JP2013080866A - 半導体装置形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プラズモンが伝播して隣接する開口のプラズモンに影響を及ぼす。
【解決手段】半導体装置形成方法は、半導体装置を形成する基板上にレジストが配された加工対象を準備する準備段階と、前記レジスト上に、露光の波長よりも小さい開口を含むパターンを有する、プラズモンを生成するプラズモン発生層、および、前記プラズモン発生層で発生したプラズモンの伝播距離を短くするプラズモン抑制層を形成するパターン形成段階と、前記プラズモン発生層およびプラズモン抑制層のパターンを露光して近接場光を発生させることにより、前記パターンよりも微細なパターンを前記レジストに形成する露光段階と、前記レジストの前記パターンを前記基板上に転写する基板転写段階とを備える。
【選択図】図１０

Description

本発明は、半導体装置形成方法に関する。

パターニングされて開口が形成された金属層にプラズモンを発生させることにより生じる近接場光によりレジストを露光する半導体装置形成方法が知られている。（例えば、特許文献１参照）。
［特許文献１］ 特開２００８−９８２６５号公報

しかしながら、複数の開口が金属層に形成されると、隣接する開口の間の金属層上をプラズモンが伝播する。これにより、プラズモンが伝播して隣接する開口のプラズモンに影響を及ぼすという課題がある。

本発明の第１の態様においては、半導体装置を形成する基板上にレジストが配された加工対象を準備する準備段階と、前記レジスト上に、露光の波長よりも小さい開口を含むパターンを有する、プラズモンを生成するプラズモン発生層、および、前記プラズモン発生層で発生したプラズモンの伝播距離を短くするプラズモン抑制層を形成するパターン形成段階と、前記プラズモン発生層およびプラズモン抑制層のパターンを露光して近接場光を発生させることにより、前記パターンよりも微細なパターンを前記レジストに形成する露光段階と、前記レジストの前記パターンを前記基板上に転写する基板転写段階とを備える半導体装置形成方法を提供する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

半導体形成方法を説明する工程図である。 半導体形成方法を説明する工程図である。 半導体形成方法を説明する工程図である。 半導体形成方法を説明する工程図である。 半導体形成方法を説明する工程図である。 プラズモン発生層のパターンを説明する平面図である。 プラズモン発生層のパターンを説明する平面図である。 プラズモン発生層のパターンを説明する平面図である。 プラズモン発生層のパターンを説明する平面図である。 半導体形成方法を説明する工程図である。 半導体形成方法を説明する工程図である。 半導体形成方法を説明する工程図である。 プラズモン抑制層１６がない場合の電場強度のグラフである。 プラズモン抑制層１６がない場合の電場強度のグラフである。 プラズモン抑制層１６がない場合の電場強度のグラフである。 プラズモン抑制層１６を低反射率金属材料のクロム（＝Ｃｒ）によって構成した場合の電場強度のグラフである。 プラズモン抑制層１６を低反射率金属材料のクロム（＝Ｃｒ）によって構成した場合の電場強度のグラフである。 プラズモン抑制層１６を低反射率金属材料のクロム（＝Ｃｒ）によって構成した場合の電場強度のグラフである。 プラズモン抑制層１６を低反射率材料の金（＝Ａｕ）によって構成した場合の電場強度のグラフである。 プラズモン抑制層１６を低反射率材料の金（＝Ａｕ）によって構成した場合の電場強度のグラフである。 プラズモン抑制層１６を低反射率材料の金（＝Ａｕ）によって構成した場合の電場強度のグラフである。 プラズモン抑制層１６を誘電体によって構成した場合の電場強度のグラフである。 プラズモン抑制層１６を誘電体によって構成した場合の電場強度のグラフである。 プラズモン抑制層１６を誘電体によって構成した場合の電場強度のグラフである。 円形状の開口２２２のパターンを説明する平面図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１から図５及び図１０から図１２は、半導体形成方法を説明する工程図である。図６から図９は、プラズモン発生層のパターンを説明する平面図である。図１に示すように、まず、準備段階において、基板１０の一方の面に、レジストの一例である下層レジスト１２と、プラズモン発生層１４と、プラズモン抑制層１６と、上層レジスト１８とが、この順で積層された加工対象を準備する。

