JPH05304073A - ３次元構造体の形成装置及び形成方法 - Google Patents
３次元構造体の形成装置及び形成方法Info
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- JPH05304073A JPH05304073A JP10960692A JP10960692A JPH05304073A JP H05304073 A JPH05304073 A JP H05304073A JP 10960692 A JP10960692 A JP 10960692A JP 10960692 A JP10960692 A JP 10960692A JP H05304073 A JPH05304073 A JP H05304073A
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- forming
- resist
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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
- G03F7/70216—Mask projection systems
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 任意の３次元構造体を少ないプロセス数で形
成することができ、半導体を含む機能デバイスの作成に
適した３次元構造体形成装置を提供すること。 【構成】 感応材料の露光を利用した３次元構造体の形
成装置において、外部からの駆動信号によりパターンが
可変される液晶シャッタ１１と、この液晶シャッタ１１
に光を照射する励起光源と、液晶シャッタマスク１１を
透過した光を縮小投影する縮小投影レンズ１３と、ウェ
ーハ２１上にレジスト２２を塗布した試料２０を縮小投
影レンズ１３の結像位置にセットし、且つこの試料２０
を光軸方向に微動する微動ステージ１４と、マスク１１
とステージ１４を同期して駆動する制御回路１６とを具
備してなることを特徴とする。
成することができ、半導体を含む機能デバイスの作成に
適した３次元構造体形成装置を提供すること。 【構成】 感応材料の露光を利用した３次元構造体の形
成装置において、外部からの駆動信号によりパターンが
可変される液晶シャッタ１１と、この液晶シャッタ１１
に光を照射する励起光源と、液晶シャッタマスク１１を
透過した光を縮小投影する縮小投影レンズ１３と、ウェ
ーハ２１上にレジスト２２を塗布した試料２０を縮小投
影レンズ１３の結像位置にセットし、且つこの試料２０
を光軸方向に微動する微動ステージ１４と、マスク１１
とステージ１４を同期して駆動する制御回路１６とを具
備してなることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レジスト等の感応材料
に所望パターンを形成する技術に係わり、特に感応材料
に３次元構造を露光する３次元構造体の形成装置及び形
成方法に関する。
に所望パターンを形成する技術に係わり、特に感応材料
に３次元構造を露光する３次元構造体の形成装置及び形
成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体集積回路形成における鍵技
術の一つとして、２次元平面像の露光転写技術が知られ
ている。この技術においては、感光体薄膜の選択的除去
を起点とした３次元構造形成が行われている。具体的に
は、ウェーハ上のレジストに２次元平面の所望パターン
を露光転写し、形成されたレジストパターンをマスクに
ウェーハを選択エッチングする。また、この露光転写技
術は薄膜単結晶の選択的成長技術にも展開され、選択エ
ピタキシャル成長が行われる。これも、３次元構造の形
成技術の一つであると言える。
術の一つとして、２次元平面像の露光転写技術が知られ
ている。この技術においては、感光体薄膜の選択的除去
を起点とした３次元構造形成が行われている。具体的に
は、ウェーハ上のレジストに２次元平面の所望パターン
を露光転写し、形成されたレジストパターンをマスクに
ウェーハを選択エッチングする。また、この露光転写技
術は薄膜単結晶の選択的成長技術にも展開され、選択エ
ピタキシャル成長が行われる。これも、３次元構造の形
成技術の一つであると言える。
【０００３】しかし、これらの技術は予め設計された任
意の３次元構造を１回の加工プロセスのうちに形成する
ものではなく、複雑かつ自由度の低いものである。即
ち、ウェハ表面に深さの異なる溝などを形成するには、
露光転写によるレジストパターン形成とウェーハの選択
エッチングとを交互に繰り返す必要があり、極めて面倒
である。
意の３次元構造を１回の加工プロセスのうちに形成する
ものではなく、複雑かつ自由度の低いものである。即
ち、ウェハ表面に深さの異なる溝などを形成するには、
