JPH11170073A - レーザビーム描画装置 - Google Patents
レーザビーム描画装置Info
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- JPH11170073A JPH11170073A JP9356177A JP35617797A JPH11170073A JP H11170073 A JPH11170073 A JP H11170073A JP 9356177 A JP9356177 A JP 9356177A JP 35617797 A JP35617797 A JP 35617797A JP H11170073 A JPH11170073 A JP H11170073A
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Lasers (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 サブミクロン周期の微細なグレーティングパ
ターンを周期精度よく、均一に、且つ容易にレーザビー
ムで直接描画できるようにする。 【解決手段】 基板を載置するＸＹステージ１０，１２
と、レーザ光源１４と、レーザビームを基板上の被描画
体に照射する光学ヘッド２２と、光学ヘッドを保持する
Ｚステージ２４を具備している。レーザ光源から光学ヘ
ッドに向かうレーザビームの光強度を変調可能な光強度
変調器２８と、それを制御する周期光強度制御部６０を
有し、ＸＹステージで基板を１方向に移動しつつ、光強
度変調器で周期的に強度変調されたレーザビームを照射
することにより、被描画体にグレーティングパターンを
描画する。レーザビームの光強度を周期的に変調させる
代わりにビームスポットの径を周期的に変調したり、２
つのレーザビームの出射角度を変調してのビームスポッ
トの重なり具合を周期的に調整する構成でもよい。
ターンを周期精度よく、均一に、且つ容易にレーザビー
ムで直接描画できるようにする。 【解決手段】 基板を載置するＸＹステージ１０，１２
と、レーザ光源１４と、レーザビームを基板上の被描画
体に照射する光学ヘッド２２と、光学ヘッドを保持する
Ｚステージ２４を具備している。レーザ光源から光学ヘ
ッドに向かうレーザビームの光強度を変調可能な光強度
変調器２８と、それを制御する周期光強度制御部６０を
有し、ＸＹステージで基板を１方向に移動しつつ、光強
度変調器で周期的に強度変調されたレーザビームを照射
することにより、被描画体にグレーティングパターンを
描画する。レーザビームの光強度を周期的に変調させる
代わりにビームスポットの径を周期的に変調したり、２
つのレーザビームの出射角度を変調してのビームスポッ
トの重なり具合を周期的に調整する構成でもよい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームを用
いて被描画体にグレーティングパターンを直接描画する
レーザビーム描画装置に関するものである。この装置
は、特に屈折率変調形グレーティングのような周期構造
を有する微細パターンを、基板上のレジストに描画する
のに好適である。
いて被描画体にグレーティングパターンを直接描画する
レーザビーム描画装置に関するものである。この装置
は、特に屈折率変調形グレーティングのような周期構造
を有する微細パターンを、基板上のレジストに描画する
のに好適である。
【０００２】
【従来の技術】導波構造内に設けられたグレーティング
（光波長程度の微細な周期構造）は、導波光波面の変換
・変調・制御や波長分散などの機能をもつ種々の素子と
して光集積回路内で広く用いられている。それらの素子
としては、例えば、入出力結合器、導波路結合器、光路
変換器・偏向器、反射器、モード変換器、波長フィルタ
・波長分波器、導波路レンズ、集光カップラ、端面結合
反射形グレーティングなどがある。グレーティングは、
その構造、大きさ、及び作製プロセスが光集積回路の構
成に適したものであり、種々の受動素子として用いるこ
とができるだけでなく、機能素子の実現にも応用できる
ことから、光集積回路の最も重要な要素の一つであると
言える。
（光波長程度の微細な周期構造）は、導波光波面の変換
・変調・制御や波長分散などの機能をもつ種々の素子と
して光集積回路内で広く用いられている。それらの素子
としては、例えば、入出力結合器、導波路結合器、光路
変換器・偏向器、反射器、モード変換器、波長フィルタ
・波長分波器、導波路レンズ、集光カップラ、端面結合
反射形グレーティングなどがある。グレーティングは、
その構造、大きさ、及び作製プロセスが光集積回路の構
成に適したものであり、種々の受動素子として用いるこ
とができるだけでなく、機能素子の実現にも応用できる
ことから、光集積回路の最も重要な要素の一つであると
言える。
【０００３】光集積回路に用いられるグレーティング
は、屈折率が周期的に変化している屈折率変調形と、表
面に微細な凹凸が周期的に形成されているレリーフ形と
に大別される。屈折率変調形グレーティングとして、Ｔ
ｉ（チタン）拡散ＬｉＮｂＯ3（ニオブ酸リチウム）光
導波路を用いた例がある。ＬｉＮｂＯ3 を基板としてＴ
ｉ拡散導波路で屈折率変調を得るには、Ｔｉ量を空間的
に変調する。例えば、 一様な厚さのＴｉを拡散して導波路を形成した後、パ
ターン化したＴｉ膜を拡散する方法、 厚さをパターン化したＴｉ膜を拡散する方法、 Ｔｉを拡散して導波層を形成した後、Ｔｉ線幅を周期
的に変化させる方法、などにより屈折率変調形グレーテ
ィングが作製できる。これらにおいて、Ｔｉ膜のパター