基板１０は、半導体装置を形成する基板であればよい。例えば、基板１０は、シリコン等の半導体材料、ＧａＡｓ等の化合物半導体材料、ガラス等の絶縁材料等によって構成される。尚、この準備段階で、半導体装置が基板１０に形成されていてもよい。

下層レジスト１２は、例えば、半導体装置の一部を構成する配線層をパターニングする。下層レジスト１２は、基板１０の一面に密着して形成される。下層レジスト１２を構成する材料の一例は、ＡｒＦポジレジストである。ＡｒＦポジレジストは、紫外光である１９３ｎｍの光によって感光する。ＡｒＦポジレジストの一例は、脂環アクリレート樹脂、主脂環系材料等である。下層レジスト１２の厚みの一例は、１５ｎｍから１００ｎｍであって、好ましくは１５ｎｍから２０ｎｍである。下層レジスト１２は、スピンコートまたは吹きつけ等によって、基板１０の上面の全面に塗布された後、プリベークによって仮硬化される。

プラズモン発生層１４は、プラズモンを生成して、下端に近接場光を発生させて、下層レジスト１２を露光する。プラズモン発生層１４は、下層レジスト１２の上面に密着して形成されている。プラズモン発生層１４は、真空蒸着によって形成されたアルミニウムによって構成される。アルミニウムは、下層レジスト１２を露光する紫外光によって表面プラズモンを効率よく発生させる。尚、プラズモン発生層１４は、基板１０が低温または非加熱の状態で蒸着することが好ましい。プラズモン発生層１４は、アルミニウム以外の金属によって構成してもよい。但し、プラズモン発生層１４を構成する材料は、下層レジスト１２を露光する光の波長によって表面プラズモンを効率よく発生させる材料が好ましい。プラズモン発生層１４の厚みの一例は、５０ｎｍである。

プラズモン抑制層１６は、プラズモン発生層１４の上面、即ち、上層レジスト１８側の面に発生するプラズモンの伝播距離を短くする。プラズモン抑制層１６を構成する材料の一例は、クロム、ニッケル、モリブデン、金及び銀のいずれかである。プラズモン抑制層１６は、プラズモン発生層１４の上面に密着して形成されている。プラズモン抑制層１６の厚みは、プラズモン発生層１４の水平方向のプラズモンの伝播を抑制しつつ、プラズモン発生層１４の鉛直方向のプラズモンの発生に影響を与えないように設定される。プラズモン抑制層１６の厚みの一例は、１０ｎｍから５０ｎｍであって、好ましくは２０ｎｍである。

上層レジスト１８は、プラズモン発生層１４及びプラズモン抑制層１６をパターニングする。上層レジスト１８は、プラズモン抑制層１６の一面に密着して形成されている。上層レジスト１８を構成する材料の一例は、波長１９３ｎｍの紫外光により露光可能なＡｒＦポジレジストである。尚、上層レジスト１８及び下層レジスト１２を同一材料によって構成してもよく、異なる材料によって構成してもよい。上層レジスト１８の厚みの一例は、１００ｎｍである。上層レジスト１８は、スピンコートまたは吹きつけ等によって下層レジスト１２の一面に塗布された後、プリベークによって仮硬化される。

