(57)【要約】【課題】支持枠と補強体との間の接合が良好でありかつ高い平坦度を有す安定した露光用マスクブランクス、マスクおよびそれらの製造方法を提供する。【解決手段】ステンシル型マスク１は、支持枠５０の一面に薄膜３が形成され、支持枠５０の他方の面を、予め開口部１５を有す補強体７で補強された構造を有している。薄膜３はパターン形状としての貫通孔９を形成し、また支持枠５０も開口部１３を形成している。支持枠５０と補強体７との間の接合が良好でありかつ高い平坦度を有す安定した露光用マスクブランクス、マスクおよびそれらの製造方法を提供することができる。【選択図】図１
2008186995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持枠と、
前記支持枠の一面に設けられた薄膜と、
前記支持枠の他方の面に設けられた補強体と、
を有し、
前記支持枠と前記補強体の接合面がそれぞれ、または一方の面が活性化され直接接合されていることを特徴とする露光用マスクブランクス。
【請求項２】
前記支持枠と前記補強体が同一材料であることを特徴とする請求項１記載の露光用マスクブランクス。
【請求項３】
前記支持枠と前記薄膜との間にエッチング停止層が設けられることを特徴とする請求項１記載の露光用マスクブランクス。
【請求項４】
支持枠の一面に薄膜を形成する工程と、
前記支持枠の他方の面に開口部を形成する工程と、
前記支持枠と補強体の接合面をそれぞれ、または一方の面を活性化したうえで直接接合する工程と、
を有する露光用マスクブランクスの製造方法。
【請求項５】
支持枠の一面にエッチング停止層を形成する工程と、
前記エッチング停止層に薄膜を形成する工程と、
前記支持枠の他方の面に開口部を形成し、さらに前記エッチング停止層に開口部を形成する工程と、
前記支持枠と補強体の接合面をそれぞれ、または一方の面を活性化したうえで直接接合する工程と、
を有する露光用マスクブランクスの製造方法。
【請求項６】
支持枠と、
前記支持枠の一面に設けられた開口を有する薄膜と、
前記支持枠の他方の面に設けられた補強体と、
を有し、
前記支持枠と前記補強体の接合面がそれぞれ、または一方の面が活性化され直接接合されていることを特徴とする露光用マスク。
【請求項７】
前記支持枠と前記補強体が同一材料であることを特徴とする請求項６記載の露光用マスク。
【請求項８】
前記支持枠と前記薄膜との間にエッチング停止層が設けられることを特徴とする請求項６記載の露光用マスク。
【請求項９】
支持枠の一面に薄膜を形成する工程と、
前記支持枠の他方の面に開口部を形成する工程と、
前記支持枠と補強体の接合面をそれぞれ、または一方の面を活性化したうえで直接接合する工程と、
前記薄膜に貫通孔を形成する工程と、
を有する露光用マスクの製造方法。
【請求項１０】
支持枠の一面にエッチング停止層を形成する工程と、
前記エッチング停止層に薄膜を形成する工程と、
前記支持枠の他方の面に開口部を形成し、さらに前記エッチング停止層に開口部を形成する工程と、
前記支持枠と補強体の接合面をそれぞれ、または一方の面を活性化したうえで直接接合する工程と、
前記薄膜に貫通孔を形成する工程と、
を有する露光用マスクの製造方法。
【請求項１１】
支持枠と、
前記支持枠の一面に設けられた薄膜と、
前記薄膜に設けられた吸収体または散乱体と、
前記支持枠の他方の面に設けられた補強体と、
を有し、
前記支持枠と前記補強体の接合面がそれぞれ、または一方の面が活性化され直接接合されていることを特徴とする露光用マスクブランクス。
【請求項１２】
前記支持枠と前記補強体が同一材料であることを特徴とする請求項１１記載の露光用マスクブランクス。
【請求項１３】
前記支持枠と前記薄膜との間にエッチング停止層が設けられることを特徴とする請求項１１記載の露光用マスクブランクス。
【請求項１４】
支持枠の一面に薄膜を形成し、さらに前記薄膜に吸収体または散乱体を形成する工程と、
前記支持枠の他方の面に開口部を形成する工程と、
前記支持枠と補強体の接合面をそれぞれ、または一方の面を活性化したうえで直接接合する工程と、
を有する露光用マスクブランクスの製造方法。
【請求項１５】
支持枠の一面にエッチング停止層を形成する工程と、
前記エッチング停止層に薄膜を形成する工程と、
前記薄膜に吸収体または散乱体を形成する工程と、
前記支持枠の他方の面に開口部を形成し、さらに前記エッチング停止層に開口部を形成する工程と、
前記支持枠と補強体の接合面をそれぞれ、または一方の面を活性化したうえで直接接合する工程と、
を有する露光用マスクブランクスの製造方法。
【請求項１６】
支持枠と、
前記支持枠の一面に設けられた薄膜と、
前記薄膜に設けられた、パターン形成された吸収体または散乱体と、
前記支持枠の他方の面に設けられた補強体と、
を有し、
前記支持枠と前記補強体の接合面がそれぞれ、または一方の面が活性化され直接接合されていることを特徴とする露光用マスク。
【請求項１７】
前記支持枠と前記補強体が同一材料であることを特徴とする請求項１６記載の露光用マスク。
【請求項１８】
前記支持枠と前記薄膜との間にエッチング停止層が設けられることを特徴とする請求項１６記載の露光用マスク。
【請求項１９】
支持枠の一面に薄膜を形成し、さらに前記薄膜に吸収体または散乱体を形成する工程と、
前記支持枠の他方の面に開口部を形成する工程と、
