JP2011064736A

JP2011064736A - 光学素子の製造方法

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Publication number: JP2011064736A
Application number: JP2009212865A
Authority: JP
Inventors: Masaki Yoshikawa; 政樹吉川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2009-09-15
Filing date: 2009-09-15
Publication date: 2011-03-31
Anticipated expiration: 2029-09-15
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Abstract

【課題】レジスト層にグレースケールマスクのグレースケールパターンを転写１回分の被転写範囲をずらしながら複数回に分けて転写して必要範囲全体にパターン転写する際に、どのようなパターンでも被転写範囲同士の境界部の形状異常を低減して綺麗な表面形状の光学素子を製造できる製造方法を提供する。
【解決手段】グレースケールマスク２０におけるパターン２１の転写１回分の転写元領域２２はレジスト層３０にパターン転写する転写元部２３と転写しない非転写元部２４とが混在しており、転写元領域によるレジスト層における転写１回分の被転写範囲３２は転写元部に対応して転写される転写先部３３と非転写元部に対応して転写されない非転写先部３４とが混在しており、被転写範囲をずらしながら複数回転写する際に以前の回の非転写先部にその後の回のパターンが転写されて転写先部となり、これを順次行い、必要範囲３１全体へ転写する。
【選択図】図３

Description

本発明は、光学素子の製造方法に関し、特に、グレースケールマスクに形成されたグレースケールパターンを、光学基材上に設けたレジスト層に転写する工程を有する光学素子の製造方法に関するものである。

従来、フォトリソグラフィにより、マイクロレンズアレイ等の光学素子を製造する方法が知られている。また、フォトリソグラフィの露光工程において、ステッパ（縮小投影型露光装置）にセットするレクチル（フォトマスク）として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、このグレースケールマスクに形成されたグレースケールパターンを、光学基材上に設けたレジスト層に転写する方法も知られている。

ところで、前記したステッパで、光学基材上のレジスト層にグレースケールマスクのグレースケールパターンを転写する際、レジスト層において転写が必要な範囲（必要範囲）が、ステッパの１回で転写可能な範囲（レジスト層における転写１回分の被転写範囲）より広い場合には、当該１回で転写可能な範囲を転写する毎に被転写範囲をずらして次の転写を行うことを繰り返して、複数回に分けて転写することで必要範囲全体のパターン転写を行う。この複数回に分けて転写する場合、従来は、図８に示すように、レジスト層１３０において、転写１回分の被転写範囲１３２が上下左右にその境界部１３５同士が接して並ぶように転写していき、その結果、必要範囲１３１全体へのパターン転写を行う方法が採られていた。

しかし、前記したような、転写１回分の被転写範囲１３２が隣り合って並ぶように複数回転写する方法を用いて、グレースケールパターンをレジスト層に転写した場合、投影レンズの収差による位置ズレやグレースケールパターンにおけるエッジ外周部（境界部）の回折によるレジストＳＡＧ量の異常等により、図９に示すように、製造されたマイクロレンズアレイ等の光学素子２３０における、ステッパでの転写１回分の被転写範囲１３２同士の境界部１３５に当たる部分に、スジ状の形状異常部２３５が生じるという問題があった。特に、製造する光学素子が、カメラに用いるファインダスクリーンの場合、当該スジ状の形状異常部が顕著に現れ、目視できる程の異常が発生してしまうものである。

このような問題が生じないようにする方法として、シフト露光と呼ばれる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法は、レジスト層における転写の必要範囲を、転写１回分の被転写範囲をずらしながら複数回に分けて転写する際に、前記したように転写１回分の被転写範囲同士の境界部が接するようにずらす（つまり転写１回分の被転写範囲分ずつずらす）のではなく、転写１回分の被転写範囲の１／ｎ（ｎは２以上の整数）ずつ上下及び左右方向にずらしながらパターンを重ねて転写していき、重ねる分だけ露光量を下げて最終的に必要な露光量となるようにするものである。このようにパターンを重ねて転写していくことで、被転写範囲同士の境界部をぼかすことができ、これにより、境界部の形状異常を低減することができるものである。

