JP2005172877A - Method for forming resist pattern, method for manufacturing optical element, method for manufacturing substrate, optical element and exposure apparatus - Google Patents

Method for forming resist pattern, method for manufacturing optical element, method for manufacturing substrate, optical element and exposure apparatus Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for forming a resist pattern with high accuracy and yield. <P>SOLUTION: A resist 2 on a substrate 1 is irradiated with a light through a gray scale mask 3 (b). The thus exposed resist 2 is developed to form a pattern of a microlens array in the resist 2, as shown in (c). The exposure quantity and development period to obtain the aimed figure of the microlens are determined in this steps, and then the developing time is controlled to be shorter than the developing time, to obtain the aimed figure of the microlens. The exposure period is controlled to the period to obtain the targeted figure of the microlens. The curvature of the resist pattern is therefore smaller than the curvature of the aimed resist pattern. Then the resist is re-developed for a development period, determined according to the difference between the real value and the aimed value of the resist pattern. Thus, a figure of the resist, almost equal to the targeted pattern figure, is obtained (d). <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、グレースケールマスクを用いてリソグラフィによるレジストパターンの形成方法、光学素子と基板の製造方法、この方法により製造された光学素子、及びこの光学素子を使用した露光装置に関するものである。   The present invention relates to a method for forming a resist pattern by lithography using a gray scale mask, a method for manufacturing an optical element and a substrate, an optical element manufactured by this method, and an exposure apparatus using this optical element.

マイクロレンズ等の光学素子は、ディジタルカメラ、光通信、MEMS分野を中心に実用化され、益々使用範囲が拡大しており、エキシマレーザを光源とする露光装置の光源用のインテグレータとしても使用されている。従来、このようなマイクロレンズの製造方法として、特開平9−008266号公報(特許文献1)に開示されているような、光リソグラフィを使用した方法が知られている。   Optical elements such as microlenses have been put into practical use mainly in the fields of digital cameras, optical communications, and MEMS, and the range of use has been increasing. They are also used as light source integrators for exposure apparatuses that use excimer lasers as light sources. Yes. Conventionally, as a method for manufacturing such a microlens, a method using optical lithography as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-008266 (Patent Document 1) is known.

これらの方法においては、通常のフォトマスクをもちい、マスクにマイクロレンズに対応するパターンを形成し、光学基材表面に形成されたレジストを感光させて現像することにより、レジストの立体矩形パターンを製作する。そして、このレジストの立体矩形パターンを熱フローによりレンズ(曲面)形状に変形させてマイクロレンズを形成するものである。さらに、必要に応じ、このレンズ形状となったレジストを光学基材と共にエッチングすることにより、レンズ形状のレジストのパターンを光学基材に転写し、光学基材からなるマイクロレンズを形成している。   In these methods, an ordinary photomask is used, a pattern corresponding to the microlens is formed on the mask, and the resist formed on the surface of the optical substrate is exposed and developed to produce a three-dimensional rectangular pattern of the resist. To do. Then, the three-dimensional rectangular pattern of this resist is deformed into a lens (curved surface) shape by heat flow to form a microlens. Further, if necessary, the lens-shaped resist is etched together with the optical base material to transfer the lens-shaped resist pattern to the optical base material, thereby forming a microlens made of the optical base material.

近年、これとは全く別の原理に基づくマイクロレンズの製造方法が開発され、特開2003−107209号公報(特許文献2)に開示されている。これは、グレースケールマスク(アナログ的とみなせる光透過率の変化を有するマスク)を使用して光学基材の表面に形成されたレジストを感光させ、レジストを現像することによって、グレースケールに応じた形状の、立体的なレジストパターンを形成し、それをマイクロレンズとするか、あるいは前述のように、さらにレンズ形状となったレジストを光学基材と共にエッチングすることにより、レンズ形状のレジストのパターンを光学基材に転写し、光学基材からなるマイクロレンズを形成するものである。 In recent years, a microlens manufacturing method based on a completely different principle has been developed and disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-107209 (Patent Document 2). This is because the resist formed on the surface of the optical substrate is exposed to light using a gray scale mask (a mask having a change in light transmittance that can be regarded as analog), and the resist is developed. Form a three-dimensional resist pattern in the shape and use it as a microlens, or, as described above, etch the lens-shaped resist together with the optical substrate to form a lens-shaped resist pattern. It transfers to an optical base material and forms the micro lens which consists of an optical base material.

その例を図6に示す。石英からなる基板1の上にレジスト2を塗布する(a)。この場合、レジストとしてはポジ型のものを使用している。そして、グレースケールマスク3を通して光をレジスト2上に照射する(b)。図においてハッチングを施してある部分がグレースケールとなっており、ハッチング部の中心に行くほど光の透過率が低くなっている。ハッチングを施していない部分は、透明な部分である。   An example is shown in FIG. A resist 2 is applied on a substrate 1 made of quartz (a). In this case, a positive type resist is used. Then, the resist 2 is irradiated with light through the gray scale mask 3 (b). In the figure, the hatched portion is a gray scale, and the light transmittance decreases toward the center of the hatched portion. The part which is not hatched is a transparent part.

このようにして露光されたレジスト2を現像すると、マスクの透過率が高い領域に対応する部分は露光量が多くなるのでレジスト2が多く除去され、マスクの透過率が低い領域に対応する部分は露光量が少ないのでレジスト2の除去量が少なくなって、(c)に示すように、レジスト2にマイクロレンズアレイのパターンが形成される。   When the resist 2 exposed in this way is developed, the portion corresponding to the region where the transmittance of the mask is high increases the amount of exposure, so a lot of the resist 2 is removed, and the portion corresponding to the region where the transmittance of the mask is low Since the exposure amount is small, the removal amount of the resist 2 is reduced, and a pattern of a microlens array is formed on the resist 2 as shown in FIG.

このような状態で、レジスト2と基板1を同時にドライエッチングすると、レジスト2に形成されたマイクロレンズのパターンが基板1に転写され、レジスト2が無くなった状態で、基板1の表面にマイクロレンズアレイが形成される。レジスト2と基板1のエッチングレートの違いにより、レジスト2に形成されたマイクロレンズのパターンと基板1の表面に形成されたマイクロレンズのパターンはその凹凸度(SAG量)が異なるが、所望の凹凸を有するマイクロレンズのパターンが基板1の表面に形成されるように、予め、レジスト2に形成されるマイクロレンズのパターンの形状を決定しておけばよい。   When the resist 2 and the substrate 1 are simultaneously dry-etched in such a state, the microlens pattern formed on the resist 2 is transferred to the substrate 1, and the microlens array is formed on the surface of the substrate 1 without the resist 2. Is formed. Depending on the etching rate difference between the resist 2 and the substrate 1, the microlens pattern formed on the resist 2 and the microlens pattern formed on the surface of the substrate 1 have different irregularities (SAG amount). The shape of the microlens pattern formed on the resist 2 may be determined in advance so that the microlens pattern having the above is formed on the surface of the substrate 1.

以上の例は、マイクロレンズ、マイクロレンズアレイに関するものであるが、同様の技術は、回折格子、フレネルレンズ、シリンドリカルレンズ、シリンドリカルレンズアレイのような他の光学素子の製造、その他、基板の表面に微細なパターン形状を加工する際に使用することができる。   The above examples relate to microlenses and microlens arrays, but similar techniques can be applied to the production of other optical elements such as diffraction gratings, Fresnel lenses, cylindrical lenses, cylindrical lens arrays, etc. It can be used when processing a fine pattern shape.

