(57)【要約】【課題】ステンシルマスクに付着した異物等に影響されることなく、正確な線幅制御下でパターンを転写できるステンシルマスクを提供する。【解決手段】本ステンシルマスク１０は、近接露光を行う半導体リソグラフィ工程で使用するマスクであって、Ｓｉ枠体１２と、ＳｉＯ２　膜１４を介して枠体１２上に延在するメンブレン１６と、メンブレンに設けられた溝状の開口パターン１８とを備える。メンブレンは、メンブレン本体層として設けられた（１００）面を主面とするＳｉ層２０と、メンブレン支持層としてＳｉ層上に設けられたＳｉＮ層２２と、開口部２４とを備える。開口部は、ＳｉＮ層２２する広幅の第１開口部２４ａと、Ｓｉ層２０を貫通し、開口幅が第１開口部２２ｂより連続して縮小する縮幅の第２開口部２４ｂとからなる。第２開口部の開口壁は、相互に接近する（１１１）面からなるＳｉ層の傾斜壁として形成されている。メンブレン及び開口部にはＰｔ膜が成膜されている。【選択図】　　　　図１
2004146721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン開口部が設けられたメンブレンを枠体で支持してなるステンシルマスクにおいて、
前記メンブレンが、前記メンブレンのウエハに対面する側にメンブレン本体として設けられ、（１００）面を主面とするＳｉ層と、前記Ｓｉ層上に積層され、前記Ｓｉ層を支持するメンブレン支持層とを備え、
前記メンブレンを貫通して設けられたパターン開口部は、（１００）面に直交して前記メンブレン支持層を貫通し、対向する開口壁が相互に平行な第１開口部と、前記第１開口部に連続して（１００）面に直交する方向に前記Ｓｉ層を貫通し、かつ対向する開口壁がそれぞれ相互に近接する（１１１）面からなる傾斜面で形成されて、開口幅が前記第１開口部の開口幅より連続して縮小する第２開口部とから構成され、
白金族からなる導電性金属膜が、前記Ｓｉ層の表面、前記メンブレン支持層の表面、前記第１開口部の開口壁、及び前記第２開口部の傾斜面からなる開口壁に成膜され、
前記第２開口部の開口端縁が前記パターン開口部の外縁を構成することを特徴とするステンシルマスク。
【請求項２】
前記メンブレン支持層は、ＳｉＮ膜、ＳｉＯ２　膜、ＳｉＯＮ膜、ＳｉＣ膜、ダイヤモンド膜、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜、Ｔｉ膜、Ｍｏ膜、Ｃｒ膜、Ｗ膜、Ａｌ膜、Ｃｕ膜、Ｉｒ膜、Ａｕ膜、Ｐｔ膜、及びＰｄ膜の群のうちのいずれか、又は前記群のうちの複数種の膜の積層膜で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のステンシルマスク。
【請求項３】
前記メンブレン支持層の膜厚は１００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のステンシルマスク。
【請求項４】
前記金属膜の膜厚は５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のステンシルマスク。
【請求項５】
パターン開口部が設けられたメンブレンを枠体で支持してなるステンシルマスクの作製方法であって、
（１００）面の主面を有するＳｉ層を上層に備えるＳＯＩ基板の前記Ｓｉ層上に、メンブレン支持層を成膜する工程と、
前記Ｓｉ層の（１００）面に直交する方向に前記メンブレン支持層を貫通し、対向する開口壁が相互に平行な第１開口部を前記ステンシルマスクのパターンの配置に従って形成する工程と、
前記Ｓｉ層の（１００）面のエッチングレートが前記Ｓｉ層の（１１１）面に対して選択的なエッチング法によりＳＯＩ基板のＳｉ層をエッチングして、前記第１開口部に連続して前記Ｓｉ層の（１００）面に直交する方向に前記Ｓｉ層を貫通し、かつ開口部の対向する開口壁がそれぞれ相互に近接する（１１１）面からなる傾斜面で形成されて、開口幅が前記第１開口部の開口幅より連続的に縮小し、開口端縁がステンシルマスクのパターンの線幅に等しい第２開口部を形成する工程と、
