JP4741565B2 - フォトマスクを製造する方法、層叉は層積層体をパターニングする方法、及びマスク基板上のレジスト積層体 - Google Patents

Description

本発明は、フォトマスクを製造する方法、層積層体をパターニングする方法、層をパターニングする方法、及びマスク基板上のレジスト積層体に関する。

構造を有する層は様々な技術分野で使用される。一例として、フォトマスク、叉はマイクロ機械構成要素は、パターニングされた層叉は層積層体を有する。ここで、異なる深さを有する構造を層に導入することができ、叉は、層積層体は局所的に数が異なるパターン層を有することができる。局所的に異なる深さを有するそのような構造は、例えば、様々なエッチング工程で製造することができる。ここで、最初に、層叉は層積層体の規定の横方向領域に規定の深さを有する構造が製造されるが、別の深さを有する構造が製造される層叉は層積層体の他の横方向領域は、マスクで覆われている。さらなるエッチング工程では、次に、異なる深さを有する構造が製造され、エッチングマスクが第１のエッチング工程とは異なる様にパターニングされる。エッチングマスクをパターニングする際、半導体及びマイクロシステム技術では、例えば、それぞれの場合において、レジストが露光され現像され、したがってパターニングされるリソグラフィ工程が利用される。その結果、レジスト自体がエッチングマスクとして働くことができる。レジスト内の構造をエッチングマスクに転写することも可能である。

複数のリソグラフィ工程がエッチングマスクのパターニングに利用される場合、特に、様々な構造の互いに対する位置精度が非常に重要である。第１のリソグラフィ工程で製造された構造に対して、第２のリソグラフィ工程で製造された構造の位置がわずかでもずれていると、リソグラフィ及びエッチング工程がその製造中に利用された構成要素の特性の欠陥や、さらには構成要素の破損につながる恐れがある。

さらに、第１のエッチング工程の後、層叉は層積層体のパターニングされた表面が存在し、すなわち前記表面はトポグラフィを有する。そのようなトポグラフィにより、レジスト内への正確なリソグラフィイメージングを実行することがより困難になり、それは、特に非常に小さな構造をイメージングする間の悪影響を有する。

一例として、非常に小さなレジスト構造を製造するために電子ビームリソグラフィが使用される。レジスト構造を製造するために電子ビーム露光装置が利用されると、複数のリソグラフィ工程によって、プロセス時間全体が非常に長くなり、したがって構成要素を製造するコストが高くなる。さらに、第２のリソグラフィ工程に電子ビーム露光装置が利用されると、既にパターニングされている層に電荷効果が生じる恐れがある。

ＤＥ３０４４４３４Ａ１は、レジスト構造をパターニングする方法、及び上側及び下側レジスト層を含む基板上のレジスト構造を記載している。上側レジスト層は、下側レジスト層よりも厚さが薄く、かつ感度が低い。下側レジスト層は少なくとも１００ｎｍの厚さを有し、厚さは、上側レジスト層に後方散乱される電子の数が非常に少なくなるように寸法が決められる。これは、上側レジスト層が構造的に拡幅されるのを防ぐ。この方法では、上側及び下側のレジスト層が両方とも、レジスト構造の各領域において完全に、すなわち溶解するまで露光されるように、露光量が選択される。

本発明の１つの目的は、露光工程を１工程しか必要としない、フォトマスクを製造する方法を提供することである。さらに、本発明の１つの目的は、層叉は層積層体内に異なる構造深さを有する構造が製造される、露光工程を１工程しか必要としない方法を提供することである。さらに、本発明の１つの目的は、本発明に記載の方法を実施するため、レジスト積層体を提供することである。

本発明に記載の方法は請求項１〜３において請求され、本発明によるレジスト積層体は請求項１２において請求される。本発明の概念の有利な形態及び発展は従属請求項に見出される。

フォトマスクを製造するための本発明に記載の方法により、１つの露光工程のみを用いて、マスク基板の第１及び第２の構造層を局所的に異なる形でパターニングすることが可能になる。

層積層体をパターニングするための本発明に記載の方法により、１つの露光工程のみを用いて、層積層体の第１の領域において層積層体の第２の層のみがパターニングされ、第２の領域において層積層体の第１及び第２の層がパターニングされた構造を製造することが可能になる。

層をパターニングするための本発明に記載の方法により、異なる深さを有する構造を層内に製造することが可能になる。ここで、第１のエッチング工程では、レジスト積層体が第２の露光量に暴露された層表面の領域に構造が製造される。第２のエッチング工程では、レジスト積層体が第１の露光量に暴露された層表面の領域に追加の構造が製造される。第１のエッチング工程で既に製造されていた構造は、第２のエッチング工程でさらに深くなる。製造された構造の絶対深さは、エッチング工程の持続時間及びパラメータによって規定され、構造深さの互いに対する比は、エッチング工程の互いに対する持続時間及びパラメータの比によって規定される。

