KR20070095362A - Exposure method, method for forming projecting and recessed pattern, and method for manufacturing optical element - Google Patents

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요시히토 호도사와
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후지필름 가부시키가이샤
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Abstract

An exposure pattern having a line width of submicron size is simply formed by using an inexpensive and stable solid state laser or a gas laser as an exposure light source, and by using a photoresist for g-line or i-line. The exposure is performed by locally controlling a reaction time constant of the photosensitive material with beaming the laser beam on a predetermined portion of a layer of the photosensitive material having a predetermined thickness formed on the surface of a substrate W, with beam intensity and scanning rate of the laser beam being controlled.

Description

노광 방법, 요철 패턴의 형성 방법, 및 광학 소자의 제조 방법{EXPOSURE METHOD, METHOD FOR FORMING PROJECTING AND RECESSED PATTERN, AND METHOD FOR MANUFACTURING OPTICAL ELEMENT}Exposure method, formation method of uneven | corrugated pattern, and manufacturing method of an optical element {EXPOSURE METHOD, METHOD FOR FORMING PROJECTING AND RECESSED PATTERN, AND METHOD FOR MANUFACTURING OPTICAL ELEMENT}

기술분야Field of technology

본 발명은 노광 방법, 요철 패턴을 형성하는 방법, 및 광학 소자를 제조하는 방법에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 요철 패턴을 갖는 반사방지 필름과 다른 부재와 같은 애플리케이션에 사용되는 요철 패턴을 갖는 광학 소자를 제조하는데 적절한 노광 방법, 노광 방법을 사용하여 요철 패턴을 형성하는 방법, 및 광학 소자를 제조하는 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to an exposure method, a method of forming an uneven pattern, and a method of manufacturing an optical element, and more particularly, an optical having an uneven pattern used in an application such as an antireflection film having an uneven pattern and another member. An exposure method suitable for manufacturing an element, a method of forming an uneven pattern using the exposure method, and a method of manufacturing an optical element.

배경기술Background

종래에는, 감광성 포토레지스트를 이용한 포토패브리케이션 (photofabrication) 이 다양한 분야에 적용되어 왔다. 예를 들어, 비교적 낮은 정밀도가 요구되는 기술 분야는 인쇄 기판에의 적용을 포함하고, 비교적 높은 정밀도가 요구되는 기술 분야는 LSI 와 같은 반조체에의 적용을 포함한다.Conventionally, photofabrication using photosensitive photoresist has been applied to various fields. For example, the technical field requiring relatively low precision includes application to printed boards, and the technical field requiring relatively high precision includes application to semi-structures such as LSI.

포토패브리케이션에 이용되는 광원 (빔 소스) 으로서, 수은 램프, 레이저 빔, 및 전자 빔과 같은 하전 입자 빔이 사용되어 왔다. 패터닝 방법으로서, 포토마스크와 같은 마스크 패턴을 이용하여 노광 패턴이 형성되는 마스크 노광 방법, 및 노광 패턴이 형성되도록 패턴 형상으로 빔이 주사되는 직접 드로잉 방법도 사용 되어 왔다.As light sources (beam sources) used for photofabrication, charged particle beams such as mercury lamps, laser beams, and electron beams have been used. As the patterning method, a mask exposure method in which an exposure pattern is formed using a mask pattern such as a photomask, and a direct drawing method in which a beam is scanned in a pattern shape so that the exposure pattern is formed have also been used.

패턴 방법 중에서, 레이저 빔을 사용하여 수행되는 직접 드로잉 방법은 패터닝에 있어 높은 자유도를 가지고, 적은 양으로 많은 종류를 제조하는 형태에 적절하다. 이러한 이유로, 직접 드로잉 방법은 반도체 회로 등을 형성하는 (노광 패턴을 형성하는) 포토마스크의 제조에 적용된다 (예를 들어, 일본 공개특허공보 제 2004-144885호 참조).Among the pattern methods, the direct drawing method performed using the laser beam has a high degree of freedom in patterning, and is suitable for the form of manufacturing many kinds in a small amount. For this reason, the direct drawing method is applied to the production of a photomask (forming an exposure pattern) for forming a semiconductor circuit or the like (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2004-144885).

일본 공개특허공보 제 2004-144885호의 제안은, 단위 패턴에 대한 노광 프로세싱이 반복되어 다수의 단위를 형성하고, 복수의 레이저 빔이 사용되고 각 빔에서 치수 변동을 야기하는 요소가 보정되는, 레이저 빔을 보정하는 방법에 관한 것이다.Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-144885 proposes a laser beam in which exposure processing on a unit pattern is repeated to form a plurality of units, and a plurality of laser beams are used and elements causing dimensional variations in each beam are corrected. The method relates to the correction.

최근에, 반도체 회로의 라인 폭을 반도체 회로의 설계 룰의 소형화에 따라 매우 가늘게 하는 것에 대한 강력한 요구가 있어 왔다. 이러한 요구에 대처하기 위해, 또한, 레이저 빔의 빔 폭을 매우 가늘게 하는 것에 대한 강력한 요구가 있어 왔다.In recent years, there has been a strong demand for making the line width of semiconductor circuits very thin with the miniaturization of design rules of semiconductor circuits. In order to cope with these demands, there has also been a strong demand for making the beam width of the laser beam very thin.

그러나, 레이저 빔의 빔 폭은 레이저 빔의 에어리 (Airy) 디스크에 대응하고, 따라서, 회절 한계 때문에 레이저 광원의 파장 길이에 동등한 레벨로만 수렴될 수 있다. 도 7 은 이러한 현상을 설명한 개념도이다.However, the beam width of the laser beam corresponds to the Airy disk of the laser beam and, therefore, can only converge at a level equivalent to the wavelength length of the laser light source because of the diffraction limit. 7 is a conceptual diagram illustrating this phenomenon.

2n 의 광속 직경을 갖는 레이저 빔은 렌즈 (2) 에 의해 집광되지만, 스팟 사이즈는 회절에 의해 1차 에어리 디스크 (3) 로 제한된다. 그러나, 포토레지스트 노광에 대한 스팟 사이즈는 2차 에어리 디스크 (4) 까지 확대된다. 따라서, 본 상황에서는, 라인 폭을 1 ㎛ 이하로 축소시키기 위한 요구조건은 보통의 레이저 광원 (반도체 레이저, CO2 가스 레이저, YAG 레이저 등) 을 이용하여 만족될 수 없다.The laser beam having a beam diameter of 2n is focused by the lens 2, but the spot size is limited to the primary airy disk 3 by diffraction. However, the spot size for photoresist exposure extends to the secondary airy disk 4. Therefore, in this situation, the requirements for reducing the line width to 1 μm or less cannot be satisfied using ordinary laser light sources (semiconductor lasers, CO 2 gas lasers, YAG lasers, etc.).

한편, 서브마이크론 패턴의 형성 시에, ArF 레이저, KrF 레이저와 같은 자외선 레이저 광원, 및 전자 빔과 같은 하전 입자 빔을 이용하여 드로잉이 수행된다. 그러나, 자외선 레이저 광원은 비싸고 그 안정성을 유지하기 위한 관리가 어려우며, 또한, 극도로 비싼 레지스트가 사용되어야 한다는 단점이 있다.On the other hand, in the formation of the submicron pattern, drawing is performed using an ArF laser, an ultraviolet laser light source such as KrF laser, and a charged particle beam such as an electron beam. However, UV laser light sources are expensive and difficult to maintain to maintain their stability, and also have the disadvantage that extremely expensive resists must be used.

또한, 전자 빔 노광 디바이스는 진공 챔버, 전자 빔 건 (electron beam gun), 전자 빔 디플렉터 (electron beam deflector) 등에 대한 필요성이 디바이스를 복잡하고 비싸게 만들며, 또한, 드로잉 면적이 작고 드로잉 속도가 느리다는 단점을 가진다.In addition, the electron beam exposure device has the disadvantage that the need for a vacuum chamber, an electron beam gun, an electron beam deflector, etc. makes the device complicated and expensive, and also has a small drawing area and a slow drawing speed. Has

다른 방법으로는, 노광이 수행되도록, 초점 렌즈와 포토레지스트 사이에 특수 액체를 충전함으로써 빔의 확산을 억제하는 방법, 및 근접 장광을 이용하여 미세 구조를 형성하는 방법과 같은 특수 방법이 제안되어 왔다. 그러나, 이들 특수 방법은 단순하지 않고, 미세 구조를 단순하고 저렴하게 형성하는 것을 가능하게 하지 않는다.Alternatively, special methods have been proposed, such as a method of suppressing the diffusion of the beam by filling a special liquid between the focus lens and the photoresist so that exposure is performed, and a method of forming a microstructure using near field light. . However, these special methods are not simple and do not make it possible to form microstructures simply and inexpensively.

본 발명은 상술한 환경의 관점에서 이루어진다. 본 발명의 목적은, 노광 광원으로서, 안정하고 저렴한 고체상태 레이저 (YAG 레이저 등) 및 가스 레이저 (Ar+ 레이저 등) 를 이용하고, 종래 사용된 g-라인 또는 i-라인용 포토레지스트를 이용하여 라인 폭이 서브마이크론 사이즈인 노광 패턴을 단순하게 형성하는 것을 가능하게 하는 노광 방법을 제공하고, 또한, 노광 방법, 요철 패턴을 형성하는 방법, 및 광학 소자를 제조하는 방법을 이용하여 제공하는 것이다.The present invention is made in view of the above-described environment. An object of the present invention is to use a stable and inexpensive solid state laser (YAG laser, etc.) and a gas laser (Ar + laser, etc.) as an exposure light source, and to use a conventionally used g-line or i-line photoresist. The exposure method which makes it possible to simply form the exposure pattern whose line width is submicron size, and also provides it using the exposure method, the method of forming an uneven | corrugated pattern, and the method of manufacturing an optical element.

본 발명의 개시Disclosure of the Invention

본 발명에 따라서, 상술한 목적을 달성하기 위해, 레이저 빔의 빔 강도 및 빔 주사 속도를 제어하면서, 기판 표면에 형성된 소정의 두께를 갖는 감광성 재료의 반응 시간상수가 감광성 재료의 층에 레이저 빔을 조사함으로써 국부적으로 제어되게, 노광이 수행되는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, in order to achieve the above object, while controlling the beam intensity and the beam scanning speed of the laser beam, the reaction time constant of the photosensitive material having a predetermined thickness formed on the substrate surface is applied to the layer of the photosensitive material. It is characterized in that the exposure is performed to be locally controlled by irradiation.

