JP2000357676A

JP2000357676A - ウエットエッチング装置及び転写マスク用ブランクスの製造方法

Info

Publication number: JP2000357676A
Application number: JP11170460A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Takahashi; 進一高橋; Norihiro Katakura; 則浩片倉
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-06-17
Filing date: 1999-06-17
Publication date: 2000-12-26

Abstract

(57)【要約】【目的】量産性が良く、エッチング過程においてエッチ
ング面のダメージが少ないウエットエッチング装置及び
それを用いた転写マスクブランクスの製造方法を提供す
る。【解決手段】所定の容器内にウエットエッチング対象物
を水平方向に保持可能な保持機構を階層構造（多段式）
に配置したものを備えたウエットエッチング装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハ等のウエッ
トエッチングを行うウエットエッチング装置及びそれを
用いた転写マスクブランクスの製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来技術】１９７０年代から特にシリコン基板を用い
て微細な寸法をもつ３次元構造体を精密に加工する技術
として、シリコンマイクロマシニング技術が注目を集め
るようになった。シリコンマイクロマシニング技術は、
多数の部品を集積化できること、一度に多数の部品を同
時に製作できることから大量生産に適した加工方法であ
る。

【０００３】シリコンマイクロマシニング技術は、バル
クマイクロマシニング、表面マイクロマシニングの二つ
に大別される。バルクマイクロマシニングは、シリコン
基板をエッチングして３次元的な構造体を製作する加工
技術であり、構造体材料として、単結晶シリコンが利用
できることに特徴がある。単結晶シリコンは結晶欠陥が
著しく少ないために、機械構造体材料として優れた特性
を示すことが確認されている。

【０００４】また、バルクマイクロマシニングによって
作製された構造体は厚さ方向に大きな自由度を持ってお
り（２μｍ〜１ｍｍ程度）、機械的に大きな強度を持つ
構造体を作製することが可能である。エッチング液を利
用した加工方法によるバルクマイクロマシニングには、
エッチング液の種類により、エッチング速度がシリコン
の結晶面方向に依存する性質を利用した異方性エッチン
グ技術と、結晶面方位に依存しない等方性エッチング技
術がある。

【０００５】異方性エッチングに用いられるエッチング
溶液としては、KOH水溶液、エチレンジアミンピロカテ
コール水溶液（EDP）、4-メチル水酸化アンモニウム水
溶液（TMAH）等がある。シリコンの酸化物（酸化シリコ
ン）（SiO₂）、窒化珪素（Si₃N₄）、多量に不純物を含
んだシリコン等は、シリコンに比べて前述したエッチン
グ溶液に対するエッチングレートが非常に小さい。

【０００６】このようなエッチングの選択比を利用する
と、前述した酸化シリコン膜等が形成されたシリコン基
板を用いて、種々の立体形状を作製することができる。
図３は、バルクマイクロマシニング技術を用いて作製し
たシリコン基板上の窒化珪素からなる自立膜の概略図で
ある。これは、Ｘ線顕微鏡等のＸ線光学系の真空分離膜
等に用いられる。両面に窒化珪素膜が形成されたシリコ
ン基板を用意し、一方の窒化珪素膜上にレジストを塗布
し、投影露光装置を用いて所定の窓形状のパターンを焼
き付け、窓形状の開口を有するレジストをマスクとして
窒化珪素膜をエッチングし、窓形状の開口を有するウエ
ットエッチング用マスクを形成する。

【０００７】かかる一方の面に窓形状の開口を有するウ
エットエッチング用マスクを備え、他方の面に窒化珪素
膜が形成されたシリコン基板を後述するウエットエッチ
ング装置に設置し、KOH水溶液中で窓形状の開口部分を
ウエットエッチングする。１００結晶方位のシリコン基
板を用いており、１１１面の結晶方位は、他の結晶方位
に比べてエッチングレートが小さいので、１１１面がエ
ッチングされずに約５５°のテーパーをもった開口が形
成される。

