JP5075337B2 - 半導体基板をプラズマエッチングしてマスクを作るための装置 - Google Patents

Description

本出願は、２００５年３月１日に出願されたフランス特許出願第０５５０００２号に基づく。この出願の開示全体を、参照して本明細書に組み込み、この出願の優先権を主張する。

本発明は、サブミクロン寸法を有する超小形電子部品の製造で使用されるマスクを作るために特に使用される、電子投影リソグラフィ（ＥＰＬ）技術を使用するマイクロリソグラフィに関する。本発明は、６５ｎｍから４５ｎｍのパターンを半導体材料にエッチングするために特に使用されることを目的とする。本発明は、より詳細には、半導体基板をプラズマエッチングしてマスクを作るために使用される装置に関し、特に、基板表面の全体にわたってエッチング深さの一様性およびパターンの角の一様性を監視することに関する。

シリコン基板は、現在、米国特許第５，５０１，８９３号に記載されているようなプラズマエッチング技術を使用して、微細機械加工されている。この米国特許は、エッチングマスクでシリコン基板を部分的に保護し、かつこのように部分的に保護された基板を、エッチングガスを使用するプラズマエッチングステップと、不動態化ガスを使用するプラズマ不動態化ステップを交互に連続にして行うことからなる。エッチングマスクを作るために、エッチングされるべきパターンは、透過マスクから基板に転写される。転写は、通常、透過マスクを通過した光子放射に基板をさらす、フォトリソグラフィ技術によって行なわれる。透過マスク自体は、マスタマスクから作られ、このマスタマスクは、通常、得られるべきパターンの最小寸法よりも小さなビーム寸法を有し、コンピュータ手段によって制御された非常に微細な電子ビームによって作られる。この微細な電子ビームは、電子感受性樹脂基板の表面を掃引して、要求されたパターンをその表面に描く。この種の作業は非常に長い時間がかかる。したがって、透過マスクは、特にコストの理由のために、違った技術で作られる。

近年、半導体部品の小型化および複雑さの要求が増している。現在使用されているようなフォトリソグラフィは、線分解能の点で限界に達している。電子ビームまたはイオンビームおよびＸ線のようなより短い波長を使用するリソグラフィ技術が、用いられるようになって来ている。

半導体基板を電子ビームに露出するとき使用されるマスクは、一般に、エッチングされるべきパターンを有する小領域が、より厚いいわゆる格子領域のアレイで分離されているアレイの形をとる。この小領域は、厚さ２μｍ程度の薄い膜によっている。そのようなマスクの例が、例えば米国特許第６，３５２，８０２号に記載されている。小領域を通して超小形電子部品になる予定の基板に、エッチングされるべきパターンの縮小された像が、小領域と同程度の大きさの断面を有する電子ビームによって、マスクに投影される。マスクの正しい投影像を得るために、小領域の各々を構成する膜が、一定の厚さであることが不可欠である。

透過マスクをプラズマエッチングするとき、膜は、マスクの中心よりも縁部で厚くなることが分かっている。この欠陥は、マスクを通した半導体基板の不均一露光の原因となり、これは基板の不均一エッチングにつながり、したがってその製品の不合格につながる。
米国特許第５，５０１，８９３号明細書 米国特許第６，３５２，８０２号明細書 欧州特許出願公開第０７８６８０４号明細書 ＩＬ−ＹＯＮＧ ＪＡＮＧら、「Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｅｔｃｈ ｒａｔｅ ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｐｈｏｔｏｍａｓｋ ｑｕａｒｔｚ ｅｔｃｈ ｉｎ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｈｅ １００％ ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ ＲＡＭ」、ＰＲＯＣＥＥＤＩＮＧＳ ＯＦ ＴＨＥ ＳＰＩＥ − ＴＨＥ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＳＯＣＩＥＴＹ ＦＯＲ ＯＰＴＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＳＰＩＥ−ＩＮＴ．ＳＯＣ．ＯＰＴ．ＥＮＧ ＵＳＡ、第５１３０巻、第１号、頁２４６−２５２、２００３年８月２６日

