JP2001059155A - Mask vapor deposition method - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、マスク蒸着方法に
関し、特にマスクを用いて基板上に選択的に導電膜や絶
縁膜等の薄膜パターンを成膜するマスク蒸着方法に関す
る。The present invention relates to a mask vapor deposition method, and more particularly to a mask vapor deposition method for selectively forming a thin film pattern such as a conductive film or an insulating film on a substrate using a mask.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般的に、半導体素子やＥＬ（エレクト
ロルミネッセンス）素子等に用いられる導電膜や絶縁膜
等の薄膜パターンは、以下のようにして得られる。真空
蒸着法により、ＳｉＯ2や金属の蒸着材料を基板上に蒸
着し、薄膜を形成する。この後、前記薄膜上にフォトレ
ジストを塗布し、フォトリソグラフィ法及びエッチング
法を用いて、前記絶縁膜や導電膜等の薄膜パターンが得
られる。2. Description of the Related Art Generally, a thin film pattern such as a conductive film or an insulating film used for a semiconductor device or an EL (electroluminescence) device is obtained as follows. An evaporation material such as SiO 2 or a metal is evaporated on a substrate by a vacuum evaporation method to form a thin film. Thereafter, a photoresist is applied on the thin film, and a thin film pattern such as the insulating film or the conductive film is obtained by using a photolithography method and an etching method.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記蒸
着材料が有機物である場合やＭｇ等のイオン化傾向の低
い金属である場合には、フォトリソグラフィ法及びエッ
チング法で用られる有機溶剤や水により、溶解したり、
酸化したりしてしまうといった問題を生じていた。However, when the vapor deposition material is an organic substance or a metal having a low ionization tendency such as Mg, it is dissolved by an organic solvent or water used in a photolithography method and an etching method. Or
A problem such as oxidation was caused.
【０００４】この問題を解消するために、フォトリソグ
ラフィ法及びエッチング法を用いないで薄膜パターンを
得るマスク蒸着法が考案された。マスク蒸着法は、基板
にレーザ加工して得られた金属マスクを密着させ、この
金属マスク側から前記基板上にＳｉＯ2や金属の蒸着材
料を蒸着することによって、有機溶剤や水を用いること
なく前記絶縁膜や前記導電膜等の薄膜パターンを得る。
ところが、金属マスクは、所定の厚さを有する金属板に
レーザ加工を行って作製されるが、レーザ加工精度は、
１００μｍ程度が限界であるので、数μｍ程度の微細な
パタ−ン加工ができない。このため、前記基板上に微細
な薄膜パターンを形成することができなかった。そこ
で、本発明は、上記のような問題点を解消するためにな
されたもので、有機物やイオン化傾向の低い金属を蒸着
源に用いて蒸着する際、精度が良く、良質な薄膜パター
ンを作製できるマスク蒸着方法を提供することを目的と
する。[0004] In order to solve this problem, a mask evaporation method for obtaining a thin film pattern without using photolithography and etching has been devised. The mask vapor deposition method is a method in which a metal mask obtained by laser processing is adhered to a substrate, and SiO 2 or a metal vapor deposition material is vapor-deposited on the substrate from the metal mask side, without using an organic solvent or water. Obtain a thin film pattern such as the insulating film or the conductive film.
However, a metal mask is manufactured by performing laser processing on a metal plate having a predetermined thickness.
