JP3334685B2 - 露光方法 - Google Patents
露光方法Info
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パターン形成のた
めの露光方法に関し、特に近接場光を用いてナノ領域の
微細なパターンを有する半導体回路を形成するための露
光方法に関する。
めの露光方法に関し、特に近接場光を用いてナノ領域の
微細なパターンを有する半導体回路を形成するための露
光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光を用いて半導体にパターンを形
成する露光方法として最も基礎的なものは前記パターン
をマスクと等倍で被露光体上に転写する方法であって、
光の透過を制御するパターン化されたマスクと光源のみ
を有し、前記マスクと被露光体とを密着させて露光する
密着露光方法、またはマスクと被露光体とを数１０μm
〜数mm離間して露光する近接露光方法が知られている。
また前記の等倍転写方法より高い解像度を得るために、
４倍、５倍ないしは１０倍の拡大パターンを有するマス
クを用い、屈折光学系もしくは反射光学系、またはこれ
らを組み合わせた光学系により縮小転写する方式が実用
化されている。更に、露光の目標解像度が光の波長程度
にまで微細化されると、位相差を利用した位相シフトマ
スクや斜入射照明、瞳照明のような超解像度技術を用い
る露光方法が用いられるようになってきている。
成する露光方法として最も基礎的なものは前記パターン
をマスクと等倍で被露光体上に転写する方法であって、
光の透過を制御するパターン化されたマスクと光源のみ
を有し、前記マスクと被露光体とを密着させて露光する
密着露光方法、またはマスクと被露光体とを数１０μm
〜数mm離間して露光する近接露光方法が知られている。
また前記の等倍転写方法より高い解像度を得るために、
４倍、５倍ないしは１０倍の拡大パターンを有するマス
クを用い、屈折光学系もしくは反射光学系、またはこれ
らを組み合わせた光学系により縮小転写する方式が実用
化されている。更に、露光の目標解像度が光の波長程度
にまで微細化されると、位相差を利用した位相シフトマ
スクや斜入射照明、瞳照明のような超解像度技術を用い
る露光方法が用いられるようになってきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし前記の各種露光
方法を用いても、解像度は露光に用いる光の波長の半分
程度までしか得ることができないという問題があった。
本発明は前記の課題を解決するためになされたものであ
って、従ってその目的は、露光に用いる光の波長に制限
されない高解像度の露光方法を提供することにある。
方法を用いても、解像度は露光に用いる光の波長の半分
程度までしか得ることができないという問題があった。
本発明は前記の課題を解決するためになされたものであ
って、従ってその目的は、露光に用いる光の波長に制限
されない高解像度の露光方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに本発明は、光路の一端を、露光に用いる光の波長以
下まで被露光体に近接させ、少なくとも近接場光を用い
て露光するに際して、前記光路をパターン化されたマス
クにより形成し、前記マスクの露光面に組み込まれた発
光素子により露光する方法を提供する。
めに本発明は、光路の一端を、露光に用いる光の波長以
下まで被露光体に近接させ、少なくとも近接場光を用い
て露光するに際して、前記光路をパターン化されたマス
クにより形成し、前記マスクの露光面に組み込まれた発
光素子により露光する方法を提供する。
【０００５】本発明の露光方法の基本的な一例を図１に
示す。図１において、本発明の方法では光を通過させる
光路２の一端を被露光体である感光材３に対して露光に
用いる光の波長以下まで近づけて光６を照射する。この
とき、マスク１の被露光体に近接したエッジ部１ｅにお
いては近接場光が強くなる。
示す。図１において、本発明の方法では光を通過させる
光路２の一端を被露光体である感光材３に対して露光に
用いる光の波長以下まで近づけて光６を照射する。この
とき、マスク１の被露光体に近接したエッジ部１ｅにお
いては近接場光が強くなる。
【０００６】近接場光とは、一般に露光に用いられる４
００nmレベルより微細なナノ領域において、光と誘電体
との局所的な相互作用により励起される電磁波であっ
て、誘電体の周囲に電磁場として局在し、ナノ領域より
遠方には伝播しない性質を持っている。この近接場光は
ナノ領域に探針を置けば観測できるので、原子配列など
を観察する探針顕微鏡などに利用されている。
００nmレベルより微細なナノ領域において、光と誘電体
との局所的な相互作用により励起される電磁波であっ
て、誘電体の周囲に電磁場として局在し、ナノ領域より
遠方には伝播しない性質を持っている。この近接場光は
ナノ領域に探針を置けば観測できるので、原子配列など
を観察する探針顕微鏡などに利用されている。
【０００７】本発明においては、マスク１の被露光体に
