JPH03114049A - シリコンシャドウマスク形成方法 - Google Patents
シリコンシャドウマスク形成方法Info
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- JPH03114049A JPH03114049A JP2136932A JP13693290A JPH03114049A JP H03114049 A JPH03114049 A JP H03114049A JP 2136932 A JP2136932 A JP 2136932A JP 13693290 A JP13693290 A JP 13693290A JP H03114049 A JPH03114049 A JP H03114049A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
- G03F1/20—Masks or mask blanks for imaging by charged particle beam [CPB] radiation, e.g. by electron beam; Preparation thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は電子、イオンビームおよびX線リソグラフィ、
イオン注入およびイオンエツチング用の高解像度のシリ
コンシャドウマスク形成方法に関する。
イオン注入およびイオンエツチング用の高解像度のシリ
コンシャドウマスク形成方法に関する。
帯電粒子ビーム(電子またはイオン)が半導体デバイス
の製造に広く使用される。リソグラフ用途に要求される
高解像度を達成するために、ビームは次いで基板を横切
って走査される小さなスポットに焦点を合わされる。小
さなスポットのサイズにより、走査時間は大きな面積が
カバーされる必要があるときかなり長(することができ
る。焦点合わせされたビーム走査に対する1つの選択は
シャドウマスクによって設けられたパターン解像力によ
り広い面積のビームを使用することである。シャドウマ
スクは該マスクを通してのイオンまたは電子の通過を許
容する孔により模造(patterned)された薄い
基板(代表的には薄膜)からなる。このアプローチは広
い区域にわたって多(のパターン要素の同時処理を許容
しかつしたがってシソグラフ方法の処理を非常に改善す
る。
の製造に広く使用される。リソグラフ用途に要求される
高解像度を達成するために、ビームは次いで基板を横切
って走査される小さなスポットに焦点を合わされる。小
さなスポットのサイズにより、走査時間は大きな面積が
カバーされる必要があるときかなり長(することができ
る。焦点合わせされたビーム走査に対する1つの選択は
シャドウマスクによって設けられたパターン解像力によ
り広い面積のビームを使用することである。シャドウマ
スクは該マスクを通してのイオンまたは電子の通過を許
容する孔により模造(patterned)された薄い
基板(代表的には薄膜)からなる。このアプローチは広
い区域にわたって多(のパターン要素の同時処理を許容
しかつしたがってシソグラフ方法の処理を非常に改善す
る。
シャドウマスクは近接モードまたは投射型装置において
使用される。近接方法においてマスクは模造されるべき
ウェーハに非常に近接して配置される。
使用される。近接方法においてマスクは模造されるべき
ウェーハに非常に近接して配置される。
ウェーハへのパターン転換は簡単な陰付(shadow
ing)により生じかつマスクパターンは1:1のサイ
ズ比でウェーハーに複製される。投射装置において、マ
スクは該マスクを出ているイオンまたは電子のパターン
がマスクおよびウェーハが物理的に接触していないとし
てもウェーハ上に焦点合わせされることができるように
レンズ系において位置決めされる。投射装置は1:1で
あってもよくまたは倍率因数で操作することもできる。
ing)により生じかつマスクパターンは1:1のサイ
ズ比でウェーハーに複製される。投射装置において、マ
スクは該マスクを出ているイオンまたは電子のパターン
がマスクおよびウェーハが物理的に接触していないとし
てもウェーハ上に焦点合わせされることができるように
レンズ系において位置決めされる。投射装置は1:1で
あってもよくまたは倍率因数で操作することもできる。
シャドウマスクはまたイオン注入またはエツチングに潜
在的に有用である。一般に実施されるようなこれらの方
法において、マスキング層は各ウェハーの表面に個々に
当てられる。マスキング層は次いで標準のりソゲラフ技
術を使用してパターン付される。
在的に有用である。一般に実施されるようなこれらの方
法において、マスキング層は各ウェハーの表面に個々に
当てられる。マスキング層は次いで標準のりソゲラフ技
術を使用してパターン付される。
各ウェーハはマスク層によって設けられたパターン解像
力によりイオンビームに露光される。注入またはエツチ
ング過程の完了後、マスク層は次いで除去されねばなら
ない。パターン解像力を設けるようなシャドウマスクの
使用は各ウェーハ上にマスキング層を当てかつパターン
付(模造)する必要を除去しかつそれにより必要とされ
る処理量を著しく減じる。
力によりイオンビームに露光される。注入またはエツチ
ング過程の完了後、マスク層は次いで除去されねばなら
ない。パターン解像力を設けるようなシャドウマスクの
使用は各ウェーハ上にマスキング層を当てかつパターン
付(模造)する必要を除去しかつそれにより必要とされ
る処理量を著しく減じる。
イオン注入用シリコンシャドウマスクの使用は、米国特
許第3,713.922号においてレブセルタ等によっ
て開示されている。レプセルタ等によって説明されたマ
スクは、より厚い補強リブのグリッドによって支持され
たシリコンの薄膜からなる。この薄膜はn型材料からな
りかつn+トド−ング支持ウェーハを使用する選択的な
エツチング−停止技術によって形成される。補強グリッ
ドの使用はそれがパターン付されることができる型サイ
ズを制限するので厳密な限定である。レプセルタ等はこ
の技術を使用する50〜500μの型サイズを示唆して
いる。
許第3,713.922号においてレブセルタ等によっ
て開示されている。レプセルタ等によって説明されたマ
スクは、より厚い補強リブのグリッドによって支持され
たシリコンの薄膜からなる。この薄膜はn型材料からな
りかつn+トド−ング支持ウェーハを使用する選択的な
エツチング−停止技術によって形成される。補強グリッ
ドの使用はそれがパターン付されることができる型サイ
ズを制限するので厳密な限定である。レプセルタ等はこ
の技術を使用する50〜500μの型サイズを示唆して
いる。
現在、非常に大規模な集積(VLSI)回路設計が12
〜15mmまでの横方向寸法を有する型サイズを要求す
る。VLS I技術の将来の開発は同様により大きい型
サイズを要求することが予想される。かかる大きな型サ
イズを実際に有用にするために、シャドウマスクは横方
向寸法において少なくとも数cmの自己支持薄膜を有す
る、 選択的なシャドウマスク技術は米国特許第4,256.
