JP2004207570A - ステンシルマスク及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は一定の強度を保ちつつ、開口部の微細加工可能なステンシルマスク及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】ステンシルマスク１は、開口パターン７が形成されたシリコン薄膜６はシリコン酸化膜３を介して支持部４で支えられている。シリコン薄膜６は第１のシリコン薄膜２と第２のシリコン薄膜５が重なり合った２層構造になっている。第１及び第２のシリコン薄膜２，５は各々開口部７形成の微細加工が可能であり、これらを重ね合わせることによってシリコン薄膜の膜厚を厚くすることでステンシルマスクの強度を高めることができる。
【選択図】 図１
【解決手段】ステンシルマスク１は、開口パターン７が形成されたシリコン薄膜６はシリコン酸化膜３を介して支持部４で支えられている。シリコン薄膜６は第１のシリコン薄膜２と第２のシリコン薄膜５が重なり合った２層構造になっている。第１及び第２のシリコン薄膜２，５は各々開口部７形成の微細加工が可能であり、これらを重ね合わせることによってシリコン薄膜の膜厚を厚くすることでステンシルマスクの強度を高めることができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体プロセスに用いるステンシルマスク及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程において、同一基板内にチャネルの導電型が異なるＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、又は閾値電圧の異なるＭＯＳＦＥＴを作成する工程において、ウェル又はチャネル、Ｐｏｌｙ−Ｓｉに対する不純物イオン注入の際に、開口部を有するステンシルマスクを半導体基板上に一定の距離だけ離して設置し、イオン注入を行う方法がある。
【０００３】
他にもステンシルマスクは被処理基板に作用させる粒子や電磁波（電子、イオン等の荷電粒子、原子、分子、中性子等の中性粒子、光、Ｘ線等の電磁波）を形成するために用いられる。
【０００４】
半導体プロセスにおけるステンシルマスクは、一般にＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎＯｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板１０００から図１５に表わす製造工程によって形成される。以下、ステンシルマスクの製造工程を説明する。
【０００５】
図１５（ａ）は通常のＳＯＩ基板１０００である。ＳＯＩ基板１０００は、例えばシリコン基板に酸素イオンを注入後、高温でアニールする。シリコン基板１００１の上面から数十から数百ｎｍ深さにシリコン酸化膜１００２が形成される。シリコン酸化膜１００２上にはシリコン薄膜１００３が形成されている。
【０００６】
次に、図１５（ｂ）に示すようにシリコン薄膜１００３上面にレジスト（図示せず）を塗布し、リソグラフィー技術でレジストをパターン形成後、このパターン形成されたレジストをマスクとしてシリコン薄膜１００３をシリコン酸化膜１００２が露出するまで異方性エッチングする。シリコン薄膜１００３に開口部１００４を形成後は不要になったレジストを除去する。
【０００７】
次に、図１５（ｃ）に示すようにシリコン基板１００１の裏面にレジスト（図示せず）を塗布し、リソグラフィー技術でレジストをパターン形成する。シリコン基板１００１をＫＯＨ等による薬液処理によって、レジストが形成されていないシリコン基板１００１の部分をシリコン薄膜１００３が露出するまで等方性エッチングして支持部１００１ａを形成する。その後、不要になったレジストを除去する。
【０００８】
次に図１５（ｄ）に示すように、図１５（ｃ）の工程によって露出したシリコン酸化膜１００２を裏面からフッ酸等による薬液処理によってシリコン酸化膜１００２を除去する。
【０００９】
このように開口部１００４が形成されたステンシルマスク１００５を形成することができる。
【００１０】
半導体装置の製造工程においては半導体基板１００６へのイオン注入等の際にこの開口部１００４が形成されたステンシルマスク１００５が用いられる。
【００１１】
図１６（ａ）に示すように、半導体基板の目的のイオン注入領域１００７上にステンシルマスク１００５の開口部１００４が現れるようにステンシルマスク１００５を設置する。
【００１２】
次に、図１６（ｂ）に示すように、ステンシルマスク１００５の上面から不純物イオン１００８を注入する。半導体基板１００６のイオン注入領域１００７には、ステンシルマスク１００５の開口部１００４を通して不純物イオン１００８が注入される。一方、非注入領域上は開口部１００４が存在しないため、不純物イオン１００８はステンシルマスク１００５によって遮断される。
【００１３】
このようにステンシルマスク１００５は不純物イオン１００８の遮断を繰り返すことによって、ステンシルマスク１００５に遮断した不純物イオン１００８が蓄積される。また、遮断する不純物イオン１００８の衝突が繰り返されることによるダメージも蓄積される。さらに、ステンシルマスクの開口パターンが形成されているシリコン薄膜部の膜厚は薄いため、重力や搬送・移動時の慣性力等によるステンシルマスクにかかる負荷による変形も予想される（例えば、特許文献１参照。）。
【００１４】
薄膜のたわみ強度は、膜のヤング率に代表される物理的性質と膜の厚さと薄膜部領域の面積に依存する。一般に膜の強度は膜厚の３乗に比例するので、ステンシルマスク１００５の膜厚を厚くすることによって、強度を高めることが可能になり、前述したイオン注入によるステンシルマスク１００５の変形を回避することができる。
【００１５】
【特許文献１】
特開２００２−２０３８０６号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
一方、上述したようにステンシルマスク１００５の開口部１００４はＳＯＩ基板１０００に異方性エッチングを施して加工される。そのため、ステンシルマスク１００５の開口部の加工は、加工する膜の材質と膜厚に依存する。一般に膜厚との関係はアスペクト比と呼ばれる開口寸法と深さ方向（膜厚）の比に依存する。したがって、膜厚が厚いと膜に形成する開口部の開口寸法が大きくなってしまい微細加工が困難となり、逆に膜厚が薄いと小さい開口寸法の開口部を形成することができる。よって、強度を高めるためにステンシルマスク１００５の膜厚を厚くすると、開口部１００４の微細加工が困難になってしまう。
【００１７】
また、半導体装置の製造工程では、イオン注入における斜め注入や、縮小露光工程にステンシルマスクを用いる場合がある。この場合、半導体基板と平行に設置されているステンシルマスクに対して粒子が斜めに入射される。
【００１８】
異方性エッチングによって表面に対して垂直加工が施されたステンシルマスク１００５を使用した場合、図１７に示すように開口部１００４を通過する粒子等の一部若しくは全部がステンシルマスク１００５の開口部の側壁によって遮断されて半導体基板まで粒子が到達しないという問題が生じる。これをシャドーイングという。
【００１９】
シャドーイングの影響について図１７を用いて説明する。被処理基板の注入領域を形成するステンシルマスクに対し、荷電粒子が角度θで入射してきたとする。ステンシルマスクの膜厚がＴ、ステンシルマスクの開口寸法及び被処理基板の所定の注入領域寸法をＳ１、そして実際に被処理基板に荷電粒子が注入される領域寸法をＳ２とすると、Ｓ２＝Ｓ１−Ｔ・ｔａｎθの関係式が成り立つ。本来注入すべき領域Ｓ１に対してＴ・ｔａｎθだけステンシルマスクによって遮断され、この遮断領域は入射角度が大きくなるほど、更にはステンシルマスクの膜厚Ｔが厚くなるほど大きくなり、所望の注入領域Ｓ１を確保することができなくなる。
【００２０】
したがって、強度を高めるためにステンシルマスクの膜厚を厚くすると、シャドーイングによる粒子の遮断の割合が大きくなってしまう。
【００２１】
そこで、本発明は一定の強度を保ちつつ、開口部の微細加工可能なステンシルマスク及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、選択的に設けられた第１の開口を備えた複数枚の薄膜を層状に重ね、第２の開口を備えた転写マスクと、この転写マスクの一方の面に形成された支持部とを備えたステンシルマスクを提供する。
【００２３】
また本発明は、選択的に設けられた所定のパターンを有する第１の開口を備えた第１の薄膜と、この第１の薄膜の一方の面に重ねられ、前記第１の開口と同一パターンを有した第２の開口を備えた第２の薄膜と、前記第１の薄膜の他方の面に形成された支持部とを備えたステンシルマスクを提供する。
【００２４】
また本発明は、選択的に設けられた第１の開口を備えた第１の薄膜と、この第１の薄膜の一方の面に重ねられ、前記第１の開口よりも開口寸法が小さい第２の開口を備えた第２の薄膜と、前記第１の薄膜の他方の面に形成された支持部とを備えたステンシルマスクを提供する。
【００２５】
また本発明は、第１の領域及び第２の領域及び第３の領域を有し、前記第１の領域及び前記第２の領域には選択的に設けられた第１の開口を備えた第１の薄膜と、この第１の薄膜の一方の面に重ねられ、前記第１の領域に対応する第４の領域及び前記第２の領域に対応する第５の領域及び前記第３の領域に対応する第６の領域を有し、前記第４の領域及び前記第５の領域には選択的に設けられた第２の開口を備えた第２の薄膜と、前記第１の薄膜の他方の面の前記第３の領域に対応する領域に形成された支持部とを備え、前記第１の薄膜と前記第２の薄膜とは、前記第１の領域と前記第４の領域の間では接着せず、前記第２の領域と前記第５の領域の間及び前記第３の領域と前記第６の領域の間では接着されていることを特徴とするステンシルマスクを提供する。
【００２６】
また本発明は、第１及び第２の基板と、これら第１及び第２の基板上にそれぞれ形成された第１及び第２の薄膜と、これら第１及び第２の薄膜上にそれぞれ形成された第３及び第４の薄膜とを備えた第１及び第２の多層膜基板の前記第３及び第４の薄膜の開口領域に所定のパターンを構成する開口部を形成し、第１及び第２の中間生成基板を生成する工程と、前記第１の中間生成基板の前記開口領域に対応する前記第１の基板を前記第１の薄膜が露出するまで除去し、支持部を形成する工程と、その後、露出した前記第１の薄膜を除去する工程と、前記第１の薄膜が除去された前記第１の中間生成基板の前記第３の薄膜と前記第４の薄膜とを接着する工程と、前記第２の基板及び前記第２の薄膜を除去する工程とを備えたステンシルマスクの製造方法を提供する。
