JP2015102653A - ステンシルマスク及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】シリコン薄膜層、中間酸化膜層、及びシリコン層を順次積層したＳＯＩ基板よりステンシルマスクを製造する方法において、シリコン薄膜層に形成されたパターン状の開口を、そのまま照射でき、十分結像できるステンシルマスク及びその製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】シリコン薄膜層にドライエッチングによって、所定の転写パターンの開口を中間酸化膜層上まで形成する工程と、ドライエッチングによって開口の酸化膜層接触部に、ノッチを形成する工程と、を有することを特徴とする。
【選択図】図１
【解決手段】シリコン薄膜層にドライエッチングによって、所定の転写パターンの開口を中間酸化膜層上まで形成する工程と、ドライエッチングによって開口の酸化膜層接触部に、ノッチを形成する工程と、を有することを特徴とする。
【選択図】図１
Description
本発明は、ステンシルマスク及びその製造方法に関する。
半導体素子をはじめとして、フォトリソグラフ技術を応用した素子は、年々微細化を進めており、その集積度も向上している。微細化の点から、近年電子線リソグラフを利用するためのステンシルマスクや極端紫外線を利用した反射型マスク等のマスクが、開発されている。
ステンシルマスクは、通常シリコンに電子線を通すパターン状の開口が形成されたマスクで、露光された電子線が開口を通過し、反対側に載置されたウェハにパターンが描画される。
このようなステンシルマスクは、次のような方法で製造される。図３、図４は、ステンシルマスクの製造工程の例で、これを用いて説明する。
まず、シリコン薄膜層１２１、中間酸化膜層１３１、及びシリコン層１４１が順次積層されたＳＯＩ基板を用意し、洗浄して準備する（図３（ａ））。シリコン薄膜層１２１は、マスクパターンを規定する開口の形成されるメンブレン層となる。
つぎにシリコン薄膜層にＥＢ（電子ビーム）レジストをコートし、ＥＢレジストを形成する。所望のパターンでＥＢ描画し、現像してＥＢレジストパターン２１１を形成する（図３（ｂ））。
つぎにＥＢレジストバターンをマスクとし、中間酸化膜層をストッパとし、ドライエッチング（トレンチエッチング）を行う（図３（ｃ））。エッチング方法としては、エッチング温度（基板温度を含む）、使用ガス、ガス圧力、高周波印加出力（パワー）などを調節したドライエッチングを採用することで、開口の断面形状及びビーム入射側の開口寸法等を制御できる。シリコン基板のドライエッチングに用いるエッチングガスとしては、例えば、ＳＦ6ガス、Ｃｌ2／Ｏ2混合ガス、ＳｉＣｌ4／Ｎ2混合ガス等が挙げられる。
本工程でのトレンチエッチング方法としては、例えば、エッチング反応生成物（ＳｉＯx、ＳｉＮx等）で側壁のエッチングを防ぎつつトレンチエッチングを行う側壁保護エッチング（ガス圧５０ｍＴｏｒｒ程度）、低温（−１３０℃程度、ガス圧２０ｍＴｏｒｒ以下）で側壁のエッチングを防ぎつつトレンチエッチングを行う極低温エッチング、などを使用できる。
本工程でのトレンチエッチング方法としては、例えば、エッチング反応生成物（ＳｉＯx、ＳｉＮx等）で側壁のエッチングを防ぎつつトレンチエッチングを行う側壁保護エッチング（ガス圧５０ｍＴｏｒｒ程度）、低温（−１３０℃程度、ガス圧２０ｍＴｏｒｒ以下）で側壁のエッチングを防ぎつつトレンチエッチングを行う極低温エッチング、などを使用できる。
レジストを除去し、トレンチ洗浄して、シリコン薄膜層１２２にパターン状の開口を形成する（図３（ｄ））。
つぎにシリコン薄膜層１２２全面にシリコンエッチングに対する保護用レジスト２２１を塗布する（図４（ｅ））。なお、本図から上下を逆としている。
つぎに保護用レジスト２２１を露光・現像し、保護膜コート２２２とする（図４（ｆ））。これは、以下のシリコン層１４１のエッチング（バックエッチング）に対し、シリコン薄膜層１２２がエッチングされるのを防ぐためである。
