(57)【要約】【課題】露光装置より照射された平行光７を、被照射体６に傾斜させて出射するフォトマスク１であって、被照射体６を傾ける必要がなく、通常の密着露光装置で、１度の露光で多角度の斜め露光を、被写体６に対して行うことができるフォトマスク１を提供する。【解決手段】透明基板の出射面側に、光透過部３１のパターンが形成され、照射面の前記パターンに対応した透明基板部位に斜面２１、２２が形成され、あるいは、さらに光透過部に、グレースケール膜が形成されていることを特徴とするフォトマスク。【選択図】図１
2012220919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光装置より照射された平行光を、被照射体に傾斜させて出射するフォトマスクであって、透明基板の出射面側に、光透過部のパターンが形成され、照射面の前記パターンに対応した透明基板部位に斜面が形成されたことを特徴とするフォトマスク。
【請求項２】
光透過部に、グレースケール膜が形成されてい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】
露光装置より照射された平行光を、被照射体に傾斜させて出射するフォトマスクであって、透明基板の出射面側に、光透過部のパターンが形成され、前記パターンに対応した部位の透明基板底面に斜面状の孔が形成されたことを特徴とするフォトマスク。
【請求項４】
照射面の、パターンに対応した部位にグレースケール膜が形成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】
露光装置より照射された平行光を、被照射体に傾斜させて出射するフォトマスクであって、透明基板の出射面側に、光透過部のパターンが形成され、前記パターンに対応した部位の透明基板底面に斜面状の孔が形成され、照射面側の前記パターンに対応した透明基板部位に斜面が形成されたことを特徴とするフォトマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、斜方露光用フォトマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィ技術を利用した電子部品や光部品は、従来より研究開発され、数多く生産されている。フォトリソグラフィは、フォトレジストを塗布した基板（被照射体）の表面を、フォトマスクを介して、露光機により平行光で露光し、露光された部分と露光されていない部分からなるパターンを生成する技術であって、現像後フォトレジストを除去された部位に表面処理を施す。あるいは、現像された後に残されたフォトレジストをそのまま利用する。現像後のフォトレジストや表面処理された基板のパターンの端部は、一般的には、ほぼ垂直、あるいは若干傾いた形状をしている。しかし、近年、この端部パターンの形状を、傾斜した形状、もしくは針立したパターンにするフォトリソグラフィ技術が利用されるようになっている。このような技術としては、ＭＥＭＳ、光導波路の形状作成、液晶配向処理、液晶配向用突起作成などである。例えば、基板に対し、斜方露光することによって、砒化ガリウム電界効果トランジスタの特性を向上する手法が開示されている（特許文献２）。また、液晶表示装置の配向膜の異なる配向を形成するために、位置合わせをしたマスクと基板に対し、斜方露光する技術が開示されている（特許文献６）。さらに、基板上にテーパー形状の部分を形成するために、位置合わせをしたマスクと基板に対し、斜方露光する技術が維持されている（特許文献８）。そのほかに斜方露光技術の応用として、光導波路（特許文献１）、薄膜トランジスタ（特許文献３）、光回折格子（特許文献４）、プラズマ表示パネル用電極（特許文献５）、反射型液晶表示パネルの凹凸を有する反射板（特許文献７）、凹凸を有するマイクロミキサー（特許文献９）など数多く開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２６４８３３号公報
【特許文献２】特開平６−４５３６３号公報
【特許文献３】特開平７−２２６５１９
【特許文献４】特開平１０−１０３０７号公報
【特許文献５】特開２０００−３０６０７号公報
【特許文献６】特開２０００−１２２３０２号公報