【００２７】
また本発明は、第１及び第２の基板と、これら第１及び第２の基板上にそれぞれ形成された第１及び第２の薄膜と、これら第１及び第２の薄膜上にそれぞれ形成された第３及び第４の薄膜とを備えた第１及び第２の多層膜基板の前記第３及び第４の薄膜の開口領域に所定のパターンを構成する開口部を形成し、第１及び第２の中間生成基板を生成する工程と、第３の基板と、この第３の基板上に形成された第５の薄膜と、この第５の薄膜上に形成された前記第３及び第４の薄膜の個々の電気伝導率又は熱伝導率よりも電気伝導率又は熱伝導率が高い第６の薄膜とを備えた導電性基板の前記第６の薄膜の開口領域に所定のパターンを構成する開口部を形成し、第３の中間生成基板を生成する工程と、前記第１の中間生成基板の前記開口領域に対応する前記第１の基板を前記第１の薄膜が露出するまで除去し、支持部を形成する工程と、その後、露出した前記第１の薄膜を除去する工程と、前記第１の薄膜が除去された前記第１の中間生成基板の前記第３の薄膜と前記第６の薄膜とを接着する工程と、前記第３の基板及び前記第５の薄膜を除去し、第４の中間生成基板を生成するする工程と、前記第５の薄膜が除去された前記第４の中間生成基板の前記第６の薄膜と前記第４の薄膜とを接着する工程と、前記第２の基板及び前記第２の薄膜を除去する工程とを備えたステンシルマスクの製造方法を提供する。
【００２８】
上記解決手段によって、１枚では強度は低いが微細加工可能な薄膜を複数枚重ね合わせることによって強度を保ち、かつ、開口寸法が小さい開口を形成することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図を用いて説明する。
【００３０】
［第１の実施形態］本発明の第１の実施形態のステンシルマスクの断面図を図１に示す。
【００３１】
ステンシルマスク１は、支持部４上にシリコン酸化膜３を介して開口部７が形成されたシリコン薄膜６から構成されている。この開口部７を形成するシリコン薄膜６は、第１のシリコン薄膜２と第２のシリコン薄膜５が重なり合って層状に構成されている。
【００３２】
第１及び第２のシリコン薄膜２，５はそれぞれ薄い膜厚を有したシリコン膜に異方性エッチングで開口部７が形成されている。第１及び第２のシリコン薄膜２，５の膜厚は薄いので、それぞれ微細加工が可能である。よって、開口寸法の小さい開口パターンを形成することができる。
【００３３】
本実施形態のステンシルマスク１の製造工程について図２を用いて説明する。
【００３４】
図２（ａ）は２枚の第１及び第２のＳＯＩ基板８，１１である。第１及び第２のＳＯＩ基板８，１１は、例えば第１及び第２のシリコン基板４，１０に酸素イオンを注入後、高温でアニールする。第１及び第２のシリコン基板４，１０の上面から数十から数百ｎｍ深さに第１及び第２のシリコン酸化膜３，９が形成される。第１及び第２のシリコン酸化膜３，９上には第１及び第２のシリコン薄膜２，５が形成されている。ＳＯＩ基板の製法はこれに限らず、貼り合わせ法等の他の製法で形成されても構わない。
【００３５】
次に、図２（ｂ）に示すように第１及び第２のシリコン薄膜２，５上面にレジスト（図示せず）を塗布し、リソグラフィー技術でレジストをパターン形成後、このパターン形成されたレジストをマスクとして第１及び第２のシリコン薄膜２，５を第１及び第２のシリコン酸化膜３，９が露出するまで異方性エッチングする。第１及び第２のシリコン薄膜２，５にそれぞれ開口部７を形成し、不要になったレジストを除去する。ここまで加工した第１及び第２のＳＯＩ基板８，１１をそれぞれ第１及び第２の中間生成基板１２，１３とする。ここで、第２のＳＯＩ基板１１は第２の中間生成基板１３として一旦加工を停止する。
【００３６】
次に、図２（ｃ）に示すように第１の中間生成基板１２の第１のシリコン基板４の裏面にレジスト（図示せず）を塗布し、リソグラフィー技術でレジストをパターン形成する。第１のシリコン基板４をＫＯＨ等による薬液処理によって、レジストが形成されていない第１のシリコン基板４の部分を第１のシリコン酸化膜３が露出するまで等方性エッチングして支持部４を形成する。その後、不要になったレジストを除去する。
【００３７】
次に、図２（ｄ）に示すように図２（ｃ）の工程によって露出した第１のシリコン酸化膜３を裏面からフッ酸等による薬液処理によって第１のシリコン酸化膜３を除去する。
【００３８】
次に、図２（ｅ）に示すように図２（ｄ）までの製造工程で加工した第１のシリコン薄膜２と図２（ｂ）までの製造工程で加工を一旦停止した第２の中間生成基板１３の第２のシリコン薄膜５とを重ね合わせた後、高温で熱処理を行って第１のシリコン薄膜２と第２のシリコン薄膜５とを接着する。なお、第１のシリコン薄膜２と第２のシリコン薄膜５とを重ね合わせる際に、２枚のシリコン薄膜の間に空気が入らないようにこれらは真空中で行われることが望ましい。
【００３９】
なお、第１及び第２のシリコン薄膜２，５の接着方法は実施形態に限定されず、第１のシリコン薄膜２と第２のシリコン薄膜５との間に粘着部材を挿入しても構わない。
【００４０】
次に、図２（ｆ）に示すように第２のシリコン基板１０をＫＯＨ等による薬液処理によって除去する。続けて第２のシリコン酸化膜９をフッ酸等による薬液処理によって除去する。本実施形態のステンシルマスク１を形成することができる。
【００４１】
このようにシリコン薄膜の開口部形成のためのエッチング処理を膜厚が薄い状態でシリコン薄膜を個々にエッチング処理しているので、小さい開口寸法からなる開口パターンを形成することができる。
【００４２】
一方、これら微細加工が行われたシリコン薄膜を重ね合わせるのでステンシルマスク１のシリコン薄膜６の膜厚は第１のシリコン薄膜２と第２のシリコン薄膜５との膜厚を加算した厚さになり、ステンシルマスク１の強度を高めることができる。従来技術において説明したように、膜の強度は膜厚の３乗に比例する。したがって、本実施形態のようにシリコン薄膜が２倍の厚さとすると、８倍の強度を得ることができる。
【００４３】
なお、前述したステンシルマスク１の製造工程では２枚のＳＯＩ基板８，１１から１枚のステンシルマスク１を形成したが、これに限定されず３枚以上のＳＯＩ基板から１枚のステンシルマスクを形成してもよい。
【００４４】
例えば３枚のＳＯＩ基板から１枚のステンシルマスクを形成する場合、図３（ａ）に示すように、図２の製造工程によって第１及び第２のＳＯＩ基板８，１１から製造したステンシルマスク１と、第３のＳＯＩ基板（第３のシリコン基板１６、第３のシリコン酸化膜及び第３のシリコン薄膜１４から構成されている。）から図２（ａ）〜図２（ｂ）までの製造工程と同様の処理を行うことによって第３の中間生成基板１７とを生成する。
【００４５】
次に、図３（ｂ）に示すようにステンシルマスク１の第２のシリコン薄膜５と第３の中間生成基板１７の第３のシリコン薄膜１４とを重ね合わせた後、高温で熱処理を行って第２のシリコン薄膜５と第３のシリコン薄膜１４とを接着する。
【００４６】
次に、図３（ｃ）に示すように第３のシリコン基板１６をＫＯＨ等による薬液処理によって除去する。続けて第３のシリコン酸化膜１５をフッ酸等による薬液処理によって除去して、３層のシリコン薄膜１９を重ね合わせたステンシルマスク１８を形成することができる。３枚のシリコン薄膜１９を重ね合わせることによって、１枚分の薄さによる開口パターンの微細処理と、３枚分の厚さの強度を同時に得ることができる。
【００４７】
［第２の実施形態］次に本発明の第２の実施形態にかかるステンシルマスクについて説明する。本発明の第２の実施形態のステンシルマスク２０の断面図を図４に示す。図４（ａ）はステンシルマスク２０全体の断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）に示すステンシルマスク２０の開口パターン部分を拡大した断面図である。
【００４８】
前述した第１の実施形態のステンシルマスク１と同様に、ステンシルマスク２０は、支持部２１上にシリコン酸化膜２２を介して開口部２３ａが形成されたシリコン薄膜２３から構成されている。このシリコン薄膜２３は第１のシリコン薄膜２４と第２のシリコン薄膜２５が重なり合って構成されているが、第１のシリコン薄膜２４の開口部２４ａと第２のシリコン薄膜２５の開口部２５ａは幅Ｌだけずれて重ね合わされている。
【００４９】
したがって、１枚のシリコン薄膜２４の開口寸法を処理できる最小幅が幅Ｗ１の場合、幅Ｌだけずらして２枚目のシリコン薄膜２５を重ねた場合、ステンシルマスク２０の開口部２３ａの開口幅Ｗ２は（Ｗ１−Ｌ）である。ずれ幅Ｌを大きくすることによって更に開口寸法の小さい開口部を有したステンシルマスクを形成することも可能である。
【００５０】
なお、第１の実施形態と同様にシリコン薄膜を重ね合わせているので膜厚も確保できるので、ステンシルマスクの強度も高めることができる。
【００５１】
なお、本実施形態では２枚のシリコン薄膜２４，２５を重ね合わせたが、これに限定されず３枚以上のシリコン薄膜を重ね合わせてシリコン薄膜を形成しても構わない。
【００５２】
第１及び第２のシリコン薄膜２４，２５はそれぞれ薄い膜厚を有したシリコン膜に異方性エッチングで開口部２４ａ，２５ａが形成されている。第１及び第２のシリコン薄膜２４，２５の膜厚は薄いので、それぞれ微細加工が可能である。
【００５３】
第１の実施形態のステンシルマスク１の開口部よりも更に開口寸法の小さい開口パターンを形成することが可能である。
【００５４】
［第３の実施形態］次に本発明の第３の実施形態にかかるステンシルマスクについて説明する。本発明の第３の実施形態のステンシルマスク３０の断面図を図５に示す。
【００５５】
前述した第１の実施形態のステンシルマスク１と同様に、ステンシルマスク３０は、支持部３１上にシリコン酸化膜３２を介して開口部３３ａが形成されたシリコン薄膜３３から構成されている。このシリコン薄膜３３は第１のシリコン薄膜３４と第２のシリコン薄膜３５が重なり合って構成されている。第１のシリコン薄膜３４の膜厚は第２のシリコン薄膜３５のそれと比較して厚い形状になっている。
【００５６】
