JP4573418B2

JP4573418B2 - Exposure method

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Publication number: JP4573418B2
Application number: JP2000304458A
Authority: JP
Inventors: 和博梅木; 克彦藤原
Original assignee: Ricoh Optical Industries Co Ltd
Current assignee: Ricoh Optical Industries Co Ltd
Priority date: 2000-10-04
Filing date: 2000-10-04
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2020-10-04
Also published as: JP2002107942A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三次元構造の表面形状をもつ物品や、遮光膜の三次元パターンをもつ濃度分布マスクを製作する際に、感光材料層を露光するための露光方法に関するものである。
この露光方法は、写真製版技術を利用して微細な凹凸その他の三次元形状を形成する産業分野、例えば回折素子などの光学素子製造分野、マイクロマシニング分野、表面制御技術分野、壁掛けＴＶ用ディスプレイ分野、液晶ディスプレイ分野、太陽電池製造分野など、半導体製造プロセスで使用されているのと同様の微細化工技術を利用する分野で使用される。
【０００２】
【従来の技術】
光学素子の屈折面や反射面に、球面や非球面等に代表される特殊な面形状が使用されるようになってきている。また近年は液晶表示素子や液晶プロジェクタ等に関連して、マイクロレンズ等の光学素子にも特殊な面形状が求められている。
そこで屈折面や反射面を型成形や研磨によらずに形成する方法として、光学基板の表面にフォトレジスト（感光性材料の代表例）の層を形成し、このフォトレジスト層に対して露光、現像処理を経てフォトレジストの表面形状として三次元的な凸面形状もしくは凹面形状を得、しかる後にフォトレジストと光学基板とに対して異方性エッチングを行ない、フォトレジストの表面形状を光学基板に彫り写して転写することにより、光学基板の表面に所望の三次元構造の屈折面や反射面の形状を得ることが試みられている。
【０００３】
露光方法としては、半導体製造分野では、配線パターン及び位相シフト法によるマスクやレチクルを使用した「ステッパー縮小露光」や「アライナー等倍露光」が行なわれている。その方法は配線パターンのような二次元パターンは露光できるが、三次元構造は製作できない。
三次元構造を製作するために、複数枚のマスクを順次交換して露光を行なうバイナリー構造の露光も知られているが、その露光ではマスクが４枚以上必要であった。光学性能（効率８０％以上）をだすためには、少なくとも４段階の露光が必要だからである。
【０００４】
三次元構造を製作する他の方法として、遮光膜パターンの膜厚が段階的に変化することにより階調をもった階調分布マスクや、露光領域が適当な形状及び大きさの単位セルに分割され、各単位セル内の遮光パターンの光透過量又は遮光量が得ようとする感光性材料パターンの対応した位置の高さに応じた値となるように設定されている濃度分布マスクを使用する露光方法が提案されている（特開平７−２３０１５９号公報、特表平８−５０４５１５号公報を参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
階調分布マスクや濃度分布マスクを使用して露光した場合、狭い領域に階調差を付けなくてはならないことが起こるため、これまでの方法で階調をつけようとすると段差が生じ表面粗さが悪化して所望の性能を得ることが難しくなることがあった。また、レチクルやマスクの製作コストが高かった。
そこで、本発明は狭い領域内に多数の階調を設定するのを容易にし、表面粗さを改善するとともに、レチクルやマスクの製作コストを低下することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明では、露光時にマスクを感光性材料に対して相対的に微少移動させることにより、隣の濃度階調との間に中間の階調を作成するようにした露光方法である。
すなわち、本発明の露光方法は、遮光膜パターンの透過光量が２段階以上の階調を有する露光用マスクを通して感光性材料を光照射し現像して三次元構造の感光性材料パターンを形成し、その感光性材料パターンを下地に彫り写すことにより三次元構造の表面形状をもつ物品を製造する方法において、その露光では露光工程内でマスクを感光性材料に対して相対的に面内で微少移動させることにより、露光用マスクの階調よりも多段階の階調で感光性材料を露光するようにした。
【０００７】
中間の階調が生じることにより階調数が増加し、段差が少なくなり表面粗さが改善され、所望の構造と性能を得ることが可能になる。特に、急峻な高さ変化を生じる構造部分や、濃度分布マスクが製作できないような超微細領域の階調と構造を実現できる。また、露光用マスクに多数の階調差をつける必要がなくなり、マスクのコスト低減が可能になる。
【０００８】
本発明ではマスクを感光性材料に対して相対的に移動させるが、この移動は感光性材料を塗布した基板を固定しておいてマスクを移動させてもよく、逆にマスクを固定しておいて感光性材料を塗布した基板を移動させてもよい。これら両者の移動を含めて「マスクの相対的移動」と称している。
【０００９】
【発明の実施の形態】
光照射はマスクの相対的移動中に行なうことができる。この場合、中間の階調は連続したものとなる。
また、露光工程は、マスクの相対的移動と停止時の光照射とを繰り返して多重露光する工程とすることができる。この場合、階調の制御が容易である。
マスクの相対的移動と停止時の光照射とを繰り返して多重露光する場合には、１露光工程内でのマスクの相対的移動範囲を１階調に相当する距離以下に設定し、その１／Ｎを１単位とする移動量で微小移動をＮ回繰り返すことにより、ｎ階調のマスクでＮ×ｎ階調の露光を実現することができる。ここで、ｎ，Ｎは整数である。
【００１０】
マスクの相対的移動方向は、一次元方向のみとすることもできるし、互いに直交する２つの方向とすることもできる。さらに、回転方向の微小移動を含むこともできる。
この露光方法で使用するマスクの好ましい一例は、透明基板上に２次元の光強度分布を有する遮光パターンが形成されたものであり、露光領域が適当な形状及び大きさの単位セルにより隙間なく分割されており、各単位セル内の遮光パターンの光透過量又は遮光量が感光性材料パターンの対応した位置の高さに応じた値となるように設定されている濃度分布マスクである。この場合、マスクの相対的な微小移動の１単位を単位セル寸法の整数分の１に設定する。
【００１１】
デフォーカス状態で露光を行なうことも好ましい。デフォーカスとは露光の際、焦点が感光性材料から外れていることである。デフォーカス状態で露光することにより、感光性材料に形成される三次元パターン、ひいては目的とする物品の表面形状をより平滑なものとすることができる。
好ましい露光工程の一例は縮小投影露光工程である。
【００１２】
感光性材料パターンを下地に彫り写すことにより製作される三次元構造の表面形状をもつ物品の一例は、マイクロレンズアレイなどの光学素子のように、基板自体の表面が加工された物品である。
