JPH11145051A - 露光方法及び露光装置 - Google Patents
露光方法及び露光装置Info
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- JPH11145051A JPH11145051A JP9322231A JP32223197A JPH11145051A JP H11145051 A JPH11145051 A JP H11145051A JP 9322231 A JP9322231 A JP 9322231A JP 32223197 A JP32223197 A JP 32223197A JP H11145051 A JPH11145051 A JP H11145051A
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/7035—Proximity or contact printers
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70325—Resolution enhancement techniques not otherwise provided for, e.g. darkfield imaging, interfering beams, spatial frequency multiplication, nearfield lenses or solid immersion lenses
Abstract
(57)【要約】
【課題】 エバネッセント光を用いた露光で１００ｎｍ
以下の解像力を達成する露光方法及び露光装置を実現す
ること。 【解決手段】 表面に幅が１００ｎｍ以下の開口からな
る微小開口パターンを有し、且つ弾性体で構成されてマ
スク面の法線方向に弾性変形可能なマスクを用いて、該
マスク表面に対向して配置した非露光物に該微小開口パ
ターンの露光・転写を行なうことを特徴とする露光方法
及び露光装置。
以下の解像力を達成する露光方法及び露光装置を実現す
ること。 【解決手段】 表面に幅が１００ｎｍ以下の開口からな
る微小開口パターンを有し、且つ弾性体で構成されてマ
スク面の法線方向に弾性変形可能なマスクを用いて、該
マスク表面に対向して配置した非露光物に該微小開口パ
ターンの露光・転写を行なうことを特徴とする露光方法
及び露光装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は微細加工を行なう露
光方法及び露光装置に関し、特に線幅１００ｎｍ以下の
パターンの微細加工を行なう際に好適な露光方法及び露
光装置に関するもである。
光方法及び露光装置に関し、特に線幅１００ｎｍ以下の
パターンの微細加工を行なう際に好適な露光方法及び露
光装置に関するもである。
【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・大集積化の発展とともに、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の限界は用い
る光の波長程度である。光リソグラフィー装置ではこの
ため短波長化が進み、現在では近紫外線レーザーが用い
られ、０．１μｍ前後の微細加工が可能となっている。
ッサの高速化・大集積化の発展とともに、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の限界は用い
る光の波長程度である。光リソグラフィー装置ではこの
ため短波長化が進み、現在では近紫外線レーザーが用い
られ、０．１μｍ前後の微細加工が可能となっている。
【０００３】このように光リソグラフィーでは微細化が
進んでいるが、０．１μｍ以下の微細加工を行なうに
は、レーザーのさらなる短波長化、さらにその波長域で
のレンズ開発等、解決しなければならない課題が多い。
進んでいるが、０．１μｍ以下の微細加工を行なうに
は、レーザーのさらなる短波長化、さらにその波長域で
のレンズ開発等、解決しなければならない課題が多い。
【０００４】一方、光によって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Ｓ
ＮＯＭと略す）の構成を用いた微細加工装置が提案され
ている。これは例えば１００ｎｍ以下の大きさの微小開
口から滲み出すエバネッセント光を用いてレジストに光
の波長限界を越える局所的な露光を行なう装置である。
しかしながらこれらのＳＮＯＭ構成のリソグラフィー装
置ではいずれも１本あるいは数本の加工プローブで一筆
書きのように微細加工を行なう構成のため、スループッ
トが向上しないという問題点を有していた。
工を可能にする手段として、近接場光学顕微鏡（以下Ｓ
ＮＯＭと略す）の構成を用いた微細加工装置が提案され
ている。これは例えば１００ｎｍ以下の大きさの微小開
口から滲み出すエバネッセント光を用いてレジストに光
の波長限界を越える局所的な露光を行なう装置である。
しかしながらこれらのＳＮＯＭ構成のリソグラフィー装
置ではいずれも１本あるいは数本の加工プローブで一筆
書きのように微細加工を行なう構成のため、スループッ
トが向上しないという問題点を有していた。
【０００５】これを解決する方法として特開平０８−１
７９４９３号公報に見られるように、光マスクに対して
プリズムを設けて全反射となる角度で光を入射させ、全
反射面から滲み出すエバネッセント光を用いて光マスク
のパターンをレジストに一括転写するという提案がなさ
れている。
７９４９３号公報に見られるように、光マスクに対して
プリズムを設けて全反射となる角度で光を入射させ、全
反射面から滲み出すエバネッセント光を用いて光マスク
のパターンをレジストに一括転写するという提案がなさ
れている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記特開平０８−１７
９４９３号公報に記載のプリズムを用いたエバネッセン
ト光による一括露光装置では、プリズム・マスクとレジ
スト面との間隔を１００ｎｍ以下に設定することが必須
である。しかしながら実際にはプリズム・マスク面全面
に渡ってレジスト面との間隔を１００ｎｍ以下にするこ
とはプリズム・マスクや基板の面精度の限界から困難で
ある。またプリズム・マスクと基板の位置合わせに少し
でも傾きがあると、やはりプリズム・マスク面全面にわ
たってレジスト面との間隔を１００ｎｍ以下に設定する
ことが困難となる。
９４９３号公報に記載のプリズムを用いたエバネッセン
