(57)【要約】【課題】  投影型電子線リソグラフィに用いるマスクにおいて、マスク全体の質量を小さく抑えることとマスクの剛性を高めること同時に可能とするマスク形状を提供することを目的とする。【解決手段】  マスク基板を補強するためにさらに基板を貼り付けるが、その基板に梁構造を持ったものを用いることで要求される強度、剛性を確保しつつ、マスクの質量を抑えることができる。また補強のための基板の梁構造をハニカム構造や荷重方向を考慮した格子構造とすることでマスクの質量あたりの強度を高めることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜と、
前記薄膜を支持する支柱を形成する第１の基板と、
前記第１の基板を補強する第２の基板と、
を備え、
前記第２の基板が略格子状の梁構造を有することを特徴とする荷電粒子線露光用マスク。
【請求項２】
前記第２の基板は、ハニカム状の梁構造を有することを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線露光用マスク。
【請求項３】
前記第２の基板は、荷電粒子線露光の際に保持される部位を略中心として放射状方向に延在する複数の梁と、前記複数の梁と略直交方向に延在する複数の梁と、を有することを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線露光用マスク。
【請求項４】
前記第２の基板は、露光パタン形成領域を取り囲む枠状の梁構造を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の荷電粒子線露光用マスク。
【請求項５】
前記第２の基板は、前記荷電粒子線露光の際に保持される部位において前記梁構造が形成されず前記梁の厚みを有する連続的な板状部とされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の荷電粒子線露光用マスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子線等の荷電粒子線を用いる荷電粒子線リソグラフィにおいて使用されるパタン転写用の荷電粒子線露光用マスクマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子線などの荷電粒子線源を光源とし、マスクを用いてその透過ビーム像を試料基板上へ投影するパタン投影式の電子線リソグラフィにおいては、一般にシリコンやダイアモンド等の数μｍないしはそれ以下の薄膜をマスクに用いる。例えばシリコン薄膜を用いたマスクの場合ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を用い、基板中の投影パタンを作成する領域（すなわちマスクとして利用する領域）のみ基板裏面からシリコン基板と絶縁膜をエッチングし表面のシリコン薄膜のみを残すことでマスクとして利用する薄膜を形成する。マスクとして用いる薄膜の材料に応じてＳＯＩ基板以外にもシリコン以外の薄膜を表面に形成したシリコン基板を用いて作成されることがある。
【０００３】
図１３は、電子ビーム投影露光（Electron Projection Lithography：ＥＰＬ）の概念図である。すなわち、電子線２が、開口部３と薄膜部４を有するステンシルマスク５を透過した後、散乱電子線６と非散乱電子線７とが投影レンズ８を透過し、続いて制限アパーチャ９を透過して、ウェーハ１２上のレジスト１１を露光する。
【０００４】
図１４は、電子ビーム投影露光（ＬＥＳ）装置の概念図である。すなわち、電子銃１３から放たれた電子線が、三つのコンデンサレンズ１４を透過し、マスクステージ１６上のマスク１を透過した後、さらに二つの投影レンズを透過して、ウェーハステージ１３上のウェーハ１２に露光される。
【０００５】
図１５は、一般的な電子線リソグラフィ用のマスクの平面構造を表す模式図である。マスクとしてパタンを形成する部分は、薄膜のみを残して基板のシリコンは除去される。すなわち、同図に表したように、マスク１においては、基板１００上に、正方形の薄膜領域２００が配列状に並んでいる。各薄膜領域２００内には、転写パタン形成領域が存在する。
【０００６】
図１６は、図１４におけるＡ−Ａ線における断面構造を例示する模式図である。  
同図に表したように、薄膜領域２００を取り囲む領域３００は基板のシリコンが残されていて、これを「梁」と呼んでいる。一般的に、パタン形成領域を全面に亘って連続的に薄膜化するとマスクの歪みや撓みが大きくなりマスクに要求される精度を実現できないため、パタン形成領域を小さな領域に分割し、その間に基板シリコンを残した梁状の部分（支柱）３００を形成する。
