JP2001517865A - 従来の解像度限界を超える光学的リソグラフィ - Google Patents

従来の解像度限界を超える光学的リソグラフィ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 既存の光源を使用して、光学的リソグラフィ・システムの使用を３５０ｎｍより充分に低いフィーチャ・サイズ、具体的にはλ／２〜λ／５の範囲のフィーチャ・サイズまで延長できる、新しい光学的フォトリソグラフィ方式を提供する。 【解決手段】 光カップリング構造、特にエラストマーの光カップリング構造を利用する光学的リソグラフィ方式を記述する。これらの光カップリング構造は、突起部２４および接続部２９を含む。突起要素２４内に導かれた光がそこから直接レジスト１１に結合されるように、突起要素２４は露光対象のレジスト１１と共形接触するように設計する。突起要素２４の横方向の形状およびサイズが、レジストで露光される小さいフィーチャ３０の横方向のサイズおよび形状を１：１で規定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光光の波長によって課せられる従来の解像度限界を超える光学的
リソグラフィの拡張を可能にする、光学的リソグラフィ用の新しい方式に関する
。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光学的リソグラフィ方式の解像度は主に、マスク・パターンのレジスト
への転写に使用される光の波長によって制限される。露光放射の波長は、レイリ
ー方程式Ｗ＝ｋ1λ／ＮＡによって与えられるパターン解像度Ｗの主要な決定要 素であり、ここでλは露光光の波長であり、ＮＡは光学的リソグラフィ装置の開
口数であり、ｋ1は特定のリソグラフィ・プロセスに対する定数である。言い換 えると、解像度Ｗは露光光の波長λに比例する。今日の最先端の生産では、２４
８ｎｍの照射を使用して２５０ｎｍ幅のフィーチャ、すなわち構造パターンが形
成される。現在、光に基づく実施方式は、２００ｎｍ未満のフィーチャ・サイズ
の構造を得ようとするとき妨げになっている。例えば現在のＤＲＡＭを作成する
ための最新技術の光学的リソグラフィ・システムは、極めて高価である。より小
さいフィーチャ・サイズに移行するときには代替プロセスが魅力的になるが、必
要な投資は巨大である。したがって、既存のプロセスの大部分と互換性を維持す
る技術が、本質的に貴重である。
【０００３】 集積回路製造技術およびフラット・パネル・ディスプレイ製造技術の両方にお
ける傾向として、小規模リソグラフィの改善が必要である。これらおよびその他
の分野において、大きいフィールド（ディスプレイの場合約４５ｃｍの対角線）
のナノスケール構造を生産できる、費用効率のよいリソグラフィ技術に対する要
求が高まっている。半導体産業界は、２００１年には１８０ｎｍ、２０１１年に
は７０ｎｍの最先端製造を要求している。
【０００４】 よく知られた光学的リソグラフィの一方式として、パターン化のターゲットで
ある基板にマスクを直接接触させる、いわゆるハード・コンタクト・リソグラフ
ィがある。よく画定されたパターンの透光性および不透明な領域を交互に含むマ
スク上のフィーチャは、原型におけるその面積に対して１：１の関係でフォトレ
ジストに焼き付けられる。ハード・コンタクト・リソグラフィは原則的に、照射
の波長より小さいサイズの構造を形成することができる。しかし、マスクを基板
上に配置するのに接触が使用されるため、マスクの表面への異物付着およびマス
クの損傷が生じ得ることから、形成できる有効焼付け回数が（投影型リソグラフ
ィに比べ）大幅に制限されるので、プロセスの完全性が損われる。フィーチャの
規模が縮小し、マスク製造の経費がそのフィーチャの密度の増大と共に急上昇す
るとき、コストは特に心配である。コンタクト・マスクのクリティカルな寸法は
、同等の解像度を得るために、投影システムで使用される縮小率だけ、光学的投
影型リソグラフィの場合より小さくする必要があるので、コンタクト・マスクは
また一般に、後者で使用されるものよりずっと高価である。基板のちり微粒子や
その他の物理的障害物は、マスクを表面から浮き上がらせ、パターンをぼやけさ
せるので、ハード・コンタクト・リソグラフィでは破滅的である。マスクはその
存在の周囲に合わせることができないので、そのような欠陥はパターンぼけを生
じる微粒子よりずっと大きい面積に現れる。この問題は、フィーチャの規模が縮
小するといっそうひどくなり、２００ｎｍの粒子でさえも有害になり得る。それ
に加えて、レジストがマスクに固着する可能性がある。したがってハード・コン
タクト・リソグラフィは、小規模集積回路の製造では重要な役割を発揮できなか
った。
【０００５】 フィルタ、投影レンズ、または適切に修正されたマスクを採用した、従来のリ
ソグラフィ・システムを改善する多くの手法が知られている。これらの手法は、
フィーチャの規模が縮小するにつれて、いっそう複雑かつ高価になる。ここでは
一例として、いわゆる光学的投影型リソグラフィを挙げる。投影に基づく光学的
リソグラフィは疑いなく、約２００ｎｍまでのフィーチャを形成する最も成功し
幅広く使用されている手段である。この場合、光がコンタクト・リソグラフィで
使用するようなマスクを通して示されたときに、ファー・フィールドに強度むら
のあるパターンが形成される。光は空中を伝搬し、レンズによって集束され、レ
ジストで覆われた基板に、しばしばマスクにおけるその大きさから５〜１０分の
１に縮小された所望のパターンの像を形成する。しかし、投影型リソグラフィは
主として、光の波長λまたはそれより大きいフィーチャに限定される。さらに、
規模が２００ｎｍに向かって、またそれ以下に縮小するにつれて、既存の要求お
よび提案された方式を実行するためにはレンズおよび材料の非常に複雑なシステ
ムが必要となり、その実現はますます困難になってくる。均等な照度を達成でき
る面積については、特に問題がある。最良の２４８ｎｍの露光装置における現在
の最大フィールド・サイズは今のところ、わずか約２０×２０ｍｍである。露光
の有効面積は、主として、ケイ酸塩ベースの複合レンズを通して均等な露光を形
成する上での材料および技術上の難問があるため、照射の波長と共に劇的に縮小
し続けることになる。
【０００６】 したがって、より小さいフィーチャ・サイズを得ようとすると、それらがどん
どん複雑かつ高価になっていくことが、これらの方法の大部分の欠点である。さ
らに、光を集束するためのレンズの使用から生じる最大解像度、焦点深度、およ
び達成可能なフィールド像の間のトレードオフがある。
【０００７】 露光に使用される光の振幅の代わりに位相を操作するマスク（位相マスク、位
相シフト・マスク、またはＰＳＭと称する）を使用することによって、標準的な
フォトリソグラフィ・システムの解像度を高め、フィーチャのサイズを減少する
ことができる。位相シフトに基づく方法の２つの例が、Ｄ．Ｍ．テナント（Tenn
ant）らによって「Phase Grating Masks for Photonic Integrated Circuits Fa
bricated by E-Beam Writing and Dry Etching: Challenges to Commercial App
lications」, Microelectronic Engineering, Vol.27, 1995, pp.427-434に、ま
たＪ．Ａ．ロジャーズ（Rogers）らによって「Using an elastomeric phase mas
k for sub-100nm photolithography in the optical near field」, Appl.Phys.
