JPH09293651A - ビーム評価用マーク及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マーク形状を微細に形成して、電子ビームの
分解能を高精度に評価することを可能とする。 【解決手段】 基板の表面部に設けられ、電子ビームの
走査により反射電子を放出して、ビーム分解能の測定に
供されるビーム評価用マークであって、Ｓｉ基板１０上
に堀り込まれた垂直な第１の溝部２１と、第１の溝部２
１より深く形成され第１の溝部２１の底部に対して広が
りを持つ第２の溝部２２と、基板表面及び溝部の上部側
面に成膜された重金属膜３０と備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビーム描画に
おけるビーム評価用マーク及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子ビーム描画においては、描画
精度を高めるためにビーム分解能を高める必要があり、
そのためにはビーム分解能を測定しなければならない。
ビーム分解能を測定するには、図１４（ａ）に示すよう
な基板１上の凸型マーク２、又は同図（ｂ）に示すよう
な凹型マーク３上にビームを走査し、この時に得られる
反射電子や２次電子信号を利用し、これらの信号の強度
からビーム分解能を測定する方法が多く用いられる。こ
の際、マークの段差が大きいほど反射電子のＳＮ比が大
きくなり、高精度な測定が可能となる。また、マークと
基板の原子番号が異なる場合にも、ＳＮ比を高くするこ
とができる。

【０００３】ビーム分解能の測定では、測定し得るビー
ム分解能はマーク寸法で決定されてしまう。即ち、図１
５（ｂ）に示すように、マーク寸法がビームエッジでの
強度分布より十分小さい場合は、その強度分布を正確に
測定することが可能である。しかし、図１５（ａ）に示
すように、マーク寸法がビームエッジでの強度分布より
も大きい場合には、ビームエッジの強度分布を測定する
ことはできない。この場合、測定し得るビームの分解能
はマーク寸法で決定されてしまう。なお、(a1)(b1)はマ
ークからの反射電子の強度分布４、(a2)(b2)は走査され
る電子ビームの強度分布５、(a3)(b3)はマーク部の断面
構造を示している。

【０００４】従来、このようなビーム評価に用いるマー
クとしては、金粒やタングステンを利用した凸型マーク
が用いられていた。金粒マークは、ベリリウム基板上に
金粒を散らした構造をしている。金の原子番号は７９で
あるのに対し、ベリリウムは４である。この２つの物質
は、電子の反射係数が大きく異なるため、ビーム評価の
際のＳＮ比を大きく取ることができた。この際の金粒の
大きさは、０．３μｍ程度であった。一方、タングステ
ン・マークは、大きさ０．２〜０．３μｍのタングステ
ン粒をＳｉ基板上に形成したものである。タングステン
粒は、Ｓｉ基板上に成膜したタングステンを、半導体リ
ソグラフィの露光技術及びエッチング技術を用いて、粒
状に加工する。

【０００５】また、凸型マークに対して、凹型（溝型）
マークも、ビーム評価に用いることができる。電子ビー
ム露光における位置合わせマークには、溝型マークが一
般に用いられている。この場合の溝型マークは、マーク
位置を検出するものであるため、マーク幅は数μｍある
のが一般的である。溝型マークを、０．１μｍ程度に小
さく作ることができれば、ビーム分解能の評価を行うこ
とができる。また、この場合には、入射した電子ビーム
の反射を抑制できるため、微細なマークを形成した場合
でも、ＳＮ比が低下することはない。

【０００６】しかしながら、この種のビーム評価用マー
クにあっては次のような問題があった。金粒マークで
は、図１６に示すように、ベリリウム基板６上に金粒７
のマークを所望の位置に形成することができなかった
り、大きさや形がまちまちであるという問題があった。
また、マークの大きさが０．３μｍ程度のため、さらに
小さなマークを作成しようとした場合、マークの高さも
小さくなりＳＮ比が小さくなってしまうため、結果的に
高精度なビーム評価ができないという問題があった。

【０００７】タングステン・マークにおいても、微細な
マークを作成しようとした場合に、以下のような問題が
あった。即ち、マークをエッチングによって、小さくす
るためには、マスクとなるレジストパターンを小さくす
る必要がある。レジストはアスペクト比で５程度が自立
できる限界である。０．１μｍサイズのパターンを膜厚
０．５μｍで形成した場合には、エッチングできるタン
グステンの膜厚は０．２５μｍ程度が限界である。タン
グステンの膜厚が十分に厚いと、図１７（ｂ）に示すよ
うに十分な反射信号が得られるが、膜厚が薄いと、図１
７（ａ）に示すように十分な反射信号が得られず、高精
度なビーム評価は難しい。

【０００８】また、ＳＮ比を稼ごうとして、重金属膜を
厚くした場合には、図１８に示すように、レジスト９や
重金属膜８に対するサイドエッチングが起こってしま
う。このサイドエッチングはパターン上部から始まるた
め、最終的にはレジスト９がなくなってしまう。結果と
して、エッチングによる方法では、十分なマーク厚が得
られず、高精度なビーム評価に使用できるマークを形成
することができなかった。

【０００９】これに対し、凹型でも次のような問題があ
った。溝型マークでは、入射した電子ビームの反射を抑
制できるため、微細なマークを形成した場合でも、ＳＮ
比が低下することはない。しかし、このような深い溝を
０．１μｍサイズ程度の大きさで作ることは難しい。

【００１０】また、図１９に示すような単純な溝部の場
合、マーク寸法を０．１μｍ以下の微細なものにした場
合、マーク底部が斜めの形状を持つことが考えられる。
これは、エッチング時のマイクロ・ローディング効果と
言われるもので、マーク底部に近付くに伴うエッチング
速度の低下や、エッチング時に側壁についた副生成物に
よるものである。このような場合には、入射電子が溝側
壁部や溝底部に反射し、さらに基板を突き抜けて検出器
に到達し、測定の際のノイズとなる。また、このような
場合には、高精度なマーク測定を行うために必要なマー
ク段差を確保することが難しくなる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このように従来、ビー
ム評価用マークとして金粒，タングステン，凹型等の各
種のマークが用いられているが、これらにおいては、い
ずれも微細なパターンが形成できなかったり、十分な反
射信号が得られなかったりして、高精度なビーム評価が
できない、さらにエッチング加工が難しいという問題が
あった。

