JP2004311839A - マスクブランクスの作製方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】エッチングとは異なる方法により、他の領域に比して薄膜のパターン形成領域を有するマスクブランクスを作製することができるマスクブランクスの作製方法を提供する。
【解決手段】例えば成形加工により、パターン形成領域Ａを開口し、梁１０ａをもつ形状の支持補強体１０を作製する。一方で、シリコンウェハからなる支持基板２０上に、多孔質層２１、膜膜１２、および例えば酸化シリコンからなる補強層１１を形成しておく。これは、ＳＯＩ層の作製方法と同様にして作製される。次に、常温接合技術により、支持補強体１０と、薄膜１２を有する支持基板２０とを、貼り合わせる。次に、ウォータージェットにより、多孔質層２１を境界として支持基板２０を剥離させる。最後に、酸化シリコンからなる補強層１１を選択的に除去することにより、マスクブランクスが作製される。
【選択図】図５
【解決手段】例えば成形加工により、パターン形成領域Ａを開口し、梁１０ａをもつ形状の支持補強体１０を作製する。一方で、シリコンウェハからなる支持基板２０上に、多孔質層２１、膜膜１２、および例えば酸化シリコンからなる補強層１１を形成しておく。これは、ＳＯＩ層の作製方法と同様にして作製される。次に、常温接合技術により、支持補強体１０と、薄膜１２を有する支持基板２０とを、貼り合わせる。次に、ウォータージェットにより、多孔質層２１を境界として支持基板２０を剥離させる。最後に、酸化シリコンからなる補強層１１を選択的に除去することにより、マスクブランクスが作製される。
【選択図】図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスクブランクスの作製方法に関し、特に電子線やイオンビーム等の荷電粒子線、あるいはＸ線や遠紫外線（ＥＵＶ）等の電磁波を用いた転写用マスクを作製するためのマスクブランクスの作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フォトリソグラフィーに代わる次世代露光技術として、電子線やイオンビーム等の荷電粒子線、あるいはＸ線や遠紫外線（ＥＵＶ）等の電磁波を用いた転写型露光法が開発されている。これらの新技術に共通なことは、マスク上に薄膜（メンブレンとも称する）のパターン形成領域を形成し、その上に転写パターンを配置するという点である。
【０００３】
転写パターンがメンブレンの開口により形成されるものはステンシルマスク、金属薄膜等の散乱体で形成されるものはメンブレンマスクと称される。次世代露光技術実現のためには、転写パターンが形成される前の状態、つまりメンブレン構造のみが形成された状態である、マスクブランクスを大量かつ安価に供給することが必要不可欠である。
【０００４】
上記の次世代のリソグラフィに用いられるマスクあるいはマスクブランクスの作製において共通な点は、ＳＯＩ基板を深くエッチングすることにより、マスクブランクスに厚さが約１０ｎｍ〜１０μｍのＳＯＩ層からなる薄膜のパターン形成領域を形成することにある（例えば、特許文献１〜２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２３１５９９号公報
【特許文献２】
特開２００２−２７０４９６号公報
【特許文献３】
特開平５−２１８３６６号公報
【特許文献４】
特開平９−１００１９７号公報
【特許文献５】
特開平２０００−１５０８３９号公報
【非特許文献１】
Ｈ． Ｃ． Ｐｆｅｉｆｆｅｒ， Ｊｐｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ３４， ６６５８ （１９９５）
【非特許文献１】
Ｌ． Ｒ． Ｈａｒｒｉｏｔｔ， Ｊ． Ｖａｃ． Ｓｃｉ． Ｔｅｃｈｎｏｌ． Ｂ １５， ２１３０ （１９９７）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＳＯＩ基板の膜厚の大部分を占める７００μｍ程度の膜厚のシリコン基板のエッチングは、マスクブランクスを大量かつ安価に供給するための障害となっている。
【０００７】
すなわち、安価でバッチ処理が可能なウェットエッチングでは、一枚当たりのエッチングレートが遅くても安価に大量処理することができるという利点があるが、処理後の梁構造にテーパーができてしまい、実効的なパターン形成領域が狭くなってしまうという問題がある。
【０００８】
従って、従来、高価なドライエッチング装置を使用していたが、通常、ドライエッチングは枚葉式であることから、マスクブランクス一枚当たりに高価な装置を長時間使用する必要がある。例えば、シリコン基板のドライエッチングのエッチングレートを５μｍ／ｍｉｎとしても、７００μｍのシリコン基板をエッチングするのに、２時間以上の時間を要する。
【０００９】
さらに、従来技術では、エッチングを採用するため、パターン形成領域以外をマスク層で保護する必要があり、そのためのレジスト塗布装置、パターン露光装置、レジスト現像装置が必要なことも、マスクブランクスを大量かつ安価に供給することを困難とする要因となっていた。
【００１０】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、エッチングとは異なる方法により、他の領域に比して薄膜のパターン形成領域を有するマスクブランクスを作製することができるマスクブランクスの作製方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のマスクブランクスの作製方法は、他の領域に比して薄膜のパターン形成領域に散乱体パターンあるいは孔パターンが形成されて転写用マスクとなるマスクブランクスの作製方法であって、前記パターン形成領域を開口し、前記薄膜を補強する支持補強体を作製する工程と、前記支持補強体に前記薄膜を貼り付ける工程とを有する。
【００１２】
上記の本発明のマスクブランクスの作製方法では、まず、薄膜とは別に、パターン形成領域を開口する支持補強体を作製している。このため、支持補強体の作製には、エッチングに限られず、様々な加工法が用いられる。熱処理等による熱が薄膜に影響することがないからである。
