JP2004311800A - 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 - Google Patents
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Abstract
【課題】寸法精度のよいストラットを、短時間でコスト低減効果が高い方法で容易に形成し得る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を提供する。
【解決手段】エッチング停止層１３を介してメンブレン１２とメンブレン１２を支持するストラット１４とを少なくとも備えた荷電粒子線露光用マスクブランクスの製造方法において、ストラット１４を形成するに際し、サンドブラスト加工によりストラット１４を途中まで形成し、次にドライエッチングによりストラット１４をエッチング停止層１３まで加工して形成する。
【選択図】 図１
【解決手段】エッチング停止層１３を介してメンブレン１２とメンブレン１２を支持するストラット１４とを少なくとも備えた荷電粒子線露光用マスクブランクスの製造方法において、ストラット１４を形成するに際し、サンドブラスト加工によりストラット１４を途中まで形成し、次にドライエッチングによりストラット１４をエッチング停止層１３まで加工して形成する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイス等の製造におけるリソグラフィ用マスクブランクスの製造方法およびマスクに関し、さらに詳しくは、電子線やイオンビーム等の荷電粒子線を用いてマスクパターンをウェハ上に転写するマスク作製用のマスクブランクスおよびマスクの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路の素子の微細化、高集積化に伴い、光を用いる従来のフォトリソグラフィ技術に代わって、荷電粒子線、特に電子線を用いて所望の形状をウェハ上に転写する電子線転写型リソグラフィ技術が開発され、最近では、高スループット化が可能なＥＰＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｂｅａｍ ＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎＬｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）法として開発が進められている。例えば、電子線転写型リソグラフィ技術として、マスクパターンを小領域に分け、各小領域毎に所定のサイズ、配置にて形成された貫通孔パターンを形成したステンシルマスクを用意し、前記小領域に電子ビームを照射し、貫通孔パターンによって成形された電子ビームを被露光基板であるウェハ上に縮小転写する技術が開発されており、マスク上に分割形成された所定パターンを被露光基板上でつなぎ合わせながらデバイスパターンを形成するシステムがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記の電子線転写型リソグラフィ技術に使われるマスクの一例を図６に示す。図６は８インチウェハ基板を用いた電子線露光用マスク６１の例であり、図６（ａ）がマスクの全体図であり、二つのパターン領域（１３２．５７ｍｍ×５４．４３ｍｍ）６２は、メンブレンと呼ばれるシリコンの薄膜層６４に電子線を透過する貫通孔を設けてパターンを形成し、メンブレン６４が非常に薄いので、パターン領域を裏側からストラット（ｓｔｒｕｔ）６３（０．１７ｍｍ×０．１７ｍｍ）と称する支柱で分割してメンブレン６４を補強することにより、パターン領域の撓みを低減し、パターン位置制度の向上を図っている。図６（ｂ）は図６（ａ）の一部拡大模式図であり、ウェハ上に転写されるマスクパターンはストラット６３間のメンブレン６４に形成される。
【０００４】
電子線露光用マスクブランクスおよびマスクの代表的な製造方法を図５に示して説明する。電子線露光用マスク基板としては、図５（ａ）に示すように、シリコンとシリコンの間にシリコン酸化膜を有する構造のＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板５１がよく用いられている。ＳＯＩ基板５１は、シリコン酸化膜５３を介して２枚のシリコン結晶基板を張り合わせた構造を有し、マスクブランクスおよびマスクの支持体（ストラット）部分となる支持体シリコン５４の厚さは数１００μｍ、マスクパターンを作製するシリコン薄膜層５２は数μｍの厚さを有し、マスクブランクスおよびマスク製造時のエッチング停止層として機能するシリコン酸化膜５３は約１μｍ程度の厚さで設けられている。
次に、上記のＳＯＩ基板５１のマスクパターンを形成するシリコン薄膜層５２上に、シリコンエッチング時のマスキング材としてＣｒ等をスパッタリングしハードマスク層５５を形成する（図５（ｂ））。
【０００５】
続いて、基板の裏面側にフォトレジスト等により露光領域に開口部を形成するためのエッチングの保護膜を設け、所定の方法により基板の裏面側から、シリコン酸化膜５３をエッチング停止層として、シリコンをドライエッチングして開口部５６を形成した後、レジストを剥離し、マスクブランクス５７を形成する（図５（ｃ））。
【０００６】
次に、表面側のハードマスク層５５上に電子線レジストを塗布し、電子線露光装置で所定のパターンを露光し、現像し、露出したハードマスク層５５をエッチングしてパターン化したハードマスク層５５’を形成し、電子線レジストを除去した後、露出したシリコン薄膜層をドライエッチングして電子線透過孔５８を設け、マスクパターン５２’を形成する（図５（ｄ））。
次に、パターン化したハードマスク層５５’をエッチング除去し、次いで開口部５６のエッチング停止層５３のシリコン酸化膜をエッチング除去して、電子線露光用マスク５０を形成する（図５（ｅ））。
【０００７】
また、場合によっては、残存シリコン酸化膜５３’の圧縮応力によるマスクパターン５２’層の変形を避けるため、予めＳＯＩ基板５１の表面シリコン薄膜層５２にボロン等をドープして引張り応力を持たせることも実施されている。
【０００８】
なお、本出願人は、応力によるパターンの変形を取り除くために、低応力のエッチング停止層を設ける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を発明している（特願２００２−３６３７２６号）。
【０００９】
しかしながら、上記の従来の製造法によると、裏面側のシリコンをドライエッチングして開口部５６を形成する図５（ｃ）の段階で、ほぼシリコンの厚さに相当する深さにまで垂直に裏面のシリコンをエッチング除去しなければならない。例えば、８インチウェハを用いてマスクブランクスを作製する場合には、裏面側シリコンの深掘エッチングは約７２５μｍにもなり、膜厚１５μｍ程度のフォトレジストをマスクにして、ＳＦ６ 等のエッチングガスを使ってドライエッチングを行っている。
【００１０】
ところが、ドライエッチングではエッチングすべき面積が大きくなると、エッチングすべきパターンの粗密によってエッチング速度が大きく異なってしまい、パターン領域の周辺部が中心部よりもエッチング速度が速くなるローディング効果という現象が生じる。エッチング速度の不均一性が生じると、エッチング速度の速い部分ではオーバーエッチングとなり、エッチング停止層やストラット側壁もエッチングされ、エッチングにさらされている時間が長いと、エッチング停止層やストラットが消滅してしまうという問題が生じており、今後のマスクの大面積化傾向に障害となっていた。
このローディング効果による不均一エッチングを解決するために、放電加工により裏面のシリコンを途中まで加工した後、次にドライエッチングにより最後まで加工するブランクスの製造方法が提案されている（特許文献２参照）。
【００１１】
【特許文献１】
特許第２８２９９４２号公報
【特許文献２】
