(57)【要約】【課題】微細加工を行う際に用いる微小開口を有するマスクを、短時間で、安価に、簡便に作製することが可能となるマスク作製方法及び微小開口を有するマスクを提供する。【解決手段】第一のマスクを用い、近接場リソグラフィーによって微細パターンを被加工基板に作製し、この第一の工程で作製された微細パターンをもとにして、前記第一のマスクの開口間隔よりも狭い開口幅の微小開口を有する第二のマスクを作製するように構成する。【選択図】            図１
2005085922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一のマスクを用い、近接場リソグラフィーによって微細パターンを被加工基板に作製する第一の工程と、
前記第一の工程で作製された微細パターンをもとにして、前記第一のマスクの開口間隔よりも狭い開口幅の微小開口を有する第二のマスクを作製する工程と、
を有することを特徴とするマスク作製方法。
【請求項２】
前記第一の工程が、マスク母材上に形成されたポジ型レジストによる像形成層に、前記第一のマスクのパターンを近接場露光によって転写するプロセスを含み、
前記第二の工程が、前記像形成層に転写されたパターンをもとにして、前記マスク母材上に前記微小開口を有する遮光膜を形成するプロセスを含む、ことを特徴とする請求項１に記載のマスク作製方法。
【請求項３】
前記第二の工程において、前記像形成層と前記マスク母材との間にバッファ層を形成して、該バッファ層に前記像形成層におけるパターンを転写し、該転写したパターンをもとにして前記微小開口を有する遮光膜を形成するプロセスを含むことを特徴とする請求項２に記載のマスク作製方法。
【請求項４】
前記第一の工程が、マスク母材上の遮光膜に形成されたネガ型レジストによる像形成層に、前記第一のマスクのパターンを近接場露光によって転写するプロセスを含み、
前記第二の工程が、前記像形成層に転写されたパターンをもとにして、前記マスク母材上の遮光膜に前記微小開口を形成するプロセスを含む、ことを特徴とする請求項１に記載のマスク作製方法。
【請求項５】
前記第二の工程において、前記像形成層と前記マスク母材上の遮光膜との間にバッファ層を形成して、該バッファ層に前記像形成層におけるパターンを転写し、該転写したパターンをもとにして前記遮光膜に前記微小開口を形成するプロセスを含むことを特徴とする請求項４に記載のマスク作製方法。
【請求項６】
前記第一の工程において、前記第一のマスクを撓ませるプロセス、または前記被加工基板を撓ませるプロセスを含むことを特徴とする請求項１に記載のマスク作製方法。
【請求項７】
微小開口を有するマスクであって、第一のマスクを用いて近接場リソグラフィーによる微細パターンをもとにして作製された、前記第一のマスクの開口間隔よりも狭い開口幅を有することを特徴とするマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細パターン作製を可能にするリソグラフィー技術によるマスク作製方法及び微小開口を有する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うためには、レーザ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書きのように微細加工を行っていく構成であるため、スループットがあまり向上しないという問題点を有していた。
【０００４】
これを解決する方法として、例えば、特許文献１に記載されているように、近接場光が遮光膜の間から滲み出るように構成されたパターンを有するフォトマスクを、基板上のフォトレジストに密着させて露光し、フォトマスク上の微細パターンを一度にフォトレジストに転写する、という方法が提案されている。
また、微細化を実現するリソグラフィー手段として、上記以外にもＥＰＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｂｅａｍ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：電子線投影リソグラフィー）、ＬＥＥＰＬ（Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：低加速電子ビーム等倍近接転写）等のＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ：電子線）リソグラフィー、Ｘ線リソグラフィー、ＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ：極紫外線）リソグラフィーや、ナノインプリント法等が提案されており、研究が進められている。
