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JP2004319909A - Mask for electron beam exposure and its forming method - Google Patents

Mask for electron beam exposure and its forming method Download PDF

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JP2004319909A
JP2004319909A JP2003114674A JP2003114674A JP2004319909A JP 2004319909 A JP2004319909 A JP 2004319909A JP 2003114674 A JP2003114674 A JP 2003114674A JP 2003114674 A JP2003114674 A JP 2003114674A JP 2004319909 A JP2004319909 A JP 2004319909A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
electron beam
mask
silicon
beam exposure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003114674A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tadahiro Omi
忠弘 大見
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP2003114674A priority Critical patent/JP2004319909A/en
Publication of JP2004319909A publication Critical patent/JP2004319909A/en
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that since an electron beam shielding film, an antistatic film and a supporting film of a mask for electron beam exposure are composed of discrete materials, material cost is increased and an intricate processing system is required. <P>SOLUTION: The mask for electron beam exposure has a diamond film functioning as the supporting film and the electron beam shielding film wherein the diamond film is covered with a silicon carbide thin film functioning as the antistatic film. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子線によりパターンを転写するために使用される電子線露光用マスク及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
最近、半導体集積回路等の分野においては、更に高い集積度が要求され、これに伴い微細加工技術は更に進歩する傾向にある。このため、従来広く採用されてきたフォトリソグラフィー技術による微細加工は光の波長との関係で限界に近づきつつある。このような状況の下で、電子線或いはX線を用いた露光技術が注目を集めている。電子線露光に必要な電子線露光用マスクはX線露光用マスクに比較して容易に作成できるため、電子線露光技術に期待が集まっている。
【0003】
この種、電子線露光技術に使用される電子線露光用マスクとして、当該マスクに電子線を照射し、レジストを塗布された半導体ウェハ等の基板上にマスクを透過した電子線を入射させて、レジストを電子線によって感光する電子透過型マスクがある。
【0004】
一方、電子線の照射を受ける電子線露光用マスクでは、高い機械的強度と高い熱伝導性を有することが要求される。更に、マスクに形成されるパターンの開口寸法と開口高さ(即ち、深さ)との比であるアスペクト比はできるだけ小さい方が好ましい。このことは、マスクは厚さを薄くしても、充分な機械的強度を有する材料で形成されるのが望ましいことを意味している。
【0005】
特開2002−217094号公報(特許文献1)には、転写すべきパターンを備えたマスク部とこのマスク部を支持する支持枠とを備えた電子線透過型マスクが開示されている。開示されたマスクは10KV程度の加速電圧で加速された電子線を露光光源として使用するシステムに適用することを前提としている(0003段落)。
【0006】
具体的に言えば、電子線透過型マスクはシリコンウェハを使用して構成されており、そのマスク部はシリコンウェハの中央部に形成されている。この場合、支持枠はマスク部の周辺に残されたシリコンウェハによって形成されている。また、マスク部はシリコン窒化膜、当該シリコン窒化膜上に形成されたダイヤモンド膜、及び、ダイヤモンド膜上に設けられたタンタル膜を順次積層した構成を備えている。ここで、タンタル膜は露光用の電子線を遮蔽する電子線遮蔽膜として機能する。
【0007】
更に、特許文献1に示された電子線透過型マスクは、ダイヤモンド膜の電子線入射側に、白金パラジウムによって形成された帯電防止膜を備え、この帯電防止膜によって露光用の電子線によってマスクが帯電するのを防止している。また、電子線遮蔽膜を構成するタンタル膜の代わりに、タングステン或いはクロムを使用すること、及び、帯電防止膜を形成する白金パラジウム膜を電子線遮蔽膜として使用することも記載されている。
【0008】
更に、ダイヤモンド膜が露出された場合、その光学透過率が高いことによって、マスク部分のパターンのコントラストが低くなることを防止するために、金属等の光学反射率の高い膜を形成することも記載されている(特許文献1、0022段落)。
【0009】
