(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビーム描画装置で用いられるステンシルマスクであって、孤立した島状の遮光パターンとこの島状の遮光パターンを取囲む環状の開口パターンとを有する表面パターン層と、上記遮光パターンの背面を含む上記表面パターン層の背面に接合され上記遮光パターンを支持する梁状のパターンとを備えたことを特徴とするステンシルマスク。
【請求項２】
電子ビーム描画装置で用いられるステンシルマスクであって、  シリコン層からなり孤立した島状の遮光パターンとこの島状の遮光パターンを取囲む環状の開口パターンとを有する表面パターン層と、絶縁膜層からなり上記遮光パターンの背面を含む上記表面パターン層の背面に接合され上記遮光パターンを支持する梁状のパターンとを備えたことを特徴とするステンシルマスク。
【請求項３】
電子ビーム描画装置で用いられるステンシルマスクであって、  開口部を有するベースウェーハと、このベースウェーハの上に形成されこのベースウェーハの開口部において梁状のパターンを有する絶縁膜層と、この絶縁膜層の上に形成され上記絶縁膜層の梁状のパターンの上に支持された孤立した遮光パターンを有する表面パターン層とを備えたことを特徴とするステンシルマスク。
【請求項４】
電子ビーム描画装置で用いられるステンシルマスクであって、  開口部を有するベースウェーハと、このベースウェーハの上に形成されこのベースウェーハの開口部において梁状のパターンを有する絶縁膜層と、この絶縁膜層の上にシリコン層から形成され上記絶縁膜層の梁状のパターンの上に支持された孤立した遮光パターンを有する表面パターン層とを備えたことを特徴とするステンシルマスク。
【請求項５】
前記梁状のパターンを、電子ビーム描画装置の解像限界以下にしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のステンシルマスク。
【請求項６】
前記梁状のパターンを、ラインパターン又は格子状パターンとしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のステンシルマスク。
【請求項７】
ベースウェーハの上に絶縁膜層を形成しその上にシリコン層を形成する工程と、
前記ベースウェーハに前記絶縁膜層に達する所定の開口を形成する工程と、
前記ベースウェーハの前記開口に対応した位置で前記シリコン層に環状の開口パターンに囲まれた島状の遮光パターンを形成する工程と、
前記ベースウェーハの前記開口から前記絶縁膜層を選択的にエッチング除去し前記島状の遮光パターンを保持する梁状のパターンを形成する工程とを有することを特徴とするステンシルマスクの製造方法。
【請求項８】
前記絶縁膜層の梁状のパターンを、電子ビーム描画装置の解像限界以下に形成することを特徴とする請求項７に記載のステンシルマスクの製造方法。
【請求項９】
前記絶縁膜層の梁状のパターンを、ラインパターン又は格子状パターンに形成することを特徴とする請求項７又は８に記載のステンシルマスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は半導体素子を製造する際に用いられる電子ビーム描画技術に関するものである。さらに詳しくは、電子ビーム描画装置で用いられるステンシルマスクとその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、電子ビーム露光（ＥＢ露光）の概略を説明するための斜視図で、特に一括転写マスクの構成を説明するための図である。図２において、電子銃（図示せず）から発生した電子ビームは、第一成形アパーチャ７により一括転写領域１０をカバーするビームに成形され、ステンシルマスク９上の一括転写領域１０に照射される。ステンシルマスク９を抜けた電子ビーム８はステンシルマスク９のパターンデータをウェーハ１１上に転写する。
このように、ＥＢ投影露光方法や部分一括ＥＢ露光方法において、そのマスクとして用いられるステンシルマスクは、図２に示すように、電子ビームを透過させる部分はマスクの材料が無く完全な開口部となっているもので、この開口部分を通り抜けた電子ビームがウェーハ上に縮小転写されることになる。
【０００３】
通常、このステンシルマスクの材料としては、電子ビームの遮光性とマスクとしての加工性等を考慮して、ＳＯＩ(Ｓｉ on Insulator)ウェーハが使用されている。
図３は一般的なステンシルマスクの製造フローを示すもので、ＳＯＩウェーハを用いてステンシルマスクを作成するフローの概略を示している。図３では、ステンシルマスクのうち、ある任意の一括転写領域に着目し、その部分の断面図と、ＳＯＩ層側から見た上面図を示している。この断面図は、上面図におけるＡ−Ｂ線の断面を断面観察位置１５としたものである。
【０００４】
製造工程について説明すると、先ず図３（Ａ）に示すように、ＳＯＩ層１２、絶縁膜層１３およびベースウェーハ層１４を積層したウェーハを用意する。一般的には、ベースウェーハ層１４はシリコンウェーハ、絶縁膜層１３はシリコン酸化膜である。
次に、図３（Ｂ）に示すように、ベースウェーハ層１４をエッチングし大きな開口１４ａを開ける。ＥＢ投影露光法においても部分一括ＥＢ露光法においても、通常この開口領域１４ａが一回のショットにおいて一括転写される領域となる。