図２に示すように、上層パターン形成段階において、レーザ光５４を上層レジスト１８に照射して上層レジスト１８を露光する。レーザ光５４は、ＡｒＦエキシマレーザから出力された１９３ｎｍの波長の紫外光である。上層レジスト１８の露光方法の一例は、位相シフトマスク５０を介して、レーザ光５４を照射する位相シフト法である。位相シフトマスク５０は、透過部５１と、位相シフト部５２と、遮光部５３とを有する。透過部５１及び位相シフト部５２は、略正方形状に形成され、マトリックス状に配置されている。位相シフト部５２は、透過部５１に対して、レーザ光５４の位相をシフトさせる。遮光部５３は、透過部５１と位相シフト部５２との間に配置され、レーザ光５４を遮光する。透過部５１、位相シフト部５２、及び、遮光部５３の幅の一例は、対象のパターンの４倍である。これにより、上層レジスト１８が、位相シフトマスク５０の透過部５１及び位相シフト部５２による一次回折光によって、透過部５１及び位相シフト部５２よりも微細なパターンで露光される。この後、位相シフトマスク５０を除去する。尚、位相シフト法に代えて、水等の液体を介在させて露光する液浸を、上層レジスト１８の露光方法として適用してもよい。

この後、ポジ型の上層レジスト１８を現像する。現像方法の一例は、パドル現像である。パドル現像では、ＴＭＡＨ（＝水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液）またはアセトン等の有機溶剤を含む現像液を表面張力によって上層レジスト１８の全面に塗布する。これにより、レーザ光５４の一次回折光によって露光された領域の上層レジスト１８が現像液によって除去されて、非露光領域の上層レジスト１８が残る。この結果、図３に示すように、上層レジスト１８がパターニングされて、正方形状の複数の開口２０が上層レジスト１８に形成される。開口２０の一辺の一例は、５０ｎｍから１００ｎｍである。

次に、図４に示すように、パターン形成段階において、上層レジスト１８のパターンをマスクとして、塩素系ガスによる反応性イオンエッチングによって、上層レジスト１８から露出しているプラズモン抑制層１６及びプラズモン発生層１４を除去する。これにより、まず、プラズモン抑制層１６に上層レジスト１８のパターンが転写され、その後、プラズモン発生層１４に上層レジスト１８のパターンが転写される。これにより、プラズモン抑制層１６及びプラズモン発生層１４が、上層レジスト１８の開口２０と同様の開口２２を有するパターンとなる。開口２２の一辺の一例は、下層レジスト１２を露光する波長１９３ｎｍよりも小さい５０ｎｍから１００ｎｍである。

次に、図５に示すように、Ｏ_２プラズマを用いて、上層レジスト１８をアッシングして除去する。これにより、プラズモン抑制層１６が、最上層となって露出する。

ここで、プラズモン抑制層１６及びプラズモン発生層１４のパターン例について説明する。図６から図９は、プラズモン抑制層１６及びプラズモン発生層１４の平面図である。図６に示すパターンでは、正方形状の開口２２が、Ｘ方向及びＹ方向に同じ距離ｄでプラズモン抑制層１６及びプラズモン発生層１４に形成されている。また、図７に示すパターンでは、正方形状の開口２２がＸ方向に同じ距離ｄで形成される。Ｘ方向に延びる行の開口２２と、その行と隣接する行の開口２２は、互いにＸ方向の位置が異なる。

図８及び図９に示すように、開口２２をＹ方向に延びる長方形状に形成してもよい。図８に示すパターンでは、Ｘ方向に同じ距離ｄで配列された開口２２の列が、Ｙ方向に間隔を開けて形成されている。また、図９に示すパターンでは、Ｘ方向に同じ距離ｄで配列された開口２２の列が、Ｙ方向に間隔をあけて、且つ、Ｘ方向の位置をずらして形成されている。

次に、図１０に示すように、露光段階において、ＡｒＦエキシマレーザから出力されたレーザ光５４を、マスクとして機能するプラズモン抑制層１６及びプラズモン発生層１４のパターンに照射する。レーザ光５４は、１９３ｎｍの波長の紫外光であって、ｐ偏光である。レーザ光５４の偏光方向は、Ｘ方向である。レーザ光５４は、基板１０の法線方向に対して、傾斜させてもよい。ここで、開口２２の一辺は、１００ｎｍである。従って、ほとんどのレーザ光５４は、プラズモン抑制層１６及びプラズモン発生層１４によって遮られる。

