JP2002006478A - 露光用マスクとその製造方法 - Google Patents
露光用マスクとその製造方法Info
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】レジスト膜を遮光膜として機能させる露光用マ
スクにおいて、多数回の露光によっても十分な遮光性を
維持できるマスクとその製造方法を提供する。 【解決手段】芳香族を主鎖または側鎖に有する高分子を
含む感放射線レジストにフラーレンなどの紫外線吸収剤
および（または）紫外線遮光前駆体を添加した組成物を
用いる。
スクにおいて、多数回の露光によっても十分な遮光性を
維持できるマスクとその製造方法を提供する。 【解決手段】芳香族を主鎖または側鎖に有する高分子を
含む感放射線レジストにフラーレンなどの紫外線吸収剤
および（または）紫外線遮光前駆体を添加した組成物を
用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置等の微
細加工に用いられるフォトリソグラフィ技術に係り、特
にこれに用いる露光用マスクおよびその製造方法に関す
る。
細加工に用いられるフォトリソグラフィ技術に係り、特
にこれに用いる露光用マスクおよびその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路装置の製造においては、
微細パタンを半導体ウェ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ンを半導体ウェハ上に転写して
デバイスパターンを形成する。
微細パタンを半導体ウェ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ンを半導体ウェハ上に転写して
デバイスパターンを形成する。
【０００３】通常のフォトマスクは、透明石英基板上に
形成されたクロム（Ｃｒ）等の遮光材を所望の形状に加
工して作成される。上記遮光膜の加工は例えば次のよう
になされる。まず遮光膜上に電子線感応レジストを塗布
した後、その電子線感応レジストに所望のパターンを電
子線描画装置で描画する。つづいて現像により所望の形
状のレジストパターンを形成した後、そのレジストパタ
ーンをマスクとしてドライエッチングやウエットエッチ
ングでＣｒ等からなる遮光膜をパターン化する。その
後、レジストを除去し、洗浄等を行い、所望形状の遮光
パターンを透明石英基板上に形成している。
形成されたクロム（Ｃｒ）等の遮光材を所望の形状に加
工して作成される。上記遮光膜の加工は例えば次のよう
になされる。まず遮光膜上に電子線感応レジストを塗布
した後、その電子線感応レジストに所望のパターンを電
子線描画装置で描画する。つづいて現像により所望の形
状のレジストパターンを形成した後、そのレジストパタ
ーンをマスクとしてドライエッチングやウエットエッチ
ングでＣｒ等からなる遮光膜をパターン化する。その
後、レジストを除去し、洗浄等を行い、所望形状の遮光
パターンを透明石英基板上に形成している。
【０００４】また、近年ではリソグラフィの解像度向上
を目的として種々のマスク構造が提案されている。例え
ば特開平４−１３６８５４号公報においては、単一透明
パターンの解像度向上手段として、上記単一透明パター
ン周囲を半透明に、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してい
る。
を目的として種々のマスク構造が提案されている。例え
ば特開平４−１３６８５４号公報においては、単一透明
パターンの解像度向上手段として、上記単一透明パター
ン周囲を半透明に、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してい
る。
【０００５】上記の構造によれば、パターンを転写する
フォトレジストの感度以下の光を上記半透明膜から通過
させると、この光の位相と透明パターンを通過してきた
光の位相がその境界部で反転しているため、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
を大きくでき、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。
フォトレジストの感度以下の光を上記半透明膜から通過
させると、この光の位相と透明パターンを通過してきた
光の位相がその境界部で反転しているため、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
