(57)【要約】  本発明は、回折格子を用いたレーザー干渉リソグラフィー方法に関し、（ａ）繰返し微細パターンを形成するワーク基板上にフォトレジスト層を形成する段階、（ｂ）前記フォトレジスト層上に屈折率整合物質層を形成する段階、（ｃ）前記屈折率整合物質層上に回折格子の周期がλ／ｎｇ〜λ／ｎ０（λはレーザー光の波長、ｎｇは回折格子の屈折率、ｎ０は空気または真空の屈折率）の範囲内にある回折格子層を形成する段階、及び（ｄ）垂直レーザー光を前記回折格子層に入射させ、絶対値の同じ正と負の回折光の相互干渉によって前記フォトレジスト層を露光させる段階を含むことを特徴とする。本発明によれば、高解像度の干渉パターンを具現でき、可干渉性の低い光源を使用することができる。【選択図】      図４
2011501430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）繰返し微細パターンを形成するワーク基板上にフォトレジスト層を形成する段階と、
（ｂ）前記フォトレジスト層上に屈折率整合物質層を形成する段階と、
（ｃ）前記屈折率整合物質層上に回折格子の周期がλ／ｎｇからλ／ｎ０（λはレーザー光の波長、ｎｇは回折格子の屈折率、ｎ０は空気または真空の屈折率）の範囲内にある回折格子層を形成する段階と、
（ｄ）垂直レーザー光を前記回折格子層に入射させ、絶対値の同じ正と負の回折光の相互干渉によって前記フォトレジスト層を露光させる段階と、を含むことを特徴とする回折格子を用いたレーザー干渉リソグラフィー方法。
【請求項２】
前記（ｄ）段階は、＋１次回折光と−１次回折光との相互干渉によって前記フォトレジスト層を露光させる段階であることを特徴とする請求項１に記載の回折格子を用いたレーザー干渉リソグラフィー方法。
【請求項３】
前記（ｂ）段階において、前記屈折率整合物質層はインデックスマッチング流体層であることを特徴とする請求項１に記載の回折格子を用いたレーザー干渉リソグラフィー方法。
【請求項４】
前記屈折率整合物質層は、回折格子層とフォトレジスト層との間の境界で回折光の反射を防止できる屈折率を持つことを特徴とする請求項１または請求項３に記載の回折格子を用いたレーザー干渉リソグラフィー方法。
【請求項５】
前記屈折率整合物質層は、回折格子層またはフォトレジスト層と同じ屈折率を持つことを特徴とする請求項１または請求項３に記載の回折格子を用いたレーザー干渉リソグラフィー方法。
【請求項６】
前記ワーク基板とフォトレジスト層との間にＢＡＲＣ（Ｂｏｔｔｏｍ Ａｎｔｉ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｃｏａｔｅｒ）を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の回折格子を用いたレーザー干渉リソグラフィー方法。
【請求項７】
前記回折格子層は、ブラッグ（Ｂｒａｇｇ）格子層であることを特徴とする請求項１に記載の回折格子を用いたレーザー干渉リソグラフィー方法。
【請求項８】
前記回折格子層は、
有機基板と、
前記有機基板上に形成されたＢＡＲＣと、
前記ＢＡＲＣ上に形成された繰返し格子パターンと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の回折格子を用いたレーザー干渉リソグラフィー方法。
【請求項９】
前記フォトレジスト層は、ｉ‐ｌｉｎｅ系列のフォトレジスト層またはＤＵＶ（Ｄｅｅｐ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）系列のフォトレジスト層であることを特徴とする請求項１に記載の回折格子を用いたレーザー干渉リソグラフィー方法。
【請求項１０】
前記回折格子層の格子パターンの断面は、長方形、台形、または三角形であることを特徴とする請求項１に記載の回折格子を用いたレーザー干渉リソグラフィー方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回折格子を用いたレーザー干渉リソグラフィー方法に関し、より詳しくは、レーザー光源を回折格子に垂直に入射させて回折格子の内部で回折した絶対値の同じ正と負の回折光の干渉を用いて高解像度（マイクロメートル以下）のパターンを具現できる回折格子を用いたレーザー干渉リソグラフィー方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、レーザー干渉リソグラフィーとは、幾つかの進行波ベクトルを持ち、可干渉性（ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ）の高い光の重畳領域で発生する干渉パターンを用いて露光する技術である。すなわち、光が重畳した領域で形成される干渉パターンをフォトレジスト層に露光させ、これを現像する技術である。レーザー干渉リソグラフィーは大面的の高解像度パターンを容易且つ安価に具現できるという長所があるため、最近注目を集めている。規則的なパターンの形成に限られるという短所はあるものの、ナノ技術で求められるパターンのほとんどが整形化された規則的パターンであるため、このような短所は大した問題にならない。
