JP2005039082A - Mask blank, stencil mask, method for manufacturing the same, and method for exposing the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive mask blank to be worked into a stencil mask for an exposing device using electrically charged particle lines for use with the surface flatness suitable for acquiring a stencil mask for an electronic ray which is simple in film thinning and stress adjustment, which is high in mechanical strength, and which is excellent in electronic ray irradiation tolerance, and matching the mask working process; and to provide a method for manufacturing the stencil mask and its exposing method as well as the mask blank and the stencil mask. <P>SOLUTION: This mask blank to be worked into a stencil mask for an exposing device using electrically charged particle lines for use is provided with a substrate and a mask base body supported by the substrate. The materials of the mask base body is constituted of a diamond thin film constituted of multi-crystal whose surface is provided with projection/recession and a flat layer on the diamond thin film. Thus, it is possible to provide the mask blank, the stencil mask using it and its manufacturing method and its exposing method. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、例えば、半導体装置などの製造に用いられる露光装置に係わるもので、電子線やイオンビームなどの荷電粒子線を用いた露光装置用の転写用のマスクに加工して使用されるマスクブランクス及びステンシルマスク及びその製造方法及びその露光方法に関する。   The present invention relates to an exposure apparatus used, for example, in the manufacture of semiconductor devices and the like, and is used by processing into a transfer mask for an exposure apparatus using a charged particle beam such as an electron beam or an ion beam. The present invention relates to a blank and a stencil mask, a manufacturing method thereof, and an exposure method thereof.

近年、半導体素子の微細化が急速に進んでいる。そのような微細パターンを有する素子の製造技術として、様々な露光技術が開発されている。例えば、電子線部分一括露光や電子線ステッパー露光のような電子線を用いる露光法、イオンを用いる露光法、真空紫外域の光を用いる露光法、極紫外域の光を用いる露光法等がある。   In recent years, miniaturization of semiconductor elements has been progressing rapidly. Various exposure techniques have been developed as manufacturing techniques for elements having such fine patterns. For example, there are exposure methods using electron beams such as partial exposure of electron beams and electron stepper exposure, exposure methods using ions, exposure methods using light in the vacuum ultraviolet region, exposure methods using light in the extreme ultraviolet region, etc. .

これらのうち、電子線を用いる露光法として、電子線を用いて等倍露光を行う方法が、特許文献1において開示されている。この方法(LEEPL(Low energy electron−beam proximity projection lithography))は、例えば電子線分割縮小転写方式などの従来の電子線を用いる露光法に比べて、電子線の加速電圧が20分の1の数キロボルトであり、すなわち低エネルギーの電子線を用いるという特徴を有する。   Among these, as an exposure method using an electron beam, Patent Document 1 discloses a method of performing an equal magnification exposure using an electron beam. This method (LEEPL (Low energy electron-beam proximity projection lithography)) has an electron beam acceleration voltage that is 1/20 of that of an exposure method using an electron beam such as an electron beam division reduction transfer method. It is a kilovolt, that is, it has a feature of using a low energy electron beam.

例えば、LEEPLでは、パターン成形のために透過口を形成のステンシルマスクが用いられる。このステンシルマスクと転写されるウェハーの間は40μm程度の微小なギャップに保たれ、クーロン効果の影響が生じない近接転写により、電子線が露光される。等倍露光用に用いられるステンシルマスクでは、マスクパターンの加工精度が重要である。特に、マスクの膜厚とマスクパターンの線幅(電子ビームの透過孔の径)との比であるアスペクト比が問題となる。マスクパターンは、ドライエッチングにより加工されるが、アスペクト比は、通常、10程度である。従って、例えば、線幅100nmのパターンを形成するには、マスクの膜厚は、1μm程度が限界となる。   For example, in LEEPL, a stencil mask for forming a transmission port is used for pattern formation. A small gap of about 40 μm is maintained between the stencil mask and the wafer to be transferred, and the electron beam is exposed by proximity transfer that does not have the influence of the Coulomb effect. In the stencil mask used for the same magnification exposure, the processing accuracy of the mask pattern is important. In particular, the aspect ratio, which is the ratio between the mask film thickness and the mask pattern line width (electron beam transmission hole diameter), is a problem. The mask pattern is processed by dry etching, but the aspect ratio is usually about 10. Therefore, for example, in order to form a pattern with a line width of 100 nm, the thickness of the mask is limited to about 1 μm.

そこで、上述の特許文献1では、単結晶シリコンからなるステンシルマスクにおいて、厚さ0.2μm〜1.0μmとすることが開示されている。しかし、この特許公報には、このような単結晶シリコンからなるステンシルマスクの製造方法については、何ら記載されていない。   Therefore, Patent Document 1 described above discloses that a stencil mask made of single crystal silicon has a thickness of 0.2 μm to 1.0 μm. However, this patent publication does not describe any method for manufacturing such a stencil mask made of single crystal silicon.

通常、ステンシルマスクを構成する薄膜の材質として単結晶シリコンを用いる場合、薄膜を支えてマスクの平面性を維持するために、基板が必要である。この基板としては、加工性や入手の容易性の点から、単結晶シリコンが用いられている。そして、マスクブランクスとしては、エッチングにより薄膜の微細加工を行うため、2枚の単結晶シリコン基板によりシリコン酸化膜を挟んだ構造のSOI(Silicon On Insulator)基板が用いられる。マスクパターンは、一方の単結晶シリコン基板を研磨して所定の膜厚にし、次いでパターニングすることにより作製されている。この時、SOI基板の中間層である酸化シリコン膜は、マスクパターンを加工する際のエッチングストッパーとして機能する。   Usually, when single crystal silicon is used as the material of the thin film constituting the stencil mask, a substrate is required to support the thin film and maintain the flatness of the mask. As this substrate, single crystal silicon is used from the viewpoint of processability and availability. As the mask blank, an SOI (Silicon On Insulator) substrate having a structure in which a silicon oxide film is sandwiched between two single crystal silicon substrates is used for performing fine processing of a thin film by etching. The mask pattern is produced by polishing one monocrystalline silicon substrate to a predetermined thickness and then patterning. At this time, the silicon oxide film that is an intermediate layer of the SOI substrate functions as an etching stopper when the mask pattern is processed.

しかし、このような方法では、単結晶シリコン基板を上述の0.2μm〜1.0μmの薄膜まで研磨することは極めて困難である。また、このような膜厚では、ステンシルマスクの製造工程において、酸化シリコン膜の応力により、薄膜化された単結晶シリコン基板
に亀裂が入るという問題がある。
However, with such a method, it is extremely difficult to polish the single crystal silicon substrate to the above-described thin film of 0.2 μm to 1.0 μm. In addition, with such a film thickness, there is a problem that in the stencil mask manufacturing process, the thin single crystal silicon substrate is cracked by the stress of the silicon oxide film.

このため、酸化シリコン膜上に形成された単結晶シリコン薄膜に対し、応力調整の工程が必要となるが、そうした場合、イオンドーピング等の製造工程が増えるため、タクトタイムが長くなるという問題が生ずる。   For this reason, a stress adjustment process is required for the single crystal silicon thin film formed on the silicon oxide film, but in such a case, a manufacturing process such as ion doping increases, which causes a problem that the tact time becomes long. .

さらに、上述のようにマスク材料としてシリコンを用いる場合においては、材料の硬度およびヤング率が小さいために、パターンの微細化や形状に限界が生ずる。   Further, when silicon is used as the mask material as described above, the material has a small hardness and Young's modulus, and thus there is a limit to the miniaturization and shape of the pattern.

