(57)【要約】【課題】本発明は、少ない工程で、滑らかな３次元構造を有するパターン形成体を得ることができるパターン形成体の製造方法を提供することを主目的とする。【解決手段】本発明は、目的とする３次元構造の形状を２値化することにより、ドットモジュレーションパターンを形成するドットモジュレーションパターン形成工程と、上記ドットモジュレーションパターンを用い、基板上に形成された感光性樹脂層に対して、描画装置により直接描画を行う描画工程と、上記描画後の感光性樹脂層を現像することにより、３次元構造樹脂層を形成する現像工程と、を有することを特徴とするパターン形成体の製造方法であって、上記描画工程が、上記ドットモジュレーションパターンの最小ドット領域よりも大きな領域で感光性樹脂層に描画エネルギーが付与される描画エネルギー付与方式により行われ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ことにより、上記課題を解決する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
目的とする３次元構造の形状を２値化することにより、ドットモジュレーションパターンを形成するドットモジュレーションパターン形成工程と、
前記ドットモジュレーションパターンを用い、基板上に形成された感光性樹脂層に対して、描画装置により直接描画を行う描画工程と、
前記描画後の感光性樹脂層を現像することにより、３次元構造樹脂層を形成する現像工程と、
を有することを特徴とするパターン形成体の製造方法であって、
前記描画工程が、前記ドットモジュレーションパターンの最小ドット領域よりも大きな領域で前記感光性樹脂層に描画エネルギーが付与される描画エネルギー付与方式により行われることを特徴とするパターン形成体の製造方法。
【請求項２】
前記描画エネルギー付与方式が、レーザー描画装置を用い、前記レーザー描画装置から照射されるレーザービームの波長が、前記ドットモジュレーションパターンのドットサイズよりも大きい方式であることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成体の製造方法。
【請求項３】
前記描画エネルギー付与方式が、電子線描画装置を用い、前記電子線描画装置から照射される電子線がスポットビームであり、前記スポットビームのビームサイズが、前記ドットモジュレーションパターンのドットサイズよりも大きい方式であることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成体の製造方法。
【請求項４】
前記描画エネルギー付与方式が、電子線描画装置を用い、前記電子線描画装置から照射される電子線が可変成形ビームである方式であることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成体の製造方法。
【請求項５】
前記パターン形成体が、インプリント用テンプレートであることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかの請求項に記載のパターン形成体の製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれかの請求項に記載のパターン形成体の製造方法により得られたパターン形成体を用い、前記パターン形成体の３次元構造樹脂層の形状に沿って、前記基板をエッチングするエッチング工程を有することを特徴とするパターン形成基板の製造方法。
【請求項７】
前記パターン形成基板が、インプリント用テンプレートであることを特徴とする請求項６に記載のパターン形成基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、滑らかな３次元構造を有するパターン形成体を得ることができるパターン形成体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、滑らかな曲面を有するブレーズド回折格子やマイクロレンズが望まれているが、実際には、多段エッチングにより曲面を近似する手法が一般的に用いられている。図１１は、ブレーズド回折格子を電子線露光で作製する従来技術を説明する説明図である。図１１に示すように、まず、石英基板１１にＣｒ膜１２が形成された部材上にレジスト膜１３を形成し、電子線１４で、ピッチｐのライン＆スペースパターンを露光する（図１１（ａ））。次に、レジスト膜１３を現像し（図１１（ｂ））、Ｃｒ膜１２および石英基板１１をエッチングし（図１１（ｃ））、一旦レジスト膜１３を除去する（図１１（ｄ））。その後、エッチングされた石英基板１１上に再度レジスト膜１３´を形成し、電子線１４´で、ピッチ２ｐのライン＆スペースパターンをアライメント露光し（図１１（ｅ））、同様に、現像（図１１（ｆ））、エッチング（図１１（ｇ））することにより、４段ブレーズド回折格子を得ることができる（図１１（ｈ））。一般に２のｎ乗段の構造を得るには、ｎ回の露光、現像、エッチングが必要となる。