532号においてマグド等により、同第4゜417.9
46号および第4,448,865号においてボーレン
等により、そして同第4.589952号においてベー
リンガーにより開示されている。これらの発明のすべて
において使用される基本的な薄膜製造技術は、軽くドー
ピングされた基板を選択的にエツチングすることにより
高度にドーピングされたp十薄膜を製造することである
。
〜15mmまでの横方向寸法を有する型サイズを要求す
る。VLS I技術の将来の開発は同様により大きい型
サイズを要求することが予想される。かかる大きな型サ
イズを実際に有用にするために、シャドウマスクは横方
向寸法において少なくとも数cmの自己支持薄膜を有す
る、 選択的なシャドウマスク技術は米国特許第4,256.
532号においてマグド等により、同第4゜417.9
46号および第4,448,865号においてボーレン
等により、そして同第4.589952号においてベー
リンガーにより開示されている。これらの発明のすべて
において使用される基本的な薄膜製造技術は、軽くドー
ピングされた基板を選択的にエツチングすることにより
高度にドーピングされたp十薄膜を製造することである
。
レブセルタ、ボーレンおよびベーリンガーの方法はすべ
て薄膜を形成する以前にシャドウマスク上に回路パター
ンを画成する。これを行うために、最終的に薄膜を形成
するシリコン層はまずパターン付される一方支持ウエー
ハはまだそのままである。支持ウェーハは薄膜である領
域においてその後エツチングされる。マグドは薄膜がま
ず下にある基板をエツチングすることにより形成されか
つ次いで薄膜がシャドウマスクを製造するようにパター
ン付されるために逆のシーケンスを使用する。
て薄膜を形成する以前にシャドウマスク上に回路パター
ンを画成する。これを行うために、最終的に薄膜を形成
するシリコン層はまずパターン付される一方支持ウエー
ハはまだそのままである。支持ウェーハは薄膜である領
域においてその後エツチングされる。マグドは薄膜がま
ず下にある基板をエツチングすることにより形成されか
つ次いで薄膜がシャドウマスクを製造するようにパター
ン付されるために逆のシーケンスを使用する。
半導体製造に有用であるシャドウマスクを製造するため
に、幾つかの条件が満たされねばならない。
に、幾つかの条件が満たされねばならない。
VLS I設計における代表的なパターン要素は現在1
μ以下の大きさでありかつ将来の開発は0.25μ程度
小さい特徴ものが予想される。それ故、シャドウマスキ
ング技術はこのサイズの範囲の開口を有するマスクを製
造することができねばならない。上述されたように、型
サイズは自己支持マスク区域が少なくとも数cmの大き
さでなければならないことを要求する。シャドウマスク
に特に重要である追加の必要条件はパターンのひずみが
一定の限界以下に保持されねばならないことである。代
表的な集積回路設計は多重パターン付層を有するので、
最終デバイスを適切に作動するために、各層のパターン
は他のすべての層と精密に一致しなければならない。代
表的な条件はパターンのひずみが型の区域にわたって最
小特徴サイズの1/10に維持されるべきであるという
ことである。上述された型のサイズおよび特徴のサイズ
に関して、条件はマスク上の特徴のパターン配置がマス
ク区域にわたって100分の幾つかまたは1000mと
同程度率さい許容誤差内に正確でなければならないとい
う制限を表す。
μ以下の大きさでありかつ将来の開発は0.25μ程度
小さい特徴ものが予想される。それ故、シャドウマスキ
ング技術はこのサイズの範囲の開口を有するマスクを製
造することができねばならない。上述されたように、型
サイズは自己支持マスク区域が少なくとも数cmの大き
さでなければならないことを要求する。シャドウマスク
に特に重要である追加の必要条件はパターンのひずみが
一定の限界以下に保持されねばならないことである。代
表的な集積回路設計は多重パターン付層を有するので、
最終デバイスを適切に作動するために、各層のパターン
は他のすべての層と精密に一致しなければならない。代
表的な条件はパターンのひずみが型の区域にわたって最
小特徴サイズの1/10に維持されるべきであるという
ことである。上述された型のサイズおよび特徴のサイズ
に関して、条件はマスク上の特徴のパターン配置がマス
ク区域にわたって100分の幾つかまたは1000mと
同程度率さい許容誤差内に正確でなければならないとい
う制限を表す。
低いパターンひずみの条件は薄膜に許容される内部応力
の値について重要な制限を配置する。この主題は198
7年1月/り月の、ジャーナル・オブ・バキューム・サ
イエンス・テクノロジ、BS (1)、pp223〜
227の「イオンビームマスキングの熱機械的安定性」
と題するランダール等の論文により詳細に検討されてい
る。この著述の全体的な結論は許容し得るひずみレベル
を達成するためにシリコン薄膜の伸張応力が3X108
ダイン/cm2より低いように制御されねばならないこ
とである。この同じ検討はシリコン薄膜に加えられる追
加の層にも延長する。
の値について重要な制限を配置する。この主題は198
7年1月/り月の、ジャーナル・オブ・バキューム・サ
イエンス・テクノロジ、BS (1)、pp223〜
227の「イオンビームマスキングの熱機械的安定性」
と題するランダール等の論文により詳細に検討されてい
る。この著述の全体的な結論は許容し得るひずみレベル