본 발명에 따르면, 레이저 빔의 빔 강도 및 빔 주사 속도를 제어하면서, 감광성 재료의 층에 레이저 빔을 조사함으로써 감광성 재료의 반응 시간상수를 국부적으로 조절하기 위해 노광이 수행되며, 그 결과, 노광 빔의 에어리 디스크 보다 더 가는 라인 폭으로 드로잉을 수행하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 노광 광원으로서, 저렴하고 안정한 고체상태 레이저 (YAG 레이저 등) 및 가스 레이저 (Ar+ 레이저 등) 를 이용하고 종래 사용된 g-라인 또는 i-라인용 포토레지스트를 이용하여 서브마이크론 사이즈의 라인 폭을 갖는 노광 패턴을 용이하게 형성하는 것이 가능하다.According to the invention, exposure is performed to locally adjust the reaction time constant of the photosensitive material by irradiating the laser beam to the layer of photosensitive material while controlling the beam intensity and the beam scanning speed of the laser beam, as a result of which the exposure beam It is possible to perform drawing with a line width that is thinner than the Airy disk of. Thereby, as an exposure light source, a submicron size is used using a low-cost and stable solid-state laser (YAG laser, etc.) and a gas laser (Ar + laser, etc.) and conventionally used g-line or i-line photoresist. It is possible to easily form an exposure pattern having a line width.

즉, 본 발명에 따르면, 포토레지스트와 같은 감광성 재료를 노출시에 통상 정상 상태에 있지 않고 과도적 반응 상태의 비선형 특성을 이용하여 서브마이크론 사이즈의 라인 폭을 갖는 노광 패턴을 형성하는 방법을 제공한다. 방법의 상세 한 원리는 후술한다. 또한, 본 발명에 따르면, 레이저 빔의 빔 강도 및 펄스 폭을 제어하면서, 기판의 표면에 형성된 소정의 두께를 갖는 포토레지스트 재료의 반응 시간상수가 감광성 재료의 층에 펄스 상태의 레이저 빔을 조사함으로써 국부적으로 제어되면서 노광이 수행되는 것을 특징으로 하는 노광 방법이 제공된다.That is, according to the present invention, there is provided a method of forming an exposure pattern having a line width of submicron size by using a nonlinear characteristic of a transient reaction state and not normally in a normal state when exposing a photosensitive material such as a photoresist. . The detailed principle of the method will be described later. Further, according to the present invention, by controlling the beam intensity and the pulse width of the laser beam, the reaction time constant of the photoresist material having a predetermined thickness formed on the surface of the substrate is irradiated with the laser beam in the pulse state to the layer of the photosensitive material. An exposure method is provided, characterized in that exposure is performed while being controlled locally.

본 발명에 따르면, 레이저 빔의 빔 강도 및 펄스 폭을 제어하면서, 감광성 재료의 층에 펄스 상태의 레이저 빔을 조사함으로써 감광성 재료의 반응 시간상수를 국부적으로 제어하기 위해 노광이 수행되며, 그 결과, 노광 빔의 에어리 디스크보다 더 작은 사이즈의 포스트 및/또는 홀의 드로잉을 수행하는 것이 가능하다. 이에 의해, 노광 광원으로서, 저렴하고 안정한 고체상태 레이저 (YAG 레이저 등) 및 가스 레이저 (Ar+ 레이저 등) 를 이용하고 종래부터 사용된 g-라인 또는 i-라인용 포토레지스트를 이용하여 서브마이크론 사이즈의 포스트 및/또는 홀, 또는 서브마이크론 사이즈의 라인폭을 갖는 노광 패턴을 단순하게 형성하는 것이 가능하다.According to the invention, exposure is performed to locally control the reaction time constant of the photosensitive material by irradiating the laser beam in a pulsed state to the layer of the photosensitive material while controlling the beam intensity and the pulse width of the laser beam. It is possible to perform drawing of posts and / or holes of smaller size than the airy disk of the exposure beam. Thereby, a submicron size using an inexpensive and stable solid-state laser (YAG laser, etc.) and gas laser (Ar + laser, etc.) as the exposure light source, and conventionally used g-line or i-line photoresist It is possible to simply form an exposure pattern having a post width and / or a hole, or a line width of a submicron size.

본 발명에 있어서, 상술한 레이저 빔은 시공간적으로 간섭광인 것이 바람직하다. 빔이 시공간적으로 간섭광인 경우, 본 발명에 따른 더 많은 장점이 획득될 수 있다.In the present invention, it is preferable that the above-described laser beam is interference light in space and time. If the beam is interfering light in space and time, more advantages according to the invention can be obtained.

또한, 본 발명에 따르면, 기판의 표면 상에 소정의 두께를 가진 감광성 재료의 층을 형성하는 단계; 감광성 재료의 층에 레이저 빔을 가하면서, 레이저 빔의 빔 강도 및 빔 주사 속도를 제어함으로써 감광성 재료의 반응 시간상수를 국부적으로 제어하는 노광을 수행하는 단계; 노광 이후에 감광성 재료의 층에 현상 프로세 싱을 적용하여, 감광성 재료의 층에 복수의 미세 요철 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 요철 패턴을 형성하는 방법이 제공된다.According to the present invention, there is also provided a method, comprising: forming a layer of photosensitive material having a predetermined thickness on a surface of a substrate; Performing exposure to locally control the reaction time constant of the photosensitive material by controlling the beam intensity and the beam scanning speed of the laser beam while applying the laser beam to the layer of photosensitive material; A method of forming an uneven pattern is provided by applying developing processing to a layer of photosensitive material after exposure to form a plurality of fine uneven patterns in the layer of photosensitive material.

본 발명에 따르면, 높은 정밀도를 갖는 요철 패턴이 저렴하고 안정적으로 제조될 수 있도록, 상술한 노광 방법이 요철 패턴을 형성하는데 적용된다.According to the present invention, the above-described exposure method is applied to form the uneven pattern so that the uneven pattern having high precision can be manufactured inexpensively and stably.

본 발명에 있어서, 요철 패턴의 높이는 바람직하게는 0.1 내지 100㎛ 로 설정된다. 요철 패턴의 높이가 이러한 범위로 설정되는 경우, 반사방지 기능과 같은 요구되는 광학 특성이 바람직하게 이루어질 수 있고, 생산의 관점에서 장점도 획득될 수 있다.In the present invention, the height of the uneven pattern is preferably set to 0.1 to 100 µm. When the height of the concave-convex pattern is set in this range, desired optical properties such as an antireflection function can be preferably made, and an advantage can also be obtained in terms of production.

또한, 본 발명에 있어서, 기판은 원주상체 또는 원기둥체인 것이 바람직하다. 기판이 원주상체 또는 원기둥체인 경우, 이하 후술할 바와 같이, 요철 패턴을 갖는 기판이 요철 패턴을 갖는 광학 소자 등을 더 복제하는데 이용되는 경우에 롤 프로세싱이 채용될 수 있고, 그 결과, 생산성이 상당히 개선될 수 있고, 비용 감소 등의 관점에서 많은 장점도 획득될 수 있다.In the present invention, the substrate is preferably a columnar body or a cylinder. In the case where the substrate is a columnar or cylindrical body, as will be described later, roll processing can be employed when a substrate having an uneven pattern is used to further duplicate an optical element having an uneven pattern, and the like, and as a result, productivity is considerably increased. It can be improved, and many advantages can be obtained in terms of cost reduction and the like.

또한, 본 발명에 따르면, 요철 패턴을 형성하기 위한 상술한 방법을 이용하여 광학 소자를 제조하는 방법이 제공되며, 기판의 표면 상에 형성된 복수의 요철 패턴을 이용하여 복수의 요철 패턴이 전사되는 스탬퍼를 제조하는 단계; 및 스탬퍼를 이용하여 성형함으로써 수지 재료의 표면 상에, 복수의 요철 패턴과 형상이 실질적으로 동일한 복수의 요철 패턴을 복제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to the present invention, there is provided a method for manufacturing an optical element using the above-described method for forming the uneven pattern, a stamper for transferring a plurality of uneven patterns by using a plurality of uneven patterns formed on the surface of the substrate Preparing a; And duplicating a plurality of uneven patterns substantially the same in shape as the plurality of uneven patterns by molding using a stamper.

본 발명에 따르면, 광학 소자는 이미 제조된 기판을 이용하여 더 복제될 수 있다. 즉, 스탬퍼가 제조되고, 스탬퍼를 이용하여 성형함으로써 복수의 미세한 요철 패턴이 수지 재료의 표면 상에 형성된다. 그 결과, 생산성이 상당히 개선될 수 있고, 비용 감소 등의 관점에서 많은 장점도 획득될 수 있다.According to the invention, the optical element can be further duplicated using a substrate already prepared. That is, a stamper is manufactured and a some fine uneven | corrugated pattern is formed on the surface of a resin material by shape | molding using a stamper. As a result, productivity can be significantly improved, and many advantages can also be obtained in terms of cost reduction and the like.

스탬퍼는 일반적으로 기판 (마더 (mother)) 의 표면 형상이 전사되는 평면체를 나타내지만, 여기서는 원주상체 또는 원기둥체와 같은 곡면을 갖는 것도 스탬퍼로서 사용될 수도 있다.The stamper generally indicates a planar body on which the surface shape of the substrate (mother) is transferred, but here having a curved surface such as a columnar body or a cylinder body may also be used as the stamper.

상술한 바와 같이, 본 발명의 노광 방법에 따르면, 노광 빔의 에어리 디스크보다 더 가는 홀 및/또는 포스트, 또는 라인 폭으로 드로잉을 수행하는 것이 가능하다.As described above, according to the exposure method of the present invention, it is possible to perform drawing with holes and / or posts or line widths thinner than the airy disk of the exposure beam.

또한, 본 발명의 요철 패턴을 형성하는 방법에 따르면, 높은 정밀도를 갖는 요철 패턴이 저렴하고 안정적으로 제조될 수 있도록, 상술한 노광 방법은 요철 패턴을 형성하는데 적용된다.In addition, according to the method for forming the uneven pattern of the present invention, the above-described exposure method is applied to form the uneven pattern so that the uneven pattern having high precision can be manufactured at low cost and stably.

또한, 본 발명의 광학 소자를 제조하는 방법에 따르면, 스탬퍼가 제조되고, 스탬퍼를 이용하여 성형함으로써 복수의 미세한 요철 패턴이 수지 재료의 표면에 형성된다. 이에 의해, 생산성이 상당히 개선될 수 있고, 비용 감소 등의 관점에서 많은 장점도 획득될 수 있다.In addition, according to the method for manufacturing the optical element of the present invention, a stamper is manufactured and a plurality of fine uneven patterns are formed on the surface of the resin material by molding using the stamper. By this, productivity can be considerably improved, and many advantages can also be obtained in terms of cost reduction and the like.

도면의 간단한 설명Brief description of the drawings

도 1 은 본 발명에 따른 노광 방법, 요철 패턴을 형성하는 방법, 및 광학 소자를 제조하는 방법에 사용되는 노광 디바이스의 구성을 도시한 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the structure of the exposure device used for the exposure method which concerns on this invention, the method of forming an uneven | corrugated pattern, and the method of manufacturing an optical element.

