JP3117886B2 - レジストパターン形成用のマスク、レジストパターンの形成方法およびレンズの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、レジストパターン形
成用のマスク、レジストパターンの形成方法およびレン
ズの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光並列伝送は、半導体レーザアレイから
の信号光を光ファイバアレイを伝搬させてフォトダイオ
ードアレイで受信することにより実現される。そして、
半導体レーザと光ファイバとの光結合方法の一つである
レンズ結合法を用いると、半導体レーザからの発振光を
レンズで絞ることによってこの発振光のスポットサイズ
を光ファイバを導波する光のスポットサイズに近づける
ことができるため、低損失な光結合が可能になる。そし
て、アレイ結合では、半導体レーザアレイや光ファイバ
アレイと同じ間隔で同一基板上に集積されたレンズアレ
イにより一括結合できることが要求されている。

【０００３】従来、この種のレンズアレイの製造方法と
して、例えば、文献：「電子情報通信学会， 集積光技
術研究資料， ＩＰＴ９３−１２」に開示された製造方
法がある。以下、この文献に開示されている製造方法に
ついて簡単に説明する。

【０００４】先ず、フォトリソグラフィー技術を用い
て、Ｓｉ基板上に円形のフォトレジスト膜を形成する。
次に、このフォトレジスト膜に対し熱処理（ベーキング
ということもある。）を行って、フォトレジスト膜の少
なくとも表面を溶かす。溶けたレジストは液面の表面張
力のためこのレジストをレンズ形状にする。次に、ドラ
イエッチング、例えばアルゴンイオンビームエッチング
によって、レジストの形状をＳｉ基板表面に転写する。
この場合、基板表面を滑らかにするためにイオンビーム
を斜めから照射し、また、エッチングレートの均一性を
得るために基板を自公転させる。このようにして、Ｓｉ
マイクロレンズアレイを製造していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
マイクロレンズアレイの製造方法では、熱処理後のレジ
ストの形状は、レジスト材料の軟化点や軟化後の粘性な
どにより決まると考えられる。このため、レジスト材料
の選択は限られるし、また、レジストの形状を任意に制
御することもできない。つまり、レンズ設計において制
約が課されることになる。

【０００６】従って、レジストを用いて、レンズ形状を
任意に制御することが可能なマイクロレンズアレイの製
造方法の出現が望まれていた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】従って、この発明のレジ
ストパターン形成用のマスクによれば、マスク基板上
に、光透過領域となる空隙を隔てて同心円状または同心
多角形状に設けられた遮光領域としての複数のマスクパ
ターンを具え、同心円または同心多角形の中心点から放
射線方向に沿って外側に向かうに従って隣接する２つの
パターン間の空隙の幅、すなわちパターン間の間隔が少
なくとも段階的に大きくなっており、マスクパターン
の、放射線方向に沿う方向のピッチが、マスクが用いら
れる露光装置の光学系の解像限界となる長さより小さい
ことを特徴としている。そして、このレジストパターン
形成用のマスクを露光装置に用いて、露光装置の光強度
を制御してレンズ形成用基板上のレジストを露光するこ
とによりレジストパターンを形成することを特徴とす
る。そして、このレジストパターンを用いて、エッチン
グによってレンズ形成用基板の表面にレジストパターン
を転写することによりレンズを製造することを特徴とす
る。また、レジストパターンをレジスト材料の軟化温度
以上に加熱するとレジストパターンの表面形状を滑らか
にすることができる。

【０００８】なお、ここで、ピッチとは、マスクパター
ンの最外側から隣接するマスクパターンの最外側までの
放射線方向に沿う方向の長さをいい、この長さはマスク
パターンの幅と空隙の幅との和の長さに等しい。また、
「解像する」とは、隣接する２つのマスクパターンが重
なることなくレジスト表面に転写することをいい、従っ
て、「解像限界となる長さ」とは、マスクパターンが重
なることなくレジスト表面に転写することができる最小
のピッチのことである。

