JPS6398608A - 回折格子の製造方法 - Google Patents
回折格子の製造方法Info
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- JPS6398608A JPS6398608A JP61244669A JP24466986A JPS6398608A JP S6398608 A JPS6398608 A JP S6398608A JP 61244669 A JP61244669 A JP 61244669A JP 24466986 A JP24466986 A JP 24466986A JP S6398608 A JPS6398608 A JP S6398608A
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70408—Interferometric lithography; Holographic lithography; Self-imaging lithography, e.g. utilizing the Talbot effect
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (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。
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、分布帰還型半導体レーザ、バンドパスフィル
タ等に応用される回折格子の製造方法に関する。
タ等に応用される回折格子の製造方法に関する。
本発明は、回折格子の製造方法において、第1の領域に
第1の回折格子を形成した基板上にフォトレジストを形
成し、位相制御した2光線干渉露光法を利用して第1の
領域に隣接する領域に第1の回折格子と所定の位相差を
有する第2の回折格子を形成するこにより、任意の位相
シフト回折格子を製造できるようにしたものである。
第1の回折格子を形成した基板上にフォトレジストを形
成し、位相制御した2光線干渉露光法を利用して第1の
領域に隣接する領域に第1の回折格子と所定の位相差を
有する第2の回折格子を形成するこにより、任意の位相
シフト回折格子を製造できるようにしたものである。
例えば単−縦モードで発振する分布帰還型半導体レーザ
では第4図で示すようなλ/4位相シフト(π位相シフ
ト)回折格子(1)が必要である。従来、このλ/4位
相シフト回折格子!1)の製造法としては、「ネガ・ポ
ジレジスト法J (1985年秋期応用物理学会予稿
集2a−N−9,電子通信学会0QE85−11) 、
r位相マスク法」 (電子通信学会0QE85−60)
、r位相面投影法J (1985年秋期応用物理学
会予稿集2a−N−10)など種々提案されている。
では第4図で示すようなλ/4位相シフト(π位相シフ
ト)回折格子(1)が必要である。従来、このλ/4位
相シフト回折格子!1)の製造法としては、「ネガ・ポ
ジレジスト法J (1985年秋期応用物理学会予稿
集2a−N−9,電子通信学会0QE85−11) 、
r位相マスク法」 (電子通信学会0QE85−60)
、r位相面投影法J (1985年秋期応用物理学
会予稿集2a−N−10)など種々提案されている。
しかし乍ら、「ネジ・ポジレジスト法」ではネガレジス
トの分解能が悪すぎてネガレジストとボジレジストとの
分解能の差によりポジ領域とネガ領域で回折格子の形状
(質)が異りすぎること、また位相シフト領域近傍に回
折格子非形成領域が存在するなどの欠点がある。またこ
の方法では1次グレーティングの時にのみλ/4位相シ
フトを付けることができるだけである(即ち1次グレー
ディングが直接露光できない可視領域分布帰還型半導体
レーザには適用不能技術である)。
トの分解能が悪すぎてネガレジストとボジレジストとの
分解能の差によりポジ領域とネガ領域で回折格子の形状
(質)が異りすぎること、また位相シフト領域近傍に回
折格子非形成領域が存在するなどの欠点がある。またこ
の方法では1次グレーティングの時にのみλ/4位相シ
フトを付けることができるだけである(即ち1次グレー
ディングが直接露光できない可視領域分布帰還型半導体
レーザには適用不能技術である)。
他の「位相マスク法」、「位相面投影法」は原理的に回
折ノイズやレンズ収差を除去する事が困難な為、ノイズ
の少ない均一な回折格子を作りにくいばかりか、位相シ
フト領域に広い(数μm以上)回折格子非形成領域が出
現してしまう等の欠点を有している。この様に2光線干
渉露光法で、 。
折ノイズやレンズ収差を除去する事が困難な為、ノイズ
の少ない均一な回折格子を作りにくいばかりか、位相シ
フト領域に広い(数μm以上)回折格子非形成領域が出
現してしまう等の欠点を有している。この様に2光線干
