(57)【要約】【課題】  本発明は、汚染物の種類によらず、汚染後に洗浄によって容易に汚染物を除去することができ、かつ、導電性を保持したまま再利用できるステンシルマスクを提供することを目的とする。【解決手段】  本発明によって、荷電粒子線を透過させるための開口部を有するシリコン支持基板層３と、転写パターンとなる貫通パターンが形成されたシリコン単結晶からなるメンブレン層１と、前記シリコン支持基板層３と前記メンブレン層１との間に形成された中間絶縁層２と、前記メンブレン層１の両側の露出面および前記シリコン支持基板層３の前記中間絶縁層２側の反対側の露出面に形成されたマスク洗浄液に可溶な導電性の剥離層４と、を有することを特徴とする荷電粒子線用ステンシルマスク１００が提供される。【選択図】図１
2008244323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線を透過させるための開口部を有するシリコン支持基板層と、
転写パターンとなる貫通パターンが形成されたシリコン単結晶からなるメンブレン層と、
前記シリコン支持基板層と前記メンブレン層との間に形成された中間絶縁層と、
前記メンブレン層の両側の露出面および前記シリコン支持基板層の前記中間絶縁層側の反対側の露出面に形成されたマスク洗浄液に可溶な導電性の剥離層と、を有することを特徴とする荷電粒子線用ステンシルマスク。
【請求項２】
前記シリコン支持基板層の前記開口部は、前記中間絶縁層側の反対側の開口の径が、前記中間絶縁層側の開口の径よりも大きく、
前記剥離層は、前記シリコン支持基板層の前記開口部側壁にも形成されていることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線用ステンシルマスク。
【請求項３】
さらに、前記剥離層の外側にプラチナ、パラジウム、金、タングステンのうち少なくとも一つを含む材料によって形成された導電層を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の荷電粒子線用ステンシルマスク。
【請求項４】
前記剥離層は、チタン、タンタル、モリブデン、クロムのうち少なくとも一つを含む材料によって形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか一に記載の荷電粒子線用ステンシルマスク。
【請求項５】
前記剥離層は、１０ｎｍ以上の厚さであることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか一に記載の荷電粒子線用ステンシルマスク。
【請求項６】
汚染された請求項１または請求項２に記載の前記荷電粒子線用ステンシルマスクをマスク洗浄液によって洗浄して前記剥離層を汚染物ごと除去し、
前記剥離層が除去された前記メンブレン層の両側の露出面及び前記シリコン支持基板層の前記中間絶縁層側の反対側の露出面に、再度導電性の新たな剥離層を形成することを特徴とする荷電粒子線用ステンシルマスクの再生方法。
【請求項７】
汚染された請求項３に記載の前記荷電粒子線用ステンシルマスクをマスク洗浄液によって洗浄して前記剥離層及び前記導電層を汚染物ごと除去し、
前記剥離層が除去された前記メンブレン層の両側の露出面及び前記シリコン支持基板層の前記中間絶縁層側の反対側の露出面に、再度新たな剥離層を形成し、さらに、前記新たな剥離層の上面に再度新たな導電層を形成することを特徴とする荷電粒子線用ステンシルマスクの再生方法。
【請求項８】
ＳＯＩ基板のシリコン活性層上にレジストを形成し、
前記レジスト上に露光、現像によって転写パターンを形成し、
転写パターンを形成した前記レジストをマスクにして前記シリコン活性層をドライエッチングしてメンブレンを形成し、
前記ＳＯＩ基板の全面に保護膜を形成し、
前記メンブレンが形成された面の反対側の面の前記保護膜上にパターニング処理によってマスクパターンを形成し、
前記マスクパターンを形成した面を上にして配置してウエットエッチングによって異方性エッチングして開口部を形成することを特徴とする荷電粒子線用ステンシルマスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体の製造プロセスに用いられるマスク、特に電子線やイオンビーム等の荷電粒子線露光に用いられるステンシルマスクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体の製造プロセスにおいて、微細な回路パターンを形成するための技術として、露光光源に電子線やイオンビームを用いた電子線リソグラフィ技術あるいはイオンビームリソグラフィ技術が、試作開発や準量産のデバイスに使われている。しかし、例えば電子線リソグラフィでは、口径を数１０μｍ〜１０ｎｍに絞った電子ビームにより回路パターンの露光をおこなうため、フォトマスクによる光リソグラフィに比べてスループットが低い。
【０００３】
そこで、電子線リソグラフィによるスループット向上のために、回路パターンでよく使われる図形を抽出し、抽出したパターンを貫通パターンとして形成したステンシルマスクを用いた電子線リソグラフィが研究されている。このリソグラフィ法は部分一括露光法と呼ばれる。
【０００４】