【０００７】
図１７は、一般的なマスク１の、図１におけるＢ部の斜視構造を例示する模式図である。同図に表したように、基板１００上に、正方形の薄膜領域２００が縦横に配列状に並んでいて、隣りあう薄膜領域２００は、梁３００によって仕切られている。
【０００８】
ただし、基板シリコンを支持基板として、近年さらに高精度化が要求される露光精度を実現するためには、マスク自体の高精度化も避けられない状況が予想される。マスクの高精度化のためにはマスクの剛性を上げることは重要であり、機械的により強固なマスクを実現する必要がある。
【０００９】
この様な要求に対応するため、例えば支持基板の厚さを増す提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。従来のＳＯＩ基板ではその厚さは１ｍｍにも満たないが、支持基板としてさらに厚いものとするため、厚さ数ｍｍの基板をマスクに貼り合わせる手法などが提案されている。
【００１０】
図１８は、従来のマスクの断面構造を例示する模式図である。      
図１８（ａ）は、従来の一般的なマスクの断面を示している。すなわち、基板１００に、基板１００をエッチングして形成した薄膜領域２００と、基板１００が取り残されている梁部分３００が存在する。
【００１１】
図１８（ｂ）、（ｃ）は、マスクに補強用の基板１５０を貼り合わせて作成したマスクの断面構造を示している。すなわち、図１８（ｂ）の例では、基板１００の、薄膜領域２００が形成されていない側の面に、補強用の基板１５０を貼り合わせている。補強板１５０は、均一な板状である。一方、図１８（ｃ）の例では、薄膜領域２００が形成されている側の面に、補強用の基板１５０を貼り合わせている。この場合も補強板１５０は、均一な板状である。
【００１２】
図１９は、補強用の基板を貼り合わせてあるマスクの平面構造を表す模式図である。  
同図に表したように、マスクにおいては、補強用の基板１５を貼り合わせてある基板１００上に、正方形の薄膜領域２００が配列状に並んでいる。補強のために貼り合わせる補強用の基板１５０の形状は、従来の手法では、図１９に示す様な形状となっている。すなわち、パタン形成のために薄膜化される領域を除いた全てに亘って支持基板を貼り付ける形となっている。
【００１３】
補強用の基板１５０を貼り合わせる手順は、元の基板１００の裏面エッチングを終え所望の領域の薄膜化領域２００を形成し終えた段階で貼り合わされる場合と、補強用の基板１５０を先に張り合わせた後に所望の領域の基板をエッチングして薄膜化領域２００を形成する場合がある。前者の様に薄膜化後に貼り合わせる場合には、貼り合わせる補強用の基板は貼り合わせる前に予め薄膜部に重なる部分等が抜かれた形に加工されている必要がある。
【特許文献１】特開２００３−１５８０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来手法のように、元の基板に補強用の基板を貼り付けることによって支持基板を厚くする手法では、支持基板の機械的強度を増す効果は確かにあるが、マスク自体の質量を増大させるという問題が生じる。実際の露光においてマスクは露光装置のマスクステージ駆動により動きを伴う。マスクの質量が増大に対して同じ加速度を確保するためにはマスクステージの駆動力を増大する必要が生じ、より大掛かりなステージを必要とすることになる。このことから、マスクには強度、剛性を高めたいという要求と、質量は小さくしたいという相反する要求があり、それらの両立が求められている。
【００１５】
また、支持基板の厚みを一様に増して強度を高めたマスクにおいては、無理な変形が加わった場合などに相対的に弱い薄膜部分に変形が集中し易くなるといったことも懸念される。
【００１６】
本発明はかかる課題の認識に基づいてなされたものであり、その目的は、軽量で十分な強度が確保できる補強構造を有する荷電粒子線露光用マスクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明によれば、
薄膜と、
前記薄膜を支持する支柱を形成する第１の基板と、
前記第１の基板を補強する第２の基板と、
を備え、
前記第２の基板が略格子状の梁構造を有することを特徴とする荷電粒子線露光用マスクが提供される。
【００１８】
ここで、前記第２の基板は、ハニカム状の梁構造を有するものとすることができる。  
または、前記第２の基板は、荷電粒子線露光の際に保持される部位を略中心として放射状方向に延在する複数の梁と、前記複数の梁と略直交方向に延在する複数の梁と、を有するものとすることができる。
【００１９】
また、前記第２の基板は、露光パタン形成領域を取り囲む枠状の梁構造を有するものとすることができる。  
