JP2002100558A

JP2002100558A - 厚膜レジスト塗布方法

Info

Publication number: JP2002100558A
Application number: JP2000291621A
Authority: JP
Inventors: Norihiro Katakura; 則浩片倉
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-09-26
Filing date: 2000-09-26
Publication date: 2002-04-05

Abstract

(57)【要約】【課題】シリコン基板からの厚膜レジストの剥離を抑
制することができる厚膜レジストの塗布方法を提供する
ことを目的とする。【解決手段】シリコン基板上へ厚膜レジストを塗布す
る方法であって、塗布するシリコン基板面と厚膜レジス
トとの間に中間層を設ける工程を有するようにした。こ
の中間層は、シリコン基板と厚膜レジストとの密着性を
高めることができる層であり、例えばシリコン基板面に
酸素イオン又は酸素ラジカル等を照射して得られるシリ
コン酸化膜層およびヘキサメチルジシラザンから成る層
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば微細パター
ンのメッキや深いエッチング用のマスクとして用いられ
る厚膜レジストを基板に塗布する際に好適な方法である
厚膜レジスト塗布方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路素子の微細化に伴
い、光の回折限界によって制限される光学系の解像度を
向上させるために、Ｘ線、電子線やイオンビーム等の荷
電粒子線（以下、単に荷電粒子線という）を使用した露
光方式（リソグラフィー技術）が開発されている。その
中でも、電子線を利用してパターンを形成する電子線露
光は、電子線自体を数Å（オングストローム）にまで絞
ることが出来るため、１μｍ又はそれ以下の微細パター
ンを形成できる点に大きな特徴がある。

【０００３】しかし、従来の電子線露光方式は、一筆書
きの方式であったため、微細パターンになればなるほ
ど、絞った電子線で描画せねばならず、描画時間が長
く、デバイス生産コストの観点から量産用ウエハの露光
には用いられなかった。そこで、所定のパターンを有す
る転写マスクに荷電粒子線を照射し、その照射範囲にあ
るパターンを投影レンズによりウエハに縮小転写する荷
電粒子線縮小転写装置が提案されている。

【０００４】回路パターンを投影するためにはその回路
パターンが描かれた転写マスクが必要である。転写マス
クとして、図３（ａ）に示すように、貫通孔が存在せ
ず、メンブレン３２ａ上に散乱体パターン３４ａが形成
された散乱透過転写マスク３１ａと、図３（ｂ）に示す
ように、荷電粒子線を散乱する程度の厚さを有するメン
ブレン３２ｂに貫通孔パターン３４ｂが形成された散乱
ステンシル転写マスク３１ｂが知られている。

【０００５】これらは、感応基板に転写すべきパターン
をメンブレン３２ａ、３２ｂ上にそれぞれ備えた多数の
小領域３３ａ、３３ｂがパターンの存在しない境界領域
により区分され、境界領域に対応する部分に支柱３５
ａ、３５ｂが設けられている。散乱ステンシル転写マス
クでは、メンブレンは厚さ約２μｍ程度のシリコンメン
ブレンからなり、メンブレンには荷電粒子線が透過する
開口部（感応基板に転写すべきパターンに相当）が設け
られている。

【０００６】従って、荷電粒子線を用いたパターン転写
方法は、図３（ｃ）に示すように、各小領域３３ａ、３
３ｂが荷電粒子線にてステップ的に走査され、各小領域
の開口部又は散乱体の配置に応じたパターンが不図示の
光学系で感応基板３６に縮小転写される方法であり、転
写マスクの小領域３３ａ、３３ｂ毎のパターンを感応基
板３６上でつなぎ合わせる方法である。

【０００７】転写マスクの製作は、レジスト塗布、露
光、現像、ベーク、エッチングといった既知の方法によ
ってマスクにパターンを形成することからなる。この転
写マスクの製作方法の一例として次に示すプロセスが挙
げられる。まず、一般的な製造方法により作製した支持
シリコン基板４１、酸化シリコン層４２、シリコン活性
層４３からなるＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を
用意する（図４ａ）。

