(57)【要約】【課題】露光用マスクと被露光物が密着していることを直接検出し、それらの密着状態を精度よく検出することが可能となる近接場露光方法、近接場露光装置を提供する。【解決手段】本発明の近接場露光方法は、露光用光源の光の波長よりも小さい開口部を有する遮光膜を備えた露光用マスクを用い、露光用光源から照射される光により前記露光用マスクの開口部に発生する近接場光によってレジストを露光する近接場露光方法であって、  前記露光用マスクとして、前記露光用光源から照射される光の波長に対して透過率が低く、計測用光源から照射される光の波長に対して透過率が高い材料で前記遮光膜を構成した近接場露光マスクを用い、  前記近接場露光マスクと前記レジストから反射される計測光の干渉を計測することによって、前記近接場露光マスクと前記レジストとの密着状態を検出し、近接場露光をする工程を有する構成とする。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光用光源の光の波長よりも小さい開口部を有する遮光膜を備えた露光用マスクを用い、露光用光源から照射される光により前記露光用マスクの開口部に発生する近接場光によってレジストを露光する近接場露光方法であって、
前記露光用マスクとして、前記露光用光源から照射される光の波長に対して透過率が低く、計測用光源から照射される光の波長に対して透過率が高い材料で前記遮光膜を構成した近接場露光マスクを用い、
前記近接場露光マスクと前記レジストから反射される計測光の干渉を計測することによって、前記近接場露光マスクと前記レジストとの密着状態を検出し、近接場露光をする工程を有することを特徴とする近接場露光方法。
【請求項２】
前記干渉の計測が、前記近接場露光マスクにおける遮光膜側の前記計測光による反射光と、前記レジスト側の前記計測光による反射光とによって生ずる干渉縞の計測によ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】
前記近接場露光マスクとして、シリコンまたはガリウムヒ素またはゲルマニウムを含有する材料で形成された遮光膜を備えた近接場露光マスクを用い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】
前記近接場露光する工程が、
前記近接場露光マスクを用意する第１の工程と、
前記計測用光源より前記近接場露光マスクに計測光を照射し、前記近接場露光マスクと前記レジストから反射される反射光により生ずる干渉を計測し、
該計測した結果に基づいて前記近接場露光マスクと前記レジストとの平行度を調整する第２の工程と、
前記第２の工程により平行度が調整された前記近接場露光マスクと前記レジストとを密着させ、前記計測用光源の照射による前記近接場露光マスクと前記レジストからの反射光によって生ずる干渉を計測し、
該計測した結果に基づいて前記近接場露光マスクに圧力を印加する第３の工程と、
前記露光用光源から前記近接場露光マスクに光を照射し、前記近接場露光マスクの開口部に発生する近接場光によって前記レジストを露光する第４の工程と、
を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の近接場露光方法。
【請求項５】
前記近接場露光する工程が、前記干渉縞の計測における、前記近接場露光マスクまたは前記レジストに付着しているゴミにより生ずる点回折干渉縞を計測し、
該計測に基づいて前記近接場露光マスクまたは前記レジストを洗浄する工程を含むことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の近接場露光方法。
【請求項６】
露光用光源の光の波長よりも小さい開口部を有する遮光膜を備えた露光用マスクの前記開口部に発生する近接場光によって、被露光物を露光する近接場露光装置であって、
前記露光用マスクとして、前記露光用光源から照射される光の波長に対して透過率が低く、前記計測用光源から照射される光の波長に対して透過率が高い材料で前記遮光膜を構成した近接場露光マスクと、
前記被露光物を露光する光を照射するための露光用光源と、
前記被露光物と前記近接場露光マスクとの位置関係を計測するための計測用光源と、
