(57)【要約】【課題】  ＳＯＲＩ量Δを所望の範囲に簡単に抑えることができるＳＯＩ基板を用いた荷電粒子線用の転写マスクとその作製方法を提供する。【解決手段】  支持基材形成用の単結晶シリコンからなる第１の層の一面全体にシリコン酸化膜からなる第２の層を形成し、該第２の層の上側全体に、更に、マスクパターン形成用の単結晶シリコンからなる第３の層を配設している、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いて、荷電粒子線用転写マスク作製する、荷電粒子線用転写マスクの作製方法であって、前記第１の層に対する前記外形加工は、少なくともパターン転写領域を貫通開口する際には、前記ＳＯＩ基板の第２の層をエッチングストッパー層として、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液をエッチング液として用いて、そのパターン転写領域を貫通開口するものである。【選択図】  図１
2006295009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基材形成用の単結晶シリコンからなる第１の層の一面全体にシリコン酸化膜からなる第２の層を形成し、該第２の層の上側全体に、更に、マスクパターン形成用の単結晶シリコンからなる第３の層を配設している、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いて作製される荷電粒子線用転写マスクで、且つ、前記第１の層に対してパターン転写領域を貫通開口する外形加工を施した支持基材の一面に、前記第２の層のシリコン酸化膜を配設して、その上側に、該シリコン酸化膜で支持して、前記第３の層から加工形成された自己支持膜である転写用パターンを配設している、荷電粒子線用転写用マスクを、作製する、荷電粒子線用転写マスクの作製方法であって、前記第１の層に対する前記外形加工は、少なくともパターン転写領域を貫通開口する際には、前記ＳＯＩ基板の第２の層をエッチングストッパー層として、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液をエッチング液として用いて、そのパターン転写領域を貫通開口するものであることを特徴とする荷電粒子線用転写マスクの作製方法。
【請求項２】
請求項１に記載の荷電粒子線用転写マスクの作製方法であって、前記第２の層の厚さが１０ｎｍ以上、１８０ｎｍ以下であることを特徴とする荷電粒子線用転写マスクの作製方法。
【請求項３】
請求項１ないし２のいずれか１項に記載の荷電粒子線用転写マスクの作製方法であって、荷電粒子用転写マスクがＬＥＥＰＬ用マスクであることを特徴とする荷電粒子線用転写マスクの作製方法。
【請求項４】
支持基材形成用の単結晶シリコンからなる第１の層の一面全体にシリコン酸化膜からなる第２の層を形成し、該第２の層の上側全体に、更に、マスクパターン形成用の単結晶シリコンからなる第３の層を配設している、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いて作製される荷電粒子線用転写マスクで、且つ、前記第１の層に対してパターン転写領域を貫通開口する外形加工を施した支持基材の一面に、前記第２の層のシリコン酸化膜を配設して、その上側に、該シリコン酸化膜で支持して、前記第３の層から加工形成された自己支持膜である転写用パターンを配設している、荷電粒子線用転写用マスクであって、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の荷電粒子線用転写マスクの作製方法により作製されたことを特徴とする荷電粒子線用転写用マスク。
【請求項５】
請求項４に記載の荷電粒子線用転写マスクであって、基板サイズが２００ｍｍΦレベルで、第１の層の厚さが０．７２５ｍｍで、前記第２の層のシリコン酸化膜の厚さが１０ｎｍ以上、１８０ｎｍ以下であることを特徴とする荷電粒子線用転写用マスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線露光装置に用いられる荷電粒子線用転写マスクと、該荷電粒子線用転写マスクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代の電子デバイス素子の露光技術として、露光光源に電子線やイオンビームを用いた荷電粒子線露光装置の開発が進んでいる。
これらの露光装置においては、シリコンメンブレンに対しパターン状に貫通孔が設けられているステンシル型の転写マスクが用いられている。
そして、このような転写マスク形成用の基板としては、均一膜厚のシリコンメンブレンを形成しやすい、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板が用いられる。
ＳＯＩ基板は、例えば、図２（ａ）にその断面を示すように、支持基材形成用の単結晶シリコンからなる第１の層１１１の一面全体にシリコン酸化膜からなる第２の層１１２を形成し、該第２の層１１２の上側全体に、更に、マスクパターン形成用の単結晶シリコンからなる第３の層１１３を配設している。
図２（ａ）に示すＳＯＩ基板１１０を用い、その各部を加工して、例えば、図２（ｂ）に示すような第３の層１１３をメンブレンとしてパターンを形成した転写マスク１１０Ａを作製する。
