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JP2002311565A - Method for manufacturing fine structure, binary mask, and method for manufacturing binary mask - Google Patents

Method for manufacturing fine structure, binary mask, and method for manufacturing binary mask

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Publication number
JP2002311565A
JP2002311565A JP2002027647A JP2002027647A JP2002311565A JP 2002311565 A JP2002311565 A JP 2002311565A JP 2002027647 A JP2002027647 A JP 2002027647A JP 2002027647 A JP2002027647 A JP 2002027647A JP 2002311565 A JP2002311565 A JP 2002311565A
Authority
JP
Japan
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processing
binary mask
manufacturing
mask
pattern
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2002027647A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2002311565A5 (en
Inventor
Kimio Nagasaka
公夫 長坂
Akira Miyamae
章 宮前
Eiichi Fujii
永一 藤井
Masatoshi Yonekubo
政敏 米窪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2002027647A priority Critical patent/JP2002311565A/en
Publication of JP2002311565A publication Critical patent/JP2002311565A/en
Publication of JP2002311565A5 publication Critical patent/JP2002311565A5/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 曲面などのグレーレベルの形状をグレーマス
クを用いずに製造可能とする。 【解決手段】 露光装置の最小分解能より小さい面積単
位のドット61を備えた2値マスク60を提供する。こ
のドット61のオン・オフの面積比率により、2値マス
ク60を透過する露光量を制御することにより、マスク
60のドット61のパターンを忠実に再現するのではな
く、面積比率に対応した濃淡で被加工体を露光し、グレ
ーレベルの構造を加工することができる。
(57) [Problem] To provide a gray-level shape such as a curved surface without using a gray mask. A binary mask (60) having dots (61) of an area unit smaller than the minimum resolution of an exposure apparatus is provided. By controlling the amount of exposure transmitted through the binary mask 60 according to the on / off area ratio of the dots 61, the pattern of the dots 61 of the mask 60 is not faithfully reproduced, but in a shade corresponding to the area ratio. The workpiece can be exposed to process the gray level structure.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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・メカニカル・シ
ステム(MEMS)基板、回折格子、ホログラム、マイ
クロレンズ基板、フレネルレンズ基板、光通信デバイス
などに形成される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。
The present invention relates to a liquid crystal panel, a semiconductor substrate, a microelectronic mechanical system (MEMS) substrate, a diffraction grating, a hologram, a microlens substrate, a Fresnel lens substrate, an optical communication device, and the like. The present invention relates to a manufacturing method suitable for manufacturing a fine three-dimensional structure.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art Liquid crystal panels are rapidly gaining demand as display panels of mobile phones, displays of notebook computers or PDAs (personal data devices), taking advantage of the advantages of light weight, small size (thinness) and low power consumption. Is growing. In particular, reflective display panels (liquid crystal panels)
Is used to reflect light transmitted through the liquid crystal layer in the direction of the liquid crystal layer again using a reflective electrode to display a desired image, and ambient light such as natural light or illumination light can be used as a light source. In this regard, this is an important factor that enables one of the major problems of a mobile phone to be driven for a long time by a battery.

【0003】[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。
As the color of a display is progressing, a brighter liquid crystal panel is required. Therefore, it is important to improve the reflection efficiency of a reflective electrode or the like that is used for a reflective display panel and that functions as a reflector, thereby improving the light use efficiency. For this reason, it has been studied to improve the light distribution by making the shape of the reflector (reflection surface) not a simple uneven shape, but a curved surface or a multi-step reflection surface, for example. Further, there is a demand for an optimum shape of the reflection surface so that the reflection direction is not a simple curved surface such as a hemisphere but the pupil is used as the reflection direction to enhance the light use efficiency.

【0004】しかしながら、最適な反射形状は単純な形
状ではなく、そのような形状の反射面を備えた反射体を
製造するには、加工精度や加工のために必要な工数が多
いなど問題がある。例えば、従来の凹凸状の反射面の形
成と同様に、2値マスクを用いたフォトリソグラフィー
技術により製造する場合、ステッパーと呼ばれる露光装
置に、フォトレジストが塗布された基板をセットする。
そして、オン・オフの2値の透過率を備えた反射型のフ
ォトマスクであって、複雑な形状を加工するために異な
るパターンが形成された複数のマスクを準備し、これら
のフォトマスクを順番にステッパーに取付けてレジスト
を露光することにより、多段階の反射面を形成すること
ができる。このため、この製造方法では、工程が複雑と
なり、また、露光回数も多い。さらに、フォトマスクを
何度も取り替える必要があるので、それに伴い露光装置
(ステッパー)にセットするマスクのアライメント誤差
が加算され、所望の形状が得られるのは非常に難しく、
熟練を要する。
However, the optimum reflection shape is not a simple shape, and there are problems in that a reflector having a reflection surface having such a shape is manufactured, for example, the processing accuracy and the number of steps required for the processing are large. . For example, in the case of manufacturing by a photolithography technique using a binary mask as in the case of forming a conventional concave-convex reflection surface, a substrate coated with a photoresist is set in an exposure apparatus called a stepper.
Then, a plurality of reflective photomasks having on-off binary transmissivity, in which different patterns are formed in order to process complicated shapes, are prepared. By exposing the resist by attaching it to a stepper, a multi-stage reflecting surface can be formed. For this reason, in this manufacturing method, the steps are complicated and the number of exposures is large. Further, since it is necessary to change the photomask many times, an alignment error of the mask set in the exposure apparatus (stepper) is added, and it is very difficult to obtain a desired shape.
Requires skill.

【0005】これに対して、多階調表現されたグレーレ
ベルマスク(透過率変調マスク)を用いて、1回または
数少ない露光によりフォトレジストを複雑な微細形状に
加工することができる。このグレーレベルマスクを用い
た方法は、工数(露光回数)が少なく簡単であり、同時
に使用するマスクの枚数も1枚あるいは数枚で収まる。
したがって、マスク交換に伴う精度の劣化もほとんどな
い。
On the other hand, a photoresist can be processed into a complicated fine shape by one or a few exposures using a gray level mask (transmittance modulation mask) expressing multiple gradations. The method using the gray level mask is simple and requires a small number of steps (number of exposures), and the number of masks used simultaneously can be reduced to one or several.
Therefore, there is almost no deterioration in accuracy due to mask replacement.

【0006】しかしながら、グレーレベルマスクを用い
る方法では、幾つかの問題がある。先ず、マスクをステ
ッパーにセットしアライメントをする際に、アライメン
トマークの反射率が低いので、マークの検出精度が低下
し、位置精度を維持するのが難しくなる。すなわち、グ
レーレベルマスクは、マスク内部の光を吸収する素材、
たとえば銀イオンの濃度を制御することにより、露光用
の光の透過率を制御しており、同様の方法でアライメン
トマークが付されている。このため、アライメントマー
クの反射率が低く、マークの検出精度が低下する。した
がって、マスクを露光装置にセットする回数は減るもの
の、アライメントマークを合わせることが難しくなるの
で精度の向上はそれほど容易ではない。
However, the method using a gray level mask has several problems. First, when the mask is set on the stepper for alignment, the reflectivity of the alignment mark is low, so that the mark detection accuracy is reduced and it is difficult to maintain the position accuracy. That is, the gray level mask is a material that absorbs light inside the mask,
For example, the transmittance of light for exposure is controlled by controlling the concentration of silver ions, and an alignment mark is provided in a similar manner. For this reason, the reflectance of the alignment mark is low, and the mark detection accuracy is reduced. Therefore, although the number of times that the mask is set in the exposure apparatus is reduced, it is difficult to align the alignment marks, so that the improvement in accuracy is not so easy.