一方、この種の電子線露光技術として、低いエネルギーの電子線(例えば、2KV程度の加速電圧で加速された電子線)を用いて露光を行うことも提案されており、この技術はLow Energy Electron−beam Proximity Projection Lithography(LEEPL)として知られている。この技術では、露光されるべき半導体基板に対して極めて近接した位置(例えば、基板から50μm離れた位置)に配置された電子線露光用マスクに対して、低エネルギーの電子線を照射することによって半導体基板上に電子線露光用マスクに形成されたパターンが転写される。このため、半導体基板上にはマスクに形成されたパターンが等倍露光されることになる。
【0010】
【特許文献1】
特開2002−217094号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1に示された電子線透過型マスクは当該マスクに照射される電子線が高いエネルギーを有しているため、電子線を遮蔽するために、タンタル、タングステン、クロムのような原子番号の大きい物質が使用され、更に、白金等の帯電防止膜をも使用する必要があった。この結果、特許文献1に示された電子線透過型マスクはダイヤモンド膜のほかに、タンタル等の電子線遮蔽膜、及び、白金等の帯電防止膜を備えなければならず、構成が複雑であるだけでなく、非常に高価であり、実現性に乏しかった。
【0012】
上記したように、電子線を遮蔽するためには、原子番号の大きい物質が使用されているが、本発明者等の実験、研究によれば、低エネルギーの電子線では、必ずしも原子番号の大きい物質を使用する必要がないことが判明した。例えば、2kVの加速電圧で加速された電子線はPoly−Methyl Methacrylate(PMMA)のように密度の低い物質でも充分に遮蔽できると言う事実が判明した。
【0013】
本発明の目的は上記した事実に基づき、低エネルギー電子線を用いた露光に適したマスクを提供することである。
【0014】
本発明の他の目的は透明性、高熱伝導度、及び、耐久性が高く、且つ、加工性も優れた上記したマスクを提供することである。
【0015】
本発明の更に他の目的は簡単な構造で帯電をも防止できる電子線露光用マスクを提供することである。
【0016】
本発明の他の目的は低エネルギーの電子線による露光に適した電子線露光用マスクを製造する方法を提供することである。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様によれば、ダイヤモンド膜と、当該ダイヤモンド膜表面に形成された炭化珪素薄膜とを有するマスク部を備えていることを特徴とする電子線露光用マスクが得られる。
【0018】
更に、マスク部は支持部(即ち、支持体)によって囲まれており、当該支持体はシリコンによって形成されている。この場合、シリコンは(100)面からずれていることが望ましい。これは、シリコンの(100)面では、その璧開面が前記ダイヤモンド膜に垂直となり、この結果、割れやすいからである。換言すれば、シリコンはその璧開面が前記ダイヤモンド膜に垂直にならない程度に(100)面からずれていることが望ましい。
【0019】
上記したマスクにおいて、前記ダイヤモンド膜は0.1μm以上の厚さを有し、電子遮蔽膜、熱伝導膜、及び、マスク部支持膜として機能し、他方、前記炭化珪素薄膜は帯電防止膜として機能する。このような電子線露光用マスクは1〜4keVの電子線による露光に使用するのが好適である。
【0020】
次に、本発明の他の態様によれば、ダイヤモンド膜を形成する工程と、当該ダイヤモンド膜の表面に炭化珪素を形成する工程とを有することを特徴とする電子線露光用マスクの製造方法が得られる。この場合、ダイヤモンド膜は実質的に(100)表面を有するシリコン基板上に形成されるのが好ましい。
【0021】
【発明の実施の形態】
図1〜図5を参照して、本発明の一実施形態に係る電子線露光用マスクの製造方法を工程順に説明する。まず、図1に示されたように、(100)表面からずれた表面を有するシリコンウェハ10が用意される。具体的には、シリコンウェハは±5°以上、(100)面からずれている面を有していることが望ましく、このようなシリコンウェハを使用することによって電子線照射によって割れにくいマスクを製造することができる。
【0022】
続いて、シリコンウェハ100の主表面上には、0.1〜1μm(好ましくは、0.1〜0.5μm)の厚さのダイヤモンド膜101が例えば、マイクロ波を用いたプラズマCVD法により形成される。このダイヤモンド膜101の形成方法については、例えば、プラズマ・核融合学会誌第76巻第9号、第833〜841頁(2000年9月)に「プラズマCVD法による高品質ダイヤモンドの合成」と題する論文に記述された方法を利用できるので、ここでは、詳述しない。
【0023】
ダイヤモンド膜は毎時1μmの成長速度で気相成長できるから、上記した厚さのダイヤモンド膜101は30分程度の気相成長を行なうことにより、容易に作成できる。このようにして得られたダイヤモンド膜101は他の材料に比較して高い硬度(ヤング率)と熱伝導度を有しており、更に、赤外から紫外領域に亘る広い波長範囲において透過性を示すので、マスク材料としては理想的であるが、絶縁体であるために帯電防止手段を付加する必要がある。
【0024】
本発明者等の実験によれば、広い波長範囲に亘って透過性を示すダイヤモンド膜101は1〜4kV程度の加速電圧で加速された電子線に対しては、高い電子線遮蔽効果を示すことが判明した。実際に、2kVの加速電圧で加速された電子線を厚さ0.15μmのダイヤモンド膜101に垂直に打ち込んだ場合、当該電子線はダイヤモンド膜101の深さ方向に0.10μm以上には進入しないことが判った。このことから、0.1μm以上の厚さのダイヤモンド膜101は低いエネルギーの電子線を遮蔽する遮蔽膜として役立つことが判明した。
【0025】
次に、図2に示すように、ダイヤモンド膜101上に炭化珪素薄膜102が10原子層以上形成される。この炭化珪素薄膜102はダイヤモンド膜101よりも抵抗が低く、ダイヤモンド膜101に比較して導電性を示す。実際に、炭化珪素薄膜102は20μΩ・cm以下の比抵抗を示すから、本発明では、この性質を利用して、当該炭化珪素薄膜102を帯電防止層として使用する。このように、炭化珪素薄膜102をダイヤモンド膜101の表面に形成した場合、ダイヤモンド膜101自体の透明性に比較して、透明性は低下するが、前述したように、炭化珪素薄膜102の厚さは非常に薄いから、実際上、透明性の低下は以後の工程では問題とはならない程度であった。
