JP2002107942A - Exposure method - Google Patents

Exposure method

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JP2002107942A
JP2002107942A JP2000304458A JP2000304458A JP2002107942A JP 2002107942 A JP2002107942 A JP 2002107942A JP 2000304458 A JP2000304458 A JP 2000304458A JP 2000304458 A JP2000304458 A JP 2000304458A JP 2002107942 A JP2002107942 A JP 2002107942A
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily determine multilevel gradation in a narrow region, to improve the surface roughness and to reduce the manufacture cost of reticules and masks. SOLUTION: When a mask is used for exposure, the mask is relatively moved against a substrate 1 as shown in Fig. (a), (b), (c) and the substrate is exposed in each position. The movement range corresponds to the width of one gradation level and the mask is moved by 1/3 of the range at each time. Exposure is carried out as divided into three steps after each movement is stopper and the quantity of exposure light in each step is controlled to 1/3 of a specified quantity of exposure light. The obtained resist pattern by development after the exposure has the number of gradation levels increased three times that of the original as shown in Fig. (d).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、三次元構造の表面
形状をもつ物品や、遮光膜の三次元パターンをもつ濃度
分布マスクを製作する際に、感光材料層を露光するため
の露光方法に関するものである。この露光方法は、写真
製版技術を利用して微細な凹凸その他の三次元形状を形
成する産業分野、例えば回折素子などの光学素子製造分
野、マイクロマシニング分野、表面制御技術分野、壁掛
けTV用ディスプレイ分野、液晶ディスプレイ分野、太
陽電池製造分野など、半導体製造プロセスで使用されて
いるのと同様の微細化工技術を利用する分野で使用され
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure method for exposing a photosensitive material layer when manufacturing an article having a three-dimensional surface structure or a density distribution mask having a three-dimensional pattern of a light-shielding film. Things. This exposure method is used in the industrial field of forming fine irregularities and other three-dimensional shapes using photoengraving technology, for example, the field of manufacturing optical elements such as diffraction elements, the field of micromachining, the field of surface control technology, and the field of display for wall-mounted TVs. It is used in the field of utilizing the same microfabrication technology as that used in the semiconductor manufacturing process, such as the liquid crystal display field and the solar cell manufacturing field.

【0002】[0002]

【従来の技術】光学素子の屈折面や反射面に、球面や非
球面等に代表される特殊な面形状が使用されるようにな
ってきている。また近年は液晶表示素子や液晶プロジェ
クタ等に関連して、マイクロレンズ等の光学素子にも特
殊な面形状が求められている。そこで屈折面や反射面を
型成形や研磨によらずに形成する方法として、光学基板
の表面にフォトレジスト(感光性材料の代表例)の層を
形成し、このフォトレジスト層に対して露光、現像処理
を経てフォトレジストの表面形状として三次元的な凸面
形状もしくは凹面形状を得、しかる後にフォトレジスト
と光学基板とに対して異方性エッチングを行ない、フォ
トレジストの表面形状を光学基板に彫り写して転写する
ことにより、光学基板の表面に所望の三次元構造の屈折
面や反射面の形状を得ることが試みられている。
2. Description of the Related Art A special surface shape represented by a spherical surface or an aspherical surface has been used for a refracting surface or a reflecting surface of an optical element. In recent years, a special surface shape has been required for an optical element such as a microlens in connection with a liquid crystal display element or a liquid crystal projector. Therefore, as a method of forming the refraction surface and the reflection surface without using molding or polishing, a layer of a photoresist (a typical example of a photosensitive material) is formed on the surface of an optical substrate, and the photoresist layer is exposed, Through development processing, a three-dimensional convex or concave surface shape is obtained as the surface shape of the photoresist. Thereafter, anisotropic etching is performed on the photoresist and the optical substrate, and the surface shape of the photoresist is engraved on the optical substrate. Attempts have been made to obtain desired three-dimensional refraction and reflection surface shapes on the surface of the optical substrate by copying and transferring.

【0003】露光方法としては、半導体製造分野では、
配線パターン及び位相シフト法によるマスクやレチクル
を使用した「ステッパー縮小露光」や「アライナー等倍
露光」が行なわれている。その方法は配線パターンのよ
うな二次元パターンは露光できるが、三次元構造は製作
できない。三次元構造を製作するために、複数枚のマス
クを順次交換して露光を行なうバイナリー構造の露光も
知られているが、その露光ではマスクが4枚以上必要で
あった。光学性能(効率80%以上)をだすためには、
少なくとも4段階の露光が必要だからである。
As an exposure method, in the semiconductor manufacturing field,
“Stepper reduction exposure” and “aligner equal-size exposure” using a wiring pattern and a mask or reticle by a phase shift method are performed. In this method, a two-dimensional pattern such as a wiring pattern can be exposed, but a three-dimensional structure cannot be manufactured. In order to manufacture a three-dimensional structure, exposure of a binary structure in which a plurality of masks are sequentially exchanged for exposure is also known, but the exposure required four or more masks. In order to achieve optical performance (80% or more efficiency)
This is because at least four exposure steps are required.

【0004】三次元構造を製作する他の方法として、遮
光膜パターンの膜厚が段階的に変化することにより階調
をもった階調分布マスクや、露光領域が適当な形状及び
大きさの単位セルに分割され、各単位セル内の遮光パタ
ーンの光透過量又は遮光量が得ようとする感光性材料パ
ターンの対応した位置の高さに応じた値となるように設
定されている濃度分布マスクを使用する露光方法が提案
されている(特開平7−230159号公報、特表平8
−504515号公報を参照)。
[0004] As another method for producing a three-dimensional structure, a gradation distribution mask having gradation by changing the film thickness of a light-shielding film pattern in a stepwise manner, or a unit having an exposure region having an appropriate shape and size. A density distribution mask that is divided into cells and is set to have a value corresponding to the height of the corresponding position of the photosensitive material pattern to be obtained in the light transmission amount or the light shielding amount of the light shielding pattern in each unit cell. There has been proposed an exposure method using (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-230159;
504515).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】階調分布マスクや濃度
分布マスクを使用して露光した場合、狭い領域に階調差
を付けなくてはならないことが起こるため、これまでの
方法で階調をつけようとすると段差が生じ表面粗さが悪
化して所望の性能を得ることが難しくなることがあっ
た。また、レチクルやマスクの製作コストが高かった。
そこで、本発明は狭い領域内に多数の階調を設定するの
を容易にし、表面粗さを改善するとともに、レチクルや
マスクの製作コストを低下することを目的とするもので
ある。
When exposure is performed using a gradation distribution mask or a density distribution mask, it is necessary to provide a gradation difference in a narrow area. If an attempt is made to make such a step, a step may occur and the surface roughness may deteriorate, making it difficult to obtain desired performance. Also, the production cost of the reticle and the mask was high.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to facilitate setting of a large number of gradations in a narrow area, improve the surface roughness, and reduce the manufacturing cost of a reticle or a mask.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明では、露光時にマ
スクを感光性材料に対して相対的に微少移動させること
により、隣の濃度階調との間に中間の階調を作成するよ
うにした露光方法である。すなわち、本発明の露光方法
は、遮光膜パターンの透過光量が2段階以上の階調を有
する露光用マスクを通して感光性材料を光照射し現像し
て三次元構造の感光性材料パターンを形成し、その感光
性材料パターンを下地に彫り写すことにより三次元構造
の表面形状をもつ物品を製造する方法において、その露
光では露光工程内でマスクを感光性材料に対して相対的
に面内で微少移動させることにより、露光用マスクの階
調よりも多段階の階調で感光性材料を露光するようにし
た。
According to the present invention, an intermediate gray scale is created between an adjacent density gray scale by slightly moving a mask relative to a photosensitive material during exposure. Exposure method. That is, the exposure method of the present invention is to form a three-dimensional photosensitive material pattern by irradiating and developing a photosensitive material through an exposure mask having a light shielding film pattern having two or more gradations of transmitted light, In the method of manufacturing an article with a three-dimensional structure by engraving the photosensitive material pattern on the base, the mask moves slightly in the exposure process relative to the photosensitive material in the exposure process. By doing so, the photosensitive material is exposed at a gradation of more steps than the gradation of the exposure mask.

