JPH10260523A - シリコンステンシルマスクの製造方法 - Google Patents

シリコンステンシルマスクの製造方法

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JPH10260523A
JPH10260523A JP9064491A JP6449197A JPH10260523A JP H10260523 A JPH10260523 A JP H10260523A JP 9064491 A JP9064491 A JP 9064491A JP 6449197 A JP6449197 A JP 6449197A JP H10260523 A JPH10260523 A JP H10260523A
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silicon
boron
silicon substrate
pattern
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Norihiro Katakura
則浩 片倉
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Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリコンステンシルマスクの製造の過程で破
壊等の問題が生じないシリコンステンシルマスクの製造
方法を提供する。 【解決手段】 ボロンドープ層が形成されたシリコン基
板を用意する工程と、前記ボロンドープ層の途中までパ
ターンを形成する工程と、前記パターンが形成されたシ
リコン基板全体に窒化珪素膜を成膜するとともに、前記
パターン領域に対応する反対面位置の窒化珪素膜に開口
をそれぞれ形成する工程と、前記窒化珪素膜をマスクと
して、前記シリコン基板のシリコン部分をウエットエッ
チング法により前記ボロンドープ層までエッチングして
凹部を形成する工程と、前記窒化珪素膜を除去後、前記
シリコン部分をエッチングした方向と同一方向から、再
び前記ボロンドープ層をドライエッチングして前記ボロ
ンドープ層に形成されたパターンを貫通させる工程と、
を備えたシリコンステンシルマスクの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンステンシ
ルマスクの製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】近年、集積回路の高集積化に伴い、長年微
細パターンを形成する手段の主流であった光を用いたフ
ォトリソグラフィー技術に代わって、荷電粒子線、例え
ば電子ビームやイオンビーム、あるいはＸ線を用いる新
しい露光方法が検討され、実用化されている。このう
ち、電子ビームを用いてパターンを形成する電子ビーム
露光は、電子ビームそのものを数Åにまで絞ることがで
きるため、１μｍあるいはそれ以下の微細なパターンを
作成できる点に大きな特徴を有している。
【０００３】ところが、電子ビーム露光は、微小な面積
の電子ビームによって露光を要するパターン内を走査し
て塗り潰す、いわゆる、一筆書きの描画方法であるた
め、その一部でも微細なパターンが存在すると、電子ビ
ームの断面をその微細パターンに応じた微小面積に絞る
必要があり、その微小面積の電子ビームによって全パタ
ーンの露光を完了するのに要する時間が極端に長くなる
という問題があった。
【０００４】この問題を解決するため、図２に示すよう
なステンシルマスクを用いたパターン転写方法が提案さ
れている。具体的には、図３に示すようにステンシルマ
スク１０の各小領域１０ａが荷電粒子線にてステップ的
に走査され、各小領域１０ａの貫通孔の配置に応じたパ
ターンが不図示の光学系で感応基板１１に縮小転写さ
れ、ステンシルマスクの小領域毎のパターンを感応基板
上でつなぎ合わせるという方法である。
【０００５】上記ステンシルマスクの製造方法は、ま
ず、シリコン基板１４の表面に熱拡散法を用いてボロン
