JP2010113270A

JP2010113270A - 微小立体構造の製造方法及びそれに用いる露光用マスク

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Publication number: JP2010113270A
Application number: JP2008287529A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Nakamura; 大亮中村; Koki Hayashi; 甲季林
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2008-11-10
Filing date: 2008-11-10
Publication date: 2010-05-20

Abstract

【課題】露光用マスクの製作コストを低下させた微小立体構造の製造方法を得る
【解決手段】微小立体構造の製造方法で用いる露光用マスクの組み合わせを、微小立体構造の深さを２進数であらわし、前記微小立体構造の深さをあらわす前記２進数の前記桁の値が１である領域（あるいは前記領域以外の領域）を遮光したパターンを形成した露光用マスクを前記２進数の桁毎に製造することで露光用マスクの組み合わせを得て、それを用いて微小立体構造を製造する。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶パネル、半導体基板などに形成される微小立体構造体やＭＥＭＳの作製、バイオチップ等を製造するのに適した製造方法に関するものである。特に、液晶パネル等に用いる反射体や光学機器等に用いるマイクロレンズ（微小レンズ）の製造や、それらを形成する金型や母型の微小立体構造の製造方法、あるいは紫外線吸収剤が添加されたガラス基板などに微小立体構造を形成して成る濃度分布マスクや、微小立体構造を製造するために用いる露光用マスクの組み合わせに関するものである。

ビデオカメラ、ディジタルカメラ、携帯電話に用いられる撮像デバイスは高画素化が求められている。画素が微細になると、画素を構成するＣＣＤ、ＣＭＯＳ等からなる受光素子も微細になる。微細な受光素子への集光効率を高めるため、広くマイクロレンズが利用されている。これは、画素への入射光を効率よくマイクロレンズにて集光して、受光素子に入射させ、受光感度を向上させるためである。

マイクロレンズアレイを製造するためには、金型の形状をマイクロレンズ形成用樹脂に転写してマイクロレンズの微小立体構造を製造できる。シリンドリカルレンズアレイのように、金型を製造するために一軸方向への加工のみで十分である特別な形の微小立体構造を形成する場合には、それを形成するために用いる金型は、金属母材の基板表面に所望の断面形状を持った溝を旋盤を用いて切削加工することにより金型を製作することが可能である。しかし、表面を球面に形成するマイクロレンズアレイの場合には、構造が二軸以上の方向に存在するため、旋盤による加工が不可能である。旋盤以外に機械加工の手段がないわけではないが、たとえばエンドミルを使用して単位胞を一個ずつ切削した場合には膨大な時間を要することによるコストの増大以外に、単位胞中心部に加工の中心点が異常形状となって残留するという致命的な欠点が存在する。そこで、これまでに、機械加工を行わずにマイクロレンズアレイ等の微小立体構造を製造する方法が開発されてきている。

マイクロレンズの微小立体構造の製造方法では、熱リフロー方式で製造する方法がある。すなわち、まず、マイクロレンズとなる素材（例えば、透明な感光性樹脂）を基板上に塗布する。次に、所定のパターンを有するパターン露光用マスクを介し感光性樹脂にパターン露光した後、現像を行い、マイクロレンズを形成する部位に透明樹脂層を形成する。次に、基板に加熱処理を行い透明樹脂層の表面を溶かし、溶けた透明樹脂層の表面張力にて、曲面を有するマイクロレンズを形成する。このような熱リフロー方式でマイクロレンズを形成する際、個々のマイクロレンズ同士に隙間がないと、加熱処理時、隣接したマイクロレンズ同士が溶着し、所望する曲面が形成できないことになる。このため、熱リフロー方式では隣接するマイクロレンズ同士の距離をある程度離す必要が生じ、各マイクロレンズ間に隙間を持たせる必要が生じる（以上、例えば特許文献１に記載）。そのため、画像領域を全てマイクロレンズで覆うことが出来ず、集光性の向上には限度がある。

