JP4724183B2 - サンプル上に周期的及び／又は準周期的パターンを生成するためのシステム及び方法 - Google Patents

Description

この発明は、空間的に変わらない干渉リソグラフィ法を用いて、サンプル上に周期的及び／又は準周期的なパターンを生成するためのシステム及び方法に関する。

周期的及び／又は準周期的構造は、マイクロ及びナノテクノロジーの多くの分野において広く使用されている。周期的な構造を用いる例には、光学格子、回折レンズ、データ記憶用にパターン化された磁気媒体、電子集積回路、センサー及び表示機器が有る。周期的な構造を用いるその他の利用分野には、サブ波長光学部品、ナノインプリントリソグラフィ用テンプレート、誘導型自己組織化用テンプレート、結晶化用テンプレート、ナノワイヤー配列、ナノドット、次世代リソグラフィ技術、特に、極端紫外線リソグラフィ（ＥＵＶＬ）用プロセス開発、触媒及び電界放出基板が有る。

そのような用途又はその他の未だ知られていない新しい用途において、ナノメートルスケールのサイズの材料の新しい特性が活用されるのに伴い、このような利用が大幅に成長するものと期待されている。リソグラフィ法は、通常そのような周期的な構造を組み上げるために使用される。しかし、１００ｎｍより小さい周期のパターンを組み上げるために現在利用可能なリソグラフィ法は、広範囲に利用するには費用がかかり過ぎる。

干渉リソグラフィ（ＩＬ）法は、周期的な構造を生成するための周知の技術である。ＩＬ法における光源としては、可視又は紫外線領域でのレーザー及び極端紫外線（ＥＵＶ）帯域でのシンクロトロンが採用されている。周期的、準周期的（非特許文献１）、曲線的（特許文献１）な一次元及び二次元パターンをＩＬ法で作ることができる。

大部分のＩＬ法は、高度な空間的及び／又は時間的コヒーレンスを有する光源を必要とする。可視及び紫外線領域で動作するレーザーは、多くの場合これらの特性の一方又は両方を有し、そのため、圧倒的多数のＩＬ法の用途において使用されている。これら二つの特性に関する要件を緩和した無彩色ＩＬ法が、非特許文献２に記載されている。しかし、この手法は、二つの連続した格子により低い効率でビームを回折させているので、光源からの非常に大きなエネルギーを必要とする。更に、得られたパターンの焦点深度は、光源の空間的コヒーレンスによって制限される。

ＩＬ法に関連した技術は、パターン化する基板を透過光学格子（マスク）の後ろに配置する空間周波数逓倍（ＳＦＭ）法である（特許文献２）。格子と平行で、格子から一定の間隔を開けた面内において、光の強度の周期がマスクの周期の倍数となる。ＳＦＭ法では、所望の強度分布が出現し、強度分布が感光フィルムに記録される面内にサンプルを配置する。このようにして、空間周波数が本来の回折格子の空間周波数の倍数となる新しい格子を形成することができる。前述した技術では、強度分布が格子からの距離に敏感に依存する。そのため、パターン化するサンプルのマスクに対する非常に精密な位置決めと調整（狭域）が必要となる。この「物体深度」の制限は、マスクの周期が小さくなるにつれて、より大きな制約となる。更に、この制限は、物体深度よりも大きな凹凸の外観を持つ基板上にパターンを作る技術への応用を排除することとなる。
欧州特許出願第０３００３３９２号（欧州特許公開第１５９３００２号） 米国特許第４，３６０，５８６号 H. H. Solak, C. David, J. Gobrecht, Fabrication of high-resolution zone plates with wideband extreme-ultraviolet holography, Appl. Phys. Lett. 85, 2700 (2004) T. A. Savas, S. N. Shah, M. L. Schattenburg, J. M. Carter, H. I. Smith, Achromatic interferometric lithography for 100-nm-period gratings and grids, J. Vac. Sci. Technol. B 13, 2732 (1995)

以上のことから、この発明の課題は、周期が１０〜１００ｎｍの範囲内の一次元及び二次元の周期的及び準周期的なパターンを費用効率の高い形で実現するためのシステム及び方法を提供することである。勿論、このシステムは、この範囲外の周期を持つパターンに対しても一般的に適用することが可能である。