しかしながら、Ｘ方向を偏光方向とするレーザ光５４によって、プラズモン発生層１４の開口２２のＸ方向の側面には表面プラズモンが生成される。ここで、表面プラズモンを発生させるための条件について説明する。プラズモン発生層１４を構成する金属材料の複素誘電率をε２、開口２２の内部の媒質の誘電率をε０とすると、
Ｒｅ（ε０＋ε２）＜０
がプラズモンを発生させるための条件である。開口２２の媒質として、空気、窒素、ＳｉＯ_２、水等をあげることができる。尚、プラズモンの伝播距離は、プラズモン発生層１４の厚みよりも十分に大きいことは必要条件である。

この表面プラズモンによって、近接場光６０が、プラズモン発生層１４の開口２２のＸ方向の側面の下端のエッジから発生する。この近接場光６０は、急激に減衰する光である。従って、近接場光６０は、開口２２のエッジの近傍の領域の下層レジスト１２へと局所的に入射して露光する。この急激に減衰する近接場光６０により、当該領域の下層レジスト１２を構成する分子の各電子が、異なる位相、異なる振幅、異なる方向に振動する。これにより、当該分子が、化学反応を起こして、当該領域の下層レジスト１２が感光される。この結果、近接場光６０によって露光された露光領域６２が、開口２２の両側のエッジの下方の領域の下層レジスト１２に、例えば、約１０ｎｍの幅で形成される。

ここで、プラズモン発生層１４の上面は、プラズモンの伝播を抑制するプラズモン抑制層１６によって覆われている。これにより、プラズモンが、プラズモン発生層１４の上面をほとんど伝播しないので、プラズモンが開口２２から隣接する開口２２へと伝播しない。この結果、開口２２と開口２２との距離ｄを小さくしても、それぞれの開口２２に発生するプラズモンによる影響が低減される。

次に、図１１に示すように、プラズモン発生層１４及びプラズモン抑制層１６を、酸性あるいは塩基性溶剤によるウエットエッチング、または、塩素系ガスによるドライエッチングによって除去する。塩素系ガスの一例は、Ｃｌ_２、ＢＣｌ_３、ＳｉＣｌ_４である。

次に、図１２に示すように、ポジ型の下層レジスト１２をＴＭＡＨ等の有機溶剤によってパドル現像する。これにより、露光領域６２の下層レジスト１２が、除去される。この結果、下層レジスト１２は、プラズモン発生層１４に形成されたパターンの開口２２よりも微細な開口２４が形成されたパターンとなる。開口２４のＸ方向の幅の一例は、１０ｎｍである。

この後、基板転写段階において、下層レジスト１２のパターンを基板１０上に転写する。転写の一例として、基板１０上に形成されている配線を、エッチング等により開口２２の個所で切断する。尚、下層レジスト１２のパターンによって、リフトオフ法等によって配線を形成するためにパターニングしてもよい。

次に、プラズモン抑制層１６について説明する。まず、プラズモン抑制層１６を構成する材料の一例は、低反射率金属材料である。ここでいう、低反射率材料は、少なくとも、プラズモン発生層１４を構成する材料よりも、紫外光に対して反射率が低いことが条件である。
ここで、プラズモン抑制層１６を構成する低反射率金属材料の複素誘電率をε１、入射媒質の複素誘電率ε０とする。入射媒質が空気または真空の場合、ε０＝１である。プラズモン抑制層１６の表面に発生するプラズモンの伝播距離Ｌ_ｓｐは、次の式で与えられる。

（J. Plasma Fusion Res. vol.84 (2008) p15）
ここで、Ｉｍは虚部を意味する。プラズモンの伝播距離Ｌ_ｓｐよりも、隣接する開口２２間の距離ｄが大きければ、即ち、「Ｌ_ｓｐ＜ｄ」とすることで、隣接する開口２２に発生するプラズモンの影響を抑制できる。

