JPH07159609A - 回折格子及び干渉露光装置 - Google Patents
回折格子及び干渉露光装置Info
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- JPH07159609A JPH07159609A JP5309101A JP30910193A JPH07159609A JP H07159609 A JPH07159609 A JP H07159609A JP 5309101 A JP5309101 A JP 5309101A JP 30910193 A JP30910193 A JP 30910193A JP H07159609 A JPH07159609 A JP H07159609A
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- 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
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70325—Resolution enhancement techniques not otherwise provided for, e.g. darkfield imaging, interfering beams, spatial frequency multiplication, nearfield lenses or solid immersion lenses
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- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ハ−フミラ−方式のビームスプリッタによる
干渉ノイズの発生が抑圧され、高コントラストで大面積
にわたって均一な干渉縞をレジスト上に形成できる方法
を提供する。 【構成】 コヒ−レント光源１１から出射した光は対物
レンズ１２で絞られスペイシャルフィルタ１２１を通
り、コリメ−トレンズ１３により平行光となり、回折格
子１４に入射する。透過した０次光は遮光板１５によ
り、遮光され、回折した±１次光は２枚のミラ−１６,
１７により反射されて露光位置Ａで重ね合わされて露光
される。回折格子１４は、中心から、同心円状に周辺部
に向かって深さが深くなっていて、コヒ−レント光源の
強度分布を補償するごとく回折効率が制御されており、
全露光面にわたって均一で高コントラストの干渉縞を形
成可能ならしめる。
干渉ノイズの発生が抑圧され、高コントラストで大面積
にわたって均一な干渉縞をレジスト上に形成できる方法
を提供する。 【構成】 コヒ−レント光源１１から出射した光は対物
レンズ１２で絞られスペイシャルフィルタ１２１を通
り、コリメ−トレンズ１３により平行光となり、回折格
子１４に入射する。透過した０次光は遮光板１５によ
り、遮光され、回折した±１次光は２枚のミラ−１６,
１７により反射されて露光位置Ａで重ね合わされて露光
される。回折格子１４は、中心から、同心円状に周辺部
に向かって深さが深くなっていて、コヒ−レント光源の
強度分布を補償するごとく回折効率が制御されており、
全露光面にわたって均一で高コントラストの干渉縞を形
成可能ならしめる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光情報処理分野、あるい
は光応用計測分野に使用する回折格子の製造方法及び干
渉露光装置に関するものである。
は光応用計測分野に使用する回折格子の製造方法及び干
渉露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、回折格子は結合器、偏光器、分波
器、反射器、波長フィルタ、モ−ド変換器等、種々の受
動素子として広く用いられ、また光波制御用の機能素子
にも応用できることから、光集積回路構成上、最も重要
な要素の一つである。また、干渉露光装置は、操作も簡
単で、かつ大面積露光が可能であることから、回折格子
を作製するのに広く用いられている。
器、反射器、波長フィルタ、モ−ド変換器等、種々の受
動素子として広く用いられ、また光波制御用の機能素子
にも応用できることから、光集積回路構成上、最も重要
な要素の一つである。また、干渉露光装置は、操作も簡
単で、かつ大面積露光が可能であることから、回折格子
を作製するのに広く用いられている。
【０００３】以下に従来の回折格子、及び干渉露光装置
について、説明する。図９は従来の位相型回折格子の１
例を示す模式図、図１０は従来のフォトリソグラフィに
よる回折格子の製造工程を説明する素子の断面図、図１
１は干渉露光装置の概略構成例、また図１２は前記干渉
露光装置を用いた回折格子の製造工程を説明する素子の
断面図を示すものである。
について、説明する。図９は従来の位相型回折格子の１
例を示す模式図、図１０は従来のフォトリソグラフィに