また、光学素子の中には、基板上に形成されたレジストの形状に光学的特性を持たせたものがある。このようなものを製造する方法は、前記のような工程において、(c)までの工程を実施して完成品とすればよい。   Some optical elements have optical characteristics in the shape of a resist formed on a substrate. The method of manufacturing such a thing should just complete the process to (c) in the above processes, and let it be a finished product.

特開平9−008266号公報JP-A-9-008266 特開2003−107209号公報JP 2003-107209 A

以上述べたようなレジストパターンの形成方法においては、露光量、現像時間と、現像により除去されるレジスト厚さとの関係を予め調べておき、所望のレジストパターンの形状が決定されたとき、その形状が得られるような露光量、現像時間を決定する。このうち、現像時間は、レジスト層の各部分により共通であるので、レジストパターンの形状と対応するのは、主にレジストの現像までに行われる露光時間であり、これはグレースケールマスクの光透過量を、目標とするレジストパターンに応じて変えることにより達成される。   In the resist pattern forming method as described above, the relationship between the exposure amount, the development time, and the resist thickness removed by development is examined in advance, and when the desired resist pattern shape is determined, the shape is determined. Is determined such that the exposure amount and the development time can be obtained. Among these, since the development time is common to each part of the resist layer, the pattern corresponding to the shape of the resist pattern is mainly the exposure time until the development of the resist, which is the light transmission of the gray scale mask. This is achieved by changing the amount according to the target resist pattern.

しかし、単位時間当たりに現像により失われるレジスト厚さは、レジスト層の各部分について厳密には同一ではなく、現像途中のレジストパターンの形状によっても変化する。それ故、このことを考慮して現像時間を決定する必要がある。   However, the resist thickness lost by development per unit time is not strictly the same for each portion of the resist layer, and varies depending on the shape of the resist pattern during development. Therefore, it is necessary to determine the development time in consideration of this.

しかしながら、このようにして所定のレジストパターンの形状が得られるように露光量、現像時間を決定しても、レジストの感度(単位露光量と単位現像時間に対してレジスト厚が減少する量)は、レジストの塗布条件等により、各基板に毎に変化する。そして、もし、レジストの感度が、予想したより高い場合には、現像が進みすぎ、所定のパターン形状から外れてしまうと共に、もはや、調整が不可能になり、結局不良品として破棄されることになる。   However, even if the exposure amount and the development time are determined so that a predetermined resist pattern shape can be obtained in this way, the sensitivity of the resist (the amount by which the resist thickness decreases with respect to the unit exposure amount and the unit development time) is Depending on the resist coating conditions, etc., it changes for each substrate. If the sensitivity of the resist is higher than expected, the development proceeds too much, deviating from the predetermined pattern shape, and adjustment is no longer possible and eventually discarded as a defective product. Become.

特にSAG量の大きなレンズの場合、レジストの塗布厚が厚くなり(15μm以上)、その分現像時間が長くなるので、現像の不安定さも加わり、得られたレジストの立体形状は、目標形状との隔たりが大きくなる。   In particular, in the case of a lens having a large amount of SAG, the resist coating thickness is increased (15 μm or more), and the development time is increased accordingly. Therefore, the instability of development is added, and the three-dimensional shape of the obtained resist is equal to the target shape. The gap increases.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、精度と歩留良く、レジストパターンを形成する方法、このようなレジストパターンの形成方法を使用した光学素子と基板の製造方法、この方法により製造された光学素子、及びこの光学素子を使用した露光装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and a method for forming a resist pattern with good accuracy and yield, a method for manufacturing an optical element and a substrate using such a method for forming a resist pattern, and this method. It is an object of the present invention to provide a manufactured optical element and an exposure apparatus using the optical element.

前記課題を解決するための第1の手段は、グレースケールマスクのパターンをレジストに露光転写し、その後当該レジストを現像することにより、前記レジストに所定の形状を形成する方法であって、前記所定の形状を形成するのに必要な露光時間よりも短い時間で第1回目の露光を行って前記レジストを現像し、その結果得られた前記レジストの形状と、前記所定の形状との差に基づいて決定された時間だけ、第2回目の露光を前記レジストに対して行って、前記レジストを再び現像する工程を有することを特徴とするもの(請求項1)である。   A first means for solving the problem is a method of forming a predetermined shape in the resist by exposing and transferring the pattern of the gray scale mask onto the resist, and then developing the resist. Based on the difference between the resist shape obtained as a result and the predetermined shape, the resist is developed by performing the first exposure in a time shorter than the exposure time required to form the shape of The resist is subjected to a second exposure for the determined time, and the resist is developed again (claim 1).

前述のように、はじめからレジスト形状を目標値とするように露光、現像を行った場合、レジスト感度が想定した値より高くなっていると、現像の結果、レジストの厚みが減りすぎ、回復不可能となって不良品となる。本手段においては、所定の形状を形成するのに必要な露光時間と現像時間が決定されたとき、その露光時間よりも短い時間で第1回目の露光を行って、決定された現像時間でレジストを現像し、その結果得られたレジストの形状と、所定の形状との差に基づいて決定された時間だけ、第2回目の露光をレジストに対して行って、レジストを再び現像するようにしている。なお、現像時間は、1回目、2回目とも、前記必要な現像時間を用いるのが原則である。   As described above, when exposure and development are performed so that the resist shape is set to the target value from the beginning, if the resist sensitivity is higher than the assumed value, the thickness of the resist is excessively reduced as a result of development, and recovery is not possible. It becomes possible and becomes a defective product. In this means, when the exposure time and the development time necessary for forming the predetermined shape are determined, the first exposure is performed in a time shorter than the exposure time, and the resist is formed with the determined development time. And developing the resist again by performing the second exposure on the resist for a time determined based on the difference between the resulting resist shape and the predetermined shape. Yes. In principle, the necessary development time is used for both the first and second development times.

よって、第1回目の現像で、現像が進みすぎる事態が回避される。そして、第2回目の現像は、第1回目の露光、現像の結果の得られた形状と、目標形状との差に基づいて露光量を決定して行っているので、正確なレジストの形状が得られ、かつ、2回目の露光量を1回目の露光量より少なくすることにより、2回目の現像、露光におけるレジスト感度が想定と違っていた場合でも、現像が進みすぎる量が少なくなり、出来上がったレジスト形状を許容誤差内に入れることができる可能性が大きくなる。なお、第1回目の露光や第2回目の露光をそれぞれ複数回に分割してもよく、各々の現像するまでの露光量が所望の露光量になっていればよい。   Therefore, it is possible to avoid a situation in which the development proceeds too much in the first development. The second development is performed by determining the exposure amount based on the difference between the shape obtained as a result of the first exposure and development and the target shape, so that an accurate resist shape can be obtained. By making the second exposure amount less than the first exposure amount, even if the resist sensitivity in the second development and exposure is different from the expected one, the amount of development proceeds too much, and it is completed This increases the possibility that the resist shape can be within the tolerance. The first exposure and the second exposure may be divided into a plurality of times as long as the exposure amount until each development is a desired exposure amount.

