JP4266661B2 - 近接場露光用フォトマスク - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は微細パターン作製を可能にする近接場露光技術において、近接場露光用フォトマスクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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エバネッセント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。
【０００５】
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。
【０００６】
これを解決する方法として、近接場が遮光膜間から滲み出るようなパターンを有したフォトマスクを、基板上のフォトレジストに密着させて露光し、フォトマスク上の微細パターンを一度にフォトレジストに転写する、という方法が特許文献1で提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平11-145051号
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記近接場を用いた露光方法は、露光用の光の波長よりも非常に小さな、数１０ｎｍ程度の微細パターン作製が可能であるが、そのために上記特許文献1では、フォトマスクにメンブレン部分を作製し、圧力によってこれを撓ませてフォトレジストに近接場領域まで近接させて露光を行う方法が提案されている。
【０００９】
図１１を用いて、露光パターン１０１を有する遮光膜１０２と、メンブレン母材１０３とからなるメンブレン部分１０４を有するフォトマスク（図１１（ａ））として、図１１に示す構造のフォトマスクを用いた露光について説明する。
【００１０】
光の回折限界を越える微細構造作製が可能な近接場露光のメリットを活かすために、露光時には、露光パターン１０１をフォトレジスト１０７に近接場領域（露光パターンの大きさにもよるが、おおよそ１００nm以下）にまで近接させる必要がある。従って、露光時はメンブレン部分１０４を撓ませることによってフォトレジストに露光パターンを密着させた状態とする（図１１（ｂ））。
【００１１】
露光のために、メンブレン部分をレジストへ密着、剥離を繰り返していると、メンブレン部分が破れてフォトマスクが使えなくなってしまうことがある。メンブレン部分が破れるときは、支持体との境界部分１０６で破れていることが殆どであった。これは、支持体１０５とメンブレン部分１０４との境界部分１０６には、メンブレン部分１０４が撓むことによってできる応力が局所的に集中してしまうことが考えられる。
【００１２】
マスク撓みにより応力がメンブレン部分にどのようにかかるかをシミュレーションした結果を図１０に示す。図１０中、横軸はメンブレン中心からの距離、縦軸はメンブレン内に生じる引っ張り応力を表している。メンブレン部分はφ１０ｍｍとして計算した。
【００１３】
図１０と図１１から明らかなように、メンブレンにかかる力は図１１での境界部分１０６に集中しており、また、密着させようとする面積が広くなればなるほど、メンブレンにかかる力の大きさと集中度が増す。従って、より大面積にわたって露光パターンを作製し、密着面積を広げようとすればするほど、メンブレンの耐久性に問題がでてくることが予想される。
【００１４】
また、メンブレンにかかる力の大きさは、撓む前のマスク−レジスト間距離に依存しており、この距離が大きいほどメンブレンにかかる力の大きさが大きくなる。メンブレンにかかる力を少なくし、フォトマスクの耐久性をあげるためには、この距離を小さくすれば良いが、小さい距離を精度よくコントロールするには精密な垂直移動ステージが必要になる。例えば、ステッパ露光装置においてステップ・アンド・リピート方式で露光を行うとき等、フォトマスクとフォトレジストの相対位置を短時間で変えて露光するので、過度に位置精度を上げることは時間がかかり好ましくない。また、ステージのコストもかかる。このように，マスクーレジスト間の距離精度を高くすること，言い換えれば撓み前のマスクーレジスト間距離を小さくすることは困難であった。
【００１５】
本発明は、メンブレン部分を有する近接場露光用フォトマスクを用いて大面積に露光を行うときでも破れにくく耐久性がよい近接場露光用フォトマスクを提供することを目的とする。
【００１６】
さらに、マスクーレジスト間の距離が大きくてもメンブレン部分の耐久性が良い近接場露光用フォトマスクを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明により提供される近接場露光用フォトマスクは、微小開口を備えた遮光膜を一方の面に設けたメンブレン部分と、該メンブレン部分の周囲領域を支持する支持体と、を有し前記メンブレン部分を撓ませてフォトレジストと接触した状態で露光を行うための近接場露光用フォトマスクにおいて、前記メンブレン部分の周囲にポリマー又はゲルからなる補強材を備え、前記メンブレン部分を撓ませることで前記メンブレン部分と前記支持体との境界に生ずる応力の集中を前記補強材により分散させるようにしたことを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明では、マスクをレジストに密着させる過程でメンブレン部分が撓み変形を生じたときに，メンブレンと支持体の境界部という狭い個所に応力が集中してしまうのを防ぎ、応力を緩和させる構造をマスクにもたせる。この応力集中緩和構造は、次の２つのいずれか、あるいは両方の効果が得られるように作製する。
【００１９】
一つめは、応力がかかる領域を広げ、応力を分散することである。従来の構造では、支持体は変形を受けず、メンブレン部分が支持体との境界いっぱいまで変形し得る構造になっていたので，メンブレンの境界部分１０６（図１１（ｂ））に変形が集中し，その狭い範囲に応力が集中してしまう。メンブレンの変形を分散せ，緩やかにすることにより、応力のかかる領域を広げることができ、単位面積あたりの歪エネルギが低下する。その結果、マスクの耐久性をあげることができる。
【００２０】
変形の分散，あるいは応力の分散は，支持体とメンブレン部分の境界から，メンブレン側に分散させる方法と，支持体側に分散させる方法がある。
【００２１】
二つめは、応力がかかる領域を２ヶ所以上に分け、応力を分離することである。狭い範囲に応力が集中してしまうと、メンブレンの境界部分１０６（図１１（ｂ））の変形が急激になる。応力のかかる領域を複数設けてやれば、メンブレンの変形は段階的となり、１箇所ごとの応力値は低下する。狭領域に集中していた応力を分離させることによって、マスクの耐久性をあげることができる。