よる回折格子の製造工程を説明する素子の断面図、図１
１は干渉露光装置の概略構成例、また図１２は前記干渉
露光装置を用いた回折格子の製造工程を説明する素子の
断面図を示すものである。
【０００４】従来の位相型回折格子は、図９のように凹
凸部で山と谷の段差はどの部分でも均一となる如く設計
されている。そのような回折格子をフォトリソグラフィ
で製作する従来技術を以下に説明すると、図１０（ａ）
ではまず光学基板１０１上にフォトレジスト１０２を約
３μｍの厚さにスピンナ−で塗布する。次に（ｂ）で９
０℃で２０分間プリベ−クした後、パタ−ニングしたフ
ォトマスク１０３を密着して、露光する。次に（ｃ）で
は現像液（シプレ−社製ＭＦ３１２：水＝１：１）で現
像し、純水で１分間リンスする。次にポストベ−ク後、
ドライエッチングで光学結晶基板上にパタ−ンを転写す
ると出来上がる。
凸部で山と谷の段差はどの部分でも均一となる如く設計
されている。そのような回折格子をフォトリソグラフィ
で製作する従来技術を以下に説明すると、図１０（ａ）
ではまず光学基板１０１上にフォトレジスト１０２を約
３μｍの厚さにスピンナ−で塗布する。次に（ｂ）で９
０℃で２０分間プリベ−クした後、パタ−ニングしたフ
ォトマスク１０３を密着して、露光する。次に（ｃ）で
は現像液（シプレ−社製ＭＦ３１２：水＝１：１）で現
像し、純水で１分間リンスする。次にポストベ−ク後、
ドライエッチングで光学結晶基板上にパタ−ンを転写す
ると出来上がる。
【０００５】従来の別の回折格子製作技術としての干渉
露光装置は、１例として図１１のようにコヒ−レント光
源１１１からでた光が、対物レンズで絞られ、スペイシ
ャルフィルタ１１２１を通り、コリメ−トレンズ１１３
で平行光とされ、ミラ−１１４で反射され、ビ−ムスプ
リッタ１１５により、２光束に分けられる。２つの光
は、ミラ−１１６，１１７でそれぞれ反射され、露光位
置Ｃで干渉する。この装置を用いて作製する回折格子の
製造方法は以下の通りである。
露光装置は、１例として図１１のようにコヒ−レント光
源１１１からでた光が、対物レンズで絞られ、スペイシ
ャルフィルタ１１２１を通り、コリメ−トレンズ１１３
で平行光とされ、ミラ−１１４で反射され、ビ−ムスプ
リッタ１１５により、２光束に分けられる。２つの光
は、ミラ−１１６，１１７でそれぞれ反射され、露光位
置Ｃで干渉する。この装置を用いて作製する回折格子の
製造方法は以下の通りである。
【０００６】図１２（ａ）では光学基板１２１上にレジ
スト１２２をスピンナ−で０．２μｍの厚さに塗布す
る。ここで用いたレジストはシプレ−社製のＡＺ１４０
０である。次に９０℃で、２０分間プリベ−クした後、
マッチングオイルでサンプル台に固定する。ここで、マ
ッチングオイルは、基板裏面からの反射光を吸収する役
目を果たす。図（ｂ）でＨｅ−Ｃｄレ−ザ（λ＝４４
１．６ｎｍ）を用いた干渉露光法により露光する。（露
光量４５ｍＪ／ｃｍ2、θ＝３３．５゜）次に現像液
（ＭＦ３１２：水＝１：１）で５秒間現像し、純水で１
分間リンスした後ポストベ−クを９０℃で２５分間行う
と、図（ｃ）となり、レジスト上に回折格子１２２ａが
できあがる。
スト１２２をスピンナ−で０．２μｍの厚さに塗布す
る。ここで用いたレジストはシプレ−社製のＡＺ１４０
０である。次に９０℃で、２０分間プリベ−クした後、
マッチングオイルでサンプル台に固定する。ここで、マ
ッチングオイルは、基板裏面からの反射光を吸収する役
目を果たす。図（ｂ）でＨｅ−Ｃｄレ−ザ（λ＝４４
１．６ｎｍ）を用いた干渉露光法により露光する。（露
光量４５ｍＪ／ｃｍ2、θ＝３３．５゜）次に現像液
（ＭＦ３１２：水＝１：１）で５秒間現像し、純水で１
分間リンスした後ポストベ−クを９０℃で２５分間行う
と、図（ｃ）となり、レジスト上に回折格子１２２ａが
できあがる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の干渉露光装置では、(1)ビ−ムスプリッタの裏面
の反射による、干渉ノイズが発生すること、(2)ビ−ム
スプリッタで分割される２光束の強度比（分割比）が
１：１になり難いこと、(3)レ−ザの強度分布が光軸に
対して非対称性をもつと、光路の非対称性から露光面で
強度の異なる２光束が干渉する結果、干渉縞のコントラ
ストに劣化を生じ、干渉縞に不均一性が生じるなどの問
題点を有していた。さらに(4)光学系が大型化し、空気
のゆらぎ、外部からの振動に対して、干渉縞が揺らぎ易
かった。そこで、スペックルノイズを抑圧し、高コント
ラストの干渉縞を得るために、コンパクトで操作性の良
い干渉光学系をどのように構成するかという課題があっ
た。
従来の干渉露光装置では、(1)ビ−ムスプリッタの裏面
の反射による、干渉ノイズが発生すること、(2)ビ−ム
スプリッタで分割される２光束の強度比（分割比）が
１：１になり難いこと、(3)レ−ザの強度分布が光軸に
対して非対称性をもつと、光路の非対称性から露光面で
