JP2004325989A - 微細形状作成方法、レジストパターン形状設計方法、レジストパターン形状設計装置、レジストパターン形状設計用プログラム、レジストパターン形状設計用記憶媒体、レジストパターン及び微細形状パターン - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エッチング条件を設定する条件設定過程(S1)と、設定されたエッチング条件でテストパターンをエッチングしそのテストパターンの形状変化を測定する形状変化測定過程(S2)と、測定されたテストパターンの形状変化に基づき形状変化パラメータを抽出する抽出過程(S3)と、抽出された形状変化パラメータに従いフォトレジストパターン形状を設計する設計過程(S4)とを含み、フォトレジストパターン形状を予めエッチング時の変形分を取り込んだ形状に変形させておくように設計することで、エッチング後の形状で設計値通りの形状を作成することが可能となり、エッチング中に選択比を変化させるような複雑な操作が不要になるようにした。
【選択図】 図3
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロマシン、マイクロレンズ等の3次元の微細形状を作成するための微細形状作成方法、そのプロセスに用いられるレジストパターン形状設計方法、レジストパターン形状設計装置、レジストパターン形状設計用プログラム及びレジストパターン形状設計用記憶媒体に関する。本発明は、さらに、このようなレジストパターン形状設計方法や微細形状作成方法を用いて作成されるレジストパターン及び微細形状パターンに関する。
【0002】
【従来の技術】
ガラス基板やシリコン基板上に3次元的な微細形状を作成する方法として、対象とする基板上に樹脂材料であるフォトレジストで型を作成し、異方性ドライエッチングにより基板に転写する方法が検討されている。例えば、特許文献1によれば、マスクを数μm程度の領域に分割し、個々の領域毎に対応する3次元形状の高さに合わせた露光量が得られるように透過率を設定したフォトマスクを用いて、フォトレジストパターンを作成し、イオンミリングによって基板に転写するようにしている。即ち、作成したいレンズを微小な複数の領域に分割し、各々の領域におけるレンズの厚さに応じて、フォトマスクに透過率の分布(この特許文献1の場合は各々の微小領域の開口率を変化させている)を与え、露光されたレジストの残膜厚を所望の形状になるようにしている。また、非特許文献1によれば、マスクパターンを配置する方法として、パターン番号とレジスト深さの関係を示すグラフを使って、目標とするレジスト形状に合わせたマスクパターンを配置する方法が述べられている。
【0003】
また、特許文献2によれば、開口している領域の形状が異なる複数のマスクを、同一の場所に複数回に分けて露光することで、3次元形状を持つレジストパターンを作成し、異方性ドライエッチングで基板に転写するようにしている。
【0004】
さらに、特許文献3によれば、マイクロレンズ形状を作成する際に、リフロー法でレジストパターンを作成し、選択比を変化させながらエッチングすることで基板に転写されるレンズ形状を調整するようにしている。
【0005】
【特許文献1】
特表平8−504515号公報
【特許文献2】
特開平8−21908号公報
【特許文献3】
特開2002−321941公報
【非特許文献1】
“Development of the dispersive microlens”(Pure Appl. Opt.3(1994)97−101)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献1,2や非特許文献1に示されるこれらの方法では、レジストパターン形状を下地基板に転写する際の形状変化については特に触れていない。これらの特許文献や非特許文献で例示されているイオンミリングや異方性ドライエッチングなどのプロセスでは、レジストと下地基板とが必ずしも同じ速度で削られていくとは限らず、材料の成分や組合せ、使用するエッチングガスなどのエッチング条件によって速度に違いが生じる。さらに、そのエッチング速度の違いはプロセス中に必ずしも一定とは限らない。特に、10μm以上の高さを持つような比較的大型のマイクロレンズをエッチングするような場合は、エッチング時間が数10分にわたる場合があるため、エッチング装置自体の加熱や、チャンバー内に発生する堆積物により、レジストと下地基板のエッチング速度比が変化していく場合がある。また、異方性ドライエッチングの進む方向は基板面に対して垂直方向だけとは限らない。等方的にエッチングしている成分や、基板表面に堆積する成分の発生によるエッチング速度の低下により、エッチングの進みやすい方向は変化している。これらの理由により、異方性ドライエッチングでレジストパターンを基板に転写する際、目的とする3次元の微細形状に対して誤差の少ない形状を得るのは困難である。
