JP5293021B2 - 電子線描画方法及び電子線描画装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子線描画方法、電子線描画装置及びフォトマスクに関し、特に、荷電粒子線を用いた電子線描画方法、電子線描画装置及びフォトマスクに関するものである。

半導体デバイスは、所望の回路パターンをレチクル、マスク等と呼ばれる露光原版を通してウェハ上に転写することによって作製される。露光原版は、透明なガラス基板の上に遮光材料で電子デバイスのパターンが形成されたものであり、その際、微細な寸法のパターニングには、レーザ光よりも、より解像性の高い電子線を用いた描画によって作製される。

以下、電子線描画装置を用いたマスクの作製工程について説明する。マスクの原版をマスクブランクスとして、ガラスなどの光透過性を有する基材の上に遮光性能を有する遮光膜を形成する。遮光膜の材料としては、クロム（Ｃｒ）及びその化合物、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）など、電気伝導性を有する金属が用いられる。

このマスクブランクスの遮光膜側に電子線レジストが塗布されたものが電子線を光源とするマスク描画装置に装填される。マスク描画装置は、電子線源から放出された電子線の形状と位置を制御し、マスクブランクス上の電子線レジストを所望のパターン通りに感光させる。この後、感光済みのマスクブランクスを現像し、マスクブランクス上に残ったレジストをマスクとして遮光膜をエッチングする。

さらに洗浄、検査工程を経てマスクが完成する。露光光源である電子線は荷電粒子であるため、描画中に基板（マスクブランクス）が帯電すると電子線の軌道が曲げられる、もしくは、フォーカス位置がずれるためパターニング精度が著しく劣化してしまう。通常は帯電を回避するため、帯電層（遮光膜）を接地（アース）して描画が行われる。

次に、従来例を図３及び図４を参照して、説明する。図３は、マスク描画装置内で接地が行われている領域近傍を示すレジストを含むマスクブランクスの概略断面図である。ここで、図３に示す、レジストを含むマスクブランクスは基板固定部１６に固定されている。また、図４は、接地後の接地領域近傍を表すレジストを含むマスクブランクスの概略断面図である。図３において、接触端子１０４は、絶縁体であるレジスト１０１上から押し付けられることにより、レジスト１０１を貫通して帯電する遮光膜１０２に接触する。接触端子１０４は、安定した接地を行うために接触抵抗を減らす必要がある。そのため、先端部に、ある程度の面積や突き当て強さが求められる。

しかも、接触端子１０４は絶縁体であるレジスト１０１を貫通するように、先端がブレードやピン形状になっている。そのため、図４に示すように、マスクブランクスの接地時に機械的に突き破られるため、接地跡１０６が形成され、その周囲にレジスト１０１が削られてパーティクル１０５として飛散し、描画された基板（レジストを含むマスクブランクス）に付着するという問題があった。

図５は、マスク描画装置において接触端子１０４によってレジスト１０１が削られている状態を示す顕微鏡写真である。接触端子１０４の押し込み力によって、基板固定部１６の側面に固定された接触端子１０４が横に引きずられる。その結果、レジスト１０１が切削されて遮光膜１０２が露出してしまう。また、接触端子１０４がレジスト１０１を切削すると、安定した導通を得られる反面、切削されたレジスト１０１がパーティクル１０５となり周囲に飛散してしまう。このように、遮光膜１０２を接触端子１０４であるアースピンによって接地させることで、マスクに欠陥を引き起こす問題があった。

そこで、上述した問題を解決するために、特許文献１には、あらかじめレジスト膜の一部に接地用の開口部を設ける方法が開示されている（特許文献１参照）。また、特許文献２には、生じた接地跡及びその周囲のレジストをＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気相成長法）で保護を行う方法や、ＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ：集束イオンビーム）やレーザにより選択的に除去するなどの方法も開示されている（特許文献２参照）。さらに、特許文献３には、ポジ型レジスト膜の周囲全体をあらかじめ露光しておき、発生したレジストのパーティクルを現像工程で全て除去するという方法も開示されている（特許文献３参照）。

しかし、特許文献１乃至特許文献３に記載の方法では、マスク描画装置とは別の装置による処理を必要とし、工程数も増えコストアップにつながるばかりではなく、これらのプロセスを行うことで新たなパーティクルがマスクブランクス上に付着して欠陥の原因となるなどの問題があった。また、電子線マスク描画装置が持つ電子線で接地領域をあらかじめ感光するという方法も考えられるが、現状の電子線マスク描画装置において、ステージ内に基板を固定する機構と基板上面への接地機構は一体化されており、ステージ内にマスクブランクスが装填された時点で接地が行われるため、装填後に上方からの電子線を接地領域に照射させ、感光することは出来ない。また、装填後に接地機構を含めて接地部表面基板を電子線で露光すると、接地機構に当たって散乱した電子線が基板上の他の領域のレジストを感光させてしまう。
特開平１−１８７９２６号公報 特開平４−３５３８４８号公報 特開平３−６０１４号公報

