KR101070702B1 - 노광용 마스크 및 그의 제조방법과 노광방법 - Google Patents

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Abstract

간단한 구성이면서 충분한 계조수를 얻을 수 있는 3차원 형상을 노광에 의해 형성하기 위한 노광용 마스크이다. 본 발명은, 노광장치(S)에서 사용되는 노광용의 마스크(M)에 있어서, 노광장치(S)에서 출사되는 빛을 차단하는 차광 패턴과, 이 빛을 투과하는 투과 패턴의 쌍으로 구성되는 패턴 블록이 복수 연속하여 배치되어 있는 동시에, 그 연속하는 패턴 블록의 피치가 일정하며, 더구나 차광 패턴과 투과 패턴의 비율이 서서히 변화하도록 설치되어 있다.
노광용 마스크, 마이크로렌즈, 3차원 영상, 차광 패턴, 투과 패턴

Description

노광용 마스크 및 그의 제조방법과 노광방법{EXPOSING MASK AND PRODUCTION METHOD THEREFOR AND EXPOSING METHOD}
본 발명은, 광학적인 렌즈 어레이 등의 3차원 형상을 노광에 의해 형성하기 위한 노광용 마스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.
CCD(Charge Coupled Device), LCD(Liquid Crystal Display) 등의 영상 디바이스 응용 제품에 사용되고 있는 마이크로렌즈 어레이 등의 미소한 광학부품 제조방법의 한가지로서 반도체, 액정 디바이스 제조에서 사용되고 있는 포토리소그래피 기술을 응용하는 방식이 있다.
즉, 감광재료인 포토레지스트에 원하는 노광량 분포를 부여하는 것에 의해, 포토레지스트를 3차원적으로 가공하고, 그것을 마스크로 하여 에칭함으로써 실리콘, 유리 기판 등을 3차원적으로 가공하고 있다.
이 리소그래피 프로세스에 사용되는 포토마스크의 제 1 사례로서는 도 29에 나타낸 것과 같은 복수매의 마스크를 사용한 다중노광을 실현되고 있다. 이 기술에 의한 노광방법을 도 29를 사용하여 1차원에서 설명한다. 최종적인 노광량 분포는 도 29 중의 D(x)로 한다.
우선, 도 29 중의 마스크 (1)로 영역 <1>에 노광량 E[1]을 제공한다. 다음에, 마스크 (2)로 영역 <2>에 노광량 E[2]를 제공한다. 이때, 영역 <1>의 전체의 노광량 D1은 E[1]+E[2]가 된다. 또한, 도시되지 않은 마스크 (3), 마스크 (4), … 마스크 (n)을 각각 노광량 E[3], E[4], …, E[n]으로 순차 노광함으로써, 영역 i의 최종적인 노광량 D[i]는, D[i]=E[i]+E[i+1]+…+E[n]이 되어, 원하는 이산적인 노광량 분포를 얻는다. 이 경우, 마스크 매수 n이 그것의 노광량 위치 분해능에 해당하여, 예를 들면 n=10일 때는 10 계조의 노광량 스텝을 얻게 된다.
또한, 제 2 사례로서, 최근에는 복수 마스크에 의한 다중노광방법의 이외에, 일본 특허공개 2002-189280호 공보, 미국특허 제 4567104호 명세서에 개시된 것과 같이 마스크 기판의 투과율에 연속적인 분포를 갖게 하고 있는, High Energy Beam Sensitive(HEBS) glass로 불리고 있는 마스크, 소위 투과형의 그레이톤 마스크를 이용하여 1회의 노광으로 원하는 노광량 분포를 얻는 방식도 개발되어 있다. 이것의 개념도를 도 30에 도면에 나타낸다.
제 3 사례로서, 이하의 일본특허 제 3373518호 명세서, 미국특허 제 5310623호 명세서, 미국특허 제 6335151호 명세서에서는 바이너리 패턴으로 구성된 마스크를 사용하고 있으며, 패턴 사이즈를 제어함으로써 노광면의 광강도를 제어한다고 하는 마스크를 제창하고 있다.
전술한 방법에서, 제 1 사례에 있어서의 복수 마스크 다중노광에 따른 기술은, 복수회의 다중노광이고 시간적으로도 다단계 노광이기 때문에, 얻어지는 적산 노광량 분포는 계단 형상이 잔류하여 버린다. 또한, 얻어지는 노광량 계조수는 마스크 매수, 즉 노광 회수로서, 현실적으로는 10 공정 정도가 되어 충분한 계조수가 얻어지지 않는다고 하는 문제가 있다. 또한, 노광공정의 복잡화와 마스크 매수에 비례한 마스크 비용이 발생하여, 여러가지 문제가 생긴다.
또한, 제 2 사례의 그레이톤 마스크에 의한 1회 노광방식은, 거의 연속적인 노광량 분포가 얻어지지만, 이러한 그레이톤 마스크를 작성하는 것은 일반적으로는 매우 곤란하여, 특수한 기판 재료, 특수한 막형성 처리기술이 필요하게 되기 때문에, 마스크 비용은 매우 높은 것이 되어 버린다. 또한, 그것의 특수한 막 재료는 열에 대해 경시변화가 염려되어, 사용하고 있는 중의 성능 안정성(노광광 흡수에 기인한 열적 안정성)의 문제도 염려되고 있다.
또한, 제 3 사례의 마스크에 의한 1회 노광방법은, 특수한 반투명 차광막을 사용하지 있지 않고, 소위 일반적인 바이너리 패턴으로 구성되어 있지만, 노광면에서의 광강도는 위치에 대해 거의 연속적으로 변하도록 되어 있다. 일본 특허 제 3373518호 명세서, 미국특허 제 5310623호 명세서에서는 마스크를 광축방향에 대해 종횡으로 분할한 서브 픽셀로 나누고, 다시 서브 픽셀 내부를 그레이 스케일의 해상도인 색조 요소로 분할하고, 이 색조 요소의 투과/차광의 개수 비에 의해, 광강도를 제어한다.
따라서, 특허 제 3373518호 명세서, 미국특허 제 5310623호 명세서에서는, 전술한 색조 요소의 한 변이 0.2㎛으로 하고 있어, 광강도 변조의 단위인 서브 픽셀의 한 변의 길이는 2㎛이 된다. 이것은 예를 들면 액정 프로젝터의 마이크로렌즈 어레이의 단위 렌즈 사이즈(∼10㎛)에 대해서는 충분한 강도 변조수가 얻어지지 않아, 점점 더 미세화가 진행되는 마이크로렌즈 형성에 대응할 수 없다고 하는 문제가 생긴다.
더욱 미세한 3차원 구조를 형성하기 위해서는, 축소투영 노광방식을 적용하는 것이 적절하다. 그러나 이 경우, 서브 픽셀 내의 개구면적만을 고려한 설계가 아니라, 서브픽셀 사이즈(서브픽셀 피치)를 광학적으로 정의되는 피치 이하로 하여, 서브 픽셀 내의 개구 패턴이 결상되지 않도록 하지 않으면 안된다. 일본특허 제 3373518호 명세서, 미국특허 제 5310623호 명세서에서는 주로 프록시머티 노광을 전제로 하고 있으며, 투영 노광방식에 관한 구체적인 예시는 주어지지 않고 있다.
미국특허 제 6335151호 명세서에는 축소투영 노광 리소그래피의 수치적인 해석이 개시되어 있지만, 각 서브픽셀 내의 개구 중심은 동심원 형태로 배치되어 있다. 이 때문에, X 방향, Y 방향, 경사 방향의 피치가 해상한계 이하에서 불규칙하게 변하여, 피치가 다른 개소에서 리플 형태의 광강도가 발생하고, 형성된 3차원 형상 표면이 깔쭉깔쭉한 형태로 되어, 광학 렌즈로서는 성능에 큰 영향을 미치고 있다. 또한, 이 동심원 배열에서는 광학적으로 네 모서리나 사용하는 사각형 렌즈 어레이를 형성하려고 패턴 배치를 하면, 그 네 모서리로의 배치가 매우 곤란한 것이 되고 있었다.
또한, 이들 일본특허 제 3373518호 명세서, 미국특허 제 5310623호 명세서, 미국특허 제 6335151호 명세서에서는, 서브픽셀 내의 색조 요소 단위 패턴의 마스 크 제조에 있어서의 EB(전자빔)에 의한 패턴 묘화에서는, 스폿 빔 주사 방식(벡터 스캔 또는 래스터 스캔)을 전제로 한 패턴 설계로 되고, 색조 요소 단위에서 디지타이즈된 설계가 되기 때문에 서브 픽셀 내의 개구는 다각형이 되어, 실제로 제조된 마스크에 있어서는 마스크 패턴 엣지에서의 회절·산란현상을 무시할 수 없게 된다. 이에 따라, 단순한 패턴 밀도에서 마스크 투과율을 표현할 수 없어, 원하는 마스크 투과율이 되지 않는다고 하는 문제도 있다.
또한, 미국특허 제 6335151호 명세서에서는 미리 패턴이 없는 마스크를 이용하여 레지스트를 노광·현상하고, 노광량에 대한 현상후의 포토레지스트 막두께의 상관관계를 기초로 한 패턴 설계를 하고 있지만, 실제의 그레이톤 마스크에서의 노광과 패턴이 없는 마스크에서의 노광에서는 노광면에서 발생하고 있는 플레어 광강도의 차이점이 있기 때문에, 미국특허 제 6335151호 명세서의 절차로 설계된 마스크를 사용한 경우, 상정하지 않는 플레어에 의한 포그 노광의 영향을 받게 된다. 이 때문에, 마스크 투과율이 낮은 개소에서의 레지스트 높이의 제어성이 나쁘다고 하는 문제가 생긴다.
