JP2007017961A - Near-field exposure mask, method of producing the mask, near-field exposure apparatus having the mask, and resist pattern forming method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a near-field exposure mask to be used for close-contact exposure using near-field light, that can suppress multiple reflection between a light blocking layer and an exposure object and has high durability against corrosion by an acid produced in the resist. <P>SOLUTION: The near-field exposure mask has a light blocking layer formed on a substrate, the layer having an opening with an opening width narrower than a wavelength of an exposure light source, for exposing an exposure object by use of near-field light to be produced at the opening while the mask comes into contact with the exposure object. The light blocking layer comprises a film containing silicon in a range from 50% to 100% in mole fraction. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、近接場露光用マスク、該マスクの製造方法、該マスクを備えた近接場露光装置及びレジストパターンの形成方法に関する。   The present invention relates to a near-field exposure mask, a method for manufacturing the mask, a near-field exposure apparatus including the mask, and a resist pattern forming method.

近年、半導体デバイスを始めとする、微細加工を必要とする各種電子デバイスの分野ではデバイスの高密度化、高集積化の要求がますます高まっており、これらの要求を満たすにはパターンの微細化が必須となってきている。   In recent years, in the field of various electronic devices that require fine processing, such as semiconductor devices, there is an increasing demand for higher density and higher integration of devices. Has become essential.

このような半導体デバイスの製造工程において、フォトリソグラフィ工程は微細パターン形成に重要な役割を果たしている。   In such a semiconductor device manufacturing process, the photolithography process plays an important role in forming a fine pattern.

しかしながら、現在のフォトリソグラフィ工程では、大部分が縮小投影露光で行われていることから、その解像度は光の回折限界で制約され、光源の波長の3分の1程度の空間分解能しか得られない。このため、露光光源にKrFエキシマレーザやArFエキシマレーザ等を用いることによって短波長化がはかられ、100nm程度の微細加工が可能となっている。   However, since most of the current photolithography process is performed by reduced projection exposure, the resolution is limited by the diffraction limit of light, and only a spatial resolution of about one third of the wavelength of the light source can be obtained. . For this reason, by using a KrF excimer laser, an ArF excimer laser, or the like as an exposure light source, the wavelength can be shortened and fine processing of about 100 nm is possible.

このような短波長化に伴い、そこで用いられるフォトマスク等についても、従来のものでは遮光性が不足することから、様々な工夫がなされてきている。   With such shortening of the wavelength, various measures have been taken for the photomasks and the like used there, since the conventional ones have insufficient light shielding properties.

例えば、特許文献1、特許文献2では、従来のクロム系のフォトマスクではKrFエキシマレーザ(波長248nm)に対する遮光性が不足する等の不都合から、遮光膜にシリコンを用いたフォトマスクが提案されている。   For example, Patent Document 1 and Patent Document 2 propose a photomask using silicon as a light-shielding film because conventional chrome-based photomasks have insufficient light-shielding properties with respect to a KrF excimer laser (wavelength 248 nm). Yes.

しかし、ここで開示されているのは、あくまで縮小投影露光用のマスクである。   However, what is disclosed here is a mask for reduced projection exposure.

以上のように光源の短波長化が進むフォトリソグラフィにおいては、上記したフォトマスク等以外にも、装置の大型化、その波長域でのレンズの開発、装置のコスト、対応するレジストのコストなど、解決すべき課題が数多く浮上してきている。   As described above, in photolithography in which the wavelength of the light source is shortened, in addition to the above-described photomask and the like, the size of the device, the development of the lens in the wavelength region, the cost of the device, the cost of the corresponding resist, etc. Many issues to be solved have emerged.

一方、光を用いてその波長以下の解像度の微細加工を行うために、近接場光を用いる方法が提案されている。   On the other hand, a method using near-field light has been proposed in order to perform fine processing with a resolution equal to or lower than the wavelength using light.

このような近接場光による場合には、光の回折限界の制約を受けないため、光源波長の3分の1以下の空間分解能を得ることができる。また、光源として水銀灯や半導体レーザを使えば、光源自体を小さくすることができることから、装置構成の小型化を図ることができ、コストも安くすることが可能となる。   In the case of such near-field light, since it is not restricted by the diffraction limit of light, a spatial resolution of one third or less of the light source wavelength can be obtained. Further, if a mercury lamp or a semiconductor laser is used as the light source, the light source itself can be made small, so that the apparatus configuration can be downsized and the cost can be reduced.

近接場光を用いたリソグラフィの方式の一つとして、例えば、特許文献3に開示されたものがある。   As one of lithography methods using near-field light, for example, there is one disclosed in Patent Document 3.

特許文献3は、光源波長より狭い開口が形成された遮光層を有する近接場露光用マスクを、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、マスク上の微細パターンを一括露光によってレジストに転写する方法を開示する。
特開平6−095363号公報 特開平6−095358号公報 特開平11−145051号公報
In Patent Document 3, a near-field exposure mask having a light-shielding layer in which an opening narrower than a light source wavelength is formed is brought into close contact with a resist to a near-field region of 100 nm or less, and a fine pattern on the mask is resisted by batch exposure. Disclosed is a method for transcription.
JP-A-6-095363 JP-A-6-095358 Japanese Patent Laid-Open No. 11-145051

ところで、近接場露光用マスクをレジストに対して密着させて露光を行う特許文献3では、遮光層の開口部に生じる近接場光は、一部が伝搬光に変換される。入射光が遮光層に垂直に入射していたとしても、近接場光から変換されて生じる伝搬光は指向性が低いため、斜め方向にも伝搬する。この伝搬光は被露光物内を伝搬して基板面で反射し、さらに遮光層にて反射する、という多重反射が生じる。多重反射しながら被露光物内を伝播した結果として、隣接するパターン部にも伝搬光が到達し、パターンに影響を及ぼす可能性がある。   By the way, in Patent Document 3 in which exposure is performed with a near-field exposure mask in close contact with a resist, a part of the near-field light generated at the opening of the light shielding layer is converted into propagation light. Even if the incident light is perpendicularly incident on the light shielding layer, the propagating light generated by conversion from the near-field light has low directivity and therefore propagates in an oblique direction. This propagated light propagates in the object to be exposed, is reflected on the substrate surface, and is further reflected by the light shielding layer. As a result of propagating through the object to be exposed while being subjected to multiple reflections, there is a possibility that the propagated light reaches the adjacent pattern portion and affects the pattern.

また、使用するレジストによってはマスクの遮光層との密着性が高く、マスク剥離時にマスクが破損したり、レジストが基板から剥がれたりする、という可能性もある。   In addition, depending on the resist used, the adhesion of the mask to the light-shielding layer is high, and there is a possibility that the mask is damaged when the mask is peeled off or the resist is peeled off from the substrate.

また、化学増幅型レジストや、光カチオン重合型レジストのように、露光で発生する酸を触媒とした反応により現像コントラストを生じるレジストを用いた場合、発生した酸によりマスクの遮光層が腐食されるため、マスクの寿命が短くなる可能性も否定できない。   In addition, when a resist that develops a development contrast by a reaction using an acid generated by exposure as a catalyst, such as a chemically amplified resist or a photocationic polymerization resist, the light shielding layer of the mask is corroded by the generated acid. Therefore, the possibility of shortening the life of the mask cannot be denied.

本発明により提供される近接場露光用マスクは、基板上に、開口幅が露光用光源の波長よりも狭い開口が形成された遮光層を有し、前記開口に生じる近接場光を用いて被露光物と接触させた状態で、前記被露光物に対し露光を行うための近接場露光用マスクであって、
前記遮光層を、シリコンをモル分率で50%以上100%以下の範囲で含有する膜で構成したことを特徴とする。
The near-field exposure mask provided by the present invention has a light-shielding layer having an opening whose opening width is narrower than the wavelength of the exposure light source on a substrate, and is covered with near-field light generated in the opening. A near-field exposure mask for exposing the object to be exposed while being in contact with the object to be exposed,
The light-shielding layer is composed of a film containing silicon in a range of 50% to 100% by mole fraction.