また、特許文献２には、光学基板の表面にドライエッチングのレジスト用の感光性レジストの層を形成し、この感光性レジスト層に対して微小立体構造作成用濃度分布マスクを用いて露光、現像処理を経て、感光性レジストの微小立体形状として立体的な凸面形状もしくは凹面形状を得、次に感光性レジストと光学基板とに対してドライエッチングにより異方性エッチングを行なうことで感光性レジストの表面形状を光学基板に彫り写して転写することにより、光学基板の表面に所望のマイクロレンズの微小立体構造を得る技術が開示されている。この方法は、濃度分布マスクのレチクルに微小図形を形成し、その濃度分布マスクのパターンを、その微小図形が解像されない光の波長以下の寸法にステッパーで
縮小投影して光学基板の感光性レジストを露光することで露光濃度を分布させる。これにより、隣接するマイクロレンズ同士を接して形成することが可能になる。

また、特許文献３には、マイクロレンズの複数の高さ毎に階調を設定した複数の露光用マスクを作製し、光学基板の表面の感光性レジストに、複数の露光量にて複数回の露光を行うことで微小立体構造の潜像を形成し、現像処理により感光性レジストの微小立体形状を得る技術が開示されている。

以下に公知文献を記す。
特開２００１−０８５６５７号公報特開平０７−２３０１５９号公報特開平２００３−２４１３９１号公報

しかし、特許文献２のように濃度分布マスクを使用して露光する場合は、その濃度分布マスクには多数の微小図形を形成する必要があるため製作コストが高い問題がある。また、濃度分布マスクでは、露光時に解像しない微小図形を基板に投影する必要があるので、濃度分布マスクのパターンは基板にステッパーで縮小投影する必要があり、転写倍率が１倍程度のマスクアライナー等の手段が利用できない問題がある。また、微小図形による光の回折により形状がなまりやすい（変形しやすい）問題がある。更に、露光量に対して線形的な厚さの残膜量が得られる専用の感光性レジストが必要であり、使用できるレジストが限定される問題がある。

また、特許文献３のように複数の露光用マスクを用いて複数の露光量にて複数回の露光を行う場合では、階調と同じだけの数の露光用マスクと露光回数が必要であるので製作コストが高くなる問題がある。そこで、本発明の課題は、以上の露光用マスクの製作コストを低下させた、マイクロレンズ等の微小立体構造の製造方法を得ることである。

本発明は、上記課題を解決するために、微小立体構造の深さを２進数であらわし、前記２進数の桁毎に露光用マスクを製造し、前記露光用マスクのパターンは、前記微小立体構造の深さをあらわす前記２進数の前記桁の値が１である領域（あるいは前記領域以外の領域）を遮光したパターンであり、前記露光用マスク毎に、基板の面にドライエッチングのレジスト用の感光性レジストを形成する工程と、前記感光性レジストを前記露光用マスクで露光・現像することでドライエッチングのレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンで保護された前記基板をドライエッチングにより、前記２進数の桁のあらわす深さまでドライエッチングする工程と、前記レジストパターンを剥離する工程により前記基板を加工することで、前記基板に微小立体構造を形成することを特徴とする微小立体構造の製造方法である。

また、本発明は、微小立体構造の深さを２進数であらわし、前記２進数の桁毎に露光用マスクを製造し、前記露光用マスクのパターンは、前記微小立体構造の深さをあらわす前記２進数の前記桁の値が１である領域（あるいは前記領域以外の領域）を遮光したパターンであり、基板の面にドライエッチングのレジスト用の感光性レジストを形成する工程と、前記露光用マスク毎に、前記感光性レジストに、前記２進数の桁のあらわす深さに対応する深さまで前記感光性レジストを除去し得る量の光を露光することで潜像を累積する工程と、前記感光性レジストを現像することでドライエッチングのレジストの微小立体形状を形成する工程と、前記レジストの微小立体形状が形成された前記基板をドライエッチングすることにより、前記レジストの微小立体形状を前記基板の彫り写すことで前記基板に微小立体構造を形成することを特徴とする微小立体構造の製造方法である。

