JP2005093528A - 近接場露光用マスクの支持固定構造、該支持固定構造を有する近接場露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】近接場露光用マスクによる密着露光時の圧力調整容器における圧力損失を極力抑えることが可能となり、また、該マスクの装置への着脱時等における作業性が良く、低コストである近接場露光用マスクの支持固定構造、該支持固定構造を有する近接場露光装置を提供する。
【解決手段】近接場露光装置における圧力調整容器のマスク支持部に支持固定され、該圧力調整容器の圧力を調整によりレジストに対し密着させて露光する近接場露光用マスクの支持固定構造であって、前記近接場露光用マスクの支持固定構造が、前記圧力調整容器における前記マスクをレジストに対し密着させる際の圧力等の負荷条件に負けない支持固定力によって、該マスクを圧力調整容器のマスク支持部に支持固定する構造を有する構成とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マスクをレジストに対して近接場領域まで密着させて露光する近接場露光装置に用いるマスクの支持固定構造、及び該支持固定構造を有する近接場露光装置に関するものである。

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、現在は近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。

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、１本（または数本）の加工プローブを用い、該プローブにおける１００ｎｍ以下の大きさの微小開口から滲み出る近接場光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。

さらにまた、このような近接場光を用いた露光において、スループットを向上させる露光方法として、例えば、特許文献１に記載されているように、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。
特開平１１−１４５０５１号公報

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以下まで密着させることが必要となる。この密着方法として、光源側の面が加圧可能な圧力調整容器内に面するようにして支持した薄膜マスクに、該加圧可能な圧力調整容器内の流体による一定の圧力を加えて変形させ、該加圧可能な圧力調整容器外に配置されたレジストに対し密着させる方法や、光源側の面が減圧可能な圧力調整容器外に面するようにして支持した薄膜マスクに、該減圧可能な圧力調整容器内を負圧にして該減圧可能な圧力調整容器内に配置したレジストに対し密着させる方法等が考えられている。これらのいずれによるかは、装置構成上の条件あるいは薄膜の仕様等の条件によって選択されることになるが、これらの装置における露光時の圧力調整容器の圧力損失、あるいは露光マスクのこれら装置への着脱時等における作業性やコスト面等の問題に対して、さらなる改善が望まれている。

そこで、本発明は、上記課題を解決し、近接場露光用マスクによる密着露光時の圧力調整容器における圧力損失を極力抑えることが可能となり、また、該マスクの装置への着脱時等における作業性が良く、低コストである近接場露光用マスクの支持固定構造、該支持固定構造を有する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。

本発明は、以下のように構成した近接場露光用マスクの支持固定構造、該支持固定構造を有する近接場露光装置を提供するものである。
すなわち、本発明の近接場露光用マスクの支持固定構造は、近接場露光装置における圧力調整容器のマスク支持部に支持固定され、該圧力調整容器の圧力を調整によりレジストに対し密着させて露光する近接場露光用マスクの支持固定構造であって、前記近接場露光用マスクの支持固定構造が、前記圧力調整容器における前記マスクをレジストに対し密着させる際の圧力等の負荷条件に負けない支持固定力によって、該マスクを圧力調整容器のマスク支持部に支持固定する構造を有し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マスクの支持固定構造は、前記マスクをマスク支持部に支持固定する構造が、前記マスクを圧力調整容器のマスク支持部に設けられた真空引によって吸着する真空吸着部で支持固定する構造とができる。これにより、真空吸着のＯＮ、ＯＦＦのみで、マスクの交換を容易に行なうことができ、作業性を向上させることが可能となる。
また、本発明の近接場露光用マスクの支持固定構造は、前記真空吸着部で支持固定する構造が、前記圧力調整容器の加圧、あるいは減圧漏れをシールする構造とすることができる。
また、本発明の近接場露光用マスクの支持固定構造は、前記圧力調整容器の加圧、あるいは減圧漏れをシールする構造が、前記マスク支持部に対して該マスクが支持固定される側の面に、該マスクと一体化して形成されたシール部材によってシールする構造とすることができる。
また、本発明の近接場露光用マスクの支持固定構造は、前記圧力調整容器の加圧、あるいは減圧漏れをシールする構造が、前記マスク支持部に形成されたＯリング溝に嵌合させたＯリングによってシールする構造とすることができる。以上のシール構造により、容器内の圧力変動を極力抑えることが可能となる。
また、本発明の近接場露光用マスクの支持固定構造は、前記減圧漏れをシールする構造が、前記近接場露光用マスクの前記圧力調整容器のマスク支持部を研磨された面によってシールする構造とすることができる。このような研磨のレベルの簡単な構成により、容器内の圧力変動を抑えることが可能となり、これを上記したシール構造と併用することにより、より一層上記した容器内の圧の変動を抑制することができる。
また、本発明の近接場露光用マスクの支持固定構造は、前記マスクを圧力調整容器のマスク支持部に設けられたマグネット部、または静電吸着部、またはねじによる固定部で支持固定する構造とすることができる。
また、本発明の近接場露光用マスクの支持固定構造は、前記マスクを圧力調整容器のマスク支持部に一体化して支持固定する構造とすることができる。
また、本発明の近接場露光装置は、加圧可能な圧力調整容器と、近接場露光用マスクをその光源側の面が該圧力調整容器内に面するようにして支持固定する構造を備え、該圧力調整容器による流体圧力により、該近接場露光用マスクを該圧力調整容器外に配置されたレジストに対し密着させて露光する近接場露光装置において、前記近接場露光用マスクを支持固定する構造が、上記したいずれかに記載の近接場露光用マスクの支持固定構造を有してい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、減圧可能な圧力調整容器と、近接場露光用マスクをその光源側の面が該圧力調整容器外に面するようにして支持固定する構造を備え、該圧力調整容器を減圧にすることにより、該近接場露光用マスクを該圧力調整容器内に配置されたレジストに対し密着させて露光する近接場露光装置において、前記近接場露光用マスクを支持固定する構造が、上記したいずれかに記載の近接場露光用マスクの支持固定構造を有していることを特徴としている。

