(57)【要約】【課題】  荷電粒子線のパターン照射に用いられるメンブレンマスクの変形を十分に抑え、パターン照射の精度の向上を図る。【解決手段】荷電粒子線ｂが透過する開口パターンｐを有する薄膜状のメンブレン５を備えたメンブレンマスク１ａであり、このメンブレンマスク１ａは、支持枠３に張設支持されたメンブレン５を備えており、さらに一端がメンブレン５に接する状態で支持枠３内に埋設された放熱プラグ９を備えている。そして特には、支持枠３の固定面１５側に、放熱プラグ９の先端を貫通させている。【選択図】図１
2005310855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持枠と、荷電粒子線が透過するパターンを有して前記支持枠に張設支持された薄膜状のメンブレンと、一端が前記メンブレンに接する状態で前記支持枠に埋設された放熱プラグとを備えたメンブレンマスクにおいて、
前記放熱プラグは、前記支持枠が固定される固定面側に当該放熱プラグの熱が放熱される程度に当該固定面に近接する位置にまで先端部が延設されている
ことを特徴とするメンブレンマスク。
【請求項２】
請求項１記載のメンブレンマスクにおいて、
前記放熱プラグは、前記固定面側に貫通した状態で設けられている
ことを特徴とするメンブレンマスク。
【請求項３】
請求項２記載のメンブレンマスクにおいて、
前記支持枠の固定面には、当該固定面側に貫通して露出した前記放熱プラグの先端部を覆う保護膜が設けられている
ことを特徴とするメンブレンマスク。
【請求項４】
請求項２記載のメンブレンマスクにおいて、
前記支持枠の固定面よりも低い位置で前記放熱プラグの先端部が露出している
ことを特徴とするメンブレンマスク。
【請求項５】
請求項４記載のメンブレンマスクにおいて、
前記放熱プラグの露出面上には保護膜が埋め込まれている
ことを特徴とするメンブレンマスク。
【請求項６】
請求項１記載のメンブレンマスクにおいて、
前記荷電粒子線が透過するパターンは、前記メンブレンに設けられた開口パターンである
ことを特徴とするメンブレンマスク。
【請求項７】
請求項１記載のメンブレンマスクにおいて、
前記メンブレンの一主面側には、当該メンブレンよりも高い熱伝導性を有する熱伝導層が設けられている
ことを特徴とするメンブレンマスク。
【請求項８】
請求項７記載のメンブレンマスクにおいて、
前記熱伝導層と前記放熱プラグとが連通している
ことを特徴とするメンブレンマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はメンブレンマスクに関し、特に荷電粒子線を利用した半導体製造技術に用いられるメンブレンマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の微細化、高集積化は進む一方であり、サブクォータミクロンの加工を高精度かつ再現性よく行う半導体製造技術が必要となってきている。このような半導体製造技術として、露光光に電子線を用いた電子線露光が行われている。電子線露光においては、薄膜（いわゆるメンブレン）に露光パターンを設けてなるメンブレンマスクを用いることにより、所定の領域に対して一括露光を行うことが可能であり、露光時間を短縮化することができる。尚、露光パターンとしては、開口パターンの他に散乱パターンを用いる場合もあり、開口パターンが形成さているマスクを特にステンシルマスクとしている。
【０００３】
そして、メンブレンに開口パターンを設けてなるメンブレンマスク（ステンシルマスク）は、上述したような露光（電子線露光）だけではなく、イオン注入、パターンエッチング、およびパターン成膜などの様々なパターン処理用途におけるマスクとして用いることが可能である。例えば、イオン注入における注入マスクとしてメンブレンマスクを用いる場合には、イオン注入が施される処理基板に対して、メンブレンマスクを対向配置する。そして、このメンブレンマスクを介して、処理基板にイオンビームを照射することで、処理基板の表面層における所定パターン部分のみにイオンを選択的に注入することができる（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００４】
以上のように、イオン注入における注入マスクとしてメンブレンマスクを用いた場合には、処理基板上にレジストパターンを注入マスクとして形成する必要がなくなる。このため、レジストパターンを形成するためのリソグラフィー工程や、イオン注入後のレジストパターンの剥離工程やその後のウェット洗浄処理を削減でき、イオン注入工程を簡略化することが可能となる。しかも、上述したようなウェット処理を行う必要がないことから、ウェット処理による残渣の発生を防止でき、処理基板の汚染を防止することもできる。
【０００５】
しかしながら、メンブレンマスクを用いたパターン処理においては、処理基板上に配置されたメンブレンマスクのメンブレン部分に対しても、電子線やイオンビーム等の荷電粒子線が直接照射される。これにより、メンブレンの温度が大きく上昇して膨張し、メンブレンマスクに反りやゆがみ等が発生するため、メンブレンに形成されたパターンの位置ずれが生じ易く、メンブレンの破損も発生し易くなる。
