JP3875356B2 - Transfer mask substrate and transfer mask manufacturing method using the substrate - Google Patents

Transfer mask substrate and transfer mask manufacturing method using the substrate Download PDF

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、マスクの透過部を開口とした転写マスクの製造に使用される転写マスク用基板等に関する。
【0002】
【従来の技術】
【0003】
近年、電子線を用いてパターン露光を行う電子線リソグラフィーにおいて、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(特開昭60−81750号公報等)。
【0004】
この部分一括露光においては、数十ミクロン厚のSi薄膜部に露光すべきパターン形状をした開口(貫通孔)を各種形成した転写マスク(ステンシルマスク;Stencil mask)を用い、この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、開口形状を選択しつつ露光を繰り返し、部分的なパターンをつなぎ合わせて所望するパターンの描画を行う。
【0005】
この部分一括露光による描画方式は、すでに実用化されている電子線の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)において問題であった描画時間が極端に長く低スループットであることに対処すべく案出された方式であり、可変矩形による直描方式に比べても高速描画が可能である。
【0006】
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)を加工して作製するのが一般的である。
具体的には、例えば、図2に示すように、シリコン基板31裏面をエッチング加工して支持枠部32とこの支持枠部32に支持された薄膜部33を形成し、この薄膜部33に開口34を形成して転写マスク30を作製する。この場合、シリコン基板の裏面加工は無機系あるいは有機系のアルカリ水溶液を用いたウエットエッチング加工とし、開口の形成は高精度が要求されるためドライエッチング加工とするのが一般的である。
【0007】
また、基板の表裏両面からエッチング加工を行うため、加工安定性を考慮して、基板の所定深さの位置にエッチング停止層(エッチングストッパー層)を有する基板を用いるのが一般的である。このようなエッチングストッパー層を有する基板としては、例えば、厚さの異なる二枚のシリコン基板をSiO2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(separation by implanted oxygen)基板、シリコン基板の所定深さの位置にエッチングストッパー層としてボロンリッチ層を形成した多層型基板などが知られている。
【0008】
上述した転写マスクは、部分一括露光用の電子ビーム描画装置に搭載する都合上、そのマスクサイズは5mm〜50mm程度であって、転写マスク自体の製造工程で使用される描画装置の描画可能領域に比べ小さい。したがって、近年、転写マスク自体の製造工程において、大サイズの基板を用い、基板上に複数の転写マスクを一度にパターンニングし一括加工して、製造効率の向上を図っている。この場合、一枚の基板から各転写マスクを分離して取り出すために、ダイシング加工が必要となる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の転写マスクの製造方法には以下に示す問題がある。
【0010】
まず、短TAT(ターン・アラウンド・タイム)化を図ることが困難である。TATとは、ディバイスパターンの設計、転写マスクの試作、LSIチップの試作、設計仕様変更、転写マスクの作製という一連の作業をいう。ステンシルマスクは実用化の段階に入っているが、最大の問題は短TAT化である。つまり、ステンシルマスクは、超LSIにおける0.25μm以下のパターン転写に使用され、他のパターン転写には従来のフォトマスク等が使用される、いわゆるハイブリッドリソグラフィーであるが、その際、フォトマスク等の製造期間に比べステンシルマスクの製造期間が長いとステンシルマスクの供給が全体の律速の要因となる。短TAT化を図るにはステンシルマスクの製造期間をフォトマスク等の製造期間と同等とすることが不可欠である。
ステンシルマスクの製造は、薄膜部や、開口形成が必要なため、フォトマスク等の製造にくらべ困難であり、製造工程が多く、不良の発生の割合も高いので、製造期間の短縮が難しい。
【0011】
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、上述した従来の問題点を解消し、製造時間が短く、短TAT化を実現しうる転写マスク用基板及び転写マスクの製造方法の提供を目的とする。
【0012】
【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用基板は、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の製造に用いる転写マスク用基板であって、基板の所定位置に加工を施すために使用される位置合わせ用のアライメントマークをあらかじめ基板上に少なくとも一つ以上有する構成としてある。
【0013】
また、本発明の転写マスク用基板は、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の製造に用いる転写マスク用基板であって、あらかじめ、基板裏面に裏面凹部が形成してあるとともに、薄膜部の裏面側にドライエッチングストッパー層を有している構成としてある。
【0014】
さらに、本発明の転写マスク用基板は、上記本発明の転写マスク用基板において、
上記裏面凹部が、樹脂材、接着材、ペースト材、低融点金属材料のうちから選ばれる一種以上の材料で充填されている構成、
上記転写マスク用基板の裏面側に、樹脂材、接着材、ペースト材、低融点金属材料のうちから選ばれる一種以上の材料を介して、平板を貼り合わせた構成、
上記平板が、シリコン、炭素、金属、ガラスのうちから選ばれる一種以上の材料からなる構成、
上記転写マスク用基板の表面上に、あらかじめ開口パターンを形成するためのドライエッチングスマスク層を設けた構成、
上記転写マスク用基板の裏面側に、あらかじめ、一枚の基板上に複数配列形成する各転写マスクを分離するための切断用のスリットが形成してある構成、
上記切断用のスリットが、樹脂材、接着材、ペースト材、低融点金属材料のうちから選ばれる一種以上の材料で充填されている構成、あるいは、
上記転写マスク用基板の表面の所定位置に加工を施すために使用される位置合わせ用のアライメントマークをあらかじめ基板上に少なくとも一つ以上設けた構成としてある。
【0015】
また、本発明の転写マスクの製造方法、上記本発明の転写マスク用基板を用いて転写マスクを製造する構成としてある。
【0016】
【作用】
本発明では、あらかじめ裏面凹部の加工(バックエッチング)等を終わらせておくことで、開口パターンデザインを入手後の転写マスクの作製期間を容易に短縮でき、短TAT化を実現できる。
また、あらかじめ薄膜部の形成等の難しい工程を消化することで、これらの工程による不良の発生を回避できる。不良が発生した場合、開口形成を行わないことで低コスト化、効率化を図ることができる。
さらに、本発明の転写マスク用基板は構造的に安定であるため、転写マスクの作製プロセスにおける破損等の不良が生ずることがなく、高歩留まりで転写マスクを製造できる。
【0017】
以下、本発明を詳細に説明する。
【0018】
まず、第一発明について説明する。
【0019】
第一発明の転写マスク用基板は、基板の所定位置に加工を施すために使用される位置合わせ用のアライメントマークをあらかじめ基板上に少なくとも一つ以上有することを特徴とする。
このようにあらかじめ基板上にアライメントマークを設けておくことで、アライメントマーク形成工程を省略でき、その分だけ短TAT化を図ることができる。
【0020】
ここで、位置合わせ用のアライメントマークは、転写マスク用基板の表裏面を加工して転写マスクを製造する際に、基板の所定位置にエッチング加工等を施すための位置合わせ用の基準点として使用されるものである。具体的には、例えば、レジスト層やエッチングマスク層を電子線描画装置やステッパーを用いて露光し、それらをパターニングする際の露光位置を厳密に定める目的で使用される。
【0021】
位置合わせ用のアライメントマークは、転写マスク用基板上に形成されていれば良く、その形成位置、形状、形態、個数などは特に制限されない。一枚の基板上に複数の転写マスクを一括して製造する場合にあっては、それに適した形成位置、形状、形態、個数とすることが好ましい。
【0022】
位置合わせ用のアライメントマークは、例えば、転写マスク用基板であるシリコン基板等の表面にエッチング(食刻)により直接形成しても良く、あるいは、転写マスク用基板を加工するために基板の表裏面に形成されるエッチングマスク層にエッチングにより形成したり、エッチングマスク層上に堆積(デポジション)により形成してもよく、あるいは、レーザー加工等を用いて形成してもよい。
【0023】
アライメントマークの形成位置は、特に制限されないが、通常、薄膜部(開口形成エリアに相当する)を避けて、薄膜部以外の転写マスク上、あるいは、一枚の基板上に複数の転写マスクを一括して製造する場合にあっては、各転写マスクの形成領域以外の領域に形成するとよい。
この場合、アライメントマークは、配置設計(レイアウト)的に薄膜部形成領域及び裏面凹部形成領域との位置関係が明確となる位置に形成する。その位置は、例えば、基板周辺部や四方隣り合った転写マスク部の交点部である。
アライメントマークは、通常ミラーによる両面アライメントが可能であるので、基板の表裏面のいずれに形成しても良く、表裏面の両方に形成してもよい。通常は、基板の表面側(開口パターン形成面)に形成する。
【0024】
次に、第二発明について説明する。
【0025】
第二発明の転写マスク用基板は、あらかじめ、基板裏面に裏面凹部(ウインド部)が形成してあるとともに、薄膜部の裏面側にドライエッチングストッパー層を有していることを特徴とする。
【0026】
このように、あらかじめ裏面凹部を形成しておく(裏面凹部の加工を事前に済ませておく)ことで、転写マスク自体の作製期間を短縮できる。また、この転写マスク自体の作製期間を短縮できることで、ディバイスパターンの設計から、転写マスクの試作、LSIチップの試作、設計仕様変更、転写マスクの作製に至るまでの一連の作業(TAT:ターン・アラウンド・タイムという)に費やされる期間を大幅に短縮できる。さらに、裏面凹部の加工工程では、強度的に非常に弱く繊細な薄膜部が形成されるため、開口加工工程の先後にかかわらず、この裏面凹部の加工工程による破損等の不良の発生が多いが、裏面凹部の加工を事前に済ませておくことで、裏面凹部の加工工程に伴う不良の発生を回避できる。
