(57)【要約】【課題】高効率に近接場光を発生させることができ、また、所望の位置に強い近接場光を発生させることが可能となる近接場露光用マスク、近接場光の発生方法、近接場露光用マスクの作製方法、近接場露光装置、近接場露光方法、微小素子の作製方法を提供する。【解決手段】マスク母材上に形成された露光に用いる光の波長以下のサイズの一つ以上の金属微細構造体、またはマスク母材上の遮光層に形成された露光に用いる光の波長以下のサイズの複数の微小開口、によるパターン部を有する近接場露光用のマスクであって、前記金属微細構造体または前記微小開口間の遮光層における前記マスクの面と垂直な方向の断面が、非対称な断面形状を有する構成とする。【選択図】            図１
2005093509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスク母材上に形成された遮光層により構成された露光に用いる光の波長以下のサイズの金属微細構造体、または前記遮光層に設けられた微小開口による、パターンを有する近接場露光用のマスクであって、
前記金属微細構造体の前記マスク面と垂直な方向の断面、または前記微小開口の前記マスクの面と垂直な方向の断面のうち少なくとも一つが、マスク面に垂直な任意の対称軸に対して非対称な断面形状を有していることを特徴とする近接場露光用マスク。
【請求項２】
前記マスクは、該マスクの第一の面側から前記露光に用いる光を入射させ、第二の面側から光電場を発生させる構成を備え、
前記マスクの非対称な断面形状における前記第二の面側近傍に、少なくとも１つの先鋭な頂点を有することを特徴とする請求項１に記載の近接場露光用マスク。
【請求項３】
前記非対称な断面形状が、略三角形、または略四角形、略平行四辺形を含む略多角形であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の近接場露光用マスク。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の近接場露光用マスクを用い、前記断面形状における非対称な系内で、電界集中、表面プラズモンポラリトンの干渉、及びプラズマ振動のうち少なくとも一つを発生させることによって、前記マスクの非対称な断面形状における先鋭な頂点近傍に、強い近接場光を発生させることを特徴とする近接場光の発生方法。
【請求項５】
表面プラズモンポラリトンの干渉は、前記非対称な系内を一方の側から伝播する表面プラズモンポラリトンの実効的伝播距離と、これと逆向きの他方の側から伝播する表面プラズモンポラリトンの実効的伝播距離との差が、該表面プラズモンポラリトンの波長の略半波長の奇数倍となるようにして発生させることを特徴とする請求項４に記載の近接場光の発生方法。
【請求項６】
前記プラズマ振動によって、前記非対称な断面形状における先鋭な頂点近傍に、強い近接場光を発生させることを特徴とする請求項４に記載の近接場光の発生方法。
【請求項７】
近接場露光用マスクの作製方法において、
マスク母材上に形成された露光に用いる光の波長以下のサイズの一つ以上の金属微細構造体、またはマスク母材上の遮光層に形成された露光に用いる光の波長以下のサイズの複数の微小開口、によるパターン部を有する近接場露光用のマスクを作製するに際し、
前記金属微細構造体または前記微小開口間の遮光層における前記マスクの面と垂直な方向の断面を、非対称な形状に形成する工程を有していることを特徴とする近接場露光用マスクの作製方法。
【請求項８】
