(57)【要約】【課題】近接場光がレジストに対して深くまで到達し、深いレジストパターンを形成することが可能となる近接場光を発生させる照明方法、近接場露光方法、および近接場露光装置を提供する。【解決手段】マスク母材である透明基板上に波長サイズ以下の微小開口によるマスクパターンを有するマスク２０１に、照射光２１０を入射させ近接場光を発生させる照明方法であって、前記照射光により、前記透明基板と前記マスクパターンとの境界面を、該透明基板側から斜めに照明するようにして、近接場光を発生させる照明手段を構成する。【選択図】            図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスク母材である透明基板上に波長サイズ以下の幅の微小開口によるパターンを有するマスクに、照射光を入射させて近接場光を発生させる照明方法であって、
前記照射光により、前記透明基板と前記マスクのパターンとの境界面を、該透明基板側から斜めに照明するようにして、近接場光を発生させることを特徴とする照明方法。
【請求項２】
前記斜めに照明する照射光が、第１の照射光とこれと異なる方向からの第２の照射光とによる２方向から入射する照射光であることを特徴とする請求項１に記載の照明方法。
【請求項３】
前記マスクのパターンが、第１の方向を長手方向とするストライプ状パターンと、これと直交する第２の方向を長手方向とするストライプ状パターンと、を含んでおり、
前記第１の照射光の入射面が前記第１の長手方向と垂直であり、かつ前記第２の照射光の入射面が前記第２の長手方向と垂直である、ことを特徴とする請求項２に記載の照明方法。
【請求項４】
前記第１の照射光と前記第２の照射光とが、少なくとも電界ベクトルの向きが入射面内となる成分を有していることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の照明方法。
【請求項５】
前記第１の照射光と前記第２の照射光とが、ｐ偏波であることを特徴とする請求項４に記載の照明方法。
【請求項６】
前記照射光が、前記マスクのパターン上に表面プラズモンポラリトンを励起することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の照明方法。
【請求項７】
透明基板上に波長サイズ以下の幅の微小開口によるパターンを有する近接場露光用マスクを被露光物に密着させ、前記マスクに照射光を入射させて前記マスクのパターンを前記被露光物に転写する近接場露光方法において、
前記マスクに照射光を入射させるに際して、請求項１〜６のいずれか１項に記載の照明方法を用いることを特徴とする近接場露光方法。
【請求項８】
前記マスクの開口部の形成位置が、照明光の入射角に応じて補正して形成されることを特徴とする請求項７に記載の近接場露光方法。
【請求項９】
透明基板上に光源波長サイズ以下の幅の微小開口による金属パターンを有する近接場露光用マスクを設置するステージと、
光源波長サイズ以下の膜厚のレジストが形成された被加工基板を設置する試料台と、
前記被加工基板と前記近接場露光用マスクとの距離制御手段と、
前記近接場露光用を斜め方向から照明する照明光学系と、
を有することを特徴とする近接場露光装置。
【請求項１０】
前記照明光学系が、前記近接場露光用を斜め方向から照明する照明光を異なる２方向から入射する構成を有することを特徴とする請求項９に記載の近接場露光装置。
【請求項１１】
前記照明光学系が、偏光制御素子を有することを特徴とする請求項１０に記載の近接場露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接場光学の照明方法、これを用いた露光方法およびこれを用いた露光装置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の高速化や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、光源の波長程度である。このため、光リソグラフィー装置の光源に近紫外線レーザーを用いるなど短波長化がはかられ、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、光源のさらなる短波長化、その波長域でのレンズの開発等解決すべき課題も多い。
