(57)【要約】【課題】  特に、荷電粒子透過孔である開孔部内での応力集中を防止して、高い機械的強度を有するようにステンシルマスクを構成すると共に、このステンシルマスクの作製方法を提供する。【解決手段】  半導体基板１０ａ、１０ｂ、１０ｃに複数の開孔部２を形成して構成されるステンシルマスク１であって、この開孔部を構成する側壁のうち、相互に隣接する各側壁が交わる角部２１ｂを曲面とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に複数の開孔部を形成して構成されるステンシルマスクであって、この開孔部を構成する側壁のうち、相互に隣接する各側壁が交わる角部を曲面としたことを特徴とするステンシルマスク。
【請求項２】
前記角部の曲面は、半導体基板への開孔部の開設後に熱酸化処理を施すことで形成したものであることを特徴とする請求項１記載のステンシルマスク。
【請求項３】
前記開孔部を、半導体基板の表面から開設した第１開口と、その裏面から開設した第２開口とを相互に連通させて構成したことを特徴とする請求項１または請求項２記載のステンシルマスク。
【請求項４】
前記各第２開口の開口面積を、各第１開口の開口面積より大きく設定したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のステンシルマスク。
【請求項５】
前記半導体基板は単結晶シリコン基板であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のステンシルマスク。
【請求項６】
前記単結晶シリコン基板の表面がＳｉ（１１０）であることを特徴とする請求項５記載のステンシルマスク。
【請求項７】
前記単結晶シリコン基板はオリエントフラット面を有し、このオリエントフラット面がＳｉ（１１１）であることを特徴とする請求項５または請求項６記載のステンシルマスク。
【請求項８】
半導体基板に複数の開孔部を形成して構成されるステンシルマスクの作製方法であって、半導体基板の表面及び裏面にそれぞれ形成したマスクを通して、この半導体基板に異方性エッチングにより開孔部を構成する開口を形成する第１工程と、開孔部の壁面上に熱酸化膜を形成する第２工程とを含むことを特徴とするステンシルマスクの作製方法。
【請求項９】
前記第１工程及び第２工程を、前記半導体基板の表面、裏面でそれぞれ行うことを特徴とする請求項８記載のステンシルマスクの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路などの製造時に、荷電粒子ビームを用いてバターン形成する際に用いるステンシルマスク及びこのステンシルマスクの作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路の著しい微細化、高集積化に伴って、光を用いたフォトリソグラフィに代えて、例えば電子ビームやイオンビーム等の荷電粒子ビームを用いる新しい露光技術が開発されている。この種の露光技術として、例えば電子ビームを用いた電子ビーム露光法があり、この露光法では、電子ビームの径そのものを細く絞ることができるため、１μｍ以下の微細パターンを形成できるものの、細く絞った電子ビームを走査してパターンを描く所謂「一筆書き」の描画方法であるため、大きな面積にパターンを形成するのに膨大な時間がかかるという問題があった。
【０００３】
このような問題を解決するために、電子ビームによって直接描画するのではなく、所定のパターンで荷電粒子透過孔（開孔部）を形成したステンシルマスク（透過マスク）を用い、このステンシルマスクのパターンを、半導体基板に縮小転写させることが考えられており、これにより、露光時間を短縮してスループットの向上による製造コストの削減を可能にしている。
【０００４】
