(57)【要約】【課題】    シンプルで汚染の少ない工程で、メンブレン膜の内部応力による歪に対する補正を施した荷電粒子線露光用マスクの製造方法と、荷電粒子線露光用マスクを提供しようとするものである。【解決手段】  本発明の荷電粒子線露光用マスクの製造方法によれば、メンブレン膜を構成するシリコン膜上に成膜された金属膜にレーザ光を照射して金属シリサイドを形成し、後の工程で金属膜および金属シリサイド膜、もしくは金属膜のみをウエットエッチングにより除去する。この工程によって得られる段差を用いて、メンブレン膜の内部応力調整を行う。【選択図】          図１
2005338414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン膜上に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜上の任意の領域に、レーザ光を照射して金属シリコン化合物膜を形成する工程と、
前記シリコン膜上の前記金属シリコン化合物膜以外の金属膜を除去する工程と、
前記レーザ光が照射されていない領域に、回路パターンに相当する開口部を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする荷電粒子線露光用マスクの製造方法。
【請求項２】
前記金属シリコン化合物膜を除去する工程をさらに備えた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の製造方法。
【請求項３】
前記レーザ光のエネルギー密度、照射時間、波長の少なくとも１つを変化させることにより、前記金属シリコン化合物膜の膜厚を調整することを特徴とする請求項１または２に記載の荷電粒子線露光用マスクの製造方法。
【請求項４】
ステンシル構造を有するサブフィールドが複数設けられた荷電粒子線露光用マスクであって、
前記サブフィールドを構成するシリコン膜の一部領域に、マスクの歪を修正するための段差が形成されることを特徴とする荷電粒子線露光用マスク。
【請求項５】
前記段差が金属シリコン化合物膜により形成されてなることを特徴とする請求項４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】
本発明は荷電粒子線露光用マスクの製造方法とこの製造方法により得られる荷電粒子線マスクにかかり、特に、メンブレン膜の内部応力が調整された歪の少ない荷電粒子線マスクの製造方法と荷電粒子線に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路の微細化にともない、紫外線露光技術に代わる新しい露光技術が求められており、荷電粒子線投影露光、特に電子線投影露光技術が注目されている。  
この電子線投影露光技術として、電子ビームのビーム径をマスク上で１ミリメートル角程度として露光用マスクに４倍のステンシルマスクを用い、ウェーハ上での最大露光面積を２５０平方ナノメートルとした手法が提案されている（特許文献１）。この同時に露光を行う領域は、サブフィールドと呼ばれ、ステンシルマスク上には、試料に形成されるチップの全パターンが複数のサブフィールドに分割されて形成されている。このサブフィールドに対して、電子ビームによる一括露光が行われるのである。
【０００３】
図５は、電子線投影露光技術に用いられるステンシルマスクの断面図である。ステンシルマスクにはパターンを微細に加工するため、厚さ０．１〜２マイクロメータの非常に薄いシリコン（Ｓｉ）などから構成される薄膜支持層（以下、メンブレン膜と称する）によって構成されている。また、マスクは機械的強度を保つために、機械的な補強をした梁構造を有する。マスク支持梁５０１で区画されたサブフィールド５０２は１ミリメートル角であり、各サブフィールド５０２にはマスクパターンに相当する部分の開口部５０３が設けられている。
【特許文献１】特開平９−１３９３４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このメンブレン膜で構成されるステンシルマスクは、機械的強度が低く、開口部５０３の分布によっては一部の領域が細くなるなど、非常に歪みやすくなる。すなわち、マスクパターンに依存するメンブレン膜の内部応力に応じて、マスクの精度が劣化してしまうという問題点がある。
【０００５】
この問題の解決策として、マスク基板となるメンブレン膜の内部応力を小さくする試みが提案されている。  
例えば、マスクパターンに応じてメンブレン膜に内部応力調整物質を注入する手法、Ｘ線投影露光用マスクにおけるＸ線透過膜の膜厚を部分的に薄くする手法などである。
【０００６】
しかしながら、これらの手法ではイオン注入もしくはドライエッチングによる工程を要するため、プロセスが複雑になったり、異物による汚染といった問題点を抱えている。
【０００７】
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、シンプルで汚染の少ない工程で、メンブレン膜の内部応力による歪に対する補正を施した荷電粒子線露光用マスクの製造方法と、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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の一態様によれば、
