JP2004186662A - マスク、マスクブランクスおよびそれらの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】反りが低減されたパターン位置精度の高いマスクおよびその製造方法と、反りが低減されたマスクブランクスおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】シリコン基板１の一部に形成された少なくとも１つの基板開口部と、シリコン基板の一方の面に形成された第１のシリコン酸化膜５と、第１のシリコン酸化膜上および基板開口部上に形成された単結晶シリコン層４と、基板開口部上の単結晶シリコン層の一部に形成され、露光用ビームが透過する少なくとも１つの開口部２７と、シリコン基板の他方の面に形成され、少なくとも第１のシリコン酸化膜の圧縮応力に起因するシリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する応力調整層３とを有するマスク、そのマスクの製造に用いるマスクブランクス、およびそれらの製造方法。
【選択図】 図４
【解決手段】シリコン基板１の一部に形成された少なくとも１つの基板開口部と、シリコン基板の一方の面に形成された第１のシリコン酸化膜５と、第１のシリコン酸化膜上および基板開口部上に形成された単結晶シリコン層４と、基板開口部上の単結晶シリコン層の一部に形成され、露光用ビームが透過する少なくとも１つの開口部２７と、シリコン基板の他方の面に形成され、少なくとも第１のシリコン酸化膜の圧縮応力に起因するシリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する応力調整層３とを有するマスク、そのマスクの製造に用いるマスクブランクス、およびそれらの製造方法。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リソグラフィ用のマスクおよびその製造方法と、マスクの製造に用いられるマスクブランクスおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
低速電子線近接転写リソグラフィ（ＬＥＥＰＬ）、電子線投影転写リソグラフィ（ＥＰＬ）、およびイオンビーム投影転写リソグラフィ（ＩＰＬ）にもちいられるステンシルマスクは、ＳＯＩ基板（ｓｉｌｉｃｏｎ−ｏｎ−ｉｎｓｕｌａｔｏｒ ｗａｆｅｒまたはｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ−ｏｎ−ｉｎｓｕｌａｔｏｒ ｗａｆｅｒ）から製造されることが多い。
【０００３】
図１３は電子線転写リソグラフィに用いられるステンシルマスクの一例を示す平面図である。図１３に示すように、通常、ステンシルマスクは直径４から８インチ（１００ｍｍから２００ｍｍ）のシリコン基板１０１を用いて形成される。
シリコン基板１０１に基板開口部１０２が形成され、基板開口部１０２上には厚さ１００ｎｍから１０μｍ程度の薄膜（メンブレン）が形成されている。図１３中、黒く示す正方形または矩形部分は基板開口部１０２に対応する。メンブレンにはデバイス回路パターンに相当する開口部が形成されている。
【０００４】
図１４は、図１３の一部（Ａ部分の近傍）を拡大した斜視図である。梁１０３はストラットとも呼ばれ、図１３のシリコン基板１０１をエッチングした残りの部分である。マスクの厚さＴはシリコン基板の厚さＴＷとメンブレン１０４の厚さＴＭの合計となる。メンブレン１０４には梁１０３が形成されている側から電子線が照射される。
【０００５】
露光されるウェハはメンブレン１０４の梁１０３と反対側の面に、メンブレン１０４とほぼ平行に配置される。メンブレン１０４に形成された開口部を透過する電子線により、ウェハ上のレジストが露光され、レジストに開口部のパターンが転写される。メンブレン１０４のうち、梁１０３の近傍の部分では、入射する電子線が梁１０３によって遮られる。したがって、パターンに相当する開口部は梁１０３の近傍を除く部分（図１４の点線で囲まれた部分Ｐ）に形成される。
【０００６】
上記のような構造は、メンブレンとなる層（通常、単結晶シリコン、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、ダイヤモンドなどの層）をシリコン基板上に成長させた後、裏面からメンブレンに相当する領域（基板開口部を形成する領域）のシリコン基板を深くエッチングすることにより得られる。ステンシルマスクのメンブレンとして用いるためには、平坦度や欠陥数などの観点から、メンブレンとなる層に対して非常に厳しい品質が求められる。
【０００７】
一方、本来、ＳＯＩ基板は、高速で電力消費が少ないデバイスを作製するための技術として開発されたもので、ステンシルマスク製造を意図したものではない。
しかしながら、ＳＯＩ基板は薄膜ＳＯＩ層／埋め込み酸化膜（ＢＯＸ； ｂｕｒｉｅｄ ｏｘｉｄｅ）層／シリコン基板という３層構造をもち、メンブレン領域に対応するＳＯＩ層の膜厚均一性や膜質が極めて高度に制御されているため、マスク材料（マスクブランクス）としての利用に適している。
【０００８】
さらに、一般に、酸化シリコンとシリコンのドライエッチングにおける選択比は１０００以上にもなるため、中間のＢＯＸ層がシリコン基板の裏面エッチングの際のエッチング阻止層として機能する。これらのことから、ＳＯＩ基板は、高度な成膜技術を必要とせずに高品質のステンシルマスクを製造することができる可能性のある材料であることが分かる。
【０００９】
通常のＳＯＩ基板の製造方法を説明する。ＳＯＩ基板の製造方法には（１）貼り合わせ法、（２）水素打ち込み剥離法、（３）エピタキシャル法、（４）酸素イオン打ち込み法の４種類がある。（１）が最も基本的な製造方法であるが、ＳＯＩ層の薄膜化が困難で、かつ膜厚均一性が良くないという問題点があり、一般にはステンシルマスクの製造に用いられない。（２）から（４）の方法は、より高品質なＳＯＩ層を得るために開発された製造方法である。以下、（１）から（４）までの製造方法を順次説明する。
【００１０】
（１）貼り合わせ法
図１５に貼り合わせ法によるＳＯＩ基板の製造方法を示す。図１５（ａ）はベース基板（ベースウェハー）１１１と接合基板（ボンドウェハー）１１２を示す。
これらはいずれもシリコン基板とする。ベース基板１１１は最終的にＳＯＩ基板を構成するシリコン基板であり、これは（２）および（３）の製造方法でも共通する。
【００１１】
まず、図１５（ａ）に示すように、接合基板１１２を全面酸化して酸化膜１１３を形成する。次に、図１５（ｂ）に示すように、ベース基板１１１と接合基板１１２を加熱接合する。具体的には、基板１１１、１１２をそれぞれ洗浄した後、室温でこれらの基板を接触させ、例えば１１００℃、酸素（Ｏ２）ガス存在下で２時間のアニールを行うことにより、基板間が接合する。
【００１２】
次に、図１５（ｃ）に示すように、接合基板１１２をベース基板１１１の反対側から研削する。研削は、酸化膜１１３上のシリコンの厚さが例えば２０μｍ程度となるまで行う。さらに、図１５（ｄ）に示すように、接合基板１１２のシリコンを研磨することで、ＳＯＩ層１１４が形成される。接合基板１１２の表面に形成されていた酸化膜１１３がＢＯＸ層１１５となる。
【００１３】
この方法では、ＳＯＩ層の厚さを１μｍ以下にすることは困難である。加熱接合の過程で、２つの基板もその間にある酸化膜も熱膨張するが、酸化膜は粘性流状態になるため、シリコン／酸化膜界面は無応力状態になる。温度が下がるに従い、シリコン基板も酸化膜も収縮する。しかしながら、シリコンの熱膨張係数（２．６×１０−６／Ｋ）は酸化シリコン（ＳｉＯ２）の熱膨張係数（０．５×１０−６／Ｋ）よりも大きいため、この過程で酸化膜は基板によって圧縮される。これが、ＢＯＸ層の圧縮応力の起源である（例えば、非特許文献１参照）。
【００１４】
（２）水素打ち込み剥離法
この方法も貼り合わせ工程を基本とするが、より薄いＳＯＩ層を得るために、接合基板に水素イオンを打ち込み、形成された界面で接合基板を剥離する。この方法は、金属に多量の水素を含浸させると脆くなり破断に至るという現象をシリコンに応用したものである。この方法によれば、水素イオンの打ち込み深さに相当する厚みをもつＳＯＩ層が形成され、厚さ１００ｎｍ以下のＳＯＩ層を得ることもできる。
【００１５】
図１６に水素打ち込み剥離法によるＳＯＩ基板の製造方法を示す。まず、図１６（ａ）に示すように、接合基板１１２を酸化して表面に酸化膜１１３を形成してから、図１６（ｂ）に示すように、接合基板１１２に水素イオンを所定の打ち込み深さで打ち込む。接合基板１１２とベース基板１１１を洗浄後、図１６（ｃ）に示すように、室温で接合させる。
【００１６】
次に、図１６（ｄ）に示すように、４００〜６００℃に加熱すると、水素の含有量が最も多い部分で接合基板１１２が破断する。破断した接合基板１１２ａは、図１６（ｂ）に示すように、ベース基板１１１として再利用することも可能である。接合基板１１２を破断した後、図１６（ｅ）に示すように、アニールとタッチポリッシュを行ってＳＯＩ層１１４を形成する。接合基板１１２の表面に形成されていた酸化膜１１３がＢＯＸ層１１５となる。
【００１７】
この方法では、（１）の貼り合わせ法と同じ機構によりＢＯＸ層１１５に圧縮応力が発生する。この方法はフランスのＳＯＩＴＥＣ社により発明され、Ｓｍａｒｔ Ｃｕｔ（登録商標）と名付けられている。日本においては、信越半導体社がＳＯＩＴＥＣ社と長期技術提携を結び、ＵＮＩＢＯＮＤ（登録商標）ウェハーとして生産・販売している。
【００１８】
（３）エピタキシャル法
この方法では、接合基板に多孔質シリコン、エピタキシャルシリコン（単結晶シリコン）を順次成長させ、その表面を酸化して、ベース基板と貼り合わせる。
ジェット水流により、結合力の弱い多孔質シリコン界面から接合基板を剥離し、表面処理を施すことにより、質の高いＳＯＩ層が形成される。
【００１９】
図１７および図１８にエピタキシャル法によるＳＯＩ基板の製造方法を示す。まず、図１７（ａ）に示すように、接合基板１１２であるｐ型シリコン基板をフッ酸系溶液中で陽極化成（ａｎｏｄｉｚｉｎｇ）して、表面に多孔質シリコン層１２１を形成する。多孔質シリコン層１２１は空孔密度の異なる２層の多孔質シリコン層の積層膜とする。次に、図１７（ｂ）に示すように、多孔質シリコン層１２１上に単結晶シリコン層１２２をエピタキシャル成長させる。
【００２０】
次に、図１７（ｃ）に示すように、単結晶シリコン層１２２の表面を熱酸化して、酸化膜１２３を形成する。また、ベース基板１１１の表面も熱酸化し、酸化膜１２４を形成する。次に、図１７（ｄ）に示すように、通常の貼り合わせ法の場合と同様に、これらの基板１１１、１１２を洗浄してから加熱接合する。
【００２１】
次に、図１８（ｅ）に示すように、接合した基板１１１、１１２の端面にジェット水流を噴射すると、多孔質シリコン層１２１の内部で接合基板１１２が分離する。分離した接合基板１１２は図１７（ｃ）に示す工程で、ベース基板１１１として再利用することも可能である。
【００２２】
次に、図１８（ｆ）に示すように、多孔質シリコン層１２１をエッチングにより除去する。これにより、単結晶シリコン層１２２はＳＯＩ層１１４となり、酸化膜１２３と酸化膜１２４からＢＯＸ層１１５が形成され、ＳＯＩ基板が得られる。多孔質シリコン層１２１のエッチング選択比はＳＯＩ層１１４の１０万倍程度であり、多孔質シリコン層１２１が選択的に除去される。この方法も、加熱による貼り合わせ工程において、ＢＯＸ層に圧縮応力が発生する。この方法はＣＡＮＯＮにより開発され、ＥＬＴＲＡＮ（登録商標）ウェハーとして生産・販売されている。
【００２３】
（４）酸素イオン打ち込み法
この方法は、（１）から（３）の方法と異なり、貼り合わせを行わない。この方法によれば、図１９に示すように、シリコン基板１２６に酸素イオンを打ち込み、酸素濃度の高い層を形成し、加熱処理により酸化物層（Ｂ０Ｘ層１１５）を形成する。このＢ０Ｘ層１１５上のシリコン部分がＳＯＩ層１１４となる。
【００２４】
この方法によれば、貼り合わせ工程はないが、イオン注入後に酸化物を形成するために行われる加熱と、その後の冷却の過程で、やはりＢＯＸ層に圧縮応力が生じる。但し、他の３つの方法よりも基板の反りは小さいものと考えられる。このタイプのＳＯＩ基板としては、三菱住友シリコン社が生産・販売しているＳＩＭＯＸウェハーがある。
【００２５】
【特許文献１】
特開平１０−７８６５０号公報
【特許文献２】
特開平９−４５８８２号公報
【特許文献３】
特開平１１−９７３２０号公報
【特許文献４】
特開平６−１３５９３号公報
【特許文献５】
特開平７−７４３２８号公報
【特許文献６】
特開平１１−１６３３０９号公報
【特許文献７】
特開平９−２４６５５６号公報
【特許文献８】
特開平９−６４３１８号公報
【特許文献９】
特開平５−２７５３０１号公報
【非特許文献１】
Ｔ．Ｉｉｄａ ｅｔ ａｌ．， Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ８７， ６７５ （２０００）
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＢＯＸ層は３００ ＭＰａ以上の大きな圧縮内部応力をもつこともあるため、ＳＯＩ基板には基板全体が上に（薄膜ＳＯＩ層側に）凸な形状に反ってしまうという問題点がある。図２０に、８インチＳＯＩ基板（ＢＯＸ層の内部応力４００ ＭＰａ、厚さ５００ ｎｍ）を平坦面に静置した場合の形状を示す。基板中心部で約４０μｍもの反りが生じていることが分かる。
【００２７】
このＳＯＩ基板の反りは、マスクパターンの位置精度および寸法精度を低下させる可能性がある。このＳＯＩ基板上にマスクパターンを描画する場合、ＳＯＩ基板は電子線（ＥＢ）描画機上のステージもしくはパレットに固定されて、ある平坦度を有する状態になっている。仮に、この状態で正確なマスクパターンを描画できたとしても、実際に作製されたマスクを用いて露光装置でウェハに露光を行う時には、露光装置でのマスクの保持方法がＥＢ描画機のそれとは異なるため、ＳＯＩ基板の平坦度もＥＢ描画時とは異なる。
【００２８】
具体的には、マスクがＥＢ描画機に保持された状態では、ＳＯＩ基板には例えば図２０に示すように、上に凸となる反りが生じる。一方、露光装置ではＥＢ描画時とマスクの上下を反転させるため、マスクには少なくとも内部応力の影響により下に凸となる反りが生じる。ＳＯＩ基板の平坦度には重力も影響するため、ＳＯＩ基板が上に凸となる場合の反り量と、下に凸となる場合の反り量は、必ずしも一致しない。
【００２９】
したがって、露光装置でウェハに転写されるマスクパターンの位置は理想的な位置から変位してしまう。また、マスクの反りによりマスクパターンが変形すると、パターンの寸法精度が悪化する。さらに、ＬＥＥＰＬのように、マスクと基板とを５０μｍ程度に近接させる露光方法の場合、このようなマスクの反りは、マスクと基板との接触事故などの原因となる可能性がある。
【００３０】
ＢＯＸ層の内部応力と基板の最大反り量ｗｍａｘとの関係は次式（１）で表される（ここでは簡単のため、重力の影響を無視した。）。
【００３１】
【数１】
【００３２】
ここで、νは基板のポアッソン比、σ０はＢＯＸ層の内部応力、ｔはＢＯＸ層の厚さ、ａは基板半径、Ｅは基板のヤング率、ｈは基板の厚さである。図２１は、ＢＯＸ層の厚さを変化させて、ＳＯＩ基板の反りを測定し、反り形状を簡単な曲面でフィッティングしたときの基板の高さを表すグラフである。Ａはフィッティングの直線（ｙ＝０．１１０ｘ＋６．３７５，Ｒ２＝０．７９７）を示す。このグラフに上式（１）をフィッティングすることにより、σ０＝３９０ ＭＰａという値を得た。最大反り量はＢＯＸ層の内部応力に比例するが、ＢＯＸ層の内部応力はＳＯＩ基板の製造工程で決定されてしまう物性値である。したがって、これを制御することは容易ではない。
【００３３】
ＳＯＩ基板を材料としてステンシルマスクを作製したときに反りが生じる問題を解決するため、特許文献１記載のマスク（アパチャ）が提案されている。このマスクは厚さ方向の中心面に対して両側が対称な構造となっており、両面側にそれぞれＢＯＸ層とＳＯＩ層が形成されている。しかしながら、このような構造とした場合、シリコン基板をエッチングしてメンブレンの支持枠や梁を形成する工程で、多層積層膜にエッチングを行うことになり、プロセスが複雑となる。
【００３４】
