(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持手段であるフレームと、前記フレーム上に形成されて電子ビームによるストレスが平衡をなすように機能するメンブレンと、前記メンブレン上に形成されて電子ビームが吸収または反射されるように機能する吸収層と、からなるセル投射マスクであって、
前記吸収層はシリコン層からなり、
前記シリコン層内に二層以上のイオン注入層が備えられることを特徴とするセル投射マスク。
【請求項２】
前記イオン注入層は、前記吸収層の表面から相対的に遠い所に形成される第１イオン注入層と、前記吸収層の表面から相対的に近い所に形成される第２イオン注入層とからなることを特徴とする請求項１記載のセル投射マスク。
【請求項３】
前記第１イオン注入層はＡｕより質量の大きいＳｎ、Ｓｂ、Ａｇのうちで選択される一つのイオン層で、前記第２イオン注入層はＡｕより質量の少ないＡｓ、Ｓｅ、Ｇｅ、Ｐ、Ｂのうちで選択される一つのイオン層であることを特徴とする請求項２記載のセル投射マスク。
【請求項４】
前記イオン注入層は前記吸収層の上面及び下面に隣接した部分に各々一つまたは二つずつ形成されることを特徴とする請求項１記載のセル投射マスク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非光学的露光装置を用いたリソグラフィー工程に関し、特に、前記非光学的露光装置を用いたリソグラフィー工程において露光用マスクとして用いるセル投射マスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子ビーム、イオンビームまたはＸ-線などを光源として用いる非光学的露光装置は、光源としてＧ-線またはＩ-線を用いる従来の光学的露光装置に比べて向上した解像力を持つ。これにより、前記非光学的露光装置を用いたリソグラフィー工程、例えば光源として電子ビームを用いる電子ビームリソグラフィー工程は、前記光学的露光装置を用いたリソグラフィー工程で得られないしきい値以下の微細パターンを形成することができる。このような電子ビームリソグラフィー工程は主に露光用マスクの製作に利用され、ロジック(Logic)またはエイジック(ASIC)の様な非メモリ(Non Memory)素子の製造にも利用されている。
【０００３】
最近は、露光用マスクとしてセル投射マスクを用いるリソグラフィー工程が開発され、生産性側面から利点を持つことで、メモリ素子の製造にも適用可能となっている。前記セル投射マスクは、電子ビームはもちろん、Ｘ-線またはイオンビームを光源として用いる全ての非光学的露光装置に適用可能であるため、前記セル投射マスクに対する研究が盛んに行われている。
【０００４】
図１は従来のセル投射マスクを示す断面図である。同図に示すように、セル投射マスク１０は、支持手段であるフレーム(Frame)１、前記フレーム１上に形成されて電子ビームによるストレスが全体的に平衡をなすように機能するメンブレン(Membrane)２、及び前記メンブレン２上に形成されて電子ビームが吸収または反射されるように機能する吸収層(Absorber)３からなる。図面符号４は電子ビームが透過するアパーチャである。
【０００５】
前記セル投射マスク１０を製作するために、従来にはシリコン層間に酸化膜を介在させたＳＯＩ(Silicon On Insulator)ウェーハを用いた。ここで、前記吸収層３を構成するシリコン層は１０〜２０μｍの厚さで維持される必要があるが、その理由は下記の通りである。
【０００６】
図２は吸収層としてシリコン層を用いる場合において、前記シリコン層での電子の散乱を示す断面図である。同図に示すように、電子ビーム２０がシリコン層３０に投射されると、前記電子ビーム２０の電子は、シリコン層３０のシリコン原子と衝突することになり、前記シリコン原子と衝突した電子は、新しい２次電子を作って散乱する。そして、前記散乱した電子は、散乱し続け、誘導力の除去により前記散乱が停止する。図面符号２０ａは電子の散乱経路である。
【０００７】