【0007】
また、特許文献3の場合、レジストパターン自体の形状が目的の形状からずれてしまっている場合に対して、エッチング中に形状を補正して目的の形状を得ようとするものである。この方法はエッチング中の形状変化を補正する場合にも応用できる可能性がある。しかしながら、この方法においては特定の形状を持つパターンは補正できても、同時に幾つかの形状を形成する場合には対応できない。例えば、曲率半径の異なる複数のマイクロレンズや、凸面と凹面が混在するような場合は、全ての形状を同時に設計値に合わせることは困難である。
【0008】
本発明の目的は、3次元の微細形状が形成されたフォトレジストパターンをドライエッチングにより下地基板に転写するプロセスにおいて、目的とする様々な3次元の微細形状を精度よく作成できるようにすることである。
【0009】
より具体的には、ドライエッチングによってレジストパターンを基板に転写する際の形状変化を効果的に補正できる微細形状作成方法を提供することを目的とする。
【0010】
特に、選択比による形状変化を効果的に補正できる微細形状作成方法を提供することを目的とする。
【0011】
また、レンズ形状パターンの曲率半径を高精度に作成できる微細形状作成方法を提供することを目的とする。
【0012】
また、様々な3次元の微細形状を高精度に作成できる微細形状作成方法を提供することを目的とする。
【0013】
さらには、球面以外の複雑なエッチング時の形状変化でも高い精度で補正できる微細形状作成方法を提供することを目的とする。
【0014】
また、本発明は、上記微細形状作成方法への適用が効果的なレジストパターンを提供できるレジストパターン形状設計方法、装置、プログラムないしは記憶媒体を得ることを目的とする。
【0015】
また、本発明は、ドライエッチングにより正確に目的の3次元の微細形状が得られるレジストパターンを提供することを目的とする。
【0016】
また、本発明は、高い形状精度を持つ様々な微細光学部品やMEMS(マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム)部品を精度よく提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、3次元の微細形状が形成されたフォトレジストパターンをドライエッチングにより下地基板に転写して目的の3次元の微細形状を作成する微細形状作成方法において、エッチング条件を設定する条件設定過程と、設定されたエッチング条件でテストパターンをエッチングしそのテストパターンの形状変化を測定する形状変化測定過程と、測定されたテストパターンの形状変化に基づき形状変化パラメータを抽出する抽出過程と、抽出された形状変化パラメータに従いフォトレジストパターン形状を設計する設計過程と、を含む。
【0018】
従って、フォトレジストパターン形状を予めエッチング時の変形分を取り込んだ形状に変形させておくように設計することで、エッチング後の形状で設計値通りの形状を作成することが可能となり、エッチング中に選択比を変化させるような複雑な操作が不要になる。また、一定の条件でエッチングが行えるので、エッチングプロセスのばらつきの影響を受けにくくなり、目的の3次元の微細形状に様々な形状が含まれる場合にも対応できる。
【0019】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の微細形状作成方法において、前記設計過程では、エッチング時の基板とフォトレジストとのエッチングレートの比率がnの場合、フォトレジストパターンの高さを目的の3次元の微細形状の1/n倍にしておく。
【0020】
従って、選択比(エッチング時の基板とフォトレジストとのエッチングレートの比率)の変化による高さ変化をフォトレジストパターンの形状で補正しているので、高さ方向の精度が必要な3次元の微細形状を高い精度で作成することが可能となる。即ち、エッチング時の変形には、選択比の変動と等方的な成分による変形があるが、選択比nの変動については、様々な高さのテストパターンをエッチングして、エッチング前後の高さ変動を測定することで選択比nを取得し、その選択比nに応じて、レジストパターンを1/n倍に変形させておけばよく、この方法は、曲率半径の大きなレンズパターン等に特に有効となる。
【0021】
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の微細形状作成方法において、前記設計過程では、エッチング時のフォトレジストパターンの高さhrに対するエッチング後パターンの高さheが、he=F(hr)で示される変化をする場合、関数Fの逆関数hr=A(he)を求め、当該逆関数Aを用いて、目的の3次元の微細形状の高さを変換した形状をフォトレジストパターン形状とする。
