JP2002365784A - Multi-gradation mask, method of forming resist pattern and method of manufacturing optical element - Google Patents

Multi-gradation mask, method of forming resist pattern and method of manufacturing optical element

Info

Publication number
JP2002365784A
JP2002365784A JP2001169885A JP2001169885A JP2002365784A JP 2002365784 A JP2002365784 A JP 2002365784A JP 2001169885 A JP2001169885 A JP 2001169885A JP 2001169885 A JP2001169885 A JP 2001169885A JP 2002365784 A JP2002365784 A JP 2002365784A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
area
optical density
pattern
density level
resist
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.)
Withdrawn
Application number
JP2001169885A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsumichi Kawashima
敦道 川島
Satoru Seko
悟 世古
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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 Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2001169885A priority Critical patent/JP2002365784A/en
Publication of JP2002365784A publication Critical patent/JP2002365784A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the number of gradations of a substantial optical density even when the number of the gradations of the optical density is limited by the thickness of a resist. SOLUTION: The mask is provided with various density patterns 2 where the optical density is varied by the prescribed number of the gradations. The various density patterns 2 have first regions 4 having a first optical density level A, second regions 5 having a second optical density level B next to the first optical density level A and mingled regions 6 mingled with first areas 4a having the first optical density level A and second areas 5a having the second optical density level B between the first regions 4 and the second regions 5. As a result, the gradation C between the first optical density level A and the second optical density level B can be spuriously set in the mingled regions 6 between the first regions 4 and the second regions 5, by which the substantial number of the gradations of the multi-gradation mask 1 can be increased.

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、所定の階調数で光
学濃度を異ならせた濃淡パターンを有する多階調マスク
に関する。また、本発明は、そのような多階調マスクを
用いたレジストパターンの形成方法に関する。また、本
発明は、そのようなレジストパターンの形成方法を用い
た光学素子の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-tone mask having a light and shade pattern having different optical densities at a predetermined number of tones. The present invention also relates to a method for forming a resist pattern using such a multi-tone mask. The present invention also relates to a method for manufacturing an optical element using such a method for forming a resist pattern.

【0002】[0002]

【従来の技術】波長分割多重(WDM)光通信のよう
に、小型プリズムや、回折格子、光スイッチ等の光学素
子を大量に必要とする分野が成長を続けている。
2. Description of the Related Art Fields such as wavelength division multiplexing (WDM) optical communication requiring a large amount of optical elements such as small prisms, diffraction gratings, and optical switches are continuing to grow.

【0003】ところで、光通信用のボールレンズやプリ
ズム、光ピックアップ用の対物レンズ等の光学素子は、
その小型化に伴って、従来のような機械加工による製造
が困難となってきている。また、光学素子の中には、電
荷結合素子(CCD)や、液晶の全面に取り付けられて
光を集中・分配するレンズ配列素子(マイクロレンズア
レイ)等のように、機械加工による製造が不可能なもの
もある。
Incidentally, optical elements such as a ball lens and a prism for optical communication and an objective lens for an optical pickup are:
With the miniaturization, it has become difficult to manufacture by conventional machining. Some optical elements cannot be manufactured by machining, such as charge-coupled devices (CCD) and lens array elements (microlens arrays) that are attached to the entire surface of the liquid crystal and concentrate and distribute light. Some are.

【0004】そこで、このような光学素子を製造する方
法として、所定の階調数で光学濃度(濃淡)を異ならせ
た濃淡パターンを有する多階調マスク、いわゆるグレー
スケールマスクを利用した方法が提案されている。
Therefore, as a method of manufacturing such an optical element, there has been proposed a method using a multi-tone mask having a light and shade pattern in which the optical density (shade) is made different at a predetermined number of tones, that is, a so-called gray scale mask. Have been.

【0005】例えば、グレースケールマスクを用いてレ
ンズを作製する際には、先ず、図17に示すように、ガ
ラス基板100上に、フォトレジスト101を塗布す
る。
For example, when manufacturing a lens using a gray scale mask, first, as shown in FIG. 17, a photoresist 101 is applied on a glass substrate 100.

【0006】次に、図18及び図19に示すように、濃
淡パターン102aが形成されたグレースケールマスク
102を用いて、フォトレジスト101に対する露光の
設定を行いながら、このグレースケールマスク102を
通してフォトレジスト101に紫外線103を照射す
る。
[0008] Next, as shown in FIGS. 18 and 19, the exposure of the photoresist 101 is set using a gray scale mask 102 on which a light and shade pattern 102 a is formed. An ultraviolet ray 103 is applied to 101.

【0007】次に、図20に示すように、現像を行うこ
とによって、グレースケールマスク102の濃淡パター
ン102aに対応したレジストパターン104をガラス
基板100上に形成する。
Next, as shown in FIG. 20, a resist pattern 104 corresponding to the light and shade pattern 102a of the gray scale mask 102 is formed on the glass substrate 100 by performing development.

【0008】ここで、ある条件下でグレースケールマス
ク102を用いると、フォトレジスト101に対する露
光量が濃淡パターン102aの光学濃度(濃淡)に応じ
て変化する。これにより、現像後のフォトレジスト10
1の厚みを変化させることができ、グレースケールマス
ク102の濃淡パターン102aに対応したレジストパ
ターン104を形成することができる。
Here, when the gray scale mask 102 is used under certain conditions, the amount of exposure to the photoresist 101 changes according to the optical density (shading) of the shading pattern 102a. Thereby, the photoresist 10 after development is
1 can be changed, and a resist pattern 104 corresponding to the shading pattern 102a of the gray scale mask 102 can be formed.

【0009】次に、図21に示すように、このレジスト
パターン104が形成されたガラス基板100に対し
て、例えば、レジストパターン104とガラス基板10
0とのエッチング速度を1:1とし、垂直方向のみの異
方性プラズマエッチングを行う。これにより、レジスト
パターン104に対応したレンズ形状100aをガラス
基板100に転写することができる。以上のようにし
て、レンズを作製することができる。
Next, as shown in FIG. 21, the resist pattern 104 is formed on the glass substrate 100 on which the resist pattern 104 is formed.
An anisotropic plasma etching only in the vertical direction is performed with an etching rate of 0 to 1: 1. Thereby, the lens shape 100a corresponding to the resist pattern 104 can be transferred to the glass substrate 100. As described above, a lens can be manufactured.

【0010】このように、半導体製造プロセス等で用い
られるフォトリソグラフィ技術やドライエッチング等の
エッチング技術を応用すれば、現在の半導体の設計寸法
である1μm以下の加工精度で光学素子を製造すること
ができる。
As described above, if an etching technique such as photolithography or dry etching used in a semiconductor manufacturing process or the like is applied, an optical element can be manufactured with a processing accuracy of 1 μm or less, which is the current design dimension of a semiconductor. it can.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところで、グレースケ
ールマスクは、例えば銀を含有した特殊ガラスに電子ビ
ームを照射し、その照射量に応じてガラスの黒化量が変
化することを利用して作製される。このようなマスク材
料は、数社から市販されており、一般にマスクの解像度
は約0.1μmである。
By the way, a gray scale mask is produced by irradiating, for example, a special glass containing silver with an electron beam and changing the blackening amount of the glass according to the irradiation amount. Is done. Such mask materials are commercially available from several companies and typically have a mask resolution of about 0.1 μm.

【0012】また、上述したように、グレースケールマ
スクのフォトレジストに対する露光量は、光学濃度(吸
収度)の階調数に応じて変化する。ここで、光学濃度=
log 10(透過率)−1で表されることから、例えば、
透過率が10%の場合には、光学濃度は1となり、透過
率が1%の場合には、光学濃度は2となる。また、通常
のグレースケールマスクにおける光学濃度の範囲は、約
0.15〜2.0であり、その最小階調幅は、約0.0
1である。したがって、このグレースケールマスクの最
大階調数は、約185である。
Further, as described above, the gray scale
The exposure of the disk to the photoresist is determined by the optical density (absorption).
It changes in accordance with the number of gradations of (amount). Here, optical density =
log 10(Transmissivity)-1From the expression, for example,
When the transmittance is 10%, the optical density is 1, and the transmittance is
When the rate is 1%, the optical density is 2. Also usually
The range of optical densities for grayscale masks is approximately
0.15 to 2.0, and the minimum gradation width is about 0.0
It is one. Therefore, this grayscale mask
The large number of gradations is about 185.

【0013】そして、このようなグレースケールマスク
を用いて、レジストパターンを形成する場合には、ある
光学濃度差に対して露光・現像後のフォトレジストの厚
みがどれだけ変化するかが問題となる。
When a resist pattern is formed using such a gray scale mask, a problem is how much the thickness of the photoresist after exposure and development changes with respect to a certain optical density difference. .

【0014】ここで、横軸をグレースケールマスクの光
学濃度とし、縦軸を露光・現像後のフォトレジストの厚
みとしたときに、このグレースケールマスクの光学濃度
を変化させた際の露光・現像後のフォトレジストの厚み
を測定した結果を図22に示す。
Here, when the horizontal axis is the optical density of the gray scale mask and the vertical axis is the thickness of the photoresist after exposure and development, the exposure and development when the optical density of the gray scale mask is changed FIG. 22 shows the result of measuring the thickness of the photoresist later.

