JP5332776B2 - Method for manufacturing transfer mask - Google Patents

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Description

本発明は、電子線又はイオンビーム等の荷電粒子線の露光に用いられる転写マスクの製造方法及び転写マスクに関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a transfer mask used for exposure of a charged particle beam such as an electron beam or an ion beam, and a transfer mask.

近年、LSI等の微細化が急速に進み、これらの素子の更なる微細な回路パターンを形成するためのリソグラフィー技術の開発が進められている。特に、線幅65nm以下のパターン形成においては、従来のArFエキシマレーザーを露光光源として用いた露光方式では解像限界に達している。これに代わるリソグラフィー技術として、レンズと露光対象ウェハ間を空気よりも屈折率の高い媒体で満たし、実効的な解像度を向上させる液浸リソグラフィー法が主流となっている。   In recent years, miniaturization of LSIs and the like has progressed rapidly, and development of lithography techniques for forming further fine circuit patterns of these elements has been promoted. In particular, in pattern formation with a line width of 65 nm or less, the exposure method using a conventional ArF excimer laser as an exposure light source has reached the resolution limit. As an alternative lithography technique, an immersion lithography method in which the space between the lens and the wafer to be exposed is filled with a medium having a refractive index higher than that of air to improve the effective resolution has become the mainstream.

しかし、液浸リソグラフィー法を用いた場合、実効的な解像度は向上させることが可能であるが焦点深度が低くなるため、高アスペクト比のホールパターンの形成が困難である。また、液浸リソグラフィー法によっても45nmノード以下の微細パターンに対しては解像限界に達する可能性がある。この問題を解決する方法のひとつに荷電粒子線リソグラフィーが挙げられる。   However, when the immersion lithography method is used, the effective resolution can be improved, but the depth of focus becomes low, so that it is difficult to form a high aspect ratio hole pattern. In addition, the resolution limit may be reached for a fine pattern of 45 nm node or less by the immersion lithography method. One of the methods for solving this problem is charged particle beam lithography.

荷電粒子線リソグラフィーは、従来用いられてきたArFやKrF等のエキシマレーザーの代わりに、電子線やイオンビーム等の荷電粒子線を露光光源として利用する技術である。   The charged particle beam lithography is a technique that uses a charged particle beam such as an electron beam or an ion beam as an exposure light source instead of an excimer laser such as ArF or KrF that has been conventionally used.

荷電粒子線リソグラフィーでは露光光源となる荷電粒子線を所望の荷電粒子線透過孔パターンが形成された転写マスクに照射し、ウエハ上のレジストを感光させ微細パターンの形成が行われる。この方法は、従来のエキシマレーザーを用いた露光方法に比べて焦点深度及び解像度の向上が期待できる。   In charged particle beam lithography, a charged particle beam serving as an exposure light source is irradiated onto a transfer mask on which a desired charged particle beam transmission hole pattern is formed, and a resist on the wafer is exposed to form a fine pattern. This method can be expected to improve the depth of focus and the resolution compared to the conventional exposure method using an excimer laser.

従来、荷電粒子線露光に用いられる転写マスクの製造にはSOI(Silicon On Insulator)ウエハが多く用いられている。図11に示すように、SOIウエハ(14)は、単結晶シリコンからなる支持層11の上にシリコン酸化膜からなるエッチングストッパー層12が形成され、このエッチングストッパー層12の上に単結晶シリコンからなる薄膜層13が形成された3層構造となっている。   Conventionally, SOI (Silicon On Insulator) wafers are often used for manufacturing transfer masks used for charged particle beam exposure. As shown in FIG. 11, in the SOI wafer (14), an etching stopper layer 12 made of a silicon oxide film is formed on a support layer 11 made of single crystal silicon, and the single crystal silicon is made on the etching stopper layer 12. It has a three-layer structure in which a thin film layer 13 is formed.

SOIウエハを用いた転写マスク17の構造例を図12に示す。支持層11には、荷電粒子線を透過させるための開口部15が形成され、薄膜層13には荷電粒子線を微細パターンに形成するための荷電粒子線透過孔16が形成されている。なお、薄膜層13は単層自立膜(以下、メンブレンと記述)となっている。メンブレンの厚さは、露光に使用する荷電粒子線の加速電圧や露光方式により異なるが、荷電粒子線透過孔16を透過する荷電粒子線以外はメンブレンにより遮蔽もしくは散乱され、荷電粒子線透過孔16を透過した荷電粒子線によってレジストが露光される。   An example of the structure of the transfer mask 17 using an SOI wafer is shown in FIG. An opening 15 for transmitting charged particle beams is formed in the support layer 11, and a charged particle beam transmitting hole 16 for forming charged particle beams in a fine pattern is formed in the thin film layer 13. The thin film layer 13 is a single-layer self-supporting film (hereinafter referred to as a membrane). The thickness of the membrane varies depending on the acceleration voltage of the charged particle beam used for the exposure and the exposure method. The resist is exposed by the charged particle beam that has passed through.