【0007】さらに、グレーレベルマスクは、マスク内
部で光を吸収することにより透過率を制御しているの
で、光を吸収することにより熱も蓄積される。このた
め、使用条件によっては熱膨張が大きくなる可能性があ
り、寸法精度を維持するのが難しい。したがって、グレ
ーレベルマスクを使用すると、マスクを交換する工数は
省けるが、2値マスクを用いたプロセスと同等に品質を
維持管理することは非常に難しく、グレーレベルマスク
における熱膨張、アライメント精度などの問題を補うた
めに、露光装置を改造および設備の変更を要することに
なる。このため、グレーレベルマスクを用いて微細構造
を製造することは、工数は省けるとはいうものの、それ
ほど経済的な解決法ではない。
Further, since the transmittance of the gray level mask is controlled by absorbing light inside the mask, heat is also accumulated by absorbing the light. For this reason, thermal expansion may increase depending on use conditions, and it is difficult to maintain dimensional accuracy. Therefore, when a gray level mask is used, the man-hour for replacing the mask can be omitted, but it is very difficult to maintain and manage the quality as well as the process using the binary mask, and the thermal expansion and the alignment accuracy of the gray level mask are difficult. To compensate for the problem, it is necessary to modify the exposure apparatus and change the equipment. For this reason, manufacturing a microstructure using a gray-level mask is not a very economical solution, although it saves man-hours.

【0008】そこで、本発明においては、曲面、任意の
角度を備えた面、多段階な構造などの微細形状を持つ微
細構造体を量産する際に、精度が安定しており、ハンド
リングのし易い2値マスクを用い、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。そして、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。また、既存
の2値マスクを用いた加工装置により微細構造体を容易
に製造可能とし、微細構造体を低コストで供給すること
ができる製造方法を提供することも目的としている。
Therefore, in the present invention, when mass-producing a fine structure having a fine shape such as a curved surface, a surface having an arbitrary angle, and a multi-stage structure, the accuracy is stable and the handling is easy. An object of the present invention is to use a binary mask and to enable manufacturing without increasing the number of steps. It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing a fine structure capable of manufacturing high-accuracy products with good yield in a short time. It is another object of the present invention to provide a manufacturing method capable of easily manufacturing a fine structure using a processing apparatus using an existing binary mask and supplying the fine structure at low cost.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】このため、本発明におい
ては、マスク自体を多階調にする代わりに、マスクは2
値とし、その2値マスクに加工装置、被加工体および加
工媒体の少なくとも何れかにより決定される分解能より
も小さなパターンを形成することにより被加工体上にグ
レースケールを出力できるようにしている。2値マスク
のオン・オフパターンの内、加工装置などによる加工系
の最小分解能より小さなパターン、たとえばドットのオ
ン・オフはそのままの状態では基板などの被加工体には
再現されない。しかしながら、最小分解能より小さなパ
ターンのオン・オフの比率は濃淡として被加工体に反映
される。それは、2値マスクの最小分解能より小さなパ
ターンが被加工体上にぼけて投影されるということがで
きる。また、加工装置の分解能を考えると、その最小分
解能より小さな2値マスクのパターンによる回折光は、
0次光のみが加工装置で選択されて被加工体に反映され
ターミネーション効果により連続的に濃淡が変化する像
が形成されるということもできる。また、回折光の内、
エッジを形成する高次の回折光が像に反映されないため
に、低周波成分だけで像が形成される。このため、2値
マスクを用いて濃淡が連続した像が形成されるというこ
ともできる。たとえば、2値表現のみが可能な画像表示
装置やプリンタなどの画像形成装置においても、ドット
ピッチが人間の目の分解能を超えて小さくなったために
グレースケールを表現することが可能となっており、デ
ィザパターン法、誤差分散法あるいはドット階調法など
の手法によりグレースケース(多階調)表現の画像が出
力されている。
For this reason, in the present invention, instead of making the mask itself a multi-gradation, the mask has two gradations.
By forming a pattern smaller than the resolution determined by at least one of the processing device, the workpiece, and the processing medium on the binary mask, a gray scale can be output on the workpiece. Of the on / off patterns of the binary mask, a pattern smaller than the minimum resolution of a processing system by a processing apparatus or the like, for example, the on / off of dots, is not reproduced on a workpiece such as a substrate as it is. However, the on / off ratio of a pattern smaller than the minimum resolution is reflected on the workpiece as shading. It can be said that a pattern smaller than the minimum resolution of the binary mask is blurred and projected on the workpiece. Also, considering the resolution of the processing apparatus, the diffracted light by the binary mask pattern smaller than the minimum resolution is
It can also be said that only the 0th-order light is selected by the processing apparatus and is reflected on the workpiece, thereby forming an image whose density varies continuously due to the termination effect. Also, of the diffracted light,
Since high-order diffracted light that forms an edge is not reflected in the image, an image is formed using only low-frequency components. For this reason, it can also be said that an image with continuous shading is formed using the binary mask. For example, even in an image forming apparatus such as an image display device or a printer capable of only binary expression, it is possible to express a gray scale because the dot pitch has become smaller than the resolution of human eyes, An image of a grace case (multi-gradation) expression is output by a method such as a dither pattern method, an error dispersion method, or a dot gradation method.

【0010】半導体製造を主に発展してきたマスクを用
いたフォトリソグラフィー加工技術の分野では、マスク
に形成されたパターンをどれだけ精度良く被加工体上に
反映させるかという方向で技術革新が図られており、そ
のために露光系の加工装置ではレンズシステムなどの解
像度を上げたり、波長の短い光線、たとえば青色や、さ
らに波長の短いX線を用いることが検討され、微細構造
を形成するためにも同等の技術が用いられている。連続
的に深さが変化する構造や、多段階に深さが変化する構
造をフォトリソグラフィーで形成する際に、それ自体が
多階調表現になっているグレーマスク(グレーレベルマ
スク)を用いて、そのグレーマスクの状態をそのまま被
加工体上に反映するのは、まさしく従来のフォトリソグ
ラフィー技術の延長である。
In the field of photolithography processing technology using a mask, which has been mainly developed in semiconductor manufacturing, technological innovation has been made in the direction of how accurately a pattern formed on the mask is reflected on a workpiece. Therefore, it has been considered to increase the resolution of a lens system or the like in an exposure system processing apparatus, and to use a light beam having a short wavelength, for example, blue light or an X-ray having a shorter wavelength, and to form a fine structure. Equivalent technology is used. When forming a structure with a continuously changing depth or a structure with a multi-step depth change by photolithography, use a gray mask (gray level mask) that itself expresses multiple gradations. Reflecting the state of the gray mask on the workpiece as it is is just an extension of the conventional photolithography technology.

