JP2007219343A - Manufacturing method of microlens and manufacturing method of microstructure body - Google Patents

Manufacturing method of microlens and manufacturing method of microstructure body Download PDF

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義久 新井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of microlens having an accurate shape. <P>SOLUTION: The manufacturing method of microlens has steps of: developing a resist layer formed on a substrate; forming a resist pattern of cylinder shapes; thereafter melting the resist by heat flow to make lens shapes; and further treating the remaining resist and the substrate by dry-etching to transfer the shapes of the resist to the substrate, wherein, at the starting point of the dry etching, the resist height (SAG amount) of the resist shapes 4 formed by heat flow is set to be lower than the height of the resist layer formed on a region 5 where the resist pattern is not formed. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、マイクロレンズの製造方法及び微細構造体の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a microlens manufacturing method and a microstructure manufacturing method.

マイクロレンズを製造する方法の1つとして、石英等の基板の上にレジストを塗布し、クロム遮光部に開口部が設けられた単純なバイナリーマスクを用いてレジストを露光現像し円柱形状を形成した後、熱フローによりレジストをレンズ形状とし、さらに、残ったレジストと基板を同時にドライエッチングすることによりレジスト形状を基板に転写し、基板の表面にマイクロレンズを製造する方法が知られている。   As one of the methods for manufacturing a microlens, a resist is applied on a substrate such as quartz, and the resist is exposed and developed using a simple binary mask in which an opening is provided in a chromium light-shielding portion to form a cylindrical shape. Thereafter, a method is known in which the resist is formed into a lens shape by heat flow, and the remaining resist and the substrate are simultaneously dry-etched to transfer the resist shape to the substrate, thereby producing a microlens on the surface of the substrate.

このようなマイクロレンズの製造方法においては、レジストと基板のエッチング選択比(基板のエッチング速度/レジストのエッチング速度)が問題となる。すなわち、エッチングの終了時に目標とするマイクロレンズの形状が得られるように、エッチング選択比を考慮して、熱フローにより形成されるレジストの形状を決定してやる必要がある。   In such a microlens manufacturing method, the etching selectivity between the resist and the substrate (substrate etching rate / resist etching rate) becomes a problem. That is, it is necessary to determine the shape of the resist formed by heat flow in consideration of the etching selectivity so that the target microlens shape can be obtained at the end of etching.

図8に、マイクロレンズの半径方向のエッチング選択比のパターンの例を示す。(a)は、エッチング選択比が半径方向で変化しない場合であり、最も理想的な場合である。(b)はエッチング選択比のレンズ半径方向での変化率が一定の場合であり、この場合でも変化率が予め分かっていれば、それを考慮して、レジストの形状を決定することができる。   FIG. 8 shows an example of the etching selectivity pattern in the radial direction of the microlens. (A) is the case where the etching selectivity does not change in the radial direction, and is the most ideal case. (B) is a case where the rate of change of the etching selectivity ratio in the lens radial direction is constant. Even in this case, if the rate of change is known in advance, the resist shape can be determined in consideration thereof.

(c)は、エッチング選択比の変化率がレンズ半径方向で変化する場合であり、多くの場合、変化の仕方が一様ではない。よって、このような場合、同じ形状のレジストをドライエッチングしても、基板上表面に形成されるマイクロレンズの形状が異なるという問題点がある。   (C) is a case where the rate of change of the etching selectivity changes in the lens radial direction, and in many cases, the way of change is not uniform. Therefore, in such a case, there is a problem that even if the resist having the same shape is dry-etched, the shape of the microlens formed on the substrate surface is different.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、基板の上に形成したレジスト層を現像して円柱形状のレジストパターンを形成し、その後、熱フローにより前記レジストを溶融してレンズ形状とし、さらに、残った前記レジストと前記基板をドライエッチングして前記レジストの形状を前記基板に転写する工程を有するマイクロレンズの製造方法であって、正確な形状を有するマイクロレンズの製造方法を提供すること、及び、基板と、前記基板に形成する所望の形状に対応した形状を有したレジストパターンを有し、前記レジストパターンと前記基板とをドライエッチングして前記レジストパターンを前記基板に転写する工程を有する微細構造体の製造方法であって、正確な形状を有する微細構造体の製造方法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 develops a resist layer formed on a substrate to form a cylindrical resist pattern, and then melts the resist by heat flow to form a lens shape. And a method of manufacturing a microlens having an accurate shape, further comprising a step of dry etching the remaining resist and the substrate to transfer the shape of the resist to the substrate. And a substrate and a resist pattern having a shape corresponding to a desired shape to be formed on the substrate, and the resist pattern and the substrate are dry-etched to transfer the resist pattern to the substrate PROBLEM TO BE SOLVED To provide a method for manufacturing a fine structure having a precise shape, which is a method for manufacturing a fine structure having a process To.

