JP3143043B2

JP3143043B2 - 転写マスク

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Publication number: JP3143043B2
Application number: JP17271195A
Authority: JP
Inventors: 勲雨宮
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1995-06-15
Filing date: 1995-06-15
Publication date: 2001-03-07
Anticipated expiration: 2016-03-07
Also published as: JPH095985A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子線露光、イオンビ
ーム露光、Ｘ線露光などに用いられる転写マスクに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】現在、次世代のサブハーフミクロン領域
またはクオーターミクロン領域の超微細化素子等の製造
技術として、電子線リソグラフィー、イオンビームリソ
グラフィー、Ｘ線リソグラフィー等が注目されている
が、いずれが量産技術として主流となるかは未だ不透明
な状況にある。

【０００３】この中で、電子ビームを用いた電子ビーム
露光については、従来から、電子線（細いビームスポッ
ト）で露光パターンを走査して描画を行う直接描画方式
（いわゆる一筆書き方式）と呼ばれる露光方法が実用化
されているが、この方法は、超微細パターンの描画が可
能であるが、露光時間が極端に長く低スループットであ
ることから、メモリーなどの量産のＬＳＩの製造には不
向きであり、ＬＳＩ量産技術としては主役になり得ない
とみられていた。

【０００４】ところが、近年、露光パターン中に繰り返
して現れる種々の要素的パターンを、マスクを用いた転
写方式で部分的に一括露光できるようにし、これら種々
の要素的パターン転写を組み合わせることによって所望
のパターンの露光を迅速に行えるようにした、部分一括
露光（ブロック露光あるいはセルプロジェクション露光
という場合もある）と呼ばれる描画方式が提案され、描
画時間が短く量産性があり超微細パターンの描画が可能
であることから、次世代ＬＳＩ技術として急浮上し脚光
を浴びている。

【０００５】この方法に用いられるマスクは、通常、多
数の互いに異なる要素的パターンを１枚のマスクに形成
したものであり、このマスクを用いた露光は、要素的パ
ターン（開口）で電子ビームを成形して所定の区画（ブ
ロックまたはセル）を部分的に一括して露光し、一つの
要素的パターンの転写が終了すると、電子ビームを偏向
させるかもしくはマスクを移動させるかあるいはその双
方を行うなどして次の要素的パターンの転写を行い、こ
の操作を繰り返して描画を行うようにしている。

【０００６】ところで、上述の電子ビームによる部分一
括露光等の荷電粒子線露光に用いられる荷電粒子線露光
用マスクは、一般に、支持枠部に支持された薄膜部に荷
電粒子線を通過させる貫通パターン（開口）を形成し
た、いわゆる穴あきマスク（ステンシルマスク；Stenci
l mask）である。すなわち、荷電粒子線を良好に透過す
る物質は存在せず、荷電粒子線を通過させる部分にはい
かなる物質も介在させることができないので、この部分
は貫通されていなければならない。また、この貫通パタ
ーンを厚い基板等に形成すると、通過する荷電粒子線が
貫通パターンの側壁の影響を受けて正確な転写ができな
くなるので、貫通パターンを形成する部分（荷電粒子線
を遮蔽する部分）は薄膜としなければならない。また、
薄膜を平面精度を保って支持するためには所定の強度を
有する支持枠部が必要となる。

【０００７】このような部分一括露光等に用いられる転
写マスクは、従来より種々の方法で作製されているが、
加工性や強度の点からシリコン基板（市販のシリコンウ
エハ等）をリソグラフィー技術やマイクロマシン加工技
術を利用して作製するのが一般的である。具体的には、
例えば、シリコン基板裏面を、エッチング加工して支持
枠部とこの支持枠部に支持された薄膜部を形成し、この
薄膜部に貫通孔を形成して転写マスクを作製する。

【０００８】このようなシリコン単体からなる転写マス
クにおいては、そのままでは開口を形成したシリコン薄
膜部が、電子線によってビームエッチングされたり電子
線照射によって加熱されたりするため、電子線に対する
耐久性に乏しい。そこで、通常、シリコン薄膜部の上
に、金（Ａｕ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）等
の導電層を形成し、電子線照射時のマスクの耐久性の向
上を図っている。また、これらの金属は、良導体であ
り、電子伝導性や熱伝導性に優れているため、帯電（チ
ャージアップ）によるビームずれの防止や、発熱による
マスクの熱歪み防止効果に寄与している。さらに、これ
らの金属は、電子線に対する遮蔽性に優れ、電子線（エ
ネルギー）吸収体として作用するため、シリコン薄膜部
を薄く構成することができ、したがって、開口精度の向
上や、開口側壁による電子線への影響を低減できる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たシリコン薄膜部上に導電層を形成した転写マスクに
は、次に示すような問題がある。