ステンシルマスクの作製においては、ステンシルマスクのマスク母体として、加工性や強度、汚染の恐れが小さいこと等を考慮してシリコンなどの半導体基板が用いられ、ＩＣ、ＬＳＩの製造に利用される露光、エッチングなどの半導体加工工程が用いられている。
【０００５】
即ち、半導体基板に、フォトリソグラフィ工程によって、所望の描画パターンでフォトレジスト材から構成されるレジストマスクを形成した後、エッチング工程によって、レジストマスクに対応して荷電粒子ビームの透過を可能とする開孔部（透過孔）を形成することでステンシルマスクが作製される。この場合、開孔部を形成するエッチング工程では、シリコンを溶解可能なアルカリ液などのエッチング液を用いるウェットエッチング、プラズマなどを用いるドライエッチングが主に利用される（特許文献１、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１１−５４４０９号公報（例えば、図１参照）。
【特許文献２】特開２００４−２０７５７０号公報（例えば、図２参照）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のようにステンシルマスクを作製すると、開孔部を構成する各側壁が相互に隣接する側壁とエッチング方向に沿って線で交わる構造となるため、ステンシルマスクに力が加わると、各側壁相互の交線上（即ち、透過孔の角部）に応力が集中し易くなり、ステンシルマスクの高い機械的強度を保持できないという問題があった。
【０００７】
そこで、上記点に鑑み、本発明の課題は、開孔部内での応力集中を防止して、高い機械的強度を有するステンシルマスク及びこのステンシルマスクの作製方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のステンシルマスクは、半導体基板に複数の開孔部を形成して構成されるステンシルマスクであって、この開孔部を構成する側壁のうち、相互に隣接する各側壁が交わる角部を曲面としたことを特徴とする。
【０００９】
これによれば、各側壁が交わる角部を曲面としたことで、ステンシルマスクに加わる力を分散させることができるため、局所的な応力集中を防止してステンシルマスクの機械的強度を向上させることが可能になる。
【００１０】
前記角部の曲面は、例えば、半導体基板への開孔部の開設後に熱酸化処理を施すことで形成したものとすればよい。
【００１１】
また、前記開孔部を、半導体基板の表面から開設した第１開口と、その裏面から開設した第２開口とを相互に連通させて構成しておけば、半導体基板の片側から貫通する開口を形成する場合と比較してアスペクト比（開孔部の幅と深さの比）を小さくでき、その結果、開孔部を形成する際に開孔部の表面から開孔部の底の部分へのエッチャントの拡散、供給が容易になってアスペクト比の大きな開孔部を容易に形成できる。
【００１２】
この場合、前記各第２開口の開口面積を、各第１開口より大きく設定しておけば、つまり、荷電粒子ビームを所望のパターン形状に成形する表面側の第１開口に対して、反対側の第２開口の開口面積を大きく設定しておけば、第２開口のアスペクト比を低下できるため、第２開口の形成を容易にできる。他方で、荷電粒子ビームの形状は第１開口によって決定されるため、第２開口の個々の大きさが大きくなっても、表面側に形成した開孔パターンで微細な荷電粒子ビームのパターンを形成できる。その上、第２開口の大きさを第１開口より大きくしたため、第２開口と第１開口とが、開孔部の開設方向で相互に位置ずれしていても、荷電粒子ビームを所望のパターン形状に成形できる。
【００１３】
