(57)【要約】【課題】レジストマスクではガラス基板上に残った僅かなレジストスカムが遮光材となって転写欠陥が発生する。そこでレジストスカムのないレジストマスク（フォトマスク）の製造方法を確立することが本発明の課題である。【解決手段】上記レジストマスクの課題を解決するために、透明基板上にレジストパターンを形成した後、レジストパターン付近に酸素が存在する環境でＶＵＶ光を照射する。本方法によって上記課題は解決される。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レジストパターンを遮光部としたフォトマスクの製造方法において、
前記レジストパターンが形成された透明基板の一主面側を酸素を含有する雰囲気にさらし、
前記透明基板の他主面側より前記透明基板を透過するように光を照射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】
前記光の照射には、前記酸素を含有する雰囲気から遮断され、前記真空紫外光の吸収率が低いガス中に設けられた真空紫外光発生源を用いることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項３】
前記光は、真空紫外光であることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項４】
前記真空紫外光の照射に、Ｘｅ２エキシマランプを用いることを特徴とする請求項３に記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項５】
前記雰囲気が大気であることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項６】
前記真空紫外光の吸収率が低いガスに、窒素を用いることを特徴とする請求項２に記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項７】
レジストパターンを遮光部としたフォトマスクの製造方法において、
透明基板上に前記レジストパターンを形成した後に、酸素の存在する環境下でＶＵＶ光を照射することを特徴としたフォトマスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リソグラフィの時に用いるフォトマスクの製造方法に関する。特に、コストが低く製造ＴＡＴ（Ｔｕｒｎ　Ａｒｏｕｎｄ　Ｔｉｍｅ）が短くなるレジストをマスク材としたフォトマスクを、スカムが少なく、マスク欠陥少なく製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路装置の製造においては、微細パターンを半導体ウエハ上に転写する方法として、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のパターンを半導体ウエハ上に転写してデバイスパターンを形成する。
【０００３】
通常のフォトマスクは、透明石英基板上に形成されたクロム（Ｃｒ）等の金属遮光材あるいはＭｏＳｉ、　ＺｒＳｉＯ、　ＳｉＮ等の無機膜減光材を加工して作製される。すなわち、通常のフォトマスクは石英基板上にクロム等の金属あるいは無機膜からなる遮光膜あるいは減光膜が所望の形状で形成されて構成されている。これらの膜は通常スパッタ法で形成される。遮光膜の加工は、例えば次の通りである。遮光膜上に電子線感応レジストを塗布した後、その電子線感応レジストに電子線描画装置にて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クとしてドライエッチングやウエットエッチングで遮光膜を加工する。その後、レジストを除去した後、洗浄等を行い、所望の形状の遮光パターンを透明石英基板上に形成している。減光膜の場合も同様である。
【０００４】
近年、ＬＳＩ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多数のフォトマスクが必要となり、フォトマスクを低コストで作る必要性が高まった。また、フォトマスクを短い作製期間（ＴＡＴ）で作製する必要も高まった。
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。
【０００５】
フォト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、遮光膜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（例えば、特許文献１参照）。この方法は、通常の電子線感応レジストや光感応レジストが波長が２００ｎｍ　程度以下の真空紫外光（ＶＵＶ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の除去工程が不要となり、フォトマスクのコスト低減、工程の簡略化によるＴＡＴの短縮が可能である。
なお、この方法は吸光性のレジストをマスク材に用いることによりＶＵＶ光に限らずＤＵＶ光、例えば波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザを用いたリソグラフィにも用いることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−２１８９３０７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記レジストマスクでは、マスク材として用いているレジストが露光光を強く吸収するためガラス面にレジストがスカムとして残ると転写欠陥になるという問題があった。
【０００８】