Lett., No.70, Vol.20, 19 May 1997, pp.2658-2660に記載されている。
【０００８】 テナントらはハード・コンタクト・マスクの使用を提案しており、一方ロジャ
ーズらは、高密度の波長以下のフィーチャ１７を形成するために、エラストマー
・マスク１０（図１参照）を好んでいる。これらの方法では、マスクのパターン
は結果的に、フォトレジスト１１と構造化マスク１０との間の接触からニア・フ
ィールドに照射の干渉が発生する。光は、完全に透光性であるが明確に変化する
表面レリーフのパターン１４を持つマスク１０をいたるところで通過する。その
ような構造化マスク１０を通過する光は、その出口の位置に応じて比較的長いか
または短い光路長を経る。構造化マスク１０を介した有効光路長のこの変化は、
伝搬光の位相（かつ唯一の位相）差の一因となる。これらの位相差は結果的に、
レジスト１１の表面の露光放射の強度に波長以下のノードを生じる。これらのマ
スク１０を適切に設計し作成した場合、マスク／レジスト界面１５に相対的に最
小強度のノードができる。
【０００９】 ロジャーズらは、エラストマー・マスクによる位相法を使用すると、図１に示
すように、脆性コンタクト・マスク（テナントらのような）に伴う問題を回避し
ながら、フォトレジスト層１１に波長以下のフィーチャ１８を形成できることを
示した。次いで、これらのフィーチャ１８は、当技術分野でよく知られているよ
うに、基板のドライ・エッチングまたは湿式化学溶解によって、基板１６に転写
することができる。基板に形成されたフィーチャ１７は、フォトレジスト１１に
形成されたフィーチャ１８とほぼ同一の横方向寸法を持つ。マスク１０を介する
光の位相シフトに基づく上述のリソグラフィ方法の問題点は、小さいフィーチャ
１７（波長以下）を生成することはできるが、これらのフィーチャ１７が基板１
６上では一次元形状（線）または低密度に制約されることである。さらに、レジ
ストにおける構造１８の形状が制限される。ロジャーズらの論文で、著者らは、
光の強度の位相シフトにより、位相マスク１０のトポロジの導関数に関係する構
造１８がレジスト１１内にできることを示している。つまり、位相マスク１０の
表面レリーフ１４のパターンの各壁は、レジスト１１の表面１５の光の強度を相
対的に最小にする。このノードの幅は細いが固定されるので、これらのフィーチ
ャ１８、１７の横方向寸法の範囲内の非常に限られた変動だけが可能である。
【００１０】 ドット、方形、または任意の形状の一般的に充填された構造は、この技術では
単一ステップで作成することは明らかに不可能である。さらに、位相シフトが存
在するためには、位相マスク１０の表面レリーフの高さが、露光光１３の波長と
厳密に一致しなければならない。位相シフト手法のこの要件は、位相マスク１０
の構造が、その寸法が縮小するにつれてますます異方性になっていくように制約
されることを意味しており、エラストマー材料にそのようなフィーチャを形成す
る上で重要な問題点である。この種の手法の別の問題は、位相マスク１０の各「
脚」１４はその縁部に低強度の１対のノードを生成するので、レジスト内で露光
されるツイン構造が常に存在することである。
【００１１】 上述のマスク作成の問題点は、言うまでもなく依然として残っており、プロセ
スが欠陥および破損を受けやすいことも同様である。有機ポリマーを使用してマ
スクを形成すると、様々な技術によって、おそらく最も顕著には母型（マスター
）からマスクを複製することによって、それらを簡便に形成することができる。
工程で基板に応力がほとんどまたは全くかからないので、母型に目立つ摩耗を生
じることなく、多くのポリマー・マスクを単独の母型で成形することができる。
マスクを複製することにより、高密度小規模構造の形成のためにコンタクト・リ
ソグラフィでそれらを使用するコストに伴う問題点の幾つかが回避される。複製
は非常に安価に作成できるので、１回使用しただけで廃棄することができる。し
かし、これらの用途のためにロジャーズらが使用したエラストマー・ポリジメチ
ルシロキサンなど、最も便利なポリマーの多くで、全ての構造が可能であるわけ
ではない。デラマルシェ（Delamarche）らの論文「Stability of Molded Polydi
methylsiloxane Microstructures」（Advanced Materials 1997, 9, p741）は、
通常のエラストマーでは多くのフィーチャが崩壊し、精細度がどんどん低下する
傾向があり、それらの異方性が増加し、フィーチャの規模が縮小することを示し
た。
【００１２】 光学的リソグラフィ・システムの解像度を多少でもより小さいフィーチャ・サ
イズに拡張できるその他の手法および方式に関する提案がある。１つの例が、J.
