(57)【要約】【課題】濃度分布マスクのパターンの解像度を高くし、かつ、低露光の露光量を精密に制御する。【解決手段】濃度分布マスクの微小網点図形に光透過率Ｔを持たせ、前記微小網点図形の厚さを、透過光の位相を、１８０度を中心として１７０度以上１９０度以下位相シフトする厚さにし、微小網点図形の間の網点間隙領域の開口率Ｗの値を、Ｗ＝（√Ｔ）／（１＋（√Ｔ））に設定することで、前記微小網点図形を透過する光と前記網点間隙領域を通過する光とを相殺させた遮光領域を有する濃度分布マスクを製造する。【選択図】図３
2012083400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小網点図形とその間の網点間隙領域の集合で構成される濃度分布マスクにおいて、前記微小網点図形が光透過率Ｔを有し、前記微小網点図形の厚さが、透過光の位相を、１８０度を中心として１７０度以上１９０度以下位相シフトする厚さであり、前記網点間隙領域の開口率Ｗの値を、Ｗ＝（√Ｔ）／（１＋（√Ｔ））に設定することで、前記微小網点図形を透過する光と前記網点間隙領域を通過する光とを相殺させた遮光領域を有することを特徴とする濃度分布マスク。
【請求項２】
請求項１記載の濃度分布マスクであって、光透過率Ｔを有する前記微小網点図形を透過する光と開口率Ｗを有する前記網点間隙領域を通過する光とを合わせた総体の透過光強度Ｔｃが｛Ｗ−（√Ｔ）（１−Ｗ）｝２であることを特徴とする濃度分布マスク。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の濃度分布マスクであって、前記微小網点図形を酸化モリブデンシリサイド又は酸化窒化モリブデンシリサイド又は窒化モリブデンシリサイドで形成したことを特徴とする濃度分布マスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネルに形成する微小立体形状の配列、半導体基板などに形成される微小立体形状の配列やＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ、微小な電気機械システム）やバイオチップ等の微小立体形状の配列を製造するために用いる濃度分布マスクに関するものである。特に、撮像デバイスの半導体において、画像を投影されて受光する半導体の各受光素子毎にマイクロレンズ（単位レンズ）の微小立体形状の配列を製造する場合や、それらを形成する金型や母型で微小立体形状の配列を製造する場合に用いる濃度分布マスクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラ、ディジタルカメラ、携帯電話に用いられる撮像デバイスは高画素化が求められている。画素が微細になると、画素を構成するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ、電荷結合素子）、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、相補型金属酸化膜半導体）等からなる受光素子も微細になる。微細な受光素子への集光効率を高めるため、広くマイクロレンズが利用されている。これは、画素への入射光を効率よくマイクロレンズにて集光して、受光素子に入射させ、受光感度を向上させるためである。
【０００３】
特許文献１には、被露光基板の表面に感光性レジストの層を形成し、この感光性レジスト層に、濃度分布マスクのパターンを投影露光し、現像してマイクロレンズの微小立体形状を得る技術が開示されている。この方法は、濃度分布マスクのレチクルに微小図形（微小網点図形）を微細なピッチＰの間隔で設置し、その濃度分布マスクのパターンを、その微小図形（微小網点図形）と微細なピッチＰの長さが解像されない光の波長以下の寸法に投影されるようにステッパーで縮小投影して被露光基板の感光性レジストを露光することで露光濃度を分布させる。これにより、隣接するマイクロレンズ同士を接して形成することが可能になる。
【０００４】
従来の濃度分布マスクは、透明基板にクロム（Ｃｒ）などの金属薄膜のパターンを形成した濃度分布マスクが広く用いられている。また、特許文献２では、そのマスクのパターンを金属と珪素を含む金属シリサイド系材料で形成する技術が提案されていた。すなわち、特許文献２では、透明基板の表面にＭｏＳｉＯ層を１０ｎｍ形成し、その上に１００ｎｍのＭｏＳｉ層を形成した構成、あるいは、透明基板の表面に１０ｎｍのＭｏＳｉＡｌ層を形成し、その上に１００ｎｍのＭｏＳｉ層を形成するなどの構成で微小網点図形を形成していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表平０８−５０４５１５号公報
【特許文献２】特開２００７−２７１８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１では、濃度分布マスクの遮光領域及び感光性レジストの飽和露光量よりも低い露光を与える領域では、微小網点図形間の網点間隙領域が小さくなり、わずかな形状の違いによりマスクの露光量が大きく変わり、低い露光量を精密に制御することが困難である問題があった。また、特許文献２では、金属シリサイドの反射率が５０％前後と高く、その金属シリサイドのパターンと露光対象物との間で光の多重散乱を発生するた