上述した部分一括露光法によれば従来の電子線露光と比較してスループットの向上を図ることができる。さらに、精度の良いステンシルマスクを用いることで、部分一括露光法によって斜めパターンのエッジラフネスや矩形パターンのコーナー部の矩形性も改善することができる。精度の良いステンシルマスクの製造方法については、特許文献１に示された方法等がある。なお、エッジラフネストとは、レジスト等のエッジの直線が凸凹にずれることをいう。
【０００５】
部分一括露光法で用いられるステンシルマスクは、一般に５〜２０μｍの厚みのシリコンメンブレンに貫通パターンを形成しており、１ｍｍ〜５ｍｍ角のメンブレンを、複数個配置していることが多い。また、電子線照射によるチャージアップやマスクの加熱を避けるためにイリジウム（Ｉｒ）や金（Ａｕ）といった導電性や伝熱性の良い金属材料による導電薄膜層を、ステンシルマスク表面に形成する。このステンシルマスクを描画装置に搭載し、電子線をステンシルマスクに照射することで非露光部は電子線がメンブレンにおいて遮断され、露光部は電子線がステンシルパターンを通過する。これにより、被露光基板上に電子線による繰り返しパターンの描画が可能である。
【特許文献１】特開２００６−２４５２５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、部分一括露光法に用いられるステンシルマスクは、電子線による繰り返しパターンの描画が可能であるが、長期間ステンシルマスクを使用すると、電子線描画装置の露光チャンバー内における有機物等の汚染物によりステンシルマスクが汚染される問題が発生する。即ち、汚染物質がステンシルマスクに付着し、パターンが正確に露光できなくなるのである。かかる汚染は、照射電流が高いほど顕著になる。なお、汚染物の原因としては、露光される被露光基板上のレジストや被露光基板がチャンバー内に持ち込んだ有機物や金属等が考えられている。このため長期間の使用により汚染したステンシルマスクは、新しいステンシルマスクと交換するか洗浄しなければならない。
【０００７】
一般に新しいステンシルマスクとの交換はコストが高いので、洗浄によるステンシルマスクの再使用が現実的な方法である。ステンシルマスクの洗浄方法としては、ステンシルマスクへのダメージを避けるため、純水洗浄、ＵＶ洗浄および酸素アッシング等が挙げられる。
【０００８】
ＵＶ洗浄や酸素アッシングは、有機物汚染に対して一定の効果はあるが、有機系の汚染物はマスク上で変質する場合があり、このような変質した有機系汚染物は、酸素アッシングでは完全に除去することが難しい。また、金属系の汚染物は、酸素アッシングでは除去することが困難である。そこで、かかる方法によらず、汚染物の付着表面である導電薄膜を薄くエッチングして汚染物を再付着しないように取り除くことも考えられるが、ＩｒやＡｕは薬液耐性が高く一般的に洗浄液に溶けにくいため、付着力の強い汚染物を完全に除去することは困難である。また、超音波や界面活性材を加えた純水洗浄も、一定の汚染物に対しては有効であるが、付着力の強い汚染物に対しては有効ではない。したがって、有効なステンシルマスクの再使用方法がなく、高コストで新しいステンシルマスクに交換する場合が多い。
【０００９】
本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、汚染物の種類によらず、汚染後に洗浄によって容易に汚染物を除去することができ、かつ、導電性を保持したまま再生し、再利用できるステンシルマスク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】
【００１０】
本発明の請求項１に係る発明は、荷電粒子線を透過させるための開口部を有するシリコン支持基板層と、転写パターンとなる貫通パターンが形成されたシリコン単結晶からなるメンブレン層と、前記シリコン支持基板層と前記メンブレン層との間に形成された中間絶縁層と、前記メンブレン層の両側および前記シリコン支持基板層の前記中間絶縁層側の反対側に形成されたマスク洗浄液に可溶な導電性の剥離層と、を有することを特徴とする荷電粒子線用ステンシルマスクとしたものである。
【００１１】
本発明の請求項２に係る発明は、前記シリコン支持基板層の前記開口部は、前記中間絶縁層側の反対側の開口の径が、前記中間絶縁層側の開口の径よりも大きく、前記剥離層は、前記シリコン支持基板層の前記開口部側壁にも形成されていることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線用ステンシルマスクとしたものである。
【００１２】
本発明の請求項３に係る発明は、さらに、前記剥離層の外側にプラチナ、パラジウム、金、タングステンのうち少なくとも一つを含む材料によって形成された導電層を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の荷電粒子線用ステンシルマスクとしたものである。
【００１３】
本発明の請求項４に係る発明は、前記剥離層は、チタン、タンタル、モリブデン、クロムのうち少なくとも一つを含む材料によって形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか一に記載の荷電粒子線用ステンシルマスクとしたものである。
【００１４】