また、第１のシリコン薄膜３４の開口パターンと第２のシリコン薄膜３５のそれは同じパターンであっても異なるパターンであってもよい。第２のシリコン薄膜３５の膜厚は薄いので、開口部形成のための異方性エッチングは微細加工が可能であるので、小さい開口寸法の開口パターンを形成することができる。一方、第１のシリコン薄膜３４の膜厚は厚いので、第２のシリコン薄膜３５と比較すると微細な開口パターンを形成することはできない。よって、第１のシリコン薄膜３４は第２のシリコン薄膜３５の開口パターンよりも開口寸法が大きな粗いパターンが形成されている。
【００５７】
次に本実施形態のステンシルマスク３０の製造工程を図６を用いて説明する。
【００５８】
図６（ａ）は２枚の第１及び第２のＳＯＩ基板３６，３９である。ＳＯＩ基板の製造工程は前述した第１の実施形態と同様なので説明を省略する。
【００５９】
第１のＳＯＩ基板３６のシリコン薄膜（以下、「第１のシリコン薄膜」という。）３４の膜厚は第２のＳＯＩ基板３９のシリコン薄膜（以下、「第２のシリコン薄膜」という。）３５の膜厚よりも厚く、第１のシリコン薄膜３４の機械的強度は高い。
【００６０】
次に、図６（ｂ）に示すように第１及び第２のシリコン薄膜３４，３５上面にレジスト（図示せず）を塗布し、リソグラフィー技術でレジストをパターン形成する。パターン形成されたレジストをマスクとして第１及び第２のシリコン薄膜３４，３５を第１及び第２のシリコン酸化膜３２，３８が露出するまで異方性エッチングする。
【００６１】
ここまで加工した第１及び第２のＳＯＩ基板３６，３９をそれぞれ第１及び第２の中間生成基板４０，４１とする。ここで、第２のＳＯＩ基板３９は第２の中間生成基板４１として一旦加工を停止する。
【００６２】
この場合、第１のシリコン薄膜３４の開口パターン３４ａは開口寸法が大きく粗いが、第２のシリコン薄膜３５の開口パターン３５ａは開口寸法が小さく微細加工が可能である。それぞれ開口部３４ａ，３５ａを形成後、不要になったレジストを除去する。
【００６３】
次に、図６（ｃ）に示すように第１の中間生成基板４０の裏面にレジスト（図示せず）を塗布し、リソグラフィー技術でレジストをパターン形成する。第１のシリコン基板３１をＫＯＨ等による薬液処理によって、パターン化されたレジストがマスクとなってレジストが形成されていない第１のシリコン基板３１が第１のシリコン酸化膜３２が露出するまで等方性エッチングして支持部３１を形成する。その後、不要になったレジストを除去する。
【００６４】
次に、図６（ｄ）に示すように図６（ｃ）の工程によって露出した第１のシリコン酸化膜３２を裏面からフッ酸等による薬液処理によって第１のシリコン酸化膜３２を除去する。
【００６５】
次に、図６（ｅ）に示すように図６（ｄ）までの製造工程で加工した第１のシリコン薄膜３４と図６（ｂ）までの製造工程で加工した第２の中間生成基板４１の第２のシリコン薄膜３５とを重ね合わせた後、高温で熱処理を行って、第１のシリコン薄膜３４と第２のシリコン薄膜３５とを接着する。この場合、第１の実施形態と同様に真空中で行われることが望ましい。
【００６６】
次に、図６（ｆ）に示すように第２のシリコン基板３７をＫＯＨ等による薬液処理によって除去する。続けて第２のシリコン酸化膜３８をフッ酸等による薬液処理によって除去する。本実施形態のステンシルマスク３０を形成することができる。
【００６７】
第２のシリコン薄膜３５の膜厚は薄いので、開口寸法の小さい開口パターンの形成を行うことができる。膜厚が薄いと一方で強度に弱いという欠点があるが、この第２のシリコン薄膜３５を厚い膜厚の第１のシリコン薄膜３４によって支えているので強度にも強い。よって、本実施形態のステンシルマスク３０は第２のシリコン薄膜３５によって開口寸法の小さい開口パターンを形成でき、第１のシリコン薄膜３４によって高い機械強度を有するステンシルマスク３０を製造することができる。
【００６８】
また、第２のシリコン薄膜３５のように薄い膜厚のステンシルマスクを単一に製造すると、膜厚が薄いため支持部形成し絶縁膜を除去した時点でステンシルマスクが自立できずに変形又は破壊がおこる恐れがある。しかし、本実施形態を用いて第２のシリコン薄膜３５が薄膜化する前に、この第２のシリコン薄膜３５を支持できるように第１のシリコン薄膜３４と接着することで、変形又は破壊を回避することができる。
【００６９】
なお、図７に示すように膜厚の薄いシリコン薄膜をずらして重ね合わせることによって更に開口寸法の小さい開口パターンを有したステンシルマスク５０を形成することが可能である。
【００７０】
［第４の実施形態］次に本発明の第４の実施形態にかかるステンシルマスクについて説明する。本発明の第４の実施形態のステンシルマスク６０の断面図を図８に示す。
【００７１】
前述した第１の実施形態のステンシルマスク１と同様に、ステンシルマスク６０は、支持部６１上にシリコン酸化膜６２を介して開口部６３ａが形成されたシリコン薄膜６３から構成されている。このシリコン薄膜６３は第１のシリコン薄膜６４と第２のシリコン薄膜６５との間にタングステン膜６６が形成されている。第１及び第２のシリコン薄膜６４，６５の膜厚は薄く、小さい開口寸法の開口パターン形成可能なシリコン薄膜を使用している。
【００７２】
次に本実施形態のステンシルマスク６０の製造工程について図９を用いて説明する。
【００７３】
図９（ａ）はシリコン基板７１を酸素雰囲気中で加熱してシリコン基板７１上にシリコン酸化膜７２を形成後、このシリコン酸化膜７２上にスパッタ法によってタングステン膜６６を約１μｍ堆積して、第３の基板７３を生成する。また、２枚の第１及び第２のＳＯＩ基板６７，７０の製造工程は第１の実施形態と同様なので説明を省略する。第１のＳＯＩ基板６７は、第１のシリコン基板６１、第１のシリコン酸化膜６２及び第１のシリコン薄膜６４から構成されている。また、第２のＳＯＩ基板７０は、第２のシリコン基板６８、第２のシリコン酸化膜６９及び第２のシリコン薄膜６５から構成されている。
【００７４】
次に、図９（ｂ）に示すようにタングステン膜６６上面にレジスト（図示せず）を塗布し、リソグラフィー技術でレジストをパターン形成する。また同様に、第１及び第２のシリコン薄膜６４，６５上にレジスト（図示せず）を塗布し、リソグラフィー技術でレジストをパターン形成する。それぞれパターン形成されたレジストをマスクとしてタングステン膜６６並びに第１及び第２のシリコン薄膜６４，６５をシリコン酸化膜が露出するまで異方性エッチングする。タングステン膜６６並びに第１及び第２のシリコン薄膜６４，６５にそれぞれ開口部６６ａ，６４ａ，６５ａを形成後、不要になったレジストを除去する。
【００７５】
ここまで加工した第１及び第２のＳＯＩ基板６７，７０をそれぞれ第１及び第２の中間生成基板７４，７５とする。また、加工した第３の基板７３は第３の中間生成基板７６とする。ここで、第２及び第３の中間生成基板７５，７６は一旦加工を停止する。
【００７６】
次に、図９（ｃ）に示すように第１のシリコン基板６１の裏面にレジスト（図示せず）を塗布し、リソグラフィー技術でレジストをパターン形成する。第１のシリコン基板６１をＫＯＨ等による薬液処理によって、レジストが形成されていない第１のシリコン基板６１が第１のシリコン酸化膜６２が露出するまで等方性エッチングして支持部６１を形成する。その後、不要になったレジストを除去する。
【００７７】
次に、図９（ｄ）に示すように図９（ｃ）の工程によって露出した第１のシリコン酸化膜６２を裏面からフッ酸等による薬液処理によって第１のシリコン酸化膜６２を除去する。
【００７８】
次に、図９（ｅ）に示すように第１のシリコン薄膜６４に図９（ｂ）までの製造工程で加工した第３の中間生成基板７６のタングステン膜６６とを重ね合わせた後、高温で熱処理を行って、第１のシリコン薄膜６４とタングステン膜６６とを接着する。この場合、第１の実施形態と同様に真空中で行われることが望ましい。次に、第３のシリコン基板７１をＫＯＨ等の薬液処理によって、除去する。続けて第３のシリコン酸化膜７２をフッ酸等の薬液処理によって除去する。パターン化されたタングステン膜６６を露出して、第４の中間生成基板７７を生成する。
【００７９】
次に、図９（ｆ）に示すように第４の中間生成基板７７のタングステン膜６６に図９（ｂ）の工程までの製造工程で加工した第２の中間生成基板７５の第２のシリコン薄膜６５とを重ね合わせた後、高温で熱処理を行って、タングステン膜６６と第２のシリコン薄膜６５とを接着する。この場合も第１の実施形態と同様に真空中で行われることが望ましい。続けて第２のシリコン基板６５をＫＯＨ等で、また第２のシリコン酸化膜６９をフッ酸等でそれぞれ薬液処理によって除去する。本実施形態のステンシルマスク６０を形成することができる。
【００８０】
第１及び第２のシリコン薄膜６４，６５の膜厚は薄いので、開口パターン６４ａ，６５ａは小さい開口寸法を形成することができる。また、第１と第２のシリコン薄膜６４，６５間には高い電気伝導率及び熱伝導率を有したタングステン膜６６が挟まれているので、ステンシルマスク６０の電気伝導性及び熱伝導性を高めることができる。また、タングステン膜６６はシリコン膜と比較して強度が高いので、機械強度も高めることができる。タングステンに限らず電気伝導率又は熱伝導率の高い他の金属や化合物であってもよい。
【００８１】
なお、タングステン膜６６が表出しているとイオン注入等の際にタングステン膜６６に粒子が衝突し、被処理基板（半導体基板）を汚染してしまう可能性があるが、本実施形態にかかるステンシルマスク６０はタングステン膜６６が第１及び第２のシリコン薄膜６４，６５に挟まれて表出していないため、半導体基板を汚染させるという問題も生じない。
【００８２】
［第５の実施形態］次に本発明の第５の実施形態にかかるステンシルマスクについて説明する。本発明の第５の実施形態のステンシルマスク８０の断面図を図１０に示す。
【００８３】
前述した第１の実施形態のステンシルマスク１と同様に、ステンシルマスク８０は、支持部８１上にシリコン酸化膜８２を介して開口部８３ａが形成されたシリコン薄膜８３から構成されている。このシリコン薄膜８３は薄い膜厚の第１乃至第４のシリコン薄膜８４，８５，８６，８７が４層に重なり合って形成されている。この第１乃至第４のシリコン薄膜８４，８５，８６，８７は開口部が斜めに形成するように少しずつずらして重ね合わせている。すなわち、第１のシリコン薄膜８４と第２のシリコン薄膜８５とのズレ幅Ｗ１、第２のシリコン薄膜８５と第３のシリコン薄膜８６とのズレ幅Ｗ２、第３のシリコン薄膜８６と第４のシリコン薄膜８７とのズレ幅Ｗ３はほぼ同じ幅でずれて重ね合わせている。
【００８４】
第１乃至第４の実施形態と同様に薄い膜厚のシリコン薄膜は微細加工が可能なので、第１乃至第４のシリコン薄膜８４，８５，８６，８７はそれぞれ開口寸法の小さい開口パターンを形成することが可能である。
【００８５】
