(57)【要約】【課題】投影露光法において開口率を調整している開口部・遮光部を解像することなくマスクを透過する露光光の光量を調整することで露光量分布を発生させ、感光性材料に三次元形状を作製することを可能とする開口率分布マスクを提供する。【解決手段】開口率を調整するパターンを投影光学系によって解像させないために、解像限界以下のピッチでパターンを連続配置し、また露光量に対する感光性材料の残存膜厚特性を把握して連続した場所毎にパターンサイズとピッチを逐次計算しつつパターンを配置するように構成する。【選択図】　　　　　　図４
2004029074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に塗布した感光性材料に投影露光方法を用いて解像限界以下のピッチで開口または遮光パターンを配置して露光光が透過する開口部の面積、すなわち開口率が変化して三次元形状を形成するマスクで、露光量と感光性材料の残存する膜厚特性を把握する工程と基板表面を基準平面としたときに、基準平面からの形状高さから必要露光量を求め、マスク内での最大露光量に対する比率を開口率として求める工程と開口率からパターンサイズとピッチを決定する工程とからなり、前記開口率を求める工程と開口率からパターンサイズとピッチを決定する工程は少なくとも一点を起点として起点から実行し、基準平面内で求めた一ピッチ分起点より離れた場所で再度実行することで、一ピッチ起点より離れる度にパターンサイズとピッチを補正しながらパターン配置を設計したことを特徴とする開口率分布マスク。
【請求項２】
前記一ピッチ分起点から離れる方向は、起点より等方的であることを特徴とする請求項１記載の開口率分布マスク。
【請求項３】
前記一ピッチ分起点から離れる方向は、基準平面から等しい高さの表面を連ねた等高線を基準平面に投影した際の曲線に垂直に進むことを特徴とする請求項１記載の開口率分布マスク。
【請求項４】
前記パターンは、開口または遮光のドットパターンであって、起点より等しい数のピッチ分だけ前記方向に進んだ位置を連ねた曲線上に、前記再計算したサイズとピッチで配置されたことを特徴とする請求項２から３記載の開口率分布マスク。
【請求項５】
請求項４記載のドットパターンの配置する曲線長さが、再計算したピッチの整数倍で曲線長さを超えて最も小さな長さから不足する分を少なくとも一つ以上のピッチに分割して差し引き、かつ差し引くピッチを配置する起点から方向を、各再計算の度にランダムに配置することを特徴とする開口率分布マスク。
【請求項６】
請求項２から３記載のパターンはライン状の開口であって、起点より等しい数のピッチ分だけ前記方向に進んだ位置を連ねた曲線上に、前記再計算したサイズとピッチで配置されたことを特徴とする請求項２から３記載の開口率分布マスク。
【請求項７】
請求項１記載のパターンは少なくとも一つの起点からは一つの連続した渦巻き状の曲線上に配置しており、一ピッチ分進む方向は前記曲線に沿っていてかつ補正した請求項１記載の再計算後のピッチに前記曲線を延長するときの間隔が設定されることを特徴とする開口率分布マスク。
【請求項８】
前記パターンは、開口または遮光のドットパターンであることを特徴とする請求項７記載の開口率分布マスク
【請求項９】
前記パターンは、ラインパターンであることを特徴とする請求項７記載の開口率分布マスク。
【請求項１０】
三次元形状は基本形状を繰り返して集合したアレイ状の形状で、一つの基本図形を請求項１から９までの方法で設計し、作成した基本パターンを繰り返して設計したことを特徴とする開口率分布マスク。
【請求項１１】
請求項１から１０記載の開口率分布マスクで形成された感光性材料が光学素子として機能することを特徴とする開口率分布マスク。
【請求項１２】
請求項１から１１記載の開口率分布マスクを用いて作製された感光性材料をマスクにして異方性ドライエッチングによって基板に形状転写したものが光学素子として機能することを特徴とする開口率分布マスク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光量に応じて感光性材料の残存する膜厚が変化する線形な特性部分を利用して、露光量の変化によって感光性材料の三次元形状を作製するマスクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にリソグラフィ技術を用いて作製される半導体素子のパターンは、マスクに形成された開口と遮光部の組合せで回路パターンを設計し、感光性材料にマスクを透過した露光光によって転写する。感光性材料の代表例であるレジストにはポジ型とネガ型とがあり、工程毎の状況をみて適宜選択されるのが普通である。この際、回路パターンは二次元平面上に描画された姿が全てであり、作製すべきパターンの厚み方向は考慮しないのが一般的である。
