JP2003529680A - 干渉パターンによる基板における材料の選択析出 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 基板上に材料を優先的に析出する方法が開示されている。最大の干渉パターンに一致する基板の領域を選択的に加熱するために、基板に電磁干渉パターンを指向することによって、材料を優先的に析出させることができる。次に、表面温度に基づいて表面に優先的に堆積することができる気相材料に基板を曝露することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、一般に、基板上に指向される干渉パターンによる材料の選択析出に
よるパターン形成方法および同方法によって製造される物品に関する。

【０００２】 背景 基板上に析出される材料をパターン形成するためのさまざまな技術が、開発さ
れてきている。これらの技術の多くは、所望のパターンを作製するためにマスク
の利用を必要としている。たとえば、基板のマスクの上に材料を析出させること
ができる。次に、マスクによって露出されたままであった基板の部分に材料を残
して、マスクを除去することができる。他の技術は、材料の均一なコーティング
を形成することと、コーティングの上にマスクを配置することと、マスクによっ
て露出されたコーティングの部分にエッチングを施すこと、マスクを除去するこ
ととを必要とする。多くの場合、特にパターン寸法が小さい状態である場合には
、マスクは、フォトリソグラフィック技術によって作製される。フォトリソグラ
フィは、フォトレジスト層をコーティングすることと、フォトレジストを選択的
に露光させることと、フォトレジストを現像することと、フォトレジストの現像
（または未現像）部分を除去することと、を通常伴う。これらのステップによっ
てマスクが作製される。マスク作製ステップを含み、マスクに基づくパターン形
成技術は通常、さまざまな処理ステップを必要とし、それぞれのステップは時間
がかかる可能性がある。

【０００３】 発明の概要 本発明は、たとえば、ワイヤグリッド型反射体および／または偏光子または他
の光学素子を作製するために、基板上に材料をパターン形成する方法を提供する
。本発明は、基板上に指向される最大および最小の干渉パターンによって基板を
選択的に加熱することを伴う。干渉パターンによって形成される温度差に基づき
、基板上に材料を優先的に析出することができる。マスクを用いることなく、材
料を優先的に析出するために、本発明の方法を用いることができる。さらに、ほ
んの２、3のステップまたは１つのステップであっても、基板にパターン形成す
るために、本発明の方法を用いることができる。また、異なる干渉パターンによ
って材料を連続的にまたは同時に析出することによって、同一の基板上に重ね合
わされたパターン構造を析出するために、本発明の方法を用いることができる。

【０００４】 一態様において、本発明は、ワイヤグリッド光学素子を作製するために、基板
表面に材料を優先的に析出するための方法を提供する。この方法は、干渉パター
ンに基づいて、基板表面の選択した部分を優先的に加熱するために、基板表面上
に電磁干渉パターンを指向するステップと、気相状態の導体材料に基板を曝露す
ることによって、干渉パターンに基づいて、基板表面上に導体材料を選択的に析
出するステップと、を含む。材料は、表面温度の作用として優先的に堆積させる
ことができる。

【０００５】 一部の実施形態において、干渉パターンを形成するために、基板上で相互可干
渉性ビームを重ねることができ、干渉パターンの寸法によって概ね決定される寸
法の構造を形成するために、材料を析出することができる。これらの実施形態に
おいて、マスクを用いることなく、重ねられるビームのスポットサイズより小さ
い寸法および／または間隔の構造を析出することができる。

【０００６】 本発明はまた、干渉パターンに基づいて、基板表面の部分を優先的に加熱する
電磁干渉パターンを形成するために、基板表面の領域に２つ以上の相互可干渉性
電磁ビームを指向し、円柱レンズが少なくとも１つの電磁ビームの経路に配置さ
れるようにすることと、気相状態の材料に基板を曝露することにより、干渉パタ
ーンに基づいて、基板表面上に材料を選択的に析出することとによって、基板表
面に材料を優先的に析出するための方法を提供する。この材料は、表面温度の作
用として優先的に堆積することができる。円柱レンズの代わりまたは円柱レンズ
に加えて、マイクロレンズ、マイクロレンズアレイ、マイクロプリズム、回折格
子、回折光学素子、球面レンズ、非球面レンズ、非円柱レンズなどの他の光学素
子を１つ以上のビームの経路に配置することもできる。

【０００７】 詳細な説明 本発明の方法は、基板上に材料を優先的に析出する方法に関する。これらの方
法は、一般に、基板上に電磁放射線の干渉パターンを指向することによって、基
板の選択した領域を加熱することを含む。干渉パターンの高強度領域は、基板を
局所的に加熱することができるのに対し、干渉パターンの低強度領域に対応する
基板の領域は、比較的冷たいままである可能性がある。したがって、干渉パター
ンに概ね対応する表面温度分布を形成することができる。すなわち、高めの温度
領域は、一般に、干渉パターンの高い強度領域に対応し、低めの温度領域は一般
に、干渉パターンの低い強度領域に対応する。

