(57)【要約】【課題】解像度、スループット及び経済性に優れた露光をもたらす近接場光用のマスク、露光装置及び方法を提供する。【解決手段】互いに直交する方向に長手方向を有する開口が形成されたマスクを被処理体に密着させるステップと、前記各方向以外の方向に偏光した露光光を前記マスクに照射するステップとを有することを特徴とする露光方法を提供する。【選択図】　　　　　図１
2004111500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交する方向に長手方向を有する開口が形成されたマスクを被処理体に密着させるステップと、
前記各方向以外の方向に偏光した露光光を前記マスクに照射するステップとを有することを特徴とする露光方法。
【請求項２】
前記照射ステップは、前記マスクの前記開口の長手方向を検出するステップと、
前記検出結果に基づいて、前記露光光を生成するステップとを更に有することを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項３】
前記照射ステップは、前記開口の長手方向に対して略４５°の角度の方向に偏光した露光光を前記マスクに照射することを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項４】
前記開口は、互いに直交する方向のみに形成されていることを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項５】
基板に支持されて露光光を透過するマスク母材と、
前記マスク母材上に形成されて前記露光光を遮光する遮光膜とを有し、
当該遮光膜に互いに直交する方向のみに長手方向を有する開口が形成されていることを特徴とする近接場露光用マスク。
【請求項６】
前記遮光膜は、前記開口の長手方向の情報を含むマークが更に形成されていることを特徴とする請求項５記載の近接場露光用マスク。
【請求項７】
近接場光を用いた露光装置であって、
互いに直交する方向に長手方向を有する開口が形成されたマスクを照明する光を射出する光源部と、
前記マスクと前記光源部との間に配置され、前記光を前記各方向以外の方向に偏光する偏光部を有することを特徴とする露光装置。
【請求項８】
前記開口の長手方向を検出する検出部を更に有し、
前記偏光部は、前記検出部が検出結果に基づいて、前記光の偏光方向を前記開口の長手方向に対して略４５°の角度に制御する偏光制御手段を有することを特徴とする請求項７記載の露光装置。
【請求項９】
前記開口は、互いに直交する方向のみに形成されていることを特徴とする請求項７記載の露光装置。
【請求項１０】
請求項５又は６記載のマスクと、
前記マスクに形成された開口の長手方向に対して略４５°の偏光方向を有する光を照射する照射手段とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
近接場光を用いた露光装置であって、
複数の方向に長手方向を有する開口が形成されたマスクに円偏光の偏光成分を有する露光光を照射する円偏光照射手段を有することを特徴とする露光装置。
【請求項１２】
前記円偏光照射手段は、円偏光の偏光成分を有する光を射出する光源部を有することを特徴とする請求項１１記載の露光装置。
【請求項１３】
前記円偏光照射手段は、
直線偏光の偏光成分を有する光を射出する光源部と、
前記光の直線偏光の偏光成分を円偏光の偏光成分に変換する変換素子とを有することを特徴とする請求項１１記載の露光装置。
【請求項１４】
前記円偏光照射手段は、
ランダムな偏光成分を有する光を射出する光源部と、
前記光のランダムな偏光成分を所定の直線偏光の偏光成分に変換する第１の変換素子と、
前記所定の直線偏光の偏光成分を円偏光の偏光成分に変換する第２の変換素子とを有することを特徴とする請求項１１記載の露光装置。
【請求項１５】
複数の方向に長手方向を有する開口が形成されたマスクを被処理体に密着させるステップと、
前記マスクに円偏光の偏光成分を有する光を照射するステップとを有することを特徴とする露光方法。
【請求項１６】
請求項７乃至１４のうちいずれか一項記載の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、
露光された前記被処理体に所定のプロセスを行うステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、露光装置に関し、特に、半導体ウェハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板などの被処理体を露光するのに使用されるマスク、露光装置及び露光方法に係る。本発明のマスク、露光装置及び露光方法は、例えば、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル等の表示素子、磁気ヘッド等の検出素子、ＣＣＤ等の撮像素子といった各種デバイスの製造に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の小型化及び薄型化の要請から、電子機器に搭載される半導体素子の微細化への要求はますます高くなっている。例えば、マスク又はレチクル（以下、本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する。）のパターンに対するデザインルールはライン・アンド・スペース（Ｌ＆Ｓ）１３０ｎｍを量産工程で達成しようとし、今後ますます小さくなることが予想される。Ｌ＆Ｓは、露光においてラインとスペースの幅が等しい状態でウェハ上に投影された像であり、露光の解像度を示す尺度である。露光では、解像度、重ね合わせ精度、スループットの３つのパラメータが重要である。解像度は正確に転写できる最小寸法、重ね合わせ精度は被処理体にパターンを幾つか重ね合わせる際の精度、スループットは単位時間当たり処理される枚数である。
【０００３】
露光法は、基本的に、等倍転写法と投影法の二種類を有する。等倍転写は、マスクと被処理体を接触させる密着法と僅かに離間させる近接法とを含む。しかし、密着法は、高解像度が得られるもののごみやシリコンのかけらがマスクに圧入されてマスクの破損や被処理体の傷、欠陥をもたらす。近接法は、かかる問題を解決しているが、ごみ粒子の最大寸法よりもマスクと被処理体の間隔が小さくなると同様にマスクの破損が生じ得る。
【０００４】
そこで、マスクと被処理体との距離を更に離間させる投影法が提案されている。投影法の中でも解像度の改善と露光領域の拡大のためにマスクを一部ずつ露光し、マスクとウェハを同期してウェハを連続的又は断続的に掃引（スキャン）することによってマスクパターン全体をウェハに露光する走査型投影露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる。）が最近の主流になっている。
【０００５】
投影露光装置は、一般に、光源から出射された光束を利用してマスクを照明する照明光学系と、マスクと被処理体との間に配置される投影光学系とを有する。照明光学系においては、均一な照明領域を得るために光源からの光束を複数のロッドレンズから構成されるハエの目レンズなどのライトインテグレータに導入し、ライトインテグレータ射出面を２次光源面としてコンデンサーレンズでマスク面をケーラー照明する。
【０００６】
投影露光装置の解像度Ｒは、光源の波長λと投影光学系の開口数（ＮＡ）を用いて次式で与えられる。