近年はさらなる微細化の目的で部分的な露光光量を調整することで、より微細なパターンを形成する手法が検討されている。さらに高さ方向の形状も部分的な露光量の調整によって制御しようとする試みがある。高さ方向の形状を制御する試みは例えば特開昭６３−２８９８１７号公報にはフォトレジストに三次元形状を形成する方法が開示されている。図１２を用いて説明する。
【０００３】
図９−ａに示すようにポジ型フォトレジストの特性曲線を予め実験的に求めておくことによって任意の路光量と残膜量との関係を求めることができる。ここに微小な面積（図９−ｂ）を最小単位として、３ｘ３の９個を一かたまりとして考えてみる。図では２が遮光部で１が開口である。９個のうち遮光部との開口部の個数比率を変えることによって離散的に開口の密度分布を変化させることができる（図９−ｃ）。この密度分布、すなわち透過率分布によって発生する強度分布はポジ型レジストの感度特性によりレジストの膜厚変化に変換される（図９−ｄ）。また更なる微細構造をパターニングするために各種の改良がマスクに加えられている。その中の一つにハーフトーンマスクを用いた手法がある。これは本来形成したいパターン付近で到達光量を調整する事でレジストに形成するパターンサイズを微細化する。さらに光量を調整する手法にも複数あって、その一つは特開平４−２６８５５６号公報に開示された方法等がある。代表的な実施例を図１０に示す。
【０００４】
これは投影露光法において解像限界以下の微細なピッチで並べられた調光用の遮光パターンを配置する事で、透過する露光光の光量を制限している。この制限した光量と本来作製すべき電極パターンと位相シフトパターンと合せた機能によって微細パターンを形成している。位相シフト技術を用いたマスクによって非常に狭い光強度のピークを発生させ、調こうパターンによって光量を調整する。光量を調整すると結果的に位相シフト機能で発生した非常に細いパターンから所望のサイズにパターンサイズを調整する機能を有する。
【０００５】
また、近年では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。さらに液晶表示素子や液晶プロジェクター等に関連して、マイクロレンズ等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の層を形成し、このフォトレジスト層に対して二次元的な透過率分布を有する露光用マスクを介して露光し、フォトレジストの現像によりフォトレジストの表面形状として凸面形状もしくは凹面形状を得る方法が知られている。
その後、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。転写の結果、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できる。
【０００６】
このような三次元形状をレジストに形成する技術としては特許開平５−２２４３９８号公報に開示された方法がある。図１１、１２を用いて説明する。前記従来技術では解像しない一定ピッチの開口７１を並べたパターンを解像可能な周期Ｐで開口部の面積を変動させている。これによりレジストに露光光を照射した際はここの開口パターンは解像することなく、開口率の変化だけが光量の分布としてあらわれる。開口率は露光量に対する残膜特性から設計されており、発生した光量分布によって感光したレジストパターンは光量分布を残膜量に変換した形状を有している。またここで開口の形状は直線的だけでなく、矩形の解像しない一定周期の開口で形成する手法も開示されている（図１２）。さらにマスクに作製する開口サイズによっては投影光学系のフォーカス面を極端にデフォーカス（結像面をレジストが塗布された面とは反対側にする等）させて解像力を調整する手法も開示されている。
【０００７】
また、別の透過率を調整するマスクとしては光学濃度を制御して透過率の変化を発生されるマスクがある。このようなマスクの一例としては表面にＡｇアルカリハライドドープ層が形成されたいわゆるＨＥＢＳ（Ｈｉｇｈ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｂｅａｍ　Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ）ガラスを基板に用いて作製されたものがある。Ａｇアルカリハライドドープ層は、通常のクラウンガラスをＡｇ＋イオン交換反応にさらすことにより、ガラス表面に均一に形成される。例えば、Ａｇ−イオンのドープ層は３ｕｍ程度の厚さとされている。そして、グレースケールマスクのガラス表面に均一に形成されたドープ層に電子線ビームが照射されて、Ａｇ＋イオンからＡｇになる。そして、Ａｇの部分では紫外線に対して吸収を示す。
