JPS5829619B2 - シヤシンシヨツコクヨウホトマスク - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置の製造工程中、写真蝕刻工程で使用
される写真蝕刻用ホトマスク及びその製造方法に関する
ものである。

一般に、半導体装置の製造工程において、ホトエツチン
グ工程で使用される選択露光用ホトマスクとしては、ハ
ロゲン化銀を使用したいわゆるエマルジョンマスクと、
暗部となる部分すなわち紫外・可視光線を遮へいする部
分に、金属クロム、酸化クロム、酸化鉄、等を使用した
いわゆるハードマスクが主に使用されており、最近では
金属クロム−酸化クロムの二重構造のノ・−ドマスクも
開発されている。

エマルジョンマスクは銀の粒子が大きくまた乳剤層が厚
い為に解像力が悪く又、使用中に傷がつきやすく従って
ウェハーとホトマスクを密着して使用する場合、すなわ
ち密着露光方式において使用する場合には、その耐久性
は著しく悪い為にその使用量が増大しその占める費用も
美大なものとなっている。

一方、ハードマスクは暗部が金属又は金属酸化物ででき
ており、しかもその膜厚は６００〜５０００Ａと比較的
薄いのでエマルジョンマスクに比べると解像力は改善さ
れ又、機械的強度も大きく耐久性はエマルジョンマスク
の６〜１０倍程度に改善されて広く、使用される様にな
って来ている。

しかしながらこれらのハードマスクにおいてもその耐久
性は、いまだ不十分であり、同一枚数の半導体基板を処
理するのに要するホトマスクの総費用はエマルジョンマ
スクとハードマスクでは、大差はなくその利点が十分に
生かされていない。

また、これらのハードマスクにおいては特に暗部に金属
例えばクロムを使用したいわゆるクロムマスクにおいて
は、その光学的反射率が高いので密着露光等において使
用する場合ウエノ・−から反射した光がクロム面で再度
反射して、いわゆる多重反射を起こしこの多重反射に起
因する像のボケが生じ、半導体基板上に塗布されたホト
レジスト上に前記ホトマスクのパターンを露光、現像に
より転写する際、正確な転写をさまたげる原因となって
いる。

またこれらのハードマスクは、くり返し使用する為に洗
浄する必要があり、この洗浄液として硝酸、硫酸等が使
用されている。

前述した様なハードマスクは酸化鉄を使用するホトマス
ク以外は、はとんどの場合これらの薬品に耐え得るがく
り返し洗浄している間に、わずかながら腐蝕除去され従
って暗部の光学濃度が低下し、ついには紫外・可視光線
を遮へいすべきはずの暗部が紫外・可視光線を通す様に
なり、ホトマスクとしての機能を果さなくなるという様
な不都合も生じている。

例えば、ガラス基板上に約３０ＯＡのクロム層とその上
に約６００〜７００Ａの酸化クロム層を形成した二層構
造の暗部のパターンを有するハードマスクにおいて、こ
れを濃硝酸（８０°Ｃで）に２分、濃硫酸（１２０℃で
）に２分、濃硝酸（８０°Ｃで）に３０秒、の順に浸漬
して洗浄すると、ｌサイクルの洗浄で約２０ＯＡの酸化
クロム層が溶解する。

従ってこの洗浄を３〜４回くり返すと、上層の酸化クロ
ム層は除去されてなくなりホトマスクの暗部の光学濃度
が低下し、またピンホールも増加するので使用不可能と
なる。

本発明の目的は従来のハードマスクよりもさらに耐久性
が良くしかも、同時に従来のハードマスクよりも低反射
性の表面をもつホトマスクを提供することにある。

すなわち、本発明のホトマスクは透明基板と、該透明基
板の一生乎面上に、選択的に形成された紫外およびまた
は可視光線を遮へいするパターン層と、該パターン層上
に形成され、高エネルギーに加速された粒子を打ち込む
ことによって硬化された有機被膜とを含むことを特徴と
する写真蝕刻用ホトマスクに関するものであり、本発明
のホトマスク製造方法は透明基板の一主平面上に紫外・
可視光線を遮へいするパターン層を形成する工程と、該
パターン層上に高エネルギーに加速された粒子を打ち込
むことによって硬化された有機被膜を形成する工程とを
有することを特徴とする写真蝕刻用ホトマスクの製造方
法に関するものである。

以下に本発明を図面を用いて詳細に説明する。

第１図ａ、ｂ、ｃ、ｄ、は従来のハードマスクの製造方
法を示す断面図である。

すなわち、ａに示すように透明ガラス基板１上に蒸着又
はスパッタ又は気相成長法等によりクロムや酸化クロム
、酸化鉄等の被膜２を全面に形成した後すに示す様に通
常のホトプロセスすなわち、塗布、プリベーク、選択露
光、現像、等のプロセスを経てホトレジストのパターン
３を形成し、次に該ホトレジスト３を保護体として下層
の被膜２を適当な腐蝕液でエツチングすると、Ｃに示す
ようになり最後にホトレジスト被膜３を除去すると、ｄ
に示すように完成となる。

次に本発明の実施例を第１図、ａ、ｂ、ｃ、第２図、Ａ
、Ｂ、を用いて説明する。

すなわち、第１図ａで示した様に透明ガラス基板１上に
蒸着、又はスパッタ、又は気相成長法等により紫外・可
視光線を遮へいするような物質、たとえばクロムや酸化
クロム、酸化鉄、等の被膜２を形成する。

