(57)【要約】ナノサイズ半導体粒子は、ＵＶ（紫外線）フォトリソグラフィにおける様々な応用の理想的な候補になる特有の光学的性質を有する。本願においては、浸漬リソグラフィにおける高屈折媒体、光学における反射防止膜、リソグラフィ中の薄膜、ＵＶフォトレジストの感光剤、としての材料を含有する、単数または複数のナノサイズ半導体粒子の使用を含む幾つかの応用が記載されている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
高屈折率媒体を形成するためにナノサイズ半導体粒子を組み込む段階を備えたフォトリソグラフィの解像度を向上する方法。
【請求項２】
前記高屈折率媒体は、フォトマスクとこれに近接するレンズとの間に挿入されている、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記高屈折率媒体は、フォトレジストで被覆してなるウエハと出射レンズとの間に挿入されている、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ナノサイズ粒子を含む液体、ポリマー、またはジェルに浸漬することによって、前記挿入を行う、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記液体は水を含んでいる、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
フォトレジストで被膜してなるウエハと最終レンズとの間の空間に、液体またはジェルを含むナノサイズ粒子を連続的に流入させることで、前記挿入を行う、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記液体は水を含んでいる、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ナノサイズ半導体粒子は、
Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＣｕＣｌ、ＣｕＢｒ、ＣｕＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＡｇＩ、Ａｇ２Ｓ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＭｇｘＺｎ１−ｘＯ、ＺｎＳ、ＨｇＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＴｅ、ＰｂＳ、ＢＮ、ＡＩＮ、ＧａＮ、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ＧａＰＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎｘＧａ１−ｘＡｓ、ＳｉＣ、Ｓｉ１−ｘＧｅｘ、Ｓｉ３Ｎ４、ＺｒＮ、ＣａＦ２、ＹＦ３、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｕ２Ｏ、Ｚｒ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＳｎＯ２、ＹＳｉ２、ＧａＩｎＰ２、Ｃｄ３Ｐ２、Ｆｅ２Ｓ、Ｃｕ２Ｓ、ＣｕＩｎ２Ｓ２、ＭｏＳ２、Ｉｎ２Ｓ３、Ｂｉ２Ｓ３、ＣｕＩｎ２Ｓｅ２、Ｉｎ２Ｓｅ３、ＨｇＩ２、ＰｂＩ２、ランタノイド酸化物等、及び、これらの様々な合金、からなるグループから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
ナノサイズ半導体粒子を含む薄層の反射防止膜を光学素子上に作製する方法。
【請求項１０】
前記ナノサイズ半導体粒子は、
Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＣｕＣｌ、ＣｕＢｒ、ＣｕＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＡｇＩ、Ａｇ２Ｓ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＭｇｘＺｎ１−ｘＯ、ＺｎＳ、ＨｇＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＴｅ、ＰｂＳ、ＢＮ、ＡＩＮ、ＧａＮ、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ＧａＰＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎｘＧａ１−ｘＡｓ、ＳｉＣ、Ｓｉ１−ｘＧｅｘ、Ｓｉ３Ｎ４、ＺｒＮ、ＣａＦ２、ＹＦ３、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｕ２Ｏ、Ｚｒ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＳｎＯ２、ＹＳｉ２、ＧａＩｎＰ２、Ｃｄ３Ｐ２、Ｆｅ２Ｓ、Ｃｕ２Ｓ、ＣｕＩｎ２Ｓ２、ＭｏＳ２、Ｉｎ２Ｓ３、Ｂｉ２Ｓ３、ＣｕＩｎ２Ｓｅ２、Ｉｎ２Ｓｅ３、ＨｇＩ２、ＰｂＩ２、ランタノイド酸化物等、及び、これらの様々な合金、からなるグループから選択される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