【０００８】
このようなことから、Ａｇとされた部分に分布をもたせることにより、ドープ層内において紫外線の吸収について異なる分布が形成されるので、グレースケールマスクは、透過される紫外線量を異なるものとすることができる。具体的にはグレースケールマスクは紫外線の透過量について、中間値を有する階調の分布をなすように形成されることで紫外線の透過量分布が連続的に変化するようになされている。例えば、ａｇ部分がドープ層にある分布を持つようにするためには、電子線照射量、電子線の加速電圧、ビーム電流、ビーム径が制御された電子線ビームを照射することにより可能とされる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では以下のような課題が残っていた。
上記特開昭６３−２８９８１７号公報においては、透過率の変化は９個のグループに限定されており、滑らかな曲面を得るためにはステップが少なすぎる。また、９個をひとまとめにして面積比率を考えているが、投影露光方式で開口・遮光部を解像せずに透過率だけを変化させるには、本従来例のマスク設計手法では非常に困難である。
【００１０】
また、特開平４−２６８５５６号公報のマスクにおいては調光パターンのサイズはマスク上一種類であり、場所ごとに異なる透過率を有していないため、三次元の形状を作製する事ができない。
また特開平５−２２４３９８号公報のマスクにおいては、解像限界以下のパターンのピッチが一定で、開口または遮光部のサイズのみを変化して複数の開口率を発生している。しかしながら実際にマスクを作成する際のパターンサイズの最少ステップには製造装置上の制約が有り、無限小のステップではパターンを作製できない。加えて、装置への入力制限以上に、マスクパターン製作も露光・現像・エッチングと複数の工程を必要とするために、製造エラーが発生してしまう。したがって、実際には装置に入力した最小値が、きちんとマスクパターンに反映するのは非常に難しい。
【００１１】
また、光学濃度を変化させるマスクを用いた方法においてはＡｇ＋イオン交換反応にさらしたクラウンガラスを用いるなど、一般的なリソグラフィーに用いられるマスク製造方法とは異なっている。
【００１２】
そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決し、投影露光法において開口率を調整している開口部・遮光部を解像することなくマスクを透過する露光光の光量を調整することで露光量分布を発生させ、感光性材料に三次元形状を作製することを可能とする開口率分布マスクを提供することを目的とするものである。
また、本発明は、露光量の制御のステップを細かくして、平滑化された曲面を得ることを可能とする開口率分布マスクを提供することを目的とするものである。また、本発明は、開口部または遮光部のサイズだけではなく、そのピッチも変化させることで、一般的なマスク製造装置を使って、細かい露光量制御を可能にする開口率分布マスクを提供することを目的とするものである。
また、本発明は、一般的なリソグラフィーで用いられているマスク製造方法で作製できるマスクを用いて三次元形状を作製可能とする開口率分布マスクを提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を達成するため、つぎの（１）〜（１２）のように構成した開口率分布マスクを提供するものである。
（１）基板に塗布した感光性材料に投影露光方法を用いて解像限界以下のピッチで開口または遮光パターンを配置して露光光が透過する開口部の面積、すなわち開口率が変化して三次元形状を形成するマスクで、露光量と感光性材料の残存する膜厚特性を把握する工程と基板表面を基準平面としたときに、基準平面からの形状高さから必要露光量を求め、マスク内での最大露光量に対する比率を開口率として求める工程と開口率からパターンサイズとピッチを決定する工程とからなり、前記開口率を求める工程と開口率からパターンサイズとピッチを決定する工程は少なくとも一点を起点として起点から実行し、基準平面内で求めた一ピッチ分起点より離れた場所で再度実行することで、一ピッチ起点より離れる度にパターンサイズとピッチを補正しながらパターン配置を設計したことを特徴とする開口率分布マスク。