特開２００５−１５６８１７号公報

しかしながら、前記した特許文献１のような方法は、同じパターンを重ねて転写していく方法であるため、転写が必要な範囲全体のパターンが、同じパターンを繰り返すものであるときには用いることができるが、転写が必要な範囲全体のパターンが、同じパターンの繰り返しではないような場合には用いることができない方法である。そのため、同じパターンの繰り返しではない場合には、転写１回分の被転写範囲が隣り合って並ぶように複数回転写する方法を用いるしかなく、結果として、やはり転写１回分の被転写範囲同士の境界部にスジ状の形状異常部が生じてしまう問題は残ったままであった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、光学基材上のレジスト層にグレースケールマスクのグレースケールパターンを転写する場合において、レジスト層における転写の必要範囲が転写１回分の被転写範囲より広く、当該１回分の被転写範囲をずらしながら複数回に分けて転写することで必要範囲全体のパターン転写を行う際に、転写するパターンがどのようなパターンであっても、転写１回分の被転写範囲同士の境界部の形状異常を低減して、より綺麗な表面形状の光学素子を製造することができる光学素子の製造方法を提供することを目的とする。

かかる課題を解決するために、本発明は、グレースケールマスク（２０，４０）に形成されたグレースケールパターン（２１，４１）を、光学基材（３，５）上に設けたレジスト層（３０，５０）に、被転写範囲（３２，５２）をずらしながら複数回転写して、前記レジスト層（３０，５０）の必要範囲（３１，５１）への転写を行い、その後、前記レジスト層（３０，５０）の現像を行って該レジスト層（３０，５０）に光学素子の表面形状に対応した形状を形成する工程を有する光学素子の製造方法において、前記グレースケールマスク（２０，４０）における前記グレースケールパターン（２１，４１）の転写１回分の転写元領域（２２，４２）は、前記レジスト層（３０，５０）に前記グレースケールパターン（２１，４１）を転写する転写元部（２３，４３）と、前記レジスト層（３０，５０）に前記グレースケールパターン（２１，４１）を転写しない非転写元部（２４，４４）とが混在した構成となっており、当該構成の前記グレースケールパターン（２１，４１）の転写１回分の転写元領域（２２，４２）による前記レジスト層（３０，５０）における転写１回分の被転写範囲（３２，５２）は、前記転写元部（２３，４３）に対応して前記グレースケールパターン（２１，４１）が転写される転写先部（３３，５３）と、前記非転写元部（２４，４４）に対応して前記グレースケールパターン（２１，４１）が転写されない非転写先部（３４，５４）とが混在した構成となり、前記レジスト層（３０，５０）に前記グレースケールパターン（２１，４１）を前記被転写範囲（３２，５２）をずらしながら複数回転写する際に、以前の回の転写時に転写１回分の転写元領域（２２，４２）における前記非転写元部（２４，４４）が対応して前記グレースケールパターン（２１，４１）が転写されていない前記レジスト層（３０，５０）の非転写先部（３４，５４）に、その後の回の転写時に転写１回分の転写元領域（２２，４２）における前記転写元部（２３，４３）が対応して当該非転写先部（３４，５４）に前記グレースケールパターン（２１，４１）が転写されて転写先部（３３，５３）となり、これを順次行うことで、前記レジスト層（３０，５０）の前記必要範囲（３１，５１）全体への前記グレースケールパターン（２１，４１）の転写を行う光学素子の製造方法としたことを特徴とする。

なお、ここでは、本発明をわかりやすく説明するため、実施の形態を表す図面の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言及するまでもない。

本発明によれば、グレースケールマスクにおけるグレースケールパターンの転写１回分の転写元領域は、レジスト層にグレースケールパターンを転写する転写元部と、レジスト層にグレースケールパターンを転写しない非転写元部とが混在した構成となっており、この構成の転写元領域によるレジスト層における転写１回分の被転写範囲は、転写元部に対応してグレースケールパターンが転写される転写先部と、非転写元部に対応してグレースケールパターンが転写されない非転写先部とが混在した構成となり、レジスト層にグレースケールパターンを被転写範囲をずらしながら複数回転写する際に、以前の回の転写時の非転写先部に、その後の回の転写時にグレースケールパターンが転写されて転写先部となり、これを順次行うことで、必要範囲全体への転写を行うため、光学基材上のレジスト層にグレースケールマスクのグレースケールパターンを転写する場合において、レジスト層における転写の必要範囲が転写１回分の被転写範囲より広く、当該１回分の被転写範囲をずらしながら複数回に分けて転写することで必要範囲全体のパターン転写を行う際に、転写するパターンがどのようなパターンであっても、転写１回分の被転写範囲同士の境界部の形状異常を低減して、より綺麗な表面形状の光学素子を製造することができる。