【００１２】本発明は、上記の事情を考慮してなされた
もので、その目的とするところは、高精度なビーム分解
能の評価が可能となるビーム評価用マーク及びその製造
方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

（構成）上記課題を解決するために本発明は、次のよう
な構成を採用している。即ち、本発明（請求項１）は、
基板の表面部に設けられ、電子ビームの走査により反射
電子又は２次電子を放出して、ビーム分解能の測定に供
されるビーム評価用マークであって、前記基板上に堀り
込まれたほぼ垂直な溝部と、前記基板の表面及び前記溝
部の上部側面に成膜された重金属膜とを具備してなるこ
とを特徴とする。

【００１４】また、本発明（請求項２）は、上記ビーム
評価用マークの製造方法において、基板上にビーム評価
用マークのマスクパターンを形成する工程と、前記マス
クパターンに応じて前記基板をエッチングして溝部を形
成する工程と、前記マスクパターンを除去した後に前記
基板の表面及び溝部の上部側面に重金属膜を形成する工
程とを含むことを特徴とする。

【００１５】また、本発明（請求項３）は、基板の表面
部に設けられ、電子ビームの走査により反射電子又は２
次電子を放出して、ビーム分解能の測定に供されるビー
ム評価用マークであって、前記基板上に堀り込まれたほ
ぼ垂直な第１の溝部と、第１の溝部より深く形成され第
１の溝部の底部に対して広がりを持つ第２の溝部とを具
備してなることを特徴とする。ここで、基板上に重金属
膜が成膜されているのが望ましい。また、重金属膜は溝
部の幅をより短くするために溝部の上部側面にも形成さ
れるのが望ましい。

【００１６】さらに本発明（請求項４）は、上記ビーム
評価用マークの製造方法において、基板上にビーム評価
用マークのマスクパターンを形成する工程と、前記マス
クパターンに応じて前記基板をエッチングする工程と、
前記エッチングにより形成された溝の上部側面に保護膜
を形成する工程と、再度のエッチングにより前記溝の底
部を広げる工程とを含むことを特徴とする。ここで、保
護膜を除去した後に基板上に重金属膜を成膜するのが望
ましい。また、重金属膜は溝部の幅をより短くするため
に溝部の上部側面にも形成されるのが望ましい。

【００１７】また、本発明（請求項５）は、基板の表面
部に設けられ、電子ビームの走査により反射電子又は２
次電子を放出して、ビーム分解能の測定に供されるビー
ム評価用マークであって、前記基板上に溝パターンを有
する金属メッキ層を形成してなることを特徴とする。

【００１８】また、本発明（請求項６）は、上記ビーム
評価用マークの製造方法において、基板上に金属メッキ
の下地となる膜を形成する工程と、前記基板上に柱状パ
ターンを形成する工程と、金属メッキを行い前記柱状パ
ターンの高さ以下の厚みで、基板上に金属膜を形成する
工程と、前記柱状パターンを除去する工程を含むことを
特徴とする。

【００１９】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は、次のものがあげられる。 (1) 柱状パターンは、カーボン形材料からなる。 (2) 柱状パターンは、電子ビームを用いて形成されたハ
イドロカーボン又はフロロカーボンからなる。 (3) 柱状パターンは、基板上にレジストを塗布した後
に、電子ビームを用いて露光することにより形成する。 (4) レジストからなる柱状パターンを、酸素アッシング
によって細らせること。

【００２０】また本発明は、ビーム評価用マークの製造
方法において、基板上にメッキの下地となる第１の膜を
形成する工程と、第１の膜上に第２の膜を成膜する工程
と、第２の膜上にレジストを塗布し、露光により柱状パ
ターンを形成する工程と、形成されたレジストパターン
をマスクに第２の膜をエッチングする工程と、エッチン
グされた第２の膜を細らせる工程と、前記基板上にメッ
キを行い柱状パターンの高さ以下の厚みで該基板上に金
属膜を形成する工程と、柱状パターンを除去する工程を
含むことを特徴とする。

【００２１】ここで、メッキの材料は金が好ましく、第
２の膜としてはＳｉ酸化膜が好ましく、このＳｉ酸化膜
を細らせる工程には、希弗酸若しくは希弗化アンモンを
用いると良い。また、露光法としては、電子ビーム露
光，イオンビーム露光，光露光等を用いることができ
る。

【００２２】また本発明は、ビーム評価用マークの製造
方法において、基板上に軽元素を成膜する工程と、次い
でレジストを塗布した後に開口部を形成する工程と、メ
ッキ法により前記開口部にマークを形成する工程と、そ
の後にレジストを除去する工程とを含むことを特徴とす
る。ここで、マーク材料は金が好ましい。また、軽元素
としてはカーボンやボロン等を用いることができる。

【００２３】また本発明は、ビーム評価用マークの製造
方法において、長方形の貫通穴を有する第１の基板と、
同様に長方形の貫通穴を有する第２の基板を重ね合わ
せ、この際に形成される開口部でマークを形成すること
を特徴とする。溝を重ね合わせる角度は、溝の長辺方向
が斜めでも良いが、お互いに垂直となる角度が最も好ま
しい。

