(57)【要約】【課題】露光マスクと被露光基板を密着させる近接場露光に際し、露光マスクと基板との間に気体が封入されることを抑制し、露光マスクと基板を密着させて露光することが可能となる近接場露光方法、近接場露光用マスクの作製方法、及び近接場露光用マスクを提供する。【解決手段】露光光の波長サイズ以下の微小開口３０１を備えた遮光層を有する露光用マスク３０３を、被露光基板に密着させ、前記露光用マスクを介して露光光を前記被露光基板に向けて照射することで、前記露光用マスクの微小開口から滲み出る近接場光を用いて前記被露光基板を露光する近接場露光方法において、前記露光用マスクを前記被露光基板に密着させて露光する際に、前記露光用マスクと前記被露光基板間に封止される気体を外部に排出するガスリークパス３０２を形成し、露光するように構成する。【選択図】            図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光の波長サイズ以下の微小開口を備えた遮光層を有する露光用マスクを、被露光基板に密着させ、前記露光用マスクを介して露光光を前記被露光基板に向けて照射することで、前記露光用マスクの微小開口から滲み出る近接場光を用いて前記被露光基板を露光する近接場露光方法において、
前記露光用マスクを前記被露光基板に密着させて露光する際に、前記露光用マスクと前記被露光基板間に封止される気体を外部に排出する空間領域を形成し、露光することを特徴とする近接場露光方法。
【請求項２】
前記露光用マスクは可撓性を有し、該露光用マスクを気圧によって前記被露光基板に対して撓ませて密着させ、露光することを特徴とする請求項１に記載の近接場露光方法。
【請求項３】
前記気体を外部に排出する空間領域が、前記露光用マスクの遮光層表面または前記被露光基板を構成するレジスト層表面に形成された溝部であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の近接場露光方法。
【請求項４】
前記溝部は、略周期的に配置され、且つその周期が前記露光用マスクの遮光層と前記基板上のレジスト層との界面に発生する、表面プラズモンポラリトンの波長の略半分以下であることを特徴とする請求項３に記載の近接場露光方法。
【請求項５】
前記溝部が、前記露光用マスクの遮光層と前記被露光基板を構成するレジスト層との密着部と非密着部とに亙って形成されることを特徴とする請求項３または４項に記載の近接場露光方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の近接場露光方法に用いる近接場露光用マスクの作製方法であって、前記露光用マスクの遮光層の溝部を、集束イオンビーム装置によって加工する工程を有することを特徴とする近接場露光用マスクの作製方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の近接場露光方法に用いる露光用マスクの作製方法であって、前記露光用マスクの遮光層の溝部を、エッチングマスクの膜厚を部分的に減少させて加工する工程を有することを特徴とする近接場露光用マスクの作製方法。
【請求項８】
遮光層に形成された露光光の波長サイズ以下の微小開口を有し、基板上のレジスト層に対して撓ませて密着露光する際に用いる、近接場露光用マスクであって、
前記遮光層表面に、該遮光層とレジスト層間に封止される気体を外部に排出する溝部が設けられていることを特徴とする近接場露光用マスク。
【請求項９】
前記溝部は、該溝部の深さが１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載の近接場露光用マスク。
【請求項１０】
前記溝部は、略周期的に配置され、且つその周期が前記露光用マスクの遮光層と前記基板上のレジスト層との界面に発生する表面プラズモンポラリトンの波長の略半分以下であることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の近接場露光用マスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接場露光方法、近接場露光用マスクの作製方法、及び近接場露光用マスクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体メモリの大容量化やＣＰＵの高速化や集積化の進展とともに、光リソグラフィーのさらなる微細化は必要不可欠となっている。一般に光リソグラフィー装置における微細加工限界は、光源の波長程度である。このため、光リソグラフィー装置の光源に近紫外線レーザーを用いるなど短波長化がはかられ、０．１μｍ程度の微細加工が可能となっている。
このように微細化が進む光リソグラフィーであるが、０．１μｍ以下の微細加工を行なうためには、光源のさらなる短波長化、その波長域でのレンズの開発等解決すべき課題も多い。
【０００３】
