KR101322255B1 - Exposure apparatus, method of two dimensional holographic lithograph using the same and method of forming optical crystal using the same - Google Patents

Exposure apparatus, method of two dimensional holographic lithograph using the same and method of forming optical crystal using the same Download PDF

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Abstract

노광장치, 상기 노광 장치를 이용한 2차원 홀로그래픽 리소그래피 방법 및 광결정 형성 방법을 제공한다. 이 장치는 스테이지, 상기 스테이지 상에 수직으로 놓여진 제 1 거울면 및 상기 스테이지 상에 수직으로 놓여지고, 상기 제 1 거울면과 경사각을 갖는 제 2 거울면을 포함한다. 상기 스테이지, 상기 제 1 거울면 및 상기 제 2 거울면에 평행광이 입사되고, 상기 평행광을 발생시키는 광발생부를 포함한다. 상기 제 1 거울면, 상기 제 2 거울면 및 상기 스테이지 상의 기판 상에 평행광을 동시에 입사하여 등간격의 2차원 간섭무늬를 갖는 노광광으로 상기 포토레지스트를 노광한다. 상기 포토레지스트를 현상한다. 제 1 평행광, 제 2 평행광 및 제 3 평행광에 의해 형성된 등간격의 2차원 간섭무늬를 갖는 노광광으로 상기 포토레지스트를 노광한다. 상기 포토레지스트를 현상하여 등간격의 2차원 노광 패턴을 형성하고, 상기 노광 패턴을 마스크로 사용하여 상기 기판 상에 등간격의 2차원 광결정 패턴을 형성한다.An exposure apparatus, a two-dimensional holographic lithography method using the exposure apparatus, and a photonic crystal forming method are provided. The apparatus includes a stage, a first mirror surface vertically placed on the stage, and a second mirror surface vertically placed on the stage and having an inclination angle with the first mirror surface. And a light generating unit in which parallel light is incident on the stage, the first mirror surface, and the second mirror surface to generate the parallel light. The photoresist is exposed to exposure light having a two-dimensional interference fringe at equal intervals by simultaneously injecting parallel light onto the first mirror surface, the second mirror surface, and the substrate on the stage. The photoresist is developed. The photoresist is exposed by exposure light having a two-dimensional interference fringe at equal intervals formed by the first parallel light, the second parallel light, and the third parallel light. The photoresist is developed to form an equally spaced two-dimensional exposure pattern, and an equally spaced two-dimensional photonic crystal pattern is formed on the substrate using the exposure pattern as a mask.

광결정, 간섭무늬 Photonic crystal

Description

노광장치, 상기 노광 장치를 이용한 2차원 홀로그래픽 리소그래피 방법 및 광결정 형성 방법{EXPOSURE APPARATUS, METHOD OF TWO DIMENSIONAL HOLOGRAPHIC LITHOGRAPH USING THE SAME AND METHOD OF FORMING OPTICAL CRYSTAL USING THE SAME}Exposure apparatus, two-dimensional holographic lithography method and photonic crystal forming method using the exposure apparatus TECHNICAL FIELD

도 1은 3방향 입사된 평행광의 성분을 나타낸 도면.1 is a diagram showing components of parallel light incident in three directions.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 노광 장치의 일부를 나타낸 도면.2 shows a part of an exposure apparatus according to a preferred embodiment of the present invention;

도 3은 입사각에 대한 간섭무늬의 주기를 나타낸 그래프.3 is a graph showing the period of the interference fringe against the incident angle.

도 4 및 도 5는 각각 TE 편광된 평행광 및 TM 편광된 평행광에 대하여 입사각 이 45도인 경우에 대해 계산된 간섭무늬.4 and 5 are interference fringes calculated for an incident angle of 45 degrees for TE polarized parallel light and TM polarized parallel light, respectively.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 노광 장치를 구성한 도면.6 is a view of an exposure apparatus according to a preferred embodiment of the present invention;

도 7a 내지 도 7b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광결정 형성 방법을 설명하기 위한 공정단면도들.7A to 7B are cross-sectional views illustrating a method of forming a photonic crystal according to a first embodiment of the present invention.

도 8a 내지 도 8c는, 2차원적으로 등간격 배열된 홀들을 갖는 광결정막을 형성하는 본 발명의 제 2 실시예를 설명하기 위한 도면들.8A to 8C are diagrams for explaining a second embodiment of the present invention for forming a photonic crystal film having holes two-dimensionally arranged at equal intervals.

본 발명은 노광장치, 리소그래피 및 광결정 형성 방법에 관한 것으로써, 더 구체적으로는 홀로그래픽 리소그래피에 의해 2차원 광결정을 형성하기 위한 노광장치, 2차원 홀로그래픽 리소그래피 및 광결정 형성 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to an exposure apparatus, a lithography and a photonic crystal forming method, and more particularly, to an exposure apparatus, a two-dimensional holographic lithography and a photonic crystal forming method for forming a two-dimensional photonic crystal by holographic lithography.