特開２００２−２９９２２９号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献２に記載されたブランクスの製造方法は、ストラットを加工するに際し、放電加工用の電極金型を製作するのが困難で時間を要するという問題があり、半導体設計に合致するように必要に応じてストラットの形状や配置を変更しようとする場合には、再度、放電加工用電極金型から製作しなければならず、再製作のための時間も必要とし、柔軟に対応できないという問題があった。また、ストラット加工時間も比較的長いために、マスクブランクスおよびマスク価格の増加につながるという問題があった。さらに、加工対象物は導電性を有する材料に限られ、例えば、ガラス、石英等は使用できないという問題があった。
【００１３】
そこで、本発明は上記のような問題点を解消するためになされたものである。すなわち、ストラットを加工するに際し、ドライエッチング法による開口パターンの粗密によってエッチング速度に違いが出るローディング効果のために全面を均一エッチングできないという問題、およびエッチング速度がきわめて遅く、８インチウェハ１枚で６〜８時間を要するという問題を解決するものである。また、放電加工のように製作に時間を要する電極金型を不要とするものであり、ストラット形状、配置の変更に柔軟に対応でき、マスクブランクスおよびマスクの製作時間の短縮、低価格化という課題を解決するものである。
その目的は、マスクブランクスおよびマスクの大面積化に対応し、均一な深さで裏面側支持体を深掘加工し、寸法精度のよいストラットを、短時間でコスト低減効果が高い方法で容易に形成し得る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を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明に係わる荷電粒子線露光用マスクブランクスの製造方法は、エッチング停止層を介してメンブレンとメンブレンを支持するストラットとを少なくとも備えた荷電粒子線露光用マスクブランクスの製造方法において、ストラットを形成するに際し、サンドブラスト加工によりストラットを途中まで形成し、次にドライエッチングによりストラットをエッチング停止層まで加工して形成するようにしたものである。
【００１５】
請求項２の発明に係わる荷電粒子線露光用マスクブランクスの製造方法は、 ストラットを形成するに際し、サンドブラスト加工面に予めドライエッチング用のハードマスク層を形成しておくようにしたものである。
【００１６】
請求項３の発明に係わる荷電粒子線露光用マスクブランクスの製造方法は、ドライエッチングで露出したエッチング停止層を除去する工程を含むようにしたものである。本発明によれば、予めエッチング停止層を除去したブランクスが提供される。
【００１７】
請求項４の発明に係わる荷電粒子線露光用マスクブランクスの製造方法は、ドライエッチングで露出したエッチング停止層を除去した後に、低応力の第２のエッチング停止層を設ける工程を含むようにしたものである。本発明によれば、高精度のマスク製造に適するブランクスが提供される。
【００１８】
請求項５の発明に係わる荷電粒子線露光用マスクの製造方法は、エッチング停止層を介してメンブレンとメンブレンを支持するストラットとを少なくとも備えた荷電粒子線露光用マスクの製造方法において、ストラットを形成するに際し、サンドブラスト加工によりストラットを途中まで形成する工程と、次にドライエッチングによりストラットをエッチング停止層まで加工して形成する工程と、前記メンブレンをパターンエッチングしてマスクパターンを形成する工程と、前記エッチング停止層を除去する工程と、を有するようにしたものである。
【００１９】
請求項６の発明に係わる荷電粒子線露光用マスクの製造方法は、ストラットを形成した後、ドライエッチングで露出したエッチング停止層を除去した後に、低応力の第２のエッチング停止層を設ける工程と、前記メンブレンをパターンエッチングしてマスクパターンを形成する工程と、前記第２のエッチング停止層を除去する工程と、を有するようにしたものである。本発明によれば、位置ずれの無い高精度のパターンを有するマスクが提供される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、荷電粒子線露光の中で実用化が近い電子線露光を例に、電子線露光用マスクブランクスの製造方法、および電子線露光用マスクの製造方法について、図面を参照して説明する。
【００２１】
（荷電粒子線露光用マスクブランクスの製造方法）
図１およびそれに続く図２は、本発明の電子線露光用マスクブランクスの製造方法を示す工程概略図である。本実施形態では、メンブレンを支持する支持体としてシリコン基板を例に説明するが、本発明の製造方法を用いる支持体としてはシリコン基板に限定されず、ガラス基板、石英基板等の他の基板に適用することも可能である。
【００２２】
図１（ａ）に示すように、エッチング停止層１３を介してメンブレンを形成する薄膜層１２とメンブレンを支持するストラットとを形成するシリコン１４を備えた基板１１を準備する。
メンブレンを形成する薄膜層１２としては、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の成膜法や貼り合わせ法等により形成された、結晶性シリコン、非晶質シリコン、酸化シリコン、窒化シリコン、カーボン、ダイヤモンド状カーボン、ダイヤモンド等の薄膜層が用いられる。薄膜層１２の厚さは０．２μｍ〜数μｍが好ましく、さらには０．２μｍ〜２μｍがより好ましい。エッチング停止層１３としては、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の成膜法、熱転写酸化法や貼り合わせ法等で形成された、酸化シリコン、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ、およびこれらの金属の窒化物、酸化物、酸窒化物のうちのいずれか１種が用いられ、メンブレンとストラットとを形成するシリコン層１４とのエッチング選択性等を考慮して使用される。エッチング停止層１３の厚さは０．１μｍ〜１μｍ程度が好ましい。
それらの基板の中で、ＳＯＩ基板は既にＬＳＩ用半導体回路基板として実績があり、パターンを形成する上部のシリコン薄膜層１２の品質は、無欠陥である点、および膜厚均一性の点で信頼性が高くマスクブランクス作製の基板１１として好ましい。以下、ＳＯＩ基板を例に本発明を説明する。
【００２３】
本発明で用いるマスクブランクス材料としてのＳＯＩ基板１１は、エッチング停止層１３となるシリコン酸化膜を介して表裏に単結晶シリコン薄膜層１２と単結晶の支持体シリコン１４を有する各種のＳＯＩ基板を用いることができる。ＳＯＩ基板１１の裏面側の支持体シリコン１４厚さは、５００μｍ〜７２５μｍ、エッチング停止層１３となるシリコン酸化膜の厚さは０．１μｍ〜１μｍ程度、表面のシリコンの薄膜層１２の厚さは０．２μｍ〜数μｍ、より好ましくは０．２μｍ〜２μｍであり、ＳＯＩ基板１１の大きさを含めて上記の値は、露光装置や用いられるマスク形態によって異なってくる。
【００２４】
次に、支持体シリコン１４上にドライエッチング用のハードマスク層１５を形成する（図１（ｂ））。ハードマスク層の材料としては、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ、およびこれらの金属の酸化物、窒化物、酸窒化物のなかのいずれか１種からなる材料を、数１００ｎｍの厚さにスパッタリング等の方法で真空成膜して設ける。
【００２５】
次に、ハードマスク層１５の上にサンドブラスト加工用の感光性のドライフィルムレジスト１６をラミネートする（図１（ｃ））。ドライフィルムレジスト１６はネガ型、ポジ型のいずれも使用でき、膜厚はサンドブラスト加工する深さとレジスト解像度に応じて選定すればよいが、数１０μｍ厚のものが好ましい。
【００２６】
