(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工装置にセットされ、被加工体に対する第一の加工内容と第二の加工内容が蓄積される加工媒体の透過量を制御可能なマスクにおいて、
第一の透過率を有する第一の層と第二の透過率を有する第二の層が積層され、前記第一の層及び第二の層のパターンの組み合わせにより３段階に前記加工媒体の透過量を制御可能なマスクであって、
前記第一の加工内容は前記被加工体の表面に対して微細な凹凸形状を形成する加工であって、前記第二の加工内容は前記被加工体を貫通する穴形状を形成する加工であって、
前記第一の層に前記第一の加工内容が記録されており、前記第二の層に前記第二の加工内容が記録されており、
前記第一の層には、前記加工装置、前記被加工体および前記加工媒体の少なくとも何れかによって定まる最小分解能より小さい面積単位のドットのオン・オフの面積比率で前記加工媒体の透過量を制御するような異なるパターンが形成されており、
前記第二の層には、前記貫通する形状を表す領域にわたって一様に透過あるいは遮蔽することにより前記加工媒体の透過量を制御するようなパターンが形成されていることを特徴とするマスク。
【請求項２】
請求項１に記載のマスクにおいて、
前記ドットのオン・オフはディザパターン法または誤差拡散法により決定されていることを特徴とするマスク。
【請求項３】
請求項１に記載のマスクにおいて、
前記ドットの面積比率は、該ドットの面積を変化させることで決定されていることを特徴とするマスク。
【請求項４】
請求項１に記載のマスクにおいて、
前記被加工体は光感応性部材であり、前記加工媒体は光であり、前記加工装置は露光装置であることを特徴とするマスク。
【請求項５】
請求項４に記載のマスクにおいて、
前記露光装置の光源の波長をλ、前記露光装置の結像系のレンズの開口をＮＡとすると、前記ドットのピッチＰは、次の式を満足することを特徴とするマスク。
Ｐ＜λ／ＮＡ
【請求項６】
加工装置にセットされ、被加工体に対する第一の加工内容と第二の加工内容が蓄積される加工媒体の透過量を３段階に制御可能なマスクの製造方法であって、
前記被加工体の表面に対して微細な凹凸形状を形成する第一の加工を行う前記加工媒体の透過量を、前記加工装置、前記被加工体および前記加工媒体の少なくとも何れかによって定まる最小分解能より小さい面積単位のドットのオン・オフの面積比率に変換し、それらのドットを当該マスクの第一の層に形成する工程と、
前記被加工体を貫通する穴形状を形成する第二の加工を行う前記加工媒体の透過量を、前記貫通する形状を表す領域にわたって一様に透過あるいは遮蔽することにより前記加工媒体の透過量を制御するようなパターンに変換し、それらのパターンを当該マスクの第二の層に形成する工程とを有することを特徴とするマスクの製造方法。
【請求項７】
請求項１に記載のマスクを前記加工装置にセットして前記被加工体を加工する工程を有することを特徴とする微細構造体の製造方法。
【請求項８】
偏光板、前記偏光板と協同して光をオン・オフする液晶層、前記液晶層を駆動する電極、前記電極に電圧を印加して前記液晶層を駆動する駆動回路、外部からの入射光を反射し、該反射光をもって液晶層を内面から照明する反射層、前記反射層を貫通して前記電極と前記駆動回路を接続するコンタクトホールを有する反射型液晶ディスプレイの製造方法において、
請求項１に記載のマスクを前記加工装置にセットして前記反射層及びコンタクトホールを形成することを特徴とする液晶ディスプレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネル、半導体基板、マイクロ・エレクトロニクス・ミラー・デバイス（ＭＥＭＳ）基板などに形成され微細な立体構造体を製造するのに適した製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶パネルは、軽量で小型（薄型）および低消費電力という優れた点を生かし、携帯電話機の表示パネル、ノートパソコンまたはＰＤＡ（パーソナルデータ機器）などのディスプレイとして、急速に需要が高まっている。特に、反射型の表示パネル（液晶パネル）は、液晶層を透過した光を反射型の電極を用いて再び液晶層の方向に反射させ、所望の画像を表示するものであり、自然光または照明光などの周囲光を光源とすることができる点で、携帯電話機の１つの大きな課題である電池による長時間駆動を可能とする重要なファクタとなっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
反射型の液晶パネルは、表示のカラー化が進む中で、さらに明るいものが要求されている。したがって、反射型の表示パネルに用いられ、反射体としての機能を果たす、反射型の電極などの反射効率を向上し、光の利用効率を良くすることが重要である。そのために、反射体（反射面）の形状は、単純な凹凸状でなく、例えば、曲面、あるいは多階段状の反射面にすることで、配光性を高めることが検討されている。さらに、半球状などの単純な曲面ではなく、反射方向を瞳の方向にして光の利用効率を高められるように、最適な反射面の形状が求められている。尚、前記反射面の形状は、フォトリソグラフィー技術により実現することができる。
【０００４】
ところで、反射面が構造の内部にある、所謂内面反射構造の液晶パネルにおいては、前記反射面は前記液晶層（セル）を駆動する電極を兼ねるか、電極と隣接した層となっている。また、前記反射面の背面には駆動回路がさらに積層されている。前記電極と前記駆動回路は画素ごとに電気的に接続されなければならない。一般にこの接続は、コンタクトホールと呼ばれる、反射体を貫通する穴で導通をとることによって行われる。よって、内面反射構造の液晶パネルにおいては、前記コンタクトホールを形成する加工が不可欠となる。そして、前記コンタクトホールもまた、フォトリソグラフィー技術により形成される。