【０００６】
そこで、メンブレンの表面にダイヤモンド層のような熱膨張係数の小さい材料層を設けることによりメンブレンの熱変形を抑えたり、さらに熱膨張係数の小さい材料層を導電層で覆うことにより電荷を逃がす構成が提案されている（例えば、下記特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２８８６８０号公報
【特許文献２】特開平９−３４１０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述した構成のメンブレンマスクは、真空雰囲気下で用いられることが多いが、一般的に、真空雰囲気下においては、メンブレンの表面に生じた熱が真空中へ放熱され難い傾向がある。このため、メンブレンの表面に熱膨張係数の小さい材料層や導電層を設けた構成のメンブレンマスクであっても、これらの層に対する蓄熱が大きい場合には、メンブレンマスクの熱変形を十分に抑えることが困難であった。
【０００９】
特に、荷電粒子線としてイオンビームを用いた場合には、メンブレンに対して大きなエネルギーが加わるためメンブレンにおける蓄熱量が大きくなる。したがって、メンブレンの表面に熱伝導率の高い導電層を設けた場合であっても、メンブレンの表面に生じた熱が導電層から真空中に放熱され難く、メンブレンマスクの変形を十分に抑えることは困難であった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上のような課題を解決するための本発明のメンブレンマスクは、次のような構成であることを特徴としている。すなわち、荷電粒子線が透過するパターンを有する薄膜状のメンブレンが支持枠に張設支持された状態で設けられており、さらに一端がメンブレンに接する状態で支持枠内に埋設された放熱プラグを備えている。そして特には、支持枠の固定面側に、当該放熱プラグの熱が放熱される程度に、放熱プラグの先端が延設されていることを特徴としている。尚、支持枠の固定面とは、メンブレンマスクを荷電粒子線の照射装置に設置する場合に、照射装置の固定用チャックに接して固定させる面であることとする。
【００１１】
このような構成のメンブレンマスクにおいては、一端がメンブレンに接する放熱プラグの先端を支持枠の固定面側にまで延設したことにより、メンブレンの熱は、放熱プラグに伝達されてさらに支持枠の固定面側に放熱される。このため、このメンブレンマスクを荷電粒子線の照射装置に設置した状態においては、メンブレンマスクをその固定面において接触固定する照射装置の固定用チャックに対して、放熱プラグの熱が伝達されて放熱される。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように本発明のメンブレンマスクによれば、支持枠に埋設させた放熱プラグを支持枠の固定面側にまで延設させたことにより、メンブレンから放熱プラグに伝達された熱をさらに熱容量の大きな照射装置側に放熱することができるため、荷電粒子線の照射によってメンブレンに加えられる熱を効果的に放熱することが可能になり、メンブレンの膨張による変形、およびメンブレンを透過した荷電粒子線の照射パターンの位置ずれを確実に防止することが可能になる。この結果、荷電粒子線によるパターン処理の精度の向上を図ることが可能になり、また、メンブレンの寿命を延ばすこともできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明のメンブレンマスクの実施形態を、各図を用いて詳細に説明する。ここでは先ず、メンブレンマスクの構成を各実施形態において説明し、その後これらのメンブレンマスクの製造方法を説明する。
【００１４】
＜第１実施形態＞
図１（ａ）は第１実施形態のメンブレンマスクを示す概略断面図であり、図1（ｂ）は第１実施形態のメンブレンマスクの平面図を示す。尚、図１（１）は図１（２）における平面図のＡ−Ａ’断面に相当し、図１（１）は図１（２）のメンブレンマスクを荷電粒子線ｂの照射方向から見た平面図に相当する。
【００１５】
これらの図に示す第１実施形態のメンブレンマスク１ａは、支持枠３と、この支持枠３に張設支持された薄膜状のメンブレン５とを備えている。そして、メンブレン５の一主面上には熱伝導層７が設けられると共に、支持枠３内には、一端をメンブレン５に接触させた状態で放熱プラグ９が埋設されている。
【００１６】
このうち支持枠３は、例えば、単結晶シリコンからなる基板１１の一主面側に酸化シリコンからなる絶縁膜１３を設けてなり、円盤形状の中央を矩形形状に切り出してなる枠形状を有していることとする。この支持枠３は、例えば、円盤形状の外径寸法が直径１００ｍｍφである場合、中央の矩形形状は１５ｍｍ×１５ｍｍ□〜３０ｍｍ×３０ｍｍ□程度の大きさであることとする。
【００１７】
そして、メンブレン５は、その周縁部において支持枠３の絶縁膜１３側に張設されており、例えば単結晶シリコンからなる。このメンブレン５の中央部におけるメンブレン部５ａ、すなわち支持枠３の枠内に張設された薄膜状部分には、荷電粒子線ｂが透過するパターンとして開口パターンｐが設けられている。したがって、このメンブレンマスク１ａは、いわゆるステンシルマスクとして構成されたものとなっている。