請求項１〜請求項３のいずれかに１項に記載の近接場露光用マスクと、被露光物と、露光用光源と、を有することを特徴とする近接場露光装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項３のいずれかに１項に記載の近接場露光用マスクを用いて、該近接場露光用マスクに露光用の光を照射し、または請求項４〜請求項６のいずれかに１項に記載の近接場光の発生方法を用い、前記マスクの非対称な断面形状における先鋭な頂点近傍に、強い近接場光を発生させ、被露光物を露光することを特徴とする近接場露光方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の近接場露光装置または請求項９に記載の近接場露光方法を用いて微小素子を作成することを特徴とする微小素子の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接場露光用マスク、近接場光の発生方法、近接場露光用マスクの作製方法、近接場露光装置、近接場露光方法、微小素子の作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体メモリの大容量化やＣＰＵプロセッサの高速化・大集積化の進展とともに、光リソグラフィーのさらなる微細化は必要不可欠のものとなっている。一般に光リソグラフィー装置における微細加工限界は、用いる光の波長程度である。このため、光リソグラフィー装置に用いる光の短波長化が進み、現在は近紫外線レーザが用いられ、０．１μｍ程度の微細加工が可能となっている。
このように微細化が進む光リソグラフィーであるが、０．１μｍ以下の微細加工を行うためには、レーザのさらなる短波長化、その波長域でのレンズ開発等解決しなければならない課題も多い。
一方、光による０．１μｍ以下の微細加工を可能にする手段として、近接場光学顕微鏡（以下ＳＮＯＭと略す）の構成を用いた微細加工装置が提案されている。例えば、１００ｎｍ以下の大きさの微小スリットから滲み出る近接場を用いてレジストに対し、光波長限界を越える局所的な露光を行う装置である。
しかしながら、これらのＳＮＯＭ構成のリソグラフィー装置では、いずれも１本（または数本）の加工プローブで一筆書きのように微細加工を行っていく構成であるため、あまりスループットが向上しないという問題点を有していた。
これを解決する一つの方法として、例えば、特許文献１のような、光波長以下の開口パターンを有する光マスクに対してプリズムを設け、全反射の角度で光を入射させ、全反射面から滲み出るエバネッセント光を用いて光マスクのパターンをレジストに対して一括して転写するという提案がなされている。
【特許文献１】特開平０８−１７９４９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記した微小な開口を用いて近接場光を発生させる場合、その発生効率の更なる向上が望まれており、また、所望の位置に強電場を発生させることが困難であるために所望の露光パターンを得る上で、必ずしも満足の行くものではなかった。
そこで、本発明は上記課題を解決し、高効率に近接場光を発生させることができ、また、所望の位置に強い近接場光を発生させることが可能となる近接場露光用マスク、近接場光の発生方法、近接場露光用マスクの作製方法、近接場露光装置、近接場露光方法、微小素子の作製方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、以下のように構成した近接場露光用マスク、近接場光の発生方法、近接場露光用マスクの作製方法、近接場露光装置、近接場露光方法、微小素子の作製方法を提供するものである。
すなわち、本発明の近接場露光用マスクは、マスク母材上に形成された遮光層により構成された露光に用いる光の波長以下のサイズの金属微細構造体、または前記遮光層に設けられた微小開口による、パターンを有する近接場露光用のマスクであって、前記金属微細構造体の前記マスク面と垂直な方向の断面、または前記微小開口の前記マスクの面と垂直な方向の断面のうち少なくとも一つが、マスク面に垂直な任意の対称軸に対して非対称な断面形状を有していることを特徴としている。
また、本発明の近接場露光用マスクは、該マスクの第一の面側から前記露光に用いる光を入射させ、第二の面側から光電場を発生させる構成を備え、前記マスクの非対称な断面形状における前記第二の面側近傍に、少なくとも１つの先鋭な頂点を有するように構成することができる。その際、前記第一の面近傍に第一の頂点及び第二の頂点を有し、前記第二の面近傍に第三の頂点を有する構成とすることができる。