(발명의 개시)
본 발명은, 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이다. 본 발명은, 노광장치에서 사용되는 노광용 마스크에 있어서, 노광장치에서 출사되는 빛을 차단하는 차광 패턴과, 이 빛을 투과하는 투과 패턴의 쌍으로 구성되는 패턴 블록이 복수 연속하여 배치되어 있는 동시에, 그 연속하는 패턴 블록의 피치가 X, Y 각각의 방향 에서 일정하고, 더구나 차광 패턴과 투과 패턴의 비율이 디지타이즈된(이산적인) 값이 아니라, 연속적으로 서서히 변화하도록 설치되어 있다.
또한, 차광 패턴 또는 투과 패턴이 다각형이 되어, 이론적으로 예측이 곤란한 패턴 엣지로의 회절·산란 효과를 감소하기 위해서, 회절 패턴 블록내의 차광 패턴, 투과 패턴은 단순한 정사각형 또는 직사각형으로 되어 있다. 이에 따라, 마스크 제조공정에 있어서의 EI 묘화에서는, 현재, 반도체 리소그래피에서 주류로 되어 있는 가변 사각형 빔 묘화방식을 적용할 수 있다. 선단의 가변 사각형 빔 방식 EB 묘화기에서의 최소 그리드는 마스크 상에서 2nm가 얻어지고 있으며, 전술한 개구 패턴의 웨이퍼상 환산 치수는 거의 연속적인 값이 얻어진다.
또한, 감광재료에 소정량의 빛을 조사하여 3차원 형상을 형성하기 위해, 노광장치에서 출사되는 빛을 차단하는 차광 패턴과, 이 빛을 투과하는 투과 패턴의 쌍으로 구성되는 패턴 블록이 복수 연속하여 배치되는 노광용 마스크의 제조방법에 있어서는, 3차원 형상의 설계 데이터로부터 감광재료에의 노광량 분포를 산출하는 공정과, 노광량 분포에 근거한 노광용 마스크의 투과율 분포를 노광면에서의 플레어 강도와 같은 오차요인을 포함하여 산출하는 공정과, 노광장치의 광학조건으로부터 연속하는 패턴 블록의 피치를 산출하는 공정과, 투과율 분포에 대응하여 패턴 블록의 피치 내에 있어서의 차광 패턴과 투과 패턴의 비율을 산출하고, 각각의 비율이 되는 패턴 블록을 복수 배치하는 공정을 구비하고 있다.
이와 같은 본 발명에서는, 노광용 마스크의 패턴으로서, 차광 패턴과 투과 패턴으로 이루어진 간단한 바이너리 패턴으로 구성되어 있다. 이 때문에, 특수한 차광막 재료를 사용할 필요가 없기 때문에 노광용 마스크의 제조비용을 저하시킬 수 있는 동시에, 장기적인 성능 안정성을 확보할 수 있게 된다. 또한, 이러한 차광 패턴과 투과 패턴으로 구성되는 패턴 블록을 일정한 피치로 복수 연속하여 배치하고, 차광 패턴과 투과 패턴의 비율을 서서히 변화시키도록 설치함으로써, 0차광 강도를 변조하여, 1회의 노광이라도 충분한 계조수를 얻을 수 있게 된다.
따라서, 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다. 즉, 차광 패턴과 투과 패턴으로 이루어진 바이너리 패턴에 의해 마스크를 간단하게 제조할 수 있는 동시에, 1장의 마스크에 의해 충분한 노광 계조수를 얻는 것이 가능해진다. 이에 따라, 노광에 의해 3차원 형상을 얻는 경우의 마스크에 걸리는 비용을 대폭 저감할 수 있는 동시에, 정밀도가 높은 3차원 형상을 용이하게 얻는 것이 가능해진다.
도 1은, 본 실시예에 관한 마스크의 원리를 설명하는 모식도이다.
도 2a 내지 도 2b는, 패턴의 사이즈 비율에 따른 0차광 강도의 계산예를 설명하는 도면이다.
도 3은, 포토레지스트의 콘트라스트 커브를 나타낸 도면이다.
도 4는, 마스크의 제조방법을 설명하는 흐름도이다.
도 5는, 1차원 라인&스페이스에 의한 마스크의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 6은, 패턴과 투과율의 상관관계를 설명하는 도면이다.
도 7은, 목표가 되는 3차원 형상을 나타낸 도면이다.
도 8은, 홀 사이즈를 변화시킨 경우의 상대강도를 나타낸 도면이다.
도 9는, 오목형 구면 렌즈 어레이를 형성하기 위한 마스크를 나타낸 도면이다.
도 10은, 1개의 엘레먼트에 대응한 부분을 나타낸 도면이다.
도 11은, 사각추 형상을 형성하기 위한 마스크를 나타낸 도면이다.
도 12는, 오목형 원통형 렌즈 어레이를 형성하기 위한 마스크를 나타낸 도면이다.
도 13a 내지 도 13e는, 또 다른 실시예를 설명하는 모식도이다.
도 14a 내지 도 14c는, 또 다른 실시예에 있어서의 목표 형상을 설명하는 도면이다.
도 15는, 레지스트 잔류막 특성을 설명하는 도면이다.
도 16은, 상 높이에 대한 현상후의 레지스트 막 감소 분포를 설명하는 도면이다.
도 17은, 마스크 Mx의 투과율과 스페이스 치수를 설명하는 도면이다.
도 18은, 플레어의 영향을 설명하는 모식도이다.
도 19는, 플레어에 의한 레지스트 높이(형상 오차)를 설명하는 도면이다.
도 20은, 노광용 마스크의 제조방법을 설명하는 모식도이다.
도 21은, 패턴 설계의 실례를 설명하는 흐름도이다.
도 22a 내지 도 22b는, 구체적인 계산 결과를 나타낸 도면이다.
도 23a 내지 도 23b는, 고립 렌즈를 설명하는 모식도이다.
도 24a 내지 도 24b는, 렌즈 엘레먼트 사이에 스페이스가 있는 렌즈 어레이를 설명하는 모식도이다.
도 25는, 렌즈의 최외주 부분에 대응하는 패턴을 설명하는 모식도이다.
도 26은, 배경 톤을 고려한 패턴 설계에서의 노광 결과를 설명하는 도면이다.
도 27a 내지 도 27c는, 마이크로렌즈 어레이의 제조공정을 설명하는 모식도이다.
도 28은, 마이크로렌즈 어레이의 적용 장치를 설명하는 모식도이다.
도 29는, 다중 노광의 예를 설명하는 모식도이다.
도 30은, 그레이톤 마스크를 설명하는 개념도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 근거하여 설명한다. 우선, 본 실시형태에 관한 노광용 마스크(이하, 간단히 「마스크」라 한다)의 원리를 도 1의 모식도에 근거하여 설명한다. 즉, 전사에 사용하는 노광장치 S는 마스크 M의 패턴면과 웨이퍼 W의 표면이 공역(결상) 관계로 되고 있어, 보통은 마스크 M의 저면의 패턴이 웨이퍼 W의 표면에 결상하여, 패턴의 전사를 행한다.
그러나, 노광 파장(λ)과 구성할 마스크 패턴 피치(P)와 노광장치의 개구수(NA), 2차광원 사이즈를 표시하는 코히어런스 팩터(σ)가 주어졌을 때, 웨이퍼 W의 표면에 결상할 수 있는 최소 피치(Pmin)는 이하의 식 1로 표시된다.
Figure 112004041849015-pct00001
…(식 1)
이 식1은 최저 차수(±1)의 회절광이 투영 렌즈의 NA 조리개에서 차단된다/되지 않는다고 하는 레벨로 해석되어, 예를 들면 λ=365nm, NA=0.5, σ=0.5인 경우에는 Pmin=487nm가 된다. 표 1에는 λ=365nm인 경우에 있어서의 각 NA, σ에 있어서의 Pmin의 계산예를 기재하고 있다.
[표 1]
λ=365nm, 단위 [nm], 웨이퍼 상부
Figure 112004041849015-pct00002
즉, Pmin 이하의 미소 피치 패턴은 웨이퍼 W의 표면에 회절광이 도달하지 않으므로 회절광끼리의 간섭, 즉 마스크 패턴의 결상은 발생할 수 없다. 그러나, 0차광은 웨이퍼 W 위에 도달한다. 동일 피치에서는 차광띠 폭이 클수록 0차광 강도는 작고, 또한, 동일 차광부 치수의 경우에는 Pmin 이하의 피치에서 피치가 클수록 0차광 강도는 커진다.
구체적으로는, 단위 반복 패턴 내의 투과부 면적율을 R(<1)로 하면, 웨이퍼 면 위에 도달하는 광강도는 R2이 된다. 예를 들면, 1:1의 라인 앤드 스페이스에서의 0차광 강도는 0.25가 된다. 마찬가지로 하여 1:1의 2차원 정사각형 홀 어레이인 경우의 0차광 강도는 0.0625가 된다.
본 실시형태에 따른 마스크 M은 이 원리를 이용하여 마스크 패턴을 설계하는 것을 특징으로 한다. 즉, 식 1에서 산출되는 값 이하의 피치로 복수의 패턴 블록을 구성하고, 그 피치의 범위 내에서 패턴 블록의 차광 패턴(차광 띠)과 투과 패턴의 사이즈의 비율을 변화시킴으로써 원하는 0차광 강도를 얻는 것이 가능해진다. 도 2a 내지 도 2b는 그것의 계산예를 1차원 패턴의 경우에서 나타낸 것이다. 패턴 블록 PB의 피치(P)가 400nm로서, 도 2a에 나타낸 노광기의 광학조건에서, 식 1을 만족시키므로 결상은 하지 않는다. 전술한 설명으로부터, 피치 P, 차광띠 폭=라인 폭(W)의 1차원 패턴시의 투과율 절대값(Tabs)은 다음 식에 의해 표시된다.
Figure 112004041849015-pct00003
…(식 2)
이와 같이, 식 1로 표시되는 패턴 피치 이하의 피치(도 2a의 예에서는 400nm)에서 1개의 패턴 블록 PB(차광 패턴 PB1과 투과 패턴 PB2의 쌍)의 차광 패턴 PB1의 폭을 변화시키는 것에 의해 임의의 광강도가 얻어진다. 따라서, 도 2b에 나타낸 것과 같이, 소정의 위치에 있어서 소정의 광강도를 얻는 패턴(피치(Pitch), 차광 패턴 PB1의 폭)을 배치함으로써 원하는 강도분포를 제어하는 것이 가능해진다. 여기에서, 상기한 것과 같이, 패턴 치수 PB1의 값은 이산값이 아니라 연속 변수이다.
