(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の単結晶シリコンウェハをシリコン酸化膜で貼り合わせたＳＯＩ基板を用いて転写マスクを製造する方法において、支持基板となる下部単結晶シリコンウェハに開口部を形成した後、前記シリコン酸化膜を除去し、次いで、少なくとも、前記開口部に面する上部単結晶シリコンウェハの表面と、下部単結晶シリコンウェハの底面とに導電膜を形成した後、上部単結晶シリコンウェハに転写マスクパターンを形成し、次いで前記導電膜を除去する工程を少なくとも備えて成ることを特徴とする転写マスクの製造方法。
【請求項２】
上記導電膜が、少なくとも、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、パラジウム、銀、タンタル、タングステン、オスミウム、白金、金の一つを含むことを特徴とする請求項１記載の転写マスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子ビームやイオンビームなどの荷電ビーム露光に用いられる転写マスク及び、転写マスクの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路のパターンに代表される微細な回路や構造物は、現在も微細化が進んでおり、パターンの複雑さもより一層増していく傾向にある。これに対応するため、近年荷電ビーム露光によるパターン形成が注目され、この荷電ビーム露光用の転写マスクには、面方位が（１００）からなる２枚の単結晶シリコンウェハをシリコン酸化膜で貼り合わせたＳＯＩ（Silicon  on  Insulator：シリコン／シリコン酸化膜／シリコンの構成）基板を用いることが多い。
【０００３】
転写マスクの製造工程は大きく分類すると、上部単結晶シリコンウェハに転写マスクパターンを形成する工程と、シリコン支持基板となる下部単結晶シリコンウェハに開口部を形成する工程の２つに分けられる。そして上部単結晶シリコンウェハに転写マスクパターンを形成する場合には、通常、上部単結晶シリコンウェハ１とシリコン酸化膜３のエッチング選択比を利用して、図３に示すように、シリコン酸化膜３をエッチングストッパーとしたドライエッチングにより、転写マスクパターンを形成していた。
【０００４】
しかしながら、図２に示すように、シリコン酸化膜３までエッチングが到達し、絶縁膜であるシリコン酸化膜３が露出すると、入射する陽イオン２０によってシリコン酸化膜３がチャージアップし、後から入射する陽イオン２０の軌道がパターン底面付近で曲げられて横方向にエッチングが進行してしまう現象、いわゆるノッチングが発生する。
【０００５】
微細パターン近傍においては、電子は下部単結晶シリコンウェハの下方からの負電位によって減速されるためレジスト８付近に捕獲されるが、陽イオン２０は負電位に導かれてパターン底部まで到達する。このため図２に示すようなレジストとパターン底部の間に荷電分離が生じ、パターン底部付近に到達した陽イオン２０の軌道が曲げられるというものである。
以上のようなノッチングが発生すると、パターンの微細化が進んでいる現状では、隣のパターンまでノッチングが進み、パターンを破壊するという問題が生じている。
【０００６】
このノッチングを抑制するために、超微細加工技術（徳山巍編著、オーム社）には、軌道を曲げられたイオンの側壁への到達を抑えるために側壁保護膜を厚くすることや、プラズマ密度を下げることが有効であると記されている。しかし、今後更に微細化が進みパターンの溝が細くなれば側壁保護膜の形成は更に困難になり、また前記荷電分離も更に顕著に現れることになる。
またパターンの微細化と共に寸法精度への要求も厳しくなり、ドライエッチング中の被加工基板の温度上昇によるレジストの変形等も問題となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を解決するために成されたものであり、その目的は、２枚の単結晶シリコンウェハをシリコン酸化膜で貼り合わせたＳＯＩ基板を用いて製造する転写マスクにおいて、シリコン酸化膜をエッチングストッパーとして転写マスクパターンをドライエッチングにより加工する際の、ノッチング発生と基板温度上昇を抑制することによって、欠陥が無く、極めて転写精度の高い荷電ビーム露光用の転写マスクの製造方法及び転写マスクを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、２枚の単結晶シリコンウェハをシリコン酸化膜で貼り合わせたＳＯＩ基板を用いて転写マスクを製造する方法において、支持基板となる下部単結晶シリコンウェハに開口部を形成した後、前記シリコン酸化膜を除去し、次いで、少なくとも、前記開口部に面する上部単結晶シリコンウェハの表面と、下部単結晶シリコンウェハの底面とに導電膜を形成した後、上部単結晶シリコンウェハに転写マスクパターンを形成し、次いで前記導電膜を除去する工程を少なくとも備えて成ることを特徴とする転写マスクの製造方法である。
【０００９】