本実施形態のステンシルマスクを使用すれば、被処理基板（半導体基板）に対して粒子を斜め入射しても粒子がステンシルマスク８０の側壁に当たり半導体基板の粒子注入面積が小さくなるというシャドーイングの問題が生ずることはない。すなわち、各シリコン薄膜の開口幅Ｗを保ち、半導体基板に対し粒子を注入することができる。
【００８６】
また、図１０のシリコン薄膜８３は４層とも同じ膜厚を有した薄膜であったがこれに限らず、図１１に示すようにシリコン薄膜９３の膜厚は異なるものであってもよい。図１１では薄い膜厚の第１のシリコン薄膜９４と第３のシリコン薄膜９６との間の第２のシリコン薄膜９５の膜厚は厚いので第２のシリコン薄膜９５に対する開口パターンの開口寸法を小さくすることは困難だが、膜厚が厚いので機械強度を高めることができ、シリコン薄膜の接着工程も少なくすることができる。なお、第１及び第３のシリコン薄膜９４，９６は微細加工ができるので、ステンシルマスク９０は小さい開口寸法の開口パターンを形成することができる。
【００８７】
また、図１０又は図１１に示すステンシルマスク８０，９０のシリコン薄膜８３，９３は少しずつずらして総てのシリコン薄膜を用いて斜めの開口パターンを形成しているがこれに限定されない。斜めの開口パターンは最上層１０６と最下層１０４のシリコン薄膜で形成すればよく、その間のシリコン薄膜１０５は図１２に示すステンシルマスク１００のように最上層１０６と最下層１０４を支え、機械強度を維持するために設けても良い。
【００８８】
［第６の実施形態］次に本発明の第６の実施形態にかかるステンシルマスクについて説明する。本発明の第６の実施形態のステンシルマスク１１０の断面図を図１３に示す。
【００８９】
前述した第１の実施形態のステンシルマスク１と同様に、ステンシルマスク１１０は、支持部１１１上にシリコン酸化膜１１２を介して開口部１１３ａが形成されたシリコン薄膜１１３から構成されている。このシリコン薄膜１１３は第１のシリコン薄膜１１４と第２のシリコン薄膜１１５が重なり合って構成されている。第１のシリコン薄膜１１４の開口パターンと第２のシリコン薄膜１１５の開口パターンは異なっている。したがって、図１３に示すように、開口パターン領域の第１のシリコン薄膜１１４と第２のシリコン薄膜１１５は接着していない。第１のシリコン薄膜１１４上に第２のシリコン薄膜１１５を重ね合わせると、第１及び第２のシリコン薄膜１１４，１１５の開口部が共通している部分が本実施形態のステンシルマスクの開口部となる。第１及び第２のシリコン薄膜１１４，１１５の開口パターンの開口幅がＷ１であっても、開口幅Ｗ２の開口パターンを有したステンシルマスク１１０を形成することができる。
【００９０】
第１及び第２のシリコン薄膜１１４，１１５の膜厚は厚く各シリコン薄膜１１４，１１５に小さい開口寸法の開口部を形成することが困難であっても、本実施形態のように重ね合わせることによって、ステンシルマスク１１０の開口寸法を小さくすることができる。また、各シリコン薄膜１１４，１１５の膜厚は厚いので各々の機械強度は高い。
【００９１】
なお、本実施形態では、第１のシリコン薄膜１１４と第２のシリコン薄膜１１５のすべての開口パターン領域が接着していないステンシルマスク１１０の説明をしたが、これに限定されない。例えば図１４に示すステンシルマスク１１０’のように、小さい開口寸法の開口部が必要とされない領域１２０では、第１及び第２のシリコン薄膜１１４’，１１５’が接着されていても構わない。
【００９２】
各実施形態における重ね合わせたシリコン薄膜の枚数は実施形態に限らない。薄くすればするほど微細加工ができ、重ねて膜厚くするほど機械強度は高まる。
【００９３】
また、薄膜及び支持部にはシリコンを用いたがこれに限定されない。被処理基板を汚染させなければよい。したがって、被処理基板と同一元素又は同元素を主成分とする材料から構成すればよい。本実施形態では被処理基板はシリコンなので、ＳｉＣやＳｉ3Ｎ4等を用いてもよい。
【００９４】
また、シリコン薄膜の接着には単にシリコン薄膜を重ね合わせた後、高温で熱処理をしたがこれに限定されない。例えば、シリコン薄膜との間に粘着部材等を挿入してもよい。
【００９５】
ＳＯＩ基板の製造方法、また、シリコン薄膜を重ね合わせる前に形成する１枚のステンシルマスクの製造方法またはその中間生成基板の製造方法も実施形態に限定されることはない。
【００９６】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によると、一定の強度を保ちつつ、開口部の微細加工可能なステンシルマスク及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態のステンシルマスクを表わした断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態のステンシルマスクの製造工程を表した断面図である。
【図３】３枚のＳＯＩ基板から本発明の第１の実施形態のステンシルマスクの製造する製造工程を表わした断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態のステンシルマスクの全体の断面図及び開口パターン領域を拡大した断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態のステンシルマスクを表わした断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態のステンシルマスクの製造工程を表わした断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態のステンシルマスクを表わした断面図である。
【図８】本発明の第４の実施形態のステンシルマスクを表わした断面図である。
【図９】本発明の第４の実施形態のステンシルマスクの製造工程を表わした断面図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態のステンシルマスクを表した断面図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態のステンシルマスクを表わした断面図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態のステンシルマスクを表わした断面図である。
【図１３】本発明の第６の実施形態のステンシルマスクを表わした断面図である。
【図１４】本発明の第６の実施形態のステンシルマスクの変形例を表わした断面図である。
【図１５】従来技術のステンシルマスクの製造工程を表わした断面図である。
【図１６】イオン注入の際における従来技術のステンシルマスクと被処理基板（半導体基板）との位置関係を表わした断面図である。
【図１７】イオンを斜め注入する際における従来術のステンシルマスクと被処理基板（半導体基板）との位置関係を表わした断面図である。
【符号の説明】
１，１８，２０，３０，５０，６０，８０，９０，１００，１１０・・・ステンシルマスク
２・・・第１のシリコン薄膜
３・・・シリコン酸化膜（第１のシリコン酸化膜）
４・・・支持部（第１の支持部）
５・・・第２のシリコン薄膜
６，１９・・・シリコン薄膜（転写マスク）
７・・・開口部
８，６７・・・第１のＳＯＩ基板
９・・・第２のシリコン酸化膜
１０・・・第２の支持部
１１，７０・・・第２のＳＯＩ基板
１２，４０，７４・・・第１の中間生成基板
１３，４１，７５・・・第２の中間生成基板
１４・・・第３のシリコン薄膜
１５・・・第３のシリコン酸化膜
１６・・・第３のシリコン基板
１７・・・第３のＳＯＩ基板
２１，３１，６１・・・支持部
２２，３２，６２・・・シリコン酸化膜
２３，３３，６３・・・シリコン薄膜
２４，３４，６４・・・第１のシリコン薄膜
２５，３５，６５・・・第２のシリコン薄膜
６６・・・タングステン膜
６８・・・第２のシリコン基板
６９・・・第２のシリコン絶縁膜
７１・・・第３のシリコン基板
７２・・・第３のシリコン酸化膜
７３・・・第３の基板
７６・・・第３の中間生成基板
７７・・・第４の中間生成基板
８１，９１，１０１，１１１・・・支持部
８２，９２，１０２，１１２・・・シリコン酸化膜
８３，９３，１０３，１１３・・・シリコン薄膜
８４，９４，１０４，１１４・・・第１のシリコン薄膜
８５，９５，１０５，１１５・・・第２のシリコン薄膜
８６，９６，１０６・・・第３のシリコン薄膜
８７・・・第４のシリコン薄膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体プロセスに用いるステンシルマスク及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程において、同一基板内にチャネルの導電型が異なるＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、又は閾値電圧の異なるＭＯＳＦＥＴを作成する工程において、ウェル又はチャネル、Ｐｏｌｙ−Ｓｉに対する不純物イオン注入の際に、開口部を有するステンシルマスクを半導体基板上に一定の距離だけ離して設置し、イオン注入を行う方法がある。
【０００３】
他にもステンシルマスクは被処理基板に作用させる粒子や電磁波（電子、イオン等の荷電粒子、原子、分子、中性子等の中性粒子、光、Ｘ線等の電磁波）を形成するために用いられる。
【０００４】
半導体プロセスにおけるステンシルマスクは、一般にＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎＯｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板１０００から図１５に表わす製造工程によって形成される。以下、ステンシルマスクの製造工程を説明する。
【０００５】
図１５（ａ）は通常のＳＯＩ基板１０００である。ＳＯＩ基板１０００は、例えばシリコン基板に酸素イオンを注入後、高温でアニールする。シリコン基板１００１の上面から数十から数百ｎｍ深さにシリコン酸化膜１００２が形成される。シリコン酸化膜１００２上にはシリコン薄膜１００３が形成されている。
【０００６】
次に、図１５（ｂ）に示すようにシリコン薄膜１００３上面にレジスト（図示せず）を塗布し、リソグラフィー技術でレジストをパターン形成後、このパターン形成されたレジストをマスクとしてシリコン薄膜１００３をシリコン酸化膜１００２が露出するまで異方性エッチングする。シリコン薄膜１００３に開口部１００４を形成後は不要になったレジストを除去する。
