(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔である第１の開口部を有する第１のマスクと、
貫通孔である第２の開口部を有し前記第１の開口部に対応する窪んだ空間部を有する第２のマスクと、を備えることを特徴とするマスクセット。
【請求項２】
前記第２のマスクは、前記空間部に対応する第１の領域、及び前記第１の領域と前記第２の開口部とを除く第２の領域に区分され、
第１の領域は第２の領域よりも厚みが薄い、ことを特徴とする請求項１に記載のマスクセット。
【請求項３】
前記第２のマスクの第１の領域の厚みは、前記第１のマスクの厚みよりも薄いことを特徴とする請求項２に記載のマスクセット。
【請求項４】
前記第２のマスクの第２の領域の厚みは、前記第１のマスクの厚みと同じであることを特徴とする請求項３に記載のマスクセット。
【請求項５】
前記第２のマスクの第２の領域の厚みは、前記第１のマスクの厚みよりも厚いことを特徴とする請求項２に記載のマスクセット。
【請求項６】
前記第２のマスクの第１の領域の厚みは、前記第１のマスクの厚みと同じであることを特徴とする請求項５に記載のマスクセット。
【請求項７】
前記第１のマスクは、複数の前記第１の開口部を含み、
前記第２のマスクは、複数の前記第２の開口部を含み、
前記第１のマスクと前記第２のマスクとを重ねた時に、前記複数の第１の開口部と前記複数の第２の開口部は、交互に配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のマスクセット。
【請求項８】
前記複数の第１の開口部、および前記複数の第２の開口部は、平面の視点において窪みのない形状である、ことを特徴とする請求項７に記載のメタルマスクセット。
【請求項９】
前記複数の第１の開口部は、少なくとも第１の方向の第１の線分と前記第１の方向の線分よりも長い第２の方向の第２の線分を含み、
前記複数の第２の開口部は、少なくとも前記第１の方向の第３の線分と前記第１の方向の線分よりも長い前記第２の方向の第４の線分を含む、ことを特徴とする請求項７に記載のメタルマスクセット。
【請求項１０】
前記第１のマスクと前記第２のマスクとを重ねた時に、前記第１の開口部の輪郭の少なくとも一部は、前記第２の開口部の輪郭と接することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のマスクセット。
【請求項１１】
前記第１のマスクと前記第２のマスクとを重ねた時に、前記第１の開口部の一部の領域は、前記第２の開口部の一部の領域と重畳することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のマスクセット。
【請求項１２】
前記第１のマスクは、複数の前記第１の開口部を含み、
前記第２のマスクは、複数の前記第２の開口部を含み、
前記第１のマスクと前記第２のマスクとを重ねた時に、前記複数の第１の開口部と前記複数の第２の開口部とで環状の領域を構成することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のマスクセット。
【請求項１３】
前記環状の領域の更に内側に、前記第１の開口部と前記第２の開口部の少なくともいずれか一方が存在することを特徴とする請求項１２に記載のマスクセット。
【請求項１４】
前記第１のマスク及び前記第２のマスクの少なくともいずれか一方は、インバー材または４２アロイで構成される金属材であることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載のマスクセット。
【請求項１５】
前記第１のマスク及び前記第２のマスクの少なくともいずれか一方は、非金属材であることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載のマスクセット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に所定の配線パターンを成膜する際に用いられる複数のマスクを含むマスクセットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
集積回路などの半導体装置は、半導体基板（例えば、シリコンウェハ）上に金属性の導体からなる配線層を成膜して製造される。有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイは、ガラス基板上に有機材料からなる有機層（発光層）を成膜して製造される。液晶ディスプレイは、ガス化した酸化インジウムスズ（Indium-Tin-Oxide; ＩＴＯ）を、ガラス基板上に析出させて薄膜を形成する。
【０００３】
これらの製品に共通する製法は、基板上に配線層を形成すべく金属を成膜する方法である。特に有機ＥＬディスプレイの製造工程では、有機層を形成する有機材料の耐水性が低いため、ウェットプロセスを利用できず、真空蒸着法が用いられる。金属は所定のパターン（配線パターン）で基板に成膜する必要があることから、その所定のパターンに対応した形状の開口部を有するメタルマスクを通して基板に金属を成膜する。
【０００４】
配線パターンの形状は多岐にわたり、例えば折れ線や曲線といった形状になる場合がある。あるいは、複数の平行な配線（ライン）とスペースとが短いピッチで櫛歯のように繰り返される場合もある。配線パターンがこのように細緻な形状となる場合、これに対応すべく製造されるメタルマスクも当然に細緻な配線パターンを有する。しかし細緻な配線パターンを有するメタルマスクは脆弱なものとなり、撓みなどの変形が生じやすい。メタルマスクが変形すれば所定の配線パターンを精度よく形成できなくなり、絶縁不良などの問題が配線パターンに生じかねない。
【０００５】
例えば特許文献１に従来技術として記載されている技術によれば、基板の裏面に永久磁石（マグネット）を密着させ、それによってメタルマスクおよびマスクホルダを基板の表面（配線層を成膜すべき面）に引き付けてメタルマスクの変形を防いでいる。しかし、配線層が小さい場合、それよりも小さいマグネットを使用しなければならないため、マグネットを大量に使用しなければならず、マスクホルダの価格が高価のものとなる。またマグネットの小型化にも限界がある。
【０００６】
そこで特許文献１には、基板上に蒸着すべき配線パターンを分割し、複数のメタルマスクを用いて成膜を行う技術が開示されている。例えば元の配線パターンが、ラインとスペースとが短いピッチで繰り返される細緻な形状の場合、スペースを間引いてピッチを大きくした複数の分割パターンに分割する。これにより、分割パターンに対応する各メタルマスクの脆弱さが緩和される。パターンを２つに分割した場合、一方のパターンに対応するメタルマスクを用いて１回目の成膜を行い、一方のパターンと部分的に重なり合う残りのパターンに対応するマスクを用いて、２回目の成膜を行う。このように成膜工程を２回に分けて行うことで、マスクの剛性を保ちながら成膜し、配線パターンの精度を保持している。
【０００７】
特許文献２には、２層構造のメタルマスクによって成膜を行う技術が開示されている。特許文献２によれば、基板にリング状の配線を成膜する場合、基板に密着する第１のメタルマスクに、成膜すべきリング状の開口部を形成する。これによって第１のメタルマスクは浮島状の、位置を固定できない部分を有する。第２のメタルマスクは、細かい貫通孔が開けられたメッシュから成り、このメッシュが、第１のメタルマスクのリング状の開口部の中央の浮島状マスクを周辺のマスクに固定する。メッシュは、金属が蒸着すべき領域（第１のメタルマスクのリング状の開口部）に重畳される。しかしメッシュには細かい貫通孔が開けられていて、しかも第２のメタルマスクは基板から所定の距離ｈをおいて離れているので、蒸着金属はメッシュを通過し、金属が成膜される。特許文献２では、かかる２層構造のメタルマスクを製造し、浮島状マスクをメッシュによって周辺のマスクに固定して、１回の成膜工程でリング状の配線を正しく成膜している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭５６−５１５７１号公報