露光転写によるレジストパターン形成とウェーハの選択
エッチングとを交互に繰り返す必要があり、極めて面倒
である。
【０００４】一方、近年では、マイクロマシン技術と呼
ばれる一連の技術開発が進められている。この技術は、
本質的に、半導体集積回路作成用のプロセス技術の延長
にあるが、深さ方向の加工距離を大きく取って、その３
次元性を強調している。例えば、シリコンウェーハに対
して露光プロセス，エッチングプロセスを繰り返すこと
により、マイクロポンプ，マイクロモータ，マイクロバ
ルブなどの３次元形状を作り付けることが行われ報告さ
れている。これらの技術の極限形態には、任意形状の３
次元構造をより単純な１回のプロセスで形成する形が考
えられるが、未だ実用化されていない。
ばれる一連の技術開発が進められている。この技術は、
本質的に、半導体集積回路作成用のプロセス技術の延長
にあるが、深さ方向の加工距離を大きく取って、その３
次元性を強調している。例えば、シリコンウェーハに対
して露光プロセス，エッチングプロセスを繰り返すこと
により、マイクロポンプ，マイクロモータ，マイクロバ
ルブなどの３次元形状を作り付けることが行われ報告さ
れている。これらの技術の極限形態には、任意形状の３
次元構造をより単純な１回のプロセスで形成する形が考
えられるが、未だ実用化されていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように従来、レジ
ストなどの感応材料の露光転写技術を用いた方法では、
試料に３次元構造を形成するのに露光プロセスとエッチ
ングプロセスとを交互に繰り返す必要があり、プロセス
回数が多くなり極めて煩雑であった。
ストなどの感応材料の露光転写技術を用いた方法では、
試料に３次元構造を形成するのに露光プロセスとエッチ
ングプロセスとを交互に繰り返す必要があり、プロセス
回数が多くなり極めて煩雑であった。
【０００６】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、任意の３次元構造体を
少ないプロセス数で形成することができ、半導体を含む
機能デバイスの作成に適した３次元構造体の形成装置及
び形成方法を提供することにある。
ので、その目的とするところは、任意の３次元構造体を
少ないプロセス数で形成することができ、半導体を含む
機能デバイスの作成に適した３次元構造体の形成装置及
び形成方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、レジス
トなどの感応材料に直接３次元パターンを転写すること
にある。
トなどの感応材料に直接３次元パターンを転写すること
にある。
【０００８】即ち、本発明（請求項１）は、感応材料の
露光を利用した３次元構造体の形成装置において、外部
からの駆動信号によりパターンが可変される可変画像マ
スクと、このマスクに光を照射する励起光源と、可変画
像マスクを透過した光を縮小投影する縮小投影光学系
と、この光学系の結像位置に配置される試料を保持し、
且つ光軸方向に微動する微動ステージと、マスクとステ
ージを同期して駆動する制御回路とを具備してなること
を特徴とする。
露光を利用した３次元構造体の形成装置において、外部
からの駆動信号によりパターンが可変される可変画像マ
スクと、このマスクに光を照射する励起光源と、可変画
像マスクを透過した光を縮小投影する縮小投影光学系
と、この光学系の結像位置に配置される試料を保持し、
且つ光軸方向に微動する微動ステージと、マスクとステ
ージを同期して駆動する制御回路とを具備してなること
を特徴とする。
【０００９】また、本発明（請求項２）は、感応材料の
露光を利用した３次元構造体の形成方法において、ホロ
グラム再生実像を形成する手段とその結像波面の光エネ
ルギーに感応する感応材料を用い、感応材料の内部に所
望パターンのホログラム再生実像を形成し、該ホログラ
ム再生実像に相当する３次元パターンを形成することを
特徴とする。ここで、本発明の望ましい実施態様として
は、次のものが上げられる。
露光を利用した３次元構造体の形成方法において、ホロ
グラム再生実像を形成する手段とその結像波面の光エネ
ルギーに感応する感応材料を用い、感応材料の内部に所
望パターンのホログラム再生実像を形成し、該ホログラ
ム再生実像に相当する３次元パターンを形成することを
特徴とする。ここで、本発明の望ましい実施態様として
は、次のものが上げられる。
【００１０】(1) 試料として励起光（又はホログラム再
生光）に対し透明な感光材料を用い、マスクの像（又は
ホログラム再生実像）を感光体材料中に結像させ、感光
体の感光反応によって３次元構造体を形成すること。
生光）に対し透明な感光材料を用い、マスクの像（又は
ホログラム再生実像）を感光体材料中に結像させ、感光
体の感光反応によって３次元構造体を形成すること。
【００１１】(2) 試料として半導体ウェーハを用い、こ