【０００８】 干渉パターンに基づいて設定される温度分布による選択析出によって、ワイヤ
グリッド光学素子を作製することができる。選択析出は一般に、干渉パターンに
よって形成される温度分布内で表面温度差の作用として表面に優先的に堆積する
ことができる気相材料に基板を曝露することを伴う。たとえば、干渉パターンに
よって形成される温度範囲にわたって温度と共に変化する固着係数を有する材料
を基板に析出することができる。別の例として、反応のための温度閾値を有する
反応気体（化学析出プロセスに用いられる反応気体など）および干渉パターンに
よって形成される温度分布内の最高表面温度と最低表面温度との間にある材料析
出を用いることができる。

【０００９】 電磁干渉パターンによって基板を加熱することにより、さまざまな周期構造、
反復構造または他の多種多様な構造を基板上に選択的に析出することができ、そ
れによって構造の側部寸法および／または間隔を電磁放射線のスポットサイズよ
り小さくする。この点が、析出される構造の側部寸法がレーザのスポットサイズ
に概ね対応する従来のレーザ化学析出（ＬＣＶＤ）プロセスとの相違点である。
したがって、パターン形成される構造は、たとえば、可視光の波長より相当小さ
い間隔を有するように直接析出されることができる。これは、ワイヤグリッド光
学素子を作製する際に特に有用である場合がある。

【００１０】 本発明の方法を実現するために用いられるシステムに含むことができる構成要
素が、図１に概略的に示されている。システムは、電磁放射線源１００、干渉パ
ターン発生手段１０４、基板１０８を具備することができる。通常、少なくとも
基板は、析出材料に曝露させるために、真空室または他の析出室に含まれる。シ
ステムの他の構成要素は、析出室内または析出室の外側に存在してもよい。一般
に、放射源は、析出室の外側に残っている。

【００１１】 システムの構成に応じて、干渉パターン発生手段１０４は、基板１０８から遠
く離れていてもよく、または基板１０８の表面と一致していてもよい。たとえば
、回折格子が干渉パターン発生手段として用いられる場合には、通常は基板１０
８から一定の距離に位置してもよく、放射源１００と基板１０８との間に位置し
てもよい。相互可干渉性ビームが干渉パターン発生手段と重なっている場合には
、一般に、少なくとも基板表面で重なりが生じると推測される。

【００１２】 構成に応じて、レンズ、アパーチャ、ビームスプリッタ、スリット、格子、ミ
ラー、フィルタなどのさまざまな構成要素、そのような他の構成要素またはそれ
らの組合せを放射源１００と干渉パターン発生手段１０４との間に配置すること
ができる。同様に、干渉パターン発生手段が基板表面と一致しない構成などにお
いて、さまざまな光学構成要素を干渉パターン発生手段１０４と基板１０８との
間に配置することができる。

【００１３】 放射源１００は、基板表面を選択的に加熱するために用いることが可能な干渉
パターンを形成することができる電磁放射線を生成する任意の適切な源であって
もよい。適切な源としては、レーザ、ランプ、電子ビーム、イオンビームなどが
挙げられる。代表的な放射源としては、単色放射源または比較的狭い波長帯域に
わたって放射を発する源がある。同様に、複数の波長または複数の解像波長帯域
を放出する放射源も用いられる。レーザが特に有用である場合がある。レーザ源
は、基板の領域を加熱するのに十分な強度を備えた可干渉平行光源を提供するこ
とができる。レーザ放射は、特定の用途では望ましいように、連続波であっても
パルスであってもよい。

【００１４】 入射光の波長、入射光の強度および他のそのような特性を含む放射源の特定の
タイプの選択は、干渉パターンの形成方法、析出に用いられる基板のタイプ、析
出される材料、析出方法、基板上に析出されるべき構造の寸法、間隔、形状に左
右される可能性がある。たとえば、エキシマレーザなどの紫外レーザは、ガラス
基板を選択的に加熱するための適切な選択である可能性がある。一般に、レーザ
は、基板表面で２つ以上の相互可干渉性ビームを重ねることによって干渉パター
ンが生成されることになっているシステムの場合には、特に適した選択である可
能性がある。このようなシステムの場合には、基板表面で適切に重なり合うこと
ができる２つ以上の相互可干渉性ビームにレーザを分割するために、ビームスプ
リッタおよび／またはミラーを光路に用いることができる。

