JP2004273580A

JP2004273580A - レチクルブランクの製造方法

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Publication number: JP2004273580A
Application number: JP2003059313A
Authority: JP
Inventors: Norihiro Katakura; 則浩片倉
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-03-06
Filing date: 2003-03-06
Publication date: 2004-09-30

Abstract

【課題】レチクル全面において均一且つ十分な剛性を有するストラット構造を有するレチクルブランクの製造方法を提供する。
【解決手段】シリコン支持基板２１の裏面には、レジスト２４が塗布されている。レジスト２４がパターニングされて、パターン２４ａ〜２４ｃが形成される。このパターン２４ａ〜２４ｃの上に、遮蔽板を１ａ、１ｂ、１ｃの順番で取りかえながら、エッチング作業を繰り返し、最後に遮蔽板なしでエッチングを行う。遮蔽板１ａ〜１ｃには各々メンブレン領域におけるエッチング速度の分布に応じた開口１０ａ〜１０ｃが設けられており、これを用いることにより、エッチングの進行具合がメンブレン部の全面で均一になるように、各部分のエッチング時間を調整する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、格子状のストラットとその間のメンブレン部を有するレチクルブランクの製造方法に関する。特には、全面において均一且つ十分な剛性を有するストラット構造を有するレチクルブランクの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路の高集積化に伴い、長年、微細なパターンを形成する手段の主流であった光を用いたフォトリソグラフィ技術に代わって、電子線やイオンビームのような荷電粒子線やＸ線を利用する新しい露光方式が検討され、実用化されつつある。これらのうち、電子線を利用してパターンを形成する電子線露光は、電子線そのものを数ｎｍにまで絞ることができるため、０．１μｍあるいはそれ以下の微細なパターンを作製できる点に大きな特徴を有している。
【０００３】
しかし、従来からある電子線露光方式は一筆書き方式を採っているので、パターンが微細になればなるほど、より絞った電子線で描画せねばならない。このため、描画時間が長くなり、スループットを上げられない。
【０００４】
そこで、レチクルを利用してウェハ上で数百μｍ角のパターンを一括して露光する方式（分割転写方式）が提案されている。
図３は、分割転写方式の電子線露光で用いるレチクルの一例を模式的に示す図である。図３（Ａ）は、レチクルの断面図であり、図３（Ｂ）は、レチクルの斜視図である。
【０００５】
図３（Ａ）に示すレチクルは、厚さ２μｍ程度のメンブレン状の電子線散乱部（シリコンメンブレン部）５１に電子線透過部の開口（図示されていない。）を設けたステンシルタイプのものである。このとき、一度に電子線で露光できる領域（サブフィールド）は、ウェハ上で２５０μｍ角程度（レチクル上で１ｍｍ角程度）である。一方、ウェハ上のデバイスパターン（チップ）の全体の寸法は、例えば２５ｍｍ角である。したがって、１００×１００＝１万個のサブフィールドをつなぎ合わせて１つのチップのパターンを完成させる。このようなデバイスパターンの原版であるレチクルは、１ｍｍ角程度のメンブレンを上述の例では１万個敷き詰めた構造となっており、１個のメンブレン５１の周囲には格子状のストラット（支柱）５２が形成されており、このストラット５２がレチクルを支える剛性部材となっている。
【０００６】
以下に、ボロン（Ｂ）ドープのシリコン（Ｓｉ）ウェハを利用したレチクルブランクの作製方法について、図４を参照しながら説明する。
図４は、ボロンドープのシリコンウェハを利用した電子線露光用レチクルブランクの製造方法の一例を示すレチクルブランクの断面図である。
まず、図４（Ａ）に示すように、（１００）面シリコンウェハ６１の表面（図中上方）にボロンをドープしてボロンドープ層６２を形成する。
次に、図４（Ｂ）に示すように、シリコンウェハ６１の裏面（図中下方）から所定の厚さの数十μｍ手前までドライエッチングで掘り進めることで、垂直なストラットを形成する。このとき、エッチングされる場所以外は、窒化シリコン、酸化シリコン等の膜６３で保護されている。
そして、図４（Ｃ）に示すように、所定の厚さのメンブレンでエッチングストップさせるために、最後のみウェットエッチングを使用する。このウェットエッチングには、水酸化カリウム水溶液を使用し、エッチングされる場所以外には、膜６３を形成することにより保護されている。また、一例で１×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３程度のボロンを所望の厚さにドープさせ、このボロンによりウェットエッチングの速度を遅くする。これにより、容易にメンブレンを作製することができる。
