(57)【要約】【課題】、密着・剥離を繰り返す基板の変形量を制御することにより、特に近接場露光用マスクに対するストレスを軽減し長寿命化を図ることが可能となる基板の変形量制御方法、近接場露光方法及び近接場露光装置を提供する。【解決手段】基板の変形量制御方法であって、弾性変形可能な第１の基板の弾性変形しない第２の基板に対する密着乃至は剥離に際して、前記第１の基板に発生する歪みの変化量を検出する歪み変化量検出工程と、前記歪み変化量検出工程で検出された歪みの変化量に基づいて、前記第１の基板を前記第２の基板に密着させるために必要な物理量および／または前記第１の基板を前記第２の基板から剥離するために必要な物理量、を調整して該第１の基板の該第２の基板に対する変形量を制御する基板の変形量制御工程と、を有する構成とする。【選択図】            図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性変形可能な第１の基板を、弾性変形しない第２の基板に対して変形させて密着させた後に剥離するに際して、これら密着乃至は剥離における該第１の基板の該第２の基板に対する変形量を制御する基板の変形量制御方法であって、
前記密着乃至は剥離に際して前記第１の基板に発生する歪みの変化量を検出する歪み変化量検出工程と、
前記歪み変化量検出工程で検出された歪みの変化量に基づいて、前記第１の基板を前記第２の基板に密着させるために必要な物理量および／または前記第１の基板を前記第２の基板から剥離するために必要な物理量、を調整して該第１の基板の該第２の基板に対する変形量を制御する基板の変形量制御工程と、
を有することを特徴とする基板の変形量制御方法。
【請求項２】
前記歪み変化量検出工程において、前記第１の基板に発生する歪みの変化量がレーザー変位計で計測された前記第１の基板の変形前の距離情報と変形後の距離情報との変化により検出されることを特徴とする請求項１に記載の基板の変形量制御方法。
【請求項３】
前記基板の変形量制御工程において、前記第１の基板を前記第２の基板に密着させるために必要な物理量および／または前記第１の基板を前記第２の基板から剥離するために必要な物理量が、前記第１の基板を変形させるための圧力であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板の変形量制御方法。
【請求項４】
前記基板の変形量制御工程における前記基板の密着乃至は剥離に必要な物理量が、予め設定された基板の破壊防止モード、あるいは高スループットモード等の制御パターンから選択されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板の変形量制御方法。
【請求項５】
露光マスクを変形させてレジストに対して密着させた後に剥離し、該露光マスクに形成した微小開口からにじみでる近接場光を用いて露光を行う近接場露光方法において、
前記露光マスクの密着乃至は剥離に際して、前記露光マスクの前記レジストに対する変形量を制御する露光マスクの変形量制御工程を有することを特徴とする近接場露光方法。
【請求項６】
露光マスクの変形量制御工程が、請求項１〜４のいずれか１項に記載の基板の変形量制御方法を用いて行われることを特徴とする請求項５に記載の近接場露光方法。
【請求項７】
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の圧力を調整することによって変形させてレジストに対して密着させた後に剥離し、近接場光により露光を行う近接場露光装置において、
前記露光マスクの密着乃至は剥離に際して、前記露光マスクの前記レジストに対する変形量を制御する露光マスクの変形量制御手段を有することを特徴とする近接場露光装置。
【請求項８】
前記露光マスクの変形量制御手段は、前記密着乃至は剥離に際して該露光マスクに発生する歪みの変化量を検出する歪み変化量検出手段を備え、該歪み変化量検出手段で検出された歪みの変化量に基づいて、前記第１の基板を前記第２の基板に密着させるために必要な物理量および／または前記第１の基板を前記第２の基板から剥離するために必要な物理量、を調整して該第１の基板の該第２の基板に対する変形量を制御するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の近接場露光装置。
【請求項９】
前記歪み変化量検出手段が、前記露光マスクに発生する歪みの変化量を、レーザー変位計で計測された該露光マスクの変形前の距離情報と変形後の距離情報との変化により検出するように構成されていることを特徴とする請求項８に記載の近接場露光装置。
【請求項１０】