ここで、第３の層１１３の厚さとしては、通常、５０μｍ〜１μｍ、更にそれ以下のものが適宜用いられ、第１の層１１１の厚さとしては、ＳＯＩ基板のサイズにもよるが２００ｍｍΦで０．７２５ｍｍ程度のものが用いられている。
【０００３】
ここで、図２に示す層構成のＳＯＩ基板から作製されるこのような転写用マスクの作製方法の第１の作製方法を、図３に基づいて、以下簡単に説明しておく。
第１の作製方法は、転写用パターンを単結晶シリコンからなる第３の層２１３（図２の１１３に相当）に形成した後に、転写用パターンの領域の単結晶シリコンからなる第１の層２１１（図２の１１１に相当）を貫通開口するものである。
始めに、単結晶シリコンからなる第１の層２１１、第３の層２１３をシリコン酸化膜からなる第２の層２１２（図２の１１２に相当）で貼り合わせた構造の、面方位が（１００）のＳＯＩ基板２１０を転写マスク形成用の基板として用意し（図３（ａ））、これに対して、電子線レジストを塗布し、所定の加速電圧で電子線露光を行い、現像後、ドライエッチング、あるいはウェットエッチングを用いて、第３の層２１３をパターン加工して転写用パターンを形成する。（図３（ｂ））
このとき、シリコン酸化膜からなる第２の層２１２がエッチングストッパー層の役割を果たしている。
電子線レジストを除去した後、予め、第１の層２１１をウェットエッチングする際の、耐エッチング性の保護膜となるＳｉＮｘ膜２２０を転写用パターンが形成されたＳＯＩ基板全体に形成し、続いて、転写用パターンの領域を貫通開口するためのＳｉＮｘ膜２２０の開口領域を形成するために、ＳｉＮｘ膜２２０を加工し、ＳｉＮｘ膜２２０の開口２２０ａを得る。（図３（ｃ））
次に、ウエハ全体を加熱されたアルカリ水溶液に浸漬して第１の層２１１のエッチングを行ない貫通開口２１１ａを形成する。（図３（ｄ））
アルカリ水溶液としては、一般に、水酸化カリウム水溶液が用いられており、異方性エッチングがなされ、この場合、第２の層２１２がエッチングストッパー層の役割を果たしている。
次に、ＳｉＮｘ膜２２０を剥離し（図３（ｅ））、露出した第２の層２１２を除去して、転写マスクを形成する。（図３（ｆ））
【０００４】
更に、図２に示す層構成のＳＯＩ基板から作製されるこのような転写用マスクの作製方法の第２の作製方法を、図４に基づいて、以下簡単に説明しておく。
第２の作製方法は、転写用パターンの領域の単結晶シリコンからなる第１の層２１１を貫通開口した後に、転写用パターンを単結晶シリコンからなる第３の層２１３に形成するものである。
始めに、単結晶シリコンからなる第１層２１１、第３の層２１３をシリコン酸化膜からなる第２の層２１２（図２の１１３に相当）で貼り合わせた第１の作製方法の場合と同じ構造の、面方位が（１００）のＳＯＩ基板２１０を転写マスク形成用の基板として用意し（図４（ａ））、第１の層２１１をウェットエッチングするためのエッチング保護膜であるＳｉＮｘ膜２２０をＳＯＩ基板２１０全体に形成し、続いて、ＳｉＮｘ膜２２０のパターニングを行なった後（図４（ｂ））、第１の層２１１をエッチングして貫通開口２１１ａを形成する（図４（ｃ））。
このときも第１の作製方法と同様、加熱されたアルカリ水溶液、一般には、水酸化カリウム水溶液が用いられる。
第２の層２１２が、エッチングストッパー層の役割を果たしている。
次に、ＳｉＮｘ膜２２０を剥離し（図４（ｄ））、貫通開口２１１ａから露出した第２の層を除去した後（図４（ｅ））、第１の作製方法と同様にして、第３の層２１３をパターニングして、転写用パターンを形成して、転写マスクを得る。（図４（ｆ））。
【０００５】
図３、図４に示す転写マスクの作製方法においては、いずれも、第１の層２１１をウェットエッチングして転写パターンの領域を貫通開口する際に、第２の層２１２がエッチングストッパー層として機能している。
エッチング溶液として水酸化カリウム水溶液を用いる場合には、第１の層２１１と第２の層２１２のエッチング選択比の関係から、エッチングストッパー層として機能する第２の層２１２の厚さを、所定の厚さｔ０とすると、２００ｎｍ以上が必要とされていた。
【０００６】
一方、上記第１の作製方法、第２の作製方法に用いられる図２に示す、ＳＯＩ基板１１０について、ＳＯＲＩ量（ソリ量とも記す）とシリコン酸化膜からなる第２の層１１２の厚さとの関係について、２００ｍｍΦサイズで、第１の層１１１の厚さが０．７２５ｍｍである場合、本願発明者等は、Ｐｒｏｃ．ｏｆ  ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．５４４６の頁９４６（非特許文献１）に記載するように図５（ａ）に示すような、関係があることをデータとして得ていた。
