(57)【要約】【課題】近接場露光マスクの強度の増大を図ることができ、またマスクが破壊した際にもマスク破片の露光装置内への飛散を防ぐことができる近接場露光マスク及び近接場露光マスクの製造方法を提供する。【解決手段】微小開口１０３の形成されているおもて面を被露光物に密着させ、該微小開口からにじみ出る近接場光により露光を行う近接場露光マスクであって、前記マスクは、該マスクの裏面に低ヤング率の材料による薄膜１０５が形成された構成とする。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小開口の形成されているおもて面を被露光物に密着させ、該微小開口からにじみ出る近接場光により露光を行う近接場露光マスクであって、
前記マスクは、該マスクの裏面に補強膜が形成されていることを特徴とする近接場露光マスク。
【請求項２】
前記補強膜は、低ヤング率の材料による薄膜であることを特徴とする請求項１に記載の近接場露光マスク。
【請求項３】
前記低ヤング率の材料は、ゴム材料またはゲル材料であることを特徴とする請求項２に記載の近接場露光マスク。
【請求項４】
前記薄膜のヤング率が、１ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項３に記載の近接場露光マスク。
【請求項５】
前記マスクにおけるマスク母材の厚さは０．１〜１００μｍであり、前記薄膜の厚さが０．１μｍ〜１ｍｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の近接場露光マスク。
【請求項６】
近接場露光マスクの製造方法であって、
基板上に形成された薄膜のマスク母材層に、薄膜による遮光層を形成する工程と、
前記遮光層に微小開口を形成する工程と、
前記基板の遮光層の形成されている側と反対側から該基板の一部を除去して光源側からの光を入射させるための薄膜部を形成し、該薄膜部に低ヤング率の材料による薄膜層を形成する工程と、
を有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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細パターンを形成するための露光装置に用いられる光マスク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ーが用いられ、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なうためには、レーザー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。これによると、例えば、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なうことが可能である。
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（または数本）の加工プローブで一筆書きのように微細加工を行なっていく構成であるため、あまりスループットが向上しないという問題点を有していた。
【０００４】
これを解決する一つの方法として、例えば、特許文献１に示されているように、遮光膜に０．１μｍ以下の開口パターンを設けた光マスクに裏面から光を照射し、開口パターンから滲み出る近接場光を用いて光マスクのパターンをレジストに対して一括して転写する近接場露光技術の提案がなされている。
【特許文献１】特開平１１−１４５０５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１に示されている近接場露光手段では、凹凸のある基板全面に対し、近接場光が滲み出す距離まで近接場マスクを近づけるために、近接場マスクを薄膜で構成し、マスクのおもて面−裏面間の圧力差等を用いてマスクを基板に倣わせるようにすることが有効である。
ところが、薄膜マスクは機械的強度があまり高くないため、基板上に粘着性のゴミが存在し、薄膜マスクとレジスト基板との間に吸着力が生じたり、外乱振動によって密着中に薄膜マスクとレジスト基板に横ずれが生じたりすると、薄膜マスクに破壊が生じる危険がある。
また、この薄膜マスク破壊時のマスクの破片が装置内部に飛散すると、その後の破片除去に手間を有するという問題が生じる。