また、前記第２の基板は、前記荷電粒子線露光の際に保持される部位において前記梁構造が形成されず前記梁の厚みを有する連続的な板状部とされているものとすることができる。
【発明の効果】
【００２０】
マスク基板を補強するために貼り付ける補強用基板に梁構造を持ったものを用いることで、基板に要求される強度、剛性を確保しつつ、マスクの質量を抑えることができる。また補強用基板の梁構造をハニカム構造や荷重方向を考慮した格子構造とすることで、マスクの質量あたりの強度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。  
図１は、本発明の実施の形態にかかるマスクの平面構造を拡大して例示する模式図である。  
同図に表したように、本発明の実施の形態にかかるマスク１においては、基板１０に補強用の基板１５が貼り合わせてある。そして、正方形状の複数の薄膜領域２０が縦横に配列状に並んでいる。本発明の実施の形態にかかるマスクでは、補強用の基板１５が格子状に加工されている。
【００２２】
図２は、本発明の実施の形態にかかるマスクの断面構造の２つの具体例を例示する模式図である。図２（ａ）に表した具体例の場合、基板１０の、薄膜領域２０が形成されていない側の面に、補強用の基板１５が貼り合わされている。一方、図２（ｂ）に表した具体例の場合、薄膜領域２０が形成されている側の面に、補強用の基板１５を貼り合わされている。  
これら断面図からも分かるように、本実施形態においては、薄膜領域２０にある支柱構造とは別に支持基板部についても補強基板１５が梁構造を持つ形となっている。格子状の梁の間隔や幅についてはマスクに求められる強度に応じて決定するものとすると同時に、マスクパタンが形成される薄膜領域２０の支柱の間隔や幅も考慮し、その支柱の間隔と同じにすることや、あるいは薄膜領域２０の支柱の間隔の整数倍あるいは整数分の１となる間隔を選択する場合などが挙げられる。
【００２３】
補強用の基板１５に上述の様な構造を持たせることによって、部材（補強用の基板１５）の質量を小さくすることができると共に基板の撓みなどに対しては質量あたりの強度を増すことができる。
【００２４】
図３は、本発明の実施例に係るマスクと、従来のマスクの曲げモーメントを説明するための模式図である。すなわち、同図（ａ）及び（ｂ）は、従来のマスクにおける任意の２箇所の断面図であり、同図（ｃ）は、本発明のマスクにおける基板１５の梁の部分の縦断面図であり、同図（ｄ）は本発明のマスクにおける基板１５の梁の部分の横断面図である。ここで、本発明のマスクは、補強用の基板１５の厚みを２倍にし、その半分の領域を除去している。
【００２５】
図３（ａ）及び（ｂ）に表したマスクと、（ｃ）及び（ｄ）に表したマスクの強度を比較すると、補強基板１５の質量は同じであるが、基板の曲げ強度に関しては厚みを２倍にして表面積を２分の１にした場合（図３（ｃ）及び（ｄ））の方が「曲げ」などの外力に対して強くなる。つまり、本発明による様に補強用の基板１５を格子状の構造に加工することで、質量当りのマスク強度（剛性）を高めることができる。
また、図１９に例示した従来の補強基板の構造では、支柱が格子状構造を持つ薄膜領域２０と、全面に基板が残された補強用基板部の領域とで基板の剛性が極端に異なり、外力などによってもたらされる変形が薄膜部により集中し易いという懸念があった。これに対して、本発明によれば、補強用の基板も梁構造とすることで補強用基板部と薄膜領域との剛性の差も小さくなり、薄膜領域への変形の集中を低減する効果も得られる。
【００２６】
以下、実施例を参照しつつ本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明する。
【００２７】
図４は、本発明の第１の実施例にかかるマスクの平面構造を例示する模式図である。同図に表したように、本発明の実施の形態にかかるマスク１においては、基板１０に補強用の基板１５が貼り合わせてある。そして、複数の、正方形状の薄膜領域２０が縦横に配列状に並んでいる。本発明の第１の実施例にかかるマスクでは、補強用の基板１５がハニカム状に加工されている。
【００２８】
ハニカム構造は一般的に材料最小で最大強度得る構造とされており、マスク面の撓みや面方向の外力、曲げ等に対して上述の格子状構造と同等の剛性を得るためにより質量を小さくできる効果があり、あるいは格子状構造と同じ質量でより剛性の高いマスクを作成することができる。すなわち、前述した、補強用の基板を格子状に加工したマスクと同様の効果が得られる。
【００２９】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。  
