JP2004103702A - 近接場マスク露光方法及び、近接場マスク露光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】近接場マスク露光において、マスクの開口幅を露光波長の１／３よりも小さくすると、レジストへ形成されるパターンのアスペクト比が低下してしまうという課題を解決する。
【解決手段】マスクの開口から滲み出させた近接場光によって被加工物に露光を行う近接場マスク露光方法であって、マスク面に平行な面内の電場強度が該面内の全方向にわたって均一である非偏光光をマスク面に照射し、短手方向の幅が露光光の波長の１／３以下で、かつ、長手方向が該面内の少なくとも２つ以上の方向を向いた複数の矩形開口を有するマスクを用いて、マスク面に照射された光のうち、電場の向きが該矩形開口の短手方向である偏光成分のみを近接場光として該開口から滲み出させることにより、該開口パターンの露光を行なうことを特徴とする近接場マスク露光方法。
【選択図】 図１
【解決手段】マスクの開口から滲み出させた近接場光によって被加工物に露光を行う近接場マスク露光方法であって、マスク面に平行な面内の電場強度が該面内の全方向にわたって均一である非偏光光をマスク面に照射し、短手方向の幅が露光光の波長の１／３以下で、かつ、長手方向が該面内の少なくとも２つ以上の方向を向いた複数の矩形開口を有するマスクを用いて、マスク面に照射された光のうち、電場の向きが該矩形開口の短手方向である偏光成分のみを近接場光として該開口から滲み出させることにより、該開口パターンの露光を行なうことを特徴とする近接場マスク露光方法。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスや光デバイスを製造するために用いられる露光方法及び、装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
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。Ｌ＆Ｓは露光においてラインとスペースの幅が等しい状態でウェハ上に投影された像であり、露光の解像度を示す尺度である。
【０００３】
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。照明光学系においては、均一な照明領域を得るために光源からの光束を複数のロッドレンズから構成されるハエの目レンズなどのライトインテグレータに導入し、ライトインテグレータ射出面を２次光源面としてコンデンサーレンズでマスク面をケーラー照明する。
【０００４】
投影露光装置の解像度Ｒは、光源の波長λと露光装置の開口数（ＮＡ）を用いて次式で与えられる。
【外１】
【０００５】
従って、波長を短くすればするほど、及び、ＮＡを上げれば上げるほど、解像度は良くなる。
【０００６】
一方、一定の結像性能を維持できる焦点範囲を焦点深度といい、焦点深度ＤＯＦは次式で与えられる。
【外２】
【０００７】
従って、波長を短くすればするほど、及び、ＮＡを上げれば上げるほど、焦点深度は小さくなる。焦点深度は小さくなるとフォーカス合せが難しくなり、基板のフラットネス（平坦度）やフォーカス精度を上げることが要求されるため、基本的に大きい方が好ましい。
【０００８】
外１及び２からＮＡよりも波長を短くする方が有効であることが理解される。このため、近年の光源は、従来の超高圧水銀ランプからより波長の短いＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）に移行しつつある。
【０００９】
しかし、比例定数ｋ１及びｋ２の値は通常０．５乃至０．７程度であり、位相シフト等の解像力増強方を用いても０．４程度に止まるため、比例定数を低減して解像度を向上することは困難である。また、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０．１０μｍ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。即ち、殆どの硝材の透過率は遠紫外線領域では０に近い。特別な製造方法を用いて製造される合成石英は露光光の波長約２４８ｎｍには対応することができるが、波長１９３ｎｍ以下の波長に対しては透過率が急激に低下する。このため、０．１０μｍ以下の微細パタ−ンに対応する波長１５０ｎｍ以下の露光光に対して透過率が十分に高くて実用的な硝材を開発することは非常に困難である。更に、遠紫外線領域で使用される硝材は、透過率以外にも、耐久性、屈折率、均一性、光学的歪み、加工性等の複数の観点で一定の条件を満たす必要があり、これらも実用的な硝材の開発を困難にしている。
【００１０】
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 Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＮＯＭ）の原理を用いた露光装置が提案されている。公開特許平成１１年第１４５０５１号公報や公開特許平成１１年第１８４０９４号公報では、マスク面の法線方向に弾性変形可能なマスクをレジストに密着させ、マスク面に形成した１００ｎｍ以下の大きさの微小開口パターンから滲み出す近接場光を用いて被露光物に光の波長限界を越える局所的な露光を行う装置を提案している。
【００１１】
近接場光を用いて露光を行なう場合、微小開口パターンに照射する光の偏光方向により発生する近接場光の強度分布が変化するという現象がみられる。例えば、微小開口パターンの幅が照射する光波長の１／２程度の場合、マスク上の微小開口パターンに対して入射する光の電場方向が微小開口パターンの長手方向に対して垂直（＝入射する光の電場方向が微小開口パターンの短手方向と同じ）である場合と、平行（＝入射する光の電場方向が微小開口パターンの長手方向と同じ）である場合を比較すると、微小開口パターンから滲み出す近接場光の強度自体は両者ともほぼ同じ程度である。しかしながら、強度分布に関しては、後者の場合の微小開口パターンから滲み出した近接場光が微小開口パターンの長手方向に垂直な方向（＝微小開口パターンの短手方向）に強度分布の広がりの程度に比べ、前者の場合の近接場光は強度分布の広がりの程度が小さい。そのため、微小開口パターンに照射する光の偏光方向を制御することにより、より細かなパターン形成が可能である。
【００１２】
例えば、公開特許公報特開２０００−１１２１１６号では、近接場光を利用した露光に用いるマスク中に微小開口パターンの長手方向に平行な方向の偏光のみ透過させる偏光子を作りこみ偏光方向を制御するという提案がされている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、公開特許公報特開２０００−１１２１１６号で提案されている偏光子を組み込んだ近接場光露光マスクでは、微小開口パターンが作製されている領域全てに微小開口パターンの方向に応じた偏光子を作製する必要があるため、マスク作製のコストが高くなっていた。