前記課題を解決するための第1の手段は、基板の上に形成したレジスト層を現像して円柱形状のレジストパターンを形成し、その後、熱フローにより前記レジストを溶融してレンズ形状とし、さらに、残った前記レジストと前記基板をドライエッチングして前記レジストの形状を前記基板に転写する工程を有するマイクロレンズの製造方法であって、前記ドライエッチングの開始時点において、熱フローにより形成された前記レンズ形状のレジストの高さ(SAG量)が、前記レンズ形状のレジストパターンが形成されない領域に存在しているレジスト層の高さより低くされていることを特徴とするマイクロレンズの製造方法である。   The first means for solving the problem is to develop a resist layer formed on the substrate to form a cylindrical resist pattern, and then melt the resist by a heat flow into a lens shape. A method of manufacturing a microlens comprising a step of dry etching the remaining resist and the substrate to transfer the shape of the resist to the substrate, wherein the microlens is formed by heat flow at the start of the dry etching. A method of manufacturing a microlens, characterized in that the height of the lens-shaped resist (SAG amount) is lower than the height of the resist layer existing in the region where the lens-shaped resist pattern is not formed.

発明者が、エッチング選択比が図8(c)のようになる原因を究明した結果、レジストパターンが形成されない領域、すなわち、円柱状のレジストパターンが形成されている領域の周囲の領域のレジストが原因であることを突き止めた。通常、この領域においては露光は行われず、かなり広い面積に亘ってレジストがそのまま残留している。   As a result of investigating the reason why the etching selectivity becomes as shown in FIG. 8C, the inventor found that the resist in the region where the resist pattern is not formed, that is, the region around the region where the cylindrical resist pattern is formed. I found out that it was the cause. Normally, no exposure is performed in this region, and the resist remains as it is over a considerably large area.

ドライエッチングが進み、ある段階に達すると、この領域のレジストが一斉に無くなり、基板表面が露出する。すると、基板が石英やガラスの場合には、基板から酸素が発生し、エッチングガスの組成を変えることになる。そのため、エッチング選択比がこの時点を境に大幅に変化する。基板が樹脂の場合には、逆に樹脂が酸素を吸入し、エッチングガスの組成を変えることになる。そのため、エッチング選択比がこの時点を境に大幅に変化する。   When dry etching progresses and reaches a certain stage, the resist in this region disappears all at once and the substrate surface is exposed. Then, when the substrate is quartz or glass, oxygen is generated from the substrate, and the composition of the etching gas is changed. For this reason, the etching selectivity greatly changes at this point. When the substrate is a resin, the resin sucks oxygen and changes the composition of the etching gas. For this reason, the etching selectivity greatly changes at this point.

いずれにしても、レジストパターンが形成されない領域のレジストがエッチングにより消滅した段階でエッチング選択比が急変するので、それが、マイクロレンズの半径方向のエッチング選択比を変えることにつながり、図8(c)のようなエッチング選択比となってしまう。   In any case, the etching selectivity changes rapidly when the resist in the region where the resist pattern is not formed disappears by etching. This leads to a change in the etching selectivity in the radial direction of the microlens, and FIG. Etching selectivity as shown in FIG.

そこで、本手段においては、ドライエッチングの開始時点において、熱フローにより形成されたレンズ形状のレジストの高さ(SAG量)を、レンズ形状のレジストパターンが形成されない領域に存在しているレジスト層の高さより低くするようにしている。レンズ形状のレジストの高さ(SAG量)を、レジストパターンが形成されない領域に形成されているレジスト層の高さより低くする方法としては、たとえば、円柱状のレジストパターンを形成する場所にも、ある程度の露光を行い、一方、レジストパターンが形成されない領域は、露光を行わない状態にしておけばよい、
このようにすると、マイクロレンズが形成される領域のドライエッチングが終了した時点で、レジストパターンが形成されない領域には、まだレジストが残っていることになり、前述のようなエッチングレートの急変の発生を防止することができる。よって、図8(a)、(b)に示すようなエッチング選択比のパターンが得られ、正確な形状のマイクロレンズを製造することができる。
Therefore, in this means, at the start of dry etching, the height of the lens-shaped resist (SAG amount) formed by the heat flow is set to the area of the resist layer existing in the region where the lens-shaped resist pattern is not formed. I try to make it lower than the height. As a method of making the height of the lens-shaped resist (SAG amount) lower than the height of the resist layer formed in the region where the resist pattern is not formed, for example, even in a place where a cylindrical resist pattern is formed, On the other hand, the region where the resist pattern is not formed may be left unexposed.
In this case, when dry etching of the region where the microlens is formed is completed, the resist still remains in the region where the resist pattern is not formed, and the sudden change in the etching rate as described above occurs. Can be prevented. Therefore, an etching selectivity pattern as shown in FIGS. 8A and 8B can be obtained, and a microlens having an accurate shape can be manufactured.

