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JP2005116847A - Photomask and method for manufacturing mask for exposure of charged corpuscular beam by using photomask - Google Patents

Photomask and method for manufacturing mask for exposure of charged corpuscular beam by using photomask Download PDF

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JP2005116847A
JP2005116847A JP2003350340A JP2003350340A JP2005116847A JP 2005116847 A JP2005116847 A JP 2005116847A JP 2003350340 A JP2003350340 A JP 2003350340A JP 2003350340 A JP2003350340 A JP 2003350340A JP 2005116847 A JP2005116847 A JP 2005116847A
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Kenichi Morimoto
健一 森本
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a mask for exposure of charged corpuscular beams such as a mask for exposure of electron beams and a photomask to be used for the method, by accurately aligning a mask pattern formed on the surface side of a mask substrate to a stripe pattern formed on the rear side of the mask substrate without forming an alignment mark on the rear side, so that a silicon oxide layer is not damaged and the mask is not contaminated and damaged. <P>SOLUTION: An alignment mark is constituted of at least two or more different light shielding films on a photomask consisting of a transparent substrate and the light shielding films, an alignment pattern is formed on one light shielding film layer out of the two or more light shielding films, and exposed light is shielded by the alignment mark part. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体デバイス等の製造に用いられる、電子線やイオンビーム等の荷電粒子線を用いてマスクパターンをウェハ上に転写する荷電粒子線露光用マスクの製造方法において、マスクの表面と裏面のアライメントパターンの位置合わせに用いるフォトマスクおよびそのフォトマスクを用いた荷電粒子線露光用マスクの製造方法に関するものである。   The present invention relates to a charged particle beam exposure mask manufacturing method for transferring a mask pattern onto a wafer using a charged particle beam such as an electron beam or an ion beam, which is used for manufacturing a semiconductor device or the like. The present invention relates to a photomask used for alignment of the alignment pattern and a method of manufacturing a charged particle beam exposure mask using the photomask.

半導体集積回路の素子の微細化、高集積化に伴い、光を用いる従来のフォトリソグラフィ技術に代わって、荷電粒子線、特に電子線を用いて所望の形状をウェハ上に転写する電子線転写型リソグラフィ技術が開発され、最近では、高スループット化が可能なEPL(Electron−beam Projection Lithography)法として開発が進められている。例えば、電子線転写型リソグラフィ技術として、マスクパターンを小領域に分け、各小領域毎に所定のサイズ、配置にて形成された貫通孔パターンを形成したステンシルマスクを用意し、前記小領域に電子ビームを照射し、貫通孔パターンによって成形された電子ビームを被露光基板であるウェハ上に縮小転写する技術が記載されており、マスク上に分割形成された所定パターンを被露光基板上にてつなぎ合わせながらデバイスパターンを形成するシステムが開発されている(例えば、特許文献1参照)。   With the miniaturization and high integration of semiconductor integrated circuit elements, instead of the conventional photolithography technology that uses light, an electron beam transfer type that uses a charged particle beam, especially an electron beam, to transfer a desired shape onto a wafer. Lithography technology has been developed, and recently, development is progressing as an EPL (Electron-Beam Projection Lithography) method capable of high throughput. For example, as an electron beam transfer lithography technique, a stencil mask is prepared in which a mask pattern is divided into small areas, and through-hole patterns formed in a predetermined size and arrangement are prepared for each small area. A technique for irradiating a beam and reducing and transferring an electron beam formed by a through-hole pattern onto a wafer that is an exposed substrate is described, and a predetermined pattern divided on a mask is connected on the exposed substrate. A system for forming a device pattern while matching them has been developed (see, for example, Patent Document 1).

上記の電子線転写型リソグラフィ技術に使われるマスクの一例を図10に示す。図10は8インチウェハ基板を用いた電子線露光用マスク100の例であり、図10(a)がマスクの全体図であり、二つのパターン領域(132.57mm×54.43mm)101は、メンブレンマスクパターン102と呼ばれるシリコンの薄膜層に電子線を透過する貫通孔を設けてパターンを形成し、メンブレンマスクパターン102が非常に薄いので、パターン領域を裏側からストラット(strut)103(0.17mm幅)と称するシリコンの支柱で分割してメンブレンマスクパターン102を補強することにより、パターン領域の撓みを低減し、パターン位置制度の向上を図っている。図10(b)は図10(a)の一部拡大模式図であり、ウェハ上に転写されるメンブレンマスクパターン102はストラット103間に形成される。   An example of a mask used in the above-described electron beam transfer lithography technique is shown in FIG. FIG. 10 shows an example of an electron beam exposure mask 100 using an 8-inch wafer substrate, FIG. 10A is an overall view of the mask, and two pattern regions (132.57 mm × 54.43 mm) 101 are A pattern is formed by providing a through-hole that transmits an electron beam in a silicon thin film layer called a membrane mask pattern 102. Since the membrane mask pattern 102 is very thin, the pattern region is strut 103 (0.17 mm) from the back side. The membrane mask pattern 102 is reinforced by dividing it with silicon pillars called “width”, thereby reducing the deflection of the pattern region and improving the pattern position system. FIG. 10B is a partially enlarged schematic view of FIG. 10A, and the membrane mask pattern 102 transferred onto the wafer is formed between the struts 103.

上記の電子線露光用マスクの代表的な従来の製造方法の断面模式図を図8およびそれに続く図9に示して説明する。電子線露光用マスクの製造方法には、マスク裏面のストラットを形成してから表面のマスクパターンを形成する方法と、表面のマスクパターンを形成してから裏面のストラットを形成する方法がある。図8および図9は、表面のマスクパターン形成を先行させる方法である。   A cross-sectional schematic diagram of a typical conventional manufacturing method of the electron beam exposure mask will be described with reference to FIG. 8 and subsequent FIG. The electron beam exposure mask manufacturing method includes a method of forming a mask pattern on the front surface after forming a strut on the back surface of the mask, and a method of forming a strut on the back surface after forming the mask pattern on the front surface. FIG. 8 and FIG. 9 show a method of preceding the mask pattern formation on the surface.

マスク作製工程において、メンブレン側シリコンとストラット側シリコンとは、それぞれ異なる工程でエッチング加工されるので、マスク基板としては、両者のシリコンの中間に所定の厚さを有するエッチング停止層が必要となり、一般にはシリコン酸化膜が用いられている。それゆえ、図8(a)に示すように、電子線露光用マスク用基板としては、シリコンとシリコンの間にシリコン酸化膜を有する構造のSOI(Silicon On Insulator)基板80が主に用いられている。SOI基板80は、シリコン酸化膜83を介して2枚のシリコン結晶基板を張り合わせた構造を有し、マスクブランクスおよびマスクの支持体(ストラット)部分となる支持体シリコン81の厚さは数100μm、マスクパターンを作製するシリコン薄膜層(シリコン・メンブレンと呼ばれる)82は数μmの厚さを有し、マスクブランクスおよびマスク製造時のエッチング停止層として機能するシリコン酸化膜83は約1μm程度の厚さで設けられている。   In the mask manufacturing process, the membrane side silicon and the strut side silicon are etched in different processes. Therefore, an etching stop layer having a predetermined thickness is required between the silicon and the mask substrate. A silicon oxide film is used. Therefore, as shown in FIG. 8A, an SOI (Silicon On Insulator) substrate 80 having a silicon oxide film between silicon and silicon is mainly used as an electron beam exposure mask substrate. Yes. The SOI substrate 80 has a structure in which two silicon crystal substrates are bonded to each other with a silicon oxide film 83 interposed therebetween. The thickness of the support silicon 81 serving as a mask blank and a mask support (strut) portion is several hundred μm, A silicon thin film layer (called a silicon membrane) 82 for forming a mask pattern has a thickness of several μm, and a silicon blank 83 and a silicon oxide film 83 functioning as an etching stop layer at the time of manufacturing the mask have a thickness of about 1 μm. Is provided.