近接したエッジ部１ｅを、誘電体である感光材３に露光
に用いる光６の波長以下まで近接させるので、エッジ部
１ｅの領域では、光源５をエッジ部１ｅの位置に移動し
たことと等価になる。このとき、光源となるエッジ部１
ｅと感光材３との間には近接場光が励起される。近接場
光は前記のようにナノ領域より広がらないので、エッジ
部１ｅから出射したのち急速に減衰し、従って露光パタ
ーンは広がらず感光材上の転写パターンにナノ領域の解
像度が得られることになる。
近接したエッジ部１ｅを、誘電体である感光材３に露光
に用いる光６の波長以下まで近接させるので、エッジ部
１ｅの領域では、光源５をエッジ部１ｅの位置に移動し
たことと等価になる。このとき、光源となるエッジ部１
ｅと感光材３との間には近接場光が励起される。近接場
光は前記のようにナノ領域より広がらないので、エッジ
部１ｅから出射したのち急速に減衰し、従って露光パタ
ーンは広がらず感光材上の転写パターンにナノ領域の解
像度が得られることになる。
【０００８】一方、光源５からの通常の光６は、光路２
の開口幅ｄが光６の波長より大きい場合は光路２を通過
して感光材３を露光する。このとき、マスク１のエッジ
部１ｅがその波長以下となるまで感光材３に近接してい
るので、エッジ部１ｅにおける光６の回折が抑制される
結果、エッジ部１ｅにおける解像度はほとんど損なわれ
ない。エッジ部においてより高い解像度を得ようとする
場合は、エッジ部を囲む輪郭でパターンを分割し、エッ
ジ部は近接場光のみで露光するようにしてもよい。また
マスク１のパターンが微細化して光路２の開口幅ｄが光
６の波長以下になると、光６はこの光路２を通過しない
ので、露光は専ら近接場光のみに依存することになりパ
ターン全体に高解像度が得られるようになる。
の開口幅ｄが光６の波長より大きい場合は光路２を通過
して感光材３を露光する。このとき、マスク１のエッジ
部１ｅがその波長以下となるまで感光材３に近接してい
るので、エッジ部１ｅにおける光６の回折が抑制される
結果、エッジ部１ｅにおける解像度はほとんど損なわれ
ない。エッジ部においてより高い解像度を得ようとする
場合は、エッジ部を囲む輪郭でパターンを分割し、エッ
ジ部は近接場光のみで露光するようにしてもよい。また
マスク１のパターンが微細化して光路２の開口幅ｄが光
６の波長以下になると、光６はこの光路２を通過しない
ので、露光は専ら近接場光のみに依存することになりパ
ターン全体に高解像度が得られるようになる。
【０００９】近接場光による露光では厚い感光材の厚み
を通して露光することができないので、薄い感光材の露
光に適用するか、または厚い露光パターンが必要な場合
は多層レジストもしくは表面感光性レジストを用いれば
よい。この基本構成をもとに光路を予め所望のパターン
に形成しておけば、所望の微細パターンを露光して基板
にパターン転写することができる。
を通して露光することができないので、薄い感光材の露
光に適用するか、または厚い露光パターンが必要な場合
は多層レジストもしくは表面感光性レジストを用いれば
よい。この基本構成をもとに光路を予め所望のパターン
に形成しておけば、所望の微細パターンを露光して基板
にパターン転写することができる。
【００１０】以上により、転写パターンの解像度は光の
波長に制限されず、感光材上にナノ領域の解像度が得ら
れることになり、その解像度は、マスクのエッジ部１ｅ
と感光材３との近接距離と露光させる感光材３の解像度
とのみにより決まることになる。本発明の方法において
被露光体は前記感光材に限られるものではなく、光に関
して反応したり潜像を形成するものであれば、光反応を
部分的に誘起するなどの広範な応用が可能である。
波長に制限されず、感光材上にナノ領域の解像度が得ら
れることになり、その解像度は、マスクのエッジ部１ｅ
と感光材３との近接距離と露光させる感光材３の解像度
とのみにより決まることになる。本発明の方法において
被露光体は前記感光材に限られるものではなく、光に関
して反応したり潜像を形成するものであれば、光反応を
部分的に誘起するなどの広範な応用が可能である。
【００１１】図１に示した光路２は、空洞であってもよ
く、また所望の光を伝搬する光透過性の材料であっても
よい。光路がいずれであっても、この露光方法を半導体
装置の微細回路形成に用いる場合は、パターン化された
マスクにより形成されていることが好ましい。このマス
クにおける遮光部は露光に用いる光６を透過させないも
のであれば特に限定されない。
く、また所望の光を伝搬する光透過性の材料であっても
よい。光路がいずれであっても、この露光方法を半導体
装置の微細回路形成に用いる場合は、パターン化された
マスクにより形成されていることが好ましい。このマス
クにおける遮光部は露光に用いる光６を透過させないも
のであれば特に限定されない。
【００１２】本発明の露光方法では、前記マスクの露光
面に発光素子が組み込まれる。この発光素子は、蛍光
体、発光ダイオード、レーザーダイオード、有機発光素
子などであってよい。これによって、マスクの露光パタ
ーンを随時に変更することができるようになる。
面に発光素子が組み込まれる。この発光素子は、蛍光