【００１５】 再び図１を参照すると、干渉パターン発生手段１０４は、任意の適切な光学構
成要素、光学構成要素の組合せまたは電磁干渉パターンを形成するための任意の
適切な方法論であってもよい。たとえば、上述したように、レーザビームは、分
割され、基板表面で再結合されてもよい。基板表面において形成される干渉縞パ
ターンを決定するために、ビームが基板表面で重なる場合の入射光の波長および
２つのビーム間の角度を用いることができる。３つ以上の相互可干渉性ビームを
生成するために、複数のビームスプリッタを用いることができる。たとえば、２
次元干渉パターン（グリッドまたはドットパターンなど）を形成するために、４
つの相互可干渉性ビームを生成し、適切に重ねることができる。また、干渉パタ
ーンを形成するために、スリット、回折格子などを用いることができる。スリッ
トおよび回折格子の場合には、たとえば一連のレンズによって基板表面上に投影
されることができる干渉パターンを形成するために、単一ビームを用いることが
できる。

【００１６】 電磁放射線源と干渉パターン発生手段との間に、さまざまな光学構成要素を配
置することができる。たとえば、複数の類似のビームを形成するためにビームス
プリッタを用いることができ、ビームを再指向するためにミラーを用いることが
でき、ビーム断面を形成するためにアパーチャを用いることができ、ビームの集
束、ビームの拡大、ビーム分布の形成のためにレンズを用いることができる。こ
れらおよび他の光学構成要のさまざまな組合せを用いることができる。

【００１７】 再び図１を参照すると、基板１０８は、選択された入射光によって加熱される
ことができる面を有する任意の基板を含んでいてもよい。有用な基板としては、
１つ以上の以下の特性を含む基板が挙げられる：基板は、ガラス、プラスチック
と他の有機材料、または半導体とセラミックスなどの金属と他の無機材料であっ
てもよい。基板は、板状、フィルム状、剛性または可撓性であってもよい。基板
は視覚的に不透明、半透明または透明であってもよい。基板は、このような特性
またはこれらの特性の適切な組合せなどを含んでもよい。入射光によって適切に
加熱されることができる面を形成するために、その他適切に入射光を吸収すると
思われる自然な面を有する基板は、１層以上の材料でコーティングしてもよい。
たとえば、入射光を吸収するための基板の性能を向上するために、金属層がガラ
ス基板上にコーティングされてもよい。しかし、たとえば、干渉パターンを形成
するために紫外光が用いられている場合には、ガラス基板は、余分な層がない場
合であっても、入射光を適切に吸収する可能性がある。

【００１８】 上述したように、さまざまな基板構成を用いることができる。一般に、基板は
、同一の材料または異なる材料からなる１層以上の層を含み、剛性または半剛性
板あるいは可撓性または半可撓性のフィルムの形態であると推測される。基板材
料のタイプまたは用いられる構成は、干渉パターンを形成するために用いられる
放射に関する適合性、析出される材料に関する適合性、任意の析出前または析出
後のプロセス（加熱ステップ、放射ステップ、コーティングステップ、エッチン
グステップ、メッキステップなど）に関する適合性、最終用途に関する適合性に
左右される可能性がある。たとえば、パターンの所期の最終用途が可視光の少な
くとも一部を透過するワイヤグリッド光学素子を含む場合には、本発明による優
先析出のための基板として可視光に対して透明な基板を選択してもよい。

【００１９】 また、通常は優先析出の前に、基板の片面または両面に反射防止コーティング
を施すことが望ましい場合がある。たとえば、可視光偏光ワイヤグリッド光学素
子を作製するために本発明の方法が用いられる場合には、基板に反射防止コーテ
ィングを施すことによって、素子によって透過される光の量を増大させることが
できる。

【００２０】 干渉パターンのサイズおよびピッチは相当小さくてもよいため、干渉パターン
による材料の優先的堆積を許容するのに十分な最大の干渉パターンによって露光
される領域および最小の干渉パターンによって露光される領域との間の温度差を
維持するのに十分なほど面内の熱伝導率の低い基板を用いることが、好都合であ
る場合がある。また、基板表面における面内の熱伝導率に比べて、基板の厚さ（
ｚ軸）を貫く高い熱伝導率を有する基板を用いることが有用である場合もある。
面内の熱伝導率に比べて高いｚ軸の熱伝導率は、基板表面における隣接するより
冷たい領域ではなく、基板を貫く熱伝達を促進することができる。このことは、
干渉パターンによって形成される温度分布を維持するのに役立つ可能性がある。
基板表面において、基板表面内における異方性の熱伝導率を有する基板を用いる
ことが有用である場合もある。たとえば、線形構造が線形干渉縞パターンと一致
するように析出されることになっている場合には、異方性の面内の熱伝導率を有
する基板を用い、干渉パターン縞方向と高い熱伝導率の方向を一直線にすること
が有用である場合がある。

