JP6939075B2 - 荷電粒子線露光用マスクおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、荷電粒子線露光用マスクおよび当該荷電粒子線露光用マスクの製造方法に関する。

半導体装置等の集積回路の微細化および高集積化に伴い、フォトリソグラフィ法に替わって、電子線やイオンビーム等の荷電粒子線を用いた荷電粒子線リソグラフィ法がパターン形成に使用されている。荷電粒子線リソグラフィ法には、荷電粒子線露光装置を用いて露光対象物に荷電粒子線を直接描画する方式と、荷電粒子線露光装置と露光対象物との間にステンシル型の荷電粒子線露光用マスクを介在させてパターンを露光する方式がある。

ステンシル型の荷電粒子線露光用マスクとして、薄板部に開口部（透過部という場合もある）を設けたマスクが上市されている。ステンシル型の荷電粒子線露光用マスクを構成する薄板部の厚さは一般的に数μｍ程度であり、機械的強度が低い。したがって、製造工程における応力や基板の歪みの影響、あるいは、洗浄時の水圧の影響を受けて、薄板部が変形してしまう問題がある。また、特に、複数の開口部を有する薄板部の場合、変形の問題は顕著となる。そこで、近年、薄板部の一方の面の外縁下方に枠形状の支持部を設けるとともに、当該支持部に連続し、上記一方の面における複数の開口部同士の間に、薄板部の支持を補強する補強部を設けた構造の荷電粒子線露光用マスクが開発されている。

特許第４５７０９１３号公報

荷電粒子線露光用マスクの製造プロセスにおいて、例えば電子線リソグラフィ法やフォトリソグラフィ法を用いて、補強部を作製するためのパターンを基板に形成したり、当該パターンをマスクとしてエッチングしたりすることで補強部を作製する場合、例えば、数μｍのアライメントズレ、エッチングによる側壁のテーパー角、エッチングの方向が所望する方向から曲がるチルト等の現象が発生する可能性がある。特に、開口部のピッチ（隣接する開口部の中心間の距離）が短くなると、これらの現象が顕著に発生し得る。これらの現象の発生により補強部に傾斜や歪み等の変形が生じるおそれがあり、補強部を所期の設計通りに精度良く形成することができなくなってしまう。その結果、開口部を透過した荷電粒子線が補強部によって遮蔽され、所期のパターンを精度良く形成することができなくなってしまう。

本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたものであり、高品質の荷電粒子線露光用マスク、および当該露光用マスクを製造する製造方法を提供することを一目的とする。

本発明の一実施形態として、第１面及び当該第１面に対向する第２面を有する薄板部と、前記薄板部を前記第１面側から支持する枠状の支持部と、前記薄板部の前記第１面及び前記支持部の内側面に連続し、前記薄板部を補強する補強部とを備える荷電粒子線露光用マスクであって、前記荷電粒子線露光用マスクの平面視において前記薄板部のうちの前記支持部により支持される領域に囲まれるパターン領域には、荷電粒子線が透過可能な複数の開口部が形成されており、前記補強部は、前記パターン領域内における前記荷電粒子線が透過不可能な非透過部に、連続する第１補強部と、前記第１補強部に連続する、側壁面を含む第２補強部とを有し、前記荷電粒子線露光用マスクの断面視において、前記第２補強部の外郭形状は、前記側壁面を表す２つの線分と、前記各線分の両端部のうち、前記第１補強部に連続する第１端部及び前記第１端部よりも前記第１補強部から遠くに位置する第２端部により規定され、前記第２補強部の幅は、前記第１補強部の幅よりも小さく、式（６）により表される幅で設定される荷電粒子線露光用マスクが提供される。
Ｓ _５ ＞２Ｚ _１ ・ｔａｎ（θ _２ −π／２） ・・・（６）
（式中、Ｚ _１ は、前記荷電粒子線露光用マスクの断面視における前記第２補強部の高さを表し、Ｓ _５ は、前記荷電粒子線露光用マスクの断面視における前記第２補強部に隣接する前記開口部の間に位置する当該第２補強部の最大幅を表し、θ _２ は、前記荷電粒子線露光用マスクの断面視において、１本の前記線分と、２つの前記第１端部の間を結ぶ辺とのなす角度を表す。）
前記第２補強部の幅は、１μｍ〜４００μｍの範囲内で設定されればよい。

前記支持部は、前記薄板部の前記第１面に連続する第１端部及び当該第１端部に対向する第２端部を有し、前記第２補強部は、前記第１補強部に連続する第１端部及び当該第１端部に対向する第２端部を有し、前記支持部の第２端部と、前記第２補強部の第２端部とは、実質的に同一面上に位置するものであってもよい。

本発明の一実施形態として、上記の荷電粒子線露光用マスクを製造する方法であって、第１主面及び当該第１主面に対向する第２主面を有する基板を準備し、前記開口部に対応する第１凹部を前記基板の前記第２主面側に形成する工程と、前記第１凹部が形成された前記第２主面を覆う樹脂層を形成する工程と、前記支持部に対応する第１ハードマスクパターン及び前記第２補強部に対応する第２ハードマスクパターンを含むハードマスクパターンを前記第１主面上に形成する工程と、前記第２ハードマスクパターンを覆う、前記第１補強部に対応するレジストパターンを前記第１主面上に形成する工程と、前記レジストパターンをエッチングマスクとして、前記基板の所定の深さまで前記第１主面をエッチングする工程と、前記基板の前記所定の深さまで前記第１主面をエッチングした後、前記レジストパターンを除去する工程と、前記レジストパターンが除去された後、前記ハードマスクパターンをエッチングマスクとして、前記第１主面をエッチングして前記第１凹部の底面を貫通させる工程とを備える荷電粒子線露光用マスクの製造方法が提供される。

上記の基板は、酸化シリコン層を介してシリコン層が積層されたＳＯＩ基板であるのが好ましい。

本発明によれば、高品質の荷電粒子線露光用マスクを提供し、当該露光用マスクを製造することが可能になる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る荷電粒子線露光用マスクを示す平面図である。 図２（Ａ）は、図１に示される荷電粒子線露光用マスクのＡ−Ａ線における断面図であり、図２（Ｂ）は、補強部の高さを導出する式を規定するための図であって、図２（Ａ）に示される荷電粒子線露光用マスクの補強部周りを拡大し、当該補強部を誇張して描いた模式図である。 図３（Ａ）は、図１に示される荷電粒子線露光用マスクを示す平面図を共通とし、図１に示される荷電粒子線露光用マスクのＡ−Ａ線における断面視形状が図２と異なる、本発明の第２の実施形態に係る荷電粒子線露光用マスクを示す断面図であり、図３（Ｂ）は、第１補強部及び第２補強部の高さを導出する式を規定するための図であって、図３（Ａ）に示される荷電粒子線露光用マスクの第１補強部及び第２補強部周りを拡大し、当該第１補強部及び当該第２補強部を誇張して描いた模式図である。 図４は、本発明の第１の実施形態に係る荷電粒子線露光用マスクの製造方法を説明するための工程図である。 図５は、本発明の第１の実施形態に係る荷電粒子線露光用マスクの製造方法を説明するための、図４に続く工程図である。 図６は、本発明の第１の実施形態に係る荷電粒子線露光用マスクの製造方法を説明するための、図５に続く工程図である。 図７は、本発明の第２の実施形態に係る荷電粒子線露光用マスクの製造方法を説明するための工程図である。 図８は、本発明の第２の実施形態に係る荷電粒子線露光用マスクの製造方法を説明するための、図７に続く工程図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部材の寸法、部材間の大きさの比等は、必ずしも現実のものと同一とは限らず、また、同じ部材等を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比が異なって表される場合もある。また、本明細書に添付した図面においては、理解を容易にするために、各部の形状、縮尺、縦横の寸法比等を、実物から変更したり、誇張したりしている場合がある。

なお、本明細書等において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値のそれぞれを下限値および上限値として含む範囲であることを意味する。また、本明細書等において、「フィルム」、「シート」、「板」等の用語は、呼称の相違に基づいて相互に区別されない。例えば、「板」は、「シート」、「フィルム」と一般に呼ばれ得るような部材をも含む概念である。