め、パターンの解像度を低下させる問題もあった。
【０００７】
そのため、本発明は、感光性材料の飽和露光量よりも低い露光量を得る領域において、その露光量で得られるパターンを、高い解像度で形成でき、かつ、低露光の露光量を精密に制御することができる濃度分布マスクを得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために、微小網点図形とその間の網点間隙領域の集合で構成される濃度分布マスクにおいて、前記微小網点図形が光透過率Ｔを有し、前記微小網点図形の厚さが、透過光の位相を、１８０度を中心として１７０度以上１９０度以下位相シフトする厚さであり、前記網点間隙領域の開口率Ｗの値を、Ｗ＝（√Ｔ）／（１＋（√Ｔ））に設定することで、前記微小網点図形を透過する光と前記網点間隙領域を通過する光とを相殺させた遮光領域を有することを特徴とする濃度分布マスクである。
【０００９】
また、本発明は、上記の濃度分布マスクであって、光透過率Ｔを有する上記微小網点図形を透過する光と開口率Ｗを有する上記網点間隙領域を通過する光とを合わせた総体の透過光強度Ｔｃが｛Ｗ−（√Ｔ）（１−Ｗ）｝２であることを特徴とする濃度分布マスクである。
【００１０】
また、本発明は、上記の濃度分布マスクであって、上記微小網点図形を酸化モリブデンシリサイド又は酸化窒化モリブデンシリサイド又は窒化モリブデンシリサイドで形成したことを特徴とする濃度分布マスクである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の濃度分布マスクは、微小網点図形を透過する光を１８０度位相シフトさせ、前記微小網点図形間の間隙の開口率Ｗの値を、Ｗ＝（√Ｔ）／（１＋（√Ｔ））に設定することで、微小網点図形を透過する光と網点間隙領域を通過する光とを相殺させた遮光領域を形成する。そのため、例えば微小網点図形の光透過率Ｔが０．０１の場合に、微小網点図形間の間隙の開口率Ｗを、Ｗ＝０．１／（１＋０．１）＝約０．０９にすれば遮光領域を形成することができ、微小網点図形の光透過率Ｔが０．０００１の場合には、微小網点図形間の間隙の開口率Ｗを、Ｗ＝０．０１／（１＋０．０１）＝約０．０１にすれば遮光領域を形成することができるので、遮光領域を形成するための微小網点図形間の網点間隙領域を比較的大きく設定して遮光領域を形成することができる効果がある。そのため、遮光レベルに近い低露光を制御する微小網点図形の寸法が制御し易く、低露光の制御が精密に行える効果があり、パターンの解像度を高くできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）本発明の濃度分布マスクを示す平面図である。（ｂ）本発明の濃度分布マスクで形成される微小立体形状配列の概略的な断面図である。
【図２】（ａ）本発明で形成する微小立体形状配列の等高線をあらわす平面図である。（ｂ）本発明の濃度分布マスクの微小立体形状毎の単位領域における微小網点図形の配列を示す平面図である。
【図３】（ａ）本発明の濃度分布マスクの微小網点図形の平面図である。（ｂ）本発明の原理を説明する濃度分布マスクの側断面図である。
【図４】（ａ）本発明の第１のパターンの濃度分布マスクの平面図である。（ｂ）第１のパターンの開口率Ｗを、網点間ギャップ値ｇとピッチＰの比の関数としてあらわしたグラフである。
【図５】（ａ）本発明の第１のパターンの濃度分布マスクの平面図である。（ｂ）第１のパターンの開口率Ｗによる被露光基板へ露光する光透過率Ｔのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図６】本発明の濃度分布マスクの第１のパターンの開口率Ｗによる被露光基板へ露光する光透過率Ｔのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図７】（ａ）本発明の濃度分布マスクの第２のパターンの平面図である。（ｂ）第２のパターンの開口率Ｗによる被露光基板へ露光する光透過率Ｔのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図８】総体の透過光強度Ｔｃの開口率Ｗの関数のグラフ。
【図９】開口率Ｗの総体の透過光強度Ｔｃの関数のグラフ。
【図１０】総体の透過光強度Ｔｃの網点間ギャップ率（ｇ／Ｐ）の関数のグラフ。
【図１１】本発明の濃度分布マスクの微小網点図形間の網点間隙領域の寸法とマスクの透過率の関係のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１２】（ａ）本発明の濃度分布マスクによる露光量の光強度分布を示す平面図である。（ｂ）：図（ａ）の各直線に沿った位置の露光量の光強度分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜第１の実施形態＞
