JP4641236B2 - 荷電粒子線用転写マスク - Google Patents
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Description
本発明は、転写するためのパターンとして、貫通孔パターンをメンブレンに配設したステンシルマスク型の荷電粒子線用転写マスクとその作製方法に関し、特に、転写するパターンの位置ずれを低減する構造を有する荷電粒子線用転写マスクとその作製方法に関する。
近年、次世代の電子デバイス素子作製のための露光技術として、露光光源に電子線やイオンビームを用いた荷電粒子線露光装置の開発が進んでいる。
これらの露光装置においては、シリコンメンブレンに対しパターン状に貫通孔が設けられているステンシル型の転写マスクが用いられている。
そして、このような転写マスク形成用の基板としては、均一膜厚のシリコンメンブレンを形成しやすい、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板が用いられる。
ＳＯＩ基板は、例えば、図８（ａ）にその断面を示すように、支持基材形成用の単結晶シリコンからなる第１の層１１１の一面全体にシリコン酸化膜からなる第２の層１１２を形成し、該第２の層１１２の上側全体に、更に、マスクパターン形成用の単結晶シリコンからなる第３の層１１３を配設している。
図８（ａ）に示すＳＯＩ基板１１０を用い、その各部を加工して、例えば、図８（ｂ）に示すような第３の層１１３をメンブレンとしてパターンを形成した転写マスク１１０Ａを作製する。
ここで、第３の層１１３の厚さとしては、通常、５０μｍ〜１μｍ、更にそれ以下のものが適宜用いられ、第１の層１１１の厚さとしては、ＳＯＩ基板のサイズにもよるが２００ｍｍΦで０．７２５ｍｍ程度のものが用いられている。
これらの露光装置においては、シリコンメンブレンに対しパターン状に貫通孔が設けられているステンシル型の転写マスクが用いられている。
そして、このような転写マスク形成用の基板としては、均一膜厚のシリコンメンブレンを形成しやすい、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板が用いられる。
ＳＯＩ基板は、例えば、図８（ａ）にその断面を示すように、支持基材形成用の単結晶シリコンからなる第１の層１１１の一面全体にシリコン酸化膜からなる第２の層１１２を形成し、該第２の層１１２の上側全体に、更に、マスクパターン形成用の単結晶シリコンからなる第３の層１１３を配設している。
図８（ａ）に示すＳＯＩ基板１１０を用い、その各部を加工して、例えば、図８（ｂ）に示すような第３の層１１３をメンブレンとしてパターンを形成した転写マスク１１０Ａを作製する。
ここで、第３の層１１３の厚さとしては、通常、５０μｍ〜１μｍ、更にそれ以下のものが適宜用いられ、第１の層１１１の厚さとしては、ＳＯＩ基板のサイズにもよるが２００ｍｍΦで０．７２５ｍｍ程度のものが用いられている。
ここで、図８に示す層構成のＳＯＩ基板から作製されるこのような転写用マスクの作製は、通常、図９に示す第１の作製方法、あるいは、図１０に示す第２の作製方法により作製されている。
第１の作製方法は、転写用パターンを単結晶シリコンからなる第３の層２１３（図８の１１３に相当）に形成した後に、転写用パターンの領域に対応する単結晶シリコンからなる第１の層２１１（図８の１１１に相当）を貫通開口するものである。
また、第２の作製方法は、転写用パターンの領域に対応する単結晶シリコンからなる第１の層２１１を貫通開口した後に、転写用パターンを単結晶シリコンからなる第３の層２１３に形成するものである。
ここで、第１の作製方法を、図９に基づいて、以下簡単に説明しておく。
はじめに、第１の層２１１、第３の層２１３をシリコン酸化膜からなる第２の層２１２（図８の１１２に相当）で貼り合わせた構造の、面方位が（１００）のＳＯＩ基板２１０を転写マスク形成用の基板として用意し（図９（ａ））、これに対して、電子線レジストを塗布し、所定の加速電圧で電子線描画を行い、現像後、ドライエッチング、あるいはウェットエッチングを用いて、第３の層２１３をパターン加工して転写用パターンの開口２１３ａを形成する。（図９（ｂ））
このとき、第２の層２１２がエッチングストッパー層の役割を果たしている。
電子線レジストを除去した後、予め、第１の層２１１をウェットエッチングする際の、耐エッチング性の保護膜となるＳｉＮｘ膜２２０を転写用パターンが形成されたＳＯＩ基板全体に形成し、続いて、転写用パターンの領域を貫通開口するためのＳｉＮｘ膜２２０の開口領域を形成するために、ＳｉＮｘ膜２２０を加工し、ＳｉＮｘ膜２２０の開口２２０ａを得る。（図９（ｃ））
次に、ウエハ全体を加熱されたアルカリ水溶液に浸漬して第１の層２１１のエッチングを行ない貫通開口２１１ａを形成する。（図９（ｄ））
アルカリ水溶液としては、一般に、水酸化カリウム水溶液や水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）が用いられており、異方性エッチングがなされ、この場合、第２の層２１２がエッチングストッパー層の役割を果たしている。
次に、ＳｉＮｘ膜２２０を剥離し（図９（ｅ））、露出した第２の層２１２を除去して、転写マスクを形成する。（図９（ｆ））
また、第２の作製方法は、始めに、第１の層２１１、第３の層２１３を第２の層２１２（図８の１１２に相当）で貼り合わせた第１の作製方法の場合と同じ構造の、面方位が（１００）のＳＯＩ基板２１０（図８の１１０に相当）を転写マスク形成用の基板として用意し（図１０（ａ））、第１の層２１１をウェットエッチングするためのエッチング保護膜であるＳｉＮｘ膜２２０をＳＯＩ基板２１０全体に形成し、続いて、ＳｉＮｘ膜２２０のパターニングを行ない、ＳｉＮｘ膜２２０の開口２２０ａを形成した後（図１０（ｂ））、第１の層２１１をエッチングして貫通開口２１１ａを形成する（図１０（ｃ））。
このときも第１の作製方法と同様、加熱されたアルカリ水溶液、一般には、水酸化カリウム水溶液や水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）が用いられる。
第２の層２１２が、エッチングストッパー層の役割を果たしている。
次に、ＳｉＮｘ膜２２０を剥離し（図１０（ｄ））、貫通開口２１１ａから露出した第２の層を除去した後（図１０（ｅ））、第１の作製方法と同様にして、第３の層２１３をパターニングして、転写用パターンを形成して、転写マスクを得る。（図１０（ｆ））
尚、図９、図１０に示す、いずれの転写マスクの作製方法においても、第１の層２１１をウェットエッチングして転写パターンの領域を貫通開口する際に、第２の層２１２がエッチングストッパー層として機能している。
第１の作製方法は、転写用パターンを単結晶シリコンからなる第３の層２１３（図８の１１３に相当）に形成した後に、転写用パターンの領域に対応する単結晶シリコンからなる第１の層２１１（図８の１１１に相当）を貫通開口するものである。
また、第２の作製方法は、転写用パターンの領域に対応する単結晶シリコンからなる第１の層２１１を貫通開口した後に、転写用パターンを単結晶シリコンからなる第３の層２１３に形成するものである。
ここで、第１の作製方法を、図９に基づいて、以下簡単に説明しておく。
はじめに、第１の層２１１、第３の層２１３をシリコン酸化膜からなる第２の層２１２（図８の１１２に相当）で貼り合わせた構造の、面方位が（１００）のＳＯＩ基板２１０を転写マスク形成用の基板として用意し（図９（ａ））、これに対して、電子線レジストを塗布し、所定の加速電圧で電子線描画を行い、現像後、ドライエッチング、あるいはウェットエッチングを用いて、第３の層２１３をパターン加工して転写用パターンの開口２１３ａを形成する。（図９（ｂ））
このとき、第２の層２１２がエッチングストッパー層の役割を果たしている。
電子線レジストを除去した後、予め、第１の層２１１をウェットエッチングする際の、耐エッチング性の保護膜となるＳｉＮｘ膜２２０を転写用パターンが形成されたＳＯＩ基板全体に形成し、続いて、転写用パターンの領域を貫通開口するためのＳｉＮｘ膜２２０の開口領域を形成するために、ＳｉＮｘ膜２２０を加工し、ＳｉＮｘ膜２２０の開口２２０ａを得る。（図９（ｃ））
