JPH07104590B2 - Transmittance modulation type photomask, its manufacturing method and diffraction grating manufacturing method using the same - Google Patents

Transmittance modulation type photomask, its manufacturing method and diffraction grating manufacturing method using the same

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JPH07104590B2
JPH07104590B2 JP31029087A JP31029087A JPH07104590B2 JP H07104590 B2 JPH07104590 B2 JP H07104590B2 JP 31029087 A JP31029087 A JP 31029087A JP 31029087 A JP31029087 A JP 31029087A JP H07104590 B2 JPH07104590 B2 JP H07104590B2
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  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、光線透過率が回折格子のパターンに沿って
立体的に形成されるフォトマスクと、これを使用し公知
のフォトレジストを用いる製造方法によって回折格子を
得る回折格子の製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a photomask in which light transmittance is three-dimensionally formed along a pattern of a diffraction grating, and manufacturing using the photomask using a known photoresist. The present invention relates to a method of manufacturing a diffraction grating which obtains the diffraction grating by a method.

[従来の技術] ブレーズ形状を有するレリーフ型格子の製法としては、
例えば次の方法が知られている。
[Prior Art] As a method of manufacturing a relief type grating having a blaze shape,
For example, the following method is known.

a.基板を直接ルーリングエンジンを用いて切削加工する
方法 b.エレクトロン・ビームを使用し、そのドーズ(dose)
を変化することにより基板上のレジストに直接描画する
方法(例えばT.Fujita et al.,Opt.Lett.,第7巻第12号
第578頁,1982年12月号参照) c.基板上にフォトレジストを塗布し、マスクを介して露
光することにより周期的なレジストパターンを作成し、
該レジストパターンをマスクとして不活性又は活性イオ
ンビームにより斜めエッチングを施して形成する方法
(例えば前掲T.Aoyagi et al.,Appl.Phys.Letter第29巻
第5号第303頁,1976年9月参照) d.非対称二光束干渉露光法により薄いレジストを露光・
現像することにより直接ブレーズ状回折格子を得る方法
(例えばG.Schmahl et al.,in Progress in Optics,E.W
olf発行,North−Holland,Amsterdam,14,第195頁,1976年
参照) [発明が解決しようとする問題点] 上記aの方法においては、回折格子の製作に時間がかか
り高価となってしまう。
a. Method of cutting the substrate directly with a ruling engine b. Using electron beam and its dose
By directly writing on the resist on the substrate by changing the value (see, for example, T. Fujita et al., Opt. Lett., Vol. 7, No. 12, page 578, December 1982) c. Apply a photoresist and create a periodic resist pattern by exposing through a mask,
A method of forming by performing oblique etching with an inert or active ion beam using the resist pattern as a mask (for example, T. Aoyagi et al., Appl. Phys. Letter 29, No. 5, p. 303, September 1976). D) Exposing a thin resist by the asymmetric two-beam interference exposure method.
A method of directly obtaining a blazed diffraction grating by developing (eg G. Schmahl et al., In Progress in Optics, EW
olf issue, North-Holland, Amsterdam, 14, p. 195, 1976) [Problems to be solved by the invention] In the method of the above-mentioned a, it takes a long time and expensive to manufacture a diffraction grating.

上記bの方法においては、ドーズを変化させるための装
置が複雑となり、装置が大型化するのみならず大面積の
描画が困難であり、小面積の回折格子しか製造が困難で
あるという欠点を有する。
The above method b has the drawbacks that the device for changing the dose becomes complicated, the device becomes large, and it is difficult to draw a large area, and it is difficult to manufacture only a diffraction grating having a small area. .

上記cの方法は上記bと同様に装置が複雑であり、大型
化するために高価になってしまうという欠点を有する。
The method of the above-mentioned c has a drawback that the apparatus is complicated as in the case of the above-mentioned b and becomes expensive due to the increase in size.

一方、上記dの製造法は上記bに比し比較的簡単な装置
で広面積の回折格子の製作が可能であるが、生産性が低
いために回折格子は高価にならざるを得ない。更に回折
格子の形状に制限がある。
On the other hand, in the manufacturing method of d, a large area diffraction grating can be manufactured by a relatively simple apparatus as compared with the manufacturing method of b, but since the productivity is low, the diffraction grating is inevitably expensive. Furthermore, there are restrictions on the shape of the diffraction grating.

以上、いずれの方法も生産性が低いために回折格子は高
価にならざるを得なかった。また、上記a.〜d.の方法で
製作された形態変調型回折格子を基に金型を作り、これ
からレプリカを成形によって作ることも可能であるが、
そのプロセスが困難で煩雑であり高価なものとなってし
まう。
As described above, since the productivity is low in any of the methods, the diffraction grating has to be expensive. Further, it is also possible to make a mold based on the morphological modulation type diffraction grating manufactured by the method of a. To d., And to make a replica from this by molding,
The process is difficult, cumbersome and expensive.

