JPH10142806A

JPH10142806A - 反射型ホログラムによるパターン形成方法

Info

Publication number: JPH10142806A
Application number: JP29557196A
Authority: JP
Inventors: Junichi Fujita; 淳一藤田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1996-11-08
Filing date: 1996-11-08
Publication date: 1998-05-29
Anticipated expiration: 2016-11-08
Also published as: JP2917936B2

Abstract

(57)【要約】【課題】透過型のホログラム乾板の微細化が困難であ
るため、透過型ホログラムを用いたリソグラフィでは、
極微細なパターンを形成することができない。従来より
も微細な平面又は立体パターンを基板上にホログラムを
用いて形成する。【解決手段】ホログラム乾板として反射型ホログラム
を用いる。Ｓｉ基板などで裏打ち、保持された反射型ホ
ログラムに、レーザー光線、Ｘ線、電子線を照射し、そ
の反射波によるホログラム再生像を用いてパターン形成
を行う。ホログラムが反射型であるため、透過型ホログ
ラムに比べ物理的強度に優れ、さらにごみの付着、ホロ
グラムの物理的欠陥が多少生じてもパターン再生に支障
をきたさない。またＣＶＤ技術と組み合わせ、３次元立
体構造物の形成が可能。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ホログラムを利用
した光、電子線によるパターン描画方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】超ＬＳＩ製造における超微細リソグラフ
ィの一手法として、ステッパー技術と、ホログラムによ
るパターン転写技術がある。

【０００３】従来のステッパー技術は、レジストが塗布
された基板にマスクを接触させてパターン転写を行う光
学露光であった。従来のステッパー技術によるリソグラ
フィでは、平行光線を出すためにその光学系に多くのレ
ンズを用いるため、レンズの複雑な調整作業が必要であ
った。また、マスクに付着した「ごみ」一つでさえも致
命的な転写パターンの欠陥を形成してしまうという問題
があった。

【０００４】一方、ホログラムによる従来のパターン転
写技術として、図１２、図１３に示すような透過型ホロ
グラムを用いたパターン形成方法がある。ホログラム
は、物体波と参照波との干渉による干渉縞を記録したも
のであり、この干渉縞パターンを計算し、電子描画装置
により半透明の膜状の物体に直接描画することによっ
て、ホログラムが作製される。このホログラムは、計算
機ホログラム（ＣＧＨ）と呼ばれる。透過型ホログラム
の場合は、例えばＳＩＮメンブレン膜に干渉縞が記録さ
れ、実際には、２値のＣＧＨの場合、図１３に示すよう
にＳＩＮメンブレン膜に穴が形成されて作製される。

【０００５】図１２に、透過型ホログラムを用いたパタ
ーン形成装置の構成図を示す。上記のようにして作製さ
れた所望のパターン形状が記録された透過型ホログラム
５に、レーザー発信機４からレーザー光を照射しホログ
ラムを透過させることによって、そのパターンに応じた
波面を再生することができる。図１２の場合では、パタ
ーンを形成しようとする基板面上にパターンの再生像が
結像し、転写される。

【０００６】ホログラムによるパターン転写技術では、
ホログラムの再生に複雑なレンズ系を必要としないた
め、調整作業がステッパーによるリソグラフィよりも容
易である。また、非接触でパターンを転写することがで
きるため、ステッパー技術で問題となるごみの影響を受
けづらいという特徴がある。

【０００７】また、ステッパー技術では、露光用マスク
のように一部でも傷が付いたりすると、その部分のパタ
ーンが完全に欠損することになる。それに対して、ホロ
グラフィでは、物体（所望のパターン形状に相当）に光
を照射し、その物体から反射した光がホログラム乾板全
面に位相情報として分散して記録される。このように、
パターン情報はホログラム乾板全面に分散して記録され
るため、例えばホログラム乾板の半分が欠損したとして
も、情報が不足するためコントラストやＳ／Ｎ比が悪く
はなるが、もとの物体を再生することはできる。ホログ
ラムによるパターン転写技術は、ホログラム乾板に多少
の物理的欠陥が発生しても、再生像に致命的な欠陥を生
じることが少なく、欠陥に強いという特徴がある。