【００２１】 本発明の方法によれば、基板上に指向される干渉パターンに基づいて、基板の
領域上に材料を優先的に析出することができる。適切な析出方法には、干渉パタ
ーンによって形成される範囲内の温度に関する表面温度の作用として、基板表面
に材料を優先的に堆積することができる任意の方法が含まれる。析出することが
できる材料は、フィルムまたは層を形成するために、表面に温度依存性の方法で
液化することができる任意の材料を含む。特に適している材料としては、金属（
たとえば、銅、金、銀、アルミニウム、ニッケル、白金）、金属合金、金属酸化
物、金属硫化物、半金属（たとえば、炭素、ケイ素、ゲルマニウム）、半金属酸
化物、そのような他の材料およびそれらの組合せが挙げられる。

【００２２】 本発明の方法において材料を優先的に析出するために適している可能性がある
１つの析出方法は、レーザ化学析出（ＬＣＶＤ）である。ＬＣＶＤは、一般に、
基板の一部をレーザビームに露光されている間に、基板を反応気体に曝露するこ
とを伴う。レーザビームは、反応気体が反応して、気相から表面に析出された材
料が残り得る閾値温度を超える温度で、基板の露出部分を加熱する。ＬＣＶＤは
、たとえば、基板表面において経路に沿ってレーザビームを移動させることによ
って、基板に金属線を「描画する」ために用いられてきた。金属線の幅は、表面
におけるレーザスポットの直径に概ね対応する。

【００２３】 本発明の方法において、干渉パターンによって基板の領域を優先的に加熱する
ために、電磁干渉パターンを用いることができる。干渉パターンは、基板におけ
る入射光のスポットサイズより小さい寸法の特徴物（たとえば、線、点、グリッ
ドなど）を含むことができる。上述したように、基板により熱い領域およびより
冷たい領域を形成するために、干渉パターンを用いることができる。適切な反応
気体を用いると、材料は、基板上に指向される干渉パターンによって形成される
より熱い領域に優先的に反応し、堆積することができる。図２はこの概念を示し
ている。図２は、干渉パターン２１０を形成するために、基板２２０の表面上で
重なっている２つの相互可干渉性電磁ビーム２００、２０１を概略的に示してい
る。干渉パターン２１０は、強度において一連の最大パターン２１２および最小
パターン２１４によって特徴付けられる。干渉パターンは、類似の一連の局所的
な温度の最大値および最小値を有する表面温度分布を生じ得る。適切な条件下で
、化学析出が生じる閾値温度は、局所的な温度の最大値と局所的な温度の最小値
との間に存在し得る。したがって、温度が閾値温度を超える領域において、析出
される材料２１８は優先的に堆積することができる。

【００２４】 また、本発明において、多くの従来の析出方法も用いることができる。たとえ
ば、材料を析出するために、物理析出技術を用いることができる。一般に、物理
析出は、より熱い表面ではなく、より低い表面において通常は高速である堆積速
度で表面に気相から材料を液化することを伴う。本発明において、干渉パターン
によって照射される基板の領域上で材料を液化させることができ、その領域にお
いてより冷たい領域に優先的に堆積する。

【００２５】 また、材料が基板の表面に指向される干渉パターンに基づいて優先的に堆積さ
れる結果となる物理析出および化学析出以外の析出方法も、用いることができる
。具体的な析出方法としては、ワイヤグリッド光学素子を作製するために、表面
温度差に基づいて導体材料を優先的に析出することができる方法が挙げられる。

【００２６】 上述したように、さまざまな方法で干渉パターンを生成することができる。具
体的な方法は、基板表面でレーザビームなどの２つ以上の相互可干渉性電磁ビー
ムを重ねることによって行われる。たとえば、１つ以上のビームスプリッタを用
いてレーザビームを分割し、基板表面でビームを再結合することによって、相互
可干渉性ビームを生成することができる。図３（ａ）は、レーザ３００からのビ
ームがビームスプリッタ３０２によって２つのビーム（Ａ，Ｂと呼ぶ）に分割さ
れるシステムを概略的に示している。ビームＡは、オプションのレンズ３０４Ａ
によって拡大され、オプションのミラー３０６Ａによって再指向され、基板３１
０上に指向される光路に従い得る。上述したように、他の光学構成要素は、ビー
ムＡの光路で任意に用いられることができる。同様に、ビームＢは、オプション
のレンズ３０４Ｂによって拡大され、オプションのミラー３０６Ｂによって再指
向され、基板３１０上に指向される光路に従い得る。ビームＡ，Ｂは、表面の領
域において重なるように基板３１０上に指向される。基板表面で重なるときのビ
ームＡ，Ｂの間の角度θおよびビームの波長によって、基板表面における干渉パ
ターンの間隔を決定することができる。

