JP3557267B2

JP3557267B2 - 焦点板用原盤の作製方法

Info

Publication number: JP3557267B2
Application number: JP259395A
Authority: JP
Inventors: 佳樹新田
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-01-11
Filing date: 1995-01-11
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2019-08-25
Also published as: JPH08190134A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、カメラ、ビデオなど撮影機器の焦点板の製造方法に用いる焦点板用原盤の作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、焦点板の製造方法には、表面に微細凹凸形状をもつ焦点板用原盤を作製した後、電鋳法などにより正確に反転した型をとり、所望の成形用金型を製作した後、射出成形法、射出圧縮成形法または２Ｐ法などによりプラスチックに微細凹凸形状を転写する方法がある。このような方法によると、焦点板用原盤上の微細凹凸を忠実にプラスチック上に形成するので、焦点板用原盤の微細凹凸が直接最終的な光学性能に影響を与える。
【０００３】
さらに、焦点板上の微細凹凸形状の作製方法としては、これまで、ガラスなどの基板上に砂掛けを行って微細凹凸を形成するという方法があった。しかしながらこの方法では、ボケ味は良いが、反面暗く、ザラツキが目立つという欠点があった。この欠点を解消するために規則的なパターンを形成したマスクや感光樹脂を利用する方法が提案されている。それは、基板に感光樹脂をスピンコート法などにより均一な膜厚に形成した後、密着露光法やプロキシミティ露光法などにより紫外線等の光を照射して、マスクのパターンを基板に感光させて、アルカリ等の現像液によりエッチングを行い、基板上に感光樹脂のパターンを形成するという方法である。これにより、砂掛けのような先鋭形状がなく、明るく、ザラツキのない焦点板用原盤の作製が可能となった。しかし、この焦点板用原盤には、平坦部が多いために、ボケ味が不十分であるという欠点があった。
【０００４】
さらにこの欠点を解消するため、特開平１−１７８９４３号公報所載の技術が開示されている。この技術を図４〜図７を用いて説明する。図４において、マスク２９はガラス板で構成され、クロム（Ｃｒ）から成るドット状の微細パターン３１を、約１５〜２５μｍ程度のピッチｐ及び約１０〜１６μｍの直径で印刷して作製した。つぎに、図５において、まず露光に先立って、ガラスから成る基板１５上に、約２〜３μｍ程度の膜厚範囲内の所定の厚さで、感光材料３３としてのポジ型レジスト材料を均一に塗布し、感光材３５を作製する。つぎに、マスク２９の微細パターン３１側表面と、感光材３５の感光材料３３側表面とを対向させて位置合わせを行う。この際、マスク２９との距離Δｔは、約２０μｍとして行った。しかる後、同図中、一連の矢印ａを付して示す光をマスク２９の側から感光材３５に向かって照射し、微細パターン３１を感光材料３３の表面に投影することにより露光を行う。
【０００５】
上述した工程を経た後、現像処理を行い、露光後の感光材料３３を、図６に示すような凹凸部１７ｂとして形成する。露光後の凹凸部１７ｂは、少なくとも平坦部１９と、当該部１９を画定する縁部３７とを形成する条件で形成する。ここでいう条件とは、前述した距離Δｔの値のみならず、露光量、感光材料３３の膜厚、当該材料３３の現像条件、当該材料のγ値またはその他の条件を示し、任意好適に選択して設定する。つぎに、上述した凹凸部１７ｂに対して加熱処理を行うことにより、図７に示すような断面形状が連続した円弧状の凹凸部３９とし、母型４１（焦点板用原盤）が得られた。