シリコン膜上に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜上の任意の領域に、レーザ光を照射して金属シリコン化合物膜を形成する工程と、
前記シリコン膜上の前記金属シリコン化合物膜以外の金属膜を除去する工程と、
前記レーザ光が照射されていない領域に、回路パターンに相当する開口部を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする荷電粒子線露光用マスクの製造方法が提供される。
【０００９】
ここで、前記金属シリコン化合物膜を除去する工程をさらに備えたものとすることができる。  
また、前記金属シリコン化合物膜は、前記開口部が密集して形成される領域の近傍に形成されるものとすることができる。
【００１０】
また、前記金属シリコン化合物膜は、前記シリコン膜内に生じる内部応力の大きい領域に形成されるものとすることができる。  
また、前記レーザ光のエネルギー密度、照射時間、波長の少なくとも１つを変化させることにより、前記金属シリコン化合物膜の膜厚を調整するものとすることができる。
【００１１】
また、前記金属膜の材料として、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）及び白金（Ｐｔ）よりなる群から選択されたいずれかを用いることができる。
【００１２】
一方、本発明の他の一態様によれば、
ステンシル構造を有するサブフィールドが複数設けられた荷電粒子線露光用マスクであって、
前記サブフィールドを構成するシリコン膜の一部領域に、マスクの歪を修正するための段差が形成され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。
【００１３】
ここで、前記段差が金属シリコン化合物膜により形成されてなるものとすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、メンブレン膜の内部応力を調整するための段差の加工に際して、イオン注入やドライエッチング工程を必要としないので、汚染の少ない荷電粒子線露光用マスクの製造方法を提供することができる。また、本発明の製造方法を用いた荷電粒子線露光用マスクは、ステンシル構造とすることで内部応力の制御が難しくなったメンブレン膜に対して、効果的に内部応力を調整して歪の発生を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を説明する。  
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる荷電粒子線露光用マスクの製造方法を表す工程図である。図１には本発明の第１の実施の形態に特有の工程、すなわち、サブフィールドの一部領域に、メンブレン膜の内部応力を調整するための段差部を形成するための工程のみが描かれている。
【００１６】
まず、図１（ａ）に表すように、ＳＯＩ（Silicon On Insulator)を用いたシリコン膜１０１上に、スパッタ法、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法、金属元素を含む溶液を塗布するなどして、モリブデン（Ｍｏ）膜１０２を５〜５００ナノメータ成膜する。  
次に、図１（ｂ）に表すように、内部応力調整用の段差形成予定領域１０３に、レーザ光１０４を照射する。  
図１（ｃ）に表すように、レーザ光を照射された領域は加熱され、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）が化合して、モリブデンシリサイド（ＭｏＸＳｉＹ）１０５が形成される。  
次に、図１（ｄ）に表すように、生成したモリブデンシリサイド（ＭｏＸＳｉＹ）１０５をドライエッチングにより選択的に除去する。このエッチングはモリブデン（Ｍｏ）と選択比のある条件で行えばよい。  
次に、図１（ｅ）に表すように、未反応の金属モリブデン（Ｍｏ）を除去する。この工程においては、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）と硝酸（ＨＮＯ３）と水（Ｈ２Ｏ）を混合比１：１：３で混合したエッチング液を用いてウェットエッチングを行う。最終的にウェットエッチングによりモリブデン（Ｍｏ）を除去するので、図１（ｄ）のドライエッチング工程で付着した異物も一緒に取り除くことができる。  
以上の工程により、メンブレン膜の内部応力調整用の段差１０６が形成される。
【００１７】
図１（ｂ）の工程において、レーザ光のエネルギー密度、照射時間、スポット径、レーザ波長を調整することにより、モリブデンシリサイド（ＭｏＸＳｉＹ）の形成のされ方を制御することができる。すなわち、モリブデンシリサイド（ＭｏＸＳｉＹ）膜の膜厚、線幅、基板へのへこみ量を任意に調整することが可能となる。  
このようにして、モリブデンシリサイド（ＭｏＸＳｉＹ）膜の膜厚を制御することで、所望の領域のシリコンメンブレン膜の膜厚を調整することができる。膜厚を薄くすれば、メンブレン膜を引っ張って保持しようとする力が減少する。マスクパターンに応じて、モリブデンシリサイド（ＭｏＸＳｉＹ）の膜厚を調整することで、マスクパターンの精度低下を抑えることができる。
【００１８】
