JP5909046B2 - 近接場露光方法 - Google Patents
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Description
第1実施形態による近接場露光用マスクについて図1(a)乃至図1(f)を参照して説明する。図1(a)乃至図1(f)は、第1実施形態による近接場露光用マスクの製造工程を示す断面図である。
第2実施形態による近接場露光装置について図2(a)、2(b)を参照して説明する。この第2実施形態の近接場露光装置20は、第1実施形態の近接場露光用マスク1を用いて露光するものであって、レジスト14が塗布された被露光基板(被加工基板)12が設置される載置台22aと、近接場露光用マスク1の近接場光発生膜パターン6aが形成された側の面を支持する支持台22bと、光源26からの光が近接場露光用マスク1の近接場光発生膜パターン6aが形成された領域を照射するマスク24とを備えている。図2(a)、2(b)に示すように、近接場露光用マスク1のシリコン基板2側から光源からの光が照射され、近接場光発生膜パターン6aと、被露光基板12上に塗布されたレジスト14が対向するように、配置される。
第3実施形態によるレジストパターンの形成方法およびデバイスの製造方法について図3(a)乃至3(d)を参照して説明する。
(1)半導体デバイス。
(2)50nmサイズのGaAs量子ドットを50nmの間隔で2次元に並べた構造を有する量子ドットレーザ素子。
(3)50nmサイズの円錐状のSiO2部材をSiO2基板上に50nm間隔で2次元に並べた構造を有する、光反射防止機能を備えたサブ波長素子(SWS)。
(4)GaNや金属からなる100nmサイズの部材を100nm間隔で2次元に周期的に並べた構造を有するフォトニック結晶光学デバイス、プラズモン光学デバイス。
(5)50nmサイズのAu微粒子をプラスティック基板上50nm間隔で2次元に並べた構造を有する、局在プラズモン共鳴(LPR)や表面増強ラマン分光(SERS)を利用したバイオセンサやマイクロトータル解析システム(μTAS)素子。
(6)トンネル顕微鏡、原子間力顕微鏡、近接場光学顕微鏡等の走査型プローブ顕微鏡(SPM)に用いられる50nm以下のサイズの尖鋭な構造を有するSPMプローブ等のナノエレクトロメカニカルシステム(NEMS)素子。
第3実施形態の実施例を以下に説明する。
第4実施形態による近接場露光方法について図4(a)乃至図7(b)を参照して説明する。この第4実施形態の近接場露光方法は、空気とSiとの界面での反射率を低減することで露光時間を短縮する方法である。
第4実施形態では、近接場露光用マスク61の裏面(近接場光発生膜パターン66aが形成された側と反対側のSi基板の面)から光を照射して露光を行ったが、第5実施形態による近接場露光方法は、近接場露光用マスク61の表側、すなわち近接場光発生膜パターン66aが形成された側の面から光を照射する方法である。この第5実施形態の近接場露光方法について図8(a)乃至図8(d)を参照して説明する。
第1および第2実施形態では、近接場光発生膜パターン66aの材料としてCrを用いたが、第6実施形態による近接場露光方法は、近接場光発生膜パターン66aの材料としてAuを用いた場合を用いた方法である。第6実施形態による近接場露光方法について図10(a)乃至図11(d)を参照して説明する。
第7実施形態による近接場露光方法について図12(a)乃至12(e)を参照して説明する。この第7実施形態は、第4実施形態の近接場露光用マスク61上に反射防止膜を形成した構成の近接場露光用マスクを用いる。
第8実施形態による近接場露光方法について図13(a)乃至13(e)を参照して説明する。この第8実施形態は、(a)乃至12(e)に示す第7実施形態における反射防止膜としてサブ波長構造を有する構成としたものである。
第9実施形態による近接場露光方法について図14(a)乃至14(e)を参照して説明する。この第9実施形態の近接場露光方法は、図12(a)乃至12(e)に示す第7実施形態において、反射防止膜として、多層構造の反射防止膜を近接場露光用マスクの裏面に形成した構成となっている。
第10実施形態による近接場露光方法について図15(a)乃至15(e)を参照して説明する。この第10実施形態の近接場露光方法は、図12(a)乃至12(e)に示す第7実施形態において、反射防止膜として、多層構造の反射防止膜76を近接場露光用マスクの裏面に形成した構成となっている。
第11実施形態によるパターン形成方法について図16(a)乃至図18を参照して説明する。この第11実施形態のパターン形成方法は、ナノインプリント法と近接場露光方法を組み合わせた方法である。
第12実施形態による近接場光リソグラフィ方法について図21を参照して説明する。
近接場光発生部材100として近接場光発生層106の各部の膜厚を変えた試料1乃至試料4を用意する。なお、近接場光発生層106の材料としてCrを用いた。そして、基板102側から波長532nmの光を照射し、近接場光学顕微鏡で近接場光発生部材100の凸構造104の光強度の分布を調査した。凸構造104は100nm/100nmのライン・アンド・スペース構造であり、凸構造の高さは450nmである。なお、光強度の分布は、ライン・アンド・スペース構造のサイズおよび凸構造の高さには依存しない。
