JPH06260403A - ステンシルマスク形成方法 - Google Patents

ステンシルマスク形成方法

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JPH06260403A
JPH06260403A JP4775793A JP4775793A JPH06260403A JP H06260403 A JPH06260403 A JP H06260403A JP 4775793 A JP4775793 A JP 4775793A JP 4775793 A JP4775793 A JP 4775793A JP H06260403 A JPH06260403 A JP H06260403A
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resist pattern
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Yoshihiro Hirata
嘉裕 平田
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 より厚く、しかもパターン幅の小さいステン
シルマスクを形成する。 【構成】 シリコン基板3上にチタン膜4およびX線感
光材からなるレジスト層5を50μm〜100μmの厚
さで形成した後、マスク10を用いてX線を露光する
(図1(a)〜(d))。得られたレジストパターン
5′内にニッケルめっきによりニッケル6を50μm〜
100μmの所定の厚みで堆積させた後、レジストパタ
ーンおよびチタン膜を除去して基板3からニッケル製の
ステンシルマスク6′を分離する(図1(e)〜
(h))。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子ビームリソグラフ
ィに用いられるステンシルマスクの形成方法に関し、特
に、半導体デバイスの製造においてサブミクロン、サブ
ハーフミクロン領域のリソグラフィとして期待される電
子ブロック露光技術に用いられるステンシルマスクの形
成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図3に従来のステンシルマスクの形成方
法について示す。従来の方法において、まず、シリコン
基板30上にボロン拡散層31が形成された後、この上
にシリコンのエピタキシャル層32が形成される(図3
(a))。次に、窒化膜または酸化膜による保護膜が形
成された後、基板の背面をアルカリ溶液でボロン拡散層
31までエッチングし保護膜を剥離させる(図3
(b))。
【0003】この後、エピタキシャル層32上にレジス
トパターン33を形成する(図3(c))。次いで、基
板を貫通するようにRIEでエッチングを行ない、レジ
スト層を除去してマスクパターンを形成する(図3
(d))。
【0004】また、特開平4−240719は、上述し
た従来法を簡略化したプロセスを開示している。このプ
ロセスでは、図4に示すように、シリコン基板41上に
感光性ガラス42を塗布した後、紫外線を照射してパタ
ーンを形成する(図4(a))。次に、シリコン基板の
裏面にシリコン酸化膜を堆積し、選択的に除去すること
により形成されるマスク43を用いて、シリコン基板4
1を溶解除去する(図4(b))。その後、感光性ガラ
ス42上に金属膜44を堆積させてマスクとする(図4
(C))。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した方法では、パ
ターンの形成および基板のエッチングを経るため、マス
クパターンの幅を微細にしていくには限界がある。ま
た、ステンシルマスクは、厚みのあるもの、すなわち高
アスペクト比のパターンを有するものが望まれる。
【0006】上述したRIEエッチングおよび感光性ガ
ラスのパターニングは、いずれも高アスペクト比の微細
加工が可能な方法として期待されている。しかし、RI
Eエッチングで、ステンシルマスクに良いとされる20
μm以上の厚さの部材をパターニングしてマスクを形成
すると、断面形状に乱れが生じる場合がある。感光性ガ
ラスのエッチングについても、その原理上、20μm程
度の厚さが限界であり、それ以上厚くなってくると、得
られるアスペクト比は低下してくる。
【0007】断面形状の乱れには、たとえば図5に示す
ような形状があり、サイドエッチが進行して胴体が痩せ
たもの(図5(a))、エッチングが進行しにくく胴体
が太ってしまうもの(図5(b))等がある。
【0008】したがって、従来の方法では、厚いマスク
パターンを形成しようすれば、断面形状の乱れが生じや
すくなり、また、パターン幅をより狭くしようとすれ
ば、高アスペクト比のマスクパターンを形成することが
困難となる。このように従来法では、厚みおよびパター
ン幅の双方においてマスクパターンの形成にかなりの制
約が存在する。
【0009】本発明の目的は、従来法の問題点を解決す
るべく、従来よりも厚みがあり、したがって構造的に丈
夫なステンシルマスクを形成できる方法を提供すること
にある。
【0010】本発明のさらなる目的は、所定の厚みにお
いて従来よりもパターン幅の小さいステンシルマスクを
形成できる方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明に従うステンシル
マスク形成方法は、X線を露光するリソグラフィを用い
てレジストパターンを形成する工程と、形成されたレジ
ストパターンを型としてステンシルマスクの形状に応じ