【0011】これに対し、本発明においては、マスクに
形成されたパターンで制御するとはいうものの、結果的
にはマスクに形成されたパターンとは異なるパターンを
被加工体上に出力しようとするものであり、その点で従
来のフォトリソグラフィー技術とは全く異なるものであ
る。すなわち、本発明は、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
マスクを用いた加工装置により、被加工体を微細形状に
加工する微細構造体の製造方法であって、微細形状を加
工する加工媒体の透過量を、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定まる最小分解能
より小さなパターンにより制御する2値マスクを加工装
置にセットして被加工体を加工する工程を有する微細構
造体の製造方法である。1次元方向に変化する微細構造
を形成するにはスリットなどのパターンでも良いが、2
次元方向に変化する微細構造を形成するためには、パタ
ーンは、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・オフであることが最も望ましく、そ
の面積比率で加工媒体の透過量を制御することができ
る。
On the other hand, in the present invention, although the control is performed by the pattern formed on the mask, a pattern different from the pattern formed on the mask is intended to be output on the workpiece as a result. This is completely different from the conventional photolithography technology. That is, the present invention provides a microstructure for processing a workpiece into a fine shape by a processing apparatus using a binary mask capable of controlling a transmission amount of a processing medium in which a processing effect on the workpiece is accumulated in two stages. A binary mask for controlling a transmission amount of a processing medium for processing a fine shape with a pattern smaller than a minimum resolution determined by at least one of a processing apparatus, a workpiece, and a processing medium, is set in the processing apparatus. This is a method for manufacturing a microstructure having a step of processing a workpiece. To form a microstructure that changes in one-dimensional direction, a pattern such as a slit may be used.
In order to form a microstructure that changes in the dimensional direction, it is most preferable that the pattern be on / off of dots in area units smaller than the minimum resolution determined by at least one of the processing device, the workpiece, and the processing medium. Desirably, the transmission rate of the processing medium can be controlled by the area ratio.

【0012】グレーパターンを出力するためにドットの
オン・オフの面積比率を制御する方法としては、公知の
画像技術を利用することが可能である。所定の面積ある
いは影響を及ぼすエリア内で透過率をドットのオン・オ
フで制御するには、ディザパターン法または誤差拡散法
が利用できる。また、ドット階調と称されることがあ
る、各々のドットの面積を変化させることによりオン・
オフの面積比率を制御し、その結果、透過率を制御する
ことも可能である。
As a method of controlling the dot on / off area ratio to output a gray pattern, a known image technique can be used. A dither pattern method or an error diffusion method can be used to control the transmittance by turning on and off the dots within a predetermined area or an area having an influence. Also, by changing the area of each dot, which is sometimes referred to as dot gradation,
It is also possible to control the off-area ratio and consequently the transmittance.

【0013】また、本発明の微細構造体の製造方法とし
ては、加工装置、被加工体および加工媒体の少なくとも
何れかによって定まる最小分解能より小さいピッチで繰
り返される円弧状の線によって構成されたパターンを有
し、パターンを形成する各線の幅を可変させた2値マス
クを用いることにより、加工媒体の透過量を制御するこ
とも望ましい。また、パターンを形成する円弧状の線
は、螺旋状または同心円状のいずれかの曲線の一部を用
いて形成されていることが望ましい。
[0013] The method of manufacturing a microstructure according to the present invention includes a step of forming a pattern formed by arc-shaped lines repeated at a pitch smaller than a minimum resolution determined by at least one of a processing apparatus, a workpiece, and a processing medium. It is also desirable to control the transmission amount of the processing medium by using a binary mask having a variable width of each line forming a pattern. Further, it is desirable that the arc-shaped line forming the pattern is formed by using a part of a spiral or concentric curve.

【0014】本発明の製造方法に適した2値マスク、す
なわち、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、加工媒体の透過量を定められた
最小分解能より小さなパターンにより制御する2値マス
クも本発明に含まれる。このパターンは、上述したよう
に、2次元方向で構造が変化する微細構造体を考える
と、加工装置、被加工体、および/または加工媒体の最
小分解能より小さい面積単位のドットのオン・オフが望
ましく、その面積比率で加工媒体の透過量を制御するこ
とができる。そして、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でき、また、ドット
の面積を変化させても良い。
A binary mask suitable for the manufacturing method of the present invention, that is, a binary mask which is set in a processing apparatus and can control a transmission amount of a processing medium in which a processing effect on a workpiece is accumulated in two stages. The present invention also includes a binary mask that controls the transmission amount of the processing medium by using a pattern smaller than a predetermined minimum resolution. As described above, considering a microstructure whose structure changes in a two-dimensional direction, as described above, the on / off of dots of an area unit smaller than the minimum resolution of the processing apparatus, the workpiece, and / or the processing medium is considered. Desirably, the transmission rate of the processing medium can be controlled by the area ratio. The ON / OFF of the dots can be determined by a dither pattern method or an error diffusion method, and the area of the dots may be changed.

【0015】また、本発明の製造方法に適した2値マス
クとして、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定まる最小分解能より小さいピッチ
で繰り返される円弧状の線によって構成されたパターン
を有し、この線の幅を可変させることにより加工媒体の
透過量を制御する2値マスクを用いることも望ましい。
そして、上述したように、パターンを形成する円弧状の
線は、螺旋状または同心円状のいずれかの曲線の一部を
用いて形成されていることが望ましい。
Further, as a binary mask suitable for the manufacturing method of the present invention, a pattern constituted by arc-shaped lines repeated at a pitch smaller than a minimum resolution determined by at least one of a processing apparatus, a workpiece, and a processing medium. It is also desirable to use a binary mask that controls the transmission amount of the processing medium by changing the width of the line.
As described above, it is desirable that the arc-shaped line forming the pattern is formed using a part of a spiral or concentric curve.

【0016】本発明では、円弧状の線、具体的には螺旋
状または同心円状の曲線の一部を用いてパターンを形成
しているので、2値マスクの母材を回転させながら、描
画媒体(例えば、レーザ光)を一方向へ位置制御するこ
とによりパターンを形成することができる。このような
回転走査系によるパターン描画によれば、高精度かつ高
速な位置制御を比較的容易に実現することができる。例
えば、複数の直線を格子状に並べてレーザ光を往復して
描画する場合に比べて、より高解像度の2値マスクを短
時間で作製することができる。
In the present invention, since the pattern is formed by using an arc-shaped line, specifically, a part of a spiral or concentric curve, the drawing medium is rotated while rotating the base material of the binary mask. A pattern can be formed by controlling the position of (for example, laser light) in one direction. According to the pattern drawing by such a rotary scanning system, high-accuracy and high-speed position control can be realized relatively easily. For example, a higher-resolution binary mask can be manufactured in a shorter time than when a plurality of straight lines are arranged in a grid and drawing is performed by reciprocating a laser beam.

