(57)【要約】      （修正有）【課題】加工工程数を少なくでき、かつ、製造時間を短くできるリソグラフィー用フォトマスクの製造方法を提供する。さらに、簡単な方法で厚みに分布を有する吸収体を形成できるようにする。【解決手段】基板2と、Ｘ線を透過させるＸ線透過膜3と、Ｘ線を吸収する吸収体5とを備えるフォトマスクの製造方法で、基板2上にＸ線透過膜3を形成する工程、Ｘ線透過膜3を形成した後、Ｘ線透過膜3上に、吸収体5を所望のパターンに形成するための樹脂マスク６を光造形法により形成する工程、Ｘ線透過膜3上の樹脂マスク６が形成されていない部分に吸収体5をめっきにより形成する工程、樹脂マスク６をアッシングにより除去する工程を有する。樹脂マスク６は、厚みに分布を有するように光造形法により形成する。【選択図】図２
2007103867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、光を透過させる光透過膜と、光を吸収する吸収体とを備えるリソグラフィー用フォトマスクの製造方法であって、
基板上に光透過膜を形成する工程、
光透過膜を形成した後、光透過膜上に、吸収体を所望のパターンに形成するための樹脂マスクを光造形法により形成する工程、
光透過膜上の樹脂マスクが形成されていない部分に吸収体を形成する工程、
樹脂マスクを除去する工程
を有することを特徴とするリソグラフィー用フォトマスクの製造方法。
【請求項２】
樹脂マスクを、厚みに分布を有するように光造形法により形成し、この樹脂マスクの形状に合わせて吸収体も厚みに分布を持たせた形状に形成することを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィー用フォトマスクの製造方法。
【請求項３】
基板と、光を透過させる光透過膜と、光を吸収する吸収体とを備えるリソグラフィー用フォトマスクの製造方法であって、
基板上に光透過膜を形成する工程、
光透過膜を形成した後、光透過膜上に、光透過膜の全面を覆うように吸収体を形成する工程、
吸収体上に、吸収体を所望のパターンに形成するための樹脂マスクを光造形法により形成する工程、
エッチングにより吸収体を所望のパターン形状に形成する工程、
樹脂マスクを除去する工程
を有することを特徴とするリソグラフィー用フォトマスクの製造方法。
【請求項４】
基板と、光を透過させる光透過膜と、光透過膜上にパターン化されて形成される光を吸収する吸収体とを備えるリソグラフィー用フォトマスクであって、
吸収体は、請求項２に記載のリソグラフィー用フォトマスクの製造方法により厚みに分布を有するように形成されていることを特徴とするリソグラフィー用フォトマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レジスト構造体をリソグラフィーによって製作する際に用いられるフォトマスクの製造方法およびその製造方法で形成されたフォトマスクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体の集積回路(IC)などに微細加工をする場合、近年では、リソグラフィー技術が使われている。特に、波長の短いＸ線リソグラフィーにより加工を行うと、50ナノメートル以下の微細加工を高い加工精度で加工することができる。さらに、Ｘ線リソグラフィーによれば、高アスペクト比の三次元微細構造体を製作することができる。
【０００３】
リソグラフィーにより三次元微細構造体を製作する際には、まず、フォトマスクを用いて所定の三次元構造となるようにレジスト構造体を形成し、このレジスト構造体にめっき加工を行うことにより三次元微細構造体を製作する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
このとき使用するフォトマスクは、枠体となる基板に光を透過しやすい薄膜の光透過膜を形成し、この光透過膜上に光が透過しにくい吸収体をパターン化して形成することにより構成される。
【０００５】
また、レジスト構造体は、立方体からなるレジストを、例えば、フォトマスクを介して光を露光することにより、フォトマスクで覆われた部分または覆われていない部分を残して所定の形状に形成することにより得られる。
【０００６】
さらに、リソグラフィーで加工されるレジスト構造体の厚み方向の形状は、フォトマスクの形状に左右される。即ち、吸収体の厚みに分布があると、厚みに応じてレジスト材料への光透過強度が異なる。この光透過強度の違いにより露光量および露光深さが変化するので、この吸収体の厚みを変化させることにより、レジスト構造体の厚み方向の形状を変化させることができる。