た導電材料からなる構造体を形成する工程とを備える。
【0012】本発明では、たとえば、まず基板上にX線
用感光材(フォトレジスト)からなるレジスト層が形成
される。基板には、表面にチタンをスパッタ蒸着したシ
リコン等を用いることができる。X線用感光材には、た
とえば、ポリメチルメタアクリレート(PMMA)、ポ
リメチルメタアクリレートとメタクリル酸の共重合体等
が好ましく用いられる。形成されるレジスト層の厚み
は、20μm〜500μm、好ましくは20μm〜10
0μmとすることができる。
【0013】次に、タングステンなどの重金属からなる
吸収材のパターンを有するマスクを用い、X線でレジス
ト層を露光する。X線として、シンクロトロン放射(S
OR)のX線を好ましく用いることができる。SORの
X線は、大きな強度および鋭い指向性を有し、透過性に
優れるため、特に深いリソグラフィに適している。
【0014】SORのX線を用いる場合、2〜3Åの波
長のX線を主に用いるならば、500μm厚までの厚い
レジストに対して露光ができる。また、SORのX線を
用いれば、厚いレジストに対してサブμmの精度で露光
が可能である。
【0015】露光されたX線用感光材は、メチルイソブ
チルケトン等の現像液によって現像され、レジストパタ
ーンを形成する。得られるレジストパターンは、厚み2
0μm以上、好しくは50μm〜500μm、ライン&
スペース3μm、好ましくは1μm〜10μmとするこ
とができる。
【0016】X線を用いたリソグラフィによれば、レジ
スト材について精度が高くシャープな形状を有する高ア
スペクト比のパターンを形成することができる。特に、
SORのX線を用いることによって、50μm〜500
μmの厚みを有し、ライン&スペース3μm程度のシャ
ープな形状を有するパターンを形成することができる。
【0017】本発明では、以上のように形成された高ア
スペクト比のレジストパターンをマスクとして用いるの
ではなく、型として用いてステンシルマスクを形成す
る。レジストパターンを型として用いるため、基板を所
定の形状にエッチングする必要もなく、レジストパター
ン型に従って構造体を形成することができる。
【0018】この工程では、たとえば、レジストパター
ンが形成された基板が導電性を有する場合、めっきによ
りレジストパターンの型内に金属等の導電材料を堆積さ
せることができる。次いで、レジストパターンおよび基
板を分離または除去することにより、レジストパターン
の型に従った堆積物からなる構造体をステンシルマスク
として得ることができる。
【0019】基板から堆積物を容易に分離するため、基
板上に予め所定の酸またはアルカリ等により選択的に除
去が可能な膜を形成した後、レジスト層を形成し、難溶
性の材料をめっき材料として用いてもよい。
【0020】レジストパターン型に従った金属等の導電
材料からなる構造体は、所望するステンシルマスクに応
じた形状を有するものであるが、この構造体は上述した
ようにそのままステンシルマスクに用いてもよいし、さ
らにステンシルマスクを大量生産するための型に使用し
てもよい。
【0021】上記構造体を型に使用する場合、この型か
らプラスチックモールド等により反転型を作り、反転型
から金属等の導電材料からなるステンシルマスクを形成
することができる。反転型を形成することで、ステンシ
ルマスクの複製が容易になり、より実用的な大量生産が
実現される。
【0022】反転型内へ金属等の導電材料をチャージし
て構造体を形成するには、たとえば、無電解めっき、電
解めっき等を用いることができる。めっき等により反転
型内に堆積された導電材料は、研磨等により表面に余分
に堆積されたものが除去され、ステンシルマスクとして
使用可能な形状とされる。次いで、反転型が除去または
分離され、所望の形状を有するステンシルマスクが得ら
れる。
【0023】上述したレジストパターン型または反転型
内へ導電材料を堆積するには、めっき技術が好ましく用
いられるが、その他に、種々の気相プロセス、液相プロ
セスを用いることもできる。
【0024】また、型内へチャージする導電材料には、
ニッケル、金、銅等を用いることができる。
【0025】
【作用】本発明に従い、レジスト材についてX線による
深いリソグラフィを行なえば、数10μmの厚いレジス
トに対し、幅が数μmのパターンを形成することができ
る。形成されるレジストパターンは、高い精度を有し、
基板から垂直に切り立ったシャープな断面形状を有する
ものである。
【0026】このようなレジストパターンを型として用
いれば、厚さが数10μmで幅が数μmのパターンを有
し、断面形状がレジストパターンに沿って垂直に切り立
った理想的な形状の構造体を形成することができる。こ
のような構造体は、上述したように金属等の導電材料を
レジストパターンの型内に堆積させることで形成するこ
とができ、ステンシルマスクの形状に応じた形を有す
る。このような構造体は、上述したように、そのままス
テンシルマスクとして使用することができる他、ステン
シルマスクを形成するための型としても使用される。
【0027】
【実施例】実施例1 図1(a)を参照して、まず、X線リソグラフィ用のマ
スク10を形成する。マスクの吸収体1には、タングス
テン等が用いられ、メンブレン2にはSiN等が用いら
れる。吸収体のパターンは、所望するステンシルマスク
の孔のパターンに相当する。
【0028】図1(b)を参照して、シリコン基板3を
準備し、この基板上にスパッタリングによりチタンをコ
ーティングしてチタン膜4を形成する。次いで、図1
(c)に示すように、チタン膜4上にポリメチルメタア