ト光による一括露光装置では、プリズム・マスクとレジ
スト面との間隔を１００ｎｍ以下に設定することが必須
である。しかしながら実際にはプリズム・マスク面全面
に渡ってレジスト面との間隔を１００ｎｍ以下にするこ
とはプリズム・マスクや基板の面精度の限界から困難で
ある。またプリズム・マスクと基板の位置合わせに少し
でも傾きがあると、やはりプリズム・マスク面全面にわ
たってレジスト面との間隔を１００ｎｍ以下に設定する
ことが困難となる。
【０００７】この様な間隔の不均一性は露光パターンの
むらや、プリズム・マスクによるレジストの部分的に押
しつぶすという問題を生じさせていた。
むらや、プリズム・マスクによるレジストの部分的に押
しつぶすという問題を生じさせていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のエバネッセント光を用いた露光方法及び露
光装置では表側の面に幅が１００ｎｍ以下の開口からな
る微小開口パターンを有し、且つ弾性体で構成されてマ
スク面の法線方向に弾性変形可能なマスクを用いること
により、該マスクの表側の面に対向して配置した被露光
物に該微小開口パターンの露光・転写を行なうことを特
徴としている。さらに本発明の露光方法及び露光装置で
は該微小開口から滲み出すエバネッセント光による微細
加工を行なうため、該マスクを弾性変形させて非露光物
に密着させる手段を有するとともに、該マスク裏面から
光を照射する手段を有することを特徴としている。前記
密着手段は該マスクの表側の面側に比べ、裏面側が高い
圧力となるような圧力差を設ける手段を有し、該圧力に
よりマスクが弾性変形し、マスクと被露光物を密着させ
ることを特徴としている。
め、本発明のエバネッセント光を用いた露光方法及び露
光装置では表側の面に幅が１００ｎｍ以下の開口からな
る微小開口パターンを有し、且つ弾性体で構成されてマ
スク面の法線方向に弾性変形可能なマスクを用いること
により、該マスクの表側の面に対向して配置した被露光
物に該微小開口パターンの露光・転写を行なうことを特
徴としている。さらに本発明の露光方法及び露光装置で
は該微小開口から滲み出すエバネッセント光による微細
加工を行なうため、該マスクを弾性変形させて非露光物
に密着させる手段を有するとともに、該マスク裏面から
光を照射する手段を有することを特徴としている。前記
密着手段は該マスクの表側の面側に比べ、裏面側が高い
圧力となるような圧力差を設ける手段を有し、該圧力に
よりマスクが弾性変形し、マスクと被露光物を密着させ
ることを特徴としている。
【０００９】また、本発明のエバネッセント光を用いた
露光方法及び露光装置の別の例では前記密着手段にマス
クと被露光物の間に静電力を発生させる手段を有し、該
静電力によりマスクを弾性変形させ、マスクと被露光物
を密着させることを特徴としている。
露光方法及び露光装置の別の例では前記密着手段にマス
クと被露光物の間に静電力を発生させる手段を有し、該
静電力によりマスクを弾性変形させ、マスクと被露光物
を密着させることを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は本発明のエバネッセント光
を用いた露光装置の実施例１の構成を表わすものであ
る。同図において１０６は露光用のマスクとして用いる
エバネッセント光マスク、１０８は被加工用の基板１０
８である。図１の下側はエバネッセント光マスク１０６
の表側の面で、与圧容器１０５の外側に、上側にある裏
面は与圧容器１０５の内側に面するように配置されてい
る。与圧容器１０５は圧力調節弁１０９を通して高圧ガ
ス容器１１０に接続され、与圧容器１０５内の圧力を調
整することができるようになっている。
を用いた露光装置の実施例１の構成を表わすものであ
る。同図において１０６は露光用のマスクとして用いる
エバネッセント光マスク、１０８は被加工用の基板１０
８である。図１の下側はエバネッセント光マスク１０６
の表側の面で、与圧容器１０５の外側に、上側にある裏
面は与圧容器１０５の内側に面するように配置されてい
る。与圧容器１０５は圧力調節弁１０９を通して高圧ガ
ス容器１１０に接続され、与圧容器１０５内の圧力を調
整することができるようになっている。
【００１１】被露光物の基板１０８は表面にレジスト１
０７が塗布され、ステージ１１１上に取り付けられてい
る。基板１０８は、次いで、ステージ１１１の駆動でエ
バネッセント光マスク１０６に対し２次元的に相対位置
合わせされる。相対位置合わせが完了すると、エバネッ
セント光マスク１０６の表側の面と基板１０８上のレジ
スト１０７面の間隔が全面にわたって１００ｎｍ以下と
なって密着するよう、基板１０８がマスク面の法線方向
にステージ駆動される。
０７が塗布され、ステージ１１１上に取り付けられてい
る。基板１０８は、次いで、ステージ１１１の駆動でエ
バネッセント光マスク１０６に対し２次元的に相対位置
合わせされる。相対位置合わせが完了すると、エバネッ
セント光マスク１０６の表側の面と基板１０８上のレジ
スト１０７面の間隔が全面にわたって１００ｎｍ以下と
なって密着するよう、基板１０８がマスク面の法線方向
にステージ駆動される。
【００１２】両者の密着後、コリメーターレンズ１０３
で平行光にされた露光用レーザー１０１から出射のレー
ザー光１０２が、ガラス窓１０４を通して与圧容器１０
５内に導入される。導入された光は与圧容器１０５内に
配置されたエバネッセント光マスク１０６を裏面側、即
ち上側から照射し、エバネッセント光マスク１０６の表
側の面上に配された金属パターン１１２から滲み出すエ
バネッセント光がレジスト１０７の露光を行なう。
で平行光にされた露光用レーザー１０１から出射のレー
ザー光１０２が、ガラス窓１０４を通して与圧容器１０
５内に導入される。導入された光は与圧容器１０５内に
配置されたエバネッセント光マスク１０６を裏面側、即
ち上側から照射し、エバネッセント光マスク１０６の表
側の面上に配された金属パターン１１２から滲み出すエ
バネッセント光がレジスト１０７の露光を行なう。
【００１３】ここで図４を用いてエバネッセント光によ
る露光の原理を説明する。同図においてマスク母材に入
射したレーザー光４０２は金属パターン４０３により形
成された微小開口４０４を照射する。微小開口４０４の
大きさ（幅）は、レーザ光４０２の波長に比べて小さ
く、１００ｎｍ以下のものである。
る露光の原理を説明する。同図においてマスク母材に入
射したレーザー光４０２は金属パターン４０３により形
