(57)【要約】【課題】マスクパターンの方向に制限がなく、かつマスク枚数や作業量の増加がなく、マスクパターンの最小線幅よりも狭いレジストパターンの形成を可能にし、従来技術にはない新規な露光・パターン形成を行う近接場リソグラフィおよびリソグラムを提供することを目的とする。【解決手段】フォトマスクを介してフォトレジストに光を照射し露光して前記フォトマスク近傍に発生する近接場光により前記フォトレジストを感光する近接場光リソグラフィであって、前記フォトマスクへの照射光の周波数を、前記フォトマスクの遮光膜内で発生するプラズモン共鳴の周波数と一致させる。【選択図】図３
2008021869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトマスクを介してフォトレジストに光を照射し露光して前記フォトマスク近傍に発生する近接場光により前記フォトレジストを感光する近接場光リソグラフィであって、
前記フォトマスクへの照射光の周波数を、前記フォトマスクの遮光膜内で発生するプラズモン共鳴の周波数と一致させることを特徴とするプラズモン共鳴リソグラフィ。
【請求項２】
前記照射光を偏向光とし、前記偏向光が直線偏向光であることを特徴とする請求項１に記載のプラズモン共鳴リソグラフィ。
【請求項３】
さらに、前記直線偏向光を複数回露光することを特徴とする請求項２に記載のプラズモン共鳴リソグラフィ。
【請求項４】
前記照射光として円偏向ないし楕円偏向光を用いることを特徴とする請求項１に記載のプラズモン共鳴リソグラフィ。
【請求項５】
前記照射光としてランダム偏向光を用いることを特徴とする請求項１に記載のプラズモン共鳴リソグラフィ。
【請求項６】
前記フォトマスクの遮光膜パターンが、島状パターン、穴状パターン、円形パターン、四角形パターン、三角形パターンまたは短冊状パターンの少なくとも１つのパターンであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のプラズモン共鳴リソグラフィ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載のプラズモン共鳴リソグラフィによって作成されたリソグラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズモン共鳴リソグラフィおよびリソグラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１が知られている。この特許文献１には、光源波長に制限されない近接場光を用いて１００ｎｍ以下の微細パターンの露光が可能な低コストの近接場光露光方法を提供するために、照射光を受けて近接場光を発生させる露光マスクにより第２レジスト層に近接場光を照射してレジスト層を現像して回析格子パターンを形成し、これをエッチングマスクとして第１のレジスト層をドライエッチングして基板上にパターンを形成する近接場光露光方法において、複雑なパターン４を、１方向に並んだスリットパターン毎５、６に分割し、分割したスリットパターン毎に露光マスク２、３を複数用意し、最適露光条件により露光して複雑なパターンを形成するようにした発明が記載されている（図３１参照）。
【０００３】
また特許文献１には、光の波長よりも小さなサイズの形状を作成する方法として開発された近接場光リソグラフィにより、図３２（特許文献１の図８）に示すように近接場光を発生させる露光マスク１０４を感光性レジスト材１０３´に密着させて、波長以下の微細な分布を有する近接場光を転写する場合に、照射光Ｌの偏光方向（例えば、Ｐ偏光）が、図３２（ａ）の実線で示す矢印のように、露光マスク１０４のスリット１１０の方向（図３２では紙面に垂直な方向）に平行な場合には、近接場光１０７のしみ出しが局在的で正常であるが、図３２（ｂ）のように、照射光Ｌの実線矢印で示す偏向方向がスリット１１０の方向（と光軸との両方向）に対して垂直な場合（紙面の横方向）は、「線幅の太り」等によりスリット・パターンとは異なる転写パターンになってしまうという問題があった。したがって、方向が直交しているスリットがあった場合、どちらかのスリットの転写パターンが本来のスリット・パターンとは異なるものになってしまうという欠点があった。
【０００４】
これを解決するために特許文献１に記載の発明では、図３３（特許文献１の図２）に示すように、マスクパターンを二つのマスクに分割して、２回に分けて露光する。先ず、露光マスク２を用いて露光する場合、露光マスク２と基板の第２レジスト層７を真空引きにより密着させ、次に、水銀ランプ光源からｇかｉ線等の光Ｌを露光マスク２に照射して近接場光を発生させ、パターン５を第２レジスト層に転写する。この時の光Ｌの偏光方向は、露光マスク２のスリットパターンの長手方向に平行な直線偏光にする。露光マスク２の露光が終了したら、露光マスク２と第２レジスト層７を剥離させ、次に、露光マスク３を第２レジスト層７に密着させる。続いて、ｇ線等の光Ｌを露光マスク３に照射して近接場光を発生させ、パターン６を第２レジスト層７へ転写する。この時の光Ｌの偏光方向も露光マスク３のスリットパターンの長手方向に平行な直線偏光にする。このようにして第２レジスト層７に露光マスク１の複雑パターン４が多重露光により転写される。
