JP2002237447A - ステンシル多層マスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高加速度電子ビームの照射に耐えられ、高精
度で微細なパターンを厚いレジストで形成できるように
マスク層に空隙を設けられるステンシル多層マスクを提
供する。 【解決手段】 ＳＯＲ光のような強力なＸ線と、荷電粒
子である電子ビームやイオンビームによって、厚いレジ
ストを感光する高加速電子ビームである露光光源等に対
応できる熱吸収用ステンシル部と、パターン形成用ステ
ンシルとを有するステンシル多層マスクであって、露光
光源に対応できる各層構成を有するステンシル多層マス
クは、パターン開口部３１と、パターン３２と、空隙６
１と、帯電防止対策となる電気的接続手段４１と、ある
いは導電性材料を埋め込む貫通孔３３と、露光装置に固
定し易くするフレーム５１とを設けることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超ＬＳＩ等を製作する
工程における微細化転写に使用されるパターン転写用マ
スクであるＸ線露光用マスクと、荷電粒子（電子、イオ
ン）用マスク等として使用されるステンシル多層マスク
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より利用されている多層マスクの構
造例として図１８，１９，２０に示すような、ＥＵＶＬ
（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｌｉｔｈ
ｏｇｒａｐｈｙ）用がある。これら多層マスクは、露光
装置から発射される軟Ｘ線の特定波長を反射させて用い
られる。図１８は、アディテブ タイプ（Ａｄｄｉｔｉ
ｖｅ Ｔｙｐｅ）を示す。シリコン（Ｓｉ）あるいは、
ガラス基板７１に重ねて、エッチストップ層となるシリ
コン酸化膜層７２と、交互に成膜される重原子層である
モリブデン（Ｍｏ）層７４と、軽原子層であるシリコン
（Ｓｉ）層７３と、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）層から
なるエッチストップ層７７と、クロム（Ｃｒ）や金属層
からなるアブゾーバ・パターン層７６等とで成膜配置さ
れている。

【０００３】図１９は、サブトラクティブ タイプ（Ｓ
ｕｂｔｒａｃｔｉｖｅ Ｔｙｐｅ）を示す。シリコン
（Ｓｉ）あるいは、ガラス基板８１に重ねて、交互に成
膜される重原子層であるモリブデン（Ｍｏ）層８２と、
軽い原子層であるシリコン（Ｓｉ）層８３とで成膜配置
されている。多層成膜配置の後、パターンに基づき多層
膜を取り除き空隙８４が設けられている。

【０００４】図２０は、モディファイド タイプ（Ｍｏ
ｄｉｆｉｅｄ Ｔｙｐｅ）を示している。シリコン（Ｓ
ｉ）あるいは、ガラス基板９１に重ねて、エッチストッ
プ層となるシリコン酸化膜層９２と、交互に成膜される
重原子層であるモリブデン（Ｍｏ）層９３と、軽原子層
であるシリコン（Ｓｉ）層７４とで成膜配置されてい
る。多層成膜配置の後、パターンに基づきクロム（Ｃ
ｒ）や金属層からなるアブゾーバ９５が設けられてい
る。

【０００５】これらＥＵＶＬについては、第４７回応用
物理学会Ｐ３２２（１９８６年）木下博雄他の予稿集
で、また、Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｉｃ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，Ｂ
７，（１９８９）１６４８ Ｈ．Ｋｉｎｏｓｈｉｔａ
ｅｔ ａｌ．に示された。書籍名：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕ
ｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ（ＥＵ
ＶＬ）として知られている。ＮＧＬ Ｃｒｉｔｉｃａｌ
Ｒｅｖｉｅｗとして、ＥＵＶ ＬＬＣ／ＮＶＬより１
９９８年に発行されている。

【０００６】図１８の丸枠の拡大図は、例として、モリ
ブデン（Ｍｏ）層７４と、シリコン（Ｓｉ）層７３との
堆積状態を拡大した図である。モリブデン（Ｍｏ）層７
４と、シリコン（Ｓｉ）層７３とを交互にイオンスパッ
ターリング技術やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏ
ｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）技術などを用いてシリコン
あるいは、ガラス基板（Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）等の上に
堆積させている。

【０００７】このような、イオンスパッターリング技術
で堆積した膜は原子、分子的構造が、シリコン（Ｓｉ）
やモリブデン（Ｍｏ）の各素材を単独で形成したものに
比べ機械的強度と、パターン形成時の加工性と、パター
ンエッジのシャープ性等が劣る。

【０００８】従来型の多層マスクを、所望するパターン
に従って、貫通するまで選択的に取り去ることで、それ
はステンシル多層マスクとなる。

【０００９】微細化パターンを形成する一層のステンシ
ルマスクでは、電子ビームやイオンビームによって、厚
いレジストを感光する加速電圧として例えば５ＫＶ以上
の高加速電子ビームで照射する時、あるいは、ＳＯＲ光
のような強力なＸ線を照射するときは、ステンシルマス
クに問題が発生する。それは、パターン形成に不要な照
射エネルギーはマスクに吸収され、大半は熱として消費
される。この熱のためマスク熱膨張し、パターン寸法は
変化して、パターン配置の歪みやパターン精度の劣化に
つながる等の影響がある。

