JPH0862412A - 回折格子作製方法 - Google Patents
回折格子作製方法Info
- Publication number
- JPH0862412A JPH0862412A JP6200528A JP20052894A JPH0862412A JP H0862412 A JPH0862412 A JP H0862412A JP 6200528 A JP6200528 A JP 6200528A JP 20052894 A JP20052894 A JP 20052894A JP H0862412 A JPH0862412 A JP H0862412A
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- JP
- Japan
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- exposure
- diffraction grating
- substrate
- resist
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- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70408—Interferometric lithography; Holographic lithography; Self-imaging lithography, e.g. utilizing the Talbot effect
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 二光束干渉露光法を利用して得られるフォト
レジストパターンの断面形状を矩形に、かつデューティ
を０．５に近づけ、該フォトレジストパターンを利用し
て得られる回折格子の光学特性を向上させる。 【構成】 二光束による露光を基板のレジスト塗布面と
は反対側から行う。続いて現像を行うことにより、露光
および現像による反応が進行方向の違いにより相殺され
ることを利用して、目的のフォトレジストパターン、さ
らには回折格子を得る。
レジストパターンの断面形状を矩形に、かつデューティ
を０．５に近づけ、該フォトレジストパターンを利用し
て得られる回折格子の光学特性を向上させる。 【構成】 二光束による露光を基板のレジスト塗布面と
は反対側から行う。続いて現像を行うことにより、露光
および現像による反応が進行方向の違いにより相殺され
ることを利用して、目的のフォトレジストパターン、さ
らには回折格子を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、二光束干渉露光法を利
用した回折格子の作製方法に関する。
用した回折格子の作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】回折格子の作製工程において、レジスト
をエッチングマスクとして用いる場合には、該レジスト
のパターニングは次のように行われる。
をエッチングマスクとして用いる場合には、該レジスト
のパターニングは次のように行われる。
【０００３】まず、図２（ａ）のごとく基板２２上にフ
ォトレジスト２１を塗布、乾燥する。続いて基板の表
側、つまりフォトレジストの上方より露光を行い、フォ
トレジストパターンを得る。図２（ｂ）では二光束干渉
法による露光を示しているが、フォトマスクを用いる方
法もある。これを現像すると、用いたフォトレジストが
ポジ型であれば照射部分が可溶となりその照射部分の、
逆にレジストがネガ型であれば照射部分が不溶となって
照射部分以外のレジストの除去が行われ、図２（ｃ）の
ようなフォトレジストパターン２３が形成される。そし
て、このフォトレジストパターンをマスクとしてエッチ
ングを行い回折格子を作製する。
ォトレジスト２１を塗布、乾燥する。続いて基板の表
側、つまりフォトレジストの上方より露光を行い、フォ
トレジストパターンを得る。図２（ｂ）では二光束干渉
法による露光を示しているが、フォトマスクを用いる方
法もある。これを現像すると、用いたフォトレジストが
ポジ型であれば照射部分が可溶となりその照射部分の、
逆にレジストがネガ型であれば照射部分が不溶となって
照射部分以外のレジストの除去が行われ、図２（ｃ）の
ようなフォトレジストパターン２３が形成される。そし
て、このフォトレジストパターンをマスクとしてエッチ
ングを行い回折格子を作製する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】二光束干渉法による露
光は、光波長オーダの微細な周期的露光パターンを得る
最も有効な光学的方法である。ところが、二光束による
干渉縞は三角関数の強度分布をもつこと、また露光を表
側から行う従来のパターニング方法では露光、現像とも
