(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光性樹脂へレーザ光を照射して微細形状を得る微細形状の製造で用いるレジスト感度曲線の作成方法であって、
複数の感度測定領域を隣接させた試験領域を前記感光性樹脂へ設定し、
前記複数の感度測定領域毎に異なる光量となるように、前記レーザ光の光量を変調させて露光し、
前記感光性樹脂を現像して得られた試験領域を用いてレジスト感度曲線を取得するレジスト感度曲線の作成方法。
【請求項２】
前記感度測定領域は、矩形であり、矩形の幅がレーザスポットの直径の０．５〜１．４倍であることを特徴とする請求項１記載のレジスト感度曲線の作成方法。
【請求項３】
前記感度測定領域は、矩形であり、矩形の幅がレーザスポットの直径より大きいことを特徴とする請求項１または２記載のレジスト感度曲線の作成方法。
【請求項４】
前記レーザ光の光量は、複数の前記感度測定領域毎に、段階的に変調させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレジスト感度曲線の作成方法。
【請求項５】
前記レジスト感度曲線は、前記感光性樹脂の種類に応じて取得することを特徴とする請求項１乃至４いずれか一項に記載のレジスト感度曲線の作成方法。
【請求項６】
前記レジスト感度曲線は、前記感光性樹脂の膜厚に応じて取得することを特徴とする請求項１乃至５いずれか一項に記載のレジスト感度曲線の作成方法。
【請求項７】
前記感光性樹脂は、ポジ型であることを特徴とする請求項請求項１乃至６いずれか一項に記載の微細形状の製造方法。
【請求項８】
感光性樹脂へレーザ光を照射して微細形状を得る微細形状の製造方法であって、
基板に感光性樹脂を塗布する塗布工程と、
前記感光性樹脂に照射するレーザ光の光量を設定する光量設定工程と、
前記感光性樹脂に、前記設定した光量に応じて、レーザ光の光量を変調させつつスキャニングする露光工程と、
露光された前記基板を現像する現像工程と、を備え、
前記光量設定工程は、予め取得したレジスト感度曲線と前記微細形状とを使用して、前記光量を設定し、
前記レジスト感度曲線は、複数の感度測定領域を隣接させた試験領域を前記感光性樹脂へ設定し、前記複数の感度測定領域毎に異なる光量となるように、前記レーザ光の光量を変調させつつスキャンニングして取得した微細形状の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は感光性樹脂へレーザ光を照射して微細形状を得るときに感光性樹脂へ照射するレーザ光の光量の設定に関し、特に、レーザ光の光量の設定に用いるレジスト感度曲線に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、感光性樹脂へレーザ光を照射するレーザ描画によって、微細形状（微細パターン）を造形することが行われている。
レーザ描画で微細形状の造形を行う場合、レジスト感度曲線を用いて目標のパターン高さが得られる露光量を算出し、算出した露光量をレーザ描画装置に設定していた。レジスト感度曲線は、露光量と現像後のレジスト除去量の関係を表現したものである。露光量とレジスト除去量との関係は、所定の露光量を用いて感光性樹脂を露光し、現像後のレジスト残膜値を計測して得る。所定の露光量は、ゼロから、当該感光性樹脂が現像後に残膜がゼロになるまでの範囲であり、この範囲内の複数の露光量を用いて、露光量に応じたレジスト除去量を取得する。しかし、レジスト感度曲線を用いて露光量を算出し、算出した露光量を用いて実際に造形した形状と、目標形状（所望の形状）との間にずれが生じていた。このずれは、特に微細な形状を造形する場合に問題となる。
【０００３】
例えば、特許文献１では、このずれを解消するため、事前に類似形状であるテストパターンを露光しておいて、目標形状とテストパターンの形状差を求めることで露光量補正を行う方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−４９４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の方法では、事前にテストパターンを露光する必要が生じる。すなわち、所望の微細形状を造形する場合に、少なくとも２回の露光を実施する必要があった。このため、時間、コストを増加させることになっていた。