【0017】さらに、本発明の2値マスクを製造する方
法、すなわち、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あって、所望の微細加
工を行う加工媒体の透過量を、加工装置、被加工体およ
び被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値マスクに形成す
る工程を有する2値マスクの製造方法も本発明に含まれ
る。上述したように、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が可能であ
り、また、ドットの面積を変化させても良い。
Further, a method of manufacturing a binary mask according to the present invention, that is, a binary mask which is set in a processing apparatus and which can control a transmission amount of a processing medium in which a processing effect on a workpiece is accumulated in two stages. A manufacturing method, wherein a transmission amount of a processing medium for performing a desired fine processing is an on / off area ratio of a dot having an area unit smaller than a minimum resolution determined by at least one of a processing apparatus, a processing object, and a processing medium. The present invention also includes a method of manufacturing a binary mask having a step of converting the dots into dots and forming those dots on the binary mask. As described above, the dot area ratio can be determined by the dither pattern method or the error diffusion method, and the dot area may be changed.

【0018】また、本発明の2値マスクを製造する方法
として、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あって、所望の微細加工を行
う加工媒体の透過量を、加工装置、被加工体および被加
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
り小さいピッチで繰り返される円弧状の線の幅に変換
し、それらの線を2値マスクに形成する工程を有する2
値マスクの製造方法も本発明に含まれる。そして、円弧
状の線は、螺旋状または同心円状のいずれかの曲線の一
部を用いて形成されることが望ましい。そして、パター
ンを形成する円弧状の線は、レーザ光を円弧状に走査す
るとともに、レーザ光の強度を可変させることによって
その幅が制御されることが望ましい。
Further, as a method of manufacturing a binary mask according to the present invention, a method of manufacturing a binary mask capable of controlling a transmission amount of a processing medium, which is set in a processing apparatus and accumulating a processing effect on a workpiece, in two stages. A method comprising: converting a transmission amount of a processing medium for performing a desired fine processing into a width of an arc-shaped line repeated at a pitch smaller than a minimum resolution determined by at least one of a processing apparatus, a workpiece, and a processing medium. And forming the lines on a binary mask.
A method of manufacturing a value mask is also included in the present invention. The arc-shaped line is desirably formed using a part of a spiral or concentric curve. It is desirable that the width of the arc-shaped line forming the pattern is controlled by scanning the laser light in an arc shape and changing the intensity of the laser light.

【0019】本発明のマスクを用いた微細構造体の製造
方法は、光あるいは電子線などを含めた露光方法による
製造方法にかぎらず、ディポジットなどにより原子ある
いは分子を堆積して微細構造体を製造する場合にも適用
できる。しかしながら、加工装置としては、光に感応性
のある部材、たとえば、可視光領域ではフォトレジスト
を用いて、画像を露光する露光装置を用いて微細構造体
を製造することが最も多く、本発明を適用する最も良い
製造方法である。そして、本発明においては、露光装置
にセットされるマスクとして2値マスクを用いることが
でき、2値マスクにより被加工体を多階調(多値)の形
状、あるいは連続的に深さが変化する形状、さらには曲
面を有する形状などにフレキシブルに加工することがで
きる。
The method for manufacturing a microstructure using the mask of the present invention is not limited to the manufacturing method using an exposure method including light or an electron beam, but also manufactures a microstructure by depositing atoms or molecules using a deposit or the like. It can be applied to the case. However, as a processing apparatus, a light-sensitive member, for example, in the visible light region, using a photoresist, most often to produce a fine structure using an exposure apparatus that exposes an image, the present invention, It is the best manufacturing method to apply. In the present invention, a binary mask can be used as a mask to be set in the exposure apparatus. It can be flexibly processed into a shape having a curved surface and a shape having a curved surface.

【0020】したがって、本発明の製造方法によって、
1枚または数少ない枚数の2値マスクにより、斜面、曲
面または多段階状など所望の角度にデザインされた微細
形状に、被加工体を加工することができる。このため、
製造工数としては、グレーレベルマスクを用いて製造し
た場合と同様に、一度または数少ない工数で光あるいは
電子線などの加工媒体を照射する過程を終らせることが
可能であり、マスクを交換したりする工数が増えること
による誤差の増加を防ぐことができる。
Therefore, according to the manufacturing method of the present invention,
By using one or a few binary masks, the workpiece can be processed into a fine shape designed at a desired angle such as a slope, a curved surface, or a multi-step shape. For this reason,
As for the number of manufacturing steps, as in the case of manufacturing using a gray level mask, the process of irradiating a processing medium such as light or an electron beam with one or a small number of steps can be completed, and the mask is replaced. An increase in error due to an increase in man-hours can be prevented.

【0021】また、本発明の製造方法では、グレースケ
ールの構造を加工するために2値マスクを用いるので、
アライメントマークは従来の2値マスクと同様に形成で
き、同様の方法で検出できる。したがって、マスクの位
置合わせ精度は非常に高く、さらに、本質的には2値マ
スクであるので、従来の、または従来の技術で提供可能
な露光装置にセットして十分な精度でグレースケールの
微細構造を加工することが可能となる。このため、経済
的であり、さらに、既存の加工装置と互換性も高く、既
存のフォトリソグラフィー技術との組み合わせも問題な
い。
Further, in the manufacturing method of the present invention, a binary mask is used to process a gray scale structure.
The alignment mark can be formed similarly to a conventional binary mask, and can be detected by a similar method. Therefore, the alignment accuracy of the mask is extremely high, and since it is essentially a binary mask, it can be set in a conventional or existing technology-provided exposure apparatus to provide a grayscale fine pattern with sufficient accuracy. The structure can be processed. Therefore, it is economical, has high compatibility with existing processing equipment, and has no problem in combination with existing photolithography technology.

【0022】さらに、2値マスクであるので、従来の2
値マスクと同様にクロムメッキなどの反射型のマスクと
して提供することが可能であり、グレーレベルマスクの
ように光を吸収して熱膨張するような事態も防止でき
る。したがって、マスク自体の精度も高くなり、マスク
の温度管理も容易となる。このため、この点でも、一定
の精度を保つために熱処理などをさらに強化した新たな
露光装置を開発する必要はない。したがって、本発明の
製造方法および2値マスクを用いることにより、微細構
造を備えた構造体を、経済的に、短時間で、そして、歩
留まり良く製造し、供給することができる。
Further, since it is a binary mask, the conventional binary mask is used.
Like the value mask, it can be provided as a reflection type mask such as chrome plating, and it is possible to prevent a situation in which light is absorbed and thermally expanded like a gray level mask. Therefore, the accuracy of the mask itself is increased, and the temperature control of the mask is also facilitated. For this reason, it is not necessary to develop a new exposure apparatus in which the heat treatment and the like are further strengthened in order to maintain a certain accuracy. Therefore, by using the manufacturing method and the binary mask of the present invention, a structure having a fine structure can be manufactured and supplied economically, in a short time, and with a high yield.

