(57)【要約】【課題】本発明は、透過光量分布をより細かく制御できるフォトマスクを提供することを主目的とする。【解決手段】本発明は、基板と、上記基板上に形成され、露光波長では解像しない微細なドットパターンを有するマスクパターン層とを有し、上記ドットパターンの分布状態により、露光する際の透過光量分布を制御するフォトマスクであって、上記ドットパターンが、順位相透過、遮光および逆位相透過を用いて構成されたものであることを特徴とするフォトマスクを提供することにより、上記課題を解決する。【選択図】図１
2011028233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に形成され、露光波長では解像しない微細なドットパターンを有するマスクパターン層とを有し、前記ドットパターンの分布状態により、露光する際の透過光量分布を制御するフォトマスクであって、
前記ドットパターンが、順位相透過、遮光および逆位相透過を用いて構成されたものであることを特徴とするフォトマスク。
【請求項２】
前記逆位相透過を行う逆位相透過部は、前記基板を掘り込むことにより形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。
【請求項３】
前記ドットパターンは、目的とする対象物の繰り返し単位に応じて、対象物単位領域を有しており、
前記対象物単位領域として、前記順位相透過および前記遮光を用いて構成された順位相単位領域、並びに、前記逆位相透過および前記遮光を用いて構成された逆位相単位領域を用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフォトマスク。
【請求項４】
前記順位相単位領域および前記逆位相単位領域が、それぞれ矩形状の単位領域であり、かつ、市松模様状に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のフォトマスク。
【請求項５】
前記ドットパターンは、目的とする対象物の繰り返し単位に応じて、対象物単位領域を有しており、
前記対象物単位領域は、前記順位相透過および前記遮光を用いて構成された順位相単位領域であり、
前記対象物単位領域の境界部に、前記逆位相透過のドットが配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフォトマスク。
【請求項６】
前記ドットパターンは、目的とする対象物の繰り返し単位に応じて、対象物単位領域を有しており、
前記対象物単位領域は、前記逆位相透過および前記遮光を用いて構成された逆位相単位領域であり、
前記対象物単位領域の境界部に、前記順位相透過のドットが配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフォトマスク。
【請求項７】
マイクロレンズアレイの製造に用いられるものであることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかの請求項に記載のフォトマスク。
【請求項８】
請求項１から請求項７に記載のフォトマスクを用いて、被処理部材を露光する露光工程と、露光後の被処理部材を現像する現像工程と、を有することを特徴とするパターン形成体の製造方法。
【請求項９】
露光波長では解像しない微細なドットパターンの分布状態により、露光する際の露光量（透過光量）分布を制御するフォトマスクを作製するためのパターンデータの作製方法であって、
（ａ）フォトマスクのパターン形成平面をＸ−Ｙ座標として、その座標値ｘ、ｙを関数として、所望の露光する際の露光量（透過光量）分布をＺ座標上のｚ値として表す、露光量（透過光量）分布把握処理と、
（ｂ）ｚ値の平方根を、少なくとも一つは負の値をとるように選択し、所望の露光する際の光電界分布をｚ´値として表す光電界分布把握処理と、
（ｃ）露光においてフォトマスク面上は均一照度とし、ｚ´値に対応して、再現性のある所定のアルゴリズムを用いて、露光波長では解像しない所定サイズのＸ−Ｙ座標の領域毎に、該領域サイズのドットパターンの配置を決めるドットパターン生成処理と、
を行なうことを特徴とするパターンデータの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光波長では解像しない微細な光透過部と遮光部で構成されたパターン（以下ドットパターンと言う）の分布状態により、露光する際の透過光量分布（露光量分布）を制御するフォトマスクに関し、より詳しくは、透過光量分布をより細かく制御できるフォトマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＣＤやＣＭＯＳ等のイメージセンサにおいては、受光部の集光効率を高めるため、各受光部にマイクロレンズを形成している。このようなマイクロレンズは、従来、デバイス基板上に形成された樹脂部を熱フローにてレンズ状に形成していた。しかしながら、熱フローにより樹脂部をレンズ形状とするため、所望の焦点距離を有する集光効率の良いレンズを形成することが困難であった。
【０００３】
このような問題に対して、特許文献１においては、透過率が段階的に変化したパターニング用マスクを利用して、擬似レンズ形状を有する樹脂構造体を形成し、次に、その樹脂構造体を加熱変形させるレンズアレイの製造方法が開示されている。この方法は、パターニング用マスクを利用して擬似レンズ形状を有する樹脂構造体を形成することから、成形精度を多少向上できるものの、その後加熱変形を行うことから、やはり所望の焦点距離を有する集光効率の良いレンズを形成することは困難であった。
【０００４】
また、特許文献２においては、マスク基板と、そのマスク基板上に形成されたマスク材料とを備えたフォトリソグラフィー用マスクであって、上記マスク材料は、露光用の光を照射されたときにその光に対して所望の膜厚形状に関連付けられた透過光量分布を有するように構成されているフォトリソグラフィー用マスクが開示されている。このフォトリソグラフィー用マスクは、露光のみで所望の立体形状に対応した透過光量分布を与えるものであるが、所望の立体形状をパターンに反映させる方法については、ほとんど記載されていなかった。
【０００５】
一方、特許文献３〜特許文献５においては、露光波長では解像しない微細なドットパターンの分布状態により、露光する際の透過光量分布を制御するフォトマスクが開示されている。これらのフォトマスクは、露光波長では解像しない微細なドットパターンを有するため、ドットのオン・オフの比率が濃淡として被加工体に反映される。そのため、透過光量分布を細かく制御することができるという利点を有する。また、これらの特許文献において、ドットパターンの設計方法として、ディザ法や誤差分散法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−１２３００４号公報
【特許文献２】特開平２−１５１８６２号公報
【特許文献３】特開２００２−３１１５６５号公報
【特許文献４】特開２００４−７００８７号公報
【特許文献５】特開２００５−２５８３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来から、露光波長では解像しない微細なドットパターンの分布状態により、露光する際の透過光量分布を制御するフォトマスクは知られているものの、そのドットパターンは光の透過および遮光という２種類の構成要素を用いたものであった。そのため、透過光量分布の制御が充分に行えないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、透過光量分布をより細かく制御できるフォトマスクを提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明者が鋭意検討を重ねた結果、ドットパターンの光透過部を、順位相透過および逆位相透過を用いて構成することで、透過光量分布をより細かく制御できることを見出した。本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