【０００５】
また、特許文献２には、解像度、スループット及び経済性に優れた露光をもたらす近接場光用のマスク、露光装置及び方法を提供することを目的として、互いに直交する方向に長手方向を有する開口が形成されたマスクを被処理体に密着させるステップと、前記各方向以外の方向に偏光した露光光を前記マスクに照射するステップとを有することを特徴とする露光方法を提供する発明も記載されている（露光装置：図３４参照）。
【０００６】
また、特許文献３および非特許文献１には、微小開口の長手方向に対して垂直な方向に偏光した光を照射する場合と、平行に偏光した光を照射する場合とでは、微小開口から滲み出す近接場光の強度が変化することが開示されている。
従って、近接場光を用いる露光では、露光光の偏光を制御せずに露光を行うと、マスクに形成された微小開口の長手方向に対する露光光の偏光の方向によって微小開口から滲み出す近接場光の強度が変化し、露光パターンにむらが生じる問題を有する。
【０００７】
また前記特許文献２は、これらの課題を解決するために、互いに直交する方向に長手方向を有する開口が形成されたマスクを被処理体に密着させるステップと、前記各方向以外の方向に偏光した露光光を前記マスクに照射するステップとを有する。かかる露光方法によれば、開口から滲み出す近接場光の強度を一定にすることができる。前記照射ステップは、前記マスクの前記開口の長手方向を検出するステップと、前記検出結果に基づいて、前記露光光を生成するステップとを更に有する。前記照射ステップは、前記開口の長手方向に対して略４５°の角度の方向に偏光した露光光を前記マスクに照射することを特徴とする。前記開口は、互いに直交する方向のみに形成され、この発明に使用されるマスク４００は図３５及び図３６に示した場合の微小開口４３２が混在している。そのため、図３５及び図３６に示した微小開口４３２に同じ露光光が入射されることになり、ｘ方向成分、ｙ方向成分ともに同じ強度の偏光となる。この特許文献２記載の発明では、図３７に示されるように、微小開口４３２の長手方向がｘ方向とｙ方向の２方向のみに向いている。従って、微小開口４３２の長手方向がｘ方向、ｙ方向のどちらの方向を向いていても、微小開口４３２から滲み出す近接場光の強度は一定となる。即ち、特許文献２の発明で使用されるマスク４００は、微小開口４３２の長手方向（ｘ方向及びｙ方向）に対する露光光の偏光方向Ｂを略４５°の角度にすることで、マスク４００に偏光子を作り込むことなく、微小開口４３２から滲み出す近接場光の強度を一定にしている。
【特許文献１】特開２００３−２３４２７４号公報
【特許文献２】特開２００４−１１１５００号公報
【特許文献３】特開２０００−１１２１１６号公報
【非特許文献１】Sub-diffraction-limited patterning using evanescent near-field optical lithography  [M.M.Alkaisi et al  Appl. Phys. Lett. vol.75, Num.22 (1999)]
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述した特許文献１では、近接場光リソグラフィの欠点である、スリットパターンの方向により露光される幅が太くなる欠点を克服するためにマスクをスリットパターンの方向により２枚のマスクに分割し、二回、アライメントと露光を行う。この場合、マスクを保管場所から取り出して、露光後に元の保管場所に戻すまでの作業を２回行わなければいけないので、作業時間が２倍になる。また、マスクも二枚用意しなければいけないため、生産性が低下することとなり、コスト高の原因ともなる。
また特許文献２では、特許文献１の欠点は克服しているが、スリットパターンの長手方向が、互いに直交する方向のみに制限されてしまう欠点を有している。
【０００９】
このような課題に鑑み、本発明は、フォトマスクへの照射光の周波数をフォトマスクの遮光膜内でのプラズモン共鳴の周波数と一致させるプラズモン共鳴リソグラフィおよびリソグラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、フォトマスクを介してフォトレジストに光を照射し露光して前記フォトマスク近傍に発生する近接場光により前記フォトレジストを感光する近接場光リソグラフィであって、前記フォトマスクへの照射光の周波数を、前記フォトマスクの遮光膜内で発生するプラズモン共鳴の周波数と一致させるプラズモン共鳴リソグラフィであることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のプラズモン共鳴リソグラフィにおいて、前記照射光を偏向光とし、前記偏向光が直線偏向光であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のプラズモン共鳴リソグラフィにおいて、さらに、前記直線偏向光を複数回露光することを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のプラズモン共鳴リソグラフィにおいて、前記照射光として円偏向ないし楕円偏向光を用いることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載のプラズモン共鳴リソグラフィにおいて、前記照射光としてランダム偏向光を用いることを特徴とする。