JP3470963B2 - 投影電子ビーム・リソグラフィ・マスク - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路設計のフ
ォトリソグラフィで使用されるマスクに関し、より詳細
には、放射線または荷電粒子ビーム・リソグラフィで使
用されるマスクに関する。
ォトリソグラフィで使用されるマスクに関し、より詳細
には、放射線または荷電粒子ビーム・リソグラフィで使
用されるマスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】集積回路設計の先進フォトリソグラフィ
用に製造されるマスクの最も重要なパラメータの１つ
は、イメージ配置誤差である。これは、Ｘ線リソグラフ
ィや、イオン・ビームなどの荷電粒子ビーム・リソグラ
フィ、特に投影電子ビーム・リソグラフィ（ＰＥＢＬ）
で使用されるマスクなどの膜マスクに特に重要である。
ＰＥＢＬの一実施形態は、ＳＣＡＬＰＥＬ（商標）（sc
attering angular limitedprojection electron lithog
raphy）プロセスと呼ばれている。投影電子ビーム・リ
ソグラフィは、電子に対して少なくとも半透明なマスク
を必要とする。このため、これらのマスクは、５０〜２
００ｎｍ程度の非常に薄い膜を含む。
用に製造されるマスクの最も重要なパラメータの１つ
は、イメージ配置誤差である。これは、Ｘ線リソグラフ
ィや、イオン・ビームなどの荷電粒子ビーム・リソグラ
フィ、特に投影電子ビーム・リソグラフィ（ＰＥＢＬ）
で使用されるマスクなどの膜マスクに特に重要である。
ＰＥＢＬの一実施形態は、ＳＣＡＬＰＥＬ（商標）（sc
attering angular limitedprojection electron lithog
raphy）プロセスと呼ばれている。投影電子ビーム・リ
ソグラフィは、電子に対して少なくとも半透明なマスク
を必要とする。このため、これらのマスクは、５０〜２
００ｎｍ程度の非常に薄い膜を含む。
【０００３】周知のＰＥＢＬリソグラフィの一例が図１
に示されている。電子ビーム放射３０は、投射される回
路イメージに適合する散乱体層セグメントが付着された
膜層２０を備えるマスク１８の一部を通過する。散乱体
セグメント２２間の膜２０部分を比較的小さい散乱を伴
って通過する電子ビーム３０部分は、ビーム３０ａによ
って示される。ビーム３０ａは、レンズ・システム２４
によって、後方焦点面フィルタ２６の開口を介して、電
子ビーム放に感受性のある従来のレジスト材料を有する
半導体ウェハの表面３２上へ合焦される。散乱体セグメ
ント２２によってより大きく散乱された電子ビーム部分
３０ｂは、レンズ２４によっていくらか合焦されるが、
フィルタ２６の開口を十分に通過しない。したがって、
マスク上の散乱体層２２のパターンに適合するコントラ
スト・イメージ２８が、ウェハ・レジスト表面３２上に
形成される。
に示されている。電子ビーム放射３０は、投射される回
路イメージに適合する散乱体層セグメントが付着された
膜層２０を備えるマスク１８の一部を通過する。散乱体
セグメント２２間の膜２０部分を比較的小さい散乱を伴
って通過する電子ビーム３０部分は、ビーム３０ａによ
って示される。ビーム３０ａは、レンズ・システム２４
によって、後方焦点面フィルタ２６の開口を介して、電
子ビーム放に感受性のある従来のレジスト材料を有する
半導体ウェハの表面３２上へ合焦される。散乱体セグメ
ント２２によってより大きく散乱された電子ビーム部分
３０ｂは、レンズ２４によっていくらか合焦されるが、
フィルタ２６の開口を十分に通過しない。したがって、
マスク上の散乱体層２２のパターンに適合するコントラ
スト・イメージ２８が、ウェハ・レジスト表面３２上に
形成される。
【０００４】これらのリソグラフィ・マスクは、堅固で
あり、破損に対する耐性があり、かつ処理の結果生じる
任意の面内ひずみ力を最小限に抑えるのに十分強くなけ
ればならない。膜破損を最小限に抑えるため、マスク構
造は、サイズおよび縦横比が等しい領域に膜を細分する
支持ストラットを含む。これら均一な膜領域内部では、
異なるチップ層上に個々の回路フィーチャまたは要素の
構成を投影するために放射線吸収散乱体またはパターニ
ング層を形成しなければならない。
あり、破損に対する耐性があり、かつ処理の結果生じる
任意の面内ひずみ力を最小限に抑えるのに十分強くなけ
ればならない。膜破損を最小限に抑えるため、マスク構
造は、サイズおよび縦横比が等しい領域に膜を細分する
支持ストラットを含む。これら均一な膜領域内部では、
異なるチップ層上に個々の回路フィーチャまたは要素の
構成を投影するために放射線吸収散乱体またはパターニ
ング層を形成しなければならない。
【０００５】典型的なＰＥＢＬまたはＳＣＡＬＰＥＬ
（商標）マスクに関する様式が、図２および３に示され
る。マスクは、厚さｔの薄膜材料１６の頂部にあるパタ
ーン付けされた散乱体層２２からなる。図２に示される
側面図では、膜１６は、マスク１８の上面のほぼ全てを
カバーする。典型的な散乱体層材料には、Ｗ、Ｃｒ／
Ｗ、ＴａＳｉ、Ｃｒ／ＴａＳｉ、および他のＴａベース
の化合物との組合せが含まれる。膜が非常に薄いため、
膜を補強し、マスク構造を強化するためにシリコン・ス
トラットが必要である。下にある支持は、シリコン層３
４および保護層３６から形成され、外側支持４４内部に
均一なパターンで均等に離隔された支持ストラット４２
を形成するために開口がエッチングされる。典型的なＰ
ＥＢＬマスクでは、図２に示されるものと同様の配置構
成でストラットによってインターレースされた多くの膜
が存在する。個々の散乱体層が膜領域２０上に回路フィ
ーチャまたは要素に対応するパターン２２を形成するの
は、ストラット４２間である。各膜領域２０は、自己支
持（self-supporting）し、散乱体層のパターニングに
よるひずみを最小限に抑えるように、十分に小さい必要
がある。図３の底面図に示されるように、マスク・フィ
ーチャを含むストラット４２間の開口内の膜領域２０
は、均一なサイズおよび縦横比を有する。平面図に見ら
れるように、マスク全体を覆う個別膜領域の典型的なサ
イズは約１２ｍｍ2であり、典型的な縦横比が１２：１
（幅：長さ）である、あるいは約１ｍｍ2で、縦横比が
１：１であり、この場合もマスク全体を覆う。
（商標）マスクに関する様式が、図２および３に示され
る。マスクは、厚さｔの薄膜材料１６の頂部にあるパタ
ーン付けされた散乱体層２２からなる。図２に示される
側面図では、膜１６は、マスク１８の上面のほぼ全てを
カバーする。典型的な散乱体層材料には、Ｗ、Ｃｒ／
Ｗ、ＴａＳｉ、Ｃｒ／ＴａＳｉ、および他のＴａベース
の化合物との組合せが含まれる。膜が非常に薄いため、
膜を補強し、マスク構造を強化するためにシリコン・ス
トラットが必要である。下にある支持は、シリコン層３
４および保護層３６から形成され、外側支持４４内部に
均一なパターンで均等に離隔された支持ストラット４２
を形成するために開口がエッチングされる。典型的なＰ
ＥＢＬマスクでは、図２に示されるものと同様の配置構
成でストラットによってインターレースされた多くの膜
が存在する。個々の散乱体層が膜領域２０上に回路フィ
ーチャまたは要素に対応するパターン２２を形成するの
は、ストラット４２間である。各膜領域２０は、自己支
持（self-supporting）し、散乱体層のパターニングに
よるひずみを最小限に抑えるように、十分に小さい必要
がある。図３の底面図に示されるように、マスク・フィ
ーチャを含むストラット４２間の開口内の膜領域２０
は、均一なサイズおよび縦横比を有する。平面図に見ら
れるように、マスク全体を覆う個別膜領域の典型的なサ
イズは約１２ｍｍ2であり、典型的な縦横比が１２：１
（幅：長さ）である、あるいは約１ｍｍ2で、縦横比が
１：１であり、この場合もマスク全体を覆う。
