(57)【要約】【課題】微細パターンの作製において、レジストパターン側面の荒れ（Line Edge Roughness）によりパターンの寸法均一性が悪化する。このため、レジストパターンにダメージを与えることなく、荒れを改善する必要がある。【解決手段】基板上に形成されたレジストパターン表面に光吸収材料を塗布し、３００ｎｍ以上の波長を含む光を照射することにより、レジストパターン表面を加熱し平滑化する。好ましくは前記光吸収材料は、波長４００〜５００ｎｍの光に対する消衰係数が０．０１以上、２．０以下であるものとする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成されたレジストパターンの処理方法であって、レジストパターン表面に光吸収材料を塗布し、３００ｎｍ以上の波長を含む光を照射することにより、レジストパターン表面を加熱し平滑化することを特徴とするレジストパターン処理方法。
【請求項２】
前記光吸収材料は、波長４００〜５００ｎｍの光に対する消衰係数が０．０１以上、２．０以下であることを特徴とする請求項１に記載のレジストパターン処理方法。
【請求項３】
前記光吸収材料は、少なくともt-アゾベンゼン、ナフトキノン、アントラキノン、ベンゼンジアゾニウム塩、アゾベンゼン、ピラゾロンアゾ染料、チアゾールアゾ染料、スチルベンゼンアゾ染料、ベンゾキノン染料、キノンイミン染料、ジフェニルメタン染料、トリフェニルメタン染料、ナフタルイミド染料、ペリノン染料、若しくはチタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、銅、モリブデン、銀、タングステンのいずれかを含む錯化合物、
もしくはフタロシアニン、アントラキノン、インジゴイドのいずれかよりなる分子を含むことを特徴とする請求項１、または２に記載のレジストパターン処理方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のレジストパターン処理方法を含むことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載のフォトマスクの製造方法により製造されたことを特徴とするフォトマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レジストパターン処理方法、及びそれを用いるフォトマスクの製造方法、及びそれにより製造するフォトマスクに関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造プロセスにおいては、半導体デバイスの微細化に伴い、フォトリソグラフィ技術の微細化に対する要求精度が高まっている。同時に寸法均一性に対する要求精度も高まっている。
【０００３】
寸法均一性については、フォトリソグラフィによるデバイスの製造プロセスのみならず、原版となるフォトマスクも要因のひとつであり、フォトマスクにも同様に寸法の均一性向上が求められている。
【０００４】
フォトマスクの寸法均一性に影響する要因のひとつに、フォトマスクのパターン作製時に使用される、現像後のレジストパターン側面の荒れがある。これはLine Edge Roughness（ＬＥＲ）と呼ばれる。ＬＥＲが大きいと個々のパターンの寸法均一性が悪くなり、その結果、エッチング後のフォトマスク上パターンの面内の寸法均一性が悪化してしまうため、ＬＥＲを改善することが必要である。特にＥＵＶ（Extreme Ultra Violet＝極端紫外線）露光では、ＥＵＶ光が１３．５ｎｍと極短波長のため、フォトマスク上パターンのＬＥＲがそのままウェハへ転写してしまうことも報告されている。
【０００５】
レジストパターンのＬＥＲを改善する方法としては、現像後のレジストパターンに紫外光（波長２００ｎｍ以下）を照射し、レジストパターン表面（以下、レジストパターン表面と記載する場合はレジストパターン側面を含むものとする）を選択的に加熱する方法が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１-３３２４８４
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】”Impact of EUV photomask line-edge roughness on wafer prints”, SPIE 8522, PhotomaskTechnology 2012, 85222H （8 November 2012）; doi: 10.1117/12.976855
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、紫外光を使用した場合、空気中の窒素及び酸素がラジカル化されてレジストパターンがエッチングされてしまうという問題がある。また、レジスト分子の結合を切るエネルギーに相当するため、レジスト自体がダメージを受けてしまう。
【０００９】
紫外光より長波長（例えば３００ｎｍ以上）を用いれば、上記のようにレジストパターンがエッチングされてしまう問題はなくなるが、レジストでの光吸収も弱くなってレジストを透過してしまい、レジストパターン表面だけを選択的に加熱することは出来ない。
【００１０】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、レジス
