JP2003264139A - ステンシルマスク及びそのパターン転写方法 - Google Patents

ステンシルマスク及びそのパターン転写方法

Info

Publication number
JP2003264139A
JP2003264139A JP2002064962A JP2002064962A JP2003264139A JP 2003264139 A JP2003264139 A JP 2003264139A JP 2002064962 A JP2002064962 A JP 2002064962A JP 2002064962 A JP2002064962 A JP 2002064962A JP 2003264139 A JP2003264139 A JP 2003264139A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mask
pattern
base
opening
stencil mask
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2002064962A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3991721B2 (ja
Inventor
Kenta Yotsui
健太 四井
Akira Tamura
章 田村
Hideyuki Eguchi
秀幸 江口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toppan Printing Co Ltd filed Critical Toppan Printing Co Ltd
Priority to JP2002064962A priority Critical patent/JP3991721B2/ja
Publication of JP2003264139A publication Critical patent/JP2003264139A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3991721B2 publication Critical patent/JP3991721B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】電子線を用いて等倍露光を行う場合に、従来と
比べパターン転写時の異物の付着の影響が少なく、より
長寿命のステンシルマスクを提供と、精度の良いパター
ン転写方法を提供。 【解決手段】基体と、この基体の片側に、基体より支持
されたマスク母体を具備し、該マスク母体に開口部を形
成してなる転写マスクであり、前記基体側からマスク母
体側へ荷電粒子線が透過する前記マスク母体の開口部
に、テーパー角が90°より小さい透過孔パターンを有
し、該透過孔パターンのテーパー角が、87°〜90°
であり、前記マスク母体の厚みが、0.1〜2μmであ
るステンシルマスク。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子線やイオンビ
ームなどの荷電粒子線露光に用いられるステンシルマス
ク及びパターン転写方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体素子の微細化が急速に進ん
でいる。そのような微細パターンを有する素子の製造技
術として、様々な露光技術が開発されてきた。例えば、
電子線部分一括露光や電子線ステッパー露光のような電
子線を用いる露光法、イオンを用いる露光法、真空紫外
域の光を用いる露光法、極紫外域の光を用いる露光法等
がある。
【0003】これらのうち、電子線を用いる露光法とし
て、電子線を用いて等倍露光を行う方法が、特許第29
51947号公報において提案されている。この方法
は、従来の電子線を用いる露光法に比べ、加速電圧が2
0分の1程度であるという特徴を有する。
【0004】また、この露光法は、転写パターンを有す
るマスクと、パターンを転写されるレジストを塗ったウ
ェハとの距離が約50μmという特徴がある。
【0005】このようにパターン転写時にマスクとウェ
ハとが近接している場合は、ウェハから生じる異物が付
着することによってマスクが汚れやすく、その結果マス
クの寿命が著しく短くなってしまうという問題点があ
る。
【0006】異物付着の原理は、電子線を用いたパター
ン転写において、マスクに付着する異物は主にレジスト
由来のものだということが知られている。パターンを転
写されるウェハ上のレジストに電子線があたると一部の
分子がスパッタされ、あるいは熱的に蒸発し、極微粒子
となって、真空雰囲気中のチャンバー内に飛散する。こ
の前記極微粒子が特定の場所、例えばマスクの開口部等
に付着することによって、マスクの汚染が起こる。我々
はマスクの電子線が照射される部分に異物がより多く付
着することを突き止めた。
【0007】また、透過孔パターンは、基体側からマス
ク母体側へ荷電粒子線を透過させ、該透過孔パターンの
開口で荷電粒子線の光束を形成して、ウエハ上のレジス
トに転写するものであり、前記開口は設計値に対して精
度良く形成されていなければならない。上記転写時は、
電子線が照射される方向、すなわち、電子線が入射する
側のマスク母体の表面、及び透過孔パターンの開口の側
壁(テーパー面)に電子線が直接に照射されるため、チ
ャージアップや、テーパー面での反射のために、転写時
間の累積と共に前記開口の寸法精度や、形状に変化が起
きて、転写パターンの精度が維持できないことによる問
題も発生している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、電子線を用
いて等倍露光を行う場合に、従来と比べパターン転写時
の異物の付着の影響が少なく、より長寿命のステンシル
マスクを提供と、又転写精度の良い転写方法を提供する
ことを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載に
係る発明は、開口部を設けた基体と、この基体の片側
に、基体より支持されたマスク母体を具備し、該マスク
母体に開口部を形成してなる転写マスクであって、前記
基体側からマスク母体側へ荷電粒子線が透過する前記マ
スク母体の開口部に、テーパー角が90°より小さい透
過孔パターンを有することを特徴とするステンシルマス
クである。
【0010】本発明の請求項2記載に係る発明は、前記
透過孔パターンのテーパー角が、87°〜90°である
ことを特徴とする請求項1記載のステンシルマスクであ
る。
【0011】本発明の請求項3記載に係る発明は、前記
マスク母体の厚みが、0.1〜2μmであることを特徴
とする請求項1、又は請求項2記載のステンシルマス
ク。である。
【0012】本発明の請求項4記載に係る発明は、被加
工層を表面に形成した基板上の全面に、レジスト層を設
けた後、マスクを介して荷電粒子線を照射し、該レジス
ト層にパターンを転写する方法において、請求項1、乃
至請求項3のいずれか1項記載のステンシルマスクを介
して、荷電粒子線を照射し、レジスト層にパターンを転
写することを特徴とするパターン転写方法である。
【0013】
【作用】本発明のステンシルマスク1は、より異物の付
着の影響が小さいマスクであり、ウェハ側の透過孔パタ
ーン3の開口が設計値よりも大きくなっており、電子線
が入射する側において設計値通りの開口10になってい
る。これより、図1に示すように、転写されるパターン
は電子線が入射する側の開口10によって規定され、透
過孔パターン3の開口に異物9が付着してもパターン転
写に対する影響は小さい。
【0014】逆に、従来の技術のステンシルマスク1
は、より異物の付着の影響が大きいマスクであり、ウェ
ハ側の透過孔パターン3の開口が設計値通りの開口10
なっており、電子線が入射する側において設計値よりも
大きくなっている。これより図4に示すように、転写さ
れる電子線の光束はウェハ側の開口10によって規定さ
れ、透過孔パターン3の開口に異物が付着するとパター
ン転写に対する影響は大きく、異物9が付着することに
より電子線の光束を規定する部分の開口10が容易に狭
まってしまう。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
一態様に係るステンシルマスクについて説明する。
