JP4654811B2 - エッチングマスクおよびドライエッチング方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体デバイス製造やマイクロマシン製造において用いるドライエッチング技術に関し、特にドライエッチング方法、その方法に用いるエッチングマスクに関する。

従来、半導体デバイス製造やマイクロマシン製造におけるドライエッチング加工では、一般にフォトレジストや電子線レジスト等のレジスト材料を被エッチング基材表面に塗布し、リソグラフィーによってパターンを形成したレジストをエッチングマスクとしてドライエッチングを行い、エッチング後にレジスト材料を剥離して加工工程を完了する。また、エッチングマスクとしての特性をレジストが満足することができない場合、ドライエッチング加工は、被エッチング基材上に一般にハードマスクと呼ばれる酸化シリコンや窒化シリコン、金属膜等のレジストとは異なるエッチングマスク材料を層形成し、その材料上にレジストパターンを形成して、該レジストパターンをマスクとして、ドライエッチング等でエッチングマスク材料にパターンを転写した後、該エッチングマスク材料のパターンをマスクとして、被エッチング基材にドライエッチングを行い、その後にエッチングマスクの材料を剥離する。

従来の工程では、ドライエッチング前に、被エッチング基材にエッチングマスクを形成する工程と、ドライエッチング後に被エッチング基材上のエッチングマスクを除去する工程があるため、ドライエッチングによる加工工程の工程数が多くなるという問題がある。
また、前記工程は、被エッチング基材へのドライエッチングが有する加工寸法変動要因に加えて、エッチングマスクの形成におけるパターン形成の寸法変動要因が加わることで、被エッチング基材へのドライエッチング後の加工寸法の変動が大きくなるという問題がある。加えて、レジストやハードマスクの剥離工程に酸素プラズマや酸性溶液、アルカリ性溶液等を用いるため、被エッチング基材にダメージを与え、且つ異物汚染を拡大するという問題がある（特許文献１参照）。

以下に公知文献を記す。
特開２００４−２７３４３８号公報

本発明の課題は、被エッチング基材のドライエッチング時に、加工工程の工程数が多くならず、被エッチング基材へのドライエッチングが有する加工寸法変動要因に加えて、エッチングマスクの形成におけるパターン形成の寸法変動要因が加わることがなく、被エッチング基材へのドライエッチング後の加工寸法の変動が大きくならず、加えて、レジストやハードマスクの剥離工程に酸素プラズマや酸性溶液、アルカリ性溶液等を用いるため、被エッチング基材にダメージを与えることがなく、且つ異物汚染を拡大することがないドライエッチング方法及びその方法に用いるエッチングマスクを提供することである。

本発明の請求項１に係る発明は、パターン形成薄膜層にエッチングパターンの貫通口を形成した構造物をエッチングマスクとして、被エッチング基材上に前記エッチングマスクを非接触で保持してドライエッチングするためのエッチングマスクであって、
エッチングマスクのうちエッチングマスクパターンが存在する領域は、マスクパターンが形成されたパターン形成薄膜層に、エッチング選択性を向上するための薄膜層が被覆されてなり、
エッチングマスクのうち前記エッチングマスクパターンが形成されたパターン形成薄膜層を保持する支持基材が設けられた領域は、
（ａ）被エッチング基材との距離合わせのための距離合わせの位置合わせ構造体パターンと、
（ｂ）前記パターン形成薄膜層と、
（ｃ）エッチング停止層と、
（ｄ）支持基材がこの順に積層されてなり、
積層された前記（ａ）位置合わせ構造体パターンと前記（ｂ）パターン形成薄膜層と前記（ｃ）エッチング停止層と前記（ｄ）支持基材を貫通するように、被エッチング基材との位置合わせのための位置合わせパターンの貫通口が形成され、
積層された前記（ａ）位置合わせ構造体パターンと前記（ｂ）パターン形成薄膜層と前記（ｃ）エッチング停止層と前記（ｄ）支持基材の全体に、エッチング選択性を向上するための薄膜層が被覆されており、
かつ、エッチング選択性を向上するための薄膜層が被覆された支持基材上に、前記位置合わせパターンの貫通口をふさぐように、前記位置合わせの貫通口を介して被エッチング基材がエッチングされることを防止するためのエッチング保護層が形成されており、
前記エッチング選択性を向上するための薄膜層は、前記パターン形成薄膜層と異なる材質でアルミニウム、シリコン、チタン、クロム、ニッケル、銅、ガリウム、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、パラジウム、銀、インジウム、タンタル、タングステン、白金、金またはこれらの合金または酸化物、窒化物、炭化物であることを特徴とするエッチングマスクである。