【0022】
従って、選択比(エッチング時の基板とフォトレジストとのエッチングレートの比率)の変化による高さ変化をフォトレジストパターンの形状で補正しているので、高さ方向の精度が必要な3次元の微細形状を高い精度で作成することが可能となる。即ち、エッチング時の変形には、選択比の変動と等方的な成分による変形があるが、選択比の変動については、様々な高さのテストパターンをエッチングして、エッチング前後の高さ変動を測定してhe=F(hr)なる関数を取得し、その逆関数hr=A(he)に応じて、レジストパターンを変形させておけばよく、この方法は、曲率半径の大きなレンズパターン等に特に有効となる。
【0023】
請求項4記載の発明は、請求項1,2又は3記載の微細形状作成方法において、前記設計過程では、目的の3次元の微細形状が曲率半径rの球面又はシリンドリカルレンズである場合、曲率半径rに対して一定の値を増減した値をフォトレジストパターンの曲率半径とする。
【0024】
従って、目的の3次元の微細形状が曲率半径rの球面又はシリンドリカルレンズである場合、そのレンズ形状パターンの曲率半径をフォトレジストパターンの形状(曲率半径)で補正しているので、曲率半径の精度が必要な3次元の微細形状を高い精度で作成できる。即ち、球面やシリンドリカル面の作成においては、様々な曲率半径を含むテスト用のフォトレジストパターンをエッチングして、曲率半径の変化量を予め測定し、その曲率半径の変化分を補正(曲率半径rに対して一定の値を加算又は減算)したレジストパターンを作成しておけばよいものとなる。
【0025】
請求項5記載の発明は、請求項1,2,3又は4記載の微細形状作成方法において、前記設計過程では、目的の3次元の微細形状が曲率半径rの球面又はシリンドリカルレンズである場合、曲率半径rに対して一定の値を乗算した値をフォトレジストパターンの曲率半径とする。
【0026】
従って、目的の3次元の微細形状が曲率半径rの球面又はシリンドリカルレンズである場合、そのレンズ形状パターンの曲率半径をフォトレジストパターンの形状(曲率半径)で補正しているので、曲率半径の精度が必要な3次元の微細形状を高い精度で作成できる。即ち、球面やシリンドリカル面の作成においては、様々な曲率半径を含むテスト用のフォトレジストパターンをエッチングして、曲率半径の変化量を予め測定し、その曲率半径の変化分を補正したレジストパターンを作成しておけばよいものとなる。
【0027】
また、選択比の変化や曲率半径の変化を組合せてフォトレジストパターンの形状で補正することにより、様々な高さや曲率半径を含む3次元の微細形状を高い精度で作成することができる。
【0028】
請求項6記載の発明は、請求項1,2,3,4又は5記載の微細形状作成方法において、設計されたフォトレジストパターンの露光にグレイスケールマスクを用いる。
【0029】
従って、グレイスケールマスクを利用してフォトレジストパターンを作成しているので、球面以外の複雑なエッチング時の形状変化でも高い精度で補正することができる。即ち、レジストパターンの作成には、リフロー法、グレイスケールマスクを用いる方法などが利用できるが、特にグレイスケールマスクを利用する場合には、任意の相対的な高さを指定した上で、様々な曲率半径を持つレンズを同一面に作成可能で、凹面も作成することができ、曲率半径が小さい場合には特に有効である。
【0030】
請求項1ないし5記載の発明の作用は、請求項7ないし11記載のレジストパターン設計方法、請求項12ないし16記載のレジストパターン設計装置、請求項17記載のレジストパターン設計用プログラムないしは請求項18記載のレジストパターン設計用記憶媒体によって設計されたレジストパターンを用いることによっても奏することができる。
【0031】
請求項19記載の発明のレジストパターンは、請求項7ないし11の何れか一記載のフォトマスク設計方法によって予めエッチング時の変形分を取り込んだ形状に変形させて設計されている。
【0032】
従って、エッチング時の変形分が予め考慮された形状になっているので、エッチング時に形状補正のために対策が不要になり、エッチングが容易になる。
【0033】
請求項20記載の発明の微細形状パターンは、請求項1ないし6の何れか一記載の微細形状作成方法によって作成されている。
【0034】
従って、請求項1ないし6の何れか一記載の微細形状作成方法によって作成されることにより、高い形状精度を持つ3次元の微細形状パターンであり、マイクロレンズやMEMSの高性能化に有効となる。
