JP4788258B2 - Charged particle transfer mask, manufacturing method thereof, and transfer method using charged particle transfer mask - Google Patents
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Description
本発明は、荷電粒子用転写マスク及びそれを用いた転写方法に関し、詳しくは、転写マスクのメンブレン層の転写領域に位置座標測定用パターンを有する荷電粒子用転写マスクと荷電粒子用転写マスクの位置座標測定用パターンからマスク歪みの程度を算出し、マスクに形成された転写パターンをウェハ上に転写する転写方法に関する。 The present invention relates to a charged particle transfer mask and a transfer method using the same, and more particularly, to a position of a charged particle transfer mask and a charged particle transfer mask having a position coordinate measurement pattern in a transfer region of a membrane layer of the transfer mask. The present invention relates to a transfer method for calculating a degree of mask distortion from a coordinate measurement pattern and transferring a transfer pattern formed on a mask onto a wafer.
近年、半導体集積回路の微細化に伴い、その製造技術として電子線リソグラフィー等の研究開発が盛んにおこなわれている。ステンシルマスクは、これらリソグラフィー技術のマスクブランクスとして、厚さ2μm以下のSi自立メンブレンに転写貫通パターンを形成したものである。 In recent years, with the miniaturization of semiconductor integrated circuits, research and development such as electron beam lithography has been actively performed as a manufacturing technique thereof. The stencil mask is obtained by forming a transfer penetrating pattern on a Si free-standing membrane having a thickness of 2 μm or less as a mask blank of these lithography techniques.
詳しくは、かかるリソグラフィー技術の中でも半導体の微細化に対応する方法として、電子線を用いたセルプロジェクション露光法やブロック露光法と呼ばれる方法、さらにLEEPL(Low Energy Electron Projection Lithography)やEPL(Electron Projection Lithography)法と呼ばれる電子線投影露光法が開発されている。 Specifically, among such lithography techniques, as a method corresponding to miniaturization of semiconductors, a method called cell projection exposure method using electron beam or block exposure method, LEEPL (Low Energy Electron Projection Lithography), EPL (Electron Projection Lithography) ) The electron beam projection exposure method called the method has been developed.
EPL法やLEEPL法では、図11に示すように、ステンシル転写マスク210を用いて回路パターンをレジスト層221が形成された感応基板220に転写する。
転写マスク210では、電子線を散乱もしくは吸収する厚さを有する自立メンブレン内に、回路パターンを形成するためのステンシル(開口部)211が設けてあり、電子線がステンシル(開口部)211を透過し、回路パターンが感応基板220に転写することにより、電子線投影露光を行う。
In the EPL method and the LEEPL method, as shown in FIG. 11, a circuit pattern is transferred to a
In the
EPL法やLEEPL法で用いられるステンシル転写マスク230では、図12に示すように、自立メンブレン232の剛性を強めるために、回路パターンを分割し、厚さ2μm以下の自立メンブレンを梁(ストラット)231により1mm角程度の大きさに分割する梁付きメンブレンマスク230が提案されている(図12(a)〜(c)参照)。
In the
近年の高スループット化の要求に伴い、メンブレンサイズの拡大化が望まれ、EPL法では従来の1mm角のメンブレンではなく、4mm角のメンブレンが提案されている。
一方、LEEPL法では、分割を必要としない一括メンブレンマスクが提案され、露光時に分割パターンを繋ぐ必要がなく、高スループットが得られるマスクとして期待されている。
With the recent demand for higher throughput, it is desired to increase the membrane size, and the EPL method proposes a 4 mm square membrane instead of the conventional 1 mm square membrane.
On the other hand, in the LEEPL method, a batch membrane mask that does not require division is proposed, and it is not necessary to connect division patterns at the time of exposure, and is expected as a mask that can obtain high throughput.
しかしながら、メンブレンサイズが拡大すると、メンブレンの剛性が低下することにより回路パターンの位置歪みを制御することが困難になるという問題がある。
さらには、作製したマスク上の回路パターンの位置座標を測定し、露光することが非常に困難になるという問題がある。
However, when the membrane size is increased, there is a problem that it becomes difficult to control the positional distortion of the circuit pattern due to a decrease in the rigidity of the membrane.
Furthermore, there is a problem that it is very difficult to measure and expose the position coordinates of the circuit pattern on the manufactured mask.
例えば、LEEPL法について説明する。図13(a)及び(b)に示すように、一つのメンブレンのサイズwが1mm程度の小さい梁241付き転写マスク240の場合、各メンブレン内の位置精度が要求される位置精度を満たしていれば、各メンブレンの位置座標を、梁241上部に形成された歪み測定用パターン242により位置座標を測定し、メンブレン位置を管理することで、精度良く重ね合わせ露光することが可能となる。
For example, the LEEPL method will be described. As shown in FIGS. 13A and 13B, in the case of a
しかし、メンブレンサイズが拡大化し、たとえば図14(a)及び(b)に示すような一括メンブレンマスク250の場合、一般にメンブレンサイズwは20mmを越える大きさになり、位置座標をメンブレン周辺の支持枠254上に形成された歪み測定用パターン253により測定しても、回路パターン群251までの距離が大きく、さらには、メンブレンの拡大化により転写領域253内の回路パターンの変位が大きくなり易いために、メンブレン上の位置座標を補正できなくなるという問題がある。
However, the membrane size is enlarged, and in the case of a
また、大メンブレン内の回路パターンの位置精度を制御する方法として、図15に示すような荷電粒子線用転写マスク260において、転写領域262内に転写解像度限界以上の寸法を有し、かつ転写されない、本パターン以外の凹部や凸部からなる付加パターン(IPマーク)264を形成し、この付加パターン(IPマーク)264の位置精度を利用することにより、露光に使用する回路パターンの位置座標情報とする方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
Further, as a method for controlling the positional accuracy of the circuit pattern in the large membrane, in the charged particle
転写領域内に付加パターン(IPマーク)264を設けることにより、荷電粒子線用転写マスクの回路パターンの位置精度補正は有る程度可能になるが、本パターン領域263に本パターンと共存する形で付加パターン(IPマーク)264を形成しているので、本パターンのパターン密度やパターン構成によって付加パターン(IPマーク)264の製造上の制約を受けることになり、付加パターン(IPマーク)の精度を維持する上での管理上の問題が発生する。
本発明は、上記問題点に鑑み考案されたもので、メンブレン領域のマージン領域(スカート部)に位置座標測定用パターンを設けることで、ウェハ上に転写される回路パターンの位置補正ができるようにした荷電粒子用転写マスク及びその製造法並びにその荷電粒子用転写マスクを用いた転写方法を提供することを目的とする。 The present invention has been devised in view of the above problems, and by providing a position coordinate measurement pattern in the margin area (skirt portion) of the membrane area, the position of the circuit pattern transferred onto the wafer can be corrected. It is an object of the present invention to provide a charged particle transfer mask, a manufacturing method thereof, and a transfer method using the charged particle transfer mask.