を達成するためにシリコン薄膜の伸張応力が3X108
ダイン/cm2より低いように制御されねばならないこ
とである。この同じ検討はシリコン薄膜に加えられる追
加の層にも延長する。
相等しい検討は薄膜が平らのままであるように十分な伸
張応力を持たねばならないことである。平面度は高解像
度画像がマスクとして薄膜を使用する回路型に形成され
ることができることを保証するのに要求される。上述さ
れた大きな面積のシリコンシャドウマスクの製造に関す
る従来技術はこの問題を適切に処理することができない
。追加の応力補償技術が適用されないならば、軽くドー
ピングされた基板上のp十材料から作られる薄膜は必要
とされるようにランダールによって示された範囲より数
倍高い応力レベルを有する。使用される種々のマスキン
グ層の応力はまたこれらの方法において制御されない。
張応力を持たねばならないことである。平面度は高解像
度画像がマスクとして薄膜を使用する回路型に形成され
ることができることを保証するのに要求される。上述さ
れた大きな面積のシリコンシャドウマスクの製造に関す
る従来技術はこの問題を適切に処理することができない
。追加の応力補償技術が適用されないならば、軽くドー
ピングされた基板上のp十材料から作られる薄膜は必要
とされるようにランダールによって示された範囲より数
倍高い応力レベルを有する。使用される種々のマスキン
グ層の応力はまたこれらの方法において制御されない。
それ故、本発明の目的は低いひずみのマスクが製造され
ることができるように要求された比較的限定された範囲
内に応力レベルを維持することができるシリコンシャド
ウマスクの製造方法を提供することにある。
ることができるように要求された比較的限定された範囲
内に応力レベルを維持することができるシリコンシャド
ウマスクの製造方法を提供することにある。
上記のごとき課題は、本発明によればエツチングした開
口からなるパターンを有するシリコンシャドウマスク形
成方法において、選択的に制御された予め定めた応力特
性およびほぼ25μ以下の厚さを有するシリコン薄膜を
形成し、マスキング層を前記シリコン薄膜の上面に当て
、前記マスキング層をエツチングした開口からなる前記
パターンに対応するパターンにより模造し、前記マスキ
ング層をエツチングした開口からなる前記パターンに対
応する区域においてエツチングし、前記シリコン薄膜を
エツチングした開口からなる前記パターンに対応する前
記区域においてエツチングし、それにより前記エツチン
グした開口を作り、前記マスキング層の残りの部分を除
去する工程からなることを特徴とする方法である。
口からなるパターンを有するシリコンシャドウマスク形
成方法において、選択的に制御された予め定めた応力特
性およびほぼ25μ以下の厚さを有するシリコン薄膜を
形成し、マスキング層を前記シリコン薄膜の上面に当て
、前記マスキング層をエツチングした開口からなる前記
パターンに対応するパターンにより模造し、前記マスキ
ング層をエツチングした開口からなる前記パターンに対
応する区域においてエツチングし、前記シリコン薄膜を
エツチングした開口からなる前記パターンに対応する前
記区域においてエツチングし、それにより前記エツチン
グした開口を作り、前記マスキング層の残りの部分を除
去する工程からなることを特徴とする方法である。
すなわち、本発明は低いパターンひずみを有する高解像
度シャドウマスクの製造技術に関する。マスクは二酸化
ケイ素マスキング層を使用する反応イオンエツチングに
より薄膜を通してエツチングされた開口からなるパター
ンを有するシリコン薄膜からなる。大きな区域の薄膜に
わたって低いひずみを達成するために、薄膜およびマス
キング層の応力は開口が形成されるとき発生する応力緩
和が無視できるように小さく保持されるように最適な範
囲内にあるように制御される。
度シャドウマスクの製造技術に関する。マスクは二酸化
ケイ素マスキング層を使用する反応イオンエツチングに
より薄膜を通してエツチングされた開口からなるパター
ンを有するシリコン薄膜からなる。大きな区域の薄膜に
わたって低いひずみを達成するために、薄膜およびマス
キング層の応力は開口が形成されるとき発生する応力緩
和が無視できるように小さく保持されるように最適な範
囲内にあるように制御される。
マスク製造方法は制御された応力レベルを有する薄膜を
使用して行われる。シリコン薄膜はp/n接合電気化学
的エフチングー停止方法を使用する制御された応力によ
り行うことができる。この方法はアメリカ合衆国の関連
特許出願07/243816号の主題である。薄膜の製
造後、該薄膜は次いで二酸化ケイソ層で被覆される。二
酸化ケイ素はシリコン薄膜を通して開口をエツチングす
るためのマスク層として役立つ。酸化物層は熱的に成長
されるよりもむしろ薄膜上に堆積されねばならない。酸
化物層の堆積のための技術はシランの分解からの化学蒸
気堆積、熱蒸着およびスパッタリングを含んでいる。酸
化物層の応力は堆積後アニーリングすることにより最適
値に調整されることができる。酸化物マスク層を有する
薄膜は次にフォトレジスト層で被覆され、該フォトレジ
スト層は次いで所望のシャドウマスクパターンでパター
ン付される。いったんフォトレジスト層がパターン付さ
れると、パターンは次いで反応イオンエツチングにより
酸化物層に転換される。
使用して行われる。シリコン薄膜はp/n接合電気化学