前記半導体基板は単結晶シリコン基板としておけば、シリコン基板の機械的強度を向上させることができると共に、ステンシルマスクの作製工程において、ＫＯＨやＴＭＡＨなどのアルカリ性エッチング液を用いた異方性ウェットエッチングを用いることができ、ひいては、低コストでステンシルマスクを作製できる。また、ＳＯＩ基板のように基板中にシリコンより熱伝導率の小さなシリコン酸化膜の層を含まないため、良好な放熱特性を実現ができ、ステンシルマスクの温度均一性を向上させることができ、荷電粒子ビームの入射によって発生する熱と温度差に起因するパターンの変形、座屈の発生を抑制できる。さらに、半導体基板の内部に半導体基板と熱膨張率の異なるシリコン酸化膜を含まないため、熱膨張率の異なる複数の材質を用いたことに起因する変形、座屈が発生しない。
【００１４】
この場合、前記単結晶シリコン基板の表面がＳｉ（１１０）であれば、アルカリ性エッチング液を用いた異方性エッチングにより形成されるＳｉ（１１１）のうち、２組の互いに平行な２つの結晶面が表面に垂直になるため、これらの結晶面を用いることによってステンシルマスクのパターンを低コストで形成することが可能になる。
【００１５】
また、前記単結晶シリコン基板はオリエントフラット面を有し、このオリエントフラット面がＳｉ（１１１）であれば、表面に垂直な２組の互いに平行な２つのＳｉ（１１１）のうち、１組をオリエントフラット面と平行にできる。従って、ステンシルマスクのパターンを構成する開孔部をオリエントフラット面と平行、ないしは垂直に配置することが可能になる。
【００１６】
また、上記課題を解決するために、本発明のステンシルマスクの作製方法は、半導体基板に複数の開孔部を形成して構成されるステンシルマスクの作製方法であって、半導体基板の表面及び裏面にそれぞれ形成したマスクを通して、この半導体基板に異方性エッチングにより開孔部を構成する開口を形成する第１工程と、開孔部の壁面上に熱酸化膜を形成する第２工程とを含むことを特徴とする。
【００１７】
この場合、前記第１工程及び第２工程を、前記半導体基板の表面、裏面でそれぞれ行うようにすれば、異方性エッチングで表面側に形成された開孔部の内壁面に酸化膜を形成することで各側壁が交わる角部を曲面にでき、例えば、裏面側に開孔部を構成する開口を形成する際に、半導体基板に機械的な力、温度分布に起因する応力などが加わっても、シリコン基板が応力集中によって破損することが抑制できる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明のステンシルマスク及びこのステンシルマスクの作製方法では、開孔部での応力集中を防止して、高い機械的強度を有するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１及び図２を参照して説明すれば、１は、本発明のステンシルマスクである。ステンシルマスク１は、半導体基板、例えば表面（ステンシルマスク１のパターンが転写される半導体基板と対向した面：図１及び図２では上面）の面方位がＳｉ（１１０）である単結晶シリコン基板１０ａを出発材料とし、所定のパターンで荷電粒子透過孔である開孔部２を、シリコン基板１０ａの厚み方向で貫通させて形成したものである。この場合、シリコン基板１０ａは、その表面と垂直なＳｉ（１１１）で構成されたオリエントフラット面（図示せず）を有する。そして、シリコン基板１０ａを出発材料とし、次の工程を経てステンシルマスク１が作製される。
【００２０】
即ち、シリコン基板１０ａを、酸素雰囲気中で加熱して熱酸化させることで表面側にシリコン酸化膜３１と、裏面側にシリコン酸化膜３２とを先ず形成する（図２（ａ）参照）。この場合、シリコン酸化膜３１、３２の膜厚は、後述するシリコン基板１０ａの異方性エッチングに用いるプロセスの条件やマスクとしてのシリコン酸化膜の耐エッチング性などに応じて適宜設定され、例えば、ＴＭＡＨをエッチング液として用い、１００μｍ程度までエッチングする場合には、１００〜２００ｎｍの膜厚で形成される。尚、シリコン酸化膜３１、３２は、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法など公知の方法で形成してもよい。