【０００７】
次に、図１５（ｃ）に示すようにシリコン基板１００１の裏面にレジスト（図示せず）を塗布し、リソグラフィー技術でレジストをパターン形成する。シリコン基板１００１をＫＯＨ等による薬液処理によって、レジストが形成されていないシリコン基板１００１の部分をシリコン薄膜１００３が露出するまで等方性エッチングして支持部１００１ａを形成する。その後、不要になったレジストを除去する。
【０００８】
次に図１５（ｄ）に示すように、図１５（ｃ）の工程によって露出したシリコン酸化膜１００２を裏面からフッ酸等による薬液処理によってシリコン酸化膜１００２を除去する。
【０００９】
このように開口部１００４が形成されたステンシルマスク１００５を形成することができる。
【００１０】
半導体装置の製造工程においては半導体基板１００６へのイオン注入等の際にこの開口部１００４が形成されたステンシルマスク１００５が用いられる。
【００１１】
図１６（ａ）に示すように、半導体基板の目的のイオン注入領域１００７上にステンシルマスク１００５の開口部１００４が現れるようにステンシルマスク１００５を設置する。
【００１２】
次に、図１６（ｂ）に示すように、ステンシルマスク１００５の上面から不純物イオン１００８を注入する。半導体基板１００６のイオン注入領域１００７には、ステンシルマスク１００５の開口部１００４を通して不純物イオン１００８が注入される。一方、非注入領域上は開口部１００４が存在しないため、不純物イオン１００８はステンシルマスク１００５によって遮断される。
【００１３】
このようにステンシルマスク１００５は不純物イオン１００８の遮断を繰り返すことによって、ステンシルマスク１００５に遮断した不純物イオン１００８が蓄積される。また、遮断する不純物イオン１００８の衝突が繰り返されることによるダメージも蓄積される。さらに、ステンシルマスクの開口パターンが形成されているシリコン薄膜部の膜厚は薄いため、重力や搬送・移動時の慣性力等によるステンシルマスクにかかる負荷による変形も予想される（例えば、特許文献１参照。）。
【００１４】
薄膜のたわみ強度は、膜のヤング率に代表される物理的性質と膜の厚さと薄膜部領域の面積に依存する。一般に膜の強度は膜厚の３乗に比例するので、ステンシルマスク１００５の膜厚を厚くすることによって、強度を高めることが可能になり、前述したイオン注入によるステンシルマスク１００５の変形を回避することができる。
【００１５】
【特許文献１】
特開２００２−２０３８０６号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
一方、上述したようにステンシルマスク１００５の開口部１００４はＳＯＩ基板１０００に異方性エッチングを施して加工される。そのため、ステンシルマスク１００５の開口部の加工は、加工する膜の材質と膜厚に依存する。一般に膜厚との関係はアスペクト比と呼ばれる開口寸法と深さ方向（膜厚）の比に依存する。したがって、膜厚が厚いと膜に形成する開口部の開口寸法が大きくなってしまい微細加工が困難となり、逆に膜厚が薄いと小さい開口寸法の開口部を形成することができる。よって、強度を高めるためにステンシルマスク１００５の膜厚を厚くすると、開口部１００４の微細加工が困難になってしまう。
【００１７】
また、半導体装置の製造工程では、イオン注入における斜め注入や、縮小露光工程にステンシルマスクを用いる場合がある。この場合、半導体基板と平行に設置されているステンシルマスクに対して粒子が斜めに入射される。
【００１８】
異方性エッチングによって表面に対して垂直加工が施されたステンシルマスク１００５を使用した場合、図１７に示すように開口部１００４を通過する粒子等の一部若しくは全部がステンシルマスク１００５の開口部の側壁によって遮断されて半導体基板まで粒子が到達しないという問題が生じる。これをシャドーイングという。
【００１９】
シャドーイングの影響について図１７を用いて説明する。被処理基板の注入領域を形成するステンシルマスクに対し、荷電粒子が角度θで入射してきたとする。ステンシルマスクの膜厚がＴ、ステンシルマスクの開口寸法及び被処理基板の所定の注入領域寸法をＳ１、そして実際に被処理基板に荷電粒子が注入される領域寸法をＳ２とすると、Ｓ２＝Ｓ１−Ｔ・ｔａｎθの関係式が成り立つ。本来注入すべき領域Ｓ１に対してＴ・ｔａｎθだけステンシルマスクによって遮断され、この遮断領域は入射角度が大きくなるほど、更にはステンシルマスクの膜厚Ｔが厚くなるほど大きくなり、所望の注入領域Ｓ１を確保することができなくなる。
【００２０】
したがって、強度を高めるためにステンシルマスクの膜厚を厚くすると、シャドーイングによる粒子の遮断の割合が大きくなってしまう。
【００２１】
そこで、本発明は一定の強度を保ちつつ、開口部の微細加工可能なステンシルマスク及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、選択的に設けられた第１の開口を備えた複数枚の薄膜を層状に重ね、第２の開口を備えた転写マスクと、この転写マスクの一方の面に形成された支持部とを備えたステンシルマスクを提供する。
【００２３】
また本発明は、選択的に設けられた所定のパターンを有する第１の開口を備えた第１の薄膜と、この第１の薄膜の一方の面に重ねられ、前記第１の開口と同一パターンを有した第２の開口を備えた第２の薄膜と、前記第１の薄膜の他方の面に形成された支持部とを備えたステンシルマスクを提供する。
【００２４】
また本発明は、選択的に設けられた第１の開口を備えた第１の薄膜と、この第１の薄膜の一方の面に重ねられ、前記第１の開口よりも開口寸法が小さい第２の開口を備えた第２の薄膜と、前記第１の薄膜の他方の面に形成された支持部とを備えたステンシルマスクを提供する。
【００２５】
また本発明は、第１の領域及び第２の領域及び第３の領域を有し、前記第１の領域及び前記第２の領域には選択的に設けられた第１の開口を備えた第１の薄膜と、この第１の薄膜の一方の面に重ねられ、前記第１の領域に対応する第４の領域及び前記第２の領域に対応する第５の領域及び前記第３の領域に対応する第６の領域を有し、前記第４の領域及び前記第５の領域には選択的に設けられた第２の開口を備えた第２の薄膜と、前記第１の薄膜の他方の面の前記第３の領域に対応する領域に形成された支持部とを備え、前記第１の薄膜と前記第２の薄膜とは、前記第１の領域と前記第４の領域の間では接着せず、前記第２の領域と前記第５の領域の間及び前記第３の領域と前記第６の領域の間では接着されていることを特徴とするステンシルマスクを提供する。
【００２６】
また本発明は、第１及び第２の基板と、これら第１及び第２の基板上にそれぞれ形成された第１及び第２の薄膜と、これら第１及び第２の薄膜上にそれぞれ形成された第３及び第４の薄膜とを備えた第１及び第２の多層膜基板の前記第３及び第４の薄膜の開口領域に所定のパターンを構成する開口部を形成し、第１及び第２の中間生成基板を生成する工程と、前記第１の中間生成基板の前記開口領域に対応する前記第１の基板を前記第１の薄膜が露出するまで除去し、支持部を形成する工程と、その後、露出した前記第１の薄膜を除去する工程と、前記第１の薄膜が除去された前記第１の中間生成基板の前記第３の薄膜と前記第４の薄膜とを接着する工程と、前記第２の基板及び前記第２の薄膜を除去する工程とを備えたステンシルマスクの製造方法を提供する。
【００２７】
また本発明は、第１及び第２の基板と、これら第１及び第２の基板上にそれぞれ形成された第１及び第２の薄膜と、これら第１及び第２の薄膜上にそれぞれ形成された第３及び第４の薄膜とを備えた第１及び第２の多層膜基板の前記第３及び第４の薄膜の開口領域に所定のパターンを構成する開口部を形成し、第１及び第２の中間生成基板を生成する工程と、第３の基板と、この第３の基板上に形成された第５の薄膜と、この第５の薄膜上に形成された前記第３及び第４の薄膜の個々の電気伝導率又は熱伝導率よりも電気伝導率又は熱伝導率が高い第６の薄膜とを備えた導電性基板の前記第６の薄膜の開口領域に所定のパターンを構成する開口部を形成し、第３の中間生成基板を生成する工程と、前記第１の中間生成基板の前記開口領域に対応する前記第１の基板を前記第１の薄膜が露出するまで除去し、支持部を形成する工程と、その後、露出した前記第１の薄膜を除去する工程と、前記第１の薄膜が除去された前記第１の中間生成基板の前記第３の薄膜と前記第６の薄膜とを接着する工程と、前記第３の基板及び前記第５の薄膜を除去し、第４の中間生成基板を生成するする工程と、前記第５の薄膜が除去された前記第４の中間生成基板の前記第６の薄膜と前記第４の薄膜とを接着する工程と、前記第２の基板及び前記第２の薄膜を除去する工程とを備えたステンシルマスクの製造方法を提供する。
【００２８】
上記解決手段によって、１枚では強度は低いが微細加工可能な薄膜を複数枚重ね合わせることによって強度を保ち、かつ、開口寸法が小さい開口を形成することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図を用いて説明する。
【００３０】
［第１の実施形態］本発明の第１の実施形態のステンシルマスクの断面図を図１に示す。
【００３１】
ステンシルマスク１は、支持部４上にシリコン酸化膜３を介して開口部７が形成されたシリコン薄膜６から構成されている。この開口部７を形成するシリコン薄膜６は、第１のシリコン薄膜２と第２のシリコン薄膜５が重なり合って層状に構成されている。
【００３２】
第１及び第２のシリコン薄膜２，５はそれぞれ薄い膜厚を有したシリコン膜に異方性エッチングで開口部７が形成されている。第１及び第２のシリコン薄膜２，５の膜厚は薄いので、それぞれ微細加工が可能である。よって、開口寸法の小さい開口パターンを形成することができる。
【００３３】
本実施形態のステンシルマスク１の製造工程について図２を用いて説明する。
【００３４】
図２（ａ）は２枚の第１及び第２のＳＯＩ基板８，１１である。第１及び第２のＳＯＩ基板８，１１は、例えば第１及び第２のシリコン基板４，１０に酸素イオンを注入後、高温でアニールする。第１及び第２のシリコン基板４，１０の上面から数十から数百ｎｍ深さに第１及び第２のシリコン酸化膜３，９が形成される。第１及び第２のシリコン酸化膜３，９上には第１及び第２のシリコン薄膜２，５が形成されている。ＳＯＩ基板の製法はこれに限らず、貼り合わせ法等の他の製法で形成されても構わない。
【００３５】
