JP3246445B2 - 荷電ビーム一括露光用透過マスクおよびその製造方法 - Google Patents
荷電ビーム一括露光用透過マスクおよびその製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、荷電粒子ビームの
一種である電子線を利用した電子ビーム描画装置に使用
される、半導体基板表面に直接電子ビームを照射して微
細なパターンを形成するための荷電ビーム一括露光用透
過マスクに関する。
一種である電子線を利用した電子ビーム描画装置に使用
される、半導体基板表面に直接電子ビームを照射して微
細なパターンを形成するための荷電ビーム一括露光用透
過マスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】荷電粒子ビームの一種である電子線を利
用した電子ビーム描画装置は、半導体基板表面に直接電
子ビームを照射して微細なパターンを形成することがで
きるので、近年盛んに使用されるようになってきてい
る。
用した電子ビーム描画装置は、半導体基板表面に直接電
子ビームを照射して微細なパターンを形成することがで
きるので、近年盛んに使用されるようになってきてい
る。
【０００３】たとえば、Nakayamaらは、「"Thermal Cha
racteristics of Si Mask for EB Cell Projection Lit
hography"，Jpn. J. Appl. Phys. vol.31 (1992) pp.42
68-4272」に、電子ビーム描画装置の一例を報告してい
る。図７はその概略図である。電子ビーム描画装置は、
図７のように、電子銃１から放出された電子ビームを方
形断面形状に整形する第１透過マスク５１０と、電子ビ
ームを偏向させる整形レンズおよび整形偏向器５００
と、照射領域内に所定のパターンを持つ第２透過マスク
５２０と、透過した所定のパターン状の電子ビームを縮
小し、半導体基板に投影する縮小レンズおよび位置決め
偏向器および対物レンズ２００から構成されている。電
子線描画される半導体ウエハ５３０はその下方に置かれ
ている。
racteristics of Si Mask for EB Cell Projection Lit
hography"，Jpn. J. Appl. Phys. vol.31 (1992) pp.42
68-4272」に、電子ビーム描画装置の一例を報告してい
る。図７はその概略図である。電子ビーム描画装置は、
図７のように、電子銃１から放出された電子ビームを方
形断面形状に整形する第１透過マスク５１０と、電子ビ
ームを偏向させる整形レンズおよび整形偏向器５００
と、照射領域内に所定のパターンを持つ第２透過マスク
５２０と、透過した所定のパターン状の電子ビームを縮
小し、半導体基板に投影する縮小レンズおよび位置決め
偏向器および対物レンズ２００から構成されている。電
子線描画される半導体ウエハ５３０はその下方に置かれ
ている。
【０００４】ここで、第２透過マスク５２０には単結晶
シリコン半導体基板が用いられる。これは、単結晶シリ
コンが、従来の半導体製造設備を利用して微細なパター
ンを容易に形成するのに適した材料であるからである。
シリコン半導体基板が用いられる。これは、単結晶シリ
コンが、従来の半導体製造設備を利用して微細なパター
ンを容易に形成するのに適した材料であるからである。
【０００５】第２透過マスク５２０に形成されたパター
ンは、前記光学系により１／２０〜１／２５に縮小投影
される。すなわち、半導体ウエハ５３０の表面で線幅
０．１μｍの図形を実現するには、第２透過マスク２０
には２〜２．５μｍの開口部を形成させればよい。
ンは、前記光学系により１／２０〜１／２５に縮小投影
される。すなわち、半導体ウエハ５３０の表面で線幅
０．１μｍの図形を実現するには、第２透過マスク２０
には２〜２．５μｍの開口部を形成させればよい。
【０００６】図８は、従来の荷電ビーム透過マスクの断
面構造模式図である。この透過マスクは、活性層側基板
６００と支持側基板７００とが、埋め込み酸化膜６１０
を介して接合された貼り合わせＳＯＩ構造を有してい
る。活性層側基板６００は、薄膜化加工されて単結晶シ
リコン薄膜のＳＯＩ層６００ａを形成している。また、
所定の形状の開口部６４０が、埋め込み酸化膜６１０を
も貫通するように形成されている。
面構造模式図である。この透過マスクは、活性層側基板
６００と支持側基板７００とが、埋め込み酸化膜６１０
を介して接合された貼り合わせＳＯＩ構造を有してい
る。活性層側基板６００は、薄膜化加工されて単結晶シ
リコン薄膜のＳＯＩ層６００ａを形成している。また、
所定の形状の開口部６４０が、埋め込み酸化膜６１０を
も貫通するように形成されている。
【０００７】一方、支持側基板７００の接合されていな
い側の主表面には、前記埋め込み酸化膜１０の下面に達
するようにバックエッチ部６５０が形成されており、前
記開口部６４０が荷電ビームの透過孔となる。また、透
過マスク全体に金属の導電性薄膜６６０が蒸着されてい
る。
い側の主表面には、前記埋め込み酸化膜１０の下面に達
するようにバックエッチ部６５０が形成されており、前
記開口部６４０が荷電ビームの透過孔となる。また、透
過マスク全体に金属の導電性薄膜６６０が蒸着されてい
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】前記のような従来技術