【００１０】すなわち、量産性やコストなどを考慮した
実用化レベルでは、転写マスクに１０００時間レベルの
使用耐久性が要求される。導電層としては通常重金属が
使用され、その形成膜厚は、開口パターンの寸法精度を
低下させない観点からは、２μｍ程度が限界である。さ
らに、膜応力を考慮すると、１μｍ程度が形成膜厚の限
界となってしまう。

【００１１】ここで、表１に加速電圧５０ｋｅＶおよび
１００ｋｅＶの電子ビームの重金属層（密度１９．３ｇ
／ｃｃの金）およびシリコン中への電子の侵入距離（飛
程距離）を示す。

【００１２】

【表１】

【００１３】表１に示すように、一般的には、Ａｕ等の
重金属層とシリコン薄膜部との双方で電子の透過を防い
でいる。したがって、重金属層のみで電子の吸収を完全
に行えない限り、シリコン中へ電子が侵入することにな
る。

【００１４】シリコン中へ電子が侵入すると、電子エネ
ルギーによりシリコン原子が活性な状態となり、重金属
層と拡散反応が生じてしまう。このような拡散反応は電
子線の照射時間の経過とともに進行し、この拡散反応に
よって重金属層が当初有していた熱的、電気的特性や、
膜密度の低下を招き、しいては、必要十分な耐久特性が
損なわれて、実用化レベル（１０００時間程度）の使用
耐久性を達成できないという問題がある。

【００１５】本発明は上述した問題点にかんがみてなさ
れたものであり、耐久時間が長く実用化レベルの使用耐
久性を有する転写マスクの提供を目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の転写マスクは、支持枠部に支持された薄膜部
に開口を形成してなる転写マスクであって、転写マスク
表面上に導電層を形成した転写マスクにおいて、転写マ
スク表面と導電層との間に拡散防止層を設けた構成とし
てある。

【００１７】また、本発明の転写マスクは、上記本発明
の転写マスクにおいて、上記拡散防止層が、導電性材料
からなる構成、上記拡散防止層を構成する導電性材料
が、Ｗ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｂから選ばれるい
ずれかの金属の金属炭化物、または、Ｚｒ、Ｔａ、Ｍ
ｏ、Ｔｉ、Ｎｂから選ばれるいずれかの金属の金属窒化
物である構成、上記拡散防止層を構成する導電性材料
が、カーボンである構成、あるいは、上記拡散防止層を
加熱処理して拡散防止機能の高い緻密な膜とする構成と
してある。

【００１８】さらに、本発明の転写マスクは、支持枠部
に支持された薄膜部に開口を形成してなる転写マスクで
あって、転写マスク表面上に導電層を形成した転写マス
クにおいて、転写マスク表面と導電層との間にこれらの
層間の応力緩和のための緩衝層を設けた構成、または、
拡散防止層と転写マスク表面および／または導電層との
間にこれらの層間の応力緩和のための緩衝層を設けた構
成としてある。

【００１９】以下、本発明を詳細に説明する。

【００２０】本発明の転写マスクは、例えば、図１
（ｂ）および（ｃ）に示すように、支持枠部１２に支持
された薄膜部１３に開口１１を形成してなる転写マスク
であって、転写マスク表面上に導電層３を形成した転写
マスクにおいて、転写マスク表面と導電層３との間に拡
散防止層（バリア層）２を設けたことを特徴とする。

【００２１】ここで、拡散防止層の形成材料としては、
転写マスク表面と導電層との間の拡散反応を防止しうる
材料であれば特に制限されず、各種金属や合金、金属酸
化物などが使用できるが、チャージアップ防止の観点か
ら、導電性材料であることが好ましい。また、熱的に安
定な材料が好ましい。

【００２２】なお、拡散防止層の電子線の遮蔽性（アブ
ソーバー機能）は、必須の要件ではないが、導電層の必
要膜厚低減等のため電子線の遮蔽性が高い材料の方が好
ましい。

【００２３】拡散防止層の形成材料としては、例えば、
Ｗ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｂなどの金属炭化物、
または、Ｚｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｂなどの金属窒化
物等が挙げられる。これらの材料は、導電性があるとと
もに熱的に安定であるため、拡散防止層として十分に機
能する。また、付着特性も十分である。

【００２４】拡散防止層としては、カーボンを用いるこ
ともできる。カーボンは、それ自体容易に電子ビームを
透過してしまうが、導電性があるとともに、電子エネル
ギーによって活性化されたシリコンがカーボンと反応し
てシリコン／カーボン界面でＳｉＣが形成され、形成さ
れたＳｉＣがそれ以上拡散反応が進行するのを防止でき
るため、拡散防止層として十分に機能する。

