JP2001007013A - 転写マスクブランクス及びその製造方法 - Google Patents

転写マスクブランクス及びその製造方法

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JP2001007013A JP17834099A JP17834099A JP2001007013A JP 2001007013 A JP2001007013 A JP 2001007013A JP 17834099 A JP17834099 A JP 17834099A JP 17834099 A JP17834099 A JP 17834099A JP 2001007013 A JP2001007013 A JP 2001007013A
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membrane
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transfer mask
silicon
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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)
  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】感光基板に転写すべきパターンを形成する領域
を均一なエッチングレートのドライエッチングにより支
柱をエッチングする転写マスクブランクス及びその製造
方法を提供する。 【解決手段】 メンブレンと、該メンブレンの外周を固
定してこれを支える外周枠と、前記メンブレンを支持
し、複数の小領域に分割する支柱とを備えた転写マスク
ブランクスであって、複数の小領域に分割されたメンブ
レンは、感光基板に転写すべきパターンを形成する部分
(小領域の集まり)と、その部分の外周に配置された非
パターン部分(ダミー部分)とからなることを特徴とす
る転写マスクブランクス。

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
装置に用いられる荷電粒子線露光用転写マスクブランク
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14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、酸化シリコン層、シリコ
ン活性層からなるSOI(Silicon on Insulater)基板
を用意する(図4a)。基板裏面に酸化シリコン層14
を成膜し(図4b)、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1
5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16を形成する(図4c)。
【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4d)。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をフッ化水素酸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4e)。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SOI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】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。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。
【0011】混合ガスとして、Cl2+CHF3、SF6
+C38、SF6+CCl4等が挙げられ、CHF3、C3
8、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】
【発明が解決しようとする課題】例えば、8インチのS
OI基板から、前述した製造方法を用いて図5に示すよ
うに小領域が90列×100行=9000個の転写マス
クブランクスを製作すると仮定する。但し、図5は簡略
化して表されているので、図中に示されている格子数と
は一致していない。
【0013】そうすると、ドライエッチングすべき面積
は、SOI基板の全面積の30%以上になる(開口率3
0%以上)。開口率が30%以上のエッチングは、一般
的な開口率が10%以下のようなエッチングに比べて、
エッチングレートの均一性が極めて悪い。これは、エッ
チングによって生成させるエッチング生成ガスが大量に
発生するため、エッチングのために前述した混合ガスの
エッチング面への供給が阻止されることにくわえて、エ
ッチング面の周辺部は、2つのガスの入れ換えが比較的
スムーズに行えるが、周辺部から数ミリ中央側に入った
ところは、2つのガスの入れ換えがスムーズに行えない
ことにくわえてず、エッチングによって生成させるエッ
チング生成ガスが大量に発生するため、エッチングのた
めに前述した混合ガスのエッチング面への供給が阻止さ
れることに起因している。
【0014】従って、例えば、エッチング面の中心部分
のエッチングレートに対して周辺部分のエッチングレー
トが5%程度速くなるようなエッチング装置(開口率が
10%以下のエッチングを行うという前提の装置)を用
いて、開口率が30%以上のエッチングを行うと、周辺
部分のエッチングレートは、中心部分のエッチングレー
トに比べて、20%以上も速くなってしまう。
【0015】このようにエッチング面の中心部分と周辺
部分とでエッチングレートが大きく異なると、エッチン
グレートの速い周辺部分では、サイドエッチングが非常
に大きくなり、メンブレンに向かって支柱が細くなり、
結果的に周辺部分の小領域の形状が変形してしまう。
(図6参照) この問題を解決するために、ガスを低圧化したり、排気
能力を大きくしてエッチングレートを下げて均一化して
きたが、この方法によると、エッチングマスクとの選択
比が急激に下がり、エッチングマスクの厚膜化が必要に
なってしまい、厚膜化により他の問題が生じてしまう。
【0016】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、感光基板に転写すべき
パターンを形成する領域を均一なエッチングレートのド
ライエッチングにより支柱をエッチングする転写マスク
ブランクス及びその製造方法を提供することを目的とす
る。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明は、第一に「メン
ブレンと、該メンブレンの外周を固定してこれを支える
外周枠と、前記メンブレンを支持し、複数の小領域に分