【０００６】
このような母型４１（焦点板用原盤）を用いて、成形型を得た後、従来と同様な光学材料の成形を行ったところ、拡散性に優れ、粒状性の無い、明るい焦点板を製造することができるというものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記従来技術の焦点板用原盤の作製方法には、加熱処理により、パターンが接触する部分の形状が光学性能に悪影響を及ぼすという欠点があった。感光材料は低温では流動性が少なく、高温では流動性が高いという特性がある。それ故、加熱処理によってパターンどうしが接触した場合の接触形状が相違する。即ち、低温で接触した場合には、図８に示すように、接触形状の変形が小さく、接線１３が鋭角に近く凹凸形状がはっきりしている。また、高温で接触した場合には、図９に示すように、高い流動性から接線１４は滑らかになるが、凹凸が少なく平坦になる。即ちこの従来技術では、低温で加熱処理した場合には、接線１３が鋭角になり、散乱光が増えて暗くなり、粒状性も現れてくるという問題点が発生する。また、高温で加熱処理した場合には、接線１４は滑らかになるが、平坦な形状になり、ボケ味が悪くなるという問題点が発生する。
【０００８】
本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、請求項１、２または３に係る発明の目的は、明るく、ボケ味の良好な焦点板用原盤の作製方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１、２または３に係る発明は、基板に感光樹脂を塗布して、前加熱処理を行い、マスク上のパターンを感光させた後、エッチングして基板上にパターンを形成し、本加熱処理する焦点板用原盤の作製方法において、エッチング後の基板上のパターン間に、未感光部の樹脂層の高さに対して、５〜４０％の高さの感光部の樹脂層を残留させることを特徴とする。
【００１０】
【作用】
請求項１、２または３に係る発明の作用では、残留した感光部の樹脂層が、本加熱処理によって、パターンどうしが接触する際、橋渡しの働きをして、必要以上に鋭角でなく、かつ必要以上に流動変形せずにパターンを形成する。なお、感光部の樹脂層が、未感光部の樹脂層の高さの４０％を超えて残留する場合はボケ味が劣化し、５％未満の場合はパターンどうしが接触しなかったり、接触するようにするとボケ味が劣化するという問題が発生する。
請求項２に係る発明の作用では、光の照射時間を制御することにより、感光部の残留樹脂層の高さを５〜４０％の間に調整する。
請求項３に係る発明の作用では、光の強度を制御することにより、感光部の残留樹脂層の高さを５〜４０％の間に調整する。
【００１１】
【実施例１】
図１〜図３は実施例１を示し、図１はマスクのパターンを示す平面図、図２はエッチング後の焦点板用原盤の縦断面図、図３は加熱処理後の焦点板用原盤の縦断面図である。
【００１２】
まず、本実施例に用いるマスクを図１によって説明する。図１において、２は正６角形の遮光部で、ピッチ１７μｍ、間隔２μｍの最密６方配置のパターンを形成している。間隔２μｍの部分は光の透過部３を形成する。つぎに、基板には、シリコン（Ｓｉ）ウエハを、感光樹脂には、東京応化製の高解像度ポジ型レジストＴＳＭＲ８９００をそれぞれ用いる。さらに、加熱手段としては、ホットプレートを用いる半導体製造装置を利用する。
【００１３】
つぎに、焦点板用原盤の作製方法について説明する。Ｓｉ基板上に感光樹脂をスピンコート法により２μｍの膜厚で塗布した後、ホットプレートにて１１０℃／９０ｓｅｃの前加熱処理たるプリベークを行う。つぎに、密着露光法により、図１のマスクを用いて、ｈ−ｌｉｎｅ、２４ｍＷ／ｃｍ^２のＵＶ光を２秒照射する。その後、エッチングとして、アルカリ性現像液ＮＭＤ−Ｗを用いて感光部のレジストを除去し、これを断面にして走査型電子顕微鏡で調べたところ、図２に示すように、未感光樹脂層５の高さはほぼ２μｍで、正６角形のパターンを形成する。また、パターン間の感光部６には、約０．５μｍの高さのレジスト７が残留し、レジスト７の周囲のレジストは除去されている。これは、マスクのパターン間隔が極めて小さいため、マスク境界部（稜部）において、光が強め合って感光が進むけれども、中心部において光が強め合わないことによってパターン間に薄い層のレジスト７が残ると思われる。