【0007】中間の階調が生じることにより階調数が増
加し、段差が少なくなり表面粗さが改善され、所望の構
造と性能を得ることが可能になる。特に、急峻な高さ変
化を生じる構造部分や、濃度分布マスクが製作できない
ような超微細領域の階調と構造を実現できる。また、露
光用マスクに多数の階調差をつける必要がなくなり、マ
スクのコスト低減が可能になる。
The generation of intermediate gradations increases the number of gradations, reduces the level difference, improves the surface roughness, and makes it possible to obtain a desired structure and performance. In particular, it is possible to realize a gradation and a structure in a structure portion where a steep change in height occurs or an ultra-fine region where a concentration distribution mask cannot be manufactured. Further, it is not necessary to provide a large number of gradation differences in the exposure mask, and the cost of the mask can be reduced.

【0008】本発明ではマスクを感光性材料に対して相
対的に移動させるが、この移動は感光性材料を塗布した
基板を固定しておいてマスクを移動させてもよく、逆に
マスクを固定しておいて感光性材料を塗布した基板を移
動させてもよい。これら両者の移動を含めて「マスクの
相対的移動」と称している。
In the present invention, the mask is moved relatively to the photosensitive material. This movement may be performed by moving the mask while fixing the substrate on which the photosensitive material is applied. Then, the substrate coated with the photosensitive material may be moved. These two movements are referred to as “relative movement of the mask”.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】光照射はマスクの相対的移動中に
行なうことができる。この場合、中間の階調は連続した
ものとなる。また、露光工程は、マスクの相対的移動と
停止時の光照射とを繰り返して多重露光する工程とする
ことができる。この場合、階調の制御が容易である。マ
スクの相対的移動と停止時の光照射とを繰り返して多重
露光する場合には、1露光工程内でのマスクの相対的移
動範囲を1階調に相当する距離以下に設定し、その1/
Nを1単位とする移動量で微小移動をN回繰り返すこと
により、n階調のマスクでN×n階調の露光を実現する
ことができる。ここで、n,Nは整数である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Light irradiation can be performed during the relative movement of a mask. In this case, intermediate gradations are continuous. Further, the exposure step can be a step of performing multiple exposure by repeating relative movement of the mask and light irradiation at the time of stop. In this case, the control of the gradation is easy. In the case of performing multiple exposure by repeating the relative movement of the mask and the light irradiation at the time of stop, the relative movement range of the mask in one exposure step is set to be equal to or less than the distance corresponding to one gradation, and 1 /
By repeating the fine movement N times with a movement amount of N as one unit, exposure of N × n gradations can be realized with a mask of n gradations. Here, n and N are integers.

【0010】マスクの相対的移動方向は、一次元方向の
みとすることもできるし、互いに直交する2つの方向と
することもできる。さらに、回転方向の微小移動を含む
こともできる。この露光方法で使用するマスクの好まし
い一例は、透明基板上に2次元の光強度分布を有する遮
光パターンが形成されたものであり、露光領域が適当な
形状及び大きさの単位セルにより隙間なく分割されてお
り、各単位セル内の遮光パターンの光透過量又は遮光量
が感光性材料パターンの対応した位置の高さに応じた値
となるように設定されている濃度分布マスクである。こ
の場合、マスクの相対的な微小移動の1単位を単位セル
寸法の整数分の1に設定する。
[0010] The relative movement direction of the mask may be only one-dimensional direction or two directions orthogonal to each other. Further, it can include a minute movement in the rotation direction. A preferred example of the mask used in this exposure method is one in which a light-shielding pattern having a two-dimensional light intensity distribution is formed on a transparent substrate, and the exposure region is divided without gaps by unit cells having an appropriate shape and size. This is a density distribution mask in which the light transmission amount or the light shielding amount of the light shielding pattern in each unit cell is set to a value corresponding to the height of the corresponding position of the photosensitive material pattern. In this case, one unit of the relative minute movement of the mask is set to an integral fraction of the unit cell size.

【0011】デフォーカス状態で露光を行なうことも好
ましい。デフォーカスとは露光の際、焦点が感光性材料
から外れていることである。デフォーカス状態で露光す
ることにより、感光性材料に形成される三次元パター
ン、ひいては目的とする物品の表面形状をより平滑なも
のとすることができる。好ましい露光工程の一例は縮小
投影露光工程である。
It is also preferable to perform exposure in a defocused state. Defocus means that the focus is out of the photosensitive material during exposure. By exposing in a defocused state, a three-dimensional pattern formed on the photosensitive material and, consequently, a surface shape of a target article can be made smoother. One example of a preferred exposure step is a reduced projection exposure step.

【0012】感光性材料パターンを下地に彫り写すこと
により製作される三次元構造の表面形状をもつ物品の一
例は、マイクロレンズアレイなどの光学素子のように、
基板自体の表面が加工された物品である。感光性材料パ
ターンを下地に彫り写すことにより製作される三次元構
造の表面形状をもつ物品の他の例は、目的物品のパター
ンと等倍寸法に形成された遮光膜パターンを有する濃度
分布シスターマスクであって、その遮光膜パターンが遮
光膜により透明基板上に形成された二次元パータンと、
その二次元パータンの少なくとも一部においては透過光
量が変化するように遮光膜の膜厚が変化している膜厚分
布とを備えた三次元パターンであるものである。ここ
で、等倍寸法とは遮光膜パターンが形成された平面内の
寸法に関するものであり、遮光膜パターンの高さ方向の
寸法に関するものではない。
An example of an article having a three-dimensional structure formed by engraving a photosensitive material pattern on a base is an optical element such as a microlens array.
An article in which the surface of the substrate itself is processed. Another example of an article having a three-dimensional structure surface shape manufactured by engraving a photosensitive material pattern on a base is a density distribution sister mask having a light-shielding film pattern formed in the same size as the pattern of the target article. A two-dimensional pattern in which the light-shielding film pattern is formed on a transparent substrate by the light-shielding film,
At least a part of the two-dimensional pattern is a three-dimensional pattern having a film thickness distribution in which the film thickness of the light shielding film changes so that the amount of transmitted light changes. Here, the equal size refers to a dimension in a plane on which the light shielding film pattern is formed, and does not relate to a dimension in a height direction of the light shielding film pattern.

