(57)【要約】【課題】エッチング条件を容易に決めることができ、かつメンブレン中央部が壊れ難い、製造容易な高剛性のステンシルマスク及びステンシルマスクブランクスを提供する。【解決手段】１つの象限の相補パターン区画に属する梁帯部セグメント６ａ〜６ｄの端部が出会う中央の交差部分６Ｍ，６Ｎを欠落させ、周囲のメンブレン分割領域よりも平面視野内での面積が大きい中央メンブレン分割領域５Ａ１，５Ｂ１，５Ｂ２，５Ｃを有する．【選択図】    図２
2006049362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線が通過する孔がパターン形成されたメンブレンと、前記メンブレンの周縁を支持する支持枠と、平面視野において前記荷電粒子線通過孔と重ならないように前記支持枠の内側に設けられ、前記メンブレンを支持する複数の梁と、平面視野において前記梁と前記メンブレンとの連結部分の周囲の裾部および前記梁を含み、前記メンブレンを複数のメンブレン分割領域に分割するとともに、直交するＸ軸及びＹ軸に沿って前記メンブレンを矩形状に４つの第１〜第４象限の相補パターン区画に分ける梁帯部と、を具備するステンシルマスクであって、
前記梁帯部は、
Ｘ軸に沿って延び出し、前記第１象限の相補パターン区画に含まれ、前記第１象限の相補パターン区画と第４象限の相補パターン区画とを分ける第１のＸ軸梁帯部セグメントと、
Ｘ軸に沿って延び出し、前記第３象限の相補パターン区画に含まれ、前記第２象限の相補パターン区画と第３象限の相補パターン区画とを分ける第２のＸ軸梁帯部セグメントと、
Ｙ軸に沿って延び出し、前記第１象限の相補パターン区画に含まれ、前記第１象限の相補パターン区画と第２象限の相補パターン区画とを分ける第１のＹ軸梁帯部セグメントと、
Ｙ軸に沿って延び出し、前記第３象限の相補パターン区画に含まれ、前記前記第３象限の相補パターン区画と第４象限の相補パターン区画とを分ける第２のＹ軸梁帯部セグメントと、を有し、
１つの象限の相補パターン区画に属する梁帯部セグメントの端部が出会う中央の交差部分を欠落させ、周囲のメンブレン分割領域よりも平面視野内での面積が大きい中央メンブレン分割領域を有することを特徴とするステンシルマスク。
【請求項２】
前記４つの梁帯部セグメントの全てについて中央部分を部分的に欠落させてい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】
前記欠落させる梁帯部セグメントは２つであり、欠落した梁帯部セグメントに接して隣り合う象限の中央メンブレン分割領域に、該象限に接する欠落した梁帯部セグメントと平行な補強梁を含む梁帯部を設けた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４】
少なくとも１つの相補パターン区画に属する梁の群が、該相補パターン区画に属する２つの梁帯部セグメントにそれぞれ接続される部分を除いて、前記少なくとも１つの相補パターン区画に属する２つの梁帯部セグメントの全てを欠落させてい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５】
メンブレンと、前記メンブレンの周縁を支持する支持枠と、平面視野において前記支持枠の内側に設けられ、前記メンブレンを支持する複数の梁と、平面視野において前記梁と前記メンブレンとの連結部分の周囲の裾部および前記梁を含み、前記メンブレンを複数のメンブレン分割領域に分割するとともに、直交するＸ軸及びＹ軸に沿って前記メンブレンを矩形状に４つの第１〜第４象限の相補パターン区画に分ける梁帯部と、を具備するステンシルマスクブランクスであって、
前記梁帯部は、
Ｘ軸に沿って延び出し、前記第１象限の相補パターン区画に含まれ、前記第１象限の相補パターン区画と第４象限の相補パターン区画とを分ける第１のＸ軸梁帯部セグメントと、
Ｘ軸に沿って延び出し、前記第３象限の相補パターン区画に含まれ、前記第２象限の相補パターン区画と第３象限の相補パターン区画とを分ける第２のＸ軸梁帯部セグメントと、