［荷電粒子線露光用マスク］
［第１の実施形態］
本発明の荷電粒子線露光用マスクの実施形態について説明する。
図１は、第１の実施形態に係る荷電粒子線露光用マスクを示す平面図であり、図２（Ａ）は図１に示される荷電粒子線露光用マスクのＡ−Ａ線における断面図であり、図２（Ｂ）は、補強部の高さを導出する式を規定するための図であって、図２（Ａ）に示される荷電粒子線露光用マスクの補強部周りを拡大し、当該補強部を誇張して描いた模式図である。図１及び図２（Ａ）に示される通り、荷電粒子線露光用マスク１は平面視略矩形状であり、薄板部１０、支持部１２、及び補強部１３を備える。なお、第１の実施形態に係る荷電粒子線露光用マスク１は平面視略矩形状であるが、これに限定されるものではなく、例えば平面視略円形状であっても、五角形、六角形、八角形等の多角形状等であってもよい。荷電粒子線露光用マスク１を例えばステンシルマスクやアパーチャーとして用いる場合、これらをセットする治具やホルダなどの形状に合わせて、その形状が適宜設定され得る。

薄板部１０は、第１面Ｂと当該第１面Ｂに対向する第２面Ｆとを有する（図２（Ａ））。薄板部１０の第１面Ｂ側には支持部１２が設けられ、薄板部１０はその第１面Ｂ側を支持部１２により支持される。また、薄板部１０の第１面Ｂ側には、当該第１面Ｂと、支持部１２の内側面１２ｉとに連続する補強部１３が設けられ、薄板部１０は補強部１３により補強される。

図１に示される薄板部１０は平面視略矩形状であり、破線で囲まれたパターン領域Ｐと、当該パターン領域Ｐの外側を取り囲む非パターン領域１０ｂとを有する。パターン領域Ｐは、荷電粒子線が透過可能な複数の開口部１１と、荷電粒子線が透過不可能な非透過部１０ａとにより構成されている。パターン領域Ｐは補強部１３により補強される領域であり、非パターン領域１０ｂは支持部１２により支持される領域である。なお、薄板部１０の形状は、荷電粒子線露光用マスク１の平面視形状に応じて適宜設定され得る。

開口部１１は薄板部１０を厚さ方向に貫通する貫通孔であり、開口部１１は、荷電粒子線描画装置から発せられる荷電粒子線を成形して所定の矩形（図示例では正方形）に変える成形アパーチャーとして使用され得る。非透過部１０ａは平面視格子状であり、パターン領域Ｐのうち開口部１１が形成されていない部分（非透過部１０ａ）に当該開口部１１を取り囲むように位置する。また、非透過部１０ａは非パターン領域１０ｂに連続している。なお、図１では、パターン領域Ｐに１２個の開口部１１が３行×４列の碁盤の目状に配列されているが、この態様に限定されるものではなく、開口部１１の開口形状、数、配置、寸法等は、荷電粒子線露光用マスク１１の使用目的に応じて適宜設定され得る。

薄板部１０の厚さは０．２μｍ〜３０μｍであり、好ましくは１μｍ〜１０μｍであり、さらに好ましくは１μｍ〜５μｍである。また、薄板部１０の材質は、荷電粒子線露光用マスク１の製造用基板としてＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を使用する場合、単結晶シリコン（Ｓｉ）であるが、使用する基板に応じて適宜設定され得る。例えば、荷電粒子線露光用マスク１の製造用基板としては、ＳＯＩ基板以外に、シリコン基板；窒化シリコン、炭化シリコン、酸化シリコン等のシリコン化合物基板；これらの基板材質を含む所望の材質の中から選択される材質からなる層を複数積層してなる積層体等が使用され得る。したがって、薄板部１０の材質、厚さは、荷電粒子線露光用マスク１の製造用基板として使用される基板に対応して適宜設定され得る。例えば、薄板部１０の材質が単結晶シリコンである場合、薄板部１０の厚さは、例えば、１μｍ〜１０μｍとなり、薄板部１２の材質が窒化シリコンである場合、薄板部１０の厚さは、例えば、０．２μｍ〜２μｍとなり、炭化シリコンである場合、薄板部１０の厚さは、例えば、１μｍ〜３０μｍとなる。

支持部１２は平面視枠形状であり、薄板部１０の第１面Ｂ側における非パターン領域１０ｂに設けられ、当該薄板部１０（非パターン領域１０ｂ）を支持する。また、支持部１２は、上支持部１２ｈと下支持部１２ｇとの積層構造を有してなる。荷電粒子線露光用マスク１の製造用基板としてＳＯＩ基板を使用する場合、上支持部１２ｈの材質は酸化シリコン（ＳｉＯ₂、埋め込み酸化シリコン層；ボックス層ともいう）となり、下支持部１２ｇの材質は単結晶シリコン（Ｓｉ）となる。すなわち、支持部１２は、酸化シリコンで構成される上支持部１２ｈが、薄板部１０の第１面Ｂにおける外周縁に固着されている。これにより、支持部１２は薄板部１０を支持している。

上述したように、荷電粒子線露光用マスク１の製造用基板としては、ＳＯＩ基板以外に、シリコン基板；窒化シリコン、炭化シリコン、酸化シリコン等のシリコン化合物基板；これらの基板材質を含む所望の材質の中から選択される材質からなる層を複数積層してなる積層基板等が使用され得る。荷電粒子線露光用マスク１の製造用基板として上記積層基板が用いられる場合、当該積層基板は、例えば、薄板部１０を構成するための層と、支持部１２を構成する層とを有し、各層間においてエッチング選択性を有するものであればよい。すなわち、薄板部１０が自立可能な薄膜（メンブレン）であって、開口部１１を有する状態を維持可能である限りにおいて、支持部１２は上記上支持部１２ｈに相当する部材を有していなくてもよい。

第１の実施形態においては、支持部１２の高さｙは特に限定されるものではなく、支持部１２の材質、枠形状の平面視の寸法等を考慮して設定することができる。支持部１２の高さｙは、例えば２００μｍ〜２０００μｍ、好ましくは３００μｍ〜７２５μｍの範囲で適宜設定され得る。

補強部１３は、薄板部１０の第１面Ｂにおける非透過部１０ａに連続し、それにより当該薄板部１０（パターン領域Ｐ）は補強され得る。第１の実施形態において、補強部１３は、パターン領域Ｐ内の隣り合う開口部１１間に挟まれるように（あるいは各開口部１１の周縁から離間した部位に）位置する平面視格子状（図１に点線で示す）であるが、この態様に限定されるものではない。パターン領域Ｐ内に形成される開口部１１の数や配置構成に応じ、補強部１３の形態は適宜設定され得る。

なお、図１及び図２（Ａ）に示される荷電粒子線露光用マスク１においては、補強部１３は、支持部１２及び薄板部１０（第１面Ｂ）に連続している。これにより、荷電粒子線露光用マスク１に応力等が作用しても、荷電粒子線露光用マスク１に歪みが生じることが抑制され、薄板部１０の変形、開口部１１の破損等を防止することができる。また、補強部１３は、薄板部１０に荷電粒子線が衝突して発生した熱を外部に逃がす放熱部材としての機能も果たす。

また、支持部１２と同様に、補強部１３は、上補強部１３ｈと下補強部１３ｇとの積層構造を有する。また、支持部１２と同様、荷電粒子線露光用マスク１の製造用基板としてＳＯＩ基板を使用する場合、上補強部１３ｈの材質は酸化シリコン（ＳｉＯ₂）となり、下補強部１３ｇの材質は単結晶シリコン（Ｓｉ）となる。なお、荷電粒子線露光用マスク１１の製造用基板としてＳＯＩ基板以外の基板等を使用する場合、上補強部１３ｈおよび下補強部１３ｇの材質は、上述した支持部１２と同様、上記製造用基板の種類に応じた材質となり得るし、補強部１３の構成も、上記製造用基板の種類に応じた構成となり得る。例えば、補強部１３は、上補強部１３ｈを有していなくてもよい。