さて、液晶パネルのコストは、工程数によるところが大きいのはいうまでもない。よって、液晶パネルの製造において、工程数の削減は常に強く求められている。そして、前記反射面の形成、及び前記コンタクトホールの形成の工程は著しく類似している。にもかかわらず、従来の液晶パネルの製造工程において、それらは別々の工程となっていた。これら２つの工程が必要とされることは、液晶パネルのコストダウンに大きな足かせとなっていた。
【０００５】
そこで、本発明は、前記反射面と前記コンタクトホールを形成するパターンを併せて１枚のマスクに記録し、１回のフォトリソグラフィー工程で一度に製造することを可能にするマスク、前記マスクの製造方法、前記反射面及び前記コンタクトホール等の微細構造体の製造方法を提供することを目的としている。即ち、液晶パネルの工程数を大幅に少なくし、明るい液晶パネルを低コストで製造する方法を提供することを目的としている。言い換えれば、曲面、任意の角度を備えた面、多段階な構造などの複数の要素から成る微細形状を持つ微細構造体を量産する際に、工数を増やさずに製造可能にすることを目的としている。あるいはさらに、液晶パネル以外の一般の微細加工に応用すれば、精度の高い製品を歩留り良く、短時間で製造できる微細構造体の製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）  本発明の３値マスクは、加工装置にセットされ、被加工体に対する加工効果が蓄積される加工媒体の透過量を制御可能なマスクにおいて、
第一の透過率を有する第一の層と第二の透過率を有する第二の層より構成され、前記第一の層及び第二の層のパターンの組み合わせにより３段階に前記加工媒体の透過量を制御可能な３値マスクであって、
前記第一の層及び第二の層には、前記加工装置、前記被加工体および前記加工媒体の少なくとも何れかによって定まる最小分解能より小さい面積単位のドットのオン・オフの面積比率で前記加工媒体の透過量を制御するような異なるパターンが形成されていることを特徴とする。
【０００７】
（２）本発明の多値マスクは、加工装置にセットされ、被加工体に対する加工効果が蓄積される加工媒体の透過量を制御可能なマスクにおいて、
第一の透過率を有する第一の層から、同様に第ｎの透過率を有する第ｎの層までの複数の層より構成され、前記第一の層から第ｎの層のパターンの組み合わせによりｎ以上の段階に前記加工媒体の透過量を制御可能なであって、
前記第一から第ｎまでの各層には、前記加工装置、前記被加工体および前記加工媒体の少なくとも何れかによって定まる最小分解能より小さい面積単位のドットのオン・オフの面積比率で前記加工媒体の透過量を制御するような異なるパターンが形成されていることを特徴とする。
【０００８】
（３）本発明の多値マスクは、加工装置にセットされ、被加工体に対する加工効果が蓄積される加工媒体の透過量を制御可能なマスクにおいて、
離散的な複数の段階をもって、あるいは段階なく連続して前記加工媒体の透過量を微小な領域ごとに制御可能な多値マスクであって、
前記加工媒体の透過量をある値Ａからある値Ｂまでの第一の範囲で制御する第一の領域と、ある値Ｃからある値Ｄまでの第二の範囲で制御する第二の領域とより構成されることを特徴とする。
【０００９】
（４）  本発明の２値マスクは、加工装置にセットされ、被加工体に対する加工効果が蓄積される加工媒体の透過量を２段階に制御可能な２値マスクであって、
前記加工装置、前記被加工体および前記加工媒体の少なくとも何れかによって定まる最小分解能より小さい面積単位のドットのオン・オフの面積比率で前記加工媒体の透過量を制御するようなパターンである第一の領域と、
前記加工媒体を一様に透過または遮蔽するようなパターンである第二の領域より構成されることを特徴とする。
【００１０】
（５）本発明の２値または３値または多値マスクは、第１項または第２項または第４項において、前記ドットのオン・オフはディザパターン法または誤差拡散法により決定されていることを特徴とする。
【００１１】
（６）本発明の２値または３値または多値マスクは、第１項または第２項または第４項において、前記ドットの面積比率は、該ドットの面積を変化させることで決定されていることを特徴とする。
【００１２】
（７）本発明の２値または３値または多値マスクは、第１項または第２項または第３項または第４項において、前記被加工体は光感応性部材であり、前記加工媒体は光であり、前記加工装置は露光装置であることを特徴とする。
【００１３】
（８）本発明の２値または３値または多値マスクは、第７項において  請求項７において、前記露光装置の光源の波長λ、前記露光装置の結像系のレンズの開口ＮＡとすると、前記ドットのピッチＰは、次の式を満足することを特徴とする。
Ｐ＜λ／ＮＡ
【００１４】
（９）本発明の３値マスクの製造方法は、加工装置にセットされ、被加工体に対する加工効果が蓄積される加工媒体の透過量を３段階に制御可能な３値マスクの製造方法であって、
所望の第一の加工を行う前記加工媒体の透過量を、前記加工装置、前記被加工体および前記加工媒体の少なくとも何れかによって定まる最小分解能より小さい面積単位のドットのオン・オフの面積比率に変換し、それらのドットを当該３値マスクの第一の層に形成する工程と、
所望の第二の加工を行う前記加工媒体の透過量を、前記加工装置、前記被加工体および前記加工媒体の少なくとも何れかによって定まる最小分解能より小さい面積単位のドットのオン・オフの面積比率に変換し、それらのドットを当該３値マスクの第二の層に形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１５】