【0015】図22に示す測定結果からわかるように、
グレースケールマスクの光学濃度とフォトレジストの厚
みとは比例関係にあり、測定値が並ぶこの直線sのこと
を、一般に感度直線と呼んでいる。
As can be seen from the measurement results shown in FIG.
The optical density of the gray scale mask is proportional to the thickness of the photoresist, and the straight line s on which the measured values are arranged is generally called a sensitivity straight line.

【0016】また、図23に示すように、この感度直線
の傾きが小さいほど、あるフォトレジストの厚みtに対
して光学濃度の階調数が多く取れることがわかる。例え
ば図22中に示す感度直線aよりも傾きの小さい感度直
線bの方が、あるフォトレジストの厚みtに対して光学
濃度の階調数が多く取れるので、露光・現像後のフォト
レジストの厚みを変化させる上で有利である。
Further, as shown in FIG. 23, it can be seen that the smaller the inclination of the sensitivity line, the larger the number of gradations of the optical density for a certain photoresist thickness t. For example, the sensitivity straight line b having a smaller slope than the sensitivity straight line a shown in FIG. 22 can provide a larger number of gradations of the optical density with respect to a certain photoresist thickness t. It is advantageous in changing.

【0017】しかしながら、グレースケールマスクで
は、使用するレジスト材料によって感度直線の傾きが決
まっているので、フォトレジストの厚みに対する光学濃
度の階調数も決まってしまう。通常、1階調当たりのフ
ォトレジストの厚みの変化は、約0.1μmである。
However, in the gray scale mask, since the slope of the sensitivity line is determined by the resist material used, the number of gradations of the optical density with respect to the thickness of the photoresist is also determined. Typically, the change in photoresist thickness per gray scale is about 0.1 μm.

【0018】このため、図24に模式的に示すように、
従来のグレースケールマスクを用いてレジストパターン
を形成した場合には、理想とするレジストパターンの曲
面形状や斜面形状(図24中に示す破線)に対して、実
際のレジストパターンの形状(図24中に示す実線)が
約0.1μmの段差をもって形成されることになる。
For this reason, as schematically shown in FIG.
When a resist pattern is formed using a conventional gray scale mask, the actual resist pattern shape (in FIG. 24) differs from the ideal curved surface shape or slope shape (dashed line shown in FIG. 24) of the resist pattern. (Solid line shown in FIG. 3) is formed with a step of about 0.1 μm.

【0019】また、光学素子を作製する場合には、その
表面形状の誤差を光の波長の5%程度、すなわち約0.
02μmにする必要がある。このため、上述したレジス
トパターンを用いて光学素子を作製した場合には、0.
1μmの段差は誤差が大きく、結果として光学素子の光
の集光精度や分配能力の劣化を招くことになる。
When an optical element is manufactured, the error in the surface shape is reduced to about 5% of the wavelength of light, that is, about 0.5%.
It needs to be 02 μm. For this reason, when an optical element is manufactured using the above-described resist pattern, the optical resistance of the optical element is reduced to 0.1.
A step of 1 μm has a large error, and as a result, deteriorates the light collecting accuracy and distribution ability of the optical element.

【0020】この解決策として、フォトレジストの露光
・現像後にレジストパターンを加熱して、レジストパタ
ーンの表面を溶かし、このレジストパターンの表面を滑
らかにする方法が提案されている。
As a solution to this, there has been proposed a method of heating the resist pattern after exposing and developing the photoresist to melt the surface of the resist pattern and smooth the surface of the resist pattern.

【0021】しかしながら、このような方法を用いた場
合には、レジストパターンに対する加熱の制御が難し
く、レジストパターンを加熱し過ぎると、このレジスト
パターン全体が変形してしまうといった問題が発生して
しまう。
However, when such a method is used, it is difficult to control the heating of the resist pattern. If the resist pattern is heated too much, there is a problem that the entire resist pattern is deformed.

【0022】以上のことから、上述した従来のグレスケ
ールマスクを用いた作製方法は、加工精度を余り必要と
しない分野、例えばユニットセルの小さなCCDや液晶
用マイクロレンズ等を作製する場合に利用が限られてお
り、高い加工精度が要求される分野、例えば光学ピック
アップ用の光学素子等を作製する場合に利用することは
非常に困難である。
From the above, the above-described manufacturing method using the conventional grey-scale mask can be used in a field requiring little processing accuracy, for example, when manufacturing a CCD having a small unit cell or a microlens for a liquid crystal. It is very difficult to use it in a field where high processing accuracy is required, for example, when manufacturing an optical element for an optical pickup or the like.

【0023】そこで、本発明はこのような従来の事情に
鑑みて提案されたものであり、レジストの厚みによって
光学濃度の階調数が制限される場合であっても、実質的
な光学濃度の階調数を増加させることを可能とした多階
調マスクを提供することを目的とする。
Therefore, the present invention has been proposed in view of such conventional circumstances, and even when the number of gradations of the optical density is limited by the thickness of the resist, the substantial optical density can be reduced. It is an object to provide a multi-tone mask capable of increasing the number of gradations.

【0024】また、本発明は、そのような多階調マスク
を用いることによって、レジストパターンを高解像度で
形成することを可能としたレジストパターンの形成方法
を提供することを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a method of forming a resist pattern which enables a resist pattern to be formed with high resolution by using such a multi-tone mask.

【0025】また、本発明は、そのようなレジストパタ
ーンの形成方法を用いることによって、光学素子を精度
良く製造することを可能とした光学素子の製造方法を提
供することを目的とする。
It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing an optical element which can manufacture an optical element with high precision by using such a method for forming a resist pattern.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明に係る多階調マスクは、所定の階調数で光学
濃度を異ならせた濃淡パターンが設けられ、濃淡パター
ンは、第1の光学濃度レベルを有する第1の領域と、第
1の光学濃度レベルに次ぐ第2の光学濃度レベルを有す
る第2の領域と、第1の領域と上記第2の領域との間
に、第1の光学濃度レベルを有する第1の区域と第2の
光学濃度レベルを有する第2の区域とが混在する混在領
域とを有すること特徴としている。
In order to achieve this object, a multi-tone mask according to the present invention is provided with a light-and-shade pattern having different optical densities at a predetermined number of gradations. A first area having an optical density level of 1, a second area having a second optical density level next to the first optical density level, and a first area and the second area. It is characterized by having a mixed area in which a first area having a first optical density level and a second area having a second optical density level are mixed.

【0027】以上のように、本発明に係る多階調マスク
では、第1の領域と第2の領域との間の混在領域に、第
1の光学濃度レベルと第2の光学濃度レベルとの中間の
階調を擬似的に設定することができる。これにより、多
階調マスクの実質的な階調数を増加させることができ
る。
As described above, in the multi-tone mask according to the present invention, the first optical density level and the second optical density level are set in the mixed area between the first area and the second area. An intermediate gradation can be set in a pseudo manner. Thereby, the substantial number of gradations of the multi-tone mask can be increased.

【0028】また、本発明に係るレジストパターンの形
成方法は、所定の階調数で光学濃度を異ならせた濃淡パ
ターンを有する多階調マスクを用いて、レジストに対す
る露光を行い、当該レジストを現像することによって、
当該濃淡パターンに対応したレジストパターンを形成す
る。そして、レジストに対する露光を行う際に、第1の
光学濃度レベルを有する第1の領域と、第1の光学濃度
レベルに次ぐ第2の光学濃度レベルを有する第2の領域
と、第1の領域と第2の領域との間に、第1の光学濃度
レベルを有する第1の区域と第2の光学濃度レベルを有
する第2の区域とが混在する混在領域とを有する濃淡パ
ターンが設けられた多階調マスクを用いることを特徴と
している。
Further, in the method of forming a resist pattern according to the present invention, the resist is exposed to light by using a multi-tone mask having a light and shade pattern having different optical densities at a predetermined number of tones, and the resist is developed. By,
A resist pattern corresponding to the shading pattern is formed. When exposing the resist, a first region having a first optical density level, a second region having a second optical density level next to the first optical density level, and a first region A light and shade pattern having a mixed area in which a first area having a first optical density level and a second area having a second optical density level are interposed between the first area and the second area; It is characterized in that a multi-tone mask is used.

【0029】以上のように、本発明に係るレジストパタ
ーンの形成方法では、第1の領域と第2の領域との間の
混在領域に、第1の光学濃度レベルと第2の光学濃度レ
ベルとの中間の階調を擬似的に設定することが可能な多
階調マスクを用いている。これにより、多階調マスクの
実質的な階調数が増加するので、この多階調マスクを用
いてレジストに対する露光を高解像度で行うことがで
き、レジストパターンを精度良く形成することができ
る。
As described above, in the method for forming a resist pattern according to the present invention, the first optical density level and the second optical density level are set in the mixed area between the first area and the second area. A multi-tone mask capable of pseudo-setting an intermediate gradation between the two is used. This increases the number of substantial tones of the multi-tone mask, so that exposure of the resist can be performed with high resolution using the multi-tone mask, and a resist pattern can be formed with high accuracy.

