JPH0243555A

JPH0243555A - パターン形成方法および露光装置

Info

Publication number: JPH0243555A
Application number: JP63194758A
Authority: JP
Inventors: Yasumasa Fujisawa; 藤沢　泰全; Masao Uetsuki; 植月　正雄
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1988-08-03
Filing date: 1988-08-03
Publication date: 1990-02-14

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、たとえば回折格子などの光学部品を製造す
るのに適したパターン形成方法および露光装置に関する
ものである。

［従来の技術］従来より、光源と結像レンズとの間に、所定形状の開口
（マスク）を設け、この開口を通過した光を感光体に結
像させながら、上記感光体を回転させて露光を行うパタ
ーン形成方法が知られている。（たとえば、特公昭６３
−２１１７１号公報参照）。このパターン形成方法を第
１０図ないし第１２図に示す。

第１０図において、５０は光源、５１はマスク、５２は
結像レンズ、５３は感光体、５４はモータである。上記
マスク５１には、第１１図のように、感光体のり動方向
Ｙ１に対し直角な方向Ｘ１に、複数個の開口５５が形成
されており、この開口５５に対応した第１２図に示す断
面形状の光学部品５６が得られる。

［発明が解決しようとする課題］ところが、上記従来技術では、各開口５５における第１
０図の光源５０からの光二が互いに異なるのは避けられ
ない。したがって第１２図の溝５７の形状を均一にする
のが難しい。

しかも、第１１図の各開口５５は、機械加工により形成
されるものであるから、加工誤差により、各開口５５の
形状が互いに相違し、やはり、第１２図の溝５７の形状
を均一にし難い。

この発明は上記従来の欠点に鑑みてなされたもので、均
一な溝の形状が得られるパターン形成方法および露光装
置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するために、この出願の請求項（１）の
発明は、まず、所定の平面領域に強度分布が均一化され
た光を照射する光源装置と、上記光が通過し、かつ所定
の断面形状のパターンが形成される感光体の感度特性に
対応した形状を有する単一の開口と、この開口を通過し
た光を感光体に結像させる結像レンズとを備えている。

上記感光体は、露光状態において一定速度で第１の８勤
装置により第１の方向へ移動され、一方、第２の８勅装
置により第１の方向と交差する第２の方向へ移動されて
、次に露光すべき位置に移動される。

この場合、上記開口は、上記第１の方向に垂直な方向に
延びる基線を中心にして線対称な形状に形成するのが好
ましい。

また、上記開口における第１の方向の幅は、形成すべき
パターンの断面形状における深さの０．９乗ないし０．
２乗に比例した値に設定することができる。

また、請求項（４）のパターン形成方法は、まず、所定
の断面形状のパターンが形成される感光体の感度特性に
対応した形状を有する単一の開口に、強度分布が均一化
された光を照射し、この照射した光を結像させて感光体
を感光させた状態において、感光体を一定速度で第１の
方向へ移動させて部分的な露光を行う。ついで、感光体
を上記第１の方向と交差する第２の方向へ移動させて、
感光体を次に感光すべき位置に移動する。上記部分的な
露光とこの移動とを繰り返して感光体の全体的な感光を
行う。この感光後、感光体を現像して所定の断面形状が
得られる。

［作用］この出願の各請求項の発明によれば、感光体を感光させ
た状態において感光体を一定速度で第１の方向へ移動さ
せ、ついで、感光体を次に感光すべき位置に移動させる
から、これを繰り返すことにより、単一の開口で全体的
な感光が可能になる。

ここで、車−の開口により露光するので、上記従来例と
異なり、開口ごとの照度むらや加工誤差が生じないため
、均一な溝の形状が得られる。

また、単一の開口内においても僅かな照度むらが生じる
のに対し、請求項（２）の発明は、第１の方向に垂直な
方向に延びる基線を中心にして、開口が線対称な形状に
形成されているので、基線を中心とする照度むらの影習
が少なくなる。したがって、溝の形状の精度が向上し得
る。