前記露光マスクの変形量制御手段において、前記露光マスクの密着乃至は剥離に必要な物理量が、予め設定された前記露光マスクの破壊防止モード、あるいは高スループットモード等の制御パターンから選択されるように構成されていることを特徴とする請求項８または請求項９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、基板の変形量制御方法、近接場露光方法及び近接場露光装置に関し、特に集積回路や液晶ディスプレイなどの製造工程におけるフォトマスクへのストレスを軽減しフォトマスクの長寿命化を図るようにした近接場露光方法及び近接場露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の小型化及び薄型化の要請から、電子機器に搭載される半導体素子の微細化への要求はますます高くなっている。
例えば、マスクまたはレチクルのパターンに対するデザインルールはライン・アンド・スペース（Ｌ＆Ｓ）１３０ｎｍを量産工程で達成しようとし、今後益々小さくなることが予想される。近年主流である投影露光装置は、一般に、光源から出射された光束を利用してマスクを照明する照明光学系とマスクと被露光物との間に配置される投影光学系とを有する。
投影露光装置では一般に解像度は使用する光源の波長が略限界であると言われ、エキシマレーザーを使用しても投影露光装置は０．１μｍ以下のパタ−ンを形成することが困難である。加えて、仮に、より短い波長を有する光源が存在しても、かかる短波長の露光光を投影光学系に使用される光学材料（即ち、レンズの硝材）が透過できずに（その結果被露光物に投影できずに）露光ができなくなるという問題もある。
【０００３】
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あるいは特許文献２では、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薄膜マスクを、基板上のレジストに対して近接場領域である１００ｎｍ以下まで密着させて露光し、マスク上の微細パターンを一度にレジストに転写し、転写後に薄膜マスクをレジストから剥離するという、近接場光による密着露光方法が提案されている。
【特許文献１】特開平１１−１４５０５１号公報
【特許文献２】特開平１１−１８４０９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記の近接場光による密着露光方法においては、前述したように露光に際して、薄膜マスクを基板上のレジストに対し、近接場領域である１００ｎｍ以下まで密着させて露光し、露光後に剥離することが必要となる。
露光マスクをレジスト基板に対して密着・剥離を繰り返す近接場露光装置においては長期間の使用において露光マスクの破壊や、それに伴う清掃工程により、スループットの低下等を招くという問題が生じる。
【０００５】
そこで、本発明は、上記課題を解決し、密着・剥離を繰り返す基板の変形量を制御することにより、特に近接場露光用マスクに対するストレスを軽減し長寿命化を図ることが可能となる基板の変形量制御方法、近接場露光方法及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】
【０００６】
本発明は、以下のように構成した基板の変形量制御方法、近接場露光方法及び近接場露光装置を提供するものである。
すなわち、本発明の基板の変形量制御方法は、弾性変形可能な第１の基板を、弾性変形しない第２の基板に対して変形させて密着させた後に剥離するに際して、これら密着乃至は剥離における該第１の基板の該第２の基板に対する変形量を制御する基板の変形量制御方法であって、前記密着乃至は剥離に際して前記第１の基板に発生する歪みの変化量を検出する歪み変化量検出工程と、前記歪み変化量検出工程で検出された歪みの変化量に基づいて、前記第１の基板を前記第２の基板に密着させるために必要な物理量および／または前記第１の基板を前記第２の基板から剥離するために必要な物理量、を調整して該第１の基板の該第２の基板に対する変形量を制御する基板の変形量制御工程と、を有することを特徴としている。
また、本発明の基板の変形量制御方法は、前記歪み変化量検出工程において、前記第１の基板に発生する歪みの変化量がレーザー変位計で計測された前記第１の基板の変形前の距離情報と変形後の距離情報との変化により検出するように構成することができる。
また、本発明の基板の変形量制御方法は、前記基板の変形量制御工程において、前記第１の基板を前記第２の基板に密着させるために必要な物理量および／または前記第１の基板を前記第２の基板から剥離するために必要な物理量として、前記第１の基板を変形させるための圧力を用いることができる。
また、本発明の基板の変形量制御方法は、前記基板の変形量制御工程における前記基板の密着乃至は剥離に必要な物理量が、予め設定された基板の破壊防止モード、あるいは高スループットモード等の制御パターンから選択する構成を採ることができる。
また、本発明の近接場露光方法は、露光マスクを変形させてレジストに対して密着させた後に剥離し、該露光マスクに形成した微小開口からにじみでる近接場光を用いて露光を行う近接場露光方法において、前記露光マスクの密着乃至は剥離に際して、前記露光マスクの前記レジストに対する変形量を制御する露光マスクの変形量制御工程を有することを特徴としている。