この課題は、干渉リソグラフィ法を用いて、サンプル上に周期的及び／又は準周期的なパターンを生成するためのシステムであって、
ａ）光子源と、
ｂ）所望のパターンに対応する周期的又は準周期的なパターンを有するマスクであって、光子源から第一の距離に配置されているか、或いはコリメータ、集光器、ミラー、レンズ、フィルター、アパーチャなどの中間の光学部品の後に配置されているマスクと、
ｃ）光子源と逆側でマスクから第二の距離に配置されたサンプルを保持するためのサンプルホルダーであって、強度分布がほぼ一定となり、距離により変わらなくなる範囲内に第二の距離を選定するか、或いはサンプル表面上に所望の平均的な強度分布が得られるように第二の距離を変化させるためのサンプルホルダーと、
を備えたシステムを開示した、この発明により達成される。

方法に関しては、干渉リソグラフィ法を用いて、サンプル（Ｓ）上に周期的及び／又は準周期的なパターンを生成するための方法であって、
ａ）光子源を準備する工程と、
ｂ）所望のパターンに対応する周期的又は準周期的なパターンを有するマスク（Ｍ）を準備する工程と、
ｃ）当該のマスク（Ｍ）を光子源（Ｐ）から第一の距離に配置するか、或いはコリメータ、集光器、ミラー、レンズ、フィルター、アパーチャなどの中間の光学部品の後に配置する工程と、
ｄ）サンプル（Ｓ）を保持するためのサンプルホルダーを準備する工程と、
ｅ）光子源（Ｐ）と逆側でマスク（Ｍ）から第二の距離にサンプル（Ｓ）を配置する工程と、
ｆ）強度分布がほぼ一定となり、距離により変わらなくなる範囲内に第二の距離を選定するか、或いは表面上に所望の平均的な強度分布が得られるように第二の距離を連続的又は離散的な形で変化させる工程と、
ｇ）光子源（Ｐ）から放出される放射線を、マスク（Ｍ）を通してサンプル（Ｓ）に照射する工程と、
を有する方法が規定される。

このシステム及びこの方法は、光源が時間的にコヒーレントである必要がなく、一定となる範囲内にサンプルを容易に位置決めすることができるので、周期的及び／又は準周期的なパターンを費用効率の高い形で実現するものである。

マスクを照射する光は、マスク上のパターンとサンプルのマスクからの距離とに依存して、或る程度の空間的コヒーレンスを持つ必要が有る。サンプル上の像は、マスク上の周期的なパターンによって生成される一定数の回折ビームが干渉することにより生じる。所望の強度パターンとするには、これらの回折次数の一定数が互いにコヒーレントである必要がある。そのため、照射の空間的コヒーレンス長は、これらの回折ビームの相互コヒーレンスを保証するために十分に大きくする必要が有る。このことは、照射ビームが、必ずしもマスク表面全体に渡って空間的にコヒーレントである必要がないことを意味する。そのため、ここで述べたシステム及び方法では、高度な空間的コヒーレンスを持つ照射を提供しない、レーザー生成プラズマやガス放電光源などの光源を使用することができる。他方では、シンクロトロン放射光源により提供可能なビームなどの完全に空間的にコヒーレントなビームを使用することもできる。

現在最も良く知られている用途に使用するために、著しく小さい周期性を持つパターンを生成することを可能とする、１〜１００ｎｍ、好ましくは、１０〜５０ｎｍの範囲内の波長を持つ光子を主に放出する光子源を用いて、このシステムを動作させることができる。この発明の範囲内の費用効率が高く、使用可能な光子源として、レーザー生成プラズマ光源（ＬＰＰ光源）やガス放電光源などのプラズマ光源を使用することができる。

所望のパターンに対する部分的に非常に繊細な要求を満たすために、直線格子、二次元の直線格子、二次元の部分的に非直線（曲線）の格子、二次元の周期的な円形格子、或いは二次元の周期が変化する円形格子を有するマスクを用いて、このシステムを動作させることができる。所望の形状のパターンを構成するためには、相異なるマスクの組み合わせさえ適している。当該のパターンの周期性は、一つ以上の方向に沿って変化させることができる。