그런데, 최종적으로는 유리 등의 기판에 렌즈 등의 3차원 형상을 전사하는 것이 목적이지만, 그것의 최종 형상 정밀도를 크게 좌우하는 것은 중간 생성물인 포토레지스트 형상이다. 노광, 현상후에 얻어진 포토레지스트의 3차원 형상을 마스 크로 하여 드라이에칭에 의해 기판에 전사한다. 따라서, 이 포토레지스트 형상을 우수한 정밀도로 형성하는 것이 중요하다. 그 포토레지스트의 잔류막 특성과 노광량의 관계를 간단하게 설명한다. 도 3은 포토레지스트의 감도, 콘트라스트를 측정하기 위해 일반적으로 취해지고 있는 콘트라스트 커브를 나타낸 도면이다.
횡축은 포토레지스트에 제공한 노광량의 대수이고, 종축은 현상후의 막두께를 막두께 측정기로 측정한 것이다. 여기에서, 막 감소가 시작되는 노광량을 E0, 막두께가 제로가 되는 노광량을 Eth로 정의한다.
단, 일반적으로는 E0, Eth 근방에서는 노광량(대수 스케일)에 대한 잔류막 양의 선형성이 좋지 않기 때문에, 노광량으로 잔류막 양을 우수한 정밀도로 제어하는 것이 곤란하게 된다. 따라서, 본 실시형태에서는 도 3에 나타낸 것과 같이 선형 영역을 E1∼E2(E0<E1∼E2<Eth)로 하여, 이 선형 범위의 노광량만을 사용하는 것으로 한다.
즉, 사용되는 포토레지스트의 막두께는 원하는 가공 깊이량에 대해 그 만큼 여유를 갖는 것이 된다. 예를 들면, 초기 레지스트 막두께=원하는 가공 깊이×1.1로 한다.
도 3에서, 예를 들면 잔류 막두께 Z를 얻기 위해 필요한 노광량은 Ez로 구해진다. 이에 따라 원하는 위치에서의 높이의 형상분포에서, 이 형상을 얻기 위해 필요한 노광량 분포가 구해지게 된다.
여기에서, E2=Emax로서, 이 노광량을 기준으로 마스크의 투과율을 산출한다. 또한, 여기에서는 형성하려고 하는 형상을 1차원의 렌즈 어레이 Z=f(X)로 가정하여 이하의 내용을 설명한다. 즉, 목표로 하는 포토레지스트의 형상=잔류막 분포를 f(X)로 했을 때, 사용하는 포토레지스트의 콘트라스트 커브에서, 이 잔류막 분포 f(X)를 얻기 위한 노광량 분포 D(X)가 얻어진다. 이 D(X)의 최대값을 E2가 되도록 D(X)를 규격화하여, 마스크의 목표 상대 투과율 분포 T(X)로 변환한다.
이 규격화한 T(X)를 얻도록 하는 마스크 패턴을, 식 1을 만족시키는 패턴 피치 및 마스크 블록의 차광 패턴 폭으로 구성하게 된다.
여기에서, 구체적인 마스크의 제조방법을 도 4의 흐름도에 따라 설명한다.
스텝 1: 마스크 노광에 의해 형성할 원하는 3차원 형상 Z=f(X)를 정의한다. 여기에서는, 미리 준비된 설계 데이터에 근거하여 3차원 형상 Z=f(X)를 정의하는 동시에, 1개의 엘레먼트(예를 들면 렌즈 어레이에서는 1개의 렌즈)의 사이즈를 2L(-L∼L)로 한다.
스텝 2: 미리 별도 취득하고 있었던 에칭 데이터(레지스트 형상과 에칭후 형상의 차이=변환차)로부터, 에칭후에 원하는 형상이 되도록 하는 레지스트 형상 Z=f'(X)를 정의한다. 여기에서 에칭 변환차는 일정한 양이 아니라, 레지스트의 높이에 의해 그 양이 바뀐다. 따라서, 미리 데이터를 취득하고, 함수 근사 또는 변환차 테이블을 작성해 놓고 f'(X)를 정의한다. 즉, 변환차를 표시하는 함수를 fet()라 하면, 에칭후의 형상은 Z=fet(f'(X))가 되고, 이것이 원하는 형상 Z=f(X)가 되기 위해서는 레지스트 형상을 이하의 식으로 나타낸 것과 같은 것으로 하지 않으면 안된다. 여기에서, fet -1()은 fet()의 역함수를 표시하는 것으로 한다.
Figure 112004041849015-pct00004
…(식 3)
스텝 3: 도 3에 나타낸 것과 같은 레지스트 잔류막 특성을 취득하고, 레지스트 단계에서 형상 Z=f'(X)을 얻는 데에 필요한 노광량 분포 D(X)을 얻는다.
스텝 4: 최대 노광량 E2로 규격화하고, D(X)에서 목표 상대 투과율 분포 T(X)로 변환한다.
스텝 5: 식 1에서 나타낸 패턴 피치 이하의 피치로 엘레먼트 치수 2L에 대해 충분한 계조수가 얻어지는 피치 P를 선택한다. 여기에서, 계조수를 한쪽측 N으로 하면, P=L/N이 되도록 선택한다. 이에 따라, 1개의 엘레먼트는 정수개의 패턴 블록으로 구성되므로, 엘레먼트 경계부의 투과율에 부정합이 발생할 일은 없어, 광량을 연속적으로 변조할 수 있다.
스텝 6: 앞에서 도출한 피치 P에서 차광 패턴폭(라인 폭)을 Wmin∼P-Smin에서 변화시켜, 도 2a 내지 도 2b와 같이 각 라인 폭에서의 0차광 강도를 산출한다. 여기에서, 계산상, 차광 패턴은 피치 P로 무한 반복하고 있는 것으로 정의되어 있다. 더구나, 그후, 기준이 되는 라인 폭에서의 0차광 강도(I0)에서 전체를 규격화해 둔다. 이 경우에는, 기준을 최소 라인 폭 100nm에서의 광강도 I0=0.5625로 설정하고, 각 라인 폭에서의 광강도를 0.5625로 나누어 둔다(식 2를 I0로 나누어 둔다).
여기에서, Wmin은 마스크의 차광 패턴인 라인(나머지) 치수 제조 하한값, Smin은 마스크의 투과 패턴인 스페이스(제거) 치수 하한값이다. 또한, 여기에서의 L, P, Wmin, Smin은 사용하는 노광장치의 투영 배율로 환산한 웨이퍼면 상 치수 표 기의 것으로, Wmin , Smin은 마스크 제조 치수의 하한을 밑돌지 않도록 마스크 패턴 설계시에 미리 설정한다.
스텝 7: 스텝 6에서 얻은 규격화된 0차광 강도와 스텝 4에서 얻어져 있는 목표 상대 투과율 분포 T(X)을 이퀄로 한 방정식에서, 목표 3차원 형상에 있어서의 X좌표로의 라인 폭 W(X)을 이하의 식으로부터 얻는다. 여기에서, X=iP가 되는 이산 값이고, i=0, ±1, …±N이다.
Figure 112008089796641-pct03925
…(식 4)
이들 스텝에 의해 설계, 작성된 마스크를 노광 전사, 현상후에 원하는 잔류막 분포 Z=f'(X)을 얻을 수 있고, 에칭후에 최종적인 원하는 3차원 형상 Z=f(X)를 얻을 수 있다.
도 5는, 1차원 라인&스페이스에 의한 마스크의 구성예를 나타낸 도면이다. 이 예에서는, 연속하는 패턴 블록 PB의 피치 P를 엘레먼트 사이즈 2L의 1/정수로 하고 있으며, L마다 라인(차광 패턴 PB1)과 스페이스(투과 패턴 PB2)의 비율의 변화가 반전하도록 되어 있다. 이것에 의해, 연속된 볼록형 또는 오목형의 3차원 형상을 마스크 노광에 의해 형성할 수 있게 된다.
이때, 여기까지의 설명은 패턴 블록 PB의 배열이 1차원이었지만, 이것을 2차원으로 전개하여도 된다. 이 경우, 전술한 Z=f(X)를 Z=f(X,Y)로 정의하면 된다. 2 차원에서의 마스크 구성 패턴은 일반적인 반도체 디바이스, 액정 디바이스 등 제조용의 포토마스크에서 사용되고 있는 콘택홀 패턴 또는 아일랜드 패턴으로 구성한다.
여기에서, 1차원에서의 마스크 제조방법에 있어서의 스텝 6(도 4 참조)에 있어서, 차광 패턴폭(또는 투과 패턴폭)을 변화시킬 때, X=Y로 한 정사각형의 한변의 길이를 변화시킨 정사각형 패턴에 의한 구성, X, Y방향의 차광 패턴폭(또는 투과 패턴폭) 치수를 각각 매트릭스 형태로 변화시킨 직사각형 패턴에 의한 구성의 어느 쪽이라도 상관없다. 즉, 후자의 경우, 도 6에 나타낸 것과 같은 패턴과 투과율의 상관관계를 도출한다. 도출된 상관관계와 원하는 2차원 투과율 분포 T(X,Y)를 사용하여, 원하는 마스크 패턴 배치를 도출한다.
실시예
본 발명의 실시예로서, 앞서 설명한 도 4에 나타낸 흐름도를 사용하고, 목표 형상을 1차원 구면 어레이(원통형 렌즈 어레이)로 하여 설명을 한다.
목표 형상을 1차원 구면 어레이(원통형 렌즈 어레이)로 한다. 이 1차원 구면 어레이를 구성하는 단위 엘레먼트 사이즈는 1변이 2L(L=10㎛)이며, 가공 깊이도 L인 것으로 한다. 즉, f(X)=√(L2-X2)이다(도 4의 스텝 1에 대응). 이 목표 형상을 도 7에 나타내다.
