JP3061790B1 - マスク製造方法及びパタ―ン形成方法 - Google Patents

マスク製造方法及びパタ―ン形成方法

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孝行 岩松
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

【要約】 【課題】 マスク作製工程におけるドライエッチング後
のレジスト剥離において、ドライエッチング時にレジス
ト表面に形成された皮膜を簡単に除去できるようにした
い。 【解決手段】 マスク作製工程におけるドライエッチン
グ後のレジスト剥離において、剥離前に光照射を行う工
程及びその後現像液によって当該光照射を行ったレジス
トを剥離する工程を有することを特徴とする。これによ
り、遮光膜、或いは、位相シフト膜上にレジスト残留物
に起因する異物がフォトマスク上に生じることを防止す
ることができる。また、位相シフト膜上においては、残
留レジストによる透過率劣化及び位相シフト量のずれに
起因する性能劣化を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体産業で用い
られるリソグラフィー技術に係わり、特に、高分解能を
実現することのできるマスク製造方法とこれを用いたパ
ターン形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】通常の露光用マスクは、Cr(クロム)
パターン形成のため、レジストパターンをCr膜上に形
成後にウエットエッチングを行い、その後、Cr上のレ
ジストを除去することによって作製していた。しかし、
近年、マスク上の最小パターンサイズは、マスク倍率の
低下(5×から4×へ)及びOPC(光近接効果補正)
等の要求により0.2μm程度が要求されている。この
ため、エッチング工程は、バイアス量低減のため、ウエ
ットエッチングプロセスからドライエッチングプロセス
が適用されてきている。
【0003】ところが、ドライエッチング時のCr上に
形成されたレジストパターンの剥離の際に、ドライエッ
チングガス雰囲気の影響によりレジストパターン表面に
皮膜が形成されることにより、レジスト剥離の際に、C
r膜上のレジスト剥離が困難であるという問題が生じて
いた。この除去のためには、物理洗浄又は酸素プラズマ
雰囲気中でのアッシング処理があるが、物理洗浄では微
細Crパターン部分の損傷が起こる可能性があり、ま
た、酸素アッシング処理では、酸素プラズマによって遮
光膜である遮光膜(Cr膜)及び遮光膜(Cr膜)上の
反射防止膜CrOの反射率変動が起こり、反射防止効果
が劣化するという問題が生じていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のドライエッチン
グ後のレジスト剥離工程において、Cr膜パターンを損
傷することなく、かつ、Cr膜の光学特性に対して悪影
響を与えないように処理することが本発明の課題であ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明、マスク作製時
にドライエッチング後のレジスト剥離において、レジス
ト剥離前、或いは、レジスト剥離中に当該マスク基板に
対して光照射を行うことを特徴とする。
【0006】また、レジストを剥離する工程は、レジス
トパターンを形成する現像工程を使用することを特徴と
する。また、光を照射する工程は、レジストパターンを
形成する露光工程を使用することを特徴とする。
【0007】また、レジストを剥離する工程で使用され
る現像液濃度は、現像工程時に使用した現像液濃度以上
のものを使用することを特徴とする。
【0008】また、使用する光照射用光源として、Ar
レーザー、YAGレーザー、フッ素エキシマレーザー、
ArFエキシマレーザー、KrFエキシマレーザー光
源、或いは、重水素ランプ、或いは、キセノンランプ、
或いは、水銀キセノンランプ、或いは、ハロゲンランプ
を用いることを特徴とする。
【0009】また、本発明は、得られたマスクを露光装
置にて使用し、Si(シリコン)ウェハ上にデバイスパ
ターンを形成するパターン形成方法である。
【0010】この発明は、ドライエッチング後のレジス
