JP3271390B2 - 荷電ビーム露光用透過マスク及びその製造方法 - Google Patents

荷電ビーム露光用透過マスク及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、荷電ビーム露光用透過
マスク(以下透過マスクと称す。)とその製造方法に関
し、さらに詳しくは、荷電ビームによる転写精度の高い
透過マスクと従来よりも作製工程数の少ない透過マスク
の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の透過マスクの代表的な製造方法
を、図5に従って説明する。先ず、同図(a)に示すよ
うに、熱酸化等によって絶縁層13が形成された支持シ
リコン(Si)基板12と上部シリコン(Si)基板1
4とを熱接着等によって貼り合わせたSi基板15を用
意し、上部Si基板14を所定の透過孔の厚さとなるま
で研磨し薄膜化する。次に同図(b)に示すように、貼
り合わせたSi基板15の表裏面に窒化珪素(SiN)
膜等を堆積してマスク層16,16を形成した後、同図
(c)に示すように、ドライエッチング等により支持S
i基板12裏面のマスク層16をエッチングして開口部
パターン17を形成する。
【0003】次に、同図(d)に示すように、上部Si
基板14をエッチングして透過孔部18を形成した後、
同図(e)に示すように、マスク層16を保護層として
開口部の支持Si基板12を水酸化カリウム(KOH)
水溶液等によりエッチングして開口孔19を形成する。
その後同図(f)に示すように、マスク層16を除去す
るとともに絶縁層13をエッチングして貫通孔20を形
成する。最後に同図(g)に示すように、スパッタリン
グ等により上部Si基板14上に導電層21を形成する
ことにより荷電ビーム露光用透過マスクを得ることがで
きる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の透過マスクの製
造方法は図5に説明した如く、支持Si基板と上部Si
基板との貼り合わせのための中間層及び開口孔形成のた
めの支持Si基板のエッチング停止層として、二酸化珪
素(SiO2)などの絶縁膜や炭化珪素(SiC)など
の半導体薄膜を用いていたために、荷電ビームの照射に
よって透過マスクの帯電や過熱が転写精度に重大な影響
を及ぼす危険があり、それを避ける意味で別途に導電層
の成膜を行なっていたが、必ずしも十分な効果が得られ
るとは言えず、また図に示した如く作製工程数が多くな
っていた。
【0005】本発明はかかる従来の問題に鑑みなされた
もので、その目的とするところは、作製工程数を少な
く、また透過マスクの帯電や過熱の防止に十分な効果を
持つ透過マスク及びその製造方法を提供することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、支持シリコン基板と上部シリコン基板とを貼り合わ
せたシリコン基板を用いて作製した荷電ビーム露光用透
過マスクにおいて、該支持シリコン基板と上部シリコン
基板の貼り合わせのための中間層として、少なくとも一
種類の金属薄膜若しくは合金による薄膜を、該両シリコ
ン基板のいずれか一方の内面又は両方の内面に設けたこ
とを特徴とする荷電ビーム露光用透過マスクであり、シ
リコン(Si)に対して圧着、加熱、超音波振動などの
方法により固相接着が可能な、導電性と熱伝導率の大き
い金属若しくは合金の薄膜を中間層として用いて、しか
もこの金属薄膜若しくは合金による薄膜を開口孔形成の
ための支持シリコン基板のエッチング停止層としたもの
で、Siに対する、該金属若しくは合金のエッチングレ
ート比が必要上十分に低いエッチング条件を選択する。
【0007】また、支持シリコン基板と上部シリコン基
板とを貼り合わせたシリコン基板を用いて作製された荷
電ビーム露光用透過マスクにおいて、該支持シリコン基
板と上部シリコン基板の貼り合わせのための中間層とし
て、少なくとも一種類の金属薄膜若しくは合金による薄