Ｙ軸に沿って延び出し、前記第１象限の相補パターン区画に含まれ、前記第１象限の相補パターン区画と第２象限の相補パターン区画とを分ける第１のＹ軸梁帯部セグメントと、
Ｙ軸に沿って延び出し、前記第３象限の相補パターン区画に含まれ、前記前記第３象限の相補パターン区画と第４象限の相補パターン区画とを分ける第２のＹ軸梁帯部セグメントと、を有し、
１つの象限の相補パターン区画に属する梁帯部セグメントの端部が出会う中央の交差部分を欠落させ、周囲のメンブレン分割領域よりも平面視野内での面積が大きい中央メンブレン分割領域を有することを特徴とするステンシルマスクブランクス。
【請求項６】
前記４つの梁帯部セグメントの全てについて中央部分を部分的に欠落させていることを特徴とする請求項５記載のステンシルマスクブランクス。
【請求項７】
前記欠落させる梁帯部セグメントは２つであり、欠落した梁帯部セグメントに接して隣り合う象限の中央メンブレン分割領域に、該象限に接する欠落した梁帯部セグメントと平行な補強梁を含む梁帯部を設けたことを特徴とする請求項５記載のステンシルマスクブランクス。
【請求項８】
少なくとも１つの相補パターン区画に属する梁の群が、該相補パターン区画に属する２つの梁帯部セグメントにそれぞれ接続される部分を除いて、前記少なくとも１つの相補パターン区画に属する２つの梁帯部セグメントの全てを欠落させていることを特徴とする請求項５記載のステンシルマスクブランクス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造に用いられるステンシルマスク及びステンシルマスクブランクスに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの微細化に伴い、紫外光を用いたリソグラフィによる微細パターンの形成が困難になりつつある。そこで、Ｘ線、電子ビーム、イオンビーム等を用いるリソグラフィ技術が提案され、研究開発されている。
【０００３】
これまで提案されている電子ビーム転写型リソグラフィとしては、ＰＲＥＶＡＩＬ（projection exposure with variable axis immersion lenses）、ＳＣＡＬＰＥＬ（scattering with angular limitation in projection electron-beam lithography）およびＬＥＥＰＬ（low energy electron-beam proximity projection lithography）が挙げられる。
【０００４】
ＰＲＥＶＡＩＬおよびＳＣＡＬＰＥＬには加速電圧１００ｋＶ程度の高エネルギー電子ビームが用いられる。ＰＲＥＶＡＩＬおよびＳＣＡＬＰＥＬの場合、マスクの一部を通過した電子ビームが通常４倍の縮小投影系でレジスト上に結像され、パターンが転写される。一方、ＬＥＥＰＬには加速電圧２ｋＶ程度の低エネルギー電子ビームが用いられる。ＬＥＥＰＬの場合、マスクに設けられた孔を電子線が通過することにより、レジスト上に等倍でパターンが転写される。
【０００５】
ＬＥＥＰＬに用いられるステンシルマスクのメンブレンにはパターンに対応して多数の孔が形成され、これらの孔を通って電子線がシリコンウエハ上のレジスト膜に入射される。メンブレンの周囲にはステンシルマスクの機械的強度を補償するために支持枠（フレーム）が設けられ、さらにメンブレン内にはメンブレン自体の剛性を高めるために多数の梁が設けられる。これらの梁は、メンブレンの剛性の向上を図ることを考慮したものであるとともに、多重露光によるパターンの繋ぎ合わせを行うために相補パターンを構成するように配置される。
【０００６】
例えば特許文献１には、図７に示すように、梁帯部セグメント６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄによってメンブレン３Ｍを４つの相補パターン区画Ｉ〜ＩＶに区分したステンシルマスク１Ｍが記載されている。これを多重露光に用いる場合は、相補パターン区画Ｉ→ＩＩ→ＩＩＩ→ＩＶの順にマスク１Ｍをシリコンウエハに対して相対的にステップ移動させ、１回のみの露光ではパターン形成できないドーナツ状パターン等をレジストに形成する。このようなステンシルマスクを相補マスクという。