【０００９】また、もう一つの、この発明のレジストパ
ターン形成用のマスクによれば、マスク基板上に、光透
過領域となる空隙を隔てて同心円状または同心多角形状
に設けられた遮光領域としての複数のマスクパターンを
具え、同心円または同心多角形の中心点から放射線方向
に沿って外側に向かうに従って隣接する２つのパターン
間の空隙の幅が少なくとも段階的に大きくなっており、
マスクパターンの、放射線方向に沿う方向のピッチが、
マスクが用いられる露光装置の光学系の解像限界となる
長さより大きいことを特徴としている。そして、このレ
ジストパターン形成用のマスクを露光装置に用いて、露
光装置の光強度を制御し、かつ露光装置の焦点をマスク
とレンズ形成用基板上のレジストの間の位置に合わせる
ことによりレジストでの光強度のコントラストを低下さ
せてレジストを露光することによりレジストパターンを
形成することを特徴とする。そして、このレジストパタ
ーンを用いて、エッチングによってレンズ形成用基板の
表面にレジストパターンを転写することによりレンズを
製造することを特徴とする。また、レジストパターンを
レジスト材料の軟化温度以上に過熱するとレジストパタ
ーンの表面形状を滑らかにすることができる。

【００１０】

【作用】露光装置からの露光が、マスクを通過した後の
光強度を図５、図６に示す。図５（Ａ）は露光装置の解
像限界となる長さより大きいピッチＰ₁ を有するマスク
３１を示し、図５（Ｂ）はそのマスク３１を通過した露
光の光強度を表している。そして、図５中、３３はマス
ク基板、３５は遮光領域である。また、図６（Ａ）は露
光装置の解像限界となる長さより小さいピッチＰ₂ を有
するマスク４１を示し、図６（Ｂ）はそのマスクを通過
した露光の光強度を表している。そして、図６中、４３
はマスク基板、４５は遮光領域である。また、図５
（Ａ）に示すマスク３１のマスク基板３３上には同じ長
さの遮光領域３５が、それぞれピッチＰ₁ が同じになる
ように設けられており、図６（Ａ）に示すマスク４１の
マスク基板４３上には同じ長さの遮光領域４５が、それ
ぞれピッチＰ₂ が同じになるように設けられている。ま
た、図５（Ｂ）、図６（Ｂ）の縦軸には、図５（Ｂ）の
場合の光強度（任意の単位）の最大値を１として光強度
をとって示し、横軸には図５（Ａ）、図６（Ａ）に示す
それぞれのマスク対応する位置（任意の単位）をとって
示している。

【００１１】図５（Ｂ）、図６（Ｂ）から理解できるよ
うに、ピッチが解像限界となる長さより大きい場合に
は、光強度のコントラストが大きくレジストを解像でき
るが、解像限界となる長さより小さい場合には、光強度
のコントラストが小さくなるためレジストを解像するこ
とができない。また、光強度は光透過領域の長さが大き
いほど大きい。

【００１２】このため、上述したこの発明のレジストパ
ターン形成用のマスクによれば、マスク基板上に、ある
中心点の回りに、同心円状または同心多角形状に、遮光
領域となるマスクパターンを順次に複数個設けてある。
そして、このマスクパターンの放射線方向に沿う方向の
ピッチを、図６（Ａ）で示すマスク４１の場合のよう
に、このマスクが用いられる露光装置の光学系の解像限
界となる長さより小さくしてある。このため、レジスト
を解像できるだけの光強度のコントラストが得られな
い。その結果、このマスクを用いて、レジストを露光
し、その後、現像するとレジストは分離することなく連
続して膜厚が変化し、隣接する２つのマスクパターン間
の光透過領域を透過した光の強度に対応した厚さのレジ
ストが残膜として得られる。すなわち、現像されて得ら
れたレジストの表面が、全体的の凸状に湾曲するか、ま
たは凹状に湾曲し、そして、その湾曲面に凹凸が波状に
形成される。このことは、ポジ型レジストを用い、かつ
隣接する２つのマスクパターン間の間隔が中心点から放
射線方向に沿って外側に向かうに従って大きくなるよう
にマスクパターンを設計することにより、さらに詳しく
説明すると、マスクの中心側より外側の方が光強度が強
くなるので、凸状に湾曲したレジスト表面に波状の凹凸
を形成することができる。このように、凸レンズ状のレ
ジストパターンが任意に得られる。さらに、このレジス
トパターンをレンズ形成用基板に転写することにより、
凸型レンズを任意に製造することができる。

