JP2004046003A - Microstructure, method and apparatus for manufacturing microstructure - Google Patents
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Abstract
【課題】解像度の低下を抑え、良好な微細形状を形成することを可能とする微細構造体の製造方法を提供すること。
【解決手段】ガラス原盤50上のフォトレジスト膜52を露光する際に、1回目の露光では、レーザ光70の焦点位置をフォトレジスト膜52の表面近傍の浅い位置に設定し、露光パワーをノコギリ波状に変調しながら露光を行い、フォトレジスト膜52の表面側に感光領域72を形成する。2回目の露光では、レーザ光70の焦点位置をフォトレジスト膜52の深い位置に設定し、露光パワーをノコギリ波状に変調しながら露光を行い、フォトレジスト膜52の深部に感光領域74を形成する。2回の露光がなされたフォトレジスト膜52を現像することにより、フォトレジスト膜52に所望のパターン形状が形成される。
【選択図】 図4An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a fine structure capable of suppressing a decrease in resolution and forming a good fine shape.
When exposing a photoresist film on a glass master, in a first exposure, a focal position of a laser beam is set to a shallow position near a surface of the photoresist film, and an exposure power is set to a saw. Exposure is performed while modulating the waveform to form a photosensitive region 72 on the surface side of the photoresist film 52. In the second exposure, the focal position of the laser beam 70 is set to a deep position in the photoresist film 52, and exposure is performed while modulating the exposure power in a sawtooth waveform, thereby forming a photosensitive region 74 in the deep portion of the photoresist film 52. . By developing the photoresist film 52 that has been exposed twice, a desired pattern shape is formed on the photoresist film 52.
[Selection diagram] Fig. 4
Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、回折格子、マイクロレンズ、ホログラム、反射板等の微細構造体の製造方法とこの製造方法を適用して製造される微細構造体、及び微細構造体の製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
微細構造を加工する方法として、感光性材料を塗布した原盤(例えば、ガラス原盤)にレーザ光を照射して露光し、現像するフォトリソグラフィ法が知られている。例えば、特開2000−292934号公報には、原盤を回転させながらレーザ光のスポットを原盤の径方向に移動させ、レーザ光の強度を変調しながら原盤上のフォトレジスト膜を感光させて描画を行う方法が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の方法では、回折格子やマイクロレンズなどの微細構造を有する素子を形成する場合など、レーザ光のスポットの焦点深度に比べて、微細構造の凹凸が深いような場合には、焦点ボケによって露光時の解像度が大きく低下する。例えば、フォトレジスト膜の表面近傍にレーザ光を集光した場合には、フォトレジスト膜の深部において、解像度低下が大きくなる。このため、従来の方法では、回折格子等の素子の微細形状を良好に(すなわち、精度良く)形成することが難しかった。
【0004】
本発明は、このような点に着目して創作されたものであり、解像度の低下を抑え、良好な微細形状を形成することを可能とする微細構造体の製造方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の製造方法は、感光性材料膜をビーム光によって走査して露光潜像を形成する微細構造体の製造方法であって、感光性材料膜内の第1の深さ位置にビーム光を第1のパターンデータによって強度変調して集光し、該ビーム光によって感光性材料膜を走査してその露光軌跡によって感光性材料膜に第1の露光潜像を形成する第1の露光潜像形成工程と、感光性材料膜内の第2の深さ位置にビーム光を第2のパターンデータによって強度変調して集光し、該ビーム光によって感光性材料膜を走査してその露光軌跡によって感光性材料膜に第2の露光潜像を形成する第2の露光潜像形成工程と、を含む。
【0006】
従来の方法では、所望のパターン形状に対応する露光潜像を1回の露光によって形成していたので、感光性材料膜(フォトレジスト膜)の内部の全ての深さ位置にビーム光の焦点を合わせることができず、解像度が低下する部分が発生していた。例えば、ブレーズド回折格子(ノコギリ波形状の回折格子)のような形状においては、角部分の丸みが回折効率を低下させる原因となるが、従来の方法では、焦点ボケが生じることにより、ノコギリ波形状の上端及び下端の両方の角を鋭く形成することが困難であった。
【0007】
そこで、本発明の製造方法では、感光性材料膜内の複数の深さ位置に焦点を設定し、複数回の露光を行うようにしている。これにより、感光性材料膜内の深部と表面近傍のいずれにおいても、焦点ボケによる解像度の低下を極力抑えて解像度のバランスを保つことが可能となり、全体として良好な形状を形成することが可能となる。かかる製造方法は、特に、V溝形状、円錐形状、角錐形状、あるいは、ブレーズド回折格子やマイクロフレネルレンズアレイなどの斜面と頂点(頂角)を持つパターン形状を形成する場合において有効である。
【0008】
好ましくは、第1及び第2の露光潜像形成工程によって、第1の露光潜像と第2の露光潜像とを合成して第3の露光潜像を形成する。
【0009】
好ましくは、第3の露光潜像は、第1の深さ位置を第2の深さ位置よりも浅い位置に設定し、第1の露光潜像の軌跡の上に第2の露光潜像の軌跡が重ねられてなる。感光性材料膜として一般的なポジ型のフォトレジスト膜を用いた場合には、露光された部分の透明度が上がる性質がある。このため、ビーム光の焦点を浅い位置に設定した露光を先に行うようにし、被露光部分の透明度が上がった後に、焦点を深い位置に設定した露光を行うことにより、深部にビーム光が届きやすくなり、露光の精度を更に向上させることが可能となる。
【0010】
好ましくは、第3の露光潜像は、第1の露光潜像の軌跡の隙間に第2の露光潜像の軌跡を配置してなる。これにより、感光性材料膜に記録される潜像に照射軌跡(いわゆるトラック筋)が顕在化することを抑制することが可能となる。
【0011】
好ましくは、第1及び第2のパターンデータは1つの露光プロファイルデータを分担している。
【0012】
また、本発明の製造方法は、感光性材料膜をビーム光によって走査して露光潜像を形成する微細構造体の製造方法であって、感光性材料膜内の第1の深さ位置に第1のビーム光を第1のパターンデータによって強度変調して集光し、該ビーム光によって感光性材料膜を走査してその露光軌跡によって感光性材料膜に第1の露光潜像を形成する第1の露光潜像形成工程と、感光性材料膜内の第2の深さ位置に第2のビーム光を第2のパターンデータによって強度変調して集光し、該ビーム光によって感光性材料膜を走査してその露光軌跡によって感光性材料膜に第2の露光潜像を形成する第2の露光潜像形成工程と、を含む。
【0013】
このように、感光性材料膜内の複数の深さ位置に焦点を設定し、複数のビーム光によって露光を行うようにすることにより、感光性材料膜内の深部と表面近傍のいずれにおいても、焦点ボケによる解像度の低下を極力抑えて解像度のバランスを保つことが可能となり、全体として良好な形状を形成することが可能となる。かかる製造方法についても、特に、ブレーズド回折格子などの斜面と頂点(頂角)を持つパターン形状やこれに類似する形状を形成する場合において有効である。
【0014】
好ましくは、上述した第1及び第2の露光潜像形成工程を同時に行う。これにより、複数の深さ位置に対応する露光をまとめて行うことができるので、製造時間の短縮が可能となる。
【0015】
好ましくは、上述した第1及び第2の露光潜像形成工程によって、第1の露光潜像と第2の露光潜像とを合成して第3の露光潜像を形成する。
【0016】
好ましくは、第3の露光潜像は、第1の露光潜像の軌跡の上に第2の露光潜像の軌跡が重ねられてなる。これにより、露光の精度をより向上させることが可能となる。