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載のプラズモン共鳴リソグラフィにおいて、前記フォトマスクの遮光膜パターンが、島状パターン、穴状パターン、円形パターン、四角形パターン、三角形パターンまたは短冊状パターンの少なくとも１つのパターンであることを特徴とする。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載のプラズモン共鳴リソグラフィによって作成されたリソグラムであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
このように本発明のプラズモン共鳴リソグラフィおよびリソグラムによれば、マスクパターンの方向に制限がなく、かつマスク枚数や作業量を増加させない近接場光リソグラフィを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本実施形態では、上記特許文献１と２の欠点を克服し、マスクパターンの方向に制限がなく、かつマスク枚数や作業量の増加がない近接場リソグラフィおよびリソグラムを提供すること、さらにマスクパターンの最小線幅よりも狭いレジストパターンの形成を可能にすることを目的とする。
また本実施形態は、従来技術にはない新規な露光・パターン形成を行うことを目的とする。
【００１９】
以下、図面を参照して、本実施形態のプラズモン共鳴リソグラフィおよびリソグラムを詳細に説明する。
本実施形態のプラズモン共鳴リソグラフィは、フォトマスクを介してフォトレジストに光を照射し露光して、前記フォトマスク近傍に発生する近接場光により前記フォトレジストを感光する近接場光リソグラフィであり、このフォトマスクへの照射光の周波数を、フォトマスクの遮光膜内で発生するプラズモン共鳴の周波数と一致させることを特徴とする。
【００２０】
［第１実施形態］
まず、図１〜図５を参照しながら説明する。図１に、本実施形態に係るプラズモン共鳴リソグラフィの基本的なプロセスを示す。まず図１の（１）に示す工程では、ガラスやシリコンなどの基板上に加工対象である薄膜を堆積させる。この堆積した薄膜（非パターニング層）は、金属や誘電体、半導体などを用いて形成することができる。これらの薄膜形成のための方法は特に限定されないが、たとえばＰＶＤ、ＣＶＤ、蒸着などの方法により形成することができる。形成された薄膜の上に、この薄膜の厚みと同等かそれ以上の厚みを持つ下層レジストを堆積する。この堆積方法は限定されないが、たとえばスピンコートやロールコートなどの塗工方法を採用することができる。下層レジストは感光性のないものを選択することができる。さらにこの下層レジストの上に、感光性の上層レジスト（上層フォトレジスト）を積層する。
【００２１】
次に、パターンが形成されているフォトマスク（金属遮光膜）を、上層レジストの上に載置した後にバキュームコンタクト法などにより前記した金属遮光膜を強く密着させる（図１（２）参照）。
【００２２】
この後、ガラス（または石英）基板を介してフォトマスク側から上層レジストが感光する波長λの光を照射する（図１（３）の露光プロセス参照）。この照射光の波長λは、前述した上層レジストが感光する波長であること以外に、光を照射することによりフォトマスクである金属遮光膜において、プラズモン共鳴が生じる波長（実際には媒体の誘電率に無関係に決定できる周波数）を選択する必要がある。このプラズモン共鳴周波数は、フォトマスクの遮光膜材料の光学的特性とその形状、及び上層レジストの光学的特性で決定される。図１（３）の露光プロセスの後に、図１（４）の現像プロセスにより上層フォトレジストを現像する。
【００２３】
ここで、プラズモン共鳴周波数の光を照射した場合と、そうでない場合とを、図２〜図５を用いて比較する。
【００２４】
図２は一例としてプラズモン共鳴周波数の照射光を用いて、その照射光を図２に示すように紙面横方向の直線偏光をこの図に示す間隔のフォトマスクの円形縞状パターンを示す図である。図３は図２のパターンのフォトマスクに真空中での波長λが５００ｎｍの光を照射し、その照射の際に、上層レジスト内での照射光による電界強度分布を示す図である。一方、図４の間隔でのパターンのフォトマスクを用いて、プラズモン共鳴周波数でない図４に示す直線偏光、波長３００ｎｍの光を照射したときのフォトレジスト内の電界分布を図５に示す。いずれもＦＤＴＤ（Finite Difference Time Domain method）によりシミュレーション計算した結果である。