【０００６】別法として、イオン・ビーム・リソグラフ
ィに使用されるステンシル・マスク、または電子ビーム
・リソグラフィの他の構成では、膜材料が放射線吸収体
として使用され、放射線の通過を可能にする開口が作成
され、この開口は個々の回路要素の構成に適合する。ど
ちらの場合も、回路設計は、マスク上の均一な膜領域の
サイズおよび縦横比によって決まる。
ィに使用されるステンシル・マスク、または電子ビーム
・リソグラフィの他の構成では、膜材料が放射線吸収体
として使用され、放射線の通過を可能にする開口が作成
され、この開口は個々の回路要素の構成に適合する。ど
ちらの場合も、回路設計は、マスク上の均一な膜領域の
サイズおよび縦横比によって決まる。
【０００７】様々なフォトリソグラフィ・マスク技術に
関する従来技術の典型的な膜厚および個別膜面積を、以
下表１に示す。
関する従来技術の典型的な膜厚および個別膜面積を、以
下表１に示す。
【表１】
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】したがって、従来技術
の問題および不備を念頭に置いて、本発明の目的は、イ
オン・ビームおよび／または投影電子ビーム・リソグラ
フィに使用する改良型マスクを提供することである。
の問題および不備を念頭に置いて、本発明の目的は、イ
オン・ビームおよび／または投影電子ビーム・リソグラ
フィに使用する改良型マスクを提供することである。
【０００９】本発明の他の目的は、従来技術マスクより
も強く堅固なリソグラフィ・マスクを提供することであ
る。
も強く堅固なリソグラフィ・マスクを提供することであ
る。
【００１０】本発明の他の目的は、強度を制限すること
なく複雑な回路パターンに使用することができるリソグ
ラフィ・マスクを提供することである。
なく複雑な回路パターンに使用することができるリソグ
ラフィ・マスクを提供することである。
【００１１】本発明の他の目的は、膜開口のサイズまた
は縦横比に関する従来の制約がない、前述の使用のため
のマスクを提供することである。
は縦横比に関する従来の制約がない、前述の使用のため
のマスクを提供することである。
【００１２】本発明のさらなる他の目的および利点は、
一部は明白であり、一部は本明細書から明らかになろ
う。
一部は明白であり、一部は本明細書から明らかになろ
う。
【００１３】
【課題を解決するための手段】当業者に明らかな上述お
よび他の目的および利点が本発明において達成される。
本発明は、第１の態様では、集積回路に対応するイメー
ジをマスクから半導体基板上へフォトリソグラフィック
転写するためのマスクであって、エネルギーに対して部
分的に透明な膜の上面にあり、膜の内側領域内にあるパ
ターン付けされた散乱または吸収層と、膜の外側領域を
支持する周縁支持リングと、膜の内側領域を支持する支
持ストラットとを備え、ストラットが支持リングに接続
され、集積回路の主要設計要素に位置合わせされるマス
クを対象とする。膜が少なくとも約４００ＧＰａのヤン
グ率を有する材料からなり、かつ炭化珪素、ダイヤモン
ド、ダイヤモンド・ライク・カーボン、アモルファス・
カーボン、窒化炭素、および窒化ホウ素からなる群から
選択される材料を備えることが好ましい。支持ストラッ
トは、集積回路の設計領域に位置合わせされる、異なる
サイズおよび縦横比の複数の個別膜領域を形成して取り
囲む。
よび他の目的および利点が本発明において達成される。
本発明は、第１の態様では、集積回路に対応するイメー
ジをマスクから半導体基板上へフォトリソグラフィック
転写するためのマスクであって、エネルギーに対して部
分的に透明な膜の上面にあり、膜の内側領域内にあるパ
ターン付けされた散乱または吸収層と、膜の外側領域を
支持する周縁支持リングと、膜の内側領域を支持する支
持ストラットとを備え、ストラットが支持リングに接続
され、集積回路の主要設計要素に位置合わせされるマス
クを対象とする。膜が少なくとも約４００ＧＰａのヤン
グ率を有する材料からなり、かつ炭化珪素、ダイヤモン
ド、ダイヤモンド・ライク・カーボン、アモルファス・
カーボン、窒化炭素、および窒化ホウ素からなる群から
選択される材料を備えることが好ましい。支持ストラッ
トは、集積回路の設計領域に位置合わせされる、異なる
サイズおよび縦横比の複数の個別膜領域を形成して取り
囲む。
【００１４】関連する態様では、本発明は、好ましくは
少なくとも約４００ＧＰａのヤング率を有する材料から
なる膜層と、膜の表面を支持する支持ストラットを備え
るフォトリソグラフィ・マスクを提供する。ストラット
は、集積回路の設計領域に位置合わせされる、異なる縦
横比の複数の個別膜領域を形成して取り囲む。また、個
別膜領域内部にコントラスト・イメージを提供するため
の手段が提供される。コントラスト・イメージ手段を使
用して、リソグラフィ・プロセス中に、集積回路設計領
域内部に設計要素に対応するパターンで、マスクを露光
する。個別膜領域が、約１：１〜約１２：１の異なる縦
横比範囲を有し、異なるサイズの表面積を有することが
好ましい。個別膜領域は、それを取り囲む支持ストラッ
ト以外の支持を受けない。
少なくとも約４００ＧＰａのヤング率を有する材料から
なる膜層と、膜の表面を支持する支持ストラットを備え
るフォトリソグラフィ・マスクを提供する。ストラット
は、集積回路の設計領域に位置合わせされる、異なる縦
横比の複数の個別膜領域を形成して取り囲む。また、個
別膜領域内部にコントラスト・イメージを提供するため
の手段が提供される。コントラスト・イメージ手段を使
用して、リソグラフィ・プロセス中に、集積回路設計領
域内部に設計要素に対応するパターンで、マスクを露光
する。個別膜領域が、約１：１〜約１２：１の異なる縦
横比範囲を有し、異なるサイズの表面積を有することが
好ましい。個別膜領域は、それを取り囲む支持ストラッ
ト以外の支持を受けない。
【００１５】膜は、炭化珪素、ダイヤモンド、ダイヤモ
ンド・ライク・カーボン、アモルファス・カーボン、窒
化炭素、および窒化ホウ素からなる群から選択される材
料を備えることが好ましい。一実施形態では、コントラ
スト・イメージ手段が、個別膜領域内部の膜の表面上
に、集積回路設計領域内部の設計要素に対応するパター
ン付けされた層を備え、パターン付けされた層は、リソ
グラフィ・プロセス中にマスクを露光するために使用さ
れるエネルギーの散乱が膜層よりも大きい。この実施形
態では、膜層が、個別領域で約５０〜１５０ｎｍの厚さ
を有することが好ましい。別の実施形態では、コントラ
スト・イメージ手段が、個別膜領域内部の膜の表面に、
集積回路設計領域内部の設計要素に対応し、エネルギー
の通過を可能にする開口を備え、膜層は、リソグラフィ
・プロセス中にマスクを露光するために使用されるエネ
ルギーの吸収が開口よりも高い。この別の実施形態で
は、膜層が、個別領域で約５００〜５０００ｎｍの厚さ
を有することが好ましい。
ンド・ライク・カーボン、アモルファス・カーボン、窒
化炭素、および窒化ホウ素からなる群から選択される材
料を備えることが好ましい。一実施形態では、コントラ
スト・イメージ手段が、個別膜領域内部の膜の表面上
に、集積回路設計領域内部の設計要素に対応するパター
ン付けされた層を備え、パターン付けされた層は、リソ
グラフィ・プロセス中にマスクを露光するために使用さ
れるエネルギーの散乱が膜層よりも大きい。この実施形
態では、膜層が、個別領域で約５０〜１５０ｎｍの厚さ
を有することが好ましい。別の実施形態では、コントラ
スト・イメージ手段が、個別膜領域内部の膜の表面に、
集積回路設計領域内部の設計要素に対応し、エネルギー
の通過を可能にする開口を備え、膜層は、リソグラフィ
・プロセス中にマスクを露光するために使用されるエネ
ルギーの吸収が開口よりも高い。この別の実施形態で
は、膜層が、個別領域で約５００〜５０００ｎｍの厚さ
を有することが好ましい。
【００１６】他の態様では、本発明は、好ましくは少な