【０００７】
【数１】
2004111500.tif 000003
【０００８】
従って、波長を短くすればするほど、及び、ＮＡを上げれば上げるほど、解像度はよくなる。
【０００９】
一方、一定の結像性能を維持できる焦点範囲を焦点深度といい、焦点深度ＤＯＦは次式で与えられる。
【００１０】
【数２】
2004111500.tif 000004
【００１１】
従って、波長を短くすればするほど、及び、ＮＡを上げれば上げるほど、焦点深度は小さくなる。焦点深度は、小さくなるとフォーカス合わせが難しくなり、基板のフラットネス（平坦度）やフォーカス精度を上げることが要求されるため、基本的に大きい方が好ましい。
【００１２】
数式１及び２からＮＡよりも波長を短くする方が有効であることが理解される。このため、近年の光源は、従来の超高圧水銀ランプからより波長の短いＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）に移行しつつある。
【００１３】
しかし、比例定数ｋ１及びｋ２の値は、通常０．５乃至０．７程度であり、位相シフト等の解像力増強法を用いても０．４程度に留まるため、比例定数を低減して解像度を向上することは困難である。また、投影露光装置では、一般に、解像度は使用する光源の波長が略限界であると言われ、エキシマレーザーを使用しても投影露光装置は、０．１０μｍ以下のパターンを形成することが困難である。加えて、仮に、より短い波長を有する光源が存在しても、かかる短波長の露光光を投影光学系に使用される光学材料（即ち、レンズの硝材）が透過できずに（その結果被処理体に投影できずに）露光ができなくなるという問題もある。即ち、殆どの硝材の透過率は遠紫外線領域では０に近い。特別な製造方法を用いて製造される合成石英は露光光の波長約２４８ｎｍに対応することができるが、波長１９３ｎｍ以下の波長に対しては透過率が急激に低下する。このため、０．１０μｍ以下の微細パターンに対応する波長１５０ｎｍ以下の露光光に対して透過率が十分に高くて実用的な硝材を開発することは非常に困難である。更に、遠紫外線領域で使用される硝材は、透過率以外にも、耐久性、屈折率、均一性、光学的歪み、加工性等の複数の観点で一定の条件を満たす必要があり、これらも実質的な硝材の開発を困難にしている。
【００１４】
かかる問題に対して、近年、０．１０μｍ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（Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｎｅａｒ　Ｆｉｅｌｄ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＮＯＭ）を用いた微細加工装置が提案されている。これは、例えば、１００ｎｍ以下の大きさの微小開口から滲み出す近接場光を用いて被処理体（に塗布されたレジスト）に光の波長限界を越える局所的な露光を行う装置である。しかしながら、これらのＳＮＯＭ構成のリソグラフィー装置では、いずれも１本或いは数本の加工プローブで一筆書きのように微細加工を行う構成のため、スループットが向上しないという問題を有していた。
【００１５】
これを解決する方法として、例えば、複数の微小開口から構成された光マスクから滲み出す近接場光を用いて、光マスクのパターンをレジストに一括転写する方法が提案されている。近接場光を用いて露光を行うには、マスクとレジスト面との間隔を１００ｎｍ以下に設定することを必要としているが、実際には、マスク面の全面に亘ってレジスト面との間隔を１００ｎｍ以下に維持することは、マスクや基板の面精度の限界、及び、マスクと基板の位置合わせに存在する傾き等から困難であり、両者の間隔の不均一性は露光パターンのむらや、マスクによるレジストの部分的押しつぶしという問題を発生させる。かかる問題を解決するため、公開特許平成１１年第１４５０５１号公報や公開特許平成１１年第１８４０９４号公報は、マスク面の法線方向に弾性変形可能なマスクを加圧及び減圧下でレジストに密着及び剥離してマスクとレジスト面との間隔を確保する方法を提案している。
【００１６】
また、微小開口の長手方向に対して垂直な方向に偏光した光を照射する場合と、平行に偏光した光を照射する場合とでは、微小開口から滲み出す近接場光の強度が変化することが、公開特許２０００年１１２１１６号公報や、Ｓｕｂ−ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ−ｌｉｍｉｔｅｄ　ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ　ｕｓｉｎｇ　ｅｖａｎｅｓｃｅｎｔ　ｎｅａｒ−ｆｉｅｌｄ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ　　［　Ｍ．Ｍ．Ａｌｋａｉｓｉ　ｅｔ　ａｌ　　Ａｐｐｌ．　Ｐｈｙｓ．　Ｌｅｔｔ．　ｖｏｌ．７５，　Ｎｕｍ．２２　（１９９９）］で報告されている。
【００１７】
従って、近接場光を用いる露光においては、露光光の偏光を制御せずに露光を行うと、マスクに形成された微小開口の長手方向に対する露光光の偏光の方向によって微小開口から滲み出す近接場光の強度が変化し、露光パターンにむらが生じる問題を有する。そこで、公開特許２０００年１１２１１６号公報には、露光光の偏光を制御することができるマスクが提案されている。かかるマスクは、微小開口の長手方向に平行な電場成分を持つようにする偏光子を作り込み、微小開口の長手方向に対して一定の方向に偏光した露光光によって近接場光を発生させている。
【００１８】
【発明が解決しようとする問題】
しかしながら、公開特許２０００年１１２１１６号公報において提案されているマスクは、偏光子をマスク毎に作り込まなくてはならないため、偏光子を作り込まないマスクに比べて、生産性が低く、コストが高くなってしまう。従って、マスクのコストが半導体製品のコストアップをもたらす。また、マスクの製作工程が露光工程に付随するとスループットが低下する。
【００１９】
更に、マスクの微小開口は、用途により様々なパターンのものを作製しなくてはならないため、多くの種類のマスクが必要である。従って、その都度、マスクの作製工程に偏光子を作り込む工程が付随することになり、マスク及び半導体製品のコストアップ及びスループットの低下を招く。
【００２０】
そこで、本発明は、解像度、スループット及び経済性に優れた露光をもたらす近接場光用のマスク、露光装置及び方法を提供することを例示的目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光方法は、互いに直交する方向に長手方向を有する開口が形成されたマスクを被処理体に密着させるステップと、前記各方向以外の方向に偏光した露光光を前記マスクに照射するステップとを有することを特徴とする。かかる露光方法によれば、開口から滲み出す近接場光の強度を一定にすることができる。前記照射ステップは、前記マスクの前記開口の長手方向を検出するステップと、前記検出結果に基づいて、前記露光光を生成するステップとを更に有することを特徴とする。前記照射ステップは、前記開口の長手方向に対して略４５°の角度の方向に偏光した露光光を前記マスクに照射することを特徴とする。前記開口は、互いに直交する方向のみに形成されていることを特徴とする。
【００２２】