【0013】このような濃度分布シスターマスクを製作
すると、その遮光膜パターン自体において透過光量が変
化するように遮光膜の膜厚が変化している膜厚分布をも
っているので、コンタクト露光法やプロキシミティー露
光法によっても感光材料層に表面形状の三次元パターン
を形成することができる。
When such a density distribution sister mask is manufactured, the light-shielding film pattern itself has a thickness distribution in which the thickness of the light-shielding film changes so that the amount of transmitted light changes. The three-dimensional pattern of the surface shape can be formed on the photosensitive material layer also by the exposure method.

【0014】縮小光学系を有するステッパー(レンズ縮
小投影露光機)及びプロジェクション露光機は、露光対
象表面に形成された位置合わせパターン(トンボパター
ン)を読み取ってマスク位置合わせすることはできる
が、露光対象表面とは反対側の面に形成されたトンボパ
ターンを読み取ってマスク位置合わせすることはできな
い。そのため、縮小光学系を有する露光機を用いて基板
の表裏面に目的とする表面形状を製作する場合は、表面
及び裏面についてトンボパターンのみを形成するフォト
リソグラフィー工程がそれぞれ必要であり、製作時間が
非常に長くなることが避けられず、高コストとなる。そ
れに対し、このような濃度分布シスターマスクの遮光膜
パターンは形成される目的物品のパターンと等倍寸法に
形成されているので、目的物品を形成する際に、プロキ
シミティー露光法やコンタクト露光法など、等倍露光法
により遮光膜パターンを露光することができるようにな
る結果、プロキシミティー露光法やコンタクト露光法で
は目的の表面形状用の遮光膜パターンと同時にトンボパ
ターン用の遮光膜パターンを露光することができ、また
透明基板の裏面位置合わせパターンを読み取って表面側
のマスク位置合わせをすることができる。その結果、基
板の表裏面に目的の表面形状を形成する場合の工程数を
少なくすることができ、製作時間を短縮することができ
るので、目的物品の製造コストを下げることができる。
A stepper having a reduction optical system (lens reduction projection exposure machine) and a projection exposure machine can read a positioning pattern (register mark pattern) formed on the surface of an exposure target and perform mask positioning. It is not possible to read the register mark pattern formed on the surface opposite to the front surface and align the mask. Therefore, when manufacturing a desired surface shape on the front and back surfaces of a substrate using an exposure machine having a reduction optical system, a photolithography process for forming only the register mark patterns on the front surface and the back surface is required, and the manufacturing time is required. It is unavoidable that the length becomes very long, resulting in high cost. On the other hand, since the light-shielding film pattern of such a density distribution sister mask is formed to have the same size as the pattern of the target product to be formed, when forming the target product, a proximity exposure method, a contact exposure method, or the like is used. As a result, the light-shielding film pattern can be exposed by the equal-magnification exposure method. As a result, in the proximity exposure method or the contact exposure method, the light-shielding film pattern for the register mark pattern is exposed simultaneously with the light-shielding film pattern for the target surface shape. In addition, it is possible to read the alignment pattern on the back surface of the transparent substrate and align the mask on the front surface side. As a result, the number of steps for forming a desired surface shape on the front and back surfaces of the substrate can be reduced, and the manufacturing time can be shortened, so that the manufacturing cost of the target article can be reduced.

【0015】また、このような濃度分布シスターマスク
を用いれば、透明基板の表裏面に製作する光学素子の転
写製作を異なった方法で行なうことが可能となる。例え
ば、透明ガラス基板状の一方にステッパー露光した光学
素子を形成し、他方にコンタクト露光した光学素子を製
作することができる。このような方法を利用して、例え
ば、両面に光学面を有する光学製品を製造できる。光学
面の製造方法には、本発明者が既に特許出願した方法
(特開平9−146259号公報、特願2000−17
7847号等参照)を適用することができる。
The use of such a density distribution sister mask makes it possible to transfer and manufacture optical elements to be formed on the front and back surfaces of a transparent substrate by different methods. For example, an optical element exposed to a stepper can be formed on one side of a transparent glass substrate, and an optical element exposed to a contact can be manufactured on the other side. By using such a method, for example, an optical product having optical surfaces on both sides can be manufactured. The method for manufacturing an optical surface includes a method which the present inventor has already applied for a patent (Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-146259, Japanese Patent Application No. 2000-17).
No. 7847) can be applied.

【0016】このような濃度分布シスターマスクを用い
て三次元構造を製作すると、球面、非球面、円錐形状の
ような連続面で構成される光学素子を製作することも、
フレネル形状のように連続面と不連続面から構成される
光学素子を製作することも可能となる。更に、そのよう
な光学素子に反射光学面を形成し、反射光学素子とする
ことも可能になる。
When a three-dimensional structure is manufactured using such a density distribution sister mask, an optical element having a continuous surface such as a spherical surface, an aspherical surface, and a conical shape can be manufactured.
It is also possible to manufacture an optical element having a continuous surface and a discontinuous surface like a Fresnel shape. Further, it is possible to form a reflective optical surface by forming a reflective optical surface on such an optical element.

【0017】[0017]

【実施例】(実施例1)一次元移動の例 マスクの濃度分布形状(遮光膜パターン)は図2(a)
に示されるように、透過率が0のレベル(濃度が最も高
いレベル)、透過率が100%のレベル、及びその中間
の透過率レベルの3階調をもっている。この遮光膜パタ
ーンは紙面垂直方向に延びたシリンダー状パターンであ
る。このマスクを使用してポジレジストを露光、現像し
た場合、図2(b)に示されるように、濃度分布がその
まま転写される。1は基板、2は形成されたレジストパ
ターンである。
(Example 1) Example of one-dimensional movement The density distribution shape (light-shielding film pattern) of the mask is shown in FIG.
As shown in the figure, there are three gradations of a level at which the transmittance is 0 (the highest density level), a level at which the transmittance is 100%, and an intermediate transmittance level. This light-shielding film pattern is a cylindrical pattern extending in the direction perpendicular to the plane of the drawing. When the positive resist is exposed and developed using this mask, the density distribution is transferred as it is, as shown in FIG. 1 is a substrate and 2 is a formed resist pattern.

