(57)【要約】【課題】基板間の粒子を容易に除去することができ、これにより近接場露光における露光欠陥を大幅に低減することが可能となる粒子の除去方法、該方法を用いた近接場露光方法、及び粒子の除去装置、該装置による近接場露光装置を提供する。【解決手段】露光マスク１０１とレジスト１０２間に存在するゴミ等の粒子１０３を除去する方法または装置であって、前記レジストに表面を接触させた露光マスクの裏面から圧力を印加し、該露光マスクとレジスト間に存在するゴミ等の粒子を、該レジスト中に埋め込み（図１（ｂ））または変形（図１（ｃ））させることにより、該露光マスクとレジスト間の粒子を除去するように構成する。【選択図】            図１
2005064094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と第２の基板間に存在する粒子を除去する粒子の除去方法であって、
前記第１の基板の表面を前記第２の基板に接触させる工程と、
前記第２の基板に表面を接触させた前記第２の基板の裏面から圧力を印加し、前記基板間に存在する粒子を、該第２の基板中に埋め込みまたは変形させることにより、前記基板間の粒子を除去する工程と、
を有することを特徴とする粒子の除去方法。
【請求項２】
前記基板間の粒子を除去する工程が、粒子の大きさ等を検出する粒子検出手段により検出された結果にもとづいて、前記印加する圧力を調整する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の粒子の除去方法。
【請求項３】
前記第１の基板が、近接場露光用の薄膜マスクであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の粒子の除去方法。
【請求項４】
前記第２の基板が、レジストであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の粒子の除去方法。
【請求項５】
露光マスクをレジストに対して密着させ、該露光マスクに形成した微小開口からにじみ出る近接場を用いて露光を行う際に、露光マスクとレジスト間に存在する粒子を除去する近接場露光方法であって、
前記露光マスクとレジスト間に存在する粒子の除去に、請求項３または請求項４に記載の粒子の除去方法を用いることを特徴とする近接場露光方法。
【請求項６】
第１の基板と第２の基板間に存在する粒子を除去する粒子除去装置であって、  前記第２の基板に表面を接触させた前記第２の基板の裏面から圧力を印加する圧力印加手段を有し、該基板間に存在する粒子を、該第２の基板中に埋め込みまたは変形させるように構成したことを特徴とする粒子除去装置。
【請求項７】
前記装置は粒子の大きさ等を検出して印加する圧力を調整する際に用いる粒子検出手段を有することを特徴とする請求項５に記載の粒子除去装置。
【請求項８】
前記第１の基板が、近接場露光用の薄膜マスクであることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の粒子の除去装置。
【請求項９】
前記第２の基板が、レジストであることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の粒子の除去装置。
【請求項１０】
圧力調整容器と微小開口が形成された露光マスクを有し、該露光マスクを前記圧力調整容器内の圧力を調整してレジストに対して密着させて露光を行う際に、該露光マスクとレジスト間に存在する粒子を除去する手段を備えた近接場光により露光を行う近接場露光装置であって、
前記粒子を除去する手段が、請求項８または請求項９に記載の粒子の除去装置によって構成されていることを特徴とする近接場露光装置。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子の除去方法、該方法を用いた近接場露光方法、及び粒子の除去装置、該装置による近接場露光装置に関し、特に、これらの粒子の埋め込み手段、粒子の変形手段によって、近接場露光用の薄膜マスクとレジストとの間に存在するゴミ粒子を除去するようにした技術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。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（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】
かかる問題に対して、近年、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  Ｏｐｔｉｃａｌ  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、例えば、特許文献１では、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を提案している。
この方式の特徴として、微小な開口からにじみ出る近接場光は、その開口に入射した光の波長程度の距離までに局在するため、被処理体と開口との距離を、光の波長以下、望ましくは１００ｎｍ以下の距離にまで近づけ密着露光をする必要がある。そのため、露光マスクとして弾性変形が可能なマスクを用い、基板のうねりなどに対して露光マスクを撓ませることで、基板に対して倣わせるように構成されている。