【非特許文献１】Ｐｒｏｃ．ｏｆ  ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．５４４６の頁９４６  この関係を数式で表すと、下記の（１）式のようになる。                  Δ  ＝  Δ０  ＋αｔ                  （１）  ここで、ΔはＳＯＩ基板１１０のＳＯＲＩ量、Δ０は第１の層１１１に起因するＳＯＲＩ量、αは定数、ｔはシリコン酸化膜の厚さである。  図５（ａ）のグラフでは、Ｂａｒｅ  Ｓｉ  ｗａｆｅｒの市販品のＳＯＲＩ量（すなわちΔ０が）参考のために掲載してある。  このことはＳＯＩ基板において、ＳＯＲＩ量Δを小さくするには、シリコン酸化膜の厚さを小さくすると同時に、Δ０を小さくすることが必要であることを示している。  またΔ０を小さくすることは可能である。  図３や図４に示す作製方法により作製された転写マスクは、図５（ｂ）のようにＳＯＲＩ量Δｍを発生させる。  尚、ここでの、ＳＯＲＩ量Δは、簡単には、図６（ａ）に示すような装置構成で、図６（ｂ）に示すように３点を支持ピン３１５にて支持にして、ＳＯＩ基板の表裏、それぞれ、の高さをＸ−Ｙスキャンしながら全面について測定し、表裏それぞれの得られたデータから、自重の影響を取り除いたものである。（ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．５４４６の頁９４６（非特許文献１）参照）  尚、図６において、３１０はＸＹステージ、３１５は支持ピン、３２０は転写マスク、３３０は高さ測定部、３４０は制御部（コンピュータ）である。  （１）式は、シリコン酸化膜層の内部応力に起因してシリコン酸化膜層の厚さが厚いほどマスク基板の平坦度がそこなわれることを示している。
【０００７】
しかし、２００ｍｍΦサイズで、第１の層１１１の厚さが０．７２５ｍｍである、ＬＥＥＰＬ（Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｙ）用マスクに用いられるＳＯＩ基板おいては、上記のＳＯＲＩ量Δは、２０μｍ以下であることが求められるようになってきた。
このような要求に対して、図３に示す第１の作製方法、図４に示す第２の作製方法に用いられるＳＯＩ基板では、先に述べたように、従来、シリコン酸化膜からなる第２の層１１２の厚さが、エッチングストッパーとしての機能から２００ｎｍ以上が必要とされているが、このような厚さでは、第１の作製方法や第２の作製方法で作製する転写マスクにおいて、ＳＯＲＩ量Δを２０μｍ以下とすることは、図５（ａ）に示すシリコン酸化膜の厚さとＳＯＲＩ量Δとの関係から無理と判断される。
尚、一般に、ＬＥＥＰＬ用マスクでは、ＳＯＩ基板の面積に対して、転写用パターンの領域として貫通開口する面積が小さく、貫通開口の影響が、ＳＯＲＩ量Δには影響しない程度のものであり、図５（ａ）に示すＳＯＩ基板のシリコン酸化膜の厚さとＳＯＲＩ量Δとの関係は、ＬＥＥＰＬ用マスクにも当てはまると判断される。
【０００８】
ここで、簡単に、ＬＥＥＰＬ用マスクについて説明しておく。
ＬＥＥＰＬ方式は、内海の提案（Ｔ．Ｕｔｓｕｍｉ，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｖａｃｃｕｍ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｂ１７  ｐ．２８９７（１９９９））（非特許文献２）による低速電子線近接投影転写方式で、ここに用いられる転写マスクをＬＥＥＰＬ用マスクと言う。
【非特許文献２】Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｖａｃｃｕｍ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｂ１７  ｐ．２８９７（１９９９）    ＬＥＥＰＬ方式のものは、マスクの転写領域全体に電子ビームをラスタースキャンして転写するものである。  ＬＥＥＰＬ方式の場合、加速電圧２ＫＶ程度の低エネルギー電子ビームを用いてマスクの絵柄を等倍で近接露光するもので、図７に示すような露光転写装置にて電子銃５１０から放出された電子ビーム５１５を用いて、レジスト塗布済みウエハ５６０へ転写用マスク５７０のパターンが転写される。  パターン転写形成に寄与するのはメンブラン５７１の、レジスト塗布済みウエハ５６０側の一面である。  図７に示すように、メンブラン５７１とレジスト塗布済みウエハ５６０のレジストとのギャップＧを３０μｍ〜９０μｍと近接させ、所定スポット径の電子ビーム５１５を照射しながら走査するもので、メンブラン５７１の非開口部５７１ａに照射された電子ビームは吸収体であるメンブラン５７１に吸収され、像形成に寄与せず、メンブラン５７１の開口部５７１ｂに照射された電子ビームのみが像形成に寄与する。  尚、図７において、５１０は電子銃、５１５は電子ビーム、５２０はレンズ、５３０はアパーチャ、５４０、５４５は主偏向器、５５０、５５５は副偏向器、５６０はレジスト塗布済みウエハ、５７０は転写用マスク（ＬＥＥＰＬ用マスクのこと）、５７１はメンブラン、５７１ａは非開口部、５７１ｂは開口部、５７２は支持部材、５８０はチャック、５８５は電極である。
【０００９】
このため、ＳＯＩ基板のＳＯＲＩ量Δを抑えるために、図２に示す構造のＳＯＩ基板１１０のシリコン酸化膜からなる第２の層１１２の応力を緩和するために、単結晶シリコンからなる第１の層１１１表面に、第２の層１１２と同じ厚さのＳＯＲＩ緩和層としてのシリコン酸化膜からなる第４の層１１２ａを設けた構造の、図８に示す、ＳＯＩ基板１１０ａも提案されている。
