TWI613522B - 微細構造體之製造方法及微細構造體 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種具有光阻圖案形成步驟，於光阻曝光時，以簡易的方法實質地增加雷射光強度的階度數，可提高解析度的微細構造體之製造方法。實施光阻圖案形成步驟，該光阻圖案形成步驟係對於塗布於基材上的正型光阻照射雷射光而使光阻曝光，使光阻顯影，藉此形成在表面具有凹凸圖案的光阻圖案。進行重複曝光，於顯影後形成符合重複曝光的合計曝光量的凹凸圖案，該重複曝光係藉由設定基材面內位置與雷射光量之關係不同的階度圖案，重複實施複數次依照基材面內位置而調變雷射光量的曝光。

Description

微細構造體之製造方法及微細構造體
本發明係關於一種具有光阻圖案形成步驟的微細構造體之製造方法及由此製造方法所製造之微細構造體。
有一種微細構造體之製造方法，其具有光阻圖案形成步驟，該光阻圖案形成步驟係對於塗布於基材上的正型光阻進行一面使雷射光量調變一面掃描雷射光的曝光，其後使光阻顯影，藉此在基材上具有希望的凹凸圖案。
關於此方法，所形成的圖案高度或斜面形狀會隨著給予光阻的曝光量(雷射光量)和顯影時光阻的溶解特性而變化。因此，要按照欲形成的圖案高度及斜面形狀調整曝光量(雷射光量)。
在本說明書中，只要不特別記明，「光阻」就意味著正型光阻。
在專利文獻1、2中記載著微細構造體之製造方法，其係利用上述方法得到光阻圖案，使用此光阻圖案得到鎳製的壓模，使用此壓模將圖案轉印至樹脂上( 專利文獻1之第2圖-第3圖、專利文獻2之第3圖、第6圖)。
專利文獻1中揭示了下述方法：在利用雷射光掃描所進行的曝光中，將焦點位置設定於光阻內部作為不使解析度降低的對策(專利文獻1之請求項1等)。
專利文獻2中揭示了下述方法：在利用雷射光掃描所進行的曝光中，形成比雷射光的焦點深度還深的凹部時，為了抑制焦點模糊所造成的解析度降低，改變焦點位置而進行複數次曝光(請求項12等)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2003-43698號公報
[專利文獻2]日本特開2004-46003號公報
關於專利文獻1、2，在雷射光掃描的曝光方面，藉由調節焦點位置，抑制焦點模糊，謀求解析度的改善。
然而，調變雷射光量(雷射光強度)來使光阻曝光時，可調變雷射光量(對應於雷射功率)的階度數上有上限，有時比起焦點位置造成的影響，更會因雷射光量調變的階度數不足導致得不到充分的解析度。要增加雷射光量調變的階度數，裝置的硬體或軟體的改造等方面需要費用與時間，所以在產生雷射光量階度數不足所造成的 解析度不足時，要改善此情況很困難。
以下，就雷射光量調變的階度數不足所造成的解析度降低，舉具體例進行說明。
例如，形成半球狀的凸部時，由於在凸部的高度上有分布，所以理論上，按照高度調變雷射光量，就可使半球狀凸部的表面成為更平滑的曲面。然而，實際上，雷射光量調變的階度數上有上限，所以要得到平滑的曲面很困難。
在第6圖中顯示形成半球狀凸部時的雷射光量調變的階度設定例。
此處，以半球狀凸部的底部為XY平面，以高度方向為Z軸方向。
第6圖上圖顯示在通過顯影後所得到的凸部中心的XZ面方面，要得到希望形狀最理想的雷射光量分布(細線)與實際的雷射光量分布(粗線)。
第6圖下圖顯示要得到從凸部的頭頂部側觀看時的希望形狀最理想的雷射光量分布(細線)與實際的雷射光量分布(粗線)。在此圖中，區劃成雷射光量的各個階度，對於各區劃以顏色的濃淡顯示雷射光量的大小。在此圖中，雷射光量越多，以越濃的顏色顯示。
第6圖的上圖及下圖的橫軸的單位為「μm」。
在此例的裝置中，雷射光量調變的階度可設定為8個階段，此階度係在X軸方向及Y軸方向每1μm都可設定。
如第6圖下圖所示，形成半球狀的凸部時，雖 然從凸部的頭頂部側觀看時的希望曝光形狀為圓形狀，但因X軸方向及Y軸方向的階度設定單位為1μm，所以實際上階度被設定的曝光形狀不會成為完全的圓形狀，可設定和圓形狀的誤差成為最小的曝光形狀。