【００２４】また本発明は、ビーム評価用マークの製造
方法において、表面の面方位が（１１０）又は（１０
０）のＳｉ単結晶基板上に溝状のレジストパターンを形
成する工程と、形成されたレジストパターンをマスク
に、ＫＯＨ水溶液を用いた異方性のウェットエッチング
により、基板を貫通するように開口部を設ける工程と、
その後にレジストを剥離する工程と、前記基板２枚を重
ね合わせる工程とを含むことを特徴とする。溝を重ね合
わせる角度は上記と同様に斜めの角度でも良いが、垂直
が最も好ましい。 （作用）本発明（請求項１，２）によれば、基板に掘り
込まれた溝部はほぼ垂直な形状をしており、従ってこの
溝部に入射したビームの反射は抑制される。これに加え
て、基板上に成膜された重金属膜により溝部の開口部が
狭められるため、微細な寸法のマークを実現することが
できる。さらに、基板上に成膜された重金属膜によって
測定時のＳＮ比を向上させることができる。従って、本
発明のマークを用いることにより、高精度なビーム分解
能の評価が可能となる。

【００２５】また本発明（請求項３，４）によれば、第
１の溝部の下に第１の溝部よりも広い第２の溝部を設け
ることにより、溝部に入射した電子の反射を極力抑制す
ることができる。つまり、溝からなるマークの底部を広
げることにより、入射した電子が多方向に散乱されるた
め、反射電子の数を抑制することができる。これによ
り、ビーム評価の際のＳＮ比が向上し、ひいては高精度
なビーム評価を行うことが可能となる。また請求項１，
２と同様に、重金属膜の成膜により、溝の開口部をより
狭めることができ、測定時のＳＮ比を更に向上させるこ
とができる。

【００２６】また本発明（請求項５，６）によれば、メ
ッキ法を利用してマークを形成することにより、従来の
エッチング法を用いた場合よりも、十分な厚みを持った
微細なマークを実現することが可能となる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。 ［実施形態１］図１は、本発明の第１の実施形態に係わ
るビーム評価用マークの構成を示す断面図である。Ｓｉ
等の基板１０の表面部に垂直に溝部２１が掘り込まれ、
基板１０の表面及び溝部２１の上部側面には重金属膜３
０が成膜されている。

【００２８】このような構成においては、溝部２１はほ
ぼ垂直な形状を持つことにより、溝部２１に入射したビ
ームの反射を抑制する。さらに、基板１０上に成膜され
た重金属膜３０によって、開口部が狭められているた
め、０．１μｍ以下の微細な寸法を実現できる。

【００２９】スパッタ法によって成膜を行った場合に
は、マーク開口部でオーバーハング形状となる。これに
より、マーク開口部をマーク露光時よりさらに小さくす
ることができ、より微細なマークを形成することが可能
となる。また、基板上に成膜された重金属膜３０によっ
て、測定時のＳＮ比を向上させることができる。例え
ば、タングステンや金などの重金属膜を成膜した場合、
Ｓｉ基板よりも反射電子の発生効率が高い。これに対
し、穴部に入射した場合には、殆どの反射電子が検出さ
れないために、大きなＳＮ比を得ることができる。

【００３０】次に、本実施形態の製造方法について説明
する。まず、図２（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１０上
にＳｉ酸化膜３１を６００ｎｍ形成する。電子ビーム用
ポジ型レジスト３２を７００ｎｍ厚さで塗布し、０．１
μｍ角の穴パターンを電子ビーム３３によって露光す
る。その後、現像を行って、図２（ｂ）に示すように、
０．１μｍ角の大きさを持つレジストパターンを形成す
る。

【００３１】次いで、図２（ｃ）に示すように、レジス
トパターンをマスクにＲＩＥでＳｉ酸化膜３１を選択エ
ッチングし、酸化膜３１に溝パターンを形成する。次い
で、図２（ｄ）に示すように、酸化膜３１をマスクにＲ
ＩＥによってＳｉ基板１０を選択エッチングし、溝部２
１を形成する。ここで、溝部２１の深さは５μｍとし
た。

【００３２】次いで、酸化膜３１を除去した後、基板１
０上に重金属膜としてのタングステン膜３０をコリメー
ションスパッタで１０ｎｍ成膜することにより、前記図
１に示す構造が得られた。

【００３３】上記方法によりマークを形成した結果、微
細なビーム評価用パターンを形成することができた。マ
ーク開口部の大きさは０．０８μｍであり、従来よりも
微細なマークを形成することができた。このマークを用
いた結果、従来よりも高精度にビーム分解能の評価を行
うことが可能となった。

【００３４】なお、上記の実施形態では、重金属膜とし
てタングステンを用いたが、これは金等の他の重金属で
も構わない。また、上記実施形態では、電子ビームによ
りパターンの露光を行ったが、他の光露光やＸ線、イオ
ンビームを用いることもできる。その他、本発明の要旨
を逸脱しない範囲で、種々変形して用いることができ
る。 ［実施形態２］図３は、本発明の第２の実施形態に係わ
るビーム評価用マークの構成を示す断面図である。

【００３５】Ｓｉ等の基板１０の表面部に垂直に第１の
溝部２１が掘り込まれ、第１の溝部２１の底部に該溝２
１に対して広がりを持つ第２の溝部２２が形成されてい
る。そして、基板１０の表面及び第１の溝部２１の側面
には重金属膜３０が成膜されている。

【００３６】このように構成においては、基板１０上に
堀り込まれた第１の溝部２１は、垂直な形状を持つこと
により、溝部２１に入射したビームの反射を抑制する。
さらに、基板１０上に成膜された重金属膜３０によっ
て、溝部の開口部が狭められているため、０．１μｍ以
下の微細な寸法を実現できる。

【００３７】また、第１の溝部２１の底部とつながった
第２の溝部２２は、第１の溝部２１に対して、広がりを
持つことによって、入射した電子の反射を極力抑制する
ことができる。単純な溝部の場合、マーク寸法を０．１
μｍ以下の微細なものにすると、前記図１９に示したよ
うにマーク底部が斜めの形状を持つことになり、入射電
子が溝底部に反射し、さらに基板を突き抜けて検出器に
到達し、測定の際のノイズとなる。また、高精度なマー
ク測定を行うための必要なマーク段差を確保することが
難しくなる。