【0026】
ここで、図2に示された炭化珪素薄膜102の形成方法について具体的に説明する。
【0027】
ダイヤモンド膜101の表面に5〜10nmの厚さのシリコン膜をスパッタによって形成し、続いて、このシリコン膜に電子ビームを照射することによって、ダイヤモンド膜101の表面のシリコン膜を炭化珪素薄膜102に変化させることができた。
【0028】
また、他の炭化珪素薄膜102の形成方法として、シリコンを含むガス、例えば、シロキサン、シラン等のガスをダイヤモンド膜101に吸着させた後、電子ビームを照射することによっても、ダイヤモンド膜101上に炭化珪素薄膜102を形成することができた。
【0029】
上記したように、炭化珪素薄膜102を形成した後、図3に示すように、ダイヤモンド膜101を形成したシリコンウェハ100の面とは反対側の面(裏面)上に、タンタル、チッカタンタル、或いは、チタン等の金属によって形成された補強膜103を形成した。この場合、補強膜103はスパッタ、CVD等によって形成される。また、補強膜103は金属以外の膜、例えば、炭化珪素薄膜、チッカ珪素膜等によって形成されても良い。
【0030】
続いて、図4に示すように、シリコンウェハ100の裏面に形成された補強膜103を選択的に除去した後、シリコンウェハ100を裏面側から補強膜103をマスクとして、ダイヤモンド膜101が露出するまでエッチングし、メンブレン化されたマスク部を形成する。この場合におけるシリコンウェハ100のエッチングは例えばKOH溶液を用いたウェットエッチングでも良いし、ドライエッチングでも良い。
【0031】
次に、図5に示すように、ダイヤモンド膜101及び炭化珪素薄膜102を酸素ガスを用いたRIE(反応性イオンエッチング)により選択的に除去し、ダイヤモンド膜101及び炭化珪素薄膜102のパターニングを行う。ダイヤモンド膜101及び炭化珪素薄膜102のエッチングは炭化珪素薄膜102上にパターンを形成されたレジスト等を配置した状態で行われる。
【0032】
マスク部を構成するダイヤモンド膜101及び炭化珪素薄膜102が実質上透明であるため、目合せ等が容易である。したがって、RIEによるパターニングは高精度で行うことができる。このようにして、パターニングされたマスク部と、当該マスク部を囲む支持部(支持体)とを備えたダイヤモンドマスク200が得られる。尚、図では支持体がマスク部を挟んで2つ設けられているが、実際には、これら支持体は基板の多数のマスク部領域を格子状に囲むように設けられている。
【0033】
この構成では、ダイヤモンド膜101はそれ自体で自己及び炭化珪素薄膜102を機械的に支持する部分を有し、また、シリコンウェハ100はダイヤモンド膜101に直接又は間接に接する表面は(100)からずれた表面を有していることが判る。
【0034】
図6を参照すると、本発明に係るダイヤモンドマスク200の使用状態が示されている。図示されているように、ダイヤモンドマスク200は半導体ウェハ201上に、50μm程度の極めて狭い間隔をおいて配置される。このことからも明らかな通り、図示されたダイヤモンドマスク200は等倍マスクである。
【0035】
図示された状態で、図の上側から、2kV程度の加速電圧で加速された電子線が照射される。電子線の一部はダイヤモンド膜101及び炭化珪素薄膜102にパターニングによって形成された開口を通して、半導体ウェハ201上に照射される一方、電子線の他の一部はダイヤモンド膜101により遮蔽される。このように、ダイヤモンド膜101は電子線の照射によって加熱されるが、ダイヤモンド膜101自体高い熱伝導度を有しているため、これらの熱は効率良く分散される。
【0036】
一方、ダイヤモンド膜101上には、導電性の炭化珪素薄膜102によって覆われているため、電子線によってダイヤモンド膜101が照射されても、電子線の照射に伴う2次電子等の荷電粒子は炭化珪素薄膜102を通じて放電される。この結果、ダイヤモンド膜101に形成された開口を通過する電子線はダイヤモンド膜101の帯電による影響を受けることなく、半導体ウェハ201上に照射される。尚、上記した実施形態では、(100)面からずれた面を有するシリコンを使用した場合について説明したが、割れが問題にならない場合には、(100)面を有するシリコンを使用しても良い。
【0037】
【発明の効果】
本発明によれば、ダイヤモンド膜101は高い透明性、高い熱伝導度を備えると共に、機械的強度も高いことから、耐久性が高く、且つ、電子線照射に伴う加熱を最小限に留めることができ、変形することの少ないマスクが得られる。更に、ダイヤモンド膜101は導電性の炭化珪素薄膜102によって覆われているため、電子線の照射によって帯電を防止することができるため、電子線露光に最適なマスクが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電子線露光用マスクを製造する際における一工程を説明する断面図である。
【図2】図1の工程に続く工程を説明する断面図である。
【図3】図2の工程の後に行われる工程を説明する断面図である。
【図4】図3の工程に続く工程を説明する断面図である。
【図5】上記製造工程で得られた電子線露光用マスクを説明する断面図である。
【図6】本発明に係る電子線露光用マスクの使用状態を示す図である。
【符号の説明】
100 シリコンウェハ
101 ダイヤモンド膜
102 炭化珪素薄膜
103 補強膜
200 電子線露光用マスク