ナノサイズ半導体粒子を含む薄層を用いて薄膜を作製する方法。
【請求項１２】
前記ナノサイズ半導体粒子は、
Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＣｕＣｌ、ＣｕＢｒ、ＣｕＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＡｇＩ、Ａｇ２Ｓ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＭｇｘＺｎ１−ｘＯ、ＺｎＳ、ＨｇＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＴｅ、ＰｂＳ、ＢＮ、ＡＩＮ、ＧａＮ、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ＧａＰＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎｘＧａ１−ｘＡｓ、ＳｉＣ、Ｓｉ１−ｘＧｅｘ、Ｓｉ３Ｎ４、ＺｒＮ、ＣａＦ２、ＹＦ３、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｕ２Ｏ、Ｚｒ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＳｎＯ２、ＹＳｉ２、ＧａＩｎＰ２、Ｃｄ３Ｐ２、Ｆｅ２Ｓ、Ｃｕ２Ｓ、ＣｕＩｎ２Ｓ２、ＭｏＳ２、Ｉｎ２Ｓ３、Ｂｉ２Ｓ３、ＣｕＩｎ２Ｓｅ２、Ｉｎ２Ｓｅ３、ＨｇＩ２、ＰｂＩ２、ランタノイド酸化物等、及び、これらの様々な合金、からなるグループから選択される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
フォトレジスト中の感光剤としてナノサイズ半導体粒子を用いる方法。
【請求項１４】
前記ナノサイズ半導体粒子は、
Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＣｕＣｌ、ＣｕＢｒ、ＣｕＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＡｇＩ、Ａｇ２Ｓ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＭｇｘＺｎ１−ｘＯ、ＺｎＳ、ＨｇＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＴｅ、ＰｂＳ、ＢＮ、ＡＩＮ、ＧａＮ、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ＧａＰＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎｘＧａ１−ｘＡｓ、ＳｉＣ、Ｓｉ１−ｘＧｅｘ、Ｓｉ３Ｎ４、ＺｒＮ、ＣａＦ２、ＹＦ３、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｕ２Ｏ、Ｚｒ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＳｎＯ２、ＹＳｉ２、ＧａＩｎＰ２、Ｃｄ３Ｐ２、Ｆｅ２Ｓ、Ｃｕ２Ｓ、ＣｕＩｎ２Ｓ２、ＭｏＳ２、Ｉｎ２Ｓ３、Ｂｉ２Ｓ３、ＣｕＩｎ２Ｓｅ２、Ｉｎ２Ｓｅ３、ＨｇＩ２、ＰｂＩ２、ランタノイド酸化物等、及び、これらの様々な合金、からなるグループから選択される、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、フォトリソグラフィに関し、具体的には、フォトリソグラフィにおけるナノサイズ半導体粒子の応用に関し、さらに具体的には、浸漬リソグラフィにおける高屈折率媒体、反射防止膜、薄膜、ＵＶフォトレジストの感光剤、としての、ナノサイズ半導体粒子の応用に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、参照することで本願に組み込まれる、２００３年３月４日に出願された出願番号６０／４５１，２４０の仮出願に基づく優先権の利益を主張するものである。
【０００３】