本発明により提供される近接場露光用マスクの製造方法は、近接場光によって被露光物と接触した状態で露光を行うための近接場露光用マスクの製造方法であって、基板上に、シリコンをモル分率で50%以上100%以下の範囲で含有する膜を用いて遮光層を形成する工程と、前記遮光層に、開口幅が露光用光源の波長よりも狭い開口を形成する工程と、を有することを特徴とする。   A method of manufacturing a near-field exposure mask provided by the present invention is a method of manufacturing a near-field exposure mask for performing exposure in a state of being in contact with an object to be exposed by near-field light. A step of forming a light-shielding layer using a film containing a molar fraction of 50% or more and 100% or less; and a step of forming an opening in the light-shielding layer with an opening width narrower than the wavelength of the exposure light source; It is characterized by having.

本発明は、近接場露光装置、レジストパターンの形成方法及びデバイスの作製方法を包含する。   The present invention includes a near-field exposure apparatus, a resist pattern forming method, and a device manufacturing method.

本発明の近接場露光装置は、近接場露光用マスクと、該マスクの遮光層を被露光物に接触させる手段とを備え、該マスクの遮光層の反対側から光を照射し、該被露光物側に生じる近接場光によって被露光物に対し密着露光を行う近接場露光装置において、前記近接場露光用マスクが、本発明の近接場露光用マスクによって構成されていることを特徴とする。   The near-field exposure apparatus of the present invention comprises a near-field exposure mask and means for bringing the light shielding layer of the mask into contact with an object to be exposed, and irradiates light from the opposite side of the light shielding layer of the mask, In a near-field exposure apparatus that performs contact exposure on an object to be exposed by near-field light generated on the object side, the near-field exposure mask is constituted by the near-field exposure mask of the present invention.

本発明のレジストパターンの形成方法は、近接場露光用マスクを用い、該マスクをレジストに接触させた状態で露光を行ない、レジストパターンを形成するレジストパターンの形成方法において、前記近接場露光用マスクに、本発明の近接場露光用マスク、を用いることを特徴とする。   The resist pattern forming method of the present invention uses a near-field exposure mask, and performs exposure in a state in which the mask is in contact with the resist. In the resist pattern forming method for forming a resist pattern, the near-field exposure mask Further, the near-field exposure mask of the present invention is used.

本発明のデバイスの作製方法は、デバイス作製用の基板を用いてデバイスを作製するデバイスの作製方法であって、前記基板上に感光性のレジストを付与する工程と、前記レジストと本発明の近接場露光用マスクを接触させる工程と、前記近接場露光用マスクを介して露光用光源からの光を前記レジストに照射する工程と、光照射後の前記レジストを現像する工程と、前記現像後のレジストに基づいて前記基板をエッチングする工程と、を有することを特徴とする。   The device manufacturing method of the present invention is a device manufacturing method of manufacturing a device using a substrate for device manufacturing, the step of applying a photosensitive resist on the substrate, and the proximity of the resist and the present invention. A step of contacting a field exposure mask; a step of irradiating the resist with light from an exposure light source through the near-field exposure mask; a step of developing the resist after light irradiation; and Etching the substrate based on a resist.

本発明によれば、遮光層と被露光物間の多重反射の発生を抑制することができ、密着露光においてレジストとの剥離が容易であり、レジスト中に発生する酸による腐食に対して高い耐久性を有する近接場露光用マスクを提供できる。   According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of multiple reflections between the light-shielding layer and the object to be exposed, easy peeling from the resist in the contact exposure, and high durability against acid corrosion occurring in the resist. It is possible to provide a near-field exposure mask having a property.

本発明により提供される近接場露光用マスクは、基板上に、開口幅が露光用光源の波長よりも狭い開口が形成された遮光層を有し、前記開口に生じる近接場光を用いて被露光物と接触させた状態で、前記被露光物に対し露光を行うための近接場露光用マスクであって、
前記遮光層を、シリコンをモル分率で50%以上100%以下の範囲で含有する膜で構成したことを特徴とする。
The near-field exposure mask provided by the present invention has a light-shielding layer having an opening whose opening width is narrower than the wavelength of the exposure light source on a substrate, and is covered with near-field light generated in the opening. A near-field exposure mask for exposing the object to be exposed while being in contact with the object to be exposed,
The light-shielding layer is composed of a film containing silicon in a range of 50% to 100% by mole fraction.

本発明によれば、遮光層と被露光物間の多重反射の発生を抑制することができ、密着露光においてレジストとの剥離が容易であり、レジスト中に発生する酸による腐食に対して高い耐久性を有する近接場露光用マスクを提供できる。   According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of multiple reflections between the light-shielding layer and the object to be exposed, easy peeling from the resist in the contact exposure, and high durability against acid corrosion occurring in the resist. It is possible to provide a near-field exposure mask having a property.

前述した特開平6−095363号公報、特開平6−095358号公報では、従来の縮小投影露光におけるフォトリソグラフィ工程で用いられるフォトマスクに、シリコンを用いた遮光膜が提案されている。しかしながら、それらは光源波長の短波長化に伴い、従来のクロム系のフォトマスクではKrFエキシマレーザ(波長248nm)に対する遮光性が不足する等の不都合からなされたものにすぎないものである。   JP-A-6-095363 and JP-A-6-095358 mentioned above propose a light-shielding film using silicon for a photomask used in a photolithography process in conventional reduction projection exposure. However, as the light source wavelength becomes shorter, the conventional chrome-based photomasks are merely due to inconveniences such as insufficient light shielding properties with respect to KrF excimer laser (wavelength 248 nm).

これに対して、本発明は近接場露光に特有の多重反射の発生、レジストとの剥離の問題、レジスト中に発生する酸による腐食等を解決するために、本発明者らが鋭意研究した結果、初めて見出されたものである。   On the other hand, the present invention is the result of intensive studies by the present inventors in order to solve the occurrence of multiple reflections peculiar to near-field exposure, the problem of peeling from the resist, and the corrosion caused by the acid generated in the resist. It was discovered for the first time.

本発明は、その実施の形態において、さらに次のように構成することもできる。   In the embodiment, the present invention can be further configured as follows.

本発明の近接場露光用マスクは、遮光層を、非晶質シリコンで構成したもの、多結晶シリコン、または単結晶シリコンで構成したものを包含する。また、遮光層の露光用光源波長に対する透過率が0.1以下であるものを包含する。   The near-field exposure mask of the present invention includes one in which the light shielding layer is made of amorphous silicon, polycrystalline silicon, or single crystal silicon. Moreover, the thing with the transmittance | permeability with respect to the light source wavelength for exposure of a light shielding layer is 0.1 or less is included.

また、遮光層は、シリコンを含有する膜の表面が撥水、撥油化処理された構成のものを包含する。   Further, the light shielding layer includes a structure in which the surface of a film containing silicon is subjected to water repellency and oil repellency treatment.

撥水、撥油化処理において、フッ素系シランカップリング剤を前記シリコンを含有する膜の表面に付着させた構成とすることができる。   In the water and oil repellency treatment, a fluorine-based silane coupling agent may be attached to the surface of the film containing silicon.

また、そのフッ素系シランカップリング剤を、一般式がRfSiX4−m−nで表される化合物で構成することができる。但し、ここで、Rfは一部または全ての水素がフッ素置換されたアルキル基、Rはアルキル基、Siはシリコン、X:アルコキシル基、ハロゲン基あるいはアミノ基であり、1≦m≦3、0≦n≦2、1≦m+n≦3である。 Further, the fluorine-based silane coupling agent, the general formula can be composed of a compound represented by Rf m R n SiX 4-m -n. Here, Rf is an alkyl group in which part or all of hydrogen is fluorine-substituted, R is an alkyl group, Si is silicon, X: an alkoxyl group, a halogen group or an amino group, and 1 ≦ m ≦ 3, 0 ≦ n ≦ 2, 1 ≦ m + n ≦ 3.

また、前記撥水、撥油化処理において、ハロゲン元素含有ガスをプラズマに曝露させることで前記シリコンを含有する膜の表面をハロゲン化させた構成とすることができる。   In the water repellency and oil repellency treatment, the surface of the silicon-containing film may be halogenated by exposing the halogen-containing gas to plasma.