前記課題を解決するための第2の手段は、グレースケールマスクのパターンをレジストに露光転写し、その後当該レジストを現像することにより、前記レジストに所定の形状を形成する方法であって、前記所定のパターンを形成するのに必要な現像時間よりも短い時間で前記レジストに第1回目の現像を行い、その結果得られた前記レジストの形状と、前記所定の形状との差に基づいて決定された時間だけ、第2回目の現像を前記レジストに対して行う工程を有することを特徴とするもの(請求項2)である。   A second means for solving the above problem is a method of forming a predetermined shape in the resist by exposing and transferring the pattern of the gray scale mask onto the resist and then developing the resist. The first development is performed on the resist in a time shorter than the development time necessary for forming the pattern, and is determined based on the difference between the resist shape obtained as a result and the predetermined shape. And a step of performing the second development on the resist for a predetermined time (claim 2).

本手段は、前記第1の手段と考え方を同じくするものであるが、第1の手段は、露光を2回に分けて行っていたのに対し、本手段では、現像を2段階に分けて行っている。即ち、所定の形状を形成するのに必要な露光時間と現像時間が決定されたとき、露光時間は決定された露光時間を使用し、第1回目の現像時間を決定された露光時間より短くしている。よって、本手段においても、前記第1の手段と同等の作用効果が得られる。なお、本手段においても、第1の手段と同様、各回の露光を複数回に分けて行ってもよい。   Although this means has the same concept as the first means, the first means performs exposure in two steps, whereas this means divides development into two stages. Is going. That is, when the exposure time and development time necessary to form a predetermined shape are determined, the exposure time is determined using the determined exposure time, and the first development time is shorter than the determined exposure time. ing. Therefore, also in this means, an operational effect equivalent to that of the first means can be obtained. Also in this means, each exposure may be performed in a plurality of times as in the first means.

前記課題を解決するための第3の手段は、グレースケールマスクのパターンをレジストに露光転写し、その後当該レジストを現像することにより、前記レジストに所定の形状を形成する方法であって、前記所定の形状を形成するのに必要な露光時間よりも短い時間で第1回目の露光を行って前記レジストを現像し、その結果得られた前記レジストの形状と、前記所定の形状との差に基づいて決定された時間だけ、第2回目の現像を前記レジストに対して行う工程を有することを特徴とするもの(請求項3)である。   A third means for solving the problem is a method of forming a predetermined shape in the resist by exposing and transferring the pattern of the gray scale mask onto the resist, and then developing the resist. Based on the difference between the resist shape obtained as a result and the predetermined shape, the resist is developed by performing the first exposure in a time shorter than the exposure time required to form the shape of The second development is performed on the resist for the time determined in the above (claim 3).

本手段においては、所定の形状を形成するのに必要な露光時間と現像時間が決定されたとき、その露光時間よりも短い時間で露光を行い、決定された現像時間で第1回目の現像を行っている。そして、その結果得られたレジストの形状と、所定の形状との差に基づいて決定された時間だけ、第2回目の現像をレジストに対して行うようにしている。よって、本手段においても、前記第1の手段と同等の作用効果が得られる。なお、本手段における第1回目の露光は複数回に分けて行ってもよい。その際、その複数回の露光量の和が、所定の形状を形成するのに必要な露光量よりも少なければよい。   In this means, when the exposure time and the development time necessary for forming the predetermined shape are determined, the exposure is performed in a time shorter than the exposure time, and the first development is performed with the determined development time. Is going. Then, the second development is performed on the resist for a time determined based on the difference between the resist shape obtained as a result and a predetermined shape. Therefore, also in this means, an operational effect equivalent to that of the first means can be obtained. The first exposure in this means may be performed in a plurality of times. At this time, it is sufficient that the sum of the plurality of exposure amounts is smaller than the exposure amount necessary to form a predetermined shape.

前記課題を解決するための第4の手段は、前記第1の手段から第3の手段のいずれかであって、レジストの現像液として有機系現像液を使用することを特徴とするもの(請求項4)である。   A fourth means for solving the above problem is any one of the first to third means, wherein an organic developer is used as a resist developer. Item 4).

発明者が入手できた現像液で実験した限りにおいては、無機系の現像液を使用して複数回の現像を行うと、レジスト表面が荒れてしまい、光学素子として使用するには不適当なものとなってしまう。これに対し、有機系現像液ではこのようなことが起こらないので、前記第1の手段、第2の手段を行う際には、現像液として有機系現像液を用いることが好ましい。   As long as the experiment was conducted with the developer obtained by the inventor, the development of the resist multiple times using an inorganic developer would cause the resist surface to become rough and unsuitable for use as an optical element. End up. On the other hand, since this does not occur in the organic developer, it is preferable to use an organic developer as the developer when performing the first means and the second means.

前記課題を解決するための第5の手段は、基板の上にレジスト層を形成し、そのレジスト層にパターンを形成することにより光学特性を持たせた光学素子を製造する方法であって、前記第1の手段から第4の手段のいずれかのレジストパターンの形成方法によりレジスト層にパターンを形成する工程を有することを特徴とするもの(請求項5)である。   A fifth means for solving the above problem is a method of manufacturing an optical element having optical characteristics by forming a resist layer on a substrate and forming a pattern on the resist layer, The method further comprises a step of forming a pattern on the resist layer by the resist pattern forming method of any one of the first to fourth means.

この光学素子の製造方法の基本的な構成は、背景技術の欄で述べたものと変わるところはないが、本手段においては、この工程中においてレジストパターンを形成する方法として、前記第1の手段から第4の手段のいずれかを使用している。よって、形状精度の良い光学素子を製造することができる。   The basic configuration of this optical element manufacturing method is not different from that described in the background art section. In this means, the first means is used as a method for forming a resist pattern in this step. To 4th means. Therefore, an optical element with good shape accuracy can be manufactured.

前記課題を解決するための第5の手段は、前記第の手段であって、基板の上にレジスト層を形成し、そのレジスト層にパターンを形成した後、前記レジストと前記基板を同時にエッチングして、前記レジスト層のパターンを前記基板に転写し、所定のパターンを表面に有する基板を製造する方法であって、前記第1の手段から第4の手段のいずれかのレジストパターンの形成方法によりレジスト層にパターンを形成する工程を有することを特徴とするもの(請求項6)である。   A fifth means for solving the problem is the first means, wherein a resist layer is formed on a substrate, a pattern is formed on the resist layer, and then the resist and the substrate are simultaneously etched. A method of manufacturing a substrate having a predetermined pattern on its surface by transferring the pattern of the resist layer to the substrate, wherein the resist pattern is formed by any one of the first to fourth means. It has the process of forming a pattern in a resist layer (Claim 6).

この基板の製造方法の基本的な構成も、背景技術の欄で述べたものと変わるところはないが、本手段においては、この工程中においてレジストパターンを形成する方法として、前記第1の手段から第4の手段のいずれかを使用している。よって、形状精度の良い基板を製造することができる。   The basic configuration of the substrate manufacturing method is not different from that described in the background art section. However, in this means, as a method for forming a resist pattern in this step, the first means is used. One of the fourth means is used. Therefore, a substrate with good shape accuracy can be manufactured.