このシステムにより、コンタミネーション、変形などの影響及び過熱による損傷からマスクを効果的に保護することが可能となる。このことは、マスクの両側における、ペリクルや冷却ガスなどの防護要素を配備するのに十分大きなスペースによって可能となる。大きな距離も、不慮の接触及びその結果生じる損傷からマスクを保護することとなる。

この発明においてＬＰＰ光源又はガス放電光源を使用することができるという事実のために、光子源がほぼ等方性の放射特性を持つとともに、光子源の周りに、複数のマスク／サンプルホルダー構成を配置することが可能となる。そのため、多重化構成又は同様の増加手段を用いて、単一の光源で実現可能なスループットを増大させることができる。

以下において、図面を参照して、この発明の実施例について述べる。

この発明において開示した空間的に変化しないシステム及び方法は、周期的及び準周期的な透過構造を有するマスクＭを使用する。マスクＭは、空間的及び時間的コヒーレンス特性を或る程度有する光子源Ｐから放出される放射線γを照射される（図１）。一定の値ｚ₀ より大きい距離において得られる像は、距離に依存しない、言い換えると、空間的に変化しない、或いは図示されたｚ軸に関して、ｚ方向に対して変化しない。そのため、強度パターンは、照射ビームのスペクトル帯域幅とマスク上のパターンとに依存する或る値ｚ₀ を超えると、マスクからの距離に依存しなくなる。記録される像は、マスクＭのパターンと関連した周期性を有する。しかし、必ずしもマスクＭの複製又はその周波数を逓倍したものとはならない。この実施例では、記録されるパターンの周期は、マスクＭの半分となる。各マスクデザインに対する像は、光学的な計算により求めることができる。更に、同じ像を使用して、サンプルＳ上に形成される記録用媒体（フォトレジスト）に対して異なる照射線量を印加することによって、異なる形状を記録することができる。

図２は、直線格子を有するマスクの後における計算した像を図示している。このシミュレーション結果は、ｚ方向に対して変化しない像が形成されることを示している。部分（ａ）は、マスクＭの透過挙動を表している。マスクＭは、デューティサイクルが約５０％で周期が２００ｎｍのＣｒのバーから構成されている。Ｃｒの厚さは、５６ｎｍであり、照射する放射線は、１３．４ｎｍの中心波長と２．８％の帯域幅（ＦＷＨＭ）を有する。図の全ての部分（ａ）〜（ｄ）において、水平軸は、マスクＭの一つの周期と一致し、２００ｎｍである。部分（ｂ）に図示されている通り、マスクＭの直後の強度分布は、パターンがｚ方向に対して周期的に依存することを示している。この限られた範囲でさえ、強度プロフィルにおける高い周波数での変化の幾つかが、マスクからの短い距離の後で弱まっていることが分かる。部分（ｃ）は、ｚ方向のより広い範囲に渡っての強度分布を図示している。強度プロフィルの周期的な変化が、約２００μｍより大きな距離に対して消滅している。強度の大きな領域は、明るい灰色の色調で表されている。部分（ｄ）は、周期的な変動が弱まった後に得られる像のプロフィルを図示している。この像の周期は、マスクＭ内における本来のＣｒパターンの半分である。この像における変化は、フォトレジストのサンプルＳに線／領域のくっきりとした外観を記録するのに十分である。

図２は、図２ｂと２ｃで分かる通り、像がマスク面からの距離に周期的に大きく依存することを図示している。しかし、この依存性は、マスクＭから約２００μｍ離れた後では弱まっている。その点以降、強度プロフィルは、図２ｄに図示されている通り一定となる。強度の変化と最終的なプロフィルの形状は、マスクのパターンに依存する。特に、マスクＭにおける周期的なパターンのデューティサイクルと格子バーを作るために使用される材料の吸収及び移相特性とが、最終的な像のプロフィルに影響を与える。

