JP2522087B2 - フォトマスクの製造方法 - Google Patents

フォトマスクの製造方法

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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、半導体集積回路の製造時に使用されるフォ
トマスクの製造方法に関するものである。
[従来技術とその問題点] 一般的に、フォトマスクはクロム等の遮光膜を一様に
蒸着されたガラス透明基板上に、電子線レジストを塗布
し、電子線照射後、現像処理を行い、レジストパターン
を形成した後、硝酸第2セリウムアンモニウム溶液に浸
漬し、ウエット(湿式)エッチングすることにより作製
される。しかし、ウエットエッチングでは線幅寸法が細
くなるとクロムのエッチングパターンの直線性が低くな
る。また、等方性エッチングのためサイドエッチングに
より遮光膜の側面がえぐられ、寸法制御性も低くならざ
るをえない。近年、モリブデンシリサイド(MoSi)も遮
光膜として用いられているが、MoSiはウエットエッチン
グではエッチング不可能で、ドライエッチングでなけれ
ばならない。しかし、反応性イオンエッチング等のドラ
イエッチングでは、レジストドライエッチング耐性が問
題となる。ネガ型レジストの、CMS(東ソー(株)製商
品名)、SEL−N(ソマール(株)製商品名)、SAL601
(米国シップレー社製商品名)等は、エッチング耐性が
高い。しかし、PBS(チッソ(株)製商品名)、EBR−9
(東レ(株)製商品名)、FBM−120(ダイキン工業
(株)製商品名)等のポジ型レジストの耐性は低い。そ
のため、前記ポジ型レジストを用いた場合には、ドライ
エッチング耐性が低いため、レジストパターンの後退が
生じ、遮光膜パターンにテーパーがついたり、設計寸法
が得れないということがおきた。また、φ−MAC(ダイ
キン工業(株)製商品名)、MP2400(米国シップレー社
製商品名)は前記ポジ型電子線レジストより耐性は高い
が、感度が20μC/cm2以下と非常に低く、スループット
が低いという欠点がある。
以上のことから明らかなように現在市販されているポ
ジ型電子線レジストでは、フォトマスクを高精細度かつ
高スループットで製造することができない。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は、半導体集積回路の製造時にフォトリソグラ
フィーに使用されるものであり最近ますますパターンの
高精度・微細化の要求が厳しくなってきているフォトマ
スク自体の製造(特に遮光膜のパターニング工程)に関
し、フォトマスクに備えられる遮光膜材料がクロム,ク
ロム化合物あるいはモリブデンシリサイドの少なくとも
何れかからなるものである場合、当該遮光膜をパターニ
ング加工する為にドライエッチングを施す際のエッチン
グマスクとしてレジスト(具体的には電子線レジスト)
を使用するフォトリソグラィーにおいて、ポジ型電子線
レジストを、(従来は次の全てを満足させることは不可
能であったが)高感度の下に電子線描画ができ、しかも
形成されたレジストパターンは高解像度を発揮すること
ができ、且つ当該ポジ型電子線レジストの優れたドライ
エッチング耐性の為にドライエッチング用マスクとして
有効に使用できるようにして得られる遮光膜パターンの
形状・寸法を十分に満足できるようにすること、これに
よってフォトマスクの製造で高スループット化を達成で
きるようにすることを目的とする。
[課題を解決する手段] 本発明は、透明基板上に遮光膜を形成し、該遮光膜上
にポジ型電子線レジストを用いて、電子線リソグラフィ
ーによりレジストパターンを形成し、前記遮光膜をエッ
チングすることで、遮光膜をパターン化するフォトマス
クの製造方法において、クロム、クロム系化合物、また
はモリブデンシリサイドのうちの少なくともいずれか一
つを含む遮光膜上に、(1)式で表わされる2−シアノ
アクリル酸シクロヘキシル重合体を主剤とするポジ型電
子線レジストを塗布し、電子線リソグラフィーによりレ
ジストパターンを形成し、該レジストパターンの開口部
の遮光膜をドライエッチングすることを特徴とするフォ
トマスクの製造方法である。
本発明による2−シアノアクリル酸シクロヘキシル重
合体は、次式(2): で表わされる2−シアノアクリル酸シクロヘキシルモノ
マーをアニオン重合またはラジカル重合することによっ
て得られる。分子量は、1万から300万であるが、分子
量が大きすぎると塗布性が低下し、また分子量が小さい
と感度が低下することから10万〜100万が好ましい。
また、本発明で用いる現像液としては、2−シアノア
クリル酸シクロヘキシル重合体に対して可溶性溶媒であ
るメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチ
ルイソアミルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、
酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸イソプロピル、酢
酸ブチル、酢酸アミル、酢酸メチルセロソルブ、酢酸エ
チルセロソルブ等のエステル類、メチルセロソルブ等の
セロソルブ類から選択される少なくとも一種と、不溶性
溶媒であるメタノール、エタノール、プロパノール、ブ
タノール等のアルコール類、石油エーテル、n−ヘキサ
ン、シクロヘキサン等の炭化水素類などから選択される
少なくとも一種とからなる混合溶媒が好ましい。なお、
これらの可溶性溶媒と不溶性溶媒の混合比は、用いる溶
媒の種類および電子線照射量によって、当然異なってく
る。
また、フォトマスクに使用される遮光膜は、クロム、
クロム系化合物、モリブデンシリサイド(MoSi)等があ
り、フォトマスク作製における遮光膜のエッチング工程
においてプラズマエッチング、反応性イオンエッチン
グ、反応性イオンビームエッチング、イオンビームエッ