次に、ウエハ全体を加熱されたアルカリ水溶液に浸漬して第１の層２１１のエッチングを行ない貫通開口２１１ａを形成する。（図９（ｄ））
アルカリ水溶液としては、一般に、水酸化カリウム水溶液や水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）が用いられており、異方性エッチングがなされ、この場合、第２の層２１２がエッチングストッパー層の役割を果たしている。
次に、ＳｉＮｘ膜２２０を剥離し（図９（ｅ））、露出した第２の層２１２を除去して、転写マスクを形成する。（図９（ｆ））
また、第２の作製方法は、始めに、第１の層２１１、第３の層２１３を第２の層２１２（図８の１１２に相当）で貼り合わせた第１の作製方法の場合と同じ構造の、面方位が（１００）のＳＯＩ基板２１０（図８の１１０に相当）を転写マスク形成用の基板として用意し（図１０（ａ））、第１の層２１１をウェットエッチングするためのエッチング保護膜であるＳｉＮｘ膜２２０をＳＯＩ基板２１０全体に形成し、続いて、ＳｉＮｘ膜２２０のパターニングを行ない、ＳｉＮｘ膜２２０の開口２２０ａを形成した後（図１０（ｂ））、第１の層２１１をエッチングして貫通開口２１１ａを形成する（図１０（ｃ））。
このときも第１の作製方法と同様、加熱されたアルカリ水溶液、一般には、水酸化カリウム水溶液や水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）が用いられる。
第２の層２１２が、エッチングストッパー層の役割を果たしている。
次に、ＳｉＮｘ膜２２０を剥離し（図１０（ｄ））、貫通開口２１１ａから露出した第２の層を除去した後（図１０（ｅ））、第１の作製方法と同様にして、第３の層２１３をパターニングして、転写用パターンを形成して、転写マスクを得る。（図１０（ｆ））
尚、図９、図１０に示す、いずれの転写マスクの作製方法においても、第１の層２１１をウェットエッチングして転写パターンの領域を貫通開口する際に、第２の層２１２がエッチングストッパー層として機能している。
このような、ＳＯＩ基板を用いて作製されたステンシルマスク型の荷電粒子線転写用マスクとして、電子線を用いて所望の形状をウェハ上に転写する電子線転写型リソグラフィ技術として、図１１にその転写方法の概略を示す、加速電圧２ｋＶ程度の低エネルギー電子ビームを用いてマスクの絵柄を等倍で近接転写するＬＥＥＰＬ（Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｂｅａｍ Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）方式が開発されているが、転写されたパターンの位置精度の歪において問題があった。
尚、図１１に示すＬＥＥＰＬ方式の場合、電子銃５１０から放出された電子ビーム５１５を用いて、レジスト塗布済みウエハ（ただし、レジストは明示されていない）５６０へ転写用マスク５７０のパターンが転写されるもので、メンブレン５７１とレジスト塗布済みウエハ５６０のレジストとのギャップＧを３０μｍ〜９０μｍと近接させ、所定スポット径の電子ビーム５１５を照射しながら走査するもので、メンブレン５７１の非開口部５７１ａに照射された電子ビームは吸収体であるメンブレン５７１に吸収され、像形成に寄与せず、メンブレン５７１の開口部５７１ｂに照射された電子ビームのみが像形成に寄与する。
図１１において、５１０は電子銃、５１５は電子ビーム、５２０は電子レンズ、５３０はアパーチャ、５４０、５４５は主偏向器、５５０、５５５は副偏向器、５６０はレジスト塗布済みウエハ（ただし、レジストは明示されていない）、５７０は転写用マスク（ＬＥＥＰＬ用の転写マスクのこと）、５７１はメンブレン、５７１ａは非開口部、５７１ｂは開口部、５７２は支持部材、５８０は静電チャック、５８５は電極である。
尚、図１１に示すＬＥＥＰＬ方式の場合、電子銃５１０から放出された電子ビーム５１５を用いて、レジスト塗布済みウエハ（ただし、レジストは明示されていない）５６０へ転写用マスク５７０のパターンが転写されるもので、メンブレン５７１とレジスト塗布済みウエハ５６０のレジストとのギャップＧを３０μｍ〜９０μｍと近接させ、所定スポット径の電子ビーム５１５を照射しながら走査するもので、メンブレン５７１の非開口部５７１ａに照射された電子ビームは吸収体であるメンブレン５７１に吸収され、像形成に寄与せず、メンブレン５７１の開口部５７１ｂに照射された電子ビームのみが像形成に寄与する。
図１１において、５１０は電子銃、５１５は電子ビーム、５２０は電子レンズ、５３０はアパーチャ、５４０、５４５は主偏向器、５５０、５５５は副偏向器、５６０はレジスト塗布済みウエハ（ただし、レジストは明示されていない）、５７０は転写用マスク（ＬＥＥＰＬ用の転写マスクのこと）、５７１はメンブレン、５７１ａは非開口部、５７１ｂは開口部、５７２は支持部材、５８０は静電チャック、５８５は電極である。
本願発明者等は、このようなＳＯＩ基板を用いて作製したステンシルマスク型のＬＥＥＰＬ用の荷電粒子線用転写マスクについて、貫通パターンをメンブレンに形成したことにより、メンブレン全面における剛性のバランスが崩れて、該貫通孔パターンを構成する各貫通孔に位置ずれが生じ、貫通孔パターン形状が設計形状から変形すると言う認識のもと、ＬＥＥＰＬ用の転写マスクの、貫通孔パターンの貫通孔の粗密と設計値からの位置ずれについて、位置測定を行い、これをＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｉｍａｇｅ ｐｌａｃｅｍｅｎｔ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ−ｍｅｍｂｒａｎｅ ｍａｓｋｓ ｆｏｒ ＬＥＥＰＬＥ（非特許文献１）にて発表しているが、これを、以下、簡単に説明しておく。
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｉｍａｇｅ ｐｌａｃｅｍｅｎｔ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ−ｍｅｍｂｒａｎｅ ｍａｓｋｓ ｆｏｒ ＬＥＥＰＬＥ；Ｍ．Ｋｉｔａｄａ、Ｙ．Ａｒｉｔｓｕｋａ、Ｓ．Ｙｕｓａ、Ｎ．Ｋｕｗａｈａｒａ、Ｈ．Ｈｕｊｉｔａ、Ｔ．Ｔａｋｉｋａｗａ、Ｈ．Ｓａｎｏ、ａｎｄ Ｍ．Ｈｏｇａ、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ、Ｖｏｌ．５８５３、ｐ９２１−９３２（２００５） 図６（ａ）に示すように、シリコンメンブレンからなるＬｘ１×Ｌｙ１サイズの転写領域内に、所定の開口率を有するホール状の貫通孔パターンを均一に配列したＷｘ１×Ｗｙ１サイズの矩形の貫通孔パターン領域を、４行４列、所定のピッチＰｘ１、Ｐｙ１で配設した場合の、図６（ｂ）に示すように、各貫通孔パターン領域３１０内に貫通孔パターン配設部３１１の一部を置き換えて、所定のピッチＰｘ２、Ｐｙ２で配設した位置測定用マーク( ＩＰマーク) ３１５の設計位置からの位置ずれを測定したが、貫通孔パターンの粗密に対応して、図７（ａ）、図７（ｂ）のように、設計位置からの位置ずれが測定された。 図７（ａ）、図７（ｂ）に示す位置ずれ測定結果からは、貫通孔パターン領域が所望とする形状（ここでは四角領域）から変形していることが分かる。 尚、Ｌｘ１、Ｌｙ１、Ｗｘ１、Ｗｙ１、Ｐｘ１、Ｐｙ１、Ｐｘ２、Ｐｙ２は、それぞれ、２７ｍｍ、３４ｍｍ、３ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ、７ｍｍ、１ｍｍ、１ｍｍで、図７（ａ）、図７（ｂ）は、それぞれ、貫通孔パターンの開口率を０．１（１０％）、０．２（２０％）とした場合の、位置測定結果を、設計位置からのずれ量で示したものである。 図７（ａ）において、設計位置からの位置ずれのばらつきは、３σで、Ｘ方向は１３．２ｎｍ、Ｙ方向は１３．９ｎｍとなり、図７（ｂ）において、設計位置からの位置ずれのばらつきは、３σで、Ｘ方向は１５．８ｎｍ、Ｙ方向は１６．６ｎｍとなった。 尚、測定は、Ｌｅｃａ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ社製ＬＭＳ ＩＰＲＯ（商品名）により行った。 このようなＬＥＥＰＬ用の転写マスクにおいては、最近では、上記の貫通孔パターンの設計位置からの位置ずれをより小さくすることが求められるようになってきたが、図９や図１０に示す作製方法により作製された、図８に示すメンブレンに転写する貫通孔パターンを形成したＬＥＥＰＬ用の転写マスクにおいては、このような要求に対応することができず問題となっていた。