【0035】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態は、レジストパターン設計装置への適用例を示し、このレジストパターン設計装置は、具体的にはレジストパターン設計処理を実行させるためのレジストパターン設計用プログラム或いは当該レジストパターン設計用プログラムを記憶したレジストパターン設計用記憶媒体を備えたコンピュータである。このようなレジストパターン設計装置は、そのようなレジストパターン設計用プログラムに基づく各種の処理を実行することで、レジストパターン設計方法をも実行することになる。また、本実施の形態は、このようなレジストパターン設計方法を含む微細形状作成方法への適用例でもある。
【0036】
[ハードウエア構成]
図1はレジストパターン設計装置のブロック図である。レジストパターン設計装置としてのコンピュータは、各種演算処理を実行して各部を集中的に制御するCPU1を備え、このCPU1に固定データを格納するROM2と可変データを格納するRAM3とがバス接続された構成を基本とし、更に、CPU1にキーボードやマウス等の入力装置4とハードディスク5とがバス接続されて構成されている。ハードディスク5には、オペレーティングシステム(OS)、処理プログラム(レジストパターン設計用プログラム)の他、後述するようなエッチング前後の高さ変化や曲率半径変化、或いは、これらの組合せに関する補正データが格納される。この意味で、ハードディスク5は、レジストパターン設計用プログラムを記憶するレジストパターン設計用記憶媒体として機能する。そして、ハードディスク5に格納されているデータの内の一部は、レジストパターンの設計処理が実行されるに際し、RAM3に移されて処理の高速化が図られる。
【0037】
ここで、本実施の形態のレジストパターン設計装置によって設計されるレジストパターンは、マイクロレンズ等の3次元の微細形状パターンの作成に利用される。即ち、3次元の微細形状が形成されたフォトレジストパターンをドライエッチングにより下地基板に転写して目的の3次元の微細形状を作成するプロセスで当該レジストパターン設計装置は利用される。
【0038】
図2は図1に示した当該レジストパターン形状設計装置の機能ブロック図である。設計データはデータ入力機能を通してレジスト形状補正装置に入力される。入力された設計データは補正機能によってエッチング時の変形を考慮したレジスト形状に変換される。補正機能は後述するような、エッチング前後の高さ変化や曲率半径変化、それの組合せに関する補正データを参照し設計データの補正を行う。補正されたデータはデータ出力機能を通して出力される。入力データとしては、x,y,z座標で指定した3次元的な形状データや、曲率半径と高さなどで指定したレンズ形状の設計値を利用する。出力されるデータ形式として、フォトマスクの設計データを利用すれば、フォトマスクの作成も効率的に行えるようになる。このような機能は、レジストパターン設計用プログラムを利用することで容易に実現できる。
【0039】
[レジストパターン設計処理概要]
本実施の形態では、図1又は図2に例示するようなレジストパターン設計装置を用いて微細形状作成用のレジストパターンを設計するが、その概要を説明すると次の通りである。基本的に、本実施の形態では、レジストパターンの形状を予めエッチング時の変形分を取り込んだ形状に変形させておくことで、エッチング後の形状で設計値通りの形状を作成できるようにした点を特徴とする。このようなエッチング時の変形には、選択比(基板のエッチレート/フォトレジストのエッチレート)の変動と等方的な成分による変形がある。このような選択比の変動については、様々な高さのテストパターンをエッチングして、エッチング前後の高さ変動を測定し、その変動量に応じて、フォトレジストパターンを変形させておけばよい。この方法は、曲率半径の大きいレンズパターンの場合に有効である。また、球面やシリンドリカル面の作成においては、様々な曲率半径を含むテスト用のフォトレジストパターンをエッチングして、曲率半径の変化量を予め測定し、その曲率半径の変化分を補正したフォトレジストパターンを作成しておく。曲率半径の評価方法としては、曲率半径の絶対値の差を利用したり、エッチング前後の曲率半径の変化倍率を利用したりすることができる。これらはエッチングされる基板やレジストの材質、エッチングに用いるガスなどで使い分ければよい。また、フォトレジストパターンの作成には、リフロー法、グレイスケールマスクを用いた方法などが利用できるが、特にグレイスケールマスクを利用すれば、任意の相対的な高さを指定した上で、様々な曲率半径を持つレンズを同一面に作成可能で、凹面も作成することができる。この方法は曲率半径が小さい場合に有効である。
【0040】
このような概要に従うレジストパターンの設計方法ないしは3次元の微細形状パターンの作成方法の処理例を以下に説明する。
【0041】
[レジストパターン設計処理〜微細形状パターン作成処理の詳細…その1]
