マスクの製造方法およびマスク製造装置
【課題】マスクの品質を向上させ欠陥を防止するとともに、マスクの生産性を向上させることができるマスクの製造方法およびマスク製造装置を提供する。
【解決手段】原子層堆積法を用い、基板Ｓ上にマスク材料の原子を堆積させて原子層堆積膜Ａを形成する第一工程と、基板Ｓ上の原子層堆積膜Ａを選択的に酸化または窒化する第二工程と、を有することを特徴とする。
【解決手段】原子層堆積法を用い、基板Ｓ上にマスク材料の原子を堆積させて原子層堆積膜Ａを形成する第一工程と、基板Ｓ上の原子層堆積膜Ａを選択的に酸化または窒化する第二工程と、を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マスクの製造方法およびマスク製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、金属、酸化物、窒化物系の無機材料等により基板の表面を覆うマスクが知られている。このマスクは、基板をエッチングするエッチング液やエッチングガスに対する耐性を有するものである。このようなマスクの製造方法としては、例えば、約３００℃以下の低温成膜条件においては、スパッタ法、蒸着法、プラズマＣＶＤ法等が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２９７５１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来のマスクの製造方法は、上記のような低温成膜条件において成膜されたマスクにピンホール等の欠陥を生じやすいという課題がある。マスクにピンホール等の欠陥を生じると、基板をエッチングする際にマスクの欠陥部にエッチング液やエッチングガスが浸透し、基板を浸食してしまう。
また、上記従来のマスクの製造方法は、マスクの材料が成膜装置のチャンバーの内壁等に付着しやすいという課題がある。このため、マスク材料の歩留まりの低下や、装置のメンテナンス頻度の増加等により、マスクの生産性を向上させることが困難であった。また、チャンバーの内壁に付着したマスク材料が剥がれてパーティクルを発生させ、マスクの品質を低下させる虞がある。
【０００４】
そこで、この発明は、マスクの品質を向上させ欠陥を防止するとともに、マスクの生産性を向上させることができるマスクの製造方法およびマスク製造装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明のマスクの製造方法は、基板上にマスクを形成する方法であって、原子層堆積法を用い、前記基板上にマスク材料の原子を堆積させて原子層堆積膜を形成する第一工程と、前記基板上の前記原子層堆積膜を選択的に酸化または窒化する第二工程と、を有することを特徴とする。
このように製造することで、第一工程において基板上にマスク材料を一原子分堆積させ、従来、低温成膜条件において用いられていた成膜方法と比較して、緻密なマスク材料の膜を形成することができる。そして、基板上に形成された原子層堆積膜のみが、第二工程において酸化または窒化されて緻密なマスクとして形成される。また、原子堆積法においては、一原子分の原子層堆積膜が形成された後は、マスク材料の原子の堆積が進行しない。これにより、チャンバーの内壁等にマスク材料が堆積することが防止され、堆積したマスク材料が剥がれてパーティクルを発生することを防止できる。
したがって、本発明のマスクの製造方法によれば、従来の成膜方法と比較して緻密な原子層堆積膜を形成してマスクの品質を向上させ、欠陥を防止することができる。また、従来の成膜方法と比較してマスク材料の使用量を削減し、生産性を向上させることができる。
【０００６】
また、本発明のマスクの製造方法は、前記第一工程と、前記第二工程とを交互に複数回行うことを特徴とする。
このように製造することで、第二工程で酸化または窒化された原子層堆積膜上に、続く第一工程でマスク材料をさらに一原子分堆積させることができる。このとき、上述のように、第二工程においては基板以外の場所に堆積した原子層堆積膜は酸化または窒化されないので、マスク材料は基板以外の場所に一原子分以上堆積されることがない。
さらに、続く第二工程で、基板上の酸化または窒化された原子層堆積膜上に堆積した新たな原子層堆積膜が酸化または窒化される。このように、第一工程と第二工程を交互に繰り返し行うことで、基板上に酸化または窒化された原子層堆積膜が積層されていく。また、万一原子層堆積膜に欠陥があった場合でも、原子層堆積膜を積層することで、欠陥にマスク材料の原子が充填されて補修される。
したがって、本発明のマスクの製造方法によれば、基板上の原子層堆積膜を選択的に酸化または窒化させ、マスクの膜厚をマスク材料の一原子分よりも大きい所望の膜厚に形成し、欠陥のない緻密なマスクを形成することができる。
【０００７】
また、本発明のマスクの製造方法は、前記第二工程は、前記基板上にプラズマを生成することにより行うことを特徴とする。
このように製造することで、基板上の原子層堆積膜を酸素または窒素のイオンやラジカルと反応させ、基板上の原子層堆積膜を選択的に酸化または窒化することができる。
【０００８】
また、本発明のマスクの製造方法は、前記プラズマは、１３．５６ＭＨｚ以上の周波数の交流電圧により生成することを特徴とする。
このように製造することで、プラズマを基板から離れた位置に生成させ、基板表面の電子温度を低下させることができる。これにより、原子層堆積膜に欠陥が発生することを防止し、緻密なマスクを形成することができる。
【０００９】
また、本発明のマスクの製造方法は、前記第一工程の後、前記第二工程の前に、前記基板の周囲の雰囲気を不活性ガスにより置換する工程を有することを特徴とする。
このように製造することで、第一工程において使用したマスク材料の原子を含むガスを基板の周囲から確実に排除し、第二工程において基板上の原子層堆積膜を確実に酸化または窒化することができる。
【００１０】
また、本発明のマスクの製造方法は、前記第一工程および前記第二工程は、１０００Ｐａ以下の圧力で行うことを特徴とする。
このように製造することで、マスクの品質を向上させることができる。また、蒸着法等、従来の成膜方法と比較して高い圧力を用いることで、マスクの製造を容易にして生産性を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明のマスクの製造方法は、前記第一工程および前記第二工程は、前記基板の温度が−１５０℃以上３００℃以下の温度範囲で行うことを特徴とする。
このように製造することで、基板上の原子層堆積膜の欠陥を防止し、マスクの品質を向上させることができる。
【００１２】
また、本発明のマスクの製造方法は、前記第二工程において、前記基板の表面の電子温度を５ｅＶ以下とすることを特徴とする。
このように製造することで、基板上の原子層堆積膜の欠陥を防止し、マスクの品質を向上させることができる。
【００１３】
また、本発明のマスクの製造方法は、前記マスク材料は、ＳｉＨ４、ＳｉＣｌ４、ＳｉＣｌ２Ｈ２、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉｎＨ２ｎ＋２（ｎ＞２）、Ｓｉ−Ｎ結合を有するアミノシラン、アルキル・アルコキシド系の有機材料の中から選択される一種以上であることを特徴とする。
このように製造することで、第一工程において基板上にマスク材料のＳｉ原子を堆積させて原子層堆積膜を形成することができる。また、第二工程において原子層堆積膜を酸化または窒化して、シリコン酸化物またはシリコン窒化物によりマスクを形成することができる。
【００１４】
また、本発明のマスクの製造方法は、前記基板は、シリコンによって形成されていることを特徴とする。
このように製造することで、シリコン基板上に、従来の成膜方法と比較して欠陥のない緻密なマスクを形成することができる。したがって、シリコン基板をエッチングする際に、基板を高精度にエッチングすることができる。
【００１５】