本発明の別の側面としての近接場露光用マスクは、基板に支持されて露光光を透過するマスク母材と、前記マスク母材上に形成されて前記露光光を遮光する遮光膜とを有し、当該遮光膜に互いに直交する方向のみに長手方向を有する開口が形成されていることを特徴とする。かかる近接場露光用マスクによれば、例えば、開口に対して略４５°の偏光方向を有する露光光が照射されたときに、互いに直交する方向のみに長手方向を有する開口によって、同じ強度の偏光とに分けることができるので、一定の強度の近接場光を生成することができる。前記遮光膜は、前記開口の長手方向の情報を含むマークが更に形成されていてもよい。
【００２３】
本発明の更に別の側面としての露光装置は、近接場光を用いた露光装置であって、互いに直交する方向に長手方向を有する開口が形成されたマスクを照明する光を射出する光源部と、前記マスクと前記光源部との間に配置され、前記光を前記各方向以外の方向に偏光する偏光部を有することを特徴とする。前記開口の長手方向を検出する検出部を更に有し、前記偏光部は、前記検出部が検出結果に基づいて、前記光の偏光方向を前記開口の長手方向に対して略４５°の角度に制御する偏光制御手段を有することを特徴とする。前記開口は、互いに直交する方向のみに形成されていることを特徴とする。かかる露光装置によれば、上述した露光方法の作用と同様の作用を奏する。
【００２４】
本発明の更に別の側面としての露光装置は、近接場光を用いた露光装置であって、複数の方向に長手方向を有する開口が形成されたマスクに円偏光の偏光成分を有する露光光を照射する円偏光照射手段を有することを特徴とする。かかる露光装置によれば、露光光が円偏光の偏光成分を有するため、複数の方向に長手方向を有する開口に、一様な電場成分が与えられることになり、開口から滲み出す近接場光の強度を一定とすることができる。前記円偏光照射手段は、円偏光の偏光成分を有する光を射出する光源部を有することを特徴とする。前記円偏光照射手段は、直線偏光の偏光成分を有する光を射出する光源部と、前記光の直線偏光の偏光成分を円偏光の偏光成分に変換する変換素子とを有することを特徴とする。前記円偏光照射手段は、ランダムな偏光成分を有する光を射出する光源部と、前記光のランダムな偏光成分を所定の直線偏光の偏光成分に変換する第１の変換素子と、前記所定の直線偏光の偏光成分を円偏光の偏光成分に変換する第２の変換素子とを有することを特徴とする。複数の方向に長手方向を有する開口が形成されたマスクを被処理体に密着させるステップと、前記マスクに円偏光の偏光成分を有する光を照射するステップとを有することを特徴とする。
【００２５】
本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、露光された前記被処理体に所定のプロセスを行うステップとを有することを特徴とする。上述の露光装置の作用と同様の作用を奏するデバイス製造方法の請求項は、中間及び最終結果物であるデバイス自体にもその効力が及ぶ。また、かかるデバイスは、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサー、薄膜磁気ヘッドなどを含む。
【００２６】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の例示的な露光装置について説明する。ここで、図１は、本発明の例示的な露光装置１の概略断面図である。露光装置１は、図１に示すように、光源部１００と、コリメータレンズ２００と、偏光部３００と、マスク４００と、検出部５００と、圧力調整装置６００と、プレート７００とを有する。
【００２８】
露光装置１はプレート７００の全面に対応するマスク４００で、マスク４００に描かれた所定のパターンをプレート７００に等倍一括露光をするが、本発明はプレート７００よりも小さなマスク４００を使用してプレート７００の一部分に対する露光をプレート７００の位置を変えて繰り返し行うステップアンドリピート露光方式やステップアンドスキャン露光方式など様々な露光方法にも適用することができる。ここで、「ステップアンドスキャン露光方式は、マスク４００とプレート７００を照射する露光光に対して連続的にスキャンさせてマスク４００のパターンをプレートに露光すると共に、１ショットの露光終了後プレート７００をステップ移動させて、次のショットの露光領域に移動させる露光法をいう。また、ステップアンドリピート露光方式はプレート７００のショットの一括露光ごとにプレート７００をステップ移動させて次のショットを露光領域に移動させる露光方法をいう。
【００２９】
光源部１００は、転写用の回路パターンが形成されたマスク３００を照明する照明光を生成する機能を有し、例えば、光源として紫外光又は軟Ｘ線を出射するレーザーを使用する。レーザーは、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長約１５３ｎｍのＦ２エキシマレーザーなどを使用することができるが、レーザーの種類はエキシマレーザーに限定されず、例えば、ＹＡＧレーザーを使用してもよいし、そのレーザーの個数も限定されない。また、光源部１００に使用可能な光源はレーザーに限定されず、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプを使用することもできる。
【００３０】
コリメータレンズ２００は、照明光を平行光に変換して圧力調整装置６００の与圧容器６１０内に導入する。
【００３１】
偏光部３００は、光源部１００からの露光光を偏光する。より特定的には、偏光部３００は、後述する検出部５００が決定した露光光の偏光方向に基づいて、マスク４００上の微小開口４３２に対して露光光の偏光方向を略４５°の角度に偏光する。偏光部３００は、偏光子３１０と、駆動部３２０とを有する。偏光子３１０は、マスク４００の中心に回転軸Ｔを持つように配置され、かかる回転軸Ｔを中心として回転可能に駆動部３２０に保持される。偏光子３１０は、露光光を偏光させ、例えば、偏光ビームスプリッタ、偏光板、金属細線のグリッド偏光子、ミラーなど、露光光を偏光させることができるものならば何を用いてもよい。駆動部３２０は、偏光子３１０をマスク４００に対して水平（即ち、ｘｙ平面内）に保持し、例えば、超音波モーターなどを用いて偏光子３１０を回転軸Ｔを中心としてマスク４００に対して水平に回転させる。
【００３２】
マスク４００は、図２に示すように、マスク支持体４１０と、マスク母材４２０と、遮光膜４３０とを有する。マスク母材４２０及び遮光膜４３０は、弾性変形可能な薄膜４４０を構成する。ここで、図２は、図１に示すマスク４００の概略平面図（図２（ａ））と概略断面図（図２（ｂ））である。図２（ａ）は、遮光膜４３０が設けられたおもて面側のマスク４００の平面図である。マスク４００は、近接場光を利用して薄膜４４０の微小開口４３２により定義されたパターンをレジスト７２０に等倍転写する。マスク４００は、図１における下側の面が遮光膜４３０が取り付けられたおもて面側であり、圧力調整装置６００の与圧容器６１０の外側に配置されている。
【００３３】
マスク支持体４１０は、マスク母材４２０と遮光膜４３０からなる薄膜４４０を支持し、図１に示す圧力調整装置６００の与圧容器６１０の底部に固定（例えば、接着）される。マスク支持体４１０は、与圧容器６１０の圧力変化に耐圧性と与圧容器６１０の機密性を維持することのできる部材から構成される。本実施形態では、マスク支持体４１０はマスク４００の輪郭部に設けられている。
【００３４】