上記のSOI基板80のマスクパターンを形成するシリコン薄膜層82上に、シリコン薄膜層82のエッチング時のマスキング材としてCr等をスパッタリングし、ハードマスク層84を形成する(図8(b))。   On the silicon thin film layer 82 on which the mask pattern of the SOI substrate 80 is to be formed, Cr or the like is sputtered as a masking material for etching the silicon thin film layer 82 to form a hard mask layer 84 (FIG. 8B).

続いて、表面のハードマスク層84上にレジスト層を形成し製版した後、ハードマスク層84をエッチングし、ハードマスク層によるアライメントパターン84aとマスクパターン84bとを形成する(図8(c))。   Subsequently, after forming a resist layer on the hard mask layer 84 on the surface and making the plate, the hard mask layer 84 is etched to form an alignment pattern 84a and a mask pattern 84b by the hard mask layer (FIG. 8C). .

続いて、SOI基板80の裏面側にフォトレジスト層85を形成し、表面側のアライメントマーク84aを検出して裏面用フォトマスク71のアライメントパターン76と位置合わせを行ない、紫外線露光77する(図8(d))。次いで、現像し、ストラット用の開口部を形成するためのレジストパターン85a、85bを設ける(図9(e))。裏面用フォトマスク71としては、従来のクロムマスクやシースルーマスクが用いられる(例えば、特許文献2参照。)。図7は、このときに用いる従来の裏面用フォトマスク71の断面模式図であり、透明基板72上に遮光膜73により、ストラットパターン75、アライメントパターン76が形成されている。
上記の露光・現像のとき、ストラット用レジストパターン85bと共に、アライメント用レジストパターン85aも形成される。アライメントマークの位置合わせは、両面アライナーを用いて顕微鏡等で可視領域にて目視もしくは自動で行うが、パターン位置を見つけやすくするために、アライメントマーク全体の大きさは数mm角程度である。またアライメントマークを形成するパターン線幅は数10μm程度である。
Subsequently, a photoresist layer 85 is formed on the back surface side of the SOI substrate 80, and the alignment mark 84a on the front surface side is detected and aligned with the alignment pattern 76 of the back surface photomask 71, and ultraviolet exposure 77 is performed (FIG. 8). (D)). Next, development is performed to provide resist patterns 85a and 85b for forming strut openings (FIG. 9E). As the backside photomask 71, a conventional chrome mask or see-through mask is used (see, for example, Patent Document 2). FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a conventional backside photomask 71 used at this time. A strut pattern 75 and an alignment pattern 76 are formed on a transparent substrate 72 by a light shielding film 73.
At the time of the above exposure / development, the alignment resist pattern 85a is also formed together with the strut resist pattern 85b. The alignment mark is aligned visually or automatically in the visible region with a microscope or the like using a double-sided aligner. In order to make it easy to find the pattern position, the size of the entire alignment mark is about several mm square. The pattern line width for forming the alignment mark is about several tens of μm.

次に、基板の裏面側から、シリコン酸化膜83をエッチング停止層として、シリコンをSF6 等のエッチングガスを用いてドライエッチングするか、あるいはNaOH液やKOH液などのアルカリ液を加熱してウエットエッチングすることにより、ストラット87を形成する。上記の裏面側シリコンエッチングにおいては、ドライエッチングの場合でも、ウエットエッチングの場合でも、ストラットパターン部分と同時に裏面アライメントマーク部分86もエッチングされる。次いで、レジストパターン85a、85bを剥離する(図9(f))。 Next, from the back side of the substrate, the silicon oxide film 83 is used as an etching stop layer, and silicon is dry-etched using an etching gas such as SF 6 , or an alkali solution such as NaOH solution or KOH solution is heated to wet. The strut 87 is formed by etching. In the back side silicon etching described above, the back side alignment mark portion 86 is etched simultaneously with the strut pattern portion in both dry etching and wet etching. Next, the resist patterns 85a and 85b are removed (FIG. 9F).

次に、露出したシリコン酸化膜83をエッチングする(図9(g))。次いで、表面側より、パターン化したハードマスク層84a、84bをマスクにして、露出したシリコン薄膜層82をドライエッチングして電子線透過孔88を設けてマスクパターン89を形成し、電子線露光用マスク90を得る(図9(h))。   Next, the exposed silicon oxide film 83 is etched (FIG. 9G). Next, from the surface side, using the patterned hard mask layers 84a and 84b as a mask, the exposed silicon thin film layer 82 is dry-etched to provide an electron beam transmitting hole 88 to form a mask pattern 89, which is used for electron beam exposure. A mask 90 is obtained (FIG. 9 (h)).

上記に説明したように、従来の電子線露光用マスクの製造方法においては、裏面シリコンをエッチングする場合、ドライエッチングの場合には、面方位の影響は小さく、垂直方向にエッチングが進行するため、アライメントマーク部もストラット部同様エッチング停止層である酸化シリコン層までエッチングが進行してしまうという問題があった。一方、アルカリ水溶液によるウエットエッチングの場合には、面方位におけるエッチング速度の違いからエッチングの異方性が生じ、開口部が大きくなり、サイドエッチングが進んでやがて貫通してしまうという問題があった。   As described above, in the conventional method for manufacturing an electron beam exposure mask, when etching back silicon, in the case of dry etching, the influence of the plane orientation is small, and etching proceeds in the vertical direction. As with the strut portion, the alignment mark portion also has a problem that etching proceeds to the silicon oxide layer that is an etching stop layer. On the other hand, in the case of wet etching using an alkaline aqueous solution, there is a problem that etching anisotropy occurs due to a difference in etching speed in the plane direction, an opening becomes larger, and side etching advances and eventually penetrates.

そしてアライメントマーク部分は面積的に大きいために、アライメントマーク部の酸化シリコン層が破壊されてしまい、表側パターン面にエッチングガスやエッチング液が廻り込み、マスクを損傷したり、メンブレン破壊による異物の発生、付着によりマスクが汚染してしまうという問題があった。
さらに、電子線露光用マスクでは、露光時のマスク保持は静電チャック吸着による方式が多く、吸着領域にアライメントマーク部等が薄膜として存在すると、吸着によりその薄膜の汚染や破壊が容易に生じるという問題もあった。
And since the alignment mark part is large in area, the silicon oxide layer of the alignment mark part is destroyed, and etching gas or etching solution wraps around the front side pattern surface, damaging the mask or generating foreign matter due to membrane destruction There is a problem that the mask is contaminated by the adhesion.
Furthermore, in the mask for electron beam exposure, the mask holding at the time of exposure is often performed by electrostatic chuck adsorption, and if the alignment mark portion or the like exists as a thin film in the adsorption area, the thin film is easily contaminated or broken by the adsorption. There was also a problem.

