JP2002139824A - Distributed density mask and method for producing the same by multistage exposure method - Google Patents

Distributed density mask and method for producing the same by multistage exposure method

Info

Publication number
JP2002139824A
JP2002139824A JP2000334306A JP2000334306A JP2002139824A JP 2002139824 A JP2002139824 A JP 2002139824A JP 2000334306 A JP2000334306 A JP 2000334306A JP 2000334306 A JP2000334306 A JP 2000334306A JP 2002139824 A JP2002139824 A JP 2002139824A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
photosensitive material
unit cell
mask
pattern
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000334306A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiro Umeki
和博 梅木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Optical Industries Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Optical Industries Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Optical Industries Co Ltd filed Critical Ricoh Optical Industries Co Ltd
Priority to JP2000334306A priority Critical patent/JP2002139824A/en
Publication of JP2002139824A publication Critical patent/JP2002139824A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To inexpensively and easily produce a distributed density mask at a high production speed without requiring a special equipment. SOLUTION: A mask blank is divided into unit cells and light transmissive regions or light shielding regions of the respective unit cells are determined. The determined light transmissive regions or light shielding regions are disposed on each gird and necessary pattern forming frequency, focal depth and beam diameter are calculated by CAD(computer aided design) and converted into data. A sensitive material on the mask blank is multistage-patterned by prescribed frequency on the basis of the data under prescribed conditions (focal depth and beam diameter) and the mask blank is developed and rinsed to obtain a three-dimensional sensitive material pattern. The shape of the sensitive material pattern is transferred to a light shielding film by etching.

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
形状をもつ物品を製造する際に使用する濃度分布マスク
(レチクル)と、そのような濃度分布マスクの製造方法
に関するものである。この方法により製造される濃度分
布マスクは特に微細な三次元構造の表面形状をもつ物品
の製造に適しており、適用される技術分野としては、例
えば光学部品製造分野、マイクロマシニング分野、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を挙げることができる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a density distribution mask (reticle) used when manufacturing an article having a three-dimensional surface shape, and a method of manufacturing such a density distribution mask. The density distribution mask manufactured by this method is particularly suitable for manufacturing an article having a fine three-dimensional structure surface shape, and applicable technical fields include, for example, an optical component manufacturing field, a micromachining field, and a wall-mounted TV. Examples include the display field, 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二次元的な透過率分布を有
する濃度分布マスクを介して露光し、フォトレジストの
現像によりフォトレジストの表面形状として凸面形状も
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知られている(特開平7−23
0159号公報、特表平8−504515号公報を参
照)。
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, in connection with liquid crystal display elements, liquid crystal projectors, and the like, special surface shapes have been required for microlenses and the like. Therefore, as a method of forming the refraction surface and the reflection surface without 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 two-dimensionally formed. Exposure through a concentration distribution mask having a typical transmittance distribution, and developing the photoresist to obtain a convex or concave surface shape of the photoresist, followed by anisotropic etching of the photoresist and the optical substrate It is known that a desired three-dimensional refraction surface or reflection surface shape is obtained on the surface of the optical substrate by engraving and transferring the surface shape of the photoresist onto the optical substrate (Japanese Patent Application Laid-Open No. -23
No. 0159, and Japanese Patent Publication No. 8-504515).

【0003】そこでは、屈折面や反射面等の三次元構造
の特殊表面形状を得るために用いられる濃度分布マスク
として、表面形状に対応して透過率が段階的に変化する
二次元的な透過率分布を持った濃度分布マスク(グラデ
ーションマスク(GM))が使用されている。
[0003] There is a density distribution mask used to obtain a special surface shape of a three-dimensional structure such as a refraction surface or a reflection surface. A density distribution mask (gradation mask (GM)) having a rate distribution is used.

【0004】特表平8−504515号公報に記載され
ている濃度分布マスクでは、二次元的な透過率分布のパ
ターンを形成するために、マスクパターンを光伝達開口
と称する単位セルに分割し、各単位セルの開口寸法が、
形成しようとするフォトレジストパターンの対応した位
置の高さに応じた光透過量又は遮光量となるように設定
されている。その単位セルの遮光膜パターンは遮光膜が
存在して光の透過率が0%の領域と、遮光膜がなくて光
の透過率が100%の領域の2種類により構成され、光
の透過率が0%の領域と光の透過率が100%の領域は
互いに一方向に寄せられてひとつの塊になるように配置
されている。遮光膜パターンの最小寸法は露光に用いる
光の波長よりも短かくなるような超微細パターンであ
る。また、その製造方法として電子ビーム(EB)照射
による描画方法が採られている。
In the density distribution mask described in Japanese Patent Publication No. Hei 8-504515, in order to form a two-dimensional transmittance distribution pattern, the mask pattern is divided into unit cells called light transmission apertures. The opening dimension of each unit cell is
The light transmission amount or the light shielding amount is set according to the height of the corresponding position of the photoresist pattern to be formed. The light-shielding film pattern of the unit cell is composed of two types, a region where a light-shielding film is present and light transmittance is 0%, and a region where no light-shielding film is present and light transmittance is 100%. Are arranged in such a manner that a region where the light transmittance is 0% and a region where the light transmittance is 100% are brought together in one direction to form one lump. The minimum size of the light-shielding film pattern is an ultrafine pattern that is shorter than the wavelength of light used for exposure. In addition, a drawing method using electron beam (EB) irradiation is employed as a manufacturing method.

【0005】特開平7−230159号公報には、描画
時のレーザー光照射光量を単位セル内で変更することに
よって、単位セル内の光透過量を変更することによる濃
度分布マスクの製造方法が記載されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-230159 describes a method of manufacturing a density distribution mask by changing the amount of light transmitted through a unit cell by changing the amount of laser beam irradiation during writing in the unit cell. Have been.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】特表平8−50451
5号公報に記載されている濃度分布マスクには次のよう
な問題がある。 EB描画に多大の時間を要する。即ち、濃度分布マス
ク製作に多大の労力、コストを要する。 超微細描画が必要である為、専用の高価な描画装置が
必要である。 製作した濃度分布マスクを用いると、遮光膜のある領
域とない領域との間で感光性材料に段差が露光され、滑
らかな形状とならない。 遮光膜パターンが超微細であるため、縮小露光時の光
が回折を起こし易く、単位セル間の隣接効果が生じる。
従って、多くのノウハウ蓄積が必要である。
[Problems to be Solved by the Invention] JP-T 8-50451
The density distribution mask described in Japanese Patent Publication No. 5 has the following problem. A lot of time is required for EB drawing. That is, a great deal of labor and cost are required to manufacture the density distribution mask. Since ultra-fine drawing is required, a dedicated expensive drawing device is required. When the manufactured density distribution mask is used, a step is exposed on the photosensitive material between a region where the light-shielding film is present and a region where the light-shielding film is not present, so that a smooth shape is not obtained. Since the light-shielding film pattern is very fine, light at the time of reduced exposure is likely to cause diffraction, and an adjacent effect between unit cells is generated.
Therefore, much know-how accumulation is required.

【0007】特開平7−230159号公報に記載の濃
度分布マスクの製造方法は、特表平8−504515号
公報に記載されている発明に比較して、専用装置が不要
であるため低コストで短時間で製作できる、滑らかな形
状が製作できる、隣接効果が少ない、光の回折が生じな
いなどのメリットを有する。しかし、この方法は、単位
セル毎にレーザーのパワー変調をする為の新規プログラ
ムが必要で、このプログラムと描画形状プログラムを同
期させる必要がある。また、描画のパターン形状が円形
状に限られている。
The method of manufacturing a density distribution mask described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-230159 does not require a dedicated device, and is less expensive than the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-504515. It has advantages that it can be manufactured in a short time, a smooth shape can be manufactured, there is little adjacent effect, and no light diffraction occurs. However, this method requires a new program for modulating the laser power for each unit cell, and it is necessary to synchronize this program with the drawing shape program. Further, the drawing pattern shape is limited to a circular shape.

【0008】そこで本発明は、上記従来例の問題点を解
決すべく、透過率が滑らかに変化する濃度分布を有する
濃度分布マスクと、そのような濃度分布マスクを特別な
装置を必要とすることなく安価に、しかも容易に、製作
速度速く製作できる製造方法を提供することを目的とす
るものである。
In order to solve the above-mentioned problems of the prior art, the present invention requires a density distribution mask having a density distribution in which the transmittance changes smoothly and a special device for providing such a density distribution mask. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method that can be manufactured at low manufacturing cost at a low manufacturing cost and easily.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の濃度分布マスク
は、基板上に三次元構造の感光性材料パターンを形成す
るための工程で使用するものであって、露光に使用され
る領域は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、少なくとも一部の単位セルはその光
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た遮光パタ
ーンを備えている。その遮光パターンは単位セルの中心
から周辺に向かって光透過率が変化して所定の光学濃度
を有しているものとすることができる。単位セルの中心
から周辺に向かって光透過率が変化する遮光パターンに
すれば、近接する単位セルの隣接効果の影響を予測しや
すいという効果や、光の回折が少ないといった効果を達
成することができる。
The concentration distribution mask of the present invention is used in a process for forming a photosensitive material pattern having a three-dimensional structure on a substrate, and an area used for exposure is suitably used. It is divided without gaps by unit cells of various shapes and sizes, and at least some of the unit cells have a light transmission amount or a light shielding amount of a value corresponding to the height of the corresponding position of the photosensitive material pattern. Is provided with a light-shielding pattern. The light-shielding pattern may have a predetermined optical density by changing the light transmittance from the center of the unit cell to the periphery. A light-shielding pattern in which the light transmittance changes from the center of the unit cell toward the periphery can achieve an effect that it is easy to predict the effect of the adjacent effect of the adjacent unit cell and an effect that the light diffraction is small. it can.

【0010】遮光パターンは光透過部分の断面形状が滑
らかに変化して光透過率が連続的に変化していることが
好ましい。このような遮光パターンを備えた濃度分布マ
スクを用いて露光を行なうと、感光性材料に段差が形成
されることがなく、滑らかな形状となる。また、遮光膜
パターンが露光波長程度の超微細である必要がないた
め、縮小露光時の光が回折を起こすこともなく、また単
位セル間の隣接効果も少ない。
It is preferable that the light-shielding pattern has a light-transmitting portion whose cross-sectional shape changes smoothly and the light transmittance changes continuously. When exposure is performed using a density distribution mask provided with such a light-shielding pattern, the photosensitive material has a smooth shape without steps. In addition, since the light-shielding film pattern does not need to be ultra-fine at about the exposure wavelength, light at the time of reduced exposure does not cause diffraction, and the adjacent effect between unit cells is small.