また、どこのメンブレン膜を薄くするかによっても、内部応力の調整効率は変わってくる。マスクパターンの開口部ではメンブレン膜の内部応力が開放されるので、開口率が高い場所は開口率に依存してメンブレン膜を引っ張って保持する力が弱くなる。このため、パターンの面積密度が高い部分の周辺で、パターンの面積密度が低い領域のメンブレン膜における内部応力を低下させることが望ましい。すなわち、図１（ｂ）の工程においては、そのような箇所にレーザを照射することになる。
【００１９】
図２は、図１に表した製造工程より得られる荷電粒子線露光用マスクのサブフィールド部分の様子を表す模式図である。図２（ａ）はメンブレン膜の断面形状、（ｂ）は段差の配置をそれぞれ表している。マスク基板２０１上で、パターン２０２が密集している領域の近辺に、段差２０３が形成されている。
【００２０】
図３は本発明の第２の実施の形態にかかる荷電粒子線露光用マスクの製造方法を表す工程図である。図３には図１同様、本発明の第２の実施の形態に特有の工程、すなわち、サブフィールドの一部領域に、メンブレン膜の内部応力を調整するための段差部を形成するための工程のみが描かれている。
【００２１】
まず、図３（ａ）に表すように、ＳＯＩ（Silicon On Insulator)を用いたシリコン膜３０１上に、スパッタ法、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法、金属元素を含む溶液を塗布するなどして、モリブデン（Ｍｏ）膜３０２を５〜５００ナノメータ成膜する。  
次に、図３（ｂ）に表すように、内部応力調整用の段差形成予定領域３０３に、レーザ光３０４を照射する。  
図３（ｃ）に表すように、レーザ光を照射された領域は加熱され、モリブデン（Ｍｏ）とシリコンが化合して、モリブデンシリサイド（ＭｏＸＳｉＹ）３０５が形成される。  
次に、図３（ｄ）に表すように、未反応の金属モリブデン（Ｍｏ）を除去する。この工程においては、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）と硝酸（ＨＮＯ３）と水（Ｈ２Ｏ）を混合比１：１：３で混合したエッチング液を用いてウェットエッチングを行う。
【００２２】
第２の実施の形態においては、モリブデンシリサイド（ＭｏＸＳｉＹ）３０５は除去せず、そのまま残しておく。金属シリサイドは化学的に安定で電気伝導率も高いので、メンブレン膜上に残しておいても特に問題はない。モリブデンシリサイド（ＭｏＸＳｉＹ）３０５を残しておくことにより、除去した場合と比べて内部応力の作用の仕方が若干変わることが考えられるが、残しておくことを前提に内部応力の想定し、段差の形状および設置位置を決定すればよい。
【００２３】
図４は、図３に表した製造工程より得られる荷電粒子線露光用マスクのサブフィールド部分の断面形状を表す模式図である。マスク基板４０１上で、パターン４０２が密集している領域の近辺に、段差４０３が形成されている。
【００２４】
これまで説明してきた、第１および第２の実施の形態においては、メンブレン膜に形成される内部応力調整用段差領域を加工する際に、ドライエッチングによる汚染の影響を懸念する必要がない。第１の実施の形態においては、ドライエッチング工程を含むものの、最終的にウェットエッチングを行うため、ドライエッチングによって付着した異物を除去できるからである。第２の実施の形態においては、ドライエッチング工程を用いないため、より安全である。  
このようにして形成される荷電粒子線露光用マスクは、膜厚によってメンブレン膜の内部応力を調整することで、マスク精度を向上させることができる。
【００２５】
なお、本発明の内部応力調整用の段差の形成方法は、これまで説明してきた実施の形態に限定されるものではない。例えば、金属シリサイドの材料として、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）等の金属シリサイドを用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる荷電粒子線露光用マスクの製造方法を表す工程図である。
【図２】荷電粒子線露光用マスクのサブフィールド部分様子を表す模式図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態にかかる荷電粒子線露光用マスクの製造方法を表す工程図である。
【図４】荷電粒子線露光用マスクのサブフィールド部分の断面形状を表す模式図である。
【図５】電子線投影露光技術に用いられるステンシルマスクの断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０１、３０１    シリコン膜
１０２、３０２    モリブデン膜
１０３、３０３    段差形成予定領域
１０４、３０４    レーザ光
１０５    モリブデンシリサイド
１０６、２０３、４０３    段差
２０１、４０１    マスク基板
２０２、４０２    パターン
５０１    マスク支持梁
５０２    サブフィールド
５０３    開口部
【図１】
2005338414.tif 000003
【図２】
2005338414.tif 000004
【図３】
2005338414.tif 000005
【図４】
2005338414.tif 000006
【図５】
2005338414.tif 000007