(57)【要約】【課題】レジストを遮光体としたレジストマスクの露光光による照射変形を低減し、特にマスク使用開始直後の露光処理量（枚数）に対する変化が少なく、安定して高い寸法精度を獲得する製造方法を提供する。【解決手段】上記課題を解決するため、フォトマスク上のレジストパターン１１に遠紫外光１５を照射し、レジストの初期構造変化を促す。この初期構造変化を効率的に促進するため、レジスト面側とガラス面側の両面側から遠紫外光１５の照射を行なう。また、ペリクル１２，１３を装着した状態でこの照射を行い、照射工程での異物付着歩留り低下を防止する。【選択図】　図１
2004109592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板を準備する工程と、
前記透明基板上に形成された電子線感応性レジスト膜もしくは感光性レジスト膜をそれぞれ描画もしくは露光し、現像することによりレジストパターンを形成し、
所望のパターンを半導体基板上に転写する際に用いる露光光に対する遮光体あるいは減光体として前記レジストパターンを用いたフォトマスクを形成する工程とを備え、
前記フォトマスクの一主面側と、その反対側の他主面側から、前記レジストパターンに前記露光光より長い波長を有する光を照射する工程を有することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項２】
透明基板上に形成された電子線感応性レジスト膜もしくは感光性レジスト膜を、それぞれ描画もしくは露光し、現像することによりレジストパターンを形成し、所望のパターンを半導体基板上に転写する際に用いる露光光に対する遮光体あるいは減光体として前記レジストパターンを用いたフォトマスクを形成する工程と、
前記フォトマスクの一主面側にペリクルを装着する工程とを備え、
前記ペリクルを通して前記レジストパターンに前記露光光より長い波長を有する光を照射する工程を有することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項３】
前記露光光より長い波長を有する光に低圧水銀ランプ光を用い、真空紫外光を選択的に遮断するフィルタを通して前記低圧水銀ランプ光を前記レジストパターンに照射することを特徴とする請求項１または２に記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項４】
前記露光光より長い波長を有する光が、ＸｅＣｌエキシマランプ光であることを特徴とする請求項１または２に記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項５】
前記露光光より長い波長を有する光が、ＫｒＣｌエキシマランプ光であることを特徴とする請求項１または２に記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項６】
透明基板上に形成された電子線感応性レジスト膜もしくは感光性レジスト膜を、それぞれ描画もしくは露光し、現像することによりレジストパターンを形成し、前記レジストパターンを所定の露光光に対する遮光体あるいは減光体として用いたフォトマスクを形成する工程と、
前記レジストパターンを半導体基板上に転写する際に前記フォトマスクに照射する露光光より長い波長を有する光を、前記レジストパターンに照射する工程とを有することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項７】
透明基板上に電子線感応性レジストもしくは感光性レジストからなり、
所望のパターンを半導体基板上に転写する際に用いる露光光より長い波長を有する光を照射することにより、ハードニングされたレジストパターンを備え、
前記露光光の照射に対して、その寸法変化量がほぼ一定である前記レジストパターンを有することを特徴とするフォトマスク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路装置、超電導装置、マイクロマシン、ＴＦＴ、配線基板等の製造に用いるフォトマスクおよびその製造方法に関し、特に低コストで製造ＴＡＴ（Ｔｕｒｎ　Ａｒｏｕｎｄ　Ｔｉｍｅ）の短かなレジストマスクの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路の製造においては、微細パターンをウエハ上に形成する手段として、リソグラフィ技術が用いられる。リソグラフィ技術においては、主に投影露光装置が用いられる。投影露光装置に装着したフォトマスク（マスク）のパターンをウエハ上に転写してデバイスパターンを形成する。
【０００３】