図５は、本発明の第２の実施例にかかるマスクの平面構造を例示する模式図である。同図に表したように、本発明の実施の形態にかかるマスク１においては、基板１０に補強用の基板１５が貼り合わせてある。そして、複数の、正方形状の薄膜領域２０が縦横に配列状に並んでいる。本発明の第２の実施例にかかるマスクでは、補強用の基板１５のうち、真空チャックや静電チャック等でマスクを吸着し保持される領域４０では全面にわたって補強基板１５をそのまま残し、それ以外の薄膜領域を除く領域では格子状の梁構造としている。チャッキングされる部分の補強基板１５をそのまま残すことにより、チャッキングの際の変形を抑制することが可能となる。
【００３０】
図６は、露光装置や測定装置がこのマスク１を保持する際に真空チャックや静電チャック等でマスク１を吸着し保持する領域を示している。すなわち、円形のマスク１に内接する正方形以外の領域が、真空チャックや静電チャック等でマスク１を吸着し保持するために占領される領域４０となる。この部分の補強用の基板１５に、上述の格子状あるいはハニカム状の構造を持たせると吸着力が低下するという懸念がある。このことを解決するために、装置がマスクを吸着する領域４０については補強基板の梁構造を無くしたものとすることが有効である。
【００３１】
上述に示す構造とすることで、マスク保持のための吸着力が減少する問題を回避し、かつマスクの質量を小さくしつつ必要な剛性を確保することが可能である。
図７は、本発明の第２の実施例にかかるマスクの平面構造を例示する模式図である。同図に表したように、本発明の実施の形態にかかるマスク１においては、基板１０に補強用の基板１５が貼り合わせてある。そして、複数の、正方形状の薄膜領域２０が縦横に配列状に並んでいる。本発明の第２の実施例にかかるマスクでは、補強用の基板１５のうち、真空チャックや静電チャック等でマスクを吸着し保持される領域４０では全面にわたって補強基板１５をそのまま残し、それ以外の薄膜領域を除く領域ではハニカム状の梁構造としている。
【００３２】
次に、本発明の第３の実施例について説明する。  
図８は、本発明の第３の実施例にかかるマスクの平面構造を例示する模式図である。同図に表したように、本発明の実施の形態にかかるマスク１においては、基板１０に補強用の基板１５が貼り合わせてある。そして、複数の、正方形状の薄膜領域２０が縦横に配列状に並んでいる。本発明の第３の実施例にかかるマスクの補強用基板１５は、露光装置や測定装置がこのマスクを保持する際に吸着する領域を基準に、そこから放射状に伸びる梁と、その梁に直交方向に交差する梁とで梁構造を形成している。マスクを吸着保持する領域４０のそれぞれから放射状に伸ばした梁によって薄膜領域２０や他の吸着保持する領域とが結ばれ、それらの放射状に伸びる梁に直交する方向にも梁を渡す形で格子状の梁構造を形成している。
【００３３】
格子状の梁構造は梁の走る方向に働く力に対して最も強固であることが知られており、実際にマスクを測定し露光する際に装置が吸着保持する領域を考慮し、その保持領域から放射状に伸びる方向に梁を配置することで、マスクを保持する際にマスクに加えられる外力に対してマスクをより強固にすることができる。
【００３４】
次に、本発明の第４の実施例について説明する。  
図９は、本発明の第４の実施例にかかるマスクの平面構造を例示する模式図である。同図に表したように、本発明の実施の形態にかかるマスク１においては、基板１０に補強用の基板１５が貼り合わせてある。そして、複数の、正方形状の薄膜領域２０が縦横に配列状に並んでいる。本発明の第４の実施例にかかるマスクは、支持基板部にハニカム構造を形成した補強用基板１５をもとに薄膜領域２０の周囲を取り囲む領域に太い梁を形成した場合の補強基板の構造を示す概念図である。すなわち、補強用基板１５の内、円形のマスク１に内接する正方形の領域はハニカム構造であり、それ以外の領域４０（真空チャックや静電チャック等でマスク１を吸着し保持する領域）は穴の開いていない板状であり、薄膜領域２０の周囲は太い梁状となっている。
マスクの中でも特に剛性を高め外力や重力などによる変形を極力小さくしたい領域は、露光パタンを形成する薄膜領域２０である。この薄膜部分の剛性をより高めることは有効な手段であり、それと同時に相対的に他の部分の剛性を小さくすることによってマスクの歪みや変形を薄膜部以外の領域に逃がすこともまた有効な手段である。それゆえ薄膜部を太い梁で取り囲むことによって薄膜部の剛性を高める狙いがある。
図１０は、本発明の第４の実施例にかかるマスクの平面構造を例示する模式図である。すなわち、同様に放射状の梁構造を用いた補強基板１５にさらに薄膜領域２０の周囲を取り囲む太い梁を形成した場合の補強基板１５の構造を示す概念図である。
