JPH05142403A - 格子板製作方法 - Google Patents
格子板製作方法Info
- Publication number
- JPH05142403A JPH05142403A JP32815091A JP32815091A JPH05142403A JP H05142403 A JPH05142403 A JP H05142403A JP 32815091 A JP32815091 A JP 32815091A JP 32815091 A JP32815091 A JP 32815091A JP H05142403 A JPH05142403 A JP H05142403A
- Authority
- JP
- Japan
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- mask
- photoresist
- etching
- groove
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 微細ピッチの超深溝精密格子板をエッチング
により作成する。 【構成】 ポリイミド基板上にＳｉＯ2 層をコートし、
その上にホトレジスをコートして格子マスクを形成し、
反応性イオンビームエッチングにより溝を形成する。 【作用】 ポリイミド上のＳｉＯ2 により格子マスクが
形成されてエッチングが進行する。このときＳｉＯ2 と
ポリイミドとのエッチングレートが１対２０程度と大き
いので溝幅に比し著しく深い格子溝が得られる。
により作成する。 【構成】 ポリイミド基板上にＳｉＯ2 層をコートし、
その上にホトレジスをコートして格子マスクを形成し、
反応性イオンビームエッチングにより溝を形成する。 【作用】 ポリイミド上のＳｉＯ2 により格子マスクが
形成されてエッチングが進行する。このときＳｉＯ2 と
ポリイミドとのエッチングレートが１対２０程度と大き
いので溝幅に比し著しく深い格子溝が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は走査型電子顕微鏡や走査
型トンネル顕微鏡の倍率の検定とか、それらによる像に
おける長さの単位の決定或は水平方向と深さ方向の寸法
の同時正確な測定を行う場合の較正等に用いる基準格子
板のような精密格子板の製造方法に関する。
型トンネル顕微鏡の倍率の検定とか、それらによる像に
おける長さの単位の決定或は水平方向と深さ方向の寸法
の同時正確な測定を行う場合の較正等に用いる基準格子
板のような精密格子板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）とか走査型
トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）或は触針式表面粗さ計におい
ては、同一の物を測定しても、その時の測定条件測定方
法等により測定値がばらつき、長時間使っていると真の
値からずれて来る。このため基準原器を決めて随時或は
測定毎に倍率とか像における寸法単位等の検定較正を行
う必要がある。従来上述した検定較正に用いる基準原器
としてガラス基板上に蒸着した金属を化学的にエッチン
グして段差を付けたものとか回折格子等を用いていた。
トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）或は触針式表面粗さ計におい
ては、同一の物を測定しても、その時の測定条件測定方
法等により測定値がばらつき、長時間使っていると真の
値からずれて来る。このため基準原器を決めて随時或は
測定毎に倍率とか像における寸法単位等の検定較正を行
う必要がある。従来上述した検定較正に用いる基準原器
としてガラス基板上に蒸着した金属を化学的にエッチン
グして段差を付けたものとか回折格子等を用いていた。
【０００３】回折格子の製法として機械的に溝を切って
行く方法とか、ホログラフィック露光法によりホトレジ
ストの格子パターンを基板上に焼付け、イオンビームエ
ッチング法により格子溝を形成する方法等が用いられて
いる。上述したような走査型電子顕微鏡の倍率検定とか
水平方向の長さ測定のためだけなら上述した従来の回折
格子でも利用できるが、回折格子では格子断面が鋸歯状
のエシェレット型格子が多く用いられているため、試料
面の凹凸の高さ方向（深さ）の測定も同時に行う場合に
は回折格子は利用できない。走査型電子顕微鏡の像の倍
率，水平方向，深さ方向の測定に用いる基準格子として
