JP2004085831A

JP2004085831A - 微細格子およびその製造方法

Info

Publication number: JP2004085831A
Application number: JP2002245843A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kurihara; 栗原　健二; Akinori Shibayama; 柴山　昭則
Original assignee: NTT Advanced Technology Corp
Current assignee: NTT Advanced Technology Corp
Priority date: 2002-08-26
Filing date: 2002-08-26
Publication date: 2004-03-18

Abstract

【課題】反射防止構造体として好適な微細格子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】基板上に微細な円錐形状やピラミッド状の突起を２次元に配列する際に、その配列周期を基本となる周期を中心に変動させて配列したり、突起の高さを変動させて配列ことにより光の回折による影響が低減でき、理想的な反射防止構造が形成できる。また、このような配列周期が変動するパターンを描画するために、電子ビーム露光装置の偏向器に微小な変動信号を重畳することで、周期的パターンデータを用いて変動する周期のパターンを形成できる。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は微細な突起やホールが可視光線の波長よりも小さい間隔あるいは紫外線の波長程度の周期で配置されている微細格子とその製造法に関するもので、反射防止構造体としての利用に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、反射防止構造体として利用される微細格子としては、円錐形状やピラミッド状の突起が２次元に周期的に配列した構造（Ｅ．Ｂ．Ｇｒａｎｎ，Ｍ．Ｇ．Ｍｏｈａｒａｍ，ａｎｄ　Ｄ．Ａ．Ｐｏｍｍｅｔ：Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ａｍｅｒｉｃａ　Ａ　ｖｏｌ．１２、Ｎｏ２、ｐ３３３−３３９、１９９５）が知られている。例えば、図５に示すように、円錐パターンが等周期Ｐで２次元的に配列されている。ここで、５１は基板、５２は円錐パターンである。また、Ａは平面図、Ｂは断面図である。Ｐｘをｘ方向の周期、Ｐｙをｙ方向の周期とすると、Ｐｘ＝Ｐｙ＝Ｐとなる。この周期Ｐは可視光線の波長よりも小さく設定されている。このような波長以下の微細構造が形成された基板では、外部媒質と基板の間に中間の屈折率を持つ薄膜層が存在することと等価となり、基板表面での反射率が減少する（菊田久雄、岩田耕一：光学２７巻１号、頁１２−１７、１９９８）。また、図５のＢに示すように、円錐形状のように断面が三角形の場合、深さ方向に屈折率が変化することになり広い波長領域にわたり反射率を低くすることができる。
【０００３】
このような微細な構造体の作製には、微細パターン形成によく用いられる電子ビーム露光装置が使用される。図４に示すような微細格子を作製するときは、周期的なドット状のパターンデータに基づいて、電子ビームをＯＮ、ＯＦＦさせることでレジストを露光し、レジストパターンが形成される。このレジストパターンをマスクに基板をエッチングして所望の構造の微細格子を基板に形成することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の構造の微細格子では、周期的に円錐形状やピラミッド状の突起が２次元に配列されることになるため、この周期の回折格子としての機能も合わせもつことになる。すなわち基板を見る角度により、微細格子の突起の配列周期で決まる波長の光が回折するため色がついて見えることになる。これは、反射防止構造体としては、好ましくないことであり実用的上問題となる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで上記の問題を解決するために、請求項１の発明では、基板上に微細な突起またはホール状のパターンが連続に配列されて成る微細格子において、パターンの配列周期を変動させて配列したことを特徴し、パターンの配列周期を変動させたことにより上記の回折による影響を低減することが可能となる。