マスク母材４２０は、Ｓｉ３Ｎ４やＳｉＯ２等、マスク面法線方向（即ち、厚さ方向）に弾性変形による撓みを生じることが可能な弾性体からなり、且つ、露光光を透過可能な材料から構成される。マスク母材４２０が弾性体から構成されることによって、後述する薄膜４４０が弾性変形可能となる。
【００３５】
遮光膜４３０は、マスク母材４２０の上に約１０ｎｍ乃至１００ｎｍの膜厚で成膜されて遮光性を有する金属膜その他の膜である。遮光膜４３０は、図２（ａ）に示すように、所望のパターンを定義して近接場光が滲み出す予定の微小開口４３２と、指示マーク４３４とを有し、微小開口４３２が形成されている部位は開口しているがそれ以外の部位では露光光を遮光する。微小開口４３２から滲み出す近接場光の強度を上げるためには、遮光膜４３０を薄くする必要があるが、薄すぎる遮光膜４３０は微小開口４３２以外からの光漏れを招く。本実施形態の遮光膜４３０の膜厚範囲は良好な近接場と遮光性を維持するのに好適である。
【００３６】
なお、レジスト７２０に密着する側の遮光膜４３０の表面が平坦でないとレジスト７２０とうまく密着せずに露光むらを招く。このため、遮光膜４３０の表面の凹凸の大きさは、少なくとも約１００ｎｍ以下、望ましくは約１０ｎｍ以下に維持される。
【００３７】
微小開口４３２は、それぞれ同一又は異なるパターンを構成することができるが、図２（ａ）に示すように、ｘ方向及びｙ方向の２方向のみに微小開口４３２の長手方向が向いている。但し、本実施形態では、ｘ方向及びｙ方向に微小開口４３２の長手方向が伸びているが、図２（ａ）中のｘ方向及びｙ方向に限るものではなく、微小開口４３２の長手方向が互いに直交している２方向にのみ向いている（例えば、カギ型）ならばよい。
【００３８】
近接場光を使用する露光は、パターンを等倍転写するので、微小開口４３２のパターンも光源部１００からの露光光の波長に比べて小さい約１ｎｍ乃至約１００ｎｍに形成されなければならない。微小開口４３２のパターンの幅が約１００ｎｍ以上になると、近接場光ばかりでなく光強度の高い直接光がマスク４００を透過し、パターンにより光量レベルが大きく異なるために好ましくない。また、約１ｎｍ以下の場合は、露光は不可能ではないが、マスク４００から滲み出す近接場光の強度が極めて小さくなり、露光に長時間を要するので実用的でない。
【００３９】
なお、微小開口４３２から滲み出す近接場光の強度は、微小開口４３２の大きさによって異なる。従って、微小開口４３２の大きさがまちまちであるとレジスト７２０に対する露光の程度にばらつきが生じ、均一なパターン形成が困難になる。かかる均一性の問題を避けるためには、一回の近接場光の露光プロセスで用いるマスク４００上の微小開口４３２のパターンの幅を揃えることが好ましい。
【００４０】
指示マーク４３４は、微小開口４３２の長手方向に対する露光光の偏光方向を指示する。即ち、指示マーク４３４は、微小開口４３２の長手方向を検出するための情報を含む。指示マーク４３４は、本実施形態において、図２（ａ）に示すように、マスク４００上の微小開口４３４の長手方向に対して４５°の角度を有するように、遮光膜４３０に形成されている。従って、指示マーク４３４の長手方向と露光光の偏光方向を一致させれば、微小開口４３２の長手方向に対して露光光の偏光方向の角度が４５°となる。なお、指示マーク４３４は、露光に影響を与えない、即ち、微小開口４３２が形成されている部位とは異なる部位に形成されることは言うまでもない。
【００４１】
ここで、図３乃至図５を用いて、マスク４００の微小開口４３２と露光光の偏光方向について説明する。ここで、図３及び図４は、微小開口４３２と露光光の偏光方向Ａとの関係を示す概略平面図である。図５は、図２に示すマスク４００の微小開口４３２の要部概略平面図であって、微小開口４３２と露光光の偏光方向Ａとの関係を示している。
【００４２】
図３に示すように、微小開口４３２の長手方向であるｙ方向に対してマスク４００面内で略４５°の角度を有する偏光方向Ａの光は、微小開口４３２に対して同じ強度のｘ方向成分Ａｘとｙ方向成分Ａｙの偏光とに分けて考えることができる。同様に、図４に示すように、ｘ方向に微小開口４３２の長手方向が向いていても、微小開口４３２の長手方向に対してマスク４００面内で略４５°の角度を有する偏光方向Ａの光は、微小開口４３２に対して同じ強度のｘ方向成分Ａｘとｙ方向成分Ａｙの偏光とに分けて考えることができる。
【００４３】
本実施形態におけるマスク４００は、図５に示すように、微小開口４３２の長手方向がｘ方向とｙ方向の２方向のみに向いており、図３及び図４に示した場合の微小開口４３２が混在していることとなる。そのため、図３及び図４に示した微小開口４３２に同じ露光光が入射されることになり、ｘ方向成分、ｙ方向成分ともに同じ強度の偏光となる。従って、微小開口４３２の長手方向がｘ方向、ｙ方向のどちらの方向を向いていても、微小開口４３２から滲み出す近接場光の強度は一定となる。即ち、本実施形態のマスク４００は、微小開口４３２の長手方向（ｘ方向及びｙ方向）に対する露光光の偏光方向Ｂを略４５°の角度にすることで、マスク４００に偏光子を作り込むことなく、微小開口４３２から滲み出す近接場光の強度を一定にしている。
【００４４】
検出部５００は、例えば、ＣＣＤカメラを用いてマスク４００の指示マーク４３４を検出する。検出部５００は、指示マーク４３４を検出することで、マスク４００の微小開口４３２の長手方向を読み取り、露光光を偏光させる方向を決定する。
【００４５】
圧力調整装置６００は、マスク４００とプレート７００、より特定的には、薄膜４４０の遮光膜４３０（微小開口４３２）とレジスト７２０との良好な密着及び分離を容易にする。遮光膜４３０の表面とレジスト７２０の表面がともに完全に平坦であれば、両者を接触することによって全面に亘って両者を密着させることができる。しかし、実際には、遮光膜４３０の表面やレジスト７２０／基板７１０の表面には凹凸やうねりが存在するので、両者を近づけて接触するだけでは密着部分と非密着部分が混在することになってしまう。非密着部分では、微小開口４３２とプレート７００とは近接場光が働く距離の範囲内に配置されないため、露光むらが生じる。そこで、本実施形態では、圧力調整装置６００を介して薄膜４４０の裏面からおもて面に圧力を印加し、薄膜４４０を弾性変形させて遮光膜４３０をレジスト７２０に押し付けることにより、両者を全面に亘って密着させる。また、遮光膜４３０をプレート７００から剥離する際はこれと逆の圧力印加を行う。
【００４６】
圧力調整装置６００は、与圧容器６１０と、ガラスなどから構成される光透過窓６２０と、圧力調整手段６３０と、圧力調整弁６４０とを有する。与圧容器６１０は、光透過窓６２０とマスク４００と圧力調整弁６４０によって機密性が維持される。与圧容器６１０は、圧力調整弁６４０を通して圧力調整手段６３０に接続され、与圧容器６１０内の圧力を調整することができるように構成されている。圧力調整手段６３０は、例えば、高圧ガスポンプからなり、圧力調節弁６４０を介して与圧容器６１０内の圧力を上げることができる。また、圧力調整手段６３０は、図示しない排気ポンプも含み、図示しない圧力調節弁６４０を介して与圧容器６１０内の圧力を下げることができる。
【００４７】
遮光膜４３０とレジスト７２０との密着は、与圧容器６１０の圧力を調整することによって調整される。マスク４００面やレジスト７２０／基板７１０面の凹凸やうねりがやや大きいときには与圧容器６１０内の圧力を高めに設定して密着力を増大させ、凹凸やうねりによるマスク４００面との間隔ばらつきをなくすことができる。