感光性材料パターンを下地に彫り写すことにより製作される三次元構造の表面形状をもつ物品の他の例は、目的物品のパターンと等倍寸法に形成された遮光膜パターンを有する濃度分布シスターマスクであって、その遮光膜パターンが遮光膜により透明基板上に形成された二次元パータンと、その二次元パータンの少なくとも一部においては透過光量が変化するように遮光膜の膜厚が変化している膜厚分布とを備えた三次元パターンであるものである。ここで、等倍寸法とは遮光膜パターンが形成された平面内の寸法に関するものであり、遮光膜パターンの高さ方向の寸法に関するものではない。
【００１３】
このような濃度分布シスターマスクを製作すると、その遮光膜パターン自体において透過光量が変化するように遮光膜の膜厚が変化している膜厚分布をもっているので、コンタクト露光法やプロキシミティー露光法によっても感光材料層に表面形状の三次元パターンを形成することができる。
【００１４】
縮小光学系を有するステッパー（レンズ縮小投影露光機）及びプロジェクション露光機は、露光対象表面に形成された位置合わせパターン（トンボパターン）を読み取ってマスク位置合わせすることはできるが、露光対象表面とは反対側の面に形成されたトンボパターンを読み取ってマスク位置合わせすることはできない。そのため、縮小光学系を有する露光機を用いて基板の表裏面に目的とする表面形状を製作する場合は、表面及び裏面についてトンボパターンのみを形成するフォトリソグラフィー工程がそれぞれ必要であり、製作時間が非常に長くなることが避けられず、高コストとなる。それに対し、このような濃度分布シスターマスクの遮光膜パターンは形成される目的物品のパターンと等倍寸法に形成されているので、目的物品を形成する際に、プロキシミティー露光法やコンタクト露光法など、等倍露光法により遮光膜パターンを露光することができるようになる結果、プロキシミティー露光法やコンタクト露光法では目的の表面形状用の遮光膜パターンと同時にトンボパターン用の遮光膜パターンを露光することができ、また透明基板の裏面位置合わせパターンを読み取って表面側のマスク位置合わせをすることができる。その結果、基板の表裏面に目的の表面形状を形成する場合の工程数を少なくすることができ、製作時間を短縮することができるので、目的物品の製造コストを下げることができる。
【００１５】
また、このような濃度分布シスターマスクを用いれば、透明基板の表裏面に製作する光学素子の転写製作を異なった方法で行なうことが可能となる。例えば、透明ガラス基板状の一方にステッパー露光した光学素子を形成し、他方にコンタクト露光した光学素子を製作することができる。
このような方法を利用して、例えば、両面に光学面を有する光学製品を製造できる。光学面の製造方法には、本発明者が既に特許出願した方法（特開平９−１４６２５９号公報、特願２０００−１７７８４７号等参照）を適用することができる。
【００１６】
このような濃度分布シスターマスクを用いて三次元構造を製作すると、球面、非球面、円錐形状のような連続面で構成される光学素子を製作することも、フレネル形状のように連続面と不連続面から構成される光学素子を製作することも可能となる。更に、そのような光学素子に反射光学面を形成し、反射光学素子とすることも可能になる。
【００１７】
【実施例】
（実施例１）一次元移動の例
マスクの濃度分布形状（遮光膜パターン）は図２（ａ）に示されるように、透過率が０のレベル（濃度が最も高いレベル）、透過率が１００％のレベル、及びその中間の透過率レベルの３階調をもっている。この遮光膜パターンは紙面垂直方向に延びたシリンダー状パターンである。
このマスクを使用してポジレジストを露光、現像した場合、図２（ｂ）に示されるように、濃度分布がそのまま転写される。１は基板、２は形成されたレジストパターンである。
【００１８】
次に、このマスクを使用して露光する際に、図１（ａ），（ｂ），（ｃ）で示されるように、基板１に対して相対的に移動させ、それぞれの位置で露光した。移動範囲は１階調幅であり、その１／３ずつ移動させた。露光は各移動の停止後に３段階に分割して行ない、１回の露光量は所定の露光量の１／３とした。露光終了後、現像して得られるレジストパターンは、図１（ｄ）に示されるように、階調数が３倍に増えたものとなった。
【００１９】
（実施例２）二次元移動の例
実施例１で用いたマスクを用い、実施例１に示したように、図１（ａ），（ｂ），（ｃ）で示されるように基板１に対して相対的に一次元移動させてそれぞれの位置で露光を行なった後、マスクを元の位置に戻し、９０°回転させた後、先の移動方向と直交する方向に移動させて再び実施例１に示したのと同じ露光を行なった。
その結果、四角錐（ピラミッド）型構造をもつレジストパターンを製作することができた。そのレジストパターンの各移動方向に沿った断面図は図１（ｄ）に示されるものであった。
【００２０】
（実施例３）三次元移動の例
図３に示される濃度分布マスクを使用して、二次元方向の移動（Ｘ，Ｙ，Θ）及びＺ軸方向の微小移動を行ないながら露光を行なった例を説明する。
図３に例示した濃度分布マスクは液晶プロジェクタ用マイクロレンズアレイ用レチクルマスクにおける１８μｍ×１８μｍの１つのマイクロレンズ部分を示している。単位セルは、碁盤の目状の正方形形状である。単位セルは必ずしも正方形である必要はなく、所望の形状に応じて他の多角形形状にすることが望ましい。斜線部はＣｒ膜が残存している部分である。
【００２１】
露光にはステッパーを使用した。ステッパーの概略を図４に示す。光源ランプ３０からの光は、集光レンズ３１により集光され、露光用マスク３２を照射する。マスク３２を透過した光は、縮小倍率の結像レンズ３３に入射し、ステージ３４上に載置された光学デバイスその他の物品のための材料３７の表面に、マスク３２の縮小像、即ち、透過率分布の縮小像を結像する。材料３７を載置したステージ３４は、ステップモーター３５，３６の作用により、結像レンズ３３の光軸に直交する面内で、互いに直交する２方向へ変位可能であり、材料３７の位置を結像レンズ３３の光軸に対して位置合わせできるようになっている。
【００２２】
この実施例では、液晶プロジェクタ用マイクロレンズアレイを製作するために、ネオセラム基板を用意し、この基板上にＴＧＭＲ−９５０ＢＥレジスト（東京応化（株）の製品）を８.５６μｍの厚さに塗布した。次にホットプレートで、１００℃にてベーク時間１８０秒でプリベークした。
【００２３】
この基板を図４のステッパーの材料３７の位置に設置して露光した。露光は結像レンズ３３によるマスク３２の縮小像を、材料３７のフォトレジスト層表面に結像させる。結像の焦点は、必要に応じてフォトレジスト層表面からずらしたデフォーカス状態とする。この露光の際にマスク３２又はステージ３４を微小移動させる。露光は材料３７の全面にわたって密に行なう。
【００２４】
この際の微小移動量は、図５に示すように以下のように設定した。濃度分布マスクの単位セル（２μｍ×２μｍ）を１／２．５のステッパーで露光する際は（縮小露光後の単位セル寸法は０．８μｍ×０．８μｍとなる）、微小移動量を０．２μｍとした。１／５のステッパーで露光する際は（縮小露光後の単位セル寸法０．４μｍ×０．４μｍとなる）、微小移動量は０．１μｍとした。これは、露光時の単位セル寸法の１／４に相当する量で、この量を微小移動量として画素ズラシしている。
【００２５】
移動方向及び移動量は、図５に示す通りである。また、その座標と露光量は以下の表１、表２の通りである。ここで露光率とは、所定の「必要とする露光量（エネルギー：ｍＪ）」に対する露光量の割合を示している。つまりこの実施例では、移動ゼロの状態で全体の５０％を露光し、各微小量移動後の座標で全体の５％を露光している。また、工程ヌ）では、別途用意したボトム抜きパターン（感光性材料残り量ゼロ（遮光領域ゼロ）のセルを配置したもの）で残りの１０％を露光している。更にデフォーカス量（ＤＦ）は、工程ヌ）はＤＦ＝０、それ以外の工程は何れもＤＦ＝＋３μｍで行なった。デフォーカス量の表示の＋の符号は、焦点がレジスト層の表面の上方にあることを意味している。
【００２６】