前記支持枠と補強体の接合面をそれぞれ、または一方の面を活性化したうえで直接接合する工程と、
前記吸収体または前記散乱体の表面にパターンを形成する工程と、
を有する露光用マスクの製造方法。
【請求項２０】
支持枠の一面にエッチング停止層を形成する工程と、
前記エッチング停止層に薄膜を形成する工程と、
前記薄膜に吸収体または散乱体を形成する工程と、
前記支持枠の他方の面に開口部を形成し、さらに前記エッチング停止層に開口部を形成する工程と、
前記支持枠と補強体の接合面をそれぞれ、または一方の面を活性化したうえで直接接合する工程と、
前記吸収体または前記散乱体の表面にパターンを形成する工程と、
を有する露光用マスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線、あるいは電子線やイオンビーム等の荷電粒子線を用いた露光用マスクブランクス、マスクおよびそれらの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体ディバイスにおける露光技術についてはパターン形成の微細化に伴ってその技術の進展はめざましく、Ｘ線や、電子線など荷電粒子線を用いた露光技術が有望視されている。
図１３に示すように、露光用マスクブランクス１０１は、通常所望のパターン形状を有す薄膜１０３と、その薄膜１０３を下面より支持する支持枠１０５と、支持枠１０５を補強する補強体１０７とからなる。薄膜１０３に貫通孔を開けたものがマスクである。なお図１３においてマスク１０１の外形は円形であるが、マスク製造装置およびこのマスクを用いることになる露光装置の都合にあわせ、多角形であっても良い。また支持枠と補強体の大きさについても、同一の大きさであっても、異なる大きさであっても、本来の目的を損なわない範疇であれば構わない。
【０００３】
露光用マスクブランクス１０１の製造には、マスク加工上の容易さから一般にシリコンウエハが用いられ、特にエッチング停止層として利用できる酸化膜をシリコン薄膜とシリコンウエハではさんだ構造のＳＯＩウエハが用いられる。この場合、ＳＯＩウエハの厚さがマスクの厚さに相当するといえるが、一般にＳＯＩウエハの厚さは１．０ｍｍ以下と薄く変形を起こしやすいため、マスクとして使用する際には補強体１０７で補強する必要がある。補強体１０７はそれ単独でも変形を起こさず、シリコンウエハを開口し形成された支持枠と接合することで変形を起こしにくくする剛性を持つ部材であることが必要である。（例えば、特許文献１参照）
【０００４】
支持枠１０５と補強体１０７とを接合する方法としてこれまで種々の手法が行われてきた。
その一つとして、シリコン材料である支持枠とナトリウム等の金属を含むガラス材料である補強体とを、陽極接合によって接合する方法がある（例えば、特許文献２参照）。
また、支持枠１０５と同じ材質であるＳｉ単結晶板の補強体１０７を用い、支持枠１０５の研磨表面と補強体１０７の研磨表面とを高温処理で直接接合する方法がある（例えば、特許文献３）。この場合、高温加熱により、接合界面に酸化膜を介してシロキサン結合が形成されていると考えられる。
ほかに、支持枠１０５と補強体１０７の間を、Ｓｉを含むＡｕはんだにより接合する方法がある（例えば、特許文献４）。
【特許文献１】特開２００４−１８６３６９号公報
【特許文献２】特開２０００−１５０３３７号公報
【特許文献３】特許第２６５５５４３号
【特許文献４】特開２００５−１７５４０４号公報
【特許文献５】国際公開９９／０１０９２７号パンフレット
【非特許文献１】Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ７４ｐ．２３８７（１９９９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の方法では、製造過程や、完成したものを露光用マスクとして用いた場合に次のような問題点があった。
陽極接合による方法では、荷電粒子線を照射した場合、金属ガラスである補強体に電荷が蓄積され露光性能の低下原因となる。また、支持枠１０５と補強体１０７の材質が異なるため熱膨張係数の差によって接合界面に残留応力が発生し、マスクパターンの位置ずれが生じる恐れがあった。また金属ガラスは絶縁物であるため、荷電粒子線露光においては露光線の直進性を妨げるなどの悪影響が懸念される。
また、支持枠１０５と補強体１０７の高温処理による直接接合では、接合界面に介在する酸化膜が絶縁物となり露光用マスクの露光性能の低下が懸念された。また薄膜に内部応力調整を目的として不純物を添加する場合があるが、接合時の高温はこれら不純物を拡散してしまうため、目的の内部応力値からずれてしまう問題があった。
さらに、支持枠１０５と補強体１０７との接合間に金属材料を用いた場合、支持枠１０５や補強体１０７と異なる熱膨張係数の差によって接合界面に残留応力が発生することが考えられる。また接合材料として用いる金属の種類によっては、露光用マスク完成後の洗浄の際に薬品によって腐食される可能性もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは支持枠と補強体との間の接合が良好でありかつ高い平坦度を有す安定した露光用マスクブランクス、マスクおよびそれらの製造方法を提供することである。
【０００７】