【0011】また、遮光パターンは単位セルをグリッド
に分割して、グリッド内の光透過率が不連続に変化して
単位セル全体として所定の光透過量を有しているものと
することもできる。その際、光透過率が0%と100%
の中間に位置する光透過率を有するグリッドを配置し、
光透過率が不連続に変化して、かつ単位セルの総合的な
光透過量を制御することによって、中間調を得ることの
できるようになっていることが好ましい。
The light-shielding pattern may be such that the unit cell is divided into grids, and the light transmittance in the grid changes discontinuously, so that the entire unit cell has a predetermined light transmission amount. . At that time, the light transmittance is 0% and 100%
Arrange a grid with light transmittance located in the middle of
It is preferable that a halftone can be obtained by changing the light transmittance discontinuously and controlling the total light transmission amount of the unit cell.

【0012】本発明の濃度分布マスクの特徴は、所望の
形状を形成するために光の透過量を全体的に制御するこ
とにある。そのため、遮光パターンは連続的に変化して
いてもよいし、不連続的に変化していてもよい。グリッ
ドの寸法を小さくすることができるので、配置の方法と
して不連続(例えばランダム)に中間透過率をもつグリ
ッドを配置することが可能となる。また、同じ透過率を
もつグリッドを塊状として配置することもできる。この
方式を進めると、連続した濃度分布配置となる。グリッ
ド部分とはレーザービームや電子線(EB)による走査
線上の一部分を指している。グリッドの1単位は、レー
ザーや電子線のビームの直径をON/OFFする最小時
間内に走査する距離の積である。例えば、ビーム径0.
2μm、ON/OFF時の走査距離0.2μmでは、単
位グリッドは0.2μm×0.2μmである。
A feature of the density distribution mask of the present invention resides in that the amount of transmitted light is entirely controlled in order to form a desired shape. Therefore, the light-shielding pattern may change continuously or may change discontinuously. Since the size of the grid can be reduced, it is possible to arrange a grid having an intermediate transmittance discontinuously (for example, randomly) as an arrangement method. Also, grids having the same transmittance can be arranged as a block. When this method is advanced, a continuous density distribution arrangement is obtained. The grid portion indicates a portion on a scanning line by a laser beam or an electron beam (EB). One unit of the grid is the product of the distances scanned within the minimum time for turning on / off the diameter of the laser or electron beam. For example, a beam diameter of 0.
When the scanning distance is 2 μm and the ON / OFF scanning distance is 0.2 μm, the unit grid is 0.2 μm × 0.2 μm.

【0013】本発明の濃度分布マスク製造方法は、上に
記載した濃度分布マスクに限らず、基板上に三次元構造
の感光性材料パターンを形成するための工程で使用する
ものであれば全てその対象とする。本発明では、透明基
板上に遮光膜が形成され、さらにその上に感光性材料膜
が形成されたマスクブランクスを用意し、マスクブラン
クスの感光性材料への描画を複数回の全面にわたる描画
工程に分割し、形成しようとする感光性材料パターンの
三次元構造設計値に基づいて求められた光透過量分布と
マスクブランクスの感光性材料の感度特性とに応じて、
単位セルごとに描画回数を設定する多段階露光方法によ
り濃度分布マスクを製造する。
The method of manufacturing the concentration distribution mask of the present invention is not limited to the concentration distribution mask described above, but may be any method used for forming a photosensitive material pattern having a three-dimensional structure on a substrate. set to target. In the present invention, a light-shielding film is formed on a transparent substrate, and a mask blank in which a photosensitive material film is further formed thereon is prepared, and drawing of the mask blank on the photosensitive material is performed in a plurality of drawing steps over the entire surface. Divided, according to the light transmission distribution and the sensitivity characteristics of the photosensitive material of the mask blanks, which were determined based on the three-dimensional structure design value of the photosensitive material pattern to be formed,
A density distribution mask is manufactured by a multi-stage exposure method in which the number of times of writing is set for each unit cell.

【0014】より具体的に述べると、別途、所望の三次
元構造設計が行われる。この設計に基づき、濃度分布マ
スクを製作する。具体的には、マスクブランクス上の感
光性材料の感度特性と、所望の形状設計による単位セル
の光透過量分布に応じて、感光性材料に直接照射するレ
ーザー又は電子線による描画回数を多段階に設定する。
ここで重要なことは、「描画回数を多段階に設定する」
とは、ある「注目する単位セル上を走査するレーザー又
は電子線が複数回通ることを意味する。つまり、描画の
回数を設定するといっても単に多重書きすることを意味
するので、特別の操作は必要としない。
More specifically, a desired three-dimensional structure is separately designed. Based on this design, a density distribution mask is manufactured. Specifically, according to the sensitivity characteristics of the photosensitive material on the mask blank and the light transmission amount distribution of the unit cell according to the desired shape design, the number of times of writing with a laser or an electron beam directly irradiating the photosensitive material is multi-stepped. Set to.
The important thing here is "set the number of drawing times in multiple steps"
Means that "a laser or an electron beam that scans a unit cell of interest passes a plurality of times. In other words, even though setting the number of times of drawing, it means simply overwriting, so a special operation Does not require.

【0015】多重書きの回数(頻度)は、感光性材料の
種類によって異なるが、例えばポジレジストの場合には
描画部分のレジストが現像で除去されるので、光透過量
を多くしたいグリッド部分を多く露光するのである。各
回の描画ではマスクブランクス上をレーザービーム又は
電子線ビームが走査することにより全面を照射する。当
然のことであるが、ネガレジストの場合には、遮光のグ
リッド部分を多く露光する。この制御をグリッド毎に、
「描画回数」と「描画ON,OFF」で制御するのであ
る。「描画回数」と「描画ON,OFF」で制御するこ
とは、多くの労力を要するように思われるが、低いパワ
ーであれば高速のビーム走査が可能となる点、描画O
N,OFFは簡単なプログラムで電気的に高精度制御が
可能である点、焦点位置変更(深度変更)も電気的に容
易に設定できる点、及び照射時のビーム径を変更するこ
とも電気的に変更が容易である点から、この制御は非常
に簡単であり、高速に描画することが可能である。
The number of times (frequency) of multiple writing varies depending on the type of photosensitive material. For example, in the case of a positive resist, since the resist in the drawing portion is removed by development, the grid portion where the light transmission amount is desired to be increased is increased. Exposure. In each writing, the entire surface is irradiated by scanning the mask blanks with a laser beam or an electron beam. As a matter of course, in the case of a negative resist, many light-shielded grid portions are exposed. This control is performed for each grid.
The control is performed by “drawing count” and “drawing ON / OFF”. Controlling with “drawing count” and “drawing ON / OFF” seems to require a lot of labor, but low power enables high-speed beam scanning.
N and OFF can be electrically controlled with a simple program and can be electrically controlled with high precision, the focal position can be easily set electrically (depth change), and the beam diameter at the time of irradiation can be changed electrically. This control is very simple because it can be easily changed, and drawing can be performed at high speed.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明の濃度分布マスク製造方法
は、図1に示されるように、以下のステップを備えてい
る。 (A)マスクブランクスを単位セルに分割するステップ
(ステップS1)。すなわち、所望の三次元形状から、
マスクブランクスをグリッド状に分割して、得ようとす
る濃度分布マスクの二次元の光強度分布パターンをグリ
ッド状に配列設計する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As shown in FIG. 1, the method of manufacturing a concentration distribution mask according to the present invention includes the following steps. (A) Step of dividing mask blanks into unit cells (step S1). That is, from the desired three-dimensional shape,
The mask blanks are divided into grids, and the two-dimensional light intensity distribution pattern of the density distribution mask to be obtained is arranged and designed in a grid.

【0017】(B)加工プロセス条件及び感光性材料の
感度から決定される数式化された「感度曲線」に基づい
て単位セルそれぞれの光透過領域又は遮光領域を決定す
るステップ(ステップS2)。 (C)上記決定された光透過領域又は遮光領域を「各グ
リッド」に配置してCAD(Computer Aided Design)
で必要な描画回数、焦点深度、ビーム径を計算し、デー
タ化するステップ(ステップS3)。
(B) A step of determining a light transmitting region or a light shielding region of each unit cell based on a "sensitivity curve" formulated from the processing process conditions and the sensitivity of the photosensitive material (step S2). (C) CAD (Computer Aided Design) by arranging the light transmission area or light shielding area determined above on “each grid”
Calculating the required number of times of writing, the depth of focus, and the beam diameter in step (step S3).

【0018】(D)ステップ(C)のデータに基づい
て、マスクブランクス上の感光性材料を所定の条件(焦
点深度、ビーム径)で所定の回数だけ多数(多段階)回
描画する(単位セルによって描画回数を変化させる)描
画ステップ(ステップS4)。このステップは、図2
(a)〜(d)示されるように多段階描画する。ここで
は、一例として4回に分けて描画をする場合を示してお
り、その4回のうちの必要な回数だけ描画することによ
りその単位セルの光透過量が決定される。最上部に
(A)として示されている図はこれら4回の全てを描画
した場合の描画パターンである。
(D) Based on the data of step (C), the photosensitive material on the mask blank is drawn a large number (multi-steps) a predetermined number of times (multi-step) under predetermined conditions (depth of focus, beam diameter). (The number of times of drawing is changed by the method) (step S4). This step is shown in FIG.
(A) to (d) are drawn in multiple stages. Here, as an example, a case where drawing is performed in four times is shown, and by drawing a necessary number of times out of the four times, the light transmission amount of the unit cell is determined. The figure shown as (A) at the top is a drawing pattern when all four of these are drawn.