【００１４】
ついで、ホットプレートを用いて、１５０℃／３００ｓｅｃの本加熱処理たるポストベークを行い、焦点板用原盤を完成する。図３はポストベーク後の断面を示す。未感光部の感光樹脂はポストベークにより流動性をもち球状に変形しているが、接線８は感光部の中央に残留したレジスト７を介して、パターンどうしが接触しているために、はっきりした凹凸球状を維持しながらも、滑らかに繋がっている。
【００１５】
このように作製された焦点板用原盤は、導電膜を被覆した後、ニッケルなどの電解メッキにより電鋳反転され、機械加工および電気加工により所望の形状の金型に加工され、射出成形法、射出圧縮成形法または２Ｐ法などにより、ポリカーボネイト、ポリメチルメタクリレート、環状ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン、ＣＲ−３５またはＴＰＸなどの樹脂により焦点板が製造される。
【００１６】
本実施例によって作製された焦点板用原盤を用いて焦点板を製造したところ、明るさ及びボケ味について、良好な結果が得られた。
【００１７】
本実施例では、ＵＶ光の露光時間は２秒であったが、これに限ることなく、約１．２秒〜３秒の範囲で変化させることができ、残留レジストは、未感光樹脂層の高さの５〜４０％の範囲の高さであった。また、ポストベークにおいては、１２０℃〜１８０℃の範囲で良好なパターンどうしの接触が得られた。
【００１８】
露光時間や、ポストベークの条件は、最終的に要求される光学性能や焦点板の樹脂の種類により最適化することが重要である。また、マスクのパターンについも、その配置やエレメントの形状は本実施例に示したものの限りではなく、適宜変更することができる。以後の実施例においても同様である。
【００１９】
【実施例２】
本実施例の焦点板用原盤の作製方法は、実施例１と基本的には同様であり、異なる部分のみ示し、同様の部分の図と説明を省略する。
【００２０】
本実施例と実施例１との相違点は、ＵＶ光による密着露光法において、露光強度を１０ｍＷ／ｃｍ^２とし、露光時間を５秒としたことである。その他の点は実施例１と同一である。このように、露光条件を変更しても、焦点板用原盤のパターンは実施例１とほぼ同形状のものを得ることができた。
【００２１】
本実施例によれば、実施例１の効果に加え、露光強度を低下させたので、現像時に感光部を完全に除去する場合の露光時間と同程度の露光時間を設定できるため、より綿密に条件を設定することができる。
【００２２】
本実施例では、露光時間を５秒としたが、これに限ることなく、約４秒〜６．５秒の範囲で変化させることができ、残留レジストは、未感光樹脂層の高さの５〜４０％の範囲の高さであった。また、ポストベークにおいては、１２０℃〜１９０℃の範囲で良好なパターンどうしの接触が得られた。
【００２３】
【実施例３】
本実施例の焦点板用原盤の作製方法は、実施例１と基本的には同様であり、異なる部分のみ示し、同様の部分の図と説明を省略する。
【００２４】
本実施例と実施例１との相違点の第１は、感光樹脂として、東京応化製のメルトフロータイプポジ型レジストＴＭＲ−Ｐ３を用いたことである。相違点の第２は、ＵＶ光による密着露光法において、露光強度を２４ｍＷ／ｃｍ^２とし、露光時間を１．６秒としたことである。この結果、エッチング後には、パターン間に約０．３μｍ程度のレジストが残留した。相違点の第３は、ポストベークにおいて、ホットプレートを用いて、１３０℃／２００ｓｅｃとしたことである。その他の点は実施例１と同一である。本実施例においても、実施例１と同様の焦点板用原盤を得ることができた。