第１の実施形態においては、補強部１３は、開口部１１を透過する荷電粒子線を遮蔽しないように薄板部１０の非透過部１０ａに連続しており、補強部１３ｇの高さＺ₀は、下記式（１）〜（５）により表される。ここで、図２（Ｂ）に示される荷電粒子線露光用マスク１の補強部１３ｇがテーパー状に形成され、薄板部１０側に対向する上面１３ｇｔと側壁面１３ｇｓとのなす角度が、所期の９０°より大きいθ₁になっているものとする。なお、第１の実施形態における角度θ₁は、９０°よりわずかに大きい９１°〜９５°程度の大きさを想定しているが、開口部１１を透過する荷電粒子線が遮蔽されない限りにおいて、これに限定されるものではない。なお、角度θ₁と、これに対向する角度θ₁’とが同一角でない場合、角度θ₁と角度θ₁’との平均角θ_AVGに基づいて幅Ｓ₂を導出すればよい。図２（Ｂ）は、角度がついた状態を認識しやすいように補強部１３ｇを誇張して描いたものであり、角度θ₁が実際の角度を表したものでないことは言うまでもない。図２（Ｂ）において、非透過部１０ａの幅をＳ₀とし、補強部１３ｇに隣接する開口部１１Ａ及び開口部１１Ｂの間に位置する補強部１３ｇの幅をＳ₁とし、薄板部１０に最も近い側で、補強部１３ｇの上面１３ｇｔの開口部１１Ａ側に位置する端部１３ｇｔＡ（または開口部１１Ｂ側に位置する端部１３ｇｔＢ）と、補強部１３ｇの底面１３ｇｕの開口部１１Ａ側に位置する端部１３ｇｕＡ（または開口部１１Ｂ側に位置する端部１３ｇｕＢ）との間の幅をＳ₂とし、非透過部１０ａの開口部１１Ａ側の一端１０ａＡ（または開口部１１Ｂ側の一端１０ａＢ）と、端部１３ｇｕＡ（または端部１３ｇｕＢ）との間の幅をＳ₃とする。幅Ｓ₂は、補強部１３ｇにおいて、上記のテーパー角θ₁がついた場合に生じ、このとき補強部１３ｇの上面１３ｇｔの幅より底面１３ｇｕの幅が大きいものとなる。また、補強部１３ｇの最大幅は非透過部１０の幅より小さいものとする。また、Ｓ₄は補強部１３ｇの上面１３ｇｔの幅を表し、この幅Ｓ₄は、補強部１３ｇの底面１３ｇｕの幅Ｓ₁から上記の幅Ｓ₂の２倍を引くことで求められるが、第１の実施形態においては、０を超える値であればよい。
Ｚ₀＝Ｓ₂／ｔａｎ（θ₁−π／２） ・・・（１）
Ｓ₂＜Ｓ₁／２ ・・・（２）
Ｓ₁＝Ｓ₀−２Ｓ₃ ・・・（３）
Ｓ₃＞０ ・・・（４）
９０°＜θ₁＜１８０° ・・・（５）

補強部１３の高さＺ₀が式（１）〜（５）により表される高さに設定されることにより、開口部１１を透過する荷電粒子線が、例えば変形した補強部１３に遮蔽されることなく、露光対象物に照射されるため、所期のパターンを精度良く形成することができる。なお、補強部１３の高さＺ₀は、薄板部１０を補強し得る程度に十分な強度を補強部１３が発揮し得る限りにおいて特に制限されず、例えば５μｍ〜３００μｍ、好ましくは５μｍ〜１５０μｍ、より好ましくは５μｍ〜５０μｍに設定され得る。

なお、第１の実施形態に係る荷電粒子線露光用マスク１において、薄板部１２の外側面と支持部１３の外側面とは、略面一に構成されているが、この態様に限定されるものではない。荷電粒子線路効用マスク１は、薄板部１２の外側面が支持部１３の外側面よりも内側へ入り込むことで形成される、薄板部１２の外縁の一部をなす角部と支持部１３の外縁の一部をなす角部とによる段状構造を有していてもよい。これにより、荷電粒子線露光用マスク１１の搬送時等に外部から薄板部１２に不要な力が印加されるのを抑制することができ、ハンドリングが容易になるとともに、多面付けされたチップを分割する際に薄板部１２に不要な力が印加されるのを抑制することができる。

［第２の実施形態］
図３（Ａ）は、図１に示される荷電粒子線露光用マスクを示す平面図を共通とし、図１に示される荷電粒子線露光用マスクのＡ−Ａ線における断面視形状が図２と異なる、第２の実施形態に係る荷電粒子線露光用マスク１を示す断面図であり、図３（Ｂ）は、第１補強部及び第２補強部の高さを導出する式を規定するための図であって、図３（Ａ）に示される荷電粒子線露光用マスクの第１補強部及び第２補強部周りを拡大し、当該第１補強部及び当該第２補強部を誇張して描いた模式図である。第２の実施形態における荷電粒子線露光用マスク１は、補強部１３の下補強部１３ｇが第１補強部１３１ｇと第２補強部１３２ｇとを備える点において、第１の実施形態に係る荷電粒子線露光用マスク１と異なる。したがって、第２の実施形態においては、第１の実施形態と略同様の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略するとともに、主に第２補強部１３２ｇについて説明する。

図３に示される通り、第２補強部１３２ｇは断面視略矩形状であり、その第１端部１３２ｇｔが第１補強部１３１ｇの底側の端部１３１ｇｕ（図示において下側の端部）に連続する。第１補強部１３１ｇは上補強部１３ｈを介して薄板部１０の第１面Ｂにおける非透過部１０ａに連続する。また、第２補強部１３２ｇの第１端部１３２ｇｔに対向する第２端部１３２ｇｕと、支持部１２の第２端部１２ｕとが、実質的に同一面上に位置している。なお、支持部１２の第２端部１２ｕに対向する第１端部１２ｔは、薄板部１０の第１面Ｂに連続している。第２補強部１３２ｇの第２端部１３２ｇｕと、支持部１２の第２端部１２ｕとが同一面上に位置することにより、第２の実施形態における第１補強部１３１ｇの高さを低くしても、薄板部１０は補強部１３により十分に補強され得る。