Vac.Sci.Technol.B,Microelectron.Nanometer Struc. (USA), Vol.14, No.6, No
v.Dec.1996, p.4162-4166に発表されたＨ．フクダ（Fukuda）らの論文「Can syn
thetic aperture techiniques be applied to optical lithography?」に挙げら
れている。この論文は、リソグラフィに光学的開口合成を適用する理論的可能性
について論じている。従来の投影システムに３相回折格子を挿入することを含む
技術が記載されている。この手法では近軸的に２倍の空間帯域幅を持つ結像が得
られるが、回折格子によって導入される収差が、重大な制限となることが示され
ている。像のシミュレーションにより、非常に限定されたパターン型では、最小
０．１μｍまでの解像度が理論的に達成可能であることが実証された。
【００１３】 Conference Proceedings - Lasers and Electro-Optics Society Annual Meet
ing 1996, p.390-391の「Multiple exposure interferometric lithography - a
novel approach to nanometer structures」でＣｈ．シャオラン（Xiaolan）ら
によって記述されているように、高価な光学系および既存のレーザ源とフォトレ
ジストを使用して、干渉型リソグラフィを現在の業界の水準を充分に超えるまで
拡張することができる。
【００１４】 ２００ｎｍ以下のリソグラフィのためのより新型の方式も考慮されている。Ｘ
線、極紫外、および投影電子ビームは今では全て、製造分野の積極的な研究の対
象となっている。これらの技術の問題点は、マスク作成の困難さから、実用的ビ
ーム形成技術の実施、ビーム強度の機能的で高感度の利用を可能にする新規のレ
ジスト材料の必要性、ビームの形成および安定化における実際上の問題、ならび
に費用と複雑さの絶えることのない制限に至る範囲に及ぶ。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、既存の光源を使用して、光学的リソグラフィ・システムの使
用を３５０ｎｍより充分に小さいフィーチャ・サイズ、具体的にはλ／２〜λ／
５の範囲のフィーチャ・サイズまで拡張できる、新しい光学的フォトリソグラフ
ィ方式を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、光カップリング部と光遮断部の組に基づく並列光学的リソグラ
フィ・システム（光カップリング構造と呼ばれる）を提供することによって達成
された。光カップリング部は、露光光を露光対象のレジストに向かって導くもの
であり、レジストと共形接触するように設計されており、レジストの屈折率が光
カップリング部によってその表面の所定の位置で選択的に整合される。光遮断部
に隣接する光カップリング部による屈折率のこの選択的整合により、光を選択的
かつ決定的に導き、レジストの規定された領域に結合させることができる。突起
要素の横方向の形状とサイズが、レジストにおける露光対象の小さいフィーチャ
の横方向のサイズおよび形状を１：１で規定する。
【００１７】 本明細書では、任意の形状および高密度を有する波長以下のフィーチャを基板
上に並列作成するための新しい形のコンタクト・リソグラフィを可能にする、光
を表面まで導く光カプリング構造を形成しかつ使用する方法を教示する。本発明
は、パターンが形成される表面まで光を導く働きをする、基板と透光性マスクの
直接接触によるこれらの光カップラ（ここでは光カップリング構造と呼ぶ）の形
成に依存している。本発明では、基準波の使用を避け、したがって位相シフト光
に基づくリソグラフィ（位相シフト・マスク法）に共通の干渉効果を抑制する方
法（以下で説明する）を使用する。
【００１８】 結像光学系を必要としないことは、本発明の方法の重要な利点である。この手
法は、全てのフィーチャがレジストで同時に露光されるため本質的に並列式なの
で、１回の露光で大きい面積を構造化することができ、高いスループットが得ら
れる。本発明の方式は、大きいフィールド像に使用することができ、したがって
ディスプレイのみならず、ＤＲＡＭなどの半導体チップのバッチ加工、および高
密度小規模構造の形成が必要とされる他のどんな場合にも充分に適している。本
発明はまた、マイクロメカニカル構造の形成にも充分に適している。
【００１９】 エラストマー光カップリング構造は、母型コピーから簡単に複製することがで
き、各複製は何度も使用することができる。
【００２０】 本発明の利点は、既存のレジストおよび加工技術との互換性が維持されること
である。
【００２１】 本発明の別の利点は、これらのレジストを使用し続けるので、レジストの設計
および取扱における豊富な経験を利用できることである。
【００２２】 さらなる利点は、レンズは使用しないので、光カップリング構造の調整なしに
、複数の波長を使用することができることである。
【００２３】 本発明の別の利点は、レンズおよびその他の手段が光を非生産的に遮断、吸収
、または散乱することがないので、露光時間が従来のマスクの場合より短いこと
である。
【００２４】 本発明のさらなる利点は、その使用によって実施されるリソグラフィ方式が単
純であることである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
ここでは、光カップリング構造または光カップラという表現は、露光光を放出
する光源と、パターン化される構造（例えばレジスト層で覆った基板）との間に
配置することができるマスク状物体を記述するために使用する。
【００２６】 本発明の方式は、光カップリング構造の境界（界面）における相互作用を利用
する。光カップリング構造の屈折率は、レジストのそれと一致することが理想で
ある。既存の材料の多くは、屈折率が１．４から１．５の間である。光カップリ
ング構造は、その屈折率が適切でなければならないことに加えて、露光光が光カ
ップラに入り、次いでカップラ内を、好ましくは内部反射によって光カップラの
境界を画定する界面から離れるように導かれて伝搬するようにパターン化しなけ
ればならない。つまり、光カップリング構造は導波路として作用する。光は、光
カップリング構造とパターン化されるレジストとの間の界面でその強度のコント
ラストが生じるように充分に閉じ込められている。この２つの間の共形性（conf
ormity）により、それらの界面における厳密な屈折率整合が保証され、したがっ
て望ましくない光の散乱を抑制することによって、最高可能なレベルの結合、し
たがってコントラストが確保される。
【００２７】 ここでは光カップラ／空気界面における反射に注意を集中していることに留意
されたい。空気以外の環境（不活性ガス、液体等）で使用する場合は、光が内部
反射によって適切に導かれるようにするために、適切な屈折率を持つ別の物質を
使用しなければならないこともある。
【００２８】 次に、本発明の第１実施形態を、図２および図３に関して説明する。図２に、
本発明の方法によるナノメートル規模の構造２７の作製の略図を示す。この図は
、２つの方法の基本的相違点を強調するために、従来の方法のすぐ隣に示してあ