【０００８】支持シリコン基板４１上に厚膜レジスト４
４を塗布し（図４ｂ）、その厚膜レジスト層４４の一部
（支柱形成位置に対応する位置）に電子線描画装置等を
用いて窓（開口）パターン形状４５を形成し、ドライエ
ッチング用マスク４６を形成する（図４ｃ）。また、支
持シリコン基板と厚膜レジストとの接着力や厚膜レジス
ト自体の強度を向上させるためにベークする。

【０００９】次に、支持シリコン基板４１をドライエッ
チング用マスク４６に形成された開口パターン４５に合
わせてドライエッチングする。支持シリコン基板４１の
エッチングはストッパー層としての役割を果たす酸化シ
リコン層４２まで行われ、酸化シリコン層４２及びシリ
コン活性層４３がシリコン製の外周枠４１ｂとシリコン
製の支柱４１ａ（幅は約数百μｍ）により支持され、外
周枠４１ｂと支柱４１ａ間及び支柱４１ａ間に開口を有
する構造体が形成される（図４ｄ）。

【００１０】次に、開口において露出した酸化シリコン
層４２をＨＦ＋ＮＨ₃Ｆ混合溶液により除去するとシリ
コン活性層４３がシリコンメンブレン４３ａとなり、転
写マスク用ブランクスが完成する（図４ｅ）。さらに、
シリコンメンブレン４３ａ上にレジストを塗布し、所定
の微細パターンを電子線描画装置などを用いて焼き付
け、転写し、所定のパターンが転写されたレジストをマ
スクとしてシリコンメンブレン４３ａをエッチングし、
転写マスクを完成させる。

【００１１】このプロセスの中で支持シリコン基板をド
ライエッチングするプロセスは、ＳＯＩ基板の支持シリ
コン基板の厚さに相当する深さ分行わなくてはならず、
例えば、３インチＳＯＩ基板の場合は、３００μｍ以
上、８インチＳＯＩ基板の場合は、７００μｍ以上のド
ライエッチングが必要となる。

【００１２】そのため、ドライエッチング用マスクとし
てレジストを用いる場合は、１０μｍ〜５００μｍ以上
の厚膜レジストを塗布する必要があり、集積回路作製の
レジストプロセスで使われるレジスト（厚さ１μｍ以
下）に比べて非常に膜厚が厚くなる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
上記の様にシリコン基板に厚膜レジストを塗布して転写
マスクを作製したところ、感応基板に転写すべき微細パ
ターンを再現性良く転写マスクに形成することができな
かった。製作プロセス中にシリコン基板から厚膜レジス
トが剥離してしまうため、このような転写マスクの欠陥
が発生するという問題があった。

【００１４】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、シリコン基板からの厚膜レジストの剥離を
抑制することができる厚膜レジストの塗布方法を提供す
ることを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は第一に「シリコ
ン基板上へ厚膜レジストを塗布する方法であって、塗布
するシリコン基板面と厚膜レジストとの間に中間層を設
ける工程を有することを特徴とする厚膜レジスト塗布方
法（請求項１）」を提供する。これにより、シリコン基
板と厚膜レジストとの密着性が向上し、基板からレジス
トが剥離し難いようにすることができる。

【００１６】また、本発明は第二に「前記中間層が酸化
膜層であることを特徴とする請求項１に記載の厚膜レジ
スト塗布方法（請求項２）」を提供する。これにより、
シリコン基板からレジストがほとんど剥離しないように
できる。また、本発明は第三に「前記中間層を設ける工
程が厚膜レジストを塗布するシリコン基板面に酸素イオ
ン、酸素ラジカル等を照射する工程であることを特徴と
する請求項１又は２に記載の厚膜レジスト塗布方法（請
求項３）」を提供する。これにより、簡単に酸化膜の中
間層を形成することができ、基板からのレジストの剥離
を抑制することができる。