しかし、このようなＳＯＩ基板１１０ａを用いた場合、ＳＯＩ基板１１０ａの作製のための工程は増え、また、これを用いた転写マスク１１０ｂ（図８（ｂ））の作製は、手間がかかり問題となっていた。
あるいはまた、図２に示す構造のＳＯＩ基板１１０の第２の層１１２の応力を緩和するために、所定のチャック治具を用いて、ＳＯＩ基板をチャッキングすることにより、ＳＯＲＩ量Δを抑える方法も採られたが、この方法の場合、再現性がなく調整が難しかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のようにＳＯＩ基板を用いたＬＥＥＰＬ用マスクにおいては、２００ｍｍΦサイズで、支持基材形成用の単結晶シリコンからなる層（図２（ａ）の第１の層１１１に相当）の厚さが０．７２５ｍｍである、ＬＥＥＰＬ用マスクに用いられるＳＯＩ基板おいては、ＳＯＲＩ量Δは、２０μｍ以下であることが求められているが、従来、その作製上の理由から難しいとされており、ＳＯＲＩ量Δを抑えるために、ＳＯＲＩ緩和層を更に設けた、図８に示すような層構成のＳＯＩ基板１１０ａを用いる場合には、ＳＯＩ基板自体の作製やマスクの作製に、手間がかかり問題となっており、また、チャックを用いてＳＯＲＩ量Δを抑える方法の場合、調整が難しく、ＳＯＩ基板を用いたＬＥＥＰＬ用マスクにおいては、ＳＯＲＩ量Δを所望の範囲に簡単に抑えることができるものが求められていた。
本発明は、これに対応するもので、ＳＯＲＩ量Δを所望の範囲に簡単に抑えることができるＳＯＩ基板を用いた荷電粒子線用の転写マスクとその作製方法を提供しようとするものである。
更に具体的には、本発明は、シリコン酸化膜層が１８０ｎｍよりも薄い図２（ａ）に示す層構成のＳＯＩ基板を用いて、ＳＯＲＩ量Δを所望の範囲に簡単に抑えることができるＬＥＥＰＬ用マスクとその作製方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の荷電粒子線用転写マスクの作製方法は、支持基材形成用の単結晶シリコンからなる第１の層の一面全体にシリコン酸化膜からなる第２の層を形成し、該第２の層の上側全体に、更に、マスクパターン形成用の単結晶シリコンからなる第３の層を配設している、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いて作製される荷電粒子線用転写マスクで、且つ、前記第１の層に対してパターン転写領域を貫通開口する外形加工を施した支持基材の一面に、前記第２の層のシリコン酸化膜を配設して、その上側に、該シリコン酸化膜で支持して、前記第３の層から加工形成された自己支持膜である転写用パターンを配設している、荷電粒子線用転写用マスクを、作製する、荷電粒子線用転写マスクの作製方法であって、前記第１の層に対する前記外形加工は、少なくともパターン転写領域を貫通開口する際には、前記ＳＯＩ基板の第２の層をエッチングストッパー層として、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液をエッチング液として用いて、そのパターン転写領域を貫通開口するものであることを特徴とするものである。
そして、上記の荷電粒子線用転写マスクの作製方法であって、前記第２の層の厚さが１０ｎｍ以上、１８０ｎｍ以下であることを特徴とするものである。
そしてまた、上記の荷電粒子線用転写マスクの作製方法であって、荷電粒子用転写マスクがＬＥＥＰＬ用マスクであることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の荷電粒子線用転写用マスクは、支持基材形成用の単結晶シリコンからなる第１の層の一面全体にシリコン酸化膜からなる第２の層を形成し、該第２の層の上側全体に、更に、マスクパターン形成用の単結晶シリコンからなる第３の層を配設している、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いて作製される荷電粒子線用転写マスクで、且つ、前記第１の層に対してパターン転写領域を貫通開口する外形加工を施した支持基材の一面に、前記第２の層のシリコン酸化膜を配設して、その上側に、該シリコン酸化膜で支持して、前記第３の層から加工形成された自己支持膜である転写用パターンを配設している、荷電粒子線用転写用マスクであって、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の荷電粒子線用転写マスクの作製方法により作製されたことを特徴とするものである。
そして、上記の荷電粒子線用転写マスクであって、基板サイズが２００ｍｍΦレベルで、第１の層の厚さが０．７２５ｍｍで、前記第２の層のシリコン酸化膜の厚さが１０ｎｍ以上、１８０ｎｍ以下であることを特徴とするものである。
【００１３】
（作用）
本発明の荷電粒子線用転写マスクの作製方法は、このような構成にすることにより、ＳＯＩ基板を用いて、ＳＯＲＩ量Δを所望の範囲に簡単に抑えることができる荷電粒子線用の転写マスクを作製する、荷電粒子線用の転写マスクの作製方法の提供を可能としている。
詳しくは、第１の層に対する前記外形加工は、少なくともパターン転写領域を貫通開口する際には、前記ＳＯＩ基板の第２の層をエッチングストッパー層として、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液をエッチング液として用いて、そのパターン転写領域を貫通開口するものであることにより、これを達成している。
