(57)【要約】【課題】支柱間に露出した酸化シリコン層をウェットエッチングにより効率良く除去できる転写マスクの作製方法を提供することを目的とする【解決手段】メンブレンと、該メンブレンを支持する支柱を有する支持基板からなる転写マスクの作製方法であって、  シリコン支持基板、酸化シリコン層、シリコン活性層からなるＳＯＩ基板を用意する工程と、  前記シリコン活性層に異種原子をドープする工程と、  前記シリコン支持基板上に、前記支柱形成位置に相当する部分をパターニングしたエッチング用マスクを形成する工程と、前記エッチング用マスクにしたがって前記シリコン支持基板をドライエッチング除去し、支柱を形成する工程と、  前記支柱間に気泡が付着することを防止する工程と、  前記支柱間に露出した酸化シリコン層をウェットエッチング除去する工程と、を有することを特徴とする転写マスクの作製方法とした。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
メンブレンと、該メンブレンを支持する支柱を有する支持基板からなる転写マスクの作製方法であって、
シリコン支持基板、酸化シリコン層、シリコン活性層からなるＳＯＩ基板を用意する工程と、
前記シリコン活性層に異種原子をドープする工程と、
前記シリコン支持基板上に、前記支柱形成位置に相当する部分をパターニングしたエッチング用マスクを形成する工程と、
前記エッチング用マスクにしたがって前記シリコン支持基板をドライエッチング除去し、支柱を形成する工程と、
前記支柱間に気泡が付着することを防止する工程と、
前記支柱間に露出した酸化シリコン層をウェットエッチング除去する工程と、
を有することを特徴とする転写マスクの作製方法。
【請求項２】
請求項１に記載の転写マスクの作製方法であって、
前記気泡の付着を防止する工程は、前記酸化シリコン層の表面が親水性になるように処理する工程であることを特徴とする転写マスクの作製方法。
【請求項３】
請求項１に記載の転写マスクの作製方法であって、
前記気泡の付着を防止する工程は、前記酸化シリコン層の表面に親水性溶液を作用させる工程であることを特徴とする転写マスクの作製方法。
【請求項４】
請求項３に記載の転写マスクの作製方法であって、
前記親水性溶液は、イソプロピルアルコールを含む溶液であることを特徴とする転写マスクの作製方法。
【請求項５】
請求項１に記載の転写マスクの作製方法であって、
前記気泡の付着を防止する工程は、前記支柱間に機械的振動を与える工程であることを特徴とする転写マスクの作製方法。
【請求項６】
請求項１に記載の転写マスクの作製方法であって、
前記気泡の付着を防止する工程は、前記支柱間に超音波による振動を与える工程であることを特徴とする転写マスクの作製方法。
【請求項７】
請求項１に記載の転写マスクの作製方法であって、
前記気泡の付着を防止する工程は、前記支柱間をブラッシングする工程であることを特徴とする転写マスクの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば荷電粒子線露光に用いられる転写マスクの作製方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路の高集積化に伴い、長年微細パターンを形成する手段の主流であった光を用いたフォトリソグラフィー技術に代わって、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が検討され、実用化されている。このうち、電子線を利用してパターン形成する電子線露光は、電子線そのものを数ｎｍにまで絞ることができるため、０．１μｍあるいはそれ以下の微細パターンを作製できる点に大きな特徴を有している。
【０００３】
しかし、従来からある電子線露光方式は、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、描画時間が長くなり、スループット（生産性）が低いという問題があった。
【０００４】
そこで提案されたのが、光を用いたフォトリソグラフィー技術と同様に、予め転写すべき回路パターンを形成した転写マスク上に電子線を照射し、そのパターンをウエハ等の感応基板上に縮小投影する方式である。この電子線投影露光方式では、露光装置の投影光学系の視野の大きさにしたがって転写するパターンが分割され、転写マスク上の複数のサブフィールド（例えば、一辺が１ｍｍ程度の正方形）に分割されたパターンが形成される。そして、半導体チップ全体を露光するために、各サブフィールドを電子線にてステップ的に走査して、サブフィールドの開口に応じたパターンを感応基板上でつなぎ合わせる。転写マスクの各サブフィールドの周囲には支柱が形成されている。格子状に形成された支柱は、例えば１７０μｍ程度の厚さを有しており、非常に薄いメンブレンから成る転写マスクの強度を保っている。このように、一回に電子線によって露光されるサブフィールドの大きさは１ｍｍ角程度（縮小投影倍率が１／４倍の場合、ウエハ上で０．２５ｍｍ角程度）であるため、従来の一筆書きの露光方式に比べると、スループットは飛躍的に向上する。