ニングはリフトオフ法により行う。この場合の屈折率変
調量は０．０１程度以下で比較的小さい。しかし、安息
香酸を用いたプロトン交換では、最大で０．１２程度の
屈折率変化が得られるので、これを利用すれば屈折率変
調量の大きなグレーティングを作製できる。
は、屈折率が周期的に変化している屈折率変調形と、表
面に微細な凹凸が周期的に形成されているレリーフ形と
に大別される。屈折率変調形グレーティングとして、Ｔ
ｉ（チタン）拡散ＬｉＮｂＯ3（ニオブ酸リチウム）光
導波路を用いた例がある。ＬｉＮｂＯ3 を基板としてＴ
ｉ拡散導波路で屈折率変調を得るには、Ｔｉ量を空間的
に変調する。例えば、 一様な厚さのＴｉを拡散して導波路を形成した後、パ
ターン化したＴｉ膜を拡散する方法、 厚さをパターン化したＴｉ膜を拡散する方法、 Ｔｉを拡散して導波層を形成した後、Ｔｉ線幅を周期
的に変化させる方法、などにより屈折率変調形グレーテ
ィングが作製できる。これらにおいて、Ｔｉ膜のパター
ニングはリフトオフ法により行う。この場合の屈折率変
調量は０．０１程度以下で比較的小さい。しかし、安息
香酸を用いたプロトン交換では、最大で０．１２程度の
屈折率変化が得られるので、これを利用すれば屈折率変
調量の大きなグレーティングを作製できる。
【０００４】これらのグレーティングパターンは、周期
が十分に大きな場合は、露光マスクを用いる通常のフォ
トリソグラフィ技術により作製することも可能である
が、一般にグレーティングは光波長のオーダの微細な周
期が要求されることから、通常のフォトリソグラフィ技
術では分解能の点で十分な結果を得ることができない。
そこでグレーティングのパターニング技術としては、二
光束干渉法や電子ビーム描画法がある。しかし両者は長
所と短所が相補する特徴をもっているために、用途によ
って使い分ける必要がある。
が十分に大きな場合は、露光マスクを用いる通常のフォ
トリソグラフィ技術により作製することも可能である
が、一般にグレーティングは光波長のオーダの微細な周
期が要求されることから、通常のフォトリソグラフィ技
術では分解能の点で十分な結果を得ることができない。
そこでグレーティングのパターニング技術としては、二
光束干渉法や電子ビーム描画法がある。しかし両者は長
所と短所が相補する特徴をもっているために、用途によ
って使い分ける必要がある。
【０００５】それらに対して、光集積回路の導波路パタ
ーニングにおいては、集光レーザビームと０．１μｍ精
度のステージを組み合わせたレーザビーム直接描画法が
適している。レーザビーム描画装置は、基板を載置する
ＸＹステージと、レーザビームを出射するレーザ光源
と、該レーザ光源から出射したレーザビームを前記基板
上の被描画体に照射する光学ヘッドと、該光学ヘッドを
保持するＺステージを具備し、装置全体をコンピュータ
システムで制御するように構成されていて、所望の一定
線幅のパターンを描画できるようになっている。
ーニングにおいては、集光レーザビームと０．１μｍ精
度のステージを組み合わせたレーザビーム直接描画法が
適している。レーザビーム描画装置は、基板を載置する
ＸＹステージと、レーザビームを出射するレーザ光源
と、該レーザ光源から出射したレーザビームを前記基板
上の被描画体に照射する光学ヘッドと、該光学ヘッドを
保持するＺステージを具備し、装置全体をコンピュータ
システムで制御するように構成されていて、所望の一定
線幅のパターンを描画できるようになっている。
【０００６】レーザビーム描画法は直接描画であるた
め、その特徴は電子ビーム描画法と類似しており、 極めて短周期のグレーティングも作製可能であるこ
と、 パターンのパラメータ変更はコンピュータ入力により
容易に行えること、 基板上の任意の位置、領域内に明確な輪郭をもつノイ
ズの殆ど無いパターンを描画できること、 等、二光束干渉法にはない長所があり、更に、電子ビー
ム描画法と比較して、 広面積の描画が可能であること、 大気中でパターニングできるため、取り扱いが容易で
あること、 など優れている点がある。
め、その特徴は電子ビーム描画法と類似しており、 極めて短周期のグレーティングも作製可能であるこ
と、 パターンのパラメータ変更はコンピュータ入力により
容易に行えること、 基板上の任意の位置、領域内に明確な輪郭をもつノイ
ズの殆ど無いパターンを描画できること、 等、二光束干渉法にはない長所があり、更に、電子ビー
ム描画法と比較して、 広面積の描画が可能であること、 大気中でパターニングできるため、取り扱いが容易で
あること、 など優れている点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従って二光束干渉法や
電子ビーム描画法にない特徴をもっているレーザビーム
描画装置により、グレーティングのパターニングを行う
ことは大変有効である。そこで、微細なグレーティング
パターンを周期精度よく、均一に、且つ容易に作製でき
るような工夫が必要となる。
電子ビーム描画法にない特徴をもっているレーザビーム
描画装置により、グレーティングのパターニングを行う
ことは大変有効である。そこで、微細なグレーティング
パターンを周期精度よく、均一に、且つ容易に作製でき
るような工夫が必要となる。
【０００８】本発明の目的は、サブミクロン周期のグレ
ーティングパターンをレーザビームで直接描画できる装
置を提供することである。
ーティングパターンをレーザビームで直接描画できる装
置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板を載置す
るＸＹステージと、レーザビームを出射するレーザ光源