【００３５】
この様に薄膜部の周囲を取り囲む様に形成された太い梁によって薄膜部の剛性を上げることができ、露光装置や測定装置がマスクを保持する際に外力が薄膜部に及ぼす影響を低減することができる。また、外力による影響をさらに低減するためには薄膜部と吸着保持部との間の領域の剛性をむしろ低下させることが有効であり、この領域の梁の本数をさらに減らしたり梁を細くしたりすることも有効な手段である。
【００３６】
図１１は、本実施例の変型例を表す模式図である。すなわち、薄膜領域２０と吸着保持領域４０との間の領域の剛性を積極的に低下させる典型的な例として、これら薄膜領域２０と吸着保持領域４０との間の領域の補強基板の梁が全て取り払われている。この場合、吸着保持部と薄膜部の間は元々のマスク基板のみで保持されていることになる。
【００３７】
図１２は、本実施例のさらに他の変型例を表す模式図である。すなわち、薄膜部のみを補強するという観点からは、補強基板の構造を同図の様にしてもよい。この場合、補強基板は、薄膜部の支柱と薄膜部を取り囲む太い梁のみとなり、薄膜部以外の領域は補強されない。
【００３８】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。
【００３９】
例えば、荷電粒子線露光用マスクを構成する基板や補強用基板などの各要素の具体的な形状、構造、材質やサイズなどについては、前述したもの以外にも当業者が適宜設計したものも、本発明の要旨を含む限り、本発明の範囲に包含される。
【００４０】
また、具体例として薄膜領域の構造や数、配置関係も一例に過ぎない。  
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての荷電粒子線露光用マスクは、本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態にかかるマスクの平面構造を拡大して例示する模式図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかるマスクの断面構造を例示する模式図である。
【図３】本発明の実施例に係るマスクと、従来のマスクの曲げモーメントを比較して例示する模式図である。
【図４】本発明の第１の実施例にかかるマスクの平面構造を例示する模式図である。
【図５】本発明の第２の実施例にかかるマスクの平面構造を例示する模式図である。
【図６】露光装置や測定装置がこのマスク１を保持する際に真空チャックや静電チャック等でマスク１を吸着し保持する領域を示している。
【図７】本発明の第２の実施例にかかるマスクの平面構造を例示する模式図である。
【図８】本発明の第３の実施例にかかるマスクの平面構造を例示する模式図である。
【図９】本発明の第４の実施例にかかるマスクの平面構造を例示する模式図である。
【図１０】本発明の第４の実施例にかかるマスクの平面構造を例示する模式図である。
【図１１】第４実施例の変型例を表す模式図である。
【図１２】第４実施例のさらに他の変型例を表す模式図である。
【図１３】電子ビーム投影露光（Electron Projection Lithography (EPL))の概念図である。
【図１４】電子ビーム投影露光（ＬＥＳ）装置の概念図である。
【図１５】一般的な電子線リソグラフィ用のマスクの平面構造を表す模式図である。
【図１６】図１４におけるＡ−Ａ線における断面構造を例示する模式図である。
【図１７】一般的なマスク１の、図１におけるＢ部の斜視構造を例示する模式図である。
【図１８】従来のマスクの断面構造を例示する模式図である。
【図１９】補強用の基板を貼り合わせてあるマスクの平面構造を表す模式図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ マスク
２ 電子線
３ 開口部
４ 薄膜部
５ ステンシルマスク
６ 散乱電子線
７ 非散乱電子線
８ 投影レンズ
９ 制限アパーチャ
１０ 基板
１１ レジスト
１２ ウェーハ
１３ 電子銃
１４ コンデンサレンズ
１５ 補強用基板
１６ ウェーハステージ
２０ 薄膜領域
４０ 吸着保持領域
１００ 基板
１５０ 補強用板
２００ 薄膜領域
３００ 梁
【図２】
2006023681.tif 000003
【図３】
2006023681.tif 000004
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2006023681.tif 000019
【図１２】
2006023681.tif 000020
【図１９】
2006023681.tif 000021