による電子ビーム描画装置は、高精度の描画を実現する
ために、描画に用いる電子線の高出力化が進み、５０〜
１００ｋＶを必要とするようになっている。このため、
第２透過マスクに照射される電子は高い加速エネルギー
を持ち、その多くは第２透過マスクの表面に衝突してエ
ネルギーを失い、熱として散逸する。
による電子ビーム描画装置は、高精度の描画を実現する
ために、描画に用いる電子線の高出力化が進み、５０〜
１００ｋＶを必要とするようになっている。このため、
第２透過マスクに照射される電子は高い加速エネルギー
を持ち、その多くは第２透過マスクの表面に衝突してエ
ネルギーを失い、熱として散逸する。
【０００９】このとき、前記の従来例で示した貼り合わ
せＳＯＩ構造をもつ荷電ビーム透過マスクは、単結晶シ
リコン（ＳＯＩ層）と二酸化シリコン（埋め込み酸化
膜）の熱膨張率の差による反りが発生する。この反り
は、開口部６４０の形状を歪ませ、ひいては半導体ウエ
ハ５３０上の描画像に歪みを生じる原因となる。
せＳＯＩ構造をもつ荷電ビーム透過マスクは、単結晶シ
リコン（ＳＯＩ層）と二酸化シリコン（埋め込み酸化
膜）の熱膨張率の差による反りが発生する。この反り
は、開口部６４０の形状を歪ませ、ひいては半導体ウエ
ハ５３０上の描画像に歪みを生じる原因となる。
【００１０】本発明の目的は、高い加速エネルギーを持
つ電子が衝突するような条件においても、単結晶シリコ
ン（ＳＯＩ層）と二酸化シリコン（埋め込み酸化膜）の
熱膨張率の差による反りの発生を抑制することができる
ようにした荷電ビーム一括露光用透過マスク、ならびに
この荷電ビーム一括露光用透過マスクを製造する方法を
提供することである。
つ電子が衝突するような条件においても、単結晶シリコ
ン（ＳＯＩ層）と二酸化シリコン（埋め込み酸化膜）の
熱膨張率の差による反りの発生を抑制することができる
ようにした荷電ビーム一括露光用透過マスク、ならびに
この荷電ビーム一括露光用透過マスクを製造する方法を
提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板上
に不純物を含んだエピタキシャル層を有する荷電ビーム
一括露光用透過マスクであって、前記エピタキシャル層
の表面には、該エピタキシャル層より高い不純物濃度の
拡散層が形成されており、かつ前記半導体基板に含まれ
る不純物濃度が、前記エピタキシャル層に含まれる不純
物濃度より高いことを特徴とする。 また、本発明は、不
純物を含む半導体基板上に不純物を含まないエピタキシ
ャル層を有する荷電ビーム一括露光用透過マスクであっ
て、前記エピタキシャル層の表面には、不純物を含んだ
拡散層が形成されていることを特徴とする。 さらに、本
発明の荷電ビーム一括露光用透過マスクの製造方法は、
不純物を含む半導体基板の主表面上に不純物を含むエピ
タキシャル層を形成する工程と、前記エピタキシャル層
の主表面上に前記エピタキシャル層より高い濃度の不純
物を含む拡散層を形成する工程と、前記拡散層、および
前記エピタキシャル層に所定の形状の開口部を形成する
工程と、前記半導体基板のエピタキシャル層の形成され
ていない側の主表面を所定の形状にエッチングし、前記
エピタキシャル層まで達するバックエッチ部を形成する
工程と、全体を覆うように導電性薄膜を形成する工程と
を含む。 さらにまた、本発明の荷電ビーム一括露光用透
過マスクの製造方法は、不純物を含む半導体基板の主表
面上に不純物を含まないエピタキシャル層を形成する工
程と、前記エピタキシャル層の主表面上に不純物を含む
拡散層を形成する工程と、前記拡散層、および前記エピ
タキシャル層に所定の形状の開口部を形成する工程と、
前記半導体基板のエピタキシャル層の形成されていない
側の主表面を所定の形状にエッチングし、前記エピタキ
シャル層まで達するバックエッチ部を形成する工程と、
全体を覆うように導電性薄膜を形成する工程とを含む。
に不純物を含んだエピタキシャル層を有する荷電ビーム
一括露光用透過マスクであって、前記エピタキシャル層
の表面には、該エピタキシャル層より高い不純物濃度の
拡散層が形成されており、かつ前記半導体基板に含まれ
る不純物濃度が、前記エピタキシャル層に含まれる不純
物濃度より高いことを特徴とする。 また、本発明は、不
純物を含む半導体基板上に不純物を含まないエピタキシ
ャル層を有する荷電ビーム一括露光用透過マスクであっ
て、前記エピタキシャル層の表面には、不純物を含んだ
拡散層が形成されていることを特徴とする。 さらに、本
発明の荷電ビーム一括露光用透過マスクの製造方法は、
不純物を含む半導体基板の主表面上に不純物を含むエピ
タキシャル層を形成する工程と、前記エピタキシャル層
の主表面上に前記エピタキシャル層より高い濃度の不純
物を含む拡散層を形成する工程と、前記拡散層、および
前記エピタキシャル層に所定の形状の開口部を形成する
工程と、前記半導体基板のエピタキシャル層の形成され
ていない側の主表面を所定の形状にエッチングし、前記
エピタキシャル層まで達するバックエッチ部を形成する
工程と、全体を覆うように導電性薄膜を形成する工程と
を含む。 さらにまた、本発明の荷電ビーム一括露光用透
過マスクの製造方法は、不純物を含む半導体基板の主表
面上に不純物を含まないエピタキシャル層を形成する工
程と、前記エピタキシャル層の主表面上に不純物を含む
拡散層を形成する工程と、前記拡散層、および前記エピ