【００１８】
また、熱伝導層７は、例えばメンブレン５を介して支持枠３の一主面側、すなわち、メンブレンマスク１ａにおいて荷電粒子線ｂが照射される側と反対側に配置さている。この熱伝導層７は、メンブレン５よりも高い熱伝導性を有する材料によって構成されていることとし、例えばメンブレン５が単結晶シリコンからなる場合には、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀(Ａｇ)、銅（Ｃｕ）などの金属材料や、ダイヤモンド等（前回の出願の記載を参照）からなることとする。
【００１９】
さらにこの熱導電層７は、メンブレン５の全面に設けられていることとし、支持枠３によって支持されているメンブレン３の周縁部５ｂにおいては、この周縁部３ｂを広く覆う状態で配置されている。一方、メンブレン部５ａにおいては、開口パターンｐよりも一回り大きな開口パターンｐ’を設けた状態で、この導電層７が配置されていることとする。尚、この熱伝導層７は、できるだけ広い範囲に設けられていることが好ましい。また、導電層７に設けられた開口パターンｐ’は、支持枠３側から照射されてメンブレン５の開口パターンｐにおいて回折した荷電粒子線ｂが、熱伝導層７には照射されることが無い程度に、開口パターンｐに対して大きめに設定されていることとする。これにより、荷電粒子線ｂによって熱伝導層７がスパッタリングされ、荷電粒子線ｂの照射装置内および処理基板が、熱伝導層７の構成材料で汚染されることを防止する。
【００２０】
尚、ここでの図示は省略したが、熱伝導層７を覆う状態で、荷電粒子線ｂから熱伝導層７を保護して上述した汚染を防止するための保護膜（図示省略）が設けられていても良い。この保護膜は、熱伝導層７よりも荷電粒子線Ｅに対する耐久性の高い材料で形成されることとし、このような材料として、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜、またはテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）膜、Ｓｉ単結晶膜、酸化アルミニウム等の材料層１５の酸化膜等を用いることができる。ただし、保護膜を設けた場合であっても、支持枠３側から照射されてメンブレン５の開口パターンｐにおいて回折した荷電粒子線ｂが、熱伝導層７を覆う保護膜に照射されることが無いように、熱伝導層７の開口パターンｐ’および保護膜の膜厚が設定されていることが好ましい。そして、このような保護膜を設けることにより、熱伝導層７が荷電粒子線ｂに直接晒されることを確実に防止する。
【００２１】
また、放熱プラグ９は、例えば図示したように、一端部がメンブレン５を貫通して熱伝導層７に達する状態で支持枠３に埋設されており、メンブレン５を貫通させる孔の内壁部においてメンブレン５に対して接する状態となっている。この放熱プラグ９は、支持枠３やメンブレン５よりも高い熱伝導性を有する材料によって構成されることが重要であり、例えば熱伝導層７と同様の材料を用いて構成されていることとする。そして、熱伝導層７とプラグ９とが同一材料で構成されている場合、熱伝導層７と放熱プラグ９とは一体に構成されたものであっても良い。
【００２２】
また特にこの放熱プラグ９において、支持枠３に埋設された先端部、すなわちメンブレン５に接する一端部と反対側の端部が、このメンブレンマスク１ａを貫通してメンブレンマスク１ａの固定面１５に露出した状態で設けられている。ここでメンブレンマスク１ａの固定面１５とは、メンブレンマスク１ａを用いて荷電粒子線ｂのパターン照射を行う処理装置にメンブレンマスク１ａを設置する場合に、この処理装置の固定チャック１９に対して接触固定されるメンブレンマスク１ａの面である。例えば、図示したメンブレンマスク１ａは、メンブレン５が張設されている面と反対側の支持枠３の面において静電吸着によって固定チャック１９に接触固定される場合、この面が固定面１５となる。
【００２３】
尚、固定面１５は平坦であることとし、この固定面１５に対して放熱プラグ９の先端部が突出することなく、固定面１５と放熱プラグ９の先端部とで同一の平面が構成されていることとする。
【００２４】
また、この放熱プラグ９は、支持枠３によるメンブレン５の張設支持を妨げることのない状態で支持枠３に埋設されていれば、メンブレン５との接触面積がより大きく、かつ体積も大きい方が好ましい。したがって、放熱プラグ９は、図示したように熱伝導層７側から固定面１５側に柱状に延設された形状に限定されることはなく、メンブレン部５ａの外周に沿った壁状であっても良い。
【００２５】
以上説明した構成のメンブレンマスク１ａは、その固定面１５を、荷電粒子線ｂの照射装置における固定用チャック１９に接触固定させて用いられる。またこのメンブレンマスク１ａを用いて荷電粒子線ｂのパターン照射を行う場合には、先ず、固定チャック１９に固定されたメンブレンマスク１ａのメンブレン５側（熱伝導層７側）に対向させて被処理基板（図示省略）を配置する。この状態で、支持枠３側からメンブレンマスク１ａのメンブレン部５ａに荷電粒子線ｂを照射する。これにより、メンブレン部５ａの開口パターンｐを透過した荷電粒子線ｂが、処理基板に対してパターン照射される。