【００１０】また、ステンシルマスクとしては、特開平
２０００−１８８２５４で公開されている。構造上、該
ステンシルマスクが熱せられると、層間にある層間層も
熱せられ蓄熱することになる。数十ｎｍに微細化される
パターン転写用マスクでは、実質的パターン寸法の配置
や精度に影響のでる程の変形を防止できない。

【００１１】また、荷電粒子を用いる露光では、各ステ
ンシルマスクにあっては、ステンシルマスクの層の間を
保つ層が電気的絶縁素材であれば、露光中の露光用荷電
粒子や露光試料からの反則電子による帯電が生じ、その
影響として露光用荷電粒子の軌道が曲げられるので、微
細化パターン転写用マスクとしては正確に転写できな
い。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な従来の欠点に鑑み、ＳＯＲ光のような強力な軟Ｘ線
と、荷電粒子である電子ビームやイオンビームによっ
て、厚いレジストを感光する加速電圧として例えば５Ｋ
Ｖ以上の高加速電子ビームにおける露光光源等であって
も対応できるステンシル多層マスクとするために、ステ
ンシル多層マスクの熱吸収用ステンシル部と、パターン
形成用ステンシルとは、微細化パターン形成の加工性
に優れ、機械的強度を保ち、電気伝導性と、熱伝
導比と、耐熱性に優れる多層膜素材が用られ、熱吸
収用ステンシル部と、パターン形成用ステンシルとの間
に設けられる多層マスクは、多層マスクに蓄熱される熱
の影響を除くため多層マスクの保持部を残して、空隙
（中空）構造とするステンシル多層マスクを提供するこ
とを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１記載のステンシル多層マスクは、ＳＯＲ光のよ
うな強力なＸ線と、電子ビームやイオンビームの荷電粒
子を用いることによって厚いレジストを感光する高加速
電子ビームである露光光源等に対応できるように、各層
を成膜配置されている多層マスク９，１０，１１，１
２，１３，１５，１７より選択してなるステンシル多層
マスクであって、選択された多層マスク９，１０，１
１，１２，１３，１５，１７は、パターン開口部３１
と、パターン３２と、空隙６１と、帯電防止対策用の電
気的接続手段４１と、あるいは、導電性材料を埋め込む
貫通孔３３と、必要に応じてフレーム５１とを設けられ
る構成である。

【００１４】また、請求項２記載の発明では、請求項１
記載のステンシル多層マスクであって、ステンシル多層
マスクを構成する多層マスクは、露光光源に対応できる
ように各層を成膜配置している多層マスク９，１０，１
１，１２，１３，１５，１７の構成である。

【００１５】また、請求項３記載の発明では、請求項１
または２記載のステンシル多層マスクであって、多層マ
スク９は、シリコン単結晶層（Ｓｉ）２１の片側の表面
をシリコン酸化膜層（ＳｉＯ２）２５として、重ねて、
シリコン単結晶層（Ｓｉ）２２とを成膜配置している構
成である。

【００１６】また、請求項４記載の発明では、請求項１
または２，３記載のステンシル多層マスクであって、多
層マスク１０は、前記記載の多層マスク９のシリコン単
結晶層（Ｓｉ）２２に重ねて、ダイアモンド層（Ｄｉａ
ｍｏｎｄ）２８と、シリコン酸化膜層（ＳｉＯ２）２６
と、シリコン単結晶層（Ｓｉ）２３とを成膜配置してい
る構成である。

【００１７】また、請求項５記載の発明では、請求項１
または２，４記載のステンシル多層マスクであって、多
層マスク１１は、前記記載の多層マスク１０のシリコン
単結晶層（Ｓｉ）２３に重ねて、シリコン酸化膜層（Ｓ
ｉＯ２）２７と、シリコン単結晶層（Ｓｉ）２４とを成
膜配置している構成である。

【００１８】また、請求項６記載の発明では、請求項１
または２記載のステンシル多層マスクであって、多層マ
スク１２は、シリコン単結晶層（Ｓｉ）２１に重ねて、
ダイアモンド層（Ｄｉａｍｏｎｄ）２８と、シリコン酸
化膜層（ＳｉＯ２）２５と、シリコン単結晶層（Ｓｉ）
２２とを成膜配置している構成である。

【００１９】また、請求項７記載の発明では、請求項１
または２，６記載のステンシル多層マスクであって、多
層マスク１３は、前記記載の多層マスク１２のシリコン
単結晶層（Ｓｉ）２２に重ねて、シリコン酸化膜層（Ｓ
ｉＯ２）２６と、シリコン単結晶層（Ｓｉ）２３とを成
膜配置している構成である。