通常のマスクは、透明なマスク基板上に形成されたクロム（Ｃｒ）のような遮光性を有する金属膜あるいはＭｏＳｉ、ＺｒＳｉＯまたはＳｉＮ等のような減光性または遮光性を有する無機膜を加工して作製される。すなわち、通常のマスクは、透明なマスク基板上に上記金属膜あるいは無機膜が所望の形状で形成されて構成されている。
【０００４】
この金属膜または無機膜は、通常スパッタリング法で形成される。その金属膜の加工はたとえば次のとおりである。すなわち、まず、金属膜上にレジスト膜を塗布した後、そのレジスト膜に所望のパターンを描画する。続いて、現像により所望の形状のレジストパターンを形成した後、そのレジストパターンをマスキング層としてドライエッチングやウエットエッチングで金属膜を加工する。その後、レジストパターンを除去した後、洗浄等を行い、所望の形状の上記金属膜からなる遮光パターンを透明なマスク基板上に形成する。無機膜を用いたマスクも同様の工程で製造される。
【０００５】
しかし、この構成のマスクでは、製造工程数が多く、コストが高くなる問題がある。このマスクの製造工程の簡略化および低コスト化を目的として、たとえば特許文献１においては、遮光体をレジスト膜で形成する、いわゆるレジストマスク法が開示されている。この方法は、通常の電子線感応レジスト膜や感光性レジスト膜が波長２００ｎｍ程度以下の真空紫外光を遮光する性質を利用したものである。この方法によれば遮光膜のエッチング工程やレジスト膜の除去工程が不要となり、マスクのコスト削減、工程の簡略化によるＴＡＴの短縮が可能となる。また、特許文献２に記載されているようにレジスト材料の工夫により適用波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザリソグラフィにもレジストマスクが適用できるようになってきた。
【０００６】
近年は、半導体集積回路装置の開発競争が進みデバイスデバッグを加速する必要から複数枚のマスクが必要となり、マスクを低コストで作る必要性が高まっている。また、マスクを短期間で作製する必要も高まっている。特に、少量多品種のシステムＬＳＩの需要が高まっているため、この要求は強まっている。これらの観点からマスクを短期間で製造することやマスクのコストを下げることが益々要求されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−２８９３０７号公報
【特許文献２】
特開２００２−１９６４８３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
レジストマスクはコスト削減、ＴＡＴ短縮に大きな効果があるが、遮光体であるレジスト膜は有機物であるため露光に用いる光により反応しやすい性質を有している。詳細評価の結果、ＡｒＦ、ＫｒＦなどのエキシマレーザー光を繰り返し露光することによってパターンが変形することが分かった。図２に示すように特にマスク製造後の露光初期段階のパターン変形が大きいことが分かってきた。この図は露光照射によってマスク上のパターン寸法が変化していく様子を示したものである。露光初期段階でのレジストパターン形状の変形防止、言い換えれば転写パターンの精度低下を、マスク製造ＴＡＴを大きく損なうことなく解決することが、本発明が解決しようとしている課題である。マスク製造ＴＡＴが大幅に遅くなるとレジストマスク自体の特長が損なわれる。
【０００９】
本発明は、レジストを遮光体としたレジストマスクの露光光による照射変形を低減し、特にマスク使用開始直後の露光処理量（枚数）に対する変化が少なく、安定して高い寸法精度を獲得することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、フォトマスク上のレジストパターンに遠紫外光を照射し、レジストの初期構造変化を促す。この初期構造変化を効率的に促進するため、レジスト面側とガラス面側の両面側から遠紫外光を照射し、マスク製造ＴＡＴを速める。また、ペリクルを装着した状態でこの照射を行い、照射工程での異物付着歩留り低下を防止する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を詳細に説明する前に、本願における用語の意味を説明すると次の通りである。
「フォトレジストパターン」は感光性の有機膜をフォトフォトリソグラフィの手法により、パターニングした膜パターンを言う。尚、このパターンには当該部分に関して全く開口のない単なるレジスト膜を含む。
【００１２】
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１３】
＜実施の形態１＞
