(57)【要約】【課題】露光用マスクによる密着露光に際し、露光用マスクへの異物の付着や、歩留まりの低下を抑制することができ、スループットの向上を図ることが可能となる近接場露光用マスクの密着制御装置及び密着制御方法を提供する。【解決手段】弾性変形可能なメンブレンマスク１０３と圧力調整容器１０１により構成される密閉空間内における気体の体積を変化させる圧力調整部２００を備え、  前記圧力調整部によって、前記メンブレンマスクと被露光物１１４との非接触及び接触の状態を制御し、両者が接触した状態で露光を行う近接場露光用マスクの密着制御装置であって、  前記圧力調整部が、前記気体を加熱する加熱手段と前記気体を冷却する冷却手段とで構成される。【選択図】            図１
2008041935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性変形可能なメンブレンマスクと圧力調整容器により構成される空間内に密閉された気体の体積を変化させる圧力調整部を備え、
前記圧力調整部によって、前記メンブレンマスクと被露光物との非接触及び接触の状態を制御し、両者が接触した状態で露光を行う近接場露光用マスクの密着制御装置であって、
前記圧力調整部が、前記気体を加熱する加熱手段と前記気体を冷却する冷却手段とで構成されることを特徴とする近接場露光用マスクの密着制御装置。
【請求項２】
前記気体を加熱する加熱手段が、ペルチェ素子で構成されることを特徴とする請求項１に記載の近接場露光用マスクの密着制御装置。
【請求項３】
前記気体を加熱する加熱手段が、線状ヒータで構成されることを特徴とする請求項１に記載の近接場露光用マスクの密着制御装置。
【請求項４】
前記気体を冷却する冷却手段が、ペルチェ素子で構成され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用マスクの密着制御装置。
【請求項５】
前記気体を冷却する冷却手段が、液体による冷却手段で構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の近接場露光用マスクの密着制御装置。
【請求項６】
近接場露光用マスクを被露光物に密着制御するための圧力調整容器を備え、該圧力調整容器内の圧力を調整して、前記近接場露光用マスクを密着制御する近接場露光用マスクの密着制御方法であって、
前記圧力調整容器に連通する圧力調整部によって熱を作用させ、前記圧力調整容器内の圧力を調整することを特徴とする近接場露光用マスクの密着制御方法。
【請求項７】
前記圧力調整部の熱の作用により、前記圧力調整容器における全体あるいは一部の気体を膨張または収縮させ、前記圧力調整容器内の圧力を調整することを特徴とする請求項６に記載の近接場露光用マスクの密着制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接場露光用マスクの密着制御装置及び密着制御方法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プロセッサの高速化・大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のものとなっている。
一般に光リソグラフィー装置における微細加工限界は、用いる光の波長程度である。
このため、光リソグラフィー装置に用いる光の短波長化が進み、現在は近紫外線レーザが用いられ、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うためには、レーザのさらなる短波長化、その波長域でのレンズ開発等解決しなければならない課題も多い。
【０００３】
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、近接場光学顕微鏡（以下ＳＮＯＭと略す）の構成を用いた微細加工装置が提案されている。
例えば、１本（または数本）の加工プローブを用い、該プローブにおける１００ｎｍ以下の大きさの微小開口から滲み出る近接場光を用いてレジストに対し、光波長限界を越える局所的な露光を行う装置である。
さらにまた、このような近接場光を用いた露光において、スループットを向上させる露光方法として、例えば、特許文献１に記載されているように、近接場光による密着露光方法が提案されている。
この方法では、近接場光が遮光膜の間から滲み出るように構成されたパターンを有する薄膜マスクを、基板上のレジストに対して近接場領域である１００ｎｍ以下まで密着させて露光することで、マスク上の微細パターンを一度にレジストに転写することができる。