【００２５】
図３と図５とを比較すると、図３ではプラズモン共鳴がフォトマスクの遮光膜金属内で生じているため、電界が金属ドットの直線偏光方向のエッジに（直線偏光方向をｘとするとこれと略直交するｙ方向に沿って）集中している（図３において光強度が強い部分）。このため、ドット間にはほとんど電界が存在しないし、電界そのものの強度も非プラズモン共鳴の場合よりも百倍近く強くなっている。一方、図５においては、ドット間の部分にも電界が存在するために、従来技術を示した図３２と同様の露光領域が広がったものとなっており、微細なパターンの作製ができなくなる。すなわち図３と図５とを比較すると、光強度の強い部分が図３に示すように各円形縞状のｙ方向の両エッジに現れ、各円形縞状の中心部は弱い光強度となっており、これに対し、円形縞状パターン間は光強度が極めて低くなっていることから、光強度の集中化が極めて効率よくおきていることがわかる。これに対し、プラズモン共鳴周波数から遠い域では図５に示すようにほんの一部の円形縞状のｙ方向の両エッジに現れているにすぎず、しかも円形縞状パターン間は多少の光強度がある状態となっているように光強度の集中があまりされていないことがわかる。
【００２６】
以上のように、プラズモン共鳴リソグラフィでは直線偏光方向のパターンエッジに電界が集中するためにフォトマスクパターンよりも細かい寸法で、かつ前記フォトマスクパターンの２倍の周期の露光が可能となっている。図１（３）は、このようなプラズモン共鳴リソグラフィによる露光が行われた状態を示す。
【００２７】
さらに、図１の（４）に示すように、露光終了後上層レジストを現像し、レジストパターンを形成する。その後、図１の（５）に示すように、このパターンをエッチングマスクにし、ＲＩＥ（reactive ion etching：反応性イオンエッチング）等による酸素プラズマにより下層レジストを高いアスペクト比でエッチングする。その後、図１の（６）に示すように、薄膜（被パターニング層）をＲＩＥなどでエッチングし（この薄膜がAl、Cuなどの金属膜の場合には、酸性ガス（たとえば塩素系ガス）で、またSiまたは酸化シリコンでは、SF6を用いるなどのフッ素系ガスなどで処理）、さらに、図１の（７）に示すように、酸素プラズマによるアッシングや有機溶剤、剥離液などで、上層・下層レジストを除去する。そしてこのような図１の（１）〜（７）までの工程によって作成したパターン状に形成された薄膜の状態を、図１の（８）に示す。
【００２８】
［第２実施形態］
次に、本実施形態のプラズモン共鳴リソグラフィに関する、図６および図７により第２の実施形態を説明する。この第２実施形態では、島状パターンが四角形である例となっている。
【００２９】
図６の方向の直線偏光（紙面横方向）で第一実施形態と同様にプラズモン共鳴を生じさせると、直線偏光方向ｘに対し、四角形の対向する二辺であるｘと直交するｙ方向の二辺に電界が集中する（図７参照）。この図７に示すような電界集中した場所での上層フォトレジストが感光して、先に述べたプロセスと同様のプロセスを経て、感光した部分の薄膜が除去される。なお、その他、効果やプロセスについては、第１実施形態と同様である。
【００３０】
［第３実施形態］
次に図８と図９により、本実施形態のプラズモン共鳴リソグラフィに関する、第３実施形態を示す。本実施形態では、パターン形状として、島状パターンが三角形をしている例を示す。図８に示す直線偏光方向ｘ（三角形の一辺（ｙ方向）に直交する方向）で第１実施形態と同様にプラズモン共鳴を生じさせると、前記したｙ方向の一辺に電界が集中する（図９参照）。したがって、図９に示すように、この電界が集中した場所の上層フォトレジストが感光し、第１実施形態で説明したプロセスを経て、感光した部分の薄膜が除去される。なお、その他、効果、プロセスについては第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００３１】
［第４実施形態］
第１実施形態ではフォトマスクのパターンが円形の島状パターンであったが、本実施形態では円形の穴状のパターンを用いている。第１実施形態と同様に、フォトマスクの遮光膜材料においてプラズモン共鳴が生じるように照射する周波数、フォトマスクの遮光膜材料の光学的特性とその形状及び上層レジストの光学的特性を定めることとしている。図１０〜１４は、プラズモン共鳴周波数の光を照射した場合とそうでない場合とを比較した図である。
【００３２】
図１０は、プラズモン共鳴周波数の照射光を用い、その照射光として直線偏光光（第１実施形態と同様に紙面横方向：ｘ方向）とし、フォトマスクのパターンが円形の穴状パターンの場合のパターン間隔の一例を示す図である。図１１は図１０に示すパターンのフォトマスクに真空中での波長が５００ｎｍの光を照射した際に、上層レジスト内での照射光による電界強度分布を示した図である。一方、図１３に示すパターン間隔のフォトマスクにおいて、プラズモン共鳴周波数でない波長３００ｎｍの光を照射したときのフォトレジスト内の電界分布を図１４に示す。いずれもＦＤＴＤ（Finite Difference Time Domain method）によりシミュレーション計算した結果である。