도 2 는 집광된 레이저 빔에 의해 기판의 표면이 드로잉되는 모드를 도시한 개념도이다.2 is a conceptual diagram illustrating a mode in which the surface of the substrate is drawn by the focused laser beam.

도 3 은 각 파장에서의 포토레지스트의 흡광도 특성를 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing the absorbance characteristics of the photoresist at each wavelength.

도 4 는 포토레지스트의 에너지 다이어그램을 도시한 개념도이다.4 is a conceptual diagram illustrating an energy diagram of a photoresist.

도 5a 는 기판을 프로세싱하는 단계를 도시한 개략 단면도이다.5A is a schematic cross-sectional view illustrating the step of processing a substrate.

도 5b 는 기판을 프로세싱하는 단계를 도시한 개략 단면도이다.5B is a schematic cross-sectional view illustrating the step of processing a substrate.

도 5c 는 기판을 프로세싱하는 단계를 도시한 개략 단면도이다.5C is a schematic cross-sectional view illustrating the step of processing a substrate.

도 6a 는 스탬퍼를 제조하는 단계를 설명하는 개념도이다.6A is a conceptual diagram illustrating a step of manufacturing a stamper.

도 6b 는 스탬퍼를 제조하는 단계를 설명하는 개념도이다.6B is a conceptual diagram illustrating a step of manufacturing a stamper.

도 6c 는 스탬퍼를 제조하는 단계를 설명하는 개념도이다.6C is a conceptual diagram illustrating a step of manufacturing a stamper.

도 6d 는 스탬퍼를 제조하는 단계를 설명하는 개념도이다.6D is a conceptual diagram illustrating a step of manufacturing a stamper.

도 7 은 레이저 빔의 프로파일을 설명하는 개념도이다.7 is a conceptual diagram illustrating a profile of a laser beam.

도 8a 는 스탬퍼를 제조하는 다른 단계를 설명하는 개념도이다.8A is a conceptual diagram illustrating another step of manufacturing a stamper.

도 8b 는 스탬퍼를 제조하는 또 다른 단계를 설명하는 개념도이다.8B is a conceptual diagram illustrating another step of manufacturing a stamper.

도 8c 는 스탬퍼를 제조하는 또 다른 단계를 설명하는 개념도이다.8C is a conceptual diagram illustrating another step of manufacturing a stamper.

도 8d 는 스탬퍼를 제조하는 또 다른 단계를 설명하는 개념도이다.8D is a conceptual diagram illustrating another step of manufacturing a stamper.

도 8e 는 스탬퍼를 제조하는 또 다른 단계를 설명하는 개념도이다.8E is a conceptual diagram illustrating another step of manufacturing a stamper.

부호의 설명Explanation of the sign

10: 노광 디바이스10: exposure device

12: 노광 광원12: exposure light source

14: 기판 테이블14: substrate table

16: 레이저 광원16: laser light source

18: 콜리메이터 렌즈 (collimator lens)18: collimator lens

20: 베이스20: base

22: X축 이동 스테이지22: X axis movement stage

24: Y축 이동 스테이지24: Y axis moving stage

30: 포토레지스트층30: photoresist layer

40: 도전층40: conductive layer

42: 니켈층 (반전 마더 (reversed mother))42: nickel layer (reversed mother)

44: 니켈층 (Ni 마더)44: nickel layer (Ni mother)

46: 니켈층 (스탬퍼 (stamper))46: nickel layer (stamper)

W: 시료 (기판)W: Sample (substrate)

example 발명을 실시하기To practice the invention 위한 최상의 형태 Best form for

다음으로, 본 발명에 따라서, 노광 방법, 요철 패턴을 형성하는 방법, 및 광학 소자를 제조하는 방법의 바람직한 실시형태를 첨부도면을 참조하여 설명한다. 도 1 은 본 발명에 따른 노광 방법, 요철 패턴 형성방법, 및 광학 소자 제조방법에 사용되는 노광 디바이스의 아웃라인을 도시한다.Next, according to this invention, preferable embodiment of the exposure method, the method of forming an uneven | corrugated pattern, and the method of manufacturing an optical element is demonstrated with reference to an accompanying drawing. 1 shows an outline of an exposure device used in the exposure method, the uneven pattern forming method, and the optical element manufacturing method according to the present invention.

도 1 의 노광 디바이스 (10) 는 노광 광원 (12) 및 기판 테이블 (14) 을 포함하며, 노광 광원 (12) 은 레이저 광원 (16) 및 콜리메이터 렌즈 (18) 를 포함한다. 레이저 광원 (16) 으로부터 출사되는 소정 직경의 광속을 갖는 평행 광인 레이저 빔 L 은 콜리메이터 렌즈 (18) 에 의해 집광되고, 초점 거리에서 기판 (W) 의 표면에 조사되도록 조절될 수 있다.The exposure device 10 of FIG. 1 includes an exposure light source 12 and a substrate table 14, which includes a laser light source 16 and a collimator lens 18. The laser beam L, which is parallel light having a light beam of a predetermined diameter emitted from the laser light source 16, is collected by the collimator lens 18 and can be adjusted to be irradiated to the surface of the substrate W at a focal length.

기판 테이블 (14) 은 베이스 (20), X축 이동 스테이지 (22), Y축 이동 스테이지 (24) 등을 포함한다. X축 이동 스테이지 (22) 는 구동 디바이스 (미도시) 에 의해 도 1 에 도시된 바와 같이 X축 방향으로 상대 이동될 수 있다. 또한, Y축 이동 스테이지 (24) 는 구동 디바이스 (미도시) 에 의해 X축 이동 스테이지 (22) 에 대하여 도 1 에 도시된 바와 같이 Y축 방향으로 상대 이동될 수 있다.The substrate table 14 includes a base 20, an X axis moving stage 22, a Y axis moving stage 24, and the like. The X axis moving stage 22 can be relatively moved in the X axis direction as shown in FIG. 1 by a drive device (not shown). In addition, the Y-axis moving stage 24 can be moved relative to the X-axis moving stage 22 in the Y-axis direction by the driving device (not shown).

Y축 이동 스테이지 (24) 의 상부 표면에, 기판 (W) 이 고정될 수 있도록 기판 (W) 을 흡착하기 위한 척 (예를 들어, 정적 척 (미도시)) 이 제공된다.On the upper surface of the Y axis moving stage 24, a chuck (eg, a static chuck (not shown)) is provided for adsorbing the substrate W so that the substrate W can be fixed.

기판 (W) 의 표면 상에 형성된 감광성 재료 (포토레지스트) 는 상술한 바와 같이 구성된 노광 디바이스 (10) 에 의해 노광된다. 도 2 는 집광된 레이저 빔에 의해 기판 (W) 의 표면이 드로잉되는 모드를 도시한 개념도 (평면도) 이다. 도 2 에 있어서, 콜리메이터 렌즈 (18) 의 초점 위치에서 레이저 빔의 스팟 (P) 은 도면의 점선에 의해 도시된 바와 같이 X축 방향 및 Y축 방향으로 주사되고, 거의 기판 (W) 의 전체 표면이 노광되도록 X축 이동 스테이지 (22) 및 Y축 이동 스테이지 (24) 가 구동된다.The photosensitive material (photoresist) formed on the surface of the substrate W is exposed by the exposure device 10 configured as described above. FIG. 2 is a conceptual diagram (plan view) showing a mode in which the surface of the substrate W is drawn by the focused laser beam. In Fig. 2, the spot P of the laser beam at the focal position of the collimator lens 18 is scanned in the X-axis direction and the Y-axis direction as shown by the dotted line in the figure, and almost the entire surface of the substrate W The X-axis movement stage 22 and the Y-axis movement stage 24 are driven so that this exposure may be performed.

레이저 광원 (16) 으로서, Nd:YAG 레이저가 사용될 수 있다. 레이저 광원 (16) 의 제 2 고조파 (SHG) 의 파장은 532 nm이다. 레이저 광원 (16) 으로서, YAG 레이저 이외에 아르곤 레이저가 사용될 수 있다. 레이저 광원으로서의 빔 (16) 이 시공간적으로 간섭광인 한, 다른 종류의 레이저 광원이 사용될 수도 있다. 또한, 짧은 파장을 갖는 안정한 레이저 광원이 획득되는 경우, 그 레이저 광원은 바람직하게 사용된다.As the laser light source 16, an Nd: YAG laser can be used. The wavelength of the second harmonic SHG of the laser light source 16 is 532 nm. As the laser light source 16, an argon laser can be used in addition to the YAG laser. Other types of laser light sources may be used as long as the beam 16 as the laser light source is interfering light in space and time. In addition, when a stable laser light source having a short wavelength is obtained, the laser light source is preferably used.

레이저 광원 (16) 으로부터 출사된 노광 빔의 세로 모드의 수는 바람직하게는 3 이하이다. 이는 후술할 자발 천이 확률 (spontaneous transition probability) 이 세로 모드의 수에 따르기 때문이다. 이상적으로는, 노광 빔이 1의 세로 모드의 수를 가지는 (단일 세로 모드) 레이저 광이 바람직하게 이용된다.The number of longitudinal modes of the exposure beam emitted from the laser light source 16 is preferably 3 or less. This is because the spontaneous transition probability to be described later depends on the number of vertical modes. Ideally, laser light in which the exposure beam has a number of longitudinal modes of one (single longitudinal mode) is preferably used.

기판 (W) 으로서, 판 유리, 실리콘 웨이퍼, 세라믹 기판 등이 사용될 수 있다. 기판 (W) 의 표면 상에, 감광성 재료로서 포토레지스트 층이 형성된다. 포토레지스트로서, 다양한 종류의 알려진 재료가 사용될 수 있다. YAG 레이저 또는 아르곤 이온 레이저가 레이저 광원 (16) 으로서 사용되는 경우, 종래 사용된 g-라인 또는 i-라인용 포토레지스트가 바람직하게 사용될 수 있다.As the substrate W, plate glass, a silicon wafer, a ceramic substrate, or the like can be used. On the surface of the substrate W, a photoresist layer is formed as a photosensitive material. As the photoresist, various kinds of known materials can be used. When a YAG laser or an argon ion laser is used as the laser light source 16, conventionally used photoresist for g-line or i-line can be preferably used.

이러한 포토레지스트로서, 예를 들어, Arch Corp.의 포토레지스트 (제품명: OIR-907) 가 사용될 수 있다. 기판 (W) 의 표면 상에 포토레지스트 층을 형성하는 방법으로서, 예를 들어, 스핀-코팅법, 염색 코팅법, 롤 코팅법, 딥 코팅법, 스크린 프린팅법 등을 포함하는 다양한 종류의 코팅법과 같은 다양한 종류의 알려진 방법이 있다.As such photoresist, for example, Arch Corp. photoresist (product name: OIR-907) can be used. As a method of forming a photoresist layer on the surface of the substrate W, various kinds of coating methods including, for example, spin-coating method, dye coating method, roll coating method, dip coating method, screen printing method and the like; There are various kinds of known methods.