本発明の請求項５に係る発明は、前記剥離層は、１０ｎｍ以上の厚さであることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか一に記載の荷電粒子線用ステンシルマスクとしたものである。
【００１５】
本発明の請求項６に係る発明は、汚染された請求項１または請求項２に記載の前記荷電粒子線用ステンシルマスクをマスク洗浄液によって洗浄して前記剥離層を汚染物ごと除去し、前記剥離層が除去された前記メンブレン層の両側の露出面及び前記シリコン支持基板層の前記中間絶縁層側の反対側の露出面に、再度導電性の新たな剥離層を形成することを特徴とする荷電粒子線用ステンシルマスクの再生方法としたものである。
【００１６】
本発明の請求項７に係る発明は、汚染された請求項３に記載の前記荷電粒子線用ステンシルマスクをマスク洗浄液によって洗浄して前記剥離層及び前記導電層を汚染物ごと除去し、前記剥離層が除去された前記メンブレン層の両側の露出面及び前記シリコン支持基板層の前記中間絶縁層側の反対側の露出面に、再度新たな剥離層を形成し、さらに、前記新たな剥離層の上面に再度新たな導電層を形成することを特徴とする荷電粒子線用ステンシルマスクの再生方法としたものである。
【００１７】
本発明の請求項８に係る発明は、ＳＯＩ基板のシリコン活性層上にレジストを形成し、前記レジスト上に露光、現像によって転写パターンを形成し、転写パターンを形成した前記レジストをマスクにして前記シリコン活性層をドライエッチングしてメンブレンを形成し、前記ＳＯＩ基板の全面に保護膜を形成し、前記メンブレンが形成された面の反対側の面の前記保護膜上にパターニング処理によってマスクパターンを形成し、前記マスクパターンを形成した面を上にして配置してウエットエッチングによって異方性エッチングして開口部を形成することを特徴とする荷電粒子線用ステンシルマスクの製造方法としたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、剥離層をステンシルマスク表面に形成することによって、汚染物の種類によらず、汚染後に洗浄によって容易に汚染物を除去することができ、かつ、導電性を保持したまま再生し、再利用できるステンシルマスクが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明について図を用いながら詳細に説明する。本明細書においては、実施例中において混同を避けるため、同一部材について、実施例ごとに符号を付す。
【００２０】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る荷電粒子線用ステンシルマスクについて、図を基に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る剥離層を有する荷電粒子線用ステンシルマスクの断面模式図である。図１に示すように、本発明の一実施形態に係る荷電粒子線用ステンシルマスク１００は、シリコン単結晶からなるメンブレン層１、中間絶縁層２、シリコン支持基板層３、剥離層４より構成される。ここで、メンブレン層１とは、荷電粒子線透過孔であるステンシルパターンが形成され、メンブレン（単層自立膜）として完成されたシリコン活性層をいう。
【００２１】
具体的には、シリコン支持基板層３上に中間絶縁層２として酸化膜が形成され、さらに中間絶縁層２上に単結晶シリコンからなるステンシルパターンが形成されたメンブレン層１が形成されている。シリコン支持基板層３および中間絶縁層２は、メンブレン層１に形成されたステンシルパターンの荷電粒子線透過孔に対応するメンブレン開口部を有する。したがって、メンブレン層１のステンシルパターンは、貫通パターンとなっている。
【００２２】
さらに、シリコン支持基板層３のメンブレン層１側の反対側の表面上、およびメンブレン層１のシリコン支持基板層３側の反対側の表面上とメンブレン開口部に面した表面上には、金属からなる剥離層４が形成されている。したがって、本発明の一実施形態に係る荷電粒子線用ステンシルマスク１００は、シリコン支持基板層３およびメンブレン層１の図１に向かって水平方向の露出面が、剥離層４で覆われていることになる。ここで、剥離層４は、洗浄液に対して可溶な材質で形成される。さらに、ステンシルマスク１００は電子線描画装置で使われる場合、電子線のチャージアップを防ぐため導電性を有していることが望ましく、また、メンブレン層１に対して高い密着性が要求される。そこで剥離層４の材質としては、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）等があげられる。なお、剥離層４は、周知のスパッタ法等によって形成する。
【００２３】
このような剥離層４を有する本発明の一実施形態に係るステンシルマスク１００は、電子線描画機内でレジスト等の汚染物がステンシルマスク１００表面に付着し、ＵＶ洗浄や酸素アッシング等で汚染物が除去できない場合、洗浄液により剥離層４ごと汚染物を除去することができる。即ち、上述したようにステンシルマスク１００の図１に向かって水平方向の露出面が、すべて剥離層４で覆われており、汚染物は剥離層４表面上に付着するため、剥離層４を除去すれば汚染物も剥離層４と共に除去できるからである。また、洗浄後のステンシルマスク１００に、再度剥離層４を形成することで、ステンシルマスク１００を再生し、再利用することができる。なお、剥離層４の厚さは、電子線照射時にチャージアップが発生しないような導電性が得られるように決定され、剥離層４の膜質にも依存するが少なくとも１０ｎｍ以上が望ましい。
