JP6934726B2

JP6934726B2 - スパッタエッチング用マスク、スパッタエッチング方法及びスパッタエッチング装置

Info

Publication number: JP6934726B2
Application number: JP2017013163A
Authority: JP
Inventors: 明光大石
Original assignee: SPP Technologies Co Ltd
Current assignee: SPP Technologies Co Ltd
Priority date: 2017-01-27
Filing date: 2017-01-27
Publication date: 2021-09-15
Anticipated expiration: 2037-01-27
Also published as: JP2018121018A

Description

本発明は、スパッタエッチング用マスク、これを用いたスパッタエッチング方法及びスパッタエッチング装置に関する。特に、本発明は、スパッタエッチングを施す基板にバリ状の突起が発生するのを防止すると共に、寸法精度に優れたスパッタエッチングを可能にするスパッタエッチング用マスク、これを用いたスパッタエッチング方法及びスパッタエッチング装置に関する。

従来、基板本体上に金属膜などの被エッチング膜が形成された基板をエッチングするプラズマエッチングの一種として、スパッタエッチングが知られている。スパッタエッチングは、Ａｒ^＋イオンなどの不活性ガスイオンを基板の被エッチング膜に衝突させることで、被エッチング膜を構成する材料の一部を被エッチング膜から弾き出して（スパッタして）エッチングする方法である。基板に対してスパッタエッチングを施す際には、所望する電極や配線などの形状や寸法に対応するパターンが形成されたマスクを基板上に配置するのが一般的である。このマスクを介してスパッタエッチングを施すことで、マスクで被覆されていない基板（被エッチング膜）の領域がエッチングされ、電極や配線などが形成されることになる。スパッタエッチングが終了するとマスクは基板から除去される。

図５は、従来のスパッタエッチング用マスクの問題点を説明する説明図である。図５（ａ）はスパッタエッチングを施している状態を示す断面図であり、図５（ｂ）はスパッタエッチングが終了した状態を示す断面図であり、図５（ｃ）はマスクを除去した状態を示す断面図である。
図５に示すように、従来のスパッタエッチング用マスク１Ａは、その厚み方向に沿った断面視において単純な矩形であるのが一般的である。このため、図５（ａ）に示すように、基板２に対して不活性ガスイオン３によりスパッタエッチングを施している過程において、被エッチング膜２２からランダムな方向にスパッタされた被エッチング膜２２を構成する材料の一部である被エッチング物４がマスク１Ａの側面に再付着して徐々に蓄積していく。これにより、図５（ｂ）に示すように、スパッタエッチングが終了した時点で、マスク１Ａの側面に再付着した被エッチング物４が基板２の被エッチング膜２２と繋がる場合がある。これにより、図５（ｃ）に示すように、マスク１Ａを除去した後に、被エッチング物４から形成されたバリ状の突起（エッチング残渣の一種）５が基板２に残る場合がある。

基板２に残存する突起５が折れると、折れた突起５を介して基板２に形成された配線間が短絡したり、突起５が折れる際に基板２に形成された電極や配線に応力が作用して破損するおそれがある。基板２に残存する突起５は、電極や配線などが基板２に密に形成されている場合に顕著に問題となる。

上記のようなバリ状の突起が基板に発生しないようにするため、例えば特許文献１に記載のマスクが提案されている。
特許文献１に記載のマスクは、図６に示すように、基板２に近づくほどマスク１Ｂの幅が広くなるように、マスク１Ｂの側面が下広がりに傾斜したテーパ面とされている（特許文献１の図２参照）。特許文献１には、マスク１Ｂの側面のテーパ角（マスク１Ｂの側面が基板２の基板面と成す角）θが５°以上８０°以下であることが好ましい旨、記載されている（特許文献１の段落００２４）。
特許文献１に記載のマスク１Ｂをスパッタエッチングに用いれば、基板２に対してスパッタエッチングを施している過程においてマスク１Ｂの側面に被エッチング物が再付着したとしても、マスク１Ｂの側面が下広がりのテーパ面であるため、スパッタエッチングで用いる不活性ガスイオンがマスク１Ｂで遮蔽されることなく再付着した被エッチング物に衝突し易い。このため、基板２の被エッチング膜２２と同様に、マスク１Ｂの側面に再付着した被エッチング物も逐次スパッタエッチングされることで、基板２にバリ状の突起が発生し難いと考えられる。