【特許文献７】特開２００１−２０１６１９号公報
【特許文献８】特開２００１−２３５８７３号公報
【特許文献９】特開２００５−１９９２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上のような斜方露光技術では、露光装置で出射された平行光を、フォトマスクおよび被照射体に、斜方から照射している。このため、露光装置の出射面をフォトマスクに対して斜めに設置する必要がある。したがって従来の平行光を出射する露光装置はそのままでは利用できず、新たな機能を備えた装置が必要となる。また、被照射体を傾けるため、大きな被照射体では被照射面内において、照射エネルギーのバラツキが生じる。さらに、被照射体に同時に照射するため、１つの角度での露光しか出来ない。したがって、異なる角度のテーパーを形成したい場合は、同じ被照射体に対し、複数回露光する必要がある。
【０００５】
本発明は、以上のような問題の基になされたもので、被照射体を傾ける必要がなく、通
常の密着露光装置で、１度の露光で多角度の斜め露光を、被写体に対して行うことができるフォトマスク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】
【０００６】
本発明のフォトマスクは、以上の課題に鑑みなされたもので、請求項１に記載の本発明は、露光装置より照射された平行光を、被照射体に傾斜させて出射するフォトマスクであって、透明基板の出射面側に、光透過部のパターンが形成され、照射面の前記パターンに対応した透明基板部位に斜面が形成されたことを特徴とするフォトマスクとしたものである。
【０００７】
請求項２に記載の本発明は、光透過部に、グレースケール膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクとしたものである。
【０００８】
請求項３に記載の本発明は、露光装置より照射された平行光を、被照射体に傾斜させて出射するフォトマスクであって、透明基板の出射面側に、光透過部のパターンが形成され、前記パターンに対応した部位の透明基板底面に斜面状の孔が形成されたことを特徴とするフォトマスクとしたものである。
【０００９】
請求項４に記載の本発明は、照射面の、パターンに対応した部位にグレースケール膜が形成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としたものである。
【００１０】
請求項５に記載の本発明は、露光装置より照射された平行光を、被照射体に傾斜させて出射するフォトマスクであって、透明基板の出射面側に、光透過部のパターンが形成され、前記パターンに対応した部位の透明基板底面に斜面状の孔が形成され、照射面側の前記パターンに対応した透明基板部位に斜面が形成されたことを特徴とするフォトマスクとしたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のフォトマスクは、光透過部のパターンに対応した部位に斜面が形成されているので、通常の密着露光装置で露光された平行光を、斜向して被照射体に出射できる。これにより被照射体を、傾斜した形状、もしくは針立したパターンとすることが出来る。また、異なる斜面を形成することで、１度の露光で多角度の斜め露光を行うことが出来る。
【００１２】
さらに、光透過部に対応した部位にグレースケール膜を形成することで、現像後のフォトレジストを、膜厚や形状を制御して３次元形成物とすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）本発明のフォトマスクの第１の例を断面で示した説明図、（ｂ）露光光を本例のフォトマスクを介し、被照射体に露光した例を、断面で示した説明図である。
【図２】露光光を第１の例のフォトマスクを介し、被照射体に露光した他の例を、断面で示した説明図である。
【図３】本発明のフォトマスクの第２の例を示し、露光光を本例のフォトマスクを介し、被照射体に露光した例を、断面で示した説明図である。
【図４】（ａ）本発明のフォトマスクの第３の例を断面で示した説明図、（ｂ）露光光を本例のフォトマスクを介し、被照射体に露光した例を、断面で示した説明図である。
