JPH04236758A - 蒸着用マスク - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空蒸着等に用いる蒸
着用マスクに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の蒸着用マスクを図９の概略構成断
面図により説明する。図に示す蒸着用マスク５１は、厚
さが２５μｍないし５０μｍの鋼製または厚さがおよそ
１００μｍのステンレス製の平板５２で形成されている
。この平板５２の表面は、ポリシング等により、高い平
坦度に精密研磨されている。また平板５２には幅がおよ
そ４００μｍの縞状で貫通した状態に蒸着パターン５３
が形成されている。この蒸着パターン５３の側壁は、蒸
着用マスク５１の上面および下面に対して急傾斜面にな
っている。

【０００３】次に、上記蒸着用マスク５１を用いて、イ
ットリウム（Ｙ）バリウム（Ｂａ）銅（Ｃｕ）酸素（Ｏ
）よりなる超電導合金薄膜を形成する方法を図１０によ
り説明する。

【０００４】図に示す蒸着装置３１のチャンバ３２の内
部には試料台３３が設けられている。この試料台３３に
は、試料台３３に取り付けられる試料４１を加熱するた
めのヒータ３４が設けられている。さらに試料４１との
間に隙間を設けた状態で、上記蒸着用マスク５１が試料
台３３に取り付けられている。

【０００５】また蒸着用マスク５１の下方には、クヌー
センセル３５ないし同３８が設けられている。このうち
クヌーセンセル３５ないし同３７には、蒸着原料のイッ
トリウム，バリウム，銅がそれぞれに入れられている。 なおクヌーセンセル３８は蒸着原料が４種類の場合に用
いる。また各クヌーセンセル３５ないし同３８にはセル
用ヒータ（図示せず）が設けられている。さらにシリコ
ン４１の蒸着面方向に酸素を供給するための酸素供給ノ
ズル３９が設けられている。

【０００６】そしてヒータ３４によって試料４１をおよ
そ６５０℃に加熱する。それとともに、チャンバ３２内
の酸素分圧を２４．０Ｐａないし２６．７Ｐａに調整す
る。また各クヌーセンセル３５ないし同３７を加熱して
各蒸着原料を蒸発させ、試料４１に上記超電導合金薄膜
を形成する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
蒸着用マスクは、スチールまたはステンレスで形成され
ているので、幅がおよそ４００μｍよりも狭い蒸着パタ
ーンを形成することは難しい。さらに、蒸着用マスクの
厚さが厚く、蒸着パターンの側壁が急な傾斜面になって
いるために、斜め方向より入射してくる蒸発した蒸着原
料は、蒸着パターンの蒸着原料側のエッジ部分近傍で遮
られる。このため、蒸着パターンの試料面に蒸着原料が
到達しない部分が生じて、蒸着パターンの形状を転写し
た状態に蒸着膜を形成することが困難になる。また設計
通りの量に蒸着原料が到達しないために蒸着膜の組成比
，膜厚等が設計通りにならない。

【０００８】また酸化性の雰囲気下の蒸着では、蒸着用
マスクが酸化されて、蒸着雰囲気を汚染する。このため
、蒸着膜の組成比が設計値通りにならないので、蒸着膜
の特性は劣化したものになる。この結果、蒸着膜の品質
は劣ったものになる。

【０００９】本発明は、蒸着パターンの微細化と耐酸化
性とに優れた蒸着用マスクを提供することを目的とする
。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたもので、（１００）面単結晶シリ
コンウエハで形成したマスク基板に対して、貫通状態の
蒸着パターンが形成されている。この蒸着パターンの側
壁は（１１１）面で形成されている。また蒸着パターン
の側壁を含むマスク基板の全面に被膜が形成されている
。

【００１１】

【作用】上記構成の蒸着用マスクでは、（１００）面単
結晶シリコンウエハで形成したマスク基板に、側壁が（
１１１）面になる貫通状態の蒸着パターンを形成したこ
とにより、蒸着パターンの側壁の傾斜角がほぼ５４．７
°になる。従って蒸着用マスクの上面側における蒸着パ
ターンのエッジ部分は鋭角になる。

【００１２】このため、蒸着用マスクの上面側を試料に
対して接近した状態に取り付けることにより、蒸着パタ
ーンに向けて斜めに入射される蒸着原料は、蒸着原料入
射側の蒸着パターンのエッジ部分近傍で遮られることな
く試料に到達する。この結果、蒸着パターンより露出し
ている試料に形成される蒸着膜はほぼ蒸着パターンの形
状を転写した形状になり、蒸着膜の組成はほぼ設計値に
なる。

