JP2011171655A - Stencil mask for ion implantation and method for manufacturing the same - Google Patents

Stencil mask for ion implantation and method for manufacturing the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stencil mask for ion implantation, having superior heat resistance or durability and improving the ion implantation accuracy by reducing the defect of a stencil mask for ion implantation, such as, membrane deflection due to the heating of an ion beam, and to provide a low-cost method for manufacturing the stencil mask for ion implantation. <P>SOLUTION: A stencil mask 113 for ion implantation is provided with a support layer 11 and a first thin film layer 12. The support layer 11 is provided with a second thin film layer 15, formed by carrying out working from the face opposite to the face on which the first thin film layer 12 is formed to the intermediate part of the thickness direction of the support layer 11, and the first thin-film layer 12 is provided with a first through-hole pattern 112 for ion implantation configured of a plurality of first through-holes for ion implantation, and the second thin-film layer 15 is provided with a second through-hole pattern 18 for ion implantation configured of a plurality of second through-holes for ion implantation, and the position of each of the first through-holes for ion implantation matches that of each of the second through-holes for ion implantation. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、イオン注入用ステンシルマスクおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a stencil mask for ion implantation and a manufacturing method thereof.

半導体デバイス製造工程においては、単結晶シリコン基板にB(Boron)やP(Phosphor)等の不純物元素をドープする工程が含まれている。この不純物元素をドープする方法としては、主に熱拡散法とイオン注入法があるが、熱拡散法では抵抗のばらつき等の問題があるため、最近は熱拡散法よりも高精度の不純物元素ドープが可能なイオン注入法がよく用いられている。   The semiconductor device manufacturing process includes a process of doping a single crystal silicon substrate with an impurity element such as B (Boron) or P (Phosphor). As a method of doping this impurity element, there are mainly a thermal diffusion method and an ion implantation method. However, since the thermal diffusion method has a problem such as variation in resistance, the impurity element doping is more highly accurate than the thermal diffusion method recently. An ion implantation method capable of achieving the above is often used.

従来のイオン注入法は、フォトリソグラフィーにより、基板におけるパターン領域外の領域をレジストでマスキングし、パターン領域のみにイオン注入する方法である。この方法を用いた場合には、レジストの塗布、パターン露光、現像といったリソグラフィー工程や、イオン注入工程後に不要となったレジストの除去工程、さらには基板洗浄工程等の多くの工程が含まれるため、デバイス製造時間が長くなるという問題があった。また、工程毎に装置が必要となるため、装置占有面積が大きいという問題もあった。   The conventional ion implantation method is a method in which a region outside a pattern region on a substrate is masked with a resist by photolithography, and ion implantation is performed only on the pattern region. When this method is used, it includes many processes such as a lithography process such as resist application, pattern exposure, and development, a resist removal process that is no longer necessary after the ion implantation process, and a substrate cleaning process. There was a problem that the device manufacturing time became long. In addition, since an apparatus is required for each process, there is also a problem that the area occupied by the apparatus is large.

上記の問題を解決するため、近年、イオン注入用ステンシルマスクを用いたイオン注入技術に関する研究が行われている。この技術は、イオン注入用ステンシルマスク上の貫通孔パターンの形状に形成されたイオンビームを基板に入射させることによりイオンを注入する方法である。   In order to solve the above problems, research on ion implantation technology using a stencil mask for ion implantation has been conducted in recent years. This technique is a method of implanting ions by causing an ion beam formed in the shape of a through-hole pattern on a stencil mask for ion implantation to enter a substrate.

従来のイオン注入用ステンシルマスクの例を図3に示す。イオン注入用ステンシルマスク37は、図3(a)に示すSOI(Silicon-On-Insulator )ウエハ34を用いて作製される。このSOIウエハ34は、単結晶シリコンからなる支持層31、シリコン酸化膜からなるエッチングストッパー層32、及び単結晶シリコンからなる薄膜層33の3層を有する。   An example of a conventional ion implantation stencil mask is shown in FIG. The stencil mask 37 for ion implantation is manufactured using an SOI (Silicon-On-Insulator) wafer 34 shown in FIG. This SOI wafer 34 has three layers: a support layer 31 made of single crystal silicon, an etching stopper layer 32 made of a silicon oxide film, and a thin film layer 33 made of single crystal silicon.

