JPH06250007A - ブレーズド型回折格子の製造方法 - Google Patents
ブレーズド型回折格子の製造方法Info
- Publication number
- JPH06250007A JPH06250007A JP3714293A JP3714293A JPH06250007A JP H06250007 A JPH06250007 A JP H06250007A JP 3714293 A JP3714293 A JP 3714293A JP 3714293 A JP3714293 A JP 3714293A JP H06250007 A JPH06250007 A JP H06250007A
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- resist
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ブレーズ角の大きいＢＨＧを製作する新規な
方法を提供する。 【構成】 石英などの無機材料基板上にＡｕ、Ｃｒなど
の金属層、レジスト層を順に形成したものにホログラフ
ィック露光法でレジストパターンを製作する工程と、該
レジストパターンを適当なエッチングガスを用いたイオ
ンビ−ムエッチングにより断面形状が矩形状のＡｕある
いはＣｒなどの金属パターンに転写する工程と、該金属
層に転写されたパターンをエッチングマスクとしてパタ
ーン配列の斜め上方から金属に対して基板のエッチレー
トが大きなガスにより金属パターンが消失するまでイオ
ンビームエッチングを行う工程とからなる。
方法を提供する。 【構成】 石英などの無機材料基板上にＡｕ、Ｃｒなど
の金属層、レジスト層を順に形成したものにホログラフ
ィック露光法でレジストパターンを製作する工程と、該
レジストパターンを適当なエッチングガスを用いたイオ
ンビ−ムエッチングにより断面形状が矩形状のＡｕある
いはＣｒなどの金属パターンに転写する工程と、該金属
層に転写されたパターンをエッチングマスクとしてパタ
ーン配列の斜め上方から金属に対して基板のエッチレー
トが大きなガスにより金属パターンが消失するまでイオ
ンビームエッチングを行う工程とからなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、石英やガラス等の無機
材料基板上に直接刻線を行なうブレーズド型回折格子
（以下ＢＨＧという）の製造方法に関する。
材料基板上に直接刻線を行なうブレーズド型回折格子
（以下ＢＨＧという）の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、石英やガラス等の無機材料基
板上に直接刻線を行ったＢＨＧを製作することは試みら
れており、その代表的な製造方法は次の通りである。
板上に直接刻線を行ったＢＨＧを製作することは試みら
れており、その代表的な製造方法は次の通りである。
【０００３】すなわち、先ず光学研磨した基板上にフォ
トレジストを塗布し、ホログラフイック露光法で２光束
干渉縞をフォトレジストに露光し現像を行い、正弦半波
状のレジストパターンを形成する。その後、そのパター
ンをマスクとして斜め上方からイオンビームエッチング
を行いＢＨＧを製作するというものである。
トレジストを塗布し、ホログラフイック露光法で２光束
干渉縞をフォトレジストに露光し現像を行い、正弦半波
状のレジストパターンを形成する。その後、そのパター
ンをマスクとして斜め上方からイオンビームエッチング
を行いＢＨＧを製作するというものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法では、ホログラフイック露光を行う際、露光中にお
ける振動幅や空気のゆらぎ等の影響により、干渉縞のコ
ントラストが悪くなり、アスペクト比（パターン高さ／
周期）の大きなパターンを製作することは困難であっ
た。そのため、斜め方向から大きな角度でエッチングす
る際、レジストパターンの影のできる面積が少なく、山
の高い（ブレーズ角の大きい）ＢＨＧを製作することは
困難であった。
方法では、ホログラフイック露光を行う際、露光中にお
ける振動幅や空気のゆらぎ等の影響により、干渉縞のコ
ントラストが悪くなり、アスペクト比（パターン高さ／
周期）の大きなパターンを製作することは困難であっ
た。そのため、斜め方向から大きな角度でエッチングす
る際、レジストパターンの影のできる面積が少なく、山