つぎに、シリコン層側に開口部エッチング用厚膜レジスト２３１を形成する（図４（ｇ
））。
））。
つぎに、シリコン層側に露光・現像を実施し、開口部エッチング用厚膜レジストパターン２３２を形成する（図４（ｈ））。
つぎに、レジストパターン２３２をマスクとし、中間酸化膜をストッパとして、シリコン層にドライエッチングを行い、開口部を形成する。その後、中間酸化膜層１３１をエッチングし除去し、開口部１８０を形成する（図４（ｉ））。
レジストを剥離し、最終洗浄を行い、ステンシルマスクを完成する（図４（ｊ）。図３（ｃ）のトレンチエッチングにおいては、ドライエッチング方式の採用を必須とするが、図４（ｉ）のバックエッチングにおいては、相対的に開口寸法の厳密な制御を要さないため、上記と同様のドライエッチングプロセスあるいはウェットエッチングプロセスが適宜に採用される。
パターン状の開口を形成したシリコン薄膜層は、メンブレン層、開口部を形成したシリコン層は、支持基板層ともいう。支持基板層は中間酸化層を介してメンブレン層を支持する構成となっている。
本例では、シリコン薄膜層のパターン形成をしてから、シリコン層をエッチングして支持基板層を形成するが、支持基板層形成を先にし、その後シリコン薄膜層のパターン形成をしてもよい。
ステンシルマスクを製造する場合、シリコン薄膜層にパターン状の開口を形成する工程では、シリコン薄膜層にレジストパターンを形成し、レジストパターンをマスクとし、中間酸化膜層をストッパとしてドライエッチング（トレンチエッチング）し、レジストを除去する。図５は、ステンシルマスクのシリコン薄膜層に開口を形成した一例を、断面で示した部分説明図である。図５（ａ）で、ステンシルマスク１１のシリコン薄膜層２１に、パターン状の開口６１が中間酸化膜層３１まで形成されている。しかし、シリコン薄膜層が中間酸化膜層と接触する部位８１に、庇７１ができてしまう。微細化が進むにつれ、図５（ｂ）に示すように、このようなシリコン薄膜層の開口に電子ビームを照射した場合、庇に照射を妨げられ、反対側に十分な結像をしなくなるという問題が発生するようになった。
本発明は、以上の問題点を解決するもので、シリコン薄膜層に形成されたパターン状の開口を、そのまま照射でき、十分結像できるステンシルマスク及びその製造方法を提供することを課題とする。
本発明は、かかる課題に鑑みなされたもので、請求項１の発明は、
シリコン薄膜層、中間酸化膜層、及びシリコン層を順次積層したＳＯＩ基板よりステンシルマスクを製造する方法において、
シリコン薄膜層にドライエッチングによって、所定の転写パターンの開口を中間酸化膜層上まで形成する工程と、
ドライエッチングによって開口の酸化膜層接触部に、ノッチを形成する工程と、
を有することを特徴とするステンシルマスクの製造方法としたものである。
シリコン薄膜層、中間酸化膜層、及びシリコン層を順次積層したＳＯＩ基板よりステンシルマスクを製造する方法において、
シリコン薄膜層にドライエッチングによって、所定の転写パターンの開口を中間酸化膜層上まで形成する工程と、
ドライエッチングによって開口の酸化膜層接触部に、ノッチを形成する工程と、
を有することを特徴とするステンシルマスクの製造方法としたものである。
本発明の、請求項２の発明は、
パターン状に開口を形成されたシリコン薄膜層、中間酸化膜層、及び開口部を形成されたシリコン層が順次形成された構成のステンシルマスクにおいて、
シリコン薄膜層の開口が、シリコン層の開口部側で、ノッチを形成されたことを特徴とするステンシルマスクとしたものである。
パターン状に開口を形成されたシリコン薄膜層、中間酸化膜層、及び開口部を形成されたシリコン層が順次形成された構成のステンシルマスクにおいて、
シリコン薄膜層の開口が、シリコン層の開口部側で、ノッチを形成されたことを特徴とするステンシルマスクとしたものである。
本発明は、以上のような構成であるので、シリコン薄膜層に形成されたパターン状の開口を、そのまま照射でき、十分結像できるステンシルマスク及びその製造方法とすることができる。