また、ＳＯＩ基板で反りが生じる問題は、デバイスの製造においても広く認識されている。ＳＯＩ基板を用いたマスクの製造は想定せずに、デバイス製造用のＳＯＩ基板で反りを抑制する方法は、特許文献２から９に開示されている。特許文献２によれば、接合基板とベース基板に異なる厚さの酸化膜を形成し、これらの酸化膜を介して接合基板とベース基板を接合する。
【００３５】
その後、接合基板を研磨してＳＯＩ層を形成する。この方法によれば、接合基板側の酸化膜とベース基板側の酸化膜を合わせてＢＯＸ層が形成され、ベース基板の接合基板と反対側の面に残る酸化膜は、必然的にＢＯＸ層より薄くなる。したがって、実際にはプロセスを最適化して応力のバランスをとるのは困難である。
【００３６】
特許文献３記載のＳＯＩ基板の製造方法は、ＳＯＩ基板の裏面（ＳＯＩ層の反対側の面）に酸化膜を形成し、応力のバランスをとる点で特許文献２と共通するが、裏面酸化膜上に保護膜として多結晶シリコン層を形成してから、表面酸化膜（ＳＯＩ層側の酸化膜）が除去される。多結晶シリコン層も強い圧縮応力をもつため、表裏両面側でのバランスがとれず、現実的ではない。
【００３７】
特許文献４には、ＢＯＸ層とシリコン基板の間にＢＯＸ層の圧縮応力を相殺するような引っ張り応力をもつシリコン窒化膜（ＳｉＮ層）を形成し、ＳＯＩ層／ＢＯＸ層／ＳｉＮ層／Ｓｉ基板という構造にすることが記載されている。しかしながら、ＳＯＩ基板をマスク製造に用いる場合には、メンブレン領域のＳｉ基板などにエッチングを行って基板開口部を形成する工程で、シリコン窒化膜のエッチングプロセスが増加する。また、Ｓｉ基板のエッチングの際のエッチング阻止層がＢＯＸ層からＳｉＮ層に変更されるため、新たにプロセスを最適化する必要が生じる。
【００３８】
特許文献５には、ＢＯＸ層に溝を形成してＳＯＩ基板の反りを低減する方法が記載されている。しかしながら、ＳＯＩ基板をマスク製造に用いる場合には、ＢＯＸ層をエッチング阻止層としてＳｉ基板にエッチングを行うため、ＢＯＸ層に溝を形成すると、溝部分でメンブレンがエッチングされることになる。したがって、特許文献５の方法はマスク製造用のＳＯＩ基板に適用できない。
【００３９】
特許文献６には、ＳＯＩ基板に集積回路を形成したときの反りを抑制する方法が開示されている。この方法によれば、集積回路を構成する絶縁膜の応力に起因した反りを低減するため、シリコン基板を除去してＢＯＸ層を露出させ、ＢＯＸ層を裏面酸化膜とする。この方法は、ＢＯＸ層の圧縮応力に起因する反りを抑制するものではなく、また、シリコン基板を支持枠および梁として利用するマスクには明らかに適用できない。
【００４０】
特許文献７記載の方法によれば、ＢＯＸ層を積層膜の絶縁膜とし、シリコン酸化膜の圧縮応力と逆方向の引っ張り応力をもつ層をシリコン酸化膜に積層させる。
この方法によれば、特許文献４記載の方法と同様に、シリコン基板などをエッチングしてメンブレンを形成する工程で、メンブレン領域のＢＯＸ層のエッチングプロセスが増加する。
【００４１】
特許文献８には、ＳＯＩ基板を用いて形成されたデバイスで、基板の反りを低減するための補償膜として、ＳＯＩ基板の裏面にシリコン酸化膜などを形成することが記載されている。しかしながら、特許文献８はマスクの製造を目的としていないため、効率よくマスクを製造できるプロセスは示されていない。
【００４２】
また、特許文献９には、基板に混在する凸状および凹状の反りに対して、熱膨張率の異なる膜を局所的に形成する方法が開示されているが、プロセスが煩雑であり実用的ではない。以上のように、デバイス製造用のＳＯＩ基板で反りを低減するための様々な方法が提案されているが、デバイスとマスクの構造の違いから、これらの方法をそのままマスク製造に適用することはできない。
【００４３】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、したがって本発明は、反りが低減されたマスクパターン位置精度の高いマスクおよびその製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、反りが低減されたマスクを作製できるマスクブランクスおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【００４４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のマスクは、シリコン基板と、該シリコン基板の一部に形成された少なくとも１つの基板開口部と、前記シリコン基板の一方の面に形成された第１のシリコン酸化膜と、前記第１のシリコン酸化膜上および前記基板開口部上に形成された単結晶シリコン層と、前記基板開口部上の前記単結晶シリコン層の一部に形成され、露光用ビームが透過する少なくとも１つの開口部と、前記シリコン基板の他方の面に形成され、少なくとも前記第１のシリコン酸化膜の圧縮応力、好適にはこの圧縮応力および重力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する応力調整層とを有することを特徴とする。
【００４５】
これにより、少なくとも第１のシリコン酸化膜の圧縮応力に起因するマスクの反りが低減される。マスクの反りによって、単結晶シリコン層に形成されたマスクパターンには位置ずれが生じるが、本発明のマスクによれば、マスクの反りが防止されるため、マスクパターンの位置精度および寸法精度が向上する。
【００４６】
上記の目的を達成するため、本発明のマスクの製造方法は、シリコン基板の一方の面に第１のシリコン酸化膜を介して単結晶シリコン層を形成する工程と、前記シリコン基板の他方の面に、少なくとも前記第１のシリコン酸化膜の圧縮応力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する応力調整層を形成する工程と、基板開口部を形成する領域の前記応力調整層を除去する工程と、前記基板開口部以外に前記応力調整層を残し、前記シリコン基板の一部に少なくとも１つの前記基板開口部を形成する工程と、前記基板開口部上の前記第１のシリコン酸化膜を除去する工程と、前記基板開口部上の前記単結晶シリコン層の一部に、露光用ビームが透過する少なくとも１つの開口部を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００４７】
これにより、少なくとも第１のシリコン酸化膜の圧縮応力によるシリコン基板の反りが防止され、反りによるマスクパターンの位置ずれが低減されたマスクを製造することが可能となる。
【００４８】
あるいは、上記の目的を達成するため、本発明のマスクの製造方法は、シリコン基板の一方の面に第１のシリコン酸化膜を介して単結晶シリコン層を形成する工程と、全面酸化により前記シリコン基板の露出部分の表面に、少なくとも前記第１のシリコン酸化膜の圧縮応力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する応力調整層として第２のシリコン酸化膜を形成し、かつ前記単結晶シリコン層の表面に第３のシリコン酸化膜を形成する工程と、基板開口部を形成する領域の前記応力調整層を除去する工程と、前記基板開口部以外に前記応力調整層を残し、前記シリコン基板の一部に少なくとも１つの前記基板開口部を形成する工程と、前記第３のシリコン酸化膜と、前記基板開口部上の前記第１のシリコン酸化膜を除去する工程と、前記基板開口部上の前記単結晶シリコン層の一部に、露光用ビームが透過する少なくとも１つの開口部を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００４９】
これにより、少なくとも第１のシリコン酸化膜の圧縮応力によるシリコン基板の反りが防止され、反りによるマスクパターンの位置ずれが低減されたマスクを製造することが可能となる。また、本発明のマスクの製造方法によれば、シリコン基板の反りを防止するための第２のシリコン酸化膜を有するマスクを、少ない工程数で製造できる。
【００５０】
上記の目的を達成するため、本発明のマスクブランクスは、シリコン基板と、該シリコン基板の一方の面に形成された第１のシリコン酸化膜と、前記第１のシリコン酸化膜上に形成された単結晶シリコン層と、前記シリコン基板の他方の面に形成され、少なくとも前記第１のシリコン酸化膜の圧縮応力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する応力調整層とを有することを特徴とする。
【００５１】
また、本発明のマスクブランクスの製造方法は、シリコン基板を全面酸化して、前記シリコン基板の一方の面に第１のシリコン酸化膜を形成し、他方の面に前記第１のシリコン酸化膜と実質的に同一の厚さで、前記第１のシリコン酸化膜の圧縮応力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する第２のシリコン酸化膜を、応力調整層として形成する工程と、他のシリコン基板である接合基板の一方の面に多孔質層を形成する工程と、前記多孔質層上に前記シリコン基板より薄い前記単結晶シリコン層を形成する工程と、前記第１のシリコン酸化膜と、前記接合基板上に前記多孔質層を介して形成された前記単結晶シリコン層とを接合する工程と、前記多孔質層で前記シリコン基板側と前記接合基板側を分離する工程と、前記シリコン基板側の前記多孔質層を除去する工程とを有することを特徴とする。
【００５２】
あるいは、本発明のマスクブランクスの製造方法は、シリコン基板を全面酸化して、前記シリコン基板の一方の面に第１のシリコン酸化膜を形成し、他方の面に前記第１のシリコン酸化膜と実質的に同一の厚さで、前記第１のシリコン酸化膜の圧縮応力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する第２のシリコン酸化膜を、応力調整層として形成する工程と、他のシリコン基板である接合基板に前記シリコン基板の厚さより薄い所定の深さで水素イオンを打ち込む工程と、前記シリコン基板上に前記第１のシリコン酸化膜を介して前記接合基板を接合する工程と、加熱により前記接合基板を水素濃度が最も高い位置で破断して、前記接合基板からなる前記単結晶シリコン層を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００５３】
あるいは、本発明のマスクブランクスの製造方法は、シリコン基板を全面酸化して、前記シリコン基板の一方の面に第１のシリコン酸化膜を形成し、他方の面に前記第１のシリコン酸化膜と実質的に同一の厚さで、前記第１のシリコン酸化膜の圧縮応力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する第２のシリコン酸化膜を、応力調整層として形成する工程と、前記シリコン基板上に前記第１のシリコン酸化膜を介して、他のシリコン基板である接合基板を接合する工程と、前記接合基板を前記シリコン基板よりも薄くして、前記接合基板からなる単結晶シリコン層を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００５４】
あるいは、本発明のマスクブランクスの製造方法は、シリコン基板の一方の面に、少なくとも第１のシリコン酸化膜の圧縮応力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する応力調整層を形成する工程と、前記シリコン基板の他方の面の近傍に所定の深さで酸素イオンを打ち込む工程と、加熱により前記シリコン基板の酸素濃度が最も高い位置に前記第１のシリコン酸化膜を形成し、前記シリコン基板の前記他方の面側に単結晶シリコン層を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００５５】
あるいは、本発明のマスクブランクスの製造方法は、シリコン基板の一方の面に第１のシリコン酸化膜を介して単結晶シリコン層を形成する工程と、前記シリコン基板の他方の面に、少なくとも前記第１のシリコン酸化膜の圧縮応力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する応力調整層を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００５６】
これにより、少なくとも第１のシリコン酸化膜の圧縮応力に起因するシリコン基板の反りが低減され、マスクパターン位置精度および寸法精度が高いマスクを製造することが可能となる。また、本発明のマスクブランクスおよびその製造方法によれば、マスク製造プロセスの工程数が増加するのを避けることができる。
【００５７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のマスク、マスクブランクスおよびそれらの製造方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。本発明では、ＢＯＸ層の圧縮内部応力および重力によるＳＯＩ基板の反りを抑制して、平坦度の高いマスクを製造する方法を提案する。
【００５８】
本発明によれば、ＳＯＩ基板の裏面側にＢＯＸ層の内部応力と平衡するような応力を及ぼす薄膜（応力調整層）を成膜することにより、既に良く確立しているＳＯＩ基板の製造プロセスをほとんど変更せずに、平坦度の高いＳＯＩ基板を製造できる。
このＳＯＩ基板を用いることにより、パターンの位置精度が高いステンシルマスクを得ることができる。以下、本発明で得られる平坦度の高いＳＯＩ基板をＳＦ−ＳＯＩ基板（ｓｕｐｅｒ ｆｌａｔ ＳＯＩ基板）とする。
【００５９】
本発明のマスクは、例えばＬＥＥＰＬ等のリソグラフィに用いられる。ＬＥＥＰＬでは露光用ビームとして加速電圧が例えば２ｋＶの低速電子線が用いられるが、本発明のマスクにおいて、露光用ビームは低速電子線に限定されない。露光用ビームは加速電圧が数１０〜１００ｋＶ程度の高速電子線や、イオンビームあるいはＸ線などの電磁波であってもよい。
【００６０】
以下の実施形態１から４では、前述した従来のＳＯＩ基板の製造工程をマスク製造用に改良したマスクブランクスの製造方法と、それを含むマスクの製造方法を説明する。実施形態５から７では、既存のＳＯＩ基板に後から処理を加えることで基板を平坦化するマスクブランクスの製造方法と、それを含むマスクの製造方法を説明する。
【００６１】
（実施形態１）
以下の実施形態１から３では、前述した従来のＳＯＩ基板の製造方法のうち、基板の貼り合わせを含む方法、すなわち（１）貼り合わせ法、（２）水素打ち込み剥離法、および（３）エピタキシャル法において、接合基板を全面酸化するかわりに、ベース基板を全面酸化する。ベース基板は、最終的に得られるＳＦ−ＳＯＩ基板を構成するシリコン基板とする。
【００６２】
実施形態１では、上記の（１）から（３）のうち、ＳＯＩ層を薄くした場合にもＳＯＩ層の膜厚均一性および膜質均一性を高くするのに特に有利である（３）エピタキシャル法を、マスク製造用に改良した方法を説明する。図１および図２に本実施形態のＳＦ−ＳＯＩ基板の製造方法を示す。
【００６３】
まず、図１（ａ）に示すように、接合基板（ボンドウェハー）２であるｐ型シリコン基板をフッ酸系溶液中で陽極化成して、表面に多孔質シリコン層１１を形成する。陽極化成では、フッ酸とエタノールを含む溶液中で、接合基板２を陽極として電流を流すことにより、接合基板２の表面に数ｎｍ径の微細孔が形成される。多孔質の構造は溶液の濃度、電流密度やシリコンの比抵抗によって制御される。また、電流を流す時間に応じて、多孔質シリコン層１１の厚さが決定される。多孔質シリコン層１１は空孔密度の異なる２層の多孔質シリコン層の積層膜とする。
【００６４】
次に、図１（ｂ）に示すように、多孔質シリコン層１１上に単結晶シリコン層１２をエピタキシャル成長させる。
次に、図１（ｃ）に示すように、単結晶シリコン層１２を酸化して酸化膜１３を形成する。但し、酸化膜１３を形成しなくても、接合基板２とベース基板（ベースウェハー）１を接合できるため、酸化膜１３は必ずしも形成しなくてもよい。
【００６５】
一方、通常の熱酸化炉でベース基板１を全面酸化して、酸化膜３を形成する。ベース基板１の接合基板２と接合する面に形成される酸化膜３を、第１のシリコン酸化膜とする。また、ベース基板１の他方の面（ＳＦ−ＳＯＩ基板の裏面となる面）に形成される酸化膜３は、応力調整層としての第２のシリコン酸化膜となる。
【００６６】
