JPH09153446A - 干渉露光装置およびそれを用いた干渉露光方法 - Google Patents

干渉露光装置およびそれを用いた干渉露光方法

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JPH09153446A
JPH09153446A JP7312914A JP31291495A JPH09153446A JP H09153446 A JPH09153446 A JP H09153446A JP 7312914 A JP7312914 A JP 7312914A JP 31291495 A JP31291495 A JP 31291495A JP H09153446 A JPH09153446 A JP H09153446A
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェハに接したプリズムを通して干渉露光を
行う際、均一な回折格子を高コントラストで露光する。 【解決手段】 プリズムの第1面と、前記プリズムの第
2、第3面とのなす角φ、φ’は、下記式(1)を満た
している。 【数8】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、干渉露光装置およ
びそれを用いた干渉露光方法に関する。
【0002】
【従来の技術】AlGaAs系の分布帰還型半導体レー
ザ(以下、「DFB−LD」)をはじめとする短波長の
DFB−LDには、一次の回折格子としてピッチΛが1
20nm以下となる回折格子が要求される。このような
ピッチの小さな回折格子を形成する方法として、図8に
示されているプリズムを介した干渉露光法がある。(な
お、通常「プリズム」とは「塊状の硝子や石英等の透明
物質でできた三角柱形状の光学部品」のことを示すこと
が多いが、本明細書中では、三角柱形状に限定せず、
「塊状の硝子や石英等の透明物質でできた種々な形の面
をもつ光学部品」のことを「プリズム」と表現する。)
すなわち、まず、図8(a)に示されるように、ホトレ
ジスト801が塗布された基板802を、キシレンなど
のホトレジストを侵さない高屈折率の液体803を介し
てプリズム804と平行に設置する。基板802とプリ
ズム804との間隔は出来るだけ狭くする。プリズム8
04(屈折率nCとする)の2面805,806を通し
て2方向から単一波長λを有するレーザ光線807,8
08を、面809の法線に対してθCの角度でそれぞれ
照射すると、レーザ光線807,808が干渉し干渉縞
を生じる。この干渉縞の明暗に応じて感光されたホトレ
ジスト801を現像することにより図8(b)に示され
るようにホトレジスト801が基板802上に所定のピ
ッチΛ(例えば約120nm)の縞状に残ることにな
る。図8(c)に示されているように縞状に残されたホ
トレジストをマスクとして基板802をエッチングし、
ピッチΛの溝を有する回折格子810を基板802の表
面に転写することが出来る。図8(b),(c)では図
面を分かりやすくする為に基板802の上に8本の縞状
のレジスト801,溝810しか描かれていないが、実
際には例えば1〜3インチ径程度のGaAs基板802
の上に120nm程度の間隔で非常に多数の縞が露光,
転写されることになる。この方法により作製される回折
格子のピッチΛは、下記式(2)で決定される。
【0003】
【数2】
【0004】露光に用いられる光源としては、特性が安
定し、可干渉性が高いHe−Cdレーザ(λ=325n
m),Arレーザ(λ=351.1,363.8nm)
等のガスレーザが用いられる。上記式(2)において0
°<θC<90°である為に、例えばλ=325nmの
He−Cdレーザを光源に用いた場合、プリズムの屈折
率をnC=1.5とすると上記の方法で作製される回折
格子のピッチΛとして最小108nmまでの回折格子が
作製できる。プリズム804を用いずに空気中で干渉露
光を行う方法の場合(上記式(2)においてnC=1.