【００２１】
次いで、表面側のシリコン酸化膜３１上に、ＩＣ、ＬＳＩの製造の際にフォトリソグラフィ工程で用いられる公知のレジスト材３３を塗布した後、フォトリソグラフィ工程によって、シリコン基板１０ａの表面側に、開孔部２を形成する際にマスクとなるレジストパターン３３ａを形成する（図２（ｂ）参照）。
【００２２】
次いで、レジストパターン３３ａをマスクとし、表面側のシリコン酸化膜３１をエッチングし、シリコン酸化膜３１に開孔パターン３１ａを形成し、シリコン酸化膜３１上に残るレジスト材３３を除去する（図２（ｃ）参照）。シリコン酸化膜３１のエッチングとしては、希釈フッ酸や緩衝フッ酸などのエッチング液を用いるウェットエッチング、またはＣＦ４プラズマなどを用いるドライエッチングが用いられる。ウェットエッチングを用いる場合、裏面側のシリコン酸化膜３２がエッチング液に接触しないように、例えば他のレジスト材や治具等によって保護しておく必要がある。
【００２３】
次いで、開孔パターン３１ａをマスクとして、シリコン基板１０ａを異方性エッチングし、開孔部２を構成する複数の第１開口２１を形成する（図２（ｄ）参照）。この場合、表面側から形成される第１開口２１の深さは、１μｍ以上であることが好ましい。この第１開口２１の深さが過度に小さいと、機械的な強度が低下し、製造歩留まりが低下し、また、ステンシルマスクとして使用する際に破損するなどの問題が生じる。
【００２４】
異方性エッチングとしては、ＫＯＨ、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）、ＥＤＰ（エイチレンジアミン−ピロカテコール−水）、飽水ヒドラジンなどのアルカリ性のエッチング液を用いるウェットエッチング、またはＳＦ６プラズマなどを用いるドライエッチングが用いられる。ウェットエッチングを用いる場合、真空装置等の大がかりな設備を必要とせず、初期投資を抑制できるという利点を有する。他方、ドライエッチングを用いる場合、半導体基板の表面を構成する結晶面に制限されなることなくパターンを形成でき、より自由度の高いパターン設計が可能になる。
【００２５】
また、エッチング液としてＫＯＨを用いる場合、シリコン酸化膜３１に対するエッチング速度が速いため、シリコン酸化膜３１と比較して、ＫＯＨに対するエッチング速度の遅いシリコン窒化膜を用いることが好ましい。この場合、シリコン窒化膜は膜応力が大きく、シリコン基板１０ａ表面に直接成膜すると、表面に結晶欠陥が発生する可能性がある。このため、応力緩和層としてシリコン酸化膜３１をシリコン基板１０ａとシリコン窒化膜との間に介在させておけばよい。
【００２６】
ところで、特に、ＫＯＨやＴＭＡＨなどのエッチング液を用いて異方性エッチングによって単結晶シリコン基板１０ａに開孔部２の各開口２１を形成すると、開口２１を構成する各側壁２１ａが相互に隣接する側壁２１ａとエッチング方向に沿って線で交わる構造となる。つまり、エッチング液を用いた異方性エッチングは、Ｓｉ（１１１）のエッチング速度が、他の面方位、例えばＳｉ（１００）のエッチング速度よりも遅いことを利用しているため、単結晶シリコン基板１０ａを異方性エッチングして形成した側壁２１ａがＳｉ（１１１）で構成されるため、相互に隣接した側壁２１ａが結晶面と結晶面が交差してできる線によって交わる構造となる。
【００２７】
そして、このように各側壁２１ａ相互の交線（即ち、開孔部の角部）が原子レベルで平坦なＳｉ（１１１）の交差で形成されていることで、角部２１ｂの曲率半径は極めて小さくなる。即ち、シリコン基板１０ａを構成しているシリコン結晶の結晶格子のオーダー、即ち、０．数ｎｍ程度である。このような曲率半径の小さい角部２１ｂでは、局所的な応力集中が生じるため、結果としてステンシルマスク１の機械的強度が低下する。