【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】
しかしながら、上記の近接場光による露光においては、被処理体とマスク開口との距離を光の波長以下にまで近づけ密着露光をする必要があるため、マスクとレジストとの間にゴミ等の粒子が存在していると、この粒子によって被処理体とマスクとの密着が妨げられ、このような粒子の存在する部分だけでなく周囲の領域にまで露光欠陥が生じることとなる。
すなわち、近接場光による露光において、薄膜マスクとレジストとの間にゴミ等の粒子が存在していない場合には、図２（ａ）に示す露光欠陥のない領域２０３のようなパターン形成が行われる。これに対して、薄膜マスクとレジスト面の間にゴミ等の粒子が存在すると、図２（ｂ）に示すようにゴミ等の粒子２０１の部分のみならず、その周囲にまで露光欠陥領域２０２が広がってしまうという問題が生じる。これは、後で図５を用いて詳細に説明するように、近接場マスク露光において、マスクの開口部から滲み出す近接場光の滲み出し距離が１００ｎｍ以下の近傍であるため、ゴミ等の粒子の存在によってマスク−レジスト間の距離が１００ｎｍ以上に離れてしまい、近接場光が届かなくなるためである。
【０００６】
そこで、本発明はこのような課題を解決し、基板間の粒子を容易に除去することができ、これにより近接場露光における露光欠陥を大幅に低減することが可能となる粒子の除去方法、該方法を用いた近接場露光方法、及び粒子の除去装置、該装置による近接場露光装置を提供することを目的としている。
【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粒子の除去方法、該方法を用いた近接場露光方法、及び粒子の除去装置、該装置による近接場露光装置を提供するものである。
すなわち、本発明の粒子の除去方法は、第１の基板と第２の基板間に存在する粒子を除去する粒子の除去方法であって、前記第１の基板の表面を前記第２の基板に接触させる工程と、前記第２の基板に表面を接触させた前記第２の基板の裏面から圧力を印加し、前記基板間に存在する粒子を、該第２の基板中に埋め込みまたは変形させることにより、前記基板間の粒子を除去する工程と、を有することを特徴としている。
また、本発明の粒子の除去方法は、前記基板間の粒子を除去する工程が、粒子の大きさ等を検出する粒子検出手段により検出された結果にもとづいて、前記印加する圧力を調整する工程を含む構成を採ることができる。
また、本発明の粒子の除去方法は、前記第１の基板を近接場露光用の薄膜マスクで構成することができる。
また、本発明の粒子の除去方法は、前記第２の基板をレジストで構成することができる。
また、本発明の近接場露光方法は、露光マスクをレジストに対して密着させ、該露光マスクに形成した微小開口からにじみ出る近接場を用いて露光を行う際に、露光マスクとレジスト間に存在する粒子を除去する近接場露光方法であって、前記露光マスクとレジスト間に存在する粒子の除去に、前記した粒子の除去方法を用いることを特徴としている。
また、本発明の粒子の除去装置は、第１の基板と第２の基板間に存在する粒子を除去する粒子除去装置であって、前記第２の基板に表面を接触させた前記第２の基板の裏面から圧力を印加する圧力印加手段を有し、該基板間に存在する粒子を、該第２の基板中に埋め込みまたは変形させるように構成したことを特徴としている。
また、本発明の粒子の除去装置は、粒子の大きさ等を検出して印加する圧力を調整する際に用いる粒子検出手段を有する構成とすることができる。
また、本発明の粒子の除去装置は、前記第１の基板を近接場露光用の薄膜マスクで構成することができる。
また、本発明の粒子の除去装置は、前記第２の基板を、レジストで構成することができる。
また、本発明の粒子の近接場露光装置は、圧力調整容器と微小開口が形成された露光マスクを有し、該露光マスクを前記圧力調整容器内の圧力を調整してレジストに対して密着させて露光を行う際に、該露光マスクとレジスト間に存在する粒子を除去する手段を備えた近接場光により露光を行う近接場露光装置であって、前記粒子を除去する手段が、前記した粒子の除去装置によって構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、基板間の粒子を容易に除去することができ、これにより近接場露光における露光欠陥を大幅に低減することが可能となる粒子の除去方法、該方法を用いた近接場露光方法、及び粒子の除去装置、該装置による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】
つぎに、本発明の実施の形態におけるゴミ粒子の埋め込み方法または変形方法の一例について説明する。
まず、図１を用いて本発明のゴミ粒子の埋め込みまたは変形の原理について説明する。
図１（ａ）に示すように、薄膜マスク１０１と基板１０４上のレジスト１０２表面の間に、ゴミ粒子１０３が存在するとする。このとき、薄膜マスク１０１のおもて面（図１では下側）の圧力と裏面（図１では上側）の圧力差をＰ１とする。ただし、おもて面の圧力＜裏面の圧力とする。ゴミ粒子１０３の存在により、薄膜マスク１０１がレジスト１０２面に対して接触していない（＝浮いている）部分の面積をＳとする。このとき、ゴミ粒子には、上側からＰ１Ｓの力が加わっている。
