JP2008171917A - Stencil mask and method for manufacturing the same - Google Patents

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雅史 則本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stencil mask assuring excellent heat radiating characteristic with less influence of crystal defect and also assuring processing characteristic and moreover provide a method for manufacturing the same stencil mask. <P>SOLUTION: The stencil mask is characterized in that a heat radiating film is formed of a carbon material and thickness of the heat radiating film is 0.1 μm or more. Therefore, heat conductivity can be improved drastically and flexure of membrane due to generation of heat can be controlled. Accordingly, the stencil mask can be expected for suitable use particularly in ion injecting step. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

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 group 3 element such as boron or gallium or a group 5 element such as phosphorus, arsenic, or antimony is ion-implanted into a predetermined portion of silicon as a dopant to have p-type or n-type conductivity. A semiconductor layer is formed.

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)。
特開2005−12187号公報 特開2005−93484号公報
As a stencil mask used in the charged particle exposure process, a method of forming a film mainly composed of carbon on a thin film silicon membrane has been proposed (see Patent Document 2).
JP 2005-12187 A JP-A-2005-93484

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 claim 1 includes at least a pattern layer provided with a through-hole pattern, a base material that supports the pattern layer, and a heat-dissipating film that protects the through-hole pattern. The stencil mask is a film having a main component, wherein the heat dissipation film has a thickness greater than 0.1 μm.

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 claim 2 is the stencil mask according to claim 1, wherein the pattern layer is silicon, and the film thickness of the pattern layer is 2 μm or more and 60 μm or less. is there.

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 claim 4 is the stencil mask according to any one of claims 1 to 3, wherein the heat dissipation film is selected from the group consisting of boron, sulfur, nitrogen, phosphorus, and silicon. A stencil mask characterized by containing more than one kind of impurities.

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 claim 5 includes at least a step of patterning a pattern layer, a step of forming a heat dissipation film, and a step of forming a through-hole pattern in the heat dissipation film. It is a manufacturing method.

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 claim 6 is the stencil mask manufacturing method according to claim 5, wherein the pattern layer is silicon, the heat dissipation film is a film containing carbon as a main component, and a through hole pattern is formed in the heat dissipation film. The step of forming a stencil mask manufacturing method is a step of performing dry etching using a gas containing oxygen as a main component.

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 claim 7 is the stencil mask manufacturing method according to claim 5 or 6, wherein a substrate including a base material, an intermediate layer, and a pattern layer is used, and the intermediate layer is formed. Etching the substrate as an etching stopper, forming the membrane part, removing the intermediate layer in contact with the membrane part, forming the heat dissipation film from the substrate side, etching the pattern layer, and patterning A method for manufacturing a stencil mask, comprising: a step of performing, and a step of etching from the pattern layer side to form a through hole in the heat dissipation film.

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 claim 5, wherein a substrate including a base material, an intermediate layer, and a pattern layer is used, and the intermediate layer is formed. Etching the pattern layer as an etching stopper to perform patterning, etching the substrate using the intermediate layer as an etching stopper to form a membrane part, removing the intermediate layer in contact with the membrane part, A stencil mask manufacturing method comprising: a step of forming a heat dissipation film from a material side; and a step of etching from a pattern layer side to form a through hole in the heat dissipation film.

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 claim 7 or 8, wherein the substrate is an SOI substrate.

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 stencil mask 10 of the present invention is
A pattern layer 4 provided with a through-hole pattern 7;
A substrate 2 for supporting the pattern layer 4;
A heat dissipation film 1 that protects the through-hole pattern 7, and the heat dissipation film 1 is a film mainly composed of carbon,
The stencil mask is characterized in that the thickness of the heat dissipation film 1 is larger than 0.1 μm.

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 material side opening 210, a beam that supports the membrane portion of the stencil mask can be formed.

<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 intermediate layer 120 in the base material side opening 210 is removed, and the membrane part 220 is formed (FIG. 2C). As the removing step, a known thin film removing method can be used as appropriate, and for example, it may be removed using a known etching technique.

<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 heat radiation film 230 is formed on the surface of the membrane portion 220 on the substrate side and the surface of the substrate (FIG. 2D). The heat dissipating film is preferably a film containing carbon as a main component, and may be appropriately formed using a known forming method. For example, when a diamond film or a diamond-like carbon film is formed as the heat dissipation film, it may be formed using a chemical vapor deposition method.