（１０）本発明の多値マスクの製造方法は、加工装置にセットされ、被加工体に対する加工効果が蓄積される加工媒体の透過量をｎ以上の離散的な段階をもって多段階に制御可能な多値マスクの製造方法であって、
所望の第ｎの微細加工を行う前記加工媒体の透過量を、前記加工装置、前記被加工体および前記加工媒体の少なくとも何れかによって定まる最小分解能より小さい面積単位のドットのオン・オフの面積比率に変換し、それらのドットを当該多値マスクの第ｎの層に形成する工程を有することを特徴とする。
【００１６】
（１１）本発明の多値マスクの製造方法は、加工装置にセットされ、被加工体に対する加工効果が蓄積される加工媒体の透過量を多段階あるいは段階なく連続して前記加工媒体の透過量を微小な領域ごとに制御可能な多値マスクの製造方法であって、
所望の第一の微細加工を行う前記加工媒体の透過量を、  前記加工媒体の透過量をある値Ａからある値Ｂまでの第一の範囲の値に変換し、当該多値マスクに形成する工程と、
所望の第二の微細加工を行う前記加工媒体の透過量を、  前記加工媒体の透過量をある値Ｃからある値Ｄまでの第二の範囲の値に変換し、当該多値マスクに形成する工程に形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１７】
（１２）本発明の２値マスクの製造方法は、加工装置にセットされ、被加工体に対する加工効果が蓄積される加工媒体の透過量を２段階に制御可能な２値マスクの製造方法でであって、
所望の第一の微細加工を行う前記加工媒体の透過量を、前記加工装置、前記被加工体および前記加工媒体の少なくとも何れかによって定まる最小分解能より小さい面積単位のドットのオン・オフの面積比率に変換し、それらのドットを当該２値マスクの第一の領域に形成する工程と、
所望の第二の微細加工を行う前記加工媒体の透過量を、  前記加工媒体を一様に透過または遮蔽するようなパターンに変換し、それらのパターンを当該２値マスクの第二の領域に形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１８】
（１３）本発明の２値、３値あるいは多値マスクの製造方法は、第９項または第１０項または第１２項において、前記ドットの面積比率はディザパターン法または誤差拡散法により決定することを特徴とする。
【００１９】
（１４）本発明の２値、３値あるいは多値マスクの製造方法は、第９項または第１０項または第１２項において、前記ドットの面積比率は該ドットの面積を変化させることにより決定することを特徴とする。
【００２０】
（１５）本発明の２値、３値あるいは多値マスクの製造方法は、第９項または第１０項または第１１項または第１２項において、請求項９または請求項１０または請求項１１または請求項１２において、前記被加工体は光感応性部材であり、前記加工媒体は光であり、前記加工装置は露光装置であることを特徴とする。
【００２１】
（１６）本発明の２値、３値あるいは多値マスクの製造方法は、第１５項において、露光装置の光源の波長λ、前記露光装置の結像系のレンズの開口ＮＡとすると、前記ドットのピッチＰは、次の式を満足することを特徴とする。
Ｐ＜λ／ＮＡ
【００２２】
（１７）  本発明の微細構造体の製造方法は、第１項または第２項または第３項または第４項において、前記マスクを前記加工装置にセットして前記被加工体を加工する工程を有することを特徴とする。
【００２３】
（１８）  本発明の微細構造体の製造方法は、第１７項において、前記加工された前記光感応性部材が該微細構造体であることを特徴とする。
【００２４】
（１９）本発明の微細構造体の製造方法は、第１７項において、前記加工された前記光感応性部材を用いて該微細構造体を形成する工程を有することを特徴とする。
【００２５】
（２０）本発明の微細構造体の製造方法は、第１８項において、前記加工された前記光感応性部材に反射性の部材を塗布して反射体を形成することを特徴とする。
【００２６】
（２１）本発明の微細構造体の製造方法は、第１９項において、前記加工された前記微細構造体に反射性の部材を塗布して反射体を形成することを特徴とする。
【００２７】
（２２）本発明の微細構造体の製造方法は、第１９項または第２０項において、反射体は、液晶用の反射板であることを特徴とする。
【００２８】
（２３）本発明の液晶ディスプレイの製造方法は、偏光板、前記偏光板と協同して光をオン・オフする液晶層、前記液晶層を駆動する電極、前記電極に電圧を印加して前記液晶層を駆動する駆動回路、外部からの入射光を反射し、該反射光をもって液晶層を内面から照明する反射層、前記反射層を貫通して前記電極と前記駆動回路を接続するコンタクトホールを有する反射型液晶ディスプレイにおいて、
請求項１または請求項２または請求項３または請求項４の前記マスクを前記加工装置にセットして前記反射層及びコンタクトホールを形成することを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図１に、反射型の液晶パネルが搭載された端末機器として携帯電話機を示してある。本例の携帯電話機１は、データの表示パネルとして反射型の液晶パネル１０が採用されており、明るい場所では、上方からの自然光または明光７０を光源として画像を表示できる。したがって、液晶パネルのバックライトを省略あるいはバックライトを必要とする時間を減らすことができるので薄型で省電力タイプの携帯電話機となっている。
【００３０】