通常転写マスクの製造では、荷電粒子線透過孔と開口部を別個に形成するため、荷電粒子線透過孔及び開口部を形成する際にエッチングストッパー層が必要となる。転写マスクの製造にSOIウエハを使用する利点は、薄膜層をメンブレンとして、シリコン酸化膜をエッチングストッパー層として利用することが可能である点である。シリコンウエハ上に薄膜層及びエッチングストッパー層をCVD(Chemical Vapor Deposition)法やPVD(Physical Vapor Deposition)法により形成する場合、各層の膜厚の精密な制御や、膜欠陥の管理が必要となり、転写マスク製造にかかる工程数と製造コストが増加する。   Usually, in manufacturing a transfer mask, a charged particle beam transmission hole and an opening are separately formed, and therefore an etching stopper layer is required when forming the charged particle beam transmission hole and the opening. An advantage of using an SOI wafer for manufacturing a transfer mask is that a thin film layer can be used as a membrane and a silicon oxide film can be used as an etching stopper layer. When a thin film layer and an etching stopper layer are formed on a silicon wafer by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or a PVD (Physical Vapor Deposition) method, precise control of the thickness of each layer and management of film defects are required. The number of processes and manufacturing cost for mask manufacturing increase.

これに対し、技術完成度の高いSOIウエハを転写マスク製造用ウエハとして用いることで、転写マスク製造にかかる工程数とコストを削減することが可能となる。このためSOIウエハは荷電粒子線露光用の転写マスク製造用基板として多く用いられている。   On the other hand, by using an SOI wafer with a high degree of technical perfection as a transfer mask manufacturing wafer, it is possible to reduce the number of steps and costs involved in manufacturing the transfer mask. For this reason, SOI wafers are often used as substrates for manufacturing transfer masks for charged particle beam exposure.

予め、薄膜層やエッチングストッパー層が形成されたSOIウエハを用いることで転写マスクの製造自体は容易となる一方で、SOIウエハ全体にエッチングストッパー層が有する圧縮応力に起因した反りが発生するという問題がある。一般に、薄膜の応力は引っ張り応力と圧縮応力に分けられ、引っ張り応力は膜自体が収縮する方向に力が働き、引っ張り応力を有する薄膜が形成された基板は薄膜側に凹型に反る。圧縮応力は薄膜自身が伸長する方向に力が働くため、成膜後の基板は薄膜側に凸型に反る。   The use of an SOI wafer on which a thin film layer or an etching stopper layer has been formed in advance facilitates the manufacture of the transfer mask itself, while the entire SOI wafer is warped due to the compressive stress of the etching stopper layer. There is. In general, the stress of a thin film is divided into tensile stress and compressive stress. The tensile stress acts in the direction in which the film itself contracts, and the substrate on which the thin film having the tensile stress is warped in a concave shape on the thin film side. Since the compressive stress exerts a force in the direction in which the thin film itself extends, the substrate after film formation warps convexly toward the thin film side.

SOIウエハの反りの原因となるシリコン酸化膜からなるエッチングストッパー層は圧縮応力であり、この圧縮応力はエッチングストッパー層側に凸型に反った変形を発生させる。この反り量はSOIウエハの製造方法により多少のばらつきは生じるが、概ねエッチングストッパー層の応力と膜厚により決定する。エッチングストッパー層を構成するシリコン酸化膜は加熱処理により形成される熱酸化膜であり、その応力は約300MPaの圧縮応力である。   The etching stopper layer made of a silicon oxide film that causes warping of the SOI wafer is a compressive stress, and this compressive stress generates a convex warped deformation on the etching stopper layer side. The amount of warpage varies somewhat depending on the SOI wafer manufacturing method, but is generally determined by the stress and film thickness of the etching stopper layer. The silicon oxide film constituting the etching stopper layer is a thermal oxide film formed by heat treatment, and its stress is a compressive stress of about 300 MPa.

SOIウエハ全体の反り量はエッチングストッパー層の応力の他にSOIウエハを構成する各層の膜厚や口径等によっても異なるが、例えば薄膜層の膜厚が2μmであり、エッチングストッパー層の膜厚が1μmであり、支持層の膜厚が725μmである8インチSOIウエハでは、SOIウエハ全体で薄膜層側に85μm程度膨らんだ形の反りが発生することが予想される。   The amount of warpage of the entire SOI wafer differs depending on the film thickness and diameter of each layer constituting the SOI wafer in addition to the stress of the etching stopper layer. For example, the film thickness of the thin film layer is 2 μm, and the film thickness of the etching stopper layer is In an 8-inch SOI wafer having a thickness of 1 μm and a support layer thickness of 725 μm, it is expected that a warp in the form of swelling about 85 μm on the thin film layer side of the entire SOI wafer will occur.

SOIウエハに上記のような大きな反りが発生した場合、メンブレンに形成される荷電粒子線透過孔の位置精度に悪影響を及ぼす。例えば、転写マスクは静電チャック方式のマスクホルダーに設置された状態で、露光機の中に設置されるが、大きな反りを有する転写マスクをマスクホルダーに設置すると、転写マスク全体に変形が生じる。この変形は再現性及び規則性がなく、変形を予測して荷電粒子線透過孔の位置を決定する等の回避手段を採ることができない。   When such a large warp occurs in the SOI wafer, the position accuracy of the charged particle beam transmission hole formed in the membrane is adversely affected. For example, the transfer mask is installed in the exposure machine in a state where it is installed in an electrostatic chuck type mask holder. However, if a transfer mask having a large warp is installed in the mask holder, the entire transfer mask is deformed. This deformation does not have reproducibility and regularity, and it is impossible to take avoidance measures such as determining the position of the charged particle beam transmission hole by predicting the deformation.