次に、図１（ｄ）に示すように、通常の貼り合わせ法の場合と同様に、ベース基板１と接合基板２を洗浄してから加熱接合する。具体的には、基板１、２をそれぞれ洗浄した後、室温でこれらの基板を接触させ、例えば１１００℃、酸素（Ｏ２）ガス存在下で２時間のアニールを行うことにより、基板間が接合する。
【００６７】
次に、図２（ｅ）に示すように、接合した基板１、２の端面にジェット水流を噴射すると、多孔質シリコン層１１の内部で接合基板２が分離する。分離した接合基板２は、図１（ｃ）に示すように、ベース基板１として再利用することも可能である。
【００６８】
次に、図２（ｆ）に示すように、酸化膜３上の多孔質シリコン層１１をエッチングにより除去する。これにより、単結晶シリコン層１２はＳＯＩ層４となり、ＳＯＩ層４と接する酸化膜３がＢＯＸ層５となって、ＳＯＩ基板が得られる。多孔質シリコン層１１のエッチング選択比はＳＯＩ層４の１０万倍程度であり、多孔質シリコン層１１が選択的に除去される。
【００６９】
また、接合後に分離させた接合基板２を再利用しないのであれば、上記のようにジェット水流を噴射して接合基板２をベース基板１から分離させるかわりに、研削によって接合基板２を除去してもよい。この場合も、研削後に単結晶シリコン層１２（ＳＯＩ層４）上に残る多孔質シリコン層１１はエッチングにより除去する。
【００７０】
加熱接合の過程でシリコン／酸化膜界面は無応力状態になり、温度が下がるに従い、シリコン基板と酸化膜は収縮する。シリコンの熱膨張係数（２．６×１０−６／Ｋ）はＳｉＯ２のそれ（０．５×１０−６／Ｋ）よりも大きいため、この過程で酸化膜は基板によって圧縮される。
【００７１】
しかしながら、本実施形態により形成されるＳＦ−ＳＯＩ基板では、ベース基板１の裏面（接合基板２の反対側の面）にＢＯＸ層５（第１のシリコン酸化膜）と同じ厚さの酸化膜３（第２のシリコン酸化膜）が残る。これにより、ベース基板の両面で酸化膜の圧縮内部応力のバランスがとれて、極めて平坦な基板が得られる。
【００７２】
また、本実施形態のマスクブランクスの製造方法は、ＢＯＸ層５となる酸化膜３を接合基板側でなく、ベース基板側に形成することを除けば、従来のエピタキシャル法と同様であり、プロセスの大幅な変更が不要であるという利点も有する。
【００７３】
次に、上記の工程で作製されたＳＦ−ＳＯＩ基板をマスクブランクスとして用い、ステンシルマスクを製造する方法について説明する。ステンシルマスクの製造方法には様々なバリエーションがあり、一例を図３および図４に示すが、この例に限定されない。
【００７４】
まず、図３（ａ）に示すように、ＳＦ−ＳＯＩ基板２１の表面側（ＳＯＩ層４側）に、イオン打ち込みによりホウ素をドーピングし、ＳＯＩ層４の内部応力を調整する。ＳＦ−ＳＯＩ基板２１は、シリコン基板１上にＢＯＸ層５を介してＳＯＩ層４を有し、裏面に酸化膜３が形成された構造を有する。ＳＦ−ＳＯＩ基板２１は、ＢＯＸ層５と裏面の酸化膜３の内部応力が平衡している平坦度の高い基板である。
【００７５】
次に、図３（ｂ）に示すように、ＳＯＩ層４上に保護膜２２を形成する。保護膜２２としては、レジスト、樹脂膜や多結晶シリコン膜等を用いることができ、酸化膜３のエッチング工程でエッチングされない膜であれば材質は限定されない。
【００７６】
次に、図３（ｃ）に示すように、メンブレンを形成する領域にある酸化膜３を除去する。酸化膜３のエッチングはレジスト（不図示）をマスクとして行う。
次に、図３（ｄ）に示すように、酸化膜３３をマスクとして、シリコン基板１を裏面から深くエッチングする。このエッチングはＢＯＸ層５に達するまで行う。
【００７７】
シリコンと酸化シリコンのエッチング速度は数桁以上異なるため、エッチングをＢＯＸ層５で止めることは容易である。エッチングされない部分のシリコン基板１のうち、シリコン基板１の縁（ほぼ円形のシリコン基板１の円周）に近い部分はマスクの支持枠２３となり、メンブレンを隔てる部分は梁２４となる。
その後、図４（ｅ）に示すように、露出したＢＯＸ層５をフッ酸系溶液で除去する。これにより、シリコンからなるメンブレン２５が形成される。
【００７８】
次に、図４（ｆ）に示すように、保護膜２２を除去してから、ＳＯＩ層４上にレジスト２６を塗布する。レジスト２６が塗布された基板を電子線描画機に固定し、マスクパターンを描画してからレジスト２６を現像することにより、図４（ｇ）に示すように、レジスト２６がパターニングされる。
【００７９】
次に、図４（ｈ）に示すように、レジスト２６をマスクとしてメンブレン２５にエッチングを行い、露光用ビーム（ＬＥＥＰＬでは電子線）が透過する開口部２７を形成してから、レジスト２６を除去する。これにより、ステンシルマスクが完成する。上記の本実施形態のマスクの製造方法によれば、ＳＯＩ基板の裏面側の酸化膜３を除去せずに残しておくことにより、ＢＯＸ層５の内部応力とのバランスがとれ、マスクの反りが防止される。
【００８０】
したがって、マスクパターンを描画する工程（図４（ｇ）参照）でメンブレン２５が平坦となり、マスクの反りによるパターン位置精度の低下が防止される。
また、完成したステンシルマスクを露光に用いる際には、梁２４が上側となり、メンブレン２５が下側となるように、マスクが露光装置に固定される。この場合にもマスクパターン描画時と同様に、メンブレン２５が平坦となることから、露光されるパターン位置精度の低下が防止される。
【００８１】
（実施形態２）
図５に本実施形態のＳＦ−ＳＯＩ基板の製造方法を示す。このＳＦ−ＳＯＩ基板の製造方法は、従来の水素打ち込み剥離法をマスク製造用に改良したものである。まず、図５（ａ）に示すように、接合基板２に水素イオンを所定の打ち込み深さで打ち込む。
【００８２】
イオン注入による基板の損傷を防止するため、イオン注入前に接合基板２の表面に緩衝用の酸化膜６を形成してもよいが、この酸化膜６は従来の水素打ち込み剥離法において、接合基板２の表面に形成される酸化膜よりも明らかに薄い。具体的には、酸化膜６の厚さはＢＯＸ層５および応力調整層となる酸化膜３の厚さの数％以下である。一方、通常の熱酸化炉でベース基板１を全面酸化して、酸化膜３を形成する。
【００８３】
次に、図５（ｂ）に示すように、接合基板２とベース基板１を洗浄後、室温で接合させる。次に、図５（ｃ）に示すように、４００〜６００℃に加熱すると、水素の含有量が最も多い部分で接合基板２が破断する。破断した接合基板２は、図５（ａ）に示すように、ベース基板１として再利用することも可能である。
接合基板２を破断した後、図５（ｄ）に示すように、アニールとタッチポリッシュを行ってＳＯＩ層４を形成する。ベース基板１の表面に形成されていた酸化膜３のうち、ＳＯＩ層４に接する部分がＢＯＸ層５となる。
【００８４】
本実施形態により形成されるＳＦ−ＳＯＩ基板においても、ベース基板１の裏面（接合基板２の反対側の面）にＢＯＸ層５（第１のシリコン酸化膜）と同じ厚さの酸化膜３（第２のシリコン酸化膜）が応力調整層として残る。これにより、ベース基板の両面で酸化膜の圧縮内部応力のバランスがとれて、極めて平坦な基板が得られる。
【００８５】
また、本実施形態の方法は、ＢＯＸ層５となる酸化膜３を接合基板側でなく、ベース基板側に形成することを除けば、従来の水素打ち込み剥離法と同様であり、プロセスの大幅な変更が不要であるという利点も有する。
本実施形態で製造されるＳＦ−ＳＯＩ基板をマスクブランクスとして用いる場合も、実施形態１のマスクの製造方法と同様に、マスクを製造することができる。
【００８６】
（実施形態３）
図６に本実施形態のＳＦ−ＳＯＩ基板の製造方法を示す。このＳＦ−ＳＯＩ基板の製造方法は、従来の貼り合わせ法をマスク製造用に改良したものである。まず、図６（ａ）に示すように、ベース基板１を全面酸化して酸化膜３を形成する。通常の熱酸化炉を用いると、基板の表裏両面が均等に酸化される。ベース基板１と接合基板２はシリコン基板とする。
【００８７】
次に、図６（ｂ）に示すように、通常の貼り合わせ法と同様に、ベース基板１と接合基板２を加熱接合する。次に、図６（ｃ）に示すように、接合基板２を上側（ベース基板１の反対側）から研削する。研削は、酸化膜３上のシリコンの厚さが例えば２０μｍ程度となるまで行う。さらに、図６（ｄ）に示すように、接合基板２のシリコンを研磨することで、ＳＯＩ層４が形成される。ベース基板１の表面に形成されていた酸化膜３のうち、ＳＯＩ層４に接する部分がＢＯＸ層５となる。
【００８８】
本実施形態により形成されるＳＦ−ＳＯＩ基板においても、ベース基板１の裏面（接合基板２の反対側の面）にＢＯＸ層５（第１のシリコン酸化膜）と同じ厚さの酸化膜３（第２のシリコン酸化膜）が応力調整層として残る。これにより、ベース基板１の両面で酸化膜の圧縮内部応力のバランスがとれて、極めて平坦な基板が得られる。
【００８９】
また、本実施形態の方法は、ＢＯＸ層５となる酸化膜３を接合基板側でなく、ベース基板側に形成することを除けば、従来の貼り合わせ法と同様であり、プロセスの大幅な変更が不要であるという利点も有する。
本実施形態で製造されるＳＦ−ＳＯＩ基板をマスクブランクスとして用いる場合も、実施形態１のマスクの製造方法と同様に、マスクを製造することができる。
【００９０】
（実施形態４）
図７に本実施形態のＳＦ−ＳＯＩ基板の製造方法を示す。このＳＦ−ＳＯＩ基板の製造方法は、従来の酸素イオン打ち込み法をマスク製造用に改良したものである。本実施形態では実施形態１から３と異なり、基板の貼り合わせを行わないため、ベース基板の全面酸化により両面に同じ厚さの酸化膜を形成する方法は適用できない。
【００９１】
そこで、まず、図７（ａ）に示すように、シリコン基板１６の裏面のみに応力調整層として酸化膜１７を形成する。これにより、シリコン基板１６には裏面に凸となる反りが生じる。シリコン基板１６の裏面のみに酸化膜１７を形成するには、例えば、表面に保護膜として、容易に除去できる多結晶シリコン層等を形成し、熱酸化炉で加熱する。
【００９２】
加熱により酸化膜１７を形成した後、表面に形成した保護膜を除去する。酸化膜１７がエッチングされない条件でドライエッチングまたはウェットエッチングによって除去される層であれば、シリコン基板１６の表面の保護膜として用いることができる。
【００９３】
次に、図７（ｂ）に示すように、シリコン基板１６に酸素イオンを打ち込み、酸素濃度の高い層を形成し、加熱処理により酸化物層（Ｂ０Ｘ層５）を形成する。
このＢ０Ｘ層５上のシリコン部分がＳＯＩ層４となる。
本実施形態により形成されるＳＦ−ＳＯＩ基板によれば、Ｂ０Ｘ層５（第１のシリコン酸化膜）と裏面の酸化膜１７（応力調整層）によって圧縮内部応力のバランスがとれる。したがって、極めて平坦な基板が得られる。
【００９４】
実施形態１から３では、ベース基板の両面の酸化膜が同一の工程で形成されるのに対し、本実施形態ではＢ０Ｘ層５と裏面の酸化膜１７が異なる工程で形成される。したがって、通常、これらの内部応力は異なり、これらの層の厚さを等しくしても応力のバランスがとれるとは限らない。そこで、シミュレーションあるいは実験によってＢ０Ｘ層５と酸化膜１７の形成条件を最適化する。この際、重力による基板の撓みを考慮して、基板が平坦化されるようにＢ０Ｘ層５と酸化膜１７の膜厚や内部応力を制御することが望ましい。
【００９５】
本実施形態の方法は、シリコン基板１６の裏面に予め酸化膜１７を形成することを除けば、従来の酸素イオン打ち込み法と同様であり、プロセスの大幅な変更が不要であるという利点も有する。
本実施形態で製造されるＳＦ−ＳＯＩ基板をマスクブランクスとして用いる場合も、実施形態１のマスクの製造方法と同様に、マスクを製造することができる。
【００９６】
（実施形態５）
本実施形態では、従来の作製方法で作製されたＳＯＩ基板の裏面に、圧縮応力を有する薄膜を応力調整層として形成することにより、Ｂ０Ｘ層の応力とのバランスをとる。一般に、シリコン基板の熱酸化では、基板の両面が同じ量だけ酸化される。そこで、ＳＯＩ基板の表面を例えば多結晶シリコン層等の簡単に除去できる保護膜で保護し、その後、基板を熱酸化炉にて酸化する。
【００９７】
図８に本実施形態のＳＦ−ＳＯＩ基板の製造方法を示す。まず、図８（ａ）に示すように、ＳＯＩ基板の表面（ＳＯＩ層４側の面）に多結晶シリコン層等の保護膜３１を形成する。ＳＯＩ基板は貼り合わせ法、水素打ち込み剥離法、エピタキシャル法、酸素イオン打ち込み法のいずれの方法によって作製されたものでもよい。
【００９８】
次に、図８（ｂ）に示すように、熱酸化によりＳＯＩ基板の裏面に酸化膜３２を形成する。その後、図８（ｃ）に示すように、保護膜３１を除去する。これにより、ＳＦ−ＳＯＩ基板が形成される。
本実施形態で製造されるＳＦ−ＳＯＩ基板をマスクブランクスとして用いる場合も、実施形態１のマスクの製造方法と同様に、マスクを製造することができる。
【００９９】
ＳＯＩ基板の裏面の酸化量としては、ＢＯＸ層の厚みを目安にすることができるが、より平坦度を高めるためにはプロセスの最適化が必要である。この際、重力によるＳＯＩ基板の撓みも考慮して裏面の酸化量を制御する。例えば、ＬＥＥＰＬ等の露光装置でマスクを保持する場合と同様に、シリコン基板に対してＢＯＸ層およびＳＯＩ層が下にある状態で、レーザー測長機などを用いて基板の反りを測定し、平坦度が最も高くなるように裏面酸化プロセスを最適化することもできる。
【０１００】
レーザー測長機としては例えば、レーザー・オートフォーカス機能を用いた非接触形状測定器（例えばソニー・プレシジション・テクノロジー製のＹＰ２０／２１等）が挙げられる。基板の反りが酸化炉中で測定可能、またはガラス窓などを通じて外部から測定可能であれば、反りのその場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）測定による、さらに高度なプロセス制御が可能である。
【０１０１】
（実施形態６）
本実施形態では、図９に示すように、従来の作製方法で作製されたＳＯＩ基板３３の裏面のみに、圧縮応力を有する薄膜を応力調整層３４として形成する。ＳＯＩ基板の裏面のみに薄膜が形成される成膜方法を用いるため、レジスト等によりＳＯＩ基板３３の表面を保護する必要はない。例えば、低圧化学気相成長法（ＬＰＣＶＤ）により形成される多結晶シリコン層、ＰＥＣＶＤ（ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ ＣＶＤ）法により形成されるシリコン酸化膜、あるいはスパッタリングにより形成される金等の金属層は圧縮応力をもつ。
【０１０２】
これらの薄膜を、次式（２）の条件を満たすことを目安に蒸着する。
【０１０３】
【数２】
σ０ｔ＝σｃｔｃ ・・・（２）
ここで、σ０はＢＯＸ層の内部応力、ｔはＢＯＸ層の厚さ、σｃは応力調整層の内部応力、ｔｃは応力調整層の厚さである。
【０１０４】
あるいは、重力による基板の撓みを考慮して、次式（３）の条件を満たすことを目安に応力調整層を蒸着する。
【０１０５】
【数３】
【０１０６】
ここで、左辺の第１項は式（１）のｗｍａｘであり、νは基板のポアッソン比、σ０はＢＯＸ層の内部応力、ｔはＢＯＸ層の厚さ、ａは基板半径、Ｅは基板のヤング率、ｈは基板の厚さである。また、ｗｇは重力による基板の反り量であり、σｃは応力調整層の内部応力、ｔｃは応力調整層の厚さである。基板の反り量は、実施形態５と同様に、レーザー測長機などを用いて求めることができる。
【０１０７】
本実施形態によっても、ＢＯＸ層５と裏面の応力調整層３４（例えば酸化膜）の間で応力のバランスがとれる。本実施形態で製造されるＳＦ−ＳＯＩ基板をマスクブランクスとして用いる場合も、実施形態１のマスクの製造方法と同様に、マスクを製造することができる。
【０１０８】
（実施形態７）
本実施形態では、従来の作製方法で作製されたＳＯＩ基板を全面酸化してから、裏面の酸化膜が残るように、表側の酸化膜を除去することにより、裏面のみに応力調整層としての酸化膜を形成する。
【０１０９】
図１０に本実施形態のＳＦ−ＳＯＩ基板の製造方法を示す。まず、図１０（ａ）に示すように、全面酸化によりＳＯＩ基板３３の表裏に均等に酸化膜３５を形成する。
このとき、ＢＯＸ層が存在することから、表面の圧縮応力が勝り、実際には基板は上に凸となるように反る。
【０１１０】
次に、図１０（ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板の裏面側の酸化膜３５をレジスト３６により保護する。レジスト３６のかわりに樹脂膜等、剥離液やアッシングで容易に除去できる膜を形成してもよい。その後、図１０（ｃ）に示すように、フッ酸系溶液に浸漬して表面の酸化膜３５を除去してから、図１０（ｄ）に示すように、レジスト３６を除去する。
【０１１１】
