(57)【要約】【課題】被照射体を傾ける必要がなく、通常の密着露光装置または近接露光装置に被照射体と平行に設置して、１度の露光で複数の異なる角度の斜め露光を、被照射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。【解決手段】露光装置より照射されたフォトマスクに垂直な平行光を、被照射体に傾斜させて出射するフォトマスクであって、透明基板の照射面側に、回折光学素子が形成され、透明基板の出射面側に、回折光学素子からの回折光を選択的に透過する光透過部のパターンが形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光装置より照射されたフォトマスクに垂直な平行光を、被照射体に傾斜させて出射するフォトマスクであって、透明基板の照射面側に、回折光学素子が形成され、透明基板の出射面側に、回折光学素子からの回折光を選択的に透過する光透過部のパターンが形成されたことを特徴とするフォトマスク。
【請求項２】
回折光学素子が、回折格子を含む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】
回折光学素子が、回折レンズを含むことを特徴とする請求項１または２に記載のフォトマスク。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のフォトマスクに露光装置の光源より垂直に照射された平行光を、基板上にフォトレジストを塗布しフォトマスクと位置合わせされた被照射体に出射して斜め露光を行うことを特徴とする露光方法。
【請求項５】
フォトレジストがネガタイプであって、露光後に現像することによって、テーパーを有する針立、斜立した３次元形状物が形成できることを特徴とする請求項４に記載の露光方法。
【請求項６】
フォトレジストがポジタイプであって、露光後に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ことを特徴とする請求項４に記載の露光方法。
【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、断面視で傾斜した形状、もしくは針立した形状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、光導波路の形状作製、液晶配向処理、液晶配向用突起作製などがある。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開示されている（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号公報
【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、露光装置から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、露光装置の出射光の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形状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、前記の問題点に鑑みて提案するものであり、本発明が解決しようとする課題は、被照射体を傾ける必要がなく、通常の密着露光装置または近接露光装置に被照射体と平行に設置して、１度の露光で複数の異なる角度の斜め露光を、被照射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である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、露光装置より照射されたフォトマスクに垂直な平行光を、被照射体に傾斜させて出射するフォトマスクであって、透明基板の照射面側に、回折光学素子が形成され、透明基板の出射面側に、回折光学素子からの回折光を選択的に透過する光透過部のパターンが形成されたことを特徴とするフォトマスクである。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、回折光学素子が、回折格子を含むことを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクである。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、回折光学素子が、回折レンズを含むことを特徴とする請求項１または２に記載のフォトマスクである。
【０００９】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のフォトマスクに露光装置の光源より垂直に照射された平行光を、基板上にフォトレジストを塗布しフォトマスクと位置合わせされた被照射体に出射して斜め露光を行うことを特徴とする露光方法である。
【００１０】
また、請求項５に記載の発明は、フォトレジストがネガタイプであって、露光後に現像することによって、テーパーを有する針立、斜立した３次元形状物が形成できることを特徴とする請求項４に記載の露光方法である。
【００１１】
