JPH0329901A - グレーティングの製造方法 - Google Patents

グレーティングの製造方法

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JPH0329901A
JPH0329901A JP1164673A JP16467389A JPH0329901A JP H0329901 A JPH0329901 A JP H0329901A JP 1164673 A JP1164673 A JP 1164673A JP 16467389 A JP16467389 A JP 16467389A JP H0329901 A JPH0329901 A JP H0329901A
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JP
Japan
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light
grating
film
transparent film
optical mask
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Pending
Application number
JP1164673A
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English (en)
Inventor
Shinji Uchida
真司 内田
Seiji Nishiwaki
青児 西脇
Junichi Asada
潤一 麻田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光学ヘッド装置等に利用されるグレーティング
の製造方法に関するものである。
従来の技術 従来よりグレーテイングは例えば光リソグラフィー法を
用いて作或されてきた 光リソグラフィー法にも種々の方法がある力丈ここでは
一例として縮小投影露光法によるグレーティング作戊法
について第5図(a)を用いて簡単に説明する。
光源5lから出射した光束52(上 集光レンズ53を
通過してC『等の周期的な遮光膜54aを有ずる光学マ
スク54に到達し 縮小投影レンズ55を通して基板5
7上に形戒されたレジスト膜56を露光する。
これにより、レジスト膜56はマスクパターンに対応し
たパターンで感光される。このレジスト膜56を現像処
理を行なって感光部分のレジスト膜を除去することによ
り、第5図(b)に示すようなグレーテイングが形戒で
きる。
しかしながらこのような光リソグラフィー法による従来
のグレーテイングの製造方法で(よ 微細ピッチのグレ
ーティングを形成するのが困難であった その理由を以
下に説明する。
一般に 光リソグラフィー法で製造可能なグレーティン
グの最小ピッチPは次式によって決定される。
P=2XW W(よ 解像度と呼ばれ次式により表わされる。
W=kXλ/NA ここで、kはプロセス常数、 λは光源の波長、NAは
縮小投影レンズの開口数である。
従って解像度Wを向上するために(よ プロセス常数を
小さくする力( 光源の波長λを短くずる力\もしくは
NAを大きくするという3つの方法が考えられる。
このうち、基板上での光強度分布等により決定されるプ
ロセス定数を小さくすることで解像度を向上できる力丈
 以下の理由で限界がある。
すなわち第6図(a)に示すように 遮光膜の周期が非
常に微細になると、基板上の光振幅分布及び強度分布は
第6図(b)、 (c)に示すように 隣合う透過光の
回折によりそれらの境界が不明確で鈍った分布となる。
従ってこのような光強度分布ではレジスト膜を解像する
ことができず微細なピッヂのグレーティングを作戊ずる
ことができなかっ丸 また 波長の短波長{IL  レンズの高NA化につい
ては 光源の安定怯 レンズ材料、焦点深度等の制約に
よって、いずれの場合においても限界がある。
結忌 総合的にW=0.3ミクロンすなわちピッチにし
て0.6ミクロンが光リソグラフィーの限界と考えられ
ていた 一方、光リソグラフィー法以外の方法、例えば光束干渉
法や電子線描画法等で(上 より優れた解像度が得られ
るものQ 二光束干渉法では同心因状のグレーティング
やピッチ変調形グレーティングの作或が困難であり、ま
た電子線描画法にしてもグレーティングの大面積化が困
難でスループットが低い等の突川上大きな練題があっ1
,発明が解決しようとする課題 そのため例えば特願昭63−196583の光学ヘッド
装置に示されているような、同心内状もしくは螺線状の
グレーティングを用いて光を集光する光学ヘッドで(瓜
 外径が約4〜5mm.そのピッヂがハーフミクロン程
度、かつある関数式に従って半径方向に変調されたグレ
