JP4389440B2 - Transfer mask and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビームやイオンビームなどの荷電ビーム露光に用いられ転写マスク及びその作製方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路の微細化及び複雑化に伴い、荷電ビーム透過マスクを用いた荷電ビーム露光による微細パターンの形成が注目されている。従来の荷電ビーム露光用の転写マスクは、シリコン薄膜層/酸化シリコン層/シリコン支持層からなる部材を用いて作製することが多い。
【0003】
その製造プロセスは、大きく分けて、酸化シリコン層をエッチングストッパー層としてシリコン支持層をウェットエッチングまたはドライエッチングすることによって、酸化シリコン層に到達する開口部を形成する工程と、シリコン薄膜層をドライエッチングによってパターニングする工程とからなる。露出する酸化シリコン層は、最終的に、ウェットエッチングによって除去される。
【0004】
このような転写マスクの製造プロセスにおいて、シリコン支持層への開口部の形成は、通常、窒化シリコン等をエッチングマスクとして、加熱水酸化カリウム(KOH)水溶液等の熱アルカリ液に浸積する、ウェットエッチングにより行なわれる。
【0005】
水酸化カリウム水溶液によるシリコン単結晶のエッチングでは、結晶面によってエッチング速度が大きく異なることが知られており、(100)面及び(110)面ではエッチングが進行するが、(111)面では殆どエッチングが進行しない。
【0006】
このような異方性エッチングのため、表面が(100)面から成るシリコン支持層の開口の形成を水酸化カリウム水溶液によるウェットエッチングで行う場合、形成される開口部の側壁には平坦な(111)面が露出する。そのため、シリコン支持層の開口側壁表面は平坦となるが、開口形状はテーパー状となり、転写パターンを形成するシリコン薄膜層の露出面積は小さくなり、転写マスクが大型化するという問題がある。
【0007】
この問題を解決するために、シリコン支持層の開口を垂直或いはほぼ垂直に形成することが可能なドライエッチングを用いることが知られている(例えば、特許文献1参照)。ドライエッチングによってシリコン支持層に垂直な壁面を有する開口を形成することで、転写パターンを形成するシリコン薄膜層の露出面積を拡大することができるため、マスクの大型化を抑制することが出来る。
【0008】
シリコン支持層の開口の形成に用いるドライエッチングとしては、エッチングマスクとのエッチング選択性が高く、且つ側壁垂直性の高いことが望まれるが、これには、側壁保護プラズマエッチングや低温プラズマエッチング等が好適である。
【0009】
しかしながら、上記ドライエッチングによるシリコン支持層の開口部の形成においては、シリコン支持層の厚さが通常数百μmあるために、エッチング深さが深くなることや、エッチング面積がウェハ全面の数十パーセントと広いことなどから、従来のシリコンドライエッチングと比較してシリコンのエッチング量が極端に多くなり、形成される開口部の底面及び側壁に数μmないし数百μmの針状或いは不定形のドライエッチング残査物が多量に形成され、また開口部側壁形状が荒れて、凹凸が大きくなり、その一部が数μmないし数百μmの異物として剥離する場合がある。そして、これらドライエッチング残査物及び側壁異物が転写マスクの異物欠陥となるという問題がある。
【0010】
上記異物は、RCA洗浄法等のシリコン洗浄法を繰り返し実施することで、ある程度除去することが可能ではあるが、垂直或いはほぼ垂直の角度をなすシリコン支持層側壁とシリコン薄膜層の接続部周辺部に位置する異物の除去は、困難である。
【0011】
なお、シリコン支持層の開口部の形成にドライエッチングとウエットエッチングを併用する技術も知られているが、シリコン支持層の結晶構造が特定の面方位に限定されていて(例えば、特許文献2参照)、実用上問題があったり、シリコン支持層と薄膜との接触角が10〜45°と小さい角度であって(例えば、特許文献3参照)、異物の除去が必ずしも充分ではなかった。
【0012】
【特許文献1】
特開2000−331905号公報
【0013】
【特許文献2】
特開平11−150049号公報
【0014】
【特許文献3】
特開2000−124117号公報
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、これらの問題に鑑みてなされ、開口部の角部(隅部)に異物が溜まりにくく、且つ溜まった異物の洗浄性に優れた構造を有する転写マスク及びその作製方法を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、所定の転写パターンを有する薄膜層と、この薄膜層を支持するシリコン支持体とを備える転写マスクであって、前記シリコン支持体は、前記薄膜層の面に対しほぼ垂直な側壁の開口部を有し、この開口部側壁の上端部及び下端部の少なくとも一方は、前記薄膜層の面に対して54.74±5.00度の角度の傾斜面を有することを特徴とする転写マスクを提供する。
【0017】
本発明の転写マスクにおいて、開口部側壁の上端部及び下端部の双方が、薄膜層の面に対して54.74±5.00度の角度の傾斜面を有する構成とすることが出来る。また、薄膜層が有するパターンは、薄膜層上の荷電粒子散乱層に形成することが出来る。
【0018】
また、本発明は、シリコン薄膜層、酸化シリコン層、及びシリコン支持層の積層体であるSOI基板(Silicon on Insulator)を加工してなり、所定の転写パターンに形成されたシリコン薄膜層を、開口部を有するシリコン支持層によって支持した転写マスクであって、前記シリコン支持層は、前記シリコン薄膜層の面に対しほぼ垂直な開口部側壁を有し、この開口部側壁の上端部及び下端部の少なくとも一方は、前記シリコン薄膜層の面に対して54.74±5.00度の角度の傾斜面を有することを特徴とする転写マスクを提供する。