另一方面，理想上雖然希望亦把XZ面的雷射光量的階度設定如第6圖上圖所示設定為半圓形狀，但實際上可設定的階度數上有限度，只好如圖中的粗線所示，成為階梯狀的設定。
再者，在此例中，由於關於X軸方向及Y軸方向的階度設定單位為1μm，所以雷射光量對於各階度區劃的階度在最大8個階度之中只能使用6個階度分。
如第6圖所示之例的情況，顯影後所得到的凸部表面(三次元曲面)會在階度設定的境界部分產生階差等，有時會得不到希望的解析度。
本發明係有鑑於上述情況而完成，其目的在於提供一種具有光阻圖案形成步驟，於光阻曝光時，以簡易的方法實質地增加雷射光的階度數，可提高解析度的微細構造體之製造方法。
本發明之微細構造體之製造方法具有光阻圖案形成步驟，該光阻圖案形成步驟係對於塗布於基材上的正型光阻照射雷射光而使前述光阻曝光，使該光阻顯影，藉此形成在表面具有凹凸圖案的光阻圖案，進行重複曝光，於前述顯影後形成符合前述重複曝光的合計曝光量的前述凹凸圖案，該重複曝光係以前述 基材面內位置與前述雷射光量之關係是不同的階度圖案設定，重複實施複數次依照前述基材面內位置而調變雷射光量的曝光。
在光阻的曝光中，於只是變更雷射功率，將掃描速度、雷射光強度分布(物鏡數值孔徑)及雷射光掃描間距等其他雷射光照射條件設定為相同時，「雷射光量」對應於雷射功率。
本發明之微細構造體之製造方法可進一步具有：壓模形成步驟，其係在前述光阻圖案上沿著該光阻圖案的圖案形狀而形成壓模，然後從前述光阻圖案剝離該壓模。
本發明之微細構造體之製造方法可進一步具有：樹脂轉印步驟，其係使用前述壓模或進一步轉印1次以上該壓模的圖案形狀而得到的複製壓模，將圖案轉印至樹脂。
本發明之微細構造體係由上述本發明之製造方法所製造。
本發明之微細構造體為由包含上述光阻圖案形成步驟、任意包含壓模形成步驟及樹脂轉印步驟的製造方法所製造之微細構造體。
本發明之微細構造體中包含光阻圖案本身、使用此光阻圖案所製造的壓模、進一步轉印1次以上此壓模之圖案形狀而得到的複製壓模、及使用此等壓模進行對樹脂 的圖案轉印所製造的樹脂成形體。
藉由本發明，可提供一種具有光阻圖案形成步驟，於光阻曝光時，以簡易的方法實質地增加雷射光量的階度數，可提高解析度的微細構造體之製造方法。
10‧‧‧基材
21‧‧‧光阻
22‧‧‧光阻圖案
22P‧‧‧凹凸圖案
22A‧‧‧凸部
30‧‧‧導電膜
40‧‧‧第1壓模
40P‧‧‧凹凸圖案
45‧‧‧第2壓模(複製壓模)
45P‧‧‧凹凸圖案
50‧‧‧基材
61‧‧‧硬化性樹脂
62‧‧‧樹脂成形體
L1‧‧‧雷射光
L2‧‧‧能量線
第1A圖為關於本發明之一實施形態的微細構造體之製造步驟圖。
第1B圖為關於本發明之一實施形態的微細構造體之製造步驟圖。
第1C圖為關於本發明之一實施形態的微細構造體之製造步驟圖。
第1D圖為關於本發明之一實施形態的微細構造體之製造步驟圖。
第1E圖為關於本發明之一實施形態的微細構造體之製造步驟圖。
第1F圖為關於本發明之一實施形態的微細構造體之製造步驟圖。
第1G圖為關於本發明之一實施形態的微細構造體之製造步驟圖。
第2A圖為關於本發明之一實施形態的微細構造體之製造步驟圖。
第2B圖為關於本發明之一實施形態的微細構造體之製造步驟圖。
第2C圖為關於本發明之一實施形態的微細構造體之製造步驟圖。
第2D圖為關於本發明之一實施形態的微細構造體之製造步驟圖。
第3A圖為顯示關於本發明之一實施形態的微細構造體之製造方法中的重複曝光之階度設定例的圖。
第3B圖為顯示關於本發明之一實施形態的微細構造體之製造方法中的其他重複曝光之階度設定例的圖。
第3C圖為顯示關於本發明之一實施形態的微細構造體之製造方法中的其他重複曝光之階度設定例的圖。
第4圖為用於說明關於本發明之一實施形態的微細構造體之製造方法中的重複曝光之雷射功率設定例的圖。
第5A圖為以實施例1得到的第1壓模的SEM表面照片。
第5B圖為以比較例1得到的第1壓模的SEM表面照片。
第6圖為顯示先前之階度設定例的圖。
[實施發明之形態]
「微細構造體之製造方法及微細構造體」
