JP2002289508A

JP2002289508A - 電子線露光用転写マスク及びその製造方法並びに電子線露光方法及び電子線露光装置

Info

Publication number: JP2002289508A
Application number: JP2001092292A
Authority: JP
Inventors: Akira Tamura; 章田村; Toshio Konishi; 敏雄小西; Takao Shishido; 孝雄宍戸
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2002-10-04

Abstract

(57)【要約】【課題】高精細で、複雑な形状のパターンであっても、
電子線のエネルギーを大きくすることなく、解像度が高
く、しかもコンプリメンタリーマスクを必要としないで
露光可能な転写マスクを提供することを課題とする。【解決手段】多数に区分された領域を有する露光用転写
マスクにおいて、透過孔を有しない電子線透過膜上に、
転写パターンを形成した電子線散乱膜を設けた区分され
た領域Ａと、透過孔を有する電子線透過膜上に、転写パ
ターンを形成した電子線散乱膜を設けた区分された領域
Ｂが存在することを特徴とする電子線露光用転写マスク
及びその製造方法並びに電子線露光方法及び電子線露光
装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子線露光に用い
る転写マスク及び転写マスクの製造方法、さらにはこの
転写マスクを用いた露光方法や露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路のパターンに代表される
微細な回路や構造物は、一層の微細化が望まれ、パター
ンが繊細で複雑化の傾向にある。これに対応して、露光
光源に電子線やイオンビームを用いた、電子線リソグラ
フィ、イオンビームリソグラフィ等が注目されている。
この場合、繰り返し使用される図形を基本ユニットと
し、この基本ユニットパターンを複数個マスク上に配置
して、電子線により、基本ユニットを描画し、この描画
する工程を、複数回繰り返し描画する方法が提案されて
いる。この方法は、一般的にＥＢ部分一括露光（セルプ
ロジェクションあるいはブロック露光）という名称で呼
ばれている。

【０００３】また、設計された集積回路を、予め複数の
領域に分割したパターン群を、マスク上に配置し、電子
線によりパターン群毎に転写し、これを複数回繰り返
し、領域毎につなぎあわせて、集積回路を転写する方法
が提案されている。この方法は、ＥＰＬ（Electron Bea
m Projection Lithograpy)などと呼ばれ、微細パターン
を作成する際に、ＥＢ部分一括露光に比べて、スループ
ットの面で、飛躍的な向上が見込まれるものである。

【０００４】この中のＥＰＬには、現在二つの方式が提
案されている。一つの方式は、図４（ａ）に示すよう
に、電子線散乱体に、転写パターンとなる貫通孔が設け
られているステンシルタイプである。もう一つの方式
は、図４（ｂ）に示すように、電子線が透過可能なメン
ブレンに転写パターンを形成した電子線散乱体を設け
る、メンブレンタイプである。

【０００５】前述のステンシルタイプは、貫通孔に転写
パターンを形成しているので、貫通孔を通過する電子線
の散乱はほとんどない。そのため解像度が良好となり、
良好な露光が可能となる。しかしながら、転写パターン
にドーナツパターンがある場合は、コンプリメンタリー
マスク、すなわち、パターンを分割して露光するための
補助マスクが必要となる。このコンプリメンタリーマス
クが１枚あれば、２倍の露光が必要となるので、生産性
が悪くなる原因の一つとなっていた。

【０００６】一方、メンブレンタイプは、電子線透過膜
上に転写パターンを形成しているので、前述のコンプリ
メンタリーマスクを必要としない。しかしながら、電子
線透過膜で、電子線が多少散乱するため、前述のステン
シルタイプと比較して、解像度が悪くなる傾向がある。
このまま解像度を向上するには、電子線に与えるエネル
ギーを大きくする必要がある。このように電子線に与え
るエネルギーを、通常より大きくすると、装置の改造が
必要となるばかりでなく、露光条件を大きく変更しなけ
ればならなかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高精細で、
複雑な形状のパターンであっても、電子線のエネルギー
を大きくすることなく、解像度が高く、しかもコンプリ
メンタリーマスクを必要としないで露光可能な転写マス
クを提供することを目的とする。また、この転写マスク
を用いた露光方法、および露光装置を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、多数に区分された領域を有する露光用転写マスクに
おいて、透過孔を有しない電子線透過膜上に、転写パタ
ーンを形成した電子線散乱膜を設けた区分された領域Ａ
と、透過孔を有する電子線透過膜上に、転写パターンを
形成した電子線散乱膜を設けた区分された領域Ｂが存在
することを特徴とする電子線露光用転写マスクである。
このように、解像度の高いパターンの領域は、電子線透
過膜に、透過孔を有する構成とし、解像度の高いパター
ンを要求されないパターンの領域は、電子線透過膜に透
過孔がない構成とすることができる。また、ドーナツパ
ターン部は、透過膜に透過孔が無い領域Ａに形成すれば
よいことから、コンプリメンタリーマスクが要らず、露
光回数を減らすことができる。

