JP2506019B2 - 透過マスクの製造方法 - Google Patents
透過マスクの製造方法Info
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Description
程において、荷電粒子線露光、選択的なイオン注入、選
択的な被膜の形成等に使用される透過マスクの製造方法
に関するものである。
微細パターンを形成する手段の主流であった光を用いた
フォトリソグラフィー技術に代わって、荷電粒子線、例
えば電子ビームやイオンビーム、あるいはX線を用いる
新しい露光方法が検討され、実用化されてきている。こ
のうち、電子ビームを用いてパターンを形成する電子ビ
ーム露光は、電子ビームそのものを数Åにまで絞ること
ができるため、1μmあるいはそれ以下の微細なパター
ンを作成できる点に大きな特徴を有している。
の電子ビームによって露光を要するパターン内を走査し
て塗り潰す、いわゆる、一筆書きの描画方法であるた
め、その一部でも微細なパターンが存在すると、電子ビ
ームの断面を微小面積に絞る必要があり、その微小面積
の電子ビームによって全パターンの露光を完了するのに
要する時間が極端に長くなるという問題があった。
に繰り返して現れる種々のパターン構成要素の形状の透
孔をもつステンシルマスク(ブロックマスク)を設けて
おき、それらを選択的に組み合わせて所望のパターンの
露光を行うブロック露光法が提案されている。そして、
このような電子ビームを使用するブロック露光法で使用
される透過マスクは、加工性や強度の点からSi板を用
いて作成するのが最もよく、厚さ500μm程度の市販
のSiウェハを加工して作製するのが一般的である。
設けて透過孔パターンを形成すると、透過する電子ビー
ムが狭くて厚い透過孔を通過するとき透過強度が減少す
るとか、透過孔の側壁の面積が大きくなって汚れが付着
して帯電(チャージアップ)し易くなり、電子ビームの
軌跡が曲げられて描画精度が悪くなる等の悪影響が生じ
るため、通常は、透過マスクの周辺部を支持強度を保つ
ために厚くし、透過パターンを形成する領域を可能な限
り薄い薄膜(メンブレン)状にするのが普通である。
(I)は、従来のブロックマスクの製造工程説明図であ
る。この図において、31は第1のSi板、32は第1
のSiO2 層、33は第2のSi板、34は第2のSi
O2 層、35はSi3 N4 層、36,39は開口、37
は凹部、38は低温CVD−SiO2 層、40は透過孔
パターンである。
例を説明する。 第1工程(図6(A)参照) 第1のSiO2 層32を挟んで厚さ500μm程度の第
1のSi板31と第2のSi板33を貼り合わせ、第2
のSi板33を研磨して薄膜状にする。
形成する。
3 N4 層35をエッチングして開口36を形成する。
第1のSiO2 層32をエッチング停止層として第1の
Si板31の裏面側をKOHエッチングで除去して凹部
37を形成する。
の第1のSiO2 層32をエッチングによって除去す
る。
エッチング用マスク層となる低温CVD−SiO2 層3
8を形成する。
術または電子線リソグラフィー技術等を適用して透過孔
パターン40(図7(H)参照)を形成するための開口
39を形成する。
て第2のSi板33をエッチングして透過孔パターン4
0を形成する。
温CVD−SiO2 層38をエッチング除去して、周辺
部が厚い第1のSi板31からなる支持部と、薄い第2
のSi板33の薄膜(メンブレン)部からなり透過孔パ
ターン40を有するマスク部とで構成されるブロックマ
スクを形成する。
2 層32と第2のSi板33とからなる貼り合わせウェ
ハを用いるのは、支持部の第1のSi板31をエッチン
グして第2のSi板33の薄膜部を残す工程において、
この第1のSiO2 層32をエッチング停止層として用
い、薄膜部の厚さを精度よく制御するためである。
ング用マスク層の満たすべき条件として以下の2つが挙
げられる。 (1)塩素系あるいは臭素系のガスによるエッチングに
おいてSiとの選択比が充分大きいこと。 (2)かつ、量産化した場合に、薄膜部である厚さ(1
0〜20μm)の第2のSi板33をエッチングするた
めに必要な厚さの層を成長する速度が充分に速いことで
ある。 以上の2つの条件を一応満たしているものとしては、現
在のところPSG層または低温CVD−SiO2 層(共
に層厚1μm程度)が挙げられる。
ブロックマスクの製造方法において、支持部となる第1
のSi板31をエッチングして第2のSi板33からな
る薄膜部を形成した後に、強度が減少している薄膜部上
に透過孔パターンエッチング用のマスク層を形成する
際、このマスク層がPSG層である場合は〜400℃程
度、低温CVD−SiO2 層である場合は〜250℃程
度に加熱されるため、その熱ストレスによって第2のS
i板33が割れてしまう事態が現実に多発する問題があ
った。したがって、本発明は、透過孔パターンエッチン
