JP2008171917A - Stencil mask and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ステンシルマスクおよびステンシルマスク製造方法に関し、特に、イオン注入工程に用いるステンシルマスクおよびステンシルマスク製造方法に関するものである。 The present invention relates to a stencil mask and a stencil mask manufacturing method, and more particularly to a stencil mask and a stencil mask manufacturing method used in an ion implantation process.
半導体デバイス作製工程では、シリコンの所定の箇所にホウ素、ガリウムなどの3族の元素あるいはリン、砒素、アンチモンなどの5族の元素をドーパントとしてイオン注入し、p型あるいはn型の導電型を有する半導体層を形成している。
In a semiconductor device manufacturing process, a
イオン注入装置は、所定の元素からなるイオンを作製し、イオンを加速し、ターゲット基板にイオンを注入する装置である。従って、半導体基板上の所定の箇所にイオンを注入するためには何らかの手段で非イオン注入領域をマスキングしなければならない。 The ion implantation apparatus is an apparatus for producing ions made of a predetermined element, accelerating the ions, and implanting ions into a target substrate. Therefore, in order to implant ions into a predetermined location on the semiconductor substrate, the non-ion implantation region must be masked by some means.
従来、非イオン注入領域をマスキングする方法として、半導体基板の上に形成されたレジスト膜またはシリコン酸化膜を利用する方法が取られてきた。これらの膜に対しフォトリソグラフィー技術などを用いてパターニングし開口部を形成することで、イオン注入領域と非イオン注入領域を区別することができる。しかし、この方法では、レジストコート、露光、現像などの前処理、レジスト除去、洗浄などの後処理が必要であるため、非常に長い工程となり、工期、製造コストの両面から問題視されてきた。 Conventionally, as a method for masking a non-ion implantation region, a method using a resist film or a silicon oxide film formed on a semiconductor substrate has been taken. By patterning these films using a photolithography technique or the like to form openings, it is possible to distinguish between the ion implantation region and the non-ion implantation region. However, this method requires a pre-treatment such as resist coating, exposure, and development, and post-treatment such as resist removal and washing, which is a very long process and has been regarded as a problem in terms of construction period and manufacturing cost.
このような状況の中、ステンシルマスクを用いたイオン注入技術が提案され、開発が進められている。イオン注入用ステンシルマスクにおいて、発熱によるメンブレンの撓みが大きな問題となっている。非イオン注入領域はステンシルマスクによってマスキングされるため、高エネルギーのイオンビームがステンシルマスクのメンブレン部にも大量に注入される。その結果、例えばパターン層がシリコンで形成されたステンシルマスクのメンブレン部では、イオン注入量によっては温度が数百度に達する可能性がある。高温になったシリコンメンブレンは撓んでしまい、イオン注入領域の寸法精度及び位置精度が非常に悪くなるという問題がある。 Under such circumstances, an ion implantation technique using a stencil mask has been proposed and developed. In a stencil mask for ion implantation, bending of the membrane due to heat generation is a big problem. Since the non-ion implantation region is masked by the stencil mask, a large amount of high energy ion beam is also implanted into the membrane portion of the stencil mask. As a result, for example, in the membrane portion of the stencil mask in which the pattern layer is formed of silicon, the temperature may reach several hundred degrees depending on the ion implantation amount. There is a problem that the silicon membrane at a high temperature is bent and the dimensional accuracy and position accuracy of the ion implantation region are extremely deteriorated.
そこで、パターン層に、シリコンより熱伝導性に優れたダイヤモンドを用いたイオン注入用ステンシルマスクが提案されている(特許文献1参照)。 In view of this, a stencil mask for ion implantation using diamond having a thermal conductivity higher than that of silicon for the pattern layer has been proposed (see Patent Document 1).
また、荷電粒子露光工程に用いるステンシルマスクでは、薄膜シリコンメンブレン上に炭素を主成分とする膜を形成する方法が提案されている(特許文献2参照)。
しかしながら、シリコンメンブレンマスクと比較し、ダイヤモンドメンブレンマスクは結晶の完全性の面で劣る。従って、例えば、ダイヤモンドメンブレンのピンホール欠陥などを通過したイオンがターゲット基板の非イオン注入領域に注入されてしまう等の問題がある。また、積層欠陥や転位欠陥を起点とし使用中にマスクが破損するなど、信頼性の面で問題がある。また、ダイヤモンドそのものの精密加工技術は難易度が高く、非常に使いづらいといった問題がある。 However, compared to silicon membrane masks, diamond membrane masks are inferior in terms of crystal integrity. Therefore, for example, there is a problem that ions that have passed through pinhole defects or the like of the diamond membrane are implanted into the non-ion implantation region of the target substrate. In addition, there is a problem in terms of reliability, such as a mask being damaged during use starting from a stacking fault or a dislocation defect. In addition, the precision processing technology of diamond itself is difficult and has a problem that it is very difficult to use.
