(57)【要約】  【課題】  露光マスクがフォトレジスト等の感光材料から剥離される際に、感光材料と貼り付いて露光マスクが破損したり、あるいは感光材料が破損することを防止する。  【解決手段】  透明基体20上に所定パターンの開口21ａを有する遮光性金属膜21が形成されてなり、前記金属膜21側を感光材料に密着させた状態で、前記透明基体20側から前記金属膜を通して照射される光により感光材料を露光するために使用される露光マスク14において、感光材料に密着する金属膜21の表面に親水性膜22をコーティングする等により、露光マスク14と感光材料との剥離性を向上させる。【選択図】          図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基体上に所定パターンの開口を有する遮光性金属膜が形成されてなり、
前記金属膜側を感光材料に密着させた状態で、前記透明基体側から前記金属膜を通して照射される光により前記感光材料を露光するために使用される露光マスクにおいて、
前記感光材料に密着する前記金属膜の表面に、該感光材料との剥離性を向上させる表面処理が施されたことを特徴とする露光マスク。
【請求項２】
前記表面処理が、親水性膜をコーティングする処理であることを特徴とする請求項１記載の露光マスク。
【請求項３】
前記親水性膜が、前記金属膜に接する側と反対側の表面に親水基が露出した構造を有する分子膜からなるものであることを特徴とする請求項２記載の露光マスク。
【請求項４】
前記親水性膜が、自己組織化単分子膜から形成されていることを特徴とする請求項３記載の露光マスク。
【請求項５】
前記親水性膜の膜厚が１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の露光マスク。
【請求項６】
前記表面処理が、撥油・撥水性膜をコーティングする処理であることを特徴とする請求項１記載の露光マスク。
【請求項７】
前記撥油・撥水性膜が、フッ素系の分子膜からなるものであることを特徴とする請求項６記載の露光マスク。
【請求項８】
前記撥油・撥水性膜の表面エネルギーが１５ｄｙｎｅ／ｃｍ以下であることを特徴とする請求項６または７記載の露光マスク。
【請求項９】
前記撥油・撥水性膜の膜厚が１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項６から８いずれか１項記載の露光マスク。
【請求項１０】
前記表面処理が、前記金属膜の表面を全面的にプラズマエッチングする処理であることを特徴とする請求項１記載の露光マスク。
【請求項１１】
近接場光露光に使用されるものであることを特徴とする請求項１から１０いずれか１項記載の露光マスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトレジスト等の感光材料を所定パターンに露光するための露光マスクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光リソグラフィ技術の発展は、主に縮小投影露光技術とレジスト技術の進歩によって支えられてきた。縮小投影露光技術の性能は、主に解像度ＲＰと焦点深度ＤＯＰの２つの基本量で決定される。投影光学系の露光波長をλ、投影レンズの開口数をＮＡとすると、上記２つの基本量は、ＲＰ＝ｋ１λ／ＮＡ、ＤＯＰ＝ｋ２λ／ＮＡ２ （ｋ１、ｋ２は係数）で表される。リソグラフィの解像度を上げるためには、波長λを小さくすることと、投影レンズの開口数ＮＡを大きくすることが重要である。ところが、ＮＡを大きくすると解像度は上がるが、焦点深度がＮＡの２乗に反比例して小さくなるため、微細化の流れとしては、波長λを小さくすることが求められるようになった。そこで露光光は、波長436ｎｍのｇ線から波長365ｎｍのｉ線へと短波長化され、さらに現在では波長248ｎｍ、193ｎｍのエキシマレーザ光が主流となっている。
【０００３】
しかし、光を用いるリソグラフィでは露光光の回折限界が解像度の限界となるため、レンズ列光学系を用いた場合は、波長248ｎｍ、193ｎｍのエキシマレーザ光を用いても、線幅100ｎｍの微細化が限界と言われている。さらにその先のナノメートルオーダーの解像度を求めようとすると、電子線やＸ線（特にＳＯＲ光：シンクロトロン放射光）リソグラフィ技術を用いる必要がある。
【０００４】
電子線リソグラフィは、ナノメートルオーダーのパターンを高精度に制御して形成でき、光学系を用いるリソグラフィに比べてかなり深い焦点深度を持っている。また、ウエハ上にマスク無しで直接描画が可能であるという利点もあるが、スループットが低く、コストも高いことから、量産レベルにはほど遠いという欠点がある。
【０００５】
一方、Ｘ線リソグラフィは、１対１マスクの等倍露光の場合にも、反射型結像Ｘ線光学系を用いた場合にも、エキシマレーザ露光と比べて１桁程度高い解像度および精度を実現できる。しかしこのＸ線リソグラフィは、マスクの作成が難しくて実現が困難であり、また使用する装置のコストが高いという問題もある。