【０００８】図４は、従来のウエットエッチング装置の
概略断面図である。従来のウエットエッチング装置は、
ビーカー１１と、ウエットエッチング用マスクが形成さ
れたウエハ１４をその表面が縦になるように保持する溝
を有する保持部１２とその溝に入れたかかるウエハを固
定する固定部材１３とからなる保持機構が支持台１５
に、複数個、一定間隔で配置されたもの、とからなる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のウエッ
トエッチング装置における保持機構は、かかるウエハが
縦に配置される様な構造をしているので、かかるウエハ
を縦に配置した場合の下側部分のエッチングによって生
じた気体（泡）が液面への上昇の過程で上側部分のエッ
チングに影響を与える。

【００１０】即ち、下側部分のエッチングによる化学反
応によって発生した気体（泡）がエッチング溶液の液面
に上昇する過程で上側のエッチング面に流れ込み（図中
矢印方向）、エッチング速度を低下させ、またエッチン
グ面が荒れてしまう。そこで、本発明は従来のこのよう
な問題点に鑑みてなされたものであり、量産性が良く、
エッチング過程においてエッチング面のダメージが少な
いウエットエッチング装置及びそれを用いた転写マスク
ブランクスの製造方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、第一に「所
定の容器内にウエットエッチング対象物を水平方向に保
持可能な保持機構を階層構造（多段式）に配置したもの
を備えたウエットエッチング装置（請求項１）」を提供
する。また、本発明は、第二に「シリコン活性層と支持
シリコン部とからなるシリコン基板を用意する工程と、
前記支持シリコン部側に所定の開口を有するウエットエ
ッチング用マスクを前記シリコン基板に形成する工程
と、前記シリコン基板をエッチング溶液内で水平方向に
設置し、前記ウエットエッチング用マスクの開口から前
記支持シリコン部に向けてウエットエッチングする工程
と、前記ウエットエッチング用マスクを除去する工程
と、からなる転写マスクブランクスの製造方法（請求項
２）」を提供する。

【００１２】

【発明の実施形態】以下、本発明にかかる実施形態のウ
エットエッチング装置を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかるウエットエッチング
装置の概略断面図である。

【００１３】実施形態にかかるウエットエッチング装置
は、ビーカー１と、ウエットエッチング用マスクが形成
されたウエハ（エッチング対象物）４を水平に保持する
溝を有する保持部２とその溝に入れたかかるウエハ４を
固定する固定部材３とを有する保持機構（図中下側から
第一保持機構〜第四保持機構）が柱４により一定間隔で
階層構造に配置されたもの、とを備えている。

【００１４】ビーカー１内には、所定のエッチング溶液
６が満たされている。エッチング溶液としては、KOH水
溶液、エチレンジアミンピロカテコール水溶液（ED
P）、4-メチル水酸化アンモニウム水溶液（TMAH）等が
用いられる。実施形態にかかるウエットエッチング装置
を用いてウエットエッチングを行うと、第一保持機構で
保持されたウエットエッチング用マスクが形成されたウ
エハのエッチングにおける化学反応によって生じる気体
（泡）は上昇し、第二保持機構の保持部の裏面に当た
り、裏面に沿って広がり、エッチング液６の液面に向け
て上昇する（図中矢印）。

【００１５】第二保持機構〜第四保持機構で保持された
かかるウエハのエッチングにおける化学反応によって生
じた気体（泡）も同様な現象を引き起こす。従って、エ
ッチング面内の下側から上昇してきた気体（泡）によっ
てエッチング速度が低下する、エッチング面が荒れる、
という問題が生じない。図１では、保持機構が４段の階
層構造のものを示したが、ビーカー１の大きさに合わせ
て、任意の数の保持機構からなる階層構造にすることが
できる。

【００１６】次に、本発明の実施形態にかかるウエット
エッチング装置を用いて、図２に示すような工程によ
り、転写マスク用ブランクスを製作した。転写マスク用
ブランクスは、ボロンを拡散したシリコン活性層からな
るシリコンメンブレンと、このメンブレンを支持する部
材であるシリコン製の外周及び支柱により構成されてい
る。