前記課題を解決するための第2の手段は、基板の上に形成したレジスト層を現像して円柱形状のレジストパターンを形成し、その後、熱フローにより前記レジストを溶融してレンズ形状とし、さらに、残った前記レジストと前記基板をドライエッチングして前記レジストの形状を前記基板に転写する工程を有するマイクロレンズの製造方法であって、前記ドライエッチングの開始時点において、前記レンズ形状のレジストパターンが形成されない領域に、レジスト層が形成されていないことを特徴とするマイクロレンズの製造方法である。   The second means for solving the above problem is to develop a resist layer formed on the substrate to form a cylindrical resist pattern, and then melt the resist to form a lens by heat flow. A method of manufacturing a microlens comprising a step of dry-etching the remaining resist and the substrate and transferring the shape of the resist to the substrate, wherein the lens-shaped resist pattern is formed at the start of the dry etching. A method of manufacturing a microlens, characterized in that a resist layer is not formed in a region that is not formed.

本手段においては、前記第1の手段とは逆に、ドライエッチングの開始時点において、レンズ形状のレジストパターンが形成されない領域に、レジスト層が形成されていない状態にしておく。これは、たとえば、レジストパターンが形成されない領域に露光を行うことによって簡単に実現できる。このようにすると、レジストパターンが形成されない領域においては、始めから基板がむき出しになっており、ドライエッチングの途中でエッチング選択比が急変することがない。よって、図8(a)、(b)に示すようなエッチング選択比のパターンが得られ、正確な形状のマイクロレンズを製造することができる。   In this means, contrary to the first means, the resist layer is not formed in the region where the lens-shaped resist pattern is not formed at the start of dry etching. This can be easily realized, for example, by exposing a region where a resist pattern is not formed. In this way, in the region where the resist pattern is not formed, the substrate is exposed from the beginning, and the etching selectivity does not change suddenly during the dry etching. Therefore, an etching selectivity pattern as shown in FIGS. 8A and 8B can be obtained, and a microlens having an accurate shape can be manufactured.

前記課題を解決するための第3の手段は、基板と、前記基板に形成する所望の形状に対応した形状を有したレジストパターンを有し、前記レジストパターンと前記基板とをドライエッチングして前記レジストパターンを前記基板に転写する工程を有する微細構造体の製造方法であって、前記ドライエッチング開始時点において、前記レジストパターンの高さが、前記基板に形成する所望の形状が形成されない領域に存在しているレジスト層の高さより低くされていることを特微とする微細構造体の製造方法である。   A third means for solving the problem includes a substrate and a resist pattern having a shape corresponding to a desired shape formed on the substrate, and dry-etching the resist pattern and the substrate to A method of manufacturing a microstructure having a step of transferring a resist pattern to the substrate, wherein the height of the resist pattern exists in a region where a desired shape to be formed on the substrate is not formed at the start of the dry etching This is a method for manufacturing a fine structure characterized by being lower than the height of the resist layer.

本手段は、前記第1の手段と同様に、基板の上に形成されたレジストパターンを、エッチングレートの急変の発生を防止することで、正確な形状とするものであり、前記第1の手段と同様の作用効果を奏する。   Similar to the first means, this means makes the resist pattern formed on the substrate an accurate shape by preventing the sudden change of the etching rate, and the first means. Has the same effect as.

前記課題を解決するための第4の手段は、基板と、前記基板に形成する所望の形状に対応した形状を有したレジストパターンを有し、前記レジストパターンと前記基板とをドライエッチングして前記レジストパターンを前記基板に転写する工程を有する微細構造体の製造方法であって、前記ドライエッチング開始時点において、前記基板に形成する所望の形状が形成されない領域に、レジスト層が形成されていないことを特微とする微細構造体の製造方法である。   A fourth means for solving the problem includes a substrate and a resist pattern having a shape corresponding to a desired shape formed on the substrate, and dry-etching the resist pattern and the substrate to A method of manufacturing a microstructure having a step of transferring a resist pattern to the substrate, wherein a resist layer is not formed in a region where a desired shape formed on the substrate is not formed at the time of starting the dry etching. Is a method for manufacturing a fine structure.

本手段は、前記第2の手段と同様に、基板の上に形成されたレジストパターンを、エッチングレートの急変の発生を防止することで、正確な形状とするものであり、前記第2の手段と同様の作用効果を奏する。   Similar to the second means, the means makes the resist pattern formed on the substrate an accurate shape by preventing the sudden change in the etching rate, and the second means. Has the same effect as.