本発明の実施の形態１に係るグレースケールマスクを使用した露光装置を示す概略構成図である。同実施の形態１に係るグレースケールマスクの概略を示す模式図である。図２のグレースケールマスクのグレースケールパターンを転写した光学基材上のレジスト層の概略を示す模式図である。図３のレジスト層のレジスト露光写真を示す図である。本発明の実施の形態２に係るグレースケールマスクの概略を示す模式図である。図５のグレースケールマスクのグレースケールパターンを転写した光学基材上のレジスト層の概略を示す模式図である。図５のレジスト層のレジスト露光写真を示す図である。従来の光学素子の製造方法でグレースケールマスクのグレースケールパターンを転写した光学基材上のレジスト層の概略を示す模式図である。従来の光学素子の製造方法で製造したマイクロレンズアレイの表面形状を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

なお、本実施の形態では、本発明の製造方法で製造する光学素子として、ファインダスクリーンに使用するマイクロレンズアレイを例にして説明する。
［発明の実施の形態１］

最初に、本発明の実施の形態１について、図１?図４を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係るグレースケールマスクを使用した露光装置を示す概略構成図である。図２は、同実施の形態１に係るグレースケールマスクの概略を示す模式図である。図３は、図２のグレースケールマスクのグレースケールパターンを転写した光学基材上のレジスト層の概略を示す模式図である。図４は、図３のレジスト層のレジスト露光写真を示す図である。

まず、本発明の実施の形態１に係るグレースケールマスクを備えた露光装置（ステッパ）１０の概要について説明する。図１に示すように、本実施の形態における露光装置１０は、グレースケールマスク２０等のマスクに形成されたグレースケールパターン２１等のパターンを、ウェハや光学基材３上に設けたレジスト層３０に、被転写範囲をずらしながら複数回転写して、レジスト層３０における必要な範囲（必要範囲３１）に対してパターン転写を行う装置であり、光源１１、ビームエキスパンダー１２、折り曲げミラー１３、回折光学素子１４、アフォーカルズームレンズ１５、回折光学素子１６、ズームレンズ１７、インテグレータ光学系１８、コンデンサー光学系１９、本実施の形態に係るグレースケールマスク２０、投影光学系ＰＬ、光学基材３等を有している。

本実施の形態では、露光光（照明光）を供給するための光源１１として、例えば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。また、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ており、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に入射して、所定の矩形状の断面を有する光束に整形されるようになっている。

さらに、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に入射するようになっている。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。また、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に入射するようになっている。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。また、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。

回折光学素子１６を介した光束は、ズームレンズ１７に入射するようになっている。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マイクロフライアイレンズ１８ａと第２マイクロフライアイレンズ１８ｂとを有するインテグレータ光学系（オプティカルインテグレータ）１８の入射面（すなわち第１マイクロフライアイレンズ１８ａの入射面）が位置決めされている。なお、インテグレータ光学系１８は、入射光束に基づいて多数光源を形成するように機能するものである。

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１４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（ひいてはインテグレータ光学系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。

インテグレータ光学系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とインテグレータ光学系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。インテグレータ光学系１８に入射した光束は二次元的に分割され、インテグレータ光学系１８の後側焦点面にはインテグレータ光学系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。

インテグレータ光学系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グレースケールマスク２０を重畳的に照明する。グレースケールマスク２０のグレースケールパターン２１を透過した光束は、投影光学系ＰＬを介して、石英やガラス等で形成された基板（光学基材３）上にフォトレジストを塗布して設けたレジスト層３０にグレースケールパターン２１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）内において光学基材３等を二次元的に駆動制御しながらスキャン露光を行うことにより、光学基材３上に設けたレジスト層３０の必要範囲３１にはグレースケールマスク２０のグレースケールパターン２１が逐次転写される。

