Устройство для изготовления эквидистантных периодических решеток Советский патент 1985 года по МПК G02B5/18 

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при изго- товлении встречно-штыревых преобразователей или отражательных решеток в акустоэлектронике, а также для формирования дифракционных решеток в оптоэлектронных устройствах.

Известно устройство для изготовления периодических решеток, представляюшее собой делительную машину 1.

Недостатком данного устройства является относительно низкая пространственная частота изготавливаемых решеток.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической суш,ности является устройство для изготовления эквидистантных периодических решеток, содержаш,ее источник актиничного излучения, фотошаблон с эквидистантной периодической структурой и заготовку со светочувствительным слоем. В этом устройстве фотошаблон выполнен в виде прозрачной пластины с нанесенными на нее эквидистантно расположенными маскируюш.ими полосками и приведен в контакт с подложкой 2.

Это устройство обеспечивает увеличение пространственной частоты, решеток, но в ряде случаев она все же остается недостаточной.

Цель изобретения - удвоение пространственной частоты изготовляемой решетки.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для изготовления эквидистантных периодических решеток, содержащем источник актиничного излучения, фотошаблон с эквидистантной периодической структурой и заготовку со светочувствительным слоем, фотошаблон выполнен в виде прозрачной для актиничного излучения пластины со ступенчатым прямоугольным профилем и удален от заготовки со светочувствительным слоем на расстояние h равное

ь о

гдеч-ширина ступенек и канавок фотошаблона;Л -длина волны актиничного излучения,

причем высота ступенек фотошаблона d определяется выражением

.(2)

где л-показатель преломления материала фотошаблона для длины волны актиничного излучения; N 1, 2, 3, 4,...,

а длина пространственной когерентности этого излучения t or-выражением

Вкор. 5а.(3)

На фиг. 1 представлена схема устройства для изготовления решеток; на фиг. 2 - теоретическое рассчитанное на ЭВМ распределение освеш.енности на поверхности

светочувствительного слоя относительно штрихов фотошаблона; на фиг. 3 - микрофотография фрагмента тестового фотошаблона с увеличением 500 х; на фиг. 4 - микрофотография соответствующего изображения в слое фоторезиста с тем же увеличением.

Устройство включает источник 1 актиничного излучения, фотошаблон 2, выполненный в виде прозрачной для актиничного излучения пластины со ступенчатым прямоугольным профилем, и заготовку 3 со светочувствительным слоем 4. При этом фотошаблон 2 удален от слоя 4 заготовок 3 на расстояние h, определяемое соотношением 5 (1), высота ступенек d фотошаблона 2 удовлетворяет выражению (2), а длина пространственной когерентности Ьвог источника 1 - выражению (3).

Устройство для изготовления эквидистантных периодических решеток работает следующим образом.

Излучение источника 1 претерпевает дифракцию на периодической системе канавок и ступенек фотошаблона 2. При выполнении условия (3) дифрагировавшие лучи

5 создают на поверхности светочувствительного слоя 4 интерференционную картину. Благодаря тому, что указанная величина d обеспечивает между лучами 5 и 6 сдвиг по фазе, кратный J, а слой 4 удален от фотошаблона 2 на расстояние h, соответствующее выражению (1), пространственная частота формируемой интерференционной картины оказывается удвоенной относительно частоты фотошаблона 2 (фиг. 2-4).

Экспериментальную проверку предлагаемого устройства осуществляют следующим образом. На стекле К-8 изготовляют фотошаблон с несколькими сериями канавок (по 10 шт, в серии) разной ширины и с глубиной 0,28 мкм, что отвечает разности фаз 0,80. Расстояние между фотошаблоном и подложкой с фоторезистором ФП-РН-7 устанавливают при помощи прокладки из металлической фольги толщиной 10 мкм, в которой вырезалось «окошко 10x10 мм. В качестве источника актиничного излучения применяют ртутную лампу ДРШ-350. Спектр излучения этой лампы и характеристика спектральной чувствительности обеспечивают узкий спектральный интервал экспонирования (три линии характеристического излучения ртутной лампы: 365, 405 и

436 нм). Таким образом, немонохроматичность излучения в этом случае не более 5%. Необходимую длину пространственной когерентности ВЬОР обеспечивают удалением лампы ДРШ-350 от точки экспонирования

5 на расстояние 300 мм. При ширине канавок, равной а 3 мм и соответствующей выражению (1), наблюдают удвоение пространственной частоты решетки (фиг. 3 и 4).

Разрешающая способность современного оборудовання для производства фотошаблонов оптическими методами составляет 1 мкм (технические паспорта фотоповторителей ЭМ-562, UER). При контактном экспонировании разрешающая способность также ограничена дифракционными явлениями, возникающими при переносе изображения с фотошаблона на светочувствительный слой подложки из-за наличия неустранимого зазора между фотошаблонами и подложкой, обусловленного их неплоскостностью и наличием пылинок в области контакта, и составляет так же 1 мкм. Экспонирование с использованием предлагаемого устройства позволяет с учетом современного уровня изготовления фотощаблонов получать дифракционные решетки с шириной штрихов 0,5 мкм.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет увеличить разрешающую способность оптического метода изготовления структур встречноштыревых преобразователей в изделиях акустоэлектроники и дифракционных решеток в опто-электронных устройствах до субмикронных размеров. Кроме того, экспонирование с преднамеренно создаваемым зазором увеличит тиражестойкость фотошаблонов, а высокий контраст дифракционной картины распределения освещенности на светочувствительном слое увеличит технологическую устойчивость процесса экспонирования.

Г1

Ь

1Л (и

to

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭКВИДИСТАНТНЫХ ПЕРИОДИЧЕСКИХ РЕШЕТОК, содержащее источник актиничного излучения, фотошаблон с эквидистантной периодической структурой и заготовку со светочувствительным слоем, отличающееся тем, что, с целью удвоения пространственной частоты изготавливаемой решетки, фотошаблон выполнен в виде прозрачной для актиничного излучения пластины со ступенчатым прямоугольным профилем и удален от заготовки со светочувствительным слоем на расстояние h, равное h- где а-ширина ступенек и канавок фотошаблона; Л-длина волны актиничного излучения, причем высота ступенек фотошаблона d определяется выражением d - - z(n-i) гдеn-показатель преломления материала фотошаблона для длины волны актиничного излучения; ,2,3,4,..., а длина пространственной когерентности этого излучения Кног-- выражением (Л . ел QO О 4;:

-10 -8 б -it -г

10

Фиг. 2

.