JP2006066668A - 近接場露光用マスクの密着制御方法及び密着制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】露光用マスクによる密着露光に際し、露光用マスクへの異物の付着あるいは温度上昇を抑制することができ、歩留まりの低下及びスループットの向上を図ることが可能となる近接場露光用マスクの密着制御方法及び密着制御装置を提供する。
【解決手段】近接場露光用マスク１００を被露光基板に密着制御するための圧力調整容器２０５を用い、該圧力調整容器内の圧力を調整して、該近接場露光用マスクを密着制御する近接場露光用マスクの密着制御方法であって、第２のガス容器２２２から第２の気体として、例えば清浄な気体を圧力調整容器内へ流入させて、圧力調整容器内の異物が混入している第１の気体を第１のガス容器２２０に回収させ、圧力調整容器内を前記第２の気体と置換し、該露光マスクへの異物の付着あるいは露光光による該露光マスクの温度上昇を抑制するように構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は近接場露光用マスクの密着制御方法及び密着制御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、１００ｎｍ以下の大きさの微小開口から滲み出る近接場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。
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。

これを解決する方法として、例えば特許文献１では近接場光が遮光膜に形成された波長サイズ以下の微小開口を有するフォトマスクを、図３に示すように、露光マスクをレジスト面に密着させるために、ピストン動作などにより露光マスクへ圧力を加えることにより、基板上のフォトレジストに密着させ、該マスクの面側に光を照射した際に該マスクの微小開口から滲み出るエバネッセント光を用いて露光し、前記像形成層にマスクパターンを転写して微細パターンを作製する、エバネッセント光による微細パターンの作製方法が提案されている。
特開平１１−１８４０９４号公報

ところで、上記特許文献１のような従来例による場合には、露光マスクをレジスト面に密着させるために、ピストン動作などにより露光マスクへの圧力を変化させるなどの手段が用いられ、また、露光用光源として高出力の水銀ランプ、紫外線ランプ、レーザー、等が用いられていた。
しかしながら、このようなピストン動作による場合には、摺動部から圧力容器内にゴミや潤滑剤などの異物が混入し、これらの異物によって露光用マスク裏面が汚染され、露光用マスクパターンへの露光光による照射の均一性が悪化するため、裏面を洗浄して異物を除去することが必要となり、そのため露光工程でのスループットが低下するという不都合があった。
また、上記した露光用光源である水銀ランプ、紫外線ランプ、レーザー等の露光光による熱のため、マスクの加熱、熱による変形などを軽減するため、光路へのシャッターの設置、露光光出力の制限や露光サイクル低速化などを施すことが必要となり、そのため露光工程でのスループットが低下するという不都合があった。

本発明は、上記課題に鑑みて、露光用マスクによる密着露光に際し、露光用マスクへの異物の付着あるいは温度上昇を抑制することができ、歩留まりの低下及びスループットの向上を図ることが可能となる近接場露光用マスクの密着制御方法及び密着制御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密着制御方法及び密着制御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密着制御方法は、近接場露光用マスクを被露光基板に密着制御するための圧力調整容器を用い、該圧力調整容器内の圧力を調整して、前記近接場露光用マスクを密着制御する近接場露光用マスクの密着制御方法であって、前記圧力調整容器内の第１の気体を第２の気体、例えば清浄な気体と置換し、前記露光用マスクへの異物の付着あるいは露光光による該露光用マスクの温度上昇を抑制す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密着制御装置は、近接場露光用マスクを被露光基板に密着制御するための圧力調整容器を有する近接場露光用マスクの密着制御装置であって、前記圧力調整容器と第１の調整弁を介して連通する第１のガス容器と、前記圧力調整容器と第２の調整弁を介して連通する第２のガス容器とを備え、前記第１の調整弁と前記第２の調整弁とを連携制御して、前記第２のガス容器から第２の気体として、例えば清浄な気体を圧力調整容器内へ流入させて、圧力調整容器内の異物が混入している第１の気体を前記第１のガス容器に回収させ、圧力調整容器内を前記第２の気体と置換することを特徴としている。

本発明によれば、露光用マスクによる密着露光に際し、露光用マスクへの異物の付着あるいは温度上昇を抑制することができ、歩留まりの低下及びスループットの向上を図ることが可能となる近接場露光用マスクの密着制御方法及び密着制御装置を実現することができる。

以下に、本発明における実施の形態１として、圧力容器内を清浄な流体によって置換する近接場露光装置の構成例について説明する。
図１は本実施の形態における圧力容器内をヘリウムあるいは水素などの高熱伝導性ガスによって置換する近接場露光装置の構成例を示す図である。
図１において、２０５は圧力調整容器、２２０は第１のガス容器、２２２は第２のガス容器である。また、２２１は第１の調整弁、２２３は第２の調整弁、２１３はピストン、２１４はシリンダー、２１５はピストン駆動モータである。
これらの第１のガス容器２２０、第２のガス容器２２２、第１の調整弁２２１、第２の調整弁２２３、シリンダー２１４は、圧力調整容器２０５に連通するように構成されている。
シリンダー２１４はピストン２１３により密閉容器を構成し、またピストン２１３はピストン駆動モータ２１５に連結されている。
また、１００は露光マスクであり、露光マスク１００はマスク母材１０１及び微小開口パターン１０３の形成された金属薄膜１０２で構成されている。

