JP6988202B2 - 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に係り、特に荷電粒子線を透過しない薄板部に所望の開口部を設けた荷電粒子線露光用マスクとその製造方法に関する。

近年、半導体装置などの集積回路を大量生産するために集積回路のパターンの微細化が進められている。微細パターンの線幅が露光光源の波長よりも小さくなると露光に使用する光が微細パターンによって回折されてしまい、設計通りに露光することができない。したがって、露光光源として、パターンによって回折されない電子線やイオンビームを用いた荷電粒子線露光装置の開発が進められている。ステンシル型の転写マスクは、電子ビームなどを透過する部分を開口部とした露光マスクとして、荷電粒子線露光装置用において用いられる。さらに、ローラーモールド製作装置にも用いられる。同マスクは、一般的には、シリコンおよびシリコン酸化物にドライエッチングを使用して形成される。

さて、上記したとおり、荷電粒子線露光装置用のマスクとしてステンシル型のマスクが用いられるが、そのメンブレン領域（以下、本明細書において「薄板部」とも称する。）は例えば数μｍの薄さであるため、メンブレン領域の機械的強度が低い。したがって、製造工程における応力や基板の歪みの影響を受けて、メンブレン領域が変形してしまう問題が発生する。この問題を解消するために、例えば特許文献１では、メンブレン領域内に開口部付近に比べて膜厚が厚い補強部が配置された構造が開示されている。

特開２０１３−０７４２７２号公報

しかしながら、特許文献１のような「補強部」による補強を行ったとしても、依然としてメンブレン領域の形状を安定しないという問題がある。また、「補強部」を設けることによる製造コストの増加や歩留まりの低下などの問題もある。

本開示は、上記実情に鑑み、メンブレン領域の形状を安定して維持することができる荷電粒子線露光装置用マスクを提供することを目的とする。

本開示の一実施形態に係る荷電粒子線露光装置用マスクは、電子線の進行方向に複数の荷電粒子線露光装置用マスクが重ねて配置される露光装置に使用される荷電粒子線露光装置用マスクであって、荷電粒子線を透過する矩形形状の第１透過部及び第２透過部と、第１透過部及び第２透過部の周囲に存在し荷電粒子線を遮断する非透過部と、を有する薄板部と、薄板部を支持する枠状の支持部と、を有し、薄板部は、１μｍ以上１０μｍ以下の略均一の厚さの第１の層を有し、支持部は、第１の層と、５μｍ以下の略均一の厚さの第２の層と、４００μｍ以下の略均一の厚さの第３の層とを有する荷電粒子線露光装置用マスク、を提供する。

本開示の一実施形態に係る荷電粒子線露光装置用マスクは、荷電粒子線の進行方向に複数の荷電粒子線露光装置用マスクが重ねて配置される露光装置に使用されるマスクであって荷電粒子線を透過する矩形形状の第１透過部及び第２透過部と、第１透過部及び第２透過部の周囲に存在し荷電粒子線を遮断する非透過部と、を有する薄板部と、薄板部を支持する枠状の支持部と、薄板部と支持部との間に配置されるボックス層と、を有し、薄板部は、１μｍ以上１０μｍ以下の略均一の厚さのＳｉであり、支持部は、４００μｍ以下の略均一の厚さのＳｉであり、ボックス層は１μｍ以下のＳｉＯ₂であることを特徴とする
、荷電粒子線露光装置用マスクを提供する。

また、別の態様において、支持部の開口部側に、薄板部を支持し所定の曲率を有する湾曲部を有していてもよい。

また、別の態様において、薄板部の平面視における形状は、略矩形形状であってもよい。

また、別の態様において、第１の層及び第３の層は、シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン、ガリウム砒素、ダイヤモンドライクカーボン、サファイア又は金属を主成分とし、第２の層はＳｉＯ₂を主成分とするものであってもよい。

また、別の態様において、第１透過部は、平面視における矩形形状のアスペクト比が略１〜略４０あってもよい。

また、別の態様において、第１透過部と第２透過部とは、平面視において互いに異なるアスペクト比を有してもよい。

また、別の態様において、略矩形形状の角部がラウンド形状であってもよい。

また、別の態様において、ラウンド形状は、曲率半径が１μｍ以上１００μｍ以下の曲線形状であってもよい。

本開示の一実施形態に係る荷電粒子線露光装置用マスクの製造方法は、荷電粒子線の進行方向に複数の荷電粒子線露光装置用マスクが重ねて配置される露光装置において、前記荷電粒子線を透過する透過部と前記透過部の周囲に存在し前記荷電粒子線を遮断する非透過部とを有する１μｍ以上１０μｍ以下の略均一の厚さの薄板部と、前記薄板部を支持する枠状の支持部と、を有し、前記薄板部は、１μｍ以上１０μｍ以下の略均一の厚さの第１の層を有し、前記支持部は、前記第１の層と、５μｍ以下の略均一の厚さの第２の層と、４００μｍ以下の略均一の厚さの第３の層とを有する荷電粒子線露光装置用マスクを所定の基板から製造する製造方法であって、前記基板の前記第１の層側の面に対し、前記薄板部に対応する領域に前記透過部に対応するパターンを形成し、前記第１の層側の面に、前記パターンを覆う樹脂層を形成し、前記薄板部に対応する領域の前記基板が１μｍ以上１０μｍ以下の略均一の厚さとなり前記パターンが前記透過部となるように前記第１の層側の面とは反対側の第２の層側の面から前記第３の層をエッチングし、前記樹脂層を除去する、荷電粒子線露光装置用マスクの製造方法である。