【００２７】

【００２８】
この条件で露光後、ＰＥＢ（ポスト・エキスポージャー・ベーク）を１００℃にて１８０秒実施した。次いで、感光性材料の現像、リンスを行なった。その後、紫外線硬化装置にて１８０秒間紫外線を照射しながら真空引きを実施して、レジストのハードニングを行なった。紫外線硬化装置は、レジストの露光に使用する波長よりも短波長でレジストを硬化させることのできる波長を照射する。この操作によって、レジストの耐プラズマ性は向上し、次工程での加工に耐えられるようになる。このときのレジスト高さは７.５μｍであった。
露光時の微小移動とデフォーカスの効果によって、特段の段差を生じることなくレジストパターン形状を製作することができた。
【００２９】
その後、その基板をＴＣＰ（誘導結合型プラズマ）ドライエッチング装置にセットし、真空度：１.５×１０^-3Ｔｏｒｒ、ＣＨＦ₃：５.０ｓｃｃｍ、ＣＦ₄：５０.０ｓｃｃｍ、Ｏ₂：１５.０ｓｃｃｍ、基板バイアス電力：６００Ｗ、上部電極電力：１.２５ｋＷ、基板冷却温度：−２０℃の条件下でドライエッチングを行なった。またこの時、基板バイアス電力と上部電極電力を経時的に変化させ、時間変化と共に選択比が小さくなるように変更しながらエッチングを行なった。基板の平均エッチング速度は、０.５２μｍ／分であったが、実際のエッチンング時間は、１１.５分を要した。エッチング後のレンズ高さは、５.３３μｍであった。
【００３０】
この実施例では、特に、液晶プロジェクタ用１８μｍ×１８μｍのマイクロレンズを備えたマイクロレンズアレイで製作が困難であった立ち上がり角度が急峻な各マイクロレンズ四隅隣接部の構造を設計通り製作することができた。この部分は、通常の濃度分布マスクでは高価となる超微細な単位セル配置（例えば、単位セルサイズ１μｍ×１μｍ以下）を必要としているが、本発明では超微細でない単位セル配置のマスクによってもマイクロレンズ四隅隣接部の構造部を製作することが可能となった。
図５のように移動停止後に光照射する露光法に代えて、移動しながら光照射する連続露光法においても全く同様の効果が得られている。
【００３１】
（実施例４）濃度分布シスターマスク製作に適用した例
上の実施例はいずれも製作する物品が光学素子のような製品である場合であるが、本発明はそのような製品をコンタクト露光法やプロキシミティー露光法で露光して製作するのに使用する濃度分布シスターマスクを製作するためにも適用することができる。
【００３２】
図６は濃度分布シスターマスクの製造に本発明を適用した一実施例を示す工程断面図である。図６に沿ってその製作工程を説明する。
（Ａ）石英基板２１の一表面にＣｒ膜２３を０.２μｍの膜厚で形成し、さらにその上にレジスト材料層２５を約８μｍの膜厚で塗布した。レジスト材料層２５の材料としてＯＦＰＲ−５０００−８００（東京応化（株）の製品）を用いた。その後、プリベークしたところ、レジスト材料層２５の膜厚は７.５μｍであった。プリベーク後の石英基板２１、Ｃｒ膜２３及びレジスト材料層２５をマスクブランクス２８とした。
【００３３】
（Ｂ）マスクブランクス２８を図４に示すステッパー（１／５縮小のものを使用する。）の材料３７の位置に設置し、マスクブランクス２８を微小量ずつ移動させながら、実施例３に示した露光条件（表２）で露光した。合計の照射量は３９０ｍＷ×３.６０秒で、総合露光量は約１４００ｍＪであった。
上記の露光条件で、結像レンズ３３によるレチクル３２の縮小像を、マスクブランクス２８のレジスト材料層２５に結像させた。この露光を、マスクブランクス２８の全面にわたって行なった。
【００３４】
この条件で露光後、現像及びリンスを含む現像処理を施し、レジスト材料層２５の露光部分を除去してレジスト材料パターン２５ａを製作した。レジスト材料パターン２５ａは「高原状の断面構造」を有している。レジスト材料パターン２５ａの「高原状の斜め角度」はレチクルの設計、デフォーカス量、レジスト材料層２５の膜厚及びレジスト材料層２５の材料の感度によって変化する。この斜め角度は濃度分布マスクの光学濃度分布のアナログ構造（光透過量分布）に重要な影響を及ぼすものである。
【００３５】
この工程（Ｂ）では、露光時にデフォーカスさせているので、表面形状に特段の段差を生じさせることなくレジスト材料パターン２５ａを製作することができた。
さらに、デフォーカスの効果により、レチクル３２の微細遮光膜パターンによる光透過量分布がより平均化され、レジスト材料パターン２５ａの表面形状がより滑らかになる。
【００３６】
ここでは、露光時にデフォーカスさせることにより、レジスト材料パターン２５ａの表面形状の平滑化をより向上させているが、焦点が合ったジャストフォーカスでもある程度の平滑化は期待できる。さらに、露光時間内にデフォーカス量を予め設定された条件で変化させつつ行なったり、デフォーカス量を焦点が大きくずれた側から焦点が合う側へ変化させたりすることによって、さらに平滑化の効果を高めることができる。
【００３７】
その後、ホットプレート上で徐々に温度を上げながら、１２０℃、４０分間の条件で、レジスト材料パターン２５ａが変形しないようにポストベークを施し、レジスト材料パターン２５ａを硬化させた。ここではレジスト材料パターン２５ａを硬化させる手段として加熱処理を用いているが、加熱処理に代えて紫外線硬化処理（ＵＶハードニング処理）を用いてもよい。
【００３８】
（Ｃ）レジスト材料パターン２５ａ硬化後のマスクブランクス２８をＲＩＥ（反応性イオンエッチング）ドライエッチング装置にセットし、真空度：５.０×１０^-3（Ｔｏｒｒ）、ＣＦ₄：１５.０（ｓｃｃｍ）、Ａｒ：０.５（ｓｃｃｍ）、Ｏ₂：１０.０〜１５.０（ｓｃｃｍ）の条件で、レジスト材料パターン２５ａ及びＣｒ膜２３に対してドライエッチングを行なった。またこの時、選択比が経時的に変化するようにＯ₂導入量を変更しながらレジスト材料パターン２５ａ及びＣｒ膜２３のエッチングを行なった。エッチング時間は１０分を要した。
【００３９】
このようにして、レジスト材料パターン２５ａの表面形状をＣｒ膜２３に彫り写してＣｒ膜パターン２３ａを形成した。これにより、製作しようとする目的物品と等倍のサイズをもつ濃度分布シスターマスク２７が完成した。Ｃｒ膜パターン２３ａはレジスト材料パターン２５ａの表面形状を彫り写して形成したので「高原状の断面構造」を有しており、その表面形状に特段の段差は存在していない。
【００４０】
濃度分布シスターマスク２７において、Ｃｒ膜パターン２３ａが存在しない部分では光透過量は１００％であり、Ｃｒ膜パターン２３ａが存在する部分では、Ｃｒ膜パターン２３ａの膜厚に応じて、膜厚が薄い部分では光透過量は多く、膜厚が厚い部分では光透過量は少なくなっている。すなわち、濃度分布マスク２７の光学濃度分布は、Ｃｒ膜パターン２３ａの膜厚の分布により実現されている。
そして、Ｃｒ膜パターン２３ａの膜厚は目的物品の表面形状に応じて連続的に変化しているので、濃度分布マスク２７の光学濃度分布はアナログ的なものになっている。
濃度分布マスク２７は、レチクル３２を製作しておけば容易に複製することができ、予備マスクを安価に製作することができる。
このようにして製作した濃度分布マスク２７を本発明では「シスターマスク」と呼んでいる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は、露光工程内でマスクを感光性材料に対して相対的に面内で微少移動させることにより、露光用マスクの階調よりも多段階の階調で感光性材料を露光するようにしたので、ｎ階調のマスクにおいてもＮ×ｎ階調の構造を得ることが可能となり、表面粗さが改善された。
また、超微細な階調露光が可能となった。すなわち、マスク製作時の解像度以上のファイン線幅、階調数を露光できる。
本発明の露光で用いる露光用マスクには製品に要求されるほどの階調は必要ではなくなるので、マスクを安価に製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シリンダー状遮光膜パターンを備えたマスクを用いて本発明により露光する状態（ａ），（ｂ），（ｃ）と形成されたレジストパターン（ｄ）を示す概略断面図である。
【図２】シリンダー状遮光膜パターンを備えたマスク（ａ）と形成されたレジストパターン（ｂ）を示す概略断面図である。
【図３】液晶プロジェクタ用マイクロレンズアレイ用濃度分布マスクの１つのマイクロレンズ部分を示す平面図である。
【図４】ステッパーを示す概略斜視図である。
【図５】一実施例における基板の移動方法を示す図である。
【図６】濃度分布シスターマスクの製造に本発明を適用した一実施例を示す工程断面図である。
【符号の説明】
１基板
２レジストパターン
２１石英基板
２３Ｃｒ膜
２３ａＣｒ膜パターン
２５レジスト材料層
２５ａレジスト材料パターン
２７濃度分布シスターマスク
２８マスクブランクス[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure method for exposing a photosensitive material layer when manufacturing an article having a three-dimensional structure surface shape or a density distribution mask having a three-dimensional pattern of a light shielding film.
This exposure method is an industrial field in which fine concavo-convex and other three-dimensional shapes are formed using photolithography, for example, an optical element manufacturing field such as a diffraction element, a micromachining field, a surface control technology field, and a wall-mounted TV display field. It is used in fields that utilize the same miniaturization technology used in the semiconductor manufacturing process, such as the liquid crystal display field and the solar cell manufacturing field.
[0002]
[Prior art]
Special surface shapes typified by spherical surfaces and aspheric surfaces have been used for the refractive surfaces and reflective surfaces of optical elements. In recent years, special surface shapes have been required for optical elements such as microlenses in connection with liquid crystal display elements and liquid crystal projectors.
Therefore, as a method of forming the refracting surface and the reflecting surface without molding or polishing, a layer of a photoresist (a representative example of a photosensitive material) is formed on the surface of the optical substrate, and the photoresist layer is exposed. After the development process, a three-dimensional convex shape or concave shape is obtained as the photoresist surface shape, and then the photoresist and the optical substrate are anisotropically etched to engrave the photoresist surface shape on the optical substrate. Attempts have been made to obtain a desired three-dimensional refracting or reflecting surface shape on the surface of the optical substrate by copying and transferring.
[0003]
As the exposure method, in the field of semiconductor manufacturing, “stepper reduction exposure” and “aligner equal magnification exposure” using a wiring pattern and a mask or reticle by a phase shift method are performed. The method can expose a two-dimensional pattern such as a wiring pattern, but cannot produce a three-dimensional structure.
In order to fabricate a three-dimensional structure, a binary structure exposure is also known in which exposure is performed by sequentially exchanging a plurality of masks, but the exposure requires four or more masks. This is because at least four stages of exposure are required to achieve optical performance (efficiency of 80% or more).
[0004]