【０００５】
次に、図３（Ｃ）に示すように、ＳＯＩ層１２に電子ビームのマスクとなるパターンを形成する。絶縁膜層１３はこれらＳｉエッチのストッパ膜として使用される。
次に、図３（Ｄ）に示すように、パターニング後、絶縁膜層１３を除去する。
【０００６】
一般的にこれらのステンシルマスクにおいては、その構造上、電子ビームを遮光する為の遮光パターン部分が、電子ビームを透過させる開口パターン部分に囲まれて遮光部分が宙に浮く形となる様なドーナツ構造のパターンは作製不可能である。
【０００７】
図４はドーナツ状のパターンに対する従来の対処法を示す。図４（Ａ）において、ドーナツ状の開口パターンを有する一括露光領域１６は、ＳＯＩ層１２の島状の遮光パターン１２ａが環状の開口パターン１２ｂに囲まれている。分割後マスク１７は左半部パターン１７ａと右半部パターン１７ｂとに分割されている。このように、たとえばＥＢ投影露光方法においては、本来は一度に一括で露光される領域を２つ以上に分割し、それぞれを別々に一括描画し、ウェーハ上で重ねあわせることにより、もとのパターンにする方法が取られている。
【０００８】
また、別のアプローチとして、図４（Ｂ）に示すように、一括露光領域１６のパターンデータそのもの変更し、データ処理後マスク１８のように、パターンに梁１２ｃを入れることでパターンが抜け落ちるのを防ぐことも行われている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、一回で一括描画するべきところを２つ以上に分割する場合には、実質的に描画回数が増える為、スループットが落ちる。また、一つですんでいた一括転写領域を２個以上のものに分けることから、当然マスク面積が増大し、一枚のステンシルマスクに描画できるデータが小さくなることが生じる。これは、ＥＢ投影露光方法においては、一枚のステンシルマスクでの描画可能チップ面積を縮小し、スループットを減少させるものであり、部分一括ＥＢ露光においても、選択可能なブロック数の減少によりスループットが減少することになっていた。さらに、パターンデータ変更の際には、そのためのデータ処理システムを確立しなければ成らない等、技術的な難易度が高かった。
【００１０】
本発明は上記従来技術の問題点を鑑みなされたもので、パターンのデータ処理に負担をかけることがなく、かつ、描画面積やスループットを落とすこと無く、ステンシルマスク上でドーナツパターンの配置を可能とする様なステンシルマスクの作成方法の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決する為の手段】
前記目的を達成するため、本発明は、ステンシルマスクの材料となるＳＯＩウェーハの絶縁膜部分に梁の機能を持たせる構造とすることで、データ変換をすること無く、かつ、スループット、描画面積の低下を招くこと無く、ステンシルマスク上にドーナツパターンを配置させることを可能とするものである。
【００１２】
本発明のステンシルマスクは、電子ビーム描画装置で用いられるステンシルマスクであって、表面パターン層が孤立した島状の遮光パターン部とこの島状の遮光パターン部を取囲む環状の開口パターン部とを有する。また、この表面パターン層の背面に接合された梁状のパターンによって上記遮光パターン部を支持するようにしたものである。
本発明のステンシルマスクは、電子ビーム描画装置で用いられるステンシルマスクであって、表面パターン層がシリコン層からなり孤立した島状の遮光パターン部とこの島状の遮光パターン部を取囲む環状の開口パターン部とを有する。また、絶縁膜層からなりこの表面パターン層の背面に接合された梁状のパターンによって上記遮光パターン部を支持するようにしたものである。
【００１３】
また、本発明のステンシルマスクは、開口部を有するベースウェーハと、このベースウェーハの上に形成されこのベースウェーハの開口部において梁状のパターンを有する絶縁膜層と、この絶縁膜層の上に形成され上記絶縁膜層の梁状のパターンの上に支持された孤立した遮光パターンを有する表面パターン層とを備えたものである。
また、本発明のステンシルマスクは、開口部を有するベースウェーハと、このベースウェーハの上に形成されこのベースウェーハの開口部において梁状のパターンを有する絶縁膜層と、この絶縁膜層の上にシリコン層から形成され上記絶縁膜層の梁状のパターンの上に支持された孤立した遮光パターンを有する表面パターン層とを備えたものである。
【００１４】
また、本発明のステンシルマスクは、前記梁状のパターンを、電子ビーム描画装置の解像限界以下にしたものである。
【００１５】
また、本発明のステンシルマスクは、前記梁状のパターンを、ラインパターン又は格子状パターンとしたものである。
【００１６】
また、本発明のステンシルマスクの製造方法では、ベースウェーハの上に絶縁膜層を形成しその上にシリコン層を形成する。また、前記ベースウェーハに前記絶縁膜層に達する所定の開口を形成する。また、前記ベースウェーハの前記開口に対応した位置で前記シリコン層に環状の開口パターンに囲まれた島状の遮光パターンを形成する。また、前記ベースウェーハの前記開口から前記絶縁膜層を選択的にエッチング除去し前記島状の遮光パターンを保持する梁状のパターンを形成する工程とを有するものである。
【００１７】
