JP4648134B2 - Ｓｏｉ基板、荷電粒子線露光用マスクブランクスおよび荷電粒子線露光用マスク - Google Patents

Description

本発明は、半導体デバイス等の製造に用いられるＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板、およびそれを用いたリソグラフィ用マスクブランクスおよびマスクに関し、さらに詳しくは、電子線投影リソグラフィ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｂｅａｍ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：以下、ＥＰＬと称する）あるいは低速電子線近接投影リソグラフィ（Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｂｅａｍ Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：以下、ＬＥＥＰＬと称する）等における電子線やイオンビーム等の荷電粒子線を用い、マスクパターンをウェハ上に転写するマスク作製用の荷電粒子線露光用マスクブランクスおよびそのマスクに関するものである。

半導体集積回路の素子の微細化、高集積化に伴い、光を用いる従来のフォトリソグラフィ技術に代わって、荷電粒子線、特に電子線を用いて所望の形状をウェハ上に転写するＥＰＬ法あるいはＬＥＥＰＬ法等の電子線転写型リソグラフィ技術が開発されている。たとえば、電子線転写型リソグラフィ技術として、ＥＰＬ法では、マスクパターンを小領域に分け、各小領域において所定のサイズや配置に形成された貫通孔パターンを有するステンシルマスクを用い、前記小領域に電子ビームを照射し、貫通孔パターンによって成形された電子ビームを被露光基板であるウェハ上に縮小転写し、更には、マスク上に分割形成された所定パターンを被露光基板上においてつなぎ合わせながらデバイスパターンを形成するシステムが開発されている（たとえば、特許文献１参照）。

ＥＰＬ法のマスクには、たとえば、シリコン薄膜に貫通孔からなるパターンが設けられている。そして、当該パターンの領域は裏側からシリコン等の支柱で補強されている。このような構造にすることで、パターン領域の撓みが低減され、パターン位置精度が向上する。

マスク用基板としては、シリコン薄膜とシリコン単結晶との間にシリコン酸化膜（ＢＯＸ層と称する）を有する構造のＳＯＩ基板が主に用いられている。ＳＯＩ基板は既に半導体デバイス用基板として使用実績があり、品質の信頼性が高い。ＳＯＩ基板は、シリコン酸化膜を介して２枚のシリコン基板を張り合わせた構造を有し、マスクブランクスおよびマスクの支持体部分となる支持体シリコンの厚さは数１００μｍ、マスクパターンが形成されるシリコン薄膜層は数μｍの厚さで設けられており、ＢＯＸ層のシリコン酸化膜は、マスクブランクスおよびマスク製造時のエッチング停止層として機能する。

ＳＯＩ基板を用いた場合の問題として、マスクの残存応力がある。すなわち、マスクパターン形成後にマスクに応力が残存している場合、マスクに反りが生じ、パターン位置精度が悪化する。したがって、マスクパターンの位置精度向上のためには基板の反りを抑制する必要がある。
ＳＯＩ基板の反りの主な原因は、中間層であるシリコン酸化膜による圧縮応力である。そしてこの酸化膜は通常シリコンウェハを熱酸化することで形成されている。そこで、同一膜厚かつ同一膜質の膜であれば、応力も同じであることが期待されるので、ＳＯＩ基板の裏面にも、中間層であるシリコン酸化膜と同一の熱酸化膜を基板反り防止膜として形成し、マスク最終形態までこの裏面酸化膜を残すという提案がされている（特許文献２参照）。また、上記の裏面酸化膜上に、さらに窒化シリコン膜等の反り調整膜を形成した転写マスクも提案されている（特許文献３参照）。
特許第２８２９９４２号 特開２００２−１５１３８５号公報 特開２００４−１１１８２８号公報

しかしながら、特許文献２に記載されているような、ＳＯＩ基板の裏面にも中間層であるシリコン酸化膜（ＢＯＸ層）と同質の裏面熱酸化膜を形成したＳＯＩ基板は、ＢＯＸ層の上にシリコン薄膜層があるため、ＢＯＸ層と同じ膜質の酸化膜を基板裏面に設けても、反り防止膜としての効果が不十分であるという問題があった。そこで、特許文献３に記載されるように、裏面酸化膜上にさらに反り調整層を設けたマスクが提案されているが、製造工程が長くなるという問題があった。