201 半導体ウェハ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electron beam exposure mask used for transferring a pattern by an electron beam and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Recently, in the field of semiconductor integrated circuits and the like, a higher degree of integration is required, and with this trend, fine processing technology tends to further advance. For this reason, the fine processing by the photolithography technique, which has been widely adopted in the past, is approaching its limit in relation to the wavelength of light. Under such circumstances, an exposure technique using an electron beam or an X-ray has attracted attention. Since an electron beam exposure mask required for electron beam exposure can be easily prepared as compared with an X-ray exposure mask, electron beam exposure technology has attracted much attention.
[0003]
This type, as a mask for electron beam exposure used in electron beam exposure technology, by irradiating the mask with an electron beam, the electron beam transmitted through the mask onto a substrate such as a semiconductor wafer coated with a resist, There is an electron transmission type mask that exposes a resist with an electron beam.
[0004]
On the other hand, an electron beam exposure mask to be irradiated with an electron beam is required to have high mechanical strength and high thermal conductivity. Further, it is preferable that the aspect ratio, which is the ratio between the opening dimension and the opening height (that is, the depth) of the pattern formed on the mask, is as small as possible. This means that the mask is desirably formed of a material having sufficient mechanical strength even if the thickness is reduced.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-217094 (Patent Document 1) discloses an electron beam transmission type mask including a mask portion having a pattern to be transferred and a support frame supporting the mask portion. The disclosed mask is premised on application to a system using an electron beam accelerated by an acceleration voltage of about 10 KV as an exposure light source (paragraph 0003).
[0006]
Specifically, the electron beam transmission type mask is formed using a silicon wafer, and the mask portion is formed at the center of the silicon wafer. In this case, the support frame is formed by a silicon wafer left around the mask portion. The mask portion has a configuration in which a silicon nitride film, a diamond film formed on the silicon nitride film, and a tantalum film provided on the diamond film are sequentially stacked. Here, the tantalum film functions as an electron beam shielding film for shielding the electron beam for exposure.
[0007]
Further, the electron beam transmission type mask disclosed in Patent Document 1 is provided with an antistatic film formed of platinum palladium on the electron beam incident side of the diamond film, and the mask is exposed to the electron beam for exposure by the antistatic film. Prevents charging. It also describes that tungsten or chromium is used instead of the tantalum film forming the electron beam shielding film, and that a platinum palladium film forming an antistatic film is used as the electron beam shielding film.
