近接場露光用マスク及び該マスクを用いたレジストパターンの形成方法
【課題】露光中におけるマスクの発熱を抑制し、ショット毎のレジストパターンサイズのばらつきを抑えることが可能となる近接場露光用マスク及び該マスクを用いたレジストパターンの形成方法を提供する。
【解決手段】透明マスク母材１０１と、該透明マスク母材上のシリコンを含む遮光層１０３と、該透明マスク母材と該遮光層の間に設けられた反射層１０２を有し、前記反射層１０２と前記遮光層１０３に露光波長λ（ｎｍ）より小さい開口パターンが設けられた近接場露光用マスクであって、 前記透明マスク母材１０１と前記反射層との界面からの反射率が、透明マスク母材上のシリコンを含む遮光層との間に反射層を有さない近接場露光用マスクにおける透明マスク母材と遮光層界面からの反射率よりも高い構成とする。
【解決手段】透明マスク母材１０１と、該透明マスク母材上のシリコンを含む遮光層１０３と、該透明マスク母材と該遮光層の間に設けられた反射層１０２を有し、前記反射層１０２と前記遮光層１０３に露光波長λ（ｎｍ）より小さい開口パターンが設けられた近接場露光用マスクであって、 前記透明マスク母材１０１と前記反射層との界面からの反射率が、透明マスク母材上のシリコンを含む遮光層との間に反射層を有さない近接場露光用マスクにおける透明マスク母材と遮光層界面からの反射率よりも高い構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接場露光用マスク及び該マスクを用いたレジストパターンの形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、用いる光の波長の３分の１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、５０ｎｍ程度の微細加工が可能となっている。
このように微細化が進むフォトリソグラフィであるが、光の短波長化に伴い、露光装置の大型化、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。
【０００３】
一方、光を用いてその波長以下の解像度の微細加工を行なうために、近接場光を用いる方法が提案されている。
近接場光リソグラフィでは、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、露光装置構成の小型化を図ることができ、コストも低くすることが可能となる。
【０００４】
このような近接場光を用いる方法の一つとして、光ファイバーの先端をウエットエッチングにより先鋭化したプローブを走査する方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、この方式では、１本または数本の加工用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、スループットを向上させるという点に問題を有していた。
このため、光源波長より狭い開口が形成された遮光層を有するフォトマスクをレジストに密着させ、一括露光を行なうことで、スループットの向上を図ることが可能となる近接場露光方式が提案されている（例えば、非特許文献１、特許文献２参照）。
このような密着露光方式による近接場光によって、微細なレジストパターンを形成するためには、遮光層に露光波長より小さい開口パターンが設けられてなる近接場露光用マスクを用い、近接場露光用マスクとレジストを密着する必要がある。
近接場光の強度分布は、微小開口から離れるに従って急激に減衰するためである。
近接場露光用マスクの遮光層とし、シリコンを用いることで、消衰係数が大きく、ドライエッチングによる微細加工が容易となり、これにより微細な遮光層パターンを形成することが可能となる。
従来において、このような遮光層による近接場露光用マスクを用いて、マスクパターンを露光により転写することで、微細なレジストパターンを形成することが知られている（非特許文献２）。
一方、投影露光用マスクにおいて、金属遮光層とマスク母材との間に反射層を設け、投影露光用マスク自体の熱歪みを抑制するための技術が、例えば、特許文献３などで知られている。
【特許文献１】特開平７−１０６２２９号公報
【特許文献２】特開平１１−１４５０５１号公報
【特許文献３】特開２００１−１６６４５３号公報
【非特許文献１】Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７５，３５６０（１９９９）
【非特許文献２】２００６年春季第５３回応用物理学会予稿集、２５ａ−ＺＢ−１（２００６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、遮光層を有するマスクをレジスト層に密着させて露光を行なう近接場露光においては、遮光層によるマスクの熱がレジスト層に伝わり、パターンサイズがばらつくという問題が生じる。
次に、これらについて、更に詳細に説明する。
上記近接場露光において、マスクの遮光層は、照射光を反射または吸収し、直下に暗部を形成する。
ここで、例えば、露光光として水銀灯光のｉ線（波長３６５ｎｍ）、マスク母材として窒化シリコン（ｉ線における複素屈折率２．０９＋０ｉ）、遮光層としてアモルファスシリコン（ｉ線における複素屈折率３．９０＋２．６６ｉ）を用いた場合を考える。
このような場合において、フレネルの式から計算されるマスク母材と遮光層界面における露光光の反射率は２１％である。
反射されなかった露光光は遮光層に吸収され、熱に変換される。
フォトマスクの遮光層において、透過率がほぼ０％であることは、説明するまでもないことである。
【０００６】
一方、レジストは主として光反応により現像コントラストを発現するが、熱によっても反応が促進されることが一般に知られている。
特に、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な、光酸発生剤から生じた酸を触媒とする反応を起こすレジストにおいて、熱による反応の促進が顕著である。
このようなことから、遮光層を有するマスクをレジスト層に密着させて露光を行なう近接場露光において、遮光層でのマスクの熱がレジスト層に伝わることで、マスクの温度によってレジストの反応率が異なり、ショット毎にパターンサイズにばらつきが生じる。
その際、マスクの温度によるレジストの反応率が高い場合、例えば、ラインパターンであれば、ポジ型レジストでは線幅が細くなり、ネガ型レジストでは線幅が太くなる。
このような問題は、マスクとレジストが接触しない投影露光やプロキシミティ露光にはなかった、遮光層を有するマスクをレジスト層に密着させて露光を行なう近接場露光に特有の課題である。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑み、露光中におけるマスクの発熱を抑制し、ショット毎のレジストパターンサイズのばらつきを抑えることが可能となる近接場露光用マスク及び該マスクを用いたレジストパターンの形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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用マスク及び該マスクを用いたレジストパターンの形成方法を提供するものである。
本発明の近接場露光用マスクは、
透明マスク母材ｌ０と、該透明マスク母材上のシリコンを含む遮光層ｌ２と、該透明マスク母材と該遮光層の間に設けられた反射層ｌ１を有し、前記反射層ｌ１と前記遮光層ｌ２に露光波長λ（ｎｍ）より小さい開口パターンが設けられた近接場露光用マスクであって、
前記透明マスク母材ｌ０と前記反射層界面ｌ１からの反射率が、透明マスク母材上のシリコンを含む遮光層との間に反射層を有さない近接場露光用マスクにおける透明マスク母材と遮光層界面からの反射率よりも高いことを特徴とする。
また、本発明の近接場露光用マスクは、前記反射層の材料の複素屈折率を（ｎ１＋ｉｋ１）とし、前記反射層の厚さをｄ（ｎｍ）とするとき、これらが下記の式（１）を満たすように設定されることを特徴とする。
【０００９】
但し、ｍ，ｎを０，１，２のいずれかの添え字とし、
Ｙm＝（ｌm層の複素屈折率）＝ｎm＋ｉｋm
ｐm，n＝（Ｙm−Ｙn）／（Ｙm＋Ｙn）
ｔm，n＝２（ＹmＹn）０．５／（Ｙm＋Ｙn）
ｔ＝ｅｘｐ［（−２πｋl／λ）ｄ］
γ＝（−２πｎl／λ）ｄ
また、本発明の近接場露光用マスクは、前記反射層ｌ１を有する近接場露光用マスクにおいて、
前記遮光層ｌ２が、シリコンをモル分率で５０％以上１００％以下の範囲で含むことを特徴とする。