また、本発明のマスク製造装置は、基板上にマスクを形成するマスク製造装置であって、前記基板を載置する載置台と、前記載置台を収容するチャンバーと、前記チャンバー内にガスを供給するガス供給装置と、前記チャンバー内を所定の圧力に維持する排気装置と、前記載置台上にプラズマを生成するプラズマ源と、を備え、前記ガス供給装置により前記チャンバー内に第一のガスを導入する処理と、前記排気装置により前記チャンバー内の前記第一のガスを排出する処理と、前記ガス供給装置により前記チャンバー内に第二のガスを導入する処理と、前記プラズマ源により前記第二のガスをプラズマ化する処理と、を実行する制御部を備えていることを特徴とする。
このように構成することで、第一のガスとしてマスク材料の原子を含むガスを用い、基板上にマスク材料を一原子分堆積させることができる。このため、ＣＶＤ装置等、従来の成膜装置と比較して、基板上に緻密なマスク材料の膜を形成することができる。そして、第二ガスとして酸素または窒素を含むガスを用いることで、基板上の原子層堆積膜のみを、酸化または窒化させて緻密なマスクを形成できる。また、チャンバーの内壁等、基板以外の箇所には一原子分の原子層堆積膜が形成された後は、マスク材料の原子の堆積が進行しない。
したがって、本発明のマスク製造装置によれば、従来の成膜装置と比較して緻密な原子層堆積膜を形成してマスクの品質を向上させ、欠陥を防止することができる。また、従来の成膜装置と比較してマスク材料の使用量を削減し、生産性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図面では、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材ごとに縮尺を適宜変更している。
【００１７】
（マスク製造装置）
図１（ａ）に示すのは、本実施形態のマスク製造装置１の概略構成を示す断面図である。マスク製造装置１は、原子層堆積法を用い、基板Ｓ上に後述するエッチング用のマスクＭを製造する装置である。
マスク製造装置１は、基板Ｓを載置するための載置台２を備えている。載置台２はチャンバー３に収容され、チャンバー３内に形成された基台４上に配置されている。載置台２にはシャフト５が固定されている。シャフト５は、駆動装置６により、図１（ｂ）に示すように、軸方向に移動可能に構成されている。また、載置台２には、例えば、冷媒循環システム等の冷却手段ないし加熱手段（ヒータ等）を備えた温度調節手段が設けられている。
【００１８】
チャンバー３には、チャンバー３内にガスを供給するためのガス供給口７と、チャンバー３内の気体を排出する排気口８が設けられている。チャンバー３は、ガス供給口７と排気口８を除いて密閉構造を有している。ガス供給口７は、配管９を介してガス供給装置１０に接続されている。ガス供給装置１０は、チャンバー３内に所望のガスを供給可能に構成されている。排気口８は、配管１１を介して排気装置１２に接続されている。排気装置１２は、チャンバー３内の気体を排出し、チャンバー３内を所望の圧力に維持可能に構成されている。また、チャンバー３には、チャンバー３内の圧力を測定する圧力計Ｐが備えられている。また、図示は省略するが、チャンバー３には、チャンバー３を加熱するヒータ、基板Ｓの温度および電子温度を測定する温度計等が備えられている。
【００１９】
チャンバー３内の載置台２に対向する領域には、電極１３が形成されている。電極１３は接地され、載置台２は１３．５６ＭＨｚ以上の周波数の交流電圧を供給する交流電源１４に接続されている。電極１３および載置台２によって、載置台２上にプラズマＰＬを生成する平行平板型のプラズマ源が形成されている。
駆動装置６、ガス供給装置１０、排気装置１２、交流電源１４、圧力計Ｐ、ヒータ、温度調節手段および温度計は、マスク製造装置１の制御部ＣＴＬに接続されている。制御部ＣＴＬは、記憶部Ｍおよび演算部ＣＰＵ等を備え、圧力計Ｐおよび温度計からの信号を受信し、駆動装置６、ガス供給装置１０およびプラズマ源を駆動させる交流電源１４等に信号を伝送可能に構成されている。
【００２０】
制御部ＣＴＬの記憶部Ｍには、図２に示すように、以下の（ａ）〜（ｆ）の処理が記憶されている。
（ａ）排気装置１２によりチャンバー３内を所定の圧力にする処理。
（ｂ）ガス供給装置１０によりチャンバー３内にマスク材料を含む原料ガスを導入し、原子層堆積法により基板Ｓ上に原子層堆積膜Ａを成膜する処理。
（ｃ）排気装置１２によりチャンバー３内の原料ガスを排出するとともに、ガス供給装置１０によりパージガスを供給してチャンバー３内をパージする処理。
（ｄ）ガス供給装置１０によりチャンバー３内に処理ガスを導入する処理。
（ｅ）交流電源１４によりプラズマ源に交流電圧を供給し、処理ガスをプラズマ化し、原子層堆積膜Ａを酸化または窒化する処理。
（ｆ）基板Ｓ上に形成されたマスクＭの積層数Ｎを更新し、目標とする積層数Ｎｆと比較する処理。
これら（ａ）〜（ｆ）の各処理は、マスク製造装置１の制御部ＣＴＬおよび上述の各装置により実行される。
【００２１】
（マスクの製造方法）
次に、本実施形態のマスク製造装置１を用いたマスクの製造方法について説明する。
まず、図１（ａ）に示すように、載置台２に基板Ｓを載置し、載置台２に基板Ｓを固定する。基板Ｓは、例えば、シリコン（Ｓｉ）によって形成されている。基板Ｓは、例えば、載置台に設けられた基板固定手段により、載置台２に固定する。
次いで、制御部ＣＴＬにマスクＭの膜厚を入力する。演算部ＣＰＵは入力された膜厚に基づいて原子層堆積法による原子の積層数Ｎｆを算出する。
【００２２】
次に、制御部ＣＴＬにより、図２に示す処理を開始する。まず、マスクＭの積層数Ｎの初期値としてＮ＝０が入力される（ステップａ０）。次いで、演算部ＣＰＵは、図１（ａ）に示す排気装置１２を駆動させ、チャンバー３内の気体を排気する（ステップａ１）。そして、圧力計Ｐによりチャンバー３内の圧力を測定し（ステップａ２）、予め設定されたチャンバー３の設定圧力と比較する（ステップａ３）。ここで、設定圧力は、例えば、約１×１０−５Ｐａ以下とされている。制御部ＣＴＬは、チャンバー３内の圧力が設定圧力に達するまでチャンバー３内の気体を排出し、所定の圧力に達したときに排気装置１２を停止させ、排気を停止する（ステップａ４）。
また、制御部ＣＴＬは載置台２に設けられた温度調節手段により、基板Ｓの温度が−１５０℃以上３００℃以下の温度範囲となるように制御する。
【００２３】
次に、図３（ａ）に示すように、原子層堆積法を用いて基板Ｓ上にマスク材料の原子を堆積させ、原子層堆積膜Ａを形成する（第一工程）。まず、制御部ＣＴＬによりガス供給装置１０を駆動させ、マスク材料を含む原料ガスを生成する。原料ガスは、例えば、ＳｉＨ４、ＳｉＣｌ４、ＳｉＣｌ２Ｈ２、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉｎＨ２ｎ＋２（ｎ＞２）、Ｓｉ−Ｎ結合を有するアミノシラン、アルキル・アルコキシド系の有機材料の中から選択される一種以上のマスク材料を昇華させることにより生成する。
【００２４】
そして、図２に示すように、制御部ＣＴＬによりガス供給装置１０を駆動させ、図１（ａ）に示すように、原料ガスを、配管９を介してガス供給口７からチャンバー３内に導入する（ステップｂ１）。このとき、制御部ＣＴＬによって原料ガスの流量および流入時間が制御され、流入時間が所定の値に達したときに、図２に示すように、原料ガスの供給を停止する（ステップｂ２）。また、制御部ＣＴＬはチャンバー３内の圧力が、約１０００Ｐａとなるように制御する。
これにより、図３（ａ）に示すように、基板Ｓ上にマスク材料の原子が一原子分堆積され、原子層堆積膜Ａが形成される。
【００２５】
上述のように、マスク材料としてＳｉを含む材料（Ｓｉ化合物）を用いることで、原子層堆積法により、基板Ｓ上にＳｉ原子を一原子分堆積させてＳｉ化合物からなる原子層堆積膜Ａを形成することができる。また、原子層堆積法を用いることで、従来の３００℃以下の低温成膜条件において用いられていた成膜方法（スパッタ法、蒸着法等）と比較して、緻密なマスク材料の膜を形成することができる。
【００２６】
また、載置台２に設けられた温度調節手段により、基板Ｓの温度が−１５０℃以上３００℃以下の温度範囲となるように制御することで、基板Ｓ上に緻密な原子層堆積膜Ａの欠陥を防止し、マスクＭの品質を向上させることができる。