【０００８】さらに、縮小光学系を用いるステッパー技
術では、パターン分解能は縮小光学系で使用されるレン
ズ収差で決定される。これに対して、ホログラム再生で
は、記録したときと同じ光学系で再生する場合には、収
差がなくなるという大きな特徴があり、ホログラムによ
るパターン転写技術では、最終的なパターン分解能は波
長で決定される。このため、ホログラムによるリソグラ
フィでは、スパッター技術よりも簡単な光学系で波長限
界での高分解能パターンを形成することができる。

【０００９】ホログラフィを用いたリソグラフィの他の
特徴として、ＣＧＨ（コンピュータ・ジェネレーテッド
・ホログラム）によれば、実際の物体がなくとも、仮想
の３次元配列をした物体光からの情報を計算機を用いて
ホログラムにすることができ、このため、ホログラム再
生面上のＸ，Ｙ座標だけでなく、再生面に垂直なＺ方向
にも焦点を結ぶようにでき、３次元構造を一度に形成で
きる利点がある。つまり、サーフェス・レリーフ型の３
次元パターンを一括形成することができる。

【００１０】ホログラムを用いた３次元構造物形成の応
用例を紹介する。例えば、フレネルゾーンプレート（同
心円状の回折格子）の断面を三角の鋸刃のようにする
と、回折効率が１００近くになることが理論的に予測さ
れている。この三角の鋸刃の形状を作るためにはリソグ
ラフィを使い、１回のリソグラフィでは２段の段差を作
れるため、三角鋸刃の形状を８段の階段構造で近似して
作製しようとすると、４回のリソグラフィを行う必要が
ある。従来は、４段と８段のステップ構造を有するフレ
ネルゾンプレートを、それぞれ２回と４回のリソグラフ
ィ工程によって電子ビーム露光により得ていた。このよ
うなパターン形成に、３次元ホログラムを用いれば一度
のリソグラフィ工程で一括して形成することができる。

【００１１】現在の超ＬＳＩ製造においては、サブミク
ロンメートル程度の極微細パターン形成が要求され、そ
こで用いられる光源としては、Ｇ線、Ｉ線と徐々に短波
長化が進み、細菌ではＫｒＦやＡｒＦを用いた紫外線レ
ーザーでのパターン形成が議論されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来のホログラフィに
よるパターン形成は、図１２に示すように透過型ホログ
ラム乾板を用いるものであった。しかし、透過型ホログ
ラムによる従来のパターン形成方法では、以下に述べる
理由によりホログラム乾板の微細化が困難であるため、
今後ますますパターン形成の微細化が進むと予想される
超ＬＳＩの製造に対応できなくなる恐れがある。

【００１３】そこで本発明は、上記課題を解決し、従来
の透過型ホログラムによるパターン形成方法よりも、微
細なパターンを形成できる方法を提供することを目的と
する。

【００１４】以下に、ホログラフィ技術一般について説
明した後、透過型ホログラム乾板の微細化が困難である
理由を説明する。

【００１５】ホログラフィによるパターン形成では、そ
の最小分解能はホログラム乾板の大きさと用いる光源の
波長に依存する。次式（１）に示すレンズ光学系の公式
により、分解能δＸは与えられる。

【００１６】δＸ＝λＬ／Ｄ（１） δＸは分解能、λは波長、Ｌはホログラムとレンズの距
離、Ｄはホログラムの直径である。利用しうるホログラ
ムの大きさには限界があるため、最終的にパターン分解
能は、波長に依存することになる。

