(57)【要約】フレッシュ層、例えば化学増幅型レジスト（ＣＡＲ）上にコーティングが行なわれる。このコーティングは、プロセス制御を安定させ、露光前のあるときにウエハまたはマスクブランク上にＣＡＲを事前にコーティングすることを可能にする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
保管及びそれに続くリソグラフィ露光のため基板を準備する方法であって、
前記基板の主面上に環境に敏感なレジストを形成するステップと、
前記レジスト層が実質的な環境汚染を受ける前、及び環境に敏感なレジストの層のリソグラフィ特性が環境汚染によって劣化する前に、前記レジスト層上に保護物質の層を形成するステップと、
前記保護物質の層を形成した後に前記レジストを放射に露光するステップと、
を備え、
前記保護物質の層は、前記層をスピンコーティングし、大気中でスピン乾燥することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記保護物質の層は、拡散バリアを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記保護物質の層は、拡散バリアを有することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記基板は、露光エネルギーを透過し、且つ前記基板上及び前記レジスト層の下に露光エネルギーを透過しない物質の層があることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
更に、前記ほぼ物質の層を形成する前に前記レジスト層をベーキングするステップを有することを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
マスクを準備するステップであって、
金属層を基板に設けるステップと、
レジスト層を前記金属層に設けるテップと、
拡散バリアの保護物質の層を前記レジスト層に設けるステップと、
前記マスクを放射に露光するステップと、
前記レジストを現像するステップと、
前記金属層をエッチングするステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項７】
拡散バリアの層を設けるステップは、前記層を前記マスクの前表面に設けるステップを有することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記拡散バリアは、約４５０Åの厚さの層を有することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
基板を用意し、保管し、及びリソグラフィ的に露光する方法であって、
基板の主面上に環境に敏感な化学増幅型レジストの層を形成するステップと、
前記レジスト層が実質的な環境汚染を受ける前、及び前記化学増幅型レジストの層のリソグラフィ特性が環境汚染によって劣化する前に、前記レジストの層上に保護物質の層を形成するステップと、前記保護物質の層は拡散バリアを有し、
前記保護物質及びレジストの層を有する基板を少なくとも１日保管するステップと、
前記保管後に、前記基板を露光エネルギーに露光するステップと、それにより、前記保護物質の層を通して前記レジストの層の選ばれた部分を露光し、
前記保護物質の層の少なくとも一部を除去するステップと、
前記除去するステップ後に前記露光されたレジストを現像するステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記保護物質の層は、スピンコーティング、蒸着、またはスパッタリングの１つを有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
更に、前記保護物質の層を形成する前に前記レジストの層をベークするステップを有することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記基板は、露光エネルギーを透過し、且つ前記基板上及び前記レジストの層の下に露光エネルギーを透過しない物質の層があることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記除去するステップは、リンス及びエッチングの１つを有することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記除去するステップは、続けて現像を行なうことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記除去するステップは、前記現像するステップと同時に行なうことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