次に、本実施の形態のグレースケールマスク２０について、さらに詳細に説明する。本実施の形態のグレースケールマスク２０は、マスクに形成されているグレースケールパターン２１に特徴を有している。すなわち、図２に示すように、１回の転写作業で転写されるグレースケールパターン２１の領域２２（これを転写元領域又は転写１回分の転写元領域という）は、レジスト層３０にグレースケールパターン２１を転写する（転写可能な）転写元部２３と、レジスト層３０にグレースケールパターン２１を転写しない（転写不可能な）非転写元部２４とが混在した構成となっている。そして、これらの転写元領域を組み合わせてレジスト層３０にパターンを転写することで、所望のパターン転写を行うことができるようになっている。逆に言えば、本実施の形態のグレースケールマスク２０は、所望のグレースケールパターン２１を分割してマスク内に配置する際に、それぞれの転写元領域２２に対して、転写元部２３と非転写元部２４が混在するような構成に分割されるように設計されている。

また、本実施の形態では、そのグレースケールパターン２１の転写１回分の転写元領域２２には、非転写元部２４によって複数の転写元部２３が互いに隔てられた構成となっている箇所を有している。さらに、本実施の形態では、グレースケールパターン２１の転写１回分の転写元領域２２に、非転写元部２４によって複数の線状の転写元部２３が互いに隔てられた構成となっている箇所を有している。なお、図２では、全ての転写元部２３が線状に構成されている。また、本実施の形態では、この複数の線状の転写元部２３の長手方向の端部は、互いに位置をずらすように構成されている。

次に、このようなグレースケールマスク２０を使用した露光装置（ステッパ）１０での光学素子の露光工程について、図２〜図４を用いて説明する。なお、露光工程以外の製造工程については、従来と同じであるので、説明を省略する。

まず、石英やガラス等からなり、表面にフォトレジストを塗布してレジスト層３０を設けた光学基材３と、前記した転写元領域２２に転写元部２３と非転写元部２４とが混在した構成のグレースケールパターン２１が形成されたグレースケールマスク２０を用意し、露光装置（ステッパ）１０に配置する。

次に、グレースケールパターン２１のうち、転写元領域２２Ａに形成された転写元部２３Ａと非転写元部２４Ａを含むパターンを、レジスト層３０の必要範囲３１内の所定位置である被転写範囲３２Ａに転写し、レジスト層３０上に転写元部２３Ａに対応する転写先部３３Ａと、非転写元部２４Ａに対応する非転写先部３４Ａとを形成する。

さらに、グレースケールマスク２０若しくは光学基材３のどちらか一方又は双方を所定方向に所定量ずらし、グレースケールパターン２１のうち、転写元領域２２Ｂに形成された転写元部２３Ｂと非転写元部２４Ｂを含むパターンを、レジスト層３０の必要範囲３１内の所定位置である被転写範囲３２Ｂに転写し、レジスト層３０上に転写元部２３Ｂに対応する転写先部３３Ｂと、非転写元部２４Ｂに対応する非転写先部３４Ｂとを形成する。なお、ここでは、図３における右方向で、なおかつ次に転写される線状の転写先部３３Ｂの左端部が、前に転写された線状の転写先部３３Ａの右端部と接する位置に動かし、パターン転写を行う。

また、グレースケールマスク２０若しくは光学基材３のどちらか一方又は双方を所定方向に所定量ずらし、グレースケールパターン２１のうち、転写元領域２２Ｃに形成された転写元部２３Ｃと非転写元部２４Ｃを含むパターンを、レジスト層３０の必要範囲３１内の所定位置である被転写範囲３２Ｃに転写し、レジスト層３０上に転写元部２３Ｃに対応する転写先部３３Ｃと、非転写元部２４Ｃに対応する非転写先部３４Ｃとを形成する。なお、ここでは、図３における左下方向（被転写範囲３２Ａの下位置）で、なおかつ次に転写される線状の転写先部３３Ｃが、前に転写された線状の転写先部３３Ａ同士の間の非転写先部３４Ａに位置するように動かし、パターン転写を行う。