る。レジスト１１に配置された光カップリング構造２０の略断面図を図３に示す
。この光カップリング構造２０は上部表面２２を有し、露光光１３はそこを通し
て光カップリング構造に結合される。さらに、光カップリング構造２０は、空気
との界面を有する接続部２９（光遮断部とも呼ばれる）、およびレジスト１１と
直接接触する光カップリング部２４（突起部、脚、柱、またはスタンプとも呼ば
れる）を有する。露光光１３は光カップリング構造２０内を伝搬し、図３に矢印
で示すように、高くなっている接続部２９の空気界面で内部反射する。
【００２９】 光カップリング構造の設計に応じて、接続部２９は光１３を遮断し、それを脚
２４内に導く。これらの脚２４は直接カップラ／レジスト界面２５を形成し、そ
こで露光光１３はレジスト１１に結合される。これらの界面２５の真下およびレ
ジスト１１の内側の領域は、図に示すように露光光１３によって露光される。レ
ジスト１１がポジ型レジスト（つまり、光に暴露された領域が可溶化するレジス
ト）である場合、図２に示すように、レジストを現像したとき、光に暴露されな
かった領域２８だけが安定のままとなる。露光およびその後の現像工程後に、小
さい溝３０が現れる。ネガ型レジストでは逆のレジスト・パターンが生じ、部分
３０にレジストが残り、基板１６をエッチングすることによりフィーチャ２７が
形成される。
【００３０】 本発明の光カップリング構造が母型から形成された複製であることを強調する
ために、「突起部」および「接続部」という２つの表現を使用することに留意さ
れたい。突起部を相互接続する特定の部分が必ずある。これらの接続部は機械的
に突起部を接続し、光ブロック手段として作用する。接続部と突起部の両方を母
型から１つの複製として一緒に形成する場合、接続部は突起部と同一材料で構成
することができる。接続部の遮断機能は、後で取り上げるように、追加手段を加
えることによって向上することができる。また、突起部の光導波および結合特性
は、後で示すように、適切な処置によって改善することができる。
【００３１】 脚２４の横方向の形状およびサイズは、理想的な光カップリング構造では光は
これらの脚だけを介してレジストに結合するので、レジスト１１の露光部の横方
向の形状およびサイズを画定する。例えば、光カップリング構造２０の脚２４の
幅ｗ1は、露光されるレジスト領域およびその後形成される溝３０の幅ｗrを直接
画定する。
【００３２】 光カップラ２０に結合される露光光１３が、レジスト１１のパターン化に適し
ていることが重要である。露光光は偏光、単色光、多色光（広帯域）、または少
なくとも８００ｎｍと２００ｎｍの間の波長に対し非干渉性とすることができる
。アルゴン・イオン・レーザ、ＹＡＧレーザ、ＫｒＦレーザ、およびその他の多
くの種類の光源を使用することができる。光源はファー・フィールド非集束光源
とすることができる。光源によって放出される光は、図３の最上部の界面２２な
ど任意の界面を介して、光カップリング構造内に結合することができる。同様に
、光は導波路またはファイバによって最上部または側部から、あるいはＬＥＤま
たは固体レーザの出力部から、光カップリング構造内に結合することができる。
光源の波長は、特定の用途に対して最適化することができる。光源は、適切と思
われる場合にはパルス化することができる。さらに、光は、光カップリング構造
全体に走査するか、または追加マスクを備えた投影システムを光源として使用す
る場合のように、パターンに投影することができる。
【００３３】 本発明の方式は、光カップリング構造の界面での相互作用を利用する。空気と
の界面は、光が内部反射によって、露光対象のレジストと共形接触した光カップ
リング部（突起要素）に向かって導かれるように、設計しなければならない。突
起要素の端部とレジストとの間の界面で、光はレジストに直接結合しなければな
らない。つまり、突起要素は、光カップリング構造とレジストとの間のこの結合
が効率的に行われるように設計しなければならない。実際には、光カップリング
部の端部が接触しているレジストの領域と接触していないレジストの領域の間の
変調度２以下の光の強度の変調により、露光後に現像したレジストに有効な構造
を生成させるのに充分な差を既存のレジストに提供する。
【００３４】 カップリング効率は、光カップリング構造およびレジストの両方の屈折率、波
長（または多色光を使用する場合には波長範囲）等によって変化する。カップリ
ング効率をいかに最適化するかは、様々な手段がある。第１の要件は、光カップ
リング部２４とレジスト１１との間に波長よりずっと小さい規模の屈折率の不連
続が無いことである。この状況は、２つの間の共形接触、すなわち２つの表面間
の密接な合致によって最も容易に達成される。光カップリング構造とレジストの
両方の屈折率は、できるだけ高くすることが理想である。これにより、リソグラ
フィを実行するために使用する照射の有効波長が低下するからである。この共形
性を達成するには、幾つかの可能性が存在する。第１に、基板とマスクが両方と
も脆い硬質材料である場合には、通常のハード・コンタクト・リソグラフィの場
合と同様に、２つを一緒に重ね合わせるために圧力を加えることができる。第２
に、レジスト１１の組成および処理を制御することによって、レジスト１１を幾
分弾力的にし、それが光カップリング構造の柱２４の表面を収容できるようにし
て、密接な接触を確実にすることができる。第３に、両方が脆い硬質材料である
場合には、柱２４をレジスト１１に光学的に結合する働きをする粘性油またはポ
リマーのような屈折率整合材料の薄層を柱に追加することができる。屈折率整合
材料はここでは弾力的であると理解し、光カップリング構造の隣接する構造との
間の全体的屈折率のコントラストを維持するために、柱に限定しなければならな
い。第４に、光カップリング構造の遮断部２０および光カップリング部２４は、
それとレジストとの間の接触に弾力性をもたらすエラストマーのような材料から
形成することができる。部分２０、２４は、光カップリング構造の取扱およびバ
ルク配置を容易にするために、少なくとも部分的に透光性でずっと硬質である基
板（図２には図示せず）上に追加的に配置することができる。
【００３５】 本発明の方法の解像度は、従来のフォトリソグラフィ・システムのように、光
源の波長に厳密に比例しない。本発明の光カップリング構造は従来のマスクに代
わるものであるため、λ／２〜λ／５の分解能を得ることができる。ｉ線光源（
λ＝３６５ｎｍ）を使用した場合、最低７３ｎｍ（＝λ／５）までの大きさのフ
ィーチャを形成することができる。λ／５の限界は物理的限界ではないことに留
意されたい。理論的には、本発明の方法を使用して、その実施に応じてさらに小
さいフィーチャを形成することができる。
【００３６】 本発明に関連して、従来から利用可能なフォトレジストを使用することができ
る。一般的に適しているのは、例えばクレゾールをベースとするフォトレジスト
（Novalac）およびアクリル酸塩またはスチレンおよびそれらの混合物をベース とするレジストなどである。ポジ型およびネガ型レジストを使用することができ
る。レジストの露光および現像後に得られるフィーチャの比率（幅／深さ）を改
善するために、増幅レジストを使用することもできる。また、それ自体が露光さ
れると異なる導光効果を示すＳＵ−８ネガ型レジストなど、光学的導波レジスト