即ち、第１の層の単結晶シリコン（Ｓｉ）と第２の層のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）とのエッチングの選択比Ｓｉ／ＳｉＯ２が、従来、単結晶シリコンのエッチング液として用いられていた水酸化カリウム水溶液よりも１桁以上大きくすることができるＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液を単結晶シリコンのエッチング液として用い、且つ、シリコン酸化膜の厚さを薄く制御することにより、ＳＯＲＩ量を所望の範囲内に抑えることを可能にしている。
そして、シリコン酸化膜が１８０ｎｍよりも薄い、図２（ａ）に示す層構成のＳＯＩ基板を用いることにより、２００ｍｍφサイズで第１の層の厚さが０．７２５ｍｍの場合において、ＳＯＲＩ量Δを２０μｍ以下に抑えることができるＬＥＥＰＬ用マスクを作製することを可能としている。
また、シリコン酸化膜が１０ｎｍよりも厚い、図２（ａ）に示す層構成のＳＯＩ基板を用いることにより、ＴＭＡＨ水溶液をエッチング液として用いた場合に、該シリコン酸化膜をエッチングストッパー層として十分に機能させることを可能としている。
ここでは、シリコン酸化膜がエッチングストッパー層として十分余裕をもって機能を果たせる厚さとして１０μｍを挙げており、１０μｍ厚を安全にエッチング作業が行える厚さとしている。
単結晶シリコンからなる第１の層に対して、エッチング加工により貫通開口を設ける際に、シリコン酸化膜からなる第２の層に到達するまでの時間には、場所によるばらつきがあり、これを考慮して、シリコン酸化膜がエッチングストッパー層として十分に機能する厚さが１０μｍ厚以上としている。
特に、ＬＥＥＰＬ用マスクには有効である。
ＬＥＥＰＬ用マスクは、先にも述べたが、等倍で近接露光により転写を行うため、縮小投影方式の転写マスクに比べマスク自体に精度が高いことが要求される。
尚、先にも述べたが、一般に、ＬＥＥＰＬ用マスクでは、ＳＯＩ基板の面積に対して、転写用パターンの領域として貫通開口する面積が小さく、貫通開口の影響が、ＳＯＲＩ量Δには影響しない程度のものであり、図５（ａ）に示すＳＯＩ基板のシリコン酸化膜の厚さとＳＯＲＩ量Δとの関係は、ＬＥＥＰＬ用マスクにも当てはまると判断することは妥当である。
本発明は、このような知見のもとに成されたものである。
【００１４】
尚、ＴＭＡＨ２０ｗｔ％（重量パーセント）水溶液７０℃、水酸化カリウム２０ｗｔ％（重量パーセント）水溶液７０℃についての、Ｓｉ（１００）、ＳｉＯ２、それぞれのエッチレート、および選択比（Ｓｉ／ＳｉＯ２）は、以下の表１に示すような値である。
【表１】
2006295009.tif 000003
本発明では、エッチング加工のばらつきを考慮して、シリコン酸化膜がエッチングストッパー層として十分余裕をもって機能を果たせ、安心してエッチング作業が行える厚さを１０ｎｍ以上としているが、表１に示す、ＴＭＡＨ水溶液のエッチングの選択比（Ｓｉ／ＳｉＯ２）から、エッチング加工のばらつきを考慮せずに、単純に計算した場合には、シリコン酸化膜は厚さ４ｎｍ程度でもエッチングストッパー層としての機能を果たすことができる。
【００１５】
また、本発明の荷電粒子線用転写マスクは、このような構成にすることにより、ＳＯＩ基板を用いて、ＳＯＲＩ量Δを所望の範囲に簡単に抑えることができる荷電粒子線用の転写マスクを作製する、荷電粒子線用の転写マスクの提供を可能としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、上記のように、ＳＯＲＩ量Δを所望の範囲に簡単に抑えることができる、ＳＯＩ基板を用いた、荷電粒子線用の転写マスクとその作製方法の提供を可能とした。
更に具体的には、２００ｍｍφサイズで支持基材形成用の単結晶シリコンからなる層の厚さが０．７２５ｍｍの場合において、ＳＯＲＩ量Δを２０μｍ以下に抑えることができる高品質のＬＥＥＰＬ用マスクを作製することを可能とした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は本発明の荷電粒子線用転写マスクの作製方法の実施の形態の第１の例の工程および第２の例の工程を示した工程断面図で、図１（ｇ）は本発明の荷電粒子線用転写マスクの実施の形態の１例の断面図である。
尚、図１において、第１の例は、太実線矢印の示すように、図１（ａ）〜図１（ｃ）、図１（ｅ）〜図１（ｇ）の順に処理を行い、また第２の例は、点線矢印の示すように、図１（ａ）〜図１（ｇ）の順に、処理を行う。
図１中、１０はＳＯＩ基板、１０Ａは転写マスク（ＬＥＥＰＬ用マスク）、１１は第１の層（単結晶シリコンともいう）、１１Ａは残存部、１１ａは凹部、１１ｂは開口（貫通開口とも言う）、１２は第２の層（シリコン酸化膜ともいう）、１３は第３の層（単結晶シリコンともいう）、１３ａは開口部（パターン開口部ともいう）、２０はＳｉＮｘ膜、２０ａは開口である。
【００１８】
はじめに、本発明の荷電粒子線用転写マスクの作製方法の実施の形態の第１の例を図１に基づいて説明する。