【特許文献１】特開２００３−５９８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来のステンシルマスク１Ｍにおいては、メンブレン中央部分６Ｍに開口面積の小さなメンブレン分割領域５Ｍ１が存在するため、梁形成時のエッチング条件を決めることが非常に難しい。すなわち、小開口面積のメンブレン分割領域５Ｍ１では梁の相互間隔が狭く、他のメンブレン分割領域５Ｍ３〜５Ｍ５（梁の相互間隔が広い領域）よりもエッチングレートが小さくなるので、小開口面積のメンブレン分割領域５Ｍ１のエッチングレートに合わせて全体のエッチング条件を決めなければならないのが現状である。このため最適のエッチング条件を決めることが非常に困難であり、製造プロセス上の解決すべき大きな課題になっている。
【０００８】
エッチング条件を決めやすくするために、例えば図８に示すように小開口面積のメンブレン分割領域を中央部から無くして、梁の相互間隔を広くしたメンブレン分割領域５Ｎ１〜５Ｎ７を持つステンシルマスク１Ｎとすることも考えられるが、図９の（ａ）に示すようにメンブレン中央部分において４つの梁帯部セグメント６ａ〜６ｄが交差する部分（４重点）６Ｎに応力が集中しやすく、この局部応力集中によって中央交差部分６Ｎが破損するおそれがある。
【０００９】
このようにエッチング条件の設定を容易化しようとするとメンブレン剛性が低下し、メンブレン剛性を大きくしようとするとエッチング条件の設定が難しくなり、両者は二律背反の関係にある。
【００１０】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、エッチング条件を容易に決めることができ、かつメンブレンが壊れ難い、製造容易な高剛性のステンシルマスク及びステンシルマスクブランクスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のステンシルマスクは、荷電粒子線が通過する孔がパターン形成されたメンブレンと、前記メンブレンの周縁を支持する支持枠（９）と、平面視野において前記荷電粒子線通過孔と重ならないように前記支持枠の内側に設けられ、前記メンブレンを支持する複数の梁（４）と、平面視野において前記梁と前記メンブレンとの連結部分の周囲の裾部（１１）および前記梁（４）を含み、前記メンブレンを複数のメンブレン分割領域（５）に分割するとともに、直交するＸ軸及びＹ軸に沿って前記メンブレンを矩形状に４つの第１〜第４象限の相補パターン区画（Ｉ〜ＩＶ）に分ける梁帯部と、を具備するステンシルマスクであって、前記梁帯部は、Ｘ軸に沿って延び出し、前記第１象限の相補パターン区画に含まれ、前記第１象限の相補パターン区画と第４象限の相補パターン区画とを分ける第１のＸ軸梁帯部セグメント（６ｄ）と、Ｘ軸に沿って延び出し、前記第３象限の相補パターン区画に含まれ、前記第２象限の相補パターン区画と第３象限の相補パターン区画とを分ける第２のＸ軸梁帯部セグメント（６ｂ）と、Ｙ軸に沿って延び出し、前記第１象限の相補パターン区画に含まれ、前記第１象限の相補パターン区画と第２象限の相補パターン区画とを分ける第１のＹ軸梁帯部セグメント（６ａ）と、Ｙ軸に沿って延び出し、前記第３象限の相補パターン区画に含まれ、前記前記第３象限の相補パターン区画と第４象限の相補パターン区画とを分ける第２のＹ軸梁帯部セグメント（６ｃ）と、を有し、１つの象限の相補パターン区画に属する梁帯部セグメントの端部が出会う中央の交差部分（６Ｍ，６Ｎ）を欠落させ、周囲のメンブレン分割領域よりも平面視野内での面積が大きい中央メンブレン分割領域（５Ａ１，５Ｂ１，５Ｂ２，５Ｃ）を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明のステンシルマスクブランクスは、メンブレンと、前記メンブレンの周縁を支持する支持枠と、平面視野において前記支持枠の内側に設けられ、前記メンブレンを支持する複数の梁と、平面視野において前記梁と前記メンブレンとの連結部分の周囲の裾部および前記梁を含み、前記メンブレンを複数のメンブレン分割領域に分割するとともに