JP3339894B2 - 微細パターンの作成方法 - Google Patents
微細パターンの作成方法Info
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- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、微細パターンの作成方
法に関する。
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ブレーズド格子等のように高さが
連続的に変化する微細パターンの作成方法として、例え
ば特開平２−１００００４号公報に開示される方法が知
られている。この方法は、図２４（ａ）に示すように、
基板１上に電子線レジスト２を塗布し、その後図２４
（ｂ）に示すように、ドーズ量を一次関数的に変化させ
ながら、電子ビーム３を走査させ、現像後に、図２４
（ｃ）に示すように、基板１上にブレーズパターン４を
作成する方法である。
連続的に変化する微細パターンの作成方法として、例え
ば特開平２−１００００４号公報に開示される方法が知
られている。この方法は、図２４（ａ）に示すように、
基板１上に電子線レジスト２を塗布し、その後図２４
（ｂ）に示すように、ドーズ量を一次関数的に変化させ
ながら、電子ビーム３を走査させ、現像後に、図２４
（ｃ）に示すように、基板１上にブレーズパターン４を
作成する方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法では、電子ビーム３により直接描画するため
に、描画に極めて長時間を要し、量産性に劣るという問
題点があった。本発明は、かかる従来の問題点に鑑みて
なされたもので、高さが連続的に変化（斜面的変化）す
る微細パターンを効率良く生産できる微細パターンの作
成方法を提供することを目的とする。
来の方法では、電子ビーム３により直接描画するため
に、描画に極めて長時間を要し、量産性に劣るという問
題点があった。本発明は、かかる従来の問題点に鑑みて
なされたもので、高さが連続的に変化（斜面的変化）す
る微細パターンを効率良く生産できる微細パターンの作
成方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】基板上にフォトレジスト
を塗布し、該レジストに所定のパターンを形成する際、
基板に対する高さ（レジストの厚さ）が変化するような
パターンとし、このパターンを基に、該基板に微細なパ
ターンを形成する微細パターンの作成方法において、該
レジストに所定の該パターンを形成する際、所定のレジ
ストパターンのなだらかな斜辺部分を複数に分割した高
さに対応させて、対応した位置の透光部または遮光部の
面積比を変化させたフォトマスクを用い、該フォトマス
クを介してレジストを露光してレジストに露光量分布を
与えることにより、基板に対する高さがなだらかに変化
する部分を有するパターンをレジストに形成することと
した。
を塗布し、該レジストに所定のパターンを形成する際、
基板に対する高さ（レジストの厚さ）が変化するような
パターンとし、このパターンを基に、該基板に微細なパ
ターンを形成する微細パターンの作成方法において、該
レジストに所定の該パターンを形成する際、所定のレジ
ストパターンのなだらかな斜辺部分を複数に分割した高
さに対応させて、対応した位置の透光部または遮光部の
面積比を変化させたフォトマスクを用い、該フォトマス
クを介してレジストを露光してレジストに露光量分布を
与えることにより、基板に対する高さがなだらかに変化
する部分を有するパターンをレジストに形成することと
した。
【０００５】また、本発明は、前記透光部または遮光部
の面積比は、レジストにおける露光量に対する残膜率特
性から決定されることとした。
の面積比は、レジストにおける露光量に対する残膜率特
性から決定されることとした。
【０００６】
【作用】微細パターンを得るためには、電子ビームやレ
ーザービームのようなビームで直接描画（一筆描き露
光）をするよりも、フォトマスクを用いた密着露光や、
レチクルの投影露光による方が、一度に広い面積を露光
できるので、量産性に優れることは明らかである。
ーザービームのようなビームで直接描画（一筆描き露
光）をするよりも、フォトマスクを用いた密着露光や、