この発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、安価で
大量生産が可能な種々のブレーズ状形状を有する形態変
調型回折格子を提供することを主たる目的とする。ま
た、このための透過率変調型のフォトマスクを提供する
ことを目的としている。更に本発明の別の目的は該フォ
トマスクを用いた他の型(屈折率変調型)の回折格子を
提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and a main object of the present invention is to provide a form-modulation type diffraction grating having various blazed shapes that is inexpensive and can be mass-produced. Another object is to provide a transmittance modulation type photomask for this purpose. Still another object of the present invention is to provide another type (refractive index modulation type) diffraction grating using the photomask.

[問題点を解決するための手段および作用] このため、この発明では、フォトマスクとして形態変調
型(レリーフ型)の回折格子を用意し、この回折格子の
形態変調面がわ(以下格子側という)に上記形態変調型
回折格子の基板とほぼ同じ屈折率を有する光吸収剤の層
をコーティングしてフォトマスクを形成する。そして、
このフォトマスクを使用して一回の露光によって形態変
調型回折格子を製作する。
[Means and Actions for Solving Problems] Therefore, in the present invention, a morphological modulation type (relief type) diffraction grating is prepared as a photomask, and the morphological modulation surface of the diffraction grating is referred to as a grating side. ) Is coated with a layer of a light absorber having substantially the same refractive index as that of the substrate of the above-mentioned morphology modulation type diffraction grating to form a photomask. And
Using this photomask, a form-modulation type diffraction grating is manufactured by one exposure.

したがって、製造プロセスが単純化されるとともに、大
量生産が可能になる。
Therefore, the manufacturing process is simplified and mass production is possible.

[実施例] 本発明のフォトマスクは、第1図に示されるように、透
明材質のブレーズ状回折格子2と光吸収剤を含有した材
料よりなるブレーズ状回折格子4とからなり、上述の回
折格子が互いに格子面を介して嵌合した構造を形成して
いる透過率変調型フォトマスクである。
Example As shown in FIG. 1, the photomask of the present invention comprises a blaze-shaped diffraction grating 2 made of a transparent material and a blaze-shaped diffraction grating 4 made of a material containing a light absorber. It is a transmittance modulation type photomask in which gratings form a structure in which they are fitted to each other via the grating surfaces.

一般に光吸収剤を含有した層の厚さと光透過率Tとの関
係は第3図に示すように次の関係を有する。
Generally, the relationship between the thickness of the layer containing the light absorber and the light transmittance T has the following relationship as shown in FIG.

log(1/T)∝厚さ したがって、第1図に示されるように構成された透過率
変調型フォトマスクは、第4図に示されるように元の回
折格子のパターンに沿って光透過率が鋸歯状に変化する
フォトマスクを形成することになる。
log (1 / T) ∝thickness Therefore, the transmittance-modulated photomask constructed as shown in FIG. 1 has a light transmittance along the original diffraction grating pattern as shown in FIG. Will form a photomask that changes into a sawtooth shape.

以下、本発明のフォトマスクの好適な製法について述べ
る。
The preferred method for producing the photomask of the present invention will be described below.

第2図は、例えばパイレックスガラスの基板2の一面
に、ルーリングエンジン等によってブレーズ状の格子面
3を形成した元のブレーズ状回折格子1の一部を拡大し
て示した断面図である。この基板2を構成する材料は紫
外線等の光線を透過するものであれば何でもよい。ま
た、回折格子面を形成する方法としても特に制限はな
く、ルーリングエンジンによる切削の他に、上記従来の
技術に示す他の方法で形成してもかまわない。
FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a part of the original blazed diffraction grating 1 in which a blazed grating surface 3 is formed on a surface of a substrate 2 of Pyrex glass by a ruling engine or the like. The material forming the substrate 2 may be any material as long as it can transmit light rays such as ultraviolet rays. Further, the method of forming the diffraction grating surface is not particularly limited, and may be formed by any other method shown in the above-mentioned conventional technique in addition to the cutting by the ruling engine.

例えば、(1)エレクトロン・ビーム、イオンビーム・
レーザビーム、X線ビーム等の各種ビームを使用し、そ
のドーズを変化させることにより基板上のレジストに直
接描画して回折格子面を形成する方法、(2)基板上に
任意の方法でレジストパターンを形成後、該レジストパ
ターンをマスクとして上記各種ビームを作用させ、斜め
エッチングを施して回折格子面を形成する方法、(3)
平行光と斜めからの入射光による組合せ又は平行光と発
散光の組合せ等による非対称二光束干渉露光法により直
接ブレーズ状回折格子面を形成する方法が挙げられる。
For example, (1) electron beam, ion beam
A method of forming a diffraction grating surface by directly drawing on a resist on a substrate by changing the dose using various beams such as a laser beam and an X-ray beam, and (2) a resist pattern on the substrate by an arbitrary method. After the formation of the resist pattern, the resist pattern is used as a mask to cause the various beams to act, and oblique etching is performed to form a diffraction grating surface, (3)
There is a method of directly forming a blazed diffraction grating surface by an asymmetric two-beam interference exposure method by a combination of parallel light and obliquely incident light or a combination of parallel light and divergent light.