ト剥離において、レジスト剥離前に光照射を行うことに
よりドライエッチング時にレジスト表面に形成された皮
膜を簡単に除去できるようにすることを特徴とする。ま
た、Crからレジストが剥離する効果をより高めるた
め、光照射した前後に水蒸気雰囲気中に当該マスク基板
を曝した後に現像液による剥離を行ってもよい。また、
レジスト剥離工程で使用される現像液濃度を高めること
で、レジスト剥離に要する時間を短縮させてもよい。
【0011】レジスト剥離前に光照射を行うことによ
り、レジストが現像液に対して溶解性を有することにな
り、レジストのCr基板からの剥離が容易となる。ま
た、このことにより、剥離工程を現像工程で行うことも
可能となるため工程が容易となり、また、新規装置等の
導入も必要ないため、マスク作製コストを低減させるこ
とも可能となる。また、マスク基板材料は主に親水性で
あり、レジスト材料は主に疎水性を有するため、水分を
会することでレジスト材料のマスク基板材料からの剥離
がより容易になる。
【0012】
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1と図3を用い
て、Cr膜マスクパターン形成方法について説明する。
図3の左側に各工程に用いる装置を示す。図1(a)に
示すように、石英等からなるマスク用の透明基板101
に形成された遮光膜(Cr膜)102上にEB(電子ビ
ーム)レジスト膜(東レ製:EBR−900改3Tレジ
スト)103を塗布した(S1,S2)。このレジスト
は、キセノンランプを光源とした光を照射することによ
り、現像溶解性が付与されるものである。その後、図1
(b)に示すように、EB描画・現像を行うことにより
所望のレジストパターン104を遮光膜(Cr膜)10
2上に形成した(S3,S4)。更に、このレジストパ
ターンをマスクとして遮光膜(Cr膜)102を塩素ガ
ス及び酸素ガス雰囲気中でドライエッチング(全ガス流
量200sccm(塩素ガス160sccm、酸素ガス
40sccm)、ドライエッチング時圧力0.1Pa)
することにより、遮光膜Crパターン105を得ること
ができた(図1(c),S5)。
【0013】その後、図1(d)に示すように、キセノ
ンランプを光源とした光を前記パターンのマスク全面に
対して十分に照射を行い、EB描画時に未露光部分であ
った遮光膜Crパターン上のレジストパターンに対して
現像溶解性を付与した(図1(e),S6)。
【0014】その後、図1(f)に示すように、現像工
程(S7)によりレジスト剥離を、図1(b)で用いた
現像工程(S4)と同じ現像工程を使用することで行っ
た。現像液は、アルカリ系現像液(主成分はKOH)を
用いて行った。現像条件は、レジストを完全に剥離する
ために、図1(b)の現像時よりも長めに設定して行っ
た。今回は、レジスト剥離時に使用した現像液は、現像
工程と同一のものを使用したが、濃度の高い現像液を使
用することで、レジスト剥離時の時間短縮を行ってもよ
い。この後、リンス及びスピン乾燥を行い、マスク用の
透明基板101上に遮光膜Crパターン105を得るこ
とができた(S8)。
【0015】これにより、ドライエッチング後にマスク
に対して光照射することにより、ドライエッチング後に
問題となっていたレジスト剥離を容易に行える。また、
EB描画後の現像工程(S4)と同じ現像工程(S7)
でレジスト剥離が行えるため、工程が削減されて近年問
題となっているマスク作製時のコスト低減に対する効果
が期待できる。
【0016】ここでは、遮光膜としてCr膜を用いた
が、これに限らず他の材料であるAlSi,MoSi,
WSi,TiSi,NiSi,ZrSiなどの金属シリ
サイド膜又はこれらの混合物を用いても同様の効果が得
られる。また、今回EBレジストとして東レ製EBR−
900改3Tを使用したが、これに限らず、他のEBレ
ジスト又はホトレジストを使用してもよい。できればレ
ジストはEB描画での感度を有し、かつ、紫外・可視・
赤外領域に対しても感度を有するレジストを使用するこ
とが望ましい。
【0017】また、今回は光照射光源としてキセノンラ
ンプを用いたが、これに限らず、使用したレジストが溶
解性を有するような光源、例えば、EB照射、エキシマ