【0016】図2は、本発明の一態様に係るステンシル
マスクを示す断面図である。図2において、ステンシル
マスク1は、枠型基体2上に、90°より小さいテーパ
ー角の所定の透過孔パターン3を有するマスク母体4を
形成することにより構成されている。
【0017】枠型基体2の材料としては単結晶Si、S
iC、Ge、GaAsなどの化合物半導体を含む半導
体、Au、Cu等の合金を含む金属、石英等の絶縁体の
いずれでも構わないが、好ましくは堅牢で熱膨張による
マスクの変形を抑えるために熱膨張係数の小さなものが
良い。
【0018】マスク母体4の材料としては、Si、C、
SiC、酸化珪素、窒化珪素、Cr、Ta、W、Auな
どが挙げられるがこの限りではない。
【0019】透過孔パターン3は90°より小さなテー
パー角を有する。透過孔パターン3のテーパー角は、ド
ライエッチングの条件や、透過孔パターンの開口サイズ
に依存するため、所望のパターンの開口サイズにおいて
90°より小さなテーパー角になるようなドライエッチ
ングの条件をあらかじめ知っておく必要がある。具体的
には、ドライエッチング時の基板温度、使用ガス、ガス
圧力、高周波印加出力等の条件を変えることにより所望
のテーパー角を実現できる。
【0020】また、透過孔パターン3は、枠型基体側か
らマスク母体側へ電子線を透過させ、該透過孔パターン
の開口で電子線の光束を形成して、ウエハ上のレジスト
に転写するもので、前記開口は設計値に対して精度良く
形成されていなければならない。上記転写時は、電子線
が照射される方向、すなわち、電子線が入射する側のマ
スク母体の表面、及び透過孔パターンの開口の側壁(テ
ーパー面)に電子線が照射されるため、前記テーパー面
のチャージアップや、反射を防止するために、前記テー
パー角を90°より小さい角度で形成した。
【0021】前記透過孔パターンのテーパー角が87°
より小さい角度では、形成する透過孔パターンを微細化
する場合に、例えば透過孔パターンの寸法幅が100n
mレベルでは、密集して形成した場合隣り合う透過孔パ
ターンが干渉する問題がある。又別の問題として、テー
パー角が87°より小さい角度では、形成する透過孔パ
ターンの開口の寸法精度が不安定となり、基板温度、使
用ガス、ガス圧力、高周波印加出力等の条件維持が困難
となる場合がある。本発明では透過孔パターンのテーパ
ー角が87°〜90°の範囲に制限した。
【0022】マスク母体4の膜厚が2μm以上の場合
は、透過孔パターンの加工精度が悪くなる上、微細パタ
ーンを密集して形成した場合隣り合う透過孔パターンが
干渉する恐れがある。逆に、前記膜厚が0.1μm以下
の場合は、十分に電子線を遮蔽することができなくなる
上、機械的強度が弱くなるという問題もある。本発明で
はマスク母体4の膜厚が2μm〜0.1μmの範囲に制
限した。
【0023】次に、被加工層を表面に形成した基板上の
全面に、レジスト層を設けた後、マスクを介して荷電粒
子線を照射し、前記レジスト層の表面に、本発明のステ
ンシルマスクを介して、荷電粒子線を照射し、レジスト
層にパターンを転写するパターン転写方法である。前記
パターン転写方法は前述の等倍露光方式に準じて行う方
法が一般的に採用されている。
【0024】
【実施例】以下に、具体的な実施例により本発明を説明
する。尚、本発明は後述する実施例に何ら限定されるも
のではない。
【0025】<実施例1>以下に、図3を用いて、本実
施例におけるステンシルマスクの作製手順を示す。
【0026】マスク母体、及び基体として市販のSOI
(Silicon On Insurator)基板5を用いた。SOI基板
5は一般的に、単結晶シリコンからなる支持基板6上に
順に、酸化珪素からなる中間酸化膜層7、単結晶シリコ
ンからなる活性層8を積層した構造になっている。本実
施例では、活性層8をマスク母体として、支持基板6を
基体として用いた。尚、本実施例で用いたSOI基板5
において、支持基板6、中間酸化膜層7、活性層8の厚
みはそれぞれ順に、525μm、0.5μm、0.5μ
mであった(図3(a))。
【0027】次に、LPCVD(Low Pressure Chemica
l Vapor Deposition)装置を用いて、SOI基板5全面
にシリコン窒化膜からなる保護膜(図示せず)を形成し
た後、レジストをマスクとして、プラズマエッチング装
置を用い、エッチャントとしてCF4を用い、シリコン
窒化膜をドライエッチングして、支持基板6上に開口部
形成領域上の保護膜を開口除去した。
【0028】次いで、約90℃に加熱したKOH水溶液
のエッチング液に浸漬し、保護膜をマスクとして、前記
開口部形成領域をエッチングすることにより支持基板6
に開口部を形成し、基体2が出来上がった。次に、前記
SOI基板5全面にシリコン窒化膜からなる保護膜を約
170℃の熱リン酸でエッチング除去した。その後、前
記枠型基体2の開口部をマスクとして、緩衝フッ酸のエ
ッチング液に浸漬し、不必要な部分の中間酸化膜層7を
除去した(図3−(b))。
【0029】この後、活性層8上に電子線レジストを
0.5μmの厚さに塗布し、これに加速電圧50kVの
電子線描画機を用いて描画し、その後現像を行いレジス
トパターン(図示せず)を形成した。
【0030】そのレジストパターンをマスクとして用い
て、プラズマエッチング装置を用い、エッチャントとし
てSiCl4/N2混合ガスを用いて、活性層8をドラ
イエッチングして透過孔パターン3の開口を形成した。
【0031】酸素プラズマ装置を用いて、最後に残った
レジストをアッシング除去して、次に、基体2によって
支持されたマスク母体4に透過孔パターン3の開口を形
成してなる転写マスク1を得た(図3−(c))。
【0032】得られた転写マスクの透過孔パターン3の
テーパー角を調べたところ、いずれの開口部も88.0
°から89.5°の範囲にあることが確認できた。
【0033】本発明の効果を調べるために、本発明の方
法で得られたマスク(以下マスクAとする)、及び従来
の90°以上のテーパー角を有するマスク(以下マスク
Bとする)を用いて、幅100nmのパターンを転写す
る実験を行った。マスクA、及びマスクBの幅100n
mの開口におけるテーパー角はそれぞれ、88.3°、
90.5°であった。
【0034】パターン転写を繰り返すとマスクに異物が
付着し、徐々にマスクの透過孔パターン3の開口が狭ま
る。これにより、転写されるレジストパターンの寸法が
徐々に設計値より小さくなる。
【0035】そこでマスクA、Bそれぞれについて繰り
返し転写を行い、転写されたレジストパターンの幅が9
5nm以下になった時点での積算照射時間を比較したと
ころ、マスクAの方がマスクBよりも10倍以上長かっ
た。これより、マスクAがマスクBに比べより長寿命で
あることが確認できた。
【0036】
【発明の効果】以上の説明から理解できるように本発明
によれば、従来と比べ、パターン転写時の異物の付着の
影響が少なく、より長寿命のステンシルマスクを提供で
きる。更に、本発明のパターン転写方法によると、基板
上に形成されたレジストに対し、精度良くパターン転写
が可能となり、更に長寿命のステンシルマスクため、電
子線の照射が長期間可能となり、その結果、高能率で、
高歩留の半導体の製造が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のステンシルマスクに付着する異物の影
響を説明する側断面図。
【図2】本発明の一態様に係るステンシルマスクを示す
側断面図。
【図3】(a)〜(b)は、本発明の一態様に係るステ
ンシルマスクの製造プロセスを示す側断面図。
【図4】従来のステンシルマスクに付着する異物の影響
を説明する側断面図。
【符号の説明】
1…ステンシルマスク 2…枠型基体 3…透過孔パターン 4…マスク母体 5…SOI基板 6…(SOI基板の)支持基板 7…(SOI基板の)中間酸化膜 8…(SOI基板の)活性層 9…(付着した)異物 10…開口部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01J 37/305 H01L 21/30 541S Fターム(参考) 2H095 BA03 BA08 BB02 BC26 2H097 CA16 GA45 LA10 5C033 BB02 5C034 BB05 5F056 AA06 EA04

