(57)【要約】近接場フォトリソグラフィーのためのシステムと方法は、回折限界を超えるパターンフィーチャのイメージングを可能にするために、表面プラズモン共鳴を利用する。一例の近接場フォトリソグラフィーシステムは、感光材の上に撮像される複数の不透明フィーチャと金属プラズモンスーパーレンズを含むプラズモンスーパーレンズテンプレートを含む。不透明フィーチャと金属スーパーレンズはポリマースペーサー層によって分離される。光はスーパーレンズテンプレートを通って伝播し、ス−パーレンズの反対側に不透明フィーチャの像を形成する。スーパーレンズテンプレートとフォトレジスト被覆半導体ウェハとの間の接触から起こる損傷を減らすために、固体もしくは液体の材料を含む中間層が、スーパーレンズとフォトレジスト被覆半導体ウェハの間に置かれる。【選択図】図４Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の屈折率を持ち、波長λを持つ光に反応する感光材を露光させるためのフォトリソグラフィーシステムであって、
前記光に対して不透明な複数のフィーチャと、
前記複数の不透明フィーチャの前方に配置された誘電体であって、前記光に対して実質的に透過性の誘電体と、
前記誘電体の前方かつ前記感光材の後方に配置されたスーパーレンズと、
前記スーパーレンズと前記感光材の間の中間層であって、前記光に対して実質的に透過性な、前記感光材とは異なる材料を含む中間層
を含むフォトリソグラフィーシステム。
【請求項２】
前記感光材がフォトレジストを含むことを特徴とする、請求項１に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項３】
前記光が可視光もしくは紫外線光を含むことを特徴とする、請求項１もしくは２に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項４】
前記複数のフィーチャが金属を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項５】
前記金属がクロムを含むことを特徴とする、請求項４に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項６】
前記フィーチャが前記波長λよりも小さい幅を持ち、隣接するフィーチャは前記波長λよりも小さい距離で間隙を介していることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項７】
前記幅と間隔が約λ/6以下であることを特徴とする、請求項６に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項８】
前記複数のフィーチャが、前記光に対して透過性の基板上に形成されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項９】
前記複数のフィーチャが前記基板の前方にあることを特徴とする、請求項８に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項１０】
前記誘電体がポリメチルメタクリレートを含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項１１】
前記誘電体が約100ナノメートル未満の厚みを持つことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項１２】
前記スーパーレンズが金属を含むことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項１３】
前記金属が銀、金、もしくはプラチナを含むことを特徴とする、請求項１２に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項１４】
前記誘電体が第一の複素誘電率を持ち、前記スーパーレンズが、前記光によって表面プ
ラズモンが発生できるように、前記第一の誘電率とは異なる第二の複素誘電率を持つ材料を含むことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項１５】
前記誘電体が第一の複素誘電率を持ち、前記スーパーレンズは第二の複素誘電率を持つ材料を含み、前記第一の複素誘電率の実数部と前記第二の複素誘電率の実数部が異符号を持つことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項１６】
前記第一の複素誘電率の実数部が正であることを特徴とする、請求項１５に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項１７】
前記第一の誘電率の前記実数部の絶対値が前記第二の誘電率の実数部の絶対値にほぼ等しいことを特徴とする、請求項１５もしくは１６に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項１８】
前記スーパーレンズが、前記複数の不透明フィーチャの近接場にある、前記複数の不透明フィーチャに最も近い表面を持つことを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項１９】
前記表面が、約100ナノメートル未満の距離で前記複数の不透明フィーチャから分離されることを特徴とする、請求項１８に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項２０】
前記表面が、約50ナノメートル未満の距離で前記複数の不透明フィーチャから分離されることを特徴とする、請求項１９に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項２１】
前記感光材が、前記スーパーレンズの前記近接場にある前記スーパーレンズに最も近い表面を持つことを特徴とする、請求項１〜２０のいずれか一項に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項２２】
前記感光材が約100ナノメートル未満の距離で前記スーパーレンズから分離されることを特徴とする、請求項２１に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項２３】
前記感光材が約50ナノメートル未満の距離で前記スーパーレンズから分離されることを特徴とする、請求項２２に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項２４】
前記中間層が、前記感光材を前記スーパーレンズとの接触による損傷から保護するために十分な厚みを持つことを特徴とする、請求項１〜２３のいずれか一項に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項２５】
前記中間層が、前記感光材を損傷することなく前記スーパーレンズを前記感光材から分離することができるように、非永久的であることを特徴とする、請求項２４に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項２６】
前記中間層が約100ナノメートル未満の厚みを持つことを特徴とする、請求項２４もしくは２５に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項２７】
前記中間層が約50ナノメートル未満の厚みを持つことを特徴とする、請求項２４もしくは２５に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項２８】