また、本発明は、上記微小立体構造を形成した上記基板が成形用金型であることを特徴とする上記の微小立体構造の製造方法である。

また、本発明は、上記の微小立体構造の製造方法で用いる露光用マスクであって、微小立体構造の深さを２進数であらわし、前記微小立体構造の深さをあらわす前記２進数の前記桁の値が１である領域（あるいは前記領域以外の領域）を遮光したパターンを形成した露光用マスクを前記２進数の桁毎に製造して成ることを特徴とする露光用マスクの組み合わせである。

また、本発明は、上記微小立体構造を形成した上記基板が紫外線吸収剤を添加したガラスから成る濃度分布マスクであることを特徴とする請求項１又は２に記載の微小立体構造の製造方法である。

また、本発明は、上記の製造方法で製造されたことを特徴とする濃度分布マスクである。

本発明の製造方法で形成するマイクロレンズアレイは以上のように、微小立体構造の深さを２進数であらわし、その２進数の桁毎に露光用マスクを製造し、その露光用マスクのパターンは、微小立体構造の深さをあらわす２進数の桁の値が１である領域（あるいはその領域以外の領域）を遮光したパターンを形成した露光用マスクの組み合わせを製造して用いるので、露光用マスクの枚数が少なく露光用マスクの製造コストを低減できる効果がある。そして、微小立体構造の２値化した深さ毎に、レジストパターンを形成する処理と２値化した加工量の異方性エッチング処理を繰り返して行うことで、微小立体形状の製造コストを低減する効果がある。

以下に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
＜第１の実施形態＞
図１から図３は、第１の実施形態を説明するための図である。第１の実施形態は、直径５６μｍで深さ２８μｍの逆円錐形の窪みの微小立体構造２をシリコンの基板１に掘り込んで、マイクロプリズム用のシリコンの成形用金型の微小立体構造基板１ａを製造する実施形態を示す。このシリコンの基板１で形成した金型の形状をガラス材に転写することで、円錐状のマイクロプリズムの微小立体構造２を量産することができる。本実施形態では、先ず、シリコンの基板１に形成する微小立体構造２の深さを、４μｍを単位にした３桁の２進数であらわす。そして、その２進数の各桁に対応する、基板１のドライエッチングのポジ型レジストの露光用マスクを、その桁毎に製造する。すなわち、その桁の露光用マスクのパターンは、微小立体構造２の深さをあらわす２進数のその桁の値が１である領域以外の領域を遮光したパターンにする。

微小立体構造２の深さを２進数であらわす場合の各桁の露光用マスクの平面図を、図１（ａ）と図２（ａ）と図３（ａ）に示す。図３（ｅ）にこれらの露光用マスクを用いて成形用金型に逆円錐状に掘り込んだ微小立体構造２を示す。図３（ｅ）の微小立体構造２の深さを２進数であらわすと、中心位置では、１１１とあらわせ、中心から遠ざかるにつれ、中心から２番目の位置の円環部分の高さは１１０、３番目の位置の高さは１０１、４番目の高さは１００、５番目の高さは０１１、６番目の高さは０１０、７番目の高さは００１とあらわせる。図１（ａ）はこれらの深さをあらわす２進数の１桁目に対応する露光用マスク３ａであり、微小立体形状の深さをあらわす２進数の１桁目が１である中心位置と、３番目と、５番目と、７番目の円環の開口がある露光用マスク３ａである。図２（ａ）は２桁目の露光用マスク３ｂであり、２進数の２桁目が１である中心位置と１番目の円環位置を合わせて１つの円の開口を形成し、５番目と６番目の円環を合わせて１つの円環の開口を形成した露光用マスク３ｂである。図３（ａ）は３桁目の露光用マスク３ｃであり、２進数の３桁目が１である中心位置と１番目の円環位置と２番目と３番目と４番目の円環位置を合わせた円の開口を形成した露光用マスク３ｃである。以上のように、ポジ型レジストに露光するための露光用マスクは、対応する２進数の桁の値が１の場合に開口を形成して開口以外の領域を遮光したパターンにする。一方、その露光用マスクのネガの露光用マスクの原版は、対応する２進数の桁の値が１である領域を遮光したパターンの露光用マスクに形成する。