ここで、一般にフォトレジストは耐光性、耐湿性、機械
的強度の物性が劣る場合が多い。
Here, in general, photoresists are often inferior in light resistance, moisture resistance, and mechanical properties such as mechanical strength.

従って、上記の元の回折格子面を形成する際には、フォ
トマスクとしての実用的な耐久性を有する基材の上に上
記の回折格子面を形成させ、しかる後にプラズマエッチ
ング法、スパッタエッチング法、反応性イオンビームエ
ッチング法等の任意のドライエッチング法によりフォト
レジストよりなる回折格子面をエッチングし、耐久性を
有する材料面に転写することが好ましい。耐久性を有す
る基材としてはエッチングに適した材料より任意に選択
できる。ガラス基板上に光吸収剤を含むか又は含まない
任意の高分子材料をコーティング等の手法で設けたもの
は、酸素プラズマにより容易にエッチングされるので好
適に用いられる。
Therefore, when forming the above-mentioned original diffraction grating surface, the above-mentioned diffraction grating surface is formed on a substrate having practical durability as a photomask, and then the plasma etching method or sputter etching method is used. It is preferable to etch the diffraction grating surface made of photoresist by an arbitrary dry etching method such as a reactive ion beam etching method and transfer it to a durable material surface. The base material having durability can be arbitrarily selected from materials suitable for etching. A glass substrate provided with an arbitrary polymer material containing or not containing a light absorber by a technique such as coating is preferably used because it is easily etched by oxygen plasma.

次に、第1図に示すように、基板2の屈折率Nとほぼ等
しい屈折率nを有する光吸収剤又はそれを含有する組成
物4を基板2のブレーズ状の格子面3上に、その面4′
が基板2の面2′と平行になるようにコートする。この
光吸収剤の層4は、所望の光吸収剤を有する材料より構
成され、例えば、2,2−ジヒドロキシ−4−メトキシベ
ンゾフェノン等の紫外線吸収剤を適切なバインダー樹脂
に含有させた形で塗布される。ここで適切なバインダー
樹脂としては、その屈折率nが透明基板2の屈折率Nと
ほぼ同じになることが重要である。屈折率差が0.01以下
なら実際上は問題はないが、好ましくは屈折率差が0.00
1以下とするのがよい。屈折率差が上記範囲を越えて増
大すると、元の回折格子1と光吸収剤層4との界面3に
おいて、光が回折するため精度の良い回折格子を得るこ
とが困難となる。
Next, as shown in FIG. 1, a light absorber having a refractive index n substantially equal to the refractive index N of the substrate 2 or a composition 4 containing the same is placed on the blazed lattice surface 3 of the substrate 2. Surface 4 '
To be parallel to the surface 2'of the substrate 2. The layer 4 of the light absorbing agent is made of a material having a desired light absorbing agent, and is applied, for example, in a form in which an ultraviolet absorbing agent such as 2,2-dihydroxy-4-methoxybenzophenone is contained in a suitable binder resin. To be done. Here, as a suitable binder resin, it is important that its refractive index n is substantially the same as the refractive index N of the transparent substrate 2. If the difference in refractive index is 0.01 or less, there is no practical problem, but the difference in refractive index is preferably 0.00
It should be 1 or less. When the refractive index difference increases beyond the above range, light is diffracted at the interface 3 between the original diffraction grating 1 and the light absorber layer 4, and it becomes difficult to obtain a diffraction grating with high accuracy.

元の回折格子1と光吸収剤層4との密着性を上げること
は重要であり、この界面に任意の密着性を上昇させるた
めの処理を施すことができる。それらは各種表面処理剤
であり、また接着剤である。光吸収剤層4の付与後に熱
処理を施すことは好適である。その材料が合成樹脂であ
る場合は、その温度はガラス転移点(Tg)の近辺である
ことが好ましい。ここでガラス転移点の近辺とはTg±約
50Kの範囲を示す。該熱処理により密着性が著しく増大
する。
It is important to improve the adhesion between the original diffraction grating 1 and the light absorber layer 4, and this interface can be subjected to any treatment for increasing the adhesion. They are various surface treatment agents and adhesives. It is preferable to perform heat treatment after applying the light absorber layer 4. When the material is a synthetic resin, the temperature is preferably near the glass transition point (Tg). Here, the vicinity of the glass transition point is Tg ± about
The range of 50K is shown. The heat treatment significantly increases the adhesion.