本発明によれば、基板の上に形成したレジスト層を現像して円柱形状のレジストパターンを形成し、その後、熱フローにより前記レジストを溶融してレンズ形状とし、さらに、残った前記レジストと前記基板をドライエッチングして前記レジストの形状を前記基板に転写する工程を有するマイクロレンズの製造方法において、正確な形状を有するマイクロレンズの製造方法を提供すること、及び、基板と、前記基板に形成する所望の形状に対応した形状を有したレジストパターンを有し、前記レジストパターンと前記基板とをドライエッチングして前記レジストパターンを前記基板に転写する工程を有する微細構造体の製造方法において、正確な形状を有する微細構造体の製造方法を提供することができる。   According to the present invention, the resist layer formed on the substrate is developed to form a cylindrical resist pattern, and then the resist is melted into a lens shape by heat flow, and the remaining resist and the In a manufacturing method of a microlens including a step of dry etching a substrate and transferring the shape of the resist to the substrate, a method of manufacturing a microlens having an accurate shape is provided, and the substrate and the substrate are formed In a manufacturing method of a fine structure, which has a resist pattern having a shape corresponding to a desired shape, and includes a step of dry etching the resist pattern and the substrate and transferring the resist pattern to the substrate. The manufacturing method of the microstructure which has various shapes 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。熱フロー後のレジスト形状を基板に転写する方法は周知であるので、以下の説明においては、熱フローによりレジスト形状を形成するまでの工程について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Since the method of transferring the resist shape after the heat flow to the substrate is well known, in the following description, steps until the resist shape is formed by the heat flow will be described.

図1は、本発明の第1の実施の形態であるマイクロレンズの製造方法を説明するための図である。図1(a)に示すように、石英、ガラス、樹脂等からなる基板1の上にレジスト2を塗布し、マスク3を介してレジスト2を露光する。マスクのうち3aで示す部分はマイクロレンズに対応する部分であり、少量の光が透過するようになっている。3bに当たる部分はマイクロレンズの間を形成する部分に対応する部分であり、完全に光を透過する。マイクロレンズに対応する部分と、マイクロレンズの間を形成する部分を、本明細書及び請求の範囲では、レジストパターンが形成される領域と呼んでおり、それ以外の領域を、レンズ形状のレジストパターンが形成されない領域と呼んでいる。3cは、レジストパターンが形成されない領域に対応する部分であり、光を完全に遮光するようにCrめっき等が施されている。   FIG. 1 is a diagram for explaining a microlens manufacturing method according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1A, a resist 2 is applied on a substrate 1 made of quartz, glass, resin or the like, and the resist 2 is exposed through a mask 3. A portion indicated by 3a in the mask is a portion corresponding to the microlens, and a small amount of light is transmitted therethrough. The portion corresponding to 3b is a portion corresponding to a portion forming between the microlenses and completely transmits light. In the present specification and claims, the portion corresponding to the microlens and the portion forming between the microlenses are referred to as a region where a resist pattern is formed, and the other region is referred to as a lens-shaped resist pattern. This is called a region where no is formed. Reference numeral 3c denotes a portion corresponding to a region where a resist pattern is not formed, and is subjected to Cr plating or the like so as to completely block light.

露光後レジストを現像すると、図1(b)に示すようなレジスト形状が得られる。2aは、マイクロレンズとなる部分である。2bは、レジストパターンが形成されない領域である。2aの領域には少量の露光が行われているために、その高さは、レジストパターンが形成されない領域2bの高さより低くなっている。   When the resist is developed after exposure, a resist shape as shown in FIG. 1B is obtained. Reference numeral 2a denotes a portion that becomes a microlens. 2b is a region where a resist pattern is not formed. Since a small amount of exposure is performed on the region 2a, the height thereof is lower than the height of the region 2b where the resist pattern is not formed.

このようなレジスト形状を熱フローにより溶融すると、図1(c)に示すようなレジすと形状が得られる。4は、マイクロレンズの形状をしたレジストである。なお、この部分の高さ(SAG量)は、前述の2aの部分の高さより少し高くなっている。5は、レジストパターンが形成されない領域のレジストであるが、この部分は全く露光を受けていないため、その高さは、マイクロレンズの形状をしたレジスト4の高さよりも高くなっている。   When such a resist shape is melted by a heat flow, the shape is obtained by registering as shown in FIG. Reference numeral 4 denotes a resist having a microlens shape. Note that the height (SAG amount) of this portion is slightly higher than the height of the portion 2a described above. Reference numeral 5 denotes a resist in a region where a resist pattern is not formed. Since this portion is not exposed at all, its height is higher than the height of the resist 4 in the shape of a microlens.

図1(c)に示すような形状のレジストと基板1をドライエッチングを行うと、マイクロレンズの形状をしたレジスト4が完全にエッチングされて無くなった状態で、まだ、レンズ形状のレジストパターンが形成されない領域のレジスト5が残った状態となっている。よって、この段階でドライエッチングを終了して、残ったレジストを除去する。このようにすれば、ドライエッチング工程で、レジストパターンが形成されない領域のレジストは、最後まで残留するので、この部分のレジストが一斉に無くなりエッチング選択比が変化するという前述の問題の発生を防止することができる。   When the resist having the shape as shown in FIG. 1C and the substrate 1 are dry-etched, the lens-shaped resist pattern is still formed in a state where the microlens-shaped resist 4 is completely etched away. The resist 5 is left in a region that is not to be processed. Therefore, the dry etching is finished at this stage, and the remaining resist is removed. In this way, in the dry etching process, the resist in the region where the resist pattern is not formed remains until the end, so that the above-mentioned problem that the resist in this portion disappears and the etching selectivity changes is prevented. be able to.