【0019】
以上のように構成される本発明の転写マスクによると、シリコン支持体の開口部側壁の上端部及び下端部の少なくとも一方は、薄膜層の面に対して54.74±5.00度の角度の傾斜面を有しているため、開口部の角部(隅部)に異物が溜まりにくく、且つ溜まった異物は開口部の角部から容易に洗浄され得るという優れた構造を得ることが出来る。
【0020】
以上の本発明の転写マスクは、以下の方法により作製される。
【0021】
1.シリコン薄膜層、酸化シリコン層、及びシリコン支持層の積層体であるSOI基板の前記シリコン支持層に、ドライエッチングによって前記酸化シリコン層に到達する開口部を形成する工程、前記開口部側壁に異方性ウェットエッチングを施すことによって、前記開口部側壁の上端部及び下端部の少なくとも一方に、前記シリコン薄膜層の面に対して54.74±5.00度の角度の傾斜面を形成する工程、前記開口部に露出する前記酸化シリコン層の部分を除去する工程、及びドライエッチングによって前記シリコン薄膜層に所定の転写パターンを形成する工程を具備することを特徴とする転写マスクの作製方法。
【0022】
2.シリコン薄膜層、酸化シリコン層、及びシリコン支持層の積層体であるSOI基板の前記シリコン支持層に、ドライエッチングによって前記酸化シリコン層に到達する開口部を形成する工程、前記開口部側壁に異方性ウェットエッチングを施すことによって、前記開口部側壁の上端部及び下端部の少なくとも一方に、前記シリコン薄膜層の面に対して54.74±5.00度の角度の傾斜面を形成する工程、ドライエッチングによって前記シリコン薄膜層に所定の転写パターンを形成する工程、及び前記開口部に露出する前記酸化シリコン層の部分を除去する工程を具備することを特徴とする転写マスクの作製方法。
【0023】
3.シリコン薄膜層、酸化シリコン層、及びシリコン支持層の積層体であるSOI基板の前記シリコン薄膜層にドライエッチングによって所定の転写パターンを形成する工程、前記シリコン支持層に、ドライエッチングによって前記酸化シリコン層に到達する開口部を形成する工程、前記開口部側壁に異方性ウェットエッチングを施すことによって、前記開口部側壁の上端部及び下端部の少なくとも一方に、前記シリコン薄膜層の面に対して54.74±5.00度の角度の傾斜面を形成する工程、及び前記開口部に露出する前記酸化シリコン層の部分を除去する工程を具備することを特徴とする転写マスクの作製方法。
【0024】
以上の本発明の転写マスクの作製方法によると、シリコン支持層の開口部の形成を、ドライエッチングと、それに引き続くウェットエッチングによって行っているため、シリコン支持層の開口部底面及び側壁のエッチング残査物が容易に除去されるとともに、側壁の凹凸が低減され、そのため側壁からの異物の発生が大幅に抑制される。
【0025】
また、異方性ウェットエッチングにより、シリコン支持体の開口部側壁の上端部及び下端部の少なくとも一方に、シリコン薄膜層の面に対して54.74±5.00度の角度の傾斜面を形成しているため、開口部の角部(隅部)に異物が溜まりにくく、且つ溜まった異物は開口部の角部から容易に洗浄され得るという優れた構造を得ることが出来る。
【0026】
以上の転写マスクの作製方法において、前記シリコン支持層に開口部を形成するドライエッチングを前記酸化シリコン層に到達する前に停止し、次いで、異方性ウェットエッチングを施すことによって、前記開口部の形成を完了するとともに、開口部側壁の上端部及び下端部の少なくとも一方に、シリコン薄膜層の面に対して54.74±5.00度の角度の傾斜面を形成することが出来る。
【0027】
また、前記SOI基板を形成する工程は、前記シリコン支持層上に前記酸化シリコン層を形成し、前記酸化シリコン層と前記シリコン薄膜層とを貼り合わせることにより行うことが出来る。そうすることにより、シリコン支持層と酸化シリコン層との間の欠陥が抑制されたSOI基板を作製することが出来る。
【0028】
更に、本発明は、上述の転写マスクに荷電粒子線を照射し、転写パターンの形状に荷電粒子線を整形する工程を具備する荷電粒子線の露光方法を提供する。
【0029】
かかる本発明の露光方法によると、試料基板上に形成されたレジストに対し、精度よいパターン露光が可能となり、その結果、半導体等のパターンの製造を、高い歩留まりで行うことが出来る。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る転写マスクの製造プロセスについて、図1及び図2を参照して説明する。
【0031】
まず、図1(a)に示すように、2枚の単結晶シリコンウェハ1,2を酸化シリコン層3を介して貼り合わせて、シリコン薄膜層/酸化シリコン層/シリコン支持層からなるSOI基板4を作製する。このようなSOI基板4において、シリコン薄膜層の厚さは0.1〜20μm、酸化シリコン層の厚さは0.1〜2μm、シリコン支持層の厚さは200〜1000μmであるのが好ましい。
【0032】
SOI基板の貼り合わせ方法は、特に制限されないが、ドライエッチングによる支持層開口後のウェットエッチングの際に酸化シリコン層が熱アルカリに曝されるため、SOI基板のシリコン支持層と酸化シリコン層の界面には欠陥の少ないことが重要となるので、シリコン支持層に酸化シリコン層を形成し、シリコン支持層上に形成された酸化シリコン層とシリコン薄膜層とを貼り合わせる方法を好適に用いることができる。この方法によると、シリコン支持層と酸化シリコン層の界面の欠陥が抑制されたSOI基板を得ることが出来る。
【0033】