前述したように、電子の散乱の深さを透過の深さといい、前記透過の深さは電子ビームの入射エネルギーによって決定される。一般に、電子の透過の深さは、電子ビームの入射エネルギーが１０ｋｅＶの場合には１μｍ程度、電子ビームの入射エネルギーが２５ｋｅＶの場合には４μｍ程度、電子ビームの入射エネルギーが５０ｋｅｖの場合には１２μｍ程度であると知られている。従って、５０ＫｅＶ程度の電子ビームの入射エネルギーが要求される電子ビームリソグラフィー工程において、電子ビームの透過を防止するには、前記吸収層を構成するシリコン層の厚さが１２μｍ程度が要求される。よって、解像度を考慮する時、前記シリコン層は１０〜２０μｍ程度の厚さで維持される必要がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、シリコン層の厚さが１０〜２０μｍであれば、前記シリコン層は吸収層として電子ビームの透過は防止できるが、１０〜２０μｍの厚い厚さを持つシリコン層のエッチングが難しく、また、前記シリコン層をエッチングするための工程時間も長くなることから、生産性の側面から望ましくない。工程面を考慮する時、前記シリコン層の厚さを薄くする必要があるが、この場合、前記吸収層用シリコン層を透過する電子ビームが増加し、解像度は著しく低下する。また、シリコン層の厚さが厚ければ、前記シリコン層からなる吸収層の側壁に散乱する電子がアパーチャを通して透過する電子ビームの電子を散乱させるため、相互の干渉効果により電子ビームのコントラストは低下し、より一層良質のパターンが形成出来なくなる。
【０００９】
以上のように本発明の目的は、向上した解像度を持つと同時に、吸収層の材質であるシリコン層の厚さを減少させることができるセル投射マスクを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明のセル投射マスクは、支持手段であるフレームと、前記フレーム上に形成されて電子ビームによるストレスが平衡をなすように機能するメンブレンと、前記メンブレン上に形成されて電子ビームが吸収または反射されるように機能する吸収層と、からなるセル投射マスクであって、前記吸収層はシリコン層からなり、前記シリコン層内に二層以上のイオン注入層が備えられることを特徴とする。このようなセル投射マスクにおいて、イオン注入層は、吸収層の表面から相対的に遠い所に形成される第１イオン注入層と、吸収層の表面から相対的に近い所に形成される第２イオン注入層とからなることが好ましく、また、第１イオン注入層はＡｕより質量の大きいＳｎ、Ｓｂ、Ａｇのうちで選択される一つのイオン層で、第２イオン注入層はＡｕより質量の少ないＡｓ、Ｓｅ、Ｇｅ、Ｐ、Ｂのうちで選択される一つのイオン層であることが好適であり、そして、イオン注入層は吸収層の上面及び下面に隣接した部分に各々一つまたは二つずつ形成されることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図３は本発明の実施例によるセル投射マスクを示す断面図である。同図に示すように、本発明のセル投射マスク４０は、支持手段であるフレーム３１、前記フレーム３１上に形成されて電子ビームによるストレスが全体的に平衡をなすように機能するメンブレン３２、及び前記メンブレン３２上に形成されて電子ビームが吸収または反射されるように機能する吸収層３３からなる。前記吸収層３３はシリコン層からなり、イオン注入層３４ａ、３４ｂが前記吸収層３３内に少なくとも一つ以上備えられる。
【００１２】
例えば、一つのイオン注入層が備えられる場合、前記イオン注入層は、Ａｓ、Ｂ、Ｐのうちから選択される一つのイオンがシリコン層からなる吸収層内に所定深さでイオン注入されてから、熱処理することにより形成される。二つのイオン注入層３４ａ、３４ｂが備えられる場合、Ａｕより質量の大きいイオン、例えばＳｎ、Ｓｂ、Ａｇのうちから選択される一つのイオンがシリコン層からなる吸収層３３内に第１深さでイオン注入され、その後、Ａｕより質量の少ないイオン、例えばＡｓ、Ｓｅ、Ｇｅ、Ｐ、Ｂのうちから選択される一つのイオンが前記吸収層３３内に前記第１深さより浅い第２深さでイオン注入される。しかる後、熱処理により前記吸収層３３の上面から相対的に遠い所には第１イオン注入層３４ａが、相対的に近い所には第２イオン注入層３４ｂが同時に形成される。
【００１３】
また、前記イオン注入層は、吸収層３３の上面及び下面に隣接した位置に各々形成される。例えば、前記イオン注入層が前記シリコン層からなる吸収層３３の上面及び下面の隣接部の各々に一つずつ備えられる場合、前記イオン注入層はＡｓ、Ｂ、Ｐのうちから選択される一つのイオンが前記吸収層３３の下面に隣接した部分にイオン注入され、その後、前記吸収層３３の上面に隣接した部分に前記イオンが再度イオン注入される。しかる後、熱処理することにより形成される。しかも、同図に示すように、前記イオン注入層３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄが前記吸収層３３の上面及び下面に隣接して各々二層ずつ備えられる場合、各イオン注入層３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄは、前述したように、互いに異なる質量を持つイオンが互いに異なる深さで順次にイオン注入され、その後、熱処理することにより形成される。ここで、前記吸収層３３の下面に隣接したイオン注入層３４ｃ、３４ｄは前記セル投射マスク４０の下面からイオン注入を行なうことにより形成される。