また、本実施形態においては、第２補強部１３２ｇの幅Ｓ₅が第１補強部１３１ｇの幅Ｓ₁より小さいことが好ましく、上記式（１）〜（５）及び下記式（６）〜（１３）により表される。ここで、図３（Ｂ）に示される荷電粒子線露光用マスク１の第１補強部１３１ｇがテーパー状に形成され、薄板部１０側に対向する上面１３１ｇｔと側壁面１３１ｇｓとのなす角度が、所期の９０°より大きいθ₁になっているものとする。なお、第２の実施形態における角度θ₁は、９０°よりわずかに大きい９１°〜９５°程度の大きさを想定しているが、開口部１１を透過する荷電粒子線が遮蔽されない限りにおいて、これに限定されるものではない。また、図３（Ｂ）に示される荷電粒子線露光用マスク１の第２補強部１３２ｇがテーパー状に形成され、第１端部１３２ｇｔと側壁面１３２ｇｓとのなす角度が、所期の９０°より大きいθ₂になっているものとする。なお、第２の実施形態における角度θ₂は、９０°よりわずかに大きい９１°〜９５°程度の大きさを想定しているが、開口部１１を透過する荷電粒子線が遮蔽されない限りにおいて、これに限定されるものではない。図３（Ｂ）は、角度がついた状態を認識しやすいように第１補強部１３１ｇ及び第２補強部１３２ｇを誇張して描いたものであり、角度θ₁及びθ₂が実際の角度を表したものでないことは言うまでもない。図３（Ｂ）において、非透過部１０ａの幅をＳ₀とし、第２補強部１３２ｇに隣接する開口部１１Ａ及び開口部１１Ｂの間に位置する第２補強部１３２ｇの幅をＳ₅とし、開口部１１Ａ側に位置する第２端部１３２ｇｕの一端１３２ｇｕＡと、開口部１１Ａ側に位置する第１端部１３２ｇｔの一端１３２ｇｔＡとの間の幅をＳ₆とし、第１補強部１３１ｇの上面１３１ｇｔの幅をＳ₄とし、第２補強部１３２ｇの第２端部１３２ｇｕの幅をＳ₇とする。幅Ｓ₆は、第２補強部１３２ｇにおいて、上記のテーパー角θ₂がついた場合に生じ、このとき第２補強部１３２ｇの第１端部１３２ｇｔの幅より第２端部１３２ｇｕの幅が大きいものとなる。また、第２補強部１３２ｇの第２端部１３２ｇｕの幅は、第１補強部１３１ｇの底面の幅より小さいものとする。第２の実施形態においては、開口部１１を透過した荷電粒子線が第１補強部１３１ｇ及び第２補強部１３２ｇに遮蔽されないようにする限りにおいて、角度θ₁とθ₂とが下記式（１２）に表される条件を満たすのが好ましく、第１補強部１３１ｇの高さＺ₀とＺ₁とが下記式（１３）に表される条件を満たすのが好ましい。
Ｓ₅＞２Ｚ₁・ｔａｎ（θ₂−π／２） ・・・（６）
Ｓ₁＞２Ｚ₀・ｔａｎ（θ₁−π／２） ・・・（７）
Ｓ₁＞Ｓ₅ ・・・（８）
Ｓ₄＞０・・・（９）
Ｓ₇＞０ ・・・（１０）
９０°＜θ₂＜１８０° ・・・（１１）
θ₁≧θ₂ ・・・（１２）
Ｚ₁≧Ｚ₀ ・・・（１３）

第２補強部１３２ｇの幅Ｓ₅を第１補強部１３１ｇの幅Ｓ₁より小さくすることにより、好ましくは式（６）により表される幅に設定することにより、開口部１１を透過した荷電粒子線が、第２補強部１３２ｇに遮蔽されてしまうことなく、露光対象物に照射されるため、所期のパターンが精度良く形成され得る。また、開口部１１を透過した荷電粒子線を遮蔽しないようにするために、第１の実施形態に係る荷電粒子線露光用マスク１においては補強部１３の高さ、具体的には下補強部１３ｇの高さをできるだけ低くすることが考えられるが、下補強部１３ｇの高さをあまりに低くし過ぎると薄板部１０に対する補強部１３による補強性能が低下する可能性がある。そのため、第２の実施形態に係る荷電粒子線露光用マスク１において、補強部１３が第２補強部１３２ｇを有していることは、特に有意義である。なお、第２補強部１３２ｇの幅は、開口部１１を透過した荷電粒子線が遮蔽されず、かつ、薄板部１０を補強し得る程度の十分な強度を確保可能であれば特に限定されるものではなく、例えば１μｍ〜４００μｍの範囲内で適宜設定され得る。

上述したように、第２の実施形態に係る荷電粒子線露光用マスク１においては、第１補強部１３１ｇの高さを、第１の実施形態における下補強部１３ｇ（図２参照）の高さよりも低くしても、薄板部１０が十分に補強され得る。このような第１補強部１３１ｇの高さは、例えば、５μｍ〜１５０μｍの範囲内で適宜設定され得る。

［荷電粒子線露光用マスクの製造方法］
［第１の実施形態］
次に、荷電粒子線露光用マスクの製造方法の実施形態について説明する。
図４〜図６は、第１の実施形態に係る荷電粒子線露光用マスクの製造方法を説明するための工程図であり、図１および図２に示される第１の実施形態にかかる荷電粒子線露光用マスク１の製造方法を例として説明するものである。

荷電粒子線露光用マスクを形成するための基板３０として、シリコン単結晶を主材とする支持基板７０と、ボックス層６０と、単結晶シリコン層５０とが、この順で積層されたＳＯＩ基板を準備する。ボックス層６０は酸化シリコンを含み、単結晶シリコン層５０の厚さは１μｍ〜１０μｍである。そして、この基板３０の主面３０ｍ（ここでは、単結晶シリコン層５０の上面で、図２に示される薄板部１０の第２面Ｆに相当）、および、これに対向する主面３０ｓ（ここでは支持基板７０の下面に相当）にハードマスク材料層を形成する。すなわち、基板３０を構成する単結晶シリコン層５０上にハードマスク材料層８０ａを形成し、支持基板５３ａ上にハードマスク材料層８０ｂを形成する（図４（Ａ））。

基板３０の厚さは、特に制限されず、例えば、２００μｍ〜２０００μｍの範囲の厚さであればよいが、基板の加工性を考慮すると、基板３０の厚さは３００μｍ〜７２５μｍであることが好ましい。

ハードマスク材料層８０ａ、８０ｂを構成する材料としては、例えば、酸化シリコン；クロム、アルミニウム等の金属材料等が挙げられ、ボックス層６０をエッチング可能なエッチャントと同じエッチャントによりエッチング可能な材料であるのが好適である。以降の説明においては、ハードマスク材料層８０ａ、８０ｂとして、ボックス層６０に含まれる酸化シリコンを使用したプロセスについて説明する。

次に、ハードマスク材料層８０ａにレジストパターン９０を形成する（図４（Ｂ））。このレジストパターン９０は、図２に示されるパターン領域Ｐに相当する領域Ｐ’内に複数の開口９１を有している。なお、電子線感応型レジストを用いて電子線リソグラフィ法により、あるいは、感光性レジストを用いてフォトリソグラフィ法により、レジストパターン９０を形成することができる。さらに、電子線リソグラフィ法とフォトリソグラフィ法とを組み合わせてレジストパターン９０を形成してもよい。

次いで、レジストパターン９０をマスクとしてハードマスク材料層８０ａをエッチングしてハードマスクパターン８０’ａを形成し、このハードマスクパターン８０’ａをエッチングマスクとして単結晶シリコン層５０をエッチングする（図４（Ｃ））。このエッチングでは、ボックス層６０がエッチングストッパーとして作用し、単結晶シリコン層５０に、ボックス層６０の表面を底面とする凹部５１が形成される。これにより、凹部５１の深さは単結晶シリコン層５０の厚さに対応し、１μｍ〜１０μｍの範囲内となる。したがって、後工程において、支持基板７０をエッチングし、さらに、露出したボックス層６０を除去して、凹部５１の底面が支持基板７０側に貫通した段階で形成される開口部１１の深さは１μｍ〜１０μｍの範囲内で所望の深さになっている。なお、図４（Ｃ）において、互いに隣接する凹部５１同士に挟まれる領域、すなわち領域Ｐ’における凹部５１が形成されていない非開口領域５０ａは図１及び図２に示される非透過部１０ａに対応する領域である。また、領域Ｐ’の外周領域５０ｂは図１及び図２に示される非パターン領域１０ｂに対応する領域である。

ハードマスク材料層８０ａのエッチングを、ウェットエッチングまたはドライエッチングによって行うことができる。酸化シリコンにより構成されるハードマスク材料層８０ａをウェットエッチングする場合、エッチャントとしてフッ化水素酸またはフッ化水素酸を含む薬液等をエッチング液として使用することができる。一方、酸化シリコンにより構成されるハードマスク材料層８０ａをドライエッチングする場合、トリフルオロメタン（ＣＨＦ₃）ガスや六フッ化エタン（Ｃ₂Ｆ₆）ガス等をエッチングガスとして使用することができる。異方性を有するドライエッチングによれば、ほぼ設計値通りのサイズのハードマスクパターン８０’ａを形成することができる。

また、単結晶シリコン層５０のエッチングも、ウェットエッチングまたはドライエッチングによって行うことができる。単結晶シリコン層５０をウェットエッチングする場合、ＫＯＨ水溶液、エチレンジアミン・ピロカテコール（ＥＤＰ）、または、４メチル水酸化アンモニウム（ＴＭＡＨ）等をエッチング液として使用することができる。一方、単結晶シリコン層５０をドライエッチングする場合、４フッ化炭素（ＣＦ₄）、８フッ化炭素（Ｃ₄Ｆ₈）、六フッ化硫黄（ＳＦ₆）、臭化水素（ＨＢｒ）等をエッチングガスとして使用することができる。