本発明に於いて上記課題を達成するために、まず請求項1においては、メンブレンと、このメンブレンを支持する梁と支持枠とを具備し、前記メンブレンにステンシル(開口部)転写パターンと位置座標測定用パターンとが形成されてなる一括メンブレン荷電粒子用転写マスクにおいて、前記位置座標測定用パターンがメンブレンのマージン領域(スカート部)に形成されており、前記位置測定用パターンが非貫通パターンであり、前記非貫通パターンは、マスク梁部を挟む位置に凸部もしくは凹部で形成されていることを特徴とする荷電粒子用転写マスクとしたものである。
In order to achieve the above object in the present invention, first, in
また、請求項2においては、前記凸部で形成された非貫通パターンが、Si活性層表面に金属薄膜を付加することで形成されることを特徴とする請求項1に記載の荷電粒子用転写マスクとしたものである。
Moreover, in
また、請求項3においては、メンブレン上に感光層を形成して、パターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行ってレジストパターンを形成し、レジストパターンをエッチングマスクにしてメンブレン層をエッチングして、メンブレン領域にステンシル(開口部)と位置座標測定用パターンを形成してなる荷電粒子用転写マスクの製造方法において、前記感光層が感度の異なる2種類以上の感光層から構成されていることを特徴とする、請求項1に記載の荷電粒子用転写マスクの製造方法としたものである。
According to a third aspect of the present invention, a photosensitive layer is formed on the membrane, a resist pattern is formed by performing a series of patterning processes such as pattern exposure and development, and the membrane layer is etched using the resist pattern as an etching mask. In the method of manufacturing a transfer mask for charged particles, in which a stencil (opening) and a position coordinate measurement pattern are formed in the membrane region, the photosensitive layer is composed of two or more types of photosensitive layers having different sensitivities. The method for producing a transfer mask for charged particles according to
さらにまた、請求項4においては、請求項1〜3のいずれか一項に記載の荷電粒子用転写マスクの位置座標測定用パターンからマスク歪みの程度を算出し、荷電粒子用転写マスクに形成された転写パターンを補正して、ウェハ上にパターンを転写することを特徴とするパターン転写方法。
Furthermore, in claim 4, the degree of mask distortion is calculated from the position coordinate measurement pattern of the charged particle transfer mask according to any one of
本発明の荷電粒子用マスクによれば、位置精度が劣化しやすい大メンブレンマスクにおいて、転写パターンの位置精度を精度良く補正することを可能となる。
さらには、本発明の荷電粒子用転写マスクの位置座標測定用パターンからマスク歪みの程度を算出して、転写パターンを補正するので、位置精度に優れた回路パターンをウェハ上に転写することができる。
According to the charged particle mask of the present invention, it is possible to accurately correct the position accuracy of a transfer pattern in a large membrane mask whose position accuracy is likely to deteriorate.
Furthermore, since the degree of mask distortion is calculated from the position coordinate measurement pattern of the transfer mask for charged particles of the present invention and the transfer pattern is corrected, a circuit pattern having excellent positional accuracy can be transferred onto the wafer. .
以下、本発明の実施の形態につき説明する。
図1(a)は、本発明の荷電粒子用転写マスクの一実施例を示す模式構成断面図である。
荷電粒子用転写マスク100は、図1(a)に示すように、支持枠11a及び梁11b上に中間酸化膜12を介して自立メンブレン13aが形成されており、自立メンブレン13aにはステンシル(開口部)転写パターン14とマージン領域(スカート部)に凹部からなる非貫通の位置座標測定用パターン15aが形成されたものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1A is a schematic sectional view showing an embodiment of a transfer mask for charged particles of the present invention.
In the charged
ここで、マージン領域(スカート部)の位置関係について説明する。
図3(a)は、梁11b内に形成された自立メンブレン13aにステンシル(開口部)転写パターン14とマージン領域(スカート部)に凹部からなる非貫通の位置座標測定用パターン15aが形成された荷電粒子用転写マスクの模式平面図である。
図3(b)は、(a)をA−A’線で切断した荷電粒子用転写マスクの模式構成断面図である。
荷電粒子用転写マスクの梁11b間の自立メンブレン13aは、梁11b内の開口部領域Aと、有効露光領域Bと、開口部領域Aから有効露光領域Bを差し引いた露光に寄与しないマージン領域(スカート部)Cに区分される。
通常梁11bの内壁は、図3(b)に示す破線のようにテーパー状となることが多い。そのため、梁11b内の開口部領域Aから有効露光領域Bを差し引いた露光に寄与しない領域をマージン領域(スカート部)Cとして設定している。
Here, the positional relationship of the margin area (skirt portion) will be described.