そして、パターン形成領域を開口する形状の支持補強体を作製した後に、当該支持補強体に薄膜を貼り付けることにより、マスクブランクスが作製される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のマスクブランクスの実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
第１実施形態
本実施形態に係るマスクブランクス（マスクのもとになる基板）は、次世代リソグラフィとして開発が進められている電子線やイオンビーム等の荷電粒子線、あるいはＸ線や遠紫外線（ＥＵＶ）等の電磁波を用いたリソグラフィに用いられるマスクの製造用のものである。
【００１５】
上記のリソグラフィには、マスクを透過した荷電粒子線を電子／イオン光学系によりウエハ上に縮小投影するタイプのもの（ＥＰＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ 、ＩＰＬ：Ｉｏｎ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙなど）、および、マスク直下に近接させたウェハ上に結像光学系を介さずにマスクパターンを転写するタイプのもの（ＰＥＬ：Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）がある。
【００１６】
上記のマスクでは、厚さおよそ１０ｎｍから１０μｍの薄膜領域（メンブレン）を形成した同様の構造のマスクブランクスが使用される。当該マスクブランクスのメンブレン上に、転写すべきパターンを配置することによりマスクとなる。転写パターンが（１）メンブレンの開口により形成されるものはステンシルマスク（例えば、非特許文献１参照）、（２）金属薄膜など荷電粒子線の散乱体で形成されるものは散乱メンブレンマスク（例えば、非特許文献２参照）と呼ばれる。ステンシルマスクと散乱メンブレンマスクの断面構造の例を図１に示す。
【００１７】
図１（ａ）は、ステンシルマスクの断面図である。
図１（ａ）に示すステンシルマスクは、支持補強体１０上に補強層１１を介してメンブレン（薄膜）１２が形成されている。支持補強体１０および補強層１１が加工されて梁１０ａが形成されており、梁１０ａにより区画されたパターン形成領域Ａにおける薄膜１２には、孔パターン１２ａが形成されている。補強層１１の膜厚は、例えば１０μｍであり、薄膜１２の膜厚は例えば５００ｎｍである。
【００１８】
図１（ｂ）は、散乱メンブレンマスクの断面図である。
図１（ｂ）に示す散乱メンブレンマスクは、支持補強体１０上に薄膜１２が形成されており、支持補強体１０が加工されて梁１０ａが形成されている。なお、図１（ａ）と同様に、支持補強体１０と薄膜１２との間に、補強層１１が介在していてもよい。梁１０ａにより囲まれた薄膜１２上には、クロム膜１３ａおよびタングステン膜１３ｂからなる散乱体パターン１３が形成されている。薄膜１２の膜厚は、例えば５００ｎｍであり、クロム膜１３ａの膜厚は例えば１０ｎｍであり、タングステン膜１３ｂの膜厚は例えば５０ｎｍである。
【００１９】
図２（ａ）は、図１に示すマスクの平面図である。
図２（ａ）に示すように、例えば直径２００ｎｍの円盤状のマスクの中心の５０ｍｍ角の露光領域Ｂに、孔パターン１２ａや散乱体パターン１３が形成される。
【００２０】
図２（ｂ）は、図２（ａ）の露光領域Ｂを拡大して示す斜視図である。
図２（ｂ）に示すように、上記のマスクは、機械的剛性の低い薄膜１２を有するため、マスク領域全面を単一の薄膜で構成するのではなく、格子状の梁１０ａで分割された多数の小区画薄膜から構成される。上記の梁１０ａにより区画された薄膜１２の領域が、図１に示すパターン形成領域Ａとなる。
【００２１】
図３は、上記のマスクを作製するもととなるマスクブランクスの断面図である。
図３に示すマスクブランクスは、図１（ａ）に示すステンシルマスクの孔パターン１２ａや、図１（ｂ）に示す散乱体パターン１３が形成されていない点が図１に示すマスクとは異なる。なお、図３では、一例として、支持補強体１０と薄膜１２との間に、補強層１１が形成されている例について示している。
【００２２】
次に、上記のマスクブランクスを作製する方法について、図４〜図５を参照して説明する。
【００２３】
まず、図４（ａ）に示すように、例えば成形加工により、パターン形成領域Ａを開口し、梁１０ａをもつ形状の支持補強体１０を作製する。成形加工とは、材料を金型、ダイ等を用いて所定の形状に加工することをいう。成形加工には、金型を用いる圧縮成形、トランスファー成形、射出成形、ブロー成形等の他、押出し成形、真空成形等があり、特に限定はない。また、被加工体として金属板を用いる場合には、打ち抜き加工を採用することもできる。例えば、低速電子線近接転写リソグラフィ（ＬＥＥＰＬ：Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）用のマスク構造として、厚さ２ｍｍ、直径２００ｍｍの円盤状の中央５０ｍｍ角の露光領域Ｂに、梁１０ａの幅１５０μｍ、パターン形成領域Ａが１ｍｍ角の支持補強体１０を形成する。上記の寸法の支持補強体は、上記した成形方法であれば作製可能である。
【００２４】
一方で、図４（ｂ）に示すように、シリコンウェハからなる支持基板２０上に、多孔質層２１、Ｓｉからなる膜膜１２、および例えば酸化シリコンからなる補強層１１を形成しておく。これは、ＳＯＩ層の作製方法の一つである、ＥＬＴＲＡＮ法（キャノン）により作製することができる（例えば、特許文献３〜５参照）。
【００２５】
すなわち、支持基板２０上への多孔質層２１の形成は、陽極化成により行うことができる。例えば、まず、Ｓｉ単結晶からなる支持基板２０に、モノシランあるいはジボランガスに例えばボロンを所定の濃度で不純物添加したＣＶＤにより、高濃度に不純物を含有するエピタキシャル成長の単結晶Ｓｉからなる高濃度ｐ型不純物層を形成する。
