JP2000349008A

JP2000349008A - 転写マスクブランクスの処理方法、転写マスクの製造方法及び転写マスク

Info

Publication number: JP2000349008A
Application number: JP15744199A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Uchikawa; 清内川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-06-04
Filing date: 1999-06-04
Publication date: 2000-12-15

Abstract

(57)【要約】【目的】電子線縮小転写装置において使用され、電子線
の照射が繰り返されても、マスクのパターン形状が変化
しない転写マスクを提供する。【解決手段】シリコンメンブレンを備えた転写マスクブ
ランクスを用意する工程と、前記シリコンメンブレンに
所定のドーズ量の電子を照射する工程と、を備えた転写
マスクブランクスの処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子線縮小転写装置
に用いられる転写マスク、転写マスクの製造方法及び転
写マスクブランクスの処理方法に関する。

【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。このような転写マスクの製造
方法として、例えば、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）
基板を用いて行う方法（特開平５−２１６２１６号公報
等）や、ボロンを拡散したシリコンウエハを用いて行う
方法（特開平１０ー２６１５８４号公報等）がある。

【０００７】さらに、ＳＯＩ基板のシリコン活性層をメ
ンブレンにした場合の応力を調整するために、シリコン
活性層に所定の濃度のボロンを拡散させる方法が提案さ
れている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ボロンが拡散
されたシリコンメンブレンを有する転写マスクブランク
スは、シリコンメンブレン中には、ボロン以外の不純物
が存在するとともに、ボロンを拡散する際のプロセスに
起因する結晶欠陥が多数存在すると予想される。このメ
ンブレン中に存在する多数の不純物及び結晶欠陥は、メ
ンブレンの応力と密接に関係する。

【０００９】一方、このメンブレン中の不純物の濃度分
布及び結晶欠陥の分布は、高速の電子線が照射されるこ
とにより、変化することが予想される。そのため、ボロ
ン以外の不純物及び結晶欠陥を含んだメンブレンを備え
た転写マスクブランクスのメンブレンに所定のパターン
を形成してなる転写マスクを電子線縮小転写装置に使用
し、電子線による照射が繰り返されると、メンブレンの
応力が徐々に変化するとともに、メンブレンに形成され
たパターン形状が徐々に変化してしまう。

【００１０】その変化量としては、歪みが５０ｎｍ程度
であり、線幅が２０ｎｍ程度である。そこで、本発明は
従来のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、
電子線縮小転写装置において使用され、電子線の照射が
繰り返されても、マスクのパターン形状が変化しない転
写マスクを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するために手段】本発明者は、前記課題を
解決するために転写マスクの製作プロセスを鋭意検討の
結果、本発明を行うに至った。本発明は、第一に「シリ
コンメンブレンを備えた転写マスクブランクスを用意す
る工程と、前記シリコンメンブレンに所定のドーズ量の
電子を照射する工程と、を備えた転写マスクブランクス
の処理方法（請求項１）」を提供する。

【００１２】また、本発明は第二に「前記電子照射の条
件が、電子線縮小転写装置内で使用される照射条件と同
じであることを特徴とする請求項１記載の転写マスクブ
ランクスの処理方法（請求項２）」を提供する。また、
本発明は第三に「シリコンメンブレンを備えた転写マス
クブランクスを用意する工程と、前記シリコンメンブレ
ンに所定のドーズ量の電子を照射する工程と、前記シリ
コンメンブレンに感光基板に転写すべきパターンを形成
する工程と、を備えた転写マスクの製造方法（請求項
３）」を提供する。

【００１３】また、本発明は第四に「前記電子照射の条
件が、電子線縮小転写装置内で使用される照射条件と同
じであることを特徴とする請求項３記載の転写マスクの
製造方法（請求項４）」を提供する。また、本発明は第
五に「感光基板に転写すべきパターンが形成されたシリ
コンメンブレンを備えた転写マスクにおいて、前記シリ
コンメンブレンに前記パターンを形成する前に、予め所
定のドーズ量の電子を照射してなる転写マスク（請求項
５）」を提供する。

【００１４】また、本発明は第六に「前記電子照射の条
件が、電子線縮小転写装置内で使用される照射条件と同
じであることを特徴とする請求項５記載の転写マスク
（請求項６）」を提供する。

【００１５】

【発明の実施形態】以下、本発明にかかる実施形態の転
写マスクブランクスの処理方法及び転写マスクの製造方
法を図面を参照しながら説明する。第一の実施形態の転
写マスクブランクスの処理方法及び転写マスクの製造方
法を示す。