【０００３】
このように、露光、現像、エッチングの回数を増加させることで、より曲面を近似することは可能であるものの、多段エッチングにより曲面を近似して得られたレンズ等は、滑らかな曲面を有するレンズ等と比較して、性能的に不十分になる場合が多かった。また、上述したように、２のｎ乗の段数を得るには、露光と現像とエッチングをｎ回繰り返す必要があるため、滑らかな曲面に近づけるために、段数を増やすには製造コストがかかってしまうという問題があった。さらに、段数が多くなると、階段１つ当たりの幅が小さくなるため、解像度の高い高価な描画装置が必要になるという問題もあった。そのため、少ない回数の露光、現像、エッチングで、滑らかな曲面を形成できる方法が望まれていた。
【０００４】
なお、特許文献１においては、電子ビーム露光により断面ほぼ鋸歯状のレジストパターンを形成する際、電子ビームスポットの強度分布に対応して生じる凹凸をなだらかにする電子線によるフォトエッチング方法が開示されている。このフォトエッチング方法は、電子ビームにより直接３次元描画を行うものであった。また、特許文献２には、微視的に滑らかな３次元表面形状の形成方法が開示されている。この方法においては、レジストのコントラストがガンマ値で２．０以下となるようなレジストを用いた方法が記載されている。
【特許文献１】特開昭６０−８８４４号公報
【特許文献２】特開平８−１７４５６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、少ない工程で、滑らかな３次元構造を有するパターン形成体を得ることができるパターン形成体の製造方法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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明においては、目的とする３次元構造の形状を２値化することにより、ドットモジュレーションパターンを形成するドットモジュレーションパターン形成工程と、上記ドットモジュレーションパターンを用い、基板上に形成された感光性樹脂層に対して、描画装置により直接描画を行う描画工程と、上記描画後の感光性樹脂層を現像することにより、３次元構造樹脂層を形成する現像工程と、を有することを特徴とするパターン形成体の製造方法であって、上記描画工程が、上記ドットモジュレーションパターンの最小ドット領域よりも大きな領域で上記感光性樹脂層に描画エネルギーが付与される描画エネルギー付与方式により行われ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。
【０００７】
本発明によれば、描画工程がドットモジュレーションパターンの最小ドット領域よりも大きな領域で感光性樹脂層に描画エネルギーが付与される描画エネルギー付与方式により行われることから、描画エネルギーを重畳的に感光性樹脂層に付与することができ、滑らかな３次元構造を有するパターン形成体を得ることができる。
【０００８】
上記発明においては、上記描画エネルギー付与方式が、レーザー描画装置を用い、上記レーザー描画装置から照射されるレーザービームの波長が、上記ドットモジュレーションパターンのドットサイズよりも大きい方式であることが好ましい。レーザービームの波長を、ドットサイズよりも大きくすることにより、最小ドット領域よりも大きな領域で感光性樹脂層に描画エネルギーを付与することができるからである。
【０００９】
上記発明においては、上記描画エネルギー付与方式が、電子線描画装置を用い、上記電子線描画装置から照射される電子線がスポットビームであり、上記スポットビームのビームサイズが、上記ドットモジュレーションパターンのドットサイズよりも大きい方式であることが好ましい。電子線スポットビームのビームサイズを、ドットサイズよりも大きくすることにより、最小ドット領域よりも大きな領域で感光性樹脂層に描画エネルギーを付与することができるからである。
【００１０】
上記発明においては、上記描画エネルギー付与方式が、電子線描画装置を用い、上記電子線描画装置から照射される電子線が可変成形ビームである方式であることが好ましい。可変成形ビームを用いることで、より広い領域をまとめて描画することができ、効率良く感光性樹脂層に描画エネルギーを付与することができるからである。
【００１１】