また、別の態様において、支持部の開口部側に、薄板部を支持し所定の曲率を有する湾曲部を有していてもよい。

また、別の態様において、薄板部の平面視における形状は、略矩形形状であってもよい。

また、別の態様において、第１の層及び第３の層は、シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン、ガリウム砒素、ダイヤモンドライクカーボン、サファイア又は金属を主成分とし、第２の層はＳｉＯ₂を主成分とするものであってもよい。

また、別の態様において、第１透過部は、平面視における矩形形状のアスペクト比が略１〜略４０であってもよい。

また、別の態様において、第１透過部と第２透過部とは、平面視において互いに異なるアスペクト比を有してもよい。

また、別の態様において、略矩形形状の角部がラウンド形状であってもよい。

また、別の態様において、ラウンド形状は、曲率半径が１μｍ以上１００μｍ以下の曲線形状であってもよい。

本開示の一実施形態に係る荷電粒子線露光装置用マスクの製造方法は、荷電粒子線の進行方向に複数の荷電粒子線露光装置用マスクが重ねて配置される露光装置において、荷電粒子線を透過する透過部と透過部の周囲に存在し荷電粒子線を遮断する非透過部とを有する１μｍ以上１０μｍ以下の略均一の厚さのＳｉ薄板部と、薄板部を支持する枠体であって４００μｍ以下の略均一の厚さのＳｉである支持部と、薄板部と支持部との間に配置され１μｍ以下のＳｉＯ₂であるボックス層と、を有する電子線露光用マスクをＳＯＩ基板から製造する製造方法であって、ＳＯＩ基板は、第１Ｓｉ層とＳｉＯ２層と第２Ｓｉ層からなり、第１Ｓｉ層は第２Ｓｉ層よりも薄く、ＳＯＩ基板の第１Ｓｉ層側の面に、薄板部に対応する領域に透過部に対応するパターンを形成し、第１Ｓｉ層側の面に、パターンを覆う樹脂層を形成し、薄板部に対応する領域の基板が１μｍ以上１０μｍ以下の略均一の厚さとなり、パターンが透過部となるように、第１Ｓｉ層側の面とは反対側の第２Ｓｉ層側の面から基板をエッチングし、樹脂層を除去する。

また、別の態様において、樹脂層の厚さは５μｍ以上３０μｍ以下であってもよい。

薄板部のエッチングを行う際に、レーザダイシング用の溝を同時に形成してもよい。

本開示によれば、メンブレン領域の形状を安定して維持することができる荷電粒子線露光装置用マスクを提供することができる。

本開示の実施形態１に係る荷電粒子線露光装置用マスクの概要を示す断面図及び平面図である。 本開示の実施形態１に係る荷電粒子線露光装置用スクの製造方法を示すプロセスフローである。 本開示の実施形態１に係る荷電粒子線露光装置用マスクの製造方法において、基板の表裏面にハードマスクを形成する工程を示す断面図である。 本開示の実施形態１に係る荷電粒子線露光装置用マスクの製造方法において、表面にレジストマスクを形成する工程を示す断面図である。 本開示の実施形態１に係る荷電粒子線露光装置用の製造方法において、表面のハードマスクをエッチングする工程を示す断面図である。 本開示の実施形態１に係る荷電粒子線露光装置用マスクの製造方法において、表面のシリコン層をエッチングする工程を示す断面図である。 本開示の実施形態１に係る荷電粒子線露光装置用マスクの製造方法において、表面のレジストマスクを除去する工程を示す断面図である。 本開示の実施形態１に係る荷電粒子線露光装置用マスクの製造方法において、表面に樹脂層を形成する工程を示す断面図である。 本開示の実施形態１に係る荷電粒子線露光装置用マスクの製造方法において、裏面にレジストマスクを形成する工程を示す断面図である。 本開示の実施形態１に係る荷電粒子線露光装置用マスクの製造方法において、裏面のハードマスクをエッチングする工程を示す断面図である。 本開示の実施形態１に係る荷電粒子線露光装置用マスクの製造方法において、支持基板をエッチングする工程を示す断面図である。 本開示の実施形態１に係る荷電粒子線露光装置用マスクの製造方法において、裏面のレジストマスクを除去する工程を示す断面図である。 本開示の実施形態１に係る荷電粒子線露光装置用マスクの製造方法において、ボックス層及び表裏面のハードマスクを除去する工程を示す断面図である。 本開示の変形例に係る荷電粒子線露光装置用マスクの製造方法において、支持基板をエッチングする工程を示す断面図である。 本開示の変形例に係る荷電粒子線露光装置用マスクの製造方法において、裏面のレジストマスクを除去する工程を示す断面図である。 本開示の変形例に係る荷電粒子線露光装置用マスクを示す断面図である。 本開示の実施例に係る電子線露光用マスクの写真である。