を大きくでき、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。
【０００６】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って、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。
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って、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。
【０００７】また、フォトマスクの製造工程の簡略化お
よび高精度化を目的として、例えば特開平５−２８９３
０７号公報においては、遮光膜を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、通常の電子線感応
レジストや光感応レジストが２００nm以下の真空紫外光
を遮光する性質を利用したものである。この方法によれ
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、寸法精度向上およ
び欠陥低減が可能である。
よび高精度化を目的として、例えば特開平５−２８９３
０７号公報においては、遮光膜を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、通常の電子線感応
レジストや光感応レジストが２００nm以下の真空紫外光
を遮光する性質を利用したものである。この方法によれ
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、寸法精度向上およ
び欠陥低減が可能である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フォト
マスクにおける遮光パターンをレジスト膜によって形成
する上記技術においては、実際にフォトマスクを半導体
集積回路装置の製造工程において用いるときの問題点あ
るいは実際のフォトマスクの製造における問題点および
その対策が開示されておらず、以下の課題がある。
マスクにおける遮光パターンをレジスト膜によって形成
する上記技術においては、実際にフォトマスクを半導体
集積回路装置の製造工程において用いるときの問題点あ
るいは実際のフォトマスクの製造における問題点および
その対策が開示されておらず、以下の課題がある。
【０００９】露光光である真空紫外光、例えばＡｒＦエ
キシマレーザ（波長１９３nm）は、１個のフォトンが６
ｅＶ以上の高いエネルギを有するため、有機樹脂中のＣ
＝Ｃ，Ｃ−Ｈ，Ｃ−Ｏ等の結合を直接解離することが可
能である。したがって、この露光光に対して吸収が大き
い（透過率が低い）レジスト膜は、その膜の表面層に光
エネルギが集中し、レジスト膜（有機樹脂）の分解が進
むので、真空紫外光の照射量の増加と共にレジスト膜の
膜厚が減少する。その結果、レジスト膜の遮光性が低下
し、半導体ウェハ上に転写したデバイスパターンの解像
度および寸法精度が低下するという重大な問題がある。
キシマレーザ（波長１９３nm）は、１個のフォトンが６
ｅＶ以上の高いエネルギを有するため、有機樹脂中のＣ
＝Ｃ，Ｃ−Ｈ，Ｃ−Ｏ等の結合を直接解離することが可
能である。したがって、この露光光に対して吸収が大き
い（透過率が低い）レジスト膜は、その膜の表面層に光
エネルギが集中し、レジスト膜（有機樹脂）の分解が進
むので、真空紫外光の照射量の増加と共にレジスト膜の
膜厚が減少する。その結果、レジスト膜の遮光性が低下
し、半導体ウェハ上に転写したデバイスパターンの解像
度および寸法精度が低下するという重大な問題がある。
【００１０】本発明の目的は、レジスト膜を遮光膜とし
て機能させる露光用マスクにおいて、その遮光能力を向
上させ、劣化を抑制できる露光用マスクおよびその製造
方法を提供することにある。
て機能させる露光用マスクにおいて、その遮光能力を向
上させ、劣化を抑制できる露光用マスクおよびその製造
方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
の結果、紫外線吸収剤および（または）紫外線遮光前駆
体を含む電子線レジストを用いて遮光膜を形成すると、
多数回の露光によっても十分な遮光性を維持できること
を見出し、本発明を完成した。
の結果、紫外線吸収剤および（または）紫外線遮光前駆
体を含む電子線レジストを用いて遮光膜を形成すると、
多数回の露光によっても十分な遮光性を維持できること
を見出し、本発明を完成した。
【００１２】すなわち本発明は、露光光として、１００