また、このSOIウエハの反りは、転写マスクの製造の際にも悪影響を及ぼす。例えば、メンブレン上に形成される荷電粒子線透過孔は、荷電粒子線描画により形成されたレジストパターンをエッチングマスクとしてプラズマエッチングにより形成されるが、荷電粒子線描画機にSOIウエハを設置する際に、露光機の場合と同様にSOIウエハ自体再現性のない変形が発生するため、メンブレン上に形成される荷電粒子線透過孔のレジストパターンの位置精度も悪化することになる。   Further, the warpage of the SOI wafer has an adverse effect on the production of the transfer mask. For example, a charged particle beam transmission hole formed on a membrane is formed by plasma etching using a resist pattern formed by charged particle beam drawing as an etching mask. When a SOI wafer is installed in a charged particle beam drawing machine, Since the SOI wafer itself undergoes non-reproducible deformation as in the case of the exposure machine, the positional accuracy of the resist pattern of the charged particle beam transmission hole formed on the membrane also deteriorates.

このため、転写精度の高い転写マスクを製造し、かつ、露光機に設置されたマスクの転写精度の悪化を防止するためには反り変形の少ないSOIウエハを用いて転写マスクを製造することが必要となる。   For this reason, in order to manufacture a transfer mask with high transfer accuracy and to prevent deterioration of the transfer accuracy of the mask installed in the exposure machine, it is necessary to manufacture the transfer mask using an SOI wafer with less warping deformation. It becomes.

SOIウエハの反りを緩和する方法としては、例えば、予めSOIウエハの支持層裏面に形成されているシリコン酸化膜を反り調整層として用いる方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この方法は効果があるものの、シリコン酸化膜からなるエッチングストッパー層を除去する際に、同時に上記反り調整層として用いるシリコン酸化膜がエッチングされないよう対策をとる必要が生じる。また、この方法は、転写マスク裏面に絶縁性のシリコン酸化膜が残存することになるため、実際の荷電粒子線描画時に転写マスク裏面に荷電粒子線が照射されると、転写マスク自体がチャージアップし、荷電粒子線が偏向して転写精度が大幅に悪化するという問題も発生する。   As a method for reducing the warpage of the SOI wafer, for example, a method has been proposed in which a silicon oxide film previously formed on the back surface of the support layer of the SOI wafer is used as the warp adjustment layer (see, for example, Patent Document 1). Although this method is effective, when removing the etching stopper layer made of the silicon oxide film, it is necessary to take measures so that the silicon oxide film used as the warp adjusting layer is not etched at the same time. This method also leaves an insulating silicon oxide film on the back surface of the transfer mask. Therefore, when the charged particle beam is irradiated on the back surface of the transfer mask during actual charged particle beam drawing, the transfer mask itself is charged up. However, there is a problem that the charged particle beam is deflected and transfer accuracy is greatly deteriorated.

特開2002−151385号公報JP 2002-151385 A

本発明の目的は、エッチングストッパー層の圧縮応力に起因した反りという転写マスクの致命的欠陥を大幅に低減することができ、優れた転写精度を有する転写マスクを得ることにある。   An object of the present invention is to obtain a transfer mask having excellent transfer accuracy, which can greatly reduce a fatal defect of the transfer mask, which is a warp caused by the compressive stress of an etching stopper layer.

請求項1の発明に係る転写マスクの製造方法は、単結晶シリコンからなる支持層におけるメンブレン形成領域において表面から所定の深さまでの領域に熱酸化法により酸化シリコンからなるエッチングストッパー層を形成する工程と、前記エッチングストッパー層を研磨する工程と、前記エッチングストッパー層が形成された前記支持層の表面に薄膜層を形成する工程と、前記エッチングストッパー層及び前記薄膜層が形成された前記支持層のうちメンブレン形成領域における前記支持層を裏面から除去して開口部を形成する工程と、前記支持層の前記開口部を介して前記エッチングストッパー層を除去する工程と、前記薄膜層に前記開口部と連通する荷電粒子線透過孔を形成する工程と、を少なくとも具備することを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a transfer mask manufacturing method comprising: forming an etching stopper layer made of silicon oxide by a thermal oxidation method in a region from a surface to a predetermined depth in a membrane forming region in a support layer made of single crystal silicon. Polishing the etching stopper layer; forming a thin film layer on the surface of the support layer on which the etching stopper layer is formed; and the support layer on which the etching stopper layer and the thin film layer are formed. Of these, the step of removing the support layer in the membrane forming region from the back surface to form an opening, the step of removing the etching stopper layer through the opening of the support layer, and the opening in the thin film layer And a step of forming a charged particle beam transmission hole communicating therewith.