上記発明においては、上記パターン形成体が、インプリント用テンプレートであることが好ましい。滑らかな曲面構造が必要とされる、マイクロレンズ等の作製に適したテンプレートを得ることができるからである。
【００１２】
また本発明においては、上述したパターン形成体の製造方法により得られたパターン形成体を用い、上記パターン形成体の３次元構造樹脂層の形状に沿って、上記基板をエッチングするエッチング工程を有することを特徴とするパターン形成基板の製造方法を提供する。
【００１３】
本発明によれば、上述したパターン形成体の３次元構造樹脂層の形状に沿って、エッチングを行うことにより、滑らかな３次元構造を有するパターン形成基板を得ることができる。
【００１４】
上記発明においては、上記パターン形成基板が、インプリント用テンプレートであることが好ましい。滑らかな曲面構造が必要とされる、マイクロレンズ等の作製に適したテンプレートを得ることができるからである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明においては、少ない工程で、滑らかな３次元構造を有するパターン形成体を得ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明のパターン形成体の製造方法、およびパターン形成基板の製造方法について詳細に説明する。
【００１７】
Ａ．パターン形成体の製造方法
まず、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、目的とする３次元構造の形状を２値化することにより、ドットモジュレーションパターンを形成するドットモジュレーションパターン形成工程と、上記ドットモジュレーションパターンを用い、基板上に形成された感光性樹脂層に対して、描画装置により直接描画を行う描画工程と、上記描画後の感光性樹脂層を現像することにより、３次元構造樹脂層を形成する現像工程と、を有することを特徴とするパターン形成体の製造方法であって、上記描画工程が、上記ドットモジュレーションパターンの最小ドット領域よりも大きな領域で上記感光性樹脂層に描画エネルギーが付与される描画エネルギー付与方式により行われることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明によれば、描画工程がドットモジュレーションパターンの最小ドット領域よりも大きな領域で感光性樹脂層に描画エネルギーが付与される描画エネルギー付与方式により行われることから、描画エネルギーを重畳的に感光性樹脂層に付与することができ、滑らかな３次元構造を有するパターン形成体を得ることができる。さらに本発明によれば、露光量が滑らかに変化するように描画を行うため、１回の描画、現像、エッチングにより滑らかな曲面構造を形成することができる。従って、多段エッチングと比較して、大幅にコストの低減を図ることができる。また、露光回数が低いことから、上述したような高解像度の描画装置を使用する必要はないという利点を有する。
【００１９】
次に、本発明のパターン形成体の製造方法について図面を用いて説明する。本発明においては、図１に示すように、まず目的とする３次元構造をデザインし（図１（ａ））、次に用いられる感光性樹脂の材料等を考慮したパラメータを用いて、グレースケールデータに変換し（図１（ｂ））、最後にそのグレースケールデータを２値化することにより、ドットモジュレーションパターン１を形成する。次に、図２に示すように、基板２と、基板２上に形成されたポジ型の感光性樹脂層３とを有する露光用基板４を用意し（図２（ａ））、上記のドットモジュレーションパターンを用い、感光性樹脂層３に対して描画装置によりレーザービーム５を照射する描画工程（図２（ｂ））と、描画後の感光性樹脂層を現像することにより、滑らかな曲面構造を有する３次元構造樹脂層６を形成する現像工程（図２（ｃ））とを行う。これにより、基板２と、基板２上に形成された３次元構造樹脂層６とを有するパターン形成体７を得ることができる。本発明においては、上記の描画工程が、特定の描画エネルギー付与方式により行われるが、この方式については、「２．描画工程」で詳細に説明する。
以下、本発明のパターン形成体の製造方法について、工程ごとに説明する。
【００２０】
１．ドットモジュレーションパターン形成工程
まず、本発明におけるドットモジュレーションパターン形成工程について説明する。本発明におけるドットモジュレーションパターン形成工程は、目的とする３次元構造の形状を２値化することにより、ドットモジュレーションパターンを形成する工程である。
【００２１】