【０００７】
この技術は特許文献１にも開示されており、特許文献１では、段差を有するように吸収体を形成して、吸収体の厚みを変化させるようにしている。
【０００８】
特許文献１では、Ｘ線透過膜上に薄いレジスト膜を形成し、吸収体を形成する部分を電子ビーム描画法などにより除去した後、この除去した部分に吸収体をめっきして形成する。そして、吸収体とレジスト部分の表面を研磨した後、さらに、これらの上にレジスト膜を形成し、既に形成されている吸収体の上方において、この吸収体より面積が小さくなるように、所定の部分を電子ビーム描画法などにより除去する。そして、この除去された部分をめっきして吸収体を形成し、吸収体とレジスト部分の表面を研磨した後、レジスト部分をアッシングにより除去することで段差を有する吸収体を形成する。
【０００９】
また、吸収体の厚み方向に分布を持たせたフォトマスクの製造方法として、特許文献２に記載のものも提案されている。特許文献２に示すフォトマスクの製造方法は、基板上に、基板全体を覆うＸ線透過膜を形成し、電子ビーム描画法によりＸ線吸収体形成部分を断面が所定の形状を有するように除去し、この除去された部分にめっきにより吸収体を形成した後、既に形成されているＸ線透過膜と吸収体とを覆うようにＸ線を透過する材料で保護膜を形成する。
【００１０】
【特許文献１】特開平9-260258号公報
【特許文献２】特開2003-133202号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献１に開示されている吸収体の形成方法では、レジスト膜の形成工程と、吸収体を形成する部分の除去工程、そして、吸収体を形成するためのめっき工程を繰り返す必要があり、さらに、レジスト膜を形成するための研磨工程も必要となる。このように特許文献１による吸収体の形成方法では、加工工程数が多く、加工が煩雑となるばかりか、加工にも時間を要するという問題がある。さらに、特許文献１に開示されている吸収体の形成方法では、吸収体の断面を円弧状に形成することはできない。
【００１２】
また、特許文献２に開示されている吸収体の形成方法では、Ｘ線透過膜に吸収体を形成するための凹部を形成するため、Ｘ線透過膜の凹部形成部分の強度が弱くなり、この強度を保持するために、Ｘ線透過膜と吸収体とを覆う保護膜を形成する必要がある。そのため、加工工程数が多くなるという問題が生じる。また、電子ビーム描画法は、真空にした状態で行うため、真空にする時間を含めると加工時間が長くなる問題がある。
【００１３】
従って、本発明は、加工工程数を少なくでき、かつ、製造時間を短くできるリソグラフィー用フォトマスクの製造方法を提供することを目的とする。また、簡単な方法で吸収体の厚みに分布をもたらすことができるリソグラフィー用フォトマスクおよびその製造方法を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、基板と、光を透過させる光透過膜と、光を吸収する吸収体とを備えるリソグラフィー用フォトマスクの製造方法であって、基板上に光透過膜を形成する工程、光透過膜を形成した後、光透過膜上に、吸収体を所望のパターンに形成するための樹脂マスクを光造形法により形成する工程、光透過膜上の樹脂マスクが形成されていない部分に吸収体を形成する工程、樹脂マスクを除去する工程を有することを特徴とする。
【００１５】
なお、本発明のリソグラフィー用フォトマスクの製造方法で製造されるフォトマスクは、基板が石英、ソーダガラスなどで形成される一般的なフォトマスクだけでなく、基板がSiなどで形成されるＸ線マスクも含む。
【００１６】
光透過膜は、少なくとも基板の一方の面に形成し、例えばCVD(化学気相成長)法により成膜する。そして、基板の一方の面に形成された光透過膜上に樹脂マスクを形成する。
【００１７】
樹脂マスクは光造形法により所望の形状に形成する。光造形法は、例えば、光透過膜が形成された基板を光硬化性液体樹脂が充填された液槽に浸漬させ、光透過膜の表面が液体樹脂の液面から所定の深さを有するように基板を配置した状態で紫外線を照射して、液体樹脂を所望の形状をした板状に硬化させ、さらに、基板を光透過膜の表面が液体樹脂の液面から所定の深さとなるように沈めて、紫外線を照射して、液体樹脂を所望の形状をした板状に硬化させる動作を繰り返して、三次元構造の樹脂マスクを形成する。