なお、本発明の第1の実施の形態では、マスク3の3aで示す部分が少量の光を透過するようになっているマスクを使用しているが、この部分は、従来から知られているグレースケールマスクのグレースケールパターンを利用することで形成できる。一方、グレースケールパターンを有したマスクを使用しなくとも、バイナリーマスクを2枚使用することにより、レンズ形状のレジストパターンが形成されていない部分のレジスト厚よりも、レンズ形状を有したレジストパターンの高さを低くする方法がある。   In the first embodiment of the present invention, the mask 3a of the mask 3 uses a mask that transmits a small amount of light. This portion has been conventionally known. It can be formed by using the gray scale pattern of the gray scale mask. On the other hand, by using two binary masks without using a mask having a gray scale pattern, a resist pattern having a lens shape can be used rather than a resist thickness of a portion where no lens-shaped resist pattern is formed. There is a way to lower the height.

例えば、図1(a)の工程の代わりに、図9(a)及び(b)に示す工程で露光工程を行う。図9(a)に示す工程は、バイナリーマスク30を用いて露光する工程を示す。バイナリーマスク30においては、マイクロレンズに対応する部分3aは、完全に光を遮光するクロムめっきが形成されている。なお、その他の部分、3b及び3cは先に述べた図1(a)のマスクと同じなので、説明を省略する。   For example, instead of the process of FIG. 1A, the exposure process is performed in the process shown in FIGS. 9A and 9B. The process shown in FIG. 9A shows an exposure process using the binary mask 30. In the binary mask 30, the portion 3a corresponding to the microlens is formed with chrome plating that completely blocks light. The other portions 3b and 3c are the same as the mask shown in FIG.

次に、図9(b)に示す工程を行う。この工程においては、バイナリーマスク6を使用する。バイナリーマスク6は、図9(a)で示すマイクロレンズに対応する部分3a及びマイクロレンズの間を形成する部分に対応する部分3bに対応する領域6aで、完全に光を透過する。しかし、レンズ形状のレジストパターンが形成されない領域3cと同じ領域6cでは、完全に光が遮光されるようにクロムめっきが形成されている。このようなマスク6を用い、図9(a)で行われる露光よりも露光量が小さくなるように露光する。その後、レジストを現像すると図1(b)に示すようなレジストパターンが形成される。あとは、第1の実施の形態と同じである。   Next, the process shown in FIG. In this step, a binary mask 6 is used. The binary mask 6 transmits light completely in the region 3a corresponding to the portion 3a corresponding to the microlens shown in FIG. 9A and the portion 3b corresponding to the portion forming between the microlenses. However, in the same region 6c as the region 3c where the lens-shaped resist pattern is not formed, chrome plating is formed so that light is completely shielded. Using such a mask 6, exposure is performed so that the exposure amount is smaller than the exposure performed in FIG. Thereafter, when the resist is developed, a resist pattern as shown in FIG. 1B is formed. The rest is the same as in the first embodiment.

なお、この第1の実施の形態の変形例においては、図9(a)で示したバイナリーマスクでの露光と図9(b)で示したバイナリーマスクでの露光の順番を変えてもよい。また、この場合でも、図9(b)で示したバイナリーマスク使用時の露光量は、図9(a)で示したバイナリーマスク使用時の露光量よりも小さくすることが肝要である。   In the modification of the first embodiment, the order of exposure with the binary mask shown in FIG. 9A and exposure with the binary mask shown in FIG. 9B may be changed. Even in this case, it is important that the exposure amount when using the binary mask shown in FIG. 9B is smaller than the exposure amount when using the binary mask shown in FIG.

図2は、本発明の第2の実施の形態であるマイクロレンズの製造方法を説明するための図である。図2(a)に示すように、石英、ガラス、樹脂等からなる基板1の上にレジスト2を塗布し、マスク3を介してレジスト2を露光する。マスクのうち3aで示す部分はマイクロレンズに対応する部分であり、完全に光を遮光する。3bに当たる部分はマイクロレンズの間を形成する部分に対応する部分であり、完全に光を透過する。Aに当たる部分がレジストパターンが形成されない領域に対応する部分であり、完全に光を透過する。   FIG. 2 is a view for explaining a microlens manufacturing method according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2A, a resist 2 is applied on a substrate 1 made of quartz, glass, resin or the like, and the resist 2 is exposed through a mask 3. The portion indicated by 3a in the mask is a portion corresponding to the microlens and completely blocks light. The portion corresponding to 3b is a portion corresponding to a portion forming between the microlenses and completely transmits light. The portion corresponding to A is a portion corresponding to a region where the resist pattern is not formed, and completely transmits light.

