JP2005172877A - レジストパターンの形成方法、光学素子の製造方法、基板の製造方法、光学素子、及び露光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 精度と歩留良く、レジストパターンを形成する方法を提供する。
【解決手段】 グレースケールマスク3を通して光を、基板1上のレジスト2上に照射する(b)。このようにして露光されたレジスト2を現像すると、(c)に示すように、レジスト2にマイクロレンズアレイのパターンが形成される。上記の工程において、目標とするマイクロレンズの形状が得られるような露光量と現像時間を求め、現像時間を、目標とするマイクロレンズの形状が得られるような現像時間より少なくしておく。露光時間は、前記目標とするマイクロレンズの形状が得られるような露光時間としておく。よって、レジストパターンの曲率は、目標とするレジストパターンの曲率より小さくなっている。次に、前記レジストパターンの実際値と目標値との差に対応して定まる現像時間だけ、再現像を行うと、目標とするパターン形状に非常に近いレジスト形状が得られる(d)。
【選択図】 図2
【解決手段】 グレースケールマスク3を通して光を、基板1上のレジスト2上に照射する(b)。このようにして露光されたレジスト2を現像すると、(c)に示すように、レジスト2にマイクロレンズアレイのパターンが形成される。上記の工程において、目標とするマイクロレンズの形状が得られるような露光量と現像時間を求め、現像時間を、目標とするマイクロレンズの形状が得られるような現像時間より少なくしておく。露光時間は、前記目標とするマイクロレンズの形状が得られるような露光時間としておく。よって、レジストパターンの曲率は、目標とするレジストパターンの曲率より小さくなっている。次に、前記レジストパターンの実際値と目標値との差に対応して定まる現像時間だけ、再現像を行うと、目標とするパターン形状に非常に近いレジスト形状が得られる(d)。
【選択図】 図2
Description
本発明は、グレースケールマスクを用いてリソグラフィによるレジストパターンの形成方法、光学素子と基板の製造方法、この方法により製造された光学素子、及びこの光学素子を使用した露光装置に関するものである。
マイクロレンズ等の光学素子は、ディジタルカメラ、光通信、MEMS分野を中心に実用化され、益々使用範囲が拡大しており、エキシマレーザを光源とする露光装置の光源用のインテグレータとしても使用されている。従来、このようなマイクロレンズの製造方法として、特開平9−008266号公報(特許文献1)に開示されているような、光リソグラフィを使用した方法が知られている。
これらの方法においては、通常のフォトマスクをもちい、マスクにマイクロレンズに対応するパターンを形成し、光学基材表面に形成されたレジストを感光させて現像することにより、レジストの立体矩形パターンを製作する。そして、このレジストの立体矩形パターンを熱フローによりレンズ(曲面)形状に変形させてマイクロレンズを形成するものである。さらに、必要に応じ、このレンズ形状となったレジストを光学基材と共にエッチングすることにより、レンズ形状のレジストのパターンを光学基材に転写し、光学基材からなるマイクロレンズを形成している。
近年、これとは全く別の原理に基づくマイクロレンズの製造方法が開発され、特開2003−107209号公報(特許文献2)に開示されている。これは、グレースケールマスク(アナログ的とみなせる光透過率の変化を有するマスク)を使用して光学基材の表面に形成されたレジストを感光させ、レジストを現像することによって、グレースケールに応じた形状の、立体的なレジストパターンを形成し、それをマイクロレンズとするか、あるいは前述のように、さらにレンズ形状となったレジストを光学基材と共にエッチングすることにより、レンズ形状のレジストのパターンを光学基材に転写し、光学基材からなるマイクロレンズを形成するものである。
その例を図6に示す。石英からなる基板1の上にレジスト2を塗布する(a)。この場合、レジストとしてはポジ型のものを使用している。そして、グレースケールマスク3を通して光をレジスト2上に照射する(b)。図においてハッチングを施してある部分がグレースケールとなっており、ハッチング部の中心に行くほど光の透過率が低くなっている。ハッチングを施していない部分は、透明な部分である。
このようにして露光されたレジスト2を現像すると、マスクの透過率が高い領域に対応する部分は露光量が多くなるのでレジスト2が多く除去され、マスクの透過率が低い領域に対応する部分は露光量が少ないのでレジスト2の除去量が少なくなって、(c)に示すように、レジスト2にマイクロレンズアレイのパターンが形成される。