【００２８】
本実施の形態では、シリコン基板１０ａに各第１開口２１を形成した後、このシリコン基板１０ａを酸素または酸素含有の雰囲気中で高温加熱して熱酸化することで各第１開口２１の側壁２１ａ及び底面２１ｃ全体に亘って他のシリコン酸化膜３４を形成することとした（図２（ｅ）参照）。この場合、第１開口２１の各角部２１ｂでは、酸化種が拡散することによって、シリコン酸化膜３４とシリコン基板１０ａとの界面での角部２１ｂの曲率半径がシリコン酸化膜３４形成前と比較して大きくなる。
【００２９】
他方で、シリコン基板１０ａ表面に形成したシリコン酸化膜３１は、熱酸化させる際に加熱されることで流動、変形する。このため、開孔パターン３１ａを形成する各側壁３１ａ相互の角部においてもその曲率半径が酸化前と比較して大きくなり、この角部での局所的な応力集中もまた防止でき、機械的強度がさらに向上する。
【００３０】
ここで、シリコン基板１０ａを熱酸化させてシリコン酸化膜３４を形成しない場合でも、シリコン基板１０ａの表面には、通常厚さ１ｎｍ以下のシリコンの自然酸化膜が形成されるが、この時の角部２１ｂの曲率半径は自然酸化膜の膜厚が薄いため非常に小さく、数ｎｍのオーダーで、応力集中を緩和する効果は小さく、機械的強度の向上は殆ど期待できない。従って、角部２０ａの曲率半径を大きくするには、シリコン酸化膜３４の厚さが１０ｎｍ以上、より好ましくは１００ｎｍ以上になるようにする必要がある。例えば、１００ｎｍの膜厚でシリコン酸化膜３４を形成するには、乾燥酸素１気圧中で処理温度１０００℃とし、約１００分間処理すればよい。
【００３１】
次いで、シリコン基板１０ａの裏側（荷電粒子が入射してくる面：図１及び図２では下面）に、第１開口２１より大きな開口面積で第２開口２２を形成するため、シリコン酸化膜３２上に、上記同様、レジスト材を塗布した後、フォトリソグラフィ工程によって、第２開口２２形成用のマスクとなるレジストパターンを形成する。そして、このレジストパターンをマスクとし、上記同様、シリコン酸化膜３２をエッチングし、シリコン酸化膜３２に開孔パターン３２ａを形成し、シリコン酸化膜３２上に残るレジスト材を除去する（図２（ｆ）参照）。
【００３２】
次いで、開孔パターン３２ａをマスクとして、上記同様、シリコン基板１０ａを異方性エッチングし、裏面側に第２開口２２を形成する（図２（ｇ）参照）。この場合、異方性エッチングは、第１開口２１底面のシリコン酸化膜３４が露出するまで行い、第１開口２１と第２開口２２とが相互に連通できるようにする。
【００３３】
この場合、第１開口２１内の壁面にはシリコン酸化膜３４が所定の厚さ（１０ｎｍ以上）で形成されているため、第２開口２２を形成する場合に、上記のエッチング液、またはＳＦ６プラズマ等によるエッチャントが表面側の第１開口２１内の壁面と直接接触することがなく、第１開口２１内の壁面でエッチングされず、第１開口２１の寸法変化が防止される。また、アルカリ性エッチング液を用いる異方性エッチングにより第２開口２２を形成する場合でも、裏面側の第２開口２２の形成に必要なエッチング時間内でシリコン酸化膜がエッチングされる厚さより厚いシリコン酸化膜３４を第１開口２１内の壁面に形成することで、表面側を治具等で保護する必要はなく、製造コストを低減できる。第２開口２２の形成に必要なエッチング時間内でシリコン酸化膜がエッチングされる厚さよりシリコン酸化膜３４の膜厚が薄い場合、表面側を冶具を用いてエッチング液から保護する必要があるが、異方性エッチングが第１開口２１の底面まで進んだ際にも、シリコン酸化膜３４と冶具とによって囲まれた空間にエッチング液が侵入するのをシリコン酸化膜３４が防止するため、第１開口２１の寸法変化を防止できる。
【００３４】