渉露光法で、 。
決定的な手法が無いのが現状である。
他方、電子線描画法でもλ/4位相シフト回折格子は形
成できるが、しかし0.3μm以下のピッチの回折格子
形成は難しいうえ、大量形成には不向きである。
成できるが、しかし0.3μm以下のピッチの回折格子
形成は難しいうえ、大量形成には不向きである。
本発明は、上述の点に鑑み、λ/4位相シフト回折格子
は勿論のこと任意の位相シフト回折格子の形成を可能に
し、しかも回折格子の形状、均一性が共に良(、また回
折格子非形成領域がきわめて狭い(1μ踊以下)位相シ
フト回折格子を再現性良く形成できる回折格子の製造方
法を提供するものである。
は勿論のこと任意の位相シフト回折格子の形成を可能に
し、しかも回折格子の形状、均一性が共に良(、また回
折格子非形成領域がきわめて狭い(1μ踊以下)位相シ
フト回折格子を再現性良く形成できる回折格子の製造方
法を提供するものである。
本発明は、基板上にフォトレジストを塗布し、予め2光
線干渉露光法を用いて第1の領域に第1の回折格子を形
成する0次にかかる第1の回折格子を有する基板上に上
記と同一種のフォトレジストを再塗布し、第1の領域を
全面露光し、また第1の領域に隣接する領域を位相制御
した2光線干渉露光法で露光し、現像後エツチング処理
して第1の回折格子を形成した第1の領域に隣接する領
域に、第1の回折格子と所定の位相差を有する第2の回
折格子を形成する。
線干渉露光法を用いて第1の領域に第1の回折格子を形
成する0次にかかる第1の回折格子を有する基板上に上
記と同一種のフォトレジストを再塗布し、第1の領域を
全面露光し、また第1の領域に隣接する領域を位相制御
した2光線干渉露光法で露光し、現像後エツチング処理
して第1の回折格子を形成した第1の領域に隣接する領
域に、第1の回折格子と所定の位相差を有する第2の回
折格子を形成する。
位相制御した2光線干渉露光法とは、予め形成した回折
格子を参照回折格子とし、この参照回折格子による反射
波と回折波の干渉明・暗と、参照回折格子及び2光線干
渉によって生じている干渉縞の位相関係が1対1に対応
づく事を利用し、周期的に変化する干渉明・暗をモニタ
することで位相制御を施すようにした2光線干渉露光法
を云う。
格子を参照回折格子とし、この参照回折格子による反射
波と回折波の干渉明・暗と、参照回折格子及び2光線干
渉によって生じている干渉縞の位相関係が1対1に対応
づく事を利用し、周期的に変化する干渉明・暗をモニタ
することで位相制御を施すようにした2光線干渉露光法
を云う。
上述の位相制御露光において、予め形成した第1の回折
格子(参照回折格子)による反射波と回折波との干渉明
・暗強度は、第1の回折格子と2光線で生じている干渉
縞の位相に対応するため(即ち位相関係が2π変化する
ごとに明−暗一明と1周期の変化が起きるため)、この
明・暗の成るレベルで露光系を固定すれば、第1の回折
格子と干渉縞の位相関係も固定される。したがって、予
め干渉明・暗強度と位相差の関係を計測しておけば、干
渉明・暗強度をモニタすることにより、第1の回折格子
と干渉縞の位相差が制御される。
格子(参照回折格子)による反射波と回折波との干渉明
・暗強度は、第1の回折格子と2光線で生じている干渉
縞の位相に対応するため(即ち位相関係が2π変化する
ごとに明−暗一明と1周期の変化が起きるため)、この
明・暗の成るレベルで露光系を固定すれば、第1の回折
格子と干渉縞の位相関係も固定される。したがって、予
め干渉明・暗強度と位相差の関係を計測しておけば、干
渉明・暗強度をモニタすることにより、第1の回折格子
と干渉縞の位相差が制御される。
従って、2光線干渉露光と、位相制御した2光線干渉露
光の2度の露光工程を用いることによって、λ/4位相
シフト等、任意位相シフトをもつ回折格子が容易に製造
される。
光の2度の露光工程を用いることによって、λ/4位相
シフト等、任意位相シフトをもつ回折格子が容易に製造
される。
先ず、第1図の露光系を用いて本発明に適用される2光
線干渉露光法を説明する。基本的には、同一の光源から
のレーザ光線(2)をビームスプリンタ(3)で2つに
分け、その第1及び第2のレーザ光線(2L)及び(2
R)を夫々第1及び第2のミラー(4)及び(5)で反
射して成る角度θで重ね合せると、干渉縞が角度θに応
じて現われる。この干渉縞が存在する領域にホトレジス
トを塗布した試料例えば半導体ウェハ(6)を置き露光
を行う。すると、干渉縞の明暗に対応した露光がなされ
る。そして現像、エツチングすることによって回折格子
(7)が形成される0次に、回折格子(7)が刻まれた
半導体ウェハ(6)を再度露光台に設置し、上記露光の
際と全く同じ条件で2光線(2L)及び(2R)を照射
すると、左側からの光(2L)の右側への反射光(8)
と、右側からの光(2R)の右側への回折光(9)とが