【0017】
好ましくは、第3の露光潜像は、第1の露光潜像の軌跡の隙間に第2の露光潜像の軌跡を配置してなる。これにより、感光性材料膜に記録される潜像に照射軌跡が顕在化することを抑制することが可能となる。
【0018】
好ましくは、第1及び第2のパターンデータは1つの露光プロファイルデータを分担している。
【0019】
また、本発明の製造方法は、原盤上に塗布された感光性材料膜にビーム光を集光し、ビーム光をその光量を変調しながら走査して照射するスキャニング露光を複数回繰り返して所望のパターンを感光性材料膜に記録する露光工程と、パターンの記録された前記感光性材料膜を現像し、露光量に応じた深さのパターン形状を形成する現像工程と、を含み、露光工程において、感光性材料膜の深さ方向に沿ってそれぞれ異なる位置に複数の焦点位置を設定し、当該焦点位置のそれぞれに対応した露光を複数回のスキャニング露光によって行う。
【0020】
このように、感光性材料膜の深さ方向に複数の焦点位置を設定し、複数回の露光を行うことにより、感光性材料膜内の深部と表面近傍のいずれにおいても、焦点ボケによる解像度の低下を極力抑えて解像度のバランスを保つことが可能となり、全体として良好な形状を形成することが可能となる。かかる製造方法についても、特に、ブレーズド回折格子などの斜面と頂点(頂角)を持つパターン形状やこれに類似する形状を形成する場合において有効である。
【0021】
好ましくは、上記露光工程は、ビーム光の焦点位置を浅い位置に設定した露光を先に行い、ビーム光の焦点位置を深い位置に設定した露光を後に行う。これにより、露光の精度をより向上させることが可能となる。
【0022】
好ましくは、上記露光工程は、複数回のスキャニング露光のそれぞれ毎に、原盤の露光面内におけるビーム光の照射位置を該ビーム光のスキャニング方向に略直交する方向に相互にずらして露光を行う。これにより、感光性材料膜に記録される潜像に照射軌跡が顕在化することを抑制することが可能となる。
【0023】
また、本発明の製造方法は、原盤に塗布された感光性材料膜に複数のビーム光を集光し、これら複数のビーム光の光量をそれぞれ変調しながら走査して照射するスキャニング露光を行って、所望のパターンを感光性材料膜に記録する露光工程と、パターンの記録された原盤を現像し、露光量に応じた深さのパターン形状を形成する現像工程と、を含んでおり、上記露光工程において、感光性材料膜の深さ方向に沿ってそれぞれ異なる位置に複数の焦点位置を設定し、当該焦点位置のそれぞれに対応した露光を複数のビーム光のそれぞれによって行うようにしている。
【0024】
このように、感光性材料膜内の複数の深さ位置に焦点を設定し、複数のビーム光によって露光を行うようにすることにより、感光性材料膜内の深部と表面近傍のいずれにおいても、焦点ボケによる解像度の低下を極力抑えて解像度のバランスを保つことが可能となり、全体として良好な形状を形成することが可能となる。かかる製造方法についても、特に、ブレーズド回折格子などの斜面と頂点(頂角)を持つパターン形状やこれに類似する形状を形成する場合において有効である。
【0025】
好ましくは、上記露光工程において、原盤の露光面内における複数のビーム光のそれぞれの照射位置を複数のビーム光のスキャニング方向に略直交する方向に相互にずらして露光を行う。これにより、感光性材料膜に記録される潜像に照射軌跡が顕在化することを抑制することが可能となる。
【0026】
好ましくは、感光性材料膜の厚さ及びパターン形状の深さをビーム光の焦点深度よりも大きくする。これにより、焦点ボケによる解像度の低下を抑える効果をより確実に得ることが可能となる。
【0027】
また、本発明は、上述した製造方法のいずれかを用いて製造される微細構造体でもある。より具体的には、微細構造体は、少なくともブレーズド回折格子、マイクロフレネルレンズ、ホログラム、反射板のいずれかを含むことが望ましい。上述した製造方法を用いることにより、良好な微細形状を有する微細構造体を得ることが可能となる。
【0028】
また、本発明は、感光性材料膜をビーム光によって走査して露光潜像を形成する微細構造体の製造装置であって、パターンデータによって強度変調したビーム光を形成するビーム形成手段と、ビーム光を感光性材料膜内の所望の深さ位置に集光させる集光手段と、ビーム光を感光性材料膜上に相対的に走査させるビーム光走査手段と、を含んで構成されており、上記集光手段により、ビーム光を集光させる際の深さ位置を複数の異なる位置に設定し、ビーム光走査手段により、各深さ位置に対応してビーム光による走査を複数回行うことによって露光潜像を形成する。
【0029】
好ましくは、上記パターンデータは、第1の深さ位置に対応する第1のパターンデータと第2の深さ位置に対応する第2のパターンデータを含んでおり、第1のパターンデータを用いて強度変調したビーム光によって第1の深さ位置に対応する走査が行われ、次いで、第2のパターンを用いて強度変調したビーム光によって第2の深さ位置に対応する走査が行われる。
【0030】
また、本発明は、感光性材料膜をビーム光によって走査して露光潜像を形成する微細構造体の製造装置であって、第1のパターンデータによって強度変調した第1のビーム光を形成する第1のビーム形成手段と、第2のパターンデータによって強度変調した第2のビーム光を形成する第2のビーム形成手段と、第1及び第2のビーム光を感光性材料膜内の第1及び第2の深さ位置にそれぞれ集光させる集光手段と、第1及び第2のビーム光を感光性材料膜上に相対的に走査させるビーム光走査手段と、を含んで構成される。
【0031】
好ましくは、第1及び第2のパターンデータは1つの露光プロファイルデータを分担している。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0033】
(第1の実施形態)
図1及び図2は、第1の実施形態のレーザ描画装置(微細構造体の製造装置)の構成を示す図である。図1は、レーザ描画装置の構成を概略的に示す斜視図である。また、図2は、レーザ描画装置について、主に光学系に着目してその構成を示す平面図である。
【0034】
図1及び図2に示すレーザ描画装置100は、レーザ10、信号発生器11、音響光学変調器(AOM)12、2つのミラー14、16、対物レンズ18、テーブル20、スライダ22、ターンテーブル24、スピンドルモータ26を含んで構成されている。
【0035】
レーザ10は、レーザ光(ビーム光)を出射する。例えば、本実施形態では、レーザ10として波長λ=413nmのクリプトンガスレーザを用いる。
【0036】
信号発生器11は、音響光学変調器12の変調動作を制御する制御信号を出力する。音響光学変調器12は、信号発生器11から出力される制御信号に基づいて、レーザ10から出射したレーザ光の光量を変調する。
【0037】
ミラー14は、音響光学変調器12から出射するレーザ光を反射させ、ミラー16へ導く。ミラー16は、ミラー14から出射するレーザ光を反射させ、対物レンズ18に導く。
【0038】
対物レンズ18は、上下方向に自在に位置調整を行えるように設置されており、ミラー16から出射するレーザ光をターンテーブル24上に載置されたガラス原盤50上に集光するとともに、レーザ光の焦点深度を調整する。例えば、本実施形態では、この対物レンズ18として、開口数NA(Numerical Aperture)=0.9のものを用いている。
【0039】
テーブル(移動光学台)20は、音響光学変調器12、ミラー14、16、対物レンズ18が載置されており、スライダ22の上をターンテーブル24の径方向に沿って一定速度でゆっくりと移動する。
【0040】
ターンテーブル24は、ガラス原盤50を真空吸着によって固定して載置しており、スピンドルモータ26の駆動力を得て一定速度(例えば、450rpm)で回転する。ターンテーブル24に載置されているガラス原盤50の表面には、フォトレジスト膜52が形成されている。本実施形態では、屈折率n=1.6のフォトレジスト膜52が約5μmの厚さに形成されている。
【0041】
レーザ10から出射され、音響光学変調器12を通過して光量変調されたレーザ光は、2つのミラー14、16で反射し、対物レンズ18により、ターンテーブル24に載置されたガラス原盤50上に集光される。本実施形態では、レーザ10の波長λが413nm、対物レンズ18の開口数NAが0.9であるので、ガラス原盤50上の焦点のスポット直径は、1/e2径で0.82λ/NA≒0.38μmとなり、焦点深度は、n・λ/(NA)2≒0.82μmとなる。また、本実施形態のレーザ描画装置100は、対物レンズ18の位置を調整することにより、レーザ光の焦点位置をフォトレジスト膜52の深さ方向(厚さ方向)に調整することが可能となっている。
【0042】
ガラス原盤50上のフォトレジスト膜52は、音響光学変調器12によって光量が変調されたレーザ光により、スパイラル状にスキャニング露光され、レーザ光の光量に応じたパターンが潜像として記録される。このとき、トラックピッチは、スポット直径よりも小さい0.3μmであり、スキャニングにより全面露光が可能である。
【0043】
なお、上述したレーザ10、信号発生器11及び音響光学変調器12がビーム形成手段に、2つのミラー14、16及び対物レンズ18が集光手段に、テーブル20、スライダ22、ターンテーブル24及びスピンドルモータ26がビーム光走査手段にそれぞれ対応している。
【0044】