前述した目的を達成するために本発明の第１の発明は、支持枠と、前記支持枠の一面に設けられた薄膜と、前記支持枠の他方の面に設けられた補強体と、を有し、前記支持枠と前記補強体の接合面がそれぞれ活性化され直接接合されていることを特徴とする露光用マスクブランクスである。
前記支持枠と前記補強体が同一材料であることが望ましい。
前記支持枠と前記薄膜との間にエッチング停止層を設けることもできる。
【０００８】
また、第２の発明は、支持枠の一面に薄膜を形成する工程と、前記支持枠の他方の面に開口部を形成する工程と、前記支持枠と補強体の接合面をそれぞれ、ないしはどちらかを活性化し直接接合する工程と、を有する露光用マスクブランクスの製造方法である。
【０００９】
また、第３の発明は、支持枠の一面にエッチング停止層を形成する工程と、前記エッチング停止層に薄膜を形成する工程と、前記支持枠の他方の面に開口部を形成し、さらに前記エッチング停止層に開口部を形成する工程と、前記支持枠と補強体の接合面をそれぞれ、ないしはどちらかを活性化し直接接合する工程と、を有する露光用マスクブランクスの製造方法である。
【００１０】
また、第４の発明は、支持枠と、前記支持枠の一面に設けられた開口を有する薄膜と、前記支持枠の他方の面に設けられた補強体と、を有し、前記支持枠と前記補強体の接合面がそれぞれ、ないしはどちらかを活性化され直接接合されていることを特徴とする露光用マスクである。
前記支持枠と前記補強体が同一材料であることが望ましい。
前記支持枠と前記薄膜との間にエッチング停止層を設けることもできる。
【００１１】
また、第５の発明は、支持枠の一面に薄膜を形成する工程と、前記支持枠の他方の面に開口部を形成する工程と、前記支持枠と補強体の接合面をそれぞれ、ないしはどちらかを活性化し直接接合する工程と、前記薄膜に貫通孔を形成する工程と、を有する露光用マスクの製造方法である。
また、第６の発明は、支持枠の一面にエッチング停止層を形成する工程と、前記エッチング停止層に薄膜を形成する工程と、前記支持枠の他方の面に開口部を形成し、さらに前記エッチング停止層に開口部を形成する工程と、前記支持枠と補強体の接合面をそれぞれ、ないしはどちらかを活性化し直接接合する工程と、前記薄膜に貫通孔を形成する工程と、を有する露光用マスクの製造方法である。
【００１２】
また、第７の発明は、支持枠と、前記支持枠の一面に設けられた薄膜と、
前記薄膜に設けられた吸収体または散乱体と、前記支持枠の他方の面に設けられた補強体と、を有し、前記支持枠と前記補強体の接合面がそれぞれ、ないしはどちらかを活性化され直接接合されていることを特徴とする露光用マスクブランクスである。
前記支持枠と前記補強体が同一材料であることが望ましい。
前記支持枠と前記薄膜との間にエッチング停止層を設けることもできる。
【００１３】
また、第８の発明は、支持枠の一面に薄膜を形成し、さらに前記薄膜に吸収体または散乱体を形成する工程と、前記支持枠の他方の面に開口部を形成する工程と、前記支持枠と補強体の接合面をそれぞれ、ないしはどちらかを活性化し直接接合する工程と、を有する露光用マスクブランクスの製造方法である。
【００１４】
また、第９の発明は、支持枠の一面にエッチング停止層を形成する工程と、前記エッチング停止層に薄膜を形成する工程と、前記薄膜に吸収体または散乱体を形成する工程と、前記支持枠の他方の面に開口部を形成し、さらに前記エッチング停止層に開口部を形成する工程と、前記支持枠と補強体の接合面をそれぞれ、ないしはどちらかを活性化し直接接合する工程と、を有する露光用マスクブランクスの製造方法である。
【００１５】
また、第１０の発明は、支持枠と、前記支持枠の一面に設けられた薄膜と、前記薄膜に設けられた、パターン形成された吸収体または散乱体と、前記支持枠の他方の面に設けられた補強体と、を有し、前記支持枠と前記補強体の接合面がそれぞれ、ないしはどちらかを活性化され直接接合されていることを特徴とする露光用マスクである。
前記支持枠と前記補強体が同一材料であることが望ましい。
前記支持枠と前記薄膜との間にエッチング停止層を設けることもできる。
【００１６】
また、第１１の発明は、支持枠の一面に薄膜を形成し、さらに前記薄膜に吸収体または散乱体を形成する工程と、前記支持枠の他方の面に開口部を形成する工程と、前記支持枠と補強体の接合面をそれぞれ、ないしはどちらかを活性化し直接接合する工程と、前記吸収体または前記散乱体の表面にパターンを形成する工程と、を有する露光用マスクの製造方法である。
【００１７】
また、第１２の発明は、支持枠の一面にエッチング停止層を形成する工程と、前記エッチング停止層に薄膜を形成する工程と、前記薄膜に吸収体または散乱体を形成する工程と、前記支持枠の他方の面に開口部を形成し、さらに前記エッチング停止層に開口部を形成する工程と、前記支持枠と補強体の接合面をそれぞれ、ないしはどちらかを活性化し直接接合する工程と、前記吸収体または前記散乱体の表面にパターンを形成する工程と、を有する露光用マスクの製造方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、支持枠と補強体との間の接合が良好でありかつ高い平坦度を有す安定した露光用マスクブランクス、マスクおよびそれらの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るステンシル型露光用マスク１（以降、ステンシル型マスク１という）の断面図である。
【００２１】