In FIG. 3A, a stencil (opening)
FIG. 3B is a schematic cross-sectional view of a charged particle transfer mask obtained by cutting (a) along the line AA ′.
The self-supporting
The inner wall of the
図1(b)は、本発明の荷電粒子用転写マスクの他の実施例を示す模式構成断面図である。
荷電粒子用転写マスク100aは、図1(b)に示すように、支持枠11a及び梁11b上に中間酸化膜12を介して自立メンブレン13aが形成されており、自立メンブレン13aにはステンシル(開口部)転写パターン14とマージン領域(スカート部)に凸部からなる非貫通の位置座標測定用パターン51aが形成されたものである。
FIG. 1B is a schematic sectional view showing another embodiment of the charged particle transfer mask of the present invention.
In the charged
図2(a)は、本発明の荷電粒子用転写マスクの他の実施例を示す模式構成断面図である。
荷電粒子用転写マスク110は、図2(a)に示すように、支持枠11a及び梁11b上に自立メンブレン13aが形成されており、自立メンブレン13aにはステンシル(開口部)転写パターン14とマージン領域(スカート部)に凹部からなる非貫通の位置座標測定用パターン15aが形成されたものである。
FIG. 2A is a schematic sectional view showing another embodiment of the charged particle transfer mask of the present invention.
As shown in FIG. 2A, the charged
図2(b)は、本発明の荷電粒子用転写マスクの他の実施例を示す模式構成断面図である。
荷電粒子用転写マスク110aは、図2(b)に示すように、支持枠11a上に自立メンブレン13aが形成されており、自立メンブレン13aにはステンシル(開口部)転写パターン14とマージン領域(スカート部)に凸部からなる非貫通の位置座標測定用パターン51aが形成されたものである。
FIG. 2B is a schematic sectional view showing another embodiment of the transfer mask for charged particles of the present invention.
As shown in FIG. 2B, the charged
凸部からなる非貫通の位置座標測定用パターン51aの材質としては、たとえばCrもしくはZrを含む薄膜が使用でき、導電性および洗浄耐性を有することが好ましい。
非貫通の位置座標測定用パターン51aの凸部の高さは、位置座標測定の際に可能な程度の自立メンブレンと凸部パターンとのコントラストが得られる厚さで決定する。
高さの上限は凸部パターンを形成する膜の応力による回路パターンの位置精度の劣化を引き起こさない程度に決定される。
As a material of the non-penetrating position coordinate
The height of the convex portion of the non-penetrating position coordinate
The upper limit of the height is determined so as not to cause deterioration of the position accuracy of the circuit pattern due to the stress of the film forming the convex pattern.
上記したように、本発明の荷電粒子用転写マスクは、支持枠11a及び梁11b上に自立メンブレン13aが形成されており、自立メンブレン13aには電子ビーム描画用のステンシル(開口部)転写パターン14と、マージン領域(スカート部)に電子ビーム描画に関与しない凸部もしくは凹部からなる非貫通の位置座標測定用パターンを設けることにより、マスク歪みの程度を算出し、荷電粒子用転写マスクに形成された転写パターンを補正して、ウェハ上にパターンを転写できるようにしたものである。
また、本ステンシル(開口部)転写パターン14のパターン密度やパターン構成によって凸部もしくは凹部からなる非貫通の位置座標測定用パターンの製造上の制約を受けることも無い。
また、本発明の荷電粒子用転写マスクは一括メンブレン構成となっている。
As described above, in the transfer mask for charged particles of the present invention, the self-supporting
Further, there is no restriction on the production of a non-penetrating position coordinate measuring pattern composed of convex portions or concave portions depending on the pattern density or pattern configuration of the stencil (opening)
The charged particle transfer mask of the present invention has a collective membrane configuration.
非貫通の位置座標測定用パターン15a、51aの一例を図10(a)〜(d)に示す。非貫通の位置座標測定用パターン15a、51aとしては、(a)に示すクロスタイプ、(b)に示すボックススタイプ、(c)に示すL字タイプ、(d)に示すスクエアタイプ等があり、X、Y方向のエッジ検出がしやすい形状で、線幅W1、W2、W3は1μm以上が望ましい。また、非貫通の位置座標測定用パターン15a、51aの全長L1、L2、L3、L4は3〜15μm程度が望ましい。
An example of the non-penetrating position coordinate
以下本発明の荷電粒子用転写マスクの製造方法について説明する。
図4(a)〜(f)及び図5(g)〜(i)は、本発明の荷電粒子用転写マスクの製造方法の一実施例を工程順に示す模式構成断面図である。
これは凹部からなる非貫通の位置座標測定用パターンが形成された荷電粒子用転写マスク100の製造方法の一例である。
まず、Siウェハ等からなるSi支持基板11上に酸化シリコン膜等からなる中間酸化膜12を介してSi活性層13が形成されたSOI基板10を用意する(図4(a)参照)。
Hereinafter, a method for producing a transfer mask for charged particles of the present invention will be described.
4 (a) to 4 (f) and FIGS. 5 (g) to 5 (i) are schematic cross-sectional views showing an embodiment of the method for producing a transfer mask for charged particles according to the present invention in the order of steps.