と、該レーザ光源から出射したレーザビームを前記基板
上の被描画体に照射する光学ヘッドと、該光学ヘッドを
保持するＺステージを具備しているレーザビーム描画装
置である。ここで、被描画体に照射するレーザビームの
光強度（露光のエネルギー）を周期的に変調させること
により、あるいはビームスポットの径を周期的に変調す
ることにより、あるいは２つのレーザビームのビームス
ポットの重なり具合を周期的に変調することにより、被
描画体にグレーティングパターンを描画することができ
る。
るＸＹステージと、レーザビームを出射するレーザ光源
と、該レーザ光源から出射したレーザビームを前記基板
上の被描画体に照射する光学ヘッドと、該光学ヘッドを
保持するＺステージを具備しているレーザビーム描画装
置である。ここで、被描画体に照射するレーザビームの
光強度（露光のエネルギー）を周期的に変調させること
により、あるいはビームスポットの径を周期的に変調す
ることにより、あるいは２つのレーザビームのビームス
ポットの重なり具合を周期的に変調することにより、被
描画体にグレーティングパターンを描画することができ
る。
【００１０】ビームスポット径を周期的に変調させるに
は、光学ヘッド、基板、あるいはＸＹステージのいずれ
かを上下方向に振動させればよい。２つのレーザビーム
によるビームスポットの重なり具合を周期的に変調させ
るには、ミラーの回転角を制御したり、光角度変調器を
用いて、光角度を制御すればよい。
は、光学ヘッド、基板、あるいはＸＹステージのいずれ
かを上下方向に振動させればよい。２つのレーザビーム
によるビームスポットの重なり具合を周期的に変調させ
るには、ミラーの回転角を制御したり、光角度変調器を
用いて、光角度を制御すればよい。
【００１１】
【実施例】図１は、本発明に係るレーザビーム描画装置
の第１の実施例を示す構成図である。基本的には既存の
レーザビーム描画装置をベースとし、それを一部改良す
ることで所期の目的を達成できるようにしている。そこ
で、まず既存のレーザビーム描画装置について説明す
る。基板を載置するＸステージ１０及びＹステージ１２
と、レーザ光源１４と、その光路を規定するミラー１
６、ハーフミラー１８、ミラー２０と、レーザビームを
基板上の被描画体に集光して照射するための光学ヘッド
２２と、該光学ヘッド２２の基板に対する高さ調整を行
うＺステージ２４と、各ステージを制御するステージコ
ントローラ２６と、光路中に設けた光強度変調器２８
と、照射光強度を検出する光強度検出器３０と、該光強
度検出器３０からの信号を受けて光強度変調器２８を制
御したりステージコントローラ２６を制御するコンピュ
ータシステム３２等からなる。コンピュータシステム３
２の制御部３４は、面積測定部３６、光強度変調部３
８、光強度検出部４０、Ｚ調整処理部４２、面積−Ｚ変
換部４４などを具備している。
の第１の実施例を示す構成図である。基本的には既存の
レーザビーム描画装置をベースとし、それを一部改良す
ることで所期の目的を達成できるようにしている。そこ
で、まず既存のレーザビーム描画装置について説明す
る。基板を載置するＸステージ１０及びＹステージ１２
と、レーザ光源１４と、その光路を規定するミラー１
６、ハーフミラー１８、ミラー２０と、レーザビームを
基板上の被描画体に集光して照射するための光学ヘッド
２２と、該光学ヘッド２２の基板に対する高さ調整を行
うＺステージ２４と、各ステージを制御するステージコ
ントローラ２６と、光路中に設けた光強度変調器２８
と、照射光強度を検出する光強度検出器３０と、該光強
度検出器３０からの信号を受けて光強度変調器２８を制
御したりステージコントローラ２６を制御するコンピュ
ータシステム３２等からなる。コンピュータシステム３
２の制御部３４は、面積測定部３６、光強度変調部３
８、光強度検出部４０、Ｚ調整処理部４２、面積−Ｚ変
換部４４などを具備している。
【００１２】光学ヘッド２２は、図２に示すように、ハ
ーフミラー４６、対物レンズ４８、光検出器５０などか
らなり、Ｘステージ１０に搭載されている基板５２上の
被描画体（フォトレジスト）５４にレーザビームを集光
させるようになている。このレーザビーム描画装置は、
光学ヘッド２２による焦点位置をＺ調整処理部４２や面
積−Ｚ変換部４４などで制御し、光強度検出器３０及び
光強度検出部３８の検出量に基づき光強度変調部４０と
光強度変調器２８で制御してＸステージ１０又はＹステ
ージ１２で基板５２を動かすことで一定線幅のパターン
を描画するように構成されている。なお面積測定部３６
は、スポット面積を測定するために用いられる。
ーフミラー４６、対物レンズ４８、光検出器５０などか
らなり、Ｘステージ１０に搭載されている基板５２上の
被描画体（フォトレジスト）５４にレーザビームを集光
させるようになている。このレーザビーム描画装置は、
光学ヘッド２２による焦点位置をＺ調整処理部４２や面
積−Ｚ変換部４４などで制御し、光強度検出器３０及び
光強度検出部３８の検出量に基づき光強度変調部４０と
光強度変調器２８で制御してＸステージ１０又はＹステ
ージ１２で基板５２を動かすことで一定線幅のパターン
を描画するように構成されている。なお面積測定部３６
は、スポット面積を測定するために用いられる。
【００１３】さて本実施例では、そのコンピュータシス
テム３２の制御部３４に周期光強度制御部６０を組み込
み、光強度変調器２８を制御して周期的に強度変調され
たレーザビームを照射することにより、被描画体５４に
グレーティングパターンを描画するように構成してい
る。
テム３２の制御部３４に周期光強度制御部６０を組み込