またさらに、グレースケールマスク２０若しくは光学基材３のどちらか一方又は双方を所定方向に所定量ずらし、グレースケールパターン２１のうち、転写元領域２２Ｄに形成された転写元部２３Ｄと非転写元部２４Ｄを含むパターンを、レジスト層３０の必要範囲３１内の所定位置である被転写範囲３２Ｄに転写し、レジスト層３０上に転写元部２３Ｄに対応する転写先部３３Ｄと、非転写元部２４Ｄに対応する非転写先部３４Ｄとを形成する。なお、ここでは、図３における右方向（被転写範囲３２Ｂの下位置）で、なおかつ次に転写される線状の転写先部３３Ｄが、前に転写された線状の転写先部３３Ｂ同士の間の非転写先部３４Ｂに位置し、また、次に転写される線状の転写先部３３Ｄの左端部が、前に転写された線状の転写先部３３Ｃの右端部と接するような位置に動かし、パターン転写を行う。

そして、これと同様に、レジスト層３０にグレースケールパターン２１を被転写範囲３２をずらしながら複数回転写することを繰り返し行う際に、以前の回の転写時に転写１回分の転写元領域２２における非転写元部２４が対応してグレースケールパターン２１が転写されていないレジスト層３０の非転写先部３４に、その後の回の転写時に転写１回分の転写元領域２２における転写元部２３が対応して当該非転写先部３４にグレースケールパターン２１が転写されて転写先部３３となるようにし、これを順次行うことで、最終的にレジスト層３０の必要範囲３１全体へのグレースケールパターン２１の転写を行う。その後、レジスト層３０の現像を行ってレジスト層３０に光学素子としてのマイクロレンズアレイの表面形状に対応した形状を形成する工程等を経て、所望の光学素子とする。
［発明の実施の形態２］

次に、本発明の実施の形態２について、図５〜図７を用いて説明する。図５は、本発明の実施の形態２に係るグレースケールマスクの概略を示す模式図である。図６は、図５のグレースケールマスクのグレースケールパターンを転写した光学基材上のレジスト層の概略を示す模式図である。図７は、図５のレジスト層のレジスト露光写真を示す図である。なお、本実施の形態において、前記した実施の形態１と同様の箇所については、詳しい説明を省略する。

ここで、前記した実施の形態１のグレースケールマスク２０のグレースケールパターン２１の転写１回分の転写元領域２２は、非転写元部２４によって複数の線状の転写元部２３が互いに隔てられた構成となっていたのに対し、本実施の形態では、図５に示すように、グレースケールマスク４０のグレースケールパターン４１の転写１回分の転写元領域４２には、非転写元部４４によって複数の点状の転写元部４３が互いに隔てられた構成となっている点が異なる。

以下、このグレースケールマスク４０を用いた露光装置（ステッパ）１０での光学素子の露光工程について、図５?図７を用いて説明する。

まず、石英やガラス等からなり、表面にフォトレジストを塗布してレジスト層５０を設けた光学基材５と、転写元領域４２に転写元部４３と非転写元部４４とが混在した構成のグレースケールパターン４１が形成されたグレースケールマスク４０を用意し、露光装置（ステッパ）１０に配置する。

次に、グレースケールパターン４１のうち、転写元領域４２Ａに形成された転写元部４３Ａと非転写元部４４Ａを含むパターンを、レジスト層５０の必要範囲５１内の所定位置である被転写範囲５２Ａに転写し、レジスト層５０上に転写元部４３Ａに対応する転写先部５３Ａと、非転写元部４４Ａに対応する非転写先部５４Ａとを形成する。

さらに、グレースケールマスク４０若しくは光学基材５のどちらか一方又は双方を所定方向に所定量ずらし、グレースケールパターン４１のうち、転写元領域４２Ｂに形成された転写元部４３Ｂと非転写元部４４Ｂを含むパターンを、レジスト層５０の必要範囲５１内の所定位置である被転写範囲５２Ｂに転写し、レジスト層５０上に転写元部４３Ｂに対応する転写先部５３Ｂと、非転写元部４４Ｂに対応する非転写先部５４Ｂとを形成する。なお、ここでは、図６における右方向で、なおかつ次に転写される点状の転写先部５３Ｂの左半分が、前に転写された非転写先部５４Ａの右半分の一部を埋めるような位置に動かし、パターン転写を行う。