ステンシル型マスク１は、支持枠５０の一面に薄膜３が形成され、支持枠５０の他方の面を、予め例えば中心部を開口した補強体７で補強された構造を有している。
薄膜３は転写するパターンに対応した形状を持つ貫通孔９を有し、また支持枠５０も開口部１３を有している。
【００２２】
薄膜３の材料として、荷電粒子線露光用マスクの場合、シリコン（Ｓｉ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、ダイヤモンド、Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ（ＤＬＣ）等が挙げられる。またＸ線露光用マスクの場合も材料は同様であるが、これら薄膜材料はＸ線を透過しやすいため、薄膜３の上に更に金（Ａｕ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）などの膜を形成することで、Ｘ線を吸収または散乱させる必要がある。
薄膜３の膜厚は、転写パターンとなる貫通孔の加工精度が得られるように、また、膜面積とヤング率、内部応力によって決められ、膜のたわみが小さくなるように設定される。通常、この形状を用いることが一般的な荷電粒子線露光用マスクの、特に一般的に用いられるシリコンを例とするなら、膜厚は０．５μｍ〜５０μｍである。
支持枠５０の材料には、エッチングの容易さから一般に単結晶シリコンが用いられ、その厚さは１００μｍ〜８００μｍである。
補強体７は支持枠５０と同一材料を使用することが好ましく、その厚さは０．３ｍｍ〜１０ｍｍである。これらの厚さ、特に補強体の厚さについては、使用する材料をシリコンとした場合の参考値である。よってこれらの値は、使用する材料の剛性等の特性に合わせて変化する。また作製されたマスクを用いる露光装置の光源、機械設計などによっても変化する。
支持枠５０と補強体７の結晶構造が近い物質同士であれば、格子整合により接合面の非整合性が緩和され、かつ熱膨張係数の差に起因した結合力の低下を抑えることが可能である。
【００２３】
次に、ステンシル型マスク１の製造方法を説明する。図２はシリコンウエハ５を出発材料とする作製工程を示し、図３はそのフローチャートを示す。
【００２４】
図２（ａ）に示すように、シリコンウエハ５を用いる場合、シリコンウエハ５上にＣＶＤ法やスパッタリングなどの方法で図２（ｂ）のように薄膜３を形成する（図３のステップ３０１）。図２（ｃ）のように、その後シリコンウエハ５をバックエッチングすることによりシリコンウエハ５の中心部を開口して開口部１３を形成し、支持枠５０が形成される（ステップ３０２）。エッチング方法は、異方性エッチングであるウエットエッチングかまたはドライエッチングを用いることができる。異方性エッチングはエッチングを行う面、或いは全面をシリコンとの選択比が大きい窒化シリコン、酸化シリコン、またはチタン、クロムなどの金属材料で覆い、加工したいパターンのみを露出した状態で水酸化カリウム水溶液に浸漬させる。ドライエッチングは、エッチング工程と側壁保護工程を相互に繰り返すＢｏｓｃｈ法によって可能である。尚この事例では、開口１３を形成する際のエッチング選択比を考慮し、薄膜３はシリコン以外の材料であることが好ましい。
【００２５】
補強体７として、開口部１５を有するシリコン製のフレームを用意する。
【００２６】
次に図２（ｄ）に示すように、支持枠５０と補強体７の接合を行い、ステンシル型マスクブランクス１１を作製する（ステップ３０３）。
接合前に求められる条件として、支持枠５０と補強体７の接合表面の粗さは、３０ｎｍ以下であることが好ましく、特に５．０ｎｍ以下であることが好ましい。支持枠５０と補強体７間の接着力（ここでは引っ張り強さを指す）と表面粗さとの関係を調べたところ、表面粗さが１５〜３０ｎｍの時、接着力は５ＭＰａより小さく時間を経るに従い剥がれやすさが増す。表面粗さが５〜１５ｎｍの時、接着力は５〜１６ＭＰａでダイシングなどの機械的な強い衝撃を加えない限り剥がれない強度を持つ。さらに表面粗さが５．０ｎｍ以下であれば接着力は１６ＭＰａより大きくなり、バルク並みの強さをもつ。
【００２７】
ステンシル型マスクブランクス１１は、支持枠５０と補強体７の接合面をそれぞれ、もしくは片方を活性化し、両者が直接接合されていることを特徴としている。支持枠５０と補強体７の接合表面それぞれにイオンビームまたはプラズマを照射した後、接合位置をアライメントし、密着させ、必要に応じて加圧・加熱する。
【００２８】
接合表面にイオンビームやプラズマなどを照射する目的は、接合表面に付着する異物や、結晶表面にある結晶が最表面における自由エネルギーを最小とするためにとる多量体を除去することと、微小凹凸の平滑化を行うことである。他の原子と結合を起こしやすい自由表面が露出し、過剰なエネルギーが存在するので他の原子と接合しやすい状態となっていること、さらに平滑な表面であるため表面同士の原子間距離が縮まり、強い原子間力が働きやすくなる。よって、本接合方法による接着力は、原子間力、共有結合力、および金属結合力を併せ持つと考えられる。
【００２９】
イオンビーム、およびプラズマに用いるガスは、アルゴン、窒素、ヘリウム、酸素、水素が好ましく、特に窒素、水素が好ましい。
支持枠５０と補強体７とをアライメントし密着させた後、さらに接着力を高めるため加熱する。加熱温度は通常４００℃以下とするが、既に十分な結合力が得られているため、熱膨張による薄膜破損のリスクを避けるため、またメンブレンの内部応力調整に用いた不純物の拡散を防ぐために、１００℃〜３００℃の範疇で加熱することが好ましい。