上記の問題を解決するために、アライメントマークを矩形パターンの組み合わせで構成し、シリコンの面方位を利用して、アライメントマーク部のウエットエッチングがシリコン基板の途中で止まるようなアライメントマークが提案されている(例えば、特許文献3参照。)。
また、裏面のレジストパターン形成後に、アライメントマーク部のみをレジスト等の保護膜で部分的に被覆してエッチングが入らないようにする方法が行われていた。
特許第2829942号公報 特開昭52−69269号公報 特開平10−284378号公報
In order to solve the above problem, an alignment mark is proposed in which the alignment mark is configured by a combination of rectangular patterns, and the wet etching of the alignment mark portion is stopped in the middle of the silicon substrate using the plane orientation of silicon. (For example, refer to Patent Document 3).
Further, after the resist pattern is formed on the back surface, a method has been used in which only the alignment mark portion is partially covered with a protective film such as a resist so that etching does not enter.
Japanese Patent No. 2829942 JP 52-69269 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-284378

しかしながら、特許文献3に記載された方法は、支持体シリコンにエッチングが途中まで入るので、マスク強度を低下させてしまうという問題があり、またドライエッチングを行う場合には面方位によるエッチング速度の違いが出ないため適用できないという問題があった。
また、裏面のレジストパターン形成後に、アライメントマーク部のみにレジスト等の保護膜で部分的に被覆する方法は、高密度パターンがアライメントマークの近くにあるときは適用しにくいという問題があり、また生産性に劣るという問題があった。
However, the method described in Patent Document 3 has a problem that the mask strength is lowered because etching is performed in the support silicon partway, and in the case of performing dry etching, the etching rate differs depending on the plane orientation. There was a problem that it could not be applied because it did not appear.
In addition, the method of partially covering only the alignment mark part with a protective film such as a resist after forming the resist pattern on the back surface has a problem that it is difficult to apply when the high-density pattern is near the alignment mark, and production There was a problem of inferiority.

そこで、本発明はこのような問題点を解消するためになされたものである。その目的は、電子線露光用マスク等の荷電粒子線露光用マスクの製造方法において、マスク基板の表面側のマスクパターンと裏面側のストラットパターンを精度よく位置合わせし、裏面側にアライメントマークを形成することなく、したがって薄膜シリコン層や酸化シリコン層が破壊されたり、マスクが汚染、破損されることのない荷電粒子線露光用マスクの製造方法およびそれに用いるフォトマスクを提供することである。   Accordingly, the present invention has been made to solve such problems. The purpose is to accurately align the mask pattern on the front side of the mask substrate and the strut pattern on the back side in the manufacturing method of the charged particle beam exposure mask such as an electron beam exposure mask, and form an alignment mark on the back side. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a charged particle beam exposure mask and a photomask used therefor, in which the thin film silicon layer and the silicon oxide layer are not destroyed and the mask is not contaminated or damaged.

上記の課題を解決するために、透明基板および遮光膜からなるフォトマスクにおいて、少なくともアラメントマーク部が2層以上の異なる遮光膜から構成され、前記アライメントマーク部の2層以上の遮光膜の1層にアライメントパターンが形成されており、前記アライメントマーク部は露光光を遮光するようにしたものである。上記の構成とすることにより、フォトマスクのアライメントマーク部を含む全面露光を行っても、マーク部は転写されない。   In order to solve the above problems, in a photomask composed of a transparent substrate and a light shielding film, at least the alignment mark portion is composed of two or more different light shielding films, and one of the two or more light shielding films of the alignment mark portion. An alignment pattern is formed on the layer, and the alignment mark portion blocks exposure light. With the above structure, even when the entire surface including the alignment mark portion of the photomask is exposed, the mark portion is not transferred.

請求項2の発明に係わるフォトマスクは、前記アラメントマーク部の遮光膜のうち1層がクロムを主成分とする膜で形成されているようにしたものである。   A photomask according to a second aspect of the present invention is such that one layer of the light shielding film of the arrangement mark portion is formed of a film containing chromium as a main component.

請求項3の発明に係わるフォトマスクは、前記アラメントマーク部の遮光膜の1層が、アライメント光を透過し、かつ露光光を遮光するシースルー膜であるようにしたものである。   A photomask according to a third aspect of the invention is such that one layer of the light shielding film of the arrangement mark portion is a see-through film that transmits alignment light and shields exposure light.

請求項4の発明に係わる荷電粒子線露光用マスクの製造方法は、荷電粒子線露光用マスクの製造方法において、荷電粒子線露光用マスクの表面側のパターンと裏面側のパターンの位置合わせを行うに際し、裏面側に請求項1ないし3のいずれかに記載のフォトマスクを用いて位置合わせし、露光するようにしたものである。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a charged particle beam exposure mask manufacturing method, comprising: aligning a surface side pattern and a back side pattern of the charged particle beam exposure mask in the method for manufacturing a charged particle beam exposure mask; At this time, the back side is aligned using the photomask according to any one of claims 1 to 3 and exposed.

本発明のフォトマスクを用いて電子線露光用マスク等の荷電粒子線露光用マスクを作製することにより、基板の表裏のパターンの位置合わせは高精度にでき、しかもフォトマスク上の裏面側アライメントマークは基板に転写されないので、ストラット以外の支持枠部となる裏面側シリコンはエッチングされることがなく、マスクパターンの損傷や汚染を防止でき、品質に優れ、高い位置精度のパターンを有する荷電粒子線露光用マスクを得ることができる。   By producing a charged particle beam exposure mask such as an electron beam exposure mask using the photomask of the present invention, the alignment of the front and back patterns of the substrate can be made with high accuracy, and the back side alignment mark on the photomask Is not transferred to the substrate, the backside silicon, which is the support frame other than the struts, is not etched, the mask pattern can be prevented from being damaged or contaminated, and the charged particle beam has a high quality and high positional accuracy pattern. An exposure mask can be obtained.

以下、本発明の実施の形態について、荷電粒子線露光の中で実用化が近い電子線露光を例に、電子線露光用マスクの製造方法に用いるフォトマスク、およびそのフォトマスクを用いた電子線露光用マスクの製造方法について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, a photomask used in a method for manufacturing an electron beam exposure mask, and an electron beam using the photomask, in the embodiment of the present invention, taking as an example electron beam exposure that is close to practical use in charged particle beam exposure A method for manufacturing an exposure mask will be described with reference to the drawings.

(フォトマスク)
図1および図2は、本発明の電子線露光用マスクの裏面側のパターン形成に用いるフォトマスクの実施形態の例を模式的に示す部分縦断面図である。図1および図2は、アライメントマーク部の2層以上の異なる遮光膜の1層がアライメント光を透過し、かつ露光光を遮光するシースルー膜である場合の実施形態の例を示す。
(Photomask)
1 and 2 are partial longitudinal sectional views schematically showing an example of an embodiment of a photomask used for pattern formation on the back surface side of an electron beam exposure mask of the present invention. FIG. 1 and FIG. 2 show an example of an embodiment in which one of two or more different light shielding films in the alignment mark portion is a see-through film that transmits alignment light and shields exposure light.