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｉｍａｇｅ ｐｌａｃｅｍｅｎｔ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ−ｍｅｍｂｒａｎｅ ｍａｓｋｓ ｆｏｒ ＬＥＥＰＬＥ；Ｍ．Ｋｉｔａｄａ、Ｙ．Ａｒｉｔｓｕｋａ、Ｓ．Ｙｕｓａ、Ｎ．Ｋｕｗａｈａｒａ、Ｈ．Ｈｕｊｉｔａ、Ｔ．Ｔａｋｉｋａｗａ、Ｈ．Ｓａｎｏ、ａｎｄ Ｍ．Ｈｏｇａ、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ、Ｖｏｌ．５８５３、ｐ９２１−９３２（２００５） 図６（ａ）に示すように、シリコンメンブレンからなるＬｘ１×Ｌｙ１サイズの転写領域内に、所定の開口率を有するホール状の貫通孔パターンを均一に配列したＷｘ１×Ｗｙ１サイズの矩形の貫通孔パターン領域を、４行４列、所定のピッチＰｘ１、Ｐｙ１で配設した場合の、図６（ｂ）に示すように、各貫通孔パターン領域３１０内に貫通孔パターン配設部３１１の一部を置き換えて、所定のピッチＰｘ２、Ｐｙ２で配設した位置測定用マーク( ＩＰマーク) ３１５の設計位置からの位置ずれを測定したが、貫通孔パターンの粗密に対応して、図７（ａ）、図７（ｂ）のように、設計位置からの位置ずれが測定された。 図７（ａ）、図７（ｂ）に示す位置ずれ測定結果からは、貫通孔パターン領域が所望とする形状（ここでは四角領域）から変形していることが分かる。 尚、Ｌｘ１、Ｌｙ１、Ｗｘ１、Ｗｙ１、Ｐｘ１、Ｐｙ１、Ｐｘ２、Ｐｙ２は、それぞれ、２７ｍｍ、３４ｍｍ、３ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ、７ｍｍ、１ｍｍ、１ｍｍで、図７（ａ）、図７（ｂ）は、それぞれ、貫通孔パターンの開口率を０．１（１０％）、０．２（２０％）とした場合の、位置測定結果を、設計位置からのずれ量で示したものである。 図７（ａ）において、設計位置からの位置ずれのばらつきは、３σで、Ｘ方向は１３．２ｎｍ、Ｙ方向は１３．９ｎｍとなり、図７（ｂ）において、設計位置からの位置ずれのばらつきは、３σで、Ｘ方向は１５．８ｎｍ、Ｙ方向は１６．６ｎｍとなった。 尚、測定は、Ｌｅｃａ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ社製ＬＭＳ ＩＰＲＯ（商品名）により行った。 このようなＬＥＥＰＬ用の転写マスクにおいては、最近では、上記の貫通孔パターンの設計位置からの位置ずれをより小さくすることが求められるようになってきたが、図９や図１０に示す作製方法により作製された、図８に示すメンブレンに転写する貫通孔パターンを形成したＬＥＥＰＬ用の転写マスクにおいては、このような要求に対応することができず問題となっていた。
尚、本願出願人は、先に、ＩＰマークを形成するために、メンブレンに凹部を堀り込んだ構造の付加パターンを配設した荷電粒子線用転写マスクを、特願２００３−３５５５８７号（特許文献１）にて提案しているが、この提案においては、該付加パターンは、メンブレンに形成された転写する貫通孔パターンの粗密の程度に対応して、その開口率や深さを決めるものではなく、また、その形状も位置計測装置により検出可能な形状に限定されるものである。
特願２００３−３５５５８７号
また、Ｉｏｎ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ（非特許文献２）のＦｉｇ７．１には、イオンプロジェクション用のマスクではあるが、中心領域に開口を配列し、且つ、その外周の円周に沿って応力緩和用の貫通孔ミシン目輪（ここでは、ミシン目状の貫通孔が一重または多重に輪を成したものを言う。）を配設したメンブレンマスクが図示されている。
ここに記載のものは、非転写領域に上記応力緩和用の貫通孔ミシン目輪を設けるもので、また、開口の密度により、その輪形状を変化させるものでもない。
また、Ｐａｔｔｅｒｎ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｓ ｉｎ ｓｔｅｎｃｉｌ ｍａｓｋｓ（非特許文献３）には、本パターンが配置されている領域の中に、応力緩和用のホール（ｓｔｒｅｓｓ ｒｅｌｉｅｆ ｈｏｌｅ）を設け、開口の密度を均一化した構造のステンシルマスクが記載されている。
また、ＵＳＰ４，８２７，１３８号公報（特許文献２）には、転写される解像限界以下の桟からなる格子に囲まれた貫通孔部を非転写性材料で埋め込んだ構造のマスクで、パターン部以外の貫通孔部を局所的に埋め込み、応力を緩和させる構造のマスク（ＦＩＬＬＥＤ ＧＲＩＤ ＭＡＳＫ）の記載がある。
Ｉｏｎ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ；Ｊ．Ｍｅｌｎｇａｉｌｉｓ、Ｈ．Ｌｏｓｃｈｎｅｒ、Ｇ．Ｓｔｅｎｇｌ、Ｉ．Ｂｅｒｒｙ、Ａ．Ｍｏｎｄｅｌｌｉ、ａｎｄ Ｇ．Ｇｒｏｓｓ、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ、Ｖｏｌ．３４１２、Ｐ３６９〜Ｐ３８４（１９９８） Ｐａｔｔｅｒｎ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｓ ｉｎ ｓｔｅｎｃｉｌ ｍａｓｋｓ；Ｊ．Ｒａｎｄａｌｌ，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ１２，３５４３（１９９４） ＵＳＰ４，８２７，１３８号公報
ここに記載のものは、非転写領域に上記応力緩和用の貫通孔ミシン目輪を設けるもので、また、開口の密度により、その輪形状を変化させるものでもない。
また、Ｐａｔｔｅｒｎ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｓ ｉｎ ｓｔｅｎｃｉｌ ｍａｓｋｓ（非特許文献３）には、本パターンが配置されている領域の中に、応力緩和用のホール（ｓｔｒｅｓｓ ｒｅｌｉｅｆ ｈｏｌｅ）を設け、開口の密度を均一化した構造のステンシルマスクが記載されている。
また、ＵＳＰ４，８２７，１３８号公報（特許文献２）には、転写される解像限界以下の桟からなる格子に囲まれた貫通孔部を非転写性材料で埋め込んだ構造のマスクで、パターン部以外の貫通孔部を局所的に埋め込み、応力を緩和させる構造のマスク（ＦＩＬＬＥＤ ＧＲＩＤ ＭＡＳＫ）の記載がある。
Ｉｏｎ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ；Ｊ．Ｍｅｌｎｇａｉｌｉｓ、Ｈ．Ｌｏｓｃｈｎｅｒ、Ｇ．Ｓｔｅｎｇｌ、Ｉ．Ｂｅｒｒｙ、Ａ．Ｍｏｎｄｅｌｌｉ、ａｎｄ Ｇ．Ｇｒｏｓｓ、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ、Ｖｏｌ．３４１２、Ｐ３６９〜Ｐ３８４（１９９８） Ｐａｔｔｅｒｎ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｓ ｉｎ ｓｔｅｎｃｉｌ ｍａｓｋｓ；Ｊ．Ｒａｎｄａｌｌ，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ１２，３５４３（１９９４）
上記のように、ＬＥＥＰＬ用の転写マスクにおいては、メンブレンに形成する転写する貫通孔パターンの粗密により、貫通孔パターン自体が設計位置からどの程度位置ずれを起こし、これにより、所望とする貫通孔パターン形成領域の形状が変形することが分かってきたが、このような所望とする貫通孔パターン形成領域の形状の変形を小さくすることの要求、即ち、貫通孔パターン形成領域における各貫通孔パターンの設計位置からの位置ずれを小さく設定することの要求は厳しく、最近では、この要求に対応できないこともあり、これが問題となっていた。
本発明はこれに対応するもので、転写するためのパターンとして、貫通孔パターンをメンブレンに配設したステンシルマスク型の荷電粒子線用転写マスクであって、所望とする貫通孔パターン形成領域の形状の変形を小さくすることができる、換言すると、貫通孔パターン形成領域における各貫通孔パターンの設計位置からの位置ずれを小さく設定することができる荷電粒子線用転写マスクを提供しようとするものである。