【0030】また、本発明に係る光学素子の製造方法
は、光学素子となる基材上にレジストを塗布する塗布工
程と、所定の階調数で光学濃度を異ならせた濃淡パター
ンを有する多階調マスクを用いて、レジストに対する露
光を行い、当該レジストを現像することによって、当該
濃淡パターンに対応したレジストパターンを形成するパ
ターン形成工程と、レジストパターンが形成された基材
に対してエッチングを行うエッチング工程とを有する。
そして、パターン形成工程において、レジストに対する
露光を行う際に、第1の光学濃度レベルを有する第1の
領域と、第1の光学濃度レベルに次ぐ第2の光学濃度レ
ベルを有する第2の領域と、第1の領域と第2の領域と
の間に、第1の光学濃度レベルを有する第1の区域と第
2の光学濃度レベルを有する第2の区域とが混在する混
在領域とを有する濃淡パターンが設けられた多階調マス
クを用いることを特徴としている。
Further, the method of manufacturing an optical element according to the present invention includes a coating step of coating a resist on a base material to be an optical element, and a multi-step having a light and shade pattern having different optical densities at a predetermined number of gradations. Using a tone mask, exposing the resist and developing the resist to form a resist pattern corresponding to the shading pattern, and etching the base material on which the resist pattern is formed And an etching step.
Then, in the pattern forming step, when exposing the resist, a first region having a first optical density level and a second region having a second optical density level following the first optical density level Having a mixed area in which a first area having a first optical density level and a second area having a second optical density level are interposed between the first area and the second area. It is characterized in that a multi-tone mask provided with a pattern is used.

【0031】以上のように、本発明に係る光学素子の製
造方法では、パターン形成工程において、第1の領域と
第2の領域との間の混在領域に、第1の光学濃度レベル
と第2の光学濃度レベルとの中間の階調を擬似的に設定
することが可能な多階調マスクを用いている。これによ
り、多階調マスクの実質的な階調数が増加するので、こ
の多階調マスクを用いてレジストに対する露光を高解像
度で行うことができ、レジストパターンを精度良く形成
することができる。したがって、エッチング工程におい
て、レジストパターンが形成された基材に対して精度良
くエッチングを行うことができる。
As described above, in the method of manufacturing an optical element according to the present invention, in the pattern forming step, the first optical density level and the second optical density level are mixed in the mixed area between the first area and the second area. A multi-tone mask capable of setting a gray level intermediate with the optical density level of the image is used. This increases the number of substantial tones of the multi-tone mask, so that exposure of the resist can be performed with high resolution using the multi-tone mask, and a resist pattern can be formed with high accuracy. Therefore, in the etching step, the substrate on which the resist pattern is formed can be accurately etched.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した多階調マ
スク、レジストパターンの形成方法、及び光学素子の製
造方法について図面を参照して詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A multi-tone mask, a method of forming a resist pattern, and a method of manufacturing an optical element to which the present invention is applied will be described below in detail with reference to the drawings.

【0033】先ず、図1に示すように、本発明を適用し
たグレースケールマスク1について説明する。
First, as shown in FIG. 1, a gray scale mask 1 to which the present invention is applied will be described.

【0034】このグレースケールマスク1は、所定の階
調数で光学濃度を異ならせた濃淡パターン2を有してい
る。
The gray scale mask 1 has a light and shade pattern 2 having different optical densities with a predetermined number of gradations.

【0035】このグレースケールマスク1は、例えば銀
を含有した特殊なガラス3に電子ビームを照射し、その
照射量に応じてガラス3の黒化量が変化することを利用
して作製される。また、このグレースケールマスク1
は、例えば、その解像度が約0.1μmであり、その光
学濃度の範囲が約0.15〜2.0であり、その最小階
調幅が約0.01である。したがって、このグレースケ
ールマスク1の最大階調数は、約185である。
The gray scale mask 1 is produced by irradiating a special glass 3 containing, for example, silver with an electron beam and changing the blackening amount of the glass 3 according to the irradiation amount. Also, this gray scale mask 1
Has, for example, a resolution of about 0.1 μm, an optical density range of about 0.15 to 2.0, and a minimum gradation width of about 0.01. Therefore, the maximum number of gradations of the gray scale mask 1 is about 185.

【0036】濃淡パターン2は、図2に示すように、所
定の階調数で光学濃度を異ならせた複数の領域のうち、
任意である第1の光学濃度レベルAを有する第1の領域
4と、この第1の光学濃度レベルAに次ぐ第2の光学濃
度レベルBを有する第2の領域5と、これら第1の領域
4と第2の領域5との間に、第1の光学濃度レベルAを
有する第1の区域(以下、Aタイルという。)4aと、
第2の光学濃度レベルBを有する第2の区域(以下、B
タイルという。)5aとが、互い違いに配されてなる、
いわゆる市松模様が形成された混在領域6とを有してい
る。なお、Aタイル4a及びBタイル5aは、共に約
0.1μm角である。
As shown in FIG. 2, the gradation pattern 2 includes a plurality of regions having different optical densities at a predetermined number of gradations.
A first region 4 having an optional first optical density level A, a second region 5 having a second optical density level B next to the first optical density level A, and these first regions A first area (hereinafter, referred to as an A tile) 4a having a first optical density level A between the first area 4 and the second area 5;
A second zone having a second optical density level B (hereinafter B
It is called a tile. ) 5a are arranged alternately,
And a mixed area 6 in which a so-called checkered pattern is formed. Each of the A tile 4a and the B tile 5a is about 0.1 μm square.

【0037】この場合、図3に示すように、第1の領域
4と第2の領域5との間の混在領域6に、第1の光学濃
度レベルAと第2の光学濃度レベルBとの中間の階調C
を擬似的に設定することができる。すなわち、この中間
階調Cは、第1の光学濃度レベルAと第2の光学濃度レ
ベルBとの中間的な光学濃度レベルとなる。
In this case, as shown in FIG. 3, a mixed area 6 between the first area 4 and the second area 5 is provided with the first optical density level A and the second optical density level B. Middle gradation C
Can be set in a pseudo manner. That is, the intermediate gradation C is an intermediate optical density level between the first optical density level A and the second optical density level B.

【0038】これにより、グレースケールマスク1で
は、実質的な階調数を増加させることが可能なことか
ら、このグレースケールマスク1を用いてレジストパタ
ーンを形成した際に、段差を抑制しながら、実際のレジ
ストパターンの形状(図3中に示す実線)を理想とする
レジストパターンの曲面形状や斜面形状(図3中に示す
破線)に近似させることが可能となる。
As a result, in the gray scale mask 1, the number of gradations can be substantially increased. Therefore, when a resist pattern is formed using the gray scale mask 1, a step is suppressed. It is possible to approximate the shape of the actual resist pattern (solid line in FIG. 3) to the ideal curved or sloped resist pattern (broken line in FIG. 3).

【0039】具体的に、このグレースケールマスク1を
用いてフォトレジストに対する露光を行う場合、露光に
使用される光の波長は、約0.432μmである。した
がって、市松模様の混在領域6に設けられたAタイル4
a及びBタイル5aは、この光の波長よりも十分小さく
なるので、露光によって市松模様がフォトレジストに転
写されることはない。
Specifically, when exposing a photoresist using this gray scale mask 1, the wavelength of light used for the exposure is about 0.432 μm. Therefore, the A tile 4 provided in the checkered pattern mixed area 6
Since the a and B tiles 5a are sufficiently smaller than the wavelength of this light, the checkered pattern is not transferred to the photoresist by exposure.

【0040】また、この市松模様の混在領域6におい
て、Aタイル4aとBタイル5aとの割合を変化させる
ことによって、中間階調Cを第1の光学濃度レベルA或
いは第2の光学濃度レベルBに近づけた光学濃度レベル
とすることも可能である。
Further, in the checkered pattern mixed area 6, by changing the ratio between the A tile 4a and the B tile 5a, the intermediate gradation C can be changed to the first optical density level A or the second optical density level B. It is also possible to set the optical density level closer to

【0041】例えば、露光に使用される光の解像度を約
0.4μmとすれば、混在領域6内に16枚のAタイル
2a及びBタイル2bを配することができるので、この
混在領域7に、中間階調Cを16階調取ることができ
る。
For example, if the resolution of light used for exposure is about 0.4 μm, 16 A tiles 2 a and B tiles 2 b can be arranged in the mixed area 6. , 16 intermediate gray levels can be obtained.

【0042】この場合、レジストの段差は、約0.00
6μmとなるが、通常の光学素子を製造する際に必要と
される加工精度である約0.02μmを上回るので、こ
のような段差は、実質的に問題ならなくなる。
In this case, the step of the resist is about 0.00
Although it is 6 μm, it exceeds the processing accuracy of about 0.02 μm required for manufacturing an ordinary optical element, and thus such a step does not substantially cause a problem.