광결정은 주기성을 가지며 굴절율이 변하는 구조로서, 1차원, 2차원 및 3차원 광결정으로 구별될 수 있다. 1차원 광결정은 굴절율이 다른 물질층을 교대로 적층하여 형성할 수 있다. 최근 관심을 갖는 것은 2차원 광결정으로, 2차원 광결정은 z축 방향으로는 변화가 없으나, x-y평면 상에 주기적으로 다른 물질이 배열되어 있는 것이다. 2차원 광결정의 경우, 임의의 막에 봉의 형태로 2차원적으로 배열된 다른 물질들을 등간격으로 심어 놓은 구조를 가질 수 있다. 이 때, 삽입되는 물질은 진공 또는 공기일 수도 있으므로, 등간격으로 2차원 배열된 홀을 갖는 막이 광결정막으로 사용될 수 있다.Photonic crystals have a periodicity and a structure in which the refractive index changes, and may be classified into one-dimensional, two-dimensional and three-dimensional photonic crystals. A one-dimensional photonic crystal can be formed by alternately laminating material layers having different refractive indexes. Recently, the interest is a two-dimensional photonic crystal, which has no change in the z-axis direction, but different materials are arranged periodically on the x-y plane. In the case of the two-dimensional photonic crystal, another material having two-dimensionally arranged two-dimensionally arranged in the form of a rod in an arbitrary film may have a structure in which it is evenly spaced. At this time, since the material to be inserted may be vacuum or air, a film having holes two-dimensionally arranged at equal intervals may be used as the photonic crystal film.

광결정막은 특정파장의 빛을 100% 반사하거나, 광결정 내부의 빛이 외부로 새어나가지 않도록할 수도 있다. 이러한 광결정의 특성을 이용하여 반도체 레이저 발광소자 및 광통신소자에 광결정막이 사용되고 있다. The photonic crystal film may reflect 100% of light of a specific wavelength or may not allow light inside the photonic crystal to leak out. Photonic crystal films are used in semiconductor laser light emitting devices and optical communication devices by utilizing the characteristics of such photonic crystals.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 단일광을 이용한 주기적인 광결정을 형성할 수 있는 노광장치, 2차원 홀로그래픽 리소그래피 방법 및 광결정 형성 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide an exposure apparatus, a two-dimensional holographic lithography method, and a photonic crystal forming method capable of forming a periodic photonic crystal using single light.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 광결정의 우수한 주기성을 확보할 수 있는 노광장치, 2차원 홀로그래픽 리소그래피 방법 및 광결정 형성 방법을 제공 하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide an exposure apparatus, a two-dimensional holographic lithography method, and a photonic crystal forming method capable of securing excellent periodicity of a photonic crystal.

상기 기술적 과제들을 달성하기 위하여 본 발명은 노광 장치를 제공한다. 이 장치는 스테이지, 상기 스테이지 상에 수직으로 놓여진 제 1 거울면 및 상기 스테이지 상에 수직으로 놓여지고, 상기 제 1 거울면과 경사각을 갖는 제 2 거울면을 포함한다. 상기 스테이지, 상기 제 1 거울면 및 상기 제 2 거울면에 평행광이 입사되고, 상기 평행광을 발생시키는 광발생부를 포함한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides an exposure apparatus. The apparatus includes a stage, a first mirror surface vertically placed on the stage, and a second mirror surface vertically placed on the stage and having an inclination angle with the first mirror surface. And a light generating unit in which parallel light is incident on the stage, the first mirror surface, and the second mirror surface to generate the parallel light.

상기 기술적 과제들을 달성하기 위하여 본 발명은 2차원 홀로그래픽 리소그래피 방법을 제공한다. 이 방법은 제 1 거울면 및 상기 제 1 거울면에 경사각을 갖는 제 2 거울면이 수직으로 놓여진 스테이지를 준비하고, 표면에 포토레지스트막이 형성된 기판을 상기 제 1 거울면 및 상기 제 2 거울면 전방의 스테이지에 배치하는 것을 포함한다. 상기 제 1 거울면, 상기 제 2 거울면 및 상기 기판 상에 평행광을 동시에 입사하여 등간격의 2차원 간섭무늬를 갖는 노광광으로 상기 포토레지스트를 노광한다. 상기 포토레지스트를 현상한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a two-dimensional holographic lithography method. The method comprises preparing a stage in which a first mirror surface and a second mirror surface having an inclination angle to the first mirror surface are vertically placed, and a substrate on which a photoresist film is formed on a surface thereof is placed in front of the first mirror surface and the second mirror surface. It includes placing on the stage. A parallel light is incident on the first mirror surface, the second mirror surface and the substrate at the same time to expose the photoresist with exposure light having a two-dimensional interference fringe at equal intervals. The photoresist is developed.