み、光強度変調器２８を制御して周期的に強度変調され
たレーザビームを照射することにより、被描画体５４に
グレーティングパターンを描画するように構成してい
る。
【００１４】被描画体５４に照射するレーザビームの光
強度を、周期光強度制御部６０及び光強度変調器２８に
よって周期的に変化させ、同時にＸステージ１０又はＹ
ステージ１２で基板５２を一方向に移動させれば、図３
に示すようなグレーティングパターンを得ることができ
る。実用上サブミクロン周期Λのグレーティングが必要
とされるが、光強度変調器２８の変調周期もしくはＸＹ
ステージの走行速度を調整することにより十分作製可能
である。またグレーティングの幅変化（ｗ2 −ｗ1 ）
は、強度変調したレーザビームの光強度により調整でき
る。この装置は、既存のレーザビーム描画装置に付加す
る部分が僅かですみ、調整なども容易で、可動部も少な
いため極めて好ましい。
強度を、周期光強度制御部６０及び光強度変調器２８に
よって周期的に変化させ、同時にＸステージ１０又はＹ
ステージ１２で基板５２を一方向に移動させれば、図３
に示すようなグレーティングパターンを得ることができ
る。実用上サブミクロン周期Λのグレーティングが必要
とされるが、光強度変調器２８の変調周期もしくはＸＹ
ステージの走行速度を調整することにより十分作製可能
である。またグレーティングの幅変化（ｗ2 −ｗ1 ）
は、強度変調したレーザビームの光強度により調整でき
る。この装置は、既存のレーザビーム描画装置に付加す
る部分が僅かですみ、調整なども容易で、可動部も少な
いため極めて好ましい。
【００１５】光強度変調器の変調周期が１００Hz、ステ
ージの走行速度が１００μｍ／ｓの場合、グレーティン
グの周期Λは１μｍとなる。強度変調した光強度の最小
値を１μＷ、最大値を６μＷ、対物レンズの倍率を４０
倍とすると、グレーティングの幅変化は（ｗ2 −ｗ1 ）
≒２．０μｍとなる。
ージの走行速度が１００μｍ／ｓの場合、グレーティン
グの周期Λは１μｍとなる。強度変調した光強度の最小
値を１μＷ、最大値を６μＷ、対物レンズの倍率を４０
倍とすると、グレーティングの幅変化は（ｗ2 −ｗ1 ）
≒２．０μｍとなる。
【００１６】以下、本発明の他の実施例について説明す
るが、いずれもレーザビーム描画装置のシステム自体
は、図１に示すものとほぼ同様の既存のものがそのまま
利用できる。それ故、説明を簡略化するために、対応す
る部分には同一符号を付し、それらについての詳しい説
明は省略する。
るが、いずれもレーザビーム描画装置のシステム自体
は、図１に示すものとほぼ同様の既存のものがそのまま
利用できる。それ故、説明を簡略化するために、対応す
る部分には同一符号を付し、それらについての詳しい説
明は省略する。
【００１７】図４は、本発明に係るレーザビーム描画装
置の第２の実施例を示す構成図である。光学ヘッド２２
はＺステージ２４で支持されているから、Ｚステージ２
４を振動させることで光学ヘッド２２を上下方向に振動
させることができる。その振動はＺ周期振動制御部６２
で制御する。Ｚ周期振動制御部６２からＺステージ２４
を微小距離（０．２〜２μｍ程度）だけＺ方向（上下方
向）に周期振動させる信号を面積−Ｚ変換部４４に送る
と、Ｚステージ２４で保持された光学ヘッド２２が上下
に周期振動し、被描画体に照射するレーザビームの面積
が移動距離に応じて変化する。この時、Ｘステージ１０
又はＹステージ１２で一方向に走行させれば、図３のよ
うなグレーティングパターンを得ることができる。
置の第２の実施例を示す構成図である。光学ヘッド２２
はＺステージ２４で支持されているから、Ｚステージ２
４を振動させることで光学ヘッド２２を上下方向に振動
させることができる。その振動はＺ周期振動制御部６２
で制御する。Ｚ周期振動制御部６２からＺステージ２４
を微小距離（０．２〜２μｍ程度）だけＺ方向（上下方
向）に周期振動させる信号を面積−Ｚ変換部４４に送る
と、Ｚステージ２４で保持された光学ヘッド２２が上下
に周期振動し、被描画体に照射するレーザビームの面積
が移動距離に応じて変化する。この時、Ｘステージ１０
又はＹステージ１２で一方向に走行させれば、図３のよ
うなグレーティングパターンを得ることができる。
【００１８】この実施例の装置でも、ＸＹステージの走
行速度及びＺステージの振動周期を調整することでサブ
ミクロン周期のグレーティングを作製することができ
る。またグレーティングの幅変化（ｗ2 −ｗ1 ）は、Ｚ
ステージの振動振幅により調整できる。
行速度及びＺステージの振動周期を調整することでサブ
ミクロン周期のグレーティングを作製することができ
る。またグレーティングの幅変化（ｗ2 −ｗ1 ）は、Ｚ
ステージの振動振幅により調整できる。
【００１９】図５及び図６は、本発明に係るレーザビー
ム描画装置の第３の実施例を示す説明図である。光学ヘ
ッド２２はＺステージ２４で支持され、基板５２はＸス
テージ１０及びＹステージ１２で支持されているから、
基板５２を基板振動装置６４の上に載せて上下振動を付
与することで、基板５２と光学ヘッド２２との距離を変
化させることができる。基板５２の振動は基板振動制御
部６６で制御する。基板振動装置６４には、例えば圧電
材料からなる振動子を用いる。基板振動制御部６６から
の信号で基板振動装置６４を微小距離（０．２〜２μｍ
程度）だけＺ方向（上下方向）に周期振動させると、基
板５２と光学ヘッド２２との距離が周期的に変化し、被
描画体５４に照射するレーザビームの面積が変位量に応
じて変化する。この時、Ｘステージ１０又はＹステージ
１２で基板５２を一方向に走行させれば、図３のような