【図５】露光光を第３例のフォトマスクを介し、被照射体に露光した他の例を、断面で示した説明図である。
【図６】本発明のフォトマスクの第４の例を示し、露光光を本例のフォトマスクを介し、被照射体に露光した例を、断面で示した説明図である。
【図７】（ａ）本発明のフォトマスクの第５の例を断面で示した説明図、（ｂ）露光光を本例のフォトマスクを介し、被照射体に露光した例を、断面で示した説明図である。
【図８】露光光を第５の例のフォトマスクを介し、被照射体に露光した他の例を、断面で示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しつつ説明する。実施の形態において、同一構成要素には同一符号を付け、実施の形態において重複する説明は省略する。
【００１５】
図１（ａ）は、本発明のフォトマスクの第１の例を断面で示した説明図、図１（ｂ）は、露光光を本例のフォトマスクを介し、被照射体に露光した例を、断面で示した説明図である。
【００１６】
本発明のフォトマスクは、露光装置より照射された平行光７を、被照射体４に傾斜させて出射するフォトマスク１であって、透明基板の出射面側に、光透過部３１のパターンが形成され、照射面側の前記パターンに対応した透明基板部位に斜面２１、２２が形成されている。本例では、フォトマスク１はガラス基板２に、遮光膜３が形成され、光透過部３１のパターンを設けられている。
【００１７】
このフォトマスク１を、基板５にフォトレジスト６を塗布、形成した被照射体４に位置合わせをし、フォトマスク１側から、露光装置により平行光７を露光する。斜面２１、２２が形成されている部位では、平行光７が屈折し照射光の光路が傾き、斜めの照射光を作り出し、フォトマスク１の出射面の光透過部３１のパターンに、斜め露光を行う。そしてパターンから出た斜め光は、パターンに従った形状で被照射体４のレジスト６に斜め露光光を照射することができる。また、傾斜の角度を変えた斜面２１、２２を形成することで、角度の異なる斜め露光が、一度の平行光露光で、同時にできる。図の例では、レジストがポジレジストであって、現像することによってテーパーを有する斜め方向に掘り下げられた形状の孔が形成できる。
【００１８】
図２は、露光光を本例のフォトマスクを介し、被照射体に露光した他の例を、断面で示した説明図である。本例では、レジストがネガレジストであって、露光し、現像した後の状態を示す。このように本例のフォトマスクを用い、テーパーを有し、針立した３次元形成物を得ることができる。
【００１９】
図３は、本発明のフォトマスクの第２の例を断面で示し、露光光を本例のフォトマスクを介し、被照射体に露光した例を、断面で示した説明図である。本例では、光透過部にグレースケール膜８が形成されている。グレースケール膜は、半透過膜、またはグレートーン膜を利用できる。グレースケール膜は、この膜が形成されていない光透過部に対し、透過する光を減少するので、現像後のレジストの膜厚を制御できる。グレートーン膜は、濃淡フォトマスクに利用されている膜で、露光機の平行光での解像度の限界以下の大きさの微細なパターンを有し、透過光の強度に濃淡を生じ、それに応じてレジストが露光される。その結果、現像後のレンジストが滑らかな凹凸を持つ形状となる。従ってこの場合、現像後のレジストの膜を、厚みだけでなく、形状も制御できる。本例のレジストは、ポジレジストの例である。
【００２０】
以上のような、図１〜３で示した第１例、第２例では、光透過部のパターンとは反対側の透明基板の照射面側に斜面を形成すことから、斜面部分を広くとれる。したがって加工が容易である。また、図３のように、グレースケール膜との併用ができる。さらに、光透過部を被照射体に向けられるので、密着露光を行った場合、解像度が向上する。
【００２１】
図４（ａ）は、本発明のフォトマスクの第３の例を断面で示した説明図、図４（ｂ）は、露光光を本例のフォトマスクを介し、被照射体に露光した例を、断面で示した説明図である。
【００２２】
本例のフォトマスクは、露光装置より照射された平行光７を、被照射体４に傾斜させて出射するフォトマスク１であって、透明基板の出射面側に、光透過部３１のパターンが形成され、パターンに対応した部位の透明基板の底面１２１、１２３に斜面状の孔が形成されている。本例では、フォトマスク１はガラス基板２に、遮光膜３が形成され、光透過部３１のパターンを設けられている。