【0018】次に、このマスクを使用して露光する際
に、図1(a),(b),(c)で示されるように、基
板1に対して相対的に移動させ、それぞれの位置で露光
した。移動範囲は1階調幅であり、その1/3ずつ移動
させた。露光は各移動の停止後に3段階に分割して行な
い、1回の露光量は所定の露光量の1/3とした。露光
終了後、現像して得られるレジストパターンは、図1
(d)に示されるように、階調数が3倍に増えたものと
なった。
Next, when exposing using this mask, as shown in FIGS. 1 (a), (b) and (c), it is moved relative to the substrate 1 and Exposure. The moving range was one gradation width, and the moving range was 1/3 of the range. Exposure was performed in three stages after each movement was stopped, and the amount of one exposure was 1 / of the predetermined amount of exposure. After the exposure, the resist pattern obtained by development is shown in FIG.
As shown in (d), the number of gradations was tripled.

【0019】(実施例2)二次元移動の例 実施例1で用いたマスクを用い、実施例1に示したよう
に、図1(a),(b),(c)で示されるように基板
1に対して相対的に一次元移動させてそれぞれの位置で
露光を行なった後、マスクを元の位置に戻し、90°回
転させた後、先の移動方向と直交する方向に移動させて
再び実施例1に示したのと同じ露光を行なった。その結
果、四角錐(ピラミッド)型構造をもつレジストパター
ンを製作することができた。そのレジストパターンの各
移動方向に沿った断面図は図1(d)に示されるもので
あった。
(Embodiment 2) Example of two-dimensional movement Using the mask used in Embodiment 1, as shown in Embodiment 1, as shown in FIGS. 1 (a), (b) and (c) After exposing at each position by relatively moving the substrate 1 one-dimensionally, the mask is returned to the original position, rotated by 90 °, and then moved in a direction orthogonal to the previous moving direction. The same exposure as shown in Example 1 was performed again. As a result, a resist pattern having a quadrangular pyramid (pyramid) structure could be manufactured. A cross-sectional view of the resist pattern along each moving direction is shown in FIG.

【0020】(実施例3)三次元移動の例 図3に示される濃度分布マスクを使用して、二次元方向
の移動(X,Y,Θ)及びZ軸方向の微小移動を行ない
ながら露光を行なった例を説明する。図3に例示した濃
度分布マスクは液晶プロジェクタ用マイクロレンズアレ
イ用レチクルマスクにおける18μm×18μmの1つ
のマイクロレンズ部分を示している。単位セルは、碁盤
の目状の正方形形状である。単位セルは必ずしも正方形
である必要はなく、所望の形状に応じて他の多角形形状
にすることが望ましい。斜線部はCr膜が残存している
部分である。
(Embodiment 3) Example of three-dimensional movement Using a density distribution mask shown in FIG. 3, exposure is performed while performing two-dimensional movement (X, Y, Θ) and small movement in the Z-axis direction. An example will be described. The density distribution mask illustrated in FIG. 3 shows one microlens portion of 18 μm × 18 μm in a reticle mask for a microlens array for a liquid crystal projector. The unit cell has a square shape like a grid. The unit cell does not necessarily have to be a square, but is desirably another polygonal shape according to a desired shape. The hatched portion is the portion where the Cr film remains.

【0021】露光にはステッパーを使用した。ステッパ
ーの概略を図4に示す。光源ランプ30からの光は、集
光レンズ31により集光され、露光用マスク32を照射
する。マスク32を透過した光は、縮小倍率の結像レン
ズ33に入射し、ステージ34上に載置された光学デバ
イスその他の物品のための材料37の表面に、マスク3
2の縮小像、即ち、透過率分布の縮小像を結像する。材
料37を載置したステージ34は、ステップモーター3
5,36の作用により、結像レンズ33の光軸に直交す
る面内で、互いに直交する2方向へ変位可能であり、材
料37の位置を結像レンズ33の光軸に対して位置合わ
せできるようになっている。
For exposure, a stepper was used. FIG. 4 shows an outline of the stepper. Light from the light source lamp 30 is condensed by the condenser lens 31 and irradiates the exposure mask 32. The light transmitted through the mask 32 is incident on an image forming lens 33 having a reduced magnification, and is placed on a surface of a material 37 for an optical device or other articles placed on a stage 34 so that the mask 3
2, a reduced image of the transmittance distribution is formed. The stage 34 on which the material 37 is placed is a step motor 3
By the action of 5, 36, it is possible to displace in two directions perpendicular to each other in a plane perpendicular to the optical axis of the imaging lens 33, and to position the material 37 with respect to the optical axis of the imaging lens 33. It has become.

【0022】この実施例では、液晶プロジェクタ用マイ
クロレンズアレイを製作するために、ネオセラム基板を
用意し、この基板上にTGMR−950BEレジスト
(東京応化(株)の製品)を8.56μmの厚さに塗布
した。次にホットプレートで、100℃にてベーク時間
180秒でプリベークした。
In this embodiment, in order to manufacture a micro lens array for a liquid crystal projector, a neoceram substrate is prepared, and a TGMR-950BE resist (a product of Tokyo Ohka Co., Ltd.) having a thickness of 8.56 μm is formed on the substrate. Was applied. Next, prebaking was performed on a hot plate at 100 ° C. for a baking time of 180 seconds.

【0023】この基板を図4のステッパーの材料37の
位置に設置して露光した。露光は結像レンズ33による
マスク32の縮小像を、材料37のフォトレジスト層表
面に結像させる。結像の焦点は、必要に応じてフォトレ
ジスト層表面からずらしたデフォーカス状態とする。こ
の露光の際にマスク32又はステージ34を微小移動さ
せる。露光は材料37の全面にわたって密に行なう。
This substrate was placed at the position of the stepper material 37 in FIG. 4 and exposed. The exposure forms a reduced image of the mask 32 by the imaging lens 33 on the surface of the photoresist layer of the material 37. The focal point of the image formation is set to a defocus state shifted from the photoresist layer surface as necessary. During this exposure, the mask 32 or the stage 34 is minutely moved. The exposure is performed densely over the entire surface of the material 37.

【0024】この際の微小移動量は、図5に示すように
以下のように設定した。濃度分布マスクの単位セル(2
μm×2μm)を1/2.5のステッパーで露光する際
は(縮小露光後の単位セル寸法は0.8μm×0.8μ
mとなる)、微小移動量を0.2μmとした。1/5の
ステッパーで露光する際は(縮小露光後の単位セル寸法
0.4μm×0.4μmとなる)、微小移動量は0.1
μmとした。これは、露光時の単位セル寸法の1/4に
相当する量で、この量を微小移動量として画素ズラシし
ている。
The minute movement amount at this time was set as follows as shown in FIG. Unit cell of density distribution mask (2
(μm × 2 μm) is exposed by a 1 / 2.5 stepper (the unit cell size after reduced exposure is 0.8 μm × 0.8 μm).
m), and the minute movement amount was 0.2 μm. When performing exposure with a 1/5 stepper (the unit cell size after reduced exposure is 0.4 μm × 0.4 μm), the minute movement amount is 0.1
μm. This is an amount corresponding to 4 of the unit cell size at the time of exposure, and this amount is used as a minute movement amount to shift the pixels.