【００２４】
以上説明したように、本発明の一実施形態に係る荷電粒子線用ステンシルマスク１００は、洗浄液で可溶な、導電性を有する剥離層４を有するため、使用によって汚染物が付着した場合であっても、洗浄によって容易に汚染物を除去できる。また、汚染物除去後に再度剥離層４を形成することにより、簡単に再生でき、再利用ができる。したがって、高価なステンシルマスク１００を交換することなく使用できるため、半導体装置の製造コスト削減を図ることができる。
【００２５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る荷電粒子線用ステンシルマスク２００について、図を基に説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る剥離層および導電層を有する荷電粒子線用ステンシルマスクの断面模式図である。図２に示すように、本発明の一実施形態に係る荷電粒子線用ステンシルマスク２００は、シリコン単結晶からなるメンブレン層１、中間絶縁層２、シリコン支持基板層３、剥離層４および導電層５より構成される。ここで、導電層５とは、導電性の高い金属膜からなる層をいう。
【００２６】
具体的には、シリコン支持基板層３上に中間絶縁層２として酸化膜が形成され、さらに中間絶縁層２上に単結晶シリコンからなるステンシルパターンが形成されたメンブレン層１が形成されている。シリコン支持基板層３および中間絶縁層２は、メンブレン層１に形成されたステンシルパターンの荷電粒子線透過孔に対応するメンブレン開口部を有する。したがって、メンブレン層１のステンシルパターンは、貫通パターンとなっている。
【００２７】
さらに、上述した第１の実施形態と同様に、シリコン支持基板層３のメンブレン層１側の反対側の表面上、およびメンブレン層１のシリコン支持基板層３側の反対側の表面上とメンブレン開口部に面した表面上には、周知のスパッタ法等により、金属からなる剥離層４が形成されている。剥離層４は、洗浄液に可溶な材質であることが必要であり、かつ、メンブレン層１に対して高い密着性を有する必要があるため、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ等によって形成される。なお、剥離層４の上には、以下に述べるようにさらに導電層５が形成されるが、かかる多層構造とする場合、剥離層４の膜厚は、剥離可能であり、かつ導電層５およびメンブレン層１と十分な密着力が得られる厚さに決定され、１０ｎｍ以上の膜厚であることが望ましい。
【００２８】
本実施形態においては、第１の実施形態と異なり、剥離層４の上に、導電性の高い金属によって形成された金属膜である導電層５をさらに有する。ここで導電層５は、剥離層４とは異なる金属で形成され、高い導電性を有する金属膜とすることで、第１の実施形態に比して高い導電性を確保することができる。上述したように、ステンシルマスク２００は電子線描画装置で使われるため、電子線のチャージアップを防ぐ必要があり、特に高い導電性が求められる。したがって、さらに導電層５を形成するのである。導電層５の材料としては、プラチナ（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、タングステン（Ｗ）、またはこれらの材料からなる合金材料があげられる。特にプラチナ・パラジウム合金（以下、「Ｐｔ／Ｐｄ」と記す。）、金・パラジウム合金（以下、「Ａｕ／Ｐｄ」と記す。）、プラチナ・タングステン合金（以下、「Ｐｔ／Ｗ」と記す。）等は、薄膜に形成した場合に薄膜の粒状化が抑えられるため、ステンシルパターンのエッジラフネスを低減することができるので、導電層５の材料として望ましい。なお、導電層５は、周知のスパッタ法等によって形成する。
【００２９】
以上のように形成された本発明の第２の実施形態に係る荷電粒子線用ステンシルマスク２００は、シリコン支持基板層３およびメンブレン層１の図２に向かって水平方向の露出面が、剥離層４および導電層５の２重の金属膜によって覆われていることになる。この結果、使用によって汚染物がステンシルマスク２００に付着する場合、汚染物は導電層５表面上に付着することになる。そこで、導電層５を除去すれば、汚染物も導電層５と共に除去できるが、導電層５は、上述したように洗浄液で溶解しにくい金属で形成されているため、導電層５を洗浄によって除去することはできない。ところが、導電層５は剥離層４の上に形成されているので、剥離層４と共に導電層５を洗浄液によって除去することができる。したがって、本発明の第２の実施形態に係る荷電粒子線用ステンシルマスク２００は、使用によって汚染物が付着した場合、洗浄のみによって、汚染物を除去することができる。また、洗浄後のステンシルマスク２００に、再度剥離層４および導電層５を形成することで、ステンシルマスク２００を再生し、再利用することができる。
【００３０】