本実施形態はこの露光用マスク３ａ、３ｂ、３ｃを用いて図３（ｅ）に示す逆円錐形の微小立体構造２を形成するが、微小立体構造２とその露光用マスクはこの例の逆円錐形の微小立体構造２とそれを形成するパターンの露光用マスクに限定されない。例えば、マイクロレンズアレイを形成する金型では、お椀状の窪みの微小立体構造２を形成するように各露光用マスクを製造して用いることができる。また、露光用マスクとしては、基板１のドライエッチングのネが型レジストの露光用マスクを製造して用いることもできる。ドライエッチングのネが型レジストに露光する場合は、シリコンの基板１に形成する微小立体構造２の深さをあらわす２進数の各桁毎に形成する露光用マスクのパターンは、微小立体構造２の深さをあらわす２進数のその桁の値が１である領域を遮光したパターンにする。

（シリコン基板による成形用金型の製造方法）
シリコン基板による成形用金型を製造する第１の実施形態を以下に示す。
（工程１）
先ず、図１（ａ）に示す１桁目の露光用マスク３ａを用いてシリコンの基板１を加工する場合を、図１（ｂ）から図１（ｃ）の側面図により説明する。先ず、母材の基板１として、直径が６インチ（１５．２４ｃｍ）、厚さが０．６２５ｍｍのシリコン基板を用意する。その基板１の表面に、ドライエッチング用のポジ型の感光性レジスト４（東京応化社製：ＴＧＭＲ−９５０）をスピナーにて厚さ２５μｍの膜厚に塗布し、１００℃でベーク時間１８０秒でプリベークする。次に、図１（ｂ）のように、その感光性レジスト４の面に、露光量２０００ｍＪ／ｃｍ²で露光用マスク３ａの、直径５６μｍの同心円状の円環のパターンを露光する。その後、現像、リンス後、ＵＶハードニング処理を施して図１（ｃ）のようにレジストパターン４ａを形成する。

（工程２）
次に、図１（ｄ）のように、レジストパターン４ａでマスクしたシリコンの基板１をドライエッチングして４μｍの深さの微小立体形状２ａを形成する。このときのドライエッチングは、ＴＣＰ（誘導結合型プラズマ）エッチング装置を用い、真空度：０．２Ｐａ、導入ガスを、ＣＨＦ₃：５ｓｃｃｍ（１ｓｃｃｍは１０１ｃｍ³・Ｐａ／分）、ＣＦ₄：１０ｓｃｃｍのガスを導入しながら、基板バイアス電圧として電力５００Ｗを加え、エッチング速度を０．８μｍ／分に調整して、５分間エッチングすることで４μｍの深さまでシリコンの基板１をエッチングして微小立体形状２ａを形成する。次に、図１（ｅ）のように、レジストパターン４ａを酸素プラズマアッシングで除去するか剥離液で剥離することで除去する。

（工程３）
次に、図２（ａ）に示す２桁目の露光用マスク３ｂを用いて、工程２で得たシリコンの基板１を以下のように加工する。すなわち、シリコンの基板１の表面にドライエッチングの感光性レジスト４を塗布しプリベークする。次に、図２（ｂ）のように、その感光性レジストの表面に露光用マスク３ｂのパターンを露光する。その後、現像、リンス後、ＵＶ
ハードニング処理を施して図２（ｃ）のようにレジストパターン４ｂを形成する。

（工程４）
次に、図２（ｄ）のように、レジストパターン４ｂでマスクしたシリコンの基板１をドライエッチングして８μｍの深さまで微小立体形状２ｂを形成する。このときのドライエッチングは、ＴＣＰエッチング装置を用い、エッチング速度を０．８μｍ／分に調整して、１０分間エッチングすることで８μｍの深さまでシリコンの基板１をエッチングした微小立体形状２ｂを形成する。次に、図２（ｅ）のように、レジストパターン４ｂを除去する。