【0025】移動方向及び移動量は、図5に示す通りで
ある。また、その座標と露光量は以下の表1、表2の通
りである。ここで露光率とは、所定の「必要とする露光
量(エネルギー:mJ)」に対する露光量の割合を示し
ている。つまりこの実施例では、移動ゼロの状態で全体
の50%を露光し、各微小量移動後の座標で全体の5%
を露光している。また、工程ヌ)では、別途用意したボ
トム抜きパターン(感光性材料残り量ゼロ(遮光領域ゼ
ロ)のセルを配置したもの)で残りの10%を露光して
いる。更にデフォーカス量(DF)は、工程ヌ)はDF
=0、それ以外の工程は何れもDF=+3μmで行なっ
た。デフォーカス量の表示の+の符号は、焦点がレジス
ト層の表面の上方にあることを意味している。
The moving direction and the moving amount are as shown in FIG. The coordinates and exposure amount are as shown in Tables 1 and 2 below. Here, the exposure rate indicates a ratio of an exposure amount to a predetermined “required exposure amount (energy: mJ)”. That is, in this embodiment, 50% of the whole is exposed in the state of zero movement, and 5% of the whole is
Is exposed. In step n), the remaining 10% is exposed by using a separately prepared bottom punching pattern (cells having a photosensitive material remaining amount of zero (light shielding area zero)). Further, the defocus amount (DF) is DF
= 0, and all other steps were performed at DF = + 3 μm. A plus sign in the display of the defocus amount means that the focus is above the surface of the resist layer.

【0026】 (表1) ステッパー縮小率:1/2.5 イ)(X,Y)=(0,0) 50% ロ)(X,Y)=(0.2,0) 5% ハ)(X,Y)=(0.2,−0.2) 5% ニ)(X,Y)=(0,−0.2) 5% ホ)(X,Y)=(−0.2,−0.2) 5% ヘ)(X,Y)=(−0.2,0) 5% ト)(X,Y)=(−0.2,0.2) 5% チ)(X,Y)=(0,0.2) 5% リ)(X,Y)=(0.2,0.2) 5% ヌ)ボトム抜きパターン 10% (露光率合計 100%)(Table 1) Stepper reduction ratio: 1 / 2.5 a) (X, Y) = (0, 0) 50% b) (X, Y) = (0.2, 0) 5% c) (X, Y) = (0.2, −0.2) 5% d) (X, Y) = (0, −0.2) 5% e) (X, Y) = (− 0.2, (-0.2) 5% f) (X, Y) = (-0.2, 0) 5% g) (X, Y) = (-0.2, 0.2) 5% h) (X, Y) Y) = (0,0.2) 5% li) (X, Y) = (0.2,0.2) 5% nu) Bottom-out pattern 10% (total exposure rate 100%)

【0027】 (表2) ステッパー縮小率:1/5 イ)(X,Y)=(0,0) 50% ロ)(X,Y)=(0.1,0) 5% ハ)(X,Y)=(0.1,−0.1) 5% ニ)(X,Y)=(0,−0.1) 5% ホ)(X,Y)=(−0.1,−0.1) 5% ヘ)(X,Y)=(−0.1,0) 5% ト)(X,Y)=(−0.1,0.1) 5% チ)(X,Y)=(0,0.1) 5% リ)(X,Y)=(0.1,0.1) 5% ヌ)ボトム抜きパターン 10% (露光率合計 100%)(Table 2) Stepper reduction ratio: 1/5 b) (X, Y) = (0, 0) 50% b) (X, Y) = (0.1, 0) 5% c) (X , Y) = (0.1, −0.1) 5% d) (X, Y) = (0, −0.1) 5% e) (X, Y) = (− 0.1, −0) .1) 5% f) (X, Y) = (-0.1, 0) 5% G) (X, Y) = (-0.1, 0.1) 5% h) (X, Y) = (0, 0.1) 5% ri) (X, Y) = (0.1, 0.1) 5% nu) Bottom-out pattern 10% (total exposure rate 100%)

【0028】この条件で露光後、PEB(ポスト・エキ
スポージャー・ベーク)を100℃にて180秒実施し
た。次いで、感光性材料の現像、リンスを行なった。そ
の後、紫外線硬化装置にて180秒間紫外線を照射しな
がら真空引きを実施して、レジストのハードニングを行
なった。紫外線硬化装置は、レジストの露光に使用する
波長よりも短波長でレジストを硬化させることのできる
波長を照射する。この操作によって、レジストの耐プラ
ズマ性は向上し、次工程での加工に耐えられるようにな
る。このときのレジスト高さは7.5μmであった。露
光時の微小移動とデフォーカスの効果によって、特段の
段差を生じることなくレジストパターン形状を製作する
ことができた。
After exposure under these conditions, PEB (post-exposure bake) was performed at 100 ° C. for 180 seconds. Next, the photosensitive material was developed and rinsed. Thereafter, the resist was hardened by evacuating while irradiating ultraviolet rays for 180 seconds with an ultraviolet curing device. The ultraviolet curing device irradiates a wavelength that can cure the resist at a wavelength shorter than the wavelength used for exposing the resist. By this operation, the plasma resistance of the resist is improved, and the resist can be processed in the next step. At this time, the resist height was 7.5 μm. Due to the effects of micro-movement and defocus at the time of exposure, a resist pattern shape could be manufactured without any particular step.

【0029】その後、その基板をTCP(誘導結合型プ
ラズマ)ドライエッチング装置にセットし、真空度:
1.5×10-3Torr、CHF3:5.0sccm、C
4:50.0sccm、O2:15.0sccm、基板バ
イアス電力:600W、上部電極電力:1.25kW、
基板冷却温度:−20℃の条件下でドライエッチングを
行なった。またこの時、基板バイアス電力と上部電極電
力を経時的に変化させ、時間変化と共に選択比が小さく
なるように変更しながらエッチングを行なった。基板の
平均エッチング速度は、0.52μm/分であったが、
実際のエッチンング時間は、11.5分を要した。エッ
チング後のレンズ高さは、5.33μmであった。
Thereafter, the substrate is set in a TCP (inductively coupled plasma) dry etching apparatus, and the degree of vacuum is set as follows:
1.5 × 10 −3 Torr, CHF 3 : 5.0 sccm, C
F 4 : 50.0 sccm, O 2 : 15.0 sccm, substrate bias power: 600 W, upper electrode power: 1.25 kW,
Dry etching was performed at a substrate cooling temperature of -20 ° C. At this time, the etching was performed while changing the substrate bias power and the upper electrode power over time, and changing the selectivity to decrease with time. The average etching rate of the substrate was 0.52 μm / min,
The actual etching time required 11.5 minutes. The lens height after the etching was 5.33 μm.