くとも約４００ＧＰａのヤング率を有する材料からなる
膜層と、膜の表面を支持する支持ストラットとを備え、
ストラットが、それぞれ個別膜面積と膜厚の比が少なく
とも約０．１８ｍｍ2／ｎｍであり、集積回路の設計領
域に位置合わせされる複数の個別膜領域を形成して取り
囲むフォトリソグラフィ・マスクを提供する。個別膜領
域内部の膜の表面上にあるパターン付けされた層は、集
積回路設計領域内部の設計要素に対応し、リソグラフィ
・プロセス中にマスクを露光するために使用されるエネ
ルギーの吸収が膜層よりも大きい。さらなる態様では、
本発明は、好ましくは少なくとも約４００ＧＰａのヤン
グ率を有する材料からなる膜層と、膜の表面を支持する
支持ストラットとを備え、ストラットが、それぞれ個別
膜面積と膜厚さの比が少なくとも約１．０ｍｍ2／ｎｍ
であり、集積回路の設計領域に位置合わせされる複数の
個別膜領域を形成して取り囲むフォトリソグラフィ・マ
スクを提供する。個別膜領域内部の膜の表面にある開口
は、集積回路設計領域内部の設計要素に対応し、エネル
ギーの通過を可能にし、膜層は、リソグラフィ・プロセ
ス中にマスクを露光するために使用されるエネルギーの
吸収が開口よりも大きい。
くとも約４００ＧＰａのヤング率を有する材料からなる
膜層と、膜の表面を支持する支持ストラットとを備え、
ストラットが、それぞれ個別膜面積と膜厚の比が少なく
とも約０．１８ｍｍ2／ｎｍであり、集積回路の設計領
域に位置合わせされる複数の個別膜領域を形成して取り
囲むフォトリソグラフィ・マスクを提供する。個別膜領
域内部の膜の表面上にあるパターン付けされた層は、集
積回路設計領域内部の設計要素に対応し、リソグラフィ
・プロセス中にマスクを露光するために使用されるエネ
ルギーの吸収が膜層よりも大きい。さらなる態様では、
本発明は、好ましくは少なくとも約４００ＧＰａのヤン
グ率を有する材料からなる膜層と、膜の表面を支持する
支持ストラットとを備え、ストラットが、それぞれ個別
膜面積と膜厚さの比が少なくとも約１．０ｍｍ2／ｎｍ
であり、集積回路の設計領域に位置合わせされる複数の
個別膜領域を形成して取り囲むフォトリソグラフィ・マ
スクを提供する。個別膜領域内部の膜の表面にある開口
は、集積回路設計領域内部の設計要素に対応し、エネル
ギーの通過を可能にし、膜層は、リソグラフィ・プロセ
ス中にマスクを露光するために使用されるエネルギーの
吸収が開口よりも大きい。
【００１７】本発明はまた、前述の任意のマスクを提供
すること、荷電粒子ビームによってマスクの個別膜領域
を逐次衝撃すること、および集積回路の設計要素と共に
マスクを通過するエネルギー・ビームの一部によって半
導体ウェハ上のレジスト層を露光することを含む集積回
路用のフォトリソグラフィ・プロセスに関する。
すること、荷電粒子ビームによってマスクの個別膜領域
を逐次衝撃すること、および集積回路の設計要素と共に
マスクを通過するエネルギー・ビームの一部によって半
導体ウェハ上のレジスト層を露光することを含む集積回
路用のフォトリソグラフィ・プロセスに関する。
【００１８】本発明の他の態様は、フォトリソグラフィ
・プロセスに使用するためのステンシル・マスクを作成
する方法であって、基板上に、ダイヤモンド、ダイヤモ
ンド・ライク・カーボン、およびアモルファス・カーボ
ンからなる群から選択される膜フィルムを付着するこ
と、および膜フィルムの片側に支持ストラットを形成す
ることを含み、ストラットが膜フィルムの複数の個別領
域を形成して取り囲む方法に関する。この方法は次い
で、ストラット内部の１つまたは複数の個別膜フィルム
領域内部の膜フィルムを覆う、１つまたは複数の所望の
回路要素に適合するパターンを付着すること、および膜
フィルムに開口を形成するために、パターンを使用して
膜フィルムをエッチングすることを含む。この方法で
は、膜フィルムが、ハードマスク層によってパターン付
けされるダイヤモンドフィルムを備えることが好まし
い。この方法はさらに、ダイヤモンド・フィルムに隣接
してエッチ・ストップ層を付着すること、および酸素を
含む反応性イオン・エッチによってダイヤモンド・フィ
ルムをエッチングすることを含む。
・プロセスに使用するためのステンシル・マスクを作成
する方法であって、基板上に、ダイヤモンド、ダイヤモ
ンド・ライク・カーボン、およびアモルファス・カーボ
ンからなる群から選択される膜フィルムを付着するこ
と、および膜フィルムの片側に支持ストラットを形成す
ることを含み、ストラットが膜フィルムの複数の個別領
域を形成して取り囲む方法に関する。この方法は次い
で、ストラット内部の１つまたは複数の個別膜フィルム
領域内部の膜フィルムを覆う、１つまたは複数の所望の
回路要素に適合するパターンを付着すること、および膜
フィルムに開口を形成するために、パターンを使用して
膜フィルムをエッチングすることを含む。この方法で
は、膜フィルムが、ハードマスク層によってパターン付
けされるダイヤモンドフィルムを備えることが好まし
い。この方法はさらに、ダイヤモンド・フィルムに隣接
してエッチ・ストップ層を付着すること、および酸素を
含む反応性イオン・エッチによってダイヤモンド・フィ
ルムをエッチングすることを含む。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施形態を説明
するにあたり、本明細書では図面の図４〜６を参照し、
図中、同じ参照番号は、本発明の同じフィーチャを指
す。本発明のフィーチャは、図面中、必ずしもスケール
を合わせて示されてはいない。
するにあたり、本明細書では図面の図４〜６を参照し、
図中、同じ参照番号は、本発明の同じフィーチャを指
す。本発明のフィーチャは、図面中、必ずしもスケール
を合わせて示されてはいない。
【００２０】従来膜層に使用されている典型的な材料に
は、ドープされたシリコンや窒化珪素（ＳｉＮ）が含ま
れる。そのような材料は、１６０ＧＰａ程度のヤング率
を有する。本発明は、このような従来の材料の代わり
に、ＰＥＢＬマスク膜として他の材料を使用する。炭化
珪素（ＳｉＣ）、ダイヤモンド、ダイヤモンド・ライク
・カーボン（ＤＬＣ）などの先端材料が、より堅固な構
造を有することが判明しており、これは、それらのはる
かに高い弾性ヤング率に関連している。ダイヤモンドの
ヤング率は約１０００ＧＰａであり、ＳｉＣに関するヤ
ング率は約４８０ＧＰａである。ＤＬＣのヤング率は、
製造により異なることがあるが、従来の技法によって比
較的高い値にすることができる。これは、１００ｎｍ厚
ＳｉＮ膜と同じ機械的剛性を提供するために、理論的に
は、ダイヤモンド膜ならたった１６ｎｍあればよいこと
を意味する。あるいは、１００ｎｍ厚ダイヤモンド膜
は、同じ厚さのＳｉＮ膜よりも６倍硬い。本発明で使用
される膜材料のヤング率は少なくとも約１５０ＧＰａで
あることが好ましく、少なくとも約４００ＧＰａである
ことがより好ましい。好ましい膜厚は、約２０〜３００
ｎｍであり、約１５０ｎｍ未満であって約５０〜１５０
ｎｍの範囲内にあることがより好ましい。
は、ドープされたシリコンや窒化珪素（ＳｉＮ）が含ま
れる。そのような材料は、１６０ＧＰａ程度のヤング率
を有する。本発明は、このような従来の材料の代わり
に、ＰＥＢＬマスク膜として他の材料を使用する。炭化
珪素（ＳｉＣ）、ダイヤモンド、ダイヤモンド・ライク
・カーボン（ＤＬＣ）などの先端材料が、より堅固な構
造を有することが判明しており、これは、それらのはる
かに高い弾性ヤング率に関連している。ダイヤモンドの
ヤング率は約１０００ＧＰａであり、ＳｉＣに関するヤ
ング率は約４８０ＧＰａである。ＤＬＣのヤング率は、
製造により異なることがあるが、従来の技法によって比
較的高い値にすることができる。これは、１００ｎｍ厚
ＳｉＮ膜と同じ機械的剛性を提供するために、理論的に
は、ダイヤモンド膜ならたった１６ｎｍあればよいこと
を意味する。あるいは、１００ｎｍ厚ダイヤモンド膜