【０００５】
電子線投影露光用の転写マスクとしては、例えば、厚さ２μｍ程度のメンブレン状のシリコンやダイヤモンド等に電子線透過部の開口を開けて回路パターンを形成したステンシルマスクや、厚さ０．１μｍ程度のメンブレン状のＳｉＮに散乱体（タングステン、金、白金、タンタル等の重金属）で回路パターンを形成したメンブレンマスクがある。電子線を上記転写マスクに照射すると、ステンシルマスクでは、メンブレンが存在する領域で電子線は散乱され、開口部を通過した電子線はウエハ上に結像されるので、開口部の配置に応じたパターンが転写される。一方、メンブレンマスクでは、散乱体で電子線は大きく散乱されるが、散乱体の無いメンブレンのみの領域を通過した電子線はウエハ上に結像されるので、散乱体の配置に応じたパターンが転写される。
【０００６】
上述の転写マスクは、一般的には以下のような方法で作製される。
図３は、従来の一般的なシリコン薄膜からなる転写マスクブランクス及び転写マスクを作製する方法を模式的に示す断面図である。
【０００７】
まず、シリコン支持基板、酸化シリコン層及びシリコン活性層からなるＳＯＩウエハのシリコン活性層に不純物（ホウ素、リン、ヒ素、アンチモン等）を添加して、シリコン活性層の残留応力を制御する。これにより、図３（Ａ）に示すように、シリコン支持基板３１、酸化シリコン層３２の上に、異種原子がドープされたシリコン薄膜層３３が形成される。次に、図３（Ｂ）に示すように、支柱作製用にシリコン支持基板３１の支柱形成位置をレジスト３４等で保護し、かつ酸化シリコン層３２をエッチングストップ層としてシリコン支持基板３１をドライエッチングすることにより、垂直な支柱３１ａを形成する。そして、図３（Ｃ）に示すように、支柱３１ａの間（シリコンメンブレンを形成する部分）に露出している酸化シリコン層３２をウェットエッチングにより除去した後、レジスト３４を除去する。なお、レジスト３４を除去した後に、酸化シリコン層３２をウェットエッチングにより除去しても良い。このようにして、転写マスクブランクス３５が完成する。
【０００８】
この転写マスクブランクス３５から投影露光用の転写マスクを作製する際は、この後、シリコン薄膜層３３の上にレジスト膜を塗布し、このレジスト膜に電子線描画装置などを使用して電子線散乱マスクのパターンを露光し、現像する。これにより、シリコン薄膜層３３上にレジストパターンが形成される。次いで、このレジストパターンをマスクとしてシリコン薄膜層３３をエッチングすることにより、シリコンメンブレン（シリコン薄膜層）にステンシルパターンが形成される。このようにして転写マスクが完成する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、転写マスクの作製方法においては、支柱３１ａ間に露出した余分な酸化シリコン層３２にウェットエッチング溶液を作用させる。しかしながら、ウェットエッチング工程の際、図３（Ｂ）に示すように、支柱３１ａ間に空気の泡３６が付着してしまうことがある。その結果、気泡３６が存在する部分の酸化シリコン層までエッチング溶液が浸透せず、酸化シリコン層のウェットエッチング除去が不完全になるという問題があった。図３（Ｃ）に示す、エッチングされずに残された残存酸化シリコン層３７は、転写マスクの歪みや電子のチャージアップ等の原因となるため、このような残存酸化シリコン層３７のある転写マスクは不良品と判断される。そのため、例えばマスク製造の歩留まりが低下し、そのコストが高くなるという問題があった。
【００１０】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、支柱間に露出した酸化シリコン層をウェットエッチングにより効率良く除去できる転写マスクの作製方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係る転写マスクの作製方法は、メンブレンと、該メンブレンを支持する支柱を有する支持基板からなる転写マスクの作製方法であって、  シリコン支持基板、酸化シリコン層、シリコン活性層からなるＳＯＩ基板を用意する工程と、  前記シリコン活性層に異種原子をドープする工程と、  前記シリコン支持基板上に、前記支柱形成位置に相当する部分をパターニングしたエッチング用マスクを形成する工程と、  前記エッチング用マスクにしたがって前記シリコン支持基板をドライエッチング除去し、支柱を形成する工程と、  前記支柱間に気泡が付着することを防止する工程と、  前記支柱間に露出した酸化シリコン層をウェットエッチング除去する工程と、を有することを特徴とする。
【００１２】
気泡の付着防止工程を有することにより、ウェットエッチング工程の際に、支柱間に気泡が付着することがないので、支柱間に露出した酸化シリコン層にウェットエッチング溶液を作用させることができる。その結果、支柱間に露出した酸化シリコン層を全て効率良く除去できる。
【００１３】