【0019】各回の描画は図2の右上に矢印で示されて
いるような走査線にそって光ビーム又は電子線ビームを
複数本同時に又は順次走査し、グリッド毎に、「描画O
N,OFF」を制御することにより行なう。各回で描画
領域が異なるように設定されている。
In each drawing, a plurality of light beams or electron beams are simultaneously or sequentially scanned along a scanning line indicated by an arrow in the upper right of FIG.
N, OFF ". The drawing area is set to be different each time.

【0020】単位セル内の光透過率変化は、「中心から
周辺に向かって変化する」場合もあるし、「単位セルを
グリッドに分割し、そのグリッドにおいて光透過率が不
連続に変化する」場合もある。グリッドに光透過率が0
%と100%の中間の値を示す「中間透過率を有する部
分」を配置することができる。つまり、0%と100%
の中間の値を示す光透過率、例えば30%、50%、7
0%のような中間透過率を有する部分を配置することが
できる。
The light transmittance change in the unit cell may “change from the center to the periphery” or “divide the unit cell into a grid, and the light transmittance changes discontinuously in the grid”. In some cases. Light transmittance is 0 on the grid
A “portion having an intermediate transmittance” indicating an intermediate value between% and 100% can be arranged. That is, 0% and 100%
Light transmittance showing an intermediate value of, for example, 30%, 50%, 7
A portion having an intermediate transmittance such as 0% can be arranged.

【0021】グリッドの寸法を小さくすることができる
ので、配置の方法として不連続(例えばランダム)に中
間透過率をもつグリッドを配置することが可能となる。
また、同じ透過率をもつグリッドを塊状として配置する
こともできる。この方式を進めると、連続した濃度分布
配置となる。この場合、中間階調を非常に細かくとる
ことができるため単位セル寸法を飛躍的に小さくするこ
とができる。したがって、所望の形状が急激に変化す
る形状、すなわち勾配の急な形状でも容易に階調を形成
することができる。ランダム配置することによって隣
接セルと光回り込み量を平均化できる、などの利点があ
る。
Since the size of the grid can be reduced, a grid having an intermediate transmittance can be arranged discontinuously (for example, randomly) as an arrangement method.
Also, grids having the same transmittance can be arranged as a block. When this method is advanced, a continuous density distribution arrangement is obtained. In this case, since the intermediate gradation can be made very fine, the unit cell size can be drastically reduced. Therefore, a gradation can be easily formed even in a shape in which a desired shape changes rapidly, that is, a shape having a steep gradient. The random arrangement has an advantage that the amount of light wrap around with adjacent cells can be averaged.

【0022】グリッドに光透過率が0%と100%の中
間の値を示す「中間透過率を有する部分」を配置する例
を図5に示す。ここでは、一辺1μmの単位セルを一辺
0.2μmの5×5=25のセルに分割した。例えば、
白、黒、30%、50%、70%の5段階の光透過率部
分を配置した場合、全部白、又は全部黒の場合は階調と
はなり得ないので、この場合は4階調である。したがっ
て、理論的には25×4=100階調である。つまり、
n段階の濃度変化では、n−1階調である。また、単位
セルの分割数(グリッド数)によって階調は異なる。上
の例では、グリッド数×(n−1)=25×4=100
である。グリッドの光透過率と階調の関係は、下の表1
のように設定した。
FIG. 5 shows an example in which a "portion having an intermediate transmittance" having a light transmittance between 0% and 100% is arranged on the grid. Here, a unit cell having a side of 1 μm is divided into 5 × 5 = 25 cells having a side of 0.2 μm. For example,
When five levels of light transmittance portions of white, black, 30%, 50%, and 70% are arranged, the gradation cannot be obtained when all white or all black are used. is there. Therefore, theoretically, 25 × 4 = 100 gradations. That is,
In an n-level density change, there are n-1 gradations. Further, the gradation varies depending on the division number (grid number) of the unit cell. In the above example, the number of grids × (n−1) = 25 × 4 = 100
It is. Table 1 below shows the relationship between grid light transmittance and gradation.
It was set as follows.

【0023】図5では、(A)30/100階調の単位
セルと(B)60/100階調の単位セルの光透過率配
置を示している。(C)は0/100階調、30/10
0階調及び60/100階調を組み合わせた例を示した
ものであり、各グリッドの階調数を数値で示したものが
図5(D)である。なお、図5の例は、乱数を発生させ
て各グリッド番地に光透過濃度分布を形成した場合であ
る。
FIG. 5 shows a light transmittance arrangement of (A) a unit cell of 30/100 gradation and (B) a unit cell of 60/100 gradation. (C) is 0/100 gradation, 30/10
FIG. 5D shows an example in which the 0 gradation and the 60/100 gradation are combined, and the number of gradations of each grid is indicated by a numerical value. The example in FIG. 5 is a case where a random number is generated to form a light transmission density distribution at each grid address.

【0024】(E)ステップ(D)で描画されたマスク
ブランクスを現像・リンスして三次元の感光性材料パタ
ーンを得るステップ(ステップS5)。このステップで
得られる感光性材料パターンの断面形状は、概念として
図3(1)のようになるが、実際に現像した後の感光性
材料パターンの断面形状は図3(2)に示されるように
連続した膜厚分布をもったものになる。図3で、12は
マスクブランクス材料基板、14は遮光膜(例えばCr
膜)、16aはパターン化された感光性材料の概念的な
断面図、16は現像後の感光性材料パターンの断面図で
ある。
(E) A step of developing and rinsing the mask blanks drawn in step (D) to obtain a three-dimensional photosensitive material pattern (step S5). The cross-sectional shape of the photosensitive material pattern obtained in this step is conceptually as shown in FIG. 3A, but the cross-sectional shape of the photosensitive material pattern after the actual development is as shown in FIG. The film has a continuous film thickness distribution. In FIG. 3, reference numeral 12 denotes a mask blank material substrate, and reference numeral 14 denotes a light shielding film (for example, Cr
16a is a conceptual sectional view of a patterned photosensitive material, and 16 is a sectional view of a photosensitive material pattern after development.

【0025】(F)その後、ドライエッチング又はウエ
ットエッチングによって感光性材料パターン形状を遮光
膜14に転写するステップ(ステップS6)。このステ
ップで得られる遮光膜パターン14の断面形状は、図3
(3)のように連続した膜厚分布をもったものになる。
(F) Thereafter, a step of transferring the photosensitive material pattern shape to the light shielding film 14 by dry etching or wet etching (step S6). The cross-sectional shape of the light-shielding film pattern 14 obtained in this step is shown in FIG.
It has a continuous film thickness distribution as shown in (3).

【0026】得られた濃度分布マスクを用いて三次元構
造の物品を製作するには、その濃度分布マスクを用い、
縮小光学系露光機で、感光性材料が塗布された基板上に
縮小露光する工程と、露光された感光性材料を現像しリ
ンスして三次元構造の感光性材料パターンを形成する工
程と、この感光性材料パターンをマスクとしてドライエ
ッチング法でパターンを上記基板に転写する工程から構
成される。また、上記縮小露光工程では、露光する際に
焦点が感光性材料層表面から外れた状態のデフォーカス
(焦点ボカシ)することが有効である。
To manufacture an article having a three-dimensional structure using the obtained density distribution mask, the density distribution mask is used,
A step of reducing exposure on a substrate coated with a photosensitive material with a reduction optical exposure machine, a step of developing and rinsing the exposed photosensitive material to form a photosensitive material pattern of a three-dimensional structure, It comprises a step of transferring the pattern to the substrate by a dry etching method using the photosensitive material pattern as a mask. In the above-described reduction exposure step, it is effective to perform defocusing (focal defocusing) in a state where the focus deviates from the surface of the photosensitive material layer during exposure.

【0027】この発明を特表平8−504515号公報
(引例)に記載されている濃度分布マスクにおける単位
セルの考え方と比較すると、単位セルを透過する露光光
線の光学濃度(オプチカル・デンシチィー:OD値)は
同様になるように描画回数、照射パワー、感光性材料層
厚さ、遮光膜(例えばCr膜)厚さ、ドライエッチング
選択比を設計している。即ち、引例の方法では図4の左
側の図のように光透過量を光透過率が0%と100%の
遮光膜によりデジタル的に変化させているのに対して、
本発明では図4の右側に示した図のように光透過量を連
続的(図では階段状に示しているが、図3で説明したよ
うに現像によって連続した膜厚分布となる。)に変化さ
せている。この連続的な光透過量変化は、描画時の描画
回数、照射エネルギー、及び感光性材料の感度によって
描画後の感光性材料の断面形状(感光性材料の厚さ分
布)を変化させることによって実現されたものである。
図4で、上側が単位セルの平面図、下側が断面図であ
る。
When the present invention is compared with the concept of the unit cell in the density distribution mask described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-504515 (reference), the optical density (optical density: OD) of the exposure light passing through the unit cell is compared. Values), the number of writing times, irradiation power, photosensitive material layer thickness, light-shielding film (for example, Cr film) thickness, and dry etching selectivity are designed to be the same. That is, in the method of the reference, the amount of light transmission is digitally changed by a light-shielding film having a light transmittance of 0% and 100% as shown in the diagram on the left side of FIG.
In the present invention, the light transmission amount is continuous as shown in the diagram on the right side of FIG. 4 (in the figure, the light transmission amount is shown in a stepwise manner, but as shown in FIG. 3, the film thickness becomes continuous due to development). Is changing. This continuous change in the amount of light transmission is realized by changing the cross-sectional shape (thickness distribution of the photosensitive material) of the photosensitive material after drawing according to the number of times of drawing, irradiation energy, and sensitivity of the photosensitive material at the time of drawing. It was done.
In FIG. 4, the upper side is a plan view of the unit cell, and the lower side is a cross-sectional view.

【0028】単位セル内の光透過率変化は、図3の例の
ように「中心から周辺に向かって変化する」場合もある
し、図5に示したように、「単位セルをグリッドに分割
し、そのグリッドにおいて光透過率が不連続に変化す
る」場合もある。
The light transmittance change in the unit cell may “change from the center to the periphery” as in the example of FIG. 3, or “unit cell is divided into grids” as shown in FIG. However, the light transmittance changes discontinuously in the grid. "

【0029】以上の感光性材料層の厚さ変化をドライエ
ッチングによってその下の遮光膜(例えばCr膜)に転
写する。この工程によって、上記露光条件の変化が遮光
膜の膜厚差の変化、すなわち光透過量の変化になって現
れる。
The change in the thickness of the photosensitive material layer is transferred to a light-shielding film (for example, a Cr film) thereunder by dry etching. In this step, the change in the exposure condition appears as a change in the thickness difference of the light-shielding film, that is, a change in the light transmission amount.