本発明の請求項１によれば、前記薄膜基材の薄膜に、エッチング選択性の高い材料を選択して、前記薄膜基材のエッチング選択性の高める、すなわちエッチングレイトを補強することが可能となる。

本発明の請求項１に係る発明は、エッチングマスクの薄膜基材が、支持基材によって保持される構造であることを特徴とする請求項１記載のエッチングマスクである。

本発明の請求項１に係る発明は、前記エッチングマスクが、被エッチング基材との位置合わせのための位置合わせの貫通口を有することを特徴とする請求項１、又は２記載のエッチングマスクである。

本発明の請求項１に係る発明は、前記エッチングマスクが、被エッチング基材との距離合わせのための距離合わせの構造体を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のエッチングマスクである。

本発明の請求項１に係る発明は、前記エッチングマスクが、前記位置合わせの貫通口を介して被エッチング基材がエッチングされることを防止するためのエッチング保護層を有し、該エッチング保護層形成位置が、貫通口の支持基材側に有することを特徴とする請求項３、又は４記載のエッチングマスクである。

本発明の請求項１によれば、前記距離合わせの構造体が、被エッチング基材との距離を制御することが可能となる。

本発明の請求項２に係る発明は、エッチングパターンの貫通口を形成したエッチングマスクを用いて、被エッチング基材上に前記エッチングマスクを非接触で保持してエッチングするエッチング方法において、前記請求項４、又は５記載のエッチングマスクを用いたエッチング方法であって、エッチング時に、前記距離合わせの構造体と、被エッチング基材表面とを接触させ、エッチングマスクと被エッチング基材の距離を一定に保ってエッチングを実施することを特徴とするドライエッチング方法である。

本発明の請求項２によれば、薄膜基材へパターン貫通口を形成したエッチングマスクを用いてドライエッチングすることで、被エッチング基材上にレジスト等のエッチングマスクを形成せずに直接被エッチング基材をエッチングし、且つドライエッチング後にエッチングマスクを剥離する必要のないドライエッチング方法及びエッチングマスクを提供することが可能となる。

本発明によれば、レジストやハードマスクを被エッチング基材上に形成することなく、ドライエッチングを実施することが出来る。

本発明によれば、パターン形成の寸法変動要因が削減され、被エッチング基材へのドライエッチング後の加工寸法の変動が縮小して、且つ安定化し、加えて、レジストやハードマスクの剥離工程の排除により、酸素プラズマや酸性溶液、アルカリ性溶液等に浸漬されず、被エッチング基材にダメージのない、且つ異物汚染もないドライエッチング方法、その方法に用いるエッチングマスクを提供することが出来る。

本発明によれば、被エッチング基材に対してエッチング選択性が高く、帯電によるエッチング加工精度の低下のないエッチングマスクを提供することができる。

本発明によるエッチングマスク及びそれを用いたドライエッチング方法、エッチングマスクの作製方法を、その実施形態に基づいて説明する。

図１ａ〜ｂは、本発明によるドライエッチング方法の一例を部分拡大の側断面図で示す概念図である。

図１（ａ）は、プラズマ発生手段１に接続された電極２を用いてプラズマ４を発生し、電極２上に設置された被エッチング基材３をエッチングする。エッチングパターンが形成されたエッチングマスクは従来被エッチング基材上に密着したレジスト等が用いられるが、本発明では被エッチング基材３の表面とエッチングマスク５は非接触で設置され、エッチングが進行する方法である。

図１（ａ）は、ドライエッチングによって被エッチング基材をエッチングする方法であって、薄膜基材にエッチングパターンの貫通口を形成した構造物のエッチングマスク５を用いて、被エッチング基材３上に非接触で保持してエッチングを進めるドライエッチング方法である。