【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、上記従来技術における近接場光、ＥＢ、Ｘ線等のリソグラフィーや、ナノインプリント等の原版となるマスクにおいて、パターンの微細化に伴い、微小パターンを有するマスクの使用が必須である。現在これらのマスクの殆どが、ＥＢ描画装置を用いて微小パターンを作製している。
このようなマスク作製のためのＥＢ描画方法は、一筆書きのシステムとなっているため、非常に時間がかかる。ＥＢ描画装置の加工限界のトップデータとして、数ｎｍのものが数多く公表されているが、このような微細パターンを作製するためには、高精度の加工機の調整、アライメント、長時間の描画時間が必要となり、また狭範囲の描画エリアとなってしまう。現状では、最小線幅として６０ｎｍ以下のパターンを有するマスクを作製しようとすると、高分解能ＥＢ描画装置を用いて描画する必要があり、更に作製にかかる時間が長時間かかり、作製費用が非常に高くなるという問題を有する。
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題を解決し、微細加工を行う際に用いる微小開口を有するマスクを、短時間で、安価に、簡便に作製することが可能となるマスク作製方法及び微小開口を有するマスク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マスク作製方法及び微小開口を有するマスクを提供するものである。
すなわち、本発明のマスク作製方法は、第一のマスクを用い、近接場リソグラフィーによって微細パターンを被加工基板に作製する第一の工程と、前記第一の工程で作製された微細パターンをもとにして、前記第一のマスクの開口間隔よりも狭い開口幅の微小開口を有する第二のマスクを作製する工程と、を有することを特徴としている。
また、本発明のマスク作製方法においては、前記第一の工程が、マスク母材上に形成されたポジ型レジストによる像形成層に、前記第一のマスクのパターンを近接場露光によって転写するプロセスを含み、前記第二の工程が、前記像形成層に転写されたパターンをもとにして、前記マスク母材上に前記微小開口を有する遮光膜を形成するプロセスを含む構成を採ることができる。
また、本発明のマスク作製方法においては、前記第二の工程において、前記像形成層と前記マスク母材との間にバッファ層を形成して、該バッファ層に前記像形成層におけるパターンを転写し、該転写したパターンをもとにして前記微小開口を有する遮光膜を形成するプロセスを含む構成を採ることができる。
また、本発明のマスク作製方法においては、前記第一の工程が、マスク母材上の遮光膜に形成されたネガ型レジストによる像形成層に、前記第一のマスクのパターンを近接場露光によって転写するプロセスを含み、前記第二の工程が、前記像形成層に転写されたパターンをもとにして、前記マスク母材上の遮光膜に前記微小開口を形成するプロセスを含む構成を採ることができる。
また、本発明のマスク作製方法においては、前記第二の工程において、前記像形成層と前記マスク母材上の遮光膜との間にバッファ層を形成して、該バッファ層に前記像形成層におけるパターンを転写し、該転写したパターンをもとにして前記遮光膜に前記微小開口を形成するプロセスを含む構成を採ることができる。
また、本発明のマスク作製方法においては、前記第一の工程において、前記第一のマスクを撓ませるプロセス、または前記被加工基板を撓ませるプロセスを含む構成を採ることができる。
また、本発明のマスクは、微小開口を有するマスクであって、第一のマスクを用いて近接場リソグラフィーによる微細パターンをもとにして作製された、前記第一のマスクの開口間隔よりも狭い開口幅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、微細加工を行う際に用いる微小開口を有するマスクを、短時間で、安価に、簡便に作製することが可能となる。これによれば、特に、微細加工を行うための露光機システムに必要な微細開口パターンを有するマスクを、近接場特有の広がりを利用した露光と、エッチングやリフトオフ法等の半導体プロセスを用いることによって、短時間、安価、簡便な装置・プロセスによって提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施の形態におけるマスク作製方法及びマスクについて説明する。
本実施の形態において、原版となるマスク（原版マスク）を、第一のマスクと記述する。