従来のイオン注入用ステンシルマスク37は、図3(a)のSOIウエハ34を加工することにより、図3(b)に示すように、支持層31及びエッチングストッパー層32に開口部35が形成されることで単層自立膜となった薄膜層33(以下、メンブレンと記述)に貫通孔36を有する構造である。   In the conventional stencil mask 37 for ion implantation, an opening 35 is formed in the support layer 31 and the etching stopper layer 32 as shown in FIG. 3B by processing the SOI wafer 34 in FIG. Thus, the thin film layer 33 (hereinafter referred to as a membrane) that has become a single-layer self-supporting film has a through hole 36.

特開2004−158527号公報JP 2004-158527 A

しかしながら、上記のような3層からなるSOIウエハ34を用いて作製されたイオン注入用ステンシルマスク37を用いてイオン注入を行う場合には、イオンビームによる発熱のためにメンブレンが撓むという問題がある。メンブレンが撓むとイオン注入すべきパターン領域の位置精度が大幅に悪化するだけでなく、撓んだメンブレンが注入基板に接触し、メンブレンが破壊してしまうこともある。このように、イオン注入用ステンシルマスクにおいてはマスクの耐熱性や耐久性の向上が課題となっている。   However, when ion implantation is performed using the stencil mask 37 for ion implantation manufactured using the three-layer SOI wafer 34 as described above, there is a problem that the membrane is bent due to heat generated by the ion beam. is there. When the membrane is bent, not only the position accuracy of the pattern region to be ion-implanted is greatly deteriorated, but also the bent membrane comes into contact with the implantation substrate and the membrane may be destroyed. Thus, in the stencil mask for ion implantation, improvement of the heat resistance and durability of the mask is a problem.

イオン注入用ステンシルマスクにおける耐熱性や耐久性の向上のための対策としては、例えば、メンブレンの片側または両側にイオン吸収層を設ける方法が提案されている(特許文献1参照)。この方法は効果があるものの、メンブレンを形成した後にスパッタ等によりメンブレンにイオン吸収層を成膜する方法であり、薄膜の応力や膜厚を精密に制御する必要がある。また、メンブレン上の貫通孔パターンの開口側壁に成膜されることで、パターンの寸法が変化してしまうことがある。さらに、薄膜の応力は経時変化するため、初期応力が0以上であったとしても次第に圧縮応力となり、薄膜を成膜したメンブレンを撓ませてしまう可能性もある。   As a measure for improving the heat resistance and durability of the stencil mask for ion implantation, for example, a method of providing an ion absorption layer on one side or both sides of the membrane has been proposed (see Patent Document 1). Although this method is effective, it is a method of forming an ion absorption layer on the membrane by sputtering after forming the membrane, and it is necessary to precisely control the stress and film thickness of the thin film. Moreover, the dimension of a pattern may change by forming into a film on the opening side wall of the through-hole pattern on a membrane. Furthermore, since the stress of the thin film changes with time, even if the initial stress is 0 or more, it gradually becomes a compressive stress, which may cause the membrane on which the thin film is formed to bend.

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、イオン注入用ステンシルマスクを用いたイオン注入工程において、イオンビームの発熱に起因したメンブレンの撓みというイオン注入用ステンシルマスクの欠陥が低減され、優れた耐熱性や耐久性を有してイオン注入精度を向上するイオン注入用ステンシルマスクおよびその安価な製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and in the ion implantation process using the ion implantation stencil mask, defects in the ion implantation stencil mask due to membrane deflection caused by the heat generation of the ion beam are reduced, An object of the present invention is to provide a stencil mask for ion implantation that has excellent heat resistance and durability and improves ion implantation accuracy, and an inexpensive manufacturing method thereof.

上記目的を達成するために請求項1の発明は、支持層とこの支持層の一方の面に設けられた第1の薄膜層とを備え、前記支持層は、前記第1の薄膜層が形成された面と反対の面から当該支持層の厚さ方向の中間部まで加工することにより形成される第2の薄膜層を有し、前記第1の薄膜層は複数の第1のイオン注入用貫通孔からなる第1のイオン注入用貫通孔パターンを有し、前記第2の薄膜層は複数の第2のイオン注入用貫通孔からなる第2のイオン注入用貫通孔パターンを有し、前記各第1のイオン注入用貫通孔と前記各第2のイオン注入用貫通孔とは位置が合致していることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention of claim 1 includes a support layer and a first thin film layer provided on one surface of the support layer, and the support layer is formed by the first thin film layer. A second thin film layer formed by processing from a surface opposite to the formed surface to an intermediate portion in the thickness direction of the support layer, wherein the first thin film layer is for a plurality of first ion implantations. The first thin film layer has a second ion implantation through-hole pattern composed of a plurality of second ion implantation through-holes; and The positions of the first through holes for ion implantation and the second through holes for ion implantation are the same.

