JP4720021B2 - 荷電ビーム投影露光用マスクの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造に用いられる荷電ビームによる投影露光を行う転写マスクの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、次世代の超微細化素子等の製造技術として、投影露光源に荷電ビームを用いたリソグラフィ方式が注目されている。これまでの技術開発の流れからみると、まずは、微細パターン中で繰り返し使用される図形を基本ユニットとするパターンをマスク上に配置して、基本ユニットごとに組み合わせて露光を行う部分一括露光（ブロック露光、セルプロジェクション露光あるいはキャラクタプロジェクションという場合もある）と呼ばれる投影露光方式が提案され、近年では、複数のブロックに分割された微細パターンをマスク上に配置し、大容量の荷電ビームをスキャンさせて分割したブロックをつなぎ合わせて露光するＥＰＬ（Electron Beam Projection Lithography）と呼ばれる投影露光方式が提案されている。
【０００３】
図７に荷電ビーム投影露光用マスクの一例を示す。荷電ビーム投影露光用マスクでは、一般に、支持体９１に酸化シリコン膜８１を介して支持されたシリコン膜６１に荷電ビームが通過する正方形または矩形状の開口パターン６２を形成した描画用アパーチャを有するステンシル型の転写マスクが用いられている。
この転写マスクはＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を加工して作製され、部分一括露光方式では厚さ１０〜２０μｍのシリコン膜、ＥＰＬ方式では厚さ２μｍ程度のシリコン膜が使用される。
開口パターン６２はシリコン膜上に形成されたレジストパターンをマスクにしてシリコン膜をドライエッチング加工して形成する。
【０００４】
荷電ビームを用いた投影露光方式では、描画用アパーチャの正方形または矩形状の開口パターンによって荷電ビームを成形して描画パターンを形成するため、開口パターンの寸法、形状が描画精度に大きく影響を及ぼす。このため、精度の良い開口パターン形成が必要とされる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特に、部分一括露光方式の場合では大面積開口パターンの直交するコーナーを可変成形露光のアパーチャーとして使用するため、コーナーＲ値が大きい場合には転写パターンの形状が著しく劣化することになる。
【０００６】
荷電ビーム投影露光用マスクの開口パターンの作製法について述べる。
図５（ａ）に、シリコン膜６１上にレジストパターン開口部７２を有するレジストパターン７１を形成した状態を示す模式部分平面図を、図５（ｂ）に、図５（ａ）をＣ−Ｃ’線で切断した模式部分構成断面図をそれぞれ示す。
図６（ａ）に、レジストパターン７１をマスクにしてシリコン膜６１をエッチング加工してシリコン膜６１に開口パターン６２を形成した状態を示す模式部分平面図を、図６（ｂ）に、図６（ａ）をＥ−Ｅ’線で切断した模式部分構成断面図をそれぞれ示す。
【０００７】
まず、シリコン膜６１上に感光層を形成し、パターン描画、現像等の一連のパターニング処理を行って、シリコン膜６１上にレジストパターン開口部７２を有するレジストパターン７１を形成する（図５（ａ）及び（ｂ）参照）。
次に、レジストパターン７１をレジストマスクにしてシリコン膜６１をエッチング加工して、シリコン膜６１に開口パターン６２を有する描画用アパーチャを作製する（図６（ａ）及び（ｂ）参照）。
このシリコン膜のエッチング加工によって、エッチング方法、エッチング条件にもよるが、シリコン膜面に対して水平方向にも進むサイドエッチによって開口パターン６２の４コーナーは丸みを帯びた形状となり、結果として得られる開口パターン６２のコーナーＲ値が大きくなり、開口パターンのコーナー形状再現性で問題となっている。