また、請求項６に記載の発明は、フォトレジストがポジタイプであって、露光後に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ことを特徴とする請求項４に記載の露光方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、透明基板の照射面側に、回折光学素子が形成され、透明基板の出射面側に、回折光学素子からの回折光を選択的に透過する光透過部のパターンが形成されることにより、露光装置から照射されたフォトマスクに垂直な平行光を、被照射体に傾斜させて出射する構造を有するフォトマスクが得られるので、斜め露光を望む場合の露光時に、被照射体もフォトマスクも傾ける必要がない。従って、大きな被照射体であっても照射エネルギーのバラツキが生じ難い。また、通常の密着露光装置または近接露光装置に設置して、１度の露光で複数の異なる角度の斜め露光を被照射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ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のフォトマスクとそれを用いる露光工程の第１の例を、断面で示した説明図である。
【図２】本発明のフォトマスクとそれを用いる露光工程の第２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とそれを用いる露光工程の第３の例を、断面で示した説明図である。
【図４】本発明のフォトマスクとそれを用いる露光工程の第４の例を、断面で示した説明図である。
【図５】本発明のフォトマスクとそれを用いる露光工程の第５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とそれを用いる露光工程の第６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、図面に従って、本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明のフォトマスクとそれを用いる露光工程の第１の例を、断面で示した説明図である。
本発明のフォトマスクは、図示していない露光装置より照射されたフォトマスクに垂直な平行光２を、被照射体３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１０の照射面側に、回折光学素子１１が形成され、透明基板１０の出射面側に、回折光学素子１１からの回折光２３を選択的に透過する光透過部１２のパターンが形成されたことを特徴とする。なお、照射面とは、図の透明基板の上側の平行光２が照射される面を指し、出射面とは、図の透明基板の下側の回折光２３が出て行く面を指し、以下同様である。
【００１５】
本例における回折光学素子１１は回折格子であって、格子周期に対応して、照射された平行光２から波長に依存する回折角度が決まり、複次の回折光２１、２２、２３を発する。透明基板１０の出射面側に設けた光透過部１２は、遮光膜１３のパターン形成により選択的に設けることができ、回折光の内で一定の角度を有する回折光２３のみを選択的に透過して被照射体３を露光することができる。一方、回折光２３とは異なる角度を有する他の回折光２１、２２は、出射面側の遮光膜１３により遮蔽することができる。また、本例では、照射面側に、回折格子１１の他に遮光膜１４を設けることにより、直進照射される平行光２を適宜照射面側で先に遮蔽することができ、被照射体３に向けて出射する光を回折光２３による斜め方向の光のみに限定することが可能となる。
【００１６】
本発明の露光方法は、露光装置の光源（図示せず）より上述のフォトマスク１に垂直に照射された平行光２を、基板３０上にフォトレジスト３１を塗布しフォトマスク１と位置合わせされた被照射体３に対して、斜め方向の光を含む出射である斜め露光を行う。露光時のフォトマスク１と被照射体３との間隔を設けない密着露光、または、上記間隔として７０μｍ〜３００μｍの微小ギャップを設ける近接（プロキシミティ）露光が本発明の露光方法として適用でき、以下の他の例においても同様である。本例におけるフォトレジスト３１は、ネガタイプ、すなわち、露光された領域が光硬化する感光性樹脂であり、露光された部分が現像工程後に、テーパーを有する針立、斜立した３次元形状物となる部分３２を形成することができる。
【００１７】
次に、本発明のフォトマスクを構成する要素について詳述する。
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。製造方法とともに、構成要素の詳細を以下に例示する。
【００１８】
透明基板１０の片面に、従来のフォトマスクの製造方法と同様の方法により、光透過部１２のパターンを形成する。透明基板としては、透明ガラスであれば利用できるが、熱膨張率が低くフォトレジストの感光領域である近紫外域の光の透過率に優れた石英ガラスがより好ましい。光透過部１２のパターンを形成するには、透明基板の表面に、例えば、クロム等の金属からなる遮光膜１３を充分な遮光性を有して薄く均一に真空成膜法により形成し、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、パターン化されたレジストをエッチングレジストとして、金属膜をエッチングした後に、不要なレジストを剥膜することによってできる。
【００１９】
次に、透明基板１０の他方の片面に、回折格子１１を形成する。回折格子は、遮光膜１