請求項2の発明は、前記第2のイオン注入用貫通孔の寸法が前記第1のイオン注入用貫通孔の寸法より大きいことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, the dimension of the second ion implantation through hole is larger than the dimension of the first ion implantation through hole.

請求項3の発明は、請求項1または2記載のイオン注入用ステンシルマスクにおいて、前記支持層および第2の薄膜層が単結晶シリコンからなり、前記第1の薄膜層がダイヤモンドからなることを特徴とする。   The invention according to claim 3 is the stencil mask for ion implantation according to claim 1 or 2, wherein the support layer and the second thin film layer are made of single crystal silicon, and the first thin film layer is made of diamond. And

請求項4の発明は、支持層上に第1の薄膜層を形成する工程と、前記支持層を前記第1の薄膜層が形成された面と反対の面から当該支持層の厚さ方向の中間部まで加工することにより第2の薄膜層を形成する工程と、前記第1の薄膜層に複数の第1のイオン注入用貫通孔からなる第1のイオン注入用貫通孔パターンを形成する工程と、前記第2の薄膜層に複数の第2のイオン注入用貫通孔からなる第2のイオン注入用貫通孔パターンを形成する工程とを含み、前記各第1のイオン注入用貫通孔と前記各第2のイオン注入用貫通孔とは位置が合致していることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a step of forming the first thin film layer on the support layer, and the support layer in a thickness direction of the support layer from a surface opposite to the surface on which the first thin film layer is formed. Forming a second thin film layer by processing up to an intermediate portion, and forming a first ion implantation through hole pattern comprising a plurality of first ion implantation through holes in the first thin film layer And forming a second ion implantation through-hole pattern comprising a plurality of second ion implantation through-holes in the second thin film layer, and each of the first ion implantation through-holes and the Each second ion implantation through-hole is characterized in that the position is matched.

請求項5の発明は、請求項4記載のイオン注入用ステンシルマスクの製造方法において、前記第2の薄膜層に前記第2のイオン注入用貫通孔パターンとともに表裏重ね合わせ用マークを形成し、前記第1の薄膜層に前記表裏重ね合わせ用マークを用いて位置合わせ用マークを形成し、前記第1の薄膜層に前記位置合わせ用マークを用いて前記第1のイオン注入用貫通孔パターンを形成することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the method for manufacturing the stencil mask for ion implantation according to the fourth aspect, the second thin film layer is formed with front and back overlay marks together with the second ion implantation through hole pattern, An alignment mark is formed on the first thin film layer using the front and back overlay marks, and the first ion implantation through-hole pattern is formed on the first thin film layer using the alignment mark. It is characterized by doing.

請求項6の発明は、請求項4または5記載のイオン注入用ステンシルマスクの製造方法において、前記支持層および第2の薄膜層が単結晶シリコンからなり、前記第1の薄膜層がダイヤモンドからなることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a stencil mask for ion implantation according to the fourth or fifth aspect, the support layer and the second thin film layer are made of single crystal silicon, and the first thin film layer is made of diamond. It is characterized by that.

本発明のイオン注入用ステンシルマスクはメンブレンが第1の薄膜層及び第2の薄膜層の2層から構成される。このイオン注入用ステンシルマスクにおけるメンブレンの熱容量は、3層からなるSOIウエハを用いて作製される従来のイオン注入用ステンシルマスクのメンブレンの熱容量よりも大きい。このため、イオンビームの発熱に起因したメンブレンの撓みという欠陥が大幅に低減され、優れた耐熱性や耐久性を有するイオン注入用ステンシルマスクとなる。   In the stencil mask for ion implantation of the present invention, the membrane is composed of two layers of the first thin film layer and the second thin film layer. The heat capacity of the membrane in the ion implantation stencil mask is larger than the heat capacity of the membrane of the conventional ion implantation stencil mask manufactured using a three-layer SOI wafer. For this reason, the defect of membrane bending due to heat generation of the ion beam is greatly reduced, and the stencil mask for ion implantation having excellent heat resistance and durability is obtained.

また、本発明のイオン注入用ステンシルマスクにおけるイオン注入用貫通孔パターンの寸法は第1の薄膜層に形成する第1のイオン注入用貫通孔パターンで規定すればよいため、第2の薄膜層に形成する第2のイオン注入用貫通孔パターンの寸法は第1のイオン注入用貫通孔パターンの寸法より大きくすることができる。これにより第2の薄膜層の厚さも大きくすることが可能となり、メンブレンの耐熱性や耐久性を一層増大させることができる。   Moreover, since the dimension of the through-hole pattern for ion implantation in the stencil mask for ion implantation of the present invention may be defined by the first through-hole pattern for ion implantation formed in the first thin film layer, The dimension of the second ion implantation through hole pattern to be formed can be larger than the dimension of the first ion implantation through hole pattern. Thereby, the thickness of the second thin film layer can be increased, and the heat resistance and durability of the membrane can be further increased.