【００１４】
また、さらに微細なパターンを形成するため、微小開口パターン幅を露光波長の１／３よりもさらに小さくすると、レジストへ形成されるパターンのアスペクト比が低下してしまうという課題が生じた。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決する手段としての本発明は、第１に、マスクの開口から滲み出させた近接場光によって被加工物に露光を行う近接場マスク露光方法であって、マスク面に平行な面内の電場強度が該面内の全方向にわたって均一である非偏光光をマスク面に照射し、短手方向の幅が露光光の波長の１／３以下で、かつ、長手方向が該面内の少なくとも２つ以上の方向を向いた複数の矩形開口を有するマスクを用いて、マスク面に照射された光のうち、電場の向きが該矩形開口の短手方向である偏光成分のみを近接場光として該開口から滲み出させることにより、該開口パターンの露光を行なうことを特徴とする。
【００１６】
第２に、本発明は、マスクの開口から滲み出させた近接場光によって被加工物に露光を行う近接場マスク露光装置であって、短手方向の幅が露光光の波長の１／３以下で、かつ、長手方向が該面内の少なくとも２つ以上の方向を向いた複数の矩形開口を有するマスクと、マスク面に平行な面内の電場強度が該面内の全方向にわたって均一である非偏光光をマスク面に照射する手段とを有し、マスク面に照射された光のうち、電場の向きが該矩形開口の短手方向である偏光成分のみを近接場光として該開口から滲み出させることにより、該開口パターンの露光を行なうことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の例示的な露光方法１について説明する。ここで、光装置１の概略断面図である。本発明の実施の形態を図１、図２を用いて詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の露光マスクの構成を表す図面、図２は、この露光マスクを用いた露光装置の構成を表す図面である。
【００１９】
本発明の露光マスク１００について、図１を参照して説明する。図１は、図２に示す露光装置に用いられる露光マスクの図であり、（１ａ）はおもて面側、（１ｂ）は断面図である。なお、本発明において「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。
【００２０】
図１における露光マスク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に微小開口が所望のパターン１０３に形成されている。露光マスク１００上に形成されている微小開口パターン１０３は、矩形、もしくは矩形をつなぎ合わせたパターンを持ち、個々の矩形は、短手方向の幅が露光光源の光波長の１／３以下で、かつ、長手方向が該面内の少なくとも２つ以上の方向を向いているものから構成されている。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。
【００２１】
この露光マスクは、図２において説明するが、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。
【００２２】
図２における近接場露光装置は大きく分類すると、圧力調整装置、露光マスク、光源、被露光物とに分かれる。上述したが、露光マスクを圧力調整装置に裏面を面して配置し、被露光物に相対させて配置する。
【００２３】
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。レジスト２０２／基板２０３をステージ２０７上に取り付け、ステージ２０７を駆動することにより、露光マスク２０１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２０７を駆動し、露光マスク２０１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。
【００２４】
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２０１に対して裏面（図２では上側）から照射し、露光マスク２０１おもて面のマスク母材２０６上の遮光膜２０７に形成された微小開口パターン２０４から滲み出す近接場でレジスト２０２の露光を行う。
【００２５】
ここで、本発明では露光光源２０９から出射される露光光２１０は、露光マスク２０１裏面に平行な面内方向の電場強度が面内の全方向にわたって均一である光を照射する。
【００２６】
前述したように、微小開口パターンの幅が露光波長の１／２程度までは、電場の向きが微小開口パターンの長手方向に対して垂直な方向に偏光した光を照射した場合に比べ、平行な方向に偏光した光を照射した場合の方が微小開口から発生する近接場光の（微小開口パターンの短手方向の）強度分布が狭くなる。しかしながら、形成パターンをさらに微細化するため、微小開口パターンの幅を露光波長の１／３よりも小さくすると、平行な方向に偏光した光を照射した場合、レジストへ形成されるパターンのアスペクト比が低下してしまう。
【００２７】
これは、微小開口パターンの幅が照射する光波長の１／３以下になると、マスク上の微小開口パターンに対して入射する光の電場方向が微小開口パターンの長手方向に対して平行である場合に微小開口パターンから滲み出す近接場光の強度が、微小開口以外の遮光膜部分を直接に透過する光の強度と同程度になるため、この直接透過光が微小開口近傍の光強度分布において、近接場光に対してバックグランド光として重畳し、微小開口近傍の開口部と非開口部の光強度コントラストが大きく低下するためである。
【００２８】
しかしながら、図５に示すように、マスク上の微小開口パターンに対して入射する光の電場方向が微小開口パターンの長手方向に対して垂直である場合に微小開口パターンから滲み出す近接場光の強度は、微小開口以外の遮光膜部分を直接に透過する光の強度より大きく、この直接透過光が微小開口近傍の光強度分布において、近接場光に対してバックグランド光として重畳する影響が小さいため、微小開口近傍の開口部と非開口部の光強度コントラスト低下をより小さくすることが可能である。
【００２９】
したがって、微小開口パターンの幅が照射する光波長の１／３以下の場合は、電場の向きが微小開口パターンの長手方向に対して平行な方向に偏光した光を照射した場合に比べ、垂直な方向に偏光した光を照射した場合の方が、レジストへ形成されるパターンのアスペクト比を大きくできる。
【００３０】
さらに、図６に示すように、微小開口パターンの幅が照射する光波長の１／３以下の場合、マスク上の微小開口パターンに対して入射する光の電場方向が微小開口パターンの長手方向に対して平行（＝入射する光の電場方向が微小開口パターンの長手方向と同じ）である場合に微小開口パターンから滲み出す近接場光の強度に比べ、垂直（＝入射する光の電場方向が微小開口パターンの短手方向と同じ）である場合に微小開口パターンから滲み出す近接場光の強度が大きくなる。ここで、遮光膜材料がＣｒ（複素誘電率：−１３．１＋１４．３ｉ）、遮光膜の厚さが１００ｎｍである場合の計算結果を示した。