【００２７】 干渉パターンを形成するために相互可干渉性ビームを重ねることは、基板の位
置および角度におけるわずかな変化に相当敏感である可能性がある。したがって
、露光中、光学システムの他の部分に対して基板を固定位置に維持したままであ
ることが好ましい。また、露光中、干渉パターンを変更する可能性がある振動か
らシステムを適切に分離することに注意を払うことが好ましい。

【００２８】 相互可干渉性ビームを重ねることによって形成される干渉縞はまた、基板表面
におけるわずかな高さの変動にも相当敏感である恐れがある。一部の用途におい
て、基板の表面粗さを最小限に抑えることが好ましい場合がある。別の用途では
、表面における干渉縞の位置または形状を変更するために、表面の等高線（これ
らの等高線が意図的であるか否かに関係なく）を利用することが望ましい場合が
ある。

【００２９】 相互可干渉性電磁ビームを重ねる別の方法は、たとえば、レーザビームの一部
が１つ以上のミラーに入射し、レーザビームの別の一部が基板に直接入射するよ
うに、基板表面と角度を成す１つ以上のミラーを所定の位置に配置することによ
って行われる。この概念は図３（ｂ）に示されている。ここでは、レーザ３００
’は、任意にレンズ３２０によって拡大され、１つ以上のアパーチャ（図示せず
）によって再形成され、ミラー（図示せず）などによって再指向されるこ都がで
きるビームを生成する。次に、ビームは、基板３１０’およびミラー３２２の方
に指向される。ビームの一部がミラーに入射し、基板上で反射され、ビームの他
の部分が基板に直接入射されるように、ミラー３２２は配置され配向される。ビ
ームの２つの部分は、基板表面で重なり、干渉パターンを形成する。上述のビー
ムスプリッタシステムと同様に、重ね合わせ中のビーム部分間の角度およびビー
ムの波長によって、干渉パターンの寸法を決定することができる。

【００３０】 干渉パターンを形成する他の手段としては、基板上に遠隔生成される干渉パタ
ーンを投影することが挙げられる。たとえば、１つ以上の光ビームを回折させ、
基板上に縞を適切に投影することによって、干渉パターンを形成してもよい。こ
の場合には、基板の表面における干渉パターンの寸法は、回折格子と、基板に達
する前の干渉パターンのサイズまたは形状の任意の拡大、縮小、変形、フィルタ
リングあるいは他の変化に左右される。

【００３１】 異なるピッチおよび／または異なるパターンおよび／または配向を有する２組
以上の干渉パターンを同時にまたは連続的に同一の基板上に指向することができ
る。これにより、異なるパターンに基づいて析出される構造を同一の基板に連続
的または同時に形成することができる。これは、それぞれが異なる波長を有する
２つ以上の放射源または２組以上の放射源を用いるか、またはそれぞれが２つ以
上の波長を発する１つ以上の放射源を用いることによって、実現されることがで
きる。

【００３２】 また、光路におけるレンズおよび／またはアパーチャの利用によって、干渉パ
ターンを修正することもできる。たとえば、少なくとも１つのビームの経路に円
柱レンズを配置することによって、チャープ周期を有する平行干渉縞を形成する
ことができる。この円柱レンズは、その不変の軸が基板表面に平行であるように
配向される。チャープ干渉パターンは、たとえば、各連続縞に関して縞の間隔が
小さくなるように変化する縞の間隔を有するパターンである。円柱レンズの焦点
距離を１つ以上変更するか、レンズと干渉面との距離を変更するか、または第２
のビームの経路に別の円柱レンズ（同一の配向）を配置することによって、干渉
パターンのチャープ率（すなわち、連続縞の場合にはピッチにおける変化率）を
制御することができる。

【００３３】 １つ以上のビームの経路に円柱レンズを用いることによって、均一のピッチを
有する湾曲した干渉縞も得ることができる。湾曲した縞を実現するために、その
不変な軸が基板表面法線軸に対してゼロでなく、垂直でもない角度を成すように
円柱レンズを配向する必要がある。たとえば、チャープ縞を生じると推測される
円柱レンズの配向から始まり、レンズは、レンズを通過するビームの伝搬方向に
平行な軸を中心にして９０°回転される。このような構成において、円柱レンズ
の焦点距離およびレンズと基板との距離によって、干渉パターンの曲率半径を制
御することができる。