사용할 레지스트/기판에서의 에칭 레이트를 별도로 구해 둔다. 여기에서는 설명을 간단히 하기 위해 1:1로 한다. 즉, 레지스트 형상이 에칭후 그대로 가공되는 것으로 한다(도 4의 스텝 2에 대응).
우선, 사용할 레지스트를 소정 가공 깊이 이상으로 도포하고, 노광량(dose)에 대한 막두께의 데이터를 얻는다. 데이터에서 IN(dose)에 대한 막두께의 데이터 로부터, 원하는 직선성을 갖는 레인지 El∼E2를 정한다. 이 범위에서의 직선 근사로서, Z=A+BXln(E)(E1<E<E2)를 얻는다(도 4의 스텝 3에 대응).
이 재료에 있어서의 에칭 변환차는 무시할 수 있으므로, 좌표 X에서의 목표 높이 f(X)=현상후의 레지스트 높이로 하여도 된다. 따라서, 좌표 X에서 높이 f(X)를 얻기 위한 노광량은 이하의 식 5로 표시된다.
Figure 112004041849015-pct00006
…(식 5)
더구나, 이 식 5를 노광량의 최대값 E2로 규격화하고, 좌표 X에서의 목표 상대 투과율 분포를 이하의 식 6과 같이 하여 얻는다(도 4의 스텝 4에 대응).
Figure 112004041849015-pct00007
…(식 6)
사용하는 노광장치의 λ, NA, σ, 배율을 정의한다. 본 실시예에서는, λ=365nm, NA=0.5, σ=0.5, 축소 배율을 1/5의 노광기를 사용한다고 가정한다. 또한, 여기에서는 마스크의 배경은 100% 투과로 하고, 라인 패턴의 투과율은 0%(완전차광)으로 가정한다. 이 경우, 식 1로 표시되는 해상한계 피치는 웨이퍼상 P=487nm로 산출된다. 계조수는 가능한 한 많은 쪽이 좋지만, 마스크 제조를 쉽게 하기 위해, 여기에서는 한쪽 25로 한다. 즉, 웨이퍼상 환산 피치는 10㎛/25=400nm로 한다. 따라서, 이 피치 패턴은 해상되지 않는다. 엘레먼트 중심을 사이트 0으로 하고, ±1, ±2, …, ±25로 정의한다(도 4의 스텝 5에 대응).
다음에, 400nm 피치로 차광 패턴폭을 바꾸었을 때의 0차 광강도를 산출한다( 도 2a 내지 도 2b 참조). 여기에서, 도 4에 나타낸 스텝 4에서 구한 투과율 분포(식 6)에서, 각 사이트에서의 목표 상대 투과율을 얻도록 차광띠 폭을 구한다. 즉, 사이트 m에 관하여, 중심 X 좌표는 mP이며, 이 좌표에 있어서의 목표 상대 투과율은 식 6에서 T(mP)=1/E2×D(mP)로 구해진다. 이 T(mP)과 식 2에서 구해진 피치 P, 차광띠 폭 W의 광강도를 기준 패턴(이 경우에는 렌즈 엘레먼트의 경계부)에서의 광강도로 나눈 것이 일치하도록 X=mP에서의 차광띠 폭 W를 구한다. 이것에 의해 각 사이트에서의 차광 패턴폭을 식 4에서 얻는다(도 4의 스텝 S6, 스텝 S7에 대응).
다음에, 목표 형상이 2차원 어레이인 경우에 관하여, 간단히 구체예를 나타낸다. 목표 형상은, 예를 들면, 반경 L, 엘레먼트 XY 사이즈가 2LX2L인 구면 렌즈 어레이로 한다. 1차원과 전술의 스텝 S5까지는 공통 공정이다.
2차원의 경우에는 구성 패턴을 라인&스페이스가 아니라, 콘택홀 어레이, 또는 아일랜드 어레이로 한다. 2차원이라도 해상한계 피치는 1차원과 같으며, 구성 피치는 식 1로 표시되는 Pmin 이하의 피치이다.
본 실시예에서는 배경 투과율이 0%인 차광 블랭크스에서 100% 투과의 콘택홀 어레이로 임의 3차원 강도분포를 얻는 것을 목적으로 한다. 구성 패턴은 도 6에 나타낸 것과 같이 홀의 XY 사이즈를 메트릭스 형태로 변화시킴으로써, 다종의 투과율 데이터를 얻는다. 여기에서의 홀 패턴도 단·홀 사이즈의 것이 2차원적으로 무한 반복하여 정의되어 있는 것으로 하여 투과율 데이터를 산출하고 있다. 도 8에는 콘택홀의 XY 피치 고정(400nm)에서 X=Y로 하여 홀 사이즈를 바꾼 것, 홀 X=Smax(=300nm) 고정으로 하여 홀 Y 사이즈를 바꾼 것의 상대강도를 계산한 예를 나타낸다. X를 고정한 패턴에서도 광강도의 변조 레인지로서 약 10배는 얻어진다는 것을 알 수 있다.
사이트 m, n에서의 목표 투과율은 전술한 1차원에서의 논의와 마찬가지로 T(mP, nP)로서, 이것을 얻는 패턴(XY 홀 사이즈)을 도 4의 스텝 6, 7을 2차원으로 확장한 공정에 의해 각 사이트에 배치한다.
본 실시예에서는, 1차원 원통형 렌즈 어레이, 2차원 구면 어레이로 나타내었지만, 목표가 되는 3차원 형상 f(X, Y)는 임의라도 되며, 비구면 어레이나 사각추 형상(피라미드 형태)라고 하는 임의인 3차원 형상을 포토레지스트로 형성하는 마스크를 설계하는 것이 가능하다.
다음에, 구체적인 마스크의 예에서의 레지스트 시뮬레이터에 의한 계산 결과를 설명한다. 도 9는, 오목형 구면 렌즈 어레이를 포지티브형 레지스트로 형성하기 위한 마스크를 나타낸 도면, 도 10은, 도 9에 나타낸 마스크의 1개의 렌즈 엘레먼트에 대응한 부분을 나타낸 도면이다. 도면 중에서 일점쇄선은 각 렌즈에 대응한 엘레먼트의 경계를 나타내고 있다. 오목형 구면 렌즈 어레이에서는, 1개의 패턴 블록이 차광 패턴과 투과 패턴에 의해 스루홀 형태로 구성되어 있다. 이 차광 패턴과 투과 패턴의 비율이 서서히 변화되도록 2차원으로 배치된다.
또한, 각 엘레먼트의 경계에서는 각각 끝이 되는 패턴 블록의 투과 패턴(또는 차광 패턴)이 중첩하도록 배치된다. 이것에 의해 각 엘레먼트로 형성되는 렌즈의 경계에 불필요한 이음매를 없애는 것이 가능해진다. 이때, 이 마스크에 있어서 투과율 분포를 반전, 즉 렌즈 중심부의 홀 사이즈를 최소로 하고, 주변으로 감에 따라 홀 사이즈를 크게 하도록 하는 배치로 하면 볼록형 구면 렌즈 어레이를 형성할 수 있다. 또는, 배경을 100% 투과로 하고, 아일랜드 형태의 어레이 패턴으로 하는 것으로도, 볼록형 구면 렌즈 어레이를 형성할 수 있는 마스크로 된다.
도 11은, 사각추 형상을 포지티브형 레지스트로 형성하기 위한 마스크를 나타낸 도면이다. 이때, 여기에서는, 도시된 4개의 사각추 형상의 1개에 대응한 마스크 부분만을 나타내고 있다. 이 마스크에서는, 1개의 패턴 블록이 차광 패턴과 투과 패턴에 의해 정사각형의 홀 어레이 형태로 구성되고, 이 차광 패턴과 투과 패턴의 비율이 원하는 노광량 분포에 대응하여 변화하도록 2차원으로 배치된다.
도 12는, 오목형 원통형 렌즈 어레이를 포지티브형 레지스트로 형성하기 위한 마스크를 나타낸 도면이다. 이때, 여기에서는, 도시하는 2개의 원통형 렌즈 중에서 1개에 대응한 마스크 부분만을 나타내고 있다. 이 마스크에서는, 1개의 패턴 블록이 직선형 차광 패턴과 투과 패턴으로 구성되고, 이 차광 패턴과 투과 패턴의 비율이 서서히 변화하도록 1차원으로 배치된다.
이때, 이 마스크에서 패턴 블록의 차광 패턴과 투과 패턴을 반전시킴으로써, 볼록형 원통형 렌즈 어레이를 형성할 수 있는 마스크가 된다.
다음에, 본 발명의 다른 실시예를 설명한다. 도 13a 내지 도 13e는, 다른 실시예를 설명하는 모식도이다. 이 실시예에서는, 1개의 3차원 구조물을 포토레지스트가 도포되어 있는 웨이퍼 위에 형성하기 위해, 그 3차원 구조물의 형상 형성에 필요한 노광량을 2회의 노광의 합계에 의해 얻는 점에 특징이 있다.
즉, 원하는 형상을 형성하는 노광을 행함에 있어서, 각각 직교하는 방향으로 설치된 라인 형태의 마스크 Mx, My를 사용하고(도 13a, 도 13b 참조), 이들 마스크 Mx, My를 사용한 2회의 노광을 중첩하도록 하여 노광량의 가산을 행하여, 원하는 형상을 형성한다.
예를 들면, 도 14b에 나타낸 것과 같은 2차원 렌즈 어레이를 형성할 때에는, 일방향 라인 앤드 스페이스의 마스크 Mx(도 13a 참조)와, 이 일방향과 직각인 방향의 라인 앤드 스페이스의 마스크 My(제 13n 참조)를 사용하여, 동일한 웨이퍼 상의 동일한 위치에 마스크 Mx, My에 의한 노광을 중첩하여 행하고, 현상함으로써 도 14a 내지 도 14c와 같은 2차원 렌즈 어레이의 레지스트 형상을 얻는다. 도 14a는 단위 렌즈 형상, 도 14b는 어레이 렌즈 형상을 나타내고 있다.