枠体形成領域を除いて、前記ＳＯＩ基板のＳｉ基板及び絶縁膜を除去して、前記Ｓｉ層を露出させる工程と、
前記Ｓｉ層の表面、前記メンブレン支持層の表面、前記第１開口部の平行開口壁、及び前記第２開口部の傾斜開口壁に、スパッタ法又は蒸着法により白金族からなる金属膜を堆積させる工程と
を有することを特徴とするステンシルマスクの作製方法。
【請求項６】
前記メンブレン支持層を成膜する工程に続いて、枠体形成領域を除いて、前記ＳＯＩ基板のＳｉ基板及び絶縁膜を除去して、前記Ｓｉ層を露出させる工程を実施し、
次いで、前記第１開口部を前記ステンシルマスクのパターンの配置に従って形成する工程、前記第２開口部を形成する工程、及び前記金属膜を堆積させる工程を有することを特徴とする請求項５に記載のステンシルマスクの作製方法。
【請求項７】
前記Ｓｉ層の（１００）面のエッチングレートが前記Ｓｉ層の（１１１）面に対して選択的なエッチング法として、濃度が１０重量％以上６０重量％以下で温度が１０℃以上９０℃以下のＫＯＨ水溶液をエッチング液とするウエットエッチング法を適用することを特徴とする請求項５又は６に記載のステンシルマスクの作製方法。
【請求項８】
前記Ｓｉ層の（１００）面のエッチングレートが前記Ｓｉ層の（１１１）面に対して選択的なエッチング法として、濃度が１０重量％以上６０重量％以下で温度が１０℃以上９０℃以下のＴＭＡＨ水溶液をエッチング液とするウエットエッチング法を適用することを特徴とする請求項５又は６に記載のステンシルマスクの作製方法。
【請求項９】
前記金属膜を堆積させる工程では、膜厚５ｎｍ以上１００ｎｍ以下の金属膜を堆積させることを特徴とする請求項５又は６に記載のステンシルマスクの作製方法。
【請求項１０】
前記金属膜を堆積させる工程は、堆積金属の飛来方向に対して被堆積領域を傾斜させて前記金属膜を堆積させる第１の堆積ステップと、堆積金属の飛来方向に対して前記第１の堆積ステップの傾斜方向とは対称的な方向に傾斜させて前記金属膜を堆積させる第２の堆積ステップとを有することを特徴とする請求項９に記載のステップの作製方法。
【請求項１１】
パターン開口部が設けられたメンブレンを枠体で支持してなるステンシルマスクにおいて、
前記メンブレンが、前記メンブレンのウエハに対面する側にメンブレン本体として設けられたＳｉ層と、前記Ｓｉ層上に積層され、前記Ｓｉ層を支持するメンブレン支持層とを備え、
前記メンブレンを貫通して設けられたパターン開口部は、前記メンブレン支持層を貫通し、対向する開口壁が相互に平行な第１開口部と、前記第１開口部に連続して前記Ｓｉ層を貫通し、かつ対向する開口壁がそれぞれ相互に近接する傾斜面で形成され、開口幅が前記第１開口部の開口幅より連続して縮小する第２開口部とから構成され、
白金族からなる導電性金属膜が、前記Ｓｉ層の表面、前記メンブレン支持層の表面、前記第１開口部の開口壁、及び前記第２開口部の傾斜面からなる開口壁に成膜され、
前記第２開口部の開口端縁が前記パターン開口部の外縁を構成することを特徴とするステンシルマスク。
【請求項１２】
パターン開口部が設けられたメンブレンを枠体で支持してなるステンシルマスクの作製方法であって、
第１の結晶面の主面を有するＳｉ層を上層に備えるＳＯＩ基板の前記Ｓｉ層上に、メンブレン支持層を成膜する工程と、
前記Ｓｉ層の第１の結晶面に直交する方向に前記メンブレン支持層を貫通し、対向する開口壁が相互に平行な第１開口部を前記ステンシルマスクのパターンの配置に従って形成する工程と、
前記Ｓｉ層の第２の結晶面が前記第１の結晶面に対して所定の角度を有するとき、前記Ｓｉ層の第１の結晶面のエッチングレートが前記Ｓｉ層の第２の結晶面に対して選択的なエッチング法によりＳＯＩ基板のＳｉ層をエッチングして、前記第１開口部に連続して前記Ｓｉ層の第１の結晶面に直交する方向に前記Ｓｉ層を貫通し、かつ開口部の対向する開口壁がそれぞれ相互に近接する第２の結晶面からなる傾斜面で形成されて、開口幅が前記第１開口部の開口幅より連続的に縮小し、開口端縁がステンシルマスクのパターンの線幅に等しい第２開口部を形成する工程と、