【００３４】 湾曲した干渉縞およびチャープ干渉縞の両方を形成するために、１つ以上のビ
ームの経路に１つ以上の円柱レンズおよび／または球面レンズを配置することが
できる。また、円柱レンズおよび球面レンズの利用によって生じるパターンに比
べて、異なるチャープまたは湾曲分布を有する縞パターンを生成するために、非
球面レンズまたは非円柱レンズを用いることができる。

【００３５】 ２タイプ以上の干渉パターンの同時生成を行うことができるようにするために
、微小光学素子を用いることもできる。たとえば、その周囲の領域の縞に比べて
異なる周期性を有する平行な干渉縞線の小さな矩形領域を生成するために、その
表面に小さなプリズムを有する平たい透明基板を１つのビームの経路に配置する
ことができる。上述の方法と類似の方法で、湾曲した縞およびチャープ縞の複数
の領域または小さな領域のアレイを同時に生成するために、マイクロレンズおよ
びマイクロレンズアレイも用いることができる。

【００３６】 所望の干渉縞パターンを形成するために、回折光学素子（あるいはホログラフ
ィック光学素子またはコンピュータ生成ホログラムとして文字通り知られている
）を１つ以上のビームに配置することができる。回折光学素子は、衝突波面の光
学位相を変化させる透明（または反射）基板上の表面浮彫り分布を含む。このよ
うな回折素子は、任意であるが制御可能な光学形状を有するレンズのように作用
する。表面浮彫構造の深さ（常にというわけではないが、通常は光学波長程度）
によって、回折格子をきわめて薄くすることができ、（多層回折光学素子として
作製される場合には）所望の波長で９５％を超える回折効率で作用することがで
きる。さらに、透明な回折光学素子によって透過される光の振幅を変調すること
ができる。たとえば、回折素子の表面の一定の領域に析出される金属は、光を遮
断するために用いられることができるため、干渉面に対応する位置における干渉
縞を生成する。

【００３７】 干渉パターンの縞の形状、サイズ、配向、間隔などを変更するために、上述以
外の光学構成要素も用いることができる。

【００３８】 既に述べたように、本発明の方法は、基板上に指向される干渉パターンに対応
する寸法のワイヤグリッド光学素子に有用な構造を形成するために、基板上に材
料を優先的に析出するために用いられることができる。析出される構造には、１
つの干渉パターンあるいは２つ以上の重なるかまたは重ね合わされた干渉パター
ンによって基板に形成することができる一連の等間隔の平行線、異なるピッチを
有する一連の平行線、均一なピッチの一連の曲線、変化するピッチの一連の曲線
、グリッドパターン（たとえば斜交平行線パターン）、ドットパターンまたはパ
ターンの他の組合せを挙げることができる。また、（以下に詳細に述べるように
）対称または非対称の断面分布構造を作製することができる。

【００３９】 本発明の方法による優先析出後、所望の物品または装置を作製するために、他
のステップを施してもよい。たとえば、エッチバックステップおよび／または別
の析出ステップを行ってもよい。所望の位置に堆積される材料の比べて少ない量
ではあるが、優先析出は、基板の所望でない領域に堆積する一部の材料を生じる
恐れがある。このような場合には、たとえば、基板中に析出される材料の厚さを
均一に削減するために、エッチバックステップを行うことができる。所望の領域
に十分な析出材料を維持すると同時に、所望でない領域に堆積される材料の量を
削減するかまたは完全に排除するために、エッチバックを行うことができる。同
様に、基板に優先的に堆積される材料がエッチマスクとして作用すると同時に、
下にある基板またはそこに配置される層をエッチングするために、エッチングス
テップを用いることができる。次に、パターン形成される基板を浮彫りにするた
めに、優先的に堆積される材料は基板に残してもよく、除去してもよい。

【００４０】 優先的に堆積される材料はまた、さらなる析出のためのテンプレートとして用
いることも可能である。たとえば、干渉パターンに基づいて、比較的少量の導体
材料が、基板に析出されてもよい。次に、導体材料のより厚いパターンを形成す
るために、電気メッキのためのシード層としてパターン形成される導体材料を用
いることができる。所望の結果を実現するために、エッチバックステップおよび
さらなる析出ステップなどの優先析出後のステップもまた、組合せることができ
る。また、異なる材料を用いた層状構造をパターン形成するために、同一の干渉
パターンを用いてさらなる優先析出ステップを施すことが望ましい場合もある。
たとえば、干渉パターンに基づいて、酸化物などの絶縁層を析出し、次に、酸化
物の上部に同一の干渉パターンに基づいて金属を析出することができる。重ねら
れたパターン、層状構造またはさらに複雑な形状およびパターンを形成するため
に、他の類似の手順またはその変形もまた用いることができる。