【００１８】
この場合、光造形法は、レーザービーム描画としてもよいし、フラットディスプレイ、発光ダイオードなどを用いた面発光としてもよい。フラットディスプレイなどによる面発光は、発光面を所望の形状に発光させることにより、この発光した形状に合わせて樹脂を硬化させる。
【００１９】
このように、樹脂マスクを光造形法により形成するので、基板全体を覆う樹脂膜を形成後、樹脂膜の一部を削除して所望の形の樹脂マスクを形成する必要がなくなるので、樹脂の無駄になる部分が無くなる。しかも、樹脂膜の成膜工程と樹脂を削る工程を繰り返すことなく、光造形法によれば１工程で済むので、加工工程数も少なくできる。さらに、光造形法により樹脂マスクを形成することにより、三次元的な形状を容易に形成できる。特に、面発光により樹脂を所望の形に硬化させる場合には、レーザービームを用いて樹脂を硬化させる場合よりも短時間で樹脂の硬化が行える。
【００２０】
また、光造形法による樹脂マスクの加工は、大気中で行うことができるので、電子ビーム描画法のように真空状態にする必要が無くなるので、加工時間を短縮できる。
【００２１】
また、光造形法の技術としては、光硬化性樹脂に吸収されない波長の２つの近赤外レーザーを短焦点レンズで集光し、焦点位置で２光子吸収により赤外光から紫外光に変化させて樹脂を硬化して造形を行うようにしてもよい。この場合には、焦点位置でのみ、樹脂が硬化されるので、基板を液槽内で移動させずとも樹脂マスクを造形でき、しかも、高精度で微細な構造物を形成できる。このように、近赤外レーザーを用いた光造形法を行うことにより、加工時間の短縮化が可能となる。
【００２２】
光透過膜上の樹脂マスクが形成されていない部分に吸収体を例えばめっきにより形成すると、光透過膜は、樹脂マスクと吸収体とで覆われた状態になる。このような状態から、樹脂マスクをアッシングにより除去すると、光透過膜上には、所望の形状の吸収体のみが残された状態になる。
【００２３】
なお、吸収体の材質は、めっきにより吸収体を形成する場合には加工性から金とするのが好ましい。また、Ｘ線の吸収率の高いPb、Ta、Wなどで吸収体を形成することもでき、この場合には、スパッタリングにより吸収体を形成することが好ましい。
【００２４】
その後、基板における吸収体が形成されている面とは反対側の面をエッチングして、基板を枠状に形成することにより、フォトマスクが形成される。
【００２５】
前記した樹脂マスクを形成する工程では、樹脂マスクを、厚みに分布を有するように光造形法により形成することが好ましい。このように厚みに分布を有する樹脂マスクを形成すると、この樹脂マスクの形状に合わせて吸収体も厚さに分布を持たせた形状に形成することができる。
【００２６】
特に、光造形法により樹脂マスクを形成しているので、樹脂マスクは、円弧状の傾斜面や、直線状の傾斜面を有するように厚みの分布を持たせることができ、樹脂マスクの形状の自由度が大きくなる。
【００２７】
このように、厚さに分布を持つように樹脂マスクを形成することにより、本発明の厚さに分布を持つ吸収体が形成されたリソグラフィー用フォトマスクが得られる。
【００２８】
また、本発明のリソグラフィー用フォトマスクの製造方法は、基板上に光透過膜を形成する工程、光透過膜を形成した後、光透過膜上に、光透過膜の全面を覆うように吸収体を形成する工程、吸収体上に、吸収体を所望のパターンに形成するための樹脂マスクを光造形法により形成する工程、エッチングにより吸収体を所望のパターン形状に形成する工程、樹脂マスクを除去する工程を有するようにしてもよい。
【００２９】
吸収体上に形成する樹脂マスクは、所望の平面形状に形成し、その形成は光造形法により行う。光造形法により樹脂マスクを形成することにより、微細な形状であっても、簡単に高精度で樹脂マスクを形成することができる。特に、面発光による光造形を行えば、樹脂マスクの加工時間を短くできる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明のリソグラフィー用フォトマスクの製造方法は、光透過膜上に形成する樹脂マスクを光造形法により形成するので、樹脂マスクを任意の形状に容易に形成でき、この形状に合わせて吸収体を形成できる。その結果、加工工程数を少なくでき、かつ、製造時間を短くできる。
【００３１】