前記中間層が有機材料を含むことを特徴とする、請求項２４〜２７のいずれか一項に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項２９】
前記中間層が、前記感光材の前記第一の屈折率にほぼ等しい第二の屈折率を持つ材料を含むことを特徴とする、請求項１〜２８のいずれか一項に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項３０】
前記複数のフィーチャの近接場像が前記感光材に作られることを特徴とする、請求項１〜２９のいずれか一項に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項３１】
前記スーパーレンズが第一のスーパーレンズと第二のスーパーレンズを持ち、前記第二のスーパーレンズは前記第一のスーパーレンズの前方かつ前記感光材の後方に配置されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項３２】
前記誘電体が第一の誘電体と第二の誘電体を含み、前記第二の誘電体が前記第一のスーパーレンズの前方かつ前記第二のスーパーレンズの後方に配置されることを特徴とする、請求項３１に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項３３】
感光材を光線に露光するためのフォトリソグラフィーシステムであって、
光のパターンを形成するために前記光線の一部を遮断する手段と、
前記光のパターンと共にプラズモンを生成する手段と、
前記光線に対して実質的に透過性である、前記光のパターンを前記プラズモン生成手段に結合させる手段と、
前記プラズモン生成手段との接触から前記感光材を保護する手段であって、前記プラズモンから前記保護手段に光が結合するように配置されている保護手段
を含むシステム。
【請求項３４】
前記遮断手段が、前記光線の前記一部を通さない複数のフィーチャを含むことを特徴とする、請求項３３に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項３５】
前記プラズモン生成手段がスーパーレンズを含むことを特徴とする、請求項３３もしくは３４に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項３６】
前記結合手段が誘電体を含むことを特徴とする、請求項３３〜３５のいずれか一項に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項３７】
前記保護手段が、前記プラズモンから結合された前記光に対して実質的に光透過性の材料の層を含むことを特徴とする、請求項３３〜３６のいずれか一項に記載のフォトリソグラフィーシステム。
【請求項３８】
感光材を光線に露光させる方法であって、
光のパターンを形成するために前記光線の一部を遮断するステップと、
前記光のパターンを伝播するステップと、
前記光のパターンと共にプラズモンを生成するステップと、
前記プラズモンから結合された前記光に対して実質的に光透過性の媒体に、前記プラズモンから光を結合するステップと、
前記媒体を用いて前記感光材を接触から保護するステップ
を含む方法。
【請求項３９】
前記光線の前記一部を通さない複数のフィーチャによって前記光線の前記一部が遮断されることを特徴とする、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記光のパターンを伝播するステップが、前記光のパターンを誘電体を通して伝播するステップを含む、請求項３８もしくは３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記プラズモンがスーパーレンズで生成されることを特徴とする、請求項３８〜４０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４２】
前記媒体が、前記プラズモンから結合された前記光に対して実質的に光透過性の材料の層を含むことを特徴とする、請求項３８〜４１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４３】
前記光のパターンに従ってパターニングされる基板を半導体ウェハの上に堆積させるステップをさらに含み、前記感光材がパターニングされる前記基板の上に堆積されることを特徴とする、請求項３８〜４２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４４】
前記感光材を現像するステップと、
前記基板をエッチングするステップと、
前記感光材を除去するステップ
をさらに含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記光のパターンの近接場像が前記感光材の上に作られることを特徴とする、請求項３８〜４４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本教示は、半導体デバイス製造で使用するためのフォトリソグラフィーシステムと方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の“遠距離場”のフォトリソグラフィーシステムは、光とレンズ系を用いて、その上にパターンを有するレチクルを、半導体ウェハ上に堆積させた感光材の層の上に撮像する。こうした従来のフォトリソグラフィーシステムは、作られる像が遠距離場にあるので、“遠距離場”システムと称される。従って、感光材の層上に複製され得るレチクルパターンのフィーチャサイズは、遠距離場回折によって制限される。従来の遠距離場フォトリソグラフィーシステムを用いて作られ得る最小のフィーチャサイズWは、
【０００３】
【数１】
2009523322.tif 000003
であり、ここでNAはシステムの開口数、λはフォトリソグラフィーシステムによって使用される光の波長、k1は解像度係数であり、これは、例えば特定のフォトリソグラフィーシステムによって生じる収差や、感光材の特性などを含む、システムの他の側面に依存する。この式に従うと、より小さなフィーチャを作り出すためには、フォトリソグラフィーシステムは、より小さな解像度係数、より大きな開口数、より小さな動作波長、もしくはそれらの組み合わせを利用しなければならない。
【０００４】
現在の遠距離場リソグラフィーシステムは、良く収差補正された合成レンズを含む。従って現在の遠距離場リソグラフィー技術は、解像度係数をハーフピッチイメージングの理論上の下限値0.25よりもわずかに大きい
【０００５】
【数２】
2009523322.tif 000004
まで下げてきた。しかしこれらの合成レンズは多くの光学素子を含むことがあり、高価である。
【０００６】
また、開口数も増加している。しかしながら、光がレンズ系からその上に感光材を有する半導体ウェハに向かって空気中を伝播するシステムにおいては、開口数は1に制限される。光が1より大きい屈折率を持つ媒体中を伝播する液浸リソグラフィーは、NAの増加をもたらす。しかし液浸技術は、流体とウェハの不適合、気泡形成、偏光効果などの問題に悩まされている。しかしながら、1よりも大きい屈折率を持つ適合性の液浸流体の制限範囲のために、NAのさらなる増加は制限される。
【０００７】
