JP2013019026A - 選択成膜用マスク - Google Patents

Abstract

【課題】ダイシングの負荷を増大させることなく、パターン部内に応力緩和用開口部を設けることができ、パターン精度を向上することが可能な選択成膜用マスクを提供する。
【解決手段】選択成膜用マスク２は、成膜基板上に取り付けられ、成膜基板上に所定のパターンで膜を成膜するためのものである。選択成膜用マスク２は、膜のパターンに対応した開口パターンと、少なくとも一方の面において開口し、成膜の際に選択成膜用マスク２にかかる応力を緩和するための応力緩和用開口部３０とを備え、応力緩和用開口部３０は、成膜基板上に選択成膜用マスク２を取り付けたときに、応力緩和用開口部３０を通して成膜基板の表面が直接視認されない断面構造を有している。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、選択成膜用マスクに関するものである。

半導体デバイス、半導体実装基板、及びフラットパネル表示デバイス等の製造において、電極等のパターン膜の形成方法として、ウエハ等の成膜基板上に成膜する膜のパターンに対応した開口パターンを有するマスクを取り付けて、スパッタ、蒸着、あるいはイオンプレーティング等の気相成膜を行う選択成膜法がある。
この方法では、成膜基板上にマスクを装備した状態で成膜が行われるため、成膜時の熱によりマスクが熱膨張し、マスクの浮き上がりあるいはマスクの変形等が生じて、成膜のパターン精度が低下する場合がある。

特許文献１には、マスクを保持する領域（５１）と成膜領域（５３）との間に歪みを緩和する領域（５２）を設けた真空蒸着用マスクが開示されている（請求項１、図５）。歪みの緩和領域としては、保持領域と成膜領域との間に開口を設ける形や、保持領域と成膜領域の間をメッシュ構造にする形が挙げられている（段落００２８）。

特許文献２には、選択蒸着用マスク（２１）のパターン部（２２）とマスク固定用穴（２３）の固定部との間に、スリット状あるいはメッシュ状等の応力緩衝用穴（２５、６５、８５）からなる応力緩和用開口部を設けた選択蒸着用マスクが開示されている（請求項１、図１、図１０、及び図１１）。

特開2005-310472号公報 特開平09-027454号公報

図面を参照して、従来の選択成膜用マスク、及びこれを用いた成膜方法について説明する。
図４上図はマスクの上面図、図４下図はマスクの断面図である。図５Ａ〜図５Ｃは成膜工程図であり、各図は断面図である。図４下図及び図５Ａ〜図５Ｃは、図４のＡ-Ｂ断面図である。
図中、符号１０１は成膜基板、符号１０２はマスク、符号１０３は膜である。

選択成膜用マスク１０２は、膜１０３のパターンに対応した開口パターンと、成膜の際に選択成膜用マスク１０２にかかる応力を緩和するためのスリット状等の貫通孔からなる応力緩和用開口部１３０とを備えている。

図４Ａ上図において、マトリクス状に配置された複数の矩形状部１１０Ｘはそれぞれ、各半導体チップの形成領域に対応したチップパターン領域であり、各チップパターン領域１１０Ｘがそれぞれ成膜する膜１０３のパターンに応じた開口パターンを有している。互いに隣接するチップパターン領域１１０Ｘ間はダイシング領域に対応した非開口領域１１０Ｙとなっている。成膜基板１０１上において複数のチップパターン領域１１０Ｘの全体がパターン部１１０となっている。
図中、符号１２０はパターン部１１０の外部領域である。

図５Ａに示すように、成膜基板１０１上にマスク１０２を取り付ける。図５Ｂに示すように成膜を行い、マスク１０２を取り除くことで、図５Ｃに示す所定パターンの膜１０３が得られる。

上記成膜方法では、成膜基板１０１上において応力緩和用開口部１３０の開口領域にも成膜が行われ、マスク１０２を取り除いた後も、不要なパターン１０３Ｎが残ってしまう。そのため、特許文献１、２のように、応力緩和用開口部１３０を成膜したい膜１０３のパターンに対応した開口パターンが形成されたパターン部１１０の外部領域１２０に設けざるを得ない。かかる構成では、マスク１０２の中央部を含む領域にあるパターン部１１０については、マスク１０２の応力を充分に緩和することが難しく、マスク１０２の浮き上がりあるいはマスク１０２の変形等が生じて、パターン精度が低下する恐れがある。