また、本発明の近接場露光用マスクは、前記反射層ｌ１が、複数の層で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用マスクは、前記反射層ｌ１が、アルミニウムであることを特徴とする。
また、本発明の近接場露光用マスクは、前記反射層ｌ１が、銀であることを特徴とする。
また、本発明の近接場露光用マスクは、前記反射層ｌ１が、クロムであることを特徴とする。
また、本発明の近接場露光用マスクは、前記透明マスク母材ｌ０が、窒化シリコンであることを特徴とする。
また、本発明の近接場露光用マスクは、前記透明マスク母材ｌ０が、シリコーンゴムであることを特徴とする。
また、本発明の近接場露光用マスクは、前記透明マスク母材ｌ０が、合成樹脂であることを特徴とする。
また、本発明の近接場露光用マスクは、前記透明マスク母材ｌ０が、スピン・オン・グラスであることを特徴とする。
また、本発明の近接場露光用マスクは、前記透明マスク母材ｌ０が、石英であることを特徴とする。
また、本発明の近接場露光用マスクは、前記透明マスク母材ｌ０と前記反射層ｌ１との間に、中間母材が設けられることを特徴とする。
また、本発明の近接場露光用マスクは、前記中間母材が、石英またはスピン・オン・グラスであることを特徴とする。
また、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って、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、上記したいずれか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。
また、本発明のレジストパターンの形成方法は、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。
また、本発明のレジストパターンの形成方法は、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。
また、本発明のレジストパターンの形成方法は、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。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、露光中におけるマスクの発熱を抑制し、ショット毎のレジストパターンサイズのばらつきを抑えることが可能となる近接場露光用マスク及び該マスクを用いたレジストパターンの形成方法を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。
シリコンを遮光層とする近接場露光において、ショット毎のパターンサイズのばらつきを抑えるためには、近接場露光用マスクとして露光中の発熱が小さいマスクを用いることが必要である。
このようなことから、本発明者らは、鋭意研究した結果、近接場露光用マスクのシリコン遮光層とマスク母材との間に反射層を設け、露光中における遮光層でのマスクの発熱を抑制することが可能となる新規な構成を見出した。
【００１２】
ところで、前述したように、投影露光用マスクにおいては、金属遮光層とマスク母材との間に反射層を設ける技術が、特許文献３などで知られている。
しかし、この技術は、マスク自体の熱歪みを抑制するためのものであり、遮光層でのマスクの熱がレジスト層に伝わることで、パターンサイズにばらつきが生じるという本発明の上記課題を解決するためのものではない。
【００１３】
以下に、これらについて更に詳細に説明する。
図１に、本実施の形態における反射層が設けられた近接場露光用マスクの基本構成を示す。
本実施の形態における近接場露光用マスクは、マスク母材１０１、反射層１０２、遮光層１０３、露光用光の波長よりも小さい幅の開口を少なくとも１つ以上含む微細パターン１０４を備える。
微細パターン１０４は、反射層１０２、遮光層１０３の双方をマスク母材が露出するまで貫通して形成される。
図１のような構成の近接場露光用マスクにおいて、微細パターンが形成されていない領域にけるマスク母材側から、マスクに対して垂直入射した光の、マスク母材と反射層界面からの反射率Ｒは、フレネルの式より、つぎの式（２）で表される。
【００１４】
なお、遮光層の膜厚は後述するが、遮光層とレジスト界面からの反射光は、遮光層中でほぼ全て吸収されるものとして、上記式には考慮されていない。
一方、反射層のない場合のマスク母材と遮光層の界面の反射率Ｒ’は、つぎの式（３）で表される。
【００１５】
ここで、Ｒ＞Ｒ’が成立する場合、反射層内部及び遮光層内部に入射する光エネルギーが、反射層のない場合よりも小さい。
反射されずに入射した入射光は吸収され、あるいはは透過するが、フォトマスクとして、反射層及び遮光層の透過率はほぼ０である。
つまり、反射率と吸収率の和は１であるとして良く、反射率が高いほど吸収率が低いといえる。
光吸収が低いほど、光が熱に変換されることによる熱の発生も小さいため、レジストの反応率に及ぼす影響が小さいのである。
微細パターンが形成されている領域における反射率と吸収率も、前記に準ずるものと考えられる。
【００１６】
マスク母材には、窒化シリコン、シリコーンゴム、合成樹脂、スピン・オン・グラス、石英など、露光波長に対して透明な材料を用いることができる。
シリコーンゴムや合成樹脂などは、露光光に対して透明でかつ低弾性率なので、レジスト基板のうねりへのマスクの追従性が高く、密着露光である近接場露光のマスク母材として、特に好ましい。
マスク母材の厚みは特に限定されないが、好ましくは０．１μｍ〜１０００μｍであり、より好ましくは２０μｍ〜３００μｍである。厚みが薄すぎる場合には、マスクの機械的強度が弱く、厚すぎると露光用光に対する透明性が低い。
シリコーンゴムとしては、例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）が挙げられる。ＰＤＭＳは波長２５０ｎｍ以上において透明である。
ＰＤＭＳの具体例としては、ダウ・コーニング社（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ）によって製造され、Ｓｙｌｇａｒｄの商標で市販されているＳｙｌｇａｒｄ１８２、１８４および１８６などが挙げられる。
【００１７】
合成樹脂としては、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、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル樹脂、などが挙げられる。
さらに、これら以外に、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、ポリイミドなどのようなプラスチックフィルムないしはシート等、公知のものが挙げられる。
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ＺＥＯＮＯＲ（Ｒ）、ＺＥＯＮＥＸ（Ｒ）（以上、環状ポリオレフィン）、東レ（株）製ルミラー（Ｒ）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ラート）、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。
【００１８】
遮光層は、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光学定数を自在に変化させることが可能である。
本実施の形態における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％未満の場合にはドライエッチングによる遮光層の加工が困難となる。
シリコンがモル分率で１００％であるアモルファスシリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンが特に好ましい。
シリコン遮光層の成膜方法としては、スパッタリング、電子ビーム蒸着法、抵抗加熱蒸着法、減圧Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＬＰＣＶＤ）などが挙げられる。
得られたシリコンがアモルファスであった場合、熱またはレーザによるアニーリングを行なって、結晶化させても良い。
【００１９】