【００２５】拡散防止層の形成方法は、特に制限されな
いが、例えば、スパッタ法、室温スパッタ法、真空蒸着
法、イオンビーム蒸着法、ＣＶＤ法、イオンプレーティ
ング法、電着法、メッキ法等の薄膜形成方法が挙げられ
る。

【００２６】拡散防止層の厚さは、厚いほどバリア効果
（遮蔽効果）は高くなるが、５０〜１００ｎｍ程度でも
十分である。

【００２７】拡散防止層は、膜の緻密性を向上させ、バ
リア層としての膜質を改善するために、必要に応じ、熱
処理（アニール）することが好ましい。

【００２８】導電層は、要求特性（密度、電気抵抗、熱
伝導度、線膨張係数等）をバランスよく満たし、材料特
性に優れた材料で形成することが好ましい。

【００２９】このような材料としては、イリジウム（Ｉ
ｒ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、モリブ
デン（Ｍｏ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ），銀（Ａ
ｇ）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｒｅ（レニウム）、Ｒｈ
（ロジウム）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｎｂ（ニオブ）等
の金属や、これらの金属を含む合金、これらの金属を含
む金属間化合物（金属間化合物には、ホウ素、炭素、ケ
イ素、ゲルマニウム、アンチモン、セレンなどの非金属
を含む場合や侵入型化合物も含まれる）、これらの金属
と、酸素、窒素、炭素のうちの少なくとも一以上元素と
を含む金属化合物等が挙げられる。

【００３０】このように導電層の組成やその割合、物性
等を調整することにより、導電層の材料特性や付着性等
を制御できる。

【００３１】導電層は、通常単層であるが、異なる材料
からなる積層層としてもよい。このような導電層として
は、例えば、イリジウム合金層／タングステン層／イリ
ジウム合金層や、タングステン層／イリジウム合金層等
が挙げられる。

【００３２】導電層が合金である場合には、基板界面か
ら堆積が進むにつれて合金成分の割合が変化するような
傾斜的な構造の導電層としてもよい。

【００３３】導電層の形成方法は、特に制限されない
が、例えば、スパッタ法、室温スパッタ法、真空蒸着
法、イオンビーム蒸着法、ＣＶＤ法、イオンプレーティ
ング法、電着法、メッキ法等の薄膜形成方法が挙げられ
る。

【００３４】導電層の厚さは、０．２〜２．０μｍ程度
とすることが好ましい。導電層の厚さが、０．２μｍよ
り薄いと電子線に対する耐久性が乏しくなり、２．０μ
ｍを越えると、膜形成が困難になるとともに、膜応力の
コントロールが難しくなり、また、高精度なドライエッ
チング加工が困難となる。

【００３５】導電層の形成位置は、転写マスク表面上に
加え、転写マスクの側面および／または裏面側（基板裏
面のテーパ状部分や薄膜部の裏面側を含む）や、開口側
壁部に形成してもよい。これにより、放熱特性や帯電防
止特性の向上が図られる。

【００３６】本発明では、上記拡散防止層が、転写マス
ク表面（シリコン）および導電層に対して付着性が悪い
場合には、付着特性の向上を目的に、拡散防止層と、転
写マスク表面および／または導電層との間に金属層等の
緩衝層を形成してもよい。

【００３７】この場合、それぞれの層の格子定数や線膨
張係数を考慮して緩衝層の材料を選択し、応力を緩和す
るとともに付着特性を確保することが好ましい。

【００３８】緩衝層の形成材料としては、Ｔｉ、Ｗなど
の金属や、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏなどのシリサイド化合
物等が挙げられる。

【００３９】なお、転写マスク表面と導電層との間の応
力を緩和するだけの目的で、転写マスク表面と導電層と
の間に緩衝層を形成することもできる。また、緩衝層の
形成材料を選択することによって、緩衝層に拡散防止層
としての機能を持たせることも可能である。この場合、
緩衝層と拡散防止層は同一の層となる。

【００４０】緩衝層の形成方法は、特に制限されない
が、例えば、スパッタ法、室温スパッタ法、真空蒸着
法、イオンビーム蒸着法、ＣＶＤ法、イオンプレーティ
ング法、電着法、メッキ法等の薄膜形成方法が挙げられ
る。

【００４１】緩衝層の厚さは、応力バランスの調整を目
的とするため一概には言えないが、通常は、２０〜５０
０ｎｍの範囲とする。

【００４２】なお、緩衝層、拡散防止層、導電層は、同
一の方法で形成してもよく、異なる方法で形成してもよ
い。また、これらの層の形成方法は、膜質（膜の緻密性
や結晶構造、無欠陥性など）やコスト等を考慮して適宜
選択できる。