【００１０】
すなわち、本発明においては、基板と、上記基板上に形成され、露光波長では解像しない微細なドットパターンを有するマスクパターン層とを有し、上記ドットパターンの分布状態により、露光する際の透過光量分布を制御するフォトマスクであって、上記ドットパターンが、順位相透過、遮光および逆位相透過を用いて構成されたものであることを特徴とするフォトマスクを提供する。
【００１１】
本発明によれば、順位相透過および遮光に加えて、さらに逆位相透過を用いてドットパターンを構成することにより、透過光量分布の制御の自由度が向上し、透過光量分布の制御をより細かく行うことができる。特に、急峻な光量の落ち込み部を実現し、急峻な凹凸部を有する立体形状を与える透過光量分布を得ることができるという利点を有する。
【００１２】
上記発明においては、上記逆位相透過を行う逆位相透過部は、上記基板を掘り込むことにより形成されたものであることが好ましい。容易に逆位相透過部を形成することができるからである。
【００１３】
上記発明において、上記ドットパターンは、目的とする対象物の繰り返し単位に応じて、対象物単位領域を有しており、上記対象物単位領域として、上記順位相透過および上記遮光を用いて構成された順位相単位領域、並びに、上記逆位相透過および上記遮光を用いて構成された逆位相単位領域を用いることが好ましい。ドットパターンの設計が容易になるからである。
【００１４】
上記発明においては、上記順位相単位領域および上記逆位相単位領域が、それぞれ矩形状の単位領域であり、かつ、市松模様状に配置されていることが好ましい。例えばマイクロレンズアレイを作製する場合に有用な透過光量分布を得ることができるからである。
【００１５】
上記発明において、上記ドットパターンは、目的とする対象物の繰り返し単位に応じて、対象物単位領域を有しており、上記対象物単位領域は、上記順位相透過および上記遮光を用いて構成された順位相単位領域であり、上記対象物単位領域の境界部に、上記逆位相透過のドットが配置されていることが好ましい。順位相単位領域である対象物単位領域の境界部に、逆位相透過のドットを配置することにより、境界部において急峻な光量の落ち込み部を実現することができるからである。
【００１６】
上記発明において、上記ドットパターンは、目的とする対象物の繰り返し単位に応じて、対象物単位領域を有しており、上記対象物単位領域は、上記逆位相透過および上記遮光を用いて構成された逆位相単位領域であり、上記対象物単位領域の境界部に、上記順位相透過のドットが配置されていることが好ましい。逆位相単位領域である対象物単位領域の境界部に、順位相透過のドットを配置することにより、境界部において急峻な光量の落ち込み部を実現することができるからである。
【００１７】
上記発明においては、フォトマスクが、マイクロレンズアレイの製造に用いられるものであることが好ましい。本発明のフォトマスクを用いることにより、急峻な凹凸部を有する立体形状を与える透過光量分布を得ることができ、より集光効率の良いマイクロレンズを形成することができるからである。
【００１８】
また、本発明においては、上述したフォトマスクを用いて、被処理部材を露光する露光工程と、露光後の被処理部材を現像する現像工程と、を有することを特徴とするパターン形成体の製造方法を提供する。
【００１９】
本発明によれば、上述したフォトマスクを用いることにより、透過光量分布の制御をより細かく行うことができ、例えば、より集光高率に優れたマイクロレンズアレイ等を有するパターン形成体を得ることができる。
【００２０】
また、本発明においては、露光波長では解像しない微細なドットパターンの分布状態により、露光する際の露光量（透過光量）分布を制御するフォトマスクを作製するためのパターンデータの作製方法であって、（ａ）フォトマスクのパターン形成平面をＸ−Ｙ座標として、その座標値ｘ、ｙを関数として、所望の露光する際の露光量（透過光量）分布をＺ座標上のｚ値として表す、露光量（透過光量）分布把握処理と、（ｂ）ｚ値の平方根を、少なくとも一つは負の値をとるように選択し、所望の露光する際の光電界分布をｚ´値として表す光電界分布把握処理と、（ｃ）露光においてフォトマスク面上は均一照度とし、ｚ´値に対応して、再現性のある所定のアルゴリズムを用いて、露光波長では解像しない所定サイズのＸ−Ｙ座標の領域毎に、該領域サイズのドットパターンの配置を決めるドットパターン生成処理と、を行なうことを特徴とするパターンデータの作製方法を提供する。
【００２１】
本発明によれば、上記の光電界分布把握処理を行うことにより、透過光量分布をより細かく制御したパターンデータを得ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明においては、透過および遮光に加えて、さらに、逆位相透過を用いてドットパターンを構成することにより、透過光量分布の制御の自由度が向上し、透過光量分布の制御をより細かく行うことができるという効果を奏する。特に、従来は困難であった急峻な光量の落ち込み部を有する透過光量分布を得ることができる。本発明のフォトマスクを用いることにより、急峻な凹凸部を持った立体形状を有するパターン形成体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のフォトマスクの一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明のフォトマスクと、従来のフォトマスクとの違いを説明する説明図である。
【図３】本発明における対象物単位領域を説明する概略平面図である。
【図４】本発明におけるドットパターンの一例を説明する概略平面図である。
【図５】本発明のフォトマスクを説明する説明図である。
【図６】本発明におけるドットパターンのパターンデータの作製方法の一例を示すフローである。
【図７】透過光量と残膜厚との関係の一例を示す関係図である。
【図８】本発明における露光量分布および光電界分布の関係を説明する説明図である。
【図９】本発明における露光量分布および光電界分布の関係を説明する説明図である。
【図１０】誤差分散法によるパターンデータの作製を説明する説明図である。
【図１１】本発明における誤差分散法の一例を示すフローチャートである。
【図１２】誤差分散法によるパターンデータの作製を説明する説明図である。
【図１３】本発明における誤差分散法を説明する説明図である。
【図１４】１ドットの透過率および位相を示す複素平面である。
【図１５】本発明のフォトマスクの製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図１６】本発明のパターン形成体の製造方法の一例を説明する概略断面図である。
【図１７】本発明のパターン形成体の製造方法の他の例を説明する概略断面図である。
【図１８】実施例で使用したパターン（２値化パターン）を示すパターン図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明のフォトマスク、およびパターン形成体の製造方法について詳細に説明する。
【００２５】
Ａ．フォトマスク
まず、本発明のフォトマスクについて説明する。本発明のフォトマスクは、基板と、上記基板上に形成され、露光波長では解像しない微細なドットパターンを有するマスクパターン層とを有し、上記ドットパターンの分布状態により、露光する際の透過光量分布を制御するフォトマスクであって、上記ドットパターンが、順位相透過、遮光および逆位相透過を用いて構成されたものであることを特徴とするものである。
【００２６】