また、この第一のマスクを用いて近接場露光により作製された微細パターンをもとにして作製されたマスクを、第二のマスクと記述する。
図４に、第一のマスクの一例を示す。以下の説明では図４に示すように、開口部の幅を開口幅、遮光膜の幅を開口間隔と呼ぶ。
第一のマスクは後述する露光光の波長よりも小さい幅の開口を有している。光の波長よりも小さな開口に光を入射すると、その開口近傍にのみに形成される近接場を発生することができる。本発明における第一の工程では、この近接場を利用して、微細パターンの作製を行う。
【００１０】
つぎに、図４を用いて上記第一のマスクについて説明する。
図４に示された第一のマスク１は、遮光膜１０１、マスク母材１０２、マスク支持体１０３から構成されている。
露光に寄与する実効的な近接場露光マスクとなる薄膜部１０４が、遮光膜１０１、マスク母材１０２をマスク支持体１０３が支持することで形成される。遮光膜１０１は、例えばＣｒ、Ａｌ、Ａｕ、Ｔａなど後述する露光光に対して透過率の低い金属材料を用いる。
マスク母材１０２には、遮光膜１０１とは性質が異なる、例えばＳｉＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＣなど後述する露光光に対して透過率の高い材料を用いる。遮光膜１０１面内には、微細なスリット状、孔状の形状で開口部１０５がある。
開口部は、遮光膜１０１とマスク母材１０２のみで構成されている薄膜部１０４に形成してある。この開口部は、マスク裏面（図４中では紙面上方）から露光光を照射してマスク前面に近接場を発生させるため形成する。
開口パターンの形成には、主にはＥＢ描画装置を用いるが、この他にもＦＩＢ、Ｘ線、ＳＰＭ等の加工機や、ナノインプリント法を用いることもできる。
【００１１】
つぎに、図５に示した例示的な露光装置２において、近接場露光マスクとして上述した図４に示した第一のマスク１を用い、第二のマスク母材４０２上に、微細パターンを作製する第一の工程について説明する。
まず、図５を用いて本実施の形態における第一の工程に用いる露光装置２について説明する。
図５に示すように、露光装置２は、光源部２００と、コリメータレンズ３００と、第一のマスク１００と基板４０２上に像形成層４０１が設けられ（以下これを像形成層４０１／基板４０２と記す）てなる被加工基板４００と、圧力調整装置５００とを有する。
露光装置２の主な構成部について説明すると、露光装置２は、被加工基板４００の全面に対応する第一のマスク１００を用いることにより、第一のマスク１００に描かれた所定のパターンを被加工基板４００に一括露光するように構成されている。
【００１２】
光源部２００は、転写用の回路パターンが形成された第一のマスク１００を照明する照明光を生成する機能を有し、例えば、光源として紫外光を射出する水銀ランプを使用する。
ランプの種類は水銀ランプに限定されず、キセノンランプ、重水素ランプなどを使用してもよいし、光源の個数も限定されない。また、光源部に使用可能な光源はランプに限定されず、１つ又は複数のレーザーを使用することができる。例えば、紫外光又は軟Ｘ線を出射するレーザーを使用する、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、また、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。
【００１３】
コリメータレンズ３００は、光源２００から射出される照明光を平行光に変換して圧力調整装置５００の与圧容器５１０内に導入し、第一の露光マスク１００全面、もしくは露光を行いたい部分に均一な光強度で照射する。
第一のマスク１００は、図４を用いて上述したように遮光膜１０１、マスク母材１０２、マスク支持体１０３から構成されており、遮光膜１０１とマスク母材１０２から弾性変形可能な薄膜１０４が構成される。
第一のマスク１００は、近接場光を利用して薄膜１０４の微小開口１０５により定義されたパターンを像形成層４０１に転写する。
第一のマスク１００は、支持体１０３の部分が露光装置２に取り付けられ、遮光膜１０１が、圧力調整装置５００の与圧容器５１０の外側に配置されている。また、薄膜１０４は、像形成層４０１の表面の微細な凹凸や被加工基板４００のうねりに密着性よく弾性変形する。
【００１４】
