JP2009223168A - 光学素子アレイの製造方法、露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】集積度が高くしかも光学的特性の優れた光学素子アレイの製造方法、及び露光装置を提供する。
【解決手段】基板１の表面に成膜されたフォトレジスト層２の表面に対し、接続部６ｂを形成するための第１露光工程及び光学素子成形部６ａを形成するための第２露光工程を行う露光工程と、フォトレジスト層２を現像し、フォトレジスト層２の表面に光学素子成形部６ａの形成と接続部６ｂの陥没形成とを行う現像工程と、光学素子成形部６ａを基板１の表面に転写させて基板１の表面に光学素子成形部６ａと略同形状の構成レンズ８ａ、接続部６ｂと略同形状の接続部分８ｂをそれぞれ形成させるエッチング工程とによって、基板１を光学素子アレイ１０に形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、表面に複数のレンズやプリズム等の光学素子が形成された光学素子アレイの製造方法、この光学素子アレイの製造方法によって製造された光学素子アレイを光学系に用いた露光装置に関する。

近年、ディジタルカメラ等に用いられる固体撮像素子の受光部分や、光通信デバイス、エキシマレーザ等を光源とする露光装置の照明光学系のインテグレータ等に、シリンドリカルレンズアレイ、フライアイレンズ等のレンズアレイに代表される、表面に複数の光学素子が形成された光学素子アレイが用いられる。これらの光学素子アレイを形成する方法として、特許文献１及び２に記載の技術が知られている。即ち、特許文献１及び２には、基板の表面に形成したフォトレジスト層を、グレースケールマスク、又はバイナリマスクを通して露光し、フォトレジスト層を現像することでフォトレジスト層の表面に所定の凹凸形状を形成する。これを、誘導結合性プラズマ（Inductively−Coupled−Plasma：以下単に「ＩＣＰ」と称する）を用いたドライエッチング等に代表される各種ドライエッチングによって、前記所定の凹凸形状に応じた複数の光学素子を基板の表面に形成することで、レンズアレイを形成する製造方法が記載されている。
特表平８−５０４５１５号公報 特開２００５−３２１７１０号公報

ドライエッチング工程において、フォトレジストや基板をエッチングする際のエッチング速度は、イオンあるいはラジカルの進行方向とエッチングされる面のなす角度により異なり、その角度が直角な場合にはエッチング速度は遅く（即ち、エッチングレートは低く）、僅かであっても直角からずれるとエッチング速度が速く（即ち、エッチングレートは高く）なる。

ここで、光学要素として複数の凸レンズが表面に配列された光学素子アレイを形成する場合を説明する（以下、配列された各凸レンズを構成レンズと呼ぶ）。

まず、基板上にフォトレジストを塗布してフォトレジスト層を形成し、その表面に、最終的に基板表面に形成すべき所望の光学素子アレイの形状に対応した凹凸形状を形成する。

上記凹凸形状は、フォトレジスト層を、フォトマスクを通して露光した後、現像することにより形成されるので、これらの工程に起因して、凹部の底、即ち、構成レンズ間の接続部分に相当する領域（以下、単に接続部分と呼ぶ）には、わずかな平面ないしは略平面の部分（以下、接続平面部分と呼ぶ）が形成されてしまう。即ち、接続平面部分においては、二つの面が明確に角度をもって不連続に接するのではなく、滑らかに連続した面により接することになる。

その後、フォトレジスト層および基板をドライエッチングすることで、フォトレジスト層を除去すると共に、所望の光学素子アレイの形状が基板表面に形成される。

その際、各構成レンズの頂点に相当する領域の近傍（以下、単に頂点部分と呼ぶ）は平面ないしは略平面であり、また、接続平面部分は上記の通り平面ないしは略平面である。これに対して、頂点部分と接続部分の間の領域（以下、単に中間部分と呼ぶ）には傾斜がある。従って、頂点部分と接続平面部分とにおけるエッチングレートは、中間部分におけるエッチングレートに比べて低い。このために、エッチングが進行するにつれて、接続平面部分は拡大する。この様子を図５に示す。図５で、「エッチング前」と記載されている形状はドライエッチングを行なう前のフォトレジスト層表面に形成された凹凸形状であり、「エッチング後」と記載されているのは、ドライエッチングにより基板表面に形成された光学素子アレイの表面形状である。また、符号２０１は頂点部分、符号２０２は中間部分である。