枠体形成領域を除いて、前記ＳＯＩ基板のＳｉ基板及び絶縁膜を除去して、前記Ｓｉ層を露出させる工程と、
前記Ｓｉ層の表面、前記メンブレン支持層の表面、前記第１開口部の平行開口壁、及び前記第２開口部の傾斜開口壁に、スパッタ法又は蒸着法により白金族からなる金属膜を堆積させる工程と
を有することを特徴とするステンシルマスクの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステンシルマスク、及びステンシルマスクの作製方法に関し、更に詳細には、露光に際し、マスク面に付着した異物及びコンタミネーション汚染物に影響されることなく、高精度な線幅制御を可能とするステンシルマスク、及びそのようなステンシルマスクの作製方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置の高集積化及びチップサイズの縮小化に伴い、半導体装置を構成する配線等の構成要素の一層の微細化が必要になって来ている。
微細化に対応する直描方式の電子線露光技術の一つとして、１９９８年、Ｔａｋａｏ　　Ｕｔｓｕｍｉ　氏が考案し、特許公報２９５１９４７号に開示された、低エネルギー電子ビームのリソグラフィ技術の開発も始まっている。Ｔａｋａｏ　　Ｕｔｓｕｍｉ　氏の考案による方式は、２ｋｅＶ程度の加速電圧を用いて、等倍のステンシルマスクで近接露光する、ＬＥＥＰＬと呼ばれる方式であって、線幅１００ｎｍ以降の半導体装置のパターニングのための有力な方式として注目されている。
【０００３】
ＬＥＥＰＬのような次世代電子線リソグラフィでは、今まで用いられていた石英マスクにかわり、描画エリアであるメンブレン領域にＳｉ、ＳｉＣ、或いはダイヤモンドなどのメンブレンを用い、メンブレン領域に直接溝或いは開口を形成したステンシルマスクを用いる。
【０００４】
ステンシルマスクでは、マスクパターンは、厚さ約５μｍ以下のメンブレンからなる描画エリアに、溝（開口）を作ることによって形成される。電子線は、ステンシルマスクの溝状の開口を通り、ウエハ上に前もって塗られたレジスト膜に到達する。レジストがポジレジストのときには、電子線で描画されたレジスト膜の領域がアルカリ現像液に溶解し、パターンが形成される。
これらステンシルマスクのメンブレンは、通常、マスクパターンの位置精度を確保するために、均一な引っ張り応力が作用した均一な膜厚の薄膜として形成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ステンシルマスクのマスクパターンの微細化と共に、ステンシルマスクのメンブレンのパターン開口部に付着した異物、コンタミネーション汚染物等によるパターニングに対する影響が問題になっている。
それは、図６（ａ）に示すように、メンブレンのパターン開口部に付着した異物、コンタミネーション汚染物は、ウエハ上に転写され、仮に微小なものであっても、パターンが微細であるがために、最終的には、半導体装置製品等の欠陥に成り得ることがあるからである。
そのため、ステンシルマスクの防塵対策が重要視されているものの、パターンとして開口部を有するステンシルマスクは、光リソグラフィ用のフォトマスクとは構造が異なるので、従来のフォトマスク用の防塵対策をステンシルマスクに適用しても効果が上がらない。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、ステンシルマスクに付着した異物、コンタミネーション汚染物等に影響されることなく、正確な線幅制御下でパターンを転写できるステンシルマスク及びその作製方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
異物或いはコンタミネーション汚染物がステンシルマスクに付着しないようにすることは技術的に極めて難しいことである。そこで、本発明者は、ステンシルマスクに付着する異物或いはコンタミネーション汚染物が静電引力により吸引されて付着することに注目した。
【０００８】