Other methods of fabricating a three-dimensional structure include a gradation distribution mask with gradation by changing the film thickness of the light-shielding film pattern stepwise, and an exposure area divided into unit cells of appropriate shape and size. A density distribution mask that is set so that the light transmission amount of the light shielding pattern in each unit cell or the light shielding amount is set to a value corresponding to the height of the corresponding position of the photosensitive material pattern to be obtained is used. An exposure method has been proposed (see JP-A-7-230159 and JP-A-8-504515).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
When exposure is performed using a gradation distribution mask or density distribution mask, a difference in gradation must be made in a narrow area. In some cases, it becomes difficult to obtain desired performance. In addition, the cost of manufacturing reticles and masks was high.
Therefore, the present invention aims to facilitate the setting of a large number of gradations in a narrow region, improve the surface roughness, and reduce the manufacturing cost of the reticle and mask.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is an exposure method in which an intermediate gradation is created between adjacent density gradations by slightly moving the mask relative to the photosensitive material during exposure.
That is, the exposure method of the present invention forms a photosensitive material pattern having a three-dimensional structure by irradiating and developing a photosensitive material through an exposure mask having a gradation of two or more gradations in the amount of light transmitted through the light shielding film pattern, In the method of manufacturing an article having a three-dimensional surface shape by engraving the photosensitive material pattern on the base, the exposure moves the mask slightly in-plane relative to the photosensitive material during the exposure process. By doing so, the photosensitive material is exposed with gradations of a number of stages higher than the gradation of the mask for exposure.
[0007]
The generation of intermediate gradations increases the number of gradations, reduces the level difference, improves the surface roughness, and makes it possible to obtain a desired structure and performance. In particular, it is possible to realize a gradation and structure in a super fine region where a structure portion causing a steep height change or a concentration distribution mask cannot be manufactured. Further, it is not necessary to make a large number of gradation differences in the exposure mask, and the cost of the mask can be reduced.
[0008]
In the present invention, the mask is moved relative to the photosensitive material, but this movement may be performed by fixing the substrate coated with the photosensitive material and then moving the mask. The substrate coated with the photosensitive material may be moved. The movement of both of these is referred to as “the relative movement of the mask”.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The light irradiation can be performed during the relative movement of the mask. In this case, the intermediate gradation is continuous.
Further, the exposure process can be a process of performing multiple exposure by repeating relative movement of the mask and light irradiation at the time of stop. In this case, gradation control is easy.
In the case of multiple exposure by repeatedly performing relative movement of the mask and light irradiation at the time of stopping, the relative movement range of the mask within one exposure process is set to be equal to or less than a distance corresponding to one gradation, and 1 / By repeating the minute movement N times with a movement amount with N as one unit, exposure of N × n gradations can be realized with an n gradation mask. Here, n and N are integers.
[0010]
The relative movement direction of the mask can be only a one-dimensional direction, or can be two directions orthogonal to each other. Furthermore, a minute movement in the rotational direction can also be included.
A preferred example of a mask used in this exposure method is a mask in which a light-shielding pattern having a two-dimensional light intensity distribution is formed on a transparent substrate, and the exposure area is divided without gaps by unit cells having an appropriate shape and size. The density distribution mask is set such that the light transmission amount or the light shielding amount of the light shielding pattern in each unit cell becomes a value corresponding to the height of the corresponding position of the photosensitive material pattern. In this case, one unit of relative minute movement of the mask is set to 1 / integer of the unit cell size.
[0011]
It is also preferable to perform exposure in a defocused state. Defocusing means that the focus is out of the photosensitive material during exposure. By exposing in a defocused state, the three-dimensional pattern formed on the photosensitive material, and thus the surface shape of the target article can be made smoother.
An example of a preferable exposure process is a reduced projection exposure process.
[0012]
An example of an article having a three-dimensional surface shape manufactured by engraving a photosensitive material pattern on a base is an article in which the surface of the substrate itself is processed like an optical element such as a microlens array.
Another example of an article having a surface shape of a three-dimensional structure manufactured by engraving a photosensitive material pattern on a base is a density distribution sister mask having a light-shielding film pattern formed in the same size as the pattern of the target article. In the two-dimensional pattern in which the light-shielding film pattern is formed on the transparent substrate by the light-shielding film, and the thickness of the light-shielding film changes so that the amount of transmitted light changes in at least a part of the two-dimensional pattern. A three-dimensional pattern having a predetermined film thickness distribution. Here, the equal size is related to the dimension in the plane where the light shielding film pattern is formed, and is not related to the height dimension of the light shielding film pattern.
[0013]