また、加速電圧が数キロボルト程度の低エネルギーの電子線で露光する場合には、ステンシルマスクに入射した電子は透過せずに、散乱または吸収される。したがって、マスク材料には高い電子線照射耐性、特に高い熱伝導率が必要となる。しかしながら、従来マスク材料として用いられるシリコンでは、熱伝導率が小さいために、パターンの微細化や形状に限界が生ずる。
特許第2951947号公報
When exposure is performed with a low energy electron beam having an acceleration voltage of about several kilovolts, electrons incident on the stencil mask are not transmitted but scattered or absorbed. Therefore, the mask material requires high electron beam irradiation resistance, particularly high thermal conductivity. However, silicon conventionally used as a mask material has a small thermal conductivity, and thus limits the miniaturization and shape of the pattern.
Japanese Patent No. 2951947

本発明は、このような事情の下になされ、薄膜化及び応力調整が容易であるとともに、機械的強度が高くかつ電子線照射耐性に優れた電子線用のステンシルマスクを得るために好適で、かつマスク加工プロセスに適合した表面平坦性を持ち、ならびに低コストのマスクブランクス及びステンシルマスク及びその製造方法及びその露光方法を提供することを目的とする。   The present invention is made under such circumstances, and is suitable for obtaining a stencil mask for an electron beam that is easy to thin and stress-adjust, has high mechanical strength, and is excellent in electron beam irradiation resistance. An object of the present invention is to provide a mask blank and a stencil mask having a surface flatness suitable for a mask processing process, a manufacturing method thereof, and an exposure method thereof.

上記課題を解決するため、本発明の請求項1に係る発明は、荷電粒子線を用いた露光装置用のステンシルマスクに加工して使用されるマスクブランクスにおいて、基板上に、多結晶からなるダイヤモンド薄膜と、前記ダイヤモンド薄膜上の表面が平坦な平坦化層とからなるマスク母体が支持されていることを特徴とするマスクブランクスである。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 of the present invention is a mask blank used by processing into a stencil mask for an exposure apparatus using a charged particle beam. A mask blank comprising a thin film and a mask base composed of a flattened layer having a flat surface on the diamond thin film.

このような本発明によると、マスクブランクスとして、ステンシルマスクとなる材料を、硬度、ヤング率が高くかつ熱伝導率が高いダイヤモンド薄膜により構成しているため、結果的に、機械的強度が高くかつ電子線照射耐性の高いステンシルマスクを得ることができる。   According to the present invention as described above, since the material for the stencil mask is constituted by the diamond thin film having high hardness, Young's modulus and high thermal conductivity as the mask blanks, as a result, the mechanical strength is high and A stencil mask having high electron beam irradiation resistance can be obtained.

さらに、ダイヤモンド薄膜上に、平坦化層が形成されているために、成膜の際に生成するダイヤモンド薄膜表面の多結晶の結晶粒に起因する凹凸が補償され、マスクブランクスの表面を平坦とすることができる。このように表面を平坦化することによって、パターニングの際のレジストのコーティング性やエッチング精度、再現性の向上ができ、より高精細で精度の高いステンシルマスクの作製が可能となる。さらに、従来必須とされていた多結晶ダイヤモンド薄膜表面の研磨工程が不要となり、マスクブランクス並びにステンシルマスク作製におけるコストの大幅な低減ができる。   Furthermore, since the planarization layer is formed on the diamond thin film, the unevenness caused by the polycrystalline crystal grains on the surface of the diamond thin film generated during film formation is compensated, and the surface of the mask blank is flattened. be able to. By flattening the surface in this way, it is possible to improve resist coating properties, etching accuracy, and reproducibility during patterning, and it becomes possible to manufacture a stencil mask with higher definition and higher accuracy. Further, the polishing process for the surface of the polycrystalline diamond thin film, which has been essential in the past, is no longer necessary, and the cost for manufacturing mask blanks and stencil masks can be greatly reduced.

また、この平坦化層は、同時にステンシルマスクを作製する際にダイヤモンド薄膜をエッチングする時のエッチングマスクとして利用することができる。ダイヤモンド薄膜は炭素からなるため、酸素を主成分としたガスを用いて反応性エッチングされ加工されるが、通常、エッチングの選択比を向上させるため2層レジストが必要となる。しかし本発明によると、平坦化層をエッチングマスクとしても併用することができるため、マスクパターニングの際に有機物からなる通常の電子線レジストを単層で用いることが可能となる。   In addition, this planarization layer can be used as an etching mask when etching the diamond thin film at the same time when producing a stencil mask. Since the diamond thin film is made of carbon, it is processed by reactive etching using a gas mainly composed of oxygen. Usually, a two-layer resist is required to improve the etching selectivity. However, according to the present invention, since the planarizing layer can be used as an etching mask, an ordinary electron beam resist made of an organic substance can be used as a single layer during mask patterning.

さらに、本発明の請求項2に係る発明は、平坦化層は、0.1μm以上、1μm以下の厚みを有することを特徴とする請求項1記載のマスクブランクスである。   Furthermore, the invention according to claim 2 of the present invention is the mask blank according to claim 1, wherein the planarization layer has a thickness of 0.1 μm or more and 1 μm or less.

シリコン基板などの異種基板上に形成されるダイヤモンド薄膜は、単結晶ではなく、多結晶となる。それらの粒径は、核発生密度(作製条件で制御可)により異なるが、通常数nm以上で、多くは0.05μm以上で表面の凹凸も同等となる。検討の結果、このような凹凸を有するダイヤモンド薄膜表面は、0.1μm以上の平坦化層を設けることにより、表面の平坦化ができることを見いだした。   A diamond thin film formed on a heterogeneous substrate such as a silicon substrate is not a single crystal but a polycrystal. Their particle size varies depending on the nucleation density (which can be controlled by the production conditions), but is usually several nm or more, many are 0.05 μm or more, and the surface irregularities are the same. As a result of the examination, it was found that the surface of the diamond thin film having such irregularities can be flattened by providing a flattening layer of 0.1 μm or more.

また、本発明の請求項3に係る発明は、平坦化層は、金属、シリコン、若しくはそれらの酸化物、窒化物、炭化物のいずれか1つ又は2つ以上からなることを特徴とする請求項1、又は2記載のマスクブランクスである。   In the invention according to claim 3 of the present invention, the planarization layer is made of any one or more of metal, silicon, oxides, nitrides and carbides thereof. The mask blanks according to 1 or 2.

スパッタ法や化学的気相成長法等で成膜可能で、かつ酸素プラズマ耐性の高い材料である金属及びシリコンを材料として用いることで、マスク表面の平坦化とマスク作製の際のエッチングマスク層の両方に利用可能となる。また、この平坦化層にもダイヤモンド薄膜と同様に応力調整が不可欠となるが、金属、シリコンの酸化膜、窒化膜、炭化膜などの化合物とすることで、組成制御による応力調整が可能となり、より高い応力制御性を得ることができる。   By using metal and silicon, which can be formed by sputtering or chemical vapor deposition, and has high oxygen plasma resistance, the mask surface can be flattened and the etching mask layer can be used for mask fabrication. Available for both. In addition, stress adjustment is indispensable for this flattening layer as well as the diamond thin film, but by using compounds such as metal, silicon oxide film, nitride film, carbide film, stress adjustment by composition control is possible, Higher stress controllability can be obtained.