レーザー(F2 ,ArF,KrF)、YAGレーザー又
は重水素ランプ、ハロゲンランプ、水銀キセノンランプ
等を単体、或いは、複合して用いてもよい。また、レジ
スト表面にEB描画時のチャージング防止のために帯電
防止膜を形成していてもよい。
【0018】また、遮光膜とレジストとの密着性を低下
させるため、マスクを水蒸気中にさらした後に、マスク
に対して光照射することで更にレジスト剥離効果を高め
てもよい。又は、マスクを水蒸気中にさらしながらマス
クに対して光照射してもよい。又は、マスクに対して光
照射した後、マスクを水蒸気中にさらしてもよい。ま
た、マスクに対して光照射する工程をレジスト剥離前で
はなく、レジスト剥離中に行うようにしてもよい。
【0019】実施の形態2.図2を用いて、位相シフト
マスクパターン形成時について説明する。図2(a)に
石英等からなるマスク用の透明基板201条に形成され
た位相シフト膜(CrF2 膜)202上にEBレジスト
膜(東レ製:EBR−900改3Tレジスト)203を
塗布した。その後、図2(b)に示すように、EB描画
・現像を行うことにより所望のEBレジストパターン2
04を位相シフト膜(CrF2 膜)202上に形成し
た。更に、このレジストパターンをマスクとして位相シ
フト膜(CrF2 膜)202を塩素ガス及び酸素ガス雰
囲気中でドライエッチング(全ガス流量200sccm
(塩素ガス160sccm、酸素ガス40sccm)、
ドライエッチング時圧力0.1Pa)することにより、
位相シフト膜CrF2 パターン205を得ることができ
た(図2(c))。
【0020】その後、図2(d)に示すように、キセノ
ンランプを用いてマスクに対して光照射を行うことによ
り、EB描画時に未露光部分であった位相シフト膜Cr
2パターン上のレジストパターンに対して現像溶解性
を付与した。このとき用いたEBレジストは、キセノン
ランプ波長域での光に対して感光するために使用した
(図2(e))。
【0021】その後、図2(f)に示すように、現像工
程によりレジスト剥離を、図2(b)で用いた現像工程
と同じ現像工程を使用することで行った。現像液は、ア
ルカリ系現像液(主成分は、KOH)を用いて行った。
現像条件は、レジストを完全に剥離するために、図2
(b)の現像時よりも長めに設定して行った。今回は、
レジスト剥離時に使用した現像液は現像工程と同一のも
のを使用したが、濃度の高い現像液を使用することで、
レジスト剥離時の時間短縮を行ってもよい。この後、リ
ンス及びスピン乾燥を行い、マスク用の透明基板201
上に位相シフト膜CrF2 パターン205を得ることが
できた。
【0022】これにより、ドライエッチング後にマスク
に対して光照射することにより、ドライエッチング後に
問題となっていたレジスト剥離を容易に行える。また、
現像工程でレジスト剥離が行えるため、工程が削減され
て近年問題となっているマスク作製時のコスト低減に対
する効果が期待できる。
【0023】ここでは、位相シフト膜としてCrF2
を用いたが、これに限らず他の材料であるAlSi,M
oSi,WSi,TiSi,NiSi,ZiSi系の金
属シリサイド膜の酸化物、窒化物、炭化物、水酸化物、
ハロゲン化物の単体又はこれらの混合物を用いても同様
の効果が得られる。
【0024】また、今回EBレジストとして東レ製EB
R−900改3Tを使用したが、これに限らず他のEB
レジスト又はホトレジストを使用してもよい。できれば
レジストは、EB描画での感度を有し、かつ、紫外・可
視、赤外領域に対しても感度を有するレジストを使用す
ることが望ましい。
【0025】また、今回は、EB描画によりレジストパ
ターンを形成したが、キセノンランプからの光を用いて
露光することによりレジストパターンを形成してもよ
い。このように、レジストパターンの形成にも露光を用
いることにより、現像工程だけでなく、レジストパター
ンを形成する工程とドライエッチングした基板に光を照
射する工程とを同じにすることができる。
【0026】また、今回は光照射光源として、キセノン
ランプを用いたが、これに限らず使用したレジストが溶
解性を有するような光源、例えば、EB照射、エキシマ
レーザー(F2 ,ArF,KrF)、YAGレーザー又
は重水素ランプ、ハロゲンランプ、水銀キセノンランプ