Since the limit is about 100 μm, fine pattern processing of about several μm cannot be performed. For this reason, a fine thin film pattern could not be formed on the substrate. Therefore, the present invention has been made in order to solve the above-described problems, and when an organic substance or a metal having a low ionization tendency is deposited using a deposition source, the deposition can be performed with good accuracy and a high-quality thin film pattern. It is an object to provide a mask deposition method.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明の第１の発明は、
基板に蒸着パターンが形成されたマスクを密着し、この
マスク側から蒸着を行って、前記基板に薄膜パターンを
形成するマスク蒸着方法において、前記マスクは、ウエ
ットエッチング液により微細なパターンが形成された単
結晶Ｓｉからなることを特徴とするマスク蒸着方法を提
供する。本発明の第２の発明は、前記マスクと前記基板
との間に電圧を印加することにより、前記マスクを前記
基板に密着させたことを特徴とする請求項１記載のマス
ク蒸着方法を提供する。Means for Solving the Problems A first invention of the present invention is:
In a mask vapor deposition method in which a mask having a vapor deposition pattern formed thereon is adhered to the substrate and vapor deposition is performed from the mask side to form a thin film pattern on the substrate, the mask has a fine pattern formed by a wet etching solution. A mask vapor deposition method characterized by being made of single crystal Si is provided. The second invention of the present invention provides the mask vapor deposition method according to claim 1, wherein the mask is brought into close contact with the substrate by applying a voltage between the mask and the substrate. .
【０００６】[0006]
【発明の実施の形態】本発明のマスク蒸着方法の実施形
態について図面を参照しながら以下に説明する。図１
は、本発明の第１実施形態を示す図である。図２は、単
結晶Ｓｉマスクの作製方法を示す図である。図３は、厚
い単結晶Ｓｉ基板をウエットエッチング液でエッチング
した場合の形状を示す図である。図４は、本発明の第２
実施形態を示す図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the mask vapor deposition method of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating a method for manufacturing a single-crystal Si mask. FIG. 3 is a diagram showing a shape when a thick single crystal Si substrate is etched with a wet etching solution. FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention.
It is a figure showing an embodiment.
【０００７】まず初めに、本発明の第１実施形態に用い
られる真空蒸着装置について図１を用いて説明する。図
１に示すように、真空蒸着装置１は、真空容器２と、こ
の真空容器２内に配置されたボート３と、ボート３に対
向配置された基板ホルダー４と、この真空容器２内を所
定の真空度にする真空ポンプ５とからなる。First, a vacuum deposition apparatus used in the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, a vacuum deposition apparatus 1 includes a vacuum vessel 2, a boat 3 disposed in the vacuum vessel 2, a substrate holder 4 disposed opposite to the boat 3, and a predetermined space in the vacuum vessel 2. And a vacuum pump 5 for setting the vacuum degree.
【０００８】次に、本発明の第１実施形態について説明
する。図１に示すように、蒸着材料６を真空容器２内の
ボート３に入れ、このボート３と対向する側の基板ホル
ダー４に基板７を固定した後、この基板７上に微細パタ
ーンが形成された単結晶Ｓｉマスク８を密着し、真空ポ
ンプ５により真空容器２内を真空にする。基板７の材料
としは、例えば、ＣａＴｉＯ3、ＢａＴｉＯ3、Ｓｉ
Ｏ2、ガラス等がある。なお、図１中、説明の便宜上、
基板７と単結晶Ｓｉマスク８とを離間させている。この
後、図示しないヒータを用いて、ボート３に通電して過
熱し、蒸着材料６を蒸発させて、単結晶Ｓｉマスク８を
介して基板７上にこの単結晶Ｓｉマスク８と同じ形状の
微細な薄膜パターンを形成する。単結晶Ｓｉマスク８
は、熱膨張係数が小さいので、ボート３からの輻射熱が
印加されても膨張率が小さい。このため、単結晶Ｓｉマ
スク８に形成されているマスクパターン精度が良好であ
れば、精度の良い単結晶Ｓｉマスク８と同じ形状の薄膜
パターンを得ることができる。Next, a first embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, a deposition material 6 is put in a boat 3 in a vacuum vessel 2, and a substrate 7 is fixed to a substrate holder 4 on a side facing the boat 3, and then a fine pattern is formed on the substrate 7. The vacuum pump 5 evacuates the inside of the vacuum vessel 2 with the single crystal Si mask 8 adhered thereto. As a material of the substrate 7, for example, CaTiO 3 , BaTiO 3 , Si
O 2 and glass. In FIG. 1, for convenience of explanation,
The substrate 7 is separated from the single-crystal Si mask 8. Thereafter, the boat 3 is energized and heated by using a heater (not shown) to evaporate the vapor deposition material 6, and the fine material having the same shape as the single crystal Si mask 8 is formed on the substrate 7 via the single crystal Si mask 8. Forming a thin film pattern. Single crystal Si mask 8
Has a small coefficient of thermal expansion, so that the coefficient of expansion is small even when radiant heat from the boat 3 is applied. Therefore, if the mask pattern formed on the single-crystal Si mask 8 has high precision, a thin film pattern having the same shape as the single-crystal Si mask 8 with high precision can be obtained.