【００３３】
図１１と図１４とを比較すると、図１１においてプラズモン共鳴がフォトマスクの遮光膜金属内で生じているため、電子が金属遮光膜中の穴の、直線偏光方向のエッジ側に集中している。また穴と穴の間にある遮光膜部分にはほとんど電界が存在せず、電界そのものの強度も非プラズモン共鳴の場合よりも百倍近く高くなる。一方、図１４では、穴の間の部分に電界が存在し、このため、従来技術の図３２と同様に、露光領域が広がってしまっており、微細なパターンの作製ができなくなっている。以上のように、プラズモン共鳴リソグラフィでは直線偏光方向の両エッジ（ｘ方向に直交するｙ方向：紙面縦方向）に電界が集中するためにフォトマスクパターンよりも細かい寸法で、かつ前記フォトマスクパターンの２倍の周期の露光が可能となる。図１２はこのような以上のような露光が行われた状態を示す。
【００３４】
［第５実施形態］
図１５と図１６により、本実施形態のプラズモン共鳴リソグラフィに関する、第５実施形態について説明する。本第５の実施形態では、穴形状パターンが四角形をしている例を示している。図１５に示す直線偏光の方向（ｘ方向）で第１実施形態と同様にプラズモン共鳴を生じさせると、図１６に示すように、四角形の対向する二辺（ｘ方向と直交するｙ方向の２辺）に電界が集中する。なお、その他、効果、プロセスについては第４実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００３５】
［第６実施形態］
図１７と図１８により、本実施形態のプラズモン共鳴リソグラフィに関する、第６実施形態について説明する。本第６実施形態では、穴形状パターンが三角形をしている。図１７の方向の直線偏光(三角形の一辺に直交する方向)で第１実施形態と同様にプラズモン共鳴を生じさせると、図１８に示すように、前記直交する辺に電界が集中する。なお効果や加工プロセスについては第１実施形態と同様である。
【００３６】
［第７実施形態］
図１９により、本実施形態のプラズモン共鳴リソグラフィに関する、第７実施形態について説明する。第１実施形態または第４実施形態において、図１９（ａ）に示す偏光Ａの光を照射（露光）し、その後に偏光方向を偏光Ｂに替えて露光し、さらに、偏光方向を偏光Ｃに替えて露光する。図３及び図１１からわかるように、プラズモン共鳴により電界が集中している偏光方向のエッジ部分以外は電界が小さい（換言すれば光量が少ない）ために、本実施形態で上記のような多重露光をしても、前記したエッジ部分のみがレジストは露光される。したがって、一枚のマスクを使用するとＡ〜Ｃの三偏光方向×２＝６箇所（図１９（ａ）に示される６角形）を露光することができる。また図１９（ｂ）は偏光ＡとＢを使用した例であり（二偏光方向×２＝４箇所）、また（ｃ）は偏光方向Ａ〜Ｃの三偏光方向で三箇所の例である（図２９（ｃ）参照）。
結果として、図１９のように、前記各露光に対応した三方向のパターンを薄膜上に刻むことができる。
【００３７】
特許文献１の図中に示すような例では、このような二方向以上の偏光を用いて露光する場合には、偏光方向を変えて露光する際に露光のたびにフォトマスクを加工対象の基板から離し、別なマスクに交換して再露光する必要があった。したがって、一回目の露光の後に現像を行わないうちに二度目の露光をしなければいけないので、一回目の露光だけではアライメントマークがパターニングされないので（すなわち現像しないので）アライメントのマークとして機能していない。よってアライメントマークを目標にして二回目の露光時の位置あわせをすることができず、精度の高いアライメント・露光ができない。
【００３８】
一方、本実施形態では、フォトマスクを前記加工対象の基板（換言すれば基板上に設けられた上層フォトレジスト）から離す必要はないので、上記のような問題はなく、多重露光を、フォトマスクを変更せずに行うことができる。これにより、より複雑なパターンの加工が可能となる。
【００３９】
また本実施形態では円形のドットまたは穴形状のパターンについての実施形態を示したが、これは四角形及び三角形のドットまたは穴形状のパターンであっても良い。長方形などの四角形（矩形または平行四辺形）の場合には、エッジの２組にそれぞれ対応して直線偏光方向は二種類ある（すなわち、平行する２組の辺）ので、それぞれの偏光で二回露光を行った後に現像・アッシング等する（図１（４）〜（７）に示す工程を行う）と、図１９（ｂ）に示すようなパターンを薄膜に刻むことができる。また、三角形のドットの場合には、三角形の各辺に直行する直線偏光で露光を行って、図１９（ｃ）に示すパターンを薄膜に刻むことができる（図１（４）〜（７）に示す工程参照）。
【００４０】
［第８実施形態］