【００２２】
具体的には、支持体に可動部を設け、マスクの撓み変形の１部をこの可動部の変位で置き換える。可動部は，支持体をメンブレンの面に垂直な方向に変位させ，その結果、支持体に固定されたメンブレン部分も垂直に変位する。それによって、マスクとレジストとの密着に要するメンブレンの撓み量が少なくてすみ，応力が緩和される。
【００２３】
この構造により，撓み前のマスク−レジスト間の距離を大きく取ることができ、マスクの耐久性が上がると同時に、マスク−レジスト間の距離制御に要求される機械精度を低下させることができるため、スループットの向上も望める。また、大面積への対応も期待できる。
【００２４】
以下に本発明のフォトマスクについて、より具体的な例を挙げて説明する。
【００２５】
【実施例】
〔実施例１〕
（メンブレン周囲支持体側に応力集中緩和構造を作製）
本発明の第１の応力分散構造を、図１（ａ）に示す。図１（ａ）は、応力分散構造である補強材がメンブレン周囲に作製されている近接場露光用フォトマスクである。
【００２６】
まず、フォトマスクの作製方法を図２に示し、以下に説明する。
（１）フォトマスク支持体１０５に、メンブレン母材２０１を成膜する（図２（ａ））。
（２）支持体１０５の片面のメンブレン母材２０１を、メンブレン部分作製の際のエッチングマスクとなるよう、位置合わせを行い、パターンニングを行う（図２（ｂ））。
（３）パターンニングを行っていない側に遮光膜２０２を成膜する（図２（ｃ））。
（４）段差構造のない遮光膜部分を加工し、微細パターンなど、露光の元となる、露光パターン１０１を作製する（図２（ｄ））。
（５）図２（ｂ）で作製したパターンニングしてあるメンブレン母材をマスクとして支持体１０５をエッチングすることによって、メンブレン部分１０４を作製する（図２（ｅ））。
上記では、支持体１０５をエッチングし、メンブレン部分１０４を作製する工程を最後としたが、この工程は決まっているわけではない。遮光膜を作製する前に行ってもよいし、遮光膜成膜後段差構造作製前に行ってもよい。
（６）最後に、メンブレン部分周囲に応力緩和構造である補強材１０８を作製する。
【００２７】
露光を行う時のメンブレン部分１０４を撓ませる際の境界部分１０６の変形が急激にならず、図１（ｂ）のように緩やかになるよう、補強材の材質や厚さを調整する。例えば、高粘度ポリマーやゲルをメンブレン周囲のみにスポイトやスピンコーター、蒸着機を用いて形成する、金属を斜め蒸着することでメンブレン周囲のみに形成するという方法でも、補強材１０８が作製できる。
【００２８】
以上のようにして作製した近接場露光用フォトマスクを用い、フォトレジスト１０７に密着させるためにメンブレン部分１０４を撓ませると、図１１（ｂ）では境界部分１０６は急激な変形だったのが、支持体との境界に接しているメンブレン部分１０４が応力緩和構造１０８に支持され、図１（ｂ）のように緩やかな変形となる。メンブレン部分にかかる応力が境界の内側（メンブレン側）の応力緩和部分１０９に分散されたため、フォトマスクの耐久性が向上した。
【００２９】
〔参考例１〕
（支持体膜厚変化）
本発明の参考例として第２の応力分散構造を図３（ａ）に示す。図３（ａ）は、応力分散構造がメンブレン周囲の支持体の厚さ変化によって形成されている近接場露光用フォトマスクである。支持体の厚さは、メンブレンとの境界に近いところで薄くする。
【００３０】
図３（ａ）の構造は、図２とほぼ同様に作製することができる。異なる部分は、図２（ｅ）以降で、図２（ｅ）の代わりにメンブレン作製時の支持体エッチングを、二段階のドライエッチングとすることで実現することができる。一段階目のドライエッチング深さによって、支持体段差を調整することができる。また、一段階目と二段階目のドライエッチング面積の大きさによって、支持体段差領域を調整することができる。
【００３１】
支持体段差とその領域を調整することにより、応力集中緩和の程度を調整する。
【００３２】
メンブレン部分を撓ませると、メンブレン周囲の薄く形成された支持体がメンブレン部分につれて撓む。マスク母材部分が支持体段差によって支持されるため、すなわち、本実施例では、メンブレン部分と支持体との境界から、支持体側の薄肉の応力緩和部分３０１に応力が分散されるためにメンブレン部分の急激な変形が緩和される。このため、フォトマスクの耐久性が向上した。
【００３３】
また、本実施例は、応力緩和構造である支持体段差領域が支持体と一体となっていることで、フォトマスクの撓みを繰り返すことによるずれによって、応力緩和構造が変化し、露光精度が落ちる、マスク破壊となる、といった危険性が回避できる。
【００３４】
本実施例の応力分散構造の変形例を図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）は、応力分散構造がメンブレン周囲の支持体の連続的な厚さ変化によって形成されている近接場露光用フォトマスクである。
【００３５】
図３（ｂ）の構造も、図２とほぼ同様に作製することができる。異なる部分は、図２（ｅ）以降で、図２（ｅ）の代わりにメンブレン作製時の支持体エッチングを、等方性のエッチングとすることで実現することができる。支持体としてＳｉを用いる場合は、例えばエッチャントとしてフッ酸、硝酸、酢酸の混合液を用い、ウェットエッチングを行うことにより図３（ｂ）の構造が作製できる。エッチングの曲率は、上記３種のエッチャントの混合比を変えることにより調整する。
【００３６】
メンブレン部分を撓ませると、メンブレン周囲の支持体１０５の厚さがメンブレン部分に近づくにつれてだんだんと薄くなっているため支持体が緩やかに撓み、これに支持されているメンブレン周囲のメンブレン母材１０３も緩やかに撓む。実施例２と同様に応力緩和部分３０１に応力がより分散されるためにメンブレン部分の急激な変形が緩和される。このため、フォトマスクの耐久性がより向上した。
【００３７】
本実施例も、応力緩和構造である支持体段差領域が支持体と一体となっていることで、フォトマスクの撓みを繰り返すことによるずれによって、応力緩和構造が変化し、露光精度が落ちる、マスク破壊となる、といった危険性が回避できる。
【００３８】
さらに、ウェットエッチングを用いてメンブレン部分１０４と応力緩和構造を一度に作製するために、マスク作製工程が減り、マスク作製においてスループットが向上する。
【００３９】
〔参考例２〕
参考例１は、フォトマスク支持体の厚さ変化を応力緩和構造としているが、本参考例は、第３の応力分散構造として、メンブレン部分の厚さを、支持体との境界近くで厚くする。
【００４０】
図３（ｃ）は、メンブレン母材３０２の厚さをメンブレン周囲のみ厚くするものである。
【００４１】