本発明は、マスクブランクスを別の装置で処理する必要がなく、マスクブランクスの接地時に安定した導通を確保しつつ、接地時に発生するマスクブランクス上の異物による問題を解消することができる電子線描画方法、電子線描画装置及びフォトマスクを提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る発明は、基板及び遮光膜を有するマスクブランクスを形成し、マスクブランクス上にレジストを塗布形成し、形状の異なる第１及び第２端子をマスクブランクスの接地に用いてパターニングを行うことを特徴とする電子線描画方法としたものである。

本発明の請求項２に係る発明は、第１端子の形状は第２端子に比べて接地時にレジストを切削する量が小さくなるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の電子線描画方法としたものである。

本発明の請求項３に係る発明は、第１端子は第２端子よりも先にレジストと接触して接地することを特徴とする請求項２に記載の電子線描画方法としたものである。

本発明の請求項４に係る発明は、第２端子とマスクブランクスの表面との間に電気伝導を生じさせて、第２端子の接触部のレジストが感光することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電子線描画方法としたものである。

本発明の請求項５に係る発明は、第２端子は電気伝導を生じた後にマスクブランクスと接触が行われて、接地時に削られて飛散した接触部近傍のレジストが感光することを特徴とする請求項４に記載の電子線描画方法としたものである。

本発明の請求項６に係る発明は、電子線を用いて、レジストを含む基板及び遮光膜を有するマスクブランクスをパターニングする電子線描画装置において、電子線を発生する電子銃と、電子線を成形する電子光学系と、マスクブランクスを固定する基板固定部と、マスクブランクスを所望の位置に移動させる移動ステージと、マスクブランクスを接地させるアース機構と、を具備し、アース機構は、形状の異なる第１及び第２端子をマスクブランクスの接地に用いてパターニングさせることを特徴とする電子線描画装置としたものである。

本発明の請求項７に係る発明は、第１端子の形状は第２端子に比べて接地時にレジストの切削量が小さくなるよう構成されていることを特徴とする請求項６に記載の電子線描画装置としたものである。

本発明の請求項８に係る発明は、第１端子は第２端子よりも先にレジストと接触することを特徴とする請求項７に記載の電子線描画装置としたものである。

本発明によれば、マスクブランクスを別の装置で処理する必要がなく、マスクブランクスの接地時に安定した導通を確保しつつ、異物による問題を解消することができる電子線描画方法、電子線描画装置及びフォトマスクを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されるわけではない。

本発明の実施の形態は、電子線描画装置におけるアース機構に関する発明であり、安定した導通が確保できるが、マスクブランクスの接地時にレジストを切削して飛散させてしまう端子に対して行う作用であり、端子が接触する領域近傍のレジストを電気伝導によって感光させることを特徴としている。この電気伝導により、マスクブランクスに蓄積した電荷は、別途接地したレジストの切削量が小さい簡易端子によって解消される。また、本発明の構成によれば、端子接触部分近傍のレジストだけを選択的にかつ簡便に感光することが出来る。

図１は、本発明の実施の形態に係る可変成形方式のマスクブランクスのアース機構を組み込んだ電子線描画装置を示す概略断面図である。図１に示すように、本発明の実施の形態に係るマスクブランクスのアース機構を組み込んだ電子線描画装置は、電子光学系が格納されている鏡筒部１を備え、鏡筒部１には、電子銃２、ウェーネルト電極３、加速電極４、ブランキング電極５、第１レンズ６、第１成形スリット７、成形偏向器８、第２レンズ９、第２成形スリット１０、縮小レンズ１１、位置決め偏向器１２、及び対物レンズ１３を備えている。また、真空試料室１４内には、基板１５、基板固定部１６、移動ステージ１７、第１アースピン１８、第２アースピン１９及び電力発生器２０を備えている。

次に、本発明の実施の形態に係るマスクブランクスのアース機構を組み込んだ電子線描画方法について説明する。電子銃２から照射された電子線は、第１成形スリット７を通過して、一定サイズの形状に整えられたのち、第２レンズ９により第２成形スリット１０上に投影される。この際、成形偏向器８によって第２成形スリット１０上に投影される電子線の位置が制御され、電子線の寸法及び形状を変化させる事が出来る。そして、第２成形スリット１０を通過した電子線は、縮小レンズ１１を通して電子線サイズの縮小と同時に電子線の電流密度の向上が図られる。