【0027】
さらに第二発明では、薄膜部の裏面側にドライエッチングストッパー層を有していることで、転写マスク作製プロセスの安定化を図ることができる。すなわち、開口加工工程及び裏面凹部の加工工程において、ドライエッチングストッパー層によりエッチング制御が容易となる。また、後述する裏面凹部の埋め込み材除去工程における開口の保護となる。
【0028】
ドライエッチングストッパー層は基板の中層部にあらかじめ形成されていても良く(SOI基板やSIMOX基板など)、裏面凹部の加工後に薄膜部の裏面側に後から形成してもよい。後から形成する場合、後述する裏面凹部の埋め込み材でドライエッチングストッパー層を兼ねてもよい。ドライエッチングストッパー層としては、例えば、SiO2、SOG、SiN等が挙げられる。
【0029】
基板裏面のエッチング液としては、例えば、シリコン基板の場合、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。
エッチングの温度は、材料等に応じ適宜選択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。
【0030】
裏面側加工の際に被エッチング部分以外の部分(例えば基板表面側や基板裏面の支持枠部など)を保護するためのウエットエッチングマスク層としては、SiO2、SiC、Si3N4、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。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、ニッケル、クロム、チタンなどの金属単体、またはこれらの金属を一種以上含む合金、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の元素とを含む金属化合物を用いることもできる。
SiO2層等の無機系の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、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が挙げられる。金属系の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。
【0031】
第二発明の転写マスク用基板では、裏面凹部(ウインド部)が、樹脂材、接着材、ペースト材、低融点金属材料で充填されているとよい。
このように、埋め込み材を裏面凹部に埋め込むことで、裏面凹部の加工後に行われる工程中の破損などを構造的に防止するとともに、基板表面側のレジスト加工工程等における真空チャッキングやドライエッチング法によって薄膜部に開口パターンを形成する際に基板の表裏に生ずる圧力差による薄膜部の撓み(反り)を防止できる。また、基板裏面の凹部の真空断熱を防ぎ熱伝導性を高めることができ、シリコン薄膜部に直線的できれいな開口を形成でき、実用性の高い転写マスクを作製できる。
【0032】
埋め込み材としては、薄膜部にストレスの影響を与えにくく(収縮率や線膨張係数等が小さく)、埋め込み(充填)及び除去が容易であり、熱伝導性、導電性除去性(洗浄性)に優れるなどの特性を有する材料が好ましい。このような材料としては、例えば、アクリル樹脂、ビニル樹脂などの樹脂材料、光硬化タイプや室温硬化タイプの接着材、熱可塑性ペーストや銀ペーストなどのペースト材料、はんだなどの低融点金属材料等が挙げられる。熱伝導性の良い材料としては、Sn、In、Zn、Sb、Pb、Bi、Agから選ばれる金属、あるいはこれらの金属を含む合金などの低融点金属や、熱伝導性の良い高分子材料などが挙げられる。
なお、これらの埋め込み材は、電子線露光時のガスの発生を防止するためベーキング等による脱ガス処理を行うことができる。また、埋め込み材には、熱伝導性や導電性を付与するために金属フィラー等を添加することができる。
埋め込まれた埋め込み材の特性としては、真空中(減圧下)においてガスを発生しないこと、及び200℃程度の温度上昇下において同様にガスを発生しないことが必要である。仮に、ガスが発生すると、開口パターン形成時(レジスト形成、ドライエッチング)に悪影響を与えてしまうことや、装置汚染の原因となり、加工安定性を低下させてしまう。
【0033】
充填方法としては、樹脂材や接着材を基板裏面凹部に充填する(埋め込む)方法、低融点金属を溶融状態で基板裏面凹部に流し込み基板裏面凹部に低融点金属を充填する方法、有機金属状態(コロイドやゲルの状態)で基板裏面凹部に流し込み熱処理して充填する方法、あるいは、金属超微粒子をバインダー中に分散させたもの(銀ペースト等)を基板裏面凹部に流し込み脱バインダー処理して充填する方法などが挙げられる。
なお、埋め込み材は、基板裏面と同一平面(摺り切り状態)となるようにする裏面凹部に埋め込むことが好ましい。
また、埋め込んだ低融点金属の除去方法は、特に制限されないが、例えば、熱濃硫酸やアルカリ水溶液などのシリコン基板を腐食しない液を用いて容易に除去できる。
【0034】
第二発明の転写マスク用基板では、転写マスク用基板の裏面側に、樹脂材、ペースト材、接着材のうちから選ばれる一種以上の材料を介して、平板を貼り合わせるとよい。
これは、埋め込み材を裏面凹部に摺り切り状態となるように埋め込んでも、収縮や張力等によって埋め込み材表面に凹凸が生じやすく、この凹凸によって、薄膜部の加工のために露光やドライエッチングを行う際に、これらの装置のホルダー(ステージ、チャック)上で、基板が傾いたり、基板の裏平面の隙間のため吸着による固定ができないなどの事態を避けるためである。また、転写マスク用基板の裏面側に平板を貼り合わせて転写マスク用基板を平板上に固定することで、以後の工程中及びハンドリングの際に生じる破損等をより完全に防止できる。
【0035】
平板の貼り合わせには、上述した埋め込み材と同じ材料を使用できる。この場合、埋め込み材と平板の貼り合わせ剤とは同一材料で兼用しても良く、別材料としてもよい。平板の貼り合わせ剤は同一又は異種の材料からなる積層構造とすることもできる。
【0036】
平板としては、熱伝導性、平坦性、加工精度、平板を溶解により除去する場合にあってはその除去性などに優れていることが好ましい。このような平板材料としては、シリコン、炭素、金属、ガラスのうちから選ばれる一種以上の材料などが挙げられる。
【0037】
第一発明及び第二発明の転写マスク用基板では、転写マスク用基板の表面上に、あらかじめ開口パターンを形成するためのドライエッチングスマスク層を設けるとよい。
これは、開口パターンの形成前に可能な全ての工程をあらかじめ済ませておくことで、TATの短縮を図るためである。すなわち、開口パターンデザインを入手してから、これらの工程を行う場合に比べ、開口パターンを形成し不必要層等を除去するだけで転写マスクを作製できるので、転写マスクの作製期間を短縮でき、ひいてはTATの短縮を図ることができる。
同様の観点から、必要に応じ、ドライエッチングスマスク層上にレジスト層をあらかじめ設けておくとよい。
【0038】
ドライエッチングマスク層としては、酸化シリコン(SiO2)、SiC、Si3N4、サイアロン(SiとAlの複合混合物)、SiONなどの無機層や、チタン、クロム、タングステン、ジルコニウム、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や、レジスト、感光性フィルムなどの有機層が挙げられる。SiO2層等の無機系のドライ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、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が挙げられる。金属系のドライ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。
【0039】
第一発明及び第二発明の転写マスク用基板では、必要に応じ、転写マスク用基板の裏面側及び/又は表面側に、あらかじめ、一枚の基板上に複数配列形成された各転写マスクを分離するための切断用のスリットを形成しておくことが好ましい。
これは、一枚の基板上に複数配列形成された各転写マスクを分離するための切断用のスリットを形成する必要がある場合に、この工程をあらかじめ済ませておくことで、TATの短縮を図るためである。
【0040】
切断用のスリットは、転写マスク用基板の裏面側に形成することが好ましい。これは、裏面凹部の加工と同時に切断用のスリットを形成することができ、また、切断を容易かつ安定的に行うことができるためである。すなわち、一方向からのみ各転写マスクを分離するための溝加工を行うため、表裏両面から溝加工を行う場合に生ずる位置ずれの問題が全く生じない。また、転写マスク全体において位置ずれによって生ずる構造的に弱い部分が形成されない。さらに、簡易なプロセスで高精度な外径寸法及び外周側壁を有する転写マスクを製造できる。
【0041】
切断用のスリットの形状は特に制限されないが、浅い深さのV字型溝とすることで、スリット形成後のプロセスにおける破断等を回避できる。
【0042】
本発明では、基板裏面に切断用のスリットをウエットエッチングにより形成する工程と、ウエットエッチングにより転写マスクの裏面に凹部を形成して支持枠部及び薄膜部を形成する工程とを、同一のエッチング液で同時に行うことができる。これにより、製造工程の増加を回避することができる。これらのプロセスは別々に行うことも可能であるが、基板裏面にウエットエッチングマスク層を形成し、これをパターンニングする際に、切断用のスリット及び裏面凹部の加工用のパターンを同時に形成し、同一のエッチング液で同時加工を行った方が製造効率が良い。
【0043】
転写マスク用基板の裏面側に形成した切断用スリットによって各転写マスクに分断する際に、転写マスクの離散やそれによる破損等を防ぐために、転写マスク用基板の表面側に拘束膜を設けることができる。このような拘束膜の材料としては、フッ素系、エチレン系、プロピレン系、ブタジエン系、シリコン系又はスチレン系のうちの少なくとも一種以上の樹脂を含む樹脂、あるいはこれらの樹脂を固化させたゴム、感光性樹脂、又は無機膜形成材料(例えば、SOG、SiNなど)等が例示される。拘束膜の除去は、有機溶剤等によって容易に行うことができる。
【0044】
なお、本発明では裏面凹部に埋め込み材を埋め込んだ状態で切断を行うことができる。また、本発明では裏面埋め込みや平板固定によって転写マスクの破損を回避できるので、切断用のスリットを形成せずに、ダイシングソウやレーザービーム等による機械的切断分離方法を用いることもできる。
【0045】
次に、本発明の転写マスクの製造方法について説明する。
本発明の転写マスクの製造方法では、上述した本発明の転写マスク用基板を用いて転写マスクを製造する。