また、グレースケールマスク４０若しくは光学基材５のどちらか一方又は双方を所定方向に所定量ずらし、グレースケールパターン４１のうち、転写元領域４２Ｃに形成された転写元部４３Ｃと非転写元部４４Ｃを含むパターンを、レジスト層５０の必要範囲５１内の所定位置である被転写範囲５２Ｃに転写し、レジスト層５０上に転写元部４３Ｃに対応する転写先部５３Ｃと、非転写元部４４Ｃに対応する非転写先部５４Ｃとを形成する。なお、ここでは、図６における左下方向（被転写範囲５２Ａの下位置）で、なおかつ次に転写される点状の転写先部５３Ｃの上半分が、前に転写された非転写先部５４Ａ及び非転写先部５４Ｂの一部を埋めるような位置に動かし、パターン転写を行う。

またさらに、グレースケールマスク４０若しくは光学基材５のどちらか一方又は双方を所定方向に所定量ずらし、グレースケールパターン４１のうち、転写元領域４２Ｄに形成された転写元部４３Ｄと非転写元部４４Ｄを含むパターンを、レジスト層５０の必要範囲５１内の所定位置である被転写範囲５２Ｄに転写し、レジスト層５０上に転写元部４３Ｄに対応する転写先部５３Ｄと、非転写元部４４Ｄに対応する非転写先部５４Ｄとを形成する。なお、ここでは、図６における右方向（被転写範囲５２Ｂの下位置）で、なおかつ次に転写される点状の転写先部５３Ｄの左半分及び上半分が、前に転写された非転写先部５４Ａ，非転写先部５４Ｂ及び非転写先部５４Ｃの一部を埋めるような位置に動かし、パターン転写を行う。

そして、これと同様に、レジスト層５０にグレースケールパターン４１を被転写範囲５２をずらしながら複数回転写することを繰り返し行う際に、以前の回の転写時に転写１回分の転写元領域４２における非転写元部４４が対応してグレースケールパターン４１が転写されていないレジスト層５０の非転写先部５４に、その後の回の転写時に転写１回分の転写元領域４２における転写元部４３が対応して当該非転写先部５４にグレースケールパターン４１が転写されて転写先部５３となるようにし、これを順次行うことで、最終的にレジスト層５０の必要範囲５１全体へのグレースケールパターン４１の転写を行う。その後、レジスト層５０の現像を行ってレジスト層５０に光学素子としてのマイクロレンズアレイの表面形状に対応した形状を形成する工程等を経て、所望の光学素子とする。

以上のように、各実施の形態の光学素子の製造方法によれば、グレースケールマスク２０，４０におけるグレースケールパターン２１，４１の転写１回分の転写元領域２２，４２は、レジスト層３０，５０にグレースケールパターン２１，４１を転写する転写元部２３，４３と、レジスト層３０，５０にグレースケールパターン２１，４１を転写しない非転写元部２４，４４とが混在した構成となっており、この構成の転写元領域２２，４２によるレジスト層３０，５０における転写１回分の被転写範囲３２，５２は、転写元部２３，４３に対応してグレースケールパターン２１，４１が転写される転写先部３３，５３と、非転写元部２４，４４に対応してグレースケールパターン２１，４１が転写されない非転写先部３４，５４とが混在した構成となり、レジスト層３０，５０にグレースケールパターン２１，４１を被転写範囲３２，５２をずらしながら複数回転写する際に、以前の回の転写時の非転写先部３４，５４に、その後の回の転写時にグレースケールパターン２１，４１が転写されて転写先部３３，５３となり、これを順次行うことで、必要範囲３１，５１全体への転写を行うため、光学基材３，５上のレジスト層３０，５０にグレースケールマスク２０，４０のグレースケールパターン２１，４１を転写する場合において、レジスト層３０，５０における転写の必要範囲３１，５１が転写１回分の被転写範囲３２，５２より広く、当該１回分の被転写範囲３２，５２をずらしながら複数回に分けて転写することで必要範囲３１，５１全体のパターン転写を行う際に、転写するパターンがどのようなパターンであっても、図３の符号３５の領域に対する図４の符号３５の領域及び図６の符号５５の領域に対する図７の符号５５の領域に示すように、転写１回分の被転写範囲３２，５２同士の境界部の形状異常を低減して、より綺麗な表面形状の光学素子を製造することができる。