図１（ａ）は、被エッチング基材に形成された位置合わせマークと、エッチングマスクに形成された位置合わせマークを使って両者の位置を合わせるドライエッチングである。

図１（ａ）における、エッチングマスクと被エッチング基材表面を近接させる場合の距離は、０．１〜５０μｍの範囲が好ましい。

図１（ｂ）は、本発明によるドライエッチングに用いるエッチングマスクの側断面図である。

図１（ｂ）は、エッチングマスク５、４９の構造を表し、貫通口のエッチングパターン４５及び貫通口の位置合わせパターン４６を形成したパターン形成薄膜３１上に、エッチングマスク作製に用いるエッチング停止層３３を介して薄膜基材を保持する支持基材３２を有し、支持基材と反対側に、被エッチング基材との距離合わせのための構造体３９を有する構造をとる。さらに支持基材３２やパターン形成薄膜３１をエッチングから守り、エッチング選択性を向上するために、全体を薄膜層４４で覆っている。また、距離合わせの構造体３９と被エッチング基材とを接触させて、支持基材側からエッチングプラズマを照射し、被エッチング基材をエッチング時に、貫通口の位置合わせパターン４６を介してエッチングされることを防止するエッチング保護層４８を支持基材側上の位置合わせの貫通口の近傍に形成した構造物である。

前記エッチングマスクのパターン形成薄膜層３１の基材の材質は、アルミニウム、シリコン、チタン、クロム、ニッケル、銅、ガリウム、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、パラジウム、銀、インジウム、タンタル、タングステン、白金、金、のうち少なくとも１種類の元素を含む材料より形成するエッチングマスクである。

エッチングマスクのパタ−ンを形成する薄膜層３１基材の厚さは、０．１〜１００μｍである。

前記薄膜基材のエッチング選択性を向上するための薄膜層４４の材質は、薄膜基材と異なる物質であって、アルミニウム、シリコン、チタン、クロム、ニッケル、銅、ガリウム、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、パラジウム、銀、インジウム、タンタル、タングステン、白金、金またはこれらの合金または酸化物、窒化物、炭化物であり、前記エッチング選択性を向上するための薄膜層４４に前記薄膜基材よりもエッチング耐性の高い材質を用いることでエッチングの選択性を向上し、導電性の高い材質を用いることで、エッチングプラズマによるエッチングマスクの帯電を抑制する。

エッチングマスクの貫通口のエッチングパターン４５の開口側壁の角度は、エッチングマスクのパタ−ンを形成する薄膜基材表面に対して８５°±５°の範囲にあることを特徴とするエッチングマスクであり、パターン開口側壁を逆テーパにしたことにより、イオンの側壁反射が減少する。

エッチングマスクのパターン形成薄膜層３１の基材は、支持基材３２によって保持される構造である。

前記支持基材３２の材質は、シリコン、石英、ガラス、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムである。

前記支持基材３２の表面には、前記エッチング選択性を向上するための薄膜層４４を形成してもよく、この場合、前記薄膜層４４によって支持基材３２のエッチング選択性と導電性を向上できる。

前記距離合わせの構造体３９の材質は、炭素、アルミニウム、シリコン、チタン、クロム、ニッケル、銅、ガリウム、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、パラジウム、銀、インジウム、タンタル、タングステン、白金、金またはこれらの合金または酸化物、窒化物、炭化物である。

図２は、本発明によるドライエッチング方法の一例を部分断面図で示す説明図である。高周波電源１０、高周波整合器１１及びブロッキングコンデンサ１２からなるプラズマ発生手段１に接続された電極２上に、被エッチング基材３を設置する。電極は接地されたチャンバ１３内に設置される。パターン貫通口及び位置合わせ貫通口を有するエッチングマスク５をエッチングマスク位置合わせステージ１７に設置し、チャンバ上部に設置された位置合わせ光学顕微鏡１６によって、チャンバ上部に設置した窓１９を介して被エッチング基材に形成された位置合わせマークとエッチングマスクに形成された位置合わせマークの位置を合わせる。光学顕微鏡１６とエッチングマスク位置合わせ駆動ステージ１７は位置合わせ制御機構１８によって制御され、被エッチング基材に形成された位置合わせマークとエッチングマスクに形成された位置合わせマークの位置を合わせる。位置合わせの手段は特に制限されない。光学顕微鏡の他に、レーザ光の反射やイオンビーム等の荷電粒子の反射強度によるマーク検出も好適に用いることが出来る。