次いで、図1(b)に示すように、SOI基板4の全面に窒化シリコンや酸化シリコン等からなるウェットエッチングマスク5を形成する。これらの膜はプラズマ成膜法、スパッタ法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、熱酸化法等により成膜することが出来る。そして、ウェットエッチングマスク5で覆われたSOI基板4aのシリコン支持層側の面にフォトレジスト膜を塗布し、フォトリソグラフィーで支持層開口部パターン7を形成したフォトレジスト6を形成する。
【0034】
次に、図1(c)に示すように、フォトレジスト6をエッチングマスクとして、ドライエッチングまたはウェットエッチングによって、フォトレジスト6から露出するシリコン支持層開口部に相当する部分の上記ウェットエッチングマスク5を除去して、支持層開口部パターン7aの形成されたウェットエッチングマスク5aを形成する。
【0035】
続いて、図1(d)に示すように、フォトレジスト6をエッチングマスクとして、側壁保護プラズマエッチングや低温プラズマエッチング等のドライエッチングによって、酸化シリコン層3に到達するまで若しくは酸化シリコン層3に到達する直前までシリコン支持層2をエッチングして、開口部7bを形成する。開口部7bの形成により、シリコン支持層2に支柱8及び周辺支持基板9が形成される。
【0036】
ここで、シリコン支持層2に開口部7bを形成する方法としてドライエッチングを用いたが、他に超音波加工、サンドブラスト等を用いることもできる。
【0037】
シリコン支持層のドライエッチングのためのマスクとしては、特に制限されない。フォトレジストの代わりに酸化シリコン膜や窒化シリコン膜、金属膜、金属酸化膜、金属窒化膜等も好適に用いることが出来、酸化シリコン膜や窒化シリコン膜を用いた場合には、ドライエッチングとウェットエッチングの共通のエッチングマスクとすることが出来る。
【0038】
その後、図2(a)に示すように、加熱水酸化カリウム(KOH)水溶液等のアルカリ液浸積によるウェットエッチングによって、シリコン支持層2の開口形成を完了して、開口部7cを得る。ウェットエッチングにより、この開口部7cの角部(隅部)には、54.74±5.00度の角度の傾斜面が形成される。
【0039】
次に、図2(b)に示すように、シリコン支持層2に形成された開口部7cに露出した酸化シリコン層2をフッ酸水溶液等を除去し、続いて熱リン酸水溶液、フッ酸水溶液等に浸積して、窒化シリコン、酸化シリコン等のウェットエッチングマスク5aを除去する。
【0040】
次いで、図2(c)に示すように、シリコン薄膜層1に電子線レジストやフォトレジスト等のレジストを塗布し、電子線リソグラフィーやフォトリソグラフィーによって微細パターン11の形成されたレジスト10を形成する。
【0041】
続いて、図2(d)に示すように、レジスト10をマスクとしたドライエッチングによって、シリコン薄膜層1に転写パターン11aを形成して、転写マスクが得られる。
【0042】
転写パターン11aの形成のためのドライエッチングの方法や条件等は特に制限されない。ドライエッチング装置としては、RIE、マグネトロンRIE、ECR、ICP、NLD、マイクロ波、ヘリコン波等の放電方式を用いたドライエッチング装置が挙げられる。エッチングに使用するガスとしては、CF4、SF6ガスといったフッ素系ガスを主体とした混合ガス、Cl2ガス、SiCl4ガスといった塩素系ガスを主体とした混合ガス、HBrガスといった臭素系ガスを主体とした混合ガス等が挙げられる。
【0043】
以上説明した本発明の一実施形態に係る転写マスクの製造プロセスにおいては、シリコン支持層2に開口部7cを形成する方法として、最初にドライエッチング等を実施し、引き続きウエットエッチングを実施する、2段階のエッチングを用いている。そのため、シリコン支持層2の開口部底面及び側壁のエッチング残査物が容易に除去される。また、側壁の凹凸が低減され、そのため、側壁からの異物の発生を抑制することが出来る。更に、ウェットエッチングにより、シリコン支持体2の開口部側壁の上端部及び下端部に、54.74±5.00度の角度を有する傾斜面を形成することが出来る。そのため、開口部の角部(隅部)に異物が溜まりにくく、且つ溜まった異物の洗浄性に優れた構造を得ることが出来る。
【0044】
【実施例】
以下、図1〜3を参照して、本発明の実施例について説明する。なお本実施例ではシリコン支持層の開口部を形成した後にシリコン薄膜層に転写パターンを形成しているが、これとは逆にシリコン薄膜層に転写パターンを形成した後にシリコン支持層に開口部を形成しても良い。
【0045】
図1及び図2は、本説明の一実施例に係る荷電ビーム露光用転写マスク製造工程の一例を表す断面図である。図3は、ドライエッチングによるシリコン支持層の開口形成後にウェットエッチングを施した後の支柱の拡大図である。
【0046】
まず、図1(a)に示すように、結晶面方位が(100)からなる500μmの厚さの単結晶シリコンウェア(シリコン支持層)2上に熱酸化法によって1μmの厚さの酸化シリコン層3を形成し、これを、結晶面方位が(100)である2μmの厚さの単結晶シリコンウェハ(シリコン薄膜層)1と貼り合わせて、SOI基板4を作製した。ここではシリコン支持層2、酸化シリコン層3及びシリコン薄膜層1の厚さをそれぞれ500μm、1μm及び2μmとしたが、各層の厚さは、特に制限されない。
【0047】
次いで、図1(b)に示すように、CVD法によりSOI基板4の全面にウェットエッチング保護膜としての窒化シリコン膜5を、0.3μmの厚さに形成して、窒化シリコン膜5で覆われたSOI基板4aを作製した。続いて、SOI基板4aのシリコン支持層側の面にフォトレジスト膜を塗布し、フォトリソグラフィーによって開口部7を形成し、フォトレジスト6を得た。
