(57)【要約】【課題】変形に対する耐久性を向上させ、マスク母材に用いる材料の選択の幅を広げることが可能となるメンブレン構造を有する近接場露光用フォトマスクとその製造方法を提供する。【解決手段】支持体１０４と、該支持体に支持され、微小開口を有する遮光膜１０１が一方の面に設けられると共に、撓み変形が可能に構成されたメンブレン部を有する近接場露光用フォトマスクにおいて、  前記メンブレン部を構成するマスク母材を、互いに逆向きの内部応力を有する層１０２、１０３を、交互に２層以上積層して構成する。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体と、該支持体に支持され、微小開口を有する遮光膜が一方の面に設けられると共に、撓み変形が可能に構成されたメンブレン部を有する近接場露光用フォトマスクにおいて、
前記メンブレン部を構成するマスク母材が、互いに逆向きの内部応力を有する層を交互に２層以上積層して構成されていることを特徴とする近接場露光用フォトマスク。
【請求項２】
前記互いに逆向きの内部応力を有する層が、同じ材料を用いて異なる成膜条件により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の近接場露光用フォトマスク。
【請求項３】
前記互いに逆向きの内部応力を有する層が、異なる２種類以上の材料により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の近接場露光用フォトマスク。
【請求項４】
前記２層以上積層して構成されているマスク母材において、前記遮光膜に接している層が圧縮応力を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の近接場露光用フォトマスク。
【請求項５】
支持体と、該支持体に支持され、微小開口を有する遮光膜が一方の面に設けられると共に、露光時に撓み変形が可能に構成されたメンブレン部を有する近接場露光用フォトマスクの製造方法において、
互いに逆向きの内部応力を有する層を交互に２層以上積層して前記メンブレン部を構成するマスク母材を作成する工程を有することを特徴とする近接場露光用フォトマスクの製造方法。
【請求項６】
前記互いに逆向きの内部応力を有する層を、同じ材料を用いて異なる成膜条件によって形成することを特徴とする請求項５に記載の近接場露光用フォトマスクの製造方法。
【請求項７】
前記互いに逆向きの内部応力を有する層を、異なる２種類以上の材料を用いて形成することを特徴とする請求項５に記載の近接場露光用フォトマスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接場露光用フォトマスクとその製造方法に関し、特に微細パターンを一度にフォトレジストに転写することを可能とする近接場露光用フォトマスクとその製造方法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エバネッセント光を用い、レジストに対して光波長限界を越える局所的な露光を行う装置等が提案されている。
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、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】
このようなことから、例えば、特許文献１では、近接場が遮光膜間から滲み出るようなパターンを有したフォトマスクを、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フォトレジストに転写する方法が提案されている。
これにより、露光用の光の波長よりも非常に小さな、数１０ｎｍ程度の微細パターンを一度にフォトレジストに転写することが可能となる。
【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、上記従来例における特許文献１においては、つぎのような課題を有していた。
すなわち、フォトマスク上の微細パターンをフォトレジストに転写するため、フォトマスクのメンブレン部分を圧力によって撓ませ、フォトレジストに近接場領域まで近接させて露光を行うことが必要となる。
その際、メンブレン部分のレジストへの密着、剥離を繰り返していると、メンブレン部分が破れ、フォトマスクが使えなくなってしまう場合が生じるという課題を有していた。
【０００６】
これらについて、図２を用いて更に説明する。
ここでは、図２（ａ）に示す露光パターン２０１を有する遮光膜２０２と、メンブレン母材２０３とからなるメンブレン部分２０４を有するフォトマスクを用いて、露光をする場合について説明する。
その際、光の回折限界を越える微細構造作製が可能な近接場露光のメリットを活かすために、露光時には、露光パターン２０１をフォトレジスト２０６に近接場領域（露光パターンの大きさにもよるが、おおよそ１００ｎｍ以下）にまで近接させる必要がある。
従って、露光時はメンブレン部分２０４を撓ませることによって、フォトレジストに露光パターンを密着させた状態となる（図２（ｂ）→（ｃ））。
このように、露光のために、メンブレン部分をレジストへ密着、剥離を繰り返していると、メンブレン部分が破れてフォトマスクが使えなくなってしまう場合が生じる。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑み、変形に対する耐久性を向上させることが可能となるメンブレン構造を有する近接場露光用フォトマスクとその製造方法を提供することを目的とするものである。