また、密着面積をより高めたい場合に加圧を行う。接合界面に異物を挟まないようにし、気体を挟み込むことによって発生するボイド（空間）を低減するため、低圧下で行うのがよい。
なお、支持枠５０と補強体７の接合に関して、両者の表面をイオンビームで照射する方法は、Ｈ．Ｔａｋａｇｉらのアルゴンビーム接合を参考（例えば、非特許文献１）に、またプラズマ照射は、プラズマ処理による直接接合を参考（例えば、特許文献５）にした。
【００３０】
支持枠５０と補強体７の接合後に得られるマスクブランクス１１の反りすなわち平坦度は３０μｍ以下であることが好ましく、特に１０μｍ以下であることが好ましい。
以上のように、図２（ｄ）に示すステンシル型マスクブランクス１１を作製した（ステップ３０４）。
【００３１】
次に、ステンシル型マスクブランクス１１表面にレジストを塗布し、レジスト層を形成する（図示せず）。マスクパターンをレジスト層に描画し、露光済みのレジスト層の現像、リンスを経てレジスト層上にレジストパターンを得る（図示せず）。そして図２（ｅ）に示すように、レジストパターンをマスクにしてエッチングにより表面の薄膜３に貫通孔９を開け、レジストパターンを除去することによりステンシル型マスク１を作製する（ステップ３０５）。エッチングは支持枠５０の加工と同様に、ウエットでもドライでもよい。ただしウエットエッチングの場合、エッチング液は一般にレジストを侵食するため、必要に応じてレジストに加え、ハードマスクを使用することになる。このときエッチング深さは、先ほど述べた薄膜３の厚みに等しい。
【００３２】
なお、本発明は上述した作製工程に限定されるものではない。例えば、薄膜３にパターン形状の貫通孔９を開けた後、支持枠５０を加工し、その後補強体７と接合してもよく、また補強体７との接合後に支持枠５０を加工してもよい。
【００３３】
次に、本発明の第２の実施形態に係るステンシル型露光用マスク２１（以降、ステンシル型マスク２１という）について説明する。図４は、ステンシル型マスク２１の断面図を示す。
【００３４】
ステンシル型マスク２１では、エッチング停止層２３が、薄膜３と支持枠５０の間に設けられている点が、図１に示されたステンシル型マスク１の構造と異なっており、その他の点は図１に示されたマスク１の構造と同様である。ここで、エッチング停止層２３も同様に開口しており、これは支持枠５０の開口と連通している。
【００３５】
エッチング停止層には通常、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、またはチタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、クロム（Ｃｒ）およびこれらを含む金属薄膜が用いられ、その厚さは例えば酸化シリコンの場合だと０．１μｍ〜１．０μｍである。この厚さは図５および図６にて示す工程において、薄膜３およびシリコンウエハ５を加工する際のエッチング選択比に基づいて考慮すべき値であり、材料および目的の加工形状により異なる厚みが適用される。ステンシル型マスク２１を構成するその他の材料については、図１に示されたステンシル型マスク１と同様であるため省略する。
【００３６】
次に、ステンシル型露光用マスクブランクス２７およびマスク２１（以降、ステンシル型マスクブランクス２７およびマスク２１という）の製造方法を説明する。図５は、エッチング停止層を含むＳＯＩウエハ２５を出発材料とする作製工程を示す。図６は、そのフローチャートを示す。ステンシル型マスクブランクス２７およびマスク２１については、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
単結晶シリコンウエハ上にエッチング停止層を、さらにその上に単結晶シリコン薄膜を形成している基板を用意する。このような基板をＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエハと呼ぶ。
図５（ａ）に示すように、シリコン薄膜３と単結晶シリコンウエハ５の間にエッチング停止層２３をはさんだ構造をもつＳＯＩウエハ２５を用いて加工する。図５（ｂ）に示すように、単結晶シリコンウエハ５の中心部をバックエッチングにより開口して開口部１３を形成し、支持枠５０を形成した（ステップ６０１）後、図５（ｃ）に示すようにエッチング停止層２３の一部も除去する（ステップ６０２）。加工に支障がない限り、このエッチング停止層２３の一部を除去する工程をどの時点で実施してもよい。
【００３７】
第１の実施形態と同様な方法で支持枠５０を補強体７で補強し（ステップ６０３）、図５（ｄ）に示すステンシル型マスクブランクス２７を作製する（ステップ６０４）。
【００３８】
さらにステンシル型マスクブランクス２７を用いて、第１の実施形態と同様な方法で図５（ｅ）に示すステンシル型マスク２１を作製する（ステップ６０５）。
【００３９】
なお、本発明は上述した作製工程に限定されるものではない。例えば、薄膜３にパターン形状の貫通孔９を開けた後、支持枠５０を加工し、その後補強体７と接合する方法もあれば、補強体７との接合後に支持枠５０を加工する場合もある。
【００４０】
次に、本発明の第３の実施形態に係るスカルペル型露光用マスク２９（以降、スカルペル型マスク２９という）について説明する。図７は、スカルペル型マスク２９の断面図を示す。