このような状態で、レジスト2と基板1を同時にドライエッチングすると、レジスト2に形成されたマイクロレンズのパターンが基板1に転写され、レジスト2が無くなった状態で、基板1の表面にマイクロレンズアレイが形成される。レジスト2と基板1のエッチングレートの違いにより、レジスト2に形成されたマイクロレンズのパターンと基板1の表面に形成されたマイクロレンズのパターンはその凹凸度(SAG量)が異なるが、所望の凹凸を有するマイクロレンズのパターンが基板1の表面に形成されるように、予め、レジスト2に形成されるマイクロレンズのパターンの形状を決定しておけばよい。
以上の例は、マイクロレンズ、マイクロレンズアレイに関するものであるが、同様の技術は、回折格子、フレネルレンズ、シリンドリカルレンズ、シリンドリカルレンズアレイのような他の光学素子の製造、その他、基板の表面に微細なパターン形状を加工する際に使用することができる。
また、光学素子の中には、基板上に形成されたレジストの形状に光学的特性を持たせたものがある。このようなものを製造する方法は、前記のような工程において、(c)までの工程を実施して完成品とすればよい。
以上述べたようなレジストパターンの形成方法においては、露光量、現像時間と、現像により除去されるレジスト厚さとの関係を予め調べておき、所望のレジストパターンの形状が決定されたとき、その形状が得られるような露光量、現像時間を決定する。このうち、現像時間は、レジスト層の各部分により共通であるので、レジストパターンの形状と対応するのは、主にレジストの現像までに行われる露光時間であり、これはグレースケールマスクの光透過量を、目標とするレジストパターンに応じて変えることにより達成される。
しかし、単位時間当たりに現像により失われるレジスト厚さは、レジスト層の各部分について厳密には同一ではなく、現像途中のレジストパターンの形状によっても変化する。それ故、このことを考慮して現像時間を決定する必要がある。
しかしながら、このようにして所定のレジストパターンの形状が得られるように露光量、現像時間を決定しても、レジストの感度(単位露光量と単位現像時間に対してレジスト厚が減少する量)は、レジストの塗布条件等により、各基板に毎に変化する。そして、もし、レジストの感度が、予想したより高い場合には、現像が進みすぎ、所定のパターン形状から外れてしまうと共に、もはや、調整が不可能になり、結局不良品として破棄されることになる。
特にSAG量の大きなレンズの場合、レジストの塗布厚が厚くなり(15μm以上)、その分現像時間が長くなるので、現像の不安定さも加わり、得られたレジストの立体形状は、目標形状との隔たりが大きくなる。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、精度と歩留良く、レジストパターンを形成する方法、このようなレジストパターンの形成方法を使用した光学素子と基板の製造方法、この方法により製造された光学素子、及びこの光学素子を使用した露光装置を提供することを課題とする。
前記課題を解決するための第1の手段は、グレースケールマスクのパターンをレジストに露光転写し、その後当該レジストを現像することにより、前記レジストに所定の形状を形成する方法であって、前記所定の形状を形成するのに必要な露光時間よりも短い時間で第1回目の露光を行って前記レジストを現像し、その結果得られた前記レジストの形状と、前記所定の形状との差に基づいて決定された時間だけ、第2回目の露光を前記レジストに対して行って、前記レジストを再び現像する工程を有することを特徴とするもの(請求項1)である。
前述のように、はじめからレジスト形状を目標値とするように露光、現像を行った場合、レジスト感度が想定した値より高くなっていると、現像の結果、レジストの厚みが減りすぎ、回復不可能となって不良品となる。本手段においては、所定の形状を形成するのに必要な露光時間と現像時間が決定されたとき、その露光時間よりも短い時間で第1回目の露光を行って、決定された現像時間でレジストを現像し、その結果得られたレジストの形状と、所定の形状との差に基づいて決定された時間だけ、第2回目の露光をレジストに対して行って、レジストを再び現像するようにしている。なお、現像時間は、1回目、2回目とも、前記必要な現像時間を用いるのが原則である。
