(57)【要約】    【課題】  KrFエキシマレーザーリソグラフィに使用できる有機樹脂膜を遮光体とするフォトマスクを用いることで半導体集積回路装置の製造期間及びコストを低減することである。    【解決手段】  フォトマスクの製造工程で、特定の光吸収化合物を含有する感光性樹脂組成物を用いて遮光体パターンを直接形成する。    【効果】  KrFリソグラフィ用フォトマスクの遮光パターンを、レジスト工程のみで直接形成できることから、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、寸法精度向上、欠陥低減が可能である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英ガラス基板上に所望のパターンが形成された感光性樹脂塗膜からなる遮光体部を有するフォトマスク製造方法において、
前記感光性樹脂塗膜は、前記遮光体部のＫｒＦエキシマレーザー光に対する透過率が１％以下、より好ましくは0.５％以下となる光学特性を有し、
前記感光性樹脂塗膜の組成物が(a)分子量５００以上数千以下の非鎖状低分子化合物、(b)酸分解性熱架橋性化合物、および(c)酸発生剤からなり、加熱により前記組成物(a)および(b)が架橋することを特徴とする感光性樹脂組成物を用いたフォトマスク製造方法。
【請求項２】
前記組成物(a)における非鎖状低分子化合物が水酸基を有することを特徴とする請求項１記載のフォトマスク製造方法。
【請求項３】
前記組成物(a)における非鎖状低分子化合物が下記一般式（化１）〜（化８）で表される化合物を置換基として少なくとも1種類含有することを特徴とする請求項１または２記載のフォトマスク製造方法。
【化１】
2005202179.tif 000014
【化２】
2005202179.tif 000015
【化３】
2005202179.tif 000016
【化４】
2005202179.tif 000017
【化５】
2005202179.tif 000018
【化６】
2005202179.tif 000019
【化７】
2005202179.tif 000020
【化８】
2005202179.tif 000021
【請求項４】
前記組成物(b)における酸分解性熱架橋性化合物がエノールエーテル基を少なくとも２個有する化合物からなることを特徴とする請求項１または２記載のフォトマスク製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路装置、超伝導装置、マイクロマシン、TFTあるいは配線基板等の電子デバイスの製造方法に関し、特に、半導体回路集積装置の製造工程におけるリソグラフィ技術に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路装置の製造では、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、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、透明な石英ガラス基板上に形成されたクロム（Ｃｒ）等の遮光材を加工して作成される。すなわち、石英ガラス基板上にクロム等からなる遮光膜が所望の形状で形成されて構成されている。遮光膜の加工の一例をあげると、次の通りとなる。すなわち、遮光膜上に電子線感応レジストを塗布し、その電子線感応レジストに電子線描画装置を用いて所望のパターンを描画する。そのあと、現像により所望の形状のレジストパターンを形成し、そのレジストパターンをマスクとしてエッチング（ドライやウエット）を行い、クロム等の遮光膜を加工する。最後に、パターン転写の終わったレジストを除去し、洗浄等を行い、クロム等の遮光材による所望の形状の遮光パターンを石英ガラス基板上に形成している。
【０００４】
近年リソグラフィの解像度向上を目的として、上記のようなクロム等からなる遮光膜が所望の形状で形成されて構成されている通常のフォトマスク以外に、種々のマスク構造が提案されている。例えば特許文献１においては、単一透明パターンの解像度の向上として、上記単一透明パターン周囲を半透明、すなわち、フォトマスクの遮光部を半透明にし、上記半透明部を通過するわずかな光と、透明パターンを通過する光の位相を反転させるように工夫している。すなわち、パターンを転写するフォトレジストの感度以下の光を半透明膜から通過させ、この光と透明パターンを通過してきた光の位相が反転するようにしたフォトマスクとなっている。半透明膜を通過した光は、主パターンである透明パターンを通過した光に対して位相が反転しているため、その境界部で位相が反転し、境界部での光強度が０に近づく。これにより、相対的に透明パターンを通過した光の強度と、パターン境界部の光強度の比は大きくなり半透明膜を用いない技術に比べコントラストの高い光強度分布が得られ、これによって解像度が向上する仕組みとなっている。これは、ハーフトーン型位相シフトマスクと呼ばれている。ハーフトーン型位相シフトマスクの製造工程においては、上記通常のフォトマスクの遮光膜がハーフトーン位相シフト膜に変更されたものであり、上記通常のフォトマスクの製造工程とほぼ同じ工程で製造される。