이때, 본 실시예에서는 마스크는 배경 0% 투과로서, 스페이스 패턴을 각 사이트에 배치하는 것을 전제로 한다. 또한, 형성하려고 하고 있는 2차원 렌즈 어레이의 단위 렌즈 형상은 이하의 식 7로 정의되어 있는 비구면 함수 f(r)을 사용하는 것으로 한다. 여기에서, r2=x2+y2, 구체적인 수치예로서, c(곡률)=0.004, K(원추 상수)=-0.75를 가정하여, 이하를 설명한다.
Figure 112004041849015-pct00008
…(식 7)
다음에, 도 13a내지 도 13b에 나타낸 본 실시예의 마스크 Mx, My의 구체적인 설계방법에 대해 서술한다. 기본적인 마스크 설계방법은 이전의 출원과 마찬가지로서, 전제로서 도 15에 나타낸 것과 같은 포토레지스트의 잔류막 특성(Z=A+B*1n(E): 본 실시예에서는 A=24.8, B=-4.674, 초기 막두께=5㎛으로 가정하였다), 도 14a에 나타낸 것과 같은 단위 렌즈 엘레먼트의 목표 비구면 렌즈 형상을 규정한다. 여기에서 서술하는 실시예에 있어서, 에칭 선택비는 1:1이며, 현상후의 포토레지스트의 형상은 에칭후의 기판 형상과 같은 것으로 한다.
또한, 상 높이에 대한 현상후의 레지스트막 감소 분포를 도 16a에 나타낸다. 일반적으로, 포토레지스트는 완전히 막두께 제로가 되는 노광량의 근방에서는 노광량에 대한 잔류 막두께의 선형성이 좋지 않으므로, 이 영역은 구조물 형성에는 사용하지 않는 쪽이 좋다. 이 때문에, 렌즈 중심부는 잔류막 제로가 아니라(막 감소량은 5㎛가 아니라), 0.5㎛ 두께로 설계를 행하고 있다.
우선, 도 15의 레지스트 잔류막 특성과, 도 14a의 목표 설계 형상(비구면 방정식)에서 Y=0에서의 단면 형상을 Z=fy=0(X)로부터 구하고, 현상후에 이 형상을 얻기 위한 노광량 분포 E(X)를 이하의 식에서 얻는다. 이것을 도 16b에 나타낸다.
E(X)=exp[(f(X)-A)/B]
더구나, E(X) 중에서 렌즈 중심에서의 노광량을 Ec로 하면, 마스크 Mx에서 주어야 할 노광량 분포 EMx(X)는 이하와 같이 된다.
EMx(X)=exp[(f(X)-A)/B]-Ec/2
여기에서, EMx(X)의 최대값을 E0로 하고, 이것으로 E(X)을 나누어서, 상대적인 투과율 분포 TL(X)를 얻는다.
마스크의 최대 투과율(Tmax)은 마스크의 라인 패턴 제조 한계 하한값(Lmin)과 식 (1)을 만족시키는 마스크 패턴 피치(P)로부터,
Tmax=[(P-Lmin)/P]2
이 된다. 본 실시예에서는 Lmin=160nm(본 실시예에서는 1/2.5배 축소 투영 노광장치를 가정하여, 마스크 상에서 400nm)로 하여, Tmax는 0 .706이 되고, 이것들로부터 마스크 투과율 절대값(Tabs(X))은
Tabs(X)=Tmax×TL(X)
가 된다. 이것을 도 17a에 나타낸다.
이 투과율을 얻기 위한 마스크 패턴의 스페이스 치수는 이하의 식에서 얻어진다.
S(X)=P×[Tabs(X)]1/2
이것을 도 17b에 나타낸다. 여기에서, X는 스페이스 패턴의 중심 좌표값으로, X=mP(m은 제로 또는 양 및 음의 정수이다)가 되는 이산값을 얻는다.
여기까지는 마스크 Mx의 설계방법을 설명하였지만, 마스크 My는 마스크 Mx의 패턴을 회전시킨 것이 된다.
이상과 같은 순서로 2차원 렌즈 어레이를 형성하기 위한 마스크 패턴 Mx, My의 설계가 가능해진다. 여기에서, 마스크 Mx, My를 노광할 때의 노광량(Eset)은 모두
Eset=E0/Tmax
가 된다.
이때, 이러한 2장 마스크의 중첩 노광방법으로 형성한 2차원 렌즈 어레이는, 마스크 패턴 설계상, 각 단위 렌즈 네 구석의 형상 정밀도가 열화한다. 실제로, 형성 형상이 양호한 정밀도로 얻어지는 것은 도 14a에 나타낸 것과 같은 X2+Y2<10 2 내로서(여기에서 20㎛이 단위 렌즈 1변의 치수이다), 실제로 본 방법으로 형성한 렌즈 어레이를 소정의 광학 시스템에 조립할 때에는 필요에 따라 도 14c와 같이, 네 구석을 차광하는 원형 개구 어레이와 조합하여 사용하는 것이 바람직하다.
도 13e에는 도 17b에 나타낸 투과율과 스페이스 폭으로부터 이루어진 마스크 Mx 및 이것과 직교하는 마스크 My를 2회 노광하고, 현상후의 레지스트 형상 시뮬레이션의 결과를 나타낸다. 이때, 도 13c 내지 도 13d에는, 마스크 Mx, My에 의해 각각 노광하여 얻은 형성 형상의 시뮬레이션 결과로서, 실제로는 마스크 Mx, My에 의한 2회 노광을 행한 후에 현상하여 도 13e에 나타낸 렌즈 형상을 얻게 된다. 이와 같은 2회 노광을 사용하여도 양호한 정밀도로 레지스트 형상이 얻어진다는 것을 알 수 있다.
본 실시예에 따르면, 간단한 라인 앤드 스페이스 패턴의 마스크를 노광함으로써 2차원 렌즈 어레이 형상을 형성할 수 있다. 형성하는 구조물의 형상은 오목 볼록 렌즈, 비구면 렌즈, 프리즘 모두 상기한 것과 같은 순서로 패턴 설계하면 형성가능하다. 또한, 본 실시예는 상기에서 설명한 마이크로렌즈 어레이 제조용의 마 스크 이외라도, 다른 3차원 형상 형성용 마스크의 설계, 제조에 대응하는 것도 가능하다.
또한, 본 실시예에서는 마스크 Mx, 마스크 My로 별개의 마스크와 같이 표기하였지만, 마스크 패턴 Mx와 마스크 패턴 My는 동일 기재 상에 각각 배치해 둠으로써, 마스크 교환을 하지 않고 노광 에어리어를 변경하는 것만으로 본 실시예의 노광방법을 적용할 수 있으며, 나아가 노광 처리시간의 단축과 중첩 오차의 저감을 도모할 수 있다.
다음에, 본 발명의 또 다른 실시예를 설명한다. 즉, 본 실시예는, 노광장치의 광학계에서의 플레어 양을 고려한 노광용 마스크의 제조방법이다. 여기에서, 실제로 전술의 형태의 노광용 마스크를 시험제작하고, 포토레지스트를 소정의 3차원 구조(렌즈 어레이 등)로 형성하면, 예를 들면 도 18c에 나타낸 그래프와 같이, 렌즈 외주부에서의 형성 높이에 오차를 생기는 경우가 있다.
오차의 경향으로서는, 마스크 패턴 개구 사이즈가 작은, 즉 마스크 투과율이 작은 장소에 있어서의 형성 높이에 오차가 크다. 생각할 수 있는 원인의 주된 것은, 큰 노광량을 제공할 경우의 노광장치에의 플레어의 영향으로, 상정하지 않은 「포그 노광」이 발생하여, 노광 필드 전체면에 걸쳐, DC 성분적인 노광량이 발생하고 있기 때문이라고 생각된다.
렌즈 어레이 형성에서의 면 정밀도에 관해, 이 플레어의 임펙트를 도 18의 개념도를 사용하여 설명한다. 예를 들면, 1차원 오목렌즈 어레이 형상을 포지티브형 레지스트로 형성하는 경우, 도 18a에 나타낸 것과 같이, 렌즈 중심에서 광강도 는 최대이고, 렌즈 중심으로부터 주변(경계)으로 감에 따라 광강도는 작아지고 있다. 따라서, 노광용 마스크에서의 투과율, 즉 패턴 개구율도 렌즈 중앙으로부터 주변으로 감에 따라 작아지고 있다.
여기에서, 더욱 큰 레지스트 가공 깊이를 얻기 위해서는, 마스크에서의 투과율의 레인지를 크게 잡을 필요가 있다. 1차원 렌즈 형성의 경우, 마스크의 투과율은 최대로 70%∼80%, 최소로 수 %가 되는 일도 있다.
한편으로, 노광장치에 있어서의 플레어는, 광학계를 구성하고 있는 렌즈 연마면의 표면 거칠기 및 렌즈에 코팅되어 있는 반사방지막이 완전하게는 반사율 제로가 아니기 때문에 일어나는 현상으로, 마스크를 포함한 각 면에서의 반사광이 다중 난반사하여, 결상면에 소위 미광이 되어서 도달하는 것이다. 플레어가 있는 경우, 웨이퍼면 위에 똑같은 DC 성분으로 간주할 수 있는 미광이 존재한다(도 18b 참조). 반도체 제조에 사용되고 있는 노광장치에서도 3%∼4%의 플레어가 있는 것으로 되어 있다.
즉, 전술한 마스크 투과율의 최소값과 같은 레벨로서, 렌즈 외주부에서는 상정하지 않은 플레어에 의한 노광량의 영향이 현저하게 된다. 이 구체적인 형상 오차 어림 예를 도 19에 나타낸다. 도 19 중의 각 데이터는 후술하는 레지스트 콘트라스트와 렌즈 설계값을 사용한 것으로,
a) 목표 렌즈 형상(플레어 0%)
b) 플레어 3%일 때의 렌즈 형상(계산값)
c) 렌즈 형상 오차(높이 오차)→우측 축
이다.