상기 기술적 과제들을 달성하기 위하여 본 발명은 광결정 형성 방법을 제공한다. 이 방법은 기판 상에 포토레지스트막을 형성하는 것을 포함한다. 수평성분의 상호간 각이 120도인 제 1 평행광, 제 2 평행광 및 제 3 평행광에 의해 형성된 등간격의 2차원 간섭무늬를 갖는 노광광으로 상기 포토레지스트를 노광한다. 상기 포토레지스트를 현상하여 등간격의 2차원 노광 패턴을 형성하고, 상기 노광 패턴을 마스크로 사용하여 상기 기판 상에 등간격의 2차원 광결정 패턴을 형성한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a photonic crystal forming method. The method includes forming a photoresist film on the substrate. The photoresist is exposed by exposure light having two-dimensional interference fringes at equal intervals formed by the first parallel light, the second parallel light, and the third parallel light, wherein the mutual angles of the horizontal components are 120 degrees. The photoresist is developed to form an equally spaced two-dimensional exposure pattern, and an equally spaced two-dimensional photonic crystal pattern is formed on the substrate using the exposure pattern as a mask.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are being provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. Portions denoted by like reference numerals denote like elements throughout the specification.

도 1은 본 발명의 홀로그래픽 리소그래피 기술을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining the holographic lithography technique of the present invention.

도 1을 참조하면, 홀로그래픽 리소그래피 기술을 이용하여 2차원 광결정 구조를 제작하기 위해서는 세개 이상의 동일한 파장의 간섭성의(coherent) 레이저 빔이 필요하다. 시료 표면으로 입사하는 세 개의 레이저 빔을 세 개의 평면파로 생각할 수 있고, 이러한 세 평면파가 간섭을 일으켜 2차원 구조를 형성하게 된다. 입사하는 세개의 평면파는 동일한 입사각으로 시료 표면으로 입사한다. 입사하는 제 1 평행광(①), 제 2 평행광(②) 및 제 3 평행광(③)의 파동벡터

Figure 112007034454629-pat00001
,
Figure 112007034454629-pat00002
,
Figure 112007034454629-pat00003
는 다음과 같이 표현될 수 있다.Referring to FIG. 1, three or more coherent laser beams of the same wavelength are required to fabricate a two-dimensional photonic crystal structure using holographic lithography technology. The three laser beams incident on the sample surface can be thought of as three plane waves, and these three plane waves interfere with each other to form a two-dimensional structure. Three incident plane waves enter the sample surface at the same angle of incidence. Wave vectors of incident first parallel light ①, second parallel light ② and third parallel light
Figure 112007034454629-pat00001
,
Figure 112007034454629-pat00002
,
Figure 112007034454629-pat00003
Can be expressed as follows.

Figure 112007034454629-pat00004
Figure 112007034454629-pat00004

Figure 112007034454629-pat00005
Figure 112007034454629-pat00005

Figure 112007034454629-pat00006
Figure 112007034454629-pat00006

Figure 112007034454629-pat00007
Figure 112007034454629-pat00007

여기에서

Figure 112007034454629-pat00008
는 시료 표면으로 입사하는 평행광의 입사각, 즉 z축과 파동벡터가 이루는 각이고,
Figure 112007034454629-pat00009
,
Figure 112007034454629-pat00010
,
Figure 112007034454629-pat00011
는 각각 x축, y축, z축 방향의 단위벡터이다.
Figure 112007034454629-pat00012
,
Figure 112007034454629-pat00013
,
Figure 112007034454629-pat00014
은 파동벡터의 수평성분들이 상호간 이루는 각이다.From here
Figure 112007034454629-pat00008
Is the angle of incidence of parallel light incident on the surface of the specimen, that is, the angle between the z-axis and the wave vector,
Figure 112007034454629-pat00009
,
Figure 112007034454629-pat00010
,
Figure 112007034454629-pat00011
Are unit vectors in the x-axis, y-axis, and z-axis directions, respectively.
Figure 112007034454629-pat00012
,
Figure 112007034454629-pat00013
,
Figure 112007034454629-pat00014
Is the angle formed by the horizontal components of the wave vector.

입사하는 평행광들이 시료 표면을 기준으로 TE편광(x축 방향 편광)이라고 가정하면, 입사하는 세 평행광은 평면파

Figure 112007034454629-pat00015
,
Figure 112007034454629-pat00016
,
Figure 112007034454629-pat00017
로 표현될 수 있다.Assuming that the incident parallel light beams are TE polarized light (x-axis polarization) with respect to the sample surface, the three parallel light beams are plane waves.
Figure 112007034454629-pat00015
,
Figure 112007034454629-pat00016
,
Figure 112007034454629-pat00017
It can be expressed as.

Figure 112007034454629-pat00018
Figure 112007034454629-pat00018

Figure 112007034454629-pat00019
Figure 112007034454629-pat00019

Figure 112007034454629-pat00020
Figure 112007034454629-pat00020

상기 세 평면파에 의해 형성되는 간섭무늬는 빛의 세기

Figure 112007034454629-pat00021
로 표현될 수 있다.The interference pattern formed by the three plane waves has a light intensity.
Figure 112007034454629-pat00021
It can be expressed as.