本発明はこれに対応するもので、転写するためのパターンとして、貫通孔パターンをメンブレンに配設したステンシルマスク型の荷電粒子線用転写マスクであって、所望とする貫通孔パターン形成領域の形状の変形を小さくすることができる、換言すると、貫通孔パターン形成領域における各貫通孔パターンの設計位置からの位置ずれを小さく設定することができる荷電粒子線用転写マスクを提供しようとするものである。
本発明の荷電粒子線用転写マスクは、転写するための貫通孔パターンとして、貫通孔群からなるｎ個の貫通孔パターンＰａｉ（ｉ＝１〜ｎ）を、互いに離して、メンブレンに配設したステンシルマスク型の荷電粒子線用転写マスクであって、前記各貫通孔パターンＰａｉがメンブレンに形成されたことにより、メンブレン面における剛性のバランスが崩れて、各貫通孔パターンを構成する各貫通孔に位置ずれが生じた際に、その位置ずれを低減する為の、マスクにおける剛性分布調整構造として、前記貫通孔パターンＰａｉの外周側であり、かつ、他の貫通孔パターンとは重ならないメンブレン領域に、該貫通孔パターンＰａｉの、貫通孔の密度（粗密）に依存して、メンブレンを貫通しない所定の深さにて、メンブレンにパターン状にあるいはベタ状に、エッチング加工により薄肉化された１以上の、転写されない薄肉部群からなる付加薄肉パターンを設けており、各貫通孔パターンＰａｉは互いに十分に離れて配設されており、各貫通孔パターンＰａｉの開口率がＡｉ（０＜Ａｉ＜１）で、各貫通孔パターンＰａｉの回り全体に、それぞれ、開口率Ｂｉ（０＜Ｂｉ≦１）で、メンブレンを貫通しない深さｆで、付加薄肉パターンＰｂｉを設けており、且つ、メンブレンの厚さをｄとして、
Ａｉ×ｄ＝Ｂｉ×ｆ （ｉ＝１〜ｎ）
であることを特徴とするものである。
そして、上記の荷電粒子線用転写マスクであって、付加薄肉パターンＰｂｉとして、単位の薄肉部を均一に配列させていることを特徴とするものである。
そしてまた、上記いずれかの荷電粒子線用転写マスクであって、付加薄肉パターンＰｂｉの薄肉部の幅は、貫通孔パターンＰａｉの貫通孔の幅の１倍〜２倍であることを特徴とするものである。
Ａｉ×ｄ＝Ｂｉ×ｆ （ｉ＝１〜ｎ）
であることを特徴とするものである。
そして、上記の荷電粒子線用転写マスクであって、付加薄肉パターンＰｂｉとして、単位の薄肉部を均一に配列させていることを特徴とするものである。
そしてまた、上記いずれかの荷電粒子線用転写マスクであって、付加薄肉パターンＰｂｉの薄肉部の幅は、貫通孔パターンＰａｉの貫通孔の幅の１倍〜２倍であることを特徴とするものである。
尚、ここで、「貫通孔群からなるｎ個の貫通孔パターンＰａｉ（ｉ＝１〜ｎ）」とは、それぞれ、通常、本パターンとも呼ばれるものである。
そして、以下、貫通孔パターンＰａｉが形成されたパターン領域を貫通孔パターン領域とも言う。
また、「互いに十分離して、メンブレンに配設」とは、互いに、他の本パターンの位置ずれに、換言すると貫通孔パターン領域の変形に、寄与しない程度に、十分に離れていることを意味する。
そして、このような付加薄肉パターンは、必要に応じて配設するもので、勿論、このような付加薄肉パターンをその回りに設けない本パターンもありえる。
そして、以下、貫通孔パターンＰａｉが形成されたパターン領域を貫通孔パターン領域とも言う。
また、「互いに十分離して、メンブレンに配設」とは、互いに、他の本パターンの位置ずれに、換言すると貫通孔パターン領域の変形に、寄与しない程度に、十分に離れていることを意味する。
そして、このような付加薄肉パターンは、必要に応じて配設するもので、勿論、このような付加薄肉パターンをその回りに設けない本パターンもありえる。
本発明に関わる荷電粒子線用転写マスクの作製方法は、転写するためのパターンとして、貫通孔群からなるｎ個の貫通孔パターンＰａｉ（ｉ＝１〜ｎ）を、互いに離して、メンブレンに配設した、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の、ステンシルマスク型の荷電粒子線用転写マスクの作製方法であって、形成する付加薄肉パターンに合わせた深さで、所定の形状に、メンブレンをエッチング加工して、薄肉部からなる、貫通孔パターン形成のための未貫通パターンと付加薄肉パターンとを形成する第１のメンブレン加工工程と、前記未貫通パターンの薄肉領域を、更に深さ方向にエッチング加工して、貫通し、貫通孔パターンを形成する第２のメンブレン加工工程とを、この順に、行うことを特徴とするものである。
そして、上記の荷電粒子線用転写マスクの作製方法であって、単結晶シリコンからなる第１の層を支持基材として、該支持基材の一面側全体に、順に、シリコン酸化膜からなる第２の層、パターン形成用の単結晶シリコン層からなるメンブレン用素材である第３の層、シリコン酸化膜からなる第４の層を、配設している基材を加工用基材として、該加工用基材に対し、第４の層上に所定形状の開口を有するレジストパターンを形成し、該レジストパターンの開口領域の、第４の層を前記所定形状に開口し、更に第４の層から露出した第３の層をエッチング加工して、貫通孔パターン形成のための未貫通パターンと付加薄肉パターンとを形成する、前記第１のメンブレン加工工程を行った後、付加薄肉パターンを耐エッチング膜で覆い、第４の層の開口から露出している、未貫通パターンの薄肉領域を、第２の層をエッチングストッパー層として、更に深さ方向にエッチング加工して、貫通孔パターンを形成する第２のメンブレン加工工程を行い、この後、第１の層の所定領域を貫通して開口させ、更に、第１の層の開口から第２の層を除去するものであることを特徴とするものである。
そして、上記の荷電粒子線用転写マスクの作製方法であって、単結晶シリコンからなる第１の層を支持基材として、該支持基材の一面側全体に、順に、シリコン酸化膜からなる第２の層、パターン形成用の単結晶シリコン層からなるメンブレン用素材である第３の層、シリコン酸化膜からなる第４の層を、配設している基材を加工用基材として、該加工用基材に対し、第４の層上に所定形状の開口を有するレジストパターンを形成し、該レジストパターンの開口領域の、第４の層を前記所定形状に開口し、更に第４の層から露出した第３の層をエッチング加工して、貫通孔パターン形成のための未貫通パターンと付加薄肉パターンとを形成する、前記第１のメンブレン加工工程を行った後、付加薄肉パターンを耐エッチング膜で覆い、第４の層の開口から露出している、未貫通パターンの薄肉領域を、第２の層をエッチングストッパー層として、更に深さ方向にエッチング加工して、貫通孔パターンを形成する第２のメンブレン加工工程を行い、この後、第１の層の所定領域を貫通して開口させ、更に、第１の層の開口から第２の層を除去するものであることを特徴とするものである。
（作用）
請求項１の発明の荷電粒子線用転写マスクは、このような構成にすることにより、転写するためのパターンとして、貫通孔パターンをメンブレンに配設したステンシルマスク型の荷電粒子線用転写マスクで、所望とする貫通孔パターン形成領域の形状の変形を小さくすることができる、換言すると、貫通孔パターン形成領域における各貫通孔パターンの設計位置からの位置ずれを小さく、更には位置ずれのばらつきを小さく設定することができる荷電粒子線用転写マスクの提供を可能としている。
具体的は、各貫通孔パターンＰａｉがメンブレンに形成されたことにより、メンブレン面における剛性のバランスが崩れて、各貫通孔パターンを構成する各貫通孔に位置ずれが生じた際に、その位置ずれを低減する為の、マスクにおける剛性分布調整構造として、前記貫通孔パターンＰａｉの外周側であり、かつ、他の貫通孔パターンとは重ならないメンブレン領域に、該貫通孔パターンＰａｉの、貫通孔の密度（粗密）に依存して、メンブレンを貫通しない所定の深さにて、メンブレンにパターン状にあるいはベタ状に、エッチング加工により薄肉化された１以上の、転写されない薄肉部群からなる付加薄肉パターンを設けていることにより、これを達成している。
即ち、各貫通孔パターンの外周側の、貫通孔パターン領域でないメンブレン領域に、該貫通孔パターンの、貫通孔の密度（粗密）に依存して、メンブレンを貫通しない所定の深さにて、メンブレンにパターン状にあるいはベタ状にエッチング加工した１以上の、転写されない薄肉部からなる付加薄肉パターンを、メンブレン面における剛性のバランスを調整するように設けており、これにより、マスクの剛性の分布調整を可能としている。