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題を解決し、近接場露光マスクの強度の増大を図ることができ、またマスクが破壊した際にもマスク破片の露光装置内への飛散を防ぐことができる近接場露光マスク及び近接場露光マスクの製造方法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】
【０００７】
本発明は、以下のように構成した近接場露光マスク及び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、微小開口の形成されているおもて面を被露光物に密着させ、該微小開口からにじみ出る近接場光により露光を行う近接場露光マスクであって、前記マスクは、該マスクの裏面に補強膜が形成されていることを特徴としている。
また、本発明の近接場露光マスクは、前記補強膜を、低ヤング率の材料による薄膜で構成することができる。
また、本発明の近接場露光マスクは、前記低ヤング率の材料を、ゴム材料またはゲル材料で構成することができる。
また、本発明の近接場露光マスクは、前記薄膜のヤング率が、１ＭＰａ以下とすることが望ましく、また、前記マスクにおけるマスク母材の厚さは０．１〜１００μｍであり、前記薄膜の厚さが０．１μｍ〜１ｍｍとすることが望ましい。
また、本発明の近接場露光マスクの製造方法は、基板上に形成された薄膜のマスク母材層に、薄膜による遮光層を形成する工程と、前記遮光層に微小開口を形成する工程と、前記基板の遮光層の形成されている側と反対側から該基板の一部を除去して光源側からの光を入射させるための薄膜部を形成し、該薄膜部に低ヤング率の材料による薄膜層を形成する工程と、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、近接場露光マスクの強度の増大を図ることができ、それにより近接場露光マスクを壊れにくくすることが可能となる。また、マスクが破壊した際にもマスク破片の露光装置内への飛散を防ぐことができ、露光装置のメンテナンスの手間を減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施の形態における近接場露光マスクについて、図１を用いて説明する。
図１は、本実施の形態における近接場露光マスクの構成を示す図であり、図１（ａ）はマスクのおもて面側から見た図であり、図１（ｂ）はその断面図である。図１に示すように、近接場露光マスクは、０．１〜１００μｍの膜厚の薄膜からなる露光波長の光に対して透明なマスク母材１０１上に、膜厚５０〜１００ｎｍ程度の金属薄膜１０２を設け、１００ｎｍ以下の幅の微小開口パターン１０３を形成したものである。
マスク母材１０１の裏面には、低ヤング率の材料による薄膜１０５が設けられている。この低ヤング率の材料による薄膜１０５の膜厚は、０．１μｍ〜１ｍｍであり、露光波長の光に対して透明である。マスク母材１０１及び低ヤング率の材料による薄膜１０５は、基板１０４に支持されている。
【００１０】
マスク母材１０１及び低ヤング率の材料による薄膜１０５の厚さが薄ければ、より弾性変形しやすく、基板上に形成されたレジスト（以下、これをレジスト／基板と記す）の表面のより細かな大きさの凹凸やうねりに対してまで倣うように弾性変形することが可能であるため、より密着性が増すことになる。しかしながら、露光面積に対して薄過ぎるとマスクとしての強度が不足したり、密着・露光を行った後、剥離させる場合にレジスト／基板との間に作用する吸着力で破壊してしまったりする。
以上の機械的特性の観点からは、マスク母材１０１の厚さとして、０．１〜１００μｍ、低ヤング率の材料による薄膜１０５の厚さとして、０．１μｍ〜１ｍｍの範囲にあることが望ましい。
【００１１】
マスク母材１０１の材料としては、半導体プロセス等を用い、膜厚や面粗さ等、形状に対する精度の良い薄膜が作製可能で、薄膜化したときに面内横方向の歪みが少ないものが望ましい。この観点からは、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＯ2、Ｓｉが好ましい。これらの材料のヤング率は、概ね５０〜３００ＧＰａの範囲内にある。低ヤング率の材料による薄膜１０５の材料としては、弾性率が１ＭＰａ以下のゴム材料やゲル材料が好ましい。このような材料の例として、シリコーンゴム（ヤング率〜１ＭＰａ）、シリコーンゲル（ヤング率１３ｋＰａ）が挙げられる。
マスク母材の裏面を低ヤング率の材料による薄膜で覆った場合でも、マスク母材と低ヤング率材料薄膜のヤング率が４桁以上と大きく異なるため、密着動作中のマスク撓みに関する弾性定数を実質的に増大させることがなく、同じ程度の密着に必要な圧力値を大きく増大させることがない。