This is an example of a manufacturing method of the charged
First, an
次に、自立メンブレン形成時に同自立メンブレンの内部応力が例えば20MPa以下となるように、Si活性層13への不純物拡散を行い、Si活性層13へ不純物が導入された自立メンブレン13aからなる応力調整済みSOI基板10aを作製する(図4(b)参照)。
ここで、Si活性層13では、自立メンブレン形成時に、中間酸化膜12の圧縮応力のために自立メンブレンは弛むため、Si活性層13には引っ張り応力を与える必要がある。そのため、不純物としてはリンやボロンのようなSiの原子半径より小さい原子半径を持つ不純物が選ばれる。
Next, an impurity is diffused into the Si
Here, in the Si
次に、応力調整済みSOI基板10a上に異なる感度を持つ2種類の化学増幅系電子線感応性レジストを塗布し、レジスト層21及びレジスト層22を形成する(図4(c)参照)。
Next, two types of chemically amplified electron beam sensitive resists having different sensitivities are applied on the stress-adjusted
次に、非貫通の位置座標測定用パターン用レジストパターンを形成するための電子線露光31を行う(図4(d)参照)。さらに、ステンシル(開口部)転写パターン用レジストパターンを形成するための電子線露光32を行う(図4(e)参照)。
ここで、電子線露光31の電子線照射量は10μmC/cm2程度と、電子線露光32の電子線照射量は30μmC/cm2程度とする。
Next,
Here, the electron beam irradiation amount of the
次に、専用の現像液でレジスト層21及びレジスト層22の現像処理を行い、開口部41及び開口部42を有するレジストパターンを形成する(図4(f)参照)。
ここで、開口部41は、レジスト層21のみが現像処理されて形成されたもので、非貫通の位置座標測定用パターンを形成するためのレジストパターンとして作用する。
開口部42は、レジスト層21及びレジスト層22が現像処理されて形成されたもので、ステンシル(開口部)転写パターンを形成するためのレジストパターンとして作用する。化学増幅系のレジストは電子線照射量に対する感度が非常に高いため、未完通パターン部のレジストパターン底部、つまりレジスト層21の露出部はほとんど溶解することはないので、ドライエッチチング用に良好なレジスト形状が得られる。
Next, the resist
Here, the
The
次に、開口部41及び開口部42を有するレジストパターンをマスクにして、SF6やフロロカーボン等の混合ガスを用いて自立メンブレン13aのドライエッチングを行い、酸素プラズマ等による灰化処理を行ってレジストパターンを除去し、アンモニア過水やバッファードフッ酸による洗浄を行って、自立メンブレン13aにステンシル(開口部)転写パターン14及び凹部からなる非貫通の位置座標測定用パターン15aを形成する(図5(g)参照)。
ここで、非貫通の位置座標測定用パターン15aの凹部の深さは自立メンブレン13aの厚みの半分程度が目安である。
Next, using the resist pattern having the
Here, the depth of the concave portion of the non-penetrating position coordinate
次に、低圧CVD(Chemical Vapor Deposition)等により窒化膜等を成膜し、メンブレンウインドウ用パターン61を形成する(図5(h)参照)。 Next, a nitride film or the like is formed by low pressure CVD (Chemical Vapor Deposition) or the like to form a membrane window pattern 61 (see FIG. 5H).
次に、30wt%のKOHを80℃に加熱し、ウエットエッチングによりSi支持基板11の一部を除去した後、さらに露出した中間酸化膜12をHF溶液でエッチングして支持枠11a及び梁11bを形成し、アンモニア過水やバッファードフッ酸による洗浄を行って、支持枠11a及び梁11b上に中間酸化膜12を介して自立メンブレン13aにステンシル(開口部)転写パターン14と、マージン領域(スカート部)に凹部からなる非貫通の位置座標測定用パターン15aとが形成された本発明の荷電粒子用転写マスク100を得る(図5(i)参照)。
尚、Si支持基板11の除去には、転写パターン14の開口部形成に用いたドライエッチングも好適に用いることができる。
Next, 30 wt% KOH is heated to 80 ° C., and a part of the
For removing the
凸部からなる非貫通の位置座標測定用パターンが形成された荷電粒子用転写マスク100aの製造方法について説明する。
図6(a)〜(f)及び図7(g)〜(l)は、凸部からなる非貫通の位置座標測定用パターンが形成された本発明の荷電粒子用転写マスクの製造方法の一実施例を工程順に示す模式構成断面図である。
まず、Siウェハ等からなるSi支持基板11上に酸化シリコン膜等からなる中間酸化膜12を介してSi活性層13が形成されたSOI基板10を用意する(図6(a)参照)
。
A method of manufacturing the charged
6 (a) to 6 (f) and FIGS. 7 (g) to (l) show one method for manufacturing a transfer mask for charged particles according to the present invention, in which a non-penetrating position coordinate measuring pattern made up of convex portions is formed. It is a schematic structure sectional view showing an example in order of processes.
First, an
.