本発明の近接場露光用マスクの製造方法は、近接場光によって被露光物と接触した状態で露光を行うための近接場露光用マスクの製造方法であって、基板上に、シリコンをモル分率で50%以上100%以下の範囲で含有する膜を用いて遮光層を形成する工程と、前記遮光層に、開口幅が露光用光源の波長よりも狭い開口を形成する工程と、を有することを特徴とする。そして、本発明は、前記基板上の遮光層が形成されている側と反対側から、前記基板の一部を除去し、光源側からの光を入射させるための薄膜部を形成する工程を更に有するものを包含する。   The manufacturing method of a near-field exposure mask according to the present invention is a manufacturing method of a near-field exposure mask for performing exposure in a state of being in contact with an object to be exposed by near-field light. A step of forming a light shielding layer using a film that is contained in a range of 50% or more and 100% or less, and a step of forming an opening in the light shielding layer whose opening width is narrower than the wavelength of the light source for exposure. It is characterized by that. Then, the present invention further includes a step of removing a part of the substrate from the side opposite to the side where the light shielding layer is formed on the substrate and forming a thin film portion for allowing light from the light source side to enter. Includes what you have.

また、前記開口が形成された遮光層の表面を、撥水、撥油化処理する工程を更に有するものを包含する。   Moreover, what further has the process of water-repellent and oil-repellent-treating the surface of the light shielding layer in which the said opening was formed is included.

また、本発明は、遮光層を形成する工程を、基板上に接合された所定厚さのシリコンを含有する遮光層を薄膜化し、前記薄膜による遮光層を形成するプロセスを含む工程とすることができる。あるいは基板上に接合されたSOIウエハからその支持基板及びBOX層を除去し、前記薄膜による遮光層を形成するプロセスを含む工程とすることができる。
また、レジストパターンの形成方法において、前記レジストに、前記密着露光で発生する酸を触媒とした反応により現像コントラストを生じるレジストを用いることができる。その際、そのレジストに化学増幅型レジスト、あるいは光カチオン重合型レジストを用いることができる。
Further, in the present invention, the step of forming the light shielding layer may include a process of thinning the light shielding layer containing silicon having a predetermined thickness bonded on the substrate and forming the light shielding layer by the thin film. it can. Or it can be set as the process including the process of removing the support substrate and BOX layer from the SOI wafer joined on the board | substrate, and forming the light shielding layer by the said thin film.
In the resist pattern forming method, a resist that develops development contrast by a reaction using an acid generated by the contact exposure as a catalyst can be used as the resist. At that time, a chemically amplified resist or a cationic photopolymerization resist can be used as the resist.

以下に、本発明の実施例について説明する。ここで示すのは代表的な例であって、本発明はここで示した実施例に限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described below. The examples shown here are representative examples, and the present invention is not limited to the examples shown here.

[実施例1]
実施例1では、本発明を適用して、つぎのような近接場露光用マスクの製造方法によりマスクを製造した。
[Example 1]
In Example 1, the present invention was applied to manufacture a mask by the following method for manufacturing a near-field exposure mask.

図1に、本実施例の近接場露光用マスクの製造方法における製造工程を説明する図を示す。   FIG. 1 is a diagram for explaining a manufacturing process in the manufacturing method of the near-field exposure mask of this embodiment.

つぎに、図1を用いて近接場露光用マスクの作製手順を説明する。   Next, a procedure for producing a near-field exposure mask will be described with reference to FIG.

まず、シリコン基板11を用意し、この両面に弾性変形可能な薄膜によるマスクの透明母材12となる窒化シリコンSiを減圧CVDで成膜する(図1(a))。但し、基板、母材はこれらに限られるものではない。 First, a silicon substrate 11 is prepared, and silicon nitride Si 3 N 4 serving as a transparent base material 12 of a mask made of an elastically deformable thin film is formed on both surfaces by low pressure CVD (FIG. 1A). However, the substrate and the base material are not limited to these.

続いて、シリコン基板11の一方の面側に、シリコン薄膜を形成し、シリコン遮光層13とする(図1(b))。   Subsequently, a silicon thin film is formed on one surface side of the silicon substrate 11 to form the silicon light shielding layer 13 (FIG. 1B).

ここで、遮光層の透過率が、露光波長に対して0.1以下、好ましくは0.01以下となるように、シリコン遮光層13の厚さ及び/または消衰係数を調整することが好ましい。透過率が0.1以上だと、露光部と未露光部の光強度コントラストが低く、解像性が高いレジストパターンが形成されない。消衰係数は、成膜条件や、後述するような金属の添加などで調整可能である。   Here, it is preferable to adjust the thickness and / or extinction coefficient of the silicon light shielding layer 13 so that the transmittance of the light shielding layer is 0.1 or less, preferably 0.01 or less with respect to the exposure wavelength. . When the transmittance is 0.1 or more, the light intensity contrast between the exposed area and the unexposed area is low, and a resist pattern with high resolution cannot be formed. The extinction coefficient can be adjusted by film forming conditions, addition of metal as described later, and the like.

消衰係数k、厚さtの遮光層の、露光波長λに対する透過率Tは、下記式で算出される。
T=exp(−4πkt/λ)
例えば、厚さ50nmの遮光層の露光波長365nmにおける透過率は、消衰係数kが1.338以上の場合0.1以下、2.675以上の場合0.01以下である。非晶質シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンの露光波長365nmにおける消衰係数は2.6〜2.8程度である。
The transmittance T with respect to the exposure wavelength λ of the light shielding layer having the extinction coefficient k and the thickness t is calculated by the following equation.
T = exp (-4πkt / λ)
For example, the transmittance of the light-shielding layer having a thickness of 50 nm at an exposure wavelength of 365 nm is 0.1 or less when the extinction coefficient k is 1.338 or more and 0.01 or less when the extinction coefficient k is 2.675 or more. The extinction coefficient of amorphous silicon, polycrystalline silicon, and single crystal silicon at an exposure wavelength of 365 nm is about 2.6 to 2.8.

ここで、シリコンを含有する遮光層13の厚さは、例えば10〜100nmの厚さとすることができる。また、透明母材12の厚さは0.1〜100μmの厚さが好ましい。   Here, the thickness of the light shielding layer 13 containing silicon can be, for example, 10 to 100 nm. Further, the thickness of the transparent base material 12 is preferably 0.1 to 100 μm.

シリコン遮光層13は、金属などを含有していても良い。その場合、その組成比を変えることによって遮光層の消衰係数を自在に変化させることが可能である。本発明のマスクに採用される遮光層を構成する膜のシリコン(原子)の含有比率は、モル分率で50%以上100%以下の範囲とされ、90%以上100%以下とするのがより好ましい。含有比率が50%未満の場合には遮光膜の加工が困難となる。シリコン遮光層13の形成方法としては、スパッタリング、減圧Chemical Vapor Deposition(CVD)などが挙げられる。   The silicon light shielding layer 13 may contain a metal or the like. In that case, it is possible to freely change the extinction coefficient of the light shielding layer by changing the composition ratio. The content ratio of silicon (atom) in the film constituting the light shielding layer employed in the mask of the present invention is in the range of 50% to 100% in terms of molar fraction, and more preferably 90% to 100%. preferable. When the content ratio is less than 50%, it is difficult to process the light shielding film. Examples of the method for forming the silicon light-shielding layer 13 include sputtering and reduced-pressure chemical vapor deposition (CVD).

得られたシリコンが非晶性であった場合、熱またはレーザーによるアニーリングを行なって、結晶化させても良い。結晶性シリコンは本実施例においては、後述するパターン加工上の理由により好ましい。   When the obtained silicon is amorphous, it may be crystallized by annealing with heat or laser. In the present embodiment, crystalline silicon is preferred for reasons of pattern processing described later.