【００１３】一方、図５のように、マスクパターンのピ
ッチが露光装置の解像限界となる長さより大きい場合で
も、露光装置の焦点距離をずらすことにより、レジスト
の位置での光のコントラストを低下させて、レジストを
解像するだけの光強度のコントラストが得られなくする
ことができる。

【００１４】この原理を利用したこの発明の、他のレジ
ストパターン形成用のマスクによれば、マスク基板上
に、ある中心点の回りに同心円状または同心多角形状
に、遮光領域となるマスクパターンを順次に複数個を設
けてある。そして、このマスクパターンの放射線方向に
沿う方向のピッチを、このマスクが用いられる露光装置
の光学系の解像限界となる長さより大きくしてある。そ
して、このマスクを用いて、焦点をずらしてレジストを
露光する。その後、現像するとレジストは分離すること
なく連続して膜厚が変化し、隣接する２つのマスクパタ
ーン間の光透過領域を透過した光の強度に対応した厚さ
のレジストが残膜として得られる。すなわち、現像され
て得られたレジストの表面が、全体的の凸状に湾曲する
か、または、凹状に湾曲し、そして、その湾曲面に凹凸
が波状に形成される。このことは、ポジ型レジストを用
い、かつ隣接する２つのマスクパターン間の間隔が中心
点から放射線方向に沿って外側に向かうに従って大きく
なるようにマスクパターンを設計することにより、さら
に詳しく説明すると、マスクの中心側より外側の方が光
強度が強くなるので、凸状に湾曲したレジスト表面に波
状の凹凸を形成することができる。このように、凸レン
ズ状のレジストパターンが任意に得られる。さらに、こ
のレジストパターンをレンズ形成用基板に転写すること
により、凸型レンズを任意に製造することができる。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例を
説明する。これらの図面において、各構成成分は、この
発明が理解出来る程度に各構成成分の形状、大きさ、お
よび配置関係を概略的に示してあるにすぎない。また、
説明に用いる各図において同様な構成成分については同
一の番号を付して示している。

【００１６】１．第１実施例 図１は、第１実施例のレジストパターン形成用のマスク
の中心点を通る断面図であり、中心点を境にした右半部
の一部分を概略的に示してある。なお、図１中、Ｏ₁
は、マスクの中心を示している。また、図２は、このマ
スクを用いて、レジストを露光、現像した後、エッチン
グ技術によりレンズを製造する様子を説明するための工
程図で、各工程を断面図で示してある。

【００１７】図１に示す第１実施例のマスク１００で
は、マスク基板１１上に、光透過領域１３となる空隙
（またはスペースとか間隔ともいう。）を隔てて中心点
Ｏ₁ の回りに同心円状に設けられた遮光領域としての複
数のマスクパターン１５を具えている。この第１実施例
では、この遮光領域としてのマスクパターン１５を、ク
ロムで形成する。なお、図１は、マスク１００の右半部
を示しているがマスクの左半部は中心点に対し右半部と
対称的な断面構造を有している。また、光透過領域およ
びマスクパターンの代表的部分にのみ、１３および１５
を付している。

【００１８】そして、この第１実施例のマスク１００の
最も大きなマスクパターン１５の直径は約５００μｍで
あり、中心部において０．７５μｍの幅の同心円状のマ
スクパターン１５が１μｍのピッチで１０本形成されて
いる。そして、マスクパターン１５の幅は０．７５μｍ
と一定のまま、外側に向かうに従って、ピッチが広がっ
ており、最外側ではピッチは５μｍである。従って、同
心円の中心点から放射線方向に沿って外側に向かうに従
って隣接する２つのパターン間の空隙の幅、すなわち間
隔が大きくなっている。

【００１９】また、この第１実施例では、露光装置（図
示せず）として、例えば屈折型縮小投影露光装置（Ｎｉ
ｋｏｎ製， 商品名ＮＳＲ Ｇ３Ａ）を用いる。この装
置の解像限界となる長さは、波長４３６ｎｍの光を用い
ると、６．０μｍであり、レンズ形成用基板であるＳｉ
ウエハ１９上では１．２μｍに相当する。従って、この
マスク１００のマスクパターン１５の、放射線方向に沿
う方向のピッチは、マスク１００が用いられる露光装置
の光学系の解像限界となる長さより小さい。