例えば、１９３ｎｍの波長の光の場合、アルミニウムの表面のプラズモンの伝播距離Ｌ_ｓｐは約１μｍであるが、クロムの伝播距離Ｌ_ｓｐは約９０ｎｍ、金の伝播距離Ｌ_ｓｐは約１２０ｎｍである。開口２２の幅を１００ｎｍとして、開口２２の周期を４００ｎｍから６００ｎｍとすると、隣接する開口２２間の距離ｄは３００ｎｍから５００ｎｍとなる。従って、プラズモン抑制層１６をクロム、金等の低反射率金属によって構成すると、隣接する開口２２に発生したプラズモンの影響を抑制できる。

紫外光によって下層レジスト１２を感光する場合、プラズモン抑制層１６は、反射率が４１．３のクロムを適用できる。尚、プラズモン抑制層１６は、クロム以外に、反射率が３４．３のニッケル、反射率が２１．０の金、反射率が２５．２の銀、反射率が６３．８のモリブデン等によって構成してもよい。

プラズモン抑制層１６を構成する材料の他の例は、誘電体材料である。プラズモン発生層１４を構成する金属材料の複素誘電率をε２、プラズモン抑制層１６を構成する誘電体材料の誘電率をε１とすると、プラズモン発生層１４とプラズモン抑制層１６との界面にプラズモンが発生する条件は、
Ｒｅ（ε１＋ε２）＜０
（Waves in Metamaterials (L.Solymar and E. Shomonia) Oxford University Press 2009, p79）
である。ここで、Ｒｅは、複素数実部である。

従って、プラズモン発生層１４とプラズモン抑制層１６との界面のプラズモンを抑制するには、
Ｒｅ（ε１＋ε２）＞０ （式１）
とすればよい。これにより、隣接する開口２２に発生するプラズモンの影響を抑制できる。更に、上述の式１の条件を緩和してもプラズモンの影響を抑制する効果があることが後述するシミュレーションによりわかった。例えば、プラズモン発生層１４をアルミニウムにより構成して、プラズモン抑制層１６の屈折率ｎが２．０の場合、
Ｒｅ（ε１＋ε２）＝−０．６９＜０
となるが、レーザ光５４の入射角度に関係なく、隣接する開口２２に発生するプラズモンの影響がほとんどなくなる。従って、
Ｒｅ（ε１＋ε２）＞−１
であっても、十分に隣接する開口２２に発生するプラズモンの影響を抑制できると考えられる。更に、プラズモン抑制層１６の屈折率ｎが１．８の場合であっても、ほとんど隣接する開口２２に発生するプラズモンの影響がほとんどなくなる。この場合、Ｒｅ（ε１＋ε２）＝−１．４５となる。従って、
Ｒｅ（ε１＋ε２）＞−２
であっても、十分に効果を奏することができると考えられる。尚、プラズモン抑制層１６の屈折率ｎが１．６の場合、隣接する開口２２に発生するプラズモンの影響が若干残る。

上述したように、本実施形態では、プラズモン発生層１４の上面にプラズモン抑制層１６を形成した状態で、プラズモン発生層１４にプラズモンを発生させる。これにより、プラズモン発生層１４の上面をプラズモンが伝播することを抑制できる。このため、隣接する開口２２間の距離を小さくしても、開口２２に発生したプラズモンが、隣接する開口２２に影響することを抑制できる。この結果、開口２２と開口２２との距離を小さくすることができる。

次に、上述した実施形態の効果を証明するために行ったシミュレーションについて説明する。以降のシミュレーションのモデルにおける共通条件は、プラズモン発生層１４は厚みが５０ｎｍのアルミニウムにより構成され、プラズモン発生層１４及びプラズモン抑制層１６の開口２２の一辺が１００ｎｍであって、プラズモン抑制層１６の厚みが２０ｎｍである。アルミニウムの屈折率ｎをｎ＝０．１１２＋２．１６９ｉとする。レーザ光５４の波長は、１９３ｎｍである。尚、比較例として、プラズモン抑制層１６のないモデルをシミュレーションした。