を使用することもできる。２層、３層、および最上面の結像レジスト方式は全て
互換可能であり、本発明の光カップリング構造に使用するのによく適している。
レジストに関する詳細は、教科書や、ＩＢＭのJournal of Research and Develo
pmentの「Optical Lithography」と題する特別号（Vol.41, No.1/2, 1997年1月/
3月）など、その他の刊行物に掲載されている。
【００３７】 露光時間は、光源の波長、光カップリング構造の吸光度、レジストの感度、マ
スク（または本発明の文脈における光カップリング構造）のカップリング効率、
レジストの厚さ、コントラスト等、多くのよく知られたパラメータによって異な
る。
【００３８】 以下では、光カップリング構造２０およびそのような光カップリング構造を作
成する方法を、詳細に説明する。よく適しているのは、本発明者によって特別に
開発されたポリマーである。複製を形成するための理想的なポリマーの幾つかの
特性を識別することができる。第１に、ポリマーは、ターゲットとするレジスト
の屈折率と同様の屈折率を持たなければならない。第２に、ポリマーは、構造の
アスペクト比（厚さ対領域寸法）が少なくとも０．１であるその表面において安
定に構造を画定することができなければならない。第３に、特に２つを接触させ
るために重力および界面エネルギー以外の力が使用されない場合、材料は強靭か
つ多少弾力的（上述の通り）であり、それが配置されるレジストの表面にそれを
適応させることができなければならない。第４に、レジストとポリマーの接触が
可逆的であってレジスト上に材料を残したり、それを破損させる傾向が無いよう
に、ポリマーの表面エネルギーは低いことが理想的である。第５に、光が光カッ
プリング構造内を通過しそこから出ていくことができるようにするために、材料
は照射の目標波長に対して透光性でなければならない。第６に、材料は溶融する
ことによって、またはポリマーを化学反応によって金型で直接形成することによ
って、材料がその加工のどこかの段階で流れるようにすべきである。第７に、前
述の要件に関連する密度変化および応力は、母型またはその不完全な複製を破損
させるには、不十分なものでなければならない。第８に、上述の通り、材料は共
形的に密着接触ができなければならない。分枝型および直鎖型オレフィン末端シ
ロキサン主鎖の混合物に架橋剤を含む低分子量シランを添加することによって形
成されるシロキサンは、上記の点で特に有利であることが証明されている。その
ような混合物から形成されたシロキサン材は、そのプレポリマーの形で約２５ｍ
Ｎ／ｍの表面エネルギー、約１０Ｍｐａの強度、および約１０００ｃＳｔの粘度
を持つことができ、必要な共形性を維持しながら、１００ｎｍ未満のフィーチャ
規模の有用な光カップリング構造を形成することができる。全ての炭素エラスト
マーに基づくその他の材料、ならびにこれらの材料とシリカまたはシロキサンを
含む充填剤との組合わせも、この適用によく適している。上述の通り、光カップ
リング構造の特定の要素に要求される物理的性質を満たすように任意の種類の材
料を選択した場合、有機材料と無機材料を組み合わせた複合構造は、特に有利で
あることを証明することができる。
【００３９】 本発明のプロセスは真の１：１のプロセスであるので、光カップリング構造の
形成に使用される材料は一般的に、レジストおよびその下の半導体中に形成すべ
きフィーチャの大きさまでのフィーチャの実現可能な精細度が可能になるように
しなければならない。言い換えると、幅９０ｎｍの柱またはリッジ２７を半導体
基板１６に形成する場合（図２参照）、光カップリング構造２０のそれぞれの突
起要素２４の幅もまた（ポジ型レジ１１を使用することを前提として）９０ｎｍ
の幅を持たなければならない。
【００４０】 本発明に係る光カップリング構造は、所望の光カップリング構造の表面と逆の
凹凸を持つ母型４１（図４）でポリマーを硬化することによって、作成すること
ができる。この結果、突起要素４２、４３、４４のパターンを持つエラストマー
固体４０が得られる。母型４１は、例えば電子ビーム画定を使用して形成するこ
とができる。精密な高解像度母型４１の形成に投資される時間と金は、それぞれ
が例えば半導体回路の製造に使用できる、多くの複製４０を作成することによっ
て償還される。各々の複製は数回使用することができ、エラストマーで作成され
ている場合、容易には破損しない。
【００４１】 工程全体が光カップリング構造からレジストへの光の効果的カップリングに依
存するので、光カップリング構造４０は、突起脚４２、４３、４４がレジストと
共形接触することができるように設計しなければならない。
【００４２】 光カップリング構造４０の突起要素は、図５に概略的に示すように、ほとんど
どんな形状およびサイズにすることもできる。本例では、光カップリング構造４
０は３つの突起脚４２、４３、４４を持つ。第１脚４２の横断面は中空の矩形ま
たは方形である。脚４３はリッジであるが、脚４４は円形の横断面を持つ。これ
らの３例は、本発明の方法がいかに柔軟であるかを示す。
【００４３】 （好適な実施形態の説明） 好適な実施形態を以下で説明する。
【００４４】 母型の形成：シリコン・ウェハを厚さ１００ｎｍの均質な膜のプラズマ付着シリ
カの層で覆う。クロロベンゼンで１５％に溶解したポリメタクリル酸メチル・ポ
リマー（９８０Ｋ）をウェハ上に回転塗布して、基板上に厚さ１００ｎｍのこの
レジストの膜を形成する。レジストは、電子ビーム・マスク書込みツールを使用
して、１００ＫｅＶ電子の電流へパターン化露光することによって選択的に変化
させる。露光後アセトンでレジストを差分溶解すると、基板上に最低１００ｎｍ
までの大きさのフィーチャのパターンが周期的な配列で現れる。このパターンは
、シリコンに対して優れた選択度を持つ、フッ素ベースの反応性イオン・エッチ
ング（ＲＩＥ）化学作用を使用して、基板上のシリカ層に転写される。下にある
シリコン層に達するとＲＩＥプロセスは停止し、したがってシリコンとの界面に
方形の底部が形成され、シリカ層におけるフィーチャの均等な現像が確保される
。後でこの事実は、光カップリング構造の光カップリング部における構造２４の
優れた精細画定を確実にするのに役立つ。基板は残留有機物を除去するために酸
素プラズマ内でアッシングされ、次いで低表面自由エネルギー被覆（１５ｍＮ／
ｍ）を設けるために、プラズマ支援プロセスによって基板全体に１０ｎｍのフッ
素化ポリマーが付着される。この層は、次の基板処理ステップで硬化形成される
複製を離型するために不可欠である。
【００４５】 母型からの複製による光カップリング構造の作成：約６．５ｇのビニルメチル
シロキサン−ジメチルシロキサン・コポリマー（約１０００ｃＳｔ，ＶＤＴ７３
１Gelest,Karlsruhe、ドイツ）および約２ｇのメチルヒドロシロキサン−ジメチ
ルシロキサン・コポリマー（３０ｃＳｔ，ＨＭＳ３０１，Gelest）および約４５
０ｍｇの溶融シリカ粒子（粒径〜２０ｎｍ、Gelest）の混合物を、約５ｐｐｍの
プラチナ触媒を用いて作成する。この混合物を上述の母型に直接注ぎ込み、６０
°の炉で２４時間硬化する。複製はそれを手で母型から剥がすことによって離型
される。複製は２３ｍＮ／ｍの表面エネルギー、１０Ｍｐａの強度、およびガラ
スの硬度の約３％の硬度を有する。母型に存在する全てのフィーチャは、走査型