強度の異なる２光束が干渉する結果、干渉縞のコントラ
ストに劣化を生じ、干渉縞に不均一性が生じるなどの問
題点を有していた。さらに(4)光学系が大型化し、空気
のゆらぎ、外部からの振動に対して、干渉縞が揺らぎ易
かった。そこで、スペックルノイズを抑圧し、高コント
ラストの干渉縞を得るために、コンパクトで操作性の良
い干渉光学系をどのように構成するかという課題があっ
た。
【０００８】本発明は、上記の課題を解決する新規な回
折格子ならびに、大面積にわたって、均一で高コントラ
ストの干渉縞を安定に感光媒体上に形成するコンパクト
な干渉露光装置を提供することを目的とするものであ
る。
折格子ならびに、大面積にわたって、均一で高コントラ
ストの干渉縞を安定に感光媒体上に形成するコンパクト
な干渉露光装置を提供することを目的とするものであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の干渉露光装置は、コヒ−レント光源がスペ
イシャルフィルタを通過した後、波面分割手段としての
所定回折格子を通過し、回折光がミラ−で反射され、所
定位置で干渉することを特徴としている。
に、本発明の干渉露光装置は、コヒ−レント光源がスペ
イシャルフィルタを通過した後、波面分割手段としての
所定回折格子を通過し、回折光がミラ−で反射され、所
定位置で干渉することを特徴としている。
【００１０】また、本発明の回折格子はコヒ−レント光
源の強度分布を相殺するように、部分ごとに深さの違う
回折格子である。
源の強度分布を相殺するように、部分ごとに深さの違う
回折格子である。
【００１１】
【作用】本発明は上記の方法により、ビ−ムスプリッタ
の代わりに、回折格子を使うため、ビ−ムスプリッタの
裏面反射による干渉ノイズが抑圧され、また、光路の対
称性から２光束間の光路差がほぼ等しい所定位置で露光
することが可能となり、露光強度が等しく、コントラス
トが良く均一な干渉縞が形成される。また、回折格子の
深さは、以下に述べるようにして決定して全面にわたっ
てほぼ均一なコントラストを実現している。レ−ザ−の
強度分布が例えば図１３のような、ガウス分布を持って
いるとする。領域１，２，３でレ−ザ−の強度が１００
％、９０％、７０％と減少するとする。図１４は矩形型
グレ−ティングの凹凸によって透過光に与えられる位相
差φと回折効率の関係である。この時ピ−クから９０
％、７０％と回折効率が減少する時のφ／２の値から、
以下の式によりφの所定値を得るためのｄが決まる。
の代わりに、回折格子を使うため、ビ−ムスプリッタの
裏面反射による干渉ノイズが抑圧され、また、光路の対
称性から２光束間の光路差がほぼ等しい所定位置で露光
することが可能となり、露光強度が等しく、コントラス
トが良く均一な干渉縞が形成される。また、回折格子の
深さは、以下に述べるようにして決定して全面にわたっ
てほぼ均一なコントラストを実現している。レ−ザ−の
強度分布が例えば図１３のような、ガウス分布を持って
いるとする。領域１，２，３でレ−ザ−の強度が１００
％、９０％、７０％と減少するとする。図１４は矩形型
グレ−ティングの凹凸によって透過光に与えられる位相
差φと回折効率の関係である。この時ピ−クから９０
％、７０％と回折効率が減少する時のφ／２の値から、
以下の式によりφの所定値を得るためのｄが決まる。
【００１２】φ＝２πｄ（ｎ−１）／λ （１）
φ：位相差 ｄ：回折格子の深さ ｎ：回折格子を構成する材料の屈折率 λ：光源の波長 回折効率が２８％、３６％、４０％の時の凹凸段差をｄ
1、ｄ2、ｄ3とすると、図５に示すように領域１、２、
３の深さがそれぞれｄ1、ｄ2、ｄ3とすれば対応するレ
−ザ光の強度と回折効率の積がほぼ一定となって、全面
ほぼ均一な光強度の２光束が得られ、均一な干渉縞をレ
ジスト上に形成することができる。
φ：位相差 ｄ：回折格子の深さ ｎ：回折格子を構成する材料の屈折率 λ：光源の波長 回折効率が２８％、３６％、４０％の時の凹凸段差をｄ
1、ｄ2、ｄ3とすると、図５に示すように領域１、２、
３の深さがそれぞれｄ1、ｄ2、ｄ3とすれば対応するレ
−ザ光の強度と回折効率の積がほぼ一定となって、全面
ほぼ均一な光強度の２光束が得られ、均一な干渉縞をレ
ジスト上に形成することができる。
【００１３】また、分割領域をもっと細かくすること
で、より均一な干渉縞を形成することが可能となる。
で、より均一な干渉縞を形成することが可能となる。
【００１４】
（実施例１）以下本発明の実施例１について図面を参照
しながら説明する。図１は本発明の実施例１を示す干渉
露光装置の概略図である。
しながら説明する。図１は本発明の実施例１を示す干渉
露光装置の概略図である。
【００１５】空間フィルタリング光学系の１例として、
コヒ−レント光源１１から出射した光は対物レンズ１２
で集光され、スペイシャルフィルタ１２を通り、コリメ
−トレンズ１３により平行光となり、両面に反射防止膜
をコ−ティングした回折格子１４を通過する。前記回折