、直交するＸ軸及びＹ軸に沿って前記メンブレンを矩形状に４つの第１〜第４象限の相補パターン区画に分ける梁帯部と、を具備するステンシルマスクブランクスであって、前記梁帯部は、Ｘ軸に沿って延び出し、前記第１象限の相補パターン区画に含まれ、前記第１象限の相補パターン区画と第４象限の相補パターン区画とを分ける第１のＸ軸梁帯部セグメント（６ｄ）と、Ｘ軸に沿って延び出し、前記第３象限の相補パターン区画に含まれ、前記第２象限の相補パターン区画と第３象限の相補パターン区画とを分ける第２のＸ軸梁帯部セグメント（６ｂ）と、Ｙ軸に沿って延び出し、前記第１象限の相補パターン区画に含まれ、前記第１象限の相補パターン区画と第２象限の相補パターン区画とを分ける第１のＹ軸梁帯部セグメント（６ａ）と、Ｙ軸に沿って延び出し、前記第３象限の相補パターン区画に含まれ、前記前記第３象限の相補パターン区画と第４象限の相補パターン区画とを分ける第２のＹ軸梁帯部セグメント（６ｃ）と、を有し、１つの象限の相補パターン区画に属する梁帯部セグメントの端部が出会う中央の交差部分（６Ｍ，６Ｎ）を欠落させ、周囲のメンブレン分割領域よりも平面視野内での面積が大きい中央メンブレン分割領域（５Ａ１，５Ｂ１，５Ｂ２，５Ｃ）を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明においては、４つの梁帯部セグメントのうちの２つの梁帯部セグメント（６ｂ，６ｃ）について中央部分を部分的に欠落させるようにしてもよいし（図２参照）、４つの梁帯部セグメントの全て（６ａ〜６ｄ）について中央部分を部分的に欠落させるようにしても良い（図５、図６参照）。
【００１４】
欠落させる梁帯部セグメントを２つとし、欠落した梁帯部セグメントに接して隣り合う象限の中央メンブレン分割領域に該象限に接する欠落した梁帯部セグメントと平行な補強梁をさらに設けてもよい（図２参照）。
【００１５】
また、少なくとも１つの相補パターン区画に属する梁の群が、該相補パターン区画に属する２つの梁帯部セグメントにそれぞれ接続される部分を除いて、前記少なくとも１つの相補パターン区画に属する２つの梁帯部セグメントの全てを欠落させてもよい（図５参照）。
【００１６】
本明細書において「相補マスク」とは、１回のみの露光によっては形成できないパターンを複数回の露光（多重露光）によって形成できるようにするために、どのパターン形成予定領域においても少なくとも２回露光されるようにメンブレンのセグメント分割領域（開口）が割り振られているステンシルマスクのことをいうものと定義する。
【００１７】
また、「相補パターン区画」とは、１回ごとの露光にそれぞれ対応して区分された相補マスクの一区画のことをいうものと定義する。
【００１８】
また、「梁帯部セグメント」とは、隣り合う相補パターン区画を互いに区分する梁帯部のことをいうものと定義する。
【００１９】
相補マスクでは、隣り合う相補パターン区画に属する同じ方向を向く２つの梁群が、両相補パターン区画を区分する梁帯部セグメントに対して互いに異なる位置に接続される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のステンシルマスク及びステンシルマスクブランクスは、メンブレンの中央部分に小さなメンブレン分割領域が存在しないので、設計上エッチングレートを大きく設定でき、全体のエッチング時間を短縮できるため、支持枠および梁となるべき残留部分のオーバーエッチングを有効に防止することができる。
【００２１】
また、本発明のステンシルマスク及びステンシルマスクブランクスは、１つの象限の相補パターン区画に属する梁帯部セグメントの端部が出会う中央の交差部分を欠落させているので、メンブレン中央部における局部的な応力集中が大幅に緩和され、メンブレンの変形（歪み）および破断を防止することができる。このように本発明によれば、従来よりも低コストで、かつ高精度にステンシルマスク及びステンシルマスクブランクスを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付の図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００２３】