また、チャンバー３の内部の設定圧力を１０００Ｐａ以下とすることで、基板Ｓ上の原子層堆積膜Ａを形成でき、欠陥を防止し、マスクＭの品質を向上させることができる。また、蒸着法等、従来の成膜方法と比較して高い圧力を用いることで、マスクＭの製造を容易にして生産性を向上させることができる。
【００２７】
次に、図２に示すように、制御部ＣＴＬによりガス供給装置１０および排気装置１２に信号を伝送し、ガス供給装置１０により、例えば、窒素、アルゴン等の不活性ガスをパージガスとしてチャンバー３内に導入するとともに、排気装置１２により、チャンバー３内の気体を排出する（ステップｃ１）。そして、圧力計Ｐの信号を制御部ＣＴＬにより受信し、チャンバー３内の圧力を測定する（ステップｃ２）。そして、測定した圧力を、予め設定された所定の圧力と比較する（ステップｃ３）。ここで、設定圧力は、例えば、約１０−３〜１０−６Ｐａ程度とする。
【００２８】
チャンバー３内の圧力が設定圧力に達したら、制御部ＣＴＬによりガス供給装置１０に信号を伝送し、パージガスの導入を停止する（ステップｃ４）。
これにより、チャンバー３内の原料ガスを不活性ガスにより置換し、原子層堆積膜Ａを形成する工程において使用した原料ガスを、基板Ｓの周囲から確実に排除できる。
【００２９】
次に、図３（ａ）に示す基板Ｓ上の原子層堆積膜Ａを選択的に酸化または窒化する（第二工程）。
まず、図２に示すように、制御部ＣＴＬによりガス供給装置１０に信号を伝送し、配管９およびガス供給口７を介してチャンバー３内に処理ガスを導入する（ステップｄ１）。処理ガスとしては、原子層堆積膜Ａを酸化させる場合は、例えば、Ｏ２、Ｏ３等を用い、原子層堆積膜Ａを窒化させる場合は、例えば、Ｎ２、ＮＨ３等を用いる。また、制御部ＣＴＬによって処理ガスの流量およびチャンバー３内の圧力を制御し、チャンバー３内が所定の設定圧力に達したときに、制御部ＣＴＬによりガス供給装置１０を停止させ、チャンバー３内への処理ガスの導入を停止する（ステップｄ２）。ここで、設定圧力は、例えば、約１０００Ｐａ以下の圧力とする。
【００３０】
次に、図２に示すように、制御部ＣＴＬにより交流電源１４に信号を伝送し、図１（ｂ）に示すように、載置台２と電極１３とにより構成されるプラズマ源に交流電圧を印加してプラズマＰＬを生成させる。これにより、基板Ｓ上の原子層堆積膜ＡをプラズマＰＬによるイオンやラジカルと反応させ、選択的に酸化または窒化させる（ステップｅ１）。ここで、プラズマ源には交流電源１４により１３．５６ＭＨｚ以上の周波数の交流電圧が印加される。
【００３１】
このとき、制御部ＣＴＬによりプラズマＰＬの状態を制御することで、基板Ｓの表面の電子温度が５ｅＶ以下となるようにすることが好ましい。例えば、図１（ｂ）に示すように、駆動装置６を駆動させて載置台２を昇降させ、電極１３と載置台２との間隔Ｄを調整する。あるいは、交流電源１４の電源周波数やチャンバー３内の圧力により調整してもよい。また、制御部ＣＴＬは載置台２に設けられた温度調節手段により、基板Ｓの温度が−１５０℃以上３００℃以下の温度範囲となるように制御する。
【００３２】
これにより、図３（ａ）に示すＳｉからなる原子層堆積膜Ａが酸化または窒化され、図３（ｂ）に示すように、シリコン酸化物またはシリコン窒化物からなるマスクＭが形成される。
上述のように、原子層堆積膜Ａを酸化または窒化する際に、基板Ｓ上にプラズマＰＬを生成することで、基板Ｓ上の原子層堆積膜Ａを酸素または窒素のイオンやラジカルと反応させ、基板Ｓ上の原子層堆積膜Ａを選択的に酸化または窒化することができる。
【００３３】
次に、図２に示すように、制御部ＣＴＬはマスクの積層数Ｎに、上述の工程によって形成されたマスクの一層分を加えたＮ＋１を積層数Ｎとして記録する（ステップｆ１）。次いで、制御部ＣＴＬはこの積層数Ｎと、入力された膜厚に基づいて算出した最終的な積層数Ｎｆとを比較する（ステップｆ２）。そして、制御部ＣＴＬは、積層数Ｎが最終的な積層数Ｎｆと等しくなるまで、図２に示す（ａ）〜（ｆ）の処理を繰り返し実行する。
これにより、原子層堆積法を用い、基板Ｓ上にマスク材料の原子を堆積させて原子層堆積膜Ａを形成する工程（第一工程）と、基板Ｓ上の原子層堆積膜Ａを選択的に酸化または窒化する工程（第二工程）とが交互に複数回行われる。
【００３４】
このように製造することで、図３（ｂ）に示すように第二工程で原子層堆積膜Ａが酸化または窒化され形成されたマスクＭ上に、続く第一工程で、図３（ｃ）に示すように、さらにマスク材料を一原子分堆積させ、原子層堆積膜Ａを積層することができる。このとき、上述のように、第二工程においては基板Ｓ以外の場所に堆積した原子層堆積膜Ａは酸化または窒化されないので、マスク材料は基板Ｓ以外の場所に一原子分以上堆積されることがない。
【００３５】
さらに、続く第二工程で、図３（ｄ）に示すように、基板Ｓ上のマスクＭ上に堆積した新たな原子層堆積膜Ａが酸化または窒化され、マスクＭが形成される。このように、第一工程と第二工程を交互に繰り返し行うことで、基板Ｓ上にマスクＭが積層されていく。また、マスクＭに欠陥があった場合でも、マスクＭを積層することで、欠陥にマスク材料の原子が充填されて補修される。したがって、マスクＭの膜厚をマスク材料の一原子分よりも大きい所望の膜厚に形成し、欠陥のない緻密なマスクＭを形成することができる。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態のマスクＭの製造方法によれば、従来の成膜方法と比較して緻密な原子層堆積膜Ａを形成してマスクＭの品質を向上させ、欠陥を防止することができる。また、従来の成膜方法と比較してマスク材料の使用量を削減し、生産性を向上させることができる。
【００３７】
また、基板Ｓ上の原子層堆積膜Ａのみを選択的に酸化または窒化することで、基板Ｓ上に形成された緻密な原子層堆積膜Ａのみが酸化または窒化されて緻密なマスクＭとして形成される。原子堆積法では、原子層堆積膜Ａが一層ずつ堆積されるので時間がかかるが、緻密な原子層堆積膜Ａが得られるので、マスクＭを従来よりも大幅に薄くすることができる。したがって、マスクＭの生産性を低下させることがない。また、マスク材料の使用量を削減することができる。
【００３８】
加えて、原子堆積法においては、一原子分の原子層堆積膜Ａが形成された後は、マスク材料の原子の堆積が進行しない。このため、チャンバー３の内壁等にマスク材料の原子が堆積した場合であっても、一原子層分以上は堆積しないので、従来の成膜方法と比較して、チャンバー３の内壁に付着するマスク材料を減少させることができる。
これにより、チャンバー３のメンテナンス頻度を低下させ、ほぼメンテナンスフリーとすることができる。また、マスク材料の歩留まりを向上させることができる。また、パーティクルの発生を防止することができる。
したがって、マスクＭの製造における生産性を向上させ、製造コストを低下させ、品質を向上させることができる。
【００３９】
また、プラズマＰＬを１３．５６ＭＨｚ以上の周波数の交流電圧により生成することで、プラズマＰＬを基板Ｓから離れた位置に生成させ、基板Ｓの表面の電子温度を低下させることができる。これにより、原子層堆積膜Ａに欠陥が発生することを防止し、緻密なマスクＭを形成することができる。
特に、基板Ｓの表面の電子温度を５ｅＶ以下とすることで、基板Ｓ上の原子層堆積膜Ａの欠陥をより確実に防止し、マスクＭの品質をより向上させることができる。電子温度は、さらに低くすることが好ましい。３．５ｅＶがより好ましく、２ｅＶ以下がさらに望ましい。電子温度を低下させることで、より緻密な原子層堆積膜Ａを得ることができる。
【００４０】
また、上述のようにチャンバー３内の原料ガスを不活性ガスにより置換した後に反応ガスを導入することで、基板Ｓ上の原子層堆積膜Ａを反応ガスにより確実に酸化または窒化することができる。
また、シリコンによって形成された基板Ｓを用いることで、シリコンの基板Ｓ上に、従来の成膜方法と比較して欠陥のない緻密なマスクＭを形成することができる。したがって、ＭＥＭＳ等の電子デバイスに広く用いられるシリコンの基板Ｓをエッチングする際に、基板Ｓを高精度にエッチングすることができる。
【００４１】
（マスクの応用例）