本実施形態のレーザ露光装置100はこのような構成を有しており、次に、このレーザ露光装置100を用いて、微細構造体を製造する場合の製造工程について詳細に説明する。以下の説明では、微細構造体の一例として、ブレーズド回折格子を採り上げ、その製造方法について説明する。
【0045】
図3は、微細構造体の製造に用いるスタンパ(薄板金型)の製造方法について説明する説明図である。
【0046】
まず、図3(a)に示すように、音響光学変調器12によって強度(露光パワー)が変調されたレーザ光をガラス原盤50上のフォトレジスト膜52に照射して露光を行う。これにより、レーザ光の光量に応じたパターンが潜像としてフォトレジスト膜52に記録される。本実施形態では、ノコギリ波状にレーザ光の光量を変調して露光を行うことにより、ブレーズド回折格子の形状に対応したパターンの潜像を記録している。
【0047】
次に、図3(b)に示すように、パターンの潜像が記録されたフォトレジスト膜52をガラス原盤50ごとアルカリ溶液中に浸して現像する。これにより、感光量に応じてフォトレジスト膜52の一部が除去され、所望のパターンがフォトレジスト膜52の表面に凹凸形状となって現れる。
【0048】
ここで、フォトレジスト膜52を露光する際の露光方法について、さらに詳細に説明する。図4は、露光方法について詳細に説明する説明図である。本実施形態では、レーザ光の焦点位置をフォトレジスト膜52の深さ方向に対して、浅い位置と深い位置の2つの位置に設定して2回の露光を行っている。
【0049】
具体的には、1回目の露光では、図4(a)に示すように、レーザ光70の焦点位置をフォトレジスト膜52の表面近傍の浅い位置(点線A参照)に設定し、第1のパターンデータに基づいて露光パワーをノコギリ波状に変調しながら露光を行う。これにより、図4(a)にハッチングを付して示すように、1回目の露光による感光領域(露光潜像)72がフォトレジスト膜52に形成される。
【0050】
2回目の露光では、図4(b)に示すように、レーザ光70の焦点位置をフォトレジスト膜52の表面から深い位置(点線B参照)に設定し、第2のパターンデータに基づいて露光パワーをノコギリ波状に変調しながら露光を行う。これにより、図4(b)にハッチングを付して示すように、2回目の露光による感光領域74がフォトレジスト膜52に形成される。このように、本実施形態では、第1及び第2のパターンデータによって1つの露光プロファイルデータを構成しており、これらのパターンデータに基づいて2回の露光を行っている。
【0051】
その後、パターンの潜像が記録されたフォトレジスト膜52を現像することにより、図4(c)に示すように、フォトレジスト膜52に所望のパターンを形成することができる。
【0052】
また、上述した図4に示した露光方法では、1回目の露光と2回目の露光において、露光パワーの変調方法を同様にしていたが、この露光パワーの変調方法を1回目と2回目で異ならせて露光を行うようにしてもよい。
【0053】
図5は、露光方法の他の例について詳細に説明する説明図である。この場合には、1回目の露光では、図5(a)に示すように、レーザ光70の焦点位置をフォトレジスト膜52の表面近傍の浅い位置(点線A参照)に設定し、露光パワーについては、一定値の区間と直線的に減少する区間を含む台形状の波形を繰り返すように変調して露光を行う。これにより、図5(a)にハッチングを付して示すように、1回目の露光による感光領域72aがフォトレジスト膜52に形成される。
【0054】
2回目の露光では、図5(b)に示すように、レーザ光70の焦点位置をフォトレジスト膜52の表面から深い位置(点線B参照)に設定し、露光パワーについては、直線的に減少する区間とパワーを“0”とする区間を含む波形を繰り返すようにして変調しながら露光を行う。これにより、図5(b)においてハッチングを付して示すように、2回目の露光による感光領域74aがフォトレジスト膜52に形成される。このようにして、パターンの潜像が記録されたフォトレジスト膜52を現像することにより、図5(c)に示すように、フォトレジスト膜52に所望のパターンを形成することができる。
【0055】
上述したようにして露光および現像工程を行うと、次に、図3(c)に示すように、無電解メッキ(NED)を行うことにより、フォトレジスト膜52の表面に導電膜54を形成する。例えば、本実施形態では、ニッケルからなる導電膜54を形成する。
【0056】
次に、図3(d)に示すように、導電膜54を電極にして電気鋳造(電鋳)を行い、導電膜54上にニッケルを板状に成長させることにより、ニッケルからなるスタンパ(転写型)56を形成する。このとき、板厚が300μm程度となるようにニッケルを成長させることにより、機械的強度の十分なスタンパ56を形成することができる。
【0057】
その後、図3(e)に示すように、スタンパ56をガラス原盤50から剥離することにより、フォトレジスト膜52の表面に形成された微細なパターンが転写されたスタンパ56が完成する。
【0058】
次に、上述した方法により製造したスタンパ56を用いて、微細構造体としてのブレーズド回折格子を製造する方法について説明する。
【0059】
図6は、微細構造体(本例ではブレーズド回折格子)の製造方法について説明する説明図である。まず、図6(a)に示すように、ガラス基板60上に、紫外線硬化樹脂を厚さ10μm程度に塗布して樹脂層62を形成する。次に、図6(b)に示すように、スタンパ56のパターン形成面を樹脂層62に向けて押し当てる。その後、図6(c)に示すように、スタンパ56を押し当てた状態で、ガラス基板60の裏面側から樹脂層62に対して紫外線(UV)を照射し、樹脂層62を硬化させる。
【0060】
次に、硬化した樹脂層62からスタンパ56を剥離する。これにより、図6(d)に示すように、ガラス基板60上に、ノコギリ波状の微細な凹凸のパターン(キノフォーム形状)が転写された樹脂層62を積層して構成されるブレーズド回折格子64が形成される。
【0061】
このように、第1の実施形態の製造方法では、フォトレジスト膜内の2つの深さ位置に焦点を設定し、各焦点に対応して2回の露光を行うようにしているので、フォトレジスト膜の深部と表面近傍のいずれにおいても、焦点ボケによる解像度の低下を極力抑えて解像度のバランスを保つことが可能となり、全体として良好な形状を形成することが可能となる。本実施形態の製造方法によってブレーズド回折格子を製造することにより、ノコギリ波形状のエッジ部分(頂角の部分)を鋭角に形成することが可能となり、回折効率の高いブレーズド回折格子を得ることが可能となる。
【0062】
ところで、上述した説明では、焦点位置を浅い位置に設定した1回目の露光と、焦点位置を深い位置に設定した2回目の露光において、ガラス原盤50の径方向については同じ位置にレーザ光を照射していたが、焦点位置に応じてレーザ光の照射位置をガラス原盤50の径方向(すなわち、レーザ光のスキャニング方向と略直交する方向)にずらして露光を行うと、更に好ましい。このレーザ光の照射位置をずらす手法は、換言すると、1回目の露光による露光潜像の軌跡の隙間に2回目の露光による露光潜像の軌跡を配置する、とも表現することができる。
【0063】
図7は、焦点位置に応じて照射位置をガラス原盤の径方向にずらして露光を行う場合の露光方法について説明する説明図である。図7(a)は、フォトレジスト膜52の一部の断面を斜視図により模式的に示しており、図7(b)は、フォトレジスト膜52のレーザ光70の進行方向と直交する面を断面図により示している。
【0064】
図7(a)において、矢印A1、A2は、焦点位置を浅い位置に設定して行う1回目の露光におけるレーザ光70の照射方向を示している。また、矢印B1、B2は、焦点位置を深い位置に設定して行う2回目の露光におけるレーザ光70の照射方向を示している。また、図7(b)においては、これらの矢印A1、A2、B1、B2を後ろ側から見た様子が示されている。このように、1回目と2回目の露光の際に照射位置をずらして露光を行い、1回目の露光による露光潜像と2回目の露光による露光潜像とが部分的に重なるようにすることにより、フォトレジスト膜52に記録される潜像に照射軌跡(いわゆるトラック筋)が顕在化することを抑制することが可能となる。
【0065】
(第2の実施形態)
図8及び図9は、第2の実施形態のレーザ描画装置の構成を示す図である。図8は、レーザ描画装置の構成を概略的に示す斜視図である。また、図9は、レーザ描画装置について、主に光学系に着目してその構成を示す平面図である。
【0066】
図8及び図9に示す第2の実施形態のレーザ描画装置100aは、基本的に上述した第1の実施形態のレーザ描画装置100と同様な構成を有している。図8及び図9においては、第1の実施形態のレーザ描画装置100と共通する構成要素については、同符号を付して詳細な説明を省略する。
【0067】
レーザ描画装置100aは、レーザ10、信号発生器11a、2つの音響光学変調器(AOM)12a、12b、ビームスプリッタ13、3つのミラー14a、14b、16、焦点位置調整用レンズ15a及び1/2波長板15bを含む光学ユニット15、偏光ビームスプリッタ17、対物レンズ18、テーブル20、スライダ22、ターンテーブル24、スピンドルモータ26を含んで構成されている。
【0068】
信号発生器11aは、2つの音響光学変調器12a及び12bのそれぞれの変調動作を制御する制御信号を出力する。
【0069】
音響光学変調器12aは、信号発生器11aから出力される制御信号に基づいて、レーザ10から出射し、ビームスプリッタ13を通過して入射したレーザ光の光量を変調する。