【００３８】これに対し本実施形態によれば、マーク底
部を広げることにより、入射した電子が多方向に散乱さ
れるため、反射電子の数を抑制することができる。これ
により、ビーム評価の際のＳＮ比が向上し、ひいては高
精度なビーム評価を行うことが可能となる。

【００３９】また、基板上に成膜された重金属膜によっ
て、測定時のＳＮ比を向上させることができる。例え
ば、タングステンや金などの重金属を成膜した場合、Ｓ
ｉ基板よりも反射電子の発生効率が高い。これに対し、
孔部に入射した場合には、殆ど反射電子が検出されない
ために、大きなＳＮ比を得ることができる。また、スパ
ッタ法によって、成膜を行った場合には、マーク開口部
でオーバーハング形状となる。これにより、マーク開口
部を、マーク露光時よりさらに小さくすることができ、
より微細なマークを形成することが可能となる。なお、
ＳＮ比は低下するが、本実施形態において重金属を成膜
しないでも良い。

【００４０】次に、本実施形態のマークの製造方法につ
いて説明する。まず、図４（ａ）に示すように、Ｓｉ基
板１０上にＳｉ酸化膜３１を６００ｎｍ形成し、その上
に電子ビーム用ポジ型レジスト３２を７００ｎｍ厚で塗
布した後、０．１μｍ角の穴パターンを電子ビーム３３
によって露光する。その後、現像を行って、図４（ｂ）
に示すように０．１μｍ角の大きさを持つレジストパタ
ーンを形成する。

【００４１】次いで、図４（ｃ）に示すように、レジス
トパターンをマスクにＳｉ酸化膜３１をＲＩＥでエッチ
ングして、酸化膜３１に溝パターンを形成した後、必要
に応じてレジスト３２を酸素アッシングにより除去す
る。この際、ＲＩＥには、エッチングガスとして、Ｃ₄
Ｆ₈ ＋ＣＯ＋Ａｒを用いた。

【００４２】次いで、図４（ｄ）に示すように、Ｓｉ酸
化膜３１をマスクにＲＩＥでＳｉ基板１０を選択エッチ
ングして、基板１０に溝部２１を形成する。この際、Ｒ
ＩＥには、エッチングガスとして、ＣＨＦ₃ ＋ＣＯを用
いた。これにより、ほぼ垂直な形状を持つ第１の溝部２
１を形成することができる。

【００４３】次いで、図４（ｅ）に示すように、Ｓｉ酸
化膜３１を除去した後、溝部２１の中間までレジスト３
４を埋めこむ。次いで、図４（ｆ）に示すように、Ｓｉ
基板１０を熱酸化し、溝部２１の上半分を熱酸化膜３５
で保護する。熱酸化膜３５の厚さは２００ｎｍであり、
この膜３５を成膜するためには、８００度／１０分を酸
素アニールを行った。このように、溝下部をレジストで
保護した状態で熱工程を加えることによって、溝上部の
みを酸化することができる。

【００４４】次いで、図４（ｇ）に示すように、レジス
ト３４を酸素アッシングで除去した後、ＣＤＥでＳｉ基
板１０をエッチングし、溝の底部を広げる。ＣＤＥは、
ＣＨＦ₃ ＋ＣＯをガスとして用いた。これにより、基板
１０の露出している溝底部のみを広げた第２の溝部２２
を形成することができる。溝上部は酸化膜によって保護
されているので、溝底部をエッチングによって広げる場
合でも、溝上部の寸法が広がることがなく、微細なマー
クを形成することが可能となる。

【００４５】次いで、図４（ｈ）に示すように、弗化ア
ンモニウム水溶液に５分漬けて、基板表面のＳｉ酸化膜
３５を除去する。この酸化膜３５を除去することによ
り、ビーム評価の際のチャージアップを防止することが
できる。

【００４６】次いで、基板１０上に重金属膜としてのタ
ングステン膜３０をコリメーションスパッタで１０ｎｍ
成膜することにより、前記図３に示す構造が得られる。
このように本実施形態によれば、微細なビーム評価用マ
ークを形成することができた。このマークを用いた結
果、従来よりも高精度にビーム評価を行うことが可能と
なった。

【００４７】なお、上記の実施形態では、重金属として
タングステンを用いたが、これは金等の他の重金属でも
かまわない。また、電子ビームによりパターンの露光を
行ったが、他の光露光やＸ線、イオンビームを用いるこ
ともできる。さらに、基板表面及び溝部上部側面に形成
するマスク層として、Ｓｉ酸化膜３５の代りに、タング
ステン等の重金属層を用いることができる。この場合、
タングステン等の重金属層をコリメーションスパッタで
溝部上部側面及び基板表面に成膜した後、シリコン等の
基板をタングステン等の重金属層に対して選択的にエッ
チングして、溝部２２を形成した後、前記重金属層を残
置して、マークの一部として用いることが可能である。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形し
て実施することができる。 ［実施形態３］図５は、本発明の第３の実施形態に係わ
るビーム評価用マークの構成を示す断面図である。

【００４８】Ｓｉ等の基板１０上に、メッキの下地とし
てのＴｉ膜４２とＰｄ膜４３が成膜され、その上に金メ
ッキ層４０が形成されている。そして、金メッキ層４０
にはほぼ垂直な微細な溝部４１が形成され、この溝部４
１がマークとして機能するものとなっている。

【００４９】次に、本実施形態のマークの製造方法につ
いて説明する。まず、図６（ａ）に示すように、基板１
０上にＴｉ膜４２を１００ｎｍ成膜し、続いてＰｄ膜４
３を５０ｎｍ成膜する。次いで、図６（ｂ）に示すよう
に、Ｐｄ膜４３上にＳｉ酸化膜４５を０．６μｍ形成し
た。

【００５０】次いで、図６（ｃ）に示すように、電子ビ
ーム用ネガ型レジスト４６を１μｍ厚で塗布し、０．１
５μｍ角の柱状パターンを、電子ビーム４７によって露
光する。電子ビームの加速電圧は１００ｋＶである。さ
らに、現像を行って、図６（ｄ）に示すように０．１５
μｍ角の大きさを持つレジストパターン４６′を形成す
る。