【0030】上記の描画回数と照射エネルギーは、予め
別途用意したシミュレーションによって決定する。つま
り、予め遮光膜厚と光透過量の関係をグラフ化し数式化
しておく。そして、単位セルの光透過量(O.D.)の集
合が所望の形状を表わすように各単位セルの光学濃度量
を決定し、次いでその光学濃度になるように中心から光
透過量の分布を設定する。このように、単位セルの中心
から光透過量を設定する場合には、中心から連続的に変
化する光透過量分布を製作することができる。また、不
連続に変化する光透過量分布を製作することもできる。
中間的な光透過率をもつグリッドの配置では、不連続な
光透過量分布ではランダムな配置もできるし、一塊にな
るように配置し部分的に連続するように配置することも
できる。中心又は周辺から一方向に変化する場合は、連
続的な変化となる。
The number of times of drawing and the irradiation energy are determined by a separately prepared simulation. That is, the relationship between the light-shielding film thickness and the amount of light transmission is graphed and expressed in advance by a mathematical formula. Then, the optical density of each unit cell is determined so that the set of the light transmission amounts (OD) of the unit cells represents a desired shape, and then the distribution of the light transmission amount from the center is set so as to have the optical density. Set. As described above, when the light transmission amount is set from the center of the unit cell, a light transmission amount distribution that continuously changes from the center can be manufactured. Further, a light transmission amount distribution that changes discontinuously can be manufactured.
In an arrangement of grids having intermediate light transmittances, a random arrangement can be used in a discontinuous light transmission amount distribution, or a grid can be arranged so as to form a block and a partially continuous arrangement. When it changes in one direction from the center or the periphery, it is a continuous change.

【0031】以上によって、引例方法の最大の欠点であ
る製作時間が掛かる、コストが高い、隣接効果(光
の回り込み)が生じる、パターン配置の向き(同じパ
ターンでも光透過部分がどこに配置されているか:同じ
形状でも右向きか左向きか)で製作形状が異なる、光
の回折が大きく、回折量の予測が難しい、などの問題点
を解決できる。本発明の製造方法を用いれば、連続的に
変化する濃度分布を有するマスクを特別な装置を必要と
することなく安価に、しかも容易に、製作速度速く、製
作することが可能となる。
As described above, the biggest drawbacks of the reference method are that the production time is long, the cost is high, an adjacent effect (light wraparound) occurs, and the pattern arrangement direction (where the light transmitting portion is arranged even in the same pattern). : The right shape or the left shape is different even if the shape is the same), and the diffraction of light is large, and it is difficult to predict the amount of diffraction. According to the manufacturing method of the present invention, it is possible to manufacture a mask having a continuously changing density distribution at low cost, easily, at a high manufacturing speed without requiring a special device.

【0032】[0032]

【実施例】(実施例) (単位セル内の形状と配置、及び「光透過」、「光遮
光」グリッドの形状と配置)単位セル内の形状と配置、
及び「光透過」、「光遮光」グリッドの形状と配置につ
いて説明する。以下に示す例は、代表的な例を示したも
のであり、単位セルの寸法、グリッドの寸法、基点の位
置や寸法等は、所望の形状に対応して設計されるべきも
ので、本実施例に限定されるものではない。即ち、各単
位セルとグリッドの寸法によって階調数が決定されるの
で、これらの寸法は、目的形状と目的階調によって決定
するものである。
(Example) (Shape and arrangement in unit cell, and shape and arrangement of "light transmission" and "light-shielding" grids) Shape and arrangement in unit cell
The shape and arrangement of the “light transmission” and “light shielding” grids will be described. The following example shows a typical example, and the dimensions of the unit cell, the dimensions of the grid, the position and the size of the base point, etc. should be designed in accordance with a desired shape. It is not limited to the example. That is, since the number of gradations is determined by the dimensions of each unit cell and the grid, these dimensions are determined by the target shape and the target gradation.

【0033】図6には、単位セル形状を変更する場合の
代表例として、多角形の単位セルの中心に光を透過する
丸形状パターンを製作する例を示した。この多角形形状
は、「所望の形状を上方向から見た際に、上方から多角
形の網を覆いかぶせる方法」で形状を決定する。所望の
形状に応じて、すなわち、例えば、なだらかな曲面が続
く場合、不連続な面で構成される場合など階調の変化量
によって、濃度分布マスク特性を発現する「最も効果的
な多角形」及び「その組み合わせ」を選択することで最
適な形状を決定することができる。また、同様に単位セ
ルの寸法も所望の形状に対して必要な階調をどの程度微
細にとるかにより決定される。即ち、短い距離で多くの
階調を必要とする時には、比較的小さな寸法の単位セル
を選択し、グリッド寸法(ビーム径の変更で容易に変更
できる)をできるだけ小さくするのが望ましい。
FIG. 6 shows an example in which a circular pattern that transmits light is formed at the center of a polygonal unit cell as a typical example of changing the unit cell shape. The polygonal shape is determined by “a method of covering a polygonal mesh from above when a desired shape is viewed from above”. The “most effective polygon” that expresses the density distribution mask characteristic according to a desired shape, that is, for example, when a gentle curved surface continues, or when a discontinuous surface is formed, depending on the amount of change in gradation. And the "combination", the optimal shape can be determined. Similarly, the size of the unit cell is also determined by how fine a necessary gradation for a desired shape is obtained. That is, when many gradations are required in a short distance, it is desirable to select a unit cell having a relatively small size and to reduce the grid size (which can be easily changed by changing the beam diameter) as much as possible.

【0034】図7には、MLA(マイクロレンズアレ
イ)の濃度分布マスクの単位セル配置の例を示した。こ
こでは中心部分に配置する単位セルの組合わせパターン
の例を示している。(ア)は中心部分に配置する単位セ
ルの組合わせパターンの例、(イ)は周辺部分に配置す
る単位セルの組合わせパターンの例を示している。いず
れも実線で示されているのが単位セルで、破線の矢印は
その方向にも単位セルが配置されていることを示してい
る。
FIG. 7 shows an example of a unit cell arrangement of a density distribution mask of MLA (microlens array). Here, an example of a combination pattern of unit cells arranged at the center is shown. (A) shows an example of a combination pattern of unit cells arranged in a central portion, and (A) shows an example of a combination pattern of unit cells arranged in a peripheral portion. In each case, the unit cell is indicated by a solid line, and the dashed arrow indicates that the unit cell is also arranged in that direction.

【0035】(ア)はMLAの中心付近に配置するた
め、所望の形状はなだらかな曲線形状である。このため
階調数はさほど必要としない。したがって、寸法の比較
的大きい単位セルで構成し、放射線状に単位セルを配置
している。 (イ)は周辺部分に配置するため、所望の形状は急激に
変化する曲面形状である。このため階調数は多くを必要
とする。したがって、MLAの四隅に近づくにつれて寸
法の小さな単位セルで構成しドット寸法も小さくする必
要がある。また、単位セルの形状も四角形だけでなく、
三角形のものも配置し、単位セル内でのドットの位置を
変更することにより光透過量の隣接効果に対処しやすく
している。
Since (a) is arranged near the center of the MLA, the desired shape is a gentle curved shape. Therefore, the number of gradations is not so required. Therefore, the unit cells are composed of relatively large unit cells, and the unit cells are arranged radially. Since (a) is arranged in the peripheral portion, the desired shape is a curved surface shape that changes rapidly. Therefore, the number of gradations needs to be large. Therefore, as the four corners of the MLA are approached, it is necessary to form a unit cell having a smaller size and reduce the dot size. Also, the shape of the unit cell is not limited to square,
Triangular ones are also arranged, and by changing the positions of the dots in the unit cell, it is easy to cope with the adjacent effect of the light transmission amount.

【0036】図8は、代表的な単位セル内の光透過領域
又は遮光領域の増加又は減少の起点となる初期パターン
の位置の違いと、光透過量又は遮光量を変化させる方法
を示している。いずれも最も外側の正方形が単位セルを
表わし、内側の正方形はそれぞれ光透過領域又は遮光領
域を表わしている。ここでは単位セルの中央に起点があ
る配置を表わしている。(A)では単位セルの中央に起
点があり、(B)では四隅のいずれかに起点が配置され
ていることを表わしている。
FIG. 8 shows the difference in the position of the initial pattern, which is the starting point of the increase or decrease of the light transmitting area or light blocking area in a typical unit cell, and the method of changing the light transmission or light blocking quantity. . In each case, the outermost square represents a unit cell, and the inner square represents a light transmitting area or a light shielding area, respectively. Here, an arrangement having a starting point at the center of the unit cell is shown. (A) shows that the starting point is located at the center of the unit cell, and (B) shows that the starting point is located at one of the four corners.

【0037】図9は、光を透過する開口部(Crがない
部分)を増加させていく例を示している。特に説明はし
ないが、光透過面積を減少させていく場合も同様であ
る。図9(ア)は螺旋状に中心から面積を増やす方法で
あることの例を示している。この例は、ある単位セルN
o.からのドットの増加方法の代表例を示している。ま
た、ある代表的な1ドットづつの増加方法あるいは減少
方法を示している。したがって、ここに示したドットの
中心に配置した初期四角形形状の寸法やドット寸法はモ
デル的なものであり、本発明では正方形に限定されるも
のではなく、長方形、三角形等の多角形でも構わない。
また、当然のことながら楕円形状を含む円形状でもよ
い。図9(イ)は単位セルが正六角形の場合の例を示し
ている。この場合は、斜線部で示されるドットは円であ
り、その大きさを変えることにより透過量又は遮光量が
変化していく。
FIG. 9 shows an example in which the number of openings (portions without Cr) that transmit light is increased. Although not particularly described, the same applies to the case where the light transmission area is reduced. FIG. 9A shows an example of a method of increasing the area spirally from the center. In this example, a certain unit cell N
5 shows a representative example of a method of increasing dots from o. In addition, a method of increasing or decreasing one representative dot at a time is shown. Therefore, the dimensions and dot dimensions of the initial quadrangular shape arranged at the center of the dots shown here are model-like, and are not limited to squares in the present invention, and may be polygons such as rectangles and triangles. .
Also, it goes without saying that a circular shape including an elliptical shape may be used. FIG. 9A shows an example in which the unit cell is a regular hexagon. In this case, the dot indicated by the hatched portion is a circle, and the transmission amount or the light shielding amount changes by changing the size of the dot.