【００２０】このマスク１００を用いて、レンズを製造
する場合、先ず、このマスク１００を屈折型縮小投影露
光装置（Ｎｉｋｏｎ製， 商品名ＮＳＲ Ｇ３Ａ）にセ
ットする。そして、Ｓｉウエハ１９上に厚さ１０μｍに
塗布したレジスト１７に波長４３６ｎｍの露光を照射し
た（図２（Ａ））。このとき、このマスク１００を透過
した光は、レジスト１７の表面上では、直径が１／５に
投影される。

【００２１】なお、図２中にはマスク１００をセットす
る屈折型縮小投影露光装置は示されていないが、マスク
１００は、レジスト１７と対向するようにレジストの上
側に位置している。この実施例では、レジスト１７とし
て、例えば、ポジ型レジスト（ヘキスト社製，商品名Ａ
Ｚ４０００）を用いた。

【００２２】次に、レジスト１７を現像液（東京応化
製， 商品名ＮＭＤ−Ｗ）を用いて現像し、レジストパ
ターン１７ａを形成した（図２（Ｂ））。この実施例で
は、マスク１００のピッチは、マスク１００が用いられ
る屈折型縮小投影露光装置（Ｎｉｋｏｎ製， 商品名Ｎ
ＳＲ Ｇ３Ａ）の解像限界となる長さより小さく、レジ
スト１７を解像できるだけのコントラストが得られな
い。従って、レジスト１７を露光した後、現像すると、
レジストは分離することなく連続して膜厚が変化し、マ
スク１００の光透過領域１３を透過した光の強度に対応
した厚さのレジストが残膜として得られる。そして、こ
の実施例では、同心円の中心点から放射線方向に沿って
外側に向かうに従って隣接する２つのパターン間の間隔
が大きくなっているため、光透過領域１３の幅は外側に
向かうに従って広がる。従って、マスク１００の光透過
領域１３を透過した光の強度は、中央部から外側に向か
うにしたがって増加する。その結果、この実施例では、
ポジ型レジストを用いているため、凸レンズ状のレジス
トパターン１７ａが得られる。レジスト１７としては、
滑らかなレジストパターン１７ａを得るために、低コン
トラストのものが良い。

【００２３】その後、ドライエッチング、例えばアルゴ
ンイオンビームエッチングによって、レジストパターン
１７ａの形状をＳｉウエハ１９の表面に転写する（図２
（Ｃ））。この場合、Ｓｉウエハ表面を滑らかにするた
めにイオンビームを斜めから照射し、しかも、エッチン
グレートの均一性を得るためにＳｉウエハを自公転させ
ている。このようにして、凸型レンズを製造した。

【００２４】また、レジストとして、ネガ型レジストを
用いた場合には、露光、現像した後、凹レンズ状のレジ
ストパターンが得られる。従って、ネガ型レジストを用
いると、凹型レンズを製造することができる。

【００２５】

【００２６】また、露光装置として、プロキシミティ露
光方式の露光装置や等倍または縮小投影露光方式の露光
装置を用いることができる。

【００２７】２．第２実施例 図３は、第２実施例のレジストパターン形成用のマスク
の中心点を通る断面図であり、中心点を境にした右半部
の一部分を概略的に示してある。なお、図３中、Ｏ₂
は、マスクの中心を示している。また、光透過領域およ
びマスクパターンの代表的部分にのみ、１３および１５
を付している。

【００２８】図３に示す第２実施例のマスク２００で
は、第１実施例と同様に、マスク基板１１上に、光透過
領域１３となる空隙（またはスペースとか間隔ともい
う。）を隔てて、ある中心点の回りに同心円状に設けら
れた遮光領域としてのマスクパターン１５を具えてい
る。この遮光領域としてのマスクパターン１５は、クロ
ムで形成する。