【００１０】
この状態から圧力差をＰ２まで増大させていく。このとき、ゴミ粒子に対して上側から加わる力はＰ２Ｓまで増大する。
ここで、ゴミ粒子の大きさの接触面積において上側から加わる力に対して、レジスト表面の弾性変形が起こる限界力をｆ１とすると、圧力差がｆ１／Ｓ以上になるまで増大させれば、レジスト表面の弾性変形が起こり、図１（ｂ）に示すようにゴミ粒子１０３はレジスト１０２中に埋め込まれる。
さらに、ゴミ粒子の大きさの接触面積において上側から加わる力に対して、レジスト表面の塑性変形が起こり始める力をＦ１とすると、圧力差がＦ１／Ｓ以上になるまで増大させれば、レジスト表面の塑性変形が起こり、圧力差を低減してもゴミ粒子はレジスト中に埋め込まれたままとなる。
また、上側から加わる力に対して、ゴミ粒子の弾性変形が起こる限界力をｆ２とすると、圧力差がｆ２／Ｓ以上になるように増大させれば、ゴミ粒子の弾性変形が起こり、図１（ｃ）に示すようにゴミ粒子１０３は上下方向につぶされた形に変形する。
さらに、上側から加わる力に対して、ゴミ粒子の塑性変形が起こる限界力をＦ２とすると、圧力差がＦ２／Ｓ以上になるまで増大させれば、ゴミ粒子の塑性変形が起こり、圧力差を低減してもゴミ粒子は上下方向につぶされた形に変形したままとなる。
【００１１】
レジスト中へのゴミ粒子埋め込みが起こるか、ゴミ粒子の変形が起こるかは、レジスト表面の弾性定数とゴミ粒子の弾性定数の関係によって決まる。両者が同程度の場合、両方が起こる。
レジスト中へのゴミ粒子埋め込みやゴミ粒子の変形が起こるにつれて、薄膜マスクとレジストの間隔が近づき、薄膜マスクの非接触面積Ｓが減少する。一方、レジスト中へのゴミ粒子埋め込みやゴミ粒子の変形が起こるにつれて、薄膜マスクとゴミ粒子の接触面積、ゴミ粒子とレジスト表面との接触面積が増大し、レジスト表面の弾性定数やゴミ粒子の弾性定数が実質的に増大する。この結果、レジスト中へのゴミ粒子埋め込みやゴミ粒子の変形は、あるところで停止する。このとき、もし、ゴミ粒子埋め込みやゴミ粒子変形が露光欠陥低減レベルに対して不十分であれば、さらに圧力差を増大させればよい。
【００１２】
この一連の動作において、薄膜マスクとレジスト間のゴミ粒子を検出する手段を用いて、ゴミ粒子の埋め込み、または変形の程度をモニターしながら圧力差を調整するようにしても良い。
以上説明したように、圧力差を適切な値まで増大させることによって、レジスト中へのゴミ粒子埋め込みとゴミ粒子の変形を起こすことができるため、薄膜マスクとレジストの間隔を近づけることができ、露光欠陥範囲を低減することが可能となる。
なお、ここでは、ゴミ粒子を埋め込む被変形物や薄膜マスクとの間に挟んでゴミ粒子を変形させるための対象物として露光に用いるレジストを用いる場合について説明したが、本発明の概念はこれに限定されるものでなく、別に除去用の専用基板を用いても良い。
【実施例】
【００１３】
つぎに、本発明の実施例におけるゴミ粒子の埋め込みまたは変形手段を適用した近接場露光装置について説明する。
図３は本実施例における薄膜の近接場光マスクの構成を示す図である。また、図４はこの近接場光マスクを用いた本実施例における近接場露光装置の構成を示す図である。
図４において、４０１は近接場光マスクであり、この近接場光マスク４０１はマスク母材４０２、金属薄膜４０３から構成されている。マスク母材４０２上に金属薄膜４０３が設けられており、金属薄膜４０３には微小開口パターン４０４が形成されている。
【００１４】
近接場光マスク４０１のおもて面（図４では下側）は圧力調整容器４０５外に、裏面（図４では上側）は圧力調整容器４０５内に面するように配置されている。圧力調整容器４０５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４０６の表面にレジスト４０７を形成したものを被露光物とする。レジスト４０７と基板４０６をステージ４０８上に取り付け、ステージ４０８を駆動することにより、近接場光マスク４０１に対する基板４０６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４０８を駆動し、近接場光マスク４０１のおもて面と基板４０６上のレジスト４０７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。
この後、露光光源４０９から出射される露光光４１０をコリメーターレンズ４１１で平行光にした後、ガラス窓４１２を通し、圧力調整容器４０５内に導入し、近接場光露光用マスク４０１に対して裏面（図４では上側）から照射し、近接場光露光用マスク４０１おもて面のマスク母材４０２上の金属薄膜４０３に形成された微小開口パターン４０４から滲み出す近接場光でレジスト４０７の露光を行う。
【００１５】
ここで、レジスト４０７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。本発明の近接場光露光装置では、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。
【００１６】