ｚ方向に対して変化しない二次元の周期的なパターンは、同じ原理を用いて取得、記録することができる。図３と４に、二つの例を図示している。これら二つの図の著しく異なる像は、マスクのレイアウトにおける僅かな違いによって得られる。両方の場合、マスクは、長方形の格子上のＣｒフィルム内の複数の穴から構成されている。図３による第一の場合では、格子の周期は、水平と垂直方向で同じである。このことは、これら二つの方向における回折次数をコヒーレントに加算させる（とともに、その他の方向において次数を混合させる）こととなる。図４による第二の場合では、（水平と垂直の）二つの周期が僅かに違っており、そのことは、様々な回折次数をもはやコヒーレントに加算することができないので、像を質的に変化させることとなる。このことは、ここで述べた無彩色干渉法により像を制御するために使用することができる重要なツールを提示している。ここに述べた手法により、六角形の配列、準周期的及び曲線パターンなどの多くの異なる二次元の像を実現することができる。一つ以上の方向に沿ってパターンの周期性を変化させることが可能である。例えば、周期を変化させた直線格子、フレネルゾーンプレート又は周期を変化させた二次元の点配列を実現することができる。別の変化形態では、変化する周期性を曲線構造と組み合わせて、同心の円形トラック上に点配列を実現することができる。

ここで詳細には、図３は、ｚ方向に対して変化しない二次元の像の形状を示すシミュレーション結果を９個の部分（ａ）〜（ｉ）で図示している。部分（ａ）は、マスクの透過形態である。マスクは、２００ｎｍの周期の正方格子上における１００ｘ１００ｎｍ³ の大きさの複数の穴から構成されている。正方格子の一つの周期が図示されている。Ｃｒの厚さは、５６ｎｍである。部分（ｂ）は、部分（ａ）の像の中心を通る線に沿ったマスクの透過性の断面図である。それぞれ０．２μｍ、１μｍ、２μｍ及び３μｍの距離に関して計算した部分（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）及び（ｆ）から分かる通り、マスクの後の非常に近い距離では、像は、その距離に大きく依存している。部分（ｇ）と（ｈ）は、それぞれ１０００μｍと１００１μｍの距離に関して計算したものであり、その距離ではｚ方向に対して変化しない挙動を示しており、像は、ｚ方向に対して変化しない、言い換えると、一定となっている。像は、４５°傾いた正方格子上における強度ピークの配列から構成されている。像の周期は、マスクの周期に２の平方根を掛け算した周期、即ち、１４１ｎｍに等しい。

図４は、詳細には、図３と僅かに異なるマスクパターンに関するシミュレーション結果を図示している。この場合、水平と垂直方向におけるマスクパターンの周期は、同じではなく、それぞれ１８０ｎｍと２００ｎｍである。水平と垂直方向における回折次数がもはやコヒーレントに干渉しないので、像は劇的に異なっている。像は、周期がマスクの周期の半分である強度ピークの正方配列から構成される。この構成は、分解能がより高いパターンを生成するので、特に有用である。それぞれ０．２μｍ、１μｍ、２μｍ及び３μｍの距離に関して計算した部分（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）及び（ｆ）に示されている通り、短い距離に関して、又もや像がｚ方向に対して変化しないようにはなっていない。部分（ｇ）と（ｈ）は、それぞれ５０００μｍと５００１μｍの距離に関して計算されたものであり、その距離ではｚ方向に対して変化しない挙動を示しており、像は、ｚ方向に対して変化しない、言い換えると、一定となっている。

図５は、詳細には、図３及び図４と異なるマスクパターンに関するシミュレーション結果を図示している。この場合、マスク内の特徴の大きさは、周期よりもずっと小さい。マスクは、周期が１μｍの正方格子上における８０ｎｍの直径の複数の穴から構成されている。大きなｚに関して一定な像は、４５°傾いた正方格子上における７０７ｎｍの周期性を持つくっきりとした強度ピークから構成されている。更に、これらの穴は明るい線で接続されている。この像は、構造の大きさよりもずっと大きい周期を持つナノメートルサイズの構造の疎らな配列をプリントするために使用することができる。それに代わって、水平、垂直及び斜めの線を持つメッシュ状の構造をプリントするために、それを使用することができる。それぞれ０．２μｍ、１μｍ、２μｍ及び３μｍの距離に関して計算した部分（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）及び（ｆ）に示されている通り、短い距離に関して、又もや像がｚ方向に対して変化しないようにはなっていない。部分（ｇ）と（ｈ）は、それぞれ５００１μｍと５００２μｍの距離に関して計算されたものであり、その距離ではｚ方向に対して変化しない挙動を示しており、像は、ｚ方向に対して変化しない、言い換えると、一定となっている。