【特許文献２】特開平３−２２８０５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし特許文献２の技術では、第１のメタルマスクの脆弱な部位すべてに、支持構造である第２のメタルマスクのメッシュを設ける必要がある。配線パターンが細緻で複雑であるほど、メッシュを作成すべき部位および数、ならびにメッシュ形状を決定するのが煩雑になる。また、第２のメタルマスクは、第１のメタルマスクの開口部と重畳するメッシュだけでなく、第１のメタルマスクの実体部分に固定されて実際に支持を行う部分も含む。そうした支持を行う部分の形状や大きさをどのようにすれば第１のメタルマスクの脆弱な部分を十分に支持可能となるかも考慮しなければならない。
【００１０】
一方、特許文献１の技術によれば、決定しなければならないのは、どの部分で細緻な元の配線パターンを分割することによって、脆弱でない複数の分割パターンを実現するかということである。特許文献２のように第２のメタルマスクの設計を行う必要があるのに比較して、特許文献１のように分割の方法を決定するのは簡便と考えられる。
【００１１】
しかしながら、特許文献１の技術によれば、第２のメタルマスクを用いて２回目の成膜工程を実行する際、既に第１のメタルマスクを介して金属（配線層）が基板上に成膜されている。第２のメタルマスクと基板との間には、この金属以外の領域に間隙が生じ、第２のメタルマスクが基板に対してガタ（rattle）ついてしまう。このため第２のメタルマスクを介して成膜される配線パターンの寸法精度を維持できないおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明によるマスクセットは、貫通孔である第１の開口部を有する第１のマスクと、貫通孔である第２の開口部を有し前記第１の開口部に対応する窪んだ空間部を有する第２のマスクと、を備えることを特徴とする。
【００１３】
通常、第２のマスクと基板との間には、第１のマスクを介して成膜された第１の金属以外の領域に間隙が生じ、第２のマスクが基板に対してガタつく。しかし本発明の上記の構成によれば、このガタつきが緩和または解消され、第２のマスクを基板に安定して設置可能である。これは、第１および第２のマスクを基板に順次設置して、各マスクを介してそれぞれ第１および第２の金属を基板に順次成膜した場合、先行して成膜された第１の金属に、第２のマスクに設けられた空間部が包み込むように被せられるからである。第２のマスクは、先行して成膜された第１の金属と干渉しないから、上記の間隙が低減するまたはなくすことができる。このため、基板に成膜される配線パターンの寸法精度を維持することが可能である。尚、「空間」は「空洞」と読み替えることもできる。
【００１４】
また、基板上に成膜すべき細緻な配線パターンを分割し、第１および第２の複数のマスクに、それぞれ、頑健性（ロバスト性）のある分割パターンに対応した開口部を形成することができる。かかるロバスト性の高い複数のマスクを用いて複数回の成膜を行うことにより、各マスクに撓みなどの変形を生じさせずに配線パターンを成膜可能である。この点でも、配線パターンの寸法精度を向上させることが可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、第１および第２のマスクを含むマスクセットを用いて基板に所定の配線パターンを成膜する際、配線パターンの寸法精度を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明にかかるマスクセットの第１の実施形態であるメタルマスクを示す概略鳥瞰図である。
【図２】図１の分解図である。
【図３】図２のチップ用マスクの拡大平面図である。
【図４】本発明にかかるマスクセットの第２の実施形態であるメタルマスクを示す図である。
【図５】本発明によるマスクセットの第１および第２の実施形態と比較される単一のメタルマスクを比較例として例示する図である。
【図６】本発明によるマスクセットの第１および第２の実施形態と比較される他の比較例を示す図である。
【図７】本発明によるマスクセットの第１および第２の実施形態と比較されるさらに他の比較例を示す図である。
【図８】図３および図４のメタルマスクセットのいずれにも適用可能な、第１の配線パターン成膜方法を示すフローチャートである。
【図９】図３に示した、マスクセットの第１の実施形態を用いて図８の方法を実行した際の各断面図である。
【図１０】図３に示した、マスクセットの第１の実施形態を用いて図８の方法を実行した際の各断面図である。
【図１１】図４に示した、マスクセットの第２の実施形態を用いて図８の方法を実行した際の各断面図である。
【図１２】図４に示した、マスクセットの第２の実施形態を用いて図８の方法を実行した際の各断面図である。
【図１３】図１１のように重畳する分割パターンを有する２枚のチップ用マスクを用いて金属の成膜が完了した配線パターンの断面図である。
【図１４】図３および図４のメタルマスクセットのいずれにも適用可能な、第２の配線パターン成膜方法を示すフローチャートである。
【図１５】図１４のフローチャートの途中の状態の一例を示す断面図である。
【図１６】図３および図４のメタルマスクセットのいずれにも適用可能な、第３の配線パターン成膜方法を示すフローチャートである。
【図１７】図１６のフローチャートの途中の状態を例示する断面図である。
【図１８】本発明によるマスクセットの他の分割パターンを例示する図である。
【図１９】本発明によるマスクセットの実施形態の最上位概念を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
課題を解決し、発明を実施する本発明の技術思想の少なくとも一つの代表例は、以下に示される。但し、本願の請求内容はこの技術思想に制限されないことは言うまでもない。
【００１８】
本発明は、細緻な配線パターンを基板上に成膜するため、ロバスト性のある分割パターンに対応した複数枚のマスクを用いて複数回の成膜工程を行い、配線パターンの寸法精度を向上させている。しかし、複数枚のマスクを用いて複数回の成膜を行う場合、必ず発生する問題が、先行して成膜された配線層と、後続のマスクとの段差干渉によるマスクのガタつきである。即ち、第２のマスクと、第１のマスクによって既に形成された配線を含む基板と、の視点において、第２のマスクの設置の安定性（stabilization）が問題となる。第２のマスクのガタつき（rattle）によって配線パターンの寸法精度が低下してしまえば、ロバスト性のある複数枚のマスクを用意して寸法精度を向上させたことが無意味になってしまう。
【００１９】
そこで本発明では、第２のマスクは、第１のマスクの開口部（第１のマスクによって形成された配線パターン）に対応した第１の領域、ならびに第２の領域を有し、第１の領域は第２の領域よりも厚みが薄い。そして例えば、先行して成膜された配線層（第１の金属）に、第２のマスクに設けられた空間部（凹部）を包み込むように被せた。言い換えれば、第２のマスクに設けられた空間部は、先行して成膜された配線層（第１の金属）を包み込む様に基板に対してセッティングされる。これによりガタつきが緩和または解消され、第２のマスクを基板に安定して設置可能である。このため、分割パターンによって向上させた配線パターンの寸法精度を低下させることなく、維持することが可能である。
【００２０】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【実施例】
【００２１】
以下の実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００２２】
（マスクセットの第１の実施形態）
図１は本発明にかかるマスクセットの第１の実施形態であるメタルマスクセットを示す概略鳥瞰図である。図２は図１の分解図である。メタルマスクセット１００は第１のメタルマスク１１０と第２のメタルマスク１２０とを含み、これらは、半導体基板（例えばシリコンウェハ）１０２に所定の配線パターンを成膜する際に用いられる。本実施形態におけるメタルマスクセット１００は２枚のメタルマスク１１０、１２０を含むが、メタルマスクの枚数は任意の複数としてよい。図２の矢印１２１、１２３に示すように、メタルマスク１１０、１２０は、半導体基板１０２に交代で順次設置される。