遮光層の膜厚は、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、膜厚及び／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、前述したような金属の添加などで調整可能である。
消衰係数ｋ２、膜厚ｔａの遮光層の、露光波長λに対する透過率Ｔは、つぎの式（４）で算出することができる。
Ｔ＝ｅｘｐ（−４πｋ２ｔａ／λ）………式（４）
例えば、厚さ５０ｎｍの遮光層のｉ線における透過率は、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。
アモルファスシリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンのｉ線における消衰係数は２．６〜２．８程度である。
ここで、遮光層の膜厚は、例えば１０〜１００ｎｍの厚さとすることが好ましく、３０〜７０ｎｍの厚さが特に好ましい。
薄すぎると遮光性が低く、厚すぎるとドライエッチングによる微細パターンの加工が困難である。
反射層は、上記した式（１）を満たす材料及び膜厚とする。
材料としては、金属や半導体の単体もしくはそれらを２種以上含んでなる混合物を、用いることが好ましい。
しかし、アルミニウム（ｉ線における複素屈折率０．４１＋４．４３ｉ）、銀（ｉ線における複素屈折率０．１９＋１．６１ｉ）、クロム（ｉ線における複素屈折率１．４０＋３．２６ｉ）の３種の材料によるものが、ｉ線の反射率が高く、より好ましい。
マスク母材と反射層の密着性が低い場合には、両層の間に他の材料を下敷き層として成膜しても良い。
また、反射層を、複数の層で構成するようにしても良い。
【００２０】
図２に、マスク母材を石英、遮光層をアモルファスシリコンとした本実施の形態の近接場露光用マスクにおいて、反射層を上記３種の材料とした場合の反射層の膜厚と、上記した式（１）に基づいて計算された反射率の関係を示す。
上記３種の材料は、０ｎｍ以上の任意の膜厚で、反射層のない場合（反射層厚０ｎｍ）の反射率３６％よりも高い反射率を示すことがわかる。
特に、アルミニウムの場合、反射率が最大９０％となる。
つまり、反射層がない近接場露光用マスクに吸収されるエネルギーが６４％だったのに対し、本実施の形態のマスクでは１０％である。
【００２１】
露光によるマスクの発熱量も、本実施の形態においては、吸収される光エネルギーの低減に準じて低減されるものと期待される。
この理由により、本実施の形態における近接場露光用マスクの、露光中の温度が安定する。
本実施の形態において、反射層の膜厚は、アルミニウムは３０ｎｍ以上、銀は９０ｎｍ以上、クロムは４０ｎｍ以上が特に好ましいことが明らかとなった。
ただし、本発明は、上記した式（１）を満たす材料、膜厚であれば、アルミニウム、銀、クロムに限定されるものではない。
また、材料によっては、膜厚によって反射層がない場合よりも反射率が低い場合もあるので、上記した式（１）に基づいて慎重に膜厚を設定すべきである。
【００２２】
図３に示すように、マスク母材３０１と反射層３０２との間に中間母材３０５として、石英やスピン・オン・グラスのような屈折率１．５前後の透明材料を積層すると、上記した式（２）から計算してわかるように、反射率がより高くなる。
したがって、このような中間母材をマスク母材と反射層との間に積層する構成を採ることが、より好ましい。
中間母材３０５の厚みは特に限定されないが、好ましくは５〜５０００ｎｍであり、より好ましくは１０〜１０００ｎｍであり、特に好ましくは２０〜５００ｎｍである。
厚みが薄すぎる場合には、反射率の増大効果が小さくなり、厚すぎる場合には、マスクを被露光基板へ密着させた際の、被露光基板のうねりに対するマスクの追従性が低くなる。したがって、中間母材３０５の厚みを、上記した範囲とすることが好ましい。
【００２３】
［実施例１］
実施例１として、本発明を適用した近接場露光マスク及びその作製方法について説明する。
図４に、本実施例の近接場露光マスクの作製方法を説明する図を示す。
近接場露光マスクの作製に際し、まず、合成樹脂などのマスク母材４０１に、アルミニウムなどの反射層４０２を上記した式（１）に基づいて計算された膜厚で成膜する（図４（ａ））。
成膜の方法としてはスパッタリング、電子ビーム蒸着法、抵抗加熱蒸着法、減圧Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎなどが挙げられる。
次に、反射層４０２上にａ−Ｓｉなどの遮光層４０３を成膜する（図４（ｂ））。
成膜の方法としてはスパッタリング、電子ビーム蒸着法、抵抗加熱蒸着法、減圧Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＬＰＣＶＤ）などが挙げられる。
次に、遮光層４０３及び反射層４０２に微細パターン４０４を形成する（図４（ｃ））。
【００２４】
微細パターン４０４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４０４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。
ＥＢ描画装置を用いたエッチング加工では、遮光層４０３上にＥＢレジストを直接塗布するか、遮光層４０３上に酸化物層、金属層などのハードマスク層を形成し、その上にＥＢレジストを塗布する。
その際、ハードマスク層、遮光層４０３及び反射層４０２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ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8、ＣＣｌ2Ｆ２、ＣＣｌ4、ＣＢｒＦ3、ＢＣｌ3、ＰＣｌ3、ＳＦ6、Ｃｌ2、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。
ドライエッチングでは、垂直かつ微細な開口パターンを形成可能であり、本実施例では、特に好ましい。
【００２５】
以上により、図１に示すように、微細パターン１０４が、反射層１０２、遮光層１０３の双方をマスク母材が露出するまで貫通して形成された、シリコン遮光層１０３とマスク母材１０１との間に反射層１０２を有する近接場露光マスクが得られる。
本実施例の上記近接場露光マスクを近接場露光に用いることで、露光中における遮光層によるマスクの発熱を抑制することができ、ショット毎のレジストパターンサイズのばらつきを抑えることが可能となる。
【００２６】
［実施例２］
本発明の実施例２として、中間母材をマスク母材と反射層との間に積層して構成した近接場露光マスク及びその作製方法について説明する。
図５に、本実施例の近接場露光マスクの作製方法を説明する図を示す。
近接場露光マスクの作製に際し、まず、合成樹脂などのマスク母材５０１に、石英などの中間母材５０５を成膜する（図５（ａ））。
成膜の方法としては、石英やＳｉ3Ｎ4の場合、スパッタリング、電子ビーム蒸着法、抵抗加熱蒸着法、ＬＰＣＶＤなどが挙げられる。
スピン・オン・グラスの場合、スピン塗布、スプレー塗布、気相蒸着、浸漬などで成膜した後、ホットプレートやオーブンを用いて加熱硬化する。
反射層５０２の成膜（図５（ｂ））、遮光層５０３の成膜（図５（ｃ））、微細パターン５０４の形成（図５（ｄ））は、実施例１と同様に行なう。
【００２７】
これにより、中間母材５０５をマスク母材５０１と反射層５０２との間に積層して構成した遮光層５０３を有する近接場露光マスクが得られる。
本実施例の上記近接場露光マスクを近接場露光に用いることで、反射率をより高くして、露光中における遮光層によるマスクの発熱をより抑制することができ、ショット毎のレジストパターンサイズのばらつきをより一層抑えることが可能となる。
【００２８】
［実施例３］
実施例３として、本発明の近接場露光マスクを用いた近接場露光方法について説明する。
図６に、本実施例の近接場露光方法を説明するための図を示す。
近接場露光に際し、まず、マスク母材として合成樹脂を用いた近接場露光用マスク６１２の、マスク母材側に、露光用光に対して透明な剛体を設置する。
なお、本実施例においては石英ガラス６１３としたが、これに限定されるものではない。
近接場露光用マスク６１２の、遮光膜側に、レジストが塗布された被露光基板６１１を設置する。
ここで、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。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、ライン・エッジ・ラフネスの小さいパターンが形成されるため、本発明では特に好ましい。
【００２９】