この手法の緩和された空間的及び時間的コヒーレンス要件により、ここで述べた手法と関連したＥＵＶ領域におけるプラズマ及びガス放電光源などの商業的な独立型光源を使用することが可能となる。これらの光源は、今後のＥＵＶリソグラフィシステムで使用するために開発されており、商業的に入手可能である。図７は、そのような光源を用いたリソグラフィシステムの実現可能な光学的レイアウトを模式的に図示している。光源からの光は、（かすめ入射されるか、或いはほぼ垂直の入射に対して多層コーティングされた）反射光学系によって集中、集束されて、像を形成する。リソグラフィツールの要件にもとづき光源のサイズを更に画定するために、その像平面内又はその近辺にアパーチャを導入することができる。このようにして、ビームの拡散も調整することができる。光源からのコンタミネーションがマスクに到達するのを防止するために、その他の部品を系内に含めることができる。光源からの放出スペクトルの望ましくない部分を除去するために、一つ以上のフィルターをビーム内の様々な位置に配置することができる。

ＥＵＶ光源は、ここで述べた手法による大量生産を可能とするのに十分なエネルギーと空間的コヒーレンスを有する。このシステムでは、光学部品の数が少なく、マスクによる全ての回折次数がレジストを露光するために使用されるので、光源からの光の非常に効率的な活用が行われている。この最後の点は、そのような周期的なパターンのマスクからの一つの回折次数だけを利用するその他の干渉リソグラフィシステムと著しく異なる点である。図８に図示したものと同様の多重化構成を使用することによって、単一光源により実現可能なスループットを更に増大させることができる。単一光源を用いて、複数のサンプルＳを同時に露光することができることを図示している。この構成は、四つの露光システムを単一光源の周りに寄せ集めた実現可能なレイアウトを示している。

この手法は、高いスループットで大きな領域に渡ってナノメートルスケールの周期的なパターンを作る新しい方法を導入するものである。現在、そのようなパターンを組み上げるために、電子ビームリソグラフィ法を用いることができる。しかし、低いスループットの直列的なプロセスであり、商業的な利用のためには、手が出ない程コストが高い。電子ビームリソグラフィ法のその他の重大な欠点には、荷電を防止するために導電性の基板を使用する必要があることと、サンプル内に生成される長い範囲の二次電子による近接効果とが有る。

これに代わって、そのようなパターンを組み上げるために、ナノインプリントリソグラフィ法などの機械的な手法を使用することができる。この手法は、最終的な製品と同じ分解能を持つテンプレートが必要である。テンプレートは、典型的には、電子ビームリソグラフィ法により作られる。これらのテンプレートの寿命は、各基板との物理的な接触のために短い。そのため、ナノインプリント法は、十分な量でマスターを供給するための電子ビームリソグラフィ法に依存することとなる。更に、基板との接触は、プロセスにおける別の問題を生じさせる場合が有る。インプリントステップで印加される圧力により、繊細な基板が損傷することが有る。更に、テンプレートとの均一で密な接触を可能とするために、基板の凹凸を注意深く制御しなければならない。そのことにより、元々凹凸の外観を持つサンプルが排除される可能性が有る。

この発明において記載した手法は、競合する手法に関して前述した全ての難点を克服したものである。並行的なプロセスであり、利用可能な光を効率的に活用しており、スループットは高い。ＥＵＶ領域（例えば、１３ｎｍの波長）の光を使用することによって、周期に関する分解能の限界は、約７ｎｍ（波長の半分）である。ＥＵＶ光により生成される二次電子の範囲が短いために、電子ビームリソグラフィ法において悪影響を及ぼす近接効果は実質的に存在しない。露光に光子を用いているので、サンプルの荷電は分解能に影響しない。サンプルを損傷させることとなるサンプルとの物理的な接触が無い。得られるパターンは、一般的にマスクより高い分解能を有する。このことは、マスクを組み上げるプロセスに対する要件を緩和するものである。特に目立つ可能性は、レーザー干渉リソグラフィ（ＬＩＬ）法を用いて、大きな面積のマスクを作り、次に、そのマスクを前述したＥＵＶ光を用いたプロセスを使用して縮小することである。ＬＩＬ法により作られたマスクは、直接使用するか、或いはより高い分解能のマスクを作るために使用することができる。