実施例1でのダブルパターニングが可能なパラメータの範囲を調べたところ、aは15nm〜80nm、bは2nm〜20nm、cは0nm〜80nmであった。a>c、b>cである方がより明確なダブルパターニング構造が確認できた。第3の層106cの膜厚が存在する、あるいは厚いと、側面に発生する近接場光の強さが減少する。これは第3の層106cにおいて、近接場光を発生させる前に光が吸収され、減少することが理由である。また、a>bの方がより良い結果を得られた。これは、側面の膜厚が先端部の膜厚より薄い方が、凸構造104の内側と凸構造の外側の両方の近接場光を利用できることによる。
実施例1に用いた試料1乃至試料4の近接場光発生部材100をナノインプリントのテンプレートとして利用し、インプリントリソグラフィを行った。紫外線効果樹脂には、母材をアクリル酸エステル、重合開始剤をベンゾフェノン、あるいはチオキサントン、あるいは2,4ジエチルチオキサントンを用いたが、これに限らない。紫外線硬化樹脂の前駆体溶液を基板に塗布し、重りとして、厚み5cmのガラスを載せ、テンプレートを基板に押し付けた。照射光は紫外線の代わりに488nmの光を用いた。その結果、照射後、テンプレートを剥離し、固化していない前駆体溶液を除いたところ、ダブルパターニングの形状が確認できた。
実施例3でのダブルパターニングが可能なパラメータの範囲を調べたところ、a:15nm〜80nm、b:2nm〜20nm、c:0nm〜80nmの範囲であった。a>c、b>cである方がより明確なダブルパターニング構造が確認できた。また、a>bの方がより明確なダブルパターニング構造が得られた。
2 Si基板
4 レジスト層
4a レジストパターン
6 近接場光発生膜
6a 近接場光発生膜パターン
12 被露光基板(被加工基板)
14 レジスト層
14a レジストパターン
15 第1レジスト層
15a レジストパターン
16 第2レジスト層
16a レジストパターン
20 近接場露光装置
22a 載置台
22b 支持台
24 マスク
26 光源
28 密着機構
52 Si基板
54 レジスト層
54a 近接場光露光領域
54b レジストパターン
61 近接場露光用マスク
61A 近接場露光用マスク
61B 近接場露光用マスク
61C 近接場露光用マスク
61D 近接場露光用マスク
61E 近接場露光用マスク
62 Si基板
64 レジスト
64a パターン
64b パターン
66 近接場光発生膜
66a 近接場光発生膜パターン
67 Au膜
67a 近接場光発生膜パターン(Au)
68 近接場光
69 近接場光
70 反射防止膜
72 サブ波長構造
74 反射防止膜(多層構造)
76 反射防止膜(多層構造)
80 Si基板
80a 微細なパターンを有するSi基板
82 光硬化樹脂膜
82a 硬化した光硬化樹脂
82b パターン
90 テンプレート
92 Si基板
94 近接場光発生膜パターン
100 近接場光発生部材
102 透明基板
104 凸構造
104a 先端部
104b 側部
106 近接場光発生層
106a 第1の層
106b 第2の層
106c 第3の層
120 基板
122 感光性樹脂
Claims (5)
- 第1シリコン基板と、前記第1シリコン基板上に形成され、Au、Al、Ag、Cu、Cr、Sb、W、Ni、In、Ge、Sn、Pb、Zn、Pd、およびCの群から選択された少なくとも1つの元素を含む層、もしくはこれらの層の積層膜である近接場光発生部と、を備え、前記近接場光発生部の少なくとも1つの高さが50nm以下であり、前記第1シリコン基板の厚さが300μm〜1mmである、近接場露光用マスクを用いて、第2シリコン基板上に形成されたレジスト層に波長が1100nm以上の光を照射するステップを備え、
前記光を照射するステップは、前記近接場光発生部が前記レジスト層に密着するように配置するステップを備え、前記光は、前記レジスト層が形成された側の面と反対側の前記第2シリコン基板の面の垂線に対して傾いた方向から入射するとともにp偏光であり、前記光の入射角度は、26度以上47度以下の範囲にある、近接場露光方法。 - シリコン基板と、前記シリコン基板の一方の面に形成された凸構造と、前記凸構造の先端部と、前記先端部と前記シリコン基板とを接続する前記凸構造の側部と覆う近接場光発生部と、を備え、前記近接場光発生部は、Au、Al、Ag、Cu、Cr、Sb、W、Ni、In、Ge、Sn、Pb、Zn、Pd、およびCの群から選択された少なくとも1つの元素を含む層、もしくはこれらの層の積層膜であり、前記凸構造の前記先端部を覆う前記近接場光発生部の膜厚aは、前記凸構造の前記側部を覆う前記近接場光発生部の膜厚bよりも厚く、前記膜厚aは15nm以上80nm以下、前記膜厚bは2nm以上20nm以下の範囲にある近接場光リソグラフィ部材の前記凸構造側にレジスト層を配置して、近接場光リソグラフィ部材の前記レジスト層が配置された面と反対側の面から波長が1100nm以上の光を照射して露光する近接場露光方法。
- 前記近接場光発生部は、前記凸構造を除く前記シリコン基板の一方の面の領域にも形成され、
前記凸構造の前記先端部の前記近接場光発生部の膜厚aおよび前記側部を覆う前記近接場光発生部の膜厚bは、前記前記凸構造を除く前記シリコン基板の一方の面の領域に形成された前記近接場光発生部の膜厚cよりも厚い、請求項2記載の近接場露光方法。 - 前記凸構造はシリコンと異なる材料から形成されている、請求項2または3記載の近接場露光方法。
- 請求項2乃至4のいずれかに記載の近接場露光方法において、前記近接場光リソグラフィ部材を近接場光ナノプリントのテンプレートとして用いて近接場ナノインプリントを行う近接場露光方法。
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