微細形状パターン作成処理中のレジストパターン設計処理は、ハードディスク5に格納されているレジストパターン設計用プログラムに従いCPU1がROM2に格納された固定データやRAM3をワークエリアとして用いながら各種演算処理を実行することにより行なわれる。このようなレジストパターン設計用プログラムに従い実行される処理の流れを図3のフローチャートに基づいて説明する。
【0042】
まず、作成したい3次元の微細形状の高さや基板、フォトレジストの材質、塗布可能なフォトレジストの厚さに合わせて、フォトリソ条件及びエッチング条件を決定する(ステップS1;条件設定過程、条件設定手段、条件設定機能)。この段階では、エッチング後の微細形状の高さが確保できるように、エッチング時のガス流量比、チャンバー内の圧力、基板バイアス等のパラメータを決めておく。
【0043】
次に、決定したエッチング条件でモニタパターン(テストパターン)をエッチングしそのモニタパターンのエッチング前後の形状変化を測定する(ステップS2;形状変化測定過程、形状変化測定手段、形状変化測定機能)。図4に、様々な高さを含むフォトレジストのモニタパターンのエッチング前後での高さhr,heの変化の例を示した。この例では、基板にネオセラム(日本電気硝子製)、エッチングガスとしてC4F8を用い、基板とレジストとのエッチレートの比率(選択比)が1に近くなるように条件を設定している。選択比が一定であれば、図4中に細線で示すように一定の傾きの直線になるはずであるが、実際は図4中に太線で示すような曲線になっている。即ち、図4に示すように、選択比は必ずしも一定になるわけではなく、エッチング中に変化している場合がある。
【0044】
次に、測定結果に基づいて、形状変化を補正するための形状変化パラメータを抽出する(ステップS3;抽出過程、抽出手段、抽出機能)。本実施の形態では、図4に示したデータに基づいてエッチング後パターンの高さheに対するエッチング前のレジストパターンの高さhrを計算するための近似式he=A(hr)を最小自乗法により求めた。これは、エッチング時のフォトレジストパターンの高さhrに対するエッチング後パターンの高さheが、図4のように、he=F(hr)で示される変化をする場合、関数Fの逆関数hr=A(he)として求められる。このように求められた逆関数A(hr)の例を図5に示す。
【0045】
続いて、これらの測定結果に基づき抽出された形状変化パラメータに従い目標の3次元の微細形状に対するフォトレジストパターンの設計を行う(ステップS4;設計過程、設計手段、設計機能)。この際、選択比nが一定の場合であれば、目的の微細形状の高さを選択比で割れば(=1/n)、フォトレジストパターンの高さに関する設計値となる。本実施の形態では、前述の逆関数A(hr)に従って、目的の微細形状の高さに変換している。図6に目的の3次元の微細形状としてマイクロ凸レンズに適用した場合の選択比補正後の形状例を示す。このマイクロ凸レンズの設計値は曲率半径532μm、高さ4.3μmであるが、フォトレジストパターン形状としては、曲率半径614.9μm、高さ4.6μmが必要になる。
【0046】
このようにしてレジストパターン形状の設計が終了した後は、出力される設計されたレジストパターン形状に合わせて、フォトリソ条件の修正及びフォトマスクの作成を行う(ステップS5)。本実施の形態の場合では、選択比の変動を考慮したレジストパターン形状の設計値がほぼ球面形状であるため、リフロー法でレジストパターンを作成することが可能である。その場合は、レンズの直径に合わせた遮光部分を持つマスクを作成し、必要なレジストパターンの高さに合わせてレジスト膜厚を変更すればよい。
【0047】
ここに、レジストパターン形状の設計の結果、球面からのずれが大きい場合や、凹面、元の設計値が非球面の場合などは、リフロー法では対応できないが、このような場合は、透過率分布により露光量を調整することで3次元の微細形状を持ったレジストパターン形状を作成できるグレイスケールマスクを用いればよい。後は、作成したフォトマスクを用い、修正設定したフォトリソ条件に従ってレジストパターンを作成し(ステップS6)、設定したエッチング条件に従ってエッチングを行うことにより(ステップS7)、目的の3次元の微細形状が得られる(ステップS8)。
【0048】
このようなステップS1〜S4の設計方法を経て作成したレジストパターンはエッチング時の形状変化を予め含んでいるので、エッチング条件の調整による形状の補正が不要であり、エッチングプロセス(ステップS7)を容易にすることができる。
【0049】
また、このようなステップS1〜S8を経て作成された微細形状パターンは、高い形状精度を持っているので、マイクロレンズ等の微細光学部品やMEMSの性能を向上させるのに有効である。
【0050】