グレーティングパターンを得ることができる。
ム描画装置の第３の実施例を示す説明図である。光学ヘ
ッド２２はＺステージ２４で支持され、基板５２はＸス
テージ１０及びＹステージ１２で支持されているから、
基板５２を基板振動装置６４の上に載せて上下振動を付
与することで、基板５２と光学ヘッド２２との距離を変
化させることができる。基板５２の振動は基板振動制御
部６６で制御する。基板振動装置６４には、例えば圧電
材料からなる振動子を用いる。基板振動制御部６６から
の信号で基板振動装置６４を微小距離（０．２〜２μｍ
程度）だけＺ方向（上下方向）に周期振動させると、基
板５２と光学ヘッド２２との距離が周期的に変化し、被
描画体５４に照射するレーザビームの面積が変位量に応
じて変化する。この時、Ｘステージ１０又はＹステージ
１２で基板５２を一方向に走行させれば、図３のような
グレーティングパターンを得ることができる。
【００２０】この実施例の装置でも、ＸＹステージの走
行速度及び基板の振動周期を調整することでサブミクロ
ン周期のグレーティングを作製することができる。また
グレーティングの幅変化（ｗ2 −ｗ1 ）は、基板の振動
振幅により調整できる。
行速度及び基板の振動周期を調整することでサブミクロ
ン周期のグレーティングを作製することができる。また
グレーティングの幅変化（ｗ2 −ｗ1 ）は、基板の振動
振幅により調整できる。
【００２１】図７及び図８は、本発明に係るレーザビー
ム描画装置の第４の実施例を示す説明図である。光学ヘ
ッド２２はＺステージ２４で支持され、基板５２はＸス
テージ１０及びＹステージ１２で支持されているから、
Ｘステージ１０もしくはＹステージ１２自体にステージ
振動装置６８を設けて上下振動を付与することで、基板
５２と光学ヘッド２２との距離を変化させることができ
る。Ｘステージ１０もしくはＹステージ１２自体の振動
はステージ振動制御部７０で制御する。ステージ振動制
御部７０からの信号でステージ振動装置６８を制御して
Ｘステージ１０及びＹステージ１２全体を微小距離
（０．２〜２μｍ程度）だけＺ方向（上下方向）に周期
振動させる。すると、基板５２と光学ヘッド２２との距
離が周期的に移動し、被描画体５４に照射するレーザビ
ームの面積が移動距離に応じて変化する。この時、Ｘス
テージ１０又はＹステージ１２で基板５２を一方向に走
行させれば、図３のようなグレーティングパターンを得
ることができる。
ム描画装置の第４の実施例を示す説明図である。光学ヘ
ッド２２はＺステージ２４で支持され、基板５２はＸス
テージ１０及びＹステージ１２で支持されているから、
Ｘステージ１０もしくはＹステージ１２自体にステージ
振動装置６８を設けて上下振動を付与することで、基板
５２と光学ヘッド２２との距離を変化させることができ
る。Ｘステージ１０もしくはＹステージ１２自体の振動
はステージ振動制御部７０で制御する。ステージ振動制
御部７０からの信号でステージ振動装置６８を制御して
Ｘステージ１０及びＹステージ１２全体を微小距離
（０．２〜２μｍ程度）だけＺ方向（上下方向）に周期
振動させる。すると、基板５２と光学ヘッド２２との距
離が周期的に移動し、被描画体５４に照射するレーザビ
ームの面積が移動距離に応じて変化する。この時、Ｘス
テージ１０又はＹステージ１２で基板５２を一方向に走
行させれば、図３のようなグレーティングパターンを得
ることができる。
【００２２】この実施例の装置でも、ＸＹステージの走
行速度及びＸＹステージの振動周期を調整することでサ
ブミクロン周期のグレーティングを作製することができ
る。またグレーティングの幅変化（ｗ2 −ｗ1 ）は、Ｘ
Ｙステージの振動振幅により調整できる。
行速度及びＸＹステージの振動周期を調整することでサ
ブミクロン周期のグレーティングを作製することができ
る。またグレーティングの幅変化（ｗ2 −ｗ1 ）は、Ｘ
Ｙステージの振動振幅により調整できる。
【００２３】図９及び図１０は、本発明に係るレーザビ
ーム描画装置の第５の実施例を示す説明図である。レー
ザ光源１４からのレーザビーム（実際には光強度変調部
２８からのレーザビーム）を２分割するハーフミラー７
２と、２分割された一方のレーザビームの出射角度を変
調する第１の光角度変調器７４と、２分割された他方の
レーザビームの出射角度を変調する第２の光角度変調器
７８と、それら第１及び第２の光角度変調器７４，７８
を制御する光角度変調部８０を具備している。光強度変
調器２８からのレーザビームのうちハーフミラー８２を
透過したレーザビームは、ハーフミラー７２で２分割さ
れ、一方は第１の光角度変調器７４に向かい、他方はミ
ラー７６で反射して第２の光角度変調器７８に向かう。
そして第１の光角度変調器７４からの出射ビームはミラ
ー８４で、第２の光角度変調器７８からの出射ビームは
ミラー８６で、それぞれ反射されて光学ヘッド２２に入
射する。
ーム描画装置の第５の実施例を示す説明図である。レー
ザ光源１４からのレーザビーム（実際には光強度変調部
２８からのレーザビーム）を２分割するハーフミラー７
２と、２分割された一方のレーザビームの出射角度を変
調する第１の光角度変調器７４と、２分割された他方の
レーザビームの出射角度を変調する第２の光角度変調器
７８と、それら第１及び第２の光角度変調器７４，７８
を制御する光角度変調部８０を具備している。光強度変
調器２８からのレーザビームのうちハーフミラー８２を
透過したレーザビームは、ハーフミラー７２で２分割さ
れ、一方は第１の光角度変調器７４に向かい、他方はミ
ラー７６で反射して第２の光角度変調器７８に向かう。
そして第１の光角度変調器７４からの出射ビームはミラ