のウェーハ表面に感光材料とエッチング材料とを共存さ
せ、エッチング反応が励起光（又はホログラム再生実
像）によって促進又は抑制されることを利用して試料に
３次元構造体を形成すること。 (3) ホログラム再生実像が同一構造の周期的繰り返しを
持ち、複数の３次元構造を１回のプロセスで形成するこ
と。
のウェーハ表面に感光材料とエッチング材料とを共存さ
せ、エッチング反応が励起光（又はホログラム再生実
像）によって促進又は抑制されることを利用して試料に
３次元構造体を形成すること。 (3) ホログラム再生実像が同一構造の周期的繰り返しを
持ち、複数の３次元構造を１回のプロセスで形成するこ
と。
【００１２】
【作用】本発明（請求項１）によれば、可変画像マスク
のパターン変化と微動ステージの移動を組み合わせるこ
とにより、試料の異なる高さ位置で異なるパターンを結
像させることができる。従って、試料としてレジストな
どの感光材料を用いた場合、感光材料を３次元的に露光
することができる。また、試料として半導体ウェハなど
を用い、さらにウェーハ表面にエッチング材料と感光材
料とを共存させることにより、ウェーハを直接的に３次
元構造に加工することができる。つまり、露光と現像
（又はエッチング）とを交互に繰り返すのではなく、露
光の後に現像（又はエッチング）、又は露光しながらエ
ッチングする１回のプロセスで３次元構造を形成するこ
とができる。
のパターン変化と微動ステージの移動を組み合わせるこ
とにより、試料の異なる高さ位置で異なるパターンを結
像させることができる。従って、試料としてレジストな
どの感光材料を用いた場合、感光材料を３次元的に露光
することができる。また、試料として半導体ウェハなど
を用い、さらにウェーハ表面にエッチング材料と感光材
料とを共存させることにより、ウェーハを直接的に３次
元構造に加工することができる。つまり、露光と現像
（又はエッチング）とを交互に繰り返すのではなく、露
光の後に現像（又はエッチング）、又は露光しながらエ
ッチングする１回のプロセスで３次元構造を形成するこ
とができる。
【００１３】また、本発明（請求項２）によれば、試料
内部にホログラム再生実像を形成することにより、試料
の異なる高さ位置を同時に露光することができ、これに
より任意の３次元形状を持った構造体を１回の露光プロ
セスによって形成することができる。
内部にホログラム再生実像を形成することにより、試料
の異なる高さ位置を同時に露光することができ、これに
より任意の３次元形状を持った構造体を１回の露光プロ
セスによって形成することができる。
【００１４】従って、露光プロセスとエッチングプロセ
スを繰り返す従来方法に比して、簡易なプロセスで３次
元構造を形成することが可能となる。また、３次元構造
体を深さ方向に対し連続的な形状変化をもって形成する
ことも可能であることから、これまでにない新しい半導
体機能デバイス、種々の機能素子が従来の半導体集積回
路と類似の簡便なプロセスで生み出されることになる。
スを繰り返す従来方法に比して、簡易なプロセスで３次
元構造を形成することが可能となる。また、３次元構造
体を深さ方向に対し連続的な形状変化をもって形成する
ことも可能であることから、これまでにない新しい半導
体機能デバイス、種々の機能素子が従来の半導体集積回
路と類似の簡便なプロセスで生み出されることになる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の詳細を図示の実施例によって
説明する。
説明する。
【００１６】図１は、本発明の第１の実施例に係わる３
次元構造体形成装置を示す概略構成図である。図中１１
は液晶シャッタ等からなる可変画像マスクであり、この
マスク１１には励起光源（図示せず）からの励起光１２
が照射される。マスク１１を透過した光は、縮小投影光
学系１３により試料２０上に縮小投影される。試料２０
は、シリコンウェーハ２１上にフォトレジスト２２を塗
布したものである。試料２０はステージ１４に固定保持
され、ステージ１４はステージ駆動機構１５により光軸
方向に移動可能となっている。また、可変画像マスク１
１とステージ駆動機構１５は、制御回路１６により同期
して駆動されるものとなっている。
次元構造体形成装置を示す概略構成図である。図中１１
は液晶シャッタ等からなる可変画像マスクであり、この
マスク１１には励起光源（図示せず）からの励起光１２
が照射される。マスク１１を透過した光は、縮小投影光
学系１３により試料２０上に縮小投影される。試料２０
は、シリコンウェーハ２１上にフォトレジスト２２を塗
布したものである。試料２０はステージ１４に固定保持
され、ステージ１４はステージ駆動機構１５により光軸
方向に移動可能となっている。また、可変画像マスク１
１とステージ駆動機構１５は、制御回路１６により同期
して駆動されるものとなっている。
【００１７】このような構成において、励起光波長を２