しかしながら、特許文献１の記載のマスク１Ｂは、側面が下広がりのテーパ面であるため、基板２（被エッチング膜２２）に接する下部の縁部１３の厚みが小さい。このため、基板２に対してスパッタエッチングを施している過程において、基板２がエッチングされると同時にマスク１Ｂの縁部１３も除去され、スパッタエッチング開始前にはマスク１Ｂの縁部１３でコーティングされていた基板２の表面が、スパッタエッチングを施している過程で露出するおそれがある。表面が露出した基板２の部位もエッチングされるため、予定していた部位以外の部位がエッチングされることで、スパッタエッチングの寸法精度が悪化するおそれがある。

特許第２９５４８７７号公報

本発明は、上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、スパッタエッチングを施す基板にバリ状の突起が発生するのを防止すると共に、寸法精度に優れたスパッタエッチングを可能にするスパッタエッチング用マスク、これを用いたスパッタエッチング方法及びスパッタエッチング装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、スパッタエッチングを施す基板の基板面上に配置されるスパッタエッチング用マスクであって、第１マスク層と、前記第１マスク層上に設けられた第２マスク層とを備え、前記基板にスパッタエッチングを施す際、前記スパッタエッチング用マスクは、前記第１マスク層側が前記基板面に対向するように配置され、前記スパッタエッチング用マスクが前記基板面上に配置された状態において、前記第２マスク層の側面は、前記第１マスク層の側面に対して前記基板面に平行な方向に突出しており、なお且つ、前記基板面に対して略垂直であり又は前記第１マスク層に向かうにつれて前記突出方向と逆方向に傾斜しており、前記第１マスク層の厚みは、スパッタエッチングのエッチング深さ以上であり、前記第１マスク層の側面に対する前記第２マスク層の側面の最大突出長さは、スパッタエッチングのエッチング深さ以上である、ことを特徴とするスパッタエッチング用マスクを提供する。

本発明に係るスパッタエッチング用マスクは、第１マスク層と、第１マスク層上に設けられた第２マスク層とを備え、基板にスパッタエッチングを施す際、第１マスク層側が基板面に対向するように配置される。すなわち、下から、基板、第１マスク層、第２マスク層の順に積層されることになる。
本発明において、基板は、例えば、基板本体と、基板本体上に形成されたエッチングされる膜である被エッチング膜（金属膜など）とを備える。この場合、本発明に係るスパッタエッチング用マスクの第１マスク層が基板の被エッチング膜に接するように配置されることになる。

そして、本発明に係るスパッタエッチング用マスクは、スパッタエッチング用マスクが基板面上に配置された状態において、第２マスク層の側面が、第１マスク層の側面に対して基板面に平行な方向に突出していることに特徴を有する。なお且つ、スパッタエッチング用マスクが基板面上に配置された状態において、第２マスク層の側面が、基板面に対して略垂直であり又は第１マスク層に向けて前記突出方向と逆方向に傾斜していることに特徴を有する。
本発明において、「第１マスク層の側面」は、第１マスク層の厚み方向に沿った側面を意味する。本発明に係るスパッタエッチング用マスクが基板面上に配置された状態において、「第１マスク層の側面」は、基板面に垂直な方向に沿った側面に相当する。
また、本発明において、「第２マスク層の側面」は、第２マスク層の厚み方向（第１マスク層の厚み方向と同じ）に沿った側面を意味する。本発明に係るスパッタエッチング用マスクが基板面上に配置された状態において、「第２マスク層の側面」は、基板面に垂直な方向に沿った側面に相当する。
さらに、本発明において、「前記スパッタエッチング用マスクが前記基板面上に配置された状態において、前記第２マスク層の側面は、・・（中略）・・前記第１マスク層に向かうにつれて前記突出方向と逆方向に傾斜して」いるとは、第２マスク層の側面を構成する各点について、各点の位置が第１マスク層に近づくにつれて、各点の基板面に平行な方向の位置が第２マスク層の側面の突出方向と逆方向にズレることを意味する。換言すれば、本発明に係るスパッタエッチング用マスクが基板面上に配置された状態において、第２マスク層の側面は基板面に対して略垂直な方向から下窄まりに傾斜した逆テーパのテーパ面となることを意味する。第２マスク層の側面が基板面に対して略垂直な方向から傾斜する場合、その傾斜角（第２マスク層の側面の接線が基板面と成す角）が一定の平面であってもよいし、傾斜角が徐々に変化する曲面であってもよい。また、第２マスク層の側面は、上部が基板面に対して略垂直で下部が略垂直な方向に対して傾斜しているなど、略垂直な部分と略垂直な方向に対して傾斜している部分とが混在していてもよい。