【００２６】
そして、このような構成のメンブレンマスク１ａによれば、支持枠３に張設支持されたメンブレン５に接する状態で、支持枠３に埋設された放熱プラグ９の先端を、支持枠３の固定面１５側にまで貫通させた構成となっている。このため、このメンブレンマスク１ａを、照射装置の固定用チャック１９に対して接触させた状態で固定した場合、放熱プラグ９に対して直接または熱導電層７を介して伝達されたメンブレン５の熱が、支持枠３の固定面１５側から固定用チャック１９に放熱される。
【００２７】
特に、このメンブレンマスク１ａにおいては、固定面１５と放熱プラグ９の先端部とによって同一の平面が構成されているため、放熱プラグ９が固定チャック１９に直接接触することになる。これにより、放熱プラグ９から固定チャック１９への熱伝導がより効率的に行われることになる。
【００２８】
ここで、通常の照射装置においては、荷電粒子線ｂの照射によるメンブレンマスク１ａの熱変形を防止するために、固定用チャック１９に冷却水を流してメンブレンマスク１ａを冷却する構成となっている。したがって、上述したように、支持枠５を介することなく、放熱プラグ９を介してメンブレン５の熱が効率的に冷却機能を有する固定用チャック１９に放熱されることになる。また、固定用チャック１９が冷却機能を有していない場合であっても、熱容量の大きな照射装置側に放熱プラグ９を介してメンブレン５の熱を効率的に放熱することが可能になるのである。
【００２９】
また、メンブレン５の一方の面に熱伝導層７を設けているため、この熱伝導層７からの直接の放熱も期待できる。
【００３０】
したがって、荷電粒子線ｂの照射によるメンブレン５の熱膨張によるメンブレンマスク１ａの変形を確実防止することができ、メンブレン５に形成した開口パターンｐの変形や位置ずれ、およびこれによる荷電粒子線ｂの照射パターンの位置ずれを確実に防止することが可能になる。そしてこの結果、イオンのようなエネルギーの高い荷電粒子線を用いた場合であっても、このような荷電粒子線によるパターン処理の精度の向上を図ることが可能になる。
【００３１】
尚、図１においては、熱伝導層７と支持枠３との間にメンブレン５が設けられた構成を説明した。しかしながら、本発明のメンブレンマスクは、支持枠３とメンブレン５との間に熱伝導層７が設けられた構成であっても良く、同様の効果を得ることができる。この場合、放電プラブ９は、当該放熱プラグ９と一体形成された熱伝導層７を介してメンブレン５に接することになる。また、放熱プラグ９と熱伝導層７とが別体であっても、熱伝導層７が放熱プラグ９と同等かそれ以上の熱伝導率の材料からなる場合には、放電プラブ９は、熱伝導層７を介してメンブレン５に接した状態であって良い。また、放熱プラグ９が熱伝導層７を貫通してメンブレン５に接した状態であっても良い。ただしこのような構成の場合、熱伝導層７を覆う状態で、荷電粒子線ｂから熱伝導層７を保護して上述した汚染を防止するための保護膜（図示省略）を設けることが好ましい。
【００３２】
＜第２実施形態＞
図２は、第２実施形態のメンブレンマスクの構成を示す概略断面図である。この図に示すメンブレンマスク１ｂと、図１を用いて説明した第１実施形態のメンブレンマスク（１ａ）との異なるところは、固定面１５が保護膜２１で覆われているところにあり、他の構成は同様であることとする。
【００３３】
すなわち、メンブレンマスク１ｂにおいては、放熱プラグ９が露出している支持枠３面が保護膜２１で覆われ、この保護膜２１の表面が固定面１５となっている。この保護膜２１は、例えば酸化シリコンや窒化シリコンのような絶縁性薄膜で構成されることとする。また、保護膜２１は、放熱プラグ９を十分に保護でき、かつ上述したような放熱プラグ９から固定用チャック（１９）への放熱を妨げることのない範囲の膜厚ｔ２で構成されていることとする。
【００３４】
このような構成のメンブレンマスク１ｂによれば、放熱プラグ９が保護膜２１によって覆われているため、放熱プラグ９が荷電粒子線の照射装置内に直接露出することはない。したがって、図１を用いて説明した第１実施形態のメンブレンマスク（１ａ）が奏する効果に加えて、例えば金属材料などからなる放熱プラグ９構成材料による装置内の汚染を防止できる、と言った効果を得ることもできる。
【００３５】
＜第３実施形態＞
図３は、第３実施形態のメンブレンマスクの構成を示す概略断面図である。この図に示すメンブレンマスク１ｃと、図１を用いて説明した第１実施形態のメンブレンマスク（１ａ）との異なるところは、放熱プラグ９が支持枠３を貫通していないところにあり、他の構成は同様であることとする。
【００３６】
すなわち、メンブレンマスク１ｃにおいては、放熱プラグ９の熱が固定面１５側に十分に放熱される程度に、放熱プラグ９の先端部（すなわちメンブレン５に接する一端部と反対側の端部）が、支持枠３の固定面１５付近にまで延設されている。ここで、放熱プラグ９の先端と支持枠３の固定面１５との間隔ｔ３、すなわち放熱プラグ９の先端を覆う基板１１の膜厚は、放熱プラグ９を十分に保護でき、かつ上述したような放熱プラグ９から固定用チャック（１９）への放熱を妨げることのない範囲に設定されていることとする。