前記計測用光源より照射され、前記被露光物と前記近接場露光マスクより反射される反射光により生ずる干渉を計測する干渉計測手段と、
前記近接場露光マスクと前記被露光物との位置を調整する位置調整手段と、
を有することを特徴とする近接場露光装置。
【請求項７】
前記近接場露光マスクの前記遮光膜が、シリコンまたはガリウムヒ素またはゲルマニウムを含有する材料で構成されていることを特徴とする請求項６に記載の近接場露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接場露光方法、近接場露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスを始めとする微細加工を必要とする各種電子デバイスの分野では、デバイスの高密度化、高集積化の要求がますます高まっており、これらの要求を満たすにはパターンの微細化が必須となってきている。
これら要求を満たすものとして、投影系露光装置が近年主流となっている。
この投影系露光装置は、一般的に光源と照明光学系とパターンが描画されたマスクと投影光学系と被露光物をスキャンさせるステージにより構成されており、解像限界は光の波長程度である。
このようなことから、解像度を上げるために投影光学系と被露光物を液体で満たして露光する液浸露光技術が提案されているが、投影光学系の大型化、高精度化、装置の複雑化により装置コストが上昇という課題も生じている。
【０００３】
一方、解像度が光の波長に依らないローコストな微細加工方法として露光用マスク面に形成された微小開口から生ずる近接場光を利用した近接場露光方法が提案されている。
近接場光の強度は一般的に微小開口からの距離に対して急激に減衰するため、実用的には被露光物と微小開口は１００ｎｍ以下に近接させることが必要である。
したがって、近接場露光においては露光用マスクと被露光物が密着した状態で露光が行われる。そのため、露光用マスクと被露光物が確実に密着していることを検出する手段が必要である。
【０００４】
従来において、このような露光用マスクと被露光物との密着を検出するため、特許文献１では弾性変形する露光用マスクに光を照射し、その反射光の受光位置の変位を検出することにより露光用マスクの弾性変形を検出する近接場露光方法が提案されている。
具体的には、ここでは露光用マスクの弾性変形量から露光用マスクと被露光物との密着を検出する手法が採られている。
【特許文献１】特開２００４−３３５７５２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、上記従来例における特許文献１のものは、露光用マスクの弾性変形量から露光用マスクと被露光物との密着を検出するものであるから、露光面において露光用マスクと被露光物の相対変位を直接検出することができない。
そのため、露光用マスクと被露光物が密着していることを直接検出し、露光用マスクと被露光物が確実に密着していることを精度よく検出する上で、必ずしも満足の得られるものではない。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑み、露光用マスクと被露光物が密着していることを直接検出し、それらの密着状態を精度よく検出することが可能となる近接場露光方法、近接場露光装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、次のように構成した近接場露光方法、近接場露光装置を提供するものである。
本発明の近接場露光方法は、露光用光源の光の波長よりも小さい開口部を有する遮光膜を備えた露光用マスクを用い、露光用光源から照射される光により前記露光用マスクの開口部に発生する近接場光によってレジストを露光する近接場露光方法であって、
前記露光用マスクとして、前記露光用光源から照射される光の波長に対して透過率が低く、計測用光源から照射される光の波長に対して透過率が高い材料で前記遮光膜を構成した近接場露光マスクを用い、
前記近接場露光マスクと前記レジストから反射される計測光の干渉を計測することによって、前記近接場露光マスクと前記レジストとの密着状態を検出し、近接場露光をする工程を有することを特徴とする。