このため、本例の液晶パネル１０は、液晶層（セル）１２と反射電極となる層（反射体）２０が積層された構成になっている。本例の反射層（反射体）２０は、図２に示すように、アルミニウム製で、断面でみると曲面で構成された微細な凹凸が複数配置された反射面２１を備えている。この反射面２１に、液晶セル１２を透過した外部からの光７１が入ると、この反射面２１で反射し、再び液晶セル１２の方向に出射光７２を出力する。その結果、本例の液晶パネル１０では、外光により、液晶セル１２に表示された所望の画像をユーザ９０は見ることができる。液晶パネルとしては、明るく、色再現性が良い表示性能が高いものが常に要求されているが、本例の液晶パネル１０においては、反射面２１の反射方向を適切に制御することにより、入射した光７１の利用効率を向上し、バックライトを用いずに低消費電力でありながら表示性能が高く、明るい液晶パネルを提供可能にしている。
【００３１】
上記に述べたような、反射する光７２の配光を高める所望の反射面２１を得るために、反射体２０の形状は、種々の条件を満たすように最適化されている。このため、反射体２０の面２１の側は、単純な半球状の凹凸でなく、ミクロン単位あるいはサブミクロン単位で所望の微細形状が形成されている。たとえば、上方からの光７１を前方に効率良く反射するように、下方を向いた面に対して上方を向いた面の傾斜が緩やかになっており、ユーザの眼９０の方向に光を反射する面積を多く確保している。また、図示していないが、反射面２１の横方向の断面は側方から入射した光が側方に反射されず、ユーザの眼９０の方向に反射するような双曲面あるいは放物面になっている。そして、効率良く反射するのに適した凹凸を備えた反射面２１を形成するために、まず、所定の反射特性に優れた基本形状を決定し、その基本形状に類似する相似の形状を幾つか発生させて、それらの相似形状を反射体２０の反射面２１のランダムな位置に形成するプロセスが採用される。前記反射面２１には、以上のような加工が施されるが、これを仮に、第一の加工内容と呼ぶことにする。尚、前記加工はフォトリソグラフィー工程により行われるため、その内容はマスク上に記録される。
【００３２】
さて、反射型の液晶パネルには、タイプにより所謂外側反射板構造と内面反射構造の２種類の構造がある。前記外側反射板構造の液晶パネルとは、透過型の液晶パネルの外側に反射板を貼り、反射型の液晶パネルとしたものである。この場合、液晶層は光透過性の基板で挟まれた構造となっている。一方、前記内面反射構造の液晶パネルとは、液晶層が光透過性の基板と、液晶層を駆動する電極を表面に形成した反射層とで挟まれた構造を有しているものである。即ち、液晶層と反射層が接している構造となっている。このような内面反射構造の液晶パネルにおいては、前記反射層（反射体）２０の表面に前記液晶層（セル）１２を駆動する電極を形成しなければならない。ここで、前記電極と反射面２１の形態は多数考えられる。例えば図２においては、前記反射面２１は画素ごとに区切られていて、前記液晶層（セル）１２を駆動する電極も兼ねている。他の形態として、前記反射面２１と前記電極は別体で積層されていてもよい。例えば、前記反射面２１を形成して後、その上にＩＴＯ等の透明電極を積層して形成してもよい。あるいは、先にアルミ等の導電性材料で電極層を形成し、その上に絶縁性の材料で前記反射面２１を積層してもよい。
【００３３】
ところで、前記反射層（反射体）２０の背面にはさらに、前記液晶層（セル）１２を駆動する駆動回路２５が積層されている。前記駆動回路２５は、画面全体を制御する回路の他、１つ１つの画素に対応したスイッチング回路が、画素と同じピッチで２次元的に配置されたものである。そのため、前記電極と前記駆動回路２５は画素ごとに電気的に接続されなければならない。そこで、この接続に前記反射層（反射体）２０を貫通する穴であるコンタクトホール２４を用いる。
【００３４】
さてここで、先に挙げた前記電極と反射面２１の形態において共通しているのは、前記電極はそれぞれコンタクトホール２４を介して前記駆動回路２５と接続されていなければならない点である。即ち、内面反射構造の液晶パネルにおいては、前記反射層（反射体）２０に前記コンタクトホール２４を形成する加工が不可欠となる。これを仮に、第二の加工内容と呼んでもよい。
【００３５】
以上のように、前記反射層（反射体）２０の加工工程は、反射方向を適切に制御するための凹凸を形成する第一の加工内容と、前記コンタクトホール２４を形成する第二の加工内容とから成っている。これらの２つの加工工程は、それぞれ独立した加工要素とみることができる。
本発明においては、上記２つの加工工程を１回のフォトリソグラフィー工程に集約する。以下に、その際用いるマスク及びマスクの製造方法について述べる。
【００３６】
図３に、前記マスクを製造するプロセスをフローチャートで示してある。先ず、前記第二の加工内容である前記コンタクトホール２４の加工内容を表現するマスクデータを生成する。前記コンタクトホール２４を形成するには、前記コンタクトホール２４の大きさに相当する領域内の露光量を全透過（プロセスの論理によっては全遮蔽）の２値で制御すればよい。即ち、前記コンタクトホール２４の形状と同じ白または黒のパターンのデータを作成すればよい。これで、前記コンタクトホール２４の加工内容、即ち第二の加工内容を表現するデータが生成される。
【００３７】
次に、前記反射面２１の加工内容、即ち第一の加工内容を表現するマスクデータを生成する。図３のステップ９１で、所望の反射特性を備えた基本形状を決定し、その相似形状をランダムに配置した反射体の表面（反射面）の形状を数値計算などによって決定する。次に、ステップ９２で、図４（ｂ）に示すように、微細形状２８を加工するために必要な露光量を適当な単位面積Ａごとに決定する。尚ここで、露光量を求める単位面積Ａは微細形状２８をできるだけ連続した曲面に近い形状で合成するのであれば、小さいことが望ましい。一方、多段階のデジタル的な面の集合でも所望の性能が確保できるのであれば、露光量を求める単位面積Ａは大きな方が計算量は少なくて済む。