は溝ピッチと共に溝の深さも精密に規定され、かつ溝底
面が平滑である格子が要求される。このような格子の製
作には機械的な方法より、イオンビームエッチングを用
いる方法の方が格子ピッチの精度とか溝断面の形を矩形
或は台形に形成する上で適している。
行く方法とか、ホログラフィック露光法によりホトレジ
ストの格子パターンを基板上に焼付け、イオンビームエ
ッチング法により格子溝を形成する方法等が用いられて
いる。上述したような走査型電子顕微鏡の倍率検定とか
水平方向の長さ測定のためだけなら上述した従来の回折
格子でも利用できるが、回折格子では格子断面が鋸歯状
のエシェレット型格子が多く用いられているため、試料
面の凹凸の高さ方向（深さ）の測定も同時に行う場合に
は回折格子は利用できない。走査型電子顕微鏡の像の倍
率，水平方向，深さ方向の測定に用いる基準格子として
は溝ピッチと共に溝の深さも精密に規定され、かつ溝底
面が平滑である格子が要求される。このような格子の製
作には機械的な方法より、イオンビームエッチングを用
いる方法の方が格子ピッチの精度とか溝断面の形を矩形
或は台形に形成する上で適している。
【０００４】このためイオンビームエッチングによる精
密格子の製作法が提案されている（特願平２−２３４３
５号，特願平３−２１２８３７号）。所でイオンビーム
エッチングにより格子溝を作る場合、ホトレジストは現
像の結果、断面が正弦波の半波状に残っているので、エ
ッチングの進行につれてホトレジストマスクはマスクの
両縁部分から先に消滅して行き、その分溝の上部のはぱ
が広がるので、ホトレジストのマスクが完全になくなる
までエッチングを続けると、溝界の堤の頭が丸くなって
しまうから、ホトレジストが未だ相当残っている状態で
エッチングを止める必要がある。このため任意に深い溝
を作ることはできなかった。従って溝の深さを深くする
にはホトレジストのマスクと基板とのエッチングレート
比を大にする必要があるが、この比が任意に大きな材料
の組合とエッチング方法を得ることも困難である。
密格子の製作法が提案されている（特願平２−２３４３
５号，特願平３−２１２８３７号）。所でイオンビーム
エッチングにより格子溝を作る場合、ホトレジストは現
像の結果、断面が正弦波の半波状に残っているので、エ
ッチングの進行につれてホトレジストマスクはマスクの
両縁部分から先に消滅して行き、その分溝の上部のはぱ
が広がるので、ホトレジストのマスクが完全になくなる
までエッチングを続けると、溝界の堤の頭が丸くなって
しまうから、ホトレジストが未だ相当残っている状態で
エッチングを止める必要がある。このため任意に深い溝
を作ることはできなかった。従って溝の深さを深くする
にはホトレジストのマスクと基板とのエッチングレート
比を大にする必要があるが、この比が任意に大きな材料
の組合とエッチング方法を得ることも困難である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
イオンビームエッチングによる格子板製作法では溝深さ
を任意に深くすることが困難であった。他方ＳＥＭとか
ＳＴＭでｘｙ方向だけでなくｚ方向つまり試料面の高さ
方向の倍率検定には深い格子溝が要求される。従って本
発明はホトレジストに格子パターンを焼付けて現像する
ことで格子マスクを作り、イオンビームエッチングによ
り格子溝を作る方法で、任意に深い格子溝を作ることを
可能にしようとするものである。
イオンビームエッチングによる格子板製作法では溝深さ
を任意に深くすることが困難であった。他方ＳＥＭとか
ＳＴＭでｘｙ方向だけでなくｚ方向つまり試料面の高さ
方向の倍率検定には深い格子溝が要求される。従って本
発明はホトレジストに格子パターンを焼付けて現像する
ことで格子マスクを作り、イオンビームエッチングによ
り格子溝を作る方法で、任意に深い格子溝を作ることを
可能にしようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】格子基板例えばポリイミ
ド板の上に基板よりもイオンビームエッチングのエッチ
ングレートが小さい物質例えばポリイミドに対してＳｉ
Ｏ2 の層を形成し、その上にホトレジストによる格子パ
ターンのマスクを形成して、反応性イオンビームエッチ
ングにより、基板上に形成した層にホトレジストのマス
クパターンを転写した方形断面の溝を形成し、ホトレジ
ストを除去した後は、上記層をマスクパターンとして反
応性イオンビームエッチングにより、基板に溝を形成す
るようにした。
ド板の上に基板よりもイオンビームエッチングのエッチ