【００４３】緩衝層、拡散防止層、導電層の好ましい組
合せとしては、例えば、Ｔｉ（緩衝層）／ＴｉＮ（拡散
防止層）／Ａｕ（導電層）等が挙げられる。

【００４４】次に、本発明の転写マスクの製造方法につ
いて説明する。

【００４５】本発明の転写マスクは、従来より公知の各
種方法でシリコン基板等を加工して、支持枠部に支持さ
れた薄膜部に開口を形成したシリコン等からなる転写マ
スクを作製後、この転写マスクの表面上に薄膜形成法に
よって、緩衝層（必要に応じ介在させる）、拡散防止
層、緩衝層（必要に応じ介在させる）、導電層を順次形
成して得ることができる（第一方法）。

【００４６】また、本発明の転写マスクは、開口形成前
の基板上に緩衝層（必要に応じ介在させる）、拡散防止
層、緩衝層（必要に応じ介在させる）、導電層を順次形
成した後、これら層および基板（薄膜部または薄膜部と
なるべき部分）に連続一体的に開口を形成しても得るこ
とができる（第二方法）。

【００４７】第一方法において、支持枠部に支持された
薄膜部に開口を形成してなる転写マスクは、従来より公
知の各種方法で作製された転写マスクであればよく、転
写マスクの製造方法、材料、構成等については特に制限
されない。

【００４８】上記転写マスクは、一般的には、基板の表
面部分をドライエッチングにより高精度に加工して開口
パターンを形成するとともに、基板の裏面部分を支持枠
部を残してウエットエッチング（湿式エッチング）して
薄膜部を形成して作製する。この場合、開口パターンの
加工と、裏面加工は、いずれを先に行ってもよい。

【００４９】基板の表裏を所定のパターンにエッチング
加工するには、一般にリソグラフィー技術が利用され、
エッチングマスク層を所定のパターンにエッチング加工
し、このエッチングマスク層のパターンを基板に転写し
て基板の表裏の加工を行う。

【００５０】なお、上記方法以外には、シリコン基板を
用いて開口（開孔）パターン部分を放電加工によって形
成する方法（特開平５−２１７８７６号）や、シリコン
基板上に感光性ガラスを塗布しこの感光性ガラスをその
ままマスク材料として用いレジストプロセスの省略を図
る方法（特開平４−２４０７１９号）、あるいは、エッ
チングストッパー層としてボロン層を用いる方法（特開
平２−７６２１６号等）等を利用することもできる。

【００５１】第二方法では、上述したように、開口形成
前の基板上に緩衝層（必要に応じ介在させる）、拡散防
止層、導電層を順次形成した後、これら層および基板
（薄膜部または薄膜部となるべき部分）に連続一体的に
開口を形成する。

【００５２】このように連続一体的にドライエッチング
して開口を形成すると、緩衝層、拡散防止層および導電
層を含めた開口部の形成を連続ドライエッチングにより
一工程でしかも短時間で行うことができるとともに、高
精度な開口部を容易に形成することができる。

【００５３】なお、連続一体的に開口を形成する場合に
は、緩衝層、拡散防止層および導電層を、ドライエッチ
ング可能な材料で形成することが好ましい。また、これ
らの層は、酸に対する耐薬品性が高く真空装置中で汚染
物として付着するカーボンなどの有機物の酸洗浄による
除去が可能な材料で形成することが好ましい。

【００５４】なお、第二方法におけるその他の工程に関
しては第一方法と同様である。

【００５５】上述したように第一方法および第二方法で
は、一般的に、基板の表面部分をドライエッチングによ
り高精度に加工して開口パターンを形成するとともに、
基板の裏面部分を支持枠部を残してウエットエッチング
（湿式エッチング）して薄膜部を形成して転写マスクを
作製する。

【００５６】ここで、基板材料としては、Ｓｉ、Ｍｏ、
Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕなどが挙げられるが、耐薬品性、加工
条件、寸法精度等の観点から、二枚のシリコン板をＳｉ
Ｏ₂層を介して貼り合わせた構造のＳＯＩ（Silicon on
Insulator）基板、酸素イオンをシリコン基板等に高濃
度で打ち込み熱処理で酸化膜を形成したＳＩＭＯＸ（se
paration by implanted oxygen）基板、シリコン基板等
を用いることが好ましい。なお、リンやボロンをドープ
したシリコン基板を用いると、シリコン基板の電子伝導
性等を調整できる。