【００２３】
第１のメタルマスク１１０と第２のメタルマスク１２０は、それを構成する材料が金属性の材料であれば、例えばインバー材からなる。インバー材の組成は重量％で、ニッケル３６％、鉄６４％である。インバー材は所定の環境条件において熱膨張率が半導体基板１０２（シリコン）と実質的に等しく、３．２×１０−６（１／Ｋ）程度（１００℃から２００℃の平均値）の線膨張係数を有する。第１のメタルマスク１１０と第２のメタルマスク１２０は、４２アロイ（４２Alloy）で製造してもよい。４２アロイもインバー材と同様にシリコンと同等の線膨張係数を有する素材である。その組成は例えば、重量％でニッケル４２％、鉄５７％である。微量の銅やマンガンが添加されることもある。
【００２４】
第１のメタルマスク１１０と第２のメタルマスク１２０の少なくともいずれか一方は、シリコン材から成っていてもよい。本文ではシリコンを金属と解釈しているが、非金属であるとの見解もある。さらに、第１のメタルマスク１１０と第２のメタルマスク１２０の少なくともいずれか一方を構成する材料を非金属性の材料としてもよい。その場合もはや「メタルマスク」とは言えないが、本発明によるマスクセットに含まれる「マスク」は金属材料製のものに限られない趣旨である。金属製または非金属製の第２のマスクに設けられた空間部は、先行して成膜された配線層（第１の金属）を包み込む様に基板に対してセッティングされる。これによりガタつきが緩和または解消され、第２のマスクを基板に安定して設置可能である。
【００２５】
図２に示すように、半導体基板１０２は、Ｘ方向およびＹ方向に延在する格子状の複数のスクライブライン１０６で包囲されている多角形の複数のチップを有する、物理的に１枚の基板である。より厳密に言えば、半導体基板１０２は、最終的にスクライブライン１０６に沿って複数のチップに分割されることが予定されているものである。スクライブライン１０６は仮想的なラインであり、実際に半導体基板１０２にスクライブライン１０６が描かれているわけではない。
【００２６】
チップの形状は本実施形態では正方形である。ただし多角形であればよく、四角形に限られない。例えば、正方形のほか、長方形、それ以上の複数の頂点を有する多角形が含まれる。半導体基板１０２全体は、本実施形態では円形であるが、円形でなくともよく、多角形でもよい。
【００２７】
半導体基板１０２は、最終製品として有効な複数のチップが獲得される製品有効領域１０８を中央に有する。半導体基板１０２から製品有効領域１０８を除く製品無効領域に含まれる複数のチップは製品として採用されない部分である。これは信頼性の視点からの品質管理、その他の視点から定義される。
【００２８】
各メタルマスク１１０、１２０のそれぞれは、半導体基板１０２が含む複数のチップに対応した複数のチップ用マスクを含み、図２ではそれらの代表としてチップ用マスク１１２、１２２を示している。チップ用マスク１１２、１２２は、各メタルマスク１１０、１２０の互いに対応する位置にあり、半導体基板１０２上の１つのチップ１３２とも形状・位置が対応している。したがって、メタルマスク１１０または１２０を半導体基板１０２に設置すると、チップ用マスク１１２または１２２がチップ１３２に重なる。
【００２９】
図３は図２のチップ用マスク１１２および１２２の拡大平面図である。半導体基板１０２に成膜すべき配線パターンは、後述する本願の比較例としての図５（ａ）に示す配線パターン１４０と同じである。第１のメタルマスク１１０のチップ用マスク１１２は、配線パターン１４０の一部領域に対応した形状の開口部１５０（第１の開口部）を有する。ここでいう「一部領域」とは、図５（ａ）の配線パターン１４０のうち、短いピッチで繰り返される配線（ライン１４０ａ〜１４０ｅ）の領域である。一方、第２のメタルマスク１２０のチップ用マスク１２２は、配線パターン１４０の他の一部領域に対応した形状の開口部１５２（第２の開口部）を有する。ここでいう「他の一部領域」とは、図５（ａ）の配線パターン１４０のうち、櫛歯のように繰り返されるライン１４０ａ〜１４０ｅを結合する領域１４３である。本実施形態では、第１の開口部１５０、第２の開口部１５２は、両方とも長方形である。
【００３０】
図３のチップ用マスク１１２、１２２のそれぞれの開口部１５０、１５２は、配線パターン１４０を分割したものとみなせるため、以下、これらを便宜的に「分割パターン」とも呼ぶ。分割パターンは、開口部１５０のような離散したパターンでもよいし、開口部１５２のような連続した１領域のパターンでもよい。半導体基板１０２に順次設置される第１および第２のメタルマスク１１０、１２０を介してそれぞれ第１および第２の金属が半導体基板１０２に順次成膜されることにより、半導体基板１０２に配線パターン１４０が成膜されることとなる。本実施形態では、第１および第２の開口部１５０、１５２の輪郭は、互いに接している。よって、複数の開口部１５０で形成される基板上の複数の第１の金属パターンと、開口部１５２で形成される基板上の第２の金属パターンとは、互いに電気的に接続され、電気的に一つのノードを形成する。
【００３１】
図３の分割パターンの開口部１５０、１５２がそうであるように、分割パターンの開口部は、平面の視点、即ち２次元の視点おいて、凸図形であるのが望ましい。凸図形とは、図形上の任意の２点（例えば開口部１５０内の点１５１、１５３）を結ぶ線分上の点も図形上の点となる図形をいう。すなわち凹んでいない（窪みのない）図形を意味する。開口部が凸図形であれば、各メタルマスク１１０、１２０（チップ用マスク１１２、１２２）のロバスト性が保たれるからである。後述の図５（ｂ）の比較例の開口部１４４は凹図形であり、凹んだ部分が片持ち梁（１点支持。点１４５によって支持）のような細長い実体部分１４６で形成されている。かかる開口部１４４は脆弱であり、配線パターン１４０の寸法精度に悪影響を及ぼすため、本実施形態では、図３のように凸図形の開口部１５０、１５２だけで構成される分割パターンに分割して、別々のメタルマスクに担当させている。
【００３２】
ただし、開口部は必ずしも凸形状である必要はない。少々の凹みがある形状の開口部であっても、ロバスト性が保てるからである。
【００３３】
図３に示すように、第２のメタルマスク１２０のチップ用マスク１２２はさらに、本願の特徴である第１のメタルマスク１１０の開口部１５０を覆う形状の空間部（凹部）１５４を有する。尚、「凹部」は、第２のメタルマスク１２０の厚み方向の断面の視点での呼称ある。図３では、凹部１５４はチップ用マスク１２２の裏面側にあるため表面側から示した図３において直接には見えず、裏面側から見た凹部１５４を破線にて示している。第２のメタルマスク１２０が有する凹部１５４は、第１のメタルマスク１１が有する開口部１５０を介して先に成膜される金属に対応して包み込む様に被せる部分（窪んだ部分）であるため、開口部１５０と等しい形状か、あるいは、開口部１５０に所定数値のマージンを加えた開口部１５０よりも大きめの形状としてもよい。
【００３４】
第１および第２のメタルマスク１１０、１２０のチップ用マスク１１２、１２２は、半導体基板１０２が含む単一のチップ１３２を被覆する大きさを有するにすぎない。しかし図２に示すように、第１および第２のメタルマスク１１０、１２０は、チップ用マスク１１２、１２２の他にも、半導体基板１０２（ウェハ）の他の複数のチップに対応するチップ用マスクを含んでいる。これら他の複数のチップ用マスクも、チップ用マスク１１２、１２２と同様に、半導体基板１０２に成膜すべき配線パターンを分割した分割パターンを有していてよい。したがって分割パターンを有する複数のチップ用マスクが、ウェハ全体を被覆する大きさを有することもある。
【００３５】
一方、あるチップの配線パターンが、分割パターンを形成する必要のない、頑健性（ロバスト性）のあるものの場合もある。その場合は、第１または第２のメタルマスク１１０または１２０のいずれか一方の、対応するチップ用マスクにのみ、配線パターン全体に対応する開口部を設ければよい。
【００３６】
基板ホルダ１３０には半導体基板１０２と形状が同一の孔（窪み）１２４が設けられている。図１に示すように、半導体基板１０２はこの孔１２４に部分的に埋設され、その上から、メタルマスク１１０または１２０が半導体基板１０２の表面に設置され、蒸着源１０１から金属による蒸着が行われる。