特に、各貫通孔パターンＰａｉは互いに十分に離れて配設されており、各貫通孔パターンＰａｉの開口率がＡｉ（０＜Ａｉ＜１）で、各貫通孔パターンＰａｉの回り全体に、それぞれ、開口率Ｂｉ（０＜Ｂｉ≦１）で、メンブレンを貫通しない深さｆで、付加薄肉パターンＰｂｉを設けており、且つ、メンブレンの厚さをｄとして、
Ａｉ×ｄ＝Ｂｉ×ｆ （ｉ＝１〜ｎ）
であることにより、その作製を実用レベルで容易に可能なものとしている。
また、付加薄肉パターンＰｂｉとして、単位の薄肉部を均一に配列させている、請求項２の発明の構成とすることにより、種々の貫通孔パターンの粗密に対応して、付加パターンを作製し易いものとしている。
また、付加薄肉パターンＰｂｉの薄肉部の幅は、貫通孔パターンＰａｉの貫通孔の幅の１倍〜２倍である、請求項３の発明の構成とすることにより、パターン作製のエッチング等のプロセスにおいて、寸法やエッチングの深さ等を制御し易いものとしている。
更に補足しておくと、貫通孔パターンの外周の付加薄肉パターンの領域が大きくなるにしたがい、貫通孔パターンの貫通孔の位置ずれを低減する効果は大きくなるため、付加薄肉パターンの領域を大きくすることが好ましい。
そして、貫通孔パターンの外周のメンブラン領域全体にわたり、付加薄肉パターンを設けた場合には、位置ずれをなくすことも可能である。
請求項１の発明の荷電粒子線用転写マスクは、このような構成にすることにより、転写するためのパターンとして、貫通孔パターンをメンブレンに配設したステンシルマスク型の荷電粒子線用転写マスクで、所望とする貫通孔パターン形成領域の形状の変形を小さくすることができる、換言すると、貫通孔パターン形成領域における各貫通孔パターンの設計位置からの位置ずれを小さく、更には位置ずれのばらつきを小さく設定することができる荷電粒子線用転写マスクの提供を可能としている。
具体的は、各貫通孔パターンＰａｉがメンブレンに形成されたことにより、メンブレン面における剛性のバランスが崩れて、各貫通孔パターンを構成する各貫通孔に位置ずれが生じた際に、その位置ずれを低減する為の、マスクにおける剛性分布調整構造として、前記貫通孔パターンＰａｉの外周側であり、かつ、他の貫通孔パターンとは重ならないメンブレン領域に、該貫通孔パターンＰａｉの、貫通孔の密度（粗密）に依存して、メンブレンを貫通しない所定の深さにて、メンブレンにパターン状にあるいはベタ状に、エッチング加工により薄肉化された１以上の、転写されない薄肉部群からなる付加薄肉パターンを設けていることにより、これを達成している。
即ち、各貫通孔パターンの外周側の、貫通孔パターン領域でないメンブレン領域に、該貫通孔パターンの、貫通孔の密度（粗密）に依存して、メンブレンを貫通しない所定の深さにて、メンブレンにパターン状にあるいはベタ状にエッチング加工した１以上の、転写されない薄肉部からなる付加薄肉パターンを、メンブレン面における剛性のバランスを調整するように設けており、これにより、マスクの剛性の分布調整を可能としている。
特に、各貫通孔パターンＰａｉは互いに十分に離れて配設されており、各貫通孔パターンＰａｉの開口率がＡｉ（０＜Ａｉ＜１）で、各貫通孔パターンＰａｉの回り全体に、それぞれ、開口率Ｂｉ（０＜Ｂｉ≦１）で、メンブレンを貫通しない深さｆで、付加薄肉パターンＰｂｉを設けており、且つ、メンブレンの厚さをｄとして、
Ａｉ×ｄ＝Ｂｉ×ｆ （ｉ＝１〜ｎ）
であることにより、その作製を実用レベルで容易に可能なものとしている。
また、付加薄肉パターンＰｂｉとして、単位の薄肉部を均一に配列させている、請求項２の発明の構成とすることにより、種々の貫通孔パターンの粗密に対応して、付加パターンを作製し易いものとしている。
また、付加薄肉パターンＰｂｉの薄肉部の幅は、貫通孔パターンＰａｉの貫通孔の幅の１倍〜２倍である、請求項３の発明の構成とすることにより、パターン作製のエッチング等のプロセスにおいて、寸法やエッチングの深さ等を制御し易いものとしている。
更に補足しておくと、貫通孔パターンの外周の付加薄肉パターンの領域が大きくなるにしたがい、貫通孔パターンの貫通孔の位置ずれを低減する効果は大きくなるため、付加薄肉パターンの領域を大きくすることが好ましい。
そして、貫通孔パターンの外周のメンブラン領域全体にわたり、付加薄肉パターンを設けた場合には、位置ずれをなくすことも可能である。
本発明に関わる荷電粒子線用転写マスクの作製方法は、このような構成にすることにより、転写するためのパターンとして、貫通孔パターンをメンブレンに配設したステンシルマスク型の荷電粒子線用転写マスクで、所望とする貫通孔パターン形成領域の形状の変形を小さくすることができる、即ち、貫通孔パターン形成領域における各貫通孔パターンの設計位置からの位置ずれを小さく、更には位置ずれのばらつきを小さく設定することができる荷電粒子線用転写マスクの作製を可能としている。
本発明は、転写するためのパターンとして、貫通孔パターンをメンブレンに配設したステンシルマスク型の荷電粒子線用転写マスクで、所望とする貫通孔パターン形成領域の形状の変形を小さくすることができる、換言すると、貫通孔パターン形成領域における各貫通孔パターンの設計位置からの位置ずれを小さく、更には位置ずれのばらつきを小さく設定することができる荷電粒子線用転写マスクの提供を可能とした。
本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１（ａ）は本発明の荷電粒子線用転写マスクの実施の形態の第１の例の平面図で、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ１−Ａ２における断面図で、図２（ａ）は本発明に関わる荷電粒子線用転写マスクの参考実施形態例１の平面図で、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ１−Ｂ２における断面図で、図３（ａ）は図２（ａ）のメンブレン領域２０を拡大して示した図で、図３（ｂ）は図２（ａ）の貫通孔パターン領域２１の一部を拡大して示した図で、図４（ａ）〜図４（ｅ）は図１に示す第１の例の荷電粒子線用転写マスクの作製工程の一部を示した工程断面図で、図５（ｆ）〜図５（ｉ）は図４に続く工程断面図である。
尚、図１〜図３中、矢印Ｘ、Ｙは、Ｘ−Ｙ座標系のＸ、Ｙ方向を示している。
図１〜図５中、１０、１０ａはＬＥＥＰＬ用の転写マスク（荷電粒子線用転写マスクとも言う）、１０Ａは加工用基材、１１は支持基材（第１の層とも言う）、１１Ａは（支持基材の）貫通開口、１２はシリコン酸化膜（第２の層とも言う）、１３はメンブレン素材層（第３の層あるいはメンブレンとも言う）、１３Ａは未貫通孔パターン、１３ａは（メンブレン素材層の）未貫通孔、１３ｂは（メンブレン素材層の）貫通孔、１４はシリコン酸化膜（第４の層とも言う）、２０はメンブレン領域、２１、２１Ａ、２１Ｂは貫通孔パターン領域（本パターン領域とも言う）、２１ａは貫通孔、２１ｂはメンブレン素材部、２５は付加薄肉パターン、２５Ａ、２５Ｂは付加薄肉パターン領域、２６、２７は（本パターン領域の）境部、３０はアライメントマーク、４０はノッチ、５０はレジスト（レジストパターンとも言う）、５０Ａは（レジストの）開口、５５はレジスト（レジストパターンとも言う）、５５Ａは（レジストの）開口、ｄ１、ｄ２は（メンブレンの）厚さ、ｆ１、ｆ２は付加薄肉パターンの孔の深さである。
図１（ａ）は本発明の荷電粒子線用転写マスクの実施の形態の第１の例の平面図で、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ１−Ａ２における断面図で、図２（ａ）は本発明に関わる荷電粒子線用転写マスクの参考実施形態例１の平面図で、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ１−Ｂ２における断面図で、図３（ａ）は図２（ａ）のメンブレン領域２０を拡大して示した図で、図３（ｂ）は図２（ａ）の貫通孔パターン領域２１の一部を拡大して示した図で、図４（ａ）〜図４（ｅ）は図１に示す第１の例の荷電粒子線用転写マスクの作製工程の一部を示した工程断面図で、図５（ｆ）〜図５（ｉ）は図４に続く工程断面図である。