次いで、シリコン基板１０ａの表面側に形成したシリコン酸化膜３１、第１開口２１内の壁面に形成したシリコン酸化膜３４及び裏面に形成したシリコン酸化膜３２を、エッチングにより一旦除去する。エッチングとしては、希釈フッ酸や緩衝フッ酸などのエッチング液を用いるウェットエッチング、またはＣＦ４プラズマなどを用いるドライエッチングが用いられる。そして、シリコン基板１０ａを再度加熱して熱酸化させ、裏面側の第２開口２２内の壁面にもシリコン酸化膜３５を形成する（図２（ｈ）参照）。これにより、第２開口２２内での局所的な応力集中を防止して、機械的強度を向上させることが可能になる。
【００３５】
最後に、荷電粒子ビームによる帯電を防止するためシリコン基板１０ａの両面と開孔部２内の壁面に形成したシリコン酸化膜３５を、上記同様、エッチングにより除去することによってステンシルマスク１が作製される。
【００３６】
尚、上記実施の形態では、シリコン基板１０ａの表面及び裏面にそれぞれ形成した開孔マスク３１ａ、３２ａを通して異方性エッチングにより第１開口２１及び第２開口２２を形成する第１工程と、第１開口２１及び第２開口２２内の壁面に熱酸化膜３４、３５を形成する第２工程とを、シリコン基板１０ａの表面、裏面でそれぞれ行い、シリコン基板１０ａの両側から開孔部２を形成するものについて説明したが、これに限定されるものではなく、次のように作製してもよい。即ち、図３を参照して説明すれば、シリコン基板１０ａの表面側にシリコン酸化膜３１を、裏面側にシリコン酸化膜３２を形成した後（図３（ａ）参照）、上記と同様にして、表面側に開孔部２を形成する開孔パターン３１ａ及び裏面側に開孔パターン３２ａをそれぞれ形成する（図３（ｂ）参照）。
【００３７】
次いで、エッチング液を用いてシリコン基板１０ａの両面を同時に異方性エッチングし、第１開口２１及び第２開口２２を同時に形成する（図３（ｃ）参照）。これにより、シリコン酸化膜３１、３２のエッチングと、開孔部２形成のためのシリコン基板１０ａの異方性エッチングを各１回とできるため、製造工程を短縮でき、ひいては製造コストの低減を図ることができる。
【００３８】
次いで、開孔部２を形成したシリコン基板１０ａを加熱して酸化させ、各開孔部２内の壁面にそれぞれシリコン酸化膜３５を形成する（図３（ｄ）参照）。これにより、開孔部２の角部の曲率半径を大きくでき、局所的な応力集中を防止できる。
【００３９】
また、図４を参照して説明すれば、半導体基板としてＰ型シリコン（１１０）基板１０ｂを用いた場合、次の工程を経てステンシルマスク１０を作製できる。即ち、Ｐ型シリコン（１１０）基板の表面側にＮ型拡散層１０１を形成する。Ｎ型拡散層１０１は、イオン注入、ＰＯＣｌ３等の液体ソースを用いた拡散、Ｎ型シリコンのエピタキシャル成長等の公知の方法で形成される。  
【００４０】
次いで、Ｐ型シリコン基板１０ｂを加熱して熱酸化し、Ｎ型拡散層１０１の表面にシリコン酸化膜３１、裏面側にシリコン酸化膜３２を形成する（図４（ａ）参照）。表面側に第１開口２１を形成するため、シリコン酸化膜３１上に、上記実施の形態同様、レジスト材を塗布した後、フォトリソグラフィ工程によって、第１開口２１形成用のマスクとなるレジストパターンを形成する。そして、このレジストパターンをマスクとし、上記同様にシリコン酸化膜３１をエッチングし、シリコン酸化膜３１に開孔パターン３１ａを形成し、シリコン酸化膜３１上に残るレジスト材を除去する。
【００４１】
次いで、開孔パターン３１ａをマスクとして、上記同様、拡散層１０１を含むＰ型シリコン基板１０ｂを異方性エッチングし、第１開口２１を形成する（図４（ｂ）参照）。この場合、第１開口２１のシリコン酸化膜３１からの深さは、Ｎ型拡散層１０１の厚さ寸法より大きく、第１開口２１の底面２１ｃがＰ型領域に達するように設定される。そして、Ｐ型シリコン基板１０ｂに第１開口２１を形成した後、Ｐ型シリコン基板１０ｂを酸素または酸素含有の雰囲気中で高温加熱して熱酸化することで各第１開口２１の側壁２１ａ及び底面２０ｃ全体に亘って他のシリコン酸化膜３４を形成する（図４（ｃ）参照）。