前記課題を解決するための第7の手段は、前記第5の手段である光学素子の製造方法又は前記第5の手段である基板の製造方法によって製造されたことを特徴とする光学素子(請求項7)である。   The seventh means for solving the above-mentioned problems is manufactured by the optical element manufacturing method as the fifth means or the substrate manufacturing method as the fifth means (claim). Item 7).

本手段における光学素子は、第5の手段である光学素子の製造方法又は第6の手段である基板の製造方法によって製造されるので、形状精度の良い光学素子となる。   Since the optical element in this means is manufactured by the optical element manufacturing method as the fifth means or the substrate manufacturing method as the sixth means, it becomes an optical element with good shape accuracy.

前記課題を解決するための第8の手段は、前記第7の手段の光学素子を照明光学系の光学素子として用いていることを特徴とする露光装置(請求項8)である。   An eighth means for solving the above problem is an exposure apparatus characterized in that the optical element of the seventh means is used as an optical element of an illumination optical system.

本手段においては、前記第6の手段の光学素子を照明光学系の光学素子として用いているので、照明光学系の精度を良くすることができる。特にエキシマレーザを用いた露光装置においては、透明な硝材として蛍石が用いられるが、蛍石を硝材とする光学素子を前記第5の方法で製造することにより、精度の良い露光装置とすることができる。   In this means, since the optical element of the sixth means is used as the optical element of the illumination optical system, the accuracy of the illumination optical system can be improved. In particular, in an exposure apparatus using an excimer laser, fluorite is used as a transparent glass material, but an optical device using fluorite as a glass material is manufactured by the fifth method, thereby providing a highly accurate exposure apparatus. Can do.

以上説明したように、本発明によれば、精度と歩留良く、レジストパターンを形成する方法、このようなレジストパターンの形成方法を使用した光学素子と基板の製造方法、この方法により製造された光学素子、及びこの光学素子を使用した露光装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, a method for forming a resist pattern with good accuracy and yield, a method for manufacturing an optical element and a substrate using such a method for forming a resist pattern, and a method for manufacturing the resist pattern are manufactured by this method. An optical element and an exposure apparatus using the optical element can be provided.

以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態である基板の製造方法を示す概要図である。石英からなる基板1の上にレジスト2を成膜する(a)。この場合、レジストとしてはポジ型のものを使用している。そして、グレースケールマスク3を通して光をレジスト2上に照射する(b)。図においてハッチングを施してある部分がグレースケールとなっており、ハッチング部の中心に行くほど光の透過率が低くなっている。ハッチングを施していない部分は、透明な部分である。   Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing a substrate manufacturing method according to the first embodiment of the present invention. A resist 2 is deposited on a quartz substrate 1 (a). In this case, a positive type resist is used. Then, the resist 2 is irradiated with light through the gray scale mask 3 (b). In the figure, the hatched portion is a gray scale, and the light transmittance decreases toward the center of the hatched portion. The part which is not hatched is a transparent part.

このようにして露光されたレジスト2を現像すると、強く光の照射を受けた部分は多く除去され、弱く光の照射を受けた部分は除去量が少なくなって、(c)に示すように、レジスト2にマイクロレンズアレイのパターンが形成される。なお、図1(b)に示す工程は、露光回数を複数に分割して露光を行うようにしてもよい。   When the resist 2 exposed in this way is developed, a lot of the portion that has been strongly irradiated with light is removed, and a portion that has been weakly irradiated with the light has a small amount of removal, as shown in FIG. A microlens array pattern is formed on the resist 2. In the step shown in FIG. 1B, exposure may be performed by dividing the number of exposures into a plurality of times.

上記の工程において、目標とするマイクロレンズの形状が得られるような露光量と現像時間を求め、露光量を、目標とするマイクロレンズの形状が得られるような露光量より少なくしておく。現像時間は、前記目標とするマイクロレンズの形状が得られるような現像時間とする。よって、この状態では、一般に得られるレジストパターンの曲率は、目標とするレジストパターンの曲率より小さくなっている。この状態で、触針式の形状計等を用いて、レジストパターンの形状を計測し、目標とするレジストパターンの形状との差を求める。   In the above process, an exposure amount and a development time for obtaining a target microlens shape are obtained, and the exposure amount is set smaller than an exposure amount for obtaining a target microlens shape. The development time is set so that the target microlens shape can be obtained. Therefore, in this state, the curvature of the resist pattern that is generally obtained is smaller than the curvature of the target resist pattern. In this state, the shape of the resist pattern is measured using a stylus type shape meter or the like, and the difference from the target shape of the resist pattern is obtained.

次に、再びグレースケールマスク3を用いて、前記レジストパターンの実際値と目標値との差に対応して定まる露光時間だけ、再露光を行う(d)。そして、再びレジストを現像すると、目標とするパターン形状に非常に近いレジスト形状が得られる(e)。このときの現像時間は、第1回目の現像時間と同じとしてもよく、かつ、2回目の露光時間を決定するときに、露光時間と合わせて決定してもよい。又、2回目の露光も、露光回数を複数に分割して露光を行うようにしてもよい。   Next, using the gray scale mask 3 again, re-exposure is performed for an exposure time determined in accordance with the difference between the actual value of the resist pattern and the target value (d). When the resist is developed again, a resist shape very close to the target pattern shape is obtained (e). The development time at this time may be the same as the first development time, and may be determined together with the exposure time when determining the second exposure time. In the second exposure, the number of exposures may be divided into a plurality of exposures.

このような状態で、レジスト2と基板1を同時にドライエッチングすると、レジスト2に形成されたマイクロレンズのパターンが基板1に転写され、レジスト2が無くなった状態で、基板1の表面にマイクロレンズアレイが形成される。レジスト2と基板1のエッチングレートの違いにより、レジスト2に形成されたマイクロレンズのパターンと基板1の表面に形成されたマイクロレンズのパターンはその凹凸度が異なるが、所望の凹凸を有するマイクロレンズのパターンが基板1の表面に形成されるように、予め、レジスト2に形成されるマイクロレンズのパターンの形状を決定しておけばよい。   When the resist 2 and the substrate 1 are simultaneously dry-etched in such a state, the microlens pattern formed on the resist 2 is transferred to the substrate 1, and the microlens array is formed on the surface of the substrate 1 without the resist 2. Is formed. The microlens pattern formed on the resist 2 and the microlens pattern formed on the surface of the substrate 1 are different in degree of unevenness due to the difference in etching rate between the resist 2 and the substrate 1. The shape of the microlens pattern formed on the resist 2 may be determined in advance so that the above pattern is formed on the surface of the substrate 1.

なお、レジストのパターン形状そのものを光学要素として用いる場合には、図1における(e)の工程で製造工程を終わとし、(e)に示されるようなものを完成品とする。   In the case where the resist pattern shape itself is used as an optical element, the manufacturing process is completed at the step (e) in FIG. 1, and a product as shown in (e) is obtained.