次にチャンバへエッチングガス１４を導入する。ガス種については特に制限されない。
例えば被エッチング基材がシリコンの場合はＣＦ４、ＳＦ６ガスといったフッ素系ガスを主体とした混合ガス、Ｃｌ２ガス、ＳｉＣＬ４ガスといった塩素系ガスを主体とした混合ガス、ＨＢｒガスといった臭素系ガスを主体とした混合ガス等が挙げられる。導入されたガスは排気手段１５によりチャンバから排気され、チャンバ内は一定の圧力に保たれる。次いでプラズマ発生手段１に電力を供給し、チャンバ内にプラズマを発生してエッチングを行い、被エッチング基材にエッチングマスクの貫通口パターンが転写される。

ドライエッチングについては、ドライエッチング方法や条件等は特に制限されない。ドライエッチング装置としては、ＲＩＥ、マグネトロンＲＩＥ、ＥＣＲ、ＩＣＰ、ＮＬＤ、マイクロ波、ヘリコン波等の放電方式を用いたドライエッチング装置が挙げられる。

また、被エッチング基材３に開口を形成する方法としては、ドライエッチングの他に、イオンビームエッチングも好適に用いることが出来る。

図３ａ〜ｇ、図４ｈ〜ｌは、本発明によるエッチングマスクの作製方法の一例を部分断面図で示す説明図である。

まず、図３（ａ）に示すように、マスクパターン形成層３１、支持基材３２の間にエッチング停止層３３を有する３層構造の基板３０を作製する。

次に、図３（ｂ）は、マスクパターン形成層３１上に電子線レジストやフォトレジスト等のレジスト３５を塗布し、電子線リソグラフィーやフォトリソグラフィーによってレジストにエッチングマスクパターン３６と位置合わせマークパターン３７を形成する。

次に、図３（ｃ）は、レジスト３５をエッチングマスクとしてドライエッチングによってマスクパターン形成層３１にエッチングマスクパターン３６ａと位置合わせマークパターン３７ａを形成する。エッチングマスクパターン３６ａの側壁は、マスク表面に対して垂直に近い方が本発明によるエッチング時のパターン転写製に優れ、側壁の角度が８５°±５°の範囲にあることが望ましい。次にレジスト３５を酸素プラズマアッシングまたはウェットエッチングによって除去してマスクパターンと位置合わせパターンが形成された３層構造基板３０ａを形成する。

開口を形成する方法としては、ドライエッチングの他にウェットエッチング、イオンビームエッチング、超音波加工等も好適に用いることが出来る。ドライエッチングについては、ドライエッチング方法や条件等は特に制限されない。ドライエッチング装置としては、ＲＩＥ、マグネトロンＲＩＥ、ＥＣＲ、ＩＣＰ、ＮＬＤ、マイクロ波、ヘリコン波等の放電方式を用いたドライエッチング装置が挙げられる。

次に、図３（ｄ）は、エッチングの際にエッチングマスクと被エッチング基材との距離を合わせるための構造体を形成する。マスクパターン形成層３１上に電子線レジストやフォトレジスト等のレジスト３８を塗布し、電子線リソグラフィーやフォトリソグラフィーによってパターン３９を形成する。

次いで、図３（ｅ）は、距離を合わせるための構造体のパターン３９に金属等の材料を堆積する。堆積方法については特に制限されない。めっき法、プラズマ成膜法、スパッタ法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等が好適に用いられる。

次いで、図３（ｆ）は、レジスト３８を酸素プラズマアッシングまたはウェットエッチングによって除去して距離合わせ構造体３９ａが形成された３層構造基板３０ｂが得られる。

ここで、本発明によるドライエッチングをエッチングマスクと被エッチング基材を接触させて行う場合、又はエッチングマスクと被エッチング基材を近接させる距離を位置合わせステージによって機械的に合わせる場合、上記距離を合わせるための構造体３９ａは形成しない。

次に、図３（ｇ）は、支持基材３２上にフォトレジストを形成する。続いてフォトリソグラフィーによってフォトレジストにマスクパターン部４１と位置合わせマーク部のパターン４２を形成し、開口パターンを有するフォトレジスト４０を形成する。ここでは続いて行う支持基材開口形成にドライエッチングを用いる場合のエッチングマスクとしてフォトレジストを例に挙げたが、フォトレジストの他にシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、ニッケル膜等もエッチングマスクとして好適に用いることが出来る。また、支持基材開口形成を熱アルカリ溶液によるウェットエッチングで行う場合には、エッチングマスクとしてシリコン酸化膜、シリコン窒化膜等を用いる。