【００３７】
メタルマスク１１０または１２０、半導体基板１０２および基板ホルダ１３０は、本実施形態では真空蒸着装置の真空チャンバ内に配備されるが、真空蒸着装置の図示は省略している。メタルマスク１１０または１２０は真空蒸着法で用いられ、金属が加熱されて蒸発する蒸発源１０１と半導体基板１０２との間に設置される。本実施形態では真空蒸着法としてイオンプレーティングを用いる。メタルマスク１１０が用いられるときには、蒸発源１０１から第１の金属１０４が開口部１５０を介して半導体基板１０２の表面に蒸着し、メタルマスク１２０が用いられるときには、蒸発源１０１から第２の金属１０５が開口部１５２を介して半導体基板１０２の表面に蒸着する。尚、各メタルマスク１１０、１２０表面にもそれぞれ対応する第１の金属１０４、第２の金属１０５が蒸着する。第２のメタルマスク１２０が有する空間部１５４にも第２の金属１０５が蒸着する。空間部１５４は開口部のような貫通孔ではないからである。
【００３８】
（マスクセットの第２の実施形態）
図４は本発明にかかるマスクセットの第２の実施形態であるメタルマスクを示す図である。以下、第１の実施形態との相違点のみ説明する。第１の実施形態では第２のメタルマスク１２０がチップ用マスク１２２を備えていたが、本実施形態ではこれに代えて、第２のメタルマスク１２０がチップ用マスク１５６を備えている。チップ用マスク１５６は、チップ用マスク１２２と同じ形状の空間部１５４を有するが、開口部１５８（第２の開口部）の幅が、開口部１５２より広くなっている。その結果、図４に示す通り、２つのチップ用マスク１１２、１５６を重ねると、開口部１５０、１５８が平面の視点、即ち２次元の視点おいて、重畳する。言い換えれば、各チップ用マスク１１２、１５６の分割パターンの一部の領域が重畳する。
【００３９】
上記の構成によれば、各メタルマスクを介して成膜される金属１０４、１０５が互いに重畳する一部の領域の全面において接触し、電気的に同一なノードとなる。これにより、第１の金属１０４と第２の金属１０５との三次元の視点おいて段差を含む電気的な接合面積を確保および増大させ、電気的な接合抵抗を低減させる。
【００４０】
また、分割パターンが重畳していない第１の実施形態と比較すると、第１および第２のメタルマスク１１０、１２０の半導体基板１０２にそれぞれ対する製造上の目合わせのズレがある程度許容される。さらに、第２の金属１０５の蒸着の条件を緩和させ、第２の金属１０５の厚さを第１の金属１０４の厚さよりも薄く成膜させても、確実に電気的に同一のノードを形成することができる。
【００４１】
（比較例）
図５は第１および第２の実施形態のメタルマスクセットと比較される単一のメタルマスクを比較例として例示する図である。図５（ａ）はチップ１３２に成膜すべき配線パターン１４０を示す。なおこの配線パターン１４０はチップ１３２に成膜すべき配線の一部であり、すべてのパターンを示す訳ではない。本文で以下に例示する配線パターンもすべて同様である。
【００４２】
図５（ｂ）は、図５（ａ）の配線パターン１４０を成膜するためのメタルマスクに含まれるチップ用マスク１４２であり、本発明の各実施形態と比較される比較例である。チップ用マスク１４２の開口部１４４は配線パターン１４０と完全に同一の形状を有する。しかし図５（ａ）の配線パターン１４０は、複数の平行な配線（ライン１４０ａ〜１４０ｅ）とスペース１４１ａ〜１４１ｄとが短いピッチで櫛歯のように繰り返されるパターンである。したがってチップ用マスク１４２は、図５（ｂ）を側方から見た図（断面図）である図５（ｃ）に示すように、脆弱な実体部分１４６が撓み、これを他の部分と平行に保つことができない。チップ用マスク１４２にかかる変形が生じるため、成膜される配線パターン１４０の寸法精度が低下するおそれがある。
【００４３】
図６は、本発明の第１および第２の実施形態と比較される他の比較例を示す図であり、図５（ｂ）に示したチップ用マスク１４２の撓みの問題を改善する１つの手法を例示する図である。図６では、半導体基板１０２の裏面に永久磁石（マグネット１６２）を密着させ、それによってチップ用マスク１４２を半導体基板１０２の表面（配線パターンを成膜すべき面）に引き付けてメタルマスクの変形を防いでいる。このようなマグネットを用いたメタルマスクの変形防止方法は、本発明の各実施形態にも適用可能である。しかし比較例では、配線パターンのピッチが小さい場合、マグネットを使用しても細長い脆弱な実体部分１４６がよじれてしまう場合がある。更に、メタルマスクのリフトオフ時やメタルマスクの洗浄時に、片持ち梁（１点支持。点１４５によって支持）のような細長い脆弱な実体部分１４６に機械的なストレスが掛かり、メタルマスクが欠損する場合がある。片持ち梁では剛性が弱いからである。一方、本発明の各実施形態では、２点支持であるから、それらのような問題は生じない。比較例で使用するマグネット構造よりも簡易なマグネット構造でコストを抑制することもできるし、マグネット構造自体を使用しなくてもよい場合がある。
【００４４】
図７は、本発明の第１および第２の実施形態と比較されるさらに他の比較例を示す図であり、図５（ｂ）に示したチップ用マスク１４２の撓みの問題を改善する他の１つの手法を例示する図である。この比較例では２つのメタルマスクを用い、図７（ａ）に示すように、それらのチップ用マスク１６４、１６６に分割パターンとして開口部１６８、１７０を設けている。この点で本発明の第１の実施形態と同様である。これによってメタルマスクの変形の問題は回避できる。
【００４５】
しかしチップ用マスク１６６を側方から見た断面図である図７（ｂ）に示すように、２枚目のメタルマスク（チップ用マスク１６６）を用いて２回目の成膜工程を実行する際、既に１枚目のメタルマスク（チップ用マスク１６４）を介して金属（配線層）１７２が半導体基板１０２上に成膜されている。チップ用マスク１６６と半導体基板１０２との間には、この金属１７２以外の領域に間隙ｄが生じ、２枚目のメタルマスク（チップ用マスク１６６）が半導体基板１０２に対してガタついてしまう。このため２枚目のメタルマスクを介して成膜される配線パターンが間隙ｄを介して形成されてしまい、配線パターンの寸法精度を維持できないおそれがある。
【００４６】
（第１の配線パターン成膜方法）
以下、本発明によるマスクの実施形態であるメタルマスクを用いた第１の配線パターン成膜方法を説明する。本方法によれば、図５〜図７の各比較例で生じていた問題をすべて解決可能である。図８は、図３および図４のメタルマスクセットのいずれにも適用可能な、第１の配線パターン成膜方法を示すフローチャートである。図９および図１０は、図３に示した、マスクセットの第１の実施形態（チップ用マスク１１２、１２２）を用いて図８の方法を実行した際の各断面図である。図９（ａ）〜（ｃ）、図１０（ａ）〜（ｂ）はそれぞれ、図３のチップ用マスク１１２、１２２を半導体基板１０２にセットした際のＡ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図、Ｃ−Ｃ断面図、Ｄ−Ｄ断面図、Ｅ−Ｅ断面図である。
【００４７】
図３のメタルマスクセットを用いて図８の方法を実行するときは、まず第１のメタルマスク１１０を半導体基板１０２（被成膜基板）にセットする（工程１８０）。このとき図９（ａ）（図３のＡ−Ａ断面図）および図１０（ａ）（図３のＤ−Ｄ断面図）に示すように、チップ用マスク１１２が半導体基板１０２にセットされる。
【００４８】
次に第１のメタルマスク１１０を介して、図１に示すように第１の金属１０４を半導体基板１０２にイオンプレーティングで蒸着して成膜する（第１成膜工程１８２）。これにより、第１のメタルマスク１１０（チップ用マスク１１２）の開口部１５０に対応する分割パターンが基板１０２上に成膜される。
【００４９】
続いて、第１のメタルマスク１１０をリフトオフし（工程１８４）、これに代えて、図９（ｂ）（ｃ）および図１０（ｂ）に示すように、第２のメタルマスク１２０（チップ用マスク１２２）をセットする（工程１８６）。このチップ用マスク１２２を介して第２の金属１０５を半導体基板１０２にイオンプレーティングで蒸着して成膜する（第２成膜工程１８８）。なお第１成膜工程１８２および第２成膜工程１８８では、イオンプレーティングに代えてスパッタリングを用いてもよい。第２成膜工程１８８後、第２のメタルマスク１２０をリフトオフすることによって除去する。また、第１成膜工程１８２および第２成膜工程１８８は、それぞれ異なる成膜原理を用いてもよい。