続いて、ドライフィルムレジスト１６を所定の製版条件で、プリベークし、露光し、現像し、ポストベークして、ストラットのドライフィルムレジストパターン１６’を形成する（図１（ｄ））。８インチウェハ基板をマスク基板として用いる場合には、ストラットパターンは前述の図６に示す形状とすることが多い。しかし、本発明のブランクスの製造方法は、上記のドライフィルムレジスト製版の段階で、半導体チップパターンに対応して、ストラットの形状、配置を簡単に自由に変更できる。
【００２７】
次に、ドライフィルムレジストパターン１６’をマスクにして、ハードマスク層１５、裏面側の支持体シリコン１４の順にサンドブラストして、シリコンを研削除去して途中までの開口部１７を形成する（図１（ｅ））。本発明において、サンドブラストに使用する研磨材としては、アルミナＷＡ、ＳｉＣ、カーボンＷＣ等が挙げられ、＃１２００〜２０００（ＪＩＳ規格）程度のものが好ましい。研磨材の噴出圧力としては、０．５〜１ｋｇ／ｃｍ２ 程度で、ブラストノズルのスキャン速度は３０００〜６０００ｃｍ／分程度で加工するのが好ましい。
本発明において、サンドブラスト加工をシリコン研削除去の途中で止めるのは、中間にある厚さ０．１μｍ〜１μｍのシリコン酸化膜１３でサンドブラスト加工を止めるのが困難なためであり、サンドブラスト加工で除去する裏面側のシリコン深さは、８インチ、７２５μｍ厚の基板を用いた場合には、６００μｍ程度である。
【００２８】
次いで、ドライフィルムレジストパターン１６’を剥離し、洗浄し（図２（ｆ））、ハードマスクパターン１５’をマスクにして、裏面側の支持体シリコン１４の開口部１７に残存するシリコンをドライエッチングし、シリコン酸化膜３３をエッチング停止層として開口部のシリコンを最後まで除去して開口部１７’とストラット１４’を形成し、マスクブランクス１０−１を形成する（図２（ｇ））。
シリコンの深掘りドライッチングは、通常市販されているＩＣＰ−ＲＩＥ装置等を用いることができ、プロセスガスとしては、ＳＦ６ 、ＣＦ４ 、Ｃ２ Ｆ６ 、Ｃ４ Ｆ８ 等のフッ素系ガス等を用い、例えば、ＳＦ６ ガスとＣ４ Ｆ８ ガスとを交互に供給しながら高密度プラズマでドライエッチングを行なうプロセスにより行なうことができる。また、エッチング速度を速めるために、マスク材に影響しない範囲内で酸素や窒素を微量に混合することも可能である。
【００２９】
次に、ハードマスクパターン１５’をエッチング除去し、マスクブランクス１０−２を作製する（図２（ｈ））。
【００３０】
さらに、開口部１７’に露出している部分のシリコン酸化膜１３を緩衝フッ酸等を用いてエッチング除去し、マスクブランクス１０−３を作製することも可能である（図２（ｉ））。
【００３１】
また、上記のシリコン酸化膜１３をエッチング除去した後に、低応力の第２のエッチング停止層を設けたマスクブランクス１０−４を形成することも可能である（図２（ｊ））。第２のエッチング停止層としては、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ、およびこれらの金属の酸化物、窒化物、酸窒化物のなかのいずれか１種からなる材料を、１００ｎｍ〜１μｍ程度の厚さにスパッタリング等の方法で真空成膜して設ける。
【００３２】
本発明の電子線露光用マスクブランクスの製造方法においては、マスクブランクスとして１０−１〜１０−４（図２（ｇ）〜図２（ｊ））のいずれの形態も取ることが可能である。
さらに、上記のいずれの形態においても、メンブレン１２上にドライエッチングによるメンブレンパターン形成のためのマスク材として、ハードマスク層を設けたブランクスの形態をとることも可能であり、メンブレン上のハードマスク層と支持体シリコン１４上のハードマスク層１５が同一の材料で形成されていれば、マスク作製時、メンブレンパターン形成後に同時にハードマスク層を除去し得る利点がある。
【００３３】
（荷電粒子線露光用マスクの製造方法）
図３およびそれに続く図４は、本発明の電子線露光用マスクの製造方法を示す工程概略図である。本実施形態では、メンブレンを支持する支持体としてシリコン基板を例に説明するが、本発明の製造方法を用いる支持体としてはシリコン基板に限定されず、ガラス基板、石英基板等の他の基板に適用することも可能である。
【００３４】
図３（ａ）に示すように、エッチング停止層３３を介してメンブレンを形成する薄膜層３２とメンブレンを支持するストラットとを形成するシリコン３４を備えた基板３１を準備する。基板３１は、前述の電子線露光用マスクブランクスの製造に用いたものと同じ基板が用いられる。
【００３５】
次に、メンブレンを形成する薄膜層３２上、および支持体シリコン３４上に、それぞれドライエッチング用のハードマスク層３５、および３６を形成する（図３（ｂ））。ハードマスク層３５、３６の材料は、同一でもあるいは異なっていてもよく、ハードマスク層の材料としては、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ、およびこれらの金属の酸化物、窒化物、酸窒化物のなかのいずれか１種からなる材料を、数１００ｎｍの厚さにスパッタリング等の方法で真空成膜して設ける。このハードマスク層３５は必ずしも必要ではなく、直接にメンブレンを形成する薄膜層３２上にレジスト層を形成し、そのレジストパターンをドライエッチング用マスクを兼ねることも可能であるが、ドライエッチングにより微細パターンを精度良く形成するには、ハードマスク層３５を設けるのが好ましい。
【００３６】
次に、マスクブランクスの製造方法で述べた工程にしたがって、支持体シリコン３４上に設けたハードマスク層３６にサンドブラスト加工用のドライフィルムレジストをラミネートし、製版することによりストラットのレジストパターン３７を形成する（図３（ｃ））。
【００３７】
次に、サンドブラストにより、ハードマスク層３６、支持体シリコン３４の順にシリコンを研削除去して途中までの開口部３８を形成し（図３（ｄ））、次いでドライエッチングによりエッチング停止層３３までエッチングしてシリコンを除去し、開口部３８’とストラット３４’を形成する（図３（ｅ））。
【００３８】
次に、開口部３８’に露出したエッチング停止層３３をエッチングして除去し、続いてハードマスク層３６’をエッチングして除去する（図４（ｆ））。次に、エッチング停止層３３を除去した後に、低応力の第２のエッチング停止層３９を設け、マスクブランクス４０を形成する（図４（ｇ））。第２のエッチング停止層３９は、前述のマスクブランクスで示した材料が用いられる。
【００３９】
次に、メンブレンを形成する薄膜層３２上のハードマスク層３５上に電子線レジストを塗布し、マスク用電子線露光装置で所定のパターンを露光し、現像して、レジストパターンを形成した後、先ずハードマスク層３５をエッチングして、ハードマスクパターン３５’を形成するが、エッチング条件は、ハードマスク材料により異なる。次いで、レジストパターンを剥膜後、露出しているシリコン薄膜層をドライエッチングし、電子線透過孔４１を設けたマスクパターン３２’を形成する（図４（ｈ））。マスクパターン３２’を形成するシリコン薄膜層のドライエッチングは、高精度のトレンチエッチングが求められ、例えば、ＨＢｒ系ガス等によるプラズマエッチングが用いられる。
【００４０】
次に、ハードマスクパターン３５’をエッチング除去し、次いで開口部およびストラット３４’下部のエッチング停止層３９をエッチング除去して、電子線透過孔４１を有するマスクパターン３２’を設けたステンシルマスク４２を形成する（図４（ｉ））。
【００４１】
【実施例】
（実施例１）
基板として８インチのＳＯＩウェハ基板を準備した。表面側のシリコン薄膜層の膜厚は２μｍ、中間のシリコン酸化膜は１μｍ、裏面側の支持体シリコン厚は７２５μｍであった。
【００４２】
次に、裏面の支持体シリコン上にドライエッチング用のハードマスク材として、Ｃｒを２００ｎｍの厚さにスパッタリング成膜し、ハードマスク層とした。
【００４３】
次いで、裏面のハードマスク層上に厚さ４０μｍのポジ型ドライフィルムをロール温度１００℃でラミナートした。
続いて、上記のドライフィルムレジストを８０℃、１０分間、プリベークした後、ストラットパターンを有するフォトマスクを用いて、波長４０５ｎｍ、照射量１００〜２００ｍＪ／ｃｍ２ で露光し、０．５％炭酸ナトリウム水溶液で５分間現像して、レジストパターンを形成した。