（工程５）
次に、図３（ａ）に示す３桁目の露光用マスク３ｃを用いて、工程４で得たシリコンの基板１を以下のように加工する。すなわち、シリコンの基板１の表面にドライエッチングの感光性レジストを塗布しプリベークする。次に、図３（ｂ）のように、その感光性レジストの表面に露光用マスク３ｃのパターンを露光する。その後、現像、リンス後、ＵＶハードニング処理を施して図３（ｃ）のようにレジストパターン４ｃを形成する。

（工程６）
次に、図３（ｄ）のように、レジストパターン４ｃでマスクしたシリコンの基板１をドライエッチングして１６μｍの深さまで微小立体形状２ｃを形成する。このときのドライエッチングは、ＴＣＰエッチング装置を用い、エッチング速度を０．８μｍ／分に調整して、２０分間エッチングすることで１６μｍの深さまでシリコンの基板１をエッチングした微小立体形状２ｃを形成する。次に、図３（ｅ）のように、レジストパターン４ｃを除去する。こうしてこの工程まで形成した微小立体形状２ａ、２ｂ、２ｃの加工を累積することで図３（ｅ）のように逆円錐状に掘り込んだ微小立体構造２が形成されたマイクロプリズム用のシリコンの成形用金型が製造できる。

（合成石英による成形用金型の製造方法）
本実施形態では、シリコンの基板１をドライエッチングしてシリコンの成形用金型を製造する場合を説明したが、透明な金型を用いて、紫外線硬化型樹脂による微小立体形状を、透明な金型を介して紫外線を樹脂に照射することもできる。その場合の透明な金型を形成する材料として、合成石英や耐熱ガラスなど、耐熱性で、紫外線硬化型樹脂を硬化させるための波長に対して光透過性の性質をもつものを用いる。その透明金型のために基板１に合成石英を用いて金型を製造する場合には、基板１のドライエッチングの条件を、真空度：０．２Ｐａ、導入ガス：Ｏ₂：０．５ｓｃｃｍ、ＣＨＦ₃：５．０ｓｃｃｍ、ＣＦ₄：３０ｓｃｃｍ、Ａｒ：２．０ｓｃｃｍ、基板バイアス電力：８００Ｗ、上部電極バイアス電力：１．２５ＫＷ、基板冷却温度：−２０度Ｃに設定することで、合成石英のエッチング速度を０．８μｍ／分に設定し、合成石英の基板１も同様に本実施形態の製造方法でドライエッチングして透明金型を製造することができる。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態により、シリコン基板による成形用金型を製造する手順を、図４から図７により説明する。本実施形態では、シリコンの基板１の上に形成した感光性レジスト４に、露光用マスク３ａ、３ｂ、３ｃを順次用いて露光することで潜像５ａ、５ｂ、５ｃを累積して、その感光性レジスト４を現像することで深さ１９．６μｍの微小立体形状のレジストパターン４ｄを形成する。そして、そのレジストパターン４ｄの微小立体形状をシリコンの基板１に彫り写して転写するドライエッチングを行うことで、シリコンの基板１に深さ２８μｍの微小立体構造２を掘り込んだ成形用金型の微小立体構造基板１ａを得る。以下で、第２の実施形態による成形用金型の微小立体構造基板１ａの製造方法を詳しく説明する。

（工程１）
先ず、シリコンの基板１の表面に、ドライエッチング用のポジ型の感光性レジスト４（東京応化社製：ＴＧＭＲ−９５０）をスピナーにて厚さ２５μｍの膜厚に塗布し、１００℃でベーク時間１８０秒でプリベークする。次に、感光性レジスト４が掘り込まれるために必要な下限の露光量で感光性レジスト４の全面を露光する。次に、図４（ｂ）のように、その感光性レジスト４の面に、現像の際に２．８μｍの深さまで感光性レジスト４が除去される露光量で露光用マスク３ａ（図４（ａ））のパターンを露光し、感光性レジスト４に潜像５ａを形成する。