0に相当)に作製できる最小ピッチは上記式(2)から
163nmとなり、よりピッチの小さな回折格子を作製
することが出来る点でプリズムを用いた上述の方法は優
れた方法である。特に、AlGaAs等を材料系とする
短波長のDFB−LDに対する一次の回折格子ではピッ
チΛが120nm前後の小さなものである為、プリズム
を用いた干渉露光法が必須の技術となる。
【0005】なお、図8においては下記の文献1に基づ
いて直方体形状のプリズムに関して図示したが、下記の
文献2においては、三角柱形状のプリズムが用いられて
いる。
【0006】 文献1 : OPTICS COMMUNICATIONS 第9巻,1973年,35ページ 文献2 : Applied Physics Letters 第23巻,1973年,54ページ
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前述の技術を用いた方
法は、可干渉性の高いガスレーザが光学的に作り出す干
渉パターンをそのまま転写するものであり、ピッチが非
常に均一に揃った回折格子を作製することが出来る点で
有効な方法である。しかしながら、従来の直方体形状や
三角柱形状のプリズムを用いて回折格子を作製した場
合、露光される回折格子の露光状態にモアレ状のムラが
生じたり、感光性膜に露光される回折格子パターンのコ
ントラストが悪いという問題があった。本発明の課題は
従来のプリズムを用いて露光した場合に生じる、露光状
態のムラによる回折格子の品質の低下が生じることのな
い干渉露光方法及び干渉露光装置を提供することにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項1に
記載の干渉露光装置は、感光性膜が被着された基板と、
前記感光性膜に接する第1面と、該第1面に隣接し、互
いに対向した第2、第3面とを少なくとも有するプリズ
ムと、を備え、前記プリズムの第2面及び第3面に同一
波長を有する光線をそれぞれ照射して、前記プリズムの
第1面に前記光線による干渉縞を形成し、該干渉縞のパ
ターンを前記感光性膜に転写する干渉露光装置におい
て、少なくとも前記プリズムの第2、及び第3面には、
それぞれ反射防止膜が形成されてなることを特徴とする
ものである。
【0009】本発明に係る請求項2に記載の干渉露光装
置は、感光性膜が被着された基板と、前記感光性膜に接
する第1面と、該第1面に隣接し、互いに対向した第
2、第3面とを少なくとも有するプリズムと、を備え、
前記プリズムの第2面及び第3面に同一波長を有する光
線をそれぞれ照射して、前記プリズムの第1面に前記光
線による干渉縞を形成し、該干渉縞のパターンを前記感
光性膜に転写する干渉露光装置において、前記プリズム
の第2面及び第3面に近接又は接して、前記プリズムの
第1面から離れた位置に遮光手段を配置して、プリズム
の第2、第3面に入射する光線を制限してなることを特
徴とするものである。
【0010】本発明に係る請求項3に記載の干渉露光装
置は、感光性膜が被着された基板と、前記感光性膜に接
する第1面と、該第1面に隣接し、互いに対向した第
2、第3面とを少なくとも有するプリズムと、を備え、
前記プリズムの第2面及び第3面に同一波長を有する光
線をそれぞれ照射して、前記プリズムの第1面に前記光
線による干渉縞を形成し、該干渉縞のパターンを前記感
光性膜に転写する干渉露光装置において、前記プリズム
の第2面に入射した後、前記プリズムの第3面内壁に照
射されて反射する反射光と、前記プリズムの第3面に入
射した後、前記プリズムの第2面内壁に照射されて反射
する反射光とはいずれも、それら反射光の向きが前記プ
リズムの第1面から離れる方向にすすんでなることを特
徴とするものである。
【0011】本発明に係る請求項4に記載の干渉露光装
置は、請求項2に記載の装置のうち、 少なくとも前記
プリズムの第2、及び第3面には、それぞれ反射防止膜
が形成されてなることを特徴とするものである。
【0012】本発明に係る請求項5に記載の干渉露光装
置は、請求項3に記載の装置のうち、前記プリズムの第
1、第2、及び第3面に、それぞれ反射防止膜が形成さ
れてなることを特徴とするものである。
【0013】本発明に係る請求項6に記載の干渉露光装
置は、請求項3または5に記載の装置のうち、感光性膜
が被着された基板と、前記感光性膜に接する第1面と、
該第1面に隣接し、互いに対向した第2、第3面とを少
なくとも有するプリズムと、を備え、前記プリズムの第
2面及び第3面に同一波長を有する光線をそれぞれ照射
して、前記プリズムの第1面に前記光線による干渉縞を
形成し、該干渉縞のパターンを前記感光性膜に転写する
干渉露光装置において、前記プリズムの第1面と、前記
プリズムの第2、第3面とのなす角φ、φ’が、下記式
(1)を満たしていることを特徴とするものである。
【0014】
【数3】
【0015】本発明に係る請求項7に記載の干渉露光装
置は、請求項6に記載の装置のうち、 前記プリズムの
第1面と第2面とのなす角φと、前記プリズムの第1面
と第3面とのなす角φ’とが等しいことを特徴とするも
のである。
【0016】本発明に係る請求項8に記載の干渉露光装