図1に示すように、本発明において、フォトマスク11は低膨張ガラス基板や石英基板等の透明基板12と露光光を遮光する第1の遮光膜13、第2の遮光膜14からなり、ストラットパターン15とアライメントマーク部16が設けられ、少なくともアライメントマーク部16が2層の遮光膜から構成され、その2層の遮光膜の1層にアライメントパターンが形成されているものである。遮光膜は2層以上であればさらに多層でもよいが、マスク製造コスト、エッチングの容易性の点からは2層が好ましい。また、本発明において、図2に示すように、ストラットパターン25も2層以上の多層の遮光膜で構成されていてもよいが、パターンの解像力、パターンエッジ精度等の点から、ストラットパターンは1層の遮光膜で形成するのがより好ましい。さらに、図1に示す形態は、第2の遮光層14をシースルー膜とすることにより、第1の遮光層13との重ね合わせ精度は低くても良いという利点があり、製造が容易である。   As shown in FIG. 1, in the present invention, a photomask 11 includes a transparent substrate 12 such as a low expansion glass substrate or a quartz substrate, a first light shielding film 13 that shields exposure light, and a second light shielding film 14, and includes struts. A pattern 15 and an alignment mark portion 16 are provided. At least the alignment mark portion 16 is composed of two light shielding films, and an alignment pattern is formed in one layer of the two light shielding films. The light-shielding film may be further multi-layered as long as it has two or more layers, but two layers are preferred from the viewpoint of mask manufacturing cost and ease of etching. In the present invention, as shown in FIG. 2, the strut pattern 25 may also be composed of two or more layers of light-shielding films. However, the strut pattern is 1 in terms of pattern resolution, pattern edge accuracy, and the like. It is more preferable to form the light shielding film of the layer. Furthermore, the form shown in FIG. 1 has the advantage that the overlay accuracy with the first light shielding layer 13 may be low by using the second light shielding layer 14 as a see-through film, and is easy to manufacture.

本発明において、遮光膜は1層単独で露光光を遮光する特性が必要である。アライメントマーク部に用いる2層以上の遮光膜のうちの1層は、クロム膜、酸化クロム膜等の通常用いられるフォトマスク材料が適用できる。アライメントマークの位置合わせは、両面アライナーを用いて可視領域にて目視もしくは自動で行なわれる。   In the present invention, the light shielding film needs to have a characteristic of shielding exposure light by a single layer. A commonly used photomask material such as a chromium film or a chromium oxide film can be applied to one of the two or more light shielding films used for the alignment mark portion. The alignment mark is aligned visually or automatically in the visible region using a double-sided aligner.

本発明のフォトマスクは、2層以上の遮光膜の1層にアライメントパターンが形成されており、SOI基板等の表裏のパターンの位置合わせにおいて、フォトマスク上のアライメントパターンをコントラスト良く検出することができ、かつアライメントパターンを含むアライメントマーク部は露光光を遮光する特性を有するものである。上記のフォトマスクについて図面により説明する。   In the photomask of the present invention, an alignment pattern is formed in one layer of two or more light shielding films, and the alignment pattern on the photomask can be detected with good contrast when aligning the front and back patterns of an SOI substrate or the like. The alignment mark portion including the alignment pattern can be used to shield exposure light. The photomask will be described with reference to the drawings.

図1は、2層以上の遮光膜からなるアラメントマーク部16の1層として示した第2の遮光膜14が、可視光およびアライメント光を透過し、かつ露光光を遮光するシースルー膜とした形態であり、アライメントパターンはクロム膜等の第1の遮光膜13に形成され、アライメントパターンを覆ってシースルー膜とした第2の遮光膜14が形成されている。 図2は、アラメントマーク部26のみならずストラットパターン25を形成する第1の遮光膜23上にも、第2の遮光膜24が形成されている形態であり、シースルー膜とした第1の遮光膜23でストラットパターン25を形成し、アライメントパターンを第2の遮光膜24で形成し、アラメントマーク部26のみならずストラットパターン25の遮光膜23上にも、第2の遮光膜24が形成されている形態である。   In FIG. 1, the second light-shielding film 14 shown as one layer of the arrangement mark portion 16 composed of two or more light-shielding films is a see-through film that transmits visible light and alignment light and shields exposure light. The alignment pattern is formed on the first light shielding film 13 such as a chromium film, and the second light shielding film 14 is formed as a see-through film covering the alignment pattern. FIG. 2 shows a form in which the second light-shielding film 24 is formed not only on the arament mark portion 26 but also on the first light-shielding film 23 that forms the strut pattern 25. The strut pattern 25 is formed by the light shielding film 23, the alignment pattern is formed by the second light shielding film 24, and the second light shielding film 24 is formed not only on the alignment mark portion 26 but also on the light shielding film 23 of the strut pattern 25. It is a formed form.

図1の第1の遮光膜13もしくは図2の第2の遮光膜24としては、クロムを主成分とする膜が好ましく、クロム、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム、炭化クロム、酸化窒化炭化クロムの薄膜を単層もしくは多層にし、遮光膜の厚さが数10nm〜数100nmで用いられる。   The first light-shielding film 13 in FIG. 1 or the second light-shielding film 24 in FIG. 2 is preferably a film containing chromium as a main component, and is made of chromium, chromium oxide, chromium nitride, chromium oxynitride, chromium carbide, oxynitride carbonization. A chromium thin film is formed into a single layer or a multilayer, and the thickness of the light shielding film is several tens nm to several hundreds nm.

上記のシースルー膜としては、シリコン膜、シリコンとゲルマニウムの混合膜(例えば、重量比Si:Ge=99:1)等をスパッタリング、真空蒸着した薄膜が用いられる。シースルー膜と異なる遮光膜は露光光のみならず可視光をも遮光するので、上記のシースルー膜の可視光の透過率は、アライメントパターンが識別し得るシースルー性があればよい。上記のシースルー膜は、例えば特許文献2に記載されるように、すでにフォトマスク用遮光膜として知られているものであり、エッチングは、例えば、フッ化アンモニウムと硝酸銀と過酸化水素とを含む水溶液が用いられる。   As the see-through film, a thin film obtained by sputtering or vacuum-depositing a silicon film, a mixed film of silicon and germanium (for example, weight ratio Si: Ge = 99: 1) or the like is used. Since the light-shielding film different from the see-through film shields not only the exposure light but also the visible light, the visible light transmittance of the above-described see-through film only needs to have a see-through property that the alignment pattern can identify. The see-through film is already known as a light-shielding film for a photomask as described in, for example, Patent Document 2, and etching is an aqueous solution containing, for example, ammonium fluoride, silver nitrate, and hydrogen peroxide. Is used.

(フォトマスクの製造方法)
図3およびそれに続く図4は、本発明の図1に示すフォトマスク11の製造工程を示す断面模式図である。図3(a)に示すように、透明基板12上に露光光を遮光する第1の遮光膜13をスパッタリング等で成膜したフォトマスクブランクスを準備する。次に、前記のブランクス上にフォトレジスト層34を形成し(図3(b))、露光、現像して、ストラット・レジストパターン15aおよびアライメント・レジストパターン16aを形成する(図3(c))。続いて、第1の遮光膜13をエッチングし(図3(d))、レジストパターンを剥離し、第1の遮光膜13によるストラットパターン15b、および第1の遮光膜13によるアライメントパターン16bを有するフォトマスク31を形成する(図3(e))。
(Photomask manufacturing method)
FIG. 3 and subsequent FIG. 4 are cross-sectional schematic diagrams showing the manufacturing process of the photomask 11 shown in FIG. 1 of the present invention. As shown in FIG. 3A, a photomask blank is prepared in which a first light-shielding film 13 that shields exposure light is formed on a transparent substrate 12 by sputtering or the like. Next, a photoresist layer 34 is formed on the blanks (FIG. 3B), exposed and developed to form strut resist patterns 15a and alignment resist patterns 16a (FIG. 3C). . Subsequently, the first light-shielding film 13 is etched (FIG. 3D), the resist pattern is peeled off, and a strut pattern 15b formed by the first light-shielding film 13 and an alignment pattern 16b formed by the first light-shielding film 13 are provided. A photomask 31 is formed (FIG. 3E).