이와 같이, 3%의 플레어의 영향에 의해, 렌즈 최외주부에서는 1.2 ㎛ 설계 높이보다 낮게 완성되어 버린다. 일례로서, 렌즈의 목표 형상을 1차원의 오목렌즈 어레이, 형상을 비구면 방정식으로 표시되는 것으로 하고, 곡률반경(R)=7㎛, 렌즈 치수를 19.6㎛로 하면, 이것은 원추 상수가 설계값 X=-0.7에 대해 약 K≒-0.875에 해당하는 것이 되어, 렌즈로서 각종 광학성능의 설계값으로부터의 어긋남을 무시할 수 없게 된다.
본 실시예에서는, 이러한 노광용 마스크의 패턴 설계에 있어서, 플레어의 영향을 고려하는 점에 특징이 있다. 도 20은, 본 실시예에 관한 노광용 마스크의 제조방법을 설명하는 모식도이다. 지금, 플레어의 양은 실시예 중에서 서술하는 방식 등에 의해 정량적으로 측정되고 있으며, 기지인 것으로 한다(국제공개 2002-009163호 공보(일본 특허출원 2002-514774), SPIE VOL. 3051 (1997) P708-P713 Measuring Flare and Its effect on Process Latitude 참조).
또한, 마스크 패턴 설계시에는, 마스크 상의 각 위치에서의 실효적인 노광량은 마스크로부터의 투과광과 DC 성분으로서의 플레어의 합으로 한다. 이 실효적인 노광량이 원하는 렌즈 형상을 얻도록 각 위치의 마스크 투과율을 설정하도록 한다.
여기에서는, 일례로서, 취급하는 렌즈의 목표 형상을 1차원의 오목렌즈 어레이, 형상을 비구면 방정식으로 표시되는 것으로 하고, 곡률반경(R)=7㎛, 원추 상수(k)=-0.7의 비구면으로 하며, 렌즈 치수는 19.6㎛으로 한다. 이 경우 렌즈의 처짐(sag)량은 8.3㎛가 된다. 여기에서, 비구면 방정식은 전술한 식 7로 표시되는 것으로 한다. 여기에서, r은 렌즈 중심으로부터의 거리를 나타내고, c는 곡률을 나타내며 곡률반경의 역수이다.
사용하는 레지스트의 콘트라스트는 미리 계측되고 있으며, 초기 미노광시의 막두께를 10㎛으로 한다. 노광량(E)에 대해, 현상후의 레지스트 높이(Z)는 Z=20-4×ln(E)로 표시되는 것으로 한다(도 20 중의 노광량과 잔류 막두께의 관계 참조).
사용하는 노광장치는 개구수(NA)=0.25, 코히어렌스 팩터(σ)=0.6으로 한다(도 20 중의 노광장치 파라미터 참조). 이때, 식 1에서 도출되는 비결상 피치의 최대값은 912.5nm가 된다. 따라서, 본 예의 경우는, 패턴 피치를 렌즈 전체 사이즈 19.6㎛의 1/정수인 700nm로 설정한다.
노광장치 축소 투영 배율은 1/2.5배로서, 마스크 치수 최소값을 마스크 상 400nm로 하면, 웨이퍼면 상에서는 160nm가 된다. 따라서, 마스크 패턴이 작성가능한 것은 피치 700nm에서 스페이스 치수 160nm∼540nm가 가능해진다.
이러한 조건에서, 렌즈 중심의 최대 투과율 0.595를 홀 피치 700nm, 홀 사이즈 540nm에서 얻도록 패턴의 기준을 정하고, 현상후에 원하는 렌즈 형상을 얻을 수 있도록 하는 패턴 설계를 행한다.
이하, 본 실시예에 있어서의 패턴 설계의 실례를 도 21의 흐름도에 따라 설명한다. 이때, 본 실시예에서는 레지스트 형상 형성후의 드라이에칭에 관해서는, 간략을 기하기 위해 변환차가 제로로 하여 설명한다. 즉, 레지스트 형상=에칭후의 렌즈 형상인 것으로 한다. 또한, 예로서의 목표 렌즈 형상, 레지스트 콘트라스트, 노광장치의 파라미터 등의 가공조건은 전술한 도 20에서 표시된 것을 사용한다.
[STEP11∼STEP12]
우선, 플레어 양을 특정한다. 이것은 상기 기지의 방법에 의해 적절히 계산되어, 정량화되어 있는 것으로 한다. 여기에서는 flare가 3%인 것으로 하여 이하의 설명을 계속한다.
[STEP13]
이어서, 각 위치(상 높이)에서의 목표 높이(Z)를 얻기 위한 노광량(Ei)을 산출한다. 이때에, 레지스트의 콘트라스트 커브는 먼저 가정한 것과 같이 Z=20-4×ln(E), 원하는 렌즈 형상은 곡률반경(R)=7㎛, 원추 상수(k)=10.7의 비구면으로 하고, 렌즈 치수는 19.6㎛의 1차원 렌즈인 것으로 한다.
[STEP14]
다음에, 각 위치에서의 노광량(Ei)을 얻기 위한 마스크 투과율을 산출한다. 우선, 상기한 것과 같이, 가장 막두께가 얇은 개소에서도 약간 막두께를 남겨 형성하는 쪽이 좋으므로, 여기에서는 1㎛ 남은 것으로 한다. 앞서 설정한 레지스트의 콘트라스트 커브(Z=20-4×ln(E))로부터, 패턴 없슴에서 잔류막 두께 1㎛이 되는 노광량은 116[mJ/cm2]로 산출된다. 본 실시예에서는 노광량의 설정은 렌즈 중심(상 높이 제로)에서의 잔류막이 1㎛이 되도록 노광량의 조건 생성을 행하는 것으로 한다(Eset). 상 높이 제로의 위치에서의 마스크 패턴은 최대 스페이스 치수 540nm가 되어 있으므로, 이때의 마스크 투과율의 이론값은 60%이다. 이것과 플레어의 3%를 합쳐, 설정 노광량(Eset)의 63%의 노광량이 실효적으로 주어지게 되어, 설정 노 광량(Eset)은 다음 식에서 185[mJ/cm2]가 된다.
(잔류막 두께 1㎛이 되는 노광량=116[mJ/cm2])/(0.60+0.03)=185[mJ/cm2]
[STEP15]
다음에, 각 위치에서의 목표 노광량(E(X))을 얻기 위한 마스크 투과율(Tabs(X))을 다음식에서 산출한다.
Eset*(Tabs(X)+flare)=E(X)
[STEP16]
마지막으로, 이 마스크 투과율(Tabs(X))을 얻기 위한 스페이스 패턴 치수 S(X)를 다음 식에서 산출한다. 여기에서, X는 스페이스 패턴의 중심 좌표값으로, X=mP(m은 제로 또는 양 및 음의 정수이다)가 되는 이산값을 취한다. 이 구체적 계산 결과를 도 22a 내지 도 22b에 나타낸다.
S(X)=P×[Tabs(X)]1/2
도 22a 내지 도 22b는 플레어 0% 및 3%일 때의 마스크 패턴 해로서, 도 22a는 그래프, 도 22b는 수치예이며, 이들에 의해 플레어의 차이에 의한 마스크 패턴 해의 차이를 볼 수 있다.
이와 같은 플레어의 양을 미리 산출해 두고, 그 플레어 양을 마스크 투과광에 포함시킨 노광량을 실효 노광량으로 하여, 이 실효 노광량에 의해 원하는 레지스트 형상이 얻어지도록 마스크 패턴 설계 방법을 취함으로써, 레지스트 형상의 글 로벌한 오차의 제거가 가능해진다.
이때, 본 실시예에서는 1차원 패턴 형성에 관해 설명했지만, 상기 설명한 것과 같은 콘택홀 패턴 또는 아일랜드 패턴을 사용한 2차원 렌즈 패턴 형성에 있어서도 동일한 방법을 취함으로써 동일한 효과를 얻을 수 있다.
다음에, 고립 렌즈(도 23a 참조) 또는 렌즈 엘레먼트 사이에 스페이스가 있어, 완전하게 연속되지 않고 있는 경우의 렌즈 어레이(도 23b 참조)를 형성하는 경우의 예를 설명한다.
즉, 상기한 설명까지는 렌즈 어레이 형성용의 마스크 패턴 설계 방법이었지만, 고립 렌즈나 렌즈 엘레먼트 사이에 스페이스가 있는 렌즈 어레이를 형성하는 경우에는 렌즈 주변의 패턴으로서 최외주의 패턴과 동일한 것을 배치할 필요가 있다.
이것은, 본 발명에서의 마스크에서는 노광을 행하는 웨이퍼 상의 1점의 광강도, 즉 광투과율을 적어도 2피치 만큼의 패턴으로 제어하므로, 예를 들면 도 24a에 나타낸 것과 같이 렌즈 최외주의 마스크 패턴 배치에 있어서, 한 쪽은 피치 p, 한 쪽은 무한히 먼 피치(고립)로 하면 한 쪽은 비결상의 조건(식 1)을 만족시키지 않게 된다. 따라서, 부분적인 결상이 일어나, 광강도에 리플 형태의 노이즈가 발생한다. 이에 따라, 중간 생성물인 레지스트 형상의 면 정밀도가 현저하게 열화한다.
이것을 회피하기 위해서는 렌즈 최외부 또는 종단의 마스크 패턴(스페이스 치수 SN으로 이루어진 차광 패턴 및 투과 패턴의 비율)과 동일한 패턴을 배경 톤 형성용 패턴(주변부 패턴)으로서 배치한다. 이 주변부 패턴을 포함하는 예로서, 도 24b에 1차원의 예, 도 25에 2차원의 예를 나타낸다. 여기에서, 각 도면에 나타낸 배경 톤 부가 주변 패턴에 해당한다. 또한, 도 25의 사선부는 주변부 패턴(배경 톤 부)의 차광 부분을 개념적으로 나타낸 것으로, 0% 투과의 크롬 차광부이다.
