JP2792453B2 - アパーチャ及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板上に半導体
集積回路などの回路パターンを形成するために半導体基
板に被着されたレジストに直接電子ビームで描画する電
子ビーム描画法に用いる電子ビーム描画用アパーチャに
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路の進歩は目ざまし
く、特にＤＲＡＭに代表されるメモリ素子では記憶容量
の３年毎に４倍という大容量化が実現されている。この
進歩は微細加工技術の進歩によるところが大きく、特に
リソグラフィ技術の進歩に依存するものである。

【０００３】微細パターンを半導体基板であるウェハ上
に形成するには、紫外光を光源とした縮小投影露光装置
いわゆるステッパーが用いられていたが、より微細パタ
ーンを転写するために、光源の短波長化が行なわれ、水
銀ランプのｇ線（436nm）から同じ水銀ランプのｉ線（3
65nm）へ、さらには弗化クリプトンガスを用いたＫｒＦ
エキシマレーザ光（249nm）へと変化してきた。

【０００４】しかし、光源の短波長化による微細パター
ン転写能力すなわち解像力の向上は、逆に焦点深度の低
下を招いている。そこで、焦点深度が光露光法に比べ飛
躍的に広い電子ビーム描画法が注目されている。

【０００５】この電子ビーム描画法は半導体集積回路パ
ターンをスポットの小さな電子ビームで順次パターンを
倣って描画するため、より微細化が可能であるものの、
光露光法に比べ処理能力の低いことが問題とされてい
た。

【０００６】しかしながら、電子ビーム描画法において
は、この一筆書き描画方法に代って、特開平4-137520号
公報、あるいは特願平5-341835号に記載されるように、
新たに半導体集積回路の一部を形成したアパーチャを用
いて一括転写し、それらの一括パターンを繋げて全体の
回路パターンを転写する部分一括電子ビーム描画法が開
発され、処理能力が飛躍的に向上した。

【０００７】図６は従来のアパーチャの製造方法及び構
造を説明するための縦断面図である。

【０００８】図６を参照して、面方位（100）のシリコ
ン張り合わせウェハ１の表面をパターン化したものにＣ
ＶＤにより両面にウェットエッチング用保護膜（シリコ
ン窒化膜等）３を形成する（図６(a)参照）。

【０００９】次に、レジストをパターニングし、窓を開
けたレジストマスク４を用いてウェットエッチング用保
護膜３をドライエッチングにより除去し、バックエッチ
用窓５を形成する（図６(b)参照）。

【００１０】次に、このバックエッチ用窓５から露出し
ているシリコンウェハ１を水酸化カリウム、ヒドラジン
等のアルカリ溶液を加熱したウェットエッチング溶液に
より貼り合せ面２を含めバックエッチして開口部６を形
成する（図６(c)参照）。

【００１１】開口部６は、ウェットエッチング時に面方
位（111）が現れることにより、テーパを持たせてい
る。その後、レジスト４及びウェットエッチング用保護
膜３を除去し、表面部に電子ビーム照射時、チャージア
ップを防ぐための導電層７（例えばＡｕ）をスパッタ法
により被着し、アパーチャが完成する（図６(d)参
照）。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】この従来のアパーチャ
は、使用時パターン部に加速電圧30〜50kＶ、電流密度1
0〜100Ａ／cm²の電流が照射され、被照射部は時には140
0℃を越える程加熱される。表面に被着された導電層７
は熱を逃がす役割も有しているが、この導電層７を厚く
付けるとパターンの側面部にも被着してしまい、パター
ン精度が低下する。

【００１３】このため、導電層７は薄くしか付けられず
（略10nm程度）、熱を十分に逃がすことができない。従
って、表面が加熱されたアパーチャは表面部の熱膨張に
より、図７に示すように反りが発生する。

【００１４】このようにアパーチャに反りが生じると、
パターンの精度が低下し、さらにはウェハ上に描画され
るパターンの精度も大幅に低下し、その結果、生産され
るＬＳＩの歩留まりが低下するという問題がある。

【００１５】また、反りの発生した状態で、さらにアパ
ーチャ表面部に電子線が照射されると、導電層７のハガ
レが生じ（図７参照）、やがてはアパーチャが使いもの
にならなくなるという問題がある。

【００１６】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であって、パターン部をアパーチャ厚さ方向中央部に設
けることにより、電子線照射時に反りが発生しない、高
精度かつ高寿命なアパーチャ及びその製造方法を提供す
ることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、描画用の開口パターンの複数が板部材に
形成された電子ビーム描画用のアパーチャにおいて、前
記板部材が、シリコンウェハからなる第１、第２、及び
第３の板部材を積層して一体化して構成され、前記第１
の板部材、及び前記第３の板部材をエッチング除去して
形成される凹部領域において、前記板部材の厚さ方向中
央部に中間層部をなす前記第２の板部材に電子ビーム描
画用の開口パターンを設けたことを特徴とするアパーチ
ャを提供する。本発明においては、好ましくは、アパー
チャの表面側と裏面側に導電層を設ける。