は、同じ厚さのＳｉＮ膜よりも６倍硬い。本発明で使用
される膜材料のヤング率は少なくとも約１５０ＧＰａで
あることが好ましく、少なくとも約４００ＧＰａである
ことがより好ましい。好ましい膜厚は、約２０〜３００
ｎｍであり、約１５０ｎｍ未満であって約５０〜１５０
ｎｍの範囲内にあることがより好ましい。
【００２１】表２は、いくつかの候補膜材料の非散乱電
子透過およびヤング率を示す。電子透過数は、厚さ１０
０ｎｍでの１００ｋｅＶ電子の電子散乱から計算され
た。ＳｉＣとダイヤモンドのヤング率は、ＳｉＮよりも
はるかに高い。したがって、ＳｉＣまたはダイヤモンド
を使用することによって、電子透過の不利益を受けるこ
となく、強度面での大きな利点を得ることができる。ダ
イヤモンド・ライク・カーボンが、もう１つの好ましい
ＰＥＢＬ膜材料である。必要以上の実験を行うことな
く、ＰＥＢＬマスクに関するＤＬＣの電子透過および／
またはヤング率を最適化することも可能である。
子透過およびヤング率を示す。電子透過数は、厚さ１０
０ｎｍでの１００ｋｅＶ電子の電子散乱から計算され
た。ＳｉＣとダイヤモンドのヤング率は、ＳｉＮよりも
はるかに高い。したがって、ＳｉＣまたはダイヤモンド
を使用することによって、電子透過の不利益を受けるこ
となく、強度面での大きな利点を得ることができる。ダ
イヤモンド・ライク・カーボンが、もう１つの好ましい
ＰＥＢＬ膜材料である。必要以上の実験を行うことな
く、ＰＥＢＬマスクに関するＤＬＣの電子透過および／
またはヤング率を最適化することも可能である。
【表２】
【００２２】これらのより強い膜材料の１つを使用して
ＰＥＢＬマスクを作成することによって得られるいくつ
かの利点がある。第１に、マスク構造全体が、より強
く、より堅固になり、破損に対する耐性が増す。膜がよ
り強いため、支持シリコン・ストラットがより少なくて
済む。これが、使用可能なマスク表面積または作業域を
増大させ、回路パターンを複数のより小さな膜に分割す
ることにより生じる複雑さを低減する。
ＰＥＢＬマスクを作成することによって得られるいくつ
かの利点がある。第１に、マスク構造全体が、より強
く、より堅固になり、破損に対する耐性が増す。膜がよ
り強いため、支持シリコン・ストラットがより少なくて
済む。これが、使用可能なマスク表面積または作業域を
増大させ、回路パターンを複数のより小さな膜に分割す
ることにより生じる複雑さを低減する。
【００２３】本発明によれば、図４に示されるように、
チップ設計に合致するように、膜およびストラットの配
置をカストマイズすることが可能である。本発明により
作成されるマスク４８は、膜層１６の外側部分を支持す
る外周円形またはリング形支持領域４４を有する。内側
膜領域は、ストラット４２間に、サイズおよび縦横比が
異なる複数の開いた膜露出領域２０を有する。平面図に
示されるように、同じマスク上での典型的な縦横比を、
約１：１から約１２：１（幅：長さ）まで変えることが
できる。あまり重要でない、かつ／または散乱体層２２
によるカバレージをあまり有さない回路パターン領域
は、当業者に知られている方法によってより大きな膜上
に書かれ、より小さな膜は、より多くの支持が必要とさ
れる高パターン密度領域を投影する散乱体層２２のため
にとっておくことができる。図５に示される他の実施形
態では、マスク４８ａ内で、開いた膜領域２０が全て同
じ面積および縦横比であるが、各個別領域２０の面積
は、採用される膜１６層厚さに関して従来技術で許可さ
れている面積よりもかなり大きい。本発明により作成さ
れる散乱体マスクでの個別膜面積（ｍｍ2単位）と膜厚
さ（ｎｍ単位）の比は、少なくとも約０．１８ｍｍ2／
ｎｍであり、少なくとも約０．２０または０．２５ｍｍ
2／ｎｍであることがより好ましい。ＳＣＡＬＰＥＬ
（商標）などの荷電粒子ビーム・フォトリソグラフィで
使用されるとき、そのような散乱体マスクは、膜厚さが
約１５０ｎｍ以下であって約５０〜１５０ｎｍの範囲で
あり、約７５〜１００ｎｍ以下であることが好ましい。
一例は、厚さ７５ｎｍ、個別膜面積１３ｍｍ2の窒化珪
素（ＳｉＮｘ）膜である。散乱体層２２はこの場合も、
層２２の材料と膜１６材料の間の荷電粒子吸収コントラ
ストにより生じる所望の回路パターン・フィーチャまた
は要素を投影するように膜領域に書かれる。好ましい散
乱体層材料は、前述した材料である。どちらの実施形態
でも、より有用なマスク領域が得られる。
チップ設計に合致するように、膜およびストラットの配
置をカストマイズすることが可能である。本発明により
作成されるマスク４８は、膜層１６の外側部分を支持す
る外周円形またはリング形支持領域４４を有する。内側
膜領域は、ストラット４２間に、サイズおよび縦横比が
異なる複数の開いた膜露出領域２０を有する。平面図に
示されるように、同じマスク上での典型的な縦横比を、
約１：１から約１２：１（幅：長さ）まで変えることが
できる。あまり重要でない、かつ／または散乱体層２２
によるカバレージをあまり有さない回路パターン領域
は、当業者に知られている方法によってより大きな膜上
に書かれ、より小さな膜は、より多くの支持が必要とさ
れる高パターン密度領域を投影する散乱体層２２のため
にとっておくことができる。図５に示される他の実施形
態では、マスク４８ａ内で、開いた膜領域２０が全て同
じ面積および縦横比であるが、各個別領域２０の面積
は、採用される膜１６層厚さに関して従来技術で許可さ
れている面積よりもかなり大きい。本発明により作成さ
れる散乱体マスクでの個別膜面積（ｍｍ2単位）と膜厚
さ（ｎｍ単位）の比は、少なくとも約０．１８ｍｍ2／
ｎｍであり、少なくとも約０．２０または０．２５ｍｍ
2／ｎｍであることがより好ましい。ＳＣＡＬＰＥＬ
（商標）などの荷電粒子ビーム・フォトリソグラフィで
使用されるとき、そのような散乱体マスクは、膜厚さが
約１５０ｎｍ以下であって約５０〜１５０ｎｍの範囲で
あり、約７５〜１００ｎｍ以下であることが好ましい。
一例は、厚さ７５ｎｍ、個別膜面積１３ｍｍ2の窒化珪
素（ＳｉＮｘ）膜である。散乱体層２２はこの場合も、
層２２の材料と膜１６材料の間の荷電粒子吸収コントラ
ストにより生じる所望の回路パターン・フィーチャまた
は要素を投影するように膜領域に書かれる。好ましい散
乱体層材料は、前述した材料である。どちらの実施形態
でも、より有用なマスク領域が得られる。
【００２４】他の実施形態では、本発明の膜材料を、Ｐ
ＥＢＬなど荷電粒子リソグラフィ用のステンシル・マス
クとして使用することもできる。図６のマスク４８ｂに
示されるように、開いた膜領域２０は、所望の回路パタ
ーンのフィーチャまたは要素を投影するために膜層１６
上に付着された別々の散乱体層を有するのではなく、こ
れらの回路フィーチャのパターンで形成される開口５０
を含む。本発明の好ましい膜材料は電子透過に対して十
分に透明であり、そのため図４および５の実施形態にお
いて散乱体層材料に対するコントラストが提供される
が、図６の実施形態においてより厚い構成で使用される
それと同じ膜は、常にある程度の散乱を有し、開口５０
内の材料の不在とのコントラストをもたらす。したがっ
て、開口５０のパターンは、膜材料１６を介する低い、
しかし絶えず存在する散乱と比べて、電子または他の荷
電粒子ビームの妨害されない透過を可能にし、このとき
膜材料１６は、より厚い、例えば約２０００ｎｍである
ため、吸収体層として働く。膜による荷電粒子ビームの
吸収が、開口５０のほとんど妨害されない透過性能との
十分なコントラストを提供するため、別々の吸収体層が
必要とされない。開口５０のそのようなステンシル・パ
ターンは、ウェハ上の適切なレジスト、すなわち図４お
よび５のマスクに使用されるのとは反対のタイプのレジ
スト上で露光することができる。この場合も、ストラッ
ト４２によって支持される開いた膜領域２０は、図４お
よび５の実施形態に示されるように、従来技術と比較し
てかなり大きく、様々な縦横比にすることができる。