【００４１】
スカルペル型マスク２９では、吸収体または散乱体３１が薄膜３上に形成されており、吸収体３１はパターン形状としての開口部１７を有し、薄膜３には開口部がない点を除けば、その他の点は図１に示されたステンシル型マスク１の構造と同様である。また薄膜３が存在するため、吸収体または散乱体３１が全面に存在する必要性は存在せず、露光線をさえぎりたい箇所にのみ存在していれば良い。
【００４２】
薄膜材料は、たわみがなく内部応力が少ないこと、さらに露光に用いる荷電粒子線に対し十分な透過率をもつことが求められる。Ｘ線露光用マスクの場合、シリコン（Ｓｉ）、ベリリウム（Ｂｅ）、チタン（Ｔｉ）およびそれらの化合物、または不純物が添加されたものである。また荷電粒子線露光用マスクの場合、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）が挙げられる。例えば本構造を主とするＸ線露光用マスクの場合、最も適用がなされている窒化シリコン（ＳｉＮ）の場合、通常、膜厚は２．０μｍ〜５．０μｍである。なおこの膜厚は露光源の透過率、およびマスク構造の作製条件によって決定されるため、材料およびマスクの使用条件によって変化する。
【００４３】
吸収体または散乱体３１の材料は、露光に用いる荷電粒子線を透過しないか、または吸収することが必要である。例えば、Ｘ線露光用マスクの場合、金（Ａｕ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）が挙げられる。また荷電粒子線露光用マスクの場合、シリコン（Ｓｉ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、ダイヤモンドなどが挙げられる。吸収体または散乱体３１の膜厚は、膜面積とヤング率、内部応力によって決められ、さらに膜のたわみが小さくなるように設定される。こちらについても例えば金の場合、通常その膜さは０．５μｍ〜１．０μｍである。
スカルペル型マスク２９を構成するその他の材料については、マスク１と同様であるため省略する。
【００４４】
次に、スカルペル型露光用マスクブランクス３３およびマスク２９（以降、スカルペル型マスクブランクス３３およびマスク２９という）の製造方法を説明する。図８は、シリコンウエハ５を出発材料とするスカルペル型マスクブランクス３３およびマスク２９の作製工程を示す。
【００４５】
図８（ａ）に示すシリコンウエハ５を用いる場合、ＣＶＤ法やスパッタリングなどの方法で、まず図８（ｂ）に示したようにシリコンウエハ５上に薄膜３を、さらに図８（ｃ）に示したように薄膜３上に吸収体または散乱体３１を形成する。図８（ｄ）のように、シリコンウエハ５をバックエッチングすることによりシリコンウエハ５の中心部を開口して開口部１３を形成し、支持枠５０が形成される。エッチング方法は、第１、２の実施形態と同様の方法である。
【００４６】
次に図８（ｅ）に示すように、支持枠５０と補強体７の接合を行う。
接合条件等は、第１の実施形態に係るステンシル型マスクブランクスの作製時と同じであるため、ここでは省略する。
第１の実施形態と同様な方法で支持枠５０を補強体７で補強し、スカルペル型マスクブランクス３３を作製する。
【００４７】
次に、スカルペル型マスクブランクス３３表面にレジストを塗布し、レジスト層を形成する（図示せず）。マスクパターンをレジスト層に描画し、露光済みのレジスト層を現像し、リンスする（図示せず）。最後に図８（ｆ）に示すように、レジストをマスクにしてエッチングにより表面の吸収体に開口部１７を形成し、レジストを除去することによりスカルペル型マスク２９を作製する。エッチングは支持枠５０の加工と同様に、ウエットでもドライでもよい。
【００４８】
なお、本発明は上述した作製工程に限定されるものではない。例えば、吸収体または散乱体３１にパターン形状の開口部１７を形成した後、支持枠５０を加工し、その後補強体７と接合する方法もあれば、補強体７との接合後に支持枠５０を加工する場合もある。
【００４９】
次に、本発明の第４の実施形態に係るスカルペル型露光用マスク３５（以降、スカルペル型マスク３５という）について説明する。図９は、その断面図を示す。
【００５０】
スカルペル型マスク３５では、エッチング停止層２３が、薄膜３と支持枠５０との間に設けられている点が、図７に示されたスカルペル型マスク２９の構造と異なっており、その他の点は図７に示されたスカルペル型マスク２９の構造と同様である。このエッチング停止層２３は、薄膜３が開口部１３を加工する際のエッチング方法に対し、支持枠５０の材料と選択比を得にくい場合に、加工を容易にする目的で形成される。また図９では薄膜３の下にエッチング停止層２３を配しているが、吸収体または散乱体３１と薄膜３とのエッチング選択比が取りにくい場合は薄膜３の上に配される可能性がある。更に薄膜３の上下ともに配される可能性もある。ここで、エッチング停止層２３も支持枠５０と同様に開口している。
【００５１】
スカルペル型マスク３５を構成する材料については、ステンシル型マスク２１およびスカルペル型マスク２９と同様であるため省略する。
【００５２】