第1の遮光膜13のエッチングは、ウェットエッチングでもドライエッチングでもよく、例えば、第1の遮光膜13がクロムを主成分とする膜の場合には、硝酸第二セリウムアンモニウム系のエッチング液でウェットエッチングできるし、塩素を含むガスによりドライエッチングすることもできる。   Etching of the first light-shielding film 13 may be wet etching or dry etching. For example, when the first light-shielding film 13 is a film containing chromium as a main component, it is wet with a ceric ammonium nitrate-based etchant. Etching can be performed, or dry etching can be performed with a gas containing chlorine.

次に、フォトマスク31上にアライメント光を透過し、露光光を遮光するシースルー膜をスパッタリングや真空蒸着により第2の遮光膜14として成膜する(図4(f))。次に、第2の遮光膜14上にフォトレジストを塗布し、アライメントパターン16bを覆ってレジストパターン44が形成されるように製版する(図4(g))。このとき、レジストパターン44はアライメントパターン16bの端と正確に位置合わせされている必要はなく、アライメントパターン16bの開口部分が覆われているように形成すれば十分であり、この位置合わせはきわめて容易である。   Next, a see-through film that transmits alignment light and shields exposure light is formed on the photomask 31 as a second light-shielding film 14 by sputtering or vacuum deposition (FIG. 4F). Next, a photoresist is applied on the second light-shielding film 14, and plate-making is performed so that a resist pattern 44 is formed so as to cover the alignment pattern 16b (FIG. 4G). At this time, the resist pattern 44 does not need to be accurately aligned with the end of the alignment pattern 16b. It is sufficient to form the resist pattern 44 so that the opening of the alignment pattern 16b is covered. This alignment is extremely easy. It is.

次に、第2の遮光膜14をエッチングした後、レジストパターン44を剥離し、本発明のフォトマスク11を形成する(図4(h))。第2の遮光膜14のエッチングは、例えば、第2の遮光膜14がシリコン膜あるいはシリコンとゲルマニウムの混合膜の場合には、フッ化アンモニウムと硝酸銀と過酸化水素とを含む水溶液でエツチングすることができ、このときクロムを主成分とする第1の遮光膜13には影響を及ぼさない。   Next, after etching the second light-shielding film 14, the resist pattern 44 is peeled off to form the photomask 11 of the present invention (FIG. 4H). For example, when the second light shielding film 14 is a silicon film or a mixed film of silicon and germanium, etching is performed with an aqueous solution containing ammonium fluoride, silver nitrate, and hydrogen peroxide. At this time, the first light shielding film 13 mainly composed of chromium is not affected.

(電子線露光用マスクの製造方法)
上記の本発明のフォトマスクを用いた、本発明の電子線露光用マスクの製造方法を図5およびそれに続く図6に示して説明する。図5は、表面側のマスクパターン形成を先行させる方法であり、図5(a)に示すように、電子線露光用マスク用基板として、SOI基板50を用いる。SOI基板としては市販の基板が適用でき、裏面側の支持体シリコン51の厚さは500〜725μm、表面のシリコン薄膜層52の厚さは0.5μm〜数μm、シリコン酸化膜53の厚さは0.2〜1μm程度である。
(Manufacturing method of electron beam exposure mask)
The manufacturing method of the electron beam exposure mask of the present invention using the above-described photomask of the present invention will be described with reference to FIG. 5 and subsequent FIG. FIG. 5 shows a method of leading the mask pattern formation on the front side. As shown in FIG. 5A, an SOI substrate 50 is used as an electron beam exposure mask substrate. A commercially available substrate can be used as the SOI substrate, the thickness of the support silicon 51 on the back side is 500 to 725 μm, the thickness of the silicon thin film layer 52 on the surface is 0.5 μm to several μm, and the thickness of the silicon oxide film 53. Is about 0.2 to 1 μm.

上記のSOI基板50のマスクパターンを形成するシリコン薄膜層52上に、シリコン薄膜層52のエッチング時のマスキング材としてCr等をスパッタリングし、ハードマスク層54を形成する(図5(b))。   On the silicon thin film layer 52 on which the mask pattern of the SOI substrate 50 is formed, Cr or the like is sputtered as a masking material for etching the silicon thin film layer 52 to form a hard mask layer 54 (FIG. 5B).

続いて、表面のハードマスク層54上にレジスト層を形成し製版した後、ハードマスク層54をエッチングし、ハードマスク層による表面側のアライメントパターン54aとマスクパターン54bとを形成する(図5(c))。   Subsequently, after forming a resist layer on the hard mask layer 54 on the surface and making the plate, the hard mask layer 54 is etched to form a surface side alignment pattern 54a and a mask pattern 54b by the hard mask layer (FIG. 5 ( c)).

ハードマスク層の材料としては、Cr、Ti、Ta、Mo、W、Zr、およびこれらの金属の酸化物、窒化物、酸窒化物のなかのいずれか1種からなる材料を、数100nmの厚さにスパッタリング等の方法で真空成膜して設ける。このハードマスク層54は必ずしも必要ではなく、直接にシリコン薄膜層52上に電子線レジストを塗布し、レジストパターンをもとにシリコン薄膜層52をエッチングする工程も可能である。しかし、微細なパターンエッチングをする場合には、ドライエッチング耐性を高めるために、ハードマスク層54を設けるのが好ましい。   As a material of the hard mask layer, a material made of any one of Cr, Ti, Ta, Mo, W, Zr and oxides, nitrides, and oxynitrides of these metals is used. Further, it is formed by vacuum film formation by a method such as sputtering. The hard mask layer 54 is not necessarily required, and a process of directly applying an electron beam resist on the silicon thin film layer 52 and etching the silicon thin film layer 52 based on the resist pattern is also possible. However, when fine pattern etching is performed, it is preferable to provide a hard mask layer 54 in order to increase dry etching resistance.

ハードマスク層のアライメントパターン54aとマスクパターン54bの形成は、電子線レジストを塗布して電子線露光により同時に行なうか、あるいはアライメントパターン54aをフォトレジストを用いて製版し、先ずハードマスク層のエッチングによるアライメントパターン54aを形成し、次に電子線レジスト塗布による電子線露光のパターニングによりマスクパターン54bを形成することも可能である(図示せず)。   Formation of the alignment pattern 54a and the mask pattern 54b of the hard mask layer is performed by applying an electron beam resist and simultaneously by electron beam exposure, or making the alignment pattern 54a using a photoresist and first etching the hard mask layer. It is also possible to form an alignment pattern 54a and then form a mask pattern 54b by patterning electron beam exposure by applying an electron beam resist (not shown).

続いて、SOI基板50の裏面側にフォトレジスト層55を形成し、表面側のアライメントパターン54aに対応した位置にフォトマスク11のアライメントパターン13を可視光で位置合わせし、紫外線(波長436nm)露光56する(図5(d))。このとき、フォトマスク11のアライメントマーク部16はシースルー膜14よりなる第2の遮光膜で覆われており、アライメントマーク部16の露光光は遮光される。続いて、現像することにより、SOI基板の裏面にはストラット用レジストパターン55bのみが転写され、アライメントパターンは形成されない(図6(e))。   Subsequently, a photoresist layer 55 is formed on the back side of the SOI substrate 50, the alignment pattern 13 of the photomask 11 is aligned with visible light at a position corresponding to the alignment pattern 54a on the front side, and ultraviolet (wavelength 436 nm) exposure is performed. 56 (FIG. 5D). At this time, the alignment mark part 16 of the photomask 11 is covered with the second light-shielding film made of the see-through film 14, and the exposure light of the alignment mark part 16 is shielded. Subsequently, by development, only the strut resist pattern 55b is transferred to the back surface of the SOI substrate, and no alignment pattern is formed (FIG. 6E).

