JP2008177462A - ステンシルマスクおよびステンシルマスク製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】開口パターンの寸法精度に優れており、精度良くパターンを転写することが出来るステンシルマスクおよびステンシルマスク製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明のステンシルマスクは、開口パターンの少なくとも側面の一部または側面の全体に、膜を備えることにより、サイドエッチングにより拡大した開口パターンを補正することが出来る。このため、開口パターンの寸法精度は向上し、露光工程を高い歩留まりで行うことが可能となる。また、前記膜を、導電性を示す膜にすることで、荷電粒子線露光時にステンシルマスクの帯電（チャージアップ）を低減することが出来る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ステンシルマスクに関するものである。

近年、ＬＳＩ等の微細化が急速に進み、これらの素子の更なる微細な回路パターンを形成するためのリソグラフィー技術の開発が進められている。特に、線幅６５ｎｍ以下のパターン形成においては、従来のＡｒＦエキシマレーザーを露光光源として用いた露光方式では解像限界に達し、パターン形成が困難となっている。このため、これに代わるリソグラフィー技術として、レンズと露光対象ウエハ間を空気よりも屈折率の高い媒体で満たし、実効的な解像度を向上させる液浸リソグラフィー法が注目されている。この方法によれば、従来のＡｒＦエキシマレーザーで形成が困難であった６５ｎｍ以下のパターンを形成することが可能であると期待されている。

しかし、液浸リソグラフィー法を用いた場合、実効的な解像度は向上させることが可能であるが焦点深度が低くなるため、高アスペクト比のホールパターン等の形成が困難となる。また、液浸リソグラフィー法によっても４５ｎｍノード以下の微細パターンに対しては解像限界に達する可能性がある。この問題を解決する方法のひとつに荷電粒子線リソグラフィーが挙げられる。

荷電粒子線リソグラフィーは、従来用いられてきたＡｒＦやＫｒＦ等のエキシマレーザーの代わりに電子線やイオンビーム等の荷電粒子線を露光光源として利用する技術である。荷電粒子線リソグラフィーでは露光光源となる荷電粒子線を所望の荷電粒子線透過孔が形成されたステンシルマスクに照射し、ウエハ上のレジストを感光させ微細パターンの形成を行う。

荷電粒子線リソグラフィーの中でも、露光光源に電子線を用いた部分一括露光方式は６５ｎｍノード以下の微細パターン形成技術として期待されている。部分一括露光方式で用いられるステンシルマスクには、可変成形部と呼ばれる矩形パターン、および転写パターン中に繰り返して現れる種々の要素パターンが形成されている。主にステンシルマスクに形成された可変成形部およびアパーチャに形成された矩形の開口パターンを用いて任意の矩形ショットを形成し、転写パターンを走査して描画を行うが、上記の要素パターンについてはステンシルマスク上に作り込んだパターンを用いて一括露光を行うことにより、描画のスループットを向上させる露光方式である。

ステンシルマスクを用いて部分一括露光を行う場合には、ステンシルマスク上に形成された可変成形部をはじめとする矩形の開口パターンにおけるコーナＲ値が小さいことが重要である。矩形の開口パターンにおけるコーナＲ値が大きい場合には、ウエハ上に転写されたパターンの形状精度が悪くなるからである。なお、コーナＲ値とは矩形の開口パターンにおけるコーナに内接する円の半径のことであり、コーナＲ値が大きいほどコーナの形状はより丸みを帯びる。

ステンシルマスク上の矩形の開口パターンにおけるコーナＲ値の精度を向上させるための方法としては、例えば、ステンシルマスク作製におけるエッチング条件を制御する方法が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００１−３５８０６９号公報

しかしながら、エッチング工程において、設計パターン以上の過剰なエッチング（以下、サイドエッチングと呼称する）の影響により、コーナＲ値は大きくなる傾向があり、ステンシルマスク作製におけるエッチング条件の制御だけでは、コーナＲ値の拡大を抑制することは困難である。

また、矩形の開口パターンにおけるコーナＲ値に対する要求精度はパターンの微細化に応じて厳しくなっており、エッチング条件の制御だけでは、特に、コーナＲ値を４００ｎｍ以下に留めることは困難である。

そこで、本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、開口パターンの寸法精度（特に、矩形の開口パターンのコーナＲ値の精度）に優れており、精度良くパターンを転写することが出来るステンシル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。

請求項１に記載の本発明は、少なくとも基板に開口パターンを有するステンシルマスクにおいて、前記開口パターンの少なくとも側面の一部または側面の全体に、膜を備えることを特徴とするステンシルマスクである。

請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のステンシルマスクであって、膜は、導電性を示す膜であることを特徴とするステンシルマスクである。

請求項３に記載の本発明は、請求項２に記載のステンシルマスクであって、膜は、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）からなる群より選ばれた少なくとも一つ以上の金属、または、前記金属を含む合金、または、前記金属、前記金属を含む合金の酸化物、または、前記金属、前記金属を含む合金の窒化物であることを特徴とするステンシルマスクである。