最後に、この膜６３を除去する（図４（Ｃ））。
【０００７】
この方法をさらに簡素化させた方法が、ＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎＯｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェハを利用したものである。以下に、ＳＯＩウェハを用いたレチクルブランクの製造方法の概要について、図５を参照しながら説明する。
【０００８】
図５は、ＳＯＩウェハを用いた従来のレチクルブランクの製造方法の一例を示すレチクルブランクの断面図である。
まず、ＳＯＩウェハを準備する。図５（Ａ）に示すように、ＳＯＩウェハは、シリコン支持基板（支持ウェハ）７１の上に酸化シリコン層７２が形成され、その上にシリコンメンブレン層７３が形成されている。このため、中間の酸化シリコン層７２をドライエッチングのエッチングトップ層として使用することができ、シリコン支持基板７１の所定の部分をドライエッチングすることで、数百μｍ幅でレチクル面に対して垂直なストラットを持つレチクルブランクを作製することが可能である。
次に、図５（Ｂ）に示すように、シリコン支持基板７１の図中下面に、レジスト又は酸化シリコン層７４を形成する。
そして、図５（Ｃ）に示すように、このレジスト又は酸化シリコン層７４をパターニングし、ストラット（図５（Ｄ）及び（Ｅ）の７１ａ〜７１ｃ）を形成する部分にのみレジスト又は酸化シリコン層７４のパターンを残して保護する（７４ａ〜７４ｃ）。
図５（Ｄ）に示すように、このパターン７４ａ〜７４ｃをマスクとして、且つ、酸化シリコン層７２をエッチングストッパーとして、シリコン支持基板７１をドライエッチングし、ストラット７１ａ〜７１ｃを形成する。
最後に、パターン７４ａ〜７４ｃをウェットエッチングにより除去する（図５（Ｅ））。
【０００９】
上記のいずれの方法においても、シリコンウェハの厚さに相当するような深さのエッチングを行わなくてはならない。例えば、３インチウェハでは３００μｍ以上、８インチウェハでは７００μｍ以上の深さを垂直にエッチングすることが必要となる。
【００１０】
このエッチングの際には、側壁保護を利用したエッチングがよく用いられる。これにより、エッチングすべき溝の横方向のエッチングを抑えるため、レジスト表面のエッチング保護のポリマー等を形成するガスをエッチングガスに添加することで、垂直性のよいエッチングを行うことができる（例えば、特許文献１参照。）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１０−１０６９４３号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述の例のように、エッチングによりストラット構造を形成する際には、ローディング効果によりエッチングの速度がレチクル（メンブレン領域）の場所によって異なる。ここで、ローディング効果とは、レチクルをエッチングする際、メンブレン領域の中央部の方が、周辺部に比べてエッチングの進行に伴って発生するガスの排気効率が悪いため、周辺部の方がエッチャントの空間濃度分布が高くなることにより、周辺部ほどエッチングの進行が速くなることをいう。
【００１３】
図６は、図５のレチクルブランクの製造方法におけるエッチング速度の分布の一例を示す等高線図である。
図６に示すように、レチクル８００は、８インチＳＯＩウェハ８３で作製されており、同ウェハ８３上には、一例で縦（Ｄ_１）１３２ｍｍ×横（Ｄ_２）５５ｍｍの大きさのメンブレン域８１が横に２つ並べて形成されている。メンブレン域８１は、半導体チップ全体を焼くために１ｍｍ角程度のメンブレン（サブフィールド）８５を敷き詰めた構造となっており、格子状のストラット（支柱）８６によって支えられている。
２つのメンブレン域８１の間の部分は、メジャーストラット８２である。メジャーストラット８２は、ストラット８６よりも太い梁であって、レチクル８００のたわみを低減する。
図６においては、エッチング速度の分布が、等高線８０ａ〜８０ｃで表されており、一番外側が８０ｃ、その内側が８０ｂ、さらにその内側が８０ａである。エッチング速度は８０ｃ、８０ｂ、８０ａの順に遅くなっている。
このため、上述の例のように、レチクルブランクの全面に対して一律にエッチングを進めると、レチクルのストラット構造が不均一になるという問題がある。例えば、周辺部ほどエッチングの進行が速いので、周辺部のストラットがオーバーエッチングされてしまう。このため、周辺部のストラットの幅が細くなることにより、レチクルブランクの剛性を保つことができなくなるおそれがある。
【００１４】