以下、図１から図１２によって、本発明の第１の実施形態を説明する。図１（ａ）に、本実施形態の第１のパターンの濃度分布マスク１の平面図を示す。図７に、本実施形態の第２のパターンの濃度分布マスク１の微小網点図形４とその間の網点間隙領域５を示す。第１のパターンは、正方形の微小網点図形４が端点同士で連結して市松模様を形成したパターンである。第２のパターンは、細長い帯状の微小網点図形４を平行に配置したパターンである。また、図３（ｂ）に、濃度分布マスク１の部分断面図を示す。濃度分布マスク１は、微小網点図形４を光透過率Ｔの半透光パターンで形成し、また微小網点図形４を透過した光Ｌ２の位相を、網点間隙領域５を通過した光Ｌ１に対して位相を１８０度シフトさせて位相を反転させる位相差マスクに形成する。
【００１４】
図１（ａ）の濃度分布マスク１には、被露光基板１０に形成する微小立体形状２の５倍や４倍や１．２５倍の寸法に拡大した単位領域３に、微細な微小網点図形４（又は網点間隙領域５）を千鳥足状に市松模様に配置したパターンを形成し、パターン露光時に、縮小投影型露光装置（ステッパー）でそのパターンを縮小して、微小網点図形４及び網点間隙領域５を露光光の波長以下の寸法にして被露光基板１０の感光性レジスト材料層に投影する。あるいは、被露光基板１０に形成するパターンと同じ縮尺の寸法の、ただし、微小網点図形４及び網点間隙領域５は波長以下の微細なパターンに形成した濃度分布マスク１を用いることもできる。その濃度分布マスク１は、マスクアライナーで被露光基板１０に、コンタクト露光あるいはプロキシミティ露光又は投影露光でパターンを転写するようにする。
【００１５】
本発明の濃度分布マスク１を得るにあたり、先ず、図２（ａ）に平面図を示すように、微小立体形状２を形成する濃度分布マスク１の単位領域３毎に、単位領域３を同心の環状の等高線６により環状領域７に分割する。
【００１６】
（単位領域）
図２（ｂ）に、濃度分布マスク１の個々の単位領域３の平面図を示す。図２（ｂ）に示すように、点線の交点で位置を示す格子点８に、矩形の微小網点図形４を千鳥足状に配列した市松模様のパターンを濃度分布マスク１に形成する。
【００１７】
（微小網点図形を配置する格子点のグリッドのピッチＰ／２）
格子点８（グリッド）のピッチ（Ｐ／２）の上限は以下の様に設定する。ステッパーの被露光基板１０側の投影レンズの開口比をＮａとし、露光する光の波長をλとすると、（λ／Ｎａ）に０．２から０．５の係数Ｋ１を掛け算した値の寸法より小さいピッチのグリッドとする。そのピッチにマスク拡大率を掛け算した値を濃度分布マスク１の格子点のピッチ（Ｐ／２）にし、その格子点（座標）上に、微小網点図形４（あるいは微小網点図形４間の網点間隙領域５）を配列する。図３で点線で示す平行線及び格子点８は、微小網点図形４を配置する座標を決めるために仮に設定しているもので、濃度分布マスク上には存在しないパターンである。
【００１８】
かかるピッチ（Ｐ／２）とした格子点８（座標）上に、微小網点図形４（あるいは網点間隙領域５）を図２（ｂ）の様に互い違いに千鳥足状に配列する。これにより微小網点図形４が縦横にピッチＰで配列する。この投影レンズの開口比Ｎａは最大１．３まで可能である。例えば、被露光基板１０を露光する光の波長λが０．３６５μｍの場合、投影レンズのＮａが０．５程度でＫ１が０．２の場合、微小網点図形４が置かれる格子点８のピッチ（Ｐ／２）の上限は概ね０．１５μｍになる。この場合は、縮尺が５倍（ｎ倍）の濃度分布マスク１には、０．７５μｍのピッチの格子点８上に微小網点図形４を互い違いに千鳥足状に配列したパターンを形成する。この微小網点図形４の集合をステッパーで５分の１（ｎ分の１）に縮小して被露光基板側１０の感光性レジスト材料層に投影する。
【００１９】
あるいは、概ね０．１μｍのピッチの格子点８（グリッド）に微小網点図形４を千鳥足状に設置し、１：１の縮尺の濃度分布マスク１のパターンを形成した濃度分布マスク１を作製し、その濃度分布マスク１の微小網点図形をマスクアライナーで被露光基板１０の感光性レジスト材料層に投影する露光処理を行うこともできる。こうして露光された感光性レジスト材料層を現像することにより、被露光基板１０に微小立体形状２を配列したマイクロレンズアレイを作製することもできる。
【００２０】
（濃度分布マスクの階調）
濃度分布マスク１のパターンは、図２（ａ）の等高線６で分割した環状領域７毎に、指定された階調（グレースケール：濃度）に従って、図２（ｂ）に示すように、寸法（面積）を変えた微小網点図形４を格子点に設置する。すなわち、矩形の微小網点図形４の辺の長さを０から格子点８のピッチ（Ｐ／２）の２倍の大きさにまで変えることによりマスクの光の透過率を変えて階調を調整する。矩形の微小網点図形４の辺の長さがちょうどグリッドのピッチと等しい場合は、微小網点図形４と、その間の同じ大きさの正方形の開口パターンとで市松模様が形成される。矩形の微小網点図形４の辺の長さが開口パターンより大きい場合は、隣接する矩形の微小網点図形４同士が重なり合い、その間の矩形の開口パターンの寸法が小さくなる。こうして単位面積当たりに形成される光透過部の割合により濃度分布マスク１の階調を調整する。
【００２１】
図２（ｂ）の濃度分布マスク１のパターンは、凸状のマイクロレンズの、凸状の微小立体形状２の中心に近い環状領域７ほど、個々の微小網点図形４の面積を大きくし、微小網点図形４の間の網点間隙領域５を小さくすることで濃度を濃くするように階調を分布させる。この濃度分布マスク１を設定したステッパーで、この濃度分布マスク１のパターンを５分の１（ｎ分の１）に縮小投影して、被露光基板２０のポジ型の感光性レジスト材料層を露光する。