４のパターン形成を上記遮光膜１３のパターン形成と同様な方法で行う場合に、遮光膜パターンブロックを短冊形スリット状に並べて、遮光膜１４のパターンと同時形成できる。しかし、遮光膜を使用する回折格子は、光の吸収減衰により回折光の強度が小さくなるので、製造上の利便性を別にすれば、光の減衰を伴わないタイプで回折効率の高い方式がより望ましい。回折格子の種類を大別すれば、表面の微細な凹凸からなるレリーフ型と、厚さ方向の屈折率に平面位置による差を形成して位相差を設ける体積型が可能である。中でも、レリーフ型で、透明基板１０のガラス面に直接溝形状を平行に加工したり、塗布した感光性樹脂を断面が矩形波状や鋸歯状となるように形状を制御して成形する方法は、従来のフォトリソグラフィー法を利用して容易に製作できるので、好ましい。さらに、上記レリーフ形状を元に、表面加工により、フォトマスクの表面を保護し強度を高めることも可能である。
【００２０】
本発明のフォトマスク１を製造するにあたって、透明基板１０の両面にそれぞれパターン形成するためには、透明基板１０の板厚と利用すべき回折光２３の傾斜角度より、表裏のそれぞれのパターン形状と位置合わせ状態を設計する必要がある。また、表裏の位置合わせに適したアライメント機構を有する露光機を用いることが重要である。なお、両面の各パターンを形成する順序は、上記の説明に限定されず、逆順も可能であるほか、同時形成も場合により可能となり、後述の第２の例以下の他の例においても同様である。
【００２１】
図２は、本発明のフォトマスクとそれを用いる露光工程の第２の例を、断面で示した説明図である。
本例において、フォトマスク１は、前述の第１の例と同じである。本例の露光方法は、露光装置の光源（図示せず）より上述のフォトマスク１に垂直に照射された平行光２を、基板３０上にフォトレジスト３３を塗布しフォトマスク１と位置合わせされた被照射体３に対して、斜め方向の光を含む出射である斜め露光を行う。本例におけるフォトレジスト３３は、ポジタイプ、すなわち、露光された領域が光分解する感光性樹脂であり、露光された部分が現像工程後に、テーパーを有する斜め方向に掘り下げられた形状の孔３４を形成することができる。
【００２２】
図３は、本発明のフォトマスクとそれを用いる露光工程の第３の例を、断面で示した説明図である。
本例において、照射面側に設ける回折光学素子１１は、前述の第１の例および第２の例の回折格子１１と同様であって、異なる回折角度を有する複次の回折光２１、２２、２３を発し、その後の挙動は、前述の第１の例および第２の例と同様である。すなわち、透明基板１０の出射面側に設けた光透過部１２は、遮光膜１３のパターン形成により選択的に設けることができ、回折光の内で一定の角度を有する回折光２３は選択的に透過して被照射体３を露光することができるが、他の回折光２１、２２は、出射面側の遮光膜１３により遮蔽される。
一方、本例において、フォトマスク１は、前述の第１の例および第２の例とは異なり、照射面側に、回折格子１１の他に遮光膜１４を設けることなく、フォトマスク１に垂直に直進照射される平行光２の一部をそのまま入射させ、光透過部１２に示す出射面側の遮光膜１３の開口パターンを通して、被照射体３に向けて垂直に出射する光を、前記回折光２３による斜め方向の光に追加することが可能となる。
【００２３】
上記第３の例のフォトマスクを用いる本発明の露光方法は、露光装置の光源（図示せず）より上述のフォトマスク１に垂直に照射された平行光２を、基板３０上にフォトレジスト３１を塗布しフォトマスク１と位置合わせされた被照射体３に出射して、斜め露光と垂直露光とを含む露光を行う。すなわち、図において、光透過部１２を通過する２種類のブロック矢印で示す方向にフォトレジスト３１を光照射する。本例におけるフォトレジスト３１は、ネガタイプ、すなわち、露光された領域が光硬化する感光性樹脂であり、露光さ
れた部分が現像工程後に、テーパーを有する針立、斜立した３次元形状物となる部分３５を形成することができる。
【００２４】
図４は、本発明のフォトマスクとそれを用いる露光工程の第４の例を、断面で示した説明図である。
本例において、フォトマスク１は、前述の第３の例と同じである。本例の露光方法は、露光装置の光源（図示せず）より上述のフォトマスク１に垂直に照射された平行光２を、基板３０上にフォトレジスト３３を塗布しフォトマスク１と位置合わせされた被照射体３に出射して、斜め露光と垂直露光とを含む露光を行う。すなわち、図において、光透過部１２を通過する２種類のブロック矢印で示す方向にフォトレジスト３３を光照射する。本例におけるフォトレジスト３３は、ポジタイプ、すなわち、露光された領域が光分解する感光性樹脂であり、露光された部分が現像工程後に、テーパーを有する斜め方向に掘り下げられた形状の孔３６を形成することができる。
【００２５】
図５は、本発明のフォトマスクとそれを用いる露光工程の第５の例を、断面で示した説明図である。
本例において、照射面側に設ける回折光学素子１１は、前述の第１の例〜第４の例の回折格子１１と同様であって、異なる回折角度を有する複次の回折光２１、２２、２３を発し、その後の挙動は、前述の第１の例〜第４の例と同様である。すなわち、透明基板１０の出射面側に設けた光透過部１２は、遮光膜１３のパターン形成により選択的に設けることができ、回折光の内で一定の角度を有する回折光２３は選択的に透過して被照射体３を露光することができるが、他の回折光２１、２２は、出射面側の遮光膜１３により遮蔽される。