上記の点に鑑み、本発明は、レチクル全面において均一且つ十分な剛性を有するストラット構造を有するレチクルブランクの製造方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、本発明のレチクルブランクの製造方法は、転写の原版となるデバイスパターンが分割されて形成される、行列状に配置された複数のメンブレン部と、該メンブレン部の片面（裏面）に接続された該メンブレン部を支持する格子状のストラット（支柱）からなる支持基板部と、を備える電子線露光用のレチクルブランクの製造方法であって、前記支柱となる部分を残して基板を選択的にエッチングして前記メンブレン部を形成する際に、前記基板面におけるエッチング速度の分布に対応して、前記基板の各部でエッチングを行う時間を変えることを特徴とする。
本発明のレチクルブランクの製造方法によれば、エッチング速度の分布（図６参照。）に対応して、メンブレン領域の各部分ごとにエッチングする時間を調整することにより、メンブレン領域の全面のエッチングの進行状況の不均一さを減らすことができるので、レチクル上の場所によって厚みの差の少ないストラット構造を得ることができる。
【００１６】
上記のレチクルブランクの製造方法においては、エッチング速度の速い部分を遮蔽板で蔽うことによりエッチングを行う時間を変えるようにすることができる。
この場合、簡単な方法でエッチング時間の調整を行うことができる。
【００１７】
上記のレチクルブランクの製造方法においては、シリコンメンブレン層、酸化シリコン層及びシリコン支持基板が順に積層されたＳＯＩウェハを準備する工程と、前記ＳＯＩウェハのシリコン支持基板の表面（酸化シリコン層の反対側の面）にレジスト膜を塗布する工程と、ストラットを形成する格子状の部分のみを残して、前記レジスト膜をパターニングにより除去し、レジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクとするとともに、前記酸化シリコン層をエッチングストッパーとして、ストラットを形成する格子状の部分のみを残して、前記シリコン支持基板をエッチングにより除去し、格子状のストラットを形成する工程と、前記格子状のストラットに囲まれた酸化シリコン層、及び、該ストラットの端面（最外層）のレジストパターンを除去する工程と、を有することとできる。
この場合、ＳＯＩウェハを用いることにより、工程を簡素化することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るレチクルブランクの製造方法に用いる遮蔽板を示す図である。
図１に示す遮蔽板１ａ〜１ｃは、シリコン又はセラミックスからなり、一例で厚さが１ｍｍ以下の円板状である。遮蔽板１ａ〜１ｃの中央には、それぞれ開口１０ａ〜１０ｃが形成されている。この開口１０ａ〜１０ｃは、左右対称でアレイ状に形成されており、１０ａ、１０ｂ、１０ｃの順に大きくなっている。開口１０ａ〜１０ｃは、図６の３本の等高線８０ａ〜８０ｃの形状にそれぞれ対応して形成されている。なお、図１に示す開口１０ａ〜１０ｃの中央部（アレイの柄の部分）は、メジャーストラット８２（図６参照）の位置に当たり開口となっているが、非開口として開口１０ａ〜１０ｃが左右に分かれていてもよい。
遮蔽板１ａ〜１ｃの表面及び開口１０ａ〜１０ｃの断面には、エッチングによる侵蝕を防ぐためにレジストが塗布されている。なお、遮蔽板１ａ〜１ｃは、エッチングにより侵蝕されない材料（例えば、セラミックス等。）であればそのまま用いることができる。
【００１９】
本実施形態においては、エッチングの際に、この３枚の遮蔽板１ａ〜１ｃを順番に用いてレチクルを蔽ってエッチングを行うことにより、メンブレン領域の全面においてエッチングの進行具合が同じになるようにエッチング時間を調整する。
【００２０】
図２は、本発明の一実施形態に係るＳＯＩウェハを用いたレチクルブランクの製造方法の示すレチクルブランクの断面図である。
まず、ＳＯＩウェハを準備する。図２（Ａ）に示すように、ＳＯＩウェハは、シリコン支持基板（支持ウェハ）２１の上に酸化シリコン層２２が形成され、その上にシリコンメンブレン層２３が形成されている。このため、中間の酸化シリコン層２２をドライエッチングのエッチングトップ層として使用することができ、シリコン支持基板２１の所定の部分をドライエッチングすることで、数百μｍ幅でレチクル面に対して垂直なストラットを持つレチクルブランクを作製することが可能である。
【００２１】
次に、図２（Ｂ）に示すように、シリコン支持基板２１の図中下面に、レジスト又は酸化シリコン層２４を形成する。
そして、図２（Ｃ）に示すように、このレジスト又は酸化シリコン層２４をパターニングし、ストラット（図２（Ｅ）及び（Ｆ）の２１ａ〜２１ｃ）を形成する部分にのみレジスト又は酸化シリコン層２４のパターンを残して保護する。図２においては、パターンは簡単のため２４ａ〜２４ｃの３箇所のみ示されている。
【００２２】
図２（Ｄ）に示すように、最も小さい開口１０ａの形成された遮蔽板１ａ（図１（Ａ）参照。）をレチクルの図中下面に設置し、上記パターン２４ａ〜２４ｃをマスクとして、且つ、酸化シリコン層２２をエッチングストッパーとして、シリコン支持基板２１をドライエッチングする。そして、遮蔽板１ａを取り外して、開口１０ａより少し大きい開口１０ｂの形成された遮蔽板１ｂ（図１（Ｂ）参照。）を取りつけてエッチングを行い、その次に３枚の遮蔽板の中で最も大きい開口１０ｃの形成された遮蔽板１ｃ（図１（Ｂ）参照。）を取りつけてエッチングを行う。この遮蔽板を用いたエッチングを行う時間は、一例で１枚の遮蔽板につきそれぞれ１時間程度である。