上記の構成を有する本発明に係るスパッタエッチング用マスクを用いて基板にスパッタエッチングを施すと、不活性ガスイオンが基板（被エッチング膜）に衝突する領域は、主として、側面が突出している第２マスク層によって規制されることになる。具体的には、第２マスク層の側面が、基板面に対して略垂直又は第１マスク層に向かうにつれて第２マスク層の側面の突出方向と逆方向に傾斜しているため、鉛直上方から飛来した不活性ガスイオンは、主として、第２マスク層の側面の上端の下方に位置する基板面上の点を基点として第２マスク層の側面の突出方向に延びる領域で基板に衝突することになる。このため、不活性ガスイオンが基板に衝突することで被エッチング物がスパッタされる位置から第１マスク層の側面までの距離（基板面に平行な方向の距離）は、第２マスク層の最大突出長さ（第２マスク層の側面の上端と第１マスク層の側面との距離）以上となり、スパッタされた被エッチング物は、第１マスク層の側面まで到達し難くなる。この結果、被エッチング物が第１マスク層の側面に再付着し難くなり、被エッチング物が基板（被エッチング膜）と繋がり難くなる。
また、基板（被エッチング膜）と第２マスク層の側面及び下面とは、第１マスク層の厚み分以上に基板面に対して垂直な方向に離れているため、スパッタされた被エッチング物が第２マスク層の側面及び下面まで到達して再付着したとしても、被エッチング物が基板（被エッチング膜）と繋がり難くなる。
以上のように、本発明に係るスパッタエッチング用マスクを用いて基板にスパッタエッチングを施すと、スパッタされた被エッチング物が基板と繋がり難くなるため、基板にバリ状の突起が発生するのを防止することが可能である。

また、本発明に係るスパッタエッチング用マスクを用いて基板にスパッタエッチングを施す際、前述のように、不活性ガスイオンが基板（被エッチング膜）に衝突する領域は、主として、側面が突出している第２マスク層によって規制されることになる。換言すれば、スパッタエッチングの寸法精度は、第２マスク層の側面の位置に依存することになる。第２マスク層の側面が基板面に対して略垂直である場合には、十分な厚みを確保できるため、図６を参照して説明したような厚みの小さいマスク１Ｂの縁部１３が除去されることに起因する寸法精度の悪化は生じない。一方、第２マスク層の側面が突出方向と逆方向に傾斜しており、その傾斜角が一定の平面である場合、第２マスク層の縁部（第２マスク層の側面の上端部）の厚み自体は小さくなるものの、第２マスク層の側面に再付着した被エッチング物に不活性ガスイオンが衝突せず、この再付着した被エッチング物がマスクの一部として機能することが期待できるため、第２マスク層の縁部が除去されることに起因する寸法精度の悪化は生じ難い。
したがい、本発明に係るスパッタエッチング用マスクを用いて基板にスパッタエッチングを施すと、基板にバリ状の突起が発生するのを防止可能であると共に、寸法精度に優れたスパッタエッチングが可能である。

本発明に係るスパッタエッチング用マスクにおいて、前記第１マスク層の厚みは、スパッタエッチングのエッチング深さ以上である。
「エッチング深さ」とは、スパッタエッチングされる領域において、スパッタエッチング開始前の基板（被エッチング膜）表面から、スパッタエッチング終了後に基板に形成された凹部の最深部までの距離を意味する。
例えば、基板本体上に金属の被エッチング膜が形成されている場合、エッチング深さは０．０５μｍ〜１．０μｍ程度であり、このときの第１マスク層の厚みは、このエッチング深さ以上の０．０５μｍ以上にすることが好ましい。

本発明によれば、基板（被エッチング膜）と第２マスク層の側面及び下面とは、エッチング深さ以上に厚み方向に離れることになるため、スパッタされた被エッチング物が第２マスク層の側面及び下面まで到達し難くなる。この結果、被エッチング物が基板（被エッチング膜）とより一層繋がり難くなり、基板にバリ状の突起が発生するのをより一層防止することが可能である。

本発明に係るスパッタエッチング用マスクにおいて、前記第１マスク層の側面に対する前記第２マスク層の側面の最大突出長さは、スパッタエッチングのエッチング深さ以上である。
第１マスク層の側面に対する第２マスク層の側面の「最大突出長さ」とは、第１マスク層の側面と第２マスク層の側面との最大距離（基板面に平行な方向の距離）を意味する。具体的には、スパッタエッチング用マスクが基板面上に配置された状態において、第２マスク層の側面の上端と第１マスク層の側面との距離（基板面に平行な方向の距離）を意味する。
例えば、基板本体上に金属の被エッチング膜が形成されている場合、前述のように、エッチング深さは０．０５μｍ〜１．０μｍ程度であり、このときの第２マスク層の側面の最大突出長さは、このエッチング深さ以上の０．０５μｍ以上にすることが好ましい。