【０００３】
レーザー干渉リソグラフィーは、図１に示されたように、相異なる進行方向を持つ２本の平行光Ｅ１とＥ２とが重畳する領域で起きる電磁気波の干渉を通じてその基本原理を理解することができる。平行光Ｅ１及びＥ２は、進行方向に直交する方向の位相差がない光を仮定して示した。Ｅ１及びＥ２の平行な線は、光の位相が同じ部分を表す。
【０００４】
周知の如く、波動は位相が同じ位置で補強干渉を、位相が異なる部分では相殺干渉を起こす。光も波動の一種であるため、このような原理が同様に適用される。Ｅ１及びＥ２は、下記数式１のように表すことができる。
【数１】
2011501430.tif 000003
（数式において、Ａとａは電磁波の強度であり、ＫｒとＫｓはＥ１とＥ２の波動ベクトルである。）
【０００５】
一方、光の強度は電磁波の大きさの二乗に比例するため、重畳した領域における光の強度プロファイルは下記数式２のように表すことができる。
【数２】
2011501430.tif 000004
【０００６】
数式２を参照すれば、Ｅ１とＥ２とが重畳した領域における光の強度プロファイルが三角関数のように周期的な関数として表されることが確認できる。ここで、周期は数式２から下記数式３のように誘導することができる。
【数３】
2011501430.tif 000005
【０００７】
数式３を参照すれば、重畳した領域の周期は干渉角及び波長と密接な関係があることが確認できる。
【０００８】
レーザー干渉リソグラフィーは、２つのレーザー光が補強干渉を起こす領域における光の強度プロファイルが局所的に変化する現象を用いるものであって、フォトレジスト層を重畳した干渉パターン領域に露光させた後、フォトレジスト層を現像すれば、繰り返された微細パターンが得られる。数式３によれば、レーザー干渉パターンによって形成できる微細パターンの最小ピッチはレーザー波長の１／２であることが分かる。
【０００９】
図２は、レーザー干渉リソグラフィーに使用されるレーザー光源が２６６ｎｍである場合、レーザーの干渉角による微細パターンの解像度（ピッチ）の変化を示したグラフである。
【００１０】
図２に示されたように、レーザーの干渉角が増加するほど微細パターンのピッチが減少することが分かる。微細パターンのピッチは１３３ｎｍに収束することが分かる。この数値は、レーザーの干渉角度が９０度であるとき得られる微細線幅のピッチであって、レーザー波長の１／２に該当する。しかし、干渉角が９０度であることは、レーザーがフォトレジスト層の上部表面と平行に導波する場合であるため、工程上、実際に具現することは不可能であると見られる。
【００１１】
一方、近年、レーザー干渉リソグラフィーを用いた微細パターンの形成時、ピッチをさらに減らすため、フォトレジスト層上に回折マスクを形成した後、レーザー干渉リソグラフィーを適用する方法が提案された。一般に、０次及び−１次回折光を相互干渉させる方法と、±１次回折光を相互干渉させる方法とに大別される。０次、−１次回折光を用いる方法は回折格子の周期と同じピッチを持つ微細パターンの形成が可能であり、±１次回折光を用いる方法は回折格子周期の１／２のピッチを持つ干渉パターンの形成が可能である。
【００１２】
したがって、回折格子の周期を小さくするほどより微細なパターンの形成が可能になる。ところが、物理的限界により、レーザー光源の１／２以下の格子周期を持つ回折マスクの製作自体が現実的に難しいという問題がある。
【００１３】
近年、レーザー干渉リソグラフィーの解像度を高めるため、液浸リソグラフィー（Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）方法が注目されている。液浸リソグラフィーは、屈折率の高い物質で電磁波の波長が短くなる効果を用いるものであって、主にプリズムを用いた方法を使用する。
【００１４】
図３は、従来技術によるプリズムを用いた液浸干渉リソグラフィーを示した概略図である。
【００１５】