また、本発明の近接場露光方法は、前記干渉の計測が、前記近接場露光マスクにおける遮光膜側の前記計測光による反射光と、前記レジスト側の前記計測光による反射光とによって生ずる干渉縞の計測によることを特徴とする。
また、本発明の近接場露光方法は、前記近接場露光マスクとして、シリコンまたはガリウムヒ素またはゲルマニウムを含有する材料で形成された遮光膜を備えた近接場露光マスクを用いることを特徴とする。
また、本発明の近接場露光方法は、
前記近接場露光する工程が、
前記近接場露光マスクを用意する第１の工程と、
前記計測用光源より前記近接場露光マスクに計測光を照射し、前記近接場露光マスクと前記レジストから反射される反射光により生ずる干渉を計測し、
該計測した結果に基づいて前記近接場露光マスクと前記レジストとの平行度を調整する第２の工程と、
前記第２の工程により平行度が調整された前記近接場露光マスクと前記レジストとを密着させ、前記計測用光源の照射による前記近接場露光マスクと前記レジストからの反射光によって生ずる干渉を計測し、
該計測した結果に基づいて前記近接場露光マスクに圧力を印加する第３の工程と、
前記露光用光源から前記近接場露光マスクに光を照射し、前記近接場露光マスクの開口部に発生する近接場光によって前記レジストを露光する第４の工程と、
を含むことを特徴とする。
また、本発明の近接場露光方法は、前記近接場露光する工程が、前記干渉縞の計測における、前記近接場露光マスクまたは前記レジストに付着しているゴミにより生ずる点回折干渉縞を計測し、
該計測に基づいて前記近接場露光マスクまたは前記レジストを洗浄する工程を含むことを特徴とする。
また、本発明の近接場露光装置は、露光用光源の光の波長よりも小さい開口部を有する遮光膜を備えた露光用マスクの前記開口部に発生する近接場光によって、被露光物を露光する近接場露光装置であって、
前記露光用マスクとして、前記露光用光源から照射される光の波長に対して透過率が低く、前記計測用光源から照射される光の波長に対して透過率が高い材料で前記遮光膜を構成した近接場露光マスクと、
前記被露光物を露光する光を照射するための露光用光源と、
前記被露光物と前記近接場露光マスクとの位置関係を計測するための計測用光源と、
前記計測用光源より照射され、前記被露光物と前記近接場露光マスクより反射される反射光により生ずる干渉を計測する干渉計測手段と、
前記近接場露光マスクと前記被露光物との位置を調整する位置調整手段と、
を有することを特徴とする。
また、本発明の近接場露光装置は、前記近接場露光マスクの前記遮光膜が、シリコンまたはガリウムヒ素またはゲルマニウムを含有する材料で構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、露光用マスクと被露光物が密着していることを直接検出し、それらの密着状態を精度よく検出することが可能となる近接場露光方法、近接場露光装置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】
【０００９】
本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例により説明する。
【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、本発明を適用した近接場露光方法について説明する。
図１に、本実施例の近接場露光方法における各工程を説明するためのフローチャートを示す。
図１に基づいて、各工程について説明をする。
まず、工程１において、露光用マスクとして、露光波長に対して透過率が低く、計測光波長に対して透過率が高い遮光膜によって構成される近接場露光マスクを用意する。
次に、工程２において、計測用光源を用いて計測光を近接場露光マスクに照射し、近接場露光マスクとレジストから反射される光による干渉を計測する。
そして、上記計測した干渉計測値に基づいて、近接場露光マスクとレジストの平行度を調整する。
次に、工程３において、平行度が調整された近接場露光マスクとレジストを密着させる。