また、パターン層に貫通孔を形成した後、裏面側に放熱膜を形成するという方法では、放熱膜が貫通孔パターンの寸法を小さくしてしまう恐れがある。上述した問題は、放熱膜の膜厚を厚く形成する場合に顕著となる。 Further, in the method of forming the heat dissipation film on the back surface side after forming the through hole in the pattern layer, the heat dissipation film may reduce the size of the through hole pattern. The above-described problem becomes significant when the heat dissipation film is formed thick.
そこで、本発明は、上記問題点を解決するためなされたものであり、放熱性が良く、結晶欠陥の影響が少なく、更には加工特性に優れたステンシルマスク及びステンシルマスク製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a stencil mask and a stencil mask manufacturing method that have good heat dissipation, little influence of crystal defects, and excellent processing characteristics. Objective.
請求項1に記載の本発明は、貫通孔パターンを設けたパターン層と、前記パターン層を支持する基材と、前記貫通孔パターンを保護する放熱膜と、を少なくとも備え前記放熱膜は炭素を主成分とする膜であり、前記放熱膜の膜厚が0.1μmより大きいことを特徴とするステンシルマスクである。
The present invention described in
請求項2に記載の本発明は、請求項1に記載のステンシルマスクであって、パターン層はシリコンであり、前記パターン層の膜厚が2μm以上60μm以下であることを特徴とするステンシルマスクである。
The present invention described in
請求項3に記載の本発明は、請求項1または2のいずれかに記載のイオン注入用マスクであって、放熱膜は、ダイヤモンド膜またはダイヤモンド状カーボン膜であることを特徴とするステンシルマスクである。 A third aspect of the present invention is the ion implantation mask according to the first or second aspect, wherein the heat dissipation film is a diamond film or a diamond-like carbon film. is there.
請求項4に記載の本発明は、請求項1から3のいずれかに記載のステンシルマスクであって、放熱膜は、ホウ素、硫黄、窒素、リン、シリコンからなる群より選ばれた、少なくとも1種類以上の不純物が含まれていることを特徴とするステンシルマスクである。
The present invention according to
請求項5に記載の本発明は、少なくとも、パターン層をパターニングする工程と、放熱膜を形成する工程と、前記放熱膜に貫通孔パターンを形成する工程とを備えたことを特徴とするステンシルマスク製造方法である。
The stencil mask according to
請求項6に記載の本発明は、請求項5に記載のステンシルマスク製造方法であって、パターン層はシリコンであり、放熱膜は炭素を主成分とする膜であり、放熱膜に貫通孔パターンを形成する工程は、酸素を主成分とするガスを用いたドライエッチングを行う工程であることを特徴とするステンシルマスク製造方法である。
The present invention according to
請求項7に記載の本発明は、請求項5または6のいずれかに記載のステンシルマスク製造方法であって、基材と、中間層と、パターン層とを備えた基板を用い、中間層をエッチングストッパーとして、基材をエッチングし、メンブレン部を形成する工程と、メンブレン部に接する中間層を除去する工程と、基材側から放熱膜を形成する工程と、パターン層をエッチングし、パターニングを行う工程と、パターン層側からエッチングし、放熱膜に貫通孔を形成する工程と、を備えたことを特徴とするステンシルマスク製造方法である。
The present invention according to
請求項8に記載の本発明は、請求項5または6のいずれかに記載のステンシルマスク製造方法であって、基材と、中間層と、パターン層とを備えた基板を用い、中間層をエッチングストッパーとして、パターン層をエッチングし、パターニングを行う工程と、中間層をエッチングストッパーとして、基材をエッチングし、メンブレン部を形成する工程と、メンブレン部に接する中間層を除去する工程と、基材側から放熱膜を形成する工程と、パターン層側からエッチングし、放熱膜に貫通孔を形成する工程と、を備えたことを特徴とするステンシルマスク製造方法である。
The present invention according to claim 8 is the stencil mask manufacturing method according to
請求項9に記載の本発明は、請求項7または8のいずれかに記載のステンシルマスク製造方法であって、基板がSOI基板であることを特徴とするステンシルマスク製造方法である。
The present invention according to claim 9 is the stencil mask manufacturing method according to
本発明のステンシルマスクは、放熱膜が炭素材料であり、前記放熱膜の膜厚が0.1μmより大きいことを特徴とする。放熱膜の膜厚が厚いほど放熱特性は向上するため、熱伝導性を向上させることが出来る。このため、発熱によるメンブレンの撓みを抑制することが出来る。 In the stencil mask of the present invention, the heat dissipation film is made of a carbon material, and the film thickness of the heat dissipation film is larger than 0.1 μm. Since the heat dissipation characteristics improve as the film thickness of the heat dissipation film increases, the thermal conductivity can be improved. For this reason, bending of the membrane due to heat generation can be suppressed.