図３に示されたように、プリズム４を用いる場合、ワーク基板１の上面に形成されたフォトレジスト層２上にプリズム４を追加した後、液浸干渉リソグラフィーを行う。プリズム４を用いた液浸干渉リソグラフィーは、プリズム４の隔面に垂直に入射する２本の入射光λを用いて干渉パターンを形成する。プリズムのない場合は、干渉パターンの周期がλ／２ｓｉｎθになる。しかし、プリズム４を使用する場合、プリズム４の屈折率をｎであると仮定すれば、内部の波長がλ／ｎになるため、パターン周期がλ／２ｎｓｉｎθに減り、従来の方法より微細パターンの解像度を一層高められる。しかし、プリズム４を使用する液浸干渉リソグラフィーの場合、プリズム４とフォトレジスト層２との間の屈折率整合のためにインデックスマッチング流体３を必ず使用しなければならない。もし、インデックスマッチング流体３を使用しない場合、プリズム４とフォトレジスト層２との間にエアギャップが生じ、露光したパターンに染みがつく。さらに、プリズム４内部における全反射によって補強干渉を起こす光の強度が減少するため、微細パターンの鮮明度が低下する問題がある。
【００１６】
また、プリズムを使用する液浸干渉リソグラフィーの場合、液浸のための装備が追加的に求められるため、光学系整列などのための装備が必要であって量産の方法として適していない。大型プリズムが必要な場合、レーザーリソグラフィー装備も大型化しなければならない。さらに、従来のレーザー干渉リソグラフィーと同様に可干渉性の高いレーザー光源を使用しなければならず、量産の障害になっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、従来のレーザー干渉リソグラフィー方法よりパターンの解像度及び工程の便宜性が高められ、可干渉性の低い光源を使用できる回折格子を用いたレーザー干渉リソグラフィー方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を達成するため、本発明による回折格子を用いたレーザー干渉リソグラフィー方法は、（ａ）繰返し微細パターンを形成するワーク基板上にフォトレジスト層を形成する段階、（ｂ）前記フォトレジスト層上に屈折率整合物質層を形成する段階、（ｃ）前記屈折率整合物質層上に回折格子の周期がλ／ｎｇ〜λ／ｎ０（λはレーザー光の波長、ｎｇは回折格子の屈折率、ｎ０は空気または真空の屈折率）の範囲内にある回折格子層を形成する段階、（ｄ）垂直レーザー光を前記回折格子層に入射させ、絶対値の同じ正と負の回折光の相互干渉によって前記フォトレジスト層を露光させる段階を含むことを特徴とする。
【００１９】
望ましくは、前記フォトレジスト層は＋１次回折光と−１次回折光との相互干渉によって露光する。
【００２０】
本発明において、前記屈折率整合物質層はインデックスマッチング流体層であり得る。
【００２１】
望ましくは、前記屈折率整合物質層は回折格子層とフォトレジスト層との間の境界で回折光の反射を防止できる屈折率を持つ。一例として、前記屈折率整合物質層は回折格子層またはフォトレジスト層と同じ屈折率を持つ。
【００２２】
望ましくは、前記ワーク基板とフォトレジスト層との間にＢＡＲＣ（Ｂｏｔｔｏｍ Ａｎｔｉ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｃｏａｔｅｒ）が介在される。
【００２３】
本発明において、前記回折格子層はブラッグ（Ｂｒａｇｇ）格子層である。
【００２４】
本発明において、前記回折格子層は、有機基板、前記有機基板上に形成されたＢＡＲＣ、及び前記ＢＡＲＣ上に形成された繰返し格子パターンを含む。
【００２５】
本発明において、前記フォトレジスト層はｉ‐ｌｉｎｅ系列のフォトレジスト層またはＤＵＶ（Ｄｅｅｐ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）系列のフォトレジスト層であり得る。
【００２６】
本発明において、前記回折格子層の格子パターンの断面は長方形、台形、または三角形であり得る。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、回折格子に垂直にレーザー光を入射させ、これを通じて回折した±１次回折光をレーザー干渉リソグラフィーに使用することで、従来より高解像度の干渉パターンを具現することができる。また、可干渉性の低い光源の使用を可能にし、光学系を簡単にして工程の便宜性を増大させ、量産を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】２本の平行光の干渉を示した概略図である。
【図２】レーザー干渉リソグラフィーに使用されるレーザー光源が２６６ｎｍである場合、レーザーの干渉角による微細パターンの解像度（ピッチ）の変化を示したグラフである。
【図３】従来技術によるプリズムを用いた液浸干渉リソグラフィーを示した概略図である。
【図４】本発明の望ましい実施例によるレーザー干渉リソグラフィー装置を示した概略図である。
【図５】本発明の望ましい実施例によるレーザー干渉リソグラフィー方法を示した工程断面図である。