そして、本発明者は、図６（ｂ）に示すように、メンブレン上にメンブレンのパターン開口部の開口幅より大きな開口幅の開口部を有する導電性金属膜を保護膜として設け、その導電性金属膜に異物或いはコンタミネーション汚染物を吸着させ、付着した異物或いはコンタミネーション汚染物がパターン開口部の輪郭に影響しないようにすることを着想し、実験によりその着想の有効性を確認して、本発明を発明するに到った。また、導電性金属膜として白金（Ｐｔ）族が有効であることも確認した。
【０００９】
上記目的を達成するために、上述の知見に基づいて、本発明に係るステンシルマスクは、パターン開口部が設けられたメンブレンを枠体で支持してなるステンシルマスクにおいて、
メンブレンが、メンブレンのウエハに対面する側にメンブレン本体として設けられ、（１００）面を主面とするＳｉ層と、Ｓｉ層上に積層され、Ｓｉ層を支持するメンブレン支持層とを備え、
メンブレンを貫通して設けられたパターン開口部は、（１００）面に直交してメンブレン支持層を貫通し、対向する開口壁が相互に平行な第１開口部と、第１開口部に連続して（１００）面に直交する方向にＳｉ層を貫通し、かつ対向する開口壁がそれぞれ相互に近接する（１１１）面からなる傾斜面で形成されて、開口幅が第１開口部の開口幅より連続して縮小する第２開口部とから構成され、
白金族からなる導電性金属膜が、Ｓｉ層の表面、メンブレン支持層の表面、第１開口部の開口壁、及び第２開口部の傾斜面からなる開口壁に成膜され、
第２開口部の開口端縁がパターン開口部の外縁を構成することを特徴としている。
【００１０】
本発明に係るステンシルマスクでは、第２開口部の開口端縁、第２開口部の最短幅がパターン開口部の線幅を規定する。
本発明では、Ｓｉ層の表面、メンブレン支持層の表面、第１開口部の開口壁、及び第２開口部の傾斜面からなる開口壁に成膜した導電性金属膜に静電引力により異物或いはコンタミネーション汚染物を吸着させ、第２開口部の開口端縁に異物或いはコンタミネーション汚染物が付着しないようにしている。尚、本発明で、「対向する開口壁が相互に平行な第１開口部」との文言で、「相互に平行」とは、第２開口部の傾斜面からなる開口壁に対比した意味であって、実質的に平行であることを言う。
第１開口部の開口幅は第２開口部の開口端縁の開口幅より広いので、第１開口部の開口壁に付着した異物或いはコンタミネーション汚染物が、第２開口部の開口端縁より内側に位置し、ウエハ上に転写されるようなことはない。
【００１１】
本発明の好適な実施態様では、メンブレン支持層は、ＳｉＮ膜、ＳｉＯ２　膜、ＳｉＯＮ膜、ＳｉＣ膜、ダイヤモンド膜、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜、Ｔｉ膜、Ｍｏ膜、Ｃｒ膜、Ｗ膜、Ａｌ膜、Ｃｕ膜、Ｉｒ膜、Ａｕ膜、Ｐｔ膜、及びＰｄ膜の群のうちのいずれか、又は前記群のうちの複数種の膜の積層膜で形成されている。
また、メンブレン支持層の膜厚は１００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下である。メンブレン支持層の膜厚が厚いほど、第１開口部の面積が広くなって、異物或いはコンタミネーション汚染物を付着させる領域が広くなるので、それだけ、パターン開口部に異物或いはコンタミネーション汚染物が付着する確率が低下する。３０００ｎｍを超える膜厚にしても差ほど効果が上がらず、１００ｎｍ未満では本発明の効果が乏しい。
メンブレン本体として設けられたＳｉ層の膜厚は、好適には、２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。
【００１２】
金属膜の膜厚は５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。膜厚は電子線露光装置の電子のエネルギーに応じて決まり、例えば２ｋｅＶの電子ビームを用いるＬＥＥＰＬでは、金属膜の膜厚は２０ｎｍ〜３０ｎｍである。