等を単体、或いは、複合して用いてもよい。
【0027】また、レジスト表面にEB描画時のチャー
ジング防止のために、帯電防止膜を形成してもよい。
【0028】
【発明の効果】以上のことから、ドライエッチング後の
レジスト剥離工程において、光照射を行うことによりド
ライエッチング時に形成された被膜の除去が容易とな
る。また、レジスト剥離工程に現像工程が使用できるた
め、マスク作製コストの低減が期待できる。
【0029】また、この手法により遮光膜及び位相シフ
ト膜上に存在するレジストをドライエッチング後に完全
に除去できるため、マスク上のパターン部へのレジスト
残りのないマスクの作製が容易となり、これを用いて生
産される半導体デバイスの歩留まり向上効果も期待でき
る。
【0030】特に、遮光膜、或いは、位相シフト膜上に
レジスト残留物に起因する異物がフォトマスク上に生じ
ることを防止することができる。また、位相シフト膜上
においては、残留レジストによる透過率劣化及び位相シ
フト量のずれに起因する性能劣化を防止することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 フォトマスクの作製方法を示す図。
【図2】 位相シフトフォトマスクの作製方法を示す
図。
【図3】 フォトマスクの作製方法のフローチャート
図。
【符号の説明】
101 透明基板、102 遮光膜(Cr膜)、103
EBレジスト膜、104 EBレジストパターン、1
05 遮光膜Crパターン、201 透明基板、202
位相シフト膜、203 EBレジスト膜、204 E
Bレジストパターン、205 位相シフト膜CrF2
ターン。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3065 G03F 1/08 H01L 21/027

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板に電子ビームと光との双方に感度を
    有するポジ型レジストを形成する工程と、前記 レジストに電子ビームを用いてレジストパターンを
    形成する工程と、前記 レジストパターンを用いて基板をドライエッチング
    する工程と、前記 ドライエッチングした基板に光を照射して、ドライ
    エッチングによってレジストパターン表面に形成された
    被膜により基板から剥離しにくくなったレジストパター
    ンに対して現像液による現像溶解性を付与する工程と、前記 光の照射中又は光の照射後に現像液によりレジスト
    を剥離する工程とを備えたことを特徴とするマスク製造
    方法。
  2. 【請求項2】 上記レジストパターンを形成する工程
    は、レジストを現像する工程を有し、 上記レジストを剥離する工程は、上記レジストを現像す
    る工程と同一の工程を再び使用することを特徴とする請
    求項1記載のマスク製造方法。
  3. 【請求項3】 上記レジストを剥離する工程におけるレ
    ジストを現像する工程は、上記レジストパターンを形成
    する工程におけるレジストを現像する工程に使用する現
    像液の濃度以上の現像液を使用することを特徴とする請
    求項2記載のマスク製造方法。
  4. 【請求項4】 光を照射する工程は、光照射用光源とし
    て、Arレーザー、YAGレーザー、フッ素エキシマレ
    ーザー、ArFエキシマレーザー、KrFエキシマレー
    ザー光源、或いは、重水素ランプ、或いは、キセノンラ
    ンプ、或いは、水銀キセノンランプ、或いは、ハロゲン
    ランプを用いることを特徴とする請求項1記載のマスク
    製造方法。
  5. 【請求項5】 上記光は、可視光領域の光であることを
    特徴とする請求項1記載のマスク製造方法。
  6. 【請求項6】 上記現像液は、アルカリ現像液であるこ
    とを特徴とする請求項1記載のマスク製造方法。
  7. 【請求項7】 請求項1〜6いずれかに記載のマスク製
    造方法により製造されたマスクを用いてデバイスのパタ
    ーンを形成するパターン形成方法。
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