本発明において、「ドットモジュレーションパターン」とは、描画の実行（ＯＮ）／非実行（ＯＦＦ）をドット単位で表現した２値化データをいう。さらに本発明においては、ドットモジュレーションパターンの最小単位であるドットが占める領域を「最小ドット領域」といい、その大きさを「ドットサイズ」という。ここで図３を用いて具体的に説明すると、「ドットモジュレーションパターン」とは、描画の実行／非実行を、黒ドット（例えばＯＮ）および白ドット（例えばＯＦＦ）で表現したものをいい、「最小ドット領域」とは、ドットモジュレーションパターンの最小単位である矩形状のドットが占める領域ａをいい、「ドットサイズ」とは、最小ドット領域ａの一辺の長さαをいう。また例えば、ドットサイズが５０ｎｍであるということは、描画の実行（ＯＮ）／非実行（ＯＦＦ）を５０ｎｍ単位で制御することを意味する。なお、上記最小ドット領域の形状は、任意の形状を取ることができ、例えば、正方形、長方形、円等を挙げることができる。
【００２２】
上記ドットサイズとしては、特に限定されるものではないが、例えば１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内、中でも１５ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内、特に２０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内であることが好ましい。また、ドットサイズと描画グリッドサイズは同じであることが望ましい。
【００２３】
また、本発明に用いられるドットモジュレーションパターンは、上述した図３のように、ある領域に占める黒ドットおよび白ドットの密度を適宜変化させることにより、滑らかな３次元構造を得る描画を行わせるものであっても良く、各ドットの大きさを適宜変化させることにより、滑らかな３次元構造を得る描画を行わせるものであっても良い。中でも本発明においては、ドットモジュレーションパターンが、各ドットの密度を変化させたものであることが好ましい。ドットモジュレーションパターンの作製が容易だからである。
【００２４】
目的とする３次元構造の形状を２値化してドットモジュレーションパターンを形成する方法としては、所定のドットモジュレーションパターン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が、具体的には、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。
【００２５】
２．描画工程
次に、本発明における描画工程について説明する。本発明における描画工程は、上記ドットモジュレーションパターンを用い、基板上に形成された感光性樹脂層に対して、描画装置により直接描画を行う工程である。
【００２６】
本発明によれば、ドットモジュレーションパターンを用いて直接描画を行うため、同一のビーム強度のまま、一回の描画で、滑らかな３次元構造を与える描画エネルギーを感光性樹脂層に付与することができる。例えば図４（ａ）に示すようなドットモジュレーションパターンを用いると、同一のビーム強度のまま、一回の描画で、図４（ｂ）に示すような露光量分布となる。これに対して、従来のドーズモジュレーションによる方法においては、図４（ｂ）に示す露光量分布と同一の露光量分布を得るためには、図４（ｃ）のように、逐次ビーム強度を変化させるか、または図４（ｄ）に示すように、同一のビーム強度のビームを、複数回照射する必要があった。すなわち、本発明によれば、従来のドーズモジュレーションによる方法と比較して、より簡便な方法で、滑らかな３次元構造を与える描画エネルギーを感光性樹脂層に付与することができるのである。
【００２７】
また本発明においては、描画工程が、上記ドットモジュレーションパターンの最小ドット領域よりも大きな領域で上記感光性樹脂層に描画エネルギーが付与される描画エネルギー付与方式により行われることを特徴とする。従来、ドットモジュレーションパターンを用いて描画を行う場合は、図５（ａ）に示すように、ドットモジュレーションパターンの最小ドット領域αと同一の面積となるように、感光性樹脂層に対して描画エネルギーが付与されていた。これに対して、本発明においては、図５（ｂ）に示すように、ドットモジュレーションパターンの最小ドット領域αよりも大きな面積となるように、感光性樹脂層に対して描画エネルギーが付与される。これにより、近接する最小ドット領域での描画エネルギーが重畳的に加算され、露光量を滑らかに変化させることができるのである。また、このように積極的に描画エネルギーを重ね合わせる方法は、従来の描画方法とは全く異なるものである。
【００２８】
本発明においては、上記最小ドット領域よりも大きな領域で上記感光性樹脂層に描画エネルギーが付与されるが、具体的には、最小ドット領域の面積を１とした場合に、描画エネルギーが付与される感光性樹脂層の面積が、１．０１〜１００の範囲内、中でも２〜２０の範囲内、特に５〜１０の範囲内となるように描画エネルギーが付与されることが好ましい。