이러한 패턴 배치에 의해, 렌즈 최외주부 또는 종단에서의 광강도의 리플 발생을 최소로 억제하는 것이 가능해진다. 도 26에는 구체적인 1차원 고립 렌즈 형성용 패턴 설계에 있어서의 광강도 시뮬레이션의 사례를 나타내고 있으며, 배경 톤을 고려한 패턴 배치로 의해, 최외주부에서의 리플이 억제되어 있는 것을 알 수 있다.
여기에서, 본 발명에 관한 노광용 마스크에 의해 마이크로렌즈 어레이를 제조하는 방법을 도 27a 내지 도 27c의 모식도에 따라 설명한다. 우선, 예를 들면 6인치 지름의 석영 유리 웨이퍼로 이루어진 기판 위에 감광재료인 포토레지스트(이하, 간단히 「레지스트」라고 한다)를 도포한다. 도포 두께는 예를 들면 10㎛ 정도이다(도 27a 참조).
다음에, 노광장치의 1개인 스텝퍼로부터 i선을 조사하여, 본 실시예의 마스크를 거쳐 레지스트에 노광을 행한다. 이때, 후속 공정에서 필요하게 되는 얼라인먼트 마크도 동시에 형성한다. 노광후에는 레지스트를 현상함으로써 마스크로 설정된 3차원 형상을 레지스트에 전사할 수 있게 된다(도 27b 참조).
이어서, 이 레지스트를 거쳐 기판을 드라이에칭한다. 이에 따라, 레지스트의 3차원 형상이 기판에 전사된다. 그후, 3차원 형상이 전사된 석영 기판에 고굴절율을 갖는 수지를 스핀코트법 등에 의해 도포한다. 이것에 의해, 기판의 3차원 형상에 대응한 수지제의 플러스의 파워를 갖는 렌즈 어레이가 형성된다(도 27c 참조).
이러한 마이크로렌즈 어레이는, 도 28에 나타낸 것과 같은 장치에 적용된다. 도 28에 나타낸 장치는 액정 프로젝터로서, 석영 기판 위에 형성된 TFT(Thin Film Transistor)와, 그 위에 형성된 액정층을 구비하고 있으며, TFT의 구동에 의해 각 화소 단위에서 액정층의 배향을 제어하는 것이다.
본 실시예의 마스크로 형성한 마이크로렌즈 어레이 ML은, 이러한 액정 프로젝터의 각 화소에 대응하여 각각의 렌즈 L이 수지층으로 구성되도록 되어 있다. 본 실시예의 마스크에 의해 마이크로렌즈 어레이 ML을 1번의 노광으로 형성할 수 있는 동시에, 마스크 자체도 차광 패턴과 투과 패턴의 조합으로 이루어진 바이너리 마스크이므로 제조도 용이하다. 따라서, 액정 프로젝터에 적용하는 마이크로렌즈 어레이 ML을 저렴하게 제공할 수 있어, 액정 프로젝터의 코스트다운을 도모할 수 있다.
또한, 앞서 설명한 것과 같이, 형성되는 렌즈 L의 형상도 차광 패턴과 투과 패턴의 비율이나 배열에 의해 자유롭게 설정할 수 있어, 레지스트의 현상 특성을 살린 마스크의 노광량 설정에 의해 정확한 렌즈 형상을 재현할 수 있고, 각각의 렌즈 L의 경계에도 불필요한 이음매를 생기게 하는 않고 정밀도가 높은 렌즈 L을 제공할 수 있게 된다.
이때, 앞서 설명한 마이크로렌즈 어레이의 제조방법에서는, 3차원 포토레지스트 형상을 형성후, 에칭에 의해 기판을 가공하는 예를 사용하였지만, 포토레지스트를 전주가공하여 마더 금형을 작성하고, 보다 저렴한 수지 등을 재료로 한 스탬퍼 방식으로 양산하는 것도 가능하다. 또한, 본 실시예의 마스크로 형성한 렌즈 어레이는 액정 프로젝터 이외에도, CCD나 다른 액정표시장치, 반도체 레이저, 수광소 자, 광통신기기이라도 적용할 수 있고, 또한 렌즈 이외의 3차원 형상의 제조에도 적용가능하다.
본 발명은, MEMS(Micro Electro Mechanical System)이나 NEMS(Nano Electro Mechanical System)을 사용한 스위치나 릴레이, 센서에의 응용이 가능하다. 더구나, 반도체 제조 등에 있어서 기판의 하지 형상의 임의 형상 형성에의 응용도 가능하다.

Claims (21)

  1. 노광장치에서 사용되는 노광용 마스크에 있어서,
    상기 노광장치에서 출사되는 조명광을 차단하는 차광 패턴과, 상기 조명광을 투과하는 투과 패턴의 쌍으로 구성되는 패턴 블록이 복수 연속하여 배치되어 있는 동시에, 그 연속하는 패턴 블록의 피치가 일정하며, 상기 차광 패턴과 상기 투과 패턴의 비율이 서서히 변화하도록 설치되어 있으며, 상기 연속하는 패턴 블록의 피치는, 노광에 의해 형성하는 엘레먼트의 사이즈의 1/정수인 것을 특징으로 하는 노광용 마스크.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 연속하는 패턴 블록의 피치는, 그 패턴 블록을 거쳐 결상면에 도달하는 빛이 0차광만으로 되는 크기인 것을 특징으로 하는 노광용 마스크.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 연속하는 패턴 블록의 피치를 P(웨이퍼면 환산), 상기 노광장치의 노광 파장을 λ, 상기 노광장치의 개구수를 NA, 2차 광원 사이즈를 나타내는 코히어렌스 팩터를 σ로 하였을 경우,
    P<λ/{NA×(1+σ)}
    를 만족시키고 있는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 패턴 블록은, 상기 차광 패턴과 상기 투과 패턴이 각각 직선으로 구성되는 것을 특징이라고 하는 노광용 마스크.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 패턴 블록은, 상기 차광 패턴과 상기 투과 패턴으로 스루홀 형태 또는 아일랜드 형태로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 패턴 블록은, 그 패턴 블록을 거친 노광에 의해 원통형 렌즈를 형성하는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 패턴 블록은, 그 패턴 블록을 거친 노광에 의해 구면 렌즈 또는 비구면 렌즈를 형성하는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 패턴 블록은, 그 패턴 블록을 거친 노광에 의해 프리즘 어레이를 형성하는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크.
  10. 감광재료에 소정량의 빛을 조사하여 3차원 형상을 형성하기 위해, 노광장치에서 출사되는 빛을 차단하는 차광 패턴과, 상기 빛을 투과하는 투과 패턴의 쌍으로 구성되는 패턴 블록이 복수 연속하여 배치되는 노광용 마스크의 설계, 제조방법에 있어서,
    상기 3차원 형상의 설계 데이터로부터 상기 감광재료에의 노광량 분포를 산출하는 공정과,
    상기 노광량 분포에 근거하여 상기 노광용 마스크의 투과율 분포를 산출하는 공정과,
    상기 노광장치의 광학조건으로부터 연속하는 상기 패턴 블록의 피치를 산출하는 공정과,
    상기 투과율 분포에 대응하여 상기 패턴 블록의 상기 피치 내에 있어서의 차광 패턴과 투과 패턴의 비율을 산출하고, 각각의 비율이 되는 상기 패턴 블록을 복수 배치하는 공정을 구비하며,
    상기 연속하는 상기 패턴 블록의 피치는, 노광에 의해 형성하는 엘레먼트의 사이즈의 1/정수인 것을 특징으로 하는 노광용 마스크의 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 3차원 형상의 설계 데이터로부터 상기 감광재료에의 노광량 분포를 산출하는 공정에서는, 상기 노광장치에서의 광학계의 플레어 양을 가미한 실효 노광량 분포를 상기 노광량 분포로서 산출하는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크의 제조방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 노광장치에서의 광학계의 플레어 양의 정량화로서, 빛의 투과율의 기지의 패턴을 사용하여 과잉노광을 행하고, 그 과잉노광에 의해 레지스트 잔류막이 없어지는 노광량에서 구하는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크의 제조방법.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 차광 패턴 및 상기 투과 패턴이 일 방향을 따라 직선 형태로 설치되는 제 1 마스크와, 상기 차광 패턴 및 상기 투과 패턴이 상기 일방향과 직각인 방향을 따라 직선 형태로 설치되는 제 2 마스크가 1개의 기재에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크.
  14. 노광장치에서 출사되는 조명광을 차단하는 차광 패턴과, 상기 조명광을 투과하는 투과 패턴의 쌍으로 구성되는 패턴 블록이 복수 연속하여 배치되어 있는 동시에, 그 연속하는 패턴 블록의 피치가 일정하며 상기 차광 패턴과 상기 투과 패턴의 비율이 서서히 변화하도록 설치되는 노광용 마스크를 사용하여 감광재료에의 노광을 행하는 노광방법에 있어서,
    상기 차광 패턴 및 상기 투과 패턴이 일 방향을 따라 직선 형태로 설치되는 패턴 블록을 갖는 노광용 마스크를 사용하여 상기 감광재료에 제 1 노광을 행하는 공정과,
    상기 차광 패턴 및 상기 투과 패턴이 상기 일 방향과 직각인 방향을 따라 직선 형태로 설치되는 패턴 블록을 갖는 노광용 마스크를 사용하여 상기 감광재료의 상기 제 1 노광을 행한 부분에 중첩하도록 제 2 노광을 행하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제 1 노광을 행한 후, 상기 제 1 노광에서 사용된 노광용 마스크를 회전하여 상기 제 2 노광을 행하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 제 1 노광을 행하기 위한 노광용 마스크와 상기 제 2 노광을 행하기 위한 노광용 마스크가 1개의 기재에 설치되어 있고, 상기 제 1 노광을 행한 후, 상기 기재의 노광 개소를 선택 이동함으로써 상기 제 2 노광을 행하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  17. 제 1항에 있어서,
    상기 차광 패턴과 상기 투과 패턴의 비율은 상기 패턴 블록에서의 조명광의 투과율에 따라 연속적으로 변화하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크.