【００３７】
このような構成のメンブレンマスク１ｃであっても、図２を用いて説明した第２実施形態のメンブレンマスク（１ｂ）と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
＜第４実施形態＞
図４は、第４実施形態のメンブレンマスクの構成を示す概略断面図である。この図に示すメンブレンマスク１ｄと、図１を用いて説明した第１実施形態のメンブレンマスク（１ａ）との異なるところは、放熱プラグ９の先端が固定面１５よりも凹んだ位置に配置されているところにあり、他の構成は同様であることとする。
【００３９】
すなわち、メンブレンマスク１ｄにおいては、支持枠３の固定面１５に凹部２３が形成されており、この凹部２３の底面に放熱プラグ９の先端が配置されているのである。ここで、支持枠３の固定面１５から放熱プラグ９の先端までの深さｔ４は、上述したような放熱プラグ９から固定用チャック（１９）への放熱（熱伝導）を妨げることのない範囲に設定されていることとする。
【００４０】
このような構成のメンブレンマスク１ｄによれば、支持枠３の固定面１５よりも低い位置に放熱プラグ９の先端が配置されている。このため、放熱プラグ９が荷電粒子線の照射装置内に露出するものの、照射装置に放熱プラグ９の接触することはなく、このような接触によって放熱プラグ９構成材料が照射装置に付着することを防止できる。したがって、図１を用いて説明した第１実施形態のメンブレンマスク（１ａ）が奏する効果に加えて、例えば金属材料などからなる放熱プラグ９構成材料による装置内の汚染を防止できると言った効果を得ることもできる。
【００４１】
尚、図４においては、支持枠３を構成する基板１１に凹部２３を設けた構成としたが、基板１１自体には凹部２３を設けず、放熱プラグ９の先端を固定面１５よりも低くした構成であっても、同様の効果を得ることができる。この場合、固定面１５に対して放熱プラグ９の先端が底面となる凹部が構成されることになる。
【００４２】
＜第５実施形態＞
図５は、第５実施形態のメンブレンマスクの構成を示す概略断面図である。この図に示すメンブレンマスク１ｅは、図４を用いて説明したメンブレンマスク（１ｄ）において、固定面１５の凹部２３を埋め込む状態で、固定面１５が保護膜２５で覆われたものである。
【００４３】
すなわち、メンブレンマスク１ｅにおいては、放熱プラグ９が露出している支持枠３面が保護膜２１で覆われ、この保護膜２１の表面が固定面１５となっている。これは、図２を用いて説明した第２実施形態のメンブレンマスク（１ｂ）と同様である。この保護膜２１は、表面平坦に形成されるとともに、放熱プラグ９上においては、放熱プラグ９を十分に保護でき、かつ上述したような放熱プラグ９から固定用チャック（１９）への放熱を妨げることのない範囲の膜厚ｔ５で構成されていることとする。
【００４４】
このような構成であっても、図２を用いて説明したメンブレンマスク（１ｂ）と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
＜第６実施形態＞
図６は、第６実施形態のメンブレンマスクの構成を示す概略断面図である。この図に示すメンブレンマスク１ｆは、図５を用いて説明した第５メンブレンマスク（１ｅ）において、固定面１５の凹部２３のみに保護膜２１を埋め込んだものである。
【００４６】
すなわち、メンブレンマスク１ｆにおいては、放熱プラグ９が露出している支持枠３の凹部２３内のみに保護膜２１が埋め込まれ、支持枠３の表面と保護膜２１の表面とで固定面１５が構成されている。この保護膜２１の膜厚ｔ６（すなわち凹部２３の深さ）は、放熱プラグ９を十分に保護でき、かつ上述したような放熱プラグ９から固定用チャック（１９）への放熱を妨げることのない範囲の膜厚で構成されていることとする。
【００４７】
このような構成であっても、図２を用いて説明したメンブレンマスク（１ｂ）と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
尚、以上説明した各実施形態においては、露光パターンとして開口パターンを用いたメンブレンマスク（いわゆるステンシルマスク）に本発明を適用した場合についてを説明した。しかしながら、本発明は、支持枠にメンブレンを張設支持させたメンブレンマスに対して広く適用可能である。例えば、露光パターンとしてメンブレンにおけるメンブレン部の一主面上に散乱パターンを設けた構成のメンブレンマスクに対しても、本発明は適用可能であり、同様の効果を得ることができる。
【００４９】
＜製造方法−１＞
図７は、図１を用いて説明した第１実施形態のメンブレンマスク（１ａ）の製造手順の一例を示す断面工程図である。以下、この図に基づいて、第１実施形態のメンブレンマスク（１ａ）の製造手順の一例を説明する。尚、上記図１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を行う。
【００５０】