【０００９】以下に、どのようにして、単結晶Ｓｉマス
ク８を精度良く作製できるのかについて図２を用いて説
明する。図２（Ａ）に示すように、φ３インチ、厚さ４
００μｍの単結晶Ｓｉ基板９上にＳｉＯ2層１０を形成
し、このＳｉＯ2層１０上にフォトレジストを塗布し、
フォトリソグラフィ法により、フォトレジストパターン
１１を形成する。次に、図２（Ｂ）に示すように、フォ
トレジストパターン１１で覆われた以外のＳｉＯ2層１
０を単結晶Ｓｉ基板９に達するまでエッチングして、Ｓ
ｉＯ2層パターン１２を形成し、この後、フォトレジス
トパターン１１を除去する。Hereinafter, how the single-crystal Si mask 8 can be accurately manufactured will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2 (A), φ3 inch, thickness 4
An SiO 2 layer 10 is formed on a single-crystal Si substrate 9 of 00 μm, and a photoresist is applied on the SiO 2 layer 10,
A photoresist pattern 11 is formed by a photolithography method. Next, as shown in FIG. 2B, the SiO 2 layer 1 other than the one covered with the photoresist pattern 11 is formed.
0 until the single crystal Si substrate 9 is reached,
An iO 2 layer pattern 12 is formed, and thereafter, the photoresist pattern 11 is removed.
【００１０】次に、図２（Ｃ）に示すように、６０℃、
３０％濃度のアルカリ性水溶液からなるウエットエッチ
ング液を用いて、ＳｉＯ2層パターン１２から露出した
単結晶Ｓｉ基板９が貫通するまでエッチングして貫通孔
１３を形成し、この後、ＳｉＯ2層パターン１２を除去
して、数μｍの微細なパターンを有する単結晶Ｓｉマス
ク８を作製する。ここで、アルカリ性水溶液は、例えば
ＫＯＨやＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニアオキシド）
がある。なお、図３に示すように、ＳｉＯ2層パターン
１２のピッチが極めて微細で、かつ単結晶Ｓｉ基板９が
厚い場合には、その結晶方位によって特定方向に異方性
エッチングされて、その表面から深さ方向にすり鉢状に
狭くなるため、単結晶Ｓｉ基板９が貫通しない貫通孔１
３ａが存在することがある。Next, as shown in FIG.
Using a wet etchant comprising an alkaline aqueous solution of 30% concentration, is etched until the single crystal Si substrate 9 exposed from the SiO 2 layer pattern 12 through the through-hole 13 is formed, after the, SiO 2 layer pattern 12 Is removed to produce a single-crystal Si mask 8 having a fine pattern of several μm. Here, the alkaline aqueous solution is, for example, KOH or TMAH (tetramethyl ammonia oxide).
There is. As shown in FIG. 3, when the pitch of the SiO 2 layer pattern 12 is extremely fine and the single-crystal Si substrate 9 is thick, anisotropic etching is performed in a specific direction depending on the crystal orientation, and from the surface. The through-hole 1 through which the single-crystal Si substrate 9 does not penetrate because it becomes narrow in a mortar shape
3a may be present.