これにより、ＳＯＩ基板の裏面のみに酸化膜３５が残る。あるいは、フッ酸系溶液に浸漬するかわりに、ドライエッチングによって表面側の酸化膜３５を除去することもできる。本実施形態によっても、ＢＯＸ層５および裏面の酸化膜の応力と重力との間でバランスがとれて、マスクが平坦化される。
【０１１２】
本実施形態で製造されるＳＦ−ＳＯＩ基板をマスクブランクスとして用いる場合も、実施形態１のマスクの製造方法と同様に、マスクを製造することができる。あるいは、本実施形態のＳＦ−ＳＯＩ基板の製造方法は、次に示すように、ステンシルマスクの製造工程の一部として実施することも可能である。この場合、従来のマスク製造プロセスに対して工程数を増加させずに、応力調整層を有するマスクを製造することが可能となる。
【０１１３】
以下に、本実施形態のマスクの製造方法を説明する。実施形態１のマスクの製造方法では、平坦度の高いＳＦ−ＳＯＩ基板を作製してから、図３および図４に示すようなプロセスでマスクを製造する。それに対し、本実施形態では、平坦度が低く上に凸となるように反った通常のＳＯＩ基板から出発して、プロセスの途中でＢＯＸ層の圧縮応力と重力の影響を相殺する応力調整層を形成し、結果的に平坦度の高いマスクを完成させる。
【０１１４】
本実施形態のマスクの製造方法によれば、まず、図１１（ａ）に示すように、通常のＳＯＩ基板３３の表面側（ＳＯＩ層４側）に、イオン打ち込みによりホウ素をドーピングし、ＳＯＩ層４の内部応力を調整する。ＳＯＩ基板３３は、シリコン基板１上にＢＯＸ層５を介してＳＯＩ層４を有する。
【０１１５】
次に、図１１（ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板３３を全面酸化して、両面に均等な厚さの酸化膜３５ａ、３５ｂを形成する。ここで、ＳＯＩ基板３３の表面に形成される酸化膜３５ａは、シリコン基板１に裏面からエッチングを行って支持枠および梁を形成する工程で、ＳＯＩ層４の保護膜として機能する。一方、ＳＯＩ基板３３の裏面に形成される酸化膜３５ｂは、シリコン基板１にエッチングを行う工程でエッチングマスクとして機能する。したがって、本実施形態によれば、表面の保護膜と裏面のエッチングマスクを同一の工程で形成できる。
【０１１６】
次に、図１１（ｃ）に示すように、裏面の酸化膜３５ｂ上にレジスト３６を塗布し、メンブレンを形成する領域のレジスト３６を除去する。レジスト３６をマスクとして裏面の酸化膜３５ｂにエッチングを行い、シリコン基板１を露出させる。
【０１１７】
次に、図１２（ｄ）に示すように、レジスト３６を残したまま、レジスト３６をマスクとしてシリコン基板１を裏面から深くエッチングする。このエッチングはＢＯＸ層５に達するまで行う。エッチングされない部分のシリコン基板１のうち、シリコン基板１の縁に近い部分は支持枠２３となり、メンブレンを隔てる部分は梁２４となる。
【０１１８】
本実施形態では、続く工程でＳＯＩ基板の表側の酸化膜３５ａを除去する工程で、裏側の酸化膜３５ｂをレジスト３６によってエッチングから保護する。したがって、シリコン基板１を深くエッチングする過程で消失しないように十分な厚さでレジスト３６を形成する。
【０１１９】
シリコン基板１のエッチング後、図１２（ｅ）に示すように、基板をフッ酸系溶液に浸漬することにより、メンブレン部分のＢＯＸ層５と表面側の酸化膜３５ａを除去する。これにより、メンブレン２５が形成される。このとき、裏面側の酸化膜３５ｂも除去されると、ＢＯＸ層５の圧縮応力によって基板にＳＯＩ層４側に凸となるような反りが生じるが、レジスト３６が残っているため酸化膜３５ｂが保護される。したがって、応力のバランスが崩れず、基板に反りが生じない。また、酸化膜３５ｂの厚さを適切に制御することにより、重力による基板の撓みも解消される。メンブレン部分のＢＯＸ層５と表面側の酸化膜３５ａを除去した後、レジスト３６を除去する。
【０１２０】
以降の工程では実施形態１と同様に、図１２（ｆ）に示すように、ＳＯＩ層４上にマスクパターンでレジスト２６を形成する。レジスト２６をマスクとしてメンブレン２５にエッチングを行ってから、レジスト２６を除去することにより、図１２（ｇ）に示すように、ステンシルマスクが完成する。
【０１２１】
上記の本実施形態のマスクの製造方法によれば、ＳＯＩ基板の裏面側の酸化膜３５ｂを除去せずに残しておくことにより、ＢＯＸ層５および裏面側の酸化膜３５ｂの内部応力と重力のバランスがとれ、マスクの反りが防止される。
【０１２２】
本発明のマスク、マスクブランクスおよびそれらの製造方法の実施形態は、上記の説明に限定されない。例えば、上記の本発明の実施形態に示すＳＦ−ＳＯＩ基板の作製方法を、実施形態１または７に示す以外のマスク製造プロセスと組み合わせてマスクを製造することもできる。
【０１２３】
例えば、シリコン基板にエッチングを行って梁を形成する前に、マスクパターンの描画やメンブレンのエッチングを行うこともできる。また、本実施形態のマスクブランクスの製造方法によって作製されるＳＦ−ＳＯＩ基板を、デバイスの製造などマスク製造以外に用いることもできる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【０１２４】
【発明の効果】
本発明のマスクによれば、マスクの反りが低減され、マスクパターンの位置精度および寸法精度が向上する。本発明のマスクの製造方法によれば、反りが低減されたマスクを製造することが可能となる。
本発明のマスクブランクスによれば、マスクパターン描画時などに基板の反りが低減され、マスクパターン位置精度の高いマスクを製造できる。本発明のマスクブランクスの製造方法によれば、反りが抑制されたマスクブランクスを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施形態１に係るマスクブランクスの製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図２】図２（ｅ）および（ｆ）は本発明の実施形態１に係るマスクブランクスの製造方法の製造工程を示す断面図であり、図１（ｄ）に続く工程を示す。
【図３】図３（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施形態１に係るマスクの製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図４】図４（ｅ）〜（ｈ）は本発明の実施形態１に係るマスクの製造方法の製造工程を示す断面図であり、図３（ｄ）に続く工程を示す。
【図５】図５（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施形態２に係るマスクブランクスの製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施形態３に係るマスクブランクスの製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図７】図７（ａ）および（ｂ）は本発明の実施形態４に係るマスクブランクスの製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態５に係るマスクブランクスの製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図９】図９は本発明の実施形態６に係るマスクブランクスの断面図である。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施形態７に係るマスクブランクスの製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図１１】図１１（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態７に係るマスクの製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図１２】図１２（ｄ）〜（ｇ）は本発明の実施形態７に係るマスクの製造方法の製造工程を示す断面図であり、図１１（ｃ）に続く工程を示す。
【図１３】図１３はステンシルマスクの一例を示す平面図である。
【図１４】図１４は図１３の一部を拡大した斜視図である。
【図１５】図１５（ａ）〜（ｄ）は従来のマスクブランクスの製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図１６】図１６（ａ）〜（ｅ）は従来のマスクブランクスの製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図１７】図１７（ａ）〜（ｄ）は従来のマスクブランクスの製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図１８】図１８（ｅ）および（ｆ）は従来のマスクブランクスの製造方法の製造工程を示す断面図であり、図１７（ｄ）に続く工程を示す。
【図１９】図１９は従来のマスクブランクスの製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図２０】図２０は従来のＳＯＩ基板の反り量を示す図である。
【図２１】図２１は従来のＳＯＩ基板におけるＢＯＸ層の厚さと基板の最大反り量との関係を示す図である。
【符号の説明】
１…ベース基板、２…接合基板、３…酸化膜、４…ＳＯＩ層、５…ＢＯＸ層、６…酸化膜、１１…多孔質シリコン層、１２…単結晶シリコン層、１３…酸化膜、１６…シリコン基板、１７…酸化膜、２１…ＳＦ−ＳＯＩ基板、２２…保護膜、２３…支持枠、２４…梁、２５…メンブレン、２６…レジスト、２７…開口部、３１…保護膜、３２…酸化膜、３３…ＳＯＩ基板、３４…応力調整層、３５、３５ａ、３５ｂ…酸化膜、３６…レジスト、１０１…シリコン基板、１０２…基板開口部、１０３…梁、１０４…メンブレン、１１１…ベース基板、１１２、１１２ａ…接合基板、１１３…酸化膜、１１４…ＳＯＩ層、１１５…ＢＯＸ層、１２１…多孔質シリコン層、１２２…単結晶シリコン層、１２３、１２４…酸化膜、１２６…シリコン基板。
【発明の属する技術分野】
本発明は、リソグラフィ用のマスクおよびその製造方法と、マスクの製造に用いられるマスクブランクスおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
低速電子線近接転写リソグラフィ（ＬＥＥＰＬ）、電子線投影転写リソグラフィ（ＥＰＬ）、およびイオンビーム投影転写リソグラフィ（ＩＰＬ）にもちいられるステンシルマスクは、ＳＯＩ基板（ｓｉｌｉｃｏｎ−ｏｎ−ｉｎｓｕｌａｔｏｒ ｗａｆｅｒまたはｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ−ｏｎ−ｉｎｓｕｌａｔｏｒ ｗａｆｅｒ）から製造されることが多い。
【０００３】
図１３は電子線転写リソグラフィに用いられるステンシルマスクの一例を示す平面図である。図１３に示すように、通常、ステンシルマスクは直径４から８インチ（１００ｍｍから２００ｍｍ）のシリコン基板１０１を用いて形成される。
シリコン基板１０１に基板開口部１０２が形成され、基板開口部１０２上には厚さ１００ｎｍから１０μｍ程度の薄膜（メンブレン）が形成されている。図１３中、黒く示す正方形または矩形部分は基板開口部１０２に対応する。メンブレンにはデバイス回路パターンに相当する開口部が形成されている。
【０００４】
図１４は、図１３の一部（Ａ部分の近傍）を拡大した斜視図である。梁１０３はストラットとも呼ばれ、図１３のシリコン基板１０１をエッチングした残りの部分である。マスクの厚さＴはシリコン基板の厚さＴＷとメンブレン１０４の厚さＴＭの合計となる。メンブレン１０４には梁１０３が形成されている側から電子線が照射される。
【０００５】
露光されるウェハはメンブレン１０４の梁１０３と反対側の面に、メンブレン１０４とほぼ平行に配置される。メンブレン１０４に形成された開口部を透過する電子線により、ウェハ上のレジストが露光され、レジストに開口部のパターンが転写される。メンブレン１０４のうち、梁１０３の近傍の部分では、入射する電子線が梁１０３によって遮られる。したがって、パターンに相当する開口部は梁１０３の近傍を除く部分（図１４の点線で囲まれた部分Ｐ）に形成される。
【０００６】
上記のような構造は、メンブレンとなる層（通常、単結晶シリコン、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、ダイヤモンドなどの層）をシリコン基板上に成長させた後、裏面からメンブレンに相当する領域（基板開口部を形成する領域）のシリコン基板を深くエッチングすることにより得られる。ステンシルマスクのメンブレンとして用いるためには、平坦度や欠陥数などの観点から、メンブレンとなる層に対して非常に厳しい品質が求められる。
【０００７】
一方、本来、ＳＯＩ基板は、高速で電力消費が少ないデバイスを作製するための技術として開発されたもので、ステンシルマスク製造を意図したものではない。
しかしながら、ＳＯＩ基板は薄膜ＳＯＩ層／埋め込み酸化膜（ＢＯＸ； ｂｕｒｉｅｄ ｏｘｉｄｅ）層／シリコン基板という３層構造をもち、メンブレン領域に対応するＳＯＩ層の膜厚均一性や膜質が極めて高度に制御されているため、マスク材料（マスクブランクス）としての利用に適している。
【０００８】
さらに、一般に、酸化シリコンとシリコンのドライエッチングにおける選択比は１０００以上にもなるため、中間のＢＯＸ層がシリコン基板の裏面エッチングの際のエッチング阻止層として機能する。これらのことから、ＳＯＩ基板は、高度な成膜技術を必要とせずに高品質のステンシルマスクを製造することができる可能性のある材料であることが分かる。
【０００９】
通常のＳＯＩ基板の製造方法を説明する。ＳＯＩ基板の製造方法には（１）貼り合わせ法、（２）水素打ち込み剥離法、（３）エピタキシャル法、（４）酸素イオン打ち込み法の４種類がある。（１）が最も基本的な製造方法であるが、ＳＯＩ層の薄膜化が困難で、かつ膜厚均一性が良くないという問題点があり、一般にはステンシルマスクの製造に用いられない。（２）から（４）の方法は、より高品質なＳＯＩ層を得るために開発された製造方法である。以下、（１）から（４）までの製造方法を順次説明する。
【００１０】
（１）貼り合わせ法
図１５に貼り合わせ法によるＳＯＩ基板の製造方法を示す。図１５（ａ）はベース基板（ベースウェハー）１１１と接合基板（ボンドウェハー）１１２を示す。
これらはいずれもシリコン基板とする。ベース基板１１１は最終的にＳＯＩ基板を構成するシリコン基板であり、これは（２）および（３）の製造方法でも共通する。
【００１１】
まず、図１５（ａ）に示すように、接合基板１１２を全面酸化して酸化膜１１３を形成する。次に、図１５（ｂ）に示すように、ベース基板１１１と接合基板１１２を加熱接合する。具体的には、基板１１１、１１２をそれぞれ洗浄した後、室温でこれらの基板を接触させ、例えば１１００℃、酸素（Ｏ２）ガス存在下で２時間のアニールを行うことにより、基板間が接合する。
【００１２】
次に、図１５（ｃ）に示すように、接合基板１１２をベース基板１１１の反対側から研削する。研削は、酸化膜１１３上のシリコンの厚さが例えば２０μｍ程度となるまで行う。さらに、図１５（ｄ）に示すように、接合基板１１２のシリコンを研磨することで、ＳＯＩ層１１４が形成される。接合基板１１２の表面に形成されていた酸化膜１１３がＢＯＸ層１１５となる。
【００１３】
この方法では、ＳＯＩ層の厚さを１μｍ以下にすることは困難である。加熱接合の過程で、２つの基板もその間にある酸化膜も熱膨張するが、酸化膜は粘性流状態になるため、シリコン／酸化膜界面は無応力状態になる。温度が下がるに従い、シリコン基板も酸化膜も収縮する。しかしながら、シリコンの熱膨張係数（２．６×１０−６／Ｋ）は酸化シリコン（ＳｉＯ２）の熱膨張係数（０．５×１０−６／Ｋ）よりも大きいため、この過程で酸化膜は基板によって圧縮される。これが、ＢＯＸ層の圧縮応力の起源である（例えば、非特許文献１参照）。
【００１４】
（２）水素打ち込み剥離法
この方法も貼り合わせ工程を基本とするが、より薄いＳＯＩ層を得るために、接合基板に水素イオンを打ち込み、形成された界面で接合基板を剥離する。この方法は、金属に多量の水素を含浸させると脆くなり破断に至るという現象をシリコンに応用したものである。この方法によれば、水素イオンの打ち込み深さに相当する厚みをもつＳＯＩ層が形成され、厚さ１００ｎｍ以下のＳＯＩ層を得ることもできる。