【００１７】ホログラフィにおける回折光には、ホログ
ラムを回折せずに直接通過してくるゼロ次光と高次の回
折光があるが、通常ゼロ次光には位相情報が含まれない
ためにパターンの再生は行われず、高次の回折光でパタ
ーンの再生が行われる。ホログラムの再生でオフアクシ
スの光学配置（レンズ、ホログラム、スクリーンなどの
コンポーネントが一本の光軸上に並んでいない状態）が
取られるのはこのためである。パターンが再生されない
ゼロ次光を除いて、パターンの再生が行われる高次光で
再生するときの光学配置がオフアクシスである。

【００１８】ホログラムの作成方法には光の場合、物体
光と参照光を干渉させ、それをガラス基板上に露光しホ
ログラムとして用いる昔からの方法と、ホログラム乾板
上の情報は物体（パターン形状に相当）に照射して出て
きた光の位相及び強度情報であり、物体形状（パター
ン）のフーリエ変換であるため、計算によって透過関数
を求め、それを適当なフィルム上に実現する方法の二つ
がある。後者は、計算機ホログラム（ＣＧＨ）と呼ばれ
る。後者の方法によれば人工的に計算で作り出すことが
可能であり、１９６７年にコンピュータによる２値の計
算機ホログラムが示された。以来、デジタル・ファース
ト・トランスファ（ＤＦＦＴ）の方法が改良され、良質
の再生像が形成されるようになり、３次元のパターン形
成もコンピュータ合成ホログラムでできるようになって
いる。

【００１９】このようなコンピュータにより合成された
ホログラムは、仮想物体からの光学情報、特に位相情報
を０か１の情報としてホログラム上に記録するものであ
る。透過型ホログラムは、図１３に示すように、その情
報記録面を有限数のセルに分割し、例えば１を１００％
透過の穴（一つのセルに相当）に、０を１００％不透過
（一つのセルに相当）に対応させるもので、ホログラム
には実際に穴が開けられ、これらの穴が仮想物体からの
位相・強度情報に従って形成されている。開口または閉
口一つ一つがセルである。

【００２０】ここで、パターンの分解能を上げようとし
た場合、式（１）より、波長を短くしていけば良いこと
になる。すなわち、現在使用されているＫｒＦ、ＡｒＦ
等のエキシマレーザーの波長を超えた微細加工では、さ
らに波長の短いＸ線、もしくは電子線をリソグラフィ用
光源として用いることが有効である。

【００２１】高分解能のホログラフィックなパターン形
成方法では、その光源としては干渉性の良好な波動性の
ものであればよい。例えば、フィールドエミッションで
放出される電子線の物質波（ｄｅＢｌｏｇｌｉｅ波）
を用いることができる。１００ｋｅＶの電子線の波長は
０．０３オングストロームであり、この電子線を用いた
バイプリズム（ホログラムの一種）でグレーティングを
形成した例が、１９９５年、アプライド・フィジックス
・レター（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６６（１９
９５）ｐ．１５６０）、第６６巻、第１５６０頁に記載
されている。

【００２２】このような短波長の光を回折させるために
は、その波長程度のホログラムパターンを形成する必要
がある。近年の電子線露光による超微細パターン形成技
術の発展は目覚ましく、０．０２ミクロンオーダーのパ
ターン形成は可能で、光源の短波長化に対応して、微細
ホログラムを形成することができる。

【００２３】しかし、同時に透過型ホログラムを構成す
るセルサイズが小さくなり、数十ｎｍオーダーになる
と、ホログラムに開けられた穴と穴との間隔が非常に小
さくなり、このようなサイズで透過型ホログラムを形
成、保持することが非常に困難になってくる。