また、本発明の近接場露光用マスクは、前記非対称な断面形状が、略三角形、または略四角形、略平行四辺形を含む略多角形とすることができる。また、上記の略三角形とするに際しては、第一〜第三の頂点を有する三角形において、第一の頂点の内角または第二の頂点の内角の一方を、９０度以上とする構成を採ることができる。
また、本発明の近接場光の発生方法は、上記したいずれかに記載の近接場露光用マスクを用い、前記断面形状における非対称な系内で、電界集中、表面プラズモンポラリトンの干渉、及びプラズマ振動のうち少なくとも一つを発生させることによって、前記マスクの非対称な断面形状における先鋭な頂点近傍に、強い近接場光を発生させることを特徴としている。
また、本発明の近接場光の発生方法は、上記表面プラズモンポラリトンの干渉において、前記非対称な系内を一方の側から伝播する表面プラズモンポラリトンの実効的伝播距離と、これと逆向きの他方の側から伝播する表面プラズモンポラリトンの実効的伝播距離との差が、該表面プラズモンポラリトンの波長の略半波長の奇数倍となるようにして発生させることを特徴としている。
また、本発明の近接場光の発生方法は、上記プラズマ振動において、前記非対称な断面形状における先鋭な頂点近傍に、強い近接場光を発生させることを特徴としている。
また、本発明の近接場露光用マスクの作製方法は、マスク母材上に形成された露光に用いる光の波長以下のサイズの一つ以上の金属微細構造体、またはマスク母材上の遮光層に形成された露光に用いる光の波長以下のサイズの複数の微小開口、によるパターン部を有する近接場露光用のマスクを作製するに際し、前記金属微細構造体または前記微小開口間の遮光層における前記マスクの面と垂直な方向の断面を、非対称な形状に形成する工程を有していることを特徴としている。
また、本発明の近接場露光用マスクの作製方法は、上記非対称な形状に形成する工程が、金属遮光層を成膜する工程と、エッチングマスク層を成膜する工程と、該エッチングマスク層を用いて該金属遮光層を該エッチングマスク層表面の法線に対して角度をなしてエッチングする工程とを有する構成とすることができる。また、本発明の近接場露光用マスクの作製方法は、上記非対称な形状に形成する工程が、金属遮光層を成膜する工程と、エッチングマスク層を成膜する工程と該エッチングマスク層を該金属遮光面の法線を含む平面で切った該エッチングマスク層の断面形状が、該法線と平行な線対称軸を有しない形状に加工する工程と該エッチングマスクを用いて該金属遮光層をエッチングする工程とを有する構成とすることができる。
また、本発明の近接場露光用マスクの作製方法は、上記非対称な形状に形成する工程が、金属遮光膜を成膜する工程と、エッチングマスク層を成膜する工程と、近接場光を発生させる露光マスクに露光光を該露光マスクの法線と角度をなして照射することで該エッチングマスク層をパターニングする工程とを有する構成とすることができる。
また、本発明の近接場露光用マスクの作製方法は、上記非対称な形状に形成する工程が、金属遮光層を成膜する工程と、該金属遮光層表面の法線と平行な回転対称軸を有しない強度分布を有するビームを用いて該金属遮光層を加工する工程とを有する構成とすることができる。
また、本発明の近接場露光用マスクの作製方法は、上記非対称な形状に形成する工程が、金属遮光層を成膜する工程と、該金属遮光層表面の法線にたいして角度をなしたビームを用いて該金属遮光層を加工する工程とを有する構成とすることができる。
また、本発明の近接場露光装置は、上記したいずれかに記載の近接場露光用マスクと、被露光物と、露光用光源と、を有することを特徴としている。
また、本発明の近接場露光方法は、上記したいずれかに記載の近接場露光用マスクを用いて、該近接場露光用マスクに露光用の光を照射し、または上記したいずれかに記載の近接場光の発生方法を用い、前記マスクの非対称な断面形状における先鋭な頂点近傍に、強い近接場光を発生させ、被露光物を露光することを特徴としている。
また、本発明の微小素子の作製方法は、上記した近接場露光装置または近接場露光方法を用いて微小素子を作成することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、高効率に近接場光を発生させることができ、また、所望の位置に強い近接場光を発生させることが可能となる近接場露光用マスク、近接場光の発生方法、近接場露光用マスクの作製方法、近接場露光装置、近接場露光方法、微小素子の作製方法を実現することができ、また、近接場光発生領域の横方向の広がりを小さく抑えることができる。したがって、高解像な露光を短時間で行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
つぎに、本発明の実施の形態における近接場光の発生方法について説明する。ここでは、近接場光を所望の位置に発生させ、更に近接場光強度を増大するために、主に、〈１〉電界集中、〈２〉表面プラズモンポラリトンの干渉、〈３〉金属中の自由電子のプラズマ振動という３つの現象を用いた。
それは、これらを入射光に対して「非対称」な系内で発生させることにより、強い近接場光を所望の場所に、特に金属微細構造体や微小開口の出射面側に存在する頂点近傍に発生させることができるという、本発明者らの鋭意検討した結果、初めて見出された知見に基づくものである。
【０００７】
以下に、上記の現象が微細構造体もしくは微小開口内で発生することにより、微細構造体の表面近傍の所望の位置での近接場光強度が増大する原理について説明する。まず、上記〈１〉〜〈３〉の現象について説明する。
上記〈１〉の電界集中であるが、これは物質が電場中に置かれた場合、この物質の形状が頂点などの角を持つ場合その部分に電界が集中する現象であり、電磁気学でよく知られた現象なので詳細は割愛する。この効果は上記頂点が電場方向に対して突出し、その先端がとがっているほどその効果が大きく、逆に電場方向と直交する方向に頂点が突出していても電界集中効果はほとんど生じないことに注意が必要である。
【０００８】
つぎに、上記〈２〉の表面プラズモンポラリトンの干渉について説明する。
表面プラズモンポラリトン（ＳＰＰ）は金属と誘電体の界面で生じる電荷密度波である。ＳＰＰは通常の伝播光とは結合できないが、エバネッセント波との結合や散乱体を用いた伝播光との結合が可能である。
ここで図１（ａ）を用いて説明する。
本図は本発明の一例である。図１において、母材の表面に金属で出来た微細構造体が形成されているものとする。この微細構造体に光を入射する。この光の偏光は図中に示す通りである。ここで偏光方向は光電場ベクトルの向きである。図中の金属微細構造体は周囲の空気と金属空気界面をなしており、ここに光が入射すると、頂点ＡおよびＢが散乱体として機能し、金属微細構造体の表面にＳＰＰが発生する。
【０００９】
ここで、このＳＰＰの位相について説明する。光電場のある時刻での向きを図中のＥでしめす。このとき、頂点Ａ及びＢに加わる光電場Ｅは、頂点Ａに対してはＥは金属微細構造体の内側に向かって印加され、反対に頂点Ｂに対しては金属微細構造体の外側に向かって印加される。つまり同時刻に頂点ＡとＢに印加される光電場は金属微細構造体の表面に対してその向きが逆であり、これは頂点ＡとＢに逆位相の電場が印加されていることと同等である。したがって、この印加電場により頂点Ａ及びＢから発生するＳＰＰは互いに逆位相となる。
【００１０】
つぎに、これらのＳＰＰが頂点Ｃまで伝播することを考える。頂点Ａから頂点Ｃに伝播してきたＳＰＰと頂点Ｂから頂点Ｃに伝播してきたＳＰＰは頂点Ｃで干渉する。頂点Ｃ及びその近傍に近接場光を発生させるためには、頂点Ｃで両者が同位相で干渉する必要がある。そのためには頂点Ａから頂点Ｃまでの伝播距離ａと頂点Ｂから頂点Ｃまでの伝播距離ｂとの差がＳＰＰ波長の半波長の奇数倍である必要がある。また逆に金属微細構造体を上述のような形状に作製しておくことで頂点Ｃ近傍に強い近接場光を発生させることが出来る。ここで、伝播距離ａとｂはともに金属微細構造体の幾何的な形状によってのみ決定されるものではなく、界面での有効屈折率等を考慮した、実効的な伝播距離を指している。このため、例えばこの金属微細構造体がアレイ状に並んでいてその間隔が光の波長と比較して非常に小さい場合（図２（ａ））もしくは金属微細構造体表面に別の高屈折率な誘電体などが形成されている場合などは界面での有効屈折率が変化しているため、これらのことを考慮して伝播距離を決定する必要がある。
【００１１】
最後に、上記〈３〉の金属中の自由電子のプラズマ振動について説明する。
金属に光が照射されると、金属の表面近傍の自由電子が振動し光電場の振動に追随する。これにより光電場は金属のごく表面近傍（１０ｎｍ程度）の深さで打ち消され金属内部には染み込まない。ところが金属の大きさ自体が数１０ｎｍ以下になってくると、この光電場の染み込みにより、金属中のほとんど全ての自由電子が光電場に影響され、光電場に略等しい周波数で振動するようになる。金属微細構造と入射光が共鳴すれば金属中の自由電子全体がプラズマ振動を起こす。
【００１２】
この結果、金属微細構造体内に電荷密度分布が生じる。そしてこの電荷密度分布により金属微細構造体近傍に電場が発生し、この電場が近接場光となる。この電荷密度分布は金属微細構造体の形状や誘電率、光の振動数などにより変化する。ただ傾向としては、金属内の自由電子は入射する光電場ベクトルと平行に力を受けるため、金属微細構造の頂点のうち光電場の振動方向に突出している頂点近傍に近接場光が発生する。例えば図１（ｂ）のような状況ならば、強い近接場光が発生するのは頂点Ａと頂点Ｃである。
なお、上記〈２〉の表面プラズモンポラリトンの干渉と上記〈３〉のプラズマ振動は同時に発生しうるが、上記〈２〉の表面プラズモンポラリトンの干渉は比較的大きい粒子（直径数ミクロン〜１００ｎｍ程度）で効果が顕著であり、上記〈３〉のプラズマ振動は比較的小さい粒子（直径数１０ｎｍ〜数ｎｍ程度）において顕著である。また、上記〈１〉の電界集中効果は金属微細構造の大きさにかかわらず発生する。これらの現象の相乗効果により、さらに強い近接場光を発生させることが望ましい。
【００１３】
ここでは、上記〈１〉〜〈３〉を用いて近接場光を発生するが、これらを用いる上で重要なことは、「系の非対称性」である。例えば上記〈２〉の表面プラズモンポラリトンの干渉により図１（ａ）中の頂点Ｃ近傍に近接場光を発生させる場合には、ＳＰＰの伝播距離ａとｂに所定の差をつける必要があるため、金属微細構造体及びその周囲の環境が入射光に対して非対称性を有する必要がある。
また上記〈３〉のプラズマ振動による場合でも、もし仮に図１（ｂ）において金属微細構造体が入射光に対して左右対称である場合には頂点Ｃ近傍には近接場光がほとんど発生しない。頂点Ｃ近傍に近接場光を発生させるには少しでも金属微細構造体が入射光に対して左右非対称である必要がある。さらに好ましくは図１（ｂ）で言うならば頂点Ｃが頂点Ｂよりも更に図中右側に突出していることである。
【００１４】
上記〈１〉から〈３〉の現象は金属微細構造に発生するだけでなく微小開口でも同様に現れる。例えば図２（ｂ）のような系では上述の理由により、頂点ＢとＤの近傍に選択的に近接場光を発生させることが出来る。もしも仮にこの系が左右対称な図２（ｃ）のような状況の場合には頂点ＡからＤまでが皆同じようにその近傍に近接場光を発生させてしまい、所望の頂点近傍に選択的に近接場光を発生させることが出来なくなってしまう。また近接場光を発生させる位置として先鋭な頂点近傍を選択できない場合には発生する近接場光強度が弱まってしまう。  つまり、強い近接場光を所望の位置（特に金属微細構造体や微小開口の出射面側頂点近傍）に発生させるためには「非対称な系」に1)から3)の効果を発現させることが重要となる。
そして上述のような手法により所望の場所に発生させた近接場光の発生領域の横方向の広がりは非常に狭いので、例えばこれを用いてフォトレジストを感光させることで微細パターン潜像を所望の位置に形成することが出来る。
【実施例】
【００１５】
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
図３に、本発明の実施例１における近接場露光用マスクの作製方法を説明するための工程図を示す。
まず、（１００）面を出してあるＳｉウェハである基板３０１を用意する。この基板表面に膜厚５００ｎｍの窒化シリコンを成膜し、母材３０２を形成する（図３（ａ））。
次に、出射面側の母材にバックエッチ孔３０３をフォトリソグラフィーによりパターニングする。さらに、出射面側の母材に膜厚５０ｎｍのＣｒを遮光金属層３０４として成膜する（図３（ｂ））。
【００１６】
次に、遮光金属層にエッチングマスク層を成膜したのちＥＢ描画装置及びドライエッチング装置を用いてエッチングマスク層をスリットアレイ状にパターニングしその後、微細パターン３０５を形成してエッチングマスク層を除去する（図３（ｃ））。但しパターニング手法はこの限りではない。リフトオフやその他の手法も含め所望の形状を作るためにこれらの手法を単独及び複合で用いても良い。エッチングマスク層はＳｉＯ2やＳｉＮ、フォトレジストなどが好ましいがこの限りではない。微細パターンはその遮光金属層の幅を１１０ｎｍ程度に形成しておく。
【００１７】
次に、出射面側に補助層３０６としてＳｉＯ2をスパッタ成膜する（図３（ｄ））。さらに補助層表面を研磨して遮光金属層３０４と面一にしてから金属層３０７としてＡｌを２０ｎｍ成膜し、微細パターン３０５の開口部を覆うようにパターニングする。そしてＩＣＰ−ＲＩＥ装置を用いて斜めにエッチングする（図３（ｅ））。但しこの加工はＩＣＰ−ＲＩＥ装置を用いた手法に限るものではない。
次に、金属層３０７を除去し、さらに補助層３０６を除去する。そして、高屈折率層３０８として窒化シリコンを５０ｎｍ成膜したあとＥＢ描画装置等を用いてパターニングを行い、微細パターン３０５上に窒化シリコンを形成する。次に、ＫＯＨ水溶液に異方性エッチングを行い、母材と遮光金属層をメンブレン化しマスクが完成する（図３（ｆ））。
【００１８】
本実施例ではマスクをメンブレン化したが、基板３０１を露光波長に対して透明な物質で構成すれば、マスクのメンブレン化は必ずしも必要ではない。
ここでこの近接場光発生マスクに光を入射する。入射光を水銀ランプからの光（波長４３６ｎｍ）とする。遮光金属層表面にＳＰＰ（波長は略４００ｎｍ）が発生する。このマスクの構成により、マスクの入射面側の第一の頂点から出射面側の頂点までのＳＰＰの伝播距離とマスクの入射面側の第二の頂点から出射面側の第三の頂点までのＳＰＰの伝播距離との差が１００ｎｍとなり、実効的な屈折率を考慮すると伝播距離の差は２００ｎｍであり略ＳＰＰ波長の半分であるので第三の頂点近傍で近接場光が発生する。
本実施例の近接場光露光マスクにより、入射光のエネルギーを効率よく近接場光に変換できる。また遮光金属層の形状により、近接場光が強く発生する領域を小さくすることができる。
また高屈折率層の存在により、容易に遮光金属層表面で所望のＳＰＰの伝播距離の差を生じさせることが可能となる。
【００１９】
本実施例では遮光金属層の断面形状は略三角形としたが、この形状は比較的簡便に作製することができることから、好ましい形状である。また、この三角形の頂点のうち入射面側の頂点の一方を鈍角に形成すれば、発生する近接場光強度が増大するためより好ましい。但し、本発明において、遮光金属層の断面形状は、これらの形状に限られるものではなく、例えば上記工程を図３（ｅ）の工程で形成される平行四辺形などの形状にしてもよい。平行四辺形の場合はマスクの出射面側が比較的平面的に構成されるのでマスク表面の強度が維持できる。さらには非対称な多角形やその角が丸まった形状などでも良い。この形状は例えば多角形の頂点が多くなるほど一つの頂点あたりでのＳＰＰの伝播損失が低減するため、高効率に出射側頂点までＳＰＰを伝播することができる。
また、ＳＰＰの位相差が高屈折率層が無くても、遮光金属層の断面形状だけで所望の値に調整できるならば、より簡便な工程で本発明の近接場光露光マスクを作製することができる。
また本実施例では、金属微細構造体の形成を行なったが、略同様の手法を用いて微小開口部を所望の形状に形成することも可能である。
【００２０】
［実施例２］
図４に、本発明の実施例２における近接場露光用マスクの作製方法を説明するための工程図を示す。
まず（１００）面を出してあるＳｉウェハである基板４０１を用意する。この基板表面に膜厚５００ｎｍの窒化シリコンを成膜し、母材４０２を形成する（図４ａ）。
次に、入射面側の母材にバックエッチ孔４０３をフォトリソグラフィーによりパターニングする。さらに、出射面側の母材に膜厚５０ｎｍのＣｒを遮光金属層４０４として成膜する（図４ｂ）。
【００２１】
次に、遮光金属層を集束イオンビーム４０６を用いてパターニングする。このとき、基板に対して集束イオンビーム４０６を斜めから照射することで遮光金属層の形状を非対称な形状に作製する。次にＫＯＨ水溶液により異方性エッチングを行い、母材と遮光金属層をメンブレン化する（図４ｃ）。
ここで近接場光露光マスクに光を入射する。入射光を水銀ランプ（波長４３６ｎｍ）とし、グレーティングピッチを略１００ｎｍ程度に作製しておく。
遮光金属層には金属自由電子によるプラズマ振動が発生する。その結果遮光金属層の出射面側頂点近傍に近接場光が発生する。発生領域の大きさは遮光金属層の出射面側頂点及びそのごく近傍に限られる。
【００２２】
本実施例の近接場光露光マスクにより、入射光のエネルギーを効率よく近接場光に変換できる。また遮光金属層の形状により、近接場光が強く発生する領域を小さくすることができる。
本実施例では遮光金属層の断面形状は出射側にある二つの頂点の曲率半径が異なる非対称な四角形としたが、これに限るものではなく、平行四辺形や非対称な多角形の角が丸まった形状などでも良い。またその大きさは本実施例と同様に１辺が１００ｎｍ以下程度であることが好ましい。
また、集束イオンビームの強度分布を、その進行方向に対して左右非対称にしておけば遮光金属層に対して斜め照射でなく垂直に照射しても良い。
また本実施例では、遮光金属層の形成を行なったが略同様の手段を用いて微小開口部を所望の形状に形成することも可能である。
【００２３】
［実施例３］
図６に、本発明の実施例３における近接場露光用マスクの作製方法を説明するための工程図を示す。
まず、（１００）面を出してあるＳｉウェハである基板６０１を用意する。この基板表面に膜厚５００ｎｍの窒化シリコンを成膜し、母材６０２を形成する（図６ａ）。
次に、入射面側の母材にバックエッチ孔６０３をフォトリソグラフィーによりパターニングする。さらに、出射面側の母材に膜厚５０ｎｍのＣｒを遮光金属層６０４として成膜する（図６ｂ）。
【００２４】
次に、遮光金属層６０４にフォトレジスト６０５を塗布しパターニングする（図６ｃ）。このときフォトレジストは基板に対して斜めに露光し、次工程のドライエッチングを斜めに行なうときの角度にあわせておくことが好ましい。次に、基板に対してＩＣＰ−ＲＩＥ装置等を用いてドライエッチングする。このとき基板に対して斜めからドライエッチングすることで金属遮光層の形状を非対称な形状に作製する。次にＫＯＨ水溶液により異方性エッチングを行い、母材と遮光金属層をメンブレン化する（図６ｄ）。
ここで近接場光露光マスクに光を入射する。入射光を水銀ランプ（波長４３６ｎｍ）とする。遮光金属には金属自由電子によるプラズマ振動が発生する。遮光金属は図の様に平行四辺形に形成されており、その結果遮光金属層の出射面側頂点のうち鋭角の方の頂点近傍により強い近接場光が発生する。発生領域の大きさは遮光金属層の出射面側頂点及びそのごく近傍に限られる。
【００２５】
本実施例の近接場光露光マスクにより、入射光のエネルギーを効率よく近接場光に変換できる。また遮光金属層の形状により、近接場光が強く発生する領域を小さくすることができる。
本実施例では遮光金属層の断面形状として平行四辺形としたがこれに限るものではなく、非対称な多角形の角が丸まった形状などでも良い。
また本実施例ではエッチングマスク層を斜めに露光した後に金属遮光層も斜めにドライエッチングを行なったが、この限りではなく、斜めから露光を行なった後、垂直にドライエッチングを行なっても良い。この場合でも、斜めからの露光によりフォトレジストの膜厚に分布が生じているため、これを垂直にドライエッチングを行なっても遮光金属層を非対称に形成できる。この斜め露光には例えば多重露光を用いても良いし、近接場露光マスクを斜めに照明する露光法により非対称な近接場分布を発生させ、これを用いてエッチングマスク層を非対称に露光及びパターニングしても良い。
【００２６】
［実施例４］
図５に、本発明の実施例４における本発明の近接場光露光マスクを露光装置に適用した構成を示す。
近接場光露光マスク５０１から発生させた近接場光を基板上のレジスト５０２に照射し、レジスト５０２への露光（潜像形成）を行う。ここで、露光用の光源５０３としては、レジスト５０２を露光する波長の光を発生するものを用いる。
位置合わせ／露光制御コンピュータ５０４を用いて、近接場光露光マスク５０１に対するレジスト５０２の位置合わせを行う。
このように本発明の近接場光露光マスクを露光装置に適用した本実施例によれば、高効率な近接場光を発生させることができるため、短時間で露光することが可能となる。また近接場光発生領域が微小な範囲であるため、高解像な露光ができる。
【００２７】
［実施例５］
図７に、本発明の実施例５における微小素子の作製方法を説明するための図を示す。
【００２８】
本実施例においては、本発明の近接場光露光マスクを用いた近接場露光装置（または露光方法）によって、図７に示すような反射防止構造素子を作製した。
すなわち、本発明の近接場光露光マスクを用いた近接場露光装置（または露光方法）には、サブ波長構造（＝ＳＷＳ）を有する光素子の作製に適しており、サブ波長構造では、１００ｎｍ以下の構造を広い範囲に作製することが必要であるため、具体的デバイスの一例としては、図７に示すような反射防止構造素子が挙げられる。
図７に示した反射防止構造素子は、石英基板７０１上に形成された石英円錐状構造７０２の２次元アレイから構成されている。ここで、石英円錐状構造７０２のピッチは、基板に対して入射させる光の波長よりも小さくしておくと、この構造が入射光に対する無反射機能を有する。また、第１の例と同様、必要に応じて石英円錐状構造の一部に欠陥を導入し、部分的に反射（散乱）機能を持たせるようにしても良い。
【００２９】
このような反射防止構造素子の作製方法は以下のとおりである。
まず、石英基板に対して、上記した露光装置を用いて、ネガ型フォトレジスト塗布→露光→現像のプロセスを行い、所定の２次元ドットアレイ形状にレジストをパターニングする。
次に、この２次元ドットアレイ形状のフォトレジストパターンをマスクとして、石英のエッチングを行うことで、図７に示すように、先端が尖鋭で、裾が広がった円錐状構造を形成される。
本実施例によれば、従来の自己組織的な手法を用いて作製する上記のような素子における構造に比べ、作製する構造は周期やサイズの規則性が向上するため、デバイス性能を格段に向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態を説明するための概略図。
【図２】本発明の実施の形態を説明するための概略図。
【図３】本発明の実施例１における近接場露光用マスクの作製方法を説明するための工程図。
【図４】本発明の実施例２における近接場露光用マスクの作製方法を説明するための工程図。
【図５】本発明の実施例４における本発明の近接場光露光マスクを露光装置に適用した構成を示す図。
【図６】本発明の実施例３における近接場露光用マスクの作製方法を説明するための工程図。
【図７】本発明の実施例５における微小素子の作製方法を説明するための図。
【符号の説明】
【００３１】
３０１：基板
３０２：母材
３０３：バックエッチ孔
３０４：遮光金属層
３０５：微細パターン
３０６：補助層
３０７：金属層
３０８：高屈折率層
４０１：基板
４０２：母材
４０３：バックエッチ孔
４０４：遮光金属層
４０５：微細パターン
４０６：集束イオンビーム
５０１：近接場光露光マスク
５０２：レジスト
５０３：光源
５０４：位置合わせ／露光制御コンピュータ
５０５：光
６０１：基板
６０２：母材
６０３：バックエッチ孔
６０４：遮光金属層
６０５：フォトレジスト
６０６：微細パターン
７０１：石英基板
７０２：石英円錐状構造
【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】
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【図７】
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