以下、本発明のステンシルマスクの一形態を、図1を用いて説明する。 Hereinafter, one embodiment of the stencil mask of the present invention will be described with reference to FIG.
本発明のステンシルマスク10は、
貫通孔パターン7を設けたパターン層4と、
前記パターン層4を支持する基材2と、
前記貫通孔パターン7を保護する放熱膜1と、を少なくとも備え
前記放熱膜1は炭素を主成分とする膜であり、
前記放熱膜1の膜厚が0.1μmより大きいこと
を特徴とするステンシルマスクである。
The
A
A
A
The stencil mask is characterized in that the thickness of the
パターン層としては、イオン注入工程に際して、ピンホール欠陥などを通過したイオンがターゲット基板の非イオン注入領域に注入されないように、結晶欠陥が少ない材料であることが好ましい。例えば、シリコンなどを用いても良い。 The pattern layer is preferably made of a material having few crystal defects so that ions that have passed through pinhole defects and the like are not implanted into the non-ion implantation region of the target substrate in the ion implantation step. For example, silicon or the like may be used.
また、パターン層がシリコンである場合、パターン層の膜厚としては、2μm以上60μm以下であることが好ましい。2μm以下の場合、イオン注入に際して、メンブレンの変形や破損が発生し易くなり、60μm以上の場合、貫通孔パターンのパターン精度が悪くなる恐れがある。 When the pattern layer is silicon, the thickness of the pattern layer is preferably 2 μm or more and 60 μm or less. When the thickness is 2 μm or less, the membrane is likely to be deformed or broken during ion implantation. When the thickness is 60 μm or more, the pattern accuracy of the through hole pattern may be deteriorated.
基材としては、パターン層を支持できるような形状、材料であればよく、形状、材料共に、特に、限定されるものではない。例えば、メンブレン部を支える梁を設けても良い。 The substrate may be any shape and material that can support the pattern layer, and the shape and material are not particularly limited. For example, you may provide the beam which supports a membrane part.
放熱膜としては、熱伝導性に優れた材料であることが好ましく、炭素を主成分とする膜であることがより好ましい。このとき、炭素を主成分とする膜としては、多結晶あるいはナノ結晶からなるダイヤモンド膜、ダイヤモンド状カーボン膜を好ましく用いることが出来る。また、カーボンナノチューブ、フラーレン、無定形炭素などを用いることが出来る。 The heat dissipation film is preferably a material having excellent thermal conductivity, and more preferably a film containing carbon as a main component. At this time, as the film containing carbon as a main component, a diamond film or a diamond-like carbon film made of polycrystal or nanocrystal can be preferably used. Carbon nanotubes, fullerenes, amorphous carbon, and the like can also be used.
特に、イオン注入工程に用いるステンシルマスクの場合、ターゲット基板に注入するイオンのイオン注入深さは、一般的に0.1μm以下であるため、メンブレン部にイオン注入の影響を与えないためには、放熱膜は0.1μmより大きいことが好ましい。放熱膜を0.1μmより大きくすることで、ステンシルマスクに注入されたエネルギーを放熱膜で吸収し放熱することが出来る。よって、パターン層を注入イオンから保護することが出来る。 In particular, in the case of a stencil mask used in the ion implantation process, the ion implantation depth of ions implanted into the target substrate is generally 0.1 μm or less, so that the membrane portion is not affected by ion implantation. The heat dissipation film is preferably larger than 0.1 μm. By making the heat dissipation film larger than 0.1 μm, the energy injected into the stencil mask can be absorbed and dissipated by the heat dissipation film. Therefore, the pattern layer can be protected from the implanted ions.