【0070】
音響光学変調器12bは、信号発生器11aから出力される制御信号に基づいて、レーザ10から出射し、ビームスプリッタ13及びミラー14bを通過して入射するレーザ光の光量を変調する。
【0071】
ビームスプリッタ13は、レーザ10から出射するレーザ光を2本に分離し、一方のレーザ光(以後、これを「レーザ光L1」と称する。)については進行方向を変更することなく通過させ、他方のレーザ光(以後、これを「レーザ光L2」と称する。)についてはその進行方向をほぼ90度変更する。
【0072】
ミラー14aは、音響光学変調器12aから出射するレーザ光L1を反射させ、偏光ビームスプリッタ17へ導く。また、ミラー14bは、ビームスプリッタ13から出射するレーザ光L2を反射させ、音響光学変調器12bへ導く。
【0073】
焦点位置調整用レンズ15aは、音響光学変調器12bから出射するレーザ光の焦点位置を調整し、レーザ光をわずかに拡散する光として出射する。1/2波長板15bは、焦点位置調整用レンズ15aから出射するレーザ光の偏光面を回転させる。
【0074】
偏光ビームスプリッタ17は、ミラー14aから出射するレーザ光と1/2波長板17bから入射するレーザ光を合成し、ミラー16へ向けて出射する。ミラー16は、偏光ビームスプリッタ17から出射するレーザ光を反射させ、対物レンズ18に導く。
【0075】
対物レンズ18は、ミラー16から出射するレーザ光をターンテーブル24上に載置されたガラス原盤50上に集光する。このとき、焦点調整用レンズ15aを通過させた一方のレーザ光L2はわずかに拡散する光となっているため、ガラス原盤50上に集光される各レーザ光L1、L2の焦点位置を互いにずらすことができる。また、焦点調整用レンズ15aの曲率を変えることにより、焦点位置の調整が可能となる。
【0076】
なお、上述したレーザ10、信号発生器11a、音響光学変調器12a及びビームスプリッタ13が第1のビーム形成手段に、レーザ10、信号発生器11a、音響光学変調器12b、ビームスプリッタ13及びミラー14bが第2のビーム形成手段に、ミラー14a、16、焦点位置調整レンズ15a、1/2波長板15b、偏光ビームスプリッタ17及び対物レンズ18が集光手段に、テーブル20、スライダ22、ターンテーブル24及びスピンドルモータ26がビーム光走査手段にそれぞれ対応している。
【0077】
第2の実施形態のレーザ描画装置100aはこのような構成を有しており、次に、このレーザ描画装置100aを用いて、微細構造体を製造する場合の製造工程について説明する。
【0078】
レーザ描画装置100aでは、各レーザ光L1、L2の焦点位置を互いに独立に調整することができるため、例えば、レーザ光L1の焦点位置をフォトレジスト膜52の深さ方向に対して浅い位置に設定し(図4(a)又は図5(a)参照)、レーザ光L2の焦点位置をフォトレジスト膜52の深さ方向に対して深い位置に設定する(図4(b)又は図5(b)参照)ことにより、2回の露光をほぼ同時に行うことができる。これにより、露光に要する時間を大幅に短縮することが可能となる。
【0079】
なお、第2の実施形態においても、焦点位置に応じて、1回目と2回目の露光時にレーザ光の照射位置をずらして露光を行うことも可能である。この場合には、レーザ描画装置100aの光学系の配置を変更し、上述したレーザ光L1とレーザ光L2のガラス原盤50上での照射位置がガラス原盤50の径方向にずらして集光させるようにすればよい。
【0080】
(変形例など)
本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した各実施形態では、微細構造体の1つであるブレーズド回折格子を製造する方法について説明していたが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、図10に示すようなマイクロフレネルレンズ、あるいはホログラム、反射体、その他V溝形状、円錐形状、角錐形状などの微細形状を有する各種の微細構造体を製造する場合についても適用することが可能である。
【0081】
また、上述した第1の実施形態では、焦点位置を浅い位置と深い位置の2カ所に設定して2回の露光を行っていたが、焦点位置を2カ所以上の複数位置に設定し、複数回の露光を行うようにしてもよい。同様に、第2の実施形態では、焦点位置を浅い位置と深い位置の2カ所に設定して2つのレーザ光による露光を行っていたが、焦点位置を2カ所以上の複数位置に設定し、2以上の複数のレーザ光による露光を行うようにしてもよい。また、露光時の露光パワーの変調方法についても、上述した実施形態において説明したものに限定されるものではなく、形成対象とする微細構造体の形状に応じて適宜設定することが可能である。
【0082】
また、上述した各実施形態では、ガラス原盤を回転させながら、ガラス原盤の径方向にレーザの照射位置を移動させて露光を行っていたが、ガラス原盤を固定し、レーザの照射位置を2次元的に移動させて露光を行う、いわゆるXYテーブル式のレーザ描画装置を用いた場合であっても、本発明を適用することが可能である。
【0083】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、感光性材料膜内に複数の深さ位置を設定し、複数回の露光が行われるので、感光性材料膜内の深部と表面近傍のいずれにおいても、焦点ボケによる解像度の低下を極力抑えて解像度のバランスを保つことが可能となり、全体として良好な形状を形成することが可能となる。
【0084】
また、本発明によれば、感光性材料膜内に複数の深さ位置を設定し、複数のビーム光によって露光が行われるので、感光性材料膜内の深部と表面近傍のいずれにおいても、焦点ボケによる解像度の低下を極力抑えて解像度のバランスを保つことが可能となり、全体として良好な形状を形成することが可能となる。
【0085】
かかる製造方法は、特に、V溝形状、円錐形状、角錐形状、あるいは、ブレーズド回折格子やマイクロフレネルレンズアレイなどの斜面と頂点(頂角)を持つパターン形状を精度よく形成する場合において有効であり、良好な微細形状を有する微細構造体を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態のレーザ描画装置の構成を示す図である。
【図2】第1の実施形態のレーザ描画装置の構成を示す図である。
【図3】微細構造体の製造に用いるスタンパの製造方法について説明する説明図である。
【図4】露光方法について詳細に説明する説明図である。
【図5】露光方法の他の例について詳細に説明する説明図である。
【図6】微細構造体の製造方法について説明する説明図である。
【図7】焦点位置に応じて照射位置をガラス原盤の径方向にずらして露光を行う場合の露光方法について説明する説明図である。
【図8】第2の実施形態のレーザ描画装置の構成を示す図である。
【図9】第2の実施形態のレーザ描画装置の構成を示す図である。
【図10】マイクロフレネルレンズの例を示す図である。
【符号の説明】
10 レーザ
11 信号発生器
12 音響光学変調器(AOM)
14、16 ミラー
18 対物レンズ
20 テーブル
22 スライダ
24 ターンテーブル
26 スピンドルモータ
50 ガラス原盤
52 フォトレジスト膜
54 導電膜
56 スタンパ
60 ガラス基板
62 樹脂層
64 ブレーズド回折格子[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a method for manufacturing a microstructure such as a diffraction grating, a microlens, a hologram, and a reflector, a microstructure manufactured by applying the manufacturing method, and an apparatus for manufacturing a microstructure.
[0002]
[Prior art]