前記のサンプルにおいて、照射するビームのスペクトル帯域幅とマスク上のパターンとに依存するマスクからの距離ｚ₀ の後では、像は空間的に変化しない。逆に、距離ｚ₀ は帯域幅と関連する、言い換えると、帯域幅が広くなるにつれて、距離ｚ₀ は短くなる。そのため、ｚ方向に関するサンプルの位置決めは重要ではない。マスクとサンプル間の距離は、数百ミクロン又はミリメートルのオーダーとすることができる。そのため、この手法は、近接プリント手法ではない。この大きな動作距離は、基板と物理的に接触させることにより、或いはサンプル上に付着する可能性の有る粒子によりマスクを物理的に損傷する危険性を解消するものである。また、大きな被写界深度により、大きな凹凸を持つ基板に渡ってパターンを記録することが可能となる。この大きな距離は、マスクの温度的な安定化などの理由により望ましい場合にマスクとサンプル間にガスを導入することも容易にする。

上に開示した通り、広帯域のビームの使用は、マスクからの一定の距離ｚ₀ 後においてｚ方向に対する依存性を解消する。しかし、場合によっては、サンプルとマスク間のｚ₀ より短い距離を使用することが望ましい場合が有る。この実施形態においては、一定数の利点を持つパターンを記録する方法をどのようにして実現することができるのかを明確に述べる。図９には、周期的なマスク後における計算した強度分布を一例として図示している。このシミュレーション結果は、直線格子の後の強度分布を図示している。マスクは、５６ｎｍの厚さのＣｒフィルム内における２００ｎｍの周期の対になった直線的／空間的パターンを有する。照射は、１３．４ｎｍの中心波長と７％の帯域幅を有する。強度分布は、破線間のｚ方向の範囲に渡って平均化されると、図１０に図示された「平均化された」プロットが得られる。連続的な線は、大きなｚ（この場合、ｚ＞１５０μｍ）に関して得られた一定となる分布を示している。白丸は、図９の破線間で得られる強度分布の平均を表している。二つのプロットは、基本的に一致しており、一定のｚ範囲に渡っての平均化によって、ずっと小さいｚにおいて「一定となる」分布を記録することが可能であることを示している。

強度がマスクからの距離に周期的に依存することは、この距離（ｚ）が大きくなるにつれて弱まる。（図に図示されていない）十分に大きな距離では、この依存性が、全ての実際的な目的に関して完全に解消される。大きな距離において得られる一定となる強度分布は、強度がｚの関数として大きく変動する領域を含む全ての距離における「平均的な」強度分布と等しいことを示すことができる。この平均は、強度分布の少なくとも一つの周期的な変動に渡って計算しなければならない。図１０には、図１の破線の白線間で計算した平均的な強度分布を図示している。この平均化は、ｚ＝１４．４μｍとｚ＝２０．０μｍの位置間で実施した。図１０には、大きな距離において得られる一定となる強度分布のプロットも図示されている。小さいｚ（ｚ＝１４．４μｍとｚ＝２０．０μｍの位置間）での平均的な強度分布と大きなｚでの一定となる強度分布は、基本的に同じである。

この観察は、「一定となる」像を得るために必要な距離よりもずっと小さい距離においてパターンを記録するために、この手法を使用することが可能であるという結論に繋がる。実際には、複数のｚ位置での露光を記録するか、或いはサンプルとマスク間の距離を露光の間連続的に変化させることによって、「平均化」演算を実現することができる。この発明のこの実施形態は、ビームのスペクトル帯域幅に対する要件を緩和するものである。言い換えると、単色性が高い光源を用いて、パターンを記録することができる。例えば、空間的コヒーレンスが高い（帯域幅が狭い）レーザーを使用することができる。そのような単色性の高い光源を用いた場合、一定となる分布を実現するための距離ｚ₀ を実際的でない程大きくすることができる。