【0030】この実施例では、特に、液晶プロジェクタ
用18μm×18μmのマイクロレンズを備えたマイク
ロレンズアレイで製作が困難であった立ち上がり角度が
急峻な各マイクロレンズ四隅隣接部の構造を設計通り製
作することができた。この部分は、通常の濃度分布マス
クでは高価となる超微細な単位セル配置(例えば、単位
セルサイズ1μm×1μm以下)を必要としているが、
本発明では超微細でない単位セル配置のマスクによって
もマイクロレンズ四隅隣接部の構造部を製作することが
可能となった。図5のように移動停止後に光照射する露
光法に代えて、移動しながら光照射する連続露光法にお
いても全く同様の効果が得られている。
In this embodiment, in particular, the structure of the four corner adjacent portions of each microlens having a steep rising angle, which has been difficult to manufacture with a microlens array having 18 μm × 18 μm microlenses for a liquid crystal projector, is manufactured as designed. I was able to. This part requires an ultra-fine unit cell arrangement (for example, a unit cell size of 1 μm × 1 μm or less) which is expensive with a normal concentration distribution mask.
According to the present invention, it is possible to fabricate the structural portions at the four corners adjacent to the microlens even with a mask having a unit cell arrangement that is not ultra-fine. In place of the exposure method of irradiating light after stopping the movement as shown in FIG. 5, the same effect is obtained by the continuous exposure method of irradiating light while moving.

【0031】(実施例4)濃度分布シスターマスク製作
に適用した例 上の実施例はいずれも製作する物品が光学素子のような
製品である場合であるが、本発明はそのような製品をコ
ンタクト露光法やプロキシミティー露光法で露光して製
作するのに使用する濃度分布シスターマスクを製作する
ためにも適用することができる。
(Embodiment 4) Example applied to the manufacture of a concentration distribution sister mask In each of the above embodiments, the article to be manufactured is a product such as an optical element. The present invention can also be applied to manufacture a density distribution sister mask used for manufacturing by exposure by an exposure method or proximity exposure method.

【0032】図6は濃度分布シスターマスクの製造に本
発明を適用した一実施例を示す工程断面図である。図6
に沿ってその製作工程を説明する。(A)石英基板21
の一表面にCr膜23を0.2μmの膜厚で形成し、さ
らにその上にレジスト材料層25を約8μmの膜厚で塗
布した。レジスト材料層25の材料としてOFPR−5
000−800(東京応化(株)の製品)を用いた。そ
の後、プリベークしたところ、レジスト材料層25の膜
厚は7.5μmであった。プリベーク後の石英基板2
1、Cr膜23及びレジスト材料層25をマスクブラン
クス28とした。
FIG. 6 is a process sectional view showing an embodiment in which the present invention is applied to the manufacture of a density distribution sister mask. FIG.
The manufacturing process will be described along. (A) Quartz substrate 21
A Cr film 23 was formed to a thickness of 0.2 μm on one surface, and a resist material layer 25 was applied thereon to a thickness of about 8 μm. OFPR-5 as a material for the resist material layer 25
000-800 (product of Tokyo Ohka Co., Ltd.) was used. Thereafter, when prebaked, the thickness of the resist material layer 25 was 7.5 μm. Quartz substrate 2 after pre-baking
1. The mask blanks 28 were made of the Cr film 23 and the resist material layer 25.

【0033】(B)マスクブランクス28を図4に示す
ステッパー(1/5縮小のものを使用する。)の材料3
7の位置に設置し、マスクブランクス28を微小量ずつ
移動させながら、実施例3に示した露光条件(表2)で
露光した。合計の照射量は390mW×3.60秒で、
総合露光量は約1400mJであった。上記の露光条件
で、結像レンズ33によるレチクル32の縮小像を、マ
スクブランクス28のレジスト材料層25に結像させ
た。この露光を、マスクブランクス28の全面にわたっ
て行なった。
(B) The mask blanks 28 are made of a material 3 of a stepper shown in FIG.
7, exposure was performed under the exposure conditions (Table 2) described in Example 3 while moving the mask blanks 28 by minute amounts. The total irradiation amount is 390mW x 3.60 seconds,
The total exposure was about 1400 mJ. Under the above exposure conditions, a reduced image of the reticle 32 by the imaging lens 33 was formed on the resist material layer 25 of the mask blank 28. This exposure was performed over the entire surface of the mask blanks 28.

【0034】この条件で露光後、現像及びリンスを含む
現像処理を施し、レジスト材料層25の露光部分を除去
してレジスト材料パターン25aを製作した。レジスト
材料パターン25aは「高原状の断面構造」を有してい
る。レジスト材料パターン25aの「高原状の斜め角
度」はレチクルの設計、デフォーカス量、レジスト材料
層25の膜厚及びレジスト材料層25の材料の感度によ
って変化する。この斜め角度は濃度分布マスクの光学濃
度分布のアナログ構造(光透過量分布)に重要な影響を
及ぼすものである。
After exposure under these conditions, a development process including development and rinsing was performed to remove the exposed portion of the resist material layer 25 to form a resist material pattern 25a. The resist material pattern 25a has a “plateau-like cross-sectional structure”. The “plateau-like oblique angle” of the resist material pattern 25 a changes depending on the design of the reticle, the amount of defocus, the thickness of the resist material layer 25, and the sensitivity of the material of the resist material layer 25. This oblique angle has an important effect on the analog structure (light transmission amount distribution) of the optical density distribution of the density distribution mask.

【0035】この工程(B)では、露光時にデフォーカ
スさせているので、表面形状に特段の段差を生じさせる
ことなくレジスト材料パターン25aを製作することが
できた。さらに、デフォーカスの効果により、レチクル
32の微細遮光膜パターンによる光透過量分布がより平
均化され、レジスト材料パターン25aの表面形状がよ
り滑らかになる。
In this step (B), the resist material pattern 25a was able to be manufactured without causing any special step in the surface shape because the defocusing was performed at the time of exposure. Further, due to the defocus effect, the light transmission amount distribution by the fine light shielding film pattern of the reticle 32 is further averaged, and the surface shape of the resist material pattern 25a becomes smoother.

【0036】ここでは、露光時にデフォーカスさせるこ
とにより、レジスト材料パターン25aの表面形状の平
滑化をより向上させているが、焦点が合ったジャストフ
ォーカスでもある程度の平滑化は期待できる。さらに、
露光時間内にデフォーカス量を予め設定された条件で変
化させつつ行なったり、デフォーカス量を焦点が大きく
ずれた側から焦点が合う側へ変化させたりすることによ
って、さらに平滑化の効果を高めることができる。
Here, the surface shape of the resist material pattern 25a is further smoothed by defocusing at the time of exposure, but a certain degree of smoothing can be expected even with a focused just focus. further,
The smoothing effect is further enhanced by changing the amount of defocus during the exposure time while changing the amount of defocus under a preset condition, or by changing the amount of defocus from the side where the focus is largely shifted to the side where the focus is in focus. be able to.