図１は、本発明のフォトマスクの一例を示す概略断面図である。図１に示されるフォトマスクは、基板１と、基板１上に形成され、露光波長では解像しない微細なドットパターンを有するマスクパターン層２とを有している。さらに、マスクパターン層２のドットパターンは、順位相透過、遮光および逆位相透過を用いて構成されたものであり、具体的には、遮光部３と、順位相透過部４ａと、基板１を掘り込むことにより形成された逆位相透過部４ｂとが形成されている。
【００２７】
一方、図２は、本発明のフォトマスク（順位相透過、遮光および逆位相透過の３種類を用いて構成したドットパターンを有するフォトマスク）と、従来のフォトマスク（透過および遮光の２種類を用いて構成したドットパターンを有するフォトマスク）との違いを説明する説明図である。
【００２８】
図２（ａ）に示すように、従来のフォトマスク１１は、透過および遮光を用いてマスクパターン層２のドットパターンを構成しており、光透過部４と、遮光部３とが形成されている。従来のフォトマスク１１に光５を照射すると、光５の一部が光透過部４を通過することによって、図２（ｂ）に示すような光電界分布（緩やかなすそを有するピークの重ね合わせ）が生じる。一般的に、透過光量分布は、光電界分布の２乗に比例することから、結果として、図２（ｃ）に示すような透過光量分布が得られる。
【００２９】
これに対して、図２（ｄ）に示すように、本発明のフォトマスク１０は、順位相透過、遮光および逆位相透過を用いてマスクパターン層２のドットパターンを構成しており、順位相透過部４ａと、遮光部３と、逆位相透過部４ｂとが形成されている。上記と同様に、本発明のフォトマスク１０に光５を照射すると、光５の一部が順位相透過部４ａおよび逆位相透過部４ｂを通過することによって、図２（ｅ）に示すような光電界分布（緩やかなすそを有するピークの重ね合わせ）が生じる。この際、順位相透過部４ａを通過した光５と、逆位相透過部４ｂを通過した光５とは、互いに逆の位相を有することから、互いに打ち消しあうことができ、その結果、図２（ｆ）に示すように、従来のフォトマスクの透過光量分布と比較して、急峻な凹凸部を有する立体形状を与える透過光量分布を得ることができる。このように、逆位相を用いてドットパターンを構成することにより、透過光量分布をより細かく制御できるのである。
【００３０】
このように、本発明によれば、順位相透過および遮光に加えて、さらに逆位相透過を用いてドットパターンを構成することにより、透過光量分布の制御の自由度が向上し、透過光量分布の制御をより細かく行うことができる。特に、急峻な凹凸部を有する立体形状を与える透過光量分布を得ることができるという利点を有する。
以下、本発明のフォトマスクについて、構成ごとに説明する。
【００３１】
１．マスクパターン層
まず、本発明に用いられるマスクパターン層について説明する。本発明に用いられるマスクパターン層は、後述する基板上に形成され、露光波長では解像しない微細なドットパターンを有するものである。さらに、本発明において、ドットパターンは、順位相透過、遮光および逆位相透過を用いて構成されたものである。なお、本発明における「逆位相透過」とは、順位相透過の位相とは逆（例えば位相差π）の位相を与える光の透過をいう。なお、順位相透過および逆位相透過の位相差は、通常、πｒａｄ（１８０°）およびその近傍（１８０°±１５°）である。
【００３２】
（１）ドットパターン
本発明におけるドットパターンは、順位相透過、遮光および逆位相透過を用いて構成されたものであれば特に限定されるものではない。本発明におけるドットパターンの一例としては、目的とする対象物の繰り返し単位に応じて、対象物単位領域を有しており、上記対象物単位領域として、上記順位相透過および上記遮光を用いて構成された順位相単位領域、並びに、上記逆位相透過および上記遮光を用いて構成された逆位相単位領域を用いるものを挙げることができる。
【００３３】
この場合、順位相単位領域と、逆位相単位領域という２種類の単位領域を組合せて用いることにより、ドットパターン全体を構成する。順位相単位領域および逆位相単位領域の各単位領域は、それぞれ透過および遮光を用いて構成されたものであるため、従来のディザ法や誤差分散法等により、各単位領域でのドットパターンを設計することができる。そのため、ドットパターンの設計が容易になるという利点を有する。また、上記ドットパターンを用いることにより、通常、順位相単位領域および逆位相単位領域の境界部に、急峻な光量の落ち込み部を有する透過光量分布を形成することができる。
【００３４】
上記「対象物単位領域」とは、ドットパターンを構成する単位領域であって、目的とする対象物の繰り返し単位に応じて適宜設定される単位領域である。例えば、対象物がマイクロレンズアレイである場合は、図３に示すように、マイクロレンズ２０の繰り返し単位に応じて、対象物単位領域２１が設定される。対象物単位領域の形状は、特に限定されるものではないが、例えば正方形および長方形等の矩形状、および円形状等を挙げることができる。
【００３５】
また、順位相単位領域は、順位相透過および遮光を用いて構成された単位領域であり、逆位相単位領域は、逆位相透過および遮光を用いて構成された単位領域である。順位相単位領域および逆位相単位領域は、それぞれ２値化されたドットパターンを有する。このドットパターンは、同一サイズのドットを用い、その密度を変化させたドットパターンであっても良く、異なるサイズのドットを用いたドットパターンであっても良い。このようなドットパターンの設計方法としては、例えば印刷における網点（面積変調）、ディザ法および誤差分散法等を挙げることができる。また、上記ドットパターンの具体的な設計方法の一例としては、特開２００４−７００８７号公報に記載された方法等を挙げることができる。
【００３６】
特に、本発明においては、順位相単位領域および逆位相単位領域が、それぞれ矩形状の単位領域であり、かつ、市松模様状に配置されていることが好ましい。例えばマイクロレンズアレイを作製する場合に有用な透過光量分布を得ることができるからである。このようなドットパターンとしては、具体的には図４に示すように、順位相透過および遮光を用いて構成された順位相単位領域Ａと、逆位相透過および遮光を用いて構成された逆位相単位領域Ｂとを市松模様状に配置したドットパターンを挙げることができる。このドットパターンにより、順位相単位領域Ａおよび逆位相単位領域Ｂの境界部に、急峻な光量の落ち込み部を有する透過光量分布を形成することができる。
【００３７】
次に、本発明におけるドットパターンの他の例について説明する。ドットパターンの他の例としては、目的とする対象物の繰り返し単位に応じて、対象物単位領域を有しており、上記対象物単位領域は、上記順位相透過および上記遮光を用いて構成された順位相単位領域であり、上記対象物単位領域の境界部に、上記逆位相透過のドットが配置されているものを挙げることができる。順位相単位領域である対象物単位領域の境界部に、逆位相透過のドットを配置することにより、境界部において急峻な光量の落ち込み部を実現することができる。また、上記対象物単位領域は、上記逆位相透過および上記遮光を用いて構成された逆位相単位領域であり、上記対象物単位領域の境界部に、上記順位相透過のドットが配置されていても良い。この場合、逆位相単位領域である対象物単位領域の境界部に、順位相透過のドットを配置することにより、境界部において急峻な光量の落ち込み部を実現することができる。なお、「ドット」とは、ドットパターンを構成する最小単位をいい、本発明においては、通常、順位相透過のドット、逆位相透過のドット、遮光のドットの３種類がある。また、本発明における境界部は、対象物単位領域の端部に位置するものであり、境界部の幅は、特に限定されるものではないが、例えば１ドット〜３ドットの範囲内、中でも１ドット〜２ドットの範囲内であることが好ましい。このような幅の境界部に、対象物単位領域のうち境界部を除いた部分のドットパターンに使用した光透過部と逆位相の光透過部をドットとして配置することで、境界部近傍において急峻な光量の落ち込み部を実現することができる。