Figure 112007034454629-pat00022
Figure 112007034454629-pat00022

상기 빛의 세기에 따르면, 예컨대

Figure 112007034454629-pat00023
,
Figure 112007034454629-pat00024
Figure 112007034454629-pat00025
이 같은 크기인 경우 2차원 간섭무늬가 형성될 수 있다. 즉,
Figure 112007034454629-pat00026
,
Figure 112007034454629-pat00027
Figure 112007034454629-pat00028
이 각각 120도 일 때 2차 원 간섭 무늬가 형성될 수 있다. 이상에서 TE편광에 대하여 빛의 세기를 계산하였으나, TM편광으로 입사하는 평면파에 대해서도 상기 결과와 동일한 결과를 얻을 수 있다.According to the light intensity, for example
Figure 112007034454629-pat00023
,
Figure 112007034454629-pat00024
And
Figure 112007034454629-pat00025
In the same size, a two-dimensional interference pattern may be formed. In other words,
Figure 112007034454629-pat00026
,
Figure 112007034454629-pat00027
And
Figure 112007034454629-pat00028
When the angle is 120 degrees, a secondary interference fringe may be formed. Although the light intensity is calculated for the TE polarized light, the same result as for the plane wave incident on the TM polarized light can be obtained.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 노광 장치의 일부를 나타낸 도면이다.2 is a view showing a part of an exposure apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 스테이지(50) 상에 스테이지와 수직인 제 1 거울면(52) 및 제 2 거울면(54)이 설치된다. 상기 제 1 거울면(52)와 상기 제 2 거울면(54)은 소정의 경사각을 가지며 설치된다. 본 발명에서 2차원 간섭무늬가 형성될 수 있도록, 상기 제 1 거울면(52) 및 상기 제 2 거울면(54)은 120도 각도로 설치되어 있다. 상기 제 1 거울면(52)와 상기 제 2 거울면(54)의 전방에는 2차원 간섭무늬가 전사될 시료를 고정하기 위한 홀(56)이 형성되어 있을 수 있다. 상기 홀(56)은 그 상부에 놓여지는 시료가 고정되도록 펌프에 연결될 수 있다.Referring to FIG. 2, a first mirror surface 52 and a second mirror surface 54 perpendicular to the stage are provided on the stage 50. The first mirror surface 52 and the second mirror surface 54 are provided with a predetermined inclination angle. In order to form a two-dimensional interference pattern in the present invention, the first mirror surface 52 and the second mirror surface 54 are provided at an angle of 120 degrees. A hole 56 may be formed in front of the first mirror surface 52 and the second mirror surface 54 to fix a sample to which the two-dimensional interference pattern is transferred. The hole 56 may be connected to the pump to fix the sample placed thereon.

상기 스테이지(50), 상기 제 1 거울면(52) 및 상기 제 2 거울면(54)에 동시에 평행광이 입사된다. 상기 평행광들은 빔 확장 장치에 의해 확장된 레이저광의 일부일 수 있다. 확장된 레이저 광 중 상기 스테이지(50)에 직접 입사되는 평행광은 제 1 평행광(①), 상기 제 1 거울면(52)에서 반사된 것은 제 2 평행광(②), 상기 제 2 거울면(54)에서 반사된 것은 제 3 평행광(③)으로 정의할 수 있다.Parallel light is incident on the stage 50, the first mirror surface 52, and the second mirror surface 54 simultaneously. The parallel lights may be part of the laser light extended by the beam expanding device. Among the extended laser beams, parallel light incident directly on the stage 50 is reflected by the first parallel light ① and the first mirror surface 52 by the second parallel light ② and the second mirror surface. What is reflected at 54 may be defined as the third parallel light ③.

상기 제 1 내지 제 3 평행광(①,②,③)의 파동벡터

Figure 112007034454629-pat00029
,
Figure 112007034454629-pat00030
Figure 112007034454629-pat00031
는 다음과 같이 표현될 수 있다.Wave vectors of the first to third parallel light (1, 2, 3)
Figure 112007034454629-pat00029
,
Figure 112007034454629-pat00030
And
Figure 112007034454629-pat00031
Can be expressed as follows.

Figure 112007034454629-pat00032
Figure 112007034454629-pat00032

Figure 112007034454629-pat00033
Figure 112007034454629-pat00033

Figure 112007034454629-pat00034
Figure 112007034454629-pat00034

여기서,

Figure 112007034454629-pat00035
Figure 112007034454629-pat00036
는 각각 제 1 거울면(52) 및 제 2 거울면(54)에 수직인 단위벡터이다.here,
Figure 112007034454629-pat00035
And
Figure 112007034454629-pat00036
Are unit vectors perpendicular to the first mirror surface 52 and the second mirror surface 54, respectively.

TE편광을 가진 빛이 입사된다고 가정하면, 상기 스테이지(50)에 직접 입사되는 빛은

Figure 112007034454629-pat00037
로 나타낼 수 있다.Assuming that light having TE polarization is incident, light incident directly on the stage 50 is
Figure 112007034454629-pat00037
.