【００１５】
図１６に水素打ち込み剥離法によるＳＯＩ基板の製造方法を示す。まず、図１６（ａ）に示すように、接合基板１１２を酸化して表面に酸化膜１１３を形成してから、図１６（ｂ）に示すように、接合基板１１２に水素イオンを所定の打ち込み深さで打ち込む。接合基板１１２とベース基板１１１を洗浄後、図１６（ｃ）に示すように、室温で接合させる。
【００１６】
次に、図１６（ｄ）に示すように、４００〜６００℃に加熱すると、水素の含有量が最も多い部分で接合基板１１２が破断する。破断した接合基板１１２ａは、図１６（ｂ）に示すように、ベース基板１１１として再利用することも可能である。接合基板１１２を破断した後、図１６（ｅ）に示すように、アニールとタッチポリッシュを行ってＳＯＩ層１１４を形成する。接合基板１１２の表面に形成されていた酸化膜１１３がＢＯＸ層１１５となる。
【００１７】
この方法では、（１）の貼り合わせ法と同じ機構によりＢＯＸ層１１５に圧縮応力が発生する。この方法はフランスのＳＯＩＴＥＣ社により発明され、Ｓｍａｒｔ Ｃｕｔ（登録商標）と名付けられている。日本においては、信越半導体社がＳＯＩＴＥＣ社と長期技術提携を結び、ＵＮＩＢＯＮＤ（登録商標）ウェハーとして生産・販売している。
【００１８】
（３）エピタキシャル法
この方法では、接合基板に多孔質シリコン、エピタキシャルシリコン（単結晶シリコン）を順次成長させ、その表面を酸化して、ベース基板と貼り合わせる。
ジェット水流により、結合力の弱い多孔質シリコン界面から接合基板を剥離し、表面処理を施すことにより、質の高いＳＯＩ層が形成される。
【００１９】
図１７および図１８にエピタキシャル法によるＳＯＩ基板の製造方法を示す。まず、図１７（ａ）に示すように、接合基板１１２であるｐ型シリコン基板をフッ酸系溶液中で陽極化成（ａｎｏｄｉｚｉｎｇ）して、表面に多孔質シリコン層１２１を形成する。多孔質シリコン層１２１は空孔密度の異なる２層の多孔質シリコン層の積層膜とする。次に、図１７（ｂ）に示すように、多孔質シリコン層１２１上に単結晶シリコン層１２２をエピタキシャル成長させる。
【００２０】
次に、図１７（ｃ）に示すように、単結晶シリコン層１２２の表面を熱酸化して、酸化膜１２３を形成する。また、ベース基板１１１の表面も熱酸化し、酸化膜１２４を形成する。次に、図１７（ｄ）に示すように、通常の貼り合わせ法の場合と同様に、これらの基板１１１、１１２を洗浄してから加熱接合する。
【００２１】
次に、図１８（ｅ）に示すように、接合した基板１１１、１１２の端面にジェット水流を噴射すると、多孔質シリコン層１２１の内部で接合基板１１２が分離する。分離した接合基板１１２は図１７（ｃ）に示す工程で、ベース基板１１１として再利用することも可能である。
【００２２】
次に、図１８（ｆ）に示すように、多孔質シリコン層１２１をエッチングにより除去する。これにより、単結晶シリコン層１２２はＳＯＩ層１１４となり、酸化膜１２３と酸化膜１２４からＢＯＸ層１１５が形成され、ＳＯＩ基板が得られる。多孔質シリコン層１２１のエッチング選択比はＳＯＩ層１１４の１０万倍程度であり、多孔質シリコン層１２１が選択的に除去される。この方法も、加熱による貼り合わせ工程において、ＢＯＸ層に圧縮応力が発生する。この方法はＣＡＮＯＮにより開発され、ＥＬＴＲＡＮ（登録商標）ウェハーとして生産・販売されている。
【００２３】
（４）酸素イオン打ち込み法
この方法は、（１）から（３）の方法と異なり、貼り合わせを行わない。この方法によれば、図１９に示すように、シリコン基板１２６に酸素イオンを打ち込み、酸素濃度の高い層を形成し、加熱処理により酸化物層（Ｂ０Ｘ層１１５）を形成する。このＢ０Ｘ層１１５上のシリコン部分がＳＯＩ層１１４となる。
【００２４】
この方法によれば、貼り合わせ工程はないが、イオン注入後に酸化物を形成するために行われる加熱と、その後の冷却の過程で、やはりＢＯＸ層に圧縮応力が生じる。但し、他の３つの方法よりも基板の反りは小さいものと考えられる。このタイプのＳＯＩ基板としては、三菱住友シリコン社が生産・販売しているＳＩＭＯＸウェハーがある。
【００２５】
【特許文献１】
特開平１０−７８６５０号公報
【特許文献２】
特開平９−４５８８２号公報
【特許文献３】
特開平１１−９７３２０号公報
【特許文献４】
特開平６−１３５９３号公報
【特許文献５】
特開平７−７４３２８号公報
【特許文献６】
特開平１１−１６３３０９号公報
【特許文献７】
特開平９−２４６５５６号公報
【特許文献８】
特開平９−６４３１８号公報
【特許文献９】
特開平５−２７５３０１号公報
【非特許文献１】
Ｔ．Ｉｉｄａ ｅｔ ａｌ．， Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ８７， ６７５ （２０００）
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＢＯＸ層は３００ ＭＰａ以上の大きな圧縮内部応力をもつこともあるため、ＳＯＩ基板には基板全体が上に（薄膜ＳＯＩ層側に）凸な形状に反ってしまうという問題点がある。図２０に、８インチＳＯＩ基板（ＢＯＸ層の内部応力４００ ＭＰａ、厚さ５００ ｎｍ）を平坦面に静置した場合の形状を示す。基板中心部で約４０μｍもの反りが生じていることが分かる。
【００２７】
このＳＯＩ基板の反りは、マスクパターンの位置精度および寸法精度を低下させる可能性がある。このＳＯＩ基板上にマスクパターンを描画する場合、ＳＯＩ基板は電子線（ＥＢ）描画機上のステージもしくはパレットに固定されて、ある平坦度を有する状態になっている。仮に、この状態で正確なマスクパターンを描画できたとしても、実際に作製されたマスクを用いて露光装置でウェハに露光を行う時には、露光装置でのマスクの保持方法がＥＢ描画機のそれとは異なるため、ＳＯＩ基板の平坦度もＥＢ描画時とは異なる。
【００２８】
具体的には、マスクがＥＢ描画機に保持された状態では、ＳＯＩ基板には例えば図２０に示すように、上に凸となる反りが生じる。一方、露光装置ではＥＢ描画時とマスクの上下を反転させるため、マスクには少なくとも内部応力の影響により下に凸となる反りが生じる。ＳＯＩ基板の平坦度には重力も影響するため、ＳＯＩ基板が上に凸となる場合の反り量と、下に凸となる場合の反り量は、必ずしも一致しない。
【００２９】
したがって、露光装置でウェハに転写されるマスクパターンの位置は理想的な位置から変位してしまう。また、マスクの反りによりマスクパターンが変形すると、パターンの寸法精度が悪化する。さらに、ＬＥＥＰＬのように、マスクと基板とを５０μｍ程度に近接させる露光方法の場合、このようなマスクの反りは、マスクと基板との接触事故などの原因となる可能性がある。
【００３０】
ＢＯＸ層の内部応力と基板の最大反り量ｗｍａｘとの関係は次式（１）で表される（ここでは簡単のため、重力の影響を無視した。）。
【００３１】
【数１】
ここで、νは基板のポアッソン比、σ０はＢＯＸ層の内部応力、ｔはＢＯＸ層の厚さ、ａは基板半径、Ｅは基板のヤング率、ｈは基板の厚さである。図２１は、ＢＯＸ層の厚さを変化させて、ＳＯＩ基板の反りを測定し、反り形状を簡単な曲面でフィッティングしたときの基板の高さを表すグラフである。Ａはフィッティングの直線（ｙ＝０．１１０ｘ＋６．３７５，Ｒ２＝０．７９７）を示す。このグラフに上式（１）をフィッティングすることにより、σ０＝３９０ ＭＰａという値を得た。最大反り量はＢＯＸ層の内部応力に比例するが、ＢＯＸ層の内部応力はＳＯＩ基板の製造工程で決定されてしまう物性値である。したがって、これを制御することは容易ではない。
【００３３】
ＳＯＩ基板を材料としてステンシルマスクを作製したときに反りが生じる問題を解決するため、特許文献１記載のマスク（アパチャ）が提案されている。このマスクは厚さ方向の中心面に対して両側が対称な構造となっており、両面側にそれぞれＢＯＸ層とＳＯＩ層が形成されている。しかしながら、このような構造とした場合、シリコン基板をエッチングしてメンブレンの支持枠や梁を形成する工程で、多層積層膜にエッチングを行うことになり、プロセスが複雑となる。
【００３４】
また、ＳＯＩ基板で反りが生じる問題は、デバイスの製造においても広く認識されている。ＳＯＩ基板を用いたマスクの製造は想定せずに、デバイス製造用のＳＯＩ基板で反りを抑制する方法は、特許文献２から９に開示されている。特許文献２によれば、接合基板とベース基板に異なる厚さの酸化膜を形成し、これらの酸化膜を介して接合基板とベース基板を接合する。
【００３５】
その後、接合基板を研磨してＳＯＩ層を形成する。この方法によれば、接合基板側の酸化膜とベース基板側の酸化膜を合わせてＢＯＸ層が形成され、ベース基板の接合基板と反対側の面に残る酸化膜は、必然的にＢＯＸ層より薄くなる。したがって、実際にはプロセスを最適化して応力のバランスをとるのは困難である。
【００３６】
特許文献３記載のＳＯＩ基板の製造方法は、ＳＯＩ基板の裏面（ＳＯＩ層の反対側の面）に酸化膜を形成し、応力のバランスをとる点で特許文献２と共通するが、裏面酸化膜上に保護膜として多結晶シリコン層を形成してから、表面酸化膜（ＳＯＩ層側の酸化膜）が除去される。多結晶シリコン層も強い圧縮応力をもつため、表裏両面側でのバランスがとれず、現実的ではない。
【００３７】
特許文献４には、ＢＯＸ層とシリコン基板の間にＢＯＸ層の圧縮応力を相殺するような引っ張り応力をもつシリコン窒化膜（ＳｉＮ層）を形成し、ＳＯＩ層／ＢＯＸ層／ＳｉＮ層／Ｓｉ基板という構造にすることが記載されている。しかしながら、ＳＯＩ基板をマスク製造に用いる場合には、メンブレン領域のＳｉ基板などにエッチングを行って基板開口部を形成する工程で、シリコン窒化膜のエッチングプロセスが増加する。また、Ｓｉ基板のエッチングの際のエッチング阻止層がＢＯＸ層からＳｉＮ層に変更されるため、新たにプロセスを最適化する必要が生じる。
【００３８】
特許文献５には、ＢＯＸ層に溝を形成してＳＯＩ基板の反りを低減する方法が記載されている。しかしながら、ＳＯＩ基板をマスク製造に用いる場合には、ＢＯＸ層をエッチング阻止層としてＳｉ基板にエッチングを行うため、ＢＯＸ層に溝を形成すると、溝部分でメンブレンがエッチングされることになる。したがって、特許文献５の方法はマスク製造用のＳＯＩ基板に適用できない。
【００３９】
特許文献６には、ＳＯＩ基板に集積回路を形成したときの反りを抑制する方法が開示されている。この方法によれば、集積回路を構成する絶縁膜の応力に起因した反りを低減するため、シリコン基板を除去してＢＯＸ層を露出させ、ＢＯＸ層を裏面酸化膜とする。この方法は、ＢＯＸ層の圧縮応力に起因する反りを抑制するものではなく、また、シリコン基板を支持枠および梁として利用するマスクには明らかに適用できない。
【００４０】
特許文献７記載の方法によれば、ＢＯＸ層を積層膜の絶縁膜とし、シリコン酸化膜の圧縮応力と逆方向の引っ張り応力をもつ層をシリコン酸化膜に積層させる。
この方法によれば、特許文献４記載の方法と同様に、シリコン基板などをエッチングしてメンブレンを形成する工程で、メンブレン領域のＢＯＸ層のエッチングプロセスが増加する。
【００４１】
特許文献８には、ＳＯＩ基板を用いて形成されたデバイスで、基板の反りを低減するための補償膜として、ＳＯＩ基板の裏面にシリコン酸化膜などを形成することが記載されている。しかしながら、特許文献８はマスクの製造を目的としていないため、効率よくマスクを製造できるプロセスは示されていない。
【００４２】
また、特許文献９には、基板に混在する凸状および凹状の反りに対して、熱膨張率の異なる膜を局所的に形成する方法が開示されているが、プロセスが煩雑であり実用的ではない。以上のように、デバイス製造用のＳＯＩ基板で反りを低減するための様々な方法が提案されているが、デバイスとマスクの構造の違いから、これらの方法をそのままマスク製造に適用することはできない。
【００４３】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、したがって本発明は、反りが低減されたマスクパターン位置精度の高いマスクおよびその製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、反りが低減されたマスクを作製できるマスクブランクスおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【００４４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のマスクは、シリコン基板と、該シリコン基板の一部に形成された少なくとも１つの基板開口部と、前記シリコン基板の一方の面に形成された第１のシリコン酸化膜と、前記第１のシリコン酸化膜上および前記基板開口部上に形成された単結晶シリコン層と、前記基板開口部上の前記単結晶シリコン層の一部に形成され、露光用ビームが透過する少なくとも１つの開口部と、前記シリコン基板の他方の面に形成され、少なくとも前記第１のシリコン酸化膜の圧縮応力、好適にはこの圧縮応力および重力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する応力調整層とを有することを特徴とする。
【００４５】
これにより、少なくとも第１のシリコン酸化膜の圧縮応力に起因するマスクの反りが低減される。マスクの反りによって、単結晶シリコン層に形成されたマスクパターンには位置ずれが生じるが、本発明のマスクによれば、マスクの反りが防止されるため、マスクパターンの位置精度および寸法精度が向上する。
【００４６】
上記の目的を達成するため、本発明のマスクの製造方法は、シリコン基板の一方の面に第１のシリコン酸化膜を介して単結晶シリコン層を形成する工程と、前記シリコン基板の他方の面に、少なくとも前記第１のシリコン酸化膜の圧縮応力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する応力調整層を形成する工程と、基板開口部を形成する領域の前記応力調整層を除去する工程と、前記基板開口部以外に前記応力調整層を残し、前記シリコン基板の一部に少なくとも１つの前記基板開口部を形成する工程と、前記基板開口部上の前記第１のシリコン酸化膜を除去する工程と、前記基板開口部上の前記単結晶シリコン層の一部に、露光用ビームが透過する少なくとも１つの開口部を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００４７】
これにより、少なくとも第１のシリコン酸化膜の圧縮応力によるシリコン基板の反りが防止され、反りによるマスクパターンの位置ずれが低減されたマスクを製造することが可能となる。
【００４８】
あるいは、上記の目的を達成するため、本発明のマスクの製造方法は、シリコン基板の一方の面に第１のシリコン酸化膜を介して単結晶シリコン層を形成する工程と、全面酸化により前記シリコン基板の露出部分の表面に、少なくとも前記第１のシリコン酸化膜の圧縮応力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する応力調整層として第２のシリコン酸化膜を形成し、かつ前記単結晶シリコン層の表面に第３のシリコン酸化膜を形成する工程と、基板開口部を形成する領域の前記応力調整層を除去する工程と、前記基板開口部以外に前記応力調整層を残し、前記シリコン基板の一部に少なくとも１つの前記基板開口部を形成する工程と、前記第３のシリコン酸化膜と、前記基板開口部上の前記第１のシリコン酸化膜を除去する工程と、前記基板開口部上の前記単結晶シリコン層の一部に、露光用ビームが透過する少なくとも１つの開口部を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００４９】
これにより、少なくとも第１のシリコン酸化膜の圧縮応力によるシリコン基板の反りが防止され、反りによるマスクパターンの位置ずれが低減されたマスクを製造することが可能となる。また、本発明のマスクの製造方法によれば、シリコン基板の反りを防止するための第２のシリコン酸化膜を有するマスクを、少ない工程数で製造できる。
【００５０】
上記の目的を達成するため、本発明のマスクブランクスは、シリコン基板と、該シリコン基板の一方の面に形成された第１のシリコン酸化膜と、前記第１のシリコン酸化膜上に形成された単結晶シリコン層と、前記シリコン基板の他方の面に形成され、少なくとも前記第１のシリコン酸化膜の圧縮応力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する応力調整層とを有することを特徴とする。