ドライエッチングの前後で接続平面部分Ｓａ，Ｓｂを比較すると、図５に示す通り、ドライエッチング前のフォトレジスト層の接続平面部分Ｓｂに比べて、ドライエッチング後の光学素子アレイの接続平面部分Ｓａは拡大する。即ち、形状誤差はドライエッチングにより拡大する。

この現象による影響は、構成レンズの集積度が高い光学素子アレイほど大きい。なぜなら、集積度が高くなるに従って、接続平面部分Ｓａの面積が全体の面積に占める割合は大きくなるからである。従って、微細な構成レンズを高い集積度により光学素子アレイを構成する場合に障害となる。

上記のような原理により形状誤差が発生するので、形状誤差分を予め見込んだ露光マスクを用いてフォトレジスト層の露光を行なったり、また、露光時間を調整することにより上述の形状誤差を調節することは難しい。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、集積度が高くしかも光学的特性の優れた光学素子アレイの製造方法、及び、光学的特性の優れた露光装置を提供することを課題とする。

かかる課題を解決するために、本発明は、光学素子材料によって形成された基板（１）の一方面に成膜されたフォトレジスト層（２）の一方面に光学素子成形部（６ａ）を複数形成し、該光学素子成形部（６ａ）と略同形状の光学素子（８ａ）を前記基板（１）の一方面に複数形成して、該基板（１）を、一方面に複数の前記光学素子（８ａ）がそれぞれ隣接して設けられた光学素子アレイ（１０）に形成する光学素子アレイ（１０）の製造方法であって、前記フォトレジスト層（２）の一方面において、隣接する前記光学素子成形部（６ａ）の間に凹形状の接続部（６ｂ）を形成するための第１露光工程、及び前記フォトレジスト層（２）の前記一方面に対し前記光学素子成形部（６ａ）を形成するための第２露光工程を行う露光工程と、該露光工程を経た前記フォトレジスト層（２）を現像し、該フォトレジスト層（２）の一方面に前記光学素子成形部（６ａ）を形成させると共に前記光学素子成形部（６ａ）の間に前記接続部（６ｂ）を形成する現像工程と、前記基板（１）の一方面に、前記現像工程において形成された前記光学素子成形部（６ａ）と略同形状の前記光学素子（８ａ）、及び、前記接続部（６ｂ）と略同形状の接続部分（８ｂ）をそれぞれ形成させるエッチング工程とを備えたことを特徴とする。

また、本発明は、露光装置（３０）であって、請求項１乃至５の何れか一つに記載の光学素子アレイ（１０）の製造方法によって製造された光学素子アレイ（１０）を光学系に用いたことを特徴とする。

なお、本発明を判りやすく説明するために一実施の形態を示す符号に対応付けて説明したが、本発明が実施の形態に限定されるものではないことはいうまでもない。

本発明によれば、集積度が高くしかも光学的特性の優れた光学素子アレイの製造方法、及び、光学的特性の優れた露光装置の提供を実現できる。

図１乃至図４にこの発明の実施の形態を示す。

図１は、本発明の実施の形態に係る、光学素子アレイの製造方法を示す図である。図１に示す通り、本発明の実施の形態に係る光学素子アレイの製造方法においては、基板１の一方面としての表面に形成されたフォトレジスト層２に対し、露光マスクとしてのバイナリマスク３を通して露光を行う第１露光工程、及び、前記第１露光工程を経たフォトレジスト層２に対し、露光マスクとしてのグレースケールマスク４を通して露光を行なう第２露光工程、をそれぞれ行う露光工程と、前記第１露光工程および第２露光工程を経たフォトレジスト層２を現像することにより、フォトレジスト層２の表面に、最終的に基板１の表面に形成すべき所望の光学素子アレイ１０の形状に対応した凹凸形状５を形成する現像工程と、前記現像工程において形成された凹凸形状５をエッチングし、更に、基板１もエッチングすることで、基板１の表面に凹凸形状７を形成することにより所望の光学素子アレイ１０を形成するエッチング工程とを備えている。その凹凸形状５は、光学素子成形部６ａと接続部６ｂとを有し、この凹凸形状５をエッチングすることで形成される光学素子アレイ１０は、構成レンズ８ａと接続部分８ｂとからなる凹凸形状７を有している。