［実施例］以下、この発明の一実施例を図面にしたがって発明する
。

第１図は露光装置を示す。この図において、１は感光体
で、たとえばポジ型レジスト層１ａをガラス板ｌｂ上に
塗布してなる。

一点鎖線で示す２は光源装置で、所定の平面領域Ｓに強
度分布が均一化された平行光線Ｌ１を照射するもので、
たとえば光源３と、光学繊維束４と、図示しないレンズ
を内蔵した出射口５と、散乱板６と、コリメートレンズ
７とから構成されている。つまり、上記光源３からの光
は、光学繊維束４を介して出射口５に導かれ、この出射
口５から散乱板６に入射して、強度分布が均一化された
光りとなり、その後コリメートレンズ７により平行光線
Ｌ１になる。

８はシャッタで、上記平行光線Ｌ１を選択的に通過また
は遮光するもので、制御装置９からの開閉信号ａにより
開閉する。

１０はマスクで、透明フィルムに遮光フィルムが貼り合
わされてなるもので、上記遮光フィルムの一部が切欠さ
れて、単一の開口１１が形成されている。この開口１１
は、上記平行光線Ｌ１が通過し、かつ、後述するように
、所定の断面形状のパターンが形成される感光体１の感
度特性の対応した形状とされている。

１２は結像レンズで、上記開口１１を通過した光Ｌ２を
感光体１のレジスト層１ａの表面に結像させるものであ
る。なお、１３はＣＣＤ撮像素子で、感光体１の表面で
反射されたＬ３が、ハーフミラ−１４を介して結像させ
るものであり、これにより感光体１の表面における結像
状態が観察される。なお、開口１１の像はレジスト層１
ａの表面において、たとえばｌ／７５倍に縮少されて結
像される。

１５はＸＹステージで、感光体１が載置されるもので、
第１および第２の移動装置１６．１７により、それぞれ
、第１および第２の方向Ｙ、Ｘに移動される。上記第１
の移動装置１６は、感光体１に光Ｌ２が結像している露
光状態において、ＸＹステージ１５を穆勅させることに
より、感光体１を一定速度で第１の方向Ｙへ移動させる
ものである。一方、上記第２の移動装置１７はＸＹステ
ージ１５を第２の方向Ｙに移動させることにより、たと
えば非露光状態において、感光体１を上記第１の方向Ｙ
とたとえば直交する第２の方向Ｘへ移動させて、感光体
１を次に露光すべき位置に設定するものである。なお、
上記第１および第２の移動装置１６．１７は、それぞれ
、制御装置９からの移動信号す、ｃを受けて作動する。

上記第１の移動装置１６の駆動源であるモータ（図示せ
ず）には、モータの回転を検知する検知器１６ａが設け
られている。この検知器１６ａはモータの回転数が所定
値になったときにのみ定速度信号ｄを制御装置９に出力
する。これにより、制御装置９は、ＸＹステージ１５の
第１の方向Ｙへの移動速度が一定値であることを認識す
る。

つぎに、開口１１の形状と形成されるパターンとの関係
について説明する。開口１１の形状は、レジストの感度
特性を考慮して決定しなければならず、その一つの近似
法を示す。

第２図の開口１１を用いて、ある特定のレジストに対し
露光した場合、第３図のような、鋸歯状の溝１ｃが得ら
れる。第２図の開口１１内は照度がほぼ一様であるから
レジスト層ｔａ（第１図）の局部の露光エネルギーＥは
、開口１１における第１の移動方向Ｙの幅Ｗに比例し、
次式で表わされる。