【００５７】基板として、ＳＯＩ基板やＳＩＭＯＸ基板
を用いると、ＳｉＯ₂層をエッチング停止層（エッチン
グストッパー層）として基板の表裏の加工を行うことが
でき、薄膜部の形成等の加工が容易である（特開平６−
１３０６５５号等）。

【００５８】エッチングマスク層の材質、形成方法等は
特に制限されず、従来より公知の各種材質、形成方法が
使用できる。

【００５９】具体的には、開口の形成等に用いるドライ
エッチングマスク層としては、ＳｉＯ₂層の他、ＳｉＣ
層、Ｓｉ3Ｎ4層、サイアロン（ＳｉとＡｌの複合混合
物）層、ＳｉＯＮ層などの無機層や、レジスト、感光性
フィルムなどの有機層、タングステン、ジルコニウム、
チタン、クロム、ニッケルなどの金属、これらの金属を
含む合金、あるいはこれらの金属または合金と酸素、窒
素、炭素等との金属化合物などの金属層等が使用でき
る。

【００６０】ドライエッチングマスク層は各種薄膜形成
法によって形成できる。例えば、ＳｉＯ₂層の形成方法
としては、スパッタ法、蒸着法、熱酸化法、ＣＶＤ法
や、ＳＯＧ（スピン・オングラス）、感光性ガラス、感
光性ＳＯＧなどを用いる方法等の薄膜形成方法などが挙
げられる。

【００６１】ドライエッチングマスク層のパターンニン
グは、リソグラフィー技術を用いて行い、所望の形状に
パターンニングする。具体的には、例えば、ドライエッ
チングマスク層上にレジストを塗布し、露光、現像によ
ってレジストパターンを形成し、このレジストパターン
をマスクとしてドライエッチングマスク層のドライエッ
チングを行い、レジストパターンをドライエッチングマ
スク層に転写する。なお、ドライエッチングマスク層と
して感光性ガラスや感光性ＳＯＧなどを用いる場合に
は、レジストプロセスを省略できる。レジストは、エッ
チングマスク層のエッチング後除去される。ドライエッ
チングマスク層（ＳｉＯ₂層など）のエッチングガスと
しては、フロロカーボン系ガス（ＳＦ₆／Ｏ₂、ＣＦ₄／
Ｏ₂、Ｃ₂Ｆ₆／Ｏ₂等）などが用いられる。

【００６２】次に、上記パターンニングされたドライエ
ッチングマスク層をマスクとしてドライエッチング技術
により基板表面を所定の深さにトレンチエッチング加工
して、薄膜部または薄膜部となるべき部分に開口を形成
する。

【００６３】ここで、ドライエッチング条件としては、
エッチング温度、使用ガス、ガス圧力、ＲＦ出力などが
挙げられ、これらの条件を調節して垂直な開口が形成さ
れるようにすることが好ましい。

【００６４】基板裏面は、エッチングにより加工され、
支持枠部に支持された薄膜部が形成される。シリコン基
板裏面の加工は、製造コストおよび加工時間等の観点か
らウエットエッチングにより行うことが好ましい。

【００６５】シリコン基板裏面をエッチング加工するに
は、基板裏面にウエットエッチングマスク層を形成し、
このウエットエッチングマスク層をリソグラフィー技術
によってパターンニングした後、基板裏面をエッチング
液に浸し、基板裏面のエッチング加工を行なえばよい。

【００６６】この際、基板表面および側面等が、基板裏
面のエッチング液に侵される場合には、基板表面および
側面にエッチング保護層を形成してもよい。ウエットエ
ッチングマスク層およびエッチング保護層は同一の材料
で形成してもよく、異なる材料で形成してもよい。

【００６７】シリコン基板裏面のエッチング液として
は、ＫＯＨ、ＮａＯＨ等のアルカリ水溶液や、アルコー
ル等を含むアルカリ水溶液、有機アルカリ等のアルカリ
系溶液が挙げられる。

【００６８】エッチングの温度は、熱ストレスによる影
響を避けるため、１５０℃以下の低温とすることが好ま
しく、１１０℃以下の低温とすることがより好ましい。
エッチング方法としては、浸漬（ディッピング）法等が
挙げられる。

【００６９】基板裏面に形成するウエットエッチングマ
スク層としては、ＳｉＯ₂、ＳｉＣ、ＳｉＮ、Ｓｉ3Ｎ
4、サイアロン（ＳｉとＡｌの複合混合物）、ＳｉＯＮ
などの無機層を用いることができる。