また、本発明の近接場露光方法は、露光マスクの変形量制御工程が、上記したいずれかに記載の基板の変形量制御方法を用いて行われるように構成することができる。
また、本発明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の圧力を調整することによって変形させてレジストに対して密着させた後に剥離し、近接場光により露光を行う近接場露光装置において、前記露光マスクの密着乃至は剥離に際して、前記露光マスクの前記レジストに対する変形量を制御する露光マスクの変形量制御手段を有することを特徴としている。
また、本発明の近接場露光装置は、前記露光マスクの変形量制御手段を、前記密着乃至は剥離に際して該露光マスクに発生する歪みの変化量を検出する歪み変化量検出手段を備え、該歪み変化量検出手段で検出された歪みの変化量に基づいて、前記第１の基板を前記第２の基板に密着させるために必要な物理量および／または前記第１の基板を前記第２の基板から剥離するために必要な物理量、を調整して該第１の基板の該第２の基板に対する変形量を制御するように構成することができる。
また、本発明の近接場露光装置は、前記歪み変化量検出手段を、レーザー変位計で計測された該露光マスクの変形前の距離情報と変形後の距離情報との変化により、前記露光マスクに発生する歪みの変化量を検出するように構成することができる。
また、本発明の近接場露光装置は、前記露光マスクの変形量制御手段において、前記露光マスクの密着乃至は剥離に必要な物理量が、予め設定された基板の破壊防止モード、あるいは高スループットモード等の制御パターンから選択されるようにした構成を採ることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、密着・剥離を繰り返す基板の変形量を制御することにより、特に近接場露光用マスクに対するストレスを軽減し長寿命化を図ることが可能となる基板の変形量制御方法、近接場露光方法及び近接場露光装置を実現することができる。また、変形量の制御パラメータ、歪みの変化率、等をモニターすることで、近接場露光用マスクの寿命予測等が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態における密着・剥離を繰り返す近接場露光用マスクの変形量を制御するようにした近接場露光装置の一例について説明する。
図１は本実施の形態における図２に示した近接場露光装置に用いる露光マスクの構成を示す図である。また、図２は本実施の形態における露光マスクの変形量を制御するようにした近接場露光装置の構成を示す図であり、図３は本実施の形態におけるレーザー変位計による露光マスクの変形量の制御について説明する図である。
【０００９】
まず、図１の露光マスク１００について説明する。
図１において、（ａ）は露光マスクのおもて面側、（ｂ）は断面図である。
ここで、「おもて面」とは、遮光膜が設けられた面をいい、「裏面」とは、その反対側をいう。
露光マスク１００は、マスク支持体１０４、マスク母材１０１、遮光膜１０２から構成されている。遮光膜１０２は、マスク母材１０１の上に成膜されており、その遮光膜１０２に微小開口１０３が所望のパターンに形成されている。また、マスク母材１０１は弾性体で構成されており、薄膜として存在している。
この露光マスク１００は、図２に示される近接場露光装置の圧力調整容器内に、露光マスクの裏面が面するように配置して圧力調整を加えマスクのたわみを調整する。
【００１０】
次に、上記のような露光マスクを用い、図２に示される近接場露光装置により、どのように露光マスクの変形量を制御するかについて説明する。
本実施の形態における露光マスクの変形量を制御する大凡の仕組みは、図２に示すように、レーザー変位計３０１により計測された露光マスクの変形前の距離情報と変形後の距離情報の変化を、コントローラー２２０により歪み情報として演算処理し、この歪み情報をに基づいてコントローラー２２０からの指示でポンプ等の圧力調整手段２１３、流量調整手段２１４等により、圧力調整容器２０５内の圧力を調整して露光マスク１００の変形量を調整する。
【００１１】
これらを詳細に説明するため、まず、図２に示される近接場露光装置により、上記したような露光マスクを用いて、どのようにして近接場光によって密着露光を行うかについて説明する。
図２において、被露光物としては、基板２０３の表面にレジスト２０２を形成する（以下、これをレジスト２０２／基板２０３と記す）。レジスト２０２／基板２０３をステージ２０４上に取り付け、ステージ２０４を駆動することにより、露光マスク１００に対する基板２０３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２０４を駆動し、露光マスク１００のおもて面と基板２０３上のレジスト２０２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２０９から出射される露光光２１０をコリメータレンズ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、露光マスク１００に対して裏面（図２では上側）から照射し、露光マスク１００のおもて面のマスク母材１０１上の遮光膜１０２に形成された微小開口パターン１０３から滲み出す近接場でレジスト２０２の露光を行う。