図４に代表的な電子線（ＥＢ）感応レジスト樹脂を示すが、この樹脂の分光吸収特性を示した図５からわかるように波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光に対しては吸収係数２０／μｍ以上の極めて強い光吸収を示す。このため特に波長１９３ｎｍの光を用いたＡｒＦエキシマリソグラフィでは、パターン線間に厚さが５ｎｍもレジストが残るとパターン寸法異常を生じる。通常の検査では５ｎｍの厚さの残渣の検査は困難である。しかも通常のＣｒマスクなどでスカム除去法として用いているアッシャは真空排気などを行うためパーティクルが発生しやすく、ブラシ洗浄などハードな洗浄を行えないレジストマスクに使用するのは困難という問題があった。このため本来はコストやＴＡＴに有利なレジストマスクであるが、スカムの問題で歩留まりが低下し、上記メリットを享受できないという問題があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記レジストマスクの課題を解決するために、透明基板上にレジストパターンを形成した後、レジストパターン付近に酸素が存在する環境でＶＵＶ光を照射する。本方法によって上記課題は解決される。さらに、レジストパターンが形成されている面とは逆面のガラス面側からＶＵＶ光を照射すると一層のクリーニング効率の向上とパターン寸法変化の低減が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本願発明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。
１．「減光領域」、「減光膜」、「減光パターン」と言うときは、その領域に照射される露光光のうち、２５％未満を透過させる光学特性を有することを示す。一般に１５％未満のものが使われる。「遮光領域」、「遮光膜」、「遮光パターン」と言うときは、その領域に照射される露光光のうち、２％未満を透過させる光学特性を有することを示す。一般に１％以下のものが使われる。一方、「透明」、「透明膜」と言うときは、その領域に照射される露光光のうち、６０％以上を透過させる光学特性を有することを示す。一般に９０％以上のものが使用される。
２．「フォトレジストパターン」は、感光性の有機膜をホ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。
なお、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。感光線源としては光のほか電子線、Ｘ線、荷電粒子線がある。感光性の有機膜としては有機物のみで構成されるものに加え、Ｓｉ等の無機物を含有しているものも含む。
【００１１】
（実施の形態１）
本発明のフォトマスク製造工程を図１に示す。まず図１（ａ）に示すようにガラス基板１０上に電子線感応レジスト１１を塗布形成する。ここで用いた電子線感応レジストは図４に示すフェノール樹脂ベースの化学増幅系レジストであるがこれに限るものではない。次に述べる描画線に対し感応性を持ち、且つリソグラフィを行うときの露光光に対し減光性を持つフォトレジストであればよい。
ここではＡｒＦリソグラフィに使うフォトマスクを製造するので、図５に示すようにこのノボラック樹脂ベースの化学増幅系レジストで波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光に対し十分な減光性が得られた。ＫｒＦリソグラフィ用のフォトマスクを製造する場合はアントラセンメタノールのような吸光剤を混合させたり、樹脂に結合させたりして、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光を十分に吸収するフォトレジストを用いればよい。
【００１２】
次ぎに図１（ｂ）に示すように所望の回路パターンを電子線１３により描画する。なお、ここでは描画法として電子線を用いた場合を示したが、電子線に限らず波長が３６５ｎｍや２４８ｎｍなどのレーザを用いてもかまわない。
ただし、その場合はレジスト１１としてそれらのレーザ光に感応するフォトレジストを用いる必要がある。その後現像を行って図１（ｃ）に示すようにレジストパターン１４を石英ガラス基板１０上に形成した。このときレジストスカム（異物）がガラス基板上に（１５）、およびレジスト上に（１６）形成された。不定形なので膜厚は一定していないが平均的に言って１０ｎｍの膜厚のスカムであった。
ここでレジストパターン１４上のスカム１６は元々遮光するべき場所の上についた黒欠陥なのでパターン転写に悪影響はないが、ガラス上のスカム１５は黒欠陥となる。図６にスカムが与える転写への影響を示す。レンズの開口数ＮＡが０．７のＡｒＦリソグラフィを用いて１３０ｎｍのラインアンドスペースパターンを形成した場合である。フォーカスを振った場合の光学像を示す。フォーカスの設定値は０、　０．１、　０．２、　０．２５μｍである。デフォーカスするほど光学像の振幅が小さくなる。
【００１３】
図６（ａ）のＧに示すパターン間のみ、レジストがわずかに残った場合の光学像である。図６（ｂ）はスカムレスの場合で、図６（ｃ）はレジストが２．５ｎｍの膜厚で残った場合、図６（ｄ）は５ｎｍの膜厚で残った場合を示す。レジストが線間にわずかに残るだけで光強度が急減し、寸法変化を引き起こし、解像不良の源となる。
【００１４】