以下、本開示の実施形態に係る荷電粒子線露光装置用マスク及び荷電粒子線露光装置用マスクの製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は本開示の実施形態の一例であって、本開示はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。なお、本実施形態で参照する図面は、説明をより明確にするためのものである。したがって、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合がある。しかし、それはあくまで一例であって、本開示の解釈を限定するものではない。図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なる場合や、構成の一部が図面から省略される場合がある。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

［定義］
本明細書において、ある部材又は領域が、他の部材又は領域の「上に（又は下に）」あるとする場合、特段の限定がない限り、これは他の部材又は領域の直上（又は直下）にある場合のみでなく、他の部材又は領域の上方（又は下方）にある場合を含む。すなわち、他の部材又は領域の上方（又は下方）において間に別の構成要素が含まれている場合をも含むということである。

本明細書において、第２の層とは反対側から、第３の層の全部又は一部を除去する工程を背面（バック）エッチングとも称する。明細書中、背面エッチングの例として背面（基板の、第１の層が形成された面とは反対側の面）からエッチングする工程を示している。

本明細書において、「略均一」とは、当該膜の膜厚のばらつきが、当該膜厚の厚み（μｍ）に対して±１０％の範囲内、より好ましくは±５％の範囲内であることを意味する。このばらつきは、全ての粒子について計測しなければならないものではなく、統計的なばらつきを意味する。したがって、その範囲内にあるかどうかは統計的に特定されていればよい。

本明細書において、「主成分」とは、当該層における断面をＥＤＸにて元素分析した際、当該層において少なくとも５０％が当該成分を有する場合をいう。ただし、ＳｉＯ₂を主成分とするとは、本明細書において「ＳｉＯ₂」自体が、つまりＯ＝Ｓｉ＝Ｏという形で共有結合をしていることまで検出しなければならないものではない。当該層についてＥＤＸにて元素分析した際、シリコンと酸素とがともに検出され、モル比が略１対２であれば、当該シリコンと酸素とはＳｉＯ₂となっているとして、判定を行えば足りる。炭化シリコン等の他の共有結合物質についても同様である。

本明細書において、「面」とは、平面に限られるものではなく、曲面を含む。平面、側面及び端面も数学的な意味における平面に限られるものではなく、係る面が曲面であるという場合をも含む。

［実施形態１］
本開示の実施形態１に係る荷電粒子線露光装置用マスクについて、図１を用いて詳細に説明する。図１は、本開示の実施形態１に係る荷電粒子線露光装置用マスクの概要を示す断面図及び平面図である。図１では、基板として単結晶シリコン基板（ただし、「第３の層」に対応する。）上に酸化シリコン層（埋め込み酸化シリコン層；ボックス層ともいう）（ただし、「第２の層」に対応する）が配置され、当該酸化シリコン層上に薄膜の単結晶シリコン層（ただし、「第１の層」に対応する。）が配置されたＳＯＩ基板を使用し、ＳＯＩ基板の単結晶シリコン層にメンブレン領域（薄板部）が設けられた構造について説明する。

しかしながら、本開示の技術思想は、現在主流となっているＳＯＩ基板でのみ妥当するというものではない（薄板部は、窒化シリコン、炭化シリコン、ガリウム砒素、ダイヤモンドライクカーボン、サファイア又は金属からなる層であってもよい。）。後述する通り、ＳＯＩ基板以外の基板を用いた場合にも本開示の思想は妥当する。

［荷電粒子線露光装置用マスクの構成］
さて、本開示の実施形態１に係る荷電粒子線露光装置用マスク１０は、集積回路のパターンとしてよく使用される図形を装置のアパーチャの集まりとして登録するＣＰ（Ｃｅｌｌ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）方式の露光装置において使用される。ＣＰ方式において、荷電粒子線露光装置用マスク１０は、電子線の進行方向に複数の荷電粒子線露光装置用マスクが重ねて配置される。

まず、図１に示すように、荷電粒子線露光装置用マスク１０は、荷電粒子線を透過する矩形形状の複数の透過部１１０と、透過部１１０の周囲に存在し荷電粒子線を遮断する非透過部１２０と、を有する薄板部１００と、薄板部１００を支持する枠状の支持部２００と、を有する。ここで、薄板部１００は、１μｍ以上１０μｍ以下の略均一の厚さである。支持部２００は、４００μｍ以下の略均一の厚さである。

また、支持部２００と薄板部１００との境界によって規定される薄板部１００の平面視における形状は、略矩形形状であり、略矩形形状の角部はラウンド形状であってもよい。換言すると、薄板部１００の平面視における形状は、矩形の４辺となる４つの直線と、近接する辺となる直線を滑らかに接続する４つの曲線によって形成された環形状である。上記のラウンド形状は、曲率半径が１μｍ以上１００μｍ以下の曲線形状であるとよい。薄板部１００の略矩形形状の角部への応力集中を避けるために好ましくは、ラウンド形状の曲率半径は１０μｍ以上５０μｍ以下の曲線形状であるとよい。