第１の例の荷電粒子線用転写マスクの作製方法は、厚さ０．７２５ｍｍの支持基材形成用の面方位が（１００）の単結晶シリコンからなる第１の層１１の一面全体にその厚さが１０ｎｍ〜１８０ｎｍの範囲にあるシリコン酸化膜からなる第２の層１２を形成し、該第２の層１２の上側全体に、更に、膜厚が１μｍ程度のマスクパターン形成用の面方位が（１００）の単結晶シリコンからなる第３の層１３を配設している、２００ｍｍΦサイズのＳＯＩ基板１０を用いて作製されるＬＥＥＰＬ用マスクで、且つ、前記第１の層１１に対してパターン転写領域を貫通開口する外形加工を施した支持基材の一面に、第２の層１２のシリコン酸化膜を配設して、その上側に、該シリコン酸化膜で支持して、第３の層１３から加工形成された自己支持膜である転写用パターンを配設している、ＬＥＥＰＬ用マスクを、作製する、荷電粒子線用転写マスクの作製方法である。
そして、第１の層１１に対する前記外形加工は、パターン転写領域を貫通開口する際には、ＳＯＩ基板１０の第２の層１２をエッチングストッパー層として、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液をエッチング液として用いて、パターン転写領域を貫通開口するものである。
本例では、第１の層１１の加工をＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液のみで行うものである。
そして、このようにすることにより、ＳＯＩ基板１０を用いて、ＳＯＲＩ量Δを２０μｍ以下に抑えることができるＬＥＥＰＬ用マスクを作製することを可能としている。
【００１９】
はじめに、厚さ０．７２５ｍｍの支持基材形成用の面方位が（１００）の単結晶シリコンからなる第１の層１１の一面全体にその厚さが１０ｎｍ〜１８０ｎｍの範囲にあるシリコン酸化膜からなる第２の層１２を形成し、該第２の層１２の上側全体に、更に、膜厚が１μｍ程度のマスクパターン形成用の面方位が（１００）の単結晶シリコンからなる第３の層１３を配設している、２００ｍｍΦサイズのＳＯＩ基板１０を予め用意しておく。（図１（ａ））
次いで、ＳＯＩ基板１０の単結晶シリコンからなる第３の層１３に対して、図示していないが、電子線レジストを塗布し、所定の加速電圧で電子線露光を行い、現像した後、ドライエッチングを用いて、第３の層１３をパターン加工して転写用パターンを形成し、電子線レジストを除去しておく。（図１（ｂ））
電子線レジストとしては耐ドライエッチング性が良く、所望の解像性があり、処理性の良いものであれば、特に限定はされない。
ドライエッチングには、例えば、誘導結合プラズマ式ドライエッチング装置等が用いられる。
シリコン薄膜層のエッチングを行なう際に、電子線レジストがエッチング保護膜として不足な場合は、電子線レジストを塗布する前にＳｉＯｘもしくはＳｉＮｘを成膜し、電子線レジストをマスクとして、ＳｉＯｘもしくはＳｉＮｘ膜をエッチングし、エッチングされたＳｉＯｘもしくはＳｉＮｘをマスクとして、シリコン薄膜層のエッチングを行なっても良い。
この場合、ドライエッチング後の段階でＳｉＯｘもしくはＳｉＮｘを除去することは必ずしも必要ではない。
第３の層１３をドライエッチングに際して、第２の層１２がエッチングストッパー層の役割を果たしている。
【００２０】
このように、第３の層１３をパターン加工して、該第３の層１３に転写用のパターンを形成した後、第１の層１１の前記転写用のパターンの領域をウェットエッチングして貫通開口するが、これに先たち、耐エッチング性の保護膜となるＳｉＮｘ膜２０を、転写用のパターンが形成されたＳＯＩ基板全体を覆うように形成し、続いて、転写用のパターン領域を貫通開口するための領域形成のためにＳｉＮｘ膜のパターニングを行なう。（図１（ｃ））
ＳｉＮｘ膜２０の成膜としては、例えば、ＬＰＣＶＤ（Ｌｏｗ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置等を用いて行う。
ＳｉＮｘ膜２０の膜厚は、第１の層１１の貫通開口を形成する際のウェットエッチング時のエッチングマスクとして機能するために必要な膜厚であり、ここでは５００ｎｍ以上あれば十分である。
ＳｉＮｘ膜２０のパターニングは、例えば、第１の層１１側のＳｉＮｘ膜２０を第３の層１３に形成された転写用のパターンの転写領域に合わせて、レジストにてマスキングした状態で、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置を用いて、ドライエッチングを行なうことができる。
ここでは、第１の層１１の貫通開口する領域のみを開口し、他を覆う。
【００２１】
次いで、ＴＭＡＨ水溶液をエッチング液として用い、第１の層１１の露出部をウエットエッチングし、第２の層１２を露出させて、貫通開口１１ｂを形成して、エッチングを終了する。（図１（ｅ））
ここでは、第１の層１１の加工をＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液のみで行う。
第１の層１１をウエットエッチングする際に、第２の層１２がエッチングストッパー層の役割を果たしている。
このようにＴＭＡＨ水溶液をエッチング液として用いて、第１の層１１を貫通開口する場合、エッチングのばらつきがあり、全面にわたっては、ＴＭＡＨ水溶液で同時に貫通することはできず、貫通時間がばらつく。