同じ層が両方のエッチング工程でパターニングされるので、両方のエッチング工程に同じエッチングプロセスを使用することが有利である。

フォトマスクを製造するための、及び層叉は層積層体をパターニングするための本発明に記載の方法は、複数の露光工程を利用する従来のプロセスを越える多数の利点を有する。両方のレジスト材料内の構造が１つの同じ露光工程を用いて製造されるので、異なる構造の互いに対する位置合わせに関する問題がなくなる。換言すれば、第１の露光によってパターニングされた第１のレジスト材料を用いて製造された構造を、第２の露光によってパターニングされた第２のレジスト材料を用いて製造された構造に対して位置合わせする必要はない。これにより、製造された構造を含む製造された構成要素の特性が改善され、かつ歩留まりが増加される。

さらに、レジスト材料は両方とも、パターニングされていない表面上に塗布される。これにより、パターニングされた表面上に位置するレジスト材料内へのリソグラフィイメージングによって生じる問題が回避される。具体的には、異なる層の厚さを有する層を用いてレジスト積層体の表面を平坦化する必要がない。したがって、薄いレジスト材料も使用することができ、それによって、焦点合わせを改善することができ、その結果分解能を増加させることができる。

露光工程を減ずることにより、方法を実施するためのプロセス時間が短縮され、コストが節約される。

レジスト材料が両方とも１つの露光工程で露光されるので、異なる露光工程に異なる装置を利用することによって生じる恐れがある問題がなくなる。異なる露光工程に同じ露光装置が利用される場合であっても、露光工程の間に時間間隔があるため、装置のドリフトが生じる恐れがあり、それによって第２の露光工程が第１の露光工程からずれる場合がある。この問題も、１つの露光工程のみを利用することによって回避される。

本発明に記載の方法の特定の実施形態では、第１及び第２のレジスト材料は電子ビームレジストであり、露光は電子ビームリソグラフィを用いて実行される。しかしながら、本発明に記載の方法を、例えばイオンビームリソグラフィを用いるものなど、露光量を局所的に異ならせることができる他の露光方法を使用して実施することも可能である。レジスト構造を製造するためにそのような露光装置が利用される場合、本発明に記載の方法によって多数の利点が可能になる。１つの利点は、特に露光時間によって規定されるプロセス時間全体が短縮され、したがって構成要素を加工するコストが低減されることにある。さらに、パターニングされていない層は、露光工程の間、レジスト積層体の下に位置する。前記層が導電体層の場合、既にパターニングされている層の上のレジストを電子ビームで露光している間に生じ得るような、電荷効果を回避することができる。

特定の一実施形態では、第１及び第２のレジスト材料は同じ基礎材料に基づく。レジスト材料は、一般に、層形成ポリマー、溶媒、及び適切であれば光活性化合物を含む。化学増幅型レジスト材料は、さらに、レジスト材料内に露光量を導入することによって引き起こされる、化学反応の増幅に結び付く触媒を有する。触媒は、したがって、露光量に対するレジスト材料の感度を増加させる。したがって、基礎材料中の触媒の濃度を異ならせることによって、第１及び第２のレジスト材料の異なる感度を設定することが可能である。

第１及び第２のレジスト材料の相互混合は、異なる露光量を用いて第１及び第２のレジスト材料を異なる様にパターニングできるようにするため、回避されるように意図される。これを達成するため、本発明に記載の方法の特定の一実施形態では、第１の溶媒系を備えた第１のレジスト材料と第２の溶媒系を備えた第２のレジスト材料とが利用され、第１及び第２の溶媒系は互いに相互作用しない。特定の一実施形態では、一方の溶媒系はケトンベースであり、他方の溶媒系は水ベースである。

２つのレジスト材料の相互混合を回避するさらなる可能性は、第１のレジスト材料を塗布した後であって、かつ第２のレジスト材料を塗布した後にのみ熱工程を施すことにある。熱工程を用いて、溶媒は第１のレジスト材料から追い出され、レジスト材料は機械的に安定化される。

特定の一実施形態では、第１及び第２のレジスト材料の相互混合は、中間層を塗布することによって回避される。ここで、第１のレジスト材料を塗布した後であって、かつ第２のレジスト材料を塗布する前に、中間層が第１のレジスト材料に塗布される。中間層は、第２のレジスト材料を現像した後であって、及び露出している位置において第１のレジスト材料を１回目に現像する前に除去される。中間層は、第２のレジスト材料を完全に除去した後であって、かつ第１のレジスト材料を２回目に現像する前に完全に除去される。ここで、中間層は、第１及び第２のレジスト材料の相互混合を防ぐように構成されなければならず、これは、第１のレジスト材料を第１の露光量で露光することを妨げない。

特定の一実施形態では、中間層は窒化シリコンを含む。好ましくは、層の厚さは５ｎｍ〜３０ｎｍである。

記載される実施形態にしたがって中間層を使用する場合、第２のレジスト材料は、早ければ第１のエッチング工程の前に、現像された第２のレジスト材料にしたがって中間層がパターニングされた直後に完全に除去することができる。その結果、中間層は、本発明に記載の方法の第１のエッチング工程のためのエッチングマスクとして働く。