【００３８】
図８に、マスクを用いた加工装置として一般的な露光装置１００を示してある。この露光装置１００は、光源１０１と、この光源１０１から照射される波長λを備えた光９９を平行光束にするコンデンサーレンズ１０２と、マスク６０を保持する保持台１０３と、マスク６０を透過した光９９をステージ１０６の上の被加工体８２に結像する投影レンズ１０４を備えている。したがって、ステージ１０６に、フォトレジストが塗布された基板８１が設置されていれば、フォトレジストが被加工体８２としてマスク６０を透過した光９９によって露光され、微細加工される。
【００３９】
このような露光装置１００においては、投影レンズ１０４の瞳面１０５の開口をＮＡ、光９９の波長をλとすると、解像度（最小分解能）Ｄはλ／ＮＡで表される。したがって、ステップ９２で露光量を求める面積単位Ａが最小分解能Ｄより小さく、その単位で露光量を調整できるマスク６０を用いると、フォトレジスト８２にはその面積単位Ａでは結像することができない。したがって、フォトレジスト８２に照射される光９９の透過量を連続的に変化させることが可能であり、図４（ａ）に示したような曲面に近い微細形状をフォトレジスト８２に露光することが可能となる。一方、露光量を求める面積単位Ａを最小分解能Ｄよりも大きくすると、フォトレジスト８２に照射される光９９の透過量を面積単位Ａでデジタル的に制御することができる。したがって、図４（ｂ）に示したような多段階の微細形状をフォトレジスト８２に露光することができる。
【００４０】
図３に戻って、所望の面積単位Ａで露光量が求められると、ステップ９３で、露光装置１００にセットするマスク（本例においては２値マスク）６０において、面積単位Ａ毎に露光量に相当するオン・オフの面積比率を決定する。そして、本例のマスク６０においては、図４（ｃ）に示すように、そのオン・オフの面積比率を露光装置１００の最小分解能Ｄより小さいサイズおよびピッチＰのドット６１により表現する。
【００４１】
ドット６１のオン・オフにより露光量を多値制御する方法は２つの方法がある。１つは図４（ｃ）に示すように、サイズの同じドット６１の密度を変える方法であり、ディザパターン法、あるいは誤差拡散法などの方法が知られている。これらの方法は、画像処理においてはグレー表示する技術として公知なものであり、詳しい説明は省略する。他の１つは、図４（ｄ）に示すように、ドットの密度は変えずに、ドット６１のサイズを変えるものであり、ドット階調などの名称で呼ばれるものである。
【００４２】
上述したように、投影レンズ１０４を備えた結像系を有する露光装置１００の最小分解能Ｄはλ／ＮＡとなる。したがって、最小分解能Ｄより小さなピッチＰで形成されたドット６１は、そのままの形状では被加工体８２に投影されない。このため、ドット６１のピッチPが、下記の式（１）を満たすように設定されていれば、マスク６０のドット６１は被加工体８２であるフォトレジストにはそのままの形では投影されず、濃淡のみがドット６１の密度あるいは大きさ、すなわち、オン・オフの面積比率で制御される。
【００４３】
Ｐ＜λ／ＮＡ      ・・・（１）
この現象は、図９に模式的に示すように、２値マスク６０による回折光の内、０次光９９aのみが結像レンズ１０５で集光され、高次の光９９ｂは集光されず、高次の光９９ｂはノイズ成分として除外されることで説明することができる。すなわち、０次光以外がレンズに飲み込まれないようにすることを考えると、１次光９９ｂの回折角θｄは、媒体の屈折率をｎとすると式（２）で表される。
【００４４】
Ｐ・ｓｉｎθｄ＝λ／ｎ    ・・・（２）
さらに、結像レンズの像側の開口角の半分の角度をθｃとすると、レンズに回折光が入らない条件は、下記の式（３）で表される。ただし、０＜θｄ＜π／２，０＜θｃ＜π／２の範囲とする。
【００４５】
θｄ＞θｃ    ・・・（３）
したがって、式（３）に式（２）の条件を入れると、以下のように、式（１）が得られる。
【００４６】
P＜λ／ｎ・ｓｉｎθｃ  （＝λ／ＮＡ）    ・・・（１）
このように、２値マスク６０のドット６１のピッチPを、露光装置１００の最小分解能Ｄ以下にすることにより、ドット６１の形状自身はフォトレジスト８２には投影されず、０次光９９ａで主に決定される強度の分布だけがフォトレジスト８２に反映される。すなわち、ドット９１の形状を規定するエッジ成分は１次光以上の高次の成分として周波数空間に変調されるが、レンズ系の解像度（開口）によって高次の成分をカットすることが可能であり、ドット６１の形状を除去して濃淡だけを抽出してフォトレジスト８２に照射することができる。
【００４７】
図１０に、フォトレジスト面での強度分布の乱れをドット間隔Ｐに対して示してある。本図から分かるように、ドット間隔Ｐがλ／ＮＡより小さい領域では強度分布の乱れはほとんどなく、濃淡の変化だけが現れていることが分かる。これに対し、ドット間隔Ｐがλ／ＮＡより大きくなると、ドットの形状自体がノイズとして投影されることになり、フォトレジスト面における強度分布の乱れとして表れている。
【００４８】
このように、透過量が０％と１００％に対応するとは限らないが、オンとなる透過量と、オフとなる透過量の２値に制御可能な２値マスク６０であっても、ドット６１のピッチＰを露光装置１００の最小分解能Ｄ以下にすることにより、ドット６１がそのままフォトレジスト８２に投影されるのではなく、ドット６１の面積比率で制御された強度分布で露光用の光９０がフォトレジスト８２に照射される。したがって、フォトレジスト８２はドット６１の形状ではなく、ドット６１によるオン・オフの面積比率で制御された透過量（露光量）の光を加工媒体として加工され、露光量を求めた面積単位Ａが最小分解能Ｄ以下であれば、ほぼ曲面あるいは連続して厚みが代わる面を備えた微細形状が加工される。また、露光量を求めた単位面積Ａが最小分解能Ｄ以上であれば、多段階の形状が１枚のマスク６０により製造することができる。