図３（ｄ）は、メンブレンと支持体の間に中間層３０３を設け、メンブレン周囲部分を段階的に支持できるようにするものである。いずれの応力緩和構造によっても、メンブレン部分と支持体の境界より内側（メンブレン側）のメンブレンの厚さの厚い部分が応力緩和部分３０１になり、その領域に変形が分散し、メンブレン部分の急激な変形が緩和され、応力が分散される。このため、フォトマスクの耐久性が向上する。
【００４２】
〔参考例３〕
参考例２では、メンブレン母材３０２の肉厚部分および中間層３０３をメンブレンの厚さを厚くした部分を、遮光膜とは逆側に形成したが、遮光膜側に形成することもできる。本発明の第４の応力分散構造であるこのフォトマスクの構成を図４（ａ）に示す。図４（ａ）は、メンブレン部分の遮光膜側に段差構造４０１を設け、支持体との境界付近のメンブレンの厚さを厚くしたものである。
【００４３】
本実施例のフォトマスクの作製プロセスを図５に示す。
（１）まず、フォトマスク支持体１０５に、メンブレン母材２０１を成膜する（図５（ａ））。
（２）支持体１０５の片面のメンブレン母材２０１を、メンブレン部分作製の際のエッチングマスクとなるよう、位置合わせを行い、パターンニングを行う（図５（ｂ））。
（３）パターンニングを行っていない側に遮光膜２０２を成膜する（図５（ｃ））。
（４）遮光膜２０２の上に、段差構造４０１となるものを成膜する。この段差構造とは、遮光膜との段差が付き、レジストとの剥離性の良いものであれば何でも良いが、金属を用いることでプロセスが容易になる。例えば、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔａ、Ａｌなどが挙げられる。段差構造４０１上にレジストを塗布し、通常露光機による露光、現像を行うことで、メンブレン部分１０４よりも内側に伸びたレジスト構造物を作製する。段差構造の材料となるものを蒸着し、レジストをリムーブすることで、段差構造４０１を形成する（図５（ｄ））。
（５）段差構造のない遮光膜部分を加工し、微細パターンなど、露光の元となる、露光パターン１０１を作製する（図５（ｅ））。
（６）図５（ｂ）で作製したパターンニングしてあるメンブレン母材をマスクとして支持体１０５をエッチングすることによって、メンブレン部分１０４を作製する（図５（ｆ））。
【００４４】
上記では、支持体１０５をエッチングし、メンブレン部分１０４を作製する工程を最後としたが、この工程順は決まっているわけではない。遮光膜を作製する前に行ってもよいし、遮光膜成膜後段差構造作製前に行ってもよい。
【００４５】
このフォトマスクを用いて、露光のためにメンブレン部分１０４を撓ませてフォトレジスト１０７に露光パターン１０１を近づけていく（図４（ｂ））。すると、段差構造４０１によってメンブレン部分の変形は２段階となり、境界部分１０６だけに集中していた応力が応力緩和部分４０２に分散する。
【００４６】
遮光膜部分に段差をつけることにより、メンブレン部分の撓みによる応力集中を緩和する構造を取ったことで、フォトマスクの耐久性が向上した。
【００４７】
上の例では、遮光膜とは別の金属膜によって段差構造４０１を作製したが、遮光膜１０２の厚さを図４の構造となるよう変化させることによって作製してもよい。この構造は、遮光膜成膜を二段階とすることで作製できる。遮光膜１０２と段差構造４０１とを一体として作り込むことにより、密着剥離を繰り返す際に段差構造４０１と遮光膜１０２との間で剥がれが生じる危険性を防ぐことができる。
【００４８】
〔参考例４〕
本参考例の第１の応力分離構造を図６（ａ）に示す。図６（ａ）は、応力分離構造として、メンブレン周囲をとりまく支持体のさらに外側に、応力緩和用のメンブレン部分が形成されている近接場露光用フォトマスクである。
【００４９】
図６（ａ）の構造は、図２とほぼ同様に作製することができる。図２（ｂ）のメンブレン作製のためのマスクを作製する際に、メンブレン周囲にも応力緩和用メンブレンを作製できるよう、マスクパターンを形成する。図２（ｅ）においてエッチングを行うことによって、図６（ａ）の構造が作製できる。
【００５０】
応力緩和用メンブレンは、被露光面に密着するメンブレン部分１０４の周囲の支持体のさらに外側に、支持体をとりまくように形成される。露光時に露光パターンをフォトレジストまで密着させるときに、メンブレンの撓みは、応力緩和用メンブレンと露光パターンのあるメンブレンとに分離して生じ、その結果、応力も分けることができる。応力を分離することができたため、メンブレン部分の急激な変形が緩和され、フォトマスクの耐久性が向上した。
【００５１】
また、応力緩和用メンブレンは、露光パターンのあるメンブレン部分１０４作製時に同時に作製することができるため、マスク作製においてスループットが向上する。
【００５２】
（変形例１）
図６（ｂ）のように、応力分離用メンブレンをつくるために周囲の支持体１０５部分に作製された穴を、支持体１０５とは異なる材料によって穴埋めしてもよい。
【００５３】
図６（ｂ）の構造は、図６（ａ）とほぼ同様に作製することができる。図６（ａ）の構造を作製した後にメンブレン周囲に作製された穴に対して穴埋めしても良いが、ハンドリング時に与える衝撃によってメンブレン部分が壊れてしまう危険性を回避するために、メンブレン部分のエッチングを最後に行い、メンブレン周囲の支持体１０５部分の穴を先にエッチングによって作製し、その部分に対して支持体１０５のヤング率より小さなヤング率を有する材料によって穴埋めを行うと良い。
【００５４】
支持体１０５のヤング率より小さなヤング率を有する材料として、レジストのような有機物や、高粘度ポリマーやゲル、金属、を用いることができる。これらは流し込む、蒸着する、等の方法を用いて穴埋めをすることができる。
【００５５】
穴埋めをすることによって作製された詰め物構造３０４の部分が、支持体１０５部分よりも弾性定数が低くなるよう、材質と厚さを調整する。
【００５６】
メンブレン周囲に詰め物構造３０４があることによって、露光時に露光パターンをフォトレジストまで密着させるときに、詰め物構造３０４と露光パターンのあるメンブレンとに応力を分けることができる。応力を分離することができたため、メンブレン部分の急激な変形が緩和され、フォトマスクの耐久性が向上した。
【００５７】
（変形例２）
この詰め物構造３０４はメンブレン部分１０４周囲の露光パターン１０１のないところに作製してもよい（図６（ｃ））。この場合穴埋め材料は、露光用光に対する透過率が低いものとする。穴埋め材料が露光用光を通す場合には、その露光パターンが、作製しようとするデバイス性能に影響を与えないような場所に穴を作製する。
【００５８】
この場合、メンブレンを撓ませる圧力制御に影響を大きく与えない程度の気体の漏れであれば、穴に詰め物をしなくてもよい。
【００５９】