　ＱＣＷ一方、第４図のように、露光深さＤは露光エネルギーＥ
を成る数αでべき乗した値に比例すると近似でき、次式
で表わされる。

Ｄ　ｏｃ　Ｅ“ 上記２つの式から、第２図の開口１１の幅Ｗは、露光深
さＤ（第３図）のｌ／α乗に比例する。

ここで、レジストの感度特性は、この発明者の研究によ
れば、αが１．０ないし５．０の範囲にあり、ｌ／αの
値は０．２ないし１．０になる。

つぎに、開口１１の形状の決定手順について説明する。

第５図において、（ａ）は形成される感光体１の断面形
状を示し、まず、溝１ｃの形状から露光深さＤを第５図
（ｂ）のようにＯから１まで規格化する。ついで、レジ
ストの感度特性から、αの値を決定し、第５図（Ｃ）の
ような開口１１Ａの形状を得る。この形状を、第５図（
ｄ）のように第１の方向Ｙに垂直な方向に延びる基線Ｃ
を中心にして、折り返し、二点鎖線で示す形状を得、こ
の形状を幅方向Ｗに１７２倍して、開口１１の形状を得
る。

つまり、開口１１の幅Ｗは開口１１Ａの幅Ｗと同一の値
に設定されているとともに、基線Ｃを中心にして線対称
な形状に形成されている。

第１図のマスク１０は、平行光線Ｌ１により照射された
平面領域Ｓにおける第２の方向Ｘに延びる中心線Ｃ１に
、第２図の基線Ｃが一致した位置に配設されている。

つぎに、パターンの形成方法について説明する。

まず、第１図のシャッタ８が閉止している状態において
、第１の移動装置１６により、感光体１を第１の方向Ｙ
にＯ動させ始める。この８勤開始後、第１の移動装置１
６のモータ（図示せず）の回転速度が一定値になったと
き、検知器１６ａが定速度信号ｄを制御装置９に出、力
する。この出力を受けて上記制御装置９は開閉信号ａを
シャッタ８に出力し、これによりシャッタ８が開放され
る。このシャッタ８が開放している状態において、つま
り光Ｌ２がし、シスト層１ａに結像している状態におい
て、第１の穆動装ｆｉｉ１６により、感光体１が第１の
方向Ｙに一定速度で移動され、これによって、第６図（
ａ）の−点鎖線で示すように、レジスト層１ａが感光す
る。この部分露光工程の後、第１図のシャッタ８を閉止
し、平行光線Ｌ１を遮光する。

上記遮光後、つまり非露光状態において、第１の移動装
置１６のモータを減速させて、感光体１５の移動を停止
させる。この停止後、第２の移動装置１７により、感光
体１を第２の方向Ｘに第３図のピッチＰ１だけ移動させ
る。これにより感光体１は次に露光されるべき位置に設
定される。この移動工程後、第１の移動装置１６により
感光体１５を第１の方向に移動させ、一定速度になった
後に、第１図のシャッタ８を再び開放して、露光状態に
する。これによって、第６図（ｂ）の−点鎖線で示すよ
うに、レジスト層１ａが感光する。これらの動作を繰り
返すことにより、レジスト層１ａを感光させる感光工程
が完了する。

上記感光工程の後に、レジスト層１ａを現像して、第３
図のような鋸歯状の溝１ｃを有する回折格子が得られる
。

上記構成において、第１図の平行光線Ｌ１は光強度の均
一化が図られているものの、平面領域Ｓにおいて照度む
らが生じるのは避けられない。これに対し、この発明は
、第１図の単一の開口１１により露光するので、第１１
図の従来例と異なり、５５ごとの照度むらが生じるおそ
れがない。

また、第２図の開口１１は車−であるから、第１１図の
従来例と異なり、開口５５ごとの加工誤差が生じること
もない。このように、この発明は、第２図の開口１１ご
との照度むらおよび加工誤差が生じないので、第３図の
谷溝ＩＣの形状が均一になる。

ところで、第１図の単一の開口１１内においても、僅か
な照度むらが生じるのは避けられず、この照度むらは平
行光線Ｌ１が照射される平面領域Ｓの中心位置に対して
点対称に生じ易い。ここで、この実施例では、第２図の
開口１１が基線Ｃに対して線対称に形成されているから
、この基線Ｃを第１図の中心線Ｃ１に一致した位置に配
設することにより、第２図の基線Ｃに対して線対称に生
じる照度むらの影響を緩和できる。したがって、開口１
１の形状に対応した精密な第３図の溝１ｃの形状が得ら
れる。