先ず、図７（１）に示すように、例えば、単結晶シリコンからなる基板１１上に酸化シリコンからなる絶縁膜１３を成膜し、さらにこの上部に単結晶シリコンの薄膜からなるメンブレン５を成膜する。つまり、単結晶シリコンの薄膜からなるメンブレン５が、絶縁膜１３上に形成されたＳＯＩ（Silicon on Insulating）構造となっている。尚、このようなＳＯＩ構造の基板は、貼り合わせＳＯＩ基板であっても良し、ＳＩＭＯＸ技術を適用してこのような積層構成とした基板であっても良い。
【００５１】
次に、図７（２）に示すように、基板１１における絶縁膜１３およびメンブレン１５が形成されている面と反対側の面を裏面とし、この裏面側にエッチングストッパ層１０１を成膜する。このエッチングストッパ層１０１は、例えば酸化シリコンで構成されることとする。このため、エッチングストッパ層１０１の成膜は、基板１１の表面酸化処理によって行っても良い。ただし、表面酸化処理によってメンブレン１５の表面にも酸化膜が形成された場合、メンブレン１５の表面に形成された酸化膜を除去する工程を行う。
【００５２】
次いで、図７（３）に示すように、メンブレン５の中央部をメンブレン部５ａとし、この部分のメンブレン５に開口パターンｐを形成する。この開口パターンｐの形成は、通常のリソグラフィー法によって形成したレジストパターンをマスクにしたドライエッチングによって行われることとする。また、ドライエッチングの終了後にはレジストパターンを剥離する。
【００５３】
次に、図７（４）に示すように、リソグラフィー法によって、メンブレン５上にレジストパターン１０２を形成する。そして、レジストパターン１０２をマスクに用いたドライエッチングにより、メンブレン部５ａの周囲部５ｂにおいて、メンブレン５，絶縁膜１３，および基板１１を順次パターンエッチングして、基板１１を貫通してエッチングストッパ１０１に達する溝１０３を形成する。尚、このドライエッチングの終了後には、レジストパターン１０２を剥離除去する。
【００５４】
その後、図７（５）に示すように、溝１０３を埋め込む状態で、基板１１の上方に熱伝導性の良好な材料膜１０４を成膜する。この材料膜１０４は、例えばアルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀(Ａｇ)、銅（Ｃｕ）などの金属材料や、ダイヤモンド等（前回の出願の記載を参照）からなり、それぞれに適する成膜方法（スパッタ法、メッキ法など）によって形成されることとする。そして、材料膜１０４のうち、溝１０３に埋め込まれた部分を放熱プラグ９とし、メンブレン５の上方に成膜された部分を熱伝導層７とする。このため、材料膜１０４の成膜の後には、必要に応じてメンブレン５の上方における材料膜１０４部分（すなわち熱伝導層７）の膜厚を適正化するためのエッチバックまたは研磨を行う。
【００５５】
次に、図７（６）に示すように、リソグラフィー法によって、熱伝導層７上にレジストパターン１０５を形成する。そして、レジストパターン１０５をマスクに用いたドライエッチングにより、メンブレン部５ａの熱伝導層７をパターンエッチングし、メンブレン５の開口パターンｐよりも一回り大きい開口パターンｐ’を熱伝導層７に形成する。尚、このドライエッチングの終了後には、レジストパターン１０５を剥離除去する。
【００５６】
次いで、図７（７）に示すように、基板１１の裏面側のエッチングストッパ膜１０１を、エッチングや研磨などの方法により除去する。これにより、基板１１の裏面側に放熱プラグ９を露出させる。尚、開口パターンｐを保護するために、この工程は、図７（５）で説明した工程と図７（６）で説明した工程との間に行っても良い。
【００５７】
その後、図７（８）に示すように、リソグラフィー法によって、基板１１の裏面側にレジストパターン１０６を形成する。そして、このレジストパターン１０６をマスクに用いたエッチングにより、基板１１の裏面側から基板１１および絶縁膜１３をこの順にパターンエッチングし、基板１１および絶縁膜１３の中央部をドーナツ状にくりぬいた形状の支持枠３を形成する。尚、このドライエッチングの終了後には、レジストパターン１０６を剥離除去する。そして、この支持枠３のドーナツ状にくり抜かれた部分にメンブレン５を張設してなるメンブレンマスク１ａを得る。
【００５８】
このメンブレンマスク１ａは、図１を用いて説明した第１実施形態のメンブレンマスク１ａとなる。
【００５９】
＜製造方法−２＞
図８は、図１を用いて説明した第１実施形態のメンブレンマスク（１ａ）の製造手順の他の例を示す断面工程図である。以下、この図に基づいて、第１実施形態のメンブレンマスクの製造手順の一例を説明する。尚、上記図１および図７と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を行う。
【００６０】
先ず、図８（１）に示すように、先の図７（１）で説明したと同様にして、基板１１上に絶縁膜１３およびメンブレン５をこの順に成膜する。
【００６１】
次に、図８（２）に示すように、メンブレン５の中央部をメンブレン部５ａとし、この部分のメンブレン５に開口パターンｐを形成する。この開口パターンｐの形成は、通常のリソグラフィー法によって形成したレジストパターンをマスクにしたドライエッチングによって行われることとする。また、ドライエッチングの終了後にはレジストパターンを剥離する。
【００６２】