本発明によれば、被エッチング物がスパッタされる位置から第１マスク層の側面までの距離（基板面に平行な方向の距離）が、エッチング深さ以上に離れることになるため、スパッタされた被エッチング物が第１マスク層の側面により一層再付着し難くなり、被エッチング物が基板（被エッチング膜）と繋がり難くなる。このため、基板にバリ状の突起が発生するのをより一層防止することが可能である。

また、前記課題を解決するため、本発明は、スパッタエッチング用マスクを基板の基板面上に配置する第１工程と、前記スパッタエッチング用マスクを介して前記基板にスパッタエッチングを施す第２工程と、を含むスパッタエッチング方法であって、前記スパッタエッチング用マスクは、第１マスク層と、前記第１マスク層上に設けられた第２マスク層とを備え、前記第１工程において、前記第１マスク層側が前記基板面に対向するように、前記スパッタエッチング用マスクを配置し、前記スパッタエッチング用マスクが前記基板面上に配置された状態において、前記第２マスク層の側面は、前記第１マスク層の側面に対して前記基板面に平行な方向に突出しており、なお且つ、前記第１マスク層に向かうにつれて前記突出方向と逆方向に傾斜しており、前記第２工程において、スパッタされた被エッチング物を前記第２マスク層の側面に再付着させ、前記再付着した被エッチング物を前記第２マスク層の一部として機能させる、ことを特徴とするスパッタエッチング方法としても提供される。
或いは、前記課題を解決するため、本発明は、スパッタエッチング用マスクを基板の基板面上に配置する第１工程と、前記スパッタエッチング用マスクを介して前記基板にスパッタエッチングを施す第２工程と、前記スパッタエッチング後に前記スパッタエッチング用マスクを除去する第３工程と、を含むスパッタエッチング方法であって、前記スパッタエッチング用マスクは、第１マスク層と、前記第１マスク層上に設けられた第２マスク層とを備え、前記第１工程において、前記第１マスク層側が前記基板面に対向するように、前記スパッタエッチング用マスクを配置し、前記スパッタエッチング用マスクが前記基板面上に配置された状態において、前記第２マスク層の側面は、前記第１マスク層の側面に対して前記基板面に平行な方向に突出しており、なお且つ、前記基板面に対して略垂直であり、前記第１マスク層の厚みは、スパッタエッチングのエッチング深さ以上である、ことを特徴とするスパッタエッチング方法としても提供される。
或いは、前記課題を解決するため、本発明は、スパッタエッチング用マスクを基板の基板面上に配置する第１工程と、前記スパッタエッチング用マスクを介して前記基板にスパッタエッチングを施す第２工程と、前記スパッタエッチング後に前記スパッタエッチング用マスクを除去する第３工程と、を含むスパッタエッチング方法であって、前記スパッタエッチング用マスクは、第１マスク層と、前記第１マスク層上に設けられた第２マスク層とを備え、前記第１工程において、前記第１マスク層側が前記基板面に対向するように、前記スパッタエッチング用マスクを配置し、前記スパッタエッチング用マスクが前記基板面上に配置された状態において、前記第２マスク層の側面は、前記第１マスク層の側面に対して前記基板面に平行な方向に突出しており、なお且つ、前記基板面に対して略垂直であり、前記第１マスク層の側面に対する前記第２マスク層の側面の最大突出長さは、スパッタエッチングのエッチング深さ以上である、ことを特徴とするスパッタエッチング方法としても提供される。

本発明に係るスパッタエッチング方法によれば、本発明に係るスパッタエッチング用マスクを基板の基板面上に配置した状態でスパッタエッチングを施すため、基板にバリ状の突起が発生するのが防止されると共に、寸法精度に優れたスパッタエッチングが可能である。

さらに、前記課題を解決するため、本発明は、スパッタエッチングを施す基板が内部に配置されるチャンバを備え、前記チャンバ内にプラズマを生成し、該生成したプラズマを用いて、前記基板の配置面上に配置された前記スパッタエッチング用マスクを介して前記基板にスパッタエッチングを施す、ことを特徴とするスパッタエッチング装置としても提供される。

本発明に係るスパッタエッチング装置によれば、本発明に係るスパッタエッチング用マスクを基板の基板面上に配置した状態でスパッタエッチングを施すため、基板にバリ状の突起が発生するのが防止されると共に、寸法精度に優れたスパッタエッチングが可能である。
また、図６に示すような従来のマスク１Ｂを用いる場合には、マスク１Ｂの側面に再付着した被エッチング物が逐次スパッタエッチングされることで、被エッチング物がチャンバの内壁に再び再付着し、メンテナンス性が低下する。これに対し、本発明に係るスパッタエッチング装置によれば、マスクに再付着した被エッチング物がスパッタエッチングされる可能性が低減する結果、被エッチング物がチャンバの内壁に再び再付着する可能性も低減する。この結果、メンテナンス性に優れたスパッタエッチング装置が得られる。

