JPS6128940A - 微細パタ−ン形成法及びその装置 - Google Patents

微細パタ−ン形成法及びその装置

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JPS6128940A
JPS6128940A JP14936984A JP14936984A JPS6128940A JP S6128940 A JPS6128940 A JP S6128940A JP 14936984 A JP14936984 A JP 14936984A JP 14936984 A JP14936984 A JP 14936984A JP S6128940 A JPS6128940 A JP S6128940A
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JP
Japan
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light
photoreceptor
pattern
thin film
photoresist layer
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Pending
Application number
JP14936984A
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English (en)
Inventor
Shuzo Fukunishi
福西 修三
Masami Miyagi
宮城 雅美
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Publication of JPS6128940A publication Critical patent/JPS6128940A/ja
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2022Multi-step exposure, e.g. hybrid; backside exposure; blanket exposure, e.g. for image reversal; edge exposure, e.g. for edge bead removal; corrective exposure
    • G03F7/2032Simultaneous exposure of the front side and the backside

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Silver Salt Photography Or Processing Solution Therefor (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Weting (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、集積回路、光学部品の製作において極めて微
細なパターンを形成する方法及びその装置に関するもの
である。
〔発明の背景〕
従来のこの種の微細パターン形成法にリフトオフ法と呼
ばれる方法がある。この形成法の工程を第4図(a)〜
(d)に示す。まず、第4図(a)に示すように、ガラ
ス、Siウェハなどの基体1上にポジ型ホトレジストを
塗布して形成したホトレジスト層2上に、所望“のパタ
ーンが描かれたマスク3を密着させて重ね、この上から
紫外光4を照射する。このあと、現像処理すると、第4
図(b)に示すように、前記工程で紫外光が照射された
ホトレジスト層2の部分にくぼみ5が形成される。次に
、ホトレジスト層2側から真空蒸着法あるいはスパッタ
法により、金属、半導体もしくは誘電体からなる薄膜6
.7を形成する。これを例えばアセトンのようなホトレ
ジスト除去剤に浸すと、第4図(d)に示すように、薄
膜7のみが残る。このようにして微細パターンが形成さ
れるが、基体1に付着した薄膜7はホトレジスト層2の
壁と付着するため、ホトレジスト層2を除去する際、ホ
トレジスト層2の壁と接している薄膜7の端も部分的に
除去されやすく、ギザギザが生じてしまう。すなわち、
微細パターン形成の精度、再現性に欠けるという問題が
ある。
このような問題を解決するためクロルベンゼン、ブロム
ベンゼンなどを用いレジスト表面層の現像液溶解度を低
下させる方法が考案されている。以下、第5図(a)〜
(d)を用いてこの方法を説明する。第5図(a)に示
す工程は第4図(a)に示した工程と同様に行なう。前
記のように露光した後、クロルベンゼン、ブロムベンゼ
ンなどに・浸漬する。その後、現像すると、第5図(b
)に示すように、ホトレジスト層2においてオーバーハ
ング8を持つ断面構造が得られる。このホトレジスト層
2をマスクとして上部から薄膜を形成すると、薄膜9.
10が得られ、ホトレジスト層2を除去すると薄膜10
が残る。この薄膜10は、その端がホトレジスト層2を
除去する前該ホトレジスト層2と接していないため、前
記の例に比べるとギザギザのない微細パターンが得られ
る。
以上、従来知られている2例を示したが1両方法とも主
にマスク3を密着して紫外光で露光するものであり、し
たがってパターンの微細さは、1牌程度が限度であった
。1声以下の微細パターンを得るにはマスク3を用いず
に電子ビームで描画する方法が採られているが1周知の
通り電子ビーム露光装置は大変高価なものであり、製品