置は、請求項1〜7のいずれかに記載の装置のうち、前
記プリズムの第1、第2、及び第3面を除く全ての面
が、光の入反射に寄与しない粗面であることを特徴とす
るものである。
【0017】本発明に係る請求項9に記載の干渉露光方
法は、請求項1〜8のいずれかに記載の装置を用いて干
渉露光してなることを特徴とするものである。
【0018】ここで、プリズムの第1面に隣接し、互い
に対向した第2、第3面とは、例えば縁取りを目的とし
て形成される等、干渉露光に何ら影響を及ぼさない面は
含まない。
【0019】また、反射防止膜は、少なくともプリズム
の第2、及び第3面に形成されると記載したが、その他
に感光性膜に接する第1面に形成してもよい。
【0020】図9は、従来の直方体プリズム(φ=φ’
=90°)を用いた場合の、プリズム内部での光の軌跡
を示す上面図である。なお、図9においては面905か
ら入射される一方の平行光線しか図示されていないが、
実際の干渉露光では面904からも左右対称に同一波長
の平行光線を入射させて2つの光線を干渉させる。露光
に用いる平行光線はガスレーザから発せられる幅の細い
光線をレンズを用いて幅の広い平行光線に変換すること
によって得るが、基板902に均一な光強度分布で露光
が出来るように平行光線の幅は基板902の大きさより
も十分に広く(例えば基板が20mmφであれば平行光
線は50mmφ程度)する必要がある。
【0021】この場合、従来のプリズムを用いた露光に
おいては、910,911で示される直接的に面906
に達してレジスト901への露光に寄与する光と、90
8,909で示されるプリズムの反対側の入射面904
の内側で一度反射されてから間接的に面906に達して
レジスト901への露光に寄与する光とが存在すること
になる。この一度反射した後に露光に寄与する908,
909で示される光が、露光状態にムラを生じさせたり
コントラストを悪化させる原因になる。プリズム内部で
の不要な反射光の影響を受けず、高い品質の回折格子を
作製する為には、908,909で示される余分な光が
露光に寄与しないことが必須となる。なお、従来から用
いられてきた三角柱形状のプリズムでも全く同じ状況が
生じる。
【0022】上記の問題を回避する方法として、余分な
光908,909がプリズムの内部に入射した後、面9
04に届かない様に十分に幅の広い大きなプリズムを用
いる手段が考えられる。例えば基板が20mmφであれ
ば平行光線は50mmφ程度となり、プリズムの基板設
置面906の幅は一辺200mm程度にすれば良い。し
かし、半導体プロセスでは基板の面積は日進月歩で大面
積化が進んでおり、これに対応するには非常に巨大なプ
リズムが要求されることになりかねない。この場合、高
い面精度が要求されるプリズムの加工が難しくなり、コ
ストがかかる等の問題が生じるため、プリズムの大きさ
は出来るだけ小さく、好ましくは基板の大きさに近いこ
とが望ましい。
【0023】高い品質の回折格子を作製する為の手段と
して、本発明では次の3つの手段を提供する。 (方法1)面904(905)に反射防止膜を設けるこ
とにより、光908,909が面904の内側で反射さ
れることがなくなり、レジスト901への露光に寄与し
ない。 (方法2)面905に入射する前に光908,909を
遮光する。 (方法3)光908,909が面904の内側で反射さ
れた時に、これらが面906の方向ではなく、面907
の方向(感光性膜901から離れる方向)に反射される
ような形状のプリズムにする。
【0024】(方法3)の条件を満たすプリズムの形状
を、簡単な幾何光学的な計算で導出したところ、プリズ
ムの角度φが下記式(3)を満足している必要があるこ
とがわかった。
【0025】
【数4】
【0026】つまり、式(3)の関係を満たすプリズム
は、プリズムの基板設置面906が基板902と同程度
の大きさであっても露光状態にムラを生じたりコントラ
ストを悪化させる内部反射光の影響が露光状態に現われ
ない形状のプリズムである。
【0027】また、光を面905へ入射する際にその光
が面905で全反射されないことが必要であり、その為
にはプリズムの角度φ’が下記式(4)を満足している
必要があることも簡単な幾何光学的な計算で導かれる。
【0028】
【数5】
【0029】なお、面905から入射される光に関して
角度φの条件式(3)と角度φ’の条件式(4)を示し
たが、図9には記述されていない面904から入射され
る光に関しても全く等価であることから式(3),
(4)はそれぞれφ’,φについても成り立ち、結局、
式(1)が(方法3)を実現する為のプリズムの形状の
条件となる。
【0030】また、(方法3)において、面907の方
向(感光性膜901から離れる方向)に反射された余分
な光が、更に多重反射を繰り返して最終的に感光性膜9
01に達してしまうことが無いように、面904,90
5,906以外は、例えばスリガラス等の粗面であるこ
とが望ましい。
【0031】また、(方法3)において、角度φとφ’
が等しい対称な形状のプリズムを用いると露光に用いる
光学系全体を左右対称に設置することが出来、光学系の
構築が容易になりより望ましい。
【0032】なお、光の利用効率を高める観点から、上