次に、図２（ｂ）に示すように第１及び第２のシリコン薄膜２，５上面にレジスト（図示せず）を塗布し、リソグラフィー技術でレジストをパターン形成後、このパターン形成されたレジストをマスクとして第１及び第２のシリコン薄膜２，５を第１及び第２のシリコン酸化膜３，９が露出するまで異方性エッチングする。第１及び第２のシリコン薄膜２，５にそれぞれ開口部７を形成し、不要になったレジストを除去する。ここまで加工した第１及び第２のＳＯＩ基板８，１１をそれぞれ第１及び第２の中間生成基板１２，１３とする。ここで、第２のＳＯＩ基板１１は第２の中間生成基板１３として一旦加工を停止する。
【００３６】
次に、図２（ｃ）に示すように第１の中間生成基板１２の第１のシリコン基板４の裏面にレジスト（図示せず）を塗布し、リソグラフィー技術でレジストをパターン形成する。第１のシリコン基板４をＫＯＨ等による薬液処理によって、レジストが形成されていない第１のシリコン基板４の部分を第１のシリコン酸化膜３が露出するまで等方性エッチングして支持部４を形成する。その後、不要になったレジストを除去する。
【００３７】
次に、図２（ｄ）に示すように図２（ｃ）の工程によって露出した第１のシリコン酸化膜３を裏面からフッ酸等による薬液処理によって第１のシリコン酸化膜３を除去する。
【００３８】
次に、図２（ｅ）に示すように図２（ｄ）までの製造工程で加工した第１のシリコン薄膜２と図２（ｂ）までの製造工程で加工を一旦停止した第２の中間生成基板１３の第２のシリコン薄膜５とを重ね合わせた後、高温で熱処理を行って第１のシリコン薄膜２と第２のシリコン薄膜５とを接着する。なお、第１のシリコン薄膜２と第２のシリコン薄膜５とを重ね合わせる際に、２枚のシリコン薄膜の間に空気が入らないようにこれらは真空中で行われることが望ましい。
【００３９】
なお、第１及び第２のシリコン薄膜２，５の接着方法は実施形態に限定されず、第１のシリコン薄膜２と第２のシリコン薄膜５との間に粘着部材を挿入しても構わない。
【００４０】
次に、図２（ｆ）に示すように第２のシリコン基板１０をＫＯＨ等による薬液処理によって除去する。続けて第２のシリコン酸化膜９をフッ酸等による薬液処理によって除去する。本実施形態のステンシルマスク１を形成することができる。
【００４１】
このようにシリコン薄膜の開口部形成のためのエッチング処理を膜厚が薄い状態でシリコン薄膜を個々にエッチング処理しているので、小さい開口寸法からなる開口パターンを形成することができる。
【００４２】
一方、これら微細加工が行われたシリコン薄膜を重ね合わせるのでステンシルマスク１のシリコン薄膜６の膜厚は第１のシリコン薄膜２と第２のシリコン薄膜５との膜厚を加算した厚さになり、ステンシルマスク１の強度を高めることができる。従来技術において説明したように、膜の強度は膜厚の３乗に比例する。したがって、本実施形態のようにシリコン薄膜が２倍の厚さとすると、８倍の強度を得ることができる。
【００４３】
なお、前述したステンシルマスク１の製造工程では２枚のＳＯＩ基板８，１１から１枚のステンシルマスク１を形成したが、これに限定されず３枚以上のＳＯＩ基板から１枚のステンシルマスクを形成してもよい。
【００４４】
例えば３枚のＳＯＩ基板から１枚のステンシルマスクを形成する場合、図３（ａ）に示すように、図２の製造工程によって第１及び第２のＳＯＩ基板８，１１から製造したステンシルマスク１と、第３のＳＯＩ基板（第３のシリコン基板１６、第３のシリコン酸化膜及び第３のシリコン薄膜１４から構成されている。）から図２（ａ）〜図２（ｂ）までの製造工程と同様の処理を行うことによって第３の中間生成基板１７とを生成する。
【００４５】
次に、図３（ｂ）に示すようにステンシルマスク１の第２のシリコン薄膜５と第３の中間生成基板１７の第３のシリコン薄膜１４とを重ね合わせた後、高温で熱処理を行って第２のシリコン薄膜５と第３のシリコン薄膜１４とを接着する。
【００４６】
次に、図３（ｃ）に示すように第３のシリコン基板１６をＫＯＨ等による薬液処理によって除去する。続けて第３のシリコン酸化膜１５をフッ酸等による薬液処理によって除去して、３層のシリコン薄膜１９を重ね合わせたステンシルマスク１８を形成することができる。３枚のシリコン薄膜１９を重ね合わせることによって、１枚分の薄さによる開口パターンの微細処理と、３枚分の厚さの強度を同時に得ることができる。
【００４７】
［第２の実施形態］次に本発明の第２の実施形態にかかるステンシルマスクについて説明する。本発明の第２の実施形態のステンシルマスク２０の断面図を図４に示す。図４（ａ）はステンシルマスク２０全体の断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）に示すステンシルマスク２０の開口パターン部分を拡大した断面図である。
【００４８】
前述した第１の実施形態のステンシルマスク１と同様に、ステンシルマスク２０は、支持部２１上にシリコン酸化膜２２を介して開口部２３ａが形成されたシリコン薄膜２３から構成されている。このシリコン薄膜２３は第１のシリコン薄膜２４と第２のシリコン薄膜２５が重なり合って構成されているが、第１のシリコン薄膜２４の開口部２４ａと第２のシリコン薄膜２５の開口部２５ａは幅Ｌだけずれて重ね合わされている。
【００４９】
したがって、１枚のシリコン薄膜２４の開口寸法を処理できる最小幅が幅Ｗ１の場合、幅Ｌだけずらして２枚目のシリコン薄膜２５を重ねた場合、ステンシルマスク２０の開口部２３ａの開口幅Ｗ２は（Ｗ１−Ｌ）である。ずれ幅Ｌを大きくすることによって更に開口寸法の小さい開口部を有したステンシルマスクを形成することも可能である。
【００５０】
なお、第１の実施形態と同様にシリコン薄膜を重ね合わせているので膜厚も確保できるので、ステンシルマスクの強度も高めることができる。
【００５１】
なお、本実施形態では２枚のシリコン薄膜２４，２５を重ね合わせたが、これに限定されず３枚以上のシリコン薄膜を重ね合わせてシリコン薄膜を形成しても構わない。
【００５２】
第１及び第２のシリコン薄膜２４，２５はそれぞれ薄い膜厚を有したシリコン膜に異方性エッチングで開口部２４ａ，２５ａが形成されている。第１及び第２のシリコン薄膜２４，２５の膜厚は薄いので、それぞれ微細加工が可能である。
【００５３】
第１の実施形態のステンシルマスク１の開口部よりも更に開口寸法の小さい開口パターンを形成することが可能である。
【００５４】
［第３の実施形態］次に本発明の第３の実施形態にかかるステンシルマスクについて説明する。本発明の第３の実施形態のステンシルマスク３０の断面図を図５に示す。
【００５５】
前述した第１の実施形態のステンシルマスク１と同様に、ステンシルマスク３０は、支持部３１上にシリコン酸化膜３２を介して開口部３３ａが形成されたシリコン薄膜３３から構成されている。このシリコン薄膜３３は第１のシリコン薄膜３４と第２のシリコン薄膜３５が重なり合って構成されている。第１のシリコン薄膜３４の膜厚は第２のシリコン薄膜３５のそれと比較して厚い形状になっている。
【００５６】
また、第１のシリコン薄膜３４の開口パターンと第２のシリコン薄膜３５のそれは同じパターンであっても異なるパターンであってもよい。第２のシリコン薄膜３５の膜厚は薄いので、開口部形成のための異方性エッチングは微細加工が可能であるので、小さい開口寸法の開口パターンを形成することができる。一方、第１のシリコン薄膜３４の膜厚は厚いので、第２のシリコン薄膜３５と比較すると微細な開口パターンを形成することはできない。よって、第１のシリコン薄膜３４は第２のシリコン薄膜３５の開口パターンよりも開口寸法が大きな粗いパターンが形成されている。
【００５７】
次に本実施形態のステンシルマスク３０の製造工程を図６を用いて説明する。
【００５８】
図６（ａ）は２枚の第１及び第２のＳＯＩ基板３６，３９である。ＳＯＩ基板の製造工程は前述した第１の実施形態と同様なので説明を省略する。
【００５９】
第１のＳＯＩ基板３６のシリコン薄膜（以下、「第１のシリコン薄膜」という。）３４の膜厚は第２のＳＯＩ基板３９のシリコン薄膜（以下、「第２のシリコン薄膜」という。）３５の膜厚よりも厚く、第１のシリコン薄膜３４の機械的強度は高い。
【００６０】
次に、図６（ｂ）に示すように第１及び第２のシリコン薄膜３４，３５上面にレジスト（図示せず）を塗布し、リソグラフィー技術でレジストをパターン形成する。パターン形成されたレジストをマスクとして第１及び第２のシリコン薄膜３４，３５を第１及び第２のシリコン酸化膜３２，３８が露出するまで異方性エッチングする。
【００６１】
ここまで加工した第１及び第２のＳＯＩ基板３６，３９をそれぞれ第１及び第２の中間生成基板４０，４１とする。ここで、第２のＳＯＩ基板３９は第２の中間生成基板４１として一旦加工を停止する。
【００６２】
この場合、第１のシリコン薄膜３４の開口パターン３４ａは開口寸法が大きく粗いが、第２のシリコン薄膜３５の開口パターン３５ａは開口寸法が小さく微細加工が可能である。それぞれ開口部３４ａ，３５ａを形成後、不要になったレジストを除去する。
【００６３】
次に、図６（ｃ）に示すように第１の中間生成基板４０の裏面にレジスト（図示せず）を塗布し、リソグラフィー技術でレジストをパターン形成する。第１のシリコン基板３１をＫＯＨ等による薬液処理によって、パターン化されたレジストがマスクとなってレジストが形成されていない第１のシリコン基板３１が第１のシリコン酸化膜３２が露出するまで等方性エッチングして支持部３１を形成する。その後、不要になったレジストを除去する。
【００６４】
次に、図６（ｄ）に示すように図６（ｃ）の工程によって露出した第１のシリコン酸化膜３２を裏面からフッ酸等による薬液処理によって第１のシリコン酸化膜３２を除去する。
【００６５】
次に、図６（ｅ）に示すように図６（ｄ）までの製造工程で加工した第１のシリコン薄膜３４と図６（ｂ）までの製造工程で加工した第２の中間生成基板４１の第２のシリコン薄膜３５とを重ね合わせた後、高温で熱処理を行って、第１のシリコン薄膜３４と第２のシリコン薄膜３５とを接着する。この場合、第１の実施形態と同様に真空中で行われることが望ましい。
【００６６】
次に、図６（ｆ）に示すように第２のシリコン基板３７をＫＯＨ等による薬液処理によって除去する。続けて第２のシリコン酸化膜３８をフッ酸等による薬液処理によって除去する。本実施形態のステンシルマスク３０を形成することができる。
【００６７】
第２のシリコン薄膜３５の膜厚は薄いので、開口寸法の小さい開口パターンの形成を行うことができる。膜厚が薄いと一方で強度に弱いという欠点があるが、この第２のシリコン薄膜３５を厚い膜厚の第１のシリコン薄膜３４によって支えているので強度にも強い。よって、本実施形態のステンシルマスク３０は第２のシリコン薄膜３５によって開口寸法の小さい開口パターンを形成でき、第１のシリコン薄膜３４によって高い機械強度を有するステンシルマスク３０を製造することができる。