[0008]
Furthermore, when the diamond film is exposed, a film having a high optical reflectivity such as a metal is formed in order to prevent the contrast of the pattern of the mask portion from being lowered due to its high optical transmittance. (Patent Document 1, paragraph 0022).
[0009]
On the other hand, as this type of electron beam exposure technique, it has been proposed to perform exposure using an electron beam of low energy (for example, an electron beam accelerated by an acceleration voltage of about 2 KV), and this technique is based on Low Energy Electron. Known as beam Proximity Projection Lithography (LEEPL). In this technique, a low-energy electron beam is irradiated onto a mask for electron beam exposure which is arranged very close to a semiconductor substrate to be exposed (for example, a position 50 μm away from the substrate). A pattern formed on an electron beam exposure mask is transferred onto a semiconductor substrate. For this reason, the pattern formed on the mask is exposed at the same magnification on the semiconductor substrate.
[0010]
[Patent Document 1]
JP, 2002-217094, A
[Problems to be solved by the invention]
In the electron beam transmission type mask disclosed in Patent Document 1, since the electron beam irradiated on the mask has high energy, an atomic number such as tantalum, tungsten, or chromium is used to shield the electron beam. A large substance was used, and further, an antistatic film such as platinum had to be used. As a result, in addition to the diamond film, the electron beam transmission type mask disclosed in Patent Document 1 needs to be provided with an electron beam shielding film such as tantalum and an antistatic film such as platinum, and the configuration is complicated. Not only was it very expensive and poorly feasible.
[0012]
As described above, to shield an electron beam, a substance having a large atomic number is used. However, according to experiments and studies by the present inventors, a low-energy electron beam necessarily has a large atomic number. It turned out that there was no need to use the substance. For example, it has been found that an electron beam accelerated by an acceleration voltage of 2 kV can sufficiently shield even a low-density substance such as Poly-methyl methacrylate (PMMA).
[0013]
An object of the present invention is to provide a mask suitable for exposure using a low energy electron beam based on the above fact.
[0014]
Another object of the present invention is to provide the above-mentioned mask having high transparency, high thermal conductivity, high durability, and excellent workability.
[0015]
Still another object of the present invention is to provide a mask for electron beam exposure which has a simple structure and can prevent charging.
[0016]
It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing an electron beam exposure mask suitable for exposure with a low energy electron beam.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
According to one embodiment of the present invention, there is provided an electron beam exposure mask including a mask portion having a diamond film and a silicon carbide thin film formed on the surface of the diamond film.
[0018]
Further, the mask portion is surrounded by a support portion (that is, a support), and the support is formed of silicon. In this case, it is desirable that the silicon is shifted from the (100) plane. This is because in the (100) plane of silicon, its open face is perpendicular to the diamond film, and as a result, it is easily broken. In other words, it is desirable that the silicon is shifted from the (100) plane so that the open face of the silicon is not perpendicular to the diamond film.
[0019]
In the above-mentioned mask, the diamond film has a thickness of 0.1 μm or more, and functions as an electron shielding film, a heat conductive film, and a mask portion supporting film, while the silicon carbide thin film functions as an antistatic film. I do. Such an electron beam exposure mask is preferably used for exposure with an electron beam of 1 to 4 keV.
[0020]
Next, according to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a mask for electron beam exposure, comprising a step of forming a diamond film and a step of forming silicon carbide on the surface of the diamond film. can get. In this case, the diamond film is preferably formed on a silicon substrate having a substantially (100) surface.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
With reference to FIGS. 1 to 5, a method for manufacturing an electron beam exposure mask according to an embodiment of the present invention will be described in the order of steps. First, as shown in FIG. 1, a silicon wafer 10 having a surface shifted from the (100) surface is prepared. Specifically, it is desirable that the silicon wafer has a surface that is deviated from the (100) plane by ± 5 ° or more. By using such a silicon wafer, a mask that is hard to be broken by electron beam irradiation is manufactured. can do.
[0022]
Subsequently, a diamond film 101 having a thickness of 0.1 to 1 μm (preferably 0.1 to 0.5 μm) is formed on the main surface of the silicon wafer 100 by, for example, a plasma CVD method using microwaves. Is done. The method for forming the diamond film 101 is, for example, entitled "Synthesis of High-Quality Diamond by Plasma CVD" in the Journal of the Society of Plasma and Nuclear Fusion, Vol. 76, No. 9, pp. 833-841 (September 2000). Since the method described in the paper can be used, it will not be described in detail here.