４８．４ｎｍとし、光学系１３として１０：１の縮小投
影レンズを用い、その焦点距離を５０ｍｍと設計した。
励起光全パワーを２３０Ｗと設定し、結像面総面積が１
００ｍｍ2 となるように設計した。結像面での光パワー
密度がフォトレジスト２２の感光しきい値を越えるよう
レジスト材料の選定を行い、このときの結像法線方向解
像度を評価したところ０．５μｍ程度であった。可変画
像マスク１１のパターンを電気的に制御しながら、これ
に合わせてステージ１４上の試料２０を光軸方向に位置
を変えながら露光硬化した結果、レジスト２２に３次元
形状を露光硬化することができた。
４８．４ｎｍとし、光学系１３として１０：１の縮小投
影レンズを用い、その焦点距離を５０ｍｍと設計した。
励起光全パワーを２３０Ｗと設定し、結像面総面積が１
００ｍｍ2 となるように設計した。結像面での光パワー
密度がフォトレジスト２２の感光しきい値を越えるよう
レジスト材料の選定を行い、このときの結像法線方向解
像度を評価したところ０．５μｍ程度であった。可変画
像マスク１１のパターンを電気的に制御しながら、これ
に合わせてステージ１４上の試料２０を光軸方向に位置
を変えながら露光硬化した結果、レジスト２２に３次元
形状を露光硬化することができた。
【００１８】なお、レジストとしては、マスク像結像面
上のエネルギー密度をρ0 、曲面から方線方向にδ離れ
た位置でのエネルギー密度をρとしたとき、ρ0 とρと
を判別することのできる感光反応を有するものであれば
よい。
上のエネルギー密度をρ0 、曲面から方線方向にδ離れ
た位置でのエネルギー密度をρとしたとき、ρ0 とρと
を判別することのできる感光反応を有するものであれば
よい。
【００１９】次に、上記レジストの３次元加工につい
て、より具体的に説明する。図２は可変画像マスク１１
として液晶シャッタを用いた例である。液晶シャッタ
は、図２（ａ）に示すように微小画素がマトリックス状
に配置されたものであり、外部からの駆動により各画素
毎にオン・オフ（透過・遮光）が制御される。このよう
なマスクを用いることにより、例えば、図２（ｂ）
（ｃ）（ｄ）のように、透光部１１ａと遮光部１１ｂか
らなる異なる任意のパターンを形成する形成することが
できる。
て、より具体的に説明する。図２は可変画像マスク１１
として液晶シャッタを用いた例である。液晶シャッタ
は、図２（ａ）に示すように微小画素がマトリックス状
に配置されたものであり、外部からの駆動により各画素
毎にオン・オフ（透過・遮光）が制御される。このよう
なマスクを用いることにより、例えば、図２（ｂ）
（ｃ）（ｄ）のように、透光部１１ａと遮光部１１ｂか
らなる異なる任意のパターンを形成する形成することが
できる。
【００２０】まず、液晶シャッタを図２（ｂ）に示すパ
ターンにし、結像位置を図３（ａ）に示すようにレジス
ト２２の表面にする。この場合、レジスト２２の表面が
選択的に感光され硬化される。続いて、結像位置を移動
させ表面よりも深い位置までレジスト２２を硬化させて
いくと、図３（ｂ）に示すように表面から所定の深さま
で選択的に硬化部２３が形成される。次いで、液晶シャ
ッタを図２（ｃ）に示すパターンにし、レジスト２２を
硬化させながらより深い位置まで結像位置を移動させ、
図３（ｃ）に示すように硬化部２３を形成する。次い
で、液晶シャッタを図２（ｄ）に示すパターンにし、結
像位置を移動させ、図３（ｄ）に示すようにさらに深い
位置に硬化部２３を形成する。
ターンにし、結像位置を図３（ａ）に示すようにレジス
ト２２の表面にする。この場合、レジスト２２の表面が
選択的に感光され硬化される。続いて、結像位置を移動
させ表面よりも深い位置までレジスト２２を硬化させて
いくと、図３（ｂ）に示すように表面から所定の深さま
で選択的に硬化部２３が形成される。次いで、液晶シャ
ッタを図２（ｃ）に示すパターンにし、レジスト２２を
硬化させながらより深い位置まで結像位置を移動させ、
図３（ｃ）に示すように硬化部２３を形成する。次い
で、液晶シャッタを図２（ｄ）に示すパターンにし、結
像位置を移動させ、図３（ｄ）に示すようにさらに深い
位置に硬化部２３を形成する。
【００２１】その結果、レジスト２２は３次元的に感光
されることになる。そして、このレジスト２２を現像す
れば、図４（ａ）に示すように表面に複数の段差を有す
る形状のレジストパターンが得られる。この例では、レ
ジストの露光は表面側から深い方向に行ったが、深い方
から浅い方に順に行ってもよい。また、この例ではレジ
スト膜の内部には硬化されないで残る部分があるが、図
５（ａ）（ｂ）（ｃ）のパターンを順次用いれば内部も
硬化したパターンが得られる。
されることになる。そして、このレジスト２２を現像す
れば、図４（ａ）に示すように表面に複数の段差を有す
る形状のレジストパターンが得られる。この例では、レ
ジストの露光は表面側から深い方向に行ったが、深い方
