(57)【要約】【課題】基板の表面側から微小開口を形成するに際し、該基板の表面側の開口の縁に角張った形状を有し、かつ該基板の表面側が広がった形状とならないように加工することが可能となる微小開口の加工方法、該微小開口の加工方法を用いた近接場露光マスクの製造方法を提供する。【解決手段】近接場露光マスク等の微小開口を形成する加工方法であって、上層部と下層部からなる２層以上を積層して多層構造を形成する工程と、前記多層構造の前記上層部側から微小開口を加工する工程と、前記微小開口の加工後に、前記上層部を剥離し、前記剥離側の下層部の開口縁に角張った形状を有し、且つ該開口縁近傍が広がった形状とならないように加工する工程と、を有している。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小開口の加工方法であって、
上層部と下層部からなる２層以上を積層して多層構造の基板を形成する工程と、
前記基板の上層部側から微小開口を加工する工程と、
前記微小開口の加工後に、前記上層部を剥離し、前記剥離側の下層部の開口縁に角張った形状を有し、且つ該開口縁近傍が広がった形状とならないように加工する工程と、
を有することを特徴とする微小開口の加工方法。
【請求項２】
前記微小開口は、前記開口縁から離れた開口部の内面に、凸状の曲面が形成され、前記開口縁よりも内径の狭い領域が形成されることを特徴とする請求項１に記載の微小開口の加工方法。
【請求項３】
前記上層部が下層部より固い材料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に記載の微小開口の加工方法。
【請求項４】
前記多層構造の前記上層部側からの微小開口の加工が、集束イオンビーム加工によることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の微小開口の加工方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の微小開口の加工方法を用い、近接場露光マスクを作製することを特徴とする近接場露光マスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小開口の加工方法、該微小開口の加工方法を用いた近接場露光マスクの製造方法に関し、例えば１００ｎｍ程度以下の微小開口の加工方法に関するものである。
【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。このような要請に対しては、主として照明光学系と投影光学系とを有する投影露光装置が用いられてきているが、このような投影露光装置において解像度を上げるためには、光源光の波長λの短波長化と露光装置の開口数（ＮＡ）を上げることが必要となる。
しかしながら、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、焦点深度が小さくなって、フォーカス合せが難しくなり、このため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こととなる。
また、現在のところ、０．１０μｍ以下の微細パタ−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い実用的な光学材料（即ち、レンズの硝材）を開発することは非常に困難であって、光源光の波長λの短波長化が進めば進む程、かかる問題を解決することが必要となる。
【０００３】
一方、近年においては、このような微細化への要求に対して、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（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＮＯＭ）の原理を用いた露光装置が提案されている。
このような露光装置としては、例えば、特許文献１や特許文献２等において、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装置が提案されている。
【０００４】
ところで、従来において金属や誘電体などに微細加工する手段として、例えば１００ｎｍ以下程度の大きさの構造（溝、貫通孔等）を形成する場合には、非特許文献１に記載されているような収束イオンビーム（Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ；以下、ＦＩＢと記す）による加工手段等が用いられてきた。そして、上記した近接場光を発生させるため露光マスクには、光を遮る遮光層に光の波長よりも小さな開口を開ける必要があるため、そのレジストパターニング等に際して、上記のＦＩＢによる加工手段等が用いられてきている。
【０００５】
【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
【非特許文献１】西澤潤一監修「半導体用語大辞典」（株）日刊工業新聞社発行、１９９９年３月２０日、Ｐ．２２３〜２２４