記3つの方法全てにおいて、面904,905,906
に相当する面に反射防止膜を施すことが望ましい。
【0033】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に説明
する。
【0034】<実施の形態1>図6は、第1の実施の形
態で用いたプリズムの形状を示す図である。角度φ,
φ’として90°を有する直方体形状の光学部品(プリ
ズム)である。角度の精度は90°±5秒以内で作製さ
れている。材質は硼硅酸ガラス(BK7)から成り、波
長351.1nmに対して透明であり、屈折率は1.5
39である。また、鏡面研磨された面601,602,
603の面精度はλ/20である。面601と603及
び602と603の角度の精度は90°±5秒以内、面
601と602の平行度は5秒以内で作製されている。
面601,602,603を除いた面は全てスリガラス
状の粗面になっている。プリズムの大きさは、面60
1,602,603は40mm×40mmとなってい
る。
【0035】図2は後に説明する実施の形態3をの光学
系を示す斜視図であるが、ここでは実施の形態1のプリ
ズムを図2に示す光学系において207と置き換えて使
用した。プリズムの面603(図2における210に相
当)には、厚さ0.1μmのホトレジストAz1400
(シプレイ社製)が表面に塗布されたガラス基板が、プ
リズムの面603(図2における210に相当)に対し
て平行になるようにキシレンを介して設置した。基板の
大きさは、20mm×20mmの角型である。ここに一
定の光量の干渉縞をレジストに照射し、現像液MF31
9(シプレイ社製)で処理すると、基板上に均一なピッ
チΛを有する回折格子が形成された。図2における全反
射ミラー205,206の角度X,Yを共に28°とし
た時、ピッチ115nmの回折格子が露光されていた。
【0036】本実施の形態においては、角度φ,φ’は
式(1)の範囲に含まれない為、面601(602)か
ら入射した光は面602(601)の内側で反射されて
面603に達し、露光に寄与することになる。面60
1,602に反射防止膜を施さないプリズムを用いた場
合には図3と同様のレジストマスクの幅が周期的変動す
る露光ムラを有する回折格子が露光された。一方、面6
01,602に反射防止膜を施し、反射率を低く抑えた
場合、露光ムラが小さい高品質の回折格子が作製されて
いた。
【0037】しかしながら、面601,602に反射防
止膜を施す加工を行っても、完全に面601,602の
反射率を無くすることは困難であり、数%程度の反射率
が残ってしまう。単にプリズムに反射防止膜を施すこと
によって露光ムラを小さく抑えることは出来たものの、
その品質は後に述べる実施の形態3の様に台形形状を底
辺とする柱状のプリズムを用いて作製したものよりもや
や劣るものであった。
【0038】なお、面601,602に反射防止膜を施
した場合、ホトレジストを露光するのに必要な光量は約
15%低減した。面603に反射防止膜を施したプリズ
ムを用いた場合には更に30%も低い光量で露光するこ
とができ、露光の効率を大きく向上させ、スループット
の向上に寄与することが明らかになった。
【0039】<実施の形態2>図7は、第2の実施の形
態で用いたプリズムの形状を示す図である。角度φ,
φ’として60°を有する正三角形を底辺とする柱状の
光学部品である。角度の精度は60°±5秒以内で作製
されている。材質は合成石英から成り、波長351.1
nmに対して透明であり、屈折率は1.476である。
鏡面研磨された面701,702,703の面精度はλ
/20である。また、面701,702,703を除い
た面は全てスリガラス状の粗面になっている。光の入射
面701,702の一部には波長351.1nmの光に
対して不透明な樹脂704,705の被覆が施されてい
る。プリズムの大きさは、面703は30mm×30m
m,面701と702は30mm×50mmとなってい
る。
【0040】図2は後に説明する実施の形態3の光学系
を示す斜視図であるが、ここでは実施の形態2のプリズ
ムを図2に示す光学系において207と置き換えて使用
した。プリズムの面703(図2における210に相
当)には、厚さ0.1μmのホトレジストAz1400
(シプレイ社製)が表面に塗布されたガラス基板が、プ
リズムの面703(図2における210に相当)に対し
て平行になるようにキシレンを介して設置した。ここに
一定の光量の干渉縞をレジストに照射し、現像液MF3
19(シプレイ社製)で処理すると、基板上に均一なピ
ッチΛを有する回折格子が形成された。図2における全
反射ミラー205,206の角度X,Yを共に20°と
した時、ピッチ120nmの回折格子が露光されてい
た。
【0041】本実施の形態においては、角度φ,φ’は
式(1)の範囲に含まれない為、樹脂704,705の
被覆が施されていない場合には面701(702)から
入射した光は面702(701)の内側で反射されて面
703に達し、露光に寄与する。この場合には図3と同
様のレジストマスクの幅が周期的変動する露光ムラを有
する回折格子が露光された。一方で面701(702)