から浅い方に順に行ってもよい。また、この例ではレジ
スト膜の内部には硬化されないで残る部分があるが、図
５（ａ）（ｂ）（ｃ）のパターンを順次用いれば内部も
硬化したパターンが得られる。
【００２２】このように本実施例では、液晶シャッタ１
１のパターンを変化させると共に、該パターンを結像す
べき位置にレジスト２２が来るようにステージ１４を移
動させることにより、レジスト２２の異なる高さ位置で
異なるパターンを結像させることができる。従って、レ
ジスト２２を３次元的に露光硬化させることができ、こ
の硬化したレジストパターンの上に金属３２をモールド
したのちレジストを除去すれば、図４（ｂ）に示すよう
な形状の構造体が形成できる。さらに、これを型として
用い、金属や樹脂をモールドしたのちに離型すれば、図
４（ａ）と同形状の金属や樹脂からなる構造体を形成で
きる。レジストの除去方法や離型方法を工夫すれば、内
部に空洞を有する構造体の作成も可能であり、マイクロ
デバイスの製造に効果的に適用することができる。
１のパターンを変化させると共に、該パターンを結像す
べき位置にレジスト２２が来るようにステージ１４を移
動させることにより、レジスト２２の異なる高さ位置で
異なるパターンを結像させることができる。従って、レ
ジスト２２を３次元的に露光硬化させることができ、こ
の硬化したレジストパターンの上に金属３２をモールド
したのちレジストを除去すれば、図４（ｂ）に示すよう
な形状の構造体が形成できる。さらに、これを型として
用い、金属や樹脂をモールドしたのちに離型すれば、図
４（ａ）と同形状の金属や樹脂からなる構造体を形成で
きる。レジストの除去方法や離型方法を工夫すれば、内
部に空洞を有する構造体の作成も可能であり、マイクロ
デバイスの製造に効果的に適用することができる。
【００２３】図６は、本発明の第２の実施例に係わる３
次元構造体形成装置を示す概略構成図である。なお、図
１と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は
省略する。
次元構造体形成装置を示す概略構成図である。なお、図
１と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は
省略する。
【００２４】この実施例が、先に説明した実施例と異な
る点は、ウェーハ上にレジストパターンを形成するので
はなく、ウェーハを直接加工することにある。即ち、試
料としてシリコンウェーハ２１が容器４４内に配置さ
れ、この容器４４内にはエッチング材料及び感光材料４
５が充填されている。なお、容器４４は駆動機構１５に
より光軸方向に移動されるものとなっている。
る点は、ウェーハ上にレジストパターンを形成するので
はなく、ウェーハを直接加工することにある。即ち、試
料としてシリコンウェーハ２１が容器４４内に配置さ
れ、この容器４４内にはエッチング材料及び感光材料４
５が充填されている。なお、容器４４は駆動機構１５に
より光軸方向に移動されるものとなっている。
【００２５】このような構成であれば、先の実施例と同
様に可変画像マスク１１のパターン変化と容器４４の移
動を連動させることにより、ウェーハ２１を３次元形状
に加工することができる。本実施例では、ウェーハ２１
は全体に渡って表面からエッチングされるが、光照射
（結像）されている部分は感光材料がウェーハ表面で硬
化してエッチングされない。従って、先の実施例と同様
に、レジスト表面側から深さ方向に選択的な露光を行え
ば、ウェーハ２１を図４（ａ）と同形状にパターニング
することができる。
様に可変画像マスク１１のパターン変化と容器４４の移
動を連動させることにより、ウェーハ２１を３次元形状
に加工することができる。本実施例では、ウェーハ２１
は全体に渡って表面からエッチングされるが、光照射
（結像）されている部分は感光材料がウェーハ表面で硬
化してエッチングされない。従って、先の実施例と同様
に、レジスト表面側から深さ方向に選択的な露光を行え
ば、ウェーハ２１を図４（ａ）と同形状にパターニング
することができる。
【００２６】なお、露光によるエッチング反応の抑制を
利用するのではなく、露光によるエッチング反応の促進
を利用することも可能である。この場合、容器４４内に
は光励起によりエッチング反応が促進されるエッチング
材料のみを充填する。このエッチング材料は光励起でエ
ッチング反応が加速されるものであり、液相系であって
も気相系であってもよい。
利用するのではなく、露光によるエッチング反応の促進
を利用することも可能である。この場合、容器４４内に
は光励起によりエッチング反応が促進されるエッチング
材料のみを充填する。このエッチング材料は光励起でエ
ッチング反応が加速されるものであり、液相系であって
も気相系であってもよい。
【００２７】但し、この方法では、レジスト表面が結像
位置にないとエッチング反応が進まないので、エッチン