格子１４は通常のフォトリソグラフィで製作された均一
な回折効率を有するものでもよいが、望ましくは以下に
実施例４，５で述べる特徴を有する回折効率分布型に構
成する。前記回折格子１４を通ると光は以下の式によ
り、角度θで回折する。
コヒ−レント光源１１から出射した光は対物レンズ１２
で集光され、スペイシャルフィルタ１２を通り、コリメ
−トレンズ１３により平行光となり、両面に反射防止膜
をコ−ティングした回折格子１４を通過する。前記回折
格子１４は通常のフォトリソグラフィで製作された均一
な回折効率を有するものでもよいが、望ましくは以下に
実施例４，５で述べる特徴を有する回折効率分布型に構
成する。前記回折格子１４を通ると光は以下の式によ
り、角度θで回折する。
【００１６】２ｄｓｉｎθ＝ｎλ （２）
ｄ：回折格子のピッチ θ：回折角 ｎ：回折光の次数 λ：入射光の波長 回折格子１４を透過した０次光は、遮光板１５により遮
光される。回折した１次光はミラ−１６、１７により反
射され露光位置Ａに設けた感光材料１８で干渉する。こ
こで露光位置Ａは図示しているように位相格子上の１点
Ｐ1からの回折光の光路は、ミラ−１６，１７を各々反
射する両光線について等しい点Ｐ2で交わる如く設定可
能である。回折格子は図１（ｂ）に示すようなくさび型
断面形状を有する基板上に形成して、干渉ノイズをより
低く抑えることも可能である。
ｄ：回折格子のピッチ θ：回折角 ｎ：回折光の次数 λ：入射光の波長 回折格子１４を透過した０次光は、遮光板１５により遮
光される。回折した１次光はミラ−１６、１７により反
射され露光位置Ａに設けた感光材料１８で干渉する。こ
こで露光位置Ａは図示しているように位相格子上の１点
Ｐ1からの回折光の光路は、ミラ−１６，１７を各々反
射する両光線について等しい点Ｐ2で交わる如く設定可
能である。回折格子は図１（ｂ）に示すようなくさび型
断面形状を有する基板上に形成して、干渉ノイズをより
低く抑えることも可能である。
【００１７】ビ−ムスプリッタの代わりに両面反射防止
膜を施した回折格子を用いたことで、ビ−ムスプリッタ
による干渉ノイズを防ぎ、コヒ−レント光源の強度分布
をなくし、２光束の強度の非対称性も解消され、この干
渉露光装置を用いて均一な回折格子を作製することがで
きる。従来のビ−ムスプリッタはハ−フミラ−を片面に
使用するので、裏側の片面に反射防止膜をコ−ティング
しても無視できない干渉縞を生じたが、本発明では両面
コ−トが可能なので、裏面反射光の抑圧効果が数百倍以
上改善された。以下に本実施例の干渉露光装置を用いた
回折格子の製造方法について説明する。図２はその製造
方法工程中の素子の断面図である。
膜を施した回折格子を用いたことで、ビ−ムスプリッタ
による干渉ノイズを防ぎ、コヒ−レント光源の強度分布
をなくし、２光束の強度の非対称性も解消され、この干
渉露光装置を用いて均一な回折格子を作製することがで
きる。従来のビ−ムスプリッタはハ−フミラ−を片面に
使用するので、裏側の片面に反射防止膜をコ−ティング
しても無視できない干渉縞を生じたが、本発明では両面
コ−トが可能なので、裏面反射光の抑圧効果が数百倍以
上改善された。以下に本実施例の干渉露光装置を用いた
回折格子の製造方法について説明する。図２はその製造
方法工程中の素子の断面図である。
【００１８】光学基板の裏面は、裏面反射を防ぐよう
に、あらかじめ研磨してすりガラス状にしておく。
に、あらかじめ研磨してすりガラス状にしておく。
【００１９】図２（ａ）において基板２１上にレジスト
を２２を０．２μｍの厚さに形成する。次に９０℃で２
０分間プリベ−クした後、基板の裏面２１ａに黒色液体
である活性炭を水で溶いたものを塗布する。（ｂ）で
は、図１の干渉露光装置で露光する。（ｃ）では現像液
（ＭＦ３１２：水＝１：１）で現像し、純水で１分間リ
ンスする。その後、９０℃で２５分間ポストベ−クをす
ると回折格子２２ａが出来上がる。このようにして得ら
れる回折格子２２ａは、大きさとして２０ｍｍ×２０ｍ
ｍの範囲で回折効率３０％±１％の均一な効率が得られ
た。
を２２を０．２μｍの厚さに形成する。次に９０℃で２
０分間プリベ−クした後、基板の裏面２１ａに黒色液体
である活性炭を水で溶いたものを塗布する。（ｂ）で
は、図１の干渉露光装置で露光する。（ｃ）では現像液
（ＭＦ３１２：水＝１：１）で現像し、純水で１分間リ
ンスする。その後、９０℃で２５分間ポストベ−クをす
ると回折格子２２ａが出来上がる。このようにして得ら
れる回折格子２２ａは、大きさとして２０ｍｍ×２０ｍ
ｍの範囲で回折効率３０％±１％の均一な効率が得られ
た。
【００２０】（実施例２）以下本発明の実施例２につい
て図面を参照しながら説明する。図３は本発明の実施例
２を示す干渉露光装置の概略図である。コヒ−レント光
源から出射した光が対物レンズで絞られ、スペイシャル
フィルタを通り、コリメ−トレンズで平行光となり、回
折格子に入ると角度θで回折し、ミラ−で反射する。こ