光吸収剤並びにバインダー樹脂としては、透明性が保持
されれば、無機又は有機の任意の材料が用いられる。
As the light absorber and the binder resin, any inorganic or organic material may be used as long as the transparency is maintained.

光吸収剤層の付与方法は、コーティングによる他、真空
蒸着法等任意の力法が採用できる。
As a method for applying the light absorber layer, in addition to coating, an arbitrary force method such as a vacuum deposition method can be adopted.

フォトマスク上下面の平行性は光吸収剤付与後に例えば
研磨により達成できる。
The parallelism between the upper and lower surfaces of the photomask can be achieved by, for example, polishing after applying the light absorber.

第2図に示される元の回折格子自身が光吸収性の材料よ
り構成されている場合、コートされるべき材料は光吸収
剤を含まない透明材料でよい。該光吸収性の材料より構
成される回折格子は、例えば光吸収剤材料の上面に形成
された任意のフォトレジストよりなる回折格子の上面よ
りドライエッチング処理を行う、前述の転写方法を採用
することにより容易に得られる。
When the original diffraction grating itself shown in FIG. 2 is composed of a light-absorbing material, the material to be coated may be a transparent material containing no light-absorbing agent. For the diffraction grating composed of the light absorbing material, for example, adopt the above-mentioned transfer method in which dry etching is performed from the upper surface of the diffraction grating made of an arbitrary photoresist formed on the upper surface of the light absorbing material. Can be easily obtained by.

上記の例では、透過率変調型のフォトマスク5を形成し
ている基板2の格子面3は、断面が三角形状に形成され
ているものについて説明したが、次のような構成であっ
てもよい。
In the above example, the lattice plane 3 of the substrate 2 on which the transmittance modulation type photomask 5 is formed is described as having a triangular cross section, but the following configuration is also available. Good.

即ち、第10図に示されるように、透過率変調型のフォト
マスク20のブレーズ状回折格子は、光を透過する材質の
基板15に曲面からなる格子面16を形成して構成されいて
いる。この格子面16も上記例と同様にルーリングエンジ
ンによる切削等の任意の方法によって形成される。
That is, as shown in FIG. 10, the blazed diffraction grating of the transmittance modulation type photomask 20 is formed by forming a curved grating surface 16 on a substrate 15 made of a material that transmits light. This lattice plane 16 is also formed by an arbitrary method such as cutting with a ruling engine as in the above example.

次に、基板15の屈折率N′とほぼ同じ屈折率n′を有す
る光吸収剤17を、基板15のブレーズ状の格子面16上にそ
の面17′が基板15の面15′と平行になるようにコートす
る。そうすると、この光吸収剤17による光透過率T′は
第12図に示すように、元の回折格子のパターンに沿って
鋸歯状に変化するフォトマスクを形成することができ
る。
Next, a light absorbing agent 17 having a refractive index n'which is substantially the same as the refractive index N'of the substrate 15 is placed on the blazed lattice surface 16 of the substrate 15 so that its surface 17 'is parallel to the surface 15' of the substrate 15. Coat so that Then, as shown in FIG. 12, it is possible to form a photomask in which the light transmittance T'by the light absorbing agent 17 changes in a sawtooth shape along the original diffraction grating pattern.

次に、この透過率変調型のフォトマスクを使用し、露光
・現像することによってブレーズ状回折格子を作る製作
方法について説明する。
Next, a method of manufacturing a blazed diffraction grating by exposing and developing using this transmittance modulation type photomask will be described.

第6図に示すように、透明材質の基板6にドーズ量(露
光量)と露光現像後の残膜率が第5図に示されるような
形状となるように調整した感光性樹脂7の溶液を膜厚が
約1μmとなるようにスピンコート法により塗布乾燥し
たもの8を用意する。次に、この上に第1図に示すよう
にして形成された透過率変調型フォトマスク5を載置す
る。そして、第7図に示すようにフォトマスク5がわか
ら光9を平行に一様に適当量照射して露光する。
As shown in FIG. 6, a solution of a photosensitive resin 7 adjusted so that a dose amount (exposure amount) and a residual film rate after exposure and development are formed on a transparent substrate 6 as shown in FIG. Prepared by coating and drying 8 by spin coating so as to have a film thickness of about 1 μm. Next, a transmittance modulation type photomask 5 formed as shown in FIG. 1 is placed on this. Then, as shown in FIG. 7, the photomask 5 is exposed by exposing the light 9 in parallel and uniformly in an appropriate amount.

次に、これを現像処理すれば、第8図に示すように感光
性樹脂7が基板6上に鋸歯状7に形成されたブレーズ状
回折格子10が得られる。
Next, this is developed to obtain a blazed diffraction grating 10 in which the photosensitive resin 7 is formed in a sawtooth shape 7 on the substrate 6 as shown in FIG.