As a method for processing a fine structure, a photolithography method is known in which a master (eg, a glass master) coated with a photosensitive material is irradiated with laser light, exposed, and developed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-292934 discloses that a spot of a laser beam is moved in a radial direction of a master while rotating the master, and a photoresist film on the master is exposed while modulating the intensity of the laser light to perform drawing. A method of doing so is disclosed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional method as described above, for example, when an element having a fine structure such as a diffraction grating or a micro lens is formed, compared with the depth of focus of the spot of the laser beam, when the unevenness of the fine structure is deep, The resolution at the time of exposure is greatly reduced due to defocus. For example, when laser light is focused on the vicinity of the surface of the photoresist film, the reduction in resolution becomes large in the deep part of the photoresist film. For this reason, it has been difficult for the conventional method to form a fine shape of an element such as a diffraction grating satisfactorily (that is, accurately).
[0004]
The present invention has been created by focusing on such a point, and it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a fine structure capable of suppressing a decrease in resolution and forming a good fine shape. I do.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a manufacturing method of the present invention is a method for manufacturing a fine structure in which a photosensitive material film is scanned with a light beam to form an exposure latent image, wherein a first structure in the photosensitive material film is formed. The light beam is intensity-modulated and focused by the first pattern data at the depth position, and the photosensitive material film is scanned by the light beam, and the first exposure latent image is formed on the photosensitive material film by the exposure trajectory. A first exposure latent image forming step of forming, and a light beam at a second depth position in the photosensitive material film is intensity-modulated by the second pattern data and condensed, and the light beam is condensed by the light beam. And a second exposure latent image forming step of forming a second exposure latent image on the photosensitive material film according to the exposure trajectory.
[0006]
In the conventional method, since the exposure latent image corresponding to the desired pattern shape is formed by one exposure, the focal point of the light beam is focused at all the depth positions inside the photosensitive material film (photoresist film). Unable to match, there was a portion where the resolution was reduced. For example, in a shape such as a blazed diffraction grating (a sawtooth-shaped diffraction grating), the roundness of the corners causes a reduction in diffraction efficiency. It was difficult to form both the upper and lower corners sharply.
[0007]
Therefore, in the manufacturing method of the present invention, the focus is set at a plurality of depth positions in the photosensitive material film, and the exposure is performed a plurality of times. As a result, in both the deep part and the vicinity of the surface in the photosensitive material film, it is possible to keep the resolution balance by minimizing the reduction in resolution due to defocus and to form a good shape as a whole. Become. Such a manufacturing method is particularly effective when forming a V-groove shape, a conical shape, a pyramid shape, or a pattern shape having a slope and a vertex (vertex) such as a blazed diffraction grating or a micro Fresnel lens array.
[0008]
Preferably, in the first and second exposure latent image forming steps, the first exposure latent image and the second exposure latent image are combined to form a third exposure latent image.
[0009]
Preferably, the third exposure latent image sets the first depth position at a position shallower than the second depth position, and places the second exposure latent image on the locus of the first exposure latent image. The tracks are superimposed. When a general positive type photoresist film is used as the photosensitive material film, there is a property that the transparency of the exposed portion is increased. For this reason, the light beam should be exposed at a deep position by performing the exposure with the focal point set at a shallow position first, and then performing the exposure with the focus set at a deep position after the transparency of the portion to be exposed increases. This makes it possible to further improve the exposure accuracy.