【００５１】次いで、図６（ｅ）に示すように、レジス
トパターン４６’をマスクに、Ｓｉ酸化膜４５のエッチ
ングを行った。エッチングガスにはＣ₄ Ｆ₈ ＋ＣＯ＋Ａ
ｒを用いた。この結果、膜厚０．６μｍで、パターンサ
イズ０．１５μｍのＳｉ酸化膜パターン４５′を形成す
ることができた。

【００５２】次いで、図６（ｆ）に示すように、基板を
希弗酸に漬けてウェットエッチングを行った。弗酸濃度
は、１／１００である。２０分間ウェットエッチングを
行ったところ、０．０５μｍの柱状酸化膜パターン４
５″を形成することができた。希弗酸の代わりに、希弗
化アンモンを用いてもよい。

【００５３】次いで、図６（ｇ）に示すように、Ｓｉ酸
化膜パターン４５″を鋳型に電解メッキを行い、金メッ
キ層４０を形成した。メッキ溶液には、市販のメッキ液
を用いた。メッキ層４０の厚さは、メッキ時間で調整し
た。

【００５４】次いで、再度、基板１０を希弗酸に漬けて
ウェットエッチングを行った。弗酸濃度は１／１００で
ある。１０分間ウェットエッチングを行ったところ、Ｓ
ｉ酸化膜４０を除去することができ、前記図５に示す構
造が得られた。このウェットエッチングは、必要に応じ
て行わなくても良い。

【００５５】上記方法にて、マークを形成した結果、前
記図５に示すような微細なビーム評価用マークを形成す
ることができた。このマークを用いた結果、従来よりも
高精度にビーム評価を行うことが可能となった。

【００５６】本実施形態では、金メッキの鋳型として、
Ｓｉ酸化膜を用いている。エッチングで形成されたＳｉ
酸化膜パターンは、図６（ｆ）に示すように、希弗酸若
しくは希弗化アンモンによって細らせることができる。
この場合に、酸化膜はレジストパターンに対し、機械的
な強度が強いため、微細なパターンとしても、倒れるこ
とはない。例えば、膜厚１μｍの酸化膜に、０．１５μ
ｍサイズの柱状パターンを形成した場合を考える。この
パターンを希弗化アンモン溶液に漬けて、０．０５μｍ
サイズまで細らせた場合でも、酸化膜の膜厚は細らせ量
の半分の０．０５μｍしか減らない。即ち、０．０５μ
ｍのパターンを酸化膜厚約１μｍで形成することができ
る。

【００５７】このように本実施形態によれば、従来のエ
ッチング法を用いた場合よりも、厚みを持った微細なビ
ーム評価用マークを形成することができる。さらに、基
板上にメッキ法によって成膜された金は、アスペクト比
が高いため、従来よりも反射電子を効率良く反射する。

【００５８】また、深い溝パターンを形成することがで
きるため、入射した電子が反射して、測定の際のノイズ
となることがない。このため、マーク自体を微細化した
場合でも、基板上に設けられた軽金属膜とのＳＮ比が高
くすることができ、高精度なビーム分解能の評価が可能
となる。 ［実施形態４］次に、本発明の第４の実施形態について
説明する。本実施形態のマークは、基板上に設けられた
凹型の電子ビーム評価用マークである。

【００５９】図７は、本発明の第４の実施形態に係わる
ビーム評価用マスクの製造工程を示す断面図である。ま
ず、図７（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１０上にＴｉ膜
４２を１００ｎｍ成膜し、続いてＰｄ膜４３を５０ｎｍ
成膜する。

【００６０】次いで、図７（ｂ）に示すように、加速電
圧１００ｋＶの電子ビーム４８を基板１０上の同一ポイ
ントに２０分間照射した。このときの電子ビーム描画装
置の試料室内の真空度は、例えば１０^-4Torr台から１０
^-6Torr台とすればよい。この真空度においても、カーボ
ンからなる不純物は存在する。これによって、高さ０．
５μｍで大きさ０．０５μｍのフロロカーボンやハイド
ロカーボン等からなる柱状パターン４７を形成すること
ができた。電子ビームの代わりに集束イオンビームを用
いてもよい。電子ビーム等の荷電ビームを同一地点に長
時間照射した場合、ビームの入射地点には上記の生成物
が形成される。さらに続けて照射を行うと、柱状のパタ
ーンを形成することができる。

【００６１】次いで、図７（ｃ）に示すように、形成さ
れた柱状パターン４７を鋳型に電解メッキを行い、金メ
ッキ層５０を形成した。このとき、柱状パターン４７の
高さ以下の厚みで金メッキを行うと、柱状のパターン４
７が金メッキ層５０から少し頭を出したような状態にな
る。メッキ溶液には、市販のメッキ液を用いた。メッキ
は数分間行った。メッキ層の厚さは、メッキ時間で調整
した。

【００６２】次いで、図７（ｄ）に示すように、柱状パ
ターン４７を酸素アッシングで除去した。酸素アッシン
グ２０分間で、きれいに柱状のデポ物を除去することが
できた。柱状パターン４７はフロロカーボンやハイドロ
カーボンを主成分とするため、酸素アッシング等の方法
で簡単に除去することができる。これにより、微細な穴
５１を有する金メッキ層５０を実現でき、これをビーム
評価用マークとして用いることが可能となる。

【００６３】このように本実施形態によれば、基板上に
メッキ法によって成膜された金は、アスペクト比が高い
ため、従来よりも反射電子を効率良く反射する。また、
深い溝パターンを形成することができるため、入射した
電子が反射して、測定の際のノイズとなることがない。
従って、このマークを用いることにより、従来よりも高
精度にビーム評価を行うことが可能となった。