제 1 거울면(52)에서 반사된 제 1 평행광(①)은 아래와 같이

Figure 112007034454629-pat00038
으로 표현될 수 있다.The first parallel light ① reflected from the first mirror surface 52 is as follows.
Figure 112007034454629-pat00038
. ≪ / RTI >

Figure 112007034454629-pat00039
Figure 112007034454629-pat00039

또한, 제 2 거울면(52)에서 반사된 제 3 평행광(②)은 아래와 같이

Figure 112007034454629-pat00040
으로 표현될 수 있다.Further, the third parallel light ② reflected from the second mirror surface 52 is as follows.
Figure 112007034454629-pat00040
. ≪ / RTI >

Figure 112007034454629-pat00041
Figure 112007034454629-pat00041

위와 같이 표현된 세 평면파들에 의해 2차원 간섭무늬가 형성될 수 있으며, 상기 2차원 간섭무늬는 제 1 내지 제 3 평행광(①,②,③)을 더한 빛의 세기로부터 얻어질 수 있다.The two-dimensional interference fringes may be formed by the three plane waves expressed as described above, and the two-dimensional interference fringes may be obtained from the light intensity plus the first to third parallel lights ①, ②, and ③.

결과적으로, 상기 2차원 간섭무늬의 빛의 세기

Figure 112007034454629-pat00042
는,As a result, the light intensity of the two-dimensional interference pattern
Figure 112007034454629-pat00042
Quot;

Figure 112007034454629-pat00043
Figure 112007034454629-pat00043

으로 표현될 수 있다.. ≪ / RTI >

도 3은 입사각

Figure 112007034454629-pat00044
에 대한 간섭무늬의 주기를 나타낸 그래프이다.3 is an incident angle
Figure 112007034454629-pat00044
It is a graph showing the period of the interference fringe for.

그래프에서 가로축은 입사각이고, 세로축은 간섭무늬의 주기를 나타낸다.In the graph, the horizontal axis represents the angle of incidence and the vertical axis represents the period of the interference fringe.

도시된 것과 같이, 입사각이 증가할 수록 간섭무늬의 주기가 감소하고, 입사각이 작을 수록 간섭무늬의 주기가 증가한다. 이 그래프에서는 표시되지 않았지만, 입사각이 작을 수록 간섭무늬의 주기가 증가함과 동시에 간섭무늬의 크기는 감소될 수 있다.As shown, as the incident angle increases, the period of the interference fringe decreases. As the incident angle decreases, the period of the interference fringe increases. Although not shown in this graph, the smaller the angle of incidence, the greater the period of the interference fringe and the smaller the size of the interference fringe.

도 4 및 도 5는 각각 TE 편광된 평행광 및 TM 편광된 평행광에 대하여 입사각

Figure 112007034454629-pat00045
이 45도인 경우에 대해 계산된 간섭무늬를 나타낸다.4 and 5 show incident angles for TE polarized parallel light and TM polarized parallel light, respectively.
Figure 112007034454629-pat00045
The interference fringes calculated for this 45 degree case are shown.

도 4를 참조하면, 간섭무늬에서 어두운 부분은 빛의 세기가 약한 부분을 나타내고, 밝은 부분은 빛의 세기가 강한 부분을 나타낸다. 기판 상의 포토레지스트막을 상기 간섭무늬를 갖는 노광광으로 노광하면, 포지티브 포토레지스트인 경우 밝은 부분이 현상되어 제거되고, 네거티브 포토레지스트인 경우 어두운 부분이 현상되어 제거될 수 있다.Referring to FIG. 4, a dark portion of the interference fringe represents a portion of weak light intensity, and a bright portion represents a portion of strong light intensity. When the photoresist film on the substrate is exposed to the exposure light having the interference fringe, the bright part is developed and removed in the case of the positive photoresist, and the dark part is developed and removed in the case of the negative photoresist.

도 5를 참조하면, TM 편광된 평행광에 대하여 간섭무늬는 도 3에 도시된 TM 편광된 평행광에 대한 간섭무늬와 반대 경향의 간섭무늬가 형성됨을 알 수 있다. 그러나, TM 편광에 대한 간섭무늬와 TE편광에 대한 간섭무늬에서 가장 밝은 부분의 위치와 가장 어두운 부분의 위치는 서로 일치함으로 알 수 있다. 따라서, 시료에 입사되는 평행광이 TE편광이거나 TM 편광인 경우 뿐만 아니라 TE편광과 TM편광을 모두 포함하는 평행광인 경우에도 2차원적인 간섭무늬가 표현될 수 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 5, it can be seen that the interference fringe for the TM polarized parallel light is formed with the interference fringe having the opposite tendency to the interference fringe for the TM polarized parallel light shown in FIG. 3. However, it can be seen that the position of the lightest portion and the position of the darkest portion in the interference fringe for TM polarization and the interference fringe for TE polarization coincide with each other. Therefore, it can be seen that the two-dimensional interference pattern can be expressed not only when the parallel light incident on the sample is TE polarized light or TM polarized light but also when parallel light including both TE polarized light and TM polarized light.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 노광 장치를 구성한 도면이다.6 is a diagram illustrating an exposure apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 노광 장치는 광 발생부(100)와 도 2에 도시된 것과 같이 거울면(104)이 설치된 스테이지(102)와, 상기 스테이지(102)를 회전하기 위한 회전판(106) 및 광 발생부(100)로부터 입사되는 빛을 확장하기 위한 광 확장 장치(108)을 포함할 수 있다. 광 발생부(100)로부터 입사되는 빛(110)은 광 확장 장치(108)를 통과하여 확장되어 상기 스테이지(102) 및 상기 거울면(104)에 평행하게 입사된다.Referring to FIG. 6, the exposure apparatus according to the present invention includes a stage 102 provided with a light generating unit 100 and a mirror surface 104 as shown in FIG. 2, and a rotating plate for rotating the stage 102. And an optical expansion device 108 for expanding light incident from the light generating unit 100. The light 110 incident from the light generator 100 extends through the light expanding device 108 and is incident to the stage 102 and the mirror surface 104 in parallel.