また、本発明は、マスク母材に用いる材料の選択の幅を広げることが可能となるメンブレン構造を有する近接場露光用フォトマスクとその製造方法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】
【０００８】
本発明は、上記課題を達成するために、以下のように構成した近接場露光用フォトマスクとその製造方法を提供するものである。
本発明の近接場露光用フォトマスクは、支持体と、該支持体に支持され、微小開口を有する遮光膜が一方の面に設けられると共に、撓み変形が可能に構成されたメンブレン部を有する近接場露光用フォトマスクにおいて、
前記メンブレン部を構成するマスク母材が、互いに逆向きの内部応力を有する層を交互に２層以上積層して構成されていることを特徴としている。
また、本発明の近接場露光用フォトマスクは、前記互いに逆向きの内部応力を有する層が、同じ材料を用いて異なる成膜条件により構成されていることを特徴としている。
また、本発明の近接場露光用フォトマスクは、前記互いに逆向きの内部応力を有する層が、異なる２種類以上の材料により構成されていることを特徴としている。
また、本発明の近接場露光用フォトマスクは、前記２層以上積層して構成されているマスク母材において、前記遮光膜に接している層が圧縮応力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用フォトマスクの製造方法は、支持体と、該支持体に支持され、微小開口を有する遮光膜が一方の面に設けられると共に、露光時に撓み変形が可能に構成されたメンブレン部を有する近接場露光用フォトマスクの製造方法において、
互いに逆向きの内部応力を有する層を、交互に２層以上積層して前記メンブレン部を構成するマスク母材を作成する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用フォトマスクの製造方法は、前記互いに逆向きの内部応力を有する層を同じ材料を用いて異なる成膜条件によって形成することを特徴としている。
また、本発明の近接場露光用フォトマスクの製造方法は、前記互いに逆向きの内部応力を有する層を、異なる２種類以上の材料を用いて形成することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、変形に対する耐久性を向上させることが可能となるメンブレン構造を有する近接場露光用フォトマスクとその製造方法を実現することができる。
また、本発明によれば、近接場露光用マスクを構成するに際し、マスク母材に用いる材料の選択の幅を広げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
上記構成により、前述した本発明の課題を達成することができるが、それは本発明者の鋭意研究した結果によるつぎのような知見に基づくものである。
すなわち、フォトマスクをレジストから剥離させる過程でメンブレン部分が撓み変形を生じたときに、その応力を緩和させる構造をメンブレン部分に持たせることで、メンブレンの耐変形性を向上させるようにした構成が見出されたことによるものである。
より具体的には、マスク母材を、内部応力の働く方向が少なくとも２層において互いに逆向きな複数層で構成する。このように、内部応力が逆向きの層を積層させることにより、自身の歪みによる応力が各層に分散される形で広がるため、メンブレンの耐変形性が向上されることが可能となる。
【００１１】
以下に、これらについて、更に詳細に説明する。
上記メンブレンの破損原因の一つは、レジスト−メンブレン間に働く吸着力であることが考えられる。
これらを検討するため、レジスト−メンブレン間の密着剥離状況を目視にて観察した。
メンブレンを撓ませるためのメンブレンにかける圧力の絶対値と、レジスト−メンブレン密着面積との関係は、レジストやメンブレンの状態等により、図３（ａ）、（ｂ）のように大きく２種類に分けられる。
図３は、メンブレンを撓ませるためにメンブレンにかける圧力の絶対値を横軸に、この圧力変化に伴うレジスト−メンブレンの密着面積を縦軸に示している。
密着剥離が図３（ａ）のようなカーブを描くときは、メンブレン破損は殆どない。このときは、レジスト−メンブレン間に働く吸着力が少ないときと考えられる。
実際の露光プロセスとしては、レジスト−マスクの関係が、（１）→（２）→（３）（それぞれ図２の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に対応）と密着が進む。
その後露光し、（３）→（２）→（１）と剥離させて完全にレジストとマスクが剥がれたところで次の露光場所へとお互いの位置を移動させ、次の露光を行う。一方、図３（ｂ）は、レジスト−メンブレン間に働く吸着等の力が大きいときと考えられる。
このようなカーブを描くときには、メンブレンが破損することがある。
【００１２】
以上のように、メンブレンが破損する場合には、レジストとメンブレンとの関係は図４のようになっていると考えられる。密着過程は先ほどと同様、（１）→（１’）→（２）→（３）（それぞれ図４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に対応）となる。
しかし剥離過程では、メンブレンに対し、吸着によりメンブレンがレジストの方向に引っ張られる力が働き、レジストとメンブレンがなかなか離れない（図３（ｂ）の（４）、図４（ｅ））。