応力緩和用開口部１３０をパターン部１１０内のダイシング領域１１０Ｙに配置することが考えられる。しかしながら、ダイシング領域１１０Ｙ上に金属等が成膜されると、ダイシングブレードの負荷が増大して消耗しやすく、ブレードに欠けあるいはチッピング等の不良が生じやすくなる。そのため、設備停止回数が増したり、ブレードの交換頻度が増すなど、コスト高となる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ダイシングの負荷を増大させることなく、パターン部内に応力緩和用開口部を設けることができ、パターン精度を向上することが可能な選択成膜用マスクを提供することを目的とするものである。

本明細書において、図４Ａ上図のように、複数の半導体チップ等に対応した複数のパターン領域がある場合、特に明記しない限り、「パターン部」は個々のパターン領域ではなく、複数のパターン領域の全体をパターン部と定義する。

本発明の選択成膜用マスクは、
成膜基板上に取り付けられ、前記成膜基板上に所定のパターンで膜を成膜するための選択成膜用マスクであって、
前記膜の前記パターンに対応した開口パターンと、少なくとも一方の面において開口し、前記成膜の際に前記選択成膜用マスクにかかる応力を緩和するための応力緩和用開口部とを備え、
前記応力緩和用開口部は、前記成膜基板上に前記選択成膜用マスクを取り付けたときに、前記応力緩和用開口部を通して前記成膜基板の表面が直接視認されない断面構造を有しているものである。

本発明の選択成膜用マスクの好ましい態様としては、
前記応力緩和用開口部は、一方の面と他方の面の双方において開口し、
前記一方の面における開口箇所と前記他方の面における開口箇所とは平面位置が重なっていない態様が挙げられる。

前記応力緩和用開口部は例えば、階段状の断面構造、あるいは斜め直線状の断面構造を有することができる。
本明細書において、「斜め直線状」とは「マスクの表面」に対して斜め直線状を意味するものとする。

前記応力緩和用開口部は、前記開口パターンが形成されたパターン部内の前記開口パターンの非開口領域に形成することができる。
前記応力緩和用開口部はまた、前記開口パターンが形成されたパターン部の外部領域に形成することができる。

本発明によれば、ダイシングの負荷を増大させることなく、パターン部内に応力緩和用開口部を設けることができ、パターン精度を向上することが可能な選択成膜用マスクを提供することができる。

上図は本発明に係る一実施形態の選択成膜用マスクの上面図、下図は同断面図である。 図１Ａ下図の部分拡大図である。 図１Ａの選択成膜用マスクを用いた成膜工程図である。 図１Ａの選択成膜用マスクを用いた成膜工程図である。 図１Ａの選択成膜用マスクを用いた成膜工程図である。 設計変更を示す断面図である。 上図は従来の選択成膜用マスクの上面図、下図は同断面図である。 図４の選択成膜用マスクを用いた成膜工程図である。 図４の選択成膜用マスクを用いた成膜工程図である。 図４の選択成膜用マスクを用いた成膜工程図である。

図面を参照して、本発明に係る一実施形態の選択成膜用マスク、及びこれを用いた成膜方法について説明する。
図１Ａ上図は本実施形態の選択成膜用マスクの上面図、図１Ａ下図は本実施形態の選択成膜用マスクの断面図、図１Ｂは図１Ａ下図の部分拡大図である。
図２Ａ〜図２Ｃは成膜工程図であり、各図は断面図である。
図１Ａ下図、図１Ｂ、及び図２Ａ〜図２Ｃは、図１Ａ上図のＡ-Ｂ断面図である。
図３は、設計変更を示す図である。
各図はいずれも模式図である。
図中、符号１は成膜基板、符号２はマスク、符号３は膜である。