遠紫外線の直接書き込みレーザマスクの製造方法であって、
金属層を基板に設けるステップと、
レジスト層を前記金属層に設けるステップと、
拡散バリアの保護物質の層を前記レジストに設けるステップと、
前記マスクを前記レーザに露光するステップと、
前記レジストを現像するステップと、
前記金属層をエッチングするステップと、
を有することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、リソグラフィに関し、特に化学増幅型レジストを用いるリソグラフィに関する。
【０００２】
（関連出願のクロスレファレンス）
この出願は、１９９９年４月１６日に出願された特許出願番号09/293,713の部分継続出願であり、レファレンスによってこの出願に取り込まれる。
【０００３】
（背景技術）
リソグラフィは、特に半導体分野においてよく知られた技術であり、例えば、半導体ウエハまたはレジスト層を有するレチクル基板である基板をコーティングするステップを含む。このレジストは、一般に、紫外線光、レーザ光、Ｘ線または電子ビームの何れかである露光エネルギーに敏感である。レジストの一部が露光され、残りは露光されない。これは、パターンを画定するためにレジストを横切って光か電子を走査することによって、或いは、ある型のウエハを露光し、部分的に透過するマスクを通して放射を与える場合に、に行なわれ、それによって、レジストのマスクされていない部分のみを露光する。
【０００４】
このレジストは、続いて現像され、露光されない領域は、それぞれ、レジストが負のトーンまたは正のトーンのいずれかに働くかに依存して、残るか、除去される相補的な露出部分にしたがって除去されるか、或いは残される。それにより、露光によって、基板上でレジストがパターン化される。
【０００５】
続くステップは、一般にレジストパターンが下にある物質に移されるようにイオン注入、またはエッチング、または酸化物の成長を含む。これは、下層の基板、またはマスクの場合、例えば、マスクを形成するために部分的に除去される、レジストと基板の間に設けられたクロム金属の薄い層の何れかである。
【０００６】
従って、リソグラフィは、デバイス（例えば、半導体デバイスまたはミクロ加工されたデバイス）をマスクするために、及び他のウエハを露光するためのホトリソグラフィに使用されるマスクを作るために用いられる。電子ビーム露光及びＸ線露光ばかりでなくいろいろな波長の光の露光のいずれに対しても、多くの既知の配合物がある。化学増幅型レジスト（chemically amplified resist: CAR)は、長年知られていた。ＣＡＲは、例えば、酸触媒法を含む。多様なＣＡＲは、２５７ｎｍ、２４８ｎｍ、及び１９３ｎｍの遠紫外線光リソフラフィの適用に主として商業的に利用可能である。これらのＣＡＲの多くは、電子ビームの光リソグラフィに用いられている。
【０００７】
レジスト、特にＣＡＲは、ある環境汚染物質に敏感であり、従って、ウエハの製造のため、及びマスクの製造のためにそれらを使用するのは問題であり、特別な取り扱いを必要とする。このことは、適用後直ちに露光及び現像することを含んでいる。ＣＡＲは、その適用後、１時間（或いはそれ以下）もたつか、たたないうちにリソグラフィの性能が低下することがわかった。勿論、これはコストを増大するので望ましくない。また、それは別の有益なＣＡＲの使用を制限している。
【０００８】
このような化学増幅型レジストの使用に関連した他の問題は、反射波による到来波との干渉を生じる定在波の問題である。この定在波の問題を改善するために一般に用いられる一つの方法は、露光後ベーク(post exposure bake: PEB)を行うことである。しかし、これは、この問題を常に解決するわけでなない。最後に、あるレジストは、基板の化学量論的組成の変化にも敏感である。
【０００９】
ポジティブトーンのＣＡＲの例は、Shipley Co. Inc.によって製造されたAPEX，UVIIHS，rJV5、及びUV6、Clariant Corporation によって製造されたAZDX11000P, DX1200P及びDX1300P、Arch Chemicals によって製造されたARCH8010及びARCH8030、Tokyo Ohka Kogyo Co. Ltd. によって製造されたODUR-1010及びOdtJR-1013、及びSumitomo Chemicals, Inc.によって製造されたPEK11OA5である。ネガティブトーンのＣＡＲの例は、Shipley Co.によって製造されたSAL-601，SAL-603、Tokyo Ohka Kogyo Co. Ltd によって製造されたEN-009PG、及びSumitomo Chemicals, Inc. によって製造されたNEB22である。