本発明によれば、近接場露光用マスクによる密着露光時の圧力調整容器における圧力損失を極力抑えることが可能となり、また、該マスクの装置への着脱時等における作業性が良く、低コストである近接場露光用マスクの支持固定構造、該支持固定構造を有する近接場露光装置を実現することができる。

本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例により説明する。

［実施例１］
図１は本発明の実施例１における加圧可能な圧力調整容器を有する近接場露光装置の構成を示す概念図であり、また、図２は本発明の実施例１における減圧可能な圧力調整容器を有する近接場露光装置の構成を示す概念図である。
まず、図１の加圧可能な圧力調整容器を有する近接場露光装置の全体的構成について説明する。図１において、ａは圧力調整容器、ｂはマスクチャック、ｃはＯリング、ｄはピストン駆動モータ、ｅはピストンである。また、ｆはガラス窓、ｇは光源、ｈはレンズであり、ｉはマスク、ｊは被露光基板レジスト面、ｋはステージである。
図１の近接場露光装置においては、マスクｉの光源ｇ側の面が圧力調整容器ａ内に面するようにしてマスクチャックｂに支持されるように構成されている。露光時にマスクｉを被露光基板レジスト面ｊへ密着するに際しては、圧力調整容器ａ内をピストンｅの送り量をモータｄによって制御しながら流体ｍを加圧し、マスクｉをステージｋ上の圧力調整容器外に配置された被露光基板レジスト面ｊに密着させる。

つぎに、図２の減圧可能な圧力調整容器を有する近接場露光装置の全体的構成について説明する。図２において、ａ’は圧力調整容器、ｂ’はマスクチャック、ｃ’はＯリングである。また、ｇ’は光源、ｈ’はレンズであり、ｉ’はマスク、ｊ’は被露光基板レジスト面、ｋ’はステージである。
図２の近接場露光装置においては、マスクｉ’の光源ｇ’側の面が圧力調整容器ａ’外に面するようにしてマスクチャックｂ’に支持されるように構成されている。露光時にマスクｉ’を被露光基板レジスト面ｊ’へ密着するに際しては、圧力調整容器ａ’内を排気しながら減圧し、マスクｉ’を該圧力調整容器内に配置したステージｋ’上の被露光基板レジスト面ｊ’に対し密着させる。