【００３１】
したがって、近接場マスクの裏面から、裏面に対して平行な面内方向の電場強度が面内の全方向にわたって均一である光を照射することにより、近接場マスクの微小開口パターンの長手方向がどの方向であっても、微小開口パターンに対して入射する光のうち、電場方向が微小開口パターンの長手方向に対して垂直な成分によって微小開口パターンから滲み出させる近接場光の強度を、平行な成分による近接場光の強度よりも大きくすることができる。
【００３２】
このため、長手方向が近接場マスク面内の少なくとも２つ以上の方向を向いた微小開口パターンを有する近接場マスクにおいても、照射された光が微小開口パターン中を透過する際に、実質的に電場の向きが微小開口パターンの短手方向（長手方向に垂直な方向）である偏光成分のみを近接場光として微小開口パターンから滲み出し、複数の方向を向いた微小開口パターンに対して、コントラスト低下が少ない均一な露光を行うことができる。
【００３３】
本発明では、露光光２１０に近接場マスク面に平行な面内方向の電場強度が該面内の全方向にわたって均一である光を用いることにより、露光光に全ての偏光成分が含まれることになり、微小開口の長手方向に対する角度依存性が無くなる。つまり、図３のように微小開口の長手方向がｘ方向、ｙ方向、その中間の方向とどのような方向に向いていても、露光光は近接場マスク面に平行な面内方向の電場強度が該面内の全方向にわたって均一であるであるため微小開口には、どの方向にも一様な電場成分が与えられることになる。そのため微小開口が１００ｎｍ以下のサイズであれば、マスク自体が微小開口の長手方向に対して平行な偏光方向の光は通さず、垂直な偏光方向の光のみを選択的に通し、近接場を発生させるので微小開口の長手方向によらずパターンをむらなく形成することが出来る。
【００３４】
ここで用いた近接場マスク面に平行な面内方向の電場強度が該面内の全方向にわたって均一である光を出射する露光光源としては、水銀ランプなど無偏光の光源が挙げられる。また、近接場マスク面に平行な面内方向の電場強度が該面内の全方向にわたって均一である光源として、レーザのような通常偏光を有する光を偏光解消板や拡散板などを通すことで十分に偏光を解消して用いても良い。つまり、露光マスクに照射する以前の露光光２１０が近接場マスク面に平行な面内方向の電場強度が該面内の全方向にわたって均一である（偏光が解消されている）状態であればよい。
【００３５】
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。
【００３６】
露光マスク２０１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。
【００３７】
そこで、露光マスク２０１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２０１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。
【００３８】
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２０１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。
【００３９】
他の例として、圧力調整容器２０５の内部を露光光２１０に対して透明な液体で満たし、シリンダーを用いて圧力調整容器２０５内部の液体の圧力を調整するようにしても良い。
【００４０】
さて、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２０１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。
【００４１】
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２０１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２０１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２０１や基板２０３、レジスト２０２が局所的に破壊されたりすることがなくなるという効果を有する。
【００４２】
このとき、圧力調整容器２０５内の圧力を調整することにより、露光マスク２０１とレジスト２０２／基板２０３との間に働かせる押し付け力、すなわち、両者の密着力を制御することができる。例えば、マスク面やレジスト／基板面の凹凸やうねりがやや大きいときには、圧力調整容器内の圧力を高めに設定することにより、密着力を増大させ、凹凸やうねりによるマスク面とレジスト／基板面との間の間隔ばらつきをなくすようにすることができる。
【００４３】
ここでは、露光マスク２０１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２０１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。
【００４４】
さて、近接場光による露光終了後における露光マスクとレジスト／基板の剥離に関しては以下のように行う。
【００４５】
圧力調整手段２１３を用いて、圧力調整容器２０５内の圧力を外気圧より小さくし、基板２０３上のレジスト２０２面から露光マスク２０１上の金属薄膜を剥離させる。
【００４６】
また、このような方法で圧力の減圧を行い、レジスト２０２／基板２０３からの露光マスク２０１の剥離を行う場合、パスカルの原理により、露光マスク２０１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引力が均一になる。このため、露光マスク２０１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２０１や基板２０３、レジスト２０２が剥離時に局所的に破壊されたりすることもなくなるという効果を有する。
【００４７】
このとき、圧力調整容器２０５内の圧力を調整することにより、露光マスク２０１とレジスト２０２／基板２０３との間に働く引力、すなわち、両者の引っ張り力を制御することができる。例えば、マスク面とレジスト／基板面との間の吸着力が大きいときには、圧力調整容器内の圧力をより低めに設定することにより、引っ張り力を増大させ、剥離しやすくすることができる。
【００４８】
前述したように、密着時の圧力印加の装置構成において、図２とは逆の構成として、露光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、露光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た場合は、剥離時には、容器内を外気圧より高い圧力にすればよい。