ここで、薄板部１００は、ＳＯＩ基板の単結晶シリコン層１３０を有している。また、支持部２００は、ＳＯＩ基板の単結晶シリコン層１３０、ＳｉＯ₂ボックス層１４０、及びシリコン層である支持基板１５０を有している。透過部１１０は単結晶シリコン層１３０の表裏面を貫通するように設けられた開口部に対応し、非透過部１２０は単結晶シリコン層１３０に対応する。また、ボックス層１４０は酸化シリコンを含み、支持基板１５０は単結晶シリコンを含む。

また、薄板部１００は、機械的強度を維持するために一定以上の剛性を有していることが好ましい。例えば、薄板部１００は１００ＧＰａ以上のヤング率を有しているとよい。また、露光の際、薄板部１００の非透過部１２０には多くの電子線が衝突して薄板部１００の温度が上昇し、透過部に近い非透過部の寸法変動等を来す虞があるため、薄板部１００は一定以上の熱伝導率を有していることが好ましい。例えば、１００℃の環境下で１００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有していると良い。

薄板部１００に設けられた透過部１１０は、平面視における矩形形状のアスペクト比（平面アスペクト比）が４０程度であってもよい。アスペクト比は、平面視上の開口部の図形の長辺を短辺で除した値をさす。また、開口部が矩形以外の図形である場合、開口部が外接する矩形を定義し、その長辺と短辺からアスペクト比を導くものとする。荷電粒子線露光装置用マスク１０は、上記の平面アスペクト比を有することで短辺方向と長辺方向とを有するパターンにおいて、短辺方向に比べて長辺方向の長さが非常に長いパターンであっても、一度でパターニングすることができる。

また、透過部１１０の矩形形状の長辺及び短辺が単結晶シリコン層１３０の（１１１）面又は（１１０）面と平行になるように、単結晶シリコン層１３０と透過部１１０との位置が調整されてもよい。単結晶シリコンは、（１１１）面又は（１１０）面に沿って劈開しやすいため、単結晶シリコン層１３０に透過部１１０をより正確に精度よく形成することができる。

支持部２００は、上記した通り、４００μｍ以下の厚さでなければならない。支持部２００の厚さが薄くなると、基板の撓みが大きくなり、その影響で、製造過程におけるハンドリングが困難になるとともに、基板を加工して荷電粒子線露光装置用マスクを形成したときに内部応力によって基板に歪みが生じ、その影響で薄板部１００が変形してしまう恐れがある。にもかかわらず、本開示では、「４００μｍ以下の厚さの支持部（第３の層）とする」ことで、シンプルな構造により応力によって歪みにくい薄板部を実現することができるため、メンブレン領域の形状を安定して維持することができるシンプルな構造の荷電粒子線露光装置用マスクを提供することができる。シンプルな構造とは、メンブレン領域を補強するための補強部という追加的構成が不要であることを意味する。

上記のとおり、本開示の実施形態１に係る荷電粒子線露光装置用マスクによると、薄板部１００（第１の層）が１μｍ以上１０μｍ以下の略均一の厚さを有し、支持部２００（第３の層）を４００μｍ以下の略均一の厚さにすることによって、一定以上の剛性の薄板部をより簡易的に形成することができるとの優れた作用効果を奏する。

また、薄板部が平面視においてラウンド形状を有することで、薄板部にかかる応力を緩和することができる。また、１の薄板部に複数の矩形形状の透過部が設けられることで、１つの荷電粒子線露光装置用マスクで多様なパターンを露光することができる。したがって、薄板部（メンブレン領域）の形状を安定して維持することができるシンプルな構造の荷電粒子線露光装置用マスクを提供することができる。また、薄板部の平面視における形状が、略矩形形状であることにより、短辺方向と長辺方向とを有するパターンにおいて、短辺方向に比べて長辺方向の長さが非常に長いパターンであっても、一度でパターニングすることができる。第１透過部は、平面視における矩形形状のアスペクト比が略１〜略４０であってもよく、かかる構成により短辺方向と長辺方向とを有するパターンにおいて、短辺方向に比べて長辺方向の長さが非常に長いパターンであっても、一度でパターニングすることができる。第１透過部と第２透過部とは、平面視において互いに異なるアスペクト比を有するよう構成することによって、多様な形状のパターンを１つの荷電粒子線露光装置用マスクで実現することができる。略矩形形状の角部がラウンド形状であってもよく、かかる構成によって薄板部にかかる応力を緩和することができ、１つの薄板部に平面アスペクト比が大きい透過部を多数配置することができる。

［荷電粒子線露光装置用マスクの製造方法］
図２乃至図１３を用いて、本開示の実施形態１に係る荷電粒子線露光装置用マスクの製造方法を説明する。図２に荷電粒子線露光装置用マスクのプロセスフローを示し、図３乃至図１３に図２の各プロセスフローにおける荷電粒子線露光装置用マスクの断面図を示す。また、以降の説明において、説明の便宜上、図の紙面上方を基板の表面側、図の紙面下方を基板の裏面側という。

まず、荷電粒子線露光装置用マスクを形成するための基板を準備する（ステップＳ２０１）。ここでは、基板として、支持基板１５０（厚さ４００μｍ以下）と、支持基板１５０上に配置された酸化シリコンを含むボックス層１４０と、ボックス層１４０上に配置された厚さが１μｍ以上１０μｍ以下の単結晶シリコン層と、を有するＳＯＩ基板を準備する。ただし、準備する基板はＳＯＩ基板に限定されないことは上記した通りである。