When such a density distribution sister mask is manufactured, it has a thickness distribution in which the thickness of the light shielding film is changed so that the amount of transmitted light changes in the light shielding film pattern itself, so that contact exposure method or proximity exposure method is used. Also, a three-dimensional pattern of the surface shape can be formed on the photosensitive material layer.
[0014]
A stepper (lens reduction projection exposure machine) and projection exposure machine having a reduction optical system can read a registration pattern (register mark pattern) formed on an exposure target surface and perform mask alignment. It is not possible to align the mask by reading the registration mark pattern formed on the opposite surface. Therefore, when producing the target surface shape on the front and back surfaces of the substrate using an exposure machine having a reduction optical system, a photolithography process for forming only the registration mark pattern on the front surface and the back surface is necessary, and the production time is required. A very long length is unavoidable, resulting in high costs. On the other hand, since the light shielding film pattern of such a density distribution sister mask is formed in the same size as the pattern of the target article to be formed, when forming the target article, the proximity exposure method, the contact exposure method, etc. As a result of being able to expose the light shielding film pattern by the same size exposure method, the proximity exposure method and the contact exposure method expose the light shielding film pattern for the registration mark pattern simultaneously with the light shielding film pattern for the target surface shape. In addition, the mask alignment on the front surface side can be performed by reading the back surface alignment pattern of the transparent substrate. As a result, the number of steps in forming the target surface shape on the front and back surfaces of the substrate can be reduced, and the manufacturing time can be shortened, so that the manufacturing cost of the target article can be reduced.
[0015]
Further, when such a density distribution sister mask is used, it is possible to perform transfer manufacture of optical elements manufactured on the front and back surfaces of the transparent substrate by different methods. For example, an optical element subjected to stepper exposure on one side of a transparent glass substrate and an optical element subjected to contact exposure on the other side can be manufactured.
By using such a method, for example, an optical product having optical surfaces on both sides can be manufactured. For the method of manufacturing the optical surface, a method already filed by the present inventor (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-146259, Japanese Patent Application No. 2000-177847, etc.) can be applied.
[0016]
When a three-dimensional structure is manufactured using such a density distribution sister mask, it is possible to manufacture an optical element composed of a continuous surface such as a spherical surface, an aspherical surface, or a conical shape. It is also possible to manufacture an optical element composed of a continuous surface. Furthermore, it is possible to form a reflective optical element by forming a reflective optical surface on such an optical element.
[0017]
【Example】
(Example 1) Example of one-dimensional movement As shown in FIG. 2A, the mask density distribution shape (light-shielding film pattern) has a transmittance of 0 level (the highest density level) and a transmittance of 100. % Gradation, and three gradations of transmittance level in between. This light shielding film pattern is a cylindrical pattern extending in the direction perpendicular to the paper surface.
When the positive resist is exposed and developed using this mask, the density distribution is transferred as it is as shown in FIG. Reference numeral 1 denotes a substrate, and 2 denotes a formed resist pattern.
[0018]
Next, when this mask is used for exposure, as shown in FIGS. 1A, 1B, and 1C, it is moved relative to the substrate 1 and exposed at each position. . The moving range is one gradation width, and it is moved by 1/3. The exposure is divided into three stages after each movement is stopped, and one exposure amount is set to 1/3 of the predetermined exposure amount. After the exposure, the resist pattern obtained by development has a three-fold increase in the number of gradations, as shown in FIG.
[0019]
(Example 2) Example of two-dimensional movement Using the mask used in Example 1, as shown in Example 1, as shown in FIGS. 1 (a), 1 (b), and (c), the substrate 1 is formed. In this embodiment, after relatively one-dimensional movement is performed and exposure is performed at each position, the mask is returned to the original position, rotated by 90 °, and moved in a direction perpendicular to the previous movement direction. The same exposure as shown in 1 was performed.
As a result, a resist pattern having a pyramid structure could be manufactured. A cross-sectional view along the moving direction of the resist pattern is shown in FIG.
[0020]
(Example 3) Example of three-dimensional movement Example of exposure using the density distribution mask shown in FIG. 3 while performing two-dimensional movement (X, Y, Θ) and minute movement in the Z-axis direction. Will be explained.
The density distribution mask illustrated in FIG. 3 shows one microlens portion of 18 μm × 18 μm in a reticle mask for a microlens array for a liquid crystal projector. The unit cell has a grid-like square shape. The unit cell does not necessarily have to be a square, and it is desirable that the unit cell have another polygonal shape according to a desired shape. The hatched portion is the portion where the Cr film remains.
[0021]
A stepper was used for the exposure. An outline of the stepper is shown in FIG. The light from the light source lamp 30 is condensed by the condenser lens 31 and irradiates the exposure mask 32. The light transmitted through the mask 32 enters the imaging lens 33 having a reduced magnification, and a reduced image of the mask 32, that is, a transmitted light, is formed on the surface of the material 37 for the optical device or other article placed on the stage 34. A reduced image of the rate distribution is formed. The stage 34 on which the material 37 is placed can be displaced in two directions orthogonal to each other within a plane orthogonal to the optical axis of the imaging lens 33 by the action of the