本発明の請求項4に係る発明は、前記ダイヤモンド薄膜は、0.05μm以上、2μm以下の厚みを有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のマスクブランクスである。   The invention according to claim 4 of the present invention is the mask blank according to any one of claims 1 to 3, wherein the diamond thin film has a thickness of 0.05 μm or more and 2 μm or less.

この範囲の膜厚は、単結晶シリコンでは成膜あるいは研磨による作製が困難であったが、ダイヤモンド薄膜では、化学的気相成長法により基板上に制御性よく、容易に得ることが可能である。   Film thicknesses in this range were difficult to produce by single-crystal silicon deposition or polishing, but diamond thin films can be easily obtained with good controllability on the substrate by chemical vapor deposition. .

ここで、本発明の請求項5に係る発明は、前記ダイヤモンド薄膜は、不純物として、硼素、硫黄、窒素若しくはリンからなる群から選ばれた少なくとも1種がドープされていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載のマスクブランクスである。   Here, the invention according to claim 5 of the present invention is characterized in that the diamond thin film is doped with at least one selected from the group consisting of boron, sulfur, nitrogen or phosphorus as an impurity. Item 5. The mask blank according to any one of Items 1 to 4.

このような不純物ドープにより、ダイヤモンド薄膜は不純物伝導性を示すようになり、導電性を付与することができる。すなわち、加工しステンシルマスクとして適用した際に、電子線照射によるチャージアップを回避できるようになる。   By such impurity doping, the diamond thin film exhibits impurity conductivity and can be imparted with conductivity. That is, when processed and applied as a stencil mask, charge-up due to electron beam irradiation can be avoided.

また、本発明の請求項6に係る発明は、前記基板と、前記ダイヤモンド薄膜との間にエッチングストッパー層が介在することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載のマスクブランクスである。   The invention according to claim 6 of the present invention is the mask blank according to any one of claims 1 to 5, wherein an etching stopper layer is interposed between the substrate and the diamond thin film. is there.

ステンシルマスク作製の際に、基板を背面から所定の形状にエッチングし、マスク材料となるダイヤモンド薄膜まで貫通する工程において、エッチングストッパー層が介在することで、より制御性高く残さのないエッチングが可能となる。   When making a stencil mask, the substrate is etched into a predetermined shape from the back side, and the etching stopper layer is interposed in the process of penetrating to the diamond thin film that becomes the mask material, so that it is possible to perform etching with higher controllability and no residue. Become.

本発明の請求項7に係る発明は、請求項1乃至6のいずれか1項記載のマスクブランクスであって、前記マスク母体は、荷電粒子線が透過する透過孔パターンを有し、表面に凹凸を有する多結晶からなるダイヤモンド薄膜層と、前記ダイヤモンド薄膜層上の、表面が平坦な平坦化層からなることを特徴とするステンシルマスクである。   The invention according to claim 7 of the present invention is the mask blank according to any one of claims 1 to 6, wherein the mask base has a transmission hole pattern through which a charged particle beam passes, and the surface is uneven. A stencil mask characterized by comprising a polycrystalline diamond thin film layer having a surface and a planarized layer having a flat surface on the diamond thin film layer.

ここで、露光に低エネルギーの電子線を用いるLEEPL用ステンシルマスクの場合、近接露光転写を行うために被露光ウェハーは、物理的制約から平坦化層側に設置される。すなわち、露光用電子線は熱伝導率が高いダイヤモンド薄膜層側から入射するため、平坦化層材料に依存することなく、高い電子線照射耐性を得ることができる。   Here, in the case of a LEEPL stencil mask that uses a low-energy electron beam for exposure, a wafer to be exposed is placed on the planarization layer side due to physical restrictions in order to perform proximity exposure transfer. That is, since the exposure electron beam is incident from the diamond thin film layer side having high thermal conductivity, high electron beam irradiation resistance can be obtained without depending on the planarizing layer material.

このように、表面を平坦化することによって、近接露光による転写のハンドリングの際に、ステンシルマスクとウェハーとの接触を避けるとともに、万一接触した場合でもウェハーの損傷を回避することができる。   In this way, by flattening the surface, it is possible to avoid contact between the stencil mask and the wafer during handling of transfer by proximity exposure, and to avoid damage to the wafer even in the event of contact.

さらに、本発明の請求項8に係る発明は、基板上に、炭化水素を含む原料ガスを用いて化学的気相成長法によりダイヤモンド薄膜を成膜する工程と、前記ダイヤモンド薄膜上に、スパッタ法、化学的気相成長法、イオンプレーティング法のいずれかの方法により、平坦化層を成膜する工程とを具備することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項記載のマスクブランクスの製造方法である。   Furthermore, the invention according to claim 8 of the present invention includes a step of forming a diamond thin film on a substrate by a chemical vapor deposition method using a source gas containing hydrocarbon, and a sputtering method on the diamond thin film. A mask blank according to any one of claims 1 to 6, further comprising a step of forming a planarizing layer by any one of chemical vapor deposition and ion plating. It is a manufacturing method.

このような発明によると、マスク材料となるダイヤモンド薄膜を化学的気相成長法により成膜することにより、化学反応を制御することで、結晶性ならびに結晶粒径を制御することが可能となり、膜厚の調整及び応力の調整が容易にできる。また、平坦化層をスパッタ法や化学的気相成長法などの成膜の際の入射粒子のエネルギーが大きい成膜方法を用いることにより、凹凸面上に成膜した場合でも、表面が平坦な膜を得ることができる。   According to such an invention, it is possible to control the crystallinity and crystal grain size by controlling the chemical reaction by forming a diamond thin film as a mask material by chemical vapor deposition. The thickness and stress can be easily adjusted. Further, even when the planarizing layer is formed on the uneven surface by using a film forming method in which the energy of incident particles is large when forming the film, such as sputtering or chemical vapor deposition, the surface is flat. A membrane can be obtained.

本発明の請求項9に係る発明は、基板上に、炭化水素を含む原料ガスを用いて化学的気相成長法によりダイヤモンド薄膜を成膜する工程、前記ダイヤモンド薄膜上に、スパッタ法、化学的気相成長法、イオンプレーティング法のいずれかの方法により平坦化層を成膜する工程、および、前記平坦化層ならびに前記ダイヤモンド薄膜を順次パターンニングする工程を具備することを特徴とする請求項7記載のステンシルマスクの製造方法である。   The invention according to claim 9 of the present invention includes a step of forming a diamond thin film on a substrate by a chemical vapor deposition method using a source gas containing hydrocarbon, a sputtering method, a chemical process on the diamond thin film. The method includes: a step of forming a planarization layer by any one of a vapor deposition method and an ion plating method; and a step of sequentially patterning the planarization layer and the diamond thin film. 7. A method for producing a stencil mask according to claim 7.

上記に示したように、本発明によると、薄膜化及び応力調整が容易であるとともに、機械的強度が高くかつ電子線照射耐性に優れた電子線用のステンシルマスクを得るために好適な、かつマスク加工プロセスに適合した表面平坦性を持ち、ならびに低コストのステンシルマスクを得ることが可能となる。   As described above, according to the present invention, it is suitable for obtaining a stencil mask for an electron beam that is easy to be thinned and stress-adjusted and has high mechanical strength and excellent electron beam irradiation resistance, and It is possible to obtain a stencil mask having a surface flatness suitable for the mask processing process and a low cost.