体、発光ダイオード、レーザーダイオード、有機発光素
子などであってよい。これによって、マスクの露光パタ
ーンを随時に変更することができるようになる。
【００１３】前記マスクは薄膜から形成し、この薄膜を
被露光体に密着させて露光させてもよい。この場合は被
露光体が平面でなくても、マスクとして弾性に富む薄膜
を用いることにより被露光体に密着させ均一な解像度と
露光量で露光することができるようになる。このとき薄
膜のマスクを帯電させることにより密着性と均一性とを
更に改善することができる。
被露光体に密着させて露光させてもよい。この場合は被
露光体が平面でなくても、マスクとして弾性に富む薄膜
を用いることにより被露光体に密着させ均一な解像度と
露光量で露光することができるようになる。このとき薄
膜のマスクを帯電させることにより密着性と均一性とを
更に改善することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。 （実施形態１）図２に示すように、この実施形態１の露
光方法においては、基板４上の感光材３に所望のパター
ンを形成するためにマスク１内に前記パターンに対応す
る光路２を予め形成しておき、この光路２の感光材３側
の端部と感光材３との距離を光６の波長以下となるよう
に近接させ、マスク１の一部もしくは全面に光源５から
光６を照射し、少なくとも近接場光を用いて感光材３を
露光する。一般的な露光では露光面に均一な露光量が要
求されるので、発光源５から放射された光６をレンズな
どの光学系７により平行で均一な照射強度の光に整形し
た後、前記のパターン化された光路２を有するマスク１
に照射する。図２では光学系７の詳細は省略している。
を用いて説明する。 （実施形態１）図２に示すように、この実施形態１の露
光方法においては、基板４上の感光材３に所望のパター
ンを形成するためにマスク１内に前記パターンに対応す
る光路２を予め形成しておき、この光路２の感光材３側
の端部と感光材３との距離を光６の波長以下となるよう
に近接させ、マスク１の一部もしくは全面に光源５から
光６を照射し、少なくとも近接場光を用いて感光材３を
露光する。一般的な露光では露光面に均一な露光量が要
求されるので、発光源５から放射された光６をレンズな
どの光学系７により平行で均一な照射強度の光に整形し
た後、前記のパターン化された光路２を有するマスク１
に照射する。図２では光学系７の詳細は省略している。
【００１５】（実施形態２）図３に示すように、この実
施形態２の露光方法においては、所望のパターンに形成
された発光源８をマスク１に予め組み込んでおき、この
発光源８を光路とし、その感光材３側の端部と感光材３
との距離を発光源８が発光する光の波長以下となるよう
に近接させ、発光源８の一部もしくは全面から光を照射
し、少なくとも近接場光を用いて感光材３を露光する。
この実施形態２において、発光源８として蛍光体を用い
る場合は、この蛍光体を励起し得る光、電子線、イオン
線などの放射線６Ｒを蛍光体が埋め込まれたマスク１に
照射し、この放射線６Ｒにより励起された光によって感
光材３を露光してもよい。この場合のマスク１の構成材
料は、照射する放射線６Ｒを透過する材料であれば特に
限定されない。このように発光源８を組み込むことによ
り、構成が簡単な高解像度露光法を構成することができ
る。
施形態２の露光方法においては、所望のパターンに形成
された発光源８をマスク１に予め組み込んでおき、この
発光源８を光路とし、その感光材３側の端部と感光材３
との距離を発光源８が発光する光の波長以下となるよう
に近接させ、発光源８の一部もしくは全面から光を照射
し、少なくとも近接場光を用いて感光材３を露光する。
この実施形態２において、発光源８として蛍光体を用い
る場合は、この蛍光体を励起し得る光、電子線、イオン
線などの放射線６Ｒを蛍光体が埋め込まれたマスク１に
照射し、この放射線６Ｒにより励起された光によって感
光材３を露光してもよい。この場合のマスク１の構成材
料は、照射する放射線６Ｒを透過する材料であれば特に
限定されない。このように発光源８を組み込むことによ
り、構成が簡単な高解像度露光法を構成することができ
る。
【００１６】
【００１７】（実施形態３） 図４に示すように、この実施形態３の露光方法において
は、発光源として、発光ダイオード１１またはレーザー
ダイオード１２などの電子的な自発光素子がマスク１の
露光面に組み込まれている。この場合、それぞれの発光
源をパターン化し、図４に示すようにその一部または全
ての素子に駆動用信号線１３を通して電圧を供給するこ
とにより発光させ、感光材３にパターンを転写すること
ができる。
は、発光源として、発光ダイオード１１またはレーザー
ダイオード１２などの電子的な自発光素子がマスク１の
露光面に組み込まれている。この場合、それぞれの発光
源をパターン化し、図４に示すようにその一部または全
ての素子に駆動用信号線１３を通して電圧を供給するこ
とにより発光させ、感光材３にパターンを転写すること
ができる。
【００１８】
【００１９】また実施形態３の露光方法においては電子