【０００５】
また、露光波長よりはるかに小さなパターン解像が可能になる超解像と呼ばれる露光法がある。この超解像の中で最も微細パターン形成に効果があるのがレベンソン型位相シフト露光法と呼ばれるものである。レベンソン型位相シフト露光法は、通常のフォトマスクの露光光透過部すなわちガラス面が出ているウインドウ部に遮光部を挟んで交互に露光光の位相を反転させる位相シフタと呼ばれる構造物を形成し、このフォトマスクを用いて露光を行なう方法である。両透過部を通ってくる光の位相が反転しているため、間に入っている遮光部で光の振幅が０になるところが生じる。振幅が０であれば光強度も０となり、コントラストが飛躍的に向上し、交互に並んだ遮光部と位相シフタ部の周期が露光波長の１／２付近まで解像することができる。このような遮光部と位相シフタ部を有するフォトマスクは、レベンソン型位相シフトマスクと呼ばれている。
【０００６】
近年、半導体集積回路装置の高精度化、多様化に伴い、リソグラフィ技術で用いるフォトマスクとしては、通常のフォトマスクでもその加工精度はより厳しくなり、さらに、上記のような特殊な構造を有する位相シフトマスクも必要となる。そのため、一般に１品種の半導体集積回路装置を製造する為に作製される、２０〜４０枚程度のフォトマスクの製造コストはきわめて大きく、また、微細化が進むにつれ、フォトマスク製造に要する時間も長大となってきた。
【０００７】
一方、特許文献２においては、フォトマスクにおける遮光膜を、従来のＣｒなどの金属膜に代えて、レジスト膜で形成する方法が開示されている。この方法は、通常の電子線レジストや光感応レジスト組成物中の主成分が、ＡｒＦエキシマレーザー光源の波長（およそ１９３ｎｍ）で極端に大きな光吸収帯を有する性質を利用したものである。そのため、この方法に依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、寸法精度向上、欠陥低減が可能である。現行のＫｒＦエキシマレーザーリソグラフィや電子線リソグラフィで用いられる多くの高性能レジストは、その塗膜性をもたらす高分子樹脂マトリクスに、フェノール性高分子樹脂やその誘導体を用いている。こうした樹脂中の芳香環（ベンゼン環）構造はＡｒＦエキシマレーザー光の波長付近に極めて大きな吸収極大を持ち、こうした樹脂塗膜では、わずか０．１μｍの膜厚でも、波長１９３ｎｍでの透過率は１％以下になってしまう。従って、こうした樹脂をマトリックスとするレジスト材料であれば、通常よく用いる膜厚０．３μｍ程度であっても、そのＡｒＦエキシマレーザー光に対する透過率は、計算上０．０１％以下となって、ほぼ理想的な遮光膜とすることができる。しかし、こうした樹脂も、現行のＫｒＦエキシマレーザー光の波長（およそ２４８ｎｍ）付近では、透過率が大きくなり、微細パターンを形成する膜厚（通常０．３〜１．０μｍ程度）でも、透過率は３０％以上となる。したがってこれらのレジストをそのまま、ＫｒＦエキシマレーザーリソグラフィ用フォトマスクの遮光膜とすることはできない。
【０００８】
【特許文献１】特開平４−１３６８５４号公報
【０００９】
【特許文献２】特開平５−２８９３０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
フォトマスクにおける遮光膜を、従来のＣｒなどの金属膜に代えて、露光波長における光吸収性の大きなレジスト膜で形成する上記技術においては、現行のＫｒＦエキシマレーザーリソグラフィ用フォトマスクに適用するための問題点やその対策が開示されていない。本発明の課題は、有機樹脂組成物の有する光吸収特性を利用する遮光体パターンを用いたＫｒＦエキシマレーザーリソグラフィ用フォトマスクを提供することにある。
【００１１】