【０００４】
ところで、このような近接場光による密着露光方法において、露光に際してマスクを基板上のレジストに対し密着させる方法として、例えば特許文献２に開示されているように、加圧可能な圧力調整容器内の流体に、ピストン等により一定の圧力を加える方法が知られている。
このような方法では、例えば、図６に示すように、ピストン動作によって近接場露光用薄膜マスクを密着させる方法が採られる。
図６において、近接場露光用マスクである薄膜マスク１０３の被露光基板レジスト面１１４への密着を、圧力調整容器１０１内をピストン１０５の送り量をコントロールできるピストン駆動モータ１０７により加圧媒体１１２を圧縮する。
すなわち、光源側の面が加圧可能な圧力調整容器１０１内に面するようにしてマスクチャック１０２によって支持された薄膜マスク１０３に、圧力調整容器１０１内部を陽圧にすることにより薄膜マスク１０３を変形させる。
これにより、薄膜マスク１０３を上記圧力調整容器１０１外に配置された基板レジスト１１４の面に対し密着させて露光する。
【特許文献１】特開平１１−１４５０５１号公報
【特許文献２】特開２００５−１０１１２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来例の近接場光による密着露光において、露光マスクをレジスト面に密着させるために、ピストン動作などにより露光マスクへの圧力を変化させるものでは、つぎのような不都合を生じる場合がある。
すなわち、ピストンの摺動部からのゴミや、潤滑材等が圧力容器内に混入した場合、これらの異物によって露光用マスク裏面が汚染され、これにより露光用マスクパターンへの露光光による照射の均一性が悪化することとなる。
そのため、露光マスク裏面を洗浄して異物を除去することが必要となり、歩留まりの低下や、露光工程でのスループットが低下するという問題が生じた。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑み、露光用マスクによる密着露光に際し、露光用マスクへの異物の付着や、歩留まりの低下を抑制することができ、スループットの向上を図ることが可能となる近接場露光用マスクの密着制御装置及び密着制御方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するため、つぎのように構成した近接場露光用マスクの密着制御装置及び密着制御方法を提供するものである。
本発明の近接場露光用マスクの密着制御装置は、弾性変形可能なメンブレンマスクと圧力調整容器により構成される空間内に密閉された気体の体積を変化させる圧力調整部を備え、
前記圧力調整部によって、前記メンブレンマスクと被露光物との非接触及び接触の状態を制御し、両者が接触した状態で露光を行う近接場露光用マスクの密着制御装置であって、
前記圧力調整部が、前記気体を加熱する加熱手段と前記気体を冷却する冷却手段とで構成されることを特徴とする。
また、本発明の近接場露光用マスクの密着制御装置は、前記気体を加熱する加熱手段が、ペルチェ素子で構成されることを特徴とする。
また、本発明の近接場露光用マスクの密着制御装置は、前記気体を加熱する加熱手段が、線状ヒータで構成されることを特徴とする。
また、本発明の近接場露光用マスクの密着制御装置は、前記気体を冷却する冷却手段が、ペルチェ素子で構成されることを特徴とする。
また、本発明の近接場露光用マスクの密着制御装置は、前記気体を冷却する冷却手段が、液体による冷却手段で構成されることを特徴とする。
また、本発明の近接場露光用マスクの密着制御方法は、近接場露光用マスクを被露光物に密着制御するための圧力調整容器を備え、該圧力調整容器内の圧力を調整して、前記近接場露光用マスクを密着制御する近接場露光用マスクの密着制御方法であって、
前記圧力調整容器に連通する圧力調整部によって熱を作用させ、前記圧力調整容器内の圧力を調整することを特徴とする。
また、本発明の近接場露光用マスクの密着制御方法は、前記圧力調整部の熱の作用により、前記圧力調整容器における全体あるいは一部の気体を膨張または収縮させ、前記圧力調整容器内の圧力を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、露光用マスクによる密着露光に際し、露光用マスクへの異物の付着や、歩留まりの低下を抑制することができ、スループットの向上を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の維持用の構成によれば、露光マスクへの圧力を変化させるに際し、ピストンのような機械的な接触を無くすことにより、磨耗等によるゴミや、潤滑材等が圧力容器内に混入することを抑制することができる。