【００１２】
マスク母材の裏面を低ヤング率の材料による薄膜で覆うことにより、露光動作に伴う密着剥離の繰り返しの間にマスク母材に発生する微小クラックを裏面から支えることになり、微小クラックのさらなる進行を押さえることができるため、近接場露光マスクの強度を増大させ、近接場露光マスクを壊れにくくする効果を有する。
また、面内方向の伸び縮み量に対する低ヤング率材料薄膜の弾性変形限界点（＝塑性変形開始点）は、マスク母材の弾性変形限界点よりも大きいため、露光動作に伴う密着剥離の繰り返しの間に、近接場露光マスクが万一破壊する場合もマスク母材が先に破壊することになる。この段階で装置の動作を停止させれば、マスク母材の破壊に留まり、低ヤング率材料薄膜は壊れないようにすることができ、破壊したマスク母材破片が裏面の低ヤング率材料薄膜に吸着されている状態を保つことが可能であるため、マスク破片の露光装置内飛散を防ぐことができる。
【実施例】
【００１３】
本発明の実施例における近接場露光装置について、図２を用いて説明する。
図２は本発明の近接場露光マスクを適用して構成した近接場露光装置の構成を示す図である。
図において、２０１は本発明の近接場露光マスクの構成を適用した近接場露光マスクである。近接場露光マスク２０１は、マスク母材２０２、低ヤング率の材料による薄膜１０５、金属薄膜２０３から構成されている。マスク母材２０２上に金属薄膜２０３が設けられており、金属薄膜２０３には微小開口パターン２０４が形成されている。
近接場露光マスク２０１のおもて面（図２では下側）は圧力調整容器２０５外に、裏面（図２では上側）は圧力調整容器２０５内に面するように配置されている。圧力調整容器２０５は内部の圧力を調整することができるようになっている。基板２０６の表面にレジスト２０７を形成したもの（レジスト２０７／基板２０６）を被露光物とする。このレジスト２０７／基板２０６をステージ２０８上に取り付け、ステージ２０８を駆動することにより、近接場露光マスク２０１に対する基板２０６のマスク面内２次元方向の相対位置合わせを行う。
次に、マスク面法線方向にステージ２０８を駆動し、近接場露光マスク２０１のおもて面と基板２０６上のレジスト２０７面との間隔が全面にわたって１００ｎｍ以下になるように両者を密着させる。
【００１４】
次に、近接場露光マスクとレジスト／基板の密着方法の詳細について説明する。
近接場露光マスク２０１のおもて面と基板２０６上のレジスト２０７面がともに完全に平坦であれば、全面にわたって両者を密着させることが可能である。
しかしながら、実際には、マスク面やレジスト／基板面に凹凸やうねりが存在するので、両者を近づけ、接触させただけでは、密着している部分と非密着部分が混在する状態になってしまう。
そこで、近接場露光マスク２０１の裏面からおもて面方向に向かって圧力を印加することにより、近接場露光マスク２０１に弾性変形による撓みを生じさせ、レジスト２０７／基板２０６へ押し付けるようにすることにより、全面にわたって密着させることができる。
このような圧力を印加する方法の一例として、図２に示したように、近接場露光マスク２０１のおもて面を圧力調整容器２０５外側に面するように、裏面を圧力調整容器２０５内側に面するように配置させ、ポンプ等の圧力調整手段２１３を用いて、圧力調整容器内に高圧ガスを導入し、圧力調整容器２０５内が外気圧より高い圧力になるようにする。
他の例として、圧力調整容器２０５の内部を露光光２１０に対して透明な液体で満たし、シリンダーを用いて圧力調整容器２０５内部の液体の圧力を調整するようにしても良い。
【００１５】
ここで、圧力調整手段２１３から圧力調整容器２０５内に高圧ガスを導入し、圧力調整容器２０５内の圧力を増大させ、近接場露光マスク２０１のおもて面と基板２０６上のレジスト２０７面とを全面にわたって均一な圧力で密着させる。
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、近接場露光マスク２０１のおもて面と基板２０６上のレジスト２０７面との間に作用する斥力が均一になる。このため、近接場露光マスク２０１や基板２０６上のレジスト２０７面に対し、局所的に大きな力が加わったりすることがなく、近接場露光マスク２０１や基板２０６、レジスト２０７が局所的に破壊されたりすることがなくなるという効果を有する。