被加工基板４００は、第二のマスクの母材４０２と、それに塗布された像形成層４０１から構成され、ステージ４５０上に取り付けられている。ここで第二のマスクの母材４０２とは、例えば第二のマスクが近接場露光マスクなら露光用光を透過させる透明基板、ＥＢリソグラフィー用マスクならＳｉＮ、ＥＵＶリソグラフィー用マスクならＴａＮ／（Ｍｏ／Ｓｉ多層膜ミラー）／Ｓｉ、Ｘ線リソグラフィー用マスクならＳｉＣ、等それぞれのリソグラフィーシステムに適する材料を選択する。また、第二のマスク母材４０２として、必要に応じて第二のマスクの支持体を含む。例えば、第二のマスクが近接場露光マスクである場合には、露光用光を透過させる透明基板を、マスクの支持体であるＳｉ上に構成する。
【００１５】
像形成層４０１は、通常フォトリソグラフィーで用いられるフォトレジストを使用することが好ましい。レジストはコントラスト値の大きいものを用いることがより好ましい。
像形成層４０１と第一のマスク１００は、露光時には、上述したように近接場光を利用して露光を行うため、露光マスク前面と像形成層４０１とを相対的に約１００ｎｍ以下の距離にまで近づける。
ステージ４５０は図示しない外部装置により駆動されて、被加工基板４００を第一のマスク１００に対して２次元的かつ相対的に位置合わせすると共に被加工基板４００を図５において上下移動する。本実施の形態のステージ４５０は被加工基板４００を図示しない着脱位置と図５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の新しい被加工基板４００がステージ４５０に装着されると共に露光後の被加工基板４００が取り外される。
このように、原版となる一つの第一のマスクを一つ作製しておけば、この第一のマスクを用いることによって、該第一のマスクの開口パターンをもとにした複数の微細開口パターンを有するマスクを容易に作製することができる。
【００１６】
圧力調整装置５００は、第一のマスク１００と被加工基板４００、より特定的には、薄膜部１０４と像形成層４０１との良好な密着及び分離を容易にしている。第一のマスク１００の表面と像形成層４０１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、第一のマスク１００の表面や像形成層４０１／基板４０２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。非密着部分では第一のマスク１００と被加工基板４００とは近接場光が働く距離の範囲内に配置されていないため、これでは露光むらが生じる。
そこで、本実施の形態に用いた露光装置２は、圧力調整装置５００は、与圧容器５１０と、ガラスなどから構成される光透過窓５２０と、圧力調整手段５３０と、圧力調節弁５４０とを有する。
【００１７】
与圧容器５１０は光透過窓５２０と第一のマスク１００と圧力調節弁５４０によって機密性が維持される。与圧容器５１０は圧力調整弁５４０を通して圧力調整手段５３０に接続され、与圧容器５１０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５３０は、例えば、高圧ガスポンプからなり、圧力調節弁５４０を介して与圧容器５１０内の圧力を上げることができる。また、圧力調整手段５３０は、図示しない排気ポンプを含み、図示しない圧力調節弁を介して与圧容器５１０内の圧力を下げることができる。
【００１８】
薄膜と像形成層４０１との密着は、与圧容器５１０内の圧力を調整することによって調整される。第一のマスク１００面や像形成層４０１／基板４０２面の凹凸やうねりがやや大きいときには与圧容器５１０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第一のマスク１００面と像形成層４０１／基板４０２面との間隔ばらつきをなくすことができる。
【００１９】
代替的に、第一のマスク１００の表面側及び像形成層４０１／基板４０２側を与圧容器５１０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第一のマスク１００の裏面側から表面側に圧力がかかり、第一のマスク１００と像形成層４０１との密着性を高めることができる。いずれにしても、第一のマスク１００の表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。第一のマスク１００面や像形成層４０１／基板４０２面の凹凸やうねりがやや大きいときには、減圧容器内の圧力を低めに設定して密着力を増大させ、マスク面とレジスト／基板面の間隔ばらつきをなくすことができる。
更に他の代替的な方法として、与圧容器５１０の内部を露光光ＥＬに対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５１０内部の液体の圧力を調整するようにしてもよい。