【０００６】
上述のような問題を解決する方法として、近時、露光光の波長よりも小さい開口からなるパターンを有する露光マスクに露光光を照射し、そのとき露光マスクの開口からしみ出す近接場光によってフォトレジスト等の感光材料を露光する方法が提案されている。この方法によれば、露光光の波長に拘わらず、上記開口の大きさ程度の微細パターンを形成可能となる。なお特許文献１には、この近接場光を用いる露光装置の一例が示されている。
【特許文献１】特開平２０００−１１２１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の近接場光を用いる露光装置においては一般に、透明基体上に所定パターンの開口を有する遮光性金属膜が形成されてなる露光マスクが用いられる。そして該露光マスクは、上記金属膜側をフォトレジストに密着させた状態に配置され、この状態で、上記透明基体側から金属膜を通して照射される光により感光材料の露光がなされる。
【０００８】
このようにフォトレジストに密着させて用いられる従来の露光マスクにおいては、露光が終了した後にフォトレジストから剥離させる際に、金属膜の一部がフォトレジストに貼り付いたままになって露光マスクが破損したり、あるいは反対に、金属膜に貼り付いたフォトレジストが基板側から剥がされて破損する、という問題が認められている。
【０００９】
上述の問題は、露光マスクとフォトレジストとが負圧力等を利用して強固に密着される、近接場光露光装置において顕著に認められるが、それに限らず、一般的な伝搬光を用いる露光装置においても同様に認められるものである。また上述の問題は、フォトレジスト以外の感光材料を露光する露光装置においても、同様に認められるものである。
【００１０】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、フォトレジスト等の感光材料から剥離される際に感光材料と貼り付いて自身が破損したり、あるいは感光材料を破損することのない露光マスクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による露光マスクは、前述したように透明基体上に所定パターンの開口を有する遮光性金属膜が形成されてなり、金属膜側をフォトレジスト等の感光材料に密着させた状態で、透明基体側から金属膜を通して照射される光により感光材料を露光するために使用される露光マスクにおいて、感光材料に密着する前記金属膜の表面に、該感光材料との剥離性を向上させる表面処理が施されたことを特徴とするものである。ここで、「剥離性を向上させる表面処理」とは、金属膜が直接感光材料と密着する場合よりも剥離性が良好になる表面処理を指すものとする。
【００１２】
なお上記の表面処理として具体的には、例えば親水性膜をコーティングする処理を適用することができる。また、そのような親水性膜としてさらに具体的には、前記金属膜に接する側と反対側の表面に親水基が露出した構造を有する分子膜からなるものが適用可能である。また、このように親水基が露出した構造を有する分子膜は、自己組織化単分子膜から形成するのが望ましい。
【００１３】
他方、上記親水性膜の膜厚は、特に該露光マスクが近接場光露光に使用される場合は、１０ｎｍ以下とされることが望ましい。
【００１４】
また上記の表面処理として、撥油・撥水性膜をコーティングする処理を適用することも可能である。そのような撥油・撥水性膜としてさらに具体的には、フッ素系の分子膜からなるものを適用可能である。また、この撥油・撥水性膜の表面エネルギーは、一般に１５ｄｙｎｅ／ｃｍ以下であることが望ましい。
【００１５】
上述のような撥油・撥水性膜の膜厚も、特に近接場光露光に使用される露光マスクにおいては、１０ｎｍ以下とされることが望ましい。
【００１６】
さらに、上記の表面処理として、前記金属膜の表面を全面的にプラズマエッチングする処理も適用可能である。
【００１７】
また本発明による露光マスクは、特に近接場光露光に使用されるものであることが望ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明による露光マスクは、フォトレジスト等の感光材料に密着する金属膜の表面に、該感光材料との剥離性を向上させる表面処理が施されているので、露光の後に、密着していた感光材料から剥離させる際には、感光材料から良好に剥離するようになる。したがってこの露光マスクによれば、上記金属膜の一部がフォトレジストに貼り付いたままになって露光マスク自身が破損したり、あるいは、金属膜に貼り付いたフォトレジストが基板側から剥がされて破損する、という問題を防止することができる。
【００１９】
したがって本発明によれば、露光マスクのハンドリング性が良好になり、またその耐久性を向上させることができる。
【００２０】