（工程２）
次に、図５（ｂ）のように、その感光性レジスト４の面に、現像の際に５．６μｍの深さまで感光性レジスト４が除去される露光量を重ねて露光することで、露光用マスク３ｂ（図５（ａ））のパターンを露光し、感光性レジスト４に潜像５ｂを加える。
（工程３）
次に、図６（ｂ）のように、その感光性レジスト４の面に、現像の際に１１．２μｍの深さまで感光性レジスト４が除去される露光量を重ねて露光することで、露光用マスク３ｃ（図６（ａ））のパターンを露光し、感光性レジスト４に潜像５ｃを加える。

（工程４）
次に、感光性レジスト４を、現像、リンス後、ＵＶハードニング処理を施して図７（ａ）のように深さ１９．６μｍの微小立体形状のレジストパターン４ｄを形成する。
（工程５）
次に、図７（ｄ）のように、深さ１９．６μｍの微小立体形状のレジストパターン４ｄでマスクしたシリコンの基板１を、ドライエッチングする。そのドライエッチングの条件は、ＴＣＰ（誘導結合型プラズマ）エッチング装置を用い、ＣＨＦ₃：５ｓｃｃｍ、ＣＦ₄：１０ｓｃｃｍのガスを導入しながら、基板バイアス電圧として電力５００Ｗを加え、エッチング速度を０．８μｍ／分に調整して、３５分間シリコンの基板１をドライエッチングする。これにより、（シリコンのエッチング速度／レジストのエッチング速度）＝１．４の比でエッチングし、深さ１９．６μｍの微小立体形状のレジストパターン４ｄからシリコンの基板１に深さ２８μｍの微小立体構造２を彫り写してシリコンの成形用金型の微小立体構造基板１ａを得る。

なお、以上の金型の製造方法は、シリコンの成形用金型を製造する場合に限らず、合成石英や耐熱ガラスの成形用金型を製造する方法にも応用できる。

＜第３の実施形態＞
（濃度分布マスクの製造方法）
第３の実施形態は、紫外線吸収剤を添加したＢＫ−７ガラスの基板１に、深さ２８μｍの逆円錐形の窪みの微小立体構造２を掘り込んで、マイクロプリズム用の濃度分布マスクを成す微小立体構造基板１ａを製造する。第３の実施形態の濃度分布マスクの微小立体構造基板１ａの製造方法を、第１の実施形態の図１から図３を用いて説明する。

（工程１）
先ず、少なくとも片側の表面層に紫外線吸収剤を添加したＢＫ−７ガラスの基板１を用意する。そのＢＫ−７ガラス基板を、図１（ａ）に示す１桁目の露光用マスク３ａを用いて加工する。その加工方法を、図１（ｂ）から図１（ｃ）の側面図により説明する。先ず、紫外線吸収剤を添加したＢＫ−７ガラスの基板１の紫外線吸収剤を添加した面に、ドライエッチング用のポジ型の感光性レジスト４（東京応化社製：ＴＧＭＲ−９５０）をスピナーにて厚さ２５μｍの膜厚に塗布し、１００℃でベーク時間１８０秒でプリベークする。次に、図１（ｂ）のように、その感光性レジスト４の面に、露光量２０００ｍＪ／ｃｍ²で露光用マスク３ａのパターンを露光する。その後、現像、リンス後、ＵＶハードニング処理を施して図１（ｃ）のようにレジストパターン４ａを形成する。

（工程２）
次に、図１（ｄ）のように、レジストパターン４ａでマスクしたＢＫ−７ガラスの基板１をドライエッチングして４μｍの深さの微小立体形状２ａを形成する。このときのドライエッチングの条件は、ＴＣＰ（誘導結合型プラズマ）エッチング装置を用い、真空度：０．２Ｐａに真空排気した後、ＣＨＦ₃：１０.０ｓｃｃｍ、Ｃ₁₂：１.０ｓｃｃｍ、ＣＦ₄：１５.０ｓｃｃｍ、Ｏ₂：０.９ｓｃｃｍの混合ガスを真空槽内に導入し、基板バイアス電力を１ＫＷ、基板の上方に配設した上部電極の電力を１.２５ＫＷ、基板冷却温度を−２０℃とした条件下で異方性のドライエッチングを行ない、基板１を、１.１７μｍ／分のエッチング速度で３．４分間エッチングすることで４μｍの深さまでＢＫ−７ガラスの基板１をエッチングして微小立体形状２ａを形成する。次に、図１（ｅ）のように、レジストパターン４ａを酸素プラズマアッシングで除去するか剥離液で剥離することで除去する。