をドープして、ボロンドープ層１３を形成し、ボロンド
ープ層を有するシリコン基板１２を製作する（図４
（ａ））。ボロンドープ層１３上に、電子ビームを用い
て微細パターンを描画しておき、そのパターンに合わせ
て、シリコン部分１４まで完全にエッチングする（図４
（ｂ））。
【０００６】全面にＬＰＣＶＤ法を用いて窒化珪素膜１
６を形成し（図４（ｃ））、ボロンドープ層１３に形成
されたパターン位置に対応する反対面の位置に複数の開
口１７をそれぞれ形成する（図４（ｄ））。この開口を
有する窒化珪素膜１８をマスクとして、シリコン基板１
２をＫＯＨ水溶液に浸漬し、シリコン基板１２をボロン
ドープ層１３までウエットエッチングして凹部１９を形
成する（図４（ｅ））。
【０００７】ウエットエッチング終了後、これをＫＯＨ
水溶液から引き上げ、硫酸、過酸化水素水の混合液、
純水を用いて洗浄、乾燥する。シリコン基板１２に形
成された窒化珪素膜１６をドライエッチング法によりエ
ッチングして除去し、シリコンステンシルマスクを完成
する（図４（ｆ））。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ウエッ
トエッチングが終了したシリコン基板をＫＯＨ水溶液か
ら引き上げるとき、シリコン基板の全面は窒化珪素膜で
覆われているが、すでに、ボロンドープ層には貫通され
たパターン（貫通孔）が形成されているので、表面張力
等により大変壊れ易いという問題があった。
【０００９】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、シリコンステンシルマスクの製造の過
程で破壊等の問題が生じないシリコンステンシルマスク
の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【発明の解決する手段】本発明者は、鋭意研究の結果、
本発明を行うに至った。本発明は、第一に「ボロンドー
プ層が形成されたシリコン基板を用意する工程と、前記
ボロンドープ層の途中までパターンを形成する工程と、
前記パターンが形成されたシリコン基板全体に窒化珪素
膜を成膜するとともに、前記パターン領域に対応する反
対面位置の窒化珪素膜に開口をそれぞれ形成する工程
と、前記窒化珪素膜をマスクとして、前記シリコン基板
のシリコン部分をウエットエッチング法により前記ボロ
ンドープ層までエッチングして凹部を形成する工程と、
前記窒化珪素膜を除去後、前記シリコン部分をエッチン
グした方向と同一方向から、再び前記ボロンドープ層を
ドライエッチングして前記ボロンドープ層に形成された
パターンを貫通させる工程と、を備えたシリコンステン
シルマスクの製造方法（請求項１）」を提供する。
【００１１】本発明は、第二に「前記ボロンドープ層の
途中までパターンを形成する工程及び／又は前記ボロン
ドープ層に形成されたパターンを貫通させる工程が極低
温プラズマドライエッチング法又は側壁保護プラズマド
ライエッチング法によるものであることを特徴とする請
求項１記載のシリコンステンシルマスクの製造方法（請
求項２）」を提供する。
【００１２】
【発明の実施形態】以下、本発明の実施形態としてのシ
リコンステンシルマスクの製造方法を図面を参照しなが
ら説明する。図２は、本発明にかかる実施形態のシリコ
ンステンシルマスクの製造方法により製作されたシリコ
ンステンシルマスクの概略断面図である。
【００１３】まず、シリコン基板３にボロンドープ層２
を形成し、ボロンドープ層を有するシリコン基板１（以
下、単にシリコン基板という）を製作する（図１
（ａ））。貫通孔以外の部分で荷電粒子線を散乱させる
シリコンステンシルマスクの場合には、ボロンドープ層
の膜厚は、１．５〜２．５μｍ程度が好ましく、貫通孔
以外の部分で荷電粒子を吸収させるシリコンステンシル
マスクの場合には、ボロンドープ層の膜厚は、２０〜３
０μｍ程度が好ましい。
【００１４】ボロンドープ層のボロンドープ濃度は、厚
さ方向に深くなる程、濃度が小さくなるので、少なくと