グすべき部分はそのパターンを維持したまま、焦点深度
以下のピッチでステージを移動させる必要がある。例え
ば、液晶シャッタのパターンを形成すべき３次元パター
ンの最も高い位置をマスクするようにしておき、この状
態で容器４４を光源側に徐々に移動し、２番目に高い位
置までウェーハ２１を選択エッチングする。次いで、液
晶シャッタのパターンを２番目に高い位置までをマスク
するようにしておき、この状態で容器４４を光源側に移
動し、３番目に高い位置までウェーハ２１を選択エッチ
ングする。これを繰り返すことにより、ウェーハ２１に
３次元構造を形成することができる。次に、本発明の別
の実施例として、ホログラムを利用した３次元構造体の
形成方法について説明する。
位置にないとエッチング反応が進まないので、エッチン
グすべき部分はそのパターンを維持したまま、焦点深度
以下のピッチでステージを移動させる必要がある。例え
ば、液晶シャッタのパターンを形成すべき３次元パター
ンの最も高い位置をマスクするようにしておき、この状
態で容器４４を光源側に徐々に移動し、２番目に高い位
置までウェーハ２１を選択エッチングする。次いで、液
晶シャッタのパターンを２番目に高い位置までをマスク
するようにしておき、この状態で容器４４を光源側に移
動し、３番目に高い位置までウェーハ２１を選択エッチ
ングする。これを繰り返すことにより、ウェーハ２１に
３次元構造を形成することができる。次に、本発明の別
の実施例として、ホログラムを利用した３次元構造体の
形成方法について説明する。
【００２８】図７は、本発明の第３の実施例方法を説明
するための図である。図中５１はホログラムへのレーザ
入射光、５２はホログラム、５３はホログラム再生実像
光である。６０は試料であり、この試料６０はシリコン
ウェーハ６１上にフォトレジスト６２を塗布したもので
ある。
するための図である。図中５１はホログラムへのレーザ
入射光、５２はホログラム、５３はホログラム再生実像
光である。６０は試料であり、この試料６０はシリコン
ウェーハ６１上にフォトレジスト６２を塗布したもので
ある。
【００２９】ホログラム再生実像をホログラム再生光の
波長に対して感光特性を持ったフォトレジスト６２の内
部に結像した。再生波長を２４８．４ｎｍとし、光学系
として直径３０ｍｍのホログラムを用い、その焦点距離
を５０ｍｍと設計した。ホログラムからの再生実像光全
パワーを２３０Ｗと設定し、結像曲面総面積が１００ｍ
ｍ2 となるようにホログラムを設計した。結像面での光
パワー密度がフォトレジスト感光しきい値を越えるよう
にレジスト材料の選択を行い、このときの結像面法線方
向解像度を評価したところ０．５μｍ程度であった。こ
の結果、曲面形状でレジスト６２を露光硬化することが
できた。
波長に対して感光特性を持ったフォトレジスト６２の内
部に結像した。再生波長を２４８．４ｎｍとし、光学系
として直径３０ｍｍのホログラムを用い、その焦点距離
を５０ｍｍと設計した。ホログラムからの再生実像光全
パワーを２３０Ｗと設定し、結像曲面総面積が１００ｍ
ｍ2 となるようにホログラムを設計した。結像面での光
パワー密度がフォトレジスト感光しきい値を越えるよう
にレジスト材料の選択を行い、このときの結像面法線方
向解像度を評価したところ０．５μｍ程度であった。こ
の結果、曲面形状でレジスト６２を露光硬化することが
できた。
【００３０】そして、このレジスト６２を現像すると、
曲面形状のレジストパターンを形成することができた。
このように本実施例によれば、ホログラム再生像を利用
することにより、１回路露光でレジスト２２を３次元的
に露光硬化させ、レジストの３次元構造体を形成でき
る。従って、先の実施例と同様に、マイクロデバイスの
製造に効果的に適用することができる。
曲面形状のレジストパターンを形成することができた。
このように本実施例によれば、ホログラム再生像を利用
することにより、１回路露光でレジスト２２を３次元的
に露光硬化させ、レジストの３次元構造体を形成でき
る。従って、先の実施例と同様に、マイクロデバイスの
製造に効果的に適用することができる。
【００３１】なお、ホログラムにはホログラム撮影装置
によって作成されたものを用いてもよいが、計算機ホロ
グラムを用いる方が構造体の周期的繰り返し構造、縮小
操作を実行する上で望ましい。また、レジストとして
は、ホログラム実像の結像した曲面上のエネルギー密度
をρ0 、曲面から方線方向にδ離れた位置でのエネルギ
ー密度をρとしたとき、ρ0 とρとを判別することので
きる感光反応を有するものであればよい。
によって作成されたものを用いてもよいが、計算機ホロ
グラムを用いる方が構造体の周期的繰り返し構造、縮小
操作を実行する上で望ましい。また、レジストとして
は、ホログラム実像の結像した曲面上のエネルギー密度
をρ0 、曲面から方線方向にδ離れた位置でのエネルギ
ー密度をρとしたとき、ρ0 とρとを判別することので
