(57)【要約】【課題】手間をかけず、時間を無駄にすることなく、しかも低コストで、母型の現像条件を検査できる検査方法及び検査装置を提供する。【解決手段】現像前後のレジスト厚の差が、所与の許容範囲を外れていれば、用いた現像液及びレジストの少なくとも一方が、適切な現像を行うに足る特性を備えていないとして、それらを交換するなどの処置をとることができ、それにより精度の悪い母型を製造することを抑制できる。【選択図】　　図３
2004077797.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レジスト現像処理における検査方法において、
レジストを塗布した試料のレジスト厚を測定する第１ステップと、
前記試料のレジストに現像液を付着させ、所定時間放置する第２ステップと、
現像後の前記試料のレジスト厚を測定する第３ステップと、
現像前後のレジスト厚の差を所与の許容範囲と比較することで、現像液及びレジストの組み合わせ特性を判断する第４ステップとを有することを特徴とする検査方法。
【請求項２】
現像前後のレジスト厚の差が、前記所与の許容範囲から外れていたときは、異なる現像液を用いて、前記第１ステップから前記第４ステップを実行することを特徴とする請求項１に記載の検査方法。
【請求項３】
現像前後のレジスト厚の差が、前記所与の許容範囲から外れていたときは、異なるレジストを用いて、前記第１ステップから前記第４ステップを実行することを特徴とする請求項１に記載の検査方法。
【請求項４】
前記所定時間とは、製品に塗布したレジストに現像液を付着させる時間より長いことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の検査方法。
【請求項５】
前記試料を、前記現像液内に浸漬することでレジスト現像を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のレジスト現像方法。
【請求項６】
前記試料に対して、前記現像液をスプレーすることでレジスト現像を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のレジスト現像方法。
【請求項７】
前記試料に対して、前記現像液を滴下させることでレジスト現像を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のレジスト現像方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の検査方法を実行することを特徴とする検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レジスト現像処理における検査方法及び検査装置に関し、特にレジスト現像を適切に行えるかどうかを判別できる検査方法及び検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、急速に発展している光ピックアップ装置の分野では、極めて高精度な対物レンズなどの光学素子が用いられている。プラスチックやガラスなどの素材を、金型を用いてそのような光学素子に成形すると、均一な形状の製品を迅速に製造することができるため、かかる金型成形は、そのような用途の光学素子の大量生産に適しているといえる。ここで、金型は消耗品であり、また不測の事態による破損なども予想されることから、高精度な光学素子を成形するためには、定期的或いは不定期の金型交換が必要であるといえる。従って、光学素子を成形するための金型（光学素子成形用金型ともいう）も、一定精度のものをある程度の量だけ予め用意しておく必要があるといえる。
【０００３】
しかるに、単結晶ダイヤモンド工具などを用いた切削加工で金型を製造した場合、手間がかかる上に、全く同一形状の金型を切り出すことは困難といえ、それ故金型交換前後で光学素子製品の形状バラツキが生じる恐れがあり、又コストもかかるという問題がある。
【０００４】
特に、光ピックアップ装置に用いるある種の光学素子には、収差特性を良好にすべく、光学面の光軸に同心に、断面がブレーズ形状の微細な回折輪帯を設けることが行われている。このような回折輪帯に対応した同心溝を、金型の光学面転写面に形成する場合、切削加工に手間と時間がかかるという問題がある。光学素子成形用金型を超鋼などで形成する場合、精度良く所望の光学面転写面形状を得るためには、ダイアモンド工具による切削加工等によらなくてはならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような問題に対し、例えば光学素子の光学面に対応した母光学面を有する母型に対し、化学反応を通じて電鋳等を成長させることで、金型を製作しようとする試みがある。このような電鋳による金型製作手法を用いると、例えば光学素子の回折輪帯に対応した輪帯を備えた非球面を精度良く形成した母型を一つ用意するだけで、寸法バラツキの少ない光学素子成形用金型を比較的容易に転写形成することができる。