【００２２】
図３（ａ）に、濃度分布マスク１の微小網点図形４と網点間隙領域５を拡大して示す。図３（ｂ）に、濃度分布マスク１の側断面図を示す。本実施形態の濃度分布マスク１は、露光光Ｌ０が照射された場合、露光光Ｌ０は、マスクの面積に対する開口率がＷである網点間隙領域５を通過して被露光基板１０の面に達する光Ｌ１と、光透過率Ｔの微小網点図形４を透過して被露光基板１０に達する光Ｌ２とに分かれる。濃度分布マスク１の微小網点図形４の厚さｔを約λ／（２（ｎ−１））にする。ここで、λは露光光の波長であり、ｎは微小網点図形４の材料の屈折率である。微小網点図形４をこの厚さにすることで、それを透過した光Ｌ２の位相を、網点間隙領域５を通過した光Ｌ１に対して位相を１８０度シフトさせる。すなわち位相を反転させる位相差マスクを形成する。微小網点図形４を透
過する光の位相シフト量が、１８０度を中心として１７０度以上１９０度以下になるように微小網点図形４の材料の組成と膜厚を調整することが望ましい。
【００２３】
濃度分布マスク１の遮光領域、すなわち、被露光基板１０に露光する光量を０にする濃度分布マスク１の領域では、微小網点図形４を透過する光Ｌ２の光量に、網点間隙領域５を通過する光Ｌ１の光量を等しくする。開口率Ｗを、網点間隙領域５の面積Ｓの、濃度分布マスク１の面積に対する割合と定義する。
【００２４】
（網点間隙領域光透過率Ｂと開口率Ｗの関係）
鋭意研究の結果、濃度分布マスク１においては、網点間隙領域５を通過する光Ｌ１の露光光Ｌ０に対する割合を網点間隙領域光透過率Ｂと定義すると、この網点間隙領域光透過率Ｂと開口率Ｗとの間には、以下の（式１）及び（式１ａ）であらわされる関係がある知見を得た。
（式１）  Ｂ＝Ｗ２
（式１ａ）  Ｗ＝√（Ｂ）
【００２５】
この（式１）は、シミュレーションによって、微小網点図形４同士が連結する場合でも、個々の微小網点図形４が連結せずに孤立する場合においても成り立つことを検証した。この（式１）から、濃度分布マスク１の網点間隙領域５を通過した網点間隙領域光透過率Ｂは、網点間隙領域５の開口率Ｗの二乗である。また、（式１）の関係から、逆に、（式１ａ）により、網点間隙領域光透過率Ｂを与える開口率Ｗを、網点間隙領域光透過率Ｂの平方根で計算することができる。この（式１ａ）を用いて、微小網点図形４間の網点間隙領域５に関して、所定の網点間隙領域光透過率Ｂに対して、その網点間隙領域５の面積の濃度分布マスク１の領域に対する割合の開口率Ｗを設計でき、次に記載する（式３）を逆算することで網点間ギャップ値ｇが計算できる。
【００２６】
（シミュレーションによる式１の検証）
網点間隙領域光透過率Ｂと開口率Ｗの関係を与える（式１）をシミュレーションにより検証した。更には、微小網点図形４の形とその配置とが任意のパターンの場合においても（式１）が成り立つ事を検証したので、その検証内容を以下で説明する。
【００２７】
（第１のパターンのシミュレーション結果）
先ず、図４（ａ）のように、正方形の微小網点図形４が市松模様を形成するが、微小網点図形４が端点同士で連結する場合と、微小網点図形４が孤立したパターンを形成する場合とがある第１のパターンの濃度分布マスク１による露光をシミュレーションした。第１のパターンで、（式２）の場合に、網点間ギャップ値ｇがピッチＰの半分以下の場合、開口率Ｗは次の（式３）であらわされる。一方、第１のパターンにおいて、（式４）の場合に、網点間ギャップ値ｇがピッチＰの半分以上の場合、開口率Ｗは次の（式５）であらわされる。
（式２）  ｇ≦（Ｐ／２）
（式３）  Ｗ＝２（ｇ／Ｐ）２
（式４）  ｇ≧（Ｐ／２）
（式５）  Ｗ＝１−２×（（Ｐ−ｇ）／Ｐ）２
図４（ｂ）に、第１のパターンにおける、（式３）と（式５）で計算した開口率Ｗを、網点間ギャップ値ｇとピッチＰの比の関数として示す。
【００２８】
図５（ｂ）に、第１のパターンにおける、開口率Ｗの関数の網点間隙領域光透過率Ｂのシミュレーション結果を示す。開口率Ｗは、０から１までの全範囲にわたって変化させた。詳しくは、図５（ａ）及び図４（ａ）に示す濃度分布マスク１の第１のパターンを被露光基板２０に５分の１に縮小投影し、その縮小前の濃度分布マスク１の第１のパターンのピッチＰが２μｍ（縮小投影したパターンのピッチは０．４μｍ）の条件でシミュレーションした。ここで、シミュレーションの設定条件は、以下のパラメータに設定して行った。
・縮小率（１／ｎ）＝１／５
・ピッチＰ＝２μｍ
・コヒーレンスファクタσ＝０．６
・投影レンズのＮＡ＝０．６３
・波長λ＝３６５ｎｍ
図５（ｂ）で、黒丸印はシミュレーション結果を示し、実線は（式１）のグラフを示す。図５（ｂ）のように、シミュレーション結果は（式１）と極めて良く一致した。
【００２９】
図６（ｃ）に、第１のパターンでピッチＰが１．５μｍの場合の、第１のパターンの開口率Ｗと網点間隙領域光透過率Ｂとの関係のシミュレーション結果を黒丸印で示す。また、実線は（式１）のグラフを示す。シミュレーションの設定条件は、以下のパラメータである。
・縮小率（１／ｎ）＝１／５
・ピッチＰ＝１．５μｍ
・コヒーレンスファクタσ＝０．６
・投影レンズのＮＡ＝０．６３
・波長λ＝３６５ｎｍ
図６（ｃ）のように、シミュレーション結果は（式１）と極めて良く一致した。