【００２５】
本実施例によれば、実施例１の効果に加え、流動性のよいメトロフロータイプの感光樹脂を用いることにより、低温で加熱処理することができる。
【００２６】
本実施例では、露光時間は１．６秒としたが、これに限ることなく、約１秒〜２．５秒の範囲で変化させることができ、残留レジストは、未感光樹脂層の高さの５〜４０％の範囲の高さであった。また、ポストベークにおいては、１００℃〜１７０℃の範囲で良好なパターンどうしの接触が得られた。
【００２７】
【実施例４】
本実施例の焦点板用原盤の作製方法は、実施例１と基本的には同様であり、異なる部分のみ示し、同様の部分の図と説明を省略する。
【００２８】
本実施例と実施例１との相違点の第１は、マスクのパターンは実施例１の図１と同様であるが、ピッチを１８μｍ、パターン間隔を１．５μｍとしたことである。相違点の第２は、基板にＳｉＯ_２を用い、その上に塗布する感光樹脂を、東京応化製のメルトフロータイプポジ型レジストＴＭＲ−Ｐ３とした。さらに、相違点の第３は、加熱手段としてオーブンを用いた半導体製造装置を利用したことである。
【００２９】
さらに、焦点板用原盤の作製上の条件では、プリベークはオーブンを用いて、９０℃／３０分であり、ＵＶ光の露光時間は２．２秒とし、エッチング後のパターン間には約０．８μｍ程度のレジストを残留させ、ポストベークは、１６０℃／３０分とした。その他の点は実施例１と同一である。本実施例においても、実施例１と同様の焦点板用原盤を得ることができた。
【００３０】
本実施例によれば、実施例１の効果に加え、流動性のよいメトロフロータイプの感光樹脂を用いることにより、低温で加熱処理することができる。また、基板にＳｉＯ_２を用いているので、バックスキャッターが少なく、広い面積においても露光時に発生しがちなムラが発生しにくい。
【００３１】
本実施例では、露光時間は２．２秒としたが、これに限ることなく、約１．４秒〜３．４秒の範囲で変化させることができ、残留レジストは、未感光樹脂層の高さの５〜４０％の範囲の高さであった。また、ポストベークにおいては、１００℃〜１９０℃の範囲で良好なパターンどうしの接触が得られた。
【００３２】
【実施例５】
本実施例の焦点板用原盤の作製方法は、実施例１と基本的には同様であり、異なる部分のみ示し、同様の部分の図と説明を省略する。
【００３３】
本実施例と実施例１との相違点の第１は、マスクのパターンは図１と同様であるが、ピッチを６μｍ、パターン間隔を１μｍとしたことである。相違点の第２は、ＵＶ光の露光時間を１．２秒とし、エッチング後のパターン間には約０．２μｍ程度のレジストを残留させ、ポストベークは、１４０℃／３００ｓｅｃとした。その他の点は実施例１と同一である。本実施例においても、実施例１と同様の焦点板用原盤を得ることができた。
【００３４】
本実施例によれば、実施例１の効果に加え、本実施例の方法により製造された焦点板は、ビデオカメラに好適であった。
【００３５】
本実施例では、露光時間は１．２秒としたが、これに限ることなく、約０．８秒〜１．６秒の範囲で変化させることができ、残留レジストは、未感光樹脂層の高さの５〜４０％の範囲の高さであった。また、ポストベークにおいては、１２０℃〜１８０℃の範囲で良好なパターンどうしの接触が得られた。
【００３６】
【実施例６】
本実施例の焦点板用原盤の作製方法は、実施例１と基本的には同様であるが、作製方法に追加の工程があるので、異なる部分と追加の工程のみ示し、同様の部分の図と説明を省略する。
【００３７】
本実施例と実施例１との相違点の第１は、マスクのパターンは実施例１の図１と同様であるが、ピッチを１５μｍ、パターン間隔を２μｍとしたことである。相違点の第２は、基板にＳｉＯ_２を用い、その上に塗布する感光樹脂を、東京応化製のメルトフロータイプポジ型レジストＴＭＲ−Ｐ３とした。さらに、相違点の第３は、加熱手段としてオーブンを用いた。第４は半導体製造装置を利用したことである。