なお、以上説明した実施の形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。

例えば、前記した各実施の形態では、グレースケールパターンの転写元領域には、非転写元部によって線状又は点状に隔てられた転写元部を有する構成となっていたが、これに限るものではない。すなわち、グレースケールパターンの転写元領域の転写元部及び非転写元部の形状は、それぞれの転写元領域同士の境界部の形状を凹凸や空白部を有する形状にする等によりできるだけはっきりとした境界線が形成されないようにすることで、転写１回分の被転写範囲同士の境界部の形状異常を低減して、より綺麗な表面形状の光学素子を製造することができるものであれば、適宜の形状であれば良い。

例としては、グレースケールパターンの転写１回分の転写元領域に、非転写元部によって転写元部が不規則的な虫食い状の構成となっている箇所を有していても良い。

さらに、他の例としては、グレースケールパターンの転写１回分の転写元領域に、非転写元部によって転写元部が規則的な形状となっている箇所を有していても良い。

またさらに、グレースケールパターンの転写１回分の転写元領域に、転写元部及び非転写元部で、前記した複数の異なる形状が混在するように形成されていても良い。

また、前記した各実施の形態では、便宜的に、ずらしながら複数回転写されるグレースケールパターンの転写１回分の転写元領域としていずれも同じ構成のものを用い、これを繰り返し転写するようにしていたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、グレースケールパターンの転写１回分の転写元領域の構成は、異なるパターンのものをある一定の周期で使うようになっていても良いし、また、毎回全く異なるものを使うようになっていても良く、最終的にレジスト層の必要範囲全体においてパターン転写の空白部がなく、かつ、転写１回分の被転写範囲同士の境界部の形状異常が低減されるように、パターン転写がなされるようになっていれば良い。

３光学基材
１０露光装置
２０，４０グレースケールマスク
２１，４１グレースケールパターン
２２，４２転写１回分の転写元領域
２３，４３転写元部
２４，４４非転写元部
３０，５０レジスト層
３１，５１レジスト層の必要範囲
３２，５２転写１回分の被転写範囲
３３，５３転写先部
３４，５４非転写先部

Claims

グレースケールマスクに形成されたグレースケールパターンを、光学基材上に設けたレジスト層に、被転写範囲をずらしながら複数回転写して、前記レジスト層の必要範囲への転写を行い、その後、前記レジスト層の現像を行って該レジスト層に光学素子の表面形状に対応した形状を形成する工程を有する光学素子の製造方法において、
前記グレースケールマスクにおける前記グレースケールパターンの転写１回分の転写元領域は、前記レジスト層に前記グレースケールパターンを転写する転写元部と、前記レジスト層に前記グレースケールパターンを転写しない非転写元部とが混在した構成となっており、
当該構成の前記グレースケールパターンの転写１回分の転写元領域による前記レジスト層における転写１回分の被転写範囲は、前記転写元部に対応して前記グレースケールパターンが転写される転写先部と、前記非転写元部に対応して前記グレースケールパターンが転写されない非転写先部とが混在した構成となり、
前記レジスト層に前記グレースケールパターンを前記被転写範囲をずらしながら複数回転写する際に、以前の回の転写時に転写１回分の転写元領域における前記非転写元部が対応して前記グレースケールパターンが転写されていない前記レジスト層の非転写先部に、その後の回の転写時に転写１回分の転写元領域における前記転写元部が対応して当該非転写先部に前記グレースケールパターンが転写されて転写先部となり、これを順次行うことで、前記レジスト層の前記必要範囲全体への前記グレースケールパターンの転写を行うことを特徴とすることを特徴とする光学素子の製造方法。
前記グレースケールパターンの転写１回分の転写元領域には、前記非転写元部によって複数の前記転写元部が互いに隔てられた構成となっている箇所を有することを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
前記グレースケールパターンの転写１回分の転写元領域には、前記非転写元部によって複数の線状の前記転写元部が互いに隔てられた構成となっている箇所を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子の製造方法。
前記グレースケールパターンの転写１回分の転写元領域には、前記非転写元部によって複数の点状の前記転写元部が互いに隔てられた構成となっている箇所を有す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の製造方法。
前記グレースケールパターンの転写１回分の転写元領域には、前記非転写元部によって前記転写元部が不規則的な虫食い状の構成となっている箇所を有す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の製造方法。
前記グレースケールパターンの転写１回分の転写元領域には、前記非転写元部によって前記転写元部が規則的な形状となっている箇所を有することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一つに記載の光学素子の製造方法。