【００４９】
いずれにしても剥離時には、露光マスクのおもて面側に比べ、裏面側が低い圧力となるような圧力差を設けるようにすれば良い。
【００５０】
以上のように、露光マスクをレジスト／基板に密着し、露光光に無偏光の光を用いることで、前述して説明したように、微小開口から滲み出る近接場強度が一定となり、露光マスクに偏光子を作りこまなくてもレジストへの露光むらが低減させることができる。
【００５１】
【実施例】
本実施例は、本発明の実施の形態の一例で、構成を具体的に説明するものであり、上述してきた実施の形態の露光装置を使用して行うものである。
【００５２】
図１と図４を用いて本実施例を具体的に説明する。
【００５３】
露光マスク１００において、マスク支持体１０４としてＳｉ（１００）基板を選び、Ｓｉ（１００）上にマスクの母材層１０１としてＳｉＮをＬＰＣＶＤ法（Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ０Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて５００ｎｍ成膜した。さらに、マスク面となる側のＳｉＮ上部に遮光膜層１０２となるＣｒをスパッタリング法を用いて５０ｎｍ成膜する。その遮光膜層１０４のＣｒに使用する波長以下の微小開口１０３（開口径〜１００ｎｍ）を所望のパターンにＥＢリソグラフィー法で電子線レジスト上にパターンを形成し、そのレジストをマスクとしてドライエッチング法を用いて遮光膜層１０２のＣｒをエッチングすることでマスクのパターンとする。このマスクのパターンは図１に図示されているように、微小開口の長手方向はどのような方向を向いていても良い。つまり、どのような微小開口パターンでも良い。次に、遮光膜層１０２とは反対の面に、露光マスクを薄膜にしたい部分にフォトリソグラフィー法で２６ｍｍ×２６ｍｍの大きさでパターニングを施し、その部分のＳｉＮをＣＦ４ガスを用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）により除去する。残ったＳｉＮをエッチングマスク１０６とし、１１０℃に温めた３０ｗｔ％の水酸化カリウム水溶液内に上述してきた基板を浸すことでＳｉをエッチングして薄膜にしたい部分のＳｉのみを取り除く。以上のようなプロセスによってＳｉウエハに支持された露光マスク１００を作製する。
【００５４】
本実施例ではマスクの母材にＳｉＮを、遮光膜としてＣｒを用いた例を示したが、本発明の概念は特定の材料に限るものではない。マスクの母材では露光に用いる波長の光が透過する材料であって、薄膜にしたときに十分な機械的強度を有していることが望ましく、また遮光膜においては、被露光物に影響をもたらさない材料であって、露光に用いる波長の光が透過しない材料とし、十分に光が減衰する膜厚であることが望ましい。
【００５５】
次に、本実施例で行った露光の方法について図４を用いて詳しく説明する。
【００５６】
以上のように作製したマスクを、図４に示す露光装置に取り付け使用する。
【００５７】
その後、被露光物であるレジスト４０２と露光マスク４０１の薄膜マスクを全面に渡って近づけるために、露光マスク４０１とレジスト４０２が塗布された基板４０３のアライメントを施し、圧力調整容器４０５に圧縮空気を４０ｋＰａの圧力で導入することで、露光マスク４０１のおもて面と裏面との間に圧力差を設ける。そして、全ての薄膜マスクをたわませ薄膜マスクをレジスト４０２に均一に１００ｎｍ以下にまで近づける。
【００５８】
その後、露光光源４０９としてｇ線（波長４３６ｎｍ）やｉ線（波長３６５ｎｍ）の水銀ランプや、波長８６０ｎｍのＳＨＧ（第二高調波）のレーザから射出された光を偏光解消板を通し十分に偏光を解消し、その後コリメータレンズ４１１を通し平行光として用いても良い。
【００５９】
このようにして近接場マスク面に平行な面内方向の電場強度が該面内の全方向にわたって均一であるようにした露光光を露光マスク全面に照射することで、露光マスク上の微小開口から均一な強度で近接場を発生させることができ、近接場による露光に際して、露光むらを低減させることができる。
剥離するときは露光マスクをレジスト４０２に近づけるのとは反対に、圧力調整容器２０５内圧力を、ポンプを用いて大気圧より４０ｋＰａほど低い圧力にして、露光マスクとレジスト４０２を剥離する。
【００６０】
本実施例では、露光光源４０５として使用した光源は、水銀ランプやＳＨＧレーザの偏光解消光であるが、これに限るものではなく、用いるレジスト４０２を露光可能な波長の光を照射するものを用いればよい。例えば、レジスト４０７として、ｇ線（波長４３６ｎｍ）・ｉ線（波長３６５ｎｍ）対応のフォトレジストを選択した場合、露光光源４０５として、青色ＬＥＤやＨｅＣｄレーザ（光波長：３２５ｎｍ、４４２ｎｍ）、ＧａＮ系の青色半導体レーザ（同：〜４１０ｎｍ）や、他の赤外光レーザの第３高調波（ＴＨＧ）レーザを用いても良い。
【００６１】
レーザのような通常偏光している光の場合は、露光マスクに光を照射する以前に、偏光解消板や、拡散板などを通して十分に偏光を解消すればよい。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように、近接場マスク上の微小開口に近接場マスク面に平行な面内方向の電場強度が該面内の全方向にわたって均一である光を近接場マスクに照射することで、長手方向が該面内の少なくとも２つ以上の方向を向いた開口パターンを有する近接場マスクにおいて微小開口から滲み出る近接場強度を一定にすることができ、パターンを近一に露光することができる。そのため、近接場マスクに偏光子を作りこむ必要が無くなり、近接場マスクの生産性が高くなるとともに低コスト化が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】（１ａ）本発明の例示的な露光マスクの概略図
（１ｂ）本発明の例示的な露光マスクの概略断面図
【図２】本発明の例示的な露光装置の概略断面図
【図３】本発明の偏光方向についての説明の図
【図４】本発明の実施例の露光装置の概略断面図
【図５】微小開口パターンから発生する近接場強度のコントラストと開口幅の関係の電場の方向依存を説明する図
【図６】微小開口パターンから発生する近接場強度と開口幅の関係の電場の方向依存を説明する図
【符号の説明】
１００ 露光マスク
１０１ マスク母材
１０２ 遮光膜
１０３ 微小開口パターン
１０４ マスク支持体
２０１ 露光マスク
２０２ レジスト
２０３ 基板
２０４ 微小開口パターン
２０５ 圧力調整容器
２０６ マスク母材
２０７ ステージ
２０９ 露光光源
２１０ 露光光
２１１ コリメータレンズ
２１２ ガラス窓
２１３ 圧力調整手段
３０１ 微小開口
３０２ 偏光方向
４０１ 露光マスク
４０２ レジスト
４０３ 基板
４０４ 微小開口パターン
４０５ 圧力調整容器
４０６ マスク母材