【0043】次に、上述したグレースケールマスク1を
用いて、光学素子である球面レンズを作製した実施例1
について説明する。
Next, Embodiment 1 in which a spherical lens as an optical element was manufactured using the above-described gray scale mask 1
Will be described.

【0044】なお、以下の説明では、具体的な材料や寸
法等を例示するが、本発明は、これらに必ずしも限定さ
れるものではない。
In the following description, specific materials and dimensions are exemplified, but the present invention is not necessarily limited to these.

【0045】この球面レンズを作製する際は、先ず、図
4に示すように、球面レンズとなるガラス基板10を用
意する。なお、このガラス基板10からは、所定の間隔
で複数のレンズ形状が形成され、このレンズ形状に合わ
せてガラス基板10が切断されることによって、最終的
に球面レンズが一括して複数製造されることになる。
When manufacturing this spherical lens, first, as shown in FIG. 4, a glass substrate 10 serving as a spherical lens is prepared. A plurality of lens shapes are formed from the glass substrate 10 at predetermined intervals, and the glass substrate 10 is cut in accordance with the lens shapes, so that a plurality of spherical lenses are finally manufactured collectively. Will be.

【0046】ここでは、ガラス基板10の材料として、
直径約50.8mmの石英ガラスを用いている。また、
このガラス基板10の材料としては、上述したものの他
に、光透過性を有し、複屈折がない若しくは非常に小さ
く、反応性イオンエッチングが可能な材料であれば、特
に限定されるものではない。例えば、赤外線用の光学素
子用材料としては、シリコンや、ゲルマニウム、砒化ガ
リウム、リン化インジウム、硫化カドミウム等を挙げる
ことができる。また、赤色光用の光学素子用材料として
は、リン化ガリウムや、セレン化亜鉛、立方晶系炭化ケ
イ素等を挙げることができる。また、青色光用の光学素
子用材料としては、光学プラスチックや、アクリル樹
脂、ポリカーボネート、PPG社製のCR−39、ニコ
ン社製等の含硫ウレタン樹脂、HOYA社製のテスラリ
ッド(商標名)等を挙げることができる。さらに、無機
材料としては、チタン−ニオブ含有光学ガラスや、安定
化ジルコニア、窒化ケイ素、硫化亜鉛、窒化ガリウム、
六方晶系炭化ケイ素等を挙げることができる。
Here, the material of the glass substrate 10 is
Quartz glass having a diameter of about 50.8 mm is used. Also,
The material of the glass substrate 10 is not particularly limited as long as it has a light-transmitting property, has no or very small birefringence, and is capable of reactive ion etching, in addition to the above-described materials. . For example, examples of the material for an optical element for infrared light include silicon, germanium, gallium arsenide, indium phosphide, and cadmium sulfide. In addition, examples of the material for an optical element for red light include gallium phosphide, zinc selenide, cubic silicon carbide, and the like. Examples of optical element materials for blue light include optical plastics, acrylic resins, polycarbonates, CR-39 manufactured by PPG, sulfur-containing urethane resins manufactured by Nikon, and Teslalid (trade name) manufactured by HOYA. Can be mentioned. Further, as the inorganic material, titanium-niobium-containing optical glass, stabilized zirconia, silicon nitride, zinc sulfide, gallium nitride,
Hexagonal silicon carbide and the like can be mentioned.

【0047】次に、図5に示すように、このガラス基板
10上に、フォトレジスト材料を塗布してレジスト層1
1を形成する。
Next, as shown in FIG. 5, a photoresist material is applied on the glass
Form one.

【0048】ここでは、フォトレジスト材料として、ク
ラリアントジャパン社製のポジ型フォトレジストAZP
4903を用い、ミカサ社製のスピンコーターを用いて
ガラス基板10上に均一に塗布した後に、ホットプレー
トで3分間加熱することよって、膜厚約17μmのレジ
スト層11を形成している。なお、このようなフォトレ
ジスト材料としては、上述したものの他に、クラリアン
トジャパン社製のポジ型フォトレジストAZP4400
やAZP4620、東京応化工業社製のPMER P−
LA900PMやPMER P−LA1300PM、J
SR社製のTHB−500PやTHB−611P等を挙
げることができる。
Here, as a photoresist material, a positive type photoresist AZP manufactured by Clariant Japan Co., Ltd. is used.
Using 4903, a resist layer 11 having a film thickness of about 17 μm is formed by uniformly applying the solution on the glass substrate 10 using a spin coater manufactured by Mikasa Corporation and then heating it on a hot plate for 3 minutes. As such a photoresist material, in addition to the above-mentioned materials, a positive type photoresist AZP4400 manufactured by Clariant Japan Co., Ltd.
And AZP4620, PMER P- manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.
LA900PM and PMER P-LA1300PM, J
Examples include THB-500P and THB-611P manufactured by SR Corporation.

【0049】次に、図6及び図7に示すように、上述し
た濃淡パターン2が形成されたグレースケールマスク1
を用いて、レジスト層11に対する露光の設定を行いな
がら、このグレースケールマスク1を通してレジスト層
11に紫外線12を照射する。
Next, as shown in FIGS. 6 and 7, the gray scale mask 1 on which the above-described light and shade pattern 2 is formed
The resist layer 11 is irradiated with ultraviolet rays 12 through the gray scale mask 1 while setting the exposure of the resist layer 11 by using.

【0050】ここでは、グレースケールマスク1の材料
として、キャニオン・マテリアルズ(Canyon Materials
Inc.)社製のHEBSガラスを用いている。また、濃淡
パターン2は、このような特殊ガラスに電子ビームを照
射することによって、上述した市松模様が形成されてな
る。また、このグレースケールマスク1の材料として
は、NIPT Inc.から市販されているものや、写真乾
板等の濃淡パターン2が形成可能であれば、このような
材料に必ずしも限定されるものではない。
Here, as a material of the gray scale mask 1, Canyon Materials (Canyon Materials) is used.
Inc.) is used. Further, the shade pattern 2 is formed by irradiating such a special glass with an electron beam to form the above-mentioned checkered pattern. Further, the material of the gray scale mask 1 is not necessarily limited to a material commercially available from NIPT Inc., as long as a light and shade pattern 2 such as a photographic plate can be formed.

【0051】なお、このグレースケールマスク1の階調
数は64である。また、露光に使用される光の波長は、
約0.432μmであり、露光量は、200mJ/cm
である。
The gray scale mask 1 has 64 gradations. The wavelength of light used for exposure is
About 0.432 μm, and the exposure amount is 200 mJ / cm
2 .

【0052】次に、図8に示すように、現像を行うこと
によって、所定の形状されたレジストパターン13をガ
ラス基板10上に形成する。
Next, as shown in FIG. 8, a resist pattern 13 having a predetermined shape is formed on the glass substrate 10 by performing development.

【0053】ここでは、クラリアントジャパン社製のA
Z400K(主成分は水酸化カリウム水溶液)を4:1
に希釈した現像液を用いて、レジスト層11の露光され
た箇所を溶解して除去し、水洗いした後に、ガラス基板
10上に形成されたレジストパターン13の乾燥を行っ
ている。
Here, A manufactured by Clariant Japan Co., Ltd.
Z400K (main component is aqueous potassium hydroxide solution) 4: 1
The exposed portion of the resist layer 11 is dissolved and removed using a developing solution diluted with water, washed with water, and then the resist pattern 13 formed on the glass substrate 10 is dried.

【0054】ここで、ある条件下でグレースケールマス
ク1を用いると、レジスト層11に対する露光量が濃淡
パターン2の光学濃度(濃淡)に応じて変化する。これ
により、現像後のレジスト層11の厚みを変化させるこ
とができ、グレースケールマスク1の濃淡パターン2に
対応したレジストパターン13を形成することができ
る。
Here, when the gray scale mask 1 is used under certain conditions, the amount of exposure to the resist layer 11 changes according to the optical density (shading) of the shading pattern 2. Thereby, the thickness of the resist layer 11 after development can be changed, and a resist pattern 13 corresponding to the shading pattern 2 of the gray scale mask 1 can be formed.

【0055】次に、図9に示すように、誘導結合プラズ
マ−反応性イオンエッチング装置を用いて、このレジス
トパターン13が形成されたガラス基板10に対して、
例えば、レジストパターン13とガラス基板10とのエ
ッチング速度を1:1とし、垂直方向のみの異方性プラ
ズマイオンエッチングを行う。これにより、レジストパ
ターン13に対応したレンズ形状10aをガラス基板1
0に転写することができる。なお、ここでは、エッチン
グ装置として、STS社製のICP−RIEを用い、エ
ッチングガスとして、四フッ化炭素と酸素との混合ガス
を用いている。
Next, as shown in FIG. 9, using an inductively coupled plasma-reactive ion etching apparatus, the glass substrate 10 having the resist pattern 13 formed thereon is
For example, the etching rate between the resist pattern 13 and the glass substrate 10 is 1: 1 and anisotropic plasma ion etching is performed only in the vertical direction. As a result, the lens shape 10a corresponding to the resist pattern 13 is
0 can be transferred. Here, ICP-RIE manufactured by STS is used as an etching apparatus, and a mixed gas of carbon tetrafluoride and oxygen is used as an etching gas.