【００２４】透過型ホログラムでは、パターンの配置に
よって、形成不可能な部分が生じる問題がある。通常、
ＣＧＨ（計算機ホログラム）のパターンは、仮想物体の
画素数（Ｘ，Ｙ）に対応した個数による２次元の空間周
波数のセル（ｍ，ｎ）で表現される。各（ｍ，ｎ）はフ
ーリエ変換で得られた位相情報を持ち、この複素情報を
量子化した上で、この複素数をサブセルで表現する。こ
のサブセルによる表現の中で、隣り合うセル同士で透過
穴のパターンが保持できない、いわゆる空中に浮いた形
のサブセルパターンが生じ、ホログラムを形成できなく
なってしまう。

【００２５】従って、透過型のホログラム乾板の微細化
が困難であるため、透過型ホログラムを用いたリソグラ
フィでは、極微細なパターンを形成することができない
という問題がある。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明は、ホログラム乾板として透過型ホログラ
ムではなく反射型ホログラムを用いて、２次元や３次元
のパターンを形成することを大きな特徴とする。

【００２７】本発明は、任意のパターンをもとに計算機
合成により反射型ホログラムを作成し、前記ホログラム
に光源を照射し、ホログラムからの反射波による再生像
を用いてパターンを形成することを特徴とする反射型ホ
ログラムによるパターン形成方法である。

【００２８】パターンを形成しようとする基板を、反射
型ホログラムによる再生像が結像する位置に配置し、ホ
ログラムからの反射波による光源と反応することによっ
て前記再生像に対応したパターンを形成するレジスト材
料を前記基板上に塗布しておくことを特徴とする。

【００２９】または、パターンを形成しようとする基板
を、反射型ホログラムによる再生像が結像する位置に配
置し、基板近傍に前記光源と反応して堆積物を生じるＣ
ＶＤガスを導入することにより、前記再生像に対応した
パターンを前記基板上に形成することを特徴とするパタ
ーン形成方法である。

【００３０】反射型ホログラム上に、前記光源に対して
透過率が十分に低い金属材料のコーティングを施してお
けば、反射効率が良くなり好ましい。

【００３１】光源としては、例えばレーザー光、Ｘ線、
可干渉性電子線などを用いることができる。

【００３２】また、本発明による３次元パターンの形成
方法は、前記反射型ホログラムを、任意の３次元パター
ンを互いに平行な平面で切断し複数の２次元パターンに
分解し、各２次元パターンにおける物体光の位相及び強
度情報と、各２次元パターン間の距離をもとにして計算
機合成により作製し、反射型ホログラムに前記光源を照
射し、反射型ホログラムで反射された再生像が前記各２
次元パターン毎に焦点距離が異なることを特徴とする反
射型ホログラムによるパターン形成方法である。

【００３３】反射型ホログラム乾板は、ＣＧＨにより作
成されたバイナリーホログラムパターンに対応する凹
凸、あるいは開孔と閉孔とで作製されたホログラム記録
面が、ガラス基板やＳｉ基板で裏打ちされ保持されてい
るために、透過型ホログラム乾板ではパターン形成でき
ないような開口率の高いパターンの形成や、反射型では
微細なホログラム乾板の形成も容易であるため、より微
細なパターンを形成することができる。

【００３４】

【発明の実施の形態】本発明によるパターン形成方法の
一実施の形態を説明する。

【００３５】（本発明の実施の形態１）図１は、本発明
で使用する装置の基本的な配置の一例を示すものであ
る。まず、ホログラム１へ照射する光源としてレーザー
光を用いた場合について述べる。

【００３６】図１において、Ａｒレーザー光源から出た
レーザー光（波長４１９ｎｍ）は、途中ビームエクスパ
ンダー、コリメータを通って反射型ホログラム１に到達
する。反射型ホログラムで反射された光のうち、ゼロ次
光はビームライン経路に存在するアパーチャーにより光
学系から除かれ、ホログラム再生に寄与する高次光のみ
がレンズ３を通って、光学レジストが塗布されたパター
ン形成基板２上にパターンを再生、形成する。レンズ３
はフォーカス用であり、焦点距離の異なるレンズを用い
るとフォーカスされるパターンのサイズを変えることが
できる。