【００６４】また、ビームデポ物を金メッキの鋳型に用
いているため、ビームデポに使用したビーム径程度のパ
ターンを得ることができる。例えば、加速電圧５０ｋＶ
で、丸ビームの電子ビーム描画装置のビーム径は２５ｎ
ｍ程度である。現在は、加速電圧１００ｋＶの電子描画
装置も市販されており、この装置ではビーム径は２０ｎ
ｍ程度である。 ［実施形態５］次に、本発明の第５の実施形態について
説明する。本実施形態のマークは、基板上に設けられた
凹型の電子ビーム評価用マークである。

【００６５】図８は、本発明の第５の実施形態に係わる
ビーム評価用マークの製造工程を示す断面図である。ま
ず、図８（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１０上にＴｉ膜
４２を１００ｎｍ成膜し、続いてＰｄ膜４３を５０ｎｍ
成膜する。

【００６６】次いで、図８（ｂ）に示すように、電子ビ
ーム用ネガレジスト４６を０．５μｍ厚で塗布し、０．
１５μｍ角の柱状パターンを電子ビーム４６によって露
光する。電子ビームの加速電圧は１００ｋＶである。さ
らに、現像を行って、図８（ｃ）に示すように、０．１
５μｍ角の大きさを持つ柱状パターン（レジストパター
ン）４６′を形成する。

【００６７】次いで、図８（ｄ）に示すように、レジス
トパターン４６′を鋳型に柱状パターンの高さ以下の厚
みで、金メッキを行って金メッキ層５０を形成した。柱
状パターン４６′の高さ以下の厚みで金メッキを行う
と、柱状のパターン４６′が金メッキ層から少し頭を出
したような状態になる。メッキ溶液には、市販のメッキ
液を用いた。メッキはメッキ層の厚さは、メッキ時間で
調整した。

【００６８】次いで、図８（ｅ）に示すように、柱状パ
ターン４６′を酸素アッシングで除去した。酸素アッシ
ング２０分間で、きれいに柱状パターン４６′を除去す
ることができた。柱状パターン４６′はカーボンを主成
分とするため、酸素アッシング等の方法で簡単に除去す
ることができる。

【００６９】上記方法にて、マークを形成した結果、図
８（ｅ）に示すような微細なビーム評価用パターンを形
成することができた。このマークを用いた結果、従来よ
りも高精度にビーム評価を行なうことが可能となった。

【００７０】本実施形態で形成されたマークは、図８
（ｅ）に示す構造をしている。基板上にメッキ法によっ
て成膜された金は、アスペクト比が高いため、従来より
も反射電子を効率良く反射する。また、深い溝パターン
を形成することができるため、入射した電子が反射し
て、測定の際のノイズとなることがない。 ［実施形態６］次に、本発明の第６の実施形態について
説明する。本実施形態のマークは、基板上に設けられた
凹型の電子ビーム評価用マークである。

【００７１】図９は、本発明の第６の実施形態に係わる
ビーム評価用マークの製造工程を示す断面図である。ま
ず、図９（ａ）に示すように、Ｓｉ等の基板１０上にＴ
ｉ膜４２を１００ｎｍ成膜し、続いてＰｄ膜４３を５０
ｎｍ成膜した。

【００７２】次いで、図９（ｂ）に示すように、電子ビ
ーム用ネガ型レジスト４６を１μｍ厚で塗布し、０．２
５μｍ角の柱状パターンを電子ビーム４７によって露光
する。電子ビームの加速電圧は１００ｋＶである。さら
に、現像を行って、図９（ｃ）に示すように、０．２５
μｍ角の大きさを持つ柱状パターン（レジストパター
ン）４６′を形成する。

【００７３】次いで、図９（ｄ）に示すように、基板に
酸素アッシングを行ってパターンを細らせたところ、
０．１μｍの柱状レジストパターン４６″を形成するこ
とができた。このときのレジスト膜厚は０．９μｍであ
った。この酸素アッシング工程は、必要に応じて省略す
ることが可能である。

【００７４】これにより、通常の露光技術を用いた場合
よりも、細いパターンを形成することができる。例え
ば、厚さ１μｍのレジスト厚膜で、０．２５μｍのレジ
ストパターンを形成する。酸素アッシングによって、
０．１５μｍ細らせる場合、レジストパターンは両側で
０．０７５μｍ削ればよい。このとき、レジスト膜厚は
０．０７５μｍしか減らない。結果として、レジスト膜
厚約０．９μｍで、０．１μｍサイズの鋳型を形成する
ことができる。この場合のアスペクト比は約９であり、
通常の露光・現像方法では、作ることはできない。

【００７５】次いで、図９（ｅ）に示すように、レジス
トパターン４６″を鋳型に、細らせた柱状パターンの高
さ以下の厚みで金メッキを行って金メッキ層５０を形成
した。メッキ溶液には、市販のメッキ液を用いた。メッ
キ層の厚さは、メッキ時間で調整した。

【００７６】次いで、図９（ｆ）に示すように、レジス
トパターン４６″を酸素アッシングで除去した。酸素ア
ッシング２０分間で、きれいにレジストを除去すること
ができた。

【００７７】上記方法にて、マークを形成した結果、図
９（ｆ）に示すような微細なビーム評価用パターンを形
成することができた。このマークを用いた結果、従来よ
りも高精度にビーム評価を行うことが可能となった。

【００７８】このように本実施形態によれば、高アスペ
クト比の金溝マークを形成することができる。即ち、従
来のエッチング法を用いた場合よりも、厚みを持った微
細なビーム評価用マークを形成することができる。

【００７９】本実施形態で形成されたマークは、図９
（ｆ）に示す構造をしている。基板上にメッキ法によっ
て成膜された金は、アスペクト比が高いため、従来より
も反射電子を効率よく反射する。また、深い溝パターン
を形成することができるため、入射した電子が反射し
て、測定の際のノイズとなることがない。 ［実施形態７］図１０は、本発明の第７の実施形態に係
わるビーム評価用マークの構成を示す図である。