タキシャル層に所定の形状の開口部を形成する工程と、
前記半導体基板のエピタキシャル層の形成されていない
側の主表面を所定の形状にエッチングし、前記エピタキ
シャル層まで達するバックエッチ部を形成する工程と、
全体を覆うように導電性薄膜を形成する工程とを含む。
【００１２】さらに本発明によれば、荷電ビーム一括露
光用透過マスクを製造する方法が提供される。この方法
は、第１の半導体基板の主表面上に第１の酸化膜を形成
する工程と、前記第１の半導体基板の前記第１の酸化膜
の形成された主表面と、第２の半導体基板の一主表面と
を対向させて貼り合わせる工程と、ついで前記第１の半
導体基板および前記第１の酸化膜に対して熱処理を行う
工程と、前記第１の半導体基板の接合されていない側の
主表面を研削、研磨により薄膜化し、半導体薄膜を形成
する工程と、前記半導体薄膜の主表面上に第２の酸化膜
を形成する工程と、第２の酸化膜、前記半導体薄膜およ
び第１の酸化膜に所定の形状の開口部を形成する工程
と、前記第２の半導体基板の接合されていない側の主表
面を所定の形状にエッチングし、前記第１の酸化膜まで
達するバックエッチ部を形成する工程と、全体を覆うよ
うに導電性薄膜を形成する工程と、を含む。
光用透過マスクを製造する方法が提供される。この方法
は、第１の半導体基板の主表面上に第１の酸化膜を形成
する工程と、前記第１の半導体基板の前記第１の酸化膜
の形成された主表面と、第２の半導体基板の一主表面と
を対向させて貼り合わせる工程と、ついで前記第１の半
導体基板および前記第１の酸化膜に対して熱処理を行う
工程と、前記第１の半導体基板の接合されていない側の
主表面を研削、研磨により薄膜化し、半導体薄膜を形成
する工程と、前記半導体薄膜の主表面上に第２の酸化膜
を形成する工程と、第２の酸化膜、前記半導体薄膜およ
び第１の酸化膜に所定の形状の開口部を形成する工程
と、前記第２の半導体基板の接合されていない側の主表
面を所定の形状にエッチングし、前記第１の酸化膜まで
達するバックエッチ部を形成する工程と、全体を覆うよ
うに導電性薄膜を形成する工程と、を含む。
【００１３】本発明の他の態様によれば、不純物を含む
半導体基板の主表面上にエピタキシャル層を形成する工
程と、前記エピタキシャル層の主表面上に所定の形状の
開口部を形成する工程と、半導体基板のエピタキシャル
層の形成されていない側の主表面を所定の形状にエッチ
ングし、前記エピタキシャル層まで達するバックエッチ
部を形成する工程と、全体を覆うように導電性薄膜を形
成する工程と、をさらに含む。エピタキシャル層は、不
純物を含まない反応ガスを用いて形成することができ
る。
半導体基板の主表面上にエピタキシャル層を形成する工
程と、前記エピタキシャル層の主表面上に所定の形状の
開口部を形成する工程と、半導体基板のエピタキシャル
層の形成されていない側の主表面を所定の形状にエッチ
ングし、前記エピタキシャル層まで達するバックエッチ
部を形成する工程と、全体を覆うように導電性薄膜を形
成する工程と、をさらに含む。エピタキシャル層は、不
純物を含まない反応ガスを用いて形成することができ
る。
【００１４】またエピタキシャル層の表面には、それよ
りも高い不純物濃度の拡散層を形成することができる。
この拡散層に含まれる不純物は、たとえば硼素、燐、ま
たは砒素である。この不純物濃度は、半導体基板に含ま
れる不純物濃度と少なくとも同じか、もしくは前記半導
体基板に含まれる不純物濃度より高いことが望ましい。
りも高い不純物濃度の拡散層を形成することができる。
この拡散層に含まれる不純物は、たとえば硼素、燐、ま
たは砒素である。この不純物濃度は、半導体基板に含ま
れる不純物濃度と少なくとも同じか、もしくは前記半導
体基板に含まれる不純物濃度より高いことが望ましい。
【００１５】本発明のさらに他の態様によれば、前記不
純物を含む半導体基板の主表面上にエピタキシャル層を
形成する工程と、前記エピタキシャル層の主表面上に前
記エピタキシャル層より高い濃度の不純物を含む拡散層
を形成する工程と、前記拡散層、および前記エピタキシ
ャル層に所定の形状の開口部を形成する工程と、半導体
基板のエピタキシャル層の形成されていない側の主表面
を所定の形状にエッチングし、前記エピタキシャル層ま
で達するバックエッチ部を形成する工程と、全体を覆う
ように導電性薄膜を形成する工程とを含むことができ
る。
純物を含む半導体基板の主表面上にエピタキシャル層を
形成する工程と、前記エピタキシャル層の主表面上に前
記エピタキシャル層より高い濃度の不純物を含む拡散層
を形成する工程と、前記拡散層、および前記エピタキシ
ャル層に所定の形状の開口部を形成する工程と、半導体
基板のエピタキシャル層の形成されていない側の主表面
を所定の形状にエッチングし、前記エピタキシャル層ま
で達するバックエッチ部を形成する工程と、全体を覆う
ように導電性薄膜を形成する工程とを含むことができ
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明を、実施の形態にしたがっ
て具体的に説明する。
て具体的に説明する。
【００１７】図１は、本発明の第１の実施の形態による
荷電ビーム一括露光用透過マスクの断面構造を模式的に
示している。本例の透過マスクは、第１の半導体単結晶
シリコン基板１００（以下、活性層側基板）と、第２の
半導体単結晶シリコン基板２００（以下、支持側基板）
が、厚さ０．１〜０．５μｍの埋め込み酸化膜１０を介
