(57)【要約】【課題】  安価で、かつ精度の良好な露光が可能な露光用マスク及び露光装置を提供する。【解決手段】  露光用マスク１０に形成された微小開口パターンの周辺部の露光光照射領域に、露光用マスク１０の温度を検出する温度検出手段を設けると共に、制御手段５１は、この温度検出手段からの温度情報に基づき、露光用マスク１０に対して露光光を照射す露光手段７の露光条件（露光量、露光時間）を制御して露光用マスク１０の温度を所定の温度に保つようにする。【選択図】    図１
2006049724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性体で構成され、微小開口パターンを有する露光用マスクにおいて、
前記微小開口パターンの周辺部の露光光照射領域に、前記露光用マスクの温度を検出する温度検出手段を設けたことを特徴とする露光用マスク。
【請求項２】
前記温度検出手段は、薄膜測温抵抗体を用いたものであることを特徴とする請求項１記載の露光用マスク。
【請求項３】
弾性体で構成され、微小開口パターンを有する露光用マスクを弾性変形させ、被露光物に接触させた状態で露光を行う露光装置において、
前記露光用マスクに対して露光光を照射する露光手段と、
前記微小開口パターンの周辺部に配され、前記露光用マスクの温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段からの温度情報に基づいて前記露光用マスクの温度を所定の温度に保つよう前記露光手段の露光条件を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項４】
前記露光条件は、前記露光手段の露光量及び露光時間の少なくとも一つであることを特徴とする請求項３記載の露光装置。
【請求項５】
前記温度検出手段は、薄膜測温抵抗体であり、前記微小開口パターンの周辺部の露光光照射領域に配されることを特徴とする請求項３又は４記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光用マスク及び露光装置に関し、特に近接場光を用いて露光を行うものに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体メモリーの大容量化やＣＰＵプロセッサーの高速化・大集積化の進展と共に、光リソグラフィーのさらなる微細化は必要不可欠のものとなっている。ここで、一般に、光リソグラフィー技術における微細加工の限界は、使用する光の波長程度であることから、さらなる微細化を図るため、光リソグラフィー装置に用いる光の短波長化が進んでおり、現在では紫外線レーザによる、０．１μｍ程度の微細加工が可能となっている。
【０００３】
しかし、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うためには、レーザのさらなる短波長化、その波長域での光学レンズの開発等、解決しなければならない課題も多い。
【０００４】
一方、光による０．１μｍ以下の微細加工を可能にする手段として、近接場光を用いた近接場光学顕微鏡（ＳＮＯＭ）の原理を用いた露光装置が提案されている。そして、このような露光装置として、例えば露光用マスクを弾性体で構成し、被露光物のレジスト面形状に対して倣うように露光用マスクを弾性変形させることにより、露光用マスク全面をレジスト面に密着させ、露光用マスクに形成した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パターン露光を行う構成のものが提案されている（特許文献１及び２参照。）。
【０００５】
ところで、このような露光装置において、露光用マスクに露光光が照射され続けると、露光用マスクに熱エネルギーが蓄積されてしまう。そして、このように露光用マスクに熱エネルギーが蓄積されてしまうと、露光用マスクの熱蓄積と熱放出が、被露光物である感光基板の露光シーケンスや照明の条件に依存して、感光基板に転写されるパターン像の寸法に誤差が発生してしまう。つまり、露光用マスクに熱蓄積が起こると露光用マスクが膨張し、転写誤差が発生してしまう。
【０００６】
そこで、このように露光用マスクに熱エネルギーが蓄積されるのを防ぐため、従来は、例えば露光用マスク、又は露光用マスクを含む露光部全体にエアーを吹き付ける温度調節クリーンユニットを設けると共に、この温度調節クリーンユニットのエアー吹き出し口に測温抵抗体を取り付けて吹き出し口で温度を測定する、或いは露光用マスクの温度を非接触の温度センサで検出する、或いは測温抵抗体を露光用マスクの露光有効照射領域外に取り付けることにより、露光有効照射領域外の温度を測定し、その測定結果をフィードバックして温度を調節したエアーを、露光用マスク、又は露光部全体に供給することにより、露光部全体や露光用マスクの温度管理を行っていた。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１４５０５１号公報