よって、第1回目の現像で、現像が進みすぎる事態が回避される。そして、第2回目の現像は、第1回目の露光、現像の結果の得られた形状と、目標形状との差に基づいて露光量を決定して行っているので、正確なレジストの形状が得られ、かつ、2回目の露光量を1回目の露光量より少なくすることにより、2回目の現像、露光におけるレジスト感度が想定と違っていた場合でも、現像が進みすぎる量が少なくなり、出来上がったレジスト形状を許容誤差内に入れることができる可能性が大きくなる。なお、第1回目の露光や第2回目の露光をそれぞれ複数回に分割してもよく、各々の現像するまでの露光量が所望の露光量になっていればよい。
前記課題を解決するための第2の手段は、グレースケールマスクのパターンをレジストに露光転写し、その後当該レジストを現像することにより、前記レジストに所定の形状を形成する方法であって、前記所定のパターンを形成するのに必要な現像時間よりも短い時間で前記レジストに第1回目の現像を行い、その結果得られた前記レジストの形状と、前記所定の形状との差に基づいて決定された時間だけ、第2回目の現像を前記レジストに対して行う工程を有することを特徴とするもの(請求項2)である。
本手段は、前記第1の手段と考え方を同じくするものであるが、第1の手段は、露光を2回に分けて行っていたのに対し、本手段では、現像を2段階に分けて行っている。即ち、所定の形状を形成するのに必要な露光時間と現像時間が決定されたとき、露光時間は決定された露光時間を使用し、第1回目の現像時間を決定された露光時間より短くしている。よって、本手段においても、前記第1の手段と同等の作用効果が得られる。なお、本手段においても、第1の手段と同様、各回の露光を複数回に分けて行ってもよい。
前記課題を解決するための第3の手段は、グレースケールマスクのパターンをレジストに露光転写し、その後当該レジストを現像することにより、前記レジストに所定の形状を形成する方法であって、前記所定の形状を形成するのに必要な露光時間よりも短い時間で第1回目の露光を行って前記レジストを現像し、その結果得られた前記レジストの形状と、前記所定の形状との差に基づいて決定された時間だけ、第2回目の現像を前記レジストに対して行う工程を有することを特徴とするもの(請求項3)である。
本手段においては、所定の形状を形成するのに必要な露光時間と現像時間が決定されたとき、その露光時間よりも短い時間で露光を行い、決定された現像時間で第1回目の現像を行っている。そして、その結果得られたレジストの形状と、所定の形状との差に基づいて決定された時間だけ、第2回目の現像をレジストに対して行うようにしている。よって、本手段においても、前記第1の手段と同等の作用効果が得られる。なお、本手段における第1回目の露光は複数回に分けて行ってもよい。その際、その複数回の露光量の和が、所定の形状を形成するのに必要な露光量よりも少なければよい。
前記課題を解決するための第4の手段は、前記第1の手段から第3の手段のいずれかであって、レジストの現像液として有機系現像液を使用することを特徴とするもの(請求項4)である。
発明者が入手できた現像液で実験した限りにおいては、無機系の現像液を使用して複数回の現像を行うと、レジスト表面が荒れてしまい、光学素子として使用するには不適当なものとなってしまう。これに対し、有機系現像液ではこのようなことが起こらないので、前記第1の手段、第2の手段を行う際には、現像液として有機系現像液を用いることが好ましい。
前記課題を解決するための第5の手段は、基板の上にレジスト層を形成し、そのレジスト層にパターンを形成することにより光学特性を持たせた光学素子を製造する方法であって、前記第1の手段から第4の手段のいずれかのレジストパターンの形成方法によりレジスト層にパターンを形成する工程を有することを特徴とするもの(請求項5)である。
この光学素子の製造方法の基本的な構成は、背景技術の欄で述べたものと変わるところはないが、本手段においては、この工程中においてレジストパターンを形成する方法として、前記第1の手段から第4の手段のいずれかを使用している。よって、形状精度の良い光学素子を製造することができる。
前記課題を解決するための第5の手段は、前記第の手段であって、基板の上にレジスト層を形成し、そのレジスト層にパターンを形成した後、前記レジストと前記基板を同時にエッチングして、前記レジスト層のパターンを前記基板に転写し、所定のパターンを表面に有する基板を製造する方法であって、前記第1の手段から第4の手段のいずれかのレジストパターンの形成方法によりレジスト層にパターンを形成する工程を有することを特徴とするもの(請求項6)である。