なお、上記表面処理として金属膜表面にコーティングされる親水性膜や撥油・撥水性膜の膜厚を特に１０ｎｍ以下としておくと、該露光マスクが前述の近接場光露光に使用される場合には、良好な露光が実現される。すなわち、金属膜の開口部分からしみ出す近接場光が届く範囲は、一般に数１０ｎｍ程度以下であるので、上記膜厚が１０ｎｍ以下になっていれば、この近接場光が感光材料まで十分に届くことになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
図１は、本発明の第１の実施の形態による露光マスク14を用いる近接場光露光装置を示すものである。なおここでは、該露光装置の側面形状を一部破断して示してある。同示の通りこの露光装置は、その表面10ａにフォトレジスト11が塗布された基板10を、裏面10ｂ側から密着保持する概略円柱形の露光台12と、この露光台12を内部に収容するように配置された概略円筒形のフォトマスク保持部材13と、このフォトマスク保持部材13上に保持された露光マスク（フォトマスク）14を介して上記フォトレジスト11に露光光15を照射する露光光源16とを備えている。
【００２３】
上記露光光源16としては、例えばｇ線（波長436ｎｍ）等、波長が概ね400ｎｍ以上である非偏光の露光光15を発するものが用いられている。また露光マスク14は、透明基体20上に、所定パターンの開口21ａを有する遮光性の金属膜21が形成されてなるものである。特に本実施の形態の露光マスク14は、上記開口21ａの幅が露光光15の波長より小さいものとされて、露光光15が照射されたとき該開口21ａから近接場光をしみ出させる近接場光露光用マスクである。なお金属膜21は、例えばＣｒ、Ｔａ、Ａｇ、Ａｕ等の金属からなるものである。
【００２４】
露光台12の上面は、基板10を密着保持する基板保持面12ａとされている。またこの露光台12には、該露光台12を上下に貫通して、基板保持面12ａの周縁部の複数位置および中央位置で開口する複数の排気通路12ｂが形成されている。
【００２５】
この露光台12と露光マスク保持部材13との間には露光台12の全周に亘ってシール部材17が介設され、露光台12と露光マスク保持部材13との間の空間はこのシール部材17の上と下とに分けられている。そして露光マスク保持部材13には、上記シール部材17よりも上の位置において該露光マスク保持部材13を横方向に貫通する排気通路13ｂが形成されている。
【００２６】
上記排気通路13ｂ並びに露光台12の複数の排気通路12ｂは、配管18を介して例えば真空ポンプ等の空気吸引手段19に連通されている。この空気吸引手段19は上記配管18および露光マスク保持部材13とともに、露光台12に保持された基板10上のフォトレジスト11に露光マスク14を押し当てて密着させる手段を構成している。
【００２７】
次に、この露光装置の作用について説明する。表面10ａにフォトレジスト11が塗布された基板10は、裏面10ｂが基板保持面12ａに接する状態にして、露光台12の上に載置される。そして露光マスク保持部材13の上には、前述の通りの開口パターンを有する露光マスク14が載置される。図１は、以上の状態を示している。
【００２８】
その後空気吸引手段19が駆動されると、露光台12の複数の排気通路12ｂから空気が吸引されてその中が真空排気され、それにより基板10は、図２に示すように露光台12の基板保持面12ａに密着保持される。またそれとともに、露光マスク保持部材13の排気通路13ｂから空気が吸引されて、露光マスク14の下側において該露光マスク保持部材13内に画成されている空間も真空排気されるので、露光マスク14は下側に撓んで基板10のフォトレジスト11に密着する。
【００２９】
そして、この状態で露光光源16が駆動されることにより、露光マスク14を介して（詳しくは透明基体20から金属膜21の開口21ａを通して）フォトレジスト11に露光光15が照射されて、フォトレジスト11が露光される。つまり、露光光15の波長よりも幅の小さい開口21ａから近接場光がしみ出し、これらの開口21ａからなる微細なパターンがフォトレジスト11に転写露光される。
【００３０】
フォトレジスト11は、近接場光の照射を受けた部分のみが所定の現像溶液に可溶となるポジ型レジスト、あるいは近接場光の非照射部分のみが所定の現像溶液に可溶となるネガ型レジストのいずれであってもよい。そして露光後に、そのようなフォトレジスト11を現像処理し、残ったフォトレジスト11を用いて基板10に適宜のエッチング処理を施すことにより、該基板10に上記パターンに従った凹凸パターンが形成される。なお上記フォトレジスト11としては、１つの層からなる通常のフォトレジストの他、例えば特開２００１−１５４２７号に示されている２層レジストを用いることもできる。
【００３１】