【００５０】
本方法の特徴は、第２成膜工程１８８において、図９（ｂ）（ｃ）および図１０（ｂ）に示すように、チップ用マスク１１２の開口部１５０を覆う形状のチップ用マスク１２２の空間部１５４を、既に成膜した第１の金属１０４に包み込ませる様に被せることである。
【００５１】
別の観点から言えば、２枚目のチップ用マスク１２２には、厚みに厚薄の差があり、１枚目のチップ用マスク１１２の開口部１５０を覆う薄い第１の領域（空間部１５４。厚みｔ２１）と、第１の領域（空間部１５４）より厚い第２の領域（空間部１５４および開口部１５２を除いた領域。厚みｔ２２）とを有する。
【００５２】
そして、図９（ｂ）に示すように、第１の領域と第２の領域との厚みの差（空間部１５４の深さ）ｄ１は、第１の金属１０４の厚みｄ２以上である（ｄ１≧ｄ２）。かかる深さｄ１の空間部１５４を第１の金属１０４による配線層に包み込む様に被せることで、図７の比較例で生じていた間隙ｄによる２枚目のメタルマスクが、半導体基板１０２に対してガタつく問題を、完全に解消可能である。
【００５３】
尚、空間部１５４の深さｄ１は、第１のメタルマスク１１０の厚み（１枚目のチップ用マスク１１２の厚みｔ１）よりも薄くても問題ない。第１の領域（空間部１５４）の剛性は第２の領域の剛性よりも低下するが、第１の領域（空間部１５４）は貫通孔ではなく第２の領域とともに一つのメタルマスクを形成しているので、前述の図５（ｃ）及び前述の図６のようなメタルマスクの浮き（撓み）は生じない。更に、第１の領域（空間部１５４）は第１の金属１０４の３次元の形状にマッチングしているので、第２の領域とともに第１の金属１０４を包み込むように覆っている。よって、仮に第１の領域（空間部１５４）に若干の剛性不足があったとしても、半導体基板１０２との目合わせのズレが生ずることもない。第１のメタルマスク１１０の開口部１５０を介して形成する金属１０４の厚さ及び第２のメタルマスク１２０の開口部１５２を介して形成する金属１０５の厚さを、共に２つのメタルマスクに比して薄くする場合に有用である。この場合、２つのメタルマスクの製造上の管理の観点から、第１のメタルマスク１１０の厚み（１枚目のチップ用マスク１１２の厚みｔ１）と、第２のメタルマスク１２０の厚み（２枚目のチップ用マスク１２２の第２の領域の厚みｔ２２）とは、同一の厚みであることが望ましい（ｔ２２＝ｔ１）。第１のメタルマスク１１０、第２のメタルマスク１２０の両方を、同じ厚さの材料から製造可能だからである。このとき、当然ながら、第２のメタルマスク１２０（２枚目のチップ用マスク１２２）の第１の領域の厚みｔ２１は、第１のメタルマスク１１０（１枚目のチップ用マスク１１２）の厚みｔ１よりも小さくなる（ｔ２１＜ｔ１）。
【００５４】
尚、空間部１５４の深さｄ１は、第１のメタルマスク１１０の厚み（１枚目のチップ用マスク１１２の厚みｔ１）とすることもできる（ｄ１＝ｔ１）し、第２のメタルマスク１２０の第１の領域（空間部１５４）の厚みｔ２１を第１のメタルマスク１１０の厚み（１枚目のチップ用マスク１１２の厚みｔ１）としてもよい（ｔ２１＝ｔ１）。これらの場合、第２のメタルマスク１２０の厚み（２枚目のチップ用マスク１２２の第２の領域の厚みｔ２２）は、第１のメタルマスク１１０の厚み（１枚目のチップ用マスク１１２の厚みｔ１）よりも厚い（ｔ２２＞ｔ１）。これによって、第１の領域（空間部１５４）の剛性及び第２の領域の剛性が強化される。第２のメタルマスク１２０の開口部１５２を介して形成する金属１０５の厚さを、第２のメタルマスク１２０に比して厚くしたい場合に有用である。特に図４のようなメタルマスクのセットには有用である。更に、第１のメタルマスク１１０の開口部１５０を介して形成する金属１０４の厚さ及び第２のメタルマスク１２０の開口部１５２を介して形成する金属１０５の厚さを、共に厚くしたい場合に有用である。
【００５５】
第２のメタルマスク１２０には、このように、第１のメタルマスク１１０の開口部１５０を覆う形状の空間部１５４が設けられている。そのため、図９（ｂ）に示すように、第２のメタルマスク１２０が基板１０２に設置されたとき、チップ用マスク１２２は、既に成膜された第１の金属１０４による分割パターンと段差干渉しない。すなわち、第２のメタルマスク１２０（チップ用マスク１２２）を安定して半導体基板１０２に設置可能であるため、第２の金属１０５の配線層の寸法に問題は生じない。
【００５６】
また、基板１０２上に成膜すべき細緻な配線パターン１４０を分割し、第１および第２のメタルマスク１１０、１２０に、それぞれ、頑健性（ロバスト性）のある分割パターンに対応した開口部１５０、１５２を形成することができる。かかるロバスト性の高い複数のメタルマスクを用いて複数回の成膜を行うことにより、各メタルマスクに撓みなどの変形を生じさせずに配線パターンを成膜可能である。この点でも、配線パターンの寸法精度を向上させることが可能である。
【００５７】
更に、第２のメタルマスク１２０を半導体基板１０２に設置する製造上の目合わせ（位置合わせ）が改善される。第２のメタルマスク１２０は、第１の金属１０４の形状に対応した空間部１５４によって、半導体基板１０２上との位置ずれが補正されるからである。例えば、第２のメタルマスク１２０を半導体基板１０２にセッティングする場合、多少の目合わせのズレがあっても、第２のメタルマスク１２０が有する空間部１５４が、立体的な構造である第１の金属１０４を包み込む様にセッティングされるので、前記ズレは解消する。つまり、空間部１５４は、目合わせのズレ量をゼロにする機能をも有する。
【００５８】
図１１および図１２は、図４に示した、マスクセットの第２の実施形態（チップ用マスク１１２、１５６）を用いて図８の方法を実行した際の各断面図である。図１１（ａ）〜（ｃ）、図１２（ａ）〜（ｂ）はそれぞれ、図４のチップ用マスク１１２、１５６を半導体基板１０２にセットした際のＦ−Ｆ断面図、Ｇ−Ｇ断面図、Ｈ−Ｈ断面図、Ｉ−Ｉ断面図、Ｊ−Ｊ断面図である。以下、図３のメタルマスクセットを用いた場合との相違点のみについて説明する。
【００５９】
図４のメタルマスクについて説明したように、２つのチップ用マスク１１２、１５６の分割パターンは重畳する。したがって図１１（ｂ）に示すように、第２成膜工程１８８で２枚目のチップ用マスク１５６を介して第２の金属１０５を成膜する際、第２の金属１０５は、開口部１５８を介して既に成膜されている第１の金属１０４にも蒸着する。
【００６０】
図１３は、図１１のように重畳する分割パターンを有する２枚のチップ用マスク１１２、１５６を用いて金属の成膜が完了した配線パターンの断面図である。図１３（ａ）はスパッタリングを用いて成膜した場合を示し、図１３（ｂ）はイオンプレーティングを用いて成膜した場合を示す。図１３では成膜方法を対比する便宜上、半導体基板１０２上に成膜された後の第１の金属１０４および第２の金属１０５を、スパッタリングを用いた場合にはそれぞれ符号１０４Ａ、１０５Ａで示し、イオンプレーティングを用いた場合にはそれぞれ符号１０４Ｂ、１０５Ｂで示す。
【００６１】
図１３（ａ）に示すように、スパッタリングを用いて成膜された第１の金属１０４Ａ、第２の金属１０５Ａのエッジ部は、ほぼ鉛直（半導体基板１０２の面を基準とする水平方向に対して９０°）になっている。これに対し、図１３（ｂ）に示すように、イオンプレーティングを用いて成膜された第１の金属１０４Ｂ、第２の金属１０５Ｂのエッジ部は、水平方向に対して５５°以下の角度をなしている。本願の実施例において、スパッタリングとイオンプレーティングのいずれの成膜方法を用いてもよいが、イオンプレーティングを用いれば、パッケージ化した場合に、エッジ部における応力が緩和され、配線層と保護絶縁膜（図示しない）との密着性もスパッタリングによる密着性よりも更に向上する利点が得られる。尚、開口部１５０で形成される基板上の第１の金属パターン１０４Ａ（または１０４Ｂ）と、開口部１５２で形成される基板上の第２の金属パターン１０５Ａ（または１０５Ｂ）とは、互いに電気的に接続され、電気的に一つのノードを形成する。