現行の各種高性能レジストは、微細パターンを形成する膜厚（通常０．３〜１．０μｍ程度）でも、ＫｒＦエキシマレーザー光の波長（およそ２４８ｎｍ）付近で透過率は３０％以上となる。したがって、これらのレジストをそのまま、ＫｒＦエキシマレーザーリソグラフィ用フォトマスクの遮光膜とすることはできない。容易に類推しうる対策としては、解像性能の高い現行のレジスト組成物中に、ＫｒＦエキシマレーザー光の波長域に吸収帯を有する化合物あるいは化学構造を組み込むことである。しかし、現行のレジストの有する解像性等の特長を大きく損なうことなく、その組成中に組み込むことの出来る光吸収化合物は明らかではない。すなわち、フォトマスク用石英ガラス基板上に、直接形成したレジストパターンをＫｒＦエキシマレーザーリソグラフィ用フォトマスクの遮光体として使用できるレジスト組成物およびこれを使用したＫｒＦエキシマレーザーリソグラフィ用フォトマスクを作製することが本発明の課題である。
【００１２】
有機樹脂組成物の有する光吸収特性を用いた遮光体は、通常のフォトマスクで用いられているＣｒなど金属無機膜からなる遮光体に比べ、耐光性、耐熱性等の耐久性に制約がある。公知技術では、パターン形成後の加熱処理でその耐久性を向上させる方法が述べられている。本発明者は、光吸収特性を利用した有機樹脂組成物遮光体のＫｒＦエキシマレーザー露光装置による耐久性を、鋭意検討したところ、長時間にわたる露光環境下で、その露光波長の光吸収帯を有する有機樹脂塗膜は、例外無く何らかの光化学反応的変化・熱変化が避けられないことを見出した。したがって、本発明の新たな課題は、何らかの光化学反応的変化・熱変化が避けられない有機樹脂組成物遮光体を有するフォトマスクを効果的に用いる方法を提供することである。さらに、有機樹脂組成物遮光体の耐光性・耐熱性の向上させる方法を提供することである。
【００１３】
これに加え、昨今フォトマスクにおいてもOPCパターン等極微細なパターンが要求され始め微細パターン形成可能でありラフネスの少ない(精度の高い)レジストすなわち観光性組成物が要求されている。現行のフォトレジストでは充分な微細加工可能な特性は有していてもパターン側壁のラフネスすなわち精度に課題が残っている。また、現行のフォトマスク製造工程におけるレジスト現像工程は精度向上のために一般的にシャワー（スプレー）現像が適用されている。この現像方法では、レジストに対する物理的衝撃が大きくレジストパターン膜減り等の問題が生じてしまう。したがって、上記課題に加えて、本発明の課題は、側壁のラフネスが小さく、現像耐性に優れた感光性組成物を遮光体とするフォトマスクを製造する方法を提供することである。
【００１４】
これらの耐熱性や現像耐性が劣ると、それぞれのプロセスでのムラを拡大してしまいマスク面内寸法制御性(面内CD)や、解像度が悪くなる要因となる。本発明の課題は、面内CDの制御性が良く、解像度に優れた感光性組成物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、有機樹脂組成物の有する光吸収特性を利用する遮光体パターンを用いたＫｒＦエキシマレーザーリソグラフィ用フォトマスクを提供するための各課題を以下の項目に掲げた手段によって解決する。
（１）通常のフォトマスクにおけるＣｒ等金属膜からなる遮光耐パターンに代えてＫｒＦエキシマレーザーリソグラフィ用フォトマスクに適用できるレジストパターンを形成さできる感光性樹脂塗膜には、下記一般式（化１）〜（化８）で表される化合物が、アルカリ現像液にたいする溶解性をコントロールする化合物に、少なくとも１種類を含有することを特徴とする感光性樹脂組成物が使用できることを見出した。
【００１６】
【化１】
2005202179.tif 000002
【００１７】
【化２】
2005202179.tif 000003
【００１８】
【化３】
2005202179.tif 000004
【００１９】
【化４】
2005202179.tif 000005
【００２０】
【化５】
2005202179.tif 000006
【００２１】
【化６】
2005202179.tif 000007
【００２２】
【化７】
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【００２３】
【化８】
2005202179.tif 000009