【0048】
次に、図1(c)に示すように、フォトレジスト6をエッチングマクスとして、CF4ガスを主体とした混合ガス用いたRIEにより、開口部7に露出した窒化シリコン5をエッチングして除去し、開口部7aを形成した。
【0049】
続いて、図1(d)に示すように、フォトレジスト6をエッチングマスクとしてC3F8ガス、C4F8ガス、Cl2ガス及びSF6ガスを主体とした混合ガスを用いた誘導結合プラズマによる側壁保護プラズマエッチングで、シリコン支持層2を酸化シリコン層3に到達するまでエッチングして、シリコン支持層2に開口部7bを形成した。開口部7bの形成により、シリコン支持層2に支柱8及び周辺支持基板9が形成された。
【0050】
ここで、シリコン支持層2の開口部形成のためのドライエッチングを酸化シリコン層に到達する前に停止する場合には、シリコン支持層2を数μmないし数十μmの厚さだけ残してドライエッチングを停止した。
【0051】
その後、図2(a)に示すように、上記フォトレジスト6を酸素ガスによるブラズマアッシングによって除去し、次いで、85℃に加熱した水酸化カリウム溶液に浸積して、窒化シリコン膜5aをエッチングマスクとして支柱8及び周辺支持基板9の側壁を10μmエッチングし、支柱8a及び周辺支持基板9aを形成した。
【0052】
上記ウェットエッチングによって、支柱および周辺支持基板の側壁凹凸が大幅に低減されたことを、走査電子顕微鏡及び光学顕微鏡によって確認した。
【0053】
拡大した図3に示すように、側壁のウェットエッチングにより、支柱8a及び周辺支持基板9aの端部には結晶面20が露出し、その結晶面方位は(111)であった。
【0054】
また、支柱8aの上面と酸化シリコン層3との界面21及び支柱の底面と酸化シリコン5aとの界面22と結晶面20との間の角度23が、約54.74度であることが、支柱断面の走査電子顕微鏡による観察で確認された。
【0055】
次に、図2(b)に示すように、160℃に加熱したリン酸水溶液に上記ウェハを浸積して窒化シリコン5aを除去し、続いてフッ酸水溶液によるウェットエッチングで支持層開口部7cに露出する酸化シリコン層3を除去した。
【0056】
次いで、図2(c)に示すように、シリコン薄膜層1上に電子線レジストを塗布し、電子線露光により微細パターン11の形成された電子線レジスト10を形成した。
【0057】
更に、図2(d)に示すように、微細パターンの形成された電子線レジスト10をエッチングマスクとして、塩素ガスを主体とする混合ガスを用いたRIEによりシリコン薄膜層に転写パターン11aを形成し、続いて上記電子線レジスト10を酸素ガスによるプラズマアッシングによって除去して、本実施例に係る転写マスク12が得られた。
【0058】
このようにして作製した転写マスク12では、シリコン支持層2の開口部底面及び側壁には、エッチング残査物は存在しなかった。また、側壁は平滑であり、そのため、側壁から異物は発生しなかった。更に、支柱8aの上面と酸化シリコン層3との界面21及び支柱の底面と酸化シリコン5aとの界面22と結晶面20との間の角度23が、約54.74度であるので、開口部の角部(隅部)に異物が溜まりにくく、且つ溜まった異物の洗浄性に優れていた。
【0059】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の転写マスクによれば、シリコン支持体の開口部側壁の上端部及び下端部の少なくとも一方に傾斜面を形成しているため、開口部の角部(隅部)に異物が溜まりにくく、且つ溜まった異物の洗浄性に優れた構造を得ることが出来る。
【0060】
また、本発明の転写マスクの作製方法によれば、シリコン支持層の開口部の形成を、ドライエッチングと、それに引き続くウェットエッチングによって行っているため、シリコン支持層の開口部底面及び側壁のエッチング残査物が容易に除去されるとともに、側壁の凹凸が低減され、そのため側壁からの異物の発生が抑制される。
【0061】
更に、本発明の露光方法によると、試料基板上に形成されたレジストに対し、精度よいパターン露光が長期間可能となり、その結果、半導体等のパターンの製造を、高い歩留まりで行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る転写マスク作製プロセスを工程順に示す断面図。
【図2】本発明の一実施形態に係る転写マスク作製プロセスを工程順に示す断面図。
【図3】本発明の一実施形態に係る転写マスク作製プロセスにおいて、ウェットエッチングにより側壁をエッチングした後の支柱の概略断面構造を示す図。
【符号の説明】
1・・・シリコン薄膜層
2・・・シリコン支持層
3・・・酸化シリコン層
4・・・SOI基板
4a・・・ウェットエッチングマスクを全面に成膜したSOI基板
5・・・ウェットエッチングマスク
5a・・・開口パターンを有するウェットエッチングマスク
6・・・開口パターンを有するフォトレジスト
7・・・フォトレジストに形成した開口パターン
7a・・・ウェットエッチングマスクに形成した開口パターン
7b・・・シリコン支持層に形成した開口部
7c・・・側壁をウェットエッチングした開口部
8・・・支柱
8a・・・側壁をウェットエッチングした支柱
9・・・周辺支持基板
9a・・・側壁をウェットエッチングした周辺支持基板
10・・・微細パターンの形成されたレジスト
11・・・レジストに形成された微細パターン
11a・・・シリコン薄膜層に形成された転写パターン
12・・・本発明によって作製された転写マスク
20・・・ウェットエッチングにより支柱に形成された(111)結晶面
21・・・支柱8aの上面と酸化シリコン5aとの界面
22・・・支柱8aの底面と窒化シリコン5aとの界面