しかしながら、その後、更に圧力が下がって始めて一気に離れる（図３（ｂ）の（５）、図４（ｆ））と考えられる。
この際に、メンブレン破損が起こることがあると考えられる。
【００１３】
このように、超微細加工を近接場露光にて行うにあたり、遮光膜のパターンをレジストに、できるだけ近づける必要がある。また、レジスト材料には高解像度性、耐エッチング性が、遮光膜材料には遮光性と被加工性が、マスク母材には露光用光の透過性と耐変形性がそれぞれ求められる。
その際、上記のようなメンブレン破損を防ぐため、レジストや遮光膜、マスク母材材料を選択したり、フォトマスク表面に処理を施したりすることで、レジスト−メンブレン間の吸着力を低減する方法が考えられる。
しかしながら、本発明においては、内部応力を調整することにより、変形時に発生する応力を低減させたメンブレンを作製することで、メンブレン破損を防ぐようにしたものである。
すなわち、前述したように、マスク母材を内部応力の働く方向が少なくとも２層において互いに逆向きな複数層で構成することで、自身の歪みによる応力を各層に分散させ、メンブレンの耐変形性が向上するようにしたものである。
その際、本実施の形態においては、遮光膜側のマスク母材層を、圧縮応力を持つ層とすことで、レジストとの密着後の剥離時に、レジストとの吸着力でレジスト側に引っ張られる際に生じ易いと考えられる微小な亀裂の広がりを抑えることができる。これにより、メンブレンの耐変形性を更に向上させることが可能となる。
【実施例】
【００１４】
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１においては、本発明を適用して形成した近接場露光用マスクについて説明する。
図１に、本実施例における近接場露光用マスクの構成を示す。
図１において、１０１は遮光膜、１０２は圧縮応力となるメンブレン母材層、１０３は圧縮応力となるメンブレン母材層、１０４はマスク支持体である。
【００１５】
本実施例においては、マスク母材１０２、１０３をＳｉＮで構成する。
その際、これらマスク母材の成膜条件を変え、マスク支持体であるＳｉ基板に対して引っ張り応力となるメンブレン母材１０３層を成膜し、その上に圧縮応力となるメンブレン母材層１０２を成膜して２層構造とする。
ここで、ＳｉＮ膜成膜の一例として、ＣＤＶ法を用いる場合について述べる。ＮＨｘ系ガスとＳｉＨｘ系ガスとの混合ガスを用いてＳｉＮを成膜すると、その混合比においてＳｉＮ膜内部応力が変化する。ＮＨｘ系ガスに対してＳｉＨｘ系ガスの割合を多くしていくに従い、大きな引張り応力からその応力絶対値が小さくなり、更にＳｉＨｘ系ガスの割合を多くしていくことで圧縮応力へと変化する。本実施例においては、マスク母材１０２をＳｉＨｘ系ガスの割合が多い、マスク母材１０３をＮＨｘ系ガスの割合が多い条件にて成膜する。
これらの各層は、それぞれ１５０ｎｍ膜厚とする。
【００１６】
遮光膜１０１の材料を、ａ−Ｓｉとした近接場露光用マスクを用い、その露光耐久性評価を行った。
近接場露光プロセスとして、レジストに対してマスク母材のメンブレン部分を密着→露光→剥離→移動とすることを１サイクルとすると、１層構造のマスク母材と比較し、本実施例のものにおいては耐久サイクル数の向上したものが得られた。
更に引っ張り応力と圧縮応力を持つＳｉＮ層を交互に複数積層させることでマスク母材を構成すると、密着剥離の際の内部応力がメンブレン母材内で緩和されるため、メンブレンの耐久サイクルは更に向上することが可能となる。
【００１７】
［実施例２］
実施例２においては、マスク母材として、ＳｉＯ２（膜厚２６０ｎｍ）とＳｉＮ（膜厚２０ｎｍ）の２種類を用いて近接場露光用マスクを形成した。本実施例に用いるＳｉＯ２は圧縮応力を示すので、ＳｉＯ２層の上下に引っ張り応力となるＳｉＮ層を構成し、３層構造とする。
遮光膜の材料をａ−Ｓｉ（膜厚５０ｎｍ）として構成した近接場露光用マスクを用い、近接場露光プロセスを行うと、１層構造のマスク母材と比較し、本実施例のものにおいては耐久サイクル数の向上したものが得らる。
【００１８】
ところで、応力制御して僅かな引っ張り歪としたＳｉＮでは、３００ｎｍよりも長波長側まで吸収が伸びてくる。一方、ＳｉＯ2はＳｉＮよりも短波長の光に対する透過率が高い。
このように、ＳｉＯ2をマスク母材の主材料として用いることにより、ｉ線よりも短波長の光でレジストを露光することが可能となる。
高分解能レジストとしては、エキシマレーザー用のものが市販、研究されているため、材料の選択の幅を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１における近接場露光用マスクの構成を示す図。
【図２】メンブレン部分を有する近接場露光用マスクとフォトレジストの密着過程を説明するための図。
【図３】メンブレンにかける応力と、メンブレンとレジストとの密着面積との関係を説明するための図。
【図４】メンブレン部分を有する近接場露光用マスクとフォトレジストの密着剥離過程を説明するための図。
【符号の説明】
【００２０】
１０１：遮光膜
１０２：圧縮応力となるメンブレン母材層
１０３：引っ張り応力となるメンブレン母材層
１０４：マスク支持体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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