図2は、本発明の第2の実施の形態である基板の製造方法を示す概要図である。この実施の形態においては、図1に示した実施の形態とは異なり、現像後の露光は行わず、現像のみを2回に分けて行っている。石英からなる基板1の上にレジスト2を塗布する(a)。この場合、レジストとしてはポジ型のものを使用している。そして、グレースケールマスク3を通して光をレジスト2上に照射する(b)。図においてハッチングを施してある部分がグレースケールとなっており、ハッチング部の中心に行くほど光の透過率が低くなっている。ハッチングを施していない部分は、透明な部分である。なお、実際には、実行される露光は1回だけに限られず、現像を行うまでに複数回に分けて行ってもよい。   FIG. 2 is a schematic view showing a substrate manufacturing method according to the second embodiment of the present invention. In this embodiment, unlike the embodiment shown in FIG. 1, exposure after development is not performed, and only development is performed in two steps. A resist 2 is applied on a substrate 1 made of quartz (a). In this case, a positive type resist is used. Then, the resist 2 is irradiated with light through the gray scale mask 3 (b). In the figure, the hatched portion is a gray scale, and the light transmittance decreases toward the center of the hatched portion. The part which is not hatched is a transparent part. Actually, the exposure to be performed is not limited to one time, but may be performed in a plurality of times until development is performed.

このようにして露光されたレジスト2を現像すると、強く光の照射を受けた部分は多く除去され、弱く光の照射を受けた部分は除去量が少なくなって、(c)に示すように、レジスト2にマイクロレンズアレイのパターンが形成される。   When the resist 2 exposed in this way is developed, a lot of the portion that has been strongly irradiated with light is removed, and a portion that has been weakly irradiated with the light has a small amount of removal, as shown in FIG. A microlens array pattern is formed on the resist 2.

上記の工程において、目標とするマイクロレンズの形状が得られるような露光量と現像時間を求め、現像時間を、目標とするマイクロレンズの形状が得られるような現像時間より少なくしておく。露光時間は、前記目標とするマイクロレンズの形状が得られるような露光時間としておく。よって、この状態では、一般に得られるレジストパターンの曲率は、目標とするレジストパターンの曲率より小さくなっている。この状態で、触針式の形状計等を用いて、レジストパターンの形状を計測し、目標とするレジストパターンの形状との差を求める。   In the above steps, an exposure amount and a development time are obtained so as to obtain a target microlens shape, and the development time is set shorter than a development time such that a target microlens shape is obtained. The exposure time is set so that the target microlens shape can be obtained. Therefore, in this state, the curvature of the resist pattern that is generally obtained is smaller than the curvature of the target resist pattern. In this state, the shape of the resist pattern is measured using a stylus type shape meter or the like, and the difference from the target shape of the resist pattern is obtained.

次に、前記レジストパターンの実際値と目標値との差に対応して定まる現像時間だけ、再現像を行うと、目標とするパターン形状に非常に近いレジスト形状が得られる(d)。   Next, when re-development is performed for a development time determined corresponding to the difference between the actual value of the resist pattern and the target value, a resist shape very close to the target pattern shape is obtained (d).

このような状態で、レジスト2と基板1を同時にドライエッチングすると、レジスト2に形成されたマイクロレンズのパターンが基板1に転写され、レジスト2が無くなった状態で、基板1の表面にマイクロレンズアレイが形成される。レジスト2と基板1のエッチングレートの違いにより、レジスト2に形成されたマイクロレンズのパターンと基板1の表面に形成されたマイクロレンズのパターンはその凹凸度が異なるが、所望の凹凸を有するマイクロレンズのパターンが基板1の表面に形成されるように、予め、レジスト2に形成されるマイクロレンズのパターンの形状を決定しておけばよい。   When the resist 2 and the substrate 1 are simultaneously dry-etched in such a state, the microlens pattern formed on the resist 2 is transferred to the substrate 1, and the microlens array is formed on the surface of the substrate 1 without the resist 2. Is formed. The microlens pattern formed on the resist 2 and the microlens pattern formed on the surface of the substrate 1 are different in degree of unevenness due to the difference in etching rate between the resist 2 and the substrate 1. The shape of the microlens pattern formed on the resist 2 may be determined in advance so that the above pattern is formed on the surface of the substrate 1.

なお、レジストのパターン形状そのものを光学要素として用いる場合には、図2における(d)の工程で製造工程を終わとし、(d)に示されるようなものを完成品とする。   In the case where the resist pattern shape itself is used as an optical element, the manufacturing process is completed at the step (d) in FIG. 2, and a product as shown in (d) is a finished product.

本発明の第3の実施の形態である基板の製造方法は、図2に示すものと同じであるが、第3の実施の形態においては、目標とするマイクロレンズの形状が得られるような露光量と現像時間を求め、露光時間は、目標とするマイクロレンズの形状が得られるような露光時間と現像時間との関係で決められた露光時間より少なくしておく。そして、現像を2回に分けて行うが、第1回目の現像時間は、前記目標とするマイクロレンズの形状が得られるような露光時間とする。すると、露光時間が足らないために、図2(c)に示すようなパターンが得られる。その後は、第2の実施の形態におけるように、触針式の形状計等を用いて、レジストパターンの形状を計測し、目標とするレジストパターンの形状との差を求める。   The substrate manufacturing method according to the third embodiment of the present invention is the same as that shown in FIG. 2, but in the third embodiment, exposure is performed so as to obtain a target microlens shape. The amount and the development time are obtained, and the exposure time is set to be shorter than the exposure time determined by the relationship between the exposure time and the development time so as to obtain the target microlens shape. Then, although the development is performed in two steps, the first development time is set to an exposure time for obtaining the target microlens shape. Then, since the exposure time is insufficient, a pattern as shown in FIG. 2C is obtained. After that, as in the second embodiment, the shape of the resist pattern is measured using a stylus shape meter or the like, and the difference from the target shape of the resist pattern is obtained.

次に、前記レジストパターンの実際値と目標値との差に対応して定まる現像時間だけ、再現像を行うと、目標とするパターン形状に非常に近いレジスト形状が得られる(d)。その後の工程等については、前記第2の実施の形態と同じである。   Next, when redevelopment is performed for a development time determined in accordance with the difference between the actual value of the resist pattern and the target value, a resist shape very close to the target pattern shape is obtained (d). Subsequent processes and the like are the same as those in the second embodiment.

図3に、本発明の実施の形態である露光装置の光学系の概要を示す。図3において、レジストが塗布されたウエハWの法線方向に沿ってZ軸を、ウエハ面内において図3の紙面に平行な方向にY軸を、ウエハ面内において図3の紙面に垂直な方向にX軸をそれぞれ設定している。なお、図3では、照明光学装置が輪帯照明を行うように設定されている。   FIG. 3 shows an outline of the optical system of the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention. In FIG. 3, the Z axis along the normal direction of the wafer W coated with the resist, the Y axis in the direction parallel to the plane of FIG. 3 in the wafer plane, and the plane perpendicular to the plane of FIG. 3 in the wafer plane. The X axis is set for each direction. In FIG. 3, the illumination optical device is set to perform annular illumination.

図3の露光装置は、露光光(照明光)を供給するための光源11として、たとえば248nmの波長の光を供給するKrFエキシマレーザー光源または193nmの波長の光を供給するArFエキシマレーザー光源を備えている。光源11からZ方向に沿って射出されたほぼ平行な光束は、X方向に沿って細長く延びた矩形状の断面を有し、一対のレンズ12aおよび12bからなるビームエキスパンダー12に入射し、所定の矩形状の断面を有する光束に整形される。   The exposure apparatus shown in FIG. 3 includes, as a light source 11 for supplying exposure light (illumination light), for example, a KrF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 248 nm or an ArF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 193 nm. ing. A substantially parallel light beam emitted from the light source 11 along the Z direction has a rectangular cross section elongated along the X direction, and enters a beam expander 12 including a pair of lenses 12a and 12b. The light beam is shaped into a light beam having a rectangular cross section.