本発明によれば、スパッタエッチングを施す基板にバリ状の突起が発生するのを防止可能であると共に、寸法精度に優れたスパッタエッチングが可能である。

本発明の一実施形態に係るスパッタエッチング用マスクを用いたスパッタエッチング方法を実行するためのスパッタエッチング装置の概略構成を模式的に示す断面図である。図１に示す破線で囲った領域におけるスパッタエッチング用マスク及び基板の部分拡大断面図である。スパッタエッチング用マスクの他の例及び基板の部分拡大断面図である。スパッタエッチング用マスクの更に他の例及び基板の部分拡大断面図である。従来のスパッタエッチング用マスクの問題点を説明する説明図である。特許文献１に記載のマスクの概略構成を模式的に示す断面図である。

以下、本発明の一実施形態について、適宜図面を参照しつつ説明する。
なお、説明の便宜上、各図に示す各構成要素の寸法や縮尺比は、実際のものとは異なる場合がある。

図１は、本発明の一実施形態に係るスパッタエッチング用マスクを用いたスパッタエッチング方法を実行するためのスパッタエッチング装置の概略構成を模式的に示す断面図である。
図１に示すように、スパッタエッチング装置１００は、スパッタエッチングを施す基板２が内部に配置されるチャンバ１０を備える他、チャンバ１０内に配置され、基板２が載置される載置台２０、チャンバ１０の外部に配設されたコイル３０、コイル３０に高周波電力を印加するための高周波電源４０、コイル３０の配設箇所に設けられたアルミナや石英等から形成された誘電体窓５０、載置台２０に高周波電力を印加するための高周波電源６０等を備える。スパッタエッチング装置１００では、スパッタエッチング用マスク１が用いられる。

上記の構成を有するスパッタエッチング装置１００において、コイル３０及び載置台２０に高周波電力が印加され、チャンバ１０内にＡｒなどの不活性ガスが供給される。コイル３０に高周波電力が印加されることで磁界が形成され、この磁界によって誘起される電界により、供給された不活性ガスがプラズマ化する。一方、載置台２０に高周波電力が印加されることで載置台２０とプラズマとの間に電位差が生じ、プラズマ中のイオン（Ａｒ^＋イオンなど）がこの電位差によって載置台２０に向けて移動し、スパッタエッチング用マスク１を介して基板２と衝突することで、基板２がスパッタエッチングされる。

上記の構成を有するスパッタエッチング装置１００を用いてスパッタエッチングを施す基板２は、後述の図２等に示すように、基板本体２１と、基板本体２１上に形成された被エッチング膜２２とを備えている。
基板本体２１としては、特に限定されるものではないが、Ｓｉ基板、ＳＯＩ（Silicon-On-Insulator）基板、ＳｉＯ_２基板、ＳｉＣ基板等を例示できる。
被エッチング膜２２としては、特に限定されるものではないが、金、銀、プラチナ、チタン等の金属膜の他、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）、ＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰなどの３元系・４元系材料等の難エッチング材料を例示できる。

図２は、図１に示す破線で囲った領域におけるスパッタエッチング用マスク及び基板の部分拡大断面図である。図２（ａ）はスパッタエッチング開始直後の状態を、図２（ｂ）はスパッタエッチングを施している途中の状態を、図２（ｃ）はスパッタエッチング終了直後の状態を示す。
図２に示すように、本実施形態に係るスパッタエッチング用マスク（以下、適宜、単に「マスク」と称する）１は、第１マスク層１１と、第１マスク層１１上に設けられた第２マスク層１２とを備え、基板２にスパッタエッチングを施す際、第１マスク層１１側が基板２の基板面（上面）に対向するように配置される。すなわち、第１マスク層１１の方が第２マスク層１２よりも下側に配置される。