【００２９】そして、この第２実施例のマスク２００の
最も大きなマスクパターン１５の直径は１２５０μｍで
ある。そして、マスク基板１１上に一定の幅をもった５
本で一組のマスクパターンを複数組設けてある。中心点
側の幅の最も広いマスクパターンの組を１５ａとして示
し、順次の組を外側方向に向かって１５ｂ、１５ｃ、１
５ｄ、１５ｅ、１５ｆ、１５ｇとする。そして、ピッチ
は各組とも共通の一定の値とする。しかし、空隙の幅、
すなわちマスクパターン間の間隔は、中心点から外側に
向かうに従って、組ごとに広くなっていく。その代わ
り、マスクパターン１５の幅が組ごとに狭くなってい
る。この実施例では、このマスク２００の中心部の組１
５ａにおいては、４．２５μｍの幅の同心円状の遮光領
域１５が５μｍのピッチで５本配置している。この場
合、この組１５ａのマスクパターン１５の間の光透過領
域の幅（または空隙の幅）は、０．７５μｍである。そ
して、最外側では、マスクパターン１５の幅は０．５μ
ｍである。この場合、マスクパターン１５の間の光透過
領域１３の幅は、４．５μｍである。従って、同心円の
中心点から放射線方向に沿って外側に向かうにしたがっ
て隣接する２つの組におけるマスクパターン間の間隔、
つまり光透過領域の幅が大きくなている。なお、この第
２実施例では、設計が容易なため、一定の幅をもった５
本のマスクパターンを一組としていた。しかし、同心円
の中心点から放射線方向に沿って外側に向かうにしたが
ってマスクパターン間の間隔が大きくなっていれば、必
ずしも組とする必要はなく、ピッチは同一として、マス
クパターンごとにその幅とマスクパターン間の間隔を変
えても良い。

【００３０】また、この第２実施例では、露光装置（図
示せず）として、例えばｉ線ステッパ（Ｎｉｋｏｎ製，
商品名ＮＳＲ ｉ６Ａ）を用いる。この装置の解像限
界となる長さは、波長３６５ｎｍの光を用いると４．０
μｍであり、レンズ形成用基板であるＳｉウエハ１９上
では０．８μｍに相当する。従って、このマスク２００
のマスクパターンの放射線方向に沿う方向のピッチは、
マスク２００が用いられる露光装置の解像限界となる長
さより大きい。そして、ピッチが解像限界の２倍程度以
下までであるならば、レンズ状のレジストパターンを形
成することができる。

【００３１】この第２実施例のマスク２００を用いたレ
ンズの製造例につき、図２を用いて説明する。

【００３２】マスク２００を用いてレジスト１７に対し
露光および現像を行った後、エッチング技術によりレン
ズ２１を製造する場合、先ず、このマスク２００をｉ線
ステッパ（Ｎｉｋｏｎ製， 商品名ＮＳＲ ｉ６Ａ）に
セットする。そして、直径２５０μｍ、厚さ３μｍのレ
ンズ２１を製造するため、Ｓｉウエハ１９上に厚さ３μ
ｍに塗布したレジスト１７に波長３６５ｎｍの露光を照
射した。このとき、このマスク２００を透過した光は、
レジスト１７の表面上では直径が１／５になっている。
この場合、露光時に焦点の位置をレジスト表面から上側
へ５μｍずらすことにより、光のコントラストを低下さ
せた。この実施例では、レジスト１７として、例えば、
ポジ型レジスト（東京応化製， 商品名ＯＦＰＲ８０
０）を用いた。次に、レジストをホットプレート上で熱
処理（ベーキングということもある。）した。ベーキン
グは、１１０℃で、９０秒間行った（図２（Ａ））。

【００３３】次に、レジスト１７を現像液（東京応化
製， 商品名ＮＭＤ−Ｗ）を用いて現像し、レジストパ
ターン１７ａを形成した（図２（Ｂ））。この実施例で
は、マスク２００のピッチは、マスク２００が用いられ
るｉ線ステッパ（Ｎｉｋｏｎ製， 商品名ＮＳＲ ｉ６
Ａ）の解像限界となる長さより大きい。しかし、露光時
に焦点の位置をレジスト表面から上側へ５μｍずらすこ
とにより、光のコントラストを低下させたため、レジス
ト１７を解像できるだけのコントラストが得られない。
従って、レジスト１７を露光し、続いて現像すると、レ
ジストは分離することなく連続して膜厚が変化し、マス
ク２００の光透過領域１３を透過して得られた光の強度
に対応した厚さのレジストが残膜として得られる。そし
て、この実施例では、同心円の中心点から放射線方向に
沿って外側に向かうにしたがって隣接する２つの組にお
けるマスクパターン間の間隔が大きくなっているため、
透過光領域１３の幅は外側に向かうに従って広がる。従
って、マスク２００の光透過領域１３を透過して得られ
た光の強度は、中央部から外側に向かうにしたがって増
加する。その結果、この実施例では、ポジ型レジストを
用いているため、凸レンズ状のレジストパターン１９ａ
が得られる。