【特許文献２】特開平１１−１８４０９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このように露光用マスク自体を空冷することにより、露光に伴う露光用マスクの熱膨張を抑え、パターン転写の倍率誤差を補正するようにした従来の露光装置においては、実際には温度制御の対象としている露光用マスクの温度管理が困難であることから、露光用マスクの膨張を効果的に抑えることができず、露光用マスクの微小開口パターンの転写精度に対して能動的な対処を取ることができなかった。
【０００９】
また、エアーを吹き出して冷却する場合、エアーの吹き付けによる発麈が露光用マスク付近に生じる虞があった。また、露光装置側に温度センサユニットを取り付つけるようにした場合、或いは露光用マスク、又は露光部全体の温度管理をしようとすると設置費用やランニングコストが大きくなってしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、安価で、かつ精度の良好な露光が可能な露光用マスク及び露光装置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】
【００１１】
本発明は、弾性体で構成され、微小開口パターンを有する露光用マスクにおいて、前記微小開口パターンの周辺部の露光光照射領域に、前記露光用マスクの温度を検出する温度検出手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１２】
また本発明は、弾性体で構成され、微小開口パターンを有する露光用マスクを弾性変形させ、被露光物に接触させた状態で露光を行う露光装置において、前記露光用マスクに対して露光光を照射する露光手段と、前記微小開口パターンの周辺部に配され、前記露光用マスクの温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段からの温度情報に基づいて前記露光用マスクの温度を所定の温度に保つよう前記露光手段の露光条件を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のように、露光用マスクの温度を検出する温度検出手段を露光用マスクの微小開口パターンの周辺部に設け、この温度検出手段からの温度情報に基づいて露光条件を制御して露光用マスクの温度を所定の温度に保つことにより、安価で、かつ精度の良好な露光を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。図１において、５０は近接場露光装置であり、この近接場露光装置５０は、圧力調整室２と、露光手段である露光光源７と、ステージ５と、圧力調整室２内の圧力を調整する駆動シリンダ６ａを備えた圧力調整装置６を備えている。
【００１６】
また、図１において、１０は、圧力調整室２の底面に取り付けられている露光用マスクであり、この露光用マスク１０は、図２に示すようにマスク支持体１２、マスク母材１１、遮光膜１３から構成されている。ここで、遮光膜１３は、弾性体からなる０．１μｍ〜１００μｍ程度の厚さの薄膜であるマスク母材１１の上に保持されるように成膜されており、この遮光膜１３に微小開口パターンである所望の露光パターン１４が形成されている。
【００１７】
また、この露光用マスク１０の、少なくともマスク支持体１２から外れた中央部分は、弾性変形可能な薄膜部１７となっている。なお、以下の説明において、露光用マスク１０の図２の（ａ）に示す面、即ち遮光膜１３が設けられた面を表面、その反対側を裏面という。そして、露光用マスク１０はマスク支持体１２を介して圧力調整室２の底面に取り付けられるようになっている。
【００１８】
また、図１において、Ｗは、マスク面内２次元方向及びマスク面法線方向に移動可能な移動手段であるステージ５上に取り付けられた被露光物である基板であり、この基板Ｗの表面にはレジストＲが形成されている。そして、この基板Ｗをステージ５上に取り付け、ステージ５を駆動することにより、露光用マスク１０に対する基板Ｗのマスク面内２次元方向の相対位置合わせを行い、この後、マスク面法線方向に移動させるようにしている。
【００１９】
なお、図１において、８は露光光源７から出射される露光光Ｌを平行光にするためのコリメータレンズであり、このコリメータレンズ８で平行光とされた露光光Ｌは、圧力調整室２の上面に設けられたガラス窓２ｂを通って圧力調整室２内に導入されるようになっている。
【００２０】
次に、このように構成された近接場露光装置５０の露光方法について説明する。
【００２１】
まず、圧力調整室２の底面に露光用マスク１０を裏面側にして、即ちマスク支持体１２が圧力調整室２のマスクチャック３に面するように配置し、この後、排気手段４によって吸着し、圧力調整を加えて露光用マスク１０の撓みを調整する。