23・・・結晶面20と界面21及び界面22の角度[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a transfer mask used for charged beam exposure such as an electron beam and an ion beam, and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the miniaturization and complexity of semiconductor integrated circuits, the formation of fine patterns by charged beam exposure using a charged beam transmission mask has attracted attention. Conventional transfer masks for charged beam exposure are often produced using a member comprising a silicon thin film layer / a silicon oxide layer / a silicon support layer.
[0003]
The manufacturing process is roughly divided into a step of forming an opening reaching the silicon oxide layer by wet etching or dry etching of the silicon support layer using the silicon oxide layer as an etching stopper layer, and dry etching of the silicon thin film layer. And patterning. The exposed silicon oxide layer is finally removed by wet etching.
[0004]
In such a transfer mask manufacturing process, the formation of the opening in the silicon support layer is usually performed by using silicon nitride or the like as an etching mask and dipping in a hot alkaline solution such as a heated potassium hydroxide (KOH) aqueous solution. This is done by etching.
[0005]
In etching of a silicon single crystal with an aqueous potassium hydroxide solution, it is known that the etching rate varies greatly depending on the crystal plane, and the etching proceeds on the (100) plane and the (110) plane, but almost on the (111) plane. Does not progress.
[0006]
Due to such anisotropic etching, when the opening of the silicon support layer having a (100) surface is formed by wet etching with an aqueous potassium hydroxide solution, the side wall of the opening to be formed is flat (111 ) The surface is exposed. Therefore, the surface of the opening side wall of the silicon support layer is flat, but the opening shape is tapered, and there is a problem that the exposed area of the silicon thin film layer forming the transfer pattern is reduced and the transfer mask is enlarged.
[0007]
In order to solve this problem, it is known to use dry etching capable of forming the opening of the silicon support layer vertically or substantially vertically (see, for example, Patent Document 1). By forming an opening having a wall surface perpendicular to the silicon support layer by dry etching, the exposed area of the silicon thin film layer that forms the transfer pattern can be increased, so that an increase in the size of the mask can be suppressed.