【0056】以上のようなエッチング加工が行われたガ
ラス基板10をレンズ形状10aに合わせて切断するこ
とによって、実施例1の球面レンズが作製される。
By cutting the glass substrate 10 having been subjected to the above-described etching processing in accordance with the lens shape 10a, the spherical lens of the first embodiment is manufactured.

【0057】ここで、実施例1の球面レンズを作製する
際に、本発明を適用したグレースケールマスク1を用い
て形成されたレジストパターン13の断面形状を、zy
go社製の干渉顕微鏡NewView100を用いて測
定した。この測定結果を図11に示す。
Here, when fabricating the spherical lens of Example 1, the cross-sectional shape of the resist pattern 13 formed by using the gray scale mask 1 to which the present invention was applied was changed to zy.
The measurement was performed using an interference microscope NewView100 manufactured by Go. FIG. 11 shows the measurement results.

【0058】また、比較例1として、市松模様の混在領
域が設けられていない従来のグレースケールマスクを用
いた以外は、上述した実施例1と同様な方法を用いて球
面レンズを作製した。そして、比較例1の球面レンズを
作製する際に、従来のグレースケールマスクを用いて形
成されたレジストパターンの断面形状を、zygo社製
の干渉顕微鏡NewView100を用いて測定した。
この測定結果を図11に示す。
As Comparative Example 1, a spherical lens was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a conventional gray scale mask having no checkered pattern mixed area was used. Then, when producing the spherical lens of Comparative Example 1, the cross-sectional shape of a resist pattern formed using a conventional gray scale mask was measured using an interference microscope NewView100 manufactured by zygo.
FIG. 11 shows the measurement results.

【0059】図10及び図11に示す測定結果から、本
発明を適用したグレースケールマスク1では、実質的な
階調数を増加させることが可能なことから、このグレー
スケールマスク1を用いて形成された図10に示すレジ
ストパターンは、図11に示す従来のグレースケールマ
スクを用いて形成されたレジストパターンよりも、段差
が抑制されて、滑らかな円弧形状を描いていることがわ
かる。このように、本発明を適用したグレースケールマ
スク1を用いた場合には、所望とするレジストパターン
の設計値に極めて近似したレジストパターン13を形成
することが可能である。
From the measurement results shown in FIG. 10 and FIG. 11, the gray scale mask 1 to which the present invention is applied can substantially increase the number of gradations. It can be seen that the resist pattern shown in FIG. 10 has a smoother arc shape with a reduced level of difference than the resist pattern formed using the conventional gray scale mask shown in FIG. As described above, when the gray scale mask 1 to which the present invention is applied is used, it is possible to form the resist pattern 13 which is very similar to the design value of the desired resist pattern.

【0060】次に、実施例2として、上述した実施例1
の球面レンズを作製する場合と同様な方法、すなわち市
松模様の混在領域6が設けられたグレースケールマスク
1を用いて、非球面レンズを作製した。
Next, a second embodiment will be described.
An aspherical lens was manufactured in the same manner as in the case of manufacturing the spherical lens, that is, using the gray scale mask 1 provided with the checkered pattern mixed area 6.

【0061】一方、比較例2として、上述した比較例1
の球面レンズを作製する場合と同様な方法、すなわち市
松模様の混在領域が設けられていない従来のグレースケ
ールマスクを用いた以外は、上述した実施例1と同様な
方法を用いて、非球面レンズを作製した。
On the other hand, as Comparative Example 2, Comparative Example 1 described above was used.
An aspherical lens is produced using the same method as that of the first embodiment except that a conventional gray scale mask having no checkered pattern mixed area is used. Was prepared.

【0062】そして、これら実施例1の球面レンズ、実
施例2の非球面レンズ、及び比較例2の非球面レンズに
ついて、各レンズを通して照射されるレーザー光の焦点
像を測定した。これら測定された各レンズの焦点像を図
12、図13及び図14に模式的に示す。
For the spherical lens of Example 1, the aspherical lens of Example 2, and the aspherical lens of Comparative Example 2, the focal images of the laser light irradiated through each lens were measured. FIGS. 12, 13 and 14 schematically show the measured focal images of the respective lenses.

【0063】図12,図13及び図14に示す測定結果
から、図12に示す実施例1の焦点像は、図14に示す
比較例2の焦点像よりも小さく、収差の発生が抑制され
ていることがわかる。さらに、図13に示す実施例2の
焦点像は、図12に示す実施例1の焦点像よりも小さ
く、収差の発生が抑制されていることがわかる。
From the measurement results shown in FIGS. 12, 13, and 14, the focal image of Example 1 shown in FIG. 12 is smaller than the focal image of Comparative Example 2 shown in FIG. 14, and the occurrence of aberration is suppressed. You can see that there is. Furthermore, the focal image of Example 2 shown in FIG. 13 is smaller than the focal image of Example 1 shown in FIG. 12, and it can be seen that the occurrence of aberration is suppressed.

【0064】ところで、非球面レンズは、1枚の球面レ
ンズ光学系で発生する球面収差を補正するのに大変有効
である。しかしながら、非球面レンズと球面レンズとの
形状の差は、0.1μm程度と小さく、従来のグレース
ケールマスクを用いて非球面レンズを作製した場合に
は、この非球面レンズと球面レンズとの形状の差を適切
に表現することは困難である。
Incidentally, an aspherical lens is very effective in correcting spherical aberration generated by one spherical lens optical system. However, the difference between the shapes of the aspherical lens and the spherical lens is as small as about 0.1 μm, and when the aspherical lens is manufactured using a conventional gray scale mask, the shape of the aspherical lens and the spherical lens is reduced. It is difficult to properly express the difference between the two.

【0065】これに対して、本発明を適用したグレース
ケールマスク1を用いて非球面レンズを作製すると、こ
のグレースケールマスク1の実質的な階調数が増加する
ことによって、非球面レンズと球面レンズとの形状の差
を適切に表現することが可能となり、非球面レンズを容
易に作製することが可能となる。
On the other hand, when an aspheric lens is manufactured using the gray scale mask 1 to which the present invention is applied, the substantial number of gradations of the gray scale mask 1 increases, so that the The difference in shape from the lens can be appropriately expressed, and an aspheric lens can be easily manufactured.

【0066】以上のように、本発明を適用したグレース
ケールマスク1では、濃淡パターン2の第1の領域4と
第2の領域5との間に位置して、第1の光学濃度レベル
Aと第2の光学濃度レベルBとの中間階調Cとなる混在
領域6が設けられていることから、レジスト層11の厚
みによって光学濃度の階調数が制限される場合であって
も、このグレースケールマスク1の実質的な光学濃度の
階調数を増加させることが可能である。
As described above, in the gray scale mask 1 to which the present invention is applied, the first optical density level A and the first optical density level A are located between the first area 4 and the second area 5 of the gray pattern 2. Since the mixed area 6 having the intermediate gradation C with the second optical density level B is provided, even if the number of gradations of the optical density is limited by the thickness of the resist layer 11, this gray level is not changed. It is possible to increase the number of gradations of the substantial optical density of the scale mask 1.

【0067】したがって、このようなグレースケールマ
スク1を用いることによって、レジスト層11に対する
露光の設定を高解像度で行うことが可能なことから、上
述したガラス基板10上にレジストパターン13を高精
度に形成することが可能である。
Therefore, the use of such a gray scale mask 1 makes it possible to set the exposure of the resist layer 11 at a high resolution, so that the resist pattern 13 can be precisely formed on the glass substrate 10 described above. It is possible to form.

【0068】また、このようなレジストパターン13を
用いることによって、ガラス基板10に対して高精度な
エッチング加工を行うことが可能なことから、品質の向
上した光学素子を容易に製造することが可能である。
Further, by using such a resist pattern 13, it is possible to perform a highly accurate etching process on the glass substrate 10, so that an optical element with improved quality can be easily manufactured. It is.

【0069】例えば、本発明を適用して作製される光学
素子として、電荷結合素子(CCD)のオンチップマイ
クロレンズを作製した場合には、このオンチップマイク
ロレンズの集光効率の向上によって、CCDの感度を向
上させることが可能となる。また、CCDの感度が向上
すれば、このCCDの画素数の増大やCCDの小型化が
可能となる。
For example, when an on-chip microlens of a charge-coupled device (CCD) is manufactured as an optical element manufactured by applying the present invention, by improving the light-collecting efficiency of the on-chip microlens, the CCD is improved. Can be improved. If the sensitivity of the CCD is improved, the number of pixels of the CCD can be increased and the size of the CCD can be reduced.

【0070】また、液晶用のレンズ配列素子(マイクロ
レンズアレイ)を作製した場合には、このマイクロレン
ズアレイの光分配効率の向上によって、投影像の高精細
化が可能となる。
Further, when a lens array element (microlens array) for a liquid crystal is manufactured, the light distribution efficiency of the microlens array is improved, so that a projected image can have higher definition.