次いで、図４（ｈ）は、フォトレジスト４０をエッチングマスクとして側壁保護プラズマエッチングや低温プラズマエッチング等のドライエッチングによって、エッチング停止層３３に到達するまで支持基材３２エッチングしてマスクパターン部４１ａと位置合わせマーク部４２ａの開口部を形成する。ここで、図４ではシリコン支持層に開口部４１ａ及び４２ａを形成する方法としてドライエッチングを用いたが、他にウェットエッチング、超音波加工、サンドブラスト等も用いることができる。

次に、図４（ｉ）は、レジスト４０を酸素プラズマアッシングまたはウェットエッチングによって除去する。

次いで、図４（ｊ）は、支持基材３２に形成した開口４１ａ及び４２ａの底面に露出したエッチング停止層をウェットエッチングによって除去する。

次いで、図４（ｋ）は、エッチングマスク４３の薄膜基材上に、エッチング選択性の高いエッチングマスク保護膜層４４の薄膜をエッチングマスク４３表面に形成し、該薄膜からなる保護膜が形成された本発明によるエッチングマスク４７が得られる。エッチングマスク保護層４４を支持基材３２の表面にも形成することで支持基材のエッチング選択性も向上できる。被エッチング基材がシリコン系の材料の場合はエッチング保護層４４としてニッケル、ジルコニウム、窒化アルミニウム等が好適に用いることが出来る。保護膜の形成方法は特に制限されない。めっき法、プラズマ成膜法、スパッタ法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を好適に用いることが出来る。なお、エッチングマスク保護層４４は、図４（ｋ）においてはエッチングマスクの表面全体に形成したが、少なくとも、開口部４１ｂに形成すればよい。

次いで、図４（ｌ）は、エッチングマスクの位置合わせマーク４６は貫通口となっており、本発明によるドライエッチングによって位置合わせマーク４６の部位でもエッチングが進行する。これを抑制する場合は、位置合わせマーク４６の支持基材側開口上にエッチングプラズマの進入を防ぐための保護層４８を形成する。保護層４８は、エッチング耐性及び被エッチング基材とエッチングマスクとの位置合わせを行う手段への適合性によって材質を選択する。例えば本発明によりシリコン基材をエッチングする場合で、被エッチング基材とエッチングマスクとの位置合わせを光学顕微鏡によって行う場合、保護層４８には酸化シリコン層が好適に用いることが出来る。保護層４８とエッチングマスク４９は陽極接合や接着剤接合で貼り合わせる。ここではエッチングマスク４９が保護層４８を具備する例を示したが、これとは別にエッチング装置内のエッチングマスク保持機構に位置合わせマーク４６の支持基材開口を保護する層を形成しても良い。

次に、図５は、本発明によるエッチングマスクを用いて行うドライエッチングの一例の部分断面図で示す説明図である。

図５を参照に説明する。まず、図５（ａ）では、エッチングマスク４９を被エッチング基材５０上に配置する。この時エッチングマスク４９と被エッチング基材５０は距離５３だけ離して設置する。距離５３には特に制限はないが、位置合わせの精度を良くするためには極力小さい方が好ましく、通常は２００マイクロメートル以下が好ましい。被エッチング基材に形成された位置合わせマーク５１を、エッチングマスクに形成された位置合わせ用の貫通口４６を介して上方から観察し、同一軸５２上に位置を合わせる。

次いで、図５（ｂ）では、エッチングマスク４９を被エッチング基材５０に接触させる。この時エッチングマスク４９のパターン面と被エッチング基材５０の表面との距離５４は、エッチングマスクに形成された高さ合わせの構造体の高さとなる。

被エッチング基材５０とエッチングマスクのパターン面を接触させてドライエッチングを行う場合は、前記距離合わせ構造体を形成しないエッチングマスクを用い、エッチングマスクパターン部と被エッチング基材表面とを接触させる。また、エッチング装置内に設置されたエッチングマスク保持機構が高さ合わせ機構を持つ場合は、エッチングマスクと被エッチング基材を非接触に保ってドライエッチングをすることが出来る。