【００３０】
図６（ｄ）に、第１のパターンでピッチＰが１μｍの場合の、第１のパターンの開口率Ｗと網点間隙領域光透過率Ｂとの関係のシミュレーション結果を黒丸印で示す。また、実線は（式１）のグラフを示す。シミュレーションの設定条件は、以下のパラメータである。
・縮小率（１／ｎ）＝１／５
・ピッチＰ＝１μｍ
・コヒーレンスファクタσ＝０．６
・投影レンズのＮＡ＝０．６３
・波長λ＝３６５ｎｍ
図６（ｄ）のように、シミュレーション結果は（式１）と極めて良く一致した。
【００３１】
（第２のパターンのシミュレーション結果）
次に、濃度分布マスク１のパターンが、図７（ａ）のように細長い帯状の微小網点図形４を平行に配置した第２のパターンである濃度分布マスクについて評価した。図７（ｂ）に、第２のパターンでピッチＰが２μｍの場合の、第２のパターンの開口率Ｗと網点間隙領域光透過率Ｂとの関係のシミュレーション結果を示す。この第２のパターンの場合は、第２のパターンの開口率Ｗは、その細長い帯状の微小網点図形４の間の網点間ギャップ値ｇｐにより以下の（式６）であらわされる。
（式６）  Ｗ＝ｇｐ／Ｐ
シミュレーションの設定条件は、以下のパラメータに設定して行った。
・縮小率（１／ｎ）＝１／５
・ピッチＰ＝２μｍ
・コヒーレンスファクタσ＝０．６
・投影レンズのＮＡ＝０．６３
・波長λ＝３６５ｎｍ
図７（ｂ）で、黒丸印はシミュレーション結果を示し、実線は（式１）のグラフを示す。図７（ｂ）のように、シミュレーション結果は（式１）と極めて良く一致した。
【００３２】
図７（ａ）の、細長い帯を平行に配置した第２のパターンについても、その帯状の微小網点図形４のピッチＰが１．５μの場合と１μｍの場合もシミュレーションした。それらの結果も、シミュレーション結果は（式１）と極めて良く一致した。こうして、濃度分布マスク１においては、微小網点図形４の形とその配置とが任意のパターンの場合においても、一般的な条件の場合においても（式１）が成り立つことが検証できた。
【００３３】
（網点間隙領域５を通過した光Ｌ１と微小網点図形４を透過した光Ｌ２との合成）
マスクの面積に対する開口率がＷである網点間隙領域５を通過して被露光基板１０の面に達する光Ｌ１と、微小網点図形４を光透過率Ｔで透過し、その透過光の位相を光Ｌ１に対して１８０度シフトさせた光Ｌ２とを合わせた総体の透過光強度Ｔｃは以下の（式７）に従う知見を得た。
（式７）  Ｔｃ＝｛Ｗ−（√Ｔ）（１−Ｗ）｝２
これは、網点間隙領域５を通過した光Ｌ１の振幅の露光光Ｌ０の振幅に対する割合が開口率Ｗであり、一方、微小網点図形４を透過する光Ｌ２の振幅の露光光Ｌ０の振幅に対する割合が、（√Ｔ）（１−Ｗ）であって、光Ｌ１とは位相が１８０度シフトしていて、両者の光の波が打ち消し合うことで（式７）が成り立つ。この総体の透過光強度Ｔｃを与える（式７）は、微小網点図形４の光透過率Ｔがゼロの場合は、網点間隙領域光透過率Ｂを与える（式１）に一致する。図８に、（式７）を計算して得た総体の透過光強度Ｔｃを、開口率Ｗの関数として示す。図８には、光透過率Ｔが０．０４の場合と０．２の場合と１の場合とを示す。
【００３４】
図８の総体の透過光強度Ｔｃのグラフでは、総体の透過光強度Ｔｃがゼロになる場合の開口率Ｗがある。このように、濃度分布マスク１の遮光領域では、網点間隙領域５を通過した光Ｌ１と微小網点図形４を透過した光Ｌ２の位相はほぼ反転した関係にあることを利用して、開口率Ｗを調整することで光Ｌ１と光Ｌ２の光の振幅を等しくして両者で打ち消し合わせて合成した光の振幅をゼロにすることができる。すなわち、光Ｌ１と光Ｌ２が互いに相殺されて被露光基板１０上に露光される光の強度をゼロにする効果が得られる。
【００３５】
（式７）から以下の（式８）が計算でき、（式８）により、開口率Ｗを、総体の透過光強度Ｔｃの関数として計算することができる。
（式８）  Ｗ＝｛（√Ｔｃ）＋（√Ｔ）｝／｛１＋（√Ｔ）｝
図９に、（式８）を計算して得た開口率Ｗを、総体の透過光強度Ｔｃの関数として示す。図９には、光透過率Ｔが０．０４の場合と０．２の場合と１の場合とを示す。
【００３６】
ここで、光Ｌ１と光Ｌ２を相殺させて総体の透過光強度Ｔｃをゼロにする条件は、（式８）のＴｃにゼロを代入することで得られ、その式は、次の（式９）である。
（式９）  Ｗ＝（√Ｔ）／（１＋（√Ｔ））
【００３７】
この（式９）により、微小網点図形４の光透過率Ｔが１０％、すなわち、光透過率Ｔ＝０．１の場合は、開口率Ｗを、Ｗ＝（√０．１）／（１＋（√０．１））＝０．２４にすることで、光Ｌ１と光Ｌ２を相殺させて総体の透過光強度Ｔｃを０にする。また、微小網点図形４の光透過率Ｔが４％、すなわち、Ｔ＝０．０４の場合はＷを０．２／（１＋０．２）＝０．１７にすることで総体の透過光強度Ｔｃを０にする。微小網点図形４の光透過率Ｔが１％、すなわち、Ｔ＝０．０１の場合、開口率Ｗを、Ｗ＝０．１／（１＋０．１）＝０．０９にすることで総体の透過光強度Ｔｃを０にする。更に、微小網点図形４の光透過率Ｔが０．０１％、すなわち、Ｔ＝０．０００１の場合、開口率Ｗを、Ｗ＝０．０１／（１＋０．０１）＝０．０１にすることで総体の透過光強度Ｔｃを０にすることができる。
【００３８】
図１０に、第１のパターンの場合における、網点間ギャップ値ｇとピッチＰの比の網点