（２）前記一ピッチ分起点から離れる方向は起点より等方的であることを特徴とする上記（１）記載の開口率分布マスク。
（３）前記一ピッチ分起点から離れる方向は、基準平面から等しい高さの表面を連ねた等高線を基準平面に投影した際の曲線に垂直に進むことを特徴とする上記（１）記載の開口率分布マスク。
（４）前記パターンは、開口または遮光のドットパターンであって、起点より等しい数のピッチ分だけ前記方向に進んだ位置を連ねた曲線上に、前記再計算したサイズとピッチで配置されたことを特徴とする上記（２）または上記（３）記載の開口率分布マスク。
（５）上記（４）記載のドットパターンの配置する曲線長さが、再計算したピッチの整数倍で曲線長さを超えて最も小さな長さから不足する分を少なくとも一つ以上のピッチに分割して差し引き、かつ差し引くピッチを配置する起点から方向を、各再計算の度にランダムに配置することを特徴とする開口率分布マスク。
（６）前記パターンは、ライン状の開口であって、起点より等しい数のピッチ分だけ前記方向に進んだ位置を連ねた曲線上に、前記再計算したサイズとピッチで配置されたことを特徴とする上記（２）または上記（３）記載の開口率分布マスク。
（７）上記（１）記載のパターンは少なくとも一つの起点からは一つの連続した渦巻き状の曲線上に配置しており、一ピッチ分進む方向は前記曲線に沿っていてかつ補正した上記（１）記載の再計算後のピッチに前記曲線を延長するときの間隔が設定されることを特徴とする開口率分布マスク。
（８）前記パターンは、開口または遮光のドットパターンであることを特徴とする上記（７）記載の開口率分布マスク
（９）前記パターンはラインパターンであることを特徴とする
上記（７）記載の開口率分布マスク。
（１０）三次元形状は基本形状を繰り返して集合したアレイ状の形状で、一つの基本図形を上記（１）から（９）のいずれかに記載の構成を適用して設計し、作成した基本パターンを繰り返して設計したことを特徴とする開口率分布マスク。
（１１）上記（１）から（１０）のいずれかに記載の開口率分布マスクで形成された感光性材料が光学素子として機能することを特徴とする開口率分布マスク。
（１２）上記（１）から（１１）のいずれかに記載の開口率分布マスクを用いて作製された感光性材料をマスクにして異方性ドライエッチングによって基板に形状転写したものが光学素子として機能することを特徴とする開口率分布マスク。
【００１４】
【発明の実施の形態】
上記構成を適用して、開口率を調整するパターンを投影光学系によって解像させないために、解像限界以下のピッチでパターンを連続配置し、また露光量に対する感光性材料の残存膜厚特性を把握して連続した場所毎にパターンサイズとピッチを逐次計算しつつパターンを配置するように構成することで、連続した開口率分布を形成することができる。
また、起点より等方的にパターンを逐次配置してゆくように構成することで、特に点対象な形状に対して有用なマスクとなる。
また、起点より等高線に対して垂直な方向にパターンを逐次配置してゆく用に構成することで、任意の形状に対して有用なマスクとなる。
また、開口または遮光のドットパターンを配置するように構成することで、パターンを解像せずに露光光量のみを調整することができる。
また、ドットパターンを配置する際に発生する端数ピッチの配置をランダムとすることで、開口率の分布の乱れを抑制する事が可能となる。
また、ラインパターンを配置するように構成することで、パターンを解像せずに露光光量のみを調整することができる。
また、パターンの配置を起点から伸びる連続した渦巻き状の曲線とすることで、パターンを解像することなく連続した開口率分布を実現できる。
また、開口または遮光のドットパターンを配置するように構成することで、パターンを解像せずに露光光量のみを調整することができる。
また、ラインパターンを配置するように構成することで、パターンを解像せずに露光光量のみを調整することができる。
また、アレイ状の三次元形状では基本形状に注目して開口率分布を設計することで、効率的なマスク設計が可能となる。
また、開口率分布マスクで形成した感光性材料が光学素子として機能するように構成することで、効率的な光学素子の製造が可能となる。
また、上記した構成のマスクを用いて形成された感光性材料をマスクとして異方性ドライエッチングによって別基板に転写するようにすることで、光学素子として機能する材料が必ずしも感光性特性を有しなくても良くなるため、光学素子の材質、つまりは用途を格段に拡大させることが可能となる。