【００２９】
本発明における描画エネルギー付与方式としては、ドットモジュレーションパターンの最小ドット領域よりも大きな領域で上記感光性樹脂層に描画エネルギーが付与される方式であれば特に限定されるものではない。本発明においては、描画装置から照射されるビームのビームサイズ、ビームの前方散乱および後方散乱（レーザーの場合は反射）、装置からの反射（フォギング）、レジストコントラスト（現像条件を含む）およびこれらの組み合わせを適宜選択することにより、ドットモジュレーションパターンの最小ドット領域よりも大きな領域で上記感光性樹脂層に描画エネルギーを付与することができる。
【００３０】
以下、本発明における描画エネルギー付与方式の具体例として、レーザー描画装置を用いる方式、電子線描画装置を用いる方式、感光性樹脂層の種類等を適宜選択する方式を挙げ、これらの方式について詳細に説明する。
【００３１】
まず、本発明における描画エネルギー付与方式が、レーザー描画装置を用いる方式である場合について説明する。上述したように、描画エネルギー付与方式がレーザー描画装置を用いる方式である場合であっても、ビームの散乱および反射、ならびにレジストコントラスト等を調整することにより、所望の描画エネルギーを感光性樹脂層に付与することができる。
【００３２】
中でも本発明においては、上記描画エネルギー付与方式が、レーザー描画装置を用い、上記レーザー描画装置から照射されるレーザービームの波長が、上記ドットモジュレーションパターンのドットサイズよりも大きい方式であることが好ましい。レーザービームの波長を、ドットサイズよりも大きくすることにより、最小ドット領域よりも大きな領域で感光性樹脂層に描画エネルギーを付与することができるからである。
【００３３】
上述したように、レーザービームの波長は、ドットモジュレーションパターンのドットサイズよりも大きいことが好ましいが、具体的には、レーザービームの波長が、ドットモジュレーションパターンのドットサイズの１０１％〜１００００％の範囲内、中でも２００％〜２０００％の範囲内、特に５００％〜１０００％の範囲内であることが好ましい。
【００３４】
上記レーザービームの波長としては、ドットモジュレーションパターンのドットサイズよりも大きければ特に限定されるものではないが、例えば１５０ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲内、中でも２００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内、特に３００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
また、上記レーザービームの種類としては、具体的には、Ａｒレーザー（３６３．８ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー（２４８ｎｍ）およびＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）等を挙げることができ、中でもＡｒレーザー（３６３．８ｎｍ）が好ましい。
【００３５】
レーザービームを用いる場合における、上記ドットモジュレーションパターンのドットサイズとしては、特に限定されるものではないが、例えば１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内、中でも１５ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内、特に２０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
【００３６】
次に、本発明における描画エネルギー付与方式が、電子線描画装置を用いる方式である場合について説明する。上述したように、描画エネルギー付与方式が電子線描画装置を用いる方式である場合であっても、ビームの散乱および反射、ならびにレジストコントラスト等を調整することにより、所望の描画エネルギーを感光性樹脂層に付与することができる。
【００３７】
中でも本発明においては、上記描画エネルギー付与方式が、電子線描画装置を用い、上記電子線描画装置から照射される電子線がスポットビームであり、上記スポットビームのビームサイズが、上記ドットモジュレーションパターンのドットサイズよりも大きい方式であることが好ましい。電子線スポットビームのビームサイズを、ドットサイズよりも大きくすることにより、最小ドット領域よりも大きな領域で感光性樹脂層に描画エネルギーを付与することができるからである。なお、スポットビームの「ビームサイズ」とは、描画装置が照射するビームの照射面上の大きさをいう。例えばスポットビームの断面が円状である場合はその直径をいう。