一方、本例において、フォトマスク１は、前述の第３の例および第４の例とは異なり、照射面側に、回折格子１１の他に遮光膜１４を設けるが、前述の第１の例および第２の例とは異なる形状に出射面側の遮光膜１３の開口パターンを広くして、光透過部１２を図のように設ける。上記の構造をフォトマスクに形成することにより、フォトマスク１に垂直に直進照射される平行光２の内、回折光学素子１１に入射する平行光２とは一定の距離を離した平行光２の一部をそのまま入射させ、光透過部１２に示す出射面側の遮光膜１３の開口パターンを通して、被照射体３に向けて垂直に出射する光を、前記回折光２３による斜め方向の光に追加することが可能となる。
【００２６】
上記第５の例のフォトマスクを用いる本発明の露光方法は、露光装置の光源（図示せず）より上述のフォトマスク１に垂直に照射された平行光２を、基板３０上にフォトレジスト３１を塗布しフォトマスク１と位置合わせされた被照射体３に出射して、斜め露光と垂直露光とを含む露光を行う。すなわち、図において、光透過部１２を通過する２種類のブロック矢印で示す方向にフォトレジスト３１を光照射する。本例におけるフォトレジスト３１は、ネガタイプ、すなわち、露光された領域が光硬化する感光性樹脂であり、露光された部分が現像工程後に、テーパーを有する針立、斜立した３次元形状物となる部分３７を形成することができる。
【００２７】
図６は、本発明のフォトマスクとそれを用いる露光工程の第６の例を、断面で示した説明図である。
本例におけるフォトマスク１の回折光学素子１５は回折レンズであって、例えば、深さが光の波長程度の微細なレリーフ形状を複数の同心円パターンとして平面配列したレリーフ型回折レンズや、光の透過率を同心円状に周期的に変化させた振幅形回折レンズや、簡単に透過領域と遮光領域とを同心円状に繰り返し配列した平面形状のフレネルゾーンプレートのように、回折光を利用する光学素子を透明基板１０の照射面側に設ける。
また、透明基板１０の出射面側に、回折レンズ１５からの回折光２４を選択的に透過する光透過部１２のパターンが、遮光膜１３の開口パターンとして形成されることは、本発明
の前述の他の例において光透過部１２が回折格子１１からの回折光２３を選択的に透過することと同様である。
【００２８】
本例の露光方法は、露光装置の光源（図示せず）より上述のフォトマスク１に垂直に照射された平行光２を、基板３０上にフォトレジスト３１を塗布しフォトマスク１と位置合わせされた被照射体３に対して、斜め方向の光を含む出射である斜め露光を行う。
本例におけるフォトレジスト３１は、ネガタイプ、すなわち、露光された領域が光硬化する感光性樹脂であり、露光された部分が現像工程後に、テーパーを有する針立、斜立した３次元形状物となる部分３８を形成することができる。
【００２９】
次に、本例におけるフォトマスクを構成する要素について詳述する。
透明基板１０の片面に、従来のフォトマスクの製造方法と同様の方法により、光透過部１２のパターンを形成する。透明基板としては、透明ガラスであれば利用できるが、熱膨張率が低くフォトレジストの感光領域である近紫外域の光の透過率に優れた石英ガラスがより好ましい。光透過部１２のパターンを形成するには、透明基板の表面に、例えば、クロム等の金属からなる遮光膜１３を充分な遮光性を有して薄く均一に真空成膜法により形成し、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、パターン化されたレジストをエッチングレジストとして、金属膜をエッチングした後に、不要なレジストを剥膜することによってできる。
【００３０】
次に、透明基板１０の他方の片面に、回折レンズ１５を形成する。回折レンズ１５としてフレネルゾーンプレートを形成する場合について説明すると、遮光膜のパターン形成を、上記遮光膜１３のパターン形成と同様に、フォトリソグラフィー法を利用した方法で行うことができる。本例のフォトマスクの製作工程において、透明基板１０の厚さとフォトマスク利用時の露光光の波長と露光ギャップを考慮して予め設計された、透過領域と遮光領域とを同心円状に繰り返し配列したフレネルゾーンプレートのパターンを、反対面の光透過部１２のパターンすなわち遮光膜１３の開口パターンと正確に位置合わせして形成することができる。
【００３１】
なお、本発明において、フォトマスク１を構成する透明基板１０の照射面側に設ける回折光学素子は、回折格子１１または回折レンズ１５を使用できるが、回折格子１１および回折レンズ１５を併存させて使用することも可能である。いずれの場合も、透明基板の出射面側に、回折光学素子からの回折光を選択的に透過する光透過部１２のパターンと遮光する遮光膜１３のパターンが形成される。一方、第１の例、第２の例、および第５の例で例示したように、透明基板の照射面側にも各種の回折光学素子と併存させて、遮光膜１４のパターンを適宜設けることができる。上記フォトマスクを構成する各パターンの形状と配置は、被照射体３上に形成されるフォトレジスト３１、３３の最終的に獲得すべきパターン形状と配置に対応させて、任意に設計し製作される。
【符号の説明】
【００３２】
１・・・フォトマスク
２・・・照射平行光
３・・・被照射体
１０・・・透明基板
１１・・・回折光学素子（回折格子）
１２・・・光透過部
１３・・・遮光膜（出射面側）
１４・・・遮光膜（照射面側）
１５・・・回折光学素子（回折レンズ）
２１、２２、２３・・・回折光
２４・・・回折光
３０・・・基板
３１・・・フォトレジスト（ネガタイプ）
３２、３５、３７、３８・・・３次元形状物となる部分
３３・・・フォトレジスト（ポジタイプ）
３４、３６・・・孔となる部分
【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】
2013104960.tif 000008