ーティングが強く要望されているバ 上記の理由により
、従来のグレーティング製造技術ではこれらの要求を十
分に満たずことができなかった 本発明はかかる課題に鑑ム 犬面積化が容易で製造性が
よく、複雑なパターン特に同心円状もしくは螺線状のパ
ターンも容易に作或でき、またグレーティングピッヂも
ハーフミクロン以下でかつその変調も容易なグレーティ
ングの製造方法を提供ずることを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明は 基板上に周期的に形成された遮光膜と、前記
遮光11Q lirlに2周期イ『に形成された透明膜
を有ずる光学マスクを用(\ 光源から出則した光束を
前記光学マスクに照射して得られる光強度分布を利用し
てグレーティングを得る様になすことを特徴とする。
また 遮光膜が同心円状の周期構造であり、前記周期が
半径方向に変調された光学マスクを用いることである。
また 遮光膜が2重もしくはそれ以上の多重螺線状の周
期構造であり、前記周期が半径方向に変調された光学マ
スクを用いることである。
作用 そして、上記手段の作用は以下のようになる。
使用する光源の波長に対してある特定の厚みに設定した
透明膜を、パターンを構或する遮光膜と遮光膜の間の2
周期毎に形戒することで、微細なピッヂパターンにおい
ても、コントラストの低下が防止できるのである。その
結果、グレーティングピッチがハーフミクロン以下で大
面積のグレーティングカ\ 光リソグラフィーの技術を
用いて、製込性よく得ることが可能となるのである。
実施例 まづ一 本発明の実施例を説明する前に 位相シフトリ
ソグラフィー法について説明する。
位相シフ1・リソグラフィー法は 超LSI製造法とし
て米IBM社が提案している手法で、遮光膜と透明膜を
有する光学マスクを用いることにより、基板上に形成さ
れる光強度分布のコントラス6,Dec,+982,)
位相シフトリソグラフィー法を用いて得られる基板上で
の光分布を第4図を用いて説明する。
第4図(a)は光学マスクの断面拡大図を示し光学マス
ク41には微細ピッチの遮光膜41aが設けられており
、さらに透明膜4lbが遮光膜41aの間に2周期毎に
形戒されている。透明膜4lbの膜厚dは以下のように
設定されている。
d=λ/(2  (n − ] )) ただし λは光源の波長、nは透明膜の屈折率を示1l このような膜厚の透明膜を2周期毎に形戒すると、透明
膜がある部分とない部分とで光の位相が180度反転ず
る。
その結果、基板上の光振幅分布は第4図(b’)に示す
ようにパターンの境界部で光振幅がゼロとなり、光強度
分布も第4図(c)に示すようにコントラストの良好な
分布となる。
従って第6図に示したような、従来では分離できなかっ
た微細パターンも容易に分離することが可能となるので
ある。
本発明(よ この位相シフトリソグラフィー法をグレー
ティング作戒に用いたもので、従来実現が不可能であっ
たグレーティンク一 特に微細ピッチで大面積でかつピ
ッチ変調された同心円もしくは螺線状のグレーティング
を実現するものである。
以下、本発明の第1の実施例のグレーテイングの製造方
法について説明する。
第1図において、光源11から出射した光束12を集束
レンズ13に導き、光学マスク14に照射する。
光源111*ArFのエキシマレーザを用いたその{t
KrF等のエキシマレーサを用いることも出来る。第2
図(a)、 (b)の平面は 断面図で示した光学マス
ク14に(よ 遮光膜14aが基板上に所望のピッチで
同心円状に形成されると共に この遮光膜間に2周期毎
に透明膜14bが形戒されている。遮光膜14aはCr
p4fJ,  透明膜14bはS102である。透明膜
14bについて(よその他SisN4等の使用も可能で
ある。光学マスク14を通過した光束(戴 縮小投影レ
ンズ15を通って基板17上のレジスト膜16に到達し
 レジスト膜l6はマスクパターンに対応したパターン
で感光される。レジスト膜l6は種々のものが利用でき
る爪 解像度の高いものとして、例えは重金属を含まな
い水溶性C E L (Contrast Enhac
ement Lithoraphy)材料を用いるのが
好ましい。
次に このレジスト膜の現像処理を行Lz  M光部分
のレジスト膜を除去することで同心円状のレジストパタ
ーンが基板上に形戊される。
グレーティングとしては このレジストパターンをその
まま用いてもよいし あるいはこのレジストパターン上
に金属膜等の薄膜を形成して用いてもよい。
あるい(よ ま7’−SlsNa、Si○2、コーニン
グ7059等の薄膜を基板上に形成しておき、この薄膜
上に前述の如くレジストパターンを形成し露出部分の薄
膜をエッチング加工した後、未感光部のレジスト膜を除
去することにより、グレーティングを形戒してもよい。