다음으로, 본 발명에 따른 노광 방법의 원리를 설명한다. 본 발명에 있어서, 빔 강도가 제어되고, 기판 테이블 (14) 의 X축 방향 및 Y축 방향으로의 이동 속도 (주사 속도) 가 제어되면서, 레이저 빔이 레이저 광원 (16) 으로부터 포토레지스트의 층에 조사된다.Next, the principle of the exposure method according to the present invention will be described. In the present invention, the laser beam is controlled from the laser light source 16 to the layer of photoresist while the beam intensity is controlled and the moving speed (scan speed) in the X-axis direction and the Y-axis direction of the substrate table 14 is controlled. Is investigated.

즉, 포토레지스트의 반응 시간상수를 국부적으로 조절하는 노광이 수행된다. 이는 노광 빔의 에어리 디스크보다 더 가는 라인 폭으로 드로잉을 수행하는 것을 가능하게 한다. 즉, 포토레지스트의 노광 시에, 서브마이크론 사이즈의 라인 폭을 갖는 노광 패턴은 통상의 정상 상태가 아니라 과도적 응답 상태에서의 비선형 특성을 이용하여 형성된다.That is, exposure is performed to locally adjust the reaction time constant of the photoresist. This makes it possible to perform drawing with a line width thinner than the Airy disc of the exposure beam. That is, upon exposure of the photoresist, an exposure pattern having a line width of submicron size is formed using nonlinear characteristics in a transient response state rather than a normal steady state.

이러한 경우에, 상술한 포토레지스트와 레이저 광원 (16) 의 특성으로서 다음의 조합이 이용된다. 도 3 은 각 파장 (λ) 에 있어서 포토레지스트의 흡광도 (Abs.) 특성을 도시한 그래프이다.In this case, the following combination is used as the characteristics of the photoresist and the laser light source 16 described above. 3 is a graph showing the absorbance (Abs.) Characteristics of the photoresist at each wavelength (λ).

도 3 에 있어서, 포토레지스트의 흡광도 (Abs.) 가 높은 파장 (예를 들어, λ1) 을 특징으로 하는 레이저 광원이 일반적으로 사용된다. 그러나, 본 발명에 있어서는, 포토레지스트의 흡광도 (Abs.) 가 낮은 파장 (예를 들어, λ2) 을 특징으로 하는 레이저 광원이 사용된다.In Fig. 3, a laser light source characterized by a high wavelength (for example, [lambda] 1) having a high absorbance Abs. Of the photoresist is generally used. However, in the present invention, a laser light source characterized by a wavelength (for example, [lambda] 2) having a low absorbance Abs. Of the photoresist is used.

즉, 포토레지스트의 흡광도 (Abs.) 가 높은, 도 3 의 화살표 R1 로 표시된 공명 영역에 포함된 파장을 특징으로 하는 레이저 광원이 사용되지 않고, 포토레지스트의 흡광도 (Abs.) 가 낮은, 화살표 R2 로 표시된 비공명 영역에 포함된 파장을 특징으로 하는 레이저 광원이 사용된다.That is, the laser light source characterized by the wavelength included in the resonance region indicated by arrow R1 of FIG. 3 having a high absorbance Abs. Of the photoresist is not used, and the absorbance Abs. Of the photoresist is low. A laser light source is used which is characterized by the wavelength contained in the non-resonant region indicated by.

이러한 점에서 광범위한 조사 결과로서, 본 발명자는, 광반응의 여기 상태에서 감광성 재료 (포토레지스트 등) 의 흡수 단면적이 크고 여기 상태로부터의 유도 천이 확률 (induced transition probability) 이 크며 자발 천이 확률이 작은 조건 하에서, 감광성 재료 (포토레지스 등) 의 반응 시간상수 τ 가 포톤의 수, 즉, 감광성 재료에 입사하는 광의 강도 I 및 주파수에 크게 의존하는 τ(I) 의 형태인 것 을 발견하였다.In this regard, as a result of extensive investigation, the present inventors have a condition that the absorption cross-sectional area of the photosensitive material (photoresist, etc.) is large in the excited state of the photoreaction, and that the induced transition probability from the excited state is large and the spontaneous transition probability is small. Below, it was found that the reaction time constant τ of the photosensitive material (photoresist, etc.) was in the form of τ (I) which largely depends on the number of photons, that is, the intensity I and the frequency of light incident on the photosensitive material.

도 4 는 포토레지스트의 에너지 다이어그램을 도시한 개념도이다. 도 4 에 있어서, ΦA 는 자발 천이 확률이고, ΦB 는 유도 천이 확률, K 는 열 속도 상수 (thermal velocity constant), σ 는 흡수 (유도) 단면적 (absorption (induction) cross section) 이다.4 is a conceptual diagram illustrating an energy diagram of a photoresist. In Fig. 4, Φ A is a spontaneous transition probability, Φ B is an induction transition probability, K is a thermal velocity constant, σ is an absorption (induction) cross section.

도 4 에 도시된 에너지 다이어그램에 있어서, 각 레벨의 원자 수는 각각 N(1), N(2), 및 N(3) 으로 정의된다. 본 발명에 있어서, 레벨 3 의 에너지 레벨을 통해 에너지 이동이 야기되는 일반적인 반응 시스템이 고려된다. 본 발명에 있어서, 포토레지스트의 간섭 상호작용이 이용되는 것으로 인해, 열 모드 반응이 포톤 모드 반응과 비교하여 충분히 작은 것으로 간주되고, 충분한 시간이 경과한 후의 반응 대신에 노광 빔을 주사하는 때의 노광 현상이 이용되기 때문에, 포토레지스트의 과도적 응답 영역에서의 비율 방정식이 고려된다.In the energy diagram shown in FIG. 4, the number of atoms in each level is defined as N (1), N (2), and N (3), respectively. In the present invention, a general reaction system in which energy transfer is caused through an energy level of level 3 is considered. In the present invention, due to the use of the interference interaction of the photoresist, the thermal mode reaction is regarded as sufficiently small compared to the photon mode reaction, and the exposure when scanning the exposure beam instead of the reaction after sufficient time has elapsed. Since the phenomenon is used, the ratio equation in the transient response area of the photoresist is taken into account.

에너지 다이어그램에 있어서, 레벨 2 의 수명은 레벨 3 의 수명과 비교하여 충분히 짧고, 결과적으로, N(3) 의 시간 변화는 N(2) 의 시간 변화와 비교하여 매우 느리다. 레벨 3 로부터 에너지 전사된 포토레지스트의 반응 시간상수는 상술한 포톤 모드에서 반응 시간상수와 순서가 매우 상이한 것으로 판단되어, 오직 포톤 모드 반응만이 N(3) 의 시간 변화에 기여하는 것으로 고려된다.In the energy diagram, the lifetime of level 2 is sufficiently short compared to the lifetime of level 3, and consequently, the time change of N (3) is very slow compared to the time change of N (2). The reaction time constant of the photoresist energy-transferred from level 3 is judged to be very different from the reaction time constant in the photon mode described above, so that only the photon mode reaction is considered to contribute to the time change of N (3).

이후, 본 발명자는, 본 발명에 따른 노광 방법에서, 상술한 파라미터 각각이 제어될 수 있어, 빔 강도 및 노광 빔의 조사 시간을 제어함으로써 감광성 재료의 반응률이 의도적으로 취급될 수 있다는 것을 발견하였다. 노광 빔의 조사 시간은 기판 (W) 의 주사 속도의 조절을 기초로 하여 제어된다.Then, the inventors found that in the exposure method according to the present invention, each of the above-described parameters can be controlled so that the reaction rate of the photosensitive material can be intentionally handled by controlling the beam intensity and the irradiation time of the exposure beam. The irradiation time of the exposure beam is controlled based on the adjustment of the scanning speed of the substrate W.

이후, 도 4 에 도시된 포토레지스트의 에너지 다이어그램에 기초한 과도적 응답 시간에서의 비율 방정식을 푸는 것에 의해, 본 발명자는, 반응 시간상수 τ 가 수학식 (1) 로 표시되며, ω 는 광원의 주파수이고, I 는 조사광의 강도이며, ħ 는 Dirac 상수이다.Then, by solving the ratio equation in the transient response time based on the energy diagram of the photoresist shown in FIG. 4, the inventors have shown that the reaction time constant τ is represented by the formula (1), and ω is the frequency of the light source. Where I is the intensity of the irradiation light and ħ is the Dirac constant.

Figure 112007053368017-PCT00001
Figure 112007053368017-PCT00001

여기서, τ = τ(0) 의 수학식은 충분히 낮은 강도의 광이 감광성 재료 (포토레지스트 등) 에 입사하는 때부터 감광성 재료에서 광화학 반응이 시작하는 때까지의 시간 지연을 나타낸다.Here, the equation of τ = τ (0) represents the time delay from when light of sufficiently low intensity is incident on the photosensitive material (photoresist, etc.) to the start of the photochemical reaction in the photosensitive material.

또한, τ(I) 는 감광성 재료에 광이 떨어진 때부터 감광성 재료에서 광화학 반응이 시작하는 때까지의 시간 지연이 광 강도에 따른 비선형 상수인 것을 나타낸다. 감광성 재료 (포토레지스트 등) 의 반응 시간상수는 통상의 간섭광을 이용함으로써 노광 동안에 일정하다.Further, τ (I) indicates that the time delay from when light falls on the photosensitive material to when the photochemical reaction starts on the photosensitive material is a nonlinear constant according to the light intensity. The reaction time constant of the photosensitive material (photoresist, etc.) is constant during exposure by using ordinary interference light.

구체적인 방법으로서, 예를 들어, 노광 빔의 조사 시간의 조절 하에서, 입사광 강도 I 가 높은 영역에서 포토레지스트의 반응 시간상수 τ(I: 대) 를 작게 하여, 높은 비율로 반응이 진행하게 하고, 입사광 강도 I 가 낮은 영역에서 포토레지스트의 반응 시간상수 τ(I: 소) 를 크게 하여, 낮은 비율로 반응이 진행하도록 한 다. 이에 의해, 노광 빔의 광 강도 분포 이내의 강도가 낮은 영역에서 광화학 반응이 억제될 수 있으며, 그 결과, 노광 빔의 에어리 디스크 보다 더 가는 라인 폭으로 드로잉을 수행하는 것이 가능하다.As a specific method, for example, under the control of the irradiation time of the exposure beam, the reaction time constant τ (I: large) of the photoresist is reduced in the region where the incident light intensity I is high, so that the reaction proceeds at a high rate, and the incident light In the region where the intensity I is low, the reaction time constant τ (I: small) of the photoresist is increased, so that the reaction proceeds at a low rate. Thereby, the photochemical reaction can be suppressed in the region of low intensity within the light intensity distribution of the exposure beam, and as a result, it is possible to perform drawing with a line width thinner than that of the airy disk of the exposure beam.