【００８０】第１の基板６０ａに長方形の貫通溝６１ａ
が形成されており、第２の基板６０ｂにも長方形の貫通
溝６１ｂが形成されている。これらの基板６０ａ，６０
ｂを貫通溝６１ａ，６１ｂが互い垂直になるように張り
合わせれば、両方の開口部が重なりあった部分に微細な
開口部６２を形成することができる。穴を深く掘り込む
ことは難しいが、溝であれば、基板を貫通することは容
易である。

【００８１】本実施形態のマークにビームを走査し、フ
ァラデーカップで開口部を通過したビーム電流を測定す
れば、ビーム分解能を測定することができる。この場
合、ビーム電流を測定しているために、反射電子を測定
している従来の凹型マークよりもＳＮ比が向上し、高精
度なビーム分解能の評価が可能となる。

【００８２】次に、本実施形態のマークの製造方法につ
いて説明する。ここでは、表面の面方位が（１１０）の
Ｓｉ基板を用いた。まず、図１１（ａ）示すように、基
板６０にレジストを膜厚０．７μｍで塗布し、電子ビー
ム露光によって、開口部６６の幅が０．２μｍのレジス
トパターン６５を形成する。

【００８３】次いで、図１１（ｂ）に示すように、形成
されたレジストパターン６５をマスクに、ＫＯＨ水溶液
を用いた異方性のウェットエッチングにより、基板６０
を貫通するように開口部６１を設ける。（１１０）の基
板では、異方性エッチングで垂直な側壁を持つ溝を開け
ることができた。

【００８４】次いで、図１１（ｃ）に示すように、上記
の工程で得られる２枚の基板６０ａ，６０ｂを用意し、
レジスト６５を剥離した後に、２枚の基板６０ａ，６０
ｂを各々の貫通溝６１ａ，６１ｂが垂直になるように張
り合わせる。

【００８５】上記方法によりマークを形成した結果、前
記図１０に示す構造を得ることができた。このように本
実施形態によれば、厚い基板上に穴状の微細なビーム評
価用マークを形成することができる。このマークを用い
た結果、従来よりも高精度にビーム評価を行うことが可
能となった。 ［実施形態８］次に、本発明の第８の実施形態について
説明する。本実施形態のマークは、基板上に成膜された
軽元素膜と、その膜上に形成された凸型形状の重金属マ
ークで構成される電子ビーム評価用マークである。

【００８６】図１２は、本発明の第８の実施形態に係わ
るビーム評価用マークの製造工程を示す断面図である。
まず、図１２（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１０上に軽
元素としてのカーボン７１を５００ｎｍ形成し、その上
にＴｉ膜７２及びＰｄ膜７３を成膜する。

【００８７】次いで、図１２（ｂ）に示すように、電子
ビーム用ポジ型レジスト７５を１μｍ厚で塗布し、０．
１μｍ角の穴パターンを電子ビーム７６によって露光す
る。電子ビームの加速電圧は１００ｋＶである。さら
に、現像を行って、図１２（ｃ）に示すように、０．１
μｍ角の大きさの開口部７７を持つレジストパターン７
５′を形成する。このとき、レジスト膜厚を所望のマー
ク高さと同じか、これよりよりも大きくする。

【００８８】次いで、図１２（ｄ）に示すように、金メ
ッキにより、金パターン７９をレジスト開口部７７に形
成する。メッキ溶液には、市販のメッキ液を用いた。次
いで、図１２（ｅ）に示すように、レジストパターン７
５′を酸素アッシングで除去した。このとき、レジスト
を専用の剥離液や、酸素アッシングによって、除去すれ
ば、軽元素上に金マークを形成することができる。

【００８９】本実施形態で形成されたマークは、図１２
（ｅ）に示す構造をしている。基板上に成膜されたカー
ボン等の軽元素膜は入射した電子ビームの反射を抑制す
る。さらに、基板上に成膜された重金属によるマーク
は、アスペクト比が高いため、従来よりも反射電子を効
率良く反射する。このため、マーク自体を微細化した場
合でも、基板上に設けられた軽元素膜とのＳＮ比が高く
することができ、高精度なビーム分解能の評価を可能と
なる。

【００９０】このように、本実施形態によれば、微細且
つ厚みを持った高アスペクト比の金マークを形成するこ
とができ、高精度なビーム評価が可能となる。本実施形
態では、金マークの形成に、金メッキを用いている。こ
の場合、マークの高さは、レジスト膜厚によって決定さ
れる。電子ビーム露光を用いれば、厚さ１μｍのレジス
トに０．１μｍサイズの開口部を形成することは可能で
ある。この場合、金マークの高さは最大１μｍまで形成
することができる。このように本実施形態によれば、従
来のエッチング法を用いた場合よりも、厚みを持った微
細なビーム評価用マークを形成することができる。 ［実施形態９］次に、本発明の第９の実施形態について
説明する。

【００９１】図１３は、本発明の第９の実施形態に係わ
るマークの製造工程を示す断面図である。ここでは、Ｓ
ＯＩウェハと呼ばれる貼り合わせウェハ８０を用いた。
このウェハ８０は、２枚のＳｉ基板８１，８３を酸化膜
等の絶縁膜８２を介して張り合わせたものである。

【００９２】まず、図１３（ａ）に示すように、第１の
Ｓｉ基板８３にレジスト８４を塗布する。続いて、電子
ビームを領域８５に露光することにより０．１μｍ程度
の穴パターン８５をレジスト８４に形成する。

【００９３】次いで、図１３（ｂ）に示すように、レジ
ストパターン８４をマスクにプラズマエッチングによ
り、第１のＳｉ基板８３に穴パターン８６を形成する。
このとき、穴が酸化膜８２の界面に到達するようにエッ
チングする。

【００９４】次いで、図１３（ｃ）に示すように、レジ
スト８４を剥離した後、再度レジスト８７と８８を基板
８０の両面に塗布する。次いで、図１３（ｄ）に示すよ
うに、裏面露光を行い、第２のＳｉ基板８１上のレジス
ト８８に開口部８９を形成する。