から入射した光のうち、面702(701)の内側に達
する光を遮光するように面701,702の一部に不透
明な樹脂704,705の被覆を施した場合、露光ムラ
が少ない高品質の回折格子が作製されていた。
【0042】なお、光の一部を遮光する方法としては、
上述のようにプリズムの光入射面に直接遮光用のマスク
を被覆する方法の他にも、図10に示された方法が考え
られる。すなわち、露光に用いる平行光線1001〜1
004,1005〜1008がプリズムに入射する前
に、平行光線の通路の一部に不透明な物体1009,1
010を置いて一部を遮光し、影をつくる。遮光する位
置は、図2における空間フィルタ202・ビームスプリ
ッタ204・全反射ミラー205,206・プリズムの
光入射面208,209に至る光の通路の途中であれば
同様の効果を有する。
【0043】注意すべきことには、平行光線1001〜
1004,1005〜1008の通路の一部に不透明な
物体1009,1010を置いて遮光した場合、平行光
は不透明な物体1009,1010のエッジで回折を受
け、物体1003,1004の近傍を通過した部分(1
002,1006近傍)の波面が乱れる。その為、不透
明な物体1003,1004のエッジ近傍を通過した光
で露光された部分にはエッジ回折によるモアレ状の露光
ムラが見られることがあり、露光された回折格子の品質
は後で述べる実施の形態3の様に台形形状を底辺とする
柱状のプリズムを用いて作製したものよりもやや劣るも
のであった。なお、乱れた波面は、光が進むに連れて平
行光の全体に広がっていく為、波面の乱れが露光に与え
る影響が少しでも小さくなるように、感光性膜1013
に出来だけ近い位置で遮光するのが望ましかった。
【0044】<実施の形態3>図1は、第3の実施の形
態で用いたプリズムの形状を示す図である。角度φ,
φ’として110°を有する台形を底辺とする柱状の光
学部品である。角度の精度は110°±5秒以内で作製
されている。材質は硼硅酸ガラス(BK7)から成り、
波長351.1nmに対して透明であり、屈折率は1.
539である。また、鏡面研磨された面101,10
2,103の面精度はλ/20であり、面101,10
2,103の表面には無反射コーティングが施されてい
る。面101,102,103を除いた面は全てスリガ
ラス状の粗面になっている。プリズムの大きさは、面1
03は30mm×30mm,面101と102は30m
m×50mmとなっている。
【0045】このプリズムを図2に示す光学系に設置し
て使用した。すなわち、単一波長351.1nmのAr
レーザから発せられたレーザ光は凸レンズ201,空間
フィルター202,凸レンズ203を経て50mmφの
円形の平行光線に変換される。50mmφの平行光線の
内、中心部の約20mmφ程度で光量がほぼ一定であ
り、露光に用いることが出来る。レンズ203を透過し
た後、ビームスプリッタ204で二分された後、全反射
ミラー205,206を経てプリズム207の面208
と209とに入射される。プリズムの面210には、例
えばホトレジスト等の感光性膜211が表面に塗布され
た10mm角の正方形のガラス基板212が、プリズム
の面210に対して平行になるように例えばキシレン2
13等のオイルを介して設置されている。二つの平行光
線214と215はプリズムに入射されるとプリズム中
で干渉し合い、図2の紙面に垂直方向に平行な干渉縞を
形成する。例えば数十[mJ/cm2]といった一定の
光量の干渉縞を感光性膜211に照射し、適切な現像液
で処理すると、ガラス基板上に均一なピッチΛを有する
回折格子が露光された。全反射ミラー205,206の
角度X,Yを共に35°とした時、ピッチ115nmの
均一な回折格子が露光されていた。露光された回折格子
には露光ムラが一切無く、高品質の回折格子が作製され
ていた。
【0046】本実施の形態においては、下記式(1)
【0047】
【数6】
【0048】で与えられる範囲は 94° < φ(or φ’) < 123° となる。上記で用いたものは角度φ,φ’として110
°を有するものであり、この範囲に入っていることか
ら、露光ムラが無く、高品質の回折格子が作製されるこ
とになった。また、φとφ’は共に等しく、図2におけ
る光学系の設置が容易であった。
【0049】比較の為、φとして80°,85°,90
°,・・・,120°,125°,130°で5°刻み
で異なる11種類のプリズムを用意し、同一のピッチ1
15nmの回折格子を露光した。いずれもφ’はφに等
しい形状とした。80°,85°,90°のプリズムを
用いて露光したものに関しては、図3に断面のイラスト
が示されているように基板上のレジストマスクの幅が数
百μm間隔で周期的に変調された露光ムラを有する回折
格子が露光されていた。図3のように均一でない回折格
子では、回折効率が大幅に低下し、回折格子の品質とし
ては良くない。一方で、φ,φ’として95°から12
0°のプリズムを用いた場合、何れも図3のような露光
ムラは見られず、均一で高品質な回折格子が露光されて
いた。125°,130°のプリズムの場合には、露光
量を数百[mJ/cm2]以上にまで大きくしても全く
回折格子は露光されていなかった。これは、125°,