さらに、パターニングの際のレジストのコーティング性やエッチング精度、再現性の向上ができ、より高精細で精度の高いステンシルマスクの作製が可能となる。さらに、従来必須とされていた多結晶ダイヤモンド薄膜表面の研磨工程が不要となり、ステンシルマスクの作製コストの大幅な低減ができる。   Furthermore, the resist coating property, etching accuracy, and reproducibility can be improved during patterning, and a stencil mask with higher definition and higher accuracy can be manufactured. Further, the polishing process for the surface of the polycrystalline diamond thin film, which has been essential in the past, is no longer necessary, and the production cost of the stencil mask can be greatly reduced.

本発明の請求項10に係る発明は、請求項7記載のステンシルマスクに荷電粒子線を照射し、転写パターンの形状に荷電粒子線を成形する工程を具備する荷電粒子線の露光方法である。   The invention according to claim 10 of the present invention is a charged particle beam exposure method comprising a step of irradiating the stencil mask according to claim 7 with a charged particle beam and shaping the charged particle beam into a transfer pattern shape.

係る露光方法によると、半導体装置用基板上に形成されたレジストに対し、精度良いパターン露光が可能となり、その結果、半導体装置用のパターンの製造を、高い歩留まりで行うことができる。   According to such an exposure method, it is possible to perform pattern exposure with high accuracy on a resist formed on a substrate for a semiconductor device, and as a result, a pattern for a semiconductor device can be manufactured with a high yield.

本発明のマスクブランクスでは、マスク母体の材料をダイヤモンド薄膜より構成しているため、化学気相成長法により制御性良く薄膜を成膜することができ、膜厚制御及び粒径制御による応力調整を容易に行うことができる。また、マスク母体に平坦化層を設けているため、研磨が不要となり低コスト化できる上、マスク加工プロセスに適合した平坦形状
を得ることができ、さらにはダイヤモンド薄膜のエッチングマスクとしても利用することができる。また、本発明の製造方法によると、荷電粒子線照射特性に優れたマスクブランクスを、高精度で、応力による亀裂、剥離を生ずることなく、容易に得ることが可能である。
In the mask blank of the present invention, since the mask base material is composed of a diamond thin film, the thin film can be formed with high controllability by chemical vapor deposition, and the stress can be adjusted by controlling the film thickness and particle size. It can be done easily. In addition, since a flattening layer is provided on the mask base, polishing is not required and the cost can be reduced. In addition, a flat shape suitable for the mask processing process can be obtained, and it can also be used as an etching mask for a diamond thin film. Can do. In addition, according to the manufacturing method of the present invention, it is possible to easily obtain a mask blank having excellent charged particle beam irradiation characteristics with high accuracy without causing cracks and peeling due to stress.

したがって、本発明によるマスクブランクスを使用して作製したステンシルマスクは、荷電粒子線照射特性に優れ、かつ、高精度で、応力による亀裂、剥離を生ずることなく、容易に得ることが可能である。また、本発明の製造方法によると、荷電粒子線照射特性に優れたステンシルマスクを、高精度で、応力による亀裂、剥離を生ずることなく、容易に得ることが可能である。   Therefore, the stencil mask manufactured using the mask blanks according to the present invention is excellent in charged particle beam irradiation characteristics, and can be easily obtained with high accuracy without causing cracks and peeling due to stress. Moreover, according to the manufacturing method of the present invention, it is possible to easily obtain a stencil mask having excellent charged particle beam irradiation characteristics with high accuracy without causing cracks and peeling due to stress.

本発明の露光方法によると、半導体装置用基板上に形成されたレジストに対し、精度良いパターン露光が可能となり、その結果、半導体装置用のパターンの製造を、高い歩留まりで行うことができる。   According to the exposure method of the present invention, it is possible to perform pattern exposure with high accuracy on a resist formed on a substrate for a semiconductor device, and as a result, a pattern for a semiconductor device can be manufactured with a high yield.

以下、図面を参照して、本発明の一態様に係る実施の形態について説明する。   Embodiments according to one embodiment of the present invention are described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の一態様に係るマスクブランクスを示す側断面図である。   FIG. 1 is a side sectional view showing a mask blank according to one embodiment of the present invention.

図1において、マスクブランクスは、基板11と、その基板11上のマスク材料として表面に凹凸を有し多結晶からなるダイヤモンド薄膜12と、そのダイヤモンド薄膜12上の平坦化層13より構成されている。   In FIG. 1, the mask blank is composed of a substrate 11, a diamond thin film 12 having a concavo-convex surface as a mask material on the substrate 11, and a planarizing layer 13 on the diamond thin film 12. .

基板としては、単結晶シリコンの他に、石英基板、あるいはセラミックス基板を用いることができる。   As the substrate, in addition to single crystal silicon, a quartz substrate or a ceramic substrate can be used.

マスク材料となるダイヤモンド薄膜12としては、多結晶からなるダイヤモンド薄膜、あるいは、より結晶粒径が小さいナノ結晶からなるダイヤモンド薄膜を用いることができる。   As the diamond thin film 12 serving as a mask material, a diamond thin film made of polycrystal or a diamond thin film made of nanocrystals having a smaller crystal grain size can be used.

ここで、ダイヤモンド薄膜12は、不純物、例えば、硼素、硫黄、窒素およびリンの少なくとも1種をドープしたものを用いることができる。   Here, the diamond thin film 12 may be doped with at least one of impurities such as boron, sulfur, nitrogen, and phosphorus.

ダイヤモンド薄膜12の膜厚は、0.05μm以上、2μm以下であることが望ましい。膜厚が薄すぎると、スループットを上げるために電流値を上昇させた場合、ダイヤモンド薄膜12の強度が低下する可能性があり、厚すぎるとマスクパターンの加工精度を高くすることができない。   The film thickness of the diamond thin film 12 is desirably 0.05 μm or more and 2 μm or less. If the film thickness is too thin, the strength of the diamond thin film 12 may decrease when the current value is increased to increase the throughput, and if it is too thick, the mask pattern processing accuracy cannot be increased.

平坦化層13は、0.1μm以上、1μm以下の厚みを有することが望ましい。これより膜厚が薄い場合、十分な表面の平坦性を得ることができない。   The planarizing layer 13 desirably has a thickness of 0.1 μm or more and 1 μm or less. If the film thickness is thinner than this, sufficient surface flatness cannot be obtained.

また、平坦化層13としては、スパッタ法、化学的気相成長法、イオンプレーティング法などの、入射エネルギーが大きい手法により成膜でき、かつ酸素プラズマによるエッチング耐性の高い薄膜材料で構成することができる。   Further, the planarizing layer 13 is made of a thin film material that can be formed by a method having a high incident energy, such as sputtering, chemical vapor deposition, or ion plating, and that is highly resistant to etching by oxygen plasma. Can do.

ここで、平坦化層13の材料としては、金属、シリコンあるいはそれらの酸化物、窒化物、炭化物のいずれか1つ又は2つ以上であることが望ましい。金属としては、タングステン、モリブデン、タンタル、ニオブなどの高融点金属、あるいは、クロム、チタン及びそれらの酸化物、窒化物、炭化物から選ぶことができる。または、シリコン、酸化シリコ
ン、窒化シリコン、炭化シリコンから選択することができる。
Here, the material of the planarizing layer 13 is preferably one or more of metal, silicon, oxides, nitrides, and carbides thereof. The metal can be selected from refractory metals such as tungsten, molybdenum, tantalum and niobium, or chromium, titanium and their oxides, nitrides and carbides. Alternatively, it can be selected from silicon, silicon oxide, silicon nitride, and silicon carbide.