【００１０】
従って、周囲の汚染物質の基板上の望ましくない影響を減少する方法を見つけることによって基板上に設けられた化学増幅型レジストの有用性及び貯蔵性を改善することが望ましい。
【００１１】
（本発明の概要）
本発明によれば、保護するがしかし透過する物質の薄膜（薄いコーティング）で化学増幅型レジストを覆うことによって、レジストの環境への感受性が除かれるか、或いは少なくとも実質的に減少される。これによって、基板に設けられた露光されないレジストの長期間の保管（４ヶ月まで、或いはそれより長く）を可能にする。幾つかの実施例におけるコーティングは、電荷消散（導電性）物質である。非導電性物質を使用することもできるけれども、導電性の被膜（オーバコート）を使用するほうが、特に電子ビームの露光には有利である。
【００１２】
導電性のコーティングは、２つの望ましい機能を提供する。これらは、第１に、マルチレベルのマスク形成における２つの連続層の正確なオーバレーに対して電子ビームの露光中の電荷の消散、及び第２に、有効保管期間を維持すること、従ってその適用後、例えば、１日、１週間、１ヶ月、または数か月（実験によって決められたのは少なくとも４ヶ月）の間、レジストのリソフラフィ性能（臨界的な寸法及び完全な状態）の安定性である。有効保管期間は、単に保管に限らず、例えば、輸送に費やされる時間を含む。これは、本質的な改善である。何故ならば、上述のように、通常、ＣＡＲの配合物は、適用の数分以内に望ましくない性能の変化を受け易いからである。従って、このような露光されない被膜された基板（ウエハまたはレチクル）は、単にプロセスの一時的な成果ではなく、製造物品及び商品となり得る。これは、いままで利用できなかったこのような製造物品の商業において新しいビジネスチャンスを開くものである。
【００１３】
従って、露光前直ちに適用するＣＡＲの現在の使用とは異なって、実際に露光される前の数ヶ月間このような好ましくオーバコートされたレジストを基板（ウエハまたはレチクル）上に用意することができる。勿論、これは、現状とは異なって、一つの会社が（または一つの場所で）レジストのコーティングされたウエハまたはレチクルのブランクを製造し、他の会社が（または他の場所で）露光を行なうことができることを意味している。
【００１４】
電荷消散薄膜物質の例は、容易に設けることができる全ての適切な導電性物質、例えばポリアニリンのような始めは液体の有機導電性物質の薄い層、または適切に与えられる、例えばクロムまたはアルミニウムのような金属の薄い層である。しかし、上述したように、拡散バリア（汚染物質の拡散を防止することができる）として効果的な全ての適切な物質（電荷消散または非電荷消散の）をオーバコートして用いることもできる。例えば、遠紫外線の直接書き込みレーザマスクの製造において、Clariant Corporationによって販売された商標名AZ Aquatar IIIとして販売された材料をイメージ化の前に全体のマスクを被覆するために用いることができる。
【００１５】
露光する電子ビームは、一般に、10,000ボルトまたはそれ以上の加速電圧で動作され、従って、レジスト表面の下に約１ミクロン〜数ミクロンのオーダで貫通範囲（薄膜物質を通して）を有することができる。光の露光の場合、金属の導電性コーティング層は利用できない。
【００１６】
（実施例）
図１は、ＣＡＲ層上に保護物質層を設ける上述のプロセスの結果を示す。図１は、マスクを作るために使用される、例えば、クオーツまたはガラス基板である従来の基板１２を示す。マスク上には、従来パターン化されるマスク層である、例えばクロムのような金属の薄い層１４がある。これらを上張りして、ＣＡＲ層１６がＣＡＲ配合物及び露光技術のようなファクタに依存する従来の厚さに設けられる。
【００１７】
基板１２、１４、及び１６は、全体として従来のものである。追加の層２０がＣＡＲ層１６上に設けられる。幾つかの実施例においては、層２０は電荷消散物質である。この物質は、ＣＡＲ層１６の適用に続いて設けられ、その間ＣＡＲ層１６はフレッシュである（ＣＡＲ層は汚染されやすい）。その後、基板３０は化学作用のある放射（例えば、従来のリソグラフィマシンにおける走査電子ビーム又は化学作用のある露光）に曝される。如何なる場合でも、ＣＡＲは、特定の露光放射に敏感である選択された配合物である。ここでは露光放射ビームが示されているけれども、これは必要でないことに留意されたい。半導体ウエハを露光するためにマスクを使用するリソグラフィでは、露光放射は、フォーカスされた（焦点を結ぶ）ビームではない。
【００１８】
