WO2001091167A1 - Substrat pour masque de transfert, masque de transfert et son procede de fabrication - Google Patents

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Toshio Konishi
Akira Tamura
Kojiro Ito
Yushin Sasaki
Hideyuki Eguchi
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Toppan Printing Co., Ltd.
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Description

明 細 書
転写マ ス ク 用基板、 転写マ ス ク および転写マ ス ク の製造方法 技術分野
本発明は、 電子線やイ オ ン ビーム な どの荷電ビーム露光に 用い られる転写マス ク 用基板、 転写マ ス ク 、 および転写マス ク の製造方法に関する。
背景技術
最近、 次世代の超微細パターンを有する素子の製造技術と して、 露光光源に電子線やイ オ ン ビー ムを用いた電子線 リ ソ グラ フ ィ 、 イ オ ン ビー ム リ ソ グラ フ ィ 等が注 目 さ れてレヽる。 これ らの製造技術における露光には、 転写マス ク が用い られ てお り 、 こ の転写マ ス ク の製造に使用する転写マス ク 用基板 と しては、 微細カ卩ェの し易 さ 力 ら、 S 〇 I ( S i 1 i c o n O n I n s u l a t o r ) 基板が用い られてレヽる。
S O I 基板は、 支持体と なる下部単結晶シ リ コ ン ウ ェハ と こ の下部単結晶シ リ コ ンウ ェハ上に形成さ れた、 エ ッチング ス ト ツバ一 と なる シ リ コ ン酸化膜と 、 こ のシ リ コ ン酸化膜上 に形成された、 転写パター ンが形成される上部単結晶シ リ コ ン ウ エノ、 と に よ り 構成 されてレ、 る 。
転写マス ク用基板 と して の S 〇 I 基板の一部を構成する シ リ コ ン酸化膜の厚みは、 一般に 1 /χ π！〜 2 / m程度であ る。 しカゝ し、 こ の程度の厚みのシ リ コ ン酸化膜を有する S O I 基 板を用いる と 、 転写マ ス ク の製造工程において、 シ リ コ ン酸 化膜の応力によ り 上部単結晶シ リ コ ン ウ ェハに亀裂が入 り 、 転写パターンが破壊さ れ、 転写マ ス ク の生産効率を落 と すと いつ た問題があった。
本発明の 目 的は、 間にシ リ コ ン酸化膜を介 して 2層のシ リ コ ン層を積層 してなる転写マス ク 用基板であって、 こ の転写 マ ス ク用基板を用いて転写マス ク を製造する際に、 上部シ リ コ ン層に形成さ れた転写パターンがシ リ コ ン酸化膜の応力に よ っ て破壊されて しま う こ と のない、 すなわち、 欠陥のない 転写マス ク を安定して製造する こ と を可能 と する転写マ ス ク 用基板を提供する こ と にある。
本発明の他の 目 的は、 上述の転写マス ク 用基板の上部シ リ コ ン層に転写パターンを形成 してなる転写マス ク であっ て、 その製造の際に、 上部シ リ コ ン層に形成された転写パタ ー ン がシ リ コ ン酸化膜の応力によ っ て破壊されて しま う こ と のな い、 すなわち、 欠陥のない転写マ ス ク を提供する こ と にある（ 本発明の更に他の 目 的は、 上述の転写マス ク の製造方法で あっ て、 上部シ リ コ ン層に形成さ れた転写パターンがシ リ コ ン酸化膜の応力によ って破壊されて しま う こ と のない、 すな わち、 欠陥のない転写マス ク を製造する方法を提供する こ と にあ る。
発明の開示
本発明に よ る と 、 単結晶か ら なる第 1 のシ リ コ ン層 と 、 こ の第 1 の シ リ コ ン層上に形成された、 0 . 2 〜 0 . 8 /i mの 膜厚を有する シ リ コ ン酸化膜と 、 こ のシ リ コ ン酸化膜上に形 成さ れた第 2 の シ リ コ ン層 と を具備する転写マス ク用基板が 提供される。