【００３７】次に、反射型ホログラム乾板１の作成方法
の一実施例を、図２〜図５を用いて説明する。コンピュ
ータ上での仮想パターンを図２に示すような“ＮＥＣ”
の文字とする。

【００３８】図３に、反射型ＣＧＨの作成プロセスフロ
ーチャートを示す。図３に示すように、まず、図２の文
字に対してランダムな位相を与え、フーリエ変換を行う
ことによりホログラム面での位相情報を求めた。この位
相情報を８１階調の複素空間に量子化して２値のＣＧＨ
ホログラムとした。

【００３９】さらに、このＣＧＨホログラムに対して反
復フーリエ変換処理を行い、シュミレーションによる再
生像の最適化を図っても良い。このようにして計算され
たバイナリーホログラムパターンの一部を図４に示す。

【００４０】本実施例では、上記反復法によって計算さ
れたＣＧＨホログラムパターンを、ガラス基板上のＰＭ
ＭＡ（ポリメチルメタクリレート）レジストに露光し、
Ａｇ、Ａｕ、Ａｌなどの金属を蒸着した後にリフトオフ
でホログラムパターンを形成したものを反射型ホログラ
ムとした。図５に、反射型ホログラム乾板の構成図を示
す。

【００４１】穴（開口）の配列形状によっては完全に宙
に浮いたパターン部分の出現が考えられる。しかし、反
射型ホログラム乾板では、ホログラムが基板（Ｓｉ基
板）で裏打ち保持され、ホログラム乾板に反射する光を
用いて再生するため、従来の透過型ホログラム乾板の場
合と異なり、宙に浮いたパターン部分が存在しても、パ
ターンを再生することができる。このため、本発明によ
れば、ホログラム乾板をパターン形状によらず微細化で
き、反射型ホログラムよりも微細なパターンを形成する
ことができる。

【００４２】このホログラム乾板で反射した再生光を、
図１のレンズ３で集光し、再生像結像位置に、光学レジ
ストが塗布された基板２を用意し、基板２上にパターン
を再生し、パターンの形成を行った。この結果、良好な
ミクロンオーダーのレジストパターンの形成が確認でき
た。基板２上のレジストは、ホログラム再生光と反応す
るネガ型レジスト、又はポジ型レジストであり、ホログ
ラムパターンは両者で反転したものを使用する。

【００４３】（本発明の実施の形態２）次に、ホログラ
ム再生系として電子線を用いた本発明の実施の形態を示
す。図６に、フィールドエミッション型の電子銃を用い
た反射型光学系による電子線ホログラム装置の構成図を
示す。

【００４４】コールド・フィールドエミッションで得ら
れる電子は、そのエネルギー幅が狭く、又干渉性が良好
であるという特徴がある。この冷陰極から約５ｋｅＶで
引き出された電子は、コンデンサーレンズ、偏向電極、
対物レンズを通って反射型ホログラム１に照射される。

【００４５】コンデンサーレンズでは電流量を制御し、
偏向電極では電子ビームの方向をＸ軸、Ｙ軸方向で調整
する。対物レンズは、ホログラム１に入射する電子ビー
ムのコリメート、ビームスポット形状（スティグマ）を
調整するものであり、ホログラムに入射する電子ビーム
を最終的に調整する機能を有する。

【００４６】電子ビームが反射型ホログラム１に照射さ
れるとき、ホログラム１面には電子線減速のためのリタ
ーディング電位がかけられていて、このリターディング
電位によって電子波の波長が制御される。本実施の形態
では、約４．０〜４．９ｋｅＶの減速電位を用い、０．
１ｋｅＶ〜１ｋｅＶのエネルギーを持つ電子線を用い
た。この場合の電子の波長は、約０．３〜１オングスト
ロームとなる。

