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JP2000330264A - 転写マスクブランクスの製造方法 - Google Patents

転写マスクブランクスの製造方法

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Publication number
JP2000330264A
JP2000330264A JP13808399A JP13808399A JP2000330264A JP 2000330264 A JP2000330264 A JP 2000330264A JP 13808399 A JP13808399 A JP 13808399A JP 13808399 A JP13808399 A JP 13808399A JP 2000330264 A JP2000330264 A JP 2000330264A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon
transfer mask
membrane
pattern
wet etching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP13808399A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinichi Takahashi
進一 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP13808399A priority Critical patent/JP2000330264A/ja
Priority to US09/574,279 priority patent/US6355385B1/en
Publication of JP2000330264A publication Critical patent/JP2000330264A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/20Masks or mask blanks for imaging by charged particle beam [CPB] radiation, e.g. by electron beam; Preparation thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/04Means for controlling the discharge
    • H01J2237/045Diaphragms
    • H01J2237/0451Diaphragms with fixed aperture
    • H01J2237/0453Diaphragms with fixed aperture multiple apertures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/317Processing objects on a microscale
    • H01J2237/3175Lithography
    • H01J2237/31777Lithography by projection
    • H01J2237/31788Lithography by projection through mask

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】メンブレンにパターンを形成した場合のパター
ンの反りがなく、パターン変形の原因となる引っ張り応
力の小さな転写マスク用ブランクスの製造方法を提供す
る。 【解決手段】 シリコン活性層と支持シリコン部とから
なるシリコン基板を用意する工程と、前記支持シリコン
部側に所定の開口を有するウエットエッチング用マスク
を前記シリコン基板に形成する工程と、前記ウエットエ
ッチング用マスクの開口から前記支持シリコン部に向け
てウエットエッチングする工程と、前記ウエットエッチ
ング用マスクを除去した後、又は除去せずに全面に保護
膜を成膜し、アニール処理する工程と、前記保護膜、又
は前記保護膜及び前記ウエットエッチング用マスクを除
去する工程と、からなる転写マスクブランクスの製造方
法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は荷電粒子線縮小転写
装置に用いられる荷電粒子線露光用転写マスクブランク
スの製造方法に関する。
【0002】
【従来技術】近年、半導体集積回路素子の微細化に伴
い、光の回折限界によって制限される光学系の解像度を
向上させるために、X線、電子線やイオンビーム等の荷
電粒子線(以下、単に荷電粒子線という)を使用した露
光方式(リソグラフィー技術)が開発されている。その
中でも、電子線を利用してパターンを形成する電子線露
光は、電子線自体を数Å(オングストローム)にまで絞
ることが出来るため、1μm又はそれ以下の微細パター
ンを形成できる点に大きな特徴がある。