step motors

35 and 36, and connects the position of the material 37. The position can be aligned with the optical axis of the image lens 33.
[0022]
In this embodiment, a neo-serum substrate is prepared to manufacture a microlens array for a liquid crystal projector, and a TGMR-950BE resist (product of Tokyo Ohka Co., Ltd.) is applied to the substrate to a thickness of 8.56 μm. . Next, it was pre-baked on a hot plate at 100 ° C. with a baking time of 180 seconds.
[0023]
This substrate was placed at the position of the material 37 of the stepper in FIG. 4 and exposed. In the exposure, a reduced image of the mask 32 by the imaging lens 33 is formed on the surface of the photoresist layer of the material 37. The focal point of image formation is set to a defocused state shifted from the surface of the photoresist layer as necessary. During this exposure, the mask 32 or the stage 34 is slightly moved. Exposure is performed densely over the entire surface of the material 37.
[0024]
The minute movement amount at this time was set as follows as shown in FIG. When the unit cell (2 μm × 2 μm) of the density distribution mask is exposed with a 1 / 2.5 stepper (the unit cell size after reduced exposure is 0.8 μm × 0.8 μm), the minute movement amount is set to 0. The thickness was 2 μm. When exposure was performed with a 1/5 stepper (unit cell size after reduced exposure is 0.4 μm × 0.4 μm), the amount of minute movement was set to 0.1 μm. This is an amount corresponding to ¼ of the unit cell size at the time of exposure, and this amount is a pixel shift with a minute movement amount.
[0025]
The moving direction and moving amount are as shown in FIG. The coordinates and exposure amounts are as shown in Tables 1 and 2 below. Here, the exposure rate indicates the ratio of the exposure amount to a predetermined “required exposure amount (energy: mJ)”. That is, in this embodiment, 50% of the whole is exposed in the state of zero movement, and 5% of the whole is exposed in the coordinates after each minute movement. Further, in step n), the remaining 10% is exposed with a separately prepared bottom removal pattern (a cell in which the photosensitive material remaining amount is zero (light shielding region zero) is arranged). Further, the defocus amount (DF) was DF = 0 in the step No.), and the other steps were performed at DF = + 3 μm. The + sign in the defocus amount display means that the focal point is above the surface of the resist layer.
[0026]

[0027]