つぎに、上記マスクを近接場露光装置へ着脱する際のマスクの支持固定構造について、図１の構成例を用いて説明する。
図１に示す圧力調整容器ａのマスクチャックｂ面に、マスクｉを支持固定する構造として、一例とし図３に示すようなバキューム方式によるマスクの支持固定構造を構成する。その際、必要があればマスクと被露光基板との相対位置決めを行なうようにする。
図３において、ｂ−１はバキュームチャック、ｎはマスク支持体であり、ここでは図１のマスクチャックｂの具体的構成としてｂ−１のバキュームチャックを構成する。また、ｉはマスク、ｋはステージであって図１で説明したとおりのものである。
また、このバキューム方式による支持固定構造においては、圧力調整容器ａに形成されたバキュームチャックｂ−１は、排気部から排気することにより（図１参照）、マスクｉを真空引によって吸着するように構成されており、上記バキュームチャックのバキューム力（真空吸着力）が、使用するＯリング、あるいは後述するガスケット部材が機能するに必要な変形圧力とマスクの重量、さらにマスクの薄膜パターン部を流体の圧力で変形させレジスト面に密着させるための圧力（実験では１０Ｐａ〜７０Ｐａ程度）に負けないバキューム力が得られるように構成する。

図７及び図８は、本実施例の上記バキューム方式における、バキュームチャック面の具体的構造を示す図である。
図７及び図８において、ｃ−１はＯリング装着溝、ｏはバキュームチャック面に形成されたバキューム溝である。
バキューム溝の形状は図７の丸型、図８の角型や、あるいはその他の形状等、マスクの形状に合わせ任意の形状でよいが、重要なことはバキュームチャック面の状態、すなわちコンダクタンスにより同じ溝形状でも、バキュームの力の強弱が変化してしまうので、見積もり計算をしておく必要がある。ここでは、マスクの基板寸法が３８．１ｍｍ×２５．４ｍｍ×ｔ ０．５２５ｍｍのＳｉ基板で、面粗さは０．２μｍ以下のマスク基板を用いた。

また、マスク自体のサイズは、基板に対して中心振り分けで１０ｍｍ角の薄膜マスクを用いた。一方、バキュームチャックの材料はＳＵＳ３０４材を用い、面の加工条件を３．２ｓ以下の研磨面とし、ソリの無いことを確認した。
これらの条件を基に研磨面の粗さの形状を、平均的に管形状（φ３μｍ）と仮定してモデル化を行ない、つぎの式（１）に示すコンダクタンスＣの計算式により、漏れ量の見積もりを計算した。
その結果、この程度の面粗さであれば、バキューム能力に影響が出ないことが実験により確認出来た。
Ｃ＝（π×ａ⁴×Ｐ）÷（８ｎ×Ｌ）……（１）
但し、
Ｃ：コンダクタンス（ｍ³／ｓｅｃ）
Ｐ：２点間の平均圧力
ｎ：粘性係数
Ｌ：２点間距離
Ａ：管の半径
また、バキュームチャックのバキューム溝形状に関しては、対象のマスクに対してバキューム力が均一に働くような溝の形状が良い。ここでは、図７、図８の様に環状の対象形状とし、重量が約３ｇと比較的軽量のマスクであったため、１ｍｍの溝巾でチャックの溝を設計した。
バキュームチャックのバキューム力のクランプ能力Ｗは、以下の式（２）により計算した。
その結果、加圧力に対しても十分耐えられることを確認した。
Ｗ＝｛（Ｐ×Ｃ）÷１０１｝×ｆ×（１０．１３）……（２）
但し、
Ｗ：クランプ能力
Ｐ：真空度
Ｃ：パッド吸着面積
ｆ：安全係数（１／安全率）
図９から図１４は、本実施例におけるガスケット付きマスクを構成部品とした装置のシール部の構成例並びにマスクの構成例を示す図であり、図９から図１１はシール部材に樹脂、ゴム等を用いた例であり、図１２から図１４はシール部材に金属を用いた例を示す。

シール部材に樹脂、ゴム等を用いたものにおいては、図１０に示すように丸型加圧穴の開口に対応させ、あるいは図１１に示すように角型加圧穴の開口に対応させ、マスク側に加圧時にシールを行なう樹脂、ゴム等によるシール部材を一体成形して、ガスケット付きマスクを構成する。このようなガスケット付きマスクを用いることによって、圧力調整容器内の圧力によりマスクを変形させレジストに対し密着させる際に、図９に示されるようにマスクチャック面に形成された装着溝と嵌合するこれらのシール部材によって、容器内の圧力の変動を抑えることが可能となる。

