JP2000331905A - 荷電粒子線露光用転写マスクブランクスの製造方法 - Google Patents

荷電粒子線露光用転写マスクブランクスの製造方法

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JP2000331905A JP13570199A JP13570199A JP2000331905A JP 2000331905 A JP2000331905 A JP 2000331905A JP 13570199 A JP13570199 A JP 13570199A JP 13570199 A JP13570199 A JP 13570199A JP 2000331905 A JP2000331905 A JP 2000331905A
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Norihiro Katakura
則浩 片倉
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/20Masks or mask blanks for imaging by charged particle beam [CPB] radiation, e.g. by electron beam; Preparation thereof

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】側壁付近に氷柱状のものが形成されず、垂直で
シャープな側壁を有する支柱を形成することができる荷
電粒子線露光用転写マスクブランクスの製造方法を提供
する。 【解決手段】支持シリコン基板、酸化シリコン層、シリ
コン活性層からなるSOI基板を用意する工程と、前記
支持シリコン基板上に、支柱形成位置に対応する位置に
開口パターンが設けられ、酸化シリコン層、レジスト層
が順次積層されてなるドライエッチング用マスクを形成
する工程と、前記マスクに設けられた開口パターンに合
わせて前記支持シリコン層をドライエッチングする工程
と、前記酸化シリコン層を除去する工程と、を備えた荷
電粒子線露光用転写マスクブランクスの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、荷電粒子線縮小転
写露光装置に用いられる転写マスクの転写マスク用ブラ
ンクスの製造方法に関する。
【0002】
【従来技術】近年、半導体集積回路素子の微細化に伴
い、光の回折限界によって制限される光学系の解像度を
向上させるために、X線、電子線やイオンビーム等の荷
電粒子線(以下、単に荷電粒子線という)を使用した露
光方式(リソグラフィー技術)が開発されている。その
中でも、電子線を利用してパターンを形成する電子線露
光は、電子線自体を数Å(オングストローム)にまで絞
ることが出来るため、1μm又はそれ以下の微細パター
ンを形成できる点に大きな特徴がある。
【0003】しかし、従来の電子線露光方式は、一筆書
きの方式であったため、微細パターンになればなるほ
ど、絞った電子線で描画せねばならず、描画時間が長
く、デバイス生産コストの観点から量産用ウエハの露光
には用いられなかった。そこで、所定のパターンを有す
る転写マスクに電子線を照射し、その照射範囲にあるパ
ターンを投影レンズによりウエハに縮小転写する荷電粒
子線縮小転写装置が提案されている。
【0004】回路パターンを投影するためにはその回路
パターンが描かれた転写マスクが必要である。転写マス
クとして、図3(a)に示すように、貫通孔が存在せ
ず、メンブレン22上に散乱体パターン24が形成され
た散乱透過転写マスク21と、図3(b)に示すよう
に、電子線を散乱する程度の厚さを有するメンブレン3
2に貫通孔パターン34が形成された散乱ステンシル転
写マスク31が知られている。
【0005】これらは、感応基板に転写すべきパターン
をメンブレン22、32上にそれぞれ備えた多数の小領
域22a、32aがパターンが存在しない境界領域によ
り区分され、境界領域に対応する部分に支柱23、33
が設けられている。散乱ステンシル転写マスクでは、メ
ンブレンは厚さ約2μm程度のシリコンメンブレンから
なり、メンブレンには電子線が透過する開口部(感応基
板に転写すべきパターンに相当)が設けられている。
【0006】即ち、一回の電子線によって露光される領
域は1mm角程度であるため、この1mm角の小領域
に、感応基板の1チップ(1チップの半導体)分の領域
に転写すべきパターンを分割した部分パターンをそれぞ
れ形成し、この小領域を多数敷き詰める構成をとってい
る。従って、荷電粒子線を用いたパターン転写方法は、
図3(c)に示すように、各小領域22a、32aが荷
電粒子線にてステップ的に走査され、各小領域の開口部
又は散乱体の配置に応じたパターンが不図示の光学系で
感応基板27に縮小転写される方法であるので、転写マ
スクの小領域22a毎のパターンを感応基板27上でつ
なぎ合わせる方法である。
【0007】この転写マスクの製造方法の一つとして次