【００１７】また、本発明は第四に「前記中間層を設け
る工程が厚膜レジストを塗布するシリコン基板面を水浸
させる工程であることを特徴とする請求項１又は２に記
載の厚膜レジスト塗布方法（請求項４）」を提供する。
これにより、簡単に酸化膜の中間層を形成することがで
きる。

【００１８】また、本発明は第五に「前記中間層を設け
る工程後、ヘキサメチルジシラザンを塗布する工程を有
することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載
の厚膜レジスト塗布方法（請求項５）」を提供する。こ
れにより、シリコン基板と厚膜レジストとの密着性が飛
躍的に向上し、基板からレジストがほとんど剥離しない
ようにできる。

【００１９】また、本発明は第六に「前記厚膜レジスト
が半導体製造に用いられる粘性２００ｍＰａ・ｓ以上の
レジスト材料であることを特徴とする請求項１乃至５の
いずれかに記載の厚膜レジスト塗布方法（請求項６）」
を提供する。また、本発明は第七に「厚膜レジストを塗
布したシリコン基板であって、請求項１乃至６のいずれ
かに記載の厚膜レジスト塗布方法を用いて製造された厚
膜レジストを塗布したシリコン基板（請求項７）」を提
供する。これにより、膜厚の厚いレジストであっても、
基板からレジストが剥離し難い厚膜レジストを塗布した
シリコン基板が得られる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本願発明は問題点を検討した結果
得られた、膜厚が数十μｍ以上の厚膜レジストでは、組
成の違いやベーク時の溶媒の除去の困難さから、シリコ
ン基板と厚膜レジストとの密着性がとても低くなってし
まうという知見に基づくものである。以下、本発明にか
かる実施の形態の厚膜レジスト塗布方法について図面を
参照しながら説明する。

【００２１】図１は、本発明の膜厚レジスト塗布方法に
より作製した膜厚レジストを塗布したシリコン基板の概
略断面図である。図１において、１１は厚膜レジスト、
１２はシリコン基板、１３は中間層である。厚さ約５０
０μｍのシリコン基板１２の上に中間層１３が形成さ
れ、さらにその上に厚さ約２０μｍの厚膜レジスト１１
が塗布された構成となっている。中間層１３は例えばＳ
ｉＯ₂およびヘキサメチルジシラザンから成る層であ
り、シリコン基板と厚膜レジストとの密着性を高めるこ
とができる層であれば何でも良い。

【００２２】本発明にかかる厚膜レジストを塗布したシ
リコン基板は、図１に示すように非常に薄い中間層１３
を積極的に設けている点が従来のものと異なる。このよ
うな構成にすることにより、シリコン基板から厚膜レジ
ストが剥離し難いようにすることができる。

【００２３】また、図２は本発明による厚膜レジスト塗
布方法の実施例の工程を示す概略図である。図２におい
て、２１は平行平板型プラズマ発生装置、２２は酸素プ
ラズマ、２３はシリコン基板、２４は中間層、２５は厚
膜レジストである。まず、厚膜レジストを塗布すべきシ
リコン基板２３を平行平板型プラズマ発生装置２１に設
置する。平行平板型プラズマ発生装置２１の中に酸素を
５０ｓｃｃｍ導入し、１５Ｐａ、５０Ｗで酸素プラズマ
２２を発生させ、シリコン基板上に約３０分間照射する
（図２ａ）。この酸素プラズマ２２の照射により、シリ
コン基板上にＳｉＯ₂層を形成する。酸素プラズマを照
射する代わりに、シリコン基板を水に浸けることによっ
てＳｉＯ₂層を形成することもできる。