電子顕微鏡（ＳＥＭ）で確認した所では、上記手順に従ってその複製に忠実に再
生され、母型の凹みは今は複製の表面の隆起構造になる。複製の構造側の最上部
に、厚さ５ｎｍの金層を蒸着する。そのように処理した複製を次に、１ｎｍのチ
タンの層を備え、続いてその表面上に３０ｎｍの金の層を新たに蒸着したシリコ
ン・ウェハと接触させて配置する。この表面上の金を次に１，１０デカンジチオ
ール（Aldrich）の蒸気に５分間暴露させることによって処理する。複製の表面 とシリコン・ウェハの処理後の金表面との間の接触および剥離が行われた後、そ
れらの界面におけるチオール末端有機分子の存在によって媒介される２つの間の
接着性接触によって金が複製の突起表面の最上部から選択的に除去され、シリコ
ン・ウェハの処理後の金表面に残される。
【００４６】 光カップリング構造の使用：レジストの接着促進剤として作用するヘキサメチル
ジシラザイドで事前に処理したシリコン・ウェハの表面上に、厚さ６００ｎｍの
Shipley６６１２（ノボラック）フォトレジスト層を回転塗布する。基板の２０ 分のベーキングを９０°で実行する。フォトレジストを被覆した基板の最上部に
、上述の光カップリング構造を手で配置し、２つの間の重力および界面力により
それらの密接な共形接触が維持される。ＫｒＦレーザからのパルス（２００、各
々２０ｎｓおよび３００ｍＪ）を使用してレジストを露光し、次いでそれをShip
ley４００Ｋで製造者の指示に従って現像する。
【００４７】 図１２ないし１５は、上述の手順が適用された後、フォトレジスト層の１×１
ｃｍ（母型の大きさ）のフィールドに形成された母型、光カップリング構造、お
よび構造の代表的図を示す。
【００４８】 光カップリング構造は一般的に透明であるので、アラインメントの検査および
補正機構が可能になる。光カップリング構造の位置は、露光前に満足できる最終
位置決めが行われるまで、フォトレジスト上で繰返し操作することができる。こ
の種のアラインメントは、オーバレイ精度を達成するために基板の位置の絶対知
識に依存しなければならない、現在使用されている光学的投影技術では、明らか
に不可能である。
【００４９】 本発明の方法の別の利点は、基板のトポロジーが厳密に平面である必要がない
ということである。光カップリング構造は、表面の凸凹を多少受け入れることが
できる。光カップリング構造は、図６ないし１０に示すように増強することがで
きる。図示した光カップリング構造は全て、光カップリング構造／空気界面にお
ける内部反射が改善されるように、特殊な手段が設けられているという点で共通
している。図６には、最も単純な方法を示す。この方法は、図２および図３です
でに示した。界面における屈折率の急な変化は、入射光の後方反射を生じる。
【００５０】 図７には、内部反射を改善するために、接続部に傾斜した界面５１を持つ光カ
ップリング構造を示す。別の方法を図８に示す。上の例で示したのと同様に内部
反射を増加するために、ここでは、金属（金）層などの反射層５２を接続部上に
付着する。図９に示すブラッグ回折格子５３は同様の効果を示す。
【００５１】 これまで説明した光カップリング構造は、図１０に概略的に示すように、構造
の界面の特定部分に光遮断層５４を適用することによって改善することができる
。本例における光遮断層５４は、レジストに面する光遮断部の界面５５および突
起光カップリング部の側壁５６を覆う。
【００５２】 図１１には、細いスリットまたはギャップが光ビームを分割する光カップリン
グ構造を示す。
【００５３】 以下では、本発明に係る光カップリング構造を製造工程でどのように利用でき
るかを説明する。
【００５４】 第１に、パターン形成される基板上にレジストを形成する。そのようなレジス
トを形成できる方法は、この技術分野では様々な方法が知られている。次に、本
発明に従って定義する光カップリング構造をレジスト上に配置する。光カップリ
ング構造が柔軟な構造である場合には、それをレジスト上にロールすることがで
きる。基板に対する構造の位置を光学的に点検する。微細位置決め装置を使用し
て、光カップリング構造と基板の間の横方向相対移動を行って、位置を補正する
。次いで再び位置を点検し、満足できるアラインメントが達成されるまで、プロ
セス全体を繰り返す。
【００５５】 ここで、カップリング効率を改善するために、光カップリング構造をレジスト
に押しつけることができる。このステップは、状況によって省略することができ
る。次に光源のスイッチを固定モードまたはパルス・モードのどちらかに入れる
。光源から放射され光カップリング構造に結合される光は自動的に、突起端部に
向かって導かれ、そこでレジストに直接結合する。レジストはこれらの突起端部
の真下で露光される。露光プロセスの最後に（充分な露光が達成された場合）、
光源のスイッチが切られ、光カップリング構造が取り除かれる。これらの構造が
公称波長よりずっと大きい場合に生じるように、これらの構造が様々な大きさを
有する場合、幾つかの波長の光を使用して、消波構造における干渉効果を抑制す
るのを助けることができる。当技術分野でよく知られているように、後方反射を
抑制するために、基板またはレジストに反射防止被覆およびその他のそのような
アイデアを付け加えることができる。
【００５６】 次いで、適切な現像ステップを使用してレジストを現像する。ポジ型レジスト
の場合には、現像ステップ中にレジストの露光部が除去される。ネガ型レジスト
の場合には、光に暴露されなかった部分だけが除去される。
【００５７】 次のステップの前に、ハード・バッキング・ステップを実行することができる
。レジストの残留部はこのとき、基板の特定の領域がエッチングされるのを防止
するマスクとして機能する。ここで、湿式または乾式エッチング・ステップを使
用して、レジストの残留部の横方向の形状およびサイズを基板に転写する。次い
で、レジストを除去する（アッシングする）。
【００５８】 位相シフトに基づく周知の干渉手法の規模を単に縮小するだけでは、ここで記
載し請求する種類のリソグラフィは得られないことに留意されたい。ロジャーズ
らによって提案された位相シフト・マスクの周期性の低下は、ロジャーズらの図
４から明らかになるように、レジスト中にフィーチャを画定しなければならない
場合に要求される相対的最小の強度分布を提供するのに適していないマスクおよ
びプロセスをもたらす。ロジャーズの設計規則に従うと、ここで開示し記載した
のと全く反対の結果になる。本発明では、零次元モード（ｍ＝０）を使用してレ
ジストのよく画定された露光を実行する。ロジャーズらは、より高次モードの光
でなければ干渉効果を、したがって位相シフトを得られないので、高次モードの
光に頼っている。
【００５９】 本発明者の研究以前には、本発明に係る光カップリング構造として使用するの
に適したマスクを作成することはできなかったことも示しておく必要がある。図
１と図２を比較すると分かるように、マスク２０の突起部２４は、基板１６に形
成されるフィーチャ２７の横方向の形状およびサイズを持たなければならない。
つまり、突起部２４は、マスク１０の突起部１４よりずっと小さくしなければな
らない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 Ｊ．Ａ．ロジャーズらの位相シフト法（従来技術）によるナノメートル規模の