整形光学系としてのビームエキスパンダー12を介したほぼ平行な光束は、折り曲げミラー13でY方向に偏向された後、回折光学素子14を介して、アフォーカルズームレンズ15に入射する。一般に、回折光学素子は、ガラス基板に露光光(照明光)の波長程度のピッチを有する段差を形成することによって構成され、入射ビームを所望の角度に回折する作用を有する。具体的には、回折光学素子14は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、そのファーフィールド(またはフラウンホーファー回折領域)に円形状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、回折光学素子14を介した光束は、アフォーカルズームレンズ15の瞳位置に円形状の光強度分布、すなわち円形状の断面を有する光束を形成する。   The substantially parallel light beam that has passed through the beam expander 12 as a shaping optical system is deflected in the Y direction by the bending mirror 13 and then enters the afocal zoom lens 15 through the diffractive optical element 14. In general, a diffractive optical element is formed by forming a step having a pitch of about the wavelength of exposure light (illumination light) on a glass substrate, and has a function of diffracting an incident beam to a desired angle. Specifically, the diffractive optical element 14 has a function of forming a circular light intensity distribution in the far field (or Fraunhofer diffraction region) when a parallel light beam having a rectangular cross section is incident. Therefore, the light beam passing through the diffractive optical element 14 forms a circular light intensity distribution, that is, a light beam having a circular cross section at the pupil position of the afocal zoom lens 15.

アフォーカルズームレンズ15は、アフォーカル系(無焦点光学系)を維持しながら所定の範囲で倍率を連続的に変化させることができるように構成されている。アフォーカルズームレンズ15を介した光束は、輪帯照明用の回折光学素子16に入射する。アフォーカルズームレンズ15は、回折光学素子14の発散原点と回折光学素子16の回折面とを光学的にほぼ共役に結んでいる。そして、回折光学素子16の回折面またはその近傍の面の一点に集光する光束の開口数は、アフォーカルズームレンズ15の倍率に依存して変化する。   The afocal zoom lens 15 is configured so that the magnification can be continuously changed within a predetermined range while maintaining an afocal system (non-focus optical system). The light beam that has passed through the afocal zoom lens 15 enters the diffractive optical element 16 for annular illumination. The afocal zoom lens 15 optically substantially conjugates the divergence origin of the diffractive optical element 14 and the diffractive surface of the diffractive optical element 16. The numerical aperture of the light beam condensed on one point of the diffractive surface of the diffractive optical element 16 or a surface in the vicinity thereof changes depending on the magnification of the afocal zoom lens 15.

輪帯照明用の回折光学素子16は、平行光束が入射した場合に、そのファーフィールドにリング状の光強度分布を形成する機能を有する。   The diffractive optical element 16 for annular illumination has a function of forming a ring-shaped light intensity distribution in the far field when a parallel light beam is incident.

回折光学素子16を介した光束は、ズームレンズ17に入射する。ズームレンズ17の後側焦点面の近傍には、光源側から順に第1フライアイ部材18aと第2フライアイ部材18bとからなるマイクロフライアイレンズ(またはフライアイレンズ)18の入射面(すなわち第1フライアイ部材18aの入射面)が位置決めされている。なお、マイクロフライアイレンズ18は入射光束に基づいて多数光源を形成するオプティカルインテグレータとして機能する。   The light beam that has passed through the diffractive optical element 16 enters the zoom lens 17. In the vicinity of the rear focal plane of the zoom lens 17, the incident surface (that is, the first eye) of the micro fly-eye lens (or fly-eye lens) 18 including the first fly-eye member 18 a and the second fly-eye member 18 b in order from the light source side. The incident surface of the first fly-eye member 18a) is positioned. The micro fly's eye lens 18 functions as an optical integrator that forms a large number of light sources based on incident light beams.

上述したように、回折光学素子14を介してアフォーカルズームレンズ15の瞳位置に形成される円形状の光強度分布からの光束は、アフォーカルズームレンズ15から射出された後、様々な角度成分を有する光束となって回折光学素子16に入射する。すなわち、回折光学素子16は、角度光束形成作用を有するオプティカルインテグレータを構成している。一方、回折光学素子16は、平行光束が入射した場合に、そのファーフィールドにリング状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、回折光学素子16を介した光束は、ズームレンズ17の後側焦点面に(ひいてはマイクロフライアイレンズ18の入射面に)、たとえば光軸AXを中心とした輪帯状の照野を形成する。   As described above, the luminous flux from the circular light intensity distribution formed at the pupil position of the afocal zoom lens 15 via the diffractive optical element 14 is emitted from the afocal zoom lens 15 and then has various angular components. Is incident on the diffractive optical element 16. That is, the diffractive optical element 16 constitutes an optical integrator having an angle beam forming function. On the other hand, the diffractive optical element 16 has a function of forming a ring-shaped light intensity distribution in the far field when a parallel light beam is incident. Therefore, the light beam that has passed through the diffractive optical element 16 forms an annular illumination field centered on the optical axis AX, for example, on the rear focal plane of the zoom lens 17 (and hence on the incident surface of the micro fly's eye lens 18). .

マイクロフライアイレンズ18の入射面に形成される輪帯状の照野の外径は、ズームレンズ17の焦点距離に依存して変化する。このように、ズームレンズ17は、回折光学素子16とマイクロフライアイレンズ18の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に結んでいる。マイクロフライアイレンズ18に入射した光束は二次元的に分割され、マイクロフライアイレンズ18の後側焦点面にはマイクロフライアイレンズ18への入射光束によって形成される照野と同じ輪帯状の多数光源(以下、「二次光源」という)が形成される。   The outer diameter of the annular illumination field formed on the incident surface of the micro fly's eye lens 18 changes depending on the focal length of the zoom lens 17. Thus, the zoom lens 17 substantially connects the diffractive optical element 16 and the incident surface of the micro fly's eye lens 18 in a Fourier transform relationship. The light beam incident on the micro fly's eye lens 18 is two-dimensionally divided, and a large number of ring-shaped members having the same annular area as the illumination field formed by the light beam incident on the micro fly's eye lens 18 on the rear focal plane of the micro fly eye lens 18. A light source (hereinafter referred to as “secondary light source”) is formed.

マイクロフライアイレンズ18の後側焦点面に形成された輪帯状の二次光源からの光束は、コンデンサー光学系19の集光作用を受けた後、所定のパターンが形成されたマスクMを重畳的に照明する。マスクMのパターンを透過した光束は、投影光学系PLを介して、レジストが塗布されたウエハW上にマスクパターンの像を形成する。こうして、投影光学系PLの光軸AXと直交する平面(XY平面)内においてウエハWを二次元的に駆動制御しながら一括露光またはスキャン露光を行うことにより、ウエハWの各露光領域にはマスクMのパターンが逐次露光される。   The light beam from the annular secondary light source formed on the rear focal plane of the micro fly's eye lens 18 is subjected to the light collecting action of the condenser optical system 19 and then superimposed on the mask M on which a predetermined pattern is formed. To illuminate. The light beam that has passed through the pattern of the mask M forms an image of the mask pattern on the wafer W coated with the resist via the projection optical system PL. Thus, by performing batch exposure or scan exposure while driving and controlling the wafer W two-dimensionally in a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis AX of the projection optical system PL, each exposure region of the wafer W is masked. M patterns are sequentially exposed.