【0037】その後、ホットプレート上で徐々に温度を
上げながら、120℃、40分間の条件で、レジスト材
料パターン25aが変形しないようにポストベークを施
し、レジスト材料パターン25aを硬化させた。ここで
はレジスト材料パターン25aを硬化させる手段として
加熱処理を用いているが、加熱処理に代えて紫外線硬化
処理(UVハードニング処理)を用いてもよい。
Thereafter, while the temperature was gradually increased on a hot plate, post-baking was performed at 120 ° C. for 40 minutes so that the resist material pattern 25a was not deformed, and the resist material pattern 25a was cured. Here, a heat treatment is used as a means for curing the resist material pattern 25a, but an ultraviolet curing treatment (UV hardening treatment) may be used instead of the heat treatment.

【0038】(C)レジスト材料パターン25a硬化後
のマスクブランクス28をRIE(反応性イオンエッチ
ング)ドライエッチング装置にセットし、真空度:5.
0×10-3(Torr)、CF4:15.0(scc
m)、Ar:0.5(sccm)、O2:10.0〜15.
0(sccm)の条件で、レジスト材料パターン25a
及びCr膜23に対してドライエッチングを行なった。
またこの時、選択比が経時的に変化するようにO2導入
量を変更しながらレジスト材料パターン25a及びCr
膜23のエッチングを行なった。エッチング時間は10
分を要した。
(C) The mask blank 28 after the resist material pattern 25a is cured is set in an RIE (reactive ion etching) dry etching apparatus, and the degree of vacuum is set to 5.
0 × 10 −3 (Torr), CF 4 : 15.0 (scc)
m), Ar: 0.5 (sccm ), O 2: 10.0~15.
Under the condition of 0 (sccm), the resist material pattern 25a
And dry etching was performed on the Cr film 23.
At this time, the resist material pattern 25a and the Cr material were changed while changing the O 2 introduction amount so that the selectivity changed over time.
The film 23 was etched. Etching time is 10
It took a minute.

【0039】このようにして、レジスト材料パターン2
5aの表面形状をCr膜23に彫り写してCr膜パター
ン23aを形成した。これにより、製作しようとする目
的物品と等倍のサイズをもつ濃度分布シスターマスク2
7が完成した。Cr膜パターン23aはレジスト材料パ
ターン25aの表面形状を彫り写して形成したので「高
原状の断面構造」を有しており、その表面形状に特段の
段差は存在していない。
In this manner, the resist material pattern 2
The surface shape of 5a was engraved on the Cr film 23 to form a Cr film pattern 23a. Thereby, the density distribution sister mask 2 having the same size as the target article to be manufactured is provided.
7 is completed. Since the Cr film pattern 23a was formed by engraving the surface shape of the resist material pattern 25a, the Cr film pattern 23a has a "plateau-like cross-sectional structure", and there is no particular step in the surface shape.

【0040】濃度分布シスターマスク27において、C
r膜パターン23aが存在しない部分では光透過量は1
00%であり、Cr膜パターン23aが存在する部分で
は、Cr膜パターン23aの膜厚に応じて、膜厚が薄い
部分では光透過量は多く、膜厚が厚い部分では光透過量
は少なくなっている。すなわち、濃度分布マスク27の
光学濃度分布は、Cr膜パターン23aの膜厚の分布に
より実現されている。そして、Cr膜パターン23aの
膜厚は目的物品の表面形状に応じて連続的に変化してい
るので、濃度分布マスク27の光学濃度分布はアナログ
的なものになっている。濃度分布マスク27は、レチク
ル32を製作しておけば容易に複製することができ、予
備マスクを安価に製作することができる。このようにし
て製作した濃度分布マスク27を本発明では「シスター
マスク」と呼んでいる。
In the density distribution sister mask 27, C
The light transmission amount is 1 in the portion where the r film pattern 23a does not exist.
In the portion where the Cr film pattern 23a is present, the light transmission amount is large in the thin portion and the light transmission amount is small in the thick portion in accordance with the thickness of the Cr film pattern 23a. ing. That is, the optical density distribution of the density distribution mask 27 is realized by the thickness distribution of the Cr film pattern 23a. Since the film thickness of the Cr film pattern 23a changes continuously according to the surface shape of the target article, the optical density distribution of the density distribution mask 27 is analog. The density distribution mask 27 can be easily duplicated if the reticle 32 is manufactured, and a spare mask can be manufactured at low cost. The density distribution mask 27 manufactured in this manner is called a “sister mask” in the present invention.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明は、露光工程内でマスクを感光性
材料に対して相対的に面内で微少移動させることによ
り、露光用マスクの階調よりも多段階の階調で感光性材
料を露光するようにしたので、n階調のマスクにおいて
もN×n階調の構造を得ることが可能となり、表面粗さ
が改善された。また、超微細な階調露光が可能となっ
た。すなわち、マスク製作時の解像度以上のファイン線
幅、階調数を露光できる。本発明の露光で用いる露光用
マスクには製品に要求されるほどの階調は必要ではなく
なるので、マスクを安価に製作することができる。
According to the present invention, the photosensitive material is moved in a plurality of gradations more than the gradation of the exposure mask by slightly moving the mask relative to the photosensitive material in the plane in the exposure step. Is exposed, so that a structure of N × n gradations can be obtained even with a mask of n gradations, and the surface roughness is improved. Further, ultra-fine gradation exposure has become possible. That is, it is possible to expose a fine line width and the number of gradations higher than the resolution at the time of manufacturing the mask. Since the exposure mask used in the exposure of the present invention does not need the gradation required for the product, the mask can be manufactured at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】シリンダー状遮光膜パターンを備えたマスクを
用いて本発明により露光する状態(a),(b),
(c)と形成されたレジストパターン(d)を示す概略
断面図である。
FIGS. 1A, 1B, and 1C show exposures according to the present invention using a mask having a cylindrical light-shielding film pattern.
It is a schematic sectional drawing which shows (c) and the formed resist pattern (d).

【図2】シリンダー状遮光膜パターンを備えたマスク
(a)と形成されたレジストパターン(b)を示す概略
断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a mask (a) having a cylindrical light-shielding film pattern and a formed resist pattern (b).

【図3】液晶プロジェクタ用マイクロレンズアレイ用濃
度分布マスクの1つのマイクロレンズ部分を示す平面図
である。
FIG. 3 is a plan view showing one microlens portion of a density distribution mask for a microlens array for a liquid crystal projector.

【図4】ステッパーを示す概略斜視図である。FIG. 4 is a schematic perspective view showing a stepper.