４０７ ステージ
４０８ 偏光解消板
４０９ 露光光源
４１０ 露光光
４１１ コリメータレンズ
４１２ ガラス窓
４１３ 圧力調整手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスや光デバイスを製造するために用いられる露光方法及び、装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
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。Ｌ＆Ｓは露光においてラインとスペースの幅が等しい状態でウェハ上に投影された像であり、露光の解像度を示す尺度である。
【０００３】
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。照明光学系においては、均一な照明領域を得るために光源からの光束を複数のロッドレンズから構成されるハエの目レンズなどのライトインテグレータに導入し、ライトインテグレータ射出面を２次光源面としてコンデンサーレンズでマスク面をケーラー照明する。
【０００４】
投影露光装置の解像度Ｒは、光源の波長λと露光装置の開口数（ＮＡ）を用いて次式で与えられる。
【外１】
従って、波長を短くすればするほど、及び、ＮＡを上げれば上げるほど、解像度は良くなる。
【０００６】
一方、一定の結像性能を維持できる焦点範囲を焦点深度といい、焦点深度ＤＯＦは次式で与えられる。
【外２】
従って、波長を短くすればするほど、及び、ＮＡを上げれば上げるほど、焦点深度は小さくなる。焦点深度は小さくなるとフォーカス合せが難しくなり、基板のフラットネス（平坦度）やフォーカス精度を上げることが要求されるため、基本的に大きい方が好ましい。
【０００８】
外１及び２からＮＡよりも波長を短くする方が有効であることが理解される。このため、近年の光源は、従来の超高圧水銀ランプからより波長の短いＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）に移行しつつある。
【０００９】
しかし、比例定数ｋ１及びｋ２の値は通常０．５乃至０．７程度であり、位相シフト等の解像力増強方を用いても０．４程度に止まるため、比例定数を低減して解像度を向上することは困難である。また、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０．１０μｍ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。即ち、殆どの硝材の透過率は遠紫外線領域では０に近い。特別な製造方法を用いて製造される合成石英は露光光の波長約２４８ｎｍには対応することができるが、波長１９３ｎｍ以下の波長に対しては透過率が急激に低下する。このため、０．１０μｍ以下の微細パタ−ンに対応する波長１５０ｎｍ以下の露光光に対して透過率が十分に高くて実用的な硝材を開発することは非常に困難である。更に、遠紫外線領域で使用される硝材は、透過率以外にも、耐久性、屈折率、均一性、光学的歪み、加工性等の複数の観点で一定の条件を満たす必要があり、これらも実用的な硝材の開発を困難にしている。
【００１０】
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 Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＮＯＭ）の原理を用いた露光装置が提案されている。公開特許平成１１年第１４５０５１号公報や公開特許平成１１年第１８４０９４号公報では、マスク面の法線方向に弾性変形可能なマスクをレジストに密着させ、マスク面に形成した１００ｎｍ以下の大きさの微小開口パターンから滲み出す近接場光を用いて被露光物に光の波長限界を越える局所的な露光を行う装置を提案している。
【００１１】
近接場光を用いて露光を行なう場合、微小開口パターンに照射する光の偏光方向により発生する近接場光の強度分布が変化するという現象がみられる。例えば、微小開口パターンの幅が照射する光波長の１／２程度の場合、マスク上の微小開口パターンに対して入射する光の電場方向が微小開口パターンの長手方向に対して垂直（＝入射する光の電場方向が微小開口パターンの短手方向と同じ）である場合と、平行（＝入射する光の電場方向が微小開口パターンの長手方向と同じ）である場合を比較すると、微小開口パターンから滲み出す近接場光の強度自体は両者ともほぼ同じ程度である。しかしながら、強度分布に関しては、後者の場合の微小開口パターンから滲み出した近接場光が微小開口パターンの長手方向に垂直な方向（＝微小開口パターンの短手方向）に強度分布の広がりの程度に比べ、前者の場合の近接場光は強度分布の広がりの程度が小さい。そのため、微小開口パターンに照射する光の偏光方向を制御することにより、より細かなパターン形成が可能である。
【００１２】
例えば、公開特許公報特開２０００−１１２１１６号では、近接場光を利用した露光に用いるマスク中に微小開口パターンの長手方向に平行な方向の偏光のみ透過させる偏光子を作りこみ偏光方向を制御するという提案がされている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、公開特許公報特開２０００−１１２１１６号で提案されている偏光子を組み込んだ近接場光露光マスクでは、微小開口パターンが作製されている領域全てに微小開口パターンの方向に応じた偏光子を作製する必要があるため、マスク作製のコストが高くなっていた。
【００１４】
また、さらに微細なパターンを形成するため、微小開口パターン幅を露光波長の１／３よりもさらに小さくすると、レジストへ形成されるパターンのアスペクト比が低下してしまうという課題が生じた。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決する手段としての本発明は、第１に、マスクの開口から滲み出させた近接場光によって被加工物に露光を行う近接場マスク露光方法であって、マスク面に平行な面内の電場強度が該面内の全方向にわたって均一である非偏光光をマスク面に照射し、短手方向の幅が露光光の波長の１／３以下で、かつ、長手方向が該面内の少なくとも２つ以上の方向を向いた複数の矩形開口を有するマスクを用いて、マスク面に照射された光のうち、電場の向きが該矩形開口の短手方向である偏光成分のみを近接場光として該開口から滲み出させることにより、該開口パターンの露光を行なうことを特徴とする。
【００１６】