また、放熱膜の膜厚は、膜厚が厚いほど放熱特性は向上するため、厚いことが好ましい。このため、放熱膜の膜厚は、0.1μmより大きいことが好ましく、0.5μmより大きいことがより好ましい。 Moreover, since the heat dissipation characteristic improves as the film thickness increases, the heat dissipation film is preferably thick. For this reason, the film thickness of the heat dissipation film is preferably larger than 0.1 μm, and more preferably larger than 0.5 μm.
また、放熱膜には、ホウ素、硫黄、窒素、リン、シリコンからなる群より選ばれた、少なくとも1種類以上の不純物が含まれていることが好ましい。これにより、放熱膜が導電性を有するため、チャージアップによるイオン注入不良やマスクの破損を防止することが出来る。 The heat dissipation film preferably contains at least one impurity selected from the group consisting of boron, sulfur, nitrogen, phosphorus, and silicon. Thereby, since the heat dissipation film has conductivity, it is possible to prevent ion implantation failure and mask damage due to charge-up.
貫通孔パターンは、パターン層と放熱膜の両方を貫通する開口パターンである。イオン注入工程においては、貫通孔パターンを通してターゲット基板の所望の箇所に不純物イオンを注入する。 The through-hole pattern is an opening pattern that penetrates both the pattern layer and the heat dissipation film. In the ion implantation step, impurity ions are implanted into a desired portion of the target substrate through the through hole pattern.
以下、本発明のステンシルマスクの製造方法について説明を行う。 Hereinafter, the manufacturing method of the stencil mask of this invention is demonstrated.
本発明のステンシルマスクの製造方法は、
パターン層をパターニングする工程と、
放熱膜を形成する工程と、
前記放熱膜に貫通孔パターンを形成する工程と
を備えたことを特徴とする。
The method for producing the stencil mask of the present invention includes:
Patterning the pattern layer;
Forming a heat dissipation film;
Forming a through hole pattern in the heat dissipation film.
<パターン層をパターニングする工程>
パターン層をパターニングする工程としては、適宜公知のパターニング方法を用いることができ、例えば、公知のリソグラフィー技術および公知のエッチング技術を用いて形成しても良い。
<Step of patterning the pattern layer>
As a process of patterning the pattern layer, a known patterning method can be used as appropriate. For example, the pattern layer may be formed using a known lithography technique and a known etching technique.
<放熱膜を形成する工程>
放熱膜を形成する工程としては、適宜公知の薄膜形成方法を用いることができ、例えば、化学的気相成長法を用いて形成しても良い。
<Process for forming heat dissipation film>
As the step of forming the heat dissipation film, a known thin film forming method can be used as appropriate, and for example, it may be formed using a chemical vapor deposition method.
<放熱膜に貫通孔パターンを形成する工程>
放熱膜に貫通孔パターンを形成する工程としては、適宜公知のパターニング方法を用いることができ、例えば、公知のリソグラフィー技術および公知のエッチング技術を用いて形成しても良い。
<Step of forming a through hole pattern in the heat dissipation film>
As a process of forming a through-hole pattern in the heat dissipation film, a known patterning method can be used as appropriate, and for example, a known lithography technique and a known etching technique may be used.
放熱膜を形成した後に、放熱膜に貫通孔パターンを形成することにより、放熱膜により貫通孔パターンの寸法が変形することを抑制することが出来る。このため、特に、放熱膜の膜厚が厚い場合であっても、貫通孔パターンの寸法変動を抑制出来る。よって、特に、放熱膜の膜厚が厚いステンシルマスクを製造するのに好適に用いることが出来る。 By forming the through hole pattern in the heat dissipation film after forming the heat dissipation film, it is possible to suppress deformation of the dimension of the through hole pattern by the heat dissipation film. For this reason, even when the film thickness of the heat dissipation film is particularly thick, the dimensional variation of the through hole pattern can be suppressed. Therefore, it can be suitably used particularly for manufacturing a stencil mask having a thick heat dissipation film.