ＥＢＬなど荷電粒子リソグラフィ用のステンシル・マス
クとして使用することもできる。図６のマスク４８ｂに
示されるように、開いた膜領域２０は、所望の回路パタ
ーンのフィーチャまたは要素を投影するために膜層１６
上に付着された別々の散乱体層を有するのではなく、こ
れらの回路フィーチャのパターンで形成される開口５０
を含む。本発明の好ましい膜材料は電子透過に対して十
分に透明であり、そのため図４および５の実施形態にお
いて散乱体層材料に対するコントラストが提供される
が、図６の実施形態においてより厚い構成で使用される
それと同じ膜は、常にある程度の散乱を有し、開口５０
内の材料の不在とのコントラストをもたらす。したがっ
て、開口５０のパターンは、膜材料１６を介する低い、
しかし絶えず存在する散乱と比べて、電子または他の荷
電粒子ビームの妨害されない透過を可能にし、このとき
膜材料１６は、より厚い、例えば約２０００ｎｍである
ため、吸収体層として働く。膜による荷電粒子ビームの
吸収が、開口５０のほとんど妨害されない透過性能との
十分なコントラストを提供するため、別々の吸収体層が
必要とされない。開口５０のそのようなステンシル・パ
ターンは、ウェハ上の適切なレジスト、すなわち図４お
よび５のマスクに使用されるのとは反対のタイプのレジ
スト上で露光することができる。この場合も、ストラッ
ト４２によって支持される開いた膜領域２０は、図４お
よび５の実施形態に示されるように、従来技術と比較し
てかなり大きく、様々な縦横比にすることができる。
【００２５】図６に示されるタイプのステンシル・マス
ク用の好ましい膜材料はダイヤモンドである。ダイヤモ
ンドが膜として使用されるとき、マスクを作成する好ま
しいプロセスは以下のようである。はじめに、厚さ約５
００〜５０００ｎｍのダイヤモンドの層またはフィルム
が、例えばシリコンの基板上によく知られている方法に
よって付着される。ダイヤモンド層を付着する前に、埋
込酸化物上シリコンの薄い（例えば１００ｎｍ未満）層
を有するＳＯＩ（silicon-on-insulator）ウェハのよう
にエッチ・ストップ層が付着されることが好ましい。次
いで、その上に適切なレジスト、および任意選択で回路
要素の構成内のハードマスク材料を付着することによっ
て、ダイヤモンド・フィルムがパターン付けされる。ハ
ードマスクは、ＳｉＯＮ、Ｓｉ3Ｎ4、またはＳｉＯ2の
層であることが好ましい。次いで、レジストおよび／ま
たはハードマスク材料を使用して、下にある基板まで、
ダイヤモンド膜層を選択的にエッチングして除去する。
良好なパターン精度を有する高縦横比フィーチャをエッ
チングすることは、有機エッチャントを使用して可能と
なる。酸素を含む低圧反応性イオン・エッチング、例え
ばＯ2／Ｎ2プラズマ・エッチをＳｉＯＮハードマスク層
と共に使用して、良好な結果が達成されている。任意選
択で、ＣＯ、ＣＯ2、炭化水素などの添加物をダイヤモ
ンド層のエッチングに採用することができ、通常、下に
ある基板に対する選択性が非常に高い。ダイヤモンド・
パターン・エッチングの後、支持ストラットおよび他の
支持構造が形成され、中間酸化物およびシリコン層が除
去され、その結果、図６に示されるように、自由（fre
e）な上面および下面を有するダイヤモンド膜が生じ
る。任意選択で、支持ストラットおよび他の構造を、ダ
イヤモンド・フィルムの開口をパターン付けする、かつ
／またはエッチングする前に形成することができる。
ク用の好ましい膜材料はダイヤモンドである。ダイヤモ
ンドが膜として使用されるとき、マスクを作成する好ま
しいプロセスは以下のようである。はじめに、厚さ約５
００〜５０００ｎｍのダイヤモンドの層またはフィルム
が、例えばシリコンの基板上によく知られている方法に
よって付着される。ダイヤモンド層を付着する前に、埋
込酸化物上シリコンの薄い（例えば１００ｎｍ未満）層
を有するＳＯＩ（silicon-on-insulator）ウェハのよう
にエッチ・ストップ層が付着されることが好ましい。次
いで、その上に適切なレジスト、および任意選択で回路
要素の構成内のハードマスク材料を付着することによっ
て、ダイヤモンド・フィルムがパターン付けされる。ハ
ードマスクは、ＳｉＯＮ、Ｓｉ3Ｎ4、またはＳｉＯ2の
層であることが好ましい。次いで、レジストおよび／ま
たはハードマスク材料を使用して、下にある基板まで、
ダイヤモンド膜層を選択的にエッチングして除去する。
良好なパターン精度を有する高縦横比フィーチャをエッ
チングすることは、有機エッチャントを使用して可能と
なる。酸素を含む低圧反応性イオン・エッチング、例え
ばＯ2／Ｎ2プラズマ・エッチをＳｉＯＮハードマスク層
と共に使用して、良好な結果が達成されている。任意選
択で、ＣＯ、ＣＯ2、炭化水素などの添加物をダイヤモ
ンド層のエッチングに採用することができ、通常、下に
ある基板に対する選択性が非常に高い。ダイヤモンド・
パターン・エッチングの後、支持ストラットおよび他の
支持構造が形成され、中間酸化物およびシリコン層が除
去され、その結果、図６に示されるように、自由（fre
e）な上面および下面を有するダイヤモンド膜が生じ
る。任意選択で、支持ストラットおよび他の構造を、ダ
イヤモンド・フィルムの開口をパターン付けする、かつ
／またはエッチングする前に形成することができる。
【００２６】ダイヤモンドは、本発明のステンシル・マ
スクに関する好ましい膜フィルム材料であるが、Ｓｉ
Ｃ、ＤＬＣ、アモルファス・カーボンなど他の膜材料を
採用することもできる。本発明により作成されるステン
シル・マスクの個別膜面積（ｍｍ2単位）と膜厚さ（ｎ
ｍ単位）の比は、少なくとも約１．０ｍｍ2／ｎｍであ
り、少なくとも約１．５ｍｍ2／ｎｍであることが好ま
しい。そのようなステンシル・マスクは、ＰＥＢＬフォ
トリソグラフィで使用されるとき、膜厚さが約５００〜
５０００ｎｍの範囲内にある。
スクに関する好ましい膜フィルム材料であるが、Ｓｉ
Ｃ、ＤＬＣ、アモルファス・カーボンなど他の膜材料を
採用することもできる。本発明により作成されるステン
シル・マスクの個別膜面積（ｍｍ2単位）と膜厚さ（ｎ
ｍ単位）の比は、少なくとも約１．０ｍｍ2／ｎｍであ
り、少なくとも約１．５ｍｍ2／ｎｍであることが好ま
しい。そのようなステンシル・マスクは、ＰＥＢＬフォ
トリソグラフィで使用されるとき、膜厚さが約５００〜
５０００ｎｍの範囲内にある。
【００２７】本発明の様々なマスク実施形態４８、４８
ａ、４８ｂは、図１に関連して記述したのと類似する形
で荷電粒子リソグラフィに採用することができる。本発
明のマスクはＸ線リソグラフィにも有用であるが、合焦
されたビームがマスクの特定の領域にわたって逐次ステ
ップされ、一度に１つの個別膜領域またはフィーチャを
露光する電子ビーム・リソグラフィなど荷電粒子リソグ
ラフィで採用されることが好ましい。本発明のマスクで
は、コントラスト・イメージを提供するための手段、す
なわち膜を覆う個別散乱体層と、膜それ自体の開口との
どちらを使用するかは問われず、したがって複雑な回路
フィーチャ全体にわたるステッチングを回避するように
膜を配置することが可能であり、有利である。より強い
膜材料を使用する別の重要な利点は、イメージ配置誤差
に関する。より強い膜マスクは、散乱体層の残余フィル
ム応力に対してより寛容であり、そのためパターニング
からのイメージ配置ひずみがより小さくなる。本発明の
好ましい膜材料を使用する別の利点は、熱的性質の改善
である。これらの材料、特にダイヤモンドによって提供
されるより高い熱伝導性が、処理および露光中のマスク
加熱による効果を低減し、したがってひずみをさらに減
少させることができる。
ａ、４８ｂは、図１に関連して記述したのと類似する形
で荷電粒子リソグラフィに採用することができる。本発
明のマスクはＸ線リソグラフィにも有用であるが、合焦
されたビームがマスクの特定の領域にわたって逐次ステ