【0071】さらに、光記録ディスク用の光ピックアッ
プを作製した場合には、高精度化によって記録密度の向
上等が可能となる。
Further, when an optical pickup for an optical recording disk is manufactured, it is possible to improve the recording density and the like by increasing the precision.

【0072】また、波長分割多重(WDM)光通信の分
野においては、プリズムや回折格子等の光学素子を高精
度に作製することによって、多重可能な波長数の増大
や、光学素子自体の小型化が可能となる。さらに、光導
波路の高精度化によって、光スイッチの小型化や、多重
可能な波長数の増大等が可能となる。したがって、通信
速度の増大、並びに情報ビット単価の軽減や装置の小型
化、低価格化等が実現可能となる。
In the field of wavelength division multiplexing (WDM) optical communication, the number of wavelengths that can be multiplexed is increased and the size of the optical element itself is reduced by manufacturing optical elements such as prisms and diffraction gratings with high precision. Becomes possible. Further, by increasing the precision of the optical waveguide, it is possible to reduce the size of the optical switch, increase the number of multiplexable wavelengths, and the like. Therefore, it is possible to realize an increase in communication speed, a reduction in the unit price of information bits, a reduction in size of the device, a reduction in price, and the like.

【0073】なお、上述の説明では、混在領域6に市松
模様が形成されたグレースケールマスク1について説明
したが、このような構造のものに必ずしも限定されるも
のではない。すなわち、本発明を適用したグレースケー
ルマスクでは、濃淡パターンの所定の階調数で光学濃度
を異ならせた複数の領域のうち、任意である第1の光学
濃度レベルAを有する第1の領域と、この第1の光学濃
度レベルAに次ぐ第2の光学濃度レベルBを有する第2
の領域との間に、第1の光学濃度レベルAを有する第1
の区域と、第2の光学濃度レベルBを有する第2の区域
とが混在する混在領域が設けられていればよい。
In the above description, the gray scale mask 1 in which a checkered pattern is formed in the mixed area 6 has been described. However, the present invention is not necessarily limited to such a structure. That is, in the gray scale mask to which the present invention is applied, among a plurality of regions having different optical densities by a predetermined number of gradations of a gray pattern, a first region having an arbitrary first optical density level A A second optical density level B next to the first optical density level A;
A first optical density level A having a first optical density level A
And a second area having the second optical density level B may be provided.

【0074】例えば図15に示すように、第1の領域4
と第2の領域5との間に、当該第1の領域4及び当該第
2の領域5が並ぶ方向に沿って、第1の光学濃度レベル
Aを有する第1の区域4bと、第2の光学濃度レベルB
を有する第2の区域5bとが交互に並ぶ縦縞模様の混在
領域7が設けられた構造のものであってもよい。
For example, as shown in FIG.
A first area 4b having a first optical density level A between the first area 4 and the second area 5 along a direction in which the first area 4 and the second area 5 are arranged; Optical density level B
May be provided in which the mixed region 7 of the vertical stripe pattern in which the second areas 5b having

【0075】この場合、上述した市松模様の混在領域C
が設けられたグレースケールマスク1と同様に、第1の
領域4と第2の領域5との間の混在領域7に、第1の光
学濃度レベルAと第2の光学濃度レベルBとの中間の階
調Dを擬似的に設定することが可能であり、グレースケ
ールマスクの実質的な階調数を増加させることが可能で
ある。
In this case, the above-described checkered pattern mixed area C is used.
Is provided in the mixed area 7 between the first area 4 and the second area 5 in the same manner as the gray scale mask 1 provided with the first optical density level A and the second optical density level B. Can be set in a pseudo manner, and the substantial number of tones of the gray scale mask can be increased.

【0076】また、図16に示すように、第1の領域4
と第2の領域5との間に、当該第1の領域4及び当該第
2の領域5が並ぶ方向と略直交する方向に沿って、第1
の光学濃度レベルAを有する第1の区域4cと、第2の
光学濃度レベルBを有する第2の区域5cとが交互に並
ぶ横縞模様の混在領域8が設けられた構造のものであっ
てもよい。
As shown in FIG. 16, the first region 4
Between the first region 4 and the second region 5 along a direction substantially orthogonal to the direction in which the first region 4 and the second region 5 are arranged.
The first zone 4c having the optical density level A and the second zone 5c having the second optical density level B are arranged alternately in a horizontal stripe pattern mixed region 8 even if the structure is provided. Good.

【0077】この場合も、上述した市松模様の混在領域
6が設けられたグレースケールマスク1と同様に、第1
の領域4と第2の領域5との間の混在領域8に、第1の
光学濃度レベルAと第2の光学濃度レベルBとの中間の
階調Eを擬似的に設定することが可能であり、グレース
ケールマスクの実質的な階調数を増加させることが可能
である。
Also in this case, like the gray scale mask 1 provided with the checkered pattern mixed area 6 described above, the first
In the mixed area 8 between the area 4 and the second area 5, a gray level E intermediate between the first optical density level A and the second optical density level B can be set in a pseudo manner. Yes, it is possible to increase the substantial number of gradations of the gray scale mask.

【0078】[0078]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、濃淡パターンの混在領域に、第1の光学濃度レベ
ルと第2の光学濃度レベルとの中間の階調を擬似的に設
定することが可能なことから、レジストの厚みによって
光学濃度の階調数が制限される場合であっても、多階調
マスクの実質的な光学濃度の階調数を増加させることが
可能である。
As described above in detail, according to the present invention, an intermediate gradation between the first optical density level and the second optical density level is pseudo-set in the mixed area of the light and shade patterns. Therefore, even when the number of gradations of the optical density is limited by the thickness of the resist, it is possible to increase the number of gradations of the substantial optical density of the multi-tone mask. .

【0079】したがって、このような多階調マスクを用
いることによって、レジストに対する露光を高解像度で
行うことが可能となることから、レジストパターンを高
精度に形成することが可能である。
Therefore, by using such a multi-tone mask, the resist can be exposed at a high resolution, so that the resist pattern can be formed with high precision.

【0080】また、このようなレジストパターンを用い
ることによって、光学素子となる基材に対して高精度な
エッチングを行うことが可能なことから、品質の向上し
た光学素子を容易に製造することが可能である。
In addition, by using such a resist pattern, it is possible to perform highly accurate etching on a base material to be an optical element, so that an optical element with improved quality can be easily manufactured. It is possible.

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

【図1】本発明を適用したグレースケールマスクの一例
を示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing an example of a gray scale mask to which the present invention is applied.

【図2】上記グレースケールマスクの市松模様が形成さ
れた要部を拡大して示す要部平面図である。
FIG. 2 is an enlarged plan view of a main part of the gray scale mask on which a checkered pattern is formed.

【図3】上記グレースケールマスクを用いた場合の理想
形状と実際の形状との関係を説明するための特性図であ
る。
FIG. 3 is a characteristic diagram for explaining a relationship between an ideal shape and an actual shape when the gray scale mask is used.

【図4】上記グレースケールマスクを用いた球面レンズ
の製造工程を説明するための図であり、球面レンズとな
るガラス基板を示す概略断面図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a manufacturing process of a spherical lens using the gray scale mask, and is a schematic cross-sectional view showing a glass substrate to be a spherical lens.

【図5】上記グレースケールマスクを用いた球面レンズ
の製造工程を説明するための図であり、ガラス基板上に
レジスト層が形成された状態を示す概略断面図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a manufacturing process of a spherical lens using the gray scale mask, and is a schematic cross-sectional view showing a state where a resist layer is formed on a glass substrate.

【図6】上記グレースケールマスクを用いた球面レンズ
の製造工程を説明するための図であり、グレースケール
マスクを通してレジスト層に紫外線を照射した状態を示
す概略平面図である。
FIG. 6 is a view for explaining a manufacturing process of a spherical lens using the gray scale mask, and is a schematic plan view showing a state where a resist layer is irradiated with ultraviolet rays through the gray scale mask.

【図7】上記グレースケールマスクを用いた球面レンズ
の製造工程を説明するための図であり、図6中線分X−
X’による概略断面図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining a manufacturing process of a spherical lens using the gray scale mask, and is a line segment X- in FIG. 6;
It is a schematic sectional drawing by X '.

【図8】上記グレースケールマスクを用いた球面レンズ
の製造工程を説明するための図であり、ガラス基板上に
レジストパターンが形成された状態を示す概略断面図で
ある。
FIG. 8 is a diagram for explaining a manufacturing process of a spherical lens using the gray scale mask, and is a schematic cross-sectional view showing a state where a resist pattern is formed on a glass substrate.

【図9】上記グレースケールマスクを用いた球面レンズ
の製造工程を説明するための図であり、ガラス基板にレ
ンズ形状が転写された状態を示す概略断面図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining a manufacturing process of the spherical lens using the gray scale mask, and is a schematic cross-sectional view showing a state where a lens shape is transferred to a glass substrate.