して接合された貼り合わせＳＯＩ構造を有している。活
性層側基板１００は、薄膜化加工により、厚さ１０〜２
０μｍの単結晶シリコン薄膜（以下、ＳＯＩ層）１００
ａを形成している。ＳＯＩ層１００ａの上部は埋め込み
酸化膜１０と同じ厚さの酸化膜３０が形成されている。
また、酸化膜３０の表面には所定の形状の開口部４０が
形成され、埋め込み酸化膜１０を貫通するように形成さ
れている。
荷電ビーム一括露光用透過マスクの断面構造を模式的に
示している。本例の透過マスクは、第１の半導体単結晶
シリコン基板１００（以下、活性層側基板）と、第２の
半導体単結晶シリコン基板２００（以下、支持側基板）
が、厚さ０．１〜０．５μｍの埋め込み酸化膜１０を介
して接合された貼り合わせＳＯＩ構造を有している。活
性層側基板１００は、薄膜化加工により、厚さ１０〜２
０μｍの単結晶シリコン薄膜（以下、ＳＯＩ層）１００
ａを形成している。ＳＯＩ層１００ａの上部は埋め込み
酸化膜１０と同じ厚さの酸化膜３０が形成されている。
また、酸化膜３０の表面には所定の形状の開口部４０が
形成され、埋め込み酸化膜１０を貫通するように形成さ
れている。
【００１８】一方、支持側基板２００の接合されていな
い側の主表面には、前記埋め込み酸化膜１０の下面に達
するようにバックエッチ部５０が形成されており、前記
開口部４０が荷電ビームの透過孔となる。また、透過マ
スク全体に導電性薄膜が蒸着されている。
い側の主表面には、前記埋め込み酸化膜１０の下面に達
するようにバックエッチ部５０が形成されており、前記
開口部４０が荷電ビームの透過孔となる。また、透過マ
スク全体に導電性薄膜が蒸着されている。
【００１９】次に、図１に示した本発明の荷電ビーム一
括露光用透過マスクを製造する方法について図２を用い
て説明する。
括露光用透過マスクを製造する方法について図２を用い
て説明する。
【００２０】はじめに、図２（ａ）に示すように、燐
（Ｐ）を１Ｅ１９／ｃｍ3以上含むＮ型、５インチの活
性層側基板１００の一主表面に厚さ約０．５μｍの酸化
膜１０を形成する。酸化膜１０は，熱酸化法あるいは従
来の気相化学成長(CVD，Chemical Vapor Deposition)法
によって形成する。次に、図２（ｂ）のように、前記酸
化膜１０の表面を貼り合わせ面として、支持側基板２０
０と対向させて保持し、その後静かに貼り合わせる。貼
り合わせ後、約８００℃以上、約２時間以上の熱処理を
行う。この後、活性層側基板１００の接合されていない
側の主表面を研削、研磨加工により薄膜化し、厚さ約２
０μｍのＳＯＩ層１００ａを形成する（図２（ｃ））。
（Ｐ）を１Ｅ１９／ｃｍ3以上含むＮ型、５インチの活
性層側基板１００の一主表面に厚さ約０．５μｍの酸化
膜１０を形成する。酸化膜１０は，熱酸化法あるいは従
来の気相化学成長(CVD，Chemical Vapor Deposition)法
によって形成する。次に、図２（ｂ）のように、前記酸
化膜１０の表面を貼り合わせ面として、支持側基板２０
０と対向させて保持し、その後静かに貼り合わせる。貼
り合わせ後、約８００℃以上、約２時間以上の熱処理を
行う。この後、活性層側基板１００の接合されていない
側の主表面を研削、研磨加工により薄膜化し、厚さ約２
０μｍのＳＯＩ層１００ａを形成する（図２（ｃ））。
【００２１】次に、図２（ｄ）のように、ＳＯＩ層１０
０ａの表面に埋め込み酸化膜１０と同じ厚さの酸化膜３
０を形成する。酸化膜は熱酸化法あるいは従来のCVD法
により形成される。次にフォトレジスト３５を塗布し、
所定の位置を開口する。図２（ｅ）のように、フォトレ
ジスト３５をマスクとして、従来技術のドライエッチン
グ法を用いて酸化膜３０、ＳＯＩ層１００ａ、および埋
め込み酸化膜１０をエッチングし、開口部４０を形成す
る。
０ａの表面に埋め込み酸化膜１０と同じ厚さの酸化膜３
０を形成する。酸化膜は熱酸化法あるいは従来のCVD法
により形成される。次にフォトレジスト３５を塗布し、
所定の位置を開口する。図２（ｅ）のように、フォトレ
ジスト３５をマスクとして、従来技術のドライエッチン
グ法を用いて酸化膜３０、ＳＯＩ層１００ａ、および埋
め込み酸化膜１０をエッチングし、開口部４０を形成す
る。
【００２２】ついで、酸化膜３０の表面、開口部４０、
および支持側基板２００の裏面（ＳＯＩ層１００ａの接
合されていない側の表面）の所定の部分をエッチング耐
性のある材質の薄膜を塗布しマスクする。その後、シリ
コン異方性エッチング溶液、たとえば液温６５℃のＫＯ
Ｈ溶液（カリウムを３０重量％含有）を用いて、支持側
基板２００の裏面からシリコンエッチングを行う。埋め
込み酸化膜１０をエッチストッパとして、埋め込み酸化
膜１０を露出させるまでエッチングすることにより、バ
ックエッチ部５０を形成する（図２（ｆ）参照）。最後
に、Ａｕなどの酸化されにくい金属による導電性薄膜６
０を、たとえば厚さ１００ｎｍ、基板全体に蒸着して荷
電ビーム一括露光用透過マスクを得る。
および支持側基板２００の裏面（ＳＯＩ層１００ａの接
合されていない側の表面）の所定の部分をエッチング耐
性のある材質の薄膜を塗布しマスクする。その後、シリ
コン異方性エッチング溶液、たとえば液温６５℃のＫＯ
Ｈ溶液（カリウムを３０重量％含有）を用いて、支持側
基板２００の裏面からシリコンエッチングを行う。埋め
込み酸化膜１０をエッチストッパとして、埋め込み酸化
膜１０を露出させるまでエッチングすることにより、バ