【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、光マスクに対してプリズムを設け、全反射の角度で光を入射させ、全反射面から滲み出るエバネッセント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という近接場露光方法の提案がなされている。
【特許文献１】特開平０８−１７９４９３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、上記した全反射面から滲み出るエバネッセント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という従来の近接場露光方法においては、その露光手段として距離とともに強度の減衰する近接場光が用いられることから、近接場光のレジストに対して到達する深さには限界があり、特に従来の垂直照明のもとでは、深いレジストパターンを形成する上で、必ずしも満足の行くものではなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題を解決し、近接場光がレジストに対して深くまで到達し、深いレジストパターンを形成することが可能となる近接場光を発生させる照明方法、近接場露光方法、および近接場露光装置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光を発生させる照明方法、近接場露光方法、および近接場露光装置を提供するものである。
すなわち、本発明の近接場光を発生させる照明方法は、マスク母材である透明基板上に波長サイズ以下の幅の微小開口によるパターンを有するマスクに、照射光を入射させて近接場光を発生させる照明方法であって、前記照射光により、前記透明基板と前記マスクのパターンとの境界面を、該透明基板側から斜めに照明するようにして、近接場光を発生させることを特徴としている。
また、本発明の近接場光を発生させる照明方法は、前記斜めに照明する照射光を、第１の照射光とこれと異なる方向からの第２の照射光とによる２方向から入射するように構成することができる。
また、本発明の近接場光を発生させる照明方法は、前記マスクのパターンが、第１の方向を長手方向とするストライプ状パターンと、これと直交する第２の方向を長手方向とするストライプ状パターンと、を含んでおり、前記第１の照射光の入射面が前記第１の長手方向と垂直であり、かつ前記第２の照射光の入射面が前記第２の長手方向と垂直とする構成を採ることがてきる。
また、本発明の近接場光を発生させる照明方法は、前記第１の照射光と前記第２の照射光とが、少なくとも電界ベクトルの向きが入射面内となる成分を有している構成とすることができる。
また、本発明の近接場光を発生させる照明方法は、前記第１の照射光と前記第２の照射光とが、ｐ偏波である構成とすることができる。
また、本発明の近接場光を発生させる照明方法は、前記照射光が、前記マスクのパターン上に表面プラズモンポラリトンを励起する構成とすることができる。
また、本発明の近接場光を発生させる近接場露光方法は、透明基板上に波長サイズ以下の幅の微小開口によるパターンを有する近接場露光用マスクを被露光物に密着させ、前記マスクに照射光を入射させて前記マスクのパターンを前記被露光物に転写する近接場露光方法において、前記マスクに照射光を入射させるに際して、上記したいずれかに記載の照明方法を用いることを特徴としている。
また、本発明の近接場光を発生させる近接場露光方法は、前記マスクの開口部の形成位置が、照明光の入射角に応じて補正して形成する構成を採ることができる。
また、本発明の近接場光を発生させる近接場露光装置は、透明基板上に光源波長サイズ以下の幅の微小開口による金属パターンを有する近接場露光用マスクを設置するステージと、光源波長サイズ以下の膜厚のレジストが形成された被加工基板を設置する試料台と、前記被加工基板と前記近接場露光用マスクとの距離制御手段と、前記近接場露光マスクを斜め方向から照明する照明光学系と、を有することを特徴としている。