[0023]
Since the diamond film can be grown in a vapor phase at a growth rate of 1 μm / hour, the diamond film 101 having the above thickness can be easily formed by performing the vapor phase growth for about 30 minutes. The diamond film 101 thus obtained has a higher hardness (Young's modulus) and a higher thermal conductivity than other materials, and has a higher transmittance in a wide wavelength range from infrared to ultraviolet. Since it is shown, it is ideal as a mask material, but since it is an insulator, it is necessary to add antistatic means.
[0024]
According to experiments performed by the present inventors, the diamond film 101 exhibiting transparency over a wide wavelength range exhibits a high electron beam shielding effect against electron beams accelerated at an acceleration voltage of about 1 to 4 kV. There was found. Actually, when an electron beam accelerated by an acceleration voltage of 2 kV is vertically injected into the diamond film 101 having a thickness of 0.15 μm, the electron beam does not enter the diamond film 101 in a depth direction of 0.10 μm or more. It turns out. From this, it was found that the diamond film 101 having a thickness of 0.1 μm or more serves as a shielding film for shielding low energy electron beams.
[0025]
Next, as shown in FIG. 2, a silicon carbide thin film 102 is formed on the diamond film 101 in a thickness of 10 atomic layers or more. The silicon carbide thin film 102 has a lower resistance than the diamond film 101 and exhibits conductivity as compared with the diamond film 101. Actually, the silicon carbide thin film 102 has a specific resistance of 20 μΩ · cm or less. Therefore, in the present invention, by utilizing this property, the silicon carbide thin film 102 is used as an antistatic layer. As described above, when the silicon carbide thin film 102 is formed on the surface of the diamond film 101, the transparency is lower than the transparency of the diamond film 101 itself. Was very thin, and the reduction in transparency was practically negligible in the subsequent steps.
[0026]
Here, a method for forming silicon carbide thin film 102 shown in FIG. 2 will be specifically described.
[0027]
A silicon film having a thickness of 5 to 10 nm is formed on the surface of the diamond film 101 by sputtering, and then the silicon film is irradiated with an electron beam to convert the silicon film on the surface of the diamond film 101 into a silicon carbide thin film 102. Could be changed.
[0028]
Further, as another method for forming the silicon carbide thin film 102, a gas containing silicon, for example, a gas such as siloxane or silane is adsorbed on the diamond film 101, and then an electron beam is applied thereto. Silicon carbide thin film 102 was formed.
[0029]
As described above, after the silicon carbide thin film 102 is formed, as shown in FIG. 3, on the surface (rear surface) opposite to the surface of the silicon wafer 100 on which the diamond film 101 is formed, tantalum, titanium tantalum, or And a reinforcing film 103 formed of a metal such as titanium. In this case, the reinforcing film 103 is formed by sputtering, CVD, or the like. Further, the reinforcing film 103 may be formed of a film other than a metal, for example, a silicon carbide thin film, a titanium silicon film, or the like.
[0030]
Subsequently, as shown in FIG. 4, after selectively removing the reinforcing film 103 formed on the back surface of the silicon wafer 100, the diamond film 101 is exposed from the back surface of the silicon wafer 100 using the reinforcing film 103 as a mask. To form a membrane-shaped mask portion. In this case, the etching of the silicon wafer 100 may be, for example, wet etching using a KOH solution or dry etching.
[0031]
Next, as shown in FIG. 5, the diamond film 101 and the silicon carbide thin film 102 are selectively removed by RIE (reactive ion etching) using oxygen gas, and the diamond film 101 and the silicon carbide thin film 102 are patterned. . The etching of the diamond film 101 and the silicon carbide thin film 102 is performed with a patterned resist or the like disposed on the silicon carbide thin film 102.
[0032]
Since the diamond film 101 and the silicon carbide thin film 102 constituting the mask portion are substantially transparent, alignment and the like are easy. Therefore, patterning by RIE can be performed with high accuracy. Thus, the diamond mask 200 including the patterned mask portion and the support portion (support) surrounding the mask portion is obtained. In the figure, two support members are provided with the mask portion interposed therebetween. However, actually, these support members are provided so as to surround a large number of mask portion regions of the substrate in a lattice shape.
[0033]
In this configuration, the diamond film 101 itself has a portion that mechanically supports itself and the silicon carbide thin film 102, and the surface of the silicon wafer 100 that directly or indirectly contacts the diamond film 101 is shifted from (100). It can be seen that the material has a rough surface.
[0034]
FIG. 6 shows a use state of the diamond mask 200 according to the present invention. As shown in the figure, the diamond mask 200 is arranged on the semiconductor wafer 201 at a very small interval of about 50 μm. As is clear from this, the illustrated diamond mask 200 is an equal-size mask.