ックエッチ部５０を形成する（図２（ｆ）参照）。最後
に、Ａｕなどの酸化されにくい金属による導電性薄膜６
０を、たとえば厚さ１００ｎｍ、基板全体に蒸着して荷
電ビーム一括露光用透過マスクを得る。
【００２３】導電性薄膜６０は、荷電ビーム照射により
マスクに衝突して発生した電流を速やかに除去し、マス
クのチャージアップを防止するために形成するものであ
る。前記したＡｕの薄膜の他に、たとえばチタン（Ｔ
ｉ、膜厚５０ｎｍ）を先に成膜し、熱処理によりシリサ
イド化させた後、金（Ａｕ、膜厚１００ｎｍ）を形成し
て基板との電気的接合性を向上させてもよい。なお、荷
電ビームの出力が小さく、導電性薄膜を形成しなくても
描画精度に影響するほど透過マスクの温度上昇や反りが
発生しない場合は、導電性薄膜を形成しなくてもよい。
マスクに衝突して発生した電流を速やかに除去し、マス
クのチャージアップを防止するために形成するものであ
る。前記したＡｕの薄膜の他に、たとえばチタン（Ｔ
ｉ、膜厚５０ｎｍ）を先に成膜し、熱処理によりシリサ
イド化させた後、金（Ａｕ、膜厚１００ｎｍ）を形成し
て基板との電気的接合性を向上させてもよい。なお、荷
電ビームの出力が小さく、導電性薄膜を形成しなくても
描画精度に影響するほど透過マスクの温度上昇や反りが
発生しない場合は、導電性薄膜を形成しなくてもよい。
【００２４】図３は、本発明の第２の実施の形態におけ
る荷電ビーム一括露光用透過マスクの断面構造模式図で
ある。本実施例の透過マスクは、支持側基板２００上の
に約１０〜２０μｍの厚さのエピタキシャル層１００ｂ
が形成されている。エピタキシャル層１００ｂには、所
定の形状の開口部４０が形成されている。一方、支持側
基板２００のエピタキシャル層１００ｂの形成されてい
ない側の主表面には、エピタキシャル層１００ｂの下面
に達するようにバックエッチ部５０が形成されており、
前記開口部４０が貫通して荷電ビームの透過孔となる。
また、透過マスク全体に導電性薄膜が蒸着されている。
る荷電ビーム一括露光用透過マスクの断面構造模式図で
ある。本実施例の透過マスクは、支持側基板２００上の
に約１０〜２０μｍの厚さのエピタキシャル層１００ｂ
が形成されている。エピタキシャル層１００ｂには、所
定の形状の開口部４０が形成されている。一方、支持側
基板２００のエピタキシャル層１００ｂの形成されてい
ない側の主表面には、エピタキシャル層１００ｂの下面
に達するようにバックエッチ部５０が形成されており、
前記開口部４０が貫通して荷電ビームの透過孔となる。
また、透過マスク全体に導電性薄膜が蒸着されている。
【００２５】図３に示した本発明の荷電ビーム一括露光
用透過マスクを製造する方法について図４を用いて説明
する。
用透過マスクを製造する方法について図４を用いて説明
する。
【００２６】はじめに、図４（ａ）に示すように、たと
えば１Ｅ１９／ｃｍ3以上の濃度の燐（Ｐ）などの不純
物を含む支持側基板２００の一主表面に、厚さ約２０μ
ｍのエピタキシャル層１００ｂを形成する。エピタキシ
ャル層１００ｂは、不純物をまったく含まないか、ある
いは支持側基板２００に含まれる不純物濃度に対して少
なくとも１／１００以下の濃度である必要がある。
えば１Ｅ１９／ｃｍ3以上の濃度の燐（Ｐ）などの不純
物を含む支持側基板２００の一主表面に、厚さ約２０μ
ｍのエピタキシャル層１００ｂを形成する。エピタキシ
ャル層１００ｂは、不純物をまったく含まないか、ある
いは支持側基板２００に含まれる不純物濃度に対して少
なくとも１／１００以下の濃度である必要がある。
【００２７】ＦＯＴＯレジスト３５の剥離後、エピタキ
シャル層１００ｂの表面および支持側基板２００の裏面
（エピタキシャル層の形成されていない側の主表面）の
所定の部分をマスクした後、シリコン異方性エッチング
溶液を用いて、支持側基板２００の裏面からシリコンエ
ッチングを行う（図４（ｃ））。
シャル層１００ｂの表面および支持側基板２００の裏面
（エピタキシャル層の形成されていない側の主表面）の
所定の部分をマスクした後、シリコン異方性エッチング
溶液を用いて、支持側基板２００の裏面からシリコンエ
ッチングを行う（図４（ｃ））。
【００２８】このとき、エッチング溶液の液温、溶液の
濃度またはエッチング時間などの条件を適宜選択するこ
とにより単結晶シリコンのエッチング量を調整し、前記
開口部４０が露出する手前でエッチングを終了するよう
にする。これは、たとえばエピタキシャル層１００ｂの
底面から１０μｍの厚さで単結晶シリコン層を残す。
濃度またはエッチング時間などの条件を適宜選択するこ
とにより単結晶シリコンのエッチング量を調整し、前記
開口部４０が露出する手前でエッチングを終了するよう
にする。これは、たとえばエピタキシャル層１００ｂの
底面から１０μｍの厚さで単結晶シリコン層を残す。
【００２９】純水洗浄ののち、不純物濃度差に対するエ
ッチング選択比の高いエッチング溶液、たとえば、弗
酸、硝酸、酢酸の組成比がＨＦ：ＨＮＯ3：ＣＨ3ＣＯＯ
Ｈ＝１：３：８の混酸溶液を用いて、前記の残存させた
単結晶シリコン層をエッチングし、不純物濃度の低いエ
ピタキシャル層１００ｂをエッチストッパとしてバック
エッチ部５０を形成する（図４（ｄ））。
ッチング選択比の高いエッチング溶液、たとえば、弗
酸、硝酸、酢酸の組成比がＨＦ：ＨＮＯ3：ＣＨ3ＣＯＯ
Ｈ＝１：３：８の混酸溶液を用いて、前記の残存させた
単結晶シリコン層をエッチングし、不純物濃度の低いエ