このとき、計測光照射による近接場露光マスクとレジストからの反射光によって生ずる干渉を計測することで、近接場露光マスクとレジストの密着を確認し、干渉の計測値に基づき近接場露光マスクに印加する圧力を調整する。
次に、工程４において、計測光の照射を終了し、露光用光源から近接場光を発生させるための露光光を近接場露光マスクに照射することでレジストを露光する。
【００１１】
更に、上記各工程についての詳細を説明する。
本実施例において、露光用光源は波長が３６５ｎｍのものを用い、また計測用光源は波長が６３３ｎｍのものが用いられる。
この計測光波長は、少なくともレジストがほぼ感光しない波長帯を選択している。
但し、露光用光源および計測用光源の波長は、上記したものに限られるものではない。
【００１２】
つぎに、上記工程１において用意される近接場露光マスクについて説明する。図２に、上記工程１において用意される近接場露光マスク４の構成を示す。
本実施例用いられる近接場露光マスク４は、マスク母材１と遮光膜２および近接場光を発生させるための開口パターン３により構成されている。
マスク母材１は、０．１〜１００μｍ程度が好ましく、また遮光膜２の厚さは１０〜１００ｎｍ程度が特に好ましい。
【００１３】
図３は、露光用光源の波長である３６５ｎｍと計測用光源の波長である６３３ｎｍにおいて、遮光膜厚５０ｎｍで入射側媒質の屈折率を１とした場合の透過率を計算した表である。
図３のように、遮光膜２の材料としてシリコンまたはガリウムヒ素またはゲルマニウムを含有することで、露光用光源の波長に対して透過率が１％未満で、計測用光源の波長に対して透過率が２０％以上の遮光膜２を形成することができる。参考までに、従来から遮光膜材料として用いられているクロムを例にとって、それぞれの透過率を示すと、露光用光源の波長に対する透過率は０．１％で、計測用光源の波長に対する透過率は０．５％であり、計測光はほぼ透過しない。
なお、一般的には近接場露光マスク４の遮光膜材料として、クロムのような金属材料が知られているが、金属材料は一般的には可視光から赤外においても消衰係数が大きいため、計測用光源の波長は透過率が２〜３％未満となる。
その点において、上記した本実施例に用いられる材料は、金属材料と比較して可視光から赤外において消衰係数が小さいため、結果的に透過率を高くすることができる。
【００１４】
つぎに、上記工程２における近接場露光マスク４とレジストの干渉計測について説明する。
図４に、上記工程２における近接場露光マスク４とレジストの干渉を説明する図を示す。
計測光が近接場露光マスク４に照射され、マスク母材１および遮光膜２を透過してレジスト５の表面でレジスト側反射光６が生ずる。
また、遮光膜２では一部の計測光が反射し、遮光膜側反射光７が生ずる。ゆえにレジスト側反射光６と遮光膜側反射光７によって干渉縞が生ずる。
特に、近接場露光マスク４とレジスト５の平行度が調整されていないので、傾斜方向に対応した多数本のティルト干渉縞が計測される。
計測されたティルト干渉縞の本数およびティルト干渉縞の方向によりティルト干渉縞の本数が少なくなるように不図示の平行度調整機構で近接場露光マスク４とレジスト５の平行度を調整する。
また、このとき近接場露光マスク４またはレジスト５に微小な粒子状のゴミが付着している場合、ゴミにより計測光が散乱されるためゴミの位置を中心に点回折干渉縞が計測される。
点回折干渉縞の計測に基づき近接場露光マスク４またはレジスト５を洗浄することでゴミの影響を低減した低欠陥な露光が可能である。
【００１５】
つぎに、上記工程３における近接場露光マスク４とレジスト５の密着について説明する。
図５に、近接場露光マスク４とレジスト５の密着を説明する図を示す。
露光用光源の波長および計測用光源の波長に対して透過率が高く、かつ近接場露光マスク４側に曲率を有する透明弾性ゴム８を介して近接場露光マスク４に圧力を印加することで、近接場露光マスク４を弾性変形させてレジスト５と密着させる。
透明弾性ゴム８の周縁に不図示の圧力印加機構により力９を加えることで、近接場露光マスク４の中心から密着がはじまり、さらに力９を加えつづけることにより開口パターン３が描画されている露光面全面にわたって近接場露光マスク４とレジスト５を密着させる。