【００４８】
代替的に、マスク４００のおもて面側及びレジスト７２０／基板７１０側を減圧容器内に配置してもよい。この場合には、減圧容器内より高い外気圧との圧力差によりマスク４００の裏面側からおもて面側に圧力がかかり、マスク４００とレジスト７２０との密着性を高めることができる。いずれにしても、マスク４００のおもて面側よりも裏面側が高い圧力となるように圧力差が設けられる。マスク４００面やレジスト７２０／基板７１０面の凹凸やうねりが大きいときには減圧容器内の圧力を低めに設定して密着力を増大させ、マスク４００面とレジスト７２０との間隔ばらつきをなくすことができる。
【００４９】
更に、他の代替的な実施形態においては、与圧容器６１０の内部を露光光　に大して透明な液体で満たし、図示しないシリンダーを用いて与圧容器６１０の内部の液体の圧力を調整するようにしてもよい。
【００５０】
プレート７００は、ウェハなどの基板７１０とそれに塗布されたフォトレジスト７２０から構成され、ステージ７５０上に取り付けられている。レジスト７２０の塗布工程は、前処理と、密着性向上剤塗布処理と、レジスト７２０の塗布処理と、プリベーク処理とを含む。前処理は洗浄、乾燥などを含む。密着性向上剤塗布処理は、フォトレジスト７２０と基板７１０との密着性を高めるための表面改質（即ち、界面活性剤塗布による疎水性化）処理であり、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）などの有機膜をコート又は蒸気処理する。プリベークはベーキング（焼成）工程であるが現像後のそれよりもソフトであり、溶剤を除去する。
【００５１】
基板７１０は、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の半導体基板や、ガラス、石英、ＢＮ等の絶縁性基板、又は、これらの基板上に金属、酸化物、窒化物等を成膜したものなど、広い範囲のものを使用することができる。但し、マスク４００と露光領域全域に亘って望ましくは１０ｎｍ以下、少なくとも１００ｎｍ以下の間隔になるよう密着されることが必要であるため、基板７１０にはなるべく平坦なものを選択する必要がある。
【００５２】
同様に、レジスト７２０の形状も表面の凹凸が小さく平坦である必要がある。薄膜４４０から滲み出した近接場光の強度はマスク４００から遠ざかるにつれ指数関数的に減少するため、レジスト７２０の１００ｎｍ以上の深いところまで露光することが困難である。また、近接場光は、レジスト７２０の中で散乱されるように広がるため、露光パターン幅が広がることを考慮すると、レジスト７２０の厚さは少なくとも約１００ｎｍ以下でできるだけ薄くする必要がある。
【００５３】
以上から、レジスト７２０の材料及びコーティング方法は、膜厚及びレジスト７２０表面の凹凸が望ましくは約１０ｎｍ以下、少なくとも約１００ｎｍ以下となるように選択される必要がある。例えば、汎用光レジスト材料をなるべく粘性が低くなる溶媒に溶かし、スピンコートで薄く、且つ、均一な厚さになるようにコーティングする方法をあげることができる。他の光レジスト材料及びコーティング法の例として、一分子中に疎水基、親水基、官能基を有する両親媒性光レジスト材料分子を水面上に並べた単分子膜を所定の回数、基板上にすくいとって、基板上に単分子膜の累積膜を形成するラングミュアー・ブロジェット法（ＬＢ法）をあげることもできる。更には、溶媒中や気相中で基板に対して一分子層だけで物理吸着又は化学結合することにより、基板上に光レジスト材料の単分子膜を形成する自己配向単分子膜形成法（ＳＡＭ法）を用いてもよい。ＬＢ法やＳＡＭ法は極めて薄いレジスト膜を均一な厚さで平坦性よく形成することができるために好適である。
【００５４】
近接場光を使用する露光では露光時、露光領域全面に亘ってマスク４００とレジスト７２０／基板７１０の間隔を少なくとも約１００ｎｍ以下に、均一に維持する必要がある。このため基板７１０は、他のリソグラフィープロセスを経て既にその上に１００ｎｍ以上の凹凸パターンが形成されているものは好ましくない。従って、他のプロセスをあまり経ていない、例えば、プロセス初期段階のできるだけ平坦な基板７１０が望ましい。近接場光の露光プロセスを他のリソグラフィープロセスと組み合わせる場合も近接場光の露光プロセスはできるだけ初めに行うことが望ましい。
【００５５】
レジスト７２０とマスク４００は、露光時には、近接場光が働く距離の範囲内、本実施形態では、０乃至光源部１００から出射される露光光の波長以下、に密着される。通常、露光光の波長より小さい微小開口４３２を露光光が透過することはないが、微小開口４３２からは近接場光が滲み出している。近接場光は、微小開口４３２から約１００ｎｍの距離以下の近傍にのみ存在する非伝搬光であり、微小開口４３２から離れるとその強度が急激に減少する。そこで、近接場光が滲み出す微小開口４３２とレジスト７２０とを相対的に約１００ｎｍ以下の距離にまで近づける。例えば、光源部１００の光源に波長約２４８ｎｍ以下のＫｒＦエキシマレーザーを使用する場合、マスク３００とプレート７００との距離は波長の半分の約１２４ｎｍ以下に設定することが好ましい。同様に、光源部１００の光源に波長約１９３ｎｍ以下のＡｒＦエキシマレーザーを使用する場合、マスク４００とプレート７００との距離は波長の半分の約１００ｎｍ以下に設定することが好ましい。
【００５６】
ステージ７５０は、図示しない外部装置により駆動されて、プレート７００をマスク４００に対して２次元的、且つ、相対的に位置合わせすると共にプレート７００を図１において上下移動する。本実施形態のステージ７５０は、プレート７００を図示しない着脱位置と図１に示す露光位置との間で移動する。着脱位置において、露光前に新しいプレート７００がステージに装着されると共に露光後のプレート７００が取り外される。
【００５７】
露光に際しては、ステージ７５０がプレート７００をマスク４００に対して２次元的に、且つ、相対的に位置合わせする。位置合わせが完了すると、マスク４００のおもて面とレジスト７２０の表面の間隔がレジスト７２０の全面に亘って、薄膜４４０が弾性変形すれば１００ｎｍ以下となって密着する範囲まで、ステージ７５０はプレート７００をマスク４００面の法線方向に沿って駆動する。
【００５８】
次いで、マスク４００とプレート７００とが密着される。具体的には、圧力調節弁６４０が開口して圧力調整手段６３０が高圧ガスを与圧容器６１０に導入して与圧容器６１０の内部圧力を上げた後に圧力調節弁６４０が閉口する。与圧容器６１０の内部圧力が高められると薄膜４４０が弾性変形してレジスト７２０に押し付けられる。この結果、薄膜４４０が、レジスト７２０に対して近接場光が働く範囲内で、全面に亘って均一な圧力で、密着する。このような方法で圧力の印加を行うと、パスカルの原理により、薄膜４４０とレジスト７２０との間に作用する斥力が均一になり、薄膜４４０やレジスト７２０に局所的に大きな力が加わったりすることがなく、マスク４００やプレート７００が局所的に破損することがなくなる。
【００５９】