の高い（ブレーズ角の大きい）ＢＨＧを製作することは
困難であった。
【０００５】また、斜め上方からのイオンビームエッチ
ングのエッチングマスクに、ホログラフィック露光法で
製作したレジストパターンを使うのは、レジストパター
ンは正弦波状でありイオンビームの入射角がレジスト面
の位置で異なるため、レジストの減少率が一定でなく、
反射面の平面性を保つのが困難となり、更に迷光も多か
った。
ングのエッチングマスクに、ホログラフィック露光法で
製作したレジストパターンを使うのは、レジストパター
ンは正弦波状でありイオンビームの入射角がレジスト面
の位置で異なるため、レジストの減少率が一定でなく、
反射面の平面性を保つのが困難となり、更に迷光も多か
った。
【０００６】そこで、本発明は、かかる課題を解決し、
ブレーズ角の大きいＢＨＧを製作する新規な方法を提供
することを目的とする。
ブレーズ角の大きいＢＨＧを製作する新規な方法を提供
することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本件発明者は鋭意検討し
た結果、基板とレジストの間に金属層を形成させ、イオ
ンビームエッチングによりレジストパターンをアスペク
ト比の大きい断面形状が矩形状の金属パターンに置き換
えることにより、上記課題を解決することを見出だし、
本発明をなすに至った。
た結果、基板とレジストの間に金属層を形成させ、イオ
ンビームエッチングによりレジストパターンをアスペク
ト比の大きい断面形状が矩形状の金属パターンに置き換
えることにより、上記課題を解決することを見出だし、
本発明をなすに至った。
【０００８】すなわち、本発明は、無機材料基板上に金
属層、レジスト層を順に形成したものにホログラフィッ
ク露光法でレジストパターンを製作する工程と、該レジ
ストパターンをイオンビ−ムエッチングにより断面形状
が矩形状の金属パターンに転写する工程と、該金属層に
転写されたパターンをエッチングマスクとしてパターン
配列の斜め上方から金属に対して基板のエッチレートが
大きなガスにより金属パターンが消失するまでイオンビ
ームエッチングを行う工程とからなるブレーズド型回折
格子の製造方法である。
属層、レジスト層を順に形成したものにホログラフィッ
ク露光法でレジストパターンを製作する工程と、該レジ
ストパターンをイオンビ−ムエッチングにより断面形状
が矩形状の金属パターンに転写する工程と、該金属層に
転写されたパターンをエッチングマスクとしてパターン
配列の斜め上方から金属に対して基板のエッチレートが
大きなガスにより金属パターンが消失するまでイオンビ
ームエッチングを行う工程とからなるブレーズド型回折
格子の製造方法である。
【０００９】ここで、無機材料基板とは、石英、ガラ
ス、ＳｉＣを挙げることができるが、これらに限定され
ない。
ス、ＳｉＣを挙げることができるが、これらに限定され
ない。
【００１０】金属層は、例えば、Ａｕ，Ｃｒ，Ｎｉ，
Ｗ，Ｍｏ，Ａｇ等を用いることが可能である。金属層の
厚さＴは一般にブレーズ角をΘB 、周期をｄ、デューテ
ィー比をＤとすると、最低ｄ×（１−Ｄ）×tan ΘB 以
上が必要であり、実際には、この値の１．２倍くらいの
値が望ましい。
Ｗ，Ｍｏ，Ａｇ等を用いることが可能である。金属層の
厚さＴは一般にブレーズ角をΘB 、周期をｄ、デューテ
ィー比をＤとすると、最低ｄ×（１−Ｄ）×tan ΘB 以
上が必要であり、実際には、この値の１．２倍くらいの
値が望ましい。
【００１１】レジスト層は、例えば東京応化社製ＯＦＰ
Ｒ５０００を使用することができるが、これに限定され
ない。またレジスト層の厚さは一般に選択比をＳとする
と、最低Ｔ／Ｓ以上が必要であり、実際にはこの値の
１．５倍くらいの値が望ましい。例えば、ブレーズ角３
３°、６００本／mmのＢＨＧを製作する場合、金属層の
厚さを１９００オングストローム、レジスト層の厚さを
１８００オングストローム程度にすればよい。
Ｒ５０００を使用することができるが、これに限定され
ない。またレジスト層の厚さは一般に選択比をＳとする
と、最低Ｔ／Ｓ以上が必要であり、実際にはこの値の
１．５倍くらいの値が望ましい。例えば、ブレーズ角３
３°、６００本／mmのＢＨＧを製作する場合、金属層の
厚さを１９００オングストローム、レジスト層の厚さを
１８００オングストローム程度にすればよい。
【００１２】ホログラフィック露光は、公知の手法、す