次に、露光用光６５２を遮らないように荷重６５１を印加する（図６（ｂ））。
合成樹脂は一般的に柔軟性が高いため、被露光基板の表面のうねりに追従して、局所的に変形しながら、広い面積にわたって密着する。
被露光基板のうねりは、３００ｍｍΦシリコンウエハで１０００ｎｍ程度とされるウエハ基板の平坦度や、レジストの膜厚ムラに由来するものである。
図６では説明のため、被露光基板のうねりを誇張して示している。
【００３０】
また、本実施例では、近接場露光用マスクと被露光基板を密着させるための機構として荷重印加機構を示したが、気圧や液圧を利用しても良い。
その際、図７に示すような近接場露光装置を用いることができる。
図７において、７１０はステージ、７１１は被露光基板、７１２は近接場露光用マスク、７１３は透明な剛体、７１４は圧力調整機構、７１５は露光用光源、７１６は照明光学系、７１７はガラス窓である。
図７に示す機構においては、近接場露光用マスクと被露光基板を密着させるための機構として、図６の荷重印加機構の代わりに、圧力調整機構７１４によって近接場露光用マスク７１２に圧力を印加する構成が異なるだけで、他は図６と基本的に変わらない。
【００３１】
近接場露光用マスクと被露光基板が、パターンを形成する領域で完全に密着した状態で露光する（図６（ｃ））。
近接場露光の露光用光源（図７の露光用光源７１５参照）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、キセノンランプなどが用いられる。
あるいは、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。露光により近接場露光用マスクの遮光膜の開口部から近接場光が発生し、被露光基板上のレジストにパターン６１４の潜像が転写される。
近接場露光されたレジスト層は、必要に応じて被露光基板を加熱した後、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（図６（ｄ））。
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。これにより近接場レジストパターンが形成される。
【００３２】
従来例における反射層を有さない近接場露光用マスクを用いた場合には、同一の照度、同一の露光時間で露光しても、マスクの温度によってレジストの反応率が異なるため、ラインパターンの線幅やドット／ホールパターンの径がばらつく。
これに対して、上記本実施例による近接場露光方法では、従来例の近接場露光用マスクよりも発熱を抑制することができることから、マスクの温度がより安定し、レジストパターンサイズのばらつきを抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態における反射層が設けられた近接場露光用マスクの基本構成を示す図。
【図２】本発明の実施の形態における近接場露光用マスクの反射層の膜厚と反射率の関係を説明するための図。
【図３】本発明の実施の形態における近接場露光用マスクとして、マスク母材と反射層との間に中間母材を積層した構成例を説明するための図。
【図４】本発明の実施例１における近接場露光用マスクの作製方法を説明するための図。
【図５】本発明の実施例２における近接場露光用マスクの作製方法を説明するための図。
【図６】本発明の実施例３における近接場露光方法を説明するための図。
【図７】本発明の実施例３における近接場露光方法に用いられる近接場露光装置を説明するための図。
【符号の説明】
【００３４】
１０１：マスク母材
１０２：反射層
１０３：遮光層
１０４：微細パターン
３０１：マスク母材
３０２：反射層
３０３：遮光層
３０４：微細パターン
３０５：中間母材
４０１：マスク母材
４０２：反射層
４０３：遮光層
４０４：微細パターン
５０１：マスク母材
５０２：反射層
５０３：遮光膜
５０４：微細パターン
５０５：中間母材
６１１：被露光基板
６１２：近接場露光用マスク
６１３：石英ガラス
６１４：レジストパターン
６５１：荷重
６５２：露光用光
７１０：ステージ
７１１：被露光基板
７１２：近接場露光用マスク
７１３：透明な剛体
７１４：圧力調整機構
７１５：露光用光源
７１６：照明光学系
７１７：ガラス窓
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接場露光用マスク及び該マスクを用いたレジストパターンの形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、用いる光の波長の３分の１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、５０ｎｍ程度の微細加工が可能となっている。
このように微細化が進むフォトリソグラフィであるが、光の短波長化に伴い、露光装置の大型化、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。
【０００３】
一方、光を用いてその波長以下の解像度の微細加工を行なうために、近接場光を用いる方法が提案されている。
近接場光リソグラフィでは、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、露光装置構成の小型化を図ることができ、コストも低くすることが可能となる。
【０００４】
このような近接場光を用いる方法の一つとして、光ファイバーの先端をウエットエッチングにより先鋭化したプローブを走査する方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、この方式では、１本または数本の加工用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、スループットを向上させるという点に問題を有していた。
このため、光源波長より狭い開口が形成された遮光層を有するフォトマスクをレジストに密着させ、一括露光を行なうことで、スループットの向上を図ることが可能となる近接場露光方式が提案されている（例えば、非特許文献１、特許文献２参照）。
このような密着露光方式による近接場光によって、微細なレジストパターンを形成するためには、遮光層に露光波長より小さい開口パターンが設けられてなる近接場露光用マスクを用い、近接場露光用マスクとレジストを密着する必要がある。
近接場光の強度分布は、微小開口から離れるに従って急激に減衰するためである。
近接場露光用マスクの遮光層とし、シリコンを用いることで、消衰係数が大きく、ドライエッチングによる微細加工が容易となり、これにより微細な遮光層パターンを形成することが可能となる。
従来において、このような遮光層による近接場露光用マスクを用いて、マスクパターンを露光により転写することで、微細なレジストパターンを形成することが知られている（非特許文献２）。
一方、投影露光用マスクにおいて、金属遮光層とマスク母材との間に反射層を設け、投影露光用マスク自体の熱歪みを抑制するための技術が、例えば、特許文献３などで知られている。
【特許文献１】特開平７−１０６２２９号公報
【特許文献２】特開平１１−１４５０５１号公報
【特許文献３】特開２００１−１６６４５３号公報
【非特許文献１】Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７５，３５６０（１９９９）
【非特許文献２】２００６年春季第５３回応用物理学会予稿集、２５ａ−ＺＢ−１（２００６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、遮光層を有するマスクをレジスト層に密着させて露光を行なう近接場露光においては、遮光層によるマスクの熱がレジスト層に伝わり、パターンサイズがばらつくという問題が生じる。
次に、これらについて、更に詳細に説明する。
上記近接場露光において、マスクの遮光層は、照射光を反射または吸収し、直下に暗部を形成する。
ここで、例えば、露光光として水銀灯光のｉ線（波長３６５ｎｍ）、マスク母材として窒化シリコン（ｉ線における複素屈折率２．０９＋０ｉ）、遮光層としてアモルファスシリコン（ｉ線における複素屈折率３．９０＋２．６６ｉ）を用いた場合を考える。
このような場合において、フレネルの式から計算されるマスク母材と遮光層界面における露光光の反射率は２１％である。
反射されなかった露光光は遮光層に吸収され、熱に変換される。
フォトマスクの遮光層において、透過率がほぼ０％であることは、説明するまでもないことである。
【０００６】
