JP2008098266A - 近接場露光装置および近接場露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】近接場露光による密着露光に際し、近接場露光マスクおよび被露光物に帯電する静電気を除去し、アライメント精度を向上させることが可能となる近接場露光装置および近接場露光方法を提供する。
【解決手段】近接場露光マスク１０１と、
前記近接場露光マスクに被露光基板１０２を対向配置させる機構と、
前記近接場露光マスクと前記被露光基板の相対位置合わせを行う機構１０７と、
前記近接場露光マスクと前記被露光基板を密着させる機構と、
前記近接場露光マスクに露光光を照射する露光光照射機構１０９と、を有する近接場露光装置において、
前記近接場露光マスクおよび前記被露光物に帯電する静電気を除去するための軟Ｘ線照射装置１０５を備え、
前記軟Ｘ線照射装置が、前記近接場露光マスクを挟み、前記被露光基板の反対位置に配置されている構成とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、近接場露光装置および近接場露光方法に関する。

近年、リソグラフィー技術の進化・多様化が進み、新たな可能性を探るエマージングリソグラフィー技術として、様々な露光方法について提案がなされている。
中でも、これまでの投影方式の露光方式に対し、例えば、特許文献１のように、コンタクト方式によって近接場露光を行う近接場露光方法が提案されている。
このようなコンタクト方式の近接場露光に使用するマスクの遮光材として、シリコンを用いることが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
また、特許文献２では、マスクとウエハを密着／露光した後、静電気による引力が両者に働いている場合において、これらを剥離するに際し外部の除電機構によって静電引力を弱め、剥離の補助をする提案がなされている。
また、特許文献３では、露光装置においてフォトマスクに軟Ｘ線をマスクの面内方向から照射することで、発生する静電気を除去し、フォトマスク及びウエハ上への塵埃への付着を防止する提案がされている。
特開平１１−１４５０５１号公報 特開２００５−１０１１３３号公報 特開２０００−３２１７７７号公報 ２００６年春季 第５３回応用物理学関係連合講演会 予稿集 ２５ａ−ＺＢ−１

近接場露光においては、ハーフピッチ４５ｎｍ以下のサイズでのパターニングが可能な解像力を有しており、それに応じて露光マスクと基板間のアライメントに非常に高い精度が要求される。
特許文献１で提案されている近接場露光は、露光マスクとレジスト付き基板との密着／露光／剥離を繰り返し行う方式であるため、電気伝導率の低い材料を遮光材として用いると、静電気が発生することがある。
例えば、非特許文献１に記載されている近接場露光では、通常用いられる金属遮光膜に比べ、帯電しやすい遮光材である電気伝導率の低いアモルファスシリコンが用いられている。
また、マスクの搬送やマスクの着脱などの装置の振動等によって、帯電が生じることもある。

このように帯電した露光マスクと基板との間における静電気によって、引力・斥力が作り出され、これらが互いに力を受けることになる。
近接場光を用いた露光方法では、近接場光が露光マスク表面の約１００ｎｍ以下という極近傍にしか存在しないため、露光マスクとレジスト付き基板表面を密着させた状態で露光することが必須である。
露光マスクとレジスト付き基板表面を密着させた後にアライメントを行うと、密着させたままの状態で露光マスクとレジスト付き基板の相対位置を動かすことになり、レジストの剥離、マスクの破壊など様々な問題が引き起こされる。
そこで、露光マスクとレジストが塗布された基板をアライメントするには、互いを密着させる前にアライメントを行う必要がある。

しかしながら、ここで用いられる露光マスクが特許文献１に記載のような厚さが薄い弾性体や、樹脂のように材料自体が柔らかい場合では、露光マスクが静電気力によって変形する可能性がある。
例えば、図２（ａ）のように露光マスク及びレジスト付き基板が偏って帯電した場合、図２（ｂ）のように引力の強い個所が、より強く引かれ合って露光マスクを撓ませる可能性がある。
このように、露光マスクやレジスト付き基板が帯電していると、露光マスクとレジスト付き基板が互いに離れた密着前の状態でアライメントを行っても、両者を密着させるため近接させる最中に、静電気力により露光マスクが歪んでしまう。そのため、離れた状態でアライメントした位置から露光マスクの位置がずれてしまうことがある。
また、露光マスクが歪むことでマスクパターンも歪み、正確なパターンを露光することができなくなることもある。
さらには、アライメントを行う前であっても、静電気力によってマスクが歪んでしまうと、露光マスクのアライメントマークの位置がずれてしまい、アライメントが行えないこともある。