なわち２光束干渉による干渉縞の焼き付け及び現像処理
によって行う。ホログラフィック露光の光源は、Ｈｅ−
Ｃｄレーザ光を挙げることができるが、これに限定され
ない。。
なわち２光束干渉による干渉縞の焼き付け及び現像処理
によって行う。ホログラフィック露光の光源は、Ｈｅ−
Ｃｄレーザ光を挙げることができるが、これに限定され
ない。。
【００１３】レジストパターンを金属パターンに転写す
るためのイオンビ−ムエッチングに用いるエッチングガ
スは、金属層の種類によって最適なものが選ばれ、例え
ば、Ａｕ層のときはＣＣｌ2 Ｆ2 あるいは（ＣＣｌ2 Ｆ
2 ＋Ａｒ）混合ガスを、Ｃｒ層のときはＣｌ2 、ＨＣ
ｌ、ＢＣｌ3 、ＣＣｌ4 等の塩素ガスを用いる。
るためのイオンビ−ムエッチングに用いるエッチングガ
スは、金属層の種類によって最適なものが選ばれ、例え
ば、Ａｕ層のときはＣＣｌ2 Ｆ2 あるいは（ＣＣｌ2 Ｆ
2 ＋Ａｒ）混合ガスを、Ｃｒ層のときはＣｌ2 、ＨＣ
ｌ、ＢＣｌ3 、ＣＣｌ4 等の塩素ガスを用いる。
【００１４】また、最終工程で行うイオンビ−ムエッチ
ングに用いるエッチングガスは、金属に対して基板のエ
ッチレートが大きなガスならば何でも良く、例えば、Ｃ
Ｆ4とＡｒの混合ガスを用いる。
ングに用いるエッチングガスは、金属に対して基板のエ
ッチレートが大きなガスならば何でも良く、例えば、Ｃ
Ｆ4とＡｒの混合ガスを用いる。
【００１５】
【作用】イオンビーム入射角：０度、エッチングガス：
（ＣＣｌ2 Ｆ2 ＋Ａｒ）混合ガス、真空度：１．４×１
０-4 Torr 、加速電圧：５００ｅＶの条件でイオンビー
ムエッチングを行い、イオン電流密度で規格化したフォ
トレジスト（ここでは、東京応化社製ＯＦＰＲ５０００
を用いた）及びＡｕのエッチング速度との関係を測定し
（図１）、レジストに対するＡｕの選択比を計算した
（図２）。
（ＣＣｌ2 Ｆ2 ＋Ａｒ）混合ガス、真空度：１．４×１
０-4 Torr 、加速電圧：５００ｅＶの条件でイオンビー
ムエッチングを行い、イオン電流密度で規格化したフォ
トレジスト（ここでは、東京応化社製ＯＦＰＲ５０００
を用いた）及びＡｕのエッチング速度との関係を測定し
（図１）、レジストに対するＡｕの選択比を計算した
（図２）。
【００１６】図２の結果から、Ａｒ１００％の場合の選
択比は１．３即ちレジスト層が１削られる間にＡｕ層は
１．３だけ削られる。これに対してＣＣｌ2 Ｆ2 １００
％では選択比は２．３程度で混合ガスに対するＡｒの比
率を８０％位まで増しても、選択比はＣＣｌ2 Ｆ2 １０
０％の場合と殆ど変わらない。従ってＣＣｌ2 Ｆ2 単独
或いはＡｒを混合したエッチングガスを使うことで、Ａ
ｒ単独よりも２．３／１．３＝１．８倍位深い溝を刻設
することができる。
択比は１．３即ちレジスト層が１削られる間にＡｕ層は
１．３だけ削られる。これに対してＣＣｌ2 Ｆ2 １００
％では選択比は２．３程度で混合ガスに対するＡｒの比
率を８０％位まで増しても、選択比はＣＣｌ2 Ｆ2 １０
０％の場合と殆ど変わらない。従ってＣＣｌ2 Ｆ2 単独
或いはＡｒを混合したエッチングガスを使うことで、Ａ
ｒ単独よりも２．３／１．３＝１．８倍位深い溝を刻設
することができる。
【００１７】Ａｒを混合することは選択比をより向上さ
せる点では意味がないが、Ａｒを混ぜることでエッチン
グされた格子面が平滑になる清浄作用が得られる。ＣＣ
ｌ2Ｆ2 単独ではエッチング後の格子溝の底面等の荒れ
が目立つがＡｒを混入することでこの荒れが防がれる。
また、エッチングガスにＡｒを混合させているため、ガ
ス中に含まれるカーボンがエッチング中に堆積するのを
Ａｒのスパッタリング効果で防止することができる。
せる点では意味がないが、Ａｒを混ぜることでエッチン
グされた格子面が平滑になる清浄作用が得られる。ＣＣ
ｌ2Ｆ2 単独ではエッチング後の格子溝の底面等の荒れ
が目立つがＡｒを混入することでこの荒れが防がれる。
また、エッチングガスにＡｒを混合させているため、ガ
ス中に含まれるカーボンがエッチング中に堆積するのを
Ａｒのスパッタリング効果で防止することができる。
【００１８】更にＣＣｌ2 Ｆ2 のエッチング作用はＡｒ
と異なり単なる衝突による作用の他化学反応性も関係し
ているので、衝突作用によるエッチングでは或る程度斜
入射の場合エッチングレートが最大となるが、ＣＣｌ2
Ｆ2 では入射方向によるエッチングレートの変化は殆ど
ないので、イオンの照射方向に一様にエッチングが進行