反応が基板の表側から進行するため表側に近いほど開口
が大きくなることから、得られるレジストパターンの断
面形状が図３（ａ）のように台形になっていた。フォト
マスクを用いるパターニングの場合はピッチが大きいた
め、こういった形状は問題にはならないが、二光束干渉
露光は１μｍ以下の微細なパターンに対応することが多
く、形状の影響が無視できない。したがって、このパタ
ーンを使って加工される回折格子にもレジストの形状が
反映され断面形状が台形になり、光学特性の悪化やリフ
トオフのプロセスに不利な点をもたらしていた。
光は、光波長オーダの微細な周期的露光パターンを得る
最も有効な光学的方法である。ところが、二光束による
干渉縞は三角関数の強度分布をもつこと、また露光を表
側から行う従来のパターニング方法では露光、現像とも
反応が基板の表側から進行するため表側に近いほど開口
が大きくなることから、得られるレジストパターンの断
面形状が図３（ａ）のように台形になっていた。フォト
マスクを用いるパターニングの場合はピッチが大きいた
め、こういった形状は問題にはならないが、二光束干渉
露光は１μｍ以下の微細なパターンに対応することが多
く、形状の影響が無視できない。したがって、このパタ
ーンを使って加工される回折格子にもレジストの形状が
反映され断面形状が台形になり、光学特性の悪化やリフ
トオフのプロセスに不利な点をもたらしていた。
【０００５】フォトレジストパターン３１の断面形状を
矩形にするには露光、現像を十分に行ってやればよい
が、この場合は図３（ｂ）のごとくフォトレジストパタ
ーン３３のデューティ（線幅／ピッチ）が０．５からず
れるため回折格子の光学特性も悪化し、十分な露光、現
像を行ってもその改善の効果は小さかった。
矩形にするには露光、現像を十分に行ってやればよい
が、この場合は図３（ｂ）のごとくフォトレジストパタ
ーン３３のデューティ（線幅／ピッチ）が０．５からず
れるため回折格子の光学特性も悪化し、十分な露光、現
像を行ってもその改善の効果は小さかった。
【０００６】そこで本発明では、二光束干渉露光を利用
して得られる回折格子の光学特性の改善を目的とし、断
面形状が矩形でデューティが０．５の回折格子作製のた
めの、フォトレジストのパターニング方法を提供するこ
とを目的とする。
して得られる回折格子の光学特性の改善を目的とし、断
面形状が矩形でデューティが０．５の回折格子作製のた
めの、フォトレジストのパターニング方法を提供するこ
とを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明では、二光束干渉露光法を用いた回折格子の作
製において、透明基板上にレジストを塗布、乾燥し、該
透明基板のレジスト塗布面とは反対側から二光束による
露光を行った後現像を行い、得られるフォトレジストパ
ターンをマスクとして基板をエッチングすることを特徴
とする。
め本発明では、二光束干渉露光法を用いた回折格子の作
製において、透明基板上にレジストを塗布、乾燥し、該
透明基板のレジスト塗布面とは反対側から二光束による
露光を行った後現像を行い、得られるフォトレジストパ
ターンをマスクとして基板をエッチングすることを特徴
とする。
【０００８】また、不透明基板を用いた場合には、不透
明基板上に透明材料膜を形成した後、該不透明基板の透
明材料膜面とは反対側から開口部を形成し、続いて透明
材料膜上にレジストを塗布、乾燥し、前記開口部を通し
て二光束の露光を行った後現像を行い、得られるフォト
レジストパターンをマスクとして透明材料をエッチング
することを特徴とする。
明基板上に透明材料膜を形成した後、該不透明基板の透
明材料膜面とは反対側から開口部を形成し、続いて透明
材料膜上にレジストを塗布、乾燥し、前記開口部を通し
て二光束の露光を行った後現像を行い、得られるフォト
レジストパターンをマスクとして透明材料をエッチング
することを特徴とする。
【０００９】
【作用】上記のように基板のレジスト塗布面を表側と
し、該基板の裏側から露光を行うことにより、現像によ
る化学反応は表側から、露光による光化学反応は裏側か
ら進行するので、現像による反応部分は表側に近いほど
広い開口、露光による反応部分は表側に近いほど狭い開
口になり、２つの作用の相殺により、得られる回折格子
作製用フォトレジストパターンの断面形状は矩形に、デ
ューティは０．５に近づく。このフォトレジストパター
ンを用いて回折格子の作製を行うことで、光学特性の向
上が図られる。
し、該基板の裏側から露光を行うことにより、現像によ
る化学反応は表側から、露光による光化学反応は裏側か
ら進行するので、現像による反応部分は表側に近いほど
広い開口、露光による反応部分は表側に近いほど狭い開
口になり、２つの作用の相殺により、得られる回折格子
作製用フォトレジストパターンの断面形状は矩形に、デ
ューティは０．５に近づく。このフォトレジストパター