特許文献２では、露光マスクとレジスト付き基板を剥離するときのみ、除電を行う構成となっているため、アライメント前に除電を行い、露光マスクとレジスト付き基板の除電を行う構成となっていない。
また、特許文献３では、軟Ｘ線を露光マスク、レジスト付き基板の面内方向に照射して両者の除電を行っているが、軟Ｘ線は照射方向に沿って除電能力が落ちる。
そのため、面内全ての除電を行うためには、軟Ｘ線照射器から最も遠い個所が除電されるまで待つ必要がある。
また、上記特許文献３のような方法を、特許文献１に記載されている薄膜のマスクを撓ませて密着させて露光する露光方式に適用した場合には、マスクの面内方向に軟Ｘ線を照射すると撓んだ薄膜マスクが照射方向を遮ってしまうこととなる。
そのため、露光マスクとレジスト付き基板への除電にムラが生じてしまう、等の不都合が生じる。

本発明は、上記課題を鑑み、近接場露光による密着露光に際し、近接場露光マスクおよび被露光物に帯電する静電気を除去し、アライメント精度を向上させることが可能となる近接場露光装置および近接場露光方法の提供を目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、つぎのように構成した近接場露光装置および近接場露光方法を提供するものである。
本発明の近接場露光装置は、
近接場露光マスクと、
前記近接場露光マスクに被露光基板を対向配置させる機構と、
前記近接場露光マスクと前記被露光基板の相対位置合わせを行う機構と、
前記近接場露光マスクと前記被露光基板を密着させる機構と、
前記近接場露光マスクに露光光を照射する露光光照射機構と、を有する近接場露光装置において、
前記近接場露光マスクおよび前記被露光物に帯電する静電気を除去するための軟Ｘ線照射装置を備え、
前記軟Ｘ線照射装置が、前記近接場露光マスクを挟み、前記被露光基板の反対位置に配置されていることを特徴とする。
また、本発明の近接場露光装置は、前記軟Ｘ線照射装置を移動させる軟Ｘ線照射装置移動機構を備え、
前記軟Ｘ線照射装置移動機構が、前記露光光照射機構から照射される露光光の光路外に、前記軟Ｘ線照射装置を移動可能に構成されていることを特徴とする。また、本発明の近接場露光装置は、前記近接場露光マスクが、露光光が透過するマスク母材と、該マスク母材上に設けられた露光波長λ（ｎｍ）より小さい開口を有する遮光膜とにより形成され、
該近接場露光マスクが、軟Ｘ線を透過する構成を備えていることを特徴とする。
また、本発明の近接場露光装置は、前記マスク母材が、厚さ０．１〜１．０μｍの窒化シリコンで形成されていることを特徴とする。
また、本発明の近接場露光装置は、前記マスク母材が、厚さ１〜５００μｍの合成樹脂で形成されていることを特徴とする。
また、本発明の近接場露光方法は、
被露光基板に、マスク母材上に露光波長λ（ｎｍ）より小さい開口を有する遮光膜を備えた近接場露光マスクを密着させ、露光光照射機構から光を照射して被露光基板にパタンを転写する近接場露光方法において、
前記近接場露光マスクを挟み、前記被露光基板の反対から該近接場露光マスクに軟Ｘ線を照射し、近接場露光マスクおよび被露光物に帯電する静電気を除去する軟Ｘ線照射工程と、
前記近接場露光マスクと前記被露光基板の相対位置合わせを行う位置合わせ工程と、
前記近接場露光マスクと前記被露光基板を密着させる密着工程と、
前記近接場露光マスクに前記露光光を照射する露光光照射工程と、
前記近接場露光マスクと前記被露光基板を剥離する剥離工程と
を有することを特徴とする。
また、本発明の近接場露光方法は、前記軟Ｘ線照射工程が、前記位置合わせ工程、前記密着工程、前記剥離工程、の間において行われることを特徴とする。

本発明によれば、近接場露光による密着露光に際し、近接場露光マスクおよび被露光物に帯電する静電気を除去し、アライメント精度を向上させることが可能となる。

つぎに、本発明の実施の形態について説明する。
図１に、本発明の実施の形態における近接場露光装置の構成例を示す。
まず、図１を用いてアライメント工程について説明する。
アライメントマーク１０４を有する露光マスク１０１の遮光材が形成している面と、そのアライメントマーク１０４と対になるマークを有するレジスト付き基板１０２のレジスト側を対向させて配置する。
以下において、アライメントマーク１０４を有する露光マスク１０１の遮光材が形成している面をマスクおもて面と言い、また上記レジスト付き基板１０２のレジスト側を、基板おもて面という。
また、上記露光マスク１０１は、マスクチャック機構１０３に支持されている。