上記感光性樹脂7として透明性の材料を使用すれば、こ
のまま透過型の回折格子となる。また、第9図に示すよ
うに、この上に反射膜11を蒸着等で形成すれば反射型の
回折格子12を容易に形成することができる。
If a transparent material is used as the photosensitive resin 7, the transmission type diffraction grating is used as it is. Further, as shown in FIG. 9, a reflective diffraction grating 12 can be easily formed by forming a reflective film 11 thereon by vapor deposition or the like.

得られた回折格子は任意の表面仕上げを行うことができ
る。例えば公知の光学部品に適用される反射防止膜を付
与することができる。また、感光性樹脂7,7′が機械的
に弱い場合には、その上に保護膜として蒸着法、スパッ
タ法などの方法でSiO2、TiO2等を付ければよい。
The resulting grating can have any surface finish. For example, an antireflection film applied to a known optical component can be provided. Further, when the photosensitive resins 7 and 7 ′ are mechanically weak, SiO 2 , TiO 2 or the like may be attached thereon as a protective film by a method such as a vapor deposition method or a sputtering method.

ブレーズ状回折格子のピッチは、通常のフォトリソグラ
フィーにて行なえる例えば、1μm程度までは十分に可
能である。
The pitch of the blazed diffraction grating can be made by ordinary photolithography, for example, about 1 μm is sufficiently possible.

上述の例において、第10図で示される透過率変調型フォ
トマスクを用いた場合は、感光性樹脂として、ドーズ量
(露光量)と露光現像後の残膜率との関係が、第16図に
示されるようなリニアに変化するように調整したフォト
レジストを使用する。そうすると第8図に示された回折
格子が得られる。
In the above example, when the transmittance modulation type photomask shown in FIG. 10 is used, the relationship between the dose amount (exposure amount) and the residual film rate after exposure and development is shown in FIG. 16 as the photosensitive resin. Use a photoresist adjusted to change linearly as shown in FIG. Then, the diffraction grating shown in FIG. 8 is obtained.

以上、ブレーズ状の回折格子の作製法について述べた
が、例えば第2図のブレーズ状回折格子1に代えて第13
図で示されるサイン波状の回折格子18を用いてフォトマ
スクを作製し、以下同様な操作をすることによりサイン
波状の回折格子が得られる。
The method for producing the blazed diffraction grating has been described above. For example, instead of the blazed diffraction grating 1 shown in FIG.
A sine-wave diffraction grating is obtained by producing a photomask using the sine-wave diffraction grating 18 shown in the figure and performing the same operation thereafter.

この様に本発明に従えば任意の形状の回折格子が得られ
る。また、この回折格子のピッチ及び/又は深さは必ら
ずしも一様でなくて良いので、フレネルレンズ、ゾーン
プレートレンズ等の種々の形態変調型回折格子が得られ
る。
Thus, according to the present invention, a diffraction grating of any shape can be obtained. Further, since the pitch and / or the depth of this diffraction grating need not necessarily be uniform, various form modulation type diffraction gratings such as Fresnel lenses and zone plate lenses can be obtained.

本発明のフォトマスクを用いて、第5図の関係を示す感
光性樹脂に代えて第14図に示されるようなドーズ量(露
光量)と露光現像後の屈折率との関係を示す感光性樹脂
を用いれば、屈折率変調型の回折格子が得られる。ピッ
チ及び/又は屈折率変化が任意に選択できるという特長
は、形態変調型回折格子の場合と同様である。
Using the photomask of the present invention, the photosensitive resin showing the relationship between the dose amount (exposure amount) and the refractive index after exposure and development as shown in FIG. 14 in place of the photosensitive resin having the relationship shown in FIG. If a resin is used, a refractive index modulation type diffraction grating can be obtained. The feature that the pitch and / or the change in the refractive index can be arbitrarily selected is the same as in the case of the form modulation type diffraction grating.

以下実施例により本発明を具体的に説明する。The present invention will be specifically described below with reference to examples.