次に、上述の実施形態のマスクの製造方法およびマスク製造装置１により製造したマスクＭの応用例について説明する。本応用例は、インクジェット式記録ヘッドの製造に上述のマスクの製造方法およびマスク製造装置１を適用したものである。
図４は、インクジェット式記録ヘッドの分解斜視図である。図５は、インクジェット式記録ヘッドの主要部一部断面図である。
【００４２】
図４および図５に示すように、インクジェット式記録ヘッド１００は、ノズル板１１０、圧力室基板１２０、振動板１３０および筐体１４０を備えて構成されている。
圧力室基板１２０は、キャビティ１２１、側壁１２２、リザーバ１２３および供給口１２４を備えている。キャビティ１２１は、圧力室であってシリコン等の基板をエッチングすることにより形成されるものである。側壁１２２は、キャビティ１２１間を仕切るよう構成され、リザーバ１２３は、各キャビティ１２１にインク充填時にインクを供給可能な共通の流路として構成されている。供給口１２４は、各キャビティ１２１にインクを導入可能に構成されている。
【００４３】
振動板１３０は、圧力室基板１２０の一方の面に貼り合わせ可能に構成されている。振動板１３０には圧電体素子１５０が設けられている。圧電体素子１５０は、ペロブスカイト構造を持つ強誘電体の結晶であり、振動板１３０上に所定の形状で形成されて構成されている。ノズル板１１０は、圧力室基板１２０に複数設けられたキャビティ１２１の各々に対応する位置にそのノズル穴１１１が配置されるよう、圧力室基板１２０に貼り合わされている。ノズル板１１０を貼り合わせた圧力室基板１２０は、さらに、図４に示すように、筐体１４０嵌められて、インクジェット式記録ヘッド１００を構成している。
【００４４】
圧力室基板１２０は、上述の実施形態において説明したシリコンの基板Ｓに、上述のマスクの製造方法および製造装置によりマスクＭを形成し、次いで、基板Ｓ上のマスクＭをパターニングし、基板Ｓを、例えば、ＫＯＨ（水酸化カリウム）水溶液等を用いてエッチングすることにより製造されている。このエッチングによって、シリコンの基板Ｓの（１１０）面が優先的にエッチングされ、圧力室基板１２０にキャビティ１２１、側壁１２２、リザーバ１２３および供給口１２４が形成される。
【００４５】
この圧力室基板１２０の製造に上述の実施形態において説明したマスクの製造方法およびマスク製造装置１を適用することで、基板Ｓ上に従来の成膜方法と比較して緻密で高品質な欠陥のないマスクＭが形成される。したがって、ＫＯＨ等のエッチング液が、マスクＭの欠陥から浸透することを防止し、基板Ｓを精密にエッチングすることができる。これにより、圧力室基板１２０の製造における加工精度を向上させ、欠陥を防止して、インクジェット式記録ヘッド１００の性能を向上させ、生産性を向上させることができる。
【００４６】
尚、この発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、プラズマ源としては、上述の平行平板型のプラズマ源以外にも、電極に波長の１／４のアンテナを備えた誘導結合型のプラズマ源や、スロットアンテナプラズマ源等、公知のプラズマ源を用いることができる。
【００４７】
また、上述の第一工程の後に、基板の周囲の雰囲気を不活性ガスにより置換する工程は、処理ガスとして窒素ガス等、窒素を含む不活性ガスを用いることで省略してもよい。
また、基板の材料はシリコンに限られず、マスク材料は上述の実施形態で説明した材料以外の材料を用いてもよい。
また、本発明のマスクの製造方法および製造装置は、上述のインクジェット式記録ヘッド以外にも、エッチング工程を有する種々の電子機器、電子基板の製造に適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施の形態におけるマスク製造装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるマスク製造装置の処理を示すフローチャートである。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態におけるマスクの製造工程を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態における応用例であるインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図である。
【図５】同、インクジェット式記録ヘッドの主要部一部断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１ マスク製造装置、２ 載置台（プラズマ源）、３ チャンバー、１０ ガス供給装置、１２ 排気装置、１３ 電極（プラズマ源）、１４ 交流電源（プラズマ源）、Ａ 原子層堆積膜、Ｍ マスク、Ｓ 基板、ＰＬ プラズマ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マスクの製造方法およびマスク製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、金属、酸化物、窒化物系の無機材料等により基板の表面を覆うマスクが知られている。このマスクは、基板をエッチングするエッチング液やエッチングガスに対する耐性を有するものである。このようなマスクの製造方法としては、例えば、約３００℃以下の低温成膜条件においては、スパッタ法、蒸着法、プラズマＣＶＤ法等が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２９７５１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来のマスクの製造方法は、上記のような低温成膜条件において成膜されたマスクにピンホール等の欠陥を生じやすいという課題がある。マスクにピンホール等の欠陥を生じると、基板をエッチングする際にマスクの欠陥部にエッチング液やエッチングガスが浸透し、基板を浸食してしまう。
また、上記従来のマスクの製造方法は、マスクの材料が成膜装置のチャンバーの内壁等に付着しやすいという課題がある。このため、マスク材料の歩留まりの低下や、装置のメンテナンス頻度の増加等により、マスクの生産性を向上させることが困難であった。また、チャンバーの内壁に付着したマスク材料が剥がれてパーティクルを発生させ、マスクの品質を低下させる虞がある。
【０００４】
そこで、この発明は、マスクの品質を向上させ欠陥を防止するとともに、マスクの生産性を向上させることができるマスクの製造方法およびマスク製造装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明のマスクの製造方法は、基板上にマスクを形成する方法であって、原子層堆積法を用い、前記基板上にマスク材料の原子を堆積させて原子層堆積膜を形成する第一工程と、前記基板上の前記原子層堆積膜を選択的に酸化または窒化する第二工程と、を有することを特徴とする。
このように製造することで、第一工程において基板上にマスク材料を一原子分堆積させ、従来、低温成膜条件において用いられていた成膜方法と比較して、緻密なマスク材料の膜を形成することができる。そして、基板上に形成された原子層堆積膜のみが、第二工程において酸化または窒化されて緻密なマスクとして形成される。また、原子堆積法においては、一原子分の原子層堆積膜が形成された後は、マスク材料の原子の堆積が進行しない。これにより、チャンバーの内壁等にマスク材料が堆積することが防止され、堆積したマスク材料が剥がれてパーティクルを発生することを防止できる。
したがって、本発明のマスクの製造方法によれば、従来の成膜方法と比較して緻密な原子層堆積膜を形成してマスクの品質を向上させ、欠陥を防止することができる。また、従来の成膜方法と比較してマスク材料の使用量を削減し、生産性を向上させることができる。
【０００６】
また、本発明のマスクの製造方法は、前記第一工程と、前記第二工程とを交互に複数回行うことを特徴とする。
このように製造することで、第二工程で酸化または窒化された原子層堆積膜上に、続く第一工程でマスク材料をさらに一原子分堆積させることができる。このとき、上述のように、第二工程においては基板以外の場所に堆積した原子層堆積膜は酸化または窒化されないので、マスク材料は基板以外の場所に一原子分以上堆積されることがない。