상기 회전판(106)은 상기 스테이지의 법선방향에 수직인 동시에 상기 평행광의 진행방향에 수직인 축으로 회전가능하여, 상기 회전판(106)을 회전함으로써, 평행광의 수직 입사각

Figure 112007034454629-pat00046
을 조절할 수 있다.The rotating plate 106 is rotatable on an axis perpendicular to the normal direction of the stage and perpendicular to the traveling direction of the parallel light, thereby rotating the rotating plate 106 so that the vertical incident angle of the parallel light is
Figure 112007034454629-pat00046
Can be adjusted.

도 7a 내지 도 7b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광결정 형성 방법을 설명하기 위한 공정단면도들이다.7A to 7B are cross-sectional views illustrating a method of forming a photonic crystal according to a first embodiment of the present invention.

도 7a를 참조하면, 기판(200) 상에 포토레지스트막(210)을 형성한다. 상기 포토레지스트막(210)은 포지티브형일 수도 있고, 네거티브형일 수도 있다. 상기 포토레지스트막(210)의 형태에 따라 TE편광된 노광광을 사용할지 TM편광된 노광광을 사용할지 여부가 결정될 수 있다.Referring to FIG. 7A, a photoresist film 210 is formed on the substrate 200. The photoresist film 210 may be positive type or negative type. According to the shape of the photoresist film 210, it may be determined whether to use TE polarized exposure light or TM polarized exposure light.

도 7b를 참조하면, 본 발명에 따른 2차원 간섭무늬를 갖는 노광광으로 상기 포토레지스트막(210)을 노광한 후 현상하여 포토레지스트 패턴(210a)을 형성한다. 노광광이 도 4에 도시된 TE편광에 대한 간섭무늬를 갖는 경우, 상기 포토레지스트막(210)을 포지티브형으로 형성함으로써, 다크 영역(10)이 현상되지 않고 잔존할 수 있다. 그 결과, 상기 포토레지스트 패턴(210a)은 상기 다크 영역(10)에 대응되어 2차원적으로 배열된 기둥들로 구성될 수 있다. 반면, 노광광이 제 5에 도시된 TM 편광에 대한 간섭무늬를 갖는 경우, 상기 포토레지스트막(210)을 네거티브형으로 형성함으로써 상기 포토레지스트 패턴(210a)은 상기 간섭무늬의 브라이트 영역(20)에 대응되어 2차원적으로 배열된 기둥들로 구성될 수 있다. TM편광 또는 TE편광 뿐만 아니라, TM편광과 TE편광을 모두 포함하는 빛의 경우에도 간섭무늬는 2차원적으로 등간격 배열된 다크 영역을 가질 수 있기 때문에, 상기 포토레지스트막(210)이 포지티브형인 경우 상기 기둥들을 가질 수 있다.Referring to FIG. 7B, the photoresist film 210 is exposed and developed by exposure light having a two-dimensional interference pattern according to the present invention to form a photoresist pattern 210a. When the exposure light has an interference fringe for TE polarization shown in FIG. 4, by forming the photoresist film 210 in a positive shape, the dark region 10 may remain without developing. As a result, the photoresist pattern 210a may be formed of pillars arranged in two dimensions corresponding to the dark region 10. On the other hand, when the exposure light has an interference pattern for TM polarization shown in FIG. 5, the photoresist film 210 is formed in a negative shape so that the photoresist pattern 210a may have a bright region 20 of the interference pattern. It may be composed of pillars arranged in two dimensions corresponding to. In the case of light including both TM and TE polarization as well as TM polarization and TE polarization, the interference fringe may have a dark region that is equally spaced two-dimensionally, so that the photoresist film 210 is positive. In this case, the pillars may be provided.

도 7c를 참조하면, 상기 포토레지스트 패턴(210a)이 형성된 기판의 전면에 전자이온빔 증착과 같은 증착공정을 수행하여, 도전막(214a, 214b)을 형성할 수 있다. 상기 도전막(214a, 214b)은 금속막일 수 있다.Referring to FIG. 7C, conductive layers 214a and 214b may be formed by performing a deposition process such as electron ion beam deposition on the entire surface of the substrate on which the photoresist pattern 210a is formed. The conductive films 214a and 214b may be metal films.