ま た、 本発明によ る と 、 単結晶から なる第 1 の シ リ コ ン層 と 、 こ の第 1 の シ リ コ ン層上に形成された、 0 . 2 〜 0 . 8 mの膜厚を有する シ リ コ ン酸化膜と 、 こ の シ リ コ ン酸化膜 上に形成 され、 転写パターンが形成された第 2 の シ リ コ ン層 と を具備 し、 前記第 1 の シ リ コ ン層に開 口 部が形成さ れ、 こ の開 口 部に対応する前記シ リ コ ン酸化膜の部分が除去 されて いる転写マス ク が提供される。
更に、 本発明によ る と 、 単結晶か ら なる第 1 の シ リ コ ン層 と 、 こ の第 1 の シ リ コ ン層上に形成された、 0 . 2 〜 0 . 8 mの膜厚を有する シ リ コ ン酸化膜と 、 こ の シ リ コ ン酸化膜 上に形成 さ れた第 2 の シ リ コ ン層 と を備える転写マス ク 用基 板を提供する工程、 前記第 2 の シ リ コ ン層に転写パター ンを 形成する工程、 前記転写パターンを形成する工程の前または 後に、 前記第 1 のシ リ コ ン層に開 口部を形成する工程、 およ び前記開 口 部に対応する前記シ リ コ ン酸化膜の部分を除去す る工程を具備する転写マス ク の製造方法が提供さ れる。
更に、 本発明によ る と 、 単結晶から なる第 1 の シ リ コ ン層 と 、 こ の第 1 の シ リ コ ン層上に形成された、 0 . 2 〜 0 . 8 i mの膜厚を有する シ リ コ ン酸化膜と 、 こ の シ リ コ ン酸化膜 上に形成 された第 2 の シ リ コ ン層 と を備える転写マス ク用基 板を提供する工程、 前記第 1 の シ リ コ ン層に開 口 部を形成す る工程、 前記開 口部に対応する前記シ リ コ ン酸化膜の部分を 除去する工程、 および前記第 2 の シ リ コ ン層に転写パター ン を形成する 工程、 を具備する転写マス ク の製造方法が提供さ れる。
更にまた、 本発明に よ る と 、 上述の転写マス ク に荷電粒子 線を照射 し、 転写パタ ー ンの形状に荷電粒子線を整形するェ 程、 およ び前記整形された荷電粒子線のパタ ー ンを レ ンズを 通 して試料上に結像する工程を具備する荷電粒子線の露光方 法が提供される。
本発明 において、 第 2 の シ リ コ ン層は、 0 . 1 〜 5 0 μ πι の膜厚を有する こ と が望ま しい。 また、 第 2 の シ リ コ ン層は 単結晶か ら なる こ と が望ま しい。
本発明 に係る転写マ ス ク 用基板は、 酸化シ リ コ ン膜を間に 介 して 2 枚の単結晶シ リ コ ンウェハを貼 り 合わせた、 S O I 基板であ る こ と が望ま しい。
図面の簡単な説明
図 1 は、 本発明の一実施例に係る転写マス ク用基板 （ S O I 基板） を示す断面図であ る。
図 2 は、 本発明の一実施例に係る転写マ ス ク用基板 （ S O I 基板） を用いて製造 した転写マス ク の一例を示す断面図で ある。
図 3 A〜 3 I は、 本発明によ る転写マス ク 用基板を用いて 転写マ ス ク を製造する プロ セ ス の一例を工程順に示す断面図 であ る。
図 4 A〜 4 I は、 本発明によ る転写マス ク 用基板を用いて 転写マス ク を製造する プロ セス の他の例を工程順に示す断面 図である。
図 5 A〜 5 F は、 本発明に よ る転写マス ク用基板を用いて 転写マス ク を製造する プ ロ セ ス の他の例を工程順に示す断面 図である。 発明を実施する ため の最良の形態
以下、 図面を参照 して、 本発明の一態様に係る転写マ ス ク 用基板及び転写マス ク について説明する。
図 1 は、 本発明の一態様に係る転写マス ク 用基板 （ S O I 基板） を示す断面図である。 図 1 において、 転写マス ク 用基 板 （ S O I 基板） 4 は、 開 口部が形成 されるべき下部単結晶 シ リ コ ン ウ ェハ 3 と 、 転写パタ ーンが形成さ れるべき 上部単 結晶シ リ コ ン ウ ェハ 1 を、 シ リ コ ン酸化膜 2 を間に介 して貼 り 合わせた構造を有 している。 そ して、 こ の シ リ コ ン酸化膜 2 の厚み力 0 . 2 mなレヽ し 0 . 8 μ πιの範囲 と した こ と を 特徴 と する ものであ る。