また、特許文献２および特許文献３に記載されるマスクでは、マスク製造工程において、貫通孔を形成する部分のＢＯＸ層をエッチング除去するに際して、ＢＯＸ層と同じ材質で構成されている裏面熱酸化膜が、ＢＯＸ層エッチング時に同時に除去されないようにするための工程が必要となり、結果的にマスク製造工程が長くなるという問題があった。さらに、裏面熱酸化膜は絶縁膜なので、マスクの帯電防止のために熱酸化膜上に導電膜を積層形成する必要があった。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、製造が容易で基板の反りが防止されたＳＯＩ基板、そのＳＯＩ基板を用いた荷電粒子線露光用マスクブランクス、およびマスクパターンの位置精度の高い荷電粒子線露光用マスクを提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１の発明に係わるＳＯＩ基板は、シリコン単結晶の一方の主面上にシリコン酸化膜を介してシリコン薄膜層を有するＳＯＩ基板において、前記シリコン単結晶の他方の主面上には、スパッタリング法により形成されたアモルファス状態のシリコンからなる基板反り防止層が設けられており、前記基板反り防止層の内部応力がスパッタリング成膜時の圧力制御によって調整され、かつ、前記基板反り防止層の膜厚がスパッタリング成膜時間によって調整されていることにより、前記ＳＯＩ基板の反り量が１０μｍ未満に抑制されていることを特徴とする。

請求項２の発明に係わるＳＯＩ基板は、請求項１に記載のＳＯＩ基板において、前記シリコンからなる基板反り防止層が、Ｔａ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒからなる群から選ばれた金属を１種もしくは２種以上含むことを特徴とする。

請求項３の発明に係わるＳＯＩ基板は、請求項１に記載のＳＯＩ基板において、前記シリコンからなる基板反り防止層の上に、Ｔａ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒからなる群から選ばれたいずれか１種の金属薄膜が積層されていることを特徴とする。

請求項４の発明に係わる荷電粒子線露光用マスクブランクスは、請求項１〜請求項２のいずれか１項に記載のＳＯＩ基板を用い、露光領域となる部分の前記基板反り防止層並びにシリコン単結晶を除去して開口部が形成されていることを特徴とする。

請求項５の発明に係わる荷電粒子線露光用マスクブランクスは、請求項３に記載のＳＯＩ基板を用い、露光領域となる部分の前記金属薄膜、前記基板反り防止層並びにシリコン単結晶を除去して開口部が形成されていることを特徴とする。

請求項６の発明に係わる荷電粒子線露光用マスクは、請求項１〜請求項２のいずれか１項に記載のＳＯＩ基板を用い、前記ＳＯＩ基板の一方の主面側のシリコン薄膜層にマスクパターンが形成され、他方の主面側の露光領域となる部分の前記基板反り防止層、シリコン単結晶、シリコン酸化膜を除去して開口部が形成されていることを特徴とする。

請求項７の発明に係わる荷電粒子線露光用マスクは、請求項３に記載のＳＯＩ基板を用い、前記ＳＯＩ基板の一方の主面側のシリコン薄膜層にマスクパターンが形成され、他方の主面側の露光領域となる部分の前記金属薄膜、基板反り防止層、シリコン単結晶、シリコン酸化膜を除去して開口部が形成されていることを特徴とする。

本発明は、基板に成膜された薄膜の応力制御がその成膜条件を調整することで可能となることに着目し、基板と同材料のシリコンを最適化した条件で成膜することにより、基板の反り防止という効果と、その後に続く基板加工工程の短縮化という効果の両効果を奏するものである。
すなわち、本発明によれば、ＳＯＩ基板の他方の主面上（裏面側）に設ける基板反り防止層として、成膜条件を最適化したシリコン薄膜を形成することにより、基板の応力調整、すなわち基板反り量の調整を可能とし、基板の反りが防止されたＳＯＩ基板を得ることができる。
また、本発明のＳＯＩ基板を用いることにより、パターン位置精度の高いマスクを得ることが可能な荷電粒子線露光用マスクブランクス、およびマスクパターンの位置精度の高い荷電粒子線露光用マスクを得ることができる。