膜を、該金属薄膜若しくは合金による薄膜とシリコンと
の固相接着を用いて貼り合わせることを特徴とする荷電
ビーム露光用透過マスクの製造方法である。
【0008】更に、前記支持シリコン基板と上部シリコ
ン基板との貼り合わせ方法として、両シリコン基板の相
対する内面に形成する金属薄膜若しくは合金による薄膜
同士、若しくは金属薄膜と合金による薄膜との固相接着
を用いる荷電ビーム露光用透過マスクの製造方法であ
る。
【0009】以下、本発明を図に基づき更に詳細に説明
する。
【0010】図1は、本発明の一実施例における透過マ
スクを示す側面図である。また、図2は、本発明の他の
実施例における透過マスクを示す側面図である。
【0011】図3は、本発明における透過マスクの製造
方法を工程順に示す側面図である。
【0012】先ず、図3に示すように、支持Si基板1
の表面に金属薄膜若しくは合金による薄膜2を蒸着法、
スパッタリング法等により成膜する(同図(a))。次
に所定の透過孔の厚さとなるまで研磨し薄膜化した上部
Si基板3と、金属薄膜2が形成された支持Si基板1
を圧着、加熱、超音波振動などの方法により固相接着す
る(同図(b))。
【0013】次に、貼り合わせたSi基板4の裏面にス
パッタリング法等によりSiN膜等を堆積して、開口孔
形成のためのSi基板1のエッチングに対するマスク層
5を形成する(同図(c))。その後に、Si基板1の
裏面側にレジストを塗布し、通常のフォトリソグラフィ
等の手段により透過マスクの開口される部分のレジスト
パターンを形成した後、レジストパターンをマスクとし
てマスク層5を反応性イオンエッチング等の手段により
エッチングし、その後レジストパターンを剥離してSi
基板のエッチング保護用開口パターン6を形成する(同
図(d))。
【0014】次に、上部Si基板3の表面にレジストを
塗布し、通常のフォトリソグラフィ若しくは電子線リソ
グラフィ等の手段により透過マスクの荷電ビームの透過
孔となる部分のレジストパターン7を形成する(同図
(e))。次に上記レジストパターン7をマスクとして
上部Si基板3を反応性イオンエッチング等の手段によ
りエッチングし、その後レジストパターン7を剥離して
上部Si基板3の表面に荷電ビームの透過孔8となる部
分のSiパターンを形成する(同図(f))。
【0015】更に、マスク層5を保護層として支持Si
基板1をKOH水溶液やヒドラジン水溶液等によりエッ
チングして開口孔9を形成する(同図(g))。その
後、透過孔底部に残った金属薄膜若しくは合金による薄
膜2を除去することで、目的とする荷電ビーム露光用透
過マスク10を得ることができる(同図(h))。
【0016】図4は、本発明における他の方法による透
過マスクの製造方法を示す側面図である。
【0017】まず支持Si基板1と上部Si基板3の内
面側に金属薄膜若しくは合金による薄膜2、11を蒸着
法、スパッタリング法等により成膜する(同図
(a))。次に、上部Si基板3を所定の透過孔の厚さ
となるまで研磨し薄膜化した後、上部Si基板3の金属
膜面と支持Si基板1の金属膜面を接触させ、圧着、加
熱、超音波振動などの方法により固相接着する(同図
(b))。以後の工程は図3の場合と同様であるので省
略する。
【0018】
【作用】本発明の方法では、以上の如く、支持Si基板
1と上部Si基板3の貼り合わせのための、中間層及び
開口孔形成のための支持Si基板1のエッチング停止層
として、同一の金属薄膜若しくは合金による薄膜2を用
いるので、従来のようにマスク層16を剥離後、新たに
帯電防止のために導電層21を形成する必要がなく、工
程数が減少して歩留まりが向上する。また本発明の透過
マスク10では支持Si基板1と上部Si基板3の中間
層が従来のような絶縁膜13はなく、熱伝導率の大きな
金属薄膜若しくは合金による薄膜2であるので、荷電ビ
ームの照射による過度の温度上昇を抑えることができ、
透過マスクの熱変形による転写精度の劣化が小さくな
る。
【0019】
【実施例】以下、実施例を示して本発明をさらに具体的
に説明する。
