Устройство для изготовления эквидистантных периодических решеток

(19) 518 3"1-ьл ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ где а абнала ктиматер лны а ости Е СОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(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 профлем и удален от заготовки со светочувствтельным слоем на расстояние Ь, равное ширина ступенек и канавок фото она; Я - длина волны актиничного излучпричем высота ступенек фотошаблонаределяется выражениемгде и -показатель преломленияфотошаблона для длины воничного излучения;И=1234а длина пространственной когерентэтого излучения аког. - выражениемИзобретение 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 Ь равноеа2 Я(1)гдето-ширина ступенек и канавок фотошаблона;Я - длина волны актиничного излучения,причем высота ступенек фотошаблона д определяется выражением,1 Л ЯК)гдеп-показатель преломления материала фотошаблона для длины волны актиничного излучения;1, 2, 3, 4а длина пространственной когерентности этого излучения аког - выражениемЗалог.) 5 а, (3)На фиг. 1 представлена схема устройства для изготовления решеток; на фиг. 2 - теоретическое рассчитанное на ЭВМ распределение освещенности на поверхностиНеобходимую длину пространственной когерентности 1 о обеспечивают удалением лампы ДРШ - 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). 55 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 Ь, определяемое соотношением 15 (1), высота ступенек д фотошаблона 2 удовлетворяет выражению (2), а длина пространственной когерентности во 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 д обеспечивает между лучами 5 и 6 сдвиг по фазе, кратный У, а слой 4 удален от фотошаблона 2 на расстояние Ь, 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 Кизготовляют фото- шаблон с несколькими сериями канавок (по 10 шт, в серии) разной ширины и с глубиной 0,28 мкм, что отвечает разности фаз40- 0,80 л. Расстояние между фотошаблоном и подложкой с фоторезистором ФП-РНустанавливают при помощи прокладки из металлической фольги толщиной 10 мкм, в которой вырезалось окошко 10 х 10 мм.В качестве источника актиничного излу чения применяют ртутную лампу ДРШ.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 Й.Разрешающая способность современного оборудования для производства фотошаблонов оптическими методами составляет 1 мкм (технические паспорта фотоповторителей ЭМ, 11 ЕК) . 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 устройствопо сравнению с известным позволяет увеличить разрешающую способность оптического метода изготовления структур встречноштыревых преобразователей в изделиях акустоэлектроники и дифракционных решеток в 1 О опто-электронных устройствах до субмикронных размеров, Кроме того, экспонирование с преднамеренно создаваемым зазором увеличит тиражестойкость фотошаблонов, а высокий контраст дифракционной картины распределения освещенности на светочувст вительном слое увеличит технологическуюустойчивость процесса экспонирования.113илиа Редактор В. ИванЗаказ 2318/35В Составитель Ва Техред И. ВереТираж 526ИИПИ Государственногопо делам изобретений5, Москва, Ж - 35, РауППП Патент, г. Ужго. Кравченкос КоПокомитета Си открытийшская наб.,род, ул. Про ректор О. БилписноеСР 4/5тная, 4