【００６２】
（第２の配線パターン成膜方法）
図１４は、図３および図４のメタルマスクセットのいずれにも適用可能な、第２の配線パターン成膜方法を示すフローチャートである。以下、図４のメタルマスクセットの第２の実施形態（チップ用マスク１１２、１５６）を用いる場合について、図１４の方法を説明する。
【００６３】
まず半導体基板１０２（被成膜基板）に第１のポジ型レジスト（図示省略）を塗布する（工程２００）。第１のポジ型レジストは、その名の通り、ポジ型のレジストである。ポジ型のレジストは、ネガ型のレジストとは逆に、露光されると現像液に対して溶解性が増大し、露光部が除去される。現像はアルカリ溶液で行われ、TMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド)が最も良く用いられる。
【００６４】
次に第１のメタルマスク１１０（チップ用マスク１１２）を第１のポジ型レジスト上にセットし（工程２０２）、露光を行い、第１のメタルマスク１１０をリフトオフする（工程２０４）。続いて第１ポジ型レジストを現像液にてエッチングする（工程２０６）と、第１ポジ型レジストのうち、図４のチップ用マスク１１２の開口部１５０に対応する領域（露光した領域）が溶解し、半導体基板１０２の表面が露出する。
【００６５】
本方法では、このように、第１の配線パターン成膜方法と異なり、メタルマスクを金属の成膜に直接用いるのではなく、メタルマスクをレジストのエッチング用のマスクとして用いている。
【００６６】
次に第１の金属１０４を半導体基板１０２にイオンプレーティングで蒸着して成膜する（第１成膜工程２０８）。これにより、第１のメタルマスク１１０（チップ用マスク１１２）の開口部１５０に対応する分割パターンが基板１０２上に成膜される。分割パターンの成膜後、第１ポジ型レジストを半導体基板１０２から剥離する（工程２１０）。
【００６７】
この後の手順は、上記の分割パターンを成膜するまでと同様である。既に成膜された第１金属１０５上に第２のポジ型レジスト１９２を塗布し（工程２１２）、第２のメタルマスク１２０（チップ用マスク１５６）を第２のポジ型レジスト１９２上にセットする（工程２１４）。
【００６８】
図１５は図１４のフローチャートの途中の状態の一例を示す断面図であり、図１５（ａ）は、工程２１４を行った直後の状態を示している。図１５（ａ）に示すように、既に分割パターンとして第１の金属１０４が半導体基板１０２上に成膜されている。その上に第２のポジ型レジスト１９２が塗布され、さらにその上に第２のメタルマスク１２０（チップ用マスク１５６）がセットされている。
【００６９】
図１５（ａ）に示すように、第２のポジ型レジスト１９２は、第１の金属１０４上に塗布される範囲と、それ以外に塗布される範囲とで、高さに差ができ、段差状に塗布される。本方法では、空間部１５４は、第２のポジ型レジスト１９２の上段部分に被せられることとなる。したがって、本方法では、空間部１５４は、第２のポジ型レジスト１９２の上段部分と等しい形状か、あるいは、それより多少のマージンを有する大きめの形状としてもよい。
【００７０】
また、空間部１５４は以下の条件を充足する。すなわち、第１の金属１０４の厚みｄ２と、第１の金属１０４上に塗布される第２のポジ型レジスト１９２の厚みｄ３と、チップ用マスク１５６の第１の領域（空間部１５４）の厚みｄ４との和は、半導体基板１０２上に塗布される第２のポジ型レジスト１９２の厚みｄ５と、チップ用マスク１５６の第２の領域（空間部１５４および開口部１５８を除いた領域）の厚みｄ６との和以下である（ｄ２＋ｄ３＋ｄ４≦ｄ５＋ｄ６）。かかる条件を満たす空間部１５４を第２のポジ型レジスト１９２の上段部分に包み込む様に被せることで、第２のポジ型レジスト１９２が段差状に塗布されるものの、それによって２枚目のメタルマスク１２０（チップ用マスク１５６）がガタつくことがない。
【００７１】
図１５（ａ）のように、安定して半導体基板１０２にセットされた２枚目のメタルマスク１２０（チップ用マスク１５６）を介して、第２のポジ型レジスト１９２を露光し、第２のメタルマスク１２０をリフトオフによって除去する（工程２１６）。続いて第２のポジ型レジスト１９２を現像液にてエッチングする（工程２１８）。
【００７２】
図１５（ｂ）は、工程２１８を行った直後の状態を示している。エッチングにより、第２のポジ型レジスト１９２のうち、図４のチップ用マスク１５６の開口部１５８に対応する領域が溶解し、第１の金属１０４と、半導体基板１０２の表面とが露出する。ここで第２の金属１０５を半導体基板１０２にイオンプレーティングで蒸着して成膜する（第２成膜工程２２０）。なお第１成膜工程２０８および第２成膜工程２２０では、イオンプレーティングに代えてスパッタリングを用いてもよい。第２成膜工程２２０後、第２のポジ型レジスト１９２を半導体基板１０２から剥離する（工程２２２）。
【００７３】
本方法でも、第１の配線パターン成膜方法と同様に、スパッタリングを用いて成膜が完了した配線パターンの断面図は、図１３（ａ）のようになり、イオンプレーティングを用いて成膜が完了した配線パターンの断面図は、図１３（ｂ）のようになる。
【００７４】
（第３の配線パターン成膜方法）
図１６は図３および図４のメタルマスクセットのいずれにも適用可能な、第３の配線パターン成膜方法を示すフローチャートである。以下、図４のメタルマスクセットの第２の実施形態（チップ用マスク１１２、１５６）を用いる場合について、図１６の方法を説明する。本方法で用いるレジストは、露光されると現像液に対して溶解性が低下し、現像後に露光部分が残るネガ型のレジストである。
【００７５】
まず半導体基板１０２（被成膜基板）に第１の金属１０４をイオンプレーティングで蒸着して成膜し（工程２５０）、その上に第１のレジスト（図示省略）を塗布し（工程２５２）、さらにその上に第１のメタルマスク１１０（チップ用マスク１１２）をセットする（工程２５４）。工程２５０では、イオンプレーティングに代えてスパッタリングを用いてもよい。第１のメタルマスク１１０を介して第１のネガ型レジスト２３０を露光し、第１のメタルマスク１１０をリフトオフして除去する（工程２５６）。
【００７６】
続いて第１ネガ型レジスト２３０を現像液にてエッチングする（工程２５８）と、第１ネガ型レジスト２３０のうち、図４のチップ用マスク１１２の開口部１５０以外の部分に対応する領域（露光しなかった領域）が溶解し、その下に成膜されている第１の金属１０４の表面が露出する。本方法は第２の配線パターン成膜方法と異なりネガ型のレジストを使用しているが、本方法でも、このように、メタルマスクをレジストのエッチング用のマスクとして用いている。
【００７７】
図１７は図１６のフローチャートの途中の状態を例示する断面図である。本方法では、工程２５８によって露出した第１の金属１０４を、所定の現像液で溶解してエッチングする（第１成膜工程２６０）。図１７（ａ）はこのエッチングが完了した状態を示す。このように、第１の金属１０４による分割パターンは、エッチングされることで完成する。この後、第１ネガ型レジスト２３０を剥離する（第１成膜工程２６０）。
【００７８】
図１７（ｂ）は図１６の工程２６２、２６４および２６６が完了した結果を示す断面図である。成膜された第１の金属１０４上にエッチングストッパ膜２８０を成膜し、さらにその上に第２の金属１０５を成膜する（工程２６２）。第２の金属の成膜も、イオンプレーティングまたはスパッタリングのいずれで行ってもよい。エッチングストッパ膜２８０によって、第２の金属のエッチング（後述）が行われても、その下にある第１の金属はエッチングされないこととなる。
【００７９】
図１７（ｂ）のように段差状に成膜される第２の金属１０５上に、さらに第２のネガ型レジスト２３２を塗布する（工程２６４）。同様に段差状に塗布される第２のネガ型レジスト２３２の上から、第２のメタルマスク１２０（チップ用マスク１５６）をセットする（工程２６６）。
【００８０】
本方法では、チップ用マスク１５６の空間部１５４は、第２のネガ型レジスト２３２の上段部分に被せられることとなる。したがって、本方法では、空間部１５４は、第２のネガ型レジスト２３２の上段部分と等しい形状か、あるいは、それより多少の遊びを有する大きめの形状としてもよい。
【００８１】