その後、図８（３）に示すように、リソグラフィー法によって、メンブレン５上にレジストパターン１０２を形成する。そして、レジストパターン１０２をマスクに用いたドライエッチングにより、メンブレン部５ａの周囲部５ｂにおいて、メンブレン５，絶縁膜１３，および基板１１を順次パターンエッチングして、基板１１の裏面付近にまで達する溝１０３’を形成する。尚、このドライエッチングの終了後には、レジストパターン１０２を剥離除去する。
【００６３】
次に、図８（４）に示すように、溝１０３’を埋め込む状態で、基板１１の上方に熱伝導性の良好な材料膜１０４を成膜する。そして、材料膜１０４のうち、溝１０３’に埋め込まれた部分を放熱プラグ９とし、メンブレン５の上方に成膜された部分を熱伝導層７とする。このため、材料膜１０４の成膜の後には、必要に応じてメンブレン５の上方における材料膜１０４部分（すなわち熱伝導層７）の膜厚を適正化するためのエッチバックまたは研磨を行う。
【００６４】
次いで、図８（５）に示すように、基板１１を裏面側から研磨することにより、基板１１の裏面側に、溝１０３’内に埋め込まれた放熱プラグ９を露出させる。
【００６５】
その後、図８（６）に示すように、レジストパターン１０５をマスクに用いたエッチング行により熱伝導層７をパターニングし、メンブレン５の開口パターンｐよりも一回り大きい開口パターンｐ’を熱伝導層７に形成する。またさらに、図８（７）に示すように、レジストパターン１０６をマスクに用いたエッチングにより、基板１１および絶縁膜１３をパターニングして支持枠３を形成する。そして、この支持枠３のドーナツ状にくり抜かれた部分にメンブレン５を張設してなるメンブレンマスク１ａを得る。
【００６６】
このメンブレンマスク１ａは、図１を用いて説明した第１実施形態のメンブレンマスク１ａとなる。
【００６７】
＜製造方法−３＞
図９は、図２を用いて説明した第２実施形態のメンブレンマスク（１ｂ）の製造手順の一例を示す断面工程図である。以下、この図に基づいて、第２実施形態のメンブレンマスク（１ｂ）の製造手順の一例を説明する。尚、上記各図と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を行う。
【００６８】
先ず、図７（１）〜図７（６）を用いて説明した工程を順次行う。これにより、図９（１）に示すように、基板１１上に、開口パターンｐが形成されたメンブレン５と開口パターンｐ’が形成された熱伝導層７を形成し、また基板１１の裏面側が酸化シリコンからなるエッチングマスク１０１で覆われた状態とする。この状態で、必要に応じてエッチングマスク１０１をエッチバックまたは研磨し、図２を用いて説明したような適切な膜厚ｔ２を有する保護膜２１を形成する。
【００６９】
次に、図９（２）に示すように、リソグラフィー法によって、基板１１の裏面側における保護膜２１上にレジストパターン１０６を形成する。そして、このレジストパターン１０６をマスクに用いたエッチングにより、保護膜２１，基板１１および絶縁膜１３をこの順にパターンエッチングし、保護膜２１，基板１１および絶縁膜１３の中央部をドーナツ状にくりぬいた形状の支持枠３を形成する。そして、この支持枠３のドーナツ状にくり抜かれた部分にメンブレン５を張設してなるメンブレンマスク１ｂを得る。
【００７０】
このメンブレンマスク１ｂは、図２を用いて説明した第２実施形態のメンブレンマスク１ｂとなる。
【００７１】
＜製造方法−４＞
図１０は、図３を用いて説明した第３実施形態のメンブレンマスク（１ｃ）の製造手順の一例を示す断面工程図である。以下、この図に基づいて、第３実施形態のメンブレンマスクの製造手順の一例を説明する。尚、上記各図と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を行う。
【００７２】
先ず、図８（１）〜図８（４）を用いて説明した工程を順次行う。これにより、基板１１上に、開口パターンｐが形成されたメンブレン５とこれを覆う熱伝導層７を形成し、また基板１１の裏面近くに達する溝１０３’内に放熱プラグ９が埋め込まれた状態とする。
【００７３】
この状態で、図１０（１）に示すように、リソグラフィー法によって、熱伝導層７上にレジストパターン１０５を形成する。そして、レジストパターン１０５をマスクに用いたドライエッチングにより、メンブレン部５ａの熱伝導層７をパターンエッチングし、メンブレン５の開口パターンｐよりも一回り大きい開口パターンｐ’を熱伝導層７に形成する。尚、このドライエッチングの終了後には、レジストパターン１０５を剥離除去する。
【００７４】
その後、図１０（２）に示すように、リソグラフィー法によって、基板１１の裏面側にレジストパターン１０６を形成する。そして、このレジストパターン１０６をマスクに用いたエッチングにより、基板１１の裏面側から基板１１および絶縁膜１３をこの順にパターンエッチングし、基板１１および絶縁膜１３の中央部をドーナツ状にくりぬいた形状の支持枠３を形成する。そして、この支持枠３のドーナツ状にくり抜かれた部分にメンブレン５を張設してなるメンブレンマスク１ｃを得る。
【００７５】
このメンブレンマスク１ｃは、図３を用いて説明した第３実施形態のメンブレンマスク１ｃとなる。