このとき、圧力調整容器２０５内の圧力を調整することにより、近接場露光マスク２０１とレジスト２０７／基板２０６との間に働かせる押し付け力、すなわち、両者の密着力を制御することができる。例えば、マスク面やレジスト／基板面の凹凸やうねりがやや大きいときには、圧力調整容器内の圧力を高めに設定することにより、密着力を増大させ、凹凸やうねりによるマスク面とレジスト／基板面との間の間隔ばらつきをなくすようにすることができる。
【００１６】
ここでは、近接場露光マスクとレジスト／基板を密着させるために、近接場露光マスクの裏面を加圧容器内に配置し、加圧容器内より低い外気圧との圧力差により、近接場露光マスクの裏面側からおもて面側に圧力が加わるようにした例を示したが、逆の構成として、近接場露光マスクのおもて面およびレジスト／基板を減圧容器内に配置し、減圧容器内より高い外気圧との圧力差により、近接場露光マスクの裏面側からおもて面側に圧力が加わるようにしても良い。いずれにしても、近接場露光マスクのおもて面側に比べ、裏面側が高い圧力となるような圧力差を設けるようにすれば良い。
【００１７】
圧力調整による密着・剥離動作中に薄膜マスクの破壊を検出したときは、圧力調整を停止し、薄膜マスクのおもて面と裏面の間の圧力差が０になるように調整を行う。本実施例によれば、これにより薄膜マスクの破壊を部分的なものに留めることが可能で、破壊した薄膜マスクの破片が露光装置内へ飛散することを防ぐことができる。
さて、上記のようにして、近接場露光マスク２０１とレジスト２０７面とを近接場領域まで密着させた後、露光光源２０９から出射される露光光２１０をコリメーターレンズ２１１で平行光にした後、ガラス窓２１２を通し、圧力調整容器２０５内に導入し、近接場露光マスク２０１に対して裏面（図２では上側）から照射し、近接場露光マスク２０１おもて面のマスク母材２０２上の金属薄膜２０３に形成された微小開口パターン２０４から滲み出す近接場光でレジスト２０７の露光を行う。
【００１８】
ここで、レジスト２０７の材料としては、通常の半導体プロセスに用いられるフォトレジスト材料を選択すれば良い。これらのレジスト材料に対して露光可能な光波長はおおむね２００〜５００ｎｍの範囲にあるが、特に３５０〜４５０ｎｍの範囲にあるｇ線・ｉ線対応のフォトレジストを選択すれば、種類も多く、比較的安価であるため、プロセス自由度も高く、コストが低減できる。
これらのフォトレジストには、それぞれ膜厚や露光波長に対応した露光感度Ｅｔｈ（＝露光に関するしきい値）が存在し、露光感度Ｅｔｈ以上の光量を照射することによって、露光が行われる。本発明の近接場露光装置では、後に詳述するように、レジスト膜厚が１００ｎｍ以下であることが望ましく、これらのフォトレジストを膜厚１００ｎｍ以下で用いる場合の露光感度Ｅｔｈは、おおむね５〜５０ｍＪ／ｃｍ2の範囲にある。
【００１９】
露光光源２０９としては、用いるレジスト２０７を露光可能な波長の光を照射するものを用いる必要がある。例えば、レジスト２０７として、前述のｇ線・ｉ線対応のフォトレジストを選択した場合、露光光源２０９として、ＨｅＣｄレーザー（光波長：３２５ｎｍ，４４２ｎｍ）、ＧａＮ系の青色半導体レーザー（同：〜４１０ｎｍ）や、赤外光レーザーの第２高調波（ＳＨＧ）レーザーや第３高調波（ＴＨＧ）レーザー、水銀ランプ（ｇ線：４３６ｎｍ，ｉ線：３６５ｎｍ）を用いれば良い。
露光光源２０９の駆動電圧・電流及び照射時間を調節することにより、露光光量の調節を行う。例えば、ビーム径１ｍｍ，光出力１００ｍＷのＨｅＣｄレーザーのビームをビーム・エクステンダーやコリメーターレンズを用いて、１００ｍｍ×１００ｍｍの領域に拡大した場合、単位面積あたりの光パワーは１ｍＷ／ｃｍ２となる。この光をレジスト表面に１０秒照射すると、レジストの露光光量は１０ｍＪ／ｃｍ2となり、この値が前述のレジストの露光感度Ｅｔｈを越えている場合、露光が行われる。実際は、近接場露光マスクを間に挟んだ状態で、光照射が行われるので、マスクの透過率を考慮した光パワーの調整が必要である。
【００２０】
ここで、図３を用い、近接場光による露光の原理を説明する。
図３において、近接場露光マスク３０１を構成するマスク母材３０２に入射した入射光３０３は、金属薄膜３０４に形成された微小開口パターン３０５を照射する。ここで、微小開口パターン３０５の大きさ（幅）は、入射光３０３の波長に比べて小さく、１００ｎｍ以下である。
通常、光は波長より小さい大きさの開口をほとんど透過しないが、開口の近傍には近接場光３０６と呼ばれる光がわずかに滲み出している。この光は、開口から約１００ｎｍの距離以下の近傍にのみ存在する非伝搬光であり、開口から離れるとその強度が急激に減少する性質のものである。