【０００６】
しかるに、かかる手法によれば、例えば回折輪帯に対応する輪帯を形成するために、母型の表面にレジストを被覆し、電子描画を行い、現像処理して母型を製造し、それを用いて電鋳処理を行うことで、光学素子成形用金型を得ることが必要となる。ここで、母型を製造する場合、電子描画における電子線にかかるドーズ量と、現像処理における現像時間とを調整することにより、回折輪帯の微細な溝を含む所望の母光学面形状を得ることができる。
【０００７】
ところで、このような手法で母型を製造する場合、レジストの品質が安定していること、描画処理が適切であること、及び現像液の品質が安定していることのいずれか一つの条件でも満たしていないと、所望の形状の微細な溝を得ることができない恐れがある。ところが、従来の手法によれば、かかる条件を判定する適切な手法がなかったため、上記条件は満たされているものとみなし、とりあえず母型を製造し、製造した母型を用いて光学素子成形用金型を製造し、更に製造した光学素子成形用金型を用いて光学素子を成形した後に、製造した光学素子の光学特性を測定し、それが許容範囲内に収まっているか否かで、製造の適否を判断していた。しかし、かかる検査手法では、例えば母型の精度が十分でない場合には、最終的に光学素子を製造するまで、その不具合を検出できないこととなる。
又、光学特性が許容範囲に収まっていない場合には、母型の精度が悪いのか、或いは光学素子成形用金型の精度が悪いのかといった要因の細かな洗い出しを行わなくてはならず、膨大な手間と時間が無駄になるという大きな問題がある。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、手間をかけず、時間を無駄にすることなく、しかも低コストで、母型の現像条件を検査できる検査方法及び検査装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明の検査方法は、レジスト現像処理における検査方法において、レジストを塗布した試料のレジスト厚を測定する第１ステップと、前記試料のレジストに現像液を付着させ、所定時間放置する第２ステップと、現像後の前記試料のレジスト厚を測定する第３ステップと、現像前後のレジスト厚の差を所与の許容範囲と比較することで、現像液及びレジストの組み合わせ特性を判断するので、例えば現像前後のレジスト厚の差が、所与の許容範囲を外れていれば、用いた現像液及びレジストの少なくとも一方が、適切な現像を行うに足る特性を備えていないとして、それらを交換するなどの処置をとることができ、それにより精度の悪い母型を製造することを抑制できる。尚、上述したようにして、ロット毎に現像液及びレジストの組み合わせ特性がわかれば、ロットに応じて現像時間を微調整することなども行え、より精度の良い母型の製造が可能となる。
【００１０】
更に、現像前後のレジスト厚の差が、前記所与の許容範囲から外れていたときは、異なる現像液を用いて、前記第１ステップから前記第４ステップを実行すると、その現像前後のレジスト厚の差が、前記所与の許容範囲に含まれるようになれば、先行する検査で用いた現像液の特性に問題があることが明確に分かるので好ましい。一方、異なる現像液を用いて行った現像前後のレジスト厚の差が、前記所与の許容範囲に含まれない場合、両検査で共通して用いたレジストの特性又はその他の要因があると推定できる。尚、異なる現像液とは、ロットの異なる（別な容器に入った）現像液などをいう。
【００１１】
一方、現像前後のレジスト厚の差が、前記所与の許容範囲から外れていたときは、異なるレジストを用いて、前記第１ステップから前記第４ステップを実行すると、その現像前後のレジスト厚の差が、前記所与の許容範囲に含まれるようになれば、先行する検査で用いたレジストの特性に問題があることが明確に分かるので好ましい。一方、異なるレジストを用いて行った現像前後のレジスト厚の差が、前記所与の許容範囲に含まれない場合、両検査で共通して用いた現像液の特性又はその他の要因があると推定できる。尚、異なるレジストとは、ロットの異なるレジストなどをいう。
【００１２】
又、前記所定時間とは、製品に塗布したレジストに現像液を付着させる時間より長いと、レジスト厚の差を検出しやすいので好ましい。
【００１３】