また、本発明の近接場光を発生させる近接場露光装置は、前記照明光学系が、前記近接場露光用マスクを斜め方向から照明する照明光を異なる２方向から入射する構成を採ることができる。
また、本発明の近接場光を発生させる近接場露光装置は、前記照明光学系が、偏光制御素子を有する構成を採ることができる。その際、上記偏光制御素子を電界ベクトルの向きを入射面内となるように偏光制御する構成とすることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、垂直照明の場合と比べて、近接場光をレジストに対して深くまで到達させ、深いレジストパターンを形成することが可能となる近接場光を発生させる照明方法、近接場露光方法、および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】
本発明は、マスク母材である透明基板とマスクパターン（遮光膜に形成された微小開口による金属パターン）との境界面を該透明基板側から斜め方向に照明することによって、近接場光をレジストに対して深くまで到達させ、深いレジストパターンを形成することを可能としたものであるが、それは本発明者らの鋭意検討の結果による、つぎのような知見に基づいて達成されたものである。以下に、その詳細について説明する。
【００１０】
図１に本発明の実施の形態を説明する近接場露光装置におけるマスクと被露光基板の構成を示す。
図１において１０１は、マスクの支持体、１０２はマスク母材を構成する透明基板であるＳｉＯ2、１０３は遮光膜であるＣｒであり、ここに微小開口１０４が形成され、金属パターンによるマスクのパターンが構成される。以上の１０１から１０４までが、近接場露光用マスクの構成部である。
このマスクを、基板１０７上に下層フォトレジスト１０６、上層フォトレジスト１０５を成膜した被加工基板と接触させる。
ここに、図中に示すように入射角θｉで屈折率ｎ’のマスク母材に光を照射する。入射した光は、スネルの法則にしたがって、屈折して、入射角  θ”で遮光膜１０３および開口部１０４を照らす。ここで、θｉとθ”の間には、次のような関係が成り立っている。
（Ｓｎｅｌｌの法則）
ｓｉｎ  θｉ＝ｓｉｎ  θ¨  ｎ’
このように斜めから照明された微小開口の近接場について、数値的な電磁界解析手法を用いて解析した結果を、垂直入射の微小開口の近接場と比較しながら示す。
図３には、計算例としてＳｉＯ2上の５０ｎｍ厚のＣｒ膜に真空中波長４３６ｎｍの光を入射したときの近接場分布を示す。ここでは、Ｃｒ膜より下側の空間はフォトレジストで埋まっている。開口幅２０ｎｍ、ピッチ９０ｎｍである。
ここで屈折率として、ＳｉＯ2：１．５、Ｃｒ：１．７７５＋４．０３５ｉ、レジスト１．７＋０．００８ｉを用いた。
図３（ａ）は垂直入射の計算例、（ｂ）は左上から右下へむけた斜入射の計算例である。
入射光の電界ベクトルが図中のｘｚ平面内にあるような偏波を用いている。
入射光強度１に対して、強度０．２の光の等強度線を例にとって見てみる。
垂直入射の場合に、強度０．２の光は深さ４０ｎｍまで到達している。
一方、入射角θ”が３０度のときに、強度０．２の光は６０ｎｍ以上まで到達している。
斜入射照明によって、近接場光の到達する深さが、深くなることがわかる。
【００１１】
露光による像形成についての評価の目安となるコントラストについて、以下のように定義した。
図３の中で、マスクからの距離ｚが一定となる線上での光強度分布Ｉ（ｘ）に対して、最大値Ｉｍａｘ（ｚ）、最小値Ｉｍｉｎ（ｚ）を読み取り、これからコントラスト（ｚの関数）＝（Ｉｍａｘ（ｚ）−Ｉｍｉｎ（ｚ））／（Ｉｍａｘ（ｚ）＋Ｉｍｉｎ（ｚ））とする。
図４は、このように定めたコントラストをマスクからの距離ｚの関数として、プロットしたものである。垂直入射と斜入射を比較すると、ｚ斜入射のときに高いコントラストが得られることがわかる。
ちなみに、入射光の偏波が、上で述べた方向と直交している場合には、微小開口を通りぬけて、マスクおもて面に到達する光ははるかに弱いものとなり、露光への寄与は殆どない。
さらに、別のパラメータを用いた解析の例を、図９および図１０に示す。
図９は、ピッチ１３０ｎｍ、入射角θ”が６０度のときの近接場分布である。ＳｉＮ上の５０ｎｍ厚のＣｒ膜に真空中波長４３６ｎｍの光を入射している。光強度０．２の等強度線が深さ１５０ｎｍまで到達していることがわかる。