【００１３】さらに、蒸着パターンの側壁を含むマスク
基板の全面を被膜で覆ったことにより、マスク基板を腐
食する雰囲気、例えば酸化性雰囲気での蒸着では、被膜
がマスク基板の酸化を防止する。

【００１４】

【実施例】本発明の実施例を図１の概略構成断面図によ
り説明する。図に示すように、蒸着用マスク１１は、マ
スク基板１２とマスク基板１２に形成した蒸着パターン
１３と蒸着パターン１３の側壁１４を含むマスク基板１
２の全面に形成した被膜１５とによりなる。

【００１５】マスク基板１２は、例えば直径がおよそ５
０．８ｍｍ，板厚が１８０μｍを有する（１００）面単
結晶シリコンウエハで形成されている。また蒸着パター
ン１３が形成される部分およびその周辺の板厚は２０μ
ｍに形成されている。蒸着パターン１３は、貫通状態で
所定位置（板厚が２０μｍの部分）に形成され、蒸着パ
ターン１３の側壁１４は（１１１）面を有する。このた
め、マスク基板１２の上面に対する各側壁１４の傾斜角
はほぼ５４．７°になる。

【００１６】さらに蒸着パターン１３の側壁１４を含む
マスク基板１２の全面には耐酸化性の被膜１５が形成さ
れている。この被膜１５は、例えば酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ２　）膜で形成される。

【００１７】次に、上記蒸着用マスク１１の形成方法を
図２ないし図７により説明する。各図では、蒸着パター
ン１３を形成する部分のみを示す。図２に示す如く、マ
スク基板１２を（１００）面単結晶シリコンウエハで形
成する。またマスク基板１２における蒸着パターン１３
を形成する部分１６の板厚を２０μｍに形成する。さら
にマスク基板１２の両面を高い平坦度に加工する。

【００１８】次いで熱酸化法により、図３に示すように
マスク基板１２の全面にＳｉＯ２　膜２１をおよそ０．
２μｍの厚さに形成する。

【００１９】その後図４に示す如く、ＳｉＯ２　膜２１
（２１ａ）を介してマスク基板１２の上面にレジストを
塗布してレジスト膜を形成し、このレジスト膜に感光，
現像処理を行ってエッチングマスク２２（２点鎖線部分
）を形成する。続いて、１０％のフッ酸（ＨＦ）溶液を
用いたウェットエッチングにより、上面側に露出してい
る酸化シリコン膜２２を除去する。その後エッチングマ
スク２２もレジスト剥離液等を用いて除去する。

【００２０】次いで図５に示すように、ＳｉＯ２　膜２
１（２１ａ）をエッチングマスクにして、裏面側のＳｉ
Ｏ２　膜２１（２１ｂ）が上面側に露出するまでマスク
基板１２を異方性エッチングして、蒸着パターン１３を
形成する。この異方性エッチングは、例えば温度が８５
℃の水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液（４．５モル）中に
およそ３時間１０分浸漬して行う。この結果、蒸着パタ
ーン１３の側壁１４は（１１１）面になり、従って側壁
１４の傾斜角は５４．７°になる。

【００２１】このように、側壁１４が傾斜角５４．７°
の傾斜面に形成されることにより、蒸着パターン１３の
有効開口部の寸法Ｌｏは酸化シリコン膜２１ａの開口部
の寸法Ｌｓで決まる。すなわち、蒸着パターン１３を形
成する部分のマスク基板１２の厚さをｄとすれば、Ｌｏ
＝Ｌｓ−２ｄ／ｔａｎ（５４．７°）で表せる。このＳ
ｉＯ２　膜２１ａの開口部の寸法Ｌｓは、エッチングマ
スク２２（図４参照）の開口部の寸法で決まるので、エ
ッチングマスク２２の開口部の寸法を決定するだけで、
蒸着パターン１３の有効開口部の寸法Ｌｏを決定するこ
とができる。実際には、マスク基板１２に被膜１５が形
成されるので、被膜１５の厚さだけ有効開口部の寸法Ｌ
ｏは狭まる。

【００２２】続いて図６に示す如く、例えば１０％のＨ
Ｆ溶液にマスク基板１２を浸漬して、ＳｉＯ２　膜２１
（２点鎖線部分）をエッチング除去する。

【００２３】その後熱酸化法により、図７に示すように
、蒸着パターン１３の側壁１４を含むマスク基板１２の
全面にＳｉＯ２　膜（厚さ０．２μｍ）の被膜１５を形
成して、図１で説明した蒸着用マスク１１は完成する。