このばらつきを考慮して、ここでは、シリコン酸化膜１２の厚さを１０ｎｍ以上としている。
尚、先に、表１に示したように、ＴＭＡＨ２０ｗｔ％水溶液（７０℃）を用いた場合には、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）のエッチレートが３．２ｎｍ／ｈで、例えば、１０ｎｍの厚さの第２の層１２をエッチング除去するには、エッチング加工にばらつきを考慮しない場合、単純計算でほぼ３時間程度で除去が完了するとされるが、実際には場所によるばらつきがあり、エッチング作業の管理面からは、この１０ｎｍの厚さは十分すぎる厚さではない。
【００２２】
次いで、ＳｉＮｘ膜２０を除去し（図１（ｆ））、露出したシリコン酸化膜１２を除去して、ＬＥＥＰＬ用マスクを得る。（図１（ｇ））
ＳｉＮｘ膜２０の除去は、例えば、１６０℃加熱した燐酸に浸漬して行う。
露出したシリコン酸化膜１２の除去は、室温の緩衝フッ酸ＨＦに浸漬して行う。
このようにして、エッチングストッパ層であるシリコン酸化膜１２の厚さが１０ｎｍ〜１８０ｎｍの範囲であるＳＯＩ基板を用いて、ＬＥＥＰＬ用マスクを作製することができる。
【００２３】
次に、本発明の荷電粒子線用転写マスクの作製方法の実施の形態の第２の例を図１に基づいて説明する。
本例の荷電粒子線用転写マスクの作製方法は、第１の例と同様、厚さ０．７２５ｍｍの支持基材形成用の面方位が（１００）の単結晶シリコンからなる第１の層１１の一面全体にその厚さが１０ｎｍ〜１８０ｎｍの範囲にあるシリコン酸化膜からなる第２の層１２を形成し、該第２の層１２の上側全体に、更に、膜厚が１μｍ程度のマスクパターン形成用の面方位が（１００）の単結晶シリコンからなる第２の層を配設している、２００ｍｍΦサイズのＳＯＩ基板１０から形成されるＬＥＥＰＬ用マスクで、且つ、前記第１の層１１に対してパターン転写領域を貫通開口する外形加工を施した支持基材の一面に、第２の層１２のシリコン酸化膜を配設して、その上側に、該シリコン酸化膜で支持して、第３の層１３から加工形成された転写用パターンを配設している、ＬＥＥＰＬ用マスクを、作製する、荷電粒子線用転写マスクの作製方法である。
そして、第１の層１１に対する前記外形加工は、先ず、水酸化カリウム水溶液にて第２の層１２が露出しないように残存部を残してエッチングし、その後、パターン転写領域を貫通開口する際に、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液をエッチング液として用いて、ＳＯＩ基板１０の第２の層１２をエッチングストッパー層として、パターン転写領域を貫通開口するものである。
本例の場合も、第１の例と同様、ＳＯＩ基板１０を用いて、ＳＯＲＩ量Δを２０μｍ以下に抑えることができるＬＥＥＰＬ用マスクを作製することを可能としている。
【００２４】
第２の例の荷電粒子線用転写マスクの作製方法は、第１の例と同様に、図１（ａ）〜図１（ｃ）の工程を行った後、先ず、エッチング液として水酸化カリウム水溶液を用いて、第１の層１１の露出部をウエットエッチングし、第２の層１２が露出しないように所定厚を残存部１１Ａとして残して、エッチングを止める。（図１（ｄ））
残存部１１Ａを残した状態で凹部１１ａが形成されている。
次いで、ＴＭＡＨ水溶液をエッチング液として用い、残存部１１Ａをエッチング除去して、貫通開口１１ｂを形成して、エッチングを終了する。（図１（ｅ））
ここでも、第１の層１１の残存部１１Ａをウエットエッチングする際に、第２の層１２がエッチングストッパー層の役割を果たしている。
水酸化カリウム水溶液によるエッチングのばらつきが既にあり、残存部１１Ａ全面にわたっては、ＴＭＡＨ２０ｗｔ％水溶液で同時に貫通することはできず、貫通時間がばらつく。
このばらつきを考慮して、ここでも、第２の層１２の厚さを１０ｎｍ以上としている。  第２の例では、ＴＭＡＨ水溶液で第１の層１１の残存部１１Ａをエッチング除去するだけで、第１の例の場合のように第１の層の厚さ全体を貫通開口させないため、エッチング終点の管理はし易い。
次いで、第１の例の場合と同様、ＳｉＮｘ膜２０を除去し（図１（ｆ））、露出したシリコン酸化膜１２を除去して、ＬＥＥＰＬ用マスクを得る。（図１（ｇ））
このようにして、エッチングストッパ層であるシリコン酸化膜１２の厚さが１０ｎｍ〜１８０ｎｍの範囲であるＳＯＩ基板を用いて、ＬＥＥＰＬ用マスクを作製することができる。
【００２５】
本発明の荷電粒子線用転写マスクの作製方法は、上記第１の例、第２の例に限定されない。
例えば、第１の例、第２の例の荷電粒子線用転写マスクの作製方法における、第１の層１１のエッチング加工による貫通開口１１ｂ形成と、第３の層１３のドライエッチング加工による転写パターンの形成との、順序を逆にした形態も挙げられる。
これは、図４に示す作製方法と同じように、先に、第１の層１１のエッチング加工による貫通開口１１ｂの形成を行い、後に、第３の層１３の転写パターンの形成を行うものであり、先に、上記第１の例または第２の例における第１の層１１のエッチング加工と同じようにして、第１の層１１のエッチング加工による貫通開口１１ｂ形成を行い、後に、上記第１の例または第２の例における第３の層１３のエッチング加工と同じようにして、第３の層１３の転写パターン形成を行うものである。