本發明之微細構造體之製造方法具有光阻圖案形成步驟，該光阻圖案形成步驟係形成在表面具有凹凸圖案的光阻圖案。
本發明之微細構造體之製造方法可包含使用光阻圖案的壓模形成步驟及使用壓模的樹脂轉印步驟。
本發明之微細構造體係由上述本發明之製造方法所製造。
茲參照圖面，就關於本發明之一實施形態的微細構造體之製造方法進行說明。
第1A圖~第1G圖及第2A圖~第2D圖為製造步驟圖，各圖為示意剖面圖。
此處顯示下述之例：製造包含具有剖視為半(橢)圓形狀的平滑曲面之凹部的光阻圖案、使用此光阻圖案製造第1壓模、製造具有第1壓模之反轉圖案的第2壓模(複製壓模)、使用第2壓模製造樹脂成形體。
在本實施形態中，係以製造具有剖視為半(橢)圓形狀的凸透鏡之透鏡片作為樹脂成形體的情況為例而進行說明。
光阻圖案、壓模(包含複製壓模)及樹脂成形體全都包含於本發明之微細構造體中。
將光阻圖案之凹凸圖案設定為和製品、即樹脂成形體之圖案相同的圖案或為反轉圖案，可考慮圖案形狀製作的容易度、壓模的複製次數等各種條件而適當決定。
在本實施形態中，由於以製造具有剖視為半(橢)圓形狀的凸透鏡之透鏡片作為樹脂成形體的情況為例而進行說明，所以針對以光阻圖案之凹凸圖案為樹脂成形體圖案之反轉圖案，利用正型光阻形成此圖案的情況進行說明。
首先，如第1A圖所示，使塗布於基材10上的正型光阻21曝光。
光阻21的膜厚只要超過希望凹凸圖案的高度 ，則不受特別限制。
由於在光阻21的表層通常具有感光特性和光阻21內部不同的表皮層，所以將光阻21的膜厚設計成希望的凹凸圖案不碰到表皮層較好。光阻21的膜厚設定得比希望凹凸圖案的高度厚10%以上較好。然而，光阻21的膜厚過厚，曝光的控制也變得困難，光阻材料也變得多，並不理想。
在光阻21的塗布後曝光前，預先施以70~110℃的烘烤處理較好。
在本實施形態中，對於光阻21一面調變以物鏡(聚光透鏡)OL聚光的雷射光L1的雷射光量(雷射光強度)，一面掃描、照射雷射光L1。
在本實施形態中，進行重複曝光，該重複曝光係重複實施複數次依照基材10的面內位置而調變雷射光量的曝光。關於重複曝光之階度設定的細節，後述之。
就使用的雷射光L1而言，並不特別限制，可按照使用的光阻21的種類而選定。
就雷射光L1而言，例如可舉Ar+雷射光(振盪波長：351nm、364nm、458nm、488nm)、Kr+雷射光(振盪波長：351nm、406nm、413nm)、He-Cd雷射光(振盪波長：352nm、442nm)、半導體激發固體雷射的脈衝光(振盪波長：355nm、473nm)、半導體雷射光(振盪波長：375nm、405nm、445nm、488nm)等。
其次，如第1B圖所示，使曝光後的光阻21顯影，得到表面具有凹凸圖案22P的光阻圖案22。
凹凸圖案22P中含有至少一個凹部22A，凹部22A係具有剖視為半(橢)圓形狀的平滑曲面。
於圖示例中，凹凸圖案22P中含有複數個凹部22A。
就顯影液而言，並不特別限制，可按照光阻21的種類而選定。就顯影液而言，可使用例如氫氧化四甲銨(TMAH)等鹼性顯影液。
其次，如第1C圖所示，在上述光阻圖案22上，利用蒸鍍法或無電鍍法等沿著其圖案形狀而形成由鎳等金屬構成的導電膜30。
其次，如第1D圖所示，以導電膜30為電極，利用電解電鍍法(電鑄)形成由鎳等金屬構成的第1壓模40。
其次，如第1E圖所示，從光阻圖案22剝離第1壓模40。
第1壓模40具有光阻圖案22之凹凸圖案22P的反轉圖案即凹凸圖案40P。
其次，如第1F圖、第1G圖所示，脫模處理第1壓模40的表面後，再次利用電解電鍍法形成由鎳等金屬構成的第2壓模(複製壓模)45。第2壓模45具有第1壓模40之凹凸圖案40P的反轉圖案即凹凸圖案45P。因此，凹凸圖案45P和光阻圖案22之凹凸圖案22P相同。
就第1壓模40的脫模處理而言，若電鑄後可將第1壓模40與第2壓模45互相脫模，則可適用任意的處理，利用氧氣電漿灰化形成處理氧化層等為適合。
如第2A圖所示，另外準備在基材50上塗布有 硬化性樹脂61的基材。