的な自発光素子が用いられているので、図６に示すよう
に、発光ダイオード１１またはレーザーダイオード１２
に供給する駆動用信号線１３を単独に引き出したり一部
の素子の駆動用信号線を結線するなどしてマスクの交換
をせずに露光ごとに異なる露光パターンを形成すること
ができる。
的な自発光素子が用いられているので、図６に示すよう
に、発光ダイオード１１またはレーザーダイオード１２
に供給する駆動用信号線１３を単独に引き出したり一部
の素子の駆動用信号線を結線するなどしてマスクの交換
をせずに露光ごとに異なる露光パターンを形成すること
ができる。
【００２０】更に、図７に示すように、マスクに形成さ
れる全ての発光素子（発光ダイオード１１またはレーザ
ーダイオード１２）をドットマトリックスに配列し、全
ての発光素子の駆動用信号線１３を単独に制御すること
により、露光ごとに任意のパターンを近接場光を用いた
高い解像度で転写したり、また露光量に変化をつけるな
どの操作を行うことができるようになる。ここで用いる
発光源としては、所望の波長が得られる発光素子であれ
ば特に限定されない。
れる全ての発光素子（発光ダイオード１１またはレーザ
ーダイオード１２）をドットマトリックスに配列し、全
ての発光素子の駆動用信号線１３を単独に制御すること
により、露光ごとに任意のパターンを近接場光を用いた
高い解像度で転写したり、また露光量に変化をつけるな
どの操作を行うことができるようになる。ここで用いる
発光源としては、所望の波長が得られる発光素子であれ
ば特に限定されない。
【００２１】（実施形態４） 図８に示すように、この実施形態４の露光方法において
は、感光材３が平面でない場合に、マスク１として弾性
に富む薄膜材料を用い、このマスクのパターン化された
光路２の感光材側端部と感光材３との間隔を光の波長程
度またはそれ以下に近接させ、均一な露光量で露光す
る。このとき、マスク１と感光材３との平行性を確保す
るために、図９に示すように、マスク１と感光材３との
間に電源１４より電界を印加し、薄膜状のマスク１を帯
電させ、静電力により密着させるようにしてもよい。こ
の実施形態４の露光方法は、実施形態１〜実施形態３の
いずれの露光方法に対しても適用することができる。
は、感光材３が平面でない場合に、マスク１として弾性
に富む薄膜材料を用い、このマスクのパターン化された
光路２の感光材側端部と感光材３との間隔を光の波長程
度またはそれ以下に近接させ、均一な露光量で露光す
る。このとき、マスク１と感光材３との平行性を確保す
るために、図９に示すように、マスク１と感光材３との
間に電源１４より電界を印加し、薄膜状のマスク１を帯
電させ、静電力により密着させるようにしてもよい。こ
の実施形態４の露光方法は、実施形態１〜実施形態３の
いずれの露光方法に対しても適用することができる。
【００２２】
【発明の効果】本発明の露光方法は、光路の一端を、露
光に用いる光の波長以下となるまで被露光体に近接させ
るものであるので、少なくとも近接場光を用いて露光す
ることが可能となり、光の波長による回折限界以下の、
一般的には波長の半分以下の解像度を有する転写パター
ンを被露光体に形成することができるようになる。ま
た、前記光路をパターン化されたマスクにより形成しこ
のマスクの露光面に発光素子を組み込むので、個々の発
光素子の発光を制御することにより、露光ごとに任意の
異なるパターンを形成することができるようになる。
光に用いる光の波長以下となるまで被露光体に近接させ
るものであるので、少なくとも近接場光を用いて露光す
ることが可能となり、光の波長による回折限界以下の、
一般的には波長の半分以下の解像度を有する転写パター
ンを被露光体に形成することができるようになる。ま
た、前記光路をパターン化されたマスクにより形成しこ
のマスクの露光面に発光素子を組み込むので、個々の発
光素子の発光を制御することにより、露光ごとに任意の
異なるパターンを形成することができるようになる。
【図１】 本発明の露光方法の基本的な概念を示す断面
図。
図。
【図２】 マスク外部の光源を用いてパターンを形成す
る本発明の一実施形態を示す断面図。
る本発明の一実施形態を示す断面図。
【図３】 パターン化した発光体をマスク内に配置し、
放射線をマスクに照射する本発明の一実施形態を示す断
面図。
放射線をマスクに照射する本発明の一実施形態を示す断
面図。
【図４】 パターン化した発光ダイオードまたはレーザ
ーダイオードなどの自発光素子を用いた本発明の一実施
形態を示す断面図。
ーダイオードなどの自発光素子を用いた本発明の一実施
形態を示す断面図。
【図５】 パターン化した自発光素子をマスクに組み込
み、自発光素子の駆動駆動用信号線を任意に接続した本
発明の一実施形態を示す断面図。
み、自発光素子の駆動駆動用信号線を任意に接続した本
発明の一実施形態を示す断面図。
【図６】 パターン化しまたはドットマトリックス化し
た面をもつ自発光素子の駆動駆動用信号線を独立に取り
出した本発明の一実施形態を示す断面図。
た面をもつ自発光素子の駆動駆動用信号線を独立に取り
出した本発明の一実施形態を示す断面図。