また、本発明によるＳＯＩ基板を用いて荷電粒子線露光用マスクを製造する場合、基板の他方の主面上（裏面側）に形成する基板反り防止層が基板と同材料のシリコンであるため、マスク製造工程の一つである、マスクの露光領域に該当する部分を除去する工程（すなわち基板反り防止層及びシリコン単結晶のエッチング加工）を一つの工程で行なうことができ、マスク製造工程の短縮が可能となる。さらに、基板裏面にシリコンをスパッタリング成膜するに際し、Ｔａ等の導電性金属を含めることにより、導電性のあるシリコン薄膜を形成することができ、帯電防止効果を有するマスクを得ることも可能となる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明のＳＯＩ基板を示す断面模式図である。図２は、図１に示すＳＯＩ基板を用いて製造した本発明の荷電粒子線露光用マスクブランクスの断面模式図である。図３は、図２に示す荷電粒子線露光用マスクブランクスを用いて製造した本発明の荷電粒子線露光用マスクの断面模式図である。図４は、本発明のＳＯＩ基板、および本発明のＳＯＩ基板を用いて本発明の荷電粒子線露光用マスクを製造する場合の工程断面模式図である。図１〜図４において、同一箇所を示す場合には、同じ符号を用いている。

図４を用いて説明する。まず、図４（ａ）に示すように、本発明のＳＯＩ基板の材料とするＳＯＩ基板１０ａを準備する。本発明で用いる、裏面に基板反り防止層を形成する前の材料としてのＳＯＩ基板１０ａは、シリコン単結晶１３の一方の主面（本発明においては、「表面」とも称する。）上にシリコン酸化膜１２を介してシリコン薄膜層１１を有する各種のＳＯＩ基板を用いることができる。たとえば、シリコン単結晶ウェハ上に熱酸化でシリコン酸化膜を形成し、その上に、別のシリコン単結晶ウェハを貼り合せて研磨した基板、あるいはエピタキシャルシリコンを用いるＥＬＴＲＡＮ（Ｅｐｉｔａｘｉａｌ Ｌａｙｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）基板、あるいは酸素イオン注入によるＳＩＭＯＸ（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｂｙ Ｉｍｐｌａｎｔｅｄ Ｏｘｙｇｅｎ）基板等が用いられる。ＳＯＩ基板１０ａの各構成要素の厚さは特に限定されるわけではないが、荷電粒子線露光用マスクに用いる場合には、シリコン単結晶１３の厚さは５００〜７２５μｍ、中間層となるシリコン酸化膜１２の厚さは０．１〜１．０μｍ程度、表面のシリコン薄膜層１１の厚さは０．２μｍ〜数μｍであり、ＳＯＩ基板の大きさを含めて上記の値は、露光装置や用いられるマスク形態によって異なってくる。

（本発明のＳＯＩ基板）
次に、上記の材料とするＳＯＩ基板１０ａを洗浄、乾燥後、図４（ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板の他方の主面（本発明においては、「裏面」とも称する。）上にシリコンからなる基板反り防止層１４を形成し、本発明のＳＯＩ基板１０を形成する。基板反り防止層１４の形成方法としてはスパッタリング法や真空蒸着法等の真空成膜法が好ましく、シリコン薄膜の応力が制御し易く、高品質の膜形成が可能な点から、スパッタリング法がより好ましい。なお、基板の反りを小さくする力は、薄膜の応力と膜厚の積に比例する。

図５に、一例として、本発明者により得られた、シリコンをスパッタリング成膜した時のＡｒガスの圧力（Ｐａ）と成膜されたシリコン薄膜の内部応力（ＭＰａ）との関係を示す。図５に示されるように、Ａｒガスの圧力（Ｐａ）を変えることにより、シリコン薄膜の内部応力は、０をはさんで正の値と負の値を取り得ることが示されており、成膜条件により、引っ張り応力と圧縮応力の所望する値を設定することが可能である。すなわち、ＳＯＩ基板の反り量は成膜されたシリコン薄膜の応力と膜厚で調整することができ、シリコン薄膜の内部応力はスパッタリング成膜時の圧力で制御することが可能である。そして、シリコン薄膜の膜厚はスパッタリング成膜時間で制御することができる。