【0046】
上述した本発明の転写マスク用基板におけるドライエッチングマスク層を所望の開口形状と同じ形状にパターンニングするには、例えば、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エッチングマスク層のエッチングを行えばよい。なお、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エッチングマスク材料として用いることで、レジストプロセスの省略を図ることができる。
【0047】
基板表面側の開口加工に関しては、開口の加工精度を考慮すると開口パターン部分をドライエッチングにより高精度に加工することが好ましいが、開口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)等を利用することもできる。
【0048】
ドライエッチングに用いるエッチングガスは特に制限されないが、例えば、ドライエッチングマスク層(SiO2など)のエッチングガスとしては、フロロカーボン系ガス(CF4、C2F6、CHF3等)等が挙げら、シリコン基板のエッチングガスとしては、HBrガス、Cl2/O2混合ガス、SiCl4/N2混合ガス等が挙げられる。
【0049】
役割を終えた不必要層は、製造工程中の適当な段階で除去する。
【0050】
本発明方法では、上記で製造した転写マスクの表面等に金属層を形成することができる。
これは、シリコン単体からなる転写マスクは、そのままでは開口を形成したシリコン薄膜部が、電子線に対する耐久性に乏しいため、シリコン薄膜部の上に、タンタル(Ta)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、金(Au)、白金(Pt),銀(Ag)、イリジウム(Ir)パラジウム(Pd)等の金属層を形成し、電子線照射時のマスクの耐久性を向上させるためである。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、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。
金属層の形成方法ととしては、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、メッキ法などの薄膜形成方法が挙げられる。
【0051】
さらに、本発明方法では、上述した本発明の転写マスク用基板基板上に先に金属層を形成しておき、金属層およびシリコン薄膜部を連続的にドライエッチングして開口を形成することもできる。
このように金属層およびシリコン薄膜部を連続的にドライエッチングして開口を形成すると、金属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。また、複数の転写マスク上に金属層を一度に形成できる。
金属導電層のドライエッチングガスとしては、フロロカーボン系ガス(SF6/O2混合ガス、SF6/Cl2混合ガス、CF4/O2混合ガス、CBrF3ガス等)が挙げられる。また、SF6ガス等を用いて金属導電層とシリコン基板とを同一エッチングガスで連続的にエッチングすることもできる。
【0052】
基板材料としては、Si、Mo、Al、Au、Cuなどが使用可能であるが、耐薬品性、加工条件、寸法精度等の観点から、シリコン基板、SOI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(separation by implanted oxygen)基板等を用いることが好ましい。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改良できる。
【0053】
【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。
【0054】
実施例1
転写マスク用基板の作製
図1は本発明の転写マスク用基板の作製手順の一例を示す部分断面図である。
【0055】
同図に示すように、Si(20μm)1/SiO2(2μm)2/Si(500μm)3)の多層構造のSOI基板10(図1(a))を用い、基板全面(表面、裏面及び側面)に1μm厚のSiO2層4をCVD法で形成後、表面側のSiO2層の所定位置2箇所にエチングによりアライメントマーク5を形成した(図1(b))。なお、基板裏面側のSiO2層はプロセス中におけるキズ等の発生防止の役割を持たせるため基板表面側のSiO2層の形成と同時に形成した。
【0056】
次いで、SOI基板全面にCVD法によりSi3N4層(図示せず)を形成した後、表面側のアライメントマーク5と位置決めされた基板裏面側の所定位置のSi3N4層及びSiO2層に所定のパターニングを施しこのパターニングされたSi3N4層をマスクとして、KOHを用いたウエットエチングにより基板裏面の所定位置に裏面凹部6及び切断用のスリット7を形成した(図1(c))。なお、裏面凹部6及び切断用のスリット7は複数の転写マスクを同時に得るためそれにあわせて複数形成した。
【0057】
続いて、上記で得られた基板を洗浄して乾燥後、埋め込み材8としてAg系の低温硬化型ペーストを気泡が入らないように裏面凹部6及び切断用のスリット7に充填し、室温で乾燥した後、最大200℃で硬化処理を施した(図1(d))。
【0058】
最後に、上記で得られた基板の裏面側に、光硬化型接着剤9を介して、石英基板11を貼り合わせた(図1(e))。この際、光硬化型接着剤9の硬化には水銀ランプを使用し、脱ガス処理として200℃の真空中でベーキングを施した。
以上の工程を経て一部加工済みの転写マスク用基板20を得た。
【0059】
転写マスクの作製
上記で得られた転写マスク用基板の上面側にレジスト層を形成し、これを電子線露光法及びドライエッチング法でパターニングした。
【0060】
次いで、パターニングされたレジスト層をマスクとして、ドライエッチングマスク層4(SiO2層)をドライエッチング法でパターニングしレジストを除去した後、このパター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、ドライエッチング法で転写マスク用基板の薄膜部に開口パターンを形成した。
【0061】
続いて、不用となったSiO2層、埋め込み材、石英基板を除去した後、転写マスク用基板の両面に金属層を形成した。
【0062】
最後に、切断用のスリットを基点として各転写マスクに分断分離して転写マスクを得た。
【0063】
本発明の転写マスク用基板は、構造的に安定であるため、転写マスクの作製プロセスにおける破損等の不良は生じなかった。また、転写マスクの全製造プロセスの安定性が格段に向上した。
【0064】
また、上記のように本発明の転写マスク用基板を用いることで、開口パターンデザインを入手後の転写マスクの作製期間を容易に短縮できた。特に、従来、開口パターンデザインを入手してから、全ての工程を行って転写マスクを作製するには3週間程度を要したが、本発明の転写マスク用基板を用いることで、3日程度の時間で転写マスクを作製でき、TATの短縮を実現できた。
【0065】
さらに、開口パターンデザインの異なる複数の転写マスクを一括して製造できるので、よりTATの短縮を図ることができた。
【0066】
実施例2
切断用のスリットを形成せず、転写マスク用基板から一つの転写マスク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。
【0067】
実施例3
SOI基板を使用せず、シリコン基板の裏面に裏面凹部を形成した後、薄膜部の裏面側にSOGを塗布してドライエッチングストッパー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。
この場合ベアシリコンを使用しているのでSOI基板を使用する場合に比べ製造コストが安価となる。
【0068】
実施例4
実施例1〜3において基板表面上に金属層を形成しておき、金属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たこと以外は 実施例1〜3と同様にして転写マスクを製造した。
得られた転写マスクは、開口形成後金属層をコーティングする場合に比べ高精度な開口を有するものであった。
【0069】
以上好ましい実施例をあげて本発明を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。
【0070】
例えば、埋め込み材と接着材を同一材料とし連続一体化してもよい。
また、エッチングマスク層の材料及び形成方法は特に制限されず、表面側と裏面側のエッチングマスク層を別々に形成してもよい。
さらに、表面側より薄膜部を形成した後に、位置指定した表面側にアライメントマークを形成してもよい。
【0071】
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。
【0072】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の転写マスク用基板及び転写マスクの製造方法によれば、開口パターンデザインを入手後の転写マスクの作製期間を容易に短縮でき、短TAT化を実現できる。
【0073】
また、プロセスの安定性が高く、高歩留まりで、製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の転写マスク用基板の作製手順の一例を示す部分断面図である。
【図2】転写マスクを説明するための断面図である。
【符号の説明】
1 Si
2 SiO2層
3 Si
4 SiO2層
5 アライメントマーク
6 裏面凹部
7 切断用のスリット
8 埋め込み材
9 接着剤
10 SOI基板
11 石英基板
20 転写マスク用基板
30 転写マスク
31 シリコン基板
32 支持枠部
33 薄膜部
34 開口パターン
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a transfer mask substrate or the like used for manufacturing a transfer mask having a transmission part of the mask as an opening.
[0002]
[Prior art]
[0003]
In recent years, in electron beam lithography in which pattern exposure is performed using an electron beam, a drawing method called partial batch exposure (sometimes called block exposure or cell projection exposure) has been proposed, and the drawing time is short and mass production is possible. Therefore, the next generation LSI technology has emerged rapidly and is in the limelight (Japanese Patent Laid-Open No. 60-81750, etc.).