以上説明したように、本発明の第２の実施形態に係る荷電粒子線用ステンシルマスク２００は、洗浄液で可溶な剥離層４および導電層５を有するため、使用によって汚染物が付着した場合であっても、汚染物を剥離層４および導電層５ごと洗浄によって容易に除去できる。また、汚染物除去後に再度剥離層４を形成することにより、簡単に再生でき、再利用ができる。したがって、高価なステンシルマスク２００を交換することなく使用できるため、半導体装置の製造コスト削減を図ることができる。さらに、本発明の第２の実施形態に係る荷電粒子線用ステンシルマスク２００は、高い導電性を有する導電層５を備え、かつ、該導電層５は、薄膜の粒状化が抑制できる合金等で形成されているため、電子線描画装置で使用した場合において、電子線照射時にチャージアップの発生を効果的に抑制でき、また、ステンシルパターンのエッジラフネスを低減することができる。
【００３１】
以下、本発明の一実施形態に係る荷電粒子線用ステンシルマスクおよびその製造工程の実施例について、図を基に説明する。図３ないし図５は、本発明の一実施形態に係る剥離層を有する荷電粒子線用ステンシルマスクの製造方法を示す模式断面図である。図３ないし図５においては、ステンシルマスク表面にＴｉ）からなる剥離層（チタン剥離層。以下、Ｔｉ剥離層と記す。）を形成した例について示す。
【００３２】
（実施例１）
まず、ステンシルマスクの基材として、厚さ７２５μｍからなるシリコン支持基板７、厚さ１μｍの中間絶縁層（本実施例においては、シリコン酸化膜。以下、中間酸化膜ということがある。）８、厚さ１０μｍのシリコン単結晶からなるシリコン活性層６によって形成される直径が２００ｍｍφの３層構造のＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板９を用意した（図３（ａ）参照）。一般的に、荷電粒子線用ステンシルマスクの製造に用いられるＳＯＩ基板９は、シリコン支持基板７の厚みが５２５μｍ〜７２５μｍ、中間酸化膜８の厚さが０．５μｍ〜１．０μｍ、シリコン活性層６の厚みが０．５μｍ〜２．０μｍ程度であり、露光方式によって各層の膜厚が決定されるが、中間酸化膜８の厚みは厚すぎると酸化膜の圧縮応力によるメンブレン破壊の原因となるため、ドライエッチングのエッチングストッパ層として十分な厚みである範囲で薄くすることが望ましい。
【００３３】
次に、シリコン活性層６上にＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレ−ト系）の電子線感応性ポジレジスト１０（感度：３００μＣ／ｃｍ２）を１０００ｎｍの膜厚でスピンコート法により塗布した（図３（ｂ）参照）。
【００３４】
次に、レジスト１０上に表裏合わせ用マークパターンおよびステンシルパターンを電子線照射量が３００μＣ／ｃｍ２となるように電子線露光した。さらに、アルカリ系現像液による現像を施し、現像後の表裏合わせ用マークパターン１１およびステンシルパターン１２を得た（図３（ｃ）参照）。
【００３５】
次に、フロロカーボン系の混合ガスプラズマを用いたドライエッチングにより、前記表裏合わせ用マークパターン１１およびステンシルパターン１２をエッチングマスクにして、中間酸化膜８までエッチングをおこなった。次に、酸素アッシングによるレジスト１０剥離を施し、表裏合わせ用マークパターン１３およびステンシルパターン１４を得た（図３（ｄ）参照）。
【００３６】
次に、ＳＯＩ基板９のシリコン支持基板７表面にフォトレジスト１５をスピンコート法により塗布して厚さが５０μｍの感光層を形成し、露光および現像のパターニング処理を行った後、メンブレン開口用レジストパターン１６を形成した（図３（ｅ）参照）。この開口は、荷電粒子線を透過せせるための開口であるとともに、図３（ｄ）で形成したステンシルパターン１４のエッチングストッパ層である中間酸化膜８を除去するための開口である。以下、この開口部をメンブレン開口部という。なお、パターン露光時のシリコン支持基板７とメンブレン開口用レジストパターン露光用のフォトマスクとの位置合わせは、表裏合わせ用マークパターン１３とフォトマスク上に予め形成されたアライメントマークを用いた。
【００３７】
次に、メンブレン開口用レジストパターン１６をエッチングマスクにし、中間酸化膜８をエッチングストッパ層として、フロロカーボン系の混合ガスプラズマを用いたドライエッチングによりシリコン支持基板７の一部をエッチングし、中間酸化膜８の表面を露出させた。さらに、ＨＦ（フッ化水素酸）溶液に浸漬してドライエッチングにより露出した中間酸化膜８を除去した（図３（ｆ）参照）。これによって、ステンシルパターン１４はメンブレン（単層自立膜）として完成する。
【００３８】
次に、酸素アッシングによりフォトレジスト１５を除去した後、マスク洗浄を行った。洗浄は、７０℃に過熱したアンモニア過水（アンモニア：過酸化水素水：純水の比を１：１：５程度に混合した。）に１０分間浸漬することで行い、さらに、純水オーバーフローのリンスを行い、フッ酸処理および再度オーバーフロー処理を行い、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）ベーパ乾燥を行った（図３（ｇ）参照）。
【００３９】
次に、シリコン活性層６側およびシリコン支持基板７側の両側に、スパッタ法により、Ｔｉ剥離層１７を５０ｎｍの厚さで堆積した。スパッタはＴｉターゲットを用いて行い、Ａｒ流量５０ｓｃｃｍ、圧力０．４Ｐａ、ＤＣパワー２００Ｗで行った。このようにして、Ｔｉから成る剥離層１７を有するステンシルマスク１８を得ることができた（図３（ｈ）参照）。
【００４０】