【００７６】
＜製造方法−５＞
図１１は、図４を用いて説明した第４実施形態のメンブレンマスク（１ｄ）の製造手順の一例を示す断面工程図である。以下、この図に基づいて、第４実施形態のメンブレンマスクの製造手順の一例を説明する。尚、上記各図と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を行う。
【００７７】
先ず、図８（１）〜図８（５）を用いて説明した工程を順次行う。これにより、基板１１上に、開口パターンｐが形成されたメンブレン５とこれを覆う熱伝導層７を形成し、また基板１１の裏面に露出する状態で放熱プラグ９が埋め込まれた状態とする。
【００７８】
この状態で、図１１（１）に示すように、リソグラフィー法によって、基板１１の裏面上にレジストパターン１０８を形成する。そして、レジストパターン１０８をマスクに用いて基板１１および放熱プラグ９をエッチングし、放熱プラグ９が露出している基板１１部分に凹部２３を形成する。そして、凹部２３の底部に放熱プラグ９の露出面を配置する。尚、このドライエッチングの終了後には、レジストパターン１０８を剥離除去する。
【００７９】
その後、図１１（２）に示すように、リソグラフィー法によって、熱伝導層７上にレジストパターン１０５を形成する。そして、レジストパターン１０５をマスクに用いたドライエッチングにより、メンブレン部５ａの熱伝導層７をパターンエッチングし、メンブレン５の開口パターンｐよりも一回り大きい開口パターンｐ’を熱伝導層７に形成する。尚、このドライエッチングの終了後には、レジストパターン１０５を剥離する。
【００８０】
その後、図１１（３）に示すように、リソグラフィー法によって、基板１１の裏面側にレジストパターン１０６を形成する。そして、このレジストパターン１０６をマスクに用いたエッチングにより、基板１１の裏面側から基板１１および絶縁膜１３をこの順にパターンエッチングし、基板１１および絶縁膜１３の中央部をドーナツ状にくりぬいた形状の支持枠３を形成する。そして、この支持枠３のドーナツ状にくり抜かれた部分にメンブレン５を張設してなるメンブレンマスク１ｄを得る。
【００８１】
このメンブレンマスク１ｄは、図４を用いて説明した第３実施形態のメンブレンマスク１ｄとなる。
【００８２】
尚、図５を用いて説明した第５実施形態のメンブレンマスク１ｅを作製する場合には、図１１（１）で説明したように基板１１に凹部２３を形成した後、この凹部２３を埋め込むように保護膜（２１）を形成する工程、さらに必要に応じてこの保護膜（２１）の表面を平坦化する工程を行う。
【００８３】
さらに、図６を用いて説明した第６実施形態のメンブレンマスク１ｆを作製する場合には、図１１で説明したように基板１１に凹部２３を形成した後、この凹部２３を埋め込むように保護膜（２１）を形成し、さらにこの保護膜（２１）をエッチバックまたは研磨することにより基板１１の裏面を露出させる工程を行う。
【００８４】
以上で説明したメンブレンマスクの製造方法は、あくまでも各実施形態のメンブレンマスク作製するための一例であり、本発明のメンブレンマスクは上述した製造方法によって制限されることはなく、また他の手順であっても各実施形態のメンブレンマスクの作製は可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】第１実施形態のメンブレンマスクの構成を示す概略断面図および平面図である。
【図２】第２実施形態のメンブレンマスクの構成を示す概略断面図である。
【図３】第３実施形態のメンブレンマスクの構成を示す概略断面図である。
【図４】第４実施形態のメンブレンマスクの構成を示す概略断面図である。
【図５】第５実施形態のメンブレンマスクの構成を示す概略断面図である。
【図６】第６実施形態のメンブレンマスクの構成を示す概略断面図である。
【図７】第１実施形態のメンブレンマスクの製造方法の一例を示す断面工程図である。
【図８】第１実施形態のメンブレンマスクの製造方法の他の例を示す断面工程図である。
【図９】第２実施形態のメンブレンマスクの製造方法の一例を示す断面工程図である。
【図１０】第３実施形態のメンブレンマスクの製造方法の一例を示す断面工程図である。
【図１１】第４実施形態のメンブレンマスクの製造方法の一例を示す断面工程図である。
【符号の説明】
【００８６】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ…メンブレンマスク、３…支持枠、５…メンブレン、７…熱伝導層、９…放熱プラグ、１５…固定面、２１…保護膜、２３…凹部、ｂ…荷電粒子線、ｐ…開口パターン
【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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【図１０】
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【図１１】
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