また、本発明のイオン注入用ステンシルマスクの製造方法は簡単な方法であるため、上記の優れた耐熱性や耐久性を有するイオン注入用ステンシルマスクを安価に製造することができる。   Moreover, since the manufacturing method of the stencil mask for ion implantation of this invention is a simple method, the stencil mask for ion implantation which has said outstanding heat resistance and durability can be manufactured cheaply.

さらに、本発明のイオン注入用ステンシルマスクを用いることにより、精度の良いイオン注入が可能となる。その結果、半導体デバイス等の製造を高い歩留まりで行うことができる。   Further, by using the stencil mask for ion implantation according to the present invention, ion implantation with high accuracy becomes possible. As a result, semiconductor devices and the like can be manufactured with a high yield.

(a)〜(e)は本発明のイオン注入用ステンシルマスクの製造方法の一例の一部を示す模式構成断面図である。(a)-(e) is typical structure sectional drawing which shows a part of example of the manufacturing method of the stencil mask for ion implantation of this invention. (a)〜(d)は本発明のイオン注入用ステンシルマスクの製造方法の一例の一部を示す模式構成断面図である。(a)-(d) is typical structure sectional drawing which shows a part of example of the manufacturing method of the stencil mask for ion implantation of this invention. (a)はSOIウエハの一例を示す模式構成断面図であり、(b)は従来のイオン注入用ステンシルマスクの一例を示す模式構成断面図である。(a) is a schematic cross-sectional view showing an example of an SOI wafer, and (b) is a schematic cross-sectional view showing an example of a conventional stencil mask for ion implantation.

以下、本発明の実施形態に係るイオン注入用ステンシルマスクをその製造方法とともに図1及び図2を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, the stencil mask for ion implantation which concerns on embodiment of this invention is demonstrated in detail, referring FIG.1 and FIG.2 with the manufacturing method.

まず、図1(a)に示すように、支持層11上に第1の薄膜層12を設けた基板13を準備する。   First, as shown in FIG. 1A, a substrate 13 provided with a first thin film layer 12 on a support layer 11 is prepared.

ここで、SOIウエハを用いて作製される従来のイオン注入用ステンシルマスクにおける加工技術をできるだけそのまま用いるために、支持層11としては、例えば単結晶シリコンを好適に用いることができる。なお、支持層11を構成する材料として単結晶シリコンを選択した場合には、当該支持層11にはボロンやリン等の不純物が含まれていてもかまわない。   Here, for example, single crystal silicon can be suitably used as the support layer 11 in order to use as much as possible the processing technique in the conventional ion implantation stencil mask manufactured using the SOI wafer. When single crystal silicon is selected as the material constituting the support layer 11, the support layer 11 may contain impurities such as boron and phosphorus.

また、第1の薄膜層12を構成する材料としては、メンブレンの熱撓み低減のために、熱伝導率が高く機械的強度の大きい材料を用いることが望ましい。例えば第1の薄膜層12を構成する材料としてダイヤモンドなどを好適に用いることができる。   Further, as a material constituting the first thin film layer 12, it is desirable to use a material having high thermal conductivity and high mechanical strength in order to reduce thermal deflection of the membrane. For example, diamond or the like can be suitably used as a material constituting the first thin film layer 12.

次に、図1(b)に示すように、支持層11の下面にフォトレジスト等をスピンナー等で塗布して感光層(図示せず)を形成し、この感光層にパターン露光、現像等のパターニング処理を行って、エッチングマスク14を形成する。   Next, as shown in FIG. 1B, a photoresist or the like is applied to the lower surface of the support layer 11 with a spinner or the like to form a photosensitive layer (not shown), and pattern exposure, development, etc. are performed on the photosensitive layer. A patterning process is performed to form an etching mask 14.

次に、図1(c)に示すように、エッチングマスク14を用いてドライエッチングやウエットエッチング等により、支持層11を、その周囲を除く部分を厚さ方向の中間部までエッチングして除去し、第2の薄膜層15を形成する。さらに、不要となったエッチングマスク14を除去する。   Next, as shown in FIG. 1 (c), the support layer 11 is removed by etching the portion excluding the periphery to the middle in the thickness direction by dry etching or wet etching using the etching mask 14. Then, the second thin film layer 15 is formed. Further, the etching mask 14 that has become unnecessary is removed.

