JPS63240502A - Au透過型グレ−テイングの製作法 - Google Patents

Au透過型グレ−テイングの製作法

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JPS63240502A
JPS63240502A JP7570287A JP7570287A JPS63240502A JP S63240502 A JPS63240502 A JP S63240502A JP 7570287 A JP7570287 A JP 7570287A JP 7570287 A JP7570287 A JP 7570287A JP S63240502 A JPS63240502 A JP S63240502A
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JP
Japan
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etching
layer
reactive ion
pattern
polyimide
Prior art date
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Pending
Application number
JP7570287A
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English (en)
Inventor
Masaru Koeda
小枝 勝
Kenji Iwahashi
岩橋 賢治
Hiroaki Aritome
有留 宏明
Susumu Nanba
難波 進
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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Publication of JPS63240502A publication Critical patent/JPS63240502A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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】 (産業上の利用分野) 本発明は、・軟X線用ALI透過型グレーティングの製
作法に関する。
(従来の技術) 近年、SORやレーザプラズマ等の強力なX線源の出現
により軟X線領域(1人〜数1oo人)における研究や
応用が拡大しつつある。この分野における応用として、
軟X線領域での水とたんばく質のX線透過率の差を利用
し、生物を生きたままで観察するX線顕微鏡や、波長が
可視光に比べて極端に短いため2回折効果の影響が無視
できるほど小さいことを利用して解像度を高めるX線露
光装置等9次代の産業を担うような応用ががんがえられ
る。また、この軟X線領域における物性を調べることに
より、全く新しい応用分野の広がりも期待できる。
゛ 軟X線領域においては、波長が可視光に比べて極端
に短いため、全ての物質の屈折率は略1と考えて差支え
なく、また通常の反射率も殆どゼロとなるため、屈折や
反射を利用した光学系を組むことは困難である。そのた
め、この領域における分光素子として可視光のような反
射型のグレーティングを可視領域と同じようには使用で
きず、一般には斜入射で使用するため、光学系が複雑に
なりまた分解能を上げることも難しい。このため、この
領域における分光素子としては軟X線における吸収帯と
透過帯を交互に配置したすだれ状の透過型グレーティン
グが非常に有望であり、また垂直入射で使用できるため
光学系の配置も簡単であり効果的な分光を期待できる。
透過型グレーティングの透過帯には、軟X線領域全てに
わたって優れた透過率を示す物質がないため、吸収帯だ
けをすだれのような配置、すなわち透過帯の部分は何も
ない中空状態にする必要がある。また、軟Xfl領域で
は吸収帯の部分を透過してくる光も無視できなくなる。
その効果を考慮した式は、 Appl、Opt、16[
4]1088(’77)によれば。
m次の効率n(′)は。
28XI)(−QZk)CO3(QZδ))−・−−−
−−−−・−・−(1)である。ここに、dはグレーテ
ィングの周期、aはグレーティングの開口部の幅、2は
グレーティングの吸収材の厚みであり、δ、にはそれぞ
れn=1−δ+ikで表される吸収材の屈折率の実数部
と虚数部であり、qは波数である。
(1)式を用いて計算したAuが吸収帯である場合の波
長と効率の関係を第2図に示す。吸収帯としては、その
加工性の良好さと軟X線領域全般にわたり吸収率がよい
Auが一般に使用される。
ALJの屈折率は、“Handbook of 0pt
ical Con5−tants of 5olid”
、p290.Academic Press、New 
York1985より引用した。
第2図よりAuの厚みが薄い場合は、10λ以下で効率
の著しい低下があり、10λ以下の波長ではALJの厚
みは0.5〜0.7μm程度がよいことがわかる。さら
に、短波長領域においてはAuの厚みはさらに厚いこと
が望まれ、使用波長に最適なグレーティングの吸収帯と
してのALIの厚みが存在することがわかる。すなわち
、1〜IOA近辺で使用できる透過型グレーティングを
製作するためには、吸収帯であるALIを厚クシ、かつ
最適な厚さに制御することが強く望まれる。さらに、吸
収帯の断面形状も分光性能に強く影響を及ぼすので。
原形状のものが強く望まれる。
Au透過型グレーティング製作法としては、まず元とな