次に、シリコン酸化膜53をエッチング停止層として、基板の裏面側から、シリコンをSF6 等のエッチングガスを用いてドライエッチングすることにより、ストラット57を形成した後、フォトレジスト層55を剥離する(図6(f))。
ドライエッチング時のエッチングマスク材料としては、上記のように、ドライエッチング耐性のあるノボラック系樹脂を用いたフォトレジストを厚く(15μm)塗布し、露光、現像して所定のレジスト開口部を設けてもよいし、あるいは、シリコンとのエッチング選択比がとれる酸化シリコン、窒化シリコン等のシリコン系薄膜や、Cr、Ti、W等の金属薄膜を予め成膜し、フォトエッチング法でパターン化してエッチングマスクとして用いてもよい(図示せず)。
シリコンの深掘りドライッチングは、通常市販されているICP−RIE装置等を用いることができ、プロセスガスとしては、SF6 、CF4 、C2 6 、C4 8 等のフッ素系ガス等を用い、例えば、SF6 ガスとC4 8 ガスとを交互に供給しながら高密度プラズマでドライエッチングを行なういわゆるボッシュ(BOSCH)プロセスにより行なうことができる。また、エッチング速度を速めるために、マスク材に影響しない範囲内で酸素や窒素を微量に混合することも可能である。
Next, the silicon oxide film 53 is used as an etching stop layer, and silicon is dry-etched from the back side of the substrate using an etching gas such as SF 6 to form the struts 57, and then the photoresist layer 55 is peeled off. (FIG. 6 (f)).
As an etching mask material at the time of dry etching, as described above, a photoresist using a novolak resin having dry etching resistance is applied thick (15 μm), exposed and developed to provide a predetermined resist opening. Alternatively, a silicon-based thin film such as silicon oxide or silicon nitride that can have an etching selectivity ratio with silicon, or a metal thin film such as Cr, Ti, or W is formed in advance and patterned by a photo-etching method as an etching mask It may be used (not shown).
For the deep digging and etching of silicon, a commercially available ICP-RIE apparatus or the like can be used. As the process gas, fluorine-based gas such as SF 6 , CF 4 , C 2 F 6 , C 4 F 8, etc. For example, a so-called Bosch (BOSCH) process that performs dry etching with high-density plasma while alternately supplying SF 6 gas and C 4 F 8 gas can be used. Further, in order to increase the etching rate, it is possible to mix a small amount of oxygen or nitrogen within a range that does not affect the mask material.

次に、露出したシリコン酸化膜53を緩衝フッ酸等を用いてエッチングする(図6(g))。次いで、表面側のパターン化したハードマスク層54a、54bをマスクにして、露出したシリコン薄膜層52をドライエッチングして電子線透過孔58を設け、マスクパターン59を形成する。マスクパターン59を形成するシリコン薄膜層52のドライエッチングは、高精度のトレンチエッチングが求められ、例えば、HBr系ガス等によるプラズマエッチングが用いられる。次に、ハードマスク層54a、54bをエッチング除去し、電子線露光用マスク60を形成する(図6(h))。
本発明の電子線露光用マスクの製造方法では、マスク60の周辺部の支持体シリコン51はエッチングされないので、マスクとして十分な強度を有することができる。
Next, the exposed silicon oxide film 53 is etched using buffered hydrofluoric acid or the like (FIG. 6G). Next, using the patterned hard mask layers 54a and 54b on the surface side as a mask, the exposed silicon thin film layer 52 is dry-etched to provide an electron beam transmitting hole 58 to form a mask pattern 59. High-precision trench etching is required for dry etching of the silicon thin film layer 52 that forms the mask pattern 59. For example, plasma etching using an HBr-based gas or the like is used. Next, the hard mask layers 54a and 54b are removed by etching to form an electron beam exposure mask 60 (FIG. 6H).
In the method for manufacturing an electron beam exposure mask according to the present invention, the support silicon 51 in the peripheral portion of the mask 60 is not etched, so that it has sufficient strength as a mask.

8インチ×8インチの合成石英基板上に、スパッタリングにより1層目の遮光膜としてクロム膜を厚さ70nmで形成した。次に、このクロムブランクスをフォトレジストを用いた通常のフォトマスク製造方法によりパターン化し、SOI基板の裏面加工用のストラットパターンとアライメントパターンを有するクロム・フォトマスクを作製した。   A chromium film having a thickness of 70 nm was formed as a first light-shielding film by sputtering on an 8 inch × 8 inch synthetic quartz substrate. Next, this chrome blank was patterned by a normal photomask manufacturing method using a photoresist, and a chrome photomask having a strut pattern and an alignment pattern for processing the back surface of the SOI substrate was manufactured.

次に、上記のクロム・フォトマスク上の全面に、シースルー膜としてシリコンとゲルマニウム(重量比Si:Ge=99:1)よりなる2層目の遮光膜をスパッタリングにより厚さ200nmに形成した。次いで、2層目の遮光膜上にフォトレジストを塗布し、アライメントマーク部の2層目遮光膜のみを残すように製版し、フッ化アンモニウム1g/水100mlに30%過酸化水素水5mlを加えたエッチング液でエッチングして、不要なシリコンとゲルマニウム層を除去し、続いてフォトレジストを剥離し、ストラットパターン部がクロム膜、アラメントマーク部がクロム膜とシースルー膜よりなる2層の遮光膜から構成されたSOI基板の裏面加工用フォトマスクを作製した。   Next, a second light-shielding film made of silicon and germanium (weight ratio Si: Ge = 99: 1) was formed as a see-through film on the entire surface of the chromium photomask to a thickness of 200 nm by sputtering. Next, a photoresist is applied on the second light-shielding film, and the plate is made so as to leave only the second light-shielding film in the alignment mark portion, and 5 ml of 30% hydrogen peroxide solution is added to 1 g of ammonium fluoride / 100 ml of water. Etch with an etching solution to remove unnecessary silicon and germanium layers, then peel off the photoresist, and a two-layer light-shielding film consisting of a chrome film for the strut pattern part and a chrome film and a see-through film for the alignment mark part A photomask for processing the back surface of an SOI substrate composed of

次に、電子線露光用マスク用基板として8インチのSOI基板を用意した。SOI基板は、厚さ1μmのシリコン酸化膜を介してマスクの支持体部分となる裏面側シリコンの厚さは725μm、マスクパターンを作製するシリコン薄膜層は2μmの厚さとした。このシリコン薄膜層上に、シリコン薄膜層のエッチング時のマスキング材としてCrを200nmの厚さにスパッタリングし、ハードマスク層を形成した。   Next, an 8-inch SOI substrate was prepared as an electron beam exposure mask substrate. In the SOI substrate, the thickness of the back side silicon serving as the support portion of the mask is 725 μm through the silicon oxide film having a thickness of 1 μm, and the silicon thin film layer for forming the mask pattern is 2 μm thick. On this silicon thin film layer, Cr was sputtered to a thickness of 200 nm as a masking material for etching the silicon thin film layer to form a hard mask layer.

続いて、表面のCrハードマスク層上にフォトレジスト層を形成し、製版して、アライメント用レジストパターンを形成し、次に、上記のレジストパターンを基にCrを硝酸第2セリウムアンモニウム系エッチング液でエッチングし、次いで、レジストを除去して、Crによる表面側のアライメントパターンを形成した。   Subsequently, a photoresist layer is formed on the Cr hard mask layer on the surface, plate-making is performed to form an alignment resist pattern, and then Cr is used as a ceric ammonium nitrate etching solution based on the resist pattern. Then, the resist was removed, and an alignment pattern on the surface side of Cr was formed.