請求項４に記載の本発明は、請求項１から３のいずれかに記載のステンシルマスクであって、矩形の開口パターンを有し、前記開口パターンの角におけるコーナＲ値が４００ｎｍ以下であることを特徴とするステンシルマスクである。

請求項５に記載の本発明は、基板に開口パターンを備えたステンシルマスクの製造方法であって、少なくとも、基板に開口パターンを形成する工程と、前記開口パターンの少なくとも側面の一部または側面の全体に、膜を形成する工程とを備えたことを特徴とするステンシルマスク製造方法である。

本発明のステンシルマスクは、開口パターンの少なくとも側面の一部または側面の全体に、膜を備えることにより、サイドエッチングにより拡大した開口パターンを補正することが出来る。このため、開口パターンの寸法精度は向上し、露光工程を高い歩留まりで行うことが可能となる。

以下、本発明のステンシルマスクについて説明を行う。
本発明のステンシルマスクは、
少なくとも基板に開口パターンを有するステンシルマスクにおいて、
前記開口パターンの少なくとも側面の一部または側面の全体に、膜を備えること
を特徴とする。

開口パターンについては、所望する設計パターンに応じて、開口パターンを基板に形成してよく、適宜公知の方法を用いて良い。例えば、公知のエッチング技術などを用いて製造しても良い。

本発明のステンシルマスクは、開口パターンの少なくとも側面の一部または側面の全体に、膜を備えることを特徴とする。このとき、膜は、側面のみならず、ステンシルマスクの表面、裏面の一方あるいは両方に設けられていても良い。
少なくとも、開口パターンの側面に膜を設けることにより、膜厚の分だけ開口パターンを狭めることが出来、サイドエッチングにより拡大した開口パターンを補正することが出来る。このため、開口パターンの寸法精度（特に、矩形の開口パターンのコーナＲ値の精度）は向上し、露光工程を高い歩留まりで行うことが可能となる。

また、膜を設けることにより、開口パターンの精度を向上することが出来、特に、矩形の開口パターンのコーナＲ値が４００ｎｍ以下であるステンシルマスクを提供することが可能となる。

また、膜は導電性を示す膜であることが好ましい。膜が導電性を示すことにより、荷電粒子線露光時にステンシルマスクの帯電（チャージアップ）を低減することが出来る。導電性を示す膜としては、（１）導電性が高いこと、（２）高融点であること、（３）結晶の粒界が小さいこと、などの特性を示す材料を用いることが好ましく、例えば、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）からなる群より選ばれた少なくとも一つ以上の金属、または、前記金属を含む合金、または、前記金属、前記金属を含む合金の酸化物、または、前記金属、前記金属を含む合金の窒化物などを含む材料で構成されることが好ましい。

以下、本発明のステンシルマスク製造方法について説明を行う。
本発明のステンシルマスク製造方法は、
少なくとも、
基板にエッチングにより開口パターンを形成する工程と、
前記開口パターンの少なくとも側面の一部または側面の全体に、膜を形成する工程と
を備えたことを特徴とする。

＜基板に開口パターンを形成する工程＞
基板にエッチングにより開口パターンを形成する工程は適宜公知のエッチング技術を用いたパターン形成方法を用いて良い。例えば、基板にレジスト樹脂を塗布し、パターン露光を行い、エッチングすることにより形成しても良い。

このとき、基板としては、エッチングについて良好な加工特性、荷電粒子線露光時に好ましい物性（例えば、結晶の粒界が小さい、放熱性が高いなど）を示す材料であることが好ましい。例えば、ＳＯＩ基板、シリコン基板、ダイヤモンド基板などを用いても良い。

＜膜の形成工程＞
次に、開口パターンの少なくとも側面の一部または側面の全体に、膜を形成する。

エッチングにより開口パターンを形成した工程の後に、少なくとも、開口パターンの側面に膜を設けることにより、膜厚の分だけ開口パターンを狭めることが出来、サイドエッチングにより拡大した開口パターンを補正することが出来る。このため、開口パターンの寸法精度は向上し、露光工程を高い歩留まりで行うことが可能となる。また、特に、矩形の開口パターンにおいて、コーナＲ値の精度を向上することが出来、矩形の開口パターンのコーナＲ値が４００ｎｍ以下であるステンシルマスクを提供することが可能となる。

膜の形成方法としては、選択した膜の構成材料に応じて適宜公知の薄膜形成方法を用いて形成して良い。例えば、スパッタ法、蒸着法などの方法を用いても良い。

以下、本発明のステンシルマスク製造方法について具体的に一例を挙げて説明を行う。当然のことながら、本発明のステンシルマスク製造方法は、下記の実施例のみに限定されず、類推できる他の製造方法も含むものとする（例えば、下記実施例では、薄膜層（２３）を加工した後に、支持層（２１）を加工する製造方法について示しているが、支持層（２１）を加工した後に、薄膜層（２３）の加工を行う製造方法であっても良い。また、ＳＯＩ基板以外の基板に支持層を形成したのち、加工を行う製造方法であっても良い。）。
また、本発明のステンシルマスクは下記の実施例にて製造されたステンシルマスクの構成のみに限定されるものではない。