したがって、これらに起因する露光不良や歩留まりの低下を抑え、スループットの向上を図ることが可能となる。
【実施例】
【００１０】
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においては、本発明を適用して構成した近接場露光用マスクの密着制御機構について説明する。
図１に、本実施例における近接場光露光装置の概念図を示す。
図１において、２００は圧力調整部である。
なお、本実施例においては、圧力調整容器内の加圧媒体１１２の体積を変化させるための手段を除いて、基本的な構成は図６を用いて説明した従来例のものと変わらないものである。
したがって、図１においては上記した図６に示す従来例と共通の構成には同一の符号が用いられており、重複部分の説明は省略する。
【００１１】
本実施例においては、図１に示すように、圧力調整容器１０１内部と連通する部分に圧力調整容器内の加圧媒体１１２の体積を変化させるための手段として、加熱・冷却を行うための圧力調整部２００が設けられる。
この構成は、ボイル・シャルルの法則で一定量の気体で
ＰＶ／Ｔ＝一定（Ｐ：圧力、Ｖ：体積、Ｔ：絶対温度）・・・（式１）
という原理を利用したものである。
すなわち、圧力調整容器１０１内の加圧媒体１１２である気体の温度を上げると圧力を上げることができ、逆に温度を下げると圧力を下げることができる。
このような構成によれば、圧力調整容器１０１にシール固定された近接場露光用マスクである薄膜マスク１０３は、その圧力が陽圧か又は負圧かにより容器の外側あるいは内側に向かって均等に変形をする。
本実施例によれば、このようなボイル・シャルルの法則による原理を利用することで、本発明の上記した課題を解決することができる。
【００１２】
つぎに、具体的に、本実施例による加圧媒体１１２の体積を変化させる方法を述べる。
まず、薄膜マスク１０３を密着させる際は、圧力調整部２００に設けられた温調ヒータの電源を入れる。
すると、圧力調整部２００の発熱体から発生した熱が圧力調整容器１０１を伝わって内部の加圧媒体１１２を暖める。
その際、圧力センサ１１１で圧力調整容器内の気圧をモニターし、既知の密着圧力範囲（１０ｋＰａ〜数十ｋＰａ程度）で加熱手段の出力値のコントロール制御を行う。
すなわち、圧力値が低い時は加熱を行い、密着圧力範囲内に到達したら、加熱を停止する。
密着圧力範囲のマージンが少ない場合は制御の加熱勾配を緩やかに、またマージンが広い場合は加熱勾配を急峻にしてサイクルの効率を高めることができる。
この制御圧力範囲の値は、薄膜マスク１０３のサイズ・形状・材質等により異なってくるので、その使用する薄膜マスク毎にシミュレーションあるいは実験等により最適値を求める必要がある。
【００１３】
また、加圧とは逆に圧力調整容器１０１内の減圧を行う場合は、加熱手段の電源を切ると同時に、今度は冷却手段の電源が入るようにし、加圧媒体の温度を下げる。
これにより、圧力調整容器内の気圧を下げ、薄膜マスク１０３の被露光基板レジスト１１４からの剥離を行うことができる。冷却電源の制御は加熱と同様に圧力センサ１１１により行う。
本実施例においては、剥離時の圧力範囲は０ｋＰａ〜−数十ｋＰａでコントロールを行った。
【００１４】
［実施例２］
実施例２においては、圧力調整容器内の加圧媒体の体積を変化させるための手段として、加熱・冷却手段であるペルチェ素子を用いた構成例について説明する。
図２に、本実施例における近接場光露光装置の概念図を示す。
図２において、２０１は加熱用ペルチェ素子、２０２はは冷却用ペルチェ素子である。
なお、本実施例においては、圧力調整容器内の加圧媒体の体積を変化させるための手段として、加熱・冷却手段であるペルチェ素子を用いた点を除いて、基本的な構成は図６の従来例のもの、あるいは図１の実施例１のものと変わらないものである。
したがって、図２においてはこれらと共通の構成には同一の符号が用いられており、重複部分の説明は省略する。
本実施例においては、圧力調整容器１０１と連通した一部を錆びの発生のない、かつ安価で熱伝導の比較的良い材料であるアルミ金属で形成される。
その外周部には電流を流すと発熱をするタイプの加熱用ペルチェ素子２０１を外周部に密着するように取り付けられる。
一方、加熱用のペルチェ素子２０１とは機能的に逆のタイプの冷却用ペルチェ素子２０２をアルミ製の圧力調整容器１０１外周部に密着するように取り付けられる。