次に、陽極化成により、例えば電界液にフッ化水素液とエチルアルコールの混合液を用いて、支持基板を陽極として電界液中で通電を行う。この陽極化成では、不純物層の不純物濃度や電流密度や電界液の濃度等により、多孔率が決定される。例えば、不純物層の不純物濃度が低いと多孔率が高くなり、不純物濃度が高いと多孔率が低くなる。以上のようにして、不純物層から多孔質層２１が形成される。
【００２６】
その後、ＣＶＤにより、エピタキシャル成長のＳｉ層を５００ｎｍ程度積層することにより薄膜１２を形成し、ＣＶＤ法により酸化シリコンを例えば１０μｍ程度積層することにより補強層１１を形成する。
【００２７】
次に、図５（ａ）に示すように、常温接合技術により、図４（ａ）に示す支持補強体１０と、表面に補強層１１が形成された薄膜１２を有する支持基板２０とを、貼り合わせる。常温接合技術では、支持補強体１０の接合面と、支持基板２０側の接合面（本例では補強層１１表面）に、真空中でアルゴンビームを照射することで、吸着原子を取り除いて清浄で活性な状態とし、そのまま常温で接着させることにより強固な接合を形成する。
ここで、常温接合技術を用いるのは、熱を加える接合法では、冷却した後に歪みが生じ、例えばステンシルマスクの作製においてパターンの孔を形成したときに、パターン位置がずれたり破損したりする恐れがあるためである。
【００２８】
次に、例えばウォータージェットを多孔質層２１に向けて噴射することにより、ウォータージェットによる圧力作用により多孔質層２１を境界として支持基板２０を剥離させる。その後、シリコンからなる薄膜１２上に残された多孔質層２１をエッチングにより取り除く。多孔質層２１は、非常に表面積が大きいことから、このエッチングでは、シリコンの多孔質層２１は、シリコンの単結晶からなる薄膜１２に比べて１０００倍程度のエッチングレートをもち、選択的にエッチングされる。最後に、水素アニールにより、エッチングして鏡面化することにより、図５（ｂ）に示すように、支持補強体１０上に酸化シリコンからなる補強層１１を介して薄膜１２が形成された構造体が得られる。
【００２９】
以降の工程としては、例えばＣＨＦ３ を用いたドライエッチングにより、パターン形成領域Ａ内に露出した酸化シリコンからなる補強層１１を選択的に除去することにより、図３に示すマスクブランクスが作製される。
【００３０】
上記の本実施形態に係るマスクブランクスの作製方法によれば、従来のように例えばＳＯＩウェハを用いてエッチングにより薄膜のパターン形成領域Ａを作製するのではなく、パターン形成領域Ａを開口する支持補強体１０を予め成形加工等により作製しておき、この支持補強体１０に薄膜１２を貼り合わせることによって作製することから、従来に比べてマスク層の作製や長時間のエッチングが不要となる。
【００３１】
例えば、エッチングする膜厚が、従来ではウエハ厚さである７００μｍ以上であったのに対し、本実施形態では酸化シリコンからなる補強層１１の厚さである１０μｍ程度で足り、従来に比べて１／７０程度となることから、一枚のマスクブランクスの作製当たりのエッチング装置の使用時間を短くすることができる。
【００３２】
また、本実施形態では、エッチングする補強層１１の膜厚が１０μｍ程度と薄く、異方性のない酸化シリコンがエッチング対象であることから、安価なウェットエッチングを用いることができる。さらに、補強層１１のエッチングにはマスク層は不要であることから、マスクブランクスの作製工程においてマスク層の形成が不要となる。
【００３３】
以上のように、本実施形態に係るマスクブランクスの作製方法によれば、エッチングする膜厚を最小にすることができ、かつ、マスク層の形成が不要であることから、ＴＡＴとコストの面で従来のＳＯＩウエハを用いた作製方法に比べて有利となる。
【００３４】
また、支持補強体１０に薄膜１２を常温接合することにより、薄膜１２に歪みが生じることを防止することができる。これにより、後に孔や散乱体からなるパターンを形成した際に、パターン位置がずれたり破損したりすることを防止することができ、信頼性のあるマスクブランクスを作製することができる。
【００３５】
また、最後の工程まで薄膜１２の全面を補強層１１で補強しておくことにより、例えば、図５（ｂ）に示す支持基板１０の剥離工程において、５００ｎｍ程度の薄い薄膜１２が破損してしまうことを防止することができる。
【００３６】
第２実施形態
図６は、本実施形態に係るマスクブランクスの断面図である。
図６に示すマスクブランクスは、支持補強体１０に梁が形成されていない点で第１実施形態と異なる。すなわち、図６に示すマスクブランクスは、薄膜１２−１が十分な強度をもち、支持補強体１０に梁が不要な場合におけるマスクブランクスの例である。例えば、薄膜１２−１は、ＳｉＮ、ダイアモンドライクカーボン、ＳｉＣ等からなる。このため、本実施形態に係るマスクブランクスでは、露光領域Ｂの全体が、パターン形成領域となる。
【００３７】
次に、上記の本実施形態に係るマスクブランクスの作製方法について、図７を参照して説明する。
【００３８】
まず、図７（ａ）に示すように、第１実施形態と同様にして、例えば石英ガラス等により露光領域Ｂの全体に開口をもつ支持補強体１０を成形加工等により形成する。例えば、直径２００ｍｍの円盤の中央付近に、５０ｍｍ角の型が抜かれている構造の支持補強体１０を作製する。
【００３９】
一方、図７（ｂ）に示すように、Ｓｉウェハからなる支持基板３０に、例えばＣＶＤ法により窒化シリコン（ＳｉＮ）を例えば５００ｎｍ程度積層して、薄膜１２−１を形成する。
【００４０】
次に、図７（ｃ）に示すように、陽極接合により、図７（ａ）に示す支持補強体１０と、図７（ｂ）に示す薄膜１２−１が形成された支持基板３０とを、貼り合わせる。陽極接合とは、所定の温度に加熱して、物体間に電圧を印加することにより、物体間に大きな静電引力を発生させ、界面で化学結合させて接合させる方法である。例えば、本実施形態では、石英ガラスで作製した支持補強体１０と薄膜１２−１が形成された支持基板３０との間に、５００〜１０００Ｖを印加し、３００〜５００℃において圧力を加えることにより接合する。なお、第１実施形態と同様に、常温接合技術を用いてもよい。
【００４１】