ー８４で、第２の光角度変調器７８からの出射ビームは
ミラー８６で、それぞれ反射されて光学ヘッド２２に入
射する。
【００２４】光角度変調部８０による制御によって第１
及び第２の光角度変調器７４，７８はそれぞれ出射ビー
ム角度を周期的に変調する。即ち、図９に矢印で示され
ているように、ある角度範囲内で出射ビームを振る。図
１１に示すように、対物レンズ４８（焦点距離ｆ）の主
軸となす角度をθとすると、θは０≦θ≦θmax の範囲
で周期的に角度変調される。第１及び第２の光角度変調
器７４，７８で変調された２本のビームは、角度θの符
号が逆で大きさが同じになるように調整する。このよう
に２本のレーザビームを角度調整してビームスポットの
重なり具合を調整し、Ｘステージ１０又はＹステージ１
２で一方向に走行させれば、図３のようなグレーティン
グパターンを得ることができる。
及び第２の光角度変調器７４，７８はそれぞれ出射ビー
ム角度を周期的に変調する。即ち、図９に矢印で示され
ているように、ある角度範囲内で出射ビームを振る。図
１１に示すように、対物レンズ４８（焦点距離ｆ）の主
軸となす角度をθとすると、θは０≦θ≦θmax の範囲
で周期的に角度変調される。第１及び第２の光角度変調
器７４，７８で変調された２本のビームは、角度θの符
号が逆で大きさが同じになるように調整する。このよう
に２本のレーザビームを角度調整してビームスポットの
重なり具合を調整し、Ｘステージ１０又はＹステージ１
２で一方向に走行させれば、図３のようなグレーティン
グパターンを得ることができる。
【００２５】この実施例の装置でも、ＸＹステージの走
行速度及び光角度変調器の変調周期を調整することでサ
ブミクロン周期のグレーティングを作製することができ
る。またグレーティングの幅変化（ｗ2 −ｗ1 ）は、角
度θにより調整できる。
行速度及び光角度変調器の変調周期を調整することでサ
ブミクロン周期のグレーティングを作製することができ
る。またグレーティングの幅変化（ｗ2 −ｗ1 ）は、角
度θにより調整できる。
【００２６】図１２は、本発明に係るレーザビーム描画
装置の第６の実施例を示す構成図である。レーザ光源１
４からのレーザビーム（実際には光強度変調部２８から
のレーザビーム）を２分割するハーフミラー７２と、２
分割された一方のレーザビームを反射する第１の可動ミ
ラー８８と、その反射角度を変調する第１のミラー回転
器９０と、２分割された他方のレーザビームを反射する
第２の可動ミラー９２と、その反射角度を変調する第２
のミラー回転器９４と、それら第１及び第２のミラー回
転器９０，９４を制御するミラー角度変調部９６を具備
している。光強度変調器２８からのレーザビームのうち
ハーフミラー８２を透過したレーザビームは、ハーフミ
ラー７２で２分割され、一方は第１の可動ミラー８８に
向かい、他方はミラー７４で反射した後に第２の可動ミ
ラー９２に向かう。そして第１の可動ミラー８８の反射
ビーム及び第２の可動ミラー９２の反射ビームは、それ
ぞれ光学ヘッド２２に入射する。
装置の第６の実施例を示す構成図である。レーザ光源１
４からのレーザビーム（実際には光強度変調部２８から
のレーザビーム）を２分割するハーフミラー７２と、２
分割された一方のレーザビームを反射する第１の可動ミ
ラー８８と、その反射角度を変調する第１のミラー回転
器９０と、２分割された他方のレーザビームを反射する
第２の可動ミラー９２と、その反射角度を変調する第２
のミラー回転器９４と、それら第１及び第２のミラー回
転器９０，９４を制御するミラー角度変調部９６を具備
している。光強度変調器２８からのレーザビームのうち
ハーフミラー８２を透過したレーザビームは、ハーフミ
ラー７２で２分割され、一方は第１の可動ミラー８８に
向かい、他方はミラー７４で反射した後に第２の可動ミ
ラー９２に向かう。そして第１の可動ミラー８８の反射
ビーム及び第２の可動ミラー９２の反射ビームは、それ
ぞれ光学ヘッド２２に入射する。
【００２７】ミラー角度変調部９６によって第１及び第
２のミラー回転器９０，９４を制御して第１及び第２の
可動ミラー８８，９２の向きを変えることで、それぞれ
反射ビーム角度を周期的に変調する。即ち、図１２に矢
印で示されているように、ある角度範囲内で第１及び第
２の可動ミラー８８，９２を振る。図１１に示すよう
に、対物レンズ４８の主軸となす角度をθとすると、θ
は０≦θ≦θmax の範囲で周期的に角度変調される。第
１及び第２の可動ミラー８８，９２で角度変調された２
本のレーザビームは、角度θの符号が逆で大きさが同じ
になるように調整する。このように２本のビームを角度
調整してビームスポットの重なり具合を調整し、Ｘステ
ージ１０又はＹステージ１２で一方向に走行させれば、
図３のようなグレーティングパターンを得ることができ
る。
２のミラー回転器９０，９４を制御して第１及び第２の
可動ミラー８８，９２の向きを変えることで、それぞれ
反射ビーム角度を周期的に変調する。即ち、図１２に矢
印で示されているように、ある角度範囲内で第１及び第
２の可動ミラー８８，９２を振る。図１１に示すよう
に、対物レンズ４８の主軸となす角度をθとすると、θ
は０≦θ≦θmax の範囲で周期的に角度変調される。第
１及び第２の可動ミラー８８，９２で角度変調された２
本のレーザビームは、角度θの符号が逆で大きさが同じ
になるように調整する。このように２本のビームを角度
調整してビームスポットの重なり具合を調整し、Ｘステ
ージ１０又はＹステージ１２で一方向に走行させれば、
図３のようなグレーティングパターンを得ることができ
る。