し、刻線断面の変形が生じない。
と異なり単なる衝突による作用の他化学反応性も関係し
ているので、衝突作用によるエッチングでは或る程度斜
入射の場合エッチングレートが最大となるが、ＣＣｌ2
Ｆ2 では入射方向によるエッチングレートの変化は殆ど
ないので、イオンの照射方向に一様にエッチングが進行
し、刻線断面の変形が生じない。
【００１９】
【実施例】本発明によるＢＨＧの製作方法を図３に示
す。
す。
【００２０】（１）先ず石英基板１を容易し、その表面
を光学研磨する。その上にＡｕ層２を厚さ１９００オン
グストロームに蒸着する。更にその上にフォトレジスト
（ＯＦＰＲ５０００）３を膜厚１８００オングストロー
ムにスピンコートし、９０℃、３０分ベーキングする。
この状態が図３（ａ）である。
を光学研磨する。その上にＡｕ層２を厚さ１９００オン
グストロームに蒸着する。更にその上にフォトレジスト
（ＯＦＰＲ５０００）３を膜厚１８００オングストロー
ムにスピンコートし、９０℃、３０分ベーキングする。
この状態が図３（ａ）である。
【００２１】（２）次にホログラフィック露光を行う。
すなわち、平面波を２方向から照射し、レジスト３上で
干渉縞を形成することにより、レジスト層３内に断面の
露光密度が正弦波状である平行線状の潜像を形成する。
ここでは露光光として、Ｈｅ−Ｃｄレーザ光（波長４４
１．６ｎｍ）を使用し、６００本／ｍｍの平行線パター
ンを作成する。露光後、ＮＭＤ３で現像を行うことによ
り、断面正弦半波状のレジストマスクが残される。この
状態が図３（ｂ）である。
すなわち、平面波を２方向から照射し、レジスト３上で
干渉縞を形成することにより、レジスト層３内に断面の
露光密度が正弦波状である平行線状の潜像を形成する。
ここでは露光光として、Ｈｅ−Ｃｄレーザ光（波長４４
１．６ｎｍ）を使用し、６００本／ｍｍの平行線パター
ンを作成する。露光後、ＮＭＤ３で現像を行うことによ
り、断面正弦半波状のレジストマスクが残される。この
状態が図３（ｂ）である。
【００２２】（３）これに基板面に垂直（入射角０）で
イオンビームエッチングを行う。エッチングガスはＡｒ
／（ＣＣｌ2 Ｆ2 ＋Ａｒ）＝６０％、真空度１．４×１
０-4Torr 、加速電圧５００ｅＶ、エッチング時間５．
５分である。なお、残存したレジストはプラズマアッシ
ャにより除去した。この状態が図３（ｃ）である。
イオンビームエッチングを行う。エッチングガスはＡｒ
／（ＣＣｌ2 Ｆ2 ＋Ａｒ）＝６０％、真空度１．４×１
０-4Torr 、加速電圧５００ｅＶ、エッチング時間５．
５分である。なお、残存したレジストはプラズマアッシ
ャにより除去した。この状態が図３（ｃ）である。
【００２３】（４）さらに、これに基板１に垂直な方向
から５７°基板１の方に傾斜した方向から、Ａｕが消失
するまでイオンビームエッチングを行う。エッチングガ
スはＡｒ／（ＣＦ4 ＋Ａｒ）＝６０％、真空度１．４×
１０-4 Torr 、加速電圧５００ｅＶ、エッチング時間２
１分である。この結果、ブレーズ角３３°の６００本／
mmのＢＨＧを製作することができた（図３（ｄ））。
から５７°基板１の方に傾斜した方向から、Ａｕが消失
するまでイオンビームエッチングを行う。エッチングガ
スはＡｒ／（ＣＦ4 ＋Ａｒ）＝６０％、真空度１．４×
１０-4 Torr 、加速電圧５００ｅＶ、エッチング時間２
１分である。この結果、ブレーズ角３３°の６００本／
mmのＢＨＧを製作することができた（図３（ｄ））。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、レジストと基板の間に
適当な金属層を形成し、イオンビームエッチングを行っ
ているので、従来と比較して山の高い（ブレーズ角の大
きい）基板に直接刻線したＢＨＧを製作することができ
る。
適当な金属層を形成し、イオンビームエッチングを行っ
ているので、従来と比較して山の高い（ブレーズ角の大
きい）基板に直接刻線したＢＨＧを製作することができ
る。
【００２５】また、エッチングガスにＡｒを混合させて
いるため、ガス中に含まれるカーボンがエッチング中に
堆積するのをＡｒのスパッタリング効果で防止すること
ができる。
いるため、ガス中に含まれるカーボンがエッチング中に
堆積するのをＡｒのスパッタリング効果で防止すること
ができる。
【００２６】更に、斜め上方からのイオンビームエッチ
ングのエッチングマスクとして、断面形状が矩形状のマ
スクを製作できるので、反射面の平面性を保つことがで