レチクルの投影露光による方が、一度に広い面積を露光
できるので、量産性に優れることは明らかである。
【０００７】ところで、フォトレジストには感度があ
り、露光量と残膜率（現像後に残るフォトレジストの膜
厚の割合）とには、図２に示すような、つまり露光量が
増加すると次第に残膜率が低下するという関係がある。
したがって、フォトレジストに当たる光の強度を、空間
的に連続して分布させ、適当にコントロールすれば、空
間的に連続して高さが変化するレジストパターンを現像
後に得ることができる。
り、露光量と残膜率（現像後に残るフォトレジストの膜
厚の割合）とには、図２に示すような、つまり露光量が
増加すると次第に残膜率が低下するという関係がある。
したがって、フォトレジストに当たる光の強度を、空間
的に連続して分布させ、適当にコントロールすれば、空
間的に連続して高さが変化するレジストパターンを現像
後に得ることができる。
【０００８】そこで、図３に示す本発明のように、フォ
トマスク５を通った光の空間的強度分布が空間的に連続
して変化する強度分布を生じるようなフォトマスク５を
用いて、基板１上に塗布したフォトレジスト６を露光す
ることにより、光の強度が小さい部分は現像後のレジス
ト厚が厚く、光の強度が大きい部分は現像後のレジスト
厚が薄くなる。これにより、図１に示すように、空間的
に連続して高さが変化するレジストパターンが得られ
る。
トマスク５を通った光の空間的強度分布が空間的に連続
して変化する強度分布を生じるようなフォトマスク５を
用いて、基板１上に塗布したフォトレジスト６を露光す
ることにより、光の強度が小さい部分は現像後のレジス
ト厚が厚く、光の強度が大きい部分は現像後のレジスト
厚が薄くなる。これにより、図１に示すように、空間的
に連続して高さが変化するレジストパターンが得られ
る。
【０００９】ところで、上記のようなフォトマスク５を
得るためには、図４に示すように、分割された隣り合う
各遮光部７間の面積比、すなわち透光部（開口部）８の
面積比を、所望のレジストパターンの高さ（フォトレジ
ストの厚さ）に対応させて変化させればよい。ここで、
フォトマスク５を透過する光の全光量は、透光部８の面
積に比例する。ところが、透過した光は、図５に示すよ
うに、回折現象により広がり、山状の強度分布となる。
したがって、このようなフォトマスク５を用いて露光さ
せると、図６に示すように、各部を透過して回折する光
（ｂ）のために、全体にわたる強度分布は（ｃ）に示す
ように連続的に変化するものとなる。したがって、この
フォトマスク５を用いてフォトレジスト６を露光させ
て、現像すれば、図７に示すように、なだらかな山状に
変化するレジストパターンが得られる。
得るためには、図４に示すように、分割された隣り合う
各遮光部７間の面積比、すなわち透光部（開口部）８の
面積比を、所望のレジストパターンの高さ（フォトレジ
ストの厚さ）に対応させて変化させればよい。ここで、
フォトマスク５を透過する光の全光量は、透光部８の面
積に比例する。ところが、透過した光は、図５に示すよ
うに、回折現象により広がり、山状の強度分布となる。
したがって、このようなフォトマスク５を用いて露光さ
せると、図６に示すように、各部を透過して回折する光
（ｂ）のために、全体にわたる強度分布は（ｃ）に示す
ように連続的に変化するものとなる。したがって、この
フォトマスク５を用いてフォトレジスト６を露光させ
て、現像すれば、図７に示すように、なだらかな山状に
変化するレジストパターンが得られる。
【００１０】また、図８に示すように、フォトマスク５
の遮光部７の膜厚を所望のレジストパターンの高さに対
応させて連続的に変化するように構成してもよい。この
場合、光の透過率は遮光部７の膜厚に応じて変化するの
で、図９に示すように、フォトマスク５を通った光の空
間的強度分布は遮光部７の膜厚分布と略相似な強度分布
となる。なお、図８に示すような、基板表面に連続的に
高さを変化させた微細パターンの作成によって、効率よ
くブレーズド格子等の微細パターンが作成される。
の遮光部７の膜厚を所望のレジストパターンの高さに対
応させて連続的に変化するように構成してもよい。この
場合、光の透過率は遮光部７の膜厚に応じて変化するの
で、図９に示すように、フォトマスク５を通った光の空
間的強度分布は遮光部７の膜厚分布と略相似な強度分布