【００４７】ホログラム１で反射された電子は、レンズ
３によって収束され、ポジ型電子線レジストが塗布され
た基板２上にホログラム再生パターンとして描かれる。
本実施の形態で用いた反射型ホログラムは、レーザー光
の場合と同様に、一つのＣＧＨセルの大きさが２０ｎｍ
であるネガレジストのホログラムパターンをＳｉ基板上
に形成し、Ｓｉをドライエッチングで２０ｎｍほどエッ
チングしたものを用いた。本実施の形態により、反射電
子線によるホログラム再生像を、ポジ型電子線レジスト
上のパターンとして形成できた。

【００４８】（本発明の実施の形態３）次に光源とし
て、コヒーレントなＳＯＲ（シンクロトロン・オービタ
ル・ラディエーション）による放射Ｘ線を用いる本発明
の実施の形態を説明する。ここでのコヒーレントとは、
Ｘ線の波が可干渉であることを指し、つまり波長がそろ
っていること、波面の大きさが少なくともホログラム乾
板程度であることを意味する。

【００４９】図７に、ＳＯＲ源から照射されるＸ線（波
長２０ｎｍ〜１ｎｍ）を用いた反射型光学系によるホロ
グラム装置の構成図を示す。ＳＯＲから出た白色Ｘ線は
グレーティングで波長選択が行われ、スリットを通った
後、反射型ホログラム１に照射される。

【００５０】本実施の形態で用いたホログラムは、電子
線用のホログラムと同様にＣＧＨホログラムパターンに
対応して凹凸が形成されたＳｉ基板を作製した後、反射
率を稼ぐためにＳｉ表面にＷ（タングステン）コーティ
ングを施したものを使用した。タングステン以外でも、
Ｘ線に対して透過率が十分に低い材料であればよく、ま
たコーティングの順序も上記に限るものではなく、Ｓｉ
エッチングの前であってもよい。反射率は、Ｘ線の波長
に強く依存し、例えばＳＯＲの波長が反射膜金属の特性
Ｘ線の波長に一致する領域では反射率は逆に低下するた
め、このような金属を避ければ大抵の金属膜を反射膜と
して使用できる。

【００５１】反射型ホログラム１で反射回折したＸ線は
ゾーンプレートを経て、Ｘ線ポジ型レジストが塗布され
た基板２上に収束投影される。本実施の形態において
も、反射Ｘ線によるホログラム再生像を、ポジ型Ｘ線レ
ジスト上のパターンとして形成することができた。

【００５２】（本発明の実施の形態４）次に、本発明に
よる３次元パターン作成方法の実施の形態を示す。ホロ
グラムを用いたパターン形成において、再生パターンと
して３次元パターンが得られることは大きな特徴であ
る。図８、図９を用い、本発明による３次元パターン作
成方法を説明する。

【００５３】３次元パターンの一例として、図８（ａ）
に示すような表面レリーフ型のパターンを考える。この
３次元パターンをいくつかの２次元パターンに分解し、
底辺から順次Ａ面、Ｂ面、Ｃ面、…とする（図８
（ａ））。つまり、３次元物体をｚ方向に距離δｈだけ
離れた２次元面Ａ面、Ｂ面、Ｃ面…の重合体として取り
扱う。

【００５４】Ａ、Ｂ、Ｃ、各面はそれぞれ焦点距離とパ
ターン形状の異なる２次元ホログラムであると考えられ
るため、ホログラムの計算では、各２次元面からの２次
元フーリエ変換の結果をδｈの距離を考慮して合成する
ことにより、３次元パターンを表すホログラムを作製で
きる。このようにして得られた反射型ホログラムは、図
８（ｂ）に示すように一見通常の２次元ホログラムと変
わらない形状である。