【図６】本発明の望ましい実施例による回折格子の断面図である。
【図７】本発明の実験例で提案した条件に合わせて製作した回折格子をＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；原子間力顕微鏡）で撮影した写真である。
【図８】本発明の実験例で提案した条件を持つ回折格子を用いたとき、フォトレジスト層に露光する光の強度分布を示したグラフである。
【図９】本発明の実験例で提案した条件を持つ回折格子に３５１．１ｎｍの波長を持つレーザー光を垂直に入射させてフォトレジスト層を露光及び現像した場合、フォトレジスト層に形成されるパターンをＡＦＭで撮影した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
【００３０】
図４は、本発明の望ましい実施例によるレーザー干渉リソグラフィー装置を示した概略図である。
【００３１】
図４を参照すれば、本発明によるレーザー干渉リソグラフィー装置は、レーザー光１を発生させるレーザー光源１０と、レーザー光１を目的とする方向に進行させるための反射鏡２０と、レーザー光１の直径を拡大させるビームエクスパンダー（Ｂｅａｍ Ｅｘｐａｎｄｅｒ）３０と、リソグラフィー対象体４０と、で構成されている。
【００３２】
前記レーザー干渉リソグラフィー装置は、レーザー光源１０から発生したレーザー光１を反射鏡２０を用いて目的とする方向に進行させる。前記ビームエクスパンダー３０は、レーザー光１の直径を拡大させてリソグラフィー対象体４０上に垂直に入射させ、リソグラフィー対象体４０に干渉パターンを形成させる。
【００３３】
図５は、本発明の望ましい実施例によるレーザー干渉リソグラフィー方法を示した工程断面図である。
【００３４】
図５を参照すれば、前記リソグラフィー対象体４０は、ワーク基板４１、フォトレジスト層４２、屈折率整合物質層４３、及び回折格子層４４を含む。
【００３５】
本発明によれば、前記回折格子層４４の表面にレーザー入射光λが垂直に入射する。ここで、回折格子層４４の周期はλ／ｎｇからλ／ｎ０の数値範囲に限定して設計することが望ましい。ここで、前記λ／ｎｇは回折格子層４４内における光波長であって、λ／ｎ０は空気または真空における光波長である。
【００３６】
前記回折格子層４４上に垂直に入射する入射光λは、それぞれの格子パターン地点で絶対値の同じ正と負の回折光に回折する。望ましくは、本発明では回折した回折光のうち±１次回折成分の干渉を用いて回折格子層４４の下部のフォトレジスト層４２を露光する。
【００３７】
このとき、前記回折格子層４４の周期は回折格子層４４内における光波長λ／ｎｇから空気または真空における光波長λ／ｎ０の範囲内の値を持つ。従って、回折格子層４４に入射した入射光が回折格子層４４の内部で臨界角（Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ａｎｇｌｅ）以上に回折する。参照までに、上述した数式３によれば、理論的には干渉角（回折角と同一）が９０度に近いほど干渉パターンの周期を減少できるため、回折角を増加させることが微細パターンの形成に望ましい。ところが、本発明が提案した数値範囲で回折格子層４４を設計すれば、臨界角以上に回折角度を増加できる長所がある一方、臨界角以上に回折した回折光は回折格子層４４の内部で全反射を起こし、フォトレジスト層４２に干渉パターンを形成できずに回折格子層４４の内部で導波する問題が生じる。本発明は、このような現象を防止するため、前記回折格子層４４の下部とフォトレジスト層４２との間に屈折率整合のための屈折率整合物質層４３を介在させる。望ましくは、屈折率整合物質層４３は水またはフォトレジスト業界で提供するインデックスマッチング流体層を使用し得る。しかし、本発明がインデックスマッチング流体層の種類に限定されることはない。望ましくは、屈折率整合物質層４３の屈折率はフォトレジスト層４２または回折格子層４４の屈折率と同一である。上記のように屈折率整合物質層４３を形成すれば、臨界角以上に回折した回折光が全反射現象によって回折格子層４４の内部で導波することを防止することができる。これにより、フォトレジスト層４２上に回折光による干渉パターンを形成することができる。
【００３８】
一方、レーザー入射光λが回折格子層４４に入射すれば、ブラッグ（Ｂｒａｇｇ）条件に合わせて回折成分が発生する。回折格子層４４の内部で回折した回折光の回折角は、ブラッグ条件を用いて下記数式４のように誘導することができる。
【数４】
2011501430.tif 000006
（数式において、θは回折光の回折角、Λは回折格子の周期、λは入射光の波長周期、ｎｇは回折格子の屈折率である。）
【００３９】