【００１６】図１は、第一の実施形態の転写マスクブラ
ンクスの処理方法及び転写マスクの製造方法である。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、酸化シリコン層、シリコン活性層からなるＳＯＩ
（Silicon on Insulator）基板を用意し、シリコン活性
層にボロンを拡散（熱拡散法又はイオン注入法）して、
支持シリコン基板１、酸化シリコン層２、シリコン活性
層（ボロン拡散）３からなるＳＯＩ基板を作製する（図
１ａ）。

【００１７】基板裏面に酸化シリコン層を成膜し、その
酸化シリコン層の一部（支柱形成位置に対応する位置）
を窓（開口）パターン形状４にエッチングすることによ
りドライエッチング用マスク５を形成する（図１ｂ）。
次に、支持シリコン基板１１をドライエッチング用マス
ク５に形成された開口パターン４に合わせてエッチング
する（図１ｃ）。

【００１８】シリコンと酸化シリコンとのエッチング選
択比の違いにより、支持シリコン基板１のエッチングは
酸化シリコン層２まで行われ、酸化シリコン層２及びシ
リコン活性層３がシリコン製の外周枠１ｂとシリコン製
の支柱１ａにより支持され、外周枠１ｂと支柱１ａ間及
び支柱１ａ間に開口を有する構造体が形成される。次
に、開口において露出した酸化シリコン層２をフッ化水
素酸により除去するとシリコン活性層３がシリコンメン
ブレン３ａとなり、転写マスク用ブランクスが完成する
（図１ｄ）。

【００１９】さらに、転写マスクブランクスに高速の電
子６を所定のドーズ量照射する（図１ｅ）。この電子線
の照射条件としては、転写マスクが電子線縮小転写装置
内で実際に使用に供される露光条件と同じであることが
好ましく、例えば、電子の加速電圧１００ＫＶ、電流密
度１００μＡ／ｍｍ²が用いられる。

【００２０】この露光条件で、約１０時間、照射し続け
る。従来技術で前述したように、メンブレンの小領域が
支柱によって１ｍｍ角の格子状に形成されているタイプ
の転写マスクブランクスの場合は、電子線を各小領域ご
とにステップ的に走査して照射を行い、またメンブレン
の小領域が支柱によって、例えば幅１ｍｍ×長さ２０〜
４０ｍｍの長方形に形成されているタイプの転写マスク
ブランクスの場合は、電子線によりこの領域を連続的に
走査して照射を行う。

【００２１】このようにしてメンブレンに電子線を照射
することにより、発熱の原因となるメンブレン以外の支
柱、外周枠に直接電子線が照射されることがない。転写
マスク用ブランクスのメンブレン３ａ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、転写し所定のパターンが転写されたレジス
トをエッチング用マスクとしてメンブレン３ａをエッチ
ングし、ステンシル転写マスクを完成させる（図１
ｆ）。

【００２２】この様にして製作されたステンシル転写マ
スクに形成されたパターンの寸法と、電子線縮小転写装
置内で１０時間ステンシル転写マスクを露光した後のパ
ターンの寸法とを比較するために、パターン形状の歪を
ニコン製光波干渉式座標測定機を用いて測定し、パター
ン線幅をＣＤ測長機を用いて測定したところ、パターン
の寸法の変化は、ほとんど無かった。

【００２３】第二の実施形態の転写マスクブランクスの
処理方法及び転写マスクの製造方法を示す。図２は、第
二の実施形態の転写マスクブランクスの処理方法及び転
写マスクの製造方法である。（１００）面方位を有する
シリコン基板１１を用意し、その基板の片面にボロンを
拡散（熱拡散法又はイオン注入法）してシリコン活性層
１２を形成する。これはエッチング時にはエッチングス
トップ層としての役割を果たし、最終的には、シリコン
メンブレンとなる。シリコン基板１１のうちシリコン活
性層１２以外の部分は、支持シリコン部１１ａという
（図２ａ）。

【００２４】次に、シリコン基板１１の両面に窒化珪素
膜１３を成膜し（図２ｂ）、さらに基板裏面に形成され
た窒化珪素膜１３の一部を窓（開口）パターン形状１４
にエッチングすることによりウエットエッチング用マス
ク１５を形成する（図２ｃ）。ウエットエッチング用
マスク１５が形成されたシリコン基板１１全体をKOH溶
液等のエッチング溶液に浸すと、窒化珪素膜で保護され
ていない開口部１４から支持シリコン部１１ａのエッチ
ングが進行する。シリコン活性層１２に達すると、エッ
チングレートが極端に落ちるので、そこでエッチングは
停止する（図２ｄ）。