一方、レジストは主として光反応により現像コントラストを発現するが、熱によっても反応が促進されることが一般に知られている。
特に、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な、光酸発生剤から生じた酸を触媒とする反応を起こすレジストにおいて、熱による反応の促進が顕著である。
このようなことから、遮光層を有するマスクをレジスト層に密着させて露光を行なう近接場露光において、遮光層でのマスクの熱がレジスト層に伝わることで、マスクの温度によってレジストの反応率が異なり、ショット毎にパターンサイズにばらつきが生じる。
その際、マスクの温度によるレジストの反応率が高い場合、例えば、ラインパターンであれば、ポジ型レジストでは線幅が細くなり、ネガ型レジストでは線幅が太くなる。
このような問題は、マスクとレジストが接触しない投影露光やプロキシミティ露光にはなかった、遮光層を有するマスクをレジスト層に密着させて露光を行なう近接場露光に特有の課題である。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑み、露光中におけるマスクの発熱を抑制し、ショット毎のレジストパターンサイズのばらつきを抑えることが可能となる近接場露光用マスク及び該マスクを用いたレジストパターンの形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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用マスク及び該マスクを用いたレジストパターンの形成方法を提供するものである。
本発明の近接場露光用マスクは、
透明マスク母材ｌ０と、該透明マスク母材上のシリコンを含む遮光層ｌ２と、該透明マスク母材と該遮光層の間に設けられた反射層ｌ１を有し、前記反射層ｌ１と前記遮光層ｌ２に露光波長λ（ｎｍ）より小さい開口パターンが設けられた近接場露光用マスクであって、
前記透明マスク母材ｌ０と前記反射層界面ｌ１からの反射率が、透明マスク母材上のシリコンを含む遮光層との間に反射層を有さない近接場露光用マスクにおける透明マスク母材と遮光層界面からの反射率よりも高いことを特徴とする。
また、本発明の近接場露光用マスクは、前記反射層の材料の複素屈折率を（ｎ１＋ｉｋ１）とし、前記反射層の厚さをｄ（ｎｍ）とするとき、これらが下記の式（１）を満たすように設定されることを特徴とする。
【０００９】
但し、ｍ，ｎを０，１，２のいずれかの添え字とし、
Ｙm＝（ｌm層の複素屈折率）＝ｎm＋ｉｋm
ｐm，n＝（Ｙm−Ｙn）／（Ｙm＋Ｙn）
ｔm，n＝２（ＹmＹn）０．５／（Ｙm＋Ｙn）
ｔ＝ｅｘｐ［（−２πｋl／λ）ｄ］
γ＝（−２πｎl／λ）ｄ
また、本発明の近接場露光用マスクは、前記反射層ｌ１を有する近接場露光用マスクにおいて、
前記遮光層ｌ２が、シリコンをモル分率で５０％以上１００％以下の範囲で含むことを特徴とする。
また、本発明の近接場露光用マスクは、前記反射層ｌ１が、複数の層で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用マスクは、前記反射層ｌ１が、アルミニウムであることを特徴とする。
また、本発明の近接場露光用マスクは、前記反射層ｌ１が、銀であることを特徴とする。
また、本発明の近接場露光用マスクは、前記反射層ｌ１が、クロムであることを特徴とする。
また、本発明の近接場露光用マスクは、前記透明マスク母材ｌ０が、窒化シリコンであることを特徴とする。
また、本発明の近接場露光用マスクは、前記透明マスク母材ｌ０が、シリコーンゴムであることを特徴とする。
また、本発明の近接場露光用マスクは、前記透明マスク母材ｌ０が、合成樹脂であることを特徴とする。
また、本発明の近接場露光用マスクは、前記透明マスク母材ｌ０が、スピン・オン・グラスであることを特徴とする。
また、本発明の近接場露光用マスクは、前記透明マスク母材ｌ０が、石英であることを特徴とする。
また、本発明の近接場露光用マスクは、前記透明マスク母材ｌ０と前記反射層ｌ１との間に、中間母材が設けられることを特徴とする。
また、本発明の近接場露光用マスクは、前記中間母材が、石英またはスピン・オン・グラスであることを特徴とする。
また、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って、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、上記したいずれか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。
また、本発明のレジストパターンの形成方法は、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。
また、本発明のレジストパターンの形成方法は、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。
また、本発明のレジストパターンの形成方法は、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。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、露光中におけるマスクの発熱を抑制し、ショット毎のレジストパターンサイズのばらつきを抑えることが可能となる近接場露光用マスク及び該マスクを用いたレジストパターンの形成方法を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。
シリコンを遮光層とする近接場露光において、ショット毎のパターンサイズのばらつきを抑えるためには、近接場露光用マスクとして露光中の発熱が小さいマスクを用いることが必要である。
このようなことから、本発明者らは、鋭意研究した結果、近接場露光用マスクのシリコン遮光層とマスク母材との間に反射層を設け、露光中における遮光層でのマスクの発熱を抑制することが可能となる新規な構成を見出した。
【００１２】
ところで、前述したように、投影露光用マスクにおいては、金属遮光層とマスク母材との間に反射層を設ける技術が、特許文献３などで知られている。
しかし、この技術は、マスク自体の熱歪みを抑制するためのものであり、遮光層でのマスクの熱がレジスト層に伝わることで、パターンサイズにばらつきが生じるという本発明の上記課題を解決するためのものではない。
【００１３】
以下に、これらについて更に詳細に説明する。
図１に、本実施の形態における反射層が設けられた近接場露光用マスクの基本構成を示す。
本実施の形態における近接場露光用マスクは、マスク母材１０１、反射層１０２、遮光層１０３、露光用光の波長よりも小さい幅の開口を少なくとも１つ以上含む微細パターン１０４を備える。
微細パターン１０４は、反射層１０２、遮光層１０３の双方をマスク母材が露出するまで貫通して形成される。
図１のような構成の近接場露光用マスクにおいて、微細パターンが形成されていない領域にけるマスク母材側から、マスクに対して垂直入射した光の、マスク母材と反射層界面からの反射率Ｒは、フレネルの式より、つぎの式（２）で表される。
【００１４】
なお、遮光層の膜厚は後述するが、遮光層とレジスト界面からの反射光は、遮光層中でほぼ全て吸収されるものとして、上記式には考慮されていない。
一方、反射層のない場合のマスク母材と遮光層の界面の反射率Ｒ’は、つぎの式（３）で表される。
【００１５】
ここで、Ｒ＞Ｒ’が成立する場合、反射層内部及び遮光層内部に入射する光エネルギーが、反射層のない場合よりも小さい。
反射されずに入射した入射光は吸収され、あるいはは透過するが、フォトマスクとして、反射層及び遮光層の透過率はほぼ０である。
つまり、反射率と吸収率の和は１であるとして良く、反射率が高いほど吸収率が低いといえる。
光吸収が低いほど、光が熱に変換されることによる熱の発生も小さいため、レジストの反応率に及ぼす影響が小さいのである。
微細パターンが形成されている領域における反射率と吸収率も、前記に準ずるものと考えられる。
【００１６】
マスク母材には、窒化シリコン、シリコーンゴム、合成樹脂、スピン・オン・グラス、石英など、露光波長に対して透明な材料を用いることができる。
シリコーンゴムや合成樹脂などは、露光光に対して透明でかつ低弾性率なので、レジスト基板のうねりへのマスクの追従性が高く、密着露光である近接場露光のマスク母材として、特に好ましい。