また、膜厚が５ｎｍ未満では異物或いはコンタミネーション汚染物の静電吸着性が低下し、１００ｎｍを超える膜厚にしても異物或いはコンタミネーション汚染物の静電吸着性が限度以上に向上することがないからである。
【００１３】
本発明に係るステンシルマスクの作製方法は、パターン開口部が設けられたメンブレンを枠体で支持してなるステンシルマスクの作製方法であって、
（１００）面の主面を有するＳｉ層を上層に備えるＳＯＩ基板のＳｉ層上に、メンブレン支持層を成膜する工程と、
Ｓｉ層の（１００）面に直交する方向にメンブレン支持層を貫通し、対向する開口壁が相互に平行な第１開口部をステンシルマスクのパターンの配置に従って形成する工程と、
Ｓｉ層の（１００）面のエッチングレートがＳｉ層の（１１１）面に対して選択的なエッチング法によりＳＯＩ基板のＳｉ層をエッチングして、第１開口部に連続してＳｉ層の（１００）面に直交する方向にＳｉ層を貫通し、かつ開口部の対向する開口壁がそれぞれ相互に近接する（１１１）面からなる傾斜面で形成されて、開口幅が第１開口部の開口幅より連続的に縮小し、開口端縁がステンシルマスクのパターンの線幅に等しい第２開口部を形成する工程と、
枠体形成領域を除いて、ＳＯＩ基板のＳｉ基板及び絶縁膜を除去して、Ｓｉ層を露出させる工程と、
Ｓｉ層の表面、メンブレン支持層の表面、第１開口部の平行開口壁、及び第２開口部の傾斜開口壁に、スパッタ法又は蒸着法により白金族からなる金属膜を堆積させる工程と
を有することを特徴としている。
【００１４】
本発明方法では、Ｓｉ層の（１００）面のエッチングレートがＳｉ層の（１１１）面に対して選択的なエッチング法によりＳＯＩ基板のＳｉ層をエッチングすることにより、第１開口部に連続してＳｉ層の（１００）面に直交する方向にＳｉ層を貫通し、かつ開口部の対向する開口壁がそれぞれ相互に近接する（１１１）面からなる傾斜面で形成されて、開口幅が第１開口部の開口幅より連続的に縮小し、開口端縁がステンシルマスクのパターンの線幅に等しい第２開口部を形成することができる。
「Ｓｉ層の（１００）面のエッチングレートがＳｉ層の（１１１）面に対して選択的なエッチング法」とは、Ｓｉ層の（１１１）面のエッチングレートが（１００）面に比べて遅いことを意味している。
また、メンブレン支持層にパターンを転写する工程の前に、ＳＯＩ基板の裏面エッチングを行うようにしても良い。
【００１５】
本発明方法の好適な実施態様では、Ｓｉ層の（１００）面のエッチングレートがＳｉ層の（１１１）面に対して選択的なエッチング法として、濃度が１０重量％以上６０重量％以下で温度が１０℃以上９０℃以下のＫＯＨ（水酸化カリウム）水溶液をエッチング液とするウエットエッチング法を適用する。また、濃度が１０重量％以上６０重量％以下で温度が１０℃以上９０℃以下のＴＭＡＨ（Ｔｅｔｒａ−Ｍｅｔｈｙｌ　Ａｍｍｏｎｉｕｍ　Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ　）　　水溶液をエッチング液とするウエットエッチング法を適用する。
【００１６】
また、金属膜を堆積させる工程は、堆積金属の飛来方向に対して被堆積領域を傾斜させて金属膜を堆積させる第１の堆積ステップと、堆積金属の飛来方向に対して第１の堆積ステップの傾斜方向とは対称的な方向に傾斜させて金属膜を堆積させる第２の堆積ステップとを有する。
先ず、ステンシルマスクの金属膜の被金属堆積領域に傾斜させた方向で金属を蒸着させ、次いで１回目の傾斜角度とは対称的な方向に被金属堆積領域を傾斜させて、金属を堆積させる。これにより、メンブレン支持層の上端、メンブレン支持層の側壁、つまり第１開口部の開口壁、第２開口部の傾斜壁に金属膜を良好に積層することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照し、実施形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明する。
実施形態例
本実施形態例は本発明に係るステンシルマスクの実施形態の一例であって、図１（ａ）は本実施形態例のステンシルマスクの構成を示す断面図、図１（ｂ）は本実施形態例のステンシルマスクの開口部の構成を示す断面詳細図である。