ストラットパターンは、開口部の１単位が１．１３×１．１３ｍｍ、ストラットの幅は１７０μｍであって、開口部は複数単位が設けられたものであった。
【００４４】
続いて、上記のレジストパターンをもとに、サンドブラスト装置でサンドブラスト研磨材としてカーボンＷＣの＃１５００を用い、噴射量１５０ｇ／分、噴射圧力０．８ｋｇ／ｃｍ２ 、スキャン速度５０００ｃｍ／分で、裏面側ハードマスク層、シリコンの順にサンドブラストで研削除去し、６００μｍ程度の深さまでサンドブラスト加工した段階で、サンドブラスト加工を止め、ドライフィルムを剥離し、洗浄した。
【００４５】
次に、裏面側ハードマスクをマスクにしてＳＦ６ ガスとＣ４ Ｆ８ ガスを交互に供給するプロセスを用いて、裏面側のシリコンをエッチング停止層まで７２５μｍの深さにドライエッチングし、開口部を形成した後、裏面ハードマスクを硝酸第２セリウムアンモニウム系Ｃｒエッチング液でエッチング除去した。
【００４６】
次に、開口部に露出したシリコン酸化膜を緩衝フッ酸（フッ酸：フッ化アンモニウム＝１：１０）を用いてエッチング除去し、洗浄して、ストラット幅が１７０μｍ、開口部の１単位が１．１３×１．１３ｍｍの電子線露光用マスクブランクスを形成した。
【００４７】
（実施例２）
基板として８インチのＳＯＩ基板を準備した。表面側のシリコン薄膜層の膜厚は２μｍ、中間のシリコン酸化膜は１μｍ、裏面側の支持体シリコンは７２５μｍであった。また、シリコン薄膜層のボロン・ドープ量は２×１０１９ａｔｏｍ／ｃｍ３ であった。
上記のＳＯＩ基板のシリコン薄膜層上および裏面側の支持体シリコン上に、Ｃｒを２００ｎｍの厚さにスパッタリングし、ハードマスク層とした。
【００４８】
次いで、裏面のハードマスク上に厚さ４０μｍのポジ型ドライフィルムをロール温度１００℃でラミナートした。
続いて、上記のドライフィルムレジストを８０℃、１０分間、プリベークした後、ストラットパターンを有するフォトマスクを用いて、波長４０５ｎｍ、照射量１００〜２００ｍＪ／ｃｍ２ で露光し、０．５％炭酸ナトリウム水溶液で５分間現像して、レジストパターンを形成した。
ストラットパターンは、開口部の１単位が１．１３×１．１３ｍｍ、ストラットとなる開口部間の幅は１７０μｍであって、開口部は複数単位が設けられたものであった。
【００４９】
続いて、上記のレジストパターンをもとに、サンドブラスト装置でサンドブラスト研磨材としてカーボンＷＣの＃１５００を用い、噴射量１５０ｇ／分、噴射圧力０．８ｋｇ／ｃｍ２ 、スキャン速度５０００ｃｍ／分で、裏面側ハードマスク層、シリコンの順にサンドブラストで研削除去し、シリコンを６００μｍ程度の深さまで研削除去した段階で、サンドブラスト加工を止め、ドライフィルムを剥離し、洗浄した。
【００５０】
次に、裏面側ハードマスク層をマスクにしてＳＦ６ ガスとＣ４ Ｆ８ ガスを交互に供給するボッシュプロセスを用いて、裏面側のシリコンをエッチング停止層がある７２５μｍの深さまでドライエッチングし、開口部を形成した後、裏面ハードマスクをＣｒエッチング液でエッチング除去した。
【００５１】
次に、開口部に露出したシリコン酸化膜を緩衝フッ酸（フッ酸：フッ化アンモニウム＝１：１０）を用いてエッチング除去し、洗浄し、続いて、開口部に低応力のＣｒを３００ｎｍの厚さにスパッタリング成膜し、第２のエッチング停止層とすることにより、マスクブランクスを形成した。
【００５２】
上記のマスクブランクス上に電子線レジストを塗布し、マスク用電子線露光装置で所定のパターンを露光し、現像して、２６０ｎｍのライン＆スペースのレジストパターンを形成した。このレジストパターンをもとに、ハードマスク層のＣｒをドライエッチングしてハードマスクパターンを形成した後、レジストパターンを剥膜し、次いで、Ｃｒのハードマスクパターンをもとに、露出しているシリコン薄膜層をＨＢｒガスを用いてドライエッチングし、電子線透過孔を設けたマスクパターンを形成した。マスクパターンは２６０ｎｍのライン＆スペースであった。
【００５３】
次に、ハードマスク層のＣｒとエッチング停止層のＣｒを、硝酸第２セリウムアンモニウム系エッチング液で同時にエッチング除去し、電子線露光用マスクとしてのステンシルマスクを形成した。
本実施例のステンシルマスクは、シリコンストラットが１７０μｍ幅で、高さ７２５μｍ、ストラット間の開口部が１．１３×１．１３ｍｍ、結晶シリコンよりなるマスクパターンは２μｍ厚で２６０ｎｍのライン＆スペースが形成されているマスクであった。構造上は従来のマスクと同じであるが、低応力のエッチング停止層を用いたマスクブランクスから製造されているので、パターンの位置ずれの無い高精度マスクが得られた。
【００５４】
【発明の効果】
本発明の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によれば、サンドブラストで支持基板を加工し、最後にドライエッチングを行なうので、除去すべき領域の粗密には関係なく、均一な除去加工ができる。また、従来のドライエッチングのみの加工に比べて、６〜８倍に加工速度が速くなり、１時間程度で加工できる。さらに、サンドブラストをスキャン方式で行なうことにより、大面積加工が可能となる。
また、ストラットを形成する支持基板が、放電加工のように導電体やシリコン等の半導体に限定されず、ガラス基板や石英基板等の絶縁体を用いることも可能である。
また、ストラット形状、配置の変更に柔軟に対応でき、加工すべきパターンの自由度が広がり、マスクブランクスおよびマスクの製作時間の短縮、低価格化という課題を解決する荷電粒子線露光用マスクブランクスおよびマスクを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の一例に関わる電子線露光用マスクブランクスの製造方法を示す工程図
【図２】図１に続く本発明の電子線露光用マスクブランクスの製造方法を示す工程図
【図３】本発明の実施形態の一例に関わる電子線露光用マスクの製造方法を示す工程図
【図４】図３に続く本発明の電子線露光用マスクの製造方法を示す工程図
【図５】従来の電子線露光用マスクブランクスおよびマスクの製造方法を示す工程図
【図６】電子線転写型リソグラフィ技術に使われるマスクの一例
【符号の説明】
１１、３１、５１ 基板（ＳＯＩ基板）
１０−１、１０−２、１０−３、１０−４、２１、４０、５７ 電子線露光用マスクブランクス
１２、３２、５２、６４ 薄膜層（メンブレン）
１３、３３、５３ エッチング停止層（シリコン酸化膜）
１３’、３３’、５３’ 残存するエッチング停止層（シリコン酸化膜）
１４、３４、５４ シリコン
１４’、３４’、５４’、６３ ストラット
１５、３５、３６、５５ ハードマスク層
１５’、３５’、３６’、５５’ ハードマスクパターン
１６ ドライフィルムレジスト
１６’、３７ レジストパターン
１７、３８ 途中までの開口部
１７’、３８’、５６ 開口部
１８、３９ 第２のエッチング停止層
３２’、５２’ マスクパターン
４１、５８ 電子線透過孔
４２、５０、６１ 電子線露光用マスク（ステンシルマスク）
６２ パターン領域