このような構造とすることで、メンブレン部分の変形を、境界部分１０６と応力緩和部分３０１に分けることができる。応力を分離することができたため、メンブレン部分の急激な変形が緩和され、フォトマスクの耐久性が向上した。
【００６０】
〔参考例５〕
本参考例の第２の応力分離構造の例を図７（ａ）に示す。図７（ａ）はフォトマスクの支持体１０５の周囲に可動部を設けこれを応力分離構造とした例である。可動部は、弾性体、機械的可動機構、電気的可動機構などで形成できるが、ここではマイクロマシンプロセスを利用して、マスク基板の周囲に弾性ヒンジ構造６０１を作り込んだ。可動部は，さらに外側の支持体６０４によって支持されている。
【００６１】
弾性ヒンジ構造６０１は、気圧差、流体圧、静電力、電磁力などの力を加えることによって弾性変形し、支持体を被露光面に対して垂直の方向に変位させる。弾性ヒンジ構造の上下両側に気圧差を与えて変形させてもよい。
【００６２】
このフォトマスクを用いて露光を行うときは、弾性ヒンジ構造６０１を変形させ、支持体とメンブレン部分１０４を全体的に被露光面に近づけ（図７（ｂ））、さらに圧力差などを利用することによりメンブレン部分１０４を撓ませ（図７（ｃ））、露光パターン１０１をフォトレジスト１０７に密着させ露光を行う。
【００６３】
露光後は、圧力差などを元に戻して（或いは逆の値になるようにしてから）メンブレン部分１０４の撓みを取り除いてから弾性ヒンジ構造６０１を駆動させることによって初期状態（図７（ａ））とすることができる。
【００６４】
あるいは、メンブレン部分を、マスク両面の気圧差によって撓ませ、それと同時に弾性ヒンジ構造にも同じ気圧差を与えて変形させてもよい。
【００６５】
弾性ヒンジ構造６０１の変形によって支持体が垂直下方向に移動するので，メンブレン部分も同じく下に移動する。変形前は大きく離れていたメンブレンと被露光面が，この移動によって近づくので，メンブレン部分が被露光面に密着するのに必要な撓み量は，弾性ヒンジ構造がない場合に比べて小さくてすむ。
【００６６】
このように、図７（ａ）の変形前の状態では大きく離れていたマスクーレジスト間の距離を，可動部の変形によって、支持体とそれと一緒に動くメンブレン部分を図７（b）のように移動させた。この移動量を、図７（ｃ）において▲１▼で示す。この結果、マスクーレジスト間の距離が▲２▼で示してある大きさまで小さくなった。メンブレン部分は▲２▼の撓みが生じるだけですむので、可動部がない場合に比べて応力が緩和される。
【００６７】
メンブレン部分１０４の撓み量が応力緩和部分６０２を有することにより低減することができたので、メンブレンの境界部分６０３にかかる応力を低減することができた。図１１において境界部分１０６に集中してしまう応力を、図７中の、応力緩和部分６０２と境界部分６０３とに分離したため、フォトマスクの耐性が向上した。
【００６８】
また、メンブレン部分１０４とは弾性ヒンジ構造６０１を介してつながっている外側の支持体６０４を、マスク−レジスト間距離を調整するためのステージに固定することで、支持体６０４とフォトレジスト１０７との距離を大きく離したまま、マスクとレジストとの相対位置を変化させることができたので、安価なステージが使用できるというメリットが生じた。
【００６９】
可動部として，リン青銅等の平行板バネ７０２（図８（ｂ））、板バネ７０３（図８（ｃ））を，内側支持体１０５と外側支持体６０４の間に接合して用いても良い。ばね７０２、７０３など、外部駆動機構がないものは、メンブレン部分１０４を撓ませるための圧力差を変形に利用してもよい。ばね７０２、７０３は，メンブレンのように薄くする必要はないので、弾性量を調整して、メンブレン部分１０４よりも大きく撓むようにすることもできる。
【００７０】
〔参考例６〕
上記の参考例５ではメンブレンマスク−レジスト間距離の一部を低減させ，それによってメンブレン部分の応力を分離する可動部として、マイクロマシンによる弾性ヒンジ構造を用いたが、図８（ａ）のアクチュエーター７０１を用いてもよい。アクチュエーターとしては、静電タイプ、磁気力タイプ、圧電タイプのものを用いてもよいし、リニアモータやピエゾ機構を用いてもよい。
【００７１】
モーターやピエゾ機構など、外部駆動機構があるものはそれを駆動させることでマスク上の露光パターン１０１とフォトレジストとの距離を近づけてからメンブレン部分１０４を撓ませる。
【００７２】
上記７つの実施例に示されている方法を、それぞれ組み合わせることによっても、フォトマスクの耐久性を向上することができる。このときは、それぞれの応力集中部分が異なるところとなるように注意する。
【００７３】
例えば、支持体部分に段差構造を作製し、さらにその段差構造部分に切れ目構造を作製することもできる（図９（ａ））。また、段差構造４０１を作製し、さらに弾性ヒンジ構造６０１を作り込んでも良い（図９（ｂ））。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、メンブレン部分を有する近接場露光用フォトマスクにおいて、応力緩和構造を作製することにより、メンブレンと支持体との境界である局所部分に集中していた応力を緩和することができため、フォトマスクの耐久性が上がった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１に記載のフォトマスクの構成を示す図
【図２】 実施例１に記載のフォトマスクの作製プロセスを示す図
【図３】 参考例１、２に記載のフォトマスクの構成を示す図
【図４】 参考例３に記載のフォトマスクの構成と動作を示す図
【図５】 参考例３に記載のフォトマスクの作製プロセスを示す図
【図６】 参考例４、５に記載のフォトマスクの構成を示す図
【図７】 参考例６に記載のフォトマスクの構成と動作を示す図
【図８】 参考例６に記載のフォトマスクの構成を示す図
【図９】 参考例６に記載のフォトマスクの構成を示す図
【図１０】 メンブレン部分にかかる応力のシミュレーション結果
【図１１】 従来のフォトマスクの構造と動作を示す図
【符号の説明】
１０１ 露光パターン
１０２ 遮光膜
１０３ メンブレン母材
１０４ メンブレン部分
１０５ 支持体
１０６ 境界部分
１０７ フォトレジスト
１０８ 応力集中緩和構造
１０９ 応力緩和部分
２０１ メンブレン母材
２０２ 遮光膜
３０１ 応力緩和部分
３０２ メンブレン母材
３０３ 中間層
３０４ 詰め物構造
４０１ 段差構造
４０２ 応力緩和部分
６０１ 弾性ヒンジ構造
６０２ 応力緩和部分
６０３ 境界部分
６０４ 支持体
７０１ アクチュエーター
７０２ 平行板バネ
７０３ 板バネ
【発明の属する技術分野】