[0035]
In the illustrated state, an electron beam accelerated at an acceleration voltage of about 2 kV is irradiated from the upper side of the figure. A part of the electron beam is irradiated onto the semiconductor wafer 201 through an opening formed by patterning the diamond film 101 and the silicon carbide thin film 102, while the other part of the electron beam is shielded by the diamond film 101. As described above, the diamond film 101 is heated by the irradiation of the electron beam, but since the diamond film 101 itself has a high thermal conductivity, the heat is efficiently dispersed.
[0036]
On the other hand, since the diamond film 101 is covered with the conductive silicon carbide thin film 102, even when the diamond film 101 is irradiated with an electron beam, charged particles such as secondary electrons due to the irradiation of the electron beam are carbonized. Discharge is performed through the silicon thin film 102. As a result, the electron beam passing through the opening formed in the diamond film 101 is irradiated onto the semiconductor wafer 201 without being affected by the charging of the diamond film 101. In the above-described embodiment, the case where silicon having a plane shifted from the (100) plane is used. However, when cracking does not pose a problem, silicon having the (100) plane may be used. .
[0037]
【The invention's effect】
According to the present invention, the diamond film 101 has high transparency, high thermal conductivity, and high mechanical strength. Therefore, the diamond film 101 has high durability and can minimize heating accompanying electron beam irradiation. Thus, a mask which is less likely to be deformed can be obtained. Further, since the diamond film 101 is covered with the conductive silicon carbide thin film 102, it is possible to prevent the electrification by irradiation with an electron beam, and thus a mask optimal for electron beam exposure can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating one step in manufacturing an electron beam exposure mask according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a step that follows the step of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a step performed after the step of FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a step that follows the step of FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating an electron beam exposure mask obtained in the above manufacturing process.
FIG. 6 is a diagram showing a use state of the electron beam exposure mask according to the present invention.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 100 silicon wafer 101 diamond film 102 silicon carbide thin film 103 reinforcing film 200 electron beam exposure mask 201 semiconductor wafer

Claims (19)

ダイヤモンド膜と、当該ダイヤモンド膜表面に形成された炭化珪素薄膜とを有するマスク部を備えていることを特徴とする電子線露光用マスク。An electron beam exposure mask, comprising: a mask portion having a diamond film and a silicon carbide thin film formed on the surface of the diamond film. 請求項1において、前記ダイヤモンド膜及び炭化珪素薄膜はパターニングされていることを特徴とする電子線露光用マスク。2. The electron beam exposure mask according to claim 1, wherein the diamond film and the silicon carbide thin film are patterned. 請求項1乃至2のいずれかにおいて、前記ダイヤモンド膜はそれ自体で自己及び前記炭化珪素薄膜を機械的に支持する部分を有し、それ以外の部分の少なくとも一部において支持体によって支持され、該支持体はシリコンを含むことを特徴とする電子線露光用マスク。The diamond film according to claim 1, wherein the diamond film has a part which itself and the silicon carbide thin film are mechanically supported, and at least a part of the other part is supported by a support. A mask for electron beam exposure, wherein the support contains silicon. 請求項3において、前記シリコンが前記ダイヤモンド膜に直接又は間接に接する表面は(100)面からずれた面を有し、該ずれは、璧開面が前記ダイヤモンド膜に垂直にならない程度であることを特徴とする電子線露光用マスク。4. The method according to claim 3, wherein a surface of the silicon directly or indirectly in contact with the diamond film has a surface deviated from a (100) plane, and the deviation is such that the open surface is not perpendicular to the diamond film. A mask for electron beam exposure characterized by the following. 請求項1乃至4のいずれかにおいて、前記ダイヤモンド膜は電子線遮蔽膜、熱伝導膜、及び、マスク部支持膜として機能し、他方、前記炭化珪素薄膜は帯電防止膜として機能することを特徴とする電子線露光用マスク。