ンを用いて回折格子の作製を行うことで、光学特性の向
上が図られる。
【００１０】また、基板に不透明基板を用いた場合に
は、回折格子パターンのトリミングも同時に行われるこ
とになり、生産性が向上する。
は、回折格子パターンのトリミングも同時に行われるこ
とになり、生産性が向上する。
【００１１】
【実施例】図４は本願で用いる二光束干渉露光装置であ
る。装置はレーザ光源４１、ミラー４２、４３、レンズ
４４、４５によって構成され、光学系は除震光学ベンチ
上に配置されている。レジストは青色−紫外領域で感度
をもつことから光源４１にはＡｒレーザ（λ＝４８８０
Å、４５７９Åなど）やＨｅ−Ｃｄレーザ（λ＝４４１
６Å、３２５０Å）を用いる。Ａｒレーザは高出力が得
られ、またＨｅ−Ｃｄレーザは短波長であるためピッチ
の小さい回折格子の作製に適しており、目的に応じて選
択を行う。
る。装置はレーザ光源４１、ミラー４２、４３、レンズ
４４、４５によって構成され、光学系は除震光学ベンチ
上に配置されている。レジストは青色−紫外領域で感度
をもつことから光源４１にはＡｒレーザ（λ＝４８８０
Å、４５７９Åなど）やＨｅ−Ｃｄレーザ（λ＝４４１
６Å、３２５０Å）を用いる。Ａｒレーザは高出力が得
られ、またＨｅ−Ｃｄレーザは短波長であるためピッチ
の小さい回折格子の作製に適しており、目的に応じて選
択を行う。
【００１２】レーザビームはハーフミラー４３で２ビー
ムに分割し、拡大レンズ４４を通して拡大した後に適当
な角度で基板４６上に入射させる。レーザビームの空間
ノイズを除去し一様な干渉パターンを得るために、ビー
ム拡大レンズ４４の焦点に空間フィルタ４７（ピンホー
ル）を挿入する。コリメーションレンズ４５は、露光面
積が大きくない場合には省略できる。
ムに分割し、拡大レンズ４４を通して拡大した後に適当
な角度で基板４６上に入射させる。レーザビームの空間
ノイズを除去し一様な干渉パターンを得るために、ビー
ム拡大レンズ４４の焦点に空間フィルタ４７（ピンホー
ル）を挿入する。コリメーションレンズ４５は、露光面
積が大きくない場合には省略できる。
【００１３】基板上に入射させる２ビームは干渉により
干渉縞を生じるが、図５（ａ）に示したごとく波長を
λ、入射角をそれぞれθ1、θ2とすると、基板面上で入
射面を含む方向に周期 Λ＝λ／（ｓｉｎθ1＋ｓｉｎθ2） をもち、特にθ1＝θ2＝θの場合は Λ＝λ／２ｓｉｎθ となる。したがって、波長と入射角を適当に選ぶことに
より希望する周期Λの露光パターンを得られることにな
り、続いて現像を行うと図５（ｂ）のようなレジストパ
ターンとなる。
干渉縞を生じるが、図５（ａ）に示したごとく波長を
λ、入射角をそれぞれθ1、θ2とすると、基板面上で入
射面を含む方向に周期 Λ＝λ／（ｓｉｎθ1＋ｓｉｎθ2） をもち、特にθ1＝θ2＝θの場合は Λ＝λ／２ｓｉｎθ となる。したがって、波長と入射角を適当に選ぶことに
より希望する周期Λの露光パターンを得られることにな
り、続いて現像を行うと図５（ｂ）のようなレジストパ
ターンとなる。
【００１４】図１は本発明を利用した回折格子の作製工
程を示す。まず、図１（ａ）のごとく、石英ガラス製の
透明基板１２上にポジ型フォトレジスト（シプレイ社
製、Ｓ−１４００シリーズ）１１を０．７μｍの膜厚で
塗布、乾燥する。透明基板材料としては石英ガラスの
他、二光束の散乱しないような均一な材料で溶材、現像
液に侵されず、耐熱温度がレジストのベーク温度より高
いといった物性を満たすものであればよい。次に、フォ
トレジストの塗布した面を表側として、透明基板の裏側
より二光束干渉法による露光を行う（図１（ｂ））。こ
のとき、感光部１３は表側に近いほど狭い開口になって
いる。続いて現像を行うと、現像による化学反応は表側
から進行するため表側に近いほど広い開口になり、結果
として露光、現像の２つの作用の相殺により矩形のフォ
トレジストパターン１４が得られる（図１（ｃ））。こ
のフォトレジストパターン１４を利用して、例えばＣＦ
4によるＲＩＥ（反応性イオンエッチング）で透明基板
１２をエッチングする（図１（ｄ））。最後に残ったフ
ォトレジストを除去して目的の回折格子を得る（図１
（ｅ））。
程を示す。まず、図１（ａ）のごとく、石英ガラス製の
透明基板１２上にポジ型フォトレジスト（シプレイ社
製、Ｓ−１４００シリーズ）１１を０．７μｍの膜厚で
塗布、乾燥する。透明基板材料としては石英ガラスの
他、二光束の散乱しないような均一な材料で溶材、現像
液に侵されず、耐熱温度がレジストのベーク温度より高
いといった物性を満たすものであればよい。次に、フォ
トレジストの塗布した面を表側として、透明基板の裏側
より二光束干渉法による露光を行う（図１（ｂ））。こ
のとき、感光部１３は表側に近いほど狭い開口になって
いる。続いて現像を行うと、現像による化学反応は表側
から進行するため表側に近いほど広い開口になり、結果