次に、凹部５１が形成された単結晶シリコン層５０の上面（薄板部１０の第２面Ｆに相当）に当該面を覆う樹脂層１００を形成する。また、ハードマスク材料層８０ａに形成したレジストパターン９０と同様に、ハードマスク材料層８０ｂにレジストパターン（不図示）を形成し、このレジストパターンをマスクとしてハードマスク材料層８０ｂをエッチングしてハードマスクパターン８０’ｂを形成する（図５（Ａ））。なお、ハードマスク材料層８０ａのエッチングと同様に、ウェットエッチングまたはドライエッチングによってハードマスク材料層８０ｂをエッチングすることができる。

樹脂層１００は、凹部５１を保護する目的、および、後工程で支持基板７０をエッチングする際の歪みを抑制する目的で形成される。したがって、樹脂層１００の厚さは５μｍ〜３０μｍの範囲で適宜設定され得る。このような樹脂層１００は、図示例では、基板全域に亘って形成されているが、少なくとも凹部５１を覆う範囲内に形成されていればよい。樹脂層１００を構成する材料としては、レジスト等として用いられる公知の樹脂材料を使用することができ、当該樹脂材料の溶液をスピンコート法等により塗布し、熱処理を行うことにより樹脂層１００が形成され得る。樹脂層１００の厚さは、樹脂材料や添加剤の濃度調整により溶液の粘度を調整し、さらに溶液塗布時の基板の回転速度を調整することで制御され得る。一度の溶液の塗布で所望の厚さを得ることができない場合は、樹脂層が所望の厚さになるまで溶液の塗布及び硬化を複数回繰り返してもよい。

ハードマスクパターン８０’ｂは、図１及び図２に示されるパターン領域Ｐ（図１に破線で示す）に対応する平面視矩形状の開口８５を有している。この開口８５は、エッチング方法、エッチング条件、基板３０の材質などを考慮して、後述する支持部７２ｇを形成するのに適した開口寸法、開口形状を備えたものとする。

次いで、上記の開口８５（パターン領域Ｐ）に対応する支持基板７０の下面３０ｓに、補強部１３に対応するレジストパターン１１０を形成し、このレジストパターン１１０をエッチングマスクとして支持基板７０を矢印Ｅ方向で示される上方へ所定の深さまでドライエッチングして、凹部５１に対向する複数の開口７５を形成する（図５（Ｂ））。支持基板７０をエッチングする「所定の深さ」は、上記式（１）〜（５）で表わされる高さＺ₀の補強部１３を形成することができる程度に適宜設定され得る。
なお、電子線感応型レジストを用いて電子線リソグラフィ法により、あるいは、感光性レジストを用いてフォトリソグラフィ法により、レジストパターン１１０を形成することができる。さらに、電子線リソグラフィ法とフォトリソグラフィ法とを組み合わせてレジストパターン１１０を形成してもよい。

支持基板７０を上記「所定の深さ」までエッチングした後、樹脂層１００とレジストパターン１１０とを除去し、ハードマスクパターン８０’ｂをエッチングマスクとして支持基板７０を矢印Ｅ方向で示される上方へさらにドライエッチングする（図５（Ｃ））。このエッチングでも、ボックス層６０がエッチングストッパーとして作用する。これにより、単結晶シリコン層５０の非パターン領域５０ｂに対応する位置（ボックス層６０の下面）に枠形状の支持部７２ｇが形成されるとともに、領域５０ａに対応する位置（ボックス層６０の下面）に下補強部７３ｇが形成される。このような支持基板７０のエッチングにより形成された支持部７２ｇと下補強部７３ｇとの間、及び下補強部７３ｇ同士の間に露出したボックス層６０を、後工程において、基板３０の主面３０ｓ側からエッチングすることにより、凹部５１の底面が貫通して開口部１１が形成される。なお、単結晶シリコン層５０のエッチングと同様に、ウェットエッチングまたはドライエッチングによって支持基板７０をエッチングすることができる。

樹脂層１００とレジストパターン１１０とを、有機溶媒を用いて除去してもよく、また、酸素プラズマ処理等のアッシングにより除去してもよい。有機溶媒としては、例えばレジストリムーバを使用することができる。レジストリムーバを用いて樹脂層１００とレジストパターン１１０とを除去した後に、露出したハードマスクパターン８０’ａ、８０’ｂ、及び、凹部５１の形成によって露出したボックス層６０の表面に残留する有機物を除去するためにＳＰＭ洗浄を行ってもよい。ＳＰＭ洗浄は、硫酸過酸化水素水洗浄ともいい、例えばＨ₂Ｏ₂：Ｈ₂ＳＯ₄＝３：１で混合した薬液を７０℃〜８０℃に加熱して使用する例を挙げることができる。ＳＰＭ洗浄は、強力な酸化作用を利用することで有機物の除去に効果がある洗浄方法である。ＳＰＭ洗浄の後はＩＰＡ乾燥によって基板を乾燥してもよい。このような樹脂層１００とレジストパターン１１０との除去を、同一工程で行ってもよく、それぞれ別の工程で行ってもよい。

次いで、ボックス層６０を基板３０の主面３０ｓ側からエッチングすることで凹部５１の底面が貫通して開口部１１を形成した後、ハードマスクパターン８０’ａとハードマスクパターン８０’ｂを除去することにより、荷電粒子線露光用マスク１が形成される（図６）。第１の実施形態では、このように形成された開口部５１の深さは、単結晶シリコン層５２の厚さに対応したものであり、１μｍ〜１０μｍの範囲内で所望の深さとなっている。なお、ハードマスク材料層８０ａのエッチングと同様に、ウェットエッチングまたはドライエッチングによってボックス層６０をエッチングすることができる。また、このボックス層６０のエッチングと同時に、ハードマスクパターン８０’ａとハードマスクパターン８０’ｂとを除去してもよい。また、支持部７２ｇと下補強部７３ｇとの間、及び下補強部７３ｇ同士の間に露出するボックス層６０をエッチングして開口部１１を形成した後に、上記の樹脂層１００を除去してもよい。

このようにボックス層６０をエッチングし、ハードマスクパターン８０’ａ、８０’ｂを除去した後の基板３０に対して、ＳＰＭ洗浄、ＡＰＭ洗浄、および、フッ酸（ＨＦ）洗浄が行われる。また、基板３０の洗浄後はＩＰＡ乾燥によって荷電粒子線露光用マスクを乾燥してもよい。ここで、ＡＰＭ洗浄は、アンモニア過酸化水素水洗浄ともいい、例えば、アンモニア（ＮＨ₄ＯＨ）：Ｈ₂Ｏ₂：Ｈ₂Ｏ＝１：２：５で混合した薬液を７０℃〜８０℃に加熱して使用する例を挙げることができる。ＡＰＭ洗浄は、有機物の除去および不溶性のパーティクルの除去に効果がある洗浄方法である。

第１の実施形態において、レジストパターン１１０のアライメントズレが発生したり、レジストパターン１１０をエッチングマスクとした支持基板７０のドライエッチングにより形成される開口７５の側壁にテーパーが発生したりすることがあり、傾斜や歪み等を有する下補強部７３ｇが形成され得る。しかし、レジストパターン１１０の除去後にハードマスクパターン８０’ｂをエッチングマスクとして支持基板７０をドライエッチングすることで、下補強部７３ｇが支持部７２ｇの高さよりも低い高さで形成される。これにより、上記アライメントズレやテーパーが発生したとしても、製造される荷電粒子線露光用マスク１において、開口部１１を透過する荷電粒子線が下補強部７３ｇによって遮蔽されるのを防止することができる。

よって、第１の実施形態における上述の荷電粒子線露光用マスクの製造方法によれば、開口部１１を透過した荷電粒子線が、下補強部７３ｇによって遮蔽されてしまうことなく、露光対象物に照射され得る高品質の荷電粒子線露光用マスク１を製造することができる。