露光光源４０９としては、用いるレジスト４０７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４０７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４０９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４０９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、近接場光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。
【００１７】
ここで、図５を用い、近接場光による露光の原理を説明する。
図５において、近接場光露光用マスク５０１を構成するマスク母材５０２に入射した入射光５０３は、金属薄膜５０４に形成された微小開口パターン５０５を照射する。ここで、微小開口パターン５０５の大きさ（幅）は、入射光５０３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５０６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５０６が滲み出している微小開口パターン５０５に対して、基板５０７上に形成したレジスト５０８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５０６がレジスト５０８中で散乱されて伝搬光に変換され、レジスト５０８を露光する。
【００１８】
ここで、金属薄膜５０４の厚さを１００ｎｍ程度とすれば、入射光５０３が金属薄膜５０４の微小開口パターン５０５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５０５形成部分に対向する部分以外のレジスト５０８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５０５の開口幅を小さく、すなわち、微小開口パターン５０５のアクペクト比（＝金属薄膜５０４の膜厚／微小開口パターン５０５の開口幅）を大きくする必要がある。
【００１９】
本実施例で説明したような微小開口パターン５０５から滲み出る近接場光５０６を用いた露光方式では、微小開口パターン５０５の開口幅が小さくなるにつれ、近接場光５０６の光量が減少する。また、同じ開口幅であっても、金属薄膜５０４の膜厚が大きいほど、近接場光５０６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５０５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５０５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、近接場光露光マスク５０１作製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５０８の膜厚が十分に薄ければ、レジスト５０８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５０３の波長より小さい大きさの微小開口パターン５０５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５０７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５０７に対して上述の微小開口パターン５０５に応じた微小パターンを形成する。
【００２０】
つぎに、近接場光マスクとレジスト／基板の密着方法の詳細について図４を用いて説明する。
近接場光露光マスク４０１のおもて面と基板４０６上のレジスト４０７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、近接場光マスク４０１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、近接場光露光マスク４０１に弾性変形による撓みを生じさせ、レジスト４０７／基板４０６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。
【００２１】
このような圧力を印加する方法の一例として、図４に示したように、近接場光露光マスク４０１のおもて面を圧力調整容器４０５外側に面するように、裏面を圧力調整容器４０５内側に面するように配置させ、ポンプ等の圧力調整手段４１３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４０５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４０５の内部を露光光４１０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４０５内部の液体の圧力を調整するようにしても良い。
ここで、マスク４０１のおもて面とレジスト４０７面との密着に際し、圧力調整手段４１３から圧力調整容器４０５内に高圧ガスを導入し、圧力調整容器４０５内の圧力を増大させ、近接場光マスク４０１のおもて面と基板４０６上のレジスト４０７面とを全面にわたって均一な圧力で密着させる。
【００２２】
