JPH01279244A - フォトマスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ＬＳＩ・超ＬＳＩ等の高密度集積回路の製造
に用いられるフォトマスクの製造方法に係り、更に詳し
くは寸法精度の良いパターンを有するフォトマスクの製
造方法に関する。

〔従来の技術〕

近年、半導体集積回路製造用のフォトマスク等ステッパ
ー露光用のレクチルやアライナ−露光用のマスターマス
クなどの高精度品の多くは、電子線リソグラフィーによ
るエツチング加工により製造されている。この製造工程
を図面に従い説明するや第１図はフォトマスクを作製す
る工程を断面図で示した図で、■は基板、２はクロム膜
、３はレジスト層、４は電離放射線、５は露光部分、６
はエンチングガスプラズマ、７は酸素プラズマを示す。

まず、第１図（ａ）に示すように、光学研磨された、ク
ロム膜２を有するマスク基板１上に、クロロメチル化ポ
リスチレン等の電離放射線レジストを、スピンコーティ
ング等の常法により均一に塗布し、加工乾燥処理を施し
、厚さ０．１〜２．０μｍ程度のレジスト薄膜３を設け
る。加熱乾燥処理はレジストの種類にもよるが、通常±
８０〜１５０℃で、２０〜６０分間程度である。

次に、同図０））に示すように電離放射線レジスト層３
に、常法に従って電子！ａ描画装置等の電離放射１ｉ４
による露光装置でパターン描画し、同図（Ｃ）に示スよ
うにエチルセロソルブやエステル等の有機溶剤を主成分
とする現像液で現像後、アルコールでリンスし、レジス
トパターンを形成する。

更に必要に応じて加熱処理、およびデスカム処理を行っ
てレジストパターンのエツジ部分等に残存したレジスト
層、ヒゲ等不要なレジストを除去した後、同図（ｄ）に
示すようにレジストパターンの開口部より露出する被加
工部分をウェット、あるいはエツチングガスプラズマ６
によりドライエツチングし、パターンを形成する。

このようにしてエツチングした後、同図（ｅ）に示すよ
うに残存するレジスト５を、溶剤剥離、または酸素プラ
ズマ７により灰化除去し、同図（ｆ）に示すようなフォ
トマスクを完成させる。

上記電離放射線レジストとしては、ポリグリシジルメタ
クリレート、グリシジルメタクリレート−アクリル酸コ
ポリマー、クロロメチル化ポリスチレン、ポリブテン−
１−スルホン、ポリ−α−クロロトリフルオロエチルア
クリレート等の有機高分子化合物からなるレジストが使
用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、最近の半導体集積回路等の高集積化、高性能
化は止まるところを知らず、フォトマスクにおいても微
細化、高精度化、短納期化への要求が急速に高まってい
る。これらの要求に応えるために、電子線リソグラフィ
ーによるフォトマスクの製造においては、電子線による
パターン描画後、現像→ベーク→デスカム→エツチング
→剥膜の一貫した生産ラインでの対応が図られている。

しかし、電子線描画におけるスルーブツトの良い従来の
ポリグリシジルメタクリレート、グリシジルメタクリレ
ート−アクリル酸コポリマー、クロロメチル化ポリスチ
レン、ポリブテン−１−スルホン、ポリ−α−クロロト
リフルオロエチルアクリレート等の有機高分子化合物か
らなる電子線レジストは膨潤性の高感度レジストである
ため、１メガビット以上の高集積度を有するＬｌ・超Ｌ
ＳＩの製造に用いられる高精度フォトマスクの安定した
製造は困難であるといった問題がある。

更に詳しくは、ＤＲＡＭ製造用のフォトマスクの面内寸
法精度を例にとると２５６にピッ）ＤＲＡＭ用の５×レ
クチルは０．１〜０．３ｙｍ　（３σ）であるのにＩＭ
ビットＤＲＡＭ用の５×レクチルは０．０７〜０．１５
μｍ（３ｙ）、４ＭビットＤＲＡＭ用の５×レクチルは
０．１μｍ（３σ）以下といった高精度フォトマスクが
要求されている。このようなフォトマスクを従来のレジ
ストプロセスにて安定して製造するのは困難である。