露光工程は、露光される基板を露光装置に導入し、基板を装置内の基準位置に対して配向し、露光量をレジスト材料に導入し、かつ露光された基板を装置から取り出すことを含む。ここで、第１及び第２のレジスト材料を露光するため、異なる量の露光量が必要である。ここで、「露光」は、ポジ型レジストの場合、現像液に対して可溶性になるように、レジスト材料を化学的に変性することを意味する。

局所的に異なる露光量、すなわち第１のレジスト材料の露光のための第１の露光量及び第２のレジスト材料の露光のための第２の露光量は、ここで、露光工程の間異なる様に製造することができる。

本発明に記載の方法の特定の実施形態では、露光工程は単一の露光操作のみによって行われ、局所的に異なる露光量は、例えば、電子ビームのシャッター時間を変更することによって製造される。

しかしながら、最初に、構造がその中に製造されることが意図されるレジスト積層体のすべての領域を第１の露光量に暴露し、第２の露光操作において、選択された領域のみを第２の露光量と第１の露光量の間の差以上の追加の露光量に暴露することも可能である。

マスク基板上の本発明によるレジスト積層体は、マスク基板の表面上の第１のレジスト材料と、第１のレジスト材料の上に配置された第２のレジスト材料とを含む。第１のレジスト材料は露光量に対して第１の感度を有し、第２のレジスト材料は露光量に対して第１の感度よりも低い第２の感度を有する。ここで、レジスト材料の感度及びレジスト材料の厚さは、第２のレジストが露光されない第１の露光量で第１のレジスト材料を露光することができるように設定される。ここで、レジスト層の厚さは、１００ｎｍ〜４５０ｎｍ程度である。層の厚さは、本質的に、パターニングプロセス、すなわちエッチングプロセスによって決まる。一例として、クロムをエッチングするときのレジスト層の厚さは、クロムエッチングプロセスの間のレジストの除去量よりも大きくなければならない。著しく薄い層の厚さを許容するパターニングプロセスが、将来的に可能になるであろうことは無視できない。層の厚さの比は、典型的には、パターニングされる層に使用される材料によって、したがって使用されるパターニングプロセスによって決まる。ＭｏＳｉ層をマスク基板の第１の構造層として、クロム層をマスク基板の第２の構造層として使用したとき、第１のレジスト材料は好ましくは２００ｎｍの厚さを有し、第２のレジスト材料は好ましくは約４２０ｎｍの厚さを有する。

本発明によるレジスト積層体により、本発明による、フォトマスクを製造する方法及び層叉は層積層体をパターニングする方法を実施することが可能になる。

本発明を、図面を参照して代表的な実施形態とともに以下により詳細に説明する。

図面中、同一の、叉は相互に対応する領域、構成要素／構成要素群は、同じ参照番号によって識別される。

図１Ａは、本発明によるレジスト積層体２０の第１の実施形態を示す。レジスト積層体２０は、第１のレジスト材料２及び第２のレジスト材料３を含む。露光量に対して第１の感度を有する第１のレジスト材料２は、基板表面１０を有する基板１上に配置される。露光量に対して第１の感度よりも低い第２の感度を有する第２のレジスト材料３は、第１のレジスト材料２上に配置される。

ここで、「感度」は、レジスト材料が規定の露光量で完全に露光される能力を意味する。換言すれば、レジスト材料の感度が高い程、完全に露光させるのに必要な露光量は少ない。一例として、例えば、第１のレジスト材料２の必要露光量は５μＣ／ｃｍ^２であり、第２のレジスト材料３の必要露光量は１０μＣ／ｃｍ^２である。２つのレジスト材料２及び３は、必ずしも同じレジストタイプに関連していなくてもよい。換言すれば、第１のレジスト２及び第２のレジスト３は両方ともポジ型レジストであることができ、叉は第１のレジスト２及び第２のレジスト３は両方ともネガ型レジストであることができ、叉は第１のレジスト２及び第２のレジスト３は異なるレジストタイプのものであることができる。

第１のレジスト材料２及び第２のレジスト材料３は、電子ビームレジストであることができる。しかしながら、例えばイオンビーム露光に適した他のレジストも、第１のレジスト材料２及び第２のレジスト材料３として利用することができる。

第１のレジスト材料２と第２のレジスト材料３の相互混合を防ぐため、第１のレジスト材料２及び第２のレジスト材料３は、それぞれの場合において、互いに相互作用しない溶媒系を有することができる。ここで、一方のレジスト材料２叉は３の溶媒系はケトンベースであることができ、他方のレジスト材料２叉は３の溶媒系は水ベースであることができる。

図１Ｂは、本発明によるレジスト積層体２０の第２の実施形態を示す。レジスト積層体２０は、第１のレジスト材料２、中間層４、及び第２のレジスト材料３を含む。ここで、第１のレジスト材料２は、基板表面１０を有する基板１上に配置される。中間層４は、第１のレジスト材料２の表面上に配置され、第２のレジスト材料３は、中間層の表面上に配置される。図１Ａを参照して記載したように、レジスト材料２及び３は両方とも、再度同じレジストタイプに関連している。中間層４は、レジスト材料２及び３の相互混合を防ぐように構成されなければならない。一方、中間層４は、第１の露光量による第１のレジスト材料２の露光を妨げないものでなければならず、第１の露光量は、第２のレジスト材料３が露光されないような非常に少ないものである。