構造の作製を示す略図である。
【図２】 本発明の方法によるナノメートル規模の構造の作製を示す略図である。
【図３】 レジスト上に配置された本発明の光カップリング構造の略断面図である。
【図４】 本発明に係るナノメートル規模の光カップリング構造の作製の略図である。
【図５】 本発明に係る光カップリング構造の略平面図である。
【図６】 本発明に係る様々な光カップリング構造の略断面図である。
【図７】 本発明に係る様々な光カップリング構造の略断面図である。
【図８】 本発明に係る様々な光カップリング構造の略断面図である。
【図９】 本発明に係る様々な光カップリング構造の略断面図である。
【図１０】 本発明に係る様々な光カップリング構造の略断面図である。
【図１１】 本発明に係る様々な光カップリング構造の略断面図である。
【図１２】 本発明に係る母型の略平面図である。
【図１３】 本発明に係る光カップリング構図（複製）の代表的平面図である。
【図１４】 本発明に係る露光されたレジストの代表的平面図である。
【図１５】 本発明に係る露光されたレジストの代表的４５度斜視図である。
【図１６】 本発明に係る露光されたレジストの代表的平面図である。
【手続補正書】
【提出日】平成１２年５月１９日（２０００．５．１９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブルーノ・ミシェル スイス シー・エイチ8134 アドリスヴィ ル オーバーフスシュトラーセ 28 (72)発明者 ハインツ・シュミット スイス シー・エイチ8820 ヴェーデンス ヴィル ビューレンヴェーク ６ Ｆターム(参考） 2H095 BA04 BA07 BB27 BE03 5F046 AA25 BA01 CB17 DA24

Claims (44)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 露光光（１３）でレジスト（１１）を露光するためのマスクとして使用するた
    めの光カップリング構造（２０、４０）であって、 露光光（１３）をその端部に向かって導く突起部（２４、４２、４３、４４）
    であって、露光光（１３）が前記端部からレジスト（１１）中に直接結合され、
    前記端部がレジスト（１１）中の露光される構造の横方向形状を有する突起部と
    、 前記突起部（２４、４２、４３、４４）を接続し、かつ突起部（２４、４２、
    ４３、４４）を通して露光される領域以外のレジスト（１１）の領域が露光光（
    １３）で露光されるのを防止する接続部（２９）とを含み、 光カップリング構造（２０、４０）が屈折率レリーフを有し、露光光（１３）
    が内部反射によって前記突起部（２４、４２、４３、４４）に向かって導かれる
    、光カップリング構造。
  2. 【請求項２】 前記露光光（１３）が１５０ｎｍ〜８００ｎｍの波長（λ）を有し、前記突起
    部（２４、４２、４３、４４）の少なくとも１つの横方向形状が、露光光（１３
    ）の波長（λ）の２分の１（λ／２）から５分の１（λ／５）の横方向寸法を有
    する、請求項１に記載の光カップリング構造。
  3. 【請求項３】 前記突起部（２４、４２、４３、４４）の少なくとも１つの横方向形状が、２
    ００ｎｍ〜７３ｎｍの横方向寸法を有する、請求項１に記載の光カップリング構
    造。
  4. 【請求項４】 エラストマーを含む、請求項１に記載の光カップリング構造。
  5. 【請求項５】 前記エラストマーがポリマーである、請求項４に記載の光カップリング構造。
  6. 【請求項６】 前記露光光（１３）がレジスト（１１）に効率的に結合できるように、前記突
    起部（２４、４２、４３、４４）の屈折率が整合している、請求項１に記載の光
    カップリング構造。
  7. 【請求項７】 レジスト（１１）を含み、前記突起部（２４、４２、４３、４４）と前記レジ
    スト（１１）との間の屈折率の段階を減少させることによって屈折率の整合が達
    成できる、請求項６に記載の光カップリング構造。
  8. 【請求項８】 レジスト（１１）を含み、前記突起部（２４、４２、４３、４４）と前記レジ
    スト（１１）との間に、前記突起部（２４、４２、４３、４４）と前記レジスト
    （１１）との間の屈折率の段階を減少させる屈折率整合材の薄層を設けることに
    より、屈折率の整合が達成できる、請求項６に記載の光カップリング構造。
  9. 【請求項９】 レジスト（１１）を含み、前記突起部（２４、４２、４３、４４）と前記レジ
    スト（１１）との間に、前記突起部（２４、４２、４３、４４）と前記レジスト
    （１１）との間の屈折率の段階を減少させる粘性オイルまたはポリマーの薄層を
    設けることにより、屈折率の整合が達成できる、請求項６に記載の光カップリン
    グ構造。
  10. 【請求項１０】 レジスト（１１）を含み、屈折率の不連続が生じないように前記突起部（２４
    、４２、４３、４４）を設計する、請求項１に記載の光カップリング構造。
  11. 【請求項１１】 レジスト（１１）を含み、前記突起部（２４、４２、４３、４４）と前記レジ
    スト（１１）との間に共形接触がある、請求項１に記載の光カップリング構造。
  12. 【請求項１２】 ネガ型またはポジ型レジスト（１１）を使用できる、請求項１に記載の光カッ
    プリング構造。
  13. 【請求項１３】 レジスト（１１）に対する位置合わせのためのアラインメント・マークを含む
    、請求項１に記載の光カップリング構造。
  14. 【請求項１４】 レジスト（１１）を含み、前記突起部（２４、４２、４３、４４）の表面エネ
    ルギが低くなっており、そのためレジスト（１１）とのその接触が可逆的であり
    、かつレジスト（１１）上に材料が残らず、その逆も同様である、請求項１に記
    載の光カップリング構造。
  15. 【請求項１５】 前記ポリマーが、架橋剤を含む低分子量のシランを添加することによって作成
    されるシロキサンである、請求項５に記載の光カップリング構造。
  16. 【請求項１６】 前記エラストマーが炭素エラストマーである、請求項４に記載の光カップリン
    グ構造。
  17. 【請求項１７】 前記接続部（２９）が露光光（１３）の遮断を改善する手段を含む、請求項１
    に記載の光カップリング構造。
  18. 【請求項１８】 前記接続部（２９）の特定の界面が、露光光（１３）の反射を増強する層で覆
    われる、請求項１７に記載の光カップリング構造。
  19. 【請求項１９】 露光光（１３）の反射を増強するために、前記接続部（２９）の特定の界面に
    金属の薄層を形成する、請求項１７に記載の光カップリング構造。
  20. 【請求項２０】 露光光（１３）の反射を増強するために、前記接続部（２９）がブラッグ回折
    格子を含む、請求項１７に記載の光カップリング構造。
  21. 【請求項２１】 前記接続部（２９）が、露光光（１３）を内部反射によって前記突起部（２４
    、４２、４３、４４）内に導く光導波路としても働く、請求項１７に記載の光カ
    ップリング構造。
  22. 【請求項２２】 前記突起部（２４、４２、４３、４４）の側壁が、内部反射を増強する層で覆