130°のプリズムの場合には、プリズムに入射する光
線が全てプリズムの光入射面で全反射してしまうことに
よる。
【0050】<実施の形態4>図4は、第4の実施の形
態で用いたプリズムの形状を示す図である。角度φ,
φ’として100°を有する台形を底辺とする柱状の光
学部品(プリズム)である。角度の精度は100°±5
秒以内で作製されている。材質は合成石英から成り、波
長351.1nmに対に対して透明であり、屈折率は
1.476である。また、鏡面研磨された面401,4
02,403の面精度はλ/30である。面401,4
02,403を除いた面は全てスリガラス状の粗面にな
っている。プリズムの大きさは、面403は30mm×
30mm,面401と402は30mm×50mmとな
っている。またプリズムの一方の表面401にはストラ
イプ状のPMMAから成る透明薄膜404が設けられて
いる。なお、図4にはプリズムの構造がわかりやすくな
るように図を簡略し、ストライプ状の透明な薄膜を4本
しか表示していないが、実際には厚さ約250nmの透
明な薄膜404が間隔36μm,幅36μmで多数本設
けられている。
【0051】このプリズムを図2に示す光学系において
207と置き換えて使用した。ただし、n型GaAs結
晶の上に下クラッド層となるn型Al0.5Ga0.5Asを
1μm、活性層となるAl0.14Ga0.86As層を0.0
8μm、第一上クラッド層なるp型Al0.5Ga0.5As
を0.2μm、ガイド層となるp型Al0.25Ga0.75
sを0.1μmを化学気相堆積法によって積層させたも
のを基板212としてプリズムの面210に接するよう
に設置した。また、感光性膜211として厚さ0.1μ
mのホトレジストAz1400(シプレイ社製)を用い
た。ここで約30[mJ/cm2]の光量の干渉縞を感
光性膜211に照射し、現像液MF319(シプレイ社
製)で処理すると基板212上には回折格子状のホトレ
ジストが残った。
【0052】本実施の形態に用いたプリズムでは、プリ
ズムの面401を透過した光のうち、薄膜404を通過
した部分と通過していない部分との光の位相が反転する
ように薄膜404の厚さを設定していることから、ホト
レジスト上に作製される回折格子は図5に503で示さ
れるように途中で空間的な位相が反転する部分を有する
ものとなった。また回折格子のピッチは、全反射ミラー
205,206の角度X,Yを共に30°とした時に1
20nmであった。
【0053】引き続いて湿式エッチングにより回折格子
のパターンを基板501の表面に転写した後、ホトレジ
ストを剥離し、第2上クラッド層となるp型Al0.5
0.5As層を0.8μm、コンタクト層となるp型G
aAs層を0.5μmを化学気相堆積法により積層させ
た。作製された基板を厚さ約100μmに研磨し、上下
に適切な電極を付けた後、位相反転部の一つが中央にな
る様に300μm角のチップ状に劈開分割し、劈開した
両端面に無反射コートを施して半導体レーザとした。上
下の電極を通して電流を注入したところ、回折格子のピ
ッチに対応するブラッグ波長で単一スペクトルを有する
レーザ光が出射された。
【0054】本実施の形態においては、下記式(1)
【0055】
【数7】
【0056】で与えられる範囲は 94° < φ(or φ’) < 125° となる。上記で用いたものは角度φ,φ’として100
°を有するものであり、この範囲に入っていることか
ら、露光ムラが無く、高品質の回折格子が作製されるこ
とになった。また、φとφ’は共に等しく、図2におけ
る光学系の設置が容易であった。
【0057】<実施の形態5>図11は、第5の実施の
形態で用いたプリズムの形状を示す図である。角度φ,
φ’として110゜を有する六角形を底辺とする柱状の
光学部品である。角度φ,φ’の精度は110゜±5秒
以内で作製されている。面1104と面1105とは5
秒以内の精度で平行であり、面1104と面1103及
び面1105と面1103とは90゜±5秒の精度で垂
直になるように作製されている。材質は硼硅酸ガラス
(BK7)から成り、波長351.1nmに対して透明
であり、屈折率は1.539である。また、鏡面研磨さ
れた面1101,1102,1103,1104,11
05の面精度はλ/20であり、面1101,110
2,1103の表面には無反射コーティングが施されて
いる。面1101,1102,1103,1104,1
105を除く他の面は全てスリガラス状の粗面になって
いる。つまり、本実施例で用いた図11のプリズムは、
図1に示した第3の実施の形態で用いたプリズムに、面
1103と垂直の角度を成す面1104,1105を含
む部分を付け足した形状となっている。プリズムの大き
さは、面1103は30mm×30mm,面1101と
1102は30mm×50mm,面1104と1105
は30mm×30mmとなっている。
【0058】このプリズムを、面1101,1102が
光の入射面、面1103が基板を設置する面となるよう
に、図2に示す光学系において207と置き換えて使用
した。面1101,1102,1103に対応する部分
は第3の実施の形態で用いたプリズムと等価な作用を及