図１は、上記のようにして得られた本発明のＳＯＩ基板１０の断面模式図である。本発明において、基板反り防止層１４を形成するシリコン薄膜の厚さは、０．１μｍ〜数μｍ程度の範囲内であり、シリコン薄膜の内部応力との関係から適正な膜厚値を設定するものである。シリコン薄膜の厚さが０．１μｍ未満であると、反り防止効果が不十分であり、数μｍを超えると、スパッタリング時間が長くなり基板製造上好ましくないからである。
また、本発明のＳＯＩ基板１０の反り防止層１４を形成するシリコン薄膜は、スパッタリング法等の真空成膜法により形成されるものであり、アモルファス状態を示すものである。

さらに、本発明のＳＯＩ基板１０のシリコンからなる基板反り防止層１４は、導電性を有するＴａ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒからなる群から選ばれた金属を１種もしくは２種以上含ませることが可能である。導電性金属を基板反り防止層１４のシリコン薄膜に含ませることにより、基板反り防止層１４に導電性を付与することができ、荷電粒子線（特にＬＥＥＰＬ法）によるマスクパターン転写時の帯電防止機能等を備えた高精度マスク製造を容易にすることができる。
また、導電性付与は、シリコンからなる基板反り防止層１４の上に、Ｔａ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒからなる群から選ばれたいずれか１種の金属薄膜を積層することにより達成することも可能である。

（荷電粒子線露光用マスクブランクス）
次に、基板反り防止層１４上にフォトレジスト等を塗布し、フォトリソグラフィ法により開口パターンを設け、基板の裏面側から、シリコン酸化膜１２をエッチング停止層として、基板反り防止層１４、続いてシリコン単結晶１３をエッチングして開口部１５を形成した後、フォトレジスト等を剥離し、図４（ｃ）に示すように、マスクブランクス２０を形成する。基板反り防止層１４およびシリコン単結晶１３のエッチングは、公知のＫＯＨ水溶液によるウェットエッチング法で行なってもよいし、ＳＦ₆ 、ＣＦ₄等のフッ素系ガスを用いてドライエッチング法で行なってもよい。

図２は、上記のようにして得られた本発明の荷電粒子線露光用マスクブランクス２０の断面模式図である。図２において、マスクの開口部１５の部分の基板反り防止層１４とシリコン単結晶１３はエッチング除去され、エッチングされなかった基板反り防止層１７とシリコン単結晶１６は支持体として残り、基板裏面側の開口部１５には中間層であるシリコン酸化膜１２が露出している。

（荷電粒子線露光用マスク）
次に、基板表面側のシリコン薄膜層１１上に電子線レジスト等を塗布し、電子線描画装置等で所定のパターンを描画し、現像し、露出したシリコン薄膜層１１をドライエッチングして、シリコン酸化膜１２をエッチング停止層として電子線透過孔を設け、図４（ｄ）に示すように、シリコン酸化膜１２上にマスクパターン１８を形成する。
次いで、開口部１５のエッチング停止層として機能したシリコン酸化膜１２を緩衝フッ酸等を用いてエッチング除去して、図４（ｅ）に示すように、荷電粒子線露光用マスク３０を形成する。

図３は、上記のようにして得られた本発明の荷電粒子線露光用マスク３０の断面模式図であり、シリコン単結晶１６を支持体とし、シリコン酸化膜１９を介してマスクパターン１８を設けている。図３において、マスクの反りは基板反り防止層１７により抑制され、反りが防止され平坦度が高くパターン位置精度の良いマスクを得ることができる。

次に、実施例により、さらに詳しく本発明を説明する。
（実施例１）
（ＳＯＩ基板）
本発明のＳＯＩ基板の材料として、シリコン単結晶厚７２５μｍ、中間層のシリコン酸化膜厚１μｍ、表面のシリコン薄膜層厚２μｍの２００ｍｍ径ＳＯＩ基板を用意した。この基板はマスク用ＳＯＩ基板として一般的な仕様であり、市販品として入手可能である。