また、レジストを高解像度品に変更すれば、高情度品は
製造できるものの、低感度の為、スルーブツトが極端に
悪く、またプロセスの見直しに膨大な時間を費やす等の
問題がある。

本発明は、従来の電子線リソグラフィープロセスを改善
し、Ｗｉ便な高精度フォトマスクの製造方法を提供する
ことを課題とする。

Ｃ５Ｍを解決するための手段〕 本発明者は、上記の問題に鑑み、従来の電子線リソグラ
フィーによるフォトマスク製造プロセスを大幅に変更す
ることなく、高精度フォトマスクを安定して製造する方
法を開発すべく研究の結果、現像後のレジストパターン
を有する基板を真空中に放置し、レジスト中に残存する
溶剤を除去した後に、ポストベーク処理等の後工程を行
うことにより、高精度のフォトマスクを安定して製造で
きることを見い出し、かかる知見に基づいて本発明を完
成したものである。

即ち、本発明は、フォトマスク用クロム基板等、被加工
基板上に電離放射線レジスト薄膜を形成する工程と、該
レジスト薄膜に電離放射線をパターン照射し、現像して
レジストパターンを形成する工程と、ポストベーク処理
及びデスカム処理の後、前記レジストパターンをマスク
として露出した被加工基板をエツチングする工程とエツ
チング後に残存するレジストを除去する工程とを使用す
ることを特徴とするフォトマスクの製造方法において、
現像後のレジストパターンを有する基板を真空中に放置
し、レジスト中に残存する溶剤を除去した後に、ポスト
ヘーク処理及びデスカム処理等の後工程を行うことを特
徴とするフォトマスク製造方法である。

本発明に用いられ得る有機高分子化合物からなるレジス
ト材料としては、例えばポリグリシジルメタクリレート
、グリシジルメタクリレート−アクリル酸コポリマー等
のグリシジル基を有するポリマー、クロロメチル化ポリ
スチレン、α−メチル−クロロメチル化ポリスチレン、
ヨウ素化ポリスチレン等のポリスチレン系ポリマー、ポ
リブテン−１−スルホン等のスルホン系ポリマー、ポリ
−α−クロロトリフルオロエチルアクリレート、ヘキサ
フルオロブチルメタクリレート等のメタクリレート系ポ
リマー、クロロメチル化ポリフェニルシラン等のシリコ
ン系ポリマーなどがある。

また現像後のレジストパターン中に残存する溶剤を除去
するための真空度は０．１〜０．０１Ｔｏｒｒ程度が適
している。

〔作用〕

有機高分子化合物は、有機溶剤に溶解する際、有機溶剤
を分子内に大量に取り込み、膨潤という過程を通して溶
解する。そして電離放射線レジストも有機高分子化合物
からなる為、パターン描画された後、現像液に溶解する
際、溶解部分も不溶部分も有ｍ溶剤を取り込んで膨潤す
ることが知られている。そしてこの不溶部分に取り込ま
れた有ａ溶剤の一部は、現像終了後もレジスト中に残存
する。従って、このまま直ぐにポストベーク等の熱処理
を行うとレジスト中に残存している有機溶剤のため、レ
ジストポリマーのめかけ上のガラス転移点が低下するた
め、低温でレジストパターンのブレが生じ、レジストパ
ターンの寸法が不安定になる。

本発明はこの現象に注目し、それを改善すべく研究した
もので、レジストを現像後、真空下に置き、残存溶剤を
効果的に除去したことで現像後に形成されたレジストパ
ターンを寸法、形状ともに安定化し、超ＬＳＩ用の寸法
精度の高いフォトマスクの安定した製造方法を提供する
。

以下、本発明の実施例について説明する。

〔実施例１〕 クロロメチル化ポリスチレンのレジスト溶液をクロムマ
スク基板上にスピンコーティング法により塗布し、１２
０°Ｃで３０分間プリベークし、厚さ０．６μｍの均一
なレジスト膜を得た。次にビーム径０．５ｔｔｍ、加速
電圧１０ＫＶの電子線により、１μＣ／ｃ−の照射量で
露光させ、パターン描画を行った。露光後、この基板を
酢酸イソアミルとエチルセロソルブの混合液からなる現
像液で６０　秒間現像ｇ　、イソプロピルアルコールで
３０秒間リンスして１／シストパターンを得た。続いて
、この基板を真空装置に入れ０．１Ｔｏｒｒにて２０分
間真空引きして、残留溶剤を除去した。