이는 저렴하고 단순한 디바이스를 이용함으로써 서브마이크론 사이즈의 라인 폭을 갖는 노광 패턴을 단순하게 형성하는 것을 가능하게 하며, 그 결과, 다양하고 미세한 요철 패턴이 형성될 수 있다.This makes it possible to simply form an exposure pattern having a line width of submicron size by using an inexpensive and simple device, and as a result, various fine uneven patterns can be formed.

노광 빔의 파장은 바람직하게는 포토레지스트의 최대 흡광 비율의 1/2 이하의 범위 이내에서 흡수 파장의 공명 중심으로부터 시프트된다. 이는, 노광 빔의 파장이 흡수 파장의 공명 중심에서 설정되는 경우에 수학식 (1) 에서 레벨 1 의 흡수 단면적 σ1 이 커지고, 수학식 (1) 에서 레벨 1 로부터 레벨 2 로의 유도 천이 확률 Φ1B 도 커지기 때문이다. 또한, 이는 수학식 (1) 에서 레벨 2 로부터 레벨 3 으로의 열 속도 상수 (열 자발 방출 확률) K1 이 커져서, 노광 빔 강도 I 에 대한 의존성이 감소되어 포토레지스트의 반응 시간상수 t 의 제어성이 낮아지기 때문이다.The wavelength of the exposure beam is preferably shifted from the resonance center of the absorption wavelength within a range of 1/2 or less of the maximum absorption ratio of the photoresist. This is because when the wavelength of the exposure beam is set at the resonance center of absorption wavelength increases the absorption cross section σ1 of level 1 in the expression (1), equation (1) induced transition probability to the level 2 from the level 1 in the Φ 1B FIG. Because it grows. In addition, this means that the heat rate constant (thermal spontaneous release probability) K 1 from level 2 to level 3 becomes large in Equation (1), so that the dependence on the exposure beam intensity I is reduced to control the photoresist reaction time constant t. Because it is lowered.

그러나, 노광 시간이 극도로 짧게 될 수 있는 경우에, 펄스 노광의 경우에서와 같이, 이러한 파장을 시프팅하기 위한 요구조건은 필요하지 않다 (노광 빔의 파장은 흡수 파장의 공명 중심 영역에서 설정될 수도 있다).However, in the case where the exposure time can be extremely short, as in the case of pulsed exposure, no requirement for shifting these wavelengths is necessary (the wavelength of the exposure beam may be set in the resonance center region of the absorption wavelength). May be).

다음으로, 도 1 에 도시된 노광 디바이스를 이용한 노광 프로세스, 후속하는 현상 프로세스에 의한 미세한 요철 패턴의 형성에 대해 설명한다. 도 5a 내지 도 5c 는 기판 (W) 을 프로세싱하는 단계를 도시한 개략 단면도이다.Next, formation of the fine concavo-convex pattern by the exposure process using the exposure device shown in FIG. 1 and the following developing process is demonstrated. 5A-5C are schematic cross-sectional views illustrating the step of processing the substrate W. FIGS.

도 5a 에 있어서, (스핀 코팅법과 같은 상술한 방법에 의해) 기판 (W) 의 표면에 포토레지스트가 도포되어 포토레지스트층 (30) 이 형성된다. 이후, 기판 (W) 은 클린 오븐 (미도시) 에 의해 사전-베이킹 처리된다.In FIG. 5A, a photoresist is applied to the surface of the substrate W (by the above-described method such as spin coating) to form a photoresist layer 30. Subsequently, the substrate W is pre-baked by a clean oven (not shown).

이후, 도 5b 에 도시된 바와 같이, 노광 광원 (12) 으로부터 출사되고 콜리메이터 렌즈 (18) 에 의해 집광된 레이저 빔 (L) 이 기판 (W) 의 표면에 조사되고, 도 2 의 평면도에 도시된 바와 같이, 집광된 레이저 빔에 의해 기판 (W) 의 표면 상에 드로잉 (노광) 이 수행되도록 기판 테이블 (14) 의 기판 (W) 이 주사된다. 도 5b 에 있어서, 이미 노광된 포토레지스트의 부분은 참조부호 30A, 30A, …로 나타낸다.Then, as shown in FIG. 5B, the laser beam L emitted from the exposure light source 12 and collected by the collimator lens 18 is irradiated to the surface of the substrate W, and is shown in the top view of FIG. 2. As described above, the substrate W of the substrate table 14 is scanned so that drawing (exposure) is performed on the surface of the substrate W by the focused laser beam. In Fig. 5B, portions of the photoresist already exposed are denoted by reference numerals 30A, 30A,... Represented by

노광 프로세스가 완료된 이후에, 현상액에 의한 현상 프로세스, 그 이후에 순수 (pure water) 에 의한 린싱 프로세스, 후속하여 클린 오븐 (미도시) 을 이용한 사후-베이킹 프로세스를 통해, 기판 (W) 의 표면 상에 도 5c 에 도시된 바와 같은 미세한 단면 형상을 갖는 요철 패턴이 형성된다.After the exposure process is completed, on the surface of the substrate W, through a developing process with a developer, a rinsing process with pure water, and then a post-baking process using a clean oven (not shown). In FIG. 5C, an uneven pattern having a fine cross-sectional shape is formed.

이러한 단면 형상을 갖는 기판 (W) 은 다양한 종류의 광학 소자, 예를 들어, 회절 격자로서 사용될 수 있다. 또한, 이러한 기판 (W) 은, 요철 패턴이 규칙적으로 배열된 표면 상에, 양자 효과에 기초한 광학 가둠 현상 (optical confinement phenomenon) 으로 인한 반사방지 기능을 가진다.The substrate W having such a cross-sectional shape can be used as various kinds of optical elements, for example, diffraction gratings. Further, such a substrate W has an antireflection function due to an optical confinement phenomenon based on quantum effects on a surface on which irregularities are regularly arranged.

또한, 동일한 단면 형상을 가진 다수의 복제품은 원판 (마더) 으로서 상술한 단면 형상을 갖는 기판 (W) 을 이용하여, 후술할 단계를 통해 제조될 수 있다.Also, a plurality of replicas having the same cross-sectional shape can be produced through the steps to be described later, using the substrate W having the cross-sectional shape described above as the disc (mother).

다음으로, 본 발명에 따라서, 요철 패턴을 형성하는 방법, 및 광학 소자를 제조하는 방법의 다른 실시형태를 설명한다. 본 실시형태는, 복수의 미세 요철 패턴이 기판 (W) 의 표면 상에 형성된 이후에, 동일한 요철 패턴이 복수의 미세 요철 패턴을 이용하여 더 복제된 후, 광학 소자가 제조되는 방법이다.Next, according to this invention, another embodiment of the method of forming an uneven | corrugated pattern, and the method of manufacturing an optical element is described. In this embodiment, after the plurality of fine uneven patterns are formed on the surface of the substrate W, the same uneven pattern is further replicated using the plurality of fine uneven patterns, and then the optical element is manufactured.

즉, 본 실시형태는, 미세 요철 패턴을 전사하기 위한 스탬퍼가 완성된 기판 (W; 마더) 의 표면 상에 형성된 복수의 미세 요철 패턴을 이용하여 제조되고, 전사될 미세 요철 패턴과 형상이 실질적으로 동일한 복수의 미세 요철 패턴이 제조된 스탬퍼를 이용하여 성형함으로써 수지 재료의 표면 상에 형성되어, 복수의 광학 소자가 복제되는, 광학 소자를 제조하는 방법이다.That is, the present embodiment is manufactured using a plurality of fine uneven patterns formed on the surface of the substrate W (mother) on which the stamper for transferring the fine uneven patterns is completed, and the fine uneven patterns and shapes to be transferred are substantially It is a method of manufacturing an optical element in which the same plurality of fine uneven patterns are formed on the surface of the resin material by molding using a manufactured stamper, and a plurality of optical elements are replicated.

도 6a 내지 도 6e 는 스탬퍼 (46) 를 제조하는 단계를 설명한 개념도이다. 도 6a 에 있어서, 완성된 광학 소자인 기판 (W) 의 단면 형상이 도시된다. 6A to 6E are conceptual views illustrating the steps for manufacturing the stamper 46. In FIG. 6A, the cross-sectional shape of the board | substrate W which is a completed optical element is shown.

먼저, 도 6b 에 도시된 바와 같이, 도전층 (40) 이 기판 (W) 의 전체 표면에 형성된다. 도전층 (40) 은 후속 단계에서 무전해 도금이 수행되는 경우에 접촉층의 역할을 한다. 따라서, 층 두께는 형상 전사 정밀도의 관점에서 소정의 저항이 획득될 수 있는 범위가 최소화되는 것이 바람직하다.First, as shown in FIG. 6B, the conductive layer 40 is formed on the entire surface of the substrate W. As shown in FIG. The conductive layer 40 serves as a contact layer when electroless plating is performed in a subsequent step. Therefore, it is preferable that the layer thickness is minimized in the range in which a predetermined resistance can be obtained in view of shape transfer accuracy.

도전층 (40) 의 재료로서, 구리, 은 등이 사용될 수 있고, 도전층 (40) 의 층 두께로서, 예를 들어, 두께 0.1 ㎛ 이 채용될 수 있다. 도전층 (40) 을 형성하기 위한 방법으로서, 진공 증착법, 스퍼터링법, 무전해 도금법 등이 사용될 수 있다.As a material of the conductive layer 40, copper, silver, or the like can be used, and as a layer thickness of the conductive layer 40, for example, a thickness of 0.1 μm can be employed. As a method for forming the conductive layer 40, a vacuum deposition method, a sputtering method, an electroless plating method, or the like can be used.

계속하여, 도 6c 에 도시된 바와 같이, 니켈층 (42) 이 무전해 도금에 의해 기판 (W) 표면의 도전층 (40) 에 형성되는, 전기 주조가 수행된다. 니켈층 (42) 의 두께는 취급시 및 Ni 마더 (44) 의 전사를 수행하는 후속 단계에서 변형을 방지하기에 충분한 정도일 수도 있다. 여기에서 무전해 도금에 의해 형성된 니켈층 (42) 은 완성된 광학 소자로서 기판 (W) 의 표면에 형성된 패턴의 반전 형상을 가지며, 반전 마더의 역할을 한다. 반전 마더 (42) 는 기판 (W) 으로부터 박리된다.Subsequently, as shown in Fig. 6C, electroforming is performed, in which the nickel layer 42 is formed on the conductive layer 40 on the surface of the substrate W by electroless plating. The thickness of the nickel layer 42 may be sufficient to prevent deformation during handling and in subsequent steps of performing transfer of the Ni mother 44. Here, the nickel layer 42 formed by electroless plating has a reverse shape of a pattern formed on the surface of the substrate W as a completed optical element, and serves as a reverse mother. The inversion mother 42 is peeled from the board | substrate W. As shown in FIG.