【０００９】請求項２に記載の発明は、多数に区分され
た領域を有する露光用転写マスクにおいて、透過孔を有
しない電子線透過膜上に、転写パターンを形成した電子
線散乱膜を設けた区分された領域Ａと、転写パターンが
形成された電子線散乱膜の下面に電子線透過膜を有しな
い区分された領域Ｂが存在することを特徴とする電子線
露光用転写マスクである。このような構成にすること
で、小さいながらも存在する電子線透過膜の応力によっ
て、電子線散乱膜のパターンが万が一歪んだりすること
を防ぐことができる。また、僅かではあるが、電子線透
過膜での電子線の吸収が抑えられ、マスクに熱が蓄積さ
れるのを抑えることができる。

【００１０】請求項３に記載の発明は、前記領域Ｂの電
子線透過膜と電子線散乱膜のパターンが同じであること
を特徴とする、請求項１記載の電子線露光用転写マスク
である。このような構成とすることで、透過孔を通過す
る電子線の成形がより正確になる。

【００１１】請求項４に記載の発明は、前記領域が、支
持梁により区分されていることを特徴とする、請求項１
ないし請求項３のいずれか一つに記載の電子線露光用転
写マスクである。このような構成とすることで、マスク
全体が歪むことを防ぐことができる。

【００１２】請求項５に記載の発明は、シリコン基板
に、電子線透過膜と電子線散乱膜を、この順に積層した
構成となるように形成する工程と、前記シリコン基板を
エッチングすることで、支持梁によって区分された開口
部を形成する工程と、前記開口部に対応する領域の電子
線散乱膜に転写パターンを形成する工程と、前記転写パ
ターンが形成された電子線散乱膜上に透過孔形成膜を形
成する工程と、前記透過孔形成膜を透過孔を有しないパ
ターンと透過孔を有するパターン領域に対応したパター
ンを形成する工程と、前記電子線透過膜を透過孔形成膜
のパターンに対応したパターンに形成する工程を有する
ことを特徴とする電子線露光用転写マスクの製造方法で
ある。このような製造方法をとることで、コンプリメン
タリーマスクの要らないマスクを比較的容易に製造する
ことができる。

【００１３】請求項６に記載の発明は、請求項５記載の
製造方法において、電子線透過膜に透過孔形成膜のパタ
ーンに対応したパターンを形成する工程後、この透過孔
を有するパターン領域の電子線透過膜を剥離する工程を
有することを特徴とする、請求項５記載の電子線露光用
転写マスクの製造方法である。このような製造方法をと
ることで、不要な電子線透過膜を取り除くことができ、
このことから電子線の吸収が抑えられ、マスクに熱が蓄
積されるのを抑えることができる。

【００１４】請求項７に記載の発明は、シリコン基板
に、電子線透過膜と電子線散乱膜を、この順に積層した
構成となるように形成する工程と、前記シリコン基板を
エッチングすることで、支持梁によって区分された開口
部を形成する工程と、前記開口部に対応する領域の電子
線散乱膜に転写パターンを形成する工程と、透過孔を有
する転写パターン領域の電子線透過膜を除去する工程を
有することを特徴とする電子線露光用転写マスクの製造
方法である。このような製造方法をとることで、不要な
電子線透過膜を取り除くことができ、このことから電子
線の吸収が抑えられ、マスクに熱が蓄積されるのを抑え
ることができる。