成された微小開口４０４を照射する。微小開口４０４の
大きさ（幅）は、レーザ光４０２の波長に比べて小さ
く、１００ｎｍ以下のものである。
【００１４】通常、波長より小さい大きさの開口を光は
透過しない。しかしながら、開口の近傍にはエバネッセ
ント光４０５と呼ばれる光がわずかに滲みだしている。
エバネッセント光は開口から約１００ｎｍの距離以下近
傍にのみ存在する非伝播光で、開口から離れるとその強
度が急激に減少する。エバネッセント光４０５が滲み出
している微小開口４０４に対してレジストが塗布されて
いる基板４０７を近づけると、エバネッセント光４０５
がレジスト４０６中で散乱し、レジスト４０６を露光す
るのである。
透過しない。しかしながら、開口の近傍にはエバネッセ
ント光４０５と呼ばれる光がわずかに滲みだしている。
エバネッセント光は開口から約１００ｎｍの距離以下近
傍にのみ存在する非伝播光で、開口から離れるとその強
度が急激に減少する。エバネッセント光４０５が滲み出
している微小開口４０４に対してレジストが塗布されて
いる基板４０７を近づけると、エバネッセント光４０５
がレジスト４０６中で散乱し、レジスト４０６を露光す
るのである。
【００１５】レジスト４０６の膜厚が充分薄ければレジ
スト４０６中のエバネッセント光の散乱もあまり広がら
ず、レーザー光４０２の波長より小さい大きさの微小開
口４０４に応じた微小パターンをレジスト４０６に露光
・転写することができる。
スト４０６中のエバネッセント光の散乱もあまり広がら
ず、レーザー光４０２の波長より小さい大きさの微小開
口４０４に応じた微小パターンをレジスト４０６に露光
・転写することができる。
【００１６】エバネッセント光による露光を行なった後
は通常のプロセスで基板４０７の加工を行なう。例えば
レジスト現像後、エッチングを行なえば、基板４０７に
微小開口４０４に応じた微小パターンを形成することが
できる。
は通常のプロセスで基板４０７の加工を行なう。例えば
レジスト現像後、エッチングを行なえば、基板４０７に
微小開口４０４に応じた微小パターンを形成することが
できる。
【００１７】次にエバネッセント光マスクとレジスト／
基板の密着方法の詳細について説明する。
基板の密着方法の詳細について説明する。
【００１８】エバネッセント光マスク１０６の表面と基
板１０８上のレジスト１０７面がともに完全に平坦であ
れば、両者を全面にわたって密着させることが可能であ
る。しかしながら実際にはマスク面やレジスト／基板面
には凹凸やうねりが存在するため、単純に両者を近づけ
接触させるだけだと密着部分と非密着分が混在する状態
となる。
板１０８上のレジスト１０７面がともに完全に平坦であ
れば、両者を全面にわたって密着させることが可能であ
る。しかしながら実際にはマスク面やレジスト／基板面
には凹凸やうねりが存在するため、単純に両者を近づけ
接触させるだけだと密着部分と非密着分が混在する状態
となる。
【００１９】このため本実施例ではエバネッセント光マ
スク１０６の裏面から表側の面方向に向かって圧力を印
加してエバネッセント光マスク１０６に弾性変形による
撓みを生じさせ、該マスク１０６をレジスト１０７／基
板１０８へ押し付けることにより、両者を全面にわたっ
て密着させることを特徴としている。
スク１０６の裏面から表側の面方向に向かって圧力を印
加してエバネッセント光マスク１０６に弾性変形による
撓みを生じさせ、該マスク１０６をレジスト１０７／基
板１０８へ押し付けることにより、両者を全面にわたっ
て密着させることを特徴としている。
【００２０】圧力を印加する実施例１が図１で、エバネ
ッセント光マスク１０６の裏面側が与圧容器１０５内に
面し、与圧容器内に高圧ガスが導入されて与圧容器内を
外気圧より高い圧力にしている。これによりエバネッセ
ント光マスク１０６とレジスト１０７／基板１０８が全
面にわたって均一な圧力で密着される。
ッセント光マスク１０６の裏面側が与圧容器１０５内に
面し、与圧容器内に高圧ガスが導入されて与圧容器内を
外気圧より高い圧力にしている。これによりエバネッセ
ント光マスク１０６とレジスト１０７／基板１０８が全
面にわたって均一な圧力で密着される。
【００２１】密着状態の調整は与圧容器内の圧力調整に
よって行なわれ、エバネッセント光マスク１０６とレジ
スト１０７／基板１０８の間に働く押し付け力、即ち、
両者の密着力が制御される。マスク面やレジスト／基板
面の凹凸やうねりがやや大きいときには与圧容器内の圧
力を高めに設定して密着力を増大させ、凹凸やうねりに
よるマスク面とレジスト／基板面との間隔ばらつきをな
くすことができる。
よって行なわれ、エバネッセント光マスク１０６とレジ
スト１０７／基板１０８の間に働く押し付け力、即ち、
両者の密着力が制御される。マスク面やレジスト／基板
面の凹凸やうねりがやや大きいときには与圧容器内の圧
力を高めに設定して密着力を増大させ、凹凸やうねりに
よるマスク面とレジスト／基板面との間隔ばらつきをな
くすことができる。
【００２２】逆にエバネッセント光マスクの表側の面及
びレジスト／基板を減圧容器内に配置する構成もある。
この場合には減圧容器内より高い外気圧との圧力差によ
りエバネッセント光マスクの裏面側から表面側に圧力が
かかり、エバネッセント光マスクとレジストの密着性を
高めることができる。マスク面やレジスト／基板面の凹
凸やうねりがやや大きいときには、減圧容器内の圧力を
低めに設定して密着力を増大させ、マスク面とレジスト
／基板面の間隔ばらつきをなくすことができる。
びレジスト／基板を減圧容器内に配置する構成もある。
この場合には減圧容器内より高い外気圧との圧力差によ
りエバネッセント光マスクの裏面側から表面側に圧力が
かかり、エバネッセント光マスクとレジストの密着性を
高めることができる。マスク面やレジスト／基板面の凹
凸やうねりがやや大きいときには、減圧容器内の圧力を
低めに設定して密着力を増大させ、マスク面とレジスト
／基板面の間隔ばらつきをなくすことができる。
【００２３】以上のように実施例１では密着性を良くす
るために、エバネッセント光マスクの表面側に比べ裏面
側が高い圧力となるような圧力差を設けて密着性を向上
させ、エバネッセント光を用いた露光を可能としてい
る。
るために、エバネッセント光マスクの表面側に比べ裏面
側が高い圧力となるような圧力差を設けて密着性を向上
させ、エバネッセント光を用いた露光を可能としてい
る。
【００２４】図５に示す実施例２は上記圧力印加方法と
して静電力を用いたものである。同図に示された電圧印