本出願は、クーパー他（Cooper et.al.）による「プログラム制御可能なマスクを使用してウエハを晒すためのフォトリソグラフィックシステム(Photolithographic System For Exposing A Wafer Using A Programmable Mask)」という米国特許第６，２９１，１１０号明細書に関連し、また、Ｚ．チェン他(Z.Chen et.al.)による「ナノサイズ半導体粒子およびこれらの応用に基づくプログラム制御可能なフォトリソグラフィックマスク及び両面光漂白可能な材料(Programmable photolithographic mask and reversible photo-bleachable materials based on nano-sized semiconductor particles and their applications)」という同一出願人による仮出願に関連している。
【０００４】
［リソグラフィ］
一般的に、リソグラフィは特定のパターンを表面に転写するために用いられる。リソグラフィは、例えば、塗装、印刷、または類似のもの、を含む様々なパターンを転写するのに適用しうる。より最近では、リソグラフィ技術は、“マイクロ加工”における使用にも拡大してきている。“マイクロ加工”の主要な例としては、（これには限定されないが）コンピュータチップといった集積回路の製造がある。
【０００５】
典型的なマイクロ加工処理において、リソグラフィは小型電子回路用のパターンの画定に用いられる。リソグラフィは、金属、絶縁体、ドープ領域、及び、シリコンウエハまたは他の基板上に印刷された他の回路形態、それぞれの位置を特定するパターンを画定する。その結果得られる回路は、多数の異なる機能を行うことができる。例えば、コンピュータ全体をチップ上に配置することができる。
【０００６】
基本的なリソグラフィシステムは、ウエハ・ステッパ、フォトマスク、フォトレジストを有している。ウエハ・ステッパは、紫外線（ＵＶ）光源、フォトマスクホルダ、フォトレジストで被覆したウエハにマスクのイメージを投影し縮小する光学システム、そして、ウエハを移動させるステージ、から一般に構成される。従来のリソグラフィはまた、一表面上にクロムパターンが施された水晶基板である、フォトマスクを一般に必要とする。クロムパターンは、チップにおける一層に刻まれる完全なマスターパターンを形成する。従来のリソグラフィは、マスクにより形成される光パターンを受けるフォトレジストをも必要とする。
【０００７】
リソグラフィ技術の改良は、半導体産業全般、特にコンピュータ業界における爆発的成長に大きく関与してきている。リソグラフィ技術における多大な改良により、（解像度が向上し）最小形状の減少が主としてもたらされている。この改良により、単一チップ上のトランジスタの数を増大させることができる（そして、これらトランジスタを操作可能な処理速度を増大させることができる）。例えば、１９６０年代の技術では完全に飽和してしまうであろうコンピュータ回路は、今やサムネイルサイズのシリコン「ダイ」上に配置することができる。腕時計サイズの装置は、数十年前の最大規模のコンピュータ以上の演算能力を有することが可能である。
【０００８】
フォトリソグラフィシステムの解像度は、下記のレイリー方程式により記述される：
ｄ＝ｋ１λ／ＮＡ
ここでｄは最小形状サイズであり、λは波長であり、ＮＡは光学システムの開口数であり、ｋ１は個別のシステムにより決定される定数である。所定の波長および所定の光学設計に対して、解像度を向上させる唯一の方法は、開口数を増大させることである。開口数は以下のように定義される：
ＮＡ＝ｎsinθ
ここで、ｎは相対物の屈折率であり、θは入射瞳が受ける光垂における半頂角である。ＮＡが大きければ、収集光や集束光の強度も大きい。解像度が媒体の屈折率に比例することがより直接的に理解される。
【０００９】
［半導体ナノサイズ粒子］
ナノサイズ粒子は、例えば数百ナノメートル以下から数オングストロームに亘る小さい直径を有するパウダーとして、大まかに規定される。ナノサイズ粒子については、最近２０年で研究が概して集中してきただけなので、ほとんど標準化されていない。そして、量子ドット、量子スフェア、量子結晶、ナノ結晶、マイクロ結晶、コロイド粒子、ナノクラスター、Ｑ粒子、又は人工原子といった多くの異なる名前を有している。これら粒子のサイズは非常に小さいので、これらでバルクを形成する対照物と比較して、劇的に異なる物理的性質を有することが良くある。ナノサイズ粒子は、冶金、化学センサ、製薬、塗装、そして化粧品、といった幅広い範囲の用途がある。最近２０年における合成方法の急速な発展により、ナノサイズ粒子は今やマイクロ電気的及び光学的応用に導入されてきている。