各グラフに上部に記載の「Ｐ」は、プラズモン発生層１４の開口２２のピッチを意味する。従って、「Ｐ＝６００ｎｍ」と記載のグラフは、プラズモン発生層１４の開口２２のピッチが６００ｎｍの電場強度のグラフである。尚、開口２２のピッチが６００ｎｍの場合、一辺が１００ｎｍの開口２２間の距離ｄは５００ｎｍとなる。各グラフの曲線の添え字は、レーザ光５４の入射角度を示す。入射角度は、プラズモン発生層１４の垂線方向を０°として、開口２２の左側から入射するものとする。

これらの各入射角度について、幅方向において２００ｎｍの幅の間の電場強度を、レーザ光５４の入射角度を変更しつつＦＤＴＤ法によって調べた。各入射角度の範囲の２００ｎｍの幅の中心は、開口２２の中心に対応する。従って、２００ｎｍの幅の電場強度は、開口２２の中心から１００ｎｍずつ両側の範囲の電場強度である。

まず、図１３、図１４、図１５を参照して、比較例について説明する。図１３から図１５に示すように、いずれの入射角度においても、中心の左右両側の約５０ｎｍの近傍にピークが形成されていることがわかる。しかしながら、プラズモン抑制層１６がない場合、開口２２のピッチＰを６００ｎｍ、７００ｎｍ、８００ｎｍと変化させると、電場強度が変化していることがわかる。例えば、ピッチＰが６００ｎｍでは、入射角度が１５°及び４５°で大きいピークが形成されている。一方、ピッチＰが７００ｎｍになると、入射角度が３０°で大きいピークが形成されている。更に、ピッチＰが８００ｎｍになると、各入射角度のピークが平均化される。これにより、開口２２のピッチＰ、即ち、開口２２の周期性によって、電場強度が変化することがわかる。この結果、ピッチＰが変更されると、ユーザの希望するパターンと異なるパターンが下層レジスト１２に形成されることになる。

次に、図１６、図１７、図１８は、プラズモン抑制層１６を低反射率金属材料のクロム（＝Ｃｒ）によって構成した場合の電場強度のグラフである。クロムの屈折率ｎは、ｎ＝０．８３２＋１．５２１ｉである。図１６から図１８に示すように、プラズモン抑制層１６をクロムによって構成することにより、開口２２のピッチＰを６００ｎｍ、７００ｎｍ、８００ｎｍと変化させても、各入射角度でのピークがほとんど変化していないことがわかる。これにより、ピッチＰが変更されても、ユーザの希望するパターンを下層レジスト１２に形成することができる。また、いずれの入射角度でも、右側のピークが高いことがわかる。これは、レーザ光５４に対して影になる左側のピークよりも、側面がレーザ光５４に対向する右側のピークが高いことを意味する。

次に、図１９、図２０、図２１は、プラズモン抑制層１６を低反射率材料の金（＝Ａｕ）によって構成した場合の電場強度のグラフである。金の屈折率ｎは、ｎ＝１．４２５＋１．１５６ｉである。図１９から図２１に示すように、プラズモン抑制層１６を金によって構成することにより、クロムの場合と略同様の効果を得ることができることがわかる。更に、クロムの場合、ピッチＰが６００ｎｍでは入射角度１５°のピークの方が入射角度４５°のピークよりも小さく周期依存性が若干残る。一方、金の場合、ピッチＰが変化しても入射角度１５°と入射角度４５°のピークは略等しい状態を維持する。このことからプラズモン抑制層１６を金で構成することにより、クロムで構成する場合よりも、より開口２２の周期依存性を低減できることがわかる。これにより、ピッチＰが変更されても、ユーザの希望するパターンを、より正確に下層レジスト１２に形成することができる。