シ リ コ ン酸化膜 2 の厚みが 0 . 2 ； u mよ り 薄い場合には、 一般に、 上部単結晶シ リ コ ンウ ェハ 1 の ドラ イエ ッチングの 際に、 面内分布やパタ ーンサイ ズによ るエ ッチング深さ の分 布を考慮 してオーバーエ ッチングを行 う ので、 シ リ コ ン酸化 膜 2 のエ ッチング耐性が不十分であ り 、 シ リ コ ン酸化膜を突 き抜けてエ ッチングさ れて しま う 現象が発生 し易い。
そ して、 シ リ コ ン酸化膜 2 を突き抜けてエ ッチングされて しま う と 、 下部単結晶シ リ コ ン ウ ェハ 3 に開 口部を形成する 時の ゥ エ ツ トエ ッ チ ングにおいて、 こ の突き抜けた部分から ゥ エ ツ ト エ ッチング液が しみこみ、 上部単結晶シ リ コ ン ゥ ェ ハ 1 に形成 された転写パタ ー ンを破壊 して しま う と いった問 題が発生する。
ま た、 下部単結晶シ リ コ ンウ ェハ 3 に開 口 部を形成する際 のエ ッチングを、 基板を冷媒で直接冷却 して行 う ドラ イ エ ツ チングの場合、 エ ッ チングが進行 して酸化シ リ コ ン膜に達す る と 、 突き抜け部か ら冷媒である不活性ガスが リ ーク し、 ェ ツチングのための放電が途中で停止 して しま う と い う 問題が 発生する。 こ の不活性ガスの リ ーク は、 下部単結晶シ リ コ ン ウ ェハ 3 のエ ッ チングを、 転写パター ンの形成よ り 先に行つ た場合に も 同様に発生する。
ま た、 シ リ コ ン酸化膜 2 の厚みが 0 . 8 μ πιよ り 厚い場合 には、 下部単結晶シ リ コ ンウェハ 3 に開 口 部を形成する ゥ ェ ッ ト エ ッチングや ドラ イエ ッチングに よ っ てシ リ コ ン酸化膜 2 を露出 させた際に、 シ リ コ ン酸化膜 2 の応力に よ って転写 パタ ーンに亀裂が入 り 、 転写パタ ーンが破壊されて しま う と いった問題が発生する。
すなわち、 シ リ コ ン酸化膜 2 の厚みを 0 . 2 // m力 ら 0 . 8 / mの範囲にする こ と に よ っ て、 転写パタ ーンに亀裂が入 り 破壊さ れる と い う 現象が防止 さ れる。
なお、 上部単結晶シ リ コ ンウ ェハ 1 の代わ り に、 シ リ コ ン 酸化膜 2 上に成膜さ れた単結晶ま たは多結晶のシ リ コ ン層を 用レヽる こ と も可能であ る。
ま た、 本発明においては、 上部単結晶シ リ コ ン ウ ェハまた は上部シ リ コ ン層の厚みは、 好ま し く は 0 . l 〜 5 0 / m、 よ り 好ま し く は 1 〜 5 0 // mである。
本発明の転写マス ク が散乱型転写マス ク に適用 される場合 には、 上部単結晶シ リ コ ンウェハまたは上部シ リ コ ン層の厚 さ は、 0 . l 〜 3 / mであるのが好ま し く 、 遮蔽型転写マス ク に適用 さ れる場合には、 上部単結晶シ リ コ ンウ ェハまたは 上部シ リ コ ン層の厚 さ は、 5〜 5 0 μ πιであ る のが好ま しい, いずれの場合も、 薄すぎる と 、 スループッ ト を上げる ため に電流値を上昇させる と 、 上部単結晶シ リ コ ンウ ェハま たは 上部シ リ コ ン層が溶解 して しまい、 厚すぎる と 、 転写パター ンの形成が困難と な る。
更に、 本発明におけ る下部単結晶シ リ コ ン ウ ェハの厚みは 4 0 0 ！〜 l m m程度である こ と が望ま しい。 下部単結晶 シ リ コ ン ウ エノヽの厚みが 4 0 0 // m未満では、 転写マ ス ク の 支持体と しての機能を維持する こ と が出来ず、 1 m mを越え る と 、 支持体の加工が困難と なる。
図 2 は、 本発明の他の態様に係る、 上述の転写マス ク 用基 板 （ S O I 基板） 4 を用いて製造 した転写マ ス ク を示す断面 図である。 図 2 に示すよ う に、 本発明の他の態様に係る転写 マス ク 4 0 は、 開 口 部 9 が形成 された下部単結晶シ リ コ ンゥ ェハ 1 3 、 開 口 部が形成されたシ リ コ ン酸化膜 1 2 、 転写パ ター ン 6 が形成された上部単結晶シ リ コ ン ウ ェハ 1 1 に よ り 構成されている。
なお、 図 2 に示す構成では、 開 口部が形成 された下部単結 晶シ リ コ ン ウ ェハ 1 3 上に導電膜 2 0 a を、 転写パターンが 形成された上部単結晶シ リ コ ン ウ ェハ 1 1 上に導電膜 2 0 b を形成 している例を示 したが、 これ ら導電膜 2 0 a ， 2 0 b は、 本発明の転写マス ク に必須の ものではな く 、 無 く と も 良 い