的エフチングー停止方法を使用する制御された応力によ
り行うことができる。この方法はアメリカ合衆国の関連
特許出願07/243816号の主題である。薄膜の製
造後、該薄膜は次いで二酸化ケイソ層で被覆される。二
酸化ケイ素はシリコン薄膜を通して開口をエツチングす
るためのマスク層として役立つ。酸化物層は熱的に成長
されるよりもむしろ薄膜上に堆積されねばならない。酸
化物層の堆積のための技術はシランの分解からの化学蒸
気堆積、熱蒸着およびスパッタリングを含んでいる。酸
化物層の応力は堆積後アニーリングすることにより最適
値に調整されることができる。酸化物マスク層を有する
薄膜は次にフォトレジスト層で被覆され、該フォトレジ
スト層は次いで所望のシャドウマスクパターンでパター
ン付される。いったんフォトレジスト層がパターン付さ
れると、パターンは次いで反応イオンエツチングにより
酸化物層に転換される。
パターン付された酸化物はその場合に、同様に反応イオ
ンエツチングによりなされた、シリコンへの開口をエツ
チングするためのマスクとして役立つ。これら2つのパ
ターン付の工程中、応力緩和が開放されるべき区域の材
料の除去により生じる。
ンエツチングによりなされた、シリコンへの開口をエツ
チングするためのマスクとして役立つ。これら2つのパ
ターン付の工程中、応力緩和が開放されるべき区域の材
料の除去により生じる。
シリコンがエツチングされた後、残りの酸化物は除去さ
れる。この点においてさらに他の応力緩和が発生する。
れる。この点においてさらに他の応力緩和が発生する。
応力緩和の大きさは薄膜のサイズ、パターンの特別な詳
細、シリコンおよび二酸化ケイ素層の応力レベルに依存
する。しかしながら、応力レベルは高解像度を有するパ
ターンがVLS I半導体デバイス製造に有用であるの
に十分な区域にわたって連続的に作られることができる
ように制御される。
細、シリコンおよび二酸化ケイ素層の応力レベルに依存
する。しかしながら、応力レベルは高解像度を有するパ
ターンがVLS I半導体デバイス製造に有用であるの
に十分な区域にわたって連続的に作られることができる
ように制御される。
以下の説明において、特別な数値、寸法、材料等は本発
明の全体的な理解をするために記載される。
明の全体的な理解をするために記載される。
しかしながら、本発明がこれらの特別な詳細がら逸脱す
る他の実施例において実施されることができることは当
業技術に熟練したものには明らがである。
る他の実施例において実施されることができることは当
業技術に熟練したものには明らがである。
第8図を簡単に参照すると、本発明の方法により形成さ
れた完全なシリコンシャドウマスクの概略断面が示され
る。留意されるべきことは、第8図が他のすべての図と
同様に、単に概略であり、かつしたがってマスクの特徴
は一定の比例に拡大しては示されない。特に相対的な寸
法は多くの場合に全体的な発表を明瞭にするために非常
にゆがめられている。
れた完全なシリコンシャドウマスクの概略断面が示され
る。留意されるべきことは、第8図が他のすべての図と
同様に、単に概略であり、かつしたがってマスクの特徴
は一定の比例に拡大しては示されない。特に相対的な寸
法は多くの場合に全体的な発表を明瞭にするために非常
にゆがめられている。
第8図に描かれたマスクは直径dの薄膜12を形成する
ように底部からエツチングされたシリコンウェーハ10
からなる。薄膜12の開口はマスクを通る電子またはイ
オンの通過を許容しかつ製造されるべきパターンを画成
する。
ように底部からエツチングされたシリコンウェーハ10
からなる。薄膜12の開口はマスクを通る電子またはイ
オンの通過を許容しかつ製造されるべきパターンを画成
する。
第8図のシャドウマスクを製造するための方法は、シリ
コン薄膜の形成により開始する。「ブランク」の薄膜の
断面は第1図に示される。シリコンウェーハ10は直径
dの薄膜12を形成するように薄くされる。上述したよ
うに、VLS Iリソグラフ利用を有用にするため、薄
膜12の直径は少なくとも2cmまたはそれ以上からな
るべきである。上述されたように、薄膜の応力はパター
ンひずみを最小にするように約0.5〜3.QXIO’
ダイン/cm2伸張の範囲にあるように制御されねばな
らない。これらの特性を有する薄膜を製造するための方
法は、参考としてアメリカ合衆国関連出願筒07/24
3816号の主題として開示されている。このような方
法を使用して、制御された応力を有する大きな面積のシ
リコン薄膜がp/n接合電気化学エツチング−停止技術
を使用することにより製造される。
コン薄膜の形成により開始する。「ブランク」の薄膜の
断面は第1図に示される。シリコンウェーハ10は直径
dの薄膜12を形成するように薄くされる。上述したよ
うに、VLS Iリソグラフ利用を有用にするため、薄
膜12の直径は少なくとも2cmまたはそれ以上からな
るべきである。上述されたように、薄膜の応力はパター
ンひずみを最小にするように約0.5〜3.QXIO’
ダイン/cm2伸張の範囲にあるように制御されねばな
らない。これらの特性を有する薄膜を製造するための方
法は、参考としてアメリカ合衆国関連出願筒07/24
3816号の主題として開示されている。このような方
法を使用して、制御された応力を有する大きな面積のシ
リコン薄膜がp/n接合電気化学エツチング−停止技術
を使用することにより製造される。
薄膜は出発材料として標準の標準の市場で利用し得るシ