として露光、現像の２つの作用の相殺により矩形のフォ
トレジストパターン１４が得られる（図１（ｃ））。こ
のフォトレジストパターン１４を利用して、例えばＣＦ
4によるＲＩＥ（反応性イオンエッチング）で透明基板
１２をエッチングする（図１（ｄ））。最後に残ったフ
ォトレジストを除去して目的の回折格子を得る（図１
（ｅ））。
【００１５】また、作製する回折格子の領域を制限（以
下トリミングと呼ぶ）する場合は、一般には図６に示す
ような二重露光法がよく用いられる。ここでレジストは
感光部分が可溶となるポジタイプのものを用いている。
下トリミングと呼ぶ）する場合は、一般には図６に示す
ような二重露光法がよく用いられる。ここでレジストは
感光部分が可溶となるポジタイプのものを用いている。
【００１６】まず、図６（ａ）に示すように、基板６２
上のレジスト６１全体に二光束干渉露光を行い、続いて
回折格子のサイズに合わせたフォトマスク６４を重ねて
二回目の露光（図６（ｂ））を行う。これをベーク後現
像すると、感光した部分のフォトレジスト６２は溶出す
るため、トリミングされた図６（ｃ）のようなフォトレ
ジストパターン６３が得られる。また、別の例として
は、図７に示すようにフォトマスク７４の上から二光束
干渉露光を行い（図７（ａ））、回折格子のパターニン
グと同時にトリミングを行うことも可能である。
上のレジスト６１全体に二光束干渉露光を行い、続いて
回折格子のサイズに合わせたフォトマスク６４を重ねて
二回目の露光（図６（ｂ））を行う。これをベーク後現
像すると、感光した部分のフォトレジスト６２は溶出す
るため、トリミングされた図６（ｃ）のようなフォトレ
ジストパターン６３が得られる。また、別の例として
は、図７に示すようにフォトマスク７４の上から二光束
干渉露光を行い（図７（ａ））、回折格子のパターニン
グと同時にトリミングを行うことも可能である。
【００１７】図８は基板に不透明基板を用いた場合の、
本発明を利用した回折格子の作製工程を示す。
本発明を利用した回折格子の作製工程を示す。
【００１８】まず、図８（ａ）のように不透明基板８０
上に透明材料膜８１を形成する。成膜方法としては、そ
の材料によりスパッタリング、ＣＶＤなどの方法がとら
れる。基板がシリコンの場合は熱酸化ＳｉＯ2膜がその
まま利用できる。次に透明材料８１を成膜した面を表側
とし、不透明基板８０の裏側から開口部の加工を行う。
この加工は、例えば、まず不透明基板の裏側にレジスト
を塗布しパターンを形成する。そしてこのレジストパタ
ーン８２をマスクとしてウェットエッチングにより不透
明材料を加工する（図８（ｂ））。このとき、最終点は
図８（ａ）で成膜した透明材料膜８１のところまでであ
る。したがって、この界面まで加工が進んだ状態での開
口部の形状をあらかじめ考慮して、マスクにするフォト
レジストパターン８２の設計を行う必要がある。
上に透明材料膜８１を形成する。成膜方法としては、そ
の材料によりスパッタリング、ＣＶＤなどの方法がとら
れる。基板がシリコンの場合は熱酸化ＳｉＯ2膜がその
まま利用できる。次に透明材料８１を成膜した面を表側
とし、不透明基板８０の裏側から開口部の加工を行う。
この加工は、例えば、まず不透明基板の裏側にレジスト
を塗布しパターンを形成する。そしてこのレジストパタ
ーン８２をマスクとしてウェットエッチングにより不透
明材料を加工する（図８（ｂ））。このとき、最終点は
図８（ａ）で成膜した透明材料膜８１のところまでであ
る。したがって、この界面まで加工が進んだ状態での開
口部の形状をあらかじめ考慮して、マスクにするフォト
レジストパターン８２の設計を行う必要がある。
【００１９】続いて透明材料上にフォトレジスト８３を
塗布し、以降は透明材料の場合と同様に、二光束干渉法
を利用して不透明基板の裏側、すなわち開口部より露光
を行い現像すると、露光と現像作用の相殺により矩形の
フォトレジストパターン８４が得られる。その後、この
レジストパターンを用いて透明材料を加工することによ
り回折格子を得る。この方法によると、回折格子作製用
の所望するフォトレジストのパターニングを得ると同時
にトリミングが行われることになる。なお、透明材料膜
８１は単層膜には限らない。
塗布し、以降は透明材料の場合と同様に、二光束干渉法
を利用して不透明基板の裏側、すなわち開口部より露光
を行い現像すると、露光と現像作用の相殺により矩形の
フォトレジストパターン８４が得られる。その後、この
レジストパターンを用いて透明材料を加工することによ
り回折格子を得る。この方法によると、回折格子作製用
の所望するフォトレジストのパターニングを得ると同時
にトリミングが行われることになる。なお、透明材料膜
８１は単層膜には限らない。
【００２０】
【発明の効果】回折格子作製用フォトレジストに対する
二光束露光を、基板のレジスト塗布面を表側として、該