この場合の特徴的な挙動として、マスクの遮光部直下に、近接場強度の強い部分が生じるという、特異な挙動が見える。このような、入射角を用いる場合には、周期的繰り返し部分において、マスクパタンのネガポジを反転させる必要のあることがわかる。さらなる解析によれば、このような反転がある入射角で急に必要とされるのではなく、近接場強度の強い部分は、入射角増大とともに開口直下から遮光部の下へと次第にシフトしてくるのである。そこで、逆に所望のパタンを形成するためのマスクを考えると、設定した入射角に応じてマスクの開口部の位置をずらしていけばよいことが分かる。
図１０には、入射角θ”が６０度のときのコントラストを、入射角θ”が２０度および０度（垂直入射）の場合と比較して示している。コントラスト改善の効果は明白である。
【００１２】
このように、マスク裏面斜め方向からの照明によって、マスクおもて面に生じる近接場分布が深くまで到達するのは、およそ以下のような仕組みによっている。
図３（ｂ）において、左上から右下へ進行する斜めの平面波で照明すると、入射平面波の電界方向は図３（ｂ）中で右上から左下方向への電界となる。遮光膜に設けた開口部ではなく、遮光の金属の断面に注目することにしよう。入射面側（マスク裏面）で、遮光膜の金属で右上の角と左上側の角とを考える。
説明のために、理想的な直角の角ではなく、有限の曲率半径で丸まった角を考えると、右上角には、入射電界方向に対して垂直となる部分があり、ここで電界強度が強まる。一方、左上角では、入射平面波の電界方向が接線方向となる部分があり、遮光金属が導電率無限大の理想的金属の場合には、ここでの電界は０となる。有限の導電率をもつ実在の金属においても、左上角の電界はそれほど強くならず、右上角よりは弱いものにとどまる。こうして、この遮光金属は、右上角で左下・右上方向への電界で揺さぶられ、ここに誘起表面電荷が生じることになる。
【００１３】
マスクの遮光金属のサイズが、波長サイズよりも小さい場合には、右上角が揺さぶられたことで、マスク内全体が揺さぶられ、マスクのおもて面側では左下角に電界と誘起表面電荷の集中が生じる。垂直入射のときには、対称性から遮光金属断面の右下と左下に均等に割り振られていた電磁界のエネルギーは、斜入射のときには、遮光金属の左下部分に大半が集まり、右下部分の電磁界エネルギーは小さなものとなる。
左下部分の角を強度のピークとした近接場の広がりを、垂直入射の場合と斜入射の場合とで比較すると、斜入射の場合のほうが、図３の遮光部の左下角へのエネルギーの集中が大きい。そこで、斜入射の場合に、近接場分布の拡がりが深くまで到達するのである。
【００１４】
これは、波長サイズよりも小さな断面サイズの遮光金属において、周囲の電磁界と遮光金属内の自由電子の振動とが結合したプラズモンポラリトンを、励起しているものである、ということもできる。現実の金属マスクにおいては、屈折率の虚部すなわち、損失が大きく、プラズモンポラリトン共鳴のＱ値は高くないので、共鳴の幅はブロードなものとなっており、マスクのサイズ、波長に対する制約を厳しくしなくてもプラズモンポラリトンを利用することができる。
このとき照明方向を斜め入射として、系の対称性を減ずることで近接場分布が深くなる、ということもできる。この効果は、斜め照明の入射面がスリットの長手方向に対して垂直なときのｐ偏波（電界が入射面内）において発現する。斜め照明の入射面がスリットの長手方向と平行なときのｓ偏波（電界が入射面と垂直）では、遮光金属にプラズモンポラリトンを励起する効果はあるが、このときには、系の対称性を現ずる効果がないので、近接場分布を深くする効果が得られない。
また、マスクの繰り返しパターンが回折格子としてはたらく場合には、１次以上ないし−１次以下の回折光が、マスク裏面に沿った表面プラズモンポラリトンを励起し、これがマスクおもて面の表面プラズモンポラリトンと結合して、効率的にマスクおもて面にエネルギーを集中させる場合もある。
【００１５】