マスク母材の厚みは特に限定されないが、好ましくは０．１μｍ〜１０００μｍであり、より好ましくは２０μｍ〜３００μｍである。厚みが薄すぎる場合には、マスクの機械的強度が弱く、厚すぎると露光用光に対する透明性が低い。
シリコーンゴムとしては、例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）が挙げられる。ＰＤＭＳは波長２５０ｎｍ以上において透明である。
ＰＤＭＳの具体例としては、ダウ・コーニング社（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ）によって製造され、Ｓｙｌｇａｒｄの商標で市販されているＳｙｌｇａｒｄ１８２、１８４および１８６などが挙げられる。
【００１７】
合成樹脂としては、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、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル樹脂、などが挙げられる。
さらに、これら以外に、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、ポリイミドなどのようなプラスチックフィルムないしはシート等、公知のものが挙げられる。
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ＺＥＯＮＯＲ（Ｒ）、ＺＥＯＮＥＸ（Ｒ）（以上、環状ポリオレフィン）、東レ（株）製ルミラー（Ｒ）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ラート）、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。
【００１８】
遮光層は、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光学定数を自在に変化させることが可能である。
本実施の形態における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％未満の場合にはドライエッチングによる遮光層の加工が困難となる。
シリコンがモル分率で１００％であるアモルファスシリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンが特に好ましい。
シリコン遮光層の成膜方法としては、スパッタリング、電子ビーム蒸着法、抵抗加熱蒸着法、減圧Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＬＰＣＶＤ）などが挙げられる。
得られたシリコンがアモルファスであった場合、熱またはレーザによるアニーリングを行なって、結晶化させても良い。
【００１９】
遮光層の膜厚は、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、膜厚及び／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、前述したような金属の添加などで調整可能である。
消衰係数ｋ２、膜厚ｔａの遮光層の、露光波長λに対する透過率Ｔは、つぎの式（４）で算出することができる。
Ｔ＝ｅｘｐ（−４πｋ２ｔａ／λ）………式（４）
例えば、厚さ５０ｎｍの遮光層のｉ線における透過率は、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。
アモルファスシリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンのｉ線における消衰係数は２．６〜２．８程度である。
ここで、遮光層の膜厚は、例えば１０〜１００ｎｍの厚さとすることが好ましく、３０〜７０ｎｍの厚さが特に好ましい。
薄すぎると遮光性が低く、厚すぎるとドライエッチングによる微細パターンの加工が困難である。
反射層は、上記した式（１）を満たす材料及び膜厚とする。
材料としては、金属や半導体の単体もしくはそれらを２種以上含んでなる混合物を、用いることが好ましい。
しかし、アルミニウム（ｉ線における複素屈折率０．４１＋４．４３ｉ）、銀（ｉ線における複素屈折率０．１９＋１．６１ｉ）、クロム（ｉ線における複素屈折率１．４０＋３．２６ｉ）の３種の材料によるものが、ｉ線の反射率が高く、より好ましい。
マスク母材と反射層の密着性が低い場合には、両層の間に他の材料を下敷き層として成膜しても良い。
また、反射層を、複数の層で構成するようにしても良い。
【００２０】
図２に、マスク母材を石英、遮光層をアモルファスシリコンとした本実施の形態の近接場露光用マスクにおいて、反射層を上記３種の材料とした場合の反射層の膜厚と、上記した式（１）に基づいて計算された反射率の関係を示す。
上記３種の材料は、０ｎｍ以上の任意の膜厚で、反射層のない場合（反射層厚０ｎｍ）の反射率３６％よりも高い反射率を示すことがわかる。
特に、アルミニウムの場合、反射率が最大９０％となる。
つまり、反射層がない近接場露光用マスクに吸収されるエネルギーが６４％だったのに対し、本実施の形態のマスクでは１０％である。
【００２１】
露光によるマスクの発熱量も、本実施の形態においては、吸収される光エネルギーの低減に準じて低減されるものと期待される。
この理由により、本実施の形態における近接場露光用マスクの、露光中の温度が安定する。
本実施の形態において、反射層の膜厚は、アルミニウムは３０ｎｍ以上、銀は９０ｎｍ以上、クロムは４０ｎｍ以上が特に好ましいことが明らかとなった。
ただし、本発明は、上記した式（１）を満たす材料、膜厚であれば、アルミニウム、銀、クロムに限定されるものではない。
また、材料によっては、膜厚によって反射層がない場合よりも反射率が低い場合もあるので、上記した式（１）に基づいて慎重に膜厚を設定すべきである。
【００２２】
図３に示すように、マスク母材３０１と反射層３０２との間に中間母材３０５として、石英やスピン・オン・グラスのような屈折率１．５前後の透明材料を積層すると、上記した式（２）から計算してわかるように、反射率がより高くなる。
したがって、このような中間母材をマスク母材と反射層との間に積層する構成を採ることが、より好ましい。
中間母材３０５の厚みは特に限定されないが、好ましくは５〜５０００ｎｍであり、より好ましくは１０〜１０００ｎｍであり、特に好ましくは２０〜５００ｎｍである。
厚みが薄すぎる場合には、反射率の増大効果が小さくなり、厚すぎる場合には、マスクを被露光基板へ密着させた際の、被露光基板のうねりに対するマスクの追従性が低くなる。したがって、中間母材３０５の厚みを、上記した範囲とすることが好ましい。
【００２３】
［実施例１］
実施例１として、本発明を適用した近接場露光マスク及びその作製方法について説明する。
図４に、本実施例の近接場露光マスクの作製方法を説明する図を示す。
近接場露光マスクの作製に際し、まず、合成樹脂などのマスク母材４０１に、アルミニウムなどの反射層４０２を上記した式（１）に基づいて計算された膜厚で成膜する（図４（ａ））。
成膜の方法としてはスパッタリング、電子ビーム蒸着法、抵抗加熱蒸着法、減圧Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎなどが挙げられる。
次に、反射層４０２上にａ−Ｓｉなどの遮光層４０３を成膜する（図４（ｂ））。
成膜の方法としてはスパッタリング、電子ビーム蒸着法、抵抗加熱蒸着法、減圧Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＬＰＣＶＤ）などが挙げられる。
次に、遮光層４０３及び反射層４０２に微細パターン４０４を形成する（図４（ｃ））。
【００２４】
微細パターン４０４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４０４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。
ＥＢ描画装置を用いたエッチング加工では、遮光層４０３上にＥＢレジストを直接塗布するか、遮光層４０３上に酸化物層、金属層などのハードマスク層を形成し、その上にＥＢレジストを塗布する。
その際、ハードマスク層、遮光層４０３及び反射層４０２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ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8、ＣＣｌ2Ｆ２、ＣＣｌ4、ＣＢｒＦ3、ＢＣｌ3、ＰＣｌ3、ＳＦ6、Ｃｌ2、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。