第１の実施例を、レジストを遮光体としたフォトマスクの露光照射耐性を高める工程の概要を示した説明図である図１を用いて説明する。フォトマスクは石英ガラス基板１０と遮光体となるレジストパターン１１からなり、そのフォトマスクに異物保護用のペリクルが装着されている。ここで用いたレジストはＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）に吸収をもつネガ型のレジストで、水性アルカリ可溶性樹脂マトリックスとして多核フェノール化合物ＴＰＰＡ１１００−３Ｃ（本州化学工業株式会社製）：１００重量部、架橋剤としてヘキサメトキシメチルメラミン（ＨＭＭＭ）：１０重量部、酸発生剤としてカンファスルホン酸ナフチルイミド：１０重量部、光吸収化合物として９−アントラセンメタノール：３０重量部をプロピレングリコールモノメチルエーテルに溶解させ、これを孔径０．２μｍのテフロン（登録商標）メンブレムフィルタで濾過して調製したものである。
【００１４】
図１中の１２はペリクル枠で、１３はペリクル膜である。このフォトマスクに遠紫外光（ＤＵＶ光）１５を照射する。ここではランプとして波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマランプを用いた。この波長の光は上記レジストに構造変化を起こさせて、レジストはハードニングされる。さらにこの波長の光は活性酸素を多く発生するほどは波長が短くない。大気中照射であっても活性酸素が少ないので、それによるレジストのエッチングは極僅かで、レジストパターンの寸法精度が高い。なおこのような効果はＸｅＣｌエキシマレーザでも得られるが、ＸｅＣｌエキシマランプの方がコストも易く、メンテナンスも容易である。
【００１５】
ＤＵＶ光照射はフォトマスクの上面側と下面側の両面側からランプ１４を用いて行う。レジスト両面からＤＵＶ光が照射されるため効率良く、短時間にレジストをハードニングすることが可能になった。これは単にランプが２倍になっただけの効果ではない。レジストのハードニングはＤＵＶ光を吸収して起こるため、かなり強い吸収である必要がある。そのためＤＵＶ光はレジスト内で指数関数的に急激に強度が減衰する。レジストの底部まで十分ハードニングするためにはかなりの照射量が必要になる。両面から照射されることにより照射量をかなり軽減してもレジスト内部のすみずみまでハードニングすることが可能となる。
【００１６】
ＸｅＣｌエキシマランプ光に対するこのレジストの消衰係数（屈折率虚部）ｋは約０．１であった。レジストの膜厚が０．６μｍであったので、レジスト底部に届く光の強度は約５％である。レジストの中央部では約２２％である。ということはレジストのいたるところにも１０Ｊ／ｃｍ２の照射量を与えるためには、一方向のみからの照射の場合、２００Ｊ／ｃｍ２の照射が必要で、上下両方向からの照射の場合は上下合わせて約４５Ｊ／ｃｍ２の照射ですむ。両面照射とすることにより照射量は１／４以下ですむ。ランプ数も上下サンドイッチ構成にすることにより２倍に増えるので、ハードニングにかかる時間が１桁近く短くなる。マスク製造ＴＡＴの短さ、言い換えればマスク供給ＴＡＴの速さが最大の特長であるレジストマスクにとっては極めて大きな効果となる。
【００１７】
なお、ＸｅＣｌエキシマランプ光は石英ガラス基板１０もペリクル膜１３もほとんど減衰無く通るので、そこで効率が落ちることが無い。ペリクルが装着されていることによりこの処理での転写に影響する異物欠陥の発生もなかった。また本フォトマスクはＫｒＦリソグラフィ用（波長２４８ｎｍ）のフォトマスクであるが、照射光としてそれより波長の長い波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマランプ光を用いたことにより短時間の処理で遮光体とするレジストパターン内の隅々までハードニングすることが出来た。これは露光光の波長では、遮光体とするほどであるから、光吸収が強過ぎてレジストの内部までハードニングするのには大変多くの照射量、言い換えれば大変長いハードニング工程時間が必要であるのに対し、その波長より波長の長い光で、しかもある程度光吸収がある領域の光を照射光とすることによりレジスト表面からの照射光吸収分布が一様に近づいてハードニング効率が改善させるためである。実際ＫｒＦエキシマレーザ光を用いてハードニングする場合に比べ約１／３の照射量で同等のハードニングをすることができた。
【００１８】
本方法によってＫｒＦエキシマレーザ光露光によるマスク上のレジストパターン寸法の変化、言い換えれば露光照射耐性は図３に示すように改善された。図２との比較で明らかなように、露光初期の大きな寸法変化が収まって寸法変化量が小さくなった。
【００１９】