[0004]
In this partial collective exposure, a transfer mask (stencil mask) in which various openings (through holes) having a pattern shape to be exposed are formed in a Si thin film portion having a thickness of several tens of microns is used. Molding is performed, and predetermined sections (blocks or cells) are partially exposed at once, exposure is repeated while selecting an opening shape, and partial patterns are joined to draw a desired pattern.
[0005]
This drawing method using partial batch exposure is extremely difficult for the drawing time that has been a problem in the direct drawing method (so-called one-stroke writing method) in which the exposure pattern is scanned with a thin beam spot of an electron beam already in practical use. This method has been devised to cope with long and low throughput, and can perform high-speed drawing as compared with the direct drawing method using a variable rectangle.
[0006]
Transfer masks used for such partial batch exposure and the like have been conventionally produced by various methods, but from the viewpoint of workability and strength, a silicon substrate (commercially available silicon wafer or the like) is preferably produced by processing. It is common.
Specifically, for example, as shown in FIG. 2, the back surface of the silicon substrate 31 is etched to form a support frame portion 32 and a thin film portion 33 supported by the support frame portion 32, and an opening is formed in the thin film portion 33. 34 is formed to produce the transfer mask 30. In this case, the back surface processing of the silicon substrate is generally performed by wet etching using an inorganic or organic alkaline aqueous solution, and the opening is generally formed by dry etching because high accuracy is required.
[0007]
In addition, since etching is performed from both the front and back surfaces of the substrate, it is common to use a substrate having an etching stop layer (etching stopper layer) at a predetermined depth of the substrate in consideration of processing stability. As a substrate having such an etching stopper layer, for example, an SOI (Silicon on Insulator) substrate having a structure in which two silicon substrates having different thicknesses are bonded together via a SiO2 layer, oxygen ions are highly applied to a silicon substrate or the like. A SIMOX (separation by implanted oxygen) substrate in which an oxide film is formed by implantation heat treatment at a concentration, a multilayer substrate in which a boron rich layer is formed as an etching stopper layer at a predetermined depth position of a silicon substrate, and the like are known.
[0008]
For the convenience of mounting the above-described transfer mask on an electron beam drawing apparatus for partial batch exposure, the mask size is about 5 mm to 50 mm, and the drawing mask is used in the drawing area of the drawing apparatus used in the manufacturing process of the transfer mask itself. Small compared. Therefore, in recent years, in the manufacturing process of the transfer mask itself, a large-sized substrate is used, and a plurality of transfer masks are patterned on the substrate at once and collectively processed to improve manufacturing efficiency. In this case, in order to separate and transfer each transfer mask from a single substrate, dicing is required.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional transfer mask manufacturing method described above has the following problems.
[0010]
First, it is difficult to shorten TAT (turn around time). TAT means a series of operations such as device pattern design, transfer mask prototyping, LSI chip prototyping, design specification change, and transfer mask fabrication. Although the stencil mask has entered the stage of practical use, the biggest problem is the short TAT. That is, the stencil mask is a so-called hybrid lithography in which a conventional photomask or the like is used for pattern transfer of 0.25 μm or less in the VLSI, and other pattern transfer is performed. If the manufacturing period of the stencil mask is longer than the manufacturing period, the supply of the stencil mask becomes a factor in determining the overall rate. In order to achieve a short TAT, it is indispensable to make the stencil mask manufacturing period equal to the manufacturing period of a photomask or the like.
Since the manufacture of a stencil mask requires formation of a thin film portion and an opening, it is difficult to manufacture a photomask or the like, and there are many manufacturing processes, and the rate of occurrence of defects is high, so it is difficult to shorten the manufacturing period.