【００２０】
次に、露光装置２を用いた露光の手順について説明する。
露光に際しては、ステージ４５０が被加工基板４００を第一のマスク１００に対して２次元的にかつ相対的に位置合わせする。位置合わせが完了すると、第一のマスク１００の表面側と像形成層４０１の表面の間隔が像形成層４０１の全面に亘って、薄膜１０４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４５０は被加工基板４００をマスク面の法線方向に沿って駆動する。  次いで、第一のマスク１００と被加工基板４００とが密着される。具体的には、圧力調節弁５４０が開口して圧力調整手段５３０が高圧ガスを与圧容器５１０に導入して与圧容器５１０の内部圧力を上げた後に圧力調節弁５４０が閉口する。与圧容器５１０の内部圧力が高められると薄膜１０４が弾性変形して像形成層４０１に押し付けられる。この結果、薄膜１０４が、像形成層４０１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１０４や像形成層４０１に局所的に大きな力が加わったりすることがなく、第一のマスク１００や被加工基板４００が局所的に破損することがなくなる。
【００２１】
この状態で露光がなされる。即ち、光源部２００から出射されてコリメータレンズ３００により平行にされた露光光が、ガラス窓５２０を通して与圧容器５１０内に導入される。導入された光は、与圧容器５１０内に配置された第一のマスク１００を裏面側から表面側に、即ち、図５における上側から下側に透過し、薄膜１０４の微小開口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。この近接場光によって像形成層４０１を露光する。近接場光によって、露光光の波長より小さい微小開口に応じたパターンを像形成層４０１に転写することができる。
【００２２】
露光後、図示しない弁を開き、圧力調整手段５３０の図示しない排気ポンプから与圧容器５１０内部を排気して与圧容器５１０の圧力を下げ、薄膜１０４を像形成層４０１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１０４や像形成層４０１に局所的に大きな力が加わったりすることがなく、第一のマスク１００や被加工基板４００が局所的に破損することがなくなる。
その後、被加工基板４００はステージ４５０によって着脱位置に移動されて新しい被加工基板４００に交換される。複数枚の第二のマスクを作製するときには、同様なプロセスが繰り返される。
【００２３】
上述したのは、第一のマスクにメンブレン部分が在る場合であるが、第二のマスクが例えば近接場露光用のマスクである場合のように、第二のマスク中の微細開口を形成したい部分がメンブレンとなり、撓むものであれば、第一のマスクを撓ませる代わりに、第二のマスク中のメンブレンを撓ませることによって、第二のマスク母材上に形成された像形成層と、第一のマスク上のパターンが形成されている部分の全面にわたって均一に近接場領域にまで近づけることができる。この場合は、第一のマスクはメンブレン部分を有している必要はない。
この場合は、第一のマスクにおいて、マスク母材の膜厚を厚くすることによって、マスク支持体の機能をマスク母材に持たせることができる。例えば、マスク母材が撓む必要がないので、マスク母材として厚さ１ｍｍのガラス板を用い、このガラス板の片側に遮光膜を形成し、開口パターンを形成することで、第一のマスクとすることができる。
このように、第一のマスクにメンブレン部分を有さなくても良い場合は、第一のマスクをハンドリングする際の、メンブレン部分の破損の危険性が低くなる。また上記のように第一のマスクがメンブレン部分を有している場合が、撓ませる際にはメンブレン部分が弾性変形していると考えられるが、第一のマスクにメンブレン部分を有さない場合は、この変形を繰り返すことによる開口パターンの変形の可能性も少なくなると予想される。
【００２４】
次に、上述した方法にて第二のマスク母材４０２上に作製した微細パターンをもとにして、第二のマスクに微小開口を形成するプロセスを行う第二の工程について説明する。
まず、像形成層がネガ型レジストの場合について、図１を用いて説明する。
像形成層４０１がネガ型の場合は、第二のマスク母材４０２の上に第二のマスク遮光層４０３を形成し、この上に像形成層４０１を塗布する。
第二のマスク遮光膜４０３は、作製するマスクの種類によって材料や膜厚を選択する。例えば、第二のマスクとして近接場露光マスクを作製する場合にはＣｒを５０ｎｍ厚、Ｘ線露光マスクならＴａを４００ｎｍ厚、ＥＰＬマスクならＷを２０ｎｍ厚、ＥＵＶマスクならＴａＮを２００ｎｍ厚というように遮光膜４０３が選択される。