（ここでR1〜R10は水素、炭素数1〜4の置換または無置換アルキル基、ハロゲン、水酸基、メチロール基、炭素数1〜4の置換または無置換アルコキシ基、ヒドロキシル基、フェニル基、メトキシ基、エトキシエチル基、シクロプロピル基、アセタール基、アセチル基の中から選ばれる原子または原子団を表す。R1〜R10は同一であってもよく、異なっていてもよい。また、Xはハロゲン化アセチル基、Yはカンファースルホネート、トリフルオロスルホネート、メタンスルホネート等の中から選ばれる原子または原子団を表す。）より具体的には、例えばアントラセン、アンスラロビン、ベンゾキノリン、フェナントール、1-メトキシ-9、10-ジブロモアントラセン、２−ヒドロキシメチルアントラセン、９−ヒドロキシメチルアントラセン、９−ブロモアントラセン、9−クロロメチルアントラセン、メトキシメチルアントラセン、1-アミノアントラセン、アセトキシアントラセン、1-ナフトール、2-ナフトール、1、2-ジヒドロキシナフタレン、1、3-ジヒドロキシナフタレン、1、4-ジヒドロキシナフタレン、1、5-ジヒドロキシナフタレン、1、6-ジヒドロキシナフタレン、1、7-ジヒドロキシナフタレン、1、8-ジヒドロキシナフタレン、2、3-ジヒドロキシナフタレン、2、4-ジヒドロキシナフタレン、2、5-ジヒドロキシナフタレン、2、6-ジヒドロキシナフタレン、2、7-ジヒドロキシナフタレン、2、8-ジヒドロキシナフタレン、2-ブロモアセチルナフタレン、2-ブロモアセチル-6、7-ジメトキシナフタレン、1-ヒドロキシ-4-ブロモ-2-ブロモアセチルナフタレン、1.3.5-トリス（ブロモアセチル）ベンゼン、3-ブロモアセチルクマリン、3-ブロモメチル-7-メトキシ-1、4-ベンゾキサジン-2-オンなどが挙げられる。
【００２４】
この場合でも、ＫｒＦエキシマレーザー光波長において、通常の芳香環含有樹脂をマトリックスとする現行の各種レジストが示すＡｒＦエキシマレーザー光波長における極端に大きな光吸収特性と同等な性能を得るのは困難であった。しかし、光吸収化合物の含有量及び膜厚を調整し、形成した遮光体パターン部のＫｒＦエキシマレーザー光に対する透過率が１％以下、より好ましくは0.５％以下であればＫｒＦエキシマレーザーリソグラフィ用フォトマスクとして使用可能である。
（２）側壁ラフネスの少ないパターンを形成するには、水酸基を置換基としてもち、かつ、分子量５００〜数千の非鎖状化合物をベース樹脂とする感光性樹脂組成物が有効であることを見出した。
（３）感光性組成物を遮光体とするフォトマスクの耐熱性を向上させ、加えて現像耐性を向上させるためには、エノールエーテル基を少なくとも2つ有する化合物を上記感光性樹脂組成物に添加することが有効であることを見出した。この化合物は、熱により上記非鎖状化合物と架橋を行い、露光により発生した酸によりその架橋が開裂することが必須である。具体例として、エチレングリコールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールジビニルエーテル等に代表される多価アルコールとハロゲン化アルキルビニルエーテルとの反応により合成されるもの、下記一般式（化９）〜（化１２）に代表される多価フェノールとハロゲン化アルキルビニルエーテルとの反応により合成されるものがあるがこれらに限定されるものではない。添加量としては、樹脂100重量部に対して1重量部以上が好ましい。
【００２５】
【化９】
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【００２６】
【化１０】
2005202179.tif 000011
【００２７】
【化１１】
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【００２８】
【化１２】
2005202179.tif 000013
また、（２）上記光吸収化合物を含む感光性樹脂組成物は、ＫｒＦエキシマレーザーリソグラフィにおけるハーフトーン型位相シフトマスク作製にも適用できる。すなわち、組成物中の光吸収化合物の含有量及び膜厚を調整し、形成した遮光体パターン部のＫｒＦエキシマレーザー光に対する透過率が２％から１６％の範囲、より好ましくは４％から９％の範囲であればＫｒＦエキシマレーザーリソグラフィ用ハーフトーン型位相シフトマスクとして使用可能である。