【００２８】この実施例の装置でも、ステージの走行速
度及び可動ミラーの回転周期（角度が変化する周期）を
調整することでサブミクロン周期のグレーティングを作
製することができる。またグレーティングの幅変化（ｗ
2 −ｗ1 ）は、角度θにより調整できる。
度及び可動ミラーの回転周期（角度が変化する周期）を
調整することでサブミクロン周期のグレーティングを作
製することができる。またグレーティングの幅変化（ｗ
2 −ｗ1 ）は、角度θにより調整できる。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、通常のフォトリソグラ
フィ技術では作製困難なサブミクロン周期のグレーティ
ングが直接描画法によって容易に作製できる。また、電
子ビーム描画法に比べて広面積の描画が可能であり、大
気中でパターニングできるため取り扱いも容易になる。
フィ技術では作製困難なサブミクロン周期のグレーティ
ングが直接描画法によって容易に作製できる。また、電
子ビーム描画法に比べて広面積の描画が可能であり、大
気中でパターニングできるため取り扱いも容易になる。
【００３０】本発明のシステムは既存のレーザビーム描
画装置を利用して構成できるため、直線パターンとグレ
ーティングパターンとが連続するような複雑なパターン
でも簡単に描画できる。
画装置を利用して構成できるため、直線パターンとグレ
ーティングパターンとが連続するような複雑なパターン
でも簡単に描画できる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す構成図。
【図２】その光学ヘッド周りの説明図。
【図３】グレーティングパターンの一例を示す説明図。
【図４】本発明の第２の実施例を示す構成図。
【図５】本発明の第３の実施例を示す構成図。
【図６】その光学ヘッド周りの説明図。
【図７】本発明の第４の実施例を示す構成図。
【図８】その光学ヘッド周りの説明図。
【図９】本発明の第５の実施例を示す構成図。
【図１０】その光学ヘッド周りの説明図。
【図１１】そのレーザビームの照射状況の説明図。
【図１２】本発明の第６の実施例を示す構成図。
１０ Ｘステージ １２ Ｙステージ １４ レーザ光源 ２２ 光学ヘッド ２４ Ｚステージ ２８ 光強度変調器 ３２ コンピュータシステム ３４ 制御部 ４８ 対物レンズ ５２ 基板 ５４ 被描画体 ６０ 周期光強度変調部
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０２Ｂ 6/13 Ｈ０１Ｓ 3/00 Ｂ 6/122 Ｇ０２Ｂ 6/12 Ｍ Ｈ０１Ｌ 21/027 Ａ Ｈ０１Ｓ 3/00 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５２９
Claims (6)
- 【請求項１】 基板を載置するＸＹステージと、レーザ
ビームを出射するレーザ光源と、該レーザ光源から出射
したレーザビームを前記基板上の被描画体に照射する光
学ヘッドと、該光学ヘッドを保持するＺステージを具備
しているレーザビーム描画装置において、 前記レーザ光源から光学ヘッドに向かうレーザビームの
光強度を変調可能な光強度変調器と、該光強度変調器を
制御する周期光強度制御部とを具備し、ＸＹステージで
基板を１方向に移動しつつ、光強度変調器で周期的に強
度変調されたレーザビームを照射することにより、被描
画体にグレーティングパターンを描画することを特徴と
するレーザビーム描画装置。 - 【請求項２】 基板を載置するＸＹステージと、レーザ
ビームを出射するレーザ光源と、該レーザ光源から出射
したレーザビームを前記基板上の被描画体に照射する光
学ヘッドと、該光学ヘッドを保持するＺステージを具備
しているレーザビーム描画装置において、 Ｚステージを上下方向に周期振動させるＺ周期振動制御
部を具備し、ＸＹステージで基板を１方向に移動しつ
つ、前記Ｚ周期振動制御部によって光学ヘッドを周期的
に上下振動させてレーザビームを照射することにより、
被描画体にグレーティングパターンを描画することを特
徴とするレーザビーム描画装置。 - 【請求項３】 基板を載置するＸＹステージと、レーザ
ビームを出射するレーザ光源と、該レーザ光源から出射
したレーザビームを前記基板上の被描画体に照射する光
学ヘッドと、該光学ヘッドを保持するＺステージを具備
しているレーザビーム描画装置において、 前記基板を上下方向に振動させる基板振動装置と、その
振動を制御する基板振動制御部とを具備し、ＸＹステー
ジで基板を１方向に移動しつつ、基板を周期的に上下振
動させてレーザビームを照射することにより、被描画体
にグレーティングパターンを描画することを特徴とする
レーザビーム描画装置。 - 【請求項４】 基板を載置するＸＹステージと、レーザ
ビームを出射するレーザ光源と、該レーザ光源から出射
したレーザビームを前記基板上の被描画体に照射する光
学ヘッドと、該光学ヘッドを保持するＺステージを具備
しているレーザビーム描画装置において、 Ｘステージ又はＹステージ全体を上下方向に振動させる
ステージ振動装置と、その振動を制御するステージ振動
制御部を具備し、Ｘステージ又はＹステージで基板を１
方向に移動しつつ、Ｘステージ又はＹステージ全体を周
期的に上下振動させてレーザビームを照射することによ
り、被描画体にグレーティングパターンを描画すること
を特徴とするレーザビーム描画装置。 - 【請求項５】 基板を載置するＸＹステージと、レーザ
ビームを出射するレーザ光源と、該レーザ光源から出射
したレーザビームを前記基板上の被描画体に照射する光
学ヘッドと、該光学ヘッドを保持するＺステージを具備