好ましくは、中間層４は窒化シリコンを含む。中間層４は、さらに好ましくは、５ｎｍ〜３０ｎｍの厚さ、例えば５ｎｍ〜２０ｎｍの厚さを有する。

層をパターニングするための本発明に記載の方法の第１の実施形態を、図２Ａ〜２Ｆを参照して説明する。図２Ａは、本発明に記載の方法の第１のプロセス工程における構成要素を示す。第１のレジスト材料２は、層表面１０を有する層１上に塗布される。層１は、基板叉は基板上の任意の所望の層であることができ、具体的には、層１は、非導電体叉は半導体の層叉は基板であることもできる。しかしながら、その場合、電子ビーム露光中の層１の荷電を防ぐ対策が必然的に適切である。第１のレジスト材料２は露光量に対して第１の感度を有する。露光量に対して第１の感度よりも低い第２の感度を有する第２のレジスト材料３は、第１のレジスト材料２の上に塗布される。レジスト材料２及び３は両方とも、ここに示される実施形態ではポジ型レジストである。

図３Ａを参照して以下により詳細に説明するように、第１のレジスト材料２と第２のレジスト材料３の間に中間層を塗布することができる。これにより、図３Ａ〜３Ｈを参照して説明するように、いくつかの追加のプロセス工程がもたらされる。

第１のレジスト材料２及び第２のレジスト材料３を含むレジスト積層体２０は、層表面１０の規定領域において局所的に異なる露光量に暴露され、露光量は第１の露光量５と第２の露光量６の間で異なる。ここで、第１の露光量５は、第１のレジスト材料２を露光するのに十分に多いが、第２のレジスト材料３を露光するのに必要な露光量よりは少ない。第２の露光量６は、第２のレジスト材料３を露光するのに十分に多い。露光により、レジスト材料２及び３に被露光位置７が製造される。ここで、第１の露光量５で露光された領域では、被露光位置７が第１のレジスト材料２内のみに製造され、第２の露光量６で露光された領域では、第１のレジスト材料２内及び第２のレジスト材料３内に被露光位置７が製造される。露光後に存在するレジスト材料２及び３内に被露光位置７を有する構造を、図２Ａに示す。

その後、最初にレジスト材料３が現像され、被露光位置７が除去される。続いて、レジスト材料２が現像され、既に除去されたレジスト材料３を通して自由にアクセス可能な、レジスト材料２内の被露光位置７のみが除去される。換言すれば、第２の露光量６に暴露された位置において、レジスト材料２及び３が現像され除去される。位置における露光量はレジスト材料３を露光するのに十分に多くなかったため、ここで、第１の露光量５の作用によって製造されたレジスト材料２内の被露光位置７は現像されない。

レジスト積層体２０の現像後、第２のレジスト材料３の表面から基板１の表面１０まで延びる開口部８が、レジスト積層体２０に形成される。結果として得られる構造を図２Ｂに示す。ここで、層１の表面１０は、レジスト材料２及び３が第２の露光量６に暴露された位置においてのみ露出している。

続いて、層１は、層１の表面１０が露出している位置においてエッチングされ、第１の構造９１が層１内に形成される。ここで、レジスト材料２及び３は、エッチング工程のためのエッチングマスクの役割を果たす。結果として得られる構造を図２Ｃに示す。

その後、レジスト材料２のみが層１の表面１０上に位置するように、第２のレジスト材料３は完全に除去される。第１のレジスト材料２がもう一度現像され、第１の露光量５によって製造された被露光位置７は、の位置において露光されていないレジスト材料３によってもう覆われていないので除去される。それによって、第２の開口部８がレジスト材料２に形成される。結果として得られる構造を図２Ｄに示す。

第２のエッチング工程では、層１は、層１の表面１０が露出している位置においてエッチングされる。結果として、第１の構造９１は層１内でさらに深くなり、表面１０が今度は露出している位置において、第２の構造９２が層１内に製造される。エッチング動作の終了後、異なる構造深さを有する構造９１及び９２が層１内に位置する。構造９１は、層１の表面１０から測定された深さｄ９１を有し、構造９２は、層１の表面１０から測定された深さｄ９２を有する。ここで、ｄ９２はｄ９１よりも小さい。深さｄ９１及びｄ９２の絶対値は、第１及び第２のエッチング工程のプロセスパラメータ及び持続時間によって得られる。深さｄ９１とｄ９２の比は、個々のエッチング工程のプロセスパラメータ及び持続時間を用いて設定することができる。具体的には、同じ層１がパターニングされるので、同じプロセスパラメータを両方のエッチング工程に利用することができる。レジスト積層体２０の開口部８の横方向寸法と、層１内に既に部分的に形成されている構造９１の横方向寸法及び深さとは、同様に、エッチング深さｄ９１及びｄ９２を達成するためのパラメータである。結果として得られる構造を図２Ｅに示す。