【００９５】次いで、図１３（ｅ）に示すように、レジ
スト８８をマスクにＫＯＨ水溶液によって、第２のＳｉ
基板８１を酸化膜界面までエッチングする。その後、図
１３（ｆ）に示すように、レジスト８７，８８を剥離
し、さらに酸化膜８２を弗化アンモン溶液により除去す
る。

【００９６】上記方法によりマークを形成した結果、図
１３（ｆ）に示す構造を得ることができた。このように
本実施形態によれば、厚い基板上に穴状の微細なビーム
評価用マークを形成することができる。このマークを用
いた結果、従来よりも高精度にビーム評価を行うこと可
能となった。なお、本発明は上述した各実施形態に限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種
々変形して実施することができる。

【００９７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、高
精度なビーム分解能の評価が可能となるビーム評価用マ
ーク及びその製造方法を実現することが可能となる。特
に、本発明（請求項１，２）によれば、基板の表面及び
溝部の上部側面に重金属膜を形成することにより、溝部
の開口部を狭めると共に、測定時のＳＮ比を向上させる
ことができ、高精度なビーム分解能の評価が可能とな
る。

【００９８】また本発明（請求項３，４）によれば、溝
からなるマークの底部を広げることにより、入射した電
子を多方向に散乱させて反射電子の数を抑制することが
でき、これによりビーム評価の際のＳＮ比を向上させ、
高精度なビーム評価を行うことが可能となる。

【００９９】また本発明（請求項５，６）によれば、メ
ッキ法を利用してマークを形成することにより、従来の
エッチング法を用いた場合よりも、十分な厚みを持った
微細なマークを実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係わるビーム評価用マークの
構成を示す断面図。

【図２】第１の実施形態の製造工程を示す断面図。

【図３】第２の実施形態に係わるビーム評価用マークの
構成を示す断面図。

【図４】第２の実施形態の製造工程を示す断面図。

【図５】第３の実施形態に係わるビーム評価用マークの
構成を示す断面図。

【図６】第３の実施形態の製造工程を示す断面図。

【図７】第４の実施形態に係わるビーム評価用マスクの
製造工程を示す断面図。

【図８】第５の実施形態に係わるビーム評価用マスクの
製造工程を示す断面図。

【図９】第６の実施形態に係わるビーム評価用マークの
製造工程を示す断面図。

【図１０】第７の実施形態に係わるビーム評価用マーク
の構成を示す模式図。

【図１１】第７の実施形態の製造工程を示す断面図と斜
視図。

【図１２】第８の実施形態に係わるビーム評価用マーク
の製造工程を示す断面図。

【図１３】第９の実施形態に係わるビーム評価用マーク
の製造工程を示す断面図。

【図１４】従来のビーム評価用マークの構成を示す断面
図。

【図１５】ビームエッジの強度分布に対してマーク寸法
が小さい場合と大きい場合を説明する図。

【図１６】金粒マークにおける問題点を示す図。

【図１７】凸型マークにおける加工上の問題点を示す
図。

【図１８】Ｗマークにおける加工上の問題点を示す図。

【図１９】微細な溝をエッチングで形成した場合の問題
点を示す図。

【符号の説明】

１０…基板 ２１，２２，４１…溝部 ３０…重金属膜 ３１，４５…Ｓｉ酸化膜 ３２，３４，４６，６５…レジスト ３３…電子ビーム ３５…熱酸化膜 ４０，５０…金メッキ層 ４２…Ｔｉ膜 ４３…Ｐｄ膜 ６０…張り合わせウェハ ６１…貫通溝

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板の表面部に設けられ、電子ビームの走
   査により反射電子又は２次電子を放出して、ビーム分解
   能の測定に供されるビーム評価用マークであって、 前記基板の表面部に堀り込まれたほぼ垂直な溝部と、前
   記基板の表面及び前記溝部の上部側面に成膜された重金
   属膜とを具備してなることを特徴とするビーム評価用マ
   ーク。
2. 【請求項２】基板上にビーム評価用マークのマスクパタ
   ーンを形成する工程と、前記マスクパターンに応じて前
   記基板をエッチングして溝部を形成する工程と、前記マ
   スクパターンを除去した後に前記基板の表面及び溝部の
   上部側面に重金属膜を形成する工程とを含むことを特徴
   とするビーム評価用マークの製造方法。
3. 【請求項３】基板の表面部に設けられ、電子ビームの走
   査により反射電子又は２次電子を放出して、ビーム分解
   能の測定に供されるビーム評価用マークであって、 前記基板上に堀り込まれたほぼ垂直な第１の溝部と、第
   １の溝部より深く形成され第１の溝部の底部に対して広
   がりを持つ第２の溝部とを具備してなることを特徴とす
   るビーム評価用マーク。
4. 【請求項４】基板上にビーム評価用マークのマスクパタ
   ーンを形成する工程と、前記マスクパターンに応じて前
   記基板をエッチングする工程と、前記エッチングにより
   形成された溝の上部側面に保護膜を形成する工程と、再
   度のエッチングにより前記溝の底部を広げる工程とを含
   むことを特徴とするビーム評価用マークの製造方法。
5. 【請求項５】基板の表面部に設けられ、電子ビームの走
   査により反射電子又は２次電子を放出して、ビーム分解
   能の測定に供されるビーム評価用マークであって、 前記基板上に溝パターンを有する金属メッキ層を形成し
   てなることを特徴とするビーム評価用マーク。
6. 【請求項６】基板上に金属メッキの下地となる膜を形成
   する工程と、前記基板上に柱状パターンを形成する工程
   と、金属メッキを行い前記柱状パターンの高さ以下の厚
   みで前記基板上に金属膜を形成する工程と、前記柱状パ
   ターンを除去する工程を含むことを特徴とするビーム評
   価用マークの製造方法。