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、描画用アパーチャの開口パターンのコーナー形状を限りなく設計パターンに近づける荷電ビーム投影露光用マスクの製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明において上記課題を達成するために、まず請求項１においては、基材をエッチング加工して開口パターンを形成した描画用アパーチャを有する荷電ビーム投影露光用マスクの製造方法において、前記基材に開口パターンを形成するためのレジストパターンを形成する際予めレジスト層の描画開口パターンのコーナー部に補助パターンを付加し、前記補助パターンは、２等辺三角形の頂点２ａと描画開口パターンの各辺を延長した線までの距離をＡ、２等辺３角形の等しい内角をもつ二つの頂点が前記開口パターンの異なる辺にそれぞれ重なるように位置した２つの頂点１ｂから描画開口パターンのコーナーまでの距離をＢとしたとき、前記Ａ及び前記Ｂの値が基材のサイドエッチングの量に応じて決定することにより前記コーナーＲ値を極めて小さくし、かつ、前記レジストパターンを剥離処理した後の荷電ビーム投影露光用マスク完成後には残っていないパターンであり、前記補助パターンの形状は、前記頂点１ｂを持ち、かつ、前記コーナー部と重なる部分を切り取った４角形状であることを特徴とする荷電ビーム投影露光用マスクの製造方法としたものである。
【００１０】
また、請求項２においては、基材をエッチング加工して開口パターンを形成した描画用アパーチャを有する荷電ビーム投影露光用マスクの製造方法において、前記基材に開口パターンを形成するためのレジストパターンを形成する際予めレジスト層の描画開口パターンのコーナー部に補助パターンを付加し、前記補助パターンは、２等辺三角形の頂角を形成する頂点と描画開口パターンの各辺を延長した線までの距離をＡ、２等辺３角形の等しい２辺が開口パターンの各辺と交差する点と描画開口パターンのコーナーまでの距離をＢとしたとき、前記Ａ及び前記Ｂの値が基材のサイドエッチングの量に応じて決定することにより前記コーナーＲ値を極めて小さくし、かつ、前記レジストパターンを剥離処理した後の荷電ビーム投影露光用マスク完成後には前記補助パターンの形は前記開口パターンには残っていないパターンであり、前記補助パターンは、２等辺３角形の形状から前記コーナー部を除いた形状をしており、前記２等辺３角形の頂角を形成する頂点が前記描画開口パターンのコーナー角度を２等分した線を延伸した直線上にあることを特徴とする荷電ビーム投影露光用マスクの製造方法としたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態につき説明する。
本発明の荷電ビーム投影露光用マスクの製造方法では、シリコン膜からなる基材に開口パターンを有する描画アパーチャを形成する際請求項１に係わる発明では、サイドエッチによる開口パターンのコーナー形状の変化分を緩和するような補助パターンを感光層に電子線でパターン描画する際の描画開口パターンに予め付加することで、基材をエッチング加工した際に、コーナーＲ値が極めて小さく、精度の良い開口パターンが得られるようにしたものである。
【００１２】
図１に、補助パターン２を付加した描画開口パターン１の一例を示す説明図を、図２（ａ）に、補助パターンを付加した描画開口パターンを用いてシリコン膜からなる基材１１上にレジストパターン２１を形成した一実施例を示す模式部分平面図を、図２（ｂ）に、図２（ａ）をＣ−Ｃ’線で切断した模式部分構成断面図を、図３（ａ）に、シリコン膜１１をエッチング加工してシリコン膜１１に開口パターン１２を形成した一実施例を示す模式部分平面図を、図３（ｂ）に、図３（ａ）をＥ−Ｅ’線で切断した模式部分構成断面図をそれぞれ示す。
【００１３】
本発明の請求項２に係わる発明では、補助パターン２は図１に示すように、２等辺３角形の形状をしており、２等辺３角形の頂点２ａが正方形あるいは矩形状の描画開口パターン１のコーナー１ｃとコーナー角度を２等分した点を結ぶ延伸した直線３上にあり、２等辺３角形の２辺が交差する点１ｂと描画開口パターン１のコーナー１ｃとの距離をＢ、２等辺３角形の頂点２ａと描画開口パターン１の各辺からの距離をＡとしたとき、例えば、基材として２０μｍ厚のシリコン膜を使用して、描画開口パターン１の開口幅が５μｍの場合、表１に示すような基材のサイドエッチ量Ｓに応じて補助パターンのＡ及びＢの値を設定してやればよい。
２０μｍ厚のシリコン膜基材を使用して、描画開口パターンの開口幅が５μｍの場合の基材のサイドエッチ量Ｓと補助パターンＡ及びＢの関係の一例を表１に示す。
【００１４】
【表１】

【００１５】