【００１５】請求項８に記載の発明は、請求項１ないし
請求項４のいずれかに記載の転写マスクに電子線を照射
して、前記転写マスクの転写パターンの形状に電子線を
整形し、基材上にパターンを露光することを特徴とす
る、電子線露光方法である。このような露光方法をとる
ことで、従来に比べてコンプリメンタリーマスクが必要
ないことから、マスク交換が少なくなり、露光工程のス
ループットの向上が見込まれる。

【００１６】請求項９に記載の発明は、前記電子線をレ
ンズで縮小露光することを特徴とする、請求項８記載の
電子線露光方法である。このように縮小露光するという
ことは、マスク上のパターン幅は、目的とする露光対象
幅よりも広くとることができるため、マスクの製造が容
易になる。

【００１７】請求項１０に記載の発明は、電子線を、所
定位置に配置された請求項１ないし請求項４のいずれか
に記載の転写マスクに照射する照射光学系と、前記転写
マスクのステージと、前記転写マスクからの電子線を受
けて、前記転写マスクに形成された転写パターンを所定
の位置に配置された基材上に投影結像する投影結像光学
系と、この基材のステージとを備えたことを特徴とする
電子線露光装置である。このような露光装置を用いるこ
とで、精度良い露光が可能になるとともに、露光工程の
スループット向上が見込まれる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の転写マスクの一
例を示す断面図である。多数に区分された領域を有する
露光用転写マスク５０において、それぞれの領域は、支
持梁３０により区分されており、１０は、転写パターン
１５が形成された電子線散乱膜１が、電子線透過膜２上
に設けられ、かつ電子線透過膜２に透過孔が形成されて
いない領域Ａであり、２０は、転写パターン１５が形成
された電子線散乱膜１が、電子線透過膜２上に設けら
れ、かつ電子線透過膜２に透過孔２５が形成されている
領域Ｂである。そして、領域Ａおよび領域Ｂの位置に
は、開口部４０が形成されている。

【００１９】また、転写マスク５０は、シリコン基板
３、窒化シリコン等のシリコン化合物からなる電子線透
過膜２、シリコンからなる電子線散乱膜１の積層構成か
らなる。電子線透過膜２は、窒化シリコンの他に酸化シ
リコンや炭化シリコンなどが使われ、その厚みは、およ
そ３０ｎｍ〜３００ｎｍのものであり、好ましくは５０
ｎｍ〜１５０ｎｍである。これ以上薄い場合は膜自体に
欠陥が生じたり、膜が破れたりする恐れが出てくる。ま
た、これ以上厚い場合は、電子線を吸収してしまいスル
ープットが低下してしまう恐れがある。電子線散乱膜１
は、およそ５００ｎｍ〜５０００ｎｍの結晶シリコンで
あり、好ましくは１０００ｎｍ〜３０００ｎｍである。
これ以上薄い場合は膜が破れたりする恐れが出てくる。
また、これ以上厚い場合は、電子線を吸収してしまい、
熱が内部に蓄積されて最終的には溶けるなどのマスク破
壊につながる恐れがある。

【００２０】次に、転写マスクの製造方法を図２に従っ
て説明する。まず、図２（ａ）に示すように、例えば面
方位が（１００）のシリコン基板３と、単結晶シリコン
ウエハからなる電子線散乱膜１で、シリコン酸化膜等の
電子線透過膜２を挟んだ構成の基板を用いる。図２
（ｂ）に示すように、シリコン基板３の表面上に通常の
フォトリソグラフィ法により、レジストパターン４を作
製する。そして、このレジストパターン４をマスクと
し、前記ＳＯＩ基板３を、フロロカーボン系混合ガスを
用いたＩＣＰ方式のドライエッチング装置にて、バック
エッチングして開口部４０を形成した。（図２（ｃ））その後、レジストパターン４を酸素プラズマによりアッ
シング処理して除去する。

【００２１】上部電子線散乱膜１の上に、通常の電子線
リソグラフィプロセスにより、レジストパターン５を形
成した。（図２（ｄ））次に、このレジストパターン５をマスクとし、上部電子
線散乱膜１を、フロロカーボン系混合ガスを用いたＩＣ
Ｐ方式のドライエッチング装置にて、ドライエッチング
して、電子線が透過する転写パターン６を形成し、残っ
ているレジストパターンを除去する。（図２（ｅ））

