JPH05234854A

JPH05234854A - 全反射ホログラムを用いた露光方法及びホログラム記録媒体

Info

Publication number: JPH05234854A
Application number: JP4033658A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Goto; 明弘後藤; Takashi Genma; 隆志玄間; Yutaka Ichihara; 裕市原; Nobutaka Umagome; 伸貴馬込; Naomasa Shiraishi; 直正白石; Toshio Matsuura; 敏男松浦
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1992-02-20
Filing date: 1992-02-20
Publication date: 1993-09-10

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】ホログラム記録層の変質や変形が少なく、記録
されるホログラムの精度を向上させて、より精密なパタ
ーンの再生を可能とする。【構成】ホログラム記録層４にホログラム形成時の参照
光ａ及び再生光ｂに対して透明な平面性の良い保護板５
を設け、該保護板のホログラム記録層に接していない側
の面においてコヒーレント参照光束を全反射させる構成
とした。ホログラムの再生の際にも、参照光と共役なコ
ヒーレント再生光束を照射して該記録媒体保護板の記録
層と反対側の面において全反射させてホログラム像を生
成してウエハ上に転写する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、全反射ホログラフィー
を用いたフォトリソグラフィー露光方法、及びそのため
のホログラム記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】全反射ホログラムの作成及び再生につい
ては、ステットソン（K.A.Stetson ）によって初めて提
案された(Appl.Phys.Lett.Vol.11 No.7 p.228 (1967))
。従来この技術は、例えば図５の概略構成図に示した
如き配置で用いられてきた。すなわち、光束ａ、ｂ、ｃ
はそれぞれ参照光、全反射された参照光、マスク透過光
である。参照光ａはプリズム１、インデックス・マッチ
ング液２、ホログラム支持基板３を通過した後、ホログ
ラム記録層４に入射し、その下面（マスク８側）で全反
射され光束ｂとなる。ホログラム記録層４の中において
光束ａ、ｂ、ｃが干渉を起こし、その干渉縞が記録され
る。マスク８上のパターンの再生は、図６に示す如く、
光束ｂの共役波ｂ´（光束ｂの矢印と逆向きに入射する
光波）を再生光として入射させることによって行われ、
マスク８の位置にマスクに代えて配置されたウエハ１０
上の所定のレジスト９上に、破線で示したホログラム像
再生光束ｃ´によりマスク８上のパターンと同一のパタ
ーンが再生記録される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の方法
をリソグラフィー技術に応用する場合には、ホログラム
記録層４の下面（マスク側）が大気中に露出しているた
めに次のような問題が生じていた。（１）ホログラム記録層４とマスク８（再生時はホログ
ラム記録層４とレジスト９）の間にホログラム記録層を
変質させる物質（気体）などが混入し、ホログラム記録
層４の下面が変質してしまう。

【０００４】（２）露出面があると、ホログラム材によ
っては干渉縞を定着させる操作において収縮してしま
う。（３）ホログラム記録層４の下面の平面度が必ずしも保
証されていないためホログラム形成時に必要な参照光束
ａが平面波であったとしても、全反射される光束ｂは完
全な平面波とはならない。このような光束ｂとマスク透
過光ｃの干渉によって記録したホログラムを平面波の再
生光によって再生した場合、共役でない光によって再生
することになり、マスク８の像にノイズが含まれること
になる。

【０００５】本発明の目的は、上述の如き従来技術の問
題点を解決し、ホログラム記録層の変質や変形が少な
く、記録されるホログラムの精度を向上させて、より精
密なパターンの再生を可能とする全反射ホログラムを用
いた露光方法及びホログラム用記録媒体を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明によるホログラム記録媒体は、支持基板上に設
けられたホログラム記録層と、該記録層の前記支持基板
と反対側に密着して設けられホログラムの形成及び再生
光に対して透明な保護板とを有し、該保護板のホログラ
ム記録層に接していない側の面において参照光及び再生
光を全反射させることのできる構成となっている。

【０００７】本発明による露光方法では、ホログラム記
録層をホログラム形成時の参照光及び再生光に対して透
明で平面性の良い保護板とホログラム作成用の参照光を
入射させるプリズムの表面との間に挟んで配置し、該記
録層に対して所定の間隔をおいて所望のパターンを有す
るマスクを配置する。そして、参照光束としてコヒーレ
ント光束を前記プリズム側から該記録媒体へ入射させ
て、該プリズムからのコヒーレント光束を前記保護板の
前記記録層と反対側の面において全反射させ、同時に、
物体光束としてマスクを通して該記録媒体へコヒーレン
ト光束を入射させ、これら参照光束と物体光束との干渉
縞を記録層内に記録するものである。