次いで、マスク４００上の指示マーク４３４から露光光を偏光させる方向を検出部５００により検出し、マスク４００に形成された微小開口４３２の長手方向に対して露光光の偏光方向が略４５°となるように、偏光部３００の駆動部３２０により偏光子３１０を回転軸Ｔを中心にマスク４００に水平に回転させる。なお、本実施形態では、偏光子３１０を回転させたが、偏光子３１０を固定し、微小開口４３２が露光光の偏光方向に略４５°の角度を有するようにマスク４００を回転させてもよい。但し、マスク４００の回転は、マスク４００とプレート７００を密着させる前に行う。また、偏光子３１０を用いないで、直線偏光のレーザーそのものをレーザーの出射方向を回転軸としてマスク４００上の指示マーク４３４に応じて回転させ、偏光方向を回転させ微小開口４３２の長手方向に対して略４５°の角度を有するようにしてもよい。
【００６０】
この状態で露光がなされる。即ち、光源部１００から出射されてコリメータレンズ２００により平行にされた露光光が、偏光子３１０、光透過窓６２０を通して与圧容器６１０内に導入される。この際、露光光は、遮光膜４３０に形成された微小開口４３２に対応した方向（即ち、微小開口４３２の長手方向に対して露光光の偏光方向が４５°となるよう）に偏光されている。与圧容器６１０に導入された光は、与圧容器６１０の底面に配置されたマスク４００を裏面側からおもて面側に、即ち、図１における上側から下側に透過し、薄膜４４０の微小開口４３２によって定義されたパターンから滲み出す近接場光になる。近接場光はレジスト７２０の中で散乱し、レジスト７２０を露光する。レジスト７２０の膜厚が十分薄ければレジスト７２０中の近接場光の散乱もあまり広がらず、露光光の波長より小さい微小開口４３２のスリットに応じたパターンをレジスト７２０に転写することができる。
【００６１】
以上のように、マスク４００上の微小開口４３２の長手方向に対して略４５°の角度の偏光方向を有する露光光で露光を行うことで、微小開口４３２から滲み出す近接場光の強度が一定となり、マスク４００に偏光子を作り込むことなく、レジスト７２０への露光むらを低減させることができる。
【００６２】
露光後、図示しない弁を開き、圧力調整手段６００の図示しない排気ポンプから与圧容器６１０の内部を排気して与圧容器６１０の圧力を下げ、薄膜４４０をレジスト７２０から弾性変形により分離（又は剥離）する。このような方法で減圧を行うと、パスカルの原理により薄膜４４０とレジスト７２０との間に作用する斥力が均一になり、薄膜４４０やレジスト７２０に局所的に大きな力が加わったりすることがなく、マスク４００やプレート７００が局所的に破損することがなくなる。
【００６３】
このとき、与圧容器６１０の圧力を調整することにより、マスク４００とレジスト７２０／基板７１０との間に働く引力、即ち、両者の引っ張り力を制御することができる。例えば、マスク４００面とレジスト７２０／基板７１０面との間の吸着力が大きいときには、与圧容器６１０内の圧力をより低めに設定することにより、引っ張り力を増大させ、剥離しやすくすることができる。
【００６４】
その後、プレート７００は、ステージ７５０によって着脱位置に移動されて新しいプレート７００に交換されて、同様なプロセスが繰り返される。
【００６５】
【実施例】
【実施例１】
以下、露光装置１が一括して複数の同一パターンを転写する場合について説明する。マスク４００を作製する場合、マスク支持体４１０としてシリコンウェハ（Ｓｉ［１　０　０］）を選択し、Ｓｉ［１　０　０］上にＳｉＮをＬＰＣＶＤ法（Ｌｏｗ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて５００ｎｍだけ成膜してマスク母材４２０を形成した。次いで、マスク母材４２０上に遮光膜４３０となるＣｒを５０ｎｍだけスパッタリング法により形成した。遮光膜４３０に露光光の波長以下の微小開口４３２（開口径〜１００ｎｍ）を所望のパターンに電子線リソグラフィー法により形成した。即ち、電子線レジストをＣｒ膜表面に塗布して電子線レジストに電子線ビームでパターンを形成した。パターンを形成後、ＣＣｌ４でドライエッチングを行い、Ｃｒ膜に微小開口４３２を形成した。本実施形態の微小開口４３２は、図２（ａ）に示すように、長手方向がｘ方向及びｙ方向のみに向いている。つまり、互いに直交する方向の２種類にのみ長手方向を持つように微小開口４３２を形成する。次に、微小開口４３２の長手方向の向きに対する露光光の偏光方向を指示する指示マーク４３４を、微小開口４３２を形成した方法と同様に、電子線リソグラフィー法及びドライエッチング法により遮光膜４３０であるＣｒ膜に形成した。次に、遮光膜４３０とは反対の面に、マスク４００を作製したい部分に２６ｍｍ×２６ｍｍの大きさでパターニングを施し、その部分のＳｉＮをＣＦ４ガスを用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）を行って除去する。残ったＳｉＮをエッチングマスクとし、１１０℃に温めた３０ｗｔ％の水酸化カリウム水溶液を用いてシリコンをエッチングしてマスク４００を作製したい部分のシリコンのみを取り除く。以上のようなプロセスによってシリコンウェハに支持されたマスク４００を作製した。
【００６６】
本実形態では、マスク母材４２０にＳｉＮを、遮光膜４３０にＣｒを使用したが、本発明は特定の材料に限るものではない。マスク母材４２０は、露光光が透過する材料から構成されて、薄膜４４０に十分な機械的強度を与えることが好ましく、遮光膜４３０は、プレート７００に影響を与えず、且つ、露光光が透過しない材料から構成され、十分に光が減衰する膜厚であることが望ましい。
【００６７】
以上のように作製したマスク４００を、図１に示す露光装置１に取り付ける。その後、検出部５００によりマスク４００上の指示マーク４３４を検出する。本実施形態では、指示マーク４３４が微小開口４３２の長手方向に対して４５°の角度を有して形成されているため、指示マーク４３４の長手方向に露光光を偏光する。駆動部３２０により微小開口４３２の長手方向に対して露光光の偏光方向が４５°となるように、偏光子３１０を回転させる。
【００６８】
次いで、被露光物であるレジスト７２０とマスク４００を密着するために、マスク４００とプレート４００とをアライメントする。その後、圧力調整手段６３０から圧縮空気を４０ｋＰａの圧力で与圧容器６１０に導入することで、マスク４００のおもて面と裏面のとの間に圧力差を設ける。そして、薄膜４４０を撓ませてレジスト７２０に均一に約１００ｎｍ以下に密着させる。
【００６９】
マスク４００とレジスト７２０を密着させた後、光源部１００として波長４３６ｎｍ及び３６５ｎｍを強い強度で照射する水銀ランプから光を照射し、コリメータレンズ２００を通して平行光とする。かかる平行光を、偏光子３１０を介して、微小開口４３２の長手方向に対して４５°の方向に偏光された露光光とし、マスク４００全面に照射する。マスク４００に照射された露光光は、マスク４００全面の微小開口４３２からから滲み出し、強度が均一な近接場光となり、レジスト７２０の全面に微小開口４３２のパターンを露光むらなく一括露光することができた。
【００７０】
マスク４００とプレート７００との剥離時には、与圧容器６１０の内部圧力を圧力調整手段６３０を通じて大気圧より４０ｋＰａほど低い圧力にして、マスク４００とプレート７００とを剥離した。
【００７１】
以下、図６乃至図９を参照して、露光装置１の変形例である露光装置１Ａについて説明する。図６は、図１に示す露光装置１の変形例である露光装置１Ａの概略断面図である。露光装置１Ａは、図１の露光装置１と比べて、光源部１００Ａとマスク４００Ａの構成が異なる。その他、図１に示すのと同一の参照符号を付したものはその参照符号の表す部材と同一であるものとし、重複説明は省略する。
【００７２】