【００１２】
次に、露光マスクとレジスト／基板の密着方法の詳細について図２を用いて説明する。
露光マスク１００のおもて面と基板２０３上のレジスト２０２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、露光マスク１００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、露光マスク１００に弾性変形による撓みを生じさせ、レジスト２０２／基板２０３へ押し付けるようにすることにより、薄膜部が全面にわたって密着させることができる。
【００１３】
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、露光マスク１００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２０５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。
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、露光マスク１００のおもて面と基板２０３上のレジスト２０２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、近接場マスク１００のおもて面と基板２０３上のレジスト２０２面との間に作用する斥力が均一になる。このため、露光マスク１００や基板２０３上のレジスト２０２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、露光マスク１００や基板２０３、レジスト２０２が局所的に破壊されたりするようなことが生じない。
【００１４】
ここでは、露光マスク１００とレジスト２０２／基板２０３を密着させるために、露光マスクの裏面を圧力調整容器２０５内に配置し、圧力調整容器２０５内より低い外気圧との圧力差により、露光マスク１００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。
【００１５】
次に、図３を用いて本実施の形態におけるレーザー変位計による露光マスクの変形量の制御について説明する。
図３（ａ）において、レーザー変位系３０１から照射されたレーザー光は露光マスク１００におけるマスク母材１０１と遮光膜１０２により反射され、露光マスク１００の変形前の基準距離がコントローラー２２０により計測される。次に、図３（ｂ）のように露光マスクの変形により露光マスクがレジスト２０２に密着した時点で、再度レーザー変位系３０１により露光マスク１００までの変形時の距離をコントローラー２２０により計測し、それらをコントローラー２２０による演算によりマスクの変位として読み取る。これらの露光マスクの変形前の距離と変形時の距離の計測を、露光マスク１００のレジストへの密着から剥離に到る露光工程全体に亙り連続して実施することにより、露光マスクの連続的な変形・変位量の検出を行う。検出した変形・変位量からコントローラー２２０で歪みを算出し露光マスクへ印加する圧力をコントローラー２２０からの指令で圧力調整手段２１３と流量調整手段２１４により、圧力調整容器２０５内の圧力を制御して、露光マスク１００の変化量を調整する。この時、露光マスク１００の変化量の割合いをコントロールすることで露光マスク１００のストレスを軽減し、長寿命化を図ることが可能となる。また、その際、前記露光マスクの密着乃至は剥離に必要な圧力が、予め設定された露光マスクの破壊防止モード、あるいは高スループットモード等の制御パターンから選択されるように構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態における露光マスクの構成を示す概略図であり、（ａ）は露光マスクのおもて面側、（ｂ）はその断面図である。
【図２】本実施の形態における露光マスクの変形量を制御するようにした近接場露光装置の構成を示す図。
【図３】本実施の形態におけるレーザー変位計による露光マスクの変形量の制御について説明する図。
【符号の説明】
【００１７】
１００：露光マスク
１０１：マスク母材
１０２：遮光膜
１０３：微小開口
１０４：マスク支持体
２０２：レジスト
２０３：基板
２０４：ステージ
２０５：圧力調整容器
２０９：露光光源
２１０：露光光
２１１：コリメータレンズ
２１２：ガラス窓
２１３：ポンプ等の圧力調整手段
２１４：流量調整手段
２２０：コントローラー
３０１：レーザー変位計
【図１】
2005101135.tif 000003
【図２】
2005101135.tif 000004
【図３】
2005101135.tif 000005