【0003】しかし、従来の電子線露光方式は、一筆書
きの方式であったため、微細パターンになればなるほ
ど、絞った電子線で描画せねばならず、描画時間が長
く、デバイス生産コストの観点から量産用ウエハの露光
には用いられなかった。そこで、所定のパターンを有す
る転写マスクに電子線を照射し、その照射範囲にあるパ
ターンを投影レンズによりウエハに縮小転写する荷電粒
子線縮小転写装置が提案されている。
【0004】回路パターンを投影するためにはその回路
パターンが描かれた転写マスクが必要である。転写マス
クとして、図6(a)に示すように、貫通孔が存在せ
ず、メンブレン22上に散乱体パターン24が形成され
た散乱透過転写マスク21と、図6(b)に示すよう
に、電子線を散乱する程度の厚さを有するメンブレン3
2に貫通孔パターン34が形成された散乱ステンシル転
写マスク31が知られている。
【0005】これらは、感応基板に転写すべきパターン
をメンブレン22、32上にそれぞれ備えた多数の小領
域22a、32aがパターンが存在しない境界領域によ
り区分され、境界領域に対応する部分に支柱23、33
が設けられている。散乱ステンシル転写マスクでは、メ
ンブレンは厚さ約2μm程度のシリコンメンブレンから
なり、メンブレンには電子線が透過する開口部(感応基
板に転写すべきパターンに相当)が設けられている。
【0006】即ち、一回の電子線によって露光される領
域は1mm角程度であるため、この1mm角の小領域
に、感応基板の1チップ(1チップの半導体)分の領域
に転写すべきパターンを分割した部分パターンをそれぞ
れ形成し、この小領域を多数敷き詰める構成をとってい
る。従って、荷電粒子線を用いたパターン転写方法は、
図6(c)に示すように、各小領域22a、32aが荷
電粒子線にてステップ的に走査され、各小領域の開口部
又は散乱体の配置に応じたパターンが不図示の光学系で
感応基板27に縮小転写される方法であるので、転写マ
スクの小領域22a毎のパターンを感応基板27上でつ
なぎ合わせる方法である。
【0007】転写マスク用ブランクス及び転写マスクは
以下に示す工程により作製されている。図7(a)〜
(f)は、一般的なシリコン薄膜(シリコンメンブレ
ン)を有する転写マスク用ブランクスの作製工程を示し
た図である。(100)面方位を有するシリコン基板1
1を用意し(図7a)その基板の片面にボロンを拡散
(熱拡散法又はイオン注入法)してシリコン活性層12
を形成する。これはエッチング時にはエッチングストッ
プ層としての役割を果たし、最終的には、シリコンメン
ブレンとなる。シリコン基板11のうちシリコン活性層
12以外の部分は、支持シリコン部11aという(図7
b)。
【0008】次に、シリコン基板11全面に窒化珪素膜
13を成膜し(図7c)、さらに基板裏面に形成された
窒化珪素膜13の一部を窓(開口)パターン形状14に
エッチングすることによりウエットエッチング用マスク
15を形成する(図7d)。この図では、窓は一個所と
なっているが、実際には必要に応じて窓の数は任意に設
計できる。
【0009】ウエットエッチング用マスク15が形成さ
れたシリコン基板11全体をKOH溶液等のエッチング溶
液に浸すと、窒化珪素膜で保護されていない開口部14
から支持シリコン部11aのエッチングが進行する。シ
リコン活性層12に達すると、エッチングレートが極端
に落ちるので、そこでエッチングは停止する(図7
e)。
【0010】なお、ボロン濃度が2×1019atoms/cm3
より小さいと、エッチングレートの低下が顕著ではな
く、エッチングを停止することができないので、シリコ
ン活性層12中のボロン濃度は約2×1019atoms/cm3
以上必要である。最後に、窒化珪素からなるウエットエ
ッチング用マスク15を除去すると、転写マスク用ブラ
ンクスを完成する(図7f)。
【0011】転写マスク用ブランクスは、ボロンを拡散
したシリコン活性層からなるシリコンメンブレン12a
と、このメンブレンを支持する部材であるシリコン製の
支柱11bにより構成されている。転写マスク用ブラン
クスのメンブレン上にレジストを塗布し、所定の微細パ
ターンを電子線描画装置などを用いて焼き付け、転写
し、所定のパターンが転写されたレジストを転写マスク
としてメンブレンをエッチングし、ステンシル転写マス
クを完成させる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、約2
×1019atoms/cm3以上の濃度のボロンを拡散させるこ
とにより、シリコン活性層は、エッチングストップ層と
しての役割を果たすことができる。しかし、約2×10
19atoms/cm3以上のより高濃度のボロンを拡散すればす
るほど、そのシリコン活性層は、メンブレンにした場
合、高い引っ張り応力が発生する。
【0013】シリコンメンブレン内に高い応力がある
と、感光基板に転写すべきパターンを形成した際に、パ
ターンの変形が生じる。また、シリコンメンブレンの深
さ方向にボロンの拡散の濃度分布が生じている。図8
は、転写マスク用ブランクスのシリコンメンブレン中の
深さ方向に対するボロン濃度の分布を示した図である。