ここまでの説明から理解できることであるが、本発明の「斜め方向からの照明」とは、マスク母材である透明基板とマスクパターン（遮光膜に形成された微小開口による金属パターン）との境界面を該透明基板側から斜めに照明することであって、該透明基板への光の入射方法を限定するものではない。例えば、以下の実施例に示すように屈折角を考慮して上記透明基板に斜めから入射するものであってもよいし、上記透明基板をプリズム形状にするものであってもよい。また、上記透明基板の裏側に回折格子を設けて、ここでの回折光によって上記透明基板とマスクのパターンとの境界面を上記透明基板側から斜めに照明する照明方法も、本発明の概念に含まれる。
【実施例】
【００１６】
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］  
本発明の実施例においては、近接場露光装置におけるマスクと被露光基板の構成は、図１に示す本発明の実施の形態で説明したものと同一の構成のものを用いた。このような近接場露光用マスクと被加工基板を接触させる露光装置の概要を、図２に示す。
図２において、２０１は近接場露光用フォトマスクである。フォトマスク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は圧力調整手段２１３によって、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の表面にレジスト膜２０７を形成したものを被露光物とする。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を駆動して、フォトマスク２０１に対して基板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、フォトマスク２０１を基板２０６上のレジスト２０７に密着させる。
【００１７】
圧力調整手段２１３によって圧力調整容器２０５内の圧力を調整して、エバネッセント光露光用マスク２０１のおもて面と基板２０６上のレジスト２０７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、エバネッセント光露光用マスク２０１に対して裏面（図２では上側）から照射する。このとき、この平行光の圧力容器への入射角は、マスク母材への入射時の屈折を考慮して定める。このような照明によって、フォトマスク２０１おもて面の微小開口の近くに生じる近接場でレジスト２０７の露光を行う。
【００１８】
本実施例のフォトマスク作製方法の詳細について、図５を用いて説明する。
図５（ａ）に示すように、両面研磨された厚さ５００μｍのＳｉ（１００）基板５０１に対し、ＬＰ−ＣＶＤ法を用い、おもて面（図５中では上面）・裏面（図５中では下面）にそれぞれ、膜厚０．８μｍのマスク母材となるＳｉＯ2膜５０２・エッチング窓とするＳｉＯ2膜５０３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、蒸着法により表面のＳｉＯ2膜５０２上に膜厚７０ｎｍのＣｒ薄膜５０４を成膜する。
次に、表面に電子線用のレジスト５０５を塗布し、電子線ビーム５０６で２０ｎｍ幅および５０ｎｍ幅のパターン５０７を描画し（図５（ｂ））、現像後にＣＣｌ4でドライエッチングを行い、微小開口パターン５０８を形成する（図５（ｃ））。
【００１９】
続いて、裏面のＳｉＯ2膜５０３の一部を除去してエッチング用の窓５０９を形成し（図５（ｃ））、ＫＯＨを用いて裏面から異方性エッチングを行ってＳｉ基板５０１を除去して、ＳｉＯ2膜５０２とＣｒ膜５０４からなるマスク５１０を形成する（図５（ｄ））。
本実施例では、Ｃｒ薄膜５０４に対する微小開口パターン５０８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の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。
【００２０】
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。
【００２１】
また、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。ここでは、水銀ランプのｇ線（波長４３６ｎｍ）を用いるために、波長選択フィルタを介して、コリメーターレンズを用いて、１００ｍｍ×１００ｍｍの領域を照射した。パワーメータで、光パワーをモニターし、レジストの露光量が露光に関するしきい値を超えるように、露光時間を設定する。ここで、フォトマスクを介して露光をおこなうので、マスクの透過率を考慮して露光量を調整する必要がある。