基板（将来支持部２００となる部分）の厚さは、４００μｍ以下でなければならない。基板が薄くなると、基板の撓みが大きくなり、製造過程におけるハンドリングが困難になるとともに、基板を加工して電子線露光用マスクを形成したときに内部応力によって基板に歪みが生じ、その影響で薄板部１００が変形してしまうという恐れがある。しかし、上記したとおり、本件開示では、「４００μｍ以下の厚さの支持部（第３の層）とする」ことで、メンブレン領域の形状を安定して維持することができる荷電粒子線露光装置用マスクを提供することを可能とするものである。なお、このように薄い基板を使用することでバックエッチングを行う工程が短くすることができるとともに、製造工程を短期化し、製造コストを低下させることができるとの効果も奏する。

次に、基板の表裏面にハードマスクを形成する（ステップＳ２０２）。ここで、ステップＳ２０２における基板の断面構造を図３に示す。図３に示すように、単結晶シリコン層１３０上に表面ハードマスク３００を形成し、支持基板１５０上に裏面ハードマスク３１０を形成する。表裏面ハードマスク３００、３１０としては、例えば酸化シリコン、クロムやアルミニウム等の金属材料を使用することができる。もっとも、本工程（Ｓ２０２）は本開示において必須の構成ではない。すなわち、本工程（Ｓ２０２）を飛ばし、図３の裏面ハードマスク３１０を形成しないで、Ｓ２０３以降の工程を行うことが可能である。その他、ハードマスク３１０の形成とフッ酸エッチングによるハードマスク除去を繰り返すことによって、シリコン層を均一性良く狙い膜厚に薄膜化することも可能である。

当該ハードマスクとして使用する材質としては、ボックス層１４０と当該ハードマスクとが同じエッチャントでエッチングできるように選択することができる。以降、当該ハードマスクとしてボックス層１４０と同じ酸化シリコンを使用したプロセスについて説明する。

ステップＳ２０３に移る。表面ハードマスク３００上に表面レジストマスク３２０を形成する（ステップＳ２０３）。ここで、ステップＳ２０３における基板の断面構造を図４に示す。図４に示すように、表面ハードマスク３００上に形成された表面レジストマスク３２０は、荷電粒子線露光装置用マスクの透過部１１０に対応する箇所に開口部３２１を有している。なお、基板に開口部３２１を形成する際、同時にレーザダイシング用の溝を第１の層に設けてもよい。上記の荷電粒子線露光装置用マスクの製造方法によれば、工程を省略できるだけではなく、後続のレーザダイシング工程において、予め溝が彫られていることによって薄板部の汚染、破壊等を低減することができ、歩留まりが向上する。

次に、表面ハードマスク３００をエッチングする（ステップＳ２０４）。ここで、ステップＳ２０４における基板の断面構造を図５に示す。図５に示すように、表面レジストマスク３２０の開口部３２１に対応する位置の表面ハードマスク３００が除去されて開口部３０１が形成される。表面ハードマスク３００のエッチングはウェットエッチング又はドライエッチングによって行うことができる。ウェットエッチングによって酸化シリコンである表面ハードマスク３００をエッチングする場合、エッチャントとしてフッ化水素酸又はフッ化水素酸を含む薬液を使用することができる。

一方、ドライエッチングによって酸化シリコンである表面ハードマスク３００を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）ガスを使用したドライエッチングを行うことができる。上記のドライエッチングは異方性を有するドライエッチングである。したがって、等方性エッチングとは異なり、（マスクの下をエッチングさせないで、）ほぼ設計値通りのサイズのパターンを形成することができる。

次に、単結晶シリコン層１３０をエッチングする（ステップＳ２０５）。ここで、ステップＳ２０５における基板の断面構造を図６に示す。図６に示すように、表面レジストマスク３２０の開口部３２１及び表面ハードマスク３００の開口部３０１に対応する位置の単結晶シリコン層１３０をエッチングして、後に荷電粒子線露光装置用マスクの透過部１１０となるパターン１３１を形成する。換言すると、基板の表面側に、荷電粒子線露光装置用マスクの薄板部１００に対応する領域に透過部１１０に対応するパターン１３１が形成されるともいう。

単結晶シリコン層１３０のエッチングはウェットエッチング又はドライエッチングによって行うことができる。ウェットエッチングによって単結晶シリコン層１３０を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）、又は４メチル水酸化アンモニウム（ＴＭＡＨ）を使用することができる。一方、ドライエッチングによって単結晶シリコン層１３０をエッチングする場合、４フッ化炭素（ＣＦ₄）、六フッ化硫黄（ＳＦ₆）、臭化水素（ＨＢｒ）を使用したドライエッチングを行うことができる。

次に、表面レジストマスク３２０を除去する（ステップＳ２０６）。ここで、ステップＳ２０６における基板の断面構造を図７に示す。レジストの除去は、有機溶媒を用いてもよく、また、酸素プラズマ処理などのアッシングを用いてもよい。ここで、レジストの除去の後はＩＰＡ乾燥によって基板を乾燥してもよい。