【００２３】
このフォトマスク１を、基板５にレジスト６を塗布、形成した被照射体４に位置合わせをし、フォトマスク１側から、露光装置により平行光７を露光する。透明基板内の斜面１２１、１２３が形成されている部位では、平行光７が屈折し照射光の光路を傾け、斜めの照射光を作り出し、フォトマスク１の出射面の光透過部３１のパターンに、斜め露光を行う。そして、パターンから出た斜めの光はパターンに従った形状で被照射体４のレジスト６に斜め露光光を照射することができる。また、傾斜の角度を変えた斜面１２１、１２３を形成することで、角度の異なる斜め露光が、一度の平行光露光で、同時にできる。図の例では、レジストがポジレジストであって、現像することによってテーパーを有する斜め方向に掘り下げた形状の孔がレジスト中に形成できる。
【００２４】
図５は、露光光を本例のフォトマスクを介し、被照射体に露光した他の例を、断面で示した説明図である。本例では、レジストがネガレジストであって、露光し、現像した後の状態を示す。このように本例のフォトマスクを用い、テーパーを有して針立した３次元形成物を得ることができる。
【００２５】
図６は、本発明のフォトマスクの第４の例を断面で示し、露光光を本例のフォトマスクを介し、被照射体に露光した例を、断面で示した説明図である。本例では、透明基板の照射面側に、パターンに対応した部位にグレースケール膜８が形成されている。グレースケール膜は、半透過膜、またはグレートーン膜を利用できる。グレースケール膜は、この膜が形成されていない光透過部に対し、透過する光を減少するので、現像後のレジストの膜厚を制御できる。グレートーン膜は、濃淡フォトマスクに利用されている膜で、露光機の平行光での解像度の限界以下の大きさの微細なパターンを有し、透過光の強度に濃淡を生じ、それに応じてレジストが露光される。その結果、現像後のレンジストが滑らかな凹凸を持つ形状となる。従ってこの場合、現像後のレジストの膜を、厚みだけでなく、形状も制御できる。本例のレジストは、ポジレジストの例である。
【００２６】
以上のような、図４〜６で示した第３、第４の例では、光透過部のパターンと斜面を同じ部位に形成することから、照射面から、複数の経路で光が入ることで生じる光のクロストークがない。また、図６のように、グレースケールとの併用ができる。さらに、光透過部を被照射体に向けられるので、密着露光による解像度が向上する。
【００２７】
図７（ａ）は、本発明のフォトマスクの第５の例を断面で示した説明図、図７（ｂ）は、露光光を本例のフォトマスクを介し、被照射体に露光した例を、断面で示した説明図である。
【００２８】
本例のフォトマスクは、露光装置より照射された平行光７を、被照射体４に傾斜させて出射するフォトマスク１であって、透明基板の出射面側に、光透過部３１のパターンが形成され、パターンに対応した部位の透明基板の底面１２１、１２３に斜面状の孔が形成され、透明基板の照射面側に、パターンに対応した部位に斜面２１、２２が形成されている。本例では、フォトマスク１はガラス基板２に、遮光膜３が形成され、光透過部３１のパターンを設けられている。
【００２９】
このフォトマスク１を、基板５にレジスト６を塗布、形成した被照射体４に位置合わせをし、フォトマスク１側から、露光装置により平行光７を露光する。
斜面２１、２２が形成されている部位では、平行光７が屈折し照射光の光路が傾き、斜めの照射光を作り出す。底面１２１、１２３の斜面が形成されている部位では、平行光７を傾けられた照射光の光路をさらに傾け、斜めの照射光を作り出し、フォトマスク１の出射面の光透過部３１のパターンに、斜め露光を行う。そして、パターンに従った形状で被照射体４のレジスト６に斜め露光光を照射することができる。また、傾斜の角度を変えた照射面の斜面２１、２２と、底面１２１、１２３に傾斜を変えた斜面を形成することで、角度の異なる斜め露光が、一度の平行光露光で、同時にできる。図の例では、レジストがポジレジストであって、現像することによってテーパーを有する斜め方向に掘り下げた形状の孔がレジスト中に形成できる。
【００３０】