きる感光反応を有するものであればよい。
【００３２】図８は、本発明の第４の実施例方法を説明
するための図である。なお、図７と同一部分には同一符
号を付して、その詳しい説明は省略する。この実施例
が、先に説明した第３の実施例と異なる点は、ウェーハ
上にレジストパターンを形成するのではなく、ウェーハ
を直接加工することにある。即ち、試料としてシリコン
ウェーハ６１が容器５４内に配置され、この容器５４内
にはエッチング材料及び感光材料５５が充填されてい
る。
するための図である。なお、図７と同一部分には同一符
号を付して、その詳しい説明は省略する。この実施例
が、先に説明した第３の実施例と異なる点は、ウェーハ
上にレジストパターンを形成するのではなく、ウェーハ
を直接加工することにある。即ち、試料としてシリコン
ウェーハ６１が容器５４内に配置され、この容器５４内
にはエッチング材料及び感光材料５５が充填されてい
る。
【００３３】ホログラム再生実像の結像面を、単結晶シ
リコンウェーハ６１の内部に設定する。さらに、このシ
リコンウェーハ６１をエッチング材料と光硬化レジスト
材料の混合溶液系と接触させて加工反応を進行させた。
この結果、ホログラム再生実像の結像面に至るまでシリ
コンの浸蝕反応は進行し、結像面に到達したところでレ
ジスト材料のシリコン加工表面への硬化析出反応が進行
した。これにより、シリコンエッチング反応停止が実現
し、３次元曲面形状にシリコンウェーハ６１を加工する
ことができた。エッチング材料系及びその抑制反応材料
系は液相系でもよいし、気相系でもよい。
リコンウェーハ６１の内部に設定する。さらに、このシ
リコンウェーハ６１をエッチング材料と光硬化レジスト
材料の混合溶液系と接触させて加工反応を進行させた。
この結果、ホログラム再生実像の結像面に至るまでシリ
コンの浸蝕反応は進行し、結像面に到達したところでレ
ジスト材料のシリコン加工表面への硬化析出反応が進行
した。これにより、シリコンエッチング反応停止が実現
し、３次元曲面形状にシリコンウェーハ６１を加工する
ことができた。エッチング材料系及びその抑制反応材料
系は液相系でもよいし、気相系でもよい。
【００３４】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではない。実施例では、基板材料としてシリコ
ンを用いたが、エッチング材料との組み合わせで各種半
導体材料を用いることができ、また半導体材料以外の材
料にも適用可能である。その他、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で、種々変形して実施することができる。
れるものではない。実施例では、基板材料としてシリコ
ンを用いたが、エッチング材料との組み合わせで各種半
導体材料を用いることができ、また半導体材料以外の材
料にも適用可能である。その他、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で、種々変形して実施することができる。
【００３５】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、任
意の３次元構造体を少ないプロセスで形成することがで
き、半導体を含む機能デバイスの作成に適した３次元構
造体の形成装置及び形成方法を実現することが可能とな
る。
意の３次元構造体を少ないプロセスで形成することがで
き、半導体を含む機能デバイスの作成に適した３次元構
造体の形成装置及び形成方法を実現することが可能とな
る。
【図１】本発明の第１の実施例に係わる３次元構造体形
成装置を示す概略構成図、
成装置を示す概略構成図、
【図２】第１の実施例に用いた可変画像マスクの一例を
示す平面図、
示す平面図、
【図３】第１の実施例の作用を説明するための模式図、
【図４】第１の実施例の作用を説明するための模式図、
【図５】液晶シャッタのパターン例を示す模式図、
【図６】本発明の第２の実施例に係わる３次元構造体形
成装置を示す概略構成図、
成装置を示す概略構成図、
【図７】本発明の第３の実施例方法を説明するための概
略図、
略図、
【図８】本発明の第４の実施例方法を説明するための概
略図。
略図。
１１…可変画像マスク、 １２…励起光、 １３…縮小投影光学系、 １４…ステージ、 １５…ステージ駆動機構、 ２０，６０…試料、 ２１，６１…シリコンウェーハ、 ２２，６２…フォトレジスト、 ２３…露光硬化部、 ２４…金属、 ４４，５４…容器、 ４５，５５…エッチング及び感光材料、 ５１…レーザ入射光、 ５２…ホログラム、 ５３…ホログラム再生実像光。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 7352−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 21/30 ３６１ Ｂ
Claims (2)