図2は、本発明の一態様に係る別のマスクブランクスを示す側断面図である。   FIG. 2 is a side sectional view showing another mask blank according to one embodiment of the present invention.

図2において、マスクブランクスは、基板21と、その基板21上のエッチングストッパー層24、さらにそのエッチングストッパー層24上に形成されたマスク材料として表面に凹凸を有し多結晶からなるダイヤモンド薄膜22と、そのダイヤモンド薄膜22上の平坦化層23より構成されている。   In FIG. 2, the mask blank includes a substrate 21, an etching stopper layer 24 on the substrate 21, and a diamond thin film 22 made of polycrystal having an uneven surface as a mask material formed on the etching stopper layer 24. And a planarizing layer 23 on the diamond thin film 22.

ここで、基板21、ダイヤモンド薄膜22、平坦化層23は、それぞれ、図1を用いて説明した上記と同様の構造及び材料から構成することができる。また、エッチングストッパー層24は、ステンシルマスクを作製する場合に基板21をエッチング除去する際にストッパー層として機能する。エッチングストッパー層24の材料としては、基板21をエッチングする際に用いるエッチャントに耐性を持つ材料から選ぶことができる。   Here, the substrate 21, the diamond thin film 22, and the planarization layer 23 can each be composed of the same structure and materials as described above with reference to FIG. 1. The etching stopper layer 24 functions as a stopper layer when the substrate 21 is removed by etching when a stencil mask is manufactured. The material of the etching stopper layer 24 can be selected from materials that are resistant to the etchant used when the substrate 21 is etched.

ここで、基板21としてシリコンを用いる場合、一般的にエッチングにはフッ素化合物を主成分とするエッチングガスを用いた反応性イオンエッチングが利用される。この場合には、エッチングストッパー層24として、酸化シリコンを用いることができる。   Here, when silicon is used as the substrate 21, generally reactive ion etching using an etching gas containing a fluorine compound as a main component is used for etching. In this case, silicon oxide can be used as the etching stopper layer 24.

以上のように構成される本実施形態に係るマスクブランクスでは、マスク材料として、従来用いられていた単結晶シリコン薄膜に代わり、ダイヤモンド薄膜を用いているため、薄い膜厚の薄膜の形成が可能であるとともに、粒径の制御により応力調整が可能である。   In the mask blank according to the present embodiment configured as described above, a thin diamond film is used as a mask material in place of a conventionally used single crystal silicon thin film, so that a thin film can be formed. In addition, the stress can be adjusted by controlling the particle size.

また、マスク材料として用いられるダイヤモンド薄膜は、高硬度、高熱伝導率の材料物性を示すため、マスクとした場合に、電子線照射耐性に優れ、所望のアスペクト比のパターンを高精度で形成することが可能である。   In addition, since the diamond thin film used as a mask material exhibits material properties of high hardness and high thermal conductivity, when used as a mask, it has excellent electron beam irradiation resistance and forms a pattern with a desired aspect ratio with high accuracy. Is possible.

さらに、ダイヤモンド薄膜上に平坦化層を設けているため、ダイヤモンド薄膜を研磨する工程が不要な上、マスク加工プロセスにおいては、エッチングマスクとしても機能するため、金属薄膜等をマスク層とする2層レジストを使用することなく、有機系電子線レジストを単層で用いることが可能である。   Furthermore, since a flattening layer is provided on the diamond thin film, a step for polishing the diamond thin film is not required, and it also functions as an etching mask in the mask processing process. An organic electron beam resist can be used in a single layer without using a resist.

次に、以上説明した本発明のマスクブランクスの製造方法について、図3(a)、(b)を参照して説明する。   Next, the manufacturing method of the mask blank of this invention demonstrated above is demonstrated with reference to Fig.3 (a), (b).

図3は、本発明の一態様に係るマスクブランクスの製造プロセスを示す側断面図。   FIG. 3 is a side cross-sectional view illustrating a manufacturing process of mask blanks according to one embodiment of the present invention.

まず、図3(a)に示すように、基板31上に、化学的気相成長法により、ダイヤモンド薄膜32を成膜する。ここで、化学的気相成長法としては、マイクロ波プラズマ化学的気相成長あるいは熱フィラメント化学的気相成長を用いることができる。   First, as shown in FIG. 3A, a diamond thin film 32 is formed on a substrate 31 by chemical vapor deposition. Here, as the chemical vapor deposition method, microwave plasma chemical vapor deposition or hot filament chemical vapor deposition can be used.

続いて、図3(b)に示すように、ダイヤモンド薄膜32上に、スパッタ法、化学的気相成長法あるいはイオンプレーティング法により、平坦化層33を成膜する。ここで、平坦化層33として、金属、シリコンあるいはそれらの酸化物、窒化物、炭化物から選ぶことができる。化合物の成膜には酸素、窒素、あるいは炭素を、酸素、亜酸化窒素、窒素、アンモニア、炭化水素ガスを添加した、反応性成膜により、作製することが可能である。   Subsequently, as shown in FIG. 3B, a planarizing layer 33 is formed on the diamond thin film 32 by sputtering, chemical vapor deposition, or ion plating. Here, the planarizing layer 33 can be selected from metal, silicon, or oxides, nitrides, and carbides thereof. The compound can be formed by reactive film formation in which oxygen, nitrogen, or carbon is added with oxygen, nitrous oxide, nitrogen, ammonia, or a hydrocarbon gas.

図4は、本発明の一態様に係るステンシルマスクを示す側断面図である。   FIG. 4 is a side cross-sectional view illustrating a stencil mask according to an aspect of the present invention.

図4において、ステンシルマスクは、開口部45が形成された支持基体41上に、所定
の透過孔パターンを有し、表面に凹凸を有する多結晶からなるダイヤモンド薄膜層42と、このダイヤモンド薄膜層42上の、表面が平坦な平坦化層43から構成されている。前記ダイヤモンド薄膜層42及び平坦化層43からなるマスク母体には、透過口46が形成されている。
In FIG. 4, the stencil mask has a diamond thin film layer 42 made of polycrystal having a predetermined transmission hole pattern on the support base 41 in which the opening 45 is formed, and having irregularities on the surface, and the diamond thin film layer 42. The upper surface is composed of a flattened layer 43 having a flat surface. The mask base made of the diamond thin film layer 42 and the flattening layer 43 has a transmission port 46 formed therein.

支持基体41は、単結晶シリコンの他に、石英基板、あるいはセラミックス基板を用いることができる。   As the support base 41, a quartz substrate or a ceramic substrate can be used in addition to single crystal silicon.

マスク母体を構成するダイヤモンド薄膜層42としては、多結晶からなるダイヤモンド薄膜、あるいは、より結晶粒径が小さいナノ結晶からなるダイヤモンド薄膜を用いることができる。   As the diamond thin film layer 42 constituting the mask matrix, a polycrystalline diamond thin film or a diamond thin film made of nanocrystals having a smaller crystal grain size can be used.

上記ダイヤモンド薄膜層42の膜厚は、0.15μm以上、2μm以下であることが望ましい。   The film thickness of the diamond thin film layer 42 is desirably 0.15 μm or more and 2 μm or less.

また、上記ダイヤモンド薄膜層42は、不純物、例えば、硼素、硫黄、窒素およびリンからなる群から選ばれた少なくとも1種をドープしたものを用いることができる。   The diamond thin film layer 42 may be doped with at least one selected from the group consisting of impurities such as boron, sulfur, nitrogen and phosphorus.