き、迷光も減少できる。
ングのエッチングマスクとして、断面形状が矩形状のマ
スクを製作できるので、反射面の平面性を保つことがで
き、迷光も減少できる。
【図１】（ＣＣｌ2 Ｆ2 ＋Ａｒ）混合ガスを用いた反応
性イオンビームエッチングにおける、混合ガス中のＡｒ
含有量と、イオン電流密度で規格化したフォトレジスト
及びＡｕのエッチング速度との関係のグラフ。
性イオンビームエッチングにおける、混合ガス中のＡｒ
含有量と、イオン電流密度で規格化したフォトレジスト
及びＡｕのエッチング速度との関係のグラフ。
【図２】図１のデータを、選択比を縦軸にプロットし直
したグラフ。
したグラフ。
【図３】本発明の一実施例である、ブレーズド型回折格
子を作成する工程の説明図。
子を作成する工程の説明図。
１…基板 ２…Ａｕ層 ３…フォトレジスト
Claims (1)
- 【請求項１】 無機材料基板上に金属層、レジスト層を
順に形成したものにホログラフィック露光法でレジスト
パターンを製作する工程と、該レジストパターンをイオ
ンビ−ムエッチングにより断面形状が矩形状の金属パタ
ーンに転写する工程と、該金属層に転写されたパターン
をエッチングマスクとしてパターン配列の斜め上方から
金属に対して基板のエッチレートが大きなガスにより金
属パターンが消失するまでイオンビームエッチングを行
う工程とからなるブレーズド型回折格子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3714293A JPH06250007A (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | ブレーズド型回折格子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3714293A JPH06250007A (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | ブレーズド型回折格子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06250007A true JPH06250007A (ja) | 1994-09-09 |
Family
ID=12489371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3714293A Pending JPH06250007A (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | ブレーズド型回折格子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06250007A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103901515A (zh) * | 2012-12-25 | 2014-07-02 | 重庆文理学院 | 一种532纳米波段的矩形石英双偏振闪耀光栅 |
| JP2019095494A (ja) * | 2017-11-20 | 2019-06-20 | 株式会社ジェイテックコーポレーション | ブレーズド回折格子及びその製造方法 |
| WO2021031106A1 (zh) * | 2019-08-16 | 2021-02-25 | 诚瑞光学(常州)股份有限公司 | 表面浮雕光栅结构的制作方法 |
-
1993
- 1993-02-26 JP JP3714293A patent/JPH06250007A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103901515A (zh) * | 2012-12-25 | 2014-07-02 | 重庆文理学院 | 一种532纳米波段的矩形石英双偏振闪耀光栅 |
| JP2019095494A (ja) * | 2017-11-20 | 2019-06-20 | 株式会社ジェイテックコーポレーション | ブレーズド回折格子及びその製造方法 |
| WO2021031106A1 (zh) * | 2019-08-16 | 2021-02-25 | 诚瑞光学(常州)股份有限公司 | 表面浮雕光栅结构的制作方法 |
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