第１の実施形態においては、基板３０としてＳＯＩ基板を使用しているが、これに限定されず、例えば、シリコン基板；窒化シリコン、炭化シリコン、酸化シリコン等のシリコン化合物基板；これらの基板材質を含む所望の材質の中から選択される材質からなる層を複数積層してなる積層基板等を使用することができる。上記積層基板を基板３０として使用する場合、例えば図１に示される荷電粒子線露光用マスク１を用いて説明すると、薄板部１０となる層と、支持部１２となる層との２層構造を有する積層基板を基板３０として使用してもよい。この場合の積層基板は、薄板部１０となる層と支持部１２となる層との間で選択性のあるエッチングが可能なものであればよく、また、薄板部１０となる層は、薄板部１０が開口部１１を有する状態で維持可能な程度に自立可能な薄膜（メンブレン）となるようなものであればよい。また、薄板部１０となる層と、支持部１２となる層との間にエッチング選択性をもたせるために、積層基板は３層以上の積層構造を有していてもよい。このような積層基板を使用する場合、積層基板を構成する各層のエッチング選択性に応じたエッチング条件を設定することにより、上述のＳＯＩ基板を使用した場合と同様にして、荷電粒子線露光用マスクを製造することができる。なお、本開示において、異なる層、材料間においてエッチング選択性があるとは、同一条件でエッチングを行ったときに、エッチング速度に相違が生じる場合があることを意味する。

［第２の実施形態］
第２の実施形態における荷電粒子線露光用マスクの製造方法について説明する。図７〜図８は、第２の実施形態に係る荷電粒子線露光用マスクの製造方法を説明するための工程図であり、図３に示される第２の実施形態に係る荷電粒子線露光用マスク１の製造方法を例として説明するものである。第２の実施形態に係る荷電粒子線露光用マスクの製造方法は、上述した図４〜図６に示される第１の実施形態に係る荷電粒子線露光用マスクの製造方法のうち、図５〜図６に示される工程と異なる工程を含む。すなわち、図７〜図８に示す工程は、図４に示す工程に続く工程である。よって、第２の実施形態において、図４に示される工程についての詳細な説明は省略するものとする。

図４（Ｃ）において、単結晶シリコン層５０に凹部５１が形成された後、凹部５１が形成された単結晶シリコン層５０の上面（薄板部１０の第２面Ｆに相当）を覆うように当該面に樹脂層１００を形成する。また、複数の開口を有するレジストパターン（不図示）をハードマスク材料層８０ｂに形成し、このレジストパターンをエッチングマスクとしてハードマスク材料層８０ｂをエッチングして、支持部１２に対応するハードマスクパターン８０’ｂ（第１ハードマスクパターン）及び第２補強部１３２ｇに対応する対応パターン８１ｂ（第２ハードマスクパターン）を形成する（図７（Ａ））。第２の実施形態において、上記式（１）〜（５）及び上記式（７）で表される幅Ｓ₁の第１補強部１３１ｇが形成されるようにレジストパターンの幅が設定され、上記式（１）〜（１３）で表される幅Ｓ₅の第２補強部１３２ｇが形成されるように対応パターン８１ｂの幅が設定される。
なお、ウェットエッチングまたはドライエッチングによってハードマスク材料層８０ｂをエッチングすることができる。本実施形態においては、図７（Ａ）に示されるハードマスクパターン８０’ｂに加え、対応パターン８１ｂが形成される点で、第１の実施形態に係る荷電粒子線露光用マスクの製造方法と異なる（図５（Ａ）参照）。

樹脂層１００は、凹部５１を保護する目的、および、後工程で支持基板７０をエッチングする際の歪みを抑制する目的で形成される。したがって、樹脂層１００の厚さは５μｍ〜３０μｍの範囲で適宜設定され得る。このような樹脂層１００は、図示例では、基板全域に亘って形成されているが、少なくとも凹部５１を覆う範囲内に形成されていればよい。樹脂層１００を構成する材料としては、レジスト等として用いられる公知の樹脂材料を使用することができ、当該樹脂材料の溶液をスピンコート法等により塗布し、熱処理を行うことにより樹脂層１００が形成され得る。樹脂層１００の厚さは、樹脂材料や添加剤の濃度調整により溶液の粘度を調整し、さらに溶液塗布時の基板の回転速度を調整することで制御され得る。一度の溶液の塗布で所望の厚さを得ることができない場合は、樹脂層が所望の厚さになるまで溶液の塗布及び硬化を複数回繰り返してもよい。

本実施形態においては、ハードマスクパターン８０’ｂは、図１及び図３に示されるパターン領域Ｐ（図１に破線で示す）に対応する平面視略矩形状の開口８５を有し、この開口８５内に複数の対応パターン８１ｂが位置している。この開口８５は、エッチング方法、エッチング条件、基板３０の材質などを考慮して、後述する支持部７２ｇ（図８参照）を形成するのに適した開口寸法、開口形状を有する。

次いで、対応パターン８１ｂの下面及び側面を覆う、第１補強部７３１ｇ（図７（Ｃ）参照）に対応するレジストパターン１１０を支持基板７０の下面３０ｓに形成し、このレジストパターン１１０をエッチングマスクとして支持基板７０を矢印Ｅ方向で示される上方へ所定の深さまでエッチングして複数の開口７５を形成する（図７（Ｂ））。なお、電子線感応型レジストを用いて電子線リソグラフィ法により、あるいは、感光性レジストを用いてフォトリソグラフィ法によりレジストパターン１１０を形成することができる。また、電子線リソグラフィ法とフォトリソグラフィ法を組み合わせてレジストパターン１１０を形成することができる。上記「所定の深さ」は、第１補強部７３１ｇの高さに応じて適宜設定される深さである。所定の深さが深いほど、形成される第１補強部７３１ｇの高さは高くなり、所定の深さが浅いほど、形成される第１補強部７３１ｇの高さは低くなる。支持基板７０をエッチングする「所定の深さ」は、上記式（１）〜（５）で表わされる高さＺ₀の第１補強部７３１ｇと、上記式（６）から導出される高さＺ₁の第２補強部７３２ｇとを形成することができる程度に適宜設定され得る。

支持基板７０を上記「所定の深さ」までエッチングした後、樹脂層１００とレジストパターン１１０とを除去し、ハードマスクパターン８０’ｂ及び対応パターン８１ｂをエッチングマスクとして支持基板７０（パターン８１ｂでマスクされている部分を除く）を矢印Ｅ方向（第２補強部７３２ｇの両側面においては矢印ｅ方向）で示される上方へさらにエッチングする（図７（Ｃ））。このエッチングでも、ボックス層６０がエッチングストッパーとして作用する。これにより、単結晶シリコン層５０の非パターン領域５０ｂに対応する位置に枠形状の支持部７２ｇが形成されるとともに、領域５０ａに対応する位置に第１補強部７３１ｇが形成される。さらに、第２の実施形態においては、第１補強部７３１ｇの底側に連続する第２補強部７３２ｇが形成される。このような支持基板７０のエッチングにより形成された支持部７２ｇと第１補強部７３１ｇとの間、及び第１補強部７３１ｇ同士の間に露出したボックス層６０を、後工程において、基板３０の主面３０ｓ側からエッチングすることにより、凹部５１の底面が貫通して開口部１１が形成される。なお、単結晶シリコン層５０のエッチングと同様に、ウェットエッチングまたはドライエッチングによって支持基板７０をエッチングすることができる。