尚、図１〜図３中、矢印Ｘ、Ｙは、Ｘ−Ｙ座標系のＸ、Ｙ方向を示している。
図１〜図５中、１０、１０ａはＬＥＥＰＬ用の転写マスク（荷電粒子線用転写マスクとも言う）、１０Ａは加工用基材、１１は支持基材（第１の層とも言う）、１１Ａは（支持基材の）貫通開口、１２はシリコン酸化膜（第２の層とも言う）、１３はメンブレン素材層（第３の層あるいはメンブレンとも言う）、１３Ａは未貫通孔パターン、１３ａは（メンブレン素材層の）未貫通孔、１３ｂは（メンブレン素材層の）貫通孔、１４はシリコン酸化膜（第４の層とも言う）、２０はメンブレン領域、２１、２１Ａ、２１Ｂは貫通孔パターン領域（本パターン領域とも言う）、２１ａは貫通孔、２１ｂはメンブレン素材部、２５は付加薄肉パターン、２５Ａ、２５Ｂは付加薄肉パターン領域、２６、２７は（本パターン領域の）境部、３０はアライメントマーク、４０はノッチ、５０はレジスト（レジストパターンとも言う）、５０Ａは（レジストの）開口、５５はレジスト（レジストパターンとも言う）、５５Ａは（レジストの）開口、ｄ１、ｄ２は（メンブレンの）厚さ、ｆ１、ｆ２は付加薄肉パターンの孔の深さである。
はじめに、本発明の荷電粒子線用転写マスクの実施の形態の第１の例を図１に基づいて説明する。
第 1の例の荷電粒子線用転写マスク１０は、転写するための貫通孔パターンとして、貫通孔群からなる２個の貫通孔パターンを、それぞれ、貫通孔パターン領域２１Ａ、２１Ｂに、互いに十分に離して、メンブレン領域２０に配設されたステンシルマスク型のＬＥＥＰＬ用の転写マスクである。
貫通孔パターン領域２１Ａ、２１Ｂに形成されている貫通孔パターンを、それぞれ、Ｐａ１、Ｐａ２とすると、本例においては、各貫通孔パターンＰａ１、Ｐａ２の開口率がＡ１、Ａ２で、各貫通孔パターンＰａ１、Ｐａ２の回り全体に、それぞれ、開口率Ｂ１、Ｂ２で、メンブレンを貫通しない深さｆ１で、付加薄肉パターンＰｂ１、Ｐｂ２を設けており、且つ、メンブレンの厚さをｄ１として、関係式Ａｉ×ｄ１＝Ｂｉ×ｆ１（ｉ＝１、２）を満たすように、Ｂ１、Ｂ２、ｆ１が決められている。
第１の例は、貫通孔パターンＰａ１、Ｐａ２がメンブレンに形成されたことにより、メンブレン面における剛性のバランスが崩れて、各貫通孔パターン自体の位置精度が歪むことを防止する為の、あるいは緩和する為の、マスクにおける剛性分布調整構造として、各貫通孔パターン領域２１Ａ、２１Ｂの外全周にわたり、貫通孔パターン領域ではないメンブレン領域２０に、貫通孔パターンＰａ１、Ｐａ２の、貫通孔の密度（粗密）、すなわち開口率に依存して、メンブレンを貫通しない所定の深さにて、メンブレンに、格子状にエッチング加工により薄肉化された複数の、転写されない薄肉部からなる付加薄肉パターン２５を設けている。
ここでは、薄肉部は矩形状で、Ｘ方向、Ｙ方向にそれぞれ、所定のピッチで均一に配列されている。
このようにすることにより、各貫通孔パターン領域２１Ａ、２１Ｂにおける貫通孔パターンＰａ１、Ｐａ２の位置ずれを低減し、各パターンの変形を実用レベルのものとしている。
また、本例では、作製を実用レベルで容易とするため、各付加薄肉パターンＰｂ１、Ｐｂ２の薄肉部の幅は、各貫通孔パターンＰａ１、Ｐａ２の貫通孔部の幅の１倍〜２倍としている。
第 1の例の荷電粒子線用転写マスク１０は、転写するための貫通孔パターンとして、貫通孔群からなる２個の貫通孔パターンを、それぞれ、貫通孔パターン領域２１Ａ、２１Ｂに、互いに十分に離して、メンブレン領域２０に配設されたステンシルマスク型のＬＥＥＰＬ用の転写マスクである。
貫通孔パターン領域２１Ａ、２１Ｂに形成されている貫通孔パターンを、それぞれ、Ｐａ１、Ｐａ２とすると、本例においては、各貫通孔パターンＰａ１、Ｐａ２の開口率がＡ１、Ａ２で、各貫通孔パターンＰａ１、Ｐａ２の回り全体に、それぞれ、開口率Ｂ１、Ｂ２で、メンブレンを貫通しない深さｆ１で、付加薄肉パターンＰｂ１、Ｐｂ２を設けており、且つ、メンブレンの厚さをｄ１として、関係式Ａｉ×ｄ１＝Ｂｉ×ｆ１（ｉ＝１、２）を満たすように、Ｂ１、Ｂ２、ｆ１が決められている。
第１の例は、貫通孔パターンＰａ１、Ｐａ２がメンブレンに形成されたことにより、メンブレン面における剛性のバランスが崩れて、各貫通孔パターン自体の位置精度が歪むことを防止する為の、あるいは緩和する為の、マスクにおける剛性分布調整構造として、各貫通孔パターン領域２１Ａ、２１Ｂの外全周にわたり、貫通孔パターン領域ではないメンブレン領域２０に、貫通孔パターンＰａ１、Ｐａ２の、貫通孔の密度（粗密）、すなわち開口率に依存して、メンブレンを貫通しない所定の深さにて、メンブレンに、格子状にエッチング加工により薄肉化された複数の、転写されない薄肉部からなる付加薄肉パターン２５を設けている。
ここでは、薄肉部は矩形状で、Ｘ方向、Ｙ方向にそれぞれ、所定のピッチで均一に配列されている。
このようにすることにより、各貫通孔パターン領域２１Ａ、２１Ｂにおける貫通孔パターンＰａ１、Ｐａ２の位置ずれを低減し、各パターンの変形を実用レベルのものとしている。
また、本例では、作製を実用レベルで容易とするため、各付加薄肉パターンＰｂ１、Ｐｂ２の薄肉部の幅は、各貫通孔パターンＰａ１、Ｐａ２の貫通孔部の幅の１倍〜２倍としている。
本例においては、図１（ｂ）に示すように、厚さ０．７２５ｍｍの支持基材形成用の面方位が（１００）の単結晶シリコンからなる略円形の第１の層１１を支持基材とし、その一面上に配された、厚さが１０ｎｍ〜１８０ｎｍの範囲にあるシリコン酸化膜からなる第２の層１２を介して、単結晶シリコンからなる第３の層１３を支持している。
メンブレン領域２０は、第１の層１１、第２の層１２が除去された領域で、第１の層１１、第２の層１２の開口領域である。
そして、支持基材１１に支持された、メンブレン領域の第３の層１３に、貫通孔パターン領域２１Ａ、２１Ｂを設け、更に、貫通孔パターン領域２１Ａ、２１Ｂを、それぞれ囲むように、付加薄肉パターン２５をメンブレン領域２０に配設している。
尚、各部は、転写マスク１０の中心に対してほぼ対称の位置に配置している。
メンブレン領域２０は、第１の層１１、第２の層１２が除去された領域で、第１の層１１、第２の層１２の開口領域である。
そして、支持基材１１に支持された、メンブレン領域の第３の層１３に、貫通孔パターン領域２１Ａ、２１Ｂを設け、更に、貫通孔パターン領域２１Ａ、２１Ｂを、それぞれ囲むように、付加薄肉パターン２５をメンブレン領域２０に配設している。
尚、各部は、転写マスク１０の中心に対してほぼ対称の位置に配置している。
次いで、第１の例の荷電粒子線用転写マスクであるＬＥＥＰＬＥ用の転写マスクを作製する荷電粒子線用転写マスクの作製方法の１例を、図４、図５に基づいて説明する。
尚、これを以って、本発明の荷電粒子線用転写マスクの作製方法の説明に代える。
先ず、厚さ０．７２５ｍｍの支持基材形成用の面方位が（１００）の単結晶シリコンからなる第１の層１１を支持基材として、該支持基材１１の一面側全体に、順に、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2 膜）からなる第２の層１２、パターン形成用の面方位が（１００）の単結晶シリコン層からなるメンブレン用素材である第３の層１３、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2 膜）からなる第４の層１４を、それぞれ、厚さ、１０ｎｍ〜１８０ｎｍの範囲、１μｍ程度、１０ｎｍ〜１８０ｎｍの範囲にして配設している所定サイズ（例えば、２００ｍｍΦサイズ）の基材（ＳＯＩ基板とも言う）を加工用基材１０Ａとして用意しておく。（図４（ａ））
次いで、貫通孔パターン形成のための未貫通パターンと付加薄肉パターンとを、形成する第１のメンブレン加工工程を行う。
加工用基材１０Ａの第４の層１４に対して、図示していないが、電子線レジストを塗布し、所定の加速電圧で電子線露光を行い、現像した（図４（ｂ））後、露出した第４の層１４の除去を行い、更に、付加薄肉パターン形成領域の深さが所定の深さになるように、第３の層１３をエッチングする。（図４（ｃ））
この段階で、未貫通孔パターン１３Ａと付加薄肉パターン２５とが形成される。
通常、第４の層１４の除去は、室温の緩衝フッ酸に浸漬して行い、また、第３の層１３のエッチングは、ドライエッチングにて行う。