但し、ナノインプリント用のマスクは微細な凹凸パターンを有していれば良いので、ナノインプリント用のマスク作製の場合には、遮光膜４０３を形成する必要はない。第二のマスク母材４０２としては、ＳｉやＳｉＣ等を選択することができる。第二のマスク母材４０２とは異なる材料で凹凸パターンを作製する場合には、遮光膜４０３の代わりに例えばＮｉ等の凹凸パターン用材料を形成する。
第二のマスク遮光膜４０３上の像形成層４０１に対して、第一のマスクを用い、上述のように近接場露光を行った（図１（ａ））後、必要に応じてＰＥＢ（Ｐｏｓｔ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｂａｋｅ：露光後ベーク）を行い、現像を行うことによって像形成層４０１の微細パターンを作製する（図１（ｂ））が、この時にできるパターンは、第一のマスクの開口間隔よりも細くなっている。
【００２５】
以下、この理由について説明する。
第一のマスクに露光光を入射したときの、第一のマスク開口近傍に形成される電場分布をシミュレーションにて計算した結果を図２に示す。これはＧＭＴ（Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ  Ｍｕｌｔｉｐｏｌｅ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）のプログラムであるＭａｘ−１（Ｃ．  Ｈａｆｎｅｒ，  Ｍａｘ−１，  Ａ  Ｖｉｓｕａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓ  Ｐｌａｔｆｏｒｍ，  Ｗｉｌｅｙ，  Ｃｈｉｃｈｅｓｔｅｒ，  ＵＫ，  １９９８）を用いてシミュレーションを行った結果である。ＧＭＴとはＭａｘｗｅｌｌ方程式の解析法の一つで、ｍｕｌｔｉｐｏｌｅ（多極子）を仮想的源泉として配置して散乱波を記述する手法である。マスク母材１０２としてＳｉＮを、遮光膜１０１としてＣｒを設定した。また、微小開口パターンのピッチを２００ｎｍ、開口幅を７０ｎｍとした。更に入射波長は４３６ｎｍとした。図２中の数字は、入射光強度を１としたときの強度分布を表している。
図２には、微小開口から遠ざかるにつれて強度が指数関数的に減少していくという、近接場特有の電場分布が表れている。さらに、詳細にこの分布を解析すると、遮光膜のエッジ部分２０１で電場強度が最大値をとり、そこからほぼ同心円状に広がるように減衰していくこともわかった。他のピッチ、開口幅での近接場マスクに対する電場分布のシミュレーション結果でも、特に微小開口パターンのピッチが表面プラズモンポラリトン波長以下で、遮光膜材料が他の金属、例えばＡｕ、Ｔａの時にも、同様の結果が得られることがわかった。
【００２６】
図２より、上述のように近接場電場分布、強度は遮光膜パターンのエッジ部分２０１からほぼ同心円状に広がるように減衰していく。つまり、図１中ではこの広がりは、図１中の像形成層４０１の膜厚方向（図１紙面下方向）に対しても、マスク面に平行方向（図１紙面左右方向）に対してもほぼ一様であるので、遮光膜パターンのエッジ部分から、マスク面に平行な方向にも広がった現像パターンが形成できることとなる。この遮光膜パターンエッジ部分からの広がり現象は、遮光膜の反対側のエッジからも同様に見られる。つまり、開口部分直下だけでなく、遮光膜直下も、遮光膜パターンのエッジ近傍は、露光による潜像パターンができることになる。
像形成層がネガ型である場合には、その感度領域の波長によって照射されたところが現像液に不溶となり、他のところが現像液に対して溶解となる。従って、図２のような電場分布によって露光、現像を行うと、図１（ｂ）のように第一のマスクの開口幅よりも太いパターン４０４が像形成層４０１に形成されることになる。つまり、第一のマスクの開口間隔よりも細い開口４０５が像形成層４０１に形成されることになる。
【００２７】
上記のようにして作製された細い開口４０５が形成された像形成層４０１のパターンをエッチングマスクとして、図１（ｃ）のように第二のマスク遮光膜４０３のエッチングを行い、像形成層４０１を取り除く（図１（ｄ））ことにより、第一のマスク開口間隔よりも狭い開口幅を有する、第二のマスクを作製することができた。
図６に第一のマスクパターンと第二のマスクパターンとの関係を示す。図６（ａ）に示す周期パターンを有する第一のマスクを用いると、上記手順により、第一のマスクの開口間隔よりも狭い開口幅を有する図６（ａ´）の第二のマスクを作製することができる。同様に、図６（ｂ）に示す非周期パターンを有する第一のマスクから、図６（ｂ´）の第二のマスクが作製できる。