ここで、ＳＯＩ基板等のウェハ基板の「反り」とは、図６に示す反りの定義の説明図のように、原則、「無重力下で、しかも吸着固定しない状態において、最小二乗法により算出されたウェハ表面のベストフィット基準面と、ウェハ表面の距離の最大値と最小値の差を示す」と定義されている。しかし、「無重力下で、しかも吸着固定しない状態」を作り出すのは困難なため、本発明においては、図７に示すように、ＳＯＩ基板７０を３点の支持点７１上に水平置きし、測定した。しかし、ＳＯＩ基板等のウェハを水平置き3点支持により測定する場合には、重力によるＳＯＩ基板７０の撓みを補正する必要がある。

そこで、本発明においては、図８に示すように、水平置き３点支持でＳＯＩ基板８０の表面側および裏面側双方の高さマップ（各Ｘ、Ｙ座標におけるＳＯＩ基板面の高さの３次元データ）を求めた（図８（ａ）、（ｂ））。表面側の高さＺ_Front （ｘ，ｙ）、裏面側の高さＺ_Back （ｘ，ｙ）は次式で求められる。
Ｚ_Front （ｘ，ｙ）＝（「表面反り量」−「重力による撓み量」）
Ｚ_Back （ｘ，ｙ）＝（「裏面反り量」＋「重力による撓み量」）

次に、式（１）に表されるように（図８（ｃ））、表面側および裏面側の各Ｘ、Ｙ座標におけるＳＯＩ基板面の高さを足して２で割ることで、ＳＯＩ基板の重力による撓みを消去して、ＳＯＩ基板の反り量Ｚを得た。
Ｚ＝[ Ｚ_Front（ｘ，ｙ）＋Ｚ_Back（ｘ，ｙ）]／２ ……（１）

まず、本実施例で材料として用いた、基板反り防止層成膜前のＳＯＩ基板の反り量を、市販のステージ走査型レーザープローブ式三次元測定装置を用いて、予め測定した。図９は、基板反り防止層成膜前のＳＯＩ基板の反りを示す３点支持法による上面測定図であり、図１０は、ＳＯＩ基板の表面側の高さマップ（図１０（ａ））と、裏面側の高さマップ（図１０（ｂ））を立体的に示すマップ図である。本実施例において、基板反り防止層成膜前のＳＯＩ基板の反り量は１０４μｍであった。

次に、ＳＯＩ基板の応力調整により反りを防止すべく、シリコン・ターゲットを用いＡｒガス雰囲気下で、スパッタリング法により、ＳＯＩ基板の裏面にシリコン薄膜を基板反り防止層として形成した。
前述したように、ＳＯＩ基板の反りを防止する力はスパッタリング法にて形成したシリコン薄膜の応力と膜厚の積に比例し、基板の反り量はシリコン薄膜の応力と膜厚で調整することができ、シリコン薄膜の内部応力は、スパッタ成膜時の圧力で制御することができる。
本実施例に用いたスパッタリング装置においては、出力5ｋＷ、Ａｒガス圧力０．６Ｐａ、成膜時間１００ｓｅｃで、膜厚０．３μｍのシリコン薄膜を成膜して、基板反り防止層を形成した。

図１１は、シリコン薄膜による基板反り防止層成膜後のＳＯＩ基板の反りを示す３点支持法による上面測定図であり、図１２は、ＳＯＩ基板の表面側の高さマップ（図１２（ａ））と、裏面側の高さマップ（図１２（ｂ））を立体的に示すマップ図である。基板反り防止層成膜後のＳＯＩ基板の反り量は９μｍであった。

上記のように、本実施例のＳＯＩ基板は、基板の裏面側に基板反り防止層としてシリコン薄膜を設けたことにより、基板の反り量を当初の１０９μｍから９μｍに低減することができ、基板の反りが抑制された平坦度の良い高品質のＳＯＩ基板を得ることができた。

（荷電粒子線露光用マスクブランクス）
次に、上記の膜厚０．３μｍのシリコン薄膜を基板反り防止層として設けた２００ｍｍ径のＳＯＩ基板を用い、基板反り防止層上にノボラック系樹脂を用いたフォトレジストを１５μｍの厚さに塗布し、開口部パターンを有するフォトマスクを用いて露光し、現像して、所定のレジストパターンを形成した。開口部パターンは、開口部の１単位が１．１３×１．１３ｍｍ、シリコン単結晶による支持体部となる開口部間の幅は１７０μｍとし、開口部は複数単位設けた。