[0011]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a transfer mask substrate and a transfer mask manufacturing method that can solve the conventional problems described above, can achieve a short TAT, and a short manufacturing time. With the goal.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a transfer mask substrate of the present invention is a transfer mask substrate used for manufacturing a transfer mask in which an opening is formed in a thin film portion supported by a support frame portion, and a predetermined position of the substrate. In this configuration, at least one alignment mark for alignment used for processing is previously provided on the substrate.
[0013]
Further, the transfer mask substrate of the present invention is a transfer mask substrate used for manufacturing a transfer mask in which an opening is formed in a thin film portion supported by a support frame portion, and a back surface recess is previously formed on the back surface of the substrate. In addition, a dry etching stopper layer is provided on the back surface side of the thin film portion.
[0014]
Furthermore, the transfer mask substrate of the present invention is the transfer mask substrate of the present invention,
The back surface recess is filled with one or more materials selected from a resin material, an adhesive, a paste material, and a low melting point metal material,
A configuration in which a flat plate is bonded to the back side of the transfer mask substrate via one or more materials selected from a resin material, an adhesive, a paste material, and a low melting point metal material,
The above flat plate is composed of one or more materials selected from silicon, carbon, metal, and glass,
A configuration in which a dry etching mask layer for forming an opening pattern is provided on the surface of the transfer mask substrate in advance;
A configuration in which a slit for cutting for separating a plurality of transfer masks to be formed on a single substrate is formed on the back side of the transfer mask substrate in advance.
The configuration in which the slit for cutting is filled with one or more materials selected from a resin material, an adhesive material, a paste material, and a low melting point metal material, or
At least one alignment mark for alignment used for processing a predetermined position on the surface of the transfer mask substrate is provided on the substrate in advance.
[0015]
In addition, the transfer mask is manufactured using the transfer mask manufacturing method of the present invention and the transfer mask substrate of the present invention.
[0016]
[Action]
In the present invention, by finishing the processing of the back surface recess (back etching) and the like in advance, the production period of the transfer mask after obtaining the opening pattern design can be easily shortened, and a short TAT can be realized.
In addition, it is possible to avoid the occurrence of defects due to these processes by digesting difficult processes such as forming a thin film portion in advance. When a defect occurs, cost reduction and efficiency improvement can be achieved by not performing opening formation.
Furthermore, since the transfer mask substrate of the present invention is structurally stable, defects such as damage in the transfer mask manufacturing process do not occur, and the transfer mask can be manufactured with a high yield.
[0017]
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0018]
First, the first invention will be described.
[0019]
The transfer mask substrate of the first invention is characterized in that at least one alignment mark for alignment used for processing a predetermined position of the substrate is previously provided on the substrate.
Thus, by providing the alignment mark on the substrate in advance, the alignment mark forming step can be omitted, and the TAT can be shortened accordingly.
[0020]
Here, the alignment mark for alignment is used as an alignment reference point for performing etching processing or the like on a predetermined position of the substrate when manufacturing the transfer mask by processing the front and back surfaces of the transfer mask substrate. It is what is done. Specifically, for example, the resist layer and the etching mask layer are exposed using an electron beam drawing apparatus and a stepper, and are used for the purpose of strictly determining an exposure position when patterning them.
[0021]
The alignment mark for alignment may be formed on the transfer mask substrate, and the formation position, shape, form, number, etc. thereof are not particularly limited. In the case where a plurality of transfer masks are manufactured collectively on a single substrate, it is preferable that the formation position, shape, form, and number be suitable for the transfer mask.
[0022]
The alignment mark for alignment may be formed directly on the surface of a transfer mask substrate, such as a silicon substrate, by etching (etching), or the front and back surfaces of the substrate for processing the transfer mask substrate. The etching mask layer may be formed by etching, may be formed by deposition on the etching mask layer, or may be formed by laser processing or the like.
[0023]
The formation position of the alignment mark is not particularly limited, but normally, avoiding the thin film portion (corresponding to the opening formation area), a plurality of transfer masks are collectively placed on a transfer mask other than the thin film portion or on a single substrate. In this case, it is preferable to form the transfer mask in a region other than the formation region of each transfer mask.
In this case, the alignment mark is formed at a position where the positional relationship between the thin film portion forming region and the back surface recessed portion forming region becomes clear in terms of arrangement design (layout). The position is, for example, the intersection of the peripheral portion of the substrate or the transfer mask portion that is adjacent on all sides.
The alignment mark can be formed on both the front and back surfaces of the substrate because both surfaces can be normally aligned by a mirror, and may be formed on both the front and back surfaces. Usually, it forms in the surface side (opening pattern formation surface) of a board | substrate.
[0024]
Next, the second invention will be described.
[0025]
The transfer mask substrate of the second invention is characterized in that a back surface recess (window portion) is formed in advance on the back surface of the substrate, and a dry etching stopper layer is provided on the back surface side of the thin film portion.
[0026]
Thus, by forming the back surface concave portion in advance (processing the back surface concave portion in advance), the production period of the transfer mask itself can be shortened. In addition, by shortening the production period of the transfer mask itself, a series of operations (TAT: turn-off) from device pattern design, transfer mask trial production, LSI chip trial production, design specification change, and transfer mask production The time spent on around time) can be greatly shortened. Furthermore, in the back surface recess processing step, a delicate thin film portion is formed which is very weak in strength, so that there are many occurrences of defects such as breakage due to the back surface recess processing step, regardless of the opening processing step. By performing the processing of the back surface concave portion in advance, it is possible to avoid the occurrence of defects due to the processing step of the back surface concave portion.
[0027]
Furthermore, in the second invention, since the dry etching stopper layer is provided on the back side of the thin film portion, the transfer mask manufacturing process can be stabilized. That is, the etching control is facilitated by the dry etching stopper layer in the opening processing step and the back surface recess processing step. In addition, it serves to protect the opening in the step of removing the filling material for the back surface recess described later.
[0028]
The dry etching stopper layer may be formed in advance in the middle layer portion of the substrate (such as an SOI substrate or a SIMOX substrate), or may be formed later on the back surface side of the thin film portion after the processing of the back surface recess. When it is formed later, a dry etching stopper layer may be used with a filling material for a back surface recess described later. As a dry etching stopper layer, for example, SiO2, SOG, SiN and the like.
[0029]
Examples of the etching solution on the back surface of the substrate include an alkaline aqueous solution such as KOH and NaOH, an alkaline aqueous solution containing alcohol and the like, and an alkaline solution such as organic alkali in the case of a silicon substrate.
It is more preferable that the etching temperature is appropriately selected according to the material and the like.
Examples of the etching method include a dipping method.
[0030]
As a wet etching mask layer for protecting parts other than the part to be etched (for example, the substrate front side or the support frame part on the back side of the substrate) during the back side processing, SiO2, SiC, Si3N4, sialon (Si and Al Composite layers), inorganic layers such as SiON can be used. In addition, the wet etching mask layer includes a single metal such as tungsten, zirconium, nickel, chromium, and titanium, an alloy containing one or more of these metals, or at least one of these metals or alloys and oxygen, nitrogen, and carbon. A metal compound containing any of the above elements can also be used.
As a method for forming an inorganic wet etching mask layer such as a SiO2 layer, a sputtering method, a vapor deposition method, a thermal oxidation method, a CVD method, a method using SOG (spin-on-glass), photosensitive glass, photosensitive SOG, or the like. And the like. Examples of the method for forming the metal-based wet etching mask layer include thin film forming methods such as sputtering, vapor deposition, and CVD.
[0031]
In the transfer mask substrate of the second invention, the back surface recess (window portion) is preferably filled with a resin material, an adhesive material, a paste material, or a low melting point metal material.