次に、スカルペル型露光用マスクブランクス３７およびマスク３５（以降、スカルペル型マスクブランクス３７およびマスク３５という）の製造方法を説明する。図１０は、エッチング停止層であるシリコン酸化膜を含むＳＯＩウエハ２５を出発材料とする作製工程を示す。スカルペル型マスクブランクス３７およびマスク３５については、第３の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００５３】
図１０（ａ）に示したように、シリコン薄膜３と単結晶シリコンウエハ５の間にエッチング停止層２３をはさんだ構造をもつＳＯＩウエハ２５を用いて加工する。図１０（ｂ）に示すように、ＣＶＤ法やスパッタリングなどの方法で、薄膜３上に吸収体または散乱体３１を形成する。図１０（ｃ）に示すように、単結晶シリコンウエハ５の中心部をバックエッチングにより開口して開口部１３を形成し、支持枠５０を形成した後、図１０（ｄ）に示すようにエッチング停止層２３の一部も除去する。加工に支障がない限り、このエッチング停止層２３の一部を除去する工程をどの時点で実施してもよい。またエッチング停止層２３が露光源に対し十分な透過性を持ち、かつ平坦度等の露光に対し必要な条件へ悪影響を及ぼさなければ除去しなくても良い。
【００５４】
第１の実施形態と同様な方法で支持枠５０を補強体７で補強し、図１０（ｅ）に示すスカルペル型マスクブランクス３７を作製する。
【００５５】
さらにスカルペル型マスクブランクス３７を用いて、第３の実施形態と同様な方法で図１０（ｆ）に示すスカルペル型マスク３５を作製する。
【００５６】
なお、本発明は上述した作製工程に限定されるものではない。例えば、吸収体または散乱体３１にパターン形状の開口部１７を形成した後、支持枠５０を加工し、その後補強体７と接合する方法もあれば、補強体７との接合後に支持枠５０を加工する場合もある。
【実施例】
【００５７】
以下に示すように、ＳＯＩウエハを用いてステンシル型マスクを作製し、その剛性、平坦度、および引っ張り強度の評価を行った。
【００５８】
使用するＳＯＩウエハの各層の厚さについて、表面のシリコン薄膜は１．０μｍ、中間のエッチング停止層となるシリコン酸化膜は０．１４５μｍ、最下層の単結晶シリコンウエハは７２５μｍである。
表面のシリコン薄膜は、最下層の単結晶シリコンウエハの中心部を開口して支持枠とし、さらに露出したシリコン酸化膜を除去した際、内部応力が１３ＭＰａとなるようにボロンがドープされている。
補強体と接合する支持枠の接合面は（００１）であり、その表面粗さはＡＦＭによる測定で３．５ｎｍである。
【００５９】
ＳＯＩ全表面にＣＶＤにより窒化シリコン膜を形成した後、裏面の支持枠側に２６ｍｍ角のパターンを形成し、ウエットエッチングを行った。エッチング液にテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）水溶液を用いた。エッチングでは、エッチング面（００１）に対し、エッチング速度の遅い（１１１）面が形成され、最終的には２４ｍｍ角の開口部を形成し、支持枠とした。エッチング完了後、エッチング停止層を緩衝フッ酸で、また窒化シリコン膜を熱リン酸にて除去した。
【００６０】
補強体として、中央に３４ｍｍ角の開口部を有する単結晶シリコンウエハを用意した。この作製方法は上記支持枠の形成方法と同じである。すなわち、接合面（００１）の表面粗さが３．８ｎｍ、厚さが７２５μｍの単結晶シリコンウエハに対し、ＣＶＤにて窒化シリコン膜を形成した後、片面ウエハ中央に３６ｍｍ角のパターンを形成する。このパターン部分をウエットエッチングして開口部（貫通穴）を形成し、窒化シリコン膜を熱リン酸にて除去した。
【００６１】
得られた支持枠と補強体の接合面それぞれにプラズマを照射した。プラズマ照射装置はＥＶＧ８１０ＬＴ（ＥＶ  Ｇｒｏｕｐ製）であり、水素とヘリウムの混合ガスを使用した。支持枠と補強体を接合した後、１００℃で２時間、さらに３００℃で１時間加熱した。なおプラズマ照射から加熱までの工程は全て、真空中にて行った。
【００６２】
補強体との接合の有無が剛性および平坦度に対して与える影響を調べるため、図１１に示した装置ＮＨ−４Ｎ（三鷹光機製）を用いて測定した。測定時のサンプルは、接合後に「薄膜＋支持枠」が上となる姿勢、すなわち「薄膜＋支持枠」のときは薄膜側、「補強体」のときは接合面、「マスクブランクス」のときは薄膜が顕微鏡側にくるように測定ステージに配置した。ＸＹ方向に移動可能なステージ４１上に測定サンプル４７をのせ、サンプル表面を焦点が合うように顕微鏡４３を駆動させた。この駆動動作をサンプル表面全体に実施しサンプルの変形量すなわち高低差を調べた。これらの制御および測定データをコンピュータ４５に記録した。ＸＹステージ４１を３種類用意し、その形状を図１２に示した。外周支持型４９（図１２（ａ））は、サンプルの外周から幅５．０ｍｍの位置を支える構造である。三点支持型５１（図１２（ｂ））は、サンプルの外周から内側へ５．０ｍｍの位置に、サンプルとの接触面が直径１．５ｍｍの円でかつ高さが等しい3本の支柱であり、ウエハの円周方向に１２０度ごとに配置した構造である。上記２つのＸＹステージ４９、５１を用いた測定結果から、マスクブランクスの剛性について評価することができる。さらに露光装置ステージ互換型５３（図１２（ｃ））は、中心に４０ｍｍ角の開口部を有する２００ｍｍ角のステージで、平坦度が５．０μｍ以下である。この露光装置ステージ互換型５３は、マスク露光の際にマスクを固定する面積とほぼ等しい。露光装置ステージ互換型５３を用いた測定結果から、マスクブランクスの平坦度を評価することができる。各評価について、接合前の２種類のサンプル（支持枠形成後エッチング停止層の一部を除去したものと、開口部を形成した補強体のみ）についても測定し、その結果を表１にまとめ、接合前後の高低差の変化を比較した。