【００３８】
上述したように、電子線スポットビームのビームサイズは、ドットモジュレーションパターンのドットサイズよりも大きいことが好ましいが、具体的には、電子線スポットビームのビームサイズが、ドットモジュレーションパターンのドットサイズの１０１％〜１００００％の範囲内、中でも２００％〜２０００％の範囲内、特に５００％〜１０００％の範囲内であることが好ましい。
【００３９】
上記電子線スポットビームのビームサイズとしては、ドットモジュレーションパターンのドットサイズよりも大きければ特に限定されるものではないが、例えば１０ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内、中でも１５ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲内、特に２０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
【００４０】
電子線スポットビームを用いる場合における、上記ドットモジュレーションパターンのドットサイズとしては、特に限定されるものではないが、例えば１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内、中でも１５ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内、特に２０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
【００４１】
本発明においては、用いられる電子線が可変成型ビームであっても良い。すなわち、上記描画エネルギー付与方式が、電子線描画装置を用い、上記電子線描画装置から照射される電子線が可変成型ビームである方式であっても良い。この場合、通常、可変成型ビームのビームサイズは、ドットモジュレーションパターンのドットサイズと同じになるが、例えば、上述したように、ビームの散乱および反射、ならびにレジストコントラスト等を調整することにより、所望の描画エネルギーを感光性樹脂層に付与することができる。また例えば、可変成型ビームをデフォーカス条件で照射することにより、ドットモジュレーションパターンの最小ドット領域よりも大きな領域で感光性樹脂層に描画エネルギーを付与することができる。
【００４２】
本発明における描画エネルギー付与方式が、感光性樹脂層の種類等を適宜選択する方式である場合は、例えば描画エネルギーに対して感度が悪い感光性樹脂層を用いることで、実際に描画エネルギーを付与した領域よりも大きな領域で感光性樹脂層に描画エネルギーを付与することができる。また、基板と感光性樹脂層との界面における反射や、または上記界面とは反対側の基板表面における反射等を利用して、ドットモジュレーションパターンの最小ドット領域よりも大きな領域で感光性樹脂層に描画エネルギーを付与することもできる。この場合、上述したレーザービームの波長や電子線のビームサイズ等を特に考慮することなく、感光性樹脂層に対して所定の描画エネルギーを付与することができる。
【００４３】
また本発明においては、基板上に形成された感光性樹脂層に対して、直接描画を行う。
本発明に用いられる基板としては、パターン形成体の用途等により異なるものであるが、例えば、石英およびソーダライムガラス等のガラス；シリコン（Ｓｉ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）およびガリウム砒素（ＧａＡｓ）等の半導体；ニッケル（Ｎｉ）およびアルミニウム（Ａｌ）等の金属；窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）および炭化シリコン（ＳｉＣ）等のセラミックス；ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）および立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）等を挙げることができる。中でも、石英およびシリコン（Ｓｉ）がより好ましく、石英が特に好ましい。
上記基板の厚みとしては、特に限定されるものではないが、通常、５０μｍ〜５００μｍ程度である。
【００４４】
本発明に用いられる感光性樹脂層は、感光性樹脂を含有する層である。上記感光性樹脂は、レーザービームや電子線等により感光するものであれば、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、通常１０ｎｍ〜１０μｍ程度である。