第２に、本発明は、マスクの開口から滲み出させた近接場光によって被加工物に露光を行う近接場マスク露光装置であって、短手方向の幅が露光光の波長の１／３以下で、かつ、長手方向が該面内の少なくとも２つ以上の方向を向いた複数の矩形開口を有するマスクと、マスク面に平行な面内の電場強度が該面内の全方向にわたって均一である非偏光光をマスク面に照射する手段とを有し、マスク面に照射された光のうち、電場の向きが該矩形開口の短手方向である偏光成分のみを近接場光として該開口から滲み出させることにより、該開口パターンの露光を行なうことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の例示的な露光方法１について説明する。ここで、光装置１の概略断面図である。本発明の実施の形態を図１、図２を用いて詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の露光マスクの構成を表す図面、図２は、この露光マスクを用いた露光装置の構成を表す図面である。
【００１９】
本発明の露光マスク１００について、図１を参照して説明する。図１は、図２に示す露光装置に用いられる露光マスクの図であり、（１ａ）はおもて面側、（１ｂ）は断面図である。なお、本発明において「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。
【００２０】
図１における露光マスク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に微小開口が所望のパターン１０３に形成されている。露光マスク１００上に形成されている微小開口パターン１０３は、矩形、もしくは矩形をつなぎ合わせたパターンを持ち、個々の矩形は、短手方向の幅が露光光源の光波長の１／３以下で、かつ、長手方向が該面内の少なくとも２つ以上の方向を向いているものから構成されている。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。
【００２１】
この露光マスクは、図２において説明するが、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。
【００２２】
図２における近接場露光装置は大きく分類すると、圧力調整装置、露光マスク、光源、被露光物とに分かれる。上述したが、露光マスクを圧力調整装置に裏面を面して配置し、被露光物に相対させて配置する。
【００２３】
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。レジスト２０２／基板２０３をステージ２０７上に取り付け、ステージ２０７を駆動することにより、露光マスク２０１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２０７を駆動し、露光マスク２０１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。
【００２４】
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２０１に対して裏面（図２では上側）から照射し、露光マスク２０１おもて面のマスク母材２０６上の遮光膜２０７に形成された微小開口パターン２０４から滲み出す近接場でレジスト２０２の露光を行う。
【００２５】
ここで、本発明では露光光源２０９から出射される露光光２１０は、露光マスク２０１裏面に平行な面内方向の電場強度が面内の全方向にわたって均一である光を照射する。
【００２６】
前述したように、微小開口パターンの幅が露光波長の１／２程度までは、電場の向きが微小開口パターンの長手方向に対して垂直な方向に偏光した光を照射した場合に比べ、平行な方向に偏光した光を照射した場合の方が微小開口から発生する近接場光の（微小開口パターンの短手方向の）強度分布が狭くなる。しかしながら、形成パターンをさらに微細化するため、微小開口パターンの幅を露光波長の１／３よりも小さくすると、平行な方向に偏光した光を照射した場合、レジストへ形成されるパターンのアスペクト比が低下してしまう。
【００２７】
これは、微小開口パターンの幅が照射する光波長の１／３以下になると、マスク上の微小開口パターンに対して入射する光の電場方向が微小開口パターンの長手方向に対して平行である場合に微小開口パターンから滲み出す近接場光の強度が、微小開口以外の遮光膜部分を直接に透過する光の強度と同程度になるため、この直接透過光が微小開口近傍の光強度分布において、近接場光に対してバックグランド光として重畳し、微小開口近傍の開口部と非開口部の光強度コントラストが大きく低下するためである。
【００２８】
しかしながら、図５に示すように、マスク上の微小開口パターンに対して入射する光の電場方向が微小開口パターンの長手方向に対して垂直である場合に微小開口パターンから滲み出す近接場光の強度は、微小開口以外の遮光膜部分を直接に透過する光の強度より大きく、この直接透過光が微小開口近傍の光強度分布において、近接場光に対してバックグランド光として重畳する影響が小さいため、微小開口近傍の開口部と非開口部の光強度コントラスト低下をより小さくすることが可能である。
【００２９】
したがって、微小開口パターンの幅が照射する光波長の１／３以下の場合は、電場の向きが微小開口パターンの長手方向に対して平行な方向に偏光した光を照射した場合に比べ、垂直な方向に偏光した光を照射した場合の方が、レジストへ形成されるパターンのアスペクト比を大きくできる。
【００３０】
さらに、図６に示すように、微小開口パターンの幅が照射する光波長の１／３以下の場合、マスク上の微小開口パターンに対して入射する光の電場方向が微小開口パターンの長手方向に対して平行（＝入射する光の電場方向が微小開口パターンの長手方向と同じ）である場合に微小開口パターンから滲み出す近接場光の強度に比べ、垂直（＝入射する光の電場方向が微小開口パターンの短手方向と同じ）である場合に微小開口パターンから滲み出す近接場光の強度が大きくなる。ここで、遮光膜材料がＣｒ（複素誘電率：−１３．１＋１４．３ｉ）、遮光膜の厚さが１００ｎｍである場合の計算結果を示した。
【００３１】
したがって、近接場マスクの裏面から、裏面に対して平行な面内方向の電場強度が面内の全方向にわたって均一である光を照射することにより、近接場マスクの微小開口パターンの長手方向がどの方向であっても、微小開口パターンに対して入射する光のうち、電場方向が微小開口パターンの長手方向に対して垂直な成分によって微小開口パターンから滲み出させる近接場光の強度を、平行な成分による近接場光の強度よりも大きくすることができる。
【００３２】
このため、長手方向が近接場マスク面内の少なくとも２つ以上の方向を向いた微小開口パターンを有する近接場マスクにおいても、照射された光が微小開口パターン中を透過する際に、実質的に電場の向きが微小開口パターンの短手方向（長手方向に垂直な方向）である偏光成分のみを近接場光として微小開口パターンから滲み出し、複数の方向を向いた微小開口パターンに対して、コントラスト低下が少ない均一な露光を行うことができる。
【００３３】