露光マスク１０１を挟んでレジスト付き基板１０２の反対側に、軟Ｘ線照射装置１０５を配置する。
このとき軟Ｘ線照射装置１０５の照射方向を、露光マスク１０１に向けて配置する。
この軟Ｘ線装置から照射される軟Ｘ線は、０．１〜１ｎｍの波長を有する電磁波である。
この軟Ｘ線が照射された空気などがイオン化し、そのイオンによって帯電している対象物の除電を行うことができる。
ここで用いる露光マスクは、軟Ｘ線を透過する材料及び膜厚で構成されているものならばよい。例えば、５００ｎｍのＳｉＮの薄膜上に形成した５０ｎｍのシリコン遮光膜のマスクだと、約８０％の透過率が得られる。
また、５００μｍの厚さの光学樹脂上に形成した厚さ１００ｎｍのシリコン遮光膜のマスクであると約２０％以上の透過率が得られる。

露光マスク１０１とレジスト付き基板１０２を対向して配置した後、軟Ｘ線照射装置１０５から軟Ｘ線ＸＲを照射する。
このとき、露光マスク１０１を透過した軟Ｘ線が露光マスク１０１のマスクおもて面とレジスト付き基板１０２の基板おもて面の間に、イオンを発生させ両者に帯電した静電気を除去する。
次に、露光マスク１０１のアライメントマーク１０４と、レジスト付き基板１０２のアライメントマーク１０４をアライメント光学系１０７にて観察し、両者を所定の相対位置になるように、ステージ１０６を駆動し相対位置合わせを行う。その後、露光マスク１０１とレジスト付き基板１０２を密着させ、軟Ｘ線の照射を停止し、軟Ｘ線照射装置１０５を図示しない駆動機構によって、次の工程で照射する露光光を遮ることのない場所に移動しておく。
または、露光光を照射する照明光学系１０８と露光光ＥＬに干渉しない位置に、軟Ｘ線照射装置を配置しておいても良い。

露光光源１０９から照射されるレジストを感光させる露光光ＥＬを露光マスク１０１に照射し、露光マスク１０１の微小開口から発生した近接場光でレジストを感光させる。
露光後、露光マスク１０１をレジスト付き基板１０２から剥離する。
この際に、露光マスク１０１が剥離帯電によって帯電することが考えられるため、軟Ｘ線照射装置１０５から軟Ｘ線ＸＲを照射しながら露光マスク１０１を剥離してもよい。
または、前述したように露光光ＥＬに干渉しない位置に軟Ｘ線照射装置が配置されている場合は、上述した工程の間連続して軟Ｘ線を照射し続けていても良い。剥離後、レジスト付き基板１０２はステージ１０６によって、レジスト付き基板１０２上の次の露光する個所に移動し、再び軟Ｘ線ＸＲを照射し露光マスク１０１とレジスト付き基板１０２の除電を行いながら上記工程を必要な個所に繰り返し行う。

以上の本実施の形態における近接場露光装置による露光方法によれば、露光マスクとレジスト付き基板との間に帯電した静電気を、全面において一括に除電することができ、精度の良いアライメントを行うことができる。

以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１においては、本発明を適用した近接場露光装置及び近接場露光方法について説明する。
図３に、本実施例に用いられる近接場露光装置の概略図を示す。
まず、本実施例に用いられる近接場露光装置の露光マスク５００について、図５を用いて説明する。
露光マスク５００として、シリコン基板に支持されたマスク母材５０１として５００ｎｍの厚さのＳｉＮ上に遮光膜層５０２として５０ｎｍの厚さのアモルファスシリコンの膜を形成した。
この遮光膜層５０２には、露光光の波長よりも小さな微小開口５０３（開口幅＜１００ｎｍ）が形成されている。
このマスクの軟Ｘ線の透過率は、約８０％である。

まず、上記露光マスク５００を圧力調整容器３０１にマスクおもて面を圧力調整容器の外側（図３中では下側）に向けて取り付ける。
そして、波長３６５ｎｍに感度を有するポジ型感光性フォトレジストを塗布したレジスト付き基板３０２の基板おもて面を、上記露光マスク５００に対向するようステージ３０３に取り付ける。
次に、ステージ３０３によって露光マスク５００とレジスト付き基板３０２をステージ３０３を駆動することで、５０μｍの間隔をあけて両者を平行に対向させる。