次に、表面側のアライメントパターンを覆ってハードマスク層上に電子線レジストを塗布し、電子線露光装置で所定のマスクパターン描画を行ない、現像し、電子線レジストパターンを形成した。   Next, an electron beam resist was applied on the hard mask layer so as to cover the alignment pattern on the surface side, a predetermined mask pattern was drawn with an electron beam exposure apparatus, and developed to form an electron beam resist pattern.

次に、電子線レジストパターンを基に露出したCrハードマスク層をエッチングし、電子線レジストパターンを除去し、先に形成したアライメントパターンとともにハードマスク層によるマスクパターンを形成した。   Next, the exposed Cr hard mask layer was etched based on the electron beam resist pattern, the electron beam resist pattern was removed, and a mask pattern was formed by the hard mask layer together with the alignment pattern previously formed.

次に、裏面の支持体シリコン上にノボラック系樹脂を用いたフォトレジストを15μmの厚さに塗布し、表面側のアライメントパターンに対応した位置にフォトマスクのアライメントマークを位置合わせし、紫外線露光した。このとき、フォトマスクのアライメントマーク部はシースルー膜よりなる第2の遮光膜で覆われており、可視光は本シースルー膜を透過し、下地のCrハードマスクでは反射する為、可視光でアライメントが可能であり、露光光は遮光される。続いて、現像することにより、裏面にストラット用レジストパターンのみが転写された。ストラットパターンは、開口部の1単位が1.13×1.13mm、支持体シリコン(ストラット)となる開口部間の幅は170μmであって、開口部は複数単位が設けられたものであった。   Next, a photoresist using a novolac resin was applied to the backside support silicon to a thickness of 15 μm, and the alignment mark of the photomask was aligned at a position corresponding to the alignment pattern on the front side, and exposed to ultraviolet rays. . At this time, the alignment mark portion of the photomask is covered with a second light-shielding film made of a see-through film, and visible light is transmitted through the see-through film and reflected by the underlying Cr hard mask. Yes, the exposure light is shielded. Subsequently, only the strut resist pattern was transferred to the back surface by development. In the strut pattern, one unit of the opening was 1.13 × 1.13 mm, the width between the openings serving as support silicon (strut) was 170 μm, and the opening was provided with a plurality of units. .

続いて、上記のレジストパターンをもとに、ICP−RIEエッチング装置でSF6 ガスとC4 8 ガスを交互に供給するボッシュプロセスを用いて、裏面側のシリコンを725μmの深さにドライエッチングし、ストラットを形成した後、レジストパターンを専用の剥離液で除去した。 Subsequently, using the Bosch process in which SF 6 gas and C 4 F 8 gas are alternately supplied with an ICP-RIE etching apparatus based on the resist pattern described above, the back side silicon is dry etched to a depth of 725 μm. After forming the struts, the resist pattern was removed with a special stripping solution.

次に、ストラットの開口部に露出したシリコン酸化膜を緩衝フッ酸(フッ酸:フッ化アンモニウム=1:10)を用いてエッチング除去した。   Next, the silicon oxide film exposed in the opening of the strut was removed by etching using buffered hydrofluoric acid (hydrofluoric acid: ammonium fluoride = 1: 10).

次いで、表面側のCrのハードマスクパターンをもとに、露出しているシリコン薄膜層をHBrガスを用いてドライエッチングし、電子線透過孔を設けたマスクパターンを形成した。マスクパターンは260nmのライン&スペースであった。次に、ハードマスク層のCrを硝酸第2セリウムアンモニウム系エッチング液でエッチング除去し、電子線露光用マスクを形成した。
本実施例の電子線露光用マスクは、マスク裏面の開口部が1.13×1.13mm、ストラットは170μm幅で高さ725μmであり、マスク周辺部は支持体シリコンがマスク強度を維持するのに十分な幅で確保されており、シリコン薄膜層よりなるマスクパターンは2μm厚で260nmのライン&スペースが形成されているマスクであった。マスクパターンとストラットの位置ずれがなく、マスクの破損や汚れのない、高精度で強度的に優れた電子線露光用マスクが得られた。
Next, based on the hard mask pattern of Cr on the surface side, the exposed silicon thin film layer was dry-etched using HBr gas to form a mask pattern having electron beam transmission holes. The mask pattern was a 260 nm line and space. Next, Cr of the hard mask layer was removed by etching with a ceric ammonium nitrate-based etchant to form an electron beam exposure mask.
In the mask for electron beam exposure of this example, the opening on the back surface of the mask is 1.13 × 1.13 mm, the strut is 170 μm wide and 725 μm high, and the support silicon maintains the mask strength at the periphery of the mask. The mask pattern made of a silicon thin film layer is a mask having a thickness of 2 μm and a line and space of 260 nm formed therein. An electron beam exposure mask with high accuracy and strength was obtained, in which there was no displacement between the mask pattern and struts, and there was no damage or contamination of the mask.

8インチ×8インチの合成石英基板上に、スパッタリングにより1層目の遮光膜としてシリコンとゲルマニウム(重量比Si:Ge=99:1)よりなるシースルー膜をスパッタリングにより厚さ200nmに形成した。次にスパッタリングにより2層目の遮光膜としてクロム膜を厚さ70nmで形成した。次に、このクロム膜をフォトレジストを用いた通常のフォトマスク製造方法によりパターン化し、ストラットパターンとアライメントパターンを有するクロムマスクを作製した。   A see-through film made of silicon and germanium (weight ratio Si: Ge = 99: 1) was formed by sputtering to a thickness of 200 nm on an 8 inch × 8 inch synthetic quartz substrate as a first light-shielding film by sputtering. Next, a chromium film having a thickness of 70 nm was formed as a second light-shielding film by sputtering. Next, this chromium film was patterned by an ordinary photomask manufacturing method using a photoresist, and a chromium mask having a strut pattern and an alignment pattern was produced.

次いで、2層目の遮光膜(クロム膜)上にフォトレジストを塗布し、アライメントマーク部の2層目遮光膜のみを残すように製版し、クロム膜をハードマスクとしてシースルー膜をエッチングして、フォトレジストを剥離し、ストラットパターン部及びアラメントマーク部がクロム膜とシースルー膜よりなる2層の遮光膜から構成されたフォトマスクを作製した。このフォトマスクの断面模式図は図2に示すものである。   Next, a photoresist is applied on the second light-shielding film (chrome film), the plate is made so as to leave only the second light-shielding film of the alignment mark part, and the see-through film is etched using the chromium film as a hard mask, The photoresist was peeled off to produce a photomask in which the strut pattern portion and the alignment mark portion were composed of two layers of light shielding films made of a chromium film and a see-through film. A schematic cross-sectional view of this photomask is shown in FIG.

次に、電子線露光用マスク用基板として実施例1と同様の8インチのSOI基板を用意し、シリコン薄膜層上に、シリコン薄膜層のエッチング時のマスキング材としてCrをスパッタリングし、ハードマスク層を形成した。   Next, an 8-inch SOI substrate similar to that of Example 1 is prepared as an electron beam exposure mask substrate, Cr is sputtered on the silicon thin film layer as a masking material for etching the silicon thin film layer, and a hard mask layer is formed. Formed.

続いて、表面のCrハードマスク層上に実施例1と同じくレジスト層を形成し、製版して、レジストパターンをもとにCrをエッチングし、レジストを除去して、Crによる表面側のアライメントパターンとマスクパターンを形成した。   Subsequently, a resist layer is formed on the Cr hard mask layer on the surface in the same manner as in Example 1, plate-making is performed, Cr is etched based on the resist pattern, the resist is removed, and an alignment pattern on the surface side by Cr And a mask pattern was formed.