図２（Ｅ）に示すように、遮蔽板を取り除いた状態で、上記パターン２４ａ〜２４ｃをマスクとして、且つ、酸化シリコン層２２をエッチングストッパーとして、シリコン支持基板２１をドライエッチングして、ストラット２１ａ〜２１ｃを形成する。このときのエッチング時間は一例で３時間程度である。
図２（Ｄ）及び図２（Ｅ）の工程におけるエッチングの際には、側壁保護を利用したエッチングがよく用いられる。これにより、エッチングすべき溝の横方向のエッチングを抑えるため、レジスト表面のエッチング保護のポリマー等を形成するガスをエッチングガスに添加することで、垂直性のよいエッチングを行うことができる。
最後に、パターン２４ａ〜２４ｃをウェットエッチングにより除去する（図２（Ｆ））。
【００２３】
本実施形態によれば、エッチング速度分布に応じた遮蔽板を用いてエッチング時間を調整することにより、メンブレン領域の全面におけるエッチングの進行具合が同じになるように調節することができる。これにより、均一なストラット構造を得ることができる。
【００２４】
本実施形態においては、遮蔽板を３枚用いたが、遮蔽板の枚数はこれに限るものではなく、エッチング速度の分布に応じて適当な枚数の遮蔽板を製作して使用することができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によると、エッチング速度の分布に応じて、レチクルの各部分に対するエッチングを行う時間を調整することにより、メンブレン領域の全面におけるエッチングの進行具合が同じになるように調節することができる。これにより、メンブレン領域の周辺部のストラットがオーバーエッチングされるのを防止することができ、均一なストラット構造を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るレチクルブランクの製造方法に用いる遮蔽板を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るＳＯＩウェハを用いたレチクルブランクの製造方法の示すレチクルブランクの断面図である。
【図３】分割転写方式の電子線露光で用いるレチクルの一例を模式的に示す図である。
（Ａ）レチクルの断面図である。
（Ｂ）レチクルの斜視図である。
【図４】ボロンドープのシリコンウェハを利用した電子線露光用レチクルブランクの製造方法の一例を示すレチクルブランクの断面図である。
【図５】ＳＯＩウェハを用いた従来のレチクルブランクの製造方法の一例を示すレチクルブランクの断面図である。
【図６】図５のレチクルブランクの製造方法におけるエッチング速度の分布の一例を示す等高線図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１ｃ遮蔽板
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ開口
２１シリコン支持基板（支持ウェハ）
２１ａ、２１ｂ、２１ｃストラット
２２酸化シリコン層
２３シリコンメンブレン層
２４レジスト又は酸化シリコン層
２４ａ、２４ｂ、２４ｃパターン

Claims

転写の原版となるデバイスパターンが分割されて形成される、行列状に配置された複数のメンブレン部と、
該メンブレン部の片面（裏面）に接続された該メンブレン部を支持する格子状のストラット（支柱）からなる支持基板部と、
を備える電子線露光用のレチクルブランクの製造方法であって、
前記支柱となる部分を残して基板を選択的にエッチングして前記メンブレン部を形成する際に、
前記基板面におけるエッチング速度の分布に対応して、前記基板の各部でエッチングを行う時間を変えることを特徴とするレチクルブランクの製造方法。
エッチング速度の速い部分を遮蔽板で蔽うことによりエッチングを行う時間を変えることを特徴とする請求項１記載のレチクルブランクの製造方法。
シリコンメンブレン層、酸化シリコン層及びシリコン支持基板が順に積層されたＳＯＩウェハを準備する工程と、
前記ＳＯＩウェハのシリコン支持基板の表面（酸化シリコン層の反対側の面）にレジスト膜を塗布する工程と、
ストラットを形成する格子状の部分のみを残して、前記レジスト膜をパターニングにより除去し、レジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとするとともに、前記酸化シリコン層をエッチングストッパーとして、ストラットを形成する格子状の部分のみを残して、前記シリコン支持基板をエッチングにより除去し、格子状のストラットを形成する工程と、
前記格子状のストラットに囲まれた酸化シリコン層、及び、該ストラットの端面（最外層）のレジストパターンを除去する工程と、
を有することを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項記載のレチクルブランクの製造方法。