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイス等の製造におけるリソグラフィ用マスクブランクスの製造方法およびマスクに関し、さらに詳しくは、電子線やイオンビーム等の荷電粒子線を用いてマスクパターンをウェハ上に転写するマスク作製用のマスクブランクスおよびマスクの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路の素子の微細化、高集積化に伴い、光を用いる従来のフォトリソグラフィ技術に代わって、荷電粒子線、特に電子線を用いて所望の形状をウェハ上に転写する電子線転写型リソグラフィ技術が開発され、最近では、高スループット化が可能なＥＰＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｂｅａｍ ＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎＬｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）法として開発が進められている。例えば、電子線転写型リソグラフィ技術として、マスクパターンを小領域に分け、各小領域毎に所定のサイズ、配置にて形成された貫通孔パターンを形成したステンシルマスクを用意し、前記小領域に電子ビームを照射し、貫通孔パターンによって成形された電子ビームを被露光基板であるウェハ上に縮小転写する技術が開発されており、マスク上に分割形成された所定パターンを被露光基板上でつなぎ合わせながらデバイスパターンを形成するシステムがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記の電子線転写型リソグラフィ技術に使われるマスクの一例を図６に示す。図６は８インチウェハ基板を用いた電子線露光用マスク６１の例であり、図６（ａ）がマスクの全体図であり、二つのパターン領域（１３２．５７ｍｍ×５４．４３ｍｍ）６２は、メンブレンと呼ばれるシリコンの薄膜層６４に電子線を透過する貫通孔を設けてパターンを形成し、メンブレン６４が非常に薄いので、パターン領域を裏側からストラット（ｓｔｒｕｔ）６３（０．１７ｍｍ×０．１７ｍｍ）と称する支柱で分割してメンブレン６４を補強することにより、パターン領域の撓みを低減し、パターン位置制度の向上を図っている。図６（ｂ）は図６（ａ）の一部拡大模式図であり、ウェハ上に転写されるマスクパターンはストラット６３間のメンブレン６４に形成される。
【０００４】
電子線露光用マスクブランクスおよびマスクの代表的な製造方法を図５に示して説明する。電子線露光用マスク基板としては、図５（ａ）に示すように、シリコンとシリコンの間にシリコン酸化膜を有する構造のＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板５１がよく用いられている。ＳＯＩ基板５１は、シリコン酸化膜５３を介して２枚のシリコン結晶基板を張り合わせた構造を有し、マスクブランクスおよびマスクの支持体（ストラット）部分となる支持体シリコン５４の厚さは数１００μｍ、マスクパターンを作製するシリコン薄膜層５２は数μｍの厚さを有し、マスクブランクスおよびマスク製造時のエッチング停止層として機能するシリコン酸化膜５３は約１μｍ程度の厚さで設けられている。
次に、上記のＳＯＩ基板５１のマスクパターンを形成するシリコン薄膜層５２上に、シリコンエッチング時のマスキング材としてＣｒ等をスパッタリングしハードマスク層５５を形成する（図５（ｂ））。
【０００５】
続いて、基板の裏面側にフォトレジスト等により露光領域に開口部を形成するためのエッチングの保護膜を設け、所定の方法により基板の裏面側から、シリコン酸化膜５３をエッチング停止層として、シリコンをドライエッチングして開口部５６を形成した後、レジストを剥離し、マスクブランクス５７を形成する（図５（ｃ））。
【０００６】
次に、表面側のハードマスク層５５上に電子線レジストを塗布し、電子線露光装置で所定のパターンを露光し、現像し、露出したハードマスク層５５をエッチングしてパターン化したハードマスク層５５’を形成し、電子線レジストを除去した後、露出したシリコン薄膜層をドライエッチングして電子線透過孔５８を設け、マスクパターン５２’を形成する（図５（ｄ））。
次に、パターン化したハードマスク層５５’をエッチング除去し、次いで開口部５６のエッチング停止層５３のシリコン酸化膜をエッチング除去して、電子線露光用マスク５０を形成する（図５（ｅ））。
【０００７】
また、場合によっては、残存シリコン酸化膜５３’の圧縮応力によるマスクパターン５２’層の変形を避けるため、予めＳＯＩ基板５１の表面シリコン薄膜層５２にボロン等をドープして引張り応力を持たせることも実施されている。
【０００８】
なお、本出願人は、応力によるパターンの変形を取り除くために、低応力のエッチング停止層を設ける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を発明している（特願２００２−３６３７２６号）。
【０００９】
しかしながら、上記の従来の製造法によると、裏面側のシリコンをドライエッチングして開口部５６を形成する図５（ｃ）の段階で、ほぼシリコンの厚さに相当する深さにまで垂直に裏面のシリコンをエッチング除去しなければならない。例えば、８インチウェハを用いてマスクブランクスを作製する場合には、裏面側シリコンの深掘エッチングは約７２５μｍにもなり、膜厚１５μｍ程度のフォトレジストをマスクにして、ＳＦ６ 等のエッチングガスを使ってドライエッチングを行っている。
【００１０】
ところが、ドライエッチングではエッチングすべき面積が大きくなると、エッチングすべきパターンの粗密によってエッチング速度が大きく異なってしまい、パターン領域の周辺部が中心部よりもエッチング速度が速くなるローディング効果という現象が生じる。エッチング速度の不均一性が生じると、エッチング速度の速い部分ではオーバーエッチングとなり、エッチング停止層やストラット側壁もエッチングされ、エッチングにさらされている時間が長いと、エッチング停止層やストラットが消滅してしまうという問題が生じており、今後のマスクの大面積化傾向に障害となっていた。
このローディング効果による不均一エッチングを解決するために、放電加工により裏面のシリコンを途中まで加工した後、次にドライエッチングにより最後まで加工するブランクスの製造方法が提案されている（特許文献２参照）。
【００１１】
【特許文献１】
特許第２８２９９４２号公報
【特許文献２】
特開２００２−２９９２２９号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献２に記載されたブランクスの製造方法は、ストラットを加工するに際し、放電加工用の電極金型を製作するのが困難で時間を要するという問題があり、半導体設計に合致するように必要に応じてストラットの形状や配置を変更しようとする場合には、再度、放電加工用電極金型から製作しなければならず、再製作のための時間も必要とし、柔軟に対応できないという問題があった。また、ストラット加工時間も比較的長いために、マスクブランクスおよびマスク価格の増加につながるという問題があった。さらに、加工対象物は導電性を有する材料に限られ、例えば、ガラス、石英等は使用できないという問題があった。
【００１３】
そこで、本発明は上記のような問題点を解消するためになされたものである。すなわち、ストラットを加工するに際し、ドライエッチング法による開口パターンの粗密によってエッチング速度に違いが出るローディング効果のために全面を均一エッチングできないという問題、およびエッチング速度がきわめて遅く、８インチウェハ１枚で６〜８時間を要するという問題を解決するものである。また、放電加工のように製作に時間を要する電極金型を不要とするものであり、ストラット形状、配置の変更に柔軟に対応でき、マスクブランクスおよびマスクの製作時間の短縮、低価格化という課題を解決するものである。
その目的は、マスクブランクスおよびマスクの大面積化に対応し、均一な深さで裏面側支持体を深掘加工し、寸法精度のよいストラットを、短時間でコスト低減効果が高い方法で容易に形成し得る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を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明に係わる荷電粒子線露光用マスクブランクスの製造方法は、エッチング停止層を介してメンブレンとメンブレンを支持するストラットとを少なくとも備えた荷電粒子線露光用マスクブランクスの製造方法において、ストラットを形成するに際し、サンドブラスト加工によりストラットを途中まで形成し、次にドライエッチングによりストラットをエッチング停止層まで加工して形成するようにしたものである。
【００１５】