光源部１００Ａは、転写用の回路パターンが形成されたマスク４００Ａを照明する照明光を生成する機能を有し、例えば、光源として円偏光の偏光特性を有する光を出射するゼーマンレーザーを使用する。なお、光源部１００Ａに使用可能な光源は、ゼーマンレーザーに限定されず、例えば、図９に示すように、直線偏光の偏光特性を有する紫外光又は軟Ｘ線を出射するレーザー（例えば、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長約１５３ｎｍのＦ２エキシマレーザーなど）を円偏光変換部３００Ａを介して、円偏光としてもよい。円偏光変換部３００Ａは、例えば、１／４波長板３１０Ａと、駆動部３２０Ａとを有し、直線偏光の偏光特性を有する光を円偏光に変換する。１／４波長板３１０Ａは、駆動部３２０Ａに駆動可能に保持され、入射した直線偏光の光を円偏光に変換して出射する。駆動部３２０Ａは、１／４波長板３１０Ａを保持し、光源部１００Ａから出射する光の偏光面に対して正確に円偏光が１／４波長板３１０Ａから出射されるように回転させる。ここで、図９は、光源部１００Ａに直線偏光の光を射出する光源を用いた場合の露光装置１Ａの概略断面図である。なお、１／４波長板３１０Ａを用いずに、電界をかけることにより直線偏光を円偏光に変換するポッケルスセルなどを用いてもよい。また、水銀ランプのようなランダムな偏光の光を偏光子を通して直線偏光にし、更に、１／４波長板を通して円偏光としてもよい。即ち、光源部１００Ａから出射される光を、マスク４００Ａに照射される以前に、円偏光の光とすればよい。
【００７３】
マスク４００Ａは、図７に示すように、マスク支持体４１０Ａと、マスク母材４２０Ａと、遮光膜４３０Ａとを有する。マスク母材４２０Ａ及び遮光膜４３０Ａは、弾性変形可能な薄膜４４０Ａを構成する。ここで、図７は、図６に示すマスク４００Ａの概略平面図（図７（ａ））と概略断面図（図７（ｂ））である。図７（ａ）は、遮光膜４３０Ａが設けられたおもて面側のマスク４００Ａの平面図である。マスク４００Ａは、近接場光を利用して薄膜４４０Ａの微小開口４３２Ａにより定義されたパターンをレジスト７２０に等倍転写する。マスク４００Ａは、図７における下側の面が遮光膜４３０Ａが取り付けられたおもて面側であり、圧力調整装置６００の与圧容器６１０の外側に配置されている。
【００７４】
マスク支持体４１０Ａは、マスク母材４２０Ａと遮光膜４３０Ａからなる薄膜４４０Ａを支持し、図７に示す圧力調整装置６００の与圧容器６１０の底部に固定（例えば、接着）される。マスク支持体４１０Ａは、与圧容器６１０の圧力変化に耐圧性と与圧容器６１０の機密性を維持することのできる部材から構成される。本実施形態では、マスク支持体４１０Ａはマスク４００Ａの輪郭部に設けられている。
【００７５】
マスク母材４２０Ａは、Ｓｉ３Ｎ４やＳｉＯ２等、マスク面法線方向（即ち、厚さ方向）に弾性変形による撓みを生じることが可能な弾性体からなり、且つ、露光光を透過可能な材料から構成される。マスク母材４２０Ａが弾性体から構成されることによって、後述する薄膜４４０Ａが弾性変形可能となる。
【００７６】
遮光膜４３０Ａは、マスク母材４２０Ａの上に約１０ｎｍ乃至１００ｎｍの膜厚で成膜されて遮光性を有する金属膜その他の膜である。遮光膜４３０Ａは、図７（ａ）に示すように、所望のパターンを定義して近接場光が滲み出す予定の微小開口４３２Ａを有し、微小開口４３２Ａが形成されている部位は開口しているがそれ以外の部位では露光光を遮光する。微小開口４３２Ａから滲み出す近接場光の強度を上げるためには、遮光膜４３０Ａを薄くする必要があるが、薄すぎる遮光膜４３０Ａは微小開口４３２Ａ以外からの光漏れを招く。本実施形態の遮光膜４３０Ａの膜厚範囲は良好な近接場と遮光性を維持するのに好適である。
【００７７】
なお、レジスト７２０に密着する側の遮光膜４３０Ａの表面が平坦でないとレジスト７２０とうまく密着せずに露光むらを招く。このため、遮光膜４３０Ａの表面の凹凸の大きさは、少なくとも約１００ｎｍ以下、望ましくは約１０ｎｍ以下に維持される。
【００７８】
微小開口４３２Ａは、それぞれ同一又は異なるパターンを構成することができるが、図７（ａ）では、微小開口４３２Ａは、異なるパターンを定義している。近接場光を使用する露光はパターンを等倍転写するので、微小開口４３２Ａのパターンも光源部１００Ａからの露光光の波長に比べて小さい約１ｎｍ乃至約１００ｎｍに形成されなければならない。パターンは、１００ｎｍ以下であれば、任意の形状（例えば、カギ型やＳ字型）を有することができる。微小開口４３２Ａのパターンの幅が約１００ｎｍ以上になると、近接場光ばかりでなく光強度の高い直接光がマスク４００Ａを透過し、パターンにより光量レベルが大きく異なるために好ましくない。また、約１ｎｍ以下の場合は、露光は不可能ではないが、マスク４００Ａから滲み出す近接場光の強度が極めて小さくなり、露光に長時間を要するので実用的でない。
【００７９】
なお、微小開口４３２Ａから滲み出す近接場光の強度は、微小開口４３２Ａの大きさによって異なる。従って、微小開口４３２Ａの大きさがまちまちであるとレジスト７２０に対する露光の程度にばらつきが生じ、均一なパターン形成が困難になる。かかる均一性の問題を避けるためには、一回の近接場光の露光プロセスで用いるマスク４００Ａ上の微小開口４３２Ａのパターンの幅を揃えることが好ましい。
【００８０】
ここで、図８を用いて、マスク４００Ａの微小開口４３２Ａと円偏光の露光光との関係について説明する。ここで、図８は、微小開口４３２Ａと円偏光の露光光との関係を示す概略平面図である。本実施形態では、露光光に円偏光の光を用いることにより、露光光に全ての偏光成分が含まれることになり、微小開口４３２Ａの長手方向に対する角度依存性がなくなる。即ち、図８に示すように、微小開口４３２Ａの長手方向αがｘ方向、ｙ方向及びその中間の方向のどのような方向に向いていても、露光光は円偏光βであるため、微小開口４３２Ａには、どの方向にも一様な電場成分が与えられることになる。従って、微小開口４３２Ａの長手方向αに対して垂直な方向に偏光した光を照射する場合と、平行に偏光した光を照射する場合とで変化する微小開口４３２Ａから滲み出る近接場光の強度、即ち、微小開口４３２Ａの長手方向に対する光の偏光特性を無視することができる。こちれにより、マスク４００Ａに形成された任意の方向に長手方向を有する微小開口４３２Ａから滲み出る近接場光の強度を一定とすることができる。
【００８１】
露光に際しては、ステージ７５０がプレート７００をマスク４００Ａに対して２次元的に、且つ、相対的に位置合わせする。位置合わせが完了すると、マスク４００Ａのおもて面とレジスト７２０の表面の間隔がレジスト７２０の全面に亘って、薄膜４４０Ａが弾性変形すれば１００ｎｍ以下となって密着する範囲まで、ステージ７５０はプレート７００をマスク４００Ａ面の法線方向に沿って駆動する。次いで、マスク４００Ａとプレート７００とが密着される。具体的には、露光装置１で説明した方法と同様であるので、ここでは省略する。
【００８２】
この状態で露光がなされる。即ち、光源部１００から出射されてコリメータレンズ２００により平行にされた円偏光の偏光特性を有する露光光が、光透過窓６２０を通して与圧容器６１０内に導入される。与圧容器６１０に導入された光は、与圧容器６１０の底面に配置されたマスク４００Ａを裏面側からおもて面側に、即ち、図８における上側から下側に透過し、薄膜４４０Ａの微小開口４３２Ａによって定義されたパターンから滲み出す近接場光になる。近接場光はレジスト７２０の中で散乱し、レジスト７２０を露光する。レジスト７２０の膜厚が十分薄ければレジスト７２０中の近接場光の散乱もあまり広がらず、露光光の波長より小さい微小開口４３２Ａのスリットに応じたパターンをレジスト７２０に転写することができる。露光後、圧力調整装置６００を用いて、薄膜４４０をレジスト７２０から弾性変形により分離（又は剥離）する。