なお本実施例では吸光剤が添加されたタイプのレジストであるが、吸光剤が樹脂に組み込まれたレジスト、あるいはＡｒＦエキシマレーザ光露光におけるベンゼン環のような樹脂そのものが吸光剤であるレジストでも同様に効果がある。また本実施例ではネガレジストの場合を示したが、ネガレジストに限るものではなくポジレジストでも同様に効果がある。ポジレジストの例としては例えば次のようにして作られたものがある。多核フェノール化合物ＴＰＰＡ−１０００−Ｐ（本州化学工業株式会社製）と９−クロロメチルアントラセンをジメチルスルホキシド中、苛性カリ下で反応させ、アントラセンメチル構造を付加した水性アルカリ可溶性多核フェノール化合物を得た。また、トリス（４−ヒドロキシフェニル）メタンと２−クロロエチルビニルエーテルとをジメチルスルホキシド中、水素化ナトリウム下で反応させ、トリス（４−ヒドロキシフェニル）メタンが有する３つの水酸基の水素原子すべてがエチルビニルエーテル基で置換した３官能ビニルエーテル化合物を得た。上記アントラセンメチル構造を付加した多核フェノール化合物と上記３官能ビニルエーテル化合物をピリジニウムｐ−トルエンスルホネートを触媒として１，４−ジオキサン中で反応させ、白色固体樹脂を得た。この白色固体樹脂：１００重量部、酸発生剤として、ピロガロールとエタンスルホン酸の三置換体エステル：４重量部を２−ヘプタノンに溶解して、溶液を調合し、孔径０．２μｍのテフロン（登録商標）メンブレムフィルタを用いて濾過し、ＫｒＦエキシマレーザ露光波長帯に強い吸収をもつポジ型感光性樹脂溶液を得た。
【００２０】
＜実施の形態２＞
第２の実施例では実施の形態１においてランプとして低圧水銀ランプを用いた場合を、図４を引用しながら説明する。ランプ１４を実施例１のＸｅＣｌエキシマランプに代えて低圧水銀ランプとした。そして波長１８５ｎｍの真空紫外光（ＶＵＶ光）をカットするフィルタ１６越しにＤＵＶ光１５をこのレジストマスクに照射した。ＶＵＶ光を遮ってＤＵＶ光を照射するところがポイントである。このようにすることによって大気中露光であっても照射に伴う活性酸素の発生量が微量となり、発生した活性酸素によるレジスト寸法変化はほとんど観測されなかった。
【００２１】
＜実施の形態３＞
第３の実施例ではＡｒＦリソグラフィ用のレジストマスクの例を示す。この場合はレジスト１１としてフェノール樹脂をベース樹脂とした通常のＥＢレジストを用い、
ランプ１４としては波長２２２ｎｍのＫｒＣｌエキシマランプを用いた。波長が真空紫外領域ではないため大気中での照射でも活性酸素の発生量は少なく、このためレジストの寸法変化も小さかった。また波長が２２２ｎｍなのでレジストの樹脂に良く吸収されハードニング効果も高かった。一方で露光波長１９３ｎｍに比べればその光吸収は吸光度で言って約１／２の１０／μｍで、露光光であるＡｒＦエキシマレーザ光を使う場合より約１／５の短時間でハードニングすることができた。露光光より波長の長い光で照射する特長が確認された。波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザや波長１７２ｎｍのＸｅ２エキシマランプなどの真空紫外光を用いると活性酸素が発生し、照射にともないレジストの寸法が変化する。これを押さえる方法としては窒素ガス雰囲気で照射するという方法があるが、この場合は雰囲気制御が必要になる。また、ペリクル内の空気を窒素ガスに置換するのに時間もかかる。ペリクルを装着しないで窒素ガス環境下に置くことは可能であるが、異物の付着の問題が起こる。窒素ガス環境にするため排気やパージが必要となるため、異物の付着機会が多い。レジストマスクは通常のＣｒマスクとは異なり洗浄が容易でないため、この異物の付着はマスクの再作製に繋がる。歩留まりが落ち、良品のマスクを完成するまでの時間、すなわちマスク供給ＴＡＴも低下する。本方法にはこのような問題がなかった。
【００２２】
【発明の効果】
本発明により、マスク製造に短時間の処理工程を加えるだけで、マスク使用開始直後のフォトマスク上のレジスト遮光体のパターン変形を抑えることができ、露光ウエハ間でのパターン転写寸法精度が向上する。このことによりウエハ露光開始から５０Ｊ／ｃｍ２までのマスク寸法変化量は約１２ｎｍから３ｎｍへ、２００Ｊ／ｃｍ２までのマスク寸法変化量は約２０ｎｍから１１ｎｍへ大幅に改善できる。この処理に要する時間は１時間と短く、致命的な異物付着による歩留まりも起こらない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例における本発明のマスクの製造工程の１つを示す説明図。
【図２】従来のマスクの特性を示す説明図。
【図３】本発明のマスクの特性を示す説明図。
【図４】第２の実施例における本発明のマスクの製造工程の１つを示す説明図。
【符号の説明】
１０…ガラス基板、１１…レジストパターン、１２…ペリクル枠、１３…ペリクル膜、１４…遠紫外線照射装置、１５…遠紫外光、１６…フィルタ。
【図１】
2004109592.tif 000003
【図２】
2004109592.tif 000004
【図３】
2004109592.tif 000005
【図４】
2004109592.tif 000006