【０００６】
請求項２の発明では、基板上に微細な突起またはホール状のパターンが連続に配列されて成る微細格子において、各突起の高さまたはホールの深さを変動させて配列したことを特徴し、各突起の高さまたはホールの深さを変動させたことにより上記の回折による影響を低減することが可能となる。
【０００７】
請求項３の発明では、請求項１または請求項２の発明において、パターンの配列周期を可視光線あるいは紫外線の波長程度にすることにより、上記回折による影響を低減したうえで、さらに反射防止構造体として最適な特性を得ることができる。
【０００８】
請求項４の発明では、可視光線の波長より十分に大きな領域の請求項１から請求項３のいずれかに記載の微細格子を単位として、これを可視光線の波長より十分大きい間隔で繰り返し配列することにより大面積の微細格子を形成することができる。また、微細格子単位の大きさ及び各微細格子単位の間隔をそれぞれ可視光線の波長よりも大きくとることで、この微細格子単位の配列に起因する回折の影響を防ぐことができ、全面にわたって配列周期を変動させて配列した微細格子と同様の効果を得ることができる。なお、この大きさは反射防止構造体として上記の回折による影響を防ぐことができる大きさ（例えば、可視光線の波長の５倍程度の大きさ）であればよく、反射防止構造体としての特性に影響の無い基板に対して回折角度の小さい方向における回折の影響は無視して決定すればよい。
【０００９】
請求項５の発明では、レジストをコートした基板上に電子ビーム露光装置を用いて連続に配列されたドット状のレジストパターンを形成する工程と、そのパターンをマスクに基板をエッチングする工程とからなる微細格子の製造方法において、電子ビーム露光装置の偏向器に微小に変動する偏光信号を重畳することを特徴とし、電子ビーム露光装置の偏向器に対して、定周期のパターンデータに対応したパターンデータ信号の他に、微小な変動信号を重畳することにより、定周期のパターンデータを用いて配列周期を変動させたパターンの露光が可能となり、容易にパターンの配列周期を変動させて配列した微細格子を作製することができる。
【００１０】
請求項６の発明では、基板上に連続に配列されたドット状のレジストパターンを形成する工程と、そのパターンをマスクに基板をエッチングする工程とからなる微細格子の製造方法において、各パターンの大きさを変動させた連続パターンデータを用いることを特徴とし、このようなパターンデータに対応したレジストパターンを作製して、ドット状のパターンをマスクにエッチングすることにより各突起の高さを変動させて配列した微細格子を作製することができる。また、逆に、ドット状のパターン以外の部分をマスクにエッチングすることにより各ホールの深さを変動させて配列した微細格子を作製することもできる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の上記および他の目的、特徴および利点を明確にすべく、添付した図面を参照しながら、本発明の実施の形態を以下に詳述する。
【００１２】
【実施例１】
本発明の第１の実施例としての微細格子を図１に示す。ここで、１１は基板、１２は円錐パターン、１３は基準格子位置である。基準格子位置１３は、ｘ、ｙ方向とも同じ周期Ｐを持つ基準となる格子位置を示すものである。基板１１には、円錐パターン１２が２次元的に配列されるが、基準格子位置１３からずれるように配列される。一例としてＰ＝３００ｎｍとする。基準格子位置１３からの円錐パターン１２の位置のずれを最大５０ｎｍの範囲でランダムに、各円錐パターン１２に対してそれぞれ設定する。このようにすると隣接する円錐パターン１２の間隔は、２００ｎｍから４００ｎｍの間でランダムに変動することになる。円錐パターン１２の位置をランダムに指定する方法としては、基準格子位置１３のｘ、ｙ座標について、それぞれ−５０ｎｍから＋５０ｎｍの範囲で乱数を発生させて、これを加算してその座標を所望の円錐パターン１２の座標とすればよい。ここで変動する範囲を限定するのは、近接した円錐パターン１２がつながることで不都合を生じさせないためである。例えば、間隔を変動させる範囲としては、パターン加工上の制約で隣接する円錐パターンがつながらないように設定すればよく、ここでは２００ｎｍに設定した例を示した。
【００１３】