（４）上記（１）、（２）、（３）各項で使用される感光性樹脂組成物の遮光部パターン形成には、通常のフォトマスク製造に使用される電子線描画や波長３６３．８ｎｍのＡｒイオンレーザーを光源とするレーザー描画技術が使用できる。本発明の感光性樹脂組成物は上記（１）項で示された光吸収化合物を含有することによりＫｒＦエキシマレーザー光の波長域に光吸収帯を有する。そのためこの領域でのパターン露光により微細パターンを解像するのは不利である。一般に良好な解像性能を示すレーザー光等活性化学線の露光波長は、そのレジスト（感光性樹脂）塗膜で充分基板面まで透過する波長を用いるべきである。本発明の組成物では、４０％以上の透過率をしめす紫外線等をパターン露光に使用すれば良好な遮光体パターンを解像・形成できる。通常のフォトマスク基板では、周辺部に遮光域が形成されているが、これは使用する石英ガラス基板にあらかじめ恒久的なＣｒ等金属膜で形成してあればより好ましい。このようなマスク基板は、用済み後、有機樹脂遮光体パターン部を除去し、再生利用することが出来る。
（５）本発明のポジ型感光性樹脂組成物には、公知の化学増幅系ポジ型レジストの組成が利用できる。代表的な化学増幅系ポジ型レジスト組成は、２成分系と３成分系があり、２成分系としては水性アルカリ可溶性樹脂に保護基を導入した樹脂、酸発生剤からなり、３成分系としては水性アルカリ可溶性樹脂、溶解阻害剤、酸発生剤からなる。本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、こうした組成中の樹脂が上記（１）で示した光吸収化合物を少なくとも一種類含有したものであり、（２）で示した条件を満たすものである。
（６）本発明の感光性樹脂組成物にＫｒＦエキシマレーザー光の光吸収帯を付与する光吸収化合物としては（１）項に記述した化合物が上げられるが、特にアントラセン誘導体またはナフトール誘導体が効果的であった。アントラセンあるいはナフトールの分子構造がＫｒＦエキシマレーザー光の波長域に特に大きな吸収帯を有するためである。
（７）本発明の樹脂組成物を用いて、シリコン基板上にLSIパターンを形成することも可能であり、低分子非鎖状樹脂を用いているため、ラフネスの小さなパターンが形成可能であり、極微細な高精度のパターン形成が可能である。この場合には、必ずしもKrF光に吸収を持つ置換基を導入する必要はない。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、ＫｒＦリソグラフィ用フォトマスクの遮光体パターンを、レジスト工程のみで直接形成できることから、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、寸法精度向上、欠陥低減が可能である。また、必要に応じて、低コストかつ製造時間の短いフォトマスクを使用できることから、少量多品種の半導体集積回路装置を短時間に、かつ低コストで製造することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。
【００３１】
＜合成例１＞
ジメチルスルホキシド５０ｍｌに、多核フェノール化合物ＴＰＰＡ−１０００Ｐ（本州化学工業株式会社製）６．０ｇ、９−ヒドロキシメチルアントラセン２．４５ｇ、水酸化カリウム０．６１ｇ、テトラブチルアンモニウムブロマイド０．３６ｇを溶解し、６５℃にて６時間過熱攪拌した。溶液に酢酸エチル３００ｍｌ、塩酸０．０２ｇ、水１００ｍｌを加え分液し、有機層を２００ｍｌの水で２回洗浄し、溶媒を減圧乾燥し、アントラセン含有ＴＰＰＡ−１０００Ｐ（黄色固体）７．０ｇを得た。上記アントラセン含有ＴＰＰＡ−１０００Ｐ３ｇを酢酸エチル１００ｍｌに溶解し、３、４−ジヒドロ−２Ｈ−ピラン４．０ｇ、塩酸０．０２ｇを加え、室温で２０時間攪拌した。溶液に、２％水酸化カリウム水溶液１００ｍｌを添加分液し、有機層を１００ｍｌの水で３回洗浄し、溶媒を減圧乾燥し、ＴＨＰ化―アントラセン含有ＴＰＰＡ−１０００Ｐ（黄色固体）３．５ｇを得た。
【００３２】
＜実施例１＞
合成例１で示したＴＨＰ化―アントラセン含有ＴＰＰＡ−１０００Ｐ：１００重量部、酸発生剤としてトリフェニルスルフォニウムパーフルオロアンチモネート１０重量部、酸分解性熱架橋性化合物として（化９）で示される化合物：４重量部を２−ヘプタノンに溶解させ、これを、孔経０．２μｍのテフロン（登録商標）メンブレムフィルタで濾過しポジ型感光性樹脂組成物の溶液を調合した。シリコンウエハ上にこの溶液を滴下、回転塗布後１２０℃、１０分間熱処理して、厚さ０．５μの塗膜を得た。電子線描画装置（電子線の加速電圧は５０ｋＶ）で、テストパターンを描画後、１００℃、２分間熱処理後、水酸化テトラメチルアンモニウム（２．３８％）水溶液を現像液に用いて６０秒間シャワー現像したところ、膜減り量は２ｎｍであり、電子線照射量、１２．０μＣ／ｃｍ２で０．１５μｍの良好なポジ型パターンを得た。またそのときの、面内ＣＤは、レンジで１２．２ｎｍと良好であった。また、厚さ１ｍｍの石英ガラス板上に回転塗布法により、塗膜を形成し、ホットプレート上で１２０℃１０分間加熱後、その波長２４８ｎｍにおける吸光度を測定したところ、厚さ１μｍあたり吸光度Ａｂｓ＝６．２であった。パターニング後のポストベーク温度１３０度２分を加えてもきれいな矩形の形状であった。