本発明は微細パターン作製を可能にする近接場露光技術において、近接場露光用フォトマスクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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エバネッセント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。
【０００５】
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。
【０００６】
これを解決する方法として、近接場が遮光膜間から滲み出るようなパターンを有したフォトマスクを、基板上のフォトレジストに密着させて露光し、フォトマスク上の微細パターンを一度にフォトレジストに転写する、という方法が特許文献1で提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平11-145051号
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記近接場を用いた露光方法は、露光用の光の波長よりも非常に小さな、数１０ｎｍ程度の微細パターン作製が可能であるが、そのために上記特許文献1では、フォトマスクにメンブレン部分を作製し、圧力によってこれを撓ませてフォトレジストに近接場領域まで近接させて露光を行う方法が提案されている。
【０００９】
図１１を用いて、露光パターン１０１を有する遮光膜１０２と、メンブレン母材１０３とからなるメンブレン部分１０４を有するフォトマスク（図１１（ａ））として、図１１に示す構造のフォトマスクを用いた露光について説明する。
【００１０】
光の回折限界を越える微細構造作製が可能な近接場露光のメリットを活かすために、露光時には、露光パターン１０１をフォトレジスト１０７に近接場領域（露光パターンの大きさにもよるが、おおよそ１００nm以下）にまで近接させる必要がある。従って、露光時はメンブレン部分１０４を撓ませることによってフォトレジストに露光パターンを密着させた状態とする（図１１（ｂ））。
【００１１】
露光のために、メンブレン部分をレジストへ密着、剥離を繰り返していると、メンブレン部分が破れてフォトマスクが使えなくなってしまうことがある。メンブレン部分が破れるときは、支持体との境界部分１０６で破れていることが殆どであった。これは、支持体１０５とメンブレン部分１０４との境界部分１０６には、メンブレン部分１０４が撓むことによってできる応力が局所的に集中してしまうことが考えられる。
【００１２】
マスク撓みにより応力がメンブレン部分にどのようにかかるかをシミュレーションした結果を図１０に示す。図１０中、横軸はメンブレン中心からの距離、縦軸はメンブレン内に生じる引っ張り応力を表している。メンブレン部分はφ１０ｍｍとして計算した。
【００１３】
図１０と図１１から明らかなように、メンブレンにかかる力は図１１での境界部分１０６に集中しており、また、密着させようとする面積が広くなればなるほど、メンブレンにかかる力の大きさと集中度が増す。従って、より大面積にわたって露光パターンを作製し、密着面積を広げようとすればするほど、メンブレンの耐久性に問題がでてくることが予想される。
【００１４】
また、メンブレンにかかる力の大きさは、撓む前のマスク−レジスト間距離に依存しており、この距離が大きいほどメンブレンにかかる力の大きさが大きくなる。メンブレンにかかる力を少なくし、フォトマスクの耐久性をあげるためには、この距離を小さくすれば良いが、小さい距離を精度よくコントロールするには精密な垂直移動ステージが必要になる。例えば、ステッパ露光装置においてステップ・アンド・リピート方式で露光を行うとき等、フォトマスクとフォトレジストの相対位置を短時間で変えて露光するので、過度に位置精度を上げることは時間がかかり好ましくない。また、ステージのコストもかかる。このように，マスクーレジスト間の距離精度を高くすること，言い換えれば撓み前のマスクーレジスト間距離を小さくすることは困難であった。
【００１５】
本発明は、メンブレン部分を有する近接場露光用フォトマスクを用いて大面積に露光を行うときでも破れにくく耐久性がよい近接場露光用フォトマスクを提供することを目的とする。
【００１６】
さらに、マスクーレジスト間の距離が大きくてもメンブレン部分の耐久性が良い近接場露光用フォトマスクを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明により提供される近接場露光用フォトマスクは、微小開口を備えた遮光膜を一方の面に設けたメンブレン部分と、該メンブレン部分の周囲領域を支持する支持体と、を有し前記メンブレン部分を撓ませてフォトレジストと接触した状態で露光を行うための近接場露光用フォトマスクにおいて、前記メンブレン部分の周囲にポリマー又はゲルからなる補強材を備え、前記メンブレン部分を撓ませることで前記メンブレン部分と前記支持体との境界に生ずる応力の集中を前記補強材により分散させるようにしたことを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明では、マスクをレジストに密着させる過程でメンブレン部分が撓み変形を生じたときに，メンブレンと支持体の境界部という狭い個所に応力が集中してしまうのを防ぎ、応力を緩和させる構造をマスクにもたせる。この応力集中緩和構造は、次の２つのいずれか、あるいは両方の効果が得られるように作製する。
【００１９】
一つめは、応力がかかる領域を広げ、応力を分散することである。従来の構造では、支持体は変形を受けず、メンブレン部分が支持体との境界いっぱいまで変形し得る構造になっていたので，メンブレンの境界部分１０６（図１１（ｂ））に変形が集中し，その狭い範囲に応力が集中してしまう。メンブレンの変形を分散せ，緩やかにすることにより、応力のかかる領域を広げることができ、単位面積あたりの歪エネルギが低下する。その結果、マスクの耐久性をあげることができる。
【００２０】
変形の分散，あるいは応力の分散は，支持体とメンブレン部分の境界から，メンブレン側に分散させる方法と，支持体側に分散させる方法がある。
【００２１】
二つめは、応力がかかる領域を２ヶ所以上に分け、応力を分離することである。狭い範囲に応力が集中してしまうと、メンブレンの境界部分１０６（図１１（ｂ））の変形が急激になる。応力のかかる領域を複数設けてやれば、メンブレンの変形は段階的となり、１箇所ごとの応力値は低下する。狭領域に集中していた応力を分離させることによって、マスクの耐久性をあげることができる。
【００２２】
具体的には、支持体に可動部を設け、マスクの撓み変形の１部をこの可動部の変位で置き換える。可動部は，支持体をメンブレンの面に垂直な方向に変位させ，その結果、支持体に固定されたメンブレン部分も垂直に変位する。それによって、マスクとレジストとの密着に要するメンブレンの撓み量が少なくてすみ，応力が緩和される。
【００２３】