(右側からの光(2R)の左側への反射光と、左側から
の光(2L)の左側への回折光も同様)丁度干渉を生じ
、ヌル・フリンジ(全面的に明か暗となる干渉縞の事)
を生じる。実は、この明・暗強度は刻まれている回折格
子(7)と、2光線(2L)及び(2R)で生じている
干渉縞の位相に対応する為(位相関係が2π変化するご
とに明−暗→明と1周期の変化が起こる)、この明・暗
の成るレベルで露光系を固定すれば回折格子と干渉縞の
位相関係も固定される。所定の位相差を得ようとする場
合には、この明・暗を検出器(10)で検出し、その位
相検出出力をフィードバックして半導体ウェハ(6)又
は第2のミラー(5)又はビームスプリンタ(3)を角
度θを変えないように平行移動(矢印方向)させて所定
の明・暗レベルで露光系を固定するようになせばよい0
以上の性質を利用すると、半導体ウェハの一部に第1の
回折格子を形成しておき、残りの領域はその回折格子を
参照回折格子とすることで、それに対し任官の希望する
位相量だけずらせた第2の回折格子を形成するこができ
る。
線干渉露光法を説明する。基本的には、同一の光源から
のレーザ光線(2)をビームスプリンタ(3)で2つに
分け、その第1及び第2のレーザ光線(2L)及び(2
R)を夫々第1及び第2のミラー(4)及び(5)で反
射して成る角度θで重ね合せると、干渉縞が角度θに応
じて現われる。この干渉縞が存在する領域にホトレジス
トを塗布した試料例えば半導体ウェハ(6)を置き露光
を行う。すると、干渉縞の明暗に対応した露光がなされ
る。そして現像、エツチングすることによって回折格子
(7)が形成される0次に、回折格子(7)が刻まれた
半導体ウェハ(6)を再度露光台に設置し、上記露光の
際と全く同じ条件で2光線(2L)及び(2R)を照射
すると、左側からの光(2L)の右側への反射光(8)
と、右側からの光(2R)の右側への回折光(9)とが
(右側からの光(2R)の左側への反射光と、左側から
の光(2L)の左側への回折光も同様)丁度干渉を生じ
、ヌル・フリンジ(全面的に明か暗となる干渉縞の事)
を生じる。実は、この明・暗強度は刻まれている回折格
子(7)と、2光線(2L)及び(2R)で生じている
干渉縞の位相に対応する為(位相関係が2π変化するご
とに明−暗→明と1周期の変化が起こる)、この明・暗
の成るレベルで露光系を固定すれば回折格子と干渉縞の
位相関係も固定される。所定の位相差を得ようとする場
合には、この明・暗を検出器(10)で検出し、その位
相検出出力をフィードバックして半導体ウェハ(6)又
は第2のミラー(5)又はビームスプリンタ(3)を角
度θを変えないように平行移動(矢印方向)させて所定
の明・暗レベルで露光系を固定するようになせばよい0
以上の性質を利用すると、半導体ウェハの一部に第1の
回折格子を形成しておき、残りの領域はその回折格子を
参照回折格子とすることで、それに対し任官の希望する
位相量だけずらせた第2の回折格子を形成するこができ
る。
次に本発明の実施例をλ/4位相シフト回折格子の製造
に適用した場合につき説明する。
に適用した場合につき説明する。
第2図Aに示すように先ず半導体ウェハ(6)の表面に
例えばポジ型ホトレジストI’5(11)を被着形成す
る。
例えばポジ型ホトレジストI’5(11)を被着形成す
る。
次に、第2図Bに示すように通常のホトリソグラフィー
技術により所要の領域(12) (13)のみ全面露
光し、次に、第1図の露光系において全領域にわたって
2光線干渉露光法により回折格子の潜像を露光する。こ
のとき、回折格子の潜像が露光されるのは、領域(12
) (13)の全面露光されなかった領域(14)の
みとなる、なお、全面露光と回折格子の潜像の露光の順
序は逆でもよい。
技術により所要の領域(12) (13)のみ全面露
光し、次に、第1図の露光系において全領域にわたって
2光線干渉露光法により回折格子の潜像を露光する。こ
のとき、回折格子の潜像が露光されるのは、領域(12
) (13)の全面露光されなかった領域(14)の
みとなる、なお、全面露光と回折格子の潜像の露光の順
序は逆でもよい。
次に、レジスト層(11)を現像する。全面露光された
領域(12) (13)上のレジスト層(11)は除
去され、回折格子の潜像が露光された領域(14)上の
レジスト層(11)は干渉縞に対応したパターンに残る
。そしてエツチング処理して第2図Cに示すように領域
(14)に第1の回折格子(15)を形成する。
領域(12) (13)上のレジスト層(11)は除
去され、回折格子の潜像が露光された領域(14)上の
レジスト層(11)は干渉縞に対応したパターンに残る
。そしてエツチング処理して第2図Cに示すように領域
(14)に第1の回折格子(15)を形成する。
次に、第2図り示すように半導体ウェハ(6)の表面に
再び同一のポジ型ホトレジストF!(11)を被着形成