これらの課題を解決する一つの方法として、近接場露光法が提案されている。特許文献１では、マスク面の法線方向に弾性変形可能なマスクをレジストに密着させ、マスク面に形成した１００ｎｍ以下の大きさの微小開口パターンから滲み出す近接場光を用いて被露光物に光の波長限界を越える局所的な露光を行う近接場露光装置が提案されている。
また、特許文献２では、密着露光において、露光マスクと基板とを、凹凸部を介して密着するようにした露光手段が提案されている。
【特許文献１】特開平１１−１４５０５１号公報
【特許文献２】特開２００３−５０４５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献２の露光方法では、露光マスクと基板とを、凹凸部を介して密着させるに際して、独立の部材による凹凸部、あるいは露光マスクの母材または遮光部材に凹凸部を形成することが必要となり、マスク作製工程の容易化を図る上で、必ずしも満足のいくものとならない可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑み、露光マスクと被露光基板を密着させる近接場露光に際し、露光マスクと基板との間に気体が封入されることを抑制し、露光マスクと基板を密着させて露光することが可能となる近接場露光方法、近接場露光用マスクの作製方法、及び近接場露光用マスクを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のように構成した近接場露光方法、近接場露光用マスクの作製方法、及び近接場露光用マスクを提供するものである。
すなわち、本発明の近接場露光方法は、露光光の波長サイズ以下の微小開口を備えた遮光層を有する露光用マスクを、被露光基板に密着させ、前記露光用マスクを介して露光光を前記被露光基板に向けて照射することで、前記露光用マスクの微小開口から滲み出る近接場光を用いて前記被露光基板を露光する近接場露光方法において、前記露光用マスクを前記被露光基板に密着させて露光する際に、前記露光用マスクと前記被露光基板間に封止される気体を外部に排出する空間領域を形成し、露光することを特徴としている。
また、本発明の近接場露光用マスクの作製方法は、上記した近接場露光方法に用いる露光用マスクの作製方法であって、前記露光用マスクの遮光層の溝部を、集束イオンビーム装置によって加工する工程、あるいはエッチングマスクの膜厚を部分的に減少させて加工する工程を有することを特徴としている。
また、本発明の近接場露光用マスクは、遮光層に形成された露光光の波長サイズ以下の微小開口を有し、基板上のレジスト層に対して撓ませて密着露光する際に用いる、近接場露光用マスクであって、前記遮光層表面に、該遮光層とレジスト層間に封止される気体を外部に排出する溝部が設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、露光マスクと被露光基板を密着させる近接場露光に際し、露光マスクと基板との間に気体が封入されることを抑制し、露光マスクと基板を密着させて露光することが可能となる近接場露光方法、近接場露光用マスクの作製方法、及び近接場露光用マスクを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施の形態におけるコンタクト露光用マスクについて、図を用いて説明する。
図１は本実施の形態における露光マスクと被露光基板を密着させて露光する近接場露光装置の構成を示す模式図である。
図２は図１の近接場露光装置を用いて露光する際に、露光マスクと基板間に気体が封入される場合について説明する図である。
図３及び図４は本実施の形態におけるコンタクト露光用マスクの構成を示す図である。
【０００９】
図１において、弾性体で支持された近接場露光用のメンブレンマスク１０１がレジスト基板１０２と密着している。このマスクは例えば気圧調整装置１０３による気圧により撓ませることでレジスト基板に密着している。
ここで、図１の近接場露光装置を用いて露光する際に、図２に示すようにメンブレンマスクを撓ませてレジスト基板に密着し、露光及びマスクの剥離を行なう工程において、メンブレンマスクと基板の間に空気やその他のガスなどの気体２０１が入り、メンブレンマスクとレジスト基板の間に閉じ込められるような場合が生じる。
近接場露光では、マスクと基板上のレジスト面を１００ｎｍ程度以下まで接近させる必要があるが、露光中に図２に示すように露光マスクとレジスト面間に気体が封入されると、マスクとレジスト面が離れてしまい、必要とされる距離まで接近させて露光できないこととなる。
【００１０】
このような課題に対処するため、本実施の形態では、マスク表面に溝部によるガスリークパス３０２を、パターン３０１上に作製し、露光マスクとレジスト面間に封入された気体を外部に排出するように構成する。つまり、図３に示すように、上記ガスリークパス３０２によって、マスクをレジスト基板に密着する際、マスクとレジスト面間に封入される空気やその他のガスを、外部に排出できるようにしたものである。また、このようなガスリークパス３０２を形成することで、マスクがレジスト面に密着している場合でも、露光中に発生するガス等が存在すればそれらを外部に排出することが可能となる。