サンプルとマスク間の距離が小さい場合、空間的コヒーレンスの要件が緩和される。それは、サンプルまでの距離が小さい場合、干渉し合うビームがマスク上のより小さい面積から放出されるからである。更に、サンプルとマスク間の距離を調整するか、或いは精確に知る必要がなくなる。更に、この距離が、マスク上の全ての点に関して同じである必要がなくなる。しかし、周期の整数倍のｚ範囲に渡って、多重露光又はギャップの走査を行わなければならない。走査範囲に必要な精度は、実験の要件に依存して計算すべきである。精確な距離にサンプル（又はマスク）を相対的に変位させることは、同じ精度でサンプルとマスク間の絶対的なギャップを設定することよりもずっと容易であるので、それは、より容易に満足できる条件である。

サンプルとマスク間の小さい距離は、別の利点を生み出す。一般的に、ギャップが小さい程、マスク上の欠陥及び不規則性がパターン化するサンプル上に影響を及ぼす面積が小さくなる。格子領域の端は、不規則性の特別な形態と考えることができる。通常、フレネル回折のために、パターン化する領域の端の近くにリンギング効果（強度の変動）が現れる。更に、幾つかの回折次数が端から離れた格子領域の内部に進行するので、端の近くの一定領域が失われることとなる。その失われる領域の幅は、サンプルとマスク間の距離に比例する。より小さいギャップで動作させることによって、端の効果を両方とも低減することができる。これらは、特に、フレネルゾーン平面などの小さい面積とする必要が有る格子に関して重要な利点となる。

サンプル上に周期的及び／又は準周期的なナノ構造を生成するためのシステムの模式図 直線格子を有するマスクによって生成される像を計算した図 第一の二次元格子を有するマスクの後に生成されるｚ方向に対して変化しない像を計算した図 第二の二次元格子を有するマスクの後に生成されるｚ方向に対して変化しない像を計算した図 第三の二次元格子を有するマスクの後に生成されるｚ方向に対して変化しない像を計算した図 ここで記載した方法の空間的コヒーレンス要件を図解した模式図 ＥＵＶ領域で動作するレーザープラズマやガス放電光源などの広帯域光源を用いた実現可能なリソグラフィシステムのレイアウトの模式図 単一の光源の周りに四つの露光システムを寄せ集めた実現可能なシステムのレイアウトの模式図 直線格子の後の強度分布を計算したグラフ 図９の破線領域内の平均的な強度分布とｚ方向の大きな距離における強度分布の両方をプロットした強度分布グラフ

Claims (18)