請求項2の発明に係る転写マスクの製造方法は、単結晶シリコンからなる支持層を用意する工程と、前記支持層の表面のメンブレン形成領域を除く領域及び前記支持層の裏面の全体に熱酸化用マスクをパターニング方法により形成する工程と、前記支持層における前記メンブレン形成領域において表面から所定の深さまでの領域に熱酸化法により酸化シリコンからなるエッチングストッパー層を形成する工程と、前記エッチングストッパー層を研磨する工程と、前記エッチングストッパー層が形成された前記支持層の表面に薄膜層を形成する工程と、前記エッチングストッパー層及び前記薄膜層が形成された前記支持層のうちメンブレン形成領域における前記支持層を裏面から除去して開口部を形成する工程と、前記支持層の前記開口部を介して前記エッチングストッパー層を除去する工程と、前記薄膜層に前記開口部と連通する荷電粒子線透過孔を形成する工程と、を少なくとも具備することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a transfer mask manufacturing method comprising: preparing a support layer made of single-crystal silicon; and subjecting the entire surface of the support layer to a region excluding a membrane formation region and the back surface of the support layer by thermal oxidation. A step of forming a mask for patterning by a patterning method, a step of forming an etching stopper layer made of silicon oxide by a thermal oxidation method in a region from the surface to a predetermined depth in the membrane forming region of the support layer, and the etching stopper layer A step of forming a thin film layer on the surface of the support layer on which the etching stopper layer is formed, and the membrane formation region of the support layer on which the etching stopper layer and the thin film layer are formed. Removing the support layer from the back surface to form an opening, and through the opening of the support layer Wherein for the step of removing the etching stopper layer, and forming a charged particle beam transmission hole communicating with the opening in the thin film layer, characterized by characterized by at least Te.

請求項の発明に係る転写マスクの製造方法は、請求項1または2の発明において、前記支持層表面に薄膜層を形成する工程の後に、前記薄膜層を研磨する工程を備えることを特徴とする。 Method for producing a transfer mask according to the invention of claim 3 is the invention of claim 1 or 2, after the step of forming a thin layer on the support layer surface, and further comprising a step of polishing the thin film layer To do.

請求項の発明に係る転写マスクの製造方法は、請求項1から請求項のいずれかの発明において、前記薄膜層が、単結晶シリコン層及び多結晶シリコン層のいずれかであることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a transfer mask manufacturing method according to any one of the first to third aspects, wherein the thin film layer is one of a single crystal silicon layer and a polycrystalline silicon layer. And

本発明によれば、大きな圧縮応力を有するシリコン酸化膜からなるエッチングストッパー層が残存しない転写マスクを製造することができため、エッチングストッパー層の圧縮応力に起因した反りという転写マスクの致命的欠陥を大幅に低減することができ、優れた転写精度を有する転写マスクを得ることができる。   According to the present invention, it is possible to manufacture a transfer mask in which an etching stopper layer made of a silicon oxide film having a large compressive stress does not remain. Therefore, a fatal defect of the transfer mask called warpage caused by the compressive stress of the etching stopper layer is eliminated. A transfer mask that can be greatly reduced and has excellent transfer accuracy can be obtained.

したがって、本発明の転写マスクの製造方法によって作製された転写マスクを用いると、半導体デバイス等のパターンの製造を高い歩留りで行うことができる。   Therefore, when the transfer mask manufactured by the transfer mask manufacturing method of the present invention is used, patterns of semiconductor devices and the like can be manufactured with a high yield.

本発明の実施の形態1に係る転写マスクの製造方法の工程を示す略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the process of the manufacturing method of the transfer mask which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る転写マスクの製造方法の他の工程を示す略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other process of the manufacturing method of the transfer mask which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る転写マスクの製造方法の他の工程を示す略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other process of the manufacturing method of the transfer mask which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る転写マスクの製造方法の他の工程を示す略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other process of the manufacturing method of the transfer mask which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る転写マスクの製造方法の他の工程を示す略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other process of the manufacturing method of the transfer mask which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る転写マスクの製造方法の他の工程を示す略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other process of the manufacturing method of the transfer mask which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る転写マスクの製造方法の他の工程を示す略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other process of the manufacturing method of the transfer mask which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る転写マスクの製造方法の他の工程を示す略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other process of the manufacturing method of the transfer mask which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る転写マスクの製造方法の他の工程を示す略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other process of the manufacturing method of the transfer mask which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る転写マスクの製造方法の他の工程を示す略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other process of the manufacturing method of the transfer mask which concerns on Embodiment 1 of this invention. 従来のSOIウエハの一例を示す略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the conventional SOI wafer. 従来の転写マスクの一例を示す略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the conventional transfer mask.

以下、本発明の実施の形態1に係る転写マスクの製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。図1〜図10は、本発明の実施の形態1に係る転写マスクの製造方法の工程を示す略断面図である。   Hereinafter, a method for manufacturing a transfer mask according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 to 10 are schematic cross-sectional views showing the steps of the transfer mask manufacturing method according to Embodiment 1 of the present invention.