  18. 제 5항에 있어서,
    상기 패턴 블록은, 사각형으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크.
  19. 제 1항에 있어서,
    상기 연속하는 패턴 블록의 주변에는 주변부 패턴이 설치되어 있고, 이 주변부 패턴으로서, 상기 연속하는 패턴 블록의 최외주 또는 종단의 패턴 블록을 구성하는 차광 패턴 및 투과 패턴과 동일한 비율의 차광 패턴 및 투과 패턴이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크.
  20. 제 10항에 있어서,
    상기 3차원 형상의 설계 데이터로부터 상기 감광재료에의 노광량 분포를 산출하는 공정에서는, 후속 공정이 되는 에칭에서의 에칭 변환차를 고려한 노광량 분포로 하는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크의 제조방법.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 에칭 변환차는, 상기 감광재료의 에칭전의 높이에 의존한 값을 함수 또는 테이블로 한 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 노광용 마스크의 제조방법.
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Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6828068B2 (en) * 2003-01-23 2004-12-07 Photronics, Inc. Binary half tone photomasks and microscopic three-dimensional devices and method of fabricating the same
JP4296943B2 (ja) * 2003-01-28 2009-07-15 ソニー株式会社 露光用マスクの製造方法および露光方法ならびに３次元形状の製造方法
JP2005258387A (ja) * 2003-07-29 2005-09-22 Sony Corp 露光用マスクおよびマスクパターンの製造方法
US7185310B2 (en) * 2004-04-14 2007-02-27 Hitachi Global Storage Technologies System and method for charge-balanced, continuous-write mask and wafer process for improved colinearity
TWI368327B (en) * 2005-01-17 2012-07-11 Samsung Electronics Co Ltd Optical mask and manufacturing method of thin film transistor array panel using the optical mask
KR101112550B1 (ko) * 2005-01-17 2012-03-13 삼성전자주식회사 광마스크 및 이를 이용한 박막 트랜지스터 표시판의 제조방법
KR100624462B1 (ko) * 2005-03-04 2006-09-19 삼성전자주식회사 패턴화된 기록매체의 제조 방법
JP4337746B2 (ja) * 2005-03-09 2009-09-30 セイコーエプソン株式会社 フォトマスクおよびその製造方法、電子機器の製造方法
US20060240359A1 (en) * 2005-04-22 2006-10-26 Chih-Hung Liu Patterning process and contact structure
JP4760198B2 (ja) * 2005-08-01 2011-08-31 ソニー株式会社 露光用マスク、露光用マスクの設計方法および露光用マスクの設計プログラム
JP2007053318A (ja) * 2005-08-19 2007-03-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置及びその製造方法
JP4572821B2 (ja) * 2005-11-30 2010-11-04 セイコーエプソン株式会社 グレイスケールマスク、マイクロレンズの製造方法
JP4817907B2 (ja) * 2006-03-22 2011-11-16 Ｏｋｉセミコンダクタ株式会社 レジストパターン形成用のフォトマスク及びその製造方法、並びにこのフォトマスクを用いたレジストパターンの形成方法
DE102006019963B4 (de) * 2006-04-28 2023-12-07 Envisiontec Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises Verfestigen eines unter Einwirkung von elektromagnetischer Strahlung verfestigbaren Materials mittels Maskenbelichtung
JP4887958B2 (ja) * 2006-07-27 2012-02-29 凸版印刷株式会社 フォトマスク
JP2008089817A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 Oki Electric Ind Co Ltd フォトマスク及びそれを用いた半導体素子の配線パターン形成方法
JP2008089923A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 Oki Electric Ind Co Ltd 光学素子の製造方法
JP4935452B2 (ja) * 2007-03-26 2012-05-23 凸版印刷株式会社 グレーマスク及びグレーマスク用パターン製造方法
JP5008479B2 (ja) * 2007-06-28 2012-08-22 ラピスセミコンダクタ株式会社 レジストパターンの形成方法及びフォトマスク
JP5254581B2 (ja) * 2007-08-22 2013-08-07 Ｈｏｙａ株式会社 フォトマスク及びフォトマスクの製造方法
JP5233404B2 (ja) * 2008-05-19 2013-07-10 凸版印刷株式会社 濃度分布マスクの製造方法及びマイクロレンズアレイの製造方法
JP4811520B2 (ja) * 2009-02-20 2011-11-09 住友金属鉱山株式会社 半導体装置用基板の製造方法、半導体装置の製造方法、半導体装置用基板及び半導体装置
TWI400528B (zh) * 2009-12-31 2013-07-01 Hannstar Display Corp 液晶顯示器及其製造方法
JP2011194413A (ja) * 2010-03-17 2011-10-06 Sony Corp 表面超微細凹凸構造を有する成形品の製造方法
FR2968780A1 (fr) 2010-12-10 2012-06-15 St Microelectronics Crolles 2 Procede de determination d'un masque de gravure en niveaux de gris
JP5764948B2 (ja) * 2011-02-02 2015-08-19 株式会社ニコン グレースケールマスク
CN103345118A (zh) * 2013-07-05 2013-10-09 深圳市华星光电技术有限公司 光罩、玻璃基板及其制造方法
US9698157B2 (en) 2015-03-12 2017-07-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Microstructure device and method for manufacturing the same
JP2016203544A (ja) * 2015-04-27 2016-12-08 株式会社沖データ 光学ヘッド、光プリントヘッド、画像形成装置および画像読取装置
CN105171999A (zh) * 2015-07-14 2015-12-23 浙江大学 不同深度微结构的一次性制造方法
US10151972B2 (en) 2016-12-06 2018-12-11 Toshiba Memory Corporation Manufacturing method of photomask and recording medium
KR20210085442A (ko) * 2019-12-30 2021-07-08 엘지디스플레이 주식회사 렌티큘러 렌즈들을 포함하는 입체 영상 표시 장치
CN114253079B (zh) * 2020-09-21 2024-04-09 浙江水晶光电科技股份有限公司 灰度光刻的光强矫正方法、装置、设备及存储介质
JP6993530B1 (ja) 2020-12-25 2022-01-13 株式会社エスケーエレクトロニクス フォトマスク、フォトマスクの製造方法、表示装置の製造方法
CN113009788A (zh) * 2021-02-24 2021-06-22 上海华力微电子有限公司 光刻装置

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5465220A (en) * 1992-06-02 1995-11-07 Fujitsu Limited Optical exposure method
CA2071598C (en) * 1991-06-21 1999-01-19 Akira Eda Optical device and method of manufacturing the same
US5310623A (en) 1992-11-27 1994-05-10 Lockheed Missiles & Space Company, Inc. Method for fabricating microlenses
US5308741A (en) * 1992-07-31 1994-05-03 Motorola, Inc. Lithographic method using double exposure techniques, mask position shifting and light phase shifting
JP3642801B2 (ja) * 1994-02-18 2005-04-27 リコー光学株式会社 露光用マスクおよびその製造方法・露光用マスクを用いる表面形状形成方法および露光用マスク製造装置
US5635285A (en) * 1995-06-07 1997-06-03 International Business Machines Corporation Method and system for controlling the relative size of images formed in light-sensitive media
US6001512A (en) * 1998-04-28 1999-12-14 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Method of blind border pattern layout for attenuated phase shifting masks
US6883158B1 (en) * 1999-05-20 2005-04-19 Micronic Laser Systems Ab Method for error reduction in lithography
US6335151B1 (en) * 1999-06-18 2002-01-01 International Business Machines Corporation Micro-surface fabrication process
JP2001147515A (ja) * 1999-09-07 2001-05-29 Ricoh Co Ltd フォトマスク設計方法、フォトマスク設計装置、コンピュータ読取可能な記憶媒体、フォトマスク、フォトレジスト、感光性樹脂、基板、マイクロレンズ及び光学素子
JP3302966B2 (ja) 2000-02-15 2002-07-15 株式会社東芝 露光装置の検査方法及び露光装置検査用フォトマスク
US6627356B2 (en) * 2000-03-24 2003-09-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Photomask used in manufacturing of semiconductor device, photomask blank, and method of applying light exposure to semiconductor wafer by using said photomask
JP3518497B2 (ja) * 2000-09-21 2004-04-12 松下電器産業株式会社 露光用フォトマスク
KR100374635B1 (ko) * 2000-09-27 2003-03-04 삼성전자주식회사 포토마스크의 식각시 발생하는 로딩효과로 인한선폭변화를 보정하여 노광하는 방법 및 이를 기록한기록매체
JP2002311565A (ja) 2001-02-09 2002-10-23 Seiko Epson Corp 微細構造体の製造方法、２値マスク、および２値マスクの製造方法
JP2002296754A (ja) * 2001-03-29 2002-10-09 Toshiba Corp マスクの製造方法
US6553562B2 (en) * 2001-05-04 2003-04-22 Asml Masktools B.V. Method and apparatus for generating masks utilized in conjunction with dipole illumination techniques
US6835507B2 (en) * 2001-08-08 2004-12-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Mask for use in measuring flare, method of manufacturing the mask, method of identifying flare-affected region on wafer, and method of designing new mask to correct for flare
JP2003315507A (ja) 2002-04-24 2003-11-06 Nikon Corp 光学素子の製造方法、この製造方法により製造された光学素子、この光学素子を用いた露光装置の製造方法及び収差測定装置の製造方法
US7160649B2 (en) * 2002-07-11 2007-01-09 Hitachi Via Mechanics, Ltd. Gray level imaging masks, optical imaging apparatus for gray level imaging masks and methods for encoding mask and use of the masks
JP4296943B2 (ja) * 2003-01-28 2009-07-15 ソニー株式会社 露光用マスクの製造方法および露光方法ならびに３次元形状の製造方法
JP2005258387A (ja) * 2003-07-29 2005-09-22 Sony Corp 露光用マスクおよびマスクパターンの製造方法

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