つぎに、シリコン遮光層13に微細パターン14を形成する(図1(c))。微細パターン14のパターニングは、Focused Ion Beam(FIB)加工装置を用いた直接加工、またはElectron Beam(EB)描画装置でパターニングされたレジストをマスクとしたエッチング加工で行なう。本実施例では、微細パターン14の開口幅は、近接場露光で用いる露光光源の波長よりも狭くする。   Next, a fine pattern 14 is formed on the silicon light shielding layer 13 (FIG. 1C). Patterning of the fine pattern 14 is performed by direct processing using a Focused Ion Beam (FIB) processing apparatus or by etching using a resist patterned by an Electron Beam (EB) drawing apparatus as a mask. In this embodiment, the opening width of the fine pattern 14 is made narrower than the wavelength of the exposure light source used for near-field exposure.

EB描画装置を用いたエッチング加工では、シリコン遮光層13上にEBレジストを直接塗布するか、シリコン遮光層13上にSiO、TiOなどの酸化物層、Cr、Ti、Au、Alなどの金属層といった中間層を形成し、その上にEBレジストを塗布する。 In the etching process using an EB lithography system, either directly applying the EB resist on the silicon light blocking layer 13, an oxide layer such as SiO 2, TiO 2 on the silicon light blocking layer 13, Cr, Ti, Au, or Al An intermediate layer such as a metal layer is formed, and an EB resist is applied thereon.

シリコン及び/または該中間層のエッチングはドライエッチングでもウエットエッチングでも良い。ドライエッチングはCF、C、C、CCl、CCl、CBrF、BCl、PCl、SF、Cl、HCl、HBrなどのガスを用いて行なう。ウエットエッチングは水酸化カリウムやテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドなどのアルカリ性水溶液を用いて行なう。 The etching of silicon and / or the intermediate layer may be dry etching or wet etching. Dry etching is performed using a gas such as CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , CCl 2 F 2 , CCl 4 , CBrF 3 , BCl 3 , PCl 3 , SF 6 , Cl 2 , HCl, and HBr. The wet etching is performed using an alkaline aqueous solution such as potassium hydroxide or tetramethylammonium hydroxide.

結晶性シリコンをウエットエッチングすると、結晶軸に沿った異方性の高い微細パターン14が形成できる。   When the crystalline silicon is wet etched, a highly anisotropic fine pattern 14 along the crystal axis can be formed.

ここで、レジストに対して近接場露光用マスクを密着させて露光した際に、条件によっては、マスクがレジストに密着接合して露光後にマスクをレジストから剥離し難くなる可能性がある。そこで、このような不都合を防止し、露光後の剥離を容易にするため、微細パターン14が形成されたシリコン遮光層13の撥水、撥油化処理を行なうことできる。   Here, when exposure is performed with a near-field exposure mask in close contact with the resist, depending on conditions, the mask may be in close contact with the resist, and it may be difficult to peel the mask from the resist after exposure. Therefore, in order to prevent such inconvenience and facilitate peeling after exposure, the silicon light-shielding layer 13 on which the fine pattern 14 is formed can be subjected to water and oil repellency treatments.

シリコン表面に形成される撥水、撥油性の層は、緻密でかつシリコンとの化学結合力も強固なものであるため、撥水、撥油効果の持続力が高い。この結果、撥水、撥油化処理の効果として、近接場露光用マスクの耐久性が向上する。   The water- and oil-repellent layer formed on the silicon surface is dense and has a strong chemical bonding force with silicon, and therefore has a high water-repellent and oil-repellent effect. As a result, the durability of the near-field exposure mask is improved as an effect of the water and oil repellency treatments.

撥水、撥油化処理はフッ素系シランカップリング剤を用いて行うことができる。   The water repellency and oil repellency treatment can be performed using a fluorine-based silane coupling agent.

その際、まず、液相または気相条件下でシリコン遮光層13にフッ素系シランカップリング剤を付着させる。液相条件下での付着は、フッ素系シランカップリング剤を含有する溶液中に上記マスク基板を数分から数十分浸漬することにより行なう。   At that time, first, a fluorine-based silane coupling agent is attached to the silicon light-shielding layer 13 under liquid phase or gas phase conditions. Adhesion under liquid phase conditions is performed by immersing the mask substrate for several minutes to several tens of minutes in a solution containing a fluorine-based silane coupling agent.

また、気相条件下での付着は、フッ素系シランカップリング剤の蒸気雰囲気中に前記マスク基板を数分から数十分置くことにより行なう。   Further, the deposition under a gas phase condition is performed by placing the mask substrate for several minutes to several tens of minutes in a vapor atmosphere of a fluorine-based silane coupling agent.

フッ素系シランカップリング剤は、一般式がRfSiX4−m−nで表される化合物(但し、Rfは一部または全ての水素がフッ素置換されたアルキル基、Rはアルキル基、Siはシリコン、Xはアルコキシル基、ハロゲン基あるいはアミノ基であり、1≦m≦3、0≦n≦2、1≦m+n≦3である。)が特に好ましく用いることができる。 The fluorine-based silane coupling agent is a compound represented by the general formula Rf m R n SiX 4-mn (where Rf is an alkyl group in which some or all of the hydrogen is fluorine-substituted, R is an alkyl group, Si is silicon, X is an alkoxyl group, a halogen group or an amino group, and 1 ≦ m ≦ 3, 0 ≦ n ≦ 2, and 1 ≦ m + n ≦ 3) are particularly preferably used.

フッ素系シランカップリング剤を付着させた後、温度20〜60℃、湿度40〜100%の環境下で前記マスク基板を1時間以上放置する。これにより、シリコン遮光層13上の自然酸化膜の水酸基と、フッ素系シランカップリング剤のアルコキシル基またはハロゲン基とを縮合反応させる。   After depositing the fluorine-based silane coupling agent, the mask substrate is allowed to stand for 1 hour or more in an environment of temperature 20 to 60 ° C. and humidity 40 to 100%. Thereby, the hydroxyl group of the natural oxide film on the silicon light-shielding layer 13 is subjected to a condensation reaction with the alkoxyl group or the halogen group of the fluorine-based silane coupling agent.

その後、有機溶剤液中に数分浸漬し、未反応の余剰のフッ素系シランカップリング剤を除去する。   Thereafter, it is immersed in an organic solvent solution for several minutes to remove unreacted excess fluorine-based silane coupling agent.

シリコン遮光層13の撥水、撥油化処理の他の方法として、フッ素、塩素、臭素などのハロゲン原子を含むプラズマへの曝露による表面のハロゲン化も用いることができる。   As another method of water repellency and oil repellency treatment of the silicon light-shielding layer 13, surface halogenation by exposure to plasma containing halogen atoms such as fluorine, chlorine and bromine can also be used.

前記マスク基板をドライエッチング装置の真空チャンバー内に設置し、CF、C、C、CCl、CCl、CBrF、BCl、PCl、SF、Cl、HCl、HBrなどのプラズマに曝露することで遮光層シリコンの表面をハロゲン化することができる。 The mask substrate is placed in a vacuum chamber of a dry etching apparatus, and CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , CCl 2 F 2 , CCl 4 , CBrF 3 , BCl 3 , PCl 3 , SF 6 , Cl 2. The surface of the light shielding layer silicon can be halogenated by exposure to plasma such as HCl, HBr.

つぎに、シリコン基板11のもう一方の面側(マスクにおける裏面側)の透明母材12にバックエッチ孔15をパターニングする(図1(d))。   Next, the back etch hole 15 is patterned in the transparent base material 12 on the other surface side (the back surface side in the mask) of the silicon substrate 11 (FIG. 1D).

バックエッチ孔15のパターニングは透明母材12上に塗布され、露光、現像されたレジストパターンをマスクとしてエッチングすること、などで行うことができる。   The patterning of the back etch hole 15 can be performed by, for example, etching using the resist pattern that has been applied and exposed and developed on the transparent base material 12 as a mask.

その後、水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)などのアルカリ性水溶液を用いてシリコン基板11の結晶軸異方性エッチングを行ない、マスク薄膜部16を有する薄膜マスク構造を形成する(図1(e))。   Thereafter, the silicon substrate 11 is subjected to crystal axis anisotropic etching using an alkaline aqueous solution such as potassium hydroxide and tetramethylammonium hydroxide (TMAH) to form a thin film mask structure having a mask thin film portion 16 (FIG. 1 ( e)).

