(57)【要約】【課題】  レジストの感度が変化しても、目的とする形状に近いマイクロレンズを得ることができるマイクロレンズの製造方法を提供する。【解決手段】  石英ガラスウエハ１のうち、中央部分２の周囲の部分４には、製品としてのマイクロレンズが形成されないので、この部分４の中のａ〜ｉのテストパターン部分に、それぞれ露光量を変えて、グレースケールマスクのパターンを露光転写する。続いて、石英ガラスウエハ１のうちテストパターン部分ａ〜ｉが露光された部分を現像する。そして、各テストパターン部分ａ〜ｉに形成されたレジストの立体形状を測定する。そして、最も目標形状に近い立体形状が得られたテストパターン部分ａ〜ｉのうちの一つに対応する露光量で、同じグレースケールマスクを使用して中央部分２の中のレジストの露光を行い、レジストの現像してマイクロレンズを得る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトリソグラフィ工程を使用して、マスクに形成されたパターンを、基板上に塗布されたレジストに露光転写し、前記レジストを現像することによって、前記レジストに前記マスクに形成されたパターンに対応する立体形状を形成する工程を有するマイクロレンズの製造方法であって、前記基板の一部分のレジストに、同一パターンを使って複数回、それぞれ異なる露光量で露光し、その後、前記一部分のレジストを現像して、形成されたレジストの各立体形状を測定し、形成された各立体形状の目標立体形状との差に基づいて最適露光量を決定し、当該最適露光量で、前記基板の残りの部分に前記パターンを露光し、その後、当該部分のレジストを現像して、当該部分のレジストに立体形状を形成する工程を有することを特徴とするマイクロレンズの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクロレンズの製造方法であって、前記異なる露光量が、予め測定によって定められた標準露光量の±２０％以内の範囲の露光量であることを特徴とするマイクロレンズの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のマイクロレンズの製造方法であって、前記異なる露光量が、予め測定によって定められた標準露光量の１〜５％のピッチの露光量であることを特徴とするマイクロレンズの製造方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載のマイクロレンズの製造方法であって、前記マイクロレンズがマイクロレンズアレイであり、前記基板の一部分が、前記マイクロレンズアレイの有効部分とされる部分以外の部分であることを特徴とするマイクロレンズの製造方法。
【請求項５】
フォトリソグラフィ工程を使用して、マスクに形成されたパターンを、基板上に塗布されたレジストに露光転写し、前記レジストを現像することによって、前記レジストに前記マスクに形成されたパターンに対応する立体形状を形成する工程を有するマイクロレンズの型の製造方法であって、前記基板の一部分のレジストに、同一パターンを使って複数回、それぞれ異なる露光量で露光し、その後、前記一部分のレジストを現像して、形成されたレジストの各立体形状を測定し、形成された各立体形状の目標立体形状との差に基づいて最適露光量を決定し、当該最適露光量で、前記基板の残りの部分に前記パターンを露光し、その後、当該部分のレジストを現像して、当該部分のレジストに立体形状を形成する工程を有することを特徴とするマイクロレンズの型の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載のマイクロレンズの型の製造方法であって、前記異なる露光量が、予め測定によって定められた標準露光量の±２０％以内の範囲の露光量であることを特徴とするマイクロレンズの型の製造方法。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載のマイクロレンズの型の製造方法であって、前記異なる露光量が、予め測定によって定められた標準露光量の１〜５％のピッチの露光量であることを特徴とするマイクロレンズの型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフィ工程を使用してマイクロレンズ、及びマイクロレンズの型を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロレンズ（本明細書においては、マイクロレンズアレイを含む）は、フォトリソグラフィ技術を使って製作されている。これらの方法としては、特開平９−００８２６６号公報（特許文献１）に記載されているような方法もあるが、精密なマイクロレンズを製造する方法としては、特表平８−５０４５１５号公報（特許文献２）に開示されているような方法が一般的に用いられている。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、レンズ形状となったレジストを、さらに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。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−００８２６６号公報