【図10】実施例1として、上記グレースケールマスク
を用いて形成されたレジストパターンの断面形状を測定
した特性図である。
FIG. 10 is a characteristic diagram illustrating a cross-sectional shape of a resist pattern formed using the gray scale mask as Example 1.

【図11】比較例1として、従来のグレースケールマス
クを用いて形成されたレジストパターンの断面形状を測
定した特性図である。
FIG. 11 is a characteristic diagram illustrating a cross-sectional shape of a resist pattern formed using a conventional gray scale mask as Comparative Example 1.

【図12】実施例1の球面レンズを通して照射されるレ
ーザー光の焦点像を示す模式図である。
FIG. 12 is a schematic diagram showing a focal image of laser light emitted through the spherical lens of Example 1.

【図13】実施例2の非球面レンズを通して照射される
レーザー光の焦点像を示す模式図である。
FIG. 13 is a schematic diagram illustrating a focal image of laser light emitted through an aspheric lens according to a second embodiment.

【図14】比較例2の非球面レンズを通して照射される
レーザー光の焦点像を示す模式図である。
FIG. 14 is a schematic diagram showing a focal image of laser light emitted through an aspheric lens of Comparative Example 2.

【図15】本発明を適用した他のグレースケールマスク
の縦縞模様が形成された要部を拡大して示す要部平面図
である。
FIG. 15 is an enlarged plan view of a main portion of another grayscale mask to which the present invention is applied, in which a vertical stripe pattern is formed.

【図16】本発明を適用した他のグレースケールマスク
の横縞模様が形成された要部を拡大して示す要部平面図
である。
FIG. 16 is an enlarged plan view of a main part of another grayscale mask to which the present invention is applied, in which a horizontal stripe pattern is formed.

【図17】従来のグレースケールマスクを用いたレンズ
の製造工程を説明するための図であり、ガラス基板上に
フォトレジストを塗布した状態を示す概略断面図であ
る。
FIG. 17 is a view for explaining a manufacturing process of a lens using a conventional gray scale mask, and is a schematic cross-sectional view showing a state where a photoresist is applied on a glass substrate.

【図18】上記従来のグレースケールマスクを用いたレ
ンズの製造工程を説明するための図であり、グレースケ
ールマスクを通してレジスト層に紫外線を照射した状態
を示す概略平面図である。
FIG. 18 is a view for explaining a lens manufacturing process using the above-mentioned conventional gray scale mask, and is a schematic plan view showing a state where a resist layer is irradiated with ultraviolet rays through the gray scale mask.

【図19】上記従来のグレースケールマスクを用いたレ
ンズの製造工程を説明するための図であり、図18中線
分Y−Y’による概略断面図である。
FIG. 19 is a diagram for explaining a manufacturing process of the lens using the above-described conventional gray scale mask, and is a schematic cross-sectional view taken along line YY ′ in FIG.

【図20】上記従来のグレースケールマスクを用いたレ
ンズの製造工程を説明するための図であり、ガラス基板
上にレジストパターンが形成された状態を示す概略断面
図である。
FIG. 20 is a diagram for explaining a manufacturing process of the lens using the conventional gray scale mask, and is a schematic cross-sectional view showing a state where a resist pattern is formed on a glass substrate.

【図21】上記従来のグレースケールマスクを用いたレ
ンズの製造工程を説明するための図であり、ガラス基板
にレンズ形状が転写された状態を示す概略断面図であ
る。
FIG. 21 is a diagram for explaining a manufacturing process of a lens using the above-mentioned conventional gray scale mask, and is a schematic cross-sectional view showing a state where a lens shape is transferred to a glass substrate.

【図22】グレースケールマスクの光学濃度とフォトレ
ジストの厚みとの関係を示す特性図である。
FIG. 22 is a characteristic diagram showing the relationship between the optical density of a gray scale mask and the thickness of a photoresist.

【図23】感度直線の傾きとフォトレジストの厚みとの
関係を示す特性図である。
FIG. 23 is a characteristic diagram showing the relationship between the slope of the sensitivity line and the thickness of the photoresist.

【図24】上記従来のグレースケールマスクを用いた場
合の理想形状と実際の形状との関係を説明するための特
性図である。
FIG. 24 is a characteristic diagram for explaining a relationship between an ideal shape and an actual shape when the conventional gray scale mask is used.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 グレースケールマスク、2 濃淡パターン、4 第
1の領域、5 第2の領域、4a Aタイル(第1の区
域)、5a Bタイル(第2の区域)、6 混在領域、
10 ガラス基板、10a レンズ形状、11 レジス
ト層、12 紫外線、13 レジストパターン
1 gray scale mask, 2 shading pattern, 4 first area, 5 second area, 4a A tile (first area), 5a B tile (second area), 6 mixed area,
Reference Signs List 10 glass substrate, 10a lens shape, 11 resist layer, 12 ultraviolet ray, 13 resist pattern

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H042 AA06 AA11 AA12 AA25 2H095 BB02 BB36 BC09 2H096 AA28 EA30 HA23 JA04  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2H042 AA06 AA11 AA12 AA25 2H095 BB02 BB36 BC09 2H096 AA28 EA30 HA23 JA04

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の階調数で光学濃度を異ならせた濃
淡パターンが設けられ、 上記濃淡パターンは、 第1の光学濃度レベルを有する第1の領域と、 上記第1の光学濃度レベルに次ぐ第2の光学濃度レベル
を有する第2の領域と、 上記第1の領域と上記第2の
領域との間に、上記第1の光学濃度レベルを有する第1
の区域と、上記第2の光学濃度レベルを有する第2の区
域とが混在する混在領域とを有すること特徴とする多階
調マスク。
1. A light and shade pattern having different optical densities with a predetermined number of gradations is provided, wherein the light and shade pattern includes a first area having a first optical density level, and a first area having a first optical density level. A second region having a next second optical density level; and a first region having the first optical density level between the first region and the second region.
And a mixed area in which the second area having the second optical density level is mixed.
【請求項2】 上記混在領域において、上記第1の区域
と上記第2の区域とが市松模様を形成していることを特
徴とする請求項1記載の多階調マスク。
2. The multi-tone mask according to claim 1, wherein the first area and the second area form a checkered pattern in the mixed area.
【請求項3】 上記混在領域において、上記第1の区域
と上記第2の区域とが縞模様を形成していることを特徴
とする請求項1記載の多階調マスク。
3. The multi-tone mask according to claim 1, wherein the first area and the second area form a stripe pattern in the mixed area.
【請求項4】 所定の階調数で光学濃度を異ならせた濃
淡パターンを有する多階調マスクを用いて、レジストに
対する露光を行い、当該レジストを現像することによっ
て、当該濃淡パターンに対応したレジストパターンを形
成するレジストパターンの形成方法において、 上記レジストに対する露光を行う際に、第1の光学濃度
レベルを有する第1の領域と、上記第1の光学濃度レベ
ルに次ぐ第2の光学濃度レベルを有する第2の領域と、
上記第1の領域と上記第2の領域との間に、上記第1の
光学濃度レベルを有する第1の区域と上記第2の光学濃
度レベルを有する第2の区域とが混在する混在領域とを
有する上記濃淡パターンが設けられた上記多階調マスク
を用いることを特徴とするレジストパターンの形成方
法。
4. A resist corresponding to the gradation pattern by exposing the resist using a multi-tone mask having a gradation pattern having different optical densities with a predetermined number of gradations and developing the resist. In the method of forming a resist pattern for forming a pattern, when exposing the resist, a first region having a first optical density level and a second optical density level subsequent to the first optical density level are set. A second region having
A mixed area in which a first area having the first optical density level and a second area having the second optical density level are interposed between the first area and the second area; A method of forming a resist pattern, comprising using the multi-tone mask provided with the light and shade pattern having the following.
【請求項5】 上記混在領域において、上記第1の区域
と上記第2の区域とが市松模様を形成していることを特
徴とする請求項4記載のレジストパターンの形成方法。
5. The method according to claim 4, wherein the first area and the second area form a checkered pattern in the mixed area.
【請求項6】 上記混在領域において、上記第1の区域
と上記第2の区域とが縞模様を形成していることを特徴
とする請求項4記載のレジストパターンの形成方法。
6. The method according to claim 4, wherein the first area and the second area form a striped pattern in the mixed area.
【請求項7】 光学素子となる基材上にレジストを塗布
する塗布工程と、 所定の階調数で光学濃度を異ならせた濃淡パターンを有
する多階調マスクを用いて、上記レジストに対する露光
を行い、当該レジストを現像することによって、当該濃
淡パターンに対応したレジストパターンを形成するパタ
ーン形成工程と、 上記レジストパターンが形成された基材に対してエッチ
ングを行うエッチング工程とを有し、 上記パターン形成工程において、上記レジストに対する
露光を行う際に、第1の光学濃度レベルを有する第1の
領域と、上記第1の光学濃度レベルに次ぐ第2の光学濃
度レベルを有する第2の領域と、上記第1の領域と上記
第2の領域との間に、上記第1の光学濃度レベルを有す
る第1の区域と上記第2の光学濃度レベルを有する第2
の区域とが混在する混在領域とを有する上記濃淡パター
ンが設けられた上記多階調マスクを用いることを特徴と
する光学素子の製造方法。
7. A coating step of coating a resist on a substrate to be an optical element, and exposing the resist to light using a multi-tone mask having a gradation pattern having different optical densities at a predetermined number of gradations. And forming the resist by developing the resist to form a resist pattern corresponding to the light and shade pattern, and an etching step of etching the base material on which the resist pattern is formed; In the forming step, when exposing the resist, a first region having a first optical density level and a second region having a second optical density level subsequent to the first optical density level; A first section having the first optical density level and a second section having the second optical density level between the first area and the second area;
Using the multi-tone mask provided with the light and shade pattern having a mixed area in which the areas are mixed.
【請求項8】 上記混在領域において、上記第1の区域
と上記第2の区域とが市松模様を形成していることを特
徴とする請求項7記載の光学素子の製造方法。
8. The method according to claim 7, wherein the first area and the second area form a checkered pattern in the mixed area.
【請求項9】 上記混在領域において、上記第1の区域
と上記第2の区域とが縞模様を形成していることを特徴
とする請求項7記載の光学素子の製造方法。
9. The method according to claim 7, wherein the first area and the second area form a stripe pattern in the mixed area.
【請求項10】 上記光学素子は、光学レンズであるこ
とを特徴とする請求項7記載の光学素子の製造方法。
10. The method according to claim 7, wherein the optical element is an optical lens.
【請求項11】 上記光学レンズは、非球面レンズであ
ることを特徴とする請求項10記載の光学素子の製造方
法。
11. The method according to claim 10, wherein the optical lens is an aspherical lens.
JP2001169885A 2001-06-05 2001-06-05 Multi-gradation mask, method of forming resist pattern and method of manufacturing optical element Withdrawn JP2002365784A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001169885A JP2002365784A (en) 2001-06-05 2001-06-05 Multi-gradation mask, method of forming resist pattern and method of manufacturing optical element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001169885A JP2002365784A (en) 2001-06-05 2001-06-05 Multi-gradation mask, method of forming resist pattern and method of manufacturing optical element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002365784A true JP2002365784A (en) 2002-12-18