次に、 本発明の更に他の態様に係る転写マ ス ク の製造プロ セ ス について説明する。 まず、 上部単結晶シ リ コ ン ウ エ ノ、 1 1 に対 し、 微細パ タ ー ンを形成する。 こ の微細パター ン形成プロ セ スは、 上部単結 晶シ リ コ ン ウ エ ノ、 1 1 上への レジス ト ノヽ。タ ー ンの形成工程、 こ の レジス トパターンをマス ク と して用いて上部単結晶シ リ コ ン ウ エ ノヽ 1 1 を ドラ イ エ ッチングする工程、 レジス ト ノ、。タ
— ン 5 の剥離工程と い う 工程を順に経て行われる。
レ ジス ト パタ ー ンを形成する た めの露光は、 電子線レ ジス ト を用いた電子線直描、 フ ォ ト レジス ト を用いたステ ッパー 露光等を好適に用いる こ と ができ る。
また、 上部単結晶シ リ コ ンウ ェハの ドライ エ ッチングをす る際、 レジス ト のエ ッチング耐性が不足 している場合は、 シ リ コ ン酸化膜、 シ リ コ ン窒化膜、 シ リ コ ン炭化膜等の無機化 合物や、 ク ロ ム、 タ ングステ ン、 タ ンタノレ 、 チタ ン、 ニ ッケ ル、 アルミ ニ ウ ム等の金属、 これ らの金属を含む合金、 ある いはこれ ら の金属ま たは合金と 酸素、 窒素、 炭素等 と の金属 化合物等をエ ッチングマス ク と して用いる こ と が出来る。 こ れらのエ ッ チングマ ス ク は、 各種薄膜形成法によ って形成す る こ と ができ る。 例えば、 ス ノ、。 ッ タ法、 C V D法、 蒸着法等 の形成方法がある。
ドライ エ ッチングについては、 ドラ イ エ ッチング方法ゃェ ッチ ング条件等は特に制限されない。 エ ッチングに使用する ガス と しては、 例えば、 S F 6 ガス、 C F 4 ガス と レ、つ たフ ッ素系ガス を主体 と した混合ガス、 C l 2 ガス、 S i C l 4 ガス と いっ た塩素系ガス を主体と した混合ガス、 H B r ガス と いった臭素系ガス を主体 と した混合ガス等が挙げられる。 また、 ドラ イエ ッチング装置と しては、 R I E、 マグネ ト ロ ン R I E 、 E C R 、 I C P 、 マイ ク ロ波、 ヘ リ コ ン波、 N L D等の放電方式を用いた ドラ イ エ ッチング装置が挙げ られる 次に、 下部単結晶シ リ コ ンウ ェハに開 口部を形成する。 こ の工程には、 ドライ エ ッチング、 ウ エ ッ トエ ッチング、 超音 波加工、 サン ドブラ ス ト等を好適に用レヽる こ と ができ る。
尚、 上部単結晶シ リ コ ン ウ ェ ハへの転写パター ンの形成ェ 程、 下部単結晶シ リ コ ンウ ェハへの開 口部の形成工程は、 ど ち ら を先に行っ て も 良い。
次に、 開 口部のシ リ コ ン酸化膜を除去する。 シ リ コ ン酸化 膜はフ ッ酸等で除去 し、 必要に応 じて両面に導電膜を成膜 し て、 転写マス ク を完成する。
導電膜と しては、 具体的には、 金、 白金、 パラ ジウ ム、 タ ンタ ノレ 、 タ ングス テ ン、 モ リ ブデン、 オス ミ ウ ム等の金属、 これ らの金属を含む合金等を用いる こ と ができ る。 ま た、 こ れら の金属は、 単独で、 あるいは下地層 と と もに用いる こ と ができ る。 また、 導電膜の成膜法 と しては、 ス ノ、 " ッ タ法、 C V D法、 蒸着法、 メ ツ キ法、 電着法、 イ オ ンプレーテ ィ ング 法等を用レヽる こ と ができ る。
上述 した よ う に、 上部単結晶シ リ コ ンウ ェハへの転写パタ ー ンの形成よ り 前に、 下部単結晶シ リ コ ン ウ ェハへの開 口部 の形成を行 う こ と が出来る。 こ の時、 上部単結晶シ リ コ ン ゥ ェハへの転写パター ンの形成よ り 前に、 下部単結晶シ リ コ ン ウ ェ ハへの開 口 部に露出 した酸化シ リ コ ン膜を除去する こ と も可能であ る。 この よ う なプロセスでは、 転写パター ンの形 成の際には、 既に、 その部分における酸化シ リ コ ン膜は存在 しないため、 酸化シ リ コ ン膜に生ずる応力に よ り 、 転写バタ ーンに亀裂が生 じた り 、 破壊さ れた り する こ と がない。