また、本実施例においては、上記した実施例１における加圧媒体１１２の体積を変化させる方法に準じ、ペルチェ素子を用いた加熱、冷却方法によって、加圧媒体１１２の体積を変化させ、露光マスクによる密着露光を実施することができる。
【００１５】
以下、より具体的に本発明の装置及び操作について説明する。
まず、図２に示した露光装置に露光用マスクを載置する。ここで露光用マスクは、ＳｉＮで構成されドーナツ状のマスク母材１０４上にクロム製の薄膜マスク１０３を配して構成されている。
具体的には、外形Φ４インチで中心部にΦ１０ｍｍの開口部を有し、厚み０．５２５ｍｍのドーナツ状のＳｉＮ製マスク母材１０４上に０．００５ｍｍ厚のクロム製マスク１０３を配して露光用マスクとした。
このマスクのマスク母材１０４を圧力調整容器１０１のマスクチャック１０２へバキューム吸着により吸着固定した。
こうすることにより圧力調整容器１０１内に圧力変化を生じさせてクロム製の薄膜マスク１０３を弾性変形させ、図２に示されるように被露光基板１１４であるレジストに接触させることができる。
ここで、シリコン基板上に化学増幅型レジストを配して被露光基板１１４とし、不図示のバキュームチャックを用いてステージ１１３に固定し、被露光基板１１４と薄膜マスク１０３との距離を０．１ｍｍ程度に調整した。
この場合、薄膜マスク１０３の全面に約５Ｋｐａ〜数十Ｋｐａ程度の正圧を加えることにより被露光基板１１４面に薄膜マスク１０３を密着させることが可能である。
加圧媒体１１２として空気を用い、以下の手順で薄膜マスク１０３を被露光基板１１４に密着させる。
【００１６】
圧力調整部２００に設けられた温調ヒータの電源を入れるとペルチェ素子２０１から発生した熱が圧力調整容器１０１を伝わって内部の加圧媒体１１２の空気を加温出来る。
その際、圧力センサ１１１で圧力調整容器内の気圧をモニターし、薄膜マスク１０３の密着圧力値範囲である10kPaで加温手段のヒータ出力値のコントロール制御を行った。
すなわち、圧力センサ１１１の圧力値が目標の数値よりも低い時は加温を行い、密着圧力範囲内に到達したら、加温を停止する。
密着圧力範囲のマージンが少ない場合は制御の加温勾配を緩やかに、またマージンが広い場合は加温勾配を急峻にしてサイクルの効率を高めることが出来るようにした。
【００１７】
次に、本実施例による圧力調整容器１０１内の空気圧力を大気圧から１０ｋＰａ上昇させるのに必要な加温温度を具体的に計算し説明する。
（式１）より
加温前の圧力×圧力調整容器容積／加温前の温度＝加温後の圧力×圧力調整容器容積／加温後の温度
（Ｐ１×Ｖ１）／Ｔ１＝（Ｐ２×Ｖ２）／Ｔ２  ・・・（式２）
（２式）において
Ｐ１＝１０１．３（ｋＰａ）（大気圧）
Ｔ１＝２０（℃）（絶対温度：２７３．２＋２０＝２９３．２℃）
Ｐ２＝１０１．３  ＋  １０（ＫＰａ）＝１１１．３（ＫＰａ）
Ｖ１≒Ｖ２（薄膜マスク部変形による体積の変動は圧力調整容器容量と比べ無視できる量であるので）
Ｔ２＝求める温度
したがって
Ｐ１／Ｔ１＝Ｐ２／Ｔ２・・・（式３）
（式３）へ上記の数値を代入すると
１０１．３／２９３．２＝１１１．３／Ｔ２
求めるＴ２は、
絶対温度で３２２（℃）だから
３２２−２７３．２＝４８．９（℃）
したがって加温する温度は
４８．９−２０＝２８．９（℃）
よって加温前において加圧媒体１１２の空気温度が摂氏２０℃の場合、加熱用ペルチエ素子２０１を用いて空気の温度を２８．９（℃）上昇させることにより１０ＫＰａの圧力を薄膜マスク１０３に加えることが可能である。
【００１８】
［実施例３］
実施例３においては、圧力調整容器内の加圧媒体の体積を変化させるための手段として、加熱手段である線状ヒータと冷却手段である水冷管を用いた構成例について説明する。
図３に、本実施例における近接場光露光装置の概念図を示す。
図３において、２０３は線状ヒータ、２０４は水冷管である。
なお、本実施例においては、圧力調整容器内の加圧媒体の体積を変化させるための手段として、加熱手段である線状ヒータ、冷却手段である水冷管を用いた点を除いて、基本的な構成は図６の従来例のもの、あるいは図１の実施例１のものと変わらないものである。
したがって、図３においてはこれらと共通の構成には同一の符号が用いられており、重複部分の説明は省略する。
本実施例においては、図２に示されるペルチェ素子の実施例２と同様に、圧力調整容器１０１を構成し、該圧力調整容器１０１から突起したアルミ金属製の部材の外周部に線状ヒータ２０３と水冷管２０４を、交互に密着巻きすることにより構成される。