そこで、この近接場光３０６が滲み出している微小開口パターン３０５に対して、基板３０７上に形成したレジスト３０８表面を１００ｎｍ以下の距離にまで近づける。すると、この近接場光３０６がレジスト３０８中で散乱されて伝搬光に変換され、レジスト３０８を露光する。
ここで、金属薄膜３０４の厚さを１００ｎｍ程度とすれば、入射光３０３が金属薄膜３０４の微小開口パターン３０５形成部分以外の部分を透過する直接透過光をほぼ１００％遮光することができ、微小開口パターン３０５形成部分に対向する部分以外のレジスト３０８表面が露光することを防止することができる。
しかしながら、さらに線幅の小さいパターンを形成するためには、微小開口パターン３０５の開口幅を小さく、すなわち、微小開口パターン３０５のアクペクト比（＝金属薄膜３０４の膜厚／微小開口パターン１０５の開口幅）を大きくする必要がある。
【００２１】
本実施例のような微小開口パターン３０５から滲み出る近接場光３０６を用いた露光方式では、微小開口パターン３０５の開口幅が小さくなるにつれ、近接場光３０６の光量が減少する。また、同じ開口幅であっても、金属薄膜３０４の膜厚が大きいほど、近接場光３０６の光量が減少する。これは、光波長より小さい幅の通り路の長さが長いほど近接場光が滲み出しにくいことによる。これらの理由から、微小開口パターン３０５の開口幅を小さくするにつれ、露光時間が増大してしまう。
また、微小開口パターン３０５の開口幅を小さくしようとすると、アクペクト比が大きくなり、近接場露光マスク３０１の作製のために、より高度な技術が必要となるため、歩留まりが低下してしまう。
ここで、レジスト３０８膜厚が十分に薄ければ、レジスト３０８中で近接場光の散乱は面内（横）方向にあまり広がることなく、入射光３０３の波長より小さい大きさの微小開口パターン３０５に応じた微小パターンの潜像をレジストに形成・転写することができる。
このように近接場光による露光を行なった後は、通常のプロセスを用いて基板３０７の加工を行う。例えば、レジストを現像した後、エッチングを行うことにより、基板３０７に対して上述の微小開口パターン３０５に応じた微小パターンを形成する。
【００２２】
つぎに、近接場露光終了後における近接場露光マスクとレジスト／基板の剥離は、以下のように行う。
図２において、圧力調整手段２１３を用い、圧力調整容器２０５内の圧力を外気圧より小さくし、基板２０６上のレジスト２０７面から近接場露光マスク２０１上の金属薄膜２０３面を剥離させる。
また、このような方法で圧力の減圧を行い、レジスト２０７／基板２０６からの近接場露光マスク２０１の剥離を行う場合、パスカルの原理により、近接場露光マスク２０１のおもて面と基板２０６上のレジスト２０７面との間に作用する引力が均一になる。このため、近接場露光マスク２０１や基板２０６上のレジスト２０７面に対し、局所的に大きな力が加わったりすることがなく、近接場露光マスク２０１や基板２０６、レジスト２０７が剥離時に局所的に破壊されたりすることもなくなるという効果を有する。
このとき、圧力調整容器２０５内の圧力を調整することにより、近接場露光マスク２０１とレジスト２０７／基板２０６との間に働く引力、すなわち、両者の引っ張り力を制御することができる。例えば、マスク面とレジスト／基板面との間の吸着力が大きいときには、圧力調整容器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。
前述したように、密着時の圧力印加の装置構成において、図２とは逆の構成として、近接場露光マスクのおもて面およびレジスト／基板を減圧容器内に配置し、減圧容器内より高い外気圧との圧力差により、近接場露光マスクの裏面側からおもて面側に圧力が加わるようにした場合は、剥離時には、容器内を外気圧より高い圧力にすればよい。
いずれにしても剥離時には、近接場露光マスクのおもて面側に比べ、裏面側が低い圧力となるような圧力差を設けるようにすれば良い。
【００２３】
つぎに、本実施例の近接場露光マスク作製方法の詳細について、図４を用いて説明する。
図４（ａ）に示すように、両面研磨された厚さ５００μｍのＳｉ（１００）基板４０１に対し、ＬＰ−ＣＶＤ法を用い、表面（図４中では上面）・裏面（図４中では下面）にそれぞれ、膜厚２μｍのマスク母材用のＳｉ3Ｎ4膜４０２・エッチング窓用のＳｉ3Ｎ4膜４０３を成膜する。その後、水晶振動子による膜厚モニターにより制御を行いながら、微小開口パターンを形成するための金属薄膜として、蒸着法により表面のＳｉ3Ｎ4膜４０２上にＣｒ薄膜４０４を膜厚が５０ｎｍとなるように成膜する。