電子線レジストとしては、耐エッチング性が良く、所望の解像性があり、処理性の良いものであれば、特に限定はされない。
ドライエッチングには、例えば、誘導結合プラズマ式ドライエッチング装置等が用いられる。
尚、これを以って、本発明の荷電粒子線用転写マスクの作製方法の説明に代える。
先ず、厚さ０．７２５ｍｍの支持基材形成用の面方位が（１００）の単結晶シリコンからなる第１の層１１を支持基材として、該支持基材１１の一面側全体に、順に、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2 膜）からなる第２の層１２、パターン形成用の面方位が（１００）の単結晶シリコン層からなるメンブレン用素材である第３の層１３、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2 膜）からなる第４の層１４を、それぞれ、厚さ、１０ｎｍ〜１８０ｎｍの範囲、１μｍ程度、１０ｎｍ〜１８０ｎｍの範囲にして配設している所定サイズ（例えば、２００ｍｍΦサイズ）の基材（ＳＯＩ基板とも言う）を加工用基材１０Ａとして用意しておく。（図４（ａ））
次いで、貫通孔パターン形成のための未貫通パターンと付加薄肉パターンとを、形成する第１のメンブレン加工工程を行う。
加工用基材１０Ａの第４の層１４に対して、図示していないが、電子線レジストを塗布し、所定の加速電圧で電子線露光を行い、現像した（図４（ｂ））後、露出した第４の層１４の除去を行い、更に、付加薄肉パターン形成領域の深さが所定の深さになるように、第３の層１３をエッチングする。（図４（ｃ））
この段階で、未貫通孔パターン１３Ａと付加薄肉パターン２５とが形成される。
通常、第４の層１４の除去は、室温の緩衝フッ酸に浸漬して行い、また、第３の層１３のエッチングは、ドライエッチングにて行う。
電子線レジストとしては、耐エッチング性が良く、所望の解像性があり、処理性の良いものであれば、特に限定はされない。
ドライエッチングには、例えば、誘導結合プラズマ式ドライエッチング装置等が用いられる。
この後、レジスト５０の除去を行い（図４（ｄ））、必要に応じて洗浄処理等を行った後、前記未貫通パターン１３Ａのエッチング加工され薄肉になった領域を、更に深さ方向にエッチング加工して、貫通孔パターンを形成する第２のメンブレン加工工程を行う。
図示していないが、全面に電子線レジストを塗布し、所定の露光を行い、付加薄肉パターン形成領域を覆い、且つ、転写する貫通孔パターン形成領域、即ち、前記未貫通パターン１３Ａ形成領域を露出するように、レジストパターン５５を形成する。（図４（ｅ）） 次いで、第４の層１４を耐エッチングレジストとして、ドライエッチングにより、第３の層１３のエッチングを行い、（メンブレン素材層の）貫通孔１３ｂを形成し（図５（ｆ））、レジスト５５を除去しておく。（図５（ｇ））
この段階で、（メンブレン素材層の）貫通孔パターンが形成される。
２１Ｂが貫通孔パターン領域である。
ドライエッチングは、六フッ化硫黄（ＳＦ6 ）とオクタフルオロシクロブタン（Ｃ4 Ｆ8 ）等のガスを用いて、例えば、誘導結合プラズマ式ドライエッチング装置等にて行う。
図示していないが、全面に電子線レジストを塗布し、所定の露光を行い、付加薄肉パターン形成領域を覆い、且つ、転写する貫通孔パターン形成領域、即ち、前記未貫通パターン１３Ａ形成領域を露出するように、レジストパターン５５を形成する。（図４（ｅ）） 次いで、第４の層１４を耐エッチングレジストとして、ドライエッチングにより、第３の層１３のエッチングを行い、（メンブレン素材層の）貫通孔１３ｂを形成し（図５（ｆ））、レジスト５５を除去しておく。（図５（ｇ））
この段階で、（メンブレン素材層の）貫通孔パターンが形成される。
２１Ｂが貫通孔パターン領域である。
ドライエッチングは、六フッ化硫黄（ＳＦ6 ）とオクタフルオロシクロブタン（Ｃ4 Ｆ8 ）等のガスを用いて、例えば、誘導結合プラズマ式ドライエッチング装置等にて行う。
次いで、支持基材である第１の層１１の貫通開口すべき所定の領域をエッチング除去する。
図示していないが、ＳｉＮｘ膜を両面全面に全体が覆われるように膜付けした後、支持基材である第１の層１１の前記貫通開口すべき所定の領域を開口するレジスト製版を行い、この開口領域のＳｉＮｘ膜を除去し（図９（ｄ）参照）、更に、ＳｉＮｘ膜を耐エッチイングレジストとして、エッチング液として水酸化カリウム水溶液を用いて、第１の層１１の露出部をウエットエッチングして貫通開口１１Ａを形成する。（図５（ｈ））
次いで、図示していない、ＳｉＮｘ膜を除去し（図９（ｅ）参照）、露出したシリコン酸化膜１２を除去して、メンブレンに配設された貫通孔２１a と付加薄肉パターン２５とを有するＬＥＥＰＬ用マスクを得る。（図５（ｉ））
尚、水酸化カリウム水溶液を用いたエッチングにおいて、貫通させないでエッチングを止め、エッチングの残存部をＴＭＡＨ水溶液をエッチング液として用いて、エッチング除去しても良い。
また、ここでは、第１の層１１をウエットエッチングする際、第２の層１２がエッチングストッパー層の役割を果たしている。
ＳｉＮｘ膜の除去は、例えば、１６０℃加熱した燐酸に浸漬して行う。
露出したシリコン酸化膜１２の除去は、室温の緩衝フッ酸に浸漬して行う。
このようにして、加工用基材１０Ａを用いて、図１に示す第１の例の荷電粒子線用転写マスクであるＬＥＥＰＬ用マスクを作製することができる。
図示していないが、ＳｉＮｘ膜を両面全面に全体が覆われるように膜付けした後、支持基材である第１の層１１の前記貫通開口すべき所定の領域を開口するレジスト製版を行い、この開口領域のＳｉＮｘ膜を除去し（図９（ｄ）参照）、更に、ＳｉＮｘ膜を耐エッチイングレジストとして、エッチング液として水酸化カリウム水溶液を用いて、第１の層１１の露出部をウエットエッチングして貫通開口１１Ａを形成する。（図５（ｈ））
次いで、図示していない、ＳｉＮｘ膜を除去し（図９（ｅ）参照）、露出したシリコン酸化膜１２を除去して、メンブレンに配設された貫通孔２１a と付加薄肉パターン２５とを有するＬＥＥＰＬ用マスクを得る。（図５（ｉ））
尚、水酸化カリウム水溶液を用いたエッチングにおいて、貫通させないでエッチングを止め、エッチングの残存部をＴＭＡＨ水溶液をエッチング液として用いて、エッチング除去しても良い。
また、ここでは、第１の層１１をウエットエッチングする際、第２の層１２がエッチングストッパー層の役割を果たしている。
ＳｉＮｘ膜の除去は、例えば、１６０℃加熱した燐酸に浸漬して行う。
露出したシリコン酸化膜１２の除去は、室温の緩衝フッ酸に浸漬して行う。
このようにして、加工用基材１０Ａを用いて、図１に示す第１の例の荷電粒子線用転写マスクであるＬＥＥＰＬ用マスクを作製することができる。
次に、本発明に関わる荷電粒子線用転写マスクの参考実施形態例１を、図２に基づいて説明する。
参考実施形態例１の荷電粒子線用転写マスク１０ａは、図２（ａ）に示すように、メンブレン領域２０に複数の貫通孔パターン領域２１を面付けして配置したステンシルマスク型のＬＥＥＰＬ用の転写マスクで、面付け配置された複数の貫通孔パターン領域２１を一体とした領域の外側、全周にわたり、連続したベタ状の、転写されない付加薄肉パターン２５を、転写されるための貫通孔パターンの、貫通孔の密度（粗密）に依存して、第１の例の場合と同様にして、エッチング加工により所定の深さｆ２だけエッチングして所定の厚さに形成してある。
ここでは、メンブレン１３の厚さをｄ２、全ての貫通孔パターン領域２１の開口率をＡ０とした場合で、関係式Ａ０×ｄ２＝ｆ２を満たすように、ｆ２が決められている。
各貫通孔パターン領域２１同士の境部２６が、この幅より狭いときには、その部分には
付加薄肉パターンは配設されない。
そして、第１の例の場合と同様、各部は、転写マスク１０の中心に対してほぼ対称の位置に配置している。
このようにすることにより、面付け配置された複数の貫通孔パターン領域２１を一体とした領域（以下、パターン集合領域と言う）の周辺部におけるマスクの剛性分布の調整が行え、特に、パターン集合領域内の外側におけるパターンの位置ずれを低減できる。
即ち、パターン集合領域内の外側におけるパターンの変形を実用レベルに抑えることを可能としている。
第１の層１１〜第３の層１３等の各部材については、基本的には、第１の例と、同様である。