露光後レジストを現像すると、図2(b)に示すようなレジスト形状が得られる。2aは、マイクロレンズとなる部分である。2bは、レジストパターンが形成されない領域である。レジストパターンが形成されない領域Bにおいては、レジストが完全に除去されている。   When the resist is developed after exposure, a resist shape as shown in FIG. 2B is obtained. Reference numeral 2a denotes a portion that becomes a microlens. 2b is a region where a resist pattern is not formed. In the region B where the resist pattern is not formed, the resist is completely removed.

このようなレジスト形状を熱フローにより溶融すると、図2(c)に示すようなレジスト形状が得られる。4は、マイクロレンズの形状をしたレジストである。   When such a resist shape is melted by heat flow, a resist shape as shown in FIG. 2C is obtained. Reference numeral 4 denotes a resist having a microlens shape.

図2(c)に示すような形状のレジストと基板1をドライエッチングを行うと、レンズ形状のレジストパターンが形成されない領域Bのレジストは最初から無く、基板1がむき出しになっているので、この部分のレジストが一斉に無くなりエッチング選択比が変化するという前述の問題の発生を防止することができる。   When the resist having the shape as shown in FIG. 2C and the substrate 1 are dry-etched, the resist in the region B where the lens-shaped resist pattern is not formed is not present from the beginning, and the substrate 1 is exposed. It is possible to prevent the occurrence of the above-described problem that the resists of the portions are eliminated all at once and the etching selectivity changes.

なお、図9(a)に示すマスクと、レンズ形状のレジストパターンが形成されない領域に対応する部分だけ光を透過するマスクの2枚を用いて、レンズ形状のレジストパターンが形成されない領域Bのレジストを無くすようにしてもよい。   The resist shown in FIG. 9A and the resist in the region B where the lens-shaped resist pattern is not formed using two masks that transmit light only in a portion corresponding to the region where the lens-shaped resist pattern is not formed. May be eliminated.

なお、本発明はレンズだけに限らず、レジストに形成された回折パターンを基板に転写する方法にも適用できる。例えば、ブレーズ型の回折光学素子の場合、レジストパターンで正確なブレーズパターンができていても、途中でエッチングレートの急変が発生してしまうと、ブレーズパターンの斜面の傾きが途中で変わってしまう。そのため、所望の形状のブレーズパターンができなくなってしまう。しかし、本発明を適用することで、ブレーズパターンの斜面の傾きが途中で変わってしまうことを防止して、基板にブレーズパターンを転写できるという効果を得ることができる。   The present invention is not limited to a lens, and can be applied to a method of transferring a diffraction pattern formed on a resist to a substrate. For example, in the case of a blazed diffractive optical element, even if an accurate blazed pattern is formed by a resist pattern, if the etching rate suddenly changes in the middle, the slope of the blazed pattern changes in the middle. Therefore, a blazed pattern having a desired shape cannot be formed. However, by applying the present invention, it is possible to prevent the inclination of the slope of the blaze pattern from changing in the middle and to obtain an effect that the blaze pattern can be transferred to the substrate.

このようにレンズだけに限られず、微細構造休を形成する領域が基板全面でない場合には、本発明は有効な手段である。なお、本明細書及び特許請求の範囲で言う「前記基板に形成する所望の形状が形成されない領域」とは、例えば、レンズ形状のレジストパターンが形成されていない部分のような、レジストパターンの形状転写を積極的に利用していない領域を示している。   As described above, the present invention is not limited to the lens, and the present invention is an effective means when the region for forming the fine structure holiday is not the entire surface of the substrate. The “region where the desired shape formed on the substrate is not formed” as used in this specification and claims refers to the shape of a resist pattern, such as a portion where a lens-shaped resist pattern is not formed. It shows areas where transcription is not actively used.

(実施例)
厚さ1.2mmの6インチ石英基板に、ポジ型レジストを厚さが7μmとなるように塗布した。その後、90℃で30分間プリベーク処理を行った。続いて、単純なクロム遮光バイナリーマスクを用いて、i線ステッパーで露光した。マイクロレンズアレイ製作のための露光領域は(60×60)mmで、その外側は全面オーバー露光し、現像処理した。
(Example)
A positive resist was applied to a 6-inch quartz substrate having a thickness of 1.2 mm so as to have a thickness of 7 μm. Then, the prebaking process was performed for 30 minutes at 90 degreeC. Subsequently, exposure was performed with an i-line stepper using a simple chrome light-shielding binary mask. The exposure area for manufacturing the microlens array was (60 × 60) mm, and the entire outer surface was overexposed and developed.

これにより、ピッチ110μm、直径100μmのレジスト製円柱形状を(60×60)mmの領域に製作した。その外側はレジストがなく光学基材表面が露出した状態である。   As a result, a resist cylindrical shape having a pitch of 110 μm and a diameter of 100 μm was manufactured in a region of (60 × 60) mm. The outside is a state in which there is no resist and the surface of the optical substrate is exposed.