【特許文献２】特表平８−５０４５１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、同じマスクパターンを使用して同じ露光時間でレジストを露光して現像した場合でも、レジストに形成される立体形状は同じとならない。これは、レジストの塗布条件、さらには、レジストを塗布してから露光するまでの経過時間等に応じて、レジストの感度（特にγ特性）が微妙に変化するためと考えられる。
【０００５】
従って、予め実験等により定められた最適露光時間でレジストを露光するようにしても、形成されるマイクロレンズの形状が、基板毎に異なるという問題点があった。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、レジストの塗布条件や、ジストを塗布してから露光するまでの経過時間等に応じてレジストの感度が変化しても、目的とする形状に近いマイクロレンズを得ることができるマイクロレンズとその型の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための第１の手段は、フォトリソグラフィ工程を使用して、マスクに形成されたパターンを、基板上に塗布されたレジストに露光転写し、前記レジストを現像することによって、前記レジストに前記マスクに形成されたパターンに対応する立体形状を形成する工程を有するマイクロレンズの製造方法であって、前記基板の一部分のレジストに、同一パターンを使って複数回、それぞれ異なる露光量で露光し、その後、前記一部分のレジストを現像して、形成されたレジストの各立体形状を測定し、形成された各立体形状の目標立体形状との差に基づいて最適露光量を決定し、当該最適露光量で、前記基板の残りの部分に前記パターンを露光し、その後、当該部分のレジストを現像して、当該部分のレジストに立体形状を形成する工程を有することを特徴とするマイクロレンズの製造方法である。
【０００８】
本手段においては、一つの基板の一部分のレジストに、まず、同一パターンを使って、それぞれ露光量を変えた複数回のテスト的な露光を行って、その部分のみのレジストの現像を行い、レジストに形成されたそれぞれの立体形状を計測することにより、最適な露光量を見出し、その最適な露光量で、製品とするマイクロレンズに対応する部分のレジストの露光を行う。よって、基板に対応してレジストの感度が変化する場合においても、基板毎に最適な露光量で露光を行うので、形成されるレジスト形状を設計値に近いものとすることができる。通常、前記基板の一部分としては、基板の端部等、製品としてのマイクロレンズの製造に寄与しない部分を使用することが好ましい。
【０００９】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記異なる露光量が、予め測定によって定められた標準露光量の±２０％以内の範囲の露光量であることを特徴とするものである。
【００１０】
ここで、「予め測定によって定められた標準露光量」とは、所定のマスクパターンとレジストとの組み合わせに対して、目的とするレジストの立体形状が得られるように決定された、標準的な露光量のことであり、通常、複数枚のレジストを塗布した基板について露光を行って、目的とするレジストの立体形状が得られる露光時間を決定し、それらを平均することによって求める。
【００１１】
通常、レジストの塗布条件、レジストを塗布してから露光するまでの経過時間によって変動するレジストの感度変化は、標準露光量の±２０％以内に収まっているので、最適な露光量を求めるのには、この範囲で露光時間を変化させれば十分である。
【００１２】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段又は第２の手段であって、前記異なる露光量が、予め測定によって定められた標準露光量の１〜５％のピッチの露光量であることを特徴とするものである。
【００１３】
変化させる露光量のピッチは、小さければ小さいほど、最適な露光量が正確に求められるが、その分、テスト的に露光するパターンの数が増えることになる。通常、標準露光量の１％未満のピッチで変化させても、レジストの形状の変化は小さいので、１％以上のピッチで変化させれば十分である。又、標準露光量の５％を超えるピッチで変化させると、ピッチが粗すぎて最適な露光量が見つからなくなる可能性がある。よって、変化させる露光量のピッチは、標準露光量の１〜５％であることが好ましい。
【００１４】
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、前記マイクロレンズがマイクロレンズアレイであり、前記基板の一部分が、前記マイクロレンズアレイの有効部分とされる部分以外の部分であることを特徴とするものである。