次に、表面に電子線用のレジスト４０５を塗布し、電子線ビーム４０６で１０ｎｍ幅の描画パターン４０７を形成し（図４（ｂ））、現像を行った後、ドライエッチングを行い、Ｃｒ薄膜４０４に微小開口パターン４０８を形成する（図４（ｃ））。
続いて、裏面のＳｉ3Ｎ4膜４０３にエッチング用の窓４０９を形成し（図４（ｃ））、Ｓｉ基板４０１に対し、ＫＯＨを用いて裏面から異方性エッチングを行い、薄膜状のマスク４１０を形成する（図４（ｄ））。
薄膜状のマスク４１０の裏面に低ヤング率の材料による薄膜４１２を形成する（図４（ｅ））。形成方法としては、（１）低ヤング率材料を溶媒に溶かした溶液をスピンコートやスプレーコートで塗布し、乾燥により溶媒を蒸発させ、薄膜化する、（２）低ヤング率材料の重合前の出発材料を（必要であれば溶媒に溶かして）スピンコートやスプレーコートで薄膜化し、重合開始剤に浸潤したり雰囲気中に置く等により添加する等がある。
最後に、マスク支持部材４１１に接着し、近接場露光マスクとする（図４（ｆ））。
【００２４】
本実施例では、Ｃｒ薄膜４０４に対する微小開口パターン４０８形成工程に、電子線による加工法を用いた例を示したが、電子線加工以外にも集束イオンビーム加工法、Ｘ線リソグラフィ法、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）加工法を用いても良い。なかでも走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）や原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、近接場光学顕微鏡（ＳＮＯＭ）に代表されるＳＰＭ技術を応用した加工法を用いて微小開口パターン形成を行えば、１０ｎｍ以下の極微小開口パターン形成が可能であるため、これも本発明に極めて適した加工法である。
本実施例では、マスク母材を薄膜化し、弾性変形させることにより、レジスト面形状に対して倣わせ、マスク全面をレジスト面に密着させる例を示した。
また、レジスト／基板に密着する側の金属薄膜４０２表面が平坦でないと、マスクとレジスト／基板がうまく密着せず、結果として露光むらを生じてしまう。このため、金属薄膜４０２表面の凹凸の大きさは、少なくとも１００ｎｍ以下、望ましくは１０ｎｍ以下という極めて平坦なものである必要がある。
【００２５】
ここで、微小開口パターンの幅は露光に用いる光の波長より小さく、レジストに対して行う所望のパターン露光幅とする。具体的には、１〜１００ｎｍの範囲から選択することが好ましい。微小開口パターンが１００ｎｍ以上の場合は、本発明の目的とする近接場光ばかりでなく、強度的により大きな直接光がマスクを透過してしまうことになり好ましくない。また、１ｎｍ以下の場合は、露光が不可能ではないが、マスクから滲み出す近接場光強度がきわめて小さくなり、露光に長時間を要するのであまり実用的でない。
なお、微小開口パターンの幅は１００ｎｍ以下である必要があるが、長手方向の長さに関しては制限はなく、自由なパターンを選択することができる。例えば、図１（ａ）に示したようなカギ型パターンでも良いし、（図示しないが、）Ｓ字パターンでも良い。
【００２６】
本実施例の近接場露光装置に適用する被加工用の基板２０６として、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の半導体基板や、ガラス、石英、ＢＮ等絶縁性基板、それらの基板上に金属や酸化物、窒化物等を成膜したものなど広く用いることができる。ただし、本実施例における近接場露光装置では、近接場露光マスク２０１とレジスト２０７／基板２０６とを露光領域全域にわたって、少なくとも１００ｎｍ以下、望ましくは１０ｎｍ以下の間隔になるよう密着させることが重要である。したがって、基板としては、なるべく平坦なものを選択する必要がある。
【００２７】
同様に、本実施例で用いるレジスト２０７も表面の凹凸が小さく平坦である必要がある。また、近接場露光マスク２０１から滲み出た光は、マスクから距離が遠ざかるにつれて指数関数的に減衰するため、レジスト２０７に対して１００ｎｍ以上の深いところまで露光しにくいこと、及び、散乱されるようにレジスト中に広がり、露光パターン幅を広げることになることを考慮すると、レジスト２０７の厚さは、少なくとも１００ｎｍ以下で、さらにできるだけ薄い必要がある。