次に、自立メンブレン形成時に同自立メンブレンの内部応力が例えば20MPa以下となるように、Si活性層13への不純物拡散を行い、Si活性層13へ不純物が導入された自立メンブレン13aからなる応力調整済みSOI基板10aを作製する(図6(b)参照)。
ここで、Si活性層13の場合、自立メンブレン形成時に、中間酸化膜12の圧縮応力のために自立メンブレンは弛むため、Si活性層13には引っ張り応力を与える必要がある。そのため、不純物としてはリンやボロンのようなSiの原子半径より小さい原子半径を持つ不純物が選ばれる。
Next, an impurity is diffused into the Si
Here, in the case of the Si
次に、応力調整済みSOI基板10a上に化学増幅系電子線感応性レジストを塗布すし、ホットプレートによるベ−クを行ってレジスト層23を形成する。(図6(c)参照)。
Next, a chemically amplified electron beam sensitive resist is applied on the stress-adjusted
次に、レジスト層23に非貫通の位置座標測定用パターン用レジストパターンを形成するための電子線露光31を行う(図6(d)参照)。
Next,
次に、専用の現像液でレジスト層23の現像処理を行い、開口部43を有するレジストパターン23aを形成する(図6(e)参照)。
Next, the resist
次に、クロム、ジルコニウム等の金属材料をスパッタリングして、レジストパターン23a上及び開口部43内の自立メンブレン13a上に金属薄膜層51を形成する(図6(f)参照)。
ここで、金属薄膜層51の膜厚は、Si活性層13の膜厚の半分程度が目安である。
Next, a metal material such as chromium or zirconium is sputtered to form a metal
Here, the film thickness of the metal
次に、専用の剥離液でレジストパターン23aを剥離処理し、自立メンブレン13aのマージン領域(スカート部)に凸部からなる非貫通の位置座標測定用パターン51aを形成する(図7(g)参照)。
ここで、上記凸部からなる非貫通の位置座標測定用パターン51aをリフトオフ法にて形成したが、これは、あくまでも一例であって、これに限定されるものではない。
Next, the resist
Here, the non-penetrating position coordinate
次に、電子線感応性レジストを塗布し、レジスト層24を形成し、ステンシル(開口部)転写パターン用レジストパターンを形成するための電子線露光32を行う(図7(h)参照)。
Next, an electron beam sensitive resist is applied, a resist
次に、専用の現像液でレジスト層24の現像処理を行い、開口部44を有するレジストパターン24aを形成する(図7(i)参照)。
Next, the resist
次に、開口部44を有するレジストパターン24aをマスクにして、SF6やフロロカーボン等の混合ガスを用いて自立メンブレン13aのドライエッチングを行い、酸素プラズマ等による灰化処理を行ってレジストパターン24aを除去し、アンモニア過水やバッファードフッ酸による洗浄を行って、自立メンブレン13aにステンシル(開口部)転写パターン14を形成する(図7(j)参照)。
Next, using the resist
次に、低圧CVD(Chemical Vapor Deposition)等により窒化膜等を成膜し、メンブレンウインドウ用パターン61を形成する(図7(k)参照)。 Next, a nitride film or the like is formed by low pressure CVD (Chemical Vapor Deposition) or the like to form a membrane window pattern 61 (see FIG. 7 (k)).
次に、30wt%のKOHを80℃に加熱し、ウエットエッチングによりSi支持基板
11の一部を除去した後、さらに露出した中間酸化膜12をHF溶液でエッチングして支持枠11a及び梁11bを形成し、アンモニア過水やバッファードフッ酸による洗浄を行って、支持枠11a及び梁11b上に中間酸化膜12を介して自立メンブレン13aにステンシル(開口部)転写パターン14と、マージン領域(スカート部)に凸部からなる非貫通の位置座標測定用パターン51aとが形成された本発明の荷電粒子用転写マスク100aを得る(図7(l)参照)。
Next, 30 wt% KOH is heated to 80 ° C., and a part of the
上記で述べた凹部からなる非貫通の位置座標測定用パターンが形成された荷電粒子用転写マスク100の他の製造方法について説明する。
図8(a)〜(f)及び図9(g)〜(i)は、凹部からなる非貫通の位置座標測定用パターンが形成された本発明の荷電粒子用転写マスクの製造方法の一実施例を工程順に示す模式構成断面図である。
まず、Siウェハ等からなるSi支持基板11上に酸化シリコン膜等からなる中間酸化膜12を介してSi活性層13が形成されたSOI基板10を用意する(図8(a)参照)。
Another manufacturing method of the charged
8 (a) to 8 (f) and FIGS. 9 (g) to 9 (i) show an embodiment of the method for manufacturing a transfer mask for charged particles of the present invention on which a non-penetrating position coordinate measuring pattern formed of a recess is formed. It is a schematic structure sectional view showing an example in order of processes.
First, an
次に、自立メンブレン形成時に同自立メンブレンの内部応力が例えば20MPa以下となるように、Si活性層13への不純物拡散を行い、Si活性層13へ不純物が導入された自立メンブレン13aからなる応力調整済みSOI基板10aを作製する(図8(b)参照)。
ここで、Si活性層13の場合、自立メンブレン形成時に、中間酸化膜12の圧縮応力のために自立メンブレンは弛むため、Si活性層13には引っ張り応力を与える必要がある。そのため、不純物としてはリンやボロンのようなSiの原子半径より小さい原子半径を持つ不純物が選ばれる。
Next, an impurity is diffused into the Si
Here, in the case of the Si
次に、応力調整済みSOI基板10a上に電子線感応性レジストを塗布し、レジスト層25を形成する(図8(c)参照)。
Next, an electron beam sensitive resist is applied on the stress-adjusted
次に、レジスト層25に非貫通の位置座標測定用パターン用レジストパターンを形成するための電子線露光31を行う(図8(d)参照)。さらに、ステンシル(開口部)転写パターン用レジストパターンを形成するための電子線露光32を行う(図8(e)参照)。
ここで、レジスト層25として感度が100μmC/cm2程度のPMMA(ポリメチルメタアクリレ−ト系)ポジレジストを500nm厚で形成した場合、電子線露光31の電子線照射量は120μC/cm2、電子線露光32の電子線照射量は70μC/cm2程度である。
Next,
Here, when a PMMA (polymethyl methacrylate-based) positive resist having a sensitivity of about 100 μm C / cm 2 is formed as the resist
次に、専用の現像液でレジスト層25の現像処理を行い、凹部45及び開口部46を有するレジストパターン25aを形成する(図8(f)参照)。
ここで、凹部45は、パターン形成に必要な電子線照射量より少ない電子線が照射されているため、半分程度の厚みのレジスト層が形成されており、非貫通の位置座標測定用パターンを形成するためのレジストパターンとして作用する。
開口部46は、レジスト層25をパターン形成に必要な電子線照射量で照射し、現像処理して形成したもので、ステンシル(開口部)転写パターンを形成するためのレジストパターンとして作用する。
Next, the resist
Here, since the
The
次に、凹部45及び開口部46を有するレジストパターン25aをマスクにして、SF6やフロロカーボン等の混合ガスを用いた自立メンブレン13aのドライエッチングを行い、レジストパターン25aを酸素プラズマ等による灰化処理にて除去し、アンモニア過水やバッファードフッ酸による洗浄を行って、自立メンブレン13aの所定位置にステン
シル(開口部)転写パターン14と、マージン領域(スカート部)に凹部からなる非貫通の位置座標測定用パターン15aを形成する(図9(g)参照)。
ここで、非貫通の位置座標測定用パターン15aの凹部の深さは自立メンブレン13aの厚みの半分程度が目安である。
Next, using the resist
Here, the depth of the concave portion of the non-penetrating position coordinate
次に、低圧CVD(Chemical Vapor Deposition)等により窒化膜等を成膜し、メンブレンウインドウ用パターン61を形成する(図9(h)参照)。 Next, a nitride film or the like is formed by low pressure CVD (Chemical Vapor Deposition) or the like to form a membrane window pattern 61 (see FIG. 9H).