しているレーザビーム描画装置において、 前記レーザ光源からのレーザビームを２分割するハーフ
ミラーと、２分割された一方のレーザビームの出射角度
を変調する第１の光角度変調器と、他方のレーザビーム
の出射角度を変調する第２の光角度変調器と、それら第
１及び第２の光角度変調器を制御する光角度変調部を具
備し、ＸＹステージで基板を１方向に移動しつつ、第１
及び第２の光角度変調器で２本のレーザビームの角度を
周期的に変調させて照射することにより、被描画体にグ
レーティングパターンを描画することを特徴とするレー
ザビーム描画装置。 - 【請求項６】 基板を載置するＸＹステージと、レーザ
ビームを出射するレーザ光源と、該レーザ光源から出射
したレーザビームを前記基板上の被描画体に照射する光
学ヘッドと、該光学ヘッドを保持するＺステージを具備
しているレーザビーム描画装置において、 前記レーザ光源からのレーザビームを２分割するハーフ
ミラーと、２分割された一方のレーザビームを反射する
第１の可動ミラー及びそれを回転させる第１のミラー回
転器と、他方のレーザビームを反射する第２の可動ミラ
ー及びそれを回転させる第２のミラー回転器と、それら
第１及び第２のミラー回転器を制御するミラー回転制御
部とを具備し、ＸＹステージで基板を１方向に移動しつ
つ、ミラー回転制御部で２本のレーザビームの角度を周
期的に変調させて照射することにより、被描画体にグレ
ーティングパターンを描画することを特徴とするレーザ
ビーム描画装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9356177A JPH11170073A (ja) | 1997-12-09 | 1997-12-09 | レーザビーム描画装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9356177A JPH11170073A (ja) | 1997-12-09 | 1997-12-09 | レーザビーム描画装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11170073A true JPH11170073A (ja) | 1999-06-29 |
Family
ID=18447723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9356177A Pending JPH11170073A (ja) | 1997-12-09 | 1997-12-09 | レーザビーム描画装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11170073A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006123835A1 (en) * | 2005-05-18 | 2006-11-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Processing method and processing apparatus using interfered laser beams |
| US7391499B2 (en) | 2004-12-02 | 2008-06-24 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
| CN111162025A (zh) * | 2018-11-07 | 2020-05-15 | 东京毅力科创株式会社 | 基板处理装置和基板处理方法 |
-
1997
- 1997-12-09 JP JP9356177A patent/JPH11170073A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7391499B2 (en) | 2004-12-02 | 2008-06-24 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
| WO2006123835A1 (en) * | 2005-05-18 | 2006-11-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Processing method and processing apparatus using interfered laser beams |
| JP2006346748A (ja) * | 2005-05-18 | 2006-12-28 | Canon Inc | レーザー干渉による加工方法及び加工装置 |
| JP4498309B2 (ja) * | 2005-05-18 | 2010-07-07 | キヤノン株式会社 | レーザー干渉による加工方法及び該加工方法で加工された回折格子、反射防止構造 |
| US7796317B2 (en) | 2005-05-18 | 2010-09-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Processing method and processing apparatus using interfered laser beams |
| CN111162025A (zh) * | 2018-11-07 | 2020-05-15 | 东京毅力科创株式会社 | 基板处理装置和基板处理方法 |
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