また、シール部材に金属を用いたものにおいては、図１３に示すように丸型加圧穴の開口に対応させ、あるいは図１４に示すように角型加圧穴の開口に対応させ、マスク側に加圧時にシールを行なう金属によるシール部材を一体成形して、ガスケット付きマスクを構成する。これによっても、図１２に示されるように圧力調整容器内の圧力によりマスクを変形させレジストに対し密着させる際に、これらのシール部材によって容器内の圧力の変動を抑えることが可能となる。但し、この金属によるシール部材の場合は、マスクチャック側のガスケットの円周方向中心位置に、コンフラットフランジと同様の金属のリップ部を設ける必要がある。

このようなガスケット付きマスクの作成は、マスク基板を作成する過程で、シール部分、ガスケット部分を同時に作りこむ。これらは、フォトリソ、蒸着、デイスペンサー等の方法により形成することが可能である。
また、完成したマスク基板に別途シール材、ガスケット材を貼り付ける方法も考えられるが、汚れ、キズ等を考慮すると上記したマスク基板を作成する過程で、同時に作りこむ方法が良い。

以上の説明では、図１または図２の露光装置に適用されるマスクチャックの具体的構成として、バキューム方式による支持固定構造について説明したが、本発明のマスクチャックはこのようなバキューム方式に限られるものではない。例えば、図４に示されるようなマグネットチャック、図５に示される静電チャック、あるいは図６に示されるマスク支持体をネジで固定したもの等においても、これらによるマスクのクランプ力が、上述したバキュームチャックと同様に、圧力調整容器の加圧力あるいは減圧力等の負荷条件に十分耐えられるものであれば良い。

［実施例２］
図１５に、本発明の実施例２におけるバキュームチャックの構造を示す。本実施例のバキュームチャックの構造は、マスクチャック面に形成された装着溝と嵌合するＯリングあるいはシール部材による構成を具備していない点を除いて、その他は実施例１と同様とした。
本実施例による場合、マスクチャッキングでのバキュームの圧力によるマスク加圧圧力の変動が多少認められた。これらは面の粗さを、さらに細かいものとすることにより改善された。ここでは、さらにＳＵＳ面の粗さの精度を上げ１．２Ｓ以下とした。その結果マスクを密着させるのに必要な１０Ｐａ〜７０Ｐａ程度の圧力に対して数分程度の間であれば問題の無い漏れ量まで改善された。

［実施例３］
図１６に、本発明の実施例３におけるバキュームチャックの構造を示す。
本実施例のバキュームチャックの構造として、実施例１における図３と同様のマスクチャック面に形成されたＯリング装着溝に、マスクと別体のＯリング嵌合させる構造のものを用いた。その他は実施例１と同様とした。Ｏリングは１回か、あるいは何回かのマスク交換によりシール面が傷み、漏れの原因になるが、本実施例のチャッキング部にＯリングを設けたものによれば、Ｏリングを容易に交換してこれらに対処することができる。

［実施例４］
図１７に、本発明の実施例４における近接場露光用マスクの支持固定構造を示す。本実施例は加圧あるいは減圧容器とマスクを一体シーリングして構成したものである。本実施例によると、マスク付き圧力容器として一体で取り扱うことが出来き、さらに、加圧あるいは減圧容器による加圧あるいは減圧時において、これらの加圧あるいは減圧容器内の圧力変動を完全に抑えることが出来る。したがって、長時間の露光においても、圧力変動を生じさせることなく露光を行なうことが可能となる。

本発明の実施例１における加圧可能な圧力調整容器を有する近接場露光装置の構成を示す概念図。 本発明の実施例１における減圧可能な圧力調整容器を有する近接場露光装置の構成を示す概念図。 本発明の実施例１におけるバキューム方式によるマスクの支持固定構造を示す図。 本発明の実施例１におけるマグネット方式によるマスクの支持固定構造を示す図。 本発明の実施例１における静電方式によるマスクの支持固定構造を示す図。 本発明の実施例１におけるネジ固定式によるマスクの支持固定構造を示す図。 本発明の実施例１におけるバキュームチャック面の丸型構造を示す図。 本発明の実施例１におけるバキュームチャック面の角型構造を示す図。 本発明の実施例１における樹脂等のシール部材によるガスケット付きマスクによるシール状態を示す図。 本発明の実施例１における樹脂等のシール部材によるガスケット付きマスクの構成例を示す図であり、（ａ）はマスクの平面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施例１における樹脂等のシール部材によるガスケット付きマスクの別の構成例を示す図であり、（ａ）はマスクの平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。 本発明の実施例１における金属のシール部材によるガスケット付きマスクによるシール状態を示す図。 本発明の実施例１における金属のシール部材によるガスケット付きマスクの構成例を示す図であり、（ａ）はマスクの平面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施例１における金属のシール部材によるガスケット付きマスクの別の構成例を示す図であり、（ａ）はマスクの平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。 本発明の実施例２におけるバキュームチャックの構成を示す図。 本発明の実施例３におけるバキュームチャックの構成を示す図。 本発明の実施例４における近接場露光用マスクの支持固定構造を示す図。