グ用のマスク層を形成するときの熱ストレスによっても
脆弱な薄膜部が割れることがない荷電粒子線露光用透過
マスクの製造方法を提供することを目的とする。
クの製造方法においては、支持基板に貼り合わせ構造に
よって支持された薄膜部となる材料の上に、第1のエッ
チングマスク層を形成する工程と、該第1のエッチング
マスク層上と該支持基板の表面全体に第2のエッチング
マスク層を形成する工程と、該第2のエッチングマスク
層の該支持基板の裏面側に形成された開口を通して該支
持基板をエッチング除去して薄膜部を残す工程と、該第
2のエッチングマスク層を除去する工程と、該第1のエ
ッチングマスク層に形成された開口を通して薄膜部をエ
ッチングして透過孔パターンを形成する工程を採用し
た。
除去して薄膜部を残す工程で用いる第1のエッチングマ
スク層としてSi3 N4 層を採用した。
ング除去して形成された薄膜部に透過孔パターンを形成
する工程で用いる第1のエッチングマスク層としてCV
D−SiO2 層または熱酸化SiO2 層を採用した。
板と支持基板となるSi板を絶縁層を介して貼り合わせ
た構造をもつウェハを採用した。
のマスク層(第1のエッチングマスク層)を、ブロック
マスク製造工程の初期に形成すると、薄膜部となる第2
のSi板が、支持体となる厚い第1のSi板上に支持さ
れていて強度が充分ある時点で透過孔パターンエッチン
グ用のマスク層が形成されるため、熱ストレスに対する
強度が充分に大きく薄膜部の割れを防ぐことができる。
のことながら、第1のSi板の裏面側をKOHによって
エッチングして薄膜部を残す工程で使用したマスク層を
除去する工程で、透過孔パターンエッチング用マスク層
が除去されることなく残されなくてはならないという点
である。すなわち、透過孔パターンエッチング用マスク
層の材料は、第1のSi板の裏面をKOHエッチングに
よって除去するためのマスク層に比較してエッチング選
択比が充分とれる材質であることが必要である。
いられるマスク材料の組合せでは実現不可能である。す
なわち、従来技術と同じくKOHエッチング用マスク層
の下層にSiO2 層を用い、透過孔パターンエッチング
用マスク層にPSGまたは低温CVD−SiO2 層を用
いると、このKOHエッチング用マスク層の下層のSi
O2 層を除去するためにフッ酸処理を行うと、透過孔パ
ターンエッチング用マスク層のPSG層や低温CVD−
SiO2 層も同時に除去されてしまう。
チング用マスク層の材質、または透過孔エッチング用マ
スク層の材質のいずれかを変えてエッチング選択比が充
分とれるようにする必要がある。
の概略説明図である。この図において、1は第1のSi
板、2は第1のSiO2 層、3は第2のSi板、4は低
温CVD−SiO2 層、5はSi3 N4 層、6,8は開
口、7は凹部、9は透過孔パターンである。その本発明
の製造工程を概略的に説明する。
SiO2 層2を介して貼り合わせ、第2のSi板3を研
磨して薄膜部の厚さにし、第2のSi板3の上に透過孔
パターンエッチング用マスク層になる低温CVD−Si
O2 層4を形成し、全体にKOHエッチング用マスク層
になるSi3 N4 層5を形成する。そして、このSi3
N4 層5の第1のSi板1の裏面側に開口6を形成し、
この開口6を有するSi3 N4 層5をマスクにし、第1
のSiO2 層2をエッチング停止層として第1のSi板
1の裏面側をKOHエッチングで除去して凹部7を形成
する(以上図1(A)参照)。
て使用したSi3 N4 層5を除去し、第2のSi板3の
上の低温CVD−SiO2 層4に透過孔パターン9を形
成するための開口8を形成し、この開口8を通して第2
のSi板3をエッチングし透過孔パターン9を形成する
(図1(B)参照)。
ク層として用いた低温CVD−SiO2 層4と凹部7に
露出している第1のSiO2 層2を除去してブロックマ
スクを形成する。
術において透過孔パターンエッチング用マスク層を形成
する時に発生していた薄膜部の割れを完全に防止するこ
とができる。また、この製造手順を採用することによ
り、薄膜部を作成した後の工程が1工程減少することに
なり、基板処理等に起因する薄膜部の破損が大幅に減少
することが期待できる。
〜(I)は、第1実施例の製造工程説明図である。この
図において、1は第1のSi板、2は第1のSiO
2 層、3は第2のSi板、4は低温CVD−SiO
2 層、5はSi3 N4 層、6,8は開口、7は凹部、9
は透過孔パターンである。その本発明の第1実施例の製
造工程を説明する。
を第1のSiO2 層2を介して貼り合わせ、第2のSi
板3を研磨して薄膜部の厚さにする。
ク層になる低温CVD−SiO2 層(第1のエッチング
マスク層)4を形成する。
チング用マスク層(第2のエッチングマスク層)になる
Si3 N4 層5を形成する。
1のSi板1の裏面側に開口6を形成する。
のSiO2 層2をエッチング停止層として第1のSi板
1の裏面側をKOHエッチングで除去して凹部7を形成