より小さなフィーチャは、より短い動作波長を持つ光源を使用することによっても作成され得る。市販のフォトリソグラフィーシステムは、350nm〜800nmの範囲の波長を持つ可視光を使用し得る。100nm〜350nmの範囲の波長で動作する紫外線フォトリソグラフィーシステムは、より小さなフィーチャをプリントするために使用され得る。しかし紫外線システムもまた、費用増加、ランプ寿命の短縮、効率の低下などの欠点に悩まされている。さらに、可視光感光性のフォトレジストは、紫外線感光性のフォトレジストよりも安価であ
り、気中浮遊汚染物質に対するロバスト性が高い。
【０００８】
従って、遠距離場光学系の回折限界に制限されず、高価な合成レンズの使用や、液浸技術、もしくは紫外線波長の使用に頼る必要のない、フォトリソグラフィーシステムが必要である。
【発明の開示】
【０００９】
本発明の様々な異なる実施形態が本明細書に開示される。これらの実施形態のいくつかは、近接場光学系を含むフォトリソグラフィーシステムを含む。
【００１０】
例えば一実施形態は、第一の屈折率を持ち、波長λを持つ光に反応する感光材を露光するフォトリソグラフィーシステムを含む。システムは、光を通さない複数のフィーチャと、複数の不透明フィーチャの前方に配置された誘電体、誘電体の前方かつ感光材の後方に配置されたスーパーレンズ、スーパーレンズと感光材の間の中間層とを含む。誘電体は実質的に光透過性である。中間層は、感光材とは異なる実質的に光透過性の材料を含む。
【００１１】
別の実施形態は、近接場像を作り出すためのフォトリソグラフィーシステムを含む。システムは、波長λを持つ光に対して実質的に透過性の基板を含む。システムは、実質的に光を通さない、基板上に配置された一つ以上のフィーチャと、基板上に配置された実質的に光透過性のスペーサー材料、スペーサー材料の上に形成されたスーパーレンズとをさらに含む。スペーサー材料は、実数部が正の第一の複素誘電率を持ち、スーパーレンズは、実数部が負の第二の誘電率を持つ材料を含む。システムは、スーパーレンズに近接している感光材の層と、スーパーレンズと感光材の層との間に置かれた中間層をさらに含み、スーパーレンズが感光材から離れるようになっている。感光材の層は第一の屈折率を持ち、中間層は第一の屈折率に実質的に等しい第二の屈折率を持つ。システムは感光材の層にフィーチャの近接場像を作り出す。
【００１２】
この近接場フォトリソグラフィーシステムのいくつかの実施形態では、第一の誘電率の実数部は、第二の誘電率の実数部の絶対値にほぼ等しい。この近接場フォトリソグラフィーシステムのある実施形態では、フィーチャは波長λよりも小さい幅を持つ。このようなある実施形態では、フィーチャの幅は約λ/6以下である。近接場フォトリソグラフィーシステムの別の実施形態では、中間層は有機材料を含む。
【００１３】
別の実施形態は、半導体ウェハ上に集積回路デバイスを製造する方法である。本方法は、半導体ウェハの上にパターニングされるように材料を堆積させるステップを含む。感光層は、パターニングされる材料の上に堆積される。スーパーレンズテンプレートは、光源と感光層との間の光路に配置される。感光層は第一の屈折率を持ち、波長λを持つ光に反応する。スーパーレンズテンプレートは、実質的に光を通さない複数のフィーチャと、複数の不透明フィーチャの前方に配置された誘電体、誘電体の前方かつ感光層の後方に配置されたスーパーレンズとを含む。誘電体は実質的に光透過性である。感光層は第一の屈折率を持ち、波長λを持つ光に反応する。本方法は、スーパーレンズの感光層との接触を減らすために、スーパーレンズと感光層との間に中間層を置くステップをさらに含む。中間層は実質的に光透過性の材料を含む。光はスーパーレンズテンプレートに向けられ、それによって、感光層の部分が光に露光される。
【００１４】
いくつかの実施形態では、集積回路デバイスの製造方法は、感光層を現像するステップ、材料をエッチングするステップ、感光層を除去するステップをさらに含む。
【００１５】
製造方法の別の実施形態では、フィーチャの近接場像が感光層の上に作られる。他の実施形態では、感光層はフォトレジストを含む。本方法の別の実施形態に従えば、中間層は
、感光材の第一の屈折率にほぼ等しい第二の屈折率を持つ。製造方法のある実施形態では、スーパーレンズは金属層を含む。そのようなある実施形態では、金属は銀、金、もしくはチタンを含む。
【００１６】
誘電体がポリメチルメタクリレートを含む、製造方法の実施形態が開示される。別の実施形態では、中間層は有機材料を含む。他の実施形態では、中間層は固体を含む。
【００１７】
製造方法のある実施形態では、中間層は液体を含む。そのようなある実施形態では、本方法はスーパーレンズと感光層との間に液体を流すステップをさらに含む。そのような一実施形態では、この方法は流体出力ポートから液体を供給するステップと、液体入力ポートから液体を除去するステップをさらに含む。
【００１８】
集積回路デバイスはこれらの製造方法のいずれかに従って製造することができる。
【００１９】
別の実施形態は、感光材を光線に露光させるためのフォトリソグラフィーシステムを含む。システムは、光のパターンを形成するために光線の一部分を遮断するための手段と、光のパターンと共にプラズモンを生成するための手段を含む。システムは、光のパターンをプラズモン生成手段に結合させるための手段と、感光材をプラズモン生成手段との接触から保護するための手段をさらに含む。結合手段は、実質的に光線に対して透過性であり、保護手段は、光がプラズモンから保護手段へ結合するように配置される。
【００２０】
さらなる実施形態は、感光材を光線に露光させる方法を含む。本方法は、光のパターンを形成するために光線の一部分を遮断するステップ、光のパターンを伝播するステップ、光のパターンと共にプラズモンを生成するステップを含む。本方法は、プラズモンから結合された光に対して実質的に光透過性の媒体の中に、プラズモンから光を結合するステップと、媒体を用いて感光材を接触から保護するステップをさらに含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の様々な実施形態は、スーパーレンズテンプレート14（図１にその上面図を概略的に示す）を用いるフォトリソグラフィーシステムを含む。このスーパーレンズテンプレート14は、基板18と、フォトリソグラフィーシステムによって撮像される一つ以上のフィーチャ22を含むパターン23とを含む。
【００２２】
パターン23の像は、スーパーレンズテンプレート14を通して光を伝播することによって作られ得る。例えばある実施形態では、光はテンプレート14の上面に入射し得る。光は動作波長λを持ち得る。この波長は、波長域の中心波長に対応し得る。この波長域は、1nm以下の帯域幅（半値全幅：FWHM）を持つ狭帯域であってもよいし、あるいは1nm以上の帯域幅（半値全幅：FWHM）を含んでもよい。適切な動作波長は、紫外線領域および可視領域の約100nm〜800nmの電磁スペクトルとなり得、例えば、水銀ランプのI線（λ=365nm）、フッ化クリプトンエキシマレーザー（λ=248nm）、もしくはフッ化アルゴンエキシマレーザー（λ=193nm）を含んでもよい。可視波長を用いることで、上述のようないくつかの利点がもたらされる。しかしながら、極紫外線や赤外線波長を含む、他の光の動作波長が使用されてもよい。
【００２３】
従って、様々な実施形態では、基板18は実質的に動作波長の光に対して透過性であり、ガラスもしくは石英などの材料を含んでもよい。実質的に動作波長の光に対して透過性の他の材料も使用され得る。基板18を構成する材料は、例えば研磨や平坦化技術によって作られたほぼ平坦な表面を持ち得るが、表面は平坦でなくてもよい。
【００２４】
反対に、フィーチャ22は実質的に動作波長を通さない材料を含み得る。フィーチャ22を