硬化性樹脂61可以是藉由照射紫外線等能量線而硬化的能量線硬化性樹脂，也可以是熱硬化性樹脂。就硬化性樹脂61而言，能量線硬化性樹脂較好。
其次，如第2B圖所示，對於硬化性樹脂61按壓第2壓模45。
其次，如第2C圖所示，使硬化性樹脂61硬化。於此圖中，硬化性樹脂61為能量線硬化性樹脂，圖中顯示對於硬化性樹脂61照射紫外線等能量線L2而使其硬化的情況。硬化性樹脂61於硬化後成為樹脂成形體62。
其次，如第2D圖所示，在附有基材50的狀態下從第2壓模45剝離樹脂成形體62。
在本實施形態中，製造具有至少一個凸透鏡的透鏡片作為樹脂成形體62。
如以上，製造光阻圖案22、第1壓模40、第2壓模(複製壓模)45及樹脂成形體62作為微細構造體。
於本實施形態的微細構造體之製造方法中，在第1A圖所示的光阻21之曝光步驟中，藉由設定基材10面內位置與雷射光L1光量之關係不同的階度圖案，重複實施複數次依照基材10面內位置而調變雷射光L1光量的曝光。藉此，於顯影後形成符合重複曝光的合計曝光量的凹凸圖案22P。
如上述，藉由設定基材10面內位置與雷射光L1光量之關係不同的階度圖案而進行重複曝光，相較於一次曝光的情況，合計曝光量的階度數實質地增加，所 以可提高解析度，可形成具有更平滑曲面的凹凸圖案22P。
再者，「曝光量」為雷射光量，只是變更雷射功率，將掃描速度、雷射光強度分布(物鏡數值孔徑)及雷射光掃描間距等其他雷射光照射條件設定為相同時，雷射光量對應於雷射功率。
例如，在重複曝光方面，當重複曝光之際，可使用和先前曝光不同的曝光圖案資料作為相對位置與雷射光量之關係的曝光圖案資料來進行曝光。
在重複曝光方面，當重複曝光之際，也可以使用和先前曝光相同的曝光圖案資料作為相對位置與雷射光量之關係的曝光圖案資料，錯開此曝光圖案資料的基材面內位置來進行曝光。
在重複曝光方面，以雷射光量調變的階度數為N階度(N≧3)，以曝光的重複次數為M次(M≧2)時，以下述方式實施重複曝光較好：在第m次(2≦m≦M)曝光中由雷射光量較少者開始起算第n個(2≦n≦N-1)階度的曝光區域、與第1次至第m-1次之各次曝光中由雷射光量較少者開始起算第n-1個或第n+1個的任一者的階度的曝光區域部分地重疊。
此情況，可使M次重複曝光的合計曝光量的階度數增加為M×N階度。
此情況，相較於一次曝光的情況，可使階度數實質地增加為M倍，可進行更細的階度控制，所以可得到更 高的解析度，可形成具有更平滑曲面的凹凸圖案22P。
在重複曝光方面，較好是第m次(2≦m≦M)曝光中由雷射光量較少者開始起算第n個(2≦n≦N-1)階度的曝光區域、與第1次曝光中由雷射光量較少者的曝光開始起算第n-1個或第n+1個階度的曝光區域重疊之區域的剖面寬度設定為：將第1次曝光中由雷射光量較少者開始起算第n-1個或第n+1個階度的曝光區域的剖面寬度M等分後之寬度的大約m倍。
在本說明書中，「大約m倍」係定義為0.9m倍~1.1m倍。
如上述，藉由大約均等地分割重複曝光的曝光區域重疊的剖面寬度，可抑制各雷射光量之各階度設定寬度的不均，可形成具有更平滑曲面的凹凸圖案22P。
第3A圖為形成1個剖視橢圓形狀的凹部22A時的重複曝光之階度設定例，為使用不同的曝光圖案資料進行重複曝光時的各次階度設定與合計曝光量之例。第3A圖為重複次數為兩次之例。
第3A圖為顯示顯影後所得到的凹部剖面的基材面內位置(X軸方向的位置、單位為μm)與雷射功率(對應於雷射光量)的階度號碼之關係的圖。
於此例中，在第1次與第2次的曝光中，全都是對於X軸方向每1μm設定雷射光量的階度，階度數全都是4(Y軸方向亦同樣)。
然而，在第1次與第2次的曝光中，相對位置與雷射光量之關係的曝光圖案資料不同。於此例中，第2次的曝 光圖案資料係在第1次的曝光圖案資料中，僅將俯視包含凸部中心的階度區域於X軸方向及Y軸方向的正方向與負方向皆分別擴大0.5μm的曝光圖案資料。
於前述顯影後形成符合雙重曝光的合計曝光量的凹凸圖案22P。如圖所示，將第1次的曝光與第2次的曝光相加的合計曝光量成為8(2×4)階度，階度數實質地增加了。