ピタキシャル層１００ｂをエッチストッパとしてバック
エッチ部５０を形成する（図４（ｄ））。
【００３０】最後に基板全体に導電性薄膜６０を蒸着し
て、荷電ビーム一括露光用透過マスクを得る（図４
（ｅ））。
て、荷電ビーム一括露光用透過マスクを得る（図４
（ｅ））。
【００３１】なお、支持側基板２００に含まれる不純物
は、燐（Ｐ）の他に硼素（Ｂ）、砒素（Ａｓ）などの元
素を用いてもよい。
は、燐（Ｐ）の他に硼素（Ｂ）、砒素（Ａｓ）などの元
素を用いてもよい。
【００３２】図５は、本発明の第３の実施例による荷電
ビーム一括露光用透過マスクの断面構造模式図である。
本実施例の透過マスクは、支持側基板２００上に約１０
〜２０μｍの厚さのエピタキシャル層１００ｂが形成さ
れ、さらにその表面に高濃度の不純物を含む厚さ約１〜
１０μｍの拡散層１１０が形成されている。拡散層１１
０およびエピタキシャル層１００ｂには、所定の形状の
開口部４０が形成されている。一方、支持側基板２００
の接合されていない側の主表面には、エタキシャルピ層
１００ｂの下面に達するようにバックエッチ部５０が形
成されており、前記開口部４０が荷電ビームの透過孔と
なる。また、透過マスク全体に導電性薄膜が蒸着されて
いる。
ビーム一括露光用透過マスクの断面構造模式図である。
本実施例の透過マスクは、支持側基板２００上に約１０
〜２０μｍの厚さのエピタキシャル層１００ｂが形成さ
れ、さらにその表面に高濃度の不純物を含む厚さ約１〜
１０μｍの拡散層１１０が形成されている。拡散層１１
０およびエピタキシャル層１００ｂには、所定の形状の
開口部４０が形成されている。一方、支持側基板２００
の接合されていない側の主表面には、エタキシャルピ層
１００ｂの下面に達するようにバックエッチ部５０が形
成されており、前記開口部４０が荷電ビームの透過孔と
なる。また、透過マスク全体に導電性薄膜が蒸着されて
いる。
【００３３】次に、図５に示した本発明の荷電ビーム一
括露光用透過マスクを製造する方法について図６を用い
て説明する。
括露光用透過マスクを製造する方法について図６を用い
て説明する。
【００３４】図６（ａ）に示すように、たとえば１Ｅ１
９／ｃｍ2以上の濃度の不純物を含む支持側基板２００
の一主表面に、厚さ約２０μｍのエピタキシャル層１０
０ｂを形成する。エピタキシャル層１００ｂは、不純物
をまったく含まないか、あるいは支持側基板２００に含
まれる不純物濃度に対して少なくとも１／１００以下の
濃度である必要がある。次に、図６（ｂ）に示すよう
に、エピタキシャル層１００ｂの表面にイオン注入ある
いは熱拡散法を用いて、１Ｅ１９／ｃｍ2以上の濃度の
燐（Ｐ）を含有する約５μｍ厚の拡散層１１０を形成す
る。
９／ｃｍ2以上の濃度の不純物を含む支持側基板２００
の一主表面に、厚さ約２０μｍのエピタキシャル層１０
０ｂを形成する。エピタキシャル層１００ｂは、不純物
をまったく含まないか、あるいは支持側基板２００に含
まれる不純物濃度に対して少なくとも１／１００以下の
濃度である必要がある。次に、図６（ｂ）に示すよう
に、エピタキシャル層１００ｂの表面にイオン注入ある
いは熱拡散法を用いて、１Ｅ１９／ｃｍ2以上の濃度の
燐（Ｐ）を含有する約５μｍ厚の拡散層１１０を形成す
る。
【００３５】このとき、拡散層１１０の不純物濃度を少
なくとも支持基板と同程度となるようにする。次に、図
６（ｃ）のように、拡散層１１０の表面にフォトレジス
ト３５を塗布し、所定の位置を開口する。レジスト３５
をマスクとして、従来技術によるドライエッチング法を
用いて拡散層１１０およびエピタキシャル層１００ｂを
貫通するようにエッチングし、開口部４０を形成する。
レジスト剥離後、開口部４０を含むエピタキシャル層１
００ｂ、拡散層１１０、および支持側基板２００の裏面
の所定の部分をマスクした後、シリコン異方性エッチン
グ溶液を用いて、支持側基板２００の裏面からシリコン
エッチングを行う。このとき、図６（ｄ）に図示するよ
うに、エッチング量を調整して前記開口部４０が露出す
る直前でエッチングを終了させる。このときシリコン層
をたとえば約１０μｍ残すようにする。
なくとも支持基板と同程度となるようにする。次に、図
６（ｃ）のように、拡散層１１０の表面にフォトレジス
ト３５を塗布し、所定の位置を開口する。レジスト３５
をマスクとして、従来技術によるドライエッチング法を
用いて拡散層１１０およびエピタキシャル層１００ｂを
貫通するようにエッチングし、開口部４０を形成する。
レジスト剥離後、開口部４０を含むエピタキシャル層１
００ｂ、拡散層１１０、および支持側基板２００の裏面
の所定の部分をマスクした後、シリコン異方性エッチン
グ溶液を用いて、支持側基板２００の裏面からシリコン
エッチングを行う。このとき、図６（ｄ）に図示するよ
うに、エッチング量を調整して前記開口部４０が露出す
る直前でエッチングを終了させる。このときシリコン層
をたとえば約１０μｍ残すようにする。
【００３６】純水洗浄ののち、前記のような不純物濃度
差に対するエッチング選択比の高いエッチング溶液を用
いて、前記した残存シリコン層をエッチングし、図６
（ｅ）のように、不純物濃度の低いエピタキシャル層１
００ｂをエッチストッパとしてバックエッチ部５０を形
成する。最後に、基板全体にたとえば厚さ約１００ｎｍ
のＡｕを蒸着して導電性薄膜６０を形成し、荷電ビーム
一括露光用透過マスクを得る（図６（ｆ））。
差に対するエッチング選択比の高いエッチング溶液を用