【００２２】
次に、基板Ｗをステージ５上に取り付け、ステージ５を駆動することにより、露光用マスク１０に対する基板Ｗのマスク面内２次元方向の相対位置合わせを行い、この後、露光用マスク１０との距離が所定の設定距離となるまでマスク面法線方向に移動させる。なお、この設定距離は、露光用マスク１０の薄膜部１７とレジストＲの面が１００μｍ以内で接触しない程度近いことが望ましい。
【００２３】
次に、圧力調整室２内の圧力を圧力調整室２外に比べ高くするため、圧力調整室２内に、圧力調整手段６の駆動シリンダ６ａを駆動して気体を送り込む。そして、圧力調整室２内の圧力が外気より高くなると、露光用マスク１０に対して裏面から表面に向かって圧力が加わり、これにより後述する図５の（ｂ）に示すように露光用マスク１０の薄膜部１７、即ち露光パターン１４及びその外側の周辺領域が基板側に弾性変形し（撓み）、全面にわたって露光用マスク１０と基板Ｗ上のレジストＲとが密着する。
【００２４】
なお、圧力調整室２内には圧力センサ２ａが設置されており、近接場露光装置５０の所定位置、又は外部に設けられた制御装置５１は、この圧力センサ２ａをモニタし、圧力調整手段６の駆動を制御するようにしている。そして、この制御手段５１は圧力センサ２ａからの圧力情報出力から、露光用マスク表面とレジストＲが所定の密着状態に到達したと判断すると、圧力調整手段６の駆動を停止する。
【００２５】
次に、このように露光用マスク１０をレジストＲに密着させた後、露光光源７から出射される露光光Ｌをコリメータレンズ８で平行光にした後、ガラス窓２ｂを通って圧力調整室２内に導入し、露光用マスク１０に対して裏面から照射する。これにより、露光用マスク１０のマスク母材１１上の遮光膜１３に形成された微小開口パターン１４から近接場光が滲み出し、この近接場光により基板ＷのレジストＲに対して露光が行われる。
【００２６】
次に、このような露光工程が終了した後、圧力調整室２内の気体を排出し、圧力調整容器外の気圧と等しくする。これにより、露光用マスク１０の撓みが解消され、露光用マスク１０が基板Ｗから剥離される。なお、このとき露光用マスク１０と基板Ｗの間に吸着力が存在する場合、圧力調整容器内外の気圧を等しくしても、露光用マスク１０が基板Ｗから剥離されないことがある。この場合は、圧力調整容器内の気圧を、外の気圧よりも低くすることで露光用マスク１０を図中上方向に撓ませ、剥離する力を強くするようにする。
【００２７】
以上の工程を行うことで、露光プロセスを終了し、所望のパターンを基板Ｗに露光することができる。なお、本実施の形態においては、露光用マスク１０を撓ませる方法として露光用マスク１０に圧力を印加する圧力印加方法を用いたが、この他、例えば露光用マスク１０と基板Ｗとの間に静電力を発生させ、この静電力により露光用マスク１０を基板Ｗ側に撓ませる方法もあるが、本発明はどのような露光用マスク１０の撓ませ方にも限定されるものではない。
【００２８】
ところで、図２において、１５は露光用マスク１０の温度を検出する温度検出手段である薄膜測温抵抗体であり、この薄膜測温抵抗体１５は露光用マスク１０の露光光照射（有効）領域である中央部分の露光パターン１４が形成されている露光パターン部１４Ａとマスク支持体１２との間の周辺領域に被着、形成されている。また、この露光パターン部１４Ａの周辺に配置された薄膜測温抵抗体１５には信号を制御装置５１（図１参照）に入力するための電極１６ａ，１６ｂが配設されている。
【００２９】
そして、薄膜測温抵抗体１５からの温度情報が、電極１６ａ，１６ｂを介して入力されると、制御装置５１は、予め実験等により求めておいた露光用マスク１０の温度と露光時間、露光量等の露光条件との関係を示す参照データと、この温度情報とに基づいて露光条件を調整するようにしており、これにより露光用マスク１０の露光パターン部１４Ａを的確に温度調節することができる。
【００３０】
ここで、この薄膜測温抵抗体１５は白金等の薄膜で構成されるものであり、高速応答性があり、かつ熱容量の小さいものであることから、制御装置５１は、露光パターン部１４Ａの温度を高速、高精度に把握することができる。
【００３１】
なお、この露光用マスク１０は、以下の工程により作製される。
【００３２】
まず、図３の（ａ）に示すように、マスク支持体１２となるマスク支持体母材１２ａの両面にマスク母材１１を成膜し、この後、図３の（ｂ）に示すように、マスク支持体母材１２ａの片面のマスク母材１１を、露光用マスク１０の作製の際のエッチングマスクとなるよう、位置合わせを行い、パターニングを行う。
【００３３】
次に、図３の（ｃ）に示すように、パターニングを行っていない側のマスク母材１１に遮光膜１３を成膜し、この後、図３の（ｄ）に示すように、遮光膜１３の中央部分を加工し、微細パターンである露光パターン１４を作製する。なお、この際、薄膜測温抵抗体１５の出力端である電極１６ａ，１６ｂとなる箇所の遮光膜１３を同時に除去する。
