JP2001057330A - 転写マスクブランクスの製造方法及び転写マスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】１つのアライメントマークを用いて支柱を形成
し、支柱により形成される小領域内の所定の位置に精度
良くパターンを形成することが可能な転写マスクブラン
クスの製造方法及び転写マスクの製造方法を提供する。 【解決手段】支持シリコン基板１上に、アライメントマ
ーク形成用の開口を有するエッチング用マスク５を形成
し、エッチング用マスクに設けられたパターン形成用開
口パターン４に合わせて、支持シリコン基板、酸化シリ
コン層２をエッチングしてシリコンメンブレン３ａを形
成する。続いてシリコンメンブレンに開口アライメント
マーク７を形成し、それを用いて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
たドライエッチング用マスク９を形成し、マスクに設け
られた開口パターン８に合わせて支持シリコン層をドラ
イエッチングする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、転写マスクブラン
クスの製造方法及び転写マスク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４（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４（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４（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】支柱によって形成される小領域内の所定の
位置に精度良くパターンを形成しなければならない。従
来の転写マスクは次のような製作工程で製造を行う。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 Insulator）基板を用意する。

【０００８】ＳＯＩ基板のシリコン活性層１３上に窒化
珪素膜を成膜し、さらにその窒化珪素膜上にレジストを
塗布し、そのレジストの周辺部に支柱形成をする時の露
光時に使用するアライメントマーク（以下、支柱形成用
アライメントマークという）と、小領域内にパターンを
形成する時の露光時に使用するアライメントマーク（以
下、パターン形成用アライメントマークという）とを転
写し、レジストに転写された各アライメントマークパタ
ーンに合わせて窒化珪素膜をエッチングし、各アライメ
ントマークパターンの開口１４（１４ａ、１４ｂ）を有
するウエットエッチング用マスク１５を形成する（図３
ａ）。

【０００９】次に、シリコン活性層１３をエッチング用
マスク１５に形成されたアライメントマークのパターン
１４に合わせてエッチングし、シリコン活性層１３に支
柱形成用アライメントマーク１４ｃとパターン形成用ア
ライメントマーク１４ｄを形成する（図３ｂ）。この２
つのアライメントマーク（１４ｃ、１４ｄ）の位置関係
は互いにわかっている。

【００１０】ＳＯＩ基板の支持シリコン基板１１上に酸
化シリコン層を成膜し、さらに酸化シリコン層上にレジ
ストを塗布し、両面アライナーのステージにレジストが
塗布された支持シリコン基板１１側が上側にくるように
ＳＯＩ基板を設置し、両面アライナーの赤外線カメラに
より、支持シリコン基板１１側からシリコン活性層１３
に形成された支柱形成用アライメントマーク１４ｃを検
出し、或いはステージに設置された顕微鏡によるアライ
メントマーク１４ｃの観察により、支柱形成位置の位置
合わせを行い、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（支柱形
状）に転写して、レジストに転写された支柱形状に合わ
せて酸化シリコン層をエッチングすることにより、支柱
パターンの開口１６を有するドライエッチング用マスク
１７を形成する（図３ｃ）。

【００１１】次に、支持シリコン基板１１をドライエッ
チング用マスク１７に形成された開口パターン１６に合
わせてドライエッチングする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
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。

【００１２】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３ｄ）。ＳＯＩ基板のシリコ
ン活性層に形成した支柱形成用のアライメントマーク１
４ｃとの位置関係が判っているパターン形成用アライメ
ントマーク１４ｄを用いて支柱１１ａにより形成された
小領域内のパターンを形成する位置の位置合わせを行
い、感光基板に転写すべき微細パターンを投影露光装置
を用いて転写し、感光基板に転写すべき微細パターンが
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１３ａをエッチングし、ステンシル転写マスクを完
成させる（図３ｅ）。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の転写マ
スクブランクスの製造方法では、支柱によって形成され
る小領域内の所定の位置に精度良くパターンを形成する
ためには、予めシリコン活性層に形成されたアライメン
トマークを支持シリコン基板側から検出することが可能
な赤外線カメラ等の機能が付いた投影露光装置である両
面アライナーを用いて支柱を形成しなければならず、そ
のような機能がついていない半導体チップ製造に用いら
れる投影露光装置により支柱を形成することができなか
った。