しかも、樹脂マスクをレジスト材料で形成する場合、樹脂膜を形成した後に、吸収体を形成する部分を削除する必要があるが、本発明によれば、その必要がなくなるので、この無駄となる削除された樹脂部分の発生も無くすことができ、コストの低減化が図れる。
【００３２】
さらに、光造形法により樹脂マスクを形成するので、樹脂マスクに厚みの分布を持たせることができ、しかも、所望の断面形状となるように容易に形成できる。その結果、樹脂マスクを三次元的な形状に形成できるので、吸収体も厚みに分布を持たせて所望の三次元的な形状に形成できる。
【００３３】
本発明の製造方法により、このような三次元的な構造を有する吸収体を形成したフォトマスクを作製できるので、このフォトマスクを用いて、所望の三次元レジスト構造体を容易に作製できる。
【００３４】
また、本発明のリソグラフィー用フォトマスクの製造方法は、光透過膜上に形成する吸収体の膜の上に樹脂マスクを光造形法により形成する場合にも、樹脂マスクを任意の形状に容易に形成でき、この形状に合わせて吸収体を形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明に係るリソグラフィー用フォトマスクの製造方法を説明する。
【００３６】
(第一実施形態)
本発明の製造方法で得られるフォトマスクは、図１に示すように、厚みに分布のある吸収体を有するものである。本実施形態および第二実施形態は、フォトマスクとしてＸ線マスクを製作する。
【００３７】
図１は、本発明の第一実施形態の製造方法で製作されたリソグラフィー用フォトマスク1の断面図を示す。図１に示すように、本実施形態に係るフォトマスク1は、フレームとなるSi基板2と、Si基板2の表面に形成するSiN膜3(Ｘ線透過膜)と、SiN膜3の表面に形成するTi膜4と、このTi膜4の表面にパターン化して形成するＸ線吸収体5とを備える。
【００３８】
以上のような構成のフォトマスク1の製造方法について、図２の製造工程図に基づいて説明する。
【００３９】
図２(a)に示すように、Si基板2として、Siウェハーを使用する。次に、図２(b)に示すように、このSi基板2の表面（上下両面）にCVD法によりSiN膜3を形成する。そして、図２(c)に示すように、このSiN膜3の一方の表面に吸収体5を形成するためのTi膜4をスパッタリングにより形成する。
【００４０】
次いで、図２(d)に示すように、エポキシ樹脂等の光硬化性樹脂で樹脂マスク6を形成する。この樹脂マスク6の形成は、SiN膜3とTi膜4が形成されたSi基板2を液状のエポキシ樹脂が充填された液槽内に配置させ、紫外線を発光するフラットディスプレイで面発光させて、液状エポキシ樹脂を所定形状に硬化させ、Ti膜4上に樹脂マスク6を形成する。
【００４１】
フラットディスプレイは、発光面を所望の形状に発光させて、この発光させた形状に樹脂を硬化させる。このとき、フラットディスプレイは、Ti膜4の表面が樹脂液面から所定の深さに位置するように配置させた状態で面発光させて、その深さだけ所定形状に樹脂硬化させ、さらに、硬化樹脂の表面が樹脂液面から所定の深さに位置するように配置させた状態で面発光させて、その深さだけ所定形状に樹脂を硬化させる。このような、光硬化とSi基板2の移動とを繰り返して、Ti膜4上にパターン化された所定の三次元構造の樹脂マスク6を形成する。
【００４２】
なお、本例では、樹脂マスク6の形成は、面発光で行ったが、光硬化性樹脂に吸収されない波長の２つの近赤外レーザーを短焦点レンズで集光し、焦点位置で２光子吸収により赤外光から紫外光に変化させて樹脂を硬化して造形を行うようにしてもよい。近赤外レーザーを用いた光造形法を行うことにより、Si基板2の移動を行う必要がなくなるので、基板を移動させる複雑な移動機構を設ける必要も無くなるし、移動させる時間も必要なくなるので、加工時間の短縮化が可能となる。
【００４３】
樹脂マスク6を形成した後、図２(e)に示すように、樹脂マスク6の間を埋めるように、電気めっきなどにより金めっきを行って吸収体5を形成する。吸収体5が形成されたら、図２(f)に示すように、アッシングを行って、樹脂マスク6を取り除く。そして、図２(g)に示すように、Si基板2における吸収体5が形成されている面とは反対側の面をエッチングして、基板を枠状に形成することにより、Si基板2で構成されるフレームと、パターン化された吸収体5とを備えるフォトマスクの作製が完了する。
【００４４】