マスク母体を構成する平坦化層43は、0.1μm以上、1μm以下の厚みを有することが望ましい。これより膜厚が薄い場合、十分な表面の平坦性を得ることができない。   It is desirable that the planarization layer 43 constituting the mask base has a thickness of 0.1 μm or more and 1 μm or less. If the film thickness is thinner than this, sufficient surface flatness cannot be obtained.

また、上記平坦化層43は、スパッタ法、化学的気相成長法、イオンプレーティング法などの、入射エネルギーが大きい手法により成膜でき、かつ酸素プラズマによるエッチング耐性の高い薄膜材料で構成することができる。   The planarizing layer 43 is made of a thin film material that can be formed by a method with high incident energy, such as sputtering, chemical vapor deposition, or ion plating, and has high resistance to etching by oxygen plasma. Can do.

ここで、平坦化層43の材料としては、金属、シリコンあるいはそれらの酸化物、窒化物、炭化物のいずれか1つ又は2つ以上であることが望ましい。金属としては、タングステン、モリブデン、タンタル、ニオブなどの高融点金属、あるいは、クロム、チタン及びそれらの酸化物、窒化物、炭化物から選ぶことができる。または、シリコン、酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコンから選択することができる。   Here, the material of the planarizing layer 43 is preferably one or more of metal, silicon, oxides, nitrides, and carbides thereof. The metal can be selected from refractory metals such as tungsten, molybdenum, tantalum and niobium, or chromium, titanium and their oxides, nitrides and carbides. Alternatively, it can be selected from silicon, silicon oxide, silicon nitride, and silicon carbide.

図5は、本発明の一態様に係る別のステンシルマスクを示す側断面図である。   FIG. 5 is a side cross-sectional view illustrating another stencil mask according to an aspect of the present invention.

図5において、ステンシルマスクは、開口部55が形成された支持基体51上に、その単結晶シリコンの支持基体51上のエッチングストッパー層54、さらにそのエッチングストッパー層54上に形成されたステンシルマスク材料として表面に凹凸を有し多結晶からなるダイヤモンド薄膜層52と、そのダイヤモンド薄膜層52上の平坦化層53より構成されている。前記ダイヤモンド薄膜層52及び平坦化層53からなるマスク母体には、透過口56が形成されている。   In FIG. 5, a stencil mask is formed on a support base 51 having an opening 55 formed thereon, an etching stopper layer 54 on the support base 51 of single crystal silicon, and a stencil mask material formed on the etching stopper layer 54. The diamond thin film layer 52 is made of a polycrystal having a concavo-convex surface and a planarizing layer 53 on the diamond thin film layer 52. A mask base made of the diamond thin film layer 52 and the flattening layer 53 has a transmission port 56 formed therein.

ここで、支持基体51、ダイヤモンド薄膜層52、平坦化層53は、それぞれ、図4を用いて説明した上記と同様の構造及び材料から構成することができる。また、エッチングストッパー層54は、ステンシルマスクを作製する場合に支持基体51をエッチング除去する際にストッパー層として機能する。エッチングストッパー層54の材料としては、支持基体51をエッチングする際に用いるエッチャントに耐性を持つ材料から選ぶことができる。   Here, each of the support base 51, the diamond thin film layer 52, and the planarization layer 53 can be made of the same structure and material as described above with reference to FIG. The etching stopper layer 54 functions as a stopper layer when the support base 51 is removed by etching when a stencil mask is produced. The material of the etching stopper layer 54 can be selected from materials that are resistant to the etchant used when the support base 51 is etched.

ここで、支持基体51としてシリコンを用いる場合、一般的にエッチングにはフッ素化合物を主成分とするエッチングガスを用いた反応性イオンエッチングが利用される。この場合には、エッチングストッパー層54として、酸化シリコンを用いることができる。   Here, when silicon is used as the support substrate 51, generally, reactive ion etching using an etching gas containing a fluorine compound as a main component is used for etching. In this case, silicon oxide can be used as the etching stopper layer 54.

以上のように構成される本実施形態に係るステンシルマスクでは、マスク材料として、従来用いられていた単結晶シリコン薄膜に代わり、ダイヤモンド薄膜を用いているため、薄い膜厚の薄膜の形成が可能であるとともに、粒径の制御により応力調整が可能である。   In the stencil mask according to the present embodiment configured as described above, a thin diamond film is used as a mask material instead of the conventionally used single crystal silicon thin film. In addition, the stress can be adjusted by controlling the particle size.

また、ステンシルマスク材料として用いられるダイヤモンド薄膜は、高硬度、高熱伝導率の材料物性を示すため、ステンシルマスクとした場合に、電子線照射耐性に優れ、所望のアスペクト比のパターンを高精度で形成することが可能である。   In addition, the diamond thin film used as a stencil mask material exhibits material properties with high hardness and high thermal conductivity. Therefore, when used as a stencil mask, it has excellent electron beam irradiation resistance and forms a pattern with a desired aspect ratio with high accuracy. Is possible.

さらに、ダイヤモンド薄膜上に平坦化層53を設けているため、ダイヤモンド薄膜を研磨する工程が不要な上、マスク加工プロセスにおいては、エッチングマスクとしても機能するため、金属薄膜等をマスク層とする2層レジストを使用することなく、有機系電子線レジストを単層で用いることが可能である。   Further, since the flattening layer 53 is provided on the diamond thin film, a step of polishing the diamond thin film is unnecessary, and the mask processing process also functions as an etching mask. An organic electron beam resist can be used as a single layer without using a layer resist.

次に、以上説明した本発明のステンシルマスクの製造プロセスについて、図6(a)〜(e)を参照して説明する。   Next, the manufacturing process of the stencil mask of the present invention described above will be described with reference to FIGS.

図6は、本発明の一態様に係るステンシルマスクの製造プロセスを示す側断面図。   FIG. 6 is a cross-sectional side view illustrating a manufacturing process of a stencil mask according to one embodiment of the present invention.

まず、図6(a)に示すように、基板61上に、化学的気相成長法により、ダイヤモンド薄膜62を成膜する。ここで、化学的気相成長法としては、マイクロ波プラズマ化学的気相成長あるいは熱フィラメント化学的気相成長を用いることができる。   First, as shown in FIG. 6A, a diamond thin film 62 is formed on a substrate 61 by chemical vapor deposition. Here, as the chemical vapor deposition method, microwave plasma chemical vapor deposition or hot filament chemical vapor deposition can be used.

続いて、図6(b)に示すように、ダイヤモンド薄膜62上に、スパッタ法、化学的気相成長法あるいはイオンプレーティング法により、平坦化層63を成膜する。ここで、平坦化層63の材料としては、金属、シリコンあるいはそれらの酸化物、窒化物、炭化物から選ぶことができる。化合物の成膜には酸素、窒素、あるいは炭素を、酸素、亜酸化窒素、窒素、アンモニア、炭化水素ガスを添加した、反応性成膜により、作製することが可能である。   Subsequently, as shown in FIG. 6B, a planarizing layer 63 is formed on the diamond thin film 62 by sputtering, chemical vapor deposition, or ion plating. Here, the material of the planarizing layer 63 can be selected from metal, silicon, or oxides, nitrides, and carbides thereof. The compound can be formed by reactive film formation in which oxygen, nitrogen, or carbon is added with oxygen, nitrous oxide, nitrogen, ammonia, or a hydrocarbon gas.