但 し、 上部単結晶シ リ コ ンウ ェハに転写パター ンを形成す る ドライ エ ッチング時には、 基板冷却の不活性ガスの リ ーク を防止する ため、 下部単結晶シ リ コ ン ウ ェハを熱伝導性の高 いホルダに載置する な どの工夫が必要である。
実施例
以下、 本発明の具体的な実施例について、 図面を参照 して 詳細に説明する。
実施例 1
図 3 A〜 3 I は、 本発明の一実施例に係る転写マ ス ク用 基板を用いて転写マ ス ク を製造する工程の一例を示す部分断 面図であ る。 まず、 図 3 Aに示すよ う に、 転写マス ク 用基板 4 と して面方位が （ 1 0 0 ) の S O I 基板を用いた。 こ の転 写マス ク 用基板 4 は、 上部単結晶シリ コ ン ウ ェハ 1 と 下部単 結晶シ リ コ ンウ ェハ 3 をシ リ コ ン酸化膜 2 を間に介 して貼 り 合わせた構成を有 し、 上部単結晶シ リ コ ン ウ ェハ 1 の厚みは 2 0 μ m シ リ コ ン酸化膜 2 の厚みは 0 . 5 /i m、 下部単結 晶シ リ コ ンウ エ ノ、 3 の厚みは 5 0 0 μ παである。
こ の、 転写マス ク用基板の上部単結晶シ リ コ ン ウ ェハ 1 上 に、 Ζ Ε Ρ 5 2 0 ( 日 本ゼオン （株） 社製） か ら なる電子線 レジス ト を 0 . 5 i mの厚さ に塗布 し、 これに加速電圧 5 0 k Vの電子線描画機を用いて描画 し、 その後専用の現像液で ある Z E D — N 5 0 ( 日 本ゼオン （株） 社製） を用いて現像 をお こ ない、 図 3 B に示すよ う に、 レジス ト ノ、°ターン 5 を形 成 した。
次に、 レジス トパタ ーン 5 をマス ク と して用レヽて、 I C P
(誘導結合プラ ズマ） ドラ イ エ ッ チング装置を用い、 エ ッチ ヤ ン ト と してフ ッ素系のガスであ る S F 6 を主体とする混合 ガス を用いて、 上部単結晶シ リ コ ンウ ェハ 1 をシ リ コ ン酸化 膜 2 に到達する深さ ま で ドライ エ ッチング して、 図 3 C に示 すよ う に、 転写パターン 6 を形成 した。
次に、 レジス トノ、。タ ーン 5 を剥離 し、 L P C V D ( L o w P r e s s u r e C h e m i c a l V a o r D e p o s i t i o n ) 装置を用いて、 図 3 D に示すよ う に、 転写 マス ク用基板の両面及び周辺にシ リ コ ン窒化膜 7 を 0 . 3 μ mの厚さ に形成 した。
その後、 下部単結晶シ リ コ ンウ ェハ面に形成 したシ リ コ ン 窒化）！莫を R I E ( R e a c t i v e I o n E t c h i n g ) 装置を用い、 C H F 3 ガス を主体 とする混合ガスで ドラ ィ エ ッチングする こ と に よ り 、 図 3 E に示すよ う に、 ゥ エ ツ ト エ ッチング用の保護パタ ーン 8 を形成 した。
次いで、 保護パターン 8 を形成 した基板を治具にセ ッ ト し て上部単結晶シ リ コ ン ウ ェハに形成された転写パター ンを保 護 し、 約 9 0 °Cに加熱 した K O H水溶液のエ ッチング液に入 れた。 保護パターン 8 をマス ク と して用いて、 下部単結晶シ リ コ ン ウ エ ノ、 3 をエ ッチングス ト ッ パー の役割をする シ リ コ ン酸化膜 2 まで、 面方位に沿つ た異方性エ ッチングを行い、 図 3 F に示すよ う に、 開 口 部 9 を形成 した。 参照数字 3 ' は 開 口 部 9 が形成 された下部単結晶シ リ コ ン ウ ェハを表 してい る。
次に、 図 3 G に示すよ う に、 保護パター ン 8 を約 1 7 0 °C の熱 リ ン酸でエ ッチング除去 した。 続いて、 図 3 Hに示すよ う に、 シ リ コ ン酸化膜 2 の露出 した部分をフ ッ酸によ り エ ツ チ ング除去 した。 参照数字 2 ' は、 開 口部が形成 されたシ リ コ ン酸化膜を表 している。
最後に、 両面に、 白金一 ノ、。ラ ジウム合金をマグネ ト ロ ンス パッ タ装置を用いて約 0 . 1 μ mの厚さ に成膜 し、 導電膜 1 0 a , 1 0 b を形成 して、 図 3 1 に示すよ う に、 転写マ ス ク を完成 した。