In this way, by embedding the embedding material in the back surface recess, structural damage is prevented during the process performed after processing the back surface recess, and vacuum chucking and dry etching methods in the resist processing step on the substrate surface side, etc. Therefore, it is possible to prevent bending (warping) of the thin film portion due to a pressure difference generated between the front and back surfaces of the substrate when the opening pattern is formed in the thin film portion. In addition, it is possible to prevent the heat insulation of the concave portion on the back surface of the substrate and to improve the thermal conductivity, and to form a straight and clean opening in the silicon thin film portion, thereby making it possible to produce a transfer mask with high practicality.
[0032]
The embedding material is less susceptible to stress on the thin film part (small shrinkage rate and linear expansion coefficient, etc.), easy to fill (fill) and remove, and has excellent thermal conductivity and conductive removability (cleanability). A material having characteristics such as excellent properties is preferable. Examples of such materials include resin materials such as acrylic resin and vinyl resin, photo-curing type and room temperature curing type adhesives, paste materials such as thermoplastic paste and silver paste, and low melting point metal materials such as solder. Can be mentioned. As a material having good thermal conductivity, a metal selected from Sn, In, Zn, Sb, Pb, Bi, Ag, or a low melting point metal such as an alloy containing these metals, or a polymer material having good thermal conductivity, etc. Is mentioned.
These embedding materials can be degassed by baking or the like in order to prevent gas generation during electron beam exposure. In addition, a metal filler or the like can be added to the embedding material in order to impart thermal conductivity or conductivity.
As the characteristics of the embedded filling material, it is necessary that no gas is generated in a vacuum (under reduced pressure) and that no gas is generated in the same manner at a temperature increase of about 200 ° C. If the gas is generated, it may adversely affect the formation of the opening pattern (resist formation, dry etching) and may cause contamination of the apparatus, thereby reducing the processing stability.
[0033]
As a filling method, a method of filling (embedding) a resin material or an adhesive into a substrate back surface recess, a method of pouring a low melting point metal into a substrate back surface recess in a molten state, and filling a substrate back surface recess with a low melting point metal, an organic metal state ( In a colloid or gel state), it is poured into the recesses on the back surface of the substrate and heat filled to fill, or a material in which ultrafine metal particles are dispersed (such as silver paste) is poured into the recesses on the back surface of the substrate to be debindered and filled. The method etc. are mentioned.
In addition, it is preferable to embed the embedding material in a back surface recess that is flush with the back surface of the substrate.
The method for removing the embedded low melting point metal is not particularly limited, but can be easily removed using a solution that does not corrode the silicon substrate, such as hot concentrated sulfuric acid or an alkaline aqueous solution.
[0034]
In the transfer mask substrate of the second invention, a flat plate may be bonded to the back side of the transfer mask substrate via one or more materials selected from a resin material, a paste material, and an adhesive material.
This is because even if the embedded material is embedded in the recess on the back surface, irregularities are likely to occur on the surface of the embedded material due to shrinkage, tension, etc., and exposure and dry etching are performed for processing the thin film portion by this unevenness. In order to avoid such a situation, the substrate is inclined on the holder (stage, chuck) of these apparatuses or cannot be fixed by suction due to a gap in the back plane of the substrate. Further, by sticking a flat plate to the back side of the transfer mask substrate and fixing the transfer mask substrate on the flat plate, it is possible to more completely prevent damages and the like that occur during subsequent processes and during handling.
[0035]
The same material as the embedding material described above can be used for bonding the flat plates. In this case, the embedding material and the flat plate bonding agent may be the same material or may be different materials. The flat plate bonding agent may have a laminated structure made of the same or different materials.
[0036]
The flat plate preferably has excellent thermal conductivity, flatness, processing accuracy, and excellent removability when the flat plate is removed by dissolution. Examples of such a flat plate material include one or more materials selected from silicon, carbon, metal, and glass.
[0037]
In the transfer mask substrates of the first and second inventions, a dry etching mask layer for forming an opening pattern in advance may be provided on the surface of the transfer mask substrate.
This is because TAT can be shortened by performing all possible processes in advance before the opening pattern is formed. In other words, compared to the case where these steps are performed after obtaining the opening pattern design, a transfer mask can be produced simply by forming an opening pattern and removing unnecessary layers, etc. As a result, TAT can be shortened.
From the same viewpoint, a resist layer may be provided in advance on the dry etching mask layer as necessary.
[0038]
Examples of dry etching mask layers include inorganic layers such as silicon oxide (SiO2), SiC, Si3N4, sialon (a composite mixture of Si and Al), SiON, metals such as titanium, chromium, tungsten, zirconium, nickel, and these metals. Or a metal layer such as a metal compound of these metals or alloys with oxygen, nitrogen, carbon, or the like, or an organic layer such as a resist or a photosensitive film. As a method for forming an inorganic dry etching mask layer such as a SiO2 layer, a method using sputtering, vapor deposition, thermal oxidation, CVD, SOG (spin-on-glass), photosensitive glass, photosensitive SOG, or the like. And the like. Examples of the method for forming the metal-based dry etching mask layer include thin film forming methods such as sputtering, vapor deposition, and CVD.
[0039]
In the transfer mask substrates of the first and second inventions, if necessary, the transfer masks formed in multiple arrays on a single substrate are separated in advance on the back side and / or the front side of the transfer mask substrate. It is preferable to form a slit for cutting.
This is because, when it is necessary to form slits for cutting to separate the transfer masks formed in a plurality on a single substrate, this step is completed in advance to shorten TAT. Because.
[0040]
The slit for cutting is preferably formed on the back side of the transfer mask substrate. This is because a slit for cutting can be formed simultaneously with the processing of the recess on the back surface, and the cutting can be performed easily and stably. That is, since groove processing for separating each transfer mask from only one direction is performed, there is no problem of misalignment that occurs when groove processing is performed from both the front and back surfaces. In addition, a structurally weak portion caused by a positional shift is not formed in the entire transfer mask. Furthermore, a transfer mask having a highly accurate outer diameter and outer peripheral side wall can be manufactured by a simple process.
[0041]
The shape of the slit for cutting is not particularly limited, but by making it a V-shaped groove having a shallow depth, breakage or the like in the process after forming the slit can be avoided.
[0042]
In the present invention, the step of forming the slit for cutting on the back surface of the substrate by wet etching and the step of forming the recess on the back surface of the transfer mask by wet etching to form the support frame portion and the thin film portion are the same etching solution. Can be done at the same time. Thereby, the increase in a manufacturing process can be avoided. Although these processes can be performed separately, a wet etching mask layer is formed on the back surface of the substrate, and when this is patterned, a pattern for processing slits for cutting and recesses on the back surface is simultaneously formed, Manufacturing efficiency is better when simultaneous processing is performed with the same etching solution.
[0043]
In order to prevent the transfer mask from being dispersed or damaged when the transfer mask is divided by the slit for cutting formed on the back side of the transfer mask substrate, a constraining film may be provided on the front side of the transfer mask substrate. it can. Examples of the material for such a constraining film include a resin containing at least one resin selected from fluorine-based, ethylene-based, propylene-based, butadiene-based, silicon-based, and styrene-based materials, rubber obtained by solidifying these resins, and photosensitive material. Examples thereof include an inorganic resin or an inorganic film forming material (for example, SOG, SiN). Removal of the constraining film can be easily performed with an organic solvent or the like.
[0044]
In the present invention, cutting can be performed with the embedding material embedded in the back surface recess. Further, in the present invention, damage to the transfer mask can be avoided by back surface embedding or flat plate fixing, so that a mechanical cutting / separation method using a dicing saw or a laser beam can be used without forming a slit for cutting.