【００５５】この反射型ホログラムに例えば光を照射
し、ホログラムで反射した光で３次元パターン形成基板
上にパターン再生像を結像する。基板上には図９（ａ）
に示すようにＡ面、Ｂ面、Ｃ面に対応して、ｚ方向に距
離δｈだけ離れて再生される。ＣＧＨ形成時に２次元フ
ーリエ変換の結果をδｈの距離を考慮して合成されるた
め、Ａ面の焦点は基板からδｈ離れた位置であり、Ｂ
面、Ｃ面では光の収束が弱くなっている。またＢ面の情
報は、基板から２δｈだけ離れた所で焦点が結ばれ、Ａ
面、Ｃ面では光の収束が弱くなっている。

【００５６】再生像の結像位置（パターン形成基板）近
傍には再生光と反応して堆積物を生じるＣＶＤ（化学気
相成長）ガスが導入されている。焦点位置での光の強度
と、焦点位置を外れた位置での光の強度比が、ＣＶＤの
反応エネルギーの敷居値をまたぐほど大きければ、Ａ面
の情報はＡ面再生位置近傍のみでＣＶＤの分解が起こ
り、基板上に堆積される。同様にＢ面、Ｃ面についても
各再生位置近傍のみでＣＶＤ反応が起こる。このように
して、本発明によれば、図８（ａ）の立体パターンを図
９（ｂ）のようにＣＶＤによって一括形成することがで
きる。

【００５７】この立体像形成のための装置の構成例を図
１０に示す。反射型ホログラム１により反射された光
は、ビューポートを介して真空ＣＶＤチャンバー内に導
かれる。ビューポートは真空装置についているガラス窓
であり、真空と大気を隔てている。

【００５８】真空チャンバー内で基板上に再生像が投影
され、同時に基板面に向かってＣＶＤのガスが導入され
ている。本実施の形態ではＣＶＤガスとしてスチレンガ
スを用い、スチレンの分解生成物（炭素が主成分）の３
次元物体の形成を行った。本実施の形態によれば、断面
が三角の鋸刃形状のフレネルゾーンプレートなど、図８
（ａ）のような表面レリーフ型の３次元構造体を容易
に、しかも一つのホログラムで一括形成できる。

【００５９】上記の３次元パターンは一つのホログラム
で形成したが、Ａ、Ｂ、Ｃ、各面に相当する２次元ホロ
グラムを使用し、順次Ａ面から再生していく方法もある
（図１１）。Ａ、Ｂ、Ｃ、各面のホログラム情報を計算
し、順次Ａ面から再生していくと、Ａ面の再生でＣＶＤ
の分解による堆積物で高さが増し（図１１（ｂ））、そ
の上面が次のＢ面再生時の焦点面となる。ここで、ｂ面
を再生（堆積）し（図１１（ｃ））、順次Ｃ面（図１１
（ｄ））…と堆積させることで、立体構造を形成するこ
とができる。

【００６０】また、上記本発明の実施の形態ではＣＶＤ
を用いて３次元パターンを形成する方法を示したが、レ
ジスト材料としてその反応が光の強度に敏感なものを使
用し、焦点位置での光の強度と、焦点位置を外れた位置
での光の強度比が、レジスト材料の反応エネルギーの敷
居値をまたぐほど大きければ、レジスト材料によっても
３次元パターンを形成できる。

【００６１】

【発明の効果】本発明によれば、ホログラムとして反射
型ホログラムを用いることで、微細なホログラムの形
成、保持が可能であるため、従来の透過型ホログラムで
は形成できないような開口率の高いパターンの形成や、
より微細なパターンの形成を行うことができる。また、
反射型ホログラムは基板で裏打ち、保持されているた
め、透過型ホログラムに比べて強度がある。

【００６２】また、本発明は、ホログラムの再生に複
雑なレンズ系を必要としないため、調整作業がステッパ
ーによるリソグラフィよりも容易、非接触でパターン
を転写できるため、ごみの影響を受けづらい、ホログ
ラム乾板に多少の物理的欠陥（傷）が発生しても、再生
像に致命的な欠陥を生じることが少なく、汚れ、傷に強
い、実在しない仮想のパターンについても形成でき
る、３次元パターンを形成できるなど、ホログラムに
よるリソグラフィ技術が有する効果も兼ね備える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の反射型ホログラムを用いた再生光学装
置の一構成を示す図。