表１より基材のサイドエッチ量Ｓが０．１μｍあるとすると補助パターンのＡ及びＢの中心値はそれぞれ１．０μｍ及び１．５μｍとなる。
この補助パターン寸法は、基材の厚さ、エッチング方法、エッチング条件により変わるので、実際に使用するプロセスで、その都度作成しておく必要がある。
【００１６】
サイドエッチ量Ｓは、エッチングプロセス前にレジストパターンの開口幅を測定しておき、続いてエッチング後の基材の開口パターンの開口幅を測定して差し引きを行うことで得られる。コーナーＲ値は、ほぼサイドエッチ量に比例する値として関係付けられる。
【００１７】
次に、シリコン膜からからなる基材１１上に電子ビーム露光用レジストを塗布して感光層を形成し、図１に示す補助パターン２を設けた描画開口パターン１を電子ビーム描画し、現像等の一連のパターニング処理を行って、基材１１上に補助パターン２３及びレジストパターン開口部２２を有するレジストパターン２１を形成する（図２（ａ）及び（ｂ）参照）。
さらに、レジストパターン２１をマスクにしてシリコン膜からなる基材１１をドライエッチング加工して、シリコン膜からなる基材１１に開口パターン１２を有する描画用アパーチャを作製し（図３（ａ）及び（ｂ）参照）、もう一方のシリコン材をエッチング加工して支持体４１を形成し、支持体４１にシリコン酸化膜５１を介して支持されたシリコン膜１１に開口マスク１２を有する本発明の製造方法による荷電ビーム投影露光用マスクを得る（図４参照）。
【００１８】
【実施例】
以下実施例により本発明を詳細に説明する。
まず、シリコン材上にシリコン酸化膜を介して貼り合わされた２０μｍ厚のシリコン膜１１上にポジ型電子線レジストＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）を塗布し、０．５μｍ厚の感光層を形成した。
次に、図１に示す５μｍ□の描画開口パターン１にＡ＝１．０μｍ、Ｂ＝１．２μｍの補助パターン２を付加した描画パターンで加速電圧２０ｋＶの可変成形法の電子線描画装置にて感光層に電子ビーム描画して、ＭＩＢＫ（メチルイソブチルケトン）にて現像を行い、乾燥して、シリコン膜１１上に補助パターン開口部２３及びレジストパターン開口部２２を有するレジストパターン２１を形成した（図２（ａ）及び（ｂ）参照）。
【００１９】
次に、フッ素系のガスを用いたドライエッチング装置により、レジストパターン２１をマスクとしてドライエッチングを行い、シリコン膜１１に開口パターン１２を有する描画用アパーチャを作製した（図３（ａ）及び（ｂ）参照）。
【００２０】
次に、開口パターン１２が形成されたシリコン膜上に保護膜を、もう一方のシリコン材上にレジストパターンを形成し、シリコン材をエッチング処理して、保護膜及びレジストパターンを剥離処理して、支持体４１を形成し、支持体４１にシリコン酸化膜５１を介して支持されたシリコン膜１１に開口マスク１２を有する本発明の製造方法による荷電ビーム投影露光用マスクを得た（図４参照）。
【００２１】
＜比較例＞
まず、実施例とほぼ同様な工程で、シリコン膜上に感光層を形成し、描画開口パターン１に補助パターンを付加しないでパターン描画して、レジストパターンを形成し、ドライエッチング加工してシリコン膜に開口パターンを有する描画用アパーチャを作製し、もう一方のシリコン材をエッチング加工して、比較例の荷電ビーム投影露光用マスクを作製した。
【００２２】
実施例及び比較例で得られた荷電ビーム投影露光用マスクの開口パターン形状を測定した結果を表２に示す。
【００２３】
【表２】

【００２４】
表２に示すように、補助パターンを付加した場合と付加しない場合では開口パターンのコーナーＲ値に顕著な差が見られ、補助パターンを付加した場合コーナーＲ値は０．２μｍとなり、補助パターンの効果が確認できた。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の荷電ビーム投影露光用マスクの製造法では、開口パターンに補助パターンを付加してパターン描画してレジストパターンを作製するため、描画用アパーチャの開口パターンのコーナー形状を限りなく設計パターンに近づけることができ、精度の良い開口パターンをもつ転写マスクの作製と微細パターンの転写露光が容易となり、且つ製造歩留まりも向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】補助パターンを付加した描画開口パターンの一例を示す説明図である。