この構造により，撓み前のマスク−レジスト間の距離を大きく取ることができ、マスクの耐久性が上がると同時に、マスク−レジスト間の距離制御に要求される機械精度を低下させることができるため、スループットの向上も望める。また、大面積への対応も期待できる。
【００２４】
以下に本発明のフォトマスクについて、より具体的な例を挙げて説明する。
【００２５】
【実施例】
〔実施例１〕
（メンブレン周囲支持体側に応力集中緩和構造を作製）
本発明の第１の応力分散構造を、図１（ａ）に示す。図１（ａ）は、応力分散構造である補強材がメンブレン周囲に作製されている近接場露光用フォトマスクである。
【００２６】
まず、フォトマスクの作製方法を図２に示し、以下に説明する。
（１）フォトマスク支持体１０５に、メンブレン母材２０１を成膜する（図２（ａ））。
（２）支持体１０５の片面のメンブレン母材２０１を、メンブレン部分作製の際のエッチングマスクとなるよう、位置合わせを行い、パターンニングを行う（図２（ｂ））。
（３）パターンニングを行っていない側に遮光膜２０２を成膜する（図２（ｃ））。
（４）段差構造のない遮光膜部分を加工し、微細パターンなど、露光の元となる、露光パターン１０１を作製する（図２（ｄ））。
（５）図２（ｂ）で作製したパターンニングしてあるメンブレン母材をマスクとして支持体１０５をエッチングすることによって、メンブレン部分１０４を作製する（図２（ｅ））。
上記では、支持体１０５をエッチングし、メンブレン部分１０４を作製する工程を最後としたが、この工程は決まっているわけではない。遮光膜を作製する前に行ってもよいし、遮光膜成膜後段差構造作製前に行ってもよい。
（６）最後に、メンブレン部分周囲に応力緩和構造である補強材１０８を作製する。
【００２７】
露光を行う時のメンブレン部分１０４を撓ませる際の境界部分１０６の変形が急激にならず、図１（ｂ）のように緩やかになるよう、補強材の材質や厚さを調整する。例えば、高粘度ポリマーやゲルをメンブレン周囲のみにスポイトやスピンコーター、蒸着機を用いて形成する、金属を斜め蒸着することでメンブレン周囲のみに形成するという方法でも、補強材１０８が作製できる。
【００２８】
以上のようにして作製した近接場露光用フォトマスクを用い、フォトレジスト１０７に密着させるためにメンブレン部分１０４を撓ませると、図１１（ｂ）では境界部分１０６は急激な変形だったのが、支持体との境界に接しているメンブレン部分１０４が応力緩和構造１０８に支持され、図１（ｂ）のように緩やかな変形となる。メンブレン部分にかかる応力が境界の内側（メンブレン側）の応力緩和部分１０９に分散されたため、フォトマスクの耐久性が向上した。
【００２９】
〔参考例１〕
（支持体膜厚変化）
本発明の参考例として第２の応力分散構造を図３（ａ）に示す。図３（ａ）は、応力分散構造がメンブレン周囲の支持体の厚さ変化によって形成されている近接場露光用フォトマスクである。支持体の厚さは、メンブレンとの境界に近いところで薄くする。
【００３０】
図３（ａ）の構造は、図２とほぼ同様に作製することができる。異なる部分は、図２（ｅ）以降で、図２（ｅ）の代わりにメンブレン作製時の支持体エッチングを、二段階のドライエッチングとすることで実現することができる。一段階目のドライエッチング深さによって、支持体段差を調整することができる。また、一段階目と二段階目のドライエッチング面積の大きさによって、支持体段差領域を調整することができる。
【００３１】
支持体段差とその領域を調整することにより、応力集中緩和の程度を調整する。
【００３２】
メンブレン部分を撓ませると、メンブレン周囲の薄く形成された支持体がメンブレン部分につれて撓む。マスク母材部分が支持体段差によって支持されるため、すなわち、本実施例では、メンブレン部分と支持体との境界から、支持体側の薄肉の応力緩和部分３０１に応力が分散されるためにメンブレン部分の急激な変形が緩和される。このため、フォトマスクの耐久性が向上した。
【００３３】
また、本実施例は、応力緩和構造である支持体段差領域が支持体と一体となっていることで、フォトマスクの撓みを繰り返すことによるずれによって、応力緩和構造が変化し、露光精度が落ちる、マスク破壊となる、といった危険性が回避できる。
【００３４】
本実施例の応力分散構造の変形例を図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）は、応力分散構造がメンブレン周囲の支持体の連続的な厚さ変化によって形成されている近接場露光用フォトマスクである。
【００３５】
図３（ｂ）の構造も、図２とほぼ同様に作製することができる。異なる部分は、図２（ｅ）以降で、図２（ｅ）の代わりにメンブレン作製時の支持体エッチングを、等方性のエッチングとすることで実現することができる。支持体としてＳｉを用いる場合は、例えばエッチャントとしてフッ酸、硝酸、酢酸の混合液を用い、ウェットエッチングを行うことにより図３（ｂ）の構造が作製できる。エッチングの曲率は、上記３種のエッチャントの混合比を変えることにより調整する。
【００３６】
メンブレン部分を撓ませると、メンブレン周囲の支持体１０５の厚さがメンブレン部分に近づくにつれてだんだんと薄くなっているため支持体が緩やかに撓み、これに支持されているメンブレン周囲のメンブレン母材１０３も緩やかに撓む。実施例２と同様に応力緩和部分３０１に応力がより分散されるためにメンブレン部分の急激な変形が緩和される。このため、フォトマスクの耐久性がより向上した。
【００３７】
本実施例も、応力緩和構造である支持体段差領域が支持体と一体となっていることで、フォトマスクの撓みを繰り返すことによるずれによって、応力緩和構造が変化し、露光精度が落ちる、マスク破壊となる、といった危険性が回避できる。
【００３８】
さらに、ウェットエッチングを用いてメンブレン部分１０４と応力緩和構造を一度に作製するために、マスク作製工程が減り、マスク作製においてスループットが向上する。
【００３９】
〔参考例２〕
参考例１は、フォトマスク支持体の厚さ変化を応力緩和構造としているが、本参考例は、第３の応力分散構造として、メンブレン部分の厚さを、支持体との境界近くで厚くする。
【００４０】
図３（ｃ）は、メンブレン母材３０２の厚さをメンブレン周囲のみ厚くするものである。
【００４１】
図３（ｄ）は、メンブレンと支持体の間に中間層３０３を設け、メンブレン周囲部分を段階的に支持できるようにするものである。いずれの応力緩和構造によっても、メンブレン部分と支持体の境界より内側（メンブレン側）のメンブレンの厚さの厚い部分が応力緩和部分３０１になり、その領域に変形が分散し、メンブレン部分の急激な変形が緩和され、応力が分散される。このため、フォトマスクの耐久性が向上する。
【００４２】
〔参考例３〕