加手段５０３はエバネッセント光マスク５０１と基板５
０２との間に電圧をを印加し、両者の間に静電力を発生
させている。該静電力による引力がエバネッセント光マ
スク５０１と基板５０２を密着させる。エバネッセント
光マスク５０１とレジスト１０７／基板５０２との間の
密着力の調節は、印加電圧の値の制御によって行なうこ
とができる。
して静電力を用いたものである。同図に示された電圧印
加手段５０３はエバネッセント光マスク５０１と基板５
０２との間に電圧をを印加し、両者の間に静電力を発生
させている。該静電力による引力がエバネッセント光マ
スク５０１と基板５０２を密着させる。エバネッセント
光マスク５０１とレジスト１０７／基板５０２との間の
密着力の調節は、印加電圧の値の制御によって行なうこ
とができる。
【００２５】図２は本発明で用いるエバネッセント光マ
スクの構成である。図２（Ａ）はマスクの表側の面から
転写パターンを見た図、図２（Ｂ）は断面図である。エ
バネッセント光マスクは０．１〜１００μｍの膜厚の薄
膜からなるマスク母材２０１上に設けた１０〜１００ｎ
ｍの膜厚の金属薄膜に、１００ｎｍ以下の幅の微小開口
パターン２０３を形成したものである。マスク母材２０
１はＳｉ3Ｎ4やＳｉＯ2等、マスク面の法線方向に弾性
変形による撓みを生じることが可能な弾性体で、露光波
長において透明な材料を選択する。
スクの構成である。図２（Ａ）はマスクの表側の面から
転写パターンを見た図、図２（Ｂ）は断面図である。エ
バネッセント光マスクは０．１〜１００μｍの膜厚の薄
膜からなるマスク母材２０１上に設けた１０〜１００ｎ
ｍの膜厚の金属薄膜に、１００ｎｍ以下の幅の微小開口
パターン２０３を形成したものである。マスク母材２０
１はＳｉ3Ｎ4やＳｉＯ2等、マスク面の法線方向に弾性
変形による撓みを生じることが可能な弾性体で、露光波
長において透明な材料を選択する。
【００２６】マスク母材の厚さは薄いほど弾性変形しや
すく、レジスト／基板表面のより細かな大きさの凹凸や
うねりにならうような弾性変形が可能であるため、密着
性が増す。しかしながら、一方、露光面積に対して薄過
ぎるとマスクとしての強度が不足したり、密着露光を行
なった後、レジスト／基板に吸着して離れなくなる不都
合が生じる。このためマスク母材２０１の厚さは０．１
〜１００μｍの範囲にあることが望ましい。
すく、レジスト／基板表面のより細かな大きさの凹凸や
うねりにならうような弾性変形が可能であるため、密着
性が増す。しかしながら、一方、露光面積に対して薄過
ぎるとマスクとしての強度が不足したり、密着露光を行
なった後、レジスト／基板に吸着して離れなくなる不都
合が生じる。このためマスク母材２０１の厚さは０．１
〜１００μｍの範囲にあることが望ましい。
【００２７】金属薄膜２０２については、マスク上の微
小開口パターンから滲み出すエバネッセント光強度をな
るべく大きくするため、微小開口のマスク面の法線方向
の長さは小さくする必要がある。このためには金属薄膜
２０２の厚さはなるべく薄いことが好ましい。しかしな
がら、一方、金属薄膜２０２があまり薄いと金属薄膜２
０２が連続膜とならず、微小開口以外のところからの光
が漏れてしまう不都合が生じる。このため金属薄膜２０
２の厚さは１０〜１００ｎｍの範囲にあることが好まし
い。
小開口パターンから滲み出すエバネッセント光強度をな
るべく大きくするため、微小開口のマスク面の法線方向
の長さは小さくする必要がある。このためには金属薄膜
２０２の厚さはなるべく薄いことが好ましい。しかしな
がら、一方、金属薄膜２０２があまり薄いと金属薄膜２
０２が連続膜とならず、微小開口以外のところからの光
が漏れてしまう不都合が生じる。このため金属薄膜２０
２の厚さは１０〜１００ｎｍの範囲にあることが好まし
い。
【００２８】エバネッセント光マスクに要求される他の
性能に平坦性がある。レジスト／基板に密着する側の金
属薄膜２０２表面が平坦でないと、マスクとレジスト／
基板がうまく密着せず、露光むらを生じてしまう。この
ため、金属薄膜２０２表面の凹凸の大きさは、望ましく
は１０ｎｍ以下、少なくとも１００ｎｍ以下の極めて平
坦なものである必要がある。平坦性に関しては前述のマ
スク母材２０１で例にあげたＳｉ3Ｎ4やＳｉＯ2等を用
いて達成することができる。
性能に平坦性がある。レジスト／基板に密着する側の金
属薄膜２０２表面が平坦でないと、マスクとレジスト／
基板がうまく密着せず、露光むらを生じてしまう。この
ため、金属薄膜２０２表面の凹凸の大きさは、望ましく
は１０ｎｍ以下、少なくとも１００ｎｍ以下の極めて平
坦なものである必要がある。平坦性に関しては前述のマ
スク母材２０１で例にあげたＳｉ3Ｎ4やＳｉＯ2等を用
いて達成することができる。
【００２９】エバネッセント光マスクを用いて露光する
場合、マスクの表側の面に形成される微小開口パターン
の幅は露光に用いる光の波長より小さい必要があり、レ
ジストに転写する所望のパターン露光幅、具体的には１
〜１００ｎｍの範囲から選択される。
場合、マスクの表側の面に形成される微小開口パターン
の幅は露光に用いる光の波長より小さい必要があり、レ
ジストに転写する所望のパターン露光幅、具体的には１
〜１００ｎｍの範囲から選択される。
【００３０】微小開口パターンの幅が１００ｎｍ以上に
なると、本発明で用いるエバネッセント光ばかりでなく
強度的により大きな直接光がマスクを透過し、パターン
により光量レベルが大きく異なるため好ましくない。ま
た１ｎｍ以下の場合、露光は不可能ではないが、マスク
から滲み出すエバネッセント光強度が極めて小さくな
り、露光に長時間を要するので実用的でない。従って、
本発明では露光に直接光は使用せず、エバネッセント光
のみを用いることが特徴の一つである。
なると、本発明で用いるエバネッセント光ばかりでなく
強度的により大きな直接光がマスクを透過し、パターン
により光量レベルが大きく異なるため好ましくない。ま
た１ｎｍ以下の場合、露光は不可能ではないが、マスク
から滲み出すエバネッセント光強度が極めて小さくな
り、露光に長時間を要するので実用的でない。従って、
本発明では露光に直接光は使用せず、エバネッセント光
のみを用いることが特徴の一つである。
【００３１】なお、微小開口パターンの幅は１００ｎｍ
以下とすることが必要であるが、長手方向の長さの関し
ては制限がなく、自由なパターンが選択できる。図２
（Ａ）では一例としてカギ型のパターンを示したが、こ
の他にＳ字パターンの様に任意のパターンが適用でき