これを温度150〜160℃で30分加熱し、熱フローによりレジスト製マイクロレンズを製作した。製作したレジスト形状は、図3に示す通りであった。   This was heated at a temperature of 150 to 160 ° C. for 30 minutes, and a resist microlens was manufactured by heat flow. The manufactured resist shape was as shown in FIG.

このレジスト製マイクロレンズアレイをRIEドライエッチング装置で石英基板に形状転写した。ドライエッチング中のガス流量設定は固定とした。ドライエッチング後のレンズ形状を図4、エッチング時の選択比プロファイルを図5に示す。選択比変化が一定になり、得られた石英製マイクロレンズの形状精度も良好であった。   The resist microlens array was transferred to a quartz substrate with an RIE dry etching apparatus. The gas flow rate setting during dry etching was fixed. FIG. 4 shows a lens shape after dry etching, and FIG. 5 shows a selectivity ratio profile during etching. The change in the selection ratio was constant, and the shape accuracy of the obtained quartz microlens was good.

(比較例)
厚さ1.2mmの6インチ石英基板に、ポジ型レジストを厚さが7μmとなるように塗布した。その後、90℃で30分間のプリベーク処理を行った。単純なクロム遮光バイナリーマスクを用いて、i線ステッパーで露光した。マイクロレンズアレイ製作のための露光領域は(60*60)mmである。
(Comparative example)
A positive resist was applied to a 6-inch quartz substrate having a thickness of 1.2 mm so as to have a thickness of 7 μm. Then, the prebaking process for 30 minutes was performed at 90 degreeC. Using a simple chrome light shielding binary mask, exposure was performed with an i-line stepper. The exposure area for manufacturing the microlens array is (60 * 60) mm.

これにより、ピッチ110μm、直径100μmのレジスト製円柱形状を(60*60)mmの領域に製作した。その外側はレジスト塗布残部のレジスト7μmが全面に残っている状態である。   As a result, a resist cylindrical shape having a pitch of 110 μm and a diameter of 100 μm was manufactured in a region of (60 * 60) mm. The outside is a state in which the remaining resist coating 7 μm remains on the entire surface.

これを温度150〜160℃で30分加熱し、熱フローによりレジスト製マイクロレンズを製作した。製作したレジスト形状は、図3に示す形状とほぼ同形状であった。   This was heated at a temperature of 150 to 160 ° C. for 30 minutes, and a resist microlens was manufactured by heat flow. The manufactured resist shape was almost the same as the shape shown in FIG.

このレジスト製マイクロレンズアレイをRIEドライエッチング装置で石英基板に形状転写した。   The resist microlens array was transferred to a quartz substrate with an RIE dry etching apparatus.

ドライエッチング中のガス流量設定は固定とした。ドライエッチング後のレンズ形状を図6、エッチング時の選択比プロファイルを図7に示す。マイクロレンズ半径方向の選択比変化が一定ではなく、途中から選択比が変わっていることがわかる。その結果、石英製マイクロレンズの形状精度も悪化していることがわかった。   The gas flow rate setting during dry etching was fixed. FIG. 6 shows the lens shape after dry etching, and FIG. 7 shows the selectivity ratio profile during etching. It can be seen that the change in the selection ratio in the radial direction of the microlens is not constant, and the selection ratio changes in the middle. As a result, it was found that the shape accuracy of the quartz microlens was also deteriorated.

本発明の第1の実施の形態であるマイクロレンズの製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the micro lens which is the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態であるマイクロレンズの製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the micro lens which is the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の実施例において製作されたレンズ形状のレジスト形状と形状誤差を示すグラフである。It is a graph which shows the resist shape of a lens shape manufactured in the Example of this invention, and a shape error. 本発明の実施例によって得られたレンズ形状と形状誤差を示すグラフである。It is a graph which shows the lens shape and shape error which were obtained by the Example of this invention. 本発明の実施例におけるエッチング時の選択比プロファイルを示す図である。It is a figure which shows the selection ratio profile at the time of the etching in the Example of this invention. 本発明の比較例によって得られたレンズ形状と形状誤差を示すグラフである。It is a graph which shows the lens shape and shape error which were obtained by the comparative example of this invention. 本発明の比較例におけるエッチング時の選択比プロファイルを示す図である。It is a figure which shows the selectivity ratio profile at the time of the etching in the comparative example of this invention. マイクロレンズの半径方向のエッチング選択比のパターンの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the pattern of the etching selectivity of the radial direction of a micro lens. 本発明の第1の実施の形態の変形例であるマイクロレンズの製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the micro lens which is a modification of the 1st Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…基板、2…レジスト、2a…マイクロレンズとなる部分のレジスト、2b…レンズ形状のレジストパターンが形成されない領域となる部分のレジスト、3…マスク、3a…マスクの、マイクロレンズに対応する部分、3b…マスクのマイクロレンズの間を形成する部分に対応する部分マイクロレンズの間を形成する部分に対応する部分、3c…マスクのレジストパターンが形成されない領域に対応する部分、4…マイクロレンズの形状をしたレジスト、5…レジストパターンが形成されない領域のレジスト、6…マスク、6a…マイクロレンズに対応する部分3a及びマイクロレンズの間を形成する部分に対応する部分3bに対応する領域、6b…レンズ形状のレジストパターンが形成されない領域3cと同じ領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Board | substrate, 2 ... Resist, 2a ... Resist of the part used as a micro lens, 2b ... Resist of the part used as the area | region in which a lens-shaped resist pattern is not formed, 3 ... Mask, 3a ... Part corresponding to a micro lens 3b: a part corresponding to a part forming between the microlenses of the mask, a part corresponding to a part forming between the microlenses, 3c: a part corresponding to an area where the resist pattern of the mask is not formed, 4 ... of the microlens Shaped resist, 5... Resist in a region where a resist pattern is not formed, 6... Mask, 6 a... Region 3 a corresponding to the microlens and region 3 b corresponding to the portion forming between the microlenses, 6 b. The same region as the region 3c where the lens-shaped resist pattern is not formed