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、近接場光マスク４０１のおもて面と基板４０６上のレジスト４０７面との間に作用する斥力が均一になる。このため、近接場光マスク４０１や基板４０６上のレジスト４０７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、近接場光マスク４０１や基板４０６、レジスト４０７が局所的に破壊されたりすることがないようにすることができる。
このとき、圧力調整容器４０５内の圧力を調整することにより、近接場光マスク４０１とレジスト４０７／基板４０６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。
【００２３】
ここで、マスク面とレジスト面間にゴミ粒子が存在する場合には、圧力調整容器内の圧力を必要なだけ増大させ、ゴミ粒子をレジスト中に埋め込むか、ゴミ粒子を変形させることにより、マスク面とレジスト面との距離を全面にわたって、マスクの開口から滲み出す近接場光がレジスト面まで届く距離まで近づけることができる。
【００２４】
ここで、ゴミ粒子検出手段を用いて、これから得られるゴミ粒子の大きさをもとに圧力値を調整するようにしても良い。
例えば、最初にマスクのおもて側と裏面の圧力差を１０ｋＰａとしたとき、無視できない露光欠陥が予想されるゴミ粒子が検出された場合、圧力差を例えば１００ｋＰａまで増大させる。もう一度、ゴミ検出手段でゴミ検出を行い、露光欠陥が無視できるレベル以下となることが予想される場合は、この圧力差１００ｋＰａで露光を行う。
あるいは、ゴミ検出手段を用いず、露光前に必ずある所定の値（例えば１００ｋＰａ）まで圧力差を増大させる工程を含めるようにしても良い。また、レジスト面に対してゴミ粒子を埋め込むかあるいは変形させるのでなく、別の専用の基板を用意し、この基板に対してゴミ粒子を埋め込むかあるいは変形させるようにしても良い。
【００２５】
ここでは、近接場光露光マスクとレジスト／基板を密着させるために、近接場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。
【００２６】
近接場露光終了後における近接場光マスクとレジスト／基板の剥離に関しては以下のように行う。
圧力調整手段４１３を用いて、圧力調整容器４０５内の圧力を外気圧より小さくし、基板４０６上のレジスト４０７面から近接場光マスク４０１上の金属薄膜４０３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４０７／基板４０６からの近接場光マスク４０１の剥離を行う場合、パスカルの原理により、近接場光マスク４０１のおもて面と基板４０６上のレジスト４０７面との間に作用する引力が均一になる。このため、近接場光マスク４０１や基板４０６上のレジスト４０７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、近接場光マスク４０１や基板４０６、レジスト４０７が剥離時に局所的に破壊されたりするようなことをなくすことができる。
【００２７】
このとき、圧力調整容器４０５内の圧力を調整することにより、近接場光マスク４０１とレジスト４０７／基板４０６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４とは逆の構成として、近接場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。
【００２８】
図３を用いて、本実施例の近接場光マスクについて説明する。
図３（ａ）はマスクのおもて面側から見た図、図３（ｂ）は断面図である。
図３に示すように、近接場光マスクは、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３０１上に前述したように膜厚５０〜１００ｎｍ程度の金属薄膜３０２を設け、１００ｎｍ以下の幅の微小開口パターン３０３を形成したものである。マスク母材３０１は、基板３０４に支持されている。
マスク母材３０１の厚さが薄ければ、より弾性変形しやすく、レジスト／基板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３０１の厚さとして、０．１〜１００μｍの範囲にあることが望ましい。
【００２９】
図６を用いて、本実施例の近接場光マスク作製方法の詳細について説明する。図６（ａ）に示すように、両面研磨された厚さ５００μｍのＳｉ（１００）基板６０１に対し、ＬＰ−ＣＶＤ法を用い、表面（図６中では上面）・裏面（図６中では下面）にそれぞれ、膜厚２μｍのマスク母材用のＳｉ3Ｎ4膜６０２・エッチング窓用のＳｉ3Ｎ4膜６０３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６０２上にＣｒ薄膜６０４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６０５を塗布し、電子線ビーム６０６で１０ｎｍ幅の描画パターン６０７を形成し（図６（ｂ））、現像を行った後、ドライエッチングを行い、Ｃｒ薄膜６０４に微小開口パターン６０８を形成する（図６（ｃ））。
続いて、裏面のＳｉ3Ｎ4膜６０３にエッチング用の窓６０９を形成し（図６（ｃ））、Ｓｉ基板６０１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６１０を形成する（図６（ｄ））。
最後に、マスク支持部材６１１に接着し、近接場光マスクとする（図６（ｅ））。