構成する材料の他の特徴としては、光が素早く材料に吸収されるように、低い表皮深度を含んでもよい。フィーチャ22は、基板23を通って伝播される光を弱めるために、極端に厚い必要はない。さらに、材料はシステム内の金属のプラズモン共鳴からは程遠い周波数で共鳴し得る。フィーチャ22を構成する材料は、基板18に対し濡れて付着することもできる。適切な材料としては、例えばクロム、タングステン、チタン、ケイ化チタン、窒化チタン、窒化ケイ素、またはそれらの合金もしくは混合物を含む。ある好ましい実施形態ではクロムが使用される。フィーチャ22の厚みは、1nmから100nmに及び、例えば約50nmであってもよい。しかしながら、他の材料と他の厚みも使用され得る。
【００２５】
フィーチャ22は、パターン23を作り出すためにエッチングされ得る、適切な材料の層を堆積することによって作られ得る。一実施形態では、従来のフォトリソグラフィーを用いるウェハ加工技術が、フィーチャ22をパターニングするために使用される。例えば、パターン23を含む材料は、基板18の上に堆積される。フォトレジストがスピンオンされ、テンプレート14が、所望のフィーチャ22を含むパターン23を作り出すように構成されたレチクルもしくはマスクを用いて露光される。フォトレジストは現像され、基板18に付着したフィーチャ22を残して基板18にエッチングされる。この実施形態は、パターニングするためにフォトレジストなどの感光材を露光する、従来のフォトリソグラフィーシステムの性能におけるピッチとサイズを持つフィーチャ22をプリントすることに適し得る。
【００２６】
別の実施形態では、そのような従来のフォトレジストに基づくフォトリソグラフィーシステムの性能を超えるピッチとサイズを持つフィーチャ22が、例えば荷電粒子ビームリソグラフィによって作られ得る。例えば、いくつかの実施形態は、集束イオンビーム（FIB）エッチングもしくは電子ビームリソグラフィー（EBL）を利用し得る。荷電粒子ビームリソグラフィーは、有利なことに、（特に小スケールのフィーチャ22の場合に）テンプレート14の従量式製造のために使用されてもよい。一実施形態では、FIBリソグラフィーは、120nmのピッチの60nm幅のナノワイヤアレイからなるパターン23を作り出すために使用されてもよい。別の実施形態では、FIBリソグラフィーは、10nmから80nmの範囲の、好ましくは約40nmの幅を持つフィーチャ22を作り出すために使用され得る。これらの範囲外のフィーチャもまた作成され得る。
【００２７】
図１は、パターン23の一実施形態を描写する。パターン23は見本としてあらわされ、近接場フォトリソグラフィーシステム10によってプリントされ得るパターンもしくはフィーチャの範囲を制限する意図ではない。パターン23は、四つのほぼ平行な、かつほぼ長方形のライン22a-22dを含み、これらは、T字型の領域22eになる一つのほぼ長方形のラインによって交差されている。図１でパターン23に示される選択されたラインの数は一例に過ぎず、フォトリソグラフィーシステム10のパターン23の範囲を制限する意図ではない。ライン22a-22dの間隔はほぼ均一であり、ライン22dの幅はライン22a-22cの幅よりも大きい。図１に示されたパターンは、四つのほぼ円形のドット22fも含む。図１に描写されたもの以外の形状と構造を持つパターン23が基板18上に配置されてもよい。さらに、図１に示されたものよりも多いもしくは少ない数のフィーチャ22と、図１に示されたものと異なるサイズと間隔を含むパターン23もプリントされ得る。
【００２８】
図２は、スーパーレンズテンプレート14の態様をさらに概略的に示す、図１の線2-2に沿った断面図である。矢印50で示される光は、テンプレート14に入射し、実質的に基板18を通って伝播する。光はシステム10によって画定される光路をたどる。図２に示された実施形態では、光は、スーパーレンズテンプレート14にほぼ垂直な直線に沿って向けられるように示されるが、他の実施形態では、光は他の角度でスーパーレンズテンプレートに入射してもよい。本明細書で使用する“前方”と“後方”という用語は、目標（例えば半導体ウェハ上のフォトレジスト）に対して、スーパーレンズテンプレート14を通る光路に沿ったこの光の伝播方向について言ったものである。例えば、光が第一の要素を通って伝播する前（後）に第二の要素を通って伝播するように第一の要素と第二の要素が配置される場合、第一の要素は第二の要素の前方（後方）にあると言ってよい。
【００２９】
スーパーレンズテンプレート14は、基板18とフィーチャ22に加えて、スペーサー層30とスーパーレンズ34を含んでもよい。スーパーレンズ34は、フィーチャ22の前方にあり得るスペーサー層30の前方にあることがある。図２は、基板18の表面29上に形成された見本フィーチャ22a-22dを示す。パターン23は、幅D1と間隔D2を持つフィーチャ22を含んでもよい。長さスケールDはD1+D2と定義される。一般に長さスケールDは、パターン23の最小スケールフィーチャ22のピッチを示す。ハーフピッチイメージングでは、D1=D2=D/2である。
【００３０】
近接場フォトリソグラフィーシステム10の利点は、式（１）の回折限界サイズWよりも小さなフィーチャ22のコピーを複製する能力である。例えば、システム10はD1<Wの幅D1を持つフィーチャ22の像を十分正確に複製し得る。フィーチャの幅は10nmから1000nmに及んでもよい。例えば、フォトリソグラフィーシステム10の一実施形態では、60nmの幅のナノワイヤのアレイが、D=120nmのピッチでパターニングされ得る。従って、フィーチャ間の間隔は60nmとなり得る。
【００３１】
いくつかの実施形態では、パターン23は、例えばワイヤ、ドット、円、リング、三角形、もしくは長方形のアレイなどのフィーチャ22の周期アレイを含んでもよい。パターン23は格子の形であってもよい。他の実施形態では、パターン23は非周期的なフィーチャ22を含んでもよいし、もしくは周期的要素と非周期的要素の組み合わせであるものを含んでもよい。フィーチャ22は、ナノワイヤの周期アレイのようにほぼ平行であってもよいし、あるいは交差してもよい。パターン23は、線形、長方形、もしくは円形などの対称性を有するフィーチャ22を含んでもよい。フィーチャ22は、曲線状、円形、三角形、長方形、直線状であってもよいし、あるいは形状が不規則であってもよい。様々な実施形態では、フィーチャ22は半導体ウェハ上の層に形成される異なるフィーチャの形状に対応し得る。多様な他の形状、構造、配置、間隔、サイズが可能である。
【００３２】
図２に示すように、スペーサー層は、基板18とその上のフィーチャ22の上に配置される。表面29上にフィーチャ22をパターニングした後、例えばスーパーレンズテンプレート14は、基板18の表面29上にスペーサー層30を堆積させることによって平坦化され得る。スペーサー層30は、フォトリソグラフィーシステム10の動作波長の光を実質的に透過するスペーサー材料を含む。スペーサー材料は、流量特性と物理的安定性のコントロールがよいと有利である。さらにある実施形態では、スペーサー材料はフォトレジストの値と同様の屈折率を持つ（下記でより十分に述べる）。スペーサー材料は、例えばスーパーレンズを形成する材料の堆積など、スーパーレンズ34の形成に耐える能力を有するべきである。
【００３３】