本発明の目的は、電子ビームマイクロリソグラフィで使用する透過マスクの全面積にわたって一定の膜厚さを、その製造時に得るための装置および方法を提供することである。

本発明は、半導体基板をプラズマエッチングしてマスクを作るための装置であり、この装置は、エッチングされるべきでない少なくとも１つの領域を保護し、かつエッチングされるべきパターンを含んだ少なくとも１つの領域を露出するマスクで、その領域の一部が部分的に覆われている半導体基板と、基板の支持体と、基板の方に向かうイオンの流れの形をしたプラズマを生成する手段とを備える。本発明に従って、装置は、導電性材料の遮蔽板を含むイオンを閉じ込める手段をさらに備え、遮蔽板は、エッチングされるべきパターン領域とエッチングされるべきでない領域との間の境界に沿って基板の上に配置され、前記遮蔽板は、四辺形の形でエッチングされるべき前記パターン領域の各々の辺に対して平行な垂直板の形をしている。

効果の改善のために、遮蔽板は、エッチングされるべき前記パターンの境界からある一定距離離れたところにある。遮蔽板は、パターンのどの部分も隠さないように、前記境界の外側の一定水平距離離れたところに配置されている。したがって、遮蔽板は、エッチングされるべきでない領域と垂直方向に並んで基板の上方に配置されている。遮蔽板は、好ましくは、基板からある一定垂直距離離れたところにあり、遮蔽板と基板との間にギャップを残している。一定距離は、好ましくは、１０ｍｍよりも小さい。遮蔽板の高さは、好ましくは、５ｍｍから２０ｍｍである。

有利なことに、基板は、エッチングされるべきでない領域によって互いに分離された、エッチングされるべきパターンを含んだ複数の領域を含む。このようにして、多数のパターンを、より速くより安価に作ることができる。エッチングされるべき複数のパターンを基板が含む場合、エッチングされるべき各領域は、それ自体の遮蔽板で囲まれている。

エッジ効果を防止するために、四辺形の角が、遮蔽板とエッチングされるべきパターン領域の境界との間の一定距離以下のある距離だけ、エッチングされるべき他のパターン領域から離れたところにある場合、好ましくは、遮蔽板は、四辺形のその角のところで途切れている。

本発明の１つの特定の実施形態では、エッジ効果を防止するために、四辺形の角が、遮蔽板とエッチングされるべきパターン領域の境界との間の一定距離以下のある距離だけ、導電性材料部分から離れたところにある場合、遮蔽板は、四辺形のその角のところで途切れている。

本発明は、エッチングされるべきパターンを有するマスクの領域だけに対応する領域に、プラズマ放射を閉じ込めて、基板の面積の全体にわたって一様な、例えば３μｍ±６％の垂直エッチング速度を保証するという利点を有する。

本発明の他の目的、特徴、および利点は、説明に役立ち制限しない例として提供される、本発明の特定の実施形態についての次の説明、および添付の図面から明らかになるだろう。

図１は、透過マスク３を通過する電子ビーム２に露出された半導体基板のウェーハ１を示す。マスク３は、エッチングされるべきパターンを有する薄い膜６の小領域５を分離する突出部分４を含む。マスクが有するパターンの寸法は、基板上に再生されるとき、ほぼ４分の１になる。

図２は、マスク３の斜視図である。マスク３は、例えば７２５μｍの深さｐの突出部分４を含む。エッチングされるべきパターンを有する小領域５は、例えば辺の長さ１．１３ｍｍの正方形の領域である。この領域５は、さらに、例えば直径１２０ｎｍの穴を含むことができる。膜６は、例えば厚さ２μｍである。電子ビーム２がマスク３に向けられる。ビーム２は、領域５を通過して、それが有するパターンを基板上に再生する。

図３は、半導体基板３１をプラズマエッチングしてマスクを作るための本発明の装置３０の図である。結果として得られるマスクは、例えば、エッチングされない領域３１ｃで囲まれた、基板３１のエッチングされたパターンの２つの長方形領域３１ａおよび３１ｂの形になる。領域３１ａおよび３１ｂは、例えば、１３２．５７ｍｍの長さおよび５４．４３ｍｍの幅を有し、アレイのパターンを有している。