る。
以下とすることが必要であるが、長手方向の長さの関し
ては制限がなく、自由なパターンが選択できる。図２
（Ａ）では一例としてカギ型のパターンを示したが、こ
の他にＳ字パターンの様に任意のパターンが適用でき
る。
【００３２】図３はエバネッセント光マスク作製の詳細
を示したものである。図３（Ａ）は第１段階を示すもの
で、両面研磨された厚さ５００μｍのＳｉ（１１１）基
板３０１にＬＰ−ＣＶＤ法で表側となる面（図３（Ａ）
の上側）及び裏面（図３（Ａ）の下側）双方に膜厚２μ
ｍのＳｉ3Ｎ4膜３０２、３０３を成膜する。その後、表
側となる面のＳｉ3Ｎ4膜３０２上に蒸着法でＣｒ薄膜３
０４を膜厚１０ｎｍで成膜する。
を示したものである。図３（Ａ）は第１段階を示すもの
で、両面研磨された厚さ５００μｍのＳｉ（１１１）基
板３０１にＬＰ−ＣＶＤ法で表側となる面（図３（Ａ）
の上側）及び裏面（図３（Ａ）の下側）双方に膜厚２μ
ｍのＳｉ3Ｎ4膜３０２、３０３を成膜する。その後、表
側となる面のＳｉ3Ｎ4膜３０２上に蒸着法でＣｒ薄膜３
０４を膜厚１０ｎｍで成膜する。
【００３３】第２段階では図３（Ｂ）に示す様に表面に
電子線レジスト３０５を塗布し、電子線ビーム３０６で
１０ｎｍ幅の描画パターン３０７を露光する。露光され
た電子線レジストの現像を行なった後、ＣＣ１４でドラ
イエッチングを行ない、Ｃｒ薄膜３０４に微小開口パタ
ーン３０８を形成する。さらに裏面側のＳｉ3Ｎ4膜３０
３にエッチング用の窓を形成したのが図３（Ｃ）であ
る。
電子線レジスト３０５を塗布し、電子線ビーム３０６で
１０ｎｍ幅の描画パターン３０７を露光する。露光され
た電子線レジストの現像を行なった後、ＣＣ１４でドラ
イエッチングを行ない、Ｃｒ薄膜３０４に微小開口パタ
ーン３０８を形成する。さらに裏面側のＳｉ3Ｎ4膜３０
３にエッチング用の窓を形成したのが図３（Ｃ）であ
る。
【００３４】続いて図３（Ｄ）に示す用にＳｉ基板３０
１に対しＫＯＨを用いて裏面から異方性エッチングを行
なうと薄膜状のマスク３０９が形成される。最後にマス
ク支持部材３１０に接着して完成した状態が図３（Ｅ）
である。
１に対しＫＯＨを用いて裏面から異方性エッチングを行
なうと薄膜状のマスク３０９が形成される。最後にマス
ク支持部材３１０に接着して完成した状態が図３（Ｅ）
である。
【００３５】本発明のエバネッセント光を用いた露光装
置の被加工用の基板１０８にはＳｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ
等の半導体基板や、ガラス、石英、ＢＮ等の絶縁性基
板、あるいはこれらの基板上に金属、酸化物、窒化物等
を成膜したものなど、広い範囲のものを用いることがで
きる。ただし、本発明の露光方法及び露光装置では、エ
バネッセント光マスクとレジスト／基板を露光領域全域
にわたって望ましくは１０ｎｍ以下、少なくとも１００
ｎｍ以下の間隔になるよう密着させることが重要であ
る。このため、基板にはなるべく平坦なものを選択する
必要がある。
置の被加工用の基板１０８にはＳｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ
等の半導体基板や、ガラス、石英、ＢＮ等の絶縁性基
板、あるいはこれらの基板上に金属、酸化物、窒化物等
を成膜したものなど、広い範囲のものを用いることがで
きる。ただし、本発明の露光方法及び露光装置では、エ
バネッセント光マスクとレジスト／基板を露光領域全域
にわたって望ましくは１０ｎｍ以下、少なくとも１００
ｎｍ以下の間隔になるよう密着させることが重要であ
る。このため、基板にはなるべく平坦なものを選択する
必要がある。
【００３６】同様に、本発明で用いられるレジストの形
状も表面の凹凸が小さく平坦である必要がある。エバネ
ッセント光マスクから滲み出した光はマスクからの距離
が遠ざかるにつれ指数関数的に減少するため、レジスト
を１００ｎｍ以上の深いところまで露光することが困難
である。またエバネッセント光はレジストの中で散乱さ
れるように広がるため、露光パターン幅が広がることを
考慮すると、レジストの厚さは少なくとも１００ｎｍ以
下で、さらにできるだけ薄くする必要がある。
状も表面の凹凸が小さく平坦である必要がある。エバネ
ッセント光マスクから滲み出した光はマスクからの距離
が遠ざかるにつれ指数関数的に減少するため、レジスト
を１００ｎｍ以上の深いところまで露光することが困難
である。またエバネッセント光はレジストの中で散乱さ
れるように広がるため、露光パターン幅が広がることを
考慮すると、レジストの厚さは少なくとも１００ｎｍ以
下で、さらにできるだけ薄くする必要がある。
【００３７】以上より、レジスト材料およびコーティン
グ方法にの選択に当たっては、膜厚及びレジスト表面の
凹凸の大きさが望ましくは１０ｎｍ以下、少なくとも１
００ｎｍ以下の値が達成できるよう、極めて平坦な値を
達成できる条件を選択する必要がある。一つの例として
は、普通用いられる光レジスト材料をなるべく粘性が低
くなる溶媒に溶かし、スピンコートで薄く、且つ均一な
厚さになるようコーティングする方法をあげることがで
きる。
グ方法にの選択に当たっては、膜厚及びレジスト表面の
凹凸の大きさが望ましくは１０ｎｍ以下、少なくとも１
００ｎｍ以下の値が達成できるよう、極めて平坦な値を
達成できる条件を選択する必要がある。一つの例として
は、普通用いられる光レジスト材料をなるべく粘性が低
くなる溶媒に溶かし、スピンコートで薄く、且つ均一な
厚さになるようコーティングする方法をあげることがで
きる。
【００３８】また、他の光レジスト材料及びコーティン
グ法の実施例として、一分子中に疎水基、親水基、官能
基を有する両親媒性光レジスト材料分子を水面上に並べ
た単分子膜を所定の回数、基板上にすくいとって、基板
上に単分子膜の累積膜を形成するラングミュアー・ブロ
ジェット法（ＬＢ法）を用いることもできる。
グ法の実施例として、一分子中に疎水基、親水基、官能
基を有する両親媒性光レジスト材料分子を水面上に並べ
た単分子膜を所定の回数、基板上にすくいとって、基板
上に単分子膜の累積膜を形成するラングミュアー・ブロ
ジェット法（ＬＢ法）を用いることもできる。
【００３９】また、溶媒中や気相中で基板に対して一分
子層だけで物理吸着あるいは科学結合することにより、
基板上に光レジスト材料の単分子膜を形成する自己配向
単分子膜形成法（ＳＡＭ法）を用いても良い。
子層だけで物理吸着あるいは科学結合することにより、