도 7d를 참조하면, 상기 포토레지스트 패턴(210a)을 제거하여, 상기 포토레 지스트 패턴(210a) 상의 도전막(214b)을 제거한다. 그 결과, 상기 기판(200) 상에 상기 포토레지스트 패턴(210a)의 기둥에 대응되는 홀들(216)을 갖는 도전막 패턴(214a)이 형성될 수 있다. 상기 도전막 패턴(214a)은 2차원적으로 등간격 배열된 홀들(216)을 포함하는 광결정막이 될 수 있다.Referring to FIG. 7D, the photoresist pattern 210a is removed to remove the conductive film 214b on the photoresist pattern 210a. As a result, a conductive layer pattern 214a having holes 216 corresponding to the pillars of the photoresist pattern 210a may be formed on the substrate 200. The conductive layer pattern 214a may be a photonic crystal layer including holes 216 that are equally spaced two-dimensionally.

도 8a 내지 도 8c는, 2차원적으로 등간격 배열된 홀들을 갖는 광결정막을 형성하는 본 발명의 제 2 실시예를 설명하기 위한 도면들이다.8A to 8C are diagrams for explaining a second embodiment of the present invention for forming a photonic crystal film having holes two-dimensionally arranged at equal intervals.

도 8a를 참조하면, 기판(300) 상에 도전막(302)을 형성하고, 상기 도전막(302) 상에 포토레지스트막(304)을 형성한다. 상기 포토레지스트막(210)은 포지티브형일 수도 있고, 네거티브형일 수도 있다. 상기 포토레지스트막(210)의 형태에 따라 TE편광된 노광광을 사용할지 TM편광된 노광광을 사용할지 여부가 결정될 수 있다.Referring to FIG. 8A, a conductive film 302 is formed on a substrate 300, and a photoresist film 304 is formed on the conductive film 302. The photoresist film 210 may be positive type or negative type. According to the shape of the photoresist film 210, it may be determined whether to use TE polarized exposure light or TM polarized exposure light.

도 8b를 참조하면, 본 발명에 따른 2차원 간섭무늬를 갖는 노광광으로 상기 포토레지스트막(304)을 노광한 후 현상하여 포토레지스트 패턴(304a)을 형성한다. 노광광이 도 4에 도시된 TE편광에 대한 간섭무늬를 갖는 경우, 상기 포토레지스트막(304)을 네거티브형으로 형성함으로써, 다크 영역(10)이 현상되어 상기 포토레지스트 패턴(304a)은 상기 다크 영역(10)에 대응되어 2차원적으로 배열된 홀들(306)을 포함할 수 있다. 반면, 노광광이 제 5에 도시된 TM 편광에 대한 간섭무늬를 갖는 경우, 상기 포토레지스트막(304)을 포지티브형으로 형성함으로써 상기 포토레지스트 패턴(304a)은 상기 간섭무늬의 브라이트 영역(20)에 대응되어 2차원적으로 배열된 홀들(306)을 포함할 수 있다. TM편광 또는 TE편광 뿐만 아니라, TM편광과 TE편광을 모두 포함하는 빛의 경우에도 간섭무늬는 2차원적으로 등간격 배열된 다크 영역을 가질 수 있기 때문에, 상기 포토레지스트막(304)이 네거티브형인 경우 상기 홀들(306)이 획정될 수 있다.Referring to FIG. 8B, the photoresist film 304 is exposed and developed by exposure light having a two-dimensional interference pattern according to the present invention to form a photoresist pattern 304a. When the exposure light has an interference fringe for TE polarization shown in Fig. 4, by forming the photoresist film 304 negative, the dark region 10 is developed so that the photoresist pattern 304a is dark. It may include holes 306 that are two-dimensionally arranged corresponding to the region 10. On the other hand, when the exposure light has an interference fringe for TM polarization shown in the fifth, the photoresist pattern 304a is positively formed so that the photoresist pattern 304a has the bright region 20 of the interference fringe. It may include holes 306 are two-dimensionally arranged to correspond to. In the case of light including both TM and TE polarization as well as TM polarization and TE polarization, the interference fringe may have a dark region that is equally spaced two-dimensionally, so that the photoresist film 304 is negative. In this case, the holes 306 may be defined.

도 8c를 참조하면, 상기 포토레지스트 패턴(304a)을 식각마스크로 사용하여 상기 도전막(302)을 식각하여, 2차원적으로 등간격 배열된 홀들(302b)을 갖는 도전막 패턴(302a)이 형성될 수 있다. 상기 도전막 패턴(302a)은 2차원적으로 등간격 배열된 홀들(302b)을 포함하는 광결정막이 될 수 있다.Referring to FIG. 8C, the conductive layer 302 is etched using the photoresist pattern 304a as an etch mask, so that the conductive layer pattern 302a having holes 302b that are equally spaced in two dimensions is formed. Can be formed. The conductive film pattern 302a may be a photonic crystal film including holes 302b that are two-dimensionally arranged at equal intervals.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 단일 평행광을 스테이지 및 거울면들에 입사함으로써, 제 1 거울면 및 제 2 거울면에서 반사된 평행광과, 스테이지에 직접 입사된 평행광의 간섭에 의해 간섭무늬를 형성할 수 있다. 따라서, 복수개의 평행광을 각각 시료에 입사하는 것에 비해 정확한 간섭무늬를 형성할 수 있고, 하나의 평행광을 빔 스프리트를 이용하여 복수개로 분할하는데 필요한 복잡한 장치가 필요없는 이점이 있다.As described above, according to the present invention, a single parallel light is incident on the stage and the mirror surfaces, thereby interfering with the interference of parallel light reflected from the first mirror surface and the second mirror surface and parallel light directly incident on the stage. A pattern can be formed. Accordingly, there is an advantage in that an accurate interference fringe can be formed as compared with incidence of a plurality of parallel lights to each sample, and a complicated device necessary for dividing one parallel light into a plurality of beams is not required.