本例においては、特に、全ての貫通孔パターン領域２１の開口率が近似的にＡ０である場合、メンブレン領域２０の全体にわたり、剛性の分布をほぼ均一にできるため、各貫通孔パターン領域２１内のパターン全体について、変形をきわめて小さいものとすることができる。
参考実施形態例１の荷電粒子線用転写マスク１０ａは、図２（ａ）に示すように、メンブレン領域２０に複数の貫通孔パターン領域２１を面付けして配置したステンシルマスク型のＬＥＥＰＬ用の転写マスクで、面付け配置された複数の貫通孔パターン領域２１を一体とした領域の外側、全周にわたり、連続したベタ状の、転写されない付加薄肉パターン２５を、転写されるための貫通孔パターンの、貫通孔の密度（粗密）に依存して、第１の例の場合と同様にして、エッチング加工により所定の深さｆ２だけエッチングして所定の厚さに形成してある。
ここでは、メンブレン１３の厚さをｄ２、全ての貫通孔パターン領域２１の開口率をＡ０とした場合で、関係式Ａ０×ｄ２＝ｆ２を満たすように、ｆ２が決められている。
各貫通孔パターン領域２１同士の境部２６が、この幅より狭いときには、その部分には
付加薄肉パターンは配設されない。
そして、第１の例の場合と同様、各部は、転写マスク１０の中心に対してほぼ対称の位置に配置している。
このようにすることにより、面付け配置された複数の貫通孔パターン領域２１を一体とした領域（以下、パターン集合領域と言う）の周辺部におけるマスクの剛性分布の調整が行え、特に、パターン集合領域内の外側におけるパターンの位置ずれを低減できる。
即ち、パターン集合領域内の外側におけるパターンの変形を実用レベルに抑えることを可能としている。
第１の層１１〜第３の層１３等の各部材については、基本的には、第１の例と、同様である。
本例においては、特に、全ての貫通孔パターン領域２１の開口率が近似的にＡ０である場合、メンブレン領域２０の全体にわたり、剛性の分布をほぼ均一にできるため、各貫通孔パターン領域２１内のパターン全体について、変形をきわめて小さいものとすることができる。
参考実施形態例１の荷電粒子線用転写マスク１０ａの作製も、基本的には、図４、図５に示す第１の例の荷電粒子線用転写マスク１０の作製方法と同じで、ここでは、説明を省く。
勿論、貫通孔パターンや、付加薄肉パターンの形状は上記に限定されるものではない。 この場合、付加薄肉パターンの開口率をＢ３とし、深さをｆ３とすれば、
Ａ０×ｄ２＝Ｂ３×ｆ３
となるように、Ｂ３、ｆ３を選ぶ。
Ａ０×ｄ２＝Ｂ３×ｆ３
となるように、Ｂ３、ｆ３を選ぶ。
１０、１０ａ ＬＥＥＰＬ用の転写マスク（荷電粒子線用転写マスクとも言う）
１０Ａ 加工用基材
１１ 支持基材（第１の層とも言う）
１１Ａ （支持基材の）貫通開口
１２ シリコン酸化膜（第２の層とも言う）
１３ メンブレン素材層（第３の層あるいはメンブレンとも言う）
１３Ａ 未貫通孔パターン
１３ａ （メンブレン素材層の）未貫通孔
１３ｂ （メンブレン素材層の）貫通孔
１４ シリコン酸化膜（第４の層とも言う）
２０ メンブレン領域
２１、２１Ａ、２１Ｂ 貫通孔パターン領域（本パターン領域とも言う）
２１ａ 貫通孔
２１ｂ メンブレン素材部
２５ 付加薄肉パターン
２５Ａ、２５Ｂ 付加薄肉パターン領域
２６、２７ （本パターン領域の）境部
３０ アライメントマーク
４０ ノッチ
５０ レジスト（レジストパターンとも言う）
５０Ａ （レジストの）開口
５５ レジスト（レジストパターンとも言う）
５５Ａ （レジストの）開口
ｄ１、ｄ２ （メンブレンの）厚さ
ｆ１、ｆ２ 付加薄肉パターンの孔の深さ
１１０ ＳＯＩ基板
１１１ 第１の層
１１２ 第２の層
１１３ 第３の層
１１０Ａ 転写マスク
２１０ ＳＯＩ基板
２１１ 第１の層
２１２ 第２の層
２１３ 第３の層
２１３ａ （第３の層の）開口
２２０ ＳｉＮｘ膜
２２０ａ （ＳｉＮｘ膜の）開口
２１１ａ 貫通開口
３１０ 貫通孔パターン領域
３１１ 貫通孔パターン配設部
３１５ 位置測定用マーク
５１０ 電子銃
５１５ 電子ビーム
５２０ 電子レンズ
５３０ アパーチャ
５４０、５４５ 主偏向器
５５０、５５５ 副偏向器
５６０ レジスト塗布済みウエハ
５７０ 転写用マスク（ＬＥＥＰＬ用の転写マスクのこと）
５７１ メンブレン
５７１ａ 非開口部
５７１ｂ 開口部
５７２ 支持部材
５８０ 静電チャック
５８５ 電極
１０Ａ 加工用基材
１１ 支持基材（第１の層とも言う）
１１Ａ （支持基材の）貫通開口
１２ シリコン酸化膜（第２の層とも言う）
１３ メンブレン素材層（第３の層あるいはメンブレンとも言う）
１３Ａ 未貫通孔パターン
１３ａ （メンブレン素材層の）未貫通孔
１３ｂ （メンブレン素材層の）貫通孔
１４ シリコン酸化膜（第４の層とも言う）
２０ メンブレン領域
２１、２１Ａ、２１Ｂ 貫通孔パターン領域（本パターン領域とも言う）
２１ａ 貫通孔
２１ｂ メンブレン素材部
２５ 付加薄肉パターン
２５Ａ、２５Ｂ 付加薄肉パターン領域
２６、２７ （本パターン領域の）境部
３０ アライメントマーク
４０ ノッチ
５０ レジスト（レジストパターンとも言う）
５０Ａ （レジストの）開口
５５ レジスト（レジストパターンとも言う）
５５Ａ （レジストの）開口
ｄ１、ｄ２ （メンブレンの）厚さ
ｆ１、ｆ２ 付加薄肉パターンの孔の深さ
１１０ ＳＯＩ基板
１１１ 第１の層
１１２ 第２の層
１１３ 第３の層
１１０Ａ 転写マスク
２１０ ＳＯＩ基板
２１１ 第１の層
２１２ 第２の層
２１３ 第３の層
２１３ａ （第３の層の）開口
２２０ ＳｉＮｘ膜
２２０ａ （ＳｉＮｘ膜の）開口
２１１ａ 貫通開口
３１０ 貫通孔パターン領域
３１１ 貫通孔パターン配設部
３１５ 位置測定用マーク
５１０ 電子銃
５１５ 電子ビーム
５２０ 電子レンズ
５３０ アパーチャ
５４０、５４５ 主偏向器
５５０、５５５ 副偏向器
５６０ レジスト塗布済みウエハ
５７０ 転写用マスク（ＬＥＥＰＬ用の転写マスクのこと）
５７１ メンブレン
５７１ａ 非開口部
５７１ｂ 開口部
５７２ 支持部材
５８０ 静電チャック
５８５ 電極
Claims (3)
- 転写するための貫通孔パターンとして、貫通孔群からなるｎ個の貫通孔パターンＰａｉ（ｉ＝１〜ｎ）を、互いに離して、メンブレンに配設したステンシルマスク型の荷電粒子線用転写マスクであって、前記各貫通孔パターンＰａｉがメンブレンに形成されたことにより、メンブレン面における剛性のバランスが崩れて、各貫通孔パターンを構成する各貫通孔に位置ずれが生じた際に、その位置ずれを低減する為の、マスクにおける剛性分布調整構造として、前記貫通孔パターンＰａｉの外周側であり、かつ、他の貫通孔パターンとは重ならないメンブレン領域に、該貫通孔パターンＰａｉの、貫通孔の密度（粗密）に依存して、メンブレンを貫通しない所定の深さにて、メンブレンにパターン状にあるいはベタ状に、エッチング加工により薄肉化された１以上の、転写されない薄肉部群からなる付加薄肉パターンを設けており、各貫通孔パターンＰａｉは互いに十分に離れて配設されており、各貫通孔パターンＰａｉの開口率がＡｉ（０＜Ａｉ＜１）で、各貫通孔パターンＰａｉの回り全体に、それぞれ、開口率Ｂｉ（０＜Ｂｉ≦１）で、メンブレンを貫通しない深さｆで、付加薄肉パターンＰｂｉを設けており、且つ、メンブレンの厚さをｄとして、 Ａｉ×ｄ＝Ｂｉ×ｆ （ｉ＝１〜ｎ）
であることを特徴とする荷電粒子線用転写マスク。 - 請求項１に記載の荷電粒子線用転写マスクであって、付加薄肉パターンＰｂｉとして、単位の薄肉部を均一に配列させていることを特徴とする荷電粒子線用転写マスク。
- 請求項１ないし２のいずれか１項に記載の荷電粒子線用転写マスクであって、付加薄肉パターンＰｂｉの薄肉部の幅は、貫通孔パターンＰａｉの貫通孔の幅の１倍〜２倍であることを特徴とする荷電粒子線用転写マスク。
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| JPH05234858A (ja) * | 1992-02-26 | 1993-09-10 | Fujitsu Ltd | Ｘ線露光マスクとその製造方法 |
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Patent Citations (6)
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