図２０により、本実施形態のプラズモン共鳴リソグラフィに関する、第８実施形態について説明する。第１実施形態または第４実施形態において、図２０に示す円偏光の光で露光を行うと、円偏光の場合には、図３及び図１１で示す電界の集中部分が照射光の周波数で回転することになる。図３及び図１１からわかるように、プラズモン共鳴により電界が集中している偏光方向のエッジ部分以外は電界が小さい（つまり光量が少ない）ために、結果として、図２０に示す円形パターンを薄膜上に刻むことができる（図１（４）〜（７）に示す工程を行う）。
【００４１】
なお、本実施形態では円形のドットまたは穴形状のパターンについての例を示したが、四角形及び三角形のドットまたは穴形状のパターンであっても良い。これらは図１９（ｂ）〜（ｃ）に示すようなパターンを薄膜に刻むことができる。
楕円偏光光で露光した場合には、楕円偏光の長軸方向の露光量が短軸方向のロ光量よりも大きくなるので、ドーナッツ状パターンの長軸方向の幅が短軸方向の幅よりも広くなる。
ランダム偏光光（一方向性の偏光がランダムに向きを変化させた偏光光）で露光を行った場合でも、偏光のバラツキが均等であればほぼ円偏光により露光した場合と同様のパターンを形成できる。
【００４２】
［第９実施例］
図２１〜図２３により、本実施形態のプラズモン共鳴リソグラフィに関する、第９実施形態について説明する。
本実施形態では短冊状の長方形島状パターンが形成されているフォトマスクを用いる。フォトマスクは図２１（ｂ）に示すように、フォトマスク基板上に遮光膜を形成しても良いし、図２１（ｃ）に示すように、遮光膜表面と基板表面を同一面になるように形成しても良い。
【００４３】
図２２に示す方向の直線偏光（紙面横方向）で第一実施形態と同様にプラズモン共鳴を生じさせると、図２２に示すように、短冊状長方形パターンのエッジ部分に電界が集中する。この電界が集中した位置の上層フォトレジストが感光し、先に述べた図１に示すプロセスを経て、感光した部分の薄膜が除去される。すると、図２３に示しように、スリット状のパターンを薄膜に刻むことができる。本実施形態では、従来技術を示す図３２のように露光領域が広がることがないので、微細なパターンの作製ができやすくなる。また、直線偏光方向のパターンエッジに電界が集中するためフォトマスクパターンよりも細かい寸法で、かつフォトマスクパターンの２倍周期のスリットパターンを形成することができる。
【００４４】
図２４は他の例を示したものであり、短冊状の長方形穴状パターンが形成されているフォトマスクを用いる。この例でも、短冊長方形穴状パターンのエッジ部分に電界が集中するので、図２１〜図２３に示す例と同様な効果を得ることができる。なお、効果や加工プロセスについては第一実施形態と同様である。また、本実施形態では、遮光膜表面と基板表面とを同一面になるように形成したフォトマスクを用いても良い。
【００４５】
［第１０実施形態］
図２５〜図２７により、本発明のプラズモン共鳴リソグラフィに関する、第１０実施形態について説明する。図２５はフォトマスクのパターンを短冊長方形穴状パターンが互いに直交する二方向に形成され、Ｌ字型になっているフォトマスクの例を示す図である。このようなフォトマスクを使って図１に示すように被加工対象基板上のフォトレジストにフォトマスクを密着させ、まず、図２６に示すように、偏光Ａの直線偏光光（紙面横方向）を照射すると、たとえば図２６（ａ）に示すように、Ｌ字型パターンの偏光Ａ方向と直交する辺に電界が集中する。さらに、図２６（ｂ）に示すように、偏光Ａと直交する偏光Ｂの直線偏光光（紙面縦方向）を照射すると、前記Ｌ字型パターンの偏光Ｂ方向と直交する辺に電界が集中する。したがって、この後、図１（４）以降のプロセスを経ると、図２７に示すようなパターンを形成することができる。本実施形態では、特許文献１と異なり、フォトマスクを加工対象の基板から分離（離間）する必要はないので、上記のような問題を生じることなく、多重露光をおこなうことができる。これにより、より複雑なパターンの加工が可能となる。
【００４６】
また、他の例を図２８〜図２９により説明する。この例では図２８に示すように短冊状の長方形スリットパターンが直角になるように配置され、さらに、短冊の両者に４５度の角度をもって三本目のスリットが直角の各短冊間に配置されている。このフォトマスクを使って、これらのスリットの長手方向に直交する直線偏光（偏光Ａ、偏光Ｂ、偏光Ｃ）の光を用い、各一回ずつ、計三回、露光を行う。これにより、先に述べた原理・加工方法により図２９に示す薄膜のパターンが形成される。
【００４７】
［第１１実施形態］
図２５および図３０により、本実施形態のプラズモン共鳴リソグラフィに関する、第１１実施形態について説明する。図２５のフォトマスクを用いて、円偏光光を用いて露光すると、図３０に示すように、二方向に伸びたスリット長手方向のエッジ部分に、電界が集中する。これにより、図２７と同じパターンが薄膜に形成される。楕円偏光により露光を行った場合には、楕円偏光の長軸方向の露光量が短軸方向の露光量よりも大きくなるので、長軸方向に直交するスリットの長手方向に発生する電界が短軸方向に発生する電界よりも強くなる。したがって、長軸方向に直交するスリットのエッジ部分のパターンが短軸方向に直交するスリットのエッジ部分のパターンよりも広くなる。