ップされ、一度に１つの個別膜領域またはフィーチャを
露光する電子ビーム・リソグラフィなど荷電粒子リソグ
ラフィで採用されることが好ましい。本発明のマスクで
は、コントラスト・イメージを提供するための手段、す
なわち膜を覆う個別散乱体層と、膜それ自体の開口との
どちらを使用するかは問われず、したがって複雑な回路
フィーチャ全体にわたるステッチングを回避するように
膜を配置することが可能であり、有利である。より強い
膜材料を使用する別の重要な利点は、イメージ配置誤差
に関する。より強い膜マスクは、散乱体層の残余フィル
ム応力に対してより寛容であり、そのためパターニング
からのイメージ配置ひずみがより小さくなる。本発明の
好ましい膜材料を使用する別の利点は、熱的性質の改善
である。これらの材料、特にダイヤモンドによって提供
されるより高い熱伝導性が、処理および露光中のマスク
加熱による効果を低減し、したがってひずみをさらに減
少させることができる。
【００２８】電子透過およびヤング率は、本発明で有用
な膜マスク基板材料の２つの重要なパラメータである
が、好ましくは満たされるべき他の材料特性もある。理
想的な膜フィルムは、それが連続的であり、所望の厚
さ、すなわち１００〜１５０ｎｍでピンホールを有さな
いように付着される。膜フィルムの表面粗さは、低応力
散乱体フィルムのスパッタ付着を可能にするように、１
ｎｍ未満であることが好ましい。膜材料のフィルム応力
は、１００〜３００ＭＰａ範囲の引張応力であることが
好ましい。応力がこれよりも低い場合、圧縮性膜が生
じ、応力がはるかに大きい場合、膜歩留りの問題があ
る。膜が非常に薄いため、厚さの均一性も重要な問題で
あり、一例として、厚さ変動が、マスク全体にわたって
５％未満であることが好ましい。これらの特性全てを満
たす材料が、投影電子ビーム・リソグラフィ・マスク用
の基板として最も好ましい選択となる。散乱体層を使用
するマスクでは、膜材料が約１０未満の原子番号を有す
ることがより好ましい。
な膜マスク基板材料の２つの重要なパラメータである
が、好ましくは満たされるべき他の材料特性もある。理
想的な膜フィルムは、それが連続的であり、所望の厚
さ、すなわち１００〜１５０ｎｍでピンホールを有さな
いように付着される。膜フィルムの表面粗さは、低応力
散乱体フィルムのスパッタ付着を可能にするように、１
ｎｍ未満であることが好ましい。膜材料のフィルム応力
は、１００〜３００ＭＰａ範囲の引張応力であることが
好ましい。応力がこれよりも低い場合、圧縮性膜が生
じ、応力がはるかに大きい場合、膜歩留りの問題があ
る。膜が非常に薄いため、厚さの均一性も重要な問題で
あり、一例として、厚さ変動が、マスク全体にわたって
５％未満であることが好ましい。これらの特性全てを満
たす材料が、投影電子ビーム・リソグラフィ・マスク用
の基板として最も好ましい選択となる。散乱体層を使用
するマスクでは、膜材料が約１０未満の原子番号を有す
ることがより好ましい。
【００２９】本発明のリソグラフィック・マスクについ
て述べたように、ダイヤモンド、炭化珪素（ＳｉＣ）、
ダイヤモンド・ライク・カーボン（ＤＬＣ）、アモルフ
ァス・カーボン、窒化炭素（Ｃ3Ｎ4）、窒化ホウ素（Ｂ
Ｎ）などのより強い膜材料は、ＳｉおよびＳｉＮ膜材料
に勝る大きな利点を提供する。したがって、膜領域は、
様々なパターン密度およびフィーチャ・サイズの回路パ
ターンに適合するように様々な縦横比およびサイズにす
ることができる。したがって、本発明のマスクは、従来
の技術のようにマスク支持ストラット間の均一なサイズ
および縦横比の制限を受けない。回路設計でのより大き
な自由、およびより少ないマスク破損が主要な結果とし
てもたらされる。
て述べたように、ダイヤモンド、炭化珪素（ＳｉＣ）、
ダイヤモンド・ライク・カーボン（ＤＬＣ）、アモルフ
ァス・カーボン、窒化炭素（Ｃ3Ｎ4）、窒化ホウ素（Ｂ
Ｎ）などのより強い膜材料は、ＳｉおよびＳｉＮ膜材料
に勝る大きな利点を提供する。したがって、膜領域は、
様々なパターン密度およびフィーチャ・サイズの回路パ
ターンに適合するように様々な縦横比およびサイズにす
ることができる。したがって、本発明のマスクは、従来
の技術のようにマスク支持ストラット間の均一なサイズ
および縦横比の制限を受けない。回路設計でのより大き
な自由、およびより少ないマスク破損が主要な結果とし
てもたらされる。
【００３０】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
の事項を開示する。
【００３１】（１）集積回路に対応するイメージをマス
クから半導体基板上へフォトリソグラフィック転写する
ためのマスクであって、エネルギーに対して部分的に透
明な膜の上面にあり、前記膜の内側領域内にあるパター
ン付けされた散乱または吸収層と、前記膜の外側領域を
支持する周縁支持部材と、前記膜の前記内側領域を支持
する支持ストラットとを備え、前記ストラットが前記支
持部材に接続され、前記集積回路の主要設計要素に位置
合わせされる、マスク。 （２）前記膜が少なくとも約４００ＧＰａのヤング率を
有する材料からなる、上記（１）に記載のマスク。 （３）前記膜が、炭化珪素、ダイヤモンド、ダイヤモン
ド・ライク・カーボン、アモルファス・カーボン、窒化
炭素、および窒化ホウ素からなる群から選択される材料
を備える上記（１）に記載のマスク。 （４）前記支持ストラットが、集積回路の設計領域に位
置合わせされて、異なるサイズおよび縦横比の複数の個
別膜領域を形成して取り囲む、上記（１）に記載のマス
ク。 （５）膜層と、前記膜の表面を支持する支持ストラット
であって、集積回路の設計領域に位置合わせされて、異
なる縦横比の複数の個別膜領域を形成して取り囲むスト
ラットと、前記個別膜領域内部にコントラスト・イメー
ジを提供するための手段とを備え、前記コントラスト・
イメージ手段を使用して、リソグラフィ・プロセス中に
複数のパターンで、集積回路設計領域内部の設計要素に
対応するように前記マスクを露光する、フォトリソグラ
フィ・マスク。 （６）前記膜層が少なくとも約４００ＧＰａのヤング率
を有する、上記（５）に記載のマスク。 （７）前記個別膜領域が、約１：１〜約１２：１の異な
る縦横比範囲を有する、上記（５）に記載のマスク。 （８）前記個別膜領域が異なるサイズの表面積を有す
る、上記（５）に記載のマスク。 （９）前記個別膜領域が、それを取り囲む支持ストラッ
ト以外の支持を受けない、上記（５）に記載のマスク。 （１０）前記膜が、炭化珪素、ダイヤモンド、ダイヤモ
ンド・ライク・カーボン、アモルファス・カーボン、窒
化炭素、および窒化ホウ素からなる群から選択される材
料を備える、上記（５）に記載のマスク。 （１１）前記コントラスト・イメージ手段が、前記個別
膜領域内部の前記膜の表面上に、集積回路設計領域内部
の設計要素に対応するパターン付けされた層を備え、前
記パターン付けされた層は、リソグラフィ・プロセス中
に前記マスクを露光するために使用されるエネルギーの
散乱が前記膜層よりも大きい、上記（５）に記載のマス
ク。 （１２）前記膜層が、前記個別領域で約５０〜１５０ｎ
ｍの厚さを有する、上記（１１）に記載のマスク。 （１３）前記膜が、炭化珪素、ダイヤモンド、ダイヤモ
ンド・ライク・カーボン、アモルファス・カーボン、窒
化炭素、および窒化ホウ素からなる群から選択される材
料を備える、上記（１１）に記載のマスク。 （１４）前記コントラスト・イメージ手段が、前記個別
膜領域内部の前記膜の表面に、集積回路設計領域内部の
設計要素に対応し、エネルギーの通過を可能にする開口
を備え、前記膜層は、リソグラフィ・プロセス中に前記
マスクを露光するために使用されるエネルギーの吸収が
前記開口よりも高い、上記（５）に記載のマスク。 （１５）前記膜層が、個別領域で約５００〜５０００ｎ
ｍの厚さを有する、上記（１４）に記載のマスク。 （１６）前記膜が、炭化珪素、ダイヤモンド、ダイヤモ