また、本発明は、上記導電膜が、少なくとも、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、パラジウム、銀、タンタル、タングステン、オスミウム、白金、金の一つを含むことを特徴とする請求項１記載の転写マスクの製造方法である。
【００１２】
本発明の特徴は、支持基板となる下部単結晶シリコンウェハに開口部を形成した後、前記シリコン酸化膜を除去し、次いで、少なくとも、前記開口部に面する上部単結晶シリコンウェハの表面に導電膜を形成した後、上部単結晶シリコンウェハに転写マスクパターンを形成する工程を備えて成ることである。
これにより、上部単結晶シリコンウェハのドライエッチングのエッチングストッパーに導電膜を用いることで、ノッチングの原因とされるエッチングストッパーのチャージアップを低減することができる。また、エッチング装置の基板ホルダーと導電膜を接触させることで、ドライエッチング中の上部単結晶シリコンウェハの温度上昇を抑えることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明による転写マスクの製造方法及び転写マスクを、その実施形態に基づいて説明する。図１（ａ）〜（ｆ）は、本発明による転写マスクの製造方法の一例を部分断面で示す説明図である。
まず、図１（ａ）に示すように、２枚の単結晶シリコンウェハ１、２をシリコン酸化膜３で貼り合わせたＳＯＩ基板４の全面にウェットエッチング保護膜５を形成し、図示しないレジストを用いてドライエッチングにより、下部単結晶シリコンウェハ２側のウェットエッチング保護膜５に開口部パターン６を形成する。
【００１４】
次に図１（ｂ）に示すように、開口部パターン６が形成されたウェットエッチング保護膜５をエッチングマスクとして、ウェットエッチングによりシリコン酸化膜３に到達するまでエッチングし、下部単結晶シリコンウェハ２に開口部６ａを形成する。
ここで、図１では下部単結晶シリコンウェハ２に開口部６ａを形成する方法としてウェットエッチングを用いたが、他にドライエッチング、超音波加工、サンドブラスト等も用いることができる。
【００１５】
続いて、図１（ｃ）に示すように、エッチング保護膜を除去した後、下部単結晶シリコンウェハ２の開口部６ａに露出したシリコン酸化膜３をウェットエッチングにより除去し、開口部６ａに上部単結晶シリコンウェハの一面を露出させる。
次に、図１（ｄ）に示すように、開口部６ａに面する表面と、開口部６ａが形成された下部単結晶シリコンウェハ２ａの底面に導電膜７を形成し、続いて、上部単結晶シリコンウェハ１側に、転写マスクパターン９を形成したレジスト８を設ける。この導電膜７は、少なくとも、開口部６ａに面する上部単結晶シリコンウェハの表面に形成されれば良い。
【００１６】
導電膜７は、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、パラジウム、銀、タンタル、タングステン、オスミウム、白金、金の金属、これらの金属を含む合金、あるいはこれらの金属または合金と酸素、窒素、炭素等との金属化合物等を用いることができる。また、導電膜の成膜法としては、スパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法、メッキ法、電着法、イオンプレーティング法等を用いることができる。
転写マスクパターン９をレジスト８に形成するには、電子線レジストを用いた電子線直描、フォトレジストを用いたステッパー露光等を好適に用いることができる。
【００１７】
次に、図１（ｅ）に示すように、転写マスクパターン９を形成したレジスト８をエッチングマスクとしてドライエッチングによって転写マスクパターン９を上部単結晶シリコンウェハに形成する。
ここで、上部単結晶シリコンウェハのドライエッチングをする際、レジストの耐性が不足している場合は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン炭化膜等の無機物や、クロム、タングステン、タンタル、チタン、ニッケル、アルミニウム等の金属、これらの金属を含む合金、あるいはこれらの金属または合金と酸素、窒素、炭素等との金属化合物等がエッチングマスクとして用いられる。これらのエッチングマスクは各種薄膜形成法によって形成できる。例えば、スパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法等の形成方法がある。
【００１８】
ドライエッチングについては、ドライエッチング方法や条件等は特に制限されない。エッチングに使用するガスとしては、例えば、ＳＦ6ガス、ＣＦ4ガスといったフッ素系ガスを主体とした混合ガス、Ｃｌ2ガス、ＳｉＣｌ4ガスといった塩素系ガスを主体とした混合ガス、ＨＢｒガスといった臭素系ガスを主体とした混合ガス等が挙げられる。また、ドライエッチング装置としては、ＲＩＥ、マグネトロンＲＩＥ、ＥＣＲ、ＩＣＰ、マイクロ波、ヘリコン波、ＮＬＤ等の放電方式を用いたドライエッチング装置が挙げられる。
【００１９】
次いで、図１（ｆ）に示すように、導電膜７及びエッチングマスクのレジスト８を除去して、本発明の転写マスク１０を得る。ここで、導電膜７の転写パターン９に当たる部分のみをエッチングして貫通させ、その他の部分は除去せずに帯電防止用導電膜１１の一部として残しても良い。