図１Ａ及び図２Ａ〜図２Ｃに示すように、本実施形態の選択成膜用マスク２は、成膜基板１上に取り付けられ、成膜基板１上に所定のパターンで膜３を成膜するためのものである。
選択成膜用マスク２は、膜３のパターンに対応した開口パターンと、少なくとも一方の面において開口し、成膜の際に選択成膜用マスク２にかかる応力を緩和するための応力緩和用開口部３０とを備えている。

本実施形態において、成膜基板１はウエハ、若しくは、ウエハ上に電極あるいは配線等の導電膜、半導体膜、あるいは絶縁膜等の単層又は複層の膜が形成されたものである。
膜３は、金属電極等の導電膜でもよいし、半導体膜、あるいは絶縁膜でもよく、材質は任意である。

図１Ａ上図において、マトリクス状に配置された複数の矩形状部１０Ｘはそれぞれ、各半導体チップの形成領域に対応したチップパターン領域であり、各チップパターン領域１０Ｘがそれぞれ成膜する膜３のパターンに応じた開口パターンを有している。互いに隣接するチップパターン領域１０Ｘ間はダイシング領域に対応した非開口領域１０Ｙとなっている。成膜基板１上において複数のチップパターン領域１０Ｘの全体がパターン部１０となっている。
図中、符号２０はパターン部１０の外部領域である。

本実施形態において、応力緩和用開口部３０は、成膜基板１上に選択成膜用マスク２を取り付けたときに、応力緩和用開口部３０を通して成膜基板１の表面が直接視認されない断面構造を有している。

図１Ｂに拡大して示すように、本実施形態において、応力緩和用開口部３０は、マスク２の一方の面（図示上面）２Ａと他方の面（図示下面）２Ｂの双方において開口し、一方の面２Ａにおける開口箇所３０Ａと他方の面２Ｂにおける開口箇所３０Ｂとは平面位置が重なっていない。
本実施形態において、応力緩和用開口部３０は、階段状の断面構造を有している。
本実施形態において、応力緩和用開口部３０は、一方の面２Ａの開口箇所３０Ａから厚み方向に延びた第１の孔部３１と、他方の面２Ｂの開口箇所３０Ｂから厚み方向に延びた第２の孔部３２と、第１の孔部３１と第２の孔部３２とを連結する連結孔３３とから構成されている。

上記階段状の断面構造を有する選択成膜用マスク２の製造方法としては、例えば、第１の孔部３１を形成した第１のマスクと、第２の孔部３２を形成した第２のマスクとを積層し、拡散接合する方法などが挙げられる。

次に、図２Ａ〜図２Ｃを参照して、本実施形態の選択成膜用マスク２を用いた成膜方法について説明する。
はじめに、図２Ａに示すように、成膜基板１上にマスク２を取り付ける。図２Ｂに示すように成膜を行い、マスク２を取り除くことで、図２Ｃに示す所定パターンの膜３が得られる。

「背景技術」の項で挙げた特許文献１、２に記載のマスクでは、応力緩和用開口部として、スリット状など、マスクの一方の面から他方の面にストレートに延びた貫通孔を設けているため、成膜基板上の応力緩和用開口部の開口領域に不要な膜が形成される。応力緩和用開口部をダイシング領域に設けると、ダイシングの負荷が増す。そのため、特許文献１、２のように、応力緩和用開口部を成膜したい膜のパターンに対応した開口パターンが形成されたパターン部の外部領域に設けざるを得ない。

本実施形態では、成膜基板１上に選択成膜用マスク２を取り付けたときに、応力緩和用開口部３０を通して成膜基板１の表面が直接視認されない断面構造を有しているので、成膜基板１上の応力緩和用開口部３０の開口領域３０Ａに不要な膜３が形成されない。
図２Ｂ内の拡大図に示すように、応力緩和用開口部３０は上記階段状の断面構造を有しているので、応力緩和用開口部３０の開口領域３０Ａに達した成膜材料は、応力緩和用開口部３０内の第１の孔部３１の底部に堆積するだけで、成膜基板１には到達しない。
したがって、本実施形態の選択成膜用マスク２では、成膜したい膜３のパターンに対応した開口パターンの非開口領域であれば、応力緩和用開口部３０を設ける位置に制限がない。