リコンウェーハを使用して作られる。ががるウェーハは
代表的には約3.4.5および6インチの直径において
利用される。使用されるウェーハのサイズは特別な用途
の所望される薄膜形状を収容するように選択される。付
与されたウェーハ上に容易に作ることができる最大薄膜
サイズは第1図に示されるようにエツチングされていな
い材料のリムエ4を許容するようにウェーハの直径より
約1インチ小さい。このリムは構造に対する機械的剛性
を提供しかつ取り扱いを許容するのに使用される。第1
図に示される単一の大きさの薄膜に対する代替として、
多重のより小さな薄膜を作ることができる。上述した技
術を使用して作られる薄膜の厚さは薄膜のサイズに依存
して1μ以下から25μまで変化させることができる。
リコンウェーハを使用して作られる。ががるウェーハは
代表的には約3.4.5および6インチの直径において
利用される。使用されるウェーハのサイズは特別な用途
の所望される薄膜形状を収容するように選択される。付
与されたウェーハ上に容易に作ることができる最大薄膜
サイズは第1図に示されるようにエツチングされていな
い材料のリムエ4を許容するようにウェーハの直径より
約1インチ小さい。このリムは構造に対する機械的剛性
を提供しかつ取り扱いを許容するのに使用される。第1
図に示される単一の大きさの薄膜に対する代替として、
多重のより小さな薄膜を作ることができる。上述した技
術を使用して作られる薄膜の厚さは薄膜のサイズに依存
して1μ以下から25μまで変化させることができる。
2インチの直径の薄膜は0.75μと同じ位小さい厚さ
で作られる。より大きな面積の薄膜に関して最小の厚さ
はより大きい。4インチ直径の薄膜に関しては、約2μ
の厚さが必要とされる。
で作られる。より大きな面積の薄膜に関して最小の厚さ
はより大きい。4インチ直径の薄膜に関しては、約2μ
の厚さが必要とされる。
薄膜12の製造後、上面16は第2図に示されるように
二酸化ケイ素層18で被覆される。酸化物層18は熱的
に成長されるよりむしろ薄膜表面に堆積される。熱酸化
物は代表的には900℃〜1000℃で酸素または蒸気
雰囲気にウェーハをさらすことによりシリコンウェーハ
上に熱的に成長せしめられる。この技術によって形成さ
れる酸化物層は酸化物とシリコンとの間の熱膨張の不整
合により室温に冷却されたとき1×108ダイン/cm
”以上の圧縮内部応力レベルを有する。酸化物層のこの
ような圧縮応力レベルは薄膜が非常に薄い酸化物層に関
しもしわまたはひずみを生じる。
二酸化ケイ素層18で被覆される。酸化物層18は熱的
に成長されるよりむしろ薄膜表面に堆積される。熱酸化
物は代表的には900℃〜1000℃で酸素または蒸気
雰囲気にウェーハをさらすことによりシリコンウェーハ
上に熱的に成長せしめられる。この技術によって形成さ
れる酸化物層は酸化物とシリコンとの間の熱膨張の不整
合により室温に冷却されたとき1×108ダイン/cm
”以上の圧縮内部応力レベルを有する。酸化物層のこの
ような圧縮応力レベルは薄膜が非常に薄い酸化物層に関
しもしわまたはひずみを生じる。
熱的に成長せしめられた酸化物層を使用することの代替
は堆積された二酸化ケイ素層を使用することである。酸
化物層を堆積するための公知の方法は化学蒸気堆積、蒸
着およびスパッタリングである。これらの技術によれば
、厚さ約1.5μまでの酸化物層が堆積されることがで
きる。所定の酸化物層の厚さはエツチングされた反応イ
オンであるような下方にあるシリコン薄膜の厚さおよび
この方法の間中の酸化物マスクの腐食率に依存する。続
いて議論されるように、シリコン反応イオンエツチング
方法に使用される代表的な方法条件に関して、0.25
〜075μからの酸化物厚さが通常2〜5μの薄膜厚さ
に使用される。
は堆積された二酸化ケイ素層を使用することである。酸
化物層を堆積するための公知の方法は化学蒸気堆積、蒸
着およびスパッタリングである。これらの技術によれば
、厚さ約1.5μまでの酸化物層が堆積されることがで
きる。所定の酸化物層の厚さはエツチングされた反応イ
オンであるような下方にあるシリコン薄膜の厚さおよび
この方法の間中の酸化物マスクの腐食率に依存する。続
いて議論されるように、シリコン反応イオンエツチング
方法に使用される代表的な方法条件に関して、0.25
〜075μからの酸化物厚さが通常2〜5μの薄膜厚さ
に使用される。
熱酸化物層にわたって堆積された酸化物層の使用におけ
る主要な利点は低いひずみのマスクを製造するのに要求
される範囲内にあるように熱的アニーリングにより堆積
層の応力レベルを調整することができることである。堆
積された皮膜の熱的アニーリングは、1986年9月の
ジャーナル・オブ・ジ・エレクトロケミカル・ソサイア
テイ、133(9)の第1943〜1950頁に「3つ
の異なる化学蒸着方法によって堆積されたリン酸シリケ
ートガラス皮膜の比較」と題してワイ・シオヤ等によっ
て議論されている。窒素雰囲気中のアニーリング時、皮
膜の応力は500℃〜600℃の範囲のアニーリング温
度で初期圧縮値から最大伸張値に変化する。より高い温
度でのアニーリングは再び圧縮となるような応力を生じ
る。アニーリング温度の適切な選択により酸化物層の応
力はマスクパターンひずみを最小にするように選択され
ることができる。1×108ダイン/cm”以下の小さ
な伸張値がほとんどの用途に最適と見做される。
る主要な利点は低いひずみのマスクを製造するのに要求