次に、30wt%のKOHを80℃に加熱し、ウエットエッチングによりSi支持基板11の一部を除去した後、さらに露出した中間酸化膜12をHF溶液でエッチングして支持枠11a及び梁11bを形成し、アンモニア過水やバッファードフッ酸による洗浄を行って、支持枠11a及び梁11b上に中間酸化膜12を介して自立メンブレン13aにステンシル(開口部)転写パターン14と、マージン領域(スカート部)に凹部からなる非貫通の位置座標測定用パターン15aとが形成された本発明の荷電粒子用転写マスク100を得る(図9(i)参照)。
Next, 30 wt% KOH is heated to 80 ° C., and a part of the
図2(a)及び(b)に示す凹部からなる非貫通の位置座標測定用パターンが形成された本発明の荷電粒子用転写マスク110及び凸部からなる非貫通の位置座標測定用パターンが形成された本発明の荷電粒子用転写マスク110aの製造方法については、Si支持基板11上に中間酸化膜12を介さずに直接薄膜層からなる自立メンブレン16を形成してSi基板を作製するところが異なっているだけで、後の転写マスクの作製法は、上記非貫通の位置座標測定用パターンが形成された本発明の荷電粒子用転写マスク100及び100aと同じ工程であるので、ここでは詳細な説明は省略し、Si支持基板11上に薄膜層からなる自立メンブレン16を形成する方法を述べるにとどめる。
The charged
具体的には、SiウェハからなるSi支持基板11上にスパッタ法やCVD等によりシリコン窒化膜やITO膜やDLC膜等からなる薄膜層を形成して自立メンブレン16とする。
Specifically, a thin film layer made of a silicon nitride film, an ITO film, a DLC film, or the like is formed on the
次に、上記マージン領域(スカート部)に凸部もしくは凹部からなる非貫通の位置座標測定用パターンが形成された本発明の荷電粒子用転写マスクを用いたパターン転写方法について説明する。
まず、非貫通の位置座標測定用パターン付き荷電粒子用転写マスクのステンシル(開口部)転写パターンの位置ひずみは、未完通の位置座標測定用パターンの位置座標を、位置精度測定機(例えば、Leica社製LMS−IPRO、もしくはNikon社製6i)により測定することにより得る。
Next , a pattern transfer method using the charged particle transfer mask of the present invention in which a non-penetrating position coordinate measurement pattern consisting of a convex portion or a concave portion is formed in the margin area (skirt portion) will be described.
First, the positional distortion of a stencil (opening) transfer pattern of a charged particle transfer mask with a non-penetrating position coordinate measurement pattern is calculated by using a position accuracy measuring machine (for example, Leica) It is obtained by measuring with LMS-IPRO manufactured by Nikon or 6i) manufactured by Nikon.
次に、非貫通の位置座標測定用パターンの測定により得られた位置座標から、設計座標からのズレ量を補正式によりフィッティングしLEEPL露光時の補正量を求める。補正計算の式は様々あるが、1次の式について説明する。 Next, from the position coordinates obtained by measuring the non-penetrating position coordinate measurement pattern, a deviation amount from the design coordinates is fitted by a correction formula to obtain a correction amount at the time of LEEPL exposure. Although there are various correction calculation formulas, the first-order formula will be described.
設計座標を(x,y)、測定座標を(u,v)とすると、一次の補正は下記の式により表される。
u=a0+a1*x+a2*x+a3*y+a4*y
v=b0+b1*x+b2*x+b3*y+b4*x
ここで、ao,b0は並進、a1,b1は倍率、a2,a3,b2,b3は回転、a4,b4は直交の変形成分をそれぞれ表し、それぞれのパラメータを最適化し、測定座標の歪み成分を取り除くことができる。
1次式のみで歪み成分が取り除けない場合、さらに高次式として2次あるいは3次の式を
用いることが可能である。
When the design coordinates are (x, y) and the measurement coordinates are (u, v), the primary correction is expressed by the following equation.
u = a 0 + a 1 * x + a 2 * x + a 3 * y + a 4 * y
v = b 0 + b 1 * x + b 2 * x + b 3 * y + b 4 * x
Here, a o and b 0 are translations, a 1 and b 1 are magnifications, a 2 , a 3 , b 2 and b 3 are rotations, and a 4 and b 4 are orthogonal deformation components, respectively. And the distortion component of the measurement coordinate can be removed.