【００１４】また、２つの異なるタイプの投影露光装置
を用いてパターンを形成する場合、各装置固有のアライ
メントマークをぞれぞれ形成し、各アライメントマーク
を用いて支柱及び支柱により形成される小領域内の所定
の位置にパターンを形成する必要があり、一つのアライ
メントマークを用いて支柱及び支柱により形成される小
領域内の所定の位置に精度良くパターンを形成するより
も精度が悪い。

【００１５】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、半導体チップの製造の際
に用いられる投影露光装置における１つのアライメント
マークを用いて支柱を形成すること及び支柱により形成
される小領域内の所定の位置に精度良くパターンを形成
することが可能な転写マスクブランクスの製造方法及び
転写マスクの製造方法を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決しようとする手段】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、アライメントマーク形成用の開口を有するエッ
チング用マスクを形成する工程と、前記エッチング用マ
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、前記支持シリコン基板、前記酸化シリコン層をエッ
チングしてアライメントマーク形成用シリコンメンブレ
ンを形成する工程と、前記アライメントマーク形成用シ
リコンメンブレンに開口アライメントマークを形成する
工程と、前記開口アライメントマークを用いて支持シリ
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、
を備えた転写マスクブランクスの製造方法（請求項
１）」を提供する。

【００１７】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、アラ
イメントマーク形成用の開口を有するエッチング用マス
クを形成する工程と、前記エッチング用マスクに設けら
れたパターン形成用開口パターンに合わせて、前記支持
シリコン基板、前記酸化シリコン層をエッチングしてア
ライメントマーク形成用シリコンメンブレンを形成する
工程と、前記アライメントマーク形成用シリコンメンブ
レンに開口アライメントマークを形成する工程と、前記
開口アライメントマークを用いて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開口パターンに合わせて前記支持
シリコン基板をドライエッチングし、さらに前記酸化シ
リコン層を除去してシリコンメンブレンを形成する工程
と、前記開口アライメントマークを用いてシリコンメン
ブレンに感光基板上に形成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２）」を
提供する。

【００１８】

【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を図面を参照しながら説明する。図
１は、本発明の実施形態にかかる転写マスクブランクス
のメンブレン側から見た概略上面図である。

【００１９】実施形態にかかる転写マスクブランクス
は、不図示の開口アライメントマークが形成されたシリ
コンメンブレン領域３ａと、感光基板に転写すべきパタ
ーンが形成されるメンブレン領域３ｂと、メンブレン３
ｂの外周を固定してこれを支える外周枠１ｂと、メンブ
レン３ｂを支持し、複数の小領域に分割する支柱１ａと
を備えている。

【００２０】実施形態にかかる転写マスクブランクスは
次に示すような製作工程により製造される。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
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。

【００２１】ＳＯＩ基板の支持シリコン基板１上に窒化
珪素膜を成膜し、さらにその窒化珪素膜上にレジストを
塗布し、そのレジストの周辺部（アライメントマーク形
成位置に対応する位置）を窓（開口）パターン形状（例
えば、約３ｍｍ角）４を転写し、そのレジストパターン
に合わせて窒化珪素膜を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５を形成する（図２ａ）。

【００２２】次に、支持シリコン基板１をウエットエッ
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ＫＯＨ水溶液を用いてウエットエッチングする（図２
ｂ）。シリコンと窒化珪素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、さらに酸化シリコン層２が 水溶
液のウエットエッチングによって除去され、アライメン
トマーク形成用シリコンメンブレン３ａが形成される。

【００２３】アライメントマーク形成用シリコンメンブ
レン３ａを含むシリコン活性層３上にレジストを塗布
し、シリコンメンブレン３ａに対応する位置に投影露光
装置用のアライメントマークを転写し（図２ｃ）、所定
のパターン（アライメントマークのパターン）が転写さ
れたレジストをエッチング用マスク６としてメンブレン
３ａをドライエッチングして、開口アライメントマーク
７を形成する（図２ｄ）。