[0008]
As dry etching used for forming the opening of the silicon support layer, it is desired that the etching selectivity with the etching mask is high and the side wall perpendicularity is high, and this includes side wall protective plasma etching, low temperature plasma etching, and the like. Is preferred.
[0009]
However, in the formation of the opening of the silicon support layer by dry etching, the thickness of the silicon support layer is usually several hundred μm, so that the etching depth becomes deep and the etching area is several tens of percent of the entire wafer surface. Because of its large size, the amount of silicon etching is extremely large compared to conventional silicon dry etching, and needle-shaped or irregular-shaped dry etching of several μm to several hundred μm is formed on the bottom and side walls of the formed opening. A large amount of residue is formed, the shape of the side wall of the opening is rough, and the unevenness is increased, and a part thereof may be peeled off as a foreign matter of several μm to several hundred μm. Further, there is a problem that these dry etching residue and side wall foreign matter become foreign matter defects of the transfer mask.
[0010]
Although the foreign matter can be removed to some extent by repeatedly performing a silicon cleaning method such as the RCA cleaning method, the peripheral portion of the connection portion between the side wall of the silicon support layer and the silicon thin film layer that forms a vertical or almost vertical angle. It is difficult to remove foreign substances located in the area.
[0011]
A technique of using dry etching and wet etching together to form the opening of the silicon support layer is also known, but the crystal structure of the silicon support layer is limited to a specific plane orientation (see, for example, Patent Document 2). However, there was a problem in practical use, and the contact angle between the silicon support layer and the thin film was as small as 10 to 45 ° (see, for example, Patent Document 3), and the removal of foreign matters was not always sufficient.
[0012]
[Patent Document 1]
JP 2000-331905 A
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-150049
[Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-124117
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of these problems, and provides a transfer mask having a structure in which foreign matter hardly accumulates at corners (corners) of an opening and has excellent cleaning properties of the accumulated foreign matter, and a method for manufacturing the transfer mask. With the goal.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides a transfer mask comprising a thin film layer having a predetermined transfer pattern and a silicon support that supports the thin film layer, wherein the silicon support is a surface of the thin film layer. And at least one of the upper end and the lower end of the side wall of the opening has an inclined surface with an angle of 54.74 ± 5.00 degrees with respect to the surface of the thin film layer. A transfer mask is provided.
[0017]
In the transfer mask of the present invention, both the upper end portion and the lower end portion of the side wall of the opening may have an inclined surface having an angle of 54.74 ± 5.00 degrees with respect to the surface of the thin film layer. Moreover, the pattern which a thin film layer has can be formed in the charged particle scattering layer on a thin film layer.
[0018]
Further, the present invention processes an SOI substrate (Silicon on Insulator) which is a laminate of a silicon thin film layer, a silicon oxide layer, and a silicon support layer, and opens a silicon thin film layer formed in a predetermined transfer pattern. A transfer mask supported by a silicon support layer having a portion, wherein the silicon support layer has an opening sidewall substantially perpendicular to the surface of the silicon thin film layer, and an upper end portion and a lower end portion of the opening sidewall. At least one provides a transfer mask characterized by having an inclined surface having an angle of 54.74 ± 5.00 degrees with respect to the surface of the silicon thin film layer.
[0019]
According to the transfer mask of the present invention configured as described above, at least one of the upper end portion and the lower end portion of the opening side wall of the silicon support has an angle of 54.74 ± 5.00 degrees with respect to the surface of the thin film layer. Therefore, it is possible to obtain an excellent structure in which foreign matter is not easily collected at the corner (corner) of the opening, and the collected foreign matter can be easily washed from the corner of the opening. .
[0020]
The above transfer mask of the present invention is produced by the following method.
[0021]
1. Forming an opening that reaches the silicon oxide layer by dry etching in the silicon support layer of the SOI substrate, which is a laminate of a silicon thin film layer, a silicon oxide layer, and a silicon support layer; Forming an inclined surface having an angle of 54.74 ± 5.00 degrees with respect to the surface of the silicon thin film layer on at least one of an upper end portion and a lower end portion of the side wall of the opening by performing wet etching. A method for manufacturing a transfer mask, comprising: removing a portion of the silicon oxide layer exposed in the opening, and forming a predetermined transfer pattern on the silicon thin film layer by dry etching.
[0022]
2. Forming an opening that reaches the silicon oxide layer by dry etching in the silicon support layer of the SOI substrate, which is a laminate of a silicon thin film layer, a silicon oxide layer, and a silicon support layer; Forming an inclined surface having an angle of 54.74 ± 5.00 degrees with respect to the surface of the silicon thin film layer on at least one of an upper end portion and a lower end portion of the side wall of the opening by performing wet etching. A method for producing a transfer mask, comprising: a step of forming a predetermined transfer pattern on the silicon thin film layer by dry etching; and a step of removing a portion of the silicon oxide layer exposed in the opening.