ぼし、回折格子の露光結果に与える効果に関しては第3
の実施の形態と同等であった。
【0059】図11のプリズムにおいては、面1103
に垂直になるように付け加えられた面1104,110
5から成る部分があることにより、プリズムを光学系に
取り付ける時のアライメントが精度良く容易に出来るよ
うになった。図12に示す様にアライメント用のHe−
Neレーザ1201の光線を土台の光学定盤に平行かつ
基板1206の方向と平行にプリズム1204のアライ
メント用の面1205(図11における面1104に相
当)に当たる様に設定しておき、その反射光の位置をピ
ンホールの開いたスクリーン1202の上でモニターす
ることによって位置ずれを検知し、プリズムの位置,角
度のずれを修正すると、プリズムのアライメントが高精
度で出来た。
【0060】プリズムのアライメントは、図11におけ
る面1101または1102にアライメント用のHe−
Neのレーザ光を当てて、上述と同様の方法で行うこと
も可能であった。しかしながら、面1101,1102
は光学系の基準となる方向(例えば基板の面の方向)に
対して110°に傾いた面であり、アライメント用のH
e−Neレーザ自体を光学系の基準となる方向に対して
110°に傾けて精度良く設定することが難しかった。
これは、光学定盤の上には碁盤の目状に光学部品を取り
付けるネジ穴が切られている為に、光学部品を45°,
90°,・・・といった区切りの良い方向にアライメン
トすることは非常に容易であるが、それ以外の角度に精
度良くアライメントすることは難しい事に寄っている。
基準となる面に対して45゜,90゜,・・・といった
区切りの良い角度の面をアライメント用の面としてプリ
ズムに付加することは、実用上効果的となる。
【0061】ところで、ここまでに説明した実施の形態
は図2に示された光学系を用いたものであるが、2本の
平行光線がプリズムに至るまでに通過する空間フィルタ
・凸レンズ・ビームスプリッタ・全反射ミラー等からな
る光学系は、図2に示されたものと同等の機能を有する
ものであれば光学部品の構成・配置に変更があってもよ
いことは明らかである。
【0062】また、光源には何れもArガスレーザによ
る紫外光を用いたものを示したが、He−Cdガスレー
ザ等の他の光源による紫外光によっても効果は同じであ
り、可視光・深紫外光を用いることも出来る。
【0063】また、プリズムの材質・基板の種類・感光
性膜の種類・プリズムと基板との間に満たすオイルの種
類についても上記の実施の形態で用いたものに限定され
ることはない。
【0064】また、本発明で得られる回折格子の応用例
としてλ/4シフト型屈折率結合DFB−LDに関して
説明したが、利得結合DFB−LD等の他のタイプのD
FB−LDや、DBR−LD・波長フィルター・グレー
ティングカップラー等の他の用途にも応用することが可
能である。
【0065】
【発明の効果】本発明による干渉露光装置およびそれを
用いた干渉露光方法によれば、ピッチの小さな回折格子
を露光ムラが無く、高品質に露光することができ、ま
た、光の利用効率が向上し、露光のスループットが向上
する。
【0066】また、φとφ’とを等しくすることによ
り、光学系全体が対称な配置となり、光学系の設置が容
易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第3の実施の形態の回折格子の製造方法で用い
たプリズムの形状を示す斜視図である。
【図2】第3の実施の形態の回折格子の製造方法で用い
た光学系を示す模式図である。
【図3】第3の実施の形態の比較例の製造方法で作製さ
れた品質の低い回折格子を示す断面図である。
【図4】第4の実施の形態の回折格子の製造方法で用い
たプリズムの形状を示す斜視図である。
【図5】第4の実施の形態の回折格子の製造方法で作製
された回折格子を示す斜視図である。
【図6】第1の実施の形態の回折格子の製造方法で用い
たプリズムの形状を示す斜視図である。
【図7】第2の実施の形態の回折格子の製造方法で用い
たプリズムの形状を示す斜視図である。
【図8】従来の回折格子の製造方法を示す図である。
【図9】従来の回折格子の製造方法の問題点を示す上面
図である(プリズムに入射する2本の平行光線の内、一
方だけが表示されている。)。
【図10】第2の実施の形態の回折格子の製造方法を示
す上面図である。
【図11】第5の実施の形態の回折格子の製造方法で用
いたプリズムの形状を示す斜視図である。
【図12】第5の実施の形態の回折格子の製造方法で用
いたプリズムのアライメントの方法を示す上面図であ
る。
【符号の説明】