チング等のドライエッチングを用いる。本発明による
と、これらの遮光膜をドライエッチングする場合、レジ
ストパターンのエッチング耐性が高いことから、遮光膜
とレジストパターンとの組合せは高いエッチング比が得
られる為、遮光膜をレジストパターンに忠実にエッチン
グすることが可能となる。なお、クロムおよびクロム化
合物のエッチングガスとしては四塩化炭素と酸素、モリ
ブデンシリサイド(MoSi)は、CF4と酸素の混合ガスが
好ましい。
[作用] 表1は、2−シアノアクリル酸シクロヘキシル重合体
と、市販の各種ポジ型電子線レジストとの比較を示す。
なお、感度は電子ビームの加速電圧を20kVとし、耐ドラ
イエッチング性はドライエッチング装置として反応性イ
オンエッチング装置を用い、エッチングガスとして四塩
化炭素と酸素の混合ガスで、圧力40Pa、パワー300Wの条
件で実施した。
表1から明らかなように、本発明に用いるレジストは
感度およびドライエッチング耐性の両方に優れるため、
半導体製造時に用いられるフォトマスクを高解像度で且
つ高スループットで提供することが可能となる。
[実施例1] 2−シアノアクリル酸シクロヘキシル10g、酢酸2g、
アゾビスイソブチロニトリル0.05gをガラス封管に仕込
み、窒素気流中で、60℃にて10時間反応させた。これを
石油エーテル中に注ぎ、反応生成物を沈澱させ、白色粉
末状の共重合体8.3gを得た。なお、この共重合体の分子
量は70万(GPCによるポリスチレン換算)であった。
分子量70万の2−シアノアクリル酸シクロヘキシル重
合体の5重量%のシクロヘキサノン溶液を作り、1000Å
の厚さでクロム蒸着されたガラス基板上に回転塗布法に
より1800rpmで3000Åの厚さのレジスト被膜を形成し、1
20℃で30分間熱処理後、照射量3.2μC/cm2、加速電圧20
kVで電子線照射した。電子線照射後、メチルイソブチル
ケトン:2−プロパノール=60:40の混合溶媒で20℃にお
いて5分間浸漬し、2−プロパノール中にてリンスして
乾燥することによってポジ型レジストパターンが得られ
た。
次に反応性イオンエッチング装置を用いて、四塩化炭
素(50SCCM)と酸素(50SCCM)の混合ガスで、圧力40P
a、パワー300Wで10分間、クロムのエッチングを行なっ
た。アセトンでレジスト被膜を除去すると、ガラス基板
上に0.2μm線幅のエッジラフネスのないクロムの遮光
膜パターンが得られた。
[実施例2] MoSiの蒸着されたガラス基板上に実施例1と同様にポ
ジ型レジストパターンを形成後、反応性イオンエッチン
グ装置を用いて、CF4(95SCCM)と酸素(5SCCM)の混合
ガスで、圧力30Pa、パワー300Wで3分間、MoSiのエッチ
ングを行ない、アセトンでレジスト被膜を除去すると、
ガラス基板上に0.2μm線幅のMoSiの遮光膜パターンが
得られた。
[比較例1] クロム蒸着されたガラス基板上に実施例1と同様にポ
ジ型レジストパターンを形成後、120℃、30分間加熱処
理し、硝酸第2セリウムアンモニウムと過塩素酸のクロ
ム用エッチング液にて50秒間、浸漬すると1000Åのクロ
ム層がエッチングされ、アセトンでレジスト被膜を除去
すると、ガラス基板上に0.25μm線幅のクロムパターン
が得られたが、クロムパターンのエッジラフネスは非常
に大きかった。
[比較例2] MoSiの蒸着されガラス基板上にEBR−9を3000Åの厚
さで被膜形成し、温度200℃で30分間プリベーク後、3.2
μC/cm2の電子線を照射した。電子線照射後、メチルイ
ソブチルケトン中で20℃にて3分間浸漬し、その後、2
−プロパノールでリンスし、乾燥した。120℃で30分
間、ポストベークを行なった後、反応性イオンエッチン
グ装置を用いて、CF4(95SCCM)と酸素(5SCCM)の混合
ガスで、圧力30Pa、パワー300Wで3分間、MoSiのエッチ
ングを行なったが、レジストパターンはすべて消失し、
MoSiとレジストの選択比がとれなかった。
[発明の効果] 以上のように、ポジ型電子線レジストの2−シアノア
クリル酸シクロヘキシル重合体は、優れた耐ドライエッ
チング性を発揮するのであり、本発明により半導体集積
回路の製造時に使用されるフォトマスクを高解像度で、
かつ高スループットで提供することが可能となり、半導
体の製造において高生産性とコスト低減に大きな効果を
もたらすことができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−73047(JP,A) 特開 昭63−70524(JP,A) 特開 平1−154146(JP,A) 特開 平1−217341(JP,A) 特開 平2−2564(JP,A) 特開 平2−297553(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透明基板上に遮光膜を形成し、該遮光膜上
    にポジ型電子線レジストを用いて、電子線リソグラフィ
    ーによりレジストパターンを形成し、前記遮光膜をエッ
    チングすることで、遮光膜をパターン化するフォトマス
    クの製造方法において、 クロム、クロム系化合物、またはモリブデンシリサイド
    のうちの少なくともいずれか一つを含む遮光膜上に、下
    記(1)式で表わされる2−シアノアクリル酸シクロヘ
    キシル重合体を主剤とするポジ型電子線レジストを塗布
    し、電子線リソグラフィーによりレジストパターンを形
    成し、該レジストパターンをエッチングマスクにして遮
    光膜をドライエッチングすることを特徴とするフォトマ
    スクの製造方法。
  2. 【請求項2】ドライエッチングが、プラズマエッチン
    グ、反応性イオンエッチング、反応性イオンビームエッ
    チング、またはイオンビームエッチングである請求項
    (1)記載のフォトマスクの製造方法。
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