るレジストパターンの製作法に、電子ビーム直接描画(
EB描画)とホログラフィック露光法とがある。元とな
るグレーティングのレジストパターン製作において、E
B描画は描画に要する時間がかかり、大面積で本数が多
くなればなるほど級数的に長くなり、またグレーティン
グの性能に最も影響を与える周期誤差の点でも、ホログ
ラフィック露光法に劣るため、グレーティングパターン
の製作法としては、ホログラフィック露光法が最も適し
ている。
ホログラフィック露光法を用いて、軟X線用Au透過型
グレーティングを製作する方法としては。
5pace Sci、Tnstrua+、2363(’
76)やAppl、 Opt、 16[4]108g(
’77)等によれば、ホログラフィック露光法で作成し
たレジストパターンをそのままメッキ用ステンシルとし
て使用しAu電気メッキを行い。
その後膜をはがして支持台に取付けている。この方法に
よれば、ホログラフィック露光法を用いている点は優れ
ているが、アスペクト比が小さく断面形状が正弦波状の
レジストパターンをメッキ用ステンシルとしているため
、第2図かられかるように使用波長10A以下ではX線
の吸収を十分に満たすことができず、また位相格子とし
ての効果を持たして効率を高めることもできない。しか
も。
その断面形状が正弦波状にしかできないこと、ざらには
、Sをはがして支持枠に取付けていること等分光性能と
して大きな欠点を有している。
(目 的) 本発明は、上記したような欠点をなくすため。
ボログラフィック露光法と反応性イオンビームエツチン
グ、ALI電気メッキ、基板の周辺部を支持枠として残
したバックエツチングを行うことによりホログラフィッ
ク露光法の特性を生かして2口径が大きく、十分なAu
の厚みを持った分光特性の優れた軟X線用透過型グレー
ティングを提供することを目的とする。
(構 成) 本発明では、大口径で分光特性の優れた軟X線用透過型
グレーティングを製作するため、ホログラフィック露光
法を用い、吸収帯であるAuに十分な厚みと原形状の断
面を与えるように、ホトレジストとポリイミドの間に中
間層としてSiO2を介在し、ホトレジストからSiO
2へのバターニングには、フロロホルム(CHF3 )
反応性イオンエツチングまたは反応性イオンビームエツ
チングを行い、5iQ2からポリイミドのバターニング
には、iv素(O2)反応性イオンエツチング又は反応
性イオンビームエツチングを行って作成した垂直側壁の
ポリイミドパターンをメッキ用ステンシルとしてAu電
気メッキを行い、製作したALJ透過型グレーティング
パターンに適度な緊張を持たせるため、基板の周辺部を
支持枠として残しバックエツチングを行うことを特徴と
するALJ透過型グレーティングの作製法である。
以下余白 (実施例) 以下2図面に基づいて本発明実施例を説明する、第1図
で、まずSiウェーハ1上にNi−Crを200人、A
uを50OA真空蒸着し、Ni−CrF!!2とAu層
3を形成する* N I−Cr Fj 2はSiウェー
ハlとAuFj3との密着性を高めるための下地コーテ
ィングである。そして、 AuFJB上にポリイミド5
P−510を11.スピンナー塗布した後、SiOxを
EB蒸着して、その上にホトレジストであるマイクロポ
ジット1400を2000Å塗布し、ポリイミドN4,
SiO2層5ホトレジストN6を形成する(第1図(1
))。
この試料にHe−Cdレーザ(=4416A)を用いて
、ホログラフィック露光法により12ここJいたホログ
ラフィク露光法萱は第3図/に示された光学系であり、
 He−CdレーザlOからの光束は、ビームスプリッ
タ11で2光束に分割され、その一方は、対物レンズ1
2で球面波に変換して広げられた後、軸外放物面鏡13
で平面波に変換され、平面鏡14により露光台15に導
かれ気ビームスプリッタで分割されたもう一方の光束も
同様に12’ 、13’ 、14’を経て露光台15に
導かれ、露光台に取り付けた試料のホトレジスト上に、
2光束の平面波による干渉縞を記録する。ところで、こ
の干渉縞の強度間数布は、正弦間数であるため、露光さ
れたレジストパターンは、かまぼこのような正弦波の上
半分のような形状となるため、その傾斜角は、非常に緩
いものである(第1図(2))。
次に、このレジストパターンをエツチングマスクとして
フロロホルム反応性イオンビームエツチング(CHF3
RIBE)で5i(hFJ5をパターニングする(第1
図(3))、次に第1図(3)で作った5iOaパター
ンをエツチングマスクとして酸素反応性イオンビームエ
ツチング(O2RIBE)を行いポリイミド層4をパタ
ーニングする(第1図(4))、ここでCHF5RIB
Eによるマイクロポジット1400と5iftの電流密
度で規格したエツチングレートは、加速電圧500V、
垂直入射で、それぞれ165(入/m1n)/(m入/
cj)、610(人/win)/(mA/cm)でその
選択比は約4であり、02RIBEによるSiO2とポ
リイミド5P510のエツチングレートは、上記と同条
件でそれぞれ、60(入/ii n)/(mA/cj)
 、2400(A/n+in)/(m人/cj)でその
選択比は、約40であり、結局マイクロポジット140
0と5psioとは160になる。このため、ホログラ
フィック露光で作成した傾斜角のゆるいレジストパター
ンですらイオンビームエツチングの異方性エツチングを
生かして、垂直側壁のポリイミドパターンに変換できる
以下余白 次に、このポリイミドパターンをメッキ用ステンシルと
してAu層3をメッキベースとして、ポリイミドパター
ンのくぼんだ部分を埋める様ニュートロネクル309で