【0038】図には示していないが、描画時のレーザー
ビーム径や電子線ビーム径は、装置に固有の値である場
合や変更が可能な場合など色々であるが、基本的にはど
の装置でも変更が可能である。レーザーの場合には印可
する電流値やアパチャーを変更することによって、電子
線描画の場合には加速電圧を変更することによって変更
ができる。これを利用して所望の形状の寸法、精度、階
調数などから最適のビーム径を決定する。基本的にはビ
ーム径が細いほうが良いが細いほど描画に時間が掛かる
傾向にある。
Although not shown in the figure, the laser beam diameter and the electron beam diameter at the time of writing may be various values, such as a value unique to the device or a changeable value. But it can be changed. In the case of laser, it can be changed by changing the applied current value or aperture, and in the case of electron beam drawing, it can be changed by changing the acceleration voltage. By utilizing this, the optimum beam diameter is determined from the desired shape dimensions, accuracy, number of gradations, and the like. Basically, the smaller the beam diameter, the better. However, the thinner the beam, the longer it takes to draw.

【0039】また描画時の焦点深さは、ビーム径や断面
形状との関係が深い。ビーム径が大きい時には焦点深さ
の変更はさほど重要ではないが、細い場合には重要とな
る。焦点深さを変更することで断面形状を滑らかにする
ことが可能となる。焦点深さの変更は、断面形状や感度
曲線など入力時のインプットデータであり、設計時に決
定されるものである。
The focal depth at the time of writing has a deep relationship with the beam diameter and the sectional shape. Changing the focal depth is not so important when the beam diameter is large, but becomes important when the beam diameter is small. By changing the depth of focus, the cross-sectional shape can be made smooth. The change of the focal depth is input data at the time of input, such as a cross-sectional shape and a sensitivity curve, and is determined at the time of design.

【0040】(濃度分布マスクの設計)マイクロレンズ
の隣接間隔を限りなく零に近づけた微小ピッチMLAの
例を示す。液晶プロジェクタ用MLAにおいて、0.
9”−XGA用の画素サイズは、18μm×18μmで
ある。このMLAにおいては、レンズの両側に各1μm
づつのレンズ非形成部がある場合は、17μm×17μ
mのマイクロレンズ領域となり、全体の面積に占めるM
LA面積は、17×17/18×18=289/324
=0.892となり、MLAで全ての光を有効に集光す
ることができても89パーセントの集光効率でしかな
い。即ち、MLAの非形成部の面積を小さくすることが
光利用効率を向上させるには重要である。
(Design of Density Distribution Mask) An example of a minute pitch MLA in which the distance between adjacent microlenses is made as close as possible to zero is shown. In the MLA for liquid crystal projectors,
The pixel size for 9 ″ -XGA is 18 μm × 18 μm. In this MLA, 1 μm each on both sides of the lens.
17μm × 17μ
m microlens area, and M
The LA area is 17 × 17/18 × 18 = 289/324.
= 0.892, and even if all the light can be effectively collected by the MLA, the light collection efficiency is only 89%. That is, it is important to reduce the area of the non-formed portion of the MLA to improve the light use efficiency.

【0041】具体的には、1/5倍(縮小の)ステッパ
ーを用いる場合、実際に製作した濃度分布マスクレチク
ルパターン寸法は、90μm×90μmである。この1
個のMLAを3.0μmの単位セルに分割し縦×横=3
0×30(個)=900(個)の単位セルに分割する。
Specifically, when a 1/5 (reduced) stepper is used, the actually manufactured density distribution mask reticle pattern dimension is 90 μm × 90 μm. This one
MLA are divided into 3.0 μm unit cells, and the height × width = 3
It is divided into 0 × 30 (pieces) = 900 (pieces) unit cells.

【0042】次に、中央部の2×2単位セル(濃度分布
マスク濃度分布マスク上では6μm×6μm、実際のパ
ターンでは1.2μm×1.2μm)にはセルNo.1番
(クロム全部残り)を配置する。また、レンズ四隅部分
はセルNo.80番(クロム残り部分なし)を配置す
る。この間のNo.1〜No.80のセルには、各「階
調」に対応する「開口面積」を対応させる。この関係
は、露光プロセスとレジスト感度曲線から得られる関係
である。勿論、レジスト材料やプロセスが異なればその
都度感度曲線を把握する必要がある。このようにして、
MLA濃度分布マスク濃度分布マスクのCADデータを
作成する。本件実施例では、感度曲線とCr膜厚さと光
透過率の関係からの式を用いてCADプログラムを製作
した。
Next, in the central 2 × 2 unit cell (density distribution mask: 6 μm × 6 μm on the density distribution mask, 1.2 μm × 1.2 μm in the actual pattern), cell No. 1 (all chromium remaining) ). Cell No. 80 (no chrome remaining portion) is arranged at the four corners of the lens. The “opening area” corresponding to each “gradation” is made to correspond to the cells of No. 1 to No. 80 during this time. This relationship is obtained from the exposure process and the resist sensitivity curve. Of course, it is necessary to grasp the sensitivity curve each time the resist material or process is different. In this way,
MLA density distribution mask Creates CAD data of the density distribution mask. In the present embodiment, a CAD program was manufactured using an equation based on the relationship between the sensitivity curve, the Cr film thickness, and the light transmittance.

【0043】(濃度分布マスクの製作)上記のようにし
て作成したCADデータを図10に示すレーザー光照射
装置(リコー光学株式会社製)を用いてレーザー光を照
射しレジスト材料に描画を行なった。このレーザー光照
射では、所望の形状に応じて最適のビーム形状を決定
し、多角形形状や円形状などをアパチャーで整形するこ
とができる。また、レーザーパワーは、レーザーに供給
する電流値を変更するか、または光出射側に減光フィル
ターを挿入して変更しても良い。
(Production of Concentration Distribution Mask) The CAD data created as described above was irradiated with laser light using a laser light irradiation apparatus (manufactured by Ricoh Optical Co., Ltd.) shown in FIG. . In this laser beam irradiation, an optimal beam shape can be determined according to a desired shape, and a polygonal shape, a circular shape, or the like can be shaped by an aperture. The laser power may be changed by changing the current value supplied to the laser or by inserting a neutral density filter on the light emission side.

【0044】図10に示すレーザー光照射装置は、レー
ザー光発振装置1、レーザー光発振装置1からのレーザ
ー光を複数のレーザー光に分割するビームスプリッター
2、レーザー光の光路を折り曲げるミラー3、ミラー3
で折り曲げられたレーザー光を変調する光変調器4、デ
ータバスからの信号により光変調器4を制御して個々の
レーザー光のON・OFFを制御する光変調制御装置
5、光変調器4からのレーザー光を偏向する光偏向器
6、レーザー光をレジスト材料層に集光するための対物
レンズ7、載置されたマスクブランクスをX方向及びY
方向に移動するX−Yステージ8、並びに光偏向器6の
動作とX−Yステージ8の動作を制御する制御装置9な
どの主要構成部品から構成されている。
The laser beam irradiation device shown in FIG. 10 includes a laser beam oscillator 1, a beam splitter 2 for dividing the laser beam from the laser beam oscillator 1 into a plurality of laser beams, a mirror 3 for bending the optical path of the laser beam, and a mirror. 3
The optical modulator 4 modulates the laser light bent by the optical modulator 4. The optical modulator 4 controls the optical modulator 4 by a signal from the data bus to control ON / OFF of each laser light. A light deflector 6 for deflecting the laser light, an objective lens 7 for condensing the laser light on the resist material layer, and a mask blank placed thereon in the X direction and Y direction.
It is composed of main components such as an XY stage 8 that moves in the direction, and a control device 9 that controls the operation of the optical deflector 6 and the operation of the XY stage 8.

【0045】このレーザー光照射装置は、設計データに
応じてX−Yステージ8の動作と、個々のレーザー光の
ON・OFF及び偏向を制御することにより、マスクブ
ランクスのレジスト材料層に所望のマスクパターンを描
画する。すなわち、このレーザー光照射装置によりレジ
スト材料層にレーザー光を照射して各単位セル毎に光透
過領域又は遮光領域を所望の透過率分布になるように二
次元的にパターン形成を行なう。また基板表面高さ検出
器(AF機能)が付属しており、AF面から僅かにずら
すことによって焦点位置を変更している。
This laser beam irradiation apparatus controls the operation of the XY stage 8 according to the design data, and controls the ON / OFF and deflection of each laser beam so that a desired mask is formed on the resist material layer of the mask blank. Draw a pattern. That is, a laser beam is radiated to the resist material layer by the laser beam irradiating device to two-dimensionally form a light transmitting region or a light shielding region in each unit cell so as to have a desired transmittance distribution. Further, a substrate surface height detector (AF function) is attached, and the focal position is changed by slightly displacing the AF surface from the AF surface.

【0046】レーザービーム径は本実施例では直径0.
2μm、位置あわせ精度0.05μm、焦点位置精度0.
1μmで行った。描画時のレーザーパワーの小刻みな変
更は行なわず、全体を一度パワー1/4程度の低い露光
パワーで全面露光した後に、設計に応じて更に必要な部
分を2度、3度、4度と重ね露光(多段階描画)する。
これによって、露光時のエネルギーの制御と感光性材料
の深さを変更している。尚、単位セル形状とグリッド形
状は目的とする製品により適当なものを選択すればよ
い。
In this embodiment, the diameter of the laser beam is 0.
2 μm, alignment accuracy 0.05 μm, focal position accuracy 0.5
The measurement was performed at 1 μm. The laser power at the time of drawing is not changed little by little, and the entire surface is exposed once with a low exposure power of about 1/4 power, and then the necessary parts are overlapped twice, three times, and four times according to the design. Exposure (multi-stage drawing).
Thereby, the energy control at the time of exposure and the depth of the photosensitive material are changed. The unit cell shape and the grid shape may be appropriately selected depending on the intended product.