【００２４】次に図１で説明した蒸着用マスク１１を用
いて、ビスマス（Ｂｉ）ストロンチウム（Ｓｒ）カルシ
ウム（Ｃａ）銅（Ｃｕ）酸素（Ｏ）系の超伝導薄膜を試
料４１に形成する方法を図８により説明する。図に示す
ように、前記従来の技術で説明したと同様の蒸着装置３
１を用いる。従って蒸着装置３１の詳細な説明は省略す
る。

【００２５】蒸着装置３１によって、試料４１にＢｉ−
Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ系超伝導薄膜を形成するには、試料台
３３に試料４１を取り付ける。また蒸着パターン１３の
鋭角のエッジ部分１３ｂを試料４１側にして、蒸着用マ
スク１１を試料台３３に取り付ける。

【００２６】そしてヒータ３４によって試料４１をおよ
そ７００℃に加熱する。また酸素供給ノズル３９より活
性酸素Ｏ３　をチャンバ３２内に供給して、その分圧を
０．６７ｍＰａに保つ。続いてクヌーセンセル３５ない
し同３８を加熱して、各蒸着源料を蒸発させる。このと
き、クヌーセンセル３５ないし同３８より蒸発した各金
属（以下金属蒸気と記す）は、各クヌーセンセル３５な
いし３８の筒先方向に方向性を持って蒸発する。

【００２７】金属蒸気の蒸発の方向は、シリコン４１の
蒸着面に対して、蒸着パターン１３の側壁１４の傾斜角
よりも大きい角度を有するので、各金属蒸気は各クヌー
センセル３５ないし同３８側の蒸着パターン１３のエッ
ジ部分１３ａに遮られることがない。このため、試料４
１に到達する各金属蒸気の組成比はほぼ設計通りになる
ので、金属蒸気によって形成される蒸着膜の組成比も設
計値通りになる。また蒸着パターン１３のエッジ部分１
３ｂが試料４１の蒸着面に接近した状態に設置されので
、試料４１に形成される蒸着膜の寸法と蒸着パターン１
３の寸法との誤差はおよそ１μｍ以下になる。

【００２８】またマスク基板１２の全面をＳｉＯ２　の
被膜１５で覆ったことにより、蒸着雰囲気が酸化性の場
合であっても蒸着用マスク１１は酸化されないので、蒸
着雰囲気を汚染しない。よって、酸化性雰囲気における
蒸着が可能になる。さらに、蒸着パターン１３の形成部
分以外のマスク基板１２の板厚を厚く形成したので、蒸
着用マスク１１は剛性を有する。このため、蒸着用マス
ク１１の取り扱いが容易になる。

【００２９】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
（１００）面単結晶シリコンウエハで形成したマスク基
板に側壁が（１１１）面になる貫通状態の蒸着パターン
を形成したので、側壁の傾斜がおよそ５４．７°に形成
できて、蒸着パターンのエッジ部分が鋭角に形成できる
。この結果、蒸着用マスクを一層試料の蒸着面に接近さ
せることが可能になる。よって、試料の蒸着面に形成さ
れる蒸着膜の寸法精度および組成比の精度の向上が図れ
る。さらにパターンの側壁を含むマスク基板の表面を被
膜で覆ったことにより、酸化性雰囲気における蒸着で形
成される蒸着膜の特性の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の概略構成断面図である。

【図２】実施例の形成方法の説明図である。

【図３】実施例の形成方法の説明図である。

【図４】実施例の形成方法の説明図である。

【図５】実施例の形成方法の説明図である。

【図６】実施例の形成方法の説明図である。

【図７】実施例の形成方法の説明図である。

【図８】実施例の蒸着用マスクを用いた蒸着方法の説明
図である。

【図９】従来例の概略構成断面図である。

【図１０】従来例の蒸着用マスクを用いた蒸着方法の説
明図である。

【符号の説明】

１１　　蒸着用マスク １２　　マスク基板 １３　　蒸着パターン １４　　側壁 １５　　被膜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　（１００）面単結晶シリコンウエハで
   形成したマスク基板と、前記マスク基板に貫通状態で形
   成したものであって側壁が（１１１）面よりなる蒸着パ
   ターンと、前記蒸着パターンの側壁を含む前記マスク基
   板の全面に形成した被膜とよりなることを特徴とする蒸
   着用マスク。