更に、前記試料を、前記現像液内に浸漬することでレジスト現像を行うと好ましい。
【００１４】
又、前記試料に対して、前記現像液をスプレーすることでレジスト現像を行うと好ましい。
【００１５】
更に、前記試料に対して、前記現像液を滴下させることでレジスト現像を行うと好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。尚、本実施の形態にかかる検査方法及び検査装置を説明する前に、一般的な母型及び光学素子成形金型を制そうずる工程について説明する。図１は、本実施の形態にかかるレジスト現像方法を含む母型と光学素子成形用金型の製造工程を説明するフローチャートである。尚、基材は、光学素子を成形するための光学素子成形用金型又は光学素子成形用金型を形成するための母型であって、レジストが塗布された面には、現像により、断面がブレーズ状の周溝または輪帯（例えば回折輪帯）が形成されるものとするが、これに限られることはない。
【００１７】
ここで、回折輪帯のごとき輪帯パターンを有する光学素子を成形するための光学素子成形用金型を、母型の形状から電鋳により転写形成する例に関して説明する。図１のステップＳ１０１において、母型の素材をＳＰＤＴ加工機にセットして、光学素子の光学面に相当する非球面形状を形成する。続いて、非球面形状を形成した母型の素材をＳＰＤＴ加工機より取り外し、ステップＳ１０２において、かかる非球面形状にスピンコート処理を施す。具体的には、母型の素材を回転させながら、非球面形状にレジストを滴下し、均一なレジスト膜厚を得る。その後、ステップＳ１０３で、ベーキング処理を行ってレジストを安定化させ、ステップＳ１０４で輪帯パターンの電子ビーム描画を行う。更に、ステップＳ１０５で露光処理を行い、ステップＳ１０６でレジスト現像処理を行って、輪帯パターン形状を得る。かかるレジスト現像処理においては、後述するレジスト現像装置を用いる。その後、ステップＳ１０７でエッチング処理を行って、輪帯パターンを母型の素材に彫り込み、母型を得る。かかる母型を用いて、ステップＳ１０８で電鋳処理を施すことで、光学素子成形用金型の素材が転写形成される。これを脱型し、裏打ち部材と組み合わせることで、光学素子成形用金型を得ることができる。
【００１８】
図２は、本実施の形態にかかるレジスト現像方法を実行するレジスト現像装置及び検出装置の概略構成図である。図２において、搬送アーム５は、駆動装置４に連結されている。容器３内には現像液が貯留されており、容器２内にはリンス液が貯留されている。更に、窒素ガスを噴出できる乾燥機（不図示）が設けられている。検出装置１０は、レーザ照射部１１と、レーザ受光部１２と、レーザ受光部１２から信号を受信すると共に、駆動装置４に駆動信号を送信するＣＰＵ１３とからなる。
【００１９】
又、本実施の形態では、試料Ｂを現像液に浸漬することで、その付着を行っているが、別個に現像液のスプレー（吹付）装置又は現像液の滴下装置を設け、試料Ｂに対して現像液を吹き付ける或いは滴下することで付着を行っても良い。スプレー装置及び滴下装置は、いずれも公知の構成を用いることができるので、ここでは説明を省略する。
【００２０】
本実施の形態においては、現像液とリンス液は、以下の組成のものを用いることができる。
（１）現像液：酢酸イソアミル９０％、酢酸エチル１０％
リンス液：イソプロピルアルコール１００％
（２）現像液：酢酸イソアミル７０％、酢酸エチル３０％
リンス液：イソプロピルアルコール１００％
（３）現像液：酢酸イソアミル５０％、酢酸エチル５０％
リンス液：イソプロピルアルコール１００％
（４）現像液：酢酸イソアミル３０％、酢酸エチル７０％
リンス液：イソプロピルアルコール１００％
（５）現像液：メチルイソブチルケトン９０％、イソプロピルアルコール１０％
リンス液：イソプロピルアルコール１００％
（６）現像液：メチルイソブチルケトン７０％、イソプロピルアルコール３０％
リンス液：イソプロピルアルコール１００％
（７）現像液：メチルイソブチルケトン５０％、イソプロピルアルコール５０％
リンス液：イソプロピルアルコール１００％
（８）現像液：メチルイソブチルケトン３０％、イソプロピルアルコール７０％
リンス液：イソプロピルアルコール１００％
【００２１】
一方、レジストの素材は、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）である。尚、後述する検査の前に、予めレジストの屈折率が既知であるものとする。
【００２２】
本実施の形態の検査方法は、図１の工程で実際にレジスト現像を行う前に実行されると好ましい。より具体的に、検査方法及び検査装置を説明する。図３は、本実施の形態にかかる検査方法を説明するフローチャートである。