となる。なお、図８に示すような、基板表面に連続的に
高さを変化させた微細パターンの作成によって、効率よ
くブレーズド格子等の微細パターンが作成される。
【００１１】
【実施例１】図１０は本実施例の所望の微細パターンの
断面形状を示すもので、この微細パターンは直角三角形
状であり、底辺の長さは２．５μｍ、高さは１μｍであ
る。このような微細パターンを作成するためのフォトマ
スクは、つぎのように構成されている。すなわち、図１
０に示す直角三角形状の横方向を、図１１に示すよう
に、５等分に分割し、図１２に示すように、各分割部の
高さの平均値（斜辺のための平均値）を各分割部に対応
するフォトマスク５の対応部分９における遮光部７の面
積比としたフォトマスク５である。露光は、図１３に示
すように、このフォトマスク５を通して基板１上に塗布
したフォトレジスト６に対して行う。フォトマスク５を
透過した光は回折し、光の強度分布は、図１４に示すよ
うに連続的に変化する分布になる。
断面形状を示すもので、この微細パターンは直角三角形
状であり、底辺の長さは２．５μｍ、高さは１μｍであ
る。このような微細パターンを作成するためのフォトマ
スクは、つぎのように構成されている。すなわち、図１
０に示す直角三角形状の横方向を、図１１に示すよう
に、５等分に分割し、図１２に示すように、各分割部の
高さの平均値（斜辺のための平均値）を各分割部に対応
するフォトマスク５の対応部分９における遮光部７の面
積比としたフォトマスク５である。露光は、図１３に示
すように、このフォトマスク５を通して基板１上に塗布
したフォトレジスト６に対して行う。フォトマスク５を
透過した光は回折し、光の強度分布は、図１４に示すよ
うに連続的に変化する分布になる。
【００１２】図１４に示す強度分布の光によりフォトレ
ジスト６が露光されると、露光の光強度によりフォトレ
ジスト６の現像による残膜率は変化する。この場合、フ
ォトレジスト６がポジ型であるとすると、現像後のフォ
トレジスト６の形状は、図１５に示すような直角三角形
状の所望の微細パターンとなる。
ジスト６が露光されると、露光の光強度によりフォトレ
ジスト６の現像による残膜率は変化する。この場合、フ
ォトレジスト６がポジ型であるとすると、現像後のフォ
トレジスト６の形状は、図１５に示すような直角三角形
状の所望の微細パターンとなる。
【００１３】
【実施例２】図１６は本実施例で作成する微細パターン
の形状を示すもので、これは光学素子や分光器等に用い
られるブレーズド格子である。そのピッチは５μｍ、高
さは０．５μｍである。本実施例で使用するフォトマス
ク５は、図１７に示すように、前記微細パターンの１つ
の鋸歯形状を横方向１μｍごとに５分割し、その各分割
部の平均高さをｈとしたときに、ｈ／０．５の値を前記
分割部に対応するフォトマスク５の対応部分９の全面積
に対する遮光部７の面積比としている。また、このフォ
トマスク５はクロムマスクであり、電子ビーム描画によ
り作成されている。このフォトマスク５を用いて露光を
行うには、図１８に示すように、まず、ガラスの基板１
上にシランカップリング処理を施した後、スピンコータ
ー、ロールコーターまたはスプレーコーターで標準的な
ポジ型のフォトレジスト６を塗布し、プレベークする。
次に、フォトレジスト６上にフォトマスク５を密着させ
て露光する。
の形状を示すもので、これは光学素子や分光器等に用い
られるブレーズド格子である。そのピッチは５μｍ、高
さは０．５μｍである。本実施例で使用するフォトマス
ク５は、図１７に示すように、前記微細パターンの１つ
の鋸歯形状を横方向１μｍごとに５分割し、その各分割
部の平均高さをｈとしたときに、ｈ／０．５の値を前記
分割部に対応するフォトマスク５の対応部分９の全面積
に対する遮光部７の面積比としている。また、このフォ
トマスク５はクロムマスクであり、電子ビーム描画によ
り作成されている。このフォトマスク５を用いて露光を
行うには、図１８に示すように、まず、ガラスの基板１
上にシランカップリング処理を施した後、スピンコータ
ー、ロールコーターまたはスプレーコーターで標準的な
ポジ型のフォトレジスト６を塗布し、プレベークする。
次に、フォトレジスト６上にフォトマスク５を密着させ
て露光する。
【００１４】このとき、フォトマスク５を通った光は、
図１９に示すように、回折により鋸歯状の強度分布を示