ングレートが小さい物質例えばポリイミドに対してＳｉ
Ｏ2 の層を形成し、その上にホトレジストによる格子パ
ターンのマスクを形成して、反応性イオンビームエッチ
ングにより、基板上に形成した層にホトレジストのマス
クパターンを転写した方形断面の溝を形成し、ホトレジ
ストを除去した後は、上記層をマスクパターンとして反
応性イオンビームエッチングにより、基板に溝を形成す
るようにした。
【０００７】
【作用】前述したようにホトレジストの格子パターンマ
スクは断面が正弦半波の形なので、ホトレジストのマス
クが全部なくなる迄エッチングを続けることができな
い。本発明では基板の上に基板よりエッチングレートの
小さい物質の層を形成し、まずこの層にホトレジストパ
ターンにより溝を作る。この溝は上述した理由で深さが
制限されている。次にこの層をマスクとして基板のエッ
チングを行うことになるが、この層によるマスクは断面
が方形であるから、全部がなくなるまでエッチングを続
けることができ、ホトレジストのマスクで基板に直接エ
ッチングして溝を作るより深い溝を作ることができる。
スクは断面が正弦半波の形なので、ホトレジストのマス
クが全部なくなる迄エッチングを続けることができな
い。本発明では基板の上に基板よりエッチングレートの
小さい物質の層を形成し、まずこの層にホトレジストパ
ターンにより溝を作る。この溝は上述した理由で深さが
制限されている。次にこの層をマスクとして基板のエッ
チングを行うことになるが、この層によるマスクは断面
が方形であるから、全部がなくなるまでエッチングを続
けることができ、ホトレジストのマスクで基板に直接エ
ッチングして溝を作るより深い溝を作ることができる。
【０００８】
【実施例】図１は本発明により格子溝が作られて行く過
程をＡ，Ｂ，Ｃ…の順に示す。まずガラス板１上にポリ
イミドＳＰ７１０の層２をスピンコートにより７μｍ厚
さに形成して３５０℃で３０分ベーキングしてこれを基
板とし、その上にＳｉＯ2の層３を真空蒸着でホットコ
ーティングにより５００ｎｍの厚さに形成し、その上に
ノボラック系ポジ型フォトレジスト４をスピンコートに
より３００ｎｍの厚さに形成し９０℃で３０分間プレベ
ーキングした（図１Ａ）。次にＨｅ−Ｃｄレーザ光（波
長４４１．６ｎｍ）の２光束干渉により形成される干渉
縞をホトレジスト４上に投射露光して現像することによ
り、断面が正弦半波のホトレジストの縞を形成してこれ
を格子パターンのマスクとする。このようにしてマスク
幅とマスク間隔が１対１で、格子本数が１０００本／ｍ
ｍのホトレジストマスクを形成した（図１Ｂ）。ＣＨＦ
反応性イオンビームエッチングを行ってＳｉＯ2 層３
のホトレジストのマスクで覆われていない部分をエッチ
ングする。このときホトレジストとＳｉＯ2 とのエッチ
ングレートは１対７であり、溝部のＳｉＯ2 層が除去さ
れて基板のポリイミド層２の表面が現れる迄に削られる
ホトレジストの厚さはＳｉＯ2 ５００ｎｍの１／７であ
り、ホトレジスト層は３００ｎｍの厚さで約７０ｎｍ削
られるだけであるからホトレジストのパターン断面は殆
ど変形せず、ＳｉＯ2層には堤部と溝部の幅が１対１で
ある完全に方形断面の溝が形成される（図１Ｃ）。この
後ＳｉＯ2 層３の溝堤をマスクとして、Ｏ2 を用いた反
応性イオンビームエッチングに変えて基板層２の溝を形
成する。この実施例の場合、Ｏ2 反応性イオンビームエ
ッチングによるＳｉＯ2 とポリイミド基板２とのエッチ
ングレートは１対２０であり、ＳｉＯ2 のマスクは厚さ
が５００ｎｍである。この工程でホトレジストのマスク
は急速に消滅する。そしてＳｉＯ2 マスクが５００ｎｍ
削られる間に基板のポリイミド層２は２０倍の１０μｍ
削られることになるが、この実施例ではポリイミド層２
の厚さは７μｍであり、ポリイミド層の厚さが全部削ら
れた所でエッチングを止めた。このときの状態を図１Ｄ
に示す。最後にＳｉＯ2 のマスクは反応性イオンビーム
エッチングのガスをＣＨＦ3 に変えてエッチングを行う
ことで除去し、図１Ｅに示す格子板を得る。この格子板
は格子本数１０００本／ｍｍで溝深さ７μｍ、溝幅と溝
堤幅とは同じで夫々０．５μｍである。イオンビームエ
ッチングは全て加速電圧５００ｅＶ，電流密度０．７Ａ
／ｃｍ2 で行った。
程をＡ，Ｂ，Ｃ…の順に示す。まずガラス板１上にポリ
イミドＳＰ７１０の層２をスピンコートにより７μｍ厚
さに形成して３５０℃で３０分ベーキングしてこれを基
板とし、その上にＳｉＯ2の層３を真空蒸着でホットコ
