JPH0653122A - レジストパタ−ンの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】アスペクト比の高いレジストパタ−ンを形成す
る。 【構成】２光束干渉露光方式でフォトレジストにピッチ
0.36μｍ以下の回折パタ−ンを露光し、現像することに
よりレジストパタ−ンを形成する。このときに、フォト
レジストとして、Ｇ線におけるＡパラメ−タが0.6以上
でかつＢパラメ−タが0.2以上のものを用いることによ
り、アスペクト比の高いレジストパタ−ンを得ることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアスペクト比の高いレジ
ストパタ−ンの形成方法（生産する方法）およびそれに
用いるフォトレジストおよび前記方法により形成したレ
ジストパタ−ンから回折格子を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】回折格子は、たとえば分布帰還型（Dist
ributed FeedBack）レ−ザに使用される。分布帰還型レ
−ザは、ファブリ−ペロ型レ−ザに比べ、単色性に優れ
ており、通信用光源等種々の分野に用いられている。図
６は、分布帰還型レ−ザの構成を示す断面図である。レ
−ザ活性層41に近接して導波路層42を設け、導波路層42
の上にはグレ−ティング（回折格子）43が刻まれてい
る。以上の２層をコア部という。このコア部の上下にク
ラッド層44が形成されている。活性層41で発生した光子
が、レ−ザ軸方向に沿って伝搬し、導波路層42上の回折
格子43によって散乱されることによってレ−ザ発振が行
われる。分布帰還型レ−ザは、ファブリ−ペロ型のよう
に両端にミラ−面が必要ないため、レ−ザと導波路を同
一の基板上に構成することができ、集積化に適してい
る。

【０００３】一般に、分布帰還型レ−ザに要求される回
折格子のピッチは、0.36μｍ以下である。分布帰還型レ
−ザにおける回折格子の製法については、Opt.Lett.,Vo
l.13,No.7（1988）でも報告したが、一般に次のように
作られる。まず、基板の上にフォトレジストをたとえば
スピンコ−ト法により均一に塗布する。次に、２光束干
渉露光方式によって作られる干渉縞により回折格子パタ
−ンを形成する。その後、現像することにより、回折格
子パタ−ンと同一パタ−ンを有するレジストパタ−ンが
形成される。

【０００４】レジストパタ−ンのレジストの載っていな
い部分からは、基板が露出しているので、この後、エッ
チングを行うことにより、露出した基板部分を除去して
溝を掘る。このとき、レジストもエッチングを受けて薄
くなるので、レジストパタ−ンの膜厚は約1000Å以上が
好ましい。最後に、レジストパタ−ンを溶剤その他の手
段で除去する。こうして、基板上に所定間隔（ピッチ）
で溝が並んだ回折格子が得られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のレジ
ストパタ−ンはアスペクト比（縦横比）が低いという問
題点があった。２光束干渉露光方式を用いた場合、一般
にレジストの膜厚が厚くなるとアスペクト比は低下す
る。アスペクト比が低いと、たとえば形成される回折格
子の溝が浅くなり、そのため回折格子の性能が低くな
る。

【０００６】したがって、本発明の目的は、アスペクト
比の高いレジストパタ−ンを形成することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】従来用いられているフォ
トレジストは、Ｇ線（波長438nm）におけるＡパラメ−
タが0.67、Ｂパラメ−タが0.10のもの（レジストＺと称
する）である。発明者らは、Ａ，Ｂパラメ−タに着目し
て種々のレジストを検討研究した結果、Ａパラメ−タが
それぞれ0.6以上、Ｂパラメ−タが0.2以上のフォトレジ
ストを用いると高いアスペクト比のレジストパタ−ンが
得られることを見い出し、本発明をなすに至った。

【０００８】よって、本発明は、第１に「２光束干渉露
光方式でフォトレジストにピッチ0.36μｍ以下の回折格
子パタ−ンを露光し、現像することによりレジストパタ
−ンを形成する方法において、前記フォトレジストとし
てＧ線におけるＡパラメ−タが0.6以上でかつＢパラメ
−タが0.2以上のものを用いることを特徴とするレジス
トパタ−ンの形成方法」を提供する。

【０００９】また、本発明は、この形成方法に使用され
る「Ｇ線におけるＡパラメ−タが0.6以上でかつＢパラ
メ−タが0.2以上のフォトレジストからなるピッチ0.36
μｍ以下の回折格子パタ−ンの形成用フォトレジスト」
を提供する。さらに、本発明は、「基板上にＧ線におけ
るＡパラメ−タが0.6以上でかつＢパラメ−タが0.2以上
のフォトレジストを塗布する第１の工程と、２光束干渉
露光方式で前記フォトレジストにピッチ0.36μｍ以下の
回折格子パタ−ンを露光し、現像することによりレジス
トのパタ−ンを形成する第２の工程と、前記基板の前記
レジストが載っていない部分を除去する第３の工程と、
前記レジストを除去する第４の工程とからなることを特
徴とする回折格子の製造方法」を提供する。