ここで、第2の薄膜層15の表面は完全に平坦でなくてもかまわないが、第2の薄膜層15の厚さはメンブレン撓みを低減するために、できるだけ厚くすることが好ましい。   Here, the surface of the second thin film layer 15 may not be completely flat, but the thickness of the second thin film layer 15 is preferably as thick as possible in order to reduce membrane bending.

次に、図1(d)に示すように、上記のように形成した第2の薄膜層15の下面に電子線レジスト等をスプレーコーター等で塗布して感光層(図示せず)を形成し、この感光層に電子ビーム描画、現像等のパターニング処理を行って、エッチングマスク16を形成する。   Next, as shown in FIG. 1 (d), an electron beam resist or the like is applied to the lower surface of the second thin film layer 15 formed as described above with a spray coater or the like to form a photosensitive layer (not shown). Then, the etching mask 16 is formed by performing patterning processing such as electron beam drawing and development on the photosensitive layer.

次に、図1(e)に示すように、エッチングマスク16を用いてドライエッチング等により、第2の薄膜層15をエッチングし、その後、不要となったエッチングマスク16を除去し、表裏重ね合わせ用マーク17及び、複数の第2のイオン注入用貫通孔からなる第2のイオン注入用貫通孔パターン18を形成する。   Next, as shown in FIG. 1 (e), the second thin film layer 15 is etched by dry etching or the like using the etching mask 16, and then the etching mask 16 that is no longer needed is removed and the front and back surfaces are overlapped. A second ion implantation through hole pattern 18 including a mark 17 and a plurality of second ion implantation through holes is formed.

ここで、第2の薄膜層15をエッチングする際には、第1の薄膜層12がエッチングストッパー層となる。   Here, when the second thin film layer 15 is etched, the first thin film layer 12 serves as an etching stopper layer.

また、イオン注入用ステンシルマスク113におけるイオン注入用貫通孔の寸法は第1の薄膜層12に形成する第1のイオン注入用貫通孔で規定されるため、第2の薄膜層15に形成する第2のイオン注入用貫通孔の寸法は、後に形成する第1のイオン注入用貫通孔の寸法より大きくなってもかまわない。   In addition, since the dimension of the ion implantation through hole in the ion implantation stencil mask 113 is defined by the first ion implantation through hole formed in the first thin film layer 12, the second ion film formed in the second thin film layer 15 has a first dimension. The dimension of the second ion implantation through hole may be larger than the dimension of the first ion implantation through hole to be formed later.

次に、図2(a)に示すように、第1の薄膜層12の上面にシリコン酸化膜等(図示せず)を形成し、第2の薄膜層15に形成した表裏重ね合わせ用マーク17を用いて第1の薄膜層12の所望の位置に位置合わせ用マーク110を形成するためのパターニングを公知技術を用いて行い、エッチングマスク19を形成する。   Next, as shown in FIG. 2A, a silicon oxide film or the like (not shown) is formed on the upper surface of the first thin film layer 12, and the front and back overlay marks 17 formed on the second thin film layer 15 are formed. Then, patterning for forming the alignment mark 110 at a desired position of the first thin film layer 12 is performed using a known technique, and the etching mask 19 is formed.

次に、図2(b)に示すように、エッチングマスク19を用いてドライエッチング等により第1の薄膜層12をエッチングし、その後、不要となったエッチングマスク19を除去し、位置合わせ用マーク110を形成する。   Next, as shown in FIG. 2B, the first thin film layer 12 is etched by dry etching or the like using the etching mask 19, and then the etching mask 19 that is no longer needed is removed, and an alignment mark is formed. 110 is formed.

ここで、第1の薄膜層12をエッチングする際には、第2の薄膜層15がエッチングストッパー層となる。   Here, when the first thin film layer 12 is etched, the second thin film layer 15 becomes an etching stopper layer.

次に、図2(c)に示すように、第1の薄膜層12の上面にシリコン酸化膜等(図示せず)を形成し、第1の薄膜層12に形成した位置合わせ用マーク110を用いて第2の薄膜層15に形成した第2のイオン注入用貫通孔パターン18に対応する第1のイオン注入用貫通孔パターン112を第1の薄膜層12に形成するためのパターニングを公知技術を用いて行い、エッチングマスク111を形成する。   Next, as shown in FIG. 2C, a silicon oxide film or the like (not shown) is formed on the upper surface of the first thin film layer 12, and the alignment mark 110 formed on the first thin film layer 12 is formed. The patterning for forming the first ion implantation through-hole pattern 112 corresponding to the second ion implantation through-hole pattern 18 formed in the second thin film layer 15 in the first thin film layer 12 is known. Then, an etching mask 111 is formed.