【0047】上記のようにして作成したCADデータを
図10に示したレーザー光照射装置にインストールし
て、X−Yステージとレーザー光のON・OFF及びビ
ーム照射位置と描画回数を制御しながら、所定の方法で
マスクブランクスに露光した。そして、所定の方法で現
像、リンスを行なってレジスト材料層をパターニングし
た。その後、ドライエッチングにてCr膜のパターニン
グを行なった。レーザービーム描画方法を用い、ビーム
描画回数を制御することで電子線描画方法よりも高い再
現性を得ることができる。描画領域が円形の場合には、
レーザービーム描画方法は描画領域の直径が0.2μm
以上のときは非常に高い再現性を得ることができる。描
画領域の直径が0.2μmより小さくなると再現性が悪
くなってくるが、電子線描画方法では描画領域の寸法が
0.5μmより小さくなると再現性が悪くなるのに比べ
ると、再現性が格段に優れている。但し、本件発明で
は、レーザーでも電子線描画でも実現できる。
The CAD data created as described above is installed in the laser beam irradiation apparatus shown in FIG. 10, and while controlling the ON / OFF of the XY stage and the laser beam, the beam irradiation position and the number of times of drawing, The mask blanks were exposed by a predetermined method. Then, development and rinsing were performed by a predetermined method to pattern the resist material layer. Thereafter, the Cr film was patterned by dry etching. By controlling the number of times of beam writing using a laser beam writing method, higher reproducibility than the electron beam writing method can be obtained. If the drawing area is circular,
Laser beam writing method has a writing area diameter of 0.2 μm
In the above case, very high reproducibility can be obtained. When the diameter of the drawing area is smaller than 0.2 μm, the reproducibility deteriorates. However, in the electron beam drawing method, when the dimension of the drawing area is smaller than 0.5 μm, the reproducibility deteriorates. Is excellent. However, in the present invention, it can be realized by laser or electron beam drawing.

【0048】「隣接効果」の予測は単位セルの形状と濃
度変化方法に依存する。単位セル形状が正方形や長方形
の場合には円形状のドットにより正確に描画できるた
め、隣接効果を計算で予測することができる。以下の具
体例ではドット形状を円形状(中心から同心円状にレー
ザー光照射部分を増やしていく方式)を用いてCADプ
ログラムを作成した。このようにして、目的とする開口
寸法を有し、かつ濃度分布を有する濃度分布マスク濃度
分布マスクを製作した。
The prediction of the "adjacent effect" depends on the shape of the unit cell and the method of changing the density. When the unit cell shape is a square or a rectangle, it can be accurately drawn by circular dots, so that the adjacent effect can be predicted by calculation. In the following specific example, a CAD program was created using a circular dot shape (a method of increasing the laser beam irradiation portion concentrically from the center). In this manner, a density distribution mask having a target opening size and a density distribution was manufactured.

【0049】(濃度分布マスク製作の具体例) 液晶用MLAの製作:濃度分布マスク濃度分布マスクを
製作するに当たり、感光性材料であるレジスト材料とし
て、ポジ型レジスト材料のTGMR−950BE(東京
応化(株)の製品)を用いた。濃度分布マスクは、正方
形に分割された単位セルで構成され、各単位セル内の光
透過量又は遮光量が制御されたものとした。勿論、所望
の形状に応じて最適の単位セルを決め最適なドットで製
作すればよい。ここでは説明を簡単にするために、正方
形で説明する。光透過量の制御方法は、Cr開口面積
の制御、Cr膜厚の制御、との組合わせ方法が
ある。ここでは、の方法を採用した。
(Specific Example of Concentration Distribution Mask Production) Fabrication of MLA for Liquid Crystal: Concentration Distribution Mask In producing a concentration distribution mask, a positive resist material TGMR-950BE (Tokyo Ohka Co., Ltd.) was used as a resist material as a photosensitive material. Co., Ltd.) was used. The density distribution mask was formed of unit cells divided into squares, and the amount of light transmission or light shielding in each unit cell was controlled. Of course, an optimum unit cell may be determined according to a desired shape and manufactured with optimum dots. Here, for the sake of simplicity, the description will be made using a square. As a method of controlling the amount of light transmission, there is a method of combining the control of the Cr opening area and the control of the Cr film thickness. Here, the following method was adopted.

【0050】別途用意してある「単位セルパターンN
o.と感光性材料の除去膜厚(残る膜厚でも良い)関
係」、「Cr膜厚さと光透過量の関係」、「描画回数と
感光性材料の除去膜厚(残る膜厚でも良い)」、「光学
濃度とCrパターン」、「光学濃度とCr膜厚分布」な
どのデータから設計シミュレーターで所望の形状を製作
するための濃度分布マスク単位セル配置を設計する。
The “unit cell pattern N” prepared separately
o. Relationship between the thickness of the photosensitive material and the thickness of the removed photosensitive material (may be the remaining thickness) "," Relationship between the Cr film thickness and the amount of light transmission "," Number of drawing times and the removed thickness of the photosensitive material (may be the remaining thickness) " , "Optical density and Cr pattern", "optical density and Cr film thickness distribution", etc., and design a density distribution mask unit cell arrangement for manufacturing a desired shape by a design simulator.

【0051】濃度分布マスクを製作するために、透明ガ
ラス基板上に例えば150nm厚さのCr膜を成膜し、
その上に上記のレジスト材料を塗布する。そのレジスト
材料に図10のレーザー光照射装置を用いてレーザー光
を照射し描画を行なった。その後、現像とリンスを経て
レジスト材料層にマスクパターンを形成し、そのレジス
トパターンをエッチングマスクとしてCr膜をドライエ
ッチングすることにより、Cr膜をパターン化し、濃度
分布マスクを製作した。
To produce a concentration distribution mask, a Cr film having a thickness of, for example, 150 nm is formed on a transparent glass substrate.
The above resist material is applied thereon. The resist material was irradiated with laser light using the laser light irradiation apparatus shown in FIG. 10 to perform drawing. Thereafter, a mask pattern was formed on the resist material layer through development and rinsing, and the Cr film was dry-etched using the resist pattern as an etching mask, thereby patterning the Cr film to produce a concentration distribution mask.

【0052】出来上がった濃度分布マスクは、図3
(3)に示したように光透過率変化が連続している単位
セルが全面に並び、全体として濃度分布したもの、又は
図5に示したようにグリッドの光透過率変化がランダム
配列である単位セルが全面に並び、全体として濃度分布
したものである。
The completed density distribution mask is shown in FIG.
As shown in (3), the unit cells in which the light transmittance changes continuously are arranged on the entire surface and the density distribution as a whole is obtained, or as shown in FIG. 5, the change in the light transmittance of the grid is a random arrangement. The unit cells are arranged on the entire surface and have a concentration distribution as a whole.

【0053】このような濃度分布マスクを用いて露光を
行なうと、図11に示されるように、その透過光の光強
度分布は中央部で少なく、周辺部で多くなるような形状
になる。そのため、この濃度分布マスクを用いてポジ型
の感光性材料を露光すると、現像後に得られる感光性材
料パターンの断面形状は中央部で厚く、周辺部で薄くな
った凸状となる。
When exposure is performed using such a density distribution mask, as shown in FIG. 11, the light intensity distribution of the transmitted light has a shape that is small at the center and large at the periphery. Therefore, when a positive photosensitive material is exposed using this concentration distribution mask, the photosensitive material pattern obtained after development has a convex shape that is thicker at the center and thinner at the periphery.

【0054】(液晶用微小寸法MLA製作の具体例1)
上記液晶用微小寸法MLA製作の濃度分布マスク濃度分
布マスクを用い、図12に示す縮小投影露光装置(1/
5ステッパー)を使用して露光を行なって、レジストパ
ターンを形成し、それを光学デバイス用材料に転写して
製作した液晶プロジェクタ用MLAの例を述べる。
(Specific Example 1 of Manufacturing Micro Dimension MLA for Liquid Crystal)
Using the density distribution mask manufactured by the above-described liquid crystal micro-size MLA, a reduction projection exposure apparatus (1/1) shown in FIG.
An example of an MLA for a liquid crystal projector manufactured by exposing using a 5 stepper) to form a resist pattern and transferring it to a material for an optical device will be described.

【0055】まず、その縮小投影露光装置の説明を行な
う。光源ランプ30からの光は、集光レンズ31により
集光され、本発明により製作された露光用マスク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
デバイス用材料37の表面に、マスク32の縮小像、即
ち、透過率分布の縮小像を結像する。光学デバイス用材
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、光学
デバイス用材料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。
First, the reduction projection exposure apparatus will be described. Light from the light source lamp 30 is condensed by the condenser lens 31 and irradiates the exposure mask 32 manufactured according to the present invention. The light transmitted through the mask 32 is incident on an imaging lens 33 having a reduction magnification, and a reduced image of the mask 32, that is, a reduced image of the transmittance distribution, is formed on the surface of the optical device material 37 placed on the stage 34. Is imaged. The stage 34 on which the optical device material 37 is placed is a step motor 3
By the action of 5, 36, it can be displaced in two directions perpendicular to each other in a plane perpendicular to the optical axis of the imaging lens 33, and the position of the optical device material 37 can be shifted with respect to the optical axis of the imaging lens 33. It can be positioned.

【0056】結像レンズ33によるマスク32の縮小像
を、光学デバイス用材料37のフォトレジスト層表面に
結像させる。この露光を、光学デバイス用材料37の全
面にわたって密に行なう。液晶プロジェクタ用MLAを
製作するために、ネオセラム基板を用意し、この基板上
に前述のTGMR−950BEレジストを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。
The reduced image of the mask 32 by the imaging lens 33 is formed on the surface of the photoresist layer of the optical device material 37. This exposure is performed densely over the entire surface of the optical device material 37. In order to manufacture an MLA for a liquid crystal projector, a neoceram substrate was prepared, and the above-mentioned TGMR-950BE resist was formed on this substrate at 8.56 μm.
To a thickness of Next, prebaking was performed on a hot plate at 100 ° C. for a baking time of 180 seconds.