계속하여, 도 6d 에 도시된 바와 같이, 니켈층 (44) 이 무전해 도금에 의해 반전 마더 (42) 에 형성되는, 전기 주조가 수행된다. 니켈층 (44) 의 두께는 취급시 및 스탬퍼 (46) 의 전사를 수행하는 후속 단계에서 변형을 방지하기에 충분한 정도일 수도 있다. 여기에서 무전해 도금에 의해 형성된 니켈층 (44) 은 완성된 광학 소자로서 기판 (W) 에 형성된 패턴과 동일한 형상을 가지고, Ni 마더의 역할을 한다. 전기 주조의 완료 후에, Ni 마더 (44) 는 반전 마더 (42) 로부터 박리된다.Subsequently, as shown in FIG. 6D, electroforming is performed, in which the nickel layer 44 is formed on the inverting mother 42 by electroless plating. The thickness of the nickel layer 44 may be sufficient to prevent deformation in handling and in subsequent steps in carrying out the transfer of the stamper 46. The nickel layer 44 formed by electroless plating here has the same shape as the pattern formed on the substrate W as a completed optical element, and serves as a Ni mother. After completion of the electroforming, the Ni mother 44 is peeled off the inverting mother 42.

계속하여, 도 6e 에 도시된 바와 같이, 니켈층 (46) 이 무전해 도금에 의해 Ni 마더 (44) 에 형성되는, 전기 주조가 수행된다. 니켈층 (46) 은 스탬퍼로서 사용된다. 니켈층 (46) 의 두께는 스탬퍼로서의 사용 조건을 견디기에 충분한 정도일 필요가 있다. 여기에서 무전해 도금에 의해 형성된 니켈층 (46) 은 완성된 광학 소자로서 기판 (W) 의 표면에 형성된 패턴의 반전 형상을 가진다.Subsequently, as shown in Fig. 6E, electroforming is performed, in which the nickel layer 46 is formed on the Ni mother 44 by electroless plating. Nickel layer 46 is used as a stamper. The thickness of the nickel layer 46 needs to be sufficient to withstand the conditions for use as a stamper. The nickel layer 46 formed by electroless plating here has an inverted shape of the pattern formed on the surface of the substrate W as a completed optical element.

도 6e 에 도시된 바와 같이, 본 단계에 있어서, 복수의 스탬퍼 (46) 는 하나의 Ni 마더 (44) 로부터 재제조될 수 있다. 따라서, 이는 광학 소자의 다수의 시트가, 예를 들어, 멀티스테이지 핫 프레스 프로세싱에 의해 동시에 제조되는 경우에 유리하다. 전기 주조의 완료 이후에, 니켈층 (스탬퍼; 46) 은 Ni 마더 (44) 로부터 박리된다.As shown in FIG. 6E, in this step, a plurality of stampers 46 can be remanufactured from one Ni mother 44. Thus, this is advantageous when multiple sheets of optical elements are produced simultaneously, for example by multistage hot press processing. After completion of the electroforming, the nickel layer (stamper) 46 is peeled off from the Ni mother 44.

수지 재료의 표면에 완성된 광학 소자 (마더) 의 요철 패턴과 형상이 실질적으로 동일한 복수의 미세 요철 패턴이 스탬퍼 (46) 를 이용하여 성형함으로써 형성되기 때문에, 다양한 종류의 알려진 성형법은 광학 소자를 복제하는 제조 방법으로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 사출 성형법, 핫 프레스 성형법, UV 경화 수지에 대한 전사 성형법, EB 경화 수지에 대한 전사 성형법, 및 용액 캐스팅 건조 경화 성형법 등을 사용하는 것이 가능하다. 다양한 성형법에 있어서, 또한, 판형 스탬퍼를 이용한 방법뿐만 아니라, 롤모양 스탬퍼를 이용한 롤 형성법 (예를 들어, 용액 캐스팅 건조 경화 성형법) 을 적용하는 것이 가능하다.Since a plurality of fine concavo-convex patterns having substantially the same shape as the concave-convex pattern of the finished optical element (mother) on the surface of the resin material are formed by using the stamper 46, various kinds of known molding methods duplicate the optical element. It can be used as a production method. For example, it is possible to use an injection molding method, a hot press molding method, a transfer molding method for a UV cured resin, a transfer molding method for an EB cured resin, a solution casting dry curing molding method and the like. In various molding methods, it is also possible to apply not only the method using a plate-shaped stamper but also the roll forming method (for example, solution casting dry hardening molding method) using a roll-shaped stamper.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른, 노광 방법, 요철 패턴 형성 방법, 및 광학 소자 제조 방법의 실시형태를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시형태에 제한되지 않고, 다양한 종류의 모드가 본 발명에 따른 실시형태로서 취해질 수 있다.As mentioned above, embodiment of the exposure method, the uneven | corrugated pattern formation method, and the optical element manufacturing method which concerns on this invention was described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various kinds of modes can be taken as the embodiment according to the present invention.

예를 들어, 본 발명에 따르면, 도 2 에서, X축 이동 스테이지 (22) 및 Y축 이동 스테이지 (24) 가 구동되어, 실질적으로 기판 (W) 의 전체 표면이 레이저 빔 스팟 (P) 에 의해 노광된다. 그러나, 기판 (W) 이 이동하지 않고 레이저 빔이 예를 들면 다면경 (polygon mirror) 에 의해 주사되어, 실질적으로 기판의 전체 표면이 노광되는 구성도 채용될 수 있다.For example, according to the present invention, in Fig. 2, the X-axis moving stage 22 and the Y-axis moving stage 24 are driven so that substantially the entire surface of the substrate W is driven by the laser beam spot P. Exposed. However, a configuration may also be employed in which the laser beam is scanned by, for example, a polygon mirror without moving the substrate W, thereby substantially exposing the entire surface of the substrate.

또한, 광학 소자의 제조 시에, 도 6e 에 도시된 바와 같이, 완성된 광학 소자로서 기판 (W) 의 표면에 형성된 패턴의 반전 형상이 스탬퍼 (46) 로서 사용된다. 그러나, 완성된 광학 소자로서 기판 (W) 의 표면에 형성된 패턴과 동일한 형상을 갖는 Ni 마더 (44) 도 스탬퍼로서 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 성형에 의해 형성된 수지 재료의 표면은 기판 (W) 의 표면에 형성된 패턴의 반전 형상을 가진다. 이는 이러한 수지 재료도 광학 소자로서 효율적으로 기능하는 경우도 있기 때문이다.Further, in the manufacture of the optical element, as shown in Fig. 6E, an inverted shape of the pattern formed on the surface of the substrate W as the completed optical element is used as the stamper 46. However, Ni mother 44 having the same shape as the pattern formed on the surface of the substrate W as a completed optical element can also be used as a stamper. In this case, the surface of the resin material formed by molding has an inverted shape of the pattern formed on the surface of the substrate W. As shown in FIG. This is because such a resin material may also function efficiently as an optical element.

또한, 상술한 실시형태에 있어서, 스탬퍼는 판형 부재로서 기술되지만, 롤 모양 부지도 스탬퍼로서 사용될 수도 있다. 이러한 경우에, 롤모양 스탬퍼를 제조하는 방법으로서, 시트모양 Ni 마더 (44) 가 원주상체 주위로 감겨서 반전 성형이 전기 주조에 의해 형성되는 구성, 및 시트모양 Ni 마더 (44) 가 원기둥 형상으로 변형되어 미세 요철 패턴의 표면이 내부주변측에 위치한 후 반전 성형이 전기 주조에 의해 형성되는 구성을 채용하는 것도 가능하다.In addition, in the above-mentioned embodiment, although the stamper is described as a plate-shaped member, a roll-shaped site may also be used as a stamper. In this case, as a method of manufacturing a roll-shaped stamper, a configuration in which the sheet-shaped Ni mother 44 is wound around the columnar body so that inversion molding is formed by electroforming, and the sheet-shaped Ni mother 44 is in a cylindrical shape. It is also possible to adopt a configuration in which inversion molding is formed by electroforming after being deformed so that the surface of the fine concavo-convex pattern is located on the inner peripheral side.

또한, 예를 들어, 원주상체 또는 원기둥체가 기판 (W) 으로서 사용되고, 마더로서 사용되도록 복수의 미세 요철 패턴이 원주상체의 표면 또는 원기둥체의 내부주변 표면에 형성되어 전기 주조에 의해 롤모양 스탬퍼를 형성하는 구성을 채용하는 것도 가능하다.Further, for example, a plurality of fine uneven patterns are formed on the surface of the columnar body or the inner peripheral surface of the columnar body so that the columnar body or the columnar body is used as the substrate W, and used as the mother to form a roll-shaped stamper by electroforming. It is also possible to employ | adopt the structure to form.

또한, 원주상체 또는 원기둥체가 기판 (W) 으로서 사용되고, 복수의 미세 요철 패턴이 원주상체의 표면 또는 원기둥체의 내부 주변 표면에 형성되며, 미세 요철 패턴의 표면이 소정의 경도를 갖도록 소정의 두께로 전기주조 프로세싱되어, 원 주상체 또는 원기둥체가 롤모양 스탬퍼로서 사용되는 구성을 채용하는 것도 가능하다.In addition, a columnar body or cylinder is used as the substrate W, and a plurality of fine uneven patterns are formed on the surface of the columnar body or the inner peripheral surface of the cylindrical body, and the surface of the fine uneven pattern has a predetermined hardness so as to have a predetermined hardness. It is also possible to employ a configuration in which electroforming is carried out so that the columnar body or the cylinder body is used as a roll-shaped stamper.

또한, 도 6a 내지 도 6e 에 도시된 요철 패턴의 단면 형상에서 오목 부분에 대한 볼록 부분의 비율은, 노광 조건을 제어함으로써, 도면들에 도시된 1 대 1 의 비율과 상이하게 할 수도 있다.Further, the ratio of the convex portion to the concave portion in the cross-sectional shape of the uneven pattern shown in FIGS. 6A to 6E may be different from the ratio of one to one shown in the figures by controlling the exposure conditions.

또한, 미세 요철 패턴을 전사하기 위한 스탬퍼를 제조하는 단계는 상술한 실시형태에 제한되지 않는다. 도 8a 내지 도 8e 는 스탬퍼를 제조하는 다른 단계를 설명하는 개념도이다. 도 8a 내지 도 8e 는 상술한 도 6a 내지 도 6e 에 대응한다.In addition, the step of manufacturing the stamper for transferring the fine concavo-convex pattern is not limited to the above-described embodiment. 8A to 8E are conceptual diagrams illustrating another step of manufacturing a stamper. 8A to 8E correspond to FIGS. 6A to 6E described above.