より具体的には、まず、図１の（ａ）に示す通り、基板１の上面にフォトレジストを塗布してフォトレジスト層２を形成する。基板１の材料としては、例えば石英（ＳｉＯ_２）を用い、フォトレジスト層２はポジ型のものを用いる。フォトレジスト層２としてポジ型フォトレジストを使用することにより、露光工程におけるの光量の分布と現像後のレジスト形状の対応関係を設定し易くでき、微細な形状を高精度に形成するのに有利である。

次に、図１の（ｂ）に示す第１露光工程を行う。具体的には、まず図１の（ｂ）に示す通り、露光マスクとしてのバイナリマスク３を通して露光光をフォトレジスト層２に照射してフォトレジスト層２を露光する。このバイナリマスク３は露光光を透過させる部分と遮光する部分で構成した露光マスクである。この第１露光工程により、光学素子アレイ１０を構成する各構成レンズ８ａ間の境界領域の接続部分８ｂに対する露光が行われる。つまり、複数の光学素子成形部６ａの間の凹形状の接続部６ｂを形成するための露光が行われる。

次に、図１の（ｃ）に示す第２露光工程を行う。具体的には図１の(c)に示す通り、露光マスクとしてのグレースケールマスク４を通して露光光をフォトレジスト層２に照射してフォトレジスト層２を露光する。このグレースケールマスク４は、所望の光学素子アレイ１０を構成する構成レンズ８ａに対応して透過率が離散的または事実上連続的に変化するように形成された露光マスクである。このグレースケールマスク４を通してフォトレジスト層２に露光光を照射することにより、構成される構成レンズ８ａに相当する部分の露光が行われる。つまり、構成レンズ８ａに対応した形状の光学素子成形部６ａを形成するための露光が行われる。なお、このグレースケールマスク４を通した露光は、バイナリマスク３によって露光された領域を含むフォトレジスト層２の略全域に対して行なうが、場合によっては、バイナリマスク３によって露光された領域を除いたフォトレジスト層２の領域のみに対して行なってもよい。

また、上記説明では、グレースケールマスク４を通した露光は１回のみであるが、基板１の表面に形成すべき構成される構成レンズ８ａの形状によっては、互いに異なるパターンを有する複数のグレースケールマスクを用意し、これらを順番に用いてフォトレジスト層２を複数回露光してもよい。

露光工程において第１露光工程と第２露光工程とを行なうことで、バイナリマスク３とグレースケールマスク４とを使い分けることができ、高精度な光学素子アレイ１０の形成に必要な露光が可能となる。

図１の（ｂ）の第１露光工程においては、解像限界以下の開口幅の開口パターンが形成されたバイナリマスク３を用いて露光を行う。これにより、フォトレジスト層２において、露光された部分と露光されない部分との境界部分に急激な段差形状が形成されることを防止できる。

また、「第１露光工程」および「第２露光工程」には、ｇ線（４３６ｎｍ）やｉ線（３６５ｎｍ）等の紫外光や、ＡｒＦ（λ＝１９３ｎｍ）やＫｒＦ（λ＝２４８ｎｍ）等の真空紫外光が用いられる。

図１においては、バイナリマスク３を用いた第１露光工程を先に行ない、次いで、グレースケールマスク４を用いた第２露光工程を行なっており、この順番で露光工程を行うことが望ましい。その理由は、フォトレジスト層２は一旦露光光が照射されると感度が低下するという性質による。即ち、第１露光工程はバイナリマスク３を通して行なうので、光学素子アレイ１０の各構成レンズ８ａ間の境界領域に相当する部分のみが露光され、それ以外の部分、即ち、各構成レンズ８ａに相当する領域には露光光が照射されない。従って、その部分のフォトレジスト層２の感度は低下がない。しかし、露光の順序が逆、即ち、第２露光工程が先に行なわれ、その後で第１露光工程が行なわれる場合には、最初にグレースケールマスク４を通してフォトレジスト層２の略全体に露光が行なわれるので、その後でバイナリマスク３を通して露光すべき領域のフォトレジスト層２の感度の低下が起こる。ただし、露光エネルギーの調整を行なえば、露光の順序は逆、即ち、グレースケールマスク４を通した第２露光工程を先に行ない、次いで、バイナリマスク３を通した第１露光工程を行なっても構わない。