ここで、図２のプロセスフローでは、単結晶シリコン層１３０のエッチングは表面レジストマスク３２０が配置された状態で処理し、単結晶シリコン層１３０にパターン１３１が形成されてから表面レジストマスク３２０を除去するプロセスを例示したが、パターン１３１が形成される前に表面レジストマスク３２０を除去し、表面ハードマスク３００のみをマスクとして単結晶シリコン層１３０のエッチング処理を行ってもよい。

次に、基板の表面側にパターン１３１を覆う樹脂層３３０を形成する（ステップＳ２０７）。ここで、ステップＳ２０７における基板の断面構造を図８に示す。図８に示すように、樹脂層３３０は基板全域に亘って形成されているが、樹脂層３３０は少なくとも荷電粒子線露光装置用マスクが完成したときの薄板部１００に対応する領域に形成されていればよい。樹脂層３３０としては、多様なレジスト等として用いられる樹脂を使用することができる。

ここで、樹脂層３３０はパターン１３１の表面保護する目的、及び後の工程で薄板部１００を形成するために支持基板１５０をエッチングする際の歪みを抑制する目的、又は形成した後の基板の歪みを抑制する目的で形成される。したがって、樹脂層３３０は一定の剛性を得るのに十分な厚さで形成することが好ましく、具体的には樹脂層３３０の厚さは５μｍ以上３０μｍ以下とするとよい。

樹脂層３３０は、溶媒に溶けた樹脂材料の溶液をスピンコート法などの塗布法で形成し、熱処理を行うことで硬化させる。樹脂層３３０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することができる。一度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塗布と硬化を複数回繰り返してもよい。

次に、裏面ハードマスク３１０上に裏面レジストマスク３４０を形成する（ステップＳ２０８）。ここで、ステップＳ２０８における基板の断面構造を図９に示す。図９に示すように、裏面ハードマスク３１０上に形成された裏面レジストマスク３４０は、荷電粒子線露光装置用マスクの薄板部１００に対応する箇所に開口部３４１を有している。

次に、裏面ハードマスク３１０をエッチングする（ステップＳ２０９）。ここで、ステップＳ２０９における基板の断面構造を図１０に示す。図１０に示すように、裏面レジストマスク３４０の開口部３４１に対応する位置の裏面ハードマスク３１０が除去されて開口部３１１が形成される。

裏面ハードマスク３１０のエッチングはウェットエッチング又はドライエッチングによって行うことができる。ここで、ウェットエッチング及びドライエッチングはステップＳ２０４の表面ハードマスク３００のエッチングと同様の条件で処理することができる。

次に、支持基板１５０をエッチングする（ステップＳ２１０）。ここで、ステップＳ２１０における基板の断面構造を図１１に示す。図１１に示すように、裏面レジストマスク３４０の開口部３４１及び裏面ハードマスク３１０の開口部３１１に対応する位置の支持基板１５０を少なくともボックス層１４０に達するまでエッチングして開口部１５１を形成する。

支持基板１５０のエッチングはウェットエッチング又はドライエッチングによって行うことができる。ここで、ウェットエッチング及びドライエッチングはステップＳ２０５の単結晶シリコン層１３０のエッチングと同様の条件で処理することができる。

次に、樹脂層３３０及び裏面レジストマスク３４０を除去する（ステップＳ２１１）。ここで、ステップＳ２１１における基板の断面構造を図１２に示す。樹脂層３３０及び裏面レジストマスク３４０の除去は、有機溶媒を用いてもよく、また、酸素プラズマ処理などのアッシングを用いてもよい。樹脂層３３０及び裏面レジストマスク３４０の除去は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。

上記有機溶媒としては、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３３０及び裏面レジストマスク３４０を除去した後に、露出された表面ハードマスク３００、裏面ハードマスク３１０、及び開口部１５１の内部で露出したボックス層１４０の表面に残留した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、Ｈ₂Ｏ₂：Ｈ₂ＳＯ₄＝３：１で混合した薬液を７０℃〜８０℃に加熱して使用するもので、強力な酸化作用を利用して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。

次に、表面ハードマスク３００、裏面ハードマスク３１０、及び開口部１５１の内部で露出したボックス層１４０を除去する（ステップＳ２１２）。ここで、ステップＳ２１２における基板の断面構造を図１３に示す。ここで、表面ハードマスク３００、裏面ハードマスク３１０、及び開口部１５１の内部で露出したボックス層１４０の除去は全てを同一工程で行ってもよく、表面ハードマスク３００と、裏面ハードマスク３１０及び開口部１５１の内部で露出したボックス層１４０と、をそれぞれ別の工程で行ってもよい。

上記の工程はウェットエッチング又はドライエッチングによって行うことができる。ここで、ウェットエッチング及びドライエッチングはステップＳ２０４の表面ハードマスク３００のエッチングと同様の条件で処理することができる。

ステップＳ２１２の工程によって、厚さが１μｍ以上１０μｍ以下の単結晶シリコン層１３０が残り、薄板部１００が形成される。ステップＳ２１０の支持基板１５０のエッチング及びステップＳ２１２のボックス層１４０のエッチングの２つステップを併せて基板を裏面側からエッチングするということもできる。つまり、ステップＳ２１０及びステップＳ２１２は、薄板部１００に対応する領域の基板が１μｍ以上１０μｍ以下の略均一の厚さとなり、単結晶シリコン層１３０に形成されたパターン１３１が透過部１１０となるように、裏面側から基板をエッチングする、ということができる。