【００３４】
次に、図４の（ａ）に示すように、メタルマスクを用いた真空蒸着法にて、例えば白金の薄膜からなる薄膜測温抵抗体１５を成膜し、この後、図４の（ｂ）に示すように、図３の（ｂ）においてパターニングした側のマスク支持体母材１２ａをエッチングすることによって、露光用マスク１０を作製する。なお、このマスク支持体母材１２ａをエッチングする工程は、遮光膜１３を作製する前や露光パターン１４の作製前に行ってもよい。
【００３５】
次に、このように構成された近接場露光装置５０における露光用マスク１０の温度制御動作について説明する。
【００３６】
まず、図５の（ａ）に示す、露光開始前、露光用マスク１０が基板ＷのレジストＲから離間した状態のときの、即ち露光前の状態のときの露光パターン部１４Ａの温度を薄膜測温抵抗体１５により検出する。
【００３７】
次に、図５の（ｂ）に示すように、露光用マスク１０を撓ませてレジストＲの全面に密着させる。そして、このように露光用マスク１０がレジストＲの全面に密着すると、薄膜測温抵抗体１５もレジストＲに密着し、この後、露光光が照射されると、薄膜測温抵抗体１５からは膜測温抵抗体１５の温度−抵抗率特性により、温度に比例した検出値が得られる。
【００３８】
ここで、露光パターン１４の温度変化がない場合は、薄膜測温抵抗体１５の電極１６ａ，１６ｂ間の出力変化は無いが、複数ショットを露光し、熱的なエネルギーが蓄積されて露光パターン部１４Ａの温度が上昇すると、これに従って薄膜測温抵抗体１５の抵抗が変化し、この抵抗変化に応じて出力電圧が変化し、露光パターン部１４Ａの温度情報として制御装置５１に入力される。
【００３９】
次に、このように露光パターン部１４Ａの温度変化に伴って薄膜測温抵抗体１５から温度情報が入力されると、露光用マスク１０の温度を所定の温度に保つよう露光条件を制御する制御手段である制御装置５１は、この温度情報と、予め得られている露光条件と露光用マスク１０の温度の関係を示す参照データとから、熱エネルギーを蓄積することなく、かつその温度における最適な露光動作を行うことができるよう露光条件である露光光源７の露光量と照射時間とを調節（制御）し、露光する。
【００４０】
そして、このように露光パターン部１４Ａの周辺部の露光光照射（有効）領域に、薄膜測温抵抗体１５を設けると共に、この薄膜測温抵抗体１５からの温度情報に基づき、露光条件（露光光源７の露光量及び露光時間）を制御して露光することにより、露光用マスク１０の温度を所定の温度に保つようにすることができる。
【００４１】
この結果、露光用マスク１０の温度変化による露光パターン１４の伸縮に起因する露光用マスク寸法誤差の発生を防止することができ、これにより精度の良好な露光を行うことができる。さらに、このように露光条件を調節して露光用マスク１０の温度を所定の温度に保つようにすることにより、露光装置全体を温度管理する必要がなく、温度調節設備及び温度調節の小容量化が可能となる。この結果、露光装置全体の省スペース化や露光装置を設けるためにかかる費用や消費電力の低減を図ることができる。
【００４２】
さらに、本実施の形態のように、露光中の露光パターン部１４Ａの温度を薄膜測温抵抗体１５により直接検出（測定）して露光を制御することにより、露光パターン部１４Ａの温度を的確に、かつ短時間で管理することができる。
【００４３】
なお、これまでの説明においては、薄膜測温抵抗体１５から温度情報に基づき露光光源７の露光量及び露光時間を制御する場合について述べてきたが、本発明は、これに限らず、露光光源７の露光量及び露光時間の少なくとも一方を制御するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態に係る露光装置の概略構成を示す図。
【図２】上記露光装置に用いられる露光用マスクの構成を説明する図。
【図３】上記露光用マスクの製作工程を示す第１の図。
【図４】上記露光用マスクの製作工程を示す第２の図。
【図５】上記露光装置における露光用マスクの温度制御動作を説明する図。
【符号の説明】
【００４５】
２            圧力調整室
７            露光光源
１０          露光用マスク
１２          マスク支持体
１３          遮光膜
１４          露光パターン
１４Ａ        露光パターン部
１５          薄膜測温抵抗体
１７          薄膜部
５０          近接場露光装置
５１          制御装置
Ｌ            露光光
Ｒ            レジスト
Ｗ            基板
【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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