【００１７】まず、（１００）面方位を有するシリコン
基板２１を用意し（図２ａ）、その基板の片面にボロン
を拡散（熱拡散法又はイオン注入法）してシリコン活性
層２２を形成する。これはエッチング時にはエッチング
ストップ層としての役割を果たし、最終的には、シリコ
ンメンブレンとなる。シリコン基板２１のうちシリコン
活性層２２以外の部分は、支持シリコン部２１ａという
（図２ｂ）。

【００１８】次に、シリコン基板２１の両面に窒化珪素
膜２３を成膜し（図２ｃ）、さらに基板裏面に形成され
た窒化珪素膜２３の一部を窓（開口）パターン形状２４
にエッチングすることによりウエットエッチング用マス
ク２５を形成する（図２ｄ）。本実施形態では、簡単
のため、窓は一つである。ウエットエッチング用マスク
２５が形成されたシリコン基板２１を、本発明にかかる
ウエットエッチング装置の保持機構に設置し、KOH溶液
等のエッチング溶液が満たされている容器（ビーカー）
に浸すと、窒化珪素膜で保護されていない開口部２４か
ら支持シリコン部２１ａのエッチングが進行する。

【００１９】シリコン活性層２２に達すると、エッチン
グレートが極端に落ちるので、そこでエッチングは停止
する（図２ｅ）。実施形態にかかるウエットエッチング
装置の保持機構を用いて、かかるシリコン基板を水平方
向に設置したので、縦方向に保持する従来のウエットエ
ッチング装置によるウエットエッチングに比べて、エッ
チング速度が速く、エッチングムラがないので、エッチ
ング面が荒れていない。

【００２０】なお、ボロン濃度が２×１０¹⁹atoms/cm³
より小さいと、エッチングレートの低下が顕著ではな
く、エッチングを停止することができないので、シリコ
ン活性層１２中のボロン濃度は２×１０¹⁹atoms/cm³以
上必要である。最後に、窒化珪素からなるウエットエッ
チング用マスク１５及び窒化珪素膜１３を除去すると、
転写マスク用ブランクスを完成する（図２ｆ）。

【００２１】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明にかかるウエ
ットエッチング装置によれば、エッチング対象物を水平
方向に配置することができる保持機構を、複数個、階層
構造的に配置したので、量産性が良く、エッチング過程
においてエッチング面のダメージが少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態にかかるウエットエッチング
装置の概略断面図である。

【図２】本発明の実施形態にかかるウエットエッチング
装置を用いて転写マスクブランクスを製作工程を示した
図である。

【図３】バルクマイクロマシニング技術を用いて作製し
たシリコン基板上の窒化珪素からなる自立膜の概略図で
あり、（ａ）上面図、（ｂ）側面図、（ｃ）下面図であ
る。

【図４】従来のウエットエッチング装置の概略断面図で
ある。

【符号の説明】

１、１１・・・ビーカー２、１２・・・保持部３、１３・・・固定部材４、１４・・・ウエットエッチング用マスクが形成され
たウエハ５・・・柱６、１６・・・エッチング溶液１５・・・支持台１７・・・シリコンウエハ１８、２３・・・窒化珪素膜２１・・・シリコン基板２２・・・シリコン活性層２１ａ・・・支持シリコン部２４・・・窓（開口）パターン形状２５・・・ウエットエッチング用マスク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の容器内にウエットエッチング対象物
を水平方向に保持可能な保持機構を階層構造（多段式）
に配置したものを備えたウエットエッチング装置。
【請求項２】シリコン活性層と支持シリコン部とからな
るシリコン基板を用意する工程と、前記支持シリコン部側に所定の開口を有するウエットエ
ッチング用マスクを前記シリコン基板に形成する工程
と、前記シリコン基板をエッチング溶液内で水平方向に設置
し、前記ウエットエッチング用マスクの開口から前記支
持シリコン部に向けてウエットエッチングする工程と、
前記ウエットエッチング用マスクを除去する工程と、か
らなる転写マスクブランクスの製造方法。