【００８３】
以上のように、マスク４００Ａをレジスト７２０／基板７１０に密着し、露光光に円偏光の偏光成分を有する光を用いることで、微小開口４３２Ａから滲み出す近接場光の強度が一定となり、マスク４００Ａに偏光子を作り込むことなく、レジスト７２０への露光むらを低減させることができる。
【００８４】
【実施例】
【実施例２】
以下、露光装置１Ａが一括してマスク４００Ａに形成されたパターンを転写する場合について説明する。マスク４００Ａを作製する場合、マスク支持体４１０Ａとしてシリコンウェハ（Ｓｉ［１　０　０］）を選択し、Ｓｉ［１　０　０］上にＳｉＮをＬＰＣＶＤ法（Ｌｏｗ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて５００ｎｍだけ成膜してマスク母材４２０Ａを形成した。次いで、マスク母材４２０Ａ上に遮光膜４３０ＡとなるＣｒを５０ｎｍだけスパッタリング法により形成した。遮光膜４３０Ａに露光光の波長以下の微小開口４３２Ａ（開口径〜１００ｎｍ）を所望のパターンに電子線リソグラフィー法により形成した。本実施形態の微小開口４３２Ａは、図７に示すように、長手方向が任意の方向に向いている。次に、遮光膜４３０Ａとは反対の面に、マスク４００Ａを作製したい部分に２６ｍｍ×２６ｍｍの大きさでパターニングを施し、その部分のＳｉＮをＣＦ４ガスを用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）を行って除去する。残ったＳｉＮをエッチングマスクとし、１１０℃に温めた３０ｗｔ％の水酸化カリウム水溶液を用いてシリコンをエッチングしてマスク４００Ａを作製したい部分のシリコンのみを取り除く。以上のようなプロセスによってシリコンウェハに支持されたマスク４００Ａを作製した。
【００８５】
本実施形態では、マスク母材４２０ＡにＳｉＮを、遮光膜４３０ＡにＣｒを使用したが、本発明は特定の材料に限るものではない。マスク母材４２０Ａは、露光光が透過する材料から構成されて薄膜４４０Ａに十分な機械的強度を与えることが好ましく、遮光膜４３０Ａは、プレート７００に影響を与えず、且つ、露光光が透過しない材料から構成され、十分に光が減衰する膜厚であることが望ましい。
【００８６】
以上のように作製したマスク４００Ａを、図９に示す露光装置１Ａに取り付ける。被露光物であるレジスト７２０とマスク４００Ａを密着させるために、マスク４００Ａとプレート７００とをアライメントする。その後、圧力調整手段６３０から圧縮空気を４０ｋＰａの圧力で与圧容器６１０に導入することで、マスク４００Ａのおもて面と裏面との間に圧力差を設ける。そして、薄膜４４０Ａを撓ませてレジスト７２０に均一に約１００ｎｍ以下に密着させる。
【００８７】
マスク４００Ａとレジスト７２０を密着させた後、光源部１００Ａとして波長８６０ｎｍを照射するＳＨＧ（第二高調波）レーザーから直線偏光の光を照射し、コリメータレンズ２００を通して平行光とする。かかる平行光を、１／４波長板３１０Ａを介して、円偏光の偏光特性を有する露光光とし、マスク４００Ａ全面に照射する。マスク４００Ａに照射された露光光は、マスク４００Ａ全面の微小開口４３２Ａから滲み出し、強度が均一な近接場光となり、レジスト７２０の全面に微小開口４３２Ａのパターンを露光むらなく一括露光することができた。
【００８８】
マスク４００Ａとプレート７００との剥離時には、与圧容器６１０の内部圧力を圧力調整手段６３０を通じて大気圧より４０ｋＰａほど低い圧力にして、マスク４００Ａとプレート７００とを剥離した。
【００８９】
次に、図１０及び図１１を参照して、上述の露光装置１又は露光装置１Ａを利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。図１０は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００９０】
図１１は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、上述した露光装置１又は露光装置１Ａによってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施例のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。
【００９１】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されずその要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００９２】
【発明の効果】
本発明のマスク、露光装置及び方法によれば、マスクに偏光子を作り込むことなく、微小開口から滲み出る近接場光の強度を一定にすることができる。従って、露光マスクの生産性が高くなり、さらに低コスト化が行える。そのため、低コストなマスクを利用した露光むらのない近接場光を用いる露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の例示的な露光装置の概略断面図である。
【図２】図１に示すマスクの概略平面図と概略断面図である。
【図３】微小開口と露光光の偏光方向との関係を示す概略平面図である。
【図４】微小開口と露光光の偏光方向との関係を示す概略平面図である。
【図５】図２に示すマスクの微小開口の要部概略平面図である。
【図６】図１に示す露光装置の変形例である露光装置の概略断面図である。
【図７】図６に示すマスクの概略平面図と概略断面図である。
【図８】微小開口と円偏光の偏光特性を有する露光光との関係を示す概略平面図である。
【図９】光源部に直線偏光の光を射出する光源を用いた場合の露光装置の概略断面図である。
【図１０】デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。
【図１１】図１０に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
１　　　　　　　露光装置
１Ａ　　　　　　露光装置
１００　　　　　光源部
１００Ａ　　　　光源部
３００　　　　　偏光部
３００Ａ　　　　円偏光変換部
３１０　　　　　偏光子
３１０Ａ　　　　１／４波長板
３２０　　　　　駆動部
３２０Ａ　　　　駆動部
４００　　　　　マスク
４００Ａ　　　　マスク
４１０　　　　　マスク支持体
４１０Ａ　　　　マスク支持体
４２０　　　　　マスク母材
４２０Ａ　　　　マスク母材
４３０　　　　　遮光膜
４３０Ａ　　　　遮光膜
４３２　　　　　微小開口
４３２Ａ　　　　微小開口
４３４　　　　　指示マーク
４４０　　　　　薄膜
４４０Ａ　　　　薄膜
５００　　　　　検出部
６００　　　　　圧力調整装置
７００　　　　　プレート
【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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