割する支柱とを備えた転写マスクブランクスであって、
複数の小領域に分割されたメンブレンは、感光基板に転
写すべきパターンを形成する部分(小領域の集まり)
と、その部分の外周に配置された非パターン部分(ダミ
ー部分)とからなることを特徴とする転写マスクブラン
クス(請求項1)」を提供する。
【0018】また、本発明は、第二に「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非パターン形成用開口パター
ンと、パターン形成用開口パターンが設けられたドライ
エッチング用マスクを形成する工程と、前記マスクに設
けられたパターン形成用開口パターンに合わせて、該開
口パターン相互間で略均一なエッチングレートにより前
記支持シリコン層をドライエッチングするとともに、非
パターン形成用開口に合わせて、前記エッチングレート
に比べて速いエッチングレートにより前記支持シリコン
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、を備えた転写マスクブランクスの製
造方法(請求項2)」を提供する。
【0019】
【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ブランクスの概略図
である。
【0020】実施形態の荷電粒子線露光用転写マスクブ
ランクス1は、メンブレン2とそのメンブレンの外周を
固定してこれを支える外周枠3と、メンブレン2を支持
し、複数の領域に分割する支柱4とを備えた転写マスク
ブランクスであり、その複数の小領域に分割されたメン
ブレンは、感光基板に転写すべきパターンを形成する部
分(90列×100行=9000個)(小領域の集ま
り)5と、その部分の外周に配置された非パターン部分
(5列×5行に相当)(ダミー部分)6とからなる。
【0021】この非パターン部分6の大きさは、エッチ
ング条件、非パターン部分の大きさとの関係から任意に
決められる。非パターン部分6のエッチングレートは、
パターン部分5のエッチングレートに比べて速くサイド
エッチングが大きいので、メンブレンに向かって支柱4
が細くなっている。
【0022】実施形態の転写マスクブランクスの製作工
程では、図4(c)のドライエッチング用マスクに代え
て、実施形態で用いるドライエッチング用マスクが、パ
ターン形成用の開口と、非パターン形成用の開口との双
方を有しており、その開口パターンに合わせて、パター
ン形成部分のエッチングレート比が1〜1.05になる
ように、ドライエッチング条件を設定し、エッチングレ
ート比が大きくなってしまう部分は、非パターン部分と
して予め予定されている部分に対応させるようにしてい
る点が異なるが、それ以外は従来技術で説明した製作工
程と基本的に同じである。
【0023】エッチングレート比が1.05を越える
と、小領域の形状の均一性が損なわれ、パターンを形成
する領域としては適切ではないからである。実施形態に
かかる転写マスクブランクス製作後、メンブレン上にレ
ジストを塗布し、非パターン部分に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マスクとしてメンブレ
ンをエッチングし、ステンシル転写マスクを完成させ
る。
【0024】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。
【0025】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明にかかる転写
マスクブランクスによれば、均一なエッチングレートに
より形成された小領域の集まりのみをパターン形成部分
とし、エッチングレートが速くサイドエッチングがおこ
る部分については、非パターン部分(ダミー部分)とし
たので、均一な形状の小領域に感光基板に転写すべきパ
ターンを形成することができる。
【0026】また、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、エッチングレートが速くなって
しまう部分は、非パターン部分として予め予定されてい
る部分に対応させるようにしているので、感光基板に転
写すべきパターンを形成するために必要な領域は、エッ
チングレートの均一性を担保することができる。
【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概略上
面図である。
【図2】本発明にかかる転写マスクブランクスの製造方
法と従来の転写マスクブランクスの製造方法とにおける
エッチング面の位置に対するエッチングレート比を表し
た図である。
【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】従来の転写マスクブランクスの概略上面図であ
る。
【図6】従来の転写マスクブランクスの製造方法による
転写マスクブランクスの概略断面図である。
【符号の説明】
1・・・転写マスクブランクス 2、12、22、32・・・メンブレン 3、13・・・外周枠 4、14、23、33・・・支柱 5、15・・・パターン部分 6・・・非パターン部分 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 41・・・支持シリコン基板 42・・・酸化シリコン層 43・・・シリコン活性層 45・・・開口パターン 46・・・ドライエッチング用マスク

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】メンブレンと、該メンブレンの外周を固定
    してこれを支える外周枠と、 前記メンブレンを支持し、複数の小領域に分割する支柱
    とを備えた転写マスクブランクスであって、 複数の小領域に分割されたメンブレンは、感光基板に転
    写すべきパターンを形成する部分(小領域の集まり)
    と、その部分の外周に配置された非パターン部分(ダミ
    ー部分)とからなることを特徴とする転写マスクブラン
    クス。
  2. 【請求項2】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
    置に非パターン形成用開口パターンと、パターン形成用
    開口パターンが設けられた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パターン形成用開口パターンに
    合わせて、該開口パターン相互間で略均一なエッチング
    レートにより前記支持シリコン層をドライエッチングす
    るとともに、非パターン形成用開口に合わせて、前記エ
    ッチングレートに比べて速いエッチングレートにより前
    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、を備えた転写マ
    スクブランクスの製造方法。
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