まず、図1に示すように、単結晶シリコンからなる支持層(基板)21が用意される。なお、支持層21における薄膜層を形成する面を表面とし、前記表面と反対側の面を裏面とする。ここで、後に実施する薄膜層24の加工を精度良く行うために、支持層21は、できるだけ小さい反りを有するものを用いることが望ましい。   First, as shown in FIG. 1, a support layer (substrate) 21 made of single crystal silicon is prepared. In addition, let the surface which forms the thin film layer in the support layer 21 be a surface, and let the surface on the opposite side to the said surface be a back surface. Here, in order to accurately process the thin film layer 24 to be performed later, it is desirable to use the support layer 21 having as little warp as possible.

次に、支持層21の表面におけるメンブレン形成領域Aを除く領域及び支持層21の裏面の全体に、周知のパターニング方法を用いて熱酸化用マスク22が形成される(図2参照)。   Next, a thermal oxidation mask 22 is formed on the entire surface of the support layer 21 excluding the membrane formation region A and the entire back surface of the support layer 21 using a known patterning method (see FIG. 2).

次に、熱酸化用マスク22が形成された支持層21に対して熱酸化処理を施すことにより、支持層21におけるメンブレン形成領域Aにおいて、表面から所定の深さまでの領域に酸化シリコンからなるエッチングストッパー層23が形成される。その後、不要となった熱酸化用マスク22が除去される(図3参照)。   Next, by performing a thermal oxidation process on the support layer 21 on which the thermal oxidation mask 22 is formed, in the membrane formation region A in the support layer 21, an etching made of silicon oxide in a region from the surface to a predetermined depth. A stopper layer 23 is formed. Thereafter, the unnecessary thermal oxidation mask 22 is removed (see FIG. 3).

ここで、単結晶シリコンからなる支持層21の表面に、熱酸化法により酸化シリコンからなるエッチングストッパー層23が形成された場合、通常エッチングストッパー層23の表面部は支持層21の表面から盛り上がる。これにより、後に形成する薄膜層の膜厚に分布が生じることがある。そのため、薄膜層の膜厚をできるだけ均一にする必要がある場合には、支持層21の表面にエッチングストッパー層23が形成される工程の後に、エッチングストッパー層23の表面部が研磨されることが望ましい(図4参照)。   Here, when the etching stopper layer 23 made of silicon oxide is formed on the surface of the support layer 21 made of single crystal silicon by a thermal oxidation method, the surface portion of the etching stopper layer 23 usually rises from the surface of the support layer 21. Thereby, distribution may arise in the film thickness of the thin film layer formed later. Therefore, when it is necessary to make the thickness of the thin film layer as uniform as possible, the surface portion of the etching stopper layer 23 may be polished after the step of forming the etching stopper layer 23 on the surface of the support layer 21. Desirable (see FIG. 4).

次に、エッチングストッパー層が23が形成された支持層21の表面にCVD法等により薄膜層24が形成される(図5参照)。   Next, a thin film layer 24 is formed by CVD or the like on the surface of the support layer 21 on which the etching stopper layer 23 is formed (see FIG. 5).

ここで、薄膜層24を形成する材料としては、例えば、SOIウエハを用いて作製される従来の転写マスクにおける加工技術を適用できるため、単結晶シリコンを好適に用いることができる。しかし、支持層21の表面に単結晶シリコン層を形成することが困難な場合には、代わりに多結晶シリコンを好適に用いることができる。   Here, as a material for forming the thin film layer 24, for example, since a processing technique in a conventional transfer mask manufactured using an SOI wafer can be applied, single crystal silicon can be preferably used. However, when it is difficult to form a single crystal silicon layer on the surface of the support layer 21, polycrystalline silicon can be preferably used instead.

また、支持層21の表面に形成する薄膜層24の膜厚は、後にこの薄膜層24の研磨を行う場合には、所望の膜厚よりも大きくしておく必要がある。   Further, the film thickness of the thin film layer 24 formed on the surface of the support layer 21 needs to be larger than a desired film thickness when the thin film layer 24 is polished later.

また、支持層21の表面に薄膜層24が形成される工程において、後にこの薄膜層24がメンブレンとなった際に基板の反りができるだけゼロに近くなるように、薄膜層24の応力を制御することが望ましい。   Further, in the step of forming the thin film layer 24 on the surface of the support layer 21, the stress of the thin film layer 24 is controlled so that the warp of the substrate is as close to zero as possible when the thin film layer 24 later becomes a membrane. It is desirable.

また、後に形成される薄膜層24からなるメンブレンの膜厚をできるだけ均一にする必要がある場合には、薄膜層24を研磨することが望ましい(図6参照)。   Further, when it is necessary to make the film thickness of the thin film layer 24 formed later as uniform as possible, it is desirable to polish the thin film layer 24 (see FIG. 6).

次に、支持層21の裏面にフォトレジスト等をスピンナー等で塗布して感光層が形成され、パターン露光及び現像等のパターニング処理を行って、エッチングマスク25が形成される(図7参照)。   Next, a photoresist or the like is applied to the back surface of the support layer 21 with a spinner or the like to form a photosensitive layer, and patterning processing such as pattern exposure and development is performed to form an etching mask 25 (see FIG. 7).