次いで、図５（ｃ）では、エッチングマスクが被エッチング基材上の所定の位置及び高さに保持された後、エッチングプラズマ５５を発生して被エッチング基材５０のドライエッチングを進め、エッチングマスクのパターンが被エッチング基材上に転写された被エッチング基材５０ｂが得られる。また、エッチングマスクのパターンと、被エッチングマスクに転写されたパターン６０の間には寸法差が確認される場合があり、この問題は、予め所望のパターン寸法をエッチングマスク上で寸法補正、例えば５％程度小さく形成することで回避出来る。また、エッチング条件やエッチングマスクと被エッチング基材との間の距離を変化させることで、エッチングマスクのパターンと転写後のパターンとの寸法差を制御出来る。

以下に、本発明の実施例を説明する。

図２を参照して本発明によるドライエッチング方法の実施例を説明する。１３．５６ＭＨｚの高周波電源１０、高周波整合器１１及びブロッキングコンデンサ１２からなるプラズマ発生手段１に接続された電極２上に、被エッチング基材となるシリコン基板３を設置した。電極は、接地されたチャンバ１３内に設置した。パターン貫通口及び位置合わせ貫通口を有するエッチングマスク５をエッチングマスク位置合わせステージ１７に設置し、チャンバ上部に設置された位置合わせ光学顕微鏡１６によって、チャンバ上部に設置した石英窓１９を介して被エッチング基材に形成された位置合わせマークとエッチングマスクに形成された位置合わせマークの位置を合わせた。なお、光学顕微鏡１６とエッチングマスク位置合わせ駆動ステージ１７は位置合わせ制御機構１８によって制御され、被エッチング基材に形成された位置合わせマークとエッチングマスクに形成された位置合わせマークとの位置を合わせることが出来る。駆動ステージ１７は、ｘ、ｙ方向及びｚ方向に移動出来る機構を有する。

次に、チャンバへエッチングガス１４を導入した。本実施例においては、Ｃｌ２ガスを８０ｓｃｃｍに、Ｏ２ガスを２０ｓｃｃｍ混合したガスを用いた。

導入された混合ガスは、ターボ分子ポンプ１５によりチャンバから排気され、圧力制御弁によってチャンバ内を２Ｐａの圧力に保った。次いで、プラズマ発生手段１に４５０Ｗの電力を供給し、チャンバ内にプラズマを発生してエッチングを行い、被エッチング基材にエッチングマスクの貫通口パターンが転写された。

図３、図４を参照して本発明によるエッチングマスクの作製方法の実施例を説明する。

まず、図３（ａ）に示すように、マスクパターン形成層となる薄膜基材は、厚さ３．５μｍのシリコン薄膜層３１と、支持基材となる厚さ７２５μｍのシリコン基板層３２の間に支持基材の薄膜のエッチング停止層となる厚さ０．５μｍの酸化シリコン層３３を有する直径２００ｍｍの３層構造基板３０を作製した。

次に、マスクパターン形成層３１上に電子線レジスト３５を１μｍの厚さとなるよう塗布し、電子線リソグラフィーによってレジストにエッチングマスクパターン３６と位置合わせマークパターン３７を形成した（図３（ｂ）参照）。

次に、レジスト３５をエッチングマスクとして、Ｃｌ２ガスを主体とした混合ガスによるドライエッチングによってエッチング停止層３３までエッチングを進め、マスクパターン形成層３１にエッチングマスクパターン３６ａと位置合わせマークパターン３７ａを形成した。次いで、レジスト３５を酸素プラズマアッシングによって除去してマスクパターンと位置合わせパターンが形成された３層構造基板３０ａを形成した（図３（ｃ）参照）。

次にエッチングの際にエッチングマスクと被エッチング基材との距離を合わせるための構造体を形成した。フォトレジスト３８を厚さ１０μｍとなるよう塗布し、フォトリソグラフィーによってパターン３９を形成した（図３（ｄ）参照）。

次いで、パターン３９にめっき法によってニッケルを１０μｍ堆積して、エッチングマスクと被エッチング基材との距離を合わせの構造体３９ａを形成した（図３（ｅ）参照）。

次に、レジスト３８をレジスト剥離溶液によって除去して距離合わせの構造体３９ａが形成された３層構造基板３０ｂが得られた（図３（ｆ）参照）。

次に、支持基材３２上にフォトレジストを１５μｍの厚に形成した。続いてフォトリソグラフィーによってフォトレジストにマスクパターン部４１と位置合わせマーク部のパターン４２を形成し、開口パターンを有するフォトレジスト４０を形成した（図３（ｇ）参照）。