間ギャップ率（ｇ／Ｐ）から、（式３）と(式５）により開口率Ｗを計算し、更に（式７）により総体の透過光強度Ｔｃを計算した結果を示す。図９には、光透過率Ｔが０の場合と、０．０４の場合と、０．２の場合と、１の場合とを示す。
【００３９】
微小網点図形４の厚さのバラツキや組成のバラツキによって、光透過率Ｔには１０％程度のバラツキがある場合は、そのバラツキによって、微小網点図形４を透過した光Ｌ２の１０分の１程度の光が打ち消し合わされないで残ることが考えられる。その場合は、その残光のバラツキを露光量の１％以下に抑えるため、微小網点図形４の光透過率Ｔは０．１以下にすることが望ましい。また、網点間隙領域５の寸法が開口率Ｗの平方根にほぼ比例するので、網点間隙領域５の形状の作成し易さから、開口率Ｗは０．０１以上が望ましく、それを与える微小網点図形４の光透過率Ｔは０．０１％以上、すなわちＴが０．０００１以上あることが望ましい。これから、微小網点図形４は、位相を反転させる厚さｔにおいて光透過率Ｔが０．０００１以上０．１以下となる材料で形成することが望ましい。
【００４０】
この条件は、以下の材料を微小網点図形４に用いることで実現できる。露光光として水銀ランプのｉ線（波長λ＝３６５ｎｍ）を用いる場合、酸化モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉＯ）で、酸素（Ｏ）の原子％が４０％の成分組成の薄膜を、厚さｔ＝λ／（２（ｎ−１））の条件を満足する１４０ｎｍから２００ｎｍの厚さｔで形成して微小網点図形４を形成すれば、その微小網点図形４の光透過率Ｔはｉ線の波長で６％程度になり、必要な条件を満たす。また、酸化窒化モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉＯＮ）で、酸素（Ｏ）の原子％が４０％で窒素（Ｎ）の原子％が１８％の成分組成の薄膜を、厚さｔ＝λ／（２（ｎ−１））の条件を満足する１４０ｎｍの厚さｔで形成した微小網点図形４は、光透過率Ｔがｉ線の波長で３％程度になり、必要な条件を満たす。また、ＫｒＦエキシマレーザーの波長λ（＝２４８ｎｍ）で露光する場合に、窒化モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉＮ）を、窒素（Ｎ）が４８原子％で、Ｓｉが３４原子％でＭｏが１８原子％にした組成の薄膜をλ／（２（ｎ−１））を満たす８５．５ｎｍの厚さｔで形成した微小網点図形４は、光透過率Ｔが３％程度になり、必要な条件を満たす。
【００４１】
更に、ＡｒＦエキシマレーザーの波長λ（＝１９３ｎｍ）で露光する場合に、ＭｏＳｉＯＮを、λ／（２（ｎ−１））を満たす７０ｎｍの厚さｔで形成して光透過率Ｔを６％にした微小網点図形４を形成することもできる。これ以外に、モリブデンシリサイド酸化炭化物（ＭｏＳｉＯＣ）やモリブデンシリサイド酸化窒化炭化物（ＭｏＳｉＯＮＣ）も利用できる。それ以外のシリサイドやクロムなどの金属に窒素や酸素を適量含有させて光透過率Ｔを上げて吸収係数を下げて（ただし光透過率Ｔを１０％以下に調整）使用できる。シリサイドとしては、モリブデンシリサイドのほかに、タングステンシリサイド（ＷＳｉＯＮ、Ｎ又はＯで調整）、ジルコン（ＺｎＳｉＯＮ、Ｎ又はＯで調整）、酸化タンタルシリサイド（ＴａＳｉＯ）、酸化窒化タンタルシリサイド（ＴａＳｉＯＮ）、酸化チタンシリサイド（ＴｉＳｉＯ）、酸化窒化チタンシリサイド（ＴｉＳｉＯＮ）、ＣｒＳｉＯＮ、ＣｒＳｉＦなどが使用できる。また、クロムフロライド（ＣｒＦＯ、Ｏで調整）も使用できる。
【００４２】
（露光強度分布のシミュレーション）
以下で、図１（ａ）の濃度分布マスク１を、水銀ランプのｉ線（波長λ＝３６５ｎｍ）で露光して、マスクのパターンを５分の１に縮小して被露光基板１０に投影して、縦横にピッチＰが１．２５μｍで千鳥足状に配置した（格子点８のピッチ（Ｐ／２）が０．６２５μｍ）濃度分布マスク１を用いて微小立体形状２を形成する場合を説明する。濃度分布マスク１は、ＭｏＳｉＯＮの約１４０ｎｍの厚さの微小網点図形４を階調の指定に応じて寸法を変えて千鳥足状に設置する図１（ａ）から図４に示す第１のパターンで形成する。濃度分布マスク１には、微小立体形状２を形成するパターンを５倍の寸法の単位領域３毎に形成する。濃度分布マスク１を被露光基板１０に縮小投影する投影レンズのＮａは０．
６３にし、コヒーレンスファクターσ（照明光学系の開口数Ｎａと投影レンズの開口数Ｎａとの比）は０．６にする。濃度分布マスクの微小網点図形４は、ＭｏＳｉＯＮを約１４０ｎｍの厚さに形成することで透過光の位相を１８０度シフトさせ、また、光透過率Ｔを０．０４にするように酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）の成分比を調整したＭｏＳｉＯＮ薄膜を形成する。この濃度分布マスク１の格子点８のピッチ（Ｐ／２）は０．６２５μｍに設定する。
【００４３】
図１１に、この第１のパターンの濃度分布マスク１のシミュレーション結果を示す。すなわち、総体の透過光強度Ｔｃを、網点間隙領域５の縦横の網点間ギャップ値ｇ（縮小投影したパターンのピッチはその５分の１）の関数としてシミュレーションした結果を示す。また、比較のため、微小網点図形４の光透過率Ｔがゼロであるバイナリマスクにおける、網点間ギャップ値ｇの関数としての総体の透過光強度Ｔｃのシミュレーション結果を併記した。このグラフは、先に計算して得た図１０のグラフと一致する。