ここでは、ランダムに変動させる例を述べたが、例えば、円錐パターン１２のｘ、ｙ座標をそれぞれ−５０ｎｍから＋５０ｎｍの範囲で正弦波や三角波等表される関数を利用して変動させても同様の効果が得られる。なお、この場合の配列周期は可視光線の波長より十分長く設定する必要がある。これは配列周期に起因する回折の影響を避けるためである。
【００１４】
なお、図１の例では円錐パターンを正方形の基準格子位置の近傍に配列したものを示したが、正三角形配列のような他の基準格子位置に対しても、同様にして基準となる位置に変動を入れて配列すればよい。また、円錐パターンでなく、ピラミッド状やホール状のパターンでも全く同様である。
【００１５】
このように間隔を変動するように設定すると、間隔がＰの周りで変動するので特定の波長に対する回折がなくなり、基準となる間隔Ｐを持つ従来の微細格子で見られるような回折は避けられる。したがって、回折により色がついて見えるような現象を防ぐことができる効果がある。
【００１６】
【実施例２】
本発明の第２の実施例としての微細格子を図２に示す。ここで、２１は基板、２２は円錐パターン、２３は微細格子単位である。微細格子単位は、実施例１の図１に示したように変動する周期を持つ円錐パターン１２からなる微細格子である。ここでは簡単のため微細格子単位２３を２×２に配列した例を示した。微細格子単位２３を配列する間隔は、図１における周期Ｐｘ，Ｐｙの整数倍となるように設定しておく。この例では、微細格子単位２２は、６×６の配列となっているので６Ｐの間隔で配列することになる。また、微細格子単位２３の間隔は、この周期による光の回折による影響を避けるために、可視光線の波長よりも長く設定しておく。
【００１７】
このように微細格子単位を繰り返して配列することで、パターンデータは微細格子単位内の小規模なパターンデータのみを作成するだけでよく、後は繰り返して全体のデータを簡単に作成できる。したがって、大面積の微細格子のパターンデータ作成が容易にできる効果がある。
【００１８】
【実施例３】
本発明の第３の実施例として微細格子の製造方法の実施例を図３に示す。ここで、３１は電子ビーム、３２は基板、３３は偏向器、３４はパターンデータ発生器、３５は加算器、３６は変動信号発生器である。図３は電子ビーム露光装置を用いて変動した配列周期を持つパターンを描画する際に、その動作を説明するために電子ビーム露光装置の偏向制御の部分を示したものである。パターンを露光するために、電子ビーム３１を、偏向器３３により、レジストをコートした基板３２上を走査して所望のパターンを露光する。微細格子のパターンデータに基づいてパターンデータ信号発生器３４より電子ビーム３１を偏向するための周期的なパターンデータ信号が発生する。一方、変動信号発生器３６により、パターンの露光位置を変動させるための微小な信号を発生させる。パターンデータ発生器３４と変動信号発生器３６からの出力信号を加算器３５により加算し、偏向器３３へ出力する。なお２次元パターンを露光するのでそれぞれの信号はｘ、ｙ方向の偏向に対応した２系統がある。これによりパターンデータ信号に微小な変動信号が重畳され、基板３２へ照射される電子ビーム３１は周期的位置から変動してレジストを露光されることになる。また、変動信号としてはランダムなノイズの他、正弦波や三角波等を用いることができる。正弦波等の周期的信号を用いるときは、この周期に対応して露光されるパターンの周期が可視光線の波長よりも長くなるような周期に設定しておき、回折の影響がでないようにしておく。このようにしてレジストを露光して得られたレジストパターンをマスクにエッチングにより基板を加工し、円錐等の所望のパターンを加工し、変動した配列周期を有する微細格子を作製することができる。
【００１９】
このような微細格子の製造方法では、周期的な単純なパターンデータがあればランダム等様々な微小な変動信号を用いるだけで変動した配列周期を有する微細格子を容易に作製できるという効果がある。
【００２０】
【実施例４】