まず、５００μｍ厚の単結晶シリコンからなる１００ｍｍΦの支持層（２１）の上面に１．０μｍ厚のシリコン酸化膜からなるエッチングストッパー層（２２）が、さらにエッチングストッパー層（２２）の上面に１０μｍ厚の単結晶シリコンからなる薄膜層（２３）が形成された基板（２４）（ＳＯＩ基板）を用意した（図１（ａ）参照）。

次に、基板（２４）における薄膜層（２３）の上面に電子線レジストをスピンナーで塗布して１．０μｍ厚の感光層を形成し、電子ビーム描画、現像等のパターニング処理を行って、レジストパターン（２５）を形成した。前記レジストパターン（２５）において、矩形の開口パターンにおけるコーナＲ値は１３０ｎｍであった（図１（ｂ）参照）。

次に、レジストパターン（２５）をエッチングマスクにしてフロロカーボン系の混合ガスプラズマを用いたドライエッチングにより、薄膜層（２３）をエッチングし、その後酸素プラズマアッシングによりレジストパターン（２５）を除去することにより、薄膜層（２３）に開口パターン（２６）および表裏重ね合わせマーク（２７）を形成した。なお、開口パターン（２６）のうちの、矩形の開口パターンにおけるコーナＲ値は４００ｎｍであった（図１（ｃ）参照）。

次に、支持層（２１）の下面にフォトレジストをスピンナーで塗布して２０μｍ厚の感光層を形成し、薄膜層（２３）上に形成された表裏重ね合わせマーク（２７）を用いてパターン露光、現像等のパターニング処理を行って、レジストパターン（２８）を形成した（図１（ｄ）参照）。

次に、レジストパターン（２８）をエッチングマスクにしてフロロカーボン系の混合ガスプラズマを用いたドライエッチングにより支持層（２１）のエッチングを行い、濃度５％のフッ化水素酸を用いたウエットエッチングによりエッチングストッパー層（２２）を除去し、開口部（２９）を形成した。これにより、薄膜層（２３）からなるメンブレンが形成された。さらに、不要となったフォトレジストを酸素プラズマアッシングにより除去することにより、断裁前基板（２１０）を得た（図１（ｅ）参照）。

次に、上記の断裁前基板（２１０）にダイシング加工を施すことにより、所望の外形形状を形成し、成膜前基板（２１１）を得た。なお、開口パターン（２６）のうちの、矩形の開口パターンにおけるコーナＲ値は４００ｎｍであった（図１（ｆ）参照）。

次に、上記の成膜前基板（２１１）における開口パターン（２６）の側壁面を含む露出した面全体にスパッタ法によりＴａ−Ｍｏ膜を設けることにより、ステンシルマスク（２１２）を得た。ここで、成膜前基板（２１１）における表面、裏面には２００ｎｍ厚のＴａ−Ｍｏ膜を設けた。一方、開口パターン（２６）の側壁面には１６０ｎｍ厚のＴａ−Ｍｏ膜が形成された。

＜評価＞
製造されたステンシルマスク（２１２）における開口パターン（２６）のうちの、矩形の開口パターンにおけるコーナＲ値は２４０ｎｍであり、４００ｎｍ以下の範囲にすることが出来た。また、Ｔａ−Ｍｏ膜を設ける前の成膜前基板（２１１）におけるコーナＲ値は４００ｎｍであり、Ｔａ−Ｍｏ膜を形成することでコーナＲ値は１６０ｎｍ低減された（図１（ｇ）参照）。

本発明のステンシルマスク製造方法の一例を示す模式構成断面図である。

符号の説明

２１……支持層
２２……エッチングストッパー層
２３……薄膜層
２９……開口部
２６……開口パターン
２１２……ステンシルマスク
２４……基板
２５、２８……レジストパターン
２７……表裏重ね合わせマーク
２１０……断裁前基板
２１１……成膜前基板

Claims (5)

1. 少なくとも基板に開口パターンを有するステンシルマスクにおいて、
   前記開口パターンの少なくとも側面の一部または側面の全体に、膜を備えること
   を特徴とするステンシルマスク。
2. 請求項１に記載のステンシルマスクであって、
   膜は、導電性を示す膜であること
   を特徴とするステンシルマスク。
3. 請求項２に記載のステンシルマスクであって、
   導電性を示す膜は、
   タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）からなる群より選ばれた少なくとも一つ以上の金属、
   または、前記金属を含む合金、
   または、前記金属、前記金属を含む合金の酸化物、
   または、前記金属、前記金属を含む合金の窒化物のいずれかを含むこと
   を特徴とするステンシルマスク。
4. 請求項１から３のいずれかに記載のステンシルマスクであって、
   矩形の開口パターンを有し、
   前記矩形の開口パターンの角におけるコーナＲ値が４００ｎｍ以下であること
   を特徴とするステンシルマスク。
5. 基板に開口パターンを備えたステンシルマスクの製造方法であって、
   少なくとも、
   基板にエッチングにより開口パターンを形成する工程と、
   前記開口パターンの少なくとも側面の一部または側面の全体に、膜を形成する工程と
   を備えたことを特徴とするステンシルマスク製造方法。

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