される範囲内にあるように熱的アニーリングにより堆積
層の応力レベルを調整することができることである。堆
積された皮膜の熱的アニーリングは、1986年9月の
ジャーナル・オブ・ジ・エレクトロケミカル・ソサイア
テイ、133(9)の第1943〜1950頁に「3つ
の異なる化学蒸着方法によって堆積されたリン酸シリケ
ートガラス皮膜の比較」と題してワイ・シオヤ等によっ
て議論されている。窒素雰囲気中のアニーリング時、皮
膜の応力は500℃〜600℃の範囲のアニーリング温
度で初期圧縮値から最大伸張値に変化する。より高い温
度でのアニーリングは再び圧縮となるような応力を生じ
る。アニーリング温度の適切な選択により酸化物層の応
力はマスクパターンひずみを最小にするように選択され
ることができる。1×108ダイン/cm”以下の小さ
な伸張値がほとんどの用途に最適と見做される。
酸化物層の堆積およびアニーリング後、フォトレジスト
層20は第3図に示されるように当てられる。
層20は第3図に示されるように当てられる。
フォトレジストは次いで露光されかつ第4図に示される
ようにパターン開口22を形成するための通常の技術を
使用して現像される。レジストパターンは第5図に示さ
れるように開口23をエツチングするための酸化物層1
8の反応イオンエツチング用マスクとじて使用される。
ようにパターン開口22を形成するための通常の技術を
使用して現像される。レジストパターンは第5図に示さ
れるように開口23をエツチングするための酸化物層1
8の反応イオンエツチング用マスクとじて使用される。
酸化物エツチングに使用される代表的な方法は、198
8年9月の、セミコンダクタ・インターナショナルの1
10〜114頁に「高選択性および低いポリマ形成を有
するエソチング二酸化シリコン」と題してジー・ゼット
・イン等によって開示されている。この方法の間中のレ
ジスト層の腐食率はこの方法のための酸化物層のエツチ
ング量の10%以下である。それ故、1μ以下の厚さの
酸化物層に関して、0.1μ以下のレジストが失われる
。0.3〜0.5μの範囲の最初のレジストの厚さがパ
ターン解像力の損失なしに酸化物エツチング用マスクを
設けるのに適切である。酸化物エツチングの完了後、マ
スク上に残っているレジストはシリコンウェーハにより
通常なされるように酸素プラズマにおいて除去(ストリ
ッピング)されることにより取り除かれ、それにより第
6図に示される構造を生ずる。
8年9月の、セミコンダクタ・インターナショナルの1
10〜114頁に「高選択性および低いポリマ形成を有
するエソチング二酸化シリコン」と題してジー・ゼット
・イン等によって開示されている。この方法の間中のレ
ジスト層の腐食率はこの方法のための酸化物層のエツチ
ング量の10%以下である。それ故、1μ以下の厚さの
酸化物層に関して、0.1μ以下のレジストが失われる
。0.3〜0.5μの範囲の最初のレジストの厚さがパ
ターン解像力の損失なしに酸化物エツチング用マスクを
設けるのに適切である。酸化物エツチングの完了後、マ
スク上に残っているレジストはシリコンウェーハにより
通常なされるように酸素プラズマにおいて除去(ストリ
ッピング)されることにより取り除かれ、それにより第
6図に示される構造を生ずる。
次にパターン付された酸化物層は第7図に示されるよう
なシリコン薄膜の反応イオンエツチング用マスクとして
役立つ。2つの選択的な方法が、この段階の存在する。
なシリコン薄膜の反応イオンエツチング用マスクとして
役立つ。2つの選択的な方法が、この段階の存在する。
一方の場合において、シリコンのエツチングは臭素の化
学作用に基づいて反応ガスプラズマの使用により達成さ
れるか、または選択的に塩素を基礎にした化学的作用が
使用されることができる。臭素の場合において、プラズ
マは液体臭素溶液から引き出される蒸気からまたは臭化
水素ガス源から得られることができる。
学作用に基づいて反応ガスプラズマの使用により達成さ
れるか、または選択的に塩素を基礎にした化学的作用が
使用されることができる。臭素の場合において、プラズ
マは液体臭素溶液から引き出される蒸気からまたは臭化
水素ガス源から得られることができる。
臭素を使用するシリコンエツチングの説明は、1988
年11月り12月の、ジャーナル・オブ・バキューム・
サイエンス・テクノロジー、B6 (6)、第211
2〜2114頁に、[シリコンイオンマスク用高解像度
製造方法」と題してエフ・オー・フオング等によって与
えられる。塩素エツチングの場合において、CC1sマ
ツハC12のごときガス源が、1988年9月のセミコ
ンダクタ・インターナショナル、第122〜128頁に
、「容易に行われるシリコントレンチエツチング」と題
してエム・アメール等のよって説明されたように使用さ
れる。
年11月り12月の、ジャーナル・オブ・バキューム・
サイエンス・テクノロジー、B6 (6)、第211
2〜2114頁に、[シリコンイオンマスク用高解像度
製造方法」と題してエフ・オー・フオング等によって与
えられる。塩素エツチングの場合において、CC1sマ
ツハC12のごときガス源が、1988年9月のセミコ
ンダクタ・インターナショナル、第122〜128頁に
、「容易に行われるシリコントレンチエツチング」と題
してエム・アメール等のよって説明されたように使用さ
れる。
薄膜12のシリコンは帯電された粒子ビームの通過を許