【００２０】また、請求項８記載の発明では、請求項１
または２，３，４，５，６，７記載のステンシル多層マ
スクであって、各層を成膜配置されている多層マスク
９，１０，１１，１２，１３，１５，１７より選択して
なるステンシル多層マスク１１５は、選択された多層マ
スク１１のシリコン単結晶層（Ｓｉ）２１と、重ねて成
膜されているシリコン酸化膜層（ＳｉＯ２）２５とを、
ドライあるいは、ウエットエッチング等を用いてパター
ン開口部３１を設ける。該パターン開口部３１を設けら
れた多層マスク１１は、所望するパターン３２に従っ
て、電子ビーム露光技術や、光露光技術およびエッチン
グ技術を施して、貫通するまで選択的に取り去り所望す
るパターン３２を設けられる。隔離層であるシリコン酸
化膜層（ＳｉＯ２）２５，２６，２７をエッチングで取
り除いて熱遮断用の空隙６１が設けられる。帯電防止対
策用として、マスク層であるシリコン単結晶層（Ｓｉ）
２１，２２と、ダイアモンド層（Ｄｉａｍｏｎｄ）２８
と、シリコン単結晶層（Ｓｉ）２３，２４等との外周
に、電気的接続４１用として導電性材料の塗布や、金属
蒸着あるいは、電解または、無電解メッキ等が施され
る。または、内部よりパターン３２に影響しない箇所に
電子ビーム露光技術や、光露光技術およびエッチング技
術を施されシリコン単結晶層（Ｓｉ）２４からシリコン
単結晶層（Ｓｉ）２１までを貫通孔３３が設けられる。
該貫通孔３３には、低融点金属や、導電性銀ペーストあ
るいは蒸着金属や、カーボンが埋め込まれる構成であ
る。露光装置に容易に取り付けるように炭化ケイ素（Ｓ
ｉＣ）や、ガラスあるいは、金属からなるフレーム５１
は、シリコン単結晶層（Ｓｉ）２１と固着して設けけら
れる。

【００２１】また、請求項９記載の発明では、請求項１
または２記載のステンシル多層マスクであって、多層マ
スク１１ａは、シリコン単結晶層（Ｓｉ）２４に重ね
て、シリコン酸化膜層（ＳｉＯ２）２７と、シリコン単
結晶層（Ｓｉ）２３と、シリコン酸化膜層（ＳｉＯ２）
２６とを成膜配置している構成である。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施の
形態に基づいて詳細に説明する。

【００２３】図９〜図１３と、図１５〜図１７は、ステ
ンシル多層マスクの熱吸収用ステンシル部からパターン
開口部までの成膜配置の各構成例を示す。各層の形成で
は、イオンスパッターリング技術や、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍ
ｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）技
術、低融点金属による融着、または、Ｓｉ，ＳｉＯ２，
シリサイド（Ｓｉｌｉｃｉｄｅ）化した金属等の素材を
種々組み合わせて圧着（熱圧着も含む）、あるいは、陽
極接合によるはり合わせ等も行われる層構成である。上
記記載の技術を駆使して作られるＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏ
ｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）構造基板はステンシル
多層マスクの部材として用いられる。

【００２４】図９は、層構成Ｓｉ＋ＳｉＯ２＋Ｓｉの多
層マスクの断面図である。多層マスク９は、シリコン単
結晶基板からなるシリコン単結晶層（Ｓｉ）２１の片側
の表面をシリコン酸化膜層（ＳｉＯ２）２５として、重
ねて、シリコン単結晶層（Ｓｉ）２２を成膜する。ステ
ンシル多層マスクとして用いられる場合には、パターン
形成用ステンシル部となるシリコン単結晶層２２は、Ｃ
ＭＰ（Ｃｈｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌ
ｉｓｈｉｎｇ）あるいは、化学エッチング等して、除去
され、所望の厚さにシリコン単結晶層を残した薄層化構
造となる。露光光源側となる入射側には、熱吸収用ステ
ンシル部となるシリコン単結晶層２１が用られ、シリコ
ン単結晶層２１も所望の厚の薄層化構造となる。

【００２５】また、前記記載図９の層構成Ｓｉ＋ＳｉＯ
２＋Ｓｉの多層マスク９は、２枚のシリコン単結晶基板
の片端表面をシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）として、シリ
コン酸化膜（ＳｉＯ２）を介してはり合わせ設けられる
場合がある。シリコン単結晶層２１と、シリコン酸化膜
２５と、シリコン単結晶層２２との層構成となる。

【００２６】図１０は、層構成Ｓｉ＋ＳｉＯ２＋Ｓｉ＋
Ｄｉａｍｏｎｄ＋ＳｉＯ２＋Ｓｉの多層マスクの断面図
である。多層マスク１０は、多層マスク９のシリコン単
結晶層（Ｓｉ）２２に重ねて、ダイアモンド層（Ｄｉａ
ｍｏｎｄ）２８と、シリコン酸化膜層（ＳｉＯ２）２６
と、シリコン単結晶層（Ｓｉ）２３を成膜配置している
構成である。ステンシル多層マスクとして用いられる場
合には、パターン形成用ステンシル部としてシリコン単
結晶層２３と、熱吸収用ステンシル部としてシリコン単
結晶層２２とが用られる。パターン形成用ステンシル部
は、薄層化構造される。照射荷電粒子の入射側から見
て、電気伝導性が劣るダイアモンド層２８を、シリコン
単結晶層２２の後方にしかも直接配置することで帯電を
防止し、且つ、熱吸収を速やかに取ることができる。