【００１５】
【実施例】
以下に、本発明の実施例について説明する。
［第一の実施例］
図１から図５は、本発明の第一の実施例を説明するための図である。図１は本実施例で作製しようとするマイクロレンズアレイの構成を示す図である。図２は図１のＡ−Ａ´断面で、アレイを構成する一つのレンズの頂点を通る断面で、２はその表面を示したものである。３は露光量に対する感光性材料の残存する膜厚特性である。
ここでは感光性材料として市販のポジ型フォトレジストを用いた。図４においてａ，ｂは基準平面内でのパターン配置を説明するための図で、ｃ，ｄは対応する断面図での説明図である。４はドットパターンの起点及び起点に配置されたドットパターンを示し，５は逐次計算して配置される二番目のドットパターンで、６は再計算されたドット配置位置を示す説明用の線で、７は起点のドットパターン４におけるピッチで等方的に進んだ際の位置を説明するための線である。
図１のマイクロレンズアレイ１は図２の断面図に示すような球面レンズを複数集めることで構成されている。使用したレジストの露光量に対する残存膜厚特性を把握したものが図３である。それぞれＤ１，Ｄ２，Ｄ３の露光量に対してｈ１，ｈ２，ｈ３と対応する膜厚が求められることが分かる。したがって目標とする高さから前記残膜特性より必要とする露光量をもとめることがこれで可能となった。
次にマイクロレンズの頂点を起点としてドットパターンを逐次配置してゆく。起点にはドットパターン４を配置する。ドットパターン４は起点、すなわちレンズ頂点でのｈ１に相当する露光量が残膜特性から求められる。今回使ったフォトレジストはポジレジストなので、レンズの間となるレンズの裾野が最も露光量が多い。この最大露光量に対する比率を求めてドットパターン４における開口率とする。開口率が求まった後は解像限界以下のドットのサイズとピッチの組み合わせを探す。求められたドットサイズでドットパターン４は配置されている。
次に基準平面内を等方的に前記起点で求めたピッチ分進んだところ（説明用の線７）で、再びレンズ形状から高さ（７‘）を求め、高さから露光量、そして露光量の比率、前記比率すなわち開口率よりドットサイズとピッチを求める。再計算したピッチとドットサイズが一つ手前のドットパターンの計算結果からマスク製造時の分解能以上異なっていた場合は、一つ手前のドットパターンより新しいピッチ分起点より等方的に離れた場所でパターン配置位置（６）を決め、新たに計算されたサイズのドットを新たに計算されたピッチでマスク上に配置する。
以下同様にして、次のドット配置手順においても前記計算されたピッチだけ進んだ位置（１０）において高さからドットサイズとピッチを求め、マスク製造時の分解の以上であれば補正したドット配置位置（９）を決め、新たに求められたサイズおよびピッチでドットパターン（８）を配置する。ここでは説明のために故意に誇張して図示している。勿論投影光学系の倍率を考慮してマスクパターンのサイズを変換することは必須な作業である。
できた開口率分布マスクでレジストに製作時に求めた最大露光量にて露光を行い、マイクロレンズ形状を形成した。レジストに形成したマイクロレンズアレイに光を透過させたところ、良好な集光特性を示した。
また本実施例では特に可視光線以外で使える光学素子とするために石英ガラスを基板とし、感光性材料に用いたレジストをマスクとして異方性ドライエッチングを行うことで三次元形状を石英基板に転写した。異方性ドライエッチングは平行平板型のＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）装置を用いて行った。感光性材料に市販のフォトレジスト材料（クラリアント社製ＡＺ−Ｐ４９０３レジスト（商品名））を用いて形成した三次元形状をエッチング転写したところ良好な性能を示すレンズアレイを作製できた。このように異方性のドライエッチング等を用いて三次元形状の感光性材料をマスクとして基板に形状を転写すると、本発明で提供する三次元形状形成マスクで形状を作製するために必須な感光性という特性と、光学素子自身が持つべき光学特性とを材料が合わせ持つ必要がなくなる。したがって、別材料に転写することで本発明によるマスクによって作製される三次元形状の適用範囲が格段に広がることになる。また、本実施例ではレンズアレイの基本形状の輪郭は矩形であったが、矩形以外の輪郭であってもマスク設計仕様の違いであって、本発明の効果には影響しない。例えば特開昭６２−１１５７１８号公報に開示された一部の境界が円弧状のレンズアレイであっても、基本形状のマスク部分の境界が直線から一部円弧にするだけで対応することができる。