【００２２】そして、前記転写パターンを形成した電子
線散乱膜１上に、透過孔形成用膜７を設け、この透過孔
形成膜７に、透過孔形成領域と透過孔を形成しない領域
に対応したパターンとする。透過孔形成用膜は通常のレ
ジスト塗布でもでも良いが、ドライフィルムレジストで
あれば散乱膜のパターンにレジストが入るのを避けられ
るため、より好ましい。（図２（ｆ））この透過孔形成膜７のパターンに対応した透過孔２５
を、電子線透過膜２に形成後、透過孔形成膜７を除去
し、転写マスクを作製した。（図２（ｇ））

【００２３】また、別の製造方法を図３に従って説明す
る。図３（ａ）〜（ｅ）までは、前述の図２（ａ）〜
（ｅ）と同様な工程を経て、転写パターンを形成する。
次に、透過孔を有する転写パターン領域の電子線透過膜
をエッチングで除去するために、電子線散乱膜１上と、
透過孔を有しない転写パターン領域のシリコン基板３上
にエッチングの保護膜８を作り、該当の電子線透過膜の
エッチングを行う。保護膜としてはドライフィルムレジ
ストであれば、散乱膜やシリコン基板の開口部にレジス
トが入るのを避けられるため、好適である。この時ウェ
ットエッチングで電子線透過膜を除去する場合は、上記
保護膜の他に側面からのエッチングを防ぐため、図示し
ないが側面にも保護膜が必要である。（図３（ｆ））この透過孔を有する転写パターン領域の電子線透過膜を
除去したのち、レジストを除去し、転写マスクを製造し
た。（図３（ｇ））

【００２４】以上のようにして作成した転写マスクを、
電子線露光装置に搭載し露光を行った。この電子線露光
装置は、転写マスクを所定の位置に配置し、この転写マ
スクに電子線を照射する照射光学系と、転写マスクのス
テージと、転写マスクからの電子線を受けて、転写マス
クのパターンを所定の位置に配置された基板上に投影結
像する投影結像光学系と、基板ステージを備えている。
そして、前記電子線露光装置を用いて露光する方法は、
転写マスクに電子線を照射して、転写パターンの形状に
整形し、この電子線をレンズで縮小し、かつ試料上に所
望の位置に結像し、パターン露光を行う。

【００２５】

【発明の効果】請求項１に記載の本発明を用いること
で、解像度の高いパターンの領域は、電子線透過膜に、
透過孔を有する構成とし、解像度の高いパターンを要求
されないパターンの領域は、電子線透過膜に透過孔がな
い構成とすることができ、パターン配置における設計の
自由度が上がる。また、ドーナツパターン部は、透過膜
に透過孔が無い領域Ａに形成すればよいことから、コン
プリメンタリーマスクが要らず、露光回数を減らすこと
ができる。

【００２６】請求項２に記載の本発明を用いることで、
小さいながらも存在する電子線透過膜の応力によって、
電子線散乱膜のパターンが万が一歪んだりすることを防
ぐことができると共に、僅かではあるが、電子線透過膜
での電子線の吸収が抑えられ、マスクに熱が蓄積される
のを抑えることができ、より精度の良い露光ができる。

【００２７】請求項３に記載の本発明を用いることで、
透過孔を通過する電子線の成形がより正確になる。

【００２８】請求項４に記載の本発明を用いることで、
マスク全体が歪むことを防ぐことができる。

【００２９】請求項５に記載の本発明の製造方法をとる
ことで、コンプリメンタリーマスクの要らないマスクを
比較的容易に製造することができる。

【００３０】請求項６および７に記載の本発明の製造方
法をとることで、不要な電子線透過膜を取り除くことが
でき、このことから電子線の吸収が抑えられ、マスクに
熱が蓄積されるのを抑えることができる。

【００３１】請求項８に記載の本発明の露光方法をとる
ことで、従来に比べてコンプリメンタリーマスクが必要
ないことから、マスク交換が少なくなり、露光工程のス
ループットの向上が見込まれる。

【００３２】請求項９に記載の本発明の露光方法をとる
ことで、マスク上のパターン幅は、目的とする露光対象
幅よりも広くとることができるため、マスクの製造が容
易になる。