本発明では、露光光２１０に近接場マスク面に平行な面内方向の電場強度が該面内の全方向にわたって均一である光を用いることにより、露光光に全ての偏光成分が含まれることになり、微小開口の長手方向に対する角度依存性が無くなる。つまり、図３のように微小開口の長手方向がｘ方向、ｙ方向、その中間の方向とどのような方向に向いていても、露光光は近接場マスク面に平行な面内方向の電場強度が該面内の全方向にわたって均一であるであるため微小開口には、どの方向にも一様な電場成分が与えられることになる。そのため微小開口が１００ｎｍ以下のサイズであれば、マスク自体が微小開口の長手方向に対して平行な偏光方向の光は通さず、垂直な偏光方向の光のみを選択的に通し、近接場を発生させるので微小開口の長手方向によらずパターンをむらなく形成することが出来る。
【００３４】
ここで用いた近接場マスク面に平行な面内方向の電場強度が該面内の全方向にわたって均一である光を出射する露光光源としては、水銀ランプなど無偏光の光源が挙げられる。また、近接場マスク面に平行な面内方向の電場強度が該面内の全方向にわたって均一である光源として、レーザのような通常偏光を有する光を偏光解消板や拡散板などを通すことで十分に偏光を解消して用いても良い。つまり、露光マスクに照射する以前の露光光２１０が近接場マスク面に平行な面内方向の電場強度が該面内の全方向にわたって均一である（偏光が解消されている）状態であればよい。
【００３５】
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。
【００３６】
露光マスク２０１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。
【００３７】
そこで、露光マスク２０１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２０１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。
【００３８】
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２０１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。
【００３９】
他の例として、圧力調整容器２０５の内部を露光光２１０に対して透明な液体で満たし、シリンダーを用いて圧力調整容器２０５内部の液体の圧力を調整するようにしても良い。
【００４０】
さて、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２０１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。
【００４１】
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２０１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２０１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２０１や基板２０３、レジスト２０２が局所的に破壊されたりすることがなくなるという効果を有する。
【００４２】
このとき、圧力調整容器２０５内の圧力を調整することにより、露光マスク２０１とレジスト２０２／基板２０３との間に働かせる押し付け力、すなわち、両者の密着力を制御することができる。例えば、マスク面やレジスト／基板面の凹凸やうねりがやや大きいときには、圧力調整容器内の圧力を高めに設定することにより、密着力を増大させ、凹凸やうねりによるマスク面とレジスト／基板面との間の間隔ばらつきをなくすようにすることができる。
【００４３】
ここでは、露光マスク２０１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２０１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。
【００４４】
さて、近接場光による露光終了後における露光マスクとレジスト／基板の剥離に関しては以下のように行う。
【００４５】
圧力調整手段２１３を用いて、圧力調整容器２０５内の圧力を外気圧より小さくし、基板２０３上のレジスト２０２面から露光マスク２０１上の金属薄膜を剥離させる。
【００４６】
また、このような方法で圧力の減圧を行い、レジスト２０２／基板２０３からの露光マスク２０１の剥離を行う場合、パスカルの原理により、露光マスク２０１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引力が均一になる。このため、露光マスク２０１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２０１や基板２０３、レジスト２０２が剥離時に局所的に破壊されたりすることもなくなるという効果を有する。
【００４７】
このとき、圧力調整容器２０５内の圧力を調整することにより、露光マスク２０１とレジスト２０２／基板２０３との間に働く引力、すなわち、両者の引っ張り力を制御することができる。例えば、マスク面とレジスト／基板面との間の吸着力が大きいときには、圧力調整容器内の圧力をより低めに設定することにより、引っ張り力を増大させ、剥離しやすくすることができる。
【００４８】
前述したように、密着時の圧力印加の装置構成において、図２とは逆の構成として、露光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、露光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た場合は、剥離時には、容器内を外気圧より高い圧力にすればよい。
【００４９】
いずれにしても剥離時には、露光マスクのおもて面側に比べ、裏面側が低い圧力となるような圧力差を設けるようにすれば良い。
【００５０】
以上のように、露光マスクをレジスト／基板に密着し、露光光に無偏光の光を用いることで、前述して説明したように、微小開口から滲み出る近接場強度が一定となり、露光マスクに偏光子を作りこまなくてもレジストへの露光むらが低減させることができる。
【００５１】
【実施例】
本実施例は、本発明の実施の形態の一例で、構成を具体的に説明するものであり、上述してきた実施の形態の露光装置を使用して行うものである。
【００５２】
図１と図４を用いて本実施例を具体的に説明する。
【００５３】