第3B圖為形成1個剖視為橢圓形狀的凹部22A時的重複曝光之階度設定例，為使用相同的曝光圖案資料，錯開此曝光圖案資料的基材面內位置來進行重複曝光時的各次階度設定與合計曝光量之例。第3B圖為重複次數為兩次之例。
第3B圖為顯示顯影後所得到的凹部剖面的基材面內位置(X軸方向的位置、單位為μm)與雷射功率(對應於雷射光量)的階度號碼之關係的圖。
於此例中，在第1次與第2次的曝光中，全都是對於X軸方向每1μm設定雷射光量的階度，階度數全都是4(Y軸方向亦同樣)。
在第1次與第2次的曝光，雖然相對位置與雷射光量之關係的曝光圖案資料為相同，但在第2次的曝光中，係以第1次的曝光為基準，將曝光圖案資料的基材面內位置於X軸的正方向錯開了0.5μm。
於顯影後形成符合雙重曝光的合計曝光量的凹凸圖案22P。如圖所示，將第1次的曝光與第2次的曝光相加的合計曝光量成為8(2×4)階度，階度數實質地增加了。
第3C圖為形成1個剖視為橢圓形狀的凹部22A時的重複曝光之階度設定例，為使用相同的曝光圖案資料，錯開此曝光圖案資料的基材面內位置來進行重複曝光時的各次階度設定與合計曝光量之例。第3C圖為重複次數為三次之例。
第3C圖為顯示顯影後所得到的凸部剖面的基材面內位置(X軸方向的位置、單位為μm)與雷射功率(對應於雷射光量)的階度號碼之關係的圖(圖形的一部分省略)。
於此例中，在第1~3次的曝光中，全都是對於X軸方向每1μm設定雷射光量的階度，階度數全都是4(Y軸方向亦同樣)。
在第1~3次的曝光中，雖然相對位置與雷射光量之關係的曝光圖案資料相同，但在第2次、第3次的曝光中，係以第1次的曝光為基準，將曝光圖案資料的基材面內位置於X軸的正方向各錯開了1/3(約0.33)μm。
於顯影後形成符合三重曝光的合計曝光量的凹凸圖案22P。如圖所示，將第1~3次相加的合計曝光量成為12(3×4)階度，階度數實質地增加了。
如第3A圖~第3C圖所示，將依照基材面內位置而調變雷射光量的曝光以基材面內位置與雷射光量之關係是不同的階度圖案設定而實施重複曝光，藉此可使重複曝光的合計曝光量的階度數比一次曝光的階度數更增加，可提高解析度。重複曝光的合計曝光量的階度數對於一次曝光的階度數可成為兩倍以上。將曝光的重複次數設定為M次(M≧2)時，重複曝光的合計曝光量的階 度數對於一次曝光的階度數可成為M倍。曝光的重複次數越增加，重複曝光的合計曝光量的階度數越增加，可更大大地提高解析度，可形成具有更平滑曲面的凹凸圖案22P。
重複曝光的各次曝光量的設定不受特別限制。
將曝光的重複次數設定為M次(M≧2)，將某任意基材面內位置的希望合計曝光量設定為R時，於該位置的各次曝光量成為例如R/M即可。如此，藉由設定各次曝光的某任意基材面內位置的曝光量，便容易設定各次曝光量，於重複曝光及顯影後可得到希望的凹凸圖案22P。
雖然成為重複，但「曝光量」為雷射光量，只是變更雷射功率，將掃描速度、雷射光強度分布(物鏡數值孔徑)及雷射光掃描間距等其他雷射光照射條件設定為相同時，雷射光量對應於雷射功率。
第4圖顯示重複曝光之各次雷射功率的設定例。
第4圖顯示雷射功率與顯影後的圖案深度之關係。
以僅進行1次曝光時的雷射功率與顯影後的圖案深度之關係(靈敏度曲線)為基準，將重複曝光的次數設定為M次(M≧2)時，各次曝光的雷射功率設定成圖案深度成為希望圖案深度的1/M倍。
在第4圖中，顯示將重複曝光的次數設定為兩次及三次時的各次雷射功率與顯影後的圖案深度之關係。
藉由本實施形態之方法，不需要改造曝光裝置之硬體或軟體，以簡易的方法就能實質地增加光阻曝 光時的雷射光量的階度數並提高解析度。
本實施形態之方法特別是在形成包含具有剖視為半(橢)圓形狀等平滑曲面形狀之凹部22A的凹凸圖案22P的情況有效。
藉由本實施形態之方法，由於實質地增加光阻曝光時的雷射光量的階度數，可提高解析度，所以可使凹部22A的表面形狀成為更平滑的曲面形狀。
藉由本實施形態之方法，例如光阻圖案22之凹凸圖案22P的凹部或凸部之最大直徑為2μm以上時，可使所得到的光阻圖案22、壓模40、45、樹脂成形體62的以原子力顯微鏡觀察計測的評估長度2μm的表面粗糙度Ra成為10nm以下。