本発明の有効性について、一例を挙げ、より具体的な数値を用いて述べる。１００ｎｍ程度の開口パターンを作製する程度の分解能しか有さないＥＢ描画装置であっても、第一のマスク遮光膜に対して１００ｎｍライン・アンド・スペースパターンを作製すれば、つまり、開口幅も開口間隔も１００ｎｍのパターンを作製すれば、本発明の方法を用いることによって、第一のマスクの開口間隔より狭い、開口幅が４０ｎｍ程度の微小開口を有する第二のマスクを作製することができる。また、一枚の第一のマスクを作製することによって、複数枚の第二のマスクを作製することが可能である。
４０ｎｍ幅の微小開口パターンを一枚一枚描画していく方法と比較して、第一のマスクは低価格ＥＢ描画装置で作製可能であり、更に第二のマスクについてはＥＢ描画時間が必要なく、近接場露光後は通常の半導体プロセスを行うのみである。微小開口を有する複数枚のマスク作製が容易に、短時間で作製することができる。
【００２８】
上記第二の工程として、上記では図１を用いて第二のマスク遮光膜４０３上に像形成層４０１を一層形成した場合を説明したが、上述したように近接場の特徴として、微小開口から遠ざかるにつれて電場強度が指数関数的に減少していくため（図２）、近接場露光によってパターン形成ができる膜厚が限られる。この膜厚は、用いる第一のマスクの構成、遮光膜１０１パターンの構成、像形成層４０１の材料にもよるが、おおよそ第一のマスクの開口幅以下となる。
この膜厚が、遮光膜をエッチングする際のエッチングマスクとして足りない場合は、あらかじめ第二のマスク遮光膜４０３と像形成層４０１との間にバッファ層を形成しておき、像形成層４０３に対して作製されたパターンをこのバッファ層に転写することによって、エッチングマスクの膜厚を増すことができる。バッファ層の形成、転写について詳細は後述する。
【００２９】
像形成層がネガ型である場合について上述したが、第二の工程の別な例として、像形成層がポジ型である場合について以下に説明する。
像形成層がポジ型である場合には、微小開口を有する第二のマスク遮光膜形成にリフトオフ法を用いる。
上述のように、近接場露光によってパターン形成ができる膜厚は、おおよそ第一のマスクの開口幅以下となるため、リフトオフ法を用いる際に、遮光膜の高さ＋プロセス余裕分が第一のマスクの開口幅以下であれば、マスク母材上に直接像形成層を形成する。一方、遮光膜の高さ＋プロセス余裕分が第一のマスクの開口幅以上であれば、マスク母材と像形成層との間にバッファ層を形成する。そして、リフトオフを行う前に、像形成層に形成したパターンをバッファ層に転写するという工程を行う。
ここでは、第二の工程の一例として、像形成層がポジ型で、バッファ層への転写を含んだ例について、図３を用いて説明する。
【００３０】
まず第二のマスク母材５０２上に、バッファ層５０６を形成する。このバッファ層とは、例えば表面イメージング法（多層レジスト法、表層シリル化法など）を用いる場合の、ハードベーク、非シリル化など、像形成層とは物性が異なるよう処理がされた／未処理のレジスト層や、酸化膜層、金属層である。バッファ層は、１層でもそれ以上でも良い。
次に、バッファ層５０６上に像形成層５０１を形成する。そして、上述の第一の工程によって近接場露光を行った（図３（ａ））後、必要に応じてＰＥＢを行い、現像を行うことによって像形成層５０１に微細パターン５０４を作製する（図３（ｂ））。
【００３１】
ここで、上述のように近接場電場分布は微小開口の遮光膜のエッジ部分で電場強度が最大値をとり、そこからほぼ同心円状に広がるように減衰していく。つまり、図３（ａ）中ではこの広がりは、図３（ａ）中の像形成層５０１の膜厚方向（図３紙面下方向）に対しても、マスク面に平行方向（図３紙面左右方向）に対してもほぼ一様であるので、遮光膜パターンのエッジ部分から、マスク面に平行な方向にも広がった現像パターンが形成できることとなる。この遮光膜パターンエッジ部分からの広がり現象は、遮光膜の反対側のエッジからも同様に見られる。つまり、開口部分直下だけでなく、遮光膜直下も、遮光膜パターンのエッジ近傍は、露光による潜像パターンができることになる。
【００３２】
像形成層がポジ型である場合には、その感度領域の波長によって照射されたところが現像液に溶解となり、他のところが現像液に対して不溶となる。従って、図２のような電場分布によって露光、現像を行うと、図３（ｂ）のように第一のマスクの開口幅よりも太い開口５０５が像形成層５０１に形成されることになる。つまり、第一のマスクの開口間隔よりも細いパターン５０４が像形成層５０１に形成されることになる。