【００４９】
さて前記の多段階の形状の加工において、最小分解能Ｄは、露光装置１００の解像度（λ／ＮＡ）だけでは決定しない場合もある。例えば、フォトレジスト８２の分解能によって、露光系の解像度が変化する場合もある。そのような場合は、適当な分解能のフォトレジストを選ぶことによっても、最小分解能をコントロールすることができる。いずれの場合も、マスク６０に形成されたパターンがそのまま被加工体であるフォトレジスト８２に露光および形成されるのではない点で、従来の２値マスクあるいはグレーレベルマスクを用いた加工方法あるいは製造方法と大きく異なっている。
【００５０】
そして、結果的に２値マスク６０により、多値な形状、曲面などの形状をフォトレジスト８２に露光することができ、それを現像することによりフォトレジスト８２に多種多様な微細形状を極めて容易に形成することができる。すなわち、ステップ９１および図４（ａ）でデザインした曲面状の微細形状２８が２値マスク６０により得られる。本例では、たとえば、２値マスク６０の最小ドットの大きさが０．２μｍ角となるように製作されたもの、最小分解能が１μｍの露光装置にセットし被加工体（フォトレジスト材）８２を露光すると、露光された被加工体には、０．２μｍ単位の像は再現しないが、１μｍ単位の露光エネルギー密度は、予め計算した最適露光量（図４（ｂ）参照）にしたがって制御することが可能である。したがって、少なくとも１μｍ程度で厚み（深さ）が異なる多値な形状や、それ以下のレンジで厚みや深さが連続的に変化する曲面や斜面を備えた微細構造を形成することができる。  また、本例の２値マスク６０では、クロムメッキなどによって反射性となった表面６２に透明なドット６１を形成して透過量を制御しても良いし、反射性のドット６１を形成して透過量を制御しても良い。いずれに場合も、光源１０１から出力される露光用の光９９の大部分をマスク６０では反射または透過することにより制御できるので、マスク６０の内部で光９９が熱に変換されることは少なく、熱膨張などの少ない安定した精度の高いマスクでフォトレジスト８２にグレースケールの形状を露光することができる。このようにして、加工形状に対応した遮光領域のパターンが算出され、第一の加工内容のマスクデータが生成される。
【００５１】
再び図３に戻って、さらに本発明においては、前記第一の加工内容と前記第二の加工内容のデータが合成される。合成の方法はプロセスにより異なるが、一例として２つのデータの論理和をとる方法がある。場合によっては、他の演算により合成する場合もありうる。これにより、合成されたデータは、１枚のマスクに記録される。
【００５２】
合成された前記データにより実現される形状は、断面で示すと図４（ａ）に示すように、曲面を備えた微細形状２８に、画素ごとの所定の位置において前記反射層（反射体）２０を貫通する穴である前記コンタクトホール２４が形成されたような形状となる。
【００５３】
上記の工程では、液晶パネルの製造工程において、前記第一の加工内容及び前記第二の加工内容を合成して１枚のマスクに記録した。本発明によれば、このように複数の加工内容を、独立な情報としてマスクに記録することができる。本発明は、複数の加工内容について、それぞれを表現する独立した別々のデータを生成し、それらを合成した加工パターンを記録したマスク、前記マスクの製造方法、前記マスクを用いた微細構造体の製造方法より成る。これにより、工程数を大幅に削減し、微細加工におけるコストを大幅に低減させることができる。
【００５４】
複数の加工内容を、１枚のマスクに記録する方法は複数考えられる。以下にそれぞれについて詳しく説明する。
【００５５】
まず、使用されるマスクが３値マスクである場合を考える。これは、透過率と加工方法に対する感受性が異なる２つの遮光層を有するもので、ハーフトーンマスク等の名称で呼ばれている。例えば、第１回目の露光後、ドライエッチングすると、透過率がほぼ０％の第１層と透過率がほぼ５０％の第２層が一度に除去される。次に、第２回目の露光後、ウエットエッチングすると、透過率がほぼ０％の第１層のみが除去される。これにより、３段階の形状を加工できるのが、ハーフトーンマスクである。この様子を図５を用いて説明する。
【００５６】
反射面２１おいては、多段階の凹凸曲面形状に加工する第一の加工内容と、前記コンタクトホール２４の有無によって２段階に加工する第二の加工内容が求められている。そこで、前記第一の加工内容を前記ハーフトーンマスクの第１層６５に、前記第二の加工内容を前記ハーフトーンマスクの第２層６６に記録することができる。前記第１層６５においては、前記反射面２１の凹凸加工形状が微小ドットのオン・オフで記録されている。また前記第２層６６においては、前記コンタクトホール２４の加工形状が透過・遮蔽の２値で記録されている。これにより、２つの加工内容を１つのマスクにまとめることができる。また、前記第一の加工内容の最大深さは、あらかじめ決まっている前記第２層６６の透過率で決定され確定するので、前記反射層の厚さは確保される。よって、前記反射層２０の凹凸の度合いのばらつきにより、誤って前記コンタクトホール２４以外の場所に貫通穴が形成される等の心配がない。このようにして本マスクを用いれば、１回の露光で前記反射面２１と前記コンタクトホール２４を形成することができる。一般に、前記ハーフトーンマスクの層数に対応した数の独立な加工内容を、１枚のマスクに集約することができる。
【００５７】
