Устройство для изготовления эквидистантных периодических решеток

 

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;:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1151904

4(5D G 02 В 5 18

ВГ У . %-, --Р.ьч М 4ç

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3689489/24-10 (22) 04.01.84 (46) 23.04.85. Бюл. № 15 (72) Г. Н. Березин и А. В. Зорин (53) 535.853.31 (088.8) (56) 1. Калитеевский Н. И. Волновая оптика. М., «Наука», 1971, с. 237.

2. Appl. Opt., ч. 19, № 4, 1980, р. 528 (прототип) . (54) (57) 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 Z

h= гдеа-ширина ступенек и канавок фотошаблона;

Я вЂ” длина волны актиничного излучения, причем высота ступенек фотошаблона d определяется выражением гдеп -показатель преломления материала фотошаблона для длины волны актиничного излучения;

N = 1,2,3,4,..., а длина пространственной когерентности этого излучен и я 6 ког. — вы ра жени ем

Е«Р5а.

1151904

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

Известно устройство для изготовления периодических решеток, представляющее собой делительную машину (1).

Недостатком данного устройства является относительно низкая пространственная частота изготавливаемых решеток.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является устройство для изготовления эквидистантных периодических решеток, содержащее 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 маскирующими 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

1 а

2 ll (1) гдето-ширина ступенек и канавок фотошаблона;

Я вЂ дли волны актиничного излучения, причем высота ступенек фотошаблона d определяется выражением

1 Я (2К-1) (2) гдеп-показатель преломления материала фотошаблона для длины волны актиничного излучения;

1, 2, 3, 4,..., а длина пространственной когерентности этого излучения 5,г — выражением

3у.ог) 5а. (3)

На фиг. 1 представлена схема устройства для изготовления решеток; на фиг. 2— теоретическое рассчитанное на ЭВМ распределение освещенности 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

>s (1), высота ступенек d фотошаблона 2 удовлетворяет выражению (2), а длина пространственной когерентности бар 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

25 создают на поверхности светочувствительного слоя 4 интерференционную картину, Благодаря тому, что указанная величина d обеспечивает между лучами 5 и 6 сдвиг по фазе, кратный Х, 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

40 — 0,80л. Расстояние между фотошаблоном и подложкой с фоторезистором ФП-PH-7 устанавливают при помощи прокладки из металлической фольги толщиной 10 мкм, в которой вырезалось «окошко» 10х10 мм .

В качестве источника актиничного излу4g чения 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 /О.

Необходимую длину пространственной когерентности 3 î обеспечивают удалением лампы ДРШ вЂ” 350 от точки экспонирования на расстояние 300 мм. При ширине канавок, равной а=3 мм и соответствующей выражению (1), наблюдают удвоение пространственной частоты решетки (фиг. 3 и 4).

1151904

Разрешающая способность современного оборудования 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 фотошаблонов 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

1О 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.

1151904

Составитель В. Кравченко

Техред И. Верес Корректор О. Билак

Тираж 526 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дела м изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4