【０００８】このように記録された干渉縞を有するホロ
グラムの再生の際には、前記マスクに代えて該マスクと
同一位置に第２記録媒体としてのウエハを配置する。そ
して、前記干渉縞が記録された記録媒体に前記ホログラ
ム作成時の参照光と共役な光束を照射し、該共役光束を
該記録媒体保護板の前記記録層と反対側の面において全
反射させ、該ホログラム記録媒体によって生成される像
を第２記録媒体（ウエハ）上に転写する。尚、再生光束
はコヒーレントである必要はない。

【０００９】本発明によるホログラム記録媒体の具体的
構成は、例えば図１に示すように、ホログラム記録層４
の支持基板３と反対側の面（図中では下面）に透明な平
面保護板５が設けられている。この平面保護板としては
ホログラム記録層４と同程度の屈折率を有し、露光及び
再生光に対して透明であること、ホログラム記録層４の
平面度を維持するに充分な強度を有することが必要であ
る。そして、図２に示す如く、平面保護板に対して、更
にその記録層と反対側の面（図中下面）に平面度の良い
反射防止膜を施すことが可能である。

【００１０】

【作用】本発明の構成によれば、ホログラム記録層４は
支持基板３と保護板５とにはさまれる形になるのでホロ
グラム記録層が外界から保護、密閉され、上記（１）、
（２）の不都合が解消する。また、保護板５の平面度の
良い面で全反射が起こるため、光束ａが平面波であれば
全反射光ｂも平面性に優れた平面波となる。従って上記
（３）の不都合も解決される。反射防止膜６がマスク透
過光ｃの反射を防ぐため、反射防止膜６とマスク８との
間の多重反射が低減され、またホログラムの再生時すな
わちウエハへの露光の際には、マスクパターン再生光の
反射防止膜６とレジスト９の間に起こる多重反射を低減
することが可能となる。そして、反射防止膜を設ける場
合にも保護基板の優れた平面の上に形成されるため、反
射防止膜と大気との境界面の平面性にも優れ、この場合
にも全反射光の平面性は良好に維持される。

【００１１】ホログラム形成時には、参照光束ａはホロ
グラム記録層４の不安定な面ではなく、保護板としての
ガラス板の平面性の良い大気との境界面で全反射される
ため、全反射光束の波面にみだれを生ずることがなく、
物体光束ｃと全反射光束ｂとの干渉縞によって形成され
るホログラムの精度が向上する。また、参照光束ｂと共
役な平面波を入射させてホログラム像を再生する場合に
も、全反射面の面精度が高いため再生像のひずみがなく
ウエハ上に優れた像を再生転写することが可能である。

【００１２】

【実施例】以下本発明の実施例について説明する。図１
は本発明による一実施例のホログラム記録媒体の概略断
面図である。図示のとおり、ホログラム支持基板３上に
ホログラム記録層４が設けられ、平面性に優れたガラス
板からなる保護板５によりホログラム記録層が密封され
ている。そして、支持基板３及び保護基板５の外側面に
はそれぞれ保護膜Ｓが設けられ、キズやホコリの付着を
防止している。この保護膜Ｓはホログラム作成時には取
り除かれるものであるため、必ずしも必要ではない。

【００１３】図２は本発明による第２の実施例のホログ
ラム記録媒体の構造を示す概略断面図である。この例で
は基本的には図１と同様であるが、保護板５の記録層と
反対側の面に平面性の良い反射防止膜Ａが設けられてい
る。この場合にも、キズやホコリの付着を防止するため
に保護層Ｓを両面に設けておくことが有効である。尚、
図において支持基板３、記録層４及び保護板５等の厚さ
は概念的に示すのみで厳密な厚さを反映するものではな
い。

【００１４】上記の如き、本発明による記録媒体を用い
てホログラムを作成し、また作成されたホログラムを用
いてウエハを露光するための装置の構成例を図３及び図
４に示す。この装置では、断面が三角形のプリズム１を
用いこの底面に相当する面上に上述した本発明によるホ
ログラム記録媒体Ｐが配置され、記録媒体Ｐとプリズム
１とはこれらと屈折率がほぼ等しいインデックスマッチ
ング液２を介して密着配置される。