マスク１（第１マスク層１１及び第２マスク層１２）は、例えば、フォトレジストを塗布して露光・現像したり、成膜装置を用いて、ＳｉＯ_２、酸化チタン、窒化チタン、タングステンなどを真空蒸着する公知の方法によって形成することができる。好ましくは、マスク１は、フォトレジスト又はＳｉＯ_２から形成される。
フォトレジストを用いる場合には、例えば、第１マスク層１１を形成する素材の現像レートが第２マスク層を形成する素材の現像レートよりも速くなるように、組成の異なる素材を積層した多層レジストを用いればよい。
現像レートを異ならせるためには、例えば、積層する素材として、各素材の感光硬化性が異なるネガ型感光性樹脂を使用すればよい。また、積層する素材として、各素材の現像液に対する溶解速度が異なるポジ型感光性樹脂を使用することもできる。さらには、第１マスク層１１を形成する素材として非感光性樹脂を使用し、第２マスク層１２を形成する素材としてネガ型感光性樹脂又はポジ型感光性樹脂を使用することもできる。
マスク１をフォトレジストによって形成する場合には、後述のようにマスク１に再付着した被エッチング物４と共に、リフトオフによって基板２から除去可能であるという利点を有する。
また、マスク１を酸化膜によって形成する場合には、例えば、第１マスク層１１及び第２マスク層１２を順次基板２の基板面に蒸着した後、第１マスク層にサイドエッチングを施すことが考えられる。
さらに、マスク１を金属膜によって形成する場合には、形成するマスク１の形状に応じたレジストマスクを基板２の基板面に先に形成し、このレジストマスクを介して金属を蒸着した後、リフトオフによってレジストマスクを基板２から除去することが考えられる。

図２に示すように、第２マスク層１２の側面１２ａは、第１マスク層１１の側面１１ａに対して基板２の基板面に平行な方向（図２のＸ方向）に突出している。また、図２に示す例では、第２マスク層１２の側面１２ａは、基板面に略垂直（図２のＹ方向）な平面である。すなわち、第２マスク層１２の側面１２ａが基板面と成す傾斜角（テーパ角）θが略９０°である。同様に、第１マスク層１１の側面１１ａも、基板面に略垂直な平面である。

第１マスク層１１の厚みｄ１は、スパッタエッチングのエッチング深さｄ以上である。エッチング深さｄは、スパッタエッチング開始前の基板２（被エッチング膜２２）表面から、スパッタエッチング終了後に基板２に形成された凹部の最深部までのＹ方向の距離を意味する。本実施形態では、エッチング深さｄは、被エッチング膜２２の厚みに等しい。

また、第１マスク層１１の側面１１ａに対する第２マスク層１２の側面１２ａの最大突出長さＬは、スパッタエッチングのエッチング深さｄ以上である。最大突出長さＬは、第１マスク層１１の側面１１ａと第２マスク層１２の側面１２ａとの最大距離（基板面に平行なＸ方向の距離）を意味する。

上記の構成を有するマスク１を用いて基板２にスパッタエッチングを施すと、不活性ガスイオン３が基板２（被エッチング膜２２）に衝突する領域は、主として、側面１２ａが突出している第２マスク層１２によって規制されることになる。具体的には、図２に示す例では、第２マスク層１２の側面１２ａが、基板２の基板面に対して略垂直である。このため、鉛直上方（Ｙ方向上方）から飛来した不活性ガスイオン３は、主として、第２マスク層１２の側面１２ａの上端の下方に位置する基板面上の点Ｐを基点として第２マスク層１２の側面１２ａの突出方向（図２の左方向）に延びる領域で基板２に衝突することになる。したがい、不活性ガスイオン３が基板２に衝突することで被エッチング物４がスパッタされる位置から第１マスク層１１の側面１１ａまでの距離（Ｘ方向の距離）は、第２マスク層１２の最大突出長さＬ以上（本実施形態では、エッチング深さｄ以上）となる。このため、スパッタされた被エッチング物４は、第１マスク層１１の側面１１ａまで到達し難くなる（図２（ｃ）参照）。この結果、被エッチング物４が第１マスク層１１の側面１１ａに再付着し難くなり、被エッチング物４が基板２（被エッチング膜２２）と繋がり難くなる。
また、基板２（被エッチング膜２２）と第２マスク層１２の側面１２ａ及び下面１２ｂとは、第１マスク層１１の厚みｄ１分以上（本実施形態では、エッチング深さｄ以上）に基板面に対して垂直なＹ方向に離れているため、スパッタされた被エッチング物４が第２マスク層１２の側面１２ａ及び下面１２ｂまで到達して再付着したとしても（図２（ｂ）、（ｃ）参照）、被エッチング物４が基板２（被エッチング膜２１）と繋がり難くなる。
以上のように、本実施形態に係るマスク１を用いて基板２にスパッタエッチングを施すと、スパッタされた被エッチング物４が基板２と繋がり難くなるため、基板２にバリ状の突起が発生するのを防止することが可能である。