【００２７】図１１は、層構成Ｓｉ＋ＳｉＯ２＋Ｓｉ＋
Ｄｉａｍｏｎｄ＋ＳｉＯ２＋Ｓｉ＋ＳｉＯ２＋Ｓｉの多
層マスクの断面図である。多層マスク１１は、多層マス
ク１０のシリコン単結晶層（Ｓｉ）２３に重ねて、シリ
コン酸化膜層（ＳｉＯ２）２７と、シリコン単結晶層
（Ｓｉ）２４とを成膜配置している構成である。ステン
シル多層マスクとして用いられる場合には、パターン形
成用ステンシル部としてシリコン単結晶層２４と、熱吸
収用ステンシル部としてシリコン単結晶層２２，２３と
が用られる。パターン形成用ステンシル部は、薄層化構
造される。照射荷電粒子の入射側から見て、電気伝導性
が劣るダイアモンド層２８を、シリコン単結晶層２２の
後方にしかも直接配置することで帯電を防止し、且つ、
熱吸収を速やかに取ることができる。

【００２８】図１２は、層構成Ｓｉ＋Ｄｉａｍｏｎｄ＋
ＳｉＯ２＋Ｓｉの多層マスクの断面図である。多層マス
ク１２は、シリコン単結晶層（Ｓｉ）２１に重ねて、ダ
イアモンド層（Ｄｉａｍｏｎｄ）２８と、シリコン酸化
膜層（ＳｉＯ２）２５と、シリコン単結晶層（Ｓｉ）２
２とを成膜配置している構成である。ステンシル多層マ
スクとして用いられる場合には、パターン形成用ステン
シル部となるシリコン単結晶層２２は、ＣＭＰ（Ｃｈｍ
ｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎ
ｇ）あるいは、化学エッチング等して、除去され、所望
の厚さにシリコン単結晶層を残した薄層化構造となる。
露光光源側となる入射側には、熱吸収用ステンシル部と
なるシリコン単結晶層２１が用られ，シリコン単結晶層
２１も所望の厚さの薄層化構造となる。

【００２９】図１３は、層構成Ｓｉ＋Ｄｉａｍｏｎｄ＋
ＳｉＯ２＋Ｓｉ＋ＳｉＯ２＋Ｓｉの多層マスクの断面図
である。多層マスク１３は、多層マスク１２のシリコン
単結晶層（Ｓｉ）２２に重ねて、シリコン酸化膜層（Ｓ
ｉＯ２）２６と、シリコン単結晶層（Ｓｉ）２３とを成
膜配置している構成である。ステンシル多層マスクとし
て用いられる場合には、パターン形成部としてシリコン
単結晶層２３と、熱吸収用ステンシル部として、シリコ
ン単結晶層２１，２２とが用られる。パターン形成用ス
テンシル部となるシリコン単結晶層２３と、熱吸収用ス
テンシル部となるシリコン単結晶層２１は薄層化構造さ
れる。

【００３０】多層マスク１２と、１３とは、露光光源側
となる、入射側にシリコン単結晶層（Ｓｉ）２１に重ね
て、ダイヤモンド層（Ｄｉａｍｏｎｄ）２８を成膜配置
することで、入射により発生する熱は速やかに吸収さ
れ、また、シリコン単結晶層２１と、ダイヤモンド層２
８とを重ねることで、入射による帯電を取り、発熱によ
る帯電を取り、発熱による温度上昇を抑えることができ
る。

【００３１】また、シリコン単結晶層（Ｓｉ）２１、２
２、２３、２４は、シリコンウエハーを利用することが
できる。シリコン酸化膜層（ＳｉＯ２）２５、２６、２
７は、シリコン酸化膜と、シリコン酸化膜とを陽極接合
で、はり合わせてシリコン酸化膜層（ＳｉＯ２）を形成
することができる。ダイアモンド層（Ｄｉａｍｏｎｄ）
２８は、熱伝導性は優れているが、電気的な導電性を得
るために成膜時に、不純物を入れ電気導電性を持たせて
いる。また、ダイアモンド層（Ｄｉａｍｏｎｄ）２８
は、ダイアモンドライク膜や、Ｍｅｔａｌ，Ｓｉｌｉｃ
ｉｄｅ Ｍｅｔａｌ，ＳｉＣ等が代用可能である。

【００３２】次に、図１から図８までは、ステンシル多
層マスクの完成までの実施の形態を詳細に説明する。前
記に記載した多層マスクの数々は、露光装置環境に適応
するよう多層マスクの層構成から選択され用いられる。
説明に当たって、前記記載の実施の形態の同一構成部分
には、同一符号を付して重複する説明を省略する。な
お、この実施の形態は一例である。説明に用いるステン
シル多層マスクは、Ｓｉ＋ＳｉＯ２＋Ｓｉ＋Ｄｉａｍｏ
ｎｄ＋ＳｉＯ２／ＳｉＯ２＋Ｓｉ＋ＳｉＯ２＋Ｓｉの成
膜配置の構成である。構成のなかで、ＳｉＯ２／ＳｉＯ
２は、陽極接合によりはり合わせる箇所を示している。
陽極接合により完成した多層マスクは、図１１に示した
多層マスクと同様な多層構造となる。それは以下に説明
する多層マスク１１ａと、多層マスク１１ｂとの陽極接
合で得られる。