ドライエッチングでは、垂直かつ微細な開口パターンを形成可能であり、本実施例では、特に好ましい。
【００２５】
以上により、図１に示すように、微細パターン１０４が、反射層１０２、遮光層１０３の双方をマスク母材が露出するまで貫通して形成された、シリコン遮光層１０３とマスク母材１０１との間に反射層１０２を有する近接場露光マスクが得られる。
本実施例の上記近接場露光マスクを近接場露光に用いることで、露光中における遮光層によるマスクの発熱を抑制することができ、ショット毎のレジストパターンサイズのばらつきを抑えることが可能となる。
【００２６】
［実施例２］
本発明の実施例２として、中間母材をマスク母材と反射層との間に積層して構成した近接場露光マスク及びその作製方法について説明する。
図５に、本実施例の近接場露光マスクの作製方法を説明する図を示す。
近接場露光マスクの作製に際し、まず、合成樹脂などのマスク母材５０１に、石英などの中間母材５０５を成膜する（図５（ａ））。
成膜の方法としては、石英やＳｉ3Ｎ4の場合、スパッタリング、電子ビーム蒸着法、抵抗加熱蒸着法、ＬＰＣＶＤなどが挙げられる。
スピン・オン・グラスの場合、スピン塗布、スプレー塗布、気相蒸着、浸漬などで成膜した後、ホットプレートやオーブンを用いて加熱硬化する。
反射層５０２の成膜（図５（ｂ））、遮光層５０３の成膜（図５（ｃ））、微細パターン５０４の形成（図５（ｄ））は、実施例１と同様に行なう。
【００２７】
これにより、中間母材５０５をマスク母材５０１と反射層５０２との間に積層して構成した遮光層５０３を有する近接場露光マスクが得られる。
本実施例の上記近接場露光マスクを近接場露光に用いることで、反射率をより高くして、露光中における遮光層によるマスクの発熱をより抑制することができ、ショット毎のレジストパターンサイズのばらつきをより一層抑えることが可能となる。
【００２８】
［実施例３］
実施例３として、本発明の近接場露光マスクを用いた近接場露光方法について説明する。
図６に、本実施例の近接場露光方法を説明するための図を示す。
近接場露光に際し、まず、マスク母材として合成樹脂を用いた近接場露光用マスク６１２の、マスク母材側に、露光用光に対して透明な剛体を設置する。
なお、本実施例においては石英ガラス６１３としたが、これに限定されるものではない。
近接場露光用マスク６１２の、遮光膜側に、レジストが塗布された被露光基板６１１を設置する。
ここで、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。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、ライン・エッジ・ラフネスの小さいパターンが形成されるため、本発明では特に好ましい。
【００２９】
次に、露光用光６５２を遮らないように荷重６５１を印加する（図６（ｂ））。
合成樹脂は一般的に柔軟性が高いため、被露光基板の表面のうねりに追従して、局所的に変形しながら、広い面積にわたって密着する。
被露光基板のうねりは、３００ｍｍΦシリコンウエハで１０００ｎｍ程度とされるウエハ基板の平坦度や、レジストの膜厚ムラに由来するものである。
図６では説明のため、被露光基板のうねりを誇張して示している。
【００３０】
また、本実施例では、近接場露光用マスクと被露光基板を密着させるための機構として荷重印加機構を示したが、気圧や液圧を利用しても良い。
その際、図７に示すような近接場露光装置を用いることができる。
図７において、７１０はステージ、７１１は被露光基板、７１２は近接場露光用マスク、７１３は透明な剛体、７１４は圧力調整機構、７１５は露光用光源、７１６は照明光学系、７１７はガラス窓である。
図７に示す機構においては、近接場露光用マスクと被露光基板を密着させるための機構として、図６の荷重印加機構の代わりに、圧力調整機構７１４によって近接場露光用マスク７１２に圧力を印加する構成が異なるだけで、他は図６と基本的に変わらない。
【００３１】
近接場露光用マスクと被露光基板が、パターンを形成する領域で完全に密着した状態で露光する（図６（ｃ））。
近接場露光の露光用光源（図７の露光用光源７１５参照）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、キセノンランプなどが用いられる。
あるいは、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。露光により近接場露光用マスクの遮光膜の開口部から近接場光が発生し、被露光基板上のレジストにパターン６１４の潜像が転写される。
近接場露光されたレジスト層は、必要に応じて被露光基板を加熱した後、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（図６（ｄ））。
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。これにより近接場レジストパターンが形成される。
【００３２】
従来例における反射層を有さない近接場露光用マスクを用いた場合には、同一の照度、同一の露光時間で露光しても、マスクの温度によってレジストの反応率が異なるため、ラインパターンの線幅やドット／ホールパターンの径がばらつく。
これに対して、上記本実施例による近接場露光方法では、従来例の近接場露光用マスクよりも発熱を抑制することができることから、マスクの温度がより安定し、レジストパターンサイズのばらつきを抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態における反射層が設けられた近接場露光用マスクの基本構成を示す図。
【図２】本発明の実施の形態における近接場露光用マスクの反射層の膜厚と反射率の関係を説明するための図。
【図３】本発明の実施の形態における近接場露光用マスクとして、マスク母材と反射層との間に中間母材を積層した構成例を説明するための図。
【図４】本発明の実施例１における近接場露光用マスクの作製方法を説明するための図。
【図５】本発明の実施例２における近接場露光用マスクの作製方法を説明するための図。
【図６】本発明の実施例３における近接場露光方法を説明するための図。
【図７】本発明の実施例３における近接場露光方法に用いられる近接場露光装置を説明するための図。
【符号の説明】
【００３４】
１０１：マスク母材
１０２：反射層
１０３：遮光層
１０４：微細パターン
３０１：マスク母材
３０２：反射層
３０３：遮光層
３０４：微細パターン
３０５：中間母材
４０１：マスク母材
４０２：反射層
４０３：遮光層
４０４：微細パターン
５０１：マスク母材
５０２：反射層
５０３：遮光膜
５０４：微細パターン
５０５：中間母材
６１１：被露光基板
６１２：近接場露光用マスク
６１３：石英ガラス
６１４：レジストパターン
６５１：荷重
６５２：露光用光
７１０：ステージ
７１１：被露光基板
７１２：近接場露光用マスク
７１３：透明な剛体
７１４：圧力調整機構
７１５：露光用光源
７１６：照明光学系
７１７：ガラス窓
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明マスク母材ｌ０と、該透明マスク母材上のシリコンを含む遮光層ｌ２と、該透明マスク母材と該遮光層の間に設けられた反射層ｌ１を有し、前記反射層ｌ１と前記遮光層ｌ２に露光波長λ（ｎｍ）より小さい開口パターンが設けられた近接場露光用マスクであって、
前記透明マスク母材ｌ０と前記反射層界面ｌ１からの反射率が、透明マスク母材上のシリコンを含む遮光層との間に反射層を有さない近接場露光用マスクにおける透明マスク母材と遮光層界面からの反射率よりも高いことを特徴とする近接場露光用マスク。
【請求項２】
前記反射層の材料の複素屈折率を（ｎ１＋ｉｋ１）とし、前記反射層の厚さをｄ（ｎｍ）とするとき、これらが下記の式（１）を満たすように設定されることを特徴とする請求項１に記載の近接場露光用マスク。
ク。
但し、ｍ，ｎを０，１，２のいずれかの添え字とし、
Ｙｍ＝（ｌｍ層の複素屈折率）＝ｎｍ＋ｉｋｍ
ｐｍ，ｎ＝（Ｙｍ−Ｙｎ）／（Ｙｍ＋Ｙｎ）
ｔｍ，ｎ＝２（ＹｍＹｎ）０．５／（Ｙｍ＋Ｙｎ）
ｔ＝ｅｘｐ［（−２πｋｌ／λ）ｄ］
γ＝（−２πｎｌ／λ）ｄ
【請求項３】
前記反射層ｌ１を有する近接場露光用マスクにおいて、
前記遮光層ｌ２が、シリコンをモル分率で５０％以上１００％以下の範囲で含む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用マスク。