【図７】 マスクとして弾性のある薄膜材料を用いた本
発明の一実施形態を示す断面図。
発明の一実施形態を示す断面図。
【図８】 マスクと被露光体の間に電圧を印加する本発
明の一実施形態を示す断面図。
明の一実施形態を示す断面図。
１．マスク １ｅ．エッジ部 ２．光路 ３．感光材 ４．基板 ５．光源 ６．光 ６Ｒ．放射線 ７．光学系 ８．発光源 １１．発光ダイオード １２．レーザーダイオード １３．駆動用信号線 １４．電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−179493（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−64350（ＪＰ，Ａ) 特開2000−314955（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−218901（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−317345（ＪＰ，Ａ) 特開2000−21770（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−233427（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20
Claims (8)
- 【請求項１】 光路の一端を、露光に用いる光の波長以
下まで被露光体に近接させ、少なくとも近接場光を用い
て露光するに際して、 前記光路をパターン化されたマスクにより形成し、前記
マスクの露光面に組み込まれた発光素子により露光する
ことを特徴とする露光方法。 - 【請求項２】 前記発光素子に結線した駆動用信号線を
介して、前記発光素子に電圧を供給することにより露光
パターンを形成することを特徴とする請求項１に記載の
露光方法。 - 【請求項３】 前記発光素子が蛍光体であることを特徴
とする請求項１又は２に記載の露光方法。 - 【請求項４】 前記発光素子が発光ダイオードであるこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の露光方法。 - 【請求項５】 前記発光素子がレーザーダイオードであ
ることを特徴とする請求項１又は２に記載の露光方法。 - 【請求項６】 前記発光素子が有機発光素子であること
を特徴とする請求項１又は２に記載の露光方法。 - 【請求項７】 前記マスクが薄膜からなり、この薄膜を
被露光体に密着させて露光することを特徴とする請求項
１〜請求項６のいずれかに記載の露光方法。 - 【請求項８】 前記薄膜を被露光体に密着させるに際し
て、前記薄膜を帯電させることを特徴とする請求項７に
記載の露光方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18670799A JP3334685B2 (ja) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | 露光方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18670799A JP3334685B2 (ja) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | 露光方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001015418A JP2001015418A (ja) | 2001-01-19 |
| JP3334685B2 true JP3334685B2 (ja) | 2002-10-15 |
Family
ID=16193240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18670799A Expired - Fee Related JP3334685B2 (ja) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | 露光方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| JP2007250959A (ja) * | 2006-03-17 | 2007-09-27 | Ushio Inc | 近接場光露光装置および近接場光露光用フォトマスク |
| JP5176817B2 (ja) * | 2008-09-24 | 2013-04-03 | 凸版印刷株式会社 | 反射型フォトマスクブランク、反射型フォトマスク、その検査方法及び検査装置 |
-
1999
- 1999-06-30 JP JP18670799A patent/JP3334685B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2001015418A (ja) | 2001-01-19 |
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