この時被膜２は前述した金属又は金属酸化物のうちそれ
ぞれ一層でも良いし、又金属又は金属酸化物を組み合わ
せた多層構造となっていても良い。

又、紫外・可視光線を遮へいする物質としては、前述し
た金属又は金属酸化物でもよいし、有機被膜でもよい。

次にｂに示すように被膜２上にホトレシストノハターン
３を形成し、このホトレジスト被膜３を保護体として下
層の被膜２を適当な腐蝕液でエツチングするとＣに示す
ようになる。

次に第２図Ａに示すように適当なイオン源から適当な方
法により形成されるプラズマ中からイオンを引出し、所
望のイオン４のみを質量分離して、所望の加速電圧で所
望のドーズ量となる様に、ホトレジスト被膜３に注入す
るとホトレジスト被膜３は硬化変質した被膜３′に変換
されｂに示す様に完成となる。

この時注入するイオン４としてはａｌｐ＋、１１Ｂ＋、
２ＯＮｅ＋ ４０Ａｒ＋１等のイオンでも良いし、又４
９ Ｂ Ｆ ：＋ 、 ７０ Ｂ２Ｏ３＋、等の複数の
原子より横取されるイオンでも良い。

又必ずしも質量分離する必要はなく、イオン源から発生
したイオンをすべて注入しても良いてか質量も大きいイ
オン程望ましい。

またイオンとしては正イオン、負イオンのいずれでも良
くさらに、加速時にはイオンであっても注入直前に中性
の粒子となったものを注入しても良い。

なお、注入の際前記ガラスまたはクロム、酸化クロム、
酸化鉄等の被膜からなるメタルマスク全面に、前記のイ
オン等の粒子を注入しても何らさしつかえない。

この様にある加速電圧でイオン等の粒子を、ホトレジス
ト等の有機被膜に注入する時注入量を増して行くと有機
被膜は硬化すると同時に一部炭化し、紫外・可視領域に
おける光の透過率が著しく低下する。

この傾向は、他の有機被膜例えばポリメチルメタアクリ
レート、コ゛ム、ノボラック樹脂、エポキシ樹脂、ポリ
エチレン、ポリスチレン、ポリイミド、等の有機被膜の
場合でも同様の傾向を示すことがわかった。

例えば１．４−シスポリイソプレンゴムをベースとした
ネガ型ホトレジスト被膜中に加速電圧１３０Ｋｅｖで、
３１ｐ＋イオンを注入する場合イオンの注入量が１０１
５イオン／ｃｒＡ以上になると、波長４６０ｍμ以下の
光をほとんど通さなくなる。

又ホトレジスト膜厚及び注入量が一定の場合は加速電圧
が高い程、この傾向は著しくなる。

又一方、ホトレジスト被膜に高濃度にイオン等の粒子を
注入することにより、ホトレジストとガラス基板との接
着は強固になると同様にホトレジスト被膜の機械的強度
は、従来のホトレジスト被膜とは全く異なり酸化クロム
、等の金属酸化物と同程度のすぐれた機械的強度を持つ
様になる。

さらにホトレジストに高濃度にイオン等の粒子を注入す
ることにより耐薬品性も従来のホトレジストとは全く異
なり、向上し熱硫酸、熱硝酸、ホトレジスト剥離剤（例
えば東京応化工業社製のＯＭＲ剥離剤）等に耐える様に
なり、従来のハードマスクと同様にこれらの薬品中で洗
浄が可能となる。

また高濃度にイオン等の粒子を注入することにより硬化
変質したホトレジスト被膜は金属被膜とは異なり光学的
に低反射である。

この様に本発明による写真蝕刻用ホトマスクにおいては
、ホトレジスト被膜あるいは他の有機被膜にイオン等の
粒子を注入して硬化変質させることによりホトレジスト
あるいは他の有機被膜の本来の性質とは全く異なる別の
特性を有する物質に変換し、これを金属あるいは金属酸
化物のパターン上に形成して下層のパターンを保護する
という点において画期的であり本発明を採用することに
より、ホトマスクの耐久性は著しく向上する。

また粒子を注入することにより硬化変質した有機被膜自
体に使用中に傷がついた場合は、この硬化変質した有機
被膜を除去すれば、下層の清潔な金属又は金属酸化物の
パターンが露出するので、さらにくり返して使用できる
利点がある。

また、従来のクロムマスク等の様に高反射率に起因する
光の多重反射を防止できるので、多重反射による解像力
の低下は防止できる。

本発明の実施例では第１図す、ｃ、第２図Ａ。

Ｂで示した様に下層の金属、又は金属酸化物２をホトレ
ジストのパターン３．を保護体としてエツチングした後
、イオン等の粒子をホトレジスト被膜に注入したが第３
図Ｃに示す様にホトレジスト被膜３にイオン等の粒子を
注入して硬化変質させ、次にＤに示ス様にこの硬化変質
したホトレジスト被膜３′を保護体にして下層の金属又
は金属酸化物等の被膜２をエツチングし、しかる後にこ
の硬化変質したホトレジスト被膜３′をそのまま残して
も同様な結果が得られることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ ｓ ｂ ＊ ｅ ＋ ｄ ｓは従来の写真蝕
刻用ホトマスクの製造工程を示す断面図であり、第２図
Ａ、Ｂ、及び第３図Ｃ，Ｄ、は本発明のそれぞれ第１、
第２の実施例を示す断面図である。 記号の説明 １：透明基板、２ニクロム、酸化クロム、
酸化鉄、等の被膜、３：ホトレジスト等の有機被膜、３
′：イオン等の粒子を注入されて硬化変質した有機被膜
、４：イオン等の粒子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 透明基板と、該透明基板の一主平面上に選択的に形
   成された紫外およびまたは可視光線を遮へいするパター
   ン層と、該パターン層上に形成され、高エネルギーに加
   速された粒子を打ち込むことによって硬化された有機被
   膜とを含むことを特徴とする写真蝕刻用ホトマスク。