ランダム偏光光で露光を行った場合も、偏光のバラツキが均等であればほぼ円偏光により露光した場合と同様のパターンを形成できる。
【００４８】
以上、本実施形態のプラズモン共鳴リソグラフィによって、前記フォトマスクへの照射光の周波数を、前記フォトマスクの遮光膜内でプラズモン共鳴が発生する周波数としているので、特許文献１と２の欠点を克服し、マスクパターンの方向に制限がなく、かつマスク枚数や作業量の増加がない近接場リソグラフィを提供することを、さらにはマスクパターンの最小線幅よりも狭いレジストパターンの形成を可能にすることができる。
【００４９】
また、本実施形態のプラズモン共鳴リソグラフィは、さらに、マスクパターンの方向に制限がなく、かつマスク枚数や作業量の増加がない近接場リソグラフィを提供し、さらにマスクパターンの最小線幅よりも狭いレジストパターンの形成を可能にすることができる。
【００５０】
さらに本実施形態のプラズモン共鳴リソグラフィは、前記フォトマスクの遮光膜パターンが島状パターン、穴状パターン、円形パターン、四角形パターン、三角形パターン、短冊状パターンの少なくとも１つのパターンとしたので、前述した本実施形態に特有の効果を有すると共に、パターンの選択の自由性が広範囲となり様々な形状の薄膜を低コストでしかも効率よく作成できる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本実施形態のリソグラフィによって作成されるリソグラムは、各種デバイスとして、あるいは各種の記録媒体、表示媒体として、様々な情報メディアとしても使用可能なものであり、印刷分野、電子分野、素子分野など広範囲の分野で応用可能であり、また本実施形態のリソグラフィは広範囲にわたる応用範囲の広い技術である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本実施形態に係るプラズモン共鳴リソグラフィの基本的なプロセスを示す図である。
【図２】紙面横方向の直線偏光を照射するためのフォトマスクの円形縞状パターンを示す図である。
【図３】図２のパターンのフォトマスクに真空中での波長λが５００ｎｍの光を照射する際の、上層レジスト内での照射光による電界強度分布を示す図面代用写真である。
【図４】紙面横方向の直線偏光を照射するためのフォトマスクの円形島状パターンを示す図である。
【図５】図４に示したパターンのフォトマスクに真空中での波長λが５００ｎｍの光を照射する際の、上層レジスト内での照射光による電界強度分布を示す図面代用写真である。
【図６】照射光波長が３００ｎｍの紙面横方向の直線偏光を照射するためのフォトマスクの四角形島状パターンを示す図である。
【図７】図６に示したパターンのフォトマスクに直線偏光方向ｘの光で露光した際の四角形の対向する二辺であるｘと直交するｙ方向の二辺に電界が集中する電界強度分布を示す図面代用写真である。
【図８】紙面横方向の直線偏光を照射するためのフォトマスクの三角形島状パターンを示す図である。
【図９】図８に示したパターンのフォトマスクに直線偏光方向ｘの光で露光した際の四角形の対向する二辺であるｘと直交するｙ方向の二辺に電界が集中する電界強度分布を示す図面代用写真である。
【図１０】照射光として直線偏光光を照射するためのフォトマスクの円形の穴状パターンを示す図である。
【図１１】図１０に示すパターンのフォトマスクに真空中での波長が５００ｎｍの光を照射した際に、上層レジスト内での照射光による電界強度分布を示した図面代用写真である。
【図１２】図１０に示すパターンのフォトマスクに真空中での波長が５００ｎｍの光を照射した際に、上層レジスト内での照射光により露光が行われた場合の電界強度分布を示した図である。
【図１３】照射光（非プラズモン共鳴）として直線偏光光を照射するためのフォトマスクの円形の穴状パターンを示す図である。
【図１４】図１３に示すパターンのフォトマスクを介してプラズモン共鳴周波数でない波長３００ｎｍの光を照射したときのフォトレジスト内の電界分布を示す図面代用写真である。
【図１５】プラズモン共鳴照射光として直線偏光光を照射するためのフォトマスクの円形の穴状パターンを示す図である。
【図１６】図１５に示すパターンのフォトマスクを介してプラズモン共鳴周波数の光を照射したときのフォトレジスト内の電界分布を示す図面代用写真である。
【図１７】照射光として直線偏光光を照射するためのフォトマスクの円形の穴状パターンを示す図である。
【図１８】図１７に示すパターンのフォトマスクを介してプラズモン共鳴周波数の光を照射したときのフォトレジスト内の電界分布を示す図面代用写真である。
【図１９】本実施形態のプラズモン共鳴リソグラフィの第７実施形態を説明する図であり、（ａ）は偏光Ａの光を照射（露光）し、その後に偏光方向を偏光Ｂに替えて露光し、さらに、偏光方向を偏光Ｃに替えて露光してパターン化した薄膜を形成する例を示す図であり、（ｂ）は２偏光ＡとＢとを使用して形成する例であり、（ｃ）は３偏光方向Ａ〜Ｃを使用して形成した例である。