【００３３】図８は、層構成Ｓｉ＋ＳｉＯ２＋Ｓｉ＋Ｓ
ｉＯ２の多層マスクの断面図である。多層マスク１１ａ
は、多層マスク１１ｂと、陽極接合するために、Ｓｉ＋
ＳｉＯ２＋Ｓｉの層の表面にシリコン酸化膜を成膜し
て、Ｓｉ＋ＳｉＯ２＋Ｓｉ＋ＳｉＯ２の成膜配置の構成
となる多層マスク１１ａである。該多層マスク１１ａの
成膜配置は、シリコン単結晶層（Ｓｉ）２４と、シリコ
ン酸化膜層（ＳｉＯ２）２７と、シリコン単結晶層（Ｓ
ｉ）２３と、その上にシリコン酸化膜層（ＳｉＯ２）２
６とを成膜され、陽極接合に対応できるようにした構成
である。

【００３４】図７は、層構成Ｓｉ＋ＳｉＯ２＋Ｓｉ＋Ｄ
ｉａｍｏｎｄ＋ＳｉＯ２の多層マスクの断面図である。
多層マスク１１ｂは、多層マスク１１ａと、陽極接合す
るために、Ｓｉ＋ＳｉＯ２＋Ｓｉ＋Ｄｉａｍｏｎｄの層
の表面にシリコン酸化膜を成膜して、Ｓｉ＋ＳｉＯ２＋
Ｓｉ＋Ｄｉａｍｏｎｄ＋ＳｉＯ２の成膜配置の構成とな
る。多層マスク１１ｂは、シリコン単結晶層（Ｓｉ）２
１と、シリコン酸化膜層（（ＳｉＯ２）２５と、シリコ
ン単結晶層（Ｓｉ）２２と、ダイアモンド層（Ｄｉａｍ
ｏｎｄ）２８と、その上にシリコン酸化膜層（ＳｉＯ
２）２６とを成膜され、陽極接合に対応できるようにし
た構成である。

【００３５】図６は、陽極接合によりはり合わせられた
多層マスクの断面図である。多層マスク１１は、多層マ
スク１１ａのシリコン酸化膜と、多層マスク１１ｂのシ
リコン酸化膜とを、陽極接合によりはり合わせることで
設けられる。多層マスク１１は、Ｓｉ＋ＳｉＯ２＋Ｓｉ
＋Ｄｉａｍｏｎｄ＋ＳｉＯ２／ＳｉＯ２＋Ｓｉ＋ＳｉＯ
２＋Ｓｉの層構成である。それは、シリコン単結晶層
（Ｓｉ）２１に重ねて、シリコン酸化膜層（ＳｉＯ２）
２５と、シリコン単結晶層（Ｓｉ）２２と、ダイアモン
ド層（Ｄｉａｍｏｎｄ）２８と、シリコン酸化膜層（Ｓ
ｉＯ２）２６との成膜配置である多層マスク１１ｂと、
陽極接合によりはり合わせられる多層マスク１１ａのシ
リコン酸化膜層（ＳｉＯ２）２６と、シリコン単結晶層
（Ｓｉ）２３と、シリコン酸化膜層（ＳｉＯ２）２７
と、シリコン単結晶層（Ｓｉ）２４との成膜配置の構成
である。

【００３６】また、多層マスク１１のパターン開口部３
１となるシリコン単結晶層２１と、シリコン酸化膜層２
５とは、ドライまたはウエットエッチング等を用いて所
望するパターン開口部３１の大きさに開口される。ま
た、シリコン単結晶層２４は、ＣＭＰ技術あるいは、化
学エッチングなどで除去され所望の厚さの単結晶層を残
し薄層化される。図１０に示すシリコン単結晶層２４の
上方の空白枠は、除去されたシリコン単結晶層２４の跡
を示している。

【００３７】図５は、パターンを形成されたステンシル
多層マスクの断面図である。パターン３２が形成される
ステンシル多層マスク１１１は、所望の厚さのシリコン
単結晶層２４を残し薄層化された多層マスク１１を、所
望するパターン３２に基づいて、電子ビーム露光技術
や、光露光技術およびエッチング技術等で施される。そ
れは、多層マスク１１のパターン開口部３１からシリコ
ン単結晶層２４までを、所望するパターン３２に基づき
貫通させる微細化加工が施されたステンシル多層マスク
１１１である。

【００３８】図４は、熱遮断用の隔離層を設けたステン
シル多層マスクの断面図である。空隙６１を形成するス
テンシル多層マスク１１２は、ステンシル多層マスク１
１１の、隔離層であるシリコン酸膜層２５，２６，２７
をエッチングで取り除いて空隙６１が形成される。これ
は、素材間のエッチングレイト差を利用して、周辺のシ
リコン酸化膜層を残してパターン部分の隔離層が徐去さ
れる。隔離層はマスク層と比較して、エッチング率の大
きい材料が用いられ、シリコン酸化膜層（ＳｉＯ２）の
他に、Ｐｏｌｙ Ｓｉｌｉｃｏｎ，ＢＰＳＧ，ＳｉＮ
４，ＳｉＯＮ等が用いられ、この隔離層は絶縁膜であ
る。

