におけるプロセス条件だけでなく、工程間のインターバルでの条件（時間、温度、雰囲気）がレジスト特性に大きな影響をもたらす。特にレジストコートから露光までは大気中に保管することがほとんどであり、その影響が非常に大きい。化学増幅レジストに含まれる酸は、空気中のアミンなどの不純物により失活して触媒としての能力を失う。また、レジストコート後の熱処理において、残留溶媒を完全に除去できず、時間の経過とともにレジスト品質に影響を与える。
【０００９】
これらの要因によりレジストコート後の熱処理から描画までの時間に比例して、レジストの電子線に対する感度が変化する。結果として時間の経過と共にパターン形成が所望通りにできなくなるという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記のような不具合を解決するためになされたもので、マスクブランクを大気に曝すことなく、レジスト塗布後の熱処理から描画までの工程を行なえ、かつ残留溶媒を劇的に低減でき、時間経過に伴うレジスト感度変化を防ぐことができるフォトマスクの製造装置及び製造方法並びにフォトマスク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】
【００１１】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１の発明は、レジストが塗布されたフォトマスク用のブランクを熱処理する熱処理部と、前記ブランク上にマスクパターンを描画する描画部と、前記熱処理部内と前記描画部内とを連通させ、前記熱処理部内の前記ブランクを前記描画部内に搬送する搬送機構を備える搬送部と、前記熱処理部内、前記描画部内、前記搬送部内をそれぞれ真空にする真空発生機構とを具備し、前記ブランクの熱処理、搬送、描画の工程を前記真空発生機構により前記熱処理部内、前記描画部内、前記搬送部内を真空に保持した状態のもとで行なうことを特徴とするフォトマスク製造装置である。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に記載のフォトマスク製造装置において、前記真空発生機構で発生させる真空度が5.0x10-5(Pa)より高真空であることを特徴としている。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のフォトマスク製造装置において、前記ブランクの熱処理、搬送、描画の工程がすべて自動で行われることを特徴としている。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載のフォトマスク製造装置において、前記搬送部の途中には、ブランクを複数枚保管することが可能な保管部を備えることを特徴としている。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項４に記載のフォトマスク製造装置において、前記保管部内を真空にする真空発生機構を備えることを特徴としている。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項５に記載のフォトマスク製造装置において、前記真空発生機構で発生させる前記保管部内の真空度が5.0x10-5(Pa)より高真空であることを特徴としている。
【００１７】
請求項７の発明は、請求項４に記載のフォトマスク製造装置において、前記保管部内に不活性ガスを封入することが可能なガス封入機構を備えることを特徴としている。
【００１８】
請求項８の発明は、請求項７に記載のフォトマスク製造装置において、前記保管部内に封入される不活性ガスが窒素であることを特徴としている。
【００１９】
請求項９の発明は、レジストが塗布されたフォトマスク用のブランクを熱処理する熱処理部と、前記ブランク上にマスクパターンを描画する描画部と、前記熱処理部内と前記描画部内とを連通させ、前記熱処理部内の前記ブランクを前記描画部内に搬送する搬送機構を備える搬送部と、前記熱処理部内、前記描画部内、前記搬送部内をそれぞれ真空にする真空発生機構とを具備し、前記ブランクの熱処理、搬送、描画の工程を前記真空発生機構により前記熱処理部内、前記描画部内、前記搬送部内を真空に保持した状態のもとで行なうことを特徴とするフォトマスク製造方法である。
【００２０】
請求項１０の発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載のフォトマスク製造装置により製造されるフォトマスクである。
【００２１】
請求項１１の発明は、請求項９に記載のフォトマスク製造方法により製造されるフォトマスクである。
【００２２】
請求項１２の発明は、請求項１０に記載のフォトマスクが、紫外線領域光に対する透過型露光マスク及び極紫外領域光に対する反射型露光マスクのいずれかであることを特徴としている。
【００２３】