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】開口部を設けた基体と、この基体の片側
    に、基体より支持されたマスク母体を具備し、該マスク
    母体に開口部を形成してなる転写マスクであって、前記
    基体側からマスク母体側へ荷電粒子線が透過する前記マ
    スク母体の開口部に、テーパー角が90°より小さい透
    過孔パターンを有することを特徴とするステンシルマス
    ク。
  2. 【請求項2】前記透過孔パターンのテーパー角が、87
    °〜90°であることを特徴とする請求項1記載のステ
    ンシルマスク。
  3. 【請求項3】前記マスク母体の厚みが、0.1〜2μm
    であることを特徴とする請求項1、又は請求項2記載の
    ステンシルマスク。
  4. 【請求項4】被加工層を表面に形成した基板上の全面
    に、レジスト層を設けた後、マスクを介して荷電粒子線
    を照射し、該レジスト層にパターンを転写する方法にお
    いて、請求項1、乃至請求項3のいずれか1項記載のス
    テンシルマスクを介して、荷電粒子線を照射し、レジス
    ト層にパターンを転写することを特徴とするパターン転
    写方法。
JP2002064962A 2002-03-11 2002-03-11 ステンシルマスク及びそのパターン転写方法 Expired - Fee Related JP3991721B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002064962A JP3991721B2 (ja) 2002-03-11 2002-03-11 ステンシルマスク及びそのパターン転写方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002064962A JP3991721B2 (ja) 2002-03-11 2002-03-11 ステンシルマスク及びそのパターン転写方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003264139A true JP2003264139A (ja) 2003-09-19
JP3991721B2 JP3991721B2 (ja) 2007-10-17