半導体ウエハの場合、クロムの層１４は、その後結晶シリコンになる基板１２上にはない。しかし、その他の点において、コーティング物質の層２０の使用は、図１に示されるウエハの製造及びマスクの製作の場合には同じである。上述のように、保護層２０は、電子ビームの露光中電荷の消散を有利に行なう。何故ならば、電子は、ＣＡＲ層１６の他の露光された上面上で増加せずに層２０を通して消散される。（レジストは、一般に電気的に絶縁性である。）この電荷の消散は、幾らかのクロムがイメージ領域で除かれる位相シフトマスクの製造におけるように、マルチレベルのマスクの製作における２つの連続する層を有するマスクが作られる場合、正確な上張りに対して有益であることが判った。それにより、第２レベルが露光されるとそれは非導電性になる。（以下のTan 文献を参照されたい。）
【００１９】
この保護層は、露光放射を透過する。薄い金属のコーティング層（一般には、１００〜１００Åの厚さ）は、電子ビームを透過する。もし、化学作用のある（化学線の）露光が電子ビーム以外であれば、この被膜は、それが露光の波長、例えば、２５７ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍの遠紫外線を透過するように選ばれる。
【００２０】
また、露光放射ビームが光或いは電子である場合、保護層の存在は、周囲の汚染物質（空気または湿気を含む）からＣＡＲ層をシールドすることによって下層のＣＡＲ層の有効保管期間を改善する。あらゆる場合のコースのコーティング層２０は入射する放射に対して透過性である。
【００２１】
図１の構造体３０の製造及びその使用を以下に記載する。基板１２上のクロム層１４の形状は従来のものである。続くＣＡＲ層１６の上張りも同様である。フレッシュのまま用意されたＣＡＲ層１６（従来は、一般にソフトベークされていた）に対して、電荷消散物質２０の薄膜が設けられる。電荷消散物質の適用例は、先ず、液体の有機導電性物質（水溶性の導電性ポリマー）、例えば、IBM Corp. からPanAquasまたはNitto ChemicalsからAquasaveとして商業的に利用可能であるポリアニリンの薄い層（８００〜２０００Å）をスピンコーティングする。Marie Angelopoulos 他による "導電性ポリアニリン：電子ビームリソグラフィのための方伝送Conducting polyanilines: Discharge layers for electron-beam lithography)-J. VAC. SCI. TECHNOL. B 7(6)、Nov/Dec 1989, pp. 1519-1523を参照されたい。レファレンスによって、この明細書に取り込まれる。この水溶性物質は、蒸留水ですすぐことによって除去する（レジストの露光後）ことができる。
【００２２】
代わりに、この電荷消散コーティングは、例えば、蒸着またはスパッタリングによって１００〜２００Åの厚さに形成された薄い金属層２０である。好ましい金属の例は、クロム及びアルミニウムである。コーティング物質は、レジストに化学的な影響を及ぼさないように選択される。レジスト上の電荷消散物質の適用例の詳細については、Zoilo C. H. Tan他による"MEBES（登録商標）の位相シフトマスクの製造に関する電荷消散物質の適用(Application of charge dissipation material on MEBES phase shift mask fabrication)"- SPIE Vol. 2322 Photomask Technology and Management (1994), pp. 141-148を参照されたい。この文献はレファレンスによってここに取り込まれる。構造体３０は、図１におけるように電子ビームまたは作用光を用いて従来のように露光される（ある時間−数分から数ヶ月-それより長く）。構造体３０を露光するための好ましいシステムは、California州のHaywardにあるETEC Systems社から利用可能であるMEBES及びALTAシリーズのシステムを含む。それに続く露光後のベークも従来のものである。
【００２３】
その後、上部層２０は、例えば有機導電性物質を除去する脱イオン水ですすぐことによって剥がされる。他の例では、もし、層２０がクロムであるなら、それは好ましい酸性エッチング流体ではがされる。もし、層２０がアルミニウムなら、それは、同様にアルカリ性エッチャントでエッチングによって除去される。
【００２４】
次は、露光されたＣＡＲ層１６の現像である。これは、特定のＣＡＲ配合物に対して適している現像液を使用して従来のように行なう。もし、現像がアルカリ性の現像液の配合物を用いて行われるなら、層２０がアルミニウの場合、それ自体層２０をも除去することができる。すなわち、構造物３０にアルカリ性の現像液を適用すれば、最初に保護層２０が溶かされ、その後、その下にあるＣＡＲ層１６の実際の現像が行なわれる。従って、このプロセスは、露光、ベークであり、層２０の除去、レジストの現像である。代わりに、化学線放射への露光後、上部層２０は上述のようにはがされ、下にあるＣＡＲ層１６の露光後のベーク及び現像に続けられる（露光、除去、ベーク、現像）。