【請求項４】
前記反射層ｌ１が、複数の層で構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の近接場露光用マスク。
【請求項５】
前記反射層ｌ１が、アルミニウムであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の近接場露光用マスク。
【請求項６】
前記反射層ｌ１が、銀であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の近接場露光用マスク。
【請求項７】
前記反射層ｌ１が、クロムであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の近接場露光用マスク。
【請求項８】
前記透明マスク母材ｌ０が、窒化シリコンであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の近接場露光用マスク。
【請求項９】
前記透明マスク母材ｌ０が、シリコーンゴムであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の近接場露光用マスク。
【請求項１０】
前記透明マスク母材ｌ０が、合成樹脂であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の近接場露光用マスク。
【請求項１１】
前記透明マスク母材ｌ０が、スピン・オン・グラスであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の近接場露光用マスク。
【請求項１２】
前記透明マスク母材ｌ０が、石英であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の近接場露光用マスク。
【請求項１３】
前記透明マスク母材ｌ０と前記反射層ｌ１との間に、中間母材が設けられることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の近接場露光用マスク。
【請求項１４】
前記中間母材が、石英またはスピン・オン・グラスであることを特徴とする請求項１３に記載の近接場露光用マスク。
【請求項１５】
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って、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から１４のいずれか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。
【請求項１６】
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１５に記載のレジストパターンの形成方法。
【請求項１７】
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１６に記載のレジストパターンの形成方法。
【請求項１８】
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１６に記載のレジストパターンの形成方法。
【請求項１】
透明マスク母材ｌ０と、該透明マスク母材上のシリコンを含む遮光層ｌ２と、該透明マスク母材と該遮光層の間に設けられた反射層ｌ１を有し、前記反射層ｌ１と前記遮光層ｌ２に露光波長λ（ｎｍ）より小さい開口パターンが設けられた近接場露光用マスクであって、
前記透明マスク母材ｌ０と前記反射層界面ｌ１からの反射率が、透明マスク母材上のシリコンを含む遮光層との間に反射層を有さない近接場露光用マスクにおける透明マスク母材と遮光層界面からの反射率よりも高いことを特徴とする近接場露光用マスク。
【請求項２】
前記反射層の材料の複素屈折率を（ｎ１＋ｉｋ１）とし、前記反射層の厚さをｄ（ｎｍ）とするとき、これらが下記の式（１）を満たすように設定されることを特徴とする請求項１に記載の近接場露光用マスク。
ク。
但し、ｍ，ｎを０，１，２のいずれかの添え字とし、
Ｙｍ＝（ｌｍ層の複素屈折率）＝ｎｍ＋ｉｋｍ
ｐｍ，ｎ＝（Ｙｍ−Ｙｎ）／（Ｙｍ＋Ｙｎ）
ｔｍ，ｎ＝２（ＹｍＹｎ）０．５／（Ｙｍ＋Ｙｎ）
ｔ＝ｅｘｐ［（−２πｋｌ／λ）ｄ］
γ＝（−２πｎｌ／λ）ｄ
【請求項３】
前記反射層ｌ１を有する近接場露光用マスクにおいて、
前記遮光層ｌ２が、シリコンをモル分率で５０％以上１００％以下の範囲で含む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用マスク。
【請求項４】
前記反射層ｌ１が、複数の層で構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の近接場露光用マスク。
【請求項５】
前記反射層ｌ１が、アルミニウムであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の近接場露光用マスク。
【請求項６】
前記反射層ｌ１が、銀であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の近接場露光用マスク。
【請求項７】
前記反射層ｌ１が、クロムであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の近接場露光用マスク。
【請求項８】
前記透明マスク母材ｌ０が、窒化シリコンであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の近接場露光用マスク。
【請求項９】
前記透明マスク母材ｌ０が、シリコーンゴムであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の近接場露光用マスク。
【請求項１０】
前記透明マスク母材ｌ０が、合成樹脂であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の近接場露光用マスク。
【請求項１１】
前記透明マスク母材ｌ０が、スピン・オン・グラスであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の近接場露光用マスク。
【請求項１２】
前記透明マスク母材ｌ０が、石英であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の近接場露光用マスク。
【請求項１３】
前記透明マスク母材ｌ０と前記反射層ｌ１との間に、中間母材が設けられることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の近接場露光用マスク。
【請求項１４】
前記中間母材が、石英またはスピン・オン・グラスであることを特徴とする請求項１３に記載の近接場露光用マスク。
【請求項１５】
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って、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から１４のいずれか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。
【請求項１６】
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１５に記載のレジストパターンの形成方法。
【請求項１７】
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１６に記載のレジストパターンの形成方法。
【請求項１８】
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１６に記載のレジストパターンの形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−９８２６３（Ｐ２００８−９８２６３Ａ）
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２７６０５２（Ｐ２００６−２７６０５２）
【出願日】平成１８年１０月１０日（２００６．１０．１０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月１０日（２００６．１０．１０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]