【００１５】
フライアイレンズ等に使用されるマイクロレンズアレイは、所定の形状の領域（例えば矩形領域や円形領域）内に形成されることが多い。このような場合には、この領域以外の場所のレジストを、テスト露光用に使用することが特に好ましい。
【００１６】
前記課題を解決するための第５の手段は、フォトリソグラフィ工程を使用して、マスクに形成されたパターンを、基板上に塗布されたレジストに露光転写し、前記レジストを現像することによって、前記レジストに前記マスクに形成されたパターンに対応する立体形状を形成する工程を有するマイクロレンズの型の製造方法であって、前記基板の一部分のレジストに、同一パターンを使って複数回、それぞれ異なる露光量で露光し、その後、前記一部分のレジストを現像して、形成されたレジストの各立体形状を測定し、形成された各立体形状の目標立体形状との差に基づいて最適露光量を決定し、当該最適露光量で、前記基板の残りの部分に前記パターンを露光し、その後、当該部分のレジストを現像して、当該部分のレジストに立体形状を形成する工程を有することを特徴とするマイクロレンズの型の製造方法である。
【００１７】
前記課題を解決するための第６の手段は、前記第５の手段であって、前記異なる露光量が、予め測定によって定められた標準露光量の±２０％以内の範囲の露光量であることを特徴とするものである。
【００１８】
前記課題を解決するための第７の手段は、前記第５の手段又は第６の手段であって、前記異なる露光量が、予め測定によって定められた標準露光量の１〜５％以内のピッチの露光量であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、レジストの塗布条件や、ジストを塗布してから露光するまでの経過時間等に応じてレジストの感度が変化しても、目的とする形状に近いマイクロレンズを得ることができるマイクロレンズとその型の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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、本発明の実施の形態であるマイクロレンズのレンズの製造方法の１例に用いる基板の例を示す図である。この基板は、直径150mmの石英ガラスウエハ１の上にレジストを塗布したものであり、その中央部分２が、製品としてのマイクロレンズが形成される部分となっている。石英ガラスウエハ１の一部には、位置合わせのためのオリフラ（オリエンテーション・フラット）部３が形成されている。
【００２１】
石英ガラスウエハ１のうち、中央部分２の周囲の部分４には、製品としてのマイクロレンズが形成されないので、この部分を、テスト露光を行う部分として使用する。この例においては、現像後に所定のレジストの立体形状を得るべく設計されたグレースケールマスクを使用し、図に示すａ〜ｉのテストパターン部分に、同一パターンのマスクを使用して、それぞれ露光量を変えて、グレースケールマスクのパターンを露光転写する。テストパターン部分ａ〜ｉは、それぞれ５mm□の大きさを有している。
【００２２】
予め、同じ石英ガラスウエハ１に同じようにレジストを塗布した状態で、同じパターンを有するグレースケールマスクを使用した場合に、目的としたレジスト形状が得られるような露光時間を複数枚の石英ガラスウエハ１について求め、その露光時間の平均値を標準露光時間としておく。そして、この例においては、たとえば標準露光時間の±２０％の範囲で、５％刻みで露光量を変化させ、９水準での露光を行う。このようにしてテストパターン部分ａ〜ｉは、９水準での露光を受ける。
【００２３】
続いて、図２に示すように、石英ガラスウエハ１のうちテストパターン部分ａ〜ｉが露光された部分を、容器５中に入れられた現像液６中に浸して、レジストを現像する。このとき、中央部分２が現像液６に浸らないように注意する。このようにして、テストパターン部分ａ〜ｉのレジストを現像し、各テストパターン部分ａ〜ｉに形成されたレジストの立体形状を測定する。そして、最も目標形状に近い立体形状が得られたテストパターン部分ａ〜ｉのうちの一つに対応する露光量で、同じグレースケールマスクを使用して中央部分２の中のレジストの露光を行い、続いて、石英ガラスウエハ１を現像液６中に浸して、レジストの現像を行う。この場合のレジストの現像の条件は、テストパターン部分ａ〜ｉの現像の条件と同じにすることは言うまでもない。
【００２４】
このようにすることにより、各石英ガラスウエハ１のレジストの塗布条件や、レジストを塗布してから露光を行うまでの時間に伴うレジストの感度特性の変化を補償して、目標形状に近いレジストの立体形状を得ることができる。
【００２５】
目標形状に近いレジストの立体形状が得られれば、レジストそのものをマイクロレンズとして使用することもできるし、さらに特許文献２に記載されるように、レジストと石英ガラスウエハ１を同時にドライエッチングすることにより、レジストの形状を石英ガラスウエハ１に転写して、石英ガラスウエハ１からなるマイクロレンズを製造することができる。さらには、これらレジストや、レジストの形状が転写された基板を型として用い、その型を使用して樹脂等からなるマイクロレンズを製造することもできる。