【００２３】
試料Ｂは、光学素子を成形するための光学素子成形用金型又は光学素子成形用金型を形成するための母型自体を用いても良いが、以下の手法によりレジスト厚を検出するには、光透過性に優れた素材であることが望ましい。後述する検査の前に、試料Ｂの屈折率と板厚は既知であるものとする。
【００２４】
図３のステップＳ２０１で、不図示のスピンコータ等を用いて、試料Ｂの表面にレジストを塗布する。続くステップＳ２０２で、所定の測定場所に載置した試料Ｂに、レーザ照射部１１から所定角度θ１でレーザ光を照射し、その透過光をレーザ受光部１２で受光することによって、ＣＰＵ１３が現像前のレジスト厚を測定する。かかる測定について具体的に説明する。
【００２５】
図４は、レジスト厚を、光の干渉を利用して測定する原理を説明した図である。ここで、大気の屈折率を１、レジスト膜の屈折率をｎ，その膜厚をｄとし、レジスト膜の上面の点Ａにおいて、入射角θ１で波長λの単色光Ｌ１（実線）を入射させたとする。このとき、レジスト膜に入射角θ１で入射した単色光におけるレジスト膜内での屈折角θ２との関係は、スネルの法則により以下のごとくなる。
ｓｉｎθ１＝ｎ・ｓｉｎθ２　　　　　　　　　（１）
【００２６】
更に、レジスト膜の内部に、上面の点Ａから入射した単色光Ｌ１は、レジスト膜の下面の点Ｂで反射し、その反射光は、幾何学的に対象な関係から、その後上面の点Ｃより入射角に等しい出射角θ１で出射することとなる。一方、レジスト膜の上面の点Ｃには、入射角θ１で波長λの単色光Ｌ１（点線）を入射したときに、その反射光は、上面の点Ｃより出射角θ１で出射することとなる。ここで、実線の単色光Ｌ１と、点線の単色光Ｌ１は、点Ｃより重なって出射することとなるが、レジスト膜の厚さｄに応じて光源からの光路長が異なるため、光の干渉が生じる。光の干渉とは、光路差ΔＬが、（ｍ＋１／２）λであれば光強度が強まり、ｍλであれば光強度が弱まる現象をいう。但し、ｍは正の整数である。従って、点Ｃより出射した光を受光素子で受光し、オシロスコープで観察すれば、かかる干渉現象を観察できることとなる。
【００２７】
図４において、光路差Δは以下の式で表される。
2004077797.tif 000003
なお、（２）式中、例えば￣ＤＢとは、点Ｄと点Ｂを直線で結んだ距離をいうものとする。
【００２８】
上記（１）、（２）式より、
ΔＬ＝２ｄ・√（ｎ２−ｓｉｎ２θ１）　　　　　　　　　　（３）
が得られる。
【００２９】
ここで、連続的に入射角を変更し、最初に光強度が高まった時点での入射角をθ１とし、次に光強度が高まった時点での入射角を（θ１＋Δθ）とすると、（４）式より、以下の式が得られる。
2004077797.tif 000004
【００３０】
（４’）、（４”）式より
2004077797.tif 000005
となる。（５）式の右辺におけるλ、ｎ，θ１、Δθは全て既知又は測定により求められる値であるので、適宜の代入により、膜厚ｄを求めることができる。
【００３１】
以下に、本発明者らが行った実施例を示すと、波長λ＝４４０ｎｍの単色光を、屈折率ｎ＝１．５０６０のレジスト膜に入射角θ１＝３０度で入射させたとき、干渉による光強度が最大となり、更に、単色光の入射角を増大（＋Δθ）して５１．４度で、干渉による光強度が最大となった場合、（５）式より膜厚ｄ≒１．６５μｍを得ることができた。かかる手法によれば、顕微鏡を用いてレジスト厚を測定した場合の測定バラツキなどの人的誤差を排除でき、精度良くレジスト厚の測定ができるが、測定手法は以上に限られない。
【００３２】
以上のようにして、現像前のレジスト厚を測定した後、図３のステップＳ２０３で、搬送アーム５により試料Ｂを把持し、駆動装置４の駆動により測定場所から現像液へと試料Ｂを移送し、ステップＳ２０４で試料Ｂを現像液内に浸漬し（付着させ）、所定時間維持（放置）する。この際の所定時間は、通常行う母型の現像所用時間より長く、例えば１０分〜３０分程度であると望ましい。その後、ステップＳ２０５で、搬送アーム５により試料Ｂを引き上げて搬送し、リンス液に浸漬することで現像を停止させる。更に、ステップＳ２０６で、搬送アーム５により試料Ｂを引き上げて、不図示の乾燥機により乾燥させる。その後、試料Ｂを再度測定場所に載置して、ステップＳ２０７で、ＣＰＵ１３が、現像後のレジスト厚を上述と同様にして測定する。ステップＳ２０８で、更にＣＰＵ１３が、現像前後のレジスト厚の差を演算し、記憶された（所与の）許容範囲内にあるか否かを判定し（すなわち現像液及びレジストの組み合わせ特性を判断する）が、許容範囲内にあれば、ステップＳ２０９で、「現像液及びレジストの特性は適切である」旨の信号を出力し、一方、許容範囲外にあれば、ステップＳ２１０で、「現像液及びレジストの特性は不適切である」旨の信号を出力する。