【００５１】
また、本発明のマスクブランクスの製造方法は、シリコン基板を全面酸化して、前記シリコン基板の一方の面に第１のシリコン酸化膜を形成し、他方の面に前記第１のシリコン酸化膜と実質的に同一の厚さで、前記第１のシリコン酸化膜の圧縮応力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する第２のシリコン酸化膜を、応力調整層として形成する工程と、他のシリコン基板である接合基板の一方の面に多孔質層を形成する工程と、前記多孔質層上に前記シリコン基板より薄い前記単結晶シリコン層を形成する工程と、前記第１のシリコン酸化膜と、前記接合基板上に前記多孔質層を介して形成された前記単結晶シリコン層とを接合する工程と、前記多孔質層で前記シリコン基板側と前記接合基板側を分離する工程と、前記シリコン基板側の前記多孔質層を除去する工程とを有することを特徴とする。
【００５２】
あるいは、本発明のマスクブランクスの製造方法は、シリコン基板を全面酸化して、前記シリコン基板の一方の面に第１のシリコン酸化膜を形成し、他方の面に前記第１のシリコン酸化膜と実質的に同一の厚さで、前記第１のシリコン酸化膜の圧縮応力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する第２のシリコン酸化膜を、応力調整層として形成する工程と、他のシリコン基板である接合基板に前記シリコン基板の厚さより薄い所定の深さで水素イオンを打ち込む工程と、前記シリコン基板上に前記第１のシリコン酸化膜を介して前記接合基板を接合する工程と、加熱により前記接合基板を水素濃度が最も高い位置で破断して、前記接合基板からなる前記単結晶シリコン層を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００５３】
あるいは、本発明のマスクブランクスの製造方法は、シリコン基板を全面酸化して、前記シリコン基板の一方の面に第１のシリコン酸化膜を形成し、他方の面に前記第１のシリコン酸化膜と実質的に同一の厚さで、前記第１のシリコン酸化膜の圧縮応力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する第２のシリコン酸化膜を、応力調整層として形成する工程と、前記シリコン基板上に前記第１のシリコン酸化膜を介して、他のシリコン基板である接合基板を接合する工程と、前記接合基板を前記シリコン基板よりも薄くして、前記接合基板からなる単結晶シリコン層を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００５４】
あるいは、本発明のマスクブランクスの製造方法は、シリコン基板の一方の面に、少なくとも第１のシリコン酸化膜の圧縮応力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する応力調整層を形成する工程と、前記シリコン基板の他方の面の近傍に所定の深さで酸素イオンを打ち込む工程と、加熱により前記シリコン基板の酸素濃度が最も高い位置に前記第１のシリコン酸化膜を形成し、前記シリコン基板の前記他方の面側に単結晶シリコン層を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００５５】
あるいは、本発明のマスクブランクスの製造方法は、シリコン基板の一方の面に第１のシリコン酸化膜を介して単結晶シリコン層を形成する工程と、前記シリコン基板の他方の面に、少なくとも前記第１のシリコン酸化膜の圧縮応力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する応力調整層を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００５６】
これにより、少なくとも第１のシリコン酸化膜の圧縮応力に起因するシリコン基板の反りが低減され、マスクパターン位置精度および寸法精度が高いマスクを製造することが可能となる。また、本発明のマスクブランクスおよびその製造方法によれば、マスク製造プロセスの工程数が増加するのを避けることができる。
【００５７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のマスク、マスクブランクスおよびそれらの製造方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。本発明では、ＢＯＸ層の圧縮内部応力および重力によるＳＯＩ基板の反りを抑制して、平坦度の高いマスクを製造する方法を提案する。
【００５８】
本発明によれば、ＳＯＩ基板の裏面側にＢＯＸ層の内部応力と平衡するような応力を及ぼす薄膜（応力調整層）を成膜することにより、既に良く確立しているＳＯＩ基板の製造プロセスをほとんど変更せずに、平坦度の高いＳＯＩ基板を製造できる。
このＳＯＩ基板を用いることにより、パターンの位置精度が高いステンシルマスクを得ることができる。以下、本発明で得られる平坦度の高いＳＯＩ基板をＳＦ−ＳＯＩ基板（ｓｕｐｅｒ ｆｌａｔ ＳＯＩ基板）とする。
【００５９】
本発明のマスクは、例えばＬＥＥＰＬ等のリソグラフィに用いられる。ＬＥＥＰＬでは露光用ビームとして加速電圧が例えば２ｋＶの低速電子線が用いられるが、本発明のマスクにおいて、露光用ビームは低速電子線に限定されない。露光用ビームは加速電圧が数１０〜１００ｋＶ程度の高速電子線や、イオンビームあるいはＸ線などの電磁波であってもよい。
【００６０】
以下の実施形態１から４では、前述した従来のＳＯＩ基板の製造工程をマスク製造用に改良したマスクブランクスの製造方法と、それを含むマスクの製造方法を説明する。実施形態５から７では、既存のＳＯＩ基板に後から処理を加えることで基板を平坦化するマスクブランクスの製造方法と、それを含むマスクの製造方法を説明する。
【００６１】
（実施形態１）
以下の実施形態１から３では、前述した従来のＳＯＩ基板の製造方法のうち、基板の貼り合わせを含む方法、すなわち（１）貼り合わせ法、（２）水素打ち込み剥離法、および（３）エピタキシャル法において、接合基板を全面酸化するかわりに、ベース基板を全面酸化する。ベース基板は、最終的に得られるＳＦ−ＳＯＩ基板を構成するシリコン基板とする。
【００６２】
実施形態１では、上記の（１）から（３）のうち、ＳＯＩ層を薄くした場合にもＳＯＩ層の膜厚均一性および膜質均一性を高くするのに特に有利である（３）エピタキシャル法を、マスク製造用に改良した方法を説明する。図１および図２に本実施形態のＳＦ−ＳＯＩ基板の製造方法を示す。
【００６３】
まず、図１（ａ）に示すように、接合基板（ボンドウェハー）２であるｐ型シリコン基板をフッ酸系溶液中で陽極化成して、表面に多孔質シリコン層１１を形成する。陽極化成では、フッ酸とエタノールを含む溶液中で、接合基板２を陽極として電流を流すことにより、接合基板２の表面に数ｎｍ径の微細孔が形成される。多孔質の構造は溶液の濃度、電流密度やシリコンの比抵抗によって制御される。また、電流を流す時間に応じて、多孔質シリコン層１１の厚さが決定される。多孔質シリコン層１１は空孔密度の異なる２層の多孔質シリコン層の積層膜とする。
【００６４】
次に、図１（ｂ）に示すように、多孔質シリコン層１１上に単結晶シリコン層１２をエピタキシャル成長させる。
次に、図１（ｃ）に示すように、単結晶シリコン層１２を酸化して酸化膜１３を形成する。但し、酸化膜１３を形成しなくても、接合基板２とベース基板（ベースウェハー）１を接合できるため、酸化膜１３は必ずしも形成しなくてもよい。
【００６５】
一方、通常の熱酸化炉でベース基板１を全面酸化して、酸化膜３を形成する。ベース基板１の接合基板２と接合する面に形成される酸化膜３を、第１のシリコン酸化膜とする。また、ベース基板１の他方の面（ＳＦ−ＳＯＩ基板の裏面となる面）に形成される酸化膜３は、応力調整層としての第２のシリコン酸化膜となる。
【００６６】
次に、図１（ｄ）に示すように、通常の貼り合わせ法の場合と同様に、ベース基板１と接合基板２を洗浄してから加熱接合する。具体的には、基板１、２をそれぞれ洗浄した後、室温でこれらの基板を接触させ、例えば１１００℃、酸素（Ｏ２）ガス存在下で２時間のアニールを行うことにより、基板間が接合する。
【００６７】
次に、図２（ｅ）に示すように、接合した基板１、２の端面にジェット水流を噴射すると、多孔質シリコン層１１の内部で接合基板２が分離する。分離した接合基板２は、図１（ｃ）に示すように、ベース基板１として再利用することも可能である。
【００６８】
次に、図２（ｆ）に示すように、酸化膜３上の多孔質シリコン層１１をエッチングにより除去する。これにより、単結晶シリコン層１２はＳＯＩ層４となり、ＳＯＩ層４と接する酸化膜３がＢＯＸ層５となって、ＳＯＩ基板が得られる。多孔質シリコン層１１のエッチング選択比はＳＯＩ層４の１０万倍程度であり、多孔質シリコン層１１が選択的に除去される。
【００６９】
また、接合後に分離させた接合基板２を再利用しないのであれば、上記のようにジェット水流を噴射して接合基板２をベース基板１から分離させるかわりに、研削によって接合基板２を除去してもよい。この場合も、研削後に単結晶シリコン層１２（ＳＯＩ層４）上に残る多孔質シリコン層１１はエッチングにより除去する。
【００７０】
加熱接合の過程でシリコン／酸化膜界面は無応力状態になり、温度が下がるに従い、シリコン基板と酸化膜は収縮する。シリコンの熱膨張係数（２．６×１０−６／Ｋ）はＳｉＯ２のそれ（０．５×１０−６／Ｋ）よりも大きいため、この過程で酸化膜は基板によって圧縮される。
【００７１】
しかしながら、本実施形態により形成されるＳＦ−ＳＯＩ基板では、ベース基板１の裏面（接合基板２の反対側の面）にＢＯＸ層５（第１のシリコン酸化膜）と同じ厚さの酸化膜３（第２のシリコン酸化膜）が残る。これにより、ベース基板の両面で酸化膜の圧縮内部応力のバランスがとれて、極めて平坦な基板が得られる。
【００７２】
また、本実施形態のマスクブランクスの製造方法は、ＢＯＸ層５となる酸化膜３を接合基板側でなく、ベース基板側に形成することを除けば、従来のエピタキシャル法と同様であり、プロセスの大幅な変更が不要であるという利点も有する。
【００７３】
次に、上記の工程で作製されたＳＦ−ＳＯＩ基板をマスクブランクスとして用い、ステンシルマスクを製造する方法について説明する。ステンシルマスクの製造方法には様々なバリエーションがあり、一例を図３および図４に示すが、この例に限定されない。
【００７４】
まず、図３（ａ）に示すように、ＳＦ−ＳＯＩ基板２１の表面側（ＳＯＩ層４側）に、イオン打ち込みによりホウ素をドーピングし、ＳＯＩ層４の内部応力を調整する。ＳＦ−ＳＯＩ基板２１は、シリコン基板１上にＢＯＸ層５を介してＳＯＩ層４を有し、裏面に酸化膜３が形成された構造を有する。ＳＦ−ＳＯＩ基板２１は、ＢＯＸ層５と裏面の酸化膜３の内部応力が平衡している平坦度の高い基板である。
【００７５】
次に、図３（ｂ）に示すように、ＳＯＩ層４上に保護膜２２を形成する。保護膜２２としては、レジスト、樹脂膜や多結晶シリコン膜等を用いることができ、酸化膜３のエッチング工程でエッチングされない膜であれば材質は限定されない。
【００７６】
次に、図３（ｃ）に示すように、メンブレンを形成する領域にある酸化膜３を除去する。酸化膜３のエッチングはレジスト（不図示）をマスクとして行う。
次に、図３（ｄ）に示すように、酸化膜３３をマスクとして、シリコン基板１を裏面から深くエッチングする。このエッチングはＢＯＸ層５に達するまで行う。
【００７７】
シリコンと酸化シリコンのエッチング速度は数桁以上異なるため、エッチングをＢＯＸ層５で止めることは容易である。エッチングされない部分のシリコン基板１のうち、シリコン基板１の縁（ほぼ円形のシリコン基板１の円周）に近い部分はマスクの支持枠２３となり、メンブレンを隔てる部分は梁２４となる。
その後、図４（ｅ）に示すように、露出したＢＯＸ層５をフッ酸系溶液で除去する。これにより、シリコンからなるメンブレン２５が形成される。
【００７８】
次に、図４（ｆ）に示すように、保護膜２２を除去してから、ＳＯＩ層４上にレジスト２６を塗布する。レジスト２６が塗布された基板を電子線描画機に固定し、マスクパターンを描画してからレジスト２６を現像することにより、図４（ｇ）に示すように、レジスト２６がパターニングされる。
【００７９】
次に、図４（ｈ）に示すように、レジスト２６をマスクとしてメンブレン２５にエッチングを行い、露光用ビーム（ＬＥＥＰＬでは電子線）が透過する開口部２７を形成してから、レジスト２６を除去する。これにより、ステンシルマスクが完成する。上記の本実施形態のマスクの製造方法によれば、ＳＯＩ基板の裏面側の酸化膜３を除去せずに残しておくことにより、ＢＯＸ層５の内部応力とのバランスがとれ、マスクの反りが防止される。
【００８０】
したがって、マスクパターンを描画する工程（図４（ｇ）参照）でメンブレン２５が平坦となり、マスクの反りによるパターン位置精度の低下が防止される。
また、完成したステンシルマスクを露光に用いる際には、梁２４が上側となり、メンブレン２５が下側となるように、マスクが露光装置に固定される。この場合にもマスクパターン描画時と同様に、メンブレン２５が平坦となることから、露光されるパターン位置精度の低下が防止される。
【００８１】
（実施形態２）
図５に本実施形態のＳＦ−ＳＯＩ基板の製造方法を示す。このＳＦ−ＳＯＩ基板の製造方法は、従来の水素打ち込み剥離法をマスク製造用に改良したものである。まず、図５（ａ）に示すように、接合基板２に水素イオンを所定の打ち込み深さで打ち込む。
【００８２】
イオン注入による基板の損傷を防止するため、イオン注入前に接合基板２の表面に緩衝用の酸化膜６を形成してもよいが、この酸化膜６は従来の水素打ち込み剥離法において、接合基板２の表面に形成される酸化膜よりも明らかに薄い。具体的には、酸化膜６の厚さはＢＯＸ層５および応力調整層となる酸化膜３の厚さの数％以下である。一方、通常の熱酸化炉でベース基板１を全面酸化して、酸化膜３を形成する。
【００８３】
次に、図５（ｂ）に示すように、接合基板２とベース基板１を洗浄後、室温で接合させる。次に、図５（ｃ）に示すように、４００〜６００℃に加熱すると、水素の含有量が最も多い部分で接合基板２が破断する。破断した接合基板２は、図５（ａ）に示すように、ベース基板１として再利用することも可能である。
接合基板２を破断した後、図５（ｄ）に示すように、アニールとタッチポリッシュを行ってＳＯＩ層４を形成する。ベース基板１の表面に形成されていた酸化膜３のうち、ＳＯＩ層４に接する部分がＢＯＸ層５となる。
【００８４】
本実施形態により形成されるＳＦ−ＳＯＩ基板においても、ベース基板１の裏面（接合基板２の反対側の面）にＢＯＸ層５（第１のシリコン酸化膜）と同じ厚さの酸化膜３（第２のシリコン酸化膜）が応力調整層として残る。これにより、ベース基板の両面で酸化膜の圧縮内部応力のバランスがとれて、極めて平坦な基板が得られる。
【００８５】
また、本実施形態の方法は、ＢＯＸ層５となる酸化膜３を接合基板側でなく、ベース基板側に形成することを除けば、従来の水素打ち込み剥離法と同様であり、プロセスの大幅な変更が不要であるという利点も有する。
本実施形態で製造されるＳＦ−ＳＯＩ基板をマスクブランクスとして用いる場合も、実施形態１のマスクの製造方法と同様に、マスクを製造することができる。
【００８６】
（実施形態３）
図６に本実施形態のＳＦ−ＳＯＩ基板の製造方法を示す。このＳＦ−ＳＯＩ基板の製造方法は、従来の貼り合わせ法をマスク製造用に改良したものである。まず、図６（ａ）に示すように、ベース基板１を全面酸化して酸化膜３を形成する。通常の熱酸化炉を用いると、基板の表裏両面が均等に酸化される。ベース基板１と接合基板２はシリコン基板とする。
【００８７】
次に、図６（ｂ）に示すように、通常の貼り合わせ法と同様に、ベース基板１と接合基板２を加熱接合する。次に、図６（ｃ）に示すように、接合基板２を上側（ベース基板１の反対側）から研削する。研削は、酸化膜３上のシリコンの厚さが例えば２０μｍ程度となるまで行う。さらに、図６（ｄ）に示すように、接合基板２のシリコンを研磨することで、ＳＯＩ層４が形成される。ベース基板１の表面に形成されていた酸化膜３のうち、ＳＯＩ層４に接する部分がＢＯＸ層５となる。
【００８８】