以上から、レジスト材料・コーティング方法として、少なくとも１００ｎｍ以下、望ましくは１０ｎｍ以下の膜厚であって、かつ、レジスト表面の凹凸の大きさが少なくとも１００ｎｍ以下、望ましくは１０ｎｍ以下という極めて平坦なものであるような材料・コーティング方法を用いる必要がある。
このような条件をみたすものとして、レジスト材料をなるべく粘性が低くなるように溶媒に溶かし、スピンコートで極めて薄くかつ均一厚さになるようコーティングしてもよい。
【００２８】
また、他のレジスト材料コーティング方法として、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、基板上にすくい取ることにより、基板上に単分子膜の累積膜を形成するＬＢ（Ｌａｎｇｍｕｉｒ  Ｂｌｏｄｇｅｔｔ）法を用いても良い。
また、溶液中や気相中で、基板に対して、一分子層だけ物理吸着あるい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（Ｓｅｌｆ  Ａｓｓｅｍｂｌｅ  Ｍｏｎｏｌａｙｅｒ）形成法を用いても良い。これらのコーティング方法のうち、後者のＬＢ法やＳＡＭ形成法は極めて薄いレジスト膜を均一な厚さで、しかも表面の平坦性よく形成することができるため、本発明の近接場露光装置にきわめて適したレジスト材料のコーティング方法である。
【００２９】
近接場露光においては、露光領域全面にわたり近接場露光マスク２０１とレジスト２０７／基板２０６の間隔が１００ｎｍ以下でしかもばらつきなく一定に保たれている必要がある。
このため、近接場露光に用いる基板としては、他のリソグラフィープロセスを経て、すでに凹凸を有するパターンが形成され、基板表面に１００ｎｍ以上の凹凸があるものは好ましくない。
したがって、近接場露光には、他のプロセスをあまり経ていない、プロセスの初期の段階のできるだけ平坦な基板が望ましい。したがって、近接場露光プロセスと他のリソグラフィープロセスを組み合わせる場合も、近接場露光プロセスをできるだけ、初めに行うようにするのが望ましい。
【００３０】
また、図３において、近接場露光マスク上の微小開口パターン３０５から滲み出す近接場光３０６の強度は、微小開口パターン３０５の大きさによって異なるので、微小開口の大きさがまちまちであると、レジスト３０８に対する露光の程度にばらつきが生じてしまい、均一なパターン形成が難しくなる。そこで、これを避けるために、一回の近接場露光プロセスで用いる近接場露光マスク上の微小開口パターンの幅を揃える必要がある。
【００３１】
以上の説明では、基板全面に対応する近接場露光マスクを用い、基板全面に一括で近接場露光を行う装置について説明を行った。本発明の概念はこれに限定されるものでなく、基板より小さな近接場露光マスクを用い、基板の一部分に対する近接場露光を行うことを基板上の露光位置を変えて繰り返し行うステップ・アンド・リピート方式の装置としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態における近接場露光マスクの構成を示す図であり、（ａ）はマスクのおもて面側から見た図であり、（ｂ）はその断面図である。
【図２】本発明の実施例における近接場露光装置の構成を示す図。
【図３】近接場露光の原理を説明する図。
【図４】本発明の実施例における近接場露光マスクの作製方法を示す図。
【符号の説明】
【００３３】
１０１：マスク母材
１０２：金属薄膜
１０３：微小開口パターン
１０４：基板
１０５：低ヤング率材料薄膜
２０１：近接場露光マスク
２０２：マスク母材
２０３：金属薄膜
２０４：微小開口パターン
２０５：圧力調整容器
２０６：基板
２０７：レジスト
２０８：ステージ
２０９：露光光源
２１０：露光光
２１１：コリメーターレンズ
２１２：ガラス窓
２１３：圧力調整手段
３０１：近接場露光マスク
３０２：マスク母材
３０３：入射光
３０４：金属薄膜
３０５：微小開口パターン
３０６：近接場光
３０７：基板
３０８：レジスト
４０１：Ｓｉ基板
４０２：Ｓｉ3Ｎ4薄膜
４０３：Ｓｉ3Ｎ4薄膜
４０４：Ｃｒ薄膜
４０５：電子線レジスト
４０６：電子線ビーム
４０７：描画パターン
４０８：微小開口パターン
４０９：エッチング用の窓
４１０：薄膜状のマスク
４１１：マスク支持部材
４１２：低ヤング率材料薄膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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