【００３９】図３は、フレームを設けたステンシル多層
マスクの断面図である。フレーム５１を設けたステンシ
ル多層マスク１１３は、空隙６１が形成されたステンシ
ル多層マスク１１２を、露光装置に容易に取り付け固定
しやすくするためシリコン単結晶層（Ｓｉ）２１と、Ｓ
ｉＣやガラスあるいは、金属等からなるフレーム５１を
固着して設けられる。また、フレーム５１は片側のみ固
着して設けられる場合もある。

【００４０】図２は、外周に帯電防止対策を有するステ
ンシル多層マスクの断面図である。前記記載のステンシ
ル多層マスク１１３に、帯電防止対策が設けられたステ
ンシル多層マスク１１４である。ステンシル多層マスク
１１３の各マクス層間は電気的に分離した状態であるの
で、マスク層に電気的接続４１を設ける。電気的接続４
１は、マスク層であるシリコン単結晶層２１，２２と、
ダイアモンド層２８と、シリコン単結晶層２３，２４等
との外周に、導電性材料の塗布、金属蒸着あるいは、電
解または無電解メッキ等を施される。

【００４１】図１は、内部に帯電を防止対策を有するた
ステンシル多層マスクの断面図である。多層マクス１１
２に貫通孔３３を形成して、内部から帯電防止対策を設
けられたステンシル多層マスク１１５である。多層マク
ス１１２のパターン形成時に、パターン開口部３１より
離れた箇所に導電性用の貫通孔３３を形成する。形成さ
れた導電性用の貫通孔３３に、導電性材料をを埋め込み
電気的な接続が施される。また、必要に応じて多層マク
ス１１２の外周から帯電防止対策がマスク層に電気的接
続４１が設けられてもよい。導電性物質は、低融点金属
や、導電性銀ペーストあるいは、蒸着金属や、カーボン
が使用される。

【００４２】また、図１４から図１７までは、前記記載
のステンシル多層マスク１１２と異なる工程で製造され
るステンシル多層マスク１１６の実施の形態を説明す
る。説明に当たって、前記記載の実施の形態の同一構成
部分には、同一符号を付して重複する説明を省略する。
ステンシル多層マスク１１６は、陽極接合する前の多層
マスク１１ｂにパターン３２が設けられてなる多層マス
ク１７と、もう方の多層マスク１１ａとは、陽極接合さ
れる。多層マスク１７と、多層マスク１１ａとが陽極接
合された後、ステンシル多層マスクとするためのパター
ン３２形成が施される。

【００４３】図１７は、パターンを形成された多層マス
クの断面図である。多層マスク１７は、前記記載の多層
マスク１１ｂに、ステンシル多層マスク用のパターン３
２に基づいてパターンが形成されるのでパターン孔３４
が設けられる。多層マスク１１ｂに設けられる所望する
深度のあるパターン孔３４は、シリコン酸化膜層（Ｓｉ
Ｏ２）２６から、シリコン単結晶層（Ｓｉ）２１の深さ
まで到達させる。あるいは、シリコン単結晶層（Ｓｉ）
２１を貫通させるパターン孔３４であってもよい。ま
た、帯電防止対策用の導電性用の貫通孔３３が必要なら
ば設ける。

【００４４】図１６は、陽極接合された多層マスクの断
面図である。前記記載の多層マスク１７と、多層マスク
１１ａとは陽極接合される。多層マスク１６は、多層マ
スク１７と、多層マスク１１ａとを陽極接合され設けら
れる。それは、両方の多層マスク（１７，１１ａ）のシ
リコン酸化膜層（ＳｉＯ２）２６を陽極接合させる。ス
テンシル多層マスクに用いられる場合に、パターン形成
用ステンシル部となるシリコン単結晶層（Ｓｉ）２４
は、ＣＭＰ技術あるいは、化学エッチングなどで除去さ
れ所望の厚さの単結晶層を残し薄層化される。図に示す
シリコン単結晶層２４の上方の空白枠は、除去されたシ
リコン単結晶層２４の跡を示している。

【００４５】図１５は、パターンを形成された多層マス
クの断面図である。前記記載の多層マスク１６にパター
ン３２を形成される。多層マスク１５は、パターン３２
を形成され設けられたパターン孔３４を有する多層マス
ク１６に、パターン３２を形成してパターン孔３５が設
けられる。パターン孔３４と、パターン孔３５とは、同
一のパターン３２であるため、パターン３２に基づいた
同一の貫通したパターン３２が設けられる。帯電防止対
策用の導電性用の貫通孔３３が必要ならば設ける。パタ
ーン形成用ステンシル部はシリコン単結晶層２４と、熱
吸収用ステンシル部はシリコン単結晶層２２，２３等と
が用いられる。

【００４６】図１４は、ステンシル多層マスクの断面図
である。ステンシル多層マスク１１６は、多層マスク１
５にパターン開口部３１と、空隙６１等とが設けられ
る。シリコン単結晶層２１と、シリコン酸化膜層２５と
を、ドライまたはウエットエッチング等を用いて所望す
る大きさの開口であるパターン開口部３１が設けらられ
る。また、次に、多層マスク１５は、空隙６１が形成さ
れる。空隙６１は、隔離層であるシリコン酸化膜層（Ｓ
ｉＯ２）２５，２６，２７をエッチングで取り除いて形
成される。帯電防止対策と、フレーム５１の取り付け等
は、必要に応じて前記記載の通り設ければよい。