本実施形態により形成されるＳＦ−ＳＯＩ基板においても、ベース基板１の裏面（接合基板２の反対側の面）にＢＯＸ層５（第１のシリコン酸化膜）と同じ厚さの酸化膜３（第２のシリコン酸化膜）が応力調整層として残る。これにより、ベース基板１の両面で酸化膜の圧縮内部応力のバランスがとれて、極めて平坦な基板が得られる。
【００８９】
また、本実施形態の方法は、ＢＯＸ層５となる酸化膜３を接合基板側でなく、ベース基板側に形成することを除けば、従来の貼り合わせ法と同様であり、プロセスの大幅な変更が不要であるという利点も有する。
本実施形態で製造されるＳＦ−ＳＯＩ基板をマスクブランクスとして用いる場合も、実施形態１のマスクの製造方法と同様に、マスクを製造することができる。
【００９０】
（実施形態４）
図７に本実施形態のＳＦ−ＳＯＩ基板の製造方法を示す。このＳＦ−ＳＯＩ基板の製造方法は、従来の酸素イオン打ち込み法をマスク製造用に改良したものである。本実施形態では実施形態１から３と異なり、基板の貼り合わせを行わないため、ベース基板の全面酸化により両面に同じ厚さの酸化膜を形成する方法は適用できない。
【００９１】
そこで、まず、図７（ａ）に示すように、シリコン基板１６の裏面のみに応力調整層として酸化膜１７を形成する。これにより、シリコン基板１６には裏面に凸となる反りが生じる。シリコン基板１６の裏面のみに酸化膜１７を形成するには、例えば、表面に保護膜として、容易に除去できる多結晶シリコン層等を形成し、熱酸化炉で加熱する。
【００９２】
加熱により酸化膜１７を形成した後、表面に形成した保護膜を除去する。酸化膜１７がエッチングされない条件でドライエッチングまたはウェットエッチングによって除去される層であれば、シリコン基板１６の表面の保護膜として用いることができる。
【００９３】
次に、図７（ｂ）に示すように、シリコン基板１６に酸素イオンを打ち込み、酸素濃度の高い層を形成し、加熱処理により酸化物層（Ｂ０Ｘ層５）を形成する。
このＢ０Ｘ層５上のシリコン部分がＳＯＩ層４となる。
本実施形態により形成されるＳＦ−ＳＯＩ基板によれば、Ｂ０Ｘ層５（第１のシリコン酸化膜）と裏面の酸化膜１７（応力調整層）によって圧縮内部応力のバランスがとれる。したがって、極めて平坦な基板が得られる。
【００９４】
実施形態１から３では、ベース基板の両面の酸化膜が同一の工程で形成されるのに対し、本実施形態ではＢ０Ｘ層５と裏面の酸化膜１７が異なる工程で形成される。したがって、通常、これらの内部応力は異なり、これらの層の厚さを等しくしても応力のバランスがとれるとは限らない。そこで、シミュレーションあるいは実験によってＢ０Ｘ層５と酸化膜１７の形成条件を最適化する。この際、重力による基板の撓みを考慮して、基板が平坦化されるようにＢ０Ｘ層５と酸化膜１７の膜厚や内部応力を制御することが望ましい。
【００９５】
本実施形態の方法は、シリコン基板１６の裏面に予め酸化膜１７を形成することを除けば、従来の酸素イオン打ち込み法と同様であり、プロセスの大幅な変更が不要であるという利点も有する。
本実施形態で製造されるＳＦ−ＳＯＩ基板をマスクブランクスとして用いる場合も、実施形態１のマスクの製造方法と同様に、マスクを製造することができる。
【００９６】
（実施形態５）
本実施形態では、従来の作製方法で作製されたＳＯＩ基板の裏面に、圧縮応力を有する薄膜を応力調整層として形成することにより、Ｂ０Ｘ層の応力とのバランスをとる。一般に、シリコン基板の熱酸化では、基板の両面が同じ量だけ酸化される。そこで、ＳＯＩ基板の表面を例えば多結晶シリコン層等の簡単に除去できる保護膜で保護し、その後、基板を熱酸化炉にて酸化する。
【００９７】
図８に本実施形態のＳＦ−ＳＯＩ基板の製造方法を示す。まず、図８（ａ）に示すように、ＳＯＩ基板の表面（ＳＯＩ層４側の面）に多結晶シリコン層等の保護膜３１を形成する。ＳＯＩ基板は貼り合わせ法、水素打ち込み剥離法、エピタキシャル法、酸素イオン打ち込み法のいずれの方法によって作製されたものでもよい。
【００９８】
次に、図８（ｂ）に示すように、熱酸化によりＳＯＩ基板の裏面に酸化膜３２を形成する。その後、図８（ｃ）に示すように、保護膜３１を除去する。これにより、ＳＦ−ＳＯＩ基板が形成される。
本実施形態で製造されるＳＦ−ＳＯＩ基板をマスクブランクスとして用いる場合も、実施形態１のマスクの製造方法と同様に、マスクを製造することができる。
【００９９】
ＳＯＩ基板の裏面の酸化量としては、ＢＯＸ層の厚みを目安にすることができるが、より平坦度を高めるためにはプロセスの最適化が必要である。この際、重力によるＳＯＩ基板の撓みも考慮して裏面の酸化量を制御する。例えば、ＬＥＥＰＬ等の露光装置でマスクを保持する場合と同様に、シリコン基板に対してＢＯＸ層およびＳＯＩ層が下にある状態で、レーザー測長機などを用いて基板の反りを測定し、平坦度が最も高くなるように裏面酸化プロセスを最適化することもできる。
【０１００】
レーザー測長機としては例えば、レーザー・オートフォーカス機能を用いた非接触形状測定器（例えばソニー・プレシジション・テクノロジー製のＹＰ２０／２１等）が挙げられる。基板の反りが酸化炉中で測定可能、またはガラス窓などを通じて外部から測定可能であれば、反りのその場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）測定による、さらに高度なプロセス制御が可能である。
【０１０１】
（実施形態６）
本実施形態では、図９に示すように、従来の作製方法で作製されたＳＯＩ基板３３の裏面のみに、圧縮応力を有する薄膜を応力調整層３４として形成する。ＳＯＩ基板の裏面のみに薄膜が形成される成膜方法を用いるため、レジスト等によりＳＯＩ基板３３の表面を保護する必要はない。例えば、低圧化学気相成長法（ＬＰＣＶＤ）により形成される多結晶シリコン層、ＰＥＣＶＤ（ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ ＣＶＤ）法により形成されるシリコン酸化膜、あるいはスパッタリングにより形成される金等の金属層は圧縮応力をもつ。
【０１０２】
これらの薄膜を、次式（２）の条件を満たすことを目安に蒸着する。
【０１０３】
【数２】
σ０ｔ＝σｃｔｃ ・・・（２）
ここで、σ０はＢＯＸ層の内部応力、ｔはＢＯＸ層の厚さ、σｃは応力調整層の内部応力、ｔｃは応力調整層の厚さである。
【０１０４】
あるいは、重力による基板の撓みを考慮して、次式（３）の条件を満たすことを目安に応力調整層を蒸着する。
【０１０５】
【数３】
ここで、左辺の第１項は式（１）のｗｍａｘであり、νは基板のポアッソン比、σ０はＢＯＸ層の内部応力、ｔはＢＯＸ層の厚さ、ａは基板半径、Ｅは基板のヤング率、ｈは基板の厚さである。また、ｗｇは重力による基板の反り量であり、σｃは応力調整層の内部応力、ｔｃは応力調整層の厚さである。基板の反り量は、実施形態５と同様に、レーザー測長機などを用いて求めることができる。
【０１０７】
本実施形態によっても、ＢＯＸ層５と裏面の応力調整層３４（例えば酸化膜）の間で応力のバランスがとれる。本実施形態で製造されるＳＦ−ＳＯＩ基板をマスクブランクスとして用いる場合も、実施形態１のマスクの製造方法と同様に、マスクを製造することができる。
【０１０８】
（実施形態７）
本実施形態では、従来の作製方法で作製されたＳＯＩ基板を全面酸化してから、裏面の酸化膜が残るように、表側の酸化膜を除去することにより、裏面のみに応力調整層としての酸化膜を形成する。
【０１０９】
図１０に本実施形態のＳＦ−ＳＯＩ基板の製造方法を示す。まず、図１０（ａ）に示すように、全面酸化によりＳＯＩ基板３３の表裏に均等に酸化膜３５を形成する。
このとき、ＢＯＸ層が存在することから、表面の圧縮応力が勝り、実際には基板は上に凸となるように反る。
【０１１０】
次に、図１０（ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板の裏面側の酸化膜３５をレジスト３６により保護する。レジスト３６のかわりに樹脂膜等、剥離液やアッシングで容易に除去できる膜を形成してもよい。その後、図１０（ｃ）に示すように、フッ酸系溶液に浸漬して表面の酸化膜３５を除去してから、図１０（ｄ）に示すように、レジスト３６を除去する。
【０１１１】
これにより、ＳＯＩ基板の裏面のみに酸化膜３５が残る。あるいは、フッ酸系溶液に浸漬するかわりに、ドライエッチングによって表面側の酸化膜３５を除去することもできる。本実施形態によっても、ＢＯＸ層５および裏面の酸化膜の応力と重力との間でバランスがとれて、マスクが平坦化される。
【０１１２】
本実施形態で製造されるＳＦ−ＳＯＩ基板をマスクブランクスとして用いる場合も、実施形態１のマスクの製造方法と同様に、マスクを製造することができる。あるいは、本実施形態のＳＦ−ＳＯＩ基板の製造方法は、次に示すように、ステンシルマスクの製造工程の一部として実施することも可能である。この場合、従来のマスク製造プロセスに対して工程数を増加させずに、応力調整層を有するマスクを製造することが可能となる。
【０１１３】
以下に、本実施形態のマスクの製造方法を説明する。実施形態１のマスクの製造方法では、平坦度の高いＳＦ−ＳＯＩ基板を作製してから、図３および図４に示すようなプロセスでマスクを製造する。それに対し、本実施形態では、平坦度が低く上に凸となるように反った通常のＳＯＩ基板から出発して、プロセスの途中でＢＯＸ層の圧縮応力と重力の影響を相殺する応力調整層を形成し、結果的に平坦度の高いマスクを完成させる。
【０１１４】
本実施形態のマスクの製造方法によれば、まず、図１１（ａ）に示すように、通常のＳＯＩ基板３３の表面側（ＳＯＩ層４側）に、イオン打ち込みによりホウ素をドーピングし、ＳＯＩ層４の内部応力を調整する。ＳＯＩ基板３３は、シリコン基板１上にＢＯＸ層５を介してＳＯＩ層４を有する。
【０１１５】
次に、図１１（ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板３３を全面酸化して、両面に均等な厚さの酸化膜３５ａ、３５ｂを形成する。ここで、ＳＯＩ基板３３の表面に形成される酸化膜３５ａは、シリコン基板１に裏面からエッチングを行って支持枠および梁を形成する工程で、ＳＯＩ層４の保護膜として機能する。一方、ＳＯＩ基板３３の裏面に形成される酸化膜３５ｂは、シリコン基板１にエッチングを行う工程でエッチングマスクとして機能する。したがって、本実施形態によれば、表面の保護膜と裏面のエッチングマスクを同一の工程で形成できる。
【０１１６】
次に、図１１（ｃ）に示すように、裏面の酸化膜３５ｂ上にレジスト３６を塗布し、メンブレンを形成する領域のレジスト３６を除去する。レジスト３６をマスクとして裏面の酸化膜３５ｂにエッチングを行い、シリコン基板１を露出させる。
【０１１７】
次に、図１２（ｄ）に示すように、レジスト３６を残したまま、レジスト３６をマスクとしてシリコン基板１を裏面から深くエッチングする。このエッチングはＢＯＸ層５に達するまで行う。エッチングされない部分のシリコン基板１のうち、シリコン基板１の縁に近い部分は支持枠２３となり、メンブレンを隔てる部分は梁２４となる。
【０１１８】
本実施形態では、続く工程でＳＯＩ基板の表側の酸化膜３５ａを除去する工程で、裏側の酸化膜３５ｂをレジスト３６によってエッチングから保護する。したがって、シリコン基板１を深くエッチングする過程で消失しないように十分な厚さでレジスト３６を形成する。
【０１１９】
シリコン基板１のエッチング後、図１２（ｅ）に示すように、基板をフッ酸系溶液に浸漬することにより、メンブレン部分のＢＯＸ層５と表面側の酸化膜３５ａを除去する。これにより、メンブレン２５が形成される。このとき、裏面側の酸化膜３５ｂも除去されると、ＢＯＸ層５の圧縮応力によって基板にＳＯＩ層４側に凸となるような反りが生じるが、レジスト３６が残っているため酸化膜３５ｂが保護される。したがって、応力のバランスが崩れず、基板に反りが生じない。また、酸化膜３５ｂの厚さを適切に制御することにより、重力による基板の撓みも解消される。メンブレン部分のＢＯＸ層５と表面側の酸化膜３５ａを除去した後、レジスト３６を除去する。
【０１２０】
以降の工程では実施形態１と同様に、図１２（ｆ）に示すように、ＳＯＩ層４上にマスクパターンでレジスト２６を形成する。レジスト２６をマスクとしてメンブレン２５にエッチングを行ってから、レジスト２６を除去することにより、図１２（ｇ）に示すように、ステンシルマスクが完成する。
【０１２１】
上記の本実施形態のマスクの製造方法によれば、ＳＯＩ基板の裏面側の酸化膜３５ｂを除去せずに残しておくことにより、ＢＯＸ層５および裏面側の酸化膜３５ｂの内部応力と重力のバランスがとれ、マスクの反りが防止される。
【０１２２】
本発明のマスク、マスクブランクスおよびそれらの製造方法の実施形態は、上記の説明に限定されない。例えば、上記の本発明の実施形態に示すＳＦ−ＳＯＩ基板の作製方法を、実施形態１または７に示す以外のマスク製造プロセスと組み合わせてマスクを製造することもできる。
【０１２３】
例えば、シリコン基板にエッチングを行って梁を形成する前に、マスクパターンの描画やメンブレンのエッチングを行うこともできる。また、本実施形態のマスクブランクスの製造方法によって作製されるＳＦ−ＳＯＩ基板を、デバイスの製造などマスク製造以外に用いることもできる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【０１２４】
【発明の効果】
本発明のマスクによれば、マスクの反りが低減され、マスクパターンの位置精度および寸法精度が向上する。本発明のマスクの製造方法によれば、反りが低減されたマスクを製造することが可能となる。
本発明のマスクブランクスによれば、マスクパターン描画時などに基板の反りが低減され、マスクパターン位置精度の高いマスクを製造できる。本発明のマスクブランクスの製造方法によれば、反りが抑制されたマスクブランクスを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施形態１に係るマスクブランクスの製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図２】図２（ｅ）および（ｆ）は本発明の実施形態１に係るマスクブランクスの製造方法の製造工程を示す断面図であり、図１（ｄ）に続く工程を示す。
【図３】図３（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施形態１に係るマスクの製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図４】図４（ｅ）〜（ｈ）は本発明の実施形態１に係るマスクの製造方法の製造工程を示す断面図であり、図３（ｄ）に続く工程を示す。
【図５】図５（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施形態２に係るマスクブランクスの製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施形態３に係るマスクブランクスの製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図７】図７（ａ）および（ｂ）は本発明の実施形態４に係るマスクブランクスの製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態５に係るマスクブランクスの製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図９】図９は本発明の実施形態６に係るマスクブランクスの断面図である。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施形態７に係るマスクブランクスの製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図１１】図１１（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態７に係るマスクの製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図１２】図１２（ｄ）〜（ｇ）は本発明の実施形態７に係るマスクの製造方法の製造工程を示す断面図であり、図１１（ｃ）に続く工程を示す。
【図１３】図１３はステンシルマスクの一例を示す平面図である。
【図１４】図１４は図１３の一部を拡大した斜視図である。