以降の工程としては、ＫＯＨやＴＭＡＨ（ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）等を用いたウェットエッチングにより、Ｓｉからなる支持基板３０を除去し、図６に示すマスクブランクスが作製される。このエッチング処理では、支持基板３０を構成するＳｉと薄膜１２−１を構成するＳｉＮとは、Ｓｉの方が４、５桁くらいエッチングレートが速いことから、安価なウェットエッチングを採用することができる。
【００４２】
上記の本実施形態に係るマスクブランクスの作製方法によれば、第１実施形態と同様に、露光領域Ｂを開口する支持補強体１０を予め成形加工等により作製しておき、この支持補強体１０に薄膜１２−１を貼り合わせることによって作製することから、従来に比べてマスク層の作製や長時間のドライエッチングが不要となる。
【００４３】
本実施形態では、Ｓｉウェハからなる支持基板３０をエッチングにより除去する必要があるが、このエッチングにはマスク層は不要であり、バッチ式かつ安価なウェットエッチングを採用することが可能であることから、ＴＡＴとコストの面で従来のＳＯＩウエハを用いた作製方法に比べて有利となる。
【００４４】
第３実施形態
図８は、本実施形態に係るマスクブランクスの断面図である。
図８に示すマスクブランクスは、支持補強体１０上に金箔等の金属箔からなる薄膜１２−２が形成され、薄膜１２−２の表面に例えば窒化シリコンからなる補強層１１−２が形成されている。補強層１１−２は、膜厚が３００ｎｍ程度の市販の金箔等からなる薄膜１２−２の強度を補強すべく設けられている。なお、例えば薄膜１２−２としてアルミ箔を採用する場合に、強度が十分であれば、必要に応じて補強層１１−２を省略することも可能である。
【００４５】
次に、上記の本実施形態に係るマスクブランクスの作製方法について、図９を参照して説明する。
【００４６】
まず、第１実施形態と同様に、図４（ａ）に示すように、梁１０ａをもつ形状の支持補強体１０を、例えば、金型を用いた鋳造金属により作製する。なお、第１実施形態と同様に、他の成形法を採用してもよい。例えば、ＬＥＥＰＬ用のマスク構造として、厚さ２ｍｍ、直径２００ｍｍの円盤状の中央５０ｍｍ角の露光領域Ｂに、梁１０ａの幅１００μｍ、パターン形成領域Ａが５００μｍ角の支持補強体１０を形成する。
【００４７】
次に、図９に示すように、例えば常温で接合する接着剤を介して、図４（ａ）に示す支持補強体１０に、例えば３００ｎｍ厚の金箔からなる薄膜１２−２を貼り合わせる。なお、薄膜１２−２として、金箔以外にもアルミ箔等を採用してもよい。なお、第１実施形態と同様に、接着剤を用いずに常温接合技術を用いてもよい。
【００４８】
最後に、薄膜１２−２の上に、ＣＶＤ等により、例えばＳｉＮ、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ、ＳｉＯ２ 、ダイヤモンドライクカーボン、ＳｉＣ、ＳｉＯＮ、Ｔｉ、Ｍｏを５００ｎｍ程度積層させて、補強層１１−２を形成することにより、図８に示すマスクブランクスが作製される。
【００４９】
上記の本実施形態に係るマスクブランクスの作製方法によれば、第１実施形態と同様に、パターン形成領域Ａを開口する支持補強体１０を予め成形等により作製しておき、この支持補強体１０に金箔等の金属箔からなる薄膜１２−２を貼り合わせることによってマスクブランクスを作製することから、従来に比べてエッチング処理が不要となる。従って、ＴＡＴとコストの面で従来のＳＯＩウエハを用いた作製方法に比べて有利となる。
【００５０】
また、支持補強体１０に薄膜１２−２を常温で結合する接着剤を介して接合することにより、薄膜１２−２に歪みが生じることを防止することができる。これにより、後に孔や散乱体からなるパターンを形成した際に、パターン位置がずれたり破損したりすることを防止することができ、信頼性のあるマスクブランクスを作製することができる。
【００５１】
また、金箔等の良導体を薄膜１２−２として用いることにより、最終製品であるマスクの帯電を防止することができ、このため、コンタミの付着を防止することができる。
【００５２】
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
例えば、本実施形態で例示した材料や数値は一例であり、これに限定されるものではない。
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。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、エッチングとは異なる方法により、他の領域に比して薄膜のパターン形成領域を有するマスクブランクスを作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るマスクブランクスにより作製されるマスクの断面図であり、（ａ）はステンシルマスク、（ｂ）は散乱メンブレンマスクを示す。
【図２】図２（ａ）は、図１に示すマスクの平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の露光領域Ｂを拡大して示す斜視図である。
【図３】第１実施形態に係るマスクブランクスの一例を示す断面図である。
【図４】第１実施形態に係るマスクブランクスの作製における工程図である。
【図５】第１実施形態に係るマスクブランクスの作製における工程図である。
【図６】第２実施形態に係るマスクブランクスの一例を示す断面図である。
【図７】第２実施形態に係るマスクブランクスの作製における工程図である。
【図８】第３実施形態に係るマスクブランクスの一例を示す断面図である。
【図９】第３実施形態に係るマスクブランクスの作製における工程図である。
【符号の説明】
１０…支持補強体、１０ａ…梁、１１，１１−２…補強層、１２，１２−１，１２−２…メンブレン（薄膜）、１２ａ…孔パターン、１３…散乱体パターン、１３ａ…クロム膜、１３ｂ…タングステン膜、２０，３０…支持基板、２１…多孔質層、Ａ…パターン形成領域、Ｂ…露光領域。