【００３８】
また、本発明においては、複数の対象物単位領域（好ましくは、全ての対象物単位領域）が、上記順位相領域であり、上記対象物単位領域の境界部に、上記逆位相透過のドットが配置されていることが好ましい。同様に、複数の対象物単位領域（好ましくは、全ての対象物単位領域）が、上記逆位相領域であり、上記対象物単位領域の境界部に、上記順位相透過のドットが配置されていることが好ましい。隣接する対象物単位領域の境界部に、急峻な光量の落ち込み部を有する透過光量分布を形成することができるからである。
【００３９】
ここで、図３においては、マイクロレンズ２０の繰り返し単位に応じて、対象物単位領域２１が設定される。図３の対象物単位領域２１は矩形であり、矩形の辺に沿った境界部に急峻な光量の落ち込み部を有する透過光量分布を形成するドットパターンを実現する。本発明においては、逆位相透過を用いない場合の矩形の辺での透過光量分布は、遮光部であるにもかかわらず図２（ｃ）に示したような、なだらかな谷の形状をした透過光量分布となる。このような部分に露光波長では解像しない逆位相透過の微細なドットパターンを配置することで所望の急峻な光量の落ち込み部を形成できる。具体的には、図５（ａ）中の逆位相透過部４ｂのように基板を掘り込むことにより、図５（ｂ）に示すように逆位相透過部４ｂを透過した逆位相の光が加わることで、順位相透過部４ａを透過した順位相の光と打ち消しあい、図５（ｃ）に示す急峻な光量の落ち込み部を形成できる。なお、このようなドットパターンを有するフォトマスクの具体例については、後述する図１７で説明する。
【００４０】
以上ではマイクロレンズの例で説明したが、マイクロレンズ以外のドットパターンの設計においても、対象物単位領域と、その境界部とを対象に合わせて設定することで本発明を適用できる。例えばフレンネルレンズでは対象物単位領域は同心円で区切られた領域あり、ブレーズド回折格子では対象物単位領域はストライプ状に並んだ複数の矩形の内の1つの矩形である。また、境界部は対象物単位領域のうち急峻な凹凸形状を付与する領域に対応して設定される。さらに、対象物単位領域は製品中で形状の変化があっても良い。例えばマイクロレンズアレイの場合もマイクロレンズアレイの中央部のレンズと周辺部のレンズでは、集光効率を最適化するため形状を変化して設計しており、これに対応し対象物単位領域の形状も変化する。
【００４１】
次に、本発明におけるドットパターンについて、さらに詳細に説明する。本発明におけるドットパターンは、露光波長では解像しない程度に微細なサイズである必要がある。具体的には露光装置（ステッパ）の解像度Ｒは、露光波長をλｎｍ、レンズの開口数をＮＡ、プロセス（レジスト、現像などで決まる）定数をＫとするとＲ＝Ｋ×λ／ＮＡで算出される。露光波長λをｉ線の３６５ｎｍ、開口数ＮＡを０．７、プロセス定数を０．５とすると解像度Ｒは２６０ｎｍとなり、後述するパターン形成体上でのドットパターンは２６０ｎｍより小さい必要がある。露光装置は４分の１の縮小露光するのが通常であり、フォトマスク上でのドットサイズ（直径）は１０４０ｎｍ以下であることが微細なドットである条件となる。一方、フォトマスクの描画装置が形成できる矩形のサイズは２００ｎｍ程度が限界であ。つまりフォトマスク上で実用的に利用可能な微細なドットのサイズは２００ｎｍ〜１０４０ｎｍの範囲である。一方、４μｍ角のレンズをディザで階調表現するには少なくとも縦横２０分割とする必要があり、後述するパターン形成体上でのドットサイズは２００ｎｍ以下、フォトマスク上でのドットサイズは８００ｎｍ以下となる。したがって、微細なドットの好適なサイズは、フォトマスク上では２００ｎｍ〜８００ｎｍ、後述するパターン形成体上では５０ｎｍ〜２００ｎｍである。つまり、ドットパターン（例えば、後述する図１８に示されるドットパターン）の各々のドット（矩形）のサイズは、後述するパターン形成体上で５０〜２６０ｎｍ、好適には５０〜２００ｎｍである。
【００４２】
上記範囲のドットサイズでドットパターンを形成する方法の一例としては、対象領域を選択したドットサイズをピッチとする格子に分割し、格子の位置に合わせて遮光、順位相透過、逆位相透過のドットを配置（通常、格子内部に遮光部、順位相透過部、逆位相透過部を配置）していく方法が代表的である。格子のピッチは通常一定に選ばれるが、立体形状（つまり透過光量分布）をより正確に実現するため、対象物単位領域の中心部と周辺部（境界部）で、上記微細なドットサイズの範囲内で、格子のピッチを変化させても良い。
【００４３】
（２）その他
本発明に用いられるマスクパターン層の材料としては、上述したドットパターンを形成でき、所望の遮光性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えばＣｒおよびＣｒ合金等を挙げることができる。また、マスクパターン層の厚さは、マスクパターン層の材料によって異なるものであるが、例えば３００Å〜２０００Åの範囲内である。
【００４４】
２．基板
次に、本発明に用いられる基板について説明する。本発明に用いられる基板は、上述したマスクパターン層を支持するものである。本発明に用いられる基板としては、露光の際に使用する光に対して所望の透過性を有するものであれば特に限定されるものではなく、一般的なフォトマスクの基板と同様のものを用いることができる。このような基板としては、例えば、石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材；および透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材等を挙げることができる。また、本発明に用いられる基板の厚さは、特に限定されるものではなく、本発明のフォトマスクの用途に応じて適宜選択することが好ましい。
【００４５】
３．フォトマスク
本発明のフォトマスクは、露光波長では解像しない微細なドットパターンの分布状態により、露光する際の透過光量分布を制御するフォトマスクであり、上記ドットパターンが順位相透過、遮光および逆位相透過を用いて構成されたものである。
【００４６】
また、本発明のフォトマスクは、逆位相透過を行う逆位相透過部を有する。本発明における逆位相透過部は、順位相透過とは逆の位相を有する光の透過を行うことができるものであれば特に限定されるものではない。中でも、本発明においては、逆位相透過部が、基板を掘り込むことにより形成されたものであることが好ましい。容易に逆位相透過部を形成することができるからである。基板を掘り込む深さは、通常、順位相透過部および逆位相透過部を通過する光の位相がそれぞれ逆になるように、適宜設定する。逆位相透過部の別の実現方法としては、高屈折率の透明な層を対象となる光透過部に積層することでも実現でき、従来よりＳＯＧ（スピンオンガラス）で実現する方法が良く知られている。
【００４７】
本発明のフォトマスクは、光学部材の製造に用いられるものであることが好ましい。光学部材としては、具体的にはマイクロレンズアレイ、フレンネルレンズ、ナノインプリント用テンプレート、ブレーズド回折格子および反射板等を挙げることができる。
【００４８】
また、本発明におけるドットパターンのパターンデータの作製方法について図６を用いて説明する。
予め、所望の現像後の残膜厚プロファイルを得る感光性レジスト材料（単にレジストとも言う）と、この感光性レジスト材料を露光する露光波長を決めておく（Ｓ１、Ｓ２）。
先ず、決められた感光性レジスト材料を、所定の現像後の残膜厚プロファイルを形成する基板と同等の基板上に塗布し、各種露光量にて所定サイズの領域を露光し、現像して（Ｓ３）、露光量とレジストの残膜厚との関係データを求める（Ｓ４）。露光量とレジストの残膜厚の関係データは数式化したデータとしても良い。