【００１５】図３に示す如くホログラム記録媒体Ｐがマ
スク８に対して所定の間隔になるように、スペーサ７等
を介して図示なきステージ上に載置される。そして、コ
ヒーレント光源、例えばアルゴンレーザーからの光をレ
ンズ系を用いて所定の幅の平行光束に変換し、ビームス
プリッタで２つの光束に分けている。このようなコヒー
レント光束の照射光学系は公知であるので、図では省略
している。分岐された一方のコヒーレント光束を、プリ
ズム１の一方の斜面１ａに入射する参照光束ａとし、他
方の光束をマスク８に入射させてその透過光を物体光束
ｃとする。参照光束ａはインデックスマッチングオイル
２、ホログラム支持基板３、ホログラム記録層（フォト
ポリマー）４、平面ガラスからなる保護板５、反射防止
膜６を通り、この反射防止膜６の下面で全反射されて光
束ｂとなってプリズム１の他方の斜面１ｂから出て行
く。

【００１６】このような参照光束ａとその全反射光束ｂ
及び物体光束ｃとが、ホログラム記録層４中において干
渉し、干渉縞として記録される。この干渉縞はホログラ
ム記録層に紫外光を照射することによって定着され、マ
スクパターンの情報がホログラムに記録される。次にマ
スクパターンのウエハーへの転写について、図４を用い
て説明する。これは不図示のアルゴンレーザーからの平
行光束ｂ´を、プリズム１の斜面１ｂから全反射光束ｂ
が射出した方向と逆向きに入射させることによって行わ
れる。この光束ｂ´は光束ｂの共役光でありプリズム１
に入射した後、インデックスマッチングオイル２、ホロ
グラム支持基板３を通過し、続いてホログラム記録層４
を通過する際、光束の一部が記録された干渉縞で回折さ
れ保護板５、反射防止膜６を通過した後、ホログラム形
成時の物体光（マスク透過光）ｃの共役光ｃ´となる。
ホログラム記録層４で回折されなかった光束は反射防止
膜６の下面で全反射し、ホログラム記録層４に入射後、
回折され、再び保護板５、反射防止膜６を通過した後、
マスク透過光ｃの共役光となる。

【００１７】ホログラム記録時にマスク８が配置されて
いた位置にウエハ１０のレジスト層を配置することによ
って、上記の２通りの経路から作られる共役光ｃ´がホ
ログラム像再生光束として結像し、ウエハ上にマスクパ
ターンが転写される。尚、反射防止膜６を持たない場合
には、参照光ａは平面保護ガラス５の下面で全反射され
光束ｂとなる。このような参照光束ａ、ｂと物体光束ｃ
との干渉縞がホログラム記録層４に記録される。再生の
時には、反射防止膜のある場合と同様の方法で行われ
る。

【００１８】以上の如き本発明によるホログラム記録媒
体を用いる場合には、ホログラム記録層が平面性の優れ
た保護板によって保護されているため、ホログラム作成
時の参照光が保護板のマスク側面或いは保護板上に形成
された反射防止膜のマスク側面にて全反射される光束波
面の平面性が良好に保たれるため、全反射光束と物体光
束との干渉により形成される干渉縞に歪みがなく、極め
て高精度のホログラムが形成される。また、ホログラム
再生によるウエハへの露光の際にも、参照光束と共役な
光束のうち全反射光束の波面の乱れも少なく、ウエハ上
に再生される像の再現性に優れ、極めて微細なパターン
の転写も可能となる。

【００１９】そして、保護板上にさらに反射防止膜を設
ける場合には、ホログラム記録時に物体光束（マスク透
過光）ｃがホログラム記録層４の下面（マスク側面）と
マスク８の間で多重反射しノイズとなることを防止でき
るのみならず、ホログラム再生時にパターン再生光ｃ´
がホログラム記録層４の下面（ウエハ側面）とレジスト
９との間で多重反射し不必要な露光を引き起こすことも
防止することが可能である。

【００２０】ところで、上記実施例においては図１、図
２に示した如く、ホログラム記録媒体の記録層４が支持
基板３と保護板５との２枚のガラス板に挟まれる構成と
したが、保護板５が支持基板３としての支持機能を持つ
構成とする場合には、支持基板３を除くことができる。
この場合には、図３及び図４に示した露光装置におい
て、記録層４自体をインデックスマッチング液を介して
直接プリズム１に密着させる構成となる。

【００２１】また、図示したプリズム１の参照光束ａの
入射面１ａ及び全反射光束の射出面１ｂが、入射光束に
対して垂直な面に形成されているが、このプリズムの存
在によりホログラム記録媒体にて参照光束及び再生光束
が全反射するように構成されれば足り、プリズム１の各
斜面で光束が屈折されても良いことは言うまでもない。