本實施形態之方法特別是在形成含有具有剖視為半(橢)圓形狀等平滑曲面形狀之凹部22A的凹凸圖案22P的情況有效，但可適用於任意形狀的凹凸圖案22P的形成。
再者，在第3A圖~第3C圖中，雖然就重複曝光的一軸方向(X軸方向)的階度設定例進行了說明，但兩軸方向(X軸方向與Y軸方向)的階度設定亦同樣。此情況也可以適用本實施形態之方法，可使階度數實質地增大，提高解析度。
如以上說明，藉由本實施形態，可提供一種具有光阻圖案形成步驟，於光阻曝光時，以簡易的方法實質地增加雷射光量的階度數，可提高解析度的微細構造體之製造方法。
[實施例]
以下，就關於本發明的實施例及比較例進行說明。
在各例中，只是變更光阻的曝光條件，其餘的條件為相同，製造出具有直徑60μm高度6μm、俯視六角形狀、剖視半圓形狀的複數個圓頂狀的凸透鏡之透鏡片(樹脂成形體)。
(實施例1)
以上述實施形態之方法實施正型光阻的塗布及曝光。
在本例中，藉由設定基材面內位置與雷射光量之關係不同的階度圖案，實施了雙重曝光。
當重複曝光之際，使用和先前曝光相同的曝光圖案資料作為相對位置與雷射光量之關係的曝光圖案資料，錯開此曝光圖案資料的基材面內位置來進行曝光。
在第1次的曝光圖案資料中，對於直徑60μm，X軸方向及Y軸方向全都是每1μm實施階度設定，採用全部32個階度設定。
在第2次的曝光中，雖然使用和第1次相同的曝光圖案資料，但以和第3B圖所示的同樣的要點，將第1次的曝光圖案資料在X軸方向及Y軸方向皆錯開0.5μm來進行曝光。
各次的最大雷射功率設定為12.5mW，該12.5mW係相當於以一次曝光可使6μm高度成形的25mW的1/2。
曝光後，實施將光阻基板浸漬於鹼性顯影液中10分 鐘的顯影，得到具有直徑60μm高度6μm、俯視六角形狀、剖視半圓形狀的複數個凹部的光阻圖案。
在上述光阻圖案上沿著其圖案形狀蒸鍍鎳膜後，以此鎳膜為電極進行電解電鍍，得到具有光阻圖案之凹凸圖案的反轉圖案之第1鎳製壓模。
第5A圖中顯示所得到的第1壓模的SEM(掃描式電子顯微鏡)表面照片。
其次，將第1壓模的表面進行氧氣電漿灰化而形成成為脫模層的氧化層後，再進行電解電鍍，得到具有和光阻圖案之凹凸圖案相同的圖案的第2鎳製壓模(複製壓模)。
使用所得到的第2壓模，將圖案轉印至塗布於基材上的紫外線硬化樹脂，得到具有直徑60μm高度6μm、俯視六角形狀、剖視為半圓形狀的複數個凸透鏡之透鏡片(樹脂成形體)。
所得到的透鏡片係複製了第1鎳壓模之凹凸圖案的透鏡片，可製造出具有複數個表面平滑的凸透鏡之透鏡片。以原子力顯微鏡(AFM)計測凸透鏡表面粗糙度Ra的結果，評估長度2μm、Ra=4.1nm。
(實施例2)
除了變更曝光條件以外，都和實施例1同樣，製造出光阻圖案、第1及第2壓模、及透鏡片。
在本例也是藉由設定基材面內位置與雷射光量之關係不同的階度圖案，實施了雙重曝光。然而，當重複曝光之際，使用和先前曝光不同的曝光圖案資料作 為相對位置與雷射光量之關係的曝光圖案資料來進行曝光。
在第1次的曝光方面，對於直徑60μm，X軸方向及Y軸方向全都是每1μm進行階度設定，採用32個階度設定。第2次曝光的曝光圖案資料係以和第3A圖所示的同樣的要領，對於第1次的曝光圖案資料，形成僅將俯視包含凸部中心的階度區域於X軸方向及Y軸方向的正方向與負方向分別皆各擴大0.5μm的曝光圖案資料。
各次的最大雷射功率設定為12.5mW，該12.5mW係相當於以一次曝光可使6μm高度成形的25mW的1/2。
和實施例1同樣，可製造具有複數個表面平滑的凸透鏡之透鏡片。以原子力顯微鏡(AFM)計測凸透鏡表面粗糙度Ra的結果，評估長度2μm、Ra=4.5nm。
(比較例1)
除了變更曝光條件以外，都和實施例1同樣，製造出光阻圖案、第1及第2壓模、及透鏡片。
在本例中，不實施重複曝光，曝光僅實施一次。
對於直徑60μm，X軸方向及Y軸方向全都是每1μm實施階度設定，採用全部32個階度設定。
最大雷射功率設定為以一次曝光可使6μm高度成形的25mW。