【００１１】この場合には、ウエットエッチング液によ
って単結晶Ｓｉ基板９の厚さが数μｍ程度になるまでエ
ッチングした後、単結晶Ｓｉ基板９の裏面から誘導結合
型反応性イオンエッチング法やイオンビームミリング法
を用いて異方性エッチングを行う。誘導結合型反応性イ
オンエッチング法やイオンビームミリング法では、その
エッチングレートがウエットエッチングに比較して大幅
に小さいが、エッチングを単結晶Ｓｉ基板９に対して垂
直にできるため、単結晶Ｓｉ基板９全域に渡って、精度
が良く、数μｍの微細なパターンを有する単結晶Ｓｉマ
スク８を作製することができる。In this case, the single-crystal Si substrate 9 is etched by a wet etching solution until the thickness of the single-crystal Si substrate 9 becomes about several μm, and then the inductively-coupled reactive ion etching method or the ion beam Anisotropic etching is performed using a milling method. In the inductively coupled reactive ion etching method or the ion beam milling method, the etching rate is much smaller than that of the wet etching, but the etching can be made perpendicular to the single crystal Si substrate 9. A single-crystal Si mask 8 having high accuracy and a fine pattern of several μm can be manufactured over the entire region.
【００１２】このように、数μｍの微細なパターンが精
度良く作製された単結晶Ｓｉマスク８を基板７に密着さ
せて蒸着を行うので、基板７に精度が良く、良質な単結
晶Ｓｉマスク８と同じ形状の薄膜パターンを作製するこ
とができる。Since the single-crystal Si mask 8 on which a fine pattern of a few μm is formed with high precision is adhered to the substrate 7 for vapor deposition, the substrate 7 has a high-precision and high-quality single-crystal Si mask 8. A thin film pattern having the same shape as the above can be manufactured.
【００１３】次に、本発明の第２実施形態について図４
を用いて説明する。第１実施形態と同一構成には同一符
号を付し、その説明を省略する。図４に示すように、本
発明の第２実施形態に用いれる真空蒸着装置１４は、本
発明の第１実施形態の真空蒸着装置１の代わりに、基板
７と単結晶Ｓｉマスク８との間に電圧を印加する電源１
５を備え、それ以外は同様であるので、重複を避けるた
めに説明を省略する。図２中、実際には、単結晶Ｓｉマ
スク８は基板７に密着しているが、説明の便宜上、基板
７と単結晶Ｓｉマスク８を離間させている。基板７と単
結晶Ｓｉマスク８との間に電圧を印加する電源１５を備
えることによって、互いに対向する基板７と単結晶Ｓｉ
マスク８表面にクーロン力を発生させて、強固に密着す
るようにしたものである。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. The same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. As shown in FIG. 4, a vacuum deposition apparatus 14 used in the second embodiment of the present invention is different from the vacuum deposition apparatus 1 of the first embodiment of the present invention in that Power supply 1 for applying voltage to
5 are the same, and the other parts are the same. Therefore, the description is omitted to avoid duplication. In FIG. 2, the single crystal Si mask 8 is actually in close contact with the substrate 7, but the substrate 7 and the single crystal Si mask 8 are separated for convenience of explanation. By providing a power supply 15 for applying a voltage between the substrate 7 and the single-crystal Si mask 8, the substrate 7 and the single-crystal Si
A Coulomb force is generated on the surface of the mask 8 so as to firmly adhere.
【００１４】本発明の第２実施形態マスク蒸着方法は、
本発明の第１実施形態と同様であるので、その説明を省
略する。A mask deposition method according to a second embodiment of the present invention comprises:
Since it is the same as the first embodiment of the present invention, the description is omitted.
【００１５】前記したように、数μｍの微細なパターン
を精度良く作製された単結晶Ｓｉマスク８を基板７上に
載置した後、かつ単結晶Ｓｉマスク８と基板７との間に
電圧を印加して単結晶Ｓｉマスク８が基板７に強固に密
着させるようにして蒸着を行うので、単結晶Ｓｉマスク
８を通過した蒸着粒子が基板７に飛来する間に散乱する
ことなく、基板７に堆積する。この結果、基板７には精
度が良く、良質な単結晶Ｓｉマスク８と同じ形状の薄膜
パターンを作製することができる。As described above, after placing the single-crystal Si mask 8 on which a fine pattern of several μm has been accurately formed on the substrate 7, and applying a voltage between the single-crystal Si mask 8 and the substrate 7. Since the deposition is performed by applying the single crystal Si mask 8 to the substrate 7 so as to firmly adhere to the substrate 7, the deposited particles passing through the single crystal Si mask 8 are not scattered while flying to the substrate 7, and are deposited on the substrate 7. accumulate. As a result, a high-precision thin film pattern having the same shape as the high-quality single-crystal Si mask 8 can be formed on the substrate 7.