【００２０】
最後に、図１（ｇ）に示すように、プラズマ成膜法、スパッタ法等により帯電防止用導電膜１１を転写マスク１０の表裏面及び側面に形成し、帯電防止用導電膜が形成された本発明の転写マスク１０ａを得る。
帯電防止用導電膜１１には、前記導電膜７に用いたものを使用することができ、成膜法も同様である。
ここでは、帯電防止用導電膜１１を成膜したが、これは必須ではなく、必要に応じて成膜するものである。
【００２１】
【実施例】
本発明を、具体的な実施例を挙げて詳細に説明する。
＜実施例１＞
図１（ａ）〜（ｆ）は、本発明による転写マスクの製造方法の一例を部分断面で示す説明図である。まず、図１（ａ）に示すように、面方位が（１００）からなる上部単結晶シリコンウェハ１と下部単結晶シリコンウェハ２をシリコン酸化膜３で貼り合わせてＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板４を作製し、次にＣＶＤによりＳＯＩ基板４の両面にウェットエッチング保護膜５としてシリコン窒化膜を形成し、続いてレジストをエッチングマスクとしてドライエッチングにより下部単結晶シリコンウェハ２側のウェットエッチング保護膜５のシリコン窒化膜に開口部パターン６を作製した。（図１（ａ）参照）
【００２２】
次にウェットエッチング保護膜５のシリコン窒化膜をエッチングマスクとし、加熱水酸化カリウム溶液を用いて、下部単結晶シリコンウェハ２をシリコン酸化膜３に到達するまでウェットエッチングを行い、開口部６ａを形成した。（図１（ｂ）参照）
【００２３】
次にウェットエッチング保護膜５のシリコン窒化膜を約１７０℃の熱リン酸でエッチング除去し、続いてフッ酸水溶液によるウェットエッチングで開口部６ａに露出するシリコン酸化膜３を除去した。（図１（ｃ）参照）
【００２４】
次にスパッタ法によって開口部６ａに面する表面と、開口部６ａが形成された下部単結晶シリコンウェハ２ａの底面に、導電膜としてＣｒ膜７を約２０００オングストローム堆積させ、続いて転写マスクパターン９をパターニングしたレジスト８をエッチングマスクとして、上部単結晶シリコンウェハ１を導電膜７のＣｒ膜に到達するまでドライエッチングし、転写マスクパターン９を上部単結晶シリコンウェハに形成した。（図１（ｄ）及び（ｅ）参照）
【００２５】
次にレジスト８及び導電膜７のＣｒ膜を除去し、転写マスクパターン９を貫通させて、転写マスク１０を得た。（図１（ｆ）参照）。最後に、帯電防止用導電膜１１としてタンタルを、電子ビーム蒸着装置を用いて約１０００オングストローム成膜し、本発明の荷電ビーム露光用の転写マスク１０ａを得た。（図１（ｇ）参照）
以上、製造された転写マスクには、ノッチング現象及び上部単結晶シリコンウェハの温度上昇によるレジストの変形も見られず、パターン精度の良好な転写マスクができた。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の転写マスクの製造方法によれば、荷電ビーム露光用の転写マスクのドライエッチングによる上部単結晶シリコンウェハへの転写パターン作製工程において、上部単結晶シリコンウェハの下地にエッチングストッパーとしてシリコン酸化膜の代わりに導電膜を形成することで、ドライエッチング中におけるエッチングストッパーのチャージアップが低減され、ノッチングの発生を抑制する効果を奏する。また、ドライエッチング中に上部単結晶シリコンウェハに生じる熱をドライエッチング装置の基板ホルダーへ導電膜を介して伝えやすい構造となり、上部単結晶シリコンウェハの温度上昇を抑えて、熱によるレジストの変形等を抑制する効果も奏する。したがって、寸法精度に優れた転写パターンを有する転写マスクを、安定して製造することができる。
また、本発明の転写マスクによれば、上部単結晶シリコンウェハの転写マスクパターンがドライエッチングによって破壊されてしまうことなく、高品質であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｆ）は、本発明による転写マスクの製造方法の一例を部分断面で示す説明図である。
【図２】従来の上部単結晶シリコンウェハをドライエッチングする工程で発生するノッチング現象を部分断面で示す説明図である。
【図３】従来の上部単結晶シリコンウェハをドライエッチングする工程を部分断面で示す説明図である。
【符号の説明】
１・・・上部単結晶シリコンウェハ
１ａ・・・転写マスクパターンが形成された上部単結晶シリコンウェハ
２・・・下部単結晶シリコンウェハ
２ａ・・・開口部が形成された下部単結晶シリコンウェハ
３・・・シリコン酸化膜
３ａ・・・開口部が形成されたシリコン酸化膜
４・・・ＳＯＩ基板
５・・・ウェットエッチング保護膜
６・・・開口部パターン
６ａ・・・開口部
７・・・導電膜
８・・・転写マスクパターンが形成されたレジスト
９・・・転写マスクパターン
１０・・・転写マスク
１０ａ・・・帯電防止用導電膜が形成された転写マスク
１１・・・帯電防止用導電膜
２０・・・陽イオン
【図１】
0003809754.tif 000002
【図２】
0003809754.tif 000003
【図３】
0003809754.tif 000004