【００６８】
また、第２のシリコン薄膜３５のように薄い膜厚のステンシルマスクを単一に製造すると、膜厚が薄いため支持部形成し絶縁膜を除去した時点でステンシルマスクが自立できずに変形又は破壊がおこる恐れがある。しかし、本実施形態を用いて第２のシリコン薄膜３５が薄膜化する前に、この第２のシリコン薄膜３５を支持できるように第１のシリコン薄膜３４と接着することで、変形又は破壊を回避することができる。
【００６９】
なお、図７に示すように膜厚の薄いシリコン薄膜をずらして重ね合わせることによって更に開口寸法の小さい開口パターンを有したステンシルマスク５０を形成することが可能である。
【００７０】
［第４の実施形態］次に本発明の第４の実施形態にかかるステンシルマスクについて説明する。本発明の第４の実施形態のステンシルマスク６０の断面図を図８に示す。
【００７１】
前述した第１の実施形態のステンシルマスク１と同様に、ステンシルマスク６０は、支持部６１上にシリコン酸化膜６２を介して開口部６３ａが形成されたシリコン薄膜６３から構成されている。このシリコン薄膜６３は第１のシリコン薄膜６４と第２のシリコン薄膜６５との間にタングステン膜６６が形成されている。第１及び第２のシリコン薄膜６４，６５の膜厚は薄く、小さい開口寸法の開口パターン形成可能なシリコン薄膜を使用している。
【００７２】
次に本実施形態のステンシルマスク６０の製造工程について図９を用いて説明する。
【００７３】
図９（ａ）はシリコン基板７１を酸素雰囲気中で加熱してシリコン基板７１上にシリコン酸化膜７２を形成後、このシリコン酸化膜７２上にスパッタ法によってタングステン膜６６を約１μｍ堆積して、第３の基板７３を生成する。また、２枚の第１及び第２のＳＯＩ基板６７，７０の製造工程は第１の実施形態と同様なので説明を省略する。第１のＳＯＩ基板６７は、第１のシリコン基板６１、第１のシリコン酸化膜６２及び第１のシリコン薄膜６４から構成されている。また、第２のＳＯＩ基板７０は、第２のシリコン基板６８、第２のシリコン酸化膜６９及び第２のシリコン薄膜６５から構成されている。
【００７４】
次に、図９（ｂ）に示すようにタングステン膜６６上面にレジスト（図示せず）を塗布し、リソグラフィー技術でレジストをパターン形成する。また同様に、第１及び第２のシリコン薄膜６４，６５上にレジスト（図示せず）を塗布し、リソグラフィー技術でレジストをパターン形成する。それぞれパターン形成されたレジストをマスクとしてタングステン膜６６並びに第１及び第２のシリコン薄膜６４，６５をシリコン酸化膜が露出するまで異方性エッチングする。タングステン膜６６並びに第１及び第２のシリコン薄膜６４，６５にそれぞれ開口部６６ａ，６４ａ，６５ａを形成後、不要になったレジストを除去する。
【００７５】
ここまで加工した第１及び第２のＳＯＩ基板６７，７０をそれぞれ第１及び第２の中間生成基板７４，７５とする。また、加工した第３の基板７３は第３の中間生成基板７６とする。ここで、第２及び第３の中間生成基板７５，７６は一旦加工を停止する。
【００７６】
次に、図９（ｃ）に示すように第１のシリコン基板６１の裏面にレジスト（図示せず）を塗布し、リソグラフィー技術でレジストをパターン形成する。第１のシリコン基板６１をＫＯＨ等による薬液処理によって、レジストが形成されていない第１のシリコン基板６１が第１のシリコン酸化膜６２が露出するまで等方性エッチングして支持部６１を形成する。その後、不要になったレジストを除去する。
【００７７】
次に、図９（ｄ）に示すように図９（ｃ）の工程によって露出した第１のシリコン酸化膜６２を裏面からフッ酸等による薬液処理によって第１のシリコン酸化膜６２を除去する。
【００７８】
次に、図９（ｅ）に示すように第１のシリコン薄膜６４に図９（ｂ）までの製造工程で加工した第３の中間生成基板７６のタングステン膜６６とを重ね合わせた後、高温で熱処理を行って、第１のシリコン薄膜６４とタングステン膜６６とを接着する。この場合、第１の実施形態と同様に真空中で行われることが望ましい。次に、第３のシリコン基板７１をＫＯＨ等の薬液処理によって、除去する。続けて第３のシリコン酸化膜７２をフッ酸等の薬液処理によって除去する。パターン化されたタングステン膜６６を露出して、第４の中間生成基板７７を生成する。
【００７９】
次に、図９（ｆ）に示すように第４の中間生成基板７７のタングステン膜６６に図９（ｂ）の工程までの製造工程で加工した第２の中間生成基板７５の第２のシリコン薄膜６５とを重ね合わせた後、高温で熱処理を行って、タングステン膜６６と第２のシリコン薄膜６５とを接着する。この場合も第１の実施形態と同様に真空中で行われることが望ましい。続けて第２のシリコン基板６５をＫＯＨ等で、また第２のシリコン酸化膜６９をフッ酸等でそれぞれ薬液処理によって除去する。本実施形態のステンシルマスク６０を形成することができる。
【００８０】
第１及び第２のシリコン薄膜６４，６５の膜厚は薄いので、開口パターン６４ａ，６５ａは小さい開口寸法を形成することができる。また、第１と第２のシリコン薄膜６４，６５間には高い電気伝導率及び熱伝導率を有したタングステン膜６６が挟まれているので、ステンシルマスク６０の電気伝導性及び熱伝導性を高めることができる。また、タングステン膜６６はシリコン膜と比較して強度が高いので、機械強度も高めることができる。タングステンに限らず電気伝導率又は熱伝導率の高い他の金属や化合物であってもよい。
【００８１】
なお、タングステン膜６６が表出しているとイオン注入等の際にタングステン膜６６に粒子が衝突し、被処理基板（半導体基板）を汚染してしまう可能性があるが、本実施形態にかかるステンシルマスク６０はタングステン膜６６が第１及び第２のシリコン薄膜６４，６５に挟まれて表出していないため、半導体基板を汚染させるという問題も生じない。
【００８２】
［第５の実施形態］次に本発明の第５の実施形態にかかるステンシルマスクについて説明する。本発明の第５の実施形態のステンシルマスク８０の断面図を図１０に示す。
【００８３】
前述した第１の実施形態のステンシルマスク１と同様に、ステンシルマスク８０は、支持部８１上にシリコン酸化膜８２を介して開口部８３ａが形成されたシリコン薄膜８３から構成されている。このシリコン薄膜８３は薄い膜厚の第１乃至第４のシリコン薄膜８４，８５，８６，８７が４層に重なり合って形成されている。この第１乃至第４のシリコン薄膜８４，８５，８６，８７は開口部が斜めに形成するように少しずつずらして重ね合わせている。すなわち、第１のシリコン薄膜８４と第２のシリコン薄膜８５とのズレ幅Ｗ１、第２のシリコン薄膜８５と第３のシリコン薄膜８６とのズレ幅Ｗ２、第３のシリコン薄膜８６と第４のシリコン薄膜８７とのズレ幅Ｗ３はほぼ同じ幅でずれて重ね合わせている。
【００８４】
第１乃至第４の実施形態と同様に薄い膜厚のシリコン薄膜は微細加工が可能なので、第１乃至第４のシリコン薄膜８４，８５，８６，８７はそれぞれ開口寸法の小さい開口パターンを形成することが可能である。
【００８５】
本実施形態のステンシルマスクを使用すれば、被処理基板（半導体基板）に対して粒子を斜め入射しても粒子がステンシルマスク８０の側壁に当たり半導体基板の粒子注入面積が小さくなるというシャドーイングの問題が生ずることはない。すなわち、各シリコン薄膜の開口幅Ｗを保ち、半導体基板に対し粒子を注入することができる。
【００８６】
また、図１０のシリコン薄膜８３は４層とも同じ膜厚を有した薄膜であったがこれに限らず、図１１に示すようにシリコン薄膜９３の膜厚は異なるものであってもよい。図１１では薄い膜厚の第１のシリコン薄膜９４と第３のシリコン薄膜９６との間の第２のシリコン薄膜９５の膜厚は厚いので第２のシリコン薄膜９５に対する開口パターンの開口寸法を小さくすることは困難だが、膜厚が厚いので機械強度を高めることができ、シリコン薄膜の接着工程も少なくすることができる。なお、第１及び第３のシリコン薄膜９４，９６は微細加工ができるので、ステンシルマスク９０は小さい開口寸法の開口パターンを形成することができる。
【００８７】
また、図１０又は図１１に示すステンシルマスク８０，９０のシリコン薄膜８３，９３は少しずつずらして総てのシリコン薄膜を用いて斜めの開口パターンを形成しているがこれに限定されない。斜めの開口パターンは最上層１０６と最下層１０４のシリコン薄膜で形成すればよく、その間のシリコン薄膜１０５は図１２に示すステンシルマスク１００のように最上層１０６と最下層１０４を支え、機械強度を維持するために設けても良い。
【００８８】
［第６の実施形態］次に本発明の第６の実施形態にかかるステンシルマスクについて説明する。本発明の第６の実施形態のステンシルマスク１１０の断面図を図１３に示す。
【００８９】
前述した第１の実施形態のステンシルマスク１と同様に、ステンシルマスク１１０は、支持部１１１上にシリコン酸化膜１１２を介して開口部１１３ａが形成されたシリコン薄膜１１３から構成されている。このシリコン薄膜１１３は第１のシリコン薄膜１１４と第２のシリコン薄膜１１５が重なり合って構成されている。第１のシリコン薄膜１１４の開口パターンと第２のシリコン薄膜１１５の開口パターンは異なっている。したがって、図１３に示すように、開口パターン領域の第１のシリコン薄膜１１４と第２のシリコン薄膜１１５は接着していない。第１のシリコン薄膜１１４上に第２のシリコン薄膜１１５を重ね合わせると、第１及び第２のシリコン薄膜１１４，１１５の開口部が共通している部分が本実施形態のステンシルマスクの開口部となる。第１及び第２のシリコン薄膜１１４，１１５の開口パターンの開口幅がＷ１であっても、開口幅Ｗ２の開口パターンを有したステンシルマスク１１０を形成することができる。
【００９０】
第１及び第２のシリコン薄膜１１４，１１５の膜厚は厚く各シリコン薄膜１１４，１１５に小さい開口寸法の開口部を形成することが困難であっても、本実施形態のように重ね合わせることによって、ステンシルマスク１１０の開口寸法を小さくすることができる。また、各シリコン薄膜１１４，１１５の膜厚は厚いので各々の機械強度は高い。
【００９１】
なお、本実施形態では、第１のシリコン薄膜１１４と第２のシリコン薄膜１１５のすべての開口パターン領域が接着していないステンシルマスク１１０の説明をしたが、これに限定されない。例えば図１４に示すステンシルマスク１１０’のように、小さい開口寸法の開口部が必要とされない領域１２０では、第１及び第２のシリコン薄膜１１４’，１１５’が接着されていても構わない。