図２Ｅに示される実施形態では、深さｄ９１及びｄ９２は、層１の厚さｄ１よりも小さい。しかしながら、構造９１が層１の後面１０１まで延びることも可能である。換言すれば、深さｄ９１は、層１の厚さｄ１以上であることができる。したがって、層１の下に配置されたさらなる層が、例えば、エッチング停止層としての役割を果たすか、叉は、深さｄ９１とｄ９２の比がエッチング工程のパラメータ及び持続時間のみに依存しなくなるように、エッチング動作を変更することができる。

その後、第１のレジスト材料２は、層１の表面１０から完全に除去される。したがって、層１は、図２Ｆに示されるように、異なる構造深さｄ９１及びｄ９２を有する第１の構造９１及び第２の構造９２を含む。

層積層体をパターニングするための本発明に記載の方法を、図３Ａ〜３Ｈを参照して説明する。フォトマスクを製造するための本発明に記載の方法は、個々の図面の説明において検討されるように個々の層を選択することにより、層積層体をパターニングするための本発明に記載の方法とは異なる。しかしながら、図３Ａ〜３Ｈを参照して示される方法は、ここに示される中間層４なしで実行することもでき、その場合、中間層４に関する方法工程は省略される。

第１に、第１の層１１と第１の層１１の上に配置された第２の層１２とを含む層積層体１を設ける。ここで、第２の層１２の表面は層積層体表面１０を規定する。一例として、フォトマスクのマスク基板はそのような層積層体１を含むことができる。ここで、第１の層１１は第１の構造層であり、第２の層１２は第２の構造層である。第１の構造層１１は、例えば位相シフト層であることができ、第２の構造層１２は、例えば不透明層であることができる。第１の構造層１１は、例えば、ＭｏＳｉＯＮ叉はガラス（例えばＳｉＯ_２）を含むことができる。第２の構造層１２は、例えばクロムを含むことができる。さらに、フォトマスクのマスク基板はさらなる層を含むことができるが、それらはここでは示されない。

露光量に対して第１の感度を有する第１のレジスト材料２は、層積層体表面１０上に塗布される。中間層４は、第１のレジスト材料２上に塗布される。露光量に対して第１のレジスト材料の第１の感度よりも低い第２の感度を有する第２のレジスト材料３は、中間層４上に塗布される。中間層は、例えば窒化シリコンを含むが、例えば、ＭｏＳｉ叉はポリマーなどの他の材料も考えられる。ここで、中間層４は次の特性を有していなければならない。第１に、第１のレジスト材料２と第２のレジスト材料３の相互混合を防ぐものでなければならない。第２に、選択された露光方法によって第１のレジスト材料２が露光されるのを妨げてはならない。具体的には、中間層４の下にある第１のレジスト材料２を露光するのに必要な露光量は、第２のレジスト材料３を露光するのに必要な露光量よりも少なくなければならない。さらに、中間層４は、例えば、レジスト材料３の現像及び第１の構造を製造する第１のエッチング工程などの、後で実施される工程において、レジスト材料２の影響、いわゆる架橋を防ぐように意図される。

続いて、塗布されたレジスト材料２及び３は、層積層体表面１０の規定領域において、局所的に異なる露光量に暴露され、露光量は第１の露光量５と第２の露光量６の間で異なる。ここで、第１の露光量５は、第１のレジスト材料２は露光されるが、第２のレジスト材料３は露光されないように選択される。第２の露光量６は、第２のレジスト材料３が、したがって第１のレジスト材料２も露光されるように選択される。露光の結果、被露光位置７がレジスト積層体２０内に形成される。ここで、レジスト積層体２０が第１の露光量５に暴露された領域における被露光位置７は、第１のレジスト材料２内にのみ位置し、レジスト積層体２０が第２の露光量６に暴露された領域における被露光位置７は、レジスト材料２及び３内に位置する。露光後に存在する構造を図３Ａに示す。

露光工程の後、最初に、第２のレジスト材料３が現像され、レジスト積層体２０が第２の露光量６で露光された領域において、開口部８がレジスト材料３に形成される。レジスト材料２は中間層４によって完全に覆われているので、第１のレジスト材料２は現像されない。したがって、レジスト材料３の開口部８では、レジスト積層体が第２の露光量６で露光された位置において、中間層４が露出している。結果として得られる構造を図３Ｂに示す。

その後、レジスト積層体が第２の露光量６で露光された位置において、第１のレジスト材料２の表面が結果として露出するように、レジスト材料３の開口部８内の中間層４が除去される。結果として得られる構造を図３Ｃに示す。

その後、第１のレジスト材料２が現像され、自由にアクセス可能なレジスト材料２内の被露光位置７のみが除去される。換言すれば、レジスト材料２内の被露光位置７は、レジスト積層体２０が第２の露光量６に暴露された領域においてのみ除去される。第１のレジスト材料２の現像後、レジスト積層体２０が第２の露光量６で露光された領域において、開口部８が、レジスト材料２及び３、及び中間層４に位置している。層積層体１の表面１０は、これらの位置で、すなわち開口部８内において露出する。結果として得られる構造を図３Ｄに示す。

