JP2007073730A - ステンシルマスクブランク及びステンシルマスク並びにそれを用いた荷電粒子線のパターン露光方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】単結晶シリコンウェハからなる支持基板103と、メンブレン形成領域に転写パターンを設けるための活性層101と、前記支持基板103と活性層101の間に形成された埋め込み酸化膜層102と、前記支持基板103のもう一方の側にメンブレン形成領域のみに対応して設けた局所変形防止層104とを有し、前記メンブレン形成領域に対応する開口部107を、前記局所変形防止層104と、前記支持基板103と、前記中間絶縁層102に設けたことを特徴とする。
【選択図】図1
Description
beam Projection Lithography)は45nmノード以下の微細パターン形成技術として期待されており、研究開発が進められている。
のみの単層自立膜(以下、メンブレンと記述)となっている。このメンブレンの膜厚は露光に使用される電子線の加速電圧とメンブレン上に形成するパターンサイズによって決定される。電子線露光では電子線透過孔を透過する電子線以外はメンブレンによって遮蔽もしくは十分に散乱する必要があり、電子線遮蔽の観点からはメンブレンの膜厚は厚いほうが望ましい。しかし、メンブレンの膜厚を厚くすると、メンブレン上に形成する電子線透過孔のアスペクト比も上昇するため、電子線透過孔形成のための技術的な負荷が増大する。メンブレンの膜厚はこれらの要因の兼ね合いにより決定され、先に述べたEPLではメンブレンとなる活性層の膜厚は1μmから2μmとなり、このメンブレン上に実際に形成するパターン寸法の4倍体の電子線透過孔が形成される。このようにメンブレン上に電子線透過孔が形成された転写マスクはステンシルマスクと呼ばれる。
次にメンブレン(409)となった活性層に電子線透過孔の形成を行う。まず、活性層側に電子線透過孔形成用のレジストを塗布し電子線描画機等によりレジストをパターニングし電子線透過孔のレジストパターン(410)を形成する(図f)。このレジストパターンをエッチングマスクとして活性層をエッチングし、電子線透過孔(411)を形成した後、レジストを剥離してステンシルマスク(412)が完成する(図g)。上述のステンシルマスク製造方法は、支持基板を加工して開口部を形成した後にメンブレンとなった活性層の加工を行う方式を採っているが、先に活性層をBOX層までエッチングし、電子線透過孔を形成した後に、開口部を形成する方法によっても、上記ステンシルマスクの形成は可能である。
このように、通常ステンシルマスクの製造では、電子線透過孔と開口部を別個に形成するため、メンブレン上に電子線透過孔を形成する場合や支持基板を加工して裏面開口部を形成する場合にはエッチングストッパー層が必要となる。ステンシルマスクの製造にSOIウェハを使用する利点は活性層をメンブレン層として、BOX層をエッチングストッパー層として各々利用することが可能な点である。シリコンウェハ上にメンブレン層及びエッチングストッパー層をCVD(Chemical Vapor Deposition)法やPVD(Physical Vapor Deposition) 法等により形成する場合、各層の膜厚の精密な制御や、膜欠陥の管理が必要となり、ステンシルマスク製造にかかる工程数と製造コストが増加する。これに対し技術完成度の高いSOIウェハをステンシルマスク製造用ウェハとして用いることにより、ステンシルマスク製造の工程数とコストを削減することが可能となる。上記の理由によりSOIウェハは電子線リソグラフィーの転写マスク作製用の基板として多く用いられている。
に、薄膜の応力は引っ張り応力と圧縮応力に分けられ、引っ張り応力は膜自体が収縮する方向に力が働き、引っ張り応力を有する薄膜が形成された基板は薄膜側に凹型に変形する。圧縮応力は薄膜自身が伸長する方向に力が働くため、成膜後の基板は薄膜側に凸型に変形する。SOIウェハの変形の原因となるBOX層は圧縮応力であり、この圧縮応力はSOI層側に凸型に反った変形を発生させる。この反り量はSOIウェハの製造方法により多少のばらつきは生じるが、概ねBOX層の応力値と膜厚により決定する。BOX層を構成するシリコン酸化膜は加熱処理により形成される熱酸化膜であり、その応力は約300MPaの圧縮応力である。SOIウェハ全体の反り量はSOIウェハを構成する各層の膜厚や口径等によっても異なるが、例えばEPLの転写マスク作製用として用いられるSOIウェハでは活性層の膜厚が2μm、BOX層の膜厚が1μm、支持基板の膜厚が725μmと仮定するとSOIウェハ全体で活性層側に約85μm膨らんだ形の反りが発生する。