本発明においては、気泡の付着防止工程は、酸化シリコン層の表面が親水性になるように処理する工程であることが好ましく、特には、酸化シリコン層の表面に親水性溶液を作用させる工程であることが好ましい。なお、本発明においては、親水性溶液はイソプロピルアルコール等を含む溶液であることが好ましい。これにより、支柱間の領域の濡れ性を良くし、容易に気泡の付着を防止することができる。
【００１４】
また、本発明においては、気泡の付着防止工程は、支柱間の領域に機械的振動を与える工程であることが好ましく、特には、超音波による振動与えることが好ましい。これにより、支柱間の気泡を容易に除去し、気泡の付着を防止することができる。
【００１５】
さらに、本発明においては、気泡の付着を防止する工程は、支柱間をブラッシングする工程であることが好ましい。これにより、支柱間の気泡を容易にかき出し、気泡の付着を防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ説明する。
まず、縮小投影方式の電子線露光装置に用いられる転写マスクの詳細例について、図２を参照しつつ説明する。図２は、電子線露光用の転写マスクの構成例を模式的に示す図であり、図２（Ａ）は全体の平面図であり、図２（Ｂ）は一部の斜視図であり、図２（Ｃ）は一部の断面図である。
【００１７】
図２（Ａ）に示すように、転写マスク２０には、二つの支柱に支持されるメンブレン領域２１ａ、２１ｂが形成されており、各々のメンブレン領域に転写すべき回路パターンが分割して配置されている。このメンブレン領域２１ａ、２１ｂは、一例でその平面が１３２ｍｍ×５５ｍｍの大きさの長方形形状を有している。図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）に示すように、メンブレン領域２１ａ、２１ｂにおいて、複数のサブフィールド２２に分割されたパターンが形成され、各サブフィールド２２の周囲には支柱２３が形成されている。Ｓｉステンシルマスクの場合、パターンは、メンブレンに開口を設けることで形成される。また、メンブレンマスクの場合、パターンは、メンブレンに散乱体（タングステン、金、白金、タンタル等の重金属）を設けることで形成される。
【００１８】
１つのサブフィールド２２は、現在検討されているところでは、転写マスク上で０．５〜５ｍｍ角程度の大きさを有する。投影の縮小率を１／５とすると、サブフィールドがウェハ上に縮小投影された投影像の大きさは、０．１〜１ｍｍ角程度である。格子状に形成された支柱２３は、例えば幅０．１ｍｍ程度、厚さ０．５〜１ｍｍ程度であり、非常に薄いメンブレン２４（例えば、厚さ０．１〜数μｍ程度）からなる転写マスクの機械強度を保っている。
【００１９】
次に、図１を参照して転写マスクの作製方法を説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る転写マスクの作製方法を示す断面図である。
まず、図１（Ａ）に示すように、一般的な製造方法により作製したシリコン支持基板１１、酸化シリコン層１２、シリコン活性層１３からなるＳＯＩ基板１０を用意する。そして、シリコン活性層１３に適当量のリンを拡散又は注入してシリコン活性層の残留応力を所望の値（例えば、５ＭＰａ以下）となるように調整する。これにより、図１（Ｂ）に示すように、異種原子がドープされたシリコン薄膜層１４が形成される。
【００２０】
次に、シリコン支持基板１１に、シリコンエッチングのマスク材料としてレジスト膜を塗布する。次いで、このレジスト膜にフォトリソグラフィー工程を施して、図１（Ｃ）に示すように、支柱形成用パターン（図２の支柱２３となる部分）のパターニングを行い、このパターン部分以外のレジスト膜を除去してエッチング用マスク１５を形成する。その後、図１（Ｄ）に示すように、エッチング用マスク１５をマスクとし、酸化シリコン層１２をエッチングストップ層としてシリコン支持基板１１をドライエッチングする。これにより、シリコン製の支柱１１ａが形成される。この格子状の支柱１１ａは、図２の支柱２３に相当する。
【００２１】
そして、この支柱１１ａを有する構造体１６（図１（Ｄ）に示す構造体）に対し、気泡の付着を防止する工程を施す。
気泡の付着防止工程としては、例えば、酸化シリコン層１２の表面を親水性に処理する工程が挙げられる。酸化シリコン層１２の表面に親水性溶液（例えば、イソプロピルアルコール等を含む溶液）を滴下等によって満遍なく作用させることにより、容易に親水性処理を行うことができる。このとき、シリコン製の支柱１１ａにも親水性処理を行うことが好ましい。これにより、酸化シリコン層１２の表面の濡れ性が良くなるので、後のウェットエッチング工程の際に、支柱１１ａ間に気泡が付着することを防止することができる。その結果、支柱間に露出した酸化シリコン層１２にウェットエッチング溶液を作用させることができる。
【００２２】