In the case where the distortion component cannot be removed by only the primary expression, it is possible to use a secondary or tertiary expression as a higher order expression.
上記の計算で得られたマスク歪みの補正量を、荷電粒子用転写マスクを用いたパターン転写時のビーム偏向量に反映することで、ウェハ上に、精度良く回路パターンを転写することができる。
また、LEEPL装置のように加速電圧が2kevの低加速電子線によりマスクパターンをウェハ上に転写する場合、電子線を遮蔽するために、非貫通パターンの厚みは100nm程度必要であるが、本実施例の非貫通パターンは300nm以上の厚みを有しているので、マスク転写時に非貫通パターンが転写されることはない。
By reflecting the correction amount of the mask distortion obtained by the above calculation in the beam deflection amount at the time of pattern transfer using the charged particle transfer mask, the circuit pattern can be transferred onto the wafer with high accuracy.
In addition, when a mask pattern is transferred onto a wafer with a low acceleration electron beam having an acceleration voltage of 2 kev as in the LEEPL apparatus, the thickness of the non-penetrating pattern needs to be about 100 nm in order to shield the electron beam. Since the non-penetrating pattern in the example has a thickness of 300 nm or more, the non-penetrating pattern is not transferred during mask transfer.
以下実施例により、本発明の荷電粒子用転写マスクを詳細に説明する。
まず、725μm厚のSiウェハからなるSi支持基板11上に1μm厚の中間酸化膜12を介して0.7μm厚のSi活性層13が形成されたSOI基板10を用意した(図4(a)参照)。
Hereinafter, the transfer mask for charged particles of the present invention will be described in detail with reference to examples.
First, an
次に、自立メンブレン形成時に同自立メンブレンの内部応力が例えば20MPa以下となるように、Si活性層13へのリンもしくはボロン等の不純物拡散を行い、Si活性層13へリンもしくはボロン等の不純物が導入された自立メンブレン13aからなる応力調整済みSOI基板10aを作製した(図4(b)参照)。
Next, diffusion of impurities such as phosphorus or boron into the Si
次に、応力調整済みSOI基板10a上に30μmC/cm2の感度を有する化学増幅系電子線感応性レジストを塗布し、ホットプレートによるベ−クを行って250nm厚のレジスト層21を形成した後、10μmC/cm2の感度を有する化学増幅系電子線感応性レジストを塗布し、ホットプレートによるベ−クを行って250nm厚のレジスト層22を形成した(図4(c)参照)。
Next, after applying a chemically amplified electron beam sensitive resist having a sensitivity of 30 μm C / cm 2 on the stress-adjusted
次に、10μmC/cm2の電子線照射量で、非貫通の位置座標測定用パターン用のレジストパターンを形成するための電子線露光31を行った(図4(d)参照)。
さらに、30μmC/cm2の電子線照射量で、ステンシル(開口部)転写パターン用のレジストパターンを形成するための電子線露光32を行った(図4(e)参照)。
Next,
Furthermore,
次に、照射後の基板をホットプレートにより温度を120度に設定して90秒間ベークした後、アルカリ系の現像液を用いてレジスト層21及びレジスト層22の現像処理を行い、レジスト層22の所定位置に開口部41を、レジスト層21及びレジスト層22の所定位置に開口部42を有するレジストパターンを形成した(図4(f)参照)。
Next, after irradiating the substrate after irradiation with a hot plate at a temperature of 120 ° C. for 90 seconds, the resist
次に、開口部41及び開口部42を有するレジストパターンをマスクにして、SF6やフロロカーボン等の混合ガスを用いて自立メンブレン13aのドライエッチングを行い、酸素プラズマ等による灰化処理を行ってレジストパターンを除去し、アンモニア過水やバッファードフッ酸による洗浄を行って、自立メンブレン13aにステンシル(開口部)転写パターン14及び深さ0.35μmの凹部からなる非貫通の位置座標測定用パターン15aを形成した(図5(g)参照)。
Next, using the resist pattern having the
次に、低圧CVD(Chemical Vapor Deposition)にて、成膜温度780℃、圧力30Paとし、成膜ガスにはジクロロシアン、アンモニア、窒素を用いて、窒化膜を成膜し、メンブレンウインドウ用パターン61を形成した(図5(h)参照)。 Next, a low-pressure CVD (Chemical Vapor Deposition) is performed to form a nitride film using a film forming temperature of 780 ° C. and a pressure of 30 Pa, using dichlorocyan, ammonia and nitrogen as the film forming gas. (See FIG. 5 (h)).