感光性レジスト材料としてネガレジストを用いる場合、透過光量（露光量のこと）と残膜厚の関係は、通常図７のように比例関係となる。
尚、図７においては、透過光量（露光量）、残膜厚とも正規化して示してある。
作製する現像後のレジスト像によっては、絵柄のサイズや粗密によって、露光量と残膜厚の関係データが異なるため、絵柄のサイズや密度に対応し、数種のデータ採り込みを行なう必要がある。具体的には、所定数の階調を平網パターンで段階的に構成した領域を有するフォトマスクを作製し、作製されたフォトマスクを用いて、レンズ形成用材料に用いる感光性レジスト材料に露光、現像し、前記各階調における感光性レジスト材料の膜厚変化を測定することによって、フォトマスクの平網パターンの白面積率（すなわち透過光量）と感光性レジスト材料の膜厚との関係を示すトーンカーブを得る方法による、露光量とレジストの残膜厚の関係データが、製品作製上での再現性の面から好ましい。
尚、必要な種類の、所望の現像後の残膜厚プロファイルを得るための感光性レジスト材料の、露光量に対する残膜厚特性があらかじめ分かっていれば、その都度、露光量と残膜厚の関係データを求めることは必ずしも必要ではない。
【００４９】
次いで、このような露光量とレジストの残膜厚の関係データを用い、被加工物の所望のプロファイル（Ｓ５）にあったフォトマスクのパターンの露光量分布を求める（Ｓ７）。
上記Ｓ３〜Ｓ５を経てＳ７に至る、あるいは、Ｓ６を経てＳ７に至る一連の処理が露光量（透過光量）分布把握処理である。
フォトマスクのパターン形成平面をＸ−Ｙ座標として、その座標値ｘ、ｙを関数として露光量分布をＺ座標上のｚ値として表す。
ここでは、露光量（透過光量）分布を、ｚ＝Ｆ（ｘ、ｙ）と表す。
一方、フォトマスクの、決められた露光波長では解像しないパターン領域のサイズ（すなわちドットのサイズ）を所定サイズに決定しておく（Ｓ８）。
ここでは、前記の決定した所定サイズを、Ｘ方向幅ａ、Ｙ方向幅ａとする。
先にも述べた通り、露光波長による光学的解像性の他、現像後のレジストの所望の残膜厚プロファイル表現、フォトマスク作製の際に用いる描画用の露光機の性能上の制約を考慮して決める。
【００５０】
次いで、フォトマスクのパターンの露光量分布ｚ＝Ｆ（ｘ、ｙ）から、被加工物の所望のプロファイル（Ｓ５）にあったフォトマスクのパターンの光電界分布ｚ´＝Ｆ´（ｘ、ｙ）を求める（Ｓ７´）。露光量分布ｚは、光電界分布ｚ´の二乗であるため、光電界分布ｚ´は正負どちらの値も取り得る。
【００５１】
ここで、図８（ａ）は、マイクロレンズを得る露光量分布の断面形状である。露光量分布ｚは、光電界分布ｚ´の絶対値の二乗であるため、光電界分布は、図８（ｂ）に示すように、正負どちらの値も取り得る。本発明においては、光電界分布の傾きが滑らかに変化するように選択することが好ましい。特に、本発明におけるディザ化に適しており、結果として急峻な形状の露光量分布を得やすいからである。例えば、図８（ｃ）において、左の光電界分布の境界部での接線をＴ１とした場合には、中央の光電界分布として、Ｔ１とのなす角度が小さい接線を有する負側（−側）の分布を選択することが好ましい。同様に、中央の光電界分布の境界部での接線をＴ２とした場合には、右の光電界分布として、Ｔ２とのなす角度が小さい接線を有する正側（＋側）の分布を選択することが好ましい。
【００５２】
一方、図９（ａ）は、ブレーズド回折格子を得る露光量分布の断面形状である。光電界分布は、図９（ｂ）に示すように、正負どちらの値も取り得る。図９（ｃ）において、左の光電界分布の境界部での接線をＴ１とした場合には、中央の光電界分布として、Ｔ１とのなす角度が小さい接線を有する負側（−側）の分布を選択することが好ましい。同様に、中央の光電界分布の境界部での接線をＴ２とした場合には、右の光電界分布として、Ｔ２とのなす角度が小さい接線を有する正側（＋側）の分布を選択することが好ましい。なお、光電界分布の傾きが滑らかに変化するためには、傾きの変化の割合、すなわち、ｚ´の２階微分が小さくなるように選択することが好ましい。また、本発明においては、図８（ｃ）および図９（ｃ）に記載されているように、光電界分布が、正負交互に形成されていることが好ましい。
【００５３】
次いで、求められた、ｚ´＝Ｆ´（ｘ、ｙ）の関係データと、決められた露光波長では解像しないパターン領域のサイズとから、再現性のある所定のアルゴリズム（Ｓ９）を用いて、露光波長では解像しない所定サイズのドットパターンを、Ｘ−Ｙ座標上、該サイズに分割された各領域毎に決定する（Ｓ１０）。
所定のアルゴリズムとしては、誤差分散法やオーダードディザ法が挙げられる。
そして、この決定に基づき、ＣＡＤツールにより、Ｘ−Ｙ座標上、所定の位置にドットパターンを配置してパターンデータを作製する（Ｓ１１）。
上記の、Ｓ９〜Ｓ１１に至る一連の処理がドットパターンの生成処理である。
このようにして、パターンデータを作製することができる。
【００５４】
ここで、パターンデータの作製に誤差分散法を適用する場合について、図１０の光電界分布の数値例と、図１１の本発明における誤差拡散法のフローチャートを用いて説明する。
図１０（ａ）は図８（ｃ）の光電界分布に対応した図で光電界分布強度を−１．０から＋１．０に正規化して表現してある。水平軸は位置を示し、光電界分布が＋１．０から−１．０へ変化する区間を１０等分し、順に番号を１から１１まで割り当て位置番号としている。位置番号１では光電界強度は＋１．０で、番号順に従って光電界強度は減少し、位置番号６で光電界強度が０．０となり、位置番号７以降は光電界強度が負の値となり、位置番号１１で光電界強度が−１．０となる例としてある。この例での位置番号と光電界強度の値を図１０（ｂ）の表の位置番号と光電界強度Ａの欄（行）に記載してある。なお、フォトマスクにおいては、光電界強度に対応した量である光透過率をさらに求める。
【００５５】
次にフォトマスクに必要なパターンデータの作製に誤差分散法を適用する場合について、図１１のフローチャートを参照しながら説明する。従来の誤差拡散法は、原画像と２値化処理画像の局所平均誤差を最小にすることをねらい、原画像を２値化処理（量子化処理）する度に元の画素値と２値化処理後の画素値の差分（誤差）を、着目画素近傍の未処理の画素に画素間の距離や位置関係に対応した重み付けを行って加算して、誤差を拡散しながら隣接する画素を逐次一定の閾値により２値化する方法である。このような既存の誤差拡散法は画素値が正の値に限定されており、本発明における光電界強度のように負の値も含む場合には適用できない。本発明では負の画素値が含まれる場合でも、所望の結果が得られるように量子化処理を拡張していることを特徴としている。ここでは、説明を簡単にするために１次元の画素値データに対する処理で説明する。
【００５６】
まず、ステップＳ２１では、原画像の新しい処理画素（画素値Ａ）を取得する。具体的には、図１０（ｂ）の表での位置番号１に対応し、光電界強度Ａとして１.００を得る。次に、ステップＳ２２では、画素値Ａと積算誤差Ｒを加算し累積画素値Ｂとして求める。具体的には、前記表での位置番号１に対応した積算誤差Ｒは、初期値で０であるので累積画素値Ｂは１．００である。
【００５７】
次に、ステップＳ２３では、量子化処理として累積画素値Ｂが閾値Ｔ１以上で１．０以下であれば量子化結果Ｄを１、累積画素値Ｂが閾値Ｔ１より小さく閾値Ｔ２より大きければ量子化結果Ｄを０、累積画素値が閾値Ｔ２以下で−１．０より大きければ量子化結果Ｄを−１（位相差１８０度に相当）に量子化する。図１０（ｂ）の表の例では、画素位置１の累積画素値Ｂは１．００であるので量子化結果Ｄは１となる。ここで閾値Ｔ１は０．５０、閾値Ｔ２は−０．５０としているが、負の画素値を扱うため量子化において負の閾値−０．５を新たに導入し、（１、０、−１）の３値化としている。閾値Ｔ１、閾値Ｔ２の設定は量子化結果Ｄの１と−１の出現頻度と関連し、例えばＴ１を０．３３、Ｔ２を−０．３３とすれば量子化結果Ｄとして１と−１の出現頻度が増す。従って、これらの閾値Ｔ１、Ｔ２は、適用対象の性質に応じて調整すれば良い。