上記のようにして作製された像形成層５０１のパターン５０４をエッチングマスクとして、バッファ層５０６のエッチングを行う（図３（ｃ））。
このパターンに対して、第二のマスク遮光膜５０３となる材料を蒸着し（図３（ｄ））、バッファ層５０６と像形成層５０１とを取り除くことによって第一のマスク開口間隔よりも狭い開口幅を有する、第二のマスクを作製することができる（図３（ｅ））。
【００３３】
ここで、第一のマスクにおいて、例えば遮光膜１０１における開口パターンとして、開口幅が８０ｎｍ、開口間隔が１２０ｎｍの遮光膜パターンを有する第一のマスクを用いれば、本発明の方法を用いることによって、第一のマスクの開口間隔、さらには開口幅より狭い、開口幅が２０ｎｍ程度の微小開口を有する第二のマスクを作製することができる。また、一枚の第一のマスクを作製することによって、複数枚の第二のマスクを作製することが可能である。
２０ｎｍ幅の開口パターンをＥＢ描画装置にて作製するためには、非常に高分解能のＥＢ描画装置と、高精度の調整、位置合わせ、長時間の描画が必要であるが、本発明を用いることによって、第一のマスクは低価格ＥＢ描画装置で作製可能であり、第二のマスクについてはＥＢ描画時間が必要なく、近接場露光後は通常の半導体プロセスを行うのみである。微小開口を有する複数枚のマスク作製が容易に、短時間で作製することができる。
【００３４】
以上、図では一次元パターンを用いて本発明について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではない。図７に本発明の例である二次元パターンについて示す。図７（ａ）〜（ｃ）の第一のマスクを用いて、上記方法により、図７（ａ´）〜（ｃ´）の、第一のマスクの開口間隔よりも狭い開口幅を有する第二のマスクを作製することができる。本発明を用いることによって、第一のマスク作製において低価格ＥＢ描画装置で作製可能であり、第二のマスクについてはＥＢ描画時間が必要なく、近接場露光後は通常の半導体プロセスを行うことができる。微小開口を有する複数枚のマスク作製が容易に、短時間で作製することができる。
以上に説明した方法により、近接場、ＥＰＬ、ＬＥＥＰＬ、Ｘ線、ＡｒＦ、ＫｒＦ、Ｆ２、ＥＵＶリソグラフィーや、ナノインプリント法等の微細加工を行うための露光機システムに必要な微細パターンを有するマスクを、短時間、安価、簡便なプロセスにて提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態における像形成層がネガ型レジストの場合のマスク作製方法の一例を示す図。
【図２】本発明の実施の形態における微細パターンが形成される理由を説明するための開口近傍の電場強度を表すシミュレーション結果を示す図。
【図３】本発明の実施の形態における像形成層がポジ型の場合のマスク作製方法の一例を示す図。
【図４】本発明の実施の形態における近接場露光マスクの一例の概略を示す断面図。
【図５】本発明の実施の形態における近接場露光装置の一例の概略を示す断面図。
【図６】本発明の実施の形態における一次元での第一のマスクと第二のマスクの関係を示す図。
【図７】本発明の実施の形態における二次元での第一のマスクと第二のマスクの関係を示す図。
【符号の説明】
【００３６】
１：近接場露光マスクとして用いられる第一のマスク
２：露光装置
１００：第一のマスク
１０１：遮光膜
１０２：マスク母材
１０３：マスク支持体
１０４：薄膜部
１０５：開口
２００：光源
２０１：エッジ部分
３００：コリメータレンズ
４００：被加工基板
４０１、５０１：像形成層
４０２、５０２：第二のマスク母材
４０３、５０３：第二のマスク遮光膜
４０４、５０４：パターン
４０５、５０５：開口
５０６：バッファ層
４５０：ステージ
５００：圧力調整装置
５１０：与圧容器
５２０：ガラス窓
５３０：圧力調整手段
５４０：圧力調整弁
８０１：第一のマスク遮光膜パターン
８０２：第二のマスク開口パターン
８０３：潜像パターン
８０４：第一のマスク開口パターン
【図１】
2005085922.tif 000003
【図２】
2005085922.tif 000004
【図３】
2005085922.tif 000005
【図４】
2005085922.tif 000006
【図５】
2005085922.tif 000007
【図６】
2005085922.tif 000008
【図７】
2005085922.tif 000009