【００７０】また、ウエットエッチングマスク層として
は、タングステン、ジルコニウム、チタン、クロム、ニ
ッケルなどの金属単体、またはこれらの金属を含む合
金、あるいはこれらの金属または合金と酸素、窒素、炭
素のうちの少なくとも一以上元素とを含む金属化合物を
用いることができる。これらの金属系は低温ウエットエ
ッチングによるパターンニングが可能であるとともに、
これらの金属系の除去も１００℃以下の低温ウエットエ
ッチングで行うことができるので、これらの処理中に薄
膜部の破損等が生じない。

【００７１】ウエットエッチングマスク層の形成方法と
しては、スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法などの薄膜形成
方法が挙げられるが、膜質が悪いとエッチング液がしみ
込みシリコン基板に蝕孔（エッチピット）が生じるので
これを避けるという観点、および高温成膜では熱ストレ
ス等によりクラック等のダメージが入ることがあるので
これを避けるという観点から、成膜条件等を制御するこ
とが好ましい。

【００７２】ウエットエッチングマスク層の厚さは、
０．１〜１μｍの範囲とするのが適当である。ウエット
エッチングマスク層の厚さが、０．１μｍより薄いとシ
リコン基板を完全に被覆できず、１μｍを越えると成膜
に長時間を要するとともに膜応力の影響も増大する。

【００７３】ウエットエッチングマスク層のパターンニ
ングは、具体的には、ウエットエッチングマスク層上に
レジストを塗布しリソグラフィー法によってレジストパ
ターンを形成し、このレジストパターンをマスクとし、
エッチング液にてウエットエッチングマスク層をウエッ
トエッチングして、パターンニングする。

【００７４】また、ウエットエッチングマスク層のエッ
チングに用いるエッチング液は特に制限されないが、例
えば、ＳｉＯ₂のエッチング液としては緩衝弗酸等が、
ＳｉＮのエッチング液としては熱リン酸等が、チタンの
エッチング液としては４％希弗硝酸水溶液等が、クロム
のエッチング液としては硝酸第二セリウム・アンモニウ
ム／過塩素酸水溶液等が、ニッケルのエッチング液とし
ては塩化第二鉄等が、タングステンのエッチング液とし
ては赤血塩（フェリシアン化カリウム）水溶液等が挙げ
られる。

【００７５】基板表面および側面に形成されるエッチン
グ保護層としては、樹脂層他、上述したウエットエッチ
ングマスク層に用いられる金属層や無機層が用いられ
る。

【００７６】ここで、樹脂層としては、２００℃以下の
低温で硬化する樹脂を用いることが好ましい。硬化温度
が２００℃を越えると、硬化処理時の熱ストレスによる
影響で薄膜部等の歪みや破損が生じる。このような熱ス
トレスによる影響をより完全に避けるためには、室温で
硬化する樹脂を用いることがより好ましい。

【００７７】樹脂としては、フッ素系樹脂、エチレン系
樹脂、プロピレン系樹脂、シリコン系樹脂、ブタジエン
系樹脂、スチレン系樹脂のうちの少なくとも一種以上を
含む樹脂等が挙げられる。

【００７８】基板の表面および側面に樹脂層を形成する
方法としては、スピンコート法、ディッピング法、スプ
レイ法などが挙げられが、ハンドリングや作業効率等を
考慮するとスピンコート法が好ましい。基板側面の被覆
は例えばスピンコート法における初期低速回転時等に基
板側面に樹脂を回り込ませて行う。

【００７９】樹脂層の厚さは、３０μｍ以上とするのが
適当である。樹脂層の厚さが、３０μｍより薄いとエッ
チング液に対する耐久性や保護層としての機能が乏しく
なる。

【００８０】樹脂層は、その形成、除去に際し他の部分
に熱ストレスによる影響を与えることがなく、スピンコ
ーティング法等で簡単に形成でき、開口等の段差被覆性
に優れ、エッチング液の液浸食を完全に防ぐことができ
る。したがって、安定的かつ容易に転写マスクを製造す
ることに寄与する。

【００８１】ドライエッチングマスク層、ウエットエッ
チングマスク層、保護層などの不必要層は、最後に除去
され、転写マスクが得られる。ここで、ウエットエッチ
ングマスク層およびエッチングマスク層はそれぞれ各種
エッチング液等にて除去し、樹脂層等は有機溶剤等で除
去する。

【００８２】

【実施例】以下、実施例にもとづき本発明をさらに詳細
に説明する。

【００８３】実施例１図１は本発明の転写マスクの製造工程の一例を示す工程
説明図である。図１に示すように、ＳＯＩ基板１（図１
（ａ））の両面に無機層（ＳｉＯ₂層等）を形成し（図
示せず）、リソグラフィー技術によって無機層をパター
ンニングし、表面側からドライエッチング加工を施して
開口１１を形成し、裏面側からウエットエッチング加工
を施して支持枠部１２に支持された薄膜部１３を形成
し、さらに不用となった無機層を緩衝フッ酸等で除去し
て、シリコンからなる転写マスクを得た（図１
（ｂ））。