Auメッキを0.6  行った(第1図(5))、これ
は、第2図により、使用波長が数A−10A近辺での効
率が高くなるような、Auメッキ層が0.5〜0.7 
程度であることからである。
次に吸収体であるAuのグレーティング部分んの機械的
強度を強めるため、PMMAをスピナー塗布した後、電
子ビーム露光で、支持格子用のパターンを露光する(第
1図(7))、この後、このPMMAの支持格子用のネ
ガパターンをメッキ用シュテンシルとして、第1図(5
)と同様にAu電気メッキを行ってAuの支持格子を作
成しPMMAをプラズマで灰化して除去する(第1図(
8))。この支持格子パターンは、軟X線領域全般にわ
たって透過率の高い適当な材料がないため透過型グレー
ティングを中空の状態にしなければならず、そのためA
uのグレーティングパターンのラインの機械的強度を高
めるための支持としていれており、50X25  の閏
隔て巾5 厚み2 でいれている。
以下余白 そして、R後に、Siウェーハーの周辺部を透過型グレ
ーティングの支持枠として残すように。
フッ酸と硝酸の混酸でバックエツチングを行う。
なお、ホログラフィク露光装置は上記の光学系に限定さ
れないことはもちろんであり、またホトレジストやポリ
イミドも類似の性質を示すもので、ホトレジストとポリ
イミドで、ポリイミド、5iQ2.ホトレジストを順次
コテイングした構造をなした時、3iQ2を削るのにC
HF5RIEかCHF3 R18Eを用い、ポリイミド
を削るの1、:02 RI IJ’02 RI BEl
]イタ時、所望の垂直側壁のパターンが得られるホトレ
ジストやポリイミドであればよい。また、第1図(7)
で支持格子パターンを作るために使ったPMMAレジス
トも、他の電子線レジストでもよいし、また支持格子パ
ターンを露光するのにホトレジストとホトリソグラフィ
ーを使ってもよい。また、Au電気メッキ液もニュー上
ロネクス309以外の微細パターンのメッキができるも
のであればよい。また、基板もSiウェーハーに限らず
ガラス基板でもよい。要は、ホログラフィク露光で作成
した大面積で周期誤差に優れたレジストパターンをCH
F5RIEかRISEでSiO2に置き換え、更にこの
5102をエツチングマスクとして02RIEかRIB
Eで、ポリイミドの垂直側壁のパターンに変換したもの
をメッキ用ステンシルとしてAu電気メッキを行うこと
により所望の波長領域で最適なAuの厚みを持ち、かつ
屈形状の断面形状を持ったグレーティングパターンが得
られることと、基板の周辺部を支持枠として残してバッ
クエツチングをおこなうことで、ALI透過型グレーテ
ィング全体に適度な緊張を持たすことにより。
大面積で分光特性の優れた軟X線用Au透過型グレーテ
ィングを製作できるということが重要である。
以下余白 (効果) 本発明によれば、ホログラフィク露光法を用いても、所
望波長領域で最適な厚さで、かつ断面が屈形状の軟X線
用Au透過型グレーティングパターンが製作でき、さら
に基板の周辺部を残したバックエツチングを行うことで
、膜のたるみなどの分光特性の劣化をなくすことができ
る。その結果、大面積で周期誤差の少ない高精度のパタ
ーンの露光が短時間でできるという、ホログラフィク露
光法の長所を生かして9分光特性に優れた透過型−グレ
ーティングが製作できる。
以下余白
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の製作行程図、第2図はAu
透過型グレーティングのAuの厚みを変数に取った時の
波長と効率の関係を表した図、第3図は、第1図実施例
で説明したホログラフィク露光光学系を示す図である。 図中。 1・・・3iウエーハー 2・・・N、i −Cr層 3・・・Au層 4・・・ポリイミド層 5・・・SiO2層 6−・・ホトレジスト層 10・)−18−Cdレーザ 11・・・ビームスプリッタ 12.12′・・・対物レンズ 13.13”・・・軸外放物面鏡 14.14−・・・平面鏡 15・・・露光台 手続補正書 昭和62年7月j日

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、基板上に第1層Ni−Cr、第2層Au、第3層ポ
    リイミド、第4層SiO2、第5層ホトレジストを順次
    コーティングした試料にホログラフィック露光法で作成
    した正弦波状のホトレジストのライン及びスペースをマ
    スクとしてフロロホルム(CHF3)反応性イオンエッ
    チング又は反応性イオンビームエッチングにより作成し
    た第4層SiO2パターンをマスクとして酸素(O2)
    反応性イオンエッチング又は反応性イオンビームエッチ
    ングにより、作成した第3層ポリイミドパターンをメッ
    キ用ステンシルとし、第2層のAuをメッキベースとし
    てAu電気メッキを行いAuグレーティングパターンを
    作成した後、適当なレジストを塗布したものに電子ビー
    ム露光又は光リソグラフィで作成した支持用のパターン
    をステンシルとして、Auメッキを行ったものをArイ
    オンエッチング又はイオンビームエッチングでメッキベ
    ースとして用いたAuを取除き、しかる後基板の周辺部
    を支持枠として残し化学エッチングで取除くことを特徴
    とするAu透過型グレーティングの製作法。
JP7570287A 1987-03-27 1987-03-27 Au透過型グレ−テイングの製作法 Pending JPS63240502A (ja)

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