す。そして、その光強度に応じてフォトレジスト６は感
光する。ここで、光強度の強い部分はフォトレジスト６
の膜厚の底まで感光するが、光強度の弱い部分はフォト
レジスト６の膜表面で感光し、レジスト自身による光の
吸収のための感光部は膜厚の底まで達しない。その後、
現像を行うと、フォトレジスト６の残膜率は感光度に依
存するので、現像後のレジストパターンは、ほぼ図１６
に示す形状となり、所望の微細パターンが得られる。本
実施例によれば、密着露光という簡単な方法で生産効率
良く、ブレーズド格子パターンが得られる。
図１９に示すように、回折により鋸歯状の強度分布を示
す。そして、その光強度に応じてフォトレジスト６は感
光する。ここで、光強度の強い部分はフォトレジスト６
の膜厚の底まで感光するが、光強度の弱い部分はフォト
レジスト６の膜表面で感光し、レジスト自身による光の
吸収のための感光部は膜厚の底まで達しない。その後、
現像を行うと、フォトレジスト６の残膜率は感光度に依
存するので、現像後のレジストパターンは、ほぼ図１６
に示す形状となり、所望の微細パターンが得られる。本
実施例によれば、密着露光という簡単な方法で生産効率
良く、ブレーズド格子パターンが得られる。
【００１５】
【実施例３】図２０は、本実施例で作成する回折格子型
光学的ローパスフィルターの形状を示す。本実施例で使
用するフォトマスク５は、前記パターンをピッチ方向に
１０μｍごとに分割し、各分割部の平均高さをｈとした
ときに、ｈ／０．５の値を前記分割部に対応するフォト
マスク５の対応部分の全面積に対する透光部の面積比と
している。このフォトマスク５を用いて露光を行うに
は、図２１に示すように、まず石英ガラスの基板１上に
シランカップリング処理を施した後、スピンコーター、
ロールコーターまたはスプレーコーターでネガ型のフォ
トレジスト６を塗布し、プレベークする。次に、フォト
マスク５を基板１の下に密着させ、基板１上のフォトレ
ジスト６を基板１側から露光する。
光学的ローパスフィルターの形状を示す。本実施例で使
用するフォトマスク５は、前記パターンをピッチ方向に
１０μｍごとに分割し、各分割部の平均高さをｈとした
ときに、ｈ／０．５の値を前記分割部に対応するフォト
マスク５の対応部分の全面積に対する透光部の面積比と
している。このフォトマスク５を用いて露光を行うに
は、図２１に示すように、まず石英ガラスの基板１上に
シランカップリング処理を施した後、スピンコーター、
ロールコーターまたはスプレーコーターでネガ型のフォ
トレジスト６を塗布し、プレベークする。次に、フォト
マスク５を基板１の下に密着させ、基板１上のフォトレ
ジスト６を基板１側から露光する。
【００１６】このとき、フォトマスク５を通った光は、
回折により図２２に示すような強度分布を示す。そし
て、図２３に示すように、その光強度に応じてフォトレ
ジスト６は感光する。感光した部分は、現像液に対して
不溶化する。したがって、その後現像を行うと、図２０
に示すようなネガ型のレジストパターンが得られる。
回折により図２２に示すような強度分布を示す。そし
て、図２３に示すように、その光強度に応じてフォトレ
ジスト６は感光する。感光した部分は、現像液に対して
不溶化する。したがって、その後現像を行うと、図２０
に示すようなネガ型のレジストパターンが得られる。
【００１７】本実施例によれば、簡単な方法で生産性良
く回折格子型光学的ローパスフィルターの形状を得るこ
とができる。これは、そのまま素子として使用すること
だけでなく、本実施例で得られたレジストパターンを電
鋳反転し、プラスチック成形用の金型を制作するための
原盤として使用することも可能である。また、得られた
レジストパターンをエッチングマスクとして、イオンミ
リング、ＲＩＢＥ等のドライエッチングを行い、基板の
表面を所望の形状に加工することも可能である。
く回折格子型光学的ローパスフィルターの形状を得るこ
とができる。これは、そのまま素子として使用すること
だけでなく、本実施例で得られたレジストパターンを電
鋳反転し、プラスチック成形用の金型を制作するための
原盤として使用することも可能である。また、得られた
レジストパターンをエッチングマスクとして、イオンミ
リング、ＲＩＢＥ等のドライエッチングを行い、基板の
表面を所望の形状に加工することも可能である。