図８は、露光光を本例のフォトマスクを介し、被照射体に露光した他の例を、断面で示した説明図である。本例では、レジストがネガレジストであって、露光し、現像した後の状態を示す。このように本例のフォトマスクを用い、テーパーを有する針立した３次元形成物を得ることができる。
【００３１】
以上のような、図７、図８で示した第５例では、光透過部のパターンとは反対側の透明基板の照射面に斜面を形成し、さらに出射面の光透過部のパターンの底面の透明基板部位に斜面を形成する。したがって、照射された平行光を２回屈折できるので、多種類の角度の斜面を形成できる。また、光透過部を被照射体に向けられるので、密着露光を行った場合、解像度が向上する。
【００３２】
本発明のフォトマスクは、従来のフォトリソ技術を用いて、製造できる。製造方法を以下に例示する。
【００３３】
透明ガラスよりなる基板の片面に、フォトレジストを塗布する。その後濃淡フォトマスクをフォトレジスト塗布面に位置合わせをし、露光、現像処理を行う。その後、残存したフォトレジストをマスクとして透明基板にエッチング処理をし、フォトレジストを除去して本発明のフォトマスクに係る斜面を形成された透明基板が得られる。
【００３４】
基板としては、透明ガラスであれば利用できるが、石英ガラスやソーダガラスが好ましい。フォトレジストは、基板の透明ガラスをエッチングするためのものを使用する。
エッチングとしては、エッチング液を用いた湿式エッチングや、ドライエッチングを用いてよい。濃淡フォトマスクは、開口部に、基板に形成する斜面の角度に応じ、濃度の変化が傾斜をなすように、濃淡を制御した膜を形成する。濃淡の制御については、露光光の解像限界以下のパターンを利用した従来の濃淡マスクを製造する手法で行うことが出来る。
【００３５】
次に、斜面を形成された透明基板の反対側に、光透過部のパターンを形成する。これは、従来のフォトマスクの製造方法で形成できる。すなわち、表面に金属からなる遮光膜を形成し、レジストを塗布し、描画装置によりパターン描画し、現像し、金属膜をエッチングすることによって光透過部のパターンを形成できる。
【００３６】
光透過部にグレースケール膜を形成したい場合は、これも従来の、ハーフトーン膜を形成する方法と、濃淡膜を形成する方法とで形成できる。ハーフトーン膜を形成する場合、まず、膜を形成したい面の全面にハーフトーン膜を形成し、レジスト塗布、フォトマスクを介して露光、現像後、不要部分をエッチングして除去する。濃淡膜を形成する場合、濃淡膜を形成したい面の全面にレジスト塗布し、濃度の変化が傾斜をなすように、濃淡を制御した膜を有する濃淡マスクを介して露光、現像する。濃淡の制御については、上記と同様にして、露光光の解像限界以下のパターンを利用した従来の濃淡マスクを製造する手法で行うことが出来る。
【００３７】
透明基板上に、光透過部のパターンを形成し、パターンに対応した部位に底面が斜面状の孔を形成したい場合、従来のフォトリソ技術を用い、次のようにして形成できる。透明ガラス基板の全面に、遮光膜を形成し、その上にレジストを塗布する。レジストは、透明ガラス基板と遮光膜のエッチングに利用できるものを用いる。次に、濃淡フォトマスクを介して露光し、現像する。このとき、濃淡フォトマスクは、パターン部に、基板に形成する斜面の角度に応じ、濃度の変化が傾斜をなすように、濃淡を制御した膜を形成する。この後に、エッチングし、ガラス基板と遮光膜の不要部分を除去し、レジストを除去する。
【符号の説明】
【００３８】
１・・・フォトマスク
１２１・・・底面
１２３・・・底面
２・・・ガラス基板
２１・・・斜面
２２・・・斜面
３・・・遮光膜
４・・・被照射体
５・・・基板
６・・・レジスト
７・・・平行光
８・・・グレースケール膜
【図１】
2012220919.tif 000003
【図２】
2012220919.tif 000004
【図３】
2012220919.tif 000005
【図４】
2012220919.tif 000006
【図５】
2012220919.tif 000007
【図６】
2012220919.tif 000008
【図７】
2012220919.tif 000009
【図８】
2012220919.tif 000010