【００４１】 さまざまな異なる用途のためのパターンを形成するために、本発明の方法を用
いることができる。本発明の優先堆積方法の１つの利点は、パターン形成される
領域の寸法および／または間隔がレーザまたは他の形態の電磁放射線のスポット
サイズよりはるかに小さい場合に、基板表面に材料のパターンを形成することが
できることである。さらに、構造の間隔は、たとえば可視光の波長より小さく形
成することができる。干渉パターンの寸法は可視光の波長程度またはそれより小
さくてもよいため、本発明の方法によって形成されるパターンは、ワイヤグリッ
ド型偏光子、ワイヤグリッド型反射体およびそれらの組合せなどワイヤグリッド
光学素子（これらに限定されるわけではない）をはじめとするさまざまな光学用
途に特に有用である場合がある。また、回折格子、光学シーブなどの他の光学素
子も作製することができる。上述したように、構造がエッチマスクおよび／また
はシード層として用いられる場合など、プロセスにおける中間構造として本発明
のパターン形成方法を用いることもできる。

【００４２】 本発明の方法を用いて、ワイヤグリッド型反射体および／または偏光子を作製
することができる。たとえば、ワイヤグリッド型偏光子を作製するために、基板
に平行金属線の周期的なアレイを形成することができる。ワイヤグリッド型偏光
子の理論は公知である。一般に、偏光しない光が平行な導電ワイヤの周期アレイ
を有するワイヤグリッド型偏光子に入射する場合には、ワイヤグリッドはワイヤ
に平行に偏光する光を反射し、ワイヤに垂直に偏光する光を透過すると推測され
る。この条件は一般に、ワイヤの間隔よりはるかに大きい光の波長に関して有効
である（λが影響を及ぼす波長を表し、ｄがワイヤの間隔であるとき、条件はλ
／５＞ｄとして表現されることが多い）。基板表面に２組の平行線を形成するこ
とによって、ワイヤグリッド型反射体を作製することができる。尚、平行線の組
は通常、互いに垂直である。

【００４３】 ワイヤグリッド型偏光子をワイヤグリッド型反射体と組合せることによって、
有用な装置を作製することができる。たとえば、赤外光を反射するための寸法を
用いて、四角形のワイヤグリッド型反射体パターンを析出することができる（た
とえば、約２００〜５００ｎｍ以上のワイヤ間隔を用いる）。可視スペクトルに
おける波長範囲（たとえば約５０〜１００ｎｍ以下のワイヤ間隔を用いる）に対
して反射偏光子として作用する同一の基板に線形ワイヤグリッドパターンを形成
することができる。このような重なり合った構造は、断熱と可視光偏光機能を組
合せるために用いられることができる。

【００４４】 上述したように、本発明による基板に優先的に析出される構造の断面分布は、
対称であっても非対称であってもよい。たとえば、ブレーズト回折格子を作製す
る際には非対称構造が有用である場合がある。（たとえば干渉パターンに対して
基板表面を傾斜することによる）非対称温度分布の形成、（たとえば法線軸以外
における基板で指向される平行ビームを用いた材料の物理析出による）材料析出
の方向の制御、エッチングまたはシャドーコート析出などのポスト析出ステップ
または他の適切な方法によって、非対称な構造を実現することができる。

【００４５】 本発明は、電磁干渉パターンに対応する表面温度分布に基づいて、材料の温度
依存性析出に主に関連しており、マスクを用いることなくフォトレジスト層をパ
ターン形成するために、基板を優先的に加熱するために用いられる同一の干渉パ
ターンを用いることもできる。たとえば、以下のように、ワイヤグリッド型偏光
子および／または反射体を作製することができる。基板は、ワイヤグリッド装置
を形成するのに適した金属などの材料の層でコーティングされることができる。
次に、金属層または他の層にフォトレジスト層をコーティングすることができる
。続いて、上述したような任意の適切な方法でフォトレジストを干渉パターンに
露光させることができる。次いで、干渉パターンに一致する下の層の領域を露光
させるために、フォトレジストを現像することができる。次に、下にある層の露
出部分にエッチングを施し、基板にワイヤグリッド型偏光子または反射体を残す
ために、下にある層の露出部分にエッチングを施し、残りのフォトレジストを除
去することができる。類似の方法で、エッチマスクとしてではなく、析出マスク
としてフォトレジストを用いて、ワイヤグリッドも作製することができる。上述
したように、フォトレジストを同時または連続的に露光するために、１つ以上の
放射線による複数の干渉パターンを用いることができ、パターン形成後、下にあ
る層のエッチング時に重なり合ったパターンを形成することができるようにする
。