【００４５】
なお本発明においては、ドットモジュレーションパターンを用い、基板上に形成された感光性樹脂層に対して、描画装置により直接描画を行うが、本発明のように直接描画を行う方法ではないものの、例えばドットモジュレーションパターンと同様のパターンのフォトマスクを用意し、そのフォトマスクを用いて感光性樹脂層に対して投影露光を行うことで、本発明と同様にパターン形成体を得ることができる。さらに、後述するようなエッチング工程等を行うことにより、テンプレート等のパターン形成基板を形成することも可能である。
【００４６】
３．現像工程
次に、本発明における現像工程について説明する。本発明における現像工程は、上記描画後の感光性樹脂層を現像することにより、３次元構造樹脂層を形成する工程である。現像工程を行うことにより、滑らかな３次元構造を有する３次元構造樹脂層が形成される。
【００４７】
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。また、感光性樹脂の種類や現像条件を適宜選択することにより、例えば上記描画工程において付与した描画エネルギーの領域よりも広い領域を現像することも可能であり、より滑らかな３次元構造樹脂層を形成することができる。
【００４８】
描画工程後の感光性樹脂層を現像する方法としては、特に限定されるものではないが、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。
【００４９】
４．パターン形成体
本発明により得られるパターン形成体は、基板と、上記基板上に形成された３次元構造樹脂層とを有するものである。本発明において、基板上に形成される３次元構造樹脂層の形状は、滑らかな３次元構造を有するものであれば特に限定されるものではない。具体的には、図６に示すように、３次元構造樹脂層６が凸部状の構造を有するもの（図６（ａ））、３次元構造樹脂層６が凹部状の構造を有するもの（図６（ｂ））、３次元構造樹脂層６がブレーズド回折格子状の構造を有するもの（図６（ｃ））等を挙げることができる。特に、本発明により得られるパターン形成体の３次元構造樹脂層が、図６（ａ）のように、凸部状の構造を有している場合には、３次元構造樹脂層をマイクロレンズとして用いることで、種々の光学部材に用いることができるマイクロレンズ付基板を得ることができる。
また本発明により得られるパターン形成体は、例えば、上述したマイクロレンズ付基板、インプリント用等のテンプレート、および光学素子等として用いることができる。特に、本発明においては、上記パターン形成体が、インプリント用テンプレートまたはマイクロレンズ付基板であることが好ましく、インプリント用テンプレートであることがより好ましい。
【００５０】
Ｂ．パターン形成基板の製造方法
次に、本発明のパターン形成基板の製造方法について説明する。本発明のパターン形成基板の製造方法は、上述したパターン形成体の製造方法により得られたパターン形成体を用い、上記パターン形成体の３次元構造樹脂層の形状に沿って、上記基板をエッチングするエッチング工程を有することを特徴とするものである。
【００５１】
本発明によれば、上述したパターン形成体の３次元構造樹脂層の形状に沿って、エッチングを行うことにより、滑らかな３次元構造を有するパターン形成基板を得ることができる。
【００５２】
次に、本発明のパターン形成基板の製造方法について図面を用いて説明する。図７は、本発明のパターン形成基板の製造方法の一例を示す概略断面図である。図７に示されるパターン形成基板の製造方法は、上述したパターン形成体の製造方法により得られたパターン形成体７を用い（図７（ａ））、パターン形成体７の３次元構造樹脂層６の形状に沿って、基板２をエッチングするエッチング工程（図７（ｂ））を有するものである。これにより、滑らかな３次元構造を有するパターン形成基板８を得ることができる。
【００５３】
なお、本発明に用いられるパターン形成体およびその製造方法等については、上記「Ａ．パターン形成体の製造方法」に記載した内容と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００５４】
本発明においては、パターン形成体の３次元構造樹脂層の形状に沿って、基板をエッチングするエッチング工程を行う。上記基板をエッチングする方法としては、３次元構造樹脂層の形状を基板に転写す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が、具体的にはドライエッチング等を挙げることができる。また、ドライエッチングに用いられるエッチングガスとしては、例えば、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃｌ２、ＳＦ６等を挙げることができる。