５ｎｍより小さいナノサイズ粒子は、例えばＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＣｕＣｌ、ＣｕＢｒ、ＣｕＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＡｇＩ、Ａｇ２Ｓ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＨｇＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＴｅ、ＰｂＳ、ＢＮ、ＡＩＮ、ＧａＮ、ＧａＰＧａＡＳ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎｘＧａ１−ｘＡｓ、ＳｉＣ、Ｓｉ１−ｘＧｅｘ、Ｓｉ３Ｎ４、ＺｒＮ、ＣａＦ２、ＹＦ３、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｕ２Ｏ、Ｚｒ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＹＳｉ２、ＧａＩｎＰ２、Ｃｄ３Ｐ２、Ｆｅ２Ｓ、Ｃｕ２Ｓ、ＣｕＩｎ２Ｓ２、ＭｏＳ２、Ｉｎ２Ｓ３、Ｂｉ２Ｓ３、ＣｕＩｎ２Ｓｅ２、Ｉｎ２Ｓｅ３、ＨｇＩ２、ＰｂＩ２、ランタノイド酸化物等、といった様々な半導体から合成されている。これらは、非常に興味深い光学的な性質が明らかになってきている。
【００１０】
半導体材料は、いわゆるバンドギャップを有している。バンドギャップ下方の電子バンドは価電子帯（ＶＢ）と呼ばれ、バンドギャップ上方の電子バンドは伝導帯（ＣＢ）と呼ばれている。光吸収におけるバンドギャップが現れるのは、バンドギャップが吸収されるより大きいエネルギーを有するフォトンだけである。十分なエネルギーを有するフォトンは、価電子帯の上端から伝導帯の下端に電子を励起して、価電子帯の上端には空状態、ホールが残る。
【００１１】
フォトリソグラフィにおけるナノサイズ半導体粒子を用いることで、いくつかの大きな利点がある。第１に、ナノサイズ半導体粒子バンドギャップを、これら粒子のサイズによって調整することができる。所定の範囲においては、サイズが小さくなれば、バンドギャップは大きくなる。このバンドギャップは作動波長を決定する。
【００１２】
第２に、ナノサイズ粒子の屈折率をバンドギャップ付近で非常に高くすることができる。実際に幾つかの半導体では、最大の屈折率を有する。例えばウルツァイトＴｉＯ２の屈折率は２．４、ウルツァイトＧａＮの屈折率は約２．６であり、バンドギャップに近い。ＵＶリソグラフィで用いられる溶融シリカや水晶といった共通の光学材料における屈折率は、約１．５である。この高い屈折率は、高い屈折率媒体の浸漬リソグラフィ及びオプティカル・コーティングにとって望ましいものである。
【００１３】
第３に、ナノサイズ粒子を薄型フィルム形態の光学素子またはウエハ上に容易に被覆することができる。それゆえ、これらナノサイズ粒子は非常に取扱いが容易であり、汚染物質をより少なくして製造される。ナノサイズ粒子フィルムにおける多結晶の性質により、光学薄膜と光学素子との熱膨張係数を調整する関連性が少なくなる。コーティングによるナノサイズ粒子を適用することで、現存のリソグラフィシステムに対する外乱を最小限にできる。
【００１４】
第４に、ナノサイズ半導体粒子は、作動波長よりも大幅に小さいサイズに到達することができる。現在では、大多数の半導体が直径５ｎｍより小さいナノサイズ粒子に製造可能となっている。従って、ナノ粒子からの散乱は無視することができ、ナノサイズ粒子のサイズばらつきは最終的な散乱光や透過光に影響しない。
【００１５】
第５に、広義の半導体は１２ｅＶのバンドギャップを有し、これは１００ｎｍの波長に対応している。１５７ｎｍまたはそれ以上のリソグラフィに対しては、所定の半導体を除きほとんどの材料が放射に耐えられない。ナノサイズ粒子は、これらの波長における光学素子に対する解決策を提供する。
【００１６】
最後に、多くのナノサイズ半導体粒子は比較的安価に製造できる。それ故、全コストが従来の方法に比して低くできると予想される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
我々は、リソグラフィにおけるナノサイズ半導体粒子の幾つかの応用を提案する。応用としては、浸漬リソグラフィにおける高屈折媒体、オプティカル・コーティング、薄膜材料、フォトレジストにおける感光剤といったものがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
これらの及び他の形態そして利点は、後述する図面と併用して現状での好ましい実施の形態における後述の詳細な説明を参照することにより、より良好にそしてより完全に理解されるであろう。
【００１９】
リソグラフィシステムの解像度が当該媒体の屈折率に基づく比例関係にあることは、レイリー方程式に示される。高屈折率の液体材料に浸漬することで高解像度を得る例がいくつかある。しかしながら、液体浸漬リソグラフィで用いられる全ての液体の屈折率が１．５より小さいという事実によって、最終的に達成可能な解像度が制限されてしまう。固体浸漬リソグラフィは、より高い屈折率を得るために提案されてきている。
【００２０】
上述したように、ナノサイズ粒子は、より一層高い屈折率を提供し得る。それ故、ナノサイズ粒子、又は、ナノサイズ粒子に所定の液体、ポリマー、ゲル又は固体材料を混合した混合物は、液体または固体の浸漬リソグラフィのいずれでも解像度を向上することができる。