【0020】<実施例1>支持Si基板1となる3イン
チ径500μm厚で面方位<100>のSiウェハー基
板の表面上に、電子線加熱蒸着法により厚さ2000Å
の金(Au)膜を成膜した。次に、20μmの厚さまで
研磨した上部Si基板3の内面と、上記支持Si基板1
のAu膜面とを400℃の雰囲気温度中で圧着し固相接
着した。
【0021】次に、貼り合わせたSi基板4の裏面にス
パッタリング法により厚さ1000ÅのSiN膜を堆積
して、開口形成のためのSi基板のエッチングに対する
マスク層5を形成した。この後、Si基板の裏面側にフ
ォトレジストマイクロポジット(MP)1400−27
を塗布し、40mJ/cm2 の紫外線露光により透過マ
スクの開口孔となる部分のレジストパターンを形成した
後、レジストパターンをマスクとしてSiN層をCF4
ガスプラズマの反応性イオンエッチングによりエッチン
グし、その後、レジストパターンを剥離してSi基板の
エッチング保護用開口パターン6を形成した。
【0022】次に、上部Si基板3の表面に厚さ5μm
のフォトレジストMP1400−37を塗布し、通常の
フォトリソグラフィの手段によりフォトマスク上の透過
孔パターンを転写形成した。このときの紫外線の露光量
は300mJ/cm2 であった。次にレジストパターン
をマスクとしてSi基板をECR(電子サイクロトロン
共鳴)イオンビームエッチング装置によって20μmの
深さまでエッチングした。このとき、エッチングガスは
塩素(Cl2 )にSF6 を10%添加したものを使い、マ
イクロ波出力は200Wとした。この後酸素(O2)プ
ラズマによってレジストを除去してSi基板表面に透過
孔8のSiパターンを形成した。
【0023】次に、上記エッチング保護用開口パターン
6をマスクとして110℃の50%ヒドラジン(N2
4 )水溶液によりSi基板をエッチングした。ヒドラジ
ン水溶液はKOH水溶液同様Siを異方性エッチングす
るが、Auは殆どエッチングされないので、透過孔8に
Au膜のみを残してメンブレン化することができた。こ
の後、洗浄を行いつつ透過孔底部に残ったAu膜を除去
して図1に示す構造の透過マスク10が完成した。
【0024】<実施例2>まず支持Si基板1となる実
施例1と同じ仕様のSiウェハー基板の表面にスパッタ
リング法により厚さ2000ÅのSiC膜を成膜した。
次に、上部Si基板3となる3インチ径500μm厚で
面方位<100>のSiウェハー基板の表面上に電子線
加熱蒸着法により厚さ1000ÅのAu膜を成膜した
後、20μmの厚さまで研磨した。その後に、支持Si
基板のSiC膜面と上部Si基板のAu膜面とを常温で
圧着し、超音波振動をかけ固相接着した。
【0025】次に、実施例1と同じ方法により貼り合わ
せたSi基板の裏面側にSi基板のエッチング保護用開
口パターン6を形成し、更に実施例1と同じ方法により
Si基板の表面側に透過孔8のSiパターンを形成し
た。
【0026】次に、上記エッチング保護用開口パターン
6をマスクとして90℃の30%KOH水溶液によりS
i基板をエッチングした。SiC膜はKOH水溶液に対
して殆どエッチングされないので、透過孔8底部にSi
CとAuの接合膜のみを残してメンブレン化することが
できた。この後、洗浄を行いつつ透過孔底部に残ったS
iCとAuの接合膜を除去することで、図2に示す構造
の透過マスク10が完成した。
【0027】このようにして本発明の透過マスクが出来
あがったが、実施例1の場合も実施例2のように超音波
振動を印加してもよい。超音波振動を印加するとしない
場合よりも低温での接合が可能である。
【0028】また、実施例2で用いたSiC膜は金属膜
ではないが、導電性をもつので接合したAu膜ととも
に、Si単体の場合よりも熱伝導率が大きくなり、透過
マスクの過熱に対して、金属同士の接合の場合に準ずる
効果を持つ。
【0029】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の透
過マスク及びその製造方法によれば、支持Si基板と上