尚、ここでは多値のマスクの例として３値マスクを用いて説明したが、さらに多値のＮ値のマスクを用いて、同様の考え方で第一の加工内容、第二の加工内容、第Ｎの加工内容を１枚のマスクにまとめて記録することも可能である。透過率の組み合わせによって、Ｎ値のマスクにＮ以上の数の加工内容を記録することも可能である。
【００５８】
また、本例では液晶パネルを例にとったため前記第二の加工内容は前記コンタクトホール２４であり、その形状を表す領域にわたって一様に透過あるいは遮蔽するものとして説明したが、一般には前記第二の加工内容においても前記第一の加工内容と同様に、凹凸加工形状が微小ドットのオン・オフで記録されていてもよい。これにより、前記第一の加工内容及び前記第二の加工内容をいずれも凹凸曲面加工とし、それぞれの設計上の独立性を保ちながら１枚のマスクに加工情報をまとめることができる。
【００５９】
一方、使用されるマスクがグレーマスクであっても、本発明の方法を適用することが可能である。これを図６を用いて説明する。前記グレーマスクは、微小な領域ごとに、連続的、あるいは離散的に多値の透過率を持たせることが可能なマスクである。そこで、前記透過率のうち、第一の透過率領域を用いて前記第一の加工内容を記録し、第二の透過率領域を用いて前記第二の加工内容を記録してもよい。より具体的に、反射型液晶パネルの例においては、前記第一の加工内容を前記グレーマスクの透過率のうち０から５０％の領域を用いて記録し、さらに前記第二の加工内容を前記グレーマスクの透過率のうち０と１００％の２値を用いて同一のマスクに記録する。これにより、やはり２つの加工内容を１つのマスクにまとめることができる。あるいは、前記第一の加工内容を前記グレーマスクの透過率のうち０と５０％の２値を用いて微小ドットのオン・オフで記録し、さらに前記第二の加工内容を前記グレーマスクの透過率のうち０と１００％の２値を用いて同一のマスクに記録してもよい。この場合、単に前記グレーマスクを用いて加工するより、マスクデータを小さくすることができる。もちろん、加工形状によってはさらに多くの透過率範囲を、それぞれ微小ドットのオン・オフで記録してもよい。よって本マスクを用いれば、１回の露光で前記反射面２１と前記コンタクトホール２４を形成することができる。
【００６０】
また、使用されるマスクが一般の２値マスクであっても、前に述べた通り、ドットのオン・オフにより透過率を制御することが可能である。これを図７を用いて説明する。グレーマスクの場合と同様に、前記第一の加工内容を透過率のうち０から５０％の領域を用いて、さらに前記第二の加工内容を透過率のうち０と１００％の２値を用いて同一のマスクに記録すれば、やはり２つの加工内容を１つのマスクにまとめることができる。より具体的には、反射型液晶パネルの例においては、前記第一の加工内容である前記反射面２１の凹凸加工をマスクの全面に、前記第二の加工内容である前記コンタクトホール２４の加工をマスクの前記コンタクトホール２４が形成されるべき部分に記録されることになる。これにより、やはり２つの加工内容を１つのマスクにまとめることができる。よって本マスクを用いれば、やはり１回の露光で前記反射面２１と前記コンタクトホール２４を形成することができる。
【００６１】
図１１および図１２に、本例の製造方法により反射体を製造する過程の概要を示してある。図１１（ａ）に示すように、本例の２値マスク６０を介して、上方から光を照射し、アルミニウム基板８６の上に塗布されたフォトレジスト８２を露光する。前記２値マスクの第一の加工内容を記録した領域、あるいは３値マスクにおける第１層では、基板８６の上のフォトレジスト８２には、２値マスク６０に形成されたドット６１のオン・オフの面積比率、すなわち、開口率で制御されたグレーレベルの形状が露光される。また、前記グレーマスクにおいても、第一の加工内容を記録した透過率領域では同様である。一方、第二の加工内容を記録した領域については、前記のいずれのマスクでも共通して最大限の露光がなされる。そして、図１１（ｂ）に示すように、現像すると露光された形状が現れる。ネガ型のレジストであれば、光が当たらなかった部分が現像液に溶けるので、現像すると、その光が当たらなかった部分が洗い流され、断面が曲面の凹凸を備えた反射形状８２ａに加工されたフォトレジスト層８２が得られる。
【００６２】
さらに、アルミニウム基板８６をフォトレジスト層８２を介して適当なエッチャントによりドライエッチングする。これにより、フォトレジスト層８２の形状がアルミニウム基板８６に転写され、図１１（ｃ）に示すように、アルミニウム基板８６の表面が所望の凹凸に形成され、反射面２１となった反射体２０を得ることができる。
【００６３】
また、反射性の基板でない場合は、図１２に示すように、適当な素材の基板８１にフォトレジスト層８２を塗布し、図１１と同様に露光して現像し、さらに、エッチングすると図１２（ｂ）に示すように、表面が所望の凹凸形状に加工された基板８１を得ることができる。したがって、この表面をアルミニウムなどの反射性の膜８３をコーディングすることにより、図１２（ｃ）に示すように、所望の形状の反射面２１を備えた反射体２０を得ることができる。
【００６４】