スペーサー材料は一般的に非導電材料を含み得る。スペーサー材料の電磁特性は、誘電率εdによって特徴付けることができる。一般的に、材料の誘電率は実数部と虚数部を持つ複素数である。媒体の誘電率は、一般的に媒体中を伝播する光の波長に依存する。本明細書で提供する説明の便宜上、例えば“複素誘電率”を参照することによって虚数部が明示されない限り、誘電率の値は実数部を参照するものとする。誘電体は正の誘電率を持ち、適切なスペーサ材料となり得る。一実施形態では、スペーサー材料は、例えばポリメチルメタクリレート（PMMA）やパリレンなどのポリマーであってもよい。石英、ガラス、SiO2などの他の材料がスペーサ層30に使用されてもよい。参考までに、PMMAの誘電率は約365nmの波長で約2.4である。他の材料と他の誘電率も使用され得る。
【００３４】
様々な好ましい実施形態では、スーパーレンズ34は図２に示したような材料層を含む。さらにある実施形態では、スーパーレンズ34は、フォトリソグラフィーシステム10で使用
される光の動作波長λに対応する周波数での表面プラズモン振動を補助し得る材料を含む。表面プラズモンは、スーパーレンズ34の表面に沿って伝播する電荷密度振動である。振動の振幅はスーパーレンズ34の表面に対して垂直な方向に指数関数的に減衰する。スーパーレンズ34とスペーサー層30の間の界面は、スペーサー材料の誘電率が正で、スーパーレンズ材料の誘電率が負の場合、表面プラズモン振動を補助することができる。従って、スーパーレンズ34は負の誘電率εSによって特徴付けられ得る材料を含む。可視光周波数および紫外線周波数では、ほとんどの金属は負の誘電率を持ち、スーパーレンズ34の適切な材料となり得る。ある実施形態では、スーパーレンズ誘電率の虚数部は、その誘電率の実数部の絶対値と比較して十分に小さいので、表面プラズモン振動は実質的にそのエネルギーを熱に消散させることがない。
【００３５】
金属では、金属の伝導帯における電子のプラズマ周波数よりも小さな周波数に対して、誘電率は負である。従ってある実施形態では、スーパーレンズ34に使用される金属は、そのプラズマ周波数がシステム10で使用される光の真空周波数を超えるようなものである。伝導電子の集団励起は光周波数での表面プラズモン振動を可能にするので、いくつかの実施形態では、例えば銀や金などの貴金属がスーパーレンズ34の適切な材料となり得る。他の実施形態では、例えばアルミニウム、銅、クロム、タンタルなどの金属がスーパーレンズ34材料として使用され得る。他の材料も採用され得る。
【００３６】
スーパーレンズ34は、例えば蒸着、スパッタリング、化学蒸着、もしくは他の技術を用いることによって、スペーサー層30の上に堆積される。スペーサー層30の表面とスーパーレンズ34の表面との間の界面は、表面プラズモンを散乱させる、またフォトリソグラフィーシステム10の撮像能力を歪める表面粗さと波形を避けるために平坦化され得る。一実施形態では、二乗平均平方根表面粗さ調節は、スペーサー層30とスーパーレンズ34の両方に対して1nm以下となり得る。しかしながら、異なる実施形態ではより滑らかな表面もより粗い表面も使用され得る。
【００３７】
図３はフォトリソグラフィーシステム10の実施形態のさらなる態様を概略的に示す。示された実施形態では、半導体ウェハ48の上に配置された感光層44の上にフィーチャ22の像をプリントするように、スーパーレンズテンプレート14が配置される。従って、スーパーレンズテンプレート14は半導体ウェハ48を覆って配置され、特に半導体ウェハ上の感光層44を覆って配置される。中間層40はスーパーレンズテンプレート14と半導体ウェハの間にある。より具体的には、中間層40はスーパーレンズ34と感光層44との間に配置される。
【００３８】
様々な実施形態では、中間層40はスーパーレンズテンプレート14を通って伝播する光に対して実質的に光透過性の材料を含む。この材料は流体もしくは固体であってもよいし、誘電体であってもよい（下記でより十分に述べる）。
【００３９】
感光層44は、スーパーレンズテンプレート44を通って伝播する動作波長に反応するフォトレジストを含み得る。フォトレジストを半導体ウェハ48上に回転させるために従来の半導体加工技術が使用されてもよい。一実施形態では、120nmの厚みのネガ型フォトレジスト層［NFR105G, Japan Synthetic Rubber Microelectronics (JSR Micro)］が使用され得る。当該分野で周知の他の技術だけでなく、まだ認められていない他の技術の両方が、感光材を堆積および／または準備するために使用され得る。
【００４０】
図３に示すように、矢印50で示された光はテンプレート14に入射し、実質的に基板18を通って伝播する。フィーチャ22のうちの一つに入射する光は実質的に遮断され、一方フィーチャ22に入射しない光は、実質的に光透過性のスペーサー層30を通って伝播する。フィーチャ22を越えて伝播する光は、遠距離場に到達できる伝播波と、近接場のみに存在するエバネッセント波の両方を含む。エバネッセント波は、遠距離場の光波のように回折しない。例えばエバネッセント波は、フィーチャ22がおよそ波長程度、もしくはより小さい場合でさえも、遠距離場での波を上回るフィーチャ22のサイズと形状を維持し得る。従って、様々な実施形態では、感光材に入射するエバネッセント場からの光エネルギーは、フィーチャ22と同様のサイズと形状を持ち得る。従って、エバネッセント波はフィーチャ22についてのサブ波長情報を持っていると言うことができる。近接場のフォトリソグラフィーシステム10は、エバネッセント場を用いて感光材のサブ波長部分を露出し、それによってサブ波長解像度パターニングをもたらす。この点において、近接場フォトリソグラフィーシステム10はエバネッセント波に存在する情報を捕らえ、この情報を高解像度イメージングおよびパターニングに利用することもある。
【００４１】
エバネッセント波の強度は、フィーチャ22からの距離が増加するにつれて指数関数的に減衰するので、感光層44がフィーチャ22からあまりにも遠くに位置する場合は、サブ波長フィーチャ22を解像することは困難となり得る。周期Dのラインアレイでは、特性距離Z、それに対してエバネッセント波強度の減衰は
【００４２】
【数３】
2009523322.tif 000005
であり、ここでεdはスペーサー層30の誘電率である。例としてPMMAの減衰長
【００４３】
【数４】
2009523322.tif 000006
は、365nmの動作波長で撮像された60nmハーフピッチフィーチャでは11nmである。感光層44がフィーチャ22からあまりも遠くに位置する場合、エバネッセント波によって運ばれるサブ波長情報は失われる可能性があり、式（１）の回折限界よりも大きいサイズを持つフィーチャだけが撮像され得る。
【００４４】
任意の特定の理論に同意することなく、スーパーレンズ34はエバネッセント波の強度を増強し得る。スーパーレンズ34の後方表面に入射する光エネルギーは、プラズモンモードに結合されることがあり、これは入射光の結果として励起される。光エネルギーはスーパーレンズ34の前方表面から結合されることもあり、感光層44に伝播し得る。スーパーレンズ34は、表面プラズモン振動の共鳴励起によって、増強エネルギースループットを供給し得る。共鳴プラズモン励起は、例えばスーパーレンズ34とスペーサー層30を含む材料が、実質的に等号および異符号の誘電率を持つ（すなわち
【００４５】
【数５】
2009523322.tif 000007