する。
層5をエッチングによって除去する。このエッチングに
よって透過孔パターンエッチング用マスクになる低温C
VD−SiO2 層4は除去されたり、損傷を受けること
はない。
スク層である低温CVD−SiO2 層4にフォトリソグ
ラフィー技術または電子線リソグラフィー技術等を適用
して露光用の透過孔パターン9を形成するための開口8
を形成する。
板3をエッチングし透過孔パターン9を形成する。
CVD−SiO2 層4と凹部7に露出している第1のS
iO2 層2を除去して、周辺部が厚い第1のSi板1か
らなる支持部と、薄い第2のSi板3の薄膜部に透過孔
パターン9を有するマスク部とによって構成されるブロ
ックマスクを形成する。
用マスク層としてSi3 N4 層を用いているが、この層
の有効性は実験によって確認されている。また、低温C
VD−SiO2 層の厚さは1μm程度必要であるが、そ
の成長速度は充分速く工程上の問題もなく、また、Si
3 N4 層を除去するためのリン酸ボイルに対する耐性も
ある。
の材料を選択するのとは逆に、透過孔パターンエッチン
グ用マスク層の材料を変更することも考えられる。例え
ば熱酸化SiO2 層や高温(450℃程度)CVD−S
iO2 層は1μmという厚い層を形成するのにやや長時
間を要するが、第8工程(図3(H))のエッチングに
対する耐性はPSG層や低温CVD−SiO2 層より優
れている。また、SOGは、有機質を含むために透過孔
パターンエッチングを行う時にどのような影響を及ぼす
か確認するにいたっていないが、先に示した2条件を満
たしている。
法においては、透過孔パターンエッチング用のマスク層
の材料として低温CVD−SiO2 層を用いており、ま
た、PSG層を用いることを予定している。しかし、透
過孔パターンエッチング用のマスク層にPSGを用いた
場合、KOH等による湿式エッチングの条件によって
は、Si板の裏面側を除去して薄膜部を形成する工程に
おいて下記の現象が生じることが分かった。
μm程度の段差あるいは溝が存在すると、その部分でK
OHエッチング用マスク層が不連続になりやすく、この
部分からエッチング液が浸入して透過孔パターンエッチ
ング用のマスク層に目的外のエッチング溝あるいは孔が
生じてしまう。
面(エッジ)においても、その部分でKOHエッチング
用マスク層が不連続になりやすく、この部分がKOHエ
ッチングによってエッジが侵食される。
i板のエッチング過程で、KOHエッチング用マスク層
の表面から第2のSi板の表面まで達する貫通孔が全面
にわたって発生することがあり、この部分からエッチン
グ液が浸入して第2のSi板に目的外の小孔(直径10
0μm程度)が多数生じる。
クの強度を著しく低下させるばかりでなく、薄膜部に目
的外の貫通孔を形成するため、荷電粒子線露光用透過マ
スクとしては使用不能な状態になる。
明する第2実施例、第3実施例のように、透過孔パター
ンエッチング用のマスク層の材料として、約450℃で
成長した高温CVD−SiO2層、または、熱酸化Si
O2層を採用すると、前記の問題を生じないことを発見
した。
工程説明図である。この図において、11は第1のSi
板、12はエッチング停止層、13は第2のSi板、1
4は高温CVD−SiO2 層、15はSi3 N4 層であ
る。この実施例は透過孔パターンエッチング用マスク層
として高温CVD−SiO 2 層を用いた例であり、図に
示した状態は、第1実施例の第3工程(図2(C)参
照)が終了した段階に相当する。
と第2のSi板13を、エッチング停止層12として機
能するSiO2 層を介して貼り合わせたSOI基板の上
に、高温CVD−SiO2 層14を形成し、その上の全
面にSi3 N4 層15を形成している。
るSi3 N4 層15の第1のSi板11の裏面側に開口
を形成し、この開口を通してエッチング停止層12まで
第1のSi板11の裏面側をエッチングして薄膜部を形
成し、このSi3 N4 層15を除去した後に、高温CV
D−SiO2 層14にフォトリソグラフィー技術を適用
して透過孔パターンを形成するための開口を形成し、こ
の開口を通して第2のSi板13の薄膜部をエッチング
し透過孔パターンを形成する。
マスク層とSOI基板のエッチング停止層12として機
能したSiO2 層を除去して、周辺部が厚い第1のSi
板11からなる支持部と、薄い第2のSi板13からな
る薄膜部に透過孔パターンを有するマスク部とによって
構成されるブロックマスクを完成する。
工程説明図である。この図において、21は第1のSi
板、22はエッチング停止層、23は第2のSi板、2
4は熱酸化SiO2 層、25はSi3 N4 層である。こ
の実施例は透過孔パターンエッチング用マスク層として
熱酸化SiO2 層を用いた例であり、この図に示した状
態は、第1実施例の第3工程(図2(C)参照)が終了
した段階に相当する。
と第2のSi板23を、エッチング停止層22として機