も、ＫＯＨ水溶液に浸漬してシリコンをウエットエッチ
ングした時にウエットエッチングをストップさせたい位
置におけるボロンのドープ濃度が、約１×１０20ａｔｏ
ｍ／ｃｍ3程度であることが好ましい。電子ビームを用
いて、所定の微細パターンを描画し、そのパターンに合
わせて、ボロンドープ層２の途中までエッチングする
（図１（ｂ））。
【００１５】エッチング方法としては、極低温下でのプ
ラズマドライエッチング法や側壁保護プラズマドライエ
ッチング法が有用である。極低温プラズマドライエッチ
ング法は、基板を極低温にしてエッチング側壁方向のラ
ジカルの反応を抑制し、エッチングしていく方法であ
る。極低温下のうち、特に−１１０℃〜−１２０℃が好
ましい。
【００１６】−１１０℃より温度が高くなると、ラジカ
ルの反応性を抑制することが困難になり、垂直にエッチ
ングができなくなる。側壁保護プラズマドライエッチン
グ法は、シリコンエッチング用ガス（本発明ではボロン
ドープ層をエッチングするために用いられる。ボロンド
ープ濃度は１×１０20ａｔｏｍ／ｃｍ3程度なのでシリ
コンエッチングガスでエッチングが可能である。）と側
壁保護用ガスとの混合ガスを流し、側壁保護用ガスの重
合物によりエッチング側壁を保護し、側壁方向のエッチ
ングを抑制しながら垂直方向にエッチングしていく方法
である。
【００１７】混合ガスとして、Ｃｌ2＋ＣＨＦ3、ＳＦ6
＋Ｃ3Ｈ8等が挙げられ、ＣＨＦ3、Ｃ 3Ｈ8は重合してエ
ッチング側壁に保護膜を形成するので、側壁方向のエッ
チングが抑えられる。シリコン基板１全体にＬＰＣＶＤ
法を用いて窒化珪素膜５を形成し（図１（ｃ））、ボロ
ンドープ層２に形成されたパターンの位置に対応する反
対面位置に各開口６をそれぞれ形成する（図１
（ｄ））。
【００１８】この開口を有する窒化珪素膜７をマスクと
して、シリコン基板１をＫＯＨ水溶液に浸漬し、シリコ
ン部分３をボロンドープ層２までウエットエッチングし
て凹部８を形成する（図１（ｅ））。ＫＯＨ水溶液は、
ボロンが１×１０20ａｔｏｍ／ｃｍ3以上ドープされた
ボロンドープ層によってエッチングレートが大きく低下
する（エッチングレートの臨界点）ので、ボロンドープ
層２はストッパーとしての役割を果たす。
【００１９】ウエットエッチング終了後、これをＫＯＨ
水溶液から引き上げ、硫酸、過酸化水素水の混合液、
純水を用いて洗浄、乾燥した。シリコン基板１に形成
された窒化珪素膜７をドライエッチング、又はウエット
エッチングにより除去する（図１（ｆ））。最後に、微
細パターン４が層の途中まで形成されたボロンドープ層
２を、シリコン部分３をエッチングした方向と同一方向
からエッチングして、貫通孔９を形成し、シリコンステ
ンシルマスクを完成した（図１（ｇ））。
【００２０】エッチング方法については、上記したエッ
チング方法が有用である。以下、実施例により本発明を
より具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるも
のではない。
【００２１】
【実施例】図２は、本発明にかかるシリコンステンシル
マスクの製造方法を用いて製作されたマスクの概略断面
図である。 （１）まず、厚さ３８０μｍのシリコン基板３の表面に
熱拡散法を用いてボロンをドープし、ドープ濃度１×１
０20ａｔｏｍ／ｃｍ3、厚さ２．３μｍのボロンドープ
層２を形成し、ボロンドープ層を有するシリコン基板１
（以下、単にシリコン基板という）を製作する（図１
（ａ））。
【００２２】（２）次に、ボロンドープ層２上に、電子
ビームを用いて、所定の微細パターンを描画しておき、
そのパターンに合わせて、基板温度−１２０℃、圧力
０．５Ｐａの環境下で、反応ガスとしてＳＦ6を用いて
極低温プラズマドライエッチング法により、ボロンドー
プ層２を２μｍの深さまでエッチングした（図１
（ｂ））。
【００２３】（３）シリコン基板１全面にＬＰＣＶＤ法
を用いて厚さ０．１μｍの窒化珪素膜５を形成し（図１
（ｃ））、ボロンドープ層２の途中まで形成されたパタ
ーンの位置に対応する反対面位置に各開口６をそれぞれ