）ように選択される場合に起こる。スペーサー層30とスーパーレンズ34が、この共鳴条件を満たすように選択される材料を含むフォトリソグラフィーシステム10の実施形態では、広範囲のプラズモンが、スペーサー層30によって伝達され、かつスーパーレンズ34に入射する光によって励起され得る。この効果は“スーパーレンジング（superlensing）”として知られる。例えば、引用によって本明細書にその全容が組み込まれる、N. Fang, et al., "Sub-Diffraction-Limited Optical Imaging with a Silver Superlens," pp. 534-537, Science, Vol. 308, April 22, 2005を参照のこと。従って、スーパーレンズ34とスペーサー層30を含む材料は、実質的に符号が逆の誘電率を有し得る。またこれらの誘電率は、実質的に大きさが等しくてもよい。これらの実施形態では、エバネッセント波によって運ばれるサブ波長情報は、回折限界以下のイメージングに使用することができる。一実施形態では、λ/6に相当するサイズのフィーチャ22が解像され得る。
【００４６】
スペーサー層30とスーパーレンズ34の厚みは、テンプレート14がスーパーレンジングを提供するように選択され得る。スペーサー層30の厚みは、5nm〜200nmの範囲にあるように選択され得る。スペーサー層30の厚みがエバネッセント波の減衰長よりも何倍も大きい場合は、フォトリソグラフィーシステム10のスループットは減少し得る。一実施形態では、スペーサー層30は40nmのPMMA層を含み得る。他の厚みも可能である。
【００４７】
スーパーレンズ34の厚みは、5nm〜200nmの範囲にあるように選択され得る。この範囲外の値は、ある実施形態では可能となり得る。しかしながら、スーパーレンズ34の厚みが厚過ぎたり薄過ぎたりする場合は、スーパーレンズ効果は減少する可能性がある。スーパーレンズ34が、撮像されるフィーチャ22のハーフピッチサイズに相当する厚みを持つか、あるいは動作波長の分数（例えばλ/10）である厚みを持つように選択される場合、エバネッセント波の実質的な増強が起こり得る。120nmのピッチで60nmのワイヤアレイを撮像するために設計された一実施形態では、スーパーレンズ34は35nmの銀の層であってもよい。スーパーレンズ34が厚すぎる場合、スーパーレンズ34はエバネッセント波の増幅器というよりむしろ減衰器としてはたらくことがあり、フォトリソグラフィーシステム10は式（１）の回折限界サイズよりも大きいフィーチャしか解像できない可能性がある。例えば、365nmで動作するフォトリソグラフィーシステム10の実施形態では、120nmの厚みのスーパーレンズ34は、回折限界よりも小さいフィーチャ22を不鮮明にし得る。例えば、引用によりその全容が本明細書に組み込まれる、S. Durant, et al., "Comment on 'submicron imaging with a planar silver lens'," p. 4403, Applied Physics Letters, Vol. 84, 2004を参照のこと。
【００４８】
反対に、様々な実施形態では、フィーチャ22はスペーサー層30とスーパーレンズ34の共鳴周波数付近のプラズモン共鳴を持たない材料を含む。フィーチャ22に適した材料は、例えば、スーパーレンズ材料の誘電率とほぼ等しい誘電率を持ち得る。スーパーレンズ34が銀（365nmで
【００４９】
【数６】
2009523322.tif 000008
）から成り、スペーサー材料30がPMMA
【００５０】
【数７】
2009523322.tif 000009
から成る実施形態例では、フィーチャ22はクロム
【００５１】
【数８】
2009523322.tif 000010
から成ることが有利となり得る。フィーチャ22は他の材料も同様に含んでもよい。
【００５２】
スーパーレンズ34で励起された表面プラズモンは光を再放射し、この光は半導体ウェハ48上に堆積された感光層44によって撮像され得る。上述のように、また図３で概略的に図解するように、中間層40はスーパーレンズテンプレート14と感光層40の間に置かれる。様々な実施形態では、中間層40は、スーパーレンズ34によって伝達された波長を含む光に対して実質的に透過性である。また中間層40は、スーパーレンズテンプレート14との物理的接触からあるレベルの保護を感光材の層44に提供し得、感光材44との接触からの保護をスーパーレンズ34にも提供し得る。
【００５３】
上述のように、ある実施形態では中間層40は液体もしくは固体の層を含んでもよい。中間層40は有機材料を含んでもよい。様々な実施形態での使用に適した有機材料は、例えばエチルエポキシプロピオネート（EEP）、シクロヘキサノン、エチルラウレート（EL）、プロピレングリコールモノメチルエーテル（PGME）、もしくは市販の反射防止膜（bottom
anti-reflection coatings：BARC）を含む。さらに、他の有機材料も使用され得る。有機材料は、様々な実施形態で液体もしくは固体の材料を含んでもよい。この有機層は、感光材が効果的に働くように、感光層44と化学的に適合性があってもよい。内部反射を減らし、スループットを改良するために、中間層40がスーパーレンズ34と感光層44との間の領域を満たして、それらの間に空隙がないようにしてもよい。また中間層40の屈折率は、フレネル反射を減らすために、感光層44を含む材料の屈折率と近い値であってもよい。屈折率の一致と空隙の除去によって、中間層40はスーパーレンズ34と感光層44との間の良好な光結合をもたらし、フォトリソグラフィーシステム10の効率を改良する。さらに、ある実施形態では、中間層40は感光層44から容易に除去可能な材料を含む。これらの所望の特徴のいくつかもしくは全てを含む有機コーティングは、例えばClariant Corp. (Charlotte,
North Carolica)、Brewer Science, Inc. (Rolla, Missouri)、Sigma-Aldrich Co. (St.
Loius, Missouri)、Shipley Co. (Marlborough, Massachusetts)、もしくはTokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. (Kanagawa, Japan)などの多くの民間製造業者から購入可能である。他の材料もまた使用され得る。
【００５４】
フォトリソグラフィーシステム10のいくつかの実施形態は、二つ以上のスーパーレンズ34を含むスーパーレンズテンプレート14を組み込んでもよい。そのような実施形態では、スーパーレンズ34は、同じもしくは異なる誘電体から構成され得るスペーサー層30によって互いに分離されてもよい。一実施形態では、スペーサー層30のうちの一つは、動作波長に対する利得媒質を含んでもよい。スーパーレンズ34の数、厚み、距離間隔は、回折を減らしフィーチャ22の像の解像度を増すために様々であってもよい。例えば、いくつかの実施形態では、一つの40nmスーパーレンズは、それぞれPMMAなどの誘電体の層で分離された二つの20nmスーパーレンズや四つの10nmスーパーレンズに置き換えられてもよい。様々な他の配置と設計が可能である。
【００５５】
図４Ａは近接場フォトリソグラフィーシステム10の一実施形態を概略的に説明する。光源50は、半導体ウェハ48上に堆積された感光層44にフィーチャ22の像を形成するために、動作波長λを持つ矢印54であらわされる光を供給する。光源50の動作波長は、フォトレジストで構成され得る感光層44を露光するのに適しているように選択される。一般的に動作波長は、約100nmから約800nmの範囲であり、極紫外線から電磁スペクトルの可視部分にまで及ぶ。いくつかの実施形態では、赤外線動作波長も使用され得る。