【００４２】
次いで、Ｐ型シリコン基板１０ｂの裏側に、第１開口２１４より大きな開口面積で第２開口２２を形成すべく、シリコン酸化膜３２上に、上記同様、レジスト材を塗布した後、フォトリソグラフィ工程によって、第２開口２２形成用のマスクとなるレジストパターンを形成する。そして、このレジストパターンをマスクとし、上記同様にシリコン酸化膜３２をエッチングし、シリコン酸化膜３２に開孔パターン３２ａを形成し、シリコン酸化膜上に残るレジスト材を除去する（図４（ｄ）参照）。
【００４３】
次いで、開孔パターン３２ａをマスクとして、上記同様、Ｐ型シリコン基板１０ｂを電気化学エッチングし、第２開口２２を形成する。この場合、電気化学エッチングは、Ｎ型拡散層１０１が露出するまで行い、第１開口２１と第２開口２２とが相互に連通できるようにする（図４（ｅ）参照）。
【００４４】
電気化学エッチングは、ＰＮ接合のＮ層側にだけ陽極酸化が発生するように電位を与えることによって、半導体基板のＰ型領域１０２のみを異方性エッチングするものであり、この電気化学エッチングを利用することで、第２開口２２のエッチングする場合に、第２開口２２の上面が拡散層１０１に達した時点で停止され、第２開口２２の深さ、即ち、ステンシルマスク１０の梁の厚さを正確に制御できる。
【００４５】
電気化学エッチングでは、ＰＮ接合のＮ層側にだけ陽極酸化が発生するように電位を与える際にＰＮ接合が露出していると、この露出部においてＰＮ接合間にリーク電流が流れＰＮ接合のＮ層側に必要な電位を印加することが困難になる。それに対して、上記のように、ＰＮ接合の表面にシリコン酸化膜３４を形成しておけば、ＰＮ接合の表面を酸化膜で覆うことでリーク電流が減少し、半導体基板のＰ型領域のみを異方性エッチングすることが可能になってよい。
【００４６】
次いで、第１開口２１及び第２開口２２を形成したシリコン基板１０ｂを加熱して熱酸化させ、第１開口２１及び第２開口２２内の壁面にそれぞれシリコン酸化膜３５を形成する（図４（ｆ）参照）。これにより、第１開口２１及び第２開口２２の角部の曲率半径を大きくでき、局所的な応力集中を防止できる。そして、荷電粒子ビームによる帯電を防止するためシリコン基板１０ｂの両面と開孔部２内の壁面に形成されているシリコン酸化膜３５を、上記同様、エッチングにより除去することによってステンシルマスク１０が作製される（図４（ｇ）参照）。
【００４７】
また、図５に示すように、半導体基板として、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板１０ｃを用いることができる。この場合、ＳＯＩ基板の表面側のシリコン層１１０及び裏面側のシリコン台座１１１はそれぞれＳｉ（１１０）である。
【００４８】
先ず、ＳＯＩ基板１０ｃを加熱して熱酸化し、表面側のシリコン層１１０上にシリコン酸化膜３１、裏面側のシリコン台座１１１上にシリコン酸化膜３２を形成する（図５（ａ）参照）。表面側に第１開口２を形成すべく、シリコン酸化膜３１上に、上記実施の形態同様、レジスト材を塗布した後、フォトリソグラフィ工程によって、第１開口２１形成用のマスクとなるレジストパターンを形成する。そして、このレジストパターンをマスクとし、上記同様、シリコン酸化膜３１をエッチングし、シリコン酸化膜３１に開孔パターン３１ａを形成し、シリコン酸化膜上に残るレジスト材を除去する。
【００４９】