【0057】この基板を図12の1/5ステッパーで露
光した。次のような露光条件からを連続して行なっ
た。 デフォーカス:+4μm、光照射量:390mW×
0.44秒 デフォーカス:+2μm、光照射量:390mW×
0.44秒 デフォーカス:+0μm、光照射量:390mW×
0.13秒 この条件では、総合露光量は、光照射量390mW×
1.02秒(照度:394mJ)である。ここで、デフ
ォーカス量の表示の+の符号は、焦点がレジスト表面の
上方にあることを意味している。
This substrate was exposed with a 1/5 stepper shown in FIG. The following exposure conditions were continuously performed. Defocus: +4 μm, light irradiation amount: 390 mW ×
0.44 sec Defocus: +2 μm, light irradiation amount: 390 mW ×
0.44 sec Defocus: +0 μm, light irradiation amount: 390 mW ×
0.13 seconds Under these conditions, the total exposure is 390 mW x light irradiation.
1.02 seconds (illuminance: 394 mJ). Here, the sign of + in the display of the defocus amount means that the focus is above the resist surface.

【0058】この条件で露光後、PEB(ポスト・エキ
スポージャー・ベーク)を60℃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秒間紫外線を光照射し
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
る波長を光照射する。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。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 60 ° C. for 180 seconds. Next, the photosensitive material was developed and rinsed. Thereafter, the resist was hardened by evacuating while irradiating with ultraviolet light for 180 seconds using an ultraviolet curing device. The ultraviolet curing device irradiates light with a wavelength that can cure the resist at a shorter wavelength 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 defocus effect, the shape could be manufactured without any particular step.

【0059】その後、上記基板を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、0.67μm/分であったが、
実際のエッチンング時間は、11.0分を要した。エッ
チング後のレンズ高さは、5.3μm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, CHF3: 5.0sccm, 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 0.67 μm / min,
The actual etching time required 11.0 minutes. The lens height after the etching was 5.3 μm.

【0060】(液晶用微小寸法MLA製作の具体例2)
ここでは非球面形状のMLAを製作した。上記の液晶用
微小寸法MLA製作の具体例1と同じ濃度分布マスク濃
度分布マスクを用い、ステッパー装置での露光条件を変
更して行なった。次のような露光条件からを連続し
て行なった。 デフォーカス:+3μm、光照射量:390mW×
0.16秒 デフォーカス:+2μm、光照射量:390mW×
0.23秒 デフォーカス:+1μm、光照射量:390mW×
0.23秒 デフォーカス:+0μm、光照射量:390mW×
0.30秒 この条件では、総合露光量は、光照射量390mW×
0.92秒(照度:359mJ)である。
(Specific Example 2 of Production of Micro Dimension MLA for Liquid Crystal)
Here, an aspheric MLA was manufactured. The same density distribution mask as that of the specific example 1 of the above-mentioned micro-size MLA manufacturing for liquid crystal was used, and the exposure conditions in the stepper device were changed using the density distribution mask. The following exposure conditions were continuously performed. Defocus: +3 μm, light irradiation amount: 390 mW ×
0.16 sec. Defocus: +2 μm, light irradiation amount: 390 mW ×
0.23 sec. Defocus: +1 μm, light irradiation amount: 390 mW ×
0.23 sec. Defocus: +0 μm, light irradiation amount: 390 mW ×
0.30 seconds Under these conditions, the total exposure is 390 mW x light irradiation.
0.92 seconds (illuminance: 359 mJ).

【0061】この条件で露光後、感光性材料のPEB、
現像、リンスを行なった。次いで、液晶用微小寸法ML
A製作の具体例1と同じ条件でレジストのハードニング
を行なった。このときのレジスト高さは7.7μmであ
った。デフォーカスの効果によって、特段の段差を生じ
ることなく形状を製作することができた。その後、上記
基板をTCPドライエッチング装置にセットし、液晶用
微小寸法MLA製作の具体例1での条件のうち、O2
15.0sccmから0.9sccmへ変更してドライエ
ッチングを行なった。基板の平均エッチング速度は、
0.55μm/分であったが、実際のエッチンング時間
は、14.0分を要した。エッチング後のレンズ高さ
は、7.4μmであった。この具体例2によって製作し
たMLAは、具体例1で作成したMLAよりも焦点距離
が短いMLAを実現することができた。
After exposure under these conditions, the photosensitive material PEB,
Development and rinsing were performed. Next, the micro dimensions for liquid crystal ML
Hardening of the resist was performed under the same conditions as in Example 1 of Production A. The resist height at this time was 7.7 μm. Due to the defocus effect, the shape could be manufactured without any particular step. After that, the substrate was set in a TCP dry etching apparatus, and dry etching was performed by changing O 2 from 15.0 sccm to 0.9 sccm among the conditions in the specific example 1 for manufacturing the micro dimensions MLA for liquid crystal. The average etching rate of the substrate is
It was 0.55 μm / min, but the actual etching time required was 14.0 minutes. The lens height after the etching was 7.4 μm. The MLA manufactured according to the specific example 2 can realize an MLA having a shorter focal length than the MLA prepared according to the specific example 1.

【0062】[0062]

【発明の効果】本発明では、マスクブランクスの感光性
材料への描画を複数回の全面にわたる描画工程に分割
し、形成しようとする感光性材料パターンの三次元構造
設計値に基づいて求められた光透過量分布とマスクブラ
ンクスの感光性材料の感度特性とに応じて、単位セルご
とに描画回数を設定する多段階露光方法により濃度分布
マスクを製造するようにしたので、縮小光学系露光で三
次元方向に光透過量濃度分布を有するアナログマスクを
特別な装置を使用することなく、高速度に安価に製作で
きる。
According to the present invention, the drawing of the mask blank on the photosensitive material is divided into a plurality of drawing steps over the entire surface, and the mask blanks are obtained based on the three-dimensional structural design values of the photosensitive material pattern to be formed. According to the light transmission amount distribution and the sensitivity characteristics of the photosensitive material of the mask blank, a density distribution mask is manufactured by a multi-step exposure method in which the number of times of writing is set for each unit cell. An analog mask having a light transmission density distribution in the original direction can be manufactured at high speed and at low cost without using a special device.

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

【図1】 本発明の濃度分布マスク製造方法を示すフロ
ーチャート図である。
FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a concentration distribution mask according to the present invention.

【図2】 多段階描画を示す図で、(a)〜(d)は各
回の描画領域、(A)はこれら4回の全てを描画した場
合の描画パターンである。
FIGS. 2A to 2D are diagrams showing multi-stage drawing, in which FIGS. 2A to 2D show drawing areas for each time, and FIG. 2A shows a drawing pattern when all four times are drawn.

【図3】 描画されたマスクブランクスの現像・リンス
から遮光膜のエッチングの工程を示す単位セルの断面図
である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a unit cell showing a process of developing and rinsing a drawn mask blank and etching a light shielding film.

【図4】 引例の方法と本発明の方法を比較する単位セ
ルの断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of a unit cell comparing the method of the reference and the method of the present invention.

【図5】 単位セルをグリッドに分割して光透過濃度分
布を形成した例を示した単位セル光透過率配置を示す図
であり、(A)は30/100階調の単位セル、(B)
は60/100階調の単位セル、(C)は0/100階
調、30/100階調及び60/100階調の単位セル
を組み合わせた例を示したものである。
FIG. 5 is a diagram showing a unit cell light transmittance arrangement showing an example in which a unit cell is divided into grids to form a light transmission density distribution, wherein (A) shows a unit cell of 30/100 gradation and (B) )
Shows an example in which unit cells of 60/100 gradations are combined, and (C) shows an example in which unit cells of 0/100 gradations, 30/100 gradations, and 60/100 gradations are combined.

【図6】 6種類の単位セル形状の例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing examples of six types of unit cell shapes.

【図7】 MLAの濃度分布マスクに配置される単位セ
ルの例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a unit cell arranged on a concentration distribution mask of an MLA.

【図8】 単位セル内の光透過領域又は遮光領域の増加
又は減少の起点となる初期パターンと光透過量又は遮光
量を変化させる方法を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an initial pattern serving as a starting point of an increase or decrease of a light transmitting area or a light shielding area in a unit cell and a method of changing a light transmitting amount or a light shielding amount.

【図9】 単位セル内の光透過領域又は遮光領域を増加
又は減少させる方法を示す図で、(ア)は単位セルが長
方形の場合、(イ)は単位セルが正六角形の場合の例で
ある。
9A and 9B are diagrams illustrating a method of increasing or decreasing a light transmitting area or a light shielding area in a unit cell. FIG. 9A illustrates an example in which the unit cell is rectangular, and FIG. 9A illustrates an example in which the unit cell is regular hexagonal. is there.

【図10】 濃度分布マスク濃度分布マスクの製作に用
いるレーザー光照射装置の一例を示す概略構成図であ
る。
FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing an example of a laser beam irradiation apparatus used for manufacturing a concentration distribution mask.

【図11】 一実施例の濃度分布マスクを用いて露光を
行なったときの透過光の光強度分布と得られるポジ型感
光性材料パターンの断面形状を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a light intensity distribution of transmitted light and a cross-sectional shape of a positive photosensitive material pattern obtained when exposure is performed using a concentration distribution mask of one example.