して後、第2図Bの時とは逆に第1の回折格子(15)
が形成された領域(14)を全面露光し、他の領域(1
2) (13)を第1図の露光系によって前述した位
相制御された2光線干渉露光法で回折格子(15)に対
してλ/4の位相量だけずれた回折格子の潜像を露光す
る。この位相制御された2光線干渉露光では半導体ウェ
ハのポジ型ホトレジスト層(11)が形成された表面に
対して、モニター用に供する一部を残して他部全面は露
光されないようにマスクする。そして、λ/4の位相差
に対応した明・暗のレベルで露光系を固定し、次いでマ
スクを除去して2光線干渉露光を施す。
再び同一のポジ型ホトレジストF!(11)を被着形成
して後、第2図Bの時とは逆に第1の回折格子(15)
が形成された領域(14)を全面露光し、他の領域(1
2) (13)を第1図の露光系によって前述した位
相制御された2光線干渉露光法で回折格子(15)に対
してλ/4の位相量だけずれた回折格子の潜像を露光す
る。この位相制御された2光線干渉露光では半導体ウェ
ハのポジ型ホトレジスト層(11)が形成された表面に
対して、モニター用に供する一部を残して他部全面は露
光されないようにマスクする。そして、λ/4の位相差
に対応した明・暗のレベルで露光系を固定し、次いでマ
スクを除去して2光線干渉露光を施す。
次に、レジスト層(11)を現像し、残ったレジスト層
をマスクにしてエツチング処理すると、領域(12)及
び(13)に、第1の回折格子(15)に対してλ/4
だけ位相がずれた第2の回折格子(16)が形成される
。このとき、第1の回折格子(15)を有する領域(1
4)は全面エツチングされるので第1の回折格子(15
)を保存したまま新たな第2の回折格子(16)の位置
までエツチングされる(そのようなエツチング液を用い
る)、これにより、第2図Eに示すようにλ/4位相シ
フト回折格子(17)が形成される0分布帰還型半導体
レーザに用いる場合は領域(18)が1個のレーザチッ
プに対応する。
をマスクにしてエツチング処理すると、領域(12)及
び(13)に、第1の回折格子(15)に対してλ/4
だけ位相がずれた第2の回折格子(16)が形成される
。このとき、第1の回折格子(15)を有する領域(1
4)は全面エツチングされるので第1の回折格子(15
)を保存したまま新たな第2の回折格子(16)の位置
までエツチングされる(そのようなエツチング液を用い
る)、これにより、第2図Eに示すようにλ/4位相シ
フト回折格子(17)が形成される0分布帰還型半導体
レーザに用いる場合は領域(18)が1個のレーザチッ
プに対応する。
第3図ANEは、ネガ型のホトレジスト層(19)を用
いた場合のλ/4位相シフト回折格子(17)の製造例
を示すもので、工程は第2図A−Eと同じであるので、
対応する部分には同一符号を付して説明を省略する。
いた場合のλ/4位相シフト回折格子(17)の製造例
を示すもので、工程は第2図A−Eと同じであるので、
対応する部分には同一符号を付して説明を省略する。
ポジ型ホトレジスト層(11)を用いた場合第2図りの
工程の後に、回折格子(16)を全面エツチングした場
合、エツチング液によっては形状が少しなまるが、ある
程度なまると、それ以上エツチングしても、なまりの程
度は同等である。この事を利用すれば、第2図E工程の
後、再び全面エツチングをする事で全面均一な回折格子
にすることができる。なおネガ型ホトレジスト層(19
)の場合は、この問題は生じない。
工程の後に、回折格子(16)を全面エツチングした場
合、エツチング液によっては形状が少しなまるが、ある
程度なまると、それ以上エツチングしても、なまりの程
度は同等である。この事を利用すれば、第2図E工程の
後、再び全面エツチングをする事で全面均一な回折格子
にすることができる。なおネガ型ホトレジスト層(19
)の場合は、この問題は生じない。
本法によれば、前述した従来法での不満はすべて解決さ
れ、広い面積に均一なλ/4位相シフト回折格子を再現
性よく形成することができる。又、本法では一般性を持
っていて位相シフト量を任意に設定することができ任意
の位相シフト回折格子の形成が可能となる。
れ、広い面積に均一なλ/4位相シフト回折格子を再現
性よく形成することができる。又、本法では一般性を持
っていて位相シフト量を任意に設定することができ任意
の位相シフト回折格子の形成が可能となる。
本発明によれば、2度の2光線干渉露光を用い、且つ2
度目は位相制御した2光線干渉露光を用いることにより
、形状、均一性ともに良く、又非形成領域がきわめて狭
い(1μm以下)任意位相シフト回折格子が再現性よく
形成できる。
度目は位相制御した2光線干渉露光を用いることにより
、形状、均一性ともに良く、又非形成領域がきわめて狭
い(1μm以下)任意位相シフト回折格子が再現性よく