こまでは実施例１と同じであるが、違うのは、ミラ−の
角度を変え、干渉縞のピッチを微小に変えることであ
る。
て図面を参照しながら説明する。図３は本発明の実施例
２を示す干渉露光装置の概略図である。コヒ−レント光
源から出射した光が対物レンズで絞られ、スペイシャル
フィルタを通り、コリメ−トレンズで平行光となり、回
折格子に入ると角度θで回折し、ミラ−で反射する。こ
こまでは実施例１と同じであるが、違うのは、ミラ−の
角度を変え、干渉縞のピッチを微小に変えることであ
る。
【００２１】このように本実施例によれば干渉縞のピッ
チを微小に変化させることを行うことができる。ここ
で、２つのミラ−を対称型光路となるよう同じだけ動か
したが、片側のミラ−のみ微小回転して干渉縞のピッチ
を変えても良い。
チを微小に変化させることを行うことができる。ここ
で、２つのミラ−を対称型光路となるよう同じだけ動か
したが、片側のミラ−のみ微小回転して干渉縞のピッチ
を変えても良い。
【００２２】（実施例３）以下本発明の実施例３につい
て図面を参照しながら、説明する。図４は本発明の実施
例３を示す干渉露光装置の概略図である。
て図面を参照しながら、説明する。図４は本発明の実施
例３を示す干渉露光装置の概略図である。
【００２３】コヒ−レント光源４１から出射した光は、
対物レンズ４２で絞られ、スペイシャルフィルタ４２１
を通り、発散光のまま回折格子４３に入射する。透過し
た０次光は遮光板４４により遮光され、回折した±１次
光は、ミラ−４５，４６により、それぞれ反射され、基
準の露光位置Ｂに設けた感光材料４７に到達し、干渉す
る。ここで、基準の露光位置Ｂは図４の回折格子４３が
照射光学系の光軸と交わる点Ｑ1から回折した±１次光
が再び交わる点Ｑ2を含む如く、ミラ−４５、４６（各
々、光軸に平行）の位置とともに設定されている。さら
に次のような効果も得られる。前記露光位置Ｂを前後Ｂ
1，あるいはＢ2に動かすと、干渉縞のピッチが微小に変
わる。基準位置Ｂよりａ1だけ、前側の位置Ｂ1でピッチ
がδ1だけ短い干渉縞が、また同じくａ2だけ後ろ側の位
置Ｂ2でピッチがδ2だけ長い格子パタ−ンが得られる。
対物レンズ４２で絞られ、スペイシャルフィルタ４２１
を通り、発散光のまま回折格子４３に入射する。透過し
た０次光は遮光板４４により遮光され、回折した±１次
光は、ミラ−４５，４６により、それぞれ反射され、基
準の露光位置Ｂに設けた感光材料４７に到達し、干渉す
る。ここで、基準の露光位置Ｂは図４の回折格子４３が
照射光学系の光軸と交わる点Ｑ1から回折した±１次光
が再び交わる点Ｑ2を含む如く、ミラ−４５、４６（各
々、光軸に平行）の位置とともに設定されている。さら
に次のような効果も得られる。前記露光位置Ｂを前後Ｂ
1，あるいはＢ2に動かすと、干渉縞のピッチが微小に変
わる。基準位置Ｂよりａ1だけ、前側の位置Ｂ1でピッチ
がδ1だけ短い干渉縞が、また同じくａ2だけ後ろ側の位
置Ｂ2でピッチがδ2だけ長い格子パタ−ンが得られる。
【００２４】このように、本実施例によれば、露光位置
を前後に変えることで、実施例２よりも精度よく、簡単
に干渉縞のピッチを変えることが出来る。特にミラ−の
回転調整機構は振動に対して安定性を保持するのが困難
であるが、前後動の直線的移動機構は容易に安定性を確
保できる。
を前後に変えることで、実施例２よりも精度よく、簡単
に干渉縞のピッチを変えることが出来る。特にミラ−の
回転調整機構は振動に対して安定性を保持するのが困難
であるが、前後動の直線的移動機構は容易に安定性を確
保できる。
【００２５】（実施例４）以下本発明の実施例４につい
て図面を参照しながら説明する。図５は、本発明の実施
例４として、実施例１に用いた回折格子３４の詳細な構
造を説明する概略図、図６はその製造工程における素子
の断面図を示すものである。
て図面を参照しながら説明する。図５は、本発明の実施
例４として、実施例１に用いた回折格子３４の詳細な構
造を説明する概略図、図６はその製造工程における素子
の断面図を示すものである。
【００２６】回折格子は図５のように領域１，２，３の
順に同心円状に深さがｄ1，ｄ2，ｄ3（ｄ1〈ｄ2〈ｄ3）
となっている。ｄ1，ｄ2，ｄ3は回折効率がそれぞれ２
８％、３６％、４０％となっており、図１４のグラフと
式（１）より深さはｄ1＝０．５５４μｍ、ｄ2＝０．７
３１μｍ、ｄ3＝０．９０６μｍとなっている。図６
（ａ）では光学基板６１上にクロ−ム薄膜（Ｃｒ）で均
一なパタ−ンを形成する。次に（ｂ）で領域１のみを覆
い、領域２，３のみをドライエッチングできるように、
レジストを塗布し、ＣＦ4ガスでドライエッチングす
る。次に（ｃ）では、領域１，２を覆い領域３のみ、再
びエッチングされるようにレジストを塗布し、ドライエ
ッチングする。（ｄ）では、領域２，３を覆い、領域１
のみエッチングされるようにレジストを塗布し、
（ｂ），（ｃ）よりも短い時間でドライエッチングす
る。このようにして領域１，２，３の順に同心円状に深