nm以上、２００nm未満または２００nm以上、２５０nm未
満の紫外線を用いるフォトリソグラフィにおいて、露光
用マスクの遮光膜が紫外線吸収剤および（または）紫外
線遮光前駆体を含有する感放射線レジストであることを
特徴とするものである。
nm以上、２００nm未満または２００nm以上、２５０nm未
満の紫外線を用いるフォトリソグラフィにおいて、露光
用マスクの遮光膜が紫外線吸収剤および（または）紫外
線遮光前駆体を含有する感放射線レジストであることを
特徴とするものである。
【００１３】本発明に用いられる感放射線レジストは、
芳香族を側鎖または主鎖に有する高分子を少なくとも含
む組成物が好ましい。用いる芳香族としては、ベンゼ
ン、ナフタレン、アントラセン等およびそれら芳香族に
水酸基が１個以上置換した置換体、ハロゲン基が１個以
上置換した置換体、アルキル基が１個以上置換した置換
体、ヒドロキシアルキル置換体を挙げることができる。
これらは、単独で有してもよいし、２種類以上を有して
いてもよい。
芳香族を側鎖または主鎖に有する高分子を少なくとも含
む組成物が好ましい。用いる芳香族としては、ベンゼ
ン、ナフタレン、アントラセン等およびそれら芳香族に
水酸基が１個以上置換した置換体、ハロゲン基が１個以
上置換した置換体、アルキル基が１個以上置換した置換
体、ヒドロキシアルキル置換体を挙げることができる。
これらは、単独で有してもよいし、２種類以上を有して
いてもよい。
【００１４】紫外線吸収剤としてはフラーレンを用いる
ことが好ましい。詳細は不明であるが、これを感放射線
レジストに添加することにより、露光光領域での吸光度
の増加および露光によるレジスト膜の分解の改善を図る
ことが可能である。用いるフラーレンとしては、炭素原
子が６０個以上からなる化合物、またはそれらの化合物
にカルボン酸、アリールアルキルカルボン酸等が置換し
た化合物が好ましい。これらのフラーレン類は、単独で
または２種類以上を組み合わせて用いることができる。
ことが好ましい。詳細は不明であるが、これを感放射線
レジストに添加することにより、露光光領域での吸光度
の増加および露光によるレジスト膜の分解の改善を図る
ことが可能である。用いるフラーレンとしては、炭素原
子が６０個以上からなる化合物、またはそれらの化合物
にカルボン酸、アリールアルキルカルボン酸等が置換し
た化合物が好ましい。これらのフラーレン類は、単独で
または２種類以上を組み合わせて用いることができる。
【００１５】また、本発明で用いる紫外線遮光前駆体と
しては、有機溶媒に溶解可能な有機銀化合物が挙げられ
る。レジスト膜中にこれらの有機銀化合物が存在する
と、露露光部では銀を析出するため、黒化して十分な遮
光性を維持することが可能である。用いる有機銀化合物
としては、トリフルオロメタンスルホン酸銀、ｐ−トル
エンスルホン酸銀等のスルホン酸銀、トリフルオロ酢酸
銀、ペンタフルオロプロピオン酸銀、乳酸銀、安息香酸
銀等のカルボン酸銀が好ましい。これらの銀化合物は、
単独または２種類以上を組み合わせて用いることができ
る。
しては、有機溶媒に溶解可能な有機銀化合物が挙げられ
る。レジスト膜中にこれらの有機銀化合物が存在する
と、露露光部では銀を析出するため、黒化して十分な遮
光性を維持することが可能である。用いる有機銀化合物
としては、トリフルオロメタンスルホン酸銀、ｐ−トル
エンスルホン酸銀等のスルホン酸銀、トリフルオロ酢酸
銀、ペンタフルオロプロピオン酸銀、乳酸銀、安息香酸
銀等のカルボン酸銀が好ましい。これらの銀化合物は、
単独または２種類以上を組み合わせて用いることができ
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の具体的な実施
例および比較例について説明する。なお、これらの実施
例は、本発明の範囲内の好適な特定の条件のもとにおけ
る単なる例示にすぎず、本発明がこれらの実施例にのみ
限定されるものではない。
例および比較例について説明する。なお、これらの実施
例は、本発明の範囲内の好適な特定の条件のもとにおけ
る単なる例示にすぎず、本発明がこれらの実施例にのみ
限定されるものではない。
【００１７】（実施例１）芳香族を有する高分子を含む
放射線分解型のレジストとして、例えばα−メチルスチ
レンとα−クロロアクリル酸の共重合体、ノボラック樹
脂とポリメチルペンテン−１−スルホン、クロロメチル
化ポリスチレン、メタクリル酸アントリルメチルとアク
リル酸メチルとの共重合等を主成分とするレジストの固
形分１００重量部に対してフラーレンＣ70を１０重量部