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【作用】本発明によれば、アパーチャ作成時にシリコン
ウェハの表面側及び裏面側からシリコンをエッチング
し、その中間部にパターンを形成するため、電子ビーム
照射時にアパーチャにおける反りの発生を回避すること
が可能とされ、ウェハ上へのＥＢ（電子ビーム）描画の
パターン精度が向上し、ＬＳＩの高品質化、低コスト化
が可能である。また、本発明によれば、アパーチャの両
面を使用することも可能であり、アパーチャの寿命を大
幅に延ばすことが可能とされる。

【００２１】

【実施例】次に、図面を参照して、本発明の実施例につ
いて説明する。なお、以下の実施例では本発明における
板部材としてシリコンウェハを用いた例について説明す
る。

【００２２】

【実施例１】図１及び図２は本発明の一実施例を工程順
に説明するための断面図である。

【００２３】本実施例においては、ウェハとして、従来
の貼り合せウェハとは異なり、２ケ所の貼り合せ面２
Ａ、２Ｂを有するウェハ１を用いる。

【００２４】この２ケ所の貼り合せ面を有するウェハ１
は、これまで製造歩留まりが悪く、実用化されていなか
った。これは貼り合せ面でボイドが生じ易く、不良の原
因となっていたためである。しかしながら、近年、この
ボイドを大幅に低減する技術が向上し、２ケ所の貼り合
せ面を有するウェハの製造が可能となった。

【００２５】まず、このウェハ１の全面にＣＶＤにより
ウェットエッチング用保護膜（シリコン窒化膜等）３Ａ
を形成する（図１(a)参照）。

【００２６】次に、表面側において、ウェットエッチン
グ用保護膜３Ａ上にレジストをパターニングし、窓を開
けたレジストマスク４Ａを用いてウェットエッチング用
保護膜３Ａをドライエッチングにより除去し、前面エッ
チ用窓５Ａを形成する（図１(b)参照）。

【００２７】次に、この前面エッチ用窓５Ａから露出し
ているシリコンウェハ１を水酸化カリウム、ヒドラジン
等のアルカリ溶液を加熱したウェットエッチング溶液に
より貼り合せ面２Ａを含めエッチングして、開口部６Ａ
を形成する（図１(c)参照）。

【００２８】その後、開口部６Ａにリソグラフィ及びエ
ッチング技術を用いパターンを形成する（図１(d)参
照）。

【００２９】次に、ＣＶＤにより全面にウェットエッチ
ング用保護膜（窒化膜等）３Ｂを形成する（図２(e)参
照）。

【００３０】次に、裏面側において、ウェットエッチン
グ用保護膜３Ｂ上にレジストをパターニングし、窓を開
けたレジストマスク４Ｂを用いて、ウェットエッチング
用保護膜３Ｂをドライエッチングにより除去し、バック
エッチ用窓５Ｂを形成する（図２(f)参照）。

【００３１】その後、バックエッチ用窓５Ｂから露出し
ているシリコンウェハ１を水酸化カリウム、ヒドラジン
等のアルカリ溶液を加熱したウェットエッチング溶液に
より貼り合せ面２Ｂを含めエッチングし、他側に開口部
６Ｂを形成する（図２(g)参照）。

【００３２】次に、ウェットエッチング用保護膜３Ａ及
び３Ｂを剥離し、表面にＡｕ等をスパッタして導電層７
Ａを形成し、アパーチャが完成する（図２(h)参照）。

【００３３】なお、本実施例では、図２(e)の工程にお
いて、ウェットエッチング用保護膜３Ａ上にウェットエ
ッチング用保護膜３Ｂを形成したが、保護膜３Ａを剥離
してから保護膜３Ｂを形成しても良い。

【００３４】このようにして作製されたアパーチャ（図
２(h)参照）は、使用時に電子線が照射されても、厚さ
方向にほぼ対称形状とされており、反りが発生しない。
このためウェハ上には高精度のパターニングを描画する
ことが可能である。

【００３５】

【実施例２】図３及び図４は、本発明の第２の実施例を
工程順に説明するための断面図である。図３(a)〜(c)ま
での開口部６Ａを形成するまでの工程は、前記第１の実
施例（図１(a)〜(c)の工程）と同じであるため、説明を
省略する。