[0010]
Preferably, the third exposure latent image has a trajectory of the second exposure latent image arranged in a gap between the trajectories of the first exposure latent image. This makes it possible to suppress the irradiation locus (so-called track streak) from appearing in the latent image recorded on the photosensitive material film.
[0011]
Preferably, the first and second pattern data share one exposure profile data.
[0012]
Further, the manufacturing method of the present invention is a method for manufacturing a fine structure in which a photosensitive material film is scanned with a beam light to form an exposure latent image, wherein a first depth position in the photosensitive material film is located at a first depth position. The first light beam is intensity-modulated by the first pattern data and condensed, and the light beam scans the photosensitive material film to form a first exposure latent image on the photosensitive material film based on the exposure trajectory. (1) forming an exposure latent image, and intensifying and condensing a second light beam at a second depth position in the photosensitive material film with second pattern data, and condensing the second light beam with the light beam; And a second exposure latent image forming step of forming a second exposure latent image on the photosensitive material film according to the exposure trajectory.
[0013]
In this way, by setting the focus at a plurality of depth positions in the photosensitive material film and performing exposure with a plurality of light beams, both in the deep part and near the surface in the photosensitive material film, Degradation of resolution due to defocusing can be suppressed as much as possible, and the balance of resolution can be maintained, so that a favorable shape as a whole can be formed. This manufacturing method is also effective particularly when a pattern shape having a slope and an apex (vertex angle) such as a blazed diffraction grating or a similar shape is formed.
[0014]
Preferably, the first and second exposure latent image forming steps described above are performed simultaneously. This makes it possible to collectively perform exposure corresponding to a plurality of depth positions, so that the manufacturing time can be reduced.
[0015]
Preferably, in the first and second exposure latent image forming steps described above, the first exposure latent image and the second exposure latent image are combined to form a third exposure latent image.
[0016]
Preferably, the third exposure latent image has a trajectory of the second exposure latent image superimposed on a trajectory of the first exposure latent image. This makes it possible to further improve the exposure accuracy.
[0017]
Preferably, the third exposure latent image has a trajectory of the second exposure latent image arranged in a gap between the trajectories of the first exposure latent image. This makes it possible to prevent the irradiation trajectory from appearing in the latent image recorded on the photosensitive material film.
[0018]
Preferably, the first and second pattern data share one exposure profile data.
[0019]
Further, the manufacturing method of the present invention is a method in which the beam exposure is condensed on the photosensitive material film applied on the master, and the scanning exposure in which the beam is scanned and irradiated while modulating the amount of light is repeated a plurality of times to obtain a desired beam. An exposure step of recording a pattern on a photosensitive material film, and a developing step of developing the photosensitive material film on which the pattern is recorded and forming a pattern shape having a depth corresponding to the exposure amount, Then, a plurality of focal positions are set at different positions along the depth direction of the photosensitive material film, and exposure corresponding to each of the focal positions is performed by a plurality of scanning exposures.
[0020]
In this manner, by setting a plurality of focal positions in the depth direction of the photosensitive material film and performing a plurality of exposures, the resolution due to the defocusing can be increased both in the deep portion of the photosensitive material film and near the surface. It is possible to keep the resolution balance by minimizing the decrease, and it is possible to form a good shape as a whole. This manufacturing method is also effective particularly when a pattern shape having a slope and an apex (vertex angle) such as a blazed diffraction grating or a similar shape is formed.
[0021]
Preferably, in the exposing step, the exposure in which the focal position of the light beam is set to a shallow position is performed first, and the exposure in which the focal position of the light beam is set to a deep position is performed later. This makes it possible to further improve the exposure accuracy.
[0022]
Preferably, in the exposure step, the exposure is performed by shifting the irradiation position of the light beam on the exposure surface of the master in a direction substantially orthogonal to the scanning direction of the light beam for each of the plurality of scanning exposures. This makes it possible to prevent the irradiation trajectory from appearing in the latent image recorded on the photosensitive material film.
[0023]
Further, in the manufacturing method of the present invention, a plurality of light beams are condensed on a photosensitive material film applied to a master, and scanning exposure is performed in which scanning and irradiation are performed while modulating the light amounts of the plurality of light beams, respectively. An exposure step of recording a desired pattern on the photosensitive material film, and a development step of developing a master on which the pattern is recorded and forming a pattern shape having a depth corresponding to the amount of exposure. In the process, a plurality of focal positions are set at different positions along the depth direction of the photosensitive material film, and exposure corresponding to each of the focal positions is performed by each of the plurality of light beams.
[0024]
In this way, by setting the focus at a plurality of depth positions in the photosensitive material film and performing exposure with a plurality of light beams, both in the deep part and near the surface in the photosensitive material film, Degradation of resolution due to defocusing can be suppressed as much as possible, and the balance of resolution can be maintained, so that a favorable shape as a whole can be formed. This manufacturing method is also effective particularly when a pattern shape having a slope and an apex (vertex angle) such as a blazed diffraction grating or a similar shape is formed.
[0025]
Preferably, in the exposing step, the exposure is performed by mutually shifting the irradiation positions of the plurality of light beams in the exposure surface of the master in a direction substantially orthogonal to the scanning direction of the plurality of light beams. This makes it possible to prevent the irradiation trajectory from appearing in the latent image recorded on the photosensitive material film.
[0026]
Preferably, the thickness of the photosensitive material film and the depth of the pattern shape are made larger than the focal depth of the light beam. This makes it possible to more reliably obtain the effect of suppressing the reduction in resolution due to defocus.
[0027]
The present invention is also a microstructure manufactured using any of the above-described manufacturing methods. More specifically, the microstructure desirably includes at least one of a blazed diffraction grating, a micro Fresnel lens, a hologram, and a reflector. By using the above-described manufacturing method, a fine structure having a favorable fine shape can be obtained.
[0028]
The present invention is also directed to an apparatus for manufacturing a microstructure for forming an exposure latent image by scanning a photosensitive material film with a beam light, comprising: a beam forming means for forming a beam light intensity-modulated by pattern data; Condensing means for condensing light at a desired depth position in the photosensitive material film, and a light beam scanning means for relatively scanning the light beam on the photosensitive material film, comprising: By setting the depth position at the time of condensing the light beam to a plurality of different positions by the light condensing means, and performing the scanning by the light beam a plurality of times corresponding to each depth position by the light beam scanning means. An exposure latent image is formed.
[0029]
Preferably, the pattern data includes first pattern data corresponding to a first depth position and second pattern data corresponding to a second depth position, and using the first pattern data. The scanning corresponding to the first depth position is performed by the intensity-modulated light beam, and then the scanning corresponding to the second depth position is performed by the intensity-modulated light beam using the second pattern.
[0030]
Further, the present invention is an apparatus for manufacturing a fine structure for forming an exposure latent image by scanning a photosensitive material film with a light beam, and forms a first light beam intensity-modulated by first pattern data. A first beam forming unit, a second beam forming unit that forms a second beam light intensity-modulated by the second pattern data, and a first beam forming unit that converts the first and second light beams into first light in the photosensitive material film. And a light beam condensing means for converging light to the second depth position, and a light beam scanning means for relatively scanning the first and second light beams on the photosensitive material film.
[0031]
Preferably, the first and second pattern data share one exposure profile data.
[0032]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0033]
(1st Embodiment)
FIG. 1 and FIG. 2 are views showing a configuration of a laser writing apparatus (a microstructure manufacturing apparatus) according to the first embodiment. FIG. 1 is a perspective view schematically showing a configuration of a laser drawing apparatus. FIG. 2 is a plan view showing the configuration of the laser drawing apparatus, focusing mainly on the optical system.