次に、図6(c)に示すように、支持基体61に開口部65を設け支持基体61を形成する。この工程には、ドライエッチング、ウェットエッチング、超音波加工、サンドブラスト等を好適に用いることができる。   Next, as shown in FIG. 6C, the support base 61 is formed by providing an opening 65 in the support base 61. In this step, dry etching, wet etching, ultrasonic processing, sandblasting, or the like can be suitably used.

その後、図6(d)に示すように、平坦化層63およびダイヤモンド薄膜62をパターニングして、所定の透過孔パターン66を有するマスク母体67を形成する。この透過孔パターンの形成プロセスは、平坦化層63上へのレジストパターンの形成工程、このレジストパターンをエッチングマスクとして用いて、平坦化63をドライエッチングし透過口66を有する平坦化層63を形成する工程と、続いて、レジストパターンを剥離した後、前記透過口を有する平坦化層63をエッチングマスクとして用いて、ダイヤモンド薄膜62をドライエッチングし透過口66を有するダイヤモンド薄膜層62を形成する工程を順に経て行われる。これで、ステンシルマスクが完成する。   Thereafter, as shown in FIG. 6D, the planarization layer 63 and the diamond thin film 62 are patterned to form a mask base 67 having a predetermined transmission hole pattern 66. In the process of forming the transmission hole pattern, a step of forming a resist pattern on the planarization layer 63 is performed. Using the resist pattern as an etching mask, the planarization 63 is dry-etched to form the planarization layer 63 having a transmission port 66. And subsequently, after removing the resist pattern, using the planarizing layer 63 having the transmission port as an etching mask, the diamond thin film 62 is dry etched to form the diamond thin film layer 62 having the transmission port 66. It goes through in order. This completes the stencil mask.

また、ここで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装置が挙げられる。なお、支持基体61の形成工程、平坦化層63及びダイヤモンド薄膜62のパターニング工程は、どちらを先に行っても良い。   Here, examples of the dry etching apparatus include apparatuses using discharge methods such as RIE, magnetron RIE, ECR, ICP, microwave, helicon wave, and NLD. Note that any of the forming process of the support base 61 and the patterning process of the planarizing layer 63 and the diamond thin film 62 may be performed first.

以下、本発明の具体的な実施例について、図面を参照して詳細に説明する。
〈実施例1〉
図3(a)、(b)を参照して、本発明の一実施例に係るマスクブランクスの製造方法について説明する。
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<Example 1>
With reference to FIGS. 3A and 3B, a mask blank manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described.

図3(a)に示すように、厚み525μmの単結晶シリコン基板31上に、マイクロ波プラズマ化学気相成長装置を用いて、ダイヤモンド薄膜32を成膜した。マイクロ波プラズマ化学気相成長条件は、次の表1に示す通りである。   As shown in FIG. 3A, a diamond thin film 32 was formed on a single crystal silicon substrate 31 having a thickness of 525 μm using a microwave plasma chemical vapor deposition apparatus. The microwave plasma chemical vapor deposition conditions are as shown in Table 1 below.

続いて、図3(b)に示すように、ダイヤモンド薄膜32上に、反応性スパッタ法を用いて、平坦化層33として窒化クロム薄膜を成膜した。反応性スパッタの条件は、次の表2に示す通りである。 Subsequently, as shown in FIG. 3B, a chromium nitride thin film was formed as the planarizing layer 33 on the diamond thin film 32 by using a reactive sputtering method. The conditions for reactive sputtering are as shown in Table 2 below.

以上のように製造されたマスクブランクスでは、マスク材料となるダイヤモンド薄膜32は膜厚が500nmと非常に薄く、かつ応力が低いため、剥離や亀裂が生ずることがなく、また導電性を示した。また、平坦化層33を設けているため、マスクブランクス表面は平坦で、かつエッチングマスクとしても用いられ、マスク加工プロセスに適合したものであった。さらに、このマスクブランクスを用いて作製されたステンシルマスクは、パターン精度が高く、荷電粒子線照射特性に優れたものであった。 In the mask blanks manufactured as described above, the diamond thin film 32 serving as a mask material has a very thin film thickness of 500 nm and has low stress, so that peeling or cracking does not occur and conductivity is exhibited. Further, since the planarizing layer 33 is provided, the mask blank surface is flat and used as an etching mask, and is suitable for the mask processing process. Furthermore, the stencil mask produced using this mask blank has high pattern accuracy and excellent charged particle beam irradiation characteristics.

図6(a)〜(d)を参照して、本発明の一実施例に係るステンシルマスクの製造工程について説明する。
〈実施例2〉
図6(a)に示すように、厚み525μmの単結晶シリコン基板61上に、マイクロ波プラズマ化学気相成長装置を用いて、ダイヤモンド薄膜62を成膜した。マイクロ波プラズマ化学気相成長条件は、次の表3に示す通りである。
A manufacturing process of a stencil mask according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
<Example 2>
As shown in FIG. 6A, a diamond thin film 62 was formed on a single crystal silicon substrate 61 having a thickness of 525 μm using a microwave plasma chemical vapor deposition apparatus. The conditions of microwave plasma chemical vapor deposition are as shown in Table 3 below.

続いて、図6(b)に示すように、ダイヤモンド薄膜62上に、反応性スパッタ法を用いて、平坦化層63として窒化クロム薄膜を成膜した。反応性スパッタの条件は、次の表4に示す通りである。 Subsequently, as shown in FIG. 6B, a chromium nitride thin film was formed as the planarizing layer 63 on the diamond thin film 62 by using a reactive sputtering method. The conditions for reactive sputtering are as shown in Table 4 below.

次に、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)装置を用いて、全面に窒化シリコン膜からなる保護膜(図示せず)を形成した後、ドライエッチングにより単結晶シリコンの基板61の開口部65形成領域上の保護膜を除去した。 Next, a protective film (not shown) made of a silicon nitride film is formed on the entire surface by using a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus, and then on the opening 65 formation region of the single crystal silicon substrate 61 by dry etching. The protective film was removed.

次いで、図6(c)に示すように、約90℃に加熱したKOH水溶液のエッチング液に収容し、保護膜をマスクとして用いて、単結晶シリコンの基板61を面方位に沿った異方性エッチングを行い、開口部65を形成した。次に、保護膜を約170℃の熱リン酸でエッチング除去した。   Next, as shown in FIG. 6 (c), the single crystal silicon substrate 61 is anisotropy along the plane orientation by storing it in an etching solution of an aqueous KOH solution heated to about 90 ° C. and using the protective film as a mask. Etching was performed to form an opening 65. Next, the protective film was removed by etching with hot phosphoric acid at about 170 ° C.

続いて、窒化クロム薄膜からなる平坦化層63上に、電子線レジスト(図示せず)を0.5μmの厚さに塗布し、これに加速電圧20kVの電子線描画機を用いて描画し、その後専用のアルカリ現像液を用いて現像をおこない、レジストパターンを形成した。   Subsequently, an electron beam resist (not shown) is applied to a thickness of 0.5 μm on the planarizing layer 63 made of a chromium nitride thin film, and this is drawn using an electron beam drawing machine with an acceleration voltage of 20 kV, Thereafter, development was performed using a dedicated alkaline developer to form a resist pattern.