次に、図１の（ｄ）に示す現像工程を行う。即ち、第１露光工程および第２露光工程を経たフォトレジスト層２を現像液等を用いて現像する。現像により、フォトレジスト層２の表面に、凹凸形状５が形成される。この凹凸形状５は、第２露光工程において露光された箇所に形成された、凸状のドーム型に形成された光学素子成形部６ａと、第１露光工程において露光された箇所に形成された、隣接する光学素子成形部６ａ，６ａの間に陥没形成された接続部６ｂとからなる。

次に、図１の（ｅ）に示すエッチング工程を行う。具体的には、現像工程において形成された凹凸形状５をエッチングすると共に、基板1もエッチングすることで、基板１の表面に所望の光学素子アレイ１０の形状の凹凸形状７を形成する。

エッチング工程においては、周知のＩＣＰを用いたドライエッチングを行う。具体的には、図１の（ｅ）に示す通り、ドライエッチング装置のチャンバー９内に、現像工程によりフォトレジスト層２の表面に凹凸形状５が形成された基板１を収容する。チャンバー９内にはエッチングガスとしてＣ₄Ｆ₈，ＳＦ₆等のガスを供給しながら、高周波電力を印加して誘導磁場を発生させるとプラズマが発生し、フォトレジスト層２及び基板１のドライエッチングが行われる。

エッチング工程においては、まず接続部６ｂの傾斜角度とフォトレジスト２のエッチングレートとに依存してエッチングが行われ、接続部６ｂに対応する箇所の基板１が露出した後は基板１の傾斜角度とエッチングレートとに依存してエッチングが行われる。前述の通り、フォトレジスト層２の接続部６ｂは滑らかな断面形状の深い凹形状として陥没形成されている。そのため、接続部６ｂの大半の部分は高いエッチングレートでエッチングが行われ、更に、接続部６ｂに対応する箇所の基板１の大半も高いエッチングレートでエッチングが行われる。

エッチング工程によって、図１の（ｅ）に示す通り、基板１の表面に所望の光学素子アレイ１０の凹凸形状７が形成される。この光学素子アレイ１０の凹凸形状７は、現像工程において形成された光学素子成形部６ａと略同形状の凸状のドーム型を呈する構成レンズ８ａ、及び、隣り合う構成レンズ８ａ，８ａの間に陥没形成された、接続部６ｂと略同形状の接続部分８ｂをそれぞれ複数有している。なお、前述した通り、ドライエッチングによって基板１の表面に形成される凹凸形状７は、フォトレジスト層２の表面に形成された凹凸形状５に対し形状誤差を生ずる。ゆえに、ここでいう構成レンズ８ａ及び接続部分８ｂの略同一形状とは、当該形状誤差を含む形状となる。

以上示した通り、この実施の形態においては、第１露光工程においてバイナリマスク３を用いて露光することで、隣接する光学素子成形部６ａ，６ａの間の接続部６ｂを深い凹形状とすることができ、接続平面部分の幅を従来よりも狭くすることができる。即ち、フォトレジスト層２の表面に、グレースケールマスク４のみの露光で光学素子成形部６ａと接続部６ｂとを形成しようとすると、接続部６ｂは深く形成するのが難しい。また、第２露光工程においてグレースケールマスク４を用いて露光することで、フォトレジスト層２の表面に構成レンズ８ａの表面の形状に対応した高精度の光学素子成形部６ａを形成できる。このように、露光する箇所と目的とに応じて露光工程を分けることで、目的に応じて自在に露光条件を変化させてフォトレジスト層２の表面形状を形成し、このフォトレジスト層２に基づいて形成される光学素子アレイ１０の形状を高精度に形成することができる。

