JPH03235331A - グレーティングパターン形成方法 - Google Patents
グレーティングパターン形成方法Info
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- JPH03235331A JPH03235331A JP2029649A JP2964990A JPH03235331A JP H03235331 A JPH03235331 A JP H03235331A JP 2029649 A JP2029649 A JP 2029649A JP 2964990 A JP2964990 A JP 2964990A JP H03235331 A JPH03235331 A JP H03235331A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、半導体素子あるいは回折格子製造工程等に用
いるグレーティングパターンの形成方法に関し、ざらに
詳しくは集束イオンビームを用いたグレーティングパタ
ーン形成方法に関する。
いるグレーティングパターンの形成方法に関し、ざらに
詳しくは集束イオンビームを用いたグレーティングパタ
ーン形成方法に関する。
［従来の技術およびその課題１
グレーティングパターンは光やＸ線の回折格子、あるい
は固体レーザなどに用いられ、その回折効率はグレーテ
ィングパターンのパターン壁面の平滑性や繰り返し周期
、角度の精度に依存する。
は固体レーザなどに用いられ、その回折効率はグレーテ
ィングパターンのパターン壁面の平滑性や繰り返し周期
、角度の精度に依存する。
従来のグレーティングパターン形成方法を第４図を用い
て説明する。まず、基板４２上にノボラック系ポジ型レ
ジスト４１を塗布する（第４図（ａ））。
て説明する。まず、基板４２上にノボラック系ポジ型レ
ジスト４１を塗布する（第４図（ａ））。
次いでマスク４３を通して紫外光４４によりノボラック
系ポジ型レジスト４１を露光する（第４図（ｂ））。
系ポジ型レジスト４１を露光する（第４図（ｂ））。
このとき、露光量を通常のパターン形成時よりも不足さ
せる。その後、水酸化カリウム水溶液現像液中にて現像
を行うことにより、第４図（Ｃ）に示したような波型の
レジストパターンが形成される。
せる。その後、水酸化カリウム水溶液現像液中にて現像
を行うことにより、第４図（Ｃ）に示したような波型の
レジストパターンが形成される。
その後、このレジストパターンをエツチングマスクとし
て、ＣＦ４反応性イオンエツチングなどの異方性ドライ
エツチングによってパターンを基板に転写することによ
って、第４図（ｄ）に示したようなグレーティングパタ
ーンを形成していた。
て、ＣＦ４反応性イオンエツチングなどの異方性ドライ
エツチングによってパターンを基板に転写することによ
って、第４図（ｄ）に示したようなグレーティングパタ
ーンを形成していた。
しかしながらこの従来の方法では、波型のレジストパタ
ーンがそのまま基板上に転写されるため、波型のグレー
ティングパターンとなり、パターン側壁の平滑性や精度
が得られず、高い回折効率が得られないという問題点を
有していた。
ーンがそのまま基板上に転写されるため、波型のグレー
ティングパターンとなり、パターン側壁の平滑性や精度
が得られず、高い回折効率が得られないという問題点を
有していた。
本発明の目的は、パターン側壁の平滑性および精度に優
れ、高い回折効率を有するグレーティングパターンの形
成か可能なグレーティングバタン形成方法を提供するこ
とにある。
れ、高い回折効率を有するグレーティングパターンの形
成か可能なグレーティングバタン形成方法を提供するこ
とにある。
［課題を解決するための手段］
本発明は、基板上にレジストを塗布する工程と、該基板
およびレジストに対して垂直以外の角度を持つ集束イオ
ンビームによって前記レジストを露光、現像し、傾斜断
面形状を有するレジストバタンを形成する工程と、該レ
ジストパターンをマスクとする異方性トライエツチング
により基板上にパターン転写を行う工程とを備えてなる
ことを特徴とするグレーティングパターン形成方法であ
る。
およびレジストに対して垂直以外の角度を持つ集束イオ
ンビームによって前記レジストを露光、現像し、傾斜断
面形状を有するレジストバタンを形成する工程と、該レ
ジストパターンをマスクとする異方性トライエツチング
により基板上にパターン転写を行う工程とを備えてなる
ことを特徴とするグレーティングパターン形成方法であ
る。
［作用］
本発明の原理を第２図および第３図を用いて説明する。
集束イオンビームを用いたレジスト露光は、現在微細パ
ターン形成手段として一般的に用いられている電子ビー
ムによるレジスト露光と比較した場合、前方および後方