いて、前記した残存シリコン層をエッチングし、図６
（ｅ）のように、不純物濃度の低いエピタキシャル層１
００ｂをエッチストッパとしてバックエッチ部５０を形
成する。最後に、基板全体にたとえば厚さ約１００ｎｍ
のＡｕを蒸着して導電性薄膜６０を形成し、荷電ビーム
一括露光用透過マスクを得る（図６（ｆ））。
【００３７】エピタキシャル層１００ｂ上部の拡散層１
１０は、高濃度の不純物を含んでおり、極めて低抵抗で
ある。このため、透過マスクに照射された電子線の大部
分は、当該透過マスク表面の拡散層１１０および導電性
薄膜６０を通して電流として流れる。なお、支持側基板
２００、および前記拡散層１１０に含まれる不純物は、
燐（Ｐ）の他に硼素（Ｂ）、砒素（Ａｓ）などの元素を
用いてもよい。
１０は、高濃度の不純物を含んでおり、極めて低抵抗で
ある。このため、透過マスクに照射された電子線の大部
分は、当該透過マスク表面の拡散層１１０および導電性
薄膜６０を通して電流として流れる。なお、支持側基板
２００、および前記拡散層１１０に含まれる不純物は、
燐（Ｐ）の他に硼素（Ｂ）、砒素（Ａｓ）などの元素を
用いてもよい。
【００３８】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、基板の反りや熱歪みが少なく、高い電子線転写精度
を実現することが可能になる。
ば、基板の反りや熱歪みが少なく、高い電子線転写精度
を実現することが可能になる。
【００３９】すなわち、第１の実施例によれば、開口部
を含むＳＯＩ層が同じ厚さの埋め込み酸化膜および上部
酸化膜によって挟まれているので、単結晶シリコンおよ
び二酸化シリコンの熱膨張率の差による反りを相殺し、
開口部の変形の発生を抑制できる。
を含むＳＯＩ層が同じ厚さの埋め込み酸化膜および上部
酸化膜によって挟まれているので、単結晶シリコンおよ
び二酸化シリコンの熱膨張率の差による反りを相殺し、
開口部の変形の発生を抑制できる。
【００４０】また、第２，第３の実施例によれば、ＳＯ
Ｉ構造ではないので埋め込み酸化膜がなく、従来例のよ
うな単結晶シリコンとシリコン酸化膜の熱膨張差による
反りが発生しない。
Ｉ構造ではないので埋め込み酸化膜がなく、従来例のよ
うな単結晶シリコンとシリコン酸化膜の熱膨張差による
反りが発生しない。
【００４１】さらに、第第３の実施例によれば、電子線
照射面に相当する拡散層の不純物濃度を高くした場合に
は、極めて低抵抗であるので、電子ビーム照射でマスク
表面に発生する電流が流れやすい。このため電子のエネ
ルギー損失による基板の温度上昇を伴いにくい。
照射面に相当する拡散層の不純物濃度を高くした場合に
は、極めて低抵抗であるので、電子ビーム照射でマスク
表面に発生する電流が流れやすい。このため電子のエネ
ルギー損失による基板の温度上昇を伴いにくい。
【００４２】したがって、開口部の形成された拡散層ま
たはエピタキシャル層の熱膨張による変形量が小さく、
これにより半導体ウエハ上の描画像歪みの少ない高精度
の電子線描画が可能となる。
たはエピタキシャル層の熱膨張による変形量が小さく、
これにより半導体ウエハ上の描画像歪みの少ない高精度
の電子線描画が可能となる。
【図１】本発明の第１の実施の形態による荷電ビーム一
括露光用透過マスクの構造を模式的に示す断面図。
括露光用透過マスクの構造を模式的に示す断面図。
【図２】図１に示した本発明の荷電ビーム一括露光用透
過マスクの製造方法の工程を示す説明図。
過マスクの製造方法の工程を示す説明図。
【図３】本発明の第２の実施の形態による荷電ビーム一
括露光用透過マスクの構造を模式的に示す断面図。
括露光用透過マスクの構造を模式的に示す断面図。
【図４】図２の荷電ビーム一括露光用透過マスクの製造
方法の工程を示す説明図。
方法の工程を示す説明図。
【図５】本発明の第３の実施の形態による荷電ビーム一
括露光用透過マスクの構造を模式的に示す断面図。
括露光用透過マスクの構造を模式的に示す断面図。
【図６】図３の荷電ビーム一括露光用透過マスクの製造
方法の工程を示す説明図。
方法の工程を示す説明図。
【図７】従来の電子ビーム描画装置の一例を示す分解斜
視図。
視図。
【図８】従来の荷電ビーム一括露光用透過マスクの構造
を模式的に示す断面図。
を模式的に示す断面図。
１０ 埋め込み酸化膜 ３０ 酸化膜 ４０ 開口部 ５０ バックエッチ部 １００ 第１の半導体単結晶シリコン基板（活性層側
基板） １００ａ ＳＯＩ層 １００ｂ エピタキシャル層 １１０ 拡散層 ２００ 第２の半導体単結晶シリコン基板（支持側基
板）
基板） １００ａ ＳＯＩ層 １００ｂ エピタキシャル層 １１０ 拡散層 ２００ 第２の半導体単結晶シリコン基板（支持側基
板）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 H01J 37/305 G03F 1/16
Claims (8)
- 【請求項１】 半導体基板上に不純物を含んだエピタキ
シャル層を有する荷電ビーム一括露光用透過マスクであ
って、 前記エピタキシャル層の表面には、該エピタキシャル層
より高い不純物濃度の拡散層が形成されており、かつ前
記半導体基板に含まれる不純物濃度が、前記エピタキシ
ャル層に含まれる不純物濃度より高いことを特徴とする
荷電ビーム一括露光用透過マスク。 - 【請求項２】 不純物を含む半導体基板上に不純物を含
まないエピタキシャル層を有する荷電ビーム一括露光用