請求項２の発明に係わる荷電粒子線露光用マスクブランクスの製造方法は、 ストラットを形成するに際し、サンドブラスト加工面に予めドライエッチング用のハードマスク層を形成しておくようにしたものである。
【００１６】
請求項３の発明に係わる荷電粒子線露光用マスクブランクスの製造方法は、ドライエッチングで露出したエッチング停止層を除去する工程を含むようにしたものである。本発明によれば、予めエッチング停止層を除去したブランクスが提供される。
【００１７】
請求項４の発明に係わる荷電粒子線露光用マスクブランクスの製造方法は、ドライエッチングで露出したエッチング停止層を除去した後に、低応力の第２のエッチング停止層を設ける工程を含むようにしたものである。本発明によれば、高精度のマスク製造に適するブランクスが提供される。
【００１８】
請求項５の発明に係わる荷電粒子線露光用マスクの製造方法は、エッチング停止層を介してメンブレンとメンブレンを支持するストラットとを少なくとも備えた荷電粒子線露光用マスクの製造方法において、ストラットを形成するに際し、サンドブラスト加工によりストラットを途中まで形成する工程と、次にドライエッチングによりストラットをエッチング停止層まで加工して形成する工程と、前記メンブレンをパターンエッチングしてマスクパターンを形成する工程と、前記エッチング停止層を除去する工程と、を有するようにしたものである。
【００１９】
請求項６の発明に係わる荷電粒子線露光用マスクの製造方法は、ストラットを形成した後、ドライエッチングで露出したエッチング停止層を除去した後に、低応力の第２のエッチング停止層を設ける工程と、前記メンブレンをパターンエッチングしてマスクパターンを形成する工程と、前記第２のエッチング停止層を除去する工程と、を有するようにしたものである。本発明によれば、位置ずれの無い高精度のパターンを有するマスクが提供される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、荷電粒子線露光の中で実用化が近い電子線露光を例に、電子線露光用マスクブランクスの製造方法、および電子線露光用マスクの製造方法について、図面を参照して説明する。
【００２１】
（荷電粒子線露光用マスクブランクスの製造方法）
図１およびそれに続く図２は、本発明の電子線露光用マスクブランクスの製造方法を示す工程概略図である。本実施形態では、メンブレンを支持する支持体としてシリコン基板を例に説明するが、本発明の製造方法を用いる支持体としてはシリコン基板に限定されず、ガラス基板、石英基板等の他の基板に適用することも可能である。
【００２２】
図１（ａ）に示すように、エッチング停止層１３を介してメンブレンを形成する薄膜層１２とメンブレンを支持するストラットとを形成するシリコン１４を備えた基板１１を準備する。
メンブレンを形成する薄膜層１２としては、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の成膜法や貼り合わせ法等により形成された、結晶性シリコン、非晶質シリコン、酸化シリコン、窒化シリコン、カーボン、ダイヤモンド状カーボン、ダイヤモンド等の薄膜層が用いられる。薄膜層１２の厚さは０．２μｍ〜数μｍが好ましく、さらには０．２μｍ〜２μｍがより好ましい。エッチング停止層１３としては、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の成膜法、熱転写酸化法や貼り合わせ法等で形成された、酸化シリコン、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ、およびこれらの金属の窒化物、酸化物、酸窒化物のうちのいずれか１種が用いられ、メンブレンとストラットとを形成するシリコン層１４とのエッチング選択性等を考慮して使用される。エッチング停止層１３の厚さは０．１μｍ〜１μｍ程度が好ましい。
それらの基板の中で、ＳＯＩ基板は既にＬＳＩ用半導体回路基板として実績があり、パターンを形成する上部のシリコン薄膜層１２の品質は、無欠陥である点、および膜厚均一性の点で信頼性が高くマスクブランクス作製の基板１１として好ましい。以下、ＳＯＩ基板を例に本発明を説明する。
【００２３】
本発明で用いるマスクブランクス材料としてのＳＯＩ基板１１は、エッチング停止層１３となるシリコン酸化膜を介して表裏に単結晶シリコン薄膜層１２と単結晶の支持体シリコン１４を有する各種のＳＯＩ基板を用いることができる。ＳＯＩ基板１１の裏面側の支持体シリコン１４厚さは、５００μｍ〜７２５μｍ、エッチング停止層１３となるシリコン酸化膜の厚さは０．１μｍ〜１μｍ程度、表面のシリコンの薄膜層１２の厚さは０．２μｍ〜数μｍ、より好ましくは０．２μｍ〜２μｍであり、ＳＯＩ基板１１の大きさを含めて上記の値は、露光装置や用いられるマスク形態によって異なってくる。
【００２４】
次に、支持体シリコン１４上にドライエッチング用のハードマスク層１５を形成する（図１（ｂ））。ハードマスク層の材料としては、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ、およびこれらの金属の酸化物、窒化物、酸窒化物のなかのいずれか１種からなる材料を、数１００ｎｍの厚さにスパッタリング等の方法で真空成膜して設ける。
【００２５】
次に、ハードマスク層１５の上にサンドブラスト加工用の感光性のドライフィルムレジスト１６をラミネートする（図１（ｃ））。ドライフィルムレジスト１６はネガ型、ポジ型のいずれも使用でき、膜厚はサンドブラスト加工する深さとレジスト解像度に応じて選定すればよいが、数１０μｍ厚のものが好ましい。
【００２６】
続いて、ドライフィルムレジスト１６を所定の製版条件で、プリベークし、露光し、現像し、ポストベークして、ストラットのドライフィルムレジストパターン１６’を形成する（図１（ｄ））。８インチウェハ基板をマスク基板として用いる場合には、ストラットパターンは前述の図６に示す形状とすることが多い。しかし、本発明のブランクスの製造方法は、上記のドライフィルムレジスト製版の段階で、半導体チップパターンに対応して、ストラットの形状、配置を簡単に自由に変更できる。
【００２７】
次に、ドライフィルムレジストパターン１６’をマスクにして、ハードマスク層１５、裏面側の支持体シリコン１４の順にサンドブラストして、シリコンを研削除去して途中までの開口部１７を形成する（図１（ｅ））。本発明において、サンドブラストに使用する研磨材としては、アルミナＷＡ、ＳｉＣ、カーボンＷＣ等が挙げられ、＃１２００〜２０００（ＪＩＳ規格）程度のものが好ましい。研磨材の噴出圧力としては、０．５〜１ｋｇ／ｃｍ２ 程度で、ブラストノズルのスキャン速度は３０００〜６０００ｃｍ／分程度で加工するのが好ましい。
本発明において、サンドブラスト加工をシリコン研削除去の途中で止めるのは、中間にある厚さ０．１μｍ〜１μｍのシリコン酸化膜１３でサンドブラスト加工を止めるのが困難なためであり、サンドブラスト加工で除去する裏面側のシリコン深さは、８インチ、７２５μｍ厚の基板を用いた場合には、６００μｍ程度である。
【００２８】
次いで、ドライフィルムレジストパターン１６’を剥離し、洗浄し（図２（ｆ））、ハードマスクパターン１５’をマスクにして、裏面側の支持体シリコン１４の開口部１７に残存するシリコンをドライエッチングし、シリコン酸化膜３３をエッチング停止層として開口部のシリコンを最後まで除去して開口部１７’とストラット１４’を形成し、マスクブランクス１０−１を形成する（図２（ｇ））。
シリコンの深掘りドライッチングは、通常市販されているＩＣＰ−ＲＩＥ装置等を用いることができ、プロセスガスとしては、ＳＦ６ 、ＣＦ４ 、Ｃ２ Ｆ６ 、Ｃ４ Ｆ８ 等のフッ素系ガス等を用い、例えば、ＳＦ６ ガスとＣ４ Ｆ８ ガスとを交互に供給しながら高密度プラズマでドライエッチングを行なうプロセスにより行なうことができる。また、エッチング速度を速めるために、マスク材に影響しない範囲内で酸素や窒素を微量に混合することも可能である。
【００２９】
次に、ハードマスクパターン１５’をエッチング除去し、マスクブランクス１０−２を作製する（図２（ｈ））。