【００２１】
第１の非限定であるが典型的な、リソグラフィにおける高屈折率媒体としてのナノサイズ粒子の応用を、図１に示す。投影リソグラフィにおいて、ナノサイズ粒子を含有する層が、フォトマスク及びこれに近接するレンズとの間に挿入されている。この層は、フォトマスクまたはレンズ自体の上を被覆するように形成することができる。３６５ｎｍのリソグラフィであれば、この層はＺｎＯやＧａＮのナノサイズ粒子により構成してもよい。１９３ｎｍのリソグラフィであれば、ＭｇｘＺｎ１−ｘＯか、ＡＩＮか、ＢＮのナノサイズ粒子により構成してもよい。高屈折層は、フォトマスクを透過する光を集めるのにより効率的である。開口数は、ＮＡ＝ｎｓｉｎθと定義されているように、レンズの集光力を示す。図１において、マスクと第１レンズとの間に高屈折層を挿入することによって、開口数は、空気と比較して、ｎ倍に増大している。空気中では、ＮＡは１より大きくはなれないが、このコーティングを施すことでＮＡは容易に１を超えることが可能となる。例えば、ナノサイズのＴｉＯ２粒子が使用されれば、空気中でのＮＡ＝０．５であっても、最終的なＮＡは１．３となる。
【００２２】
この高い集光効率によって、リソグラフィシステムに多大な利点がもたらされる。第１に、光学システム全体の形状を同一に保持した場合には、この付加された層により最終的な解像度はｎ倍に増大するであろう。開口数、すなわち解像度を同一に保持した場合には、光学システムの直径はｎ分の１に減少させることができる。それ故、システム全体のコストを減少させることができる。特に、プログラム制御可能なリソグラフィにおいて、光学素子のサイズを減少することで、スループットはほぼｎ２で増大する（“プログラム制御可能なマスクを使用してウエハを晒すためのフォトリソグラフィシステム”、Ｇ．Ｃｏｏｐｅｒ他著、米国特許第６、２９１、１１０号明細書参照）。
【００２３】
他の典型的な実施例を図２に示す。この非限定的な例において、高屈折率のナノサイズ粒子を含む層がリソグラフィシステムのウエハ端部に適用されている。ナノサイズ粒子を含む層がフォトレジストと投影光学システム出口との間に挿入されている。この層は、フォトレジストの先端部に、単に配置してもよいし、スピン工程により形成してもよい。この層は、さらに、最終的な光学素子とフォトレジストとの間の空間に、高屈折率の液体、ポリマー、又はゲルを含有するナノサイズ粒子で浸漬することにより形成してもよい。この層は、最終的な光学素子とフォトレジストとの間の空間に、高屈折率の液体又はゲルを連続的に流入させることにより形成してもよい。高屈折率の液体は、ナノサイズ粒子や水を含んでいてもよい。繰り返すが、レイリー方程式により示されるように、システムの解像度はｎ倍で増大する。屈折率が２．５より大きいナノサイズ半導体粒子にとって、このことは著しい改良となる。
【００２４】
他の非限定的ではあるが典型的な配置としては、開口数を制限された光学素子を被覆するものがある。イメージングシステムにおいて、開口数は通常光入射によって制限される。いくつかのシステムにおいて、開口数はいくつかの中間層の光学素子によって制限される。全体の開口数を向上するために、ナノサイズ粒子の高屈折率半導体を含有する材料で特定の光学素子を被覆してもよい。
【００２５】
他の典型的な実施例としては、ナノサイズ半導体粒子、または、ナノサイズ粒子を、液体、ポリマー、ゲル、または固体と混合した混合物で、光学システム全体を充填するものがある。光は、高屈折率材料の中よりも低屈折率材料の中で、より大きく拡散する。よって、スペース全体を高屈折率材料で充填することにより、光路の分布が密になるように制限する。それ故、光学的設計の直径をも減少させることができる。このことは特にプログラム制御可能なリソグラフィに対して重要である。何故なら光学素子が小さくなればスループットが増大するからである。これについては、“プログラム制御可能なマスクを用いてウエハを晒すためのフォトリソグラフィシステム”、Ｇ．Ｃｏｏｐｅｒ他著、米国特許第６，２９１，１１０号明細書を参照せよ。
【００２６】
１９３ｎｍや１５７ｎｍといったリソグラフィにおける所定の波長に対しては、ＭｇＯやＡＩＮといったいくらか広いバンドギャップの半導体を除きほとんどの材料が高エネルギー放射に耐えられない。これらの半導体において高屈折率はまた、所定の利点を有している。例えば、屈折率に厚さを乗じたものとして定義される所定の光路を得るために必要な厚さがより少なくなる。言い換えると、厚さを小さくすることで、吸収がより少なくなる。
【００２７】