【００１６】
［第二の実施例］
図６に、本発明の第二の実施例の構成を示す。第一の実施例同様に球面レンズのマイクロレンズアレイをポジレジストに形成するマスクを設計、パターニングを行った。図６において１８はライン状の開口で１９は遮光部である。図に示すようにライン状のパターンを解像限界以下のピッチで配置した開口率分布マスクである。図では説明のため誇張したサイズで表現しているが、実際には解像限界以下であるため、非常に細かいパターンとなる。連続的にラインの幅となるサイズとピッチをレンズ中心を起点として順次計算をすることで、連続的な開口率の変化を達成している。計算方法は第一の実施例と同様にして、起点での形状高さから必要露光量を求め、最大露光量との比率を求めることで開口率を得る。
【００１７】
次に開口率から必要なラインのサイズとピッチが決まる。一ライン配置したところで、求められたピッチ分基準平面を等方的に進んだ位置での形状高さを求める。求めた高さから前記思考手順によりラインのサイズとピッチが求まる。ピッチないしはラインサイズがマスク製造時の分解能以上である場合には新しいピッチに置き換えて補正したラインパターン配置位置を決定する。前記位置にピッチとともに止められたライン幅を配置する。
【００１８】
パターンは前記手順を繰り返し実施することで、アレイを構成する基本図形全面にパターンを配置して設計が完了する。あとは基本図形を所望の数繰り返すことで全体のマスク設計が完成する。本実施例ではアレイ状の光学素子に対して設計を行ったが、アレイでなく単体のレンズパターンをマスクに設計する際も同様の設計手法で製造できる。
【００１９】
［第三の実施例］
図７に、本発明の第三の実施例の構成を示す。同図は作製すべき三次元形状の一部分を表している。図において１３は作製する三次元形状を平面図にて説明するための等高線である。１５はパターンを配置する際の起点、１４はパターンを順次配置していく手順を説明するための代表の軌跡である。パターンを配置していく際の軌跡１４は等高線に対して直交する方向に伸びている。これは三次元形状の表面において最も傾斜がきつい方向を進むことになる。同図ｂにおいて１６は起点で求めたピッチ分だけ基準平面で進んだ位置を表し、１７は点１６でパターンサイズ及びピッチを際計算した際の補正後の位置を表す。１５’、１６’、１７’はそれぞれ１５、１６、１７を鉛直方向に三次元形状表面に投影した点である。
【００２０】
ここでは作製する三次元形状の頂点が一つであるため、頂点を起点としてパターン配置の作業を始めている。起点で形状の高さから露光量、露光量から開口率と順次求めていく。前記第一、第二の実施例から分かるとおり、開口または遮光パターンは矩形形状でもライン形状でも解像限界以下であれば開口率を作り出す上で機能上の差異は無い。したがって、ここではパターン形状を特定せずに話を進める。ドットパターンは矩形形状でも円形状でもまた他の複雑形状でも、形状とサイズ、すなわち開口率を安定して再現できるものであれば問題が無いことは明らかである。
【００２１】
起点１５においてパターンサイズとピッチを求めた後に基準平面状でピッチ分等高線に直交する方向に進んだところで、再度形状高さからパターンサイズとピッチを再計算する。再計算したパターンサイズないしピッチの差異がマスク製造上の分解能を越えた場合は、再計算したピッチに位置を補正して再計算したサイズのパターンを配置する。ここでのパターンサイズとピッチは目的の三次元形状の等高線を投影した基準平面位置では同じ数値を用いることができる。
【００２２】
以上の設計手順を逐次繰り返すことでマスク全面に必要なパターンを配置することができた。さらに第一の実施例と同様に投影光学系の倍率を考慮してデータを変換することで目的の開口率分布マスクが完成した。完成したポジレジストに前記開口率分布マスクで露光作業を行ったところ、良好な三次元形状を得られた。本実施例の設計手順によれば、特に形状が点対称でなくとも任意の形状を作製できるマスクが設計できる。
【００２３】
［第四の実施例］
図８に、本発明の第四の実施例の構成を示す。図において２０はパターンを配置していく際の軌跡、２１は起点を示したものである。ここでは第一の実施例で作製した図１に示すアレイレンズの基本形状、球面レンズの形状を設計した。
起点２１から始めて逐次パターンサイズとピッチを計算しながらパターンを設計していく。本実施例では計算されたピッチだけ進むのに起点を略中心として渦を巻くように軌跡２０を配置した。
【００２４】