（工程３）
次に、図２（ａ）に示す２桁目の露光用マスク３ｂを用いて、工程２で得たＢＫ−７ガラスの基板１を以下のように加工する。すなわち、ＢＫ−７ガラスの基板１の表面にドライエッチングの感光性レジスト４を塗布しプリベークする。次に、図２（ｂ）のように、その感光性レジストの表面に露光用マスク３ｂのパターンを露光する。その後、現像、リンス後、ＵＶハードニング処理を施して図２（ｃ）のようにレジストパターン４ｂを形成する。

（工程４）
次に、図２（ｄ）のように、レジストパターン４ｂでマスクしたＢＫ−７ガラスの基板１をドライエッチングして８μｍの深さまで微小立体形状２ｂを形成する。このときのドライエッチングは、ＴＣＰエッチング装置を用い、エッチング速度を１．１７μｍ／分に調整して、６．８分間エッチングすることで８μｍの深さまでＢＫ−７ガラスの基板１をエッチングした微小立体形状２ｂを形成する。次に、図２（ｅ）のように、レジストパターン４ｂを除去する。

（工程５）
次に、図３（ａ）に示す３桁目の露光用マスク３ｃを用いて、工程４で得たＢＫ−７ガラスの基板１を以下のように加工する。すなわち、ＢＫ−７ガラスの基板１の表面にドライエッチングの感光性レジストを塗布しプリベークする。次に、図３（ｂ）のように、その感光性レジストの表面に露光用マスク３ｃのパターンを露光する。その後、現像、リンス後、ＵＶハードニング処理を施して図３（ｃ）のようにレジストパターン４ｃを形成する。

（工程６）
次に、図３（ｄ）のように、レジストパターン４ｃでマスクしたＢＫ−７ガラスの基板１をドライエッチングして１６μｍの深さまで微小立体形状２ｃを形成する。このときのドライエッチングは、ＴＣＰエッチング装置を用い、エッチング速度を１．１７μｍ／分に調整して、１３．７分間エッチングすることで１６μｍの深さまでＢＫ−７ガラスの基板１をエッチングした微小立体形状２ｃを形成する。次に、図３（ｅ）のように、レジストパターン４ｃを除去する。こうしてこの工程まで形成した微小立体形状２ａ、２ｂ、２ｃの加工を累積することで図３（ｄ）のように紫外線吸収剤を添加したＢＫ−７ガラスを逆円錐状に掘り込んだ微小立体構造２により紫外線の透過率の分布を形成した、マイクロ
プリズム用の濃度分布マスクを成す微小立体構造基板１ａが製造できる。

＜第４の実施形態＞
第４の実施形態では、少なくとも片側の表面層に紫外線吸収剤を添加したＢＫ−７ガラスの基板１に、紫外線吸収剤を添加した面に感光性レジスト４を形成し、第２の実施形態の図４から図７と同様に、露光用マスク３ａ、３ｂ、３ｃを順次用いて感光性レジスト４に露光することで潜像５ａ、５ｂ、５ｃを累積して、その感光性レジスト４を現像することで微小立体形状のレジストパターン４ｄを形成する。そして、そのレジストパターン４ｄの微小立体形状をＢＫ−７ガラスの基板１に彫り写して転写するドライエッチングを行うことで、ＢＫ−７ガラスの基板１に深さ２８μｍの微小立体構造２を掘り込んだ濃度分布マスクを成す微小立体構造基板１ａを製造する。