の廉価化を妨げるという問題があった。また、紫外光密
□□およ、、イー、、□工□5.いう   iことであ
るが、例えば10(!l角以上の面積に全面にわたって
一つの微細パターンを形成することは現状の技術では不
可能であるという問題がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、従来の形成法に比べ容易に、信頼性高
く、かつ大面積にわたり1.In11以下の微細パター
ン形成を可能にする微細パターン形成法およびその方法
の実施に使用する装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
上記の目的を達成するために、本発明の微細パターン形
成法は、光が透過可能な基体上に感光性樹脂層が形成さ
れた感光体表面に集束レーザ光を照射してパターンを描
く工程と、前記感光体裏面から該感光体をほぼ全体にわ
たって露光する工程と、前記感光体を現像する工程とを
経てパターンを形成することを特徴とする。
以下、本発明の原理を第1図(a)、(b)を用いて説
明する。光が透過可能な例えば透明な基体11、及び膜
厚Tのホトレジスト層(感光性樹脂層)12から成る感
光、体13の座標系を第1図(a)、(b)のように決
める。該ホトレジストが感光する波長のレーザ光37(
例えばHe −Cd 、 A rレーザ)を第1図(a
)に示すようにレンズ14で集束し、感光体13の表面
すなわちホトレジスト層12側から照射する。この集束
レーザ光38はガウス型の光強度分布をもち、集束レー
ザ光の光強度は次式で表わされる。
ここでF、はレーザパワーに比例する量、2rは集束レ
ーザ光のビームウェストにおけるビーム径、αはホトレ
ジストの吸収係数である。一方、感光体13の裏面、す
なわちホトレジスト層12が形成されていない側から例
えば紫外光の一様な光39を照射した場合のホトレジス
ト層12内における光強度は次式で与えられる。
B=Boexp(−α(z十T))    ・・・・・
・・・・・・・・・・・・・(2)ここでBoは照射光
のパワーに比例する量である。
本発明はホトレジスト層表面から集束レーザ光を、裏面
から一様な光を照射し、ホトレジスト層を露光するもの
であり露光エネルギーは、集束レーザ光の照射時間をt
l、一様な光の照射時間をt2とすると E=Ft1+Bt2  ・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3)
で表わされる。ホトレジスト層内でEがある一定値にな
るプロファイルを計算した結果を第1図(b)に示す。
図中、点線は裏面からの一様な露光をしない、すなわち
B=Oの場合のエネルギー分布を示す。裏面からの露光
エネルギーを増加させると、エネルギー分布は一点鎖線
、二点鎖線のようになる。二点鎖線のプロファイルもし
くは一点鎖線のプロファイル、すなわち深さ方向に末広
がりの概略台形状のエネルギー分布が本発明の目的とす
るものであり、適切な現像処理により、このようなプロ
ファイルとほぼ同じパターンが得られる。
次に、第2図(a)〜(d)を用いて本発明の方法のプ
ロセスを説明する。まず、第2図(a)に示すように、
光が透過可能な基体11上にホトレジスト層12が形成
された感光体13に集光レンズ14により集束されたレ
ーザ光38を照射して所望のパターンを描く。集光レン
ズ14としては、高い開口数(NA)のものを用いるこ
とが微細パターンを得る上で好ましい。一方、感光体1
3の裏面から一様な光38を照射する。これによりホト
レジスト層12内のエネルギー分布を、第1図(b)の
二点鎖線で示したような深さ方向に末広がりの概略台形
状にする。次に、前記工程で露光した感光体13を現像
することにより、第2図(b)に示すように、深さ方向
に末広がりの概略台形状の断面構造が得られる。また、
必要に応じて、第2図(c)に示すように、ホトレジス
ト層12側から薄膜15.16を形成し、次に、ホトレ
ジスト層12を除去し、微細薄膜パターン16を得る。
また、本発明の微細パターン形成装置は、光が透過可能
な基体上に感光性樹脂層が形成された感光体にレーザ光
を照射するレーザ光源と、前記レーザ光の光強度を変調
する手段と、前記レーザ光を集光させる集光レンズとを
含む第1の光学系と、前記集光レンズの焦点位置を前記
感光体表面に合わせる第2の光学系と、前記感光体を2
次元的に移動させ売手段とを具備することを特徴とする
〔発明の実施例〕      − 第3図は本発明の微細パターン形成方法に用いる描画装
置を示す図である。図において、32は光が透過可能な
基体、例えばガラス板の表面にホトレジスト層が全面に
塗布された試料片(感光体)である。21は試料片32
に例えば波長4579人のレーザ光を照射するArレー
ザ、22はビームエキスパンダ、23はレーザ光の光強
度を変える光変調器、24はハーフミラ−125はフォ
ーカスアクチュエータに装着された開口数0.9の集光
レンズである。
これらにより、前記ホトレジスト層に微細パターンを描
く第1の光学系が構成される。次に述べる第2の光学系
は、集光レンズ25の焦点を試料片32の表面に合わせ
るためのフォーカス検出及び制御光学系である。すなわ
ち、26は前記ホトレジストが感光しない例えば波長6
328AのHe−Neレーザ、27は1/4波長板、2
8はハーフミラ−129は凹レンズおよび円筒レンズか
らなるフォーカス検出光電レンズ、30は4分割光検出
器、31はフォーカス制御回路である。試料片32表面