また、一般にレジスト感度曲線は、レジストを露光し現像した時のレジスト除去量のことであり、レジスト材料そのものの物性値でしかない。レーザ描画法で微細形状を造形する場合、レーザ描画に適した方法で求めたレジスト感度曲線を用いることが好ましいものの、このようなレジスト感度曲線が存在しない。このため、実際に得られる形状と所望形状との誤差が大きくなっていた。
【０００６】
そこで、本発明は、レーザ描画に適したレジスト感度曲線を作成する方法、当該レジスト感度曲線を用いて微細形状を得る方法、及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るレジスト感度曲線の作成方法の一態様は、感光性樹脂へレーザ光を照射して微細形状を得る微細形状の製造で用いるレジスト感度曲線の作成方法である。レジスト感度曲線は、（１）複数の感度測定領域を隣接させた試験領域を前記感光性樹脂へ設定し、（２）複数の感度測定領域毎に異なる光量となるように、レーザ光の光量を変調させて露光し、（３）感光性樹脂を現像して得られた試験領域を用いてレジスト感度曲線を取得する、各工程により作成される。上述した方法により、レーザ描写に適したレジスト感度曲線を取得する。すなわち、隣接する照射領域におけるレーザ光の照射の影響を考慮したレジスト感度曲線を取得することが可能になる。
【０００８】
本発明に係るレジスト感度曲線の作成方法の一態様において、感度測定領域は、矩形であり、矩形の幅がレーザスポット直径の０．５倍から１．４倍の大きさが好ましく、特に１．２倍が好ましい。また、前記矩形の幅がレーザスポットの直径より大きいことが好ましい。例えば、レーザスポットの直径が１μｍのときには、感度測定領域の幅が１．２μｍであることが好ましい。レーザスポットの直径に応じて感度測定領域を決定することにより、隣接する感度測定領域に照射されるレーザ光の影響を適切に反映させることになる。
【０００９】
本発明に係るレジスト感度曲線の作成方法の一態様において、レーザ光の光量は、複数の感度測定領域毎に、段階的に変調させることが好ましい。微細形状の製造の状況に応じたレーザ光の光量の変化を用いることにより、隣接する感度測定領域に照射されるレーザ光の影響を適切に反映させることになる。
【００１０】
また、レジスト感度曲線は、感光性樹脂の種類に応じて取得すること、または、感光性樹脂の膜厚に応じて取得することが好ましい。感光性樹脂の種類、又は膜厚に応じてレーザ光の光量とレジスト除去量が異なる。このため、微細形状を製造する感光性樹脂の種類、または膜厚に応じたレジスト感度曲線を用いることが好ましい。
【００１１】
本発明に係る微細形状の製造方法の一態様は、感光性樹脂１２へレーザ光を照射して微細形状を得る製造方法であり、（１）基板に感光性樹脂を塗布する塗布工程、（２）感光性樹脂に照射するレーザ光の光量を設定する光量設定工程、（３）感光性樹脂に、設定した光量に応じて、レーザ光の光量を変調させつつスキャニングする露光工程、及び（４）露光された基板を現像する現像工程、を有する。また、光量設定工程において、予め取得したレジスト感度曲線と微細形状とを使用して、光量を設定する。レジスト感度曲線は、複数の感度測定領域を隣接させた試験領域を感光性樹脂１２へ設定し、複数の感度測定領域毎に異なる光量となるように、レーザ光の光量を変調させつつスキャンニングして取得する。このレジスト感度曲線を用いることにより、任意の照射領域毎にレーザ光を照射する微細形状の製造方法において、隣接する照射領域におけるレーザ光の照射の影響を考慮してレーザ光の光量を決定することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、レーザ描画に適したレジスト感度曲線を作成する方法を提供することができる。また、当該レジスト感度曲線を用いて微細形状を製造する方法、及び装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態１に係る微細形状を造形する製造装置の構成例の概略を示すブロック図である。
【図２】実施例の試験領域の設定状態を示す図である。
【図３】実施例・比較例のレーザ光の光量の変化を示す図である。
【図４】実施例で得られたレジスト感度曲線を示す図である。
【図５】実施例で得られた微細形状と設計形状とを差を示す図である。
【図６】比較例の試験領域の設定状態を示す図である。
【図７】比較例で得られたレジスト感度曲線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において同一の構成または機能を有する構成要素および相当部分には、同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００１５】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態１に係る微細形状を造形する製造装置の構成例の概略を示すブロック図である。