容する薄膜12の開口24を形成するようなマスクとし
てパターン付された酸化物層18を使用して完全にエツ
チングされる。残りの酸化物層18は次いで追加の反応
イオンエツチングによりまたはフッ化水素酸溶液中で化
学的にエツチングすることにより除去されることができ
る。最終結果は第8図に示されるような完全なシリコン
シャドウマスクを付与する。
容する薄膜12の開口24を形成するようなマスクとし
てパターン付された酸化物層18を使用して完全にエツ
チングされる。残りの酸化物層18は次いで追加の反応
イオンエツチングによりまたはフッ化水素酸溶液中で化
学的にエツチングすることにより除去されることができ
る。最終結果は第8図に示されるような完全なシリコン
シャドウマスクを付与する。
完成したシャドウマスクの選択的な実施例は第9図に示
される。この場合に、追加の処理工程は電荷中和を設け
るように薄い金属層30でシリコンマスクを被覆するよ
うに行われる。帯電した粒子ビームによる露光の間中、
金属層30は開口24を取り囲むマスク表面に衝突する
粒子の電荷を中和する。
される。この場合に、追加の処理工程は電荷中和を設け
るように薄い金属層30でシリコンマスクを被覆するよ
うに行われる。帯電した粒子ビームによる露光の間中、
金属層30は開口24を取り囲むマスク表面に衝突する
粒子の電荷を中和する。
上述した発明は、この開示の精神または必須の特徴から
逸脱することなしに他の特別な形状において実現される
ことが認められる。かくして、本発明は前記図示しかつ
詳細な説明に制限されず、むしろ特許請求の範囲によっ
て定義されることが理解される。
逸脱することなしに他の特別な形状において実現される
ことが認められる。かくして、本発明は前記図示しかつ
詳細な説明に制限されず、むしろ特許請求の範囲によっ
て定義されることが理解される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるシャドウマスクを形成するために
使用されるシリコン薄膜の概略断面図、第2図、第3図
、第4図、第5図、第6図および第7図は本発明の処理
工程を示す説明図、第8図は完成したシャドウマスクを
示す概略断面図、 第9図は第8図のシャドウマスクを金属化する追加の処
理工程を示す説明図である。 符号の説明 10・・・シリコンウェーハ ]2・・・薄膜 14・・・リム 16・・・上面 18・・・二酸化ケイソ素層 20・・・フォトレジスト 22・・・パターン開口 24・・・開口 30・・・金属層である。 図面の浄書 第 図 第 8 図
使用されるシリコン薄膜の概略断面図、第2図、第3図
、第4図、第5図、第6図および第7図は本発明の処理
工程を示す説明図、第8図は完成したシャドウマスクを
示す概略断面図、 第9図は第8図のシャドウマスクを金属化する追加の処
理工程を示す説明図である。 符号の説明 10・・・シリコンウェーハ ]2・・・薄膜 14・・・リム 16・・・上面 18・・・二酸化ケイソ素層 20・・・フォトレジスト 22・・・パターン開口 24・・・開口 30・・・金属層である。 図面の浄書 第 図 第 8 図
Claims (28)
- (1)エッチングした開口からなるパターンを有するシ
リコンシャドウマスク形成方法において、(a)選択的
に制御された予め定めた応力特性およびほぼ25μ以下
の厚さを有するシリコン薄膜を形成し; (b)マスキング層を前記シリコン薄膜の上面に当て;
(c)前記マスキング層をエッチングした開口からなる
前記パターンに対応するパターンにより模造し;(d)
前記マスキング層をエッチングした開口からなる前記パ
ターンに対応する区域においてエッチングし; (e)前記シリコン薄膜をエッチングした開口からなる
前記パターンに対応する前記区域においてエッチングし
、それにより前記エッチングした開口を作り、(f)前
記マスキング層の残りの部分を除去する工程からなるこ
とを特徴とするシリコンシャドウマスク形成方法。 - (2)前記マスキング層はSiO_2であることを特徴
とする請求項1に記載のシリコンシャドウマスク形成方
法。 - (3)前記SiO_2マスキング層は化学蒸気堆積によ
って形成されることを特徴とする請求項2に記載のシリ
コンシャドウマスク形成方法。 - (4)前記SiO_2マスキング層は蒸発によって堆積
されることを特徴とする請求項1に記載のシリコンシャ
ドウマスク形成方法。 - (5)前記SiO_2マスキング層はスパッタリングに
よって堆積されることを特徴とする請求項2に記載のシ
リコンシャドウマスク形成方法。 - (6)前記SiO_2マスキング層を熱的にアニーリン
グする工程からなることを特徴とする請求項2に記載の
シリコンシャドウマスク形成方法。 - (7)前記SiO_2マスキング層は約1×10^8ダ
イン/cm^2以下の内部伸張応力値を達成するように
熱的にアニーリングされることを特徴とする請求項6に
記載のシリコンシャドウマスク形成方法。 - (8)前記SiO_2マスキング層は反応イオンエッチ
ング方法によりエッチングされることを特徴とする請求
項6に記載のシリコンシャドウマスク形成方法。 - (9)前記選択的に制御された予め定めた応力特性は0
.5〜3.0×10^8ダイン/cm^2範囲の内部伸
張応力値であることを特徴とする請求項1に記載のシリ
コンシャドウマスク形成方法。 - (10)前記マスキング層はフォトレジスト層により模