本実施形態例のステンシルマスク１０は、ＬＥＥＰＬのような近接露光を行う半導体リソグラフィ工程で使用するステンシルマスクであって、図１（ａ）に示すように、Ｓｉ基板からなる枠体１２と、ＳｉＯ２　膜１４を介して枠体１２上に延在するメンブレン１６と、メンブレン１６に設けられた溝状の開口パターン１８とを備えている。
枠体１２は、格子状の枠体として形成されていて、一つのチップ領域に転写するパターン１８は一つの枠内に設けてある。
【００１８】
メンブレン１６は、図１（ｂ）に示すように、メンブレン本体層として設けられた（１００）面を主面とする膜厚５０ｎｍのＳｉ層２０と、メンブレン支持層としてＳｉ層２０上に設けられた膜厚５００ｎｍのＳｉＮ層２２と、Ｓｉ層２０及びＳｉＮ層２２を貫通する開口部２４とを備えている。
開口部２４は、図１（ｂ）に示すように、ＳｉＮ層２２に設けられ、対向する開口壁が相互にほぼ平行で、開口幅Ｗが１０５．８ｎｍの広幅の第１開口部２４ａと、第１開口部２２ｂに連続してＳｉ層２０に設けられ、開口幅が第１開口部２２ｂより連続して縮小する縮幅の第２開口部２４ｂとから構成されている。
【００１９】
縮幅の第２開口部２４ｂを形成する、対向した開口壁は、相互に接近する（１１１）面からなるＳｉ層２０の傾斜壁として形成されている。
換言すれば、第２開口部２４ｂは、広幅の第１開口部２４ａの下端からＳｉＮ層２２とＳｉ層２０の界面に対して５４．７°の角度θで傾斜する傾斜面、つまり（１１１）面で形成され、開口端で３５ｎｍの開口幅Ｗ′に縮小する縦断面形状を有する。
【００２０】
第２開口部２４ｂの開口端縁は、ステンシルマスク１０のパターン開口部の外縁を構成し、開口端縁を輪郭とするパターンがウエハ上に転写される。
後述するように、結晶面によるエッチングレートの違いを利用して縮幅の第２開口部２４ｂを形成しているので、第２開口部２４ｂの開口端縁の対向面２４ｃは、原子層オーダーの幅で平坦面になっている。
【００２１】
第１開口部２４ａの対向する平行開口壁、第２開口部２４ｂの傾斜開口壁、Ｓｉ層２０の表面２０ａ（ウエハ対向面側）、及びＳｉＮ層２２の表面２２ａには、膜厚２０ｎｍのＰｔ膜２６が成膜されている。
【００２２】
以上の構成を備えることにより、本実施形態例のステンシルマスク１０では、異物、コンタミネーション汚染物が、図２に示すように、静電引力により、主として、Ｓｉ層２０の表面２０ａ、ＳｉＮ層２２の表面２２ｂ、及び第１開口部２４ａの開口壁に付着するものの、パターン転写にとって最も重要な第２開口部２４ｂの開口端縁には付着する異物或いはコンタミネーション汚染物は極めて少ない。
また、第１開口部２４ａの開口幅は第２開口部２４ｂの開口端縁の開口幅より広いので、第１開口部２４ａの開口壁に付着した異物或いはコンタミネーション汚染物は第２開口部２４ｂの開口端縁より内側に位置し、ウエハ上に転写されるようなことはない。
よって、本実施形態例のステンシルマスク１０を使用することにより、設計通りの正確な線幅のパターンをウエハ上に転写することができる。
【００２３】
本実施形態例では、メンブレン支持層として膜厚５００ｎｍのＳｉＮ層を備えているが、ＳｉＮ層に限らず、ＫＯＨ水溶液やＴＭＡＨ水溶液でエッチングされず、パターン領域のＳｉ層２０、例えば２５ｍｍ口のＳｉ層２０を支持できるならば、ＳｉＮ層以外の材料を使っても良い。またＳｉＮ層であっても、５００ｎｍにする必要はない。
例えばＳｉＣ、ＳｉＯ２　、ＳｉＯＮ、ダイヤモンド（Ｄｉａｍｏｎｄ　）、ＤＬＣ（ＤｉａｍｏｎｄＬｉｋｅＣａｒｂｏｎ）、Ｔｉ膜、Ｍｏ膜、Ｃｒ膜、Ｗ膜、Ａｌ膜、Ｃｕ膜、Ｉｒ膜、Ａｕ膜、Ｐｔ膜、及びＰｄ膜等の金属膜を１００〜３０００ｎｍ厚で形成しても良い。
【００２４】
ステンシルマスクの作製方法の実施形態例
本実施形態例は本発明に係るステンシルマスクの作製方法の実施形態の一例であって、図３（ａ）から（ｃ）、図４（ｄ）から（ｆ）、及び図５（ｇ）と（ｈ）は、それぞれ、本実施形態例の方法によりステンシルマスクを作製する際の各工程の基板断面図である。