トパターン表面を平滑化し、ＬＥＲを改善するレジストパターン処理方法、それにより寸法均一性が改善されるフォトマスクの製造方法とフォトマスクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、基板上に形成されたレジストパターンの処理方法であって、レジストパターン表面に光吸収材料を塗布し、３００ｎｍ以上の波長を含む光を照射することにより、レジストパターン表面を加熱し平滑化することを特徴とするレジストパターン処理方法としたものである。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記光吸収材料は、波長４００〜５００ｎｍの光に対する消衰係数が０．０１以上、２．０以下であることを特徴とする請求項１に記載のレジストパターン処理方法としたものである。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記光吸収材料は、少なくともt-アゾベンゼン、ナフトキノン、アントラキノン、ベンゼンジアゾニウム塩、アゾベンゼン、ピラゾロンアゾ染料、チアゾールアゾ染料、スチルベンゼンアゾ染料、ベンゾキノン染料、キノンイミン染料、ジフェニルメタン染料、トリフェニルメタン染料、ナフタルイミド染料、ペリノン染料、若しくはチタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、銅、モリブデン、銀、タングステンのいずれかを含む錯化合物、もしくはフタロシアニン、アントラキノン、インジゴイドのいずれかよりなる分子を含むことを特徴とする請求項１、または２に記載のレジストパターン処理方法としたものである。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のレジストパターン処理方法を含む工程により製造することを特徴とするフォトマスクの製造方法としたものである。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のフォトマスクの製造方法により製造されたことを特徴とするフォトマスクとしたものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、現像後のレジストパターンの表面が平滑化され、レジストパターンのＬＥＲに起因するフォトマスクの寸法均一性の悪化を防止出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のレジストパターン処理方法の実施形態を示す概略断面図。
【図２】薄膜の光吸収率（％）を計算した例を示す特性図。
【図３】本発明によるフォトマスクの製造方法のフロー図。
【図４】本発明によるフォトマスクの製造方法を工程順に示す概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
図１（ａ）は、基板１２上にレジストパターン１０を作製した断面図である。ここで、基板１２は基板上に被加工物となる薄膜を形成したものであってもよい。
【００１９】
次に、図１（ｂ）は、図１（ａ）で示したレジストパターン１０の表面に、３００ｎｍ以上の波長の光を吸収する光吸収材料１４を塗布した断面図である。光吸収材料の塗布膜厚はレジスト膜厚、パターン寸法、光吸収材料の消衰係数によって４０ｎｍから２０００ｎｍの範囲で調整することが好ましい。
【００２０】
照射された光のエネルギーは光吸収材料１４で５０％以上を吸収されることが望ましい。光吸収材料での吸収が少ない場合、レジストや基板１２で熱が吸収されることになり、
レジストパターン表面のみを加熱することは出来ない。
【００２１】
薄膜理論に依れば、薄膜材料による光の透過率、反射率は、光の波長と、材料の光学定数（屈折率、消衰係数）及び膜厚が決まれば一意に定まる。材料の光学定数のうち、光の吸収に関係するパラメータは消衰係数であり、光の吸収率（％）は入射光を１００％として、透過率（％）及び反射率（％）を差し引けば計算することができる。
【００２２】
図２は、光吸収材料の膜厚を２０００ｎｍ、または４０ｎｍとしたとき、消衰係数を横軸として、波長が４００ｎｍ、または５００ｎｍの場合の光の吸収率（％）を計算したものである。ここで、屈折率は１．３、２．５を下限値、上限値とし、本発明で用いる光吸収性材料の範囲を十分カバーできるようにした。尚、基板は石英として計算している。
【００２３】
図２（ａ）、（ｂ）の結果より、光吸収材料の膜厚が２０００ｎｍの場合は、ほぼ消衰係数が０．０１以上の材料を選択することにより、５０％以上の光エネルギーを光吸収材料で吸収できることが分かる。
【００２４】
一方、光吸収材料の膜厚がかなり薄い領域では、消衰係数が大きすぎると反射が大きくなり、吸収率はピークを持つようになる。図２（ｃ）、（ｂ）の結果より、光吸収材料の膜厚が４０ｎｍの場合は、５０％以上の光エネルギーを吸収するためには、光吸収材料の消衰係数を、ほぼ１．０以上、２．０以下とする必要があることが分かる。光吸収材料の膜厚が略４０ｎｍよりも小さいと、吸収率が５０％を越えることは難しくなる。
【００２５】