【0023】上述したように、本発明は、曲面などを製
造するために、加工装置にマスクを用いる製造プロセ
ス、例えば、スパッタリング等の様々な製造プロセスに
適用できるが、加工媒体を紫外線、X線、電子線などの
光を用いる製造方法に適している。露光装置の解像度
(最小分解能)は、光源の波長λ、ステッパー(露光装
置)の結像系のレンズの開口NAを用いるとλ/NAで
表現できる。したがって、露光装置の最小分解能が、そ
の露光系を支配するのであれば、2値マスクのドットの
ピッチPは、下記の式(1)を満足することが望まし
い。
As described above, the present invention can be applied to various manufacturing processes using a mask in a processing apparatus for manufacturing a curved surface or the like, for example, various manufacturing processes such as sputtering. It is suitable for a manufacturing method using light such as an electron beam. The resolution (minimum resolution) of the exposure apparatus can be expressed by λ / NA using the wavelength λ of the light source and the aperture NA of the lens of the imaging system of the stepper (exposure apparatus). Therefore, if the minimum resolution of the exposure apparatus controls the exposure system, it is desirable that the dot pitch P of the binary mask satisfies the following expression (1).

【0024】P<λ/NA ・・・(1) この式(1)を満たす範囲であれば、マスクのドットに
よる0次光のみが被加工体に結像し、被加工体に蓄積さ
れ、高次の光は加工効果がない。したがって、2値化さ
れたマスクのドットのパターンがそのまま再現されるの
ではなく、その2値パターンにより強度は左右される
が、滑らかな露光強度分布に基づき結果的に多値の形
状、曲面などの形状が加工される。
P <λ / NA (1) In a range satisfying the expression (1), only the zero-order light by the dots of the mask forms an image on the object to be processed and is accumulated on the object to be processed. Higher order light has no processing effect. Therefore, the dot pattern of the binarized mask is not reproduced as it is, but the intensity depends on the binary pattern. However, based on a smooth exposure intensity distribution, a multi-valued shape, a curved surface, or the like is consequently obtained. Is processed.

【0025】同様に、露光装置の最小分解能が、その露
光系を支配するのであれば、2値マスクのパターンを形
成する線のピッチPは、下記の式(4)を満足すること
が望ましい。
Similarly, if the minimum resolution of the exposure apparatus controls the exposure system, it is desirable that the pitch P of the lines forming the pattern of the binary mask satisfies the following equation (4).

【0026】P<λ/NA ・・・(4) この式(4)を満たす範囲であれば、マスクのドットに
よる0次光のみが被加工体に結像し、被加工体に蓄積さ
れ、高次の光は加工効果がない。したがって、2値化さ
れたマスクの線のパターンがそのまま再現されるのでは
なく、その2値パターンにより強度は左右されるが、滑
らかな露光強度分布に基づき結果的に多値の形状、曲面
などの形状が加工される。
P <λ / NA (4) If the range satisfies the expression (4), only the zero-order light generated by the dots of the mask forms an image on the object to be processed and is accumulated on the object. Higher order light has no processing effect. Therefore, the line pattern of the binarized mask is not reproduced as it is, but the intensity depends on the binary pattern. However, based on the smooth exposure intensity distribution, the resulting multi-valued shape, curved surface, etc. Is processed.

【0027】また、最小分解能は、露光装置の解像度
(λ/NA)だけでは決定しない場合もある。例えば、
光感応性部材(フォトレジスト)の分解能によっても解
像度は変化する。このため、フォトレジストの特性を考
慮し、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(制御)することがで
きる。
The minimum resolution may not be determined only by the resolution (λ / NA) of the exposure apparatus. For example,
The resolution also changes depending on the resolution of the photosensitive member (photoresist). Therefore, the minimum resolution can be controlled (controlled) by selecting a photoresist having an appropriate resolution in consideration of the characteristics of the photoresist.

【0028】本発明の製造方法により多種多様な微細構
造体を製造することができる。たとえば、フォトレジス
トが微細構造体自体であっても良く、また、基板上に塗
布されたフォトレジストを微細加工し、その微細加工さ
れたフォトレジストをマスクとしてエッチングなどを行
って最終的な微細構造体を製造しても良い。
A wide variety of microstructures can be manufactured by the manufacturing method of the present invention. For example, the photoresist may be the microstructure itself, or the photoresist applied on the substrate may be finely processed, and the finely patterned photoresist may be used as a mask to perform etching or the like to obtain the final fine structure. The body may be manufactured.

【0029】たとえば、液晶表示装置の反射板として用
いられる反射体を製造する場合に本発明を適用すると、
加工されたフォトレジストに、アルミニウムなどの反射
性の部材を塗布して反射体を製造することが可能であ
る。また、基板に反射性の部材のアルミニウムなどを用
い、微細加工されたフォトレジストを介してエッチング
して所望の形状の反射体を得ることも可能である。ま
た、微細加工された基板に反射性の材料をコーティング
して反射体を得ることも可能である。
For example, when the present invention is applied to manufacture a reflector used as a reflector of a liquid crystal display device,
A reflector can be manufactured by applying a reflective member such as aluminum to the processed photoresist. It is also possible to obtain a reflector having a desired shape by using a reflective member such as aluminum as a substrate and etching the resultant through a finely processed photoresist. Further, it is also possible to obtain a reflector by coating a microfabricated substrate with a reflective material.

【0030】このように、本発明の製造方法を用いて得
られる反射体は、単純な凹凸状の反射板に限らず、配光
性を高め、光の利用効率の高い形状に最適化が進められ
た形状の反射体、例えば、曲面または斜面を備えた反射
体とすることが可能であり、それを量産することによ
り、低コストで反射性能の高い反射体を提供することが
可能となる。
As described above, the reflector obtained by using the manufacturing method of the present invention is not limited to a simple concave-convex reflector, but the light distribution is enhanced, and optimization to a shape having high light use efficiency is advanced. It is possible to provide a reflector having a predetermined shape, for example, a reflector having a curved surface or a slope, and by mass-producing the reflector, it is possible to provide a reflector having high reflection performance at low cost.

【0031】[0031]

【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照明光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。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a mobile phone as a terminal device equipped with a reflective liquid crystal panel.
The mobile phone 1 of this example employs a reflective liquid crystal panel 10 as a data display panel, and can display an image in a bright place using natural light or illumination light 70 from above as a light source. Therefore, the backlight of the liquid crystal panel can be omitted or the time required for the backlight can be reduced, so that the portable telephone is a thin and power-saving type.