以上の よ う に製造された転写マス ク には、 シ リ コ ン酸化膜 の応力に よ り 生 じた上部単結晶シ リ コ ンウ ェハの亀裂は無 く 良好な品質の転写マ ス ク を得る こ と ができ た。
実施例 2
図 4 A〜 4 I は、 本発明の他の実施例に係る、 上述の転写 マス ク用基板を用いて転写マス ク を製造する他の例を工程順 に示す断面図である。 まず、 図 4 Aに示すよ う に、 転写マス ク用基板 4 と して、 面方位が （ 1 0 0 ) の S O I 基板を用い た。 この転写マス ク 用基板 4 は、 実施例 1 と 同様の構成であ り 、 上部単結晶シ リ コ ン ウ エ ノ、 1 の厚みは 2 0 / m、 シ リ コ ン酸化膜 2 の厚みは 0 . 5 /i m、 下部単結晶シ リ コ ン ウ ェハ 3 の厚みは 5 0 0 /x mであ る。
図 4 B に示すよ う に、 こ の転写マス ク用基板 4 の両面及び 周辺の全面にシ リ コ ン窒化膜 7 を C V D に よ り 形成 し、 続い て、 下部単結晶シ リ コ ンウ ェハ 3 面に形成 されたシ リ コ ン窒 化膜をパタ ーユ ング して、 図 4 C に示すよ う に、 ウ エ ッ トェ ツチング用の保護パタ ーン 8 を形成 した。
次いで、 保護パタ ー ン 8 が形成された下部単結晶シ リ コ ン ウ エ ノヽ 3 を治具にセ ッ ト し、 約 9 0 °Cに加熱された K O H水 溶液か ら な るエ ッチング液に浸漬 した。 それに よ つて、 保護 パタ ーン 8 をマス ク と して用いて、 下部単結晶シ リ コ ン ゥ ェ ハ 3 に対 し、 エ ッチングス ト ッ パーの役割を有する シ リ コ ン 酸化膜 2 に達する まで、 面方位に沿っ た異方性エ ツチングを 行い、 図 4 D に示すよ う に、 開 口 部 9 を形成 した。
なお、 参照数字 3 ' は、 開 口部 9 が形成された下部単結晶 シ リ コ ン ウ エ ノヽ を表 してレヽ る。
次に、 図 4 E に示すよ う に、 保護パターン 8 を約 1 7 0 °C の熱 リ ン酸でエ ッチング除去 し、 続いて、 上部単結晶シ リ コ ン ウ エ ノ、 1 面上に電子線レ ジス ト を 0 . 5 の厚さ に塗布 し、 加速電圧 5 0 k Vの電子線描画機を用いて描画 し、 その 後、 専用の現像液を用いて現像を行い、 図 4 F に示すよ う に . レジス ト パター ン 5 を作製 した。 電子線レジス ト 、 現像液と しては、 実施例 1 と 同様の ものを用いた。
そ の後、 レジス ト ノ、。タ ー ン 5 をマス ク と して用 いて、 I C P (誘導結合プラ ズマ） ドライ エ ッチング装置を用い、 エ ツ チャ ン ト と してフ ッ素系のガス である S F 6 を主体と する混 合ガス を用いて、 上部単結晶シ リ コ ン ウ ェハ 1 をシ リ コ ン酸 化膜 2 に到達する深さ まで ドラ イ エ ッチング して、 図 4 Gに 示すよ う に転写パタ ーン 6 を形成 した。 次に、 図 4 Hに示すよ う に、 レジス ト ノ、。タ ー ン 5 を剥離す る と と も に、 シ リ コ ン酸化膜 2 の露出部分を緩衝フ ッ酸に よ り エ ッチング除去 した。 参照数字 2 ' は、 開 口部が形成 され たシ リ コ ン酸化膜を表 している。
最後に、 図 4 I に示すよ う に、 両面にタ ン タ ルを電子 ビー ム蒸着装置を用いて約 0 . Ι μ παの厚さ に成膜 して導電膜 1 0 a , 1 0 b を形成 して、 転写マ ス ク を得た。
以上の よ う に して製造された転写マス ク には、 シ リ コ ン酸 化膜の応力によ る上部単結晶シ リ コ ン ウ ェハの亀裂は無 く 、 良好な転写マス ク を得る こ と ができ た。
実施例 3
図 5 A〜 5 F は、 本発明の更に他の実施例に係る、 上述の 転写マス ク 用基板を用いて転写マ ス ク を製造する更に他の例 を工程順に示す断面図であ る。 まず、 図 5 Aに示すよ う に、 転写マ ス ク 用基板 4 と して、 面方位が （ 1 0 0 ) の S O I 基 板を用いた。 こ の転写マス ク用基板 4 は、 実施例 1 と 同様の 構成であ り 、 上部単結晶シ リ コ ン ウ ェハ 1 の厚みは 2 / m、 シ リ コ ン酸化膜 2 の厚みは 0 . 7 a m、 下部単結晶シ リ コ ン ウ エ ノヽ 3 の厚みは 5 0 Ο μ πιであ る。