【００２２】
図６に１層のバッファ層を含む本実施例のパターン作成方法を示す。
図６（ａ）にフォトマスクと被露光物を示す。ここで、フォトマスク６０４は、上記に示したようなフォトマスクである。
Ｓｉ基板６０１上に、ポジ型フォトレジストをスピンコータで塗布する。その後、１２０℃で３０分加熱して１層目６０２とする。１層目の膜厚は４００ｎｍとした。つぎに、この上に、Ｓｉ含有ネガ型フォトレジストを塗布後、プリベークしてこれを２層目６０３とする。２層目の膜厚は、４０ｎｍとなるようにして、２層構造のフォトレジストとした。
２層構造フォトレジストが塗布されたＳｉ基板６０１とフォトマスク６０４を図２に示す露光装置によって近接させ、圧力を加えてレジスト層６０３とフォトマスク６０４を密着させる。
【００２３】
フォトマスクを介して露光用光６０５を斜めから照射して、フォトマスク６０４上のパターンをフォトレジスト層６０３に露光する（図６（ｂ））。その後、フォトマスクをフォトレジスト表面から離し、フォトレジストの現像、ポストベークを行い、フォトマスク上のパターンをレジストパターンとして転写した（図６（ｃ））。
その後、２層目のフォトレジスト６０３によるパターンをエッチングマスクとして、酸素リアクティブイオンエッチングによって１層目フォトレジスト６０２をエッチングする（図６（ｄ））。ここで、酸素リアクティブイオンエッチングは、２層目フォトレジスト６０３に含まれているＳｉを酸化して、この層のエッチング耐性を増加させる作用を有する。
以上のような手順で、フォトマスク上の様々なパターンを基板６０１上にはっきりとしたコントラストのレジストパターンとして転写することができる。
本実施例の構成では、マスク母材と空気との界面で全反射とならない入射角をもちいており、マスク上面の入射のために複雑な構成とすることなく斜入射による光近接場分布の制御を利用できる。
【００２４】
［実施例２］  
図７は、本発明の実施例２における近接場露光装置の構成を示す図である。
図７において、７０１は近接場露光用フォトマスクである。フォトマスク７０１のおもて面は実施例１と同様の圧力調整容器７０２外に、裏面は圧力調整容器７０２内に面するように配置されている。圧力調整容器７０２は圧力調整手段７１１によって、内部の圧力を調整し、バルブ７１０を閉じて、圧力を保持することができるようになっている。７０３は、圧力容器の光入射窓である。
また、７０４、７０５は、露光光源であり、ここでは、水銀ランプのｇ線を用いる。７０６、７０７はコリメータレンズである。
【００２５】
基板の表面にレジスト膜を形成したものが被露光物７０８であり、ステージ７０９上に保持されている。ステージ７０９を駆動して、フォトマスク７０１に対して基板７０８のマスク面内２次元方向の相対位置合わせを行う。
続いて、マスク面法線方向にステージ７０９を駆動し、フォトマスク７０１を被露光物７０８のフォトレジストに密着させる。
圧力調整手段７１１によって圧力調整容器７０２内の圧力を調整して、エバネッセント光露光用マスク７０１のおもて面とフォトレジスト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。
【００２６】
つぎに、二つ露光光源の配置について説明する。
各々の光源から出た露光光がコリメーターレンズ７０６、および７０７で平行光になった後、光入射窓７０３を通して、圧力調整容器７０２内に導かれる。このとき、図に示すように、第１の光源７０５からの平行光は入射角θ１ｉで入射し、第２の光源７０４からの入射光は入射角θ２ｉで入射する。
第１の光源からの光の入射面と第２の光源からの光の入射面は一致しないように配置されている。ここでは、二つの入射面は、ほぼ直交するような配置となっていて、それぞれの入射面に対して垂直な方向に長手方向を有するようなパターン部分にたいして、効果的に深くまで到達するような近接場を発生させる。
マスク７０１上のパターンが、主に、図中のｘ方向が長手方向となるような複数のライン状パタンとｙ方向にのびたライン状パタンから構成されている場合には、第１の光源からの入射面がｘｚ面となり、第２の光源からの入射面がｙｚ面となるような光源配置が望ましい。