で反射したHe−Neレーザ光は1/4波長板27、ハ
ーフミラ−28、フォーカス検出光電レンズ29.4分
割光検出器30を経て、それにより集光レンズ25の焦
点位置と、試料片32との位置関係が計測され、試料片
32表面と集光レンズ25の焦点位置とが一致するよう
に調節される。33は試料片32を搭載するXYステー
ジ、34はXYステージ33をX軸方向に移動させるX
軸駆動系、35はXYステージ33をY軸方向に移動さ
せるY軸駆動系、36はX#駆動系34、Y軸駆動系3
5および光変調器23の制御回路である。XYステージ
33に搭載された試料片32はX#駆動系34、Y軸駆
動系35により2次元的に移動され、集光レンズ25に
よって集光されたArレーザ21からのレーザ光により
試料片32にパターンが描かれる。
実施例1 第3図に示した描画装置を用いて、101角、厚さ5m
+の光学研摩されたガラス板の上に厚さ1.0−のポジ
型ホトレジストが塗布された試料片表面に2#111ピ
ツチの格子状のパターンを表面全面にわたり描いた。こ
のあと、試料片の裏面から水銀ランプで一様に露光し、
現像を行なった結果、第2図(b)に示した断面構造の
格子状パターンを得た。引続き、電子ビーム蒸着法によ
り膜厚0.3膜1mのSin、膜を形成し、ホトレジス
ト層をアセトンで除去した。得られた格子状のSiO□
膜の線幅は0.3岬であった。
なお、このようにして得られた線幅0.31!m、ピッ
チ2虜の格子状パターンを回折格子として用いたところ
、He−Neレーザ光で約30%の回折効率を得た。
実施例2 第3図で示した描画装置を用いて格子状のパターンを描
いた。試料片の大きさ、レジストの膜厚とも実施例1の
場合と同じであり、格子のピッチは縦横とも2.5−と
した。縦横のラインが交叉する位置でのレーザ光の光強
度を制御回路36をコンピュータにより制御して、光変
調器23により調整し、交叉点における線幅が他の部分
と変わらないように描画した。描画した後、水銀ランプ
を用いて裏面から一様に露光し、現像した。さらに、ホ
トレジスト層側からCr膜を約100人及び該Cr膜上
にAu膜を1500人蒸着5た。次にホトレジスト層を
除去した後、走査型電子顕微鏡で観察した結果、縦横と
も約0.24の一様な線幅の格子模様を得た。
実施例3 第3図で示した装置のXYステージから回転モータによ
り回転するステージに換え、該ステージ上に搭載した3
0an径、厚さlcnの光学研摩されたガラス円板試料
片に、螺旋状のパターンを記録した。ホトレジスト層の
厚さは1.04であった。記録した後、試料片の裏面か
ら水銀ランプを照射した。この際、照射した光の一様性
を確保するため試料片を回転しながら露光した。現像処
理した後、Si、N4膜を高周波スパッタ法により堆積
した。
アセトンでホトレジスト層を除去し、残った螺旋状Si
3N、膜のレプリカをとり走査型電子顕微鏡でw4察し
たところ、高さ700人、幅0.6.の矩形状断面構造
を有する螺旋の微細パターンが得られた。
また比較化合物A−Hとしては以下のものを用いた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、光が透過可能な基体上に感光性樹脂層が形成された
    感光体表面に集束レーザ光を照射してパターンを描く工
    程と、前記感光体裏面から該感光体をほぼ全体にわたっ
    て露光する工程と、前記感光体を現像する工程とを経て
    パターンを形成することを特徴とする微細パターン形成
    法。 2、前記現像工程後、前記感光体表面側から該感光性樹
    脂層上及び前記基体上に薄膜を形成する工程と、前記感
    光性樹脂層及び該感光性樹脂層上の薄膜を除去する工程
    とを経て薄膜パターンを形成することを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の微細パターン形成法。 3、光が透過可能な基体上に感光性樹脂層が形成された
    感光体にレーザ光を照射するレーザ光源と、前記レーザ
    光の光強度を変調する手段と、前記レーザ光を集光させ
    る集光レンズとを含む第1の光学系と、前記集光レンズ
    の焦点位置を前記感光体表面に合わせる第2の光学系と
    、前記感光体を2次元的に移動させる手段とを具備する
    ことを特徴とする微細パターン形成装置。
JP14936984A 1984-07-20 1984-07-20 微細パタ−ン形成法及びその装置 Pending JPS6128940A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6480909A (en) * 1987-09-22 1989-03-27 Hikari Gijutsu Kenkyu Kaihatsu Optical device manufacturing device
EP0785470A3 (en) * 1996-01-16 2000-03-29 Sumitomo Chemical Company, Limited Method of providing resist pattern
JP2008180289A (ja) * 2007-01-25 2008-08-07 Tsudakoma Corp クランク式駆動装置における駆動量変更機構

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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