ンド・ライク・カーボン、アモルファス・カーボン、窒
化炭素、および窒化ホウ素からなる群から選択される材
料を備える、上記（１４）に記載のマスク。 （１７）膜層と、前記膜の表面を支持する支持ストラッ
トであって、それぞれ個別膜面積と膜厚さの比が少なく
とも約０．１８ｍｍ2／ｎｍであり、集積回路の設計領
域に位置合わせされる複数の個別膜領域を形成して取り
囲むストラットと、前記個別膜領域内部の前記膜の表面
上にあり、集積回路設計領域内部の設計要素に対応する
パターン付けされた層とを備え、前記パターン付けされ
た層は、リソグラフィ・プロセス中に前記マスクを露光
するために使用されるエネルギーの吸収が前記膜層より
も大きい、フォトリソグラフィ・マスク。 （１８）前記膜層が少なくとも約４００ＧＰａのヤング
率を有する、上記（１７）に記載のマスク。 （１９）膜層と、前記膜の表面を支持する支持ストラッ
トであって、それぞれ個別膜面積と膜厚さの比が少なく
とも約１．０ｍｍ2／ｎｍであり、集積回路の設計領域
に位置合わせされる複数の個別膜領域を形成して取り囲
むストラットと、前記個別膜領域内部の前記膜の表面に
あり、集積回路設計領域内部の設計要素に対応し、エネ
ルギーの通過を可能にする開口とを備え、前記膜層は、
リソグラフィ・プロセス中に前記マスクを露光するため
に使用されるエネルギーの吸収が前記開口よりも大き
い、フォトリソグラフィ・マスク。 （２０）前記膜層が少なくとも約４００ＧＰａのヤング
率を有する、上記（１９）に記載のマスク。 （２１）上記（１）のマスクを提供すること、荷電粒子
ビームによって前記マスクの個別膜領域を逐次衝撃する
こと、および集積回路の設計要素と共に前記マスクを通
過するエネルギー・ビームの一部によって半導体ウェハ
上のレジスト層を露光することを含む、集積回路用のフ
ォトリソグラフィ・プロセス。 （２２）フォトリソグラフィ・プロセスに使用するため
のステンシル・マスクを作成する方法であって、基板上
に、ダイヤモンド、ダイヤモンド・ライク・カーボン、
およびアモルファス・カーボンからなる群から選択され
る膜フィルムを付着すること、前記膜フィルムの片側
に、前記膜フィルムの複数の個別領域を形成して取り囲
む支持ストラットを形成すること、前記ストラット内部
の１つまたは複数の前記個別膜フィルム領域内部の前記
膜フィルムを覆う、１つまたは複数の所望の回路要素に
適合するパターンを付着すること、および前記膜フィル
ムに開口を形成するために、前記パターンを使用して膜
フィルムをエッチングすることを含む、方法。 （２３）前記膜フィルムがダイヤモンド・フィルムを備
え、さらに前記ダイヤモンド・フィルムに隣接してエッ
チ・ストップ層を付着することを含む、上記（２２）に
記載の方法。 （２４）前記膜フィルムがダイヤモンド・フィルムを備
え、前記ダイヤモンド・フィルムが、ハードマスク層に
よってパターン付けされる、上記（２２）に記載の方
法。 （２５）前記膜フィルムがダイヤモンド・フィルムを備
え、前記ダイヤモンド・フィルムが、酸素を含む反応性
イオン・エッチによってエッチングされる、上記（２
２）に記載の方法。
クから半導体基板上へフォトリソグラフィック転写する
ためのマスクであって、エネルギーに対して部分的に透
明な膜の上面にあり、前記膜の内側領域内にあるパター
ン付けされた散乱または吸収層と、前記膜の外側領域を
支持する周縁支持部材と、前記膜の前記内側領域を支持
する支持ストラットとを備え、前記ストラットが前記支
持部材に接続され、前記集積回路の主要設計要素に位置
合わせされる、マスク。 （２）前記膜が少なくとも約４００ＧＰａのヤング率を
有する材料からなる、上記（１）に記載のマスク。 （３）前記膜が、炭化珪素、ダイヤモンド、ダイヤモン
ド・ライク・カーボン、アモルファス・カーボン、窒化
炭素、および窒化ホウ素からなる群から選択される材料
を備える上記（１）に記載のマスク。 （４）前記支持ストラットが、集積回路の設計領域に位
置合わせされて、異なるサイズおよび縦横比の複数の個
別膜領域を形成して取り囲む、上記（１）に記載のマス
ク。 （５）膜層と、前記膜の表面を支持する支持ストラット
であって、集積回路の設計領域に位置合わせされて、異
なる縦横比の複数の個別膜領域を形成して取り囲むスト
ラットと、前記個別膜領域内部にコントラスト・イメー
ジを提供するための手段とを備え、前記コントラスト・
イメージ手段を使用して、リソグラフィ・プロセス中に
複数のパターンで、集積回路設計領域内部の設計要素に
対応するように前記マスクを露光する、フォトリソグラ
フィ・マスク。 （６）前記膜層が少なくとも約４００ＧＰａのヤング率
を有する、上記（５）に記載のマスク。 （７）前記個別膜領域が、約１：１〜約１２：１の異な
る縦横比範囲を有する、上記（５）に記載のマスク。 （８）前記個別膜領域が異なるサイズの表面積を有す
る、上記（５）に記載のマスク。 （９）前記個別膜領域が、それを取り囲む支持ストラッ
ト以外の支持を受けない、上記（５）に記載のマスク。 （１０）前記膜が、炭化珪素、ダイヤモンド、ダイヤモ
ンド・ライク・カーボン、アモルファス・カーボン、窒
化炭素、および窒化ホウ素からなる群から選択される材
料を備える、上記（５）に記載のマスク。 （１１）前記コントラスト・イメージ手段が、前記個別
膜領域内部の前記膜の表面上に、集積回路設計領域内部
の設計要素に対応するパターン付けされた層を備え、前
記パターン付けされた層は、リソグラフィ・プロセス中
に前記マスクを露光するために使用されるエネルギーの
散乱が前記膜層よりも大きい、上記（５）に記載のマス
ク。 （１２）前記膜層が、前記個別領域で約５０〜１５０ｎ
ｍの厚さを有する、上記（１１）に記載のマスク。 （１３）前記膜が、炭化珪素、ダイヤモンド、ダイヤモ
ンド・ライク・カーボン、アモルファス・カーボン、窒
化炭素、および窒化ホウ素からなる群から選択される材
料を備える、上記（１１）に記載のマスク。 （１４）前記コントラスト・イメージ手段が、前記個別
膜領域内部の前記膜の表面に、集積回路設計領域内部の
設計要素に対応し、エネルギーの通過を可能にする開口
を備え、前記膜層は、リソグラフィ・プロセス中に前記
マスクを露光するために使用されるエネルギーの吸収が
前記開口よりも高い、上記（５）に記載のマスク。 （１５）前記膜層が、個別領域で約５００〜５０００ｎ
ｍの厚さを有する、上記（１４）に記載のマスク。 （１６）前記膜が、炭化珪素、ダイヤモンド、ダイヤモ
ンド・ライク・カーボン、アモルファス・カーボン、窒
化炭素、および窒化ホウ素からなる群から選択される材
料を備える、上記（１４）に記載のマスク。 （１７）膜層と、前記膜の表面を支持する支持ストラッ
トであって、それぞれ個別膜面積と膜厚さの比が少なく
とも約０．１８ｍｍ2／ｎｍであり、集積回路の設計領
域に位置合わせされる複数の個別膜領域を形成して取り
囲むストラットと、前記個別膜領域内部の前記膜の表面
上にあり、集積回路設計領域内部の設計要素に対応する
パターン付けされた層とを備え、前記パターン付けされ
た層は、リソグラフィ・プロセス中に前記マスクを露光
するために使用されるエネルギーの吸収が前記膜層より
も大きい、フォトリソグラフィ・マスク。 （１８）前記膜層が少なくとも約４００ＧＰａのヤング
率を有する、上記（１７）に記載のマスク。 （１９）膜層と、前記膜の表面を支持する支持ストラッ
トであって、それぞれ個別膜面積と膜厚さの比が少なく
とも約１．０ｍｍ2／ｎｍであり、集積回路の設計領域
に位置合わせされる複数の個別膜領域を形成して取り囲
むストラットと、前記個別膜領域内部の前記膜の表面に
あり、集積回路設計領域内部の設計要素に対応し、エネ
ルギーの通過を可能にする開口とを備え、前記膜層は、
リソグラフィ・プロセス中に前記マスクを露光するため
に使用されるエネルギーの吸収が前記開口よりも大き
い、フォトリソグラフィ・マスク。 （２０）前記膜層が少なくとも約４００ＧＰａのヤング