【００２４】この開口アライメントマーク７は、支柱形
成の際及びパターン形成の際の両方に用いられる両面読
みとり用である。支持シリコン基板１上に酸化シリコン
層を成膜し、その酸化シリコン層上にレジストを塗布
し、開口アライメントマーク７を検出して、支柱形成の
ためのパターンを形成する位置の位置合わせを行い、所
定の支柱パターンを投影露光装置を用いて転写し、その
レジストの一部（支柱形成位置に対応する位置）を窓
（開口）パターン形状（支柱パターン）８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９を形成する
（図２ｅ）。

【００２５】次に、支持シリコン基板１をドライエッチ
ング用マスク９に形成された開口パターン８に合わせて
エッチングする（図２ｆ）。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１
ｂ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。

【００２６】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３ｂとなり、転写マスク用ブラン
クスが完成する。転写マスク用ブランクスのメンブレン
３ｂ上にレジストを塗布し、開口アライメントマーク７
を検出して支柱１ｂにより形成された小領域内のパター
ンを形成する位置の位置合わせを行い、所定の微細パタ
ーンを投影露光装置を用いて転写し、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３ｂをエッチングし、ステンシル転写マスクを完成
させる。

【００２７】なお、本実施形態では、転写マスクブラン
クス又は転写マスクの周辺部に開口アライメントマーク
を有するアライメントマーク形成用シリコンメンブレン
を形成した例を示したが、感光基板に転写すべきパター
ンが形成されるメンブレン領域が１つではなく、２つに
分割されている場合等は中央部に設けてもよい。

【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製造方法及び転写マスクの製造方法
によれば、半導体チップの製造の際に用いられる投影露
光装置における１つのアライメントマークを用いて支柱
を形成すること及び支柱により形成される小領域内の所
定の位置に精度良くパターン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概略断
面図である。

【図２】本発明の実施形態にかかる転写マスクブランク
スの製造工程を示す図である。

【図３】従来の転写マスクブランクスの製造工程を示す
図である。

【図４】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、１１・・・支持シリコン基板 ２、１２・・・酸化シリコン層 ３、１３・・・シリコン活性層 ４・・・開口パターン ５・・・ウエットエッチング用マスク ６・・・アライメントマークパターンを有するドライエ
ッチング用マスク ７・・・開口アライメントマーク ８、１６・・・開口パターン（支柱パターン） ９、１７・・・支柱パターンを有するドライエッチング
用マスク １４・・・開口アライメントマーク（支柱形成用アライ
メントマーク、パターン形成用アライメントマーク） １５・・・アライメントマークパターンを有するウエッ
ト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 ３１・・・散乱ステンシルマスク ３４・・・貫通孔パターン

Claims (2)

【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、アライメントマーク形成用
   の開口を有するエッチング用マスクを形成する工程と、 前記エッチング用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、前記支持シリコン基板、前記酸
   化シリコン層をエッチングしてアライメントマーク形成
   用シリコンメンブレンを形成する工程と、 前記アライメントマーク形成用シリコンメンブレンに開
   口アライメントマークを形成する工程と、 前記開口アライメントマークを用いて支持シリコン基板
   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、を備えた
   転写マスクブランクスの製造方法。
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、アライメントマーク形成用
   の開口を有するエッチング用マスクを形成する工程と、 前記エッチング用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、前記支持シリコン基板、前記酸
   化シリコン層をエッチングしてアライメントマーク形成
   用シリコンメンブレンを形成する工程と、 前記アライメントマーク形成用シリコンメンブレンに開
   口アライメントマークを形成する工程と、 前記開口アライメントマークを用いて支持シリコン基板
   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開口パターンに合わせて前記支
   持シリコン基板をドライエッチングし、さらに前記酸化
   シリコン層を除去してシリコンメンブレンを形成する工
   程と、 前記開口アライメントマークを用いてシリコンメンブレ
   ンに感光基板上に形成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。