パターン層がシリコンであり、放熱膜が炭素を主成分とする膜である場合、放熱膜に貫通孔パターンを形成する工程は、酸素を主成分とするガスを用いたドライエッチングを行う工程であることが好ましい。酸素を主成分とするガスを用いたドライエッチングは、炭素を主成分とする膜に対して、シリコンよりもエッチングレートが大きい。このため、パターン層に設けられたパターンを、放熱膜の貫通孔パターンを形成するためのマスクとして用いることが出来る。よって、貫通孔パターンの実効的な寸法変動を抑制し、放熱膜に貫通孔を形成することが出来る。 When the pattern layer is silicon and the heat dissipation film is a film containing carbon as a main component, the step of forming a through hole pattern in the heat dissipation film is a step of performing dry etching using a gas containing oxygen as a main component. It is preferable. Dry etching using a gas containing oxygen as a main component has a higher etching rate than silicon for a film containing carbon as a main component. For this reason, the pattern provided in the pattern layer can be used as a mask for forming the through-hole pattern of the heat dissipation film. Therefore, the effective dimensional variation of the through hole pattern can be suppressed and the through hole can be formed in the heat dissipation film.
以下、本発明のステンシルマスク製造方法の実施の一形態について、具体的に、図2(a)〜図2(f)を用いて説明を行う。 Hereinafter, one embodiment of the method for producing a stencil mask of the present invention will be specifically described with reference to FIGS. 2 (a) to 2 (f).
<基材をエッチングし、メンブレン部を形成する工程>
まず、基材と、中間層と、パターン層とを備えた基板を用意する(図2(a))。基材とパターン層に関しては上述の要件を満たすものであれば良く、中間層としては、基材およびパターン層に対して、エッチング処理のストッパー層として機能するものであれば良い。
<Process for etching the substrate to form the membrane part>
First, a substrate provided with a base material, an intermediate layer, and a pattern layer is prepared (FIG. 2A). The substrate and the pattern layer need only satisfy the above-mentioned requirements, and the intermediate layer may be any layer that functions as a stopper layer for the etching treatment with respect to the substrate and the pattern layer.
このとき、基板としてSOI基板を好適に用いることが出来る。SOI基板は絶縁膜上に単結晶シリコンを形成した基板である。このとき、絶縁膜を中間層、単結晶シリコンをパターン層として用いることが出来る。SOI基板は半導体材料として流通しているため、入手容易であり、絶縁膜を挟んで最低3層の構成となっていることから、本発明のステンシルマスク製造方法に好適に用いることが出来る。 At this time, an SOI substrate can be preferably used as the substrate. The SOI substrate is a substrate in which single crystal silicon is formed over an insulating film. At this time, an insulating film can be used as an intermediate layer and single crystal silicon can be used as a pattern layer. Since the SOI substrate is distributed as a semiconductor material, it is easily available and has a structure of at least three layers with an insulating film interposed therebetween. Therefore, the SOI substrate can be suitably used in the stencil mask manufacturing method of the present invention.
次に、基材をエッチングし、基材側開口部210を形成する(図2(b))。このとき、適宜公知のパターニング方法を用いることができ、例えば、公知のリソグラフィー技術および公知のエッチング技術を用いて形成しても良い。このとき、基材側開口部210の一部に基材部分が残るようにパターニングを行うことで、ステンシルマスクのメンブレン部を支持する梁を形成することが出来る。
Next, the base material is etched to form the base material side opening 210 (FIG. 2B). At this time, a known patterning method can be used as appropriate, and for example, it may be formed using a known lithography technique and a known etching technique. At this time, by performing patterning so that the base material portion remains in a part of the base
<メンブレン部に接する中間層を除去する工程>
次に、基材側開口部210内の中間層120を除去し、メンブレン部220を形成する(図2(c))。除去する工程としては、適宜公知の薄膜除去方法を用いることができ、例えば、公知のエッチング技術を用いて除去しても良い。