ナノサイズ半導体粒子をオプティカル・コーティングに適用する模範的な例としては、図３に示すように、オプティカルレンズの反射防止膜がある。反射防止膜は波長の四分の一の光路を有しているので、反射が最小化される。もちろん、コーティング材料自体は作動波長においてほとんどまたは全く吸収を引き起こさない。１９３ｎｍで作動する光学素子に対して、ＭｇｘＺｎ１−ｘＯ、ＢＮ、ＡＩＮ、ＣａＦ２、ＭｇＦ２、そしてＳｉＯ２といったナノサイズ粒子をコーティング材料として使用してもよい。なぜなら、これらは皆フォトンエネルギーよりも大きいバンドギャップを有しているからである。１５７ｎｍのリソグラフィに対して、ＡＩＮ、ＳｉＯ２のナノサイズ粒子を使用してもよい。ナノサイズ粒子は、所定の分解可能なポリマーマトリックスと混合して、光学素子の上にスピンオンしてもよい。そして、マトリックスを化学的工程を通して除去するようにしてもよい。ナノサイズ粒子はまた、様々な既知の成長方法によって光学素子上に直接成長させてもよい。
【００２８】
他の典型的な例として、ナノサイズ半導体粒子を薄膜材料として使用するものがある。薄膜はフォトマスクをダスト粒子から保護する。薄膜自体は光を透過して所定の機械的強度を有する。１９３ｎｍの薄膜に対して、ＭｇｘＺｎ１−ｘＯ、ＢＮ、ＡＩＮ、ＣａＦ２、ＭｇＦ２、ＳｉＯ２といったナノサイズ粒子が、材料候補として使用され得る。１５７ｎｍの薄膜に対して、ＡＩＮ、ＳｉＯ２のナノサイズ粒子が材料候補として使用され得る。数百ナノメートルの最密のナノサイズ粒子は、好適な方法を用いる薄いガラス板のような、基板上に成長させることができる。機械的強度を補償するために、配置後に高圧を適用させてもよい。そして、基板は、薄膜として独立したフィルムを残しつつ、ＨＦ酸エッチングといった選択エッチングによりエッチングされ得る。
【００２９】
ナノサイズ半導体粒子をフォトレジストの感光剤として適用する模範的な例を図４に示す。所定のバンドギャップを有するナノサイズ粒子は、図４ａに示すように所定のポリマーと混合される。フォトンの吸収によって、発生した電子またはホールが、表面エネルギー順位や表面に接着したアクセプターやドナーを介してナノサイズ粒子の外側から周囲のポリマーに遷移する。そして、遷移した電子またはホールは、ポリマーの接着を破壊または形成して、現像剤に対するポリマーの溶解度を変化させる。この種のフォトレジストは、従来のフォトレジストで見出すのが困難な１９３ｎｍよりも短い波長で用いられる。
【００３０】
もしナノサイズ粒子が十分に小さければ、オージェ光電離といった多体間の相互作用が重要になってくる。図４ｂに示すように、オージェ過程中では、フォトンは電子とホールのペアで生成され、このペアが再結合すると、そのエネルギーおよび運動量が他の電子またはホールに遷移する。複数のオージェ効果が一度に発生したときには、いくつかの電子またはホールが、粒子から周囲に放出されるのに十分なエネルギーを得ることができる。この工程は、Ｎａｔｕｒｅ１９９６年第３８３号第８０２−８０４頁、Ｍ．Ｎｉｒｍａｌ他著、“単一のカドミウム中のセレナイド単結晶”という題の出版物に記載されている。この放出されたエネルギー電子は、ポリマーのケミカルボンドを破壊することでそのエネルギーを失う。言い換えると、破壊されたボンドは、現像液に対するポリマーの溶解度を変えられる。
【００３１】
ここで本発明の技術を非限定ではあるが典型的な実施例とともに示してきたが、本発明はこの記載によって限定されるものではない。本発明は、特許請求の範囲によって画定され、ここで特に示したか否かに関わらず、対応する又は等価の変形例の全てをカバーするものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】高解像度を得るために、投影フォトリソグラフィシステム中のフォトマスクとこれに隣接する光学素子との間にナノサイズ半導体粒子層である高屈折率の層を挿入してなる、非限定であるが典型的な光学的構造を示している。
【図２】高解像度を得るために、投影フォトリソグラフィシステム中の最終的な光学素子とフォトレジストとの間にナノサイズ流離の半導体を含有する高屈折率の薄板層を挿入してなる、非限定であるが典型的な光学的構造を示している。
【図３】最大透過率を得るために膜厚をλ／４ｎとした光学レンズ用の、非限定であるが典型的な反射防止膜を示している。
【図４ａ】感光剤としてナノサイズ半導体粒子を有する、非限定であるが典型的なフォトレジストを示している。
【図４ｂ】光励起された電子またはホールが表面に束縛されたアクセプタまたはドナーを経由して粒子の外に透過する、非限定であるが典型的な物理的プロセスを示している。図４ｃは、例えばオーガー光電離（Auger photon-ionization）のような、フォトンが入射することによって電子またはホールが粒子の外に放出される、非限定であるが模範的な物理プロセスを明示する。
【図１】
2006523383.tif 000002
【図２】
2006523383.tif 000003
【図３】
2006523383.tif 000004
【図４ａ】
2006523383.tif 000005
【図４】
2006523383.tif 000006
【国際調査報告】
2006523383.tif 000007