添加したレジスト溶液を調合した。
放射線分解型のレジストとして、例えばα−メチルスチ
レンとα−クロロアクリル酸の共重合体、ノボラック樹
脂とポリメチルペンテン−１−スルホン、クロロメチル
化ポリスチレン、メタクリル酸アントリルメチルとアク
リル酸メチルとの共重合等を主成分とするレジストの固
形分１００重量部に対してフラーレンＣ70を１０重量部
添加したレジスト溶液を調合した。
【００１８】図１に示すように、上記レジスト溶液を回
転塗布によって、石英基板上１０１に塗布し、１２０
℃、５分間熱処理して０．２μmの厚さのレジスト膜１
０２を得た。ここで、図の１０２Ａはレジスト溶液に混
合したフラーレンを示す。
転塗布によって、石英基板上１０１に塗布し、１２０
℃、５分間熱処理して０．２μmの厚さのレジスト膜１
０２を得た。ここで、図の１０２Ａはレジスト溶液に混
合したフラーレンを示す。
【００１９】上記レジスト膜１０２に電子線１０３を用
いて、０．５μmのラインアンドスペースパタン１０４
を描画し、レジスト膜を現像して設計寸法通りのレジス
トパタン１０５を得た。この膜の波長１５０nm〜２３０
nmでの光透過率は、芳香環を含有するレジストのすべて
についてほぼ０％であり、またそれより長波長側の透過
率は、縮合芳香族であるアントラセンを含むレジストが
２％と低く、遮光性の高いものであった。このレジスト
膜に１９３nmの光で１Ｊ／ｃｍ2の露光を行ったが、透
過率およびパタン形状の劣化は見られなかった。
いて、０．５μmのラインアンドスペースパタン１０４
を描画し、レジスト膜を現像して設計寸法通りのレジス
トパタン１０５を得た。この膜の波長１５０nm〜２３０
nmでの光透過率は、芳香環を含有するレジストのすべて
についてほぼ０％であり、またそれより長波長側の透過
率は、縮合芳香族であるアントラセンを含むレジストが
２％と低く、遮光性の高いものであった。このレジスト
膜に１９３nmの光で１Ｊ／ｃｍ2の露光を行ったが、透
過率およびパタン形状の劣化は見られなかった。
【００２０】（実施例２）実施例１において、放射線分
解型のレジストの代わりに露光により生成した酸の触媒
作用により、アルカリ現像液に対する溶解性を変化させ
る反応を起こす化学増幅系レジスト、例えば、フェノー
ル樹脂やノボラック樹脂に、溶解阻害剤および酸発生剤
等を混合したポジ型、フェノール樹脂に架橋剤および酸
発生剤等を混合したネガ型レジストを用いた以外は、実
施例１の方法に従って露光用マスクを作成した。その結
果、実施例１と同様の結果が得られた。
解型のレジストの代わりに露光により生成した酸の触媒
作用により、アルカリ現像液に対する溶解性を変化させ
る反応を起こす化学増幅系レジスト、例えば、フェノー
ル樹脂やノボラック樹脂に、溶解阻害剤および酸発生剤
等を混合したポジ型、フェノール樹脂に架橋剤および酸
発生剤等を混合したネガ型レジストを用いた以外は、実
施例１の方法に従って露光用マスクを作成した。その結
果、実施例１と同様の結果が得られた。
【００２１】（比較例１）フラーレン１０２Ａを添加し
ない以外、実施例１の方法に従って露光用マスクの作成
を行った。その結果、この膜の波長１５０nm〜２３０nm
での光透過率は、芳香環を含有するレジストのすべてに
ついてほぼ０％であり、またそれより長波長側の透過率
は、アントラセンを含むレジストが５％と実施例１より
も高くなることが分かった。このレジスト膜に１９３nm
の光で実施例１と同様に露光すると、透過率およびパタ
ン形状の劣化が確認された。
ない以外、実施例１の方法に従って露光用マスクの作成
を行った。その結果、この膜の波長１５０nm〜２３０nm
での光透過率は、芳香環を含有するレジストのすべてに
ついてほぼ０％であり、またそれより長波長側の透過率
は、アントラセンを含むレジストが５％と実施例１より
も高くなることが分かった。このレジスト膜に１９３nm
の光で実施例１と同様に露光すると、透過率およびパタ
ン形状の劣化が確認された。
【００２２】（実施例３）実施例１において、フラーレ
ンを添加する代わりに、トリフルオロメタンスルホンサ
ン銀を用いた以外は、実施例１の方法に従って露光用マ
スクの作成を行った。その結果、１９３nmの光でレジス
ト膜に実施例１と同様に露光すると、パタン形状には変
化がなく、露光前よりも遮光性が増加（透過率が低下）
していること確認できた。
ンを添加する代わりに、トリフルオロメタンスルホンサ
ン銀を用いた以外は、実施例１の方法に従って露光用マ
スクの作成を行った。その結果、１９３nmの光でレジス
ト膜に実施例１と同様に露光すると、パタン形状には変