【００２５】なお、ボロン濃度が２×１０¹⁹atoms/cm³
より小さいと、エッチングレートの低下が顕著ではな
く、エッチングを停止することができないので、シリコ
ン活性層１２中のボロン濃度は２×１０¹⁹atoms/cm³以
上必要である。最後に、窒化珪素からなるウエットエッ
チング用マスク１５及び窒化珪素膜１３を除去すると、
転写マスク用ブランクスを完成する（図２ｅ）。

【００２６】転写マスク用ブランクスは、ボロンを拡散
したシリコン活性層からなるシリコンメンブレン１２ａ
と、このメンブレンを支持する部材であるシリコン製の
外周枠１１ｃ及び支柱１１ｂにより構成されている。こ
の転写マスク用ブランクスに高速の電子１６を所定のド
ーズ量照射し（図２ｆ）、メンブレン１２ａに所定のパ
ターン１７を形成する（図２ｇ）点は、第一の実施形態
と同じである。

【００２７】また、この様にして製作されたステンシル
転写マスクに形成されたパターンの寸法と、電子線縮小
転写装置内で１０時間ステンシル転写マスクを露光した
後のパターンの寸法とを比較するために、パターン形状
の歪をニコン製光波干渉式座標測定機を用いて測定し、
パターン線幅をＣＤ測長機を用いて測定したところ、パ
ターンの寸法の変化は、ほとんど無かった。

【００２８】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明にかかる転写
マスクブランクスの処理方法によれば、かかる処理後の
メンブレンに所定のパターンを形成して転写マスクを製
作し、その転写マスクを電子線縮小転写装置に長時間し
ようしても、使用の前後でパターンの寸法に変化が生じ
ず、常に正確なパターンをウエハに焼き付けることが可
能であり、ひいてはスループットの向上につながる。

【００２９】また、本発明にかかる転写マスクの製造方
法及び転写マスクによれば、電子線縮小転写装置に長時
間使用しても、使用の前後でパターンの寸法に変化が生
じず、常に正確なパターンをウエハに焼き付けることが
可能であり、ひいてはスループットの向上につながる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態にかかる転写マスクブ
ランクスの処理方法及び転写マスクの製造方法を示す図
である。

【図２】本発明の第二の実施形態にかかる転写マスクブ
ランクスの処理方法及び転写マスクの製造方法を示す図
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。

【符号の説明】

１・・・支持シリコン基板１ａ、１１ｂ、２３、３３・・・支柱１ｂ、１１ｃ・・・外周枠２・・・酸化シリコン層３、・・・シリコン活性層（ボロン拡散）４、１４・・・窓（開口）パターン形状５、１５・・・ドライエッチング用マスク６、１６・・・電子（線）７、１７・・・パターン３ａ、１２ａ、２２、３２・・・メンブレン２１・・・散乱透過マスク２４・・・散乱体パターン２７・・・感光基板３１・・・散乱ステンシルマスク３４・・・貫通孔パターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリコンメンブレンを備えた転写マスクブ
ランクスを用意する工程と、前記シリコンメンブレンに所定のドーズ量の電子を照射
する工程と、を備えた転写マスクブランクスの処理方
法。
【請求項２】前記電子照射の条件が、電子線縮小転写装
置内で使用される照射条件と同じであることを特徴とす
る請求項１記載の転写マスクブランクスの処理方法。
【請求項３】シリコンメンブレンを備えた転写マスクブ
ランクスを用意する工程と、前記シリコンメンブレンに所定のドーズ量の電子を照射
する工程と、前記シリコンメンブレンに感光基板に転写すべきパター
ンを形成する工程と、を備えた転写マスクの製造方法。
【請求項４】前記電子照射の条件が、電子線縮小転写装
置内で使用される照射条件と同じであることを特徴とす
る請求項３記載の転写マスクの製造方法。
【請求項５】感光基板に転写すべきパターンが形成され
たシリコンメンブレンを備えた転写マスクにおいて、前記シリコンメンブレンに前記パターンを形成する前
に、予め所定のドーズ量の電子を照射してなる転写マス
ク。
【請求項６】前記電子照射の条件が、電子線縮小転写装
置内で使用される照射条件と同じであることを特徴とす
る請求項５記載の転写マスク。