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のＦＩＢ加工等による場合、その加工法の特性上、基板の表面側から加工を行うため、例えばこれによって開口を形成しようとすると、加工された開口部分の断面形状は図５（ａ）のように開口の縁が削れて丸まり、基板の表面側が広がってしまうこととなる。
ところで、近接場露光マスクの微小開口は、上記した近接場光を発生させるために、本来、図５（ｂ）のように開口の縁が削れていないことが好ましい。
図５（ａ）のように出射口が大きく広がってしまうと、近接場光分布もこれに応じて広がってしまい、解像度が低下してしまうこととなり、像のコントラストの低下の原因になるだけでなく、高効率による露光ができない原因となる。
すなわち、出射口が上記したように広がってしまうと、露光像のコントラストが低下してしまうだけでなく、出射口近傍に角張った形状があるとここで電場増強が生じ高効率な露光が可能となる近接場露光マスクにおいては、図５（ａ）のように開口の縁開口の縁が削れて丸まると、高効率に露光ができないこととなる。
【０００７】
そこで、本発明は、基板の表面側から微小開口を形成するに際し、該基板の表面側の開口の縁に角張った形状を有し、かつ該基板の表面側が広がった形状とならないように加工することが可能となる微小開口の加工方法、該微小開口の加工方法を用いた近接場露光マスクの製造方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下のように構成した微小開口の加工方法、該微小開口の加工方法を用いた近接場露光マスクの製造方法を提供するものである。
すなわち、本発明の微小開口の加工方法は、上層部と下層部からなる２層以上を積層して多層構造の基板を形成する工程と、前記基板の上層部側から微小開口を加工する工程と、前記微小開口の加工後に、前記上層部を剥離し、前記剥離側の下層部の開口縁に角張った形状を有し、且つ該開口縁近傍が広がった形状とならないように加工する工程と、を有している。
また、本発明の微小開口の加工方法は、前記微小開口が、前記開口縁から離れた開口部の内面に、凸状の曲面が形成され、前記開口縁よりも内径の狭い領域が形成されるようにすることができる。
また、本発明の微小開口の加工方法は、前記上層部を下層部より固い材料で構成してもよい。それによって、より微細な加工が可能となる。
また、本発明の微小開口の加工方法は、前記多層構造の前記上層部側からの微小開口の加工が、集束イオンビーム加工によることができる。
また、本発明の近接場露光マスクの製造方法は、前記した本発明の微小開口の加工方法を用いて構成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態における加工方法を、微小開口の加工例について説明する。
レジストパターン等の微細加工において、微小開口の形状は図５（ｂ）のようになっていることが好ましい。このような微小開口で近接場露光マスクを構成した場合、前述した図５（ａ）のように近接場光分布が広がることなく、高コントラストの露光像を得ることができ、また、出射口近傍に角張った形状があることにより、ここで電場増強を生じさせることができ、高効率に露光ができる。
しかしながら、厳密に図５（ｂ）の形状を再現させることは、実際上困難である。そのため、本実施の形態の加工方法においては、まず、図１（ａ）に示すようなマスク材料を上層部のバッファー層と下層部の遮光層の２層またはそれ以上の多層に構成する（図１（ａ））。
つぎに、この多層構造の上層部側から直接パターンをＦＩＢ等で加工し、パターン加工後に上層部を剥離し、図１（ｂ）に示すような基板の表面側の開口の縁に角張った形状を有し、かつ該基板の表面側が大きく広がらず、急峻な角度の断面形状を有する開口を形成する。このとき、貫通孔の内面に凸の曲面（図１（ｂ）参照）が形成されるように加工されることで、これを近接場露光マスクに用いた場合、同じ径の出射口径を持つものと比較して、近接場光分布を出射口近傍まで小さな領域に絞ることが可能となる。
【００１０】
また、図２（ａ）のように上層部のバッファー層を下層部の遮光層よりも固い材料で構成することで、より微細な開口を形成することが可能となる。これは、図２（ｂ）に示される微細加工途中でのパターンの最深部がマスク上層にあるうちは加工速度が遅いのに対して、図２（ｃ）に示される最深部がマスク下層に侵入すると加工速度が速まることとなる。つまり、図３（ａ）に示される単層マスクを加工した場合と比較して、上層が固く下層がそれより柔らかいマスクを加工した場合におけるマスクパターンは、３（ｂ）に示されるように微細な断面形状の開口を形成することが可能となる。
【００１１】
【実施例】
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
本実施例１は、本発明の実施の形態で説明した微小開口の加工方法を近接場露光マスクの製造方法に適用したものである。