【００３４】このようにして形成したレジストパターン
を観察すると、表面に１μｍのピッチでわずかな凹凸が
観察されたが、全体的に見ると良好なレンズ形状が得ら
れた。

【００３５】その後、ドライエッチング、例えばアルゴ
ンイオンビームエッチングによって、レジストパターン
１９ａの形状をＳｉウエハ１９の表面に転写する（図２
（Ｃ））。この場合、Ｓｉウエハ表面を滑らかにするた
めにイオンビームを斜めから照射し、しかも、エッチン
グレートの均一性を得るためにＳｉウエハを自公転させ
ている。このようにして、極めて肉薄の凸型レンズを製
造した。

【００３６】このようにして、レンズ２１を製造した場
合、第１実施例の場合と同様に、マスクパターンを設計
し、レジストを適当に選択することによりレンズ形状を
制御することができる。

【００３７】さらに、解像限界となる長さ以下のピッチ
で遮光領域の幅を細かく変化させることは困難であった
が、この第２実施例では、マスクのピッチは解像限界と
なる長さより大きいため遮光領域の作成可能な幅が広が
った。そして、遮光領域を細かく変化させること、つま
り光透過領域の幅を細かく変化させて光の強度を細かく
変化させることが可能になった。その結果、極めて肉薄
となるようにレンズ形状を制御することが可能になっ
た。例えば、実体顕微鏡などに用いられるフライアレイ
レンズ用のレンズは、直径２５０μｍ、最大厚さ３μｍ
程度と、極めて肉薄に球面形状を制御しなければならな
く、この方法を用いて製造することができる。

【００３８】以上のようなレンズの製造方法に加えて、
さらに、レジストパターン１７ａの形状をＳｉウエハ１
９の表面に転写する前、つまり、現像後のレジストパタ
ーンを軟化温度以上に再ベーキングすることにより凹凸
の少ないレジストパターン１７ａとすることができる。
そして、図４には、再ベーキング前後のレジストパター
ンの様子を示し、図４（Ａ）はベーキング前のレジスト
パターンの表面形状を概略的に示す断面図で表し、図４
（Ｂ）はベーキング後のレジストパターンの表面形状を
概略的に示す断面図で表している。なお、図４（Ａ）、
（Ｂ）には、レジストパターンの中心を通る断面の中心
から右半部の一部分を示している。なお、１７ｂは、再
ベーキング後のレジストパターンを示す。この第２実施
例では、ホットプレート上で、例えば２００℃、１２０
秒間再ベーキングした。この実施例で用いたレジストの
軟化温度は１５０℃であり、この場合、軟化温度以上に
加熱している。

【００３９】図４から理解できるように、軟化温度以上
に加熱すると、わずかな凹凸も、レジストの熱だれによ
り消滅する。つまり、レジストの軟化温度以上に加熱す
ることにより滑らかな表面形状を有するレジストパター
ンを得ることができる。同様に、第１実施例の現像後の
レジストパターンに対しても、軟化温度以上に加熱する
ことによりわずかな凹凸を消滅することができる。

【００４０】一方、得られたレジストパターンからプラ
スティックによりレプリカを取り、このレプリカからも
う一度、レプリカを取ることによって全プラスティック
製のレンズを製造することができる。

【００４１】この発明は、上述した実施例に限定される
ものではないことは明らかである。例えば、第１実施例
では、マスクパターンの幅を一定のまま、ピッチを変え
ることにより光透過領域の幅を変化させていたが、ピッ
チを一定としたまま、マスクパターンの幅を変えること
により光透過領域の幅を変化させることができる。一
方、第２実施例では、ピッチを一定のまま、マスクパタ
ーンの幅を変えることにより光透過領域の幅を変化させ
ていたが、マスクパターンの幅を一定としたまま、ピッ
チを変えることにより光透過領域の幅を変化させること
ができる。