このようにして作製された成形電子線は、対物レンズ１３により基板１５上に焦点を合わせ、位置決め偏向器１２と移動ステージ１７により基板１５の所望の位置に投影されてパターニングされる仕組みとなっている。

次に、本発明の実施の形態に係るマスクブランクスのアース機構について図２を参照して説明する。図２に示すように、本発明の実施の形態に係るマスクブランクスである基板１５は、レジスト２１、遮光膜２２及び透明基板２３を有している。図２に示すように、マスクブランクスの透明基板２３には、光透過性が高く熱膨張係数が小さい合成石英基板を用いている。透明基板２３上にスパッタリング法を用いてＣｒやＭｏＳｉなどの遮光膜２２を７０ｎｍ〜１００ｎｍに成膜している。遮光膜２２の膜厚は、作製したマスクを用いてウェハ上に転写するステッパ、スキャナ等を有する縮小投影露光装置の露光波長に対する遮光性能によって決定され、光学濃度（ＯＤ）は３程度となっている。作製したマスクブランクスの遮光膜２２上にレジスト２１が１５０ｎｍ〜３００ｎｍ程度の膜厚で塗布される。レジスト２１の膜厚は、パターニングされたレジスト２１をマスクとして遮光膜２２をプラズマ等でエッチングする際のレジスト２１と遮光膜２２とのエッチングレート比（選択比）によって決定される。

次に、図２を参照してマスクブランクスの描画方法について説明する。基板１５の上面（描画面）に対し、描画前はレジスト２１の切削量が少ない第１アースピン１８が、描画中は第１アースピン１８および、レジスト２１の切削量が大きく安定した導通が確保できる第２アースピン１９が、遮光膜２２に蓄積する電荷を逃がし、帯電を回避する。ここで、第１アースピン１８と第２アースピン１９は、太さ及び接触面積が異なるアースピンである。

本発明の実施の形態では、レジスト２１の切削量が小さい第１アースピン１８が先に基板１５に差し込まれ、仮の導通を確保する。そして、もう一方のレジスト２１の切削量が大きい第２アースピン１９と接地点との間に電力発生器２０を介在させ、第２アースピン１９が基板１５に押し込まれ、基板１５の表面のレジスト２１を削る前に第２アースピン１９と基板１５の表面に放電を引き起こす。流れた電流は、第１アースピン１８を通して逃がされる。

その結果、第２アースピン１９直下のレジスト２１が感光し、接地時に第１アースピン１８及び第２アースピン１９によって削られ、飛散したレジスト２１のパーティクルは現像工程で全て溶解する。放電時は、第２アースピン１９がレジスト２１表面を削らない程度に接触させるか、接触する直前の距離（＜０．５ｍｍ）まで近接する事が望ましい。放電時の起電力は、５０００Ｖ未満だと、レジスト２１の膜厚で電子線が透過しなくなってしまい、放電時の起電力が１００００Ｖを超えると電子線とレジスト２１との反応性が足りなくなってしまうため、５０００Ｖ以上１００００Ｖ以下の範囲が望ましい。

また、必要となる露光量は、現在マスクの作製に用いられている化学増幅型電子線レジストの場合、数μＣ／ｃｍ^２程度の露光量で感光させる事ができる。そのため、電力発生器２０は、一例として圧電素子を用いた小型かつ安価で簡便な機構によっても電力を発生し、感光させる事が出来る。ただし、発生する電流が交流であるため、電子の流れが端子から基板１５方向だけでなく、逆方向にも流れることになる。いずれの電流方向でも感光することは可能であるが、電子、つまりエネルギーの流れがアースピンから基板側へと流れる方が、通電時にレジストの剥がれや飛散のリスクを減少させられるため、直流電流を用いて端子側から基板側へ電子が流れる機構を用いる方がより望ましい。

以下、本発明の実施の形態に係る実施例について説明する。本実施例においてはこれらに限定されるわけではない。

６インチ角の合成石英基板２３上に遮光膜２２であるＣｒを１００ｎｍに成膜してマスクブランクスを作製した。次に、マスクブランクスの遮光膜２２上に、化学増幅型電子線ポジ型レジストＦＥＰ１７１を２５０ｎｍ塗布して、レジスト２１を含むマスクブランクスを基板１５として準備した。