なお、基板は、Siウェハーなどに限定されるものではなく、石英、ソーダガラスなどからなる基板としていもよい。さらに、基板2の表面に形成するTi膜4は特に必要なものではない。また、樹脂マスク6を形成する樹脂は、光硬化性の樹脂であれば、エポキシ樹脂に限定されない。
【００４５】
また、樹脂マスク6は、均一な肉厚としてもよいし、均一な厚みを有しない形状、例えば、断面形状を半円形、台形としたり、台形の端部を丸みを帯びた形状としたり、三角形とすることもできる。
【００４６】
このように、樹脂マスク6の厚みに分布を持たせることにより、樹脂マスク6の間に形成される吸収体5が、樹脂マスク6の形状に沿って形作られるので、吸収体5も厚みに分布を有する形状にすることができる。
【００４７】
吸収体5の厚みの分布は、フォトマスク1に入るＸ線の入射光分布や、レジストの感度率等による露光深さなどを考慮して、レジストの形状が所定の三次元構造を有するように決定する。
【００４８】
(第二実施形態)
次に、本発明の第二実施形態の製造方法について説明する。第二実施形態の製造方法で製作されたリソグラフィー用フォトマスク11は、図３(g)に示すように、フレームとなるSi基板2と、Si基板2の表面に形成するSiN膜3(Ｘ線透過膜)と、SiN膜3の表面にパターン化して形成するＸ線吸収体5とを備える。
【００４９】
以上のような構成のフォトマスク11の製造方法について、図３の製造工程図に基づいて説明する。
【００５０】
図３(a)に示すように、Si基板2として、Siウェハーを使用する。次に、図３(b)に示すように、このSi基板2の表面（上下両面）にCVD法によりSiN膜3を形成する。そして、図３(c)に示すように、このSiN膜3の一方の表面に、この表面全体を覆うように、吸収体5の膜を形成する。この吸収体5の膜は、下層からAl203膜、WN膜、Al膜を積層した構成となっており、これらの膜は、スパッタリングにより形成する。
【００５１】
次に、図３(d)に示すように、吸収体5の表面に、パターン化された樹脂マスク6を形成する。この樹脂マスク6は、光造形法により形成する。樹脂マスク6は、前記した第一実施形態と同様に、エポキシ樹脂等の光硬化性樹脂で形成する。この樹脂マスク6の形成は、SiN膜3と吸収体5が形成されたSi基板2を液状のエポキシ樹脂が充填された液槽内に配置させ、紫外線を発光するフラットディスプレイを面発光させて、液状エポキシ樹脂を所定形状に硬化させ、SiN膜3上に樹脂マスク6を形成する。フラットディスプレイは、発光面を所望の形状に発光させて、この発光させた形状に樹脂を硬化させる。このとき、フラットディスプレイは、吸収体5の表面が樹脂液面から所定の深さに位置するように配置させた状態で面発光させることにより、その深さだけ所定形状に樹脂硬化させることができる。
【００５２】
そして、図３(e)に示すように、ドライエッチングにより吸収体5を所望のパターン形状に形成した後、図３(f)に示すように、樹脂マスク6をアッシングして除去する。次に、図３(g)に示すように、Si基板2における吸収体5が形成されている面とは反対側の面をエッチングして、基板を枠状に形成することにより、Si基板2で構成されるフレームと、パターン化された吸収体5とを備えるフォトマスクの作製が完了する。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明のリソグラフィー用フォトマスクの製造方法は、吸収体に厚みの分布を持たせたフォトマスクを製造する場合に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第一実施形態にかかるリソグラフィー用フォトマスクの製造方法で製作されたフォトマスクの断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態のリソグラフィー用フォトマスクの製造方法における製造工程を示す説明図である。
【図３】本発明の第二実施形態のリソグラフィー用フォトマスクの製造方法における製造工程を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５５】
1,11  フォトマスク      2  基板      3  SiN膜      4  Ti膜  
5  吸収体      6  樹脂マスク
【図１】
2007103867.tif 000003
【図２】
2007103867.tif 000004
【図３】
2007103867.tif 000005