この基板の製造方法の基本的な構成も、背景技術の欄で述べたものと変わるところはないが、本手段においては、この工程中においてレジストパターンを形成する方法として、前記第1の手段から第4の手段のいずれかを使用している。よって、形状精度の良い基板を製造することができる。
前記課題を解決するための第7の手段は、前記第5の手段である光学素子の製造方法又は前記第5の手段である基板の製造方法によって製造されたことを特徴とする光学素子(請求項7)である。
本手段における光学素子は、第5の手段である光学素子の製造方法又は第6の手段である基板の製造方法によって製造されるので、形状精度の良い光学素子となる。
前記課題を解決するための第8の手段は、前記第7の手段の光学素子を照明光学系の光学素子として用いていることを特徴とする露光装置(請求項8)である。
本手段においては、前記第6の手段の光学素子を照明光学系の光学素子として用いているので、照明光学系の精度を良くすることができる。特にエキシマレーザを用いた露光装置においては、透明な硝材として蛍石が用いられるが、蛍石を硝材とする光学素子を前記第5の方法で製造することにより、精度の良い露光装置とすることができる。
以上説明したように、本発明によれば、精度と歩留良く、レジストパターンを形成する方法、このようなレジストパターンの形成方法を使用した光学素子と基板の製造方法、この方法により製造された光学素子、及びこの光学素子を使用した露光装置を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態である基板の製造方法を示す概要図である。石英からなる基板1の上にレジスト2を成膜する(a)。この場合、レジストとしてはポジ型のものを使用している。そして、グレースケールマスク3を通して光をレジスト2上に照射する(b)。図においてハッチングを施してある部分がグレースケールとなっており、ハッチング部の中心に行くほど光の透過率が低くなっている。ハッチングを施していない部分は、透明な部分である。
このようにして露光されたレジスト2を現像すると、強く光の照射を受けた部分は多く除去され、弱く光の照射を受けた部分は除去量が少なくなって、(c)に示すように、レジスト2にマイクロレンズアレイのパターンが形成される。なお、図1(b)に示す工程は、露光回数を複数に分割して露光を行うようにしてもよい。
上記の工程において、目標とするマイクロレンズの形状が得られるような露光量と現像時間を求め、露光量を、目標とするマイクロレンズの形状が得られるような露光量より少なくしておく。現像時間は、前記目標とするマイクロレンズの形状が得られるような現像時間とする。よって、この状態では、一般に得られるレジストパターンの曲率は、目標とするレジストパターンの曲率より小さくなっている。この状態で、触針式の形状計等を用いて、レジストパターンの形状を計測し、目標とするレジストパターンの形状との差を求める。
次に、再びグレースケールマスク3を用いて、前記レジストパターンの実際値と目標値との差に対応して定まる露光時間だけ、再露光を行う(d)。そして、再びレジストを現像すると、目標とするパターン形状に非常に近いレジスト形状が得られる(e)。このときの現像時間は、第1回目の現像時間と同じとしてもよく、かつ、2回目の露光時間を決定するときに、露光時間と合わせて決定してもよい。又、2回目の露光も、露光回数を複数に分割して露光を行うようにしてもよい。
このような状態で、レジスト2と基板1を同時にドライエッチングすると、レジスト2に形成されたマイクロレンズのパターンが基板1に転写され、レジスト2が無くなった状態で、基板1の表面にマイクロレンズアレイが形成される。レジスト2と基板1のエッチングレートの違いにより、レジスト2に形成されたマイクロレンズのパターンと基板1の表面に形成されたマイクロレンズのパターンはその凹凸度が異なるが、所望の凹凸を有するマイクロレンズのパターンが基板1の表面に形成されるように、予め、レジスト2に形成されるマイクロレンズのパターンの形状を決定しておけばよい。
なお、レジストのパターン形状そのものを光学要素として用いる場合には、図1における(e)の工程で製造工程を終わとし、(e)に示されるようなものを完成品とする。
図2は、本発明の第2の実施の形態である基板の製造方法を示す概要図である。この実施の形態においては、図1に示した実施の形態とは異なり、現像後の露光は行わず、現像のみを2回に分けて行っている。石英からなる基板1の上にレジスト2を塗布する(a)。この場合、レジストとしてはポジ型のものを使用している。そして、グレースケールマスク3を通して光をレジスト2上に照射する(b)。図においてハッチングを施してある部分がグレースケールとなっており、ハッチング部の中心に行くほど光の透過率が低くなっている。ハッチングを施していない部分は、透明な部分である。なお、実際には、実行される露光は1回だけに限られず、現像を行うまでに複数回に分けて行ってもよい。