【0014】ボロン濃度分布を縦軸にとり、メンブレン
の最表面(ボロンの拡散面)を0として深さ方向を横軸
にとっている。このボロンの濃度分布の測定は、SIM
S(Secondary Ion Mass Spectrometry)分析で行っ
た。この図からメンブレンの最表面から少し深い部分が
最もボロン濃度が大きく深くなるに従ってボロン濃度が
小さくなることがわかる。このときのボロンの濃度分布
のバラツキは30%程度である。濃度分布のバラツキの
算出は、(ボロンの最大濃度−ボロンの最低濃度)/ボ
ロン濃度平均の式から算出した。ボロンの濃度平均は、
1.6×1020atoms/cm3である。ボロン濃度の大きな
メンブレン表面付近では、メンブレン内側に比べて引っ
張り応力が大きくなり、メンブレンに感応基板へ転写す
べきパターンを形成した場合は、メンブレンが表面側に
反れ、パターンが反れてしまうという問題がある。
【0015】従来のフォトリソグラフィーで用いられて
きた転写マスクに比べて、荷電粒子線、例えば電子線や
イオンビーム、あるいはX線を利用する新しい露光方式
で用いられる転写マスクは、集積回路の超微細化に伴
い、10数nm程度のパターン精度、位置歪み精度が要求さ
れるので、前述したような、深さ方向のボロン濃度の不
均一分布によって生じる深さ方向の応力の不均一による
メンブレンの反りや、高い引っ張り応力によるパターン
の変形などは重大な問題となる。
【0016】そこで、本発明は、メンブレンにパターン
を形成した場合のパターンの反りがなく、パターン変形
の原因となる引っ張り応力の小さな転写マスク用ブラン
クスの製造方法を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するために手段】本発明は第一に「シリコ
ン活性層と支持シリコン部とからなるシリコン基板を用
意する工程と、前記支持シリコン部側に所定の開口を有
するウエットエッチング用マスクを前記シリコン基板に
形成する工程と、前記ウエットエッチング用マスクの開
口から前記支持シリコン部に向けてウエットエッチング
する工程と、前記ウエットエッチング用マスクを除去し
た後、又は除去せずに全面に保護膜を成膜し、アニール
処理する工程と、前記保護膜、又は前記保護膜及び前記
ウエットエッチング用マスクを除去する工程と、からな
る転写マスクブランクスの製造方法(請求項1)」を提
供する。
【0018】また、本発明は第二に「前記シリコン活性
層は、2×1019atoms/cm3〜5×1020atoms/cm3
濃度のボロンを拡散してなることを特徴とする請求項1
記載の転写マスクブランクスの製造方法(請求項2)」
を提供する。
【0019】
【発明の実施形態】以下、本発明にかかる実施形態の転
写マスクブランクスの製造方法を図面を参照しながら説
明する。実施形態の転写マスク用ブランクスは、図1に
示すようにボロンを拡散したシリコン活性層からなるシ
リコンメンブレン2aと、このメンブレンを支持する部
材であるシリコン製の支柱1bにより構成されている。
【0020】メンブレンの引っ張り応力を適切にするた
めには、ボロン濃度は2×1019atoms/cm3〜5×10
20atoms/cm3が好ましい。図2は、本発明の実施形態の
転写マスク用ブランクスのシリコンメンブレン中の深さ
方向に対するボロン濃度の分布を示した図である。縦軸
がボロン濃度であり、横軸が深さであり、メンブレンの
最表面を0としている。
【0021】シリコンメンブレン中にはボロンが濃度
1.46×1020atoms/cm3でほぼ均一に分布してお
り、深さに対する濃度分布のバラツキは1%以内となっ
ている。その結果、引っ張り応力が約10MPa以下に抑
えられ、パターン形状にも依存するが、パターンの位置
ズレ量が10nm以下に抑えられる。
【0022】また、シリコンメンブレンにパターンを形
成した後、パターンの反りが生じることがない。図3
は、本発明にかかる実施形態の転写マスクブランクスの
製作工程の概略図である。実施形態の転写マスクブラン
クスの製造方法は、シリコン基板を用意する工程からメ
ンブレン及び支柱を作製する工程(図3(a)〜
(e))までは、従来技術で説明した図5(a)〜
(e)までの工程と同じであるが、以下の工程が相違す
る。
【0023】(e)工程の後に、さらに窒化珪素等の保
護膜を全面に成膜する(図3f)。その後、アニール炉
の大気中内でアニール処理を行う(図3g)。最後に、
ドライエッチング法、又は熱燐酸によるウエットエッチ
ング法によって保護膜を除去する(図3h)。本実施形
態にかかる転写マスクブランクスの製造方法と比較する
ために、図3(a)〜(e)までの工程の後、窒化珪素
等の保護膜を全面に成膜しない状態で、アニール炉の大
気中内でアニール処理を行う。
【0024】アニール条件は、本実施例では、1050
℃で3時間行った。設定温度及び時間を変化させること
により、所望の応力の転写マスクブランクスを製作する
ことがでできる。図4は、本実施形態にかかる転写マス
クブランクスの製造方法による転写マスクブランクスの
メンブレン中の酸素濃度分布9と、比較例にかかる転写
マスクブランクスの製造方法による転写マスクブランク