参考例２では、メンブレン母材３０２の肉厚部分および中間層３０３をメンブレンの厚さを厚くした部分を、遮光膜とは逆側に形成したが、遮光膜側に形成することもできる。本発明の第４の応力分散構造であるこのフォトマスクの構成を図４（ａ）に示す。図４（ａ）は、メンブレン部分の遮光膜側に段差構造４０１を設け、支持体との境界付近のメンブレンの厚さを厚くしたものである。
【００４３】
本実施例のフォトマスクの作製プロセスを図５に示す。
（１）まず、フォトマスク支持体１０５に、メンブレン母材２０１を成膜する（図５（ａ））。
（２）支持体１０５の片面のメンブレン母材２０１を、メンブレン部分作製の際のエッチングマスクとなるよう、位置合わせを行い、パターンニングを行う（図５（ｂ））。
（３）パターンニングを行っていない側に遮光膜２０２を成膜する（図５（ｃ））。
（４）遮光膜２０２の上に、段差構造４０１となるものを成膜する。この段差構造とは、遮光膜との段差が付き、レジストとの剥離性の良いものであれば何でも良いが、金属を用いることでプロセスが容易になる。例えば、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔａ、Ａｌなどが挙げられる。段差構造４０１上にレジストを塗布し、通常露光機による露光、現像を行うことで、メンブレン部分１０４よりも内側に伸びたレジスト構造物を作製する。段差構造の材料となるものを蒸着し、レジストをリムーブすることで、段差構造４０１を形成する（図５（ｄ））。
（５）段差構造のない遮光膜部分を加工し、微細パターンなど、露光の元となる、露光パターン１０１を作製する（図５（ｅ））。
（６）図５（ｂ）で作製したパターンニングしてあるメンブレン母材をマスクとして支持体１０５をエッチングすることによって、メンブレン部分１０４を作製する（図５（ｆ））。
【００４４】
上記では、支持体１０５をエッチングし、メンブレン部分１０４を作製する工程を最後としたが、この工程順は決まっているわけではない。遮光膜を作製する前に行ってもよいし、遮光膜成膜後段差構造作製前に行ってもよい。
【００４５】
このフォトマスクを用いて、露光のためにメンブレン部分１０４を撓ませてフォトレジスト１０７に露光パターン１０１を近づけていく（図４（ｂ））。すると、段差構造４０１によってメンブレン部分の変形は２段階となり、境界部分１０６だけに集中していた応力が応力緩和部分４０２に分散する。
【００４６】
遮光膜部分に段差をつけることにより、メンブレン部分の撓みによる応力集中を緩和する構造を取ったことで、フォトマスクの耐久性が向上した。
【００４７】
上の例では、遮光膜とは別の金属膜によって段差構造４０１を作製したが、遮光膜１０２の厚さを図４の構造となるよう変化させることによって作製してもよい。この構造は、遮光膜成膜を二段階とすることで作製できる。遮光膜１０２と段差構造４０１とを一体として作り込むことにより、密着剥離を繰り返す際に段差構造４０１と遮光膜１０２との間で剥がれが生じる危険性を防ぐことができる。
【００４８】
〔参考例４〕
本参考例の第１の応力分離構造を図６（ａ）に示す。図６（ａ）は、応力分離構造として、メンブレン周囲をとりまく支持体のさらに外側に、応力緩和用のメンブレン部分が形成されている近接場露光用フォトマスクである。
【００４９】
図６（ａ）の構造は、図２とほぼ同様に作製することができる。図２（ｂ）のメンブレン作製のためのマスクを作製する際に、メンブレン周囲にも応力緩和用メンブレンを作製できるよう、マスクパターンを形成する。図２（ｅ）においてエッチングを行うことによって、図６（ａ）の構造が作製できる。
【００５０】
応力緩和用メンブレンは、被露光面に密着するメンブレン部分１０４の周囲の支持体のさらに外側に、支持体をとりまくように形成される。露光時に露光パターンをフォトレジストまで密着させるときに、メンブレンの撓みは、応力緩和用メンブレンと露光パターンのあるメンブレンとに分離して生じ、その結果、応力も分けることができる。応力を分離することができたため、メンブレン部分の急激な変形が緩和され、フォトマスクの耐久性が向上した。
【００５１】
また、応力緩和用メンブレンは、露光パターンのあるメンブレン部分１０４作製時に同時に作製することができるため、マスク作製においてスループットが向上する。
【００５２】
（変形例１）
図６（ｂ）のように、応力分離用メンブレンをつくるために周囲の支持体１０５部分に作製された穴を、支持体１０５とは異なる材料によって穴埋めしてもよい。
【００５３】
図６（ｂ）の構造は、図６（ａ）とほぼ同様に作製することができる。図６（ａ）の構造を作製した後にメンブレン周囲に作製された穴に対して穴埋めしても良いが、ハンドリング時に与える衝撃によってメンブレン部分が壊れてしまう危険性を回避するために、メンブレン部分のエッチングを最後に行い、メンブレン周囲の支持体１０５部分の穴を先にエッチングによって作製し、その部分に対して支持体１０５のヤング率より小さなヤング率を有する材料によって穴埋めを行うと良い。
【００５４】
支持体１０５のヤング率より小さなヤング率を有する材料として、レジストのような有機物や、高粘度ポリマーやゲル、金属、を用いることができる。これらは流し込む、蒸着する、等の方法を用いて穴埋めをすることができる。
【００５５】
穴埋めをすることによって作製された詰め物構造３０４の部分が、支持体１０５部分よりも弾性定数が低くなるよう、材質と厚さを調整する。
【００５６】
メンブレン周囲に詰め物構造３０４があることによって、露光時に露光パターンをフォトレジストまで密着させるときに、詰め物構造３０４と露光パターンのあるメンブレンとに応力を分けることができる。応力を分離することができたため、メンブレン部分の急激な変形が緩和され、フォトマスクの耐久性が向上した。
【００５７】
（変形例２）
この詰め物構造３０４はメンブレン部分１０４周囲の露光パターン１０１のないところに作製してもよい（図６（ｃ））。この場合穴埋め材料は、露光用光に対する透過率が低いものとする。穴埋め材料が露光用光を通す場合には、その露光パターンが、作製しようとするデバイス性能に影響を与えないような場所に穴を作製する。
【００５８】
この場合、メンブレンを撓ませる圧力制御に影響を大きく与えない程度の気体の漏れであれば、穴に詰め物をしなくてもよい。
【００５９】
このような構造とすることで、メンブレン部分の変形を、境界部分１０６と応力緩和部分３０１に分けることができる。応力を分離することができたため、メンブレン部分の急激な変形が緩和され、フォトマスクの耐久性が向上した。
【００６０】
〔参考例５〕
本参考例の第２の応力分離構造の例を図７（ａ）に示す。図７（ａ）はフォトマスクの支持体１０５の周囲に可動部を設けこれを応力分離構造とした例である。可動部は、弾性体、機械的可動機構、電気的可動機構などで形成できるが、ここではマイクロマシンプロセスを利用して、マスク基板の周囲に弾性ヒンジ構造６０１を作り込んだ。可動部は，さらに外側の支持体６０４によって支持されている。