次に、エッチングマスク25を用いてドライエッチング等により、メンブレン形成領域Aに形成されたエッチングストッパー層23に到達するまで支持層21のエッチング加工を行って開口部26が形成される。その後、メンブレン形成領域Aに残存するエッチングストッパー層23及びエッチングマスク25が除去され、メンブレン形成領域Aが薄膜層24からなるメンブレンとされる(図8参照)。   Next, the support layer 21 is etched by dry etching or the like using the etching mask 25 until the etching stopper layer 23 formed in the membrane formation region A is reached, so that the opening 26 is formed. Thereafter, the etching stopper layer 23 and the etching mask 25 remaining in the membrane formation region A are removed, and the membrane formation region A is made into a membrane composed of the thin film layer 24 (see FIG. 8).

次に、薄膜層24からなるメンブレンの上に電子線レジスト等をスピンナー等で塗布して感光層が形成され、電子ビーム描画及び現像等のパターニング処理を行って、エッチングマスク27が形成される(図9参照)。   Next, an electron beam resist or the like is applied onto the membrane formed of the thin film layer 24 with a spinner or the like to form a photosensitive layer, and patterning processing such as electron beam drawing and development is performed to form an etching mask 27 ( (See FIG. 9).

次に、エッチングマスク27を用いてドライエッチング等によるエッチング加工により、メンブレンに荷電粒子線透過孔28が形成される。その後、残存するエッチングマスク27が除去されることにより転写マスク29が得られる(図10参照)。   Next, the charged particle beam transmission hole 28 is formed in the membrane by etching using the etching mask 27 by dry etching or the like. Thereafter, the remaining etching mask 27 is removed to obtain a transfer mask 29 (see FIG. 10).

なお、上記実施の形態1においては、支持層21に開口部26が形成された後に、薄膜層24からなるメンブレンに荷電粒子線透過孔28が形成されたが、逆に、薄膜層24に荷電粒子線透過孔28が形成された後に支持層21に開口部26が形成されても良い。   In the first embodiment, the charged particle beam transmission hole 28 is formed in the membrane made of the thin film layer 24 after the opening 26 is formed in the support layer 21. The opening 26 may be formed in the support layer 21 after the particle beam transmission hole 28 is formed.

上述の本発明の実施の形態1に係る転写マスクの製造方法によると、SOIウエハを用いて作製される従来の転写マスクと異なり、大きな圧縮応力を有するシリコン酸化膜からなるエッチングストッパー層が残存しない転写マスクを製造することができる。すなわち、上述の本発明の実施の形態1に係る転写マスクの製造方法によると、SOIウエハを用いて作製される従来の転写マスクに比べ、転写マスクの致命的欠陥である反りが大幅に低減され、優れた転写精度を有する転写マスクを得ることができる。その結果、本発明の実施の形態1に係る転写マスクの製造方法によって作製された転写マスクを用いると、半導体デバイス等のパターンの製造を高い歩留りで行うことができる。   According to the above-described transfer mask manufacturing method according to the first embodiment of the present invention, unlike a conventional transfer mask manufactured using an SOI wafer, an etching stopper layer made of a silicon oxide film having a large compressive stress does not remain. A transfer mask can be manufactured. That is, according to the above-described transfer mask manufacturing method according to the first embodiment of the present invention, warpage, which is a fatal defect of the transfer mask, is greatly reduced as compared with a conventional transfer mask manufactured using an SOI wafer. A transfer mask having excellent transfer accuracy can be obtained. As a result, when the transfer mask manufactured by the transfer mask manufacturing method according to Embodiment 1 of the present invention is used, patterns of semiconductor devices and the like can be manufactured with a high yield.

(実施例1)
以下、本発明の転写マスクの製造方法の実施例1について説明する。
Example 1
Embodiment 1 of the transfer mask manufacturing method of the present invention will be described below.

まず、725μm厚の単結晶シリコンからなる200mmΦの支持層(基板)21が用意された。なお、支持層21における薄膜層を形成する面が表面とされ、前記表面と反対側の面が裏面とされる。   First, a support layer (substrate) 21 having a diameter of 200 mm and made of single crystal silicon having a thickness of 725 μm was prepared. Note that a surface of the support layer 21 on which the thin film layer is formed is a front surface, and a surface opposite to the surface is a back surface.

ここで、前記基板が有する反り量は、測定したところ+2.0μmであった。なお、反り量の符号は、支持層21の表面側に膨らんでいる場合が+(プラス)と定義され、裏面側に膨らんでいる場合が−(マイナス)と定義される。また、基板の自重による影響を除外するため、支持層21の表面側を上面にして測定した反り量と支持層21の裏面側を上面にして測定した反り量の差の1/2が基板の反り量とされた(図1参照)。   Here, the amount of warpage of the substrate was measured to be +2.0 μm. The sign of the amount of warpage is defined as + (plus) when it swells on the front surface side of the support layer 21 and-(minus) when it swells on the back surface side. Further, in order to exclude the influence of the substrate's own weight, ½ of the difference between the warpage amount measured with the front surface side of the support layer 21 as the upper surface and the warpage amount measured with the back surface side of the support layer 21 as the upper surface is The amount of warpage was set (see FIG. 1).