<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 pattern 240 is formed on the membrane 220 (FIG. 2E). 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. At this time, in the patterning step, there is no intermediate layer immediately below the membrane portion of the pattern layer. For this reason, it is possible to perform patterning without considering the distortion caused by the stress of the intermediate layer, and the pattern position accuracy can be improved. In particular, when an SOI substrate is used, it is effective because it is not affected by the distortion of the insulating film.

<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-hole pattern 250 is formed in the heat dissipation film 230 to obtain the stencil mask of the present invention (FIG. 2 (f)). 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. When the SOI substrate is used, the step of forming the through hole in the heat dissipation film is preferably a step of performing dry etching using a gas containing oxygen as a main component. 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 through-hole 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 intermediate layer 120 and the base material 110 exist immediately below the pattern 310. At this time, the dimensional accuracy of the pattern 310 can be improved by adjusting the temperature of the substrate.

<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 ion beam 400 is implanted into the target substrate 410 through the stencil mask 10. At this time, the stencil mask 10 is installed so that the heat dissipation film 1 is on the ion beam side. By disposing the heat radiation film 1 on the ion beam side, heat from the ion beam is released to the chuck 420 through the heat radiation film 1, so that the membrane portion of the stencil mask for ion implantation is prevented from being bent by heat. I can do it.

<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 substrate 110, and a predetermined opening resist pattern is formed by using a photolithography technique. Using the opening resist pattern as a mask, the intermediate layer 120 is used as an etching stopper, and a fluorine-based gas is used. The substrate 110 was dry-etched to form a substrate-side opening 210, and the opening resist pattern was removed using a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution (FIG. 2B).

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 intermediate layer 120 in the substrate-side opening 210 was removed to form a membrane portion 220 (FIG. 2C).

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 membrane 220 on the substrate side and the substrate surface by a chemical vapor deposition method as the heat dissipation film 230 (FIG. 2D).

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 membrane 220 was dry etched using a fluorine-based gas to form a pattern 240, and the resist was removed using a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide (FIG. 2 (e)). .

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 pattern 240 as a mask to form a through-hole pattern 250, and the stencil mask of the present invention was manufactured (FIG. 2 (f)).

<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 pattern layer 130, and a predetermined resist pattern was formed using EB lithography technology. Using the resist pattern as a mask, using the intermediate layer 120 as an etching stopper, dry etching is performed using a fluorine-based gas to form a pattern 310 on the pattern layer 130, and using a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution, the resist is formed. It removed (FIG.3 (b)).

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 substrate 110, a predetermined opening resist pattern is formed using a photolithography technique, the opening resist pattern is used as a mask, the intermediate layer 120 is used as an etching stopper, and a fluorine-based gas is used. Was used to dry-etch the substrate 110 to form the substrate-side opening 320, and the resist was removed using a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide. (FIG. 3C).

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 intermediate layer 120 was removed using a 5% hydrofluoric acid solution to form a pattern 330 (FIG. 3D).

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 heat dissipation film 230 on the substrate side surface and the substrate surface of the pattern 330 by chemical vapor deposition (FIG. 3E).

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 pattern 330 as a mask to form a through-hole pattern 350, and the stencil mask of the present invention was manufactured (FIG. 2 (f)).

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.

本発明のステンシルマスクの一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the stencil mask of this invention. 本発明のステンシルマスク製造方法の実施の一形態を示す断面工程図である。It is sectional process drawing which shows one Embodiment of the stencil mask manufacturing method of this invention. 本発明のステンシルマスク製造方法の実施の一形態を示す断面工程図である。It is sectional process drawing which shows one Embodiment of the stencil mask manufacturing method of this invention. 本発明のステンシルマスクを用いたイオン注入工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the ion implantation process using the stencil mask of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

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 SYMBOLS 10 ... Stencil mask 2 ... Base material 3 ... Intermediate | middle layer 4 ... Pattern layer 5 ... Membrane part 6 of pattern layer ... Membrane part 7 of thermal radiation film | membrane ... Through-hole pattern 100 ... SOI substrate 110 ... Base material 120 ... Intermediate layer 130 ... Pattern layer 210, 320 ... Base material side opening 220 ... Membrane portion 230, 340 ... Heat radiation film 240, 310, 330 ... Pattern layer pattern 250, 350 ... Through-hole pattern 400 ... ion beam 410 ... target substrate 420 ... chuck

Claims (9)

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。
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.
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。
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.
請求項1または2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、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.
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。
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.
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。
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.
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。
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.
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。
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:
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。
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:
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。
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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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011077091A (en) * 2009-09-29 2011-04-14 Toppan Printing Co Ltd Method of manufacturing stencil mask for ion implantation

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