基板１５は、レジスト２１の切削量が異なる２種類のアースピンをそれぞれ２本備え、レジスト２１の切削量が大きい第２アースピン１９は、接地経路に電力発生器２０が備え付けられているマスク描画装置に装填した。

まず、レジスト２１の切削量が小さい第１アースピン１８を基板１５の表面に接触させ、接地前にこの基板１５の表面と切削量が小さい第１アースピン１８間において閉回路を作製した。この閉回路の抵抗を測定し、１．０×１０^６Ω以下であることを確認した後、第１アースピン１８の経路を閉回路から接地に変更した。

次に、レジスト２１の切削量が大きい第２アースピン１９を基板１５の表面にレジスト２１が切削しない程度に接触させ、それぞれに１００００Ｖ、２μＡ／ｃｍ^２、１ｍｓｅｃ相当の直流電流を流し、第２アースピン１９の接続箇所のレジスト２１を感光させた。感光後、この第２アースピン１９を押し付けて導通を確保し、マスクブランクス上にパターンの描画を行った。

現像、エッチング後にパターンの検査を行ったが、チャージアップに起因するパターン形状不良は発見されず、飛散したレジスト２１のパーティクルに起因する欠陥も発生していなかったことを確認した。

本実施例において、レジスト２１の切削量が異なる２種類のアースピンを用いて、マスクブランクスを接地させることにより、パターン形状の不良がなく、安定した導通を確保しつつ、接地時に切削されて飛散したレジスト２１のパーティクルによる欠陥が発生しない電子線描画方法、電子線描画装置及びフォトマスクを得ることができる。

本発明の実施形態に係るアース機構を組み込んだ電子線描画装置を示す概略断面図である。 本発明の実施形態に係るアース機構による接地領域近傍の概略断面図である。 従来のマスク描画装置内において接地が行われている領域近傍を示すレジストを含むマスクブランクスの概略断面図である。 従来のマスク描画装置内における接地後の接地領域近傍を示すレジストを含むマスクブランクスの概略断面図である。 従来のマスク描画装置において接触端子によってレジストが削られている状態を示す顕微鏡写真である。

符号の説明

１：鏡筒部、２：電子銃、３：ウェーネルト電極、４：加速電極、５：ブランキング電極、６：第１レンズ、７：第１成形スリット、８：成形偏向器、９：第２レンズ、１０：第２成形スリット、１１：縮小レンズ、１２：位置決め偏向器、１３：対物レンズ、１４：真空試料室、１５：基板、１６：基板固定部、１７：移動ステージ、１８：第１アースピン、１９：第２アースピン、２０：電力発生器、２１：レジスト、２２：遮光膜、２３：透明基板、１０１：レジスト、１０２：遮光膜、１０３：透明基板、１０４：接触端子、１０５：パーティクル、１０６：接地跡

Claims (2)

1. 基板及び遮光膜を有するマスクブランクスを形成し、
   前記マスクブランクス上にレジストを塗布形成し、
   形状の異なる第１及び第２端子をマスクブランクスの接地に用いてパターニングを行う電子線描画方法であって、
   前記第１端子の形状は前記第２端子に比べて接地時に前記レジストを切削する量が小さくなるよう構成し、
   前記第１端子は前記第２端子よりも先に前記レジストと接触して接地させ、
   前記第２端子と前記マスクブランクスの表面との間に電気伝導を生じさせて、前記第２端子の接触部の前記レジストを感光させ、
   前記第２端子は電気伝導を生じた後に前記マスクブランクスと接触が行われて、前記第２端子の接地時に削られて飛散する接触部近傍の前記レジストを感光することを特徴とする電子線描画方法。
2. 電子線を用いて、レジストを含む基板及び遮光膜を有するマスクブランクスをパターニングする電子線描画装置において、
   前記電子線を発生する電子銃と、
   前記電子線を成形する電子光学系と、
   前記マスクブランクスを固定する基板固定部と、
   前記マスクブランクスを所望の位置に移動させる移動ステージと、
   形状の異なる第１及び第２端子を前記マスクブランクスの接地に用いるアース機構と、
   を具備し、
   前記第１端子の形状は前記第２端子に比べて接地時に前記レジストの切削量が小さくなるよう構成されており、
   前記第１端子は前記第２端子よりも先に前記レジストと接触して接地され、
   前記第２端子と前記マスクブランクスの表面との間に電気伝導を生じさせて、前記第２端子の接触部の前記レジストを感光させ、
   前記第２端子は電気伝導を生じた後に前記マスクブランクスと接触が行われて、前記第２端子の接地時に削られて飛散する接触部近傍の前記レジストを感光することを特徴とする電子線描画装置。