散乱による近接効果の影響を受けにくく、電子ビーム露
光では形成不可能な微細かつパターン側面の垂直なパタ
ーンを形成することかできる。したがって、第２図（ａ
）および（ｂ）に示したように、基板２２およびレジス
ト２１に対して垂直以外の角度を持つ集束イオンビーム
２３で露光を行うことにより、第２図（Ｃ）に示したよ
うなビームの入射角度を正確に反映した、斜め断面形状
を有するレジストパターンを形成することかできる。
ターン形成手段として一般的に用いられている電子ビー
ムによるレジスト露光と比較した場合、前方および後方
散乱による近接効果の影響を受けにくく、電子ビーム露
光では形成不可能な微細かつパターン側面の垂直なパタ
ーンを形成することかできる。したがって、第２図（ａ
）および（ｂ）に示したように、基板２２およびレジス
ト２１に対して垂直以外の角度を持つ集束イオンビーム
２３で露光を行うことにより、第２図（Ｃ）に示したよ
うなビームの入射角度を正確に反映した、斜め断面形状
を有するレジストパターンを形成することかできる。
ここで、まず第３図（ａ）に示したように、レジストパ
ターンの開口幅Ｗａとレジストパターンの頂部と底部の
幅Ｗｂとか等しくなるようにレジスト厚、パターン幅、
入射角度を選び、レジストパターン３１を基板３２上に
形成する。次いで、このレジストパターン３１をマスク
に、垂直方向の異方性に優れる反応性イオンエツチング
（ＲＩＥ）などのドライエツチング３３を用いて基板３
２上にバタン転写を行うと、第３図（ｂ）および（Ｃ）
に示すように、エツチングによるレジストマスクの後退
に伴い、垂直方向から見て基板面が露出し、基板３２の
エツチングが進行する。従って基板３２の露出した部分
の順にエツチング深さか深くなり、結果として第３図（
ｄ）に示したようなＶ字型の溝３２ａが基板３２上に形
成される。
ターンの開口幅Ｗａとレジストパターンの頂部と底部の
幅Ｗｂとか等しくなるようにレジスト厚、パターン幅、
入射角度を選び、レジストパターン３１を基板３２上に
形成する。次いで、このレジストパターン３１をマスク
に、垂直方向の異方性に優れる反応性イオンエツチング
（ＲＩＥ）などのドライエツチング３３を用いて基板３
２上にバタン転写を行うと、第３図（ｂ）および（Ｃ）
に示すように、エツチングによるレジストマスクの後退
に伴い、垂直方向から見て基板面が露出し、基板３２の
エツチングが進行する。従って基板３２の露出した部分
の順にエツチング深さか深くなり、結果として第３図（
ｄ）に示したようなＶ字型の溝３２ａが基板３２上に形
成される。
上記の工程において、レジストパターン３１の側壁は集
束イオンビーム露光の特徴により、非常に直線性に優れ
ており、ドライエツチングによるレジストパターンの後
退も直線的に進行するため、結果として基板３２上に形
成されたＶ字型の溝３２ａの側壁も直線性に優れた平滑
な面が形成される。
束イオンビーム露光の特徴により、非常に直線性に優れ
ており、ドライエツチングによるレジストパターンの後
退も直線的に進行するため、結果として基板３２上に形
成されたＶ字型の溝３２ａの側壁も直線性に優れた平滑
な面が形成される。
またレジストパターン３１と基板３２のエツチング速度
の差を適当に選択することにより、形成されるＶ字型の
溝の深さも正確に制御することができる。
の差を適当に選択することにより、形成されるＶ字型の
溝の深さも正確に制御することができる。
従ってこれらの結果をふまえ、レジストパターンの繰り
返し周期を１：］として多数パターンを形成し、パター
ン転写を行うことにより、■字型の溝の繰り返し、すな
わちグレーティングパターンを形成することかできる。
返し周期を１：］として多数パターンを形成し、パター
ン転写を行うことにより、■字型の溝の繰り返し、すな
わちグレーティングパターンを形成することかできる。
ここで露光手段として、集束イオンビーム以外の光ある
いは電子ビーム等の露光方法を用いた場合、回折や前方
および後方散乱等の影響により、入射ビームに対して平
行性のよいパターンプロファイルを得ることが困難なた
め、本方式に適用することは困難である。
いは電子ビーム等の露光方法を用いた場合、回折や前方
および後方散乱等の影響により、入射ビームに対して平
行性のよいパターンプロファイルを得ることが困難なた
め、本方式に適用することは困難である。
［実施例］
以下、本発明の実施例について、図面を参照して詳細に
説明する。
説明する。
第１図は本発明の一実施例を工程順に示したもので、ま
す、基板１２上にレジストとしてポリメチルメタクリレ
ート１１を厚さ約１．０調でスピン塗布し、１７０°Ｃ
，３０分間ベイクする（第１図（ａ））。
す、基板１２上にレジストとしてポリメチルメタクリレ
ート１１を厚さ約１．０調でスピン塗布し、１７０°Ｃ