【００８４】次いで、得られた転写マスク表面上に，反
応性スパッタ法により、ＴｉＮからなる拡散防止層２を
０．２μｍの厚さで形成し、この上に、Ａｕからなる導
電層３を１μｍの厚さで形成して転写マスクを得た。な
お、拡散防止層の膜の緻密化を図る目的で、ＴｉＮから
なる拡散防止層を形成した時点で、７００℃で３０分間
真空熱処理を行った。

【００８５】得られた転写マスクを電子線部分一括露光
装置に装着し、描画テストを行ったところ、１０００時
間程度と実用化レベルの使用耐久性があることが確認さ
れた。

【００８６】実施例２ＴｉＮの代わりにＴａＮからなる拡散防止層２を形成し
たこと以外は実施例１と同様にして転写マスクを得た。
得られた転写マスクの使用耐久性は、８００時間程度と
実用化レベルであった。

【００８７】実施例３〜６Ａｕの代わりにＷまたはＴａからなる導電層３を形成し
たこと以外は実施例１〜２と同様にして、Ｓｉ／ＴｉＮ
／Ｗ（実施例３）、Ｓｉ／ＴｉＮ／Ｔａ（実施例４）、
Ｓｉ／ＴａＮ／Ｗ（実施例５）、Ｓｉ／ＴａＮ／Ｔａ
（実施例６）の構成の転写マスクを得た。得られた転写
マスクの使用耐久性は、５００〜１０００時間程度と実
用化レベルであった。

【００８８】比較例１〜４拡散防止層２を形成しなかったこと以外は実施例１、
３、４、７と同様にして転写マスクを得た。得られた転
写マスクの使用耐久性は、いずれも５〜１００時間程度
と実用化レベルには至らなかった。

【００８９】実施例７〜８ＴｉＮの代わりにＴｉＣ（実施例７）、Ｃ（カーボン）
（実施例８）からなる拡散防止層２を形成し、Ａｕの代
わりにＰｔからなる導電層３を形成たこと以外は実施例
１と同様にして転写マスクを得た。得られた転写マスク
の使用耐久性は、いずれも５００時間以上と実用化レベ
ルであった。

【００９０】実施例９ＳＯＩ基板の代わりにリン（Ｐ）ドープシリコン基板を
用いたこと以外は実施例１と同様にして転写マスクを得
た。得られた転写マスクの使用耐久性は、１５００時間
程度と実用化レベルであった。

【００９１】実施例１０拡散防止層の加熱処理温度を５００℃としたこと以外は
実施例１と同様にして転写マスクを得た。得られた転写
マスクの使用耐久性は、４００時間程度であった。

【００９２】実施例１１シリコン基板とＴｉＮ層の間に、スパッタ法により、Ｔ
ｉからなる０．０２μｍ厚の緩衝層を形成したこと以外
は実施例１と同様にして転写マスクを得た。得られた転
写マスクの使用耐久性は、１０００時間程度と実用化レ
ベルであった。

【００９３】実施例１２図２は本発明の転写マスクの製造工程の他の例を示す工
程説明図である。図２に示すように、ボロン（Ｂ）ドー
プシリコン基板１（図２（ａ））の表面上に、スパッタ
法により、ＴｉＮからなる拡散防止層２を０．１μｍの
厚さで形成し、この上に、スパッタ法により、Ｗからな
る導電層３を０．８μｍの厚さで順次形成した（図２
（ｂ））。なお、拡散防止層および導電層の膜の緻密化
を図る目的で、導電層形成の段階で６００℃で６０分間
加熱処理を行った。

【００９４】続いて、上記導電層３の上に、ＳｉＯ₂層
４を形成し、このＳｉＯ₂層４をレジストを用いたリソ
グラフィー技術およびドライエッチング技術を用いてパ
ターンニングを施した（図２（ｃ））。

【００９５】その後、パターンニングされたＳｉＯ₂層
４をマスクとして、ドライエッチングにより、Ｗ導電層
３、ＴｉＮ拡散防止層２のエッチングを順次行い、続け
てシリコン基板１表面のトレンチエッチングを行って、
開口パターンを形成した（図２（ｄ））。なお、Ｗ導電
層３のエッチングガスとしてフロロカーボン系ガス（Ｃ
Ｆ₄／Ｏ₂）を使用し、ＴｉＮ拡散防止層２のエッチング
ガスとして塩素系ガス（Ｃｌ₂／Ｏ₂）を使用し、シリコ
ン基板１表面のエッチングガスとしてＣｌ₂／ＳＦ₆混合
ガスを使用した。