第１のエッチング工程では、レジスト積層体２０が第２の露光量６で露光された位置において、第１の構造９１が層積層体１内に製造される。第１のエッチング工程中に、ここでは第２の層１２がこれらの領域において完全に除去され、第１の層１１は第１の深さまでエッチングされる。この第１のエッチング工程では、第２の層１２を除去するためと、第１の層１１をエッチングするためとに、異なるエッチング工程を使用することが可能である。ここで、第１のエッチング工程後に存在する構造９１の第１の深さは、第１のエッチング工程のエッチングパラメータ及び持続時間によって規定される。結果として得られる構造を図３Ｅに示す。

その後、第１のレジスト材料２の表面が露出するように、第２のレジスト材料３及び中間層４が完全に除去される。第２のレジスト材料３は、早ければ第１の現像工程で露出した開口部８内の中間層４を除去した後に、完全に除去することができる。しかしながら、レジスト積層体２０を１回目に現像した後であって、かつ層積層体１をエッチングする前に、第２のレジスト材料３を除去することも可能である。換言すれば、第２のレジスト材料３は、早ければ図３Ｃ叉は図３Ｄに示したプロセス工程の後に除去することができる。中間層４を完全に除去した後、第１のレジスト材料２がもう一度現像され、レジスト積層体２０が第１の露光量５に暴露された領域の被露光位置７が除去される。これにより、レジスト材料２にさらなる開口部８が生じ、開口部内において層積層体１の表面１０が露出する。換言すれば、第１のレジスト材料２を２回目に現像した後、層積層体１の第１の構造９１の表面と層積層体１の表面１０とは、レジスト材料２が露光された位置において露出する。結果として得られる構造を図３Ｆに示す。

第２のエッチング工程では、次に、層積層体１の第２の層１２がエッチングされ、第２の構造９２が層積層体１内に製造される。第１の層１１に対するこのエッチング工程の選択性に応じて、構造９１は、適切な場合、それらの構造深さを増加させることができるようにさらにエッチングされる。ここで、第２の構造９２が第２の層１２内にのみ位置するように意図される場合、第１の層１１に対するエッチングプロセスの選択性が高いことが望ましい。結果として得られる構造を図３Ｇに示す。

その後、第１のレジスト材料２は、層積層体１の表面１０から完全に除去される。図３Ｈに示される、結果として得られる構造は、第１の構造９１及び第２の構造９２を有する。ここで、第１の構造９１は、層積層体１の表面１０から第１の層１１の中まで延び、第２の構造９２は、層積層体１の第２の層１２内にのみ位置する。

図２Ａ〜２Ｆを参照して示された方法の１つの利点は、１つの露光工程のみを用いて、層１内に異なる深さの構造を製造できることである。結果として、プロセス時間及びコストを低減することができ、２つの露光工程が利用された場合に生じる位置合わせ精度に関する問題を回避することができる。

さらなる利点は、露光中のトポグラフィの問題が回避されることである。通常、層叉は層積層体１内に異なる深さの構造を製造するために、エッチング工程によって互いから分離された２つの露光工程が利用されるが、その際、パターニングされた層叉はパターニングされた層積層体１は、第２の露光工程ではレジスト材料の下に既に存在している。それにより、レジスト材料内の構造のリソグラフィイメージング中に問題が生じる場合がある。本発明に記載の方法の場合には、露光が一度だけ実施され、この場合、層叉は層積層体１がレジスト材料２及び３の下にパターニングされていない形で存在するので、これらの問題は回避される。

これらの利点は、同様に、図３Ａ〜３Ｈを参照して説明した方法を実施した場合に得られる。第１の層１１が非導電体層であり、第２の層１２が導電体層である場合、例えば電子ビーム露光を用いて、露光工程中の層積層体１の荷電が回避されるので、第２の層１２のエッチング工程によって互いから分離された２つの露光工程を利用する従来の方法を越える、本発明に記載の方法のさらなる利点が得られる。

局所的に異なる露光量は、露光工程中に様々なやり方で製造することができる。１つの可能性は、例えば、電子ビーム露光装置を利用した場合、レジスト積層体２０の表面に電子ビームが衝突する持続時間を局所的に異ならせることにある。

図４は、電子ビーム露光装置４０の構成を概略的に示す。電子源４１で生成された電子ビームは、制御可能な機械的マウント４７上に位置するレジストで被覆された構造４６上に所望の構造を製造するような形で、偏向コイル４２、集光レンズ４３、及びアパーチャ４５を用いて集束され配向される。ここで、電子ビームは、基板４６に衝突しないように、コンデンサプレート４４における電界を用いてマスクすることができる。ここで、制御電子ユニット４９は、構造の規格４８にしたがってレジストで被覆された基板４６内に構造が製造されるような形で、偏向コイル４２、集光レンズ４３、コンデンサプレート４４、及び機械的マウント４９を制御する。局所的に異なる露光量は、例えば、ビームをマスクするためのコンデンサプレート４４の時間的制御を異ならせることによって製造することができる。換言すれば、電子ビームは異なる時間長の間導入されるかマスクされるので、レジストで被覆された基板４６は、その表面の異なる領域において、異なる時間長の間電子ビームに暴露される。