次いで、開孔パターン３１ａをマスクとして、上記同様、ＳＯＩシリコン基板１０ｃの異方性エッチングし、第１開口２１を形成する（図５（ｂ）参照）。この場合、第１開口２１の深さは、ＳＯＩ基板１０ｃのシリコン酸化膜１１２に達するようにする。また、エッチングとしては、上記実施の形態と同様、ドライエッチングまたはウェットエッチングが用いられる。そして、ＳＯＩ基板１ｃに第１開口２１を形成した後、ＳＯＩ板１０ｃを酸素または酸素含有の雰囲気中で高温加熱して熱酸化することで、第１開口の側壁及び底面に露出したシリコン酸化膜１１２全体に亘って他のシリコン酸化膜３４を形成する（図５（ｃ）参照）。
【００５０】
次いで、ＳＯＩ基板１０ｃの裏側に、第１開口２１より大きい開口面積で第２開口２２を形成すべく、シリコン酸化膜３２上に、上記同様、レジスト材を塗布した後、フォトリソグラフィ工程によって、第２開口２２形成用のマスクとなるレジストパターンを形成する。そして、このレジストパターンをマスクとし、上記同様、シリコン酸化膜３２をエッチングし、シリコン酸化膜３２に開孔パターン３２ａを形成し、シリコン酸化膜３２上に残るレジスト材を除去する（図５（ｄ）参照）。
【００５１】
次いで、開孔パターン３２ａをマスクとして、上記同様、異方性エッチングし、第２開口２２を形成する（図５（ｅ）参照）。この場合、異方性エッチングは、シリコン酸化膜１１２が露出するまで行い、第１開口２１と第２開口２２とが相互に連通できるようにする。この場合、半導体基板としてＳＯＩ基板１０ｃを用いたため、第２開口２２のエッチングを、シリコン酸化膜３４に到達すると停止させることができ、第２開口２２の深さ、即ち、ステンシルマスク１００の梁の厚さを正確に制御できる。
【００５２】
次いで、第２開口２２を形成したＳＯＩ基板１０ｃを加熱して熱酸化させて、第２開口２２内の壁面にそれぞれシリコン酸化膜３５を形成する（図５（ｆ）参照）。これにより、開孔部２の角部の曲率半径を大きくでき、局所的な応力集中を防止できる。そして、荷電粒子ビームによる帯電を防止するためＳＯＩ基板１０ｃの両面及び開孔部２内の壁面に形成されているシリコン酸化膜３５を、上記同様、エッチングにより除去することによってステンシルマスク１００が作製される（図５（ｇ）参照）。
【００５３】
尚、開口部２の角部の曲率半径を大きくするには、上記熱酸化以外に拡散、エッチングが考えられる。例えば、半導体基板として、Ｎ型半導体を利用した場合、もくしは低濃度（≪１０１９／ｃｍ３）のＰ型半導体を利用した場合、第１開口２１を形成した後、窒素などの不活性ガス中で硼素を１０ｎｍ以上、好ましくは１００ｎｍ以上拡散し、１０１９／ｃｍ３以上の不純物濃度のＰ型領域を第１開口２１の側壁部２１ａに形成し、次いで、等方性の選択エッチング液であるフッ酸、硝酸、酢酸（１：３：８）を用いて、Ｐ型高不純物濃度領域をエッチングすることにより角部の曲率半径を大きくする。
【００５４】
また、半導体基板がＰ型で高濃度（≧１０１９／ｃｍ３）の場合、第１開口２１を形成した後、等方性の選択エッチング液であるフッ酸、硝酸、酢酸（１：３：８）を用いて、Ｐ型高不純物濃度領域をエッチングすることにより角部の曲率半径を大きくする。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】ステンシルマスクの構造を説明する断面図。
【図２】図１に示すステンシルマスクの作製工程を説明する図。
【図３】ステンシルマスクの作製工程の変形例を説明する図。
【図４】ステンシルマスクの作製工程の変形例を説明する図。
【図５】ステンシルマスクの作製工程の変形例を説明する図。
【符号の説明】
【００５６】
１  ステンシルマスク
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  半導体基板
２    開孔部
２１  第１開口
２２  第２開口
３１、３２、３４、３５  酸化膜
【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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