，３０分間ベイクする（第１図（ａ））。
次いて集束カラムを１４度傾斜させ、Ａｕ−３Ｂｅ合金
イオン源から得られる加速エネルギ２６０ ｋｅＶのＢ
ｅ集束イオンビーム１３を用いてレジストの露光を行う
（第１図（ｂ））。この時、Ｂｅ集束イオンビームのビ
ーム径は約０．１庫、描画線幅ハ０．２５ ／Ｊ、繰り
返し周期は０，５ＩＪＪｎとした。またレジストの露光
量は１．５ｘｌＯ１３ｉｏｎｓ ／ｃｍ２程度とした。
イオン源から得られる加速エネルギ２６０ ｋｅＶのＢ
ｅ集束イオンビーム１３を用いてレジストの露光を行う
（第１図（ｂ））。この時、Ｂｅ集束イオンビームのビ
ーム径は約０．１庫、描画線幅ハ０．２５ ／Ｊ、繰り
返し周期は０，５ＩＪＪｎとした。またレジストの露光
量は１．５ｘｌＯ１３ｉｏｎｓ ／ｃｍ２程度とした。
その後、メチルイソブチルケトン：イソプロビルアルコ
ール−１：３の混液中にて３分間現像を行い、イソプロ
ピルアルコールにて１分間リンスを行うことにより、第
１図（Ｃ）に示したようなレジストパターン１１ａが形
成された。このとき、基板１２の法線方向からみた実効
的な基板の開口線幅はほぼ○てめった。
ール−１：３の混液中にて３分間現像を行い、イソプロ
ピルアルコールにて１分間リンスを行うことにより、第
１図（Ｃ）に示したようなレジストパターン１１ａが形
成された。このとき、基板１２の法線方向からみた実効
的な基板の開口線幅はほぼ○てめった。
次いでこのレジストパターン１１ａをマスクに異方性ド
ライエツチングとしてＣＦ４反応性イオンエツチング１
４によりパターン転写を行った（第１図（ｄ））。この
ときＣＦ４流量は１０ ＳＣＣＭ、高周波電力は２５０
Ｗ 、エツチング時間は２０分であった。
ライエツチングとしてＣＦ４反応性イオンエツチング１
４によりパターン転写を行った（第１図（ｄ））。この
ときＣＦ４流量は１０ ＳＣＣＭ、高周波電力は２５０
Ｗ 、エツチング時間は２０分であった。
この結果、第１図（ｅ）に示すような繰り返し周期０、
５如で従来法に比較して、パターン側面の平滑性および
精度に優れたグレーティングパターンを基板１２上に形
成することができた。
５如で従来法に比較して、パターン側面の平滑性および
精度に優れたグレーティングパターンを基板１２上に形
成することができた。
本実施例では傾斜方法として集束カラムを傾斜させる方
法を用いたが、これに限らずレジストか塗布された基板
を傾斜させる方法、あるいはこの両方を用いてもよい。
法を用いたが、これに限らずレジストか塗布された基板
を傾斜させる方法、あるいはこの両方を用いてもよい。
また傾斜角度、レジスト膜厚およびレジスト上への描画
線幅は、基板上に所望の周期のグレーティングパターン
を形成できる範囲で自由に設定することかできる。
線幅は、基板上に所望の周期のグレーティングパターン
を形成できる範囲で自由に設定することかできる。
さらに本実施例では、集束イオンビーム露光工程にＡｕ
−３ｉ −１ｅｅ合金イオン源から得られる加速エネル
ギー２６０ｋｅＶのＢｅ集束イオンビームを用いたが、
他のｈＯ速エネルギーでもよく、また他のＬｉ、Ｇａ、
Ａｕ等の単体金属イオン源、Ａｕ−３ｉ 、 Ｐｔ−３
ｂ、 Ｐｂ−Ｎ ｉ −Ｂ等の合金−１’；ｔ’／Ｉ、
あルイはＨｅ、Ｈ２，０２、Ｆ２等のガスイオン源から
１ｑられるイオン種の組み合わせによる集束イオンビー
ムを用いてもよい。集束イオンビーム露光の露光量は、
１．５ Ｘ１０１３ｉｏｎｓ、／ Ｃ１ｎ ２としたか
、これは用いるレジストに像形成反応を起こさせ、かつ
イオン衝撃によるレジストの膜減りが起こらない範囲で
あれば任意の大きさの露光量としてもよい。
−３ｉ −１ｅｅ合金イオン源から得られる加速エネル
ギー２６０ｋｅＶのＢｅ集束イオンビームを用いたが、
他のｈＯ速エネルギーでもよく、また他のＬｉ、Ｇａ、
Ａｕ等の単体金属イオン源、Ａｕ−３ｉ 、 Ｐｔ−３
ｂ、 Ｐｂ−Ｎ ｉ −Ｂ等の合金−１’；ｔ’／Ｉ、
あルイはＨｅ、Ｈ２，０２、Ｆ２等のガスイオン源から
１ｑられるイオン種の組み合わせによる集束イオンビー
ムを用いてもよい。集束イオンビーム露光の露光量は、
１．５ Ｘ１０１３ｉｏｎｓ、／ Ｃ１ｎ ２としたか
、これは用いるレジストに像形成反応を起こさせ、かつ
イオン衝撃によるレジストの膜減りが起こらない範囲で
あれば任意の大きさの露光量としてもよい。
また本実施例では、ポジ型レジストおよび現像液として
、ポリメチルメタクリレートおよびメチルイソブチルケ
トン：イソプロピルアルコール＝１：３の混液の組み合
わせを用いたが、これに限らずノボラック系ポジ型レジ
ストとアルカリ水溶液現像液等、他のポジ型レジストと
現像液の組み合わせ、あるいはクロロメチル化ポリスチ
レンと酢酸イソアミル：エチルセロソルブ＝１５：８５