【００４２】また、Ｓｉウエハの代わりに、ＧａＡｓ、
ＩｎＰ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＡｓＰおよびＳｉＯ₂ な
どもレンズ形成用基板として用いることができる。

【００４３】また、マスクパターンは、必ずしも同心円
状である必要はなく、近似的に円状であれば、同心多角
形状であってもよい。

【００４４】また、マスク基板上に複数のマスクパター
ン群を設け、さらに対向するレンズ形成用基板の所定の
位置のレジストを設けることによりマイクロレンズアレ
イを製造することができる。

【００４５】

【発明の効果】上述した説明から明らかなように、この
発明のレジストパターン形成用のマスクによれば、マス
ク基板上に、ある中心点の回りに、同心円状または同心
多角形状に、遮光領域となるマスクパターンを順次に複
数個設けてある。そして、このマスクパターンの放射線
方向に沿う方向のピッチを、このマスクが用いられる露
光装置の光学系の解像限界となる長さより小さくしてあ
る。このため、レジストを解像できるだけの光強度のコ
ントラストが得られない。その結果、このマスクを用い
て、レジストを露光し、その後、現像するとレジストは
分離することなく連続して膜厚が変化し、隣接する２つ
のマスクパターン間の光透過領域を透過した光の強度に
対応した厚さのレジストが残膜として得られる。すなわ
ち、現像されて得られたレジストの表面が、全体的の凸
状に湾曲するか、または、凹状に湾曲し、そして、その
湾曲面に凹凸が波状に形成される。このことは、ポジ型
レジストを用い、かつ隣接する２つのマスクパターン間
の間隔が中心点から放射線方向に沿って外側に向かうに
従って大きくなるようにマスクパターンを設計すること
により、さらに詳しく説明すると、マスクの中心側より
外側の方が光強度が強くなるので、凸状に湾曲したレジ
スト表面に波状の凹凸を形成することができる。このよ
うに、ポジ型レジストを用いた場合には凸レンズ状のレ
ジストパターンが任意に得られる。さらに、このレジス
トパターンをレンズ形成用基板に転写することにより、
凸型レンズを任意に製造することができる。

【００４６】また、上述したこの発明の、他のレジスト
パターン形成用のマスクによれば、マスク基板上に、あ
る中心点の回りに同心円状または同心多角形状に、遮光
領域となるマスクパターンを順次に複数個を設けてあ
る。そして、このマスクパターンの放射線方向に沿う方
向のピッチを、このマスクが用いられる露光装置の光学
系の解像限界となる長さより大きくしてある。そして、
このマスクを用いて、焦点をずらしてレジストを露光す
る。その後、現像するとレジストは分離することなく連
続して膜厚が変化し、隣接する２つのマスクパターン間
の光透過領域を透過した光の強度に対応した厚さのレジ
ストが残膜として得られる。すなわち、現像されて得ら
れたレジストの表面が、全体的の凸状に湾曲するか、ま
たは、凹状に湾曲し、そして、その湾曲面に凹凸が波状
に形成される。このことは、ポジ型レジストを用い、か
つ隣接する２つのマスクパターン間の間隔が中心点から
放射線方向に沿って外側に向かうに従って大きくなるよ
うにマスクパターンを設計することにより、さらに詳し
く説明すると、マスクの中心側より外側の方が光強度が
強くなるので、凸状に湾曲したレジスト表面に波状の凹
凸を形成することができる。このように、ポジ型レジス
トを用いた場合には、凸レンズ状のレジストパターンが
任意に得られる。さらに、このレジストパターンをレン
ズ形成用基板に転写することにより、凸型レンズを任意
に製造することができる。

【００４７】また、マスクのピッチは解像限界より大き
いためマスクパターンの作成可能な幅が広がった。そし
て、マスクパターンの幅を細かく変化させること、つま
り光透過領域の幅を細かく変化させて光の強度を細かく
変化させることが可能になった。その結果、極めて肉薄
となるようにレンズ形状を制御することが可能になっ
た。従って、実体顕微鏡などに用いられるフライアレイ
レンズ用のレンズを製造することができる。