このようにして露光されたレジスト2を現像すると、強く光の照射を受けた部分は多く除去され、弱く光の照射を受けた部分は除去量が少なくなって、(c)に示すように、レジスト2にマイクロレンズアレイのパターンが形成される。
上記の工程において、目標とするマイクロレンズの形状が得られるような露光量と現像時間を求め、現像時間を、目標とするマイクロレンズの形状が得られるような現像時間より少なくしておく。露光時間は、前記目標とするマイクロレンズの形状が得られるような露光時間としておく。よって、この状態では、一般に得られるレジストパターンの曲率は、目標とするレジストパターンの曲率より小さくなっている。この状態で、触針式の形状計等を用いて、レジストパターンの形状を計測し、目標とするレジストパターンの形状との差を求める。
次に、前記レジストパターンの実際値と目標値との差に対応して定まる現像時間だけ、再現像を行うと、目標とするパターン形状に非常に近いレジスト形状が得られる(d)。
このような状態で、レジスト2と基板1を同時にドライエッチングすると、レジスト2に形成されたマイクロレンズのパターンが基板1に転写され、レジスト2が無くなった状態で、基板1の表面にマイクロレンズアレイが形成される。レジスト2と基板1のエッチングレートの違いにより、レジスト2に形成されたマイクロレンズのパターンと基板1の表面に形成されたマイクロレンズのパターンはその凹凸度が異なるが、所望の凹凸を有するマイクロレンズのパターンが基板1の表面に形成されるように、予め、レジスト2に形成されるマイクロレンズのパターンの形状を決定しておけばよい。
なお、レジストのパターン形状そのものを光学要素として用いる場合には、図2における(d)の工程で製造工程を終わとし、(d)に示されるようなものを完成品とする。
本発明の第3の実施の形態である基板の製造方法は、図2に示すものと同じであるが、第3の実施の形態においては、目標とするマイクロレンズの形状が得られるような露光量と現像時間を求め、露光時間は、目標とするマイクロレンズの形状が得られるような露光時間と現像時間との関係で決められた露光時間より少なくしておく。そして、現像を2回に分けて行うが、第1回目の現像時間は、前記目標とするマイクロレンズの形状が得られるような露光時間とする。すると、露光時間が足らないために、図2(c)に示すようなパターンが得られる。その後は、第2の実施の形態におけるように、触針式の形状計等を用いて、レジストパターンの形状を計測し、目標とするレジストパターンの形状との差を求める。
次に、前記レジストパターンの実際値と目標値との差に対応して定まる現像時間だけ、再現像を行うと、目標とするパターン形状に非常に近いレジスト形状が得られる(d)。その後の工程等については、前記第2の実施の形態と同じである。
図3に、本発明の実施の形態である露光装置の光学系の概要を示す。図3において、レジストが塗布されたウエハWの法線方向に沿ってZ軸を、ウエハ面内において図3の紙面に平行な方向にY軸を、ウエハ面内において図3の紙面に垂直な方向にX軸をそれぞれ設定している。なお、図3では、照明光学装置が輪帯照明を行うように設定されている。
図3の露光装置は、露光光(照明光)を供給するための光源11として、たとえば248nmの波長の光を供給するKrFエキシマレーザー光源または193nmの波長の光を供給するArFエキシマレーザー光源を備えている。光源11からZ方向に沿って射出されたほぼ平行な光束は、X方向に沿って細長く延びた矩形状の断面を有し、一対のレンズ12aおよび12bからなるビームエキスパンダー12に入射し、所定の矩形状の断面を有する光束に整形される。
整形光学系としてのビームエキスパンダー12を介したほぼ平行な光束は、折り曲げミラー13でY方向に偏向された後、回折光学素子14を介して、アフォーカルズームレンズ15に入射する。一般に、回折光学素子は、ガラス基板に露光光(照明光)の波長程度のピッチを有する段差を形成することによって構成され、入射ビームを所望の角度に回折する作用を有する。具体的には、回折光学素子14は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、そのファーフィールド(またはフラウンホーファー回折領域)に円形状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、回折光学素子14を介した光束は、アフォーカルズームレンズ15の瞳位置に円形状の光強度分布、すなわち円形状の断面を有する光束を形成する。