[0045]
Next, the manufacturing method of the transfer mask of this invention is demonstrated.
In the transfer mask manufacturing method of the present invention, the transfer mask is manufactured using the transfer mask substrate of the present invention described above.
[0046]
In order to pattern the dry etching mask layer in the above-described transfer mask substrate of the present invention into the same shape as the desired opening shape, for example, a resist is applied on the etching mask layer, and a resist pattern is formed by exposure and development. The etching mask layer may be etched using this resist pattern as a mask. The resist process can be omitted by applying photosensitive glass on a silicon substrate and using the photosensitive glass as it is as an etching mask material.
[0047]
Regarding the opening processing on the substrate surface side, it is preferable to process the opening pattern portion with high accuracy by dry etching in consideration of the processing accuracy of the opening, but a method of forming the opening pattern portion by electric discharge processing (Japanese Patent Laid-Open No. 5-217876). ) Etc. can also be used.
[0048]
The etching gas used for dry etching is not particularly limited. For example, examples of the etching gas for the dry etching mask layer (SiO2 etc.) include fluorocarbon gases (CF4, C2F6, CHF3 etc.). HBr gas, Cl2 / O2 mixed gas, SiCl4 / N2 mixed gas, and the like.
[0049]
The unnecessary layer that has finished its role is removed at an appropriate stage in the manufacturing process.
[0050]
In the method of the present invention, a metal layer can be formed on the surface of the transfer mask produced above.
This is because the transfer mask made of silicon alone has a silicon thin film portion in which an opening is formed as it is, which has poor durability against an electron beam. Therefore, tantalum (Ta), tungsten (W), molybdenum ( This is because a metal layer such as Mo), gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), iridium (Ir) palladium (Pd) is formed to improve the durability of the mask during electron beam irradiation. In addition, these metals are good conductors and are excellent in electronic conductivity and thermal conductivity, and thus contribute to the effect of preventing beam displacement due to charging (charge-up) and the effect of preventing thermal distortion of the mask due to heat generation. Furthermore, since these metals have excellent shielding properties against electron beams and act as energy absorbers, it is possible to make the silicon thin film portion thin, thus improving the opening accuracy and affecting the electron beams by the opening sidewalls. Can be reduced.
Examples of the metal layer forming method include thin film forming methods such as sputtering, vacuum evaporation, ion beam evaporation, CVD, ion plating, electrodeposition, and plating.
[0051]
Furthermore, in the method of the present invention, a metal layer is first formed on the above-described transfer mask substrate of the present invention, and the metal layer and the silicon thin film portion can be continuously dry-etched to form an opening. .
In this way, when the metal layer and the silicon thin film portion are continuously dry-etched to form the opening, the opening including the metal layer can be formed in a single process and in a short time by the continuous dry etching. An accurate opening can be easily formed. In addition, a metal layer can be formed at a time on a plurality of transfer masks.
Examples of the dry etching gas for the metal conductive layer include fluorocarbon-based gas (SF6 / O2 mixed gas, SF6 / Cl2 mixed gas, CF4 / O2 mixed gas, CBrF3 gas, etc.). Further, the metal conductive layer and the silicon substrate can be continuously etched with the same etching gas using SF6 gas or the like.
[0052]
As the substrate material, Si, Mo, Al, Au, Cu, etc. can be used. However, from the viewpoint of chemical resistance, processing conditions, dimensional accuracy, etc., silicon substrate, SOI substrate, oxygen ions are high in silicon substrate, etc. It is preferable to use a SIMOX (separation by implanted oxygen) substrate or the like in which an oxide film is formed by implantation heat treatment at a concentration. When a silicon substrate doped with phosphorus or boron is used, the electron conductivity of the silicon substrate can be improved.
[0053]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples.
[0054]
Example 1
Fabrication of transfer mask substrate
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing an example of a procedure for producing a transfer mask substrate of the present invention.
[0055]
As shown in FIG. 1, an SOI substrate 10 (FIG. 1A) having a multilayer structure of Si (20 .mu.m) 1 / SiO2 (2 .mu.m) 2 / Si (500 .mu.m) 3) is used. ), A 1 μm thick SiO 2 layer 4 was formed by CVD, and then alignment marks 5 were formed by etching at two predetermined positions on the surface side SiO 2 layer (FIG. 1B). The SiO2 layer on the back side of the substrate was formed at the same time as the formation of the SiO2 layer on the front side of the substrate in order to prevent the generation of scratches during the process.
[0056]
Next, after an Si3N4 layer (not shown) is formed on the entire surface of the SOI substrate by CVD, predetermined patterning is performed on the Si3N4 layer and the SiO2 layer at predetermined positions on the back side of the substrate positioned with the alignment mark 5 on the front side Using the patterned Si3N4 layer as a mask, backside recesses 6 and slits 7 for cutting were formed at predetermined positions on the backside of the substrate by wet etching using KOH (FIG. 1 (c)). In addition, in order to obtain a several transfer mask simultaneously, the back surface recessed part 6 and the slit 7 for cutting were formed in multiple numbers according to it.
[0057]
Subsequently, the substrate obtained above is washed and dried, and then the back surface recess 6 and the slit 7 for cutting are filled with Ag-based low-temperature curable paste as the embedding material 8 so as not to enter air bubbles, and dried at room temperature. After that, a curing treatment was performed at a maximum of 200 ° C. (FIG. 1D).
[0058]
Finally, a quartz substrate 11 was bonded to the back side of the substrate obtained above via a photocurable adhesive 9 (FIG. 1 (e)). At this time, a mercury lamp was used for curing the photocurable adhesive 9, and baking was performed in a vacuum of 200 ° C. as a degassing process.
Through the above steps, a partially processed transfer mask substrate 20 was obtained.
[0059]
Production of transfer mask
A resist layer was formed on the upper surface side of the transfer mask substrate obtained above, and this was patterned by an electron beam exposure method and a dry etching method.
[0060]
Next, using the patterned resist layer as a mask, the dry etching mask layer 4 (SiO2 layer) is patterned by the dry etching method to remove the resist, and then transferred by the dry etching method using the patterned dry etching mask layer as a mask. An opening pattern was formed in the thin film portion of the mask substrate.
[0061]
Subsequently, after removing the unnecessary SiO 2 layer, the filling material, and the quartz substrate, metal layers were formed on both surfaces of the transfer mask substrate.
[0062]
Finally, the transfer mask was obtained by dividing into each transfer mask using the cutting slit as a base point.
[0063]
Since the transfer mask substrate of the present invention is structurally stable, no defects such as breakage occurred in the transfer mask manufacturing process. In addition, the stability of the entire transfer mask manufacturing process was significantly improved.
[0064]
Further, by using the transfer mask substrate of the present invention as described above, the transfer mask production period after obtaining the opening pattern design can be easily shortened. In particular, it took about 3 weeks to obtain a transfer mask by performing all the steps after obtaining an opening pattern design. However, by using the transfer mask substrate of the present invention, it takes about 3 days. The transfer mask could be manufactured in time, and TAT was shortened.
[0065]
Furthermore, since a plurality of transfer masks having different opening pattern designs can be manufactured at once, TAT can be further shortened.
[0066]
Example 2
A transfer mask was obtained in the same manner as in Example 1 except that no slit for cutting was formed and one transfer mask was formed from the transfer mask substrate.
[0067]
Example 3
A transfer mask was formed in the same manner as in Example 1 except that the SOI substrate was not used, a back surface recess was formed on the back surface of the silicon substrate, and then SOG was applied to the back surface side of the thin film portion to form a dry etching stopper layer. Obtained.
In this case, since bare silicon is used, the manufacturing cost is lower than when an SOI substrate is used.