【００３０】
さらに、開口部１７’に露出している部分のシリコン酸化膜１３を緩衝フッ酸等を用いてエッチング除去し、マスクブランクス１０−３を作製することも可能である（図２（ｉ））。
【００３１】
また、上記のシリコン酸化膜１３をエッチング除去した後に、低応力の第２のエッチング停止層を設けたマスクブランクス１０−４を形成することも可能である（図２（ｊ））。第２のエッチング停止層としては、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ、およびこれらの金属の酸化物、窒化物、酸窒化物のなかのいずれか１種からなる材料を、１００ｎｍ〜１μｍ程度の厚さにスパッタリング等の方法で真空成膜して設ける。
【００３２】
本発明の電子線露光用マスクブランクスの製造方法においては、マスクブランクスとして１０−１〜１０−４（図２（ｇ）〜図２（ｊ））のいずれの形態も取ることが可能である。
さらに、上記のいずれの形態においても、メンブレン１２上にドライエッチングによるメンブレンパターン形成のためのマスク材として、ハードマスク層を設けたブランクスの形態をとることも可能であり、メンブレン上のハードマスク層と支持体シリコン１４上のハードマスク層１５が同一の材料で形成されていれば、マスク作製時、メンブレンパターン形成後に同時にハードマスク層を除去し得る利点がある。
【００３３】
（荷電粒子線露光用マスクの製造方法）
図３およびそれに続く図４は、本発明の電子線露光用マスクの製造方法を示す工程概略図である。本実施形態では、メンブレンを支持する支持体としてシリコン基板を例に説明するが、本発明の製造方法を用いる支持体としてはシリコン基板に限定されず、ガラス基板、石英基板等の他の基板に適用することも可能である。
【００３４】
図３（ａ）に示すように、エッチング停止層３３を介してメンブレンを形成する薄膜層３２とメンブレンを支持するストラットとを形成するシリコン３４を備えた基板３１を準備する。基板３１は、前述の電子線露光用マスクブランクスの製造に用いたものと同じ基板が用いられる。
【００３５】
次に、メンブレンを形成する薄膜層３２上、および支持体シリコン３４上に、それぞれドライエッチング用のハードマスク層３５、および３６を形成する（図３（ｂ））。ハードマスク層３５、３６の材料は、同一でもあるいは異なっていてもよく、ハードマスク層の材料としては、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ、およびこれらの金属の酸化物、窒化物、酸窒化物のなかのいずれか１種からなる材料を、数１００ｎｍの厚さにスパッタリング等の方法で真空成膜して設ける。このハードマスク層３５は必ずしも必要ではなく、直接にメンブレンを形成する薄膜層３２上にレジスト層を形成し、そのレジストパターンをドライエッチング用マスクを兼ねることも可能であるが、ドライエッチングにより微細パターンを精度良く形成するには、ハードマスク層３５を設けるのが好ましい。
【００３６】
次に、マスクブランクスの製造方法で述べた工程にしたがって、支持体シリコン３４上に設けたハードマスク層３６にサンドブラスト加工用のドライフィルムレジストをラミネートし、製版することによりストラットのレジストパターン３７を形成する（図３（ｃ））。
【００３７】
次に、サンドブラストにより、ハードマスク層３６、支持体シリコン３４の順にシリコンを研削除去して途中までの開口部３８を形成し（図３（ｄ））、次いでドライエッチングによりエッチング停止層３３までエッチングしてシリコンを除去し、開口部３８’とストラット３４’を形成する（図３（ｅ））。
【００３８】
次に、開口部３８’に露出したエッチング停止層３３をエッチングして除去し、続いてハードマスク層３６’をエッチングして除去する（図４（ｆ））。次に、エッチング停止層３３を除去した後に、低応力の第２のエッチング停止層３９を設け、マスクブランクス４０を形成する（図４（ｇ））。第２のエッチング停止層３９は、前述のマスクブランクスで示した材料が用いられる。
【００３９】
次に、メンブレンを形成する薄膜層３２上のハードマスク層３５上に電子線レジストを塗布し、マスク用電子線露光装置で所定のパターンを露光し、現像して、レジストパターンを形成した後、先ずハードマスク層３５をエッチングして、ハードマスクパターン３５’を形成するが、エッチング条件は、ハードマスク材料により異なる。次いで、レジストパターンを剥膜後、露出しているシリコン薄膜層をドライエッチングし、電子線透過孔４１を設けたマスクパターン３２’を形成する（図４（ｈ））。マスクパターン３２’を形成するシリコン薄膜層のドライエッチングは、高精度のトレンチエッチングが求められ、例えば、ＨＢｒ系ガス等によるプラズマエッチングが用いられる。
【００４０】
次に、ハードマスクパターン３５’をエッチング除去し、次いで開口部およびストラット３４’下部のエッチング停止層３９をエッチング除去して、電子線透過孔４１を有するマスクパターン３２’を設けたステンシルマスク４２を形成する（図４（ｉ））。
【００４１】
【実施例】
（実施例１）
基板として８インチのＳＯＩウェハ基板を準備した。表面側のシリコン薄膜層の膜厚は２μｍ、中間のシリコン酸化膜は１μｍ、裏面側の支持体シリコン厚は７２５μｍであった。
【００４２】
次に、裏面の支持体シリコン上にドライエッチング用のハードマスク材として、Ｃｒを２００ｎｍの厚さにスパッタリング成膜し、ハードマスク層とした。
【００４３】
次いで、裏面のハードマスク層上に厚さ４０μｍのポジ型ドライフィルムをロール温度１００℃でラミナートした。
続いて、上記のドライフィルムレジストを８０℃、１０分間、プリベークした後、ストラットパターンを有するフォトマスクを用いて、波長４０５ｎｍ、照射量１００〜２００ｍＪ／ｃｍ２ で露光し、０．５％炭酸ナトリウム水溶液で５分間現像して、レジストパターンを形成した。
ストラットパターンは、開口部の１単位が１．１３×１．１３ｍｍ、ストラットの幅は１７０μｍであって、開口部は複数単位が設けられたものであった。
【００４４】
続いて、上記のレジストパターンをもとに、サンドブラスト装置でサンドブラスト研磨材としてカーボンＷＣの＃１５００を用い、噴射量１５０ｇ／分、噴射圧力０．８ｋｇ／ｃｍ２ 、スキャン速度５０００ｃｍ／分で、裏面側ハードマスク層、シリコンの順にサンドブラストで研削除去し、６００μｍ程度の深さまでサンドブラスト加工した段階で、サンドブラスト加工を止め、ドライフィルムを剥離し、洗浄した。
【００４５】
次に、裏面側ハードマスクをマスクにしてＳＦ６ ガスとＣ４ Ｆ８ ガスを交互に供給するプロセスを用いて、裏面側のシリコンをエッチング停止層まで７２５μｍの深さにドライエッチングし、開口部を形成した後、裏面ハードマスクを硝酸第２セリウムアンモニウム系Ｃｒエッチング液でエッチング除去した。
【００４６】
次に、開口部に露出したシリコン酸化膜を緩衝フッ酸（フッ酸：フッ化アンモニウム＝１：１０）を用いてエッチング除去し、洗浄して、ストラット幅が１７０μｍ、開口部の１単位が１．１３×１．１３ｍｍの電子線露光用マスクブランクスを形成した。
【００４７】
（実施例２）
基板として８インチのＳＯＩ基板を準備した。表面側のシリコン薄膜層の膜厚は２μｍ、中間のシリコン酸化膜は１μｍ、裏面側の支持体シリコンは７２５μｍであった。また、シリコン薄膜層のボロン・ドープ量は２×１０１９ａｔｏｍ／ｃｍ３ であった。
上記のＳＯＩ基板のシリコン薄膜層上および裏面側の支持体シリコン上に、Ｃｒを２００ｎｍの厚さにスパッタリングし、ハードマスク層とした。
【００４８】
次いで、裏面のハードマスク上に厚さ４０μｍのポジ型ドライフィルムをロール温度１００℃でラミナートした。
続いて、上記のドライフィルムレジストを８０℃、１０分間、プリベークした後、ストラットパターンを有するフォトマスクを用いて、波長４０５ｎｍ、照射量１００〜２００ｍＪ／ｃｍ２ で露光し、０．５％炭酸ナトリウム水溶液で５分間現像して、レジストパターンを形成した。