【００５８】
次に、ステップＳ２４では、累積画素値Ｂから量子化結果Ｄを減算して量子化誤差Ｅを算出する。図１０（ｂ）の表においては、画素位置１に対応した量子化誤差Ｅは、累積画素値１．０から量子化結果１を減算し、０．０である。
【００５９】
次に、ステップＳ２５では、近傍の画素に対し、量子化誤差Ｅを画素の位置関係に対応して重み付けを行って加算し、各画素毎の積算誤差Ｒを計算することで誤差拡散処理を実施する。図１０（ｂ）の表においては、例として１次元のパターンデータを扱っているため、量子化誤差Ｅはそのまま隣接する次の画素の積算誤差Ｒに加算される。図１０（ｂ）の表で、位置番号１の量子化誤差Ｅ（値は０．０）は、そのまま隣接する位置番号２の画素の積算誤差Ｒにに加算され、累積誤差Ｒの値は０．０となる。一方、２次元のパターンデータの場合は近傍の量子化が未処理の画素に対し、量子化誤差Ｅを画素の位置関係に対応して重み付けして加算して誤差拡散処理を実施するが、この例については別途説明する。
【００６０】
以上で一連の誤差拡散法の処理がおわり、次にさらに処理すべき画素があるか調べ、さらに処理する場合はステップＳ２１に戻り原画像の新しい処理画素を取得する。図１０（ｂ）の表の例では、位置番号２の光電界強度Ａとして０．９５を取得し、ステップＳ２２からステップＳ２６までの処理を上記と同様に繰り返す。
【００６１】
図１０（ｂ）の表の例で、位置番号２の光電界強度Ａの画素値０．９５に対し、ステップＳ２２からステップＳ２６までの処理を繰り返すと、累積画素値Ｂとして０．９５、３値化結果Ｄとして１、量子化誤差Ｅとして−０．０５が得られる。量子化誤差Ｅは、次に処理する隣接画素、つまり位置番号３の累積誤差Ｒに加算され累積誤差Ｒは−０．０５となる。さらに、位置番号３の光電界強度Ａの画素値０．８１に対し、ステップＳ２２からステップＳ２６までの処理を繰り返すと、光電界強度Ａ０．８１に累積誤差Ｒ−０．０５が加算され累積画素値Ｂとして０．７６となり、３値化結果Ｄとして１、量子化誤差Ｅとして−０．２４が得られる。量子化誤差Ｅは、次に処理する隣接画素、つまり位置番号４の累積誤差Ｒに加算され位置番号４の累積誤差Ｒは−０．２４となる。
【００６２】
以下同様に、各位置番号１から１１に対応した光電界強度Ａ（１．００、０．９５、０．８１、０．５９、０．３１、０．００、−０．３１、−０．５９、−０．８１、−０．５９、−１．００）に対して、前記の負を含む３値化によるディザ処理を続行すると、各値に対応し、各々の３値化結果Ｄとして（１、１、１、０、１、０、−１、０、−１、−１、−１）が得られる。この３値化の結果を図１０（ｃ）に図示する。図で上側が正規化された光電界強度、負側が位相が１８０度の正規化された光電界強度を示し、中央の軸上の値が光電界強度が０、つまり遮光された状態を示しており、位置番号１から１１に対応して３値化結果をバーグラフで示している。この例では位置番号４、５で光電界強度は０．５９、０．３１と正の値で、位置番号６で電界強度も０．００、位置番号７、８で−０．３１、−０．５９と負の値となり、光エネルギ強度（光量）としては光電界強度の２乗に比例し（０．３５、０．１０、０．００、０．１０、０．３５）で光量の落ち込み部を有している。これに対応し３値化の結果は（０、１、０、−１、０）でフォトマスク上では１は光透過、０は遮光、−１は位相１８０度の光透過であり、位置番号６の位置に位相差の効果による良好な光量の落ち込み部（遮光部）が形成される。
【００６３】
ここで、比較のため同じ光量分布に対し、従来の技術に基づいて光電界強度を正の値とし、２値化に基づく誤差拡散法によるディザ処理を実施した数値例を図１２に示す。すでに説明した図１０の例と同様に、位置番号１から１１に対応し光電界強度Ａを、図１２（ａ）および（ｂ）の表に示す。従来例では、光電界強度Ａは図１２（ｂ）の表に記載したように（１．００、０．９５、０．８１、０．５９、０．３１、０．００、０．３１、０．５９、０．８１、０．９５、１．００）と正の値である。この正の値からなる光電界強度Ａに対し従来の２値化に基づく誤差拡散法によるディザ処理を実施した結果はそれぞれの光電界強度Ａに対応し（１、１、１、０、１、０、０、１、０、１、１）となる。この従来例では、位置番号４、５、６、７、８で光電界強度は０．５９、０．３１、０．００、０．３１、０．５９と正の値で、光エネルギ強度（光量）としては光電界強度の２乗に比例し（０．３５、０．１０、０．００、０．１０、０．３５）となり、光エネルギ強度（光量）は本発明の実施例である図１０と同じ値である。従来例で、位置番号４、５、６、７、８に対応する誤差拡散法による２値化処理の結果は（０、１、０、０、１）で、フォトマスク上では、位置番号６、７の位置に遮光部を有するが、位置番号５、８の位置に順位相の光透過部を有する。この結果、位置番号５、８の光透過部を透過した光が周囲に広がって位置番号６の光量落ち込み部（遮光部）に入り込み、遮光効果が減殺され、好ましくない。
【００６４】
また、２次元のパターンデータの作製に誤差分散法を適用する場合について、図１３を用いて説明する。
例えば、表の横方向を、縦方向をＸ方向、Ｙ方向とし、それぞれ、所定ピッチでセル（画素とも言い、ピッチに対応するサイズである）を設け、各セルに図１３（ａ）のように、値が配列されている場合について、表の左上から右下方向にかけて以下の処理を順次行なう。
先ず、左上セルＰ０について、例えば−０．３３、０．３３を閾値とし、３値化を行なう（図１３（ｂ））。
左上セルＰ０の値−０．８は３値化により−１となる。
次いで、このセルＰ０に隣接するセルに重み付け加算（あるいは減算）して、図１３（ｃ）のようになる。
図１３（ｂ）中、丸で囲った数字（丸付の数字）の１、２、３は、セルＰ０に対し、重み付け加算（あるいは減算）する隣接セルとその値を示している。
次に、隣のセルＰ１に移り、３値化、重み付け加算（あるいは減算）して図１３（ｄ）を得る。
更に、その隣のセルＰ２に移り、同様に、３値化、重み付け加算（あるいは減算）して図１３（ｅ）を得る。
以降、図１３（ｅ）の矢印の方向に順次、各セルに対し、同様の処理を行ない、得られた結果が求めるものである。上記は、図１３（ａ）のように、表の左上から右下方向にかけて処理を順次行なったが、これに限定はされない。
【００６５】
次いで、上記のようにして作製された、ドットパターンを配置したパターンデータを用いて、電子線描画露光装置にて、フォトマスク用基板の遮光層上のレジストを露光描画し（Ｓ１２）、所定の現像、エッチング等のプロセス処理を経て、本発明のフォトマスク（Ｓ１３）を作製する。
【００６６】
尚、上記のように、作製する現像後のレジスト像の絵柄に合せ、その露光量と残膜厚の関係を求めておくことは有効であるが、求める種類が多い場合は、現実的でなくなるので、シミュレーション（Ｓ６）を用いて、作製する現像後のレジスト像の絵柄を対応させる方法もある。
【００６７】
本発明においては、上記のようなパターンデータの作製方法を提供することができる。すなわち、
露光波長では解像しない微細なドットパターンの分布状態により、露光する際の露光量（透過光量）分布を制御するフォトマスクを作製するためのパターンデータの作製方法であって、
（ａ）フォトマスクのパターン形成平面をＸ−Ｙ座標として、その座標値ｘ、ｙを関数として、所望の露光する際の露光量（透過光量）分布をＺ座標上のｚ値として表す、露光量（透過光量）分布把握処理と、
（ｂ）ｚ値の平方根を、少なくとも一つは負の値をとるように選択し、所望の露光する際の光電界分布をｚ´値として表す光電界分布把握処理と、