基板上に光レジスト材料の単分子膜を形成する自己配向
単分子膜形成法（ＳＡＭ法）を用いても良い。
【００４０】これらのコーティング法のうち、ＬＢ法や
ＳＡＭ法は極めて薄いレジスト膜を均一な厚さで、しか
も表面の平坦性良く形成することができるため本発明の
エバネッセント光を用いた露光に適した光レジスト材料
のコーティング法といえる。
ＳＡＭ法は極めて薄いレジスト膜を均一な厚さで、しか
も表面の平坦性良く形成することができるため本発明の
エバネッセント光を用いた露光に適した光レジスト材料
のコーティング法といえる。
【００４１】エバネッセント光を用いた露光においては
露光時、露光領域全面にわたってエバネッセント光マス
ク１０６とレジスト１０７／基板１０８の間隔を少なく
とも１００ｎｍ以下で、しかもばらつきなく一定に保つ
必要がある。このためエバネッセント光露光に用いる基
板としては、他のリソグラフィープロセスを経て既に基
板上に１００ｎｍ以上の凹凸のあるパターンが形成され
ているものは好ましくない。
露光時、露光領域全面にわたってエバネッセント光マス
ク１０６とレジスト１０７／基板１０８の間隔を少なく
とも１００ｎｍ以下で、しかもばらつきなく一定に保つ
必要がある。このためエバネッセント光露光に用いる基
板としては、他のリソグラフィープロセスを経て既に基
板上に１００ｎｍ以上の凹凸のあるパターンが形成され
ているものは好ましくない。
【００４２】従ってエバネッセント光露光の対象として
は、他のプロセスの影響をあまり経ていない、例えばプ
ロセスの初期段階のできるだけ平坦な基板が望ましい。
エバネッセント光露光プロセスを他のリソグラフィープ
ロセスと組み合わせる場合も、エバネッセント光露光プ
ロセスはできるだけ初めに行なうことが望ましい。
は、他のプロセスの影響をあまり経ていない、例えばプ
ロセスの初期段階のできるだけ平坦な基板が望ましい。
エバネッセント光露光プロセスを他のリソグラフィープ
ロセスと組み合わせる場合も、エバネッセント光露光プ
ロセスはできるだけ初めに行なうことが望ましい。
【００４３】また図４でエバネッセント光マスク上の微
小開口４０４から滲み出すエバネッセント光４０５の強
度は、微小開口４０４の大きさによって異なる。従って
微小開口の大きさがまちまちであるとレジスト４０６に
対する露光の程度にばらつきが生じ、均一なパターン形
成が難しくなる。均一性の問題を避けるためには、一回
のエバネッセント光露光プロセスで用いるエバネッセン
ト光マスク上の微小開口パターンの幅を揃える必要があ
る。
小開口４０４から滲み出すエバネッセント光４０５の強
度は、微小開口４０４の大きさによって異なる。従って
微小開口の大きさがまちまちであるとレジスト４０６に
対する露光の程度にばらつきが生じ、均一なパターン形
成が難しくなる。均一性の問題を避けるためには、一回
のエバネッセント光露光プロセスで用いるエバネッセン
ト光マスク上の微小開口パターンの幅を揃える必要があ
る。
【００４４】以上の説明では基板全面に対応するエバネ
ッセント光マスクで、基板全面に一括でエバネッセント
光露光をする装置について説明したが、本発明の概念は
これに限定されるものでない。本発明は基板より小さな
エバネッセント光マスクを用い、基板の一部分に対する
エバネッセント光露光を基板上の位置を変えて繰り返し
行なうステップアンドリピート方式の装置にも同様に適
用できる。
ッセント光マスクで、基板全面に一括でエバネッセント
光露光をする装置について説明したが、本発明の概念は
これに限定されるものでない。本発明は基板より小さな
エバネッセント光マスクを用い、基板の一部分に対する
エバネッセント光露光を基板上の位置を変えて繰り返し
行なうステップアンドリピート方式の装置にも同様に適
用できる。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では１００
ｎｍ以下の幅の微小開口パターンを有するマスクを弾性
体で構成し、該マスクを弾性変形させてレジスト／基板
に密着させて微小開口パターンから滲み出るエバネッセ
ント光によりレジストを露光することにより、１００ｎ
ｍ以下のパターンをマスク全面にわたってむらなく、基
板に一括またはステップアンドリピートしながら転写す
ることが可能となった。
ｎｍ以下の幅の微小開口パターンを有するマスクを弾性
体で構成し、該マスクを弾性変形させてレジスト／基板
に密着させて微小開口パターンから滲み出るエバネッセ
ント光によりレジストを露光することにより、１００ｎ
ｍ以下のパターンをマスク全面にわたってむらなく、基
板に一括またはステップアンドリピートしながら転写す
ることが可能となった。
【００４６】本発明では直接光を使用せず、全てエバネ
セント光で露光するため、露光光の波長よりも細かいパ
ターンを効率良く、同一条件で露光することができる。
また薄いマスク厚で弾性変形を用いているため、密着性
が良いにもかかわらず、レジストを押しつぶすこともな
く良好なパターンを形成できる。
セント光で露光するため、露光光の波長よりも細かいパ
ターンを効率良く、同一条件で露光することができる。
また薄いマスク厚で弾性変形を用いているため、密着性
が良いにもかかわらず、レジストを押しつぶすこともな
く良好なパターンを形成できる。
【００４７】さらに工程によって本発明の露光法を使い
分けることによって、被露光対象である基板の状態に応
じて最適の露光法を選択することを可能とした。
分けることによって、被露光対象である基板の状態に応
じて最適の露光法を選択することを可能とした。
【図１】 本発明の実施例１のエバネッセント光露光装
置を示す図、
置を示す図、
【図２】 本発明のエバネッセント光マスクの構成を示
す図、
す図、
【図３】 エバネッセント光マスクの作製法を示す図、
【図４】 エバネッセント光による露光原理の説明図、
【図５】 本発明の実施例２のエバネッセント光露光装
置を示す図
置を示す図
１０１ レーザー １０２ レーザー光 １０３ コリメーターレンズ １０４ ガラス窓 １０５ 与圧容器 １０６ エバネッセント光マスク １０７ レジスト １０８ 基板 １０９ 与圧調整弁 １０９ 圧力調整弁 １１０ 高圧ガス １１１ ステージ １１２ 金属パターン ２０１ マスク母材 ２０２ 金属薄膜 ２０３ 微小開口パターン ３０１ Ｓｉ（１１１）基板 ３０２，３０３ Ｓｉ3Ｎ4薄膜 ３０４ Ｃｒ薄膜 ３０５ 電子線レジスト ３０６ 電子線ビーム ３０７ 描画パターン ３０８ 微小開口パターン ３０９ 薄膜状のマスク ３１０ マスク支持部材 ４０１ マスク母材 ４０２ レーザー光 ４０３ 金属パターン ４０４ 微小開口 ４０５ エバネッセント光 ４０６ レジスト ４０７ 基板 ５０１ エバネッセント光マスク ５０２ 基板 ５０３ 電圧印加手段