スの酸素濃度分布10とを示した図である。
【0025】図4から保護膜を形成した状態でアニール
を行った場合には、メンブレン中の酸素濃度は1×10
17atoms/cm3でほとんど混入していないが、保護膜を形
成せずにアニールを行った場合には、多量(1×1023
〜1×1018atoms/cm3)の酸素が深さ方向に分布をも
って混入していることがわかる。メンブレン中への酸素
の混入は、メンブレンの応力を圧縮側に変化させ(メン
ブレンが弛んでしまう)、転写マスクとして実用可能な
限度を越えてしまうので、実用に共することができな
い。
【0026】他の実施形態にかかる転写マスクブランク
スの製造方法は、前述した本実施形態にかかる転写マス
クブランクスの製造方法の図3(f)〜(h)までの工
程に代えて、以下に示す図5(f)〜(j)の工程にす
る以外の工程(図4(a)〜(e))は、図3(a)〜
(e)の工程と同じである。シリコンメンブレンの露出
したシリコン部分に、レジストの保護材を塗布した後
(図5f)、窒化珪素膜を除去し(図5g)、その後レ
ジストも除去する。
【0027】次に、転写マスクブランクスの全面に窒化
珪素膜を成膜する(図5h)。その後、アニール炉の大
気中内でアニール処理を行う(図5i)。最後に、ドラ
イエッチング法、又は熱燐酸によるウエットエッチング
法によって保護膜を除去する(図5j)。
【0028】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明にかかる転写
マスクブランクスの製造方法によれば、転写マスクブラ
ンクスのメンブレン中のボロン濃度を所定の濃度に設定
し、深さ方向に対してボロンの分布のバラツキを1%の
範囲内にし、酸素等の混入がないので、シリコンメンブ
レンの深さ方向の引っ張り応力強度の不均一な分布が抑
制されるために、メンブレンの反りが生じず、メンブレ
ンに感応基板へ転写すべきパターンを形成した後におい
てもパターンの反りを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態にかかる転写マスクブランク
スの製造方法による転写マスクブランクスを示す概略図
である。
【図2】本発明の実施形態にかかる転写マスクブランク
スの製造方法による転写マスクブランクスのメンブレン
中のボロン濃度分布を示す図である。
【図3】本発明の実施形態にかかる転写マスクブランク
スの製造方法を示す図である。
【図4】本発明の実施形態にかかる転写マスクブランク
スの製造方法による転写マスクブランクスのメンブレン
中の酸素濃度分布と、比較例の転写マスクブランクスの
製造方法による転写マスクブランクスのメンブレン中の
酸素濃度分布とを示した図である。
【図5】本発明の他の実施形態にかかる転写マスクブラ
ンクスの製造方法を示す図である。
【図6】電子線縮小転写装置で用いられる転写マスクの
うち(a)は散乱透過マスク、(b)は散乱ステンシル
マスクの概略図であり、(c)は電子線を用いたパター
ン転写方法を示す概略斜視図である。
【図7】従来の転写マスクブランクスの製造方法を示す
図である。
【図8】従来の転写マスクブランクスの製造方法による
転写マスクブランクスのメンブレン中のボロン濃度分布
を示す図である。
【符号の説明】
1、11・・・シリコン基板 1a、11a・・・支持シリコン部 1b、11b・・・支柱 2、12・・・シリコン活性層 2a、12a・・・シリコンメンブレン 3、6、9、13・・・窒化珪素 4、14・・・開口部 5、15・・・ウエットエッチング用マスク 7・・・アニール炉 8・・・レジスト 21・・・散乱透過マスク 22、32・・・メンブレン 23、33・・・支柱 24・・・散乱体パターン 27・・・感光基板 31・・・散乱ステンシルマスク 34・・・貫通孔パターン

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シリコン活性層と支持シリコン部とからな
    るシリコン基板を用意する工程と、 前記支持シリコン部側に所定の開口を有するウエットエ
    ッチング用マスクを前記シリコン基板に形成する工程
    と、 前記ウエットエッチング用マスクの開口から前記支持シ
    リコン部に向けてウエットエッチングする工程と、 前記ウエットエッチング用マスクを除去した後、又は除
    去せずに全面に保護膜を成膜し、アニール処理する工程
    と、 前記保護膜、又は前記保護膜及び前記ウエットエッチン
    グ用マスクを除去する工程と、からなる転写マスクブラ
    ンクスの製造方法。
  2. 【請求項2】前記シリコン活性層は、2×1019atoms
    /cm3〜5×1020atoms/cm3の濃度のボロンを拡散し
    てなることを特徴とする請求項1記載の転写マスクブラ
    ンクスの製造方法。
JP13808399A 1999-05-19 1999-05-19 転写マスクブランクスの製造方法 Pending JP2000330264A (ja)

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