図４は、本実施例の露光マスクの作製工程を示したものであり、この工程図にしたがって説明する。
まず、面方位１００のＳｉ材による基板１を用意する（図４（ａ））。
次に、この基板１の両面にＬＰＣＶＤ装置でＳｉ３Ｎ４のマスク母材２を５００ｎｍ成膜する（図４（ｂ））。
次に、基板１の裏面にＣＦ４でバックエッチ孔３のパターニングを行なう（図４（ｃ））。
次に、基板１のおもて面に、遮光層４となるＣｒ層を５０ｎｍ成膜し、さらにその上にバッファー層５となるＡｕ層を５０ｎｍ成膜した（図４（ｄ））。ただし、これらの遮光層４はＣｒ以外の材料層でもよいし、またバッファー層５はＡｕ以外の材料層でもよい。
【００１２】
次にＦＩＢ加工装置を用いてバッファー層５及び遮光層４に微細パターン６を形成し、バッファー層５のＡｕをＫＩによりウェットエッチングし除去した（図４（ｅ））。ここで、微細パターン６の出射口７の大きさは約２５ｎｍとされている。また、Ａｕの除去方法は、このような除去方法に限られず、他の方法を用いてもよい。
次に、基板１をＫＯＨにより結晶軸異方性エッチングをし、マスク薄膜部８を有する薄膜マスクを形成した（図４（ｆ））。
【００１３】
このように、作製された薄膜マスクの微細パターンの断面形状は、バッファー層なしで作製したものと比べ、パターンの出射口側が広がらずにパターン側面の角度が急峻に形成することができ、なおかつパターン出射口近傍の遮光層の形状が、角張った形状とすることができた。その結果、遮光層の断面形状を所望の形状に形成することができ、この近接場露光マスクの製造方法により形成される近接場光分布のコントラストを向上させることができた。また、このマスクを用いてＬ／Ｓが５０ｎｍ／５０ｎｍのレジストパターンを形成することができた。
【００１４】
［実施例２］
本発明の実施例２においては、実施例１における図４（ｄ）で示される工程においてバッファー層５の材料としてＴｉを用いた点と、図４（ｅ）の工程においてバッファー層のＴｉをＨＦによりウェットエッチングし除去した点が、相違するだけで、他は実施例１と同様の近接場露光マスクの製造方法の工程によるものである。
ただし、バッファー層はＴｉに限らず、遮光層４のＣｒよりも固いものであればよく、あるいは本実施例で用いるＦＩＢ加工装置で加工する場合の加工速度がＣｒよりも遅い材質であることが望ましい。また、バッファー層のＴｉの除去方法は、ＨＦによりるウェットエッチングに限られず、他の方法を用いてもよい。
【００１５】
このように、作製された薄膜マスクの微細パターンの断面形状は、バッファー層なしで作製したものと比べ、パターンの出射口側が広がらずにパターン側面の角度が急峻に形成することができ、なおかつパターン出射口近傍の遮光層の形状が、角張った形状とすることができた。その結果、この薄膜マスクにより形成される近接場光分布のコントラストを向上させることができた。また、バッファー層を遮光層より固くすることにより、遮光層に形成するパターンの線幅を微細に形成することができ、このマスクを用いてＬ／Ｓが４５ｎｍ／４５ｎｍのレジストパターンを形成することができた。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、基板の表面側から微小開口を形成するに際し、該基板の表面側の開口の縁に角張った形状を有し、かつ該基板の表面側が広がった形状とならないように加工することが可能となる微小開口の加工方法、該微小開口の加工方法を用いた近接場露光マスクの製造方法を実現することができる。
また、本発明の加工方法において、上層部を下層部よりも固い材料で構成することで、より微細な加工が可能となる。
また、本発明の加工方法を近接場露光マスクの製造方法に適用することで、コントラストの向上と高効率の露光を図ることができる近接場露光マスクを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の加工方法を説明する図。
【図２】本発明の実施の形態における上層部のバッファー層を下層部の遮光層よりも固い材料で構成した加工方法を説明する図。
【図３】本発明の実施の形態における上層部のバッファー層を下層部の遮光層よりも固い材料で構成した加工方法で得られるマスクパターンを説明する図。
【図４】本発明の実施例における近接場露光マスクの製造方法の工程図。
【図５】本発明の概要を説明するための図であり、（ａ）は従来のビーム加工を用いた場合の出射口が大きく広がってしまう状態を示す図であり、（ｂ）はレジストパターン等の微細加工において、最も好ましい微小開口の形状を示す図。
【符号の説明】
１：基板
２：母材
３：バックエッチ孔
４：遮光層
５：バッファー層
６：微細パターン
７：出射口
８：マスク薄膜部
【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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