도 8a 에는, 완성된 광학 소자인 기판 (W) 의 단면 형상이 도시된다. 본 실시형태에 있어서, 도 6a 의 기판 (W) 의 표면에 형성된 복수의 미세 요철 패턴 대신에, 도 5c 의 단면 형성과 동일한 형상인 포토레지스트 (30) 의 복수의 미세 요철 패턴이 사용된다.In FIG. 8A, the cross-sectional shape of the board | substrate W which is a completed optical element is shown. In the present embodiment, instead of the plurality of fine uneven patterns formed on the surface of the substrate W of FIG. 6A, a plurality of fine uneven patterns of the photoresist 30 having the same shape as the cross-sectional formation of FIG. 5C is used.

즉, 본 실시형태는, 미세 요철 패턴을 전사하기 위한 스탬퍼가 기판의 표면에 형성된 포토레지스트 (30) 의 복수의 미세 요철 패턴을 이용하여 제조되고, 제조된 스탬퍼를 이용하여 성형함으로써, 전사될 미세 요철 패턴과 형상이 실질적으로 동일한 복수의 미세 요철 패턴이 수지 재료의 표면상에 형성되어, 복수의 광학 소자가 복제되는, 광학 소자 제조 방법이다.That is, in the present embodiment, a stamper for transferring a fine concavo-convex pattern is manufactured using a plurality of fine concave-convex patterns of the photoresist 30 formed on the surface of the substrate, and molded by using the manufactured stamper to produce fine A plurality of fine concavo-convex patterns substantially the same in shape as the concave-convex pattern are formed on the surface of the resin material, and a plurality of optical elements are duplicated.

먼저, 도 8b 에 도시된 바와 같이, 도전층 (40) 은 기판 (W) 의 전체 표면에 형성된다. 본 단계는 도 6b 와 실질적으로 동일하다. 도전층 (40) 은 후속 단계에서 무전해 도금이 수행되는 경우에 접촉층의 역할을 한다.First, as shown in FIG. 8B, the conductive layer 40 is formed on the entire surface of the substrate W. As shown in FIG. This step is substantially the same as in FIG. 6B. The conductive layer 40 serves as a contact layer when electroless plating is performed in a subsequent step.

계속하여, 도 8c 에 도시된 바와 같이, 니켈층 (42) 이 무전해 도금에 의해 기판 (W) 표면의 도전층 (40) 에 형성되는 전기 주조가 수행된다. 본 단계는 도 6c 와 실질적으로 동일하다. 반전 마더 (42) 는 기판 (W) 으로부터 박리된다.Subsequently, as shown in Fig. 8C, electroforming is performed in which the nickel layer 42 is formed on the conductive layer 40 on the surface of the substrate W by electroless plating. This step is substantially the same as in FIG. 6C. The inversion mother 42 is peeled from the board | substrate W. As shown in FIG.

계속하여, 도 8d 에 도시된 바와 같이, 니켈층 (44) 이 무전해 도금에 의해 반전 마더 (42) 에 형성되는 전기 주조가 수행된다. 본 단계는 도 6d 와 실질적으로 동일하다. 전기 주조의 완료 이후에, Ni 마더 (44) 가 반전 마더 (42) 로부터 박리된다.Subsequently, as shown in FIG. 8D, electroforming is performed in which the nickel layer 44 is formed on the inverting mother 42 by electroless plating. This step is substantially the same as in FIG. 6D. After completion of the electroforming, the Ni mother 44 is peeled off the inverting mother 42.

계속하여, 도 8e 에 도시된 바와 같이, 니켈층 (46) 이 무전해 도금에 의해 Ni 마더 (44) 에 형성되는 전기 주조가 수행된다. 니켈층 (46) 은 스탬퍼로서 사용된다. 본 단계는 도 6e 와 실질적으로 동일하다.Subsequently, as shown in Fig. 8E, electroforming is performed in which the nickel layer 46 is formed on the Ni mother 44 by electroless plating. Nickel layer 46 is used as a stamper. This step is substantially the same as in FIG. 6E.

도 8e 에 도시된 바와 같이, 본 단계에 있어서, 복수의 스탬퍼 (46) 는 하나의 Ni 마더 (44) 로부터 재제조될 수 있다. 스탬퍼 (46) 를 이용한 본 성형 단계는 도 6e 와 동일하다.As shown in FIG. 8E, in this step, a plurality of stampers 46 can be remanufactured from one Ni mother 44. The present molding step using the stamper 46 is the same as in FIG. 6E.

[실시예]EXAMPLE

기판 (W) 은 도 1 에 도시된 노광 디바이스 (10) 를 이용하여 노광되고, 복수의 미세 요철 패턴이 기판 (W) 의 표면에 형성된다.The substrate W is exposed using the exposure device 10 shown in FIG. 1, and a plurality of fine uneven patterns are formed on the surface of the substrate W. As shown in FIG.

Nd:YAG 레이저 (SHG 파장 532 nm) 가 노광 광원 (12) 의 레이저 광원 (16) 으로서 사용된다. 노광 이전에, 레이저 광원 (16) 으로부터 출사되고 콜리메이 터 렌즈 (18) 에 의해 집광된 레이저 빔의 1차 에어리 디스크 (3; 도 7 참조) 의 직경 및 2차 에어리 디스크의 직경이 측정된다.An Nd: YAG laser (SHG wavelength 532 nm) is used as the laser light source 16 of the exposure light source 12. Prior to the exposure, the diameter of the primary airy disk 3 (see FIG. 7) and the diameter of the secondary airy disk of the laser beam emitted from the laser light source 16 and collected by the collimator lens 18 are measured.

측정을 위해, 기판 (W) 의 표면에 포토레지스트가 도포 및 형성되며, 그 표면에 포토레지스트의 추천 조건에 따라 레이저 빔이 조사된다. 현상 이후에, 조사된 부분의 프로파일이 AFM 에 의해 측정된다. 또한, 조사를 위한 레이저 빔은 레이저 빔 프로파일러 (Gentec Corp.에 의해 제조, 제품명: Beam Map) 에 의해 직접 측정된다.For the measurement, photoresist is applied and formed on the surface of the substrate W, and the laser beam is irradiated on the surface in accordance with the recommended conditions of the photoresist. After development, the profile of the irradiated part is measured by AFM. In addition, the laser beam for irradiation is measured directly by a laser beam profiler (manufactured by Gentec Corp., product name: Beam Map).

그 결과, 초점 위치에서의 1차 에어리 디스크 (3) 의 직경은 722 nm 이고, 2차 에어리 디스크의 직경은 1.2 ㎛이다.As a result, the diameter of the primary airy disk 3 at the focal position is 722 nm, and the diameter of the secondary airy disk is 1.2 µm.

기판 (W) 으로서, 두께가 5 mm인 소다석회 유리 (플로트 유리 (float glass)) 로 된 기판이 사용된다. 기판 (W) 이 세정 및 건조된 이후에, 건조 후 2 ㎛ 의 층두께를 갖도록 기판 (W) 의 표면에 포토레지스트 (g-라인 포지티브형 포토레지스트) 가 도포 및 형성된다. 포토레지스트로서, Arch Corp. 에 의해 제조된 제품 (제품명: OIR-907) 이 사용된다.As the substrate W, a substrate made of soda lime glass (float glass) having a thickness of 5 mm is used. After the substrate W is cleaned and dried, a photoresist (g-line positive photoresist) is applied and formed on the surface of the substrate W to have a layer thickness of 2 m after drying. As photoresist, Arch Corp. The product manufactured by (product name: OIR-907) is used.

노광 디바이스 (10) 의 사용에 의한 노광 프로세싱 시에, 레이저 빔의 빔 강도 및 주사 속도 (실제로, 기판 (W) 의 이동 속도) 가 제어되면서 노광이 수행되어, 포토레지스트의 반응 시간상수가 국부적으로 제어되면서 노광이 수행될 수 있다. 상세하게는, 레이저 빔의 빔 강도는 I=535 μW 로 설정되고, X축 방향에서 기판 (W) 의 이동 속도는 V=500 ㎛/s 로 설정된다. 기판 (W) 의 Y축 방향에서 라인 주사 폭은 1 ㎛로 설정된다.In the exposure processing by the use of the exposure device 10, exposure is performed while the beam intensity and the scanning speed (actually the movement speed of the substrate W) of the laser beam are controlled, so that the reaction time constant of the photoresist is locally Exposure can be performed while controlled. Specifically, the beam intensity of the laser beam is set to I = 535 µW, and the moving speed of the substrate W in the X-axis direction is set to V = 500 µm / s. In the Y-axis direction of the substrate W, the line scan width is set to 1 m.

노광 이후에, 현상액에 의한 현상 프로세싱, 순수에 의한 린싱 프로세싱, 및 사후 베이킹 프로세싱이 수행된다. 이후, 형성된 패턴이 측정되고, 패턴이 약 700 nm 의 패턴 라인폭 및 (포토레지스트의 층 두께에 대응하는) 약 2 ㎛ 의 패턴 깊이를 가지는 것으로 확인된다.After exposure, development processing with a developer, rinsing processing with pure water, and post-baking processing are performed. Thereafter, the formed pattern is measured and it is confirmed that the pattern has a pattern line width of about 700 nm and a pattern depth of about 2 μm (corresponding to the layer thickness of the photoresist).

다음으로, 비교예로서, 포토레지스트의 반응 시간상수를 국부적으로 제어하지 않고 노광이 수행된다. 상세하게는, 레이저 빔의 빔 강도가 I=45 μW 로 설정되고, X축 방향에서 기판 (W) 의 이동 속도는 V= 200㎛/s 로 설정된다. 기판 (W) 의 Y축 방향에서 라인 주사 폭은 1 ㎛로 설정된다.Next, as a comparative example, exposure is performed without locally controlling the reaction time constant of the photoresist. In detail, the beam intensity of the laser beam is set to I = 45 μW, and the moving speed of the substrate W in the X axis direction is set to V = 200 μm / s. In the Y-axis direction of the substrate W, the line scan width is set to 1 m.

노광 이후에, 현상액에 의한 현상 프로세싱, 순수에 의한 린싱 프로세싱, 및 사후 베이킹 프로세싱이 수행된다. 이후, 형성된 패턴이 측정되고, 패턴이 약 750 nm의 패턴 라인 폭 및 약 100 nm의 패턴 깊이를 갖는 것으로 확인된다.After exposure, development processing with a developer, rinsing processing with pure water, and post-baking processing are performed. The pattern formed is then measured and found to have a pattern line width of about 750 nm and a pattern depth of about 100 nm.