(フォトマスクの製造例) 実施例1 屈折率N=1.47を有するパイレックスガラスの基板2の
一面に、ルーリングエンジン等によってブレーズ状の格
子面3を形成する。(第2図参照) 酢酸セルロース0.87g、メチルメタクリレート/4フッ化
エチルメタクリレート共重合体0.13g、2,2−ジヒドロキ
シ−4−メトキシベンゾフェノン(紫外線吸収剤)0.01
g、DMF(ジメチルホルムアミド)20gからなる溶液を、
ピッチ6μm、深さ約1μmの第2図で示される三角状
のパイレックス性ブレーズ回折格子2上にスピンコート
した。基板2と紫外線吸収剤の層4の密着性を上げるた
めに、スピンコート後50℃で約2時間ベーキングした。
このときの膜厚は厚いところで約6μm、薄いところで
約5μmとなっており、表面は平滑であった。(第1図
参照) そして、この紫外線吸収剤4の紫外線の透過率Tは、第
3図に示すように log(1/T)∝厚さ の関係にある。
(Example of Manufacturing Photomask) Example 1 A blaze-shaped lattice plane 3 is formed on one surface of a substrate 2 of Pyrex glass having a refractive index N = 1.47 by a ruling engine or the like. (See FIG. 2) Cellulose acetate 0.87 g, methyl methacrylate / 4 fluoroethyl methacrylate copolymer 0.13 g, 2,2-dihydroxy-4-methoxybenzophenone (ultraviolet absorber) 0.01
g, a solution consisting of DMF (dimethylformamide) 20 g,
A triangular Pyrex blaze diffraction grating 2 shown in FIG. 2 having a pitch of 6 μm and a depth of about 1 μm was spin-coated. In order to improve the adhesion between the substrate 2 and the ultraviolet absorber layer 4, baking was performed at 50 ° C. for about 2 hours after spin coating.
At this time, the film thickness was about 6 μm at a thick portion and about 5 μm at a thin portion, and the surface was smooth. (See FIG. 1) Then, the transmittance T of ultraviolet rays of the ultraviolet absorbent 4 has a relationship of log (1 / T) ∝thickness as shown in FIG.

また、ガラスの屈折率は1.470で吸収剤層の屈折率は1.4
71に調整しているため、もとのガラス格子とポリマー層
間の回折はほとんど生じない。
Further, the refractive index of glass is 1.470 and the refractive index of the absorbent layer is 1.4.
Since it is adjusted to 71, almost no diffraction occurs between the original glass lattice and the polymer layer.

したがって、第1図に示されるように構成されたブレー
ズ状回折格子5は、第4図に示されるように元の回折格
子のパターンに沿って紫外線透過率が鋸歯状に変化する
フォトマスクを形成することになる。
Therefore, the blazed diffraction grating 5 configured as shown in FIG. 1 forms a photomask in which the ultraviolet transmittance changes in a sawtooth shape along the pattern of the original diffraction grating as shown in FIG. Will be done.

実施例2 石英ガラス基板等の光線透過性基板19に紫外線吸収剤2,
2′−ジヒドロキシ−3−メトキシベンゾフェノンを8
重量%含有するメチルメタクリレートとグリシジルメタ
クリレートとの共重合体の混合物をスピンコート法でコ
ート後、光架橋反応によりフォトリソグラフィー工程に
おける耐溶剤性を付与した。このコート層Aの屈折率は
1.51であった。(第15図参照) つづいてこのコート層Aの上にシプレイ社製フォトレジ
ストAZ−1400をコートしコート層Bを形成し、第15図の
実線の矢印で示したように垂直入射光と点線で示される
斜めからの入射光による2光束干渉法によってブレーズ
状の格子をパターニングした。その後、酸素プラズマエ
ッチングによりエッチングし、コート層Bのブレーズ状
格子をコート層Aに転写した。次にブレーズ状の形態を
有するコート層Aの上に、屈折率がほぼ同じである材料
(グリシジルメタクリレートの組成比を増加させ、屈折
率が1.51になるように調整したメチルメタクリレートと
グリシジルメタクリレートとの共重合体)をスピンコー
ト法により面が平らになるようにコートしたところ、光
透過率が連続的に変化した透過率変調型フォトマスクが
得られた。
Example 2 An ultraviolet absorber 2, on a light transmitting substrate 19 such as a quartz glass substrate,
8'of 2'-dihydroxy-3-methoxybenzophenone
After coating a mixture of copolymers of methyl methacrylate and glycidyl methacrylate contained by weight% by a spin coating method, solvent resistance in a photolithography process was imparted by a photocrosslinking reaction. The refractive index of this coat layer A is
It was 1.51. (Refer to FIG. 15) Subsequently, a photoresist AZ-1400 manufactured by Shipley Co., Ltd. is coated on the coat layer A to form the coat layer B. As shown by the solid arrow in FIG. The blazed grating was patterned by the two-beam interference method using the obliquely incident light shown by. Then, etching was performed by oxygen plasma etching, and the blazed lattice of the coat layer B was transferred to the coat layer A. Next, on the coating layer A having a blaze-like form, a material having almost the same refractive index (a composition ratio of glycidyl methacrylate was increased to adjust the refractive index to 1.51 Copolymer) was coated by a spin coating method so that the surface became flat, and a transmittance-modulated photomask in which the light transmittance was continuously changed was obtained.