【００４６】 本発明の範囲および精神を逸脱することのない本発明のさまざまな修正および
変更は、当業者には明白であると思われる。本発明は例示の実施形態および本願
明細書に記載された実施例によって過度に限定されるわけではなく、このような
実施例および実施形態は以下のように本願明細書に記載された特許請求の範囲に
よってのみ限定される本発明の範囲に関するほんの一例として示されていること
を理解すべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の方法を実行するためのシステムにおける素子を概略的に示している。

【図２】 本発明の一実施形態による優先的な析出を概略的に示している。

【図３（ａ）】 基板に干渉パターンを形成するためのシステムを概略的に示している。

【図３（ｂ）】 基板に干渉パターンを形成するための別のシステムを概略的に示している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＯ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ， ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，Ｐ Ｔ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 バレン，トッド エー． アメリカ合衆国，ミネソタ 55133−3427， セント ポール，ポスト オフィス ボッ クス 33427 Ｆターム(参考） 2H049 AA07 AA31 AA33 AA43 AA45 AA46 AA55 AA64 BA05 BA45 BB63 BC05 BC08 BC09 BC23 BC25 4K030 FA00 FA06 FA07 FA10 HA06 JA13 JA19 KA24 KA36 LA11

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板表面に材料を優先的に析出するための方法であって、 前記基板表面の領域上に２つ以上の相互可干渉性電磁ビームを指向して、電磁
   干渉パターンに基づいて前記基板表面の部分を優先的に加熱する電磁干渉パター
   ンを形成するステップであって、円柱レンズが少なくとも１つの前記電磁ビーム
   の経路に配置されるステップと、 気相状態の材料に前記基板を曝露することによって、前記干渉パターンに基づ
   いて、前記基板表面に材料を選択的に析出するステップであって、前記材料が表
   面温度の作用として優先的に堆積されることができるステップと、を含む方法。
2. 【請求項２】 前記干渉パターンがチャープピッチを有する一連の平行縞を
   含む、請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 前記干渉パターンが均一なピッチを有する一連の湾曲した縞
   を含む、請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】 前記干渉パターンがチャープピッチを有する一連の湾曲した
   縞を含む、請求項１に記載の方法。
5. 【請求項５】 別の円柱レンズが前記電磁ビームの別の経路に配置される、
   請求項１に記載の方法。
6. 【請求項６】 １つ以上のマイクロレンズ、マイクロレンズアレイ、マイク
   ロプリズムまたは回折格子を含む光学素子が、少なくとも１つの前記電磁ビーム
   の経路に配置される、請求項１に記載の方法。
7. 【請求項７】 前記干渉パターンが１つ以上の前記電磁ビームを回折光学素
   子に通過させることによって形成される、請求項１に記載の方法。
8. 【請求項８】 １つ以上の球面レンズ、非球面レンズまたは非円柱レンズを
   含む光学素子が、少なくとも１つの前記電磁ビームの経路に配置される、請求項
   １に記載の方法。
9. 【請求項９】 前記基板がガラスを含む、請求項１に記載の方法。
10. 【請求項１０】 前記基板が金属を含む、請求項１に記載の方法。
11. 【請求項１１】 前記基板が半導体を含む、請求項１に記載の方法。
12. 【請求項１２】 前記基板がプラスチックを含む、請求項１に記載の方法。
13. 【請求項１３】 基板表面に材料を優先的に析出するための方法であって、 前記基板表面の領域上に２つ以上の相互可干渉性電磁ビームを指向して、電磁
    干渉パターンに基づいて前記基板表面の部分を優先的に加熱する電磁干渉パター
    ンを形成するステップであって、１つ以上のマイクロレンズ、マイクロレンズア
    レイ、マイクロプリズム、回折格子または回折光学素子が、少なくとも１つの前
    記電磁ビームの経路に配置されるステップと、 気相状態の材料に前記基板を曝露することによって、前記干渉パターンに基づ
    いて、前記基板表面に材料を選択的に析出するステップであって、前記材料が表
    面温度の作用として優先的に堆積されることができるステップと、を含む方法。
14. 【請求項１４】 基板表面に材料を優先的に析出するための方法であって、 前記基板表面の領域上に２つ以上の相互可干渉性電磁ビームを指向して、電磁
    干渉パターンに基づいて前記基板表面の部分を優先的に加熱する電磁干渉パター
    ンを形成するステップであって、１つ以上の非球面レンズまたは非円柱レンズが
    、少なくとも１つの前記電磁ビームの経路に配置されるステップと、 気相状態の材料に前記基板を曝露することによって、前記干渉パターンに基づ
    いて、前記基板表面に材料を選択的に析出するステップであって、前記材料が表
    面温度の作用として優先的に堆積されることができるステップと、を含む方法。