このように本実施の形態にかかる露光装置においては、ファーフィールドにリング状の光強度分布を形成する手段として、回折格子14、16を使用している。この回折格子は、蛍石の表面にグレーティングパターンを加工したものが使用され、この回折格子は、前述のような本発明に係る光学素子の製造方法によって製造されている。それ故、蛍石のような材料を使用する場合でも、グレーティングパターンを正確かつ迅速に形成することができ、所望の照明パターンを得ることができる。   Thus, in the exposure apparatus according to the present embodiment, the diffraction gratings 14 and 16 are used as means for forming a ring-shaped light intensity distribution in the far field. As this diffraction grating, a fluorite surface processed with a grating pattern is used, and this diffraction grating is manufactured by the optical element manufacturing method according to the present invention as described above. Therefore, even when a material such as fluorite is used, the grating pattern can be formed accurately and quickly, and a desired illumination pattern can be obtained.

又、この回折格子14、16は、光源に近いので、ArFレーザ光やKrFレーザ光等の高エネルギー光を多量に照射した場合にも変質しにくいものであることが好ましい。よって、材料として蛍石を用いて、本発明の方法により、回折格子14、16を製造して、このような露光装置の照明光学系に用いることで、今までに得られなかったような長寿命とすることが期待できる。   Further, since the diffraction gratings 14 and 16 are close to the light source, it is preferable that the diffraction gratings 14 and 16 are not easily deteriorated even when a large amount of high energy light such as ArF laser light or KrF laser light is irradiated. Therefore, by using the fluorite as a material and manufacturing the diffraction gratings 14 and 16 by the method of the present invention and using them in the illumination optical system of such an exposure apparatus, a long length that has not been obtained so far. Expect to have a lifetime.

さらに、マイクロフライアイレンズ18の射出面には、光源像ができて、ここにエネルギーが集中するため、マイクロフライアイレンズ18も、蛍石を用いて、本発明の方法により製造することが好ましい。   Furthermore, since a light source image is formed on the exit surface of the micro fly's eye lens 18 and energy is concentrated here, the micro fly's eye lens 18 is also preferably manufactured by using the method of the present invention using fluorite. .

(実施例1)
レンズ径500μm、目標曲率R=680μmのレジスト製マイクロレンズを製作した。まず、55μm厚のレジスト(クラリアンドジャパン社製PLPシリーズ)を光学基材(石英基板)上に塗布した。開口により透過率を変調したグレースケールマスクを用い、g線ステッパーにより、この厚膜レジストを露光した。予め設定した露光時間は、8000msec、現像時間は20分であった。しかし、実際には第1回目の露光を、露光時間8000msecで行い、有機系現像液(東京応化製NMD3)を用いて現像時間17分の現像を行った。
(Example 1)
A resist microlens having a lens diameter of 500 μm and a target curvature R = 680 μm was manufactured. First, a resist having a thickness of 55 μm (PLL series manufactured by Clarity Japan) was applied on an optical substrate (quartz substrate). This thick film resist was exposed by a g-line stepper using a gray scale mask whose transmittance was modulated by the opening. The preset exposure time was 8000 msec and the development time was 20 minutes. However, in actuality, the first exposure was performed at an exposure time of 8000 msec, and development was performed for 17 minutes using an organic developer (NMD3 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.).

1回目の現像後にマイクロレンズの形状を測定した結果、曲率R=710μmであり、曲率R=710μmに対する各部分の形状誤差は図4の細線のようになったであった。露光時間を設定した露光時間より短くしているので、現像後のレジストの形状は、目標とする形状(曲率R=680±7μm)と隔たりがあるが、得られた曲率R=710μmに対する各部分の形状誤差は、最大で0.2μm以下と小さい。   As a result of measuring the shape of the microlens after the first development, the curvature R was 710 μm, and the shape error of each part with respect to the curvature R = 710 μm was as shown by the thin line in FIG. Since the exposure time is shorter than the set exposure time, the shape of the resist after development is different from the target shape (curvature R = 680 ± 7 μm), but each part for the obtained curvature R = 710 μm The shape error is as small as 0.2 μm or less at maximum.

目標の曲率680μmと実際の曲率710μmの差に応じた再現像時間を決定すると3分となったので、3分間、2回目の現像を行った。その結果得られた形状は、曲率R=684μmで、目標とする曲率R=680μm±7μm(±1%)に入った。また、曲率R=684μmに対する形状誤差は、図4の太線で示すようなものであった。図4から分かるように、3分の追加現像行うことにより、形状誤差を変えずに曲率だけを変化させることができた。   When the re-development time corresponding to the difference between the target curvature of 680 μm and the actual curvature of 710 μm was determined to be 3 minutes, the second development was performed for 3 minutes. The resulting shape had a curvature R = 684 μm and entered a target curvature R = 680 μm ± 7 μm (± 1%). Further, the shape error with respect to the curvature R = 684 μm was as shown by the thick line in FIG. As can be seen from FIG. 4, by performing additional development for 3 minutes, only the curvature could be changed without changing the shape error.

(実施例2)
レンズ径500μm、目標曲率R=680μmのレジスト製マイクロレンズを製作した。まず、55μm厚のレジスト(クラリアンドジャパン社製PLPシリーズ)を光学基材(石英基板)上に塗布した。開口により透過率を変調したグレースケールマスクを用い、g線ステッパーにより、この厚膜レジストを露光した。予め設定した露光時間は、8000msec、現像時間は20分であった。しかし、実際のには第1回目の露光を、露光時間7200msecで行い、有機系現像液(東京応化製NMD3)を用いて現像時間20分の現像を行った。
(Example 2)
A resist microlens having a lens diameter of 500 μm and a target curvature R = 680 μm was manufactured. First, a resist having a thickness of 55 μm (PLL series manufactured by Clarity Japan) was applied on an optical substrate (quartz substrate). This thick film resist was exposed by a g-line stepper using a gray scale mask whose transmittance was modulated by the opening. The preset exposure time was 8000 msec and the development time was 20 minutes. However, actually, the first exposure was performed at an exposure time of 7200 msec, and development was performed for 20 minutes using an organic developer (NMD3 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.).

1回目の現像後にマイクロレンズの形状を測定した結果、曲率R=714μmであり、曲率R=714μmに対する各部分の形状誤差は図5の細線のようになったであった。露光時間を設定した露光時間より短くしているので、現像後のレジストの形状は、目標とする形状(曲率R=680±7μm)と隔たりがあるが、得られた曲率R=714μmに対する各部分の形状誤差は、最大で0.3μm以下と小さい。   As a result of measuring the shape of the microlens after the first development, the curvature R was 714 μm, and the shape error of each part with respect to the curvature R = 714 μm was as shown by the thin line in FIG. Since the exposure time is shorter than the set exposure time, the shape of the resist after development differs from the target shape (curvature R = 680 ± 7 μm), but each part for the obtained curvature R = 714 μm The maximum shape error is as small as 0.3 μm or less.