上記数式４を参照すれば、入射光λが回折格子層４４に垂直に入射する場合、＋１次回折光と−１次回折光との回折角は相互同一であるため、回折格子層４４内における±１次回折光の干渉パターンの周期は下記数式５のように誘導することができる。
【数５】
2011501430.tif 000007
（数式において、Ｐｉｔｃｈは±１次回折光の干渉パターンの周期、θは回折光の回折角、Λは回折格子の周期、λは入射光の波長周期、ｎｇは回折格子の屈折率である。）
【００４０】
上記数式５から、前記回折格子層４４によって回折した±１次回折光の干渉パターンの周期は回折格子の周期Λの１／２になることが分かる。従って、従来技術のレーザー干渉リソグラフィーの解像度の限界であるレーザー波長の１／２より小さい微細干渉パターンを形成することができる。
【００４１】
図６は、本発明の望ましい実施例による回折格子の断面図である。
【００４２】
図６を参照すれば、回折格子層４４は有機基板４５、ＢＡＲＣ（Ｂｏｔｔｏｍ Ａｎｔｉ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｃｏａｔｅｒ）４６、及び繰返し格子パターン４７で構成されている。
【００４３】
前記有機基板４５は、前記ワーク基板４１に形成されたフォトレジスト層４２に積層され、入射する入射光が透過できる材質及び形状で製作される。有機基板４５の材質としては、例えば、ガラス、ＰＭＭＡ（ｐｏｌｙ ｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ＴＡＣ（ｔｒｉ‐ａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）、ＰＶＡ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）、ＰＩ（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＰＥＮ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＰＥＳ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ ｓｕｌｆｏｎｅｓ）、ＰＣ（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ＣＯＰ（ｃｙｃｌｉｃ ｏｌｅｆｉｎ ｐｏｌｙｍｅｒ）、ＳｉＯ２などを使用し得るが、これに限定されることはない。
【００４４】
前記ＢＡＲＣ４６は、前記有機基板４５の上部に形成される。ＢＡＲＣ４６は、有機基板４５に入射した入射光が有機基板４５内で回折した回折光のうち反射する反射光を除去するために形成される。ＢＡＲＣ４６は有機基板４５によって反射する反射光の影響を減らし、干渉パターンの鮮明度を向上させる。
【００４５】
前記繰返し格子パターン４７は、前記ＢＡＲＣ４６の上部に形成される。繰返し格子パターン４７は、入射光が回折可能な物質から形成することが望ましく、例えば、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ガラスなどを使用し得る。前記繰返し格子パターン４７はブラッグ格子パターンに形成し、格子パターンの周期は回折格子層４４の有機基板４５内における光波長λ／ｎｇから空気または真空における光波長λ／ｎ０の範囲内に設計することが望ましい。また、格子パターンの断面は長方形であることが望ましいが、これに限定されず、台形または三角形でもあり得る。
【００４６】
上述した回折格子層４４を用いたレーザー干渉リソグラフィー方法では、まず、繰返し微細パターンを形成するワーク基板４１を用意する。
【００４７】
次いで、前記ワーク基板４１上にフォトレジスト層４２を形成する。前記フォトレジスト層４２は、ｉ‐ｌｉｎｅ系列またはＤＵＶ（Ｄｅｅｐ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）系列のフォトレジスト層を使用して形成することが望ましい。しかし、本発明がフォトレジスト層の種類によって限定されることはない。
【００４８】
次いで、前記フォトレジスト層４２の上部に屈折率整合物質層４３を形成する。屈折率整合物質層４３はその後形成される回折格子層４４に入射したレーザー光が臨界角以上に回折しても回折格子層４４内で導波することを防止する。
【００４９】
その後、前記屈折率整合物質層４３上に前記回折格子層４４を形成する。回折格子層４４の格子周期設計条件及び断面構造は既に上述した。
【００５０】
次いで、前記回折格子層４４上にレーザー光を垂直に入射させる。垂直に入射したレーザー光は、回折格子層４４を通過しながら絶対値の同じ正と負の回折光に回折する。それらのうち、±１次回折光がフォトレジスト層４２に干渉パターンを形成し、フォトレジスト層４２を露光させる。