これによりマスクとレジスト面との密着が保たれ、また、マスクとレジスト面との間に僅かに含まれる空気等が露光による熱などの原因で体積が膨張した場合にも、これらの気体を外部に排出することができるため、マスクとレジスト面の密着を保つことが可能となる。
【００１１】
前記ガスリークパスは、露光中にガスが発生する場所であれば、上記したようにパターン３０１上に作製するだけでなく、レジスト面に形成してもよい。また、マスクを撓ませてマスク面の一部をレジスト基板に密着させる場合、ガスリークパスは密着部から非密着部まで通して作製することが好ましい。ただし、マスク表面のパターン部自身もガスリークパスとしての機能つまり気体を通過させる機能を有しているため、図４に示すように、ガスリークパスとパターン部両者が有する空間が、マスク密着部と非密着部を連絡している構造に作製すればよい。
【００１２】
また、マスク表面の凹凸はマスク表面から発生する近接場光強度分布に影響するのでそれを考慮して置く必要がある。
また、近接場光の強度分布が高コントラストを維持できるのは一般にマスク表面から５０ｎｍ程度の距離までである。
更に、マスク表面のガスリークパスの深さはマスク表面の遮光層の厚みに対して十分浅いものである必要がある。
これらの理由により、マスク表面のガスリークパスの厚さは、１０ｎｍ以下に形成することが必要である。
更に、露光時にはマスク表面に表面プラズモンポラリトンが発生するが、マスク表面の溝部の配置が、表面プラズモンポラリトンと共鳴してしまうピッチで作製されている場合、露光パターンに影響を及ぼすため好ましくない。このため、ガスリークパスを作製する場合、そのピッチを前記表面プラズモンポラリトンの波長の半分以下の大きさで作製しておくことが必要である。つまり表面プラズモンポラリトンにとって十分小さな構造にしておく必要がある。
【００１３】
ガスリークパスの作製方法は、遮光層表面を集束イオンビーム加工装置（以下、ＦＩＢ加工装置と記す）等を用いて、直接加工してしまうことも可能である。また、マスク遮光層をドライエッチング等でパターニングする際に、同時にガスリークパスも作製してしまう手法もある。この方法は遮光層をパターニングする電子ビーム描画用レジスト（以下、ＥＢレジストと記す）等のフォトレジストを、ドライエッチング処理する前に部分的に膜減りさせておき、そのままドライエッチングすることで、前記膜減り部分をガスリークパスとして形成するものである。前述のレジストを膜減りさせる方法としては露光量・ドーズ量を落として露光する等の方法があるが、本発明はこのような方法に限定されるものではない。  本実施の形態によれば、気体がマスクとレジスト面との間に滞留することが防止でき、マスクとレジスト面との剥離を低減することが可能となり、露光の歩留まりを向上させることができる。またマスクと被露光基板との密着のためのマスク形状、またはレジスト形状の作製の容易化が可能となる。
【実施例】
【００１４】
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１は、本発明を近接場露光用マスクの作製方法に適用した構成例である。
図５に本実施例における近接場露光用マスクの作製工程を示す。
まず、面方位（１００）のＳｉ基板である基板５０１を用意する。
この基板５０１の両面にＬＰＣＶＤ装置でＳｉ3Ｎ4のマスク母材となる母材５０２を５００ｎｍ成膜する（図５（ａ））。
つぎに、基板５０１の裏面にＣＦ4でバックエッチ孔５０３のパターニングを行ない、基板５０１のおもて面に遮光層５０４となるＣｒを５０ｎｍ成膜する（図５（ｂ））。ただし遮光層５０４はＣｒに限らない。
【００１５】
つぎに、ＦＩＢ加工装置を用いて遮光層５０４に微細パターン５０５を形成し、ＦＩＢ加工装置を用いて溝部５０６を作製する（図５（ｃ））。また、溝部５０６は水銀ランプのｇ線（４３６ｎｍ）を用いたときにマスク表面で発生する表面プラズモンポラリトンの波長（約４００ｎｍ）の半分以下の１５０ｎｍにする。
つぎに、基板５０１をＫＯＨにより結晶軸異方性エッチングをし、マスク薄膜部５０７を有する薄膜マスク構造を形成する（図５（ｄ））。
以上により、本実施例の表面処理を施した近接場光露光用マスクを作製することができる。
本実施例の近接場露光用マスクによれば、マスクと被露光基板が密着するときに、マスクと被露光基板の間に気体が閉じ込められることを防止することができる。
【００１６】
［実施例２］
実施例２は、本発明を近接場光露光用マスクに適用する場合の構成例である。図６に本実施例における近接場露光用マスクの作製工程を示す。
まず、面方位（１００）のＳｉ基板である基板６０１を用意する。この基板６０１の両面にＬＰＣＶＤ装置でＳｉ3Ｎ4のマスク母材となる母材６０２を５００ｎｍ成膜する（図６（ａ））。