また、本発明のステンシルマスクの製造方法では、前記絶縁膜層の梁状のパターンを、電子ビーム描画装置の解像限界以下に形成するものである。
【００１８】
また、本発明のステンシルマスクの製造方法では、前記絶縁膜層の梁状のパターンを、ラインパターン又は格子状パターンに形成するものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明によるステンシルマスクの製造方法のフローを示す図である。図１において、上面図はＳＯＩ層側から見た図を示し、下面図はベースウェーハ側から見た図を示している。また、断面図は上面図及び下面図のＡ−Ｂ線における断面観察位置６から見た断面を示す。
【００２０】
製造工程について説明すると、先ず図１（Ａ）は、ステンシルマスク材料となるＳＯＩウェーハを示している。ＳＯＩウェーハは、ＳＯＩ層１、絶縁膜層２及びベースウェーハ３からなっている。
次に、図１（Ｂ）に示すように、エッチングによりベースウェーハ３に一括転写開口領域４を形成する。このとき、絶縁膜層２がエッチングストッパとして作用する。
【００２１】
次に、図１（Ｃ）に示すように、ＳＯＩ層１に選択エッチングによりパターンを形成する。このパターンは、一括転写開口領域４に対応する位置に形成された、孤立した島状のパターン１ａとこれを取り囲む開口パターン１ｂとを含んでいる。
次に、図１（Ｄ）に示すように、絶縁膜層２を開口４の側から選択的にエッチングして絶縁膜層２の一部を残し、梁パターン５を形成する。
【００２２】
以上のように、本実施の形態では表面パターンを形成した後に絶縁膜層２を選択的に残すことによる梁パターン５の形成を行なっている。梁パターン５の形成の為には、露光装置によるレジストパターニングとそのレジストパターンをマスクとしたエッチングが行われるが、簡略の為、エッチング後の様子を示した。
【００２３】
この梁に用いるパターンデータは解像度が同じ描画装置で用いるすべてのステンシルマスクに対して、同じデータを用いることが可能であることや、単純なライン／スペース（L/S）や格子のデータで良いことから、データ変換というような負荷を強いるものではない。
さらに、梁として残すべきパターンは光露光でもパターニング可能なサイズである為、光ステッパを利用してパターニングをする際には一つのレチクルを作成するだけで、多くのステンシルマスクに対応することが可能である。
【００２４】
このような構造にすることにより、選択的に残した絶縁膜部が梁パターン５を形成し、開口パターン部１ｂに囲まれた遮光パターン部分１ａを保持する梁の役目をする為、遮光パターン部分１ａが宙に浮く形となる様なドーナツ状のパターンを、データ加工等をすること無しに、ステンシルマスク上に作成することが可能となる。
また、梁となるパターンを、該当するステンシルマスクが使用される露光装置の解像限界以下とすることで、パターニング性能を損なうことも無い。
尚、図１では絶縁膜層２の梁パターン５としては、縦のライン／スペース（縦L/S）を用いたが、横L/Sでも良いし、格子状のパターンでもよい。
【００２５】
以上説明したように、本発明によれば、電子ビーム描画装置で用いられるステンシルマスクであって、開口部４を有する基板（ベースウェーハ３）と、このベースウェーハ３の上に形成されこのベースウェーハの開口部４において梁状のパターン５を有する絶縁膜層２と、この絶縁膜層２の上に形成され絶縁膜層２の梁状のパターン５の上で孤立した遮光パターン部１ａを有する表面パターン層（ＳＯＩ層１）とを備えたものである。
【００２６】
また、以上説明したように、本発明のステンシルマスクの製造方法では、ＳＯＩウェーハを用いて、ベースウェーハ３に絶縁膜層２に達する所定の開口４を形成する。ベースウェーハ３の開口４に対応した位置でシリコン層１に環状の開口パターン１ｂに囲まれた島状の遮光パターン１ａを形成する。さらに、ベースウェーハ３の開口４から絶縁膜層２を選択的にエッチング除去し、島状の遮光パターン１ａを保持する梁状のパターン５を形成するものである。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、電子ビーム描画装置等で用いられるステンシルマスクの一括転写領域において、電子ビームを遮光する為の遮光パターン部が、電子ビームを透過させる開口パターン部に囲まれて遮光部分が宙に浮く形となる様な、いわばドーナツ状のパターンを形成することができる。したがって、ＥＢ投影露光や、部分一括ＥＢ露光のスループットの向上に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明における、ステンシルマスクの製造フローを示す図。
【図２】  一般の電子ビーム描画装置の概略構成と一括転写マスクを示す斜視図。
【図３】  一般的なステンシルマスクの製造フローを示す図。
【図４】  従来のステンシルマスクで孤立パターンの対処法を示す図。
【符号の説明】
１  ＳＯＩ層、  １ａ  島状パターン、  １ｂ  開口パターン、  ２  絶縁膜層、  ３  ベースウェーハ、  ４  開口領域、  ５  梁パターン。
【図１】
0003893239.tif 000002
【図２】
0003893239.tif 000003
【図３】
0003893239.tif 000004
【図４】
0003893239.tif 000005