また、バイナリマスク３の開口パターンが解像限界以下の開口幅に形成されていることにより、この接続部６ｂは、図１の（ｄ）に示すように、矩形の断面形状ではなく、滑らかな断面形状に形成される。これにより、接続部６ｂの接続平面部分を従来例の接続平面部分（図５の符号Ｓｂの箇所）よりも極めて狭く形成できる。従って、現像工程を経たフォトレジスト層２をエッチングしたとき、構成レンズ８ａの集積度が高くなったとしても、複数の構成レンズ８ａ，８ａの間に形成される接続平面部分が光学素子アレイ１０に占める割合を極めて小さくできる。その結果、構成レンズ８ａの有効径を従来の光学素子アレイの構成レンズの有効径よりも大きくすることができる。

従って、この実施の形態においては、集積度が高くしかも光学的特性の優れた光学素子アレイ１０の製造、提供を行うことができる。

次に、以上のように加工・製造された光学素子アレイ１０を用いた露光装置３０について、図４を用いて説明する。

この露光装置３０は、少なくともエキシマレーザ等を露光光として供給するための光源３１、この露光光をフォトマスクＲに供給するための照明光学系３２、フォトマスクＲのパターンのイメージを被露光基板Ｗ上に投影するための投影光学系３３を含んでいる。

照明光学系３２は、フォトマスクＲと被露光基板Ｗとの間の相対位置を調節するためのアライメント光学系３６を含んでいる。フォトマスクＲは、レチクル交換系３８により位置が制御されるマスクステージ３７に配置されている。被露光基板Ｗは、ステージ制御系３５により位置が制御されるウェハーステージ３１に配置されている。更に、光源３３、ステージ制御系３５、アライメント光学系３６、レチクル光学系３８は、主制御部３９によって制御される。

このような露光装置３０では、詳細な図示は省略されているが、この発明の成膜方法で成膜された多数の光学素子アレイ１０が、照明光学系３２及び／または光源３３に配置されている。

このような露光装置３０によれば、照明光学系３２及び／または光源３３を構成する光学素子アレイ１０として、膜厚ムラ及び屈折率ムラが優れた光学性能を備えているので、高精度に露光することが可能である。

なお、この実施の形態において光学素子アレイ１０はレンズアレイとしたが、これに限定されず、回折格子、フレネルレンズ等、グレースケールマスクを使用してレジストを感光させ、レジストを現像して得たレジストパターンを転写して光学素子アレイを形成できるものであればどのようなものでもよい。

また、この実施の形態において、基板１は石英によって形成されたものとしたが、これに限定されず、蛍石（ＣａＦ_２）等のフッ化物や、樹脂等によって形成された基板に適用することもできる。

上記、発明を実施するための実施の形態に基づいて、ポジ型のレジストを使って、レンズ径（直径）６０μｍの凸レンズの構成レンズが表面に複数形成された、光学素子アレイとしてのマイクロレンズアレイを製造した。即ち、フォトレジスト層の表面に、光学素子成形部と、凸レンズの接続部分に対応する部分に浅く細い凹形状の接続部とを形成し、ＩＣＰを用いたドライエッチングにより、この光学素子成形部に対応する、光学素子としてのマイクロレンズと、接続部に対応する接続部分とを、接続部とを、基板としての石英基板の表面に形成して、それぞれのマイクロレンズの周辺部の形状が良好になるように形成された、光学素子アレイとしてのマイクロレンズアレイを製造した。具体的には、以下＜手順１＞〜＜手順７＞によりマイクロレンズアレイを製造した。

＜手順１＞フォトレジスト塗布
石英基板に厚膜ポジ型レジスト（ＰＬＰ３０）を１０μｍスピンコートし、それを９０℃のホットプレートでソフトベークを行って、石英基板の表面にフォトレジスト層を成膜させたものを形成した。