請求項１３の発明は、請求項１１に記載のフォトマスクが、紫外線領域光に対する透過型露光マスク及び極紫外領域光に対する反射型露光マスクのいずれかであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、レジスト塗布後の熱処理から描画までの工程がすべて真空中で行われ、レジスト塗布後の熱処理後に一度も大気に晒されることなく描画までの工程が終了する。したがって、大気中の不純物によるレジスト劣化をほぼ無くすことができ、レジスト塗布後の据え置き時間によるレジスト感度変化をほぼ無くすことができる。このため、レジスト塗布後の据え置き時間によらずパターン寸法安定性の向上を容易に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係るフォトマスク製造装置の全体の構成を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態に係るフォトマスク製造装置及びその方法並びにフォトマスクについて図面を参照して詳細に説明する。
【００２７】
本発明の一実施形態に係るフォトマスク製造装置は、図１に示すように、レジストコーター１００内に設けられた熱処理部としての熱処理チャンバ１０１と、パターンを描画する描画部としての電子線描画機１０２とを備える複合装置として構成されている。
【００２８】
レジストコーター１００内の熱処理チャンバ１０１は内部にホットプレート１０３を備え、電子線描画機１０２は内部に描画ステージ１０４を、側部にアンローダー１０５を備えている。
【００２９】
レジストコーター１００内は、搬送部としての搬送チャンバ１０６を介して電子線描画機１０２内に通じている。搬送チャンバ１０６内には搬送機構として、ロボットアームを備える搬送ロボット１０７が設けられている。搬送チャンバ１０６の途中には保管部としての保管チャンバ１０８が接続され、この保管チャンバ１０８内にブランクストッカー１０９が設けられている。
【００３０】
搬送チャンバ１０６に対するレジストコーター１００の接合部、保管チャンバ１０８の接合部、電子線描画機１０２の接合部には、それぞれゲートバルブ１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃが設けられている。
【００３１】
レジストコーター１００、搬送チャンバ１０６、保管チャンバ１０８、電子線描画機１０２に対しては、それぞれその内部を真空にするための真空発生機構としてターボ分子ポンプ１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ及びそれに対応するバルブ１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄが設けられている。
【００３２】
次にフォトマスクを製造する工程について説明する。
【００３３】
各ゲートバルブ１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃを閉じた状態において、レジストコーター１００内でマスクブランクにレジストを塗布し、そのマスクブランクを熱処理チャンバ１０１内のホットプレート１０３上に載置し、さらに熱処理チャンバ１０１内をターボ分子ポンプ１１１ａ及びバルブ１１２ａの動作で一定の真空度に保持し、この状態でマスクブランクに対する熱処理を行なう。
熱処理が終わった後に、ターボ分子ポンプ１１１ｂ及びバルブ１１２ｂの動作で搬送チャンバ１０６内の真空度を熱処理チャンバ１０１内と同じにする。しかる後、熱処理チャンバ１０１と搬送チャンバ１０６との間のゲートバルブ１１０ａを開ける。
【００３４】
次いで、搬送チャンバ１０６内の搬送ロボット１０７のロボットアームにより熱処理後のマスクブランクを熱処理チャンバ１０１内から搬送チャンバ１０６内に取り出す。その後、熱処理チャンバ１０１と搬送チャンバ１０６との間のゲートバルブ１１０ａを閉じる。
【００３５】
次に、保管チャンバ１０８に付随するターボ分子ポンプ１１１ｃ及びバルブ１１２ｃの動作で搬送チャンバ１０６内と保管チャンバ１０８内の真空度を同じにする。しかる後、搬送チャンバ１０６と保管チャンバ１０８との間のゲートバルブ１１０ｂを開ける。
【００３６】
次いで、搬送チャンバ１０６内の搬送ロボット１０７により熱処理後のマスクブランクを搬送チャンバ１０６内から保管チャンバ１０８内に搬入し、その保管チャンバ１０８内のブランクストッカー１０９上に載置し、保管する。その後、搬送チャンバ１０６と保管チャンバ１０８との間のゲートバルブ１１０ｂを閉じる。
【００３７】
描画の機会が訪れた際に、保管チャンバ１０８に付随するターボ分子ポンプ１１１ｃ及びバルブ１１２ｃの動作で搬送チャンバ１０６内と保管チャンバ１０８内の真空度を同じにする。しかる後、搬送チャンバ１０６と保管チャンバ１０８との間のゲートバルブ１１０ｂを開ける。次に、ブランクストッカー１０９に載置されたマスクブランクを搬送ロボット１０７で取り出し、搬送チャンバ１０６内に搬入する。その後、搬送チャンバ１０６と保管チャンバ１０８との間のゲートバルブ１１０ｂを閉じる。