なお、本実施例において、支持基板側だけに透明母材を形成したSOIウエハを用い、上記した図1(b)に示す構造を形成してもよい。この場合、微細パターン14の形成以降のプロセスは同様に行う。   In this embodiment, an SOI wafer having a transparent base material formed only on the support substrate side may be used to form the structure shown in FIG. In this case, the processes after the formation of the fine pattern 14 are performed in the same manner.

[実施例2]
実施例2では、本発明を適用して、実施例1とは別の形態の近接場露光用マスクの製造方法によりマスクを製造した。
[Example 2]
In Example 2, the present invention was applied, and a mask was manufactured by a manufacturing method of a near-field exposure mask different from that in Example 1.

図2に、本実施例の近接場露光用マスクの製造方法における製造工程を説明する図を示す。   FIG. 2 is a diagram for explaining a manufacturing process in the manufacturing method of the near-field exposure mask of this embodiment.

以下、図2を用いて近接場露光用マスクの作製手順を説明する。   Hereinafter, a procedure for producing a near-field exposure mask will be described with reference to FIG.

まず、透明基板21を用意し、実施例1と同様にシリコン遮光層22を形成する(図2(a))。   First, a transparent substrate 21 is prepared, and a silicon light shielding layer 22 is formed in the same manner as in Example 1 (FIG. 2A).

つぎに、シリコン遮光層22に微細パターン23を形成する(図2(b))。微細パターン23のパターニングは実施例1と同様に行う。   Next, a fine pattern 23 is formed on the silicon light shielding layer 22 (FIG. 2B). Patterning of the fine pattern 23 is performed in the same manner as in the first embodiment.

ここで、微細パターン23が形成されたシリコン遮光層22の撥水、撥油化処理を行なうことが好ましい。撥水、撥油化処理は、実施例1と同様に行う。   Here, it is preferable to perform water repellency and oil repellency treatment of the silicon light shielding layer 22 on which the fine pattern 23 is formed. The water and oil repellency treatments are performed in the same manner as in Example 1.

つぎに、透明基板21の、シリコン遮光層が形成されていない側にレジスト24を塗布する(図2(c))。   Next, a resist 24 is applied to the side of the transparent substrate 21 where the silicon light shielding layer is not formed (FIG. 2C).

続いて、露光、現像することでバックエッチ孔25を形成する(図2(d))。その後、フッ酸水溶液などで透明基板21のエッチングを行う。このエッチングを、透明基板21を0.1〜100μm残して終了することで、弾性変形可能なマスク薄膜部26を有する薄膜マスク構造を形成する(図2(e))。   Subsequently, a back etch hole 25 is formed by exposure and development (FIG. 2D). Thereafter, the transparent substrate 21 is etched with a hydrofluoric acid aqueous solution or the like. This etching is terminated with 0.1 to 100 μm of the transparent substrate 21 left, thereby forming a thin film mask structure having a mask thin film portion 26 that can be elastically deformed (FIG. 2E).

このようにして作製された本実施例の近接場露光用マスクによれば、マスク薄膜部26と透明基板21が同一の基板から形成されていることから、マスク薄膜部26にたるみが生じにくい近接場露光用マスクを得ることができる。   According to the near-field exposure mask of the present embodiment produced in this way, the mask thin film portion 26 and the transparent substrate 21 are formed from the same substrate, so that the mask thin film portion 26 is unlikely to sag. A field exposure mask can be obtained.

[実施例3]
実施例3では、本発明を適用して、上記各実施例とは別の形態の近接場露光用マスクの製造方法によりマスクを製造した。
[Example 3]
In Example 3, the present invention was applied, and a mask was manufactured by a method for manufacturing a near-field exposure mask having a different form from the above-described Examples.

図3に、本実施例の近接場露光用マスクの製造方法における製造工程を説明する図を示す。図3を用いて近接場露光用マスクの作製手順を説明する。   FIG. 3 is a diagram for explaining a manufacturing process in the manufacturing method of the near-field exposure mask of this embodiment. A procedure for manufacturing a near-field exposure mask will be described with reference to FIGS.

まず、シリコン基板31を用意し、この片面に石英などの透明基板32を接合する(図2(a))。   First, a silicon substrate 31 is prepared, and a transparent substrate 32 such as quartz is bonded to one side (FIG. 2A).

続いて、シリコン基板31を、機械研磨、CMP、ドライエッチングなどで10〜100nm厚まで薄膜化する(図3(b))。   Subsequently, the silicon substrate 31 is thinned to a thickness of 10 to 100 nm by mechanical polishing, CMP, dry etching, or the like (FIG. 3B).

つぎに、薄膜化されたシリコン基板31に微細パターン33を形成する(図3(c))。微細パターン33のパターニングは実施例1と同様に行う。   Next, a fine pattern 33 is formed on the thinned silicon substrate 31 (FIG. 3C). Patterning of the fine pattern 33 is performed in the same manner as in the first embodiment.

ここで、微細パターン33が形成された薄膜化されたシリコン基板31の撥水、撥油化処理を行なうことが好ましい。撥水、撥油化処理は、実施例1と同様に行う。   Here, it is preferable to perform water repellency and oil repellency treatment on the thinned silicon substrate 31 on which the fine pattern 33 is formed. The water and oil repellency treatments are performed in the same manner as in Example 1.

つぎに、透明基板32の、微細パターン33が形成されていない側にレジスト34を塗布する(図3(d))。   Next, a resist 34 is applied to the side of the transparent substrate 32 where the fine pattern 33 is not formed (FIG. 3D).

続いて、露光、現像することでバックエッチ孔35を形成する(図3(e))。その後、フッ酸水溶液などで透明基板2のエッチングを行う。このエッチングを、透明基板32を0.1〜100μm残して終了することで、弾性変形可能なマスク薄膜部36を有する薄膜マスク構造を形成する(図3(f))。   Subsequently, a back etch hole 35 is formed by exposure and development (FIG. 3E). Thereafter, the transparent substrate 2 is etched with a hydrofluoric acid aqueous solution or the like. This etching is terminated with 0.1 to 100 μm of the transparent substrate 32 left, thereby forming a thin film mask structure having a mask thin film portion 36 that can be elastically deformed (FIG. 3F).

このようにして作製された本実施例の近接場露光用マスクによれば、実施例2と同様、マスク薄膜部36と透明基板32が同一の基板から形成されていることから、マスク薄膜部36にたるみが生じにくい近接場露光用マスクを得ることができる。   According to the near-field exposure mask of this example produced in this manner, the mask thin film part 36 and the transparent substrate 32 are formed from the same substrate as in the second example. Thus, it is possible to obtain a near-field exposure mask that is less likely to sag.

[実施例4]
実施例4では、本発明を適用して、上記各実施例とは別の形態の近接場露光用マスクの製造方法によりマスクを製造した。
[Example 4]
In Example 4, the present invention was applied, and a mask was manufactured by a method for manufacturing a near-field exposure mask having a different form from the above-described Examples.

図4に、本実施例の近接場露光用マスクの製造方法における製造工程を説明する図を示す。図4を用いて近接場露光用マスクの作製手順を説明する。   FIG. 4 is a diagram for explaining a manufacturing process in the manufacturing method of the near-field exposure mask of this embodiment. A procedure for manufacturing a near-field exposure mask will be described with reference to FIG.

まず、SOIウエハ41を用意し、この片面に石英などの透明基板42を接合する(図4(a))。SOIウエハ41のSOI層の厚さは10〜100nmが好ましいが、それより厚い場合でも、後述する図4(c)に示す工程後に、実施例3と同様のSOI層の薄膜化を行なえば良い。   First, an SOI wafer 41 is prepared, and a transparent substrate 42 such as quartz is bonded to one side (FIG. 4A). Although the thickness of the SOI layer of the SOI wafer 41 is preferably 10 to 100 nm, even if it is thicker than that, it is sufficient to reduce the thickness of the SOI layer in the same manner as in Example 3 after the step shown in FIG. .

つぎに、SOIウエハ41の支持基板を水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)などのアルカリ性水溶液を用いて除去する(図4(b))。   Next, the support substrate of the SOI wafer 41 is removed using an alkaline aqueous solution such as potassium hydroxide or tetramethylammonium hydroxide (TMAH) (FIG. 4B).