- 【請求項１】外部からの駆動信号によりパターンが可変
される可変画像マスクと、このマスクに光を照射する励
起光源と、前記マスクを透過した光を縮小投影する縮小
投影光学系と、この光学系の結像位置に配置される試料
を保持し、且つ光軸方向に微動する微動ステージと、前
記マスクとステージを同期して駆動する制御回路とを具
備してなることを特徴とする３次元構造体の形成装置。 - 【請求項２】ホログラム再生実像を形成する手段とその
結像波面の光エネルギーに感応する感応材料を用い、前
記感応材料の内部に所望パターンのホログラム再生実像
を形成し、該ホログラム再生実像に相当する３次元パタ
ーンを形成することを特徴とする３次元構造体の形成方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10960692A JP3256571B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | ３次元構造体の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10960692A JP3256571B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | ３次元構造体の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05304073A true JPH05304073A (ja) | 1993-11-16 |
| JP3256571B2 JP3256571B2 (ja) | 2002-02-12 |
Family
ID=14514552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10960692A Expired - Fee Related JP3256571B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | ３次元構造体の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3256571B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002268230A (ja) * | 2001-03-09 | 2002-09-18 | Asahi Kasei Corp | 感光性樹脂凸版の製造方法、装置 |
| JP2007114758A (ja) * | 2005-09-21 | 2007-05-10 | Tohoku Univ | 露光方法 |
| JP2007298990A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Envisiontec Gmbh | マスク露光により三次元物体を作製する装置及び方法 |
| JP2008064903A (ja) * | 2006-09-06 | 2008-03-21 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 三次元構造物作製装置、センサー作製装置、及び三次元構造物作製方法 |
-
1992
- 1992-04-28 JP JP10960692A patent/JP3256571B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002268230A (ja) * | 2001-03-09 | 2002-09-18 | Asahi Kasei Corp | 感光性樹脂凸版の製造方法、装置 |
| JP4698044B2 (ja) * | 2001-03-09 | 2011-06-08 | 旭化成イーマテリアルズ株式会社 | 感光性樹脂凸版の製造方法、装置 |
| JP2007114758A (ja) * | 2005-09-21 | 2007-05-10 | Tohoku Univ | 露光方法 |
| JP2007298990A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Envisiontec Gmbh | マスク露光により三次元物体を作製する装置及び方法 |
| JP2008064903A (ja) * | 2006-09-06 | 2008-03-21 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 三次元構造物作製装置、センサー作製装置、及び三次元構造物作製方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3256571B2 (ja) | 2002-02-12 |
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