（第１の実施形態）  
本発明の第１の実施形態について図１〜図４を参照して説明する。図１に示すように、ステンシルマスク１Ａはシリコンウエハ２を用いて形成される。シリコンウエハ２の中央部は正方形状に除去されており、この部分にメンブレン３Ａが形成されている。メンブレン３Ａを取り囲む厚肉のシリコンウエハ２は、薄膜のメンブレン３Ａを支持するための支持枠（フレーム）９として用いられる（図４の（ｇ）参照）。メンブレン３Ａには格子状に梁４が形成されている。梁４はシリコンウエハ２に複数の開口部を形成した残りの部分である。全ての梁４の末端はフレーム９または他の梁４に接続しており、梁４が途切れている箇所はない。
【００２４】
以下、メンブレン３Ａの梁帯部６で囲まれた略正方形の部分をメンブレン分割領域５Ａ１〜５Ａ６と呼ぶものとする。梁帯部６は、図３に示すように、梁４と、梁４に平行に微小な幅で設けられた裾部（スカート）１１とからなる。
【００２５】
図１のシリコンウエハ２の中心を原点とし、図２のメンブレン３ＡをＸ−Ｙ平面と仮定すると、メンブレン３ＡはＸ軸およびＹ軸により４つの領域に分割される。以下、これらの分割領域を相補パターン区画Ｉ〜ＩＶと呼ぶ。メンブレン３Ａは厳密に正方形である必要はなく、区画Ｉ〜ＩＶがＸ軸とＹ軸を２辺とする矩形あるいはそれに近い多角形状であれば、区画Ｉ〜ＩＶのすべての辺の長さは完全に一致しなくてもよい。
【００２６】
梁帯部６は、４つの梁帯部セグメント６ａ〜６ｄからなり、メンブレン３Ａを４つの相補パターン区画Ｉ〜ＩＶに区分するものである。第１のＸ軸梁帯部セグメント６ｄは、Ｘ軸に沿って延び出すとともに第１象限の相補パターン区画に含まれ、第１象限の相補パターン区画Ｉと第４象限の相補パターン区画ＩＶとに分けている。第２のＸ軸梁帯部セグメント６ｂは、Ｘ軸に沿って延び出すとともに第３象限の相補パターン区画に含まれ、第２象限の相補パターン区画ＩＩと第３象限の相補パターン区画ＩＩＩとに分けている。第１のＹ軸梁帯部セグメント６ａは、Ｙ軸に沿って延び出すとともに第１象限の相補パターン区画に含まれ、第１象限の相補パターン区画Ｉと第２象限の相補パターン区画ＩＩとに分けている。第２のＹ軸梁帯部セグメント６ｃは、Ｙ軸に沿って延び出すとともに第３象限の相補パターン区画に含まれ、第３象限の相補パターン区画ＩＩＩと第４象限の相補パターン区画ＩＶとに分けている。
【００２７】
図２に示すように、Ｘ軸方向に隣接する区画Ｉと区画ＩＩとの間、または区画ＩＩＩと区画ＩＶとの間で、第１のＸ軸梁帯部セグメント６ｄの位置と第２のＸ軸梁帯部セグメント６ｂの位置とは一致していない。両梁帯部セグメント６ｂ，６ｄ間のシフト量は１本の梁の幅に等しい。同様に、Ｙ軸方向に隣接する区画Ｉと区画ＩＶとの間、または区画ＩＩと区画ＩＩＩとの間で、第１のＹ軸梁帯部セグメント６ａの位置と第２のＹ軸梁帯部セグメント６ｃの位置とは一致していない。両梁帯部セグメント６ａ，６ｃ間のシフト量は１本の梁の幅に等しい。なお、梁帯部６の幅Ｗ１，Ｗ２は１００〜２００μｍ程度とすることができる。相補マスク１Ａでは、隣り合う相補パターン区画に属する同じ方向を向く２つの梁群が、両相補パターン区画を区分する梁帯部セグメントに対して互いに異なる位置に接続される。例えば、区画Ｉの梁群と区画ＩＩの梁群とは同一のライン上になく、区画Ｉと区画ＩＩを区分する梁帯部セグメント６ａに対して位置がずれたところで当接している。
【００２８】
本実施形態のマスク１Ａでは、メンブレン３Ａの中央部分において、図２に二点鎖線で示すように、第２のＸ軸梁帯部セグメント６ｂの一部および第２のＹ軸梁帯部セグメント６ｃの一部をそれぞれ欠落させている。そして、これらを欠落させた代わりとして２本の補強梁帯部６Ｒを設け、補強梁帯部６Ｒの端部を第１のＸ軸梁帯部セグメント６ｄの辺部および第１のＹ軸梁帯部セグメント６ａの辺部にそれぞれ当接させ、メンブレン３Ａ中央部分の剛性を補償している。すなわち、補強梁帯部６Ｒと各梁帯部セグメント６ａ，６ｄとはＴ字に連結されている。これにより梁帯部の４重点が無くなり、局部応力集中が発生しなくなる。また、補強梁帯部６Ｒと他の梁帯部６とで周囲を規定された中央メンブレン分割領域５Ａ１は、梁４相互間の間隔が広くなっている。このような中央メンブレン分割領域５Ａ１の開口面積は、他のメンブレン分割領域５Ａ２〜５Ａ６の開口面積より大きいため、エッチングされやすく、エッチング条件を容易に決定することができる。