[0023]
3. Forming a predetermined transfer pattern by dry etching on the silicon thin film layer of the SOI substrate, which is a laminate of a silicon thin film layer, a silicon oxide layer, and a silicon support layer; and forming the silicon oxide layer on the silicon support layer by dry etching Forming an opening reaching the surface of the opening, and performing anisotropic wet etching on the sidewall of the opening, so that at least one of the upper end and the lower end of the opening sidewall is 54 with respect to the surface of the silicon thin film layer. A method of manufacturing a transfer mask, comprising: forming an inclined surface with an angle of .74 ± 5.00 degrees; and removing a portion of the silicon oxide layer exposed in the opening.
[0024]
According to the transfer mask manufacturing method of the present invention described above, since the opening of the silicon support layer is formed by dry etching and subsequent wet etching, the etching residue on the bottom and side walls of the opening of the silicon support layer. Objects are easily removed and the unevenness of the side walls is reduced, so that the generation of foreign matter from the side walls is greatly suppressed.
[0025]
Further, an inclined surface having an angle of 54.74 ± 5.00 degrees with respect to the surface of the silicon thin film layer is formed on at least one of the upper end and the lower end of the opening side wall of the silicon support by anisotropic wet etching. For this reason, it is possible to obtain an excellent structure in which foreign matter hardly accumulates at the corner (corner) of the opening, and the accumulated foreign matter can be easily cleaned from the corner of the opening.
[0026]
In the above method for producing a transfer mask, dry etching for forming an opening in the silicon support layer is stopped before reaching the silicon oxide layer, and then anisotropic wet etching is performed to thereby form the opening. While the formation is completed, an inclined surface having an angle of 54.74 ± 5.00 degrees with respect to the surface of the silicon thin film layer can be formed on at least one of the upper end portion and the lower end portion of the opening side wall.
[0027]
Further, the step of forming the SOI substrate can be performed by forming the silicon oxide layer on the silicon support layer and bonding the silicon oxide layer and the silicon thin film layer together. By doing so, an SOI substrate in which defects between the silicon support layer and the silicon oxide layer are suppressed can be manufactured.
[0028]
Furthermore, the present invention provides a charged particle beam exposure method comprising a step of irradiating the above-mentioned transfer mask with a charged particle beam and shaping the charged particle beam into a transfer pattern shape.
[0029]
According to the exposure method of the present invention, it is possible to perform pattern exposure with high accuracy on the resist formed on the sample substrate. As a result, it is possible to manufacture a pattern of a semiconductor or the like with a high yield.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a manufacturing process of a transfer mask according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0031]
First, as shown in FIG. 1A, two single
[0032]
The bonding method of the SOI substrate is not particularly limited, but the interface between the silicon support layer and the silicon oxide layer of the SOI substrate is exposed because the silicon oxide layer is exposed to thermal alkali during wet etching after opening the support layer by dry etching. Therefore, it is important to use a method in which a silicon oxide layer is formed on the silicon support layer and the silicon oxide layer formed on the silicon support layer is bonded to the silicon thin film layer. . According to this method, an SOI substrate in which defects at the interface between the silicon support layer and the silicon oxide layer are suppressed can be obtained.
[0033]
Next, as shown in FIG. 1B, a wet etching mask 5 made of silicon nitride, silicon oxide or the like is formed on the entire surface of the SOI substrate 4. These films can be formed by plasma deposition, sputtering, CVD (Chemical Vapor Deposition), thermal oxidation, or the like. Then, a photoresist film is applied to the surface on the silicon support layer side of the
[0034]
Next, as shown in FIG. 1C, the wet etching mask 5 corresponding to the silicon support layer opening exposed from the
[0035]
Subsequently, as shown in FIG. 1D, the
[0036]
Here, dry etching is used as a method of forming the
[0037]
The mask for dry etching of the silicon support layer is not particularly limited. A silicon oxide film, a silicon nitride film, a metal film, a metal oxide film, a metal nitride film, or the like can be suitably used instead of the photoresist. When a silicon oxide film or a silicon nitride film is used, dry etching and wet An etching mask common to etching can be obtained.
[0038]
Thereafter, as shown in FIG. 2A, the opening formation of the
[0039]
Next, as shown in FIG. 2B, the hydrofluoric acid aqueous solution or the like is removed from the
[0040]
Next, as shown in FIG. 2C, a resist such as an electron beam resist or a photoresist is applied to the silicon thin film layer 1 to form a resist 10 in which a
[0041]
Subsequently, as shown in FIG. 2D, a
[0042]
The dry etching method and conditions for forming the
[0043]
In the transfer mask manufacturing process according to the embodiment of the present invention described above, as a method of forming the
[0044]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the transfer pattern is formed on the silicon thin film layer after the opening of the silicon support layer is formed. On the contrary, after the transfer pattern is formed on the silicon thin film layer, the opening is formed on the silicon support layer. It may be formed.