Claims (16)
- 【請求項１】 弾性体で構成され、表側の面に１００ｎ
ｍ以下の幅の微小開口パターンを有するマスクを用いて
被露光物にパターンを露光転写する露光装置において、
該マスクを弾性変形させて前記被露光物に密着させる手
段と、該マスクの裏面側から光を照射することを特徴と
する露光装置。 - 【請求項２】 前記密着手段が該マスクの裏面側が該マ
スクの表面側より高い圧力とすることを特徴とする請求
項１記載の露光装置。 - 【請求項３】 前記密着手段が前記圧力を調整可能とす
ることを特徴とする請求項２記載の露光装置。 - 【請求項４】 前記密着手段が該マスクの裏面側に設け
られた与圧容器であることを特徴とする請求項３記載の
露光装置。 - 【請求項５】 前記密着手段が該マスクの表面側と前記
被露光物側に設けられた減圧容器であることを特徴とす
る請求項３記載の露光装置。 - 【請求項６】 前記密着手段が該マスクと前記被露光物
の間に設けられた電圧印加手段であることを特徴とする
請求項１記載の露光装置。 - 【請求項７】 前記密着手段が前記電圧を調整可能とす
ることを特徴とする請求項６記載の露光装置。 - 【請求項８】 ０．１〜１００μｍの基板厚を持ち、該
基板上に１０〜１００ｎｍ厚の金属薄膜が形成され、該
金属薄膜上に１０〜１００ｎｍ以下の幅の微小パターン
が形成されていることを特徴とするマスク。 - 【請求項９】 該基板がＳｉ3Ｎ4またはＳｉＯ2である
ことを特徴とする請求項８記載のマスク。 - 【請求項１０】 前記微小パターンが露光光の線幅以下
であることを特徴とする請求項８記載のマスク。 - 【請求項１１】 弾性体で構成され、表側の面に１００
ｎｍ以下の幅の微小開口パターンを有するマスクを用い
て被露光物にパターンを露光転写する露光方法におい
て、該マスクを弾性変形させて前記被露光物に密着させ
た後、該マスクの裏面側から光を照射することを特徴と
する露光方法。 - 【請求項１２】 該マスクと前記被露光物を密着させる
力を調整可能とすることを特徴とする請求項１１記載の
露光方法。 - 【請求項１３】 前記密着させる力が圧力であることを
特徴とする請求項１２記載の露光方法。 - 【請求項１４】 前記密着させる力が静電力であること
を特徴とする請求項１２記載の露光方法。 - 【請求項１５】 請求項８のマスクを用いて表面にラン
グミュアー・ブロジェット法で形成されたレジストを露
光することを特徴とする露光方法。 - 【請求項１６】 請求項８のマスクを用いて表面に自己
配向単分子膜形成法で形成されたレジストを露光するこ
とを特徴とする露光方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32223197A JP3950532B2 (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 露光方法及び露光装置 |
| US09/184,655 US6171730B1 (en) | 1997-11-07 | 1998-11-03 | Exposure method and exposure apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32223197A JP3950532B2 (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 露光方法及び露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11145051A true JPH11145051A (ja) | 1999-05-28 |
| JP3950532B2 JP3950532B2 (ja) | 2007-08-01 |
Family
ID=18141400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32223197A Expired - Fee Related JP3950532B2 (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 露光方法及び露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3950532B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001135566A (ja) * | 1999-11-08 | 2001-05-18 | Canon Inc | 微細パターン作製方法 |
| JP2001308002A (ja) * | 2000-02-15 | 2001-11-02 | Canon Inc | フォトマスクを用いたパターン作製方法、及びパターン作製装置 |
| US6721040B2 (en) | 2001-01-26 | 2004-04-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Exposure method and apparatus using near field light |
| US6849391B2 (en) | 2001-06-12 | 2005-02-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoresist, photolithography method using the same, and method for producing photoresist |
| JP2005328020A (ja) * | 2004-04-16 | 2005-11-24 | Institute Of Physical & Chemical Research | リソグラフィーマスクおよび表面プラズモンを用いた光リソグラフィー法 |
| US7001696B2 (en) | 2002-06-14 | 2006-02-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Near-field light exposure mask with avoidance of overlap of near-field light, method for manufacturing the same, exposure apparatus and method using near-field light exposure mask, and method for manufacturing device |