に示す工程が挙げられる。まず、一般的な製造方法によ
り製作した支持シリコン基板41、酸化シリコン層4
2、シリコン活性層43からなるSOI(Silicon on I
nsulater)基板を用意する(図4a)。基板裏面に酸化
シリコン又は厚膜レジストからなるドライエッチング用
マスク46を形成する(図4b)。
【0008】次に、支持シリコン基板41をドライエッ
チング用マスク46に形成された開口パターン45に合
わせてドライエッチングする(図4c)。支持シリコン
基板41のエッチングはストッパー層としての役割を果
たす酸化シリコン層42まで行われ、酸化シリコン層4
2及びシリコン活性層43がシリコン製の外周枠41b
とシリコン製の支柱41a(幅は約数百μm)により支
持され、外周枠41bと支柱11a間及び支柱41a間
に開口を有する構造体が形成される。
【0009】次に、開口において露出した酸化シリコン
層42をHF+NH3F混合溶液により除去するとシリ
コン活性層43がシリコンメンブレン43aとなり、転
写マスク用ブランクスが完成する(図4d)。ドライエ
ッチングは、SOI基板の支持シリコン基板の厚さに相
当する深さ分行わなくてはならず、例えば、3インチS
OI基板の場合は、300μm以上、8インチSOI基
板の場合は、700μm以上のドライエッチングが必要
となる。
【0010】そのため、エッチング用マスクとしてSi
2を用いた場合は、約10μm以上の膜厚が必要であ
り、レジストを用いた場合は、50〜60μm以上の膜
厚が必要となり、厚膜となってしまう。このドライエッ
チングは、公知の側壁保護プラズマドライエッチング法
により行われる。
【0011】側壁保護プラズマドライエッチング法は、
シリコンエッチング用ガスと側壁保護用ガスとの混合ガ
スを流し、側壁保護用ガスの重合物によりエッチング側
壁を保護し、側壁方向のエッチングを抑制しながら垂直
方向にエッチングしていく方法である。混合ガスとし
て、Cl2+CHF3、SF6+C38、SF6+CCl4
等が挙げられ、CHF3、C38、CCl4は重合してエ
ッチング側壁に保護膜を形成するので、側壁方向のエッ
チングが抑えられ、シリコンはCl2、SF6により垂直
方向にエッチングされる。
【0012】
【発明が解決しようする課題】しかし、 酸化シリコン
からなるドライエッチング用マスクを用いた場合、その
酸化シリコン膜自体が有する応力によってSOI基板が
歪でしまったり、酸化シリコンの成膜途中で剥がれてし
まうという問題が生じる。また、レジストからなるドラ
イエッチング用マスクを用いた場合、エッチング選択比
が悪いため、それを解消するために数十μmの厚膜のレ
ジストにより対応が可能であるが、レジスト自身が比較
的エッチングされやすいため、即ち、エッチングに対す
る耐久性が悪いため、図5に示すようにレジストの開口
部がドライエッチングの過程で徐々に後退し、支柱形成
のためのドライエッチングが完了するまでには側壁保護
膜の後ろまで後退してしまう。この状況下でドライエッ
チングを行うと、側壁保護膜及びそれに保護されている
シリコンがエッチングされてしまい、氷柱状のものが形
成され、この氷柱状のものは剥がれやすく、ゴミの原因
になるという問題がある。
【0013】そこで、本発明はこのような従来の問題点
に鑑みてなされたものであり、側壁付近に氷柱状のもの
が形成されず、垂直でシャープな側壁を有する支柱を形
成することができる荷電粒子線露光用転写マスクブラン
クスの製造方法を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は第一に「支持シ
リコン基板、酸化シリコン層、シリコン活性層からなる
SOI基板を用意する工程と、前記支持シリコン基板上
に、支柱形成位置に対応する位置に開口パターンが設け
られ、酸化シリコン層、レジスト層が順次積層されてな
るドライエッチング用マスクを形成する工程と、前記マ
スクに設けられた開口パターンに合わせて前記支持シリ
コン層をドライエッチングする工程と、前記酸化シリコ
ン層を除去する工程と、を備えた荷電粒子線露光用転写
マスクブランクスの製造方法(請求項1)」を提供す
る。
【0015】ドライエッチング用マスクは、基板側から
酸化シリコン層、レジスト層からなるので、ドライエッ
チングの過程でたとえレジストの後退があったとして
も、酸化シリコン層によってエッチングガスが遮蔽され
る。従って側壁保護膜及びそれに保護されているシリコ
ンがエッチングされず、側壁保護膜及びシリコンからな
る氷柱状のものも形成されず、ゴミの発生を抑制するこ
とができる。
【0016】また、酸化シリコン層は薄い薄膜(1〜2
μm)であるので、膜の応力により基板が歪むという問
題も生じない。
【0017】
【発明の実施形態】以下、本発明にかかる実施形態の荷
電粒子線露光用転写マスクブランクスの製造方法を図面
を参照しながら説明する。図1は、本発明にかかる実施
形態の荷電粒子線露光用転写マスクの概略図である。
【0018】図1は、本発明にかかる実施形態の散乱ス