次に、図2(d)に示すように、エッチングマスク111を用いてドライエッチング等により第1の薄膜層12をエッチングし、各第2のイオン注入用貫通孔に位置が合致する複数の第1のイオン注入用貫通孔からなる第1のイオン注入用貫通孔パターン112を形成する。その後、不要となったエッチングマスク111を除去する。これにより、メンブレンが第1の薄膜層12と第2の薄膜層15の2層からなるイオン注入用ステンシルマスク113を得る。   Next, as shown in FIG. 2 (d), the first thin film layer 12 is etched by dry etching or the like using the etching mask 111, and a plurality of second films whose positions match the respective second ion implantation through holes. A first ion implantation through-hole pattern 112 made of one ion implantation through-hole is formed. Thereafter, the etching mask 111 that has become unnecessary is removed. As a result, a stencil mask 113 for ion implantation in which the membrane is composed of two layers of the first thin film layer 12 and the second thin film layer 15 is obtained.

なお、上記においては支持層11及び第2の薄膜層15を加工した後に第1の薄膜層12を加工する製造方法について説明したが、逆に第1の薄膜層12を加工した後に支持層11及び第2の薄膜層15を加工する製造方法等も可能である。   In the above description, the manufacturing method of processing the first thin film layer 12 after processing the support layer 11 and the second thin film layer 15 has been described. Conversely, after processing the first thin film layer 12, the support layer 11 is processed. And the manufacturing method etc. which process the 2nd thin film layer 15 are also possible.

以下の実施例により、本実施形態のイオン注入用ステンシルマスクの製造方法の具体例について説明する。   The following examples will explain specific examples of the method for manufacturing the stencil mask for ion implantation of the present embodiment.

まず、図1(a)に示すように、500μm厚の単結晶シリコンからなる100mmΦの支持層11上に、CVD法により10μm厚のダイヤモンドからなる第1の薄膜層12を設けた基板13を準備した。   First, as shown in FIG. 1A, a substrate 13 is prepared in which a first thin film layer 12 made of diamond having a thickness of 10 μm is formed on a support layer 11 made of 500 μm thick single crystal silicon by a CVD method. did.

次に、図1(b)に示すように、支持層11の下面にフォトレジストをスピンナーで塗布して20μm厚の感光層(図示せず)を形成し、この感光層にパターン露光、現像等のパターニング処理を行って、エッチングマスク14を形成した。   Next, as shown in FIG. 1B, a photoresist is applied to the lower surface of the support layer 11 with a spinner to form a 20 μm-thick photosensitive layer (not shown), and pattern exposure, development, etc. are performed on this photosensitive layer. The etching mask 14 was formed by performing the patterning process.

次に、図1(c)に示すように、エッチングマスク14を用いてフロロカーボン系の混合ガスプラズマを用いたドライエッチングにより支持層11を途中までエッチングして除去し、第2の薄膜層15を形成した。形成した第2の薄膜層15の厚さは平均で50μmであるが、±2μmの分布があった。さらに、不要となったエッチングマスク14をウエット処理により除去した。   Next, as shown in FIG. 1C, the support layer 11 is etched and removed halfway by dry etching using a fluorocarbon-based mixed gas plasma using the etching mask 14, and the second thin film layer 15 is removed. Formed. The thickness of the formed second thin film layer 15 was 50 μm on average, but had a distribution of ± 2 μm. Furthermore, the etching mask 14 which became unnecessary was removed by wet processing.

次に、図1(d)に示すように、上記のように形成した第2の薄膜層15の下面に電子線レジストをスプレーコーターで塗布して1.0μm厚の感光層(図示せず)を形成し、この感光層に電子ビーム描画、現像等のパターニング処理を行って、エッチングマスク16を形成した。   Next, as shown in FIG. 1 (d), an electron beam resist is applied to the lower surface of the second thin film layer 15 formed as described above with a spray coater, and a photosensitive layer (not shown) having a thickness of 1.0 μm. Then, patterning processing such as electron beam drawing and development was performed on the photosensitive layer to form an etching mask 16.