【００３３】
＜実施例２＞
酸分解性熱架橋剤を（化１０）：６重量部にすること以外は実施例１と同様な作業を行ったところ、シャワー現像後の膜減り量が４ｎｍであり、電子線照射量、１０．０μＣ／ｃｍ２で０．１５μｍの良好なポジ型パターンを得た。またそのときの、面内ＣＤは、レンジで１２．５ｎｍと良好であった。パターニング後のポストベーク温度１３０度２分を加えてもきれいな矩形の形状であった。
【００３４】
＜実施例３＞
実施例１の樹脂組成物における置換基をアントラセンからヒドロキシナフトエ酸に変更した以外は実施例１と同様な作業を行ったところ、シャワー現像後の膜減り量が４ｎｍであり、電子線照射量、１１．０μＣ／ｃｍ２で０．１６μｍの良好なポジ型パターンを得た。またそのときの、面内ＣＤは、レンジで１９ｎｍと良好であった。パターニング後のポストベーク温度１３０度２分を加えてもきれいな矩形の形状であった。
【００３５】
＜実施例４＞
酸発生剤をトリメチルスルフォニウムパーフルオロアンチモネートを用いた以外は実施例３と同様な作業を行ったところ、シャワー現像後の膜減り量が４ｎｍであり、電子線照射量、１２．５μＣ／ｃｍ２で０．１５μｍの良好なポジ型パターンを得た。またそのときの、面内ＣＤは、レンジで１８ｎｍと良好であった。パターニング後のポストベーク温度１３０度２分を加えてもきれいな矩形の形状であった。
【００３６】
＜比較例１＞
酸分解性熱架橋製化合物を添加しないこと以外は実施例１と同様な作業を行ったところ、シャワー現像後の膜減り量が２８ｎｍとなってしまった。電子線照射量、１０．０μＣ／ｃｍ２で０．４μｍのポジ型パターンが解像限界であった。またそのときの、面内ＣＤは、レンジで５５ｎｍと悪化した。また、パターニング後のポストベーク温度１１０度２分を加えて場合パターンがドーム状に変形した。
【００３７】
＜実施例５＞
実施例１で調合したポジ型感光性樹脂組成物を用いたKrFエキシマレーザーリソグラフィ用フォトマスクの製造方法の一例を図１に基づいて説明する。図１(a)から(e)は、本発明のKrFエキシマレーザーリソグラフィ用フォトマスクの製造の工程断面図を模式的に示したものである。図１(a)は、本発明に用いるフォトマスク基板の断面図を示す。ここで、１０１は石英ガラス基板であり、１０２はあらかじめ設けられたＣｒ等金属膜からなる基板周辺領域遮光体である。この部分は、リソグラフィ工程での回路パターン転写領域とはならない。このように回路パターン形成前の状態のフォトマスク基板をブランクスと称する。図１(b)は、ブランクス上に、実施例１で調合したポジ型感光性樹脂組成物を塗布した断面を表す。ここでは、当該ポジ型感光性樹脂組成物を回転塗布法にて塗布、１２０℃に温調されたホットプレートで１０分間加熱し、０．６μｍの膜厚の感光性樹脂組成物層１０３を形成した。次に、図１(c)で表すように、電子線描画時のチャージアップによるパターンシフトを防止する水溶性導電膜１０４を塗布した。図１(d)は、電子線描画装置で所望のパターン形状に電子線１０５を照射し、感光性樹脂層１０３に所望のパターンの潜像１０６を形成した断面模式図である。このとき電子線の加速電圧は５０ｋV、照射量は１２μC/cm2であった。電子線照射装置から取り出された基板は１００℃に温調されたホットプレートで１０分間加熱した後に、水酸化テトラメチルアンモニウム２．３８％水溶液を現像液に用いて６０秒間現像し、さらにイオン純水にてリンス後乾燥させ、図１(e)で示されるように、所望のポジ型パターン１０７を得た。ブランクス上に０．８μｍのライン＆スペースパターンを良好に解像する事ができた。これは、５：１の縮小投影露光方式のKrFステッパでは、半導体基板上で０．１６μｍの微細加工寸法に相当する。形成されたポジ型レジストのパターン部の波長２４８ｎｍにおける透過率は０．３％であった。得られたフォトマスクは、通常のＣｒ等の金属を用いたＫｒＦリソグラフィ用フォトマスクと同等の転写性能を有していた。
【００３８】
図５に、この時に作製したマスクの平面図の一部分を拡大したものを示す。また、その断面図を図６に示す。明瞭な矩形の遮光パターン１０７が形成さていることがわかる。このときのマスク面内ＣＤは、１２．２ｎｍとなった。
【００３９】
＜比較例２＞