【００２２】尚、上記の如き本発明によるホログラム記
録媒体において、記録層が所謂フォトポリマーとして知
られるような現像処理の不要な感光材料である場合、干
渉縞を記録するに際して定着のために所定の光束を照射
することが有効であり、また干渉縞としての回折効率を
高めるために加熱処理することも有効である。このよう
な加熱処理を簡単に行うために、本発明の如き記録媒体
の支持基板や保護板を導電性のものとして、ここに電流
を流して加熱する方法や、保護板上に導電性の薄膜を形
成して電流を流す方法も可能である。導電性の薄膜を保
護板と反射防止膜との間に設ける場合にも、記録層と反
対側の大気との境界面において全反射するように構成す
ることが有効である。また、保護板や反射防止膜を疎水
性のものとして加熱時に水を吹きつけたのち、マイクロ
波を照射して加熱することも可能である。

【００２３】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、ホログラム
記録層が外界から保護されるためホログラム材が変質し
にくく、再生時の寿命が長くなると共に、全反射する参
照光束の平面性が良いため、再生時のノイズが低減され
る。また、保護板に反射防止膜を施すことによってマス
ク透過光の多重反射によるノイズが低減でき、また再生
時にはマスクパターン再生光の多重反射による不必要な
露光が低減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１実施例のホログラム記録媒体
の構成を示す概略断面図。

【図２】本発明による第２実施例のホログラム記録媒体
の構成を示す概略断面図。

【図３】本発明によるホログラム記録媒体を用いた露光
装置においてホログラムを作成する構成を示す図。

【図４】本発明によるホログラム記録媒体を用いた露光
装置においてホログラムを再生する構成を示す図。

【図５】従来のホログラム露光装置におけるホログラム
作成時の構成図。

【図６】従来のホログラム露光装置におけるホログラム
再生時の構成図。

【符号の説明】

ａ・・・参照光束ｂ・・・全反射参照光束ｃ・・・物体光束ｂ´・・再生光束ｃ´・・ホログラム像再生光束１・・・プリズム２・・・インデックス・マッチング液３・・・ホログラム支持基板Ｐ・・・ホログラム記録媒体４・・・ホログラム記録層５・・・保護板６・・・反射防止膜８・・・マスク９・・・レジスト１０・・・ウエハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者馬込伸貴東京都品川区西大井１丁目６番３号株式会社ニコン大井製作所内 (72)発明者白石直正東京都品川区西大井１丁目６番３号株式会社ニコン大井製作所内 (72)発明者松浦敏男東京都品川区西大井１丁目６番３号株式会社ニコン大井製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ホログラム記録層をホログラム形成時の参
照光及び再生光に対して透明で平面性の良い保護板とホ
ログラム作成用の参照光を入射させるプリズムの表面と
の間に挟んで配置し、該記録層に対して所定の間隔をお
いて所望のパターンを有するマスクを配置し、参照光束
としてコヒーレント光束を前記プリズム側から該記録媒
体へ入射させて前記保護板の前記記録層と反対側の面に
おいて全反射させると共に、物体光光束として前記マス
クを通して該記録媒体へコヒーレント光束を入射させ、
該参照光束と物体光束とにより形成される干渉縞を前記
記録層内に記録することを特徴とする全反射ホログラム
を用いた露光方法。
【請求項２】前記マスクに代えて該マスクと同一位置に
第２の記録媒体を配置し、前記干渉縞が記録された記録
媒体に前記ホログラム作成時の参照光と共役な光束を照
射し、該共役光束を該記録媒体保護板の前記記録層と反
対側の面において全反射させ、該ホログラム記録媒体に
よって生成される像を前記第２記録媒体上に転写するこ
とを特徴とする請求項１記載の全反射ホログラムを用い
た露光方法。
【請求項３】支持基板上に設けられたホログラム記録層
と、該記録層の前記支持基板と反対側に密着して設けら
れホログラムの形成時の参照光及び再生光に対して透明
で平面性の良い保護板とを有し、該保護板のホログラム
記録層に接していない側の面において参照光及び再生光
を全反射させることのできるホログラム記録媒体。
【請求項４】支持基板上に設けられたホログラム記録層
と、該記録層の前記支持基板と反対側に密着して設けら
れホログラムの形成時の参照光及び再生光に対して透明
な保護板と、該保護板のホログラム記録層に接していな
い面に設けられた反射防止膜とを有し、該反射防止膜の
前記保護板に接していない側の面において参照光及び再
生光を全反射させることのできるホログラム記録媒体。