【００２９】
なお、本実施形態では、欠落させた梁帯部セグメント６ｂ，６ｃから梁幅の２倍の距離だけシフトした位置に補強梁帯部６Ｒをそれぞれ設けているが、梁帯部セグメント６ｂ，６ｃから梁幅の３倍又は４倍の距離だけシフトさせた位置に補強梁帯部６Ｒを設けるようにしてもよい。
【００３０】
図３はメンブレン分割領域５の１つとその周囲の梁４および梁帯部６を拡大した斜視図である。図３に示すように、メンブレン３Ａ（３Ｂ，３Ｃ）が梁４を含む梁帯部６によって複数のメンブレン分割領域５に分割されている。パターンに対応した孔８は、梁４の部分には形成できず、メンブレン分割領域５に形成される。
【００３１】
メンブレン分割領域５と梁４との間には、メンブレン分割領域形成時の誤差を吸収するための裾部としてスカート１１を設けてある。梁４とその両側のスカート１１を合わせた部分が梁帯部６に相当する。原則として、孔８はメンブレン分割領域５に形成されるが、場合によってはスカート１１の一部にはみ出して形成してもよい。梁帯部６の幅Ｗ１，Ｗ２は例えば１００〜２００μｍ程度とすることができる。
【００３２】
次に、図４を参照して本発明のステンシルマスク及びステンシルマスクブランクスを製造する方法について説明する。
【００３３】
基礎材料となるＳＯＩウエハ２１は、シリコンウエハ２の一方側の面にシリコン酸化膜１０を介してメンブレン形成用層３ａとしてのシリコン薄膜を有するものである。メンブレン形成用層３ａは１μｍ以下の所定の膜厚（例えば５００ｎｍ）に形成されている。メンブレンにエッチングを行って高精度に孔を形成するには、一般に、孔の径に対するメンブレン厚の比（アスペクト比）を１０以下、望ましくは５以下に抑える必要がある。したがって、ステンシルマスクに、例えば線幅９０ｎｍのパターン孔を形成するには、メンブレン厚を１μｍ以下にする必要があるからである。本実施形態のメンブレン形成用層３ａには、内部応力を制御するために所定のドーパントを所定量ドープしたシリコン薄膜を用いたが、シリコン窒化膜などの他のシリコン系材料を用いることもできる。
【００３４】
先ず、ＳＯＩウエハ２１の裏面側に、図４（ａ）に示すように、ドライエッチング用の保護膜２２として所定膜厚のシリコン酸化膜を形成する。この保護膜２２の上にレジストを塗布し、ベークする。このレジスト膜を図２に示す梁およびフレームのパターンで露光し、現像し、レジストパターン２３を形成する。このレジストパターン２３をマスクとして、図４（ｂ）に示すように保護膜２２をドライエッチングする。
【００３５】
次いで、レジストパターン２３と保護膜２２をマスクとしてシリコン基板２をドライエッチングする。この工程は例えばＳＦ6やＮＦ3等のエッチングガスを用いる強い異方性エッチングであり、削られたシリコン基板の側壁は図４（ｃ）に示すように垂直に近いものとなり、これにより高アスペクト比の梁４およびフレーム９が形成される。この工程では、シリコン酸化膜１０はエッチングストッパー層として機能する。
【００３６】
ＳＯＩウエハ２１として例えば８インチウエハを用いる場合は、シリコン基板２の厚みは７２５μｍとする。従って、保護膜２２を設けずに、レジストパターン２３をマスクとしてシリコン基板２にドライエッチングを行うと、シリコン基板２の厚さ分のエッチングが終了する前に、レジストパターン２３が消費されてしまい、所望の高さと形状を有する梁４とフレーム９を形成することが困難になる。よって、保護膜２２の膜厚をどのように設定するかということは重要である。
【００３７】
次いで、図４（ｄ）に示すように、梁４とフレーム９をマスクとしてシリコン酸化膜１０をエッチングする。このエッチングにはエッチング液として例えばフッ酸を用いる湿式エッチングを用いる。この工程において、保護膜２２も除去され、所望のステンシルマスクブランクス３０が得られる。
【００３８】