テンシル転写マスクブランクスの製作工程の一例を示す
図である。まず、一般的な製造方法により製作した支持
シリコン基板11、酸化シリコン層12、シリコン活性
層13からなるSOI(Silicon on Insulater)基板を
用意する(図1a)。
【0019】基板裏面に膜厚1〜2μm程度の酸化シリ
コン層14a、膜厚20〜30μm程度のレジスト層1
4bを順次積層し(図1b)、そのレジスト層14bの
一部(支柱形成位置に対応する位置)に電子線描画装置
を用いて窓(開口)パターン形状15を形成し(図1
c)、これをマスクとしてフッ酸とフッ化アンモニウム
の混合溶液で酸化シリコン層14aをウエットエッチン
グすることによりドライエッチング用マスク16を形成
する(図1d)。
【0020】次に、支持シリコン基板11をドライエッ
チング用マスク16に形成された開口パターン15に合
わせてエッチングする(図1e)。支持シリコン基板1
1のエッチングは酸化シリコン層12まで行われ、酸化
シリコン層12及びシリコン活性層13がシリコン製の
外周枠11bとシリコン製の支柱11aにより支持さ
れ、外周枠11bと支柱11a間及び支柱11a間に開
口を有する構造体が形成される。
【0021】次に、開口において露出した酸化シリコン
層12をフッ化水素酸により除去するとシリコン活性層
13がシリコンメンブレン13aとなり、転写マスク用
ブランクスが完成する(図1f)。なお、メンブレンを
形成した後、メンブレンに感光基板に転写すべき開口パ
ターンを形成する、いわゆる「バックエッチ先行プロセ
ス」により説明したが、SOI基板のシリコン活性層に
パターンを形成した後、支持シリコン基板、酸化シリコ
ン層を所定のパターンにエッチングして感光基板に転写
すべき開口パターンが形成されたメンブレンにする、い
わゆる「バックエッチ後行プロセス」によっても同様の
転写マスクが得られる。
【0022】さらに、転写マスク用ブランクスのメンブ
レン13a上にレジストを塗布し、所定の微細パターン
を電子線描画装置などを用いて焼き付け、転写し(図2
a)、所定のパターンが転写されたレジストをマスク1
7としてメンブレン13aをエッチングし(図2b)、
ステンシル転写マスクを完成させる(図2c)。
【0023】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明にかかる転
写マスクブランクスの製造方法によれば、SOI基板の
径が大きく、深いエッチングが必要な場合であっても、
側壁付近に氷柱状のものが形成されず、垂直でシャープ
な側壁を有する支柱を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる転写マスクブランクスの製造方
法の工程図である。
【図2】一般的な荷電粒子線露光用転写マスクブランク
スのメンブレンにパターンを形成して荷電粒子線露光用
転写マスクを製作する工程を示す図である。
【図3】電子線縮小転写装置で用いられる転写マスクの
うち(a)は散乱透過マスク、(b)は散乱ステンシル
マスクの概略図であり、(c)は電子線を用いたパター
ン転写方法を示す概略斜視図である。
【図4】従来の荷電粒子線露光用転写マスクブランクス
の製作工程を示す図である。
【図5】従来のレジストからなるドライエッチング用マ
スクを用いて支柱形成のためのドライエッチングを行う
前の状態を示す図(a)とエッチングの途中の状態を示
す図(b)である。
【符号の説明】
11、41・・・支持シリコン基板 11a、41a・・・支柱 11b、41b・・・外周枠 12、14a、42・・・酸化シリコン層 12a・・・酸化シリコン部 13、43・・・シリコン活性層 13a、43a・・・シリコンメンブレン 13b、43b・・・開口パターンが形成されたシリコ
ンメンブレン 14b・・・レジスト層 15、45・・・窓(開口)パターン 16・・・酸化シリコン、レジストが順次積層されてな
るドライエッチング用マスク 21・・・散乱透過マスク 22、32・・・メンブレン 23、33・・・支柱 24・・・散乱体パターン 27・・・感光基板 1、31・・・散乱ステンシルマスク 34・・・貫通孔パターン 46・・・酸化シリコン又はレジストからなるドライエ
ッチング用マスク

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】支持シリコン基板、酸化シリコン層、シリ
    コン活性層からなるSOI基板を用意する工程と、 前記支持シリコン基板上に、支柱形成位置に対応する位
    置に開口パターンが設けられ、酸化シリコン層、レジス
    ト層が順次積層されてなるドライエッチング用マスクを
    形成する工程と、 前記マスクに設けられた開口パターンに合わせて前記支
    持シリコン層をドライエッチングする工程と、 前記酸化シリコン層を除去する工程と、を備えた荷電粒
    子線露光用転写マスクブランクスの製造方法。
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