【0032】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)2
0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。
For this reason, the liquid crystal panel 10 of this embodiment has a configuration in which a liquid crystal layer (cell) 12 and a layer (reflector) 20 serving as a reflective electrode are laminated. Reflective layer (reflector) 2 of this example
Reference numeral 0 is made of aluminum, as shown in FIG. 2, and has a reflecting surface 21 on which a plurality of fine irregularities formed of curved surfaces are arranged when viewed in cross section. The liquid crystal cell 12 is
When the external light 71 that has passed through the reflecting surface 21 enters the reflecting surface 21
And emits the outgoing light 72 in the direction of the liquid crystal cell 12 again. As a result, in the liquid crystal panel 10 of the present example, a desired image displayed on the liquid crystal
Can be seen. As the liquid crystal panel, a liquid crystal panel that is bright, has good color reproducibility, and has high display performance is always required. In the liquid crystal panel 10 of this example, light is incident by appropriately controlling the reflection direction of the reflection surface 21. The use efficiency of the light 71 is improved, and it is possible to provide a bright liquid crystal panel with high display performance and low power consumption without using a backlight.

【0033】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2
0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。
In order to obtain a desired reflecting surface 21 that enhances the light distribution of the reflected light 72, the shape of the reflector 20 is optimized to satisfy various conditions. Therefore, the reflector 2
On the side of the surface 21 of 0, a desired fine shape is formed in units of microns or submicrons instead of simple hemispherical irregularities. For example, in order to efficiently reflect the light 71 from above toward the front, the inclination of the upward facing surface is gentle with respect to the downward facing surface, and the user's eyes 90
A large area for reflecting light in the direction is secured. Also,
Although not shown, the cross section in the horizontal direction of the reflection surface 21 is a hyperboloid or paraboloid such that light incident from the side is not reflected to the side but is reflected in the direction of the user's eye 90. . Then, in order to form the reflecting surface 21 having irregularities suitable for efficiently reflecting light, first, a basic shape excellent in predetermined reflection characteristics is determined, and some similar shapes similar to the basic shape are determined. A process of generating these similar shapes at random positions on the reflection surface 21 of the reflector 20 is adopted.

【0034】図3に、そのプロセスの概要をフローチャ
ートで示してある。先ず、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。その表面形状は、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となる。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。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。
FIG. 3 is a flowchart showing an outline of the process. First, in step 91 of FIG. 3, a basic shape having a desired reflection characteristic is determined, and the shape of the surface (reflection surface) of a reflector in which similar shapes are randomly arranged is determined by numerical calculation or the like. The surface shape becomes a fine shape 28 having a curved surface as shown in FIG. Next, in step 92, as shown in FIG. 4B, an exposure amount necessary for processing the fine shape 28 is determined for each appropriate unit area A. The unit area A for obtaining the exposure amount is desirably small if the fine shape 28 is synthesized as close to a curved surface as possible. On the other hand, if the desired performance can be ensured even with a multi-stage digital surface set, the larger the unit area A for obtaining the exposure amount, the smaller the calculation amount.

【0035】図5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10
0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。
FIG. 5 shows a general exposure apparatus 100 as a processing apparatus using a mask. This exposure apparatus 10
Reference numeral 0 denotes a light source 101, a condenser lens 102 that converts light 99 having a wavelength λ emitted from the light source 101 into a parallel light beam, a holding table 103 that holds the mask 60, and a stage that transmits the light 99 transmitted through the mask 60. A projection lens 104 for forming an image on the workpiece 82 above the projection 106 is provided. Therefore, when the substrate 81 coated with the photoresist is set on the stage 106, the photoresist is exposed to the light 99 transmitted through the mask 60 as the workpiece 82, and is finely processed.

【0036】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。
In such an exposure apparatus 100, assuming that the aperture of the pupil plane 105 of the projection lens 104 is NA and the wavelength of the light 99 is λ, the resolution (minimum resolution) D is represented by λ / NA. Therefore, if the area unit A for which the exposure amount is determined in step 92 is smaller than the minimum resolution D and the mask 60 capable of adjusting the exposure amount in that unit is used, an image cannot be formed on the photoresist 82 in the area unit A.
Therefore, it is possible to continuously change the transmission amount of the light 99 applied to the photoresist 82, and FIG.
A fine shape close to a curved surface as shown in FIG. On the other hand, if the area unit A for obtaining the exposure amount is larger than the minimum resolution D,
It is possible to digitally control the transmission amount of the light 99 applied to the photoresist 82 in the unit of area A. Accordingly, the photoresist 82 can be exposed to a multi-step fine shape as shown in FIG.

【0037】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。
Returning to FIG. 3, when the exposure amount is obtained in the desired area unit A, in step 93, a mask (binary mask in this example) 60 set in the exposure apparatus 100 is set for each area unit A. An on / off area ratio corresponding to the exposure amount is determined. Then, in the mask 60 of the present example, as shown in FIG. 4C, the on / off area ratio is expressed by dots 61 having a size smaller than the minimum resolution D of the exposure apparatus 100 and a pitch P.

【0038】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。
There are two methods for controlling the amount of exposure in multiple values by turning on and off the dots 61. One is FIG. 4 (c)
As shown in FIG. 7, a method of changing the density of dots 61 having the same size is known, such as a dither pattern method or an error diffusion method. These methods are known as a technique for displaying gray in image processing,
Detailed description is omitted. The other one is to change the size of the dot 61 without changing the dot density, as shown in FIG. 4D, and is called by a name such as dot gradation.

【0039】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。
As described above, the minimum resolution D of the exposure apparatus 100 having an imaging system with the projection lens 104 is λ /
NA. Therefore, the dots 61 formed at the pitch P smaller than the minimum resolution D are not projected on the workpiece 82 with the same shape. Therefore, if the pitch P of the dots 61 is set so as to satisfy the following expression (1), the dots 61 of the mask 60 are not projected as they are on the photoresist as the workpiece 82, Only the shading is controlled by the density or size of the dots 61, that is, by the on / off area ratio.

【0040】P<λ/NA ・・・(1) この現象は、図6に模式的に示すように、2値マスク6
0による回折光の内、0次光99aのみが結像レンズ1
05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。
P <λ / NA (1) This phenomenon is caused by the binary mask 6 as schematically shown in FIG.
Of the diffracted light by 0, only the 0th-order light 99a is the imaging lens 1
This can be explained by condensing at 05 and not collecting the higher-order light 99b and excluding the higher-order light 99b as a noise component. In other words, considering that the light other than the zero-order light is not swallowed by the lens, the diffraction angle θd of the first-order light 99b is expressed by Expression (2), where n is the refractive index of the medium.

【0041】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<θ
c<π/2の範囲とする。
P · sin θd = λ / n (2) Further, the half angle of the aperture angle on the image side of the imaging lens is represented by θc.
Then, the condition under which diffracted light does not enter the lens is expressed by the following equation (3). Where 0 <θd <π / 2, 0 <θ
The range is c <π / 2.

【0042】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。
Θd> θc (3) Therefore, if the condition of the expression (2) is put in the expression (3), the expression (1) is obtained as follows.

【0043】 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。
P <λ / n · sin θc (= λ / NA) (1) Thus, the pitch P of the dots 61 of the binary mask 60
Is smaller than or equal to the minimum resolution D of the exposure apparatus 100, the shape of the dot 61 itself is not projected onto the photoresist 82, and only the intensity distribution mainly determined by the zero-order light 99a is reflected on the photoresist 82. Is done. That is, the edge component that defines the shape of the dot 91 is modulated in the frequency space as a higher-order component of primary light or higher, but the higher-order component can be cut by the resolution (aperture) of the lens system. , The shape of the dots 61 can be removed, and only the shading can be extracted and irradiated to the photoresist 82.