このため、高い転写精度を実現することが可能な転写マスクを提供するためには、BOX層の有する圧縮応力により発生するマスク全体の変形やSOI層の引っ張り応力に起因するステンシルマスクの局所的な変形を抑制することが必須となる。BOX層の圧縮応力に起因するSOIウェハ全体の反りを緩和する方法としては、例えば、SOIウェハの支持基板側に応力及び膜厚を制御した薄膜を形成する方法(特許文献1参照)や、予めSOIウェハの支持基板に形成されているSiO2層を反り調整層として用いる方法が提案されている。(特許文献2参照)
以下に公知の文献を記す。
る。これにより、優れた転写精度を有する転写マスクを製造することが可能となる。
局所変形防止層を形成した後、支持基板側に裏面開口用のレジストパターン(105)を形成する(図c)。このレジストパターンをエッチングマスクとして、局所変形防止層のエッチングを行ない、局所変形防止層からなる裏面開口パターン(106)を形成する(図d)。局所変形防止層のエッチングには、ドライエッチング法もしくはウェットエッチング法いずれによっても行うことが可能であるが、ウェットエッチング法でパターニングを行う際には、サイドエッチングの発生による著しい寸法変化が発生する可能性があるので、注意が必要である。また、局所変形防止層を構成する材料がシリコンである場合、支持基板と同時に加工することで作製工程の短縮を図ることが可能となる。
3)の厚みが、各々2μm、1μm、725μmの両面研磨ウェハである。このSOIウェハの反りを測定したところ、SOI層(601)側に83μm反った形で変形が発生していた。この際の反り量は、SOIウェハの外周部から5mmの箇所を保持して測定した値である。また、測定では重力によるSOIウェハの歪みの影響を除外するため、SOI面を上面として測定した値と支持基板側を上面として測定した値の平均値を反り量と規定した。
た後に有機溶剤を用いて除去した。本実施例では、反り調整層(610)及び局所変形防止層(604)を構成する材料がSiであるため、支持基板と同時にエッチングすることが可能であるが、反り調整層(610)及び局所変形防止層(604)を構成する材料が異なる場合、別途エッチング工程を設けることが必要となる。この場合、エッチングによるパターン形状悪化や寸法変化が発生しないよう、エッチング条件の最適化が別途必要となる。
102、202、602・・・BOX層を構成するシリコン酸化膜
103、203、603・・・支持基板を構成する単結晶シリコン膜
107、305、405・・・開口部
104・・・局所変形防止層
105・・・裏面開口部形成用レジストパターン
106・・・局所変形防止層からなる裏面開口パターン
108・・・局所変形防止層が形成されたステンシルマスクブランクス
109・・・局所変形防止層が形成されたステンシルマスク
304、411・・・電子線透過孔
406・・・SOIウェハ
407・・・開口部形成用レジスト
408・・・開口部形成用レジストパターン
409・・・メンブレン
410・・・電子線透過孔形成用レジストパターン
412・・・ステンシルマスク
501・・・メンブレン形成領域
502・・・メンブレン応力により発生する変形
503・・・ステンシルマスク固定用静電チャック
604・・・局所変形防止層
605・・・開口部のレジストパターン
607・・・開口部
608・・・ステンシルマスクブランク
609・・・ステンシルマスク
610・・・反り調整層
Claims (6)
- 単結晶シリコンウェハからなる支持基板と、メンブレン形成領域に転写パターンを設けるための活性層と、前記支持基板と活性層の間に形成された埋め込み酸化膜層と、前記支持基板のもう一方の側にメンブレン形成領域のみに対応して設けた局所変形防止層とを有し、前記メンブレン形成領域に対応する開口部を、前記局所変形防止層と、前記支持基板と、前記中間絶縁層に設けたことを特徴とするステンシルマスクブランク。
- 前記局所変形防止層は、応力及び膜厚を制御することによりメンブレンの応力による局所的な変形を抑制していることを特徴とする請求項1に記載のステンシルマスクブランク。
- 前記局所変形防止層の応力及び膜厚の制御は、形成されるメンブレンの膜厚及び応力と、メンブレン対ストラットの面積比とをもとに応力及び膜厚を決定することを特徴とする請求項2に記載のステンシルマスクブランク。
- 前記局所変形防止層を構成する材料はシリコン、チタン、タンタルからなる群の内1種類以上の金属または合金、もしくはこれらの酸化物もしくは窒化物であることを特徴とする請求項1〜3いずれか1項に記載のステンシルマスクブランク。
- 請求項1〜4いずれか1項に記載のステンシルマスクブランクを用いて、リソグラフィー技術により活性層に転写パターンが形成されたことを特徴とするステンシルマスク。
- 請求項5記載のステンシルマスクに荷電粒子線を照射し、転写パターンの形状に荷電粒子線を形成する工程を具備することを特徴とする荷電粒子線のパターン露光方法。
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