【００９６】次に、基板１裏面に厚さ２０００オングス
トロームのＳｉＣ層（ウエットエッチングマスク層）５
を形成するとともに、基板の表面および側面にエッチン
グに対する保護層としてゴム系樹脂（エチレン／プロピ
レン等）を３００μｍの厚さで塗布して樹脂層６を形成
し、１００℃で加熱して樹脂層６の硬化処理を行った
（図２（ｅ））。基板１裏面に形成したＳｉＣ層５に、
レジストを用いたリソグラフィー技術およびドライエッ
チング技術を用いてパターンニングを施した（図２
（ｅ））。

【００９７】上記パターンニングされたＳｉＣ層５をマ
スクとして、シリコン基板１裏面を開口パターンに達す
るまでウエットエッチングした（図２（ｆ））。

【００９８】最後に、不必要となったＳｉＣ層５、Ｓｉ
Ｏ₂層４および樹脂層６をそれぞれ除去して、転写マス
クを得た（図２（ｆ））。

【００９９】上記転写マスクは、導電層および拡散防止
層を含めた開口部の形成を、連続ドライエッチングによ
り形成しているので、開口形成後に導電層および拡散防
止層を形成する場合に比べ高精度な開口を有する転写マ
スクを得ることができた。得られた転写マスクの使用耐
久性は、７００時間程度と実用化レベルであった。

【０１００】実施例１３ＴｉＮ拡散防止層の代わりにＷＣからなる拡散防止層２
を形成し、Ｗの代わりにＩｒからなる導電層３を形成た
こと以外は実施例１２と同様にして転写マスクを得た。
なお、イリジウム層のエッチングガスとして塩素ガス
（Ｃｌ₂）を使用し、ＷＣ拡散防止層のエッチングガス
として塩素系ガス（Ｃｌ₂／Ｏ₂）を使用し、シリコン基
板表面のエッチングガスとしてＳｉＣｌ₄／ＳＦ₆／Ｎ₂
混合ガスを使用した。得られた転写マスクの使用耐久性
は、いずれも１０００時間程度と実用化レベルであっ
た。

【０１０１】以上好ましい実施例をあげて本発明を説明
したが、本発明は必ずしも上記実施例に限定されるもの
ではない。

【０１０２】例えば、ＳＯＩ基板の代わりにＳＩＭＯＸ
基板を用いても同様の結果が得られた。また、導電層等
をマスク表面に加えマスク側面および裏面に形成した場
合には、優れたチャージアップ防止効果を示した。

【０１０３】なお、本発明の転写マスクは、電子線露光
マスクの他、イオンビーム露光用マスクやＸ線露光用マ
スク等としても利用できる。

【０１０４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の転写マスク
は、耐久時間が長く実用化レベルの使用耐久性を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の転写マスクの製造工程の一例を示す工
程説明図である。

【図２】本発明の転写マスクの製造工程の他の例を示す
工程説明図である。

【符号の説明】

１基板２拡散防止層３導電層４ＳｉＯ₂層（ドライエッチングマスク層）５ウエットエッチングマスク層６樹脂層１１開口１２支持枠部１３薄膜部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】支持枠部に支持された薄膜部に開口を形
成してなる転写マスクであって、転写マスク表面上に導
電層を形成した転写マスクにおいて、転写マスク表面と導電層との間に拡散防止層（ポリシリ
コン層を除く）を設けたことを特徴とする転写マスク。
【請求項２】拡散防止層が、導電性材料からなること
を特徴とする請求項１記載の転写マスク。
【請求項３】拡散防止層を構成する導電性材料が、
Ｗ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｂから選ばれるいずれ
かの金属の金属炭化物、または、Ｚｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔ
ｉ、Ｎｂから選ばれるいずれかの金属の金属窒化物であ
ることを特徴とする請求項２記載の転写マスク。
【請求項４】拡散防止層を構成する導電性材料が、カ
ーボンであることを特徴とする請求項２記載の転写マス
ク。
【請求項５】拡散防止層を加熱処理して拡散防止機能
の高い緻密な膜とすることを特徴とする請求項１ないし
４記載の転写マスク。
【請求項６】支持枠部に支持された薄膜部に開口を形
成してなる転写マスクであって、転写マスク表面上に導
電層を形成した転写マスクにおいて、転写マスク表面と導電層との間にこれらの層間の応力緩
和のための緩衝層を設けたこと、または、拡散防止層と
転写マスク表面および／または導電層との間にこれらの
層間の応力緩和のための緩衝層を設けたことを特徴とす
る転写マスク。