ストラットパターンは、開口部の１単位が１．１３×１．１３ｍｍ、ストラットとなる開口部間の幅は１７０μｍであって、開口部は複数単位が設けられたものであった。
【００４９】
続いて、上記のレジストパターンをもとに、サンドブラスト装置でサンドブラスト研磨材としてカーボンＷＣの＃１５００を用い、噴射量１５０ｇ／分、噴射圧力０．８ｋｇ／ｃｍ２ 、スキャン速度５０００ｃｍ／分で、裏面側ハードマスク層、シリコンの順にサンドブラストで研削除去し、シリコンを６００μｍ程度の深さまで研削除去した段階で、サンドブラスト加工を止め、ドライフィルムを剥離し、洗浄した。
【００５０】
次に、裏面側ハードマスク層をマスクにしてＳＦ６ ガスとＣ４ Ｆ８ ガスを交互に供給するボッシュプロセスを用いて、裏面側のシリコンをエッチング停止層がある７２５μｍの深さまでドライエッチングし、開口部を形成した後、裏面ハードマスクをＣｒエッチング液でエッチング除去した。
【００５１】
次に、開口部に露出したシリコン酸化膜を緩衝フッ酸（フッ酸：フッ化アンモニウム＝１：１０）を用いてエッチング除去し、洗浄し、続いて、開口部に低応力のＣｒを３００ｎｍの厚さにスパッタリング成膜し、第２のエッチング停止層とすることにより、マスクブランクスを形成した。
【００５２】
上記のマスクブランクス上に電子線レジストを塗布し、マスク用電子線露光装置で所定のパターンを露光し、現像して、２６０ｎｍのライン＆スペースのレジストパターンを形成した。このレジストパターンをもとに、ハードマスク層のＣｒをドライエッチングしてハードマスクパターンを形成した後、レジストパターンを剥膜し、次いで、Ｃｒのハードマスクパターンをもとに、露出しているシリコン薄膜層をＨＢｒガスを用いてドライエッチングし、電子線透過孔を設けたマスクパターンを形成した。マスクパターンは２６０ｎｍのライン＆スペースであった。
【００５３】
次に、ハードマスク層のＣｒとエッチング停止層のＣｒを、硝酸第２セリウムアンモニウム系エッチング液で同時にエッチング除去し、電子線露光用マスクとしてのステンシルマスクを形成した。
本実施例のステンシルマスクは、シリコンストラットが１７０μｍ幅で、高さ７２５μｍ、ストラット間の開口部が１．１３×１．１３ｍｍ、結晶シリコンよりなるマスクパターンは２μｍ厚で２６０ｎｍのライン＆スペースが形成されているマスクであった。構造上は従来のマスクと同じであるが、低応力のエッチング停止層を用いたマスクブランクスから製造されているので、パターンの位置ずれの無い高精度マスクが得られた。
【００５４】
【発明の効果】
本発明の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によれば、サンドブラストで支持基板を加工し、最後にドライエッチングを行なうので、除去すべき領域の粗密には関係なく、均一な除去加工ができる。また、従来のドライエッチングのみの加工に比べて、６〜８倍に加工速度が速くなり、１時間程度で加工できる。さらに、サンドブラストをスキャン方式で行なうことにより、大面積加工が可能となる。
また、ストラットを形成する支持基板が、放電加工のように導電体やシリコン等の半導体に限定されず、ガラス基板や石英基板等の絶縁体を用いることも可能である。
また、ストラット形状、配置の変更に柔軟に対応でき、加工すべきパターンの自由度が広がり、マスクブランクスおよびマスクの製作時間の短縮、低価格化という課題を解決する荷電粒子線露光用マスクブランクスおよびマスクを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の一例に関わる電子線露光用マスクブランクスの製造方法を示す工程図
【図２】図１に続く本発明の電子線露光用マスクブランクスの製造方法を示す工程図
【図３】本発明の実施形態の一例に関わる電子線露光用マスクの製造方法を示す工程図
【図４】図３に続く本発明の電子線露光用マスクの製造方法を示す工程図
【図５】従来の電子線露光用マスクブランクスおよびマスクの製造方法を示す工程図
【図６】電子線転写型リソグラフィ技術に使われるマスクの一例
【符号の説明】
１１、３１、５１ 基板（ＳＯＩ基板）
１０−１、１０−２、１０−３、１０−４、２１、４０、５７ 電子線露光用マスクブランクス
１２、３２、５２、６４ 薄膜層（メンブレン）
１３、３３、５３ エッチング停止層（シリコン酸化膜）
１３’、３３’、５３’ 残存するエッチング停止層（シリコン酸化膜）
１４、３４、５４ シリコン
１４’、３４’、５４’、６３ ストラット
１５、３５、３６、５５ ハードマスク層
１５’、３５’、３６’、５５’ ハードマスクパターン
１６ ドライフィルムレジスト
１６’、３７ レジストパターン
１７、３８ 途中までの開口部
１７’、３８’、５６ 開口部
１８、３９ 第２のエッチング停止層
３２’、５２’ マスクパターン
４１、５８ 電子線透過孔
４２、５０、６１ 電子線露光用マスク（ステンシルマスク）
６２ パターン領域
Claims (6)
- エッチング停止層を介してメンブレンとメンブレンを支持するストラットとを少なくとも備えた荷電粒子線露光用マスクブランクスの製造方法において、ストラットを形成するに際し、サンドブラスト加工によりストラットを途中まで形成し、次にドライエッチングによりストラットをエッチング停止層まで加工して形成することを特徴とする荷電粒子線露光用マスクブランクスの製造方法。
- 前記ストラットを形成するに際し、サンドブラスト加工面に予めドライエッチング用のハードマスク層を形成しておくことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線露光用マスクブランクスの製造方法。
- 請求項１に記載の荷電粒子線露光用マスクブランクスの製造方法において、ドライエッチングで露出したエッチング停止層を除去する工程を含むことを特徴とする荷電粒子線露光用マスクブランクスの製造方法。
- 請求項３に記載の荷電粒子線露光用マスクブランクスの製造方法において、ドライエッチングで露出したエッチング停止層を除去した後に、低応力の第２のエッチング停止層を設ける工程を含むことを特徴とする荷電粒子線露光用マスクブランクスの製造方法。
- エッチング停止層を介してメンブレンとメンブレンを支持するストラットとを少なくとも備えた荷電粒子線露光用マスクの製造方法において、ストラットを形成するに際し、サンドブラスト加工によりストラットを途中まで形成する工程と、次にドライエッチングによりストラットをエッチング停止層まで加工して形成する工程と、前記メンブレンをパターンエッチングしてマスクパターンを形成する工程と、前記エッチング停止層を除去する工程と、を有することを特徴とする荷電粒子線露光用マスクの製造方法。
- 請求項５に記載の荷電粒子線露光用マスクの製造方法において、ストラットを形成した後、ドライエッチングで露出したエッチング停止層を除去した後に、低応力の第２のエッチング停止層を設ける工程と、前記メンブレンをパターンエッチングしてマスクパターンを形成する工程と、前記第２のエッチング停止層を除去する工程と、を有することを特徴とする荷電粒子線露光用マスクの製造方法。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007201064A (ja) * | 2006-01-25 | 2007-08-09 | Dainippon Printing Co Ltd | 荷電粒子線露光用マスクおよび製造方法 |
| JP2018159906A (ja) * | 2017-03-23 | 2018-10-11 | 大日本印刷株式会社 | 荷電粒子線露光用マスクおよびその製造方法 |
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2003
- 2003-04-09 JP JP2003104762A patent/JP2004311800A/ja active Pending
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