次に、部分一括露光に前記ステンシルマスク１８を使用し、汚染物１９がＴｉ剥離層１７上に付着した（図３（ｉｉ）参照）場合について、ステンシルマスク１８の洗浄および再生方法について説明する。
【００４１】
まず、７０℃に過熱したアンモニア過水（アンモニア：過酸化水素水：純水の比を１：１：５程度に混合した。）に１０分間浸漬し、純水オーバーフローのリンスを行い、フッ酸処理および再度オーバーフロー処理を行い、ＩＰＡベーパ乾燥を行った。この工程により、Ｔｉ剥離層１７上の汚染物１９を再付着なく除去することができ、清浄なステンシルマスク１８を得ることができた（図３（ｊ）参照）。
【００４２】
次に、スパッタ法により、シリコン活性層６側およびシリコン支持基板７側の両側に、Ｔｉを５０ｎｍの厚さで堆積し、Ｔｉ剥離層１７を再度形成した。スパッタはＴｉターゲットを用いて行い、Ａｒ流量５０ｓｃｃｍ、圧力０．４Ｐａ、ＤＣパワー２００Ｗで行った。以上の工程により、汚染物１９によって汚染されたステンシルマスク１８を、容易に洗浄し、かつ、再生することができ、再生済みステンシルマスク２０を得ることができた（図３（ｋ）参照）。再生済みステンシルマスク２０は、表面にＴｉ剥離層１７を有するため導電性を有し、再生前のステンシルマスク１８と同等の性能を有する。
【００４３】
上述したように、本発明の一実施形態に係る荷電粒子線用ステンシルマスクは、汚染された場合であっても、汚染物を洗浄のみによって除去し、再生・再利用することができる。したがって、高価なステンシルマスクを交換することなく再使用できるため、半導体装置の製造コスト削減に効果がある。
【００４４】
（実施例２）
次に、本発明の一実施形態に係る荷電粒子線用ステンシルマスクおよびその製造工程の、別の実施例として、Ｔｉ剥離層をステンシルマスク表面に形成し、さらにＴｉ剥離層表面に、Ｐｔ、Ｐｄからなるプラチナ・パラジウム導電層（以下、「Ｐｔ／Ｐｄ導電層」と記す。）を形成した例を示す。
【００４５】
ＳＯＩ基板９を用いて、Ｔｉ剥離層を有しないステンシルマスクを形成する工程は、上述した実施例１と同様であるので、説明を省略する。
【００４６】
まず、実施例１の方法により剥離層形成前のステンシルマスク２１を用意する（図４（ａ）参照）。次に、スパッタ法により、シリコン活性層６側およびシリコン支持基板７側の両側に、Ｔｉを１０ｎｍの厚さで堆積してＴｉ剥離層２２を形成した。この１０ｎｍの厚さにより、島状構造とならず薄膜を形成することができた。スパッタはＴｉターゲットを用いて行い、Ａｒ流量５０ｓｃｃｍ、圧力０．４Ｐａ、ＤＣパワー２００Ｗで行った（図４（ｂ）参照）。
【００４７】
次に、スパッタ法により、Ｐｔ／Ｐｄによる導電膜をシリコン活性層６側およびシリコン支持基板７側の両側に５０ｎｍの厚さで堆積してＰｔ／Ｐｄ導電層２３を形成した。スパッタはＰｔ−Ｐｄターゲットを用いて、Ａｒ流量５０ｓｃｃｍ、圧力０．３Ｐａ、ＤＣパワー１５０Ｗで行った。このようにして、Ｔｉ剥離層２２上にＰｔ／Ｐｄから成る導電層２３を有するステンシルマスク２４を得ることができた（図４（ｃ）参照）。ここで、導電層２３の材料としてＰｔ／Ｐｄを使用したのは、Ｐｔ／Ｐｄは導電性が高いため、高い導電性を有した導電層２３を形成できるためである。またさらに、Ｐｔ／Ｐｄによる導電層２３は、Ｐｔ単体の導電層と比較してステンシルパターンのエッジラフネスが小さくなるという特徴があるのでステンシルマスクに適しているからである。
【００４８】
次に、部分一括露光に前記ステンシルマスク２４を使用し、汚染物２６がＰｔ／Ｐｄ導電層２３上に付着した（図４（ｄ）参照）場合の、Ｔｉ剥離層２２上にＰｔ／Ｐｄ導電層２３を有するステンシルマスク２４の洗浄および再生方法について説明する。
【００４９】
まず、実施例１と同様に、汚染物１９が付着したステンシルマスク２４を、アンモニア：過酸化水素水：純水の比を１：１：５程度に混合し７０℃に過熱したアンモニア過水に１０分間浸漬した。その後、純水オーバーフローのリンスを行い、フッ酸処理および再度オーバーフロー処理を行い、ＩＰＡベーパ乾燥を行った。ここで、Ｐｔ／Ｐｄ導電層２３は洗浄液に溶解しにくいが、該Ｐｔ／Ｐｄ導電層２３の下に形成されているＴｉ剥離層２２が洗浄液によって溶解するため、Ｐｔ／Ｐｄ導電層２２もＴｉ剥離層２２と一緒に除去される。したがって、Ｐｔ／Ｐｄ導電層２３上の汚染物２６を、再付着することなくＰｔ／Ｐｄ導電層２３と共に除去することができ、清浄なステンシルマスク２１を得ることができた（図４（ｅ）参照）。
【００５０】
上記洗浄したステンシルマスク２１上に、さらに、厚さ１０ｎｍのＴｉ剥離層２２をスパッタ法により再形成した。スパッタの方法は、上述した方法と同様であるので説明を省略する。そして、Ｔｉ剥離層２２表面に厚さ５０ｎｍのＰｔ／Ｐｄ導電層２３を、上述した形成方法（図４（ｃ）参照）と同様に、スパッタ法により形成した。以上の工程により、付着したステンシルマスクの汚染物２６を洗浄のみによって容易に除去し、再生済みステンシルマスク２５を得ることができた（図４（ｆ）参照）。
【００５１】
本実施例による再生可能なステンシルマスク２４についても、実施例１と同様に、半導体装置の製造コスト削減を図ることができる。また、本実施例においては、Ｐｔ／Ｐｄ導電層を有するため導電性が高く、かつ、エッジラフネスが小さいステンシルマスク２４を得ることができる。