さらに、続く第二工程で、基板上の酸化または窒化された原子層堆積膜上に堆積した新たな原子層堆積膜が酸化または窒化される。このように、第一工程と第二工程を交互に繰り返し行うことで、基板上に酸化または窒化された原子層堆積膜が積層されていく。また、万一原子層堆積膜に欠陥があった場合でも、原子層堆積膜を積層することで、欠陥にマスク材料の原子が充填されて補修される。
したがって、本発明のマスクの製造方法によれば、基板上の原子層堆積膜を選択的に酸化または窒化させ、マスクの膜厚をマスク材料の一原子分よりも大きい所望の膜厚に形成し、欠陥のない緻密なマスクを形成することができる。
【０００７】
また、本発明のマスクの製造方法は、前記第二工程は、前記基板上にプラズマを生成することにより行うことを特徴とする。
このように製造することで、基板上の原子層堆積膜を酸素または窒素のイオンやラジカルと反応させ、基板上の原子層堆積膜を選択的に酸化または窒化することができる。
【０００８】
また、本発明のマスクの製造方法は、前記プラズマは、１３．５６ＭＨｚ以上の周波数の交流電圧により生成することを特徴とする。
このように製造することで、プラズマを基板から離れた位置に生成させ、基板表面の電子温度を低下させることができる。これにより、原子層堆積膜に欠陥が発生することを防止し、緻密なマスクを形成することができる。
【０００９】
また、本発明のマスクの製造方法は、前記第一工程の後、前記第二工程の前に、前記基板の周囲の雰囲気を不活性ガスにより置換する工程を有することを特徴とする。
このように製造することで、第一工程において使用したマスク材料の原子を含むガスを基板の周囲から確実に排除し、第二工程において基板上の原子層堆積膜を確実に酸化または窒化することができる。
【００１０】
また、本発明のマスクの製造方法は、前記第一工程および前記第二工程は、１０００Ｐａ以下の圧力で行うことを特徴とする。
このように製造することで、マスクの品質を向上させることができる。また、蒸着法等、従来の成膜方法と比較して高い圧力を用いることで、マスクの製造を容易にして生産性を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明のマスクの製造方法は、前記第一工程および前記第二工程は、前記基板の温度が−１５０℃以上３００℃以下の温度範囲で行うことを特徴とする。
このように製造することで、基板上の原子層堆積膜の欠陥を防止し、マスクの品質を向上させることができる。
【００１２】
また、本発明のマスクの製造方法は、前記第二工程において、前記基板の表面の電子温度を５ｅＶ以下とすることを特徴とする。
このように製造することで、基板上の原子層堆積膜の欠陥を防止し、マスクの品質を向上させることができる。
【００１３】
また、本発明のマスクの製造方法は、前記マスク材料は、ＳｉＨ４、ＳｉＣｌ４、ＳｉＣｌ２Ｈ２、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉｎＨ２ｎ＋２（ｎ＞２）、Ｓｉ−Ｎ結合を有するアミノシラン、アルキル・アルコキシド系の有機材料の中から選択される一種以上であることを特徴とする。
このように製造することで、第一工程において基板上にマスク材料のＳｉ原子を堆積させて原子層堆積膜を形成することができる。また、第二工程において原子層堆積膜を酸化または窒化して、シリコン酸化物またはシリコン窒化物によりマスクを形成することができる。
【００１４】
また、本発明のマスクの製造方法は、前記基板は、シリコンによって形成されていることを特徴とする。
このように製造することで、シリコン基板上に、従来の成膜方法と比較して欠陥のない緻密なマスクを形成することができる。したがって、シリコン基板をエッチングする際に、基板を高精度にエッチングすることができる。
【００１５】
また、本発明のマスク製造装置は、基板上にマスクを形成するマスク製造装置であって、前記基板を載置する載置台と、前記載置台を収容するチャンバーと、前記チャンバー内にガスを供給するガス供給装置と、前記チャンバー内を所定の圧力に維持する排気装置と、前記載置台上にプラズマを生成するプラズマ源と、を備え、前記ガス供給装置により前記チャンバー内に第一のガスを導入する処理と、前記排気装置により前記チャンバー内の前記第一のガスを排出する処理と、前記ガス供給装置により前記チャンバー内に第二のガスを導入する処理と、前記プラズマ源により前記第二のガスをプラズマ化する処理と、を実行する制御部を備えていることを特徴とする。
このように構成することで、第一のガスとしてマスク材料の原子を含むガスを用い、基板上にマスク材料を一原子分堆積させることができる。このため、ＣＶＤ装置等、従来の成膜装置と比較して、基板上に緻密なマスク材料の膜を形成することができる。そして、第二ガスとして酸素または窒素を含むガスを用いることで、基板上の原子層堆積膜のみを、酸化または窒化させて緻密なマスクを形成できる。また、チャンバーの内壁等、基板以外の箇所には一原子分の原子層堆積膜が形成された後は、マスク材料の原子の堆積が進行しない。
したがって、本発明のマスク製造装置によれば、従来の成膜装置と比較して緻密な原子層堆積膜を形成してマスクの品質を向上させ、欠陥を防止することができる。また、従来の成膜装置と比較してマスク材料の使用量を削減し、生産性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図面では、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材ごとに縮尺を適宜変更している。
【００１７】
（マスク製造装置）
図１（ａ）に示すのは、本実施形態のマスク製造装置１の概略構成を示す断面図である。マスク製造装置１は、原子層堆積法を用い、基板Ｓ上に後述するエッチング用のマスクＭを製造する装置である。
マスク製造装置１は、基板Ｓを載置するための載置台２を備えている。載置台２はチャンバー３に収容され、チャンバー３内に形成された基台４上に配置されている。載置台２にはシャフト５が固定されている。シャフト５は、駆動装置６により、図１（ｂ）に示すように、軸方向に移動可能に構成されている。また、載置台２には、例えば、冷媒循環システム等の冷却手段ないし加熱手段（ヒータ等）を備えた温度調節手段が設けられている。
【００１８】
チャンバー３には、チャンバー３内にガスを供給するためのガス供給口７と、チャンバー３内の気体を排出する排気口８が設けられている。チャンバー３は、ガス供給口７と排気口８を除いて密閉構造を有している。ガス供給口７は、配管９を介してガス供給装置１０に接続されている。ガス供給装置１０は、チャンバー３内に所望のガスを供給可能に構成されている。排気口８は、配管１１を介して排気装置１２に接続されている。排気装置１２は、チャンバー３内の気体を排出し、チャンバー３内を所望の圧力に維持可能に構成されている。また、チャンバー３には、チャンバー３内の圧力を測定する圧力計Ｐが備えられている。また、図示は省略するが、チャンバー３には、チャンバー３を加熱するヒータ、基板Ｓの温度および電子温度を測定する温度計等が備えられている。
【００１９】
チャンバー３内の載置台２に対向する領域には、電極１３が形成されている。電極１３は接地され、載置台２は１３．５６ＭＨｚ以上の周波数の交流電圧を供給する交流電源１４に接続されている。電極１３および載置台２によって、載置台２上にプラズマＰＬを生成する平行平板型のプラズマ源が形成されている。
駆動装置６、ガス供給装置１０、排気装置１２、交流電源１４、圧力計Ｐ、ヒータ、温度調節手段および温度計は、マスク製造装置１の制御部ＣＴＬに接続されている。制御部ＣＴＬは、記憶部Ｍおよび演算部ＣＰＵ等を備え、圧力計Ｐおよび温度計からの信号を受信し、駆動装置６、ガス供給装置１０およびプラズマ源を駆動させる交流電源１４等に信号を伝送可能に構成されている。
【００２０】
制御部ＣＴＬの記憶部Ｍには、図２に示すように、以下の（ａ）〜（ｆ）の処理が記憶されている。