クリレートを主成分とするX線感光材からなるレジスト
層を50μm〜100μmの厚さで形成する。
【0029】次に、図1(d)を参照して、上述したマ
スク10を用い、シンクロトロン放射のX線8を露光す
る。現像により、図1(e)に示すようなレジストパタ
ーン5′を形成する。得られるレジストパターン5′
は、基板に対して垂直に切り立った壁を有し、シャープ
な形状である。
【0030】図1(f)を参照して、基板上にニッケル
めっきを行ない、レジストパターン5′内にニッケル6
を50μm〜100μmの所定の厚みで堆積させる。図
1(g)を参照して、レジストパターンを剥離液により
溶解する。図1(h)を参照して、フッ酸を用いたウェ
ットエッチングによってチタン膜を溶解させてニッケル
構造体を基板から分離し、ニッケル製のステンシルマス
ク6′を得る。
【0031】実施例2 実施例1において図1(a)〜図1(g)に示す工程を
同様に行なって、基板上にニッケル構造体が形成された
状態とする。
【0032】図2(a)を参照して、シリコン基板3上
に形成されたニッケル構造体6に対し、プラスチックモ
ールドにより、プラスチック型11を形成する。図2
(b)を参照して、得られたプラスチック型11に無電
解ニッケルメッキ、電解ニッケルメッキを行ない、ニッ
ケル構造体12を形成する。
【0033】図2(c)を参照して、研磨により、プラ
スチック型11からはみ出したニッケルを除去する。図
2(d)を参照して、プラスチック型を分離または溶解
して、プラスチック型に沿った形状のニッケル製ステン
シルマスク16を得る。得られるステンシルマスクは、
実施例1と同様に垂直に切り立った壁を有し、シャープ
な形状である。
【0034】このプロセスに従えば、プラスチック型形
成以降のプロセスを繰返すことにより、ステンシルマス
クの大量生産が可能となる。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に従えば、
必要に応じて数10μm以上の厚さを有する機械的に丈
夫なステンシルマスクを得ることができる。また、本発
明に従えば、ステンシルマスクのパターン寸法を数μm
まで小さくすることができる。より微細なパターンを有
するステンシルマスクを用いれば、電子線リソグラフィ
において電子光学系の縮小率を下げることができ、焦点
深度を深くすることができる。さらには、縮小率を変え
ずに微細な寸法のブロック露光を行なうこともできる。
【0036】本発明によれば金属のステンシルマスクを
容易に形成することができ、チャージアップなどに対す
る配慮不要である。また、本発明は上述したような従来
の方法に比べて非常に簡略化された工程によってステン
シルマスクを形成することができる。本発明のプロセス
は、従来技術におけるボロンドーピングおよび熱拡散と
いうような工程が不要であり、特開平4−240719
に開示される技術と比べても、金蒸着というような工程
を必要とせず、よりシンプルな工程でステンシルマスク
を形成することができる。
【0037】また、本発明によって形成されるステンシ
ルマスクは、垂直に切り立った断面形状を有しており、
電子ビームによる描画をマスクパターンに忠実に実現さ
せるものである。以上示してきたように、本発明はより
有用なステンシルマスクを提供することによって、電子
ビームブロック露光技術の発展に大きく寄与するもので
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従う実施例1のステンシルマスク形成
方法について工程を示す断面図である。
【図2】本発明に従う実施例2のステンシルマスク形成
方法について工程を示す断面図である。
【図3】従来のステンシルマスク形成方法について一例
を示す断面図である。
【図4】従来のステンシルマスク形成方法について他の
例を示す断面図である。
【図5】従来のステンシルマスク形成方法において形成
される断面形状の乱れを示す断面図である。
【符号の説明】
1 吸収体 2 メンブレン 3 シリコン基板 4 チタン膜 5 レジスト層 5′ レジストパターン 6 ニッケル 6′ ステンシルマスク 10 マスク 11 プラスチック型 12 ニッケル構造体 16 ステンシルマスク

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 X線を露光するリソグラフィを用いてレ
    ジストパターンを形成する工程と、 前記レジストパターンを型としてステンシルマスクの形
    状に応じた導電材料からなる構造体を形成する工程とを
    備える、ステンシルマスク形成方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980080097A (ko) * 1997-03-18 1998-11-25 요시다 쇼이치로 실리콘 스텐실마스크 제조 방법
KR20020047651A (ko) * 2000-12-13 2002-06-22 김춘호 유기 이엘용 새도우 마스크의 제조 방법
KR20180131377A (ko) * 2017-05-30 2018-12-10 코닝 인코포레이티드 마스크 제조방법 및 증착방법

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KR20180131377A (ko) * 2017-05-30 2018-12-10 코닝 인코포레이티드 마스크 제조방법 및 증착방법

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