また、本実施形態に係るマスク１を用いて基板２にスパッタエッチングを施す際、前述のように、不活性ガスイオン３が基板２（被エッチング膜２２）に衝突する領域は、主として、側面１２ａが突出している第２マスク層１２によって規制されることになる。換言すれば、スパッタエッチングの寸法精度は、第２マスク層１２の側面１２ａの位置に依存することになる。図２に示す例では、第２マスク層１２の側面１２ａが基板２の基板面に対して略垂直であり、十分な厚みを確保できるため、図６を参照して説明したような厚みの小さいマスク１Ｂの縁部１３が除去されることに起因する寸法精度の悪化は生じない。
したがい、本実施形態に係るマスク１を用いて基板２にスパッタエッチングを施すと、基板２にバリ状の突起が発生するのを防止可能であると共に、寸法精度に優れたスパッタエッチングが可能である。

図３は、スパッタエッチング用マスクの他の例及び基板の部分拡大断面図である。図３（ａ）はスパッタエッチング開始直後の状態を、図３（ｂ）はスパッタエッチングを施している途中の状態を、図３（ｃ）はスパッタエッチング終了直後の状態を示す。
図３に示すように、第２マスク層１２の側面１２ａは、図２に示す例と同様に、第１マスク層１１の側面１１ａに対して基板２の基板面に平行な方向（図３のＸ方向）に最大突出長さＬで突出している。ただし、図３に示す例では、図２に示す例と異なり、第２マスク層１２の側面１２ａは、第１マスク層１１に向かうにつれて第２マスク層１２の側面１２ａの突出方向と逆方向に傾斜している。具体的には、図３に示す第２マスク層１２の側面１２ａは、基板面と成す傾斜角（テーパ角）θが一定の平面である。傾斜角θは、特に限定されるものではないが、例えば、好ましくは９０．１°≦θ≦１２０°の範囲で、より好ましくは９０．１°≦θ≦９５°の範囲で設定される。

図３に示すマスク１の場合、第２マスク層１２の側面１２ａは、その傾斜角θが一定の平面であるため、第２マスク層１２の縁部（第２マスク層１２の側面１２ａの上端部）の厚み自体は小さくなる。しかしながら、第２マスク層１２の側面１２ａに再付着した被エッチング物４（図３（ｂ）、（ｃ）参照）に不活性ガスイオン３が衝突せず、この再付着した被エッチング物４がマスクの一部として機能することが期待できる。このため、第２マスク層１２の縁部が除去されることに起因する寸法精度の悪化は生じ難い。
したがい、図３に示すマスク１を用いて基板２にスパッタエッチングを施す場合も、基板２にバリ状の突起が発生するのを防止可能であると共に、寸法精度に優れたスパッタエッチングが可能である。

図４は、スパッタエッチング用マスクの更に他の例及び基板の部分拡大断面図である。図４（ａ）はスパッタエッチング開始直後の状態を、図４（ｂ）はスパッタエッチングを施している途中の状態を、図４（ｃ）はスパッタエッチング終了直後の状態を示す。
図４に示すように、第２マスク層１２の側面１２ａは、図２や図３に示す例と同様に、第１マスク層１１の側面１１ａに対して基板２の基板面に平行な方向（図４のＸ方向）に最大突出長さＬで突出している。ただし、図４に示す例では、図２に示す例と異なり、第２マスク層１２の側面１２ａは、第１マスク層１１に向かうつれて第２マスク層１２の側面１２ａの突出方向と逆方向に傾斜している。具体的には、図４に示す第２マスク層１２の側面１２ａは、その接線が基板面と成す傾斜角（テーパ角）θが徐々に変化する（大きくなる）曲面である。図４に示す例では、傾斜角θは、９０°≦θ≦１８０°の範囲で徐々に増加している。

図４に示すマスク１の場合、図３に示すマスク１に比べて、第２マスク層１２の縁部（第２マスク層１２の側面１２ａの上端部）の厚みが大きくなる。このため、第２マスク層１２の縁部がエッチングされることに起因する寸法精度の悪化が、図３に示すマスク１よりも生じ難い。
したがい、図４に示すマスク１を用いて基板２にスパッタエッチングを施す場合も、基板２にバリ状の突起が発生するのを防止可能であると共に、寸法精度に優れたスパッタエッチングが可能である。

なお、図２では、第２マスク層１２の側面１２ａが基板２の基板面に略垂直な平面である場合を、図３では、第２マスク層１２の側面１２ａが基板面に垂直な方向に対して一定の傾斜角θを有する平面である場合を、図４では、第２マスク層１２の側面１２ａが基板面に垂直な方向に対して徐々に変化する傾斜角θを有する曲面である場合を例に挙げて説明したが、本発明に係るマスクはこれに限るものではない。例えば、第２マスク層１２の側面１２ａは、図２に示す場合と同様に上部が基板面に対して略垂直で、図３や図４に示す場合と同様に下部が基板面に垂直な方向に対して傾斜しているなど、略垂直な部分と傾斜している部分とが混在していてもよい。