次に、図中露光マスク５００の上方に設置した軟Ｘ線照射装置３０５から軟Ｘ線ＸＲを露光マスク５００に照射し、露光マスク５００を透過した軟Ｘ線ＸＲによって、露光マスク５００とレジスト付き基板３０２の間にイオンを発生させ、両者を除電する。
この軟Ｘ線ＸＲを照射しながら、図示しないアライメント光学系によって、露光マスク５００とレジスト付き基板に形成したアライメントマーク３０４を観察しながら両者の相対的な位置合わせを行う。
次に、圧力調整機構３０８により圧力調整容器３０１内を加圧し、露光マスク５００のおもて面と裏面の間に圧力差を設けて、露光マスク５００をたわませ、露光マスク５００とレジスト付き基板３０２を密着させる。
このとき、露光マスク５００とレジスト付き基板３０２のアライメント精度が許容値以上にずれていた場合には、両者を剥離し、再度アライメントを行い、密着を行っても良い。

次に、軟Ｘ線照射装置３０５を図示しない駆動機構によって露光光を遮らない位置に移動し、露光光源３０６である水銀ランプからｉ−ｌｉｎｅ（波長３６５ｎｍ）の露光光ＥＬを照明光学系３０７を通して露光マスク５００に照射する。これにより、露光マスク５００に形成した微小開口５０３に近接場光を発生させ、この近接場光によってレジスト付き基板３０２を露光する。
次に、圧力調整容器３０１内の圧力を大気圧に戻し、露光マスク５００とレジスト付き基板３０２を剥離する。
そして、ステージ３０３により次に露光を行う個所に移動し上述した工程を繰り返し行い、レジスト付き基板３０２上に複数個所露光を行う。
以上の構成及び工程で露光マスクとレジスト付き基板のアライメントを行うことで、精度の良いアライメントを行うことができる。

［実施例２］
実施例２においては、本発明を適用した実施例１とは別の形態の近接場露光装置及び近接場露光方法について説明する。
図４に、本実施例に用いられる近接場露光装置の概略図を示す。
まず、本実施例に用いられる近接場露光装置の露光マスク５００について、図５を用いて説明する。
露光マスク５００に、マスク母材５０１として厚さ５００μｍの合成樹脂を、遮光膜層５０２として厚さ５０ｎｍのアモルファスシリコンによって構成されている露光マスクを用いる。
このマスク母材５０１を構成する合成樹脂としては、つぎのような材料によるプラスチックフィルムないしはシート等を挙げることができる。
例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、環状ポリオレフィン、ポリ塩化ビニルなどのポリオレフィン、等が挙げられる。
あるいは、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル樹脂、ポリメチルメタクリル酸などのアクリル樹脂、ポリスチレンポリカーボネート、ポリイミドなどが挙げられる。
透明性、耐熱性、耐薬品性などの観点から環状ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリル酸が好ましく用いることができる。
より具体的には、ＪＳＲ（株）製ＡＲＴＯＮ、日本ゼオン（株）製ＺＥＯＮＯＲＲ、ＺＥＯＮＥＸＲ（以上、環状ポリオレフィン）、東レ（株）製ルミラーＲ、等が好ましく用いることができる。
あるいは、帝人デュポンフィルム（株）製テトロンＲ（以上、ポリエチレンテレフタレート）、帝人化成パンライトＲ（ポリカーボネート）が好ましく用いることができる。
これらの材料をマスク母材として用い、厚さ５００μｍとした場合、概ね２０％以上の透過率がある。

この露光マスク５００を圧力調整容器４０１にマスクおもて面を圧力調整容器の内側に向けて取り付ける。
そして、波長３６５ｎｍに感度を有するポジ型感光性フォトレジストを塗布したレジスト付き基板４０２を基板おもて面を、上記露光マスク５００に対向するよう圧力調整容器内に設置されるステージ４０３に取り付ける。
次に、ステージ４０３によって露光マスク５００とレジスト付き基板４０２をステージ４０３を駆動することで、５０μｍの間隔をあけて両者を平行に対向させる。
その後、図中露光マスク５００の上方に設置した軟Ｘ線照射装置４０５から軟Ｘ線ＸＲを露光マスク５００に照射し、露光マスク５００を透過した軟Ｘ線ＸＲによって、露光マスク５００とレジスト付き基板４０２の間にイオンを発生させ、両者を除電する。
この軟Ｘ線ＸＲを照射しながら、図示しないアライメント光学系によって、露光マスク５００とレジスト付き基板４０２に形成したアライメントマーク４０４を観察しながら両者の相対的な位置合わせを行う。