透過マスクであって、 前記エピタキシャル層の表面には、不純物を含んだ拡散
層が形成されていることを特徴とする荷電ビーム一括露
光用透過マスク。 - 【請求項３】 前記拡散層に含まれる不純物が、硼素、
燐、または砒素である請求項１又は２記載の荷電ビーム
一括露光用透過マスク。 - 【請求項４】 前記拡散層に含まれる不純物濃度が、前
記半導体基板に含まれる不純物濃度と少なくとも同じ
か、もしくは前記半導体基板に含まれる不純物濃度より
高い請求項１から３のいずれか１項記載の荷電ビーム一
括露光用透過マスク。 - 【請求項５】 前記半導体基板に含まれる不純物が、前
記エピタキシャル層に含まれる不純物より少なくとも１
００倍以上の濃度である請求項１から４のいずれか１項
記載の荷電ビーム一括露光用透過マスク。 - 【請求項６】 不純物を含む半導体基板の主表面上に不
純物を含むエピタキシャル層を形成する工程と、 前記エピタキシャル層の主表面上に前記エピタキシャル
層より高い濃度の不純物を含む拡散層を形成する工程
と、 前記拡散層、および前記エピタキシャル層に所定の形状
の開口部を形成する工程と、前記 半導体基板のエピタキシャル層の形成されていない
側の主表面を所定の形状にエッチングし、前記エピタキ
シャル層まで達するバックエッチ部を形成する工程と、 全体を覆うように導電性薄膜を形成する工程とを含む荷
電ビーム一括露光用透過マスクの製造方法。 - 【請求項７】 不純物を含む半導体基板の主表面上に不
純物を含まないエピタキシャル層を形成する工程と、 前記エピタキシャル層の主表面上に不純物を含む拡散層
を形成する工程と、 前記拡散層、および前記エピタキシャル層に所定の形状
の開口部を形成する工程と、前記 半導体基板のエピタキシャル層の形成されていない
側の主表面を所定の形状にエッチングし、前記エピタキ
シャル層まで達するバックエッチ部を形成する工程と、 全体を覆うように導電性薄膜を形成する工程とを含む荷
電ビーム一括露光用透過マスクの製造方法。 - 【請求項８】 前記エピタキシャル層は、不純物を含ま
ない反応ガスを用いて形成する請求項６又は７記載の方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18628298A JP3246445B2 (ja) | 1998-07-01 | 1998-07-01 | 荷電ビーム一括露光用透過マスクおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18628298A JP3246445B2 (ja) | 1998-07-01 | 1998-07-01 | 荷電ビーム一括露光用透過マスクおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000021729A JP2000021729A (ja) | 2000-01-21 |
| JP3246445B2 true JP3246445B2 (ja) | 2002-01-15 |
Family
ID=16185588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18628298A Expired - Fee Related JP3246445B2 (ja) | 1998-07-01 | 1998-07-01 | 荷電ビーム一括露光用透過マスクおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3246445B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
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|---|---|---|---|---|
| WO2001091167A1 (fr) | 2000-05-25 | 2001-11-29 | Toppan Printing Co., Ltd. | Substrat pour masque de transfert, masque de transfert et son procede de fabrication |
| JP4655411B2 (ja) * | 2001-05-21 | 2011-03-23 | ソニー株式会社 | マスクおよびその製造方法と半導体装置の製造方法 |
| JP4582299B2 (ja) * | 2004-07-09 | 2010-11-17 | 凸版印刷株式会社 | ステンシルマスクの製造方法 |
| JP2006295009A (ja) * | 2005-04-13 | 2006-10-26 | Dainippon Printing Co Ltd | 荷電粒子線用転写マスクの作製方法及び荷電粒子線用転写マスク |
| JP4983313B2 (ja) * | 2007-03-02 | 2012-07-25 | 凸版印刷株式会社 | 転写マスクおよびその製造方法 |
-
1998
- 1998-07-01 JP JP18628298A patent/JP3246445B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000021729A (ja) | 2000-01-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |