(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２表面を有する部分的に透明であるマスク（１８）を用いて装置上に密着焼付を行う方法において、
（ａ）低表面エネルギの高分子材料（２２）の層を前記マスクの前記第１表面（２４）に被覆する段階であって、前記高分子材料は、四フッ化エチレンおよびビストリフルオロメチル二フッ化ジオキソールの共重合体、アモルファス・フッ化重合体、シリコンベースの材料からなる群より選択される段階と、
（ｂ）前記装置に隣接する前記マスクの第１表面（２４）を載置する段階であって、低表面エネルギの高分子材料の前記層は実質的に前記装置に接触している、前記段階と、
（ｃ）前記装置のパターンに影響を与えるために、前記マスクの前記第２表面に放射を与える段階と、
から構成されることを特徴とする方法。
【請求項２】
表面を有する材料にパターンを形成する方法において、
（ａ）低表面エネルギの高分子材料（２２）の層をマスク（１８）の前記表面に被覆する段階であって、前記高分子材料は、四フッ化エチレンおよびビストリフルオロメチル二フッ化ジオキソールの共重合体、アモルファス・フッ化重合体、シリコンベースの材料からなる群より選択される段階と、
（ｂ）前記材料の前記表面にレジスト（２６）を被覆する段階と、
（ｃ）前記マスクの前記表面を実質的に前記レジストに接触して載置する段階と、
（ｄ）パターンが前記レジストに生成されるように、前記マスクに放射（３２）を与える段階と、
（ｅ）前記レジストの部分を除去する段階と、
（ｆ）前記材料の前記表面を修正し、前記レジストを除去する段階と、
から構成されることを特徴とする方法。
【請求項３】
第１および第２表面を有する部分的に透明であるマスク（１８）を用いて装置上に密着焼付を行う方法において、
（ａ）低表面エネルギの高分子材料（２２）の層を前記マスクの前記第１表面（２４）に被覆する段階であって、前記高分子材料は、四フッ化エチレンおよびビストリフルオロメチル二フッ化ジオキソールの共重合体、アモルファス・フッ化重合体、シリコンベースの材料からなる群より選択される段階と、
（ｂ）前記マスクの前記第１表面を前記装置から予め定める距離をおいて載置する段階と、
（ｃ）前記装置のパターンに影響を与えるために、前記マスクの前記第２表面に放射を与える段階と、
から構成されることを特徴とする方法。
【請求項４】
段階（ａ）に続いて、
前記低表面エネルギの高分子材料を加熱する段階（ｄ）（２６）をさらに含むことを特徴とする請求項３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に密着焼付法に関し、さらに詳しくは、写真製版工程(photolithographic process)でマスクを被覆する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路の製造は、何らかの形で影響を及ぼし合う幾つかの材料層を生成することを含む。これらの層の１つあるいはそれ以上の層はパターン化され、その層の様々な領域は異なる電気的特性を有し、層内あるいは他の層と内部結合して電気的要素あるいは回路を作り出す。これらの領域は、様々な物質を選択的に導入しあるいは除去することにより作り出される。このような領域を定義するパターンは製版工程によって作り出されてもよい。例えば、フォトレジスト材料層はウェーハ基板を覆う層上に塗布される。マスク（透明および不透明領域を含む）は、紫外線、電子線あるいはエックス線などの放射線をこのフォトレジスト材料に選択的に照射するために使用される。フォトレジスト材料がその線に照射されようとされまいと、溶解液を与えることによって取り除かれる。その後エッチングが残されたレジストによって保護されない層に対して行われ、そのレジストが取り除かれると基板を覆う層がパターン化される。
【０００３】
この写真製版工程では、マスクはフォトレジストに接触して載置してもよく（密着焼付法）、フォトレジストに近接して載置してもよく（近接焼付法）、あるいはより遠くから投射してもよい（投射焼付法）。密着焼付法は、集積回路上にパターンを形成するためにおそらく最も初期に用いられた方法であるが、すばらしい分解能と高いスループットを提供する。マスクは、たとえば、前のパターンが形成されたとき、フォトレジスト／層の上に正確に整合される。マスクは、たとえば、クランピングまたは真空によってカバーされたフォトレジスト層によって確保される。
【０００４】
しかしながら、密着焼付法に対しては、パターンまたはマスク中の欠陥が継続的に現れ、特にマスクを洗浄しないで連続的に幾つかの基板を焼く付けるために繰り返して用いられると発生する。これらの欠陥は、そのマスクに晒される次の層上に焼き付けられる。次に、密着焼付法で用いられる硬い表面のマスクは定期的に検査されかつ清浄されなければならないが、時間がかかり費用のかかる工程である。欠陥が除去できない場合、そのマスクは取り替えなければならない。
【０００５】
密着焼付法でのこれらの欠陥は、フォトレジストの粒子がべとべとして粘着性があって、マスクに付着する場合に発生する。従来のマスクは、クロムではなくガラスを通して放射して、クロムおよびガラスの表面から成る。ガラスおよびクロム双方とも高い表面エネルギを持ち、フォトレジストの粒子およびそれに粘着する汚れを容易に生み出す。粒子がガラスに付着すると、放射が吸収（阻止）され、次に処理される層の上にあるフォトレジストに到達しない。次のフォトレジスト層の上にあるこれらの小さな領域に到達するための放射がうまくいかないと欠陥を生じさせる。さらに、ガラスあるいはクロムのいずれかに粘着する粒子はマスクとフォトレジスト表面との間の密着性を阻止し（間隙を生じさせ）、結果として像の解像度を落とすことになる。解像度が落ちると、領域間の境界画定は、不明瞭な線となる。したがって、解像度の損失を導く回折を最小限にすることが望まれる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
過去においてこれらの問題を解決する努力が、薄い、１分子の深さの、マスクへの変換コーティング（フッ化された、炭化水素のクロロシレン・モノマー）を応用することにより行われた。このコーティングは、マスクのガラス部分に接合するが、マスクのクロム部分とは低い接合性を有する。少ない数のサンプルを用いた試験結果はこのコーティングが非常に限定された耐久性しか持たないことを示した。この耐久性の欠如の結果として、コーティングは数回の使用後に再度施すことを要する。
【０００７】
したがって、写真製版工程中にマスクに付着する粒子の数を減らすことにより欠陥を極力押さえる改良された密着焼付法が望まれる。
【０００８】
【実施例】
図１を参照して、製造中の集積回路１０が示され、層１４に下の基板１２を含む。基板１２および層１４は集積回路を作る際に用いられる材料、例えば現在良く知られているシリコンまたはガリウム砒素から成る。従来の方法によって、フォトレジストである層１６は層１４上に被覆される。
【０００９】
図２を参照して、マスク１８の簡単な図が示され、典型的にはガラスまたは石英から製造される基体２０からなり、不透明な材料の部分をもち、典型的にはクロムであるが、当業者にはよく知られた方法で分散される。溶剤を含む低表面エネルギの高分子材料である層２２が基体２０の表面２４に堆積される。１実施例としての材料は、樹脂を含む四フッ化エチレン、あるいは四フッ化エチレンおよびビストリフルオロメチル二フッ化ジオキソール(bistrifluoromethyl difluoro dioxole)の共重合体である。これらの材料は耐熱性、耐久性、透明性を有すると共に、実質的に水分吸収性がゼロを示しかつ低摩擦係数を持つ。さらに重要なことは、これらは耐粘着性があり、レジストとの接触を形成する際にその材料はレジストおよび粉塵の粒子を集積するのを防ぐ。他の実施例では、その材料は、例えば、アモルファス・フッ化重合体(amorphous fluoropolymer)、炭化水素(hydrocarbon)、またはシリコンベースの材料である。その材料は幾つかの従来の方法、例えばスピン・コーティング、吹き付け(spraying)、または蒸気蒸着(vsapor deposition) のいずれかで行われる。その材料は例えば４０オングストロームから５０ミクロンの厚さに形成されるが、７００オングストロームが最も良く作用することが示された。
【００１０】
図３において、熱２６（矢印で示されている）が層２２の低表面エネルギの高分子材料に与えられ、溶剤を除去する。材料が高温度Tgで熱的に安定であっても、Tgを越えて（おおよそ摂氏160度から摂氏300度）その材料を短時間、例えば、摂氏180度で3分加熱（焼成）すれば、材料中の溶剤を除去することができるであろう。
【００１１】
図４を参照して、集積回路１０と接触するマスク１８の断面図が示される。上述したように、透明材料２８は基体２０内に点在する。放射３２（矢印で示されている）が基体２０の表面３０に照射されて、基体２０によって吸収されあるいは反射されるが、透明材料２８および層２２の低表面エネルギの高分子材料を通過し、パターンを形成する層１６のレジストに衝突する。
【００１２】
その後、マスク１８は層２２上の材料に密着している層１６のいずれのレジストもなしに、取り除かれる。マスク１８と層１６との間および層１６と下層１４との間の乾燥粘着力が拡散相互作用によって次のように表わされる。
【数１】
0004512810.tif 000002
ここで、サフィックスＭ，Ｒ，およびＳはマスク１８、層１６および層１４をそれぞれ示す。Ｗaはサフィックスで指示する２つの材料間の相性を示す粘着性の作用であり、Ｙdは表面の自由エネルギの分散成分である。粘着性はＷaとともに増加するので、フォトレジストは、
【数２】
0004512810.tif 000003
の場合、基板よりむしろフォトマスクに粘着する。
【００１３】
第１および第２の数式を第３に代入して、次式を得る。
【数３】
0004512810.tif 000004
続いて、フォトレジストがマスクに粘着するのを防ぐために、
【数４】
0004512810.tif 000005
は
【数５】
0004512810.tif 000006
より小さくなければならない。適切な低表面エネルギ材料で表面をコーティングすることによりマスクの表面エネルギを低下させることによって目標を達成する。材料２２に接着しない層１６のレジストによって、先行技術より優れた少なくとも２つの利点が挙げられる。第１に、マスク１８（材料２２）を次のマスク操作で層１６のフォトレジストと直接接触（間隙なし）して載置でき、それにより良好な解像度を提供する。第２に、ガラス２８を通過する放射３２，３６は前回の操作によるレジスト粒子によって次のレジストに到達するのを阻止されることがなく、それにより欠陥を防止できる。低表面エネルギ材料による１つの試験は、１００枚のウェーハに照射した後、照射エネルギに変化がなく、無欠陥の導入および解像度に損失がないことを示した。
【００１４】
図５は、他の実施例を示し、マスク１８は照射３２，３６が与えられる前にレジストの層１６から分離される。この方法は、典型的には近接焼付法に関連する。マスク１８は適切に整合するために層１６と接触して載置される。
【００１５】
図６，７はマスク１８が取り除かれた後の典型的な工程を表わす。放射された（照射された）層１６のフォトレジスト中の部分３４は溶解剤（現像剤）中で溶かされ、層１６のフォトレジスト中の可溶部分は除去される。他の実施例では、照射は層１６のフォトレジストを、選択された溶解剤に依存するが、不溶解にし、照射されない部分は取り除かれる（ここには示されていない）。
【００１６】
その後、従来の方法を用いて、集積回路１０がさらに処理される。例えば、図８および９は層１６が除去される前に層１４に注入されるイオンのような照射を示す。代わって、例えば、図１０および１１は層１６の除去前にエッチングされる層１４を示す。この発明は、半導体産業、例えばコンパクト・ディスクまたは他の装置の製造に加え、他の多くの技術中の密着焼付法またはスタンピング(stamping)・リソグラフィに応用することができる。ＣＤはプラスティック板上の連続した凸凹としてのデータを複製することによりリソグラフ工程で製造され、レーザ・ビームを使用して読み取ることができる。ＣＤ産業の関係者にはよく知られているように、フォトレジストでパターン化したガラス・マスタ（親盤）上にニッケルを電気めっきすることにより形成される。スタンパ(stamper)がその後ニッケルをガラスから分離し、フォトレジストを除去することにより形成される。スタンプ上のパターン情報はスタンピング工程を介して柔らかく柔軟性のある注入によりモールドされたポリカーボネート(polycarbonate)に転送される。この工程は、は過度のポリカーボネートおよび軽い粉塵あるいは土がニッケル・マスタに付着すると典型的にはスタンプを汚染し、半導体サンプルのために上述したのと同様の問題を生じさせる。低表面エネルギの解放剤(release agent)のコーティングは汚染を防止するためにニッケル・マスタに塗布される。
【００１７】
さらに別の実施例はマスク１８を装置（図５に表わされているように）から予め定める距離だけ離れて載置し、、その上にパターンがレンズを通して放射を投じることにより生成される。この方法は、典型的には投射焼付法に関連する。低表面エネルギの高分子材料である層２２は環境中の汚染物質がマスク１８に付着するのを防止する。
【００１８】
まとめると、低表面エネルギの高分子材料のコーティング材料を有する写真製版マスクは、低表面エネルギを有し、（１）容易に塗布でき、（２）容易に除去でき（例えば、フッ化された溶剤(fluorinated solvent)）、（３）放射を与えるために透明であり、（４）分解能の損失を避けるために薄くかつ均一に塗布でき、そして（５）粘着性に強い耐久性がある点を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】写真製版マスクで処理する前の集積回路層の正面図を示す。
【図２】マスクの正面図を示す。
【図３】加熱中のマスクの正面図を示す。
【図４】集積回路と接触するマスクで処理中の、図１のライン４‐４に沿って切断した断面図を示す。
【図５】集積回路から分離したマスクで処理中の、図１のライン４‐４に沿って切断した断面図を示す。
【図６】マスクで処理した後、図１の集積回路の半導体処理を示す。
【図７】マスクで処理した後、図１の集積回路の半導体処理を示す。
【図８】マスクで処理した後、図１の集積回路の半導体処理を示す。
【図９】マスクで処理した後、図１の集積回路の半導体処理を示す。
【図１０】マスクで処理した後、図１の集積回路の半導体処理を示す。
【図１１】マスクで処理した後、図１の集積回路の半導体処理を示す。
【符号の説明】
１０：集積回路
１２：基板
１４，１６，２２：層
１８：マスク
２０：基体
２４，３０：表面
２６：熱
２８：透明材料
３２，３６：放射
３４：部分
【図１】
0004512810.tif 000007
【図２】
0004512810.tif 000008
【図３】
0004512810.tif 000009
【図４】
0004512810.tif 000010
【図５】
0004512810.tif 000011
【図６】
0004512810.tif 000012
【図７】
0004512810.tif 000013
【図８】
0004512810.tif 000014
【図９】
0004512810.tif 000015
【図１０】
0004512810.tif 000016
【図１１】
0004512810.tif 000017