基板の裏側から行うことにより、パターンの断面形状が
台形になることが抑制され、デューティが０．５のフォ
トレジストパターンが得られるため、このパターンから
作製される回折格子の光学特性も向上する。
二光束露光を、基板のレジスト塗布面を表側として、該
基板の裏側から行うことにより、パターンの断面形状が
台形になることが抑制され、デューティが０．５のフォ
トレジストパターンが得られるため、このパターンから
作製される回折格子の光学特性も向上する。
【００２１】また、特に不透明基板の場合については、
基板自体をマスクとして利用することにより、短時間で
大面積の露光が可能な二光束干渉露光法で同時にトリミ
ングも行われることとなり、生産性が向上する。
基板自体をマスクとして利用することにより、短時間で
大面積の露光が可能な二光束干渉露光法で同時にトリミ
ングも行われることとなり、生産性が向上する。
【図１】本発明のパターニングプロセスを表す断面図で
ある。
ある。
【図２】通常の二光束干渉露光法を説明する断面図であ
る。
る。
【図３】従来の二光束干渉露光法により得られるパター
ン断面形状の不都合を表す図である。
ン断面形状の不都合を表す図である。
【図４】二光束干渉露光装置を表す平面図である。
【図５】二光束干渉法のパターニングについて示した断
面図である。
面図である。
【図６】二重露光法によるトリミングを表す断面図であ
る。
る。
【図７】別のトリミング方法を表す断面図である。
【図８】本発明の別の実施例を表す断面図である。
１１、５１ フォトレジスト １２ 透明基板 １４ フォトレジストパターン ４０ 可変アッテネータ ４６ 試料基板 ４８ 試料台（回転微動ステージ） ５２ 基板 ８０ 不透明基板 ８１ 透明材料膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 訓明 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 南 功治 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 二光束干渉露光法を用いた回折格子作製
方法において、透明基板上にレジストを塗布、乾燥し、
該透明基板のレジスト塗布面とは反対側から二光束によ
る露光を行った後現像を行い、得られるフォトレジスト
パターンをマスクとして基板をエッチングすることを特
徴とする回折格子作製方法。 - 【請求項２】 二光束干渉露光法を用いた回折格子作製
方法において、不透明基板上に透明材料膜を形成した
後、該不透明基板の透明材料膜面とは反対側から開口部
を形成し、続いて前記透明材料膜上にレジストを塗布、
乾燥し、前記開口部を通して二光束の露光を行った後現
像を行い、得られるフォトレジストパターンをマスクと
して透明材料をエッチングすることを特徴とする回折格
子作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6200528A JPH0862412A (ja) | 1994-08-25 | 1994-08-25 | 回折格子作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6200528A JPH0862412A (ja) | 1994-08-25 | 1994-08-25 | 回折格子作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0862412A true JPH0862412A (ja) | 1996-03-08 |
Family
ID=16425814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6200528A Pending JPH0862412A (ja) | 1994-08-25 | 1994-08-25 | 回折格子作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0862412A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100388232B1 (ko) * | 2000-08-22 | 2003-06-19 | (주)해빛정보 | 유리기판상의 격자패턴 형성방법 |
-
1994
- 1994-08-25 JP JP6200528A patent/JPH0862412A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100388232B1 (ko) * | 2000-08-22 | 2003-06-19 | (주)해빛정보 | 유리기판상의 격자패턴 형성방법 |
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