先ず、図３（ａ）に示すように、表面が（１００）面のＳＯＩ基板、例えば層構造が膜厚５０ｎｍの（１００）Ｓｉ層２８、膜厚１００ｎｍのＳｉＯ２　層３０、及び膜厚７２５μｍのＳｉ基板部３２からなるＳＯＩ基板３４の表面、つまりＳｉ層２８上に、メンブレン支持層になる膜厚５００ｎｍのＳｉＮ層３６を積層する。
【００２５】
次いで、ＳｉＮ層３６上にレジストを塗布し、図３（ｂ）に示すように、パターンの設計線幅より広い開口幅Ｗの開口パターンを設計のパターン配列に従って有するレジストマスク３８を形成する。
続いて、ＣＦ４　ガスなどを用いたドライエッチング法により、ＳｉＮ層３６をエッチングして、レジストマスク３８の開口パターンをＳｉＮ層３６に転写して、ステンシルマスク１０の第１開口部２４ａに対応する第１開口部４０を形成する。
【００２６】
レジストマスク３８を除去し後、例えば濃度３０重量％、温度７０℃のＫＯＨ溶液に、第１開口部４０を開口したＳＯＩ基板３４を浸漬する。
これにより、（１００）面を主面とするＳｉ層２８はエッチングされて、図３（ｃ）に示すように、ＳｉＯ２　層３０を底部に露出させる第２開口部４２が形成される。（１００）面Ｓｉのエッチングレート７９７ｎｍ／分に対して（１１１）面Ｓｉのエッチングレートは５ｎｍ／分と極端に遅いため、図１（ｂ）のＳｉ層２０に示すように、Ｓｉ層２８のエッチング面は、（１１１）面に相当する５４．７°の角度を持ったテーパー形状となる。
【００２７】
即ち、開口幅Ｗで形成した第１開口部４０に連続する第２開口部４２は、開口幅がＳｉ層２８のエッチング方向に向かって縮小し、Ｓｉ層２８の下端では、（１００）Ｓｉ層２８の厚さｄに応じて、Ｗ′＝Ｗ−２ｄ／ｔａｎ５４．７°に縮小される。
本実施形態例では、Ｓｉ層２８の膜厚ｄは、ｄ＝５０ｎｍであるから、第２開口部４２の開口幅はＳｉ層２８の上端で１０５．８ｎｍ、Ｓｉ層２８の下端で３５ｎｍに縮小される。
【００２８】
つまり、ステンシルマスク１０の詳細図である図１（ｂ）に示すように、第１開口部４０は、開口幅が１０５．８ｎｍで対向する開口壁が相互に平行な第１開口部２４ａになり、第２開口部４２は、第１開口部２４ａに連続し、かつ開口幅が第１開口部２４ａの開口幅より連続して縮小し、下端で３５ｎｍになる縮幅の第２開口部２４ｂになる。
しかも、結晶面によるエッチングレートの違いを利用してアパーチャを形成しているので、縮幅開口部２４ｂの下端部の対向面２４ｃ（図１（ｂ）参照）は幅が原子層オーダーの平坦面になっている。
【００２９】
次に、ＳＯＩ基板３４の裏面に、つまりＳｉ基板部３２の面にＳｉＯ２　層を積層し、続いてレジスト膜を塗布し、露光して、パターン開口部を形成したパターン領域のＳｉＯ２　層を開口したレジストマスク（図示せず）を形成し、続いてＢＨＦなどでＳｉＯ２　層をエッチングして除去し、図４（ｄ）に示すように、ＳＯＩ基板３４の裏面を露出させるＳｉＯ２　マスク４４を形成する。
【００３０】
次いで、ＳｉＯ２　マスク４４上から、ＳＦ６　やＮＦ３　といったフッ素系ガスでＳＯＩ基板３４のＳｉ基板部３２をドライエッチングして、図４（ｅ）に示すように、パターン領域のＳｉＯ２　層３０を露出させる。
続いて、図４（ｆ）に示すように、パターン領域のＳｉＯ２　層３０をＢＨＦなどでエッチングして除去し、Ｓｉ層２８を露出させる。
【００３１】
次に、図５（ｇ）に示すように、スパッタ法や蒸着法などにより膜厚２００ｎｍのＰｔ膜４６をＳｉＮ層３６、第１開口部４０の平行開口壁、及び第２開口部４２の傾斜開口壁に積層する。膜厚は露光に用いる電子のエネルギーに応じて決まり、例えば２ｋｅＶの電子ビームを用いるＬＥＥＰＬでは、膜厚２０〜３０ｎｍ積層する。
図５（ｈ）に示すように、同様に裏側のＳｉ層２８の面にも、同じ膜厚のＰｔ膜４６を積層する。
【００３２】
以上の工程により、ステンシルマスク１０を作製することができる。