【００２４】次に、回転塗布法によりヘキサメチルジシ
ラザンを塗布し、ＳｉＯ₂およびヘキサメチルジシラザ
ンから成る中間層２４を形成する（図２ｂ）。続いてレ
ジスト（粘性８００ｍＰａ・ｓ）を主回転８００ｒｐｍ
で塗布して約２０μｍの厚膜レジスト２５を形成する
（図２ｃ）。厚膜レジストを形成する際、一度に約２０
μｍ塗布するのではなく、比較的膜厚の薄いレジストを
数回に分けて塗布することも可能である。

【００２５】本発明にかかる厚膜レジスト塗布方法は、
図２に示すように中間層２４を積極的に設ける工程を有
している点が従来方法と異なる。この方法により作製さ
れた厚膜レジストを塗布したシリコン基板は密着性を高
める中間層を有しているので、シリコン基板からの厚膜
レジストの剥離を抑制することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明にかかる厚
膜レジスト塗布方法によれば、膜厚の厚いレジストをシ
リコン基板上に塗布する場合であっても、厚膜レジスト
がシリコン基板から剥がれ難くすることができる。この
ようにして作製した厚膜レジストを塗布したシリコン基
板を用いて、例えば欠陥の少ない荷電粒子線投影露光用
転写マスクを作ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる厚膜レジストを塗布したシリコ
ン基板の概略断面図である。

【図２】本発明にかかる厚膜レジスト塗布方法の工程図
である。

【図３】電子線縮小転写装置で用いられる転写マスクの
うち（ａ）は散乱透過マスク、（ｂ）は散乱ステンシル
マスクの概略図であり、（ｃ）は電子線を用いたパター
ン転写方法を示す概略斜視図である。

【図４】従来の荷電粒子線露光用転写マスクブランクス
の製作工程を示す図である。

【符号の説明】

１１・・・厚膜レジスト１２・・・シリコン基板１３・・・中間層２１・・・平行平板型プラズマ発生装置２２・・・酸素プラズマ２３・・・シリコン基板２４・・・中間層２５・・・厚膜レジスト３１ａ・・・散乱透過転写マスク３１ｂ・・・散乱ステンシル転写マスク３２ａ、３２ｂ・・・メンブレン３３ａ、３３ｂ・・・小領域３４ａ・・・散乱体パターン３４ｂ・・・貫通孔パターン３５ａ、３５ｂ・・・支柱３６・・・感光基板４１・・・支持シリコン基板４１ａ・・・支柱４１ｂ・・・外周枠４２・・・酸化シリコン層４３・・・シリコン活性層４３ａ・・・シリコンメンブレン４４・・・厚膜レジスト４５・・・窓（開口）パターン形状４６・・・ドライエッチング用マスク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリコン基板上へ厚膜レジストを塗布す
る方法であって、塗布するシリコン基板面と厚膜レジス
トとの間に中間層を設ける工程を有することを特徴とす
る厚膜レジスト塗布方法。
【請求項２】前記中間層がシリコン酸化膜層であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の厚膜レジスト塗布方
法。
【請求項３】前記中間層を設ける工程が厚膜レジスト
を塗布するシリコン基板面に酸素イオン、酸素ラジカル
等を照射する工程であることを特徴とする請求項１又は
２に記載の厚膜レジスト塗布方法。
【請求項４】前記中間層を設ける工程が厚膜レジスト
を塗布するシリコン基板面を水浸させる工程であること
を特徴とする請求項１又は２に記載の厚膜レジスト塗布
方法。
【請求項５】前記中間層を設ける工程後、ヘキサメチ
ルジシラザンを塗布する工程を有することを特徴とする
請求項１乃至４のいずれかに記載の厚膜レジスト塗布方
法。
【請求項６】前記厚膜レジストが半導体製造に用いら
れる粘性２００ｍＰａ・ｓ以上のレジスト材料であるこ
とを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の厚膜
レジスト塗布方法。
【請求項７】厚膜レジストを塗布したシリコン基板で
あって、請求項１乃至６のいずれかに記載の厚膜レジスト塗布方
法を用いて製造された厚膜レジストを塗布したシリコン
基板。