アフォーカルズームレンズ15は、アフォーカル系(無焦点光学系)を維持しながら所定の範囲で倍率を連続的に変化させることができるように構成されている。アフォーカルズームレンズ15を介した光束は、輪帯照明用の回折光学素子16に入射する。アフォーカルズームレンズ15は、回折光学素子14の発散原点と回折光学素子16の回折面とを光学的にほぼ共役に結んでいる。そして、回折光学素子16の回折面またはその近傍の面の一点に集光する光束の開口数は、アフォーカルズームレンズ15の倍率に依存して変化する。
輪帯照明用の回折光学素子16は、平行光束が入射した場合に、そのファーフィールドにリング状の光強度分布を形成する機能を有する。
回折光学素子16を介した光束は、ズームレンズ17に入射する。ズームレンズ17の後側焦点面の近傍には、光源側から順に第1フライアイ部材18aと第2フライアイ部材18bとからなるマイクロフライアイレンズ(またはフライアイレンズ)18の入射面(すなわち第1フライアイ部材18aの入射面)が位置決めされている。なお、マイクロフライアイレンズ18は入射光束に基づいて多数光源を形成するオプティカルインテグレータとして機能する。
上述したように、回折光学素子14を介してアフォーカルズームレンズ15の瞳位置に形成される円形状の光強度分布からの光束は、アフォーカルズームレンズ15から射出された後、様々な角度成分を有する光束となって回折光学素子16に入射する。すなわち、回折光学素子16は、角度光束形成作用を有するオプティカルインテグレータを構成している。一方、回折光学素子16は、平行光束が入射した場合に、そのファーフィールドにリング状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、回折光学素子16を介した光束は、ズームレンズ17の後側焦点面に(ひいてはマイクロフライアイレンズ18の入射面に)、たとえば光軸AXを中心とした輪帯状の照野を形成する。
マイクロフライアイレンズ18の入射面に形成される輪帯状の照野の外径は、ズームレンズ17の焦点距離に依存して変化する。このように、ズームレンズ17は、回折光学素子16とマイクロフライアイレンズ18の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に結んでいる。マイクロフライアイレンズ18に入射した光束は二次元的に分割され、マイクロフライアイレンズ18の後側焦点面にはマイクロフライアイレンズ18への入射光束によって形成される照野と同じ輪帯状の多数光源(以下、「二次光源」という)が形成される。
マイクロフライアイレンズ18の後側焦点面に形成された輪帯状の二次光源からの光束は、コンデンサー光学系19の集光作用を受けた後、所定のパターンが形成されたマスクMを重畳的に照明する。マスクMのパターンを透過した光束は、投影光学系PLを介して、レジストが塗布されたウエハW上にマスクパターンの像を形成する。こうして、投影光学系PLの光軸AXと直交する平面(XY平面)内においてウエハWを二次元的に駆動制御しながら一括露光またはスキャン露光を行うことにより、ウエハWの各露光領域にはマスクMのパターンが逐次露光される。
このように本実施の形態にかかる露光装置においては、ファーフィールドにリング状の光強度分布を形成する手段として、回折格子14、16を使用している。この回折格子は、蛍石の表面にグレーティングパターンを加工したものが使用され、この回折格子は、前述のような本発明に係る光学素子の製造方法によって製造されている。それ故、蛍石のような材料を使用する場合でも、グレーティングパターンを正確かつ迅速に形成することができ、所望の照明パターンを得ることができる。
又、この回折格子14、16は、光源に近いので、ArFレーザ光やKrFレーザ光等の高エネルギー光を多量に照射した場合にも変質しにくいものであることが好ましい。よって、材料として蛍石を用いて、本発明の方法により、回折格子14、16を製造して、このような露光装置の照明光学系に用いることで、今までに得られなかったような長寿命とすることが期待できる。
さらに、マイクロフライアイレンズ18の射出面には、光源像ができて、ここにエネルギーが集中するため、マイクロフライアイレンズ18も、蛍石を用いて、本発明の方法により製造することが好ましい。