또한, 평행광의 광학적 특성에 의해 형성되는 간섭무늬를 갖는 노광광을 사용함으로써, 레티클이나 전자빔등을 이용하여 2차원적으로 배열된 홀을 형성하는 경우 발생할 수 있는 오차가 없는 이점이 있다.In addition, by using the exposure light having an interference fringe formed by the optical characteristics of parallel light, there is an advantage that there is no error that can occur when forming two-dimensionally arranged holes using a reticle, an electron beam, or the like.

Claims (18)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 기판 상에 포토레지스트막을 형성하는 단계;Forming a photoresist film on the substrate; 수평성분의 상호간 각이 120도인 제 1 평행광, 제 2 평행광 및 제 3 평행광에 의해 형성된 등간격의 2차원 간섭무늬를 갖는 노광광으로 상기 포토레지스트를 노광하는 단계;Exposing the photoresist with exposure light having equally spaced two-dimensional interference fringes formed by first parallel light, second parallel light, and third parallel light having a mutual angle of 120 degrees; 상기 포토레지스트를 현상하여 등간격의 2차원 노광 패턴을 형성하는 단계; 및Developing the photoresist to form an equally spaced two-dimensional exposure pattern; And 상기 노광 패턴을 마스크로 사용하여 상기 기판 상에 등간격의 2차원 광결정 패턴을 형성하는 단계를 포함하되, Forming an equally spaced two-dimensional photonic crystal pattern on the substrate by using the exposure pattern as a mask; 상기 기판 표면에 대해 TE편광 및 TE편광 성분을 모두 포함하거나, TE편광 성분만 포함하는 상기 제 1 평행광, 상기 제 2 평행광 및 상기 제 3 평행광으로 2차원적으로 배열된 다크 영역을 갖는 간섭무늬를 형성하여, 노광 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 광결정 형성 방법.A dark region two-dimensionally arranged in the first parallel light, the second parallel light, and the third parallel light including both the TE polarization component and the TE polarization component relative to the substrate surface; An interference pattern is formed to form an exposure pattern. 삭제delete 청구항 11에 있어서,The method of claim 11, 상기 포토레지스트막은 포지티브형으로 형성하고,The photoresist film is formed in a positive type, 상기 광결정 패턴을 형성하는 단계는,Forming the photonic crystal pattern, 상기 노광 패턴을 마스크로 사용하여 상기 기판 상에 금속막을 증착하는 단계; 및Depositing a metal film on the substrate using the exposure pattern as a mask; And 상기 노광 패턴을 제거하여, 상기 노광 패턴에 대응된 홀들을 갖는 금속 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광결정 형성 방법.Removing the exposure pattern to form a metal pattern having holes corresponding to the exposure pattern. 청구항 11에 있어서,The method of claim 11, 상기 포토레지스트막을 형성하기 전에 상기 기판 상에 금속막을 형성하는 단계를 더 포함하되,The method may further include forming a metal film on the substrate before forming the photoresist film. 상기 포토레지스트막은 네거티브형으로 형성하고,The photoresist film is formed in a negative type, 상기 광결정 패턴을 형성하는 단계에서 상기 노광 패턴을 마스크로 사용하여 상기 금속막을 식각하여 2차원 배열된 홀들을 형성하는 것을 특징으로 하는 광결정 형성 방법.And forming the photonic crystal pattern by using the exposure pattern as a mask to etch the metal film to form two-dimensionally arranged holes. 삭제delete 기판 상에 포토레지스트막을 형성하는 단계;Forming a photoresist film on the substrate; 상기 기판 표면에 대해 TM편광 성분을 포함하며, 수평성분의 상호간 각이 120도인 제 1 평행광, 제 2 평행광 및 제 3 평행광에 의해 2차원적으로 배열된 밝은 영역들을 갖는 간섭 무뉘를 갖는 노광광으로 상기 포토레지스트막을 노광하는 단계;A TM polarization component with respect to the surface of the substrate, the interference component having bright regions arranged two-dimensionally by a first parallel light, a second parallel light and a third parallel light having a mutual angle of 120 degrees; Exposing the photoresist film with exposure light; 상기 포토레지스트를 현상하여 등간격의 2차원 노광 패턴을 형성하는 단계; 및Developing the photoresist to form an equally spaced two-dimensional exposure pattern; And 상기 노광 패턴을 마스크로 사용하여 상기 기판 상에 등간격의 2차원 광결정 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 광결정 형성 방법.Forming an equally spaced two-dimensional photonic crystal pattern on the substrate using the exposure pattern as a mask. 삭제delete 삭제delete
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