実施例１で調合したポジ型感光性樹脂組成物の代りに、比較例１で調合したポジ型感光性樹脂組成物を用いた以外は実施例５と同様な手順においてマスクを作製した。図７に、この時作製したマスクの平面図の一部分を拡大したものを示す。また、その断面図を図８に示す。遮光体パターン１０７が膜減し電子線照射パターン１１４と比較して線幅が太り、丸い形状に変わっていることがわかる。それに加えて、それぞれの遮光体パターンにおいて膜厚の差が若干できている。このため、このときのマスク面内ＣＤは５５．０ｎｍと大きな値となってしまった。
【００４０】
＜実施例６＞
図１を用いて説明する。同図の１０１は石英ガラス、１０７はレジスト、１０８は露光光（KrFエキシマレーザー光）、１０９は投影レンズ、１１０はウエハ、１１１は被加工膜、１１２は反射防止膜、そして１１３はレジストである。ここでは実施例５で述べたフォトマスクを用いた。被加工膜１１１としては酸化膜を例に用いたがこれに限るものではなく、ＷやＡｌ等の金属膜、ポリシリコン膜、窒化膜、炭化膜等でもよい。反射防止膜１１２としては塗布型有機膜をここでは用いたが、これに限らずＳｉＯＮのような無機膜でもよい。また、転写寸法精度は落ちるが反射防止膜を省くことも可能である。このような露光方法により、感光性樹脂組成物を用いたマスクは、ＫｒＦレーザー光(248nm)を１００J/cm2照射後も問題なく同等のパターンが転写可能であった。
【００４１】
＜実施例７＞
実施例7はツイン・ウエル方式のCMIS(Complementary MIS)回路を有する半導体集積回路装置の製造に関するもので図３を用いて説明する。
図3は、その製造工程中における半導体ウエハの要部断面図である。半導体ウエハを構成する半導体基板３ｓは、たとえばｎ型の平面が円形状のSi単結晶からなる。その上部には、例えばｎウエル６ｎおよびｐウエル６ｐが形成されている。ｎウエル６ｎには、例えばｎ型不純物のリンまたはＡｓが導入されている。また、ｐウエル６ｐには、例えばｐ型不純物のホウ素が導入されている。ｎウエルおよびｐウエルは以下のようにして形成する。まず半導体基板３ｓ上にマスクあわせようのウエハアライメントマークを形成する(図示せず)。このウエハアライメントマークは選択酸化工程を付加してウエル形成時に作製することも出来る。その後図3(a)に示すように半導体基板３ｓ上に酸化膜１７を形成して、引き続きインプラマスク用のレジストパターン１８を酸化膜１７上に形成する。その後リンをインプラした。このインプラマスク用レジストパターン１８の形成には、KrF縮小投影露光装置および実施例５に記載のレジストパターンを遮光体とするKrF用のフォトマスクを用いた。その後アッシングを行ってレジスト18を除去し、酸化膜１７を除去した後、図3(b)に示すように半導体基板３ｓ上に酸化膜１９を形成し、引き続きインプラマスク用のレジストパターン２０を酸化膜19上に形成する。その後リンをインプラした。このインプラマスク用レジストパターン20の形成にも上記同様KrF縮小投影露光装置および実施例５に記載のレジストパターンを遮光体とするKrF用のフォトマスクを用いた。その後、レジスト20と酸化膜19を除去し、半導体基板３ｓの主面(第1の主面)に、例えば酸化シリコン膜からなる分離用のフィールド絶縁膜７を溝型アイソレーションの形で形成した(図4(c))。
なお、アイソレーション方法としてはLOCOS(Local Oxidization of Silicon)法を用いてもよい。ただし、LOCOS法ではバーズビーグが伸びるなどの理由によってレイアウト寸法が大きくなるという問題がある。このアイソレーション作成時のリソグラフィには、KrFエキシマレーザー縮小投影露光装置および実施例５に記載のレジストパターンを遮光体とするKrFエキシマレーザー用のフォトマスクを用いた。このフィールド絶縁膜７によって囲まれた活性領域には、ｎMISＱｎおよびpMISＱｐが形成されている。nMISＱｎおよびpMISＱｐのゲート絶縁膜８は、例えば酸化シリコン膜からなり、熱酸化法等によって形成されている。また、nMISＱｎおよびpMISＱｐのゲート電極９は、例えば低抵抗ポリシリコンからなるゲート形成膜をCVD法等によって堆積した後、その膜を、KrFエキシマレーザー縮小投影露光装置および実施例5に記載のレジストパターンを遮光体としたKrFエキシマレーザー用のフォトマスクを用いてリソグラフィを行い、その後エッチングを行って形成されている。nMISＱｎの半導体領域１０は、例えばリンまたはヒ素を、ゲート電極９をマスクとして半導体基板３ｓにイオン注入法等によって導入することにより、ゲート電極９に対して自己整合的に形成されている。