符号の説明

ａ、ａ’：圧力調整容器
ｂ、ｂ’：マスクチャック
ｂ−１：バキュームチャック
ｂ−２：マグネットチャック
ｂ−３：静電チャック
ｂ−４：ネジ固定式チャック
ｃ、ｃ’：Ｏリング
ｃ−１：Ｏリング装着溝
ｄ：ピストン駆動モータ
ｅ：ピストン
ｆ：ガラス窓
ｇ、ｇ’：光源
ｈ、ｈ’：レンズ
ｉ、ｉ’：マスク
ｊ、ｊ’：被露光基板レジスト面
ｋ、ｋ’：ステージ
ｌ：金属リップ
ｍ：加圧流体
ｎ：マスク支持体
ｏ：バキューム溝
ｑ：シール部材（ガスケット）
ｒ：開口

Claims (10)

1. 近接場露光装置における圧力調整容器のマスク支持部に支持固定され、該圧力調整容器の圧力を調整によりレジストに対し密着させて露光する近接場露光用マスクの支持固定構造であって、
   前記近接場露光用マスクの支持固定構造が、前記圧力調整容器における前記マスクをレジストに対し密着させる際の圧力等の負荷条件に負けない支持固定力によって、該マスクを圧力調整容器のマスク支持部に支持固定する構造を有していることを特徴とする近接場露光用マスクの支持固定構造。
2. 前記マスクをマスク支持部に支持固定する構造が、前記マスクを圧力調整容器のマスク支持部に設けられた真空引によって吸着する真空吸着部で支持固定する構造を有し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マスクの支持固定構造。
3. 前記真空吸着部で支持固定する構造が、前記圧力調整容器の加圧、あるいは減圧漏れをシールする構造を有していることを特徴とする請求項２に記載の近接場露光用マスクの支持固定構造。
4. 前記圧力調整容器の加圧、あるいは減圧漏れをシールする構造が、前記マスク支持部に対して該マスクが支持固定される側の面に、該マスクと一体化して形成されたシール部材によってシールする構造を有していることを特徴とする請求項３に記載の近接場露光用マスクの支持固定構造。
5. 前記圧力調整容器の加圧、あるいは減圧漏れをシールする構造が、前記マスク支持部に形成されたＯリング溝に嵌合させたＯリングによってシールする構造を有していることを特徴とする請求項３に記載の近接場露光用マスクの支持固定構造。
6. 前記減圧漏れをシールする構造が、前記近接場露光用マスクの前記圧力調整容器のマスク支持部を研磨された面によってシールする構造を有していることを特徴とする請求項３に記載の近接場露光用マスクの支持固定構造。
7. 前記マスクをマスク支持部に支持固定する構造が、前記マスクを圧力調整容器のマスク支持部に設けられたマグネット部、または静電吸着部、またはねじによる固定部で支持固定する構造を有し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マスクの支持固定構造。
8. 前記マスクをマスク支持部に支持固定する構造が、前記マスクを圧力調整容器のマスク支持部に一体化して支持固定する構造を有し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マスクの支持固定構造。
9. 加圧可能な圧力調整容器と、近接場露光用マスクをその光源側の面が該圧力調整容器内に面するようにして支持固定する構造を備え、該圧力調整容器による流体圧力により、該近接場露光用マスクを該圧力調整容器外に配置されたレジストに対し密着させて露光する近接場露光装置において、
   前記近接場露光用マスクを支持固定する構造が、請求項１〜８のいずれか１項に記載の近接場露光用マスクの支持固定構造を有していることを特徴とする近接場露光装置。
10. 減圧可能な圧力調整容器と、近接場露光用マスクをその光源側の面が該圧力調整容器外に面するようにして支持固定する構造を備え、該圧力調整容器を減圧にすることにより、該近接場露光用マスクを該圧力調整容器内に配置されたレジストに対し密着させて露光する近接場露光装置において、
    前記近接場露光用マスクを支持固定する構造が、請求項１〜８のいずれか１項に記載の近接場露光用マスクの支持固定構造を有していることを特徴とする近接場露光装置。

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