本発明の第４の実施例としての微細格子を図４に示す。Ａは平面図、Ｂは断面図である。Ｐｘをｘ方向の周期、Ｐｙをｙ方向の周期とすると、Ｐｘ＝Ｐｙ＝Ｐである。φは円錐パターンの底部の直径、Ｈは円錐パターンの高さである。本実施例では、ｘ、ｙ方向の周期Ｐは全ての円錐パターンで同一であるが、各円錐パターンの高さをランダムに変動させている。本実施例では、周期Ｐは同一であるが各円錐パターンの高さが異なっているため、円錐パターン周期が同一であることによる光の回折を避けることができる。円錐パターンの高さをランダムにする手法としては、電子ビームによりレジストパターンを形成する際に、エッチングのために必要な各円錐パターンに対応した円形の直径を電子ビーム描画用データ上でランダムに変動させる。レジストパターンの円の直径を違えることにより、直径の小さな円に対応した円錐パターンはエッチングで大きな円のそれよりも早く円錐形状が形成される。この結果、円錐パターンの高さＨをランダムに形成することができる。逆に、円形以外の部分をマスクとするレジストパターンを用いることにより、エッチングによりその円形の直径の大きさに依存する深さのホールを形成することもでき、各ホールの深さを変動させて配列した微細格子を作製することもできる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば円錐形状やピラミッド状の突起を２次元に配列する際に、配列周期を基本となる周期を中心に変動させる、あるいは、前期突起の高さ又は深さを変動させることで光の回折の影響が低減でき、理想的な反射防止構造が形成できる効果がある。
【００２２】
また、このような変動した配列周期を持つ小領域の微細格子を単位として、これを複数個繰り返し配列することで大面積の微細格子を形成することができ、小領域の変動した配列周期をもつ微細格子単位の大きさ及び各微細格子単位の間隔を可視光線の波長よりも大きくとることで、この微細格子単位の配列周期に起因する回折を防ぐことができる。したがって、パターンデータの作成を容易にしつつ、反射防止構造体として十分な効果が得られる。
【００２３】
また、このような変動した配列周期を有するパターンを描画するために、電子ビーム露光装置の偏向器に微小な変動信号を重畳することで、周期的パターンデータを用いて、複雑なパターンデータ作成することなく簡単に変動した配列周期を有するパターンを露光できるという効果が得られる。
【００２４】
なお、本発明は上記各実施例に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施例は適宜変更され得ることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施例としての微細格子の構造を示す図である。
【図２】図２は、本発明の第２の実施例としての微細格子の構造を示す図である。
【図３】図３は、本発明の第３の実施例としての微細格子の製造方法に用いる電子ビーム露光装置の偏向制御を説明する図である。
【図４】図４は、本発明の第４の実施例としての微細格子の構造を示す図である。
【図５】図５は、従来の微細格子の構造を説明する図である。
【符号の説明】
１１：基板、１２：円錐パターン、１３：基準格子位置
２１：基板、２２：円錐パターン、２３：微細格子単位
３１：電子ビーム、３２：基板、３３：偏向器、３４：パターンデータ発生器、
３５：加算器、３６：変動信号発生器
４１：基板、４２：円錐パターン
５１：基板、５２：円錐パターン

Claims

基板上に微細な突起またはホール状のパターンが連続に配列されて成る微細格子において、パターンの配列周期を変動させて配列したことを特徴とする微細格子。
基板上に微細な突起またはホール状のパターンが連続に配列されて成る微細格子において、各突起の高さまたはホールの深さを変動させて配列したことを特徴とする微細格子。
パターンの配列周期が可視光線あるいは紫外線の波長の範囲内にある請求項１または請求項２に記載の微細格子。
可視光線の波長より十分に大きな領域の請求項１から請求項３のいずれかに記載の微細格子を単位として、これを可視光線の波長より十分大きい間隔で繰り返し配列した微細格子。
レジストをコートした基板上に電子ビーム露光装置を用いて連続に配列されたドット状のレジストパターンを形成する工程と、そのパターンをマスクに基板をエッチングする工程とからなる微細格子の製造方法において、電子ビーム露光装置の偏向器に微小に変動する偏光信号を重畳することを特徴とする微細格子の製造方法。
基板上に連続に配列されたドット状のレジストパターンを形成する工程と、そのパターンをマスクに基板をエッチングする工程とからなる微細格子の製造方法において、各パターンの大きさを変動させた連続パターンデータを用いることを特徴とする微細格子の製造方法。