また、空間部１５４は以下の条件を充足する。すなわち、第１の金属１０４の厚みｄ２（エッチングストッパ膜２８０の厚みは無視している）と、第１の金属１０４上に成膜される第２の金属１０５の厚みｄ７と、第１の金属１０４上の第２の金属１０５上に塗布される第２のネガ型レジスト２３２の厚みｄ３と、第１の領域（空間部１５４）の厚みｄ４との和は、半導体基板１０２上に成膜される第２の金属１０５の厚みｄ８と、半導体基板１０２上の第２の金属１０５上に塗布される第２のネガ型レジスト２３２の厚みｄ９と、第２の領域（空間部１５４および開口部１５８を除いた領域）の厚みｄ６との和以下である（ｄ２＋ｄ７＋ｄ３＋ｄ４≦ｄ８＋ｄ９＋ｄ６）。
【００８２】
かかる条件を満たす空間部１５４を第２のネガ型レジスト２３２の上段部分に包み込む様に被せることで、第２のネガ型レジスト２３２が段差状に塗布されるものの、それによって２枚目のメタルマスク１２０（チップ用マスク１５６）がガタつくことがない。
【００８３】
第２のメタルマスク１２０（チップ用マスク１５６）を介して第２のネガ型レジスト２３２を露光し、第２のメタルマスク１２０をリフトオフする（工程２６８）。第２のネガ型レジスト２３２をエッチングする（工程２７０）と、第２のネガ型レジスト２３２のうち、図４のチップ用マスク１５６の開口部１５８以外の部分に対応する領域（露光しなかった領域）が溶解し、その下に成膜されている第２の金属１０５の表面が露出する。
【００８４】
さらに第２の金属１０５をエッチングする（工程２７２）。このとき、第１の金属１０４上にはエッチングストッパ膜２８０が存在するため、第１の金属１０４は、第２の金属１０５と接しているにも拘らず、エッチングされない。図１７（ｃ）は、工程２７２におけるエッチングが終了した段階の状態を示す断面図である。このように、第２の金属１０５による分割パターンも、エッチングされることで完成する。
【００８５】
エッチングストッパ膜２８０は、第１の金属１０４と第２の金属１０５とが同一の金属の場合や、互いに異なる金属であっても同一の現像液によって溶解されてしまう場合は、必須である。一方、第１および第２の金属１０４、１０５が互いに異なる導電体であり、第２の金属１０５をエッチングする現像液によって第１の金属１０４はエッチングされない場合には、エッチングストッパ膜２８０は不要である。
【００８６】
最後に第２のネガ型レジスト２３２を剥離する（工程２７２）。図１７（ｄ）は、この剥離後の状態を示していて、配線パターン全体が完成している。
【００８７】
（マスクセットの分割パターン例）
図１８は、本発明によるマスクセットの他の分割パターンを例示する図である。図１８（ｃ）は、半導体基板１０２に成膜すべき配線パターン３００を例示している。配線パターン３００は、環状の配線３０５の中に島状の配線３０３を有している。かかる配線パターン３００を成膜するために、第１および第２のメタルマスク１１０、１２０に含まれるチップ用マスク３０２、３０４は、それぞれ、複数の開口部３０６（第１の開口部）、複数の開口部３０８（第２の開口部）を有する。これらマスク３０２、４０４を重ねることによって、第１および第２の開口部３０６、３０８が、環状の領域および島状の領域を構成する。本実施形態では第１および第２の開口部３０６、３０８の両方が、環状の領域のさらに内側に存在して島状の領域を構成している。ただし第１の開口部３０６または複数の第２の開口部３０８のいずれか一方だけで島状の領域を構成してもよい。２枚目のチップ用マスク３０４は、１枚目のチップ用マスク３０２によって成膜される第１の金属１０４を包み込むように覆う空間部３１０（第１の配線パターン成膜方法を用いる場合）を備えている。尚、環状の配線３０５は、多角形でも円形でもよい。
【００８８】
最終的に成膜される配線パターン３００は環状の配線３０５と島状の配線３０３とを含んでいるが、少なくとも環状の配線３０５を単一のメタルマスクで成膜するのは不可能である。正確には、単一のメタルマスクの開口部を介して環状の配線３０５を形成するように金属（配線パターン３００）の成膜に直接用いることは不可能である。環状の配線３０５の内側に対応するメタルマスクを環状の配線３０５の外側から支持する部分が形成できないからである。そこで、図１８（ａ）（ｂ）に示すように、開口部３０６、３０８は、島状の領域を含まないよう、配線パターン３００を分割したものである。もとより開口部は、環状の配線３０５の内側の領域を固定（支持）する何らかの固定構造（指示構造）を設けない限り、少なくとも環状の配線３０５の領域を形成ことができないからである。尚、島状の配線３０３は、第１のメタルマスク１１０と第２のメタルマスク１２０の少なくともいずれか一方の開口部のみで形成することもできる。
【００８９】
図１９は、本発明によるマスクセットの実施形態の最上位概念を例示する図である。図１９に示すように、メタルマスクセットに含まれる複数枚のメタルマスク３２０、３３０の複数の開口部３４０（第１の開口部）、複数の開口部３５０（第２の開口部）は、図１９のように離れていてよく、重畳している必要はない。メタルマスク３２０、３３０を重ねた時に、複数の第１の開口部３４０と複数の第２の開口部３５０は、交互に配置されている。２枚目のチップ対応マスク３３０には、１枚目のチップ対応マスク３２０の開口部３４０を覆う形状の空間部３６０が設けられている。
【００９０】
このように分割パターン（開口部３４０、３５０）が重畳していず、互いに離れているメタルマスク３２０、３３０を用いて基板上に金属を成膜する場合には、基板１０２の表面から第１の金属と第２の金属がそれぞれ成膜される。つまり、第１の金属と第２の金属は、同一のレイヤとなる。なお基板１０２は、ほぼ全面が絶縁性のパッシベーション膜（絶縁膜）で覆われている場合があり、その場合、パッシベーション膜も含めて基板１０２とみなす。パッシベーション膜が無い領域は、半導体ウェハであれば、周知のスクライブラインである。また、基板が機能回路を含む場合、パッシベーション膜が無い領域は、その機能回路が入出力する周知のチップパッド（内部端子電極）の領域である。したがって基板１０２の表面とは、パッシベーション膜の表面を意味する。
【００９１】
尚、開口部３４０、３５０を夫々介して形成される複数の多角形の金属パターンについて、それら複数の多角形の金属パターンは上面から見て、少なくともそれぞれが対応する開口部３４０、３５０のパターンと相似なパターンであればよい。多様な製造法方法によってそれら複数の多角形の金属パターンの寸法値は、それぞれが対応する開口部３４０、３５０の寸法値と異なる場合がある。このことは、これまで開示したすべての実施形態において同様である。複数の開口部３４０で形成される基板上の複数の第１の金属パターンと、複数の開口部３５０で形成される基板上の複数の第２の金属パターンとは、共に同じ組成の材料で構成されてもよいし、互いに異なる組成の材料で構成されてもよい。第１のメタルマスク１１０と第２のメタルマスク１２０をそれぞれ適用した第１の金属と第２の金属の形成において、それらの最適な製造条件が異なる場合、第１の金属と第２の金属の組成を決定できる効果がある。このことは、これまで開示したすべての実施形態において同様である。また、複数の開口部３４０で形成される基板上の複数の第１の金属パターンと、複数の開口部３５０で形成される基板上の複数の第２の金属パターンとは、互いに電気的に分離されて、それぞれ独立した電気的な複数のノードを形成する。
【００９２】
なお、本明細書の配線パターン成膜方法における各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、その他の工程を含んでもよい。
【００９３】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。特許請求の範囲内において、追加、変更し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属する。また、特許請求の範囲内において、複数の開示要素の組み合わせ乃至選択が可能であり、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得る各種変形、修正を含むことは勿論である。
【００９４】