【００１６】[0016]
【発明の効果】本発明によれば、基板上に蒸着パターン
が形成されたマスクを密着し、このマスク側から蒸着を
行って、前記基板に薄膜パターンを形成するマスク蒸着
方法において、前記マスクは、ウエットエッチング液に
より微細なパターンが形成された単結晶Ｓｉからなるの
で、基板上に精度が良く、良質な前記マスクと同じ形状
の薄膜パターンを作製することができる。According to the present invention, in a mask vapor deposition method for forming a thin film pattern on the substrate by adhering a mask having a vapor deposition pattern formed on a substrate and performing vapor deposition from the mask side, Since it is made of single-crystal Si having a fine pattern formed by a wet etchant, a high-precision thin film pattern having the same shape as that of the mask can be formed on the substrate with high accuracy.
【図１】本発明の第１実施形態を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図２】単結晶Ｓｉマスクの作製方法を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a method for manufacturing a single crystal Si mask.
【図３】厚い単結晶Ｓｉ基板をウエットエッチング液で
エッチングした場合の形状を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a shape when a thick single crystal Si substrate is etched with a wet etching solution.
【図４】本発明の第２実施形態を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
１、１４…真空蒸着装置、２…真空容器、３…ボート、
４…基板ホルダー、５…真空ポンプ、６…蒸着材料、７
…基板、８…単結晶Ｓｉマスク、９…単結晶Ｓｉ基板、
１０…ＳｉＯ2層、１１…フォトレジストパターン、１
２…ＳｉＯ2層パターン、１３…貫通孔、１５…電源1, 14: vacuum evaporation device, 2: vacuum container, 3: boat,
4 substrate holder, 5 vacuum pump, 6 deposition material, 7
... substrate, 8 ... single-crystal Si mask, 9 ... single-crystal Si substrate,
10: SiO 2 layer, 11: photoresist pattern, 1
2: SiO 2 layer pattern, 13: through hole, 15: power supply
Claims (2)
密着し、このマスク側から蒸着を行って、前記基板に薄
膜パターンを形成するマスク蒸着方法において、 前記マスクは、ウエットエッチング液により微細なパタ
ーンが形成された単結晶Ｓｉからなることを特徴とする
マスク蒸着方法。In a mask vapor deposition method for forming a thin film pattern on the substrate by adhering a mask on which a vapor deposition pattern is formed to a substrate and performing vapor deposition from the mask side, the mask is made fine by a wet etching solution. A mask vapor deposition method comprising a single crystal Si having a pattern formed thereon.
することにより、前記マスクを前記基板に密着させたこ
とを特徴とする請求項１記載のマスク蒸着方法。2. A method according to claim 1, wherein said mask is brought into close contact with said substrate by applying a voltage between said mask and said substrate.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11236628A JP2001059155A (en) | 1999-08-24 | 1999-08-24 | Mask vapor deposition method |
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| JP11236628A JP2001059155A (en) | 1999-08-24 | 1999-08-24 | Mask vapor deposition method |
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|---|---|
| JP2001059155A true JP2001059155A (en) | 2001-03-06 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014199833A (en) * | 2013-03-29 | 2014-10-23 | 株式会社ディスコ | Method for etching object to be processed |
-
1999
- 1999-08-24 JP JP11236628A patent/JP2001059155A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014199833A (en) * | 2013-03-29 | 2014-10-23 | 株式会社ディスコ | Method for etching object to be processed |
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