【００５２】
（実施例３）
次に、本発明の一実施形態に係る荷電粒子線用ステンシルマスクおよびその製造工程の別の実施例として、Ｔｉ剥離層をステンシルマスク表面に形成し、さらにＴｉ剥離層表面にＰｔ／Ｐｄ導電層を形成した例を示す。このＴｉ剥離層とＰｔ／Ｐｄ導電層を有する構成は上述した実施例２と同様であるが、本実施例においては、シリコン支持基板７に形成するメンブレン開口部の形状が上記実施例２と異なる。即ち、メンブレンの貫通孔を形成するメンブレン開口部は、シリコン活性層側の開口寸法（開口径）が、シリコン支持基板表面の開口寸法（開口径）より小さいテーパ状に形成されていることを特徴とする。このような形状にメンブレン開口部を形成することによって、テーパ状に形成された開口部側壁にもＴｉ剥離層およびＰｔ／Ｐｄ導電層を有するステンシルマスクを形成することができる。
【００５３】
基板としてＳＯＩ基板３０を使用する。本実施例においては、厚さ５２５μｍからなるシリコン支持基板２７、厚さ１μｍの中間酸化膜２９、厚さ１０μｍのシリコン活性層２８からなる直径が１００ｍｍφのＳＯＩ基板３０を用意した（図５（ａ）参照）。
【００５４】
次に、シリコン活性層２８上にＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレ−ト系）の電子線感応性ポジレジスト３１（感度：３００μｍＣ／ｃｍ２）を１０００ｎｍの膜厚でスピンコート法により塗布した（図５（ｂ）参照）。
【００５５】
次に、レジスト３１上に表裏合わせ用マークパターンおよびステンシルパターンを電子線照射量が３００μＣ／ｃｍ２となるように電子線露光した。さらに、アルカリ系現像液による現像を施し、現像後の表裏合わせ用マークパターン３２およびステンシルパターン３３を得た（図５（ｃ）参照）。
【００５６】
次に、フロロカーボン系の混合ガスプラズマを用いたドライエッチングにより、前記表裏合わせ用マークパターン３２およびステンシルパターン３３をエッチングマスクにして、中間酸化膜２９までエッチングをおこなった。次に、酸素アッシングによるレジスト３１剥離を施し、表裏合わせ用マークパターン３４およびステンシルパターン３５を得た（図５（ｄ）参照）。
【００５７】
次に、表裏合わせ用マークパターン３４およびステンシルパターン３５を形成したＳＯＩ基板３０の全面に、ウエットエッチング用保護膜として窒化シリコン膜３６を５００ｎｍの厚さにて形成した。この形成に際しては、ＬＰＣＶＤ（Ｌｏｗ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用い、ジクロロシラン、アンモニアおよび窒素からなる混合ガスを８００℃以上に加熱した炉に導入して形成した。窒化シリコン膜３６の内部応力が高いと、ウエットエッチング中に剥離等のエッチング不良が発生する。そこでウエットエッチング用保護膜としては、ジクロロシランガスの流量をアンモニアガスよりも増やして成膜したシリコンリッチ窒化シリコン膜が望ましい（図５（ｅ））。
【００５８】
次に、ＳＯＩ基板３０のシリコン支持基板２７上に形成された窒化シリコン膜３６を、フォトリソグラフィとドライエッチングによるパターニング処理を施して、転写パターン開口部を作製するためのウエットエッチング用マスクパターン３７を形成した（図５（ｆ）参照）。
【００５９】
次に、ウエットエッチング用マスクパターン３７側を上にして、ＳＯＩ基板３０をワックス等のシール材でガラス基板に貼着し、メンブレン開口部のエッチングを行う。ガラス基板に貼着したＳＯＩ基板３０を、７０℃に加熱されたＫＯＨエッチング液に入れ、ウエットエッチング用マスクパターン３６をマスクにし、中間酸化膜２９をエッチングストッパ層として、シリコン支持基板２７を所定時間異方性エッチングしてシリコン支持基板２７の一部を、シリコン支持基板２７表面に向かって拡開するようにテーパ状にエッチングした。このエッチングにより、メンブレン開口部の中間酸化膜２９の表面が露出した。さらに、ＳＯＩ基板３０をＨＦ溶液に浸漬して、ドライエッチングにより露出した中間酸化膜２９を除去した。これによって、ステンシルパターン３５はメンブレン（単層自立膜）として完成する。シリコン単結晶を用いたウエットエッチングにより、シリコン支持基板２７のメンブレン開口部は、シリコン支持基板２７表面側からメンブレン側に向かって傾斜が生じており、側壁面３８もドライエッチングによるそれと比較して平滑である（図５（ｇ）参照）。
【００６０】
次に、ＳＯＩ基板３０全面に形成された窒化シリコン膜３６を、１６０℃の熱濃リン酸によりエッチング除去し、さらにマスク洗浄を行った。洗浄は、アンモニア：過酸化水素水：純水の比を１：１：５程度に混合して７０℃に過熱したアンモニア過水に、ＳＯＩ基板３０を１０分間浸漬することで行った。その後、ＳＯＩ基板３０に対して、純水オーバーフローのリンスを行い、フッ酸処理および再度オーバーフロー処理を行い、ＩＰＡベーパ乾燥を行った（図５（ｈ）参照）。
【００６１】
次に、スパッタ法により、シリコン活性層２８側およびシリコン支持基板２７側の両側にＴｉを１０ｎｍの厚さで堆積して、Ｔｉ剥離層３９を形成した。スパッタはＴｉターゲットを用いて行い、Ａｒ流量５０ｓｃｃｍ、圧力０．４Ｐａ、ＤＣパワー２００Ｗで行った。ここで、メンブレン開口部の側壁面３８は垂直でなく、上述したようにメンブレン側に向かって傾斜を持っているため、Ｔｉ剥離層３９は、メンブレン開口部の即壁面３８にも形成される。