次いで、フォトレジスト４０をエッチングマスクとして、側壁保護プラズマエッチング法によってエッチング停止層３３に到達するまで支持基材３２エッチングして、マスクパターン部４１ａと位置合わせマーク部４２ａの開口部を形成した（図４（ｈ）参照）。

次に、レジスト４０を酸素プラズマアッシングによって除去した（図４（ｉ）参照）。

次に、支持基材３２に形成した開口４１ａ及び４２ｂの底面に露出したエッチング停止層である酸化シリコン層を５％のフッ酸水溶液によるウェットエッチングによって除去し、貫通口を有するエッチングマスク４３が得られた（図４（ｊ）参照）。

次いで、スパッタ法によってエッチングマスク保護膜層４４としてニッケル膜をエッチングマスク４３の表面に、０．１μｍ厚形成した（図４（ｋ）参照）。なお、前記エッチングマスク保護膜層は薄膜基材の薄膜の役割を示す。

次いで、エッチングマスクの位置合わせマーク４６は貫通口となっており、本発明によるドライエッチングによって位置合わせマーク４６の部位でもエッチングが進行する。これを抑制する場合は、位置合わせマーク４６の支持基材開口上にエッチングプラズマの進入を防ぐための保護層４８を形成する。本実施例では、エッチング保護層４８として厚さ１ｍｍの石英をエッチングマスクの支持基材側に接着剤で接合した（図４（ｌ）参照）。

次に、図５を参照して本発明によるエッチングマスクを用いて行うドライエッチングの実施例を説明する。

まず、エッチングマスク４９を被エッチング基材であるシリコン基板５０上に配置する。この時、エッチングマスク４９と被エッチング基材５０は距離５３だけ離して設置する。本実施例では、距離５３を７０μｍとした。被エッチング基材に形成された位置合わせマーク５１を、エッチングマスクに形成された位置合わせ用の貫通口４６を介して上方から観察し、同一軸５２上に位置を合わせた。次いで、ｘ及びｙ方向の移動を固定した状態で、エッチングマスク位置合わせステージを被エッチング基材方向に下げていき、エッチングマスク４９を被エッチング基材５０に接触させた。この時エッチングマスク４９のパターン面と被エッチング基材５０の表面との距離５４は、エッチングマスクに形成された高さ合わせのための構造体の高さとなり、本実施例では１０μｍとなった。

エッチングマスクが被エッチング基材上の所定の位置及び高さに保持された後、Ｃｌ２ガス及び酸素ガスの混合ガスによるエッチングプラズマ５５を発生して被エッチング基材であるシリコン基板５０へのドライエッチングを進め、エッチングマスクのパターンが被エッチング基材上に転写され、パターン６０を形成した被エッチング基材５０ｂが得られた。

エッチングマスクのパターンと、被エッチングマスクに転写されたパターンの間には寸法差が確認された。エッチングマスク上で１辺が６．６７μｍで形成されていた正方形パターンが、本発明によるエッチングによって被エッチング基材上に転写された場合、１辺が６．７２μｍで形成された。

本発明の概念を示す側断面説明図で、（ａ）は、エッチング方法であり、（ ｂ）は、エッチングマスクである。 本発明によるエッチング方法の実施例を示す概略断面図である。 ａ〜ｇは、本発明によるエッチングマスクの作製方法を説明する工程側断面 図である。 ｈ〜ｌは、本発明によるエッチングマスクの作製方法を説明する工程側断面 図である。 ａ〜ｃは、本発明によるエッチング方法におけるエッチングマスクの位置合 わせ方法及びエッチング方法を説明する概略断面図である。