또한, 다른 비교예로서, 포토레지스트의 반응 시간상수를 국부적으로 제어하지 않고 노광이 수행된다. 상세하게는, 레이저 빔의 빔 강도가 I=535μW 로 설정되고, X축 방향에서 기판 (W) 의 이동 속도는 V=100 ㎛/s 로 설정된다. 기판 (W) 의 Y축 방향에서 라인 주사 폭은 1 ㎛ 로 설정된다.In addition, as another comparative example, exposure is performed without locally controlling the reaction time constant of the photoresist. Specifically, the beam intensity of the laser beam is set to I = 535 µW, and the moving speed of the substrate W in the X axis direction is set to V = 100 µm / s. In the Y-axis direction of the substrate W, the line scan width is set to 1 m.

노광 이후에, 현상액에 의한 현상 프로세싱, 순수에 의한 린싱 프로세싱, 및 사후 베이킹 프로세싱이 수행된다. 이후, 형성된 패턴이 측정되고, 패턴이 형성되지 않게 전체 표면이 노광되는 것으로 확인된다.After exposure, development processing with a developer, rinsing processing with pure water, and post-baking processing are performed. Thereafter, the formed pattern is measured, and it is confirmed that the entire surface is exposed so that the pattern is not formed.

Claims (16)

레이저 빔의 빔 강도 및 빔 주사 속도를 제어하면서, 기판의 표면에 소정의 두께로 형성된 감광성 재료의 층에 레이저 빔을 조사하는 단계를 포함하는, 요철 패턴을 갖는 소자를 제조하는데 적절한 노광 방법으로서, An exposure method suitable for manufacturing a device having an uneven pattern, comprising irradiating a laser beam to a layer of photosensitive material formed to a predetermined thickness on a surface of a substrate while controlling the beam intensity and the beam scanning speed of the laser beam, comprising: 상기 레이저 빔을 가하여 상기 감광성 재료의 반응 시간상수를 국부적으로 제어함으로써 노광을 수행하는, 노광 방법.And exposing the laser beam to locally control the reaction time constant of the photosensitive material. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 원하는 노광 폭은 상기 레이저 빔의 에어리 디스크의 직경 보다 작은, 노광 방법.And a desired exposure width is smaller than the diameter of the airy disk of the laser beam. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 레이저 빔은 시공간적으로 간섭광인, 노광 방법.And the laser beam is interfering light in space and time. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 레이저 빔은 시공간적으로 간섭광인, 노광 방법.And the laser beam is interfering light in space and time. 레이저 빔의 빔 강도 및 펄스 폭을 제어하면서, 기판의 표면에 소정의 두께로 형성된 감광성 재료의 층에 펄스 상태의 레이저 빔을 조사하는 단계를 포함하는 요철 패턴을 갖는 소자를 제조하는데 적절한 노광 방법으로서, An exposure method suitable for manufacturing a device having an uneven pattern comprising irradiating a laser beam in a pulsed state to a layer of photosensitive material formed to a predetermined thickness on a surface of a substrate while controlling the beam intensity and the pulse width of the laser beam. , 상기 펄스 상태의 레이저 빔을 가하여 상기 감광성 재료의 반응 시간상수를 국부적으로 제어함으로써 노광을 수행하는, 노광 방법.Exposure is performed by applying a laser beam in the pulse state to locally control the reaction time constant of the photosensitive material. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 원하는 노광 폭은 상기 레이저 빔의 에어리 디스크의 직경보다 작은, 노광 방법.And a desired exposure width is smaller than the diameter of the airy disk of the laser beam. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 레이저 빔은 시공간적으로 간섭광인, 노광 방법.And the laser beam is interfering light in space and time. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 레이저 빔은 시공간적으로 간섭광인, 노광 방법.And the laser beam is interfering light in space and time. 기판의 표면에 소정의 두께를 갖는 감광성 재료의 층을 형성하는 단계;Forming a layer of photosensitive material having a predetermined thickness on a surface of the substrate; 상기 감광성 재료의 층에 레이저 빔을 가하면서, 상기 감광성 재료의 반응 시간상수가 상기 레이저 빔의 빔 강도 및 빔 주사 속도를 제어함으로써 국부적으로 제어되는 노광을 수행하는 단계;Performing locally controlled exposure by applying a laser beam to the layer of photosensitive material while controlling the reaction time constant of the photosensitive material by controlling the beam intensity and the beam scan rate of the laser beam; 상기 노광을 수행하는 단계 이후에 상기 감광성 재료의 층의 현상을 수행하는 단계; 및Performing development of the layer of photosensitive material after the step of performing the exposure; And 상기 감광성 재료의 층에 복수의 미세 요철 패턴을 형성하는 단계를 포함하는, 요철 패턴의 형성 방법. Forming a plurality of fine uneven patterns in the layer of photosensitive material. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 요철 패턴의 높이는 0.1 내지 100 ㎛ 로 설정되는, 요철 패턴의 형성 방법. The height of the concave-convex pattern is set to 0.1 to 100㎛, the formation method of the concave-convex pattern. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 기판은 원주상체 또는 원기둥체인, 요철 패턴의 형성 방법. The substrate is a columnar or cylindrical body, a method of forming an uneven pattern. 제 9 항에 기재된 요철 패턴 형성 방법을 이용하여 광학 소자를 제조하는 방법으로서,As a method of manufacturing an optical element using the method of forming the uneven pattern according to claim 9, 기판의 표면에 형성된 복수의 요철 패턴을 이용하여 상기 복수의 요철 패턴의 표면 형상이 전사되는 스탬퍼를 제조하는 단계; 및Manufacturing a stamper to which the surface shapes of the plurality of uneven patterns are transferred using the plurality of uneven patterns formed on the surface of the substrate; And 상기 스탬퍼를 이용하여 성형함으로써 수지 재료의 표면에, 상기 복수의 요철 패턴과 형상이 실질적으로 동일한 복수의 요철 패턴을 복제하는 단계를 포함하는, 광학 소자의 제조 방법.Duplicating a plurality of concave-convex patterns having substantially the same shape as the plurality of concave-convex patterns on the surface of the resin material by molding by using the stamper. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 기판은 원주상체 또는 원기둥체인, 요철 패턴의 형성 방법. The substrate is a columnar or cylindrical body, a method of forming an uneven pattern. 제 10 항에 기재된 요철 패턴 형성 방법을 이용하여 광학 소자를 제조하는 방법으로서,As a method of manufacturing an optical element using the method of forming the uneven pattern according to claim 10, 기판의 표면에 형성된 복수의 요철 패턴을 이용하여 상기 복수의 요철 패턴의 표면 형상이 전사되는 스탬퍼를 제조하는 단계; 및Manufacturing a stamper to which the surface shapes of the plurality of uneven patterns are transferred using the plurality of uneven patterns formed on the surface of the substrate; And 상기 스탬퍼를 이용하여 성형함으로써 수지 재료의 표면에, 상기 복수의 요철 패턴과 형상이 실질적으로 동일한 복수의 요철 패턴을 복제하는 단계를 포함하는, 광학 소자의 제조 방법.Duplicating a plurality of concave-convex patterns having substantially the same shape as the plurality of concave-convex patterns on the surface of the resin material by molding by using the stamper. 제 11 항에 기재된 요철 패턴 형성 방법을 이용하여 광학 소자를 제조하는 방법으로서,As a method of manufacturing an optical element using the method of forming the uneven pattern according to claim 11, 기판의 표면에 형성된 복수의 요철 패턴을 이용하여 상기 복수의 요철 패턴의 표면 형상이 전사되는 스탬퍼를 제조하는 단계; 및Manufacturing a stamper to which the surface shapes of the plurality of uneven patterns are transferred using the plurality of uneven patterns formed on the surface of the substrate; And 상기 스탬퍼를 이용하여 성형함으로써 수지 재료의 표면에, 상기 복수의 요철 패턴과 형상이 실질적으로 동일한 복수의 요철 패턴을 복제하는 단계를 포함하는, 광학 소자의 제조 방법.Duplicating a plurality of concave-convex patterns having substantially the same shape as the plurality of concave-convex patterns on the surface of the resin material by molding by using the stamper. 제 12 항에 기재된 요철 패턴 형성 방법을 이용하여 광학 소자를 제조하는 방법으로서, As a method of manufacturing an optical element using the method of forming the uneven pattern according to claim 12, 기판의 표면에 형성된 복수의 요철 패턴을 이용하여 상기 복수의 요철 패턴 의 표면 형상이 전사되는 스탬퍼를 제조하는 단계; 및Manufacturing a stamper to which the surface shapes of the plurality of uneven patterns are transferred using the plurality of uneven patterns formed on the surface of the substrate; And 상기 스탬퍼를 이용하여 성형함으로써 수지 재료의 표면에, 상기 복수의 요철 패턴과 형상이 실질적으로 동일한 복수의 요철 패턴을 복제하는 단계를 포함하는, 광학 소자의 제조 방법.Duplicating a plurality of concave-convex patterns having substantially the same shape as the plurality of concave-convex patterns on the surface of the resin material by molding by using the stamper.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101154779B1 (en) * 2011-03-11 2012-06-18 하이디스 테크놀로지 주식회사 Photolithography method

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2920554A1 (en) * 2007-08-31 2009-03-06 Commissariat Energie Atomique LITHOGRAPHY METHOD OF A CONTINUOUS DIRECT WRITING IMAGE
JP5336793B2 (en) * 2008-08-29 2013-11-06 富士フイルム株式会社 Pattern forming body manufacturing method and electromagnetic beam processing apparatus
GB201016046D0 (en) 2010-09-24 2010-11-10 Renishaw Plc A method of forming an optical device
CN107290934B (en) * 2016-04-01 2018-09-11 川宝科技股份有限公司 The control method and computer program product of the scanning light source of exposure machine

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0410614A (en) * 1990-04-27 1992-01-14 Ntn Corp Laser lithography equipment
US6013401A (en) * 1997-03-31 2000-01-11 Svg Lithography Systems, Inc. Method of controlling illumination field to reduce line width variation
JP2000210782A (en) 1998-02-19 2000-08-02 Ricoh Microelectronics Co Ltd Machining method and its device
JP2001144009A (en) * 1999-11-18 2001-05-25 Nikon Corp Exposure method, aligner and method of manufacturing device
JP2001212799A (en) * 2000-02-03 2001-08-07 Canon Inc Laser machining method
US6555783B2 (en) * 2000-02-03 2003-04-29 Canon Kabushiki Kaisha Laser processing method and laser processing apparatus
JP2001338445A (en) * 2000-05-25 2001-12-07 Nippon Columbia Co Ltd Methods for manufacturing stamper and optical recording medium, and supporting plate
US20030071016A1 (en) * 2001-10-11 2003-04-17 Wu-Sheng Shih Patterned structure reproduction using nonsticking mold
JP2004134590A (en) * 2002-10-10 2004-04-30 National Institute For Materials Science Method for increasing accuracy of corpuscular ray plotting pattern
JP4363837B2 (en) * 2002-11-07 2009-11-11 大日本印刷株式会社 Method for forming fine irregularities on curved surface and optical member

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101154779B1 (en) * 2011-03-11 2012-06-18 하이디스 테크놀로지 주식회사 Photolithography method

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