【図２】（ａ）は、 補助パターンを付加した描画開口パターンを用いてシリコン膜からなる基材上にレジストパターンを形成した一実施例を示す模式部分平面図である。
（ｂ）は、（ａ）をＣ−Ｃ’線で切断した模式部分構成断面図である。
【図３】（ａ）は、シリコン膜からなる基材をエッチング加工して基材に開口パターンを形成した一実施例を示す模式部分平面図である。
（ｂ）は、（ａ）をＥ−Ｅ’線で切断した模式部分断面図である。
【図４】荷電ビーム投影露光用マスクの一例を示す模式構成断面図である。
【図５】（ａ）は、 補助パターンを付加しない描画開口パターンを用いてシリコン膜からなる基材上にレジストパターンを形成した一実施例を示す模式部分平面図である。
（ｂ）は、（ａ）をＣ−Ｃ’線で切断した模式部分構成断面図である。
【図６】（ａ）は、シリコン膜からなる基材をエッチング加工して基材に開口パターンを形成した一実施例を示す模式部分平面図である。
（ｂ）は、（ａ）をＥ−Ｅ’線で切断した模式部分構成断面図である。
【図７】荷電ビーム投影露光用マスクの一例を示す模式構成断面図である。
【符号の説明】
１……描画開口パターン
１ｂ……２等辺３角形の２辺が交差する点
１ｃ……正方形あるいは矩形状の描画開口パターンのコーナー
２……補助パターン
２ａ……２等辺３角形の頂点
３……正方形あるいは矩形状の描画開口パターン１のコーナー１ｃとコーナー角度を２等分した点を結ぶ延伸した直線
１１……基材
１２……開口パターン
２１……レジストパターン
２２……レジストパターン開口部
２３……補助パターン開口部
４１……支持体
５１……シリコン酸化膜
６１……基材
６２……開口パターン
７１……レジストパターン
７２……レジストパターン開口部
８１……シリコン酸化膜
９１……支持体
Ａ……２等辺３角形の頂点２ａと描画開口パターン１の各辺からの距離
Ｂ……２等辺３角形の２辺が交差する点１ｂと描画開口パターン１のコーナー１ｃとの距離

Claims (2)

1. 基材をエッチング加工して開口パターンを形成した描画用アパーチャを有する荷電ビーム投影露光用マスクの製造方法において、前記基材に開口パターンを形成するためのレジストパターンを形成する際予めレジスト層の描画開口パターンのコーナー部に補助パターンを付加し、前記補助パターンは、２等辺三角形の頂点２ａと描画開口パターンの各辺を延長した線までの距離をＡ、２等辺３角形の等しい内角をもつ二つの頂点が前記開口パターンの異なる辺にそれぞれ重なるように位置した２つの頂点１ｂから描画開口パターンのコーナーまでの距離をＢとしたとき、前記Ａ及び前記Ｂの値が基材のサイドエッチングの量に応じて決定することにより前記コーナーＲ値を極めて小さくし、かつ、前記レジストパターンを剥離処理した後の荷電ビーム投影露光用マスク完成後には残っていないパターンであり、前記補助パターンの形状は、前記頂点１ｂを持ち、かつ、前記コーナー部と重なる部分を切り取った４角形状であることを特徴とする荷電ビーム投影露光用マスクの製造方法。
2. 基材をエッチング加工して開口パターンを形成した描画用アパーチャを有する荷電ビーム投影露光用マスクの製造方法において、前記基材に開口パターンを形成するためのレジストパターンを形成する際予めレジスト層の描画開口パターンのコーナー部に補助パターンを付加し、前記補助パターンは、２等辺三角形の頂角を形成する頂点と描画開口パターンの各辺を延長した線までの距離をＡ、２等辺３角形の等しい２辺が開口パターンの各辺と交差する点と描画開口パターンのコーナーまでの距離をＢとしたとき、前記Ａ及び前記Ｂの値が基材のサイドエッチングの量に応じて決定することにより前記コーナーＲ値を極めて小さくし、かつ、前記レジストパターンを剥離処理した後の荷電ビーム投影露光用マスク完成後には前記補助パターンの形は前記開口パターンには残っていないパターンであり、前記補助パターンは、２等辺３角形の形状から前記コーナー部を除いた形状をしており、前記２等辺３角形の頂角を形成する頂点が前記描画開口パターンのコーナー角度を２等分した線を延伸した直線上にあることを特徴とする荷電ビーム投影露光用マスクの製造方法。

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