続いて、上記のレジストパターンをもとに、ＩＣＰ−ＲＩＥエッチング装置でＳＦ₆ ガスとＣ₄ Ｆ₈ ガスを交互に供給するボッシュプロセスを用いて、基板反り防止層、シリコン単結晶を順にドライエッチングし、中間層のシリコン酸化膜をエッチング停止層として、マスク露光領域に相当する部分に開口部を形成した後、レジストを専用の剥離液で除去し、荷電粒子線露光用マスクブランクスを得た。

（荷電粒子線露光用マスク）
次に、上記のマスクブランクスの表面のシリコン薄膜層上に電子線レジストを塗布し、マスク用電子線描画装置で所定のパターンを描画し、現像して、２６０ｎｍのライン＆スペースのレジストパターンを形成した後、レジストパターンをエッチングマスクとして、ＨＢｒガスを用いてシリコン薄膜層をドライエッチングし、中間層のシリコン酸化膜上にシリコン薄膜層の電子線透過孔を設けたマスクパターンを形成した。

次いで、開口部の露出しているシリコン酸化膜を緩衝フッ酸（フッ酸：フッ化アンモニウム＝１：１０）を用いてエッチング除去し、電子線透過孔を有する２６０ｎｍのライン＆スペースのマスクパターンを設けた荷電粒子線露光用マスクを得た。

本実施例の荷電粒子線露光用マスクは、マスク裏面の開口部が１．１３×１．１３ｍｍ、支持体シリコンは１７０μｍ幅で高さ７２５μｍ、表面のシリコン薄膜層よりなるマスクパターンは２μｍ厚で２６０ｎｍのライン＆スペースが形成されているマスクであり、裏面の厚さ０．３μｍの基板反り防止層の存在により、基板の反りは９μｍに抑えられた。そのため、基板の平坦度が高く、パターンの位置精度の高いマスクが得られた。

（実施例２）
本実施例のＳＯＩ基板の材料として、実施例１で用いたと同じ仕様の２００ｍｍ径ＳＯＩの基板を用意した。３点支持法により測定した基板の反り量は、９５μｍであった。
次に、Ｔａシリサイドのターゲットを作製し、このターゲットを用いてＡｒガス雰囲気下で、スパッタリング法により、Ｔａを含有するシリコン薄膜をＳＯＩ基板の裏面に形成し、基板反り防止層とした。基板反り防止層形成後の基板反り量は、７μｍであった。
本実施例のＳＯＩ基板は裏面の基板反り防止層が導電性を有しており、このＳＯＩ基板を用いることにより、帯電防止効果が高く、パターンの位置精度の高い荷電粒子線露光用マスクを作製することができた。

（実施例３）
本実施例のＳＯＩ基板の材料として、実施例１で用いたと同じ仕様の２００ｍｍ径ＳＯＩの基板を用意した。３点支持法により測定した基板の反り量は、９０μｍであった。
次に、シリコン・ターゲットを用いＡｒガス雰囲気下で、スパッタリング法により、ＳＯＩ基板の裏面にシリコンをスパッタリングし、続いて、Ｔａターゲットを用いてＴａをスパッタリングし、シリコン薄膜とＴａ薄膜とからなる基板反り防止層を形成した。基板反り防止層形成後の基板反り量は、８μｍであった。
このＳＯＩ基板を用い、裏面の基板反り防止層をＴａ、シリコンの順にエッチングして開口部を設けることにより、帯電防止効果が高く、パターンの位置精度の高い荷電粒子線露光用マスクを作製することができた。

本発明のＳＯＩ基板は、荷電粒子線露光用マスクブランクス、および荷電粒子線露光用マスクに用いるのに適しているが、基板の反りが防止されて高平坦度を示すので、ＳＯＩ基板の主要な用途である半導体デバイス用にも好適である。本発明のシリコン薄膜による基板反り防止層を設けたＳＯＩ基板は、従来のＳＯＩ基板よりも基板表面の平坦度が高いので、半導体デバイス作製時の各リソグラフィ工程において、アライメント精度が向上し、サイズ及び位置精度とも高品質なレジストパターンを形成することができ、より微細で高品質なデバイス製造が可能となる。