【００５６】
ある実施形態では、フォトリソグラフィーシステム10は比較的安価な高圧蒸気ランプを使用してもよい。様々な好ましい実施形態は、例えば約365nmもしくは580nmの動作波長で光を放出する高圧蒸気光源50を使用し得る。あるいは、例えばエキシマレーザーなどの短波長光源が使用されてもよい。しかしながら、動作波長は可視波長を含み得るので、エキシマレーザー光源よりも高い効率性と低い維持費を持つ光源が使用され得る。さらに、水銀I線などの可視波長に反応するあるフォトレジストは、深紫外線フォトリソグラフィーで使用される化学増幅レジストよりも安価で、気中浮遊汚染物質に対してロバスト性が高い。他の種類の光源と動作波長も使用され得る。
【００５７】
所定の露光時間と所定の露光フラックスで動作波長の光54に感光層44を露光することによって、フィーチャ22が撮像される。露光時間と露光フラックスは、動作波長、層44の感光性、フィーチャ22のサイズ、スーパーレンズテンプレート14のスループットに依存し得
る。感光層44は、従来の半導体ウェハ加工技術を用いて現像されエッチングされ得る。一実施形態では、テンプレート14は8mW/cm2のフラックスで60秒間、365nmの動作波長を持つ光54にフラッド露光（flood-exposed）され得る。他の動作波長、露光フラックス、露光時間が、システム10の他の実施形態で使用されてもよい。例えば、露光時間は露光フラックスに応じて秒から分にまで及んでもよい。
【００５８】
本明細書で述べるように、回折限界以下の像を作り出すために、光54はテンプレート14に入射する。例えば、一実施形態では、λ/6と小さい幅D1のフィーチャ22が、引き伸ばされたりぼけたりすることなく正確に複製され得る。図４Ａに示された実施形態に示すように、光源50はスーパーレンズテンプレート14の真上に配置されるが、他の配置も適し得る。例えば、光源50はシステム10の片側に配置されてもよく、また一つ以上の鏡、プリズム、レンズ、もしくは他の光学素子が、光54をテンプレート14に向けさせるために使用されてもよい。光源50の他の配置も可能である。
【００５９】
半導体ウェハ48は、ウェハ48を位置づけるために構成され得るウェハステージ58によって支持される。スーパーレンズテンプレート14に対するウェハステージ58の垂直および水平の位置調整を制御するために、コントローラー62が使用されてもよい。図４Ａにおけるウェハステージ58は、水平方向および／または垂直方向の両方に平行移動するように構成され得る。例えば、ウェハステージ58は、半導体ウェハ48上の感光層44がスーパーレンズテンプレート14の近接場にあるように調節され得る。コントローラー62は、ウェハステージ58の位置調整と、感光層44をスーパーレンズ34の近接場に維持することを補助するために、フィードバックシステム（図示せず）を随意に利用し得る。コントローラー62は、コンピューター、コンピューターネットワーク、一つ以上のマイクロプロセッサ、またはウェハステージ58の制御に適した任意の電子機器もしくは装置を含んでもよい。ウェハステージ58を動かして位置付けるために、サーボモーター、ステッパーモーター、もしくは圧電駆動装置が使用されてもよい。いくつかの実施形態では、テンプレート14は図４Ａに示すようにウェハ48よりも小さいかもしれないが、他の実施形態では、テンプレート14は等しいサイズか大きいサイズであってもよい。従って、フォトリソグラフィーシステム10の実施形態は、フルウェハプリンティング、ステッピング、スキャニング、もしくは他の処理用に設定されてもよい。
【００６０】
スーパーレンズテンプレート14は、半導体ウェハ48に対して支持体（図示せず）によって支持されてもよい。テンプレート支持体は固定式であっても可動式であってもよい。スーパーレンズテンプレート14の運動と位置を制御するためにコントローラー62もしくは別個のテンプレートコントローラー（図示せず）が使用されてもよい。いくつかの実施形態では、ウェハステージ58は固定されてもよく、テンプレート支持体はスーパーレンズテンプレート14をウェハステージ58に対して動かすように構成されてもよい。テンプレート支持体は、例えば半導体ウェハ48上の感光層44がスーパーレンズテンプレート14の近接場にあるように調節され得る。図４Ａは、スーパーレンズテンプレート14が半導体ウェハ48の上に配置されたフォトリソグラフィーシステム10の実施形態を示す。他の実施形態では、これらの構成要素の相対位置は異なってもよい。例えば、一実施形態では半導体ウェハ48はウェハステージ58に固定され、スーパーレンズテンプレート14の上に配置され得る。
【００６１】
他の構成もまた可能である。例えば、フォトリソグラフィーシステム10は異なって構成されてもよく、また追加の構成要素を含んでもよい。構成要素の順番と配置は異なってもよく、また構成要素のうちのいくつかは除去されてもよい。個々の構成要素自体が異なってもよい。例えば、多様な光源50、ウェハステージ58、コントローラー62が使用され得る。フォトリソグラフィーシステム10は、幅広い種類の半導体ウェハ48と感光層44を使用するように構成され得る。スーパーレンズテンプレート14は図４Ａに図解されたものとは異なるように配置され構成されてもよい。
【００６２】
図４Ａに図解された一実施形態では、中間層40は感光層44の上に堆積された有機コーティングを含み得る。有機コーティングは、いくつかの実施形態では液体もしくは固体のコーティングを含み得る。しかしながら、コーティングは有機物である必要はない。有機コーティングなどのコーティングを中間層40に使用することで、感光層44はスーパーレンズテンプレート14と全く接触しないので、フォトリソグラフィーシステム10の接着解除層（adhesion-release layer）の必要性が除去される。
【００６３】
様々な実施形態では、中間層40は感光層44のスーパーレンズテンプレート14に対する位置付けを仲介する。例えば、当該技術分野で周知のように、スーパーレンズ34と感光層44の間にほぼ一定の垂直間隔をもたらすために、現在のレベリング技術が使用され得る。中間層40は、ウェハステージ58とテンプレートが接合される際に、感光材44に対してテンプレート14を配置することに対する耐性をもたらし得る。中間層40はまた、緩衝作用ももたらすことがあり、感光層44がスーパーレンズ34に近い近接場に至る際の損傷を防ぐことがある。本明細書で述べたように、中間層40は、フォトリソグラフィーシステム10の効率性とスループットを向上させるために、スーパーレンズ34と感光層44の間に良好な光結合をもたらし得る。
【００６４】
中間層40の厚みは、感光層44がスーパーレンズ34の近接場内にあるように十分薄いべきである。いくつかの実施形態では、中間コーティング40の厚みは5nm〜1000nmの範囲となり得る。あるいは、中間層40の厚みはスペーサー層30もしくはスーパーレンズ34の厚みに同程度の値であるように選択され得る。例えば、一実施形態では、中間コーティング40は厚み約40nmとなり得る。他の実施形態では、中間コーティング40の厚みは5nmから200nmの範囲となり得る。異なる実施形態ではコーティング40はもっと厚くても薄くてもよい。コーティングはフォトレジスト44から容易に除去できることが有益となり得る。ある実施形態では、例えばコーティングは洗い落とされてもよいし、化学溶剤もしくはリンス剤でストリッピングによって除去されてもよい。コーティングを除去するための他の技術も採用され得る。
【００６５】