1. 格子形状のマスク（Ｍ）を用いた干渉リソグラフィ法にもとづき、一つのサンプル（Ｓ）上に周期的及び／又は準周期的なパターンをプリントするためのシステムであって、
   ａ）必ずしもマスク（Ｍ）の表面全体に渡って空間的にコヒーレントである必要がないという意味で空間的にコヒーレントでないか、或いは空間的にコヒーレントな光子源（Ｐ）と、
   ｂ）所望のパターンに対応する周期的又は準周期的なパターンを有するマスク（Ｍ）であって、光子源（Ｐ）から第一の距離に配置されているか、或いはコリメータ、集光器、ミラー、レンズ、フィルター、アパーチャなどの中間の光学部品の後に配置されているマスク（Ｍ）であって、光子源によって照射されるマスクの面積が、マスクで回折した光子によって照射されるサンプルの面積とほぼ等しく、０次を含む全ての回折次数の光を用いてサンプル（Ｓ）を露光するためのマスク（Ｍ）と、
   ｃ）光子源（Ｐ）と逆側でマスク（Ｍ）から第二の距離に配置されたサンプル（Ｓ）であって、サンプル（Ｓ）の表面上に所望の平均的な強度分布が得られるように、サンプル（Ｓ）上に所望のパターンをプリントしている間、第二の距離が強度分布の少なくとも一つの周期的な変動の範囲に渡って変化されるサンプル（Ｓ）と、
   を備えたシステム。
2. 空間的にコヒーレントな光子源（Ｐ）が、狭い帯域幅のレーザーであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 光子源（Ｐ）が、１〜１００ｎｍ、好ましくは、１０〜５０ｎｍの範囲内の波長を有する光子を主に放出することを特徴とする請求項１又は２に記載のシステム。
4. 光子源（Ｐ）が、レーザー生成プラズマ光源やガス放電光源などのプラズマ光源であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載のシステム。
5. マスク（Ｍ）が、直線格子、二次元の直線格子、二次元の部分的に非直線の格子、二次元の周期的な円形格子又は二次元の非周期的な円形格子であることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載のシステム。
6. 光子源（Ｐ）が、ほぼ等方性の放射特性を有し、複数のマスク／サンプルホルダー構成が光子源の周りに配置されていることを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載のシステム。
7. 格子形状のマスク（Ｍ）を用いた干渉リソグラフィ法にもとづき、一つのサンプル（Ｓ）上に周期的及び／又は準周期的なパターンをプリントするための方法であって、
   ａ）必ずしもマスク（Ｍ）の表面全体に渡って空間的にコヒーレントである必要がないという意味で空間的にコヒーレントでないか、或いは空間的にコヒーレントな光子源（Ｐ）を準備する工程と、
   ｂ）所望のパターンに対応する周期的又は準周期的なパターンを有するマスク（Ｍ）を準備する工程と、
   ｃ）当該のマスク（Ｍ）を光子源（Ｐ）から第一の距離に配置するか、或いはコリメータ、集光器、ミラー、レンズ、フィルター、アパーチャなどの中間の光学部品の後に配置し、光子源によって照射されるマスクの面積が回折した光子によって照射されるサンプルの面積とほぼ等しくなるようにして、０次を含む全ての回折次数の光を用いて、サンプル（Ｓ）を露光する工程と、
   ｄ）サンプル（Ｓ）を保持するためのサンプルホルダーを準備する工程と、
   ｅ）光子源（Ｐ）と逆側でマスク（Ｍ）から第二の距離にサンプル（Ｓ）を配置し、サンプル（Ｓ）上に所望の平均的な強度分布が得られるように、サンプル（Ｓ）上に所望のパターンをプリントしている間、強度分布の少なくとも一つの周期的な変動の範囲に渡って第二の距離を連続的又は離散的な形で変化させる工程と、
   ｆ）光子源（Ｐ）から放出される放射線を、マスク（Ｍ）を通してサンプル（Ｓ）に照射する工程と、
   を有する方法。
8. 当該の第二の距離の絶対値が、強度分布の一つの周期的な変動よりも細かい精度で調整されないか、或いは知る必要がないことを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 当該の第二の距離の絶対値が、強度分布の一つの周期的な変動内又はそれ以上でマスクの領域に渡って変化することを特徴とする請求項７又は８に記載の方法。
10. ミラー、レンズ、アパーチャ、格子及びフィルターなどの一定数の光学部品によって、光源から放出された光を整形及び濾過することを特徴とする請求項７から９までのいずれか一つに記載の方法。
11. 放射源が、挿入光源や偏向電磁石などのシンクロトロン放射源であることを特徴とする請求項７から１０までのいずれか一つに記載の方法。
12. サンプル上に所望の線量分布を形成するために、複数の露光位置又は角度にサンプルを配置することを特徴とする請求項７から１１までのいずれか一つに記載の方法。
13. 熱の除去及び／又は光源又はサンプルからのコンタミネーションの防止のために、マスクの片側又は両側に、静止した、或いは流れるガスを導入することを特徴とする請求項７から１２までのいずれか一つに記載の方法。
14. 当該の所望の平均的な強度分布が、一定のスペクトル帯域幅の光子源（Ｐ）を用いて、サンプル（Ｓ）とマスク（Ｍ）の間の距離を大きくした場合に得られる一定な強度分布にほぼ等しいことを特徴とする請求項７から１３までのいずれか一つに記載の方法。
15. 当該の強度分布の少なくとも一つの周期的な変動の範囲が、マスク（Ｍ）の光子源（Ｐ）と逆側における強度分布のコンピュータシミュレーションによって決定されることを特徴とする請求項７から１４までのいずれか一つに記載の方法。
16. 当該のマスクの周期的又は準周期的なパターンの大きさが、パターンの周期よりもずっと小さいことを特徴とする請求項７から１５までのいずれか一つに記載の方法。
17. 当該の第二の距離が、第二の距離を更に大きくしても変化しない一定な像の分布を得るために必要な距離よりもずっと小さいことを特徴とする請求項７から１６までのいずれか一つに記載の方法。
18. 当該のサンプル上にプリントされるパターンが、マスクの周期的又は準周期的なパターンの周波数を逓倍したものではないことを特徴とする請求項７から１７までのいずれか一つに記載の方法。

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