【００４７】

【発明の効果】ＳＯＲ光のような強力なＸ線と、荷電粒
子である電子ビームやイオンビームの照射に耐えられる
ように各層構成を有するステンシル多層マスクは、一層
以上の層構成である熱吸収用ステンシル部としては、各
層間に空隙を設けられるので、パターン形成に不要な照
射エネルギーは熱吸収用ステンシル部に吸収され、微細
化パターン転写用マスクであるパターン形成用ステンシ
ルには、パターン寸法の変化や、パターン配置の歪みあ
るいは、熱膨張等の影響は、パターン形成用ステンシル
には無く、微細化パターンを厚いレジストであっても高
精度に形成できるステンシル多層マスクを提供すること
ができる。

【００４８】ステンシル多層マスクは、熱吸収用ステン
シル部として層間に空隙を設けられる構造であるが、各
層間の帯電防止手段となる電気的接続を施されるため露
光中の露光用荷電粒子や、露光材料からの反射電子によ
る帯電が生じることなく、露光用荷電粒子の軌道が曲げ
られることなく、微細化パターン転写用マスクであるパ
ターン形成用ステンシルとして正確に転写できるように
なる。

【００４９】ステンシル多層マスクは、シリコン単結晶
層と、シリコン酸化膜層あるいは、ダイアモンド層等と
で、各層が構成されているので、機械的強度と、パター
ン形成時の加工性と、パターンエッジのシャープ性が優
れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる内部に帯電防止対策を設けたス
テンシル多層マスクの断面図である。

【図２】本発明に係わる外周に帯電防止対策を設けたス
テンシル多層マスクの断面図である。

【図３】本発明に係わるフレームを設けたステンシル多
層マスクの断面図である。

【図４】本発明に係わる熱遮断用の隔離層を設けるステ
ンシル多層マスクの断面図である。

【図５】図４に係わるパターンを形成されたステンシル
多層マスクの断面図である。

【図６】図４に係わる陽極接合による多層マスクの断面
図である。

【図７】図４に係わる層構成Ｓｉ＋ＳｉＯ２＋Ｓｉ＋Ｄ
ｉａｍｏｎｄ＋ＳｉＯ２の多層マスクの断面図である。

【図８】図４と図１６とに係わる層構成Ｓｉ＋ＳｉＯ２
＋Ｓｉ＋ＳｉＯ２の多層マスク断面図である。

【図９】本発明に係わる層構成Ｓｉ＋ＳｉＯ２＋Ｓｉの
多層マスクの断面図である。

【図１０】本発明に係わる層構成Ｓｉ＋ＳｉＯ２＋Ｓｉ
＋Ｄｉａｍｏｎｄ＋ＳｉＯ２＋Ｓｉの多層マスクの断面
図である。

【図１１】本発明に係わる層構成Ｓｉ＋ＳｉＯ２＋Ｓｉ
＋Ｄｉａｍｏｎｄ＋ＳｉＯ２＋Ｓｉ＋ＳｉＯ２＋Ｓｉの
多層マスクの断面図である。

【図１２】本発明に係わる層構成Ｓｉ＋Ｄｉａｍｏｎｄ
＋ＳｉＯ２＋Ｓｉの多層マスクの断面図である。

【図１３】本発明に係わる層構成Ｓｉ＋Ｄｉａｍｏｎｄ
＋ＳｉＯ２＋Ｓｉ＋ＳｉＯ２＋Ｓｉの多層マスクの断面
図である。

【図１４】本発明に係わるステンシル多層マスクの断面
図である。

【図１５】図１４に係わるパターンを形成された多層マ
スクの断面図である。

【図１６】図１４に係わる陽極接合された多層マスクの
断面図である。

【図１７】図１４に係わるパターンを形成された多層マ
スクの断面図である。

【図１８】従来のＥＵＶＬ用のアディテブ型マスクの断
面図である。

【図１９】従来のＥＵＶＬ用のサブトラクティブ型マス
クの断面図である。

【図２０】従来のＥＵＶＬ用のモデファイド型マスクの
断面図である。

【符号の説明】

９ 多層マスク １０ 多層マスク １１ 多層マスク １１ａ 多層マスク １１ｂ 多層マスク １２ 多層マスク １３ 多層マスク １５ 多層マスク １６ 多層マスク １７ 多層マスク ２１ シリコン単結晶層 ２２ シリコン単結晶層 ２３ シリコン単結晶層 ２４ シリコン単結晶層 ２５ シリコン酸化膜層 ２６ シリコン酸化膜層 ２７ シリコン酸化膜層 ２８ ダイアモンド層 ３１ パターン開口部 ３２ パターン ３３ 貫通孔 ３４ パターン孔 ３５ パターン孔 ４１ 電気的接続 ５１ フレーム ６１ 空隙 １１１ ステンシル多層マスク １１２ ステンシル多層マスク １１３ ステンシル多層マスク １１４ ステンシル多層マスク １１５ ステンシル多層マスク １１６ ステンシル多層マスク