【図１５】図１５（ａ）〜（ｄ）は従来のマスクブランクスの製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図１６】図１６（ａ）〜（ｅ）は従来のマスクブランクスの製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図１７】図１７（ａ）〜（ｄ）は従来のマスクブランクスの製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図１８】図１８（ｅ）および（ｆ）は従来のマスクブランクスの製造方法の製造工程を示す断面図であり、図１７（ｄ）に続く工程を示す。
【図１９】図１９は従来のマスクブランクスの製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図２０】図２０は従来のＳＯＩ基板の反り量を示す図である。
【図２１】図２１は従来のＳＯＩ基板におけるＢＯＸ層の厚さと基板の最大反り量との関係を示す図である。
【符号の説明】
１…ベース基板、２…接合基板、３…酸化膜、４…ＳＯＩ層、５…ＢＯＸ層、６…酸化膜、１１…多孔質シリコン層、１２…単結晶シリコン層、１３…酸化膜、１６…シリコン基板、１７…酸化膜、２１…ＳＦ−ＳＯＩ基板、２２…保護膜、２３…支持枠、２４…梁、２５…メンブレン、２６…レジスト、２７…開口部、３１…保護膜、３２…酸化膜、３３…ＳＯＩ基板、３４…応力調整層、３５、３５ａ、３５ｂ…酸化膜、３６…レジスト、１０１…シリコン基板、１０２…基板開口部、１０３…梁、１０４…メンブレン、１１１…ベース基板、１１２、１１２ａ…接合基板、１１３…酸化膜、１１４…ＳＯＩ層、１１５…ＢＯＸ層、１２１…多孔質シリコン層、１２２…単結晶シリコン層、１２３、１２４…酸化膜、１２６…シリコン基板。
Claims (33)
- シリコン基板と、
該シリコン基板の一部に形成された少なくとも１つの基板開口部と、
前記シリコン基板の一方の面に形成された第１のシリコン酸化膜と、
前記第１のシリコン酸化膜上および前記基板開口部上に形成された単結晶シリコン層と、
前記基板開口部上の前記単結晶シリコン層の一部に形成され、露光用ビームが透過する少なくとも１つの開口部と、
前記シリコン基板の他方の面に形成され、少なくとも前記第１のシリコン酸化膜の圧縮応力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する応力調整層とを有するマスク。 - 前記応力調整層は、前記第１のシリコン酸化膜の圧縮応力および重力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する請求項１記載のマスク。
- 前記応力調整層は第２のシリコン酸化膜を含む請求項１記載のマスク。
- 前記応力調整層は前記第１のシリコン酸化膜と同一の工程で形成され、実質的に同一の厚さを有する第２のシリコン酸化膜である請求項３記載のマスク。
- シリコン基板の一方の面に第１のシリコン酸化膜を介して単結晶シリコン層を形成する工程と、
前記シリコン基板の他方の面に、少なくとも前記第１のシリコン酸化膜の圧縮応力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する応力調整層を形成する工程と、
基板開口部を形成する領域の前記応力調整層を除去する工程と、
前記基板開口部以外に前記応力調整層を残し、前記シリコン基板の一部に少なくとも１つの前記基板開口部を形成する工程と、
前記基板開口部上の前記第１のシリコン酸化膜を除去する工程と、
前記基板開口部上の前記単結晶シリコン層の一部に、露光用ビームが透過する少なくとも１つの開口部を形成する工程とを有するマスクの製造方法。 - 前記単結晶シリコン層を形成する工程と、前記応力調整層を形成する工程は、他のシリコン基板である接合基板の一方の面に多孔質層を形成する工程と、
前記多孔質層上に前記シリコン基板より薄い前記単結晶シリコン層を形成する工程と、
前記シリコン基板を全面酸化して、前記シリコン基板の一方の面に前記第１のシリコン酸化膜を形成し、他方の面に前記応力調整層として前記第１のシリコン酸化膜と実質的に同一の厚さを有する第２のシリコン酸化膜を形成する工程と、前記シリコン基板上の前記第１のシリコン酸化膜と、前記接合基板上に前記多孔質層を介して形成された前記単結晶シリコン層とを接合する工程と、
前記多孔質層で前記シリコン基板側と前記接合基板側を分離する工程と、
前記シリコン基板側の前記多孔質層を除去する工程とを含む請求項５記載のマスクの製造方法。 - 前記第１のシリコン酸化膜と前記単結晶シリコン層とを接合する前に、前記単結晶シリコン層を酸化して、前記単結晶シリコン層の表面に第３のシリコン酸化膜を形成する工程をさらに有し、
前記第１のシリコン酸化膜と前記単結晶シリコン層とを接合する工程において、前記第１のシリコン酸化膜と前記第３のシリコン酸化膜とを接合する請求項６記載のマスクの製造方法。 - 前記単結晶シリコン層を形成する工程と、前記応力調整層を形成する工程は、前記シリコン基板を全面酸化して、前記シリコン基板の一方の面に前記第１のシリコン酸化膜を形成し、他方の面に前記応力調整層として前記第１のシリコン酸化膜と実質的に同一の厚さを有する第２のシリコン酸化膜を形成する工程と、
他のシリコン基板である接合基板に前記シリコン基板の厚さより薄い所定の深さで水素イオンを打ち込む工程と、
前記シリコン基板上に前記第１のシリコン酸化膜を介して前記接合基板を接合する工程と、
加熱により前記接合基板を水素濃度が最も高い位置で破断して、前記接合基板からなる前記単結晶シリコン層を形成する工程とを含む請求項５記載のマスクの製造方法。 - 前記単結晶シリコン層を形成する工程と、前記応力調整層を形成する工程は、前記シリコン基板を全面酸化して、前記シリコン基板の一方の面に前記第１のシリコン酸化膜を形成し、他方の面に前記応力調整層として前記第１のシリコン酸化膜と実質的に同一の厚さを有する第２のシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記シリコン基板上に前記第１のシリコン酸化膜を介して、他のシリコン基板である接合基板を接合する工程と、
前記接合基板を前記シリコン基板よりも薄くして、前記接合基板からなる前記単結晶シリコン層を形成する工程とを含む請求項５記載のマスクの製造方法。 - 前記接合基板を前記シリコン基板よりも薄くする工程は、前記接合基板の前記第１の酸化膜と接しない側の面を研削する工程を含む請求項９記載のマスクの製造方法。
- 前記接合基板を前記シリコン基板よりも薄くする工程は、前記接合基板の前記第１の酸化膜と接しない側の面を研磨する工程を含む請求項９記載のマスクの製造方法。
- 前記単結晶シリコン層を形成する工程は、前記シリコン基板の前記一方の面に所定の深さで酸素イオンを打ち込む工程と、
加熱により前記シリコン基板の酸素濃度が最も高い位置に前記第１のシリコン酸化膜を形成し、前記シリコン基板の前記一方の面側に前記単結晶シリコン層を形成する工程とを含む請求項５記載のマスクの製造方法。 - 前記応力調整層を形成する工程において、前記第１のシリコン酸化膜の圧縮応力および重力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する前記応力調整層を形成する請求項１２記載のマスクの製造方法。
- 前記応力調整層を形成する工程は、前記単結晶シリコン層を形成した後、前記単結晶シリコン層上に保護膜を形成する工程と、
全面酸化により前記シリコン基板の露出部分の表面に前記応力調整層として第２のシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記保護膜を除去する工程とを含む請求項５記載のマスクの製造方法。 - 前記応力調整層を形成する工程において、前記第１のシリコン酸化膜の圧縮応力および重力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する前記応力調整層を形成する請求項１４記載のマスクの製造方法。
- 前記応力調整層を形成する工程は、前記応力調整層を堆積させる工程を含む請求項５記載のマスクの製造方法。
- 前記応力調整層を形成する工程において、前記第１のシリコン酸化膜の圧縮応力および重力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する前記応力調整層を形成する請求項１６記載のマスクの製造方法。
- 前記応力調整層を形成する工程は、前記単結晶シリコン層を形成した後、全面酸化により前記シリコン基板の露出部分の表面に前記応力調整層として第２のシリコン酸化膜を形成し、かつ前記単結晶シリコン層の表面に第３のシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記第２のシリコン酸化膜上に保護膜を形成する工程と、
前記第３のシリコン酸化膜をエッチングにより除去する工程と、
前記保護膜を除去する工程とを含む請求項５記載のマスクの製造方法。 - 前記応力調整層を形成する工程において、前記第１のシリコン酸化膜の圧縮応力および重力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する前記応力調整層を形成する請求項１８記載のマスクの製造方法。
- シリコン基板の一方の面に第１のシリコン酸化膜を介して単結晶シリコン層を形成する工程と、
全面酸化により前記シリコン基板の露出部分の表面に、少なくとも前記第１のシリコン酸化膜の圧縮応力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する応力調整層として第２のシリコン酸化膜を形成し、かつ前記単結晶シリコン層の表面に第３のシリコン酸化膜を形成する工程と、
基板開口部を形成する領域の前記応力調整層を除去する工程と、
前記基板開口部以外に前記応力調整層を残し、前記シリコン基板の一部に少なくとも１つの前記基板開口部を形成する工程と、
前記第３のシリコン酸化膜と、前記基板開口部上の前記第１のシリコン酸化膜を除去する工程と、
前記基板開口部上の前記単結晶シリコン層の一部に、露光用ビームが透過する少なくとも１つの開口部を形成する工程とを有するマスクの製造方法。 - 前記応力調整層を形成する工程において、前記第１のシリコン酸化膜の圧縮応力および重力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する前記応力調整層を形成する請求項２０記載のマスクの製造方法。
- シリコン基板と、
該シリコン基板の一方の面に形成された第１のシリコン酸化膜と、
前記第１のシリコン酸化膜上に形成された単結晶シリコン層と、
前記シリコン基板の他方の面に形成され、少なくとも前記第１のシリコン酸化膜の圧縮応力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する応力調整層とを有するマスクブランクス。 - 前記応力調整層は、前記第１のシリコン酸化膜の圧縮応力および重力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する請求項２２記載のマスクブランクス。
- シリコン基板を全面酸化して、前記シリコン基板の一方の面に第１のシリコン酸化膜を形成し、他方の面に前記第１のシリコン酸化膜と実質的に同一の厚さで、前記第１のシリコン酸化膜の圧縮応力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する第２のシリコン酸化膜を、応力調整層として形成する工程と、
他のシリコン基板である接合基板の一方の面に多孔質層を形成する工程と、
前記多孔質層上に前記シリコン基板より薄い前記単結晶シリコン層を形成する工程と、
前記第１のシリコン酸化膜と、前記接合基板上に前記多孔質層を介して形成された前記単結晶シリコン層とを接合する工程と、
前記多孔質層で前記シリコン基板側と前記接合基板側を分離する工程と、
前記シリコン基板側の前記多孔質層を除去する工程とを有するマスクブランクスの製造方法。 - シリコン基板を全面酸化して、前記シリコン基板の一方の面に第１のシリコン酸化膜を形成し、他方の面に前記第１のシリコン酸化膜と実質的に同一の厚さで、前記第１のシリコン酸化膜の圧縮応力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する第２のシリコン酸化膜を、応力調整層として形成する工程と、
他のシリコン基板である接合基板に前記シリコン基板の厚さより薄い所定の深さで水素イオンを打ち込む工程と、
前記シリコン基板上に前記第１のシリコン酸化膜を介して前記接合基板を接合する工程と、
加熱により前記接合基板を水素濃度が最も高い位置で破断して、前記接合基板からなる前記単結晶シリコン層を形成する工程とを有するマスクブランクスの製造方法。 - シリコン基板を全面酸化して、前記シリコン基板の一方の面に第１のシリコン酸化膜を形成し、他方の面に前記第１のシリコン酸化膜と実質的に同一の厚さで、前記第１のシリコン酸化膜の圧縮応力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する第２のシリコン酸化膜を、応力調整層として形成する工程と、
前記シリコン基板上に前記第１のシリコン酸化膜を介して、他のシリコン基板である接合基板を接合する工程と、
前記接合基板を前記シリコン基板よりも薄くして、前記接合基板からなる単結晶シリコン層を形成する工程とを有するマスクブランクスの製造方法。 - シリコン基板の一方の面に、少なくとも第１のシリコン酸化膜の圧縮応力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する応力調整層を形成する工程と、
前記シリコン基板の他方の面の近傍に所定の深さで酸素イオンを打ち込む工程と、
加熱により前記シリコン基板の酸素濃度が最も高い位置に前記第１のシリコン酸化膜を形成し、前記シリコン基板の前記他方の面側に単結晶シリコン層を形成する工程とを有するマスクブランクスの製造方法。 - 前記応力調整層を形成する工程において、前記第１のシリコン酸化膜の圧縮応力および重力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する前記応力調整層を形成する請求項２７記載のマスクブランクスの製造方法。
- シリコン基板の一方の面に第１のシリコン酸化膜を介して単結晶シリコン層を形成する工程と、
前記シリコン基板の他方の面に、少なくとも前記第１のシリコン酸化膜の圧縮応力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する応力調整層を形成する工程とを有するマスクブランクスの製造方法。 - 前記応力調整層を形成する工程において、前記第１のシリコン酸化膜の圧縮応力および重力に起因する前記シリコン基板の反りを平坦化するような内部応力を有する第２のシリコン酸化膜を形成する請求項２９記載のマスクブランクスの製造方法。
- 前記応力調整層を形成する工程は、前記第１のシリコン酸化膜および単結晶シリコン層の形成後、前記単結晶シリコン層上に保護膜を形成する工程と、
全面酸化により前記シリコン基板の露出部分の表面に、前記応力調整層として第２のシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記保護膜を除去する工程とを含む請求項２９記載のマスクブランクスの製造方法。 - 前記応力調整層を形成する工程は、前記第１のシリコン酸化膜および単結晶シリコン層の形成後、前記他方の面に前記応力調整層を堆積させる工程を含む請求項２９記載のマスクブランクスの製造方法。
- 前記応力調整層を形成する工程は、前記第１のシリコン酸化膜および単結晶シリコン層の形成後、全面酸化により前記シリコン基板の露出部分の表面に、前記応力調整層として前記第２のシリコン酸化膜を形成し、かつ前記単結晶シリコン層の表面に第３のシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記第２のシリコン酸化膜上に保護膜を形成する工程と、
前記第３のシリコン酸化膜をエッチングにより除去する工程と、
前記保護膜を除去する工程とを含む請求項２９記載のマスクブランクスの製造方法。
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