次に、圧力調整機構４０８により圧力調整容器４０１内を減圧し、露光マスク５００のおもて面と裏面の間に圧力差を設けて、露光マスク５００をたわませ、露光マスク５００とレジスト付き基板４０２を密着させる。
その後、実施例１と同様に、露光／剥離を行い、軟Ｘ線ＸＲの照射を止める。
次に、ステージ移動を行い、露光・アライメントを繰り返し行う。

本実施例においては、軟Ｘ線の照射をアライメントから剥離の間でのみ行うことで、効率的に軟Ｘ線照射装置を稼動することができる。
このとき、図４に示すように、軟Ｘ線照射装置４０５と露光光源４０６を露光マスク５００に対して平行方向に並べて配置し、露光光ＥＬを遮らない配置とすることで、スループットを向上させることができる。
すなわち、露光時に軟Ｘ線照射装置を移動する工程が減るため、一連の露光動作のスループットを向上させることができる。

本発明の実施の形態における近接場露光装置の構成例を説明するための図。 従来例における露光マスクとレジスト付き基板が帯電した際に、露光マスクが歪む様子を説明するための図。 本発明の実施例１に用いられる近接場露光装置の概略図。 本発明の実施例２に用いられる近接場露光装置の概略図。 本発明の実施例に用いられる近接場露光マスクの概略図。

符号の説明

１０１：露光マスク
１０２レジスト付き基板
１０３：マスクチャック
１０４：アライメントマーク
１０５：軟Ｘ線照射装置
１０６：ステージ
１０７：アライメント光学系
１０８：照明光学系
１０９：露光光源
３０１：圧力調整容器
３０２：レジスト付き基板
３０３：ステージ
３０４：アライメントマーク
３０５：軟Ｘ線照射装置
３０６：露光光源
３０７：照明光学系
３０８：圧力調整機構
３０９：ガラス窓
４０１：圧力調整容器
４０２：レジスト付き基板
４０３：ステージ
４０４：アライメントマーク
４０５：軟Ｘ線照射装置
４０６：露光光源
４０７：照明光学系
４０８：圧力調整機構
５００：露光マスク
５０１：マスク母材
５０２：遮光膜層
５０３：微小開口

Claims (7)

1. 近接場露光マスクと、
   前記近接場露光マスクに被露光基板を対向配置させる機構と、
   前記近接場露光マスクと前記被露光基板の相対位置合わせを行う機構と、
   前記近接場露光マスクと前記被露光基板を密着させる機構と、
   前記近接場露光マスクに露光光を照射する露光光照射機構と、を有する近接場露光装置において、
   前記近接場露光マスクおよび前記被露光物に帯電する静電気を除去するための軟Ｘ線照射装置を備え、
   前記軟Ｘ線照射装置が、前記近接場露光マスクを挟み、前記被露光基板の反対位置に配置されていることを特徴とする近接場露光装置。
2. 前記軟Ｘ線照射装置を移動させる軟Ｘ線照射装置移動機構を備え、
   前記軟Ｘ線照射装置移動機構が、前記露光光照射機構から照射される露光光の光路外に、前記軟Ｘ線照射装置を移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の近接場露光装置。
3. 前記近接場露光マスクが、露光光が透過するマスク母材と、該マスク母材上に設けられた露光波長λ（ｎｍ）より小さい開口を有する遮光膜とにより形成され、
   該近接場露光マスクが、軟Ｘ線を透過する構成を備えている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装置。
4. 前記マスク母材が、厚さ０．１〜１．０μｍの窒化シリコンで形成されていることを特徴とする請求項３に記載の近接場露光装置。
5. 前記マスク母材が、厚さ１〜５００μｍの合成樹脂で形成されていることを特徴とする請求項３に記載の近接場露光装置。
6. 被露光基板に、マスク母材上に露光波長λ（ｎｍ）より小さい開口を有する遮光膜を備えた近接場露光マスクを密着させ、露光光照射機構から光を照射して被露光基板にパターンを転写する近接場露光方法において、
   前記近接場露光マスクを挟み、前記被露光基板の反対から該近接場露光マスクに軟Ｘ線を照射し、近接場露光マスクおよび被露光物に帯電する静電気を除去する軟Ｘ線照射工程と、
   前記近接場露光マスクと前記被露光基板の相対位置合わせを行う位置合わせ工程と、
   前記近接場露光マスクと前記被露光基板を密着させる密着工程と、
   前記近接場露光マスクに前記露光光を照射する露光光照射工程と、
   前記近接場露光マスクと前記被露光基板を剥離する剥離工程と
   を有することを特徴とする近接場露光方法。
7. 前記軟Ｘ線照射工程が、前記位置合わせ工程、前記密着工程、前記剥離工程、の間において行われることを特徴とする請求項６に記載の近接場露光方法。

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