特許文献１、２と同様、本実施形態の選択成膜用マスク２では、応力緩和用開口部３０は、パターン部１０の外部領域２０に形成することができる。
本実施形態の選択成膜用マスク２では、応力緩和用開口部３０は、パターン部１０内の開口パターンの非開口領域（ダイシング領域）１０Ｙに形成することができる。
図１Ａ下図に示す例では、応力緩和用開口部３０は、パターン部１０の外部領域２０と、パターン部１０内の開口パターンの非開口領域（ダイシング領域）１０Ｙの双方に設けられている。

本実施形態では、成膜したい膜３のパターンに対応した開口パターンの非開口領域であれば、応力緩和用開口部３０を設ける位置に制限がないので、パターン部１０の外部領域だけでなく、内部領域にも応力緩和用開口部３０を設けることができる。そのため、マスク２の全面に渡って応力を充分に緩和することができ、成膜時のマスク２の浮き上がりあるいはマスク２の変形等が抑制され、所望のパターンの膜３のパターン精度を向上させることができる。
本実施形態では、応力緩和用開口部３０をパターン部１０内の非開口領域（ダイシング領域）１０Ｙに設けても、成膜基板１上の応力緩和用開口部３０の開口領域には成膜されないので、ダイシングの負荷は増大しない。

応力緩和用開口部３０は図１Ｂに示した態様に限らず、成膜基板１上に選択成膜用マスク２を取り付けたときに、応力緩和用開口部３０を通して成膜基板１の表面が直接視認されない断面構造を有するものであればよい。
図３に示すように、応力緩和用開口部３０は斜め直線状の断面構造を有するものであってもよい。
斜め直線状の断面構造を有する選択成膜用マスクの製造方法としては、例えば、レーザ加工などが挙げられる。

応力緩和用開口部３０は、一方の面２Ａと他方の面２Ｂのうちいずれかのみが開口した閉塞孔でも構わない。

以上説明したように、本実施形態によれば、ダイシングの負荷を増大させることなく、パターン部１０内に応力緩和用開口部３０を設けることができ、パターン精度を向上することが可能な選択成膜用マスク２を提供することができる。

「設計変更」
本発明は上記実施形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において適宜設計変更可能である。

本発明の選択成膜用マスクは、半導体デバイス、半導体実装基板、及びフラットパネル表示デバイス等の製造において、電極等のパターン膜の形成に好ましく適用可能である。

１ 成膜基板
２ 選択成膜用マスク
２Ａ 一方の面
２Ｂ 他方の面
３ 膜
１０ パターン部
１０Ｘ チップパターン領域
１０Ｙ 非開口領域（ダイシング領域）
２０ パターン部の外部領域
３０ 応力緩和用開口部
３０Ａ、３０Ｂ 開口箇所
３１ 第１の孔部
３２ 第２の孔部
３３ 連結孔

Claims (6)

1. 成膜基板上に取り付けられ、前記成膜基板上に所定のパターンで膜を成膜するための選択成膜用マスクであって、
   前記膜の前記パターンに対応した開口パターンと、少なくとも一方の面において開口し、前記成膜の際に前記選択成膜用マスクにかかる応力を緩和するための応力緩和用開口部とを備え、
   前記応力緩和用開口部は、前記成膜基板上に前記選択成膜用マスクを取り付けたときに、前記応力緩和用開口部を通して前記成膜基板の表面が直接視認されない断面構造を有している選択成膜用マスク。
2. 前記応力緩和用開口部は、一方の面と他方の面の双方において開口し、
   前記一方の面における開口箇所と前記他方の面における開口箇所とは平面位置が重なっていない請求項１に記載の選択成膜用マスク。
3. 前記応力緩和用開口部は、階段状の断面構造を有する請求項２に記載の選択成膜用マスク。
4. 前記応力緩和用開口部は、斜め直線状の断面構造を有する請求項２に記載の選択成膜用マスク。
5. 前記応力緩和用開口部は、前記開口パターンが形成されたパターン部内の前記開口パターンの非開口領域に形成された請求項１〜４のいずれかに記載の選択成膜用マスク。
6. 前記応力緩和用開口部は、前記開口パターンが形成されたパターン部の外部領域に形成された請求項１〜４のいずれかに記載の選択成膜用マスク。

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