上記工程２と同様に、計測光によりレジスト側反射光６と遮光膜側反射光７による干渉縞が生ずる。
近接場露光マスク４は透明弾性ゴム８により中心から力を受けるため、密着がはじまる中心からの同心円状の干渉縞を計測する。
よって開口パターン３が描画されている露光面全面にわたり同心円状の干渉縞が一様になるまで力９を近接場露光マスク４に印加することで広範囲にわたる密着が可能である。
なお、迷光防止のため透明弾性ゴム８に計測光波長用の反射防止膜を設けることが、より好ましい。
【００１６】
つぎに、上記工程４におけるレジスト５への近接場露光について説明する。
図６に、レジスト５への近接場露光を説明する図を示す。
上記工程４では、計測光の照射を終了し、近接場露光マスク４とレジスト５との密着を保つように、力９は透明弾性ゴム８に印加されつづけている。
露光用光源から露光光１０を透明弾性ゴム８を介して近接場露光マスク４に照射する。
近接場露光マスク４上の開口パターン３の周辺に露光光１０による近接場光１１が発生し、近接場光１１によりレジスト５を露光する。
【００１７】
［実施例２］
実施例２においては、本発明を適用した近接場露光装置について説明する。
図７に、本実施例の近接場露光装置の構成を説明するための図を示す。
本実施例の近接場露光装置は、露光用光源１２と計測用光源１５を備えている。本実施例においては、露光用光源１２は波長が３６５ｎｍのものを用い、計測用光源１５は波長が６３３ｎｍのものが用いられる。
近接場露光マスク４は実施例１に示したようにマスク母材１と遮光膜２、開口パターン３から構成されている。
露光用光源１２および計測用光源１５の波長は、上記したものに限られるものではない。
【００１８】
露光用光源１２から発生した露光光はコリメータレンズ１３で平行光となり透明弾性ゴム８を介し近接場露光マスク４に照射され、近接場露光マスク４の開口パターン３の周辺に生じる近接場光により被露光物１４を露光する。
遮光膜２の材料は実施例１に示したようにシリコンまたはガリウムヒ素またはゲルマニウムを含有するものである。
計測用光源１５から発生する計測光はビームスプリッタ１６を透過し、コリメータレンズ１７で平行光となる。
ミラー１８で反射し透明弾性ゴム８を介し近接場露光マスク４の遮光膜２および被露光物１４で反射される。遮光膜２および被露光物１４での反射光はミラー１８、コリメータレンズ１７を通りビームスプリッタ１６で反射されて結像レンズ１９によりＣＣＤカメラ２０上に干渉縞を形成する。
ＣＣＤカメラ２０の干渉縞画像はコンピュータ２１に取り込まれ、画像解析が可能である。
【００１９】
また、ミラー１８は被露光物１４を露光するときには露光光を遮らないように退避する。本実施例は計測光を近接場露光マスク４に対して垂直入射させて、遮光膜２および被露光物１４を構成とするフィゾー干渉計を干渉計測手段としているが、これに限られるものではない。
ステージ２３は被露光物を水平方向に移動させてステップアンドリピート方式の露光が可能である。圧力印加機構２２は透明弾性ゴム８の周縁のみに力を印加する。
透明弾性ゴム８は曲率を有しているので近接場露光マスク４と被露光物１４を中心から密着させることができる。
駆動機構２４は、位置調整手段を備え、近接場露光マスク４、透明弾性ゴム８および圧力調整機構２２を一体として近接場露光マスク４と被露光物１４の密着あるいは剥離の粗動作、近接場露光マスク４と被露光物との平行度、等を調整する機能を有する。
以上の構成で、少なくとも実施例１の工程１から工程４に記した近接場露光方法を実施する。
【００２０】
本実施例による近接場露光装置のシーケンス動作という観点から、近接場露光の実施形態をフローチャートとして図８に示す。各ステップは、以下のとおりである。
＜ステップ１＞
被露光物１４をステージ２３にセットする。
＜ステップ２＞
被露光物１４を露光位置までステージ２３により移動させる。
＜ステップ３＞
計測用光源１５から計測光を近接場露光マスク４および被露光物１４へ照射し、ＣＣＤカメラ２０を通してコンピュータ２１に干渉縞画像を取り込む。
＜ステップ４＞
干渉縞画像をコンピュータ２１により解析する。ティルト干渉縞成分を抽出し平行度調整量を計算後、指令値を駆動機構２４に送り、指令値に基づき近接場露光マスク４と被露光物１４の平行度を調整する。