    われる、請求項１に記載の光カップリング構造。
  23. 【請求項２３】 レジスト（１１）に露光される構造の横方向形状に類似した横方向形状を有す
    る突起端部を有する突起部（２４、４２、４３、４４）と、前記突起部（２４、
    ４２、４３、４４）を接続し、かつ前記突起端部を介して露光される領域以外の
    レジスト（１１）の領域が露光光（１３）で露光されるのを防止する接続部（２
    ９）とを含み、露光光（１３）が内部反射によって光カップリング部の突起端部
    に向かって導かれるような屈折率レリーフを有する、レジスト（１１）を露光す
    るためのマスクとして使用するための光カップリング構造（２０、４０）を作成
    する方法において、 前記突起端部の横方向形状と凸凹が逆のレリーフを持つ母型（４１）にポリマ
    ーを注入するステップと、 母型（４１）のポリマーを硬化して、突起部（２４、４２、４３、４４）のパ
    ターンを有する固体エラストマーの光カップリング構造（２０、４０）を形成す
    るステップと、 母型（４１）から固体エラストマー光カップリング構造（２０、４０）を取り
    外すステップと を含む方法。
  24. 【請求項２４】 ポリマーが架橋剤を含む低分子量のシランを添加することによって作成される
    シロキサンである、請求項２３に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 前記ポリマーが炭素エラストマーである、請求項２３に記載の方法。
  26. 【請求項２６】 母型（４１）から取り外した後の光カップリング構造（２０、４０）に１層を
    形成し、 露光光の反射を改善するために、接続部（２９）の特定の界面を覆うようにこ
    の層をパターン化する 請求項２３に記載の方法。
  27. 【請求項２７】 前記層が金属層である、請求項２６に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 前記層が、他の基板と接触させて材料をそこに接着させることによって、光カ
    ップリング構造（２０、４０）から選択的に除去される、請求項２６に記載の方
    法。
  29. 【請求項２９】 前記他の基板が軟質ポリマーである、請求項２６に記載の方法。
  30. 【請求項３０】 前記他の基板がイオン結合または共有結合の形成によって層の接着を促進する
    表面化学作用を有する、請求項２９に記載の方法。
  31. 【請求項３１】 前記硬化ステップが炉内で数時間かけて行われる、請求項２３に記載の方法。
  32. 【請求項３２】 基板（１６）に波長以下の構造を形成する方法において、 前記基板（１６）上にレジスト（１１）を形成するステップと、 形成される波長以下の構造の横方向形状に類似した横方向形状を有する突起端
    部を有する突起部（２４、４２、４３、４４）と、前記突起部（２４、４２、４
    ３、４４）を接続し、かつ前記突起端部を介して露光される領域以外のレジスト
    （１１）の領域が露光光（１３）で露光されるのを防止する接続部（２９）とを
    含み、露光光（１３）が内部反射によって光カップリング部の突起端部に向かっ
    て導かれるような屈折率レリーフを有する光カップリング構造（２０、４０）を
    前記レジスト（１１）上に配置するステップであって、前記突起部（２４、４２
    、４３、４４）と前記レジスト（１１）との間の共形接触が確保されるように前
    記光カップリング構造（２０、４０）を配置するステップと、 前記光カップリング構造（２０、４０）を基板（１６）に対して位置合わせす
    るステップと、 露光光（１３）が突起部（２４、４２、４３、４４）内に導かれ、かつそこか
    らレジスト（１１）に結合されるように、露光光（１３）を前記光カップリング
    構造（２０、４０）に結合するステップと、 前記光カップリング構造（２０、４０）を取り外すステップと、 レジストを現像してレジスト・パターンを形成するステップと、 エッチング・プロセスによってレジスト・パターンを基板（１６）に転写する
    ステップと、 レジスト・パターンを除去するステップと を含む方法。
  33. 【請求項３３】 前記レジスト（１１）がネガ型またはポジ型レジストである、請求項３２に記
    載の方法。
  34. 【請求項３４】 前記光カップリング構造（２０、４０）が重力および界面張力によってのみ定
    位置に保持される、請求項３２に記載の方法。
  35. 【請求項３５】 前記エッチング・プロセスがドライ・エッチング・プロセスである、請求項３
    ２に記載の方法。
  36. 【請求項３６】 レジスト・パターンの基板（１６）への精密な転写が行われるように前記ドラ
    イ・エッチング・プロセスを最適化する、請求項３５に記載の方法。
  37. 【請求項３７】 形成される波長以下の構造の横方向形状に類似した横方向形状を有する突起端
    部を有する突起部（２４、４２、４３、４４）と、前記突起部（２４、４２、４
    ３、４４）を接続し、かつ前記突起端部を介して露光される領域以外のレジスト
    （１１）の領域が露光光（１３）で露光されるのを防止する接続部（２９）とを
    含み、露光光（１３）が内部反射によって光カップリング部の突起端部に向かっ
    て導かれるような屈折率レリーフを有する光カップリング構造（２０、４０）の
    形成に使用するための母型（４１）の製造方法において、 基板（１６）を薄膜で覆うステップと、 前記薄膜上にレジスト（１１）を形成するステップと、 電子ビーム・マスク書込みツールを使用して前記レジスト（１１）を露光し、
    したがって形成される前記光カップリング構造（２０、４０）の突起部（２４、
    ４２、４３、４４）と凸凹が逆のレリーフを画定するステップと、 前記レジスト（１１）を現像して、凸凹が逆のレリーフを見えるようにするス
    テップと、 前記凸凹が逆のレリーフを、下の基板（１６）で停止するエッチング・プロセ
    スによって前記薄膜に転写するステップと、 前記レジスト（１１）を除去して、前記突起部（２４、４２、４３、４４）と
    凸凹が逆のレリーフを見えるようにするステップと を含む方法。
  38. 【請求項３８】 前記突起部（２４、４２、４３、４４）の凸凹が逆のレリーフに低表面自由エ
    ネルギー被覆を施す、請求項３７に記載の方法。
  39. 【請求項３９】 前記基板（１６）がシリコン基板である、請求項３７に記載の方法。
  40. 【請求項４０】 前記薄膜がシリカ薄膜である、請求項３７に記載の方法。
  41. 【請求項４１】 前記レジスト（１１）としてポリマーを使用する、請求項３７に記載の方法。
  42. 【請求項４２】 電子ビーム・リソグラフィに約１００ＫｅＶの電子を使用する、請求項３７に
    記載の方法。
  43. 【請求項４３】 エッチング・プロセスが反応性イオン・エッチ・プロセスである、請求項３７
    に記載の方法。
  44. 【請求項４４】 残留有機物を除去するために母型（４１）を有機プラズマでアッシングする、
    請求項３７に記載の方法。
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