【００２６】
図１（ｇ）に示すＬＥＥＰＬ用マスク１０Ａが、本発明の荷電粒子線用転写マスクの実施の形態の１例で、シリコン酸化膜を１０ｎｍ〜１８０ｎｍの範囲にしたもので、上記の第１の例あるいは第２の例の荷電粒子線用転写マスクの作製方法により作製されるものであり、２００ｍｍΦサイズで、支持基材形成用の単結晶シリコンからなる第１の層１１の厚さを０．７２５ｍｍ厚とした場合において、ＳＯＲＩ量Δを２０μ以下に抑えることができるものとしている。（図５（ａ）参照）
各部については、第１の例、第２の例の荷電粒子線用転写マスクの作製方法における説明に代え、ここでは省略する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の荷電粒子線用転写マスクの作製方法の実施の形態の第１の例の工程および第２の例の工程を示した工程断面図で、図１（ｇ）は本発明の荷電粒子線用転写マスクの実施の形態の１例の断面図である。
【図２】ＳＯＩ基板とそれを用いて作製した転写マスクを示した図である。
【図３】従来の荷電粒子線用転写マスクの製造方法を説明するための工程図である。
【図４】従来の荷電粒子線用転写マスクの製造方法を説明するための工程図である。
【図５】図５（ａ）はＳＯＩ基板について、ＳＯＲＩ量とシリコン酸化膜の厚さとの関係について示した図で、図５（ｂ）は図３や図４に示す作製方法により作製された転写マスクのＳＯＲＩ発生状態を示した図である。
【図６】図６（ａ）はＳＯＲＩ量Δの測定装置を示した図で、図６（ｂ）は測定における支持を示した図である。
【図７】ＬＥＥＰＬ方式とＬＥＥＰＬ用マスクを説明するための図である。
【図８】図８（ａ）は別のＳＯＩ基板を示した図で、図８（ｂ）は該ＳＯＩ基板を用いて作製した転写用マスクを示した図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０                  ＳＯＩ基板
１０Ａ                転写マスク（ＬＥＥＰＬ用マスク）
１１                  第１の層（単結晶シリコンともいう）
１１Ａ                残存部
１１ａ                凹部
１１ｂ                開口（貫通開口とも言う）
１２                  第２の層（シリコン酸化膜ともいう）
１３                  第３の層（単結晶シリコンともいう）
１３ａ                開口部（パターン開口部ともいう）
２０                  ＳｉＮｘ膜
２０ａ                開口
１１０、１１０ａ      ＳＯＩ基板
１１０Ａ、１１０ｂ    転写マスク
１１１                第１の層（単結晶シリコンともいう）
１１２                第２の層（シリコン酸化膜ともいう）
１１２ａ              第４の層（シリコン酸化膜ともいう）
１１３                第３の層（単結晶シリコンともいう）
２１０                ＳＯＩ基板
２１１                第１の層（単結晶シリコンともいう）
２１１ａ              貫通開口
２１２                第２の層（シリコン酸化膜ともいう）
２１３                第３の層（単結晶シリコンともいう）
２１３ａ              開口
２２０                ＳｉＮｘ膜
２２０ａ            （ＳｉＮｘ膜の）開口
３１０                ＸＹステージ
３１５                支持ピン
３２０                転写マスク
３２５                ノッチ
３３０                高さ測定部
３４０                制御部（コンピュータ）
５１０                電子銃
５１５                電子ビーム
５２０                レンズ
５３０                アパーチャ
５４０、５４５        主偏向器
５５０、５５５        副偏向器
５６０                レジスト塗布済みウエハ
５７０                転写用マスク（ＬＥＥＰＬ用マスクのこと）
５７１                メンブラン
５７１ａ              非開口部
５７１ｂ              開口部
５７２                支持部材
５８０                チャック
５８５                電極
【図１】
2006295009.tif 000004
【図２】
2006295009.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006295009.tif 000009
【図７】
2006295009.tif 000010
【図８】
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