１…プラズマ発生手段
２…電極
３…被エッチング基材
４…エッチングプラズマ
５…エッチングマスク
６…エッチングマスクと被エッチング基材表面の距離
１０…高周波電源
１１…高周波整合器
１２…ブロッキングコンデンサ
１３…エッチング反応器
１４…エッチングガス
１５…ガス排気手段
１６…位置合わせマーク観察手段
１７…エッチングマスク保持手段
１８…エッチングマスクと被エッチング基材の位置合わせ手段
３０３…層構造基板
３０ａ…マスクパターンを形成した３層構造基板
３０ｂ…エッチングマスクと被エッチング基材との距離合わせの構造体を形成した３層構造基板
３１…パターン形成薄膜層（薄膜基材）
３２…支持基材
３３…エッチング停止層
３５…レジスト
３６…レジストに形成されたエッチングマスクパターン
３６ａ…パターン形成薄膜層に形成されたエッチングマスクパターン
３７…レジストに形成された位置合わせマークパターン
３７ａ…パターン形成薄膜層に形成された位置合わせマークパターン
３８…レジスト
３９…エッチングマスクと被エッチング基材との距離合わせの構造体パターン（構造体）
３９ａ…エッチングマスクと被エッチング基材との距離合わせの構造体
４０…レジスト
４１…レジストに形成された支持基材開口パターン
４１ａ…支持基材開口
４１ｂ…エッチングストッパー層を除去した支持基材開口
４２…レジストに形成された位置合わせマーク部の支持基材開口パターン
４２ａ…位置合わせマーク部の支持基材開口
４２ｂ…エッチングストッパー層を除去した位置合わせマーク部の支持基材開口
４３…本発明によるエッチングマスク
４４…エッチング選択性を向上するための薄膜層（薄膜基材の薄膜）
４５…エッチング選択性を向上するための薄膜層を形成したエッチングマスクパターン
４６…エッチング選択性を向上するための薄膜層を形成した位置合わせパターン
４７…エッチング選択性を向上するための薄膜層を形成したエッチングマスク
４８…位置合わせマーク部を介してのエッチングを防止するための保護層（エッチング保護層）
４９…エッチングを防止するための保護層を形成したエッチングマスク
５０…被エッチング基材
５０ｂ…エッチングでパターンが形成された被エッチング基材
５１…被エッチング基材に形成された位置合わせマーク
５２…エッチングマスクと被エッチング基材の位置合わせ軸
５３…エッチングマスクと被エッチング基材表面の距離
５４…エッチングマスクと被エッチング基材表面の距離
５５…エッチングプラズマ
６０…本発明によって被エッチング基材に形成されたパターン

Claims (2)

1. パターン形成薄膜層にエッチングパターンの貫通口を形成した構造物をエッチングマスクとして、被エッチング基材上に前記エッチングマスクを非接触で保持してドライエッチングするためのエッチングマスクであって、
   エッチングマスクのうちエッチングマスクパターンが存在する領域は、マスクパターンが形成されたパターン形成薄膜層に、エッチング選択性を向上するための薄膜層が被覆されてなり、
   エッチングマスクのうち前記エッチングマスクパターンが形成されたパターン形成薄膜層を保持する支持基材が設けられた領域は、
   （ａ）被エッチング基材との距離合わせのための距離合わせの位置合わせ構造体パターンと、
   （ｂ）前記パターン形成薄膜層と、
   （ｃ）エッチング停止層と、
   （ｄ）支持基材がこの順に積層されてなり、
   積層された前記（ａ）位置合わせ構造体パターンと前記（ｂ）パターン形成薄膜層と前記（ｃ）エッチング停止層と前記（ｄ）支持基材を貫通するように、被エッチング基材との位置合わせのための位置合わせパターンの貫通口が形成され、
   積層された前記（ａ）位置合わせ構造体パターンと前記（ｂ）パターン形成薄膜層と前記（ｃ）エッチング停止層と前記（ｄ）支持基材の全体に、エッチング選択性を向上するための薄膜層が被覆されており、
   かつ、エッチング選択性を向上するための薄膜層が被覆された支持基材上に、前記位置合わせパターンの貫通口をふさぐように、前記位置合わせの貫通口を介して被エッチング基材がエッチングされることを防止するためのエッチング保護層が形成されており、
   前記エッチング選択性を向上するための薄膜層は、前記パターン形成薄膜層と異なる材質でアルミニウム、シリコン、チタン、クロム、ニッケル、銅、ガリウム、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、パラジウム、銀、インジウム、タンタル、タングステン、白金、金またはこれらの合金または酸化物、窒化物、炭化物であることを特徴とするエッチングマスク。
2. エッチングパターンの貫通口を形成したエッチングマスクを用いて、被エッチング基材上に前記エッチングマスクを非接触で保持してエッチングするエッチング方法において、前記請求項１記載のエッチングマスクを用いたエッチング方法であって、エッチング時に、前記距離合わせの構造体と、被エッチング基材表面とを接触させ、エッチングマスクと被エッチング基材の距離を一定に保ってエッチングを実施することを特徴とするドライエッチング方法。

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