（ａ）排気装置１２によりチャンバー３内を所定の圧力にする処理。
（ｂ）ガス供給装置１０によりチャンバー３内にマスク材料を含む原料ガスを導入し、原子層堆積法により基板Ｓ上に原子層堆積膜Ａを成膜する処理。
（ｃ）排気装置１２によりチャンバー３内の原料ガスを排出するとともに、ガス供給装置１０によりパージガスを供給してチャンバー３内をパージする処理。
（ｄ）ガス供給装置１０によりチャンバー３内に処理ガスを導入する処理。
（ｅ）交流電源１４によりプラズマ源に交流電圧を供給し、処理ガスをプラズマ化し、原子層堆積膜Ａを酸化または窒化する処理。
（ｆ）基板Ｓ上に形成されたマスクＭの積層数Ｎを更新し、目標とする積層数Ｎｆと比較する処理。
これら（ａ）〜（ｆ）の各処理は、マスク製造装置１の制御部ＣＴＬおよび上述の各装置により実行される。
【００２１】
（マスクの製造方法）
次に、本実施形態のマスク製造装置１を用いたマスクの製造方法について説明する。
まず、図１（ａ）に示すように、載置台２に基板Ｓを載置し、載置台２に基板Ｓを固定する。基板Ｓは、例えば、シリコン（Ｓｉ）によって形成されている。基板Ｓは、例えば、載置台に設けられた基板固定手段により、載置台２に固定する。
次いで、制御部ＣＴＬにマスクＭの膜厚を入力する。演算部ＣＰＵは入力された膜厚に基づいて原子層堆積法による原子の積層数Ｎｆを算出する。
【００２２】
次に、制御部ＣＴＬにより、図２に示す処理を開始する。まず、マスクＭの積層数Ｎの初期値としてＮ＝０が入力される（ステップａ０）。次いで、演算部ＣＰＵは、図１（ａ）に示す排気装置１２を駆動させ、チャンバー３内の気体を排気する（ステップａ１）。そして、圧力計Ｐによりチャンバー３内の圧力を測定し（ステップａ２）、予め設定されたチャンバー３の設定圧力と比較する（ステップａ３）。ここで、設定圧力は、例えば、約１×１０−５Ｐａ以下とされている。制御部ＣＴＬは、チャンバー３内の圧力が設定圧力に達するまでチャンバー３内の気体を排出し、所定の圧力に達したときに排気装置１２を停止させ、排気を停止する（ステップａ４）。
また、制御部ＣＴＬは載置台２に設けられた温度調節手段により、基板Ｓの温度が−１５０℃以上３００℃以下の温度範囲となるように制御する。
【００２３】
次に、図３（ａ）に示すように、原子層堆積法を用いて基板Ｓ上にマスク材料の原子を堆積させ、原子層堆積膜Ａを形成する（第一工程）。まず、制御部ＣＴＬによりガス供給装置１０を駆動させ、マスク材料を含む原料ガスを生成する。原料ガスは、例えば、ＳｉＨ４、ＳｉＣｌ４、ＳｉＣｌ２Ｈ２、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉｎＨ２ｎ＋２（ｎ＞２）、Ｓｉ−Ｎ結合を有するアミノシラン、アルキル・アルコキシド系の有機材料の中から選択される一種以上のマスク材料を昇華させることにより生成する。
【００２４】
そして、図２に示すように、制御部ＣＴＬによりガス供給装置１０を駆動させ、図１（ａ）に示すように、原料ガスを、配管９を介してガス供給口７からチャンバー３内に導入する（ステップｂ１）。このとき、制御部ＣＴＬによって原料ガスの流量および流入時間が制御され、流入時間が所定の値に達したときに、図２に示すように、原料ガスの供給を停止する（ステップｂ２）。また、制御部ＣＴＬはチャンバー３内の圧力が、約１０００Ｐａとなるように制御する。
これにより、図３（ａ）に示すように、基板Ｓ上にマスク材料の原子が一原子分堆積され、原子層堆積膜Ａが形成される。
【００２５】
上述のように、マスク材料としてＳｉを含む材料（Ｓｉ化合物）を用いることで、原子層堆積法により、基板Ｓ上にＳｉ原子を一原子分堆積させてＳｉ化合物からなる原子層堆積膜Ａを形成することができる。また、原子層堆積法を用いることで、従来の３００℃以下の低温成膜条件において用いられていた成膜方法（スパッタ法、蒸着法等）と比較して、緻密なマスク材料の膜を形成することができる。
【００２６】
また、載置台２に設けられた温度調節手段により、基板Ｓの温度が−１５０℃以上３００℃以下の温度範囲となるように制御することで、基板Ｓ上に緻密な原子層堆積膜Ａの欠陥を防止し、マスクＭの品質を向上させることができる。
また、チャンバー３の内部の設定圧力を１０００Ｐａ以下とすることで、基板Ｓ上の原子層堆積膜Ａを形成でき、欠陥を防止し、マスクＭの品質を向上させることができる。また、蒸着法等、従来の成膜方法と比較して高い圧力を用いることで、マスクＭの製造を容易にして生産性を向上させることができる。
【００２７】
次に、図２に示すように、制御部ＣＴＬによりガス供給装置１０および排気装置１２に信号を伝送し、ガス供給装置１０により、例えば、窒素、アルゴン等の不活性ガスをパージガスとしてチャンバー３内に導入するとともに、排気装置１２により、チャンバー３内の気体を排出する（ステップｃ１）。そして、圧力計Ｐの信号を制御部ＣＴＬにより受信し、チャンバー３内の圧力を測定する（ステップｃ２）。そして、測定した圧力を、予め設定された所定の圧力と比較する（ステップｃ３）。ここで、設定圧力は、例えば、約１０−３〜１０−６Ｐａ程度とする。
【００２８】
チャンバー３内の圧力が設定圧力に達したら、制御部ＣＴＬによりガス供給装置１０に信号を伝送し、パージガスの導入を停止する（ステップｃ４）。
これにより、チャンバー３内の原料ガスを不活性ガスにより置換し、原子層堆積膜Ａを形成する工程において使用した原料ガスを、基板Ｓの周囲から確実に排除できる。
【００２９】
次に、図３（ａ）に示す基板Ｓ上の原子層堆積膜Ａを選択的に酸化または窒化する（第二工程）。
まず、図２に示すように、制御部ＣＴＬによりガス供給装置１０に信号を伝送し、配管９およびガス供給口７を介してチャンバー３内に処理ガスを導入する（ステップｄ１）。処理ガスとしては、原子層堆積膜Ａを酸化させる場合は、例えば、Ｏ２、Ｏ３等を用い、原子層堆積膜Ａを窒化させる場合は、例えば、Ｎ２、ＮＨ３等を用いる。また、制御部ＣＴＬによって処理ガスの流量およびチャンバー３内の圧力を制御し、チャンバー３内が所定の設定圧力に達したときに、制御部ＣＴＬによりガス供給装置１０を停止させ、チャンバー３内への処理ガスの導入を停止する（ステップｄ２）。ここで、設定圧力は、例えば、約１０００Ｐａ以下の圧力とする。
【００３０】
次に、図２に示すように、制御部ＣＴＬにより交流電源１４に信号を伝送し、図１（ｂ）に示すように、載置台２と電極１３とにより構成されるプラズマ源に交流電圧を印加してプラズマＰＬを生成させる。これにより、基板Ｓ上の原子層堆積膜ＡをプラズマＰＬによるイオンやラジカルと反応させ、選択的に酸化または窒化させる（ステップｅ１）。ここで、プラズマ源には交流電源１４により１３．５６ＭＨｚ以上の周波数の交流電圧が印加される。
【００３１】
このとき、制御部ＣＴＬによりプラズマＰＬの状態を制御することで、基板Ｓの表面の電子温度が５ｅＶ以下となるようにすることが好ましい。例えば、図１（ｂ）に示すように、駆動装置６を駆動させて載置台２を昇降させ、電極１３と載置台２との間隔Ｄを調整する。あるいは、交流電源１４の電源周波数やチャンバー３内の圧力により調整してもよい。また、制御部ＣＴＬは載置台２に設けられた温度調節手段により、基板Ｓの温度が−１５０℃以上３００℃以下の温度範囲となるように制御する。
【００３２】
これにより、図３（ａ）に示すＳｉからなる原子層堆積膜Ａが酸化または窒化され、図３（ｂ）に示すように、シリコン酸化物またはシリコン窒化物からなるマスクＭが形成される。
上述のように、原子層堆積膜Ａを酸化または窒化する際に、基板Ｓ上にプラズマＰＬを生成することで、基板Ｓ上の原子層堆積膜Ａを酸素または窒素のイオンやラジカルと反応させ、基板Ｓ上の原子層堆積膜Ａを選択的に酸化または窒化することができる。
【００３３】
次に、図２に示すように、制御部ＣＴＬはマスクの積層数Ｎに、上述の工程によって形成されたマスクの一層分を加えたＮ＋１を積層数Ｎとして記録する（ステップｆ１）。次いで、制御部ＣＴＬはこの積層数Ｎと、入力された膜厚に基づいて算出した最終的な積層数Ｎｆとを比較する（ステップｆ２）。そして、制御部ＣＴＬは、積層数Ｎが最終的な積層数Ｎｆと等しくなるまで、図２に示す（ａ）〜（ｆ）の処理を繰り返し実行する。