図 5 Β に示すよ う に、 下部単結晶シ リ コ ン ウ ェハ 3 の表面 に、 通常のフ ォ ト リ ソ グラ フ ィ 一法に よ り 、 レジス ト ノ、。タ ー ン 5 を形成 し、 こ の レ ジス ト ノ、 タ ー ン 5 をマ ス ク と して用レヽ て、 I C P (誘導結合プラ ズマ） ドラ イ エ ッチング装置を用 い、 エ ツチ ャ ン ト と して S F 6 を主体 と する混合ガス を用い て、 下部単結晶シ リ コ ンウ エ ノ、 3 の ノく ッ ク エ ッチングを行い 図 5 C に示すよ う に、 開 口部 9 を形成 した。
こ の と き 、 エ ッチング後の開 口部 9 を形成するすべて の下 部単結晶シ リ コ ンウ ェハ 3 の部分が完全に除去さ れた際に、 厚さ 0 . 7 μ mの シ リ コ ン酸化膜 2 は、 エ ッ チングス ト ツノヽ。 一 と しての役割を充分に果た していた。 また、 エ ッチング後 の開 口 部が形成 さ れた下部単結晶シ リ コ ン ウ ェハ 3 'の断面 は、 ほぼ垂直に近レ、 も のであった。
次に、 図 5 D に示すよ う に、 レ ジス ト ノ、。タ ー ン 5 を酸素プ ラ ズマに よ り ア ツ シ ング処理 して除去 した後、 開 口部 9 に露 出 したシ リ コ ン酸化膜 2 の部分を緩衝フ ッ酸によ り 完全にェ ツチング除去 した。 参照数字 2 ' は、 開 口 部が形成されたシ リ コ ン酸化膜を表 している。
その後、 上部単結晶シ リ コ ン ウ ェハ 1 面上に、 電子線レジ ス ト を 1 . O z mの厚さ に塗布 し、 加速電圧 1 0 0 k Vの電 子線描画機を用いて描画 し、 その後、 専用の現像液を用いて 現像を行い、 図 5 E に示すよ う に、 レ ジス ト ノ タ ー ン 5 を作 製 した。
次に、 こ の レ ジス ト ノ、。タ ー ン 5 をマ ス ク と して用いて、 I C P (誘導結合プラ ズマ） ドラ イ エ ッチング装置を用い、 ェ ッ チ ャ ン ト と して H B r を主体と する混合ガス を用いて、 荷 電粒子線が透過する転写パター ン 6 を形成 し、 レ ジス トバタ ー ン 5 を有機溶媒に よ り 除去 した。 その結果、 図 5 F に示す よ う に、 転写パター ン 6 を有する転写マス ク が完成 した。 以上の よ う に して作製 した転写マス ク を荷電粒子線露光装 置に搭載 し、 試料に対 し、 露光を行っ た。 荷電粒子線と して は電子線を用いた。
即ち、 電子銃から射出 された電子線を、 所定の位置に配置 されたス テージ上の転写マ ス ク に照射 して、 転写パター ンの 形状に荷電粒子線を整形 し、 こ の整形された荷電粒子線のパ タ ー ンを電子 レ ンズで縮小 し レジス ト膜が形成 された試料 上に投射結像 した。 その結果 設計値通 り の高精度の露光を 行 う こ と が出来た。
比較例 1
シ リ コ ン酸化膜の厚みを 0 β m と した以外は、 実施例
1 と 同一条件で転写マ ス ク を製造 した。 製造された転写マス ク の上部単結晶シ リ コ ンウ ェハを観察 した と こ ろ、 ゥ エ ツ ト エ ッチング液に よ る転写パター ンの破壊が生 じていた。
比較例 2
シ リ コ ン酸化膜の厚みを 1 /i m と した以外は、 実施例 1 と 同一条件で転写マス ク を製造した。 製造された転写マ ス ク の 上部単結晶シ リ コ ン ウ ェハを観察 した と こ ろ、 シ リ コ ン酸化 膜の応力に よ る亀裂が生 じ、 亀裂の無い転写マス ク の収率が 0 %であっ た。
以上説明 した よ う に、 本発明に よ る と 、 2 層のシ リ コ ン層 をシ リ コ ン酸化膜を間に介 して積層 した転写マス ク用基板に おいて、 シ リ コ ン酸化膜の厚みを 0 . 2 // mなレヽ し 0 . 8 mの範囲 と したので、 転写マス ク を製造する 工程において、 上部単結晶シ リ コ ン ウ ェハの転写パタ ーンがシ リ コ ン酸化膜 の応力に よ って破壊さ れて しま う こ と がなレヽ と レヽ ぅ 効果が得 られる。 また、 上記転写マ ス ク用基板を用いた転写マス ク は、 上部 単結晶シ リ コ ン ウ ェハが破壊されて しま う こ と な く 、 高品質 である。