製造装置は、光量制御部１、露光部２、及びステージ６を備える。露光部２は、光源３、ミラー４、及びレンズ５から構成される。また、ステージ６には、基板１１に塗布された感光性樹脂（レジストとも称する）１２が配置される。
光量制御部１は、感光性樹脂１２に照射するレーザ光の光量を、レジスト感度曲線（単に、「感度曲線」ともいう）を用いて制御する。レジスト感度曲線は、予め取得する。光量制御部１は、感光性樹脂のレジスト感度曲線を保持する、あるいは、微細形状の造形開始の際に、外部から入力される。また、光量制御部１は、造形する微細形状（所望微細形状）の情報（微細形状情報）を外部から受け取る。
【００１６】
微細形状の造形方法は、まず、ステージ６に感光性樹脂１２が塗布された基板１１を設置する。また、微細形状情報を光量制御部１へ入力する。次に、光量制御部１が微細形状情報とレジスト感度曲線とに基づいて、感光性樹脂に照射するレーザ光の光量を設定する。その後、光量制御部１が光源３を制御することによって、感光性樹脂に、設定した光量に応じて、レーザ光の光量を変調させつつスキャニングする。
【００１７】
ここで、本実施形態に係るレジスト感度曲線は、レーザ描画に適した方法を用いて求めるものであり、次の（１）から（３）の手順で行う。
（１）感光性樹脂へ試験領域を設定する。試験領域は、感度を測定する複数の感度測定領域を隣接させた領域を形成する。複数の感度測定領域は、レーザ光をスキャンニングする方向（以下、適宜「スキャンニング方向」という）に異なる感度測定領域が配置されるように隣接させる。
【００１８】
感度測定領域の形状は、矩形（短冊状）を用いる。一つの感度測定領域の幅は、レーザスポットの大きさに応じて決定することが好ましく、レーザスポットの直径の０．５〜１．４倍であるのが好ましくレーザスポットの直径より大きいのが好ましい。特にレーザスポット直径の１．２倍であるのが好ましい。例えば、レーザスポットが直径（φ）１μｍの場合、１．２μｍであることが好ましい。ここで、感度測定領域の幅は、スキャンニング方向の長さを指す。
また、複数の感度測定領域は、隣接させて配置する。これは、隣接する照射領域に称されるレーザ光の影響を顧慮するためである。例えば、幅１．２μｍの短冊状に細分化した領域を露光する場合、隣接する領域に干渉光または漏れ光が影響することがある。これにより、設定した露光量以上にレジスト除去量が増大する現象が生じる。これを考慮してレジスト感度曲線を作成するため、感度測定領域を隣接させる。
【００１９】
（２）複数の感度測定領域毎に異なる光量となるように、レーザ光の光量を変調させながらスキャンニングする。光量は、段階的に増加あるいは減少するように、すなわち、試験領域において、比例して変化するように調整することが好ましい。これは、実際の微細形状が段階的に変化するものであること、微細な形状を造形するために、隣接する領域への露光の影響が無視できないこと、などを考慮したものである。 
【００２０】
（３）レーザ光をスキャンニングして取得した試験領域について、複数の感度測定領域毎にレジスト残膜値を計測する。レジスト残膜値を用いて、露光量と現像後のレジスト除去値との関係を取得し、レジスト感度曲線を作成する。
レジスト感度曲線は、レジスト種別、レジスト膜厚毎にレジスト感度曲線を求めることが好ましい。これにより、目標形状に対して隣り合った短冊状の領域への露光の影響を含ませることができるため、目標形状との誤差を小さくすることができる。
レジスト種別は、基板に塗布したレジスト膜厚の絶対値により、深さ方向の感度が異なるため、誤差を小さくする上では重要な要素となる。
レジスト膜厚は、目標形状の高さに対して十分大きい膜厚がある場合と、目標高さと同じ場合において異なるレジスト感度曲線となるため、誤差を小さくする上で重要な要素である。
【００２１】
また、レジスト種別毎のレジスト感度曲線は、高感度、中感度、低感度の３種類あると好ましい。これにより、目標形状の斜面の傾斜角度が、３°〜８０°までの範囲について対応させることができる。またレジスト感度曲線では、ある露光量を閾値としてレジスト除去量が急峻に増加する。この閾値から、異なる傾斜角度を有する複数のレジスト、すなわち、レーザ光の光量に応じたレジスト除去量が異なる複数のレジストが存在すると、造形できる形状種類を増やすことが出来る。