【００６２】
さらに、スパッタ法により、シリコン活性層２８側およびシリコン支持基板２７側の両側にＰｔ／Ｐｄからなる導電膜を５０ｎｍの厚さで堆積して、Ｐｔ／Ｐｄ導電層４０を形成した。スパッタはＰｔ−Ｐｄターゲットを用いておこない、Ａｒ流量５０ｓｃｃｍ、圧力０．３Ｐａ、ＤＣパワー１５０Ｗで行った。Ｐｔ／Ｐｄ導電層４０は、Ｔｉ剥離層３９が形成されたメンブレン開口部の即壁面３８にも形成される。このようにして、Ｔｉ剥離層３９の表面にＰｔ／Ｐｄ導電層４０を有するステンシルマスク４１を得ることができた。
【００６３】
Ｐｔ／Ｐｄは導電性が高いため、高い導電性を有した導電層４０を形成できるだけでなく、Ｐｔ単体の導電層と比較しても、ステンシルパターンのエッジラフネスが小さくなるという特徴があるのでステンシルマスクに適している。したがって、導電性に優れ、かつステンシルパターンのエッジがシャープなステンシルマスク４１が形成できる。さらに、本実施例に係るステンシルマスク４１は、テーパ状に形成されたウエットエッチング表面であるメンブレン開口部の側壁面３８上にも、剥離層３９を良好なカバレージにて形成できるため、上述した実施例１および実施例２に比して、側壁面３８上の汚染物の除去も容易となる。導電層４０も、メンブレン開口部の側壁面３８にも形成されるため、導電性も高くなる（図５（ｉ）参照）。
【００６４】
なお、本実施例に係るステンシルマスク４１の洗浄、再生方法については、上述した実施例１および実施例２と同様であるので、説明を省略する。洗浄によって容易に汚染物を除去し、導電性の高いステンシルマスクとして再生し、再利用できるため、半導体装置の製造コスト削減を図ることができる点は、上述した実施例１および実施例２と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の一実施形態に係る荷電粒子線用ステンシルマスクは、荷電粒子線の照射やハンドリング等により汚染されたステンシルマスクの洗浄による再生利用を実現することができ、例えば、部分一括露光用ステンシルマスクとして好適に利用することが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の一実施形態に係る剥離層を有する荷電粒子線用ステンシルマスクの断面模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る剥離層および導電層を有する荷電粒子線用ステンシルマスクの断面模式図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態に係る剥離層を有する荷電粒子線用ステンシルマスクの製造方法を示す模式断面図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態に係る剥離層を有する荷電粒子線用ステンシルマスクの製造方法を示す模式断面図である。
【図３Ｃ】本発明の一実施形態に係る剥離層を有する荷電粒子線用ステンシルマスクの製造方法を示す模式断面図である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態に係る剥離層を有する荷電粒子線用ステンシルマスクの製造方法を示す模式断面図である。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態に係る剥離層を有する荷電粒子線用ステンシルマスクの製造方法を示す模式断面図である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態に係る剥離層を有する荷電粒子線用ステンシルマスクの製造方法を示す模式断面図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態に係る剥離層を有する荷電粒子線用ステンシルマスクの製造方法を示す模式断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１：メンブレン層
２：中間絶縁層
３：シリコン支持基板層
４、１７、２２、３９：剥離層
５、２３、４０：導電層
６、２８：シリコン活性層
７、２７：シリコン支持基板
８、２９：中間絶縁層（中間酸化膜）
９、３０：ＳＯＩ基板
１０、３１：電子線感応レジスト
１１、３２：現像後の表裏合わせ用マークパターン
１２、３３：現像後のステンシルパターン
１３、３４：表裏合わせ用マークパターン
１４、３５：ステンシルパターン
１５：フォトレジスト
１６：メンブレン開口用レジストパターン
１８：剥離層を有するステンシルマスク
１９、２６：汚染物
２０、２５：再生済みステンシルマスク
２１：剥離層形成前のステンシルマスク
２４、４１：剥離層表面に導電層を有するステンシルマスク
３６：窒化シリコン膜
３７：ウエットエッチング用マスクパターン
３８：側壁面
１００：荷電粒子線ステンシルマスク
２００：荷電粒子線ステンシルマスク
【図１】
2008244323.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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