次ぎに図１（ｄ）に示すようにレジストパターンが形成された面側にＶＵＶ光１８を照射し、スカムを除去した。このとき少なくともその面側の雰囲気を酸素の存在する環境とした。ここでは大気としたが、酸素濃度をより高めるとスカム除去のレートが速くなり、ＴＡＴ短縮効果が得られる。ＶＵＶ光としては波長２００ｎｍ以下の光を用いることができるが、ピーク波長が１７２ｎｍとなるＸｅ２エキシマランプ光を用いるとアッシング効果のあるオゾン発生効率が高く、またレジストの化学結合を切るに十分なフォトンエネルギーを持つので効率良くスカムを除去できる。さらにエキシマランプは連続光であるため取り扱いが容易で、コスト的にも安く、ランプなのでメンテも容易である。Ｘｅ２エキシマランプ光の他にはピーク波長が１４６ｎｍとなるＫｒ２エキシマランプ光も有効である。Ｋｒ２エキシマランプ光はフォトンエネルギーがＸｅ２エキシマランプより高のでベンゼン環の含有率が高く結合の強固なフォトレジストのスカム除去に有効である。Ｘｅ２エキシマランプは酸素による光吸収がＫｒ２エキシマランプ光より弱いので雰囲気環境での光減衰が少なく通常のレジストに対して効率良くスカムを除去できる。
【００１５】
大気環境でスカム除去処理できるので、アッシャのような真空排気に伴うパーティクルの付着も少なく、また試料交換も容易である。
ただし、オゾンが発生するので排気するか、オゾンが漏洩しないよう例えばボックスの中で処理する必要がある。
【００１６】
（実施の形態２）
第２の実施例で用いたスカム除去方法の概要を図２に示す。図１　（ｃ）に示す工程まで実施の形態１と同様の工程で作製した石英ガラス基板１０とレジストパターン１４からなるフォトマスク１は図２に示すようにスカム除去装置２の上に置かれる。スカム除去装置２はＶＵＶランプ２１とハウジング２０および石英ガラスからなる窓材２４からなる。ハウジング２０と窓材２４で囲まれたスカム除去装置内２３は不活性ガスで満たし、ＶＵＶランプ光が減衰しないようにした。
ここで、ＶＵＶ光の吸収率が高い酸素と水蒸気は極力低減しておくことが望ましい。ここでは不活性ガスとして窒素を用いたが、この他のＶＵＶ光吸収率の低いガスを用いてもよい。真空にしてもよいが真空にするとＶＵＶランプの冷却効率が下がるのでその場合は水冷をするなどしてランプの熱対策を施す必要がある。石英ガラス基板１０は窓材２４に接して置き、ＶＵＶランプ光２２が窓材２４および石英ガラス基板１０を通して照射されるようにした。スカム除去装置の外側、レジストパターン付近２５は酸素が存在する環境とした。大気環境でも良いが酸素照射すると有害なオゾンが発生するのでこのシステムを囲い２６で囲い、酸素導入口をパージして酸素濃度を高めておくことが望ましい。ＶＵＶ光を酸素に２７から酸素を供給し、排気口２８から排気した。
なお、ここではＶＵＶランプとしてＸｅ２エキシマランプを用いた。
【００１７】
このときのＶＵＶ照射光の光強度分布を図３に示す。図中のＡ，　Ｂ，　ＣおよびＤは図２に示すＡ，　Ｂ，　ＣおよびＤの位置に対応する。ランプボックス内に位置するＡ点は不活性ガスで満たされているため光強度の減衰は極僅かである。Ｂ点からＣ点にかけては石英ガラス内であるためピーク波長１７２ｎｍのＸｅ２エキシマランプ光の減衰は小さい。ガラス面の外側のＤ点では酸素が大量に存在するため急激に光強度が減衰する。急激に光強度が減衰するが、転写欠陥となるスカムはガラス基板に付着したスカムなのでそこの強度は強く効率的にスカムを除去できる。酸素の濃度が十分多い環境で十分なＶＵＶ光がガラスに付着したスカムに集中的に照射されるため、ガラス面部に大量のオゾンとＶＵＶ光が集中し、スカム除去能率が高い。レジストパターン上面側に向かうほどＶＵＶ光が弱くなるので、ＶＵＶ光照射によるレジストパターンの変形、劣化は少ない。Ｘｅ２エキシマランプ光は溶融石英ガラスを透過し、オゾン発生効率が高く、フォトンエネルギーも高いためスカム除去に適している。またＸｅ２エキシマランプ光は連続光で扱いやすく、コストも低い。
【００１８】
ＶＵＶ光はＸｅ２エキシマランプ光に限らないが、マスク基板１０や窓材２４を透過する波長の光とする必要がある。波長が短くなるほどフォトンエネルギーは増し有機物を分解しやすくなるが、これらの窓材料を透過する波長の光でなければならない。例えばより波長の短いピーク波長１４６ｎｍのＫｒ２エキシマランプは石英ガラス基板で吸収されるため適さない。
【００１９】
【発明の効果】
本願によって簡便にスカムのないレジストマスクを製造することが可能となる。スカムレスとなることから転写欠陥の発生が少なくなる。またスカムレスのためスカム検査を省くことができ、この観点からもコスト低減と製造ＴＡＴ向上が図れる。すなわち、僅かなスカムを検査するには通常８時間は必要であるが、その時間を短縮する効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフォトマスク製造工程を示した工程図である。
【図２】本発明のフォトマスクの第２の製造工程を示した説明図である。
【図３】ＶＵＶ照射光の光強度特性を示した特性図である。
【図４】代表的な電子線感応レジストの材料構造を示す分子式である。
【図５】代表的な電子線感応レジストの分光吸収特性を示す特性図である。
【図６】パターン転写の光学像分布を示す特性図である。
【符号の説明】
１…フォトマスク、　２…スカム除去装置、　１０…石英ガラス、　１１…レジスト、１３…電子線、　１４…レジストパターン、　１５…スカム、　１６…スカム、　１７…酸素存在雰囲気、　１８…ＶＵＶ光、　２０…ハウジング、　２１…ＶＵＶランプ、　２２…ＶＵＶ光、　２３…不活性ガス雰囲気、　２４…窓材（ガラス）、　２５…酸素存在雰囲気、　２６…ボックス、　２７…酸素導入口、　２８…排気口。
【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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