目標の曲率680μmと実際の曲率710μmの差に応じた再現像時間を決定すると3分となったので、3分間、2回目の現像を行った。その結果得られた形状は、曲率R=684μmで、目標とする曲率R=680μm±7μm(±1%)に入った。また、曲率R=686μmに対する形状誤差は、図5の太線で示すようなものであった。図5から分かるように、3分の追加現像行うことにより、形状誤差を変えずに曲率だけを変化させることができた。   When the re-development time corresponding to the difference between the target curvature of 680 μm and the actual curvature of 710 μm was determined to be 3 minutes, the second development was performed for 3 minutes. The resulting shape had a curvature R = 684 μm and entered a target curvature R = 680 μm ± 7 μm (± 1%). Further, the shape error with respect to the curvature R = 686 μm was as shown by the thick line in FIG. As can be seen from FIG. 5, by performing the additional development for 3 minutes, only the curvature could be changed without changing the shape error.

本発明の第1の実施の形態である基板の製造方法を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the manufacturing method of the board | substrate which is the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態である基板の製造方法を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the manufacturing method of the board | substrate which is the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の実施の形態である露光装置の光学系の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the optical system of the exposure apparatus which is embodiment of this invention. 本発明の実施例におけるマイクロレンズの形状誤差を示す図である。It is a figure which shows the shape error of the microlens in the Example of this invention. 本発明の実施例におけるマイクロレンズの形状誤差を示す図である。It is a figure which shows the shape error of the microlens in the Example of this invention. 従来のマイクロレンズを製造する方法を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the method of manufacturing the conventional microlens.

符号の説明Explanation of symbols

1…基板、2…レジスト、3…グレースケールマスク、11…光源、12…ビームエキスパンダー、12a、12b…レンズ、13…折り曲げミラー、14…回折光学素子、15…アフォーカルズームレンズ、16…回折光学素子、17…ズームレンズ、18…マイクロフライアイレンズ、18a…第1フライアイ部材、18b…第2フライアイ部材、19…コンデンサー光学系、M…マスク、PL…投影光学系、W…ウエハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Board | substrate, 2 ... Resist, 3 ... Gray scale mask, 11 ... Light source, 12 ... Beam expander, 12a, 12b ... Lens, 13 ... Bending mirror, 14 ... Diffractive optical element, 15 ... Afocal zoom lens, 16 ... Diffraction Optical element, 17 ... zoom lens, 18 ... micro fly's eye lens, 18a ... first fly eye member, 18b ... second fly eye member, 19 ... condenser optical system, M ... mask, PL ... projection optical system, W ... wafer

Claims (8)

グレースケールマスクのパターンをレジストに露光転写し、その後当該レジストを現像することにより、前記レジストに所定の形状を形成する方法であって、前記所定の形状を形成するのに必要な露光時間よりも短い時間で第1回目の露光を行って前記レジストを現像し、その結果得られた前記レジストの形状と、前記所定の形状との差に基づいて決定された時間だけ、第2回目の露光を前記レジストに対して行って、前記レジストを再び現像する工程を有することを特徴とするレジストパターンの形成方法。 A method of forming a predetermined shape on the resist by exposing and transferring the pattern of the gray scale mask to the resist and then developing the resist, and having a time longer than an exposure time required to form the predetermined shape The first exposure is performed in a short time to develop the resist, and the second exposure is performed for a time determined based on the difference between the resist shape obtained as a result and the predetermined shape. A method of forming a resist pattern, comprising: performing the resist again and developing the resist again. グレースケールマスクのパターンをレジストに露光転写し、その後当該レジストを現像することにより、前記レジストに所定の形状を形成する方法であって、前記所定のパターンを形成するのに必要な現像時間よりも短い時間で前記レジストに第1回目の現像を行い、その結果得られた前記レジストの形状と、前記所定の形状との差に基づいて決定された時間だけ、第2回目の現像を前記レジストに対して行う工程を有することを特徴とするレジストパターンの形成方法。 A method of forming a predetermined shape on the resist by exposing and transferring the pattern of the gray scale mask to the resist and then developing the resist, and the development time required to form the predetermined pattern is longer The first development is performed on the resist in a short time, and the second development is performed on the resist for a time determined based on the difference between the resist shape obtained as a result and the predetermined shape. A method for forming a resist pattern, comprising a step of performing the process. グレースケールマスクのパターンをレジストに露光転写し、その後当該レジストを現像することにより、前記レジストに所定の形状を形成する方法であって、前記所定の形状を形成するのに必要な露光時間よりも短い時間で第1回目の露光を行って前記レジストを現像し、その結果得られた前記レジストの形状と、前記所定の形状との差に基づいて決定された時間だけ、第2回目の現像を前記レジストに対して行う工程を有することを特徴とするレジストパターンの形成方法。 A method of forming a predetermined shape on the resist by exposing and transferring the pattern of the gray scale mask to the resist and then developing the resist, and having a time longer than an exposure time required to form the predetermined shape The first exposure is performed in a short time to develop the resist, and the second development is performed for a time determined based on the difference between the resist shape obtained as a result and the predetermined shape. A method for forming a resist pattern, comprising a step of performing the process on the resist. 前記レジストの現像液として有機系現像液を使用することを特徴とする請求項1から請求項3のうちいずれか1項に記載のレジストパターンの形成方法。 The method for forming a resist pattern according to claim 1, wherein an organic developer is used as the resist developer. 基板の上にレジスト層を形成し、そのレジスト層にパターンを形成することにより光学特性を持たせた光学素子を製造する方法であって、請求項1から請求項4のうちいずれか1項に記載のレジストパターンの形成方法によりレジスト層にパターンを形成する工程を有することを特徴とする光学素子の製造方法。 A method for manufacturing an optical element having optical characteristics by forming a resist layer on a substrate and forming a pattern on the resist layer, wherein: A method for producing an optical element, comprising a step of forming a pattern on a resist layer by the method for forming a resist pattern described above. 基板の上にレジスト層を形成し、そのレジスト層にパターンを形成した後、前記レジストと前記基板を同時にエッチングして、前記レジスト層のパターンを前記基板に転写し、所定のパターンを表面に有する基板を製造する方法であって、請求項1から請求項4のうちいずれか1項に記載のレジストパターンの形成方法によりレジスト層にパターンを形成する工程を有することを特徴とする基板の製造方法。 After forming a resist layer on the substrate and forming a pattern on the resist layer, the resist and the substrate are simultaneously etched to transfer the pattern of the resist layer to the substrate and have a predetermined pattern on the surface A method for manufacturing a substrate, comprising the step of forming a pattern on a resist layer by the method for forming a resist pattern according to any one of claims 1 to 4. . 請求項5に記載の光学素子の製造方法又は請求項6に記載の基板の製造方法によって製造されたことを特徴とする光学素子。 An optical element manufactured by the method for manufacturing an optical element according to claim 5 or the method for manufacturing a substrate according to claim 6. 請求項7に記載の光学素子を照明光学系の光学素子として用いていることを特徴とする露光装置。
An exposure apparatus using the optical element according to claim 7 as an optical element of an illumination optical system.
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