次いで、上記のステンシルマスクブランクス３０をメンブレン形成用層３ａが上面となるように塗布装置のスピンチャックに保持させ、メンブレン形成用層３ａの上にレジストを塗布し、図４（ｅ）に示すように、所定膜厚のレジスト層２４を形成する。
【００３９】
次いで、図４（ｆ）に示すように、孔を形成するためのパターン２４ａをレジスト層２４に転写する。このレジスト層２４のパターニングは、通常の電子ビームリソグラフィにより行うことができる。
【００４０】
次いで、レジスト層２４をマスクとしてメンブレン形成用層３ａにドライエッチングを行い、ステンシルマスクの孔８を形成するとともに、所定位置の梁４の裏面側に対応するメンブレン形成用層３ａに位置合せ用のアライメントマーク２５を形成する。アライメントマーク２５を設けることにより、薄膜全体で位置合わせを高精度に行うことが可能となる。このドライエッチングには、エッチングガスとして例えばＳＦ6やＮＦ3等を用いる。その後、レジスト層２４を剥離する。このようにして図４（ｇ）に示すステンシルマスク４０が得られる。
【００４１】
上記ステンシルマスクの使用方法の概要について説明する。
【００４２】
ステンシルマスク１Ａは、パターンが転写されるウエハ表面に、メンブレン３Ａ側の面が近接するように配置される。ステンシルマスク１Ａ上をフレーム９側から電子ビームで走査すると、孔８の部分のみ電子ビームが透過して、ウエハ上のレジストにパターンが転写される。
【００４３】
ステンシルマスク１Ａを用いて露光を行う場合、まず、ステンシルマスク１Ａと被処理ウエハを固定して区画Ｉ〜ＩＶのパターンを転写する。次に、ステンシルマスク１Ａとウエハを相対的に移動させ、転写された区画Ｉ〜ＩＶのパターン上に、ステンシルマスク１Ａのそれぞれ異なる区画を配置させる。通常、ステンシルマスク１Ａを固定したまま、被処理ウエハを移動させる方が容易である。
【００４４】
被処理ウエハを移動させてから、再度、ステンシルマスク１Ａ上を電子ビームで走査する。以上の工程を繰り返し、ステンシルマスク１Ａの４つの区画Ｉ〜ＩＶ（図２参照）のパターンが重なるように、４回の多重露光を行う。これにより、梁４部分に存在するパターンもレジストに相補的に転写される。
【００４５】
次に、図９の（ａ）と（ｂ）を参照しながら本実施形態マスクのメンブレン３Ａと図８の比較例マスクのメンブレン３Ｎとをメンブレン剛性の観点から比較して説明する。
【００４６】
比較例メンブレン３Ｎにおいては、図９（ａ）に示すように梁帯部の中央に４重点６Ｎが存在するので、ここに局部的に応力が集中する。このため、４重点６Ｎの抵抗力（反力）Ｒ１が小さく、比較的小さな力Ｆ１が作用すると破損する場合がある。一方、実施例メンブレン３Ａにおいては、図９（ｂ）に示すように梁帯部セグメントの一部を欠落させた代わりとして２本の補強梁帯部６Ｒを設け、補強梁帯部６Ｒの端部を第１のＸ軸梁帯部セグメント６ｄの辺部および第１のＹ軸梁帯部セグメント６ａの辺部にそれぞれ当接させ、メンブレン３Ａ中央部分の剛性を補償している。すなわち、補強梁帯部６Ｒと各梁帯部セグメント６ａ，６ｄとはＴ字に連結されている。これにより梁帯部の隅角の４重点が無くなり、局部応力集中が発生しなくなる。このため、メンブレン中央部分６Ａの抵抗力（反力）Ｒ２が大きく、比較例の力Ｆ１よりも大きな外力Ｆ２が作用したとしてもメンブレン３Ａは破損しない。このように本実施形態のメンブレン３Ａは図８の比較例メンブレン３Ｎよりも剛性の点で優れている。
【００４７】
（第２の実施形態）  
次に、図５を参照して第２の実施形態について説明する。なお、本実施形態が上記第１の実施形態と重複する部分の説明は省略する。
【００４８】
第２の実施形態のステンシルマスク１Ｂでは、図５に実線と二点鎖線で示すように、４つの梁帯部６ａ〜６ｄの大部分をそれぞれ欠落させている。すなわち、本実施形態では少なくとも１つの相補パターン区画に属する梁の群が該相補パターン区画に属する２つの梁帯部セグメントにそれぞれ接続される部分のみを残して、梁帯部６ａ〜６ｄの全てについて該接続部以外のほとんどを欠落させている。これによりメンブレン中央部における梁帯部セグメントの４重点が無くなり、局部応力集中が発生しなくなる。