[レジストパターン設計処理〜微細形状パターン作成処理の詳細…その2]
レジストパターン設計処理例の他例をその2として説明する。ここでは、形状変化パラメータとして球面レンズの曲率半径変化を利用する場合について説明する。図7は様々な曲率半径の凸レンズを含むテストパターンをエッチングした際の曲率半径の変化の様子を示している。このときの基板は石英、エッチングガスにCF4とC4F8を混合したものを用い、ほぼ選択比が1になるように流量比を調整した。エッチング深さは6μmである。エッチング前後の曲率半径の差をみると、エッチング後の曲率半径に対して、ほぼ1次関数的に変化しているのが判る。また、エッチング前後の比率で見ると、曲率半径120μm付近までは1.07程度でほぼ一定であるが、120μm以下の曲率半径では減少していることが判る。このような曲率半径の変化は、前述のその1で示した選択比の変化によっても生じるが、異方性ドライエッチングが、完全に異方性を保ってエッチングが進むわけではなく、等方的なエッチング成分もある程度含まれていることや、エッチング時の生成物の中に基板表面やレジスト面に堆積してしまうものがあるということが原因である。このような現象による形状変化は特に曲率半径の小さなレンズの場合に影響が大きい。
【0051】
そこで、ここではステップS4のレジストパターン形状設計時には、図7に示したようなグラフ又は測定値から求めた近似式を利用して、レジストパターンの曲率半径を決定する。図7に示すような例では、曲率半径が120μm以上の場合は曲率半径の比率、120μm以下のものが含まれるような場合は曲率半径の差が利用しやすい。具体的には、目的の3次元の微細形状が曲率半径rの球面又はシリンドリカルレンズである場合、曲率半径rに対して一定の値を増減した値(一定の値を加算し、又は、一定の値を減算する)、或いは、一定の値を乗算した値をフォトレジストパターンの曲率半径として決定すればよい。このような設計方法で補正を行って設計されたレジストパターンをエッチングすることにより、様々な曲率半径のレンズが混在するような場合でも、設計値に対して誤差の少ない微細形状パターンを作成することができる。また、曲率半径の小さいレンズパターンでも高い精度で作成することができる。
【0052】
[レジストパターン設計処理〜微細形状パターン作成処理の詳細…その3]
レジストパターン設計処理例の他例をその3として説明する。この処理例その3は、前述のその1とその2とを組合せたものである。
【0053】
図8に石英基板上に作成した様々な曲率のレンズパターンをエッチングした際のエッチング前後の曲率半径の差を示す。本実施の形態ではレジストパターン形状の段階での曲率半径を評価する際に、レジストパターン形状に対して、エッチング前後での高さ変動分を補正している。従って、図8はエッチレート(選択比)の変動分を取り除いた後の曲率半径の変動を示していることとなる。図8に示したように、本実施の形態のエッチング条件では、曲率半径の変化がどの曲率半径のパターンでもほぼ一定になっている。さらに、図9にはエッチング量を変化させた場合の曲率半径の差を示している。ここで示されている曲率半径の差は評価を行った様々な曲率半径のレンズで得られた値の平均値である。図9より曲率半径の差はエッチング量に対してほぼ比例していることが判る。
【0054】
従って、このエッチング条件においては、エッチレートの変動分と曲率半径の変動を分けることにより、曲率半径の変化量を曲率半径に依らない一定の値とすることができるので、レジストパターンの設計を容易にすることができる。また、曲率半径の変化量が、エッチング量にほぼ比例して変化しているので、エッチング前後の形状変化を評価した場合と異なるエッチング量にした場合についても、容易にレジスト形状の補正を行うことができる。このように、エッチング条件によっては、前述のその1とその2の形状変化パラメータを組合せることで、より補正が容易になる。
【0055】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、フォトレジストパターン形状を予めエッチング時の変形分を取り込んだ形状に変形させておくように設計することにより、エッチング後の形状で設計通りの形状を作成することが可能となり、エッチング中に選択比を変化させるような複雑な操作を不要にすることができ、かつ、一定の条件でエッチングが行えるので、エッチングプロセスのばらつきの影響を受けにくく、様々な形状が含まれる場合にも容易に対応することができる。
【0056】
請求項2又は3記載の発明によれば、選択比の変化による高さ変化をレジストパターン形状の設計で補正するようにしているので、高さ方向の精度が必要な3次元微細形状を高い精度に作成することができる。
【0057】