部Si基板の貼り合わせのための中間層及び開口孔形成
のための支持Si基板のエッチング停止層として、同一
の金属薄膜若しくは合金による薄膜を用いることで、支
持Si基板と上部Si基板の中間層が従来のように絶縁
膜ではなく、熱伝導率の大きな金属薄膜若しくは合金に
よる薄膜を用いるので、荷電ビームの照射による過度の
温度上昇を抑えることができ、透過マスクの熱変形によ
る転写精度の劣化が小さくなる。また、従来のように支
持Si基板の熱酸化工程やマスク層を剥離後、新たに帯
電防止のために導電層を形成する工程が不要となり、工
程数が減少して歩留まりが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における透過マスクを示す側
面図である。
【図2】本発明の他の実施例における透過マスクを示す
側面図である。
【図3】本発明の一実施例における透過マスクの製造方
法を工程順に示す側面図である。
【図4】本発明の他の実施例における透過マスクの製造
方法の一例を示す側面図である。
【図5】従来の透過マスクの製造方法の一例を工程順に
示す側面図である。
【符号の説明】
1、12…支持シリコン基板 2、11…金属性薄膜 3、14…上部シリコン基板 4、15…貼り合わせシリコン基板 5、16…マスク層薄膜 6、17…開口パターン 7 …レジストパターン 8、18…荷電ビーム透過孔 9、19…開口孔 10 …透過マスク 13 …絶縁層 20 …貫通孔 21 …導電層
───────────────────────────────────────────────────── 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 G03F 1/16

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】支持シリコン基板と上部シリコン基板とを
    貼り合わせたシリコン基板を用いて作製した荷電ビーム
    露光用透過マスクにおいて、該支持シリコン基板と上部
    シリコン基板の貼り合わせのための中間層として、少な
    くとも一種類の金属薄膜若しくは合金による薄膜を、該
    両シリコン基板のいずれか一方の内面又は両方の内面に
    設けたことを特徴とする荷電ビーム露光用透過マスク。
  2. 【請求項2】前記少なくとも一種類の金属薄膜若しくは
    合金による薄膜が、開口部形成のための支持シリコン基
    板のエッチング停止層としたことを特徴とする請求項1
    に記載の荷電ビーム露光用透過マスク。
  3. 【請求項3】支持シリコン基板と上部シリコン基板とを
    貼り合わせたシリコン基板を用いて作製された荷電ビー
    ム露光用透過マスクにおいて、該支持シリコン基板と上
    部シリコン基板の貼り合わせのための中間層として、少
    なくとも一種類の金属薄膜若しくは合金による薄膜を、
    該両シリコン基板のいずれか一方の内面又は両方の内面
    に形成し、該金属薄膜若しくは合金による薄膜とシリコ
    ンとの固相接着を用いて貼り合わせることを特徴とする
    荷電ビーム露光用透過マスクの製造方法。
  4. 【請求項4】前記支持シリコン基板と上部シリコン基板
    との貼り合わせ方法として、両シリコン基板の相対する
    内面に形成された金属薄膜若しくは合金による薄膜同
    士、若しくは金属薄膜と合金による薄膜との固相接着を
    用いることを特徴とする請求項3記載の荷電ビーム露光
    用透過マスクの製造方法。
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KR101386004B1 (ko) * 2012-08-24 2014-04-16 한국전기연구원 웨이퍼 접합 기술을 활용한 마이크로 그리드 구조물 제조 방법

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