(実施例1)
レンズ径500μm、目標曲率R=680μmのレジスト製マイクロレンズを製作した。まず、55μm厚のレジスト(クラリアンドジャパン社製PLPシリーズ)を光学基材(石英基板)上に塗布した。開口により透過率を変調したグレースケールマスクを用い、g線ステッパーにより、この厚膜レジストを露光した。予め設定した露光時間は、8000msec、現像時間は20分であった。しかし、実際には第1回目の露光を、露光時間8000msecで行い、有機系現像液(東京応化製NMD3)を用いて現像時間17分の現像を行った。
レンズ径500μm、目標曲率R=680μmのレジスト製マイクロレンズを製作した。まず、55μm厚のレジスト(クラリアンドジャパン社製PLPシリーズ)を光学基材(石英基板)上に塗布した。開口により透過率を変調したグレースケールマスクを用い、g線ステッパーにより、この厚膜レジストを露光した。予め設定した露光時間は、8000msec、現像時間は20分であった。しかし、実際には第1回目の露光を、露光時間8000msecで行い、有機系現像液(東京応化製NMD3)を用いて現像時間17分の現像を行った。
1回目の現像後にマイクロレンズの形状を測定した結果、曲率R=710μmであり、曲率R=710μmに対する各部分の形状誤差は図4の細線のようになったであった。露光時間を設定した露光時間より短くしているので、現像後のレジストの形状は、目標とする形状(曲率R=680±7μm)と隔たりがあるが、得られた曲率R=710μmに対する各部分の形状誤差は、最大で0.2μm以下と小さい。
目標の曲率680μmと実際の曲率710μmの差に応じた再現像時間を決定すると3分となったので、3分間、2回目の現像を行った。その結果得られた形状は、曲率R=684μmで、目標とする曲率R=680μm±7μm(±1%)に入った。また、曲率R=684μmに対する形状誤差は、図4の太線で示すようなものであった。図4から分かるように、3分の追加現像行うことにより、形状誤差を変えずに曲率だけを変化させることができた。
(実施例2)
レンズ径500μm、目標曲率R=680μmのレジスト製マイクロレンズを製作した。まず、55μm厚のレジスト(クラリアンドジャパン社製PLPシリーズ)を光学基材(石英基板)上に塗布した。開口により透過率を変調したグレースケールマスクを用い、g線ステッパーにより、この厚膜レジストを露光した。予め設定した露光時間は、8000msec、現像時間は20分であった。しかし、実際のには第1回目の露光を、露光時間7200msecで行い、有機系現像液(東京応化製NMD3)を用いて現像時間20分の現像を行った。
レンズ径500μm、目標曲率R=680μmのレジスト製マイクロレンズを製作した。まず、55μm厚のレジスト(クラリアンドジャパン社製PLPシリーズ)を光学基材(石英基板)上に塗布した。開口により透過率を変調したグレースケールマスクを用い、g線ステッパーにより、この厚膜レジストを露光した。予め設定した露光時間は、8000msec、現像時間は20分であった。しかし、実際のには第1回目の露光を、露光時間7200msecで行い、有機系現像液(東京応化製NMD3)を用いて現像時間20分の現像を行った。
1回目の現像後にマイクロレンズの形状を測定した結果、曲率R=714μmであり、曲率R=714μmに対する各部分の形状誤差は図5の細線のようになったであった。露光時間を設定した露光時間より短くしているので、現像後のレジストの形状は、目標とする形状(曲率R=680±7μm)と隔たりがあるが、得られた曲率R=714μmに対する各部分の形状誤差は、最大で0.3μm以下と小さい。
目標の曲率680μmと実際の曲率710μmの差に応じた再現像時間を決定すると3分となったので、3分間、2回目の現像を行った。その結果得られた形状は、曲率R=684μmで、目標とする曲率R=680μm±7μm(±1%)に入った。また、曲率R=686μmに対する形状誤差は、図5の太線で示すようなものであった。図5から分かるように、3分の追加現像行うことにより、形状誤差を変えずに曲率だけを変化させることができた。
1…基板、2…レジスト、3…グレースケールマスク、11…光源、12…ビームエキスパンダー、12a、12b…レンズ、13…折り曲げミラー、14…回折光学素子、15…アフォーカルズームレンズ、16…回折光学素子、17…ズームレンズ、18…マイクロフライアイレンズ、18a…第1フライアイ部材、18b…第2フライアイ部材、19…コンデンサー光学系、M…マスク、PL…投影光学系、W…ウエハ
Claims (8)