【００１０】

【作用】回折格子パタ−ンの形成には、２光束干渉露光
法、電子ビ−ム描画法、マスクパタ−ン露光法等が考え
られる。電子ビ−ム描画法はスル−プットが悪く、マス
クパタ−ン露光法では、光源としてＸ線を用いる等しな
ければ0.36μｍ以下のピッチの回折格子を形成すること
は困難である。Ｘ線を用いる場合、装置が大ががりにな
る等、装置面での制約がある。したがって、本発明にお
いては、作成面での容易性、パタ−ン精度、スル−プッ
ト等の良さから、２光束干渉露光法を用いる。

【００１１】Ａパラメ−タ、Ｂパラメ−タとは、レジス
トの性質に関するパラメ−タである。Ａパラメ−タは感
光成分の吸収度、Ｂパラメ−タは非感光成分（樹脂と感
光剤骨格化合物）の吸収度を示すものである。これらの
算出式は、 Ａ＝（１／Ｄ）×（Ｔ(∞)／Ｔ(0)） Ｂ＝（１／Ｄ）×ｌｎ（Ｔ(∞)） ただし、Ｔ(∞)：露光後のレジストの透過率 Ｔ(0) ：未露光状態のレジストの透過率 Ｄ ：レジストの膜厚 である。

【００１２】本発明でのフォトレジストのＧ線でのＡパ
ラメ−タは、0.7以下であることが好ましい。また、Ｂ
パラメ−タは0.5以下であることが好ましい。また、本
発明でのフォトレジストの膜厚は、1000Å〜10000Åで
あることが好ましい。

【００１３】

【実施例】図１は、２光束干渉露光装置の構成例を示す
図である。図１において、He-Cdレ−ザ（波長325nm）１
から出射されたレ−ザ光は、ビ−ムスプリッタ２で２方
向に分離される。分離されたそれぞれのレ−ザ光は、絞
り３ａ，３ｂを通って、ミラ−４ａ，４ｂで反射する。
そして、空間フィルタ５ａ，５ｂを介してコリメ−ティ
ングレンズ６ａ，６ｂで平行光とされる。このようにし
て、コリメ−ティングレンズ６ａおよび６ｂを通った２
光束を干渉させ、基板８上に塗布されたフォトレジスト
７に回折格子パタ−ンを露光する。

【００１４】上記のようにして行う２光束干渉露光にお
いて、フォトレジスト面と入射面の交線方向をＺ方向と
すると、２つの光束の光電界複素振幅は次式で示され
る。 Ｅ₁＝Ａexp〔−ｉｋ（Ｚsinθ−Ｘcosθ）〕 Ｅ₂＝ＣＡexp〔−ｉｋ（−Ｚsinθ−Ｘcosθ）−ｉφ〕 よって、フォトレジスト面での光感度は次式で示され
る。 ｜Ｅ₁＋Ｅ₂｜² _x=0＝｜Ａ｜²〔１＋Ｃ²＋２Ｃ・cos２（ｋＺsinθ−φ）〕 この式からわかるように、光強度は、Ｚ方向に正弦波状
に空間変調され、２光束の電界強度比Ｃ＝１のときに変
調度が最大となる。

【００１５】一方、回折格子パタ−ンの周期（ピッチ）
は、次式で示される。 Λ＝２π／２ｋ・sinθ＝λ₀／（２ｎ・sinθ） ただし、λ₀：光源のレ−ザ光波長（真空中） ｎ ：空間媒体の屈折率（〜１） 次に、レジストパタ−ンの形成手順について説明する。
まず、フォトレジストを適当な粘度に調合し、スピンコ
−ト法により膜厚1000Å程度に基板上にコ−トする。そ
の後、所定のベ−キング（焼成）を加える。スピンコ−
トにおいては、レジストを２cp，スピン回転数4000rpm
程度とすることが好ましい。その後、前述の２光束露光
装置により、0.255nmピッチの回折格子パタ−ンを形成
した。この場合、光波面のプロファイルに留意し、空間
フィルタ等を光軸上に適宜設置することは言うまでもな
い。ト−タルの露光エネルギ−は30mJ/cm²程度である。
さらに、所定の現像液により、干渉縞を確認しながら現
像を行う。

【００１６】フォトレジストとして、表１に示したレジ
ストＸ（実施例），Ｙ（比較例），Ｚ（比較例）を用い
た。表１は、レジストＸ，Ｙ，ＺのＡ，Ｂパラメ−タの
値を示したものである。