光源の波長はキセノンランプのように４００から５００ｎｍを中心とするものが望ましい。３００ｎｍ以下の短波長では、レジスト成分の結合を切ってしまう可能性があり、レジストがダメージを受けてしまう。また、２００ｎｍ以下の波長では空気中の窒素や酸素がラジカル化してしまい、レジストにダメージを与えてしまう。また、レジストの結合を切るエネルギーにも相当する。よって光源の光は３００ｎｍ以下の波長をカットすることが望ましい。
【００２６】
逆に光源の波長が、５００ｎｍよりも長い成分が支配的な場合は、光吸収材料の消衰係数が小さくなり、光吸収材料での吸収が少なくなり、レジストパターン表面のみを加熱することが難しくなる。
【００２７】
光の照射時間は、レジストに接する領域の光吸収材料の温度がレジストのガラス転移点以上に上がり、且つ、レジストパターン表面以外はレジストのガラス転移点に達しない時間であることが望ましい。具体的には、１秒以下の瞬間的な加熱により光吸収材料をレジストのガラス転移点以上に瞬間的に加熱し、その後の熱拡散ではガラス転移点以下の温度となってレジスト全体に熱が拡散することが望ましい。
【００２８】
光照射後は溶媒を用いて光吸収材料を除去することにより、表面が平滑化したレジストパターンが形成出来る。
【００２９】
本発明は前記実施形態そのままに限定されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない限り、変形して具体化できる。また、本明細書に示される事項の適宜の組み合わせによって種々の発明を想定できるものである。
【実施例】
【００３０】
以下、実施例として、本発明によりＣｒ遮光膜のバイナリ型フォトマスクを製造する場合を説明する。図３に本発明によるフォトマスクの製造方法のフロー、図４に本発明によるフォトマスクの製造方法を工程順に概略断面図で示している。
【００３１】
まず、Ｃｒ膜２２付きのフォトマスクブランク５０を用意した（尚、レジスト２０を塗布した状態がフォトマスクブランクと呼ばれる場合もある）。フォトマスクブランク５０に対し、ネガ型化学増幅レジスト（ＦＥＮ２７１：富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ）２０を３００ｎｍの膜厚で塗布し（Ｓ１）、電子線描画機（ＪＢＸ９０００：日本電子）により、評価用として、線幅１００ｎｍから２０００ｎｍのＬｉｎｅｓ＆Ｓｐａｃｅｓ（Ｌ＆Ｓ）パターンを描画した（Ｓ２）。このときの照射エネルギーは１０μＣ/ｃｍ２とした。その後、１１０度、１０分のＰＥＢ及びスプレー現像（ＳＦＧ３０００：シグマメルテック）によりレジストパターン３０を形成した（Ｓ３）。
【００３２】
次に、キノンイミン染料よりなる光吸収材料３４をスピンコートにより上記レジストパターン３０上に１００ｎｍの厚さで成膜した（Ｓ４）。成膜後は残留溶媒除去のため１１０度で１０分間加熱し、その後、室温まで冷却した。
【００３３】
次に、３００ｎｍ以下の波長をカットしたＸｅランプ照射装置を用いて、０．1秒間の光照射を行う（Ｓ５）ことにより光吸収材料３４を加熱し、レジストパターン表面を平滑化する（Ｓ６）。
【００３４】
次に、水溶媒を用いて光吸収材料３４を除去することにより、表面が平滑化したレジストパターン３６を得た（Ｓ７）。
【００３５】
次に、ＩＣＰドライエッチング装置を用いて、遮光膜であるＣｒ膜２２のエッチングを行った（Ｓ８）。Ｃｒエッチングの条件は、Ｃｌ２流量４０ｓｃｃｍ、Ｏ２流量１０ｓｃｃｍ、Ｈｅ流量８０ｓｃｃｍ、圧力１５ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰパワー３００Ｗ、ＲＩＥパワー３０Ｗとした。
【００３６】
次に、Ｏ２プラズマアッシング（条件：Ｏ２流量５００ｓｃｃｍ、圧力３０Ｐａ、ＲＦパワー１０００Ｗ）によってレジストパターン３６を剥離した（Ｓ９）。その後、洗浄工程（Ｓ１０）、乾燥工程（Ｓ１１）を通すことで本発明のフォトマスク１００が完成した。尚、洗浄はＳＣ−１洗浄（水４３％／過酸化水素水３０％／アンモニア２７％）で５分浸漬、リンスは超純粋で１０分行った。乾燥は１０００ｒｐｍで１０分間の回転乾燥を行った。
【００３７】
完成したフォトマスク１００の前述のＬ＆ＳパターンＬＥＲを、測長ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で測定したところ、Ｓ４〜Ｓ７工程を使わない通常工程で作製したフォトマスクよりもＬＥＲが８％改善していることが確認出来た。
【符号の説明】
【００３８】
１０  レジストパターン
１２  基板
１４  光吸収材料
１６  表面が平滑化したレジストパターン
２０  レジスト
２１  電子線
２２  Ｃｒ膜
２４  石英基板
３０  レジストパターン
３４  光吸収材料
３５  照射光
３６  表面が平滑化したレジストパターン
３８  ドライエッチングにより形成されたＣｒパターン
５０  フォトマスクブランク
１００  フォトマスク
【図２】
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【図３】
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【図１】
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【図４】
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