【００４４】
また、このシミュレーション結果では、位相差マスクである濃度分布マスク１の網点間隙領域５の縦横の網点間ギャップ値ｇが０．３６μｍに形成される場合に、被露光基板１０上に投影される総体の透過光強度Ｔｃがゼロになる。この場合の開口率Ｗは、（式３）によって、網点間ギャップ値ｇとピッチＰの比の関数としてあらわせ、Ｗ＝２（０．３６／１．２５）２＝０．１７である。これは、総体の透過光強度Ｔｃをゼロにする条件の（式９）の計算結果Ｗ＝√０．０４／（１＋√０．０４）＝０．１７と一致する。
【００４５】
図１２（ａ）の平面図に、図１（ａ）の濃度分布マスク１のパターンが縮小投影露光された被露光基板１０上のポジ型の感光性レジスト材料層への露光の光強度分布のシミュレーション結果を示す。図１２（ｂ）のグラフに、図１２（ａ）の０度の直線、４５度の直線に沿った光強度分布を縦軸であらわす。図１２（ｂ）に示すように、被露光基板１０のポジ型の感光性レジスト材料層で形成する微小立体形状２毎に３次元的なお椀形（凹状）の湾曲面の光強度分布で露光される。こうして露光されたポジ型の感光性レジスト材料層を現像することで被露光基板１０に凸状の微小立体形状２の配列を形成する。
【００４６】
図１１のシミュレーション結果の総体の透過光強度Ｔｃのグラフが示すように、本実施形態の濃度分布マスク１は、被露光基板１０に投影する光量を０にする領域では、その網点間隙領域５の縦横の網点間ギャップ値ｇを０．３６μｍ（縮小投影したパターンのピッチはその５分の１）にすることで被露光基板１０に投影する光量をゼロにできる。このように網点間隙領域５を比較的大きな寸法に形成して、投影する光量をゼロにできるので、濃度分布マスク１における、露光量がゼロ近くの低露光量を得る領域において、その領域の網点間隙領域５が容易に製造できる効果がある。これにより、濃度分布マスク１による低露光量を容易に精密に制御できる効果がある。
【００４７】
濃度分布マスク１で微小立体形状２を形成する際に、露光量が６０％以上の領域は、微小立体形状を形成するための感光性レジスト材料層の反応が飽和してしまうことが多いので、実際には、露光量が０から６０％程度の低露光領域が微小立体形状を形成するために有効に使われる。本実施形態の濃度分布マスク１は、この低露光領域で、露光量の制御を精密に行えるので、濃度分布マスク１全体の露光量を精密化できる効果がある。また、濃度分布マスク１において、低露光領域さえしっかり作りこめれば、露光時間を長くして露光量を倍増することで、高露光量の露光も良く制御して行うことが可能になる効果がある。
【００４８】
（濃度分布マスクの製造方法）
濃度分布マスク１は、微小網点図形４を酸化モリブデンシリサイド又は酸化窒化モリブデンシリサイド又は窒化モリブデンシリサイドで形成することが特に望ましい。以下では
、酸化窒化モリブデンシリサイドで微小網点図形４を形成する濃度分布マスク１の製造方法を説明する。
（工程１）
合成石英ガラス基板からなる透明基板上に、反応性スパッタにより、酸化窒化モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉＯＮ）の薄膜を膜厚１４０ｎｍに成膜する。これは、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）との混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝１：２ｍｏｌ％）を用い、アルゴン（Ａｒ）と亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）との混合ガス雰囲気（Ａｒ；８４体積％、Ｎ２Ｏ；１６体積％、圧力；０．２Ｐａ）で反応性スパッタを行う。
【００４９】
（工程２）
次に、こうして得たマスクブランクスの薄膜の上にネガ型の感光性レジスト膜を形成し、その感光性レジスト膜に、電子ビームのベクタービーム描画装置またはレーザー光線による描画装置によって図３（ａ）のように矩形の微小網点図形４を千鳥足状に描画する。次に、そのマスク用感光性レジストを現像してマスク用感光性レジストのパターンを形成する。
（工程３）
透明基板上のＭｏＳｉＯＮの薄膜を、形成されたマスク用感光性レジストのパターンをエッチングマスクにして、ＣＦ４＋Ｏ２混合ガスのエッチングガスを用いてドライエッチングする。
【００５０】
本実施形態では、被露光基板１０の感光性レジスト材料層に、図１（ａ）に示す濃度分布マスク１のパターンを露光し現像する。それにより、図１（ｂ）に示すように、撮像デバイスの被露光基板１０の平坦化層１１上のカラーフィルタ層１２上に、受光素子毎の各画素毎に個々の単位レンズの微小立体形状２を形成したマイクロレンズアレイを製造する。
【００５１】