<Step of removing the intermediate layer in contact with the membrane>
Next, the
<基材側から放熱膜を形成する工程>
次に、基材側のメンブレン部220表面及び基材表面に放熱膜230を形成する(図2(d))。放熱膜としては、炭素を主成分とする膜であることが好ましく、適宜公知の形成方法を用いて形成してよい。例えば、放熱膜として、ダイヤモンド膜またはダイヤモンド状カーボン膜を形成する場合、化学的気相成長法を用いて形成しても良い。
<Step of forming a heat dissipation film from the substrate side>
Next, the
<パターン層をエッチングし、パターニングを行う工程>
次に、メンブレン220に所望のパターン240を形成する(図2(e))。パターン層をパターニングする工程としては、適宜公知のパターニング方法を用いることができ、例えば、公知のリソグラフィー技術および公知のエッチング技術を用いて形成しても良い。このとき、パターニングを行う工程に際して、パターン層のメンブレン部の直下には、中間層が存在しない。このため、中間層の応力に起因した歪みを考慮することなくパターニングを行うことが出来、パターンの位置精度を向上することが出来る。特に、SOI基板を用いたとき、絶縁膜の歪みの影響を受けないため、効果を奏する。
<Process for patterning by etching the pattern layer>
Next, a desired
<放熱膜に貫通孔を形成する工程>
次に、放熱膜230に貫通孔パターン250を形成し、本発明のステンシルマスクを得る(図2(f))。放熱膜に貫通孔パターンを形成する工程としては、適宜公知のパターニング方法を用いることができ、例えば、公知のリソグラフィー技術および公知のエッチング技術を用いて形成しても良い。SOI基板を用いたとき、放熱膜に貫通孔を形成する工程は、酸素を主成分とするガスを用いたドライエッチングを行う工程であることが好ましい。酸素を主成分とするガスを用いたドライエッチングは、炭素を主成分とする膜に対して、シリコンよりもエッチングレートが大きい。このため、パターン層に設けられた貫通孔パターンを、放熱膜の貫通孔パターンを形成するためのマスクとして用いることが出来る。よって、貫通孔パターンの実効的な寸法変動を抑制し、放熱膜に貫通孔を形成することが出来る。
<Process for forming through holes in heat dissipation film>
Next, the through-
以下、本発明のステンシルマスク製造方法の別の実施の一形態について、具体的に、図3(a)〜図3(f)を用いて説明を行う。 Hereinafter, another embodiment of the stencil mask manufacturing method of the present invention will be specifically described with reference to FIGS. 3 (a) to 3 (f).
<パターン層をエッチングし、パターニングを行う工程>
まず、基板を用意する(図3(a))。基板については上述の実施の形態と同様に用意してよい。
<Process for patterning by etching the pattern layer>
First, a substrate is prepared (FIG. 3A). The substrate may be prepared in the same manner as in the above embodiment.
次に、中間層をエッチングストッパーとして、パターン層をエッチングし、パターニングを行う(図3(b))。このとき、パターニングを行う工程に際して、パターン310の直下には中間層120および基材110が存在している。このとき、基板の温度調整を行うことにより、パターン310の寸法精度を向上することが出来る。
Next, the pattern layer is etched and patterned by using the intermediate layer as an etching stopper (FIG. 3B). At this time, in the patterning process, the
<基材をエッチングし、メンブレン部を形成する工程>(図3(c))
<メンブレン部に接する中間層を除去する工程>(図3(d))
<基材側から放熱膜を形成する工程>(図3(e))
<放熱膜に貫通孔を形成する工程>(図3(f))
これらの工程については、上述の実施の形態と同様に実施して良い。
<Step of etching the base material to form the membrane portion> (FIG. 3C)
<Step of removing the intermediate layer in contact with the membrane> (FIG. 3D)
<Step of forming a heat dissipation film from the substrate side> (FIG. 3E)
<Step of forming a through-hole in the heat dissipation film> (FIG. 3F)
About these processes, you may carry out similarly to the above-mentioned embodiment.
以上より、本発明のステンシルマスクの製造方法について、実施することが出来る。 As mentioned above, it can implement about the manufacturing method of the stencil mask of this invention.
以下、本発明のステンシルマスクを用いた、イオン注入工程について図4を用いながら説明を行う。 Hereinafter, an ion implantation process using the stencil mask of the present invention will be described with reference to FIG.
図4はイオン注入装置におけるステンシルマスクの近傍を拡大した図である。イオンビーム400がステンシルマスク10を通してターゲット基板410に注入されている。このとき、ステンシルマスク10は、放熱膜1がイオンビーム側になるように設置する。放熱膜1がイオンビーム側になるように設置することにより、イオンビームによる熱が放熱膜1を通してチャック420へ逃がされるため、イオン注入用ステンシルマスクのメンブレン部が熱により撓むことを抑制することが出来る。
FIG. 4 is an enlarged view of the vicinity of the stencil mask in the ion implantation apparatus. An
<実施例1>
まず、SOI基板(パターン層の厚み:20μm、基材の厚み:525μm)を用意した(図2(a))。
<Example 1>
First, an SOI substrate (pattern layer thickness: 20 μm, base material thickness: 525 μm) was prepared (FIG. 2A).