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスクブランクスの作製方法に関し、特に電子線やイオンビーム等の荷電粒子線、あるいはＸ線や遠紫外線（ＥＵＶ）等の電磁波を用いた転写用マスクを作製するためのマスクブランクスの作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フォトリソグラフィーに代わる次世代露光技術として、電子線やイオンビーム等の荷電粒子線、あるいはＸ線や遠紫外線（ＥＵＶ）等の電磁波を用いた転写型露光法が開発されている。これらの新技術に共通なことは、マスク上に薄膜（メンブレンとも称する）のパターン形成領域を形成し、その上に転写パターンを配置するという点である。
【０００３】
転写パターンがメンブレンの開口により形成されるものはステンシルマスク、金属薄膜等の散乱体で形成されるものはメンブレンマスクと称される。次世代露光技術実現のためには、転写パターンが形成される前の状態、つまりメンブレン構造のみが形成された状態である、マスクブランクスを大量かつ安価に供給することが必要不可欠である。
【０００４】
上記の次世代のリソグラフィに用いられるマスクあるいはマスクブランクスの作製において共通な点は、ＳＯＩ基板を深くエッチングすることにより、マスクブランクスに厚さが約１０ｎｍ〜１０μｍのＳＯＩ層からなる薄膜のパターン形成領域を形成することにある（例えば、特許文献１〜２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２３１５９９号公報
【特許文献２】
特開２００２−２７０４９６号公報
【特許文献３】
特開平５−２１８３６６号公報
【特許文献４】
特開平９−１００１９７号公報
【特許文献５】
特開平２０００−１５０８３９号公報
【非特許文献１】
Ｈ． Ｃ． Ｐｆｅｉｆｆｅｒ， Ｊｐｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ３４， ６６５８ （１９９５）
【非特許文献１】
Ｌ． Ｒ． Ｈａｒｒｉｏｔｔ， Ｊ． Ｖａｃ． Ｓｃｉ． Ｔｅｃｈｎｏｌ． Ｂ １５， ２１３０ （１９９７）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＳＯＩ基板の膜厚の大部分を占める７００μｍ程度の膜厚のシリコン基板のエッチングは、マスクブランクスを大量かつ安価に供給するための障害となっている。
【０００７】
すなわち、安価でバッチ処理が可能なウェットエッチングでは、一枚当たりのエッチングレートが遅くても安価に大量処理することができるという利点があるが、処理後の梁構造にテーパーができてしまい、実効的なパターン形成領域が狭くなってしまうという問題がある。
【０００８】
従って、従来、高価なドライエッチング装置を使用していたが、通常、ドライエッチングは枚葉式であることから、マスクブランクス一枚当たりに高価な装置を長時間使用する必要がある。例えば、シリコン基板のドライエッチングのエッチングレートを５μｍ／ｍｉｎとしても、７００μｍのシリコン基板をエッチングするのに、２時間以上の時間を要する。
【０００９】
さらに、従来技術では、エッチングを採用するため、パターン形成領域以外をマスク層で保護する必要があり、そのためのレジスト塗布装置、パターン露光装置、レジスト現像装置が必要なことも、マスクブランクスを大量かつ安価に供給することを困難とする要因となっていた。
【００１０】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、エッチングとは異なる方法により、他の領域に比して薄膜のパターン形成領域を有するマスクブランクスを作製することができるマスクブランクスの作製方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のマスクブランクスの作製方法は、他の領域に比して薄膜のパターン形成領域に散乱体パターンあるいは孔パターンが形成されて転写用マスクとなるマスクブランクスの作製方法であって、前記パターン形成領域を開口し、前記薄膜を補強する支持補強体を作製する工程と、前記支持補強体に前記薄膜を貼り付ける工程とを有する。
【００１２】
上記の本発明のマスクブランクスの作製方法では、まず、薄膜とは別に、パターン形成領域を開口する支持補強体を作製している。このため、支持補強体の作製には、エッチングに限られず、様々な加工法が用いられる。熱処理等による熱が薄膜に影響することがないからである。
そして、パターン形成領域を開口する形状の支持補強体を作製した後に、当該支持補強体に薄膜を貼り付けることにより、マスクブランクスが作製される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のマスクブランクスの実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
第１実施形態
本実施形態に係るマスクブランクス（マスクのもとになる基板）は、次世代リソグラフィとして開発が進められている電子線やイオンビーム等の荷電粒子線、あるいはＸ線や遠紫外線（ＥＵＶ）等の電磁波を用いたリソグラフィに用いられるマスクの製造用のものである。
【００１５】
上記のリソグラフィには、マスクを透過した荷電粒子線を電子／イオン光学系によりウエハ上に縮小投影するタイプのもの（ＥＰＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ 、ＩＰＬ：Ｉｏｎ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙなど）、および、マスク直下に近接させたウェハ上に結像光学系を介さずにマスクパターンを転写するタイプのもの（ＰＥＬ：Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）がある。
【００１６】
上記のマスクでは、厚さおよそ１０ｎｍから１０μｍの薄膜領域（メンブレン）を形成した同様の構造のマスクブランクスが使用される。当該マスクブランクスのメンブレン上に、転写すべきパターンを配置することによりマスクとなる。転写パターンが（１）メンブレンの開口により形成されるものはステンシルマスク（例えば、非特許文献１参照）、（２）金属薄膜など荷電粒子線の散乱体で形成されるものは散乱メンブレンマスク（例えば、非特許文献２参照）と呼ばれる。ステンシルマスクと散乱メンブレンマスクの断面構造の例を図１に示す。