[0034]
1 and 2 includes a
[0035]
The
[0036]
The
[0037]
The
[0038]
The
[0039]
The table (moving optical table) 20 has the acousto-
[0040]
The
[0041]
The laser light emitted from the
[0042]
The
[0043]
The
[0044]
The
[0045]
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a method for manufacturing a stamper (a thin metal mold) used for manufacturing a microstructure.
[0046]
First, as shown in FIG. 3A, exposure is performed by irradiating the
[0047]
Next, as shown in FIG. 3B, the
[0048]
Here, the exposure method for exposing the
[0049]
Specifically, in the first exposure, as shown in FIG. 4A, the focal position of the
[0050]
In the second exposure, as shown in FIG. 4B, the focal position of the
[0051]
Thereafter, by developing the
[0052]
Further, in the above-described exposure method shown in FIG. 4, the exposure power modulation method is the same in the first exposure and the second exposure, but if the exposure power modulation method is different between the first exposure and the second exposure. Exposure may be performed.
[0053]
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining another example of the exposure method in detail. In this case, in the first exposure, as shown in FIG. 5A, the focal position of the
[0054]
In the second exposure, as shown in FIG. 5B, the focal position of the
[0055]
After performing the exposure and development steps as described above, a
[0056]
Next, as shown in FIG. 3D, electroforming (electroforming) is performed using the
[0057]
Thereafter, as shown in FIG. 3E, the
[0058]
Next, a method of manufacturing a blazed diffraction grating as a fine structure using the
[0059]
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a method for manufacturing a microstructure (blazed diffraction grating in this example). First, as shown in FIG. 6A, a UV curable resin is applied to a thickness of about 10 μm on a
[0060]
Next, the
[0061]
As described above, in the manufacturing method according to the first embodiment, the focus is set at two depth positions in the photoresist film, and the exposure is performed twice corresponding to each focus. In both the deep part of the film and the vicinity of the surface, it is possible to keep the resolution balance by minimizing the reduction in resolution due to defocusing, and to form a good shape as a whole. By manufacturing a blazed diffraction grating by the manufacturing method of the present embodiment, it is possible to form an edge portion (vertical angle portion) of a sawtooth waveform at an acute angle, and to obtain a blazed diffraction grating having high diffraction efficiency. It becomes.
[0062]
By the way, in the above description, in the first exposure in which the focal position is set to a shallow position and in the second exposure in which the focal position is set to a deep position, the same position in the radial direction of the
[0063]
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining an exposure method in the case where exposure is performed by shifting the irradiation position in the radial direction of the glass master according to the focal position. FIG. 7A is a perspective view schematically illustrating a cross section of a part of the
[0064]
In FIG. 7A, arrows A1 and A2 indicate the irradiation direction of the
[0065]
(Second embodiment)
FIG. 8 and FIG. 9 are diagrams illustrating the configuration of the laser writing apparatus according to the second embodiment. FIG. 8 is a perspective view schematically showing the configuration of the laser drawing apparatus. FIG. 9 is a plan view showing the configuration of the laser drawing apparatus, focusing mainly on the optical system.
[0066]
The laser writing apparatus 100a according to the second embodiment shown in FIGS. 8 and 9 has basically the same configuration as the
[0067]
The laser drawing apparatus 100a includes a
[0068]
The signal generator 11a outputs a control signal for controlling the modulation operation of each of the two acousto-
[0069]
The acousto-optic modulator 12a modulates the amount of laser light emitted from the
[0070]
The acousto-
[0071]
The
[0072]
The mirror 14a reflects the laser beam L1 emitted from the acousto-optic modulator 12a and guides the laser beam L1 to the
[0073]
The focal position adjusting lens 15a adjusts the focal position of the laser light emitted from the acousto-
[0074]
The
[0075]
The
[0076]
The
[0077]
The laser writing apparatus 100a of the second embodiment has such a configuration. Next, a description will be given of a manufacturing process when manufacturing a microstructure using the laser writing apparatus 100a.
[0078]
In the laser drawing apparatus 100a, since the focal positions of the laser beams L1 and L2 can be adjusted independently of each other, for example, the focal position of the laser beam L1 is set to a position shallow with respect to the depth direction of the
[0079]
In the second embodiment, it is also possible to perform the exposure by shifting the irradiation position of the laser beam at the time of the first and second exposures according to the focal position. In this case, the arrangement of the optical system of the laser drawing apparatus 100a is changed so that the irradiation positions of the laser light L1 and the laser light L2 on the
[0080]
(Modifications, etc.)
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made within the scope of the present invention. For example, in each of the above-described embodiments, a method of manufacturing a blazed diffraction grating, which is one of the microstructures, has been described. However, the scope of the present invention is not limited to this, and is illustrated in FIG. The present invention can also be applied to the case of manufacturing such a micro Fresnel lens, or a hologram, a reflector, or other various fine structures having a fine shape such as a V-groove shape, a conical shape, or a pyramid shape.
[0081]
Further, in the above-described first embodiment, the focus position is set at two positions, that is, a shallow position and a deep position, and the exposure is performed twice. However, the focus position is set at two or more positions and a plurality of positions are set. The exposure may be performed twice. Similarly, in the second embodiment, the focus position is set at two positions, that is, a shallow position and a deep position, and exposure is performed using two laser beams. However, the focus position is set at two or more positions. Exposure with two or more laser beams may be performed. Also, the method of modulating the exposure power at the time of exposure is not limited to the method described in the above embodiment, and can be appropriately set according to the shape of the microstructure to be formed.
[0082]
Further, in each of the embodiments described above, the laser irradiation position is moved in the radial direction of the glass master while the glass master is rotated, and the exposure is performed. However, the glass master is fixed and the laser irradiation position is two-dimensionally adjusted. The present invention can be applied to a case where a so-called XY table type laser drawing apparatus that performs exposure while moving the object is used.
[0083]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a plurality of depth positions are set in the photosensitive material film, and the exposure is performed a plurality of times. In addition, it is possible to keep the balance of the resolution while minimizing the reduction of the resolution due to the defocus, and to form a good shape as a whole.
[0084]
Further, according to the present invention, since a plurality of depth positions are set in the photosensitive material film and exposure is performed by a plurality of light beams, the focal point can be set in any of the deep portion and the vicinity of the surface in the photosensitive material film. It is possible to maintain the balance of resolution while minimizing the reduction in resolution due to blurring, and to form a good shape as a whole.
[0085]
Such a manufacturing method is particularly effective when a V-groove shape, a conical shape, a pyramid shape, or a pattern shape having a slope and an apex (vertex), such as a blazed diffraction grating or a micro Fresnel lens array, is accurately formed. It is possible to provide a fine structure having a good fine shape.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a laser writing apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a laser writing apparatus according to the first embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a method of manufacturing a stamper used for manufacturing a microstructure.
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining an exposure method in detail;
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining another example of the exposure method in detail.
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a method for manufacturing a fine structure.
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an exposure method when performing exposure while shifting the irradiation position in the radial direction of the glass master according to the focal position.
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of a laser writing apparatus according to a second embodiment.
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a laser writing apparatus according to a second embodiment.
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a micro Fresnel lens.