[0028]
After exposure under these conditions, PEB (post exposure bake) was performed at 100 ° C. for 180 seconds. Next, the photosensitive material was developed and rinsed. Thereafter, the resist was hardened by evacuation while irradiating ultraviolet rays for 180 seconds with an ultraviolet curing device. The ultraviolet curing device irradiates a wavelength capable of curing the resist at a wavelength shorter than that used for resist exposure. By this operation, the plasma resistance of the resist is improved, and the resist can withstand processing in the next process. The resist height at this time was 7.5 μm.
Due to the effects of minute movement and defocusing during exposure, a resist pattern shape could be produced without causing any special steps.
[0029]
Thereafter, the substrate was set in a TCP (inductively coupled plasma) dry etching apparatus, and the degree of vacuum was 1.5 × 10 ⁻³ Torr, CHF ₃ : 5.0 sccm, CF ₄ : 50.0 sccm, O ₂ : 15. Dry etching was performed under the conditions of 0 sccm, substrate bias power: 600 W, upper electrode power: 1.25 kW, and substrate cooling temperature: −20 ° C. At this time, the substrate bias power and the upper electrode power were changed with time, and etching was performed while changing the selection ratio so as to decrease with time. The average etching rate of the substrate was 0.52 μm / min, but the actual etching time required 11.5 minutes. The lens height after etching was 5.33 μm.
[0030]
In this embodiment, in particular, the structure of each of the four corners adjacent to each of the microlenses having a steep rise angle, which was difficult to manufacture with a microlens array having a microlens of 18 μm × 18 μm for a liquid crystal projector, can be manufactured as designed. It was. This portion requires an extremely fine unit cell arrangement (for example, a unit cell size of 1 μm × 1 μm or less), which is expensive in a normal concentration distribution mask. It became possible to manufacture the structure part adjacent to the four corners of the lens.
In place of the exposure method in which light irradiation is performed after the movement is stopped as shown in FIG. 5, the same effect is obtained in a continuous exposure method in which light irradiation is performed while moving.
[0031]
(Embodiment 4) Example applied to manufacture of density distribution sister mask Each of the above examples is a case where an article to be manufactured is a product such as an optical element. The present invention can also be applied to manufacture a density distribution sister mask used for exposure and manufacturing by a proximity exposure method.
[0032]
FIG. 6 is a process sectional view showing an embodiment in which the present invention is applied to the manufacture of a density distribution sister mask. The manufacturing process will be described with reference to FIG.
(A) A Cr film 23 was formed to a thickness of 0.2 μm on one surface of the quartz substrate 21, and a resist material layer 25 was applied thereon to a thickness of about 8 μm. OFPR-5000-800 (product of Tokyo Ohka Co., Ltd.) was used as the material for the resist material layer 25. Then, when prebaked, the film thickness of the resist material layer 25 was 7.5 μm. The pre-baked quartz substrate 21, Cr film 23 and resist material layer 25 were used as mask blanks 28.
[0033]
(B) The mask blanks 28 are set at the position of the material 37 of the stepper (1/5 reduced size) shown in FIG. 4, and the mask blanks 28 are moved by a minute amount as shown in Example 3. The exposure was performed under the exposure conditions (Table 2). The total irradiation amount was 390 mW × 3.60 seconds, and the total exposure amount was about 1400 mJ.
Under the above exposure conditions, a reduced image of the reticle 32 by the imaging lens 33 was formed on the resist material layer 25 of the mask blank 28. This exposure was performed over the entire surface of the mask blanks 28.
[0034]
After exposure under these conditions, development processing including development and rinsing was performed, and the exposed portion of the resist material layer 25 was removed to produce a resist material pattern 25a. The resist material pattern 25a has a “plateau-like cross-sectional structure”. The “plateau oblique angle” of the resist material pattern 25a varies depending on the reticle design, the defocus amount, the thickness of the resist material layer 25, and the sensitivity of the material of the resist material layer 25. This oblique angle has an important influence on the analog structure (light transmission amount distribution) of the optical density distribution of the density distribution mask.
[0035]
In this step (B), since defocusing is performed at the time of exposure, the resist material pattern 25a can be manufactured without causing a special step in the surface shape.
Further, due to the defocusing effect, the light transmission amount distribution by the fine light shielding film pattern of the reticle 32 is further averaged, and the surface shape of the resist material pattern 25a becomes smoother.
[0036]
Here, the defocusing at the time of exposure improves the smoothing of the surface shape of the resist material pattern 25a, but a certain degree of smoothing can be expected even with a just focus in focus. Furthermore, the effect of smoothing can be further improved by changing the defocus amount within the exposure time under preset conditions, or by changing the defocus amount from the side that is greatly out of focus to the side that is in focus. Can be increased.
[0037]
Thereafter, while the temperature was gradually raised on a hot plate, post-baking was performed under conditions of 120 ° C. and 40 minutes so that the resist material pattern 25a was not deformed, and the resist material pattern 25a was cured. Here, the heat treatment is used as a means for curing the resist material pattern 25a, but an ultraviolet curing treatment (UV hardening treatment) may be used instead of the heat treatment.
[0038]
(C) The mask blank 28 after curing the resist material pattern 25a is set in an RIE (reactive ion etching) dry etching apparatus, and the degree of vacuum: 5.0 × 10 ⁻³ (Torr), CF ₄ : 15.0 (sccm) ), Ar: 0.5 (sccm), O ₂ : 10.0 to 15.0 (sccm), dry etching was performed on the resist material pattern 25a and the Cr film 23. At this time, the resist material pattern 25a and the Cr film 23 were etched while changing the O ₂ introduction amount so that the selection ratio changed with time. The etching time required 10 minutes.
[0039]
In this way, the surface shape of the resist material pattern 25a was engraved on the Cr film 23 to form a Cr film pattern 23a. Thus, the density distribution sister mask 27 having the same size as the target article to be manufactured was completed. Since the Cr film pattern 23a is formed by engraving the surface shape of the resist material pattern 25a, it has a “plateau-like cross-sectional structure”, and there is no particular step in the surface shape.
[0040]
In the density distribution sister mask 27, the light transmission amount is 100% in the portion where the Cr film pattern 23a is not present, and the thickness is thin in the portion where the Cr film pattern 23a is present in accordance with the film thickness of the Cr film pattern 23a. The light transmission amount is large in the portion, and the light transmission amount is small in the thick portion. That is, the optical density distribution of the density distribution mask 27 is realized by the film thickness distribution of the Cr film pattern 23a.
Since the film thickness of the Cr film pattern 23a continuously changes according to the surface shape of the target article, the optical density distribution of the density distribution mask 27 is analog.
The density distribution mask 27 can be easily duplicated if the reticle 32 is manufactured, and a spare mask can be manufactured at low cost.
The density distribution mask 27 manufactured in this way is called a “sister mask” in the present invention.
[0041]
【The invention's effect】
According to the present invention, the photosensitive material is exposed at a gradation level that is higher than that of the exposure mask by moving the mask slightly in the plane relative to the photosensitive material within the exposure process. Therefore, an N × n gradation structure can be obtained even with an n gradation mask, and the surface roughness is improved.
In addition, ultra-fine gradation exposure is possible. That is, it is possible to expose a fine line width and gradation number that are higher than the resolution at the time of mask fabrication.
Since the exposure mask used in the exposure of the present invention does not require the gradation required for the product, the mask can be manufactured at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing states (a), (b), and (c) and a resist pattern (d) formed according to the present invention using a mask having a cylindrical light-shielding film pattern.
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a mask (a) having a cylindrical light shielding film pattern and a formed resist pattern (b).
FIG. 3 is a plan view showing one microlens portion of a density distribution mask for a microlens array for a liquid crystal projector.
FIG. 4 is a schematic perspective view showing a stepper.
FIG. 5 is a diagram showing a method of moving a substrate in one embodiment.
FIG. 6 is a process sectional view showing an embodiment in which the present invention is applied to the manufacture of a density distribution sister mask.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Resist pattern 21 Quartz substrate 23 Cr film 23a Cr film pattern 25 Resist material layer 25a Resist material pattern 27 Concentration distribution sister mask 28 Mask blanks