【００１７】
図１（ａ）は、ステンシルマスクの断面図である。
図１（ａ）に示すステンシルマスクは、支持補強体１０上に補強層１１を介してメンブレン（薄膜）１２が形成されている。支持補強体１０および補強層１１が加工されて梁１０ａが形成されており、梁１０ａにより区画されたパターン形成領域Ａにおける薄膜１２には、孔パターン１２ａが形成されている。補強層１１の膜厚は、例えば１０μｍであり、薄膜１２の膜厚は例えば５００ｎｍである。
【００１８】
図１（ｂ）は、散乱メンブレンマスクの断面図である。
図１（ｂ）に示す散乱メンブレンマスクは、支持補強体１０上に薄膜１２が形成されており、支持補強体１０が加工されて梁１０ａが形成されている。なお、図１（ａ）と同様に、支持補強体１０と薄膜１２との間に、補強層１１が介在していてもよい。梁１０ａにより囲まれた薄膜１２上には、クロム膜１３ａおよびタングステン膜１３ｂからなる散乱体パターン１３が形成されている。薄膜１２の膜厚は、例えば５００ｎｍであり、クロム膜１３ａの膜厚は例えば１０ｎｍであり、タングステン膜１３ｂの膜厚は例えば５０ｎｍである。
【００１９】
図２（ａ）は、図１に示すマスクの平面図である。
図２（ａ）に示すように、例えば直径２００ｎｍの円盤状のマスクの中心の５０ｍｍ角の露光領域Ｂに、孔パターン１２ａや散乱体パターン１３が形成される。
【００２０】
図２（ｂ）は、図２（ａ）の露光領域Ｂを拡大して示す斜視図である。
図２（ｂ）に示すように、上記のマスクは、機械的剛性の低い薄膜１２を有するため、マスク領域全面を単一の薄膜で構成するのではなく、格子状の梁１０ａで分割された多数の小区画薄膜から構成される。上記の梁１０ａにより区画された薄膜１２の領域が、図１に示すパターン形成領域Ａとなる。
【００２１】
図３は、上記のマスクを作製するもととなるマスクブランクスの断面図である。
図３に示すマスクブランクスは、図１（ａ）に示すステンシルマスクの孔パターン１２ａや、図１（ｂ）に示す散乱体パターン１３が形成されていない点が図１に示すマスクとは異なる。なお、図３では、一例として、支持補強体１０と薄膜１２との間に、補強層１１が形成されている例について示している。
【００２２】
次に、上記のマスクブランクスを作製する方法について、図４〜図５を参照して説明する。
【００２３】
まず、図４（ａ）に示すように、例えば成形加工により、パターン形成領域Ａを開口し、梁１０ａをもつ形状の支持補強体１０を作製する。成形加工とは、材料を金型、ダイ等を用いて所定の形状に加工することをいう。成形加工には、金型を用いる圧縮成形、トランスファー成形、射出成形、ブロー成形等の他、押出し成形、真空成形等があり、特に限定はない。また、被加工体として金属板を用いる場合には、打ち抜き加工を採用することもできる。例えば、低速電子線近接転写リソグラフィ（ＬＥＥＰＬ：Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）用のマスク構造として、厚さ２ｍｍ、直径２００ｍｍの円盤状の中央５０ｍｍ角の露光領域Ｂに、梁１０ａの幅１５０μｍ、パターン形成領域Ａが１ｍｍ角の支持補強体１０を形成する。上記の寸法の支持補強体は、上記した成形方法であれば作製可能である。
【００２４】
一方で、図４（ｂ）に示すように、シリコンウェハからなる支持基板２０上に、多孔質層２１、Ｓｉからなる膜膜１２、および例えば酸化シリコンからなる補強層１１を形成しておく。これは、ＳＯＩ層の作製方法の一つである、ＥＬＴＲＡＮ法（キャノン）により作製することができる（例えば、特許文献３〜５参照）。
【００２５】
すなわち、支持基板２０上への多孔質層２１の形成は、陽極化成により行うことができる。例えば、まず、Ｓｉ単結晶からなる支持基板２０に、モノシランあるいはジボランガスに例えばボロンを所定の濃度で不純物添加したＣＶＤにより、高濃度に不純物を含有するエピタキシャル成長の単結晶Ｓｉからなる高濃度ｐ型不純物層を形成する。
次に、陽極化成により、例えば電界液にフッ化水素液とエチルアルコールの混合液を用いて、支持基板を陽極として電界液中で通電を行う。この陽極化成では、不純物層の不純物濃度や電流密度や電界液の濃度等により、多孔率が決定される。例えば、不純物層の不純物濃度が低いと多孔率が高くなり、不純物濃度が高いと多孔率が低くなる。以上のようにして、不純物層から多孔質層２１が形成される。
【００２６】
その後、ＣＶＤにより、エピタキシャル成長のＳｉ層を５００ｎｍ程度積層することにより薄膜１２を形成し、ＣＶＤ法により酸化シリコンを例えば１０μｍ程度積層することにより補強層１１を形成する。
【００２７】
次に、図５（ａ）に示すように、常温接合技術により、図４（ａ）に示す支持補強体１０と、表面に補強層１１が形成された薄膜１２を有する支持基板２０とを、貼り合わせる。常温接合技術では、支持補強体１０の接合面と、支持基板２０側の接合面（本例では補強層１１表面）に、真空中でアルゴンビームを照射することで、吸着原子を取り除いて清浄で活性な状態とし、そのまま常温で接着させることにより強固な接合を形成する。
ここで、常温接合技術を用いるのは、熱を加える接合法では、冷却した後に歪みが生じ、例えばステンシルマスクの作製においてパターンの孔を形成したときに、パターン位置がずれたり破損したりする恐れがあるためである。
【００２８】
次に、例えばウォータージェットを多孔質層２１に向けて噴射することにより、ウォータージェットによる圧力作用により多孔質層２１を境界として支持基板２０を剥離させる。その後、シリコンからなる薄膜１２上に残された多孔質層２１をエッチングにより取り除く。多孔質層２１は、非常に表面積が大きいことから、このエッチングでは、シリコンの多孔質層２１は、シリコンの単結晶からなる薄膜１２に比べて１０００倍程度のエッチングレートをもち、選択的にエッチングされる。最後に、水素アニールにより、エッチングして鏡面化することにより、図５（ｂ）に示すように、支持補強体１０上に酸化シリコンからなる補強層１１を介して薄膜１２が形成された構造体が得られる。
【００２９】