また、本実施例においては、上記した実施例１における加圧媒体１１２の体積を変化させる方法に準じ、線状ヒータ、水冷管を用いた加熱、冷却方法によって、加圧媒体１１２の体積を変化させ、露光マスクによる密着露光を実施することができる。
【００１９】
［実施例４］
実施例４においては、圧力調整容器内の加圧媒体の体積を変化させるための手段として、加熱手段である複数の線状ヒータ２０３と冷却手段である水冷管２０４のユニットを用い、これらを圧力調整容器１０１周囲に配置した構成例について説明する。
図４に、本実施例における近接場光露光装置の概念図を示す。
図４において、２０３は線状ヒータ、２０４は水冷管である。
なお、本実施例においては、圧力調整容器内の加圧媒体１１２の体積を変化させるための手段である複数の線状ヒータ２０３と水冷管２０４のユニットを除いて、基本的な構成は実施例３のものと変わらないものである。
したがって、実施例３と共通の構成には同一の符号が用いられており、重複部分の説明は省略する。
本実施例においては、複数の線状ヒータ２０３と水冷管２０４のユニットを、圧力調整容器１０１周囲に配置し、露光装置の露光サイクルの高速化に対応した構成が採られている。
また、本実施例においては、上記した実施例３における加圧媒体１１２の体積を変化させる方法に準じ、複数の線状ヒータ２０３と水冷管２０４のユニットを用いた加熱、冷却方法によって、加圧媒体１１２の体積を変化させる。
これにより、露光マスクによる密着露光を実施することができる。
【００２０】
［実施例５］
実施例５においては、圧力調整容器内の加圧媒体の体積を変化させるための手段として、加熱手段である加熱用ペルチェ素子と冷却手段である水冷管を用いた構成例について説明する。
図５に、本実施例における近接場光露光装置の概念図を示す。
図５において、２０１は加熱用ペルチェ素子、２０４は水冷管である。
なお、本実施例においては、圧力調整容器内の加圧媒体１１２の体積を変化させるための手段である加熱用ペルチェ素子と水冷管の組合せ構成を除いて、基本的な構成は実施例２、実施例３等のものと変わらないものである。
したがって、図５においてはこれらと共通の構成には同一の符号が用いられており、重複部分の説明は省略する。
本実施例においては、図５に示すように、加熱手段としての加熱用ペルチェ素子２０１と、冷却手段としての水冷管２０４を、圧力調整容器１０１周囲に個別に設けられる。
また、本実施例においては、上記した実施例２あるいは実施例３における加圧媒体１１２の体積を変化させる方法に準じ、加熱用ペルチェ素子と水冷管の組合せ構成を用いた加熱、冷却方法によって、加圧媒体１１２の体積を変化させる。
これにより、露光マスクによる密着露光を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例１における圧力調整容器内の加圧媒体の体積を変化させるための手段として、加熱・冷却を行うための圧力調整部が設けられた構成例を説明する図。
【図２】本発明の実施例２における圧力調整容器内の加圧媒体の体積を変化させるための手段として、加熱・冷却手段であるペルチェ素子を用いた構成例を説明する図。
【図３】本発明の実施例３における圧力調整容器内の加圧媒体の体積を変化させるための手段として、加熱手段である線状ヒータと冷却手段である水冷管を用いた構成例を説明する図。
【図４】本発明の実施例４における圧力調整容器内の加圧媒体の体積を変化させるための手段として、加熱手段である複数の線状ヒータと冷却手段である水冷管のユニットを用いた構成例を説明する図。
【図５】本発明の実施例５における圧力調整容器内の加圧媒体の体積を変化させるための手段として、加熱手段である加熱用ペルチェ素子と冷却手段である水冷管を用いた構成例を説明する図。
【図６】従来例におけるピストン動作によって近接場露光用薄膜マスクを密着させる近接場露光方法の構成例を説明する図。
【符号の説明】
【００２２】
１０１：圧力調整容器
１０２：マスクチャック
１０３：薄膜マスク（微小開口パターン付）
１０４：マスク母材
１０５：ピストン
１０６：シリンダー
１０７：ピストン駆動モータ
１０８：レンズ
１０９：ガラス窓
１１０：光源
１１１：圧力センサ
１１２：加圧媒体
１１３：ステージ
１１４：被露光基板レジスト面
１１５：露光光
１１６：圧力
２００：圧力調整部
２０１：ペルチェ素子（加熱用）
２０２：ペルチェ素子（冷却用）
２０３：線状ヒータ
【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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