次に、図1(e)に示すように、エッチングマスク16を用いてフロロカーボン系の混合ガスプラズマを用いたドライエッチングにより、第2の薄膜層15をエッチングし、その後、不要となったエッチングマスク16をウエット処理により除去し、表裏重ね合わせ用マーク17及び第2のイオン注入用貫通孔パターン18を形成した。なお、当該第2のイオン注入用貫通孔パターン18の寸法は後に形成する第1のイオン注入用貫通孔パターン112の寸法より5μm大きくした。   Next, as shown in FIG. 1 (e), the second thin film layer 15 is etched by dry etching using a fluorocarbon mixed gas plasma using the etching mask 16, and then the etching mask that is no longer needed. 16 was removed by wet processing, and a front and back overlay mark 17 and a second ion implantation through hole pattern 18 were formed. The dimension of the second ion implantation through hole pattern 18 was made 5 μm larger than the dimension of the first ion implantation through hole pattern 112 to be formed later.

次に、図2(a)に示すように、第1の薄膜層12の上面にスパッタ法により0.5 μm厚のシリコン酸化膜(図示せず)を形成し、第2の薄膜層15に形成した表裏重ね合わせ用マーク17を用いて第1の薄膜層12の所望の位置に位置合わせ用マーク110を形成するためのパターニングを公知技術を用いて行い、エッチングマスク19を形成した。   Next, as shown in FIG. 2A, a silicon oxide film (not shown) having a thickness of 0.5 μm is formed on the upper surface of the first thin film layer 12 by sputtering. Patterning for forming the alignment mark 110 at a desired position of the first thin film layer 12 using the formed front and back overlay mark 17 was performed using a known technique, and the etching mask 19 was formed.

次に、図2(b)に示すように、エッチングマスク19を用いて酸素を含む混合ガスプラズマを用いたドライエッチングにより第1の薄膜層12をエッチングし、その後、不要となったエッチングマスク19をフッ化水素酸を用いたウエットエッチングにより除去し、位置合わせ用マーク110を形成した。   Next, as shown in FIG. 2B, the first thin film layer 12 is etched by dry etching using a mixed gas plasma containing oxygen using the etching mask 19, and then the etching mask 19 that is no longer needed. Was removed by wet etching using hydrofluoric acid to form alignment marks 110.

次に、図2(c)に示すように、第1の薄膜層12の上面にスパッタ法により0.5 μm厚のシリコン酸化膜(図示せず)を形成し、第1の薄膜層12に形成した位置合わせ用マーク110を用いて第2の薄膜層15に形成した第2のイオン注入用貫通孔パターン18に対応する第1のイオン注入用貫通孔パターン112を第1の薄膜層12に形成するためのパターニングを公知技術を用いて行い、エッチングマスク111を形成した。   Next, as shown in FIG. 2C, a silicon oxide film (not shown) having a thickness of 0.5 μm is formed on the upper surface of the first thin film layer 12 by a sputtering method. The first ion implantation through-hole pattern 112 corresponding to the second ion implantation through-hole pattern 18 formed in the second thin film layer 15 using the formed alignment mark 110 is formed in the first thin film layer 12. Patterning for forming was performed using a known technique to form an etching mask 111.

次に、図2(d)に示すように、エッチングマスク111を用いて酸素を含む混合ガスプラズマを用いたドライエッチングにより第1の薄膜層12をエッチングし、第1のイオン注入用貫通孔パターン112を形成した。その後、不要となったエッチングマスク111をフッ化水素酸を用いたウエットエッチングにより除去した。   Next, as shown in FIG. 2 (d), the first thin film layer 12 is etched by dry etching using a mixed gas plasma containing oxygen using an etching mask 111, and a first ion implantation through hole pattern is formed. 112 was formed. Thereafter, the unnecessary etching mask 111 was removed by wet etching using hydrofluoric acid.

以上の方法により、メンブレンが第1の薄膜層12と第2の薄膜層15の2層からなる本発明のイオン注入用ステンシルマスク113を得た。   By the above method, the stencil mask 113 for ion implantation of the present invention in which the membrane was composed of two layers of the first thin film layer 12 and the second thin film layer 15 was obtained.

11、31…支持層
12…第1の薄膜層
13…基板
14,16,19,111…エッチングマスク
15…第2の薄膜層
17…表裏重ね合わせ用マーク
18…第2のイオン注入用貫通孔パターン
110…位置合わせ用マーク
112…第1のイオン注入用貫通孔パターン
113、37…イオン注入用ステンシルマスク
32…エッチングストッパー層
33…薄膜層
34…SOIウエハ
35…開口部
36…貫通孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11, 31 ... Support layer 12 ... 1st thin film layer 13 ... Substrate 14, 16, 19, 111 ... Etching mask 15 ... 2nd thin film layer 17 ... Front and back overlay mark 18 ... 2nd ion implantation through-hole Pattern 110 ... Alignment mark 112 ... First ion implantation through hole pattern 113, 37 ... Ion implantation stencil mask 32 ... Etching stopper layer 33 ... Thin film layer 34 ... SOI wafer 35 ... Opening 36 ... Through hole