Claims (4)

基板の上に形成したレジスト層を現像して円柱形状のレジストパターンを形成し、その後、熱フローにより前記レジストを溶融してレンズ形状とし、さらに、残った前記レジストと前記基板をドライエッチングして前記レジストの形状を前記基板に転写する工程を有するマイクロレンズの製造方法であって、前記ドライエッチングの開始時点において、熱フローにより形成された前記レンズ形状のレジストの高さ(SAG量)が、前記レンズ形状のレジストパターンが形成されない領域に存在しているレジスト層の高さより低くされていることを特徴とするマイクロレンズの製造方法。   The resist layer formed on the substrate is developed to form a cylindrical resist pattern, and then the resist is melted by heat flow into a lens shape, and the remaining resist and the substrate are dry etched. A method of manufacturing a microlens including a step of transferring the shape of the resist onto the substrate, and at the start of the dry etching, the height of the lens-shaped resist formed by heat flow (SAG amount) is: A method of manufacturing a microlens, wherein the height of a resist layer existing in an area where the lens-shaped resist pattern is not formed is lower. 基板の上に形成したレジスト層を現像して円柱形状のレジストパターンを形成し、その後、熱フローにより前記レジストを溶融してレンズ形状とし、さらに、残った前記レジストと前記基板をドライエッチングして前記レジストの形状を前記基板に転写する工程を有するマイクロレンズの製造方法であって、前記ドライエッチングの開始時点において、前記レンズ形状のレジストパターンが形成されない領域に、レジスト層が形成されていないことを特徴とするマイクロレンズの製造方法。   The resist layer formed on the substrate is developed to form a cylindrical resist pattern, and then the resist is melted by heat flow into a lens shape, and the remaining resist and the substrate are dry etched. A method of manufacturing a microlens including a step of transferring the shape of the resist to the substrate, wherein a resist layer is not formed in a region where the lens-shaped resist pattern is not formed at the start of the dry etching. A method of manufacturing a microlens. 基板と、前記基板に形成する所望の形状に対応した形状を有したレジストパターンを有し、前記レジストパターンと前記基板とをドライエッチングして前記レジストパターンを前記基板に転写する工程を有する微細構造体の製造方法であって、前記ドライエッチング開始時点において、前記レジストパターンの高さが、前記基板に形成する所望の形状が形成されない領域に存在しているレジスト層の高さより低くされていることを特微とする微細構造体の製造方法。   A microstructure having a substrate and a resist pattern having a shape corresponding to a desired shape to be formed on the substrate, and a step of dry etching the resist pattern and the substrate to transfer the resist pattern to the substrate In the manufacturing method of the body, at the time of starting the dry etching, the height of the resist pattern is lower than the height of the resist layer existing in a region where a desired shape formed on the substrate is not formed. The manufacturing method of the fine structure characterized by this. 基板と、前記基板に形成する所望の形状に対応した形状を有したレジストパターンを有し、前記レジストパターンと前記基板とをドライエッチングして前記レジストパターンを前記基板に転写する工程を有する微細構造体の製造方法であって、前記ドライエッチング開始時点において、前記基板に形成する所望の形状が形成されない領域に、レジスト層が形成されていないことを特微とする微細構造体の製造方法。   A microstructure having a substrate and a resist pattern having a shape corresponding to a desired shape to be formed on the substrate, and a step of dry etching the resist pattern and the substrate to transfer the resist pattern to the substrate A method for manufacturing a fine structure, characterized in that a resist layer is not formed in a region where a desired shape formed on the substrate is not formed at the start of the dry etching.
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