以降の工程としては、例えばＣＨＦ３ を用いたドライエッチングにより、パターン形成領域Ａ内に露出した酸化シリコンからなる補強層１１を選択的に除去することにより、図３に示すマスクブランクスが作製される。
【００３０】
上記の本実施形態に係るマスクブランクスの作製方法によれば、従来のように例えばＳＯＩウェハを用いてエッチングにより薄膜のパターン形成領域Ａを作製するのではなく、パターン形成領域Ａを開口する支持補強体１０を予め成形加工等により作製しておき、この支持補強体１０に薄膜１２を貼り合わせることによって作製することから、従来に比べてマスク層の作製や長時間のエッチングが不要となる。
【００３１】
例えば、エッチングする膜厚が、従来ではウエハ厚さである７００μｍ以上であったのに対し、本実施形態では酸化シリコンからなる補強層１１の厚さである１０μｍ程度で足り、従来に比べて１／７０程度となることから、一枚のマスクブランクスの作製当たりのエッチング装置の使用時間を短くすることができる。
【００３２】
また、本実施形態では、エッチングする補強層１１の膜厚が１０μｍ程度と薄く、異方性のない酸化シリコンがエッチング対象であることから、安価なウェットエッチングを用いることができる。さらに、補強層１１のエッチングにはマスク層は不要であることから、マスクブランクスの作製工程においてマスク層の形成が不要となる。
【００３３】
以上のように、本実施形態に係るマスクブランクスの作製方法によれば、エッチングする膜厚を最小にすることができ、かつ、マスク層の形成が不要であることから、ＴＡＴとコストの面で従来のＳＯＩウエハを用いた作製方法に比べて有利となる。
【００３４】
また、支持補強体１０に薄膜１２を常温接合することにより、薄膜１２に歪みが生じることを防止することができる。これにより、後に孔や散乱体からなるパターンを形成した際に、パターン位置がずれたり破損したりすることを防止することができ、信頼性のあるマスクブランクスを作製することができる。
【００３５】
また、最後の工程まで薄膜１２の全面を補強層１１で補強しておくことにより、例えば、図５（ｂ）に示す支持基板１０の剥離工程において、５００ｎｍ程度の薄い薄膜１２が破損してしまうことを防止することができる。
【００３６】
第２実施形態
図６は、本実施形態に係るマスクブランクスの断面図である。
図６に示すマスクブランクスは、支持補強体１０に梁が形成されていない点で第１実施形態と異なる。すなわち、図６に示すマスクブランクスは、薄膜１２−１が十分な強度をもち、支持補強体１０に梁が不要な場合におけるマスクブランクスの例である。例えば、薄膜１２−１は、ＳｉＮ、ダイアモンドライクカーボン、ＳｉＣ等からなる。このため、本実施形態に係るマスクブランクスでは、露光領域Ｂの全体が、パターン形成領域となる。
【００３７】
次に、上記の本実施形態に係るマスクブランクスの作製方法について、図７を参照して説明する。
【００３８】
まず、図７（ａ）に示すように、第１実施形態と同様にして、例えば石英ガラス等により露光領域Ｂの全体に開口をもつ支持補強体１０を成形加工等により形成する。例えば、直径２００ｍｍの円盤の中央付近に、５０ｍｍ角の型が抜かれている構造の支持補強体１０を作製する。
【００３９】
一方、図７（ｂ）に示すように、Ｓｉウェハからなる支持基板３０に、例えばＣＶＤ法により窒化シリコン（ＳｉＮ）を例えば５００ｎｍ程度積層して、薄膜１２−１を形成する。
【００４０】
次に、図７（ｃ）に示すように、陽極接合により、図７（ａ）に示す支持補強体１０と、図７（ｂ）に示す薄膜１２−１が形成された支持基板３０とを、貼り合わせる。陽極接合とは、所定の温度に加熱して、物体間に電圧を印加することにより、物体間に大きな静電引力を発生させ、界面で化学結合させて接合させる方法である。例えば、本実施形態では、石英ガラスで作製した支持補強体１０と薄膜１２−１が形成された支持基板３０との間に、５００〜１０００Ｖを印加し、３００〜５００℃において圧力を加えることにより接合する。なお、第１実施形態と同様に、常温接合技術を用いてもよい。
【００４１】
以降の工程としては、ＫＯＨやＴＭＡＨ（ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）等を用いたウェットエッチングにより、Ｓｉからなる支持基板３０を除去し、図６に示すマスクブランクスが作製される。このエッチング処理では、支持基板３０を構成するＳｉと薄膜１２−１を構成するＳｉＮとは、Ｓｉの方が４、５桁くらいエッチングレートが速いことから、安価なウェットエッチングを採用することができる。
【００４２】
上記の本実施形態に係るマスクブランクスの作製方法によれば、第１実施形態と同様に、露光領域Ｂを開口する支持補強体１０を予め成形加工等により作製しておき、この支持補強体１０に薄膜１２−１を貼り合わせることによって作製することから、従来に比べてマスク層の作製や長時間のドライエッチングが不要となる。
【００４３】
本実施形態では、Ｓｉウェハからなる支持基板３０をエッチングにより除去する必要があるが、このエッチングにはマスク層は不要であり、バッチ式かつ安価なウェットエッチングを採用することが可能であることから、ＴＡＴとコストの面で従来のＳＯＩウエハを用いた作製方法に比べて有利となる。
【００４４】
第３実施形態
図８は、本実施形態に係るマスクブランクスの断面図である。
図８に示すマスクブランクスは、支持補強体１０上に金箔等の金属箔からなる薄膜１２−２が形成され、薄膜１２−２の表面に例えば窒化シリコンからなる補強層１１−２が形成されている。補強層１１−２は、膜厚が３００ｎｍ程度の市販の金箔等からなる薄膜１２−２の強度を補強すべく設けられている。なお、例えば薄膜１２−２としてアルミ箔を採用する場合に、強度が十分であれば、必要に応じて補強層１１−２を省略することも可能である。
【００４５】
次に、上記の本実施形態に係るマスクブランクスの作製方法について、図９を参照して説明する。
【００４６】
まず、第１実施形態と同様に、図４（ａ）に示すように、梁１０ａをもつ形状の支持補強体１０を、例えば、金型を用いた鋳造金属により作製する。なお、第１実施形態と同様に、他の成形法を採用してもよい。例えば、ＬＥＥＰＬ用のマスク構造として、厚さ２ｍｍ、直径２００ｍｍの円盤状の中央５０ｍｍ角の露光領域Ｂに、梁１０ａの幅１００μｍ、パターン形成領域Ａが５００μｍ角の支持補強体１０を形成する。