造されることを特徴とする請求項1に記載のシリコンシ
ャドウマスク形成方法。 - (11)前記マスキング層をエッチングする工程後、前
記フォトレジスト層を酸素プラズマ中で除去する工程か
らなることを特徴とする請求項10に記載のシリコンシ
ャドウマスク形成方法。 - (12)前記シリコン薄膜は反応イオンエッチング方法
によりエッチングされることを特徴とする請求項1に記
載のシリコンシャドウマスク形成方法。 - (13)前記反応イオンエッチング方法は臭素プラズマ
を使用することを特徴とする請求項12に記載のシリコ
ンシャドウマスク形成方法。 - (14)前記臭素プラズマ液体臭素溶液から得られるこ
とを特徴とする請求項13に記載のシリコンシャドウマ
スク形成方法。 - (15)前記臭素プラズマは臭化水素ガスから得られる
ことを特徴とする請求項13に記載のシリコンシャドウ
マスク形成方法。 - (16)前記反応イオンエッチング方法は塩素プラズマ
を使用することを特徴とする請求項12に記載のシリコ
ンシャドウマスク形成方法。 - (17)前記シリコン薄膜を前記エッチングした開口を
取り囲む区域において金属化する工程からなることを特
徴とする請求項1に記載のシリコンシャドウマスク形成
方法。 - (18)貫通開口からなるパターンを有するシリコンシ
ャドウマスク形成方法において、 (a)約0.5〜3.0×10^8ダイン/cm^2の
範囲の内部伸張応力を有するシリコン薄膜を形成し;(
b)SiO_2マスキング層を前記シリコン薄膜の上面
に当て; (c)約1×10^8ターン/cm^2以下の内部伸張
応力を達成するために前記SiO_2マスキング層を熱
的にアニーリングし; (d)前記SiO_2マスキング層を貫通開口からなる
前記パターンに対応する区域において除去し;(e)前
記シリコン薄膜を貫通開口からなる前記パターンに対応
する前記区域において除去し、それにより前記貫通開口
を作り; (f)前記SiO_2マスキング層の残りの部分を除去
する工程からなることを特徴とするシリコンシャドウマ
スク形成方法。 - (19)前記SiO_2マスキング層は化学蒸気堆積に
よって形成されることを特徴とする請求項18に記載の
シリコンシャドウマスク形成方法。 - (20)前記SiO_2マスキング層は蒸着によって堆
積されることを特徴とする請求項18に記載のシリコン
シャドウマスク形成方法。 - (21)前記SiO_2マスキング層はスパッタリング
により堆積されることを特徴とする請求項18に記載の
シリコンシャドウマスク形成方法。 - (22)前記SiO_2マスキング層は反応イオンエッ
チング方法により除去されることを特徴とする請求項1
8に記載のシリコンシャドウマスク形成方法。 - (23)前記シリコン薄膜は反応イオンエッチング方法
により除去されることを特徴とする請求項18に記載の
シリコンシャドウマスク形成方法。 - (24)前記反応イオンエッチング方法は臭素プラズマ
を使用することを特徴とする請求項23に記載のシリコ
ンシャドウマスク形成方法。 - (25)前記臭素プラズマは液体臭素溶液から得られる
ことを特徴とする請求項24に記載のシリコンシャドウ
マスク形成方法。 - (26)前記臭素プラズマは臭化水素から得られること
を特徴とする請求項24に記載のシリコンシャドウマス
ク形成方法。 - (27)前記反応イオンエッチング方法は塩素プラズマ
を使用することを特徴とする請求項23に記載のシリコ
ンシャドウマスク形成方法。 - (28)前記貫通開口を取り囲んでいる区域において前
記シリコン薄膜を金属化する工程からなることを特徴と
する請求項18に記載のシリコンシャドウマスク形成方
法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/357,481 US4919749A (en) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | Method for making high resolution silicon shadow masks |
US357481 | 1994-12-16 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03114049A true JPH03114049A (ja) | 1991-05-15 |
Family
ID=23405795
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2136932A Pending JPH03114049A (ja) | 1989-05-26 | 1990-05-25 | シリコンシャドウマスク形成方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4919749A (ja) |
EP (1) | EP0399998B1 (ja) |
JP (1) | JPH03114049A (ja) |
AT (1) | ATE171283T1 (ja) |
DE (1) | DE59010849D1 (ja) |
Families Citing this family (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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