（ｃ）露光においてフォトマスク面上は均一照度とし、ｚ´値に対応して、再現性のある所定のアルゴリズムを用いて、露光波長では解像しない所定サイズのＸ−Ｙ座標の領域毎に、該領域サイズのドットパターンの配置を決めるドットパターン生成処理と、
を行なうことを特徴とするパターンデータの作製方法を提供することができる。
さらに、本発明においては、上記パターンデータの作製方法を行うパターンデータ作製方法を有することを特徴とするフォトマスクまたはホログラムの製造工程を提供することができる。
【００６８】
また、１ドットの透過率および位相を複素平面で表すと、図１４（ａ）中のｔｎの点のようにＴｅｘｐ（ｊθ）と表現される。原点からの距離Ｔが透過率を表し、実軸からの角度θが位相を表す。透過率は通常１以下であるのでＴも１以下であり、ドットｔｎは複素平面中の原点から半径１以内の領域に存在する。本発明におけるドットパターンは、順位相透過、遮光および逆位相透過を用いて構成されたものであるため、図１４（ｂ）に示すように、ｔａ＝１（順位相透過）、ｔｂ＝０（遮光）およびｔｃ＝−１（逆位相透過）で表現されたものである。本発明においては、順位相透過、遮光および逆位相透過に加えて半透過を用いても良い。この場合、図１４（ｂ）において、実軸上であり、かつ、原点からの距離を１未満の位置に点を設けることになる。このような点（量子化の代表値という）を一または二以上設けて加えることにより、透過光量分布の表現はさらに豊かになる。また、例えば誤差分散法を適用する際に、半透過を考慮して閾値を設ければ、容易にドットパターンを作製することができる。さらに、本発明においては、位相および透過率を適宜調整し、組み合わせることにより、透過光量分布の表現をさらに豊かにすることができる。具体的には、図１４（ｃ）に示すように、複素平面の原点から半径１の円の任意の領域に、一または二以上の点（量子化の代表値）を設けても良い。この場合も、従来に比べて、透過光量分布の表現をさらに豊かにすることができる。例えば、計算機ホログラムの具体的な実現方法として使用できる。
【００６９】
図１４（ｃ）においてはｔａ＝１（順位相透過）、ｔｂ＝０（遮光）、ｔｃ＝ｅｘｐ（ｊ２π／３）（位相１２０°透過）、ｔｄ＝ｅｘｐ（ｊ４π／３）（位相２４０°透過）で与えられた４つの代表値で画素の複素透過率を量子化する。図１１のステップＳ２３の量子化処理に対応して説明すると、累積画素値Ｂ（複素透過率）と前記の４つの代表値ｔａ、ｔｂ、ｔｃ、ｔｄとの距離を順次比較し、最も距離が近い代表値を量子化結果Ｄ（複素透過率）とする。さらにステップＳ２４の量子化誤差Ｅは、累積画素値Ｂから量子化結果Ｄを差し引いた複素数となる。ところで、累積画素値Ｂと４つの代表値との距離は、通常ユークリッド距離で比較し、図１４（ｃ）の具体例では、原点から半径１の円内の領域で、領域ａ内の値は代表値ｔａ、領域ｂ内の値は代表値ｔｂ、領域ｃ内の値は代表値ｔｃ、領域ｄ内の値は代表値ｔｄに量子化される。このような代表値（母点ともいう）からの距離の近さに応じた領域分割はボロノイ分割とよばれる。さらに、透明基板表面に遮光層を有するフォトマスクで４つの代表値に対応したドットを実現する方法は、ｔａ（順位相透過）は遮光層を除去して透明基板を露出して透過率を１とし、ｔｂ（遮光）は遮光層を残して透過率を０とし、ｔｃ（位相１２０°透過）は遮光層を除去した後透明基板を掘り込んで光の位相差が１２０°となる深さとし、ｔｄ（位相２４０°透過）は遮光層を除去した後透明基板を掘り込んで光の位相差が２４０°となる深さとすることで実現する。
【００７０】
また、本発明のフォトマスクの製造方法は、上述したフォトマスクを得ることができる方法であれば特に限定されるものではない。図１５は、本発明のフォトマスクの製造方法の一例を示す概略断面図である。まず、スパッタリング法や真空蒸着法等により、基板１上にＣｒからなる全面マスク層２ａを形成する（図１５（ａ））。次に、全面マスク層２ａ上に、感光性樹脂からなる全面レジスト層６を形成する（図１５（ｂ））。次に、ドットパターンに基づいて電子線描画を行い、その後現像を行うことで、順位相透過部および逆位相透過部を形成する部分のレジストを除去し、レジストパターン層６ａを形成する（図１５（ｃ））。次に、Ｃｌガス等を用いたエッチング（リアクティブイオンエッチング）７により、露出する全面マスク層２ａを除去する（図１５（ｄ））。次に、残ったレジストパターン層６ａを除去することで、フォトマスク中間体１２を得る（図１５（ｅ））。
【００７１】
次に、得られたマスクパターン層２上に、再度、感光性樹脂からなる全面レジスト層６を形成する（図１５（ｆ））。次に、ドットパターンに基づいて電子線描画を行い、その後現像を行うことで、逆位相透過部を形成する部分のレジストを除去し、レジストパターン層６ａを形成する（図１５（ｇ））。次に、ＣＦ４ガス等を用いたエッチング（リアクティブイオンエッチング）７により、露出する基板１を掘り込む（図１５（ｈ））。最後に、残ったレジストパターン層６ａを除去することで、遮光部３、順位相透過部４ａおよび逆位相透過部４ｂを有するフォトマスク１０を得ることができる（図１５（ｉ））。なお、フォトマスク１０は、上述した図４と同様に、順位相透過部４ａおよび遮光部３を用いて構成された順位相単位領域Ａと、逆位相透過部４ｂおよび遮光部３を用いて構成された逆位相単位領域Ｂとを有するものである。
【００７２】
Ｂ．パターン形成体の製造方法
次に、本発明のパターン形成体の製造方法について説明する。本発明のパターン形成体の製造方法は、上述したフォトマスクを用いて、被処理部材を露光する露光工程と、露光後の被処理部材を現像する現像工程と、を有することを特徴とするものである。
【００７３】
図１６は、本発明のパターン形成体の製造方法の一例を説明する概略断面図である。図１６に示されるパターン形成体の製造方法においては、まず、上述したフォトマスク１０と、基体３１および感光性樹脂層３２を有する処理部材３３とを用意し、フォトマスク１０を介して光５を照射し、感光性樹脂層３２の露光を行う（図１６（ａ））。これにより、感光性樹脂層３２の内部に、マイクロレンズの３次元形状の潜像３４が得られる（図１６（ｂ））。次に、露光後の感光性樹脂層３２を現像することにより、マイクロレンズ３５を有するパターン形成体３６が得られる（図１６（ｃ））。なお、感光性樹脂層３２としてネガ型を用いた場合、フォトマスク１０は順位相単位領域Ａおよび逆位相単位領域Ｂを有するため、その境界部（２つのマイクロレンズ３５の境界部）では位相差の効果で光が打ち消し合い、露光量は急峻に落ち込み、感光性樹脂層３２の対応する位置に未露光部が形成され、急峻な落ち込み部３７を有するパターン形成体３６が得られる。
【００７４】
図１７は、本発明のパターン形成体の製造方法の他の例を示す概略断面図である。より具体的には、上記図５のようなドットパターンをマイクロレンズアレイ用フォトマスクに適用した例を示すものである。図１７（ａ）のフォトマスク１０は透明な基板１の表面に、露光波長では解像しない微細なドットパターンを有するマスクパターン層２を有している。図１７（ａ）におけるＡの領域、Ｂの領域は、個々のマイクロレンズに対応した対象物単位領域である。ここで、図１６の例ではＡを順位相単位領域、Ｂを逆位相単位領域としてその境界部に急峻な光量の落ち込み部を実現したが、図１７の例ではＡの領域、Ｂの領域共に順位相単位領域とし、境界部に新たに逆位相透過の露光波長では解像しない逆位相単位領域を配置し急峻な光量の落ち込み部を実現した。このようなフォトマスクを介してしてパターン形成体のネガ型の感光性樹脂層を露光し、現像することで、図１７（ｂ）のように境界に急峻な落ち込み部３７を有するレンズ形状の樹脂層３５を持ったパターン形成体３６が得られる。
【００７５】