本実施の形態における露光装置の動作は、つぎのように行われる。
マスク１００の交換時に圧力調整容器２０５内へ混入した空気は、第１の調整弁２２１と第２の調整弁２２３との連携制御により、第２のガス容器２２２から清浄なヘリウムあるいは水素などのガスを圧力調整容器２０５内へ流入させることにより、第１のガス容器２２０に回収され、圧力調整容器２０５内を第２のガス容器２２２からの清浄なガスと置換される。この清浄なガスとの置換後に、ピストン駆動モータ２１５の動作によるシリンダー２１４の容積変化で圧力調整容器２０５内の圧力を変化させ、これにより露光マスク１００を弾性変形させ、レジスト２０２への密着・剥離を制御して露光が行われる。

つぎに、実施の形態２として、置換した流体を圧力調整手段とした実施の形態について説明する。図２は本実施の形態における置換した流体を圧力調整手段とした近接場露光装置の構成例を示す図であり、図１に示した構成と同様の構成には同一の符号が付されている。
図２において、３２０は第１のガス容器、３２２は第２のガス容器、である。また、３２１は第１の調整弁、３２３は第２の調整弁である。
これらの、第１のガス容器３２０、第２のガス容器３２２、第１の調整弁３２１、第２の調整弁３２３は、圧力調整容器２０５に連通するように構成されている。

本実施の形態における露光装置の動作は、つぎのように行われる。
圧力調整容器２０５内へ混入した空気は、第１の調整弁３２１と第２の調整弁３２３との連携制御により、第２のガス容器３２２から清浄なヘリウムあるいは水素などのガスを圧力調整容器２０５内へ流入させることにより、第１のガス容器３２０に回収され、圧力調整容器２０５内を第２のガス容器３２２からの清浄なガスと置換される。この清浄なガスとの置換後に、第１の調整弁３２１と第２の調整弁３２３との制御で、圧力調整容器２０５内の圧力を変化させ、これにより露光マスク１００を弾性変形させ、レジスト２０２への密着・剥離を制御して露光が行われる。

上記した、本発明の実施形態によれば、圧力容器内を清浄な流体と置換することにより、露光マスクへの異物の付着やマスクの温度上昇を抑制することが可能となり、露光パターンの欠陥や、露光光によるマスク発熱などによる歩留まりの低下を減少することができ、またマスクの温度低下のために、露光光の出力減少や連続露光回数の減少などの低減により、スループットの向上を図ることが可能となる。

以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
本発明の実施例は、上記実施の形態１の構成を適用して近接場光露光装置を構成したものである。
つぎに、本実施例の露光装置の動作について、図１を参照して説明する。
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あわせを行なう。
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上のレジスト面２０２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から照射される露光光２１０をコリメータレンズ２１１で平行光にした後、光透過窓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１では上側）から照射し、露光マスク１００おもて面のマスク母材１０１上の金属薄膜１０２に形成された微少開口パターン１０３から滲み出す近接場でレジスト２０２の露光を行なう。

ここで、マスク１００の交換時などに、圧力調整容器２０５内に混入した空気を、第１の調整弁２２１と第２の調整弁２２３との連携制御で、第２のガス容器２２２から清浄なヘリウムあるいは水素などのガスを圧力調整容器２０５内へ流入させることにより、第１のガス容器２２０に回収し、圧力調整容器２０５内を第２のガス容器２２２からの清浄なガスと置換する。
ガス置換時に圧力センサー２０６で圧力調整容器２０５内の圧力を検出し演算制御装置２３０でデータテーブル２３１と比較演算し、第１の調整弁２２１と第２の調整弁２２３を制御すれば、マスク１００への過大な圧力印加を軽減することができ、マスクの破損を防止することが可能となる。

露光マスクとレジスト／基板の密着は、シリンダー２１４の容積変化により制御される。ピストン２１３を下降させシリンダー２１４の容積現象による圧力調整容器２０５の圧力上昇により、マスク１００に弾性変形による撓みを生じさせ、薄膜部を全体にわたって密着させる。マスク１００を剥離させる場合は、ピストン２１３を上昇させ、シリンダー２１４の容積を増加させる。
密着・剥離双方で圧力調整容器２０５内の圧力の変化を、圧力センサー２０６により検出し、演算制御装置２３０でデータテーブル２３１と比較演算して、ピストン駆動モータ２１５の駆動を制御し、マスク１００へ印加される圧力の変化割合を制御すれば、マスク１００への過大なストレスの印加を軽減でき、マスク寿命の増加を図ることが可能となる。