ところで、第１図の光源３としては、レジストを感光さ
せるために、青または紫外の波長で高輝度の光を発生す
るものが必要である。したがって、利用できる光源３と
しては、たとえば、波長３６５ｎｍの輝線を有する水銀
ランプやキセノン水銀ランプがあり、また、レーザでは
、波長４４２ｎｍのヘリウム・カドミウムレーザや、波
長４５８ｎｍのアルゴンレーザなどが利用できる。

第７図は開口１１の他の形状を示す第８図のレジスト層
１ａの現象後の深さＤは、たとえば、露光量に対し２．
２乗に比例した特性がある。したがって、第７図の開口
１１の幅Ｗは、第８図の正弦曲線を１７２．２でべき乗
した値に比例した値に設定されている。上記第７図の開
口１１を用いることにより、第９図のような正弦波状の
格子を有する回折格子ＩＡが得られる。

［発明の効果］以上説明したように、この出願の各請求項の発明によれ
ば、単一の開口により露光するので、開口ごとの照度む
らや加工誤差が生じないため、均一な溝の形状を有する
パターンを形成し得る。

また、請求項（２）の発明によれば、開口が基線を中心
とした線対称な形状に形成されているから、単一の開口
内のおける照度むらが少なくなるので、溝の形状の精度
が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す露光装置の概略構成
図、第２図は開口の形状を示すマスクの平面図、第３図
は回折格子の縦断面図、第４図はレジストの感度特性を
示す特性図、第５図は開口形状の決定方法を示す工程図
、第６図は露光方法を示す工程図、第７図は開口の他の
形状を示す平面図、第８図は他の回折格子の縦断面図、
第９図は回折格子の斜視図、第１０図は従来の露光装置
を示す概略構成図、第１１図はマスクの平面図、第１２
図はパターンの断面図である。１・・・感光体、１ｃ・・・溝、２・・・光源装置、１
１・・・開口、１２・・・結像レンズ、１６・・・第１
の移動装置、１７・・・第２の移動装置、Ｃ・・・基線
、Ｄ・・・深さ、Ｗ・・・幅、Ｘ・・・第２の方向、Ｙ
・・・第１の方向。躬１図第４図露光エネルキ゛＝−Ｅ第５７一］−一第６７

Claims

【特許請求の範囲】

（１）所定の平面領域に強度分布が均一化された光を照
射する光源装置と、上記光が通過し、かつ、所定の断面
形状のパターンが形成される感光体の感度特性に対応し
た形状を有する単一の開口と、この開口を通過した光を
上記感光体に結像させる結像レンズと、露光状態におい
て上記感光体を一定速度で第１の方向へ移動させる第１
の移動装置と、上記感光体を上記第１の方向と交差する
第２の方向へ移動させて、上記感光体を次に感光すべき
位置に設定する第２の移動装置とを備えた露光装置。
（２）請求項（１）において、上記開口は、上記第１の
方向に垂直な方向に延びる基線を中心にして線対称な形
状に形成されてなる露光装置。
（３）請求項（１）もしくは（２）において、上記開口
における上記第１の方向の幅が形成すべきパターンの断
面形状における溝の深さの０．９乗ないし０．２乗に比
例した値に設定されている露光装置。
（４）所定の断面形状のパターンが形成される感光体の
感度特性に対応した形状を有する単一の開口に、強度分
布が均一化された光を照射し、この照射した光を結像さ
せて感光体を感光させた状態において、上記感光体を一
定速度で第１の方向へ移動させる部分露光工程と、上記
感光体を上記第１の方向と交差する第２の方向へ移動さ
せて、上記感光体を次に感光すべき位置に移動する移動
工程とを繰り返して、上記感光体を感光させる感光工程
と、上記感光体を現像して所定の断面形状を得る現像工
程とを備えたパターン形成方法。