次に、30wt%のKOHを80℃に加熱し、ウエットエッチングによりSi支持基板
11の一部を除去した後、さらに露出した中間酸化膜12をHF溶液でエッチングして支持枠11a及び梁11bを形成し、アンモニア過水やバッファードフッ酸による洗浄を行って、支持枠11a及び梁11b上に中間酸化膜12を介して自立メンブレン13aにステンシル(開口部)転写パターン14と、マージン領域(スカート部)に深さ0.35μmの凹部からなる非貫通の位置座標測定用パターン15aとが形成された本発明の荷電粒子用転写マスク100を得た(図5(i)参照)。
Next, 30 wt% KOH is heated to 80 ° C., and a part of the
まず、725μm厚のSiウェハからなるSi支持基板11上に1μm厚の中間酸化膜12を介して0.7μm厚のSi活性層13が形成されたSOI基板10を用意した(図6(a)参照)。
First, an
次に、自立メンブレン形成時に同自立メンブレンの内部応力が例えば20MPa以下となるように、Si活性層13へのリンもしくはボロン等の不純物拡散を行い、Si活性層13へリンもしくはボロン等の不純物が導入された自立メンブレン13aからなる応力調整済みSOI基板10aを作製した(図6(b)参照)。
Next, diffusion of impurities such as phosphorus or boron into the Si
次に、応力調整済みSOI基板10a上に化学増幅系電子線感応性レジストを塗布すし、ホットプレートによるベ−クをおこなって250nm厚さレジスト層23を形成した。(図6(c)参照)。
Next, a chemically amplified electron beam sensitive resist was applied onto the stress-adjusted
次に、レジスト層23に非貫通の位置座標測定用パターン用のレジストパターンを形成するために、10μmC/cm2の電子線照射量で電子線露光31を行った(図6(d)参照)。
Next, in order to form a resist pattern for a non-penetrating position coordinate measurement pattern in the resist
次に、電子線照射後の基板をホットプレートにより120℃で90秒間ベークした後、専用の現像液でレジスト層23の現像処理を行い、開口部43を有するレジストパターン23aを形成した(図6(e)参照)。
Next, the substrate after electron beam irradiation was baked with a hot plate at 120 ° C. for 90 seconds, and then the resist
次に、クロムをスパッタリングして、レジストパターン23a上及び開口部43内の自立メンブレン13a上に300nm厚の金属薄膜層51を形成した(図6(f)参照)。
Next, chromium was sputtered to form a 300 nm-thick metal
次に、専用の剥離液でレジストパターン23aを剥離処理し、自立メンブレン13aのマージン領域(スカート部)に凸部からなる非貫通の位置座標測定用パターン51aを形成した(図7(g)参照)。
Next, the resist
次に、化学増幅系電子線感応性レジストを塗布し、ホットプレートによるベークを行って300nm厚のレジスト層24を形成し、10μmC/cm2の電子線照射量で、ステンシル(開口部)転写パターン用レジストパターンを形成するための電子線露光32を行った(図7(h)参照)。
Next, a chemically amplified electron beam sensitive resist is applied and baked by a hot plate to form a resist
次に、照射後の基板をホットプレートにより120℃で90秒間ベークした後、アルカリ系の現像液を用いてレジスト層24の現像処理を行い、開口部43を有するレジストパターン24aを形成した(図7(i)参照)。
Next, the irradiated substrate was baked at 120 ° C. for 90 seconds using a hot plate, and then the resist
次に、開口部44を有するレジストパターン24aをマスクにして、SF6やフロロカーボン等の混合ガスを用いて自立メンブレン13aのドライエッチングを行い、酸素プラズマ等による灰化処理を行ってレジストパターン13aを除去し、アンモニア過水やバッファードフッ酸による洗浄を行って、自立メンブレン13aにステンシル(開口部)転写パターン14を形成した(図7(j)参照)。
Next, using the resist
次に、低圧CVD(Chemical Vapor Deposition)にて、成膜温度780℃、圧力30Paとし、成膜ガスにはジクロロシアン、アンモニア、窒素を用いて、窒化膜を成膜し、メンブレンウインドウ用パターン61を形成した(図7(k)参照)。 Next, a low-pressure CVD (Chemical Vapor Deposition) is performed to form a nitride film using a film forming temperature of 780 ° C. and a pressure of 30 Pa, using dichlorocyan, ammonia and nitrogen as the film forming gas. (See FIG. 7 (k)).
次に、30wt%のKOHを80℃に加熱し、ウエットエッチングによりSi支持基板11の一部を除去した後、さらに露出した中間酸化膜12をHF溶液でエッチングして支持枠11a及び梁11bを形成し、アンモニア過水やバッファードフッ酸による洗浄を行って、支持枠11a及び梁11b上に中間酸化膜12を介して自立メンブレン13aにステンシル(開口部)転写パターン14と、マージン領域(スカート部)に凸部からなる非貫通の位置座標測定用パターン51aとが形成された本発明の荷電粒子用転写マスク100aを得た(図7(l)参照)。
Next, 30 wt% KOH is heated to 80 ° C., and a part of the
10……SOI基板
10a……応力調整済みSOI基板
11……Si支持基板
11a……支持枠
11b……梁
12……中間酸化膜
13……Si活性層
13a、16、232……自立メンブレン
14……ステンシル(開口部)転写パターン
15a……凹部からなる非貫通の位置座標測定用パターン
21、22、23、24、25……レジスト層
23a、24a、25a……レジストパターン
31、32……電子線露光
41、42、44、46……開口部
43、45……凹部
51……金属薄膜層
51a……凸部からなる非貫通の位置座標測定用パターン
61……メンブレンウインドウ用パターン
100、110……凹部からなる非貫通の位置座標測定用パターンとステンシル(開口部)転写パターンとが形成された荷電粒子用転写マスク
110a、110a……凸部からなる非貫通の位置座標測定用パターンとステンシル(開
口部)転写パターンとが形成された荷電粒子用転写マスク
210、230、260……ステンシル転写マスク
211、232……ステンシル(開口部)
220……感応基板
221……レジスト層
231、241……梁(ストラット)
232……自立メンブレン
240……梁付き転写マスク
242、252……歪み測定用パターン
250……一括メンブレンマスク
251……回路パターン群
261……露光用メンブレン
262……ダミーメンブレン
263……位置精度測定用パターン
A……開口部領域
B……有効露光領域
C……マージン領域(スカート部)
10 ...
220 ...
232 …… Self-standing
Claims (4)
A wafer is obtained by calculating the degree of mask distortion from the position coordinate measurement pattern of the charged particle transfer mask according to any one of claims 1 to 3 and correcting the transfer pattern formed on the charged particle transfer mask. A pattern transfer method, wherein a pattern is transferred onto the pattern transfer method.
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