[0068]
Example 4
A transfer mask was produced in the same manner as in Examples 1 to 3 except that a metal layer was formed on the substrate surface in Examples 1 to 3 and the opening including the metal layer was formed by continuous dry etching. did.
The obtained transfer mask had a highly accurate opening compared with the case where the metal layer was coated after the opening was formed.
[0069]
Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments.
[0070]
For example, the embedding material and the adhesive material may be the same material and may be continuously integrated.
Moreover, the material and formation method of the etching mask layer are not particularly limited, and the etching mask layers on the front surface side and the back surface side may be formed separately.
Furthermore, after forming the thin film portion from the surface side, an alignment mark may be formed on the surface side where the position is specified.
[0071]
The transfer mask of the present invention can be used as an electron beam exposure mask, an ion beam exposure mask, an X-ray exposure mask, and the like.
[0072]
【The invention's effect】
As described above, according to the transfer mask substrate and the transfer mask manufacturing method of the present invention, the transfer mask manufacturing period after obtaining the opening pattern design can be easily shortened, and a short TAT can be realized.
[0073]
In addition, the process stability is high, and the manufacturing cost can be reduced with a high yield.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view illustrating an example of a manufacturing procedure of a transfer mask substrate of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a transfer mask.
[Explanation of symbols]
1 Si
2 SiO2 layer
3 Si
4 SiO2 layer
5 Alignment mark
6 Back recess
7 Slit for cutting
8 Embedding material
9 Adhesive
10 SOI substrate
11 Quartz substrate
20 Transfer mask substrate
30 Transfer mask
31 Silicon substrate
32 Support frame
33 Thin film part
34 Opening pattern

Claims (13)

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の製造に用いる転写マスク用基板であって、
基板の所定位置に開口パターンの加工を施すために使用される位置合わせ用のアライメントマークを基板上に少なくとも一つ以上有し、
基板裏面側の、前記アライメントマークと位置決めされた位置に裏面凹部があらかじめ形成され、
前記基板の裏面側に、一枚の基板上に複数配列形成する各転写マスクを分離するための切断用のスリットが形成され前記切断用のスリットは、前記基板の裏面側であって、前記アライメントマークと対向する位置に設けられることを特徴とする転写マスク用基板。
A transfer mask substrate used for manufacturing a transfer mask in which an opening is formed in a thin film portion supported by a support frame portion,
Having at least one alignment mark on the substrate for alignment used for processing the opening pattern at a predetermined position of the substrate;
On the back side of the substrate, a back surface recess is formed in advance at a position positioned with the alignment mark ,
On the back side of the substrate, a slit for cutting is formed for separating each transfer mask formed on a single substrate, and the slit for cutting is on the back side of the substrate, and A transfer mask substrate provided at a position facing an alignment mark .
前記薄膜部の裏面側にドライエッチングストッパー層を有していることを特徴とする請求項1記載の転写マスク用基板。  The transfer mask substrate according to claim 1, further comprising a dry etching stopper layer on a back surface side of the thin film portion. 前記裏面凹部が、樹脂材、接着材、ペースト材、低融点金属材料のうちから選ばれる一種以上の材料で充填されていることを特徴とする請求項1又は2記載の転写マスク用基板。  The transfer mask substrate according to claim 1, wherein the back surface recess is filled with one or more materials selected from a resin material, an adhesive material, a paste material, and a low melting point metal material. 請求項1〜3記載の転写マスク用基板の裏面側に、樹脂材、接着材、ペースト材、低融点金属材料のうちから選ばれる一種以上の材料を介して、平板を貼り合わせたことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の転写マスク用基板。  A flat plate is bonded to the back side of the transfer mask substrate according to any one of claims 1 to 3 through one or more materials selected from a resin material, an adhesive material, a paste material, and a low melting point metal material. The transfer mask substrate according to any one of claims 1 to 3. 前記平板が、シリコン、炭素、金属、ガラスのうちから選ばれる一種以上の材料からなることを特徴とする請求項4記載の転写マスク用基板。  5. The transfer mask substrate according to claim 4, wherein the flat plate is made of one or more materials selected from silicon, carbon, metal, and glass. 請求項1〜5記載の転写マスク用基板の表面上に、あらかじめ開口パターンを形成するためのドライエッチングスマスク層を設けたことを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の転写マスク用基板。  6. The transfer according to any one of claims 1 to 5, wherein a dry etching mask layer for forming an opening pattern is provided in advance on the surface of the transfer mask substrate according to any one of claims 1 to 5. Mask substrate. 前記ドライエッチングスマスク層に前記アライメントマークを設けたことを特徴とする請求項6記載の転写マスク用基板。  The transfer mask substrate according to claim 6, wherein the alignment mark is provided on the dry etching mask layer. 前記切断用のスリットが、樹脂材、接着材、ペースト材、低融点金属材料のうちから選ばれる一種以上の材料で充填されていることを特徴とする請求項記載の転写マスク用基板。2. The transfer mask substrate according to claim 1, wherein the cutting slit is filled with one or more materials selected from a resin material, an adhesive material, a paste material, and a low melting point metal material. 支持枠部に支持された薄膜部に所望のデバイスパターンに基づいた開口パターンを有する転写マスクの製造方法において、
基板の所定位置に加工を施すために使用される位置合わせ用のアライメントマークを形成する工程と、
基板裏面側の、前記アライメントマークと位置決めされた位置に、裏面凹部を形成し、支持枠に薄膜が支持される構造を形成する工程と、
開口パターンの加工工程の前に、前記基板の裏面側に、複数の転写マスクに分離するための切断用のスリットを、前記基板の裏面側であって、前記アライメントマークと対向する位置に、形成する工程と、
その後、所望のデバイスパターンに基づき、前記アライメントマークと位置決めされた位置に、開口パターンの加工を行う工程と、
を有することを特徴とする転写マスクの製造方法。
In the method of manufacturing a transfer mask having an opening pattern based on a desired device pattern in the thin film portion supported by the support frame portion,
Forming an alignment mark for alignment used for processing a predetermined position of the substrate;
Forming a back surface recess at a position positioned with the alignment mark on the back surface side of the substrate, and forming a structure in which the thin film is supported on the support frame;
Before the opening pattern processing step, a slit for cutting to be separated into a plurality of transfer masks is formed on the back side of the substrate at a position facing the alignment mark on the back side of the substrate. And a process of
Then, based on a desired device pattern, a step of processing an opening pattern at a position positioned with the alignment mark,
A method for producing a transfer mask, comprising:
前記薄膜部の裏面側にドライエッチングストッパー層を有していることを特徴とする請求項記載の転写マスクの製造方法。The method for manufacturing a transfer mask according to claim 9 , further comprising a dry etching stopper layer on a back surface side of the thin film portion. 前記開口パターンの加工工程の前に、前記裏面凹部に、樹脂材、接着材、ペースト材、低融点金属材料のうちから選ばれる一種以上の材料で充填することを特徴とする請求項9又は10に記載の転写マスクの製造方法。Before processing steps of the opening pattern, the back surface recess, a resin material, adhesive, paste material, according to claim 9 or 10, characterized in that filling with one or more materials selected from among the low melting point metal material The manufacturing method of the transfer mask as described in 2. 前記転写マスク用基板の表面上に、あらかじめ開口パターンを形成するためのドライエッチングスマスク層を設けたことを特徴とする請求項9〜12の何れか1項に記載の転写マスクの製造方法。The method for manufacturing a transfer mask according to any one of claims 9 to 12 , wherein a dry etching mask layer for forming an opening pattern is provided on the surface of the transfer mask substrate in advance. 前記ドライエッチングスマスク層に前記アライメントマークを設けたことを特徴とする請求項12記載の転写マスクの製造方法。13. The method of manufacturing a transfer mask according to claim 12 , wherein the alignment mark is provided on the dry etching mask layer.
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