続いて、BOX層をフッ酸水溶液などで除去する(図4(c))。   Subsequently, the BOX layer is removed with a hydrofluoric acid aqueous solution or the like (FIG. 4C).

つぎに、SOI層に微細パターン43を形成する(図4(d))。   Next, a fine pattern 43 is formed in the SOI layer (FIG. 4D).

微細パターン43のパターニングは実施例1と同様に行う。   Patterning of the fine pattern 43 is performed in the same manner as in the first embodiment.

ここで、微細パターン43が形成された、SOIウエハ41のSOI層の撥水、撥油化処理を行なうことが好ましい。撥水、撥油化処理は、実施例1と同様に行う。   Here, it is preferable to perform water and oil repellency treatment on the SOI layer of the SOI wafer 41 on which the fine pattern 43 is formed. The water and oil repellency treatments are performed in the same manner as in Example 1.

つぎに、透明基板42の、シリコン層が形成されていない側にレジスト44を塗布する(図4(e))。   Next, a resist 44 is applied to the side of the transparent substrate 42 where the silicon layer is not formed (FIG. 4E).

続いて、露光、現像することでバックエッチ孔45を形成する(図4(f))。その後、フッ酸水溶液などで透明基板42のエッチングを行う。このエッチングを、透明基板42を0.1〜100μm残して終了することで、弾性変形可能なマスク薄膜部46を有する薄膜マスク構造を形成する(図3(f))。   Subsequently, a back etch hole 45 is formed by exposure and development (FIG. 4F). Thereafter, the transparent substrate 42 is etched with a hydrofluoric acid aqueous solution or the like. This etching is terminated with 0.1 to 100 μm of the transparent substrate 42 left, thereby forming a thin film mask structure having a mask thin film portion 46 that can be elastically deformed (FIG. 3F).

このようにして作製された本実施例の近接場露光用マスクによれば、実施例2と同様、マスク薄膜部46と透明基板42が同一の基板から形成されていることから、マスク薄膜部46にたるみが生じにくい近接場露光用マスクを得ることができる。   According to the near-field exposure mask of the present embodiment thus manufactured, the mask thin film portion 46 and the transparent substrate 42 are formed from the same substrate as in the second embodiment. Thus, it is possible to obtain a near-field exposure mask that is less likely to sag.

近接場露光用マスク作製のその他の実施例として、パターンが形成されたシリコン遮光層を有する透明基板を、遮光層と反対側から研磨して薄膜化し、別途用意した開口部を有する支持体に貼り合わせる、といった方法も挙げられる。   As another example of manufacturing a near-field exposure mask, a transparent substrate having a patterned silicon light-shielding layer is polished from the opposite side to the light-shielding layer to form a thin film, which is then attached to a support having a separately prepared opening. There is also a method of matching.

[実施例5]
実施例5においては、本発明を適用した近接場露光用マスクを用い、つぎのようなレジストパターンの形成方法によりレジストパターンを形成した。
[Example 5]
In Example 5, a resist pattern was formed by the following resist pattern forming method using a near-field exposure mask to which the present invention was applied.

レジストは、使用する光源に対して光感度を有するものであれば、ポジ型、ネガ型を問わずに使用できる。ポジ型レジストとしては、例えば、ジアゾナフトキノン−ノボラック型、化学増幅ポジ型が挙げられる。ネガ型レジストとしては、例えば、化学増幅ネガ型、光カチオン重合型、光ラジカル重合型、ポリヒドロキシスチレン−ビスアジド型、環化ゴム−ビスアジド型、ポリケイ皮酸ビニル型などが挙げられる。ここで、化学増幅ポジ型及び化学増幅ネガ型のレジストを使用すると、線幅精度の高いパターンが形成される。   The resist can be used regardless of positive type or negative type as long as it has photosensitivity to the light source to be used. Examples of the positive resist include diazonaphthoquinone-novolak type and chemically amplified positive type. Examples of the negative resist include a chemically amplified negative type, a cationic photopolymerization type, a radical photopolymerization type, a polyhydroxystyrene-bisazide type, a cyclized rubber-bisazide type, and a polyvinylcinnamate type. Here, when a chemically amplified positive resist and a chemically amplified negative resist are used, a pattern with high line width accuracy is formed.

化学増幅型レジストや、光カチオン重合型レジストは、露光で酸を発生する。金属を遮光層とする従来の近接場露光用マスクと比べ、シリコンを遮光層とする本発明の近接場露光用マスクは酸に腐食されにくいため、化学増幅型レジストや光カチオン重合型レジストを使用する近接場露光において、さらに耐久性が高い。   Chemically amplified resists and cationic photopolymerization resists generate an acid upon exposure. Compared to conventional near-field exposure masks that use metal as a light-shielding layer, the near-field exposure masks according to the present invention that use silicon as a light-shielding layer are less susceptible to acid corrosion, so use chemically amplified resists or photocationic polymerization resists. In near-field exposure, the durability is further high.

レジストは被加工基板(デバイス作製用基板)上に塗布される。被加工基板としては、Si、GaAs、InP等の半導体基板や、ガラス、石英、BNなどの絶縁性基板、またはこれらの基板上にレジスト、金属、酸化物、窒化物など1種類あるいは複数種類を成膜したものなど、広い範囲のものを使用することができる。   The resist is applied on a substrate to be processed (device manufacturing substrate). As a substrate to be processed, a semiconductor substrate such as Si, GaAs, or InP, an insulating substrate such as glass, quartz, or BN, or one or more kinds of resist, metal, oxide, nitride, or the like on these substrates are used. A wide range of films such as a film can be used.

近接場光の伝搬深さは、通常100nm以下である。そこで、近接場光リソグラフィで高さ100nm以上のレジストパターンを形成するためには、多層レジスト法を用いることが好ましい。即ち、基板上に塗布されたドライエッチングにより除去可能な下層レジスト層の上に酸素ドライエッチング耐性を有するレジストが塗布された構成による2層レジスト法を用いることが好ましい。あるいは、基板上に塗布されたドライエッチングにより除去可能な下層レジスト層、その上に酸素プラズマエッチング耐性層、さらにその上にレジスト層が塗布された構成による3層レジスト法を用いることが好ましい。   The propagation depth of near-field light is usually 100 nm or less. Therefore, in order to form a resist pattern having a height of 100 nm or more by near-field photolithography, it is preferable to use a multilayer resist method. That is, it is preferable to use a two-layer resist method in which a resist having resistance to oxygen dry etching is applied on a lower resist layer that can be removed by dry etching applied on a substrate. Alternatively, it is preferable to use a three-layer resist method having a structure in which a lower resist layer that can be removed by dry etching applied onto a substrate, an oxygen plasma etching resistant layer thereon, and a resist layer applied thereon.

前記レジストの塗布は、スピンコータ、ディップコータ、ローラコータなどのような公知の塗布装置、方法を使用して行なうことができる。   The resist can be applied by using a known coating apparatus and method such as a spin coater, a dip coater, and a roller coater.

膜厚は、下地基板の加工深さと前記レジストのプラズマエッチ耐性及び光強度プロファイルを鑑みて総合的に決定される。通常、プリベーク後で10〜300nmとなるように塗布するのが望ましい。   The film thickness is comprehensively determined in consideration of the processing depth of the base substrate, the plasma etch resistance of the resist, and the light intensity profile. Usually, it is desirable to apply so as to be 10 to 300 nm after pre-baking.

さらに、前記レジストの塗布前に、プリベーク後膜厚を薄くすることを目的として、ベンジルエチルエーテル、ジ−n−ヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、アセトニルアセトン、イソホロン、カプロン酸、カプリル酸、1−オクタノール、1−ノナノール、ベンジルアルコール、酢酸ベンジル、安息香酸エチル、シュウ酸ジエチル、マレイン酸ジエチル、γ−ブチロラクトン、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、エチレングリコールモノフェニルエーテルアセテート等の高沸点溶剤を1種以上添加することもできる。   Furthermore, for the purpose of reducing the film thickness after pre-baking before the application of the resist, benzyl ethyl ether, di-n-hexyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, acetonyl acetone, isophorone, caproic acid, High boiling point solvents such as caprylic acid, 1-octanol, 1-nonanol, benzyl alcohol, benzyl acetate, ethyl benzoate, diethyl oxalate, diethyl maleate, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, propylene carbonate, ethylene glycol monophenyl ether acetate 1 or more types can also be added.