形成する（図１（ｄ））。 （４）開口を有する窒化珪素膜７をマスクとして、シリ
コン基板１をＫＯＨ溶液に浸漬し、シリコン部分３をウ
エットエッチングする（図１（ｅ））。
【００２４】（５）ウエットエッチング終了後、これを
ＫＯＨ水溶液から引き上げ、硫酸、過酸化水素水の混
合液、純水を用いて洗浄、乾燥した。シリコン基板１
に形成された窒化珪素膜７をドライエッチング法により
エッチングして除去した（図１（ｆ））。 （６）最後に、微細パターン４が層の途中まで形成され
たボロンドープ層２を、シリコン部分３をウエットエッ
チングした方向と同一方向から、基板温度−１２０℃、
圧力１０Ｐａの環境下で、反応ガスとしてＳＦ6を用い
てプラズマドライエッチング法によりエッチングして、
貫通孔９を形成した（図１（ｇ））。
【００２５】尚、（２）、（６）の製造工程に変えて、
常温、０．５Ｐａの環境下において、反応ガスＣｌ2＋
ＣＨＦ3を用いて側壁保護プラズマドライエッチング法
によりエッチングしてもよい。
【００２６】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明にかかるシリ
コンステンシルマスクの製造方法によれば、微細パター
ンをボロンドープ層の途中までしか形成しない段階でシ
リコン基板をＫＯＨ水溶液に浸漬してウエットエッチン
グするので、ウエットエッチング完了後もボロンドープ
層はパターンが貫通されておらず（貫通孔は形成されて
いない）、ボロンドープ層は全面がつながっているの
で、ＫＯＨ水溶液から引き上げる際にも表面張力等によ
り破壊されることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるシリコンステンシルマスクの製
造方法の工程図である。
【図２】シリコンステンシルマスクの概略断面図であ
る。
【図３】シリコンステンシルマスクを利用したパターン
の分割転写の模式図である。
【図４】従来のシリコンステンシルマスクの製造方法の
工程図である。
【符号の説明】
１、１２・・・ボロンドープ層を有するシリコン基板 ２、１３・・・ボロンドープ層 ３、１４・・・ボロンドープ層を有するシリコン基板の
シリコン部分 ４・・・ボロンドープ層の途中まで形成された微細パタ
ーン ５、１６・・・窒化珪素膜 ６、１７・・・開口 ７、１８・・・開口を有する窒化珪素膜 ８、１９・・・凹部 ９・・・貫通孔 １０・・・ステンシルマスク １０ａ・・・ステンシルマスクの小領域 １１・・・感応基板 １５・・・ボロンドープ層に形成された微細パターン

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ボロンドープ層が形成されたシリコン基板
    を用意する工程と、 前記ボロンドープ層の途中までパターンを形成する工程
    と、 前記パターンが形成されたシリコン基板全体に窒化珪素
    膜を成膜するとともに、前記パターン領域に対応する反
    対面位置の窒化珪素膜に開口をそれぞれ形成する工程
    と、 前記窒化珪素膜をマスクとして、前記シリコン基板のシ
    リコン部分をウエットエッチング法により前記ボロンド
    ープ層までエッチングして凹部を形成する工程と、 前記窒化珪素膜を除去後、前記シリコン部分をエッチン
    グした方向と同一方向から、再び前記ボロンドープ層を
    ドライエッチングして前記ボロンドープ層に形成された
    パターンを貫通させる工程と、を備えたシリコンステン
    シルマスクの製造方法。
  2. 【請求項２】前記ボロンドープ層の途中までパターンを
    形成する工程及び／又は前記ボロンドープ層に形成され
    たパターンを貫通させる工程が極低温プラズマドライエ
    ッチング法又は側壁保護プラズマドライエッチング法に
    よるものであることを特徴とする請求項１記載のシリコ
    ンステンシルマスクの製造方法。
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