本発明のステンシルマスク及びその製造方法の実施形態について、図面を用いて説明する。
図１は、本発明のステンシルマスクの製造方法の一例を断面で示した部分説明図である。本発明のステンシルマスクの製造方法では、シリコン薄膜層、中間酸化膜層、及びシリコン層を順次積層したＳＯＩ基板よりステンシルマスクを製造することを前提とする。本発明では、図３（ｃ）に示された従来技術と同様に、シリコン薄膜層２１にドライエッチングによって、所定の転写パターンの開口６１を中間酸化膜層３１上まで形成する工程（図１（ａ））に加えて、追加のドライエッチングによって開口６０の酸化膜層接触部に、ノッチ５０を形成する工程（図１（ｂ））を具備することを特徴とする。
図１（ｃ）は、本実施の形態で、ノッチが形成される説明図である。図で、ドライエッチングを進め、イオン９０によりシリコン薄膜層２０を垂直方向に中間酸化膜層３１に到達するまで、削除していく。従来、この時点でエッチングを終えて、開口６１を形成していたが、本発明では、さらにドライエッチングを進めることによって、イオン９０が開口６１の底部に蓄積されていく。その結果、蓄積したイオン９０の電界により、中間酸化膜３１との界面の横方向にイオン９０が侵食し、この部位のシリコン薄膜層２０が削除され、ノッチ５０が形成される。
本発明では、最終的に形成される開口の断面テーパ角度は、図１で下側の開口幅が広い逆テーパ（テーパ角＞９０°）とする必要はなく、下側の開口幅が狭い順テーパ（テーパ角＜９０°）であっても、底部に形成されるノッチにより、電子ビームの通過が良好とな
るため、開口の形成の上での断面形状の厳密な制御の上での負荷が軽減される。
るため、開口の形成の上での断面形状の厳密な制御の上での負荷が軽減される。
この工程後にシリコン層に開口部を設けることによって、本発明のステンシルマスクを得ることができる。図２は、このような製造方法で製造されたステンシルマスクの例を断面で示した部分説明図である。本例のステンシルマスク１０は、パターン状に開口６０を形成されたシリコン薄膜層２０、中間酸化膜層３０、及び開口部８０を形成されたシリコン層４０が順次形成された構成のステンシルマスク１０であって、シリコン薄膜層２０の開口６０が、シリコン層４０の開口部８０側で、ノッチ５０が形成されている。このようなノッチ５０を設けたことによって、シリコン薄膜層２０の上方より照射された電子ビームは、開口６０を直進することができるので、シリコン薄膜層２０に形成されたパターン状の開口６０を、そのまま照射でき、十分結像できるステンシルマスク１０及びその製造方法とすることができる。
さらに、図１〜図４を参照して、詳しく本発明の実施の形態について説明する。
まず、シリコン薄膜層１２１、中間酸化膜層１３１、及びシリコン層１４１が順次積層されたＳＯＩ基板を用意し、洗浄して出発材料とする（図３（ａ））。シリコン薄膜層１２１と中間酸化膜層１３１は、ドライエッチングで所望パターンの貫通した開口を維持できる強度が望ましい。中間酸化膜層は、開口やシリコン層の開口部を形成するときのエッチングストッパの役割をするため、エッチングに用いるガス成分によって厚みなどを決めればよい。通常は酸化シリコンが利用される。
つぎにシリコン薄膜層にＥＢ（電子ビーム）レジストをコートし、ＥＢレジストを形成する。所望のパターンでＥＢ描画し、現像してＥＢレジストパターン２１１を形成する（図３（ｂ））。
つぎにＥＢレジストバターンをマスクとし、中間酸化膜層をストッパとし、ドライエッチング（トレンチエッチング）を行う（図１（ａ）、図３（ｃ））。本ドライエッチングでは、一般に、フロロカーボン系のガスが例示できる。
つぎにＥＢレジストバターンをマスクとし、中間酸化膜層をストッパとし、追加のドライエッチング（トレンチエッチング）を行う（図１（ｂ））。
レジストを除去し、トレンチ洗浄して、シリコン薄膜層１２２にパターン状の開口を形成する（図３（ｄ））。
レジストを除去し、トレンチ洗浄して、シリコン薄膜層１２２にパターン状の開口を形成する（図３（ｄ））。