[Explanation of symbols]
10 Laser
11 signal generator
12 Acoustic-optic modulator (AOM)
14, 16 mirror
18 Objective lens
20 tables
22 Slider
24 Turntable
26 Spindle motor
50 glass master
52 Photoresist film
54 conductive film
56 Stamper
60 glass substrate
62 resin layer
64 blazed diffraction grating
Claims (23)
前記感光性材料膜内の第1の深さ位置に前記ビーム光を第1のパターンデータによって強度変調して集光し、該ビーム光によって前記感光性材料膜を走査してその露光軌跡によって前記感光性材料膜に第1の露光潜像を形成する第1の露光潜像形成工程と、
前記感光性材料膜内の第2の深さ位置に前記ビーム光を第2のパターンデータによって強度変調して集光し、該ビーム光によって前記感光性材料膜を走査してその露光軌跡によって前記感光性材料膜に第2の露光潜像を形成する第2の露光潜像形成工程と、
を含む、微細構造体の製造方法。A method for manufacturing a fine structure for forming an exposure latent image by scanning a photosensitive material film with a beam light,
The light beam is intensity-modulated and condensed at a first depth position in the photosensitive material film by first pattern data, and the light beam is scanned on the photosensitive material film to scan the photosensitive material film according to the exposure locus. A first exposure latent image forming step of forming a first exposure latent image on the photosensitive material film;
The light beam is intensity-modulated by a second pattern data and condensed at a second depth position in the photosensitive material film, the light beam is scanned on the photosensitive material film, and the exposure locus is used. A second exposure latent image forming step of forming a second exposure latent image on the photosensitive material film;
A method for producing a microstructure, comprising:
前記感光性材料膜内の第1の深さ位置に第1のビーム光を第1のパターンデータによって強度変調して集光し、該ビーム光によって前記感光性材料膜を走査してその露光軌跡によって前記感光性材料膜に第1の露光潜像を形成する第1の露光潜像形成工程と、
前記感光性材料膜内の第2の深さ位置に第2のビーム光を第2のパターンデータによって強度変調して集光し、該ビーム光によって前記感光性材料膜を走査してその露光軌跡によって前記感光性材料膜に第2の露光潜像を形成する第2の露光潜像形成工程と、
を含む、微細構造体の製造方法。A method for manufacturing a fine structure for forming an exposure latent image by scanning a photosensitive material film with a beam light,
A first light beam is intensity-modulated and condensed by first pattern data at a first depth position in the photosensitive material film, and the photosensitive material film is scanned by the light beam to expose the light beam. A first exposure latent image forming step of forming a first exposure latent image on the photosensitive material film by
A second light beam is intensity-modulated by a second pattern data and condensed at a second depth position in the photosensitive material film, and the photosensitive material film is scanned with the light beam to expose the light beam. A second exposure latent image forming step of forming a second exposure latent image on the photosensitive material film by
A method for producing a microstructure, comprising:
前記パターンの記録された前記感光性材料膜を現像し、露光量に応じた深さのパターン形状を形成する現像工程と、を含み、
前記露光工程は、前記感光性材料膜の深さ方向に沿ってそれぞれ異なる位置に複数の焦点位置を設定し、当該焦点位置のそれぞれに対応した露光を複数回の前記スキャニング露光によって行う、微細構造体の製造方法。Focusing the beam light on the photosensitive material film coated on the master, scanning the beam light while modulating the light amount and repeating the scanning exposure for irradiation a plurality of times to form a desired pattern on the photosensitive material film An exposure step for recording;
Developing the photosensitive material film on which the pattern is recorded, and a developing step of forming a pattern shape having a depth corresponding to the exposure amount,
The exposing step sets a plurality of focal positions at different positions along the depth direction of the photosensitive material film, and performs exposure corresponding to each of the focal positions by the scanning exposure a plurality of times, the fine structure How to make the body.
前記パターンの記録された前記原盤を現像し、露光量に応じた深さのパターン形状を形成する現像工程と、を含み、
前記露光工程は、前記感光性材料膜の深さ方向に沿ってそれぞれ異なる位置に複数の焦点位置を設定し、当該焦点位置のそれぞれに対応した露光を複数の前記ビーム光のそれぞれによって行う、微細構造体の製造方法。A plurality of light beams are condensed on the photosensitive material film applied to the master, and scanning exposure is performed by scanning and irradiating while modulating the light amounts of the plurality of light beams, thereby forming a desired pattern on the photosensitive material. An exposure step of recording on the film;
Developing the master on which the pattern is recorded, and a developing step of forming a pattern shape having a depth corresponding to the exposure amount,
The exposing step sets a plurality of focal positions at different positions along the depth direction of the photosensitive material film, and performs exposure corresponding to each of the focal positions by each of the plurality of light beams. The method of manufacturing the structure.
パターンデータによって強度変調したビーム光を形成するビーム形成手段と、前記ビーム光を前記感光性材料膜内の所望の深さ位置に集光させる集光手段と、
前記ビーム光を前記感光性材料膜上に相対的に走査させるビーム光走査手段と、を含み、
前記集光手段により前記ビーム光を集光させる際の前記深さ位置を複数の異なる位置に設定し、前記ビーム光走査手段により、各深さ位置に対応して前記ビーム光による走査を複数回行うことによって前記露光潜像を形成する、微細構造体の製造装置。An apparatus for manufacturing a fine structure that scans a photosensitive material film with a light beam to form an exposure latent image,
Beam forming means for forming a light beam intensity-modulated by pattern data, and a light condensing means for condensing the light beam at a desired depth position in the photosensitive material film,
Light beam scanning means for relatively scanning the light beam on the photosensitive material film,
The depth position when condensing the light beam by the light condensing means is set to a plurality of different positions, and the light beam scanning means scans the light beam a plurality of times corresponding to each depth position. An apparatus for manufacturing a microstructure, wherein the apparatus forms the exposure latent image by performing the method.
前記第1のパターンデータを用いて強度変調したビーム光によって前記第1の深さ位置に対応する走査を行い、次いで、前記第2のパターンを用いて強度変調したビーム光によって前記第2の深さ位置に対応する走査を行う、請求項20に記載の微細構造体の製造装置。The pattern data includes first pattern data corresponding to a first depth position and second pattern data corresponding to a second depth position,
A scan corresponding to the first depth position is performed by the light beam intensity-modulated using the first pattern data, and then the second depth is scanned by the light beam intensity-modulated using the second pattern. 21. The apparatus for manufacturing a microstructure according to claim 20, wherein scanning corresponding to the position is performed.
第1のパターンデータによって強度変調した第1のビーム光を形成する第1のビーム形成手段と、
第2のパターンデータによって強度変調した第2のビーム光を形成する第2のビーム形成手段と、
前記第1及び第2のビーム光を前記感光性材料膜内の第1及び第2の深さ位置にそれぞれ集光させる集光手段と、
前記第1及び第2のビーム光を前記感光性材料膜上に相対的に走査させるビーム光走査手段と、
を含む微細構造体の製造装置。An apparatus for manufacturing a fine structure that scans a photosensitive material film with a light beam to form an exposure latent image,
First beam forming means for forming a first light beam intensity-modulated by the first pattern data;
Second beam forming means for forming a second light beam intensity-modulated by the second pattern data;
Focusing means for focusing the first and second light beams at first and second depth positions in the photosensitive material film, respectively;
Light beam scanning means for relatively scanning the first and second light beams on the photosensitive material film;
A manufacturing apparatus for a microstructure including:
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