【００２２】
レジスト膜厚については、５μｍから５０μｍまでの範囲において、複数の水準求めておくと、高さ０．７μｍ〜４０μｍの微細形状を造形できるようになる。安定的には高さ１μｍ〜３０μｍの微細形状が造形可能である。
複数のレジスト種別と、複数のレジスト膜厚とのそれぞれの組合せに応じて、複数のレジスト感度曲線を作成することが好ましい。
製造装置の光量制御部１において、微細形状を造形する感光性樹脂のレジスト種別及びレジスト膜厚に応じて、複数のレジスト感度曲線から適切なものを選択することが好ましい。
【００２３】
上述したように、目標形状である３次元形状を短冊状に幅１．２μｍで細分化し、それぞれの高さを計測することでレーザスポットがφ１μｍ程度のレーザ直描法に適した、レジスト種別、レジスト膜厚毎のレジスト感度曲線を求めることができる。本描画法にて３次元形状を造形しようとした場合、本レーザ描画法に適したレジスト感度曲線を使用すると、目標形状に対する最適露光量が容易に求まる。また前記レジスト感度曲線を用いることで、目標形状との誤差を、従来のレジスト感度曲線を用いる場合に比べて小さくすることができる。
【００２４】
なお、本実施形態のレジスト感度曲線は、感光性樹脂がポジ型、ネガ型のいずれにも適用することが可能である。
【実施例】
【００２５】
［実施例］
Ａ．レジスト感度曲線の作成
レーザスポットがφ１μｍのレーザ描画装置を用いて所望の微細形状を造形する露光方法と同じ方法を用いてレジスト感度曲線を求めた。ここでは、ポジ型の感光性樹脂を用いた。
試験領域は、幅１．２μｍの短冊状パターンを隙間無く並べた、１１個の感度測定領域を感光性樹脂へ設定した。図２に、試験領域の設定状態を示す。ここでは、短冊状パターンの長さ（ステージ移動方向の長さ）を５００μｍとした。
１１個の感度測定領域へ照射するレーザ光の光量は、ゼロから、現像後にレジスト残膜値がゼロになる、レーザ光の光量の範囲において、比例して変化させた。図３に、レーザ光の光量の変化を示す。
図３に示すように光量を比例して変化させ、露光、現像して得られる感光性樹脂のレジスト残膜値を計測し、レジスト感度曲線を求めた。求めたレジスト感度曲線を図４に示す。
【００２６】
Ｂ．微細形状の造形
図４に示すレジスト感度曲線を用いて微細形状を造形した。具体的には、設計形状を予め１．２μｍ幅の短冊状の領域に細分化させた。それぞれの領域を露光して得られるレジスト残膜値が設計形状になるように、レジスト感度曲線を用いてレーザ光の光量（露光パワー）を求めた。求めたレーザ光の光量を用いて露光、現像して微細形状を造形した。
得られた微細形状と設計形状とを差を図５に示す。図５では、横軸に、任意の起点からスキャンニング方向への距離を示し、縦軸に、横軸の点における高さを示している。
図５に示すように造形した微細形状と設計形状とは近似した状態となり、造形した微細形状と設計形状との誤差を小さくすることができた。
【００２７】
［比較例］
Ａ．レジスト感度曲線の作成
比較例として、試験領域は、幅１．２μｍの短冊状パターンを、スペース１．２μｍ空けた、１１個の感度測定領域を感光性樹脂へ設定した。図６に試験領域の設定状態を示す。短冊状パターンの長さは５００μｍとした。
その他、実施例と同様にして、レジスト感度曲線を求めた。求めたレジスト感度曲線を図７に示す。
【００２８】
Ｂ．微細形状の造形
図７に示すレジスト感度曲線を用いて、実施例と同様の方法によって微細形状を造形した。
造形した微細形状と設計形状との誤差は、実施例に比べて大きくなった。
【００２９】
このように、本発明に係るレジスト感度曲線を用いて微細形状を造形すると、従来のレジスト感度曲線を用いる場合に比べて、造形する微細形状と目標形状との誤差を小さくすることができる。
【００３０】
なお、本発明は上記に示す実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲において、上記実施形態の各要素を、当業者であれば容易に考えうる内容に変更、追加、変換することが可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１  光量制御部
２  露光部
３  光源
４  ミラー
５  レンズ
６  ステージ
１１  基板
１２  感光性樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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