【００５１】
その後、前記フォトレジスト層４２を露光してからフォトレジスト層４２を現像してエッチングすれば、ワーク基板４１上に同一波長のレーザーを使用する従来のレーザー干渉リソグラフィーに比べて高解像度の繰返し微細パターンを形成することができる。
【００５２】
また、本発明によるレーザー干渉リソグラフィー方法では、前記ワーク基板４１とフォトレジスト層４２との間にＢＡＲＣをさらに介在させ得る。この場合、回折光の反射を防止してワーク基板４１上に形成する繰返し微細パターンの鮮明度を向上させることができる。
【００５３】
＜実験例＞
以下、実験例によって本発明をより詳しく説明するが、下記の実験例は例示に過ぎず、本発明の範囲が実験例によって限定されることはない。
【００５４】
本実験例では、図６に示したような構成で回折格子を製作した。まず、ガラス基板を用意し、ガラス基板の上面にＢＡＲＣを形成した。そして、ＢＡＲＣが形成されたガラス基板の上部にフォトレジストを用いて繰返し格子パターンを形成した。図６に示した回折格子の繰返し格子パターンはＳｉＯ２をエッチングして形成した。一方、本実験例では、便宜上、耐久性は落ちるものの実際の光学的特性には大した問題のないフォトレジストを用いて格子パターンを形成した。
【００５５】
図７は、本発明の実験例で提案した条件に合わせて製作した回折格子をＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；原子間力顕微鏡）で撮影した写真である。
【００５６】
写真に示された回折格子の周期は３４０ｎｍ、回折格子の深さは１７０ｎｍ、フィルター係数（ｆｉｌｔｅｒ ｆａｃｔｏｒ）は３０％である。
【００５７】
前記回折格子にレーザー光を入射させる場合、回折格子の内部で回折する各次数による回折効率はＲＣＷＡ（Ｒｉｇｏｒｏｕｓ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｗａｖｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ）を用いて計算した。前記回折格子に入射するレーザー光の強度を１とするとき、±１次回折光の強度は約０．１４であって、０次回折光の強度は約０．０５８である。この場合、フォトレジストに露光する光の強度分布は図８のように示される。
【００５８】
図８を参照すれば、本発明の実験例で提案した回折格子を用いてフォトレジストを露光させれば、フォトレジストに形成される干渉パターンの周期を一定にし得ることが確認できる。
【００５９】
図９は、本発明の実験例で提案した条件を持つ回折格子に３５１．１ｎｍの波長を持つレーザー光を垂直に入射させてフォトレジスト層を露光及び現像した場合、フォトレジスト層に形成されるパターンをＡＦＭで撮影した写真である。
【００６０】
図９に示されたように、フォトレジスト層をパターニングするためにワーク基板としてガラス基板を選択し、その上部に１５０ｎｍのＢＡＲＣをコーティングした。その後、前記ＢＡＲＣの上部にＳｈｉｐｌｅｙ社製のＩ‐Ｌｉｎｅ系列のｕｌｔｒａ ｉ‐１２３を使用して厚さ１００ｎｍのフォトレジスト層を形成した。
【００６１】
その後、フォトレジスト層の上部に屈折率整合物質層として水を塗布した後、図６に示された回折格子層構造及び図７に示された格子設計条件を持つ回折格子層をフォトレジスト層の上部に積層してリソグラフィー対象体を製作した。
【００６２】
上述した過程でリソグラフィー対象体が完成すれば、図４に示されたレーザーリソグラフィー装置を用いて３５１．１ｎｍの波長を持つレーザー光を回折格子層に垂直に入射させ、フォトレジスト層に干渉パターンを形成して露光した。その後、フォトレジスト層を現像した結果、フォトレジスト層に形成されるパターンの周期は１７０ｎｍであって、レーザー光の波長である３５１．１ｎｍの１／２より小さく、回折格子の周期である３４０ｎｍの半分であることが確認できた。
【００６３】
従って、本発明によってフォトレジスト層を露光すれば、プリズムではなく回折格子のみを使用しても従来のレーザー干渉リソグラフィーよりフォトレジスト層に形成される微細パターンの解像度を向上できることが分かる。また、従来と同じ解像度の微細パターンを形成するとき、可干渉性が低いレーザー光源を使用できるため、工程コストを削減することができる。
【００６４】
以上、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明は、これに限定されるものでなく、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６５】