【００３３】請求項１０に記載の本発明の露光装置を用
いることで、精度良い露光が可能になるとともに、露光
工程のスループット向上が見込まれる。

【００３４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の転写マスクの一例を示す断面図であ
る。

【図２】本発明の転写マスクの製造方法の一例を示す説
明図である。

【図３】本発明の転写マスクの製造方法の一例を示す説
明図である。

【図４】（ａ）従来のステンシルタイプの転写マスクの
説明図である。（ｂ）従来のメンブレンタイプの転写マスクの説明図で
ある。

【符号の説明】

１・・・電子線散乱膜２・・・電子線透過膜３・・・シリコン基板４、５・・・レジストパターン６、１５・・・転写パターン７・・・透過孔形成膜８・・・保護膜１０・・・領域Ａ２０・・・領域Ｂ２５・・・透過孔３０・・・支持梁４０・・・開口部

フロントページの続きＦターム(参考） 2H095 BA08 BC08 BC09 2H097 CA16 JA02 LA10 5F056 AA22 FA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多数に区分された領域を有する露光用転写
マスクにおいて、透過孔を有しない電子線透過膜上に、
転写パターンを形成した電子線散乱膜を設けた区分され
た領域Ａと、透過孔を有する電子線透過膜上に、転写パ
ターンを形成した電子線散乱膜を設けた区分された領域
Ｂが存在することを特徴とする電子線露光用転写マス
ク。
【請求項２】多数に区分された領域を有する露光用転写
マスクにおいて、透過孔を有しない電子線透過膜上に、
転写パターンを形成した電子線散乱膜を設けた区分され
た領域Ａと、転写パターンが形成された電子線散乱膜の
下面に電子線透過膜を有しない区分された領域Ｂが存在
することを特徴とする電子線露光用転写マスク。
【請求項３】前記領域Ｂの電子線透過膜と電子線散乱膜
のパターンが同じであることを特徴とする、請求項１記
載の電子線露光用転写マスク。
【請求項４】前記領域が、支持梁により区分されている
ことを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれか
一つに記載の電子線露光用転写マスク。
【請求項５】シリコン基板に、電子線透過膜と電子線散
乱膜を、この順に積層した構成となるように形成する工
程と、前記シリコン基板をエッチングすることで、支持
梁によって区分された開口部を形成する工程と、前記開
口部に対応する領域の電子線散乱膜に転写パターンを形
成する工程と、前記転写パターンが形成された電子線散
乱膜上に透過孔形成膜を形成する工程と、前記透過孔形
成膜を透過孔を有しないパターンと透過孔を有するパタ
ーン領域に対応したパターンを形成する工程と、前記電
子線透過膜を透過孔形成膜のパターンに対応したパター
ンに形成する工程を有することを特徴とする電子線露光
用転写マスクの製造方法。
【請求項６】請求項５記載の製造方法において、電子線
透過膜に透過孔形成膜のパターンに対応したパターンを
形成する工程後、この透過孔を有するパターン領域の電
子線透過膜を剥離する工程を有することを特徴とする、
請求項５記載の電子線露光用転写マスクの製造方法。
【請求項７】シリコン基板に、電子線透過膜と電子線散
乱膜を、この順に積層した構成となるように形成する工
程と、前記シリコン基板をエッチングすることで、支持
梁によって区分された開口部を形成する工程と、前記開
口部に対応する領域の電子線散乱膜に転写パターンを形
成する工程と、透過孔を有する転写パターン領域の電子
線透過膜を除去する工程を有することを特徴とする電子
線露光用転写マスクの製造方法。
【請求項８】請求項１ないし請求項４のいずれかに記載
の転写マスクに電子線を照射して、前記転写マスクの転
写パターンの形状に電子線を整形し、基材上にパターン
を露光することを特徴とする、電子線露光方法。
【請求項９】前記電子線をレンズで縮小露光することを
特徴とする、請求項８記載の電子線露光方法。
【請求項１０】電子線を、所定位置に配置された請求項
１ないし請求項４のいずれかに記載の転写マスクに照射
する照射光学系と、前記転写マスクのステージと、前記
転写マスクからの電子線を受けて、前記転写マスクに形
成された転写パターンを所定の位置に配置された基材上
に投影結像する投影結像光学系と、この基材のステージ
とを備えたことを特徴とする電子線露光装置。