化がなく、露光前よりも遮光性が増加（透過率が低下）
していること確認できた。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、感放射線レジストを用
いて、簡便に、良好な耐紫外線性を有する高精度の露光
用マスクを得ることができる。このようにして得られた
露光用マスクは、ＡｒＦエキシマレーザリソグラフィの
レチクル等として使用することができる。
いて、簡便に、良好な耐紫外線性を有する高精度の露光
用マスクを得ることができる。このようにして得られた
露光用マスクは、ＡｒＦエキシマレーザリソグラフィの
レチクル等として使用することができる。
【図１】本発明の一実施例の露光用マスクの製作工程を
示す断面図。
示す断面図。
１０１…石英基板、１０２…ポジ型レジスト、１０２Ａ
…紫外線吸収剤、１０３…電子線、１０４…潜像部、１
０５…レジストパタン。
…紫外線吸収剤、１０３…電子線、１０４…潜像部、１
０５…レジストパタン。
Claims (5)
- 【請求項１】透明基板上に遮光膜を設けてなる回路パタ
ンを形成するための露光用マスクにおいて、上記遮光膜
が少なくとも紫外線吸収剤および紫外線遮光前駆体のい
ずれかを含有する感放射線レジストであることを特徴と
する露光用マスク。 - 【請求項２】請求項１記載の露光用マスクであって、露
光に用いる紫外線が１００nm以上、２００nm未満または
２００nm以上、２５０nm未満であることを特徴とする露
光用マスク。 - 【請求項３】請求項１または２に記載の露光用マスクで
あって、上記紫外線吸収剤がフラーレンであることを特
徴とする露光用マスク。 - 【請求項４】請求項１または２に記載の露光用マスクで
あって、上記紫外線遮光前駆体が有機銀化合物であるこ
とを特徴とする露光用マスク。 - 【請求項５】上記感放射線レジストを電子線により描画
することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記
載の露光用マスクの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000194885A JP2002006478A (ja) | 2000-06-23 | 2000-06-23 | 露光用マスクとその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000194885A JP2002006478A (ja) | 2000-06-23 | 2000-06-23 | 露光用マスクとその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002006478A true JP2002006478A (ja) | 2002-01-09 |
Family
ID=18693642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000194885A Pending JP2002006478A (ja) | 2000-06-23 | 2000-06-23 | 露光用マスクとその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002006478A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005120232A (ja) * | 2003-10-16 | 2005-05-12 | Mitsubishi Chem Mkv Co | 紫外線吸収性塗布組成物及び紫外線吸収性フィルム |
| JP2005307156A (ja) * | 2004-03-24 | 2005-11-04 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 樹脂組成物、多層配線板および多層配線板の製造方法 |
| US7531209B2 (en) | 2005-02-24 | 2009-05-12 | Michael Raymond Ayers | Porous films and bodies with enhanced mechanical strength |
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-
2000
- 2000-06-23 JP JP2000194885A patent/JP2002006478A/ja active Pending
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