【００１８】本実施例においては、フォトレジスト６と
して、ネガ型のフォトレジストを用いたので、実施例１
のようにフォトレジスト６上にフォトマスク５を配置し
て露光すると、現像によって除去されるレジストと現像
後に基板１上に残るレジストとが逆転するので、上記パ
ターンを得ることができない。そこで、本実施例では、
フォトレジスト６に対する露光を、レジスト側からでは
なく、基板側から行うことにより、ネガ型のフォトレジ
スト６を使用した場合でも微細パターンの作成を可能に
した。
して、ネガ型のフォトレジストを用いたので、実施例１
のようにフォトレジスト６上にフォトマスク５を配置し
て露光すると、現像によって除去されるレジストと現像
後に基板１上に残るレジストとが逆転するので、上記パ
ターンを得ることができない。そこで、本実施例では、
フォトレジスト６に対する露光を、レジスト側からでは
なく、基板側から行うことにより、ネガ型のフォトレジ
スト６を使用した場合でも微細パターンの作成を可能に
した。
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【発明の効果】以上のように、本発明の微細パターンの
作成方法によれば、高さが連続的に変化する形状の微細
パターンを生産性良く得ることができる。
作成方法によれば、高さが連続的に変化する形状の微細
パターンを生産性良く得ることができる。
【図１】本発明で得ようとするレジストパターンを示す
正面図である。
正面図である。
【図２】露光量と残膜率との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の作成方法において露光状態を示す正面
図である。
図である。
【図４】本発明で用いるフォトマスクの一例を示す正面
図である。
図である。
【図５】図４に示すフォトマスクを用いて露光したとき
のある透光部の光強度分布を示す光強度分布図である。
のある透光部の光強度分布を示す光強度分布図である。
【図６】図４に示すフォトマスクを用いて露光したとき
の全体にわたる光強度分布を示す光強度分布図である。
の全体にわたる光強度分布を示す光強度分布図である。
【図７】図４に示すフォトマスクを用いて露光したとき
に得られるレジストパターンを示す正面図である。
に得られるレジストパターンを示す正面図である。
【図８】本発明で用いるフォトマスクの一例を示す正面
図である。
図である。
【図９】図８に示すフォトマスクを用いて露光したとき
の全体にわたる光強度分布を示す光強度分布図である。
の全体にわたる光強度分布を示す光強度分布図である。
【図１０】本発明の実施例１で得る微細パターンを示す
縦断面図である。
縦断面図である。
【図１１】図１０に示す微細パターンの分割状態を示す
正面図である。
正面図である。
【図１２】本発明の実施例１で用いるフォトマスクの要
部を示す底面図である。
部を示す底面図である。
【図１３】同実施例１の露光状態を示す正面図である。
【図１４】図１２に示すフォトマスクを用いて露光した
ときの全体にわたる光強度分布を示す光強度分布図であ
る。
ときの全体にわたる光強度分布を示す光強度分布図であ
る。
【図１５】本発明の実施例１で得たフォトレジストの形
状を示す正面図である。
状を示す正面図である。
【図１６】本発明の実施例２で得る微細パターンを示す
正面図である。
正面図である。
【図１７】同実施例２で用いるフォトマスクを示す底面
図である。
図である。
【図１８】同実施例２の露光状態を示す正面図である。
【図１９】同実施例２で露光したときの光強度分布を示
す光強度分布図である。
す光強度分布図である。
【図２０】本発明の実施例３で得る回折格子型光学的ロ
ーパスフィルターの形状を示す正面図である。
ーパスフィルターの形状を示す正面図である。
【図２１】同実施例３の露光状態を示す正面図である。
【図２２】同実施例３における露光時の光強度分布を示
す光強度分布図である。
す光強度分布図である。
【図２３】同実施例３のフォトレジストの感光状態を示
す正面図である。
す正面図である。
【図２４】従来の微細パターン作成方法を示す工程図で
ある。
ある。
１ 基板 ２ 電子線レジスト ３ 電子ビーム ４ ブレーズパターン ５ フォトマスク ６ フォトレジスト ７ 遮光部 ８ 透光部 ９ 対応部分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 5/18 G03F 1/08 G03F 7/20 G03F 7/26