率を有する、上記（１９）に記載のマスク。 （２１）上記（１）のマスクを提供すること、荷電粒子
ビームによって前記マスクの個別膜領域を逐次衝撃する
こと、および集積回路の設計要素と共に前記マスクを通
過するエネルギー・ビームの一部によって半導体ウェハ
上のレジスト層を露光することを含む、集積回路用のフ
ォトリソグラフィ・プロセス。 （２２）フォトリソグラフィ・プロセスに使用するため
のステンシル・マスクを作成する方法であって、基板上
に、ダイヤモンド、ダイヤモンド・ライク・カーボン、
およびアモルファス・カーボンからなる群から選択され
る膜フィルムを付着すること、前記膜フィルムの片側
に、前記膜フィルムの複数の個別領域を形成して取り囲
む支持ストラットを形成すること、前記ストラット内部
の１つまたは複数の前記個別膜フィルム領域内部の前記
膜フィルムを覆う、１つまたは複数の所望の回路要素に
適合するパターンを付着すること、および前記膜フィル
ムに開口を形成するために、前記パターンを使用して膜
フィルムをエッチングすることを含む、方法。 （２３）前記膜フィルムがダイヤモンド・フィルムを備
え、さらに前記ダイヤモンド・フィルムに隣接してエッ
チ・ストップ層を付着することを含む、上記（２２）に
記載の方法。 （２４）前記膜フィルムがダイヤモンド・フィルムを備
え、前記ダイヤモンド・フィルムが、ハードマスク層に
よってパターン付けされる、上記（２２）に記載の方
法。 （２５）前記膜フィルムがダイヤモンド・フィルムを備
え、前記ダイヤモンド・フィルムが、酸素を含む反応性
イオン・エッチによってエッチングされる、上記（２
２）に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術のＰＥＢＬプロセスの概略図である。
【図２】ＰＥＢＬプロセスで使用される従来技術マスク
の側面図である。
の側面図である。
【図３】図２の従来技術マスクの底面図である。
【図４】本発明によって作成されたフォトリソグラフィ
・マスクの底面図である。
・マスクの底面図である。
【図５】本発明によって作成された他のフォトリソグラ
フィ・マスクの底面図である。
フィ・マスクの底面図である。
【図６】本発明によって作成されたイオンまたは電子ビ
ーム・ステンシル・マスクの側面図である。
ーム・ステンシル・マスクの側面図である。
１６ 膜
２０ 開いた膜露出領域
２２ 散乱体層
３４ シリコン層
３６ 保護層
４２ ストラット
４４ 外側支持
４８、４８ａ、４８ｂ マスク
５０ 開口
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 マイケル・ジェー・ラーセル
アメリカ合衆国05495 バーモント州ウ
ィリストン チェルシー・プレース 50
(72)発明者 リン・エイ・パワーズ
アメリカ合衆国05403 バーモント州サ
ウス・バーリントン オーバルック・ド
ライブ 30
(56)参考文献 特開 平10−106943（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−219899（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−208999（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/027
G03F 1/16
Claims (18)
- 【請求項１】膜層と、 前記膜の外側領域を支持する周縁支持部と、 前記支持部に接続され、並びに、前記膜層を支持し及び
集積回路の設計領域に位置合わせされて、複数の縦横比
の、複数の個別膜領域を形成して取り囲む支持ストラッ
トと、 前記個別膜領域内部の前記膜層内又は上に、集積回路設
計領域内部の設計要素に対応するパターンを提供するた
めの手段とを備えた、フォトリソグラフィ・マスク。 - 【請求項２】前記膜層が少なくとも約４００ＧＰａのヤ
ング率を有する材料からなる、請求項１に記載のマス
ク。 - 【請求項３】前記縦横比が、約１：１〜約１２：１の範
囲である、請求項１または２に記載のマスク。 - 【請求項４】少なくとも１個の個別膜領域の表面積が、
他の個別領域の表面積と異なっている、請求項１〜３の
いずれか1項に記載のマスク。 - 【請求項５】前記個別膜領域が、それを取り囲む支持ス
トラット以外の支持を受けない、請求項１〜４のいずれ
か１項に記載のマスク。 - 【請求項６】前記パターンを提供するための手段が、前
記個別膜領域内部の前記膜層の上に形成されたパターン
付けされた層であり、前記パターン付けされた層は、リ
ソグラフィ・プロセス中に前記マスクを露光するために
使用されるエネルギーの散乱が前記膜層より大きい、請
求項１〜５のいずれか１項に記載のマスク。 - 【請求項７】前記膜層が、前記個別領域で約５０〜１５
０ｎｍの厚さを有する、請求項６に記載のマスク。 - 【請求項８】前記個別膜領域の面積と膜厚さの比が、少
なくとも約０．１８ｍｍ 2 ／ｎｍである、請求項６又は
７に記載のマスク。 - 【請求項９】前記パターンを提供するための手段が、前
記個別膜領域内部の前記膜内に在る、集積回路設計領域
内部の設計要素に対応した開口からなり、前記膜層は、
リソグラフィ・プロセス中に前記マスクを露光するため
に使用されるエネルギーの吸収が前記開口よりも大き
い、請求項１〜５のいずれか１項に記載のマスク。 - 【請求項１０】前記膜層が、個別領域で約５００〜５０
００ｎｍの厚さを有する、請求項９に記載のマスク。 - 【請求項１１】前記膜が、炭化珪素、ダイヤモンド、ダ
イヤモンド・ライク・カーボン、アモルファス・カーボ
ン、窒化炭素、および窒化ホウ素からなる群より選択さ
れる材料から構成される、請求項１〜１０のいずれか１
項に記載のマスク。 - 【請求項１２】膜層と、前記膜の表面を支持する支持ス
トラットであって、集積回路の設計領域に位置合わせさ
れる複数の個別膜領域を形成して取り囲むストラット
と、 前記個別膜領域内部の前記膜層内にあり、集積回路設計
領域内部の設計要素に対応するパターン付けされた開口
とを備え、 個別膜領域の面積と膜厚さの比が、少なくとも約１．０
ｍｍ2／ｎｍであり、前記膜層は、リソグラフィ・プロ
セス中に前記マスクを露光するために使用されるエネル
ギーの吸収が前記開口よりも大きい、フォトリソグラフ
ィ用ステンシル・マスク。 - 【請求項１３】前記膜層が少なくとも約４００ＧＰａの
ヤング率を有する、請求項１２に記載のマスク。 - 【請求項１４】請求項１〜１３のいずれか１項に記載の
マスクを用いることを特徴とする、集積回路のフォトリ
ソグラフィ・プロセス。 - 【請求項１５】基板上に膜層を付着すること、 前記膜層の片側に、前記膜フィルムの複数の個別領域を
形成して取り囲む支持ストラットを形成すること、 １つまたは複数の前記個別領域内の膜内に、１つまたは
複数の所望の回路パターンに適合する開口を形成するこ
とを含む、フォトリソグラフィ・プロセスに使用するた
めのステンシル・マスクを作成する方法において、 前記膜層が、ダイヤモンド、ダイヤモンド・ライク・カ
ーボン、およびアモルファス・カーボンからなる群より
選択される材料からなり、及び、該膜層上に付着された
ハードマスク層を用いてパターン付けされることを特徴
とする方法。 - 【請求項１６】前記ハードマスク層が、ＳｉＯＮ、Ｓｉ
ＯＮ、Ｓｉ3Ｎ4、またはＳｉＯ2からなる層であること
を特徴とする請求項１５記載の方法。 - 【請求項１７】前記膜層と支持ストラットとの間に、エ
ッチ・ストップ層を設けることを含む、請求項１５また
は１６に記載の方法。 - 【請求項１８】前記開口が酸素を含むエッチャントを用
いる反応性イオン・エッチングにより形成される、請求
項１５〜１７のいずれか１項に記載の方法。
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