Family

ID=19011904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001169885A Withdrawn JP2002365784A (en) 2001-06-05 2001-06-05 Multi-gradation mask, method of forming resist pattern and method of manufacturing optical element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002365784A (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005181827A (en) * 2003-12-22 2005-07-07 Seiko Epson Corp Exposure mask and its manufacturing method, and manufacturing method of liquid crystal device
JP2005189371A (en) * 2003-12-25 2005-07-14 Nikon Corp Gray scale mask, method for manufacturing optical device, method for manufacturing substrate and method for manufacturing gray scale mask
JP2006049721A (en) * 2004-08-06 2006-02-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Solid-state imaging device and its manufacturing method
JP2006323328A (en) * 2004-09-17 2006-11-30 Hitachi Maxell Ltd Microlens array, manufacturing method of microlens array and liquid crystal display mounted with the microlens array
JP2007304621A (en) * 2004-09-17 2007-11-22 Hitachi Maxell Ltd Method of manufacturing gray scale mask, method of manufacturing mother gray scale mask, method of manufacturing mother gray scale mask with lens and mother gray scale mask
JP2009008885A (en) * 2007-06-28 2009-01-15 Toppan Printing Co Ltd Density distribution mask
JP2009063777A (en) * 2007-09-05 2009-03-26 Sharp Corp Colored microlens array and manufacturing method, collar solid imaging element and manufacturing method, color display device and manufacturing method, and electronic information equipment
JP2009276717A (en) * 2008-05-19 2009-11-26 Toppan Printing Co Ltd Distributed density mask and method of manufacturing the same, and method of manufacturing microlens array
JP2010527029A (en) * 2007-05-11 2010-08-05 エルジーイノテック株式会社 Halftone mask having a plurality of semi-transmissive portions and manufacturing method thereof
JP2011008118A (en) * 2009-06-26 2011-01-13 Fuji Xerox Co Ltd Photomask and method for producing optical element
KR101171504B1 (en) 2009-05-26 2012-08-06 호야 가부시키가이샤 Multi-gradation photomask and method of manufacturing the same, and pattern transfer method

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005181827A (en) * 2003-12-22 2005-07-07 Seiko Epson Corp Exposure mask and its manufacturing method, and manufacturing method of liquid crystal device
JP4608882B2 (en) * 2003-12-22 2011-01-12 セイコーエプソン株式会社 Exposure mask, method for manufacturing the same, and method for manufacturing a liquid crystal device
JP2005189371A (en) * 2003-12-25 2005-07-14 Nikon Corp Gray scale mask, method for manufacturing optical device, method for manufacturing substrate and method for manufacturing gray scale mask
JP2006049721A (en) * 2004-08-06 2006-02-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Solid-state imaging device and its manufacturing method
US7847852B2 (en) 2004-08-06 2010-12-07 Panasonic Corporation Solid-state imaging device and manufacturing method of solid-state imaging device
JP2006323328A (en) * 2004-09-17 2006-11-30 Hitachi Maxell Ltd Microlens array, manufacturing method of microlens array and liquid crystal display mounted with the microlens array
JP2007304621A (en) * 2004-09-17 2007-11-22 Hitachi Maxell Ltd Method of manufacturing gray scale mask, method of manufacturing mother gray scale mask, method of manufacturing mother gray scale mask with lens and mother gray scale mask
JP2010527029A (en) * 2007-05-11 2010-08-05 エルジーイノテック株式会社 Halftone mask having a plurality of semi-transmissive portions and manufacturing method thereof
US8133641B2 (en) 2007-05-11 2012-03-13 Lg Innotek Co., Ltd. Half tone mask having multi-half permeation part and a method of manufacturing the same
JP2009008885A (en) * 2007-06-28 2009-01-15 Toppan Printing Co Ltd Density distribution mask
JP4576412B2 (en) * 2007-09-05 2010-11-10 シャープ株式会社 Manufacturing method of colored microlens array, color solid-state imaging device and manufacturing method thereof, manufacturing method of color display device, manufacturing method of electronic information device
JP2009063777A (en) * 2007-09-05 2009-03-26 Sharp Corp Colored microlens array and manufacturing method, collar solid imaging element and manufacturing method, color display device and manufacturing method, and electronic information equipment
JP2009276717A (en) * 2008-05-19 2009-11-26 Toppan Printing Co Ltd Distributed density mask and method of manufacturing the same, and method of manufacturing microlens array
KR101171504B1 (en) 2009-05-26 2012-08-06 호야 가부시키가이샤 Multi-gradation photomask and method of manufacturing the same, and pattern transfer method
TWI461837B (en) * 2009-05-26 2014-11-21 Hoya Corp Multi-gradation photomask and method of manufacturing the same, and pattern transfer method
JP2011008118A (en) * 2009-06-26 2011-01-13 Fuji Xerox Co Ltd Photomask and method for producing optical element

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6420073B1 (en) Fabricating optical elements using a photoresist formed from proximity printing of a gray level mask
JP6248296B2 (en) Optical element, optical element manufacturing method, and optical apparatus
US9568827B2 (en) Fabrication method for pattern-formed structure
US20060003240A1 (en) Methods for adjusting light intensity for photolithography and related systems
US6764794B2 (en) Photomask for focus monitoring
JP2002365784A (en) Multi-gradation mask, method of forming resist pattern and method of manufacturing optical element
JP4629473B2 (en) Manufacturing method of solid-state imaging device
JP2003057800A (en) Method and device for focus monitor, and manufacturing method of semiconductor
US7419271B2 (en) Manufacturing method for fine structure element, fine structure element manufactured by the method, spatial light modulator, and projector
JPH08313706A (en) Microlens array integrated with light-shielding part and its production
JP4091212B2 (en) Optical writing device
KR20210118868A (en) diffuser plate
KR100475083B1 (en) Photomask for forming small contact holes array, method for fabricating the same and method for using the same
JP4730712B2 (en) Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method
KR101022582B1 (en) Multi-gray scale photomask and patterning method using the same
US20060110683A1 (en) Process of improved grayscale lithography
JP4483145B2 (en) Etching method, optical element manufacturing method, and optical element
US20070229790A1 (en) Arrangement for the transfer of structural elements of a photomask onto a substrate and method therefor
KR100455384B1 (en) Wave guided alternating phase shift mask and fabrication method thereof
US7629090B2 (en) Reticle and method of manufacturing method the same
US7655384B2 (en) Methods for reducing spherical aberration effects in photolithography
JP2008089818A (en) Photomask and method for manufacturing silicon bench using same
JP2005275000A (en) Mask used for manufacturing optical element, and manufacturing method of optical element using the mask
JPH05288904A (en) Manufacture of optical component
KR100598252B1 (en) Exposure method for semiconductor

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20080805