能するSiO2 層を介して貼り合わせたSOI基板の上
に、熱酸化SiO2 層24を形成し、その上の全面にS
i3 N4 層25を形成している。
るSi3 N4 層25の第1のSi板21の裏面側に開口
を形成し、この開口を通して第1のSi板21の裏面側
をエッチング停止層22までエッチングして薄膜部を形
成し、このSi3 N4 層25を除去した後に、熱酸化S
iO2 層24にフォトリソグラフィー技術を適用して透
過孔パターンを形成するための開口を形成し、この開口
を通して第2のSi板23の薄膜部をエッチングし透過
孔パターンを形成する。
マスク層とSOI基板のエッチング停止層22として機
能したSiO2 層を除去してブロックマスクを完成す
る。
よると、KOH等の湿式エッチングによる基板の薄膜化
工程において、PSGを用いた場合に生じる可能性があ
った基板表面の段差部分での目的外のエッチング溝ある
いは孔の発生を回避することができ、また、段差等の有
無に関わりなく基板表面において、エッチングの過程で
発生する可能性があった小孔の発生も回避あるいは実用
上問題ない程度にまで抑制することができる。
ク製造方法によると、薄膜化処理を行う際のマスク基板
(ウェハ)の破損を大幅に低減することができ、マスク
の製造歩留りを飛躍的に向上させることができ、マスク
の安定な生産に寄与し、KOHエッチング用マスクを1
層にすることによって工程数を削減し、製造コストの低
減に寄与することもできる。
図である。
(1)である。
(2)である。
工程説明図(1)である。
工程説明図(2)である。
Claims (5)
- 【請求項1】 支持基板に貼り合わせ構造によって支持
された薄膜部となる材料の上に、第1のエッチングマス
ク層を形成する工程と、該第1のエッチングマスク層上
と該支持基板の表面全体に第2のエッチングマスク層を
形成する工程と、該第2のエッチングマスク層の該支持
基板の裏面側に形成された開口を通して該支持基板をエ
ッチング除去して薄膜部を残す工程と、該第2のエッチ
ングマスク層を除去する工程と、該第1のエッチングマ
スク層に形成された開口を通して薄膜部をエッチングし
て透過孔パターンを形成する工程を含むことを特徴とす
る透過マスクの製造方法。 - 【請求項2】 支持基板を選択的にエッチング除去して
薄膜部を残す工程で用いる第2のエッチングマスク層が
Si3N4層であることを特徴とする請求項1に記載の
透過マスクの製造方法。 - 【請求項3】 支持基板を選択的にエッチング除去して
形成された薄膜部に透過孔パターンを形成する工程で用
いる第1のエッチングマスク層がCVD−SiO2層で
あることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の
透過マスクの製造方法。 - 【請求項4】 支持基板を選択的にエッチング除去して
形成された薄膜部に透過孔パターンを形成する工程で用
いる第1のエッチングマスク層が熱酸化SiO2層であ
ることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の透
過マスクの製造方法。 - 【請求項5】 薄膜部となる材料がSi板であって、絶
縁層を介して支持基板となるSi板上に貼り合わせられ
た構造をもつことを特徴とする請求項1ないし請求項4
のいずれか1項に記載の透過マスクの製造方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP12185991 | 1991-04-25 | ||
JP4947092A JP2506019B2 (ja) | 1991-04-25 | 1992-03-06 | 透過マスクの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH06130655A JPH06130655A (ja) | 1994-05-13 |
JP2506019B2 true JP2506019B2 (ja) | 1996-06-12 |
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ID=26389872
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JP4947092A Expired - Fee Related JP2506019B2 (ja) | 1991-04-25 | 1992-03-06 | 透過マスクの製造方法 |
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-
1992
- 1992-03-06 JP JP4947092A patent/JP2506019B2/ja not_active Expired - Fee Related
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