形成できる。
従って例えばλ/4位相シフト回折格子を必要とする分
布帰還型半導体レーザ、或いはバンドパスフィルタ等の
製造に通用して好適ならしめるものである。
布帰還型半導体レーザ、或いはバンドパスフィルタ等の
製造に通用して好適ならしめるものである。
第1図は本発明に適用される2光線干渉露光系の構成図
、第2図A−Eは本発明による回折格子の製造方法の一
実施例を示す工程図、第3図A〜Eは本発明の他の実施
例を示す工程図、第4図は本発明の説明に供するλ/4
位相シフト回折格子の例を示す断面図である。 (2+ (2R) (2L)はレーザビーム、(3)
はビームスプリフタ、+4) 15)はミラー、(6)
は試料、(7)は回折格子、(8)は反射光、(9)は
回折光、(10)は検出器、(17)はλ/4位相シフ
ト回折格子である。
、第2図A−Eは本発明による回折格子の製造方法の一
実施例を示す工程図、第3図A〜Eは本発明の他の実施
例を示す工程図、第4図は本発明の説明に供するλ/4
位相シフト回折格子の例を示す断面図である。 (2+ (2R) (2L)はレーザビーム、(3)
はビームスプリフタ、+4) 15)はミラー、(6)
は試料、(7)は回折格子、(8)は反射光、(9)は
回折光、(10)は検出器、(17)はλ/4位相シフ
ト回折格子である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 第1の回折格子を形成した第1の領域を有する基板上に
フォトレジストを塗布する工程、 上記第1の領域を全面露光する工程、 上記第1の領域に形成した上記第1の回折格子と所定の
位相差を有する第2の回折格子を上記第1の領域に隣接
する領域に形成する工程を有する回折格子の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61244669A JPS6398608A (ja) | 1986-10-15 | 1986-10-15 | 回折格子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61244669A JPS6398608A (ja) | 1986-10-15 | 1986-10-15 | 回折格子の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6398608A true JPS6398608A (ja) | 1988-04-30 |
Family
ID=17122187
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61244669A Pending JPS6398608A (ja) | 1986-10-15 | 1986-10-15 | 回折格子の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6398608A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013145863A (ja) * | 2011-11-29 | 2013-07-25 | Gigaphoton Inc | 2光束干渉装置および2光束干渉露光システム |
CN107643656A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-01-30 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种激光双光束干涉光刻系统 |
WO2023210181A1 (ja) * | 2022-04-28 | 2023-11-02 | ウシオ電機株式会社 | 干渉露光装置およびデバイスの製造方法 |
-
1986
- 1986-10-15 JP JP61244669A patent/JPS6398608A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013145863A (ja) * | 2011-11-29 | 2013-07-25 | Gigaphoton Inc | 2光束干渉装置および2光束干渉露光システム |
CN107643656A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-01-30 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种激光双光束干涉光刻系统 |
WO2023210181A1 (ja) * | 2022-04-28 | 2023-11-02 | ウシオ電機株式会社 | 干渉露光装置およびデバイスの製造方法 |
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