露光マスク１００において、マスク支持体１０４としてＳｉ（１００）基板を選び、Ｓｉ（１００）上にマスクの母材層１０１としてＳｉＮをＬＰＣＶＤ法（Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ０Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて５００ｎｍ成膜した。さらに、マスク面となる側のＳｉＮ上部に遮光膜層１０２となるＣｒをスパッタリング法を用いて５０ｎｍ成膜する。その遮光膜層１０４のＣｒに使用する波長以下の微小開口１０３（開口径〜１００ｎｍ）を所望のパターンにＥＢリソグラフィー法で電子線レジスト上にパターンを形成し、そのレジストをマスクとしてドライエッチング法を用いて遮光膜層１０２のＣｒをエッチングすることでマスクのパターンとする。このマスクのパターンは図１に図示されているように、微小開口の長手方向はどのような方向を向いていても良い。つまり、どのような微小開口パターンでも良い。次に、遮光膜層１０２とは反対の面に、露光マスクを薄膜にしたい部分にフォトリソグラフィー法で２６ｍｍ×２６ｍｍの大きさでパターニングを施し、その部分のＳｉＮをＣＦ４ガスを用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）により除去する。残ったＳｉＮをエッチングマスク１０６とし、１１０℃に温めた３０ｗｔ％の水酸化カリウム水溶液内に上述してきた基板を浸すことでＳｉをエッチングして薄膜にしたい部分のＳｉのみを取り除く。以上のようなプロセスによってＳｉウエハに支持された露光マスク１００を作製する。
【００５４】
本実施例ではマスクの母材にＳｉＮを、遮光膜としてＣｒを用いた例を示したが、本発明の概念は特定の材料に限るものではない。マスクの母材では露光に用いる波長の光が透過する材料であって、薄膜にしたときに十分な機械的強度を有していることが望ましく、また遮光膜においては、被露光物に影響をもたらさない材料であって、露光に用いる波長の光が透過しない材料とし、十分に光が減衰する膜厚であることが望ましい。
【００５５】
次に、本実施例で行った露光の方法について図４を用いて詳しく説明する。
【００５６】
以上のように作製したマスクを、図４に示す露光装置に取り付け使用する。
【００５７】
その後、被露光物であるレジスト４０２と露光マスク４０１の薄膜マスクを全面に渡って近づけるために、露光マスク４０１とレジスト４０２が塗布された基板４０３のアライメントを施し、圧力調整容器４０５に圧縮空気を４０ｋＰａの圧力で導入することで、露光マスク４０１のおもて面と裏面との間に圧力差を設ける。そして、全ての薄膜マスクをたわませ薄膜マスクをレジスト４０２に均一に１００ｎｍ以下にまで近づける。
【００５８】
その後、露光光源４０９としてｇ線（波長４３６ｎｍ）やｉ線（波長３６５ｎｍ）の水銀ランプや、波長８６０ｎｍのＳＨＧ（第二高調波）のレーザから射出された光を偏光解消板を通し十分に偏光を解消し、その後コリメータレンズ４１１を通し平行光として用いても良い。
【００５９】
このようにして近接場マスク面に平行な面内方向の電場強度が該面内の全方向にわたって均一であるようにした露光光を露光マスク全面に照射することで、露光マスク上の微小開口から均一な強度で近接場を発生させることができ、近接場による露光に際して、露光むらを低減させることができる。
剥離するときは露光マスクをレジスト４０２に近づけるのとは反対に、圧力調整容器２０５内圧力を、ポンプを用いて大気圧より４０ｋＰａほど低い圧力にして、露光マスクとレジスト４０２を剥離する。
【００６０】
本実施例では、露光光源４０５として使用した光源は、水銀ランプやＳＨＧレーザの偏光解消光であるが、これに限るものではなく、用いるレジスト４０２を露光可能な波長の光を照射するものを用いればよい。例えば、レジスト４０７として、ｇ線（波長４３６ｎｍ）・ｉ線（波長３６５ｎｍ）対応のフォトレジストを選択した場合、露光光源４０５として、青色ＬＥＤやＨｅＣｄレーザ（光波長：３２５ｎｍ、４４２ｎｍ）、ＧａＮ系の青色半導体レーザ（同：〜４１０ｎｍ）や、他の赤外光レーザの第３高調波（ＴＨＧ）レーザを用いても良い。
【００６１】
レーザのような通常偏光している光の場合は、露光マスクに光を照射する以前に、偏光解消板や、拡散板などを通して十分に偏光を解消すればよい。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように、近接場マスク上の微小開口に近接場マスク面に平行な面内方向の電場強度が該面内の全方向にわたって均一である光を近接場マスクに照射することで、長手方向が該面内の少なくとも２つ以上の方向を向いた開口パターンを有する近接場マスクにおいて微小開口から滲み出る近接場強度を一定にすることができ、パターンを近一に露光することができる。そのため、近接場マスクに偏光子を作りこむ必要が無くなり、近接場マスクの生産性が高くなるとともに低コスト化が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】（１ａ）本発明の例示的な露光マスクの概略図
（１ｂ）本発明の例示的な露光マスクの概略断面図
【図２】本発明の例示的な露光装置の概略断面図
【図３】本発明の偏光方向についての説明の図
【図４】本発明の実施例の露光装置の概略断面図
【図５】微小開口パターンから発生する近接場強度のコントラストと開口幅の関係の電場の方向依存を説明する図
【図６】微小開口パターンから発生する近接場強度と開口幅の関係の電場の方向依存を説明する図
【符号の説明】
１００ 露光マスク
１０１ マスク母材
１０２ 遮光膜
１０３ 微小開口パターン
１０４ マスク支持体
２０１ 露光マスク
２０２ レジスト
２０３ 基板
２０４ 微小開口パターン
２０５ 圧力調整容器
２０６ マスク母材
２０７ ステージ
２０９ 露光光源
２１０ 露光光
２１１ コリメータレンズ
２１２ ガラス窓
２１３ 圧力調整手段
３０１ 微小開口
３０２ 偏光方向
４０１ 露光マスク
４０２ レジスト
４０３ 基板
４０４ 微小開口パターン
４０５ 圧力調整容器
４０６ マスク母材
４０７ ステージ
４０８ 偏光解消板
４０９ 露光光源
４１０ 露光光
４１１ コリメータレンズ
４１２ ガラス窓
４１３ 圧力調整手段
Claims (2)
- マスクの開口から滲み出させた近接場光によって被加工物に露光を行う近接場マスク露光方法であって、マスク面に平行な面内の電場強度が該面内の全方向にわたって均一である非偏光光をマスク面に照射し、短手方向の幅が露光光の波長の１／３以下で、かつ、長手方向が該面内の少なくとも２つ以上の方向を向いた複数の矩形開口を有するマスクを用いて、マスク面に照射された光のうち、電場の向きが該矩形開口の短手方向である偏光成分のみを近接場光として該開口から滲み出させることにより、該開口パターンの露光を行なうことを特徴とする近接場マスク露光方法。
- マスクの開口から滲み出させた近接場光によって被加工物に露光を行う近接場マスク露光装置であって、短手方向の幅が露光光の波長の１／３以下で、かつ、長手方向が該面内の少なくとも２つ以上の方向を向いた複数の矩形開口を有するマスクと、マスク面に平行な面内の電場強度が該面内の全方向にわたって均一である非偏光光をマスク面に照射する手段とを有し、マスク面に照射された光のうち、電場の向きが該矩形開口の短手方向である偏光成分のみを近接場光として該開口から滲み出させることにより、該開口パターンの露光を行なうことを特徴とする近接場マスク露光装置。
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