図３Ａ〜３Ｈを参照して説明したような層積層体をパターニングする方法は、特には、フォトマスクを製造するのに使用することができるが、それに限定されない。特には、例えばマイクロ機械スイッチなどのマイクロ機械系、叉は、製造する際に非常に小さな構造の互いに対する高い位置合わせ精度が必要な他の構成要素は、層叉は層積層体をパターニングするための本発明に記載の方法によって、有利に製造することができる。

図１Ａは、本発明によるレジスト積層体の第１の実施形態の断面図である。 図１Ｂは、本発明によるレジスト積層体の第２の実施形態の断面図である。 図２Ａは、層をパターニングするための本発明に記載の方法の第１の実施形態の第１のプロセス工程における構成要素の断面図である。 図２Ｂは、層をパターニングするための本発明に記載の方法の第１の実施形態の第２のプロセス工程における構成要素の断面図である。 図２Ｃは、層をパターニングするための本発明に記載の方法の第１の実施形態の第３のプロセス工程における構成要素の断面図である。 図２Ｄは、層をパターニングするための本発明に記載の方法の第１の実施形態の第４のプロセス工程における構成要素の断面図である。 図２Ｅは、層をパターニングするための本発明に記載の方法の第１の実施形態の第５のプロセス工程における構成要素の断面図である。 図２Ｆは、層をパターニングするための本発明に記載の方法の第１の実施形態の第６のプロセス工程における構成要素の断面図である。 図３Ａは、層積層体をパターニングするための本発明に記載の方法の第１の実施形態の第１のプロセス工程における構成要素の断面図である。 図３Ｂは、層積層体をパターニングするための本発明に記載の方法の第１の実施形態の第２のプロセス工程における構成要素の断面図である。 図３Ｃは、層積層体をパターニングするための本発明に記載の方法の第１の実施形態の第３のプロセス工程における構成要素の断面図である。 図３Ｄは、層積層体をパターニングするための本発明に記載の方法の第１の実施形態の第４のプロセス工程における構成要素の断面図である。 図３Ｅは、層積層体をパターニングするための本発明に記載の方法の第１の実施形態の第５のプロセス工程における構成要素の断面図である。 図３Ｆは、層積層体をパターニングするための本発明に記載の方法の第１の実施形態の第６のプロセス工程における構成要素の断面図である。 図３Ｇは、層積層体をパターニングするための本発明に記載の方法の第１の実施形態の第７のプロセス工程における構成要素の断面図である。 図３Ｈは、層積層体をパターニングするための本発明に記載の方法の第１の実施形態の第８のプロセス工程における構成要素の断面図である。 電子ビーム露光装置の概略図である。

Claims (18)