【００２６】
なお、実際に得られたレジスト形状と目標レジスト形状との誤差は、マイクロレンズの有効領域においてサンプリングして複数点の誤差を求め、その平均値を誤差としてもよいし、レンズ特性に合わせて、サンプリングした点に重み付けをして、重み付けされた値の平均値を求めて誤差とするようにしてもよい。極端な場合は、レンズ特性に大きな影響を与える点のみをサンプリング点として選んでもよい。
【００２７】
最適な露光量を求めるには、前述のように、テスト的な露光を行った露光量のうち、その露光量で得られたレジスト形状が目標の形状に一番近かった露光量を採用してもよいし、レジスト誤差が正であって、その露光量で得られたレジスト形状が目標の形状に一番近かった露光量と、レジスト誤差が負であって、その露光量で得られたレジスト形状が目標の形状に一番近かった露光量とを、誤差に基づいて内挿して、最適露光量としてもよい。例えば、形状誤差が正であったものについて、Ａだけの露光量で露光したものが目標形状に一番近く、その形状誤差がａであり、形状誤差が負であったものについて、Ｂだけの露光量で露光したものが目標形状に一番近く、その形状誤差が−ｂであったような場合には、（Ａａ−Ｂｂ）／（ａ＋ｂ）を最適露光量とすればよい。
【実施例１】
【００２８】
図１に示すような、レジストを塗布した基板を使用し、テスト露光により最適露光量を見出して、その最適露光量で露光して、マイクロレンズ形状のレジストパターンを形成した。
【００２９】
基板、レジスト、露光条件は以下のようなものである。
（１）基板：石英ガラス基板φ150mm
（２）レジスト：ポジレジストPLP-30（AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製）
（３）レジスト塗布厚：20μm
（４）プリベーク：90℃×60分
（５）露光機：ｇ線ステッパー（1505G4D型、株式会社ニコン製）
（６）露光時間：800msec〜1120msec（９水準、間隔40msec）
（７）現像液：NMD-3（TOK社製）、現像時間：７分浸漬
（８）形状測定：フォームタリサーフ（PGI-1240型、テーラーホブソン社製）
（９）目標マイクロレンズ形状：曲率半径1.93mm、レンズ高さ10μm
上記のような諸条件で、φ150mmの石英ガラス基板にレジストを塗布し、プリベーク後約１週間保管した。図１に示すように、まず基板端部に約５mm□のマイクロレンズアレーのパターンを露光時間９水準（800msec〜1120msec）で露光した。（予め測定により得られた標準露光時間960msecに対して、−16％〜＋16％の露光時間を変化させたこととなった。）
その露光テストパターン部を図２に示すようにガラス基板を立てて、先ほどのテストパターン部のみを浸漬現像した。その後、水洗、スピン乾燥し、テストパターンのマイクロレンズ形状をフォームタリサーフで形状測定した。その結果を図３に示す。図３は９水準の中から代表的な３水準（露光時間：920、960、1000msecのもの）の結果をプロットしたものである。
【００３０】
図３から理想形状に近いレジスト形状は、マイクロレンズの有効径を400μｍとした場合、露光時間960〜1000msecの範囲内にあることがわかる。この実施例では最適露光時間を980msecとした。次に、図１に示すマイクロレンズアレーの有効領域φ120mm内を露光時間980msecで露光した。その現像後のガラス基板内の有効領域内に形成されたレジスト形状からランダムに５箇所を選び、マイクロレンズ形状を同じようにフォームタリサーフで測定した。その結果を図４に示す。テストパターンの形状から予測通りのレジスト形状が得られた。すなわち、レジスト形状の誤差は、レンズの有効径である400μｍ中で、ほぼ０〜−300ｎｍの範囲に抑えることができた。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態であるマイクロレンズのレンズの製造方法の１例に用いる基板の例を示す図である。
【図２】レジストのうちテストパターン露光された部分のみを現像する状況を示す図である。
【図３】テストパターンのマイクロレンズの形状誤差を示す図である。
【図４】最適露光量でレジストを露光した場合のレジストの形状誤差を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…石英ガラスウエハ、２…中央部分、３…オリフラ部、４…周囲の部分、５…容器、６…現像液、ａ〜ｉ…テストパターン部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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