【0044】図7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。
FIG. 7 shows the disturbance of the intensity distribution on the photoresist surface with respect to the dot interval P. As can be seen from the figure, in a region where the dot interval P is smaller than λ / NA, there is almost no disturbance in the intensity distribution, and only a change in shading appears. On the other hand, when the dot interval P is λ /
If it is larger than NA, the dot shape itself will be projected as noise, which is manifested as disturbance in the intensity distribution on the photoresist surface.

【0045】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。
As described above, although the transmission amount does not always correspond to 0% and 100%, even in the case of the binary mask 60 which can be controlled to two values of the transmission amount to be turned on and the transmission amount to be turned off. By setting the pitch P of the dots 61 to be equal to or less than the minimum resolution D of the exposure apparatus 100, the dots 61 are not projected on the photoresist 82 as they are, but are exposed at an intensity distribution controlled by the area ratio of the dots 61. Light 90 is applied to the photoresist 82. Therefore, the photoresist 82 does not have the shape of the dots 61 but the transmission amount (exposure amount) controlled by the on / off area ratio of the dots 61.
When the area unit A for which the exposure amount is obtained is equal to or less than the minimum resolution D, a fine shape having a substantially curved surface or a surface whose thickness continuously changes is processed.
If the unit area A for which the exposure amount is obtained is equal to or greater than the minimum resolution D, a multi-step shape can be manufactured using one mask 60.

【0046】さらに、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。
Furthermore, the minimum resolution D is
May not be determined only by the resolution (λ / NA).
For example, the resolution of the exposure system may change depending on the resolution of the photoresist 82. In such a case, the minimum resolution can be controlled by selecting a photoresist having an appropriate resolution. In any case, the pattern formed on the mask 60 is not exposed and formed on the photoresist 82, which is a workpiece, as it is, and therefore, a processing method or manufacturing using a conventional binary mask or gray level mask is used. It is very different from the method.

【0047】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1μ
m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。
Then, as a result, by the binary mask 60,
A multi-valued shape, a curved surface, or the like can be exposed on the photoresist 82, and by developing the same, a wide variety of fine shapes can be formed on the photoresist 82 very easily. That is, step 91 and FIG.
The curved fine shape 28 designed in (a) is obtained by the binary mask 60. In this example, for example, the binary mask 60 is manufactured so that the minimum dot size is 0.2 μm square, and is set in an exposure apparatus having a minimum resolution of 1 μm, and the workpiece (photoresist material) 82 is set. When exposed, the exposed workpiece does not reproduce an image in units of 0.2 μm, but the exposure energy density in units of 1 μm must be controlled in accordance with the optimal exposure amount calculated in advance (see FIG. 4B). Is possible. Therefore, at least 1μ
It is possible to form a multi-valued shape having a thickness (depth) of about m and a fine structure having a curved surface or a slope whose thickness or depth continuously changes in a range less than that.

【0048】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。
In the binary mask 60 of this embodiment, transparent dots 61 may be formed on the surface 62 which has been made reflective by chrome plating or the like to control the amount of transmission. It may be formed to control the amount of transmission. In any case, the exposure light 99 output from the light source 101 is used.
Of the light 99 can be controlled by reflection or transmission in the mask 60, so that the light 99 is rarely converted into heat inside the mask 60, and the photoresist 82 is formed on the photoresist 82 with a stable and highly accurate mask having little thermal expansion. Grayscale shapes can be exposed.

【0049】このように、多値または連続的に厚みが変
化する、所望の微細形状にフォトレジスト82を露光す
ることができる2値マスク60が製造できるので、図3
に示すステップ94では、図5に示す2値マスク用の露
光装置100のマスクの保持台103に、本例の2値マ
スク60をセットし、アライメント調整をした後に露光
する。本例のマスク60では、2値マスク60のマスク
パターンを形成する工程、すなわち、ドット61を製造
する工程でアライメント用のアライメントマークを形成
することができる。したがって、アライメントマーク
は、従来の2値マスクと同様に反射と透過という2値の
マークとなる。このため、従来の露光装置100あるい
はそれと同じ方法でアライメントを調整することが可能
である。そして、ステップ95で露光されたフォトレジ
スト82を現像して微細構造を形成する。さらに、反射
性などのフォトレジストでは実現できない性能が求めら
れる場合は、ステップ96において、所望の微細形状に
加工されたフォトレジスト82を用いて、型成形、エッ
チングなどの方法により所望の特性を備えた微細形状の
構造体を製造する。
As described above, it is possible to manufacture the binary mask 60 capable of exposing the photoresist 82 to a desired fine shape having a multi-valued or continuously changing thickness.
In step 94 shown in FIG. 5, the binary mask 60 of the present example is set on the mask holder 103 of the exposure apparatus 100 for binary mask shown in FIG. In the mask 60 of this example, an alignment mark for alignment can be formed in a step of forming a mask pattern of the binary mask 60, that is, in a step of manufacturing the dots 61. Therefore, the alignment mark is a binary mark of reflection and transmission as in the conventional binary mask. Therefore, the alignment can be adjusted by the conventional exposure apparatus 100 or the same method. Then, the photoresist 82 exposed in step 95 is developed to form a fine structure. Further, when a performance that cannot be realized by a photoresist such as a reflective property is required, in step 96, a desired characteristic is provided by a method such as molding or etching using the photoresist 82 processed into a desired fine shape. A structure having a fine shape is manufactured.

【0050】図8および図9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8(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。基板86の上のフォト
レジスト82は、2値マスク60に形成されたドット6
1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。そして、図8
(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。
FIGS. 8 and 9 show an outline of a process of manufacturing a reflector by the manufacturing method of this embodiment. FIG. 8 (a)
As shown in (1), light is irradiated from above through the binary mask 60 of this example, and the photoresist 82 applied on the aluminum substrate 86 is exposed. The photoresist 82 on the substrate 86 includes the dots 6 formed on the binary mask 60.
A gray level shape controlled by an on / off area ratio of 1, that is, an aperture ratio is exposed. And FIG.
As shown in (b), when developed, the exposed shape appears. In the case of a negative resist, the portions not exposed to light are dissolved in the developing solution. Therefore, upon development, the portions not exposed to the light were washed away, and the cross-section was processed into a reflective shape 82a having curved surface irregularities. A photoresist layer 82 is obtained.

【0051】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8(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。
Further, the aluminum substrate 86 is dry-etched with a suitable etchant via the photoresist layer 82. As a result, the shape of the photoresist layer 82 is transferred to the aluminum substrate 86, and as shown in FIG. Obtainable.