図５（ｈ）に示すステンシルマスクのＳｉ層２８、ＳｉＯ２　層３０、ＳｉＮ層３６、第１開口部４０、及び第２開口部４２は、それぞれ、図１に示すステンシルマスク１０のＳｉ層２０、ＳｉＯ２　膜１４、ＳｉＮ層２２、第１開口部２４ａ、及び第２開口部２４ｂに相当する。また、図５（ｈ）のＳｉ基板部３２がステンシルマスク１０の枠体１２に相当し、Ｐｔ膜４６はＰｔ膜２６に相当している。
【００３３】
本実施形態例では（１００）面Ｓｉの（１１１）面Ｓｉに対するエッチングレートの違いを利用して第２開口部を開口しているが、エッチングレートの違いがあれば、任意の結晶面の組み合わせを利用することができる。
また、本実施形態例では、先ず、ＳｉＮ層にパターンを転写しているが、これに代えて、先ず、Ｓｉ基板の裏面のエッチングを行い、次いでＳｉＮ層にパターン転写しても良い。この場合、Ｓｉ基板の裏面のエッチングでは、ウェットエッチング法を適用することができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、メンブレン本体として設けられ、Ｓｉ層と、Ｓｉ層を支持するメンブレン支持層とでメンブレンを構成し、（１００）面に直交してメンブレン支持層を貫通する第１開口部と、Ｓｉ層を貫通し、かつ開口壁が（１１１）面からなる傾斜面で形成されて、開口幅が縮小する第２開口部とからパターン開口部を構成し、更にメンブレンの表面、第１開口部の開口壁、及び第２開口部の傾斜面からなる開口壁に金属膜を成膜し、第２開口部の開口端縁をパターン開口部の外縁としている。
以上の構成により、導電性金属膜に静電引力により異物或いはコンタミネーション汚染物を吸着させ、第２開口部の開口端縁に異物或いはコンタミネーション汚染物が付着しないようにしている。また、第１開口部の開口幅が第２開口部の開口端縁の開口幅より広いので、第１開口部の開口壁に付着した異物或いはコンタミネーション汚染物が、第２開口部の開口端縁より内側に位置し、ウエハ上に転写されるようなことはない。
本発明に係るステンシルマスクを使用してパターニングすることにより、ステンシルマスクに付着する異物或いはコンタミネーション汚染物に影響されることなく、正確にパターンをウエハ上に転写することができる。
また、本発明方法は、本発明に係るメンブレンを容易に作製する方法を実現している。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本実施形態例のステンシルマスクの構成を示す断面図であり、図１（ｂ）は本実施形態例のステンシルマスクの開口部の構成を示す断面詳細図である。
【図２】本実施形態例の効果を説明する開口断面図である。
【図３】図３（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、実施形態例の方法によりステンシルマスクを作製する際の各工程の基板断面図である。
【図４】図４（ｄ）から（ｆ）は、それぞれ、図３（ｃ）に続いて、実施形態例の方法によりステンシルマスクを作製する際の各工程の基板断面図である。
【図５】図５（ｇ）と（ｈ）は、それぞれ、図４（ｆ）に続いて、実施形態例の方法によりステンシルマスクを作製する際の各工程の基板断面図である。
【図６】図６（ａ）は従来のステンシルマスクの異物或いはコンタミネーション汚染物による影響を説明する断面図であり、図６（ｂ）は本発明の効果を説明す断面図である。
【符号の説明】
１０……実施形態例のステンシルマスク、１２……枠体、１４……ＳｉＯ２　膜、１６……メンブレン、１８……パターン、２０……Ｓｉ層、２２……ＳｉＮ層、２４……開口部、２４ａ……第１開口部、２４ｂ……第２開口部、２４ｃ……対向面、２６……Ｐｔ膜、２８……ＳｉＯ２　層、３０……ＳｉＯ２　層、３２……Ｓｉ基板部、３４……ＳＯＩ基板、３６……ＳｉＮ層、３８……レジストマスク、４０……第１開口部、４２……第２開口部、４４……ＳｉＯ２　マスク、４６……Ｐｔ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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