つぎに、基板６０１の裏面にＣＦ4でバックエッチ孔６０３のパターニングを行ない、基板６０１のおもて面に遮光層６０４となるＣｒを５０ｎｍ成膜する（図６（ｂ））。ただし遮光層６０４はＣｒに限らない。
【００１７】
つぎに、ＥＢレジスト層６０５を塗布する。そしてＥＢ描画装置（電子ビーム描画装置）を用いてパターン部６０６を露光する。更にＥＢ描画装置を用いて溝部パターン６０７を露光する（図６（ｃ））。このとき、溝部パターン６０７のドーズ量はパターン部６０６のドーズ量の１０分の１程度にする。
【００１８】
次に、ドライエッチング装置を用いて遮光層６０４をドライエッチングし微細パターン６０８及び溝部６０９を作製し、基板６０１をＫＯＨにより結晶軸異方性エッチングをし、マスク薄膜部６１０を有する薄膜マスク構造を形成する（図６（ｄ））。
以上により、本実施例の表面処理を施した近接場光露光用マスクを作製することができる。
本実施例の近接場露光用マスクによれば、マスクと被露光基板が密着するときに、マスクと被露光基板の間に気体が閉じ込められることを防止することができる。
【００１９】
［実施例３］
実施例３は本発明を近接場露光する被露光基板に適用する場合の構成例である。
図７に本実施例における近接場露光用マスクの作製工程を示す。
まず、基板７０１を用意する。この基板にフォトレジスト７０２を塗布する（図７（ａ））。これを被露光基板とする。
つぎに、フォトレジスト７０２表面をＦＩＢ加工装置で走査して溝部７０３を作製する。但し溝部の作製法はこれに限らない。また、溝部のピッチは１００ｎｍにする。つぎに、被露光基板にメンブレンで構成された近接場露光用マスク７０４で露光する。このマスクの遮光層はＣｒで構成され、遮光層には長さが２０μｍ、幅８０ｎｍのラインと幅８０ｎｍスペースが交互に形成されている。更に露光光としてＨｇランプのｇ線（４３６ｎｍ）を照射する（図７（ｂ））。そして微細パターン７０５を作製する（図７（ｃ））。
以上により、本実施例の表面処理を施した近接場光露光用マスクを作製することができる。
本実施例の近接場露光用マスクによれば、マスクと被露光基板が密着するときに、マスクと被露光基板の間に気体が閉じ込められることを防止することができる。
【００２０】
［実施例４］
実施例４は本発明を偏光子作製に応用した場合の構成例である。
図８に本実施例における近接場露光用マスクの作製工程を示す。
まず、面方位（１００）のＳｉ基板である基板８０１を用意する。この基板８０１の両面にＬＰＣＶＤ装置でＳｉ3Ｎ4のマスク母材となる母材８０２を５００ｎｍ成膜する（図８（ａ））。
つぎに、基板８０１の裏面にＣＦ4でバックエッチ孔８０３のパターニングを行ない、基板８０１のおもて面に遮光層８０４となるＣｒを５０ｎｍ成膜する（図８（ｂ））。ただし遮光層８０４はＣｒに限らない。
【００２１】
つぎに、ＦＩＢ加工装置を用いて遮光層８０４に微細パターン８０５を形成する。パターンは１５０ｎｍピッチのラインアンドスペースを作製する。つぎに、ＦＩＢ加工装置を用いて溝部８０６を作製する（図８（ｃ））。また、溝部８０６は水銀ランプのｇ線（４３６ｎｍ）を用いたときにマスク表面で発生する表面プラズモンポラリトンの波長（約４００ｎｍ）の半分以下の１５０ｎｍにする。
【００２２】
つぎに、基板８０１をＫＯＨにより結晶軸異方性エッチングをし、マスク薄膜部８０７を有する薄膜マスク構造を形成する（図８（ｄ））。
そして、上記手段にて作製したマスク８０８を用いて近接場露光をすることで、偏光子８０９を作製する（図８（ｅ））。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施の形態における露光マスクと被露光基板を密着させて露光する近接場露光装置の構成を示す模式図。
【図２】図１の近接場露光装置を用いて露光する際に、露光マスクと基板間に気体が封入される場合について説明する図。
【図３】本実施の形態におけるコンタクト露光用マスクの構成を示す図。
【図４】本実施の形態におけるコンタクト露光用マスクの構成を示す図。
【図５】本発明の実施例１における近接場露光用マスクの作製工程を示す図。
【図６】本発明の実施例２における近接場露光用マスクの作製工程を示す図。
【図７】本発明の実施例３における近接場露光用マスクの作製工程を示す図。
【図８】本発明の実施例４における偏光子の作製工程を示す図。
【符号の説明】
【００２４】
１０１：メンブレンマスク
１０２：レジスト基板
２０１：気体
３０１：パターン
３０２：ガスリークパス
３０３：メンブレンマスク
４０１：パターン
４０２：ガスリークパス
４０３：メンブレンマスク
【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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