次に、支持層21における表裏両面にCVD法により500nm厚のシリコン窒化膜が形成された。その後、支持層21の表面に形成したシリコン窒化膜をフォトリソグラフィー及びフロロカーボン系の混合ガスプラズマを用いたドライエッチングを用いて加工することにより、支持層21の裏面の全体及びメンブレン形成領域Aを除く表面にシリコン窒化膜からなる熱酸化用マスク22が形成された(図2参照)。   Next, a silicon nitride film having a thickness of 500 nm was formed on both the front and back surfaces of the support layer 21 by a CVD method. Thereafter, the entire surface of the back surface of the support layer 21 and the membrane formation region A are removed by processing the silicon nitride film formed on the surface of the support layer 21 using photolithography and dry etching using a mixed gas plasma of fluorocarbon type. A thermal oxidation mask 22 made of a silicon nitride film was formed on the surface (see FIG. 2).

次に、熱酸化用マスク22が形成された支持層21に対して、酸素を含む雰囲気中で1000℃に加熱する熱酸化法により、メンブレン形成領域Aにおける支持層21の表面に酸化シリコンからなるエッチングストッパー層23が形成された。その後、前記基板をリン酸溶液に浸漬することにより、不要となった熱酸化用マスク22が除去された(図3参照)。   Next, the surface of the support layer 21 in the membrane formation region A is made of silicon oxide by a thermal oxidation method in which the support layer 21 on which the thermal oxidation mask 22 is formed is heated to 1000 ° C. in an atmosphere containing oxygen. An etching stopper layer 23 was formed. Thereafter, the unnecessary thermal oxidation mask 22 was removed by immersing the substrate in a phosphoric acid solution (see FIG. 3).

次に、エッチングストッパー層23の表面部を研磨することにより、エッチングストッパー層23の表面が支持層21の表面に対して平坦な面とされた。この結果、エッチングストッパー層23の膜厚は1.0μmとなった(図4参照)。   Next, by polishing the surface portion of the etching stopper layer 23, the surface of the etching stopper layer 23 was made flat with respect to the surface of the support layer 21. As a result, the film thickness of the etching stopper layer 23 was 1.0 μm (see FIG. 4).

次に、エッチングストッパー層23が形成された支持層21の表面にCVD法により多結晶シリコンからなる薄膜層24が形成された(図5参照)。   Next, a thin film layer 24 made of polycrystalline silicon was formed by CVD on the surface of the support layer 21 on which the etching stopper layer 23 was formed (see FIG. 5).

次に、薄膜層24の表面部を研磨することにより、薄膜層24の表面が平坦な面とされた。この結果、薄膜層24の膜厚は2.0μmとなった(図6参照)。   Next, by polishing the surface portion of the thin film layer 24, the surface of the thin film layer 24 was made flat. As a result, the film thickness of the thin film layer 24 became 2.0 micrometers (refer FIG. 6).

次に、支持層21の裏面にフォトレジストをスピンナーで塗布して50μm厚の感光層が形成され、パターン露光及び現像等のパターニング処理を行って、エッチングマスク25が形成された(図7参照)。   Next, a photoresist was applied to the back surface of the support layer 21 with a spinner to form a photosensitive layer having a thickness of 50 μm, and patterning processes such as pattern exposure and development were performed to form an etching mask 25 (see FIG. 7). .

次に、エッチングマスク25を用いてフロロカーボン系の混合ガスプラズマを用いたドライエッチングにより、メンブレン形成領域Aに形成されたエッチングストッパー層23に到達するまで支持層21のエッチング加工を行い、開口部26が形成された。その後、メンブレン形成領域Aに残存するエッチングストッパー層23及びエッチングマスク25がそれぞれフッ化水素酸溶液及びレジスト剥離液により除去され、メンブレン形成領域Aが薄膜層24からなるメンブレンとされた(図8参照)。   Next, the support layer 21 is etched by dry etching using a fluorocarbon-based mixed gas plasma using the etching mask 25 until the etching stopper layer 23 formed in the membrane formation region A is reached. Formed. Thereafter, the etching stopper layer 23 and the etching mask 25 remaining in the membrane formation region A were removed by a hydrofluoric acid solution and a resist stripping solution, respectively, so that the membrane formation region A was a membrane composed of the thin film layer 24 (see FIG. 8). ).

次に、薄膜層24からなるメンブレンの上に電子線レジストをスピンナーで塗布して1.0μm厚の感光層が形成され、電子ビーム描画及び現像等のパターニング処理を行って、エッチングマスク27が形成された(図9参照)。   Next, an electron beam resist is applied onto the membrane made of the thin film layer 24 with a spinner to form a photosensitive layer having a thickness of 1.0 μm, and patterning processing such as electron beam drawing and development is performed to form an etching mask 27. (See FIG. 9).

次に、エッチングマスク27を用いてフロロカーボン系の混合ガスプラズマを用いたドライエッチングにより、メンブレンに荷電粒子線透過孔28が形成された。その後、残存するエッチングマスク27を除去することにより転写マスク29が得られた(図10参照)。   Next, charged particle beam transmission holes 28 were formed in the membrane by dry etching using a fluorocarbon-based mixed gas plasma using the etching mask 27. Then, the transfer mask 29 was obtained by removing the remaining etching mask 27 (see FIG. 10).