また、pMISＱｐの半導体領域１１は、例えばホウ素を、ゲート電極９をマスクとして半導体基板３ｓにイオン注入法等によって導入することにより、ゲート電極９に対して自己整合的に形成されている。ただし、上記ゲート電極９は、例えば低抵抗ポリシリコンの単体膜により形成されることに限定されたものではなく種々の変更可能であり、例えば低抵抗ポリシリコン膜上にタングステンシリサイドやコバルトシリサイド等のようなシリサイド層を設けてなる、いわゆるポリサイド構造としてもよいし、例えば低抵抗ポリシリコン膜上に、窒化チタンや窒化タングステン等のようなバリア導体膜を介してタングステン等のような金属膜を設けてなる、いわゆるポリメタル構造としてもよい。
【００４２】
まず、このような半導体基板３ｓ上に、図3(ｄ)に示すように例えば酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜１２をＣＶＤ法等によって堆積する。続いて、そのポリシリコン膜を、KrFエキシマレーザー縮小投影露光装置および上述のレジストパターンを遮光体とするKrFエキシマレーザー用のフォトマスクを用いてリソグラフィを行い、エッチングしてパターニングした後、そのパターニングされたポリシリコン膜の所定領域に不純物を導入することにより、ポリシリコン膜からなる配線１３Ｌおよび抵抗１３Ｒを形成する。その後、図4(ｅ)に示すように、半導体基板３ｓ上に、例えば酸化シリコン膜１４をＣＶＤ法等によって堆積した後、層間絶縁膜１２および酸化シリコン膜１４に半導体領域１０、１１および配線１３Ｌの一部が露出するような接続孔１５をKrFエキシマレーザー縮小投影露光装置および上述の実施例5のレジストパターンを遮光体とするKrFエキシマレーザー用のマスクを用いてリソグラフィを行い、エッチングして孔をあける。さらに、半導体基板３ｓ上にチタン、窒化チタンおよびタングステンからなる金属膜をスパッタリング法およびＣＶＤ法により順次堆積した後、その金属膜をKrFエキシマレーザー縮小投影露光装置および上述のレジストパターンを遮光体とするKrFエキシマレーザー用のフォトマスクを用いてリソグラフィを行い、エッチングすることによって、図4(ｆ)に示すように第一層配線１６Ｌ１を形成する。これ以降は、第一層配線１６Ｌ１と同様に第2層配線以降を形成して、半導体集積回路装置を製造した。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の有機樹脂遮光体を用いたKrFリソグラフィ用フォトマスクの製造工程を示す断面図。
【図２】本発明の構成を示す説明図。
【図３】半導体集積回路装置の製造工程中における半導体ウエハの要部断面図。
【図４】本発明の有機樹脂遮光体を用いたKrFリソグラフィ用フォトマスクの一部分を示す平面図。
【図５】本発明の有機樹脂遮光体を用いたKrFリソグラフィ用フォトマスクの一部分を示す断面図。
【図６】比較例２で作製したフォトマスクの一部分を示す平面図。
【図７】比較例２で作製したフォトマスクの一部分を示す断面図。
【符号の説明】
【００４４】
R1〜R10…水素、炭素数1〜4の置換または無置換アルキル基,ハロゲン,水酸基,メチロール基,炭素数1〜4の置換または無置換アルコキシ基,ヒドロキシル基,フェニル基,メトキシ基,エトキシエチル基,シクロプロピル基,アセタール基,アセチル基の中から選ばれる原子または原子団（R1〜R10は同一であってもよく異なっていてもよい。また、Xはハロゲン化アセチル基、Yはカンファースルホネート、トリフルオロスルホネート、メタンスルホネート等の中から選ばれる原子または原子団を表す。）、
３ｓ…半導体基板、６ｎ…ｎウエル、６ｐ…ｐウエル、７…フィールド絶縁膜、８、９…ゲート絶縁膜、１０…ｎＭＩＳＱｎの半導体領域、１１…ｐＭＩＳＱｐの半導体領域、１２…層間絶縁膜、１３Ｌ…配線、１３Ｒ…抵抗、１４…ＨＬＤ（酸化シリコン）膜、１５…接続孔、１６Ｌ１…第一層配線、１０１…石英ガラス基板、１０２…Ｃｒ、１０３…感光性樹脂組成物層、１０４…水溶性導電膜、１０５…所定パターン形状の照射電子線、１０６…潜像、１０７…遮光体パターン、１０８…露光光、１０９…投影レンズ、１１０…ウエハ、１１１…被加工膜、１１２…反射防止膜、１１３…レジスト、１１４…電子線照射パターン。
【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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