第5B圖中顯示所得到的第1壓模的SEM表面照片。
複製第1壓模之凹凸圖案的透鏡片之凸透鏡在表面產生了同心圓狀的圖樣，聚光性能不佳。以原子力顯微 鏡(AFM)計測凸透鏡表面粗糙度Ra的結果，評估長度2μm、Ra=100nm。
[產業上之可利用性]
本發明可適用於具有光阻圖案形成步驟的任意微細構造體之製造方法，該光阻圖案形成步驟係藉由對於塗布於基材上的正型光阻進行曝光及顯影，而形成在表面具有凹凸圖案的光阻圖案。
本發明可適用於在表面具有凹凸圖案的光阻圖案、使用此光阻圖案所製造的壓模、進一步轉印1次以上此壓模之圖案形狀所得到的複製壓模、及使用此等壓模將圖案轉印至樹脂所製造的樹脂成形體。
本申請主張以2012年10月1日所申請的日本申請特願2012-219440號為基礎的優先權，將其所有揭示內容納入此處。

Claims (9)

  1. 一種微細構造體之製造方法，其具有光阻圖案形成步驟，該光阻圖案形成步驟係將雷射光一邊掃瞄一邊照射於塗布於基材上的正型光阻而使前述光阻曝光，使該光阻顯影，藉此形成在表面具有凹凸圖案的光阻圖案，進行重複曝光，藉此對於雷射光量之調變的階度數，使重複曝光的合計曝光量的階度數增加，於前述顯影後形成對應前述重複曝光的合計曝光量的前述凹凸圖案，該重複曝光係以前述基材面內位置與前述雷射光量之關係是不同的階度圖案設定，重複實施複數次依照前述基材面內位置而調變前述雷射光量的複數階度的曝光。
  2. 如申請專利範圍第1項之微細構造體之製造方法，其中在前述重複曝光中，當重複曝光之際，使用與先前曝光不同的曝光圖案資料作為相對位置與前述雷射光量之關係的曝光圖案資料來進行曝光。
  3. 如申請專利範圍第1項之微細構造體之製造方法，其中在前述重複曝光中，當重複曝光之際，使用與先前曝光相同的曝光圖案資料作為相對位置與前述雷射光量之關係的曝光圖案資料，錯開該曝光圖案資料之前述基材面內位置來進行曝光。
  4. 如申請專利範圍第1項之微細構造體之製造方法，其 中在前述重複曝光中，將前述雷射光量調變的階度數設定為N階度(N≧3)，將曝光的重複次數設定為M次(M≧2)時，以在第m次(2≦m≦M)曝光中由雷射光量較少者開始起算第n個(2≦n≦N-1)階度的曝光區域、與第1次至第m-1次之各次曝光中由雷射光量較少者開始起算第n-1個或第n+1個的任一者的階度的曝光區域部分地重疊之方式實施重複曝光，使M次重複曝光的合計曝光量的階度數增加為M×N階度。
  5. 如申請專利範圍第4項之微細構造體之製造方法，其中在前述重複曝光中，將第m次(2≦m≦M)曝光中由雷射光量較少者開始起算第n個(2≦n≦N-1)階度的曝光區域，與第1次曝光中由雷射光量較少者開始起算第n-1個或第n+1個階度的曝光區域重疊之區域的剖面寬度設定為：將第1次曝光中由雷射光量較少者開始起算第n-1個或第n+1個階度的曝光區域的剖面寬度M等分後之寬度的大約m倍。
  6. 如申請專利範圍第1項之微細構造體之製造方法，其中進一步具有壓模形成步驟，該壓模形成步驟係在前述光阻圖案上沿著該光阻圖案的圖案形狀而形成壓模，然後從前述光阻圖案剝離該壓模。
  7. 如申請專利範圍第6項之微細構造體之製造方法，其中進一步具有樹脂轉印步驟，該樹脂轉印步驟係使用 前述壓模或將該壓模的圖案形狀進一步轉印1次以上而得到的複製壓模，將圖案轉印至樹脂。
  8. 一種微細構造體，係藉由如申請專利範圍第1至7項中任一項之製造方法所製造。
  9. 如申請專利範圍第8項之微細構造體，其中前述光阻圖案之前述凹凸圖案的凹部或凸部之最大直徑為2μm以上，以原子力顯微鏡觀察所計測的評估長度2μm的表面粗糙度Ra為10nm以下。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6733163B2 (ja) * 2015-12-03 2020-07-29 大日本印刷株式会社 インプリントモールド及びその製造方法、並びにインプリント方法