の混液等、ネガ型レジストと現像液の組み合わせを用い
てもよい。
、ポリメチルメタクリレートおよびメチルイソブチルケ
トン：イソプロピルアルコール＝１：３の混液の組み合
わせを用いたが、これに限らずノボラック系ポジ型レジ
ストとアルカリ水溶液現像液等、他のポジ型レジストと
現像液の組み合わせ、あるいはクロロメチル化ポリスチ
レンと酢酸イソアミル：エチルセロソルブ＝１５：８５
の混液等、ネガ型レジストと現像液の組み合わせを用い
てもよい。
また異方性ドライエツチングとしてＣＦ４反応性イオン
エツチングを用い、１０ＳＣＣＨ，２５０Ｗ、２０分間
の条件を用いたが、これに限らず他の異方性が得られる
エツチング方法および条件を用いてもよい。
エツチングを用い、１０ＳＣＣＨ，２５０Ｗ、２０分間
の条件を用いたが、これに限らず他の異方性が得られる
エツチング方法および条件を用いてもよい。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明によれば従来の方法では得
ることのできなかったパターンの平滑性および精度に優
れたグレーティングパターンを形成することができる。
ることのできなかったパターンの平滑性および精度に優
れたグレーティングパターンを形成することができる。
第１図は本発明の一実施例を工程順に説明するための基
板の部分断面図、第２図および第３図は本発明の詳細な
説明するための基板の部分断面図、第４図は従来例によ
るグレーティングパターン形成方法を工程順に説明する
ための基板の部分断面図である。 １１・・・ポリメチルメタクリレート １１ａ 、 ３１・・・レジストパターン１２、２２．
３２．４２・・・基板 １３・・・Ｂｅ集束イオンビーム １４・・・ＣＦ４反応性イオンエツチング２１・・・レ
ジスト ２３・・・集束イオンビーム ３２ａ・・・溝 ３３・・・ドライエツチング ４１・・・ノボラック系ポジ型レジスト４３・・・マス
ク ４４・・・紫外光
板の部分断面図、第２図および第３図は本発明の詳細な
説明するための基板の部分断面図、第４図は従来例によ
るグレーティングパターン形成方法を工程順に説明する
ための基板の部分断面図である。 １１・・・ポリメチルメタクリレート １１ａ 、 ３１・・・レジストパターン１２、２２．
３２．４２・・・基板 １３・・・Ｂｅ集束イオンビーム １４・・・ＣＦ４反応性イオンエツチング２１・・・レ
ジスト ２３・・・集束イオンビーム ３２ａ・・・溝 ３３・・・ドライエツチング ４１・・・ノボラック系ポジ型レジスト４３・・・マス
ク ４４・・・紫外光
Claims (1)
- （１）基板上にレジストを塗布する工程と、該基板およ
びレジストに対して垂直以外の角度を持つ集束イオンビ
ームによって前記レジストを露光、現像し、傾斜断面形
状を有するレジストパターンを形成する工程と、該レジ
ストパターンをマスクとする異方性ドライエッチングに
より基板上にパターン転写を行う工程とを備えてなるこ
とを特徴とするグレーテイングパターン形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2029649A JPH03235331A (ja) | 1990-02-13 | 1990-02-13 | グレーティングパターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2029649A JPH03235331A (ja) | 1990-02-13 | 1990-02-13 | グレーティングパターン形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03235331A true JPH03235331A (ja) | 1991-10-21 |
Family
ID=12281955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2029649A Pending JPH03235331A (ja) | 1990-02-13 | 1990-02-13 | グレーティングパターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03235331A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100955670B1 (ko) * | 2006-09-29 | 2010-05-06 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 포토레지스트 패턴 형성방법 |
| CN107924818A (zh) * | 2015-06-25 | 2018-04-17 | 瓦里安半导体设备公司 | 使用离子对纳米尺度图案化特征进行工程设计的技术 |