１    レーザー光
１０    レーザー光源
２０    反射鏡
３０    ビームエクスパンダー
４０    リソグラフィー対象体
４１    ワーク基板
４２    フォトレジスト層
４３    屈折率整合物質層
４４    回折格子層
４５    有機基板
４６    ＢＡＲＣ
４７    繰返し格子パターン
【図１】
2011501430.tif 000008
【図２】
2011501430.tif 000009
【図３】
2011501430.tif 000010
【図４】
2011501430.tif 000011
【図５】
2011501430.tif 000012
【図６】
2011501430.tif 000013
【図８】
2011501430.tif 000014
【図７】
2011501430.tif 000015
【図９】
2011501430.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成22年6月15日(2010.6.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）繰返し微細パターンを形成するワーク基板上にフォトレジスト層を形成する段階と、
（ｂ）前記フォトレジスト層上に屈折率整合物質層を形成する段階と、
（ｃ）前記屈折率整合物質層上に回折格子の周期がλ／ｎｇからλ／ｎ０（λはレーザー光の波長、ｎｇは回折格子の屈折率、ｎ０は空気または真空の屈折率）の範囲内にある回折格子層を形成する段階と、
（ｄ）垂直レーザー光を前記回折格子層に入射させ、絶対値の同じ正と負の回折光の相互干渉によって前記フォトレジスト層を露光させる段階と
を含むことを特徴とする回折格子を用いたレーザー干渉リソグラフィー方法。
【請求項２】
前記（ｄ）段階は、＋１次回折光と−１次回折光との相互干渉によって前記フォトレジスト層を露光させる段階であることを特徴とする請求項１に記載の回折格子を用いたレーザー干渉リソグラフィー方法。
【請求項３】
前記（ｂ）段階において、前記屈折率整合物質層はインデックスマッチング流体層であることを特徴とする請求項１または２に記載の回折格子を用いたレーザー干渉リソグラフィー方法。
【請求項４】
前記屈折率整合物質層は、回折格子層とフォトレジスト層との間の境界で回折光の反射を防止できる屈折率を持つことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の回折格子を用いたレーザー干渉リソグラフィー方法。
【請求項５】
前記屈折率整合物質層は、回折格子層またはフォトレジスト層と同じ屈折率を持つことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の回折格子を用いたレーザー干渉リソグラフィー方法。
【請求項６】
前記ワーク基板とフォトレジスト層との間にＢＡＲＣ（Ｂｏｔｔｏｍ Ａｎｔｉ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｃｏａｔｅｒ）を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の回折格子を用いたレーザー干渉リソグラフィー方法。
【請求項７】
前記回折格子層は、ブラッグ（Ｂｒａｇｇ）格子層であることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の回折格子を用いたレーザー干渉リソグラフィー方法。
【請求項８】
前記回折格子層は、
有機基板と、
前記有機基板上に形成されたＢＡＲＣと、
前記ＢＡＲＣ上に形成された繰返し格子パターンと
を含むことを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の回折格子を用いたレーザー干渉リソグラフィー方法。
【請求項９】
前記フォトレジスト層は、ｉ‐ｌｉｎｅ系列のフォトレジスト層またはＤＵＶ（Ｄｅｅｐ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）系列のフォトレジスト層であることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の回折格子を用いたレーザー干渉リソグラフィー方法。
【請求項１０】
前記回折格子層の格子パターンの断面は、長方形、台形、または三角形であることを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の回折格子を用いたレーザー干渉リソグラフィー方法。
【国際調査報告】
2011501430.tif 000017
2011501430.tif 000018