【００６３】
【表１】
2008186995.tif 000003
【００６４】
外周支持型４９および三点支持型５１の各ステージを用いた測定より、接合前の２種類のサンプルと比べ、接合後に高低差が低減した。すなわち、作製されたマスクブランクスの変形が減り剛性が向上したと考えられる。
露光装置ステージ互換型５３のＸＹステージを用いた測定結果より、接合後の高低差が１０μ以下となり高い平坦度を維持していることがわかった。
【００６５】
次に、引っ張り試験機ＩＮＳＴＲＯＮ５５６５（インストロン製）を用いてサンプルの剥離強度を調べた。
作製したマスクブランクスをダイシングにより１５ｍｍ角の大きさに切断し、このうち支持枠と補強体が接合している箇所からサンプルとして無作為に５個取り出した。サンプルの表裏両面を引っ張り試験機治具に接着剤で接着した後、支持枠と補強体の接着面に対して垂直方向に引っ張り、サンプルが剥離されるまでの引っ張り力を測定した。接合前の２種類のサンプル（支持枠形成後エッチング停止層の一部を除去したものと、開口部を形成した補強体のみ。接合したサンプルとは同一材料であり、かつ同時に作製した別のサンプルになる。）についても測定した。各種類について、５サンプルずつ測定した値の平均値を表２にまとめた。
【００６６】
【表２】
2008186995.tif 000004
【００６７】
引っ張り強さは、接合前のサンプル２種の数値と比べてほとんど変わりがない。よって、支持枠と補強体の接着力が高いマスクブランクスを作製することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
支持枠と補強体との間の接合が良好で、かつ高い平坦度を有す安定した露光用マスクブランクス及びマスクを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】第１の実施形態に係るステンシル型マスク１の断面図を示した説明図である。
【図２】第１の実施形態に係るステンシル型マスクブランクス１１およびマスク１の作製工程のフローチャートを示した説明図である。
【図３】第１の実施形態に係るステンシル型マスクブランクス１１およびマスク１の作製工程の断面図を示した説明図である。
【図４】第２の実施形態に係るステンシル型マスク２１の断面図を示した説明図である。
【図５】第２の実施形態に係るステンシル型マスクブランクス２７およびマスク２１の作製工程のフローチャートを示した説明図である。
【図６】第２の実施形態に係るステンシル型マスクブランクス２７およびマスク２１の作製工程の断面図を示した説明図である。
【図７】第３の実施形態に係るスカルペル型マスク２９の断面図を示した説明図である。
【図８】第３の実施形態に係るスカルペル型マスクブランクス３３およびマスク２９の作製工程の断面図を示した説明図である。
【図９】第４の実施形態に係るスカルペル型マスク３５の断面図を示した説明図である。
【図１０】第４の実施形態に係るスカルペル型マスクブランクス３７およびマスク３５の作製工程の断面図を示した説明図である。
【図１１】剛性および平坦度測定装置の模式図を示した説明図である。
【図１２】ＸＹステージ形状である、外周支持型４９、三点支持型５１、露光装置ステージ互換型５３の各平面図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を示した説明図である。
【図１３】従来からの荷電粒子線露光用マスクの斜視図（ａ）とその断面図（ｂ）を示した説明図である。
【符号の説明】
【００７０】
１………ステンシル型マスク
３………薄膜
５………シリコンウエハ
５０………支持枠
７………補強体
９………貫通孔
１１………ステンシル型マスクブランクス
１３、１５、１７………開口部
２１………ステンシル型マスク
２３………エッチング停止層
２５………ＳＯＩウエハ
２７………ステンシル型マスクブランクス
２９………スカルペル型マスク
３１………吸収体または散乱体
３３………スカルペル型マスクブランクス
３５………スカルペル型マスク
３７………スカルペル型マスクブランクス
４１………ＸＹステージ
４３………顕微鏡
４５………コンピュータ
４７………サンプル
４９………外周支持型
５１………三点支持型
５３………露光装置ステージ互換型
１０１………露光用マスク
１０３………薄膜
１０５………支持枠
１０７………補強体
【図１】
2008186995.tif 000005
【図２】
2008186995.tif 000006
【図３】
2008186995.tif 000007
【図４】
2008186995.tif 000008
【図５】
2008186995.tif 000009
【図６】
2008186995.tif 000010
【図７】
2008186995.tif 000011
【図８】
2008186995.tif 000012
【図９】
2008186995.tif 000013
【図１０】
2008186995.tif 000014
【図１１】
2008186995.tif 000015
【図１２】
2008186995.tif 000016
【図１３】
2008186995.tif 000017