次に、図２２、図２３、図２４は、プラズモン抑制層１６を誘電体によって構成した場合の電場強度のグラフである。ここで適用した誘電体の屈折率は、２．０である。屈折率が２．０の誘電体の一例は、ＳｉＮである。図２２から図２４に示すように、プラズモン抑制層１６を誘電体によって構成することにより、クロム及び金の場合と略同様の効果を得ることができることがわかる。更に、ピッチＰが６００ｎｍの場合、入射角度３０°、入射角度４５°、入射角度１５°の順で右側のピークが大きい。このピークの大小関係が、ピッチＰが７００ｎｍ、８００ｎｍと変化しても、維持されていることがわかる。

上述した実施形態における各構成の材料、形状、開口の一辺及び厚み等の数値は適宜変更してよい。

例えば、下層パターン段階において、赤外域から可視光によって露光する場合、プラズモン発生層１４は、金、銀及びアルミニウムのいずれかによって構成してもよい。この場合、プラズモン抑制層１６は、クロム及びニッケルのいずれかにより形成される。

上述の実施形態では、線状及び矩形状のパターンを例にあげたが、円形状または正方形状等の他の形状のパターンを形成してもよい。図２５は、円形状の開口２２２のパターンを説明する平面図である。プラズモン発生層１４に形成されるパターンとなる円形状の開口２２２の直径の一例は、４５ｎｍである。このパターンに偏光を照射すると、円形状の開口２２２の偏光方向の両端に近接場光６０が生成される。この場合、最終的に得られるパターンの一例は、４０ｎｍの間隔で配置される直径２０ｎｍの２個の楕円形状である。

上述した実施形態では、開口２２を規則的に形成したが、開口２２を不規則に形成してもよい。また、複数の開口２２のそれぞれの形状を異ならせてもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ 基板
１２ 下層レジスト
１４ プラズモン発生層
１６ プラズモン抑制層
１８ 上層レジスト
２０ 開口
２２ 開口
２４ 開口
５０ 位相シフトマスク
５１ 透過部
５２ 位相シフト部
５３ 遮光部
５４ レーザ光
６０ 近接場光
６２ 露光領域
２２２ 開口

Claims (6)

1. 半導体装置を形成する基板上にレジストが配された加工対象を準備する準備段階と、
   前記レジスト上に、露光の波長よりも小さい開口を含むパターンを有する、プラズモンを生成するプラズモン発生層、および、前記プラズモン発生層で発生したプラズモンの伝播距離を短くするプラズモン抑制層を形成するパターン形成段階と、
   前記プラズモン発生層および前記プラズモン抑制層のパターンに光を照射して、近接場光を発生させて前記レジストを露光することにより、前記パターンよりも微細なパターンを前記レジストに形成する露光段階と、
   前記レジストの前記パターンを前記基板上に転写する基板転写段階と
   を備える半導体装置形成方法。
2. 露光に紫外光を用いる場合に、
   前記プラズモン発生層は、アルミニウムにより形成され、
   前記プラズモン抑制層は、クロム、ニッケル、モリブデン、金および銀のいずれかにより形成される請求項１に記載の半導体装置形成方法。
3. 露光に赤外域から可視光を用いる場合に、
   前記プラズモン発生層は、金、銀およびアルミニウムのいずれかにより形成され、
   前記プラズモン抑制層は、クロムおよびニッケルのいずれかにより形成される請求項１に記載の半導体装置形成方法。
4. 露光の波長は、１９３ｎｍである請求項２に記載の半導体装置形成方法。
5. 前記プラズモン抑制層は、
   

   

   を満たす、請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体装置形成方法。ここで、λは露光する光の波長であり、ε１は前記プラズモン抑制層の複素誘電率であり、ε０は入射媒質の複素誘電率であり、ｄはパターンの開口間距離である。
6. 前記プラズモン抑制層は、Ｒｅ（ε１＋ε２）＞−１を満たす、請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体装置形成方法。ここで、ε１は前記プラズモン抑制層の複素誘電率であり、ε２は前記プラズモン発生層の複素誘電率である。

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