次に図３を参照して、露光マスク14について詳しく説明する。ここに概略側面形状を示す通り該露光マスク14において、フォトレジスト11に密着する金属膜21の表面部分には、親水性膜22がコーティングされている。この親水性膜22は、例えば自己組織化単分子膜（ＳＡＭ）から形成されたもので、図中ａの部分を拡大して示す通り、炭素鎖やベンゼン環等からなる分子膜22ａと、この分子膜22ａを金属膜21に吸着させるＳＨ等の吸着基22ｂと、分子膜22ａの表面側に形成されたＯＨ等の親水基22ｃとから構成されている。本実施の形態においてこの親水性膜22の膜厚は、１０ｎｍ以下とされている。なお図１および図２では、この親水性膜22は省略してある。
【００３２】
上述のように、金属膜21に接する側と反対側の表面に親水基22ｃが露出した構造を有する親水性膜22が設けられていることにより、該露光マスク14のフォトレジスト11に対する剥離性は、金属膜21が直接フォトレジスト11に密着する場合よりも向上する。したがって、露光後に該露光マスク14をフォトレジスト11から剥離させる際に、金属膜21の一部がフォトレジスト11に貼り付いたままになって露光マスク自身が破損したり、あるいは、金属膜21に貼り付いたフォトレジスト11が基板10から剥がされて破損する、という問題を防止することができる。そこで、露光マスク14のハンドリング性が良好になり、またその耐久性も向上する。
【００３３】
なお、金属膜21の開口21ａからしみ出す近接場光が届く範囲は、一般に数１０ｎｍ程度以下であるが、本実施の形態では親水性膜22の膜厚が１０ｎｍ以下とされているので、近接場光はフォトレジスト11まで十分に届いて、良好な露光が可能になる。
【００３４】
次に図４を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。なおこの図４において、図３中の要素と同等の要素には同番号を付し、それらについての説明は特に必要のない限り省略する。
【００３５】
図４は、本発明の第２の実施の形態による露光マスク34の概略側面形状を示すものである。この露光マスク34において、フォトレジスト11に密着する金属膜21の表面部分には、撥油・撥水性膜32がコーティングされている。なおこの撥油・撥水性膜32については、図中ｂの部分を拡大して示してある。該撥油・撥水性膜32は、例えば−（ＣＦ２）ｎ−ＣＦ３基を有する分子膜からなるものであり、その膜厚は１０ｎｍ以下とされている。
【００３６】
上述のように、金属膜21の表面に撥油・撥水性膜32が設けられていることにより、該露光マスク34のフォトレジスト11に対する剥離性は、金属膜21が直接フォトレジスト11に密着する場合よりも向上する。したがって、露光後に該露光マスク34をフォトレジスト11から剥離させる際に、金属膜21の一部がフォトレジスト11に貼り付いたままになって露光マスク自身が破損したり、あるいは、金属膜21に貼り付いたフォトレジスト11が基板10から剥がされて破損する、という問題を防止することができる。そこで、露光マスク34のハンドリング性が良好になり、またその耐久性も向上する。
【００３７】
また本実施の形態でも、撥油・撥水性膜32の膜厚が１０ｎｍ以下とされているので、近接場光はフォトレジスト11まで十分に届いて、良好な露光が可能になる。
【００３８】
なお撥油・撥水性膜32として、一般には、その表面エネルギーが１５ｄｙｎｅ／ｃｍ以下であるものが形成されていれば、露光マスク34に十分な撥油・撥水機能を付与することができる。
【００３９】
以上、フォトレジストを近接場光で露光するために用いられる露光マスクに本発明を適用した実施の形態について説明したが、本発明は、一般的な伝搬光による露光装置や、あるいはフォトレジスト以外の感光材料を露光する露光装置に用いられる露光マスクに適用しても、上述と同様の効果を奏することができる。しかし、露光マスクとフォトレジストとが負圧力等を利用して強固に密着される近接場光露光装置においては、露光マスクとフォトレジストとが特に剥離し難くなっているので、この種の露光装置に用いられる露光マスクに本発明を適用すれば、より効果的である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施の形態による露光マスクと、それを用いる近接場光露光装置を示す一部破断側面図
【図２】図１の露光装置の別の状態を示す一部破断側面図
【図３】上記第１の実施の形態による露光マスクの概略側面図
【図４】本発明の第２の実施の形態による露光マスクの概略側面図
【符号の説明】
【００４１】
10    基板
11    フォトレジスト
12    露光台
12ａ    露光台の基板保持面
13    露光マスク保持部材
14、34    露光マスク
15    露光光
16    露光光源
17    シール部材
18    配管
19    空気吸引手段
20    透明基体
21    金属膜
21ａ    金属膜の開口
22    親水性膜
32    撥油・撥水性膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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