5. The method according to claim 1, wherein the diamond film functions as an electron beam shielding film, a heat conductive film, and a mask portion supporting film, and the silicon carbide thin film functions as an antistatic film. Electron beam exposure mask. 請求項1乃至5のいずれかにおいて、前記ダイヤモンド膜は0.1μm以上の厚さを有していることを特徴とする電子線露光用マスク。The electron beam exposure mask according to any one of claims 1 to 5, wherein the diamond film has a thickness of 0.1 µm or more. 請求項6において、前記電子線露光用マスクは1〜4keVの電子線による露光に使用されることを特徴とする電子線露光用マスク。7. The electron beam exposure mask according to claim 6, wherein the electron beam exposure mask is used for exposure with an electron beam of 1 to 4 keV. 請求項3において、前記支持体は前記シリコンの裏面に設けられた補強膜を含むことを特徴とする電子線露光用マスク。4. The electron beam exposure mask according to claim 3, wherein the support includes a reinforcing film provided on a back surface of the silicon. 請求項8において、前記補強膜はTa、TaN、Ti、及びSiCから選択されることを特徴とする電子線露光用マスク。9. The electron beam exposure mask according to claim 8, wherein the reinforcing film is selected from Ta, TaN, Ti, and SiC. 請求項4において、ずれは少なくとも±5°であることを特徴とする電子線露光用マスク。5. The electron beam exposure mask according to claim 4, wherein the deviation is at least ± 5 °. ダイヤモンド膜を形成する工程と、当該ダイヤモンド膜の表面に炭化珪素を形成する工程とを有することを特徴とする電子線露光用マスクの製造方法。A method for manufacturing a mask for electron beam exposure, comprising: a step of forming a diamond film; and a step of forming silicon carbide on a surface of the diamond film. 請求項11において、更に、(100)からずれた表面を有するシリコン基板を用意する工程を備え、前記ダイヤモンド膜は前記表面に形成されることを特徴とする電子線露光用マスクの製造方法。The method for manufacturing an electron beam exposure mask according to claim 11, further comprising a step of preparing a silicon substrate having a surface shifted from (100), wherein the diamond film is formed on the surface. 請求項11又は12において、前記炭化珪素薄膜を形成する工程は前記ダイヤモンド膜上にシリコン膜を成膜する工程と、当該シリコン膜に電子線を照射して、前記炭化珪素にする工程とを含んでいることを特徴とする電子線露光用マスクの製造方法。13. The method according to claim 11, wherein forming the silicon carbide thin film includes forming a silicon film on the diamond film, and irradiating the silicon film with an electron beam to form the silicon carbide. A method for manufacturing an electron beam exposure mask. 請求項13において、シリコン膜を成膜する工程はダイヤモンド膜表面にスパッタによって成膜する工程であることを特徴とする電子線露光用マスクの製造方法。14. The method according to claim 13, wherein the step of forming the silicon film is a step of forming a film on the surface of the diamond film by sputtering. 請求項13において前記シリコン膜を成膜する工程では、3〜10nmのシリコン膜を設けることを特徴とする電子線露光用マスクの製造方法。14. The method for manufacturing an electron beam exposure mask according to claim 13, wherein a silicon film having a thickness of 3 to 10 nm is provided in the step of forming the silicon film. 請求項11又は12において、前記炭化珪素薄膜を形成する工程は前記ダイヤモンド膜をシリコンを含むガス雰囲気に曝し、前記ダイヤモンド膜表面にシリコンを吸着させる工程と、前記シリコンに電子線を照射して前記炭化珪素薄膜を生成する工程とを有することを特徴とする電子線露光用マスクの製造方法。13. The method according to claim 11, wherein the step of forming the silicon carbide thin film includes exposing the diamond film to a gas atmosphere containing silicon, causing the silicon film to adsorb silicon, and irradiating the silicon with an electron beam. Producing a silicon carbide thin film. 請求項11乃至16のいずれかにおいて、前記シリコン基板を前記ダイヤモンド膜を成膜した表面とは反対側の裏面から除去し、前記ダイヤモンド膜及び炭化珪素薄膜によって形成された1つまたは複数のマスク部を残すことを特徴とする電子線露光用マスクの製造方法。17. The mask part according to claim 11, wherein the silicon substrate is removed from a back surface opposite to a surface on which the diamond film is formed, and one or more mask portions are formed by the diamond film and the silicon carbide thin film. A method for producing an electron beam exposure mask, characterized by leaving a pattern. 請求項17において、前記マスク部のダイヤモンド膜及び炭化珪素薄膜をパターニングする工程を含むことを特徴とする電子線露光用マスクの製造方法。18. The method according to claim 17, further comprising a step of patterning the diamond film and the silicon carbide thin film in the mask portion. 請求項1〜5のいずれかの電子線露光用マスクを半導体基板に近接して配置し、該マスクを介して電子線を該半導体基板に照射する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。6. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: arranging the mask for electron beam exposure according to claim 1 in close proximity to a semiconductor substrate, and irradiating the semiconductor substrate with an electron beam through the mask. Method.
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