また、気泡の付着防止工程として、他に、支柱１１ａを有する構造体１６に機械的振動を与える工程が挙げられる。例えば、超音波による振動等を利用することにより、容易に機械的振動を与えることができる。超音波による振動を利用する場合、ウェットエッチング溶液の入った容器を超音波照射装置（例えば、超音波洗浄器）内に設置する。そして、支柱１１ａを有する構造体１６をウェットエッチング溶液に入れた後、超音波による振動（例えば、振動周波数５０ＫＨｚ程度）を与えることで支柱１１ａ間の気泡を除去することができる。このように、機械的振動を与えることにより、気泡の付着を防止して、支柱間に露出した酸化シリコン層１２にウェットエッチング溶液を作用させることができる。
【００２３】
さらに、気泡の付着防止工程として、ブラッシングにより直接気泡をかき出す工程が挙げられる。この場合、支柱１１ａを有する構造体１６をウェットエッチング溶液に入れた後、酸化シリコン層１２の表面全体をブラシでこする。このとき、シリコン製の支柱１１ａにもブラッシング処理を行うことが好ましい。これにより、支柱１１ａ間の気泡を容易に除去することができる。このように、ブラッシング処理により気泡の付着を防止して、支柱間に露出した酸化シリコン層１２にウェットエッチング溶液を作用させることができる。
【００２４】
気泡の付着防止工程の後、支柱１１ａ間に露出した酸化シリコン層１２を除去するため、エッチング用マスク１５をマスクとし、かつシリコン薄膜層１４をエッチングストップ層として酸化シリコン層１２のウェットエッチングを行う。ウェットエッチング溶液としては一般にＨＦ＋ＮＨ３Ｆ混合溶液が使用される。その後、残っているエッチング用マスク１５を除去する。このようにして、図１（Ｅ）に示すように、転写マスクブランクス１７が完成する。
【００２５】
このマスクブランクス１７から電子線露光用の転写マスクを作製する際は、この後、シリコン薄膜層１４の上にレジスト膜を塗布し、このレジスト膜に電子線描画装置などを使用して電子線散乱マスクのパターンを露光し、現像する。これにより、シリコン薄膜層１４上にレジストパターンが形成される。次いで、このレジストパターンをマスクとしてシリコン薄膜層１４をエッチングすることにより、シリコンメンブレン（シリコン薄膜層）にステンシルパターン１８が形成される。このようにして、図１（Ｆ）に示すように、転写用マスク２０が完成する。
【００２６】
なお、メンブレンを形成した後、メンブレンに感応基板に転写すべき開口パターンを形成する、いわゆる「バックエッチ先行プロセス」により説明したが、ＳＯＩ基板のシリコン活性層にパターンを形成した後、支持シリコン基板、酸化シリコン層を所定のパターンにエッチングして感応基板に転写すべき開口パターンが形成されたメンブレンにする、いわゆる「バックエッチ後行プロセス」によっても同様の転写マスクが得られる。
【００２７】
以上、本発明の実施の形態に係る転写マスクの作製方法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、様々な変更を加えることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による転写マスクの作製方法を用いれば、気泡の付着を防止して、支柱間に露出した酸化シリコン層にウェットエッチング溶液を作用させることができる。これにより、支柱間に露出した酸化シリコン層を全て効率良く除去できる。その結果、転写マスク製造の歩留まり低下や製造コストの上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る転写マスクの作製方法を示す断面図である。
【図２】電子線露光用の転写マスクの構成例を模式的に示す図であり、図２（Ａ）は全体の平面図であり、図２（Ｂ）は一部の斜視図であり、図２（Ｃ）は一部の断面図である。
【図３】従来の一般的なシリコン薄膜からなる転写マスクブランクス及び転写マスクを作製する方法を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１０・・・ＳＯＩ基板              １１・・・シリコン支持基板
１１ａ・・・支柱                  １２・・・酸化シリコン層
１３・・・シリコン活性層          １４・・・シリコン薄膜層
１５・・・エッチング用マスク      １６・・・支柱１１ａを有する構造体
１７・・・転写マスクブランクス    １８・・・ステンシルパターン
２０・・・転写マスク              ２１ａ、２１ｂ・・・メンブレン領域
２２・・・サブフィールド          ２３・・・支柱
２４・・・メンブレン              ３１・・・シリコン支持基板
３１ａ・・・支柱                  ３２・・・酸化シリコン層
３３・・・シリコン薄膜層          ３４・・・レジスト
３５・・・転写マスクブランクス    ３６・・・気泡
３７・・・残存酸化シリコン層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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