[0045]
1 and 2 are cross-sectional views showing an example of a charge beam exposure transfer mask manufacturing process according to an embodiment of the present description. FIG. 3 is an enlarged view of the column after the wet etching is performed after the opening of the silicon support layer is formed by dry etching.
[0046]
First, as shown in FIG. 1A, a silicon oxide layer having a thickness of 1 μm is formed on a single crystal silicon wear (silicon support layer) 2 having a crystal plane orientation of (100) and having a thickness of 500 μm by a thermal oxidation method. 3 was bonded to a 2 μm-thick single crystal silicon wafer (silicon thin film layer) 1 having a crystal plane orientation of (100) to produce an SOI substrate 4. Here, the thicknesses of the
[0047]
Next, as shown in FIG. 1B, a silicon nitride film 5 as a wet etching protective film is formed to a thickness of 0.3 μm on the entire surface of the SOI substrate 4 by the CVD method and covered with the silicon nitride film 5. A
[0048]
Next, as shown in FIG. 1C, the silicon nitride 5 exposed in the opening 7 is removed by etching using RIE using a mixed gas mainly composed of CF4 gas with the
[0049]
Subsequently, as shown in FIG. 1D, sidewall protective plasma etching by inductively coupled plasma using a mixed gas mainly composed of C3F8 gas, C4F8 gas, Cl2 gas, and SF6 gas using the
[0050]
Here, when the dry etching for forming the opening of the
[0051]
After that, as shown in FIG. 2A, the
[0052]
It was confirmed by the scanning electron microscope and the optical microscope that the unevenness of the sidewalls of the support and the peripheral support substrate was significantly reduced by the wet etching.
[0053]
As shown in FIG. 3 in an enlarged manner, the
[0054]
Moreover, the
[0055]
Next, as shown in FIG. 2B, the wafer is immersed in a phosphoric acid aqueous solution heated to 160 ° C. to remove the
[0056]
Next, as shown in FIG. 2C, an electron beam resist was applied on the silicon thin film layer 1 to form an electron beam resist 10 on which a
[0057]
Further, as shown in FIG. 2 (d), a
[0058]
In the transfer mask 12 thus produced, no etching residue was present on the bottom and side walls of the opening of the
[0059]
【The invention's effect】
As described above, according to the transfer mask of the present invention, since the inclined surface is formed on at least one of the upper end and the lower end of the opening side wall of the silicon support, the corner (corner) of the opening is formed. Thus, it is possible to obtain a structure in which foreign matter is less likely to collect and the cleaning property of the collected foreign matter is excellent.
[0060]
In addition, according to the method for producing a transfer mask of the present invention, the opening of the silicon support layer is formed by dry etching followed by wet etching. The inspection object is easily removed, and the unevenness of the side wall is reduced, so that the generation of foreign matter from the side wall is suppressed.
[0061]
Furthermore, according to the exposure method of the present invention, it is possible to perform pattern exposure with high accuracy for a resist formed on a sample substrate for a long period of time, and as a result, it is possible to manufacture a pattern of a semiconductor or the like with a high yield.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a transfer mask manufacturing process according to an embodiment of the present invention in the order of steps.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a transfer mask manufacturing process according to an embodiment of the present invention in the order of steps.
FIG. 3 is a diagram showing a schematic cross-sectional structure of a column after a side wall is etched by wet etching in a transfer mask manufacturing process according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon
Claims (3)
前記SOI基板の前記シリコン支持層に、ドライエッチングによって前記酸化シリコン層に到達する開口部を形成する工程、
前記開口部側壁に異方性ウェットエッチングを施すことによって、前記開口部側壁の上端部及び下端部に、前記シリコン薄膜層の面に対して54.74±5.00度の角度の、(111)面が表出した傾斜面を形成する工程、
前記シリコン薄膜層に所定の転写パターンを形成する工程、及び
前記開口部に露出する前記酸化シリコン層の部分を除去する工程
を含み、
ドライエッチングによって前記酸化シリコン層に到達する開口部を形成する工程は、異方性ウェットエッチングによって前記開口部側壁の上端部及び下端部に傾斜面を形成する工程よりも前に行うことを特徴とする転写マスクの作製方法。 Forming a silicon oxide layer on a silicon support layer having a (100) surface and bonding a silicon thin film layer to the silicon oxide layer to form an SOI substrate;
Wherein the silicon support layer of the SOI substrate, forming an opening reaching the silicon oxide layer by dry etching,
By performing anisotropic wet etching on the side wall of the opening, the upper and lower ends of the side wall of the opening are (111) at an angle of 54.74 ± 5.00 degrees with respect to the surface of the silicon thin film layer. ) Forming an inclined surface whose surface is exposed;
Forming a predetermined transfer pattern on the silicon thin film layer , and removing a portion of the silicon oxide layer exposed in the opening ,
The step of forming the opening reaching the silicon oxide layer by dry etching is performed before the step of forming inclined surfaces at the upper end and lower end of the opening sidewall by anisotropic wet etching. A method for producing a transfer mask.
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