次に、レジストパターンをマスクとして用いて、プラズマエッチング装置を用
い、エッチングガスとして塩素と酸素を用いて、窒化クロム薄膜からなる平坦化層63をダイヤモンド薄膜62に到達する深さまでドライエッチングし、透過口を有する平坦化層
63を形成した後、レジストパターンを酸素プラズマによりアッシング除去した。
Next, using the resist pattern as a mask, using a plasma etching apparatus and using chlorine and oxygen as etching gases, the planarizing layer 63 made of a chromium nitride thin film is dry-etched to a depth reaching the diamond thin film 62 and transmitted. After the planarization layer 63 having a mouth was formed, the resist pattern was removed by ashing with oxygen plasma.

続いて、窒化クロムからなる平坦化層63をエッチングマスクとして、ダイヤモンド薄膜62を酸素をエッチングガスとして用いたICPによりエッチングし透過口を有するダイヤモンド薄膜層62を形成し、ステンシルマスクが完成した。   Subsequently, the diamond thin film 62 was etched by ICP using the planarizing layer 63 made of chromium nitride as an etching mask and oxygen was used as an etching gas to form a diamond thin film layer 62 having a transmission port, thereby completing a stencil mask.

以上のように製造されたステンシルマスクでは、マスク母体67の膜厚が500nmと非常に薄く、かつ応力が低いため、剥離や亀裂が生ずることがなく、また抵抗が低いため、別途金属膜を設ける必要がない。また、得られたステンシルマスクは、パターン精度が高く、荷電粒子線照射特性に優れたものである。   In the stencil mask manufactured as described above, the thickness of the mask base 67 is as very thin as 500 nm and the stress is low, so that peeling and cracking do not occur and the resistance is low, so a separate metal film is provided. There is no need. Further, the obtained stencil mask has high pattern accuracy and excellent charged particle beam irradiation characteristics.

本発明の一態様に係るマスクブランクスを示す側断面図。The side sectional view showing the mask blanks concerning one mode of the present invention. 本発明の一態様に係るマスクブランクスの他の例を示す側断面図。The side sectional view showing other examples of the mask blanks concerning one mode of the present invention. 本発明の一態様に係るマスクブランクスの製造プロセスを示す側断面図。The sectional side view which shows the manufacturing process of the mask blank which concerns on 1 aspect of this invention. 本発明の一態様に係るステンシルマスクを示す側断面図。1 is a side cross-sectional view illustrating a stencil mask according to one embodiment of the present invention. 本発明の一態様に係るステンシルマスクの他の例を示す側断面図。FIG. 6 is a side cross-sectional view illustrating another example of a stencil mask according to one embodiment of the present invention. 本発明の一態様に係るステンシルマスクの製造プロセスを示す側断面図。The sectional side view which shows the manufacturing process of the stencil mask which concerns on 1 aspect of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11,21,31…基板
41,51,61…支持基体
12,22,3242,52,62…ダイヤモンド薄膜
13,23,3343,53,63…平坦化層
24,54…エッチングストッパー層
45,55,65…開口部
46,56,66…透過口(パターンの)
67…マスク母体
11, 21, 31 ... substrates 41, 51, 61 ... support bases 12, 22, 3242, 52, 62 ... diamond thin films 13, 23, 3343, 53, 63 ... planarization layers 24, 54 ... etching stopper layers 45, 55 , 65... Openings 46, 56, 66...
67 ... Mask body

Claims (10)

荷電粒子線を用いた露光装置用のステンシルマスクに加工して使用されるマスクブランクスにおいて、基板上に、多結晶からなるダイヤモンド薄膜と、前記ダイヤモンド薄膜上の表面が平坦な平坦化層とからなるマスク母体が支持されていることを特徴とするマスクブランクス。   In a mask blank used by processing into a stencil mask for an exposure apparatus using a charged particle beam, the substrate comprises a polycrystalline diamond thin film and a flattened layer having a flat surface on the diamond thin film. A mask blank characterized in that a mask base is supported. 前記平坦化層は、0.1μm以上、1μm以下の厚みを有することを特徴とする請求項1記載のマスクブランクス。   The mask blank according to claim 1, wherein the planarizing layer has a thickness of 0.1 μm or more and 1 μm or less. 前記平坦化層は、金属、シリコン、若しくはそれらの酸化物、窒化物、炭化物のいずれか1つ又は2つ以上からなることを特徴とする請求項1、又は2記載のマスクブランクス。   3. The mask blank according to claim 1, wherein the planarization layer is made of one or more of metal, silicon, oxides thereof, nitrides, and carbides thereof. 前記ダイヤモンド薄膜は、0.05μm以上、2μm以下の厚みを有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のマスクブランクス。   4. The mask blank according to claim 1, wherein the diamond thin film has a thickness of 0.05 μm or more and 2 μm or less. 5. 前記ダイヤモンド薄膜は、不純物として、硼素、硫黄、窒素、若しくはリンからなる群から選ばれた少なくとも1種がドープされていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載のマスクブランクス。   5. The mask blank according to claim 1, wherein the diamond thin film is doped with at least one selected from the group consisting of boron, sulfur, nitrogen, and phosphorus as impurities. . 前記基板と、前記ダイヤモンド薄膜との間にエッチングストッパー層が介在することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載のマスクブランクス。   The mask blank according to any one of claims 1 to 5, wherein an etching stopper layer is interposed between the substrate and the diamond thin film. 請求項1乃至6のいずれか1項記載のマスクブランクスであって、前記マスク母体は、荷電粒子線が透過する透過孔パターンを有し、表面に凹凸を有する多結晶からなるダイヤモンド薄膜層と、前記ダイヤモンド薄膜層上の、表面が平坦な平坦化層からなることを特徴とするステンシルマスク。   The mask blank according to any one of claims 1 to 6, wherein the mask base has a transmission hole pattern through which a charged particle beam passes, and a diamond thin film layer made of polycrystal having irregularities on the surface; A stencil mask comprising a planarized layer having a flat surface on the diamond thin film layer. 基板上に、炭化水素を含む原料ガスを用いて化学的気相成長法によりダイヤモンド薄膜を成膜する工程、および、前記ダイヤモンド薄膜上に、スパッタ法、化学的気相成長法、イオンプレーティング法のいずれかの方法により平坦化層を成膜する工程を具備することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項記載のマスクブランクスの製造方法。   A process for forming a diamond thin film on a substrate by a chemical vapor deposition method using a source gas containing hydrocarbon, and a sputtering method, a chemical vapor deposition method, an ion plating method on the diamond thin film. The method for producing a mask blank according to claim 1, further comprising a step of forming a planarizing layer by any one of the methods. 基板上に、炭化水素を含む原料ガスを用いて化学的気相成長法によりダイヤモンド薄膜を成膜する工程、前記ダイヤモンド薄膜上に、スパッタ法、化学的気相成長法、イオンプレーティング法のいずれかの方法により平坦化層を成膜する工程、および、前記平坦化層ならびに前記ダイヤモンド薄膜を順次パターンニングする工程を具備することを特徴とする請求項7記載のステンシルマスクの製造方法。   A process of depositing a diamond thin film on a substrate by a chemical vapor deposition method using a source gas containing hydrocarbon, and any of a sputtering method, a chemical vapor deposition method and an ion plating method on the diamond thin film. 8. The method for manufacturing a stencil mask according to claim 7, further comprising: a step of forming a planarizing layer by the method, and a step of sequentially patterning the planarizing layer and the diamond thin film. 請求項7記載のステンシルマスクに荷電粒子線を照射し、転写パターンの形状に荷電粒子線を成形する工程を具備する荷電粒子線の露光方法。   A charged particle beam exposure method comprising a step of irradiating the stencil mask according to claim 7 with a charged particle beam and forming the charged particle beam into a shape of a transfer pattern.
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