Family

ID=29197498

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002064962A Expired - Fee Related JP3991721B2 (ja) 2002-03-11 2002-03-11 ステンシルマスク及びそのパターン転写方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3991721B2 (ja)

Also Published As

Publication number Publication date
JP3991721B2 (ja) 2007-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2006186327A (ja) 鉛系物質を利用した電子ビームリソグラフィ法
JP2000066366A (ja) フォトマスク及びその製造方法
JP2004200223A (ja) 荷電粒子線露光用マスクブランクス、荷電粒子線露光用マスクブランクスおよびマスクの製造方法
JP3271616B2 (ja) 電子線露光用マスク及びその製造方法
JP2007067329A (ja) Soi基板、荷電粒子線露光用マスクブランクスおよび荷電粒子線露光用マスク
JPH1154409A (ja) マスク作製用部材及びマスクの製造方法
JP3991721B2 (ja) ステンシルマスク及びそのパターン転写方法
JPH0883786A (ja) 半導体装置の製造方法
JP4333107B2 (ja) 転写マスク及び露光方法
KR20050031389A (ko) 스텐실 마스크 및 그 제조 방법, 노광 장치 및 노광 방법,전자 장치의 제조 방법
US6468700B1 (en) Transfer mask blanks and transfer masks exhibiting reduced distortion, and methods for making same
JP2003007590A (ja) ステンシルマスク、その製造方法及び露光方法
JP5042456B2 (ja) ステンシルマスクの製造方法
JP2006024602A (ja) ステンシルマスク及びその製造方法及びそのパターン転写方法
JPS63133629A (ja) 集積回路装置の製造方法
JP3807964B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2000348996A (ja) ステンシルマスク、その製造方法、及びそれを用いた縮小投影露光方法
JP2004186369A (ja) 転写マスクブランク、転写マスク並びにその転写マスクを用いた転写方法
KR20040095731A (ko) 하전 입자선 노광용 마스크 및 그 제조 방법
JP2008218673A (ja) 転写マスクおよびその製造方法
JP3633554B2 (ja) マスクおよびその製造方法と半導体装置の製造方法
JPS6127900B2 (ja)
JP2003068615A (ja) 転写マスクブランクス、その製造方法、転写マスク、その製造方法及び露光方法
KR100596606B1 (ko) 미세 패턴의 형성 방법, 반도체 장치 및 반도체 장치의제조 방법
JP2005093484A (ja) ステンシルマスク及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20041216

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060906

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060912

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20070403

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070524

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20070608

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070703

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070716

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100803

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees