(57)【要約】【課題】フォトレジスト層に対して熱的ダメージを与えることがなく、近接場光を用いて確実な露光処理を行う。【解決手段】所定の基板２１上において、フォトレジスト層２２及びフォトクロミック層２４を順次に形成する。次いで、フォトクロミック層２２に対して第１のレーザ光２７を照射し、フォトクロミック層２４を部分的に透明にして開口部２８を形成する。次いで、フォトクロミック層２４の開口部２８に対して第２のレーザ光３７を照射することにより近接場光２９を生成し、近接場光２９によりフォトレジスト層２２に対して露光処理を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の基板上に形成されたフォトレジスト層と、
前記フォトレジスト層上に形成されたフォトクロミック層と、
を具えることを特徴とする、超解像近接場構造。
【請求項２】
前記フォトクロミック層はジアリールエテンを含むことを特徴とする、請求項１に記載の超解像近接場構造。
【請求項３】
前記フォトクロミック層は所定の有機溶剤中に前記ジアリールエテンを含有させて塗布液を作製し、前記塗布液をコーティングすることによって形成したことを特徴とする、請求項２に記載の超解像近接場構造。
【請求項４】
前記塗布液中の前記ジアリールエテンの含有量が５重量％以上であることを特徴とする、請求項３に記載の超解像近接場構造。
【請求項５】
前記フォトレジスト層と前記フォトクロミック層との間に保護層を介在させたことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載の超解像近接場構造。
【請求項６】
前記保護層は酸化インジウムを含むことを特徴とする、請求項５に記載の超解像近接場構造。
【請求項７】
所定の基板上において、フォトレジスト層及びフォトクロミック層を順次に形成する工程と、
前記フォトクロミック層に対して第１の光を照射し、前記フォトクロミック層を部分的に透明にして開口部を形成する工程と、
前記フォトクロミック層の前記開口部に対して第２の光を照射することにより近接場光を生成する工程と、
前記近接場光により前記フォトレジスト層に対して露光処理を行う工程と、
を具えることを特徴とする、超解像近接場露光法。
【請求項８】
前記第２の光は前記第１の光と同一であることを特徴とする、請求項７に記載の超解像近接場露光法。
【請求項９】
前記フォトクロミック層はジアリールエテンを含むことを特徴とする、請求項７又は８に記載の超解像近接場露光法。
【請求項１０】
前記フォトクロミック層は所定の有機溶剤中に前記ジアリールエテンを含有させて塗布液を作製し、前記塗布液をコーティングすることによって形成したことを特徴とする、請求項９に記載の超解像近接場露光法。
【請求項１１】
前記塗布液中の前記ジアリールエテンの含有量が５重量％以上であることを特徴とする、請求項１０に記載の超解像近接場露光法。
【請求項１２】
前記第１の光は緑色レーザであることを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか一に記載の超解像近接場露光法。
【請求項１３】
前記緑色レーザはＨｅ−Ｃｄレーザからの波長４４２ｎｍのレーザ光であることを特徴とする、請求項１２に記載の超解像近接場露光法。
【請求項１４】
前記第２の光は青色レーザであることを特徴とする、請求項９〜１３のいずれか一に記載の超解像近接場露光法。
【請求項１５】
前記青色レーザはＹＡＧレーザの２倍波であることを特徴とする、請求項１４に記載の超解像近接場露光法。
【請求項１６】
前記フォトクロミック層は、前記第１の光を照射する以前において、前記第２の光に対する吸収係数を予め増大させ、前記第２の光が、前記フォトクロミック層の、前記開口部を除く領域を透過しないようにすることを特徴とする、請求項７に記載の超解像近接場露光法。
【請求項１７】
前記フォトクロミック層は、前記第１の光を照射する以前において青色化し、前記青色レーザに対する吸収係数を予め増大させて、前記青色レーザが前記フォトクロミック層の、前記開口部を除く領域を透過しないようにすることを特徴とする、請求項１４又は１５に記載の超解像近接場露光法。
【請求項１８】
前記塗布液に対して紫外線を照射することにより青色化し、前記フォトクロミック層を青色化することを特徴とする、請求項１７に記載の超解像近接場露光法。
【請求項１９】
前記開口部の大きさが、前記第１の光の波長と、前記第１の光を焦点させるための対物レンズの開口数とで決定される、前記第１の光の回折限界以下であることを特徴とする、請求項７〜１８のいずれか一に記載の超解像近接場露光法。
【請求項２０】
前記フォトレジスト層と前記フォトクロミック層との間に保護層を設け、前記露光処理後において前記保護層を除去し、前記露光処理後の前記フォトレジスト層を残留させることを特徴とする、請求項７〜１９のいずれか一に記載の超解像近接場露光法。
【請求項２１】
前記保護層は酸化インジウムを含み、前記保護層を酸によって溶解除去することを特徴とする、請求項２０に記載の超解像近接場露光法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超解像近接場構造、及び超解像近接場露光法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ディスクの普及は目覚しく、コンパクトディスク（ＣＤ）からデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）へと容量は大幅に増大した。一方、さらなる高密度化を目指して、近接場光学を応用した光ディスクの開発が行なわれている。
【０００３】
近接場光を用いた光ディスクは数種類提案されているが、その中でも、従来技術との整合性や制御性の容易さから超解像近接場構造（Super-resolution near Field Structure、略してSuper-RENSと呼ばれる）なる超解像を実現するディスク構造を用いる手法が注目されている。この方法は光メモリでテラバイト（T byte）級の光ディスクを実現するための有力な手法として注目されている。
【０００４】
テラバイト級の記録を実現するためには記録ピット（マーク）のサイズは３０ｎｍ以下にする必要があると言われている。このクラスのマークを記録し、読み出すためには、光の回折限界が問題となり、可視光を用いた場合の回折限界が１００ｎｍ程度であることから、可視光を用いた超解像記録を実現することはできないでいた。
【０００５】
かかる点に鑑み、前記可視光に代えて波長の短い紫外線や電子線を用いることも考えられるが、この場合大規模な装置が必要となる。このような理由から、上述した近接場光を用いた記録技術が有効な手段の一つとなっている。
【０００６】
図１は、従来の超解像近接場構造の一例を示す構成図である。図１に示す超解像近接場構造１０は、所定の基板１１上において、順次フォトレジスト層１２、保護層１３、サーモクロミック層１４、保護層１５及び石英などからなる追加の基板１６が形成された構造を呈している。この場合、追加の基板１６の上方からレーザ光１７を照射すると、サーモクロミック層１４が部分的に高温に加熱され、かかる部分の透過率が変化して、サーモクロミック層１４内に前記透過率変化に起因した微小な開口部１８が形成されるようになる。
【０００７】
この結果、開口部１８がレーザ光１７に対して微小開口として機能するようになり、開口部１８の先端部分に局在した近接場光１９が形成されるようになる。したがって、フォトレジスト層１２は近接場光１９によって露光され、フォトレジスト層１２に対して、レーザ光１７の回折限界を超えた微小な描画処理が可能となる。
【０００８】
なお、保護層１５及び追加の基板１６は、レーザ光１７からの近接場光１９による露光（描画）処理が完了した後に、サーモクロミック層１４に対して圧力を付加し、その部分的な透過率変化を除去して、元の均質な状態にするために設けられているものである。
【０００９】
しかしながら、図１に示す超解像近接場構造を用いた近接場露光法では、フォトレジスト層１２上において、保護層１３から追加の基板１６までの多層膜構造を形成する必要があり、さらに前述したようにサーモクロミック層１４を加熱した状態で露光しなければならないことから、前記多層膜構造の、フォトレジスト層１２に対する密着性が問題となり、前記露光処理を十分正確に行うことができないという問題があった。さらに、サーモクロミック層１４を加熱する際に、フォトレジスト層１２に対して熱ダメージを与えてしまうという問題もあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述したような問題のない新規な近接場光を用いた露光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】
【００１１】
上記目的を達成すべく、本発明は、
所定の基板上に形成されたフォトレジスト層と、
前記フォトレジスト層上に形成されたフォトクロミック層と、
を具えることを特徴とする、超解像近接場構造に関する。
【００１２】
また、本発明は、
所定の基板上において、フォトレジスト層及びフォトクロミック層を順次に形成する工程と、
前記フォトクロミック層に対して第１の光を照射し、前記フォトクロミック層を部分的に透明にして開口部を形成する工程と、
前記フォトクロミック層の前記開口部に対して第２の光を照射することにより近接場光を生成する工程と、
前記近接場光により前記フォトレジスト層に対して露光処理を行う工程と、
を具えることを特徴とする、超解像近接場露光法に関する。
【００１３】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を実施した。その結果、従来のような超解像近接場露光法において、前述したようなサーモクロミック層に代えてフォトクロミック層を設け、レーザ光を用いた加熱操作ではなく、光中のフォトンによる相変化によって前記フォトクロミック層の透過率を部分的に変化させて、前記フォトクロミック層中に開口部を形成することを想到した。このようにして得た開口部も、前記光の波長に比較して十分に狭小化することができるため、前記開口部を介して所定の光を照射することにより、前記開口部の先端部分に局在した近接場光が生成されるようになる。
【００１４】
したがって、前記フォトレジスト層を前記近接場光で露光することができ、前記フォトレジスト層に対して極微細な描画を行うことができるようになる。
【００１５】
なお、本発明においては、前記露光処理の後に所定の光を照射することにより、前述した部分的な透過率変化を除去して、元の均質な状態に戻すことができるので、従来のように、前記フォトレジスト層上に保護層や追加の基板を含むような多層膜構造を作製する必要がない。したがって、前記多層膜構造の、露光中の密着性の問題を排除することができ、前記露光処理を確実に行うことができるようになる。また、近接場光を生成するための開口部の形成に際して、加熱操作を用いていないので前記フォトレジスト層の熱的ダメージを低減することができる。
【００１６】
また、前記フォトクロミック層は前記第１の光を照射する以前において、前記第２の光に対する吸収係数を予め増大させ、前記第２の光が、前記フォトクロミック層の、前記開口部を除く領域を透過しないようにすることができる。この場合、前記第２の光は、前記フォトクロミック層の、前記第１の光によって形成された開口部以外は透過しなくなるので、上述した近接場光を前記開口部の先端部でより確実に生成することができ、前記フォトレジスト層を前記近接場光のみで確実に露光できるようになる。
【００１７】
具体的に、例えば前記第２の光として青色レーザを用いる場合は、前記フォトクロミック層を前記第１の光を照射する以前に予め青色化し、前記青色レーザに対する吸収係数を増大させて、前記青色レーザが、前記フォトクロミック層の、前記開口部以外を透過しないようにする。
【００１８】
なお、前記フォトレジスト層と前記フォトクロミック層との間に保護層を設けることもできる。この保護層は、前記フォトレジスト層に対する保護層及び前記開口部から前記フォトレジスト層までの距離調整層として機能するが、前述した露光処理の後に除去することもできる。この場合、前記フォトクロミック層を除去して、前記近接場光によって描画された前記フォトレジスト層のみを残留させることもできる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明によれば、フォトレジスト層に対して熱的ダメージを与えることがなく、近接場光を用いて確実な露光処理を行うことができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の詳細、並びにその他の特徴及び利点について、最良の形態に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図２は、本発明の超解像近接場構造の一例を示す構成図である。図２に示す超解像近接場光層２０は、所定の基板２１上において、順次フォトレジスト層２２、保護層２３及びフォトクロミック層２４が形成されている。
【００２２】
図２に示す超解像近接場構造２０において、フォトクロミック層２４の上方から第１の光２７を照射すると、そのフォトンによってフォトクロミック層２４は部分的に相変化し、かかる部分の透過率が変化する。したがって、フォトクロミック層２４中において透過率変化に起因した微細な開口部２８が形成されるようになる。この開口部２８は第１の光２７の波長に比較して十分に小さいので、次いで、開口部２８に対して第２の光３７を照射することにより、開口部２８の先端部分に所定の近接場光２９が生成されるようになる。
【００２３】
この結果、フォトレジスト層２２は第１の光２７の波長及び図示しない対物レンズの開口数で規定される、第１の光２７の回折限界を超えた近接場光２９で露光されるようになるので、極微細な描画が可能となる。
【００２４】
フォトクロミック層２４は、例えばジアリールエテンから構成することができる。この場合、フォトクロミック層２４をスピンコート法やディップ法などの公知の技術によって均質かつ均一な厚さを有するように簡易に形成することができる。この結果、開口部２８を極微細かつ高精度に形成することができ、極めて微小かつ均質な近接場光を生成することができ、極めて微細かつ高精度な描画を行うことができる。
【００２５】
なお、ジアリールエテンを用いてフォトクロミック層２４を形成する場合、所定の有機溶媒中に前記ジアリールエテンを含有させることによって塗布液を形成し、この塗布液をスピンコート法などによって保護層２３上に塗布することによって形成することができる。
【００２６】
フォトクロミック層２４を上述したジアリールエテンから構成した場合、第１の光２７として緑色レーザを用いることが好ましい。また、第２の光３７として青色レーザを用いることが好ましい。この場合、フォトクロミック層２４に対して、緑色レーザによって、青色レーザ波長域において透過率変化が大きくなり、比較的透明となる開口部２８を簡易に形成することができるようになる。
【００２７】
前記緑色レーザとしては、例えばＨｅ−Ｃｄレーザからの波長４４２ｎｍのレーザ光を用いることができる。前記青色レーザとしては、例えばＹＡＧレーザの２倍波（波長４４２ｎｍ）を用いることができる。
【００２８】
なお、フォトクロミック層２４を波長に依存して吸収係数が大きく変化する材料から構成すれば、第２の光３７を用いることなく、第１の光２７のみで開口部２８の形成と、フォトレジスト層２２の露光とを行うことができる。
【００２９】
なお、フォトクロミック層２４は、第１の光２７を照射する以前において、第２の光３７対する吸収係数を予め増大させ、第２の光３７が、フォトクロミック層２４の、開口部２８を除く領域を透過しないようにすることができる。この場合、第２の光３７は、フォトクロミック層２４の、第１の光２７によって形成された開口部２８以外は透過しなくなるので、近接場光２９を開口部２８の先端部でより確実に生成することができ、フォトレジスト層２４を近接場光２９のみで確実に露光できるようになる。
【００３０】
具体的に、例えば第２の光３７として青色レーザを用いる場合は、フォトクロミック層２４を第１の光２７を照射する以前に予め青色化し、前記青色レーザに対する吸収係数を増大させて、前記青色レーザが、フォトクロミック層２４の、開口部２８以外を透過しないようにする。
【００３１】
フォトクロミック層２４を青色化するに際しては、例えばフォトクロミック層２４を上述したジアリールエテンから構成した場合、その原料である前記塗布液に対して紫外線を照射することによって実施することができる。
【００３２】
なお、前記塗布液中の前記ジアリールエテンの含有量は５重量％以上とすることが好ましい。前記塗布液中の前記ジアリールエテンの含有量が変化することによって、第１の光２７の照射による透過率変化の、波長依存性が変化するようになるが、前記含有量を上述したような範囲に設定することによって、上述した青色レーザの波長域における透過率変化が比較的大きくなり、前記青色レーザに対する透明性が増大し、前記青色レーザを用いた近接場光２９の生成を簡易に行うことができるようになる。
【００３３】
また、図２に示す超解像近接構造２０においては、フォトレジスト層２２とフォトクロミック層２４との間に保護層２３を設けている。この保護層は、フォトレジスト層２２に対する保護層として機能するが、前述した露光処理の後に除去することもできる。この場合、フォトクロミック層２４も併せて除去することができ、前記近接場光によって描画されたフォトレジスト層２２のみを残留させることもできる。
【００３４】
なお、保護層２３は酸による溶解除去を簡易に行うことができることから、酸化インジウムから構成することが好ましい。この場合、酸化インジウム保護層２３は、フォトレジスト層２２上にインジウム層を蒸着した後、前記インジウム層を加熱酸化させることによって形成することができる。但し、保護層２３は酸化インジウムに限定されるものではなく、その他の材料から構成することもできる。
【００３５】
なお、基板２１は、Ｓｉ、ＧａＡｓ、Ｓｉ酸化膜付きＳｉ基板、Ｓｉ窒化膜基板及び石英基板などの汎用基板から構成することができる。なお、フォトレジスト層２２は公知のフォトレジスト材から構成することができる。
【実施例】
【００３６】
ジアリールエテンを１３モル％含有したトルエン塗布液を準備し、紫外線を照射することによって青色化した後、スピンコート法によって塗布し、図２に示すような超解像近接場構造を作製した。なお、フォトクロミック層２４の厚さは５０ｎｍとし、酸化インジウム保護層２３の厚さは４０ｎｍとした。また、フォトレジスト層２２の厚さは１μｍとした。
【００３７】
また、フォトクロミック層２４にはＹＡＧレーザの２倍波を照射し、青色レーザの波長域で透過率が変化するような開口部２８を形成し、Ｈｅ−Ｃｄレーザの波長４４２ｎｍの青色レーザ光を用いてフォトレジスト層２２に対して露光処理を実施した。
【００３８】
図３は、フォトクロミック層２４の前記２倍波の照射前後における吸光度（透明性）の波長依存性を示すグラフである。図３から明らかなように、前記２倍波の照射によって青色波長域において吸光度（透明性）に変化が生じており、前記２倍波の照射によって開口部２８の青色レーザに対する透過率が高くなっていることが分かる。
【００３９】
図４は、開口部２８の先端部分に前記青色レーザによって生成された近接場光を用いて、フォトレジスト層２２に対して露光処理を行って形成したパターンのＡＦＭ像を示す写真である。図５から、本発明の方法及び構造において、フォトレジスト層の近接場光による露光が可能であることが確認された。
【００４０】
以上、具体例を挙げながら発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、半導体微細加工プロセス、マイクロマシニングなどのｎｍサイズの微細加工を必要とする分野において好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】従来の超解像近接場構造の一例を示すグラフである。
【図２】本発明の超解像近接場構造の一例を示す構成図である。
【図３】ジアリールエテンを含むフォトクロミック層の、ＹＡＧレーザの２倍波の照射前後における吸光度（透明性）の波長依存性を示すグラフである。
【図４】本発明の方法及び構造を用いて露光処理を実施した際の、フォトレジスト層上に形成されたパターンのＡＦＭ像である。
【符号の説明】
【００４３】
１０、２０  超解像近接場構造
１１、２１  基板
１２、２２  フォトレジスト層
１３、１５、２３  保護層
１４  サーモクロミック層
１６  追加の基板
１７  レーザ光
１８、２８  開口部
２４  フォトクロミック層
１９、２９  近接場光
２７  第１のレーザ光
２８  第２のレーザ光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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