本実施形態で、微小網点図形４は、位相を反転させる厚さｔにおいて光透過率Ｔが１％以上１０％以下になるように、酸素原子や窒素原子を加えた組成のモリブデンシリサイド材料で形成するが、そのように組成を調整したモリブデンシリサイドは、光が反射しにくい効果がある。そのため、その濃度分布マスク１を被露光基板１０に縮小投影する際に光の反射によるゴーストが出にくく、被露光基板１０にパターンの解像度が高い良好な露光パターンを形成することができる効果がある。また、この濃度分布マスク１のモリブデンシリサイドで形成した微小網点図形４は、従来のクロムパターンで形成した場合に比べて濃度分布マスク１の透明基板である石英基板との密着性が良好であり、石英基板から剥がれにくく濃度分布マスク１の微小網点図形４に欠陥が発生しにくい効果がある。また、モリブデンシリサイドの薄膜をドライエッチングして微小網点図形４を形成するため、Ｃｒ膜をドライエッチングして微小網点図形４を形成するよりもドライエッチングがし易く、精密な微小網点図形４と網点間隙領域５を容易に精密に製造することができ、濃度分布マスク１の製造コストを低減できる効果がある。
【００５２】
＜第２の実施形態＞
微小網点図形４の光透過率Ｔを精度良く制御できる場合は、光透過率Ｔを０．１以上にした微小網点図形４を形成した濃度分布マスク１を製造して、実用上に支障無く用いることができる。図８に示すように、光透過率Ｔ＝０．２あるいは、Ｔ＝１の微小網点図形４を形成した濃度分布マスク１を製造して用いることができる。特に、光透過率Ｔ＝１の石英基板をエッチングして彫り込むことで透過光の位相を１８０度シフトさせた微小網点図形４を形成し、その微小網点図形４の間の網点間隙領域５の開口率Ｗを０．５にすることで濃度分布マスク１の遮光領域を形成できる。この場合は、濃度分布マスク１を構成する材料を石英基板のみにすることで、濃度分布マスク１の製造費用を低減できる効果がある。あるいは、石英基板の面上に光透過率Ｔ＝１の透明材料の層、あるいは透明樹脂の膜で微小網点図形４を形成し、その微小網点図形４の間の網点間隙領域５の開口率Ｗを０．５にすることで濃度分布マスク１の遮光領域を形成することができる。
【００５３】
第２の実施形態の濃度分布マスク１が、透過光の位相を１８０度シフトさせた微小網点図形４と、その間の、開口率Ｗが０．５の網点間隙領域５とを形成することで遮光領域を形成できるのは、濃度分布マスク１では、波長に比べて小さなピッチで微小網点図形４の像を被露光基板１０に配列して投影するからである。すなわち、濃度分布マスク１を被露光基板１０に投影するステッパー等の露光装置が、濃度分布マスク１の微小網点図形４の像を露光光の解像限界よりも小さなピッチで配列して被露光基板１０に投影することによって、そのパターンが被露光基板１０上に遮光領域を形成することができる効果がある。
【００５４】
なお、本発明は、第１のパターンと第２のパターンでのシミュレーションの結果、任意のパターンで（式１）、（式７）、（式８）、（式９）の関係が成り立つ。すなわち、本発明の濃度分布マスク１は、その微小網点図形４が正方形である場合に限定されず、任意の形状の微小網点図形４を任意に配置した任意のパターンの場合に本発明を適用できる。例えば、微小網点図形４が長方形やその他の多角形状であっても良い。また、微小網点図形４を設置する格子点の位置も、第１及び第２の実施形態による千鳥状の位置に限定されず、格子点全部の上に微小網点図形４を設置しても良いし、格子点のピッチＰを濃度分布マスク１の座標位置により変えた濃度分布マスク１であっても良い。それらの場合であっても、光透過率Ｔの微小網点図形４を形成し、濃度分布マスク１の開口率Ｗを、Ｗ＝（√Ｔ）／（１＋（√Ｔ））に設定することで、同様に、総体の透過光強度Ｔｃをゼロにする領域を形成した本発明の濃度分布マスク１を製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、被露光基板１０にマイクロレンズアレイなどの微小立体形状２を形成するための露光用の濃度分布マスク１に利用できる。また、濃度分布マスク１の微小網点図形をＣｒ膜の代わりにモリブデンシリサイド薄膜等で形成した濃度分布マスク１が得られるので、環境に対して有害なＣｒの使用を低減できる産業上に有用な効果がある。
【符号の説明】
【００５６】
１・・・濃度分布マスク
２・・・微小立体形状
３・・・単位領域
４・・・微小網点図形
５・・・網点間隙領域
６・・・等高線
７・・・環状領域
８・・・格子点
１０・・・被露光基板
１１・・・平坦化層
１２・・・カラーフィルタ層
Ｂ・・・網点間隙領域光透過率
ｇ・・・網点間ギャップ値
ｇｐ・・・網点間ギャップ値
Ｌ０・・・露光光
Ｌ１・・・網点間隙領域を通過した光
Ｌ２・・・微小網点図形を透過した光
Ｐ・・・微小網点図形のピッチ
Ｔｃ・・・総体の透過光強度
Ｗ・・・開口率
【図１】
2012083400.tif 000003
【図２】
2012083400.tif 000004
【図３】
2012083400.tif 000005
【図４】
2012083400.tif 000006
【図５】
2012083400.tif 000007
【図６】
2012083400.tif 000008
【図７】
2012083400.tif 000009
【図８】
2012083400.tif 000010
【図９】
2012083400.tif 000011
【図１０】
2012083400.tif 000012
【図１１】
2012083400.tif 000013
【図１２】
2012083400.tif 000014