次に、基材110の表面にレジストを塗布し、フォトリソグラフィー技術を用いて所定の開口レジストパターンを形成し、該開口レジストパターンをマスクとし、中間層120をエッチングストッパーとして、フッ素系のガスを用いて基材110をドライエッチングし、基材側開口部210を形成し、硫酸と過酸化水素水の混合液を用いて開口レジストパターンを除去した(図2(b))。
Next, a resist is applied to the surface of the
次に、5%のフッ酸溶液を用いて、基材側開口部210内の中間層120を除去し、メンブレン部220を形成した(図2(c))。
Next, using a 5% hydrofluoric acid solution, the
次に、基材側のメンブレン220表面及び基材表面に、放熱膜230として化学的気相成長法によりダイヤモンド膜を0.5μmの厚さとなるように形成した(図2(d))。
Next, a diamond film having a thickness of 0.5 μm was formed on the surface of the
次に、パターン層表面にレジストを塗布し、EBリソグラフィーの技術を用いて所定のレジストパターンを形成した。該レジストパターンをマスクとし、メンブレン220をフッ素系のガスを用いてドライエッチングし、パターン240を形成し、硫酸と過酸化水素水の混合液を用いてレジストを除去した(図2(e))。
Next, a resist was applied to the surface of the pattern layer, and a predetermined resist pattern was formed using EB lithography technology. Using the resist pattern as a mask, the
次に、パターン240をマスクとして酸素ガスを用いてダイヤモンド膜をドライエッチングし、貫通孔パターン250を形成し、本発明のステンシルマスクを製造した(図2(f))。
Next, the diamond film was dry-etched using oxygen gas using the
<実施例2>
まず、SOI基板(パターン層の厚み:20μm、基材の厚み:525μm)を用意した(図3(a))。
<Example 2>
First, an SOI substrate (pattern layer thickness: 20 μm, base material thickness: 525 μm) was prepared (FIG. 3A).
次に、パターン層130の表面にレジストを塗布し、EBリソグラフィーの技術を用いて所定のレジストパターンを形成した。該レジストパターンをマスクとし、中間層120をエッチングストッパーとして、フッ素系のガスを用いてドライエッチングし、パターン層130にパターン310を形成し、硫酸と過酸化水素水の混合液を用いてレジストを除去した(図3(b))。
Next, a resist was applied to the surface of the
次に、基材110の表面にレジストを塗布し、フォトリソグラフィーの技術を用いて所定の開口レジストパターンを形成し、該開口レジストパターンをマスクとし、中間層120をエッチングストッパーとして、フッ素系のガスを用いて基材110をドライエッチングし、基材側開口部320を形成し、硫酸と過酸化水素水の混合液を用いてレジストを除去した。(図3(c))。
Next, a resist is applied to the surface of the
次に、5%のフッ酸溶液を用いて、中間層120の一部を除去しパターン330を形成した(図3(d))。
Next, a part of the
次に、パターン330の基材側表面及び基材表面に、放熱膜230として化学的気相成長法によりダイヤモンド膜を0.5μmの厚さとなるように形成した(図3(e))。
Next, a diamond film having a thickness of 0.5 μm was formed as a
次に、パターン330をマスクとして酸素ガスを用いてダイヤモンドをドライエッチングし、貫通孔パターン350を形成し、本発明のステンシルマスクを製造した(図2(f))。
Next, the diamond was dry-etched using oxygen gas using the
本発明のステンシルマスクは、放熱性に優れ、従って、特に、イオン注入工程において用いるステンシルマスクとして好適に使用することが期待出来る。 The stencil mask of the present invention is excellent in heat dissipation, and therefore can be expected to be suitably used as a stencil mask used particularly in the ion implantation process.
10……ステンシルマスク
2……基材
3……中間層
4……パターン層
5……パターン層のメンブレン部
6……放熱膜のメンブレン部
7……貫通孔パターン
100……SOI基板
110……基材
120……中間層
130……パターン層
210、320……基材側開口部
220……メンブレン部
230、340……放熱膜
240、310、330……パターン層のパターン
250、350……貫通孔パターン
400……イオンビーム
410……ターゲット基板
420……チャック
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記パターン層を支持する基材と、
前記貫通孔パターンを保護する放熱膜と、を少なくとも備え
前記放熱膜は炭素を主成分とする膜であり、
前記放熱膜の膜厚が0.1μmより大きいこと
を特徴とするステンシルマスク。 A pattern layer provided with a through-hole pattern;
A substrate supporting the pattern layer;
A heat dissipation film that protects the through-hole pattern, and the heat dissipation film is a film mainly composed of carbon,
A stencil mask, wherein the thickness of the heat dissipation film is larger than 0.1 μm.