前記レジストの塗布膜は、80〜200℃、好ましくは80〜150℃でプリベークされる。プリベークにはホットプレート、熱風乾燥機などの加熱手段を用いることができる。マスク薄膜部の上面と下面に圧力差を設け、薄膜部をマスク面の法線方向に弾性変形させることによってマスクとレジストとを密着させる。   The resist coating film is pre-baked at 80 to 200 ° C., preferably 80 to 150 ° C. For pre-baking, heating means such as a hot plate or a hot air dryer can be used. A pressure difference is provided between the upper surface and the lower surface of the mask thin film portion, and the mask and the resist are brought into close contact with each other by elastically deforming the thin film portion in the normal direction of the mask surface.

近接場露光の光源としては、公知の光源、例えば、カーボンアーク灯、水銀蒸気アーク灯、高圧水銀灯、キセノンランプ、YAGレーザ、Arイオンレーザ、半導体レーザ、F2エキシマレーザ、ArFエキシマレーザ、KrFエキシマレーザ、可視光、などが用いられる。これら光源は1つまたは複数で使用できる。本発明においては365nmより短い波長の光が特に好ましく使用できる。シリコンは365nmより短い波長に対して高い消衰係数を有するためである。   As a light source for near-field exposure, a known light source such as a carbon arc lamp, a mercury vapor arc lamp, a high-pressure mercury lamp, a xenon lamp, a YAG laser, an Ar ion laser, a semiconductor laser, an F2 excimer laser, an ArF excimer laser, or a KrF excimer laser is used. , Visible light, etc. are used. One or more of these light sources can be used. In the present invention, light having a wavelength shorter than 365 nm can be particularly preferably used. This is because silicon has a high extinction coefficient for wavelengths shorter than 365 nm.

シリコンは、従来遮光層として使用されてきた金属と比べ、レジスト/遮光層界面での反射率が低い。このため、近接場光から変換されて生じる伝搬光の多重反射が抑制され、パターン群の孤立性がさらに高い。   Silicon has a lower reflectivity at the resist / light-shielding layer interface than metal conventionally used as a light-shielding layer. For this reason, the multiple reflection of the propagation light generated by conversion from the near-field light is suppressed, and the isolation of the pattern group is further increased.

前述のような撥水、撥油化処理が施されたシリコン遮光層3を有する近接場露光用マスクは、近接場露光後、マスクの破損やレジストの基板からの剥がれも無く、レジストから容易に剥離することができる。   The near-field exposure mask having the silicon light-shielding layer 3 that has been subjected to the water-repellent and oil-repellent treatment as described above can be easily removed from the resist after the near-field exposure without causing damage to the mask or peeling of the resist from the substrate. Can be peeled off.

近接場露光の後、露光後加熱を行う。露光後加熱は80〜200℃、好ましくは80〜150℃で行う。露光後加熱にはホットプレート、熱風乾燥機などの加熱手段を用いることができる。   After the near-field exposure, post-exposure heating is performed. The post-exposure heating is performed at 80 to 200 ° C, preferably 80 to 150 ° C. For the post-exposure heating, a heating means such as a hot plate or a hot air dryer can be used.

近接場露光されたレジスト層はアルカリ性水溶液、水系現像液、有機溶剤などで現像される。現像の方式としては、例えば、ディップ方式、スプレー方式、ブラッシング、スラッピング等が挙げられる。   The resist layer exposed in the near field is developed with an alkaline aqueous solution, an aqueous developer, an organic solvent, or the like. Examples of the development method include a dip method, a spray method, brushing, and slapping.

近接場露光により形成されたレジストパターンを2層レジスト法により高アスペクト化する場合、パターンをマスクとして酸素プラズマエッチングを行う。酸素プラズマエッチングに使用する酸素含有ガスとしては、例えば、酸素単独、酸素とアルゴン等の不活性ガスとの混合ガス、または酸素と一酸化炭素、二酸化炭素、アンモニア、一酸化二窒素、二酸化硫黄などとの混合ガスを用いることができる。   In the case of increasing the aspect ratio of a resist pattern formed by near-field exposure by a two-layer resist method, oxygen plasma etching is performed using the pattern as a mask. Examples of the oxygen-containing gas used for oxygen plasma etching include oxygen alone, a mixed gas of oxygen and an inert gas such as argon, or oxygen and carbon monoxide, carbon dioxide, ammonia, dinitrogen monoxide, sulfur dioxide, and the like. A mixed gas can be used.

近接場露光により形成されたレジストパターンを3層レジスト法により高アスペクト化する場合、パターンをマスクとして酸素プラズマエッチング耐性層のエッチングを行なう。エッチングにはウエットエッチング、ドライエッチングが適用できるが、ドライエッチングの方が微細パターン形成に適しており、より好ましい。   In the case of increasing the aspect ratio of a resist pattern formed by near-field exposure by a three-layer resist method, the oxygen plasma etching resistant layer is etched using the pattern as a mask. As the etching, wet etching or dry etching can be applied, but dry etching is more suitable for forming a fine pattern and is more preferable.

ウエットエッチング剤としては、エッチング対象に応じてフッ酸水溶液、フッ化アンモニウム水溶液、リン酸水溶液、酢酸水溶液、硝酸水溶液、硝酸セリウムアンモニウム水溶液等を挙げることができる。   Examples of the wet etching agent include an aqueous hydrofluoric acid solution, an aqueous ammonium fluoride solution, an aqueous phosphoric acid solution, an aqueous acetic acid solution, an aqueous nitric acid solution, and an aqueous cerium ammonium nitrate solution, depending on the object to be etched.

ドライエッチング用ガスとしては、CHF、CF、C、CF、CCl、BCl、Cl、HCl、H、Ar等を挙げることができ、必要に応じてこれらのガスを組み合わせて使用される。 Examples of the dry etching gas include CHF 3 , CF 4 , C 2 F 6 , CF 6 , CCl 4 , BCl 3 , Cl 2 , HCl, H 2 , Ar, and the like. Used in combination.

酸素プラズマエッチング耐性のエッチングののち、2層レジスト法と同様に酸素プラズマエッチングを行ない、下層レジスト層にパターンを転写する。   After etching resistant to oxygen plasma etching, oxygen plasma etching is performed in the same manner as the two-layer resist method, and the pattern is transferred to the lower resist layer.

以上のようにして形成されたレジストパターンをマスクとしてドライエッチング、ウエットエッチング、金属蒸着、リフトオフまたはめっきすることで基板を加工することができる。   The substrate can be processed by dry etching, wet etching, metal deposition, lift-off or plating using the resist pattern formed as described above as a mask.