【００５５】
本発明により得られるパターン形成基板は、例えばインプリント等に用いられるテンプレート、およびマイクロレンズアレイ、ブレーズド回折格子およびホログラム等の光学素子等として用いることができる。特に、本発明においては、上記パターン形成基板が、インプリント用テンプレートであることが好ましい。本発明により得られるパターン形成基板の具体例を図８に示す。図８（ａ）〜（ｃ）は、それぞれマイクロレンズアレイ、テンプレート、ブレーズド回折格子を表したものである。
【００５６】
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】
【００５７】
以下、実施例を用いて、本発明をさらに具体的に説明する。
［実施例１］
６インチ石英基板上に、感光性樹脂層ＺＥＰ７０００（ゼオン社製）を３００ｎｍの膜厚で塗布し、図３に示すようなパターンで直接描画を行った。上記パターンは特開２００４−７００８７号公報に記載の誤差分散法を用いて作製した。次にＺＥＰ７０００用現像液で上記感光性樹脂層の現像を行い、ピッチ２．２μｍ、高さ２８０ｎｍの凹型のアレイ形状を有する３次元構造樹脂層を備えたパターン形成体を得た。
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、上記凹型の３次元構造樹脂層を有するパターン形成体をドライエッチングし、凹型形状を石英基板に転写して、ピッチ２．２μｍ、高さ２００ｎｍのマイクロレンズアレイテンプレート（パターン形成基板）を得た。得られたマイクロレンズアレイテンプレートのＡＦＭ(Atomic Force Microscope)画像を図９に示す。その結果、滑らかな表面を有するテンプレートが得られていることが確認された。
【００５８】
［実施例２］
６インチ石英基板上に、感光性樹脂層ＺＥＰ７０００（ゼオン社製）を３００ｎｍの膜厚で塗布し、図４（ａ）に示すようなパターンで直接描画を行った。上記パターンは特開２００４−７００８７号公報に記載の誤差分散法を用いて作製した。次にＺＥＰ７０００用現像液で上記感光性樹脂の現像を行い、ピッチ２μｍ、高さ２８０ｎｍのブレーズド格子形状を有する３次元構造樹脂層を備えたパターン形成体を得た。
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、上記３次元構造樹脂層を有するパターン形成体をドライエッチングし、ブレーズド格子形状を石英基板に転写して、ピッチ２μｍ、高さ２００ｎｍのブレーズド格子テンプレートを得た。得られたブレーズド格子テンプレートのＡＦＭ画像を図１０に示す。その結果、滑らかな表面を有するテンプレートが得られていることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明に用いられるドットモジュレーションパターンの形成方法を説明する説明図である。
【図２】本発明のパターン形成体の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明に用いられるドットモジュレーションパターンを説明する説明図である。
【図４】ドットモジュレーションとドーズモジュレーションとの違いを説明する説明図である。
【図５】従来の描画方法と本発明における描画方法との違いを説明する説明図である。
【図６】本発明により得られるパターン形成体を例示する概略断面図である。
【図７】本発明のパターン形成基板の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図８】本発明により得られるパターン形成基板を例示する概略断面図である。
【図９】実施例１で得られたマイクロレンズアレイテンプレートのＡＦＭ画像である。
【図１０】実施例２で得られたブレーズド格子テンプレートのＡＦＭ画像である。
【図１１】多段エッチングを説明する説明図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  …  ドットパターンモジュレーション
２  …  基板
３  …  感光性樹脂層
４  …  露光用基板
５  …  レーザービーム
６  …  ３次元構造樹脂層
７  …  パターン形成体
８  …  パターン形成基板
【図１】
2008070741.tif 000003
【図２】
2008070741.tif 000004
【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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