１・・・スパッタエッチング用マスク
１１・・・第１マスク層
１２・・・第２マスク層
２・・・基板
２１・・・基板本体
２２・・・被エッチング膜
１００・・・スパッタエッチング装置

Claims

スパッタエッチングを施す基板の基板面上に配置されるスパッタエッチング用マスクであって、
第１マスク層と、前記第１マスク層上に設けられた第２マスク層とを備え、
前記基板にスパッタエッチングを施す際、前記スパッタエッチング用マスクは、前記第１マスク層側が前記基板面に対向するように配置され、
前記スパッタエッチング用マスクが前記基板面上に配置された状態において、前記第２マスク層の側面は、前記第１マスク層の側面に対して前記基板面に平行な方向に突出しており、なお且つ、前記基板面に対して略垂直であり又は前記第１マスク層に向かうにつれて前記突出方向と逆方向に傾斜しており、
前記第１マスク層の厚みは、スパッタエッチングのエッチング深さ以上であり、
前記第１マスク層の側面に対する前記第２マスク層の側面の最大突出長さは、スパッタエッチングのエッチング深さ以上である、
ことを特徴とするスパッタエッチング用マスク。
スパッタエッチング用マスクを基板の基板面上に配置する第１工程と、
前記スパッタエッチング用マスクを介して前記基板にスパッタエッチングを施す第２工程と、を含むスパッタエッチング方法であって、
前記スパッタエッチング用マスクは、第１マスク層と、前記第１マスク層上に設けられた第２マスク層とを備え、
前記第１工程において、前記第１マスク層側が前記基板面に対向するように、前記スパッタエッチング用マスクを配置し、前記スパッタエッチング用マスクが前記基板面上に配置された状態において、前記第２マスク層の側面は、前記第１マスク層の側面に対して前記基板面に平行な方向に突出しており、なお且つ、前記第１マスク層に向かうにつれて前記突出方向と逆方向に傾斜しており、
前記第２工程において、スパッタされた被エッチング物を前記第２マスク層の側面に再付着させ、前記再付着した被エッチング物を前記第２マスク層の一部として機能させる、
ことを特徴とするスパッタエッチング方法。
スパッタエッチング用マスクを基板の基板面上に配置する第１工程と、
前記スパッタエッチング用マスクを介して前記基板にスパッタエッチングを施す第２工程と、
前記スパッタエッチング後に前記スパッタエッチング用マスクを除去する第３工程と、を含むスパッタエッチング方法であって、
前記スパッタエッチング用マスクは、第１マスク層と、前記第１マスク層上に設けられた第２マスク層とを備え、
前記第１工程において、前記第１マスク層側が前記基板面に対向するように、前記スパッタエッチング用マスクを配置し、前記スパッタエッチング用マスクが前記基板面上に配置された状態において、前記第２マスク層の側面は、前記第１マスク層の側面に対して前記基板面に平行な方向に突出しており、なお且つ、前記基板面に対して略垂直であり、
前記第１マスク層の厚みは、スパッタエッチングのエッチング深さ以上である、
ことを特徴とするスパッタエッチング方法。
スパッタエッチング用マスクを基板の基板面上に配置する第１工程と、
前記スパッタエッチング用マスクを介して前記基板にスパッタエッチングを施す第２工程と、
前記スパッタエッチング後に前記スパッタエッチング用マスクを除去する第３工程と、を含むスパッタエッチング方法であって、
前記スパッタエッチング用マスクは、第１マスク層と、前記第１マスク層上に設けられた第２マスク層とを備え、
前記第１工程において、前記第１マスク層側が前記基板面に対向するように、前記スパッタエッチング用マスクを配置し、前記スパッタエッチング用マスクが前記基板面上に配置された状態において、前記第２マスク層の側面は、前記第１マスク層の側面に対して前記基板面に平行な方向に突出しており、なお且つ、前記基板面に対して略垂直であり、
前記第１マスク層の側面に対する前記第２マスク層の側面の最大突出長さは、スパッタエッチングのエッチング深さ以上である、
ことを特徴とするスパッタエッチング方法。
スパッタエッチングを施す基板が内部に配置されるチャンバを備え、
前記チャンバ内にプラズマを生成し、該生成したプラズマを用いて、前記基板の基板面上に配置された請求項１に記載のスパッタエッチング用マスクを介して前記基板にスパッタエッチングを施す、
ことを特徴とするスパッタエッチング装置。