図３から図５に示す装置３０は、基板３１を保持するシステム３２を含み、イオンを閉じ込める手段、例えば遮蔽板を形成する５枚の板３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅが、このシステム３２に固定されて、横に並んだパターン領域３１ａおよび３１ｂを囲みかつ分離している。

遮蔽板は、金属であり、好ましくはアルミニウムであり、パターン領域３１ａおよび３１ｂとエッチングされない領域３１ｃとの間の境界３４から小さな一定距離ｄｈ、例えば３ｍｍから６ｍｍ離れたところに配置された、板３３ａ〜３３ｅで形成されている。したがって、これらの板３３ａ、３３ｅは、エッチングされない領域３１ｃより距離ｄｖだけ上にあり、この距離は、例えば、３ｍｍから６ｍｍであってもよい。

これらの板３３ａ〜３３ｅは、各板と基板３１との間にギャップがあるように、基板３１を保持するシステム３２に固定されている。

透過マスクを通過した電子ビームへの半導体基板の露出を示す図である。 電子ビームを受ける透過マスクを示す斜視図である。 本発明の装置を示す図である。 本発明の装置を示す斜視図である。 図３の線Ａ−Ａに沿った断面を示す図である。

符号の説明

１、３１ 半導体基板のウェーハ
２ 電子ビーム
３ 透過マスク
４ 突出部分
６ 薄い膜
３０ 装置
３１ｃ エッチングされない領域
３１ａ、３１ｂ エッチングされたパターンの領域
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅ 遮蔽板
３２ 基板を保持するシステム
３４ パターン領域の境界
ｄｈ 境界から距離
ｄｖ エッチングされない領域からの距離

Claims (13)

1. 半導体基板をプラズマエッチングしてマスクを作るための装置であって、
   エッチングされるべきでない少なくとも１つの領域を保護し、かつエッチングされるべきパターンを含んだ少なくとも１つの領域を露出するマスクで、部分的に覆われた半導体基板と、
   前記基板の支持体と、
   前記基板の方に向かうイオンの流れの形をしたプラズマを生成する手段と、
   少なくとも１つの分離した導電性材料の遮蔽板とを備え、導電性材料の遮蔽板が、エッチングされるべき前記少なくとも１つのパターン領域とエッチングされるべきでない前記領域との間の境界に沿って、基板から一定の垂直距離離れたところに、導電性材料の遮蔽板と基板表面との間にギャップを残して、かつ前記境界の外側の一定の水平距離離れたところに、前記基板の上に配置され、かつ四辺形の形をしたエッチングされるべき前記少なくとも１つのパターン領域の各々の辺に対して平行な垂直板の形をとる、装置。
2. 前記遮蔽板が、エッチングされるべきパターン領域の境界から一定距離離れたところにある、請求項１に記載の装置。
3. 前記遮蔽板が、エッチングされるべき前記パターン領域の境界の外側に一定水平距離のところにある、請求項２に記載の装置。
4. 前記遮蔽板が、前記基板から一定垂直距離離れたところにある、請求項２に記載の装置。
5. 前記一定距離が、１０ｍｍよりも小さい、請求項２に記載の装置。
6. 前記遮蔽板の高さが、５ｍｍから２０ｍｍまでである、請求項１に記載の装置。
7. 前記基板が、エッチングされるべきでない領域によって互いに分離された、エッチングされるべきパターンを含んだ複数の領域を含む、請求項１に記載の装置。
8. 前記遮蔽板は、前記四辺形の角がエッチングされるべき他のパターン領域から前記一定距離以下のある距離離れたところにある場合、前記四辺形の角で途切れている、請求項７に記載の装置。
9. 前記遮蔽板は、前記四辺形の角が他の導電性部分から前記一定距離以下のある距離離れたところにある場合、前記四辺形の角で途切れている、請求項１に記載の装置。
10. 前記遮蔽板が金属である、請求項１に記載の装置。
11. 前記遮蔽板がアルミニウムである、請求項１０に記載の装置。
12. 各遮蔽板がエッチングされるべき前記パターン領域の各々を包囲している、請求項７に記載の装置。
13. 前記導電材料の遮蔽板が、前記支持体に取り付けられている、請求項１に記載の装置。

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