いくつかの実施形態では、中間コーティングは複数の層を含む。これらの層は、上述のように図４Ａに示したコーティング40に対して同様の特性を持ち得る。例えば、層は反射を減らすために同様の屈折率を持ち得る。いくつかの実施形態では、異なる層は異なる特性を持ってもよい。例えば、層のうちの一つが感光材からの容易な剥離をもたらし得る。他の構成も可能である。
【００６６】
図４Ｂは、中間層40をもたらすために液体流動機構が使用され得るフォトリソグラフィーシステム10の実施形態を図解する。図４Ｂに図解された構成要素の多くは、概して図４Ａに図解されたものと形状もしくは機能が類似しており、それらの違いについて以外はさらに論じない。
【００６７】
図４Ｂに図解された実施形態では、液体80がスーパーレンズテンプレート14とフォトレジスト被覆半導体ウェハ48との間に流れるように、注入ノズル70から液体80を注入することによって中間層40が形成される。液体80は吸い込みノズル74によって除去される。吸い込みノズル74は液体80を除去するために吸引力を使用し得る。図４Ｂでは二つのノズル70および74が描かれているが、他の実施形態は注入と吸い込みの両方に一つ以上のノズルを使用し得る。他の実施形態では、吸い込みノズル74は、システム10から液体80を除去する一つ以上の排水管（図示せず）に置き換えられてもよい。コントローラー62は、図４Ａで説明したのとほぼ同じ方法でウェハステージ58の位置付けを制御し得る。随意に、コントローラー62は、液体80がノズル70と74を通してシステム10に注入されシステム10から除去される速度を制御してもよい。いくつかの実施形態では別個のノズルコントローラー（図
示せず）が使用されてもよい。
【００６８】
液体80は、注入ノズル70を通したシステム10への注入の前に、貯蔵容器に保存され得る。いくつかの実施形態では、液体80の表面張力は、液体がスーパーレンズ34と感光層44との間の領域に広がる物理的機構を規定し得る。また、液体80の流れを供給するために一連の注入ノズル70が半導体ウェハ58を取り囲んでもよい。いくつかの実施形態では、吸い込みノズル74によって除去された液体80はシステム10内を再循環するのに対し、一方他の実施形態では、除去された液体80はシステム10から廃棄される。液体80をシステム10に注入するために、一つ以上のポンプ（図示せず）が使用されてもよい。いくつかの実施形態では、コントローラー62は、スーパーレンズテンプレート14と半導体ウェハ48との間の液体80の流速を制御するために、ポンプを制御し得る。
【００６９】
液体80は、スーパーレンズ34から感光層44への光の移動を仲介するために使用され得る。従って、液体80は感光層44のために選ばれた材料（例えば反射を減らすフォトレジスト）の屈折率と同様の屈折率を持ち得る。さらに、液体80は感光層44と化学的に適合してもよく、ほぼ一様な密度で、非汚染性であってもよい。液体80は、フォトリソグラフィーシステム10の十分な光学スループットをもたらすために、スーパーレンズ34によって伝達される波長の光に対して実質的に透過性であってもよい。スプリアス反射を防ぐために、空隙が全くできないように、液体80がスーパーレンズ34と感光層44との間の領域を満たすことが有益である。
【００７０】
液体80は、例えば水、特に精製した脱気水を含み得る。他の実施形態では、液体80は超臨界二酸化炭素もしくは塩化コリンを含み得る。他の液体も使用され得る。液体80は、例えば粘度、密度、透明度、屈折率、表面張力、熱伝導性、熱圧縮性などの特性が適切であるように選択され得る。
【００７１】
図４Ｂに図解された液体流動システム10は、特に可動面付近のキャビテーションしやすい領域において、液体80内に気泡を形成しやすい可能性がある。気泡は、光の吸収、反射、もしくは散乱によって、像の障害、収差、異常をもたらし得る。従って、フォトリソグラフィーシステム10での気泡形成の発生率を下げることが望ましい。随意に、いくつかの実施形態は、例えばフォトリソグラフィーシステム10の撮像能力を改良するために、液体80の特性を制御する温度調節システム（図示せず）および／またはろ過システム（図示せず）を利用し得る。
【００７２】
図４Ｂに図解された液体流動の実施形態は、液浸フォトリソグラフィーシステムの“シャワー”型として当該技術分野で一般に知られている。フォトリソグラフィーシステム10の他の実施形態は、例えば“バスタブ”もしくは“スイミングプール”型などの代わりの型を利用してもよく、その中でシステム10の全てもしくはいくらかが液体80に浸されるか沈められる。フォトリソグラフィーシステム10のある実施形態では、中間層40が感光材44上のコーティングと液体流動機構を含み得る。
【００７３】
本明細書で記載したシステムと方法は、半導体ウェハ48のパターニングを有利に可能にする。フォトレジストを含む感光層44は露光され、パターン23の像が半導体ウェハ48上にプリントされ得る。当該技術分野では周知なように、フォトリソグラフィーシステム10は、金属、半導体、および絶縁層をパターニングするために、また、それらの層の一部分のドーピングもしくは合金化を制御するために使用され得る。本システムと方法は、幅広い他の半導体デバイス製造用途にも使用できる。本明細書で記載したシステムと方法は、半導体ウェハ48のフォトリソグラフィーパターニングについて論じられたが、本システムと方法は、例えば他の種類のサンプルもしくは製品をパターニングするために他の用途で使用されてもよい。他の種類の用途もまた可能である。
【００７４】
本発明のシステムと方法によって、高解像度、回折限界以下のフォトリソグラフィーイメージングが有利に提供され得る。しかしながら、本システムと方法は、低解像度パターニングにも適用され得る。本フォトリソグラフィーシステム10は、また、他の種類のプラズモンレンズと共にも使用され得る。本明細書で記載したシステムと方法の利点は、半導体デバイスの工業用製造における使いやすさである。
【００７５】
本発明の様々な実施形態が上記に記載された。本発明はこれらの特定の実施形態に関連して記載されたが、この記載は本発明の実例となることを意図しており、限定を意図するものではない。様々な修正と応用が、添付の請求項で定義される本発明の本旨と範囲から逸脱することなく、当業者に想起され得る。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】スーパーレンズテンプレートが不透明フィーチャ（図示）と金属スーパーレンズ層（図示せず）を含む、近接場フォトリソグラフィーシステムの実施形態のためのスーパーレンズテンプレートの上面図。
【図２】不透明フィーチャと金属スーパーレンズ層の両方を示す、図１の線2-2を通るスーパーレンズテンプレートの実施形態の断面図。
【図３】感光材の上に配置されたスーパーレンズテンプレートを示し、それらの間に中間層を持つ、近接場フォトリソグラフィーシステムの実施形態の断面図である。
【図４Ａ】中間層が感光材の上にコーティングを含む、近接場フォトリソグラフィーシステムの実施形態の概略図。
【図４Ｂ】流動流体を中間層として用いる近接場フォトリソグラフィーシステムの実施形態の概略図。
【図１】
2009523322.tif 000011
【図２】
2009523322.tif 000012
【図３】
2009523322.tif 000013
【図４Ａ】
2009523322.tif 000014
【図４Ｂ】
2009523322.tif 000015
【国際調査報告】
2009523322.tif 000016
2009523322.tif 000017
2009523322.tif 000018