Claims

遮光膜パターンの透過光量が２段階以上の階調を有する露光用マスクを通して感光性材料を光照射し現像して三次元構造の感光性材料パターンを形成し、その感光性材料パターンを下地に彫り写すことにより三次元構造の表面形状をもつ物品を製造する際の前記露光において、
この露光工程内でマスクを感光性材料に対して相対的に面内で微少移動させることにより、前記露光用マスクの階調よりも多段階の階調で感光性材料を露光することを特徴とする露光方法。The photosensitive material is irradiated with light through an exposure mask that has a gradation of two or more gradations in the amount of light transmitted through the light-shielding film pattern to develop a photosensitive material pattern having a three-dimensional structure, and the photosensitive material pattern is engraved on the ground. In the exposure when manufacturing an article having a surface shape of a three-dimensional structure by copying,
In this exposure process, the photosensitive material is exposed with gradations of a number of stages higher than the gradation of the exposure mask by slightly moving the mask relative to the photosensitive material in the plane. Exposure method.

前記光照射を前記マスクの相対的移動中に行なう請求項１に記載の露光方法。The exposure method according to claim 1, wherein the light irradiation is performed during relative movement of the mask.

前記マスクの相対的移動と停止時の光照射とを繰り返して多重露光する請求項１に記載の露光方法。The exposure method according to claim 1, wherein multiple exposure is performed by repeatedly performing relative movement of the mask and light irradiation at the time of stopping.

１露光工程内での前記マスクの相対的移動範囲を１階調に相当する距離以下に設定し、その１／Ｎを１単位とする移動量で微小移動をＮ回繰り返すことにより、ｎ階調のマスクでＮ×ｎ階調の露光を実現する請求項１又は３に記載の露光方法。ただしｎ，Ｎは整数である。The relative movement range of the mask in one exposure process is set to be equal to or less than the distance corresponding to one gradation, and the minute movement is repeated N times with a movement amount having 1 / N as one unit, thereby obtaining n gradations. The exposure method according to claim 1, wherein exposure of N × n gradations is realized by using the mask. However, n and N are integers.

前記マスクの相対的移動方向が一次元方向のみである請求項１から４のいずれかに記載の露光方法。The exposure method according to claim 1, wherein the relative movement direction of the mask is only a one-dimensional direction.

１露光工程内に互いに直交する２つの移動方向への微小移動を含んでいる請求項１から４のいずれかに記載の露光方法。The exposure method according to any one of claims 1 to 4, wherein a minute movement in two movement directions orthogonal to each other is included in one exposure step.

１露光工程内に互いに直交する２つの移動方向及び回転方向の微小移動を含んでいる請求項１から４のいずれかに記載の露光方法。5. The exposure method according to claim 1, wherein one exposure step includes two movement directions perpendicular to each other and a minute movement in the rotation direction. 6.

前記マスクは透明基板上に２次元の光強度分布を有する遮光パターンが形成されたものであり、露光領域が適当な形状及び大きさの単位セルにより隙間なく分割されており、各単位セル内の前記遮光パターンの光透過量又は遮光量が前記感光性材料パターンの対応した位置の高さに応じた値となるように設定されている濃度分布マスクであり、前記マスクの相対的な微小移動の１単位を前記単位セル寸法の整数分の１に設定する請求項１から７のいずれかに記載の露光方法。The mask is formed by forming a light-shielding pattern having a two-dimensional light intensity distribution on a transparent substrate, and the exposure area is divided by unit cells of an appropriate shape and size without gaps. A density distribution mask that is set such that the light transmission amount or the light shielding amount of the light shielding pattern is a value corresponding to the height of the corresponding position of the photosensitive material pattern, and the relative small movement of the mask; 8. The exposure method according to claim 1, wherein one unit is set to 1 / integer of the unit cell size.

前記光照射をデフォーカス状態で行なう請求項１から８のいずれかに記載の露光方法。The exposure method according to claim 1, wherein the light irradiation is performed in a defocused state.

前記露光工程は縮小投影露光工程である請求項１から９のいずれかに記載の露光方法。The exposure method according to claim 1, wherein the exposure step is a reduction projection exposure step.

前記感光性材料パターンを下地に彫り写すことにより製作それる三次元構造の表面形状をもつ物品は、基板自体の表面が加工された物品である請求項１から１０のいずれかに記載の露光方法。11. The exposure method according to claim 1, wherein the article having a three-dimensional surface shape produced by engraving the photosensitive material pattern on a base is an article obtained by processing the surface of the substrate itself. .

前記感光性材料パターンを下地に彫り写すことにより製作される三次元構造の表面形状をもつ物品は、目的物品のパターンと等倍寸法に形成された遮光膜パターンを有する濃度分布シスターマスクであって、その遮光膜パターンが遮光膜により透明基板上に形成された二次元パータンと、その二次元パータンの少なくとも一部においては透過光量が変化するように遮光膜の膜厚が変化している膜厚分布とを備えた三次元パターンであるものである請求項１から１０のいずれかに記載の露光方法。An article having a three-dimensional surface shape manufactured by engraving the photosensitive material pattern on a base is a density distribution sister mask having a light-shielding film pattern formed in the same size as the pattern of the target article. The film thickness of the light-shielding film is changed so that the amount of transmitted light changes in at least a part of the two-dimensional pattern whose light-shielding film pattern is formed on the transparent substrate by the light-shielding film. The exposure method according to claim 1, wherein the exposure method is a three-dimensional pattern having a distribution.