さが深くなっている、回折格子２１ａが出来上がる。領
域ごとに異なる段差をつける別の方法も当該業者には明
かであろう。例えば、全面をまず、段差ｄ1で均一にエ
ッチングする。次に領域１のみを遮蔽して、ｄ2−ｄ1だ
けエッチングし、最後に領域１と２を遮蔽してｄ3−ｄ2
−ｄ1だけエッチングしてもよい。
順に同心円状に深さがｄ1，ｄ2，ｄ3（ｄ1〈ｄ2〈ｄ3）
となっている。ｄ1，ｄ2，ｄ3は回折効率がそれぞれ２
８％、３６％、４０％となっており、図１４のグラフと
式（１）より深さはｄ1＝０．５５４μｍ、ｄ2＝０．７
３１μｍ、ｄ3＝０．９０６μｍとなっている。図６
（ａ）では光学基板６１上にクロ−ム薄膜（Ｃｒ）で均
一なパタ−ンを形成する。次に（ｂ）で領域１のみを覆
い、領域２，３のみをドライエッチングできるように、
レジストを塗布し、ＣＦ4ガスでドライエッチングす
る。次に（ｃ）では、領域１，２を覆い領域３のみ、再
びエッチングされるようにレジストを塗布し、ドライエ
ッチングする。（ｄ）では、領域２，３を覆い、領域１
のみエッチングされるようにレジストを塗布し、
（ｂ），（ｃ）よりも短い時間でドライエッチングす
る。このようにして領域１，２，３の順に同心円状に深
さが深くなっている、回折格子２１ａが出来上がる。領
域ごとに異なる段差をつける別の方法も当該業者には明
かであろう。例えば、全面をまず、段差ｄ1で均一にエ
ッチングする。次に領域１のみを遮蔽して、ｄ2−ｄ1だ
けエッチングし、最後に領域１と２を遮蔽してｄ3−ｄ2
−ｄ1だけエッチングしてもよい。
【００２７】このように本実施例によれば、回折格子の
深さを中心から同心円状に深くすることで、コヒ−レン
ト光源の強度分布を打ち消し、大面積露光を可能とす
る。
深さを中心から同心円状に深くすることで、コヒ−レン
ト光源の強度分布を打ち消し、大面積露光を可能とす
る。
【００２８】（実施例５）以下本発明の実施例５につい
て図面を参照しながら説明する。図７は本発明の実施例
５を示す回折格子である。図８はその製造工程における
素子の断面図である。
て図面を参照しながら説明する。図７は本発明の実施例
５を示す回折格子である。図８はその製造工程における
素子の断面図である。
【００２９】回折格子は領域１，２，３の順に中心から
左右に向かって深さがｄ1，ｄ2，ｄ 3（ｄ1＜ｄ2＜ｄ3）
となっており、深さはそれぞれｄ1＝０．５５４μｍ、
ｄ2＝０．７３１μｍ、ｄ3＝０．９０６μｍとなってい
る。この場合は全面均一な大面積露光を必要とせず、例
えば細長い導波路上に回折格子を形成するような、場合
に適する。
左右に向かって深さがｄ1，ｄ2，ｄ 3（ｄ1＜ｄ2＜ｄ3）
となっており、深さはそれぞれｄ1＝０．５５４μｍ、
ｄ2＝０．７３１μｍ、ｄ3＝０．９０６μｍとなってい
る。この場合は全面均一な大面積露光を必要とせず、例
えば細長い導波路上に回折格子を形成するような、場合
に適する。
【００３０】図８（ａ）では光学基板上８１にＣｒで均
一なパタ−ンを形成する。次に（ｂ）で領域１のみを覆
い、領域２，３のみをパタ−ニングできるようにレジス
トを塗布し、ＣＦ4ガスでドライエッチングする。次に
（ｃ）では、領域１，２を覆い領域３のみ、再びエッチ
ングされるようにレジストを塗布し、ドライエッチング
する。（ｄ）では、領域２，３を覆い、領域１のみエッ
チングされるようにレジストを形成し、（ｂ），（ｃ）
よりも短い時間でドライエッチングする。このようにし
て領域１，２，３の順に中心から左右に向かって深さが
深くなっている、回折格子が出来上がる。他の露光方法
についても実施例４で述べたと同様に可能である。
一なパタ−ンを形成する。次に（ｂ）で領域１のみを覆
い、領域２，３のみをパタ−ニングできるようにレジス
トを塗布し、ＣＦ4ガスでドライエッチングする。次に
（ｃ）では、領域１，２を覆い領域３のみ、再びエッチ
ングされるようにレジストを塗布し、ドライエッチング
する。（ｄ）では、領域２，３を覆い、領域１のみエッ
チングされるようにレジストを形成し、（ｂ），（ｃ）
よりも短い時間でドライエッチングする。このようにし
て領域１，２，３の順に中心から左右に向かって深さが
深くなっている、回折格子が出来上がる。他の露光方法
についても実施例４で述べたと同様に可能である。
【００３１】このように本実施例においても、全面均一
な大面積露光を必要としない場合に、回折格子の深さを
中心から左右に向かって深さを深くすることにより、一
直線方向には光源の強度分布を補償して均一な回折格子
を形成することができる。
な大面積露光を必要としない場合に、回折格子の深さを
中心から左右に向かって深さを深くすることにより、一
直線方向には光源の強度分布を補償して均一な回折格子
を形成することができる。
【００３２】
【発明の効果】以上のように本発明は従来方式のハ−フ
ミラ−を用いたビ−ムスプリッタのかわりに、回折格子
をビ−ム分割手段に用いたことで平板形状のビ−ムスプ
リッタの裏面反射による干渉ノイズを数百分の一以下に