| US11035988B1 (en) * | 2018-05-22 | 2021-06-15 | Facebook Technologies, Llc | Tunable shrinkage process for manufacturing gratings |
| US11119405B2 (en) * | 2018-10-12 | 2021-09-14 | Applied Materials, Inc. | Techniques for forming angled structures |
| US11262495B1 (en) | 2017-10-04 | 2022-03-01 | Facebook Technologies, Llc | Waveguides with high refractive index gratings manufactured by post-patterning infusion |
| DE102022200526A1 (de) | 2022-01-18 | 2022-10-13 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Verfahren zur Herstellung einer Struktur auf einem Substrat sowie Vorrichtung zur Strukturherstellung mit einem derartigen Verfahren |
-
1990
- 1990-02-13 JP JP2029649A patent/JPH03235331A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100955670B1 (ko) * | 2006-09-29 | 2010-05-06 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 포토레지스트 패턴 형성방법 |
| CN107924818A (zh) * | 2015-06-25 | 2018-04-17 | 瓦里安半导体设备公司 | 使用离子对纳米尺度图案化特征进行工程设计的技术 |
| CN107924818B (zh) * | 2015-06-25 | 2022-06-03 | 瓦里安半导体设备公司 | 将衬底图案化的方法 |
| US11488823B2 (en) | 2015-06-25 | 2022-11-01 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Techniques to engineer nanoscale patterned features using ions |
| US11908691B2 (en) | 2015-06-25 | 2024-02-20 | Applied Materials, Inc. | Techniques to engineer nanoscale patterned features using ions |
| US11262495B1 (en) | 2017-10-04 | 2022-03-01 | Facebook Technologies, Llc | Waveguides with high refractive index gratings manufactured by post-patterning infusion |
| US11035988B1 (en) * | 2018-05-22 | 2021-06-15 | Facebook Technologies, Llc | Tunable shrinkage process for manufacturing gratings |
| US11119405B2 (en) * | 2018-10-12 | 2021-09-14 | Applied Materials, Inc. | Techniques for forming angled structures |
| DE102022200526A1 (de) | 2022-01-18 | 2022-10-13 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Verfahren zur Herstellung einer Struktur auf einem Substrat sowie Vorrichtung zur Strukturherstellung mit einem derartigen Verfahren |
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