【図２】反転パターンの一例を示す図。

【図３】本発明の反射型ＣＧＨの作製プロセス図。

【図４】バイナリーホログラムパターンの一例を示す
図。

【図５】反射型ホログラム乾板の一構成図。

【図６】電子線を用いた本発明の反射型ホログラムによ
る再生光学系装置の一構成を示す図。

【図７】ＳＯＲ・Ｘ線を用いた本発明の反射型ホログラ
ムによる再生光学系装置の一構成を示す図。

【図８】（ａ）は表面レリーフ型の３次元構造体の構成
図で、（ｂ）はそのバイナリーホログラム。

【図９】本発明による３次元構造体の形成原理を説明す
るための図。

【図１０】本発明によるＣＶＤを用いた３次元構造体形
成に用いるホログラム再生光学系装置の一構成を示す
図。

【図１１】本発明による別の３次元構造体の形成原理を
説明するための図。

【図１２】従来の透過型ホログラムによる再生光学系装
置の構成図。

【図１３】従来の透過型ホログラムによるパターンの再
生原理を説明するための図。

【符号の説明】

１反射型ホログラム２パターン形成基板３レンズ４レーザー発振機５透過型ホログラム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】任意のパターンをもとに計算機合成によ
り反射型ホログラムを作成し、前記ホログラムに光源を
照射し、前記ホログラムからの反射波による再生像を用
いてパターンを形成することを特徴とする反射型ホログ
ラムによるパターン形成方法。
【請求項２】任意のパターンをもとに計算機合成によ
り反射型ホログラムを作成し、前記ホログラムに光源を
照射して前記ホログラムからの反射波による再生像をパ
ターンを形成する基板上に結像し、前記基板上に塗布さ
れたレジスト材料が前記反射波による光源と反応するこ
とにより、前記再生像に対応したパターンを前記基板上
に形成することを特徴とする反射型ホログラムによるパ
ターン形成方法。
【請求項３】任意のパターンをもとに計算機合成によ
り反射型ホログラムを作成し、前記ホログラムに光源を
照射して前記ホログラムからの反射波による再生像をパ
ターンを形成する基板上に結像すると共に、前記基板近
傍に前記光源と反応して堆積物を生じるＣＶＤガスを導
入することにより、前記再生像に対応したパターンを前
記基板上に形成することを特徴とする反射型ホログラム
によるパターン形成方法。
【請求項４】前記反射型ホログラム上に、前記光源に
対して透過率が十分に低い金属材料のコーティングが施
されていることを特徴とする請求項１または請求項２ま
たは請求項３記載の反射型ホログラムによるパターン形
成方法。
【請求項５】前記光源が、レーザー光もしくはＸ線、
もしくは可干渉性電子線であることを特徴とする請求項
１から請求項４のいずれかに記載の反射型ホログラムに
よるパターン形成方法。
【請求項６】前記パターンが２次元あるいは３次元パ
ターンであることを特徴とする請求項１から請求項５の
いずれかに記載の反射型ホログラムによるパターン形成
方法。
【請求項７】３次元パターンの形成方法であって、前
記反射型ホログラムを、任意の３次元パターンを互いに
平行な平面で切断し複数の２次元パターンに分解し、各
２次元パターンにおける物体光の位相及び強度情報と各
２次元パターン間の距離をもとにして計算機合成により
作製し、前記反射型ホログラムに前記光源を照射し、前
記反射型ホログラムで反射された再生像が前記各２次元
パターン毎に焦点距離が異なることを特徴とする請求項
１から請求項５のいずれかに記載の反射型ホログラムに
よるパターン形成方法。