さらに、マスク６０により所望の形状に現像されたフォトレジスト層にアルミニウムなどの反射性の金属を塗布あるいはコーディングした後に、フォトレジスト層を除去することによっても所望の形状の反射膜を得ることができる。このように、本例の製造方法においては、フォトレジスト層を多値あるいはグレースケールの形状に加工することにより、種々の方法により複雑な微細形状を備えた反射体２０を製造することができるとともに、第一の加工内容、第二の加工内容等を別個に設計し、１枚のマスクにまとめることができる。よって、マスク６０によって微細形状を加工する工程では、１枚のマスク６０で複雑な微細形状を露光することが可能であり、多数枚のマスクを用いなくて良いので、加工工程は短くて良く、また、製品精度が高く歩留まりも高い。また、反射性の２値を用いる場合、マスクの熱吸収が少なく、熱膨張による誤差も小さく、アライメントマークが従来の２値マスクと同じになるので、従来と同じ方法でマスク６０を露光装置１００にセットすることが可能である。このため、本例の製造方法により、微細で複雑な立体構造を備えた反射層（反射体）２０を、設計どおりに簡単に低コストで歩留まり良く製造できる。したがって、反射効率の高い反射層２０およびそれを備えた液晶パネル１０をさらに低コストで量産することが可能となる。
【００６５】
なお、以上では、本発明の製造方法を、反射体を製造するプロセスを例に説明しているが、本発明の製造方法により製造可能な微細構造体は反射体に限定されるものではない。光スイッチング素子などの光学素子あるいは光学デバイス、その他のスイッチングデバイスなど、高精度の微細構造が要求される多くの構造体を本発明の製造方法により製造することが可能である。
【００６６】
さらに、上記では、マスクにより加工された被加工体自体を製品としたり、その被加工体でエッチングを制御する例を示してあるが、マスクにより加工された被加工体を用いた他の製造方法に微細構造体を製造する場合にも適用できる。たとえば、マイクロレプリカ（転写型）技術と称される製造方法にも適用可能であり、この場合は、被加工体あるいは、その被加工体を原型として製造された転写型を用いて微細構造を備えた製品を成形することができる。
【００６７】
また、本発明は、光を加工媒体とした露光装置を用いた製造方法に限らず、加工媒体の量を２次元的に変化させる全ての製造方法に適用することができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明では、被加工体に供給される加工媒体の透過量に基づいた加工効果が蓄積されるマスクに、加工装置、被加工体および加工媒体の少なくとも何れかによって決まる最小分解能よりも小さなパターン、特に、最小分解能よりも小さなピッチのドットのオン・オフを形成し、多値あるいはグレーレベルの構造を２値の透過率により製造できるようにしている。さらに複数の加工内容を、それぞれを多値マスクの各層、あるいは多値マスクの各透過率領域、またあるいは２値マスクの各２次元的領域に分配して記録し、１枚のマスクにまとめるようにしている。したがって、本発明の製造方法によって、１枚あるいは少量のマスクを用いて、斜面、曲面または多段階状など微細形状を備えた構造体を製造することが可能となる。
このため、多値形状を少ない回数で被加工体を形成できるので、加工媒体を照射する工数を大幅に削減することが可能であり、工数を減らして歩留まりを向上することができる。それと共に、複数の加工要素から成る微細構造体の設計においては前記の複数の加工内容を独立して扱うことができるので、設計を容易に進めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る反射層（反射体）を用いた反射型の液晶パネルを備えた携帯電話機の概要を示す図である。
【図２】図１に示した本発明に係る反射体の概要を示す斜視図である。
【図３】本発明に係る反射体の製造プロセスを示すフローチャートである。
【図４】図３に示した製造プロセスで用いるマスクの製作を説明する図であり、図４（ａ）に被加工体に施す多値微細形状のデザインの例を示し、図４（ｂ）に、微細形状の各部分の最適な露光量が決定された様子を示し、図４（ｃ）に、ディザパターン法により２値化したパターニングの例を示してある。また、図４（ｄ）に、ドット階調法により２値化したパターニングの例を示してある。
【図５】図３に示した製造プロセスで用いるマスクの製作を説明する図であり、ハーフトーンマスクを用いた場合の例を示してある。
【図６】図３に示した製造プロセスで用いるマスクの製作を説明する図であり、グレーマスクを用いた場合の例を示してある。
【図７】図３に示した製造プロセスで用いるマスクの製作を説明する図であり、２値マスクを用いた場合のマスクパターンと露光量の関係を示してある。
【図８】図３に示した製造プロセスで用いる露光装置の概要を示す図である。
【図９】図３に示した製造プロセスで用いるマスクと、露光装置の最小分解能の関係を説明する図である。
【図１０】図１０に示したマスクのドットＰと、露光強度の関係を示すグラフである。
【図１１】図３に示した製造プロセスにおいて、マスクを介して露光し微細構造体に加工する例を示す図である。
【図１２】図３に示した製造プロセスにおいて、マスクを介して露光し微細構造体に加工する、異なる例を示す図である。
【符号の説明】
１    携帯電話機
１０    液晶パネル
１２    液晶セル
２０    反射体（反射層）
２１    反射面
２４    コンタクトホール
２５    駆動回路
２６    微細形状
６０    ２値マスク
６１    開口（オン）
６２    遮蔽部（オフ）
６５    第１層
６６    第２層
６７    ガラス基板
６８    第一の透過率領域
６９    第二の透過率領域
７０    光源
７１    入射光（照明光）
７２    出射光（反射光）
８１    基板
８２    レジスト層
９０    ユーザ
９９    露光用の光
１００    露光装置（加工装置）
【図１】
0003921953.tif 000002
【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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