抑圧できる。またレ−ザ−ビ−ム強度分布がガウス分布
となっていてもの回折格子の＋１次光と−１次光の回折
効率を領域ごとに制御して回折する光束の光量分布の不
均一性も抑圧できるので、レ−ザ光束の利用効率を大幅
に低下させることなく均一な干渉縞をレジスト上に形成
することができる。さらに従来の干渉露光装置よりも小
型でインライン型の光学系が構成でき、しかも機械的振
動に対して極めて安定な構造を取り得るので、コントラ
ストの高い干渉縞の露光、記録が可能となる。このよう
にしてできる均一な回折格子を導波路上に設けて半導体
レ−ザからの出射光を入射させることによって半導体レ
−ザ発振波長を選択、固定することもでき、さらにその
ような安定なグレ−ティングフィ−ドバックを利用した
光波長変換素子を作製することもできる。
ミラ−を用いたビ−ムスプリッタのかわりに、回折格子
をビ−ム分割手段に用いたことで平板形状のビ−ムスプ
リッタの裏面反射による干渉ノイズを数百分の一以下に
抑圧できる。またレ−ザ−ビ−ム強度分布がガウス分布
となっていてもの回折格子の＋１次光と−１次光の回折
効率を領域ごとに制御して回折する光束の光量分布の不
均一性も抑圧できるので、レ−ザ光束の利用効率を大幅
に低下させることなく均一な干渉縞をレジスト上に形成
することができる。さらに従来の干渉露光装置よりも小
型でインライン型の光学系が構成でき、しかも機械的振
動に対して極めて安定な構造を取り得るので、コントラ
ストの高い干渉縞の露光、記録が可能となる。このよう
にしてできる均一な回折格子を導波路上に設けて半導体
レ−ザからの出射光を入射させることによって半導体レ
−ザ発振波長を選択、固定することもでき、さらにその
ような安定なグレ−ティングフィ−ドバックを利用した
光波長変換素子を作製することもできる。
【図１】本発明の実施例１における干渉露光装置の概略
図
図
【図２】本発明の実施例１の干渉露光装置を用いた回折
格子の製造工程における素子の断面図
格子の製造工程における素子の断面図
【図３】本発明の実施例２における干渉露光装置の概略
図
図
【図４】本発明の実施例３における干渉露光装置の概略
図
図
【図５】本発明の実施例４における回折格子の図
【図６】本発明の実施例４における回折格子の製造工程
における素子の断面図
における素子の断面図
【図７】本発明の実施例５における回折格子の図
【図８】本発明の実施例５における回折格子の製造工程
における素子の断面図
における素子の断面図
【図９】従来例の回折格子を示す図
【図１０】従来例の回折格子の製造工程における素子の
断面図
断面図
【図１１】従来例の干渉露光装置を示す図
【図１２】従来例の干渉露光装置を用いた回折格子の製
造工程における素子の断面図
造工程における素子の断面図
【図１３】レ−ザのガウス分布を示す図
【図１４】矩形型グレ−ティングの位相と回折効率の関
係を示す図
係を示す図
１１ コヒ−レント光源 １２ 対物レンズ １２１ スペイシャルフィルタ １３ コリメ−トレンズ １４ 回折格子 １４０ 回折格子 １４１ 反射防止膜 １５ 遮光板 １６ ミラ− １７ ミラ− １８ 感光材料 ２１ 光学基板 ２１ａ 光学基板の裏面 ２２ レジスト ２２ａ 回折格子 ２３ 活性炭 ３１ コヒ−レント光源 ３２ 対物レンズ ３２１ スペイシャルフィルタ ３３ コリメ−トレンズ ３４ 回折格子 ３５ 遮光板 ３６ ミラ− ３７ ミラ− ３８ 感光材料 ３９ ミラ−の角度を変える前の光路 ４０ ミラ−の角度を変えた後の光路 ４１ コヒ−レント光源 ４２ 対物レンズ ４２１ スペイシャルフィルタ ４３ 回折格子 ４４ 遮光板 ４５ ミラ− ４６ ミラ− ４７ 感光材料 ６１ 光学基板 ６１ａ 回折格子 ６２ Ｃｒ ６３ レジスト ７１ 回折格子 ８１ 光学基板 ８１ａ 回折格子 ８２ Ｃｒ ８３ レジスト ９１ 回折格子 １０１ 光学基板 １０１ａ 回折格子 １０２ レジスト １０３ マスク １１１ コヒ−レント光源 １１２ 対物レンズ １１２１ スペイシャルフィルタ １１３ コリメ−トレンズ １１４ ミラ− １１５ ビ−ムスプリッタ １１６ ミラ− １１７ ミラ− １１８ 感光材料 １２１ 光学基板 １２２ レジスト １２２ａ 回折格子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水内 公典 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 中村 真嗣 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】コヒ−レント光源と、空間フィルタリング
光学系と、回折格子とミラ−２つと、遮光板とを少なく
とも含み、前記コヒ−レント光源から出射した光が、前
記空間フィルタリング光学系を通り、前記回折格子に入
射し、前記回折格子を透過した０次光は前記遮光板によ
って遮光され、前記回折格子により回折された±１次光