つぎにシリコン薄膜層１２２全面にシリコンエッチングに対する保護用レジスト２２１を塗布する（図４（ｅ））。なお、本図から上下を逆としている。
つぎに保護用レジスト２２１を露光・現像し、保護膜コート２２２とする（図４（ｆ））。これは、以下のシリコン層１４１のエッチングに対し、シリコン薄膜層１２２がエッチングされるのを防ぐためである。
つぎに保護用レジスト２２１を露光・現像し、保護膜コート２２２とする（図４（ｆ））。これは、以下のシリコン層１４１のエッチングに対し、シリコン薄膜層１２２がエッチングされるのを防ぐためである。
つぎに、シリコン層側に開口部エッチング用厚膜レジスト２３１を形成する（図４（ｇ））。
つぎに、シリコン層側に露光・現像を実施し、開口部エッチング用厚膜レジストパターン２３２を形成する（図４（ｈ））。
つぎに、レジストパターン２３２をマスクとし、中間酸化膜をストッパとして、シリコン層にドライエッチングを行い、開口部を形成する。その後、中間酸化膜層をエッチングし除去し、開口部１８０を形成する（図４（ｉ））。
レジストを剥離し、最終洗浄を行い、ステンシルマスクを完成する（図４（ｊ）。
本例では、シリコン薄膜層のパターン形成をしてから、シリコン層をエッチングして支持基板層を形成するが、支持基板層形成を先にし、その後シリコン薄膜層のパターン形成をしてもよい。この場合、支持基板層を形成したものをステンシルマスクブランクとして利用でき、このブランクにパターン状開口を形成する。
１０、１１・・・ステンシルマスク
２０、２１、１２１、１２２・・・シリコン薄膜層
３０、３１、１３１・・・中間酸化膜層
４０、４１、１４１・・・シリコン層
５０・・・ノッチ
６０、６１・・・開口
７１・・・庇
８０、１８１・・・開口部
８１・・・シリコン薄膜層が中間酸化膜層と接触する部位
９０・・・イオン
２１１・・・ＥＢレジストパターン
２２１・・・保護用レジスト
２２２・・・保護膜コート
２３１・・・開口部エッチング用厚膜レジスト
２３２・・・開口部エッチング用厚膜レジストパターン
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３０、３１、１３１・・・中間酸化膜層
４０、４１、１４１・・・シリコン層
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６０、６１・・・開口
７１・・・庇
８０、１８１・・・開口部
８１・・・シリコン薄膜層が中間酸化膜層と接触する部位
９０・・・イオン
２１１・・・ＥＢレジストパターン
２２１・・・保護用レジスト
２２２・・・保護膜コート
２３１・・・開口部エッチング用厚膜レジスト
２３２・・・開口部エッチング用厚膜レジストパターン
Claims (2)
- シリコン薄膜層、中間酸化膜層、及びシリコン層を順次積層したＳＯＩ基板よりステンシルマスクを製造する方法において、
シリコン薄膜層にドライエッチングによって、所定の転写パターンの開口を中間酸化膜層上まで形成する工程と、
ドライエッチングによって開口の酸化膜層接触部に、ノッチを形成する工程と、
を有することを特徴とするステンシルマスクの製造方法。 - パターン状に開口を形成されたシリコン薄膜層、中間酸化膜層、及び開口部を形成されたシリコン層が順次形成された構成のステンシルマスクにおいて、
シリコン薄膜層の開口が、シリコン層の開口部側で、ノッチを形成されたことを特徴とするステンシルマスク。
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| FR3038773A1 (fr) * | 2015-07-10 | 2017-01-13 | Commissariat Energie Atomique | Pochoir et procede de fabrication du pochoir |
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