【００３８】
つぎに、焦点板用原盤の作製方法について説明する。ＳｉＯ_２基板上に感光樹脂をスピンコート法により０．６μｍの膜厚で塗布した後、オーブンを用いて９０℃／３０分のプリベークを行う。つぎに、密着露光法により、前記のマスクを用いて、ｈ−ｌｉｎｅ、２４ｍＷ／ｃｍ^２のＵＶ光を０．９秒照射する。その後、エッチングとして、アルカリ性現像液ＮＭＤ−Ｗを用いて感光部のレジストを除去し、これを断面にして走査型電子顕微鏡で調べたところ、図２と同様に、未感光樹脂層の高さはほぼ０．６μｍで、正６角形のパターンを形成していた。また、パターン間の感光部には、約０．１μｍの高さのレジストが残留し、レジストの周囲のレジストは除去されていた。
【００３９】
ついで、オーブンを用いて、１４５℃／２０分のポストベークを行い、焦点板用原盤を作製する。本実施例では、さらに、この焦点板用原盤に対してエッチングを行う。すなわち、Ｈ_２ガスおよびＣＦ_２ガスを用いて、選択比が３程度になる反応性イオンエッチングをレジストが全てなくなるまで行い、ＳｉＯ_２基板上にパターンを触刻し、焦点板用原盤を完成する。
【００４０】
本実施例によれば、作製した焦点板用原盤をそのまま焦点板として使用することもできるし、実施例１と同様に、電鋳反転を行って、前記のポリカーボネイトなどの樹脂に転写することもできる。いづれの場合も、明るさ及びボケ味については、良好であった。また、電鋳時において、原盤の材料がＳｉＯ_２のみであるので、基板とレジストパターンの複合構造の原盤を電鋳する場合と比較して、耐久性が向上する。
【００４１】
本実施例では、露光時間は０．９秒としたが、これに限ることなく、約０．５秒〜２秒の範囲で変化させることができ、残留レジストは、未感光樹脂層の高さの５〜４０％の範囲の高さであった。また、ポストベークにおいては、１２０℃〜１８０℃の範囲で良好なパターンどうしの接触が得られた。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１、２または３に係る発明によれば、明るく、ボケ味の良好な焦点板用原盤を提供することができる。
請求項２に係る発明によれば、上記効果に加え、光の照射時間を制御することにより、感光部の残留樹脂層の高さを５〜４０％の間に容易に調整することができる。
請求項３に係る発明によれば、上記効果に加え、光の強度を制御することにより、感光部の残留樹脂層の高さを５〜４０％の間に容易に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のマスクのパターンを示す平面図である。
【図２】実施例１のエッチング後の焦点板用原盤の縦断面図である。
【図３】実施例１の加熱処理後の焦点板用原盤の縦断面図である。
【図４】従来技術のマスクの平面図である。
【図５】従来技術の露光工程の説明図である。
【図６】従来技術のエッチング後の焦点板用原盤の縦断面図である。
【図７】従来技術の加熱処理後の焦点板用原盤の縦断面図である。
【図８】従来技術の問題点の説明図である。
【図９】従来技術の問題点の説明図である。
【符号の説明】
１基板
５未感光樹脂層
６感光部
７レジスト

Claims

基板に感光性樹脂を塗布して、前加熱処理を行い、マスク上のパターンを感光させた後、エッチングして基板上にパターンを形成し、本加熱処理する焦点板用原盤の作製方法において、
エッチング後の基板上のパターン間に、未感光部の樹脂層の高さに対して、５〜４０％の高さの感光部の樹脂層を残留させることを特徴とする焦点板用原盤の作製方法。
マスク上のパターンを感光させるとき、光の照射時間を制御することを特徴とする請求項１記載の焦点板用原盤の作製方法。
マスク上のパターンを感光させるとき、光の強度を制御することを特徴とする請求項１記載の焦点板用原盤の作製方法。