| US7068353B2 (en) | 2000-12-12 | 2006-06-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Exposure apparatus and method |
| US7190438B2 (en) | 2003-02-20 | 2007-03-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Near-field exposure apparatus and near-field exposure photomask |
| JP2007294790A (ja) * | 2006-04-27 | 2007-11-08 | Canon Inc | 近接場露光用マスクの圧力制御方法及びその圧力制御装置 |
| US7659039B2 (en) | 2005-06-08 | 2010-02-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Near-field exposure mask, method of producing that mask, near-field exposure apparatus having that mask, and resist pattern forming method |
-
1997
- 1997-11-07 JP JP32223197A patent/JP3950532B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001135566A (ja) * | 1999-11-08 | 2001-05-18 | Canon Inc | 微細パターン作製方法 |
| US7136145B2 (en) | 2000-02-15 | 2006-11-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Pattern-forming apparatus using a photomask |
| JP2001308002A (ja) * | 2000-02-15 | 2001-11-02 | Canon Inc | フォトマスクを用いたパターン作製方法、及びパターン作製装置 |
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| US6721040B2 (en) | 2001-01-26 | 2004-04-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Exposure method and apparatus using near field light |
| US6849391B2 (en) | 2001-06-12 | 2005-02-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoresist, photolithography method using the same, and method for producing photoresist |
| US7303859B2 (en) | 2001-06-12 | 2007-12-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoresist, photolithography method using the same, and method for producing photoresist |
| US7001696B2 (en) | 2002-06-14 | 2006-02-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Near-field light exposure mask with avoidance of overlap of near-field light, method for manufacturing the same, exposure apparatus and method using near-field light exposure mask, and method for manufacturing device |
| US7190438B2 (en) | 2003-02-20 | 2007-03-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Near-field exposure apparatus and near-field exposure photomask |
| JP2005328020A (ja) * | 2004-04-16 | 2005-11-24 | Institute Of Physical & Chemical Research | リソグラフィーマスクおよび表面プラズモンを用いた光リソグラフィー法 |
| JP4572406B2 (ja) * | 2004-04-16 | 2010-11-04 | 独立行政法人理化学研究所 | リソグラフィーマスク |
| US7659039B2 (en) | 2005-06-08 | 2010-02-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Near-field exposure mask, method of producing that mask, near-field exposure apparatus having that mask, and resist pattern forming method |
| JP2007294790A (ja) * | 2006-04-27 | 2007-11-08 | Canon Inc | 近接場露光用マスクの圧力制御方法及びその圧力制御装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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