【0052】また、反射性の基板でない場合は、図9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8と同様に露光して現像し、さらに、
エッチングすると図9(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9(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。
If the substrate is not a reflective substrate, as shown in FIG. 9, a photoresist layer 82 is applied to a substrate 81 of an appropriate material, exposed and developed as in FIG.
When etching is performed, as shown in FIG. 9B, a substrate 81 whose surface is processed into a desired uneven shape can be obtained.
Therefore, by coating this surface with a reflective film 83 of aluminum or the like, it is possible to obtain a reflector 20 having a reflecting surface 21 having a desired shape, as shown in FIG. 9C.

【0053】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。そして、2値マスク60によって微細形状を加工す
る工程では、1枚の2値マスク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値マスク60に
よって、グレーレベルの構造が露光できるので、マスク
の熱吸収が少なく、グレーレベルマスクに比べ熱膨張に
よる誤差もない。そして、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り、
解像度に問題がなければ、従来の露光装置100を用い
てミクロンあるいはサブミクロンレベルの多値あるいは
グレーレベルの微細構造を加工することが可能となる。
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。
Further, a reflective film having a desired shape is also obtained by coating or coding a reflective metal such as aluminum on the photoresist layer developed into a desired shape by the mask 60 and then removing the photoresist layer. be able to. As described above, in the manufacturing method of the present example, the reflector 20 having a complicated fine shape can be manufactured by various methods by processing the photoresist layer into a multi-valued or gray-scale shape. In the step of processing a fine shape using the binary mask 60, it is possible to expose a complicated fine shape with one binary mask 60, and it is not necessary to use a large number of masks. It can be short and has high product accuracy and high yield. Further, since the gray level structure can be exposed by the reflective binary mask 60, the mask absorbs less heat and there is no error due to thermal expansion as compared with the gray level mask. Since the alignment mark becomes the same as that of the conventional binary mask, the mask 60 can be set in the exposure apparatus 100 by the same method as the conventional one.
If there is no problem in the resolution, it becomes possible to process a multi-valued or gray-level fine structure at the micron or sub-micron level using the conventional exposure apparatus 100.
For this reason, according to the manufacturing method of this example, the reflective layer (reflector) 20 having a fine and complicated three-dimensional structure can be easily manufactured at low cost and with high yield as designed. Therefore, it is possible to mass-produce the reflection layer 20 having high reflection efficiency and the liquid crystal panel 10 including the same at a lower cost.

【0054】このような曲面の反射形状28を備えた反
射体20に限らず、微細な構造体を製造する際には、露
光装置を用いて、フォトリソグラフィー技術に基づきマ
スクを用いて微細加工することが検討され、実施されて
いる。構造が微細化されると、その構造を実現するため
にマスクに形成されるパターンも微細になり、その微細
なパターンを精度良く被加工体に投影できるように、露
光装置の解像度も高くする方向で技術は進歩している。
例えば、図5に示すような露光装置100においては、
被加工体に対する加工効果が蓄積される光線を青色やX
線などの波長の短いものを採用し、エッジを忠実に再現
するために、高次の回折光も飲み込んで投影するような
投影レンズが採用されている。したがって、多値の微細
構造を表現するためには、異なるパターンの2値マスク
を多数枚用意し、多段階の工程を経て露光する方法する
ために工数が増し、マスク合わせにおける誤差も加算さ
れるので製造効率を高くできず、歩留まりを向上するの
も難しい。
When manufacturing not only the reflector 20 having the curved reflecting shape 28 but also a fine structure, fine processing is performed using a mask based on a photolithography technique using an exposure apparatus. Has been considered and implemented. When the structure is miniaturized, the pattern formed on the mask to realize the structure becomes finer, and the resolution of the exposure apparatus is also increased so that the fine pattern can be accurately projected on the workpiece. The technology is progressing.
For example, in an exposure apparatus 100 as shown in FIG.
The light beam that accumulates the processing effect on the workpiece is blue or X
A projection lens that swallows and projects high-order diffracted light is used in order to employ a line or other short-wavelength light and faithfully reproduce the edge. Therefore, in order to express a multi-valued fine structure, a large number of binary masks having different patterns are prepared, and the number of steps is increased in order to perform exposure through a multi-step process, and errors in mask alignment are also added. Therefore, the manufacturing efficiency cannot be increased, and it is difficult to improve the yield.

【0055】グレーレベルマスクは、グレーレベルのパ
ターンを持ち、グレーレベルを1回または少ない回数で
露光することができるが、マスクのパターンをそのまま
フォトレジストに形成する点では、上述した方法と変わ
りない。その一方で、アライメントの難しさ、熱処理の
難しさなど、2値マスクにはない問題が発生することは
上述した通りである。
The gray level mask has a gray level pattern, and the gray level can be exposed once or a small number of times. However, it is the same as the above-described method in that the mask pattern is directly formed on the photoresist. . On the other hand, as described above, problems such as difficulty in alignment and difficulty in heat treatment, which are not present in the binary mask, occur.

【0056】これに対し、本例の製造方法は、マスクに
最小分解能を上回る微細なパターンを形成することによ
って、パターン自体は露光されないようにするというも
のであり、マスクに形成されたパターンを忠実にフォト
レジストに露光するという従来の発想とは全く異なる。
そして、本例の製造方法により、2値マスクの利用分野
をグレーレベルの微細構造の加工まで飛躍的に拡大する
ことができる。したがって、グレーレベルマスクに付随
する問題はなく、また、2値マスクを多数枚使用する際
の問題もない。そして、基本的には2値マスクを用いた
加工方法であるので、過去の2値マスクを用いた加工技
術に関する製造機械、製造設備さらには蓄積されたノウ
ハウ、技能なども活かすことが可能であり、非常に経済
的である。
On the other hand, the manufacturing method of this embodiment forms a fine pattern exceeding the minimum resolution on the mask so that the pattern itself is not exposed. This is completely different from the conventional idea of exposing a photoresist to a photoresist.
The manufacturing method of this example can dramatically expand the field of application of the binary mask to the processing of a gray-level fine structure. Therefore, there is no problem associated with the gray level mask, and there is no problem when using a large number of binary masks. And since it is basically a processing method using a binary mask, it is possible to utilize manufacturing machines, manufacturing equipment, accumulated know-how, skills, etc. related to processing technology using a past binary mask. Is very economical.

【0057】ところで、上述した説明では、所定の面積
単位のドットのオン・オフからなるパターンを有する2
値マスクを形成し、ドットのオン・オフの面積比率によ
って加工媒体の透過量を制御していたが、所定のピッチ
で繰り返される円弧状の線によって構成されたパターン
を有する2値マスクにおいて、円弧状の線の幅を可変さ
せることにより加工媒体の透過量を制御することもでき
る。以下、その詳細内容について説明を行う。
By the way, in the above description, a pattern having a pattern of ON / OFF of a dot in a predetermined area unit has been described.
The value mask is formed, and the transmission amount of the processing medium is controlled by the on / off area ratio of the dot. However, in a binary mask having a pattern constituted by arc-shaped lines repeated at a predetermined pitch, By varying the width of the arc-shaped line, the transmission amount of the processing medium can be controlled. Hereinafter, the details will be described.

【0058】図10は、本発明の他の実施形態、具体的
には、