実施例3 実施例2において、コート層Bとして、フォトリソグラ
フィーでの露光量と残膜率が第16図の関係を満足するよ
うに調整したフォトレジストを用いて、露光量を調整し
ながら、レーザビームを照射し、第10図のような形状
で、ピッチが6μmのブレーズ状のグレーティングをパ
ターンニングした。続いて酸素プラズマエッチングによ
り、ピッチ6μm、高さ1μmのブレーズグレーティン
グを転写し、さらに続いて実施例2と同様の操作によっ
てフォトマスクを作製した。
Example 3 In Example 2, as the coating layer B, using a photoresist adjusted so that the exposure amount in photolithography and the residual film rate satisfy the relationship of FIG. A beam was irradiated to pattern a blazed grating having a shape as shown in FIG. 10 and a pitch of 6 μm. Subsequently, by oxygen plasma etching, a blazed grating having a pitch of 6 μm and a height of 1 μm was transferred, and subsequently, a photomask was manufactured by the same operation as in Example 2.

このフォトマスクの紫外線透過率を測定したところ、第
12図に示されたような透過率変調型のフォトマスクであ
ることが確認された。
When the ultraviolet transmittance of this photomask was measured,
It was confirmed that the photomask was a transmittance modulation type photomask as shown in FIG.

(回折格子の製造例) 実施例4 ガラス基板上に、露光量と露光後の膜厚との関係が比例
関係にある感光性樹脂組成物(メタクリル酸の2−ブテ
ニルエステルとメタクリル酸メチルエステルの共重合体
及びm−ベンゾイルベンゾフェノンよりなる)を約3μ
mにコートし乾燥した。この上に実施例3のフォトマス
クを用いて紫外線をフォトマスクの95%透過部で10j/cm
2になるように照射後、高温減圧処理をした。これによ
りピッチ6μm、高さ1μmのブレーズ状回折格子が得
られた。
(Production Example of Diffraction Grating) Example 4 A photosensitive resin composition (2-butenyl ester of methacrylic acid and methyl ester of methacrylic acid) in which the relationship between the exposure amount and the film thickness after exposure is in a proportional relationship on a glass substrate. Of a copolymer and m-benzoylbenzophenone) of about 3 μm
m and dried. On top of this, the photomask of Example 3 was used to expose ultraviolet rays to 10 j / cm at the 95% transparent portion of the photomask.
After irradiating so that it became 2 , high temperature decompression treatment was performed. As a result, a blazed diffraction grating having a pitch of 6 μm and a height of 1 μm was obtained.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明に従えば透過率分布制御型
のアナログ的なフォトマスクを形成することができ、一
度の露光のみでブレーズ形状の回折格子が基板上に簡単
に形成することができるので、製造プロセスの単純化と
相俟って大量生産の可能性をもたらすことができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a transmittance distribution control type analog photomask can be formed, and a blazed diffraction grating can be easily formed on a substrate by only one exposure. Since it can be formed, it can offer the possibility of mass production in combination with simplification of the manufacturing process.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、この発明の一実施例のブレーズ状回折格子か
らなるフォトマスクの要部拡大断面図、 第2図は、この発明に使用されるブレーズ状回折格子の
要部拡大断面図、 第3図は、第1図のフォトマスクに使用される紫外線吸
収剤の厚さと透過率の関係を示す線図、 第4図は、第1図のフォトマスクの透過率を示す線図、 第5図は、第1図のフォトマスクを介して露光される感
光性樹脂の露光量と残膜率との関係を示す線図、 第6図〜第9図は、この発明のフォトマスクを使用して
回折格子を製作するプロセスを説明するための線図、 第10図は、この発明の他の実施例のフォトマスクの要部
拡大断面図、 第11図は、第10図に示すフォトマスクに使用する紫外線
吸収剤の厚さと透過率との関係を示す線図、 第12図は、第10図に示すフォトマスクの透過率を示す線
図、 第13図は、この発明に使用されるサイン波状回折格子の
要部断面図、 第14図は、感光性樹脂の露光量と屈折率変化との関係を
示す線図、 第15図は、本発明による透過率変調型フォトマスクを作
製する際の露光方法を示す模式図、 第16図は、感光性樹脂の露光量と残膜率の関係を示す線
図である。 2……形態変調型状回折格子(透明材質) 3……ブレーズ状格子面 4……ブレーズ状回折格子(紫外線吸収剤)
FIG. 1 is an enlarged sectional view of an essential part of a photomask comprising a blazed diffraction grating according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged sectional view of an essential part of a blazed diffraction grating used in the present invention. 3 is a diagram showing the relationship between the thickness and the transmittance of the ultraviolet absorbent used in the photomask of FIG. 1, FIG. 4 is a diagram showing the transmittance of the photomask of FIG. 1, and FIG. The figure is a diagram showing the relationship between the exposure amount of the photosensitive resin exposed through the photomask of FIG. 1 and the residual film rate, and FIGS. 6 to 9 show the photomask of the present invention. FIG. 10 is a diagram for explaining a process of manufacturing a diffraction grating by using FIG. 10, FIG. 10 is an enlarged sectional view of an essential part of a photomask according to another embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a photomask shown in FIG. Diagram showing the relationship between the thickness and transmittance of the ultraviolet absorber used, Figure 12 is the photomass shown in Figure 10. FIG. 13 is a sectional view showing the main part of a sine wave diffraction grating used in the present invention, and FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the exposure amount of photosensitive resin and the change in refractive index. FIG. 15 is a schematic diagram showing an exposure method for producing a transmittance modulation type photomask according to the present invention, and FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the exposure amount of the photosensitive resin and the residual film rate. is there. 2 ... Morphological modulation type diffraction grating (transparent material) 3 ... Blazed grating surface 4 ... Blazed diffraction grating (UV absorber)