【００２１】
＜ステップ５＞
再び干渉縞画像をコンピュータ２１に取り込み解析する。ティルト干渉縞成分が閾値以下となっているか判断し、閾値以上であればステップ４へ戻る。閾値以下であれば次のステップへ進む。
＜ステップ６＞
駆動機構２４により近接場露光マスク４を下降させ、被露光物１４と接触させる。
＜ステップ７＞
圧力調整機構２２により透明弾性ゴム８に力を印加する。近接場露光マスク４は透明弾性ゴム８を介して中心から密着する。
＜ステップ８＞
干渉縞画像をコンピュータ２１に取り込み解析する。同心円状干渉縞成分を抽出し加圧量を計算後、指令値を圧力調整機構２２に送り、指令値に基づき透明弾性ゴム８に力９を印加する。
【００２２】
＜ステップ９＞
再び干渉縞画像をコンピュータ２１に取り込み解析する。同心円状干渉縞成分が閾値以下となっているか判断し、閾値以上であればステップ８へ戻る。閾値以下であれば次のステップへ進む。
＜ステップ１０＞
計測用光源１５による計測光の照射を終了する。ミラー１８を退避させる。
＜ステップ１１＞
露光用光源１２から露光光を近接場露光マスク４へ照射し、被露光物１４に対して近接場露光を行う。所定の時間が経過したら、照射を終了する。駆動機構２４により近接場露光マスク４を上昇させて被露光物１４と剥離させる。
＜ステップ１２＞
被露光物１４において所定のすべての位置で露光が終了したか判断し、終了していなければステップ２へ戻る。終了していれば近接場露光の動作シーケンスを終了する。
【００２３】
以上で説明した本発明の各実施例の構成によれば、近接場露光マスクあるいは被露光物の取り付け誤差に関係なく、高い再現性をもってナノメートルオーダーで近接場露光マスクとレジストを密着できる。
従って高い再現性で高解像な露光を実現する近接場露光装置を提供することができる。
また、上記干渉縞の計測により、計測値に基づいて近接場露光マスクとレジストの位置を調整することで、露光面全域にわたって近接場露光マスクとレジストを密着させることができ、露光面全域にわたって高い再現性で高解像な露光を実現することができる。
また、上記干渉縞の計測において、ゴミによる点回折干渉縞を計測し、該計測に基づいて近接場露光マスクまたはレジストを洗浄してから露光を行うことで、低欠陥で高解像な露光を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例１における近接場露光方法の各工程を説明するためのフローチャート。
【図２】本発明の実施例１の工程１に用意される近接場露光マスクの構成を説明するための図。
【図３】本発明の実施例１の近接場露光マスクにおける、露光用光源の波長である３６５ｎｍと計測用光源の波長である６３３ｎｍにおいて、遮光膜厚５０ｎｍで入射側媒質の屈折率を１とした場合の透過率を計算した表。
【図４】本発明の実施例１の工程２における近接場露光マスクとレジストとの干渉を説明するための図。
【図５】本発明の実施例１の工程３における近接場露光マスクとレジストの密着を説明するための図。
【図６】本発明の実施例１の工程４におけるレジストの近接場露光を説明するための図。
【図７】本発明の実施例２における近接場露光装置の構成を説明するための図。
【図８】本発明の実施例２における近接場露光装置の動作シーケンスを説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
【００２５】
１：マスク母材
２：遮光膜
３：開口パターン
４：近接場露光マスク
５：レジスト
６：レジスト側反射光
７：遮光膜側反射光
８：透明弾性ゴム
９：力
１０：露光光
１１：近接場光
１２：露光用光源
１３：コリメータレンズ
１４：被露光物
１５：計測用光源
１６：ビームスプリッタ
１７：コリメータレンズ
１８：ミラー
１９：結像レンズ
２０：ＣＣＤカメラ
２１：コンピュータ
２２：圧力調整機構
２３：ステージ
２４：駆動機構
【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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