上記のような基板の加工方法を用いて、例えば、つぎの(1)〜(5)のデバイス、あるいは素子等を製造することができる。
(1)半導体デバイス。
(2)50nmサイズのGaAs量子ドットを50nm間隔で2次元に並べた構造製造に用いることによる量子ドットレーザ素子。
(3)50nmサイズの円錐状SiO構造をSiO2基板上に50nm間隔で2次元に並べた構造製造に用いることによる光反射防止機能を有するサブ波長素子(SWS)。
(4)GaNや金属からなる100nmサイズの構造を100nm間隔で2次元に周期的に並べた構造製造に用いることによるフォトニック結晶光学デバイス、プラズモン光学デバイス。
(5)50nmサイズのAu微粒子をプラスティック基板上50nm間隔で2次元に並べた構造製造に用いることによる局在プラズモン共鳴(LPR)や表面増強ラマン分光(SERS)を利用したバイオセンサやマイクロトータル解析システム(μTAS)素子。
(6)トンネル顕微鏡、原子間力顕微鏡、近接場光学顕微鏡等の走査型プローブ顕微鏡(SPM)に用いられる50nm以下のサイズの尖鋭な構造製造に用いることによるSPMプローブ等のナノエレクトロメカニカルシステム(NEMS)素子。
Using the substrate processing method as described above, for example, the following devices (1) to (5) or elements can be produced.
(1) Semiconductor device.
(2) A quantum dot laser device by using a GaAs quantum dot having a size of 50 nm arranged in a two-dimensional structure at 50 nm intervals.
(3) A sub-wavelength device (SWS) having an antireflection function by using a 50 nm sized conical SiO 2 structure on a SiO 2 substrate two-dimensionally arranged at 50 nm intervals.
(4) A photonic crystal optical device or a plasmon optical device by using a structure of 100 nm size made of GaN or metal periodically arranged in two dimensions at intervals of 100 nm.
(5) Biosensor and micrototal analysis using localized plasmon resonance (LPR) and surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) by using 50 nm-sized Au fine particles in a two-dimensional array on a plastic substrate at 50 nm intervals System (μTAS) element.
(6) Nanoelectromechanical systems (NEMS) such as SPM probes by using them for manufacturing sharp structures with a size of 50 nm or less used in scanning probe microscopes (SPM) such as tunnel microscopes, atomic force microscopes, and near-field optical microscopes )element.

本発明の実施例1における近接場露光用マスクの製造工程を説明する図。The figure explaining the manufacturing process of the near field exposure mask in Example 1 of this invention. 本発明の実施例2における近接場露光用マスクの製造工程を説明する図。The figure explaining the manufacturing process of the near field exposure mask in Example 2 of this invention. 本発明の実施例3における近接場露光用マスクの製造工程を説明する図。The figure explaining the manufacturing process of the mask for near-field exposure in Example 3 of this invention. 本発明の実施例4における近接場露光用マスクの製造工程を説明する図。The figure explaining the manufacturing process of the mask for near-field exposure in Example 4 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11 基板
12 透明母材
13 シリコン遮光層
14 微細パターン
15 バックエッチ孔
16 マスク薄膜部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Substrate 12 Transparent base material 13 Silicon light shielding layer 14 Fine pattern 15 Back etch hole 16 Mask thin film part

Claims (14)

基板上に、開口幅が露光用光源の波長よりも狭い開口が形成された遮光層を有し、前記開口に生じる近接場光を用いて被露光物と接触させた状態で、前記被露光物に対し露光を行うための近接場露光用マスクであって、
前記遮光層を、シリコンをモル分率で50%以上100%以下の範囲で含有する膜で構成したことを特徴とする近接場露光用マスク。
The object to be exposed has a light-shielding layer in which an opening having an opening width narrower than the wavelength of the exposure light source is formed on the substrate, and is in contact with the object to be exposed using near-field light generated in the opening. A near-field exposure mask for performing exposure to
A near-field exposure mask, wherein the light-shielding layer is composed of a film containing silicon in a range of 50% to 100% by mole fraction.
前記遮光層は、非晶質シリコンで構成されている請求項1に記載の近接場露光用マスク。   The near-field exposure mask according to claim 1, wherein the light shielding layer is made of amorphous silicon. 前記遮光層は、多結晶シリコン、または単結晶シリコンで構成されている請求項1に記載の近接場露光用マスク。   The near-field exposure mask according to claim 1, wherein the light shielding layer is made of polycrystalline silicon or single crystal silicon. 前記遮光層の、前記露光用光源の波長に対する透過率が0.1以下である請求項1に記載の近接場露光用マスク。   The near-field exposure mask according to claim 1, wherein the light shielding layer has a transmittance of 0.1 or less with respect to the wavelength of the exposure light source. 前記遮光層の、前記露光用光源の波長に対する透過率が0.01以下である請求項4に記載の近接場露光用マスク。   The near-field exposure mask according to claim 4, wherein the light shielding layer has a transmittance of 0.01 or less with respect to the wavelength of the exposure light source. 前記遮光層は、その表面にフッ素系シランカップリング剤を付与したものである請求項1記載の近接場露光用マスク。   The near-field exposure mask according to claim 1, wherein the light shielding layer is provided with a fluorine-based silane coupling agent on a surface thereof. 近接場光によって被露光物と接触した状態で露光を行うための近接場露光用マスクの製造方法であって、基板上に、シリコンをモル分率で50%以上100%以下の範囲で含有する膜を用いて遮光層を形成する工程と、
前記遮光層に、開口幅が露光用光源の波長よりも狭い開口を形成する工程と、を有することを特徴とする近接場露光用マスクの製造方法。
A method for manufacturing a near-field exposure mask for performing exposure in a state of being in contact with an object to be exposed by near-field light, wherein silicon is contained on a substrate in a range of 50% to 100% by mole fraction. Forming a light shielding layer using a film;
A method of manufacturing a near-field exposure mask, comprising: forming an opening having an opening width narrower than a wavelength of an exposure light source in the light shielding layer.
前記基板上の遮光層が形成されている側と反対側から、前記基板の一部を除去し、光源側からの光を入射させるための薄膜部を形成する工程を更に有する請求項7に記載の近接場露光用マスクの製造方法。   8. The method according to claim 7, further comprising a step of removing a part of the substrate from a side opposite to the side where the light shielding layer is formed on the substrate and forming a thin film portion for allowing light from the light source side to enter. Manufacturing method of near-field exposure mask. 近接場露光用マスクと、該マスクの遮光層を被露光物に接触させる手段とを備え、該マスクの遮光層の反対側から光を照射し、該被露光物側に生じる近接場光によって被露光物に対し密着露光を行う近接場露光装置において、
前記近接場露光用マスクが、請求項1に記載の近接場露光用マスクによって構成されていることを特徴とする近接場露光装置。
A near-field exposure mask and means for bringing the light-shielding layer of the mask into contact with the object to be exposed; light is irradiated from the opposite side of the light-shielding layer of the mask; In a near-field exposure apparatus that performs close contact exposure on an exposed object,
2. The near-field exposure apparatus, wherein the near-field exposure mask is constituted by the near-field exposure mask according to claim 1.
近接場露光用マスクを用い、該マスクをレジストに接触させた状態で露光を行ない、レジスト中にパターンを形成するレジストパターンの形成方法において、
前記近接場露光用マスクに、請求項1項に記載の近接場露光用マスク、を用いることを特徴とするレジストパターンの形成方法。
In the method of forming a resist pattern, using a near-field exposure mask, exposing the mask in contact with the resist, and forming a pattern in the resist.
The method for forming a resist pattern, wherein the near-field exposure mask according to claim 1 is used as the near-field exposure mask.
前記レジストに、前記密着露光で発生する酸を触媒とした反応により現像コントラストを生じるレジストが用いられることを特徴とする請求項10に記載のレジストパターンの形成方法。   The resist pattern forming method according to claim 10, wherein a resist that develops development contrast by a reaction using an acid generated by the contact exposure as a catalyst is used as the resist. 前記レジストが、化学増幅型レジストであることを特徴とする請求項11に記載のレジストパターンの形成方法。   The method for forming a resist pattern according to claim 11, wherein the resist is a chemically amplified resist. 前記レジストが、光カチオン重合型レジストであることを特徴とする請求項11に記載のレジストパターンの形成方法。   The method for forming a resist pattern according to claim 11, wherein the resist is a cationic photopolymerization resist. デバイス作製用の基板を用いてデバイスを作製するデバイスの作製方法であって、前記基板上に感光性のレジストを付与する工程と、前記レジストと請求項1に記載の近接場露光用マスクを接触させる工程と、前記近接場露光用マスクを介して露光用光源からの光を前記レジストに照射する工程と、光照射後の前記レジストを現像する工程と、前記現像後のレジストに基づいて前記基板をエッチングする工程と、を有することを特徴とするデバイスの作製方法。   A device fabrication method for fabricating a device using a substrate for device fabrication, the step of applying a photosensitive resist on the substrate, and contacting the resist with the near-field exposure mask according to claim 1 A step of irradiating the resist with light from an exposure light source through the near-field exposure mask, a step of developing the resist after light irradiation, and the substrate based on the resist after development And a step of etching the device.
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