請求項4又は5記載の発明によれば、レンズ形状パターンの曲率半径をレジストパターンの設計で補正するようにしているので、曲率半径の精度が必要な3次元微細形状を高い精度で作成することができる。また、これらの組合せによる請求項3ないし5記載の発明によれば、選択比の変化や曲率半径の変化をレジストパターンの形状の設計で補正するようにしているので、様々な高さや曲率半径を含む3次元微細形状を高い精度で作成することができる。
【0058】
請求項6記載の発明によれば、グレイスケールマスクを利用してレジストパターンを作成するようにしたので、球面以外の複雑なエッチング時の形状変化でも高い精度で適正に補正することができる。
【0059】
請求項7,12,17又は18記載の発明によれば、エッチング時の変形を考慮した形状のレジストパターンを設計することができる。
【0060】
請求項8,9,13又は14記載の発明によれば、特にエッチング時の選択比の変化による高さ方向の変化に対して、精度の高い形状のレジストパターンを設計することができる。
【0061】
請求項10,11,15又は16記載の発明によれば、特にレンズ形状のパターンにおけるエッチング時の曲率半径の変化に対して、高い精度で補正されたレジストパターンを設計することができる。これらの組合せによる請求項9ないし11,13ないし15記載の発明によれば、様々な3次元微細形状に対して、エッチング時の形状変化が効果的に補正されたレジストパターンを設計することができる。
【0062】
請求項19記載の発明によれば、エッチング時の変形分が予め考慮されたレジストパターン形状に設計されているので、エッチング時に形状補正のために対策が不要になり、エッチング工程を容易化することができる。
【0063】
請求項20記載の発明によれば、高い形状精度を持つ3次元微細形状であり、マイクロレンズやMEMSの高性能化に有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示すレジストパターン設計装置のブロック図である。
【図2】その機能構成例を示す機能ブロック図である。
【図3】レジストパターン設計方法並びに微細形状作成方法の処理過程を示す概略フローチャートである。
【図4】モニタパターンの高さ変動の様子を示す特性図である。
【図5】その逆関数例を示す特性図である。
【図6】その1の処理例の場合の選択比補正後のレンズ形状例を示す特性図である。
【図7】その2の処理例の場合のレンズ曲率半径の変化の様子を示す特性図である。
【図8】その3の処理例の場合のレンズ曲率半径の変化の様子を示す特性図である。
【図9】エッチング量による曲率半径差の変化の様子を示す特性図である。
Claims (20)
- 3次元の微細形状が形成されたフォトレジストパターンをドライエッチングにより下地基板に転写して目的の3次元の微細形状を作成する微細形状作成方法において、
エッチング条件を設定する条件設定過程と、
設定されたエッチング条件でテストパターンをエッチングしそのテストパターンの形状変化を測定する形状変化測定過程と、
測定されたテストパターンの形状変化に基づき形状変化パラメータを抽出する抽出過程と、
抽出された形状変化パラメータに従いフォトレジストパターン形状を設計する設計過程と、
を含むことを特徴とする微細形状作成方法。 - 前記設計過程では、エッチング時の基板とフォトレジストとのエッチングレートの比率がnの場合、フォトレジストパターンの高さを目的の3次元の微細形状の1/n倍にしておくことを特徴とする請求項1記載の微細形状作成方法。
- 前記設計過程では、エッチング時のフォトレジストパターンの高さhrに対するエッチング後パターンの高さheが、he=F(hr)で示される変化をする場合、関数Fの逆関数hr=A(he)を求め、当該逆関数Aを用いて、目的の3次元の微細形状の高さを変換した形状をフォトレジストパターン形状とすることを特徴とする請求項1又は2記載の微細形状作成方法。
- 前記設計過程では、目的の3次元の微細形状が曲率半径rの球面又はシリンドリカルレンズである場合、曲率半径rに対して一定の値を増減した値をフォトレジストパターンの曲率半径とすることを特徴とする請求項1,2又は3記載の微細形状作成方法。
- 前記設計過程では、目的の3次元の微細形状が曲率半径rの球面又はシリンドリカルレンズである場合、曲率半径rに対して一定の値を乗算した値をフォトレジストパターンの曲率半径とすることを特徴とする請求項1,2,3又は4記載の微細形状作成方法。
- 設計されたフォトレジストパターンの露光にグレイスケールマスクを用いることを特徴とする請求項1,2,3,4又は5記載の微細形状作成方法。
- 3次元の微細形状が形成されたフォトレジストパターンをドライエッチングにより下地基板に転写して目的の3次元の微細形状を作成するプロセスで用いられるレジストパターン設計方法において、