これにより、原子層堆積法を用い、基板Ｓ上にマスク材料の原子を堆積させて原子層堆積膜Ａを形成する工程（第一工程）と、基板Ｓ上の原子層堆積膜Ａを選択的に酸化または窒化する工程（第二工程）とが交互に複数回行われる。
【００３４】
このように製造することで、図３（ｂ）に示すように第二工程で原子層堆積膜Ａが酸化または窒化され形成されたマスクＭ上に、続く第一工程で、図３（ｃ）に示すように、さらにマスク材料を一原子分堆積させ、原子層堆積膜Ａを積層することができる。このとき、上述のように、第二工程においては基板Ｓ以外の場所に堆積した原子層堆積膜Ａは酸化または窒化されないので、マスク材料は基板Ｓ以外の場所に一原子分以上堆積されることがない。
【００３５】
さらに、続く第二工程で、図３（ｄ）に示すように、基板Ｓ上のマスクＭ上に堆積した新たな原子層堆積膜Ａが酸化または窒化され、マスクＭが形成される。このように、第一工程と第二工程を交互に繰り返し行うことで、基板Ｓ上にマスクＭが積層されていく。また、マスクＭに欠陥があった場合でも、マスクＭを積層することで、欠陥にマスク材料の原子が充填されて補修される。したがって、マスクＭの膜厚をマスク材料の一原子分よりも大きい所望の膜厚に形成し、欠陥のない緻密なマスクＭを形成することができる。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態のマスクＭの製造方法によれば、従来の成膜方法と比較して緻密な原子層堆積膜Ａを形成してマスクＭの品質を向上させ、欠陥を防止することができる。また、従来の成膜方法と比較してマスク材料の使用量を削減し、生産性を向上させることができる。
【００３７】
また、基板Ｓ上の原子層堆積膜Ａのみを選択的に酸化または窒化することで、基板Ｓ上に形成された緻密な原子層堆積膜Ａのみが酸化または窒化されて緻密なマスクＭとして形成される。原子堆積法では、原子層堆積膜Ａが一層ずつ堆積されるので時間がかかるが、緻密な原子層堆積膜Ａが得られるので、マスクＭを従来よりも大幅に薄くすることができる。したがって、マスクＭの生産性を低下させることがない。また、マスク材料の使用量を削減することができる。
【００３８】
加えて、原子堆積法においては、一原子分の原子層堆積膜Ａが形成された後は、マスク材料の原子の堆積が進行しない。このため、チャンバー３の内壁等にマスク材料の原子が堆積した場合であっても、一原子層分以上は堆積しないので、従来の成膜方法と比較して、チャンバー３の内壁に付着するマスク材料を減少させることができる。
これにより、チャンバー３のメンテナンス頻度を低下させ、ほぼメンテナンスフリーとすることができる。また、マスク材料の歩留まりを向上させることができる。また、パーティクルの発生を防止することができる。
したがって、マスクＭの製造における生産性を向上させ、製造コストを低下させ、品質を向上させることができる。
【００３９】
また、プラズマＰＬを１３．５６ＭＨｚ以上の周波数の交流電圧により生成することで、プラズマＰＬを基板Ｓから離れた位置に生成させ、基板Ｓの表面の電子温度を低下させることができる。これにより、原子層堆積膜Ａに欠陥が発生することを防止し、緻密なマスクＭを形成することができる。
特に、基板Ｓの表面の電子温度を５ｅＶ以下とすることで、基板Ｓ上の原子層堆積膜Ａの欠陥をより確実に防止し、マスクＭの品質をより向上させることができる。電子温度は、さらに低くすることが好ましい。３．５ｅＶがより好ましく、２ｅＶ以下がさらに望ましい。電子温度を低下させることで、より緻密な原子層堆積膜Ａを得ることができる。
【００４０】
また、上述のようにチャンバー３内の原料ガスを不活性ガスにより置換した後に反応ガスを導入することで、基板Ｓ上の原子層堆積膜Ａを反応ガスにより確実に酸化または窒化することができる。
また、シリコンによって形成された基板Ｓを用いることで、シリコンの基板Ｓ上に、従来の成膜方法と比較して欠陥のない緻密なマスクＭを形成することができる。したがって、ＭＥＭＳ等の電子デバイスに広く用いられるシリコンの基板Ｓをエッチングする際に、基板Ｓを高精度にエッチングすることができる。
【００４１】
（マスクの応用例）
次に、上述の実施形態のマスクの製造方法およびマスク製造装置１により製造したマスクＭの応用例について説明する。本応用例は、インクジェット式記録ヘッドの製造に上述のマスクの製造方法およびマスク製造装置１を適用したものである。
図４は、インクジェット式記録ヘッドの分解斜視図である。図５は、インクジェット式記録ヘッドの主要部一部断面図である。
【００４２】
図４および図５に示すように、インクジェット式記録ヘッド１００は、ノズル板１１０、圧力室基板１２０、振動板１３０および筐体１４０を備えて構成されている。
圧力室基板１２０は、キャビティ１２１、側壁１２２、リザーバ１２３および供給口１２４を備えている。キャビティ１２１は、圧力室であってシリコン等の基板をエッチングすることにより形成されるものである。側壁１２２は、キャビティ１２１間を仕切るよう構成され、リザーバ１２３は、各キャビティ１２１にインク充填時にインクを供給可能な共通の流路として構成されている。供給口１２４は、各キャビティ１２１にインクを導入可能に構成されている。
【００４３】
振動板１３０は、圧力室基板１２０の一方の面に貼り合わせ可能に構成されている。振動板１３０には圧電体素子１５０が設けられている。圧電体素子１５０は、ペロブスカイト構造を持つ強誘電体の結晶であり、振動板１３０上に所定の形状で形成されて構成されている。ノズル板１１０は、圧力室基板１２０に複数設けられたキャビティ１２１の各々に対応する位置にそのノズル穴１１１が配置されるよう、圧力室基板１２０に貼り合わされている。ノズル板１１０を貼り合わせた圧力室基板１２０は、さらに、図４に示すように、筐体１４０嵌められて、インクジェット式記録ヘッド１００を構成している。
【００４４】
圧力室基板１２０は、上述の実施形態において説明したシリコンの基板Ｓに、上述のマスクの製造方法および製造装置によりマスクＭを形成し、次いで、基板Ｓ上のマスクＭをパターニングし、基板Ｓを、例えば、ＫＯＨ（水酸化カリウム）水溶液等を用いてエッチングすることにより製造されている。このエッチングによって、シリコンの基板Ｓの（１１０）面が優先的にエッチングされ、圧力室基板１２０にキャビティ１２１、側壁１２２、リザーバ１２３および供給口１２４が形成される。
【００４５】
この圧力室基板１２０の製造に上述の実施形態において説明したマスクの製造方法およびマスク製造装置１を適用することで、基板Ｓ上に従来の成膜方法と比較して緻密で高品質な欠陥のないマスクＭが形成される。したがって、ＫＯＨ等のエッチング液が、マスクＭの欠陥から浸透することを防止し、基板Ｓを精密にエッチングすることができる。これにより、圧力室基板１２０の製造における加工精度を向上させ、欠陥を防止して、インクジェット式記録ヘッド１００の性能を向上させ、生産性を向上させることができる。
【００４６】
尚、この発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、プラズマ源としては、上述の平行平板型のプラズマ源以外にも、電極に波長の１／４のアンテナを備えた誘導結合型のプラズマ源や、スロットアンテナプラズマ源等、公知のプラズマ源を用いることができる。
【００４７】
また、上述の第一工程の後に、基板の周囲の雰囲気を不活性ガスにより置換する工程は、処理ガスとして窒素ガス等、窒素を含む不活性ガスを用いることで省略してもよい。
また、基板の材料はシリコンに限られず、マスク材料は上述の実施形態で説明した材料以外の材料を用いてもよい。
また、本発明のマスクの製造方法および製造装置は、上述のインクジェット式記録ヘッド以外にも、エッチング工程を有する種々の電子機器、電子基板の製造に適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施の形態におけるマスク製造装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるマスク製造装置の処理を示すフローチャートである。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態におけるマスクの製造工程を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態における応用例であるインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図である。