更に、 上記転写マ ス ク 用基板を用いた転写マ ス ク の製造方 法に よ る と 、 欠陥のない転写マ ス ク を安定 して製造する こ と が可能である。
更にまた、 上記転写マス ク を用いた荷電粒子線の露光方法 によ る と 、 試料基板上に形成された レジス ト に対 し、 精度よ いパター ン露光が可能 と な り 、 その結果、 半導体等のパター ンの製造を、 高い歩留ま り で行 う こ と が出来る。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 単結晶か ら な る第 1 の シ リ コ ン層 と 、 こ の第 1 の シ リ コ ン層上に形成された、 0 . 2 〜 0 . 8 // mの膜厚を有する シ リ コ ン酸化膜と 、 こ の シ リ コ ン酸化膜上に形成 された第 2 の シ リ コ ン層 と を具備する転写マ ス ク 用基板。
2 . 前記第 2 の シ リ コ ン層は、 0 . l 〜 5 0 /z mの膜厚を 有する請求項 1 に記載の転写マス ク用基板。
3 . 前記第 2 の シ リ コ ン層は、 単結晶か ら なる請求項 1 に 記載の転写マス ク用基板。
4 . 単結晶カゝ ら な る第 1 の シ リ コ ン層 と 、 こ の第 1 の シ リ コ ン層上に形成された、 ◦ . 2 〜 0 . 8 μ πιの膜厚を有する シ リ コ ン酸化膜と 、 こ のシ リ コ ン酸化膜上に形成 され、 転写 パタ ーンが形成 された第 2 のシ リ コ ン層 と を具備 し、
前記第 1 の シ リ コ ン層に開 口部が形成され、 こ の開 口 部に 対応する前記シ リ コ ン酸化膜の部分が除去 されている転写マ ス ク 。
5 . 前記第 2 の シ リ コ ン層は、 0 . 1 〜 5 0 μ πιの膜厚を 有する請求項 4 に記載の転写マ ス ク 。
6 . 前記第 2 の シ リ コ ン層は、 単結晶か ら なる請求項 4 に 記載の転写マス ク 。
7 . 単結晶か ら な る第 1 の シ リ コ ン層 と 、 こ の第 1 の シ リ コ ン層上に形成された、 0 . 2 〜 0 . 8 / mの膜厚を有する シ リ コ ン酸化膜と 、 こ のシ リ コ ン酸化膜上に形成された第 2 の シ リ コ ン層 と を備える転写マ ス ク用基板を提供する工程、 前記第 2 のシ リ コ ン層に転写パター ンを形成する工程、 前記転写パタ ー ンを形成する ェ程の前または後に、 前記第 1 の シ リ コ ン層に開 口 部を形成する工程、 および
前記開 口 部に対応する前記シ リ コ ン酸化膜の部分を除去す る工程
を具備する転写マス ク の製造方法
8 . 前記第 2 の シ リ コ ン層は、 0 . 5 0 mの膜厚を 有する請求項 7 に記載の方法。
9 . 前記第 2 の シ リ コ ン層は、 単結晶か ら なる請求項 7 に 記載の方法。
1 0 . 単結晶か ら なる第 1 の シ リ コ ン層 と 、 こ の第 1 の シ リ コ ン層上に形成された、 0 . 2 〜 0 . 8 πιの膜厚を有す る シ リ コ ン酸化膜と 、 こ の シ リ コ ン酸化膜上に形成さ れた第
2 の シ リ コ ン層 と を備える転写マス ク 用基板を提供する工程 前記第 1 のシ リ コ ン層に開 口 部を形成する 工程、
前記開 口 部に対応する前記シ リ コ ン酸化膜の部分を除去す る工程、 および
前記第 2 のシ リ コ ン層に転写パター ンを形成する工程、 を具備する転写マス ク の製造方法
1 1 . 前記第 2 の シ リ コ ン層は 、 0 . 1 〜 5 θ Αί πιの膜厚 を有する請求項 1 0 に記載の方法
1 2 . 前記第 2 の シ リ コ ン層は 、 単結晶か らな る請求項 1
0 に記載の方法。
1 3 . 請求項 4 に記載の転写マス ク に荷電粒子線を照射 し 転写パタ ー ンの形状に荷電粒子線を整形する 工程、 お よび 前記整形 された荷電粒子線のパター ンを レ ンズを通 して試 料上に結像する工程
を具備する荷電粒子線の露光方法
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