【００２５】
上述したように、コーティングは、例えば、直接書込みレーザマスクの製造に適用した場合、非電荷消散層、特に、拡散バリアとして使用するのに適したあらゆる物質として実施されても良い。このような物質の例は、Clariant Corporationから利用可能なAZ Aquatar IIIである。このような物質を使用すれば、定在波を除去する点で改善される。空気で運ばれる汚染物質からのレジストの保護、及び変化に対して感度をなくすことは、基板の化学量論である。一つの実施例において、改善されたＣＤ（critical feature: 臨界形状）の均一性は、レジストの屈折率にマッチした屈折率を有する物質を選ぶことによって達成される。例えば、層の屈折率は、レジストに対する屈折率の平方根にほぼ等しい。この実施例において、基板の底部から反射され、その後、保護層の上部とレジストの上部へ戻る光は強さがほぼ等しい。
【００２６】
このような構造体の製造を、図２を参照して説明する。ステップ２００で、金属層１４が基板１２に設けられる。基板１２は、従来のように融合された珪素である。金属層１４は金属で、そこにパターンが最後に形成される。一般に、金属層は、クロムであり、一般に６００〜１０００Åの厚さを有している。クロムは、スパッタリングによって堆積されることができる。
【００２７】
ステップ２０２において、レジスト１６、例えば化学増幅型レジストが設けられる。このレジスト１６は、約２５００〜約５０００Åの厚さを有しており、スピンコーティングによって設けられる。好ましいレジストは、Clariant Corporationから利用可能なDX1100レジストである。レジスト膜に残っている溶剤を除去するために、ステップ２０４でマスクがソフトベーク（ポストアプライベーク(post apply bake: PEB)と呼ばれる）される。次に、ステップ２０６で、コーティング２２が設けられる。例えば、約４５０Åの厚さの層が約１５５０rpmでのスピンコーティング及び大気中のスピン乾燥によって設けられる。上述のように、コーティング２２は、拡散バリアとして使用するのに適したいかなる物質でも良く、特に、この物質は、Clariant Corporationによる商標名AZ Aquatar IIIとして販売されている物質である。このコーティング２２は、汚染物質保護及び臨界寸法（CD)の均一性をもたらすばかりでなく、定在波問題を解決する。
【００２８】
次に、ステップ２０８において、マスクは、例えば、ETEC Systems, Inc.から利用可能なALTA レーザ書込みシステムを用いてイメージ化される。図１の場合におけるように、イメージングは、レジスト及びコーティングの適用後のある時期に生じる。ステップ２１０において、マスクは、露光後のベーク（PEB）を受ける必要がある。その後、ステップ２１２において、マスクは適当な現像液を用いて現像される。現像装置は、コーティング２２を除去するのにも効果的である。保護層の１つの利点は、それが現像液のぬれを改善し、従って、より最適な現像を達成する。さもないと、コーティングは、現像前に除去される必要がある。最後に、ステップ２１４において、金属膜は、例えば平面プラズマエッチングまたは反応性イオンエッチングによって、パターン化される。
【００２９】
この開示は例示であり、それらに限定されるものではない。開示された特定の物質及びそれらの使用のパラメータも例示であり、それらに限定されるものではない。この分野の当業者は、いろいろな置換及び変更ができることを理解するであろう。如何なる場合においても、このような変更及び置換は、本願の請求の範囲内に入るように意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例によるＣＡＲの設けられた層を有するマスクブランク及び露光放射ビームに曝される電荷消散物資を示す。
【図２】本発明の実施例による方法の概念的なプロセスフロー図を示す。
【図１】
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【図２】
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【国際公開パンフレット】
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2004534969.tif 000017
2004534969.tif 000018
【国際調査報告】
2004534969.tif 000019
2004534969.tif 000020
2004534969.tif 000021