ーティングにより５００ｎｍの厚さに形成し、その上に
ノボラック系ポジ型フォトレジスト４をスピンコートに
より３００ｎｍの厚さに形成し９０℃で３０分間プレベ
ーキングした（図１Ａ）。次にＨｅ−Ｃｄレーザ光（波
長４４１．６ｎｍ）の２光束干渉により形成される干渉
縞をホトレジスト４上に投射露光して現像することによ
り、断面が正弦半波のホトレジストの縞を形成してこれ
を格子パターンのマスクとする。このようにしてマスク
幅とマスク間隔が１対１で、格子本数が１０００本／ｍ
ｍのホトレジストマスクを形成した（図１Ｂ）。ＣＨＦ
反応性イオンビームエッチングを行ってＳｉＯ2 層３
のホトレジストのマスクで覆われていない部分をエッチ
ングする。このときホトレジストとＳｉＯ2 とのエッチ
ングレートは１対７であり、溝部のＳｉＯ2 層が除去さ
れて基板のポリイミド層２の表面が現れる迄に削られる
ホトレジストの厚さはＳｉＯ2 ５００ｎｍの１／７であ
り、ホトレジスト層は３００ｎｍの厚さで約７０ｎｍ削
られるだけであるからホトレジストのパターン断面は殆
ど変形せず、ＳｉＯ2層には堤部と溝部の幅が１対１で
ある完全に方形断面の溝が形成される（図１Ｃ）。この
後ＳｉＯ2 層３の溝堤をマスクとして、Ｏ2 を用いた反
応性イオンビームエッチングに変えて基板層２の溝を形
成する。この実施例の場合、Ｏ2 反応性イオンビームエ
ッチングによるＳｉＯ2 とポリイミド基板２とのエッチ
ングレートは１対２０であり、ＳｉＯ2 のマスクは厚さ
が５００ｎｍである。この工程でホトレジストのマスク
は急速に消滅する。そしてＳｉＯ2 マスクが５００ｎｍ
削られる間に基板のポリイミド層２は２０倍の１０μｍ
削られることになるが、この実施例ではポリイミド層２
の厚さは７μｍであり、ポリイミド層の厚さが全部削ら
れた所でエッチングを止めた。このときの状態を図１Ｄ
に示す。最後にＳｉＯ2 のマスクは反応性イオンビーム
エッチングのガスをＣＨＦ3 に変えてエッチングを行う
ことで除去し、図１Ｅに示す格子板を得る。この格子板
は格子本数１０００本／ｍｍで溝深さ７μｍ、溝幅と溝
堤幅とは同じで夫々０．５μｍである。イオンビームエ
ッチングは全て加速電圧５００ｅＶ，電流密度０．７Ａ
／ｃｍ2 で行った。
【０００９】上例で図１Ｃの状態でホトレジストのマス
クを残したまゝで次工程のＯ 反応性イオンビームエッ
チングを行い、ＳｉＯ2 マスクによるポリイミド基板２
のエッチングを行っているが、この際予めホトレジスト
のマスクを除去してもよいが、この実施例では実際上そ
の必要性はない。Ｏ2 反応性イオンビームエッチングは
ＳｉＯ2 に比し有機材料に対してエッチングレートが著
しく高く、ノボラック系のホトレジストに対しても２０
程度であり、ホトレジストマスクは一番厚い所で２３０
ｎｍであるが、これが全部除去される間にＳｉＯ2 は１
／２０の約１４ｎｍエッチングされるだけであるから、
ＳｉＯ2 マスクの上面は中央部が両縁より１４ｎｍだけ
高い丸みを持つことになる。しかし、この例では基板の
溝深さ７μｍのときＳｉＯ2 マスクは１５０ｎｍｍの厚
さで残っており、未だ１５０−１４＝１３６ｎｍの２０
倍の深さまでエッチングを続けることが可能である。Ｓ
ｉＯ2 マスクを除くため再びＣＨＦ3 反応性イオンエッ
チングを行っているが、このエッチング工程ではＳｉＯ
2 に比し有機材料のエッチングレートが小さくこの工程
で１５０ｎｍのＳｉＯ2 を除去する間にポリイミドの基
板はホトレジストと同様約その１／７の２０ｎｍ程溝が
深くなる。他方ＳｉＯ2 マスクの上面は上述したように
中央が１４ｎｍ高い丸みを持っているが、ＳｉＯ2 が完
全に除去されるとき、この丸みは約１／７に圧縮されて
ポリイミド基板の溝堤の上面の丸みとなり、それは約２
ｎｍで堤の幅５００ｎｍに比しすれば無視できる程度で
堤の上面は実質的に平面とみなせるのである。
クを残したまゝで次工程のＯ 反応性イオンビームエッ
チングを行い、ＳｉＯ2 マスクによるポリイミド基板２
のエッチングを行っているが、この際予めホトレジスト
のマスクを除去してもよいが、この実施例では実際上そ
の必要性はない。Ｏ2 反応性イオンビームエッチングは
ＳｉＯ2 に比し有機材料に対してエッチングレートが著
しく高く、ノボラック系のホトレジストに対しても２０
程度であり、ホトレジストマスクは一番厚い所で２３０
ｎｍであるが、これが全部除去される間にＳｉＯ2 は１
／２０の約１４ｎｍエッチングされるだけであるから、
ＳｉＯ2 マスクの上面は中央部が両縁より１４ｎｍだけ