【図12】 縮小投影露光装置の一例を示す概略構成図
である。
FIG. 12 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a reduction projection exposure apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12 マスクブランクス材料基板 14 遮光膜 16 現像後の感光性材料パターンの断面図 12 Material substrate of mask blanks 14 Light shielding film 16 Cross-sectional view of photosensitive material pattern after development

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に三次元構造の感光性材料パター
ンを形成するための工程で使用する濃度分布マスクにお
いて、 露光に使用される領域は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、 少なくとも一部の単位セルはそ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た遮光パターンを備えており、 その遮光パターンは単位セルの中心から周辺に向かって
光透過率が変化して所定の光学濃度を有していることを
特徴とする濃度分布マスク。
1. A concentration distribution mask used in a process for forming a photosensitive material pattern having a three-dimensional structure on a substrate, wherein a region used for exposure is divided without gaps by unit cells having an appropriate shape and size. At least some of the unit cells include a light-shielding pattern whose light transmission amount or light-shielding amount is set to a value corresponding to the height of a corresponding position of the photosensitive material pattern, A density distribution mask, wherein the light shielding pattern has a predetermined optical density by changing light transmittance from the center of the unit cell to the periphery.
【請求項2】 前記遮光パターンは光透過部分の断面形
状が滑らかに変化して光透過率が連続的に変化している
請求項1に記載の濃度分布マスク。
2. The density distribution mask according to claim 1, wherein the light-shielding pattern has a light-transmitting portion whose cross-sectional shape changes smoothly and the light transmittance changes continuously.
【請求項3】 基板上に三次元構造の感光性材料パター
ンを形成するための工程で使用する濃度分布マスクにお
いて、 露光に使用される領域は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、 少なくとも一部の単位セルはそ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た遮光パターンを備えており、 その遮光パターンは単位セルをグリッドに分割して、グ
リッド内の光透過率が不連続に変化して単位セル全体と
して所定の光透過量を有していることを特徴とする濃度
分布マスク。
3. In a concentration distribution mask used in a process for forming a photosensitive material pattern having a three-dimensional structure on a substrate, a region used for exposure is divided without gaps by unit cells having an appropriate shape and size. At least some of the unit cells include a light-shielding pattern whose light transmission amount or light-shielding amount is set to a value corresponding to the height of a corresponding position of the photosensitive material pattern, A density distribution mask, wherein the light-shielding pattern divides a unit cell into grids, and the light transmittance in the grid changes discontinuously so that the entire unit cell has a predetermined light transmission amount.
【請求項4】 光透過量又は遮光量が設定された遮光パ
ターンを備えた前記単位セルは、透過率が0%と100
%の中間に位置する光透過率を有するグリッドを有し、
単位セル内では光透過率が不連続に変化するようにグリ
ッドが配置され、かつ単位セルの総合的な光透過量が制
御されて中間調が実現されている請求項3に記載の濃度
分布マスク。
4. The unit cell having a light-shielding pattern in which a light transmission amount or a light-shielding amount is set has a transmittance of 0% and 100%.
% Having a grid with a light transmittance in the middle of
4. The density distribution mask according to claim 3, wherein the grid is arranged so that the light transmittance changes discontinuously in the unit cell, and the total light transmission amount of the unit cell is controlled to realize halftone. .
【請求項5】 基板上に三次元構造の感光性材料パター
ンを形成するための写真製版工程で使用する濃度分布マ
スクの製造方法において、 透明基板上に遮光膜が形成され、さらにその上に感光性
材料膜が形成されたマスクブランクスを用意し、 前記マスクブランクスの感光性材料への描画を複数回の
全面にわたる光又は電子線による描画工程に分割し、形
成しようとする感光性材料パターンの三次元構造設計値
に基づいて求められた光透過量分布と前記マスクブラン
クスの感光性材料の感度特性とに応じて、単位セルごと
に描画回数を設定する多段階露光方法によることを特徴
とする濃度分布マスクの製造方法。
5. A method of manufacturing a density distribution mask used in a photoengraving process for forming a photosensitive material pattern having a three-dimensional structure on a substrate, wherein a light-shielding film is formed on a transparent substrate, and a photosensitive film is further formed thereon. Prepare a mask blank on which a photosensitive material film is formed, divide the writing of the mask blank on the photosensitive material into a plurality of drawing steps by light or electron beams over the entire surface, and perform the tertiary of the photosensitive material pattern to be formed. According to a light transmission amount distribution obtained based on the original structure design value and a sensitivity characteristic of the photosensitive material of the mask blank, a multi-step exposure method of setting the number of times of writing for each unit cell is performed, Manufacturing method of distribution mask.
【請求項6】 前記描画の各描画工程ごとに焦点深さを
異ならせる請求項5に記載の濃度分布マスクの製造方
法。
6. The method of manufacturing a density distribution mask according to claim 5, wherein a focal depth is made different for each writing step of said writing.
【請求項7】 前記描画の各描画工程ごとにビーム径を
異ならせる請求項5又は6に記載の濃度分布マスクの製
造方法。
7. The method of manufacturing a density distribution mask according to claim 5, wherein a beam diameter is changed for each writing step of the writing.
【請求項8】 以下のステップ(A)から(E)を含ん
でいる請求項5から7のいずれかに記載の濃度分布マス
クの製造方法。 (A)濃度分布マスクを生成すべき領域を適当な形状及
び大きさの単位セルにより隙間なく分割し、前記光透過
量分布と、前記感度特性を数式化した感度曲線とに基づ
いて前記各単位セルの光透過領域又は遮光領域を決定す
るステップ、 (B)ステップ(A)で決定された光透過領域又は遮光
領域に基づいて、CAD上で各単位セルの描画回数、並
びに各描画工程での焦点深度及びビーム径を計算し、デ
ータ化するステップ、 (C)ステップ(B)により求められたデータに基づい
て、前記マスクブランクスの感光性材料に照射を行なっ
て描画するステップ、 (D)露光後のマスクブランクスを現像して三次元構造
の感光性材料パターンを形成するステップ、及び (E)その感光性材料パターンをエッチングによって前
記遮光膜に転写するステップ。
8. The method for manufacturing a density distribution mask according to claim 5, comprising the following steps (A) to (E). (A) A region in which a density distribution mask is to be generated is divided without gaps by unit cells of an appropriate shape and size, and each unit is divided based on the light transmission amount distribution and a sensitivity curve obtained by formulating the sensitivity characteristic. (B) determining the number of drawing of each unit cell on the CAD based on the light transmitting region or the light blocking region determined in step (A), and determining the light transmitting region or the light blocking region of the cell. (C) calculating the depth of focus and beam diameter and converting the data into data; (C) irradiating the photosensitive material of the mask blank with light based on the data obtained in step (B) to perform drawing; Developing the subsequent mask blanks to form a photosensitive material pattern having a three-dimensional structure; and (E) transferring the photosensitive material pattern to the light shielding film by etching. Step.
JP2000334306A 2000-11-01 2000-11-01 Distributed density mask and method for producing the same by multistage exposure method Pending JP2002139824A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000334306A JP2002139824A (en) 2000-11-01 2000-11-01 Distributed density mask and method for producing the same by multistage exposure method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000334306A JP2002139824A (en) 2000-11-01 2000-11-01 Distributed density mask and method for producing the same by multistage exposure method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002139824A true JP2002139824A (en) 2002-05-17

Family

ID=18810250

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000334306A Pending JP2002139824A (en) 2000-11-01 2000-11-01 Distributed density mask and method for producing the same by multistage exposure method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002139824A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005116774A1 (en) * 2004-05-26 2005-12-08 Fujifilm Corporation Pattern formation method
WO2006064670A1 (en) * 2004-12-15 2006-06-22 Sharp Kabushiki Kaisha Display panel manufacturing method and display panel manufacturing apparatus
KR100734992B1 (en) 2003-03-19 2007-07-04 샤프 가부시키가이샤 Exposure mask and pattern exposure method
JP2010015000A (en) * 2008-07-04 2010-01-21 Sk Electronics:Kk Multilevel gradation photomask and method for correcting the same
TWI467315B (en) * 2008-07-04 2015-01-01 Sk Electronics Co Ltd Multilevel gradation photomask and method for repairing same

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100734992B1 (en) 2003-03-19 2007-07-04 샤프 가부시키가이샤 Exposure mask and pattern exposure method
US7267912B2 (en) 2003-03-19 2007-09-11 Sharp Kabushiki Kaisha Exposure mask and pattern exposure method
WO2005116774A1 (en) * 2004-05-26 2005-12-08 Fujifilm Corporation Pattern formation method
WO2006064670A1 (en) * 2004-12-15 2006-06-22 Sharp Kabushiki Kaisha Display panel manufacturing method and display panel manufacturing apparatus
CN100442120C (en) * 2004-12-15 2008-12-10 夏普株式会社 Display panel manufacturing method and display panel manufacturing apparatus
JP2010015000A (en) * 2008-07-04 2010-01-21 Sk Electronics:Kk Multilevel gradation photomask and method for correcting the same
TWI467315B (en) * 2008-07-04 2015-01-01 Sk Electronics Co Ltd Multilevel gradation photomask and method for repairing same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4296943B2 (en) Exposure mask manufacturing method, exposure method, and three-dimensional shape manufacturing method
US7001697B2 (en) Photomask having a transparency-adjusting layer, method of manufacturing the photomask, and exposure method using the photomask
US4609259A (en) Process for producing micro Fresnel lens
US5637424A (en) Fine pattern lithography with positive use of interference
JP2001255660A (en) Generation method for special, surface shape and optical element
US7771897B2 (en) Photomask for forming a resist pattern and manufacturing method thereof, and resist-pattern forming method using the photomask
JP2009276717A (en) Distributed density mask and method of manufacturing the same, and method of manufacturing microlens array
CN104765088A (en) Linear variable-area wave zone plate with feature of long focal length
JP4573418B2 (en) Exposure method
JP5391701B2 (en) Density distribution mask, design apparatus therefor, and manufacturing method of micro three-dimensional array
JP2002139824A (en) Distributed density mask and method for producing the same by multistage exposure method
JP2002244273A (en) Distributed density mask and method for producing the same
JP4557373B2 (en) Three-dimensional structure manufacturing method using concentration distribution mask
JP2001296649A (en) Distributed density mask, method for manufacturing the same, and method for forming surface shape
JP4678640B2 (en) Concentration distribution mask and three-dimensional structure manufacturing method using the same
JP4437366B2 (en) Manufacturing method of density distribution mask by power modulation method
JP2003149596A (en) Optical homogenizer and density distribution mask for manufacturing the optical homogenizer
JP5136288B2 (en) Concentration distribution mask and manufacturing method thereof
JP4565711B2 (en) Manufacturing method of density distribution mask
JP4386546B2 (en) Concentration distribution mask and three-dimensional structure manufacturing method using the same
JP2002162747A (en) Manufacturing method for three-dimensional structure by multistep exposure
JP4794091B2 (en) Manufacturing method of three-dimensional structure
JP2005003879A (en) Method for manufacturing element
JP2001312042A (en) Method for manufacturing density distribution mask
JP4968999B2 (en) Manufacturing method of three-dimensional structure