- グレースケールマスクのパターンをレジストに露光転写し、その後当該レジストを現像することにより、前記レジストに所定の形状を形成する方法であって、前記所定の形状を形成するのに必要な露光時間よりも短い時間で第1回目の露光を行って前記レジストを現像し、その結果得られた前記レジストの形状と、前記所定の形状との差に基づいて決定された時間だけ、第2回目の露光を前記レジストに対して行って、前記レジストを再び現像する工程を有することを特徴とするレジストパターンの形成方法。
- グレースケールマスクのパターンをレジストに露光転写し、その後当該レジストを現像することにより、前記レジストに所定の形状を形成する方法であって、前記所定のパターンを形成するのに必要な現像時間よりも短い時間で前記レジストに第1回目の現像を行い、その結果得られた前記レジストの形状と、前記所定の形状との差に基づいて決定された時間だけ、第2回目の現像を前記レジストに対して行う工程を有することを特徴とするレジストパターンの形成方法。
- グレースケールマスクのパターンをレジストに露光転写し、その後当該レジストを現像することにより、前記レジストに所定の形状を形成する方法であって、前記所定の形状を形成するのに必要な露光時間よりも短い時間で第1回目の露光を行って前記レジストを現像し、その結果得られた前記レジストの形状と、前記所定の形状との差に基づいて決定された時間だけ、第2回目の現像を前記レジストに対して行う工程を有することを特徴とするレジストパターンの形成方法。
- 前記レジストの現像液として有機系現像液を使用することを特徴とする請求項1から請求項3のうちいずれか1項に記載のレジストパターンの形成方法。
- 基板の上にレジスト層を形成し、そのレジスト層にパターンを形成することにより光学特性を持たせた光学素子を製造する方法であって、請求項1から請求項4のうちいずれか1項に記載のレジストパターンの形成方法によりレジスト層にパターンを形成する工程を有することを特徴とする光学素子の製造方法。
- 基板の上にレジスト層を形成し、そのレジスト層にパターンを形成した後、前記レジストと前記基板を同時にエッチングして、前記レジスト層のパターンを前記基板に転写し、所定のパターンを表面に有する基板を製造する方法であって、請求項1から請求項4のうちいずれか1項に記載のレジストパターンの形成方法によりレジスト層にパターンを形成する工程を有することを特徴とする基板の製造方法。
- 請求項5に記載の光学素子の製造方法又は請求項6に記載の基板の製造方法によって製造されたことを特徴とする光学素子。
- 請求項7に記載の光学素子を照明光学系の光学素子として用いていることを特徴とする露光装置。
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JP2003408426A JP2005172877A (ja) | 2003-12-08 | 2003-12-08 | レジストパターンの形成方法、光学素子の製造方法、基板の製造方法、光学素子、及び露光装置 |
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JP2007165679A (ja) * | 2005-12-15 | 2007-06-28 | Dainippon Printing Co Ltd | パターン形成体の製造方法 |
JP2018165811A (ja) * | 2017-03-28 | 2018-10-25 | 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 |
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2003
- 2003-12-08 JP JP2003408426A patent/JP2005172877A/ja active Pending
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JP4717623B2 (ja) * | 2005-12-15 | 2011-07-06 | 大日本印刷株式会社 | パターン形成体の製造方法 |
JP2018165811A (ja) * | 2017-03-28 | 2018-10-25 | 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 |
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