＜手順２＞接続部露光用のバイナリマスクの製作
マイクロレンズの接続部分に相当する部分に０．３μｍ幅、１００％透過ラインのついた５倍のバイナリマスクを製作した。（解像限界以下の線幅のバイナリマスクの使用により、溝幅１０μｍを作成する。）。このバイナリマスクにおける透過ラインの幅は、本来、図５に示す、マイクロレンズ同士の接続部分に形成される接続平面部分Ｓａに相当する幅に形成されることが望ましいが、フォトレジスト層の最下部にその幅の凹形状を作ることは困難であるため、本プロセスで製作可能な０．３μｍ幅とした。

＜手順３＞構成レンズ部分露光用のグレースケールマスクの製作
マイクロレンズアレイの構成レンズ部分を露光するための、マイクロレンズアレイに対応した５倍のグレースケールマスクを製作した。

＜手順４＞接続部露光（第１露光工程）
ｇ線ステッパーを使用し、バイナリマスクでフォトレジスト層表面における接続部の露光を行った。露光時間は５０ｍｓ〜７００ｍｓに設定した。

＜手順５＞構成レンズ部分露光（第２露光工程）
上記＜手順４＞においてフォトレジスト層の接続部の露光を行った後、ｇ線ステッパーを使用し、フォトレジスト層の表面に、グレースケールマスクで重ね露光を行った。露光時間は１１００ｍｓ〜２１００ｍｓに設定した。

＜手順６＞現像（現像工程）
上記＜手順５＞において構成レンズ部分の露光を行った後、アルカリ系現像液で１５分現像を行った。これにより、フォトレジスト層の表面には、光学素子成形部と接続部とが形成された。

＜手順７＞ドライエッチングによる石英基板表面の形状形成（エッチング工程）
レジスト層の表面に形成された光学素子成形部と接続部とを、ＩＣＰを用いたドライエッチングにより、石英基板の表面にはレジスト層の表面に形成された光学素子成形部と接続部とに対応する形状の構成レンズと接続部分とを形成した。これにより、マイクロレンズアレイが完成した。

図３に、このようにして製造されたマイクロレンズアレイの、構成レンズ同士の隣接部分の拡大図を示す。同図に示す通り、２つの構成レンズ１０３，１０３同士の隣接部分には接続部分１０４が陥没形成されている。

一方、比較例として、上記＜手順１＞〜＜手順７＞のうち、＜手順４＞の接続部の露光の工程のみを行わずに（即ち、特許文献１及び２に示す、従来と同様の製造方法によって）マイクロレンズアレイを製作した。

この比較例においては、図４に示す通り、周縁部から５〜７μｍまでの領域は接続部分１０８となり、形状制御が難しい部分となる。そして、この接続部分１０８に接続平面部分が形成される。そのため、この接続部分１０８における集光効率は低くなり、結果として構成レンズ１０５は集光効率が低いレンズとなってしまい、マイクロレンズアレイの使用目的が制限されてしまうことになる。

図４に、この実施例、比較例、設計値をそれぞれ対照した結果を示す。何れも半径３１μｍの凸レンズを構成レンズとするマイクロレンズアレイを形成したものである。

同図に示す通り、比較例によって製造されたマイクロレンズアレイにおいては、構成レンズ１０５の半径約２６μｍよりも外側において、設計値から大きく外れて傾斜の緩い平坦に近い領域が形成されている。即ち、構成レンズ１０５のうち、有効領域（設計値に近い良好な形状特性を有する領域のこと。本明細書において同じ。）は半径約２６μｍより内側に限られる。このため、構成レンズ全体の面積に対する有効領域の面積比（正面視における見かけの面積比）は下記式（１）に示す通りになる。
{（π×２６^２）／（π×３１^２）}×１００≒７０．３（％）・・・（１）

一方、図４に示す通り、本実施例の＜手順１＞〜＜手順７＞によって製造されたマイクロレンズアレイの構成レンズ１０３においては、半径約２９μｍ（図４における点Ｖ）よりも内側では設計値に極めて近い形状となっており、設計値に比べて傾斜の緩い面が形成されるのは、点Ｖより外側の領域である接続部分１０４に限られる。そして、この接続部分１０４に接続平面部分が形成される。即ち、この構成レンズ１０３の有効領域は半径約２９μｍ以内となり、比較例に比べて大幅に広がっていることがわかる。この場合の、構成レンズ１０３全体の面積に対する有効領域の面積比（正面視における見かけの面積）は下記式（２）に示す通りになる。
｛（π×２９^２）／（π×３１^２）｝×１００≒８７．５（％）・・・（２）