なお、図１７（ａ）の実施の形態で、逆位相透過部４ｂの微細なドットのサイズは、順位相透過部４ａの微細なドットと同様で、露光波長では解像しないサイズである。また、図１７（ａ）におけるドットパターンは、境界部に配置した逆位相透過部４ｂ以外は、遮光部３と順位相透過部４ａとが交互に並んだ模式的な構成を示している。実際にレンズを形成するドットパターンとしては、後述する図１８に例示したように２次元的にドットを分布させる。黒く塗りつぶされた部分を遮光部とした場合、図１８のドット分布は領域の中央部で光量が減少する透過光量分布であり、ポジレジストに凸レンズを形成する例となっている。逆に黒く塗りつぶされた部分を光透過部とすれば、ネガレジストに凸レンズを形成する例である。
【００７６】
このように、本発明によれば、上述したフォトマスクを用いることにより、透過光量分布の制御をより細かく行うことができ、例えば、レンズの周辺部まで集光に利用可能となり、より集光効率に優れたマイクロレンズアレイ等を有するパターン形成体を得ることができる。
【００７７】
１．露光工程
本発明における露光工程は、フォトマスクを用いて、被処理部材を露光する工程である。本発明に用いられるフォトマスクは、上記「Ａ．フォトマスク」に記載した内容と同様であるので、ここでの記載は省略する。
【００７８】
本発明に用いられる被処理部材は、通常、感光性樹脂層を有する。感光性樹脂層に用いられる感光性樹脂は、一般的な感光性樹脂を用いることができ、ポジ型感光性樹脂であっても良く、ネガ型感光性樹脂であっても良い。上記ポジ型感光性樹脂としては、例えばフェノールエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド、シクロオレフィン等を挙げることができる。具体的には、ＩＰ３５００（ＴＯＫ社製）、ＰＦＩ２７（住友化学社製）、ＺＥＰ７０００（ゼオン社製）等を挙げることができる。一方、ネガ型感光性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂等を挙げることができる。具体的には、ポリグリシジルメタクリレート（ＰＧＭＡ）、化学増幅型のＳＡＬ６０１（シプレ社製）等を挙げることができる。
上記感光性樹脂層の厚みとしては、特に限定されるものではないが、例えば１０ｎｍ〜１０μｍの範囲内である。
【００７９】
また、被処理部材は、通常、感光性樹脂層を保持する基体を有する。本発明に用いられる基体は、目的とするパターン形成体の種類に応じて適宜選択することが好ましい。
【００８０】
また、露光の際に用いられる光の波長は、特に限定されるものではないが、例えば１００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内、中でも２５０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲内であることが好ましい。本発明に用いられる光の光源としては、例えばエキシマランプ、水銀ランプ等を挙げることができる。
【００８１】
２．現像工程
本発明における現像工程は、露光後の被処理部材を現像する工程である。用いられる感光性樹脂がポジ型感光性樹脂である場合は、露光量が多い領域ほど、多くの感光性樹脂が除去される。一方、用いられる感光性樹脂がネガ型感光性樹脂である場合は、露光量が少ない領域ほど、多くの感光性樹脂が除去される。
【００８２】
露光後の被処理部材を現像する方法としては、例えば現像液を用いる方法等を挙げることができる。現像液の種類等については、一般的な現像液を用いることができるが、上記感光性樹脂の種類等に応じて適宜選択することが好ましい。上記現像液としては、具体的にはテトラメチルアンモニウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、炭酸ナトリウム水溶液等のアルカリ現像液、および塩酸水溶液、酢酸水溶液、硫酸水溶液、リン酸水溶液等の酸現像液等を挙げることができる。
【００８３】
３．パターン形成体
本発明により得られるパターン形成体としては、例えばマイクロレンズアレイ付基板、フレンネルレンズ、ナノインプリント用テンプレート、ブレーズド回折格子付基板および反射板等を挙げることができる。さらに、パターン形成された感光性樹脂層側から、樹脂層と基板の両者が腐食可能なガス雰囲気中でリアクティブイオンエッチング（反応性イオンエッチングとも言う）すれば、異方性のエッチングとなり、基板上にパターンを複製することも出来る（エッチバックと呼ばれる）。
【００８４】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と、実質的に同一の構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる場合であっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００８５】
以下、実施例を用いて、本発明をさらに具体的に説明する。
【００８６】
［実施例］
Ｃｒ膜を有する６インチ石英基板上に、電子線描画レジストＺＥＰ７０００（ゼオン社製）を３００ｎｍの膜厚で塗布し、図１８に示すパターン（２値化パターン）に基づいて電子線描画を行った。このパターンは特開２００４−７００８７号公報に記載の誤差分散法を用いて作製したものである。次に、ＺＥＰ７０００用現像液で上記電子線描画レジストの現像を行い、図１８に示すパターンの対象物単位領域（１１μｍ×１１μｍ）が縦横に周期的に形成されたレジストパターン層を得た。続いて、リアクティブイオンエッチング装置を用い、Ｃｌガスで、レジストパターン層を介してドライエッチングし、露出するＣｒ膜を除去した。
【００８７】
次に、エッチングしたＣｒ膜の表面に、再び電子線描画レジストＺＥＰ７０００（ゼオン社製）を３００ｎｍの膜厚で塗布し、電子線描画機を用いてアライメント描画を行った。この際、図４に示すようなドットパターンが得られるように、逆位相単位領域Ｂを形成する対象物単位領域のみ、電子線描画を行った。次に、ＺＥＰ７０００用現像液で上記電子線描画レジストの現像を行い、レジストパターン層を得た。続いて、リアクティブイオンエッチング装置を用い、ＣＦ４ガスで、レジストパターン層を介してドライエッチングし、露出する石英基板を掘り込んだ。最後に、残ったレジストパターン層を剥離し、本発明のフォトマスクを得た。
【００８８】
得られたフォトマスクは、石英基板が掘り込まれていない対象物単位領域と、石英基板が掘り込まれた対象物単位領域とが、市松模様状に形成されたものであった。
【００８９】
得られたフォトマスクを用いて、ｉ線ステッパで感光性樹脂ＩＰ３５００（ＴＯＫ社製）を塗布したＳｉウェハの露光を行い、その後現像を行った。このフォトマスクは、隣接する対象物単位領域で位相が逆であるため、境界部では光が打ち消し合う。そのため、隣接する対象物単位領域の境界部で急峻な落ち込みを有するレジスト形状が得られた。
【符号の説明】
【００９０】
１  …  基板
２  …  マスクパターン層
２ａ  …  全面マスク層
３  …  遮光部
４  …  光透過部
４ａ  …  順位相透過部
４ｂ  …  逆位相透過部
５  …  光
６  …  全面レジスト層
６ａ  …  レジストパターン層
７  …  エッチング
１０  …  本発明のフォトマスク
１１  …  従来のフォトマスク
１２  …  フォトマスク中間体
２０  …  マイクロレンズ
２１  …  対象物単位領域
３１  …  基体
３２  …  感光性樹脂層
３３  …  処理部材
３４  …  潜像
３５  …  マイクロレンズ
３６  …  パターン形成体
３７  …  急峻な落ち込み部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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