【００９２】
各実施形態における重ね合わせたシリコン薄膜の枚数は実施形態に限らない。薄くすればするほど微細加工ができ、重ねて膜厚くするほど機械強度は高まる。
【００９３】
また、薄膜及び支持部にはシリコンを用いたがこれに限定されない。被処理基板を汚染させなければよい。したがって、被処理基板と同一元素又は同元素を主成分とする材料から構成すればよい。本実施形態では被処理基板はシリコンなので、ＳｉＣやＳｉ3Ｎ4等を用いてもよい。
【００９４】
また、シリコン薄膜の接着には単にシリコン薄膜を重ね合わせた後、高温で熱処理をしたがこれに限定されない。例えば、シリコン薄膜との間に粘着部材等を挿入してもよい。
【００９５】
ＳＯＩ基板の製造方法、また、シリコン薄膜を重ね合わせる前に形成する１枚のステンシルマスクの製造方法またはその中間生成基板の製造方法も実施形態に限定されることはない。
【００９６】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によると、一定の強度を保ちつつ、開口部の微細加工可能なステンシルマスク及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態のステンシルマスクを表わした断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態のステンシルマスクの製造工程を表した断面図である。
【図３】３枚のＳＯＩ基板から本発明の第１の実施形態のステンシルマスクの製造する製造工程を表わした断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態のステンシルマスクの全体の断面図及び開口パターン領域を拡大した断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態のステンシルマスクを表わした断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態のステンシルマスクの製造工程を表わした断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態のステンシルマスクを表わした断面図である。
【図８】本発明の第４の実施形態のステンシルマスクを表わした断面図である。
【図９】本発明の第４の実施形態のステンシルマスクの製造工程を表わした断面図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態のステンシルマスクを表した断面図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態のステンシルマスクを表わした断面図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態のステンシルマスクを表わした断面図である。
【図１３】本発明の第６の実施形態のステンシルマスクを表わした断面図である。
【図１４】本発明の第６の実施形態のステンシルマスクの変形例を表わした断面図である。
【図１５】従来技術のステンシルマスクの製造工程を表わした断面図である。
【図１６】イオン注入の際における従来技術のステンシルマスクと被処理基板（半導体基板）との位置関係を表わした断面図である。
【図１７】イオンを斜め注入する際における従来術のステンシルマスクと被処理基板（半導体基板）との位置関係を表わした断面図である。
【符号の説明】
１，１８，２０，３０，５０，６０，８０，９０，１００，１１０・・・ステンシルマスク
２・・・第１のシリコン薄膜
３・・・シリコン酸化膜（第１のシリコン酸化膜）
４・・・支持部（第１の支持部）
５・・・第２のシリコン薄膜
６，１９・・・シリコン薄膜（転写マスク）
７・・・開口部
８，６７・・・第１のＳＯＩ基板
９・・・第２のシリコン酸化膜
１０・・・第２の支持部
１１，７０・・・第２のＳＯＩ基板
１２，４０，７４・・・第１の中間生成基板
１３，４１，７５・・・第２の中間生成基板
１４・・・第３のシリコン薄膜
１５・・・第３のシリコン酸化膜
１６・・・第３のシリコン基板
１７・・・第３のＳＯＩ基板
２１，３１，６１・・・支持部
２２，３２，６２・・・シリコン酸化膜
２３，３３，６３・・・シリコン薄膜
２４，３４，６４・・・第１のシリコン薄膜
２５，３５，６５・・・第２のシリコン薄膜
６６・・・タングステン膜
６８・・・第２のシリコン基板
６９・・・第２のシリコン絶縁膜
７１・・・第３のシリコン基板
７２・・・第３のシリコン酸化膜
７３・・・第３の基板
７６・・・第３の中間生成基板
７７・・・第４の中間生成基板
８１，９１，１０１，１１１・・・支持部
８２，９２，１０２，１１２・・・シリコン酸化膜
８３，９３，１０３，１１３・・・シリコン薄膜
８４，９４，１０４，１１４・・・第１のシリコン薄膜
８５，９５，１０５，１１５・・・第２のシリコン薄膜
８６，９６，１０６・・・第３のシリコン薄膜
８７・・・第４のシリコン薄膜
Claims (14)
- 選択的に設けられた第１の開口を備えた複数枚の薄膜を層状に重ね、第２の開口を備えた転写マスクと、
この転写マスクの一方の面に形成された支持部とを備えたステンシルマスク。 - 前記転写マスクの第２の開口は、前記薄膜の第１の開口よりも開口寸法が小さいことを特徴とする請求項１記載のステンシルマスク。
- 選択的に設けられた所定のパターンを有する第１の開口を備えた第１の薄膜と、
この第１の薄膜の一方の面に重ねられ、前記第１の開口と同一パターンを有した第２の開口を備えた第２の薄膜と、
前記第１の薄膜の他方の面に形成された支持部とを備えたステンシルマスク。 - 前記第１の薄膜と前記第２の薄膜とを重ねて形成された第３の開口は、前記第１及び第２の開口よりも開口寸法が小さいことを特徴とする請求項３記載のステンシルマスク。
- 選択的に設けられた第１の開口を備えた第１の薄膜と、
この第１の薄膜の一方の面に重ねられ、前記第１の開口よりも開口寸法が小さい第２の開口を備えた第２の薄膜と、
前記第１の薄膜の他方の面に形成された支持部とを備えたステンシルマスク。 - 前記第１の薄膜の膜厚は、前記第２の薄膜の膜厚よりも厚いことを特徴とする請求項５記載のステンシルマスク。
- 選択的に設けられた第３の開口を備え、前記第１の薄膜と前記第２の薄膜との間に形成され、前記第１及び第２の薄膜の個々の電気伝導率又は熱伝導率よりも電気伝導率又は熱伝導率が高い第３の薄膜を備えることを特徴とする請求項３、請求項５又は請求項６のいずれかに記載のステンシルマスク。
- 選択的に設けられた第４の開口を備え、前記第１の薄膜と前記第２の薄膜との間に形成され、前記第１及び第２の薄膜の個々の電気伝導率又は熱伝導率よりも電気伝導率又は熱伝導率が高い第３の薄膜を備えることを特徴とする請求項４に記載のステンシルマスク。
- 前記転写マスク又は前記第１の薄膜と前記支持部との間に絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のステンシルマスク。
- 第１の領域及び第２の領域及び第３の領域を有し、前記第１の領域及び前記第２の領域には選択的に設けられた第１の開口を備えた第１の薄膜と、
この第１の薄膜の一方の面に重ねられ、前記第１の領域に対応する第４の領域及び前記第２の領域に対応する第５の領域及び前記第３の領域に対応する第６の領域を有し、前記第４の領域及び前記第５の領域には選択的に設けられた第２の開口を備えた第２の薄膜と、
前記第１の薄膜の他方の面の前記第３の領域に対応する領域に形成された支持部とを備え、
前記第１の薄膜と前記第２の薄膜とは、前記第１の領域と前記第４の領域の間では接着せず、前記第２の領域と前記第５の領域の間及び前記第３の領域と前記第６の領域の間では接着されていることを特徴とするステンシルマスク。 - 前記第３の薄膜と前記支持部との間に絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項１０に記載のステンシルマスク。
- 前記薄膜は、被処理基板と同一元素又は同元素を主成分とする材質であることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載のステンシルマスク。
- 第１及び第２の基板と、これら第１及び第２の基板上にそれぞれ形成された第１及び第２の薄膜と、これら第１及び第２の薄膜上にそれぞれ形成された第３及び第４の薄膜とを備えた第１及び第２の多層膜基板の前記第３及び第４の薄膜の開口領域に所定のパターンを構成する開口部を形成し、第１及び第２の中間生成基板を生成する工程と、
前記第１の中間生成基板の前記開口領域に対応する前記第１の基板を前記第１の薄膜が露出するまで除去し、支持部を形成する工程と、
その後、露出した前記第１の薄膜を除去する工程と、
前記第１の薄膜が除去された前記第１の中間生成基板の前記第３の薄膜と前記第４の薄膜とを接着する工程と、
前記第２の基板及び前記第２の薄膜を除去する工程とを備えたステンシルマスクの製造方法。 - 第１及び第２の基板と、これら第１及び第２の基板上にそれぞれ形成された第１及び第２の薄膜と、これら第１及び第２の薄膜上にそれぞれ形成された第３及び第４の薄膜とを備えた第１及び第２の多層膜基板の前記第３及び第４の薄膜の開口領域に所定のパターンを構成する開口部を形成し、第１及び第２の中間生成基板を生成する工程と、
第３の基板と、この第３の基板上に形成された第５の薄膜と、この第５の薄膜上に形成された前記第３及び第４の薄膜の個々の電気伝導率又は熱伝導率よりも電気伝導率又は熱伝導率が高い第６の薄膜とを備えた導電性基板の前記第６の薄膜の開口領域に所定のパターンを構成する開口部を形成し、第３の中間生成基板を生成する工程と、
前記第１の中間生成基板の前記開口領域に対応する前記第１の基板を前記第１の薄膜が露出するまで除去し、支持部を形成する工程と、
その後、露出した前記第１の薄膜を除去する工程と、
前記第１の薄膜が除去された前記第１の中間生成基板の前記第３の薄膜と前記第６の薄膜とを接着する工程と、
前記第３の基板及び前記第５の薄膜を除去し、第４の中間生成基板を生成するする工程と、
前記第５の薄膜が除去された前記第４の中間生成基板の前記第６の薄膜と前記第４の薄膜とを接着する工程と、
前記第２の基板及び前記第２の薄膜を除去する工程とを備えたステンシルマスクの製造方法。
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