これを１４０°Ｃで３０分間ポストベークした後、ＩＴ
ｏｒｒ、１００Ｗの酸素プラズマで２分間デスカムし、
レジストパターンをマスクとして露光した被加工基板を
、出力３００Ｗで、四塩化炭素と酸素からなるプラズマ
中、８分間ドライエソンチングした。最後に、残存した
レジストを２Ｔ。

ｒｒ、４００Ｗの酸素プラズマで灰化除去してフォトマ
スクを得た。こうして製造したフォトマスクの面内寸法
構造は２．５μｍラインにて３σで０．０５μｍと高い
値を得た。

〔実施例２〕 ポリ（α−クロロトリフルオロユチルメタクリレート）
のレジスト溶液を、クロムと低反射クロムの２層膜から
成るフォトマスク基板上にスピンコーティング法により
塗布し、２００　’Ｃで３０分間プリベークして厚さ０
．５μｍの均一なレジスト膜を得た。

次に実施例１と同様にして、３μＣ／　ｃｔの露光量の
電子線でパターン照射し、現像してレジストパターンを
得た。

この基板を真空装置中で０．０１Ｔｏｒｒにて１５分間
真空引きして、残留溶剤を除去し、１２０°Ｃで３０分
間ポストベークした後、ＩＴｏｒｒ、１００Ｗの酸素プ
ラズマにて２０秒間デスカムした。続いてレジストパタ
ーンをマスクとした被加工基板を硝酸第二セリウムアン
モニウムと過塩素酸を主成分とするエツチング液に６０
秒間浸漬してエツチングし、残存レジストを硫酸と硝酸
アンモニウムとの混合液で剥離し洗浄してフォトマスク
を得た。こうして製造したフォトマスク１０枚の面内寸
法精度を３．０μｍラインにて測定したところ、３σで
０．０５〜０．０７μｍの範囲であった。

〔発明の効果〕

本発明は、集積度の高いＬＳＩの製造に必要な寸法精度
の高いフォトマスクの製造方法であり、現像後のレジス
トパターン中に残存する有機溶剤を強制的に真空除去し
てから後工程へ回すことで、従来、レジストパターン中
に残存していたを機溶剤のために本来の樹脂の耐熱性か
ら予想されるよりも大幅にかつ不安定にレジストパター
ンのブレが生じる現象を完全に、しかも短時間で除去す
ることができる。特に、レジストパターンのブレが抑え
られることにより、寸法精度の良いフォトマスクを安定
して製造できるため、極めて有用であ

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のフォトマスクを作製する工程を断面図で
示した図である。 ｌ・・・基板、２・・・クロム膜、３・・・レジスト層
、４・・・Ｔｉ離放射線、５・・・露光部分、６・・・
工・ンチングガスプラズマ、７・・・酸素プラズマ。 出　願　人　大日本印刷株式会社 代理人　弁理士　阿　部　龍　吉（外４名）「珂ゴ （Ｃ１）　　　　降珍 一■ ］ （ｂ）　　　　珍刻 （Ｃ）― （ｄ） （ｅ）− １図 松− 鱒 ｌｌ ；ミク；［ニー 供 対 匝ニド−１ 」− 杉※ １［１ ＝ 綱

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被加工基板上に電離放射線レジスト薄膜を形成す
   る工程と、該レジスト薄膜に電離放射線をパターン照射
   し現像してレジストパターンを形成する工程と、ポスト
   ベーク処理及びデスカム処理の後、前記レジストパター
   ンをマスクとして露出した被加工基板をエッチングする
   工程と、エッチング後に残存するレジストを除去する工
   程を使用することを特徴とするフォトマスクの製造方法
   において、現像後のレジストパターンを真空中に放置し
   、レジスト中に残存する溶剤を除いた後にポストベーク
   処理及びデスカム処理等の後工程を行うことを特徴とす
   るフォトマスクの製造方法。