エッチング条件を設定する条件設定過程と、
設定されたエッチング条件でテストパターンをエッチングしそのテストパターンの形状変化を測定する形状変化測定過程と、
測定されたテストパターンの形状変化に基づき形状変化パラメータを抽出する抽出過程と、
抽出された形状変化パラメータに従いフォトレジストパターン形状を設計する設計過程と、
を備えることを特徴とするレジストパターン設計方法。 - 前記設計過程では、エッチング時の基板とフォトレジストとのエッチングレートの比率がnの場合、フォトレジストパターンの高さを目的の3次元の微細形状の1/n倍にしておくことを特徴とする請求項7記載のレジストパターン設計方法。
- 前記設計過程では、エッチング時のフォトレジストパターンの高さhrに対するエッチング後パターンの高さheが、he=F(hr)で示される変化をする場合、関数Fの逆関数hr=A(he)を求め、当該逆関数Aを用いて、目的の3次元の微細形状の高さを変換した形状をフォトレジストパターン形状とすることを特徴とする請求項7又は8記載のフォトレジストパターン設計方法。
- 前記設計過程では、目的の3次元の微細形状が曲率半径rの球面又はシリンドリカルレンズである場合、曲率半径rに対して一定の値を増減した値をフォトレジストパターンの曲率半径とすることを特徴とする請求項7,8又は9記載のレジストパターン設計方法。
- 前記設計過程では、目的の3次元の微細形状が曲率半径rの球面又はシリンドリカルレンズである場合、曲率半径rに対して一定の値を乗算した値をフォトレジストパターンの曲率半径とすることを特徴とする請求項7,8,9又は10記載のレジストパターン設計方法。
- 3次元の微細形状が形成されたフォトレジストパターンをドライエッチングにより下地基板に転写して目的の3次元の微細形状を作成するプロセスで用いられるレジストパターン設計装置において、
エッチング条件を設定する条件設定手段と、
設定されたエッチング条件でテストパターンをエッチングしそのテストパターンの形状変化を測定する形状変化測定手段と、
測定されたテストパターンの形状変化に基づき形状変化パラメータを抽出する抽出手段と、
抽出された形状変化パラメータに従いフォトレジストパターン形状を設計する設計手段と、
を備えることを特徴とするレジストパターン設計装置。 - 前記設計手段は、エッチング時の基板とフォトレジストとのエッチングレートの比率がnの場合、フォトレジストパターンの高さを目的の3次元の微細形状の1/n倍にしておくことを特徴とする請求項12記載のレジストパターン設計装置。
- 前記設計手段は、エッチング時のフォトレジストパターンの高さhrに対するエッチング後パターンの高さheが、he=F(hr)で示される変化をする場合、関数Fの逆関数hr=A(he)を求め、当該逆関数Aを用いて、目的の3次元の微細形状の高さを変換した形状をフォトレジストパターン形状とすることを特徴とする請求項12又は13記載のフォトレジストパターン設計装置。
- 前記設計手段は、目的の3次元の微細形状が曲率半径rの球面又はシリンドリカルレンズである場合、曲率半径rに対して一定の値を増減した値をフォトレジストパターンの曲率半径とすることを特徴とする請求項12,13又は14記載のレジストパターン設計装置。
- 前記設計手段は、目的の3次元の微細形状が曲率半径rの球面又はシリンドリカルレンズである場合、曲率半径rに対して一定の値を乗算した値をフォトレジストパターンの曲率半径とすることを特徴とする請求項12,13,14又は15記載のレジストパターン設計装置。
- 3次元の微細形状が形成されたフォトレジストパターンをドライエッチングにより下地基板に転写して目的の3次元の微細形状を作成するプロセスで用いられるレジストパターン設計処理を実行するコンピュータにインストールされ、当該コンピュータに、
エッチング条件を設定する条件設定機能と、
設定されたエッチング条件でテストパターンをエッチングしそのテストパターンの形状変化を測定する形状変化測定機能と、
測定されたテストパターンの形状変化に基づき形状変化パラメータを抽出する抽出機能と、
抽出された形状変化パラメータに従いフォトレジストパターン形状を設計する設計機能と、
を実行させることを特徴とするレジストパターン設計用プログラム。 - 請求項17記載のレジストパターン設計用プログラムを格納したコンピュータ読取り可能なレジストパターン設計用記憶媒体。
- 請求項7ないし11の何れか一記載のフォトマスク設計方法によって予めエッチング時の変形分を取り込んだ形状に変形させて設計されたレジストパターン。
- 請求項1ないし6の何れか一記載の微細形状作成方法によって作成された微細形状パターン。
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