【００４９】
また、本実施形態の中央メンブレン分割領域５Ｂ１，５Ｂ２は、梁４の相互間隔が広くなっている。このような中央メンブレン分割領域５Ｂ１，５Ｂ２の開口面積は、他のメンブレン分割領域の開口面積より大きいため、エッチングされやすく、エッチング条件を容易に決定することができる。
【００５０】
（第３の実施形態）  
次に、図６を参照して第３の実施形態について説明する。なお、本実施形態が上記第１の実施形態と重複する部分の説明は省略する。
【００５１】
第３の実施形態のステンシルマスク１Ｃでは、メンブレン３Ｃの中央部分において、図６に二点鎖線で示すように、４つの梁帯部セグメント６ａ〜６ｄの一部をそれぞれ欠落させている。これにより梁帯部の４重点が無くなり、局部応力集中が発生しなくなる。また、中央メンブレン分割領域５Ｃ１は、梁４の相互間隔が広くなっている。このような中央メンブレン分割領域５Ｃ１の開口面積は、他のメンブレン分割領域の開口面積より大きいため、エッチングされやすく、エッチング条件を容易に決定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明のステンシルマスクは、低速電子線近接転写リソグラフィ（ＬＥＥＰＬ）およびＰＲＥＶＡＩＬ（projection exposure with variable axis immersion lenses）に用いることができる。また、本発明のステンシルマスクブランクスは、ユーザー側で任意に所望のパターン孔をメンブレンに形成することができる半製品として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施形態に係るステンシルマスクを示す平面図。
【図２】図１のステンシルマスクの要部を拡大して示す平面図。
【図３】メンブレン分割領域の一単位およびその周囲の梁を拡大して示す斜視図。
【図４】（ａ）〜（ｇ）は本発明のステンシルマスクの製造方法を示す工程図。
【図５】本発明の他の実施形態に係るステンシルマスクの要部を拡大して示す平面図。
【図６】本発明の他の実施形態に係るステンシルマスクの要部を拡大して示す平面図。
【図７】比較例のステンシルマスクを示す要部拡大平面図。
【図８】比較例のステンシルマスクを示す要部拡大平面図。
【図９】（ａ）は図８の比較例ステンシルマスクの中央部分を拡大して示す平面図、（ｂ）は図２の実施例ステンシルマスクの中央部分を拡大して示す平面図。
【符号の説明】
【００５４】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｎ…ステンシルマスク（相補マスク）、
２…シリコンウエハ、
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｎ…メンブレン、
３ａ…メンブレン形成用層（シリコン系薄膜）、
４…梁、
５，５Ａ，５Ｂ１〜５Ｂ２，５Ｃ，５Ｍ１〜５Ｍ５，５Ｎ１〜５Ｎ６…メンブレン分割領域、
６…梁帯部、
６Ａ，６Ｂ…梁帯部セグメントが交差する部分を無くした部分、
６Ｍ，６Ｎ…４つの梁帯部セグメントが交差する部分（４重点）、
６Ｒ…補強梁を含む梁帯部、
６ａ…第１のＹ軸梁帯部セグメント、
６ｂ…第２のＸ軸梁帯部セグメント、
６ｃ…第２のＹ軸梁帯部セグメント、
６ｄ…第１のＸ軸梁帯部セグメント、
８…荷電粒子線通過孔（電子線通過孔）、
９…支持枠（フレーム）、
１０…エッチングストッパ層（シリコン酸化膜）、
１１…裾部（スカート）、
２１…ＳＯＩウエハ、
２２…保護膜（シリコン酸化膜）、
２３，２４…レジスト膜、
２５…アライメントマーク、
３０…ステンシルマスクブランクス、
４０…ステンシルマスク、
Ｉ…第１象限の相補パターン区画、
ＩＩ…第２象限の相補パターン区画、
ＩＩＩ…第３象限の相補パターン区画、
ＩＶ…第４象限の相補パターン区画。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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