101,102 光入射面 103 基板設置面 201 凸レンズ 202 空間フィルタ 203 凸レンズ 204 ビームスプリッタ 205,206 全反射ミラー 207 プリズム 208,209 光入射面 210 基板設置面 211 感光性膜 212 基板 213 オイル 214,215 平行光線 301 基板 302 レジスト 401 透明な薄膜が設けられた光入射面 402 光入射面 403 基板設置面 404 透明な薄膜 501 基板 502 感光性膜 503 位相反転部 601,602 光入射面 603 基板設置面 701,702 光入射面 703 基板設置面 704,705 不透明な遮光用の膜 801 感光性膜 802 基板 803 オイル 804 プリズム 805,806 光入射面 807,808 平行光線 809 基板設置面 810 回折格子 901 感光性膜 902 基板 903 オイル 904 光入射面 905 光入射面 906 基板設置面 907 プリズム 908,909,910,911 入射光 1001〜1008 入射光 1009,1010 遮光用の不透明な物体 1011 直方体形状のプリズム 1012 基板 1013 感光性膜 1014 オイル 1101,1102 光入射面 1103 基板設置面 1104,1105 アライメント面 1201 He−Neレーザ 1202 ピンホールの開いたスクリーン 1203 全反射ミラー 1204 プリズム 1205 アライメント用の面 1206 基板 1207 感光性膜 1208 オイル

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 感光性膜が被着された基板と、 前記感光性膜に接する第1面と、該第1面に隣接し、互
    いに対向した第2、第3面とを少なくとも有するプリズ
    ムと、 を備え、 前記プリズムの第2面及び第3面に同一波長を有する光
    線をそれぞれ照射して、前記プリズムの第1面に前記光
    線による干渉縞を形成し、該干渉縞のパターンを前記感
    光性膜に転写する干渉露光装置において、 少なくとも前記プリズムの第2、及び第3面には、それ
    ぞれ反射防止膜が形成されてなることを特徴とする干渉
    露光装置。
  2. 【請求項2】 感光性膜が被着された基板と、 前記感光性膜に接する第1面と、該第1面に隣接し、互
    いに対向した第2、第3面とを少なくとも有するプリズ
    ムと、 を備え、 前記プリズムの第2面及び第3面に同一波長を有する光
    線をそれぞれ照射して、前記プリズムの第1面に前記光
    線による干渉縞を形成し、該干渉縞のパターンを前記感
    光性膜に転写する干渉露光装置において、 前記プリズムの第2面及び第3面に近接又は接して、前
    記プリズムの第1面から離れた位置に遮光手段を配置し
    て、プリズムの第2、第3面に入射する光線を制限して
    なることを特徴とする干渉露光装置。
  3. 【請求項3】 感光性膜が被着された基板と、 前記感光性膜に接する第1面と、該第1面に隣接し、互
    いに対向した第2、第3面とを少なくとも有するプリズ
    ムと、 を備え、 前記プリズムの第2面及び第3面に同一波長を有する光
    線をそれぞれ照射して、前記プリズムの第1面に前記光
    線による干渉縞を形成し、該干渉縞のパターンを前記感
    光性膜に転写する干渉露光装置において、 前記プリズムの第2面に入射した後、前記プリズムの第
    3面内壁に照射されて反射する反射光と、前記プリズム
    の第3面に入射した後、前記プリズムの第2面内壁に照
    射されて反射する反射光とはいずれも、それら反射光の
    向きが前記プリズムの第1面から離れる方向にすすんで
    なることを特徴とする干渉露光装置。
  4. 【請求項4】 請求項2に記載の干渉露光装置は、少な
    くとも前記プリズムの第2、及び第3面には、それぞれ
    反射防止膜が形成されてなることを特徴とすること干渉
    露光装置。
  5. 【請求項5】 請求項3に記載の干渉露光装置は、前記
    プリズムの第1、第2、及び第3面に、それぞれ反射防
    止膜が形成されてなることを特徴とする干渉露光装置。
  6. 【請求項6】 感光性膜が被着された基板と、 前記感光性膜に接する第1面と、該第1面に隣接し、互
    いに対向した第2、第3面とを少なくとも有するプリズ
    ムと、 を備え、 前記プリズムの第2面及び第3面に同一波長を有する光
    線をそれぞれ照射して、前記プリズムの第1面に前記光
    線による干渉縞を形成し、該干渉縞のパターンを前記感
    光性膜に転写する干渉露光装置において、 前記プリズムの第1面と、前記プリズムの第2、第3面
    とのなす角φ、φ’は、下記式(1)を満たしているこ
    とを特徴とする請求項3または請求項5に記載の干渉露
    光装置。 【数1】
  7. 【請求項7】 前記プリズムの第1面と第2面とのなす
    角φと、前記プリズムの第1面と第3面とのなす角φ’
    とが等しいことを特徴とする請求項6に記載の干渉露光
    装置。
  8. 【請求項8】 前記プリズムの第1、第2、及び第3面
    を除く全ての面は、光の入反射に寄与しない粗面である
    ことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の干渉
    露光装置。
  9. 【請求項9】 請求項1〜8のいずれかの装置を用いて
    干渉露光してなることを特徴とする干渉露光方法。
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