Claims (2)
- 【請求項１】 基板上にフォトレジストを塗布し、該レ
ジストに所定のパターンを形成する際、基板に対する高
さが変化するようなパターンとし、このパターンを基
に、該基板に微細なパターンを形成する微細パターンの
作成方法において、 該レジストに所定の該パターンを形成する際、所定のレ
ジストパターンのなだらかな斜辺部分を複数に分割した
高さに対応させて、対応した位置の透光部または遮光部
の面積比を変化させたフォトマスクを用い、該フォトマ
スクを介してレジストを露光してレジストに露光量分布
を与えることにより、基板に対する高さがなだらかに変
化する部分を有するパターンをレジストに形成すること
を特徴とする微細パターンの作成方法。 - 【請求項２】 前記透光部または遮光部の面積比は、レ
ジストにおける露光量に対する残膜率特性から決定され
ることを特徴とする請求項１記載の微細パターンの作成
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35590192A JP3339894B2 (ja) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | 微細パターンの作成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35590192A JP3339894B2 (ja) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | 微細パターンの作成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06186412A JPH06186412A (ja) | 1994-07-08 |
| JP3339894B2 true JP3339894B2 (ja) | 2002-10-28 |
Family
ID=18446315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35590192A Ceased JP3339894B2 (ja) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | 微細パターンの作成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3339894B2 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4678640B2 (ja) * | 2000-05-01 | 2011-04-27 | リコー光学株式会社 | 濃度分布マスクとそれを用いた３次元構造体製造方法 |
| JP4557373B2 (ja) * | 2000-06-13 | 2010-10-06 | リコー光学株式会社 | 濃度分布マスクを用いた３次元構造体製造方法 |
| JP5122057B2 (ja) * | 2000-07-24 | 2013-01-16 | パナソニック株式会社 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
| JP4794091B2 (ja) * | 2001-09-17 | 2011-10-12 | リコー光学株式会社 | 三次元構造体の製造方法 |
| CN100354700C (zh) * | 2001-12-20 | 2007-12-12 | 住友电气工业株式会社 | 类金刚石碳薄膜及其质变的方法，和偏振器 |
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| KR101190045B1 (ko) * | 2005-12-21 | 2012-10-12 | 엘지디스플레이 주식회사 | 포토 마스크 및 이를 이용한 액정표시장치용 어레이 기판의제조 방법 |
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-
1992
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