【００４７】
次に、図９に示すように、例えば常温で接合する接着剤を介して、図４（ａ）に示す支持補強体１０に、例えば３００ｎｍ厚の金箔からなる薄膜１２−２を貼り合わせる。なお、薄膜１２−２として、金箔以外にもアルミ箔等を採用してもよい。なお、第１実施形態と同様に、接着剤を用いずに常温接合技術を用いてもよい。
【００４８】
最後に、薄膜１２−２の上に、ＣＶＤ等により、例えばＳｉＮ、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ、ＳｉＯ２ 、ダイヤモンドライクカーボン、ＳｉＣ、ＳｉＯＮ、Ｔｉ、Ｍｏを５００ｎｍ程度積層させて、補強層１１−２を形成することにより、図８に示すマスクブランクスが作製される。
【００４９】
上記の本実施形態に係るマスクブランクスの作製方法によれば、第１実施形態と同様に、パターン形成領域Ａを開口する支持補強体１０を予め成形等により作製しておき、この支持補強体１０に金箔等の金属箔からなる薄膜１２−２を貼り合わせることによってマスクブランクスを作製することから、従来に比べてエッチング処理が不要となる。従って、ＴＡＴとコストの面で従来のＳＯＩウエハを用いた作製方法に比べて有利となる。
【００５０】
また、支持補強体１０に薄膜１２−２を常温で結合する接着剤を介して接合することにより、薄膜１２−２に歪みが生じることを防止することができる。これにより、後に孔や散乱体からなるパターンを形成した際に、パターン位置がずれたり破損したりすることを防止することができ、信頼性のあるマスクブランクスを作製することができる。
【００５１】
また、金箔等の良導体を薄膜１２−２として用いることにより、最終製品であるマスクの帯電を防止することができ、このため、コンタミの付着を防止することができる。
【００５２】
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
例えば、本実施形態で例示した材料や数値は一例であり、これに限定されるものではない。
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。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、エッチングとは異なる方法により、他の領域に比して薄膜のパターン形成領域を有するマスクブランクスを作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るマスクブランクスにより作製されるマスクの断面図であり、（ａ）はステンシルマスク、（ｂ）は散乱メンブレンマスクを示す。
【図２】図２（ａ）は、図１に示すマスクの平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の露光領域Ｂを拡大して示す斜視図である。
【図３】第１実施形態に係るマスクブランクスの一例を示す断面図である。
【図４】第１実施形態に係るマスクブランクスの作製における工程図である。
【図５】第１実施形態に係るマスクブランクスの作製における工程図である。
【図６】第２実施形態に係るマスクブランクスの一例を示す断面図である。
【図７】第２実施形態に係るマスクブランクスの作製における工程図である。
【図８】第３実施形態に係るマスクブランクスの一例を示す断面図である。
【図９】第３実施形態に係るマスクブランクスの作製における工程図である。
【符号の説明】
１０…支持補強体、１０ａ…梁、１１，１１−２…補強層、１２，１２−１，１２−２…メンブレン（薄膜）、１２ａ…孔パターン、１３…散乱体パターン、１３ａ…クロム膜、１３ｂ…タングステン膜、２０，３０…支持基板、２１…多孔質層、Ａ…パターン形成領域、Ｂ…露光領域。
Claims (8)
- 他の領域に比して薄膜のパターン形成領域に散乱体パターンあるいは孔パターンが形成されて転写用マスクとなるマスクブランクスの作製方法であって、
前記パターン形成領域を開口し、前記薄膜を補強する支持補強体を作製する工程と、
前記支持補強体に前記薄膜を貼り付ける工程と
を有するマスクブランクスの作製方法。 - 前記支持補強体に前記薄膜を貼り付ける工程において、前記支持補強体に前記薄膜を常温接合により貼り付ける
請求項１記載のマスクブランクスの作製方法。 - 前記支持補強体に前記薄膜を貼り付ける工程において、前記支持補強体に前記薄膜を陽極接合により貼り付ける
請求項１記載のマスクブランクスの作製方法。 - 前記支持補強体に前記薄膜を貼り付ける工程は、
支持基板上に多孔質層を介して形成された前記薄膜を前記支持補強体に貼り付ける工程と、
前記多孔質層を境界として、前記支持補強体に貼り付けられた前記薄膜から前記支持基板を剥離する工程と、
前記薄膜上の前記多孔質層を除去する工程と
を有する請求項１記載のマスクブランクスの作製方法。 - 前記薄膜を前記支持補強体に貼り付ける工程において、常温接合により前記薄膜を前記支持補強体に貼り付ける
請求項４記載のマスクブランクスの作製方法。 - 前記支持補強体に前記薄膜を貼り付ける工程は、
支持基板上に形成された前記薄膜を前記支持補強体に貼り付ける工程と、
前記支持基板を選択的に除去する工程と
を有する請求項１記載のマスクブランクスの作製方法。 - 前記薄膜を前記支持補強体に貼り付ける工程において、陽極接合により前記薄膜を前記支持補強体に貼り付ける
請求項６記載のマスクブランクスの作製方法。 - 前記支持補強体に前記薄膜を貼り付ける工程において、前記支持補強体に常温で結合する接着剤を介して金属箔を貼り付ける
請求項１記載のマスクブランクスの作製方法。
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2003
- 2003-04-09 JP JP2003105654A patent/JP2004311839A/ja active Pending
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