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＳＯＲ光のような強力なＸ線と、電子ビ
   ームやイオンビームの荷電粒子を用いることによって厚
   いレジストを感光する高加速電子ビームである露光光源
   等に対応できるように、各層を成膜配置されている多層
   マスク（９，１０，１１，１２，１３，１５，１７）よ
   り選択してなるステンシル多層マスクであって、選択さ
   れる多層マスク（９，１０，１１，１２，１３，１５，
   １７）は、パターン開口部（３１）と、パターン（３
   ２）と、空隙（６１）と、必要に応じて、帯電防止対策
   用の電気的接続（４１）と、あるいは導電性材料を埋め
   込む貫通孔（３３）と、必要に応じてフレーム（５１）
   とを設けられる構成であることを特徴とするステンシル
   多層マスク。
2. 【請求項２】 ステンシル多層マスクであって、ステン
   シル多層マスクを構成する多層マスクは、露光光源に対
   応できるように各層を成膜配置している多層マスク
   （９，１０，１１，１２，１３，１５，１７）の構成で
   あることを特徴とする請求項１記載のステンシル多層マ
   スク。
3. 【請求項３】 ステンシル多層マスクであって、多層マ
   スク（９）は、シリコン単結晶層（２１）の片側の表面
   をシリコン酸化膜層（２５）として、重ねて、シリコン
   単結晶層（２２）とを成膜配置している構成であること
   を特徴とする請求項１または２記載のステンシル多層マ
   スク。
4. 【請求項４】 ステンシル多層マスクであって、多層マ
   スク（１０）は、前記記載の多層マスク（９）のシリコ
   ン単結晶層（２２）に重ねて、ダイアモンド層（２８）
   と、シリコン酸化膜層（２６）と、シリコン単結晶層
   （２３）とを成膜配置している構成であることを特徴と
   する請求項１または２，３記載のステンシル多層マス
   ク。
5. 【請求項５】 ステンシル多層マスクであって、多層マ
   スク（１１）は、前記記載の多層マスク（１０）のシリ
   コン単結晶層（２３）に重ねて、シリコン酸化膜層（２
   ７）と、シリコン単結晶層（２４）とを成膜配置してい
   る構成であることを特徴とする請求項１または２，４記
   載のステンシル多層マスク。
6. 【請求項６】 ステンシル多層マスクであって、多層マ
   スク（１２）は、シリコン単結晶層（２１）に重ねて、
   ダイアモンド層（２８）と、シリコン酸化膜層（２５）
   と、シリコン単結晶層（２２）とを成膜配置している構
   成であることを特徴とする請求項１または２記載のステ
   ンシル多層マスク。
7. 【請求項７】 ステンシル多層マスクであって、多層マ
   スク（１３）は、前記記載の多層マスク（１２）のシリ
   コン単結晶層（２２）に重ねて、シリコン酸化膜層（２
   ６）と、シリコン単結晶層（２３）とを成膜配置してい
   る構成であることを特徴とする請求項１または２，６記
   載のステンシル多層マスク。
8. 【請求項８】 ステンシル多層マスクであって、各層を
   成膜配置されている多層マスク（９，１０，１１，１
   ２，１３，１５，１７）より選択してなるステンシル多
   層マスク（１１５）は、選択された多層マスク（１１）
   のシリコン単結晶層（２１）と、重ねて成膜されている
   シリコン酸化膜層（２５）とを、ドライあるいは、ウエ
   ットエッチング等を用いてパターン開口部（３１）を設
   け、該パターン開口部（３１）を設けられた多層マスク
   （１１）は、所望するパターン（３２）に従って、電子
   ビーム露光技術や、光露光技術およびエッチング技術を
   施して、貫通するまで選択的に取り去り設けられる所望
   するパターン（３２）と、隔離層であるシリコン酸化膜
   層（２５，２６，２７）をエッチングで取り除いて設け
   られる熱遮断用の空隙（６１）と、帯電防止対策とし
   て、マスク層であるシリコン結晶層（２１，２２）と、
   ダイアモンド層（２８）と、シリコン単結晶層（２３，
   ２４）等との外周に、導電性材料の塗布や、金属蒸着あ
   るいは、電解または、無電解メッキ等が施され設けられ
   る電気的接続（４１）と、または、内部よりパターン
   （３２）に影響しない箇所に電子ビーム露光技術や、光
   露光技術およびエッチング技術を施されシリコン単結晶
   層（２４）からシリコン単結晶層（２１）までを貫通し
   て設けられる貫通孔（３３）と、該貫通孔（３３）に埋
   められる低融点金属や、導電性銀ペーストあるいは、蒸
   着金属や、カーボンと、露光装置に容易に取り付けるよ
   うに炭化ケイ素や、ガラスあるいは、金属から設けられ
   るフレーム（５１）は、シリコン単結晶層（２１）と固
   着して設けられる構成であることを特徴とする請求項１
   または２，３，４，５，６，７記載のステンシル多層マ
   スク。
9. 【請求項９】 ステンシル多層マスクであって、多層マ
   スク（１１ａ）は、シリコン単結晶層（２４）に重ね
   て、シリコン酸化膜層（２７）と、シリコン単結晶層
   （２３）と、シリコン酸化膜層（２６）とを成膜配置し
   ている構成であることを特徴とする請求項１または２記
   載のステンシル多層マスク。