【００１４】
一方、二つのイオン注入層が備えられる場合、上記では第１イオン注入層３４ａ、３４ｃと第２イオン注入層３４ｂ、３４ｄが、互いに異なる質量を持つイオンがイオン注入されることにより形成されるが、同じ質量を持つイオンを互いに異なるイオン注入エネルギーでイオン注入させることにより形成する事も出来る。また、前記イオン注入層はセル投射マスクの材料であるＳＯＩウェーハの作製の前に、吸収層になるシリコン層内に形成する事も出来る。
【００１５】
図４はシリコン層からなる吸収層の上面及び下面に隣接した位置に各々二つずつのイオン注入層が備えられた場合における電子の散乱を示す断面図である。同図に示すように、イオン注入層３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄがシリコン層からなる吸収層３３内に備えられると、電子の散乱の深さすなわち電子の透過の深さはイオン注入層のない場合と比較して減少する。
【００１６】
詳しくは、前記イオン注入層３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄは、吸収層３３の材質であるシリコン層とは異なる物質特性を持つため、前記イオン注入層３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄは電子の散乱に対するバリアとして機能することになる。これにより、吸収層３３に投射された電子ビームの電子は、互いに異なる物質であるシリコン層とイオン注入層の界面を通過し難くなり、前記イオン注入層、特に吸収層３３の上面に隣接形成されたイオン注入層３４ａ、３４ｂによりその散乱の長さが短くなる。それで、前記電子の散乱が抑制されることから、電子の透過の深さは減少する。その結果、吸収層３３の材質であるシリコン層の厚さは、電子の入射エネルギーが５０ｋｅＶの場合で２０μｍ程度を必要とする従来のシリコン層の厚さよりも少なく、例えば５μｍ以下にすることができる。
【００１７】
また、吸収層３３における電子の散乱は、前記イオン注入層３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄにより抑制されるため、前記吸収層３３の側壁への電子の散乱は除去される。これにより、前記吸収層３３から散乱した電子とアパーチャを通して透過した電子ビームの電子の間の相互干渉がないため、本発明のセル投射マスクの解像度が向上する。
【００１８】
尚、本発明は、前記実施例に限られるものではない。本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明のように、本発明によれば、少なくとも一つ以上のイオン注入層がシリコン層からなる吸収層内に備えられることにより電子の透過の深さは減少し、これにより、前記吸収層の材質であるシリコン層の厚さを減少させることができる。従って、シリコン層の厚さに基づく工程上の困難が除去され、セル投射マスクの製作が非常に容易に行われる。また、吸収層から散乱された電子による干渉効果が発生しないため、解像度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のセル投射マスクを示す断面図である。
【図２】シリコン層での電子の散乱を説明するための図である。
【図３】本発明の実施例によるセル投射マスクを示す断面図である。
【図４】本発明の実施例による吸収層での電子の散乱を説明するための断面図である。
【符号の説明】
３１ フレーム
３２ メンブレン
３３ 吸収層
３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ イオン注入層
４０ セル投射マスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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