続いて、SOI基板の裏面側にフォトレジストを塗布し、表面側のアライメントパターンに対応した位置にフォトマスクのアライメントマークを可視光により位置合わせし、続いて紫外線露光した。フォトマスクのアライメントマーク部はシースルー膜で覆われており露光光は遮光される。続いて、現像することにより、裏面にストラット用レジストパターンのみが転写された。   Subsequently, a photoresist was applied to the back side of the SOI substrate, the alignment mark of the photomask was aligned with visible light at a position corresponding to the alignment pattern on the front side, and then exposed to ultraviolet rays. The alignment mark portion of the photomask is covered with a see-through film, and exposure light is shielded. Subsequently, only the strut resist pattern was transferred to the back surface by development.

次に、シリコン酸化膜をエッチング停止層として、基板の裏面側から、シリコンをエッチングガスSF6 を用いてドライエッチングし、ストラットを形成した後、フォトレジストを剥離した。 Next, using the silicon oxide film as an etching stop layer, silicon was dry-etched from the back surface side of the substrate using the etching gas SF 6 to form struts, and then the photoresist was peeled off.

次に、ストラットの開口部に露出したシリコン酸化膜を緩衝フッ酸を用いてエッチング除去した。
次に、表面側のパターン化したハードマスク層をマスクにして、露出したシリコン薄膜層をドライエッチングして電子線透過孔を設け、マスクパターンを形成し、電子線露光用マスクを得た。
本実施例では、マスクパターンとストラットの位置ずれがなく、マスクの破損や汚れのない、高精度で強度的に優れた電子線露光用マスクが得られた。
Next, the silicon oxide film exposed at the opening of the strut was removed by etching using buffered hydrofluoric acid.
Next, using the patterned hard mask layer on the surface side as a mask, the exposed silicon thin film layer was dry-etched to provide an electron beam transmission hole to form a mask pattern, thereby obtaining an electron beam exposure mask.
In this example, there was obtained an electron beam exposure mask with high accuracy and excellent strength, in which there was no displacement between the mask pattern and struts, and there was no damage or contamination of the mask.

電子線露光用マスクの製造に用いる本発明のフォトマスクの実施形態例を示す断面模式図Cross-sectional schematic diagram showing an embodiment of a photomask of the present invention used for manufacturing an electron beam exposure mask 電子線露光用マスクの製造に用いる本発明のフォトマスクの他の実施形態例を示す断面模式図Cross-sectional schematic diagram showing another embodiment of the photomask of the present invention used for manufacturing an electron beam exposure mask 図1に示す本発明のフォトマスクの製造工程を示す断面模式図1 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of the photomask of the present invention shown in FIG. 図3に続く本発明のフォトマスクの製造工程を示す断面模式図FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the manufacturing process of the photomask of the present invention following FIG. 本発明の実施形態の一例に関わる電子線露光用マスクの製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the mask for electron beam exposure concerning an example of embodiment of this invention 図5に続く本発明の実施形態の一例に関わる電子線露光用マスクの製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the mask for electron beam exposure concerning the example of embodiment of this invention following FIG. 電子線露光用マスクの製造に用いる従来のフォトマスクの形態を示す断面模式図Cross-sectional schematic diagram showing the form of a conventional photomask used in the manufacture of an electron beam exposure mask 従来の電子線露光用マスクの製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the conventional mask for electron beam exposure 図8に続く従来の電子線露光用マスクの製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the conventional mask for electron beam exposure following FIG. 従来の電子線露光用マスクの一例Example of conventional electron beam exposure mask

符号の説明Explanation of symbols

11、21 本発明のフォトマスク
31、71 フォトマスク
12、22、72 透明基板
13、23 第1の遮光膜
14、24 第2の遮光膜
73 遮光膜
15、25、75 ストラットパターン
15a ストラット・レジストパターン
15b 第1の遮光膜によるストラットパターン
16、26、76 アライメントマーク部
16a アライメント・レジストパターン
16b 第1の遮光膜によるアライメントパターン
34、55、85 フォトレジスト層
44 レジストパターン
50、80 SOI基板
51、81 支持体シリコン
52、82 シリコン薄膜層
53、83 シリコン酸化膜
54、84 ハードマスク層
54a、84a アライメントパターン
54b、84b マスクパターン
55b、85b ストラット用レジストパターン
56、77 紫外線露光
57、87 ストラット
58、88 電子線透過孔
59、89 マスクパターン
60、90、100 電子線露光用マスク
85a アライメント用レジストパターン
86 アライメントマーク部分
101 パターン領域
102 メンブレンマスクパターン
103 ストラット





































11, 21 Photomask of the present invention 31, 71 Photomask 12, 22, 72 Transparent substrate 13, 23 First light shielding film 14, 24 Second light shielding film 73 Light shielding film 15, 25, 75 Strut pattern 15a Strut resist Pattern 15b Strut pattern 16, 26, 76 by first light shielding film 16, 26, 76 Alignment mark portion 16a Alignment resist pattern 16b Alignment pattern 34, 55, 85 First light shielding film Photoresist layer 44 Resist pattern 50, 80 SOI substrate 51, 81 Support silicon 52, 82 Silicon thin film layer 53, 83 Silicon oxide film 54, 84 Hard mask layer 54a, 84a Alignment pattern 54b, 84b Mask pattern 55b, 85b Strut resist pattern 56, 7 Ultraviolet exposure 57,87 struts 58,88 electron beam transmission hole 59,89 mask pattern 60,90,100 electron beam exposure mask 85a alignment resist pattern 86 alignment mark portion 101 pattern area 102 membrane mask pattern 103 strut





































Claims (4)

透明基板および遮光膜からなるフォトマスクにおいて、少なくともアラメントマーク部が2層以上の異なる遮光膜から構成され、前記アライメントマーク部の2層以上の遮光膜の1層にアライメントパターンが形成されており、前記アライメントマーク部は露光光を遮光することを特徴とするフォトマスク。 In a photomask comprising a transparent substrate and a light shielding film, at least the alignment mark portion is composed of two or more different light shielding films, and an alignment pattern is formed on one layer of the two or more light shielding films of the alignment mark portion. The alignment mark portion shields exposure light. 前記アラメントマーク部の遮光膜のうち1層がクロムを主成分とする膜で形成されていることを特徴とする請求項1に記載のフォトマスク。 2. The photomask according to claim 1, wherein one layer of the light shielding film of the alignment mark portion is formed of a film containing chromium as a main component. 前記アラメントマーク部の遮光膜の1層が、アライメント光を透過し、かつ露光光を遮光するシースルー膜であることを特徴とする請求項1または2に記載のフォトマスク。 3. The photomask according to claim 1, wherein one layer of the light shielding film of the alignment mark portion is a see-through film that transmits alignment light and shields exposure light. 4. 荷電粒子線露光用マスクの製造方法において、荷電粒子線露光用マスクの表面側のパターンと裏面側のパターンの位置合わせを行うに際し、裏面側に請求項1ないし3のいずれかに記載のフォトマスクを用いて位置合わせし、露光することを特徴とする荷電粒子線露光用マスクの製造方法。



































4. The photomask according to claim 1, wherein, in the method for manufacturing a charged particle beam exposure mask, the pattern on the front surface side and the pattern on the back surface side of the charged particle beam exposure mask are aligned. A method for producing a mask for charged particle beam exposure, characterized in that alignment is performed using a mask and exposure is performed.



































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