【００２７】
また、二つの入射角θ１ｉ、θ２ｉは、それぞれｙ方向を長手方向とするパターンの典型的な繰り返し周期、およびｘ方向を長手方向とするパターンの典型的な繰り返し周期とに合わせて選定しても良いし、両者を共通のものとしておいても良い。
【００２８】
この後、露光光源７０４、７０５からの露光光をコリメーターレンズ７０６、７０７を介して、ガラス窓７０３を通し、圧力調整容器７０２内に導入し、近接場露光用マスク７０１に対して裏面（図２では上側）から斜めに照射する。このような照明によって、フォトマスク７０１おもて面の微小開口の近くに生じる近接場で被露光物７０８のフォトレジストを感光させる。
【００２９】
［実施例３］
図８に、本発明の実施例３における近接場露光方法を説明する図を示す。
８０１は近接場露光用フォトマスクの透明な母材であり、８０２は遮光の金属膜である。８０３はフォトマスクの裏面に形成された回折格子である。８０４は基板上に下層レジストおよび上層レジストを塗布した被露光基板である。
ここで、マスク母材８０１は、上面に回折格子を形成するために、第１、第２の実施例に用いたマスクよりも厚いものとしている。回折格子８０３からマスク母材内へ伝搬する高次の回折光は、母材／遮光膜界面を斜めに照明する。特に、回折格子８０３のピッチが露光に用いる光の真空中波長と比べて小さく、かつ、マスク母材内波長よりは大きいときには、マスク母材から光源側（大気中ないし減圧容器内）に戻る方向の高次回折光が存在しなくなるので、効率よく露光できる。
【００３０】
さらに、回折格子の深さと形状の調整によって、０次の回折光が生じないような回折格子を形成できることも知られている。
また、図８では、回折格子の断面図を示しているが、マスク母材裏面に形成する回折格子は、２次元周期構造として、異なる複数の方向に高次回折光を生じさせるような構成であっても良い。
【００３１】
このような近接場露光用マスクを、被露光基板８０４に密着させて、マスクに垂直な方向から水銀ランプのｇ線を照射した。マスクのパターン部に対応した近接場によって、被露光基板のレジストを感光させ、露光した。
この実施例では、垂直方向からの光照射によって、回折光を生じさせる例を示したが、光照射は斜め方向からおこなっても同様に、回折光を生じ、さらに大きな入射角でマスクを照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態及び実施例１を説明するマスクと被露光基板の構成を示す図。
【図２】本発明の実施例１における近接場露光装置の構成を示す図。
【図３】本発明の実施の形態を説明する近接場光の解析結果を示す図。
【図４】本発明の実施の形態を説明するコントラストの解析結果を示す図。
【図５】本発明の実施例１における近接場マスクの作製方法を示す図。
【図６】本発明の実施例１における１層のバッファ層を含むパターン作成方法を示す図。
【図７】本発明の実施例２における近接場露光装置の構成を示す図。
【図８】本発明の実施例３における近接場露光方法を説明する図。
【図９】本発明の実施の形態を説明する近接場光の別の解析結果を示す図。
【図１０】本発明の実施の形態を説明するコントラストの別の解析結果を示す図。
【符号の説明】
【００３３】
１０１：支持体
１０２：マスク母材
１０３：遮光膜
１０４：微小開口
１０５、７０３：上層フォトレジスト
１０６、７０２：下層フォトレジスト
１０７、２０６：基板
２０１、７０１：近接場露光用フォトマスク
２０５、７０２：圧力調整容器
２０７：フォトレジスト
２０８、７０９：ステージ
２０９、７０４、７０５：露光光源
２１０：露光光
２１１、７０６、７０７：コリメーターレンズ
２１２、７０３：ガラス窓
２１３、７１１：圧力調整手段
５０１：Ｓｉ基板
５０２、５０３：Ｓｉ3Ｎ4膜
５０４：Ｃｒ薄膜
５０５：電子線用レジスト
５０８：微小開口パターン
５０９：エッチング用の窓
５１０、７０４：マスク
７０８：被露光基板
【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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