JP6664345B2 (ja) * 2017-03-28 2020-03-13 富士フイルム株式会社 平板形金型原盤製造方法及び成形用金型製造方法並びにロール金型製造方法
CN112297669B (zh) * 2020-10-06 2022-06-07 杨帆 一种接触印相工艺的数码中间底的制作方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5407785A (en) * 1992-12-18 1995-04-18 Vlsi Technology, Inc. Method for generating dense lines on a semiconductor wafer using phase-shifting and multiple exposures
US20100099034A1 (en) * 2008-10-22 2010-04-22 Micronic Laser Systems Ab Method of compensation for bleaching of resist during three-dimensional exposure of resist

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6299753A (ja) * 1985-10-25 1987-05-09 Fujitsu Ltd 立体形状の形成方法
JP2001311811A (ja) * 2000-04-27 2001-11-09 Japan Science & Technology Corp ３次元光学素子創製システム
JP2003043698A (ja) * 2001-08-03 2003-02-13 Seiko Epson Corp 微細構造体の製造方法、レーザ描画装置、電気光学装置の製造方法及び電気光学装置の製造装置
JP4362680B2 (ja) 2002-07-15 2009-11-11 セイコーエプソン株式会社 微細構造体の製造方法及び製造装置
JP2004334184A (ja) * 2003-04-16 2004-11-25 Sharp Corp 三次元構造物形成方法および露光装置
JP2006313288A (ja) * 2005-05-09 2006-11-16 Sumitomo Chemical Co Ltd カラーフィルタの製造方法
JP4910590B2 (ja) * 2006-09-15 2012-04-04 大日本印刷株式会社 パターン形成体の製造方法
US9405192B2 (en) * 2008-12-19 2016-08-02 GM Global Technology Operations LLC Layered radiation-sensitive materials with varying sensitivity
JP5685400B2 (ja) * 2010-08-06 2015-03-18 株式会社クラレ 微細構造体の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5407785A (en) * 1992-12-18 1995-04-18 Vlsi Technology, Inc. Method for generating dense lines on a semiconductor wafer using phase-shifting and multiple exposures
US20100099034A1 (en) * 2008-10-22 2010-04-22 Micronic Laser Systems Ab Method of compensation for bleaching of resist during three-dimensional exposure of resist

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