つまり、本実施例における構成レンズ１０３の有効領域の面積は、比較例における構成レンズ１０５の有効領域の面積に比して約２０％大きくなっている。

また、図４に示す通り、比較例における構成レンズ１０５の最外周位置における高さ方向の形状誤差に対する、本実施例における構成レンズ１０３の最外周位置（図４の点Ｙ）における高さ方向の形状誤差の差Ｚは、約１．８μｍであり、本実施例においては形状誤差が大幅に改善されている。

以上示した通り、本実施例の光学素子アレイの製造方法においては、光学素子アレイを構成する各構成レンズ１０３周辺部の形状が良好であり、集積度が高くても光学的特性の優れた光学素子アレイの製造が可能になることがわかる。

なお、上記実施の形態並びに実施例は本発明の例示であり、本発明が上記実施の形態及び実施例のみに限定されることを意味するものではないことは、いうまでもない。

この実施の形態に係る、光学素子アレイの製造方法を示す図である。 同上実施の形態によって製造された光学素子アレイを用いた露光装置である。 同上実施の形態に係る実施例においてマイクロレンズアレイの、マイクロレンズ同士の隣接部分の拡大図である。 同上実施例、比較例、設計値をそれぞれ対照した結果を示す図である。 従来の製造方法によって製造された、フォトレジスト層の表面に形成された所定の凹凸形状と、ドライエッチング工程によって形成された、光学素子としての複数の凸レンズが表面に配列された光学素子アレイとの関係を模式的に示した部分拡大図である。

符号の説明

１・・・基板
２・・・フォトレジスト層
３・・・バイナリマスク（露光マスク）
４・・・グレースケールマスク（露光マスク）
５・・・凹凸形状
６ａ・・・光学素子成形部
６ｂ・・・接続部 ８ａ・・・構成レンズ（光学素子）
８ｂ，１０４・・・接続部分
１０・・・光学素子アレイ
３０・・・露光装置
１０３，１０５・・・構成レンズ（光学素子）

Claims (6)

1. 光学素子材料によって形成された基板の一方面に成膜されたフォトレジスト層の一方面に光学素子成形部を複数形成し、該光学素子成形部と略同形状の光学素子を前記基板の一方面に複数形成して、該基板を、一方面に複数の前記光学素子がそれぞれ隣接して設けられた光学素子アレイに形成する光学素子アレイの製造方法であって、
   前記フォトレジスト層の一方面において、隣接する前記光学素子成形部の間に凹形状の接続部を形成するための第１露光工程、及び前記フォトレジスト層の前記一方面に対し前記光学素子成形部を形成するための第２露光工程を行う露光工程と、
   該露光工程を経た前記フォトレジスト層を現像し、該フォトレジスト層の一方面に前記光学素子成形部を形成させると共に前記光学素子成形部の間に前記接続部を形成する現像工程と、
   前記基板の一方面に、前記現像工程において形成された前記光学素子成形部と略同形状の前記光学素子、及び、前記接続部と略同形状の接続部分をそれぞれ形成させるエッチング工程とを備えたことを特徴とする光学素子アレイの製造方法。
2. 前記露光工程において、前記フォトレジスト層の一方面に対し、前記第１露光工程を行った後に前記第２露光工程を行うことを特徴とする請求項１に記載の光学素子アレイの製造方法。
3. 前記露光工程の前記第１露光工程においては、解像限界以下の開口幅の開口パターンが形成された露光マスクを用いて前記露光を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子アレイの製造方法。
4. 前記露光工程においては、前記第１露光工程にて露光マスクとして１枚のバイナリマスクを用い、前記第２露光工程にて露光マスクとして少なくとも１枚以上のグレースケールマスクを順次用いることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の光学素子アレイの製造方法。
5. 前記基板は石英ガラスであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載の光学素子アレイの製造方法。
6. 請求項１乃至５の何れか一つに記載の光学素子アレイの製造方法によって製造された光学素子アレイを光学系に用いたことを特徴とする露光装置。

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