1. フォトマスクの製造方法であって、第１の構造層（１１）と、第１の構造層（１１）の上に配置され、その表面が基板表面（１０）を規定する第２の構造層（１２）とを備えるマスク基板（１）を設ける工程と、基板表面（１０）上に、露光量に対して第１の感度を有するポジ型の第１のレジスト材料（２）を塗布する工程と、第１のレジスト材料（２）の上に、露光量に対して第１の感度よりも低い第２の感度を有するポジ型の第２のレジスト材料（３）を塗布してレジスト積層体（２０）を製造する工程と、レジスト積層体（２０）を、基板表面（１０）の規定領域において局所的に異なる露光量に暴露する露光工程であって、露光量が第１の露光量と第２の露光量の間で局所的に異なり、第１の露光量が第２の露光量よりも少ない露光工程を実施する露光工程と、レジスト積層体（２０）が第２の露光量に暴露された位置においてのみマスク基板（１）の表面（１０）を露出させてレジスト積層体（２０）を現像する工程と、基板表面（１０）が露出している位置においてマスク基板（１）の第１及び第２の構造層（１１、１２）をエッチングする工程と、第２のレジスト材料（３）を完全に除去する工程と、レジスト積層体（２０）が第１の露光量に暴露された位置においてマスク基板（１）の表面（１０）を露出させて第１のレジスト材料（２）を現像する工程と、基板表面（１０）が露出している位置においてマスク基板（１）の第２の構造層（１２）をエッチングする工程と、第１のレジスト材料（２）を完全に除去する工程とを含む、製造方法。
2. 層積層体（１）をパターニングする方法であって、第１の層（１１）と、第１の層（１１）の上に配置され、その表面が基板表面（１０）を規定する第２の層（１２）とを備える層積層体（１）を設ける工程と、層積層体表面（１０）上に、露光量に対して第１の感度を有するポジ型の第１のレジスト材料（２）を塗布する工程と、第１のレジスト材料（２）の上に、露光量に対して第１の感度よりも低い第２の感度を有するポジ型の第２のレジスト材料（３）を塗布してレジスト積層体（２０）を製造する工程と、レジスト積層体（２０）を、層積層体表面（１０）の規定領域において局所的に異なる露光量に暴露する露光工程であって、露光量が第１の露光量と第２の露光量の間で局所的に異なり、第１の露光量が第２の露光量よりも少ない露光工程を実施する工程と、レジスト積層体（２０）が第２の露光量に暴露された位置においてのみ層積層体（１）の表面（１０）を露出させてレジスト積層体（２０）を現像する工程と、層積層体表面（１０）が露出している位置において層積層体（１）の第１及び第２の層（１１、１２）をエッチングする工程と、第２のレジスト材料（３）を完全に除去する工程と、レジスト積層体（２０）が第１の露光量に暴露された位置において層積層体（１）の表面（１０）を露出させて第１のレジスト材料（２）を現像する工程と、
   層積層体表面（１０）が露出している位置において層積層体（１）の第２の層（１２）をエッチングする工程と、第１のレジスト材料（２）を完全に除去する工程とを含む、方法。
3. 層（１）をパターニングする方法であって、層表面（１０）を有する層（１）を設ける工程と、基板表面（１０）上に、露光量に対して第１の感度を有するポジ型の第１のレジスト材料（２）を塗布する工程と、第１のレジスト材料（２）の上に、露光量に対して第１の感度よりも低い第２の感度を有するポジ型の第２のレジスト材料（３）を塗布してレジスト積層体（２０）を製造する工程と、レジスト積層体（２０）を、基板表面（１０）の規定領域において局所的に異なる露光量に暴露する露光工程であって、露光量が第１の露光量と第２の露光量の間で局所的に異なり、第１の露光量が第２の露光量よりも少ない露光工程を実施する工程と、レジスト積層体（２０）が第２の露光量に暴露された位置においてのみ層（１）の表面（１０）を露出させてレジスト積層体（２０）を現像する工程と、層表面（１０）が露出している位置において層（１）をエッチングする工程と、第２のレジスト材料（３）を完全に除去する工程と、レジスト積層体（２０）が第１の露光量に暴露された位置において層（１）の表面（１０）を露出させて第１のレジスト材料（２）を現像する工程と、層表面（１０）が露出している位置において層（１）をエッチングする工程と、第１のレジスト材料（２）を完全に除去する工程とを含む、方法。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の方法であって、第１及び第２のレジスト材料（２、３）が電子ビームレジスト材料であり、露光が電子ビームリソグラフィを用いて実施される、方法。
5. 請求項１から３のいずれか一項に記載の方法であって、第１及び第２のレジスト材料（２、３）が同じ基礎材料に基づくが、触媒の濃度の点で異なる、方法。
6. 請求項１から３のいずれか一項に記載の方法であって、レジスト積層体（２０）の露光工程が、局所的に異なる露光量による単一の露光操作のみによって行われる、方法。
7. 請求項１から３のいずれか一項に記載の方法であって、第１及び第２のレジスト材料（２、３）の溶媒系が互いに相互作用しない、方法。
8. 請求項７に記載の方法であって、一方の溶媒系がケトンベースであり、他方の溶媒系が水ベースである、方法。
9. 請求項１から３のいずれか一項に記載の方法であって第１のレジスト材料（２）を塗布する工程と第２のレジスト材料（３）を塗布する工程との間に中間層（４）を塗布する工程が行われ、前記中間層（４）が、第２のレジスト材料（３）を現像する工程と、露出している位置において第１のレジスト材料（２）を１回目に現像する工程との間に除去され、中間層（４）が、第２のレジスト材料（３）を完全に除去する工程の後であって、かつ第１のレジスト材料（２）を２回目に現像する工程の前に完全に除去される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
10. 請求項９に記載の方法であって、中間層（４）が窒化シリコンを含む、方法。
11. 請求項１から３のいずれか一項に記載の方法であって、
    第１のレジスト材料（２）を塗布する工程と第２のレジスト材料（３）を塗布する工程との間に熱工程が実行される、方法。
12. マスク基板（１）と、マスク基板（１）上に設けられたレジスト積層体（２０）とを備えるマスク装置であって、レジスト積層体が、マスク基板（１）の表面（１０）上に設けられ、露光量に対して第１の感度を有するポジ型の第１のレジスト材料（２）と、第１のレジスト材料（２）の上に配置され、露光量に対して第１の感度よりも低い第２の感度を有するポジ型の第２のレジスト材料（３）とを有する、マスク装置。
13. 請求項１２に記載のマスク装置であって、第１及び第２のレジスト材料（２、３）が電子ビームレジストである、マスク装置。
14. 請求項１２に記載のマスク装置であって、第１及び第２のレジスト材料（２、３）の溶媒系が互いに相互作用しない、マスク装置。
15. 請求項１４に記載のマスク装置であって、一方の溶媒系がケトンベースであり、他方の溶媒系が水ベースである、マスク装置。
16. 請求項１２に記載のマスク装置であって、第１及び第２のレジスト材料（２、３）の間に中間層（４）が配置された、マスク装置。
17. 請求項１６に記載のマスク装置であって、中間層（４）が窒化シリコンを含む、マスク装置。
18. 請求項１２に記載のマスク装置であって、第１及び第２のレジスト材料（２、３）が同じ基礎材料に基づくが、触媒の濃度の点で異なる、マスク装置。
    

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