次に、図１３に示す状態の基板を洗浄する（ステップＳ２１３）。ステップＳ２１３における洗浄は、純水洗浄、ＳＰＭ洗浄、ＡＰＭ洗浄、及びフッ酸洗浄を行うことができる。また、洗浄後はＩＰＡ乾燥によって基板を乾燥してもよい。ここで、ＡＰＭ洗浄は、アンモニア過酸化水素水洗浄ともいい、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もので、有機物の除去及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。

そして、最後に完成した基板（荷電粒子線露光装置用マスク）の検査を行う（ステップＳ２１４）。基板の検査は、光学顕微鏡を使用することができ、基板に照射した検査光のうち基板によって反射された光を検出する反射モードや、基板を透過した検査光を検出する透過モードによって行うことができる。また、その他の方法として、電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）を使用して、光学顕微鏡より高倍率の画像で基板を検査してもよい。

［変形例］
本変形例は、上記実施形態にて説明した図１０までの手順は同一であるが、上記図１１を用いて説明した箇所が異なる。すなわち、図１１で支持基板１５０を少なくともボックス層１４０に達するまでエッチングして開口部１５１を形成している箇所（図２のＳ２０１）に関し、エッチャントとして六フッ化硫黄（ＳＦ₆）を使用し、シリコンを一部残すことでメンブレン領域を補強することができる、との変形である。図１４を用いて説明する。図１４に示すように、支持基板１５０をエッチングする際にエッチャントとしてＳＦ₆を使用するため、等方性エッチングとなり、支持基盤１５０の一部に湾曲部２５０を形成することができる。ここで、本開示において湾曲部とは、支持基盤１５０のうち、ボックス層１４０と接する部分の開口部１５１側に位置し、所定の曲率を有する部分を言う。

続いて樹脂層３３０及び裏面レジストマスク３４０の除去を行うが、これは有機溶媒を用いてもよく、また、酸素プラズマ処理などのアッシングを用いてもよい（図１５）。そして表面ハードマスク３００、裏面ハードマスク３１０、及び開口部１５１の内部で露出したボックス層１４０を除去し、洗浄することで、荷電粒子線露光装置用マスクを得る（図１６）。

そしてかかる湾曲部２５０が厚みＬを有する（Ｌは、図１４〜図１６において、両矢印により示した長さであり、支持層の厚みが４００μｍ程度である場合にはＬは３００μｍ程度である。）ために、図１６にて示す、完成した荷電粒子線露光装置用マスクにおいて、メンブレン領域の補強としての役割を果たすことができる。なお、本変形は、上記した実施形態で記載した他の事項と組み合わせることができることは言うまでもない。

以上のように、本開示の実施形態１に係る荷電粒子線露光装置用マスクの製造方法によると、支持基板１５０の膜厚を４００μｍ以下としたから、バックエッチング工程が単純化され、外力によって基板が歪むことを抑制することができ、その結果、薄板部１００の形状が変形してしまうことを抑制できる。つまり、製造工程において、薄板部の変形を抑制することができる。これを以てメンブレン領域の形状を安定して維持することができる電子線露光用マスクの製造方法を提供することが可能となった。

上記開示に基づいて実際に製造したマスクの写真が図１６である。本実施例では、第１の層として５μｍのＳｉ、第２の層として１μｍのＳｉＯ₂、第３の層として４００μｍのＳｉであるＳＯＩ基板を使用し、上記した製造方法（樹脂層の厚み６μｍ）によってマスクを製造したところ、１ｍｍ×１０ｍｍというメンブレンサイズのマスク（アスペクト比１０）、１ｍｍ×２０ｍｍというメンブレンサイズのマスク（アスペクト比２０）φ１６ｍｍ（半径８ｍｍ）というメンブレンサイズの略円形状のマスク、１２ｍｍ角というメンブレンサイズのマスクをそれぞれ製造することに成功した。結果として、薄板部１００の形状が変形することを抑制できることを実際に確認した（図１７）。さらに上記変形例に係る開示に基づいて実際に第１の層として２μｍのＳｉ、第２の層として１μｍのＳｉＯ₂、第３の層として４００μｍのＳｉであるＳＯＩ基板を使用し、上記した製造方法（樹脂層の厚み６μｍ、Ｌ＝３００μｍ）によってマスクを製造することに成功した。

なお、本開示は上記の実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。上記ではメンブレンの形状は矩形として説明したが、たとえば、アスペクト比１０〜４０の平行四辺形であってもよい。

１０：荷電粒子線露光装置用マスク
１００：薄板部
１１０：透過部
１２０：非透過部
１３０：単結晶シリコン層
１３１：パターン
１４０：ボックス層
１５０：支持基板
１５１、３０１、３１１、３２１、３４１：開口部
２００：支持部
３００：表面ハードマスク
３１０：裏面ハードマスク
３２０：表面レジストマスク
３３０：樹脂層
３４０：裏面レジストマスク

