JPS5836494B2 - シヤシンシヨツコクヨウホト マスクノセイゾウホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置の製造等に用いられる写真蝕刻用ホ
ト・マスクの製造方法に関し特にポジタイプのホトレジ
スト用ホトマスクに関するものである。

従来、半導体装置の製造工程におけるホト・エッチング
工程で使用される選択露光用ホト・マスクとしては、ハ
ロゲン化銀化合物を使用した、いわゆるエマルジョンマ
スクと、画像部すなわち紫外釦よび／または可視光線を
遮へいする部分に、金属クロム、酸化クロム、酸化鉄、
シリコン酸化物、等を使用した、所謂ハード・マスクが
主として使用されており、最近では、金属と、エマルジ
ヨンの二重構造のハード・マスクも、開発されている。

しかしながら、微細パターンが要求されるようになった
最近にむいては、エマルジョンマスクでは、黒化部（画
像部）と、脱銀部（非画偉部）との間に生じるレリーフ
像の高さの差による密着焼付時の影響や、微細パターン
による光の回折、干渉等に起因する画像のボケが生じ、
さらに、エマルジョン層の膜厚が厚い（５〜１０μ）た
め、分解能が劣り、より微細なパターンを作成すること
は困難である。

さらに、半導体装置の製造に際しては、感光性樹脂が塗
布されたシリコン・ウエハー又は、基板と、ホト・マス
クを互いに強く密着させるので、上記シリコン・ウエハ
ー、又は基板の凹凸部との接触やすり合せによりエマル
ジョン層の損傷及び汚れを生じ、同一マスクが数回しか
使用できない等の欠点がある。

上記エマルジョンマスクの欠点を回避するためにハード
マスクが使用されている。

このハードマスクは画像部が金属又は金属酸化物ででき
てかり、しかもその膜厚ぱ、６００Ａ０〜４０００Ａ’
と比較的薄いのでエマルジョンマスクに比べると、分
解能は改善され又、機械的強度も大きく耐久性はエマル
ジョンマスクの５〜２０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。

一方、半導体装置製造工程に於で、特にシリコン・ウエ
ハーのホト・エッチング工程に於て、最近、従来のネガ
．タイプの感光性樹脂に代って、分解能が優れている等
の点からポジ・タイプの感光性樹脂が使用されるように
なって来ている。

従って、このためホト・マスクも従来のホト・マスクと
は暗部（画像部）と明部（非画偉部）が全く逆の関係に
なる所謂反転マスクが要求される。

従来、反転マスクが必要になった場合、エマルジョンマ
スクに於では、所謂反転現像処理を行っていた。

これは、第１露光、第１現像、水洗、漂白、水洗、清浄
、水洗、第２露光、現像、定着、水洗と複雑なプロセス
を経て行なわれるものである。

従って多大な工数を要し、しかも数次の工程を経るため
ホト・マスクの欠陥増加の確率も高く、又パターン精度
の維持も難しいのである。

一方、ハード・マスクに於で、反転マスクが要求される
場合、マスター・マスク（エマルジョン・マスク）を作
或する時点に於で上記反転現ｆ象処理を行うか、又はホ
ト・マスク原図（アードワーク）を明・暗逆に作或する
という方法を使うことになる。

エマルジョン・マスクー・マスクの反転現像処理をした
場合、前述したようなエマルジョン・マスクの欠陥が生
じることは言う１でもない。

一方、ネガタイプの感光材料を使用して、反転・マスク
を得る方法も行われているが、ネガ・タイプの感光材料
に転写することになり、密着時の欠陥の増加ｉど不都合
が生じることになる。

以上、いずれにしても、現在行われている、反転マスク
の製造方法は、多〈の工数を要し、ホト・マスクの欠陥
増加の機会を多くシ、シかもコストの面からも好１しい
事ではない。

ワーキング・マスクについてのみ述べてきたが、ホト・
マスク製造工程中、マスタレチクル、サブ、マスター等
の工程で反転マスクが必要となった場合も、上述の不都
合があることは言うｌでもない。