樹脂層１００とレジストパターン１１０とを、有機溶媒を用いて除去してもよく、また、酸素プラズマ処理等のアッシングにより除去してもよい。有機溶媒としては、例えば、レジストリムーバを使用することができる。レジストリムーバを用いて樹脂層１００とレジストパターン１１０とを除去した後に、露出したハードマスクパターン８０’ａ、８０’ｂ、および、凹部５１の形成によって露出したボックス層６０の表面に残留する有機物を除去するためにＳＰＭ洗浄を行ってもよい。ＳＰＭ洗浄は硫酸過酸化水素水洗浄ともいい、例えばＨ₂Ｏ₂：Ｈ₂ＳＯ₄＝３：１で混合した薬液を７０℃〜８０℃に加熱して使用する例を挙げることができる。ＳＰＭ洗浄は強力な酸化作用を利用することで有機物の除去に効果がある洗浄方法である。ＳＰＭ洗浄の後はＩＰＡ乾燥によって基板を乾燥してもよい。このような樹脂層１００とレジストパターン１１０との除去を、同一工程で行ってもよく、それぞれ別の工程で行ってもよい。

次いで、ボックス層６０を基板３０の主面３０ｓ側からエッチングすることで凹部５１の底面が貫通して開口部１１を形成した後、ハードマスクパターン８０’ａ、ハードマスクパターン８０’ｂ及び対応パターン８１ｂを除去することにより、荷電粒子線露光用マスク１が形成される（図８）。本実施形態では、このように形成された荷電粒子線露光用マスク１における開口部１１の深さは、単結晶シリコン層５０の厚さに対応したものであり、１μｍ〜１０μｍの範囲内で所望の深さとなっている。なお、ハードマスク材料層８０ａのエッチングと同様に、ウェットエッチングまたはドライエッチングによってボックス層６０をエッチングすることができる。このボックス層６０のエッチングと同時に、ハードマスクパターン８０’ａとハードマスクパターン８０’ｂとを除去してもよい。また、支持部７２ｇと第１補強部７３１ｇとの間、及び第１補強部７３１ｇ同士の間に露出するボックス層６０をエッチングして開口部１１を形成した後に、樹脂層１００を除去してもよい。

このようにボックス層６０をエッチングし、ハードマスクパターン８０’ａ、８０’ｂ、対応パターン８１ｂを除去した後の基板３０に対して、ＳＰＭ洗浄、ＡＰＭ洗浄、および、フッ酸（ＨＦ）洗浄が行われる。また、基板３０の洗浄後はＩＰＡ乾燥によってマスクを乾燥してもよい。ここで、ＡＰＭ洗浄は、アンモニア過酸化水素水洗浄ともいい、例えば、アンモニア（ＮＨ₄ＯＨ）：Ｈ₂Ｏ₂：Ｈ₂Ｏ＝１：２：５で混合した薬液を７０℃〜８０℃に加熱して使用する例を挙げることができる。ＡＰＭ洗浄は有機物の除去および不溶性のパーティクルの除去に効果がある洗浄方法である。

第２の実施形態において、レジストパターン１１０のアライメントズレが発生したり、レジストパターン１１０をエッチングマスクとした支持基板７０のドライエッチングにより形成される開口７５の側壁にテーパーが発生したりすることがあり、傾斜や歪み等を有する第１補強部７３１ｇ及び第２補強部７３２ｇが形成され得る。しかし、レジストパターン１１０の除去後にハードマスクパターン８０’ｂ及び対応パターン８１ｂをエッチングマスクとして支持基板７０をドライエッチングすることで、第１補強部７３１ｇが支持部７２ｇの高さよりも低い高さで形成され、第２補強部７３２ｇが第１補強部７３１ｇよりも小さい幅で形成される。これにより、上記アライメントズレやテーパーが発生したとしても、製造される荷電粒子線露光用マスク１において、開口部１１を透過する荷電粒子線が第１補強部７３１ｇ及び第２補強部７３２ｇによって遮蔽されるのを防止することができる。

以上から、第２の実施形態に係る荷電粒子線露光用マスクの製造方法によって、開口部１１を透過した荷電粒子線が、変形後の第１補強部７３１ｇ及び第２補強部７３２ｇによって遮蔽されることなく、露光対象物に照射され得る高品質の荷電粒子線露光用マスク１を製造することができる。

以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は下記の実施例等に何ら制限されるものではない。

［実施例１］
＜ＳＯＩ基板の準備＞
基板３０として、シリコン単結晶を主材とする支持基板７０（厚さ：４００μｍ）、シリコン酸化膜を含むボックス層６０（厚さ：１μｍ）、単結晶シリコン層５０（厚さ：２μｍ）の順に積層された、直径２００ｍｍのＳＯＩ基板３０を準備した。

＜荷電粒子線露光用マスクの作製＞
次に、上記のＳＯＩ基板３０を用い、このＳＯＩ基板３０の一方の主面３０ｍ側に位置する単結晶シリコン層５０上に厚さ１μｍのシリコン酸化膜であるハードマスク材料層８０ａを、熱酸化法を用いて形成するとともに、このハードマスク材料層８０ａの形成と同時に、ＳＯＩ基板３０の他方の主面３０ｓ側に位置する支持基板７０上に厚さ１μｍのシリコン酸化膜であるハードマスク材料層８０ｂを熱酸化法により形成した（図４（Ａ）参照）。

次に、上記のハードマスク材料層８０ａ上に、電子線感応型のレジスト（スミレジストＮＥＢシリーズ、住友化学工業株式会社製）を（例えばスピンコート法等により）塗布して、レジスト層９０を形成した。次いで、電子線描画装置（ＪＢＸ９５００、日本電子株式会社製）内のステージ上に、他方の主面３０ｓ側がステージと対向するようにＳＯＩ基板３０を配置し、ＳＯＩ基板３０の一方の主面３０ｍ側に形成されたレジスト層９０に電子線を照射して、所望のパターン潜像を形成した。また、一方の主面３０ｍ側がステージと対向するようにＳＯＩ基板３０を配置し、ＳＯＩ基板３０の他方の主面３０ｓ側に上記と同様に形成されたレジスト層にも電子線を照射して所望のパターン潜像を形成した。

次に、ＳＯＩ基板３０の一方の主面３０ｍ側におけるレジスト層９０を現像して、４列×３行で碁盤の目となるように配列された複数の矩形状の凹部９１（１０μｍ×３０μｍ）を含むレジストパターンを形成した。このレジストパターンをエッチングマスクとして、フッ素系ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＣＨＦ₃：２５ｓｃｃｍ、ＳＦ₆：５ｓｃｃｍ）でハードマスク材料層８０ａをエッチングしてハードマスクパターン８０’ａを形成した。

次いで、このハードマスクパターン８０’ａをエッチングマスクとして、フッ素系ガスを用いた反応性イオンエッチング（Ｏ₂：５ｓｃｃｍ、ＣＨＦ₃：４５ｓｃｃｍ）で単結晶シリコン層５０をエッチングすることにより、単結晶シリコン層５０におけるパターン領域Ｐ’に相当する領域内に複数の凹部５１を形成した。
次に、複数の凹部５１を覆うように単結晶シリコン層５０上にスピンコート法により樹脂材料の溶液を塗布して、樹脂層１００（厚さ：１５μｍ）を形成した。

次に、ＳＯＩ基板３０の他方の主面３０ｓ側にレジスト層を形成し、レジスト層を露光・現像して開口（３００ｍｍ×３００ｍｍ）を有するレジストパターンを形成した。このレストパターンをエッチングマスクとして、上記のＳＯＩ基板３０の一方の主面３０ｍ側におけるハードマスク材料層８０ａに対するエッチングと同様に、フッ素系ガスを用いた反応性イオンエッチングでＳＯＩ基板３０の他方の主面３０ｓ側におけるハードマスク材料層８０ｂをエッチングしてハードマスクパターン８０’ｂを形成した。

次いで、上記の開口に対応する支持基板７０の下面（他方の主面３０ｓに相当）にスピンコート法を用いてフォトレジスト（厚さ：２０μｍ）を塗布し、フォトリソグラフィ法により、下補強部７３ｇに対応するレジストパターン１１０（幅：５０μｍ）を形成した後、支持基板７０を１５０μｍの深さまでエッチングした（図５（Ｂ）参照）。