配置するパターンはドットのようなものでもライン状のものでも基本的な機能に差は無い。ただし、パターン配置の手順をパターンの違いによって具体的に説明する。
ドットタイプのパターンを配置する場合は、逐次計算したピッチが軌跡を延長する際の前回の周の軌跡からの間隔としても使われる。そして、ピッチ分はなした軌跡２０に沿ってピッチ分進んだところで形状高さからパターンサイズとピッチを再計算する。再計算したパターンサイズないしピッチがマスク製造時の分解能以上であれば、新しいサイズとピッチを用いて補正を行う。その後、逐次計算を進めてマスク全体を設計するのは、既に説明した実施例と同様である。軌跡がマスク境界から外に出る場合は境界外を無視し、延長して再度境界内部に入るところで境界に出る直前のピッチで前回の周の軌跡と間隔を離してドットの配置作業を再開すればよい。
【００２５】
また、ライン状のパターンを配置する場合は、逐次計算したピッチを前回の周に対するピッチにし、再計算されたサイズでライン状の開口を延長する。そして再計算したサイズのラインは等しい幅でピッチ分延長する。勿論この延長するピッチは次のサイズとピッチの再計算結果によって補正される場合がある。
本実施例においても三次元形状を露光したところ、良好な形状が得られた。また本実施例では球面レンズを対象三次元形状として説明した。ところが実際には点対称のような形状に限らず任意の形状に対して設計できる開口率分布マスクである。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、解像限界以下のピッチでパターンを配置することでパターンを解像することなく露光光量のみを調整することが可能となる。さらに、ピッチとパターンのサイズを逐次求めながら設計しているので、開口率の分布は非常に滑らかなものとすることができる。
また、本発明によれば特に点対象な形状に対して有用なマスクの設計が可能となる。
また、本発明によれば、任意の形状に対して有用なマスク設計が可能となる。
また、本発明によれば、パターンを解像せずに露光光量のみを調整することができる。
また、本によれば、開口率の分布の乱れを抑制できる。
また、本出願に発明によれば、パターンを解像せずに露光光量のみを調整することができる。
また、本発明によれば、パターンを解像することなく連続した開口率分布を実現することができる。
また、本発明によれば、パターンを解像せずに露光光量のみを調整することができる。
また、本発明によれば、パターンを解像せずに露光光量のみを調整することができる。
また、本出発明によれば、基本形状を設計した後にそれを繰り返すことで、効率的なマスク設計が可能となる。
また、本発明によれば、効率的な光学素子の製造が可能となる。
また、本発明によれば、光学素子として機能する材料が必ずしも感光性特性を有しなくても良くなるために、光学素子の材質、つまりは用途を格段に拡大することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例で作製しようとするマイクロレンズアレイの構成を示す図。
【図２】図２は図１のＡ−Ａ’断面で、アレイを構成する一つのレンズの頂点を通る断面を示す図。
【図３】本発明の第一の実施例で測定した露光量とレジストの残存する膜厚特性を説明するための図。
【図４】ａ，ｂは基準平面内でのパターン配置を説明するための図であり、ｃ，ｄは対応する断面図での説明図。
【図５】実施例を説明するための図である。
【図６】本発明の第二の実施例の構成を示す図。
【図７】本発明の第三の実施例の構成を示す図。
【図８】本発明の第四の実施例の構成を示す図。
【図９】従来技術を説明するための図で、露光量にステップ状の分布を発生するマスクを説明するための図。
【図１０】従来技術を説明するための図で、一定ではあるが、マスク透過率を抑えて、主たるパターニング用の光量よりも少ない露光量を発生するためのマスクを説明するための図。
【図１１】従来技術を説明するための図である。
【図１２】従来技術を説明するための図である。
【符号の説明】
１：目的とする三次元形状であるマイクロレンズアレイ
２：マイクロレンズアレイ１の基本形状となる一つの球レンズの断面
３：使用した市販ポジレジストの露光量と残膜特性
４：パターン配置の起点および起点に配置されたパターン
５１、５２：微小な正方形の面積
５３：領域
【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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