本発明の目的は、以上の様な不都合に鑑み、反転現像処
理や原図（アート．ワーク）、マスター・マスクの再作
成など不都合な方法を用いず、・・ード，マスクそれ自
体を用いて、容易に、ハード，マスクと同等あるいへ
それ以上の性能をもった反転マスクを得る方法を提供す
ることにある。

すなわち、本発明は紫外釦よび／１たは可視光線を遮へ
いするバタン層が形或された透明基板の一主平面上に有
機被膜を選択的に形或する工程と、該有機被膜が紫外お
よび／１たけ可視光線を遮へいするようになる寸で高エ
ネルギーに加速された粒子を打ち込む工程と、前記パタ
ーン層を除去する工程とを含むことを特徴とする写真蝕
刻用ホト・マスクの製造方法を提供するものである。

次に本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。

半導体装置を製造するために使用されるネガタイプホト
ーレジスト選択露光用ホト・マスクは第１図に示す様に
例えば透明ガラス等から形或された基板１上に配線及び
素子パターンと対応する例えば、クロム（Ｃｒ）、酸化
ク０ ム（ＣｒｘＯｙ ）、酸化鉄（ＦｅｍＯｎ）など
の（ｘ，ｙ，ｍ，ｎは整数である。

）薄膜状のメタル層、又は金属酸化物層２が形威されて
いるもので、通常の場合、この様な構造のホト マスク
の数種類が１セットとして構或されている。

そこで、第１図に示したネガタイプホトレジスト用ホト
マスクに対して、第２図ｅに示した様な、ポジタイプホ
トレジスト選択露光用の反転マスクを得るために、寸ず
、第２図ａに示す様に、前記メタル層又は、金属酸化膜
層２をム唱う様に透明ガラス基板１の全面にネガタイプ
のホト，レジスト膜３を形成する。

この時、使用するホト．レジストは、東京応化工業社製
のＯＭＲ８３，ＯＳＲ１あるいは米国Ｋｏｄａｋ社製の
ＫＰＲ ，ＫＭＥＲ ，ＫＴＦＲ，米国、ＰＨＩＬＩＰ
Ａ ＨＵＮＴ ＣＨＥＭＩＣＡＬ社製のＷａ ｙｃ
ｏａｔ Ｒｅｓｉｓｔ６ど、ネガタイプの有機感尤性樹
脂であればいずれでもよい。

又、ホト，レジスト被膜の厚さは、完或された反転マス
クのパターンが良好に得られるために５００Ａ０〜数ミ
クロンの範囲であれば良い。

次に、前述したように、ホト・レジスト被膜３を形或し
た、ホト・マスクに対して、透明基板側より、全面露光
７を行い、しかる後、周知の方法で、現像処理を施こす
ことにより、第２図ｂに示すように、ホト．マスクのパ
ターン部以外の部分にのみホト．レジスト被膜３が、残
ることになる。

次に第２図Ｃに示すように、適当なイオン源から、適当
々方法により形戒されるプラズマ中からイオンを引き出
し、所望のイオン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ようにホト．レジスト被膜３
に注入する。

この時、注入するイオンとしては、３１Ｐ＋、１１Ｂ＋
，２０Ｎｅ＋，４０Ａｒ十 等らイオンでもよいし、又
、４９ＢＦ２＋，７０Ｂ２０３＋等の複数の原子より構
或されるイオンでもよい。

又、必ずしも、質量分離する必要はなく、イオン源から
発生したイオンを全て注入してもよい。

さらに付け加えれば、質量が大きいイオン程望１しいの
である。

この際前記クロム（Ｃｒ）、酸化クロム（ＣｒｘＯｙ）
、酸化鉄（ＦｅｍＯｎ ）などの被膜からなるノ・−ド
，マスク全面に前記のイオンを注入しても何らさしつか
れない。

イオン注入によりホトレジスト被膜３は紫外，可視光線
を遮断する膜３′に変換される。

さらに、第２図ｄに示すように、透明基板上に残ってい
る金属又は金属酸化物層２を適当な腐蝕液を用いて除去
すれば、金属又は、金属酸化物よりなるパターン部は、
除去され、第２図ｅに示されるような反転ホトマスクが
得られる。