【００３３】
不図示のモニタを介して、ＣＰＵ１３が、「現像液及びレジストの特性は適切である」旨の信号を出力したことを認識すれば、作業者は、試料Ｂを母型の基材に変え、同じ現像液及びレジスト材を用いて、母型の基材に塗布されたレジストの描画及び現像を行うことで、精度の良い母型を形成できる。
【００３４】
これに対し、ＣＰＵ１３が、「現像液及びレジストの特性は不適切である」旨の信号を出力したことを認識すれば、作業者は、現像液を違うロット（タンク）のものと入れ替え、同様な検査を行う。ＣＰＵ１３が、現像前後のレジスト厚の差を演算し、記憶された許容範囲内にあると判定すれば、先行する検査で用いた現像液が不適切であったことが分かるため、後行する検査で用いた現像液及びレジスト材を用いて、母型の基材に塗布されたレジストの描画及び現像を行うことで、精度の良い母型を形成できる。
【００３５】
尚、ＣＰＵ１３が、「現像液及びレジストの特性は不適切である」旨の信号を出力したことを認識したときに、作業者は、レジストを違うロットのものと入れ替え、同様な検査を行うこともできる。この場合、現像液は先行する検査で用いたものを用いる。後行する検査で、ＣＰＵ１３が、現像前後のレジスト厚の差を演算し、記憶された許容範囲内にあると判定すれば、先行する検査で用いたレジストが不適切であったことが分かるため、後行する検査で用いたレジスト及び現像液を用いて、母型の基材に塗布されたレジストの描画及び現像を行うことで、精度の良い母型を形成できる。
【００３６】
図５は、本発明者らが行った実験結果を示す図であり、図２の試験装置を用いて、レジストを塗布した試料Ｂに関して、同一の現像液及びレジストを用いた場合における、現像前後のレジスト厚の差を、現像時間を変えて示した図である。
図５に示すように、現像時間が等しければ、現像の進行度合いもほぼ等しくなることが明らかなため、所与の許容範囲として、例えば現像時間１０分で、現像前後のレジスト厚の差が２０ｎｍ〜３０ｎｍに入らなければ、現像液とレジストの少なくとも一方の特性（組み合わせ特性）が不適切と判断できる。
【００３７】
更に、現像時間１０分で、現像前後のレジスト厚の差が例えば２７ｎｍ〜３０ｎｍであれば、この現像液とレジストの組み合わせでは現像が進む傾向があると判断し、基準の現像時間に対して実際の現像時間を１割減としたり、逆に、現像時間１０分で、現像前後のレジスト厚の差が例えば２０ｎｍ〜２３ｎｍであれば、この現像液とレジストの組み合わせでは現像が遅れる傾向があると判断し、基準の現像時間に対して実際の現像時間を１割増とするというような、現像液とレジストの組み合わせ特性に基づいた微調整も行うことができる。
【００３８】
以上、実施の形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明は、上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良（実施の形態の組み合わせを含む）が可能であることは勿論である。上述したレジスト現像は、電子線に限らず、Ｘ線、光などにより露光されたレジストに対して現像を行うものであっても良い。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、手間をかけず、時間を無駄にすることなく、しかも低コストで、母型の現像条件を検査できる検査方法及び検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態にかかるレジスト現像方法を含む母型と光学素子成形用金型の製造工程を説明するフローチャートである。
【図２】本実施の形態にかかるレジスト現像方法を実行するレジスト現像装置及び検出装置の概略構成図である。
【図３】本実施の形態にかかる検査方法を説明するフローチャートである。
【図４】レジスト厚を測定する原理を説明した図である。
【図５】本発明者らが行った実験結果を示す図である
【符号の説明】
１０　検査装置
１１　レーザ照射部
１２　レーザ受光部
１３　ＣＰＵ
Ｂ　試料
【図１】
2004077797.tif 000006
【図２】
2004077797.tif 000007
【図３】
2004077797.tif 000008
【図４】
2004077797.tif 000009
【図５】
2004077797.tif 000010