【図２０】本実施形態に係るプラズモン共鳴リソグラフィの第８実施形態の説明のための図であり、本実施形態では第１実施形態または第４実施形態において用いた直線偏光光を円偏光に代えて露光して薄膜のパターンを形成することを示した図である。
【図２１】本実施形態のプラズモン共鳴リソグラフィの第９実施形態に使用されたフォトマスクの例図であり、（ａ）は本実施形態で使用される短冊状の長方形島状パターンが形成されているフォトマスク（原盤基板）であり、（ｂ）はこのフォトマスクが、フォトマスク基板上に遮光膜を形成した例を示し、（ｃ）は、遮光膜表面と基板表面を同一面になるように形成した例を示す。
【図２２】図２１に示すフォトマスクを使用して直線偏光（紙面横方向）でプラズモン共鳴を生じさせた時の短冊状長方形パターンのエッジ部分に電界が集中する電界分布を示す図面代用写真である。
【図２３】図２１に示すフォトマスクを用いてプラズモン共鳴により図２２に示す電界強度をせしめて形成したスリット状のパターンが形成された薄膜の例を示す図である。
【図２４】図２１に示すフォトマスクの他の例を示す図である。
【図２５】本実施形態のプラズモン共鳴リソグラフィの第１０実施形態に使用されたフォトマスクの例図であり、フォトマスクのパターンは短冊長方形穴状パターンが互いに直交する二方向に形成されたＬ字型になっているフォトマスクの例を示す図である。
【図２６】図２５に示すＬ字型のフォトマスクを用いてプラズモン共鳴の露光をしたときの電界分布を示す図面代用写真であり、（ａ）は偏光Ａの直線偏光光（紙面横方向）を照射した場合のＬ字型パターンの偏光Ａ方向と直交する辺に電界が集中することを示す例であり、（ｂ）は、偏光Ａと直交する偏光Ｂの直線偏光光（紙面縦方向）を照射した場合のＬ字型パターンの偏光Ｂ方向と直交する辺に電界が集中する例である。
【図２７】図２６に示すフォトマスクを用いてプラズモン共鳴により図２７に示す電界強度をせしめて形成したスリット状のパターンが形成された薄膜の例を示す図である。
【図２８】本実施形態のプラズモン共鳴リソグラフィの第１０実施形態に使用されたフォトマスクの他の例を示す図であり、フォトマスクのパターンは短冊状の長方形スリットパターンが直角になるように配置され、さらに、短冊の両者に４５度の角度をもって三本目のスリットが直角の各短冊間に配置されているフォトマスクの例を示す図である。
【図２９】図２８に示すフォトマスクを用いてプラズモン共鳴によりパターンが形成された薄膜の例を示す図である。
【図３０】本実施形態のプラズモン共鳴リソグラフィの第１１実施形態を説明するための図面代用写真であり、図２５に示すＬ字型のフォトマスクを用いてプラズモン共鳴を円偏光光を用いて露光したときの電界分布を示す図面代用写真である。
【図３１】従来技術である特許文献１に記載の発明に関する図であり、複雑なパターン４を、１方向に並んだスリットパターン毎５、６に分割し、分割したスリットパターン毎に露光マスク２、３を複数用意し、最適露光条件により露光して複雑なパターンを形成するパターン形成方法を説明した図である。
【図３２】従来技術である特許文献１に記載の発明に関する図であり、近接場光を発生させる露光マスク１０４を感光性レジスト材１０３´に密着させて、波長以下の微細な分布を有する近接場光を転写することを示す図であり、（ａ）は、露光マスク１０４のスリット１１０の方向に平行な場合を示し、（ｂ）は、照射光Ｌの実線矢印で示す偏向方向がスリット１１０の方向に対して垂直な場合を示す図である。
【図３３】従来技術である特許文献２に記載の発明に関する図であり、マスクパターンを二つのマスクに分割して、２回に分けて露光するところを示す図である。
【図３４】従来技術である特許文献２に記載の発明に関する図であり、露光装置に関する図である。
【図３５】従来技術である特許文献２に記載の発明に関するマスクの微小開口４３２（垂直方向）を説明した図である。
【図３６】従来技術である特許文献２に記載の発明に関するマスクの微小開口４３２（水平方向）を説明した図である。
【図３７】従来技術である特許文献２に記載の発明に関するマスクの開口部の説明図であり、微小開口４３２が混在しているマスク形状を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１    薄膜（被パターニング層）
２    下層レジスト
３    上層フォトレジスト
４    フォトマスク
１０    基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008021869.tif 000008
【図７】
2008021869.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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