イオン注入されたホト・レジスト被膜３１の耐薬品性に
ついては、腐蝕液として、塩酸、硫酸、硝酸第２セリウ
ムアンモニウム、塩化第２鉄、弗酸等を生薬とした現在
、一般に用いられているどんな腐蝕液を用いてもイオン
注入されたホトレジスト被膜が侵されることはない。

な釦、本発明は、ホト．マスク製造工程中、マスター。

レチクル、マスターマスク、サブ．マスター、ワーキン
ク．マスク等、いづれの工程にも利用できることは言う
寸でもない。

前述したように、ある加速電圧で、イオン注入する際、
ホト，レジスト被膜中へのイオン注入量を増していくと
ホト．レジスト被膜は硬化すると同時に、一部炭化し、
紫外，可視領域に於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ｌＩ六 たとえば、ポリメチル
、メタ、アクリレート、ゴム ノボラツク樹脂、エポキ
シ樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリイミド、等
の被膜の場合でも同様の傾向を示すことがわかった。

たとえば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１３０Ｋｅ
Ｖで、３１Ｐ＋イオンを注入する場合、イオン注入量が
１０１５イオン／ｃｎｉ以上になると、波長４ ６ ０
ｎｍ以下の光を殆んど通さなくなる。

第３図は膜厚が約４０００Ａ０のホトーレジスト（ＯＭ
Ｒ８３被膜に３１ｐ＋を加速電圧１３０ＫｅＶで１０１
６イオン／ｃｒｒＬ３注入した時のイオン注入前後の分
光透過特性を示している。

第３図において、５けイオン注入前、６はイオン注入後
のホト・レジストのそれぞれの分光透過特性を表わして
いる。

第３図からわかる様に、ホト レジスト被膜中に高濃度
のイオン注入を行なうと、ホト・レジスト被膜の紫外・
可視領域の透過率は著しく低下することがわかる。

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鹿のイオン注入を行
なうことにより、ホト−レジストとガラス基板の接着は
、強固になると同時にホト レジスト被膜の機械的強度
は従来のホト レジスト被膜とけ全く異なり、酸化クロ
ム（ＣｒｘＯｙ ）等の金属酸化物と同程度のすぐれた
機械的強度をもつ様になる。

さらに、ホト・レジスト被膜に高濃度のイオン注入処理
を施すととにより、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、弗酸、塩酸、
ホト−レジスト、剥離液（例えば、東京応化工業社製の
ＯＭＲＪＩＭ剤）等に耐えるようになりこれらの薬品中
で洗浄が可能に々る。

以上、述べた様に、本発明による反転マスクの製造方法
に釦いては、ホト・レジスト被膜あるいは、他の有機被
膜に高エネルギーに加速された粒子を打ち込むことによ
り、ホト．レジストを含む有機被膜の本来の性質とは全
く別の特性をもつ物質に変換し、これをホト・マスクに
於けるパターン部として利用する点に於で画期的な方法
であり、本発明を採用することにより、反転ホトマスク
の製造工程の単純化、短縮化という利点は、反転ホト・
マスクの単価の低下を可能にする。

又、本発明を採用することによって得られる他の利点は
前述した通りである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ネガタイプホトレジスト用ホトマスクの断面
図であり第２図は本発明によるポジタイプホトレジスト
用のホトマスクすなわち第１図のマスクの反転マスクを
製造する工程を示す断面図である。 第３図はホト レジスト被膜中にイオン注入処理を施す
前後の分光透過率特性を示すグラフである。 記号の説明、１・・・透明基板、２・・・金属又は金属
酸化物の被膜、３・・・有機被月気 ３′イオン注入処
理を施した有機被膜、４・・・各種イオン、５・・・イ
オン注入前の有機被膜の分光透過特性、６・・・イオン
注入後の有機被膜の分光透過特性。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 紫外・可視光線を遮へいするパターン層が形威され
   た透明基板の一主乎面上に有機被膜を選択的に形或する
   工程と、該有機被膜が紫外・可視光線を遮へいするよう
   になるｌで高エネルギーニ加速された粒子を打ち込む工
   程と、前記パターン層を除去する工程とを含むことを特
   徴とする写真蝕刻用ホト・マスクの製造方法。