が前記ミラ−により、反射され、重畳して干渉縞を露光
することを特徴とする干渉露光装置。 - 【請求項２】基板表面に凹凸形状を有する回折格子であ
って、前記凹凸の段差が中心から同心円状に深さが
ｄ1，ｄ2，ｄ3，…ｄi（ｄ1〈ｄ2〈ｄ3…〈ｄi、ｉは２
より大きい整数）となっていることを特徴とする回折格
子。 - 【請求項３】基板表面に凹凸形状を有する回折格子であ
って前記凹凸の段差中心から左右に向かってｄ1，ｄ2，
ｄ3，…〈ｄi（ｄ1〈ｄ2〈ｄ3…〈ｄi、ｉは２より大き
い整数）となっていることを特徴とする回折格子。 - 【請求項４】回折格子に、請求項２または３記載の回折
格子を用いることを特徴とする請求項１記載の干渉露光
装置。 - 【請求項５】ミラ−の角度を変え、露光面の干渉縞のピ
ッチを制御することを特徴とする請求項１記載の干渉露
光装置。 - 【請求項６】干渉露光位置を所定位置から前あるいは後
に設定し、露光面の干渉縞のピッチを制御することを特
徴とする請求項１記載の干渉露光装置。 - 【請求項７】回折格子に入射する球面波の曲率半径を可
変することによって干渉縞のピッチを制御することを特
徴とする請求項１記載の干渉露光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5309101A JPH07159609A (ja) | 1993-12-09 | 1993-12-09 | 回折格子及び干渉露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5309101A JPH07159609A (ja) | 1993-12-09 | 1993-12-09 | 回折格子及び干渉露光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07159609A true JPH07159609A (ja) | 1995-06-23 |
Family
ID=17988905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5309101A Pending JPH07159609A (ja) | 1993-12-09 | 1993-12-09 | 回折格子及び干渉露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07159609A (ja) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001188115A (ja) * | 1999-12-28 | 2001-07-10 | Fujitsu Ltd | 回折格子マスク |
| JP2002162750A (ja) * | 2000-11-27 | 2002-06-07 | Mitsutoyo Corp | 露光装置 |
| KR20020049493A (ko) * | 2000-12-19 | 2002-06-26 | 박호군 | 대면적 홀로그래픽 회절격자 생성방법 및 장치 |
| JP2005331564A (ja) * | 2004-05-18 | 2005-12-02 | Seiko Epson Corp | 薄膜パターンの形成方法及びデバイス |
| JP2007324590A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Asml Holding Nv | リソグラフィシステムにおけるピッチを有する干渉パターンを印刷するためのシステムおよび方法 |
| JP2008160085A (ja) * | 2006-12-01 | 2008-07-10 | Asml Holding Nv | リソグラフィ装置およびデバイス製造方法 |
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| KR100885656B1 (ko) * | 2007-03-09 | 2009-02-26 | 한국기계연구원 | 다중간섭현상을 이용한 미세패턴의 형성장치 및 방법 |
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| CN108549124A (zh) * | 2018-04-12 | 2018-09-18 | 中北大学 | 一种采用脉冲激光加工全息金光栅的装置及方法 |
| JP2021193456A (ja) * | 2016-05-19 | 2021-12-23 | 株式会社ニコン | 露光装置、露光方法および高密度ラインのパターニングのためのｅｕｖリソグラフィシステム |
-
1993
- 1993-12-09 JP JP5309101A patent/JPH07159609A/ja active Pending
Cited By (23)
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