本願の技術思想のメタルマスクセットは、実施例で開示したシリコンを基板とするウェハに適用されることに限られず、例えば、有機ＥＬ（Organic Electro-Luminescence）、液晶（liquid crystal）等の製造に使用するメタルマスクにも適用できる。特に、液晶の基板は、半導体ウェハの面積（口径）よりも遥かに大きく、本願の作用、効果がより一層発揮できる。
【００９５】
本願の技術思想のメタルマスク（第１のメタルマスク１１０と第２のメタルマスク１２０）は、実施例で開示した金属性の材料（インバー材または４２アロイ材）に限られず、例えば、シリコン材で形成されていてもよい。基板製造上の管理において基板の線膨張係数とマスクの線膨張係数との関連視点を重視する場合、例えばシリコンでそれぞれ構成される２つのマスクは最良の選択である。尚、金属材としてのシリコンの開示は例示であって、インバー材の温度依存性よりも広い温度範囲において、基板と実質的に同じ線膨張係数を有する金属材であればよいことは言うまでもない。故に、マスクを構成する材料とその線膨張係数は、基板を構成する材料とその線膨張係数とマッチングされていることが望ましい。図１８で開示した環状の配線３０５を形成するにあたって、第２のメタルマスク１２０に含まれる空間部３１０は、メタルマスクが金属材であっても非金属材であっても、これまで説明してきた本願の作用、効果と同様に発揮できることは、当該事業者であれば容易に理解できる。よって、本明細書においては、マスクを組成する材質によらずメタルマスクと呼ぶ。更に、第１のメタルマスク１１０と第２のメタルマスク１２０は、共に同じ組成の材料で構成されていても、互いに異なる組成の材料で構成されていてもよい。空間部３６０を有する第２のメタルマスク１２０の最適な製造条件は、空間部３６０を有しない第１のメタルマスク１１０の最適な製造条件と異なる場合があるからである。
【００９６】
（付記）
以下、本発明による複数のマスクを用いたパターン形成方法について、まとめて付記しておく。
（１）パターン形成方法は、
貫通孔である第１の開口部を有する第１のマスクを基板上にセッティングする第１の設置工程と、
前記第１のマスクが有する第１の開口部を適用して前記第１の開口部の形状に対応した第１の金属を、基板に形成する第１の形成工程と、
貫通孔である第２の開口部を有し前記第１の開口部に対応する窪んだ空間部を有する第２のマスクを、前記空間部へ前記第１の金属を包み込みながら前記基板上にセッティングする第２の設置工程と、
第２のマスクが有する第２の開口部を適用して前記第２の開口部の形状に対応した第２の金属を、前記基板に形成する第２の形成工程と、を備えることを特徴とする付記１。
【００９７】
（２）付記１において、
前記第１の設置工程にて位置決めされる前記第１の開口部と、前記第２の設置工程にて位置決めされる前記第２の開口部とは、前記基板の表面において互いに離れており、
前記第１と第２の形成工程では、前記基板の表面から前記第１の金属と前記第２の金属を、それぞれ形成する、ことを特徴とする付記２。
【００９８】
（３）付記１において、
前記第１の設置工程にて位置決めされる前記第１の開口部の輪郭の少なくとも一部は、前記第２の設置工程にて位置決めされる前記第２の開口部の輪郭と接しており、
前記第１と第２の形成工程では、前記基板の断面を基準として前記基板から互いに同一な距離の前記第１の金属と前記第２の金属をそれぞれ形成し、且つ前記基板の断面を基準として前記第１の金属と前記第２の金属が電気的に接続する同一のノードを形成することを特徴とする付記３。
【００９９】
（４）付記１において、
前記第１の設置工程において位置決めされる前記第１の開口部の一部の領域は、前記第２の設置工程にて位置決めされる前記第２の開口部の一部の領域と重畳しており、
前記第１と第２の形成工程は、前記基板の断面を基準として、前記第１の金属と、前記第１の金属上に一部が乗り上げる前記第２の金属と、をそれぞれ形成し、且つ前記基板の断面を基準として前記第１の金属と前記第２の金属が電気的に接続する同一のノードを形成する、ことを特徴とする付記４。
【０１００】
（５）付記１〜４のいずれか一項において、
更に、前記第１の形成工程と前記第２の形成工程の少なくともいずれか一方は、前記第１の開口部および前記第２の開口部にそれぞれ対応する前記第１の金属及び前記第２の金属を通過させる、ことを特徴とする付記５。
【０１０１】
（６）付記１〜５のいずれか一項において、前記第１の金属と前記第２の金属は、互いに異なる組成の材料である、ことを特徴とする付記６。
【０１０２】
（７）付記１〜４のいずれか一項において、
更に、前記第２の設置工程の前に、レジストを塗布するレジスト工程を備え、
前記第２の設置工程は、前記窪んだ空間部へ前記第１の金属及び前記レジストを包み込みながら前記基板上にセッティングし、
前記第２の形成工程は、
前記第２の開口部を介して、前記レジストを感光する感光工程と、
前記第２のマスクをリフトオフするリフトオフ工程と、
前記レジストの一部をエッチングするエッチング工程と、
前記第２の金属を前記基板の全面に形成する第３の形成工程と、
残りの前記レジストを剥離する剥離工程と、を含むことを特徴とする付記７。
【０１０３】
（８）付記７において、前記レジストはポジ型レジストである、ことを特徴とする付記８。
【０１０４】
（９）付記１〜４のいずれか一項において、
更に、前記第２の設置工程の前に、前記第２の金属を前記基板の全面に形成する第４の形成工程と、
前記前記第２の金属の全面にレジストを塗布するレジスト工程と、を備え、
前記第２の設置工程は、前記窪んだ空間部へ前記第１の金属及び前記第２の金属並びに前記レジストを包み込みながら前記基板上にセッティングし、
前記第２の形成工程は、
前記第２の開口部を介して、前記レジストを感光する感光工程と、
前記第２のマスクをリフトオフするリフトオフ工程と、
前記レジストの一部をエッチングする第１のエッチング工程と、
前記第２の金属の一部をエッチングする第２のエッチング工程と、
残りの前記レジストを剥離する剥離工程と、を含むことを特徴とする付記９。
【０１０５】
（１０）付記９において、前記第１および第２の金属は、互いに異なる組成の材料である、ことを特徴とする付記１０。
【０１０６】
（１１）付記１０において、前記第２の金属の一部をエッチングする現像液によっても前記第１の金属はエッチングされない、ことを特徴とする付記１１。
【０１０７】
（１２）付記１１において、前記レジストはネガ型レジストである、ことを特徴とする付記１２。
【０１０８】
（１３）付記９において、更に、前記第４の形成工程の前に、前記第１の開口部の形状の第１の金属に対応したエッチングストッパ膜を形成する第５の形成工程を備え、
前記第２の設置工程は、前記第１の金属、前記エッチングストッパ膜及び前記第２の金属並びに前記レジストを、前記窪んだ空間部へ包み込みながら前記基板上にセッティングする、ことを特徴とする付記１３。
【０１０９】
（１４）付記１〜１３のいずれか一項において、前記第１の金属および前記第２の金属の少なくともいずれか一方は、スパッタリングまたはイオンプレーティングによって加速された金属である、ことを特徴とする付記１４。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、基板に所定の配線パターンを成膜する際に用いられる複数のマスクを含むマスクセットに利用することができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１００  …メタルマスクセット
１０２  …半導体基板
１１０、１２０  …メタルマスク
１１２、１２２、１５６、３０２、３０４  …チップ用マスク
１３０  …基板ホルダ
１３２  …チップ
１４０、３００、３０３、３０５  …配線パターン
１５０、１５２、１５８  …開口部
１５４  …空間部
１９２  …第２のポジ型レジスト
２３２  …第２のネガ型レジスト
２８０  …エッチングストッパ膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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