これらにより、微細ピッチで大面積でかつピッチ変調さ
れた同心円グレーティングを容易に実現できる。
これにより、従来では不可能であった微細ピッチで大面
積でかつピッヂ変調された同心円状のグレーティングが
容易に実現できた 更に本実施例のグレーティング製造法を用いて作製した
上記微細ピッチのグレーティングを、特願昭63−19
6583に記載の光学ヘッドに用−q− 10− いることによって、光学ヘッドの集光特性と効率は大幅
に向上した また 本発明の製造方法(よ 光学マスクのパターンを
変更するだけで種々のグレーティングが容易に作戊でき
る。
第2の実施例である螺線状のグレーティングを作戒する
光学マスクについて、第3図を用いて説明する。第3図
(a)、 3図(b)l;L  それぞれその平面は 
断面図である。
光学マスク(上 螺線状の遮光膜が形成されたものを用
いる。遮光膜が螺旋状の場合に注意すべき事(よ 遮光
膜をl重の螺線状にすると、遮光膜間の透過膜は螺線状
につながってしまったぬ 透明膜を2周期毎に形戊する
ことができないことである。
従って、本実施例で(よ 第3図に示すように基板31
上に2重構造の螺線状の連光膜31aが形成され 透明
膜3lbが遮光膜31aの間に2周期毎に形成された光
学マスクを用いている。 2重構造を用いることで、透
明膜を2周期毎に形戒でき螺線状のグレーティングを容
易に作或することができた もちろん 螺線状の遮光膜
は2重以上の螺線構造であってもよ鶏 発明の効果 このように 本発明のグレーティングの製造方法によれ
ハ微細ピッヂで、かつ同心円状もしくは螺線状の複雑な
パターンのグレーティングを大面積に量産性良く作戒す
ることが可能となる。
更に これを例えば従来技術では製造が困難であった 
グレーディングを用いて光を集光する光学ヘッドの製造
に応用することで、従来技術では得られない特仕を有し
た光学ヘッドの作戒が可能になるなとミ 実用上極めて
大なる効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例におけるグレーティングの製
造方法の説明@ 第2図は同心円状のグレーティングを
作戒するための光学マスクを示す模式は 第3図は螺線
状のグレーティングを作或するための光学マスクを示す
模式は 第4図は位1l 12− 相シフトリソグラフィー法の説明は 第5図は従来例の
グレーティングの製造方法の説明は 第6図は第5図に
おける光学マスクの断面図及び基板上の光分布の説明図
である。 l1、51・・・光温 l2、52・・・光束13、 
53・・・集光レンX 14、 31、 41、54・
・・光学マス久 1 4 a,  3 1 a,  4
 1 a,54a−遮光IIL  14b,  3lb
,  4lb・・・透明U15、 55・・・縮小投影
レンズ16、 56・・・レジスト汰17、 57・・
・基楓

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光源から出射した光束を光学マスクに照射して得
    られる光強度分布を利用してグレーティングを得るグレ
    ーティングの製造法において、前記光学マスクは基板上
    に周期的に形成された遮光膜と、前記遮光膜間に2周期
    毎に形成された透明膜を有しており、かつこの透明膜の
    厚みdは、前記光源の波長をλ、透明膜の屈折率をnと
    するとき、d=λ/(2(n−1))であることを特徴
    とするグレーティングの製造方法
  2. (2)遮光膜が同心円状の周期構造あるいは2重もしく
    はそれ以上の多重螺旋状の周期構造であり、前記周期が
    半径方向に変調されたことを特徴とする請求項1記載の
    グレーティングの製造方法
JP1164673A 1989-06-27 1989-06-27 グレーティングの製造方法 Pending JPH0329901A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01182964A (ja) * 1988-01-14 1989-07-20 Teijin Ltd 磁気ディスク装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61240202A (ja) * 1985-04-18 1986-10-25 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 微細周期格子形成方法およびその装置
JPS6267514A (ja) * 1985-09-20 1987-03-27 Hitachi Ltd ホトマスク

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