本発明のＳＯＩ基板の実施形態を示す断面模式図である。 図１に示すＳＯＩ基板を用いて製造した本発明の荷電粒子線露光用マスクブランクスの断面模式図である。 図１に示すＳＯＩ基板を用いて製造した本発明の荷電粒子線露光用マスクの断面模式図である。 本発明のＳＯＩ基板、および本発明のＳＯＩ基板を用いて本発明の荷電粒子線露光用マスクを製造する場合の工程断面模式図である。 シリコンをスパッタリング成膜した時のＡｒガスの圧力（Ｐａ）と成膜されたシリコン薄膜の内部応力（ＭＰａ）との関係図である。 ウェハ基板の「反り」の原則的な定義の説明図である。 本発明で用いた水平置き3点支持によるＳＯＩ基板の反り測定の説明図である。 水平置き3点支持でＳＯＩ基板の反り測定における場合の重力による撓み補正の説明図である。 ３点支持法による基板反り防止層成膜前のＳＯＩ基板の反りを示す上面測定図である。 基板反り防止層成膜前のＳＯＩ基板の高さマップを示し、図１０（ａ）は表面側、図１０（ｂ）は裏面側である。 ３点支持法による基板反り防止層成膜後のＳＯＩ基板の反りを示す上面測定図である。 基板反り防止層成膜後のＳＯＩ基板の高さマップを示し、図１２（ａ）は表面側、図１２（ｂ）は裏面側である。

符号の説明

１０ａ 従来のＳＯＩ基板
１０ 本発明のＳＯＩ基板
１１ シリコン薄膜層
１２、１９ シリコン酸化膜
１３、１６ シリコン単結晶（支持体）
１４、１７ 基板反り防止層
１５ 開口部
１８ マスクパターン
７０、８０ ＳＯＩ基板
７１、８１ 支持点

Claims (7)

1. シリコン単結晶の一方の主面上にシリコン酸化膜を介してシリコン薄膜層を有するＳＯＩ基板において、前記シリコン単結晶の他方の主面上には、スパッタリング法により形成されたアモルファス状態のシリコンからなる基板反り防止層が設けられており、前記基板反り防止層の内部応力がスパッタリング成膜時の圧力制御によって調整され、かつ、前記基板反り防止層の膜厚がスパッタリング成膜時間によって調整されていることにより、前記ＳＯＩ基板の反り量が１０μｍ未満に抑制されていることを特徴とするＳＯＩ基板。
2. 前記シリコンからなる基板反り防止層が、Ｔａ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒからなる群から選ばれた金属を１種もしくは２種以上含むことを特徴とする請求項１に記載のＳＯＩ基板。
3. 前記シリコンからなる基板反り防止層の上に、Ｔａ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒからなる群から選ばれたいずれか１種の金属薄膜が積層されていることを特徴とする請求項１に記載のＳＯＩ基板。
4. 請求項１〜請求項２のいずれか１項に記載のＳＯＩ基板を用い、露光領域となる部分の前記基板反り防止層並びにシリコン単結晶を除去して開口部が形成されていることを特徴とする荷電粒子線露光用マスクブランクス。
5. 請求項３に記載のＳＯＩ基板を用い、露光領域となる部分の前記金属薄膜、前記基板反り防止層並びにシリコン単結晶を除去して開口部が形成されていることを特徴とする荷電粒子線露光用マスクブランクス。
6. 請求項１〜請求項２のいずれか１項に記載のＳＯＩ基板を用い、前記ＳＯＩ基板の一方の主面側のシリコン薄膜層にマスクパターンが形成され、他方の主面側の露光領域となる部分の前記基板反り防止層、シリコン単結晶、シリコン酸化膜を除去して開口部が形成されていることを特徴とする荷電粒子線露光用マスク。
7. 請求項３に記載のＳＯＩ基板を用い、前記ＳＯＩ基板の一方の主面側のシリコン薄膜層にマスクパターンが形成され、他方の主面側の露光領域となる部分の前記金属薄膜、基板反り防止層、シリコン単結晶、シリコン酸化膜を除去して開口部が形成されていることを特徴とする荷電粒子線露光用マスク。