【００１７】

【表１】

【００１８】これらのフォトレジストを用いて上記のよ
うにして回折格子パタ−ンを形成したレジストパタ−ン
の断面を図２〜図４に示す。図２はフォトレジストＸを
用いて得られたレジストパタ−ンであり、図３はフォト
レジストＹを用いたもの、図４はフォトレジストＺを用
いたものである。それぞれ膜厚は1000Åとした。図２に
示すように、レジストＸの場合は矩形状のパタ−ンがで
きており、本来レジストを残したくない部分の残膜も全
くない。仮に多少の残膜があっても、この後ドライエッ
チングするときにエッチングされてしまうので、差し支
えないが、本実施例においては、残膜が全くないので、
ウェットエッチングによりエッチングを行ってもよい。
これに対して、図３および図４に示すように、レジスト
ＹおよびＺの場合は正弦波状であり段差も小さく、残膜
も多い。

【００１９】レジストのパタ−ンの断面形状としては、
後工程のエッチングから言って当然に図２のように矩形
形状になっていることが好ましい。好ましい形状か否か
はレジストパタ−ンの断面形状のアスペクト比（縦横
比）で表すことができる。図５（レジストパタ−ンの断
面図）は、アスペクト比の求め方を説明するための図で
ある。アスペクト比は、谷と谷との長さをａおよび山の
高さをｂとするとき、式：アスペクト比＝ｂ／ａで求め
られる。

【００２０】図３〜図５のレジストパタ−ンについて、
アスペクト比を求めた結果を表１に合わせて示す。レジ
ストＸによって形成したものが、アスペクト比が大きい
ことがわかる。後工程のエッチングにおいては、このア
スペクト比が大きいことが好ましい。また、レジストＸ
を用いた場合、現像時間の許容値についても他のものに
比べて２〜３倍も高く、パタ−ン形成の再現性も良好で
ある。

【００２１】以上のようにして、レジストＸを用いて形
成したレジストパタ−ンから、基板８上に回折格子を形
成する。レジストパタ−ンのレジストの載っていない部
分は基板面が露出しているので、ドライエッチングによ
り、露出した基板面を除去して溝を掘る。そして、レジ
ストパタ−ンを溶剤その他の手段で除去することによ
り、基板８上に回折格子を形成することができる。

【００２２】なお、本実施例においては、２光束干渉露
光において、光源としてHe-Cdレ−ザを用いたが、Ａｒ
レ−ザ等を用いてもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、レジス
トの膜厚を厚くしてもアスペクト比の大きいレジストパ
タ−ンを得ることができる。また、本発明によれば、プ
ロセスの許容値も高く、容易にアスペクト比の大きいレ
ジストパタ−ンを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例で用いる２光束干渉露光装置の
構成図である。

【図２】表１のレジストＸを用いて形成したレジストパ
タ−ンの断面図である。

【図３】表１のレジストＹを用いて形成したレジストパ
タ−ンの断面図である。

【図４】表１のレジストＺを用いて形成したレジストパ
タ−ンの断面図である。

【図５】レジストパタ−ンのアスペクト比の求め方を説
明するための図である。

【図６】分布帰還型レ−ザの構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１ He-Cdレ−ザ ２ ビ−ムスプリッタ ３ａ，３ｂ 絞り ４ａ，４ｂ ミラ− ５ａ，５ｂ 空間フィルタ ６ａ，６ｂ コリメ−ティングレンズ ７ フォトレジスト ８ 基板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２光束干渉露光方式でフォトレジストにピ
   ッチ0.36μｍ以下の回折格子パタ−ンを露光し、現像す
   ることによりレジストパタ−ンを形成する方法におい
   て、 前記フォトレジストとしてＧ線におけるＡパラメ−タが
   0.6以上でかつＢパラメ−タが0.2以上のものを用いるこ
   とを特徴とするレジストパタ−ンの形成方法。
2. 【請求項２】Ｇ線におけるＡパラメ−タが0.6以上でか
   つＢパラメ−タが0.2以上のフォトレジストからなるピ
   ッチ0.36μｍ以下の回折格子パタ−ンの形成用フォトレ
   ジスト。
3. 【請求項３】基板上にＧ線におけるＡパラメ−タが0.6
   以上でかつＢパラメ−タが0.2以上のフォトレジストを
   塗布する第１の工程と、 ２光束干渉露光方式で前記フォトレジストにピッチ0.36
   μｍ以下の回折格子パタ−ンを露光し、現像することに
   よりレジストのパタ−ンを形成する第２の工程と、 前記基板の前記レジストが載っていない部分を除去する
   第３の工程と、 前記レジストを除去する第４の工程とからなることを特
   徴とする回折格子の製造方法。