Claims (16)

1. 荷電粒子線の進行方向に複数の荷電粒子線露光装置用マスクが重ねて配置される露光装置に使用される荷電粒子線露光装置用マスクであって、
   前記荷電粒子線を透過する透過部と、前記透過部の周囲に存在し前記荷電粒子線を遮断する非透過部と、を有する薄板部と、
   前記薄板部を支持する枠状の支持部と、を有し、
   前記薄板部は、１μｍ以上１０μｍ以下の略均一の厚さの第１の層を有し、
   前記支持部は、前記第１の層と、５μｍ以下の略均一の厚さの第２の層と、４００μｍ以下の略均一の厚さの第３の層とを有し、
   平面視において、前記薄板部の長辺の長さは１０ｍｍ以上であり、
   断面視において、前記支持部は、前記支持部の開口部側が湾曲した湾曲部を有する荷電粒子線露光装置用マスク。
2. 前記薄板部の平面視における形状は、略矩形形状である、
   請求項１に記載の荷電粒子線露光装置用マスク。
3. 前記第１の層及び第３の層は、シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン、ガリウム砒素、ダイヤモンドライクカーボン、サファイア又は金属を主成分とし、
   第２の層はＳｉＯ_２を主成分とする、
   請求項１に記載の荷電粒子線露光装置用マスク。
4. 前記透過部は、平面視における前記矩形形状のアスペクト比が略４０である、
   請求項２に記載の荷電粒子線露光装置用マスク。
5. 前記透過部は第１透過部と第２透過部を含み、
   前記第１透過部と前記第２透過部とは、平面視において互いに異なるアスペクト比を有する、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の荷電粒子線露光装置用マスク。
6. 前記略矩形形状の角部がラウンド形状である、
   請求項２に記載の荷電粒子線露光装置用マスク。
7. 前記ラウンド形状は、曲率半径が１μｍ以上１００μｍ以下の曲線形状である、
   請求項６に記載の荷電粒子線露光装置用マスク。
8. 荷電粒子線の進行方向に複数の荷電粒子線露光装置用マスクが重ねて配置される露光装置において、前記荷電粒子線を透過する透過部と前記透過部の周囲に存在し前記荷電粒子線を遮断する非透過部とを有する１μｍ以上１０μｍ以下の略均一の厚さの薄板部と、前記薄板部を支持する枠状の支持部と、を有し、前記薄板部は、１μｍ以上１０μｍ以下の略均一の厚さの第１の層を有し、前記支持部は、前記第１の層と、５μｍ以下の略均一の厚さの第２の層と、４００μｍ以下の略均一の厚さの第３の層とを有し、平面視において、前記薄板部の長辺の長さは１０ｍｍ以上であり、断面視において、前記支持部は、前記支持部の開口部側が湾曲した湾曲部を有する荷電粒子線露光装置用マスクを所定の基板から製造する製造方法であって、
   前記基板の前記第１の層側の面に対し、前記薄板部に対応する領域に前記透過部に対応するパターンを形成し、
   前記第１の層側の面に、前記パターンを覆う樹脂層を形成し、
   前記薄板部に対応する領域の前記基板が１μｍ以上１０μｍ以下の略均一の厚さとなり、平面視において前記薄板部の長辺の長さが１０ｍｍ以上となり、断面視において前記支持部の前記開口部側が湾曲して、前記パターンが前記透過部となるように前記第１の層側の面とは反対側の第２の層側の面から前記第３の層をエッチングし、
   前記樹脂層を除去する、
   荷電粒子線露光装置用マスクの製造方法。
9. 前記第３の層をエッチングにおいて、ＳＦ_６をエッチャントとする
   請求項８に記載の荷電粒子線露光装置用マスクの製造方法。
10. 前記薄板部の平面視における形状は、略矩形形状である、
    請求項８に記載の荷電粒子線露光装置用マスクの製造方法。
11. 前記第１の層及び第３の層は、シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン、ガリウム砒素、ダイヤモンドライクカーボン、サファイア又は金属を主成分とし、
    第２の層はＳｉＯ_２を主成分とする、
    請求項８に記載の荷電粒子線露光装置用マスクの製造方法。
12. 前記透過部は、平面視における矩形形状であり、アスペクト比が略４０であることを特徴とする、
    請求項１０に記載の荷電粒子線露光装置用マスクの製造方法。
13. 前記透過部は、第１透過部と第２透過部とを有し、
    前記第１透過部と前記第２透過部とは、平面視において互いに異なるアスペクト比を有することを特徴とする、
    請求項８〜１２のいずれか１項に記載の荷電粒子線露光装置用マスクの製造方法。
14. 前記略矩形形状の角部がラウンド形状である、
    請求項１０に記載の荷電粒子線露光装置用マスクの製造方法。
15. 前記ラウンド形状は、曲率半径が１μｍ以上１００μｍ以下の曲線形状であることを特徴とする、
    請求項１４に記載の荷電粒子線露光装置用マスクの製造方法。
16. 前記パターンを形成する際に、レーザダイシング用の溝を同時に形成することを特徴とする、
    請求項８に記載の荷電粒子線露光装置用マスクの製造方法。

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