パターン層はシリコンであり、
前記パターン層の膜厚が2μm以上60μm以下であること
を特徴とするステンシルマスク。 A stencil mask according to claim 1,
The pattern layer is silicon,
The stencil mask, wherein the pattern layer has a thickness of 2 μm or more and 60 μm or less.
放熱膜は、ダイヤモンド膜またはダイヤモンド状カーボン膜であること
を特徴とするステンシルマスク。 A stencil mask according to claim 1 or 2,
A stencil mask, wherein the heat dissipation film is a diamond film or a diamond-like carbon film.
放熱膜は、ホウ素、硫黄、窒素、リン、シリコンからなる群より選ばれた、少なくとも1種類以上の不純物が含まれていること
を特徴とするステンシルマスク。 A stencil mask according to any one of claims 1 to 3,
The stencil mask, wherein the heat dissipation film contains at least one impurity selected from the group consisting of boron, sulfur, nitrogen, phosphorus, and silicon.
パターン層をパターニングする工程と、
放熱膜を形成する工程と、
前記放熱膜に貫通孔パターンを形成する工程と
を備えたことを特徴とするステンシルマスク製造方法。 at least,
Patterning the pattern layer;
Forming a heat dissipation film;
And a step of forming a through-hole pattern in the heat dissipation film.
パターン層はシリコンであり、
放熱膜は炭素を主成分とする膜であり、
放熱膜に貫通孔パターンを形成する工程は、酸素を主成分とするガスを用いたドライエッチングを行う工程であること
を特徴とするステンシルマスク製造方法。 A stencil mask manufacturing method according to claim 5,
The pattern layer is silicon,
The heat dissipation film is a film mainly composed of carbon,
The method of manufacturing a stencil mask, wherein the step of forming the through hole pattern in the heat dissipation film is a step of performing dry etching using a gas containing oxygen as a main component.
基材と、中間層と、パターン層とを備えた基板を用い、中間層をエッチングストッパーとして、基材をエッチングし、メンブレン部を形成する工程と、
メンブレン部に接する中間層を除去する工程と、
基材側から放熱膜を形成する工程と、
パターン層をエッチングし、パターニングを行う工程と、
パターン層側からエッチングし、放熱膜に貫通孔を形成する工程と、
を備えたことを特徴とするステンシルマスク製造方法。 A method for producing a stencil mask according to claim 5 or 6,
Using a substrate including a base material, an intermediate layer, and a pattern layer, using the intermediate layer as an etching stopper, etching the base material, and forming a membrane part;
Removing the intermediate layer in contact with the membrane part;
Forming a heat dissipation film from the substrate side;
Etching the pattern layer and patterning;
Etching from the pattern layer side, forming a through hole in the heat dissipation film,
A method for producing a stencil mask, comprising:
基材と、中間層と、パターン層とを備えた基板を用い、中間層をエッチングストッパーとして、パターン層をエッチングし、パターニングを行う工程と、
中間層をエッチングストッパーとして、基材をエッチングし、メンブレン部を形成する工程と、
メンブレン部に接する中間層を除去する工程と、
基材側から放熱膜を形成する工程と、
パターン層側からエッチングし、放熱膜に貫通孔を形成する工程と、
を備えたことを特徴とするステンシルマスク製造方法。 A method for producing a stencil mask according to claim 5 or 6,
Using a substrate including a base material, an intermediate layer, and a pattern layer, etching the pattern layer using the intermediate layer as an etching stopper, and patterning;
Using the intermediate layer as an etching stopper, etching the base material to form a membrane part,
Removing the intermediate layer in contact with the membrane part;
Forming a heat dissipation film from the substrate side;
Etching from the pattern layer side, forming a through hole in the heat dissipation film,
A method for producing a stencil mask, comprising:
基板がSOI基板であること
を特徴とするステンシルマスク製造方法。 A stencil mask manufacturing method according to claim 7 or 8,
A stencil mask manufacturing method, wherein the substrate is an SOI substrate.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007002150A JP2008171917A (en) | 2007-01-10 | 2007-01-10 | Stencil mask and method for manufacturing the same |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011077091A (en) * | 2009-09-29 | 2011-04-14 | Toppan Printing Co Ltd | Method of manufacturing stencil mask for ion implantation |
-
2007
- 2007-01-10 JP JP2007002150A patent/JP2008171917A/en active Pending
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