［実施例２］
本発明の実施例は、上記実施の形態２の構成を適用して近接場光露光装置を構成したものである。
つぎに、本実施例の露光装置の動作について、図２を参照して説明する。
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２０４上に取付け、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あわせを行なう。
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上のレジスト面２０２とを近づけ、本実施例の密着方法によって露光マスクとレジスト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から照射される露光光２１０をコリメータレンズ２１１で平行光にした後、光透過窓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おもて面のマスク母材１０１上の金属薄膜１０２に形成された微少開口パターン１０３から滲み出す近接場でレジスト２０２の露光を行なう。

ここで、本実施例の露光マスクのレジスト面への密着はつぎのように行われる。
図２に示したように、露光マスク１００を、圧力調整容器２０５にマスク母材１０１側を向けて取り付ける。その後、圧力調整容器２０５内に混入した空気などを、第１の調整弁３２１と第２の調整弁３２３との連携制御により、第２のガス容器３２２から清浄なヘリウムあるいは水素などのガスを圧力調整容器２０５内へ流入させることにより、第１のガス容器３２０に回収し、圧力調整容器２０５内を第２のガス容器３２２からの清浄なガスと置換する。
この清浄なガスとの置換後に、第２のガス容器３２２、第２の調整弁３２３、第１のガス容器３２０、第１の調整弁３２１を演算制御装置２３０とデータテーブル２３１により圧力調整容器２０５内の圧力を圧力調整容器外の気圧と比較し、第１の調整弁３２１と第２の調整弁３２３とを調整して、圧力調整容器２０５内の圧力を圧力調整容器外の気圧より高い圧力に制御する。これにより圧力調整容器内の圧力が上昇すると、露光マスク１００が撓み、レジスト面２０２へ密着する。

本発明の実施の形態における圧力容器内をヘリウムあるいは水素などの高熱伝導性ガスによって置換する近接場露光装置の構成例を示す図。 本発明の実施の形態における置換した流体を圧力調整手段とした近接場露光装置の構成例を示す図。 従来例における近接場露光用マスクの密着制御機構の構成を示す図面。

符号の説明

１００：マスク
１０１：マスク母材
１０２：金属薄膜
１０３：微小開口パターン
２０２：レジスト
２０３：基板
２０４：ステージ
２０５：圧力調整容器
２０６：圧力センサー
２０９：露光光源
２１０：露光光
２１１：コリメータレンズ
２１２：光透過窓
２１３：ピストン
２１４：シリンダー
２１５：ピストン駆動モータ
２２０：第１のガス容器
２２１：第１の調整弁
２２２：第２のガス容器
２２３：第２の調整弁
２３０：演算制御装置
２３１：データテーブル

Claims (8)

1. 近接場露光用マスクを被露光基板に密着制御するための圧力調整容器を用い、該圧力調整容器内の圧力を調整して、前記近接場露光用マスクを密着制御する近接場露光用マスクの密着制御方法であって、
   前記圧力調整容器内の第１の気体を第２の気体と置換し、前記露光用マスクへの異物の付着あるいは露光光による該露光用マスクの温度上昇を抑制することを特徴とする近接場露光用マスクの密着制御方法。
2. 前記気体が、水素、あるいはヘリウムなどの高熱伝導性ガスであ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密着制御方法。
3. 前記圧力調整容器内の圧力の調整を、前記圧力調整容器内における置換した気体により行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の近接場露光用マスクの密着制御方法。
4. 前記圧力調整容器内の圧力の調整を、前記圧力調整容器と連通するピストン・シリンダー機構により行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の近接場露光用マスクの密着制御方法。
5. 近接場露光用マスクを被露光基板に密着制御するための圧力調整容器を有する近接場露光用マスクの密着制御装置であって、
   前記圧力調整容器と第１の調整弁を介して連通する第１のガス容器と、前記圧力調整容器と第２の調整弁を介して連通する第２のガス容器とを備え、前記第１の調整弁と前記第２の調整弁とを連携制御して、前記第２のガス容器から第２の気体を圧力調整容器内へ流入させて、圧力調整容器内の異物が混入している第１の気体を前記第１のガス容器に回収させ、圧力調整容器内を前記第２の気体と置換することを特徴とする近接場露光用マスクの密着制御装置。
6. 前記気体が、水素、あるいはヘリウムなどの高熱伝導性ガスであることを特徴とする請求項５に記載の近接場露光用マスクの密着制御装置。
7. 前記圧力調整容器内の圧力の調整が、前記第１の調整弁と前記第２の調整弁とを連携制御することにより、前記圧力調整容器内における前記置換した気体により行うことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の近接場露光用マスクの密着制御装置。
8. 前記圧力調整容器内の圧力の調整が、前記圧力調整容器と連通するピストン・シリンダー機構により行うことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の近接場露光用マスクの密着制御装置。

Images