次に、有機溶媒である市販のレジストリムーバを使用して、樹脂層１００とレジストパターン１１０を除去し、支持基板７０を、ボックス層６０までさらにエッチングし、支持部７２ｇ及び下補強部７３ｇを形成した。次いで、露出するボックス層６０と、ＳＯＩ基板３０の両面に形成されたハードマスクパターン８０’ａ、８０’ｂとを、エッチングにより同時に除去し、荷電粒子線露光用マスク１を形成した。

このように作製された荷電粒子線露光用マスク１における補強部１３ｇの高さＺ₀、補強部１３ｇの上面１３ｇｔと側壁面１３ｇｓとのなす角度θ₁、及び補強部１３ｇの上面１３ｇｔの一端１３ｇｔＡ（または１３ｇｔＢ）と、底面１３ｇｕの一端１３ｇｕＡ（または１３ｇｕＢ）との間の幅Ｓ₂とを測定した。測定結果を下記の表１に示す。

［実施例２］
支持基板７０の下面（他方の主面３０ｓに相当）にハードマスクパターン８０’ｂを形成するとともに、幅が２０μｍの対応パターン８１ｂ（第２補強部７３２ｇに対応）を形成し、この対応パターン８１ｂを覆うようにフォトレジスト１１０（厚さ：２０μｍ）を塗布した後、支持基板７０を１５０μｍの深さまでエッチングし、さらにその後、第２補強部７３２ｇに対応する対応パターン８１ｂを覆っていたフォトレジスト１１０を除去し、支持基板７０をさらにボックス層６０までエッチングすることにより、第１補強部７３１ｇと、当該第１補強部７３１ｇに連続する第２補強部７３２ｇを形成した他は、上述の実施例１と同様にして、荷電粒子線露光用マスク１を作製した。

このように作製された荷電粒子線露光用マスク１における第１補強部１３１ｇの高さＺ₀、第１補強部１３１ｇの上面１３１ｇｔと側壁面１３１ｇｓとのなす角度θ₁、及び第１補強部１３１ｇの上面１３１ｇｔの一端１３１ｇｔＡ（または１３１ｇｔＢ）と、底面１３１ｇｕの一端１３１ｇｕＡ（または１３１ｇｕＢ）との間の幅Ｓ₂、第２補強部１３２ｇの高さＺ₁、第２補強部１３２ｇの第１端部１３２ｇｔと側壁面１３２ｇｓとのなす角度θ₂、及び第２補強部１３２ｇの第１端部１３２ｇｔの一端１３２ｇｔＡ（または１３２ｇｔＢ）と、第２端部１３２ｇｕの一端１３２ｇｕＡ（または１３２ｇｕＢ）との間の幅Ｓ₆を測定した。測定結果を下記の表１に示す。

［比較例１］
支持基板７０の下面（他方の主面３０ｓに相当）にハードマスクパターン８０’ｂを形成するとともに、下補強部７３ｇと同様の幅を有する補強部に対応するハードマスクパターン（幅：５０μｍ）を形成し、支持基板７０をボックス層６０までエッチングすることにより、支持部７２ｇと同じ高さの補強部を形成した他は、上述の実施例１と同様にして、荷電粒子線露光用マスクを作製した。

このように作製された荷電粒子線露光用マスクにおける補強部の高さＺ_0、補強部の上面と側壁面とのなす角度θ₁、及び補強部の上面の一端と、この上面の一端と同じ側に位置する底面の一端との間の幅Ｓ₂を測定した。測定結果を下記の表１に示す。

また、表１の計測結果から、実施例１における荷電粒子線露光用マスク１の補強部は上記式（１）を満たし、実施例２における荷電粒子線露光用マスク１の第２補強部は上記式（２）を満たすことが確認された。他方、比較例１における荷電粒子線露光用マスクの補強部は、上記式（１）を満たさないことが確認された。以上から、上記式（１）を満たす補強部や上記式（２）を満たす第２補強部が形成された荷電粒子線露光用マスクは十分な強度を有するとともに、当該マスクによれば、その開口部１１を透過した光が変形後の補強部に遮蔽されることなく露光対象物に照射され得るものと考察される。

荷電粒子線の照射、露光を用いる工程を有する種々の製造工程に利用可能である。

１…荷電粒子線露光用マスク
１０…薄板部
１０ａ…非透過部
１１、５１…開口部
Ｂ…第１面
Ｆ…第２面
Ｐ…パターン領域
１２…支持部
１２ｔ…第１端部
１２ｕ…第２端部
１３…補強部
１３１ｇ…第１補強部
１３２ｇ…第２補強部
１３２ｇｔ…第１端部
１３２ｇｕ…第２端部

Claims (5)

1. 第１面及び当該第１面に対向する第２面を有する薄板部と、
   前記薄板部を前記第１面側から支持する枠状の支持部と、
   前記薄板部の前記第１面及び前記支持部の内側面に連続し、前記薄板部を補強する補強部と
   を備える荷電粒子線露光用マスクであって、
   前記荷電粒子線露光用マスクの平面視において前記薄板部のうちの前記支持部により支持される領域に囲まれるパターン領域には、荷電粒子線が透過可能な複数の開口部が形成されており、
   前記補強部は、前記パターン領域内における前記荷電粒子線が透過不可能な非透過部に、連続する第１補強部と、前記第１補強部に連続する、側壁面を含む第２補強部とを有し、
   前記荷電粒子線露光用マスクの断面視において、前記第２補強部の外郭形状は、前記側壁面を表す２つの線分と、前記各線分の両端部のうち、前記第１補強部に連続する第１端部及び前記第１端部よりも前記第１補強部から遠くに位置する第２端部により規定され、
   前記第２補強部の幅は、前記第１補強部の幅よりも小さく、式（６）により表される幅で設定される
   荷電粒子線露光用マスク。
   Ｓ _５ ＞２Ｚ _１ ・ｔａｎ（θ _２ −π／２） ・・・（６）
   （式中、Ｚ _１ は、前記荷電粒子線露光用マスクの断面視における前記第２補強部の高さを表し、Ｓ _５ は、前記荷電粒子線露光用マスクの断面視における前記第２補強部に隣接する前記開口部の間に位置する当該第２補強部の最大幅を表し、θ _２ は、前記荷電粒子線露光用マスクの断面視において、１つの前記線分と、２つの前記第１端部の間を結ぶ辺とのなす角度を表す。）
2. 前記第２補強部の幅は、１μｍ〜４００μｍの範囲内で設定される
   請求項１に記載の荷電粒子線露光用マスク。
3. 前記支持部は、前記薄板部の前記第１面に連続する第１端部及び当該第１端部に対向する第２端部を有し、
   前記第２補強部は、前記第１補強部に連続する第１端部及び当該第１端部に対向する第２端部を有し、
   前記支持部の第２端部と、前記第２補強部の第２端部とは、実質的に同一面上に位置する
   請求項１又は請求項２に記載の荷電粒子線露光用マスク。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の荷電粒子線露光用マスクを製造する方法であって、
   第１主面及び当該第１主面に対向する第２主面を有する基板を準備し、前記開口部に対応する第１凹部を前記基板の前記第２主面側に形成する工程と、
   前記第１凹部が形成された前記第２主面を覆う樹脂層を形成する工程と、
   前記支持部に対応する第１ハードマスクパターン及び前記第２補強部に対応する第２ハードマスクパターンを含むハードマスクパターンを前記第１主面上に形成する工程と、
   前記第２ハードマスクパターンを覆う、前記第１補強部に対応するレジストパターンを前記第１主面上に形成する工程と、
   前記レジストパターンをエッチングマスクとして、前記基板の所定の深さまで前記第１主面をエッチングする工程と、
   前記基板の前記所定の深さまで前記第１主面をエッチングした後、前記レジストパターンを除去する工程と、
   前記レジストパターンが除去された後、前記ハードマスクパターンをエッチングマスクとして、前記第１主面をエッチングして前記第１凹部の底面を貫通させる工程と
   を備える荷電粒子線露光用マスクの製造方法。
5. 前記基板は、酸化シリコン層を介してシリコン層が積層されたＳＯＩ基板である、請求項４に記載の荷電粒子線露光用マスクの製造方法。
   

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