Claims (6)

支持層とこの支持層の一方の面に設けられた第1の薄膜層とを備え、
前記支持層は、前記第1の薄膜層が形成された面と反対の面から当該支持層の厚さ方向の中間部まで加工することにより形成される第2の薄膜層を有し、
前記第1の薄膜層は複数の第1のイオン注入用貫通孔からなる第1のイオン注入用貫通孔パターンを有し、
前記第2の薄膜層は複数の第2のイオン注入用貫通孔からなる第2のイオン注入用貫通孔パターンを有し、
前記各第1のイオン注入用貫通孔と前記各第2のイオン注入用貫通孔とは位置が合致している、
ことを特徴とするイオン注入用ステンシルマスク。
A support layer and a first thin film layer provided on one surface of the support layer;
The support layer has a second thin film layer formed by processing from a surface opposite to the surface on which the first thin film layer is formed to an intermediate portion in the thickness direction of the support layer,
The first thin film layer has a first ion implantation through-hole pattern including a plurality of first ion implantation through-holes,
The second thin film layer has a second ion implantation through-hole pattern including a plurality of second ion implantation through-holes,
The positions of the first through holes for ion implantation and the second through holes for ion implantation are matched.
A stencil mask for ion implantation.
前記第2のイオン注入用貫通孔の寸法が前記第1のイオン注入用貫通孔の寸法より大きいことを特徴とする請求項1記載のイオン注入用ステンシルマスク。   2. The stencil mask for ion implantation according to claim 1, wherein the dimension of the second ion implantation through hole is larger than the dimension of the first ion implantation through hole. 前記支持層および第2の薄膜層が単結晶シリコンからなり、前記第1の薄膜層がダイヤモンドからなることを特徴とする請求項1または2記載のイオン注入用ステンシルマスク。   3. The stencil mask for ion implantation according to claim 1, wherein the support layer and the second thin film layer are made of single crystal silicon, and the first thin film layer is made of diamond. 支持層上に第1の薄膜層を形成する工程と、
前記支持層を前記第1の薄膜層が形成された面と反対の面から当該支持層の厚さ方向の中間部まで加工することにより第2の薄膜層を形成する工程と、
前記第1の薄膜層に複数の第1のイオン注入用貫通孔からなる第1のイオン注入用貫通孔パターンを形成する工程と、
前記第2の薄膜層に複数の第2のイオン注入用貫通孔からなる第2のイオン注入用貫通孔パターンを形成する工程とを含み、
前記各第1のイオン注入用貫通孔と前記各第2のイオン注入用貫通孔とは位置が合致している、
ことを特徴とするイオン注入用ステンシルマスクの製造方法。
Forming a first thin film layer on the support layer;
Forming the second thin film layer by processing the support layer from a surface opposite to the surface on which the first thin film layer is formed to an intermediate portion in the thickness direction of the support layer;
Forming a first ion implantation through-hole pattern comprising a plurality of first ion implantation through-holes in the first thin film layer;
Forming a second ion implantation through-hole pattern comprising a plurality of second ion implantation through-holes in the second thin film layer,
The positions of the first through holes for ion implantation and the second through holes for ion implantation are matched.
A method for producing a stencil mask for ion implantation, characterized in that:
前記第2の薄膜層に前記第2のイオン注入用貫通孔パターンとともに表裏重ね合わせ用マークを形成し、
前記第1の薄膜層に前記表裏重ね合わせ用マークを用いて位置合わせ用マークを形成し、
前記第1の薄膜層に前記位置合わせ用マークを用いて前記第1のイオン注入用貫通孔パターンを形成する、
ことを特徴とする請求項4記載のイオン注入用ステンシルマスクの製造方法。
Forming a mark for overlapping the front and back together with the second through-hole pattern for ion implantation in the second thin film layer;
Using the front and back overlay marks on the first thin film layer to form alignment marks,
Forming the first ion implantation through-hole pattern using the alignment mark in the first thin film layer;
The method for producing a stencil mask for ion implantation according to claim 4.
前記支持層および第2の薄膜層が単結晶シリコンからなり、前記第1の薄膜層がダイヤモンドからなることを特徴とする請求項4または5記載のイオン注入用ステンシルマスクの製造方法。   6. The method for producing a stencil mask for ion implantation according to claim 4, wherein the support layer and the second thin film layer are made of single crystal silicon, and the first thin film layer is made of diamond.
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