【００３６】本実施例では、次にウェットエッチング用
保護膜３Ｂを全面に形成する（図３(d)参照）。この
時、ウェットエッチング用保護膜３Ａは剥離してあって
も、あるいは剥離していなくてもどちらでも良い。以
下、ウェットエッチング用保護膜３Ａを剥離せず、その
上に、ウェットエッチング用保護３Ｂを形成した場合に
ついて説明する。

【００３７】レジストをパターニングし、窓を開けたレ
ジストマスク４Ｂを用いてウェットエッチング用保護膜
３Ｂをドライエッチングにより除去し、バックエッチ用
窓５Ｂを形成する（図４(e)参照）。その後、バックエ
ッチ用窓５Ｂから露出しているシリコンを貼り合せ面２
Ｂを含めエッチングして、開口部６Ｂを形成する（図４
(f)参照）。

【００３８】次に、残ったシリコン部にリソグラフィ及
びエッチングによりパターンを形成し（図４(g)参
照）、最後にウェットエッチング用保護膜３Ａ、３Ｂを
剥離し、導電層７Ａを形成することによりアパーチャが
完成する（図４(h)参照）。

【００３９】なお、ここでは表面エッチングを裏面エッ
チングより先に行なったが、この順序は逆でも問題はな
い。

【００４０】

【実施例３】図５は、本発明に係るアパーチャの別の構
成例を説明する断面図である。前記第１及び第２の実施
例のアパーチャでは、導電層７Ａを表面側にのみ形成し
たが、本実施例では、図５に示すように、表面側に導電
層７Ａを、裏面側に導電層７Ｂを形成している。

【００４１】このような構成としたことにより、電荷や
熱を逃がす能力が向上し、また表面側がダメージを受け
たり、汚れたりしても、アパーチャを裏返すことによ
り、裏面を表面として使用することが可能とされ、寿命
が略２倍になり、アパーチャのコストが大幅に低減す
る。もちろん、反りの発生もないことはいうまでもな
い。

【００４２】以上、本発明を上記実施例に即して説明し
たが、本発明は、上記態様にのみ限定されるものなく、
本発明の原理に準ずる各種態様を含むことは勿論であ
る。

【００４３】例えば、上記各実施例では、本発明におけ
る板部材として貼り合せシリコンウェハを用いたが、貼
り合せウェハでなくともよく、シリコンウェハでなく他
の部材を用いても良い。

【００４４】さらに、上記各実施例において、ウェット
エッチング用保護膜はシリコン窒化膜に限るものではな
く、また導電層もＡｕに限るものではない。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ア
パーチャ作成時にシリコンウェハの表面側及び裏面側か
らシリコンをエッチングし、その中間部にパターンを形
成するため、電子ビーム照射時にアパーチャに反りが発
生することがない。また、本発明によれば、アパーチャ
の両面を使用することも可能であり、アパーチャの寿命
が大幅に延びる。さらに、本発明によれば、アパーチャ
に反りが発生しないため、ウェハ上へのＥＢ描画のパタ
ーン精度が向上し、ＬＳＩの高品質化、低コスト化を達
成するという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を工程順に説明するため
の断面図である。

【図２】本発明の第１の実施例を工程順に説明するため
の断面図である。

【図３】本発明の第２の実施例を工程順に説明するため
の断面図である。

【図４】本発明の第２の実施例を工程順に説明するため
の断面図である。

【図５】本発明のアパーチャの別の実施例の構成を説明
するための断面図である。

【図６】従来例を工程順に示す断面図である。

【図７】従来例のアパーチャの問題点を説明するための
断面図である。

【符号の説明】

１ ウェハ ２、２Ａ、２Ｂ 貼り合せ面 ３、３Ａ、３Ｂ ウェットエッチング用保護膜 ４、４Ａ、４Ｂ レジストマスク ５、５Ｂ バックエッチ用窓 ５Ａ 前面エッチ用窓 ６、６Ａ、６Ｂ 開口部 ７、７Ａ、７Ｂ 導電層

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 描画用の開口パターンの複数が板部材に
   形成された電子ビーム描画用のアパーチャにおいて、前記板部材が、シリコンウェハからなる第１、第２、及
   び第３の板部材を積層して一体化して構成され、前記第
   １の板部材、及び前記第３の板部材をエッチング除去し
   て形成される凹部領域において、前記板部材の厚さ方向
   中央部に中間層部をなす前記第２の板部材に電子ビーム
   描画用の開口パターンを設けた ことを特徴とするアパー
   チャ。
2. 【請求項２】 表面側と裏面側に導電層を設けたことを
   特徴とする請求項１記載のアパーチャ。