【図5】一実施例における基板の移動方法を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram illustrating a method of moving a substrate according to one embodiment.

【図6】濃度分布シスターマスクの製造に本発明を適用
した一実施例を示す工程断面図である。
FIG. 6 is a process sectional view showing one embodiment in which the present invention is applied to manufacture of a concentration distribution sister mask.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 レジストパターン 21 石英基板 23 Cr膜 23a Cr膜パターン 25 レジスト材料層 25a レジスト材料パターン 27 濃度分布シスターマスク 28 マスクブランクス DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Resist pattern 21 Quartz substrate 23 Cr film 23a Cr film pattern 25 Resist material layer 25a Resist material pattern 27 Concentration distribution sister mask 28 Mask blank

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H095 BB02 BC09 2H097 AB01 JA02 LA15 5F046 AA11 AA25 BA04 CB17 CC01 CC02 CC05 DA02 DA14  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2H095 BB02 BC09 2H097 AB01 JA02 LA15 5F046 AA11 AA25 BA04 CB17 CC01 CC02 CC05 DA02 DA14

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 遮光膜パターンの透過光量が2段階以上
の階調を有する露光用マスクを通して感光性材料を光照
射し現像して三次元構造の感光性材料パターンを形成
し、その感光性材料パターンを下地に彫り写すことによ
り三次元構造の表面形状をもつ物品を製造する際の前記
露光において、 この露光工程内でマスクを感光性材料に対して相対的に
面内で微少移動させることにより、前記露光用マスクの
階調よりも多段階の階調で感光性材料を露光することを
特徴とする露光方法。
1. A photosensitive material having a three-dimensional structure is formed by irradiating a light-sensitive material with light through an exposure mask having an amount of light transmitted through a light-shielding film pattern having two or more gradations to form a photosensitive material pattern having a three-dimensional structure. In the exposure when producing an article having a three-dimensional structure surface by engraving a pattern on a base, in the exposure step, the mask is slightly moved in a plane relative to the photosensitive material in the exposure step. An exposing method for exposing the photosensitive material at a gradation of more steps than the gradation of the exposure mask.
【請求項2】 前記光照射を前記マスクの相対的移動中
に行なう請求項1に記載の露光方法。
2. The exposure method according to claim 1, wherein the light irradiation is performed during the relative movement of the mask.
【請求項3】 前記マスクの相対的移動と停止時の光照
射とを繰り返して多重露光する請求項1に記載の露光方
法。
3. The exposure method according to claim 1, wherein relative exposure of the mask and light irradiation at the time of stop are repeated to perform multiple exposure.
【請求項4】 1露光工程内での前記マスクの相対的移
動範囲を1階調に相当する距離以下に設定し、その1/
Nを1単位とする移動量で微小移動をN回繰り返すこと
により、n階調のマスクでN×n階調の露光を実現する
請求項1又は3に記載の露光方法。ただしn,Nは整数
である。
4. A relative movement range of the mask in one exposure step is set to be equal to or less than a distance corresponding to one gradation.
4. The exposure method according to claim 1, wherein N × n gradation exposure is realized with an n-gradation mask by repeating the fine movement N times with a movement amount of N as one unit. 5. Here, n and N are integers.
【請求項5】 前記マスクの相対的移動方向が一次元方
向のみである請求項1から4のいずれかに記載の露光方
法。
5. The exposure method according to claim 1, wherein a relative movement direction of the mask is only a one-dimensional direction.
【請求項6】 1露光工程内に互いに直交する2つの移
動方向への微小移動を含んでいる請求項1から4のいず
れかに記載の露光方法。
6. The exposure method according to claim 1, wherein one exposure step includes a minute movement in two movement directions orthogonal to each other.
【請求項7】 1露光工程内に互いに直交する2つの移
動方向及び回転方向の微小移動を含んでいる請求項1か
ら4のいずれかに記載の露光方法。
7. The exposure method according to claim 1, wherein one exposure step includes two minute movements in two movement directions and a rotation direction orthogonal to each other.
【請求項8】 前記マスクは透明基板上に2次元の光強
度分布を有する遮光パターンが形成されたものであり、
露光領域が適当な形状及び大きさの単位セルにより隙間
なく分割されており、各単位セル内の前記遮光パターン
の光透過量又は遮光量が前記感光性材料パターンの対応
した位置の高さに応じた値となるように設定されている
濃度分布マスクであり、前記マスクの相対的な微小移動
の1単位を前記単位セル寸法の整数分の1に設定する請
求項1から7のいずれかに記載の露光方法。
8. The mask has a light-shielding pattern having a two-dimensional light intensity distribution formed on a transparent substrate,
The exposure area is divided without gaps by unit cells of an appropriate shape and size, and the light transmission amount or light shielding amount of the light-shielding pattern in each unit cell depends on the height of the corresponding position of the photosensitive material pattern. 8. A density distribution mask which is set so as to have a predetermined value, wherein one unit of relative minute movement of the mask is set to an integer fraction of the unit cell size. Exposure method.
【請求項9】 前記光照射をデフォーカス状態で行なう
請求項1から8のいずれかに記載の露光方法。
9. The exposure method according to claim 1, wherein the light irradiation is performed in a defocused state.
【請求項10】 前記露光工程は縮小投影露光工程であ
る請求項1から9のいずれかに記載の露光方法。
10. The exposure method according to claim 1, wherein the exposure step is a reduction projection exposure step.
【請求項11】 前記感光性材料パターンを下地に彫り
写すことにより製作それる三次元構造の表面形状をもつ
物品は、基板自体の表面が加工された物品である請求項
1から10のいずれかに記載の露光方法。
11. The article having a three-dimensional structure surface shape produced by engraving the photosensitive material pattern on a base is an article having a processed surface of a substrate itself. Exposure method according to 1.
【請求項12】 前記感光性材料パターンを下地に彫り
写すことにより製作される三次元構造の表面形状をもつ
物品は、目的物品のパターンと等倍寸法に形成された遮
光膜パターンを有する濃度分布シスターマスクであっ
て、その遮光膜パターンが遮光膜により透明基板上に形
成された二次元パータンと、その二次元パータンの少な
くとも一部においては透過光量が変化するように遮光膜
の膜厚が変化している膜厚分布とを備えた三次元パター
ンであるものである請求項1から10のいずれかに記載
の露光方法。
12. An article having a surface shape of a three-dimensional structure manufactured by engraving the photosensitive material pattern on an underlayer has a density distribution having a light-shielding film pattern formed in the same size as the pattern of the target article. A sister mask, in which the light-shielding film pattern is formed on the transparent substrate by the light-shielding film, and the thickness of the light-shielding film changes so that the amount of transmitted light changes in at least a part of the two-dimensional pattern. The exposure method according to any one of claims 1 to 10, wherein the exposure method is a three-dimensional pattern having a thickness distribution.
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