【図５】同、インクジェット式記録ヘッドの主要部一部断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１ マスク製造装置、２ 載置台（プラズマ源）、３ チャンバー、１０ ガス供給装置、１２ 排気装置、１３ 電極（プラズマ源）、１４ 交流電源（プラズマ源）、Ａ 原子層堆積膜、Ｍ マスク、Ｓ 基板、ＰＬ プラズマ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にマスクを形成する方法であって、
原子層堆積法を用い、前記基板上にマスク材料の原子を堆積させて原子層堆積膜を形成する第一工程と、
前記基板上の前記原子層堆積膜を選択的に酸化または窒化する第二工程と、
を有することを特徴とするマスクの製造方法。
【請求項２】
前記第一工程と、前記第二工程とを交互に複数回行うことを特徴とする請求項１記載のマスクの製造方法。
【請求項３】
前記第二工程は、前記基板上にプラズマを生成することにより行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマスクの製造方法。
【請求項４】
前記プラズマは、１３．５６ＭＨｚ以上の周波数の交流電圧により生成することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のマスクの製造方法。
【請求項５】
前記第一工程の後、前記第二工程の前に、前記基板の周囲の雰囲気を不活性ガスにより置換する工程を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のマスクの製造方法。
【請求項６】
前記第一工程および前記第二工程は、１０００Ｐａ以下の圧力で行うことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のマスクの製造方法。
【請求項７】
前記第一工程および前記第二工程は、前記基板の温度が−１５０℃以上３００℃以下の温度範囲で行うことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のマスクの製造方法。
【請求項８】
前記第二工程において、前記基板の表面の電子温度を５ｅＶ以下とすることを特徴とする請求項３ないし請求項７のいずれか一項に記載のマスクの製造方法。
【請求項９】
前記マスク材料は、ＳｉＨ４、ＳｉＣｌ４、ＳｉＣｌ２Ｈ２、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉｎＨ２ｎ＋２（ｎ＞２）、Ｓｉ−Ｎ結合を有するアミノシラン、アルキル・アルコキシド系の有機材料の中から選択される一種以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載のマスクの製造方法。
【請求項１０】
前記基板は、シリコンによって形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載のマスクの製造方法。
【請求項１１】
基板上にマスクを形成するマスク製造装置であって、
前記基板を載置する載置台と、前記載置台を収容するチャンバーと、前記チャンバー内にガスを供給するガス供給装置と、前記チャンバー内を所定の圧力に維持する排気装置と、前記載置台上にプラズマを生成するプラズマ源と、を備え、
前記ガス供給装置により前記チャンバー内に第一のガスを導入する処理と、
前記排気装置により前記チャンバー内の前記第一のガスを排出する処理と、
前記ガス供給装置により前記チャンバー内に第二のガスを導入する処理と、
前記プラズマ源により前記第二のガスをプラズマ化する処理と、
を実行する制御部を備えていることを特徴とするマスク製造装置。
【請求項１】
基板上にマスクを形成する方法であって、
原子層堆積法を用い、前記基板上にマスク材料の原子を堆積させて原子層堆積膜を形成する第一工程と、
前記基板上の前記原子層堆積膜を選択的に酸化または窒化する第二工程と、
を有することを特徴とするマスクの製造方法。
【請求項２】
前記第一工程と、前記第二工程とを交互に複数回行うことを特徴とする請求項１記載のマスクの製造方法。
【請求項３】
前記第二工程は、前記基板上にプラズマを生成することにより行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマスクの製造方法。
【請求項４】
前記プラズマは、１３．５６ＭＨｚ以上の周波数の交流電圧により生成することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のマスクの製造方法。
【請求項５】
前記第一工程の後、前記第二工程の前に、前記基板の周囲の雰囲気を不活性ガスにより置換する工程を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のマスクの製造方法。
【請求項６】
前記第一工程および前記第二工程は、１０００Ｐａ以下の圧力で行うことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のマスクの製造方法。
【請求項７】
前記第一工程および前記第二工程は、前記基板の温度が−１５０℃以上３００℃以下の温度範囲で行うことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のマスクの製造方法。
【請求項８】
前記第二工程において、前記基板の表面の電子温度を５ｅＶ以下とすることを特徴とする請求項３ないし請求項７のいずれか一項に記載のマスクの製造方法。
【請求項９】
前記マスク材料は、ＳｉＨ４、ＳｉＣｌ４、ＳｉＣｌ２Ｈ２、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉｎＨ２ｎ＋２（ｎ＞２）、Ｓｉ−Ｎ結合を有するアミノシラン、アルキル・アルコキシド系の有機材料の中から選択される一種以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載のマスクの製造方法。
【請求項１０】
前記基板は、シリコンによって形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載のマスクの製造方法。
【請求項１１】
基板上にマスクを形成するマスク製造装置であって、
前記基板を載置する載置台と、前記載置台を収容するチャンバーと、前記チャンバー内にガスを供給するガス供給装置と、前記チャンバー内を所定の圧力に維持する排気装置と、前記載置台上にプラズマを生成するプラズマ源と、を備え、
前記ガス供給装置により前記チャンバー内に第一のガスを導入する処理と、
前記排気装置により前記チャンバー内の前記第一のガスを排出する処理と、
前記ガス供給装置により前記チャンバー内に第二のガスを導入する処理と、
前記プラズマ源により前記第二のガスをプラズマ化する処理と、
を実行する制御部を備えていることを特徴とするマスク製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−６２６０６（Ｐ２００９−６２６０６Ａ）
【公開日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３３８７４（Ｐ２００７−２３３８７４）
【出願日】平成１９年９月１０日（２００７．９．１０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月１０日（２００７．９．１０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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