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】透明材質の形態変調型回折格子(A)と、
光吸収剤を含有した材料よりなるブレーズ状回折格子
(B)とからなり、 上記透明材質の回折格子(A)と上記光吸収剤を含有す
る回折格子(B)とが互いに格子面を介して嵌合した構
造を形成している透過率変調型フォトマスク。
1. A form-modulation diffraction grating (A) made of a transparent material,
A blazed diffraction grating (B) made of a material containing a light absorbing agent, wherein the diffraction grating (A) made of the transparent material and the diffraction grating (B) containing the light absorbing agent are disposed with their grating surfaces interposed therebetween. A transmittance modulation type photomask forming a fitted structure.
【請求項2】形態変調型回折格子(A)を構成する材料
とブレーズ状回折格子(B)を構成する材料の双方の屈
折率が略等しいことを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載のフォトマスク。
2. The refractive index of the material forming the morphology-modulating diffraction grating (A) and the material forming the blazed diffraction grating (B) are substantially equal to each other. Photo mask.
【請求項3】形態変調型回折格子(A)又はブレーズ状
回折格子(B)の断面形状が三角形状又は鋸歯状である
特許請求の範囲第1項記載のフォトマスク。
3. The photomask according to claim 1, wherein the shape-modulation diffraction grating (A) or the blazed diffraction grating (B) has a triangular or sawtooth cross-sectional shape.
【請求項4】光の透過率が回折格子のパターンに沿って
三角形状又は鋸歯状に変化している特許請求の範囲第1
項記載のフォトマスク。
4. The light transmittance according to claim 1, wherein the light transmittance changes in a triangular shape or a sawtooth shape along the pattern of the diffraction grating.
The photomask described in the item.
【請求項5】光吸収剤を含むか又は含まない透明材料の
形態変調型回折格子(A)の格子面に光吸収剤を含むか
又は含まなく(回折格子(A)において光吸収剤を含ま
ない場合は含む)、且つ上記回折格子とほぼ同じ屈折率
の透明材質の層(B)を形成することを特徴とする透過
率変調型フォトマスクの製造法。
5. A transparent material containing or not containing a light absorber, wherein the grating surface of the form-modulating diffraction grating (A) contains or does not contain a light absorber (the light absorber is contained in the diffraction grating (A)). A method of manufacturing a transmittance modulation type photomask, which comprises forming a layer (B) made of a transparent material having a refractive index substantially the same as that of the diffraction grating.
【請求項6】形態変調型回折格子(A)がリソグラフィ
ー法により形成されていることを特徴とする特許請求の
範囲第5項記載のフォトマスクの製造法。
6. The method of manufacturing a photomask according to claim 5, wherein the form-modulation diffraction grating (A) is formed by a lithography method.
【請求項7】(a)基盤上に感光性樹脂の層を形成し、 (b)この上に透明材質の形態変調型回折格子(A)
と、光吸収剤を含有した材料よりなるブレーズ状回折格
子(B)とからなり、上記透明材質の回折格子と上記光
吸収剤を含有する回折格子とが互いに格子面を介して嵌
合した構造を形成している透過率変調型フォトマスクを
密着載置し、 (c)これを露光・現像処理を行うことによる回折格子
の製造法。
7. (a) A photosensitive resin layer is formed on a substrate, and (b) a form-modulation type diffraction grating (A) made of a transparent material thereon.
And a blazed diffraction grating (B) made of a material containing a light absorber, wherein the diffraction grating made of the transparent material and the diffraction grating containing the light absorber are fitted to each other via a lattice plane. A transmittance modulation type photomask forming the above is closely mounted, and (c) a method of manufacturing a diffraction grating by exposing and developing the photomask.
【請求項8】感光性樹脂として露光量と露光現像後の残
膜率との関係が、フォトマスクとして使用する回折格子
の光吸収剤の光線透過率と厚さの関係とほぼ等しい関係
の感光性樹脂を用いる特許請求の範囲第7項記載の回折
格子の製造法。
8. A photosensitive resin in which the relationship between the exposure amount as a photosensitive resin and the residual film rate after exposure and development is substantially equal to the relationship between the light transmittance and the thickness of a light absorber of a diffraction grating used as a photomask. The method for manufacturing a diffraction grating according to claim 7, wherein a photosensitive resin is used.
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