【００４８】また、レジストを軟化温度以上に加熱する
と、わずかな凹凸も、レジストの熱だれにより消滅する
ため、レジストの軟化温度以上に加熱することにより滑
らかな表面形状を有するレジストパターンを得ることが
できる。

【００４９】また、レジストパターンからプラスティッ
クによりレプリカを取り、このレプリカからもう一度、
レプリカを取ることによって全プラスティック製のレン
ズを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例のマスクの説明に供する断面図であ
る。

【図２】（Ａ）〜（Ｃ）はレンズの製造方法の説明に供
する工程図である。

【図３】第２実施例のマスクの説明に供する図である。

【図４】（Ａ）は、ベーキング前のレジストパターンの
説明に供する断面図であり、（Ｂ）はベーキング後のレ
ジストパターンの説明に供する断面図である。

【図５】（Ａ）は、解像限界より大きいピッチを有する
マスクであり、（Ｂ）はマスクを透過した光の強度であ
る。

【図６】（Ａ）は、解像限界より小さいピッチを有する
マスクであり、（Ｂ）はマスクを透過した光の強度であ
る。

【符号の説明】

１１：マスク基板 １３：光透過領域 １５：マスクパターン １５ａ〜１５ｇ：組 １７：レジスト １７ａ：レジストパターン １７ｂ：再ベーキング後のレジストパターン １９：Ｓｉウエハ ２１：レンズ ３１、４１：マスク ３３、４３：マスク基板 ３５、４５：遮光領域 １００：第１実施例のマスク ２００：第２実施例のマスク

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03F 1/00 - 1/16

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レジストパターン形成用のマスクにおい
   て、 マスク基板上に、光透過領域となる空隙を隔てて同心円
   状または同心多角形状に設けられた遮光領域としての複
   数のマスクパターンを具え、 前記同心円または同心多角形の中心点から放射線方向に
   沿って外側に向かうに従って隣接する２つのパターン間
   の前記空隙の幅が少なくとも段階的に大きくなってお
   り、 前記マスクパターンの、前記放射線方向に沿う方向のピ
   ッチが、マスクが用いられる露光装置の光学系の解像限
   界となる長さより小さいことを特徴とするレジストパタ
   ーン形成用のマスク。
2. 【請求項２】 レジストパターン形成用のマスクにおい
   て、 マスク基板上に、光透過領域となる空隙を隔てて同心円
   状または同心多角形状に設けられた遮光領域としての複
   数のマスクパターンを具え、 前記同心円または同心多角形の中心点から放射線方向に
   沿って外側に向かうに従って隣接する２つのパターン間
   の前記空隙の幅が少なくとも段階的に大きくなってお
   り、 前記マスクパターンの、前記放射線方向に沿う方向のピ
   ッチが、マスクが用いられる露光装置の光学系の解像限
   界となる長さ以上となっていることを特徴とするレジス
   トパターン形成用のマスク。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の前記レジストパターン
   形成用のマスクを前記露光装置に用いて、前記露光装置
   の光強度を制御してレンズ形成用基板上のレジストを露
   光することを特徴とするレジストパターンの形成方法。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の前記レジストパターン
   形成用のマスクを前記露光装置に用いて、前記露光装置
   の光強度を制御し、かつ前記露光装置の焦点を前記マス
   クとレンズ形成用基板上のレジストの間の位置に合わせ
   ることにより前記レジストでの光強度のコントラストを
   低下させて前記レジストを露光することを特徴とするレ
   ジストパターンの形成方法。
5. 【請求項５】 請求項３または４に記載の前記レジスト
   パターンの形成方法により形成した前記レジストパター
   ンをレジスト材料の軟化温度以上に加熱して前記レジス
   トパターンの表面形状を滑らかにすることを特徴とする
   レジストパターンの形成方法。
6. 【請求項６】 請求項３〜５のうちのいずれか一項に記
   載の前記レジストパターンを用いて、エッチングによっ
   て前記レンズ形成用基板の表面にレジストパターンを転
   写すること特徴するレンズの製造方法。