【００６１】
弾性ヒンジ構造６０１は、気圧差、流体圧、静電力、電磁力などの力を加えることによって弾性変形し、支持体を被露光面に対して垂直の方向に変位させる。弾性ヒンジ構造の上下両側に気圧差を与えて変形させてもよい。
【００６２】
このフォトマスクを用いて露光を行うときは、弾性ヒンジ構造６０１を変形させ、支持体とメンブレン部分１０４を全体的に被露光面に近づけ（図７（ｂ））、さらに圧力差などを利用することによりメンブレン部分１０４を撓ませ（図７（ｃ））、露光パターン１０１をフォトレジスト１０７に密着させ露光を行う。
【００６３】
露光後は、圧力差などを元に戻して（或いは逆の値になるようにしてから）メンブレン部分１０４の撓みを取り除いてから弾性ヒンジ構造６０１を駆動させることによって初期状態（図７（ａ））とすることができる。
【００６４】
あるいは、メンブレン部分を、マスク両面の気圧差によって撓ませ、それと同時に弾性ヒンジ構造にも同じ気圧差を与えて変形させてもよい。
【００６５】
弾性ヒンジ構造６０１の変形によって支持体が垂直下方向に移動するので，メンブレン部分も同じく下に移動する。変形前は大きく離れていたメンブレンと被露光面が，この移動によって近づくので，メンブレン部分が被露光面に密着するのに必要な撓み量は，弾性ヒンジ構造がない場合に比べて小さくてすむ。
【００６６】
このように、図７（ａ）の変形前の状態では大きく離れていたマスクーレジスト間の距離を，可動部の変形によって、支持体とそれと一緒に動くメンブレン部分を図７（b）のように移動させた。この移動量を、図７（ｃ）において▲１▼で示す。この結果、マスクーレジスト間の距離が▲２▼で示してある大きさまで小さくなった。メンブレン部分は▲２▼の撓みが生じるだけですむので、可動部がない場合に比べて応力が緩和される。
【００６７】
メンブレン部分１０４の撓み量が応力緩和部分６０２を有することにより低減することができたので、メンブレンの境界部分６０３にかかる応力を低減することができた。図１１において境界部分１０６に集中してしまう応力を、図７中の、応力緩和部分６０２と境界部分６０３とに分離したため、フォトマスクの耐性が向上した。
【００６８】
また、メンブレン部分１０４とは弾性ヒンジ構造６０１を介してつながっている外側の支持体６０４を、マスク−レジスト間距離を調整するためのステージに固定することで、支持体６０４とフォトレジスト１０７との距離を大きく離したまま、マスクとレジストとの相対位置を変化させることができたので、安価なステージが使用できるというメリットが生じた。
【００６９】
可動部として，リン青銅等の平行板バネ７０２（図８（ｂ））、板バネ７０３（図８（ｃ））を，内側支持体１０５と外側支持体６０４の間に接合して用いても良い。ばね７０２、７０３など、外部駆動機構がないものは、メンブレン部分１０４を撓ませるための圧力差を変形に利用してもよい。ばね７０２、７０３は，メンブレンのように薄くする必要はないので、弾性量を調整して、メンブレン部分１０４よりも大きく撓むようにすることもできる。
【００７０】
〔参考例６〕
上記の参考例５ではメンブレンマスク−レジスト間距離の一部を低減させ，それによってメンブレン部分の応力を分離する可動部として、マイクロマシンによる弾性ヒンジ構造を用いたが、図８（ａ）のアクチュエーター７０１を用いてもよい。アクチュエーターとしては、静電タイプ、磁気力タイプ、圧電タイプのものを用いてもよいし、リニアモータやピエゾ機構を用いてもよい。
【００７１】
モーターやピエゾ機構など、外部駆動機構があるものはそれを駆動させることでマスク上の露光パターン１０１とフォトレジストとの距離を近づけてからメンブレン部分１０４を撓ませる。
【００７２】
上記７つの実施例に示されている方法を、それぞれ組み合わせることによっても、フォトマスクの耐久性を向上することができる。このときは、それぞれの応力集中部分が異なるところとなるように注意する。
【００７３】
例えば、支持体部分に段差構造を作製し、さらにその段差構造部分に切れ目構造を作製することもできる（図９（ａ））。また、段差構造４０１を作製し、さらに弾性ヒンジ構造６０１を作り込んでも良い（図９（ｂ））。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、メンブレン部分を有する近接場露光用フォトマスクにおいて、応力緩和構造を作製することにより、メンブレンと支持体との境界である局所部分に集中していた応力を緩和することができため、フォトマスクの耐久性が上がった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１に記載のフォトマスクの構成を示す図
【図２】 実施例１に記載のフォトマスクの作製プロセスを示す図
【図３】 参考例１、２に記載のフォトマスクの構成を示す図
【図４】 参考例３に記載のフォトマスクの構成と動作を示す図
【図５】 参考例３に記載のフォトマスクの作製プロセスを示す図
【図６】 参考例４、５に記載のフォトマスクの構成を示す図
【図７】 参考例６に記載のフォトマスクの構成と動作を示す図
【図８】 参考例６に記載のフォトマスクの構成を示す図
【図９】 参考例６に記載のフォトマスクの構成を示す図
【図１０】 メンブレン部分にかかる応力のシミュレーション結果
【図１１】 従来のフォトマスクの構造と動作を示す図
【符号の説明】
１０１ 露光パターン
１０２ 遮光膜
１０３ メンブレン母材
１０４ メンブレン部分
１０５ 支持体
１０６ 境界部分
１０７ フォトレジスト
１０８ 応力集中緩和構造
１０９ 応力緩和部分
２０１ メンブレン母材
２０２ 遮光膜
３０１ 応力緩和部分
３０２ メンブレン母材
３０３ 中間層
３０４ 詰め物構造
４０１ 段差構造
４０２ 応力緩和部分
６０１ 弾性ヒンジ構造
６０２ 応力緩和部分
６０３ 境界部分
６０４ 支持体
７０１ アクチュエーター
７０２ 平行板バネ
７０３ 板バネ
Claims (1)
- 微小開口を備えた遮光膜を一方の面に設けたメンブレン部分と、該メンブレン部分の周囲領域を支持する支持体と、を有し前記メンブレン部分を撓ませてフォトレジストと接触した状態で露光を行うための近接場露光用フォトマスクにおいて、前記メンブレン部分の周囲にポリマー又はゲルからなる補強材を備え、前記メンブレン部分を撓ませることで前記メンブレン部分と前記支持体との境界に生ずる応力の集中を前記補強材により分散させるようにしたことを特徴とする近接場露光用フォトマスク。
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