以上の方法により作製した転写マスク29が有する反り量は−1.5μmであって転写マスク29の面は非常に平坦であった。また、転写マスク29を用いて電子線露光を行い、パターン転写精度を測定したところ、同一パターンが設けられたSOIウエハを用いて作製された従来構造の転写マスクを用いた場合に比べ、転写パターンの位置精度が大幅に向上していることが確認された。   The amount of warpage of the transfer mask 29 produced by the above method was −1.5 μm, and the surface of the transfer mask 29 was very flat. In addition, when the transfer mask 29 was used to perform electron beam exposure and the pattern transfer accuracy was measured, the transfer pattern was compared with the case where a transfer mask having a conventional structure manufactured using an SOI wafer provided with the same pattern was used. It has been confirmed that the positional accuracy of is significantly improved.

21 支持層
22 熱酸化用マスク
23 エッチングストッパー層
24 薄膜層
25 エッチングマスク
26 開口部
27 エッチングマスク
28 荷電粒子線透過孔
29 転写マスク
A メンブレン形成領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Support layer 22 Thermal oxidation mask 23 Etching stopper layer 24 Thin film layer 25 Etching mask 26 Opening part 27 Etching mask 28 Charged particle beam transmission hole 29 Transfer mask A A membrane formation area

Claims (4)

単結晶シリコンからなる支持層におけるメンブレン形成領域において表面から所定の深さまでの領域に熱酸化法により酸化シリコンからなるエッチングストッパー層を形成する工程と、
前記エッチングストッパー層を研磨する工程と、
前記エッチングストッパー層が形成された前記支持層の表面に薄膜層を形成する工程と、
前記エッチングストッパー層及び前記薄膜層が形成された前記支持層のうちメンブレン形成領域における前記支持層を裏面から除去して開口部を形成する工程と、
前記支持層の前記開口部を介して前記エッチングストッパー層を除去する工程と、
前記薄膜層に前記開口部と連通する荷電粒子線透過孔を形成する工程と、
を少なくとも具備することを特徴とする転写マスクの製造方法。
A step of forming an etching stopper layer made of silicon oxide in a region from the surface to a predetermined depth in the membrane forming region in the support layer made of single crystal silicon by a thermal oxidation method;
Polishing the etching stopper layer;
Forming a thin film layer on the surface of the support layer on which the etching stopper layer is formed;
Removing the support layer in the membrane formation region from the back surface of the support layer on which the etching stopper layer and the thin film layer are formed, and forming an opening;
Removing the etching stopper layer through the opening of the support layer;
Forming a charged particle beam transmission hole communicating with the opening in the thin film layer;
A method for manufacturing a transfer mask, comprising:
単結晶シリコンからなる支持層を用意する工程と、
前記支持層の表面のメンブレン形成領域を除く領域及び前記支持層の裏面の全体に熱酸化用マスクをパターニング方法により形成する工程と、
前記支持層における前記メンブレン形成領域において表面から所定の深さまでの領域に熱酸化法により酸化シリコンからなるエッチングストッパー層を形成する工程と、
前記エッチングストッパー層を研磨する工程と、
前記エッチングストッパー層が形成された前記支持層の表面に薄膜層を形成する工程と、
前記エッチングストッパー層及び前記薄膜層が形成された前記支持層のうちメンブレン形成領域における前記支持層を裏面から除去して開口部を形成する工程と、
前記支持層の開口部を介して前記エッチングストッパー層を除去する工程と、
前記薄膜層に前記開口部と連通する荷電粒子線透過孔を形成する工程と、
を少なくとも具備することを特徴とする転写マスクの製造方法。
Preparing a support layer made of single crystal silicon;
Forming a mask for thermal oxidation by a patterning method on the entire surface of the support layer excluding the membrane formation region and the entire back surface of the support layer;
Forming an etching stopper layer made of silicon oxide by a thermal oxidation method in a region from the surface to a predetermined depth in the membrane formation region in the support layer;
Polishing the etching stopper layer;
Forming a thin film layer on the surface of the support layer on which the etching stopper layer is formed;
Removing the support layer in the membrane formation region from the back surface of the support layer on which the etching stopper layer and the thin film layer are formed, and forming an opening;
Removing the etching stopper layer through the opening of the support layer;
Forming a charged particle beam transmission hole communicating with the opening in the thin film layer;
A method for manufacturing a transfer mask, comprising:
前記支持層表面に薄膜層を形成する工程の後に、前記薄膜層を研磨する工程を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の転写マスクの製造方法。 Wherein after the step of forming a thin layer on the support layer surface, method of manufacturing a transfer mask according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises a step of polishing the thin film layer. 前記薄膜層は、単結晶シリコン層及び多結晶シリコン層のいずれかであることを特徴とする請求項1から請求項のいずれかに記載の転写マスクの製造方法 The method for manufacturing a transfer mask according to any one of claims 1 to 3 , wherein the thin film layer is one of a single crystal silicon layer and a polycrystalline silicon layer .
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