【００３０】
本実施例では、Ｃｒ薄膜６０４に対する微小開口パターン６０８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。
【００３１】
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。本発明の概念はこれに限定されるものではなく、薄膜化せず、剛性の高いマスク母材の場合も適用される。しかしながら、この場合はマスク面とレジスト面との全面密着性が悪化してしまう。
また、レジスト／基板に密着する側の金属薄膜６０２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６０２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。
【００３２】
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３（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。
【００３３】
図４に示す本実施例の近接場露光装置に適用する被加工用の基板４０６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、本実施例の近接場光露光装置では、近接場光露光用マスク４０１とレジスト４０７／基板４０６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。
同様に、本実施例で用いるレジスト４０７も表面の凹凸が小さく平坦である必要がある。また、近接場光マスク４０１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４０７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４０７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。
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、本実施例の近接場光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。
【００３４】
近接場露光においては、露光領域全面にわたり近接場光マスク４０１とレジス／４０７と基板４０６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。
【００３５】
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。
【００３６】
また、図５において、近接場光マスク上の微小開口パターン５０５から滲み出す近接場光５０６の強度は、微小開口パターン５０５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５０８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、一回の近接場光露光プロセスで用いる近接場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。
【００３７】
以上の説明では、基板全面に対応する近接場光マスクを用い、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】
【００３８】
【図１】本発明のゴミ粒子の埋め込みまたは変形の原理を説明する図。
【図２】本発明の課題におけるゴミ粒子による露光欠陥を説明する図。
【図３】本発明の実施例における近接場露光装置に用いる近接場光マスクの構成を示す図。
【図４】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５】本発明の実施例における近接場露光装置による近接場露光の原理を説明する図。
【図６】本発明の実施例における近接場光マスクの作製方法を示す図。
【符号の説明】
【００３９】
１０１：薄膜マスク
１０２：レジスト
１０３：ゴミ粒子
１０４：基板
２０１：ゴミ粒子
２０２：露光欠陥領域
２０３：露光欠陥のない領域
３０１：マスク母材
３０２：金属薄膜
３０３：微小開口パターン
３０４：基板
４０１：近接場光マスク
４０２：マスク母材
４０３：金属薄膜
４０４：微小開口パターン
４０５：圧力調整容器
４０６：基板
４０７：レジスト
４０８：ステージ
４０９：露光光源
４１０：露光光
４１１：コリメーターレンズ
４１２：ガラス窓
４１３：圧力調整手段
５０１：近接場光マスク
５０２：マスク母材
５０３：入射光
５０４：金属薄膜
５０５：微小開口パターン
５０６：近接場光
５０７：基板
５０８：レジスト
６０１：Ｓｉ基板
６０２：Ｓｉ3Ｎ4薄膜
６０３：Ｓｉ3Ｎ4薄膜
６０４：Ｃｒ薄膜
６０５：電子線レジスト
６０６：電子線ビーム
６０７：描画パターン
６０８：微小開口パターン
６０９：エッチング用の窓
６１０：薄膜状のマスク
６１１：マスク支持部材
【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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