【００３８】
この後、電子線描画機１０２に付随するターボ分子ポンプ１１１ｄ及びバルブ１１２ｄを操作して搬送チャンバ１０６内と電子線描画機１０２内の真空度を同じにする。しかる後、搬送チャンバ１０６と電子線描画機１０２との間のゲートバルブ１１０ｃを開ける。
【００３９】
次に、搬送ロボット１０７により搬送チャンバ１０６内から電子線描画機１０２内にマスクブランクを搬出し、電子線描画機１０２内の描画ステージ１０４上に載置する。その後、搬送チャンバ１０６と電子線描画機１０２との間のゲートバルブ１１０ｃを閉じて、マスクブランクの描画を開始する。そして描画完了後にマスクブランクをアンローダー１０５に搬出する。以上の工程は、自動制御装置を用いる自動制御によりすべて自動的に行なわれる。
【００４０】
なお、熱処理チャンバ１０１、電子線描画機１０２及び搬送チャンバ１０６は、大気開放のための窒素リーク用の配管を備えている。
【００４１】
また、熱処理チャンバ１０１、電子線描画機１０２及び搬送チャンバ１０６は、ゲートバルブ１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃの切り替え時以外は常に真空引きされ、クリーン状態に保たれる。
【００４２】
これら一連の処理方法によれば、レジスト塗布後の熱処理から描画までの工程間に一度もマスクブランクが大気に曝されることがなく、このため酸の失活を無くすことができる。
【００４３】
なお、本発明の製造装置で製造されるフォトマスクは、紫外線領域光に対する透過型露光マスクや極紫外領域光に対する反射型露光マスクである。
【００４４】
また、熱処理チャンバ１０１、搬送チャンバ１０６、保管チャンバ１０８、電子線描画機１０２の内部を真空にするときの真空度は、5.0x10-5(Pa)より高い真空度とする。
【００４５】
さらに、保管チャンバ１０８に対しては、その内部へ不活性ガスを封入することが可能なガス封入機構を設け、マスクブランクの保管時に保管チャンバ１０８内に窒素などの不活性ガスを封入することも可能である。
【００４６】
次に、本発明に係るフォトマスクのパターン形成の実施例について説明する。
【実施例１】
【００４７】
（フォトマスクパターン形成）
Ｃｒバイナリーマスク用ブランクＮＴＡＲ７（HOYA製）に、ポジ型化学増幅電子線レジストＦＥＰ１７１（富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ製）を膜厚３０００Åにスピンコートし、レジスト膜を形成した。次いで、本発明の製造装置における熱処理部にマスクブランクを投入し、真空中での熱処理を行った。次いで、可変形成型の電子線描画機を用いて、ドーズ量１０μＣ／ｃｍ2でパターンサイズ１００ｎｍから２００ｎｍのラインアンドスペースパターンを描画し、その後、熱処理装置にて９３度で１０分間熱処理を行った。その後、スプレー現像にて９０秒間現像を行った。
【００４８】
次に、形成されたレジストパターンを測長SEMにて、面内１１×１１箇所に配置されたラインアンドスペースパターンの寸法を測長した。同ロットで計３枚を作製し、平均値の変動を調べた結果を表１に示す。計３枚のマスクは、レジスト塗布後の熱処理からそれぞれ０日、４５日後、９０日後に描画を行っている。４５日、９０日後に描画するマスクブランクに関しては、保管チャンバにて真空下で保管した。
【００４９】
従ラインアンドスペースの設計値は４００nmである。面内１１×１１箇所の素子の平均値のレンジを表１に示す。比較例として従来の熱処理方法で処理した結果も示す。従来型では熱処理後は大気中に保管している。また、従来型の４５日、９０日後に描画するマスクブランクに関しては、大気中で保管した。これによれば、寸法安定性は従来型に比べて良好という結果が得られた。
【表１】
2011209596.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、フォトマスクのレジストパターン形成や半導体デバイス作製のための熱処理装置及び方法として利用可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１００…レジストコーター
１０１…熱処理チャンバ
１０２…電子線描画機
１０３…ホットプレート
１０４…描画ステージ
１０５…アンローダー
１０６…搬送チャンバ
１０７…搬送ロボット
１０８…保管チャンバ
１０９…ブランクストッカー
１１０ａ．１１０ｂ．１１０ｃ…ゲートバルブ
１１１ａ．１１１ｂ．１１１ｃ．１１１ｄ…ターボ分子ポンプ
１１２ａ．１１２ｂ．１１２ｃ．１１２ｄ…バルブ
【図１】
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