高い丸みを持つことになる。しかし、この例では基板の
溝深さ７μｍのときＳｉＯ2 マスクは１５０ｎｍｍの厚
さで残っており、未だ１５０−１４＝１３６ｎｍの２０
倍の深さまでエッチングを続けることが可能である。Ｓ
ｉＯ2 マスクを除くため再びＣＨＦ3 反応性イオンエッ
チングを行っているが、このエッチング工程ではＳｉＯ
2 に比し有機材料のエッチングレートが小さくこの工程
で１５０ｎｍのＳｉＯ2 を除去する間にポリイミドの基
板はホトレジストと同様約その１／７の２０ｎｍ程溝が
深くなる。他方ＳｉＯ2 マスクの上面は上述したように
中央が１４ｎｍ高い丸みを持っているが、ＳｉＯ2 が完
全に除去されるとき、この丸みは約１／７に圧縮されて
ポリイミド基板の溝堤の上面の丸みとなり、それは約２
ｎｍで堤の幅５００ｎｍに比しすれば無視できる程度で
堤の上面は実質的に平面とみなせるのである。
【００１０】
【発明の効果】本発明によれば、ホトレジストの下に格
子基板に比しエッチングレートの小さい物質の中間層を
設け、ホトレジストによる格子パターンのマスクを転写
して中間層のマスクを形成し、基板のエッチングを行う
ので、ホトレジストマスクのように断面が正弦波形であ
る場合と異なり、マスクが除去されるまで溝のエッチン
グを続けることができるため、著しく深い溝を作ること
ができる。
子基板に比しエッチングレートの小さい物質の中間層を
設け、ホトレジストによる格子パターンのマスクを転写
して中間層のマスクを形成し、基板のエッチングを行う
ので、ホトレジストマスクのように断面が正弦波形であ
る場合と異なり、マスクが除去されるまで溝のエッチン
グを続けることができるため、著しく深い溝を作ること
ができる。
【００１１】なお上述実施例のように格子材料としてポ
リイミドを用いると、有機材料でも耐熱的であり、格子
材料として石英等に比し甚だ安価である。
リイミドを用いると、有機材料でも耐熱的であり、格子
材料として石英等に比し甚だ安価である。
【図１】本発明の一実施例の各工程段階の材料の加工状
態を示す斜視図 １ ガラス板 ２ ポリイミドの基板層 ３ ＳｉＯ2 層 ４ ホトレジスト層
態を示す斜視図 １ ガラス板 ２ ポリイミドの基板層 ３ ＳｉＯ2 層 ４ ホトレジスト層
Claims (1)
- 【請求項１】 格子基板上にそれよりも反応性イオンビ
ームエッチングのエッチングレートが小さい物質の中間
層を形成し、その上にホトレジスト層を形成して格子パ
ターンをホトレジスト層に焼付け現像してホトレジスト
による格子のマスクパターンを形成し、反応性イオンビ
ームエッチングによりこのマスクパターンを上記中間層
に転写して中間層に方形断面の溝を形成し、その後この
中間層の溝間の堤部を格子パターンのマスクとして格子
基板の反応性イオンビームエッチングによって格子基板
に溝を形成することを特徴とする格子板製作方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32815091A JPH05142403A (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | 格子板製作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32815091A JPH05142403A (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | 格子板製作方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05142403A true JPH05142403A (ja) | 1993-06-11 |
Family
ID=18207048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32815091A Pending JPH05142403A (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | 格子板製作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05142403A (ja) |
-
1991
- 1991-11-15 JP JP32815091A patent/JPH05142403A/ja active Pending
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