（ａ）本発明の第１の実施形態及び第３の実施形態で用いる露光用マスクの平面図である。（ｂ）〜（ｅ）本発明の第１の実施形態及び第３の実施形態の製造工程を説明する側断面図である。（ａ）本発明の第１の実施形態及び第３の実施形態で用いる露光用マスクの平面図である。（ｂ）〜（ｅ）本発明の第１の実施形態及び第３の実施形態の製造工程を説明する側断面図である。（ａ）本発明の第１の実施形態及び第３の実施形態で用いる露光用マスクの平面図である。（ｂ）〜（ｅ）本発明の第１の実施形態及び第３の実施形態の製造工程を説明する側断面図である。（ａ）本発明の第２の実施形態及び第４の実施形態で用いる露光用マスクの平面図である。（ｂ）本発明の第２の実施形態及び第４の実施形態の製造工程を説明する側断面図である。（ａ）本発明の第２の実施形態及び第４の実施形態で用いる露光用マスクの平面図である。（ｂ）本発明の第２の実施形態及び第４の実施形態の製造工程を説明する側断面図である。（ａ）本発明の第２の実施形態及び第４の実施形態で用いる露光用マスクの平面図である。（ｂ）本発明の第２の実施形態及び第４の実施形態の製造工程を説明する側断面図である。（ｃ）本発明の第２の実施形態及び第４の実施形態で用いる露光用マスクの平面図である。（ｄ）本発明の第２の実施形態及び第４の実施形態の製造工程を説明する側断面図である。

符号の説明

１・・・基板
１ａ・・・微小立体構造基板
２、２ａ、２ｂ、２ｃ・・・微小立体構造
３ａ、３ｂ、３ｃ・・・露光用マスク
４・・・感光性レジスト
４ａ、４ｂ、４ｃ・・・レジストパターン
４ｄ・・・微小立体形状のレジストパターン
５ａ、５ｂ、５ｃ・・・潜像

Claims

微小立体構造の深さを２進数であらわし、前記２進数の桁毎に露光用マスクを製造し、前記露光用マスクのパターンは、前記微小立体構造の深さをあらわす前記２進数の前記桁の値が１である領域（あるいは前記領域以外の領域）を遮光したパターンであり、前記露光用マスク毎に、基板の面にドライエッチングのレジスト用の感光性レジストを形成する工程と、前記感光性レジストを前記露光用マスクで露光・現像することでドライエッチングのレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンで保護された前記基板をドライエッチングにより、前記２進数の桁のあらわす深さまでドライエッチングする工程と、前記レジストパターンを剥離する工程により前記基板を加工することで、前記基板に微小立体構造を形成することを特徴とする微小立体構造の製造方法。
微小立体構造の深さを２進数であらわし、前記２進数の桁毎に露光用マスクを製造し、前記露光用マスクのパターンは、前記微小立体構造の深さをあらわす前記２進数の前記桁の値が１である領域（あるいは前記領域以外の領域）を遮光したパターンであり、基板の面にドライエッチングのレジスト用の感光性レジストを形成する工程と、前記露光用マスク毎に、前記感光性レジストに、前記２進数の桁のあらわす深さに対応する深さまで前記感光性レジストを除去し得る量の光を露光することで潜像を累積する工程と、前記感光性レジストを現像することでドライエッチングのレジストの微小立体形状を形成する工程と、前記レジストの微小立体形状が形成された前記基板をドライエッチングすることにより、前記レジストの微小立体形状を前記基板の彫り写すことで前記基板に微小立体構造を形成することを特徴とする微小立体構造の製造方法。
前記微小立体構造を形成した前記基板が成形用金型であることを特徴とする請求項１又は２に記載の微小立体構造の製造方法。
請求項１又は２の微小立体構造の製造方法で用いる露光用マスクであって、微小立体構造の深さを２進数であらわし、前記微小立体構造の深さをあらわす前記２進数の前記桁の値が１である領域（あるいは前記領域以外の領域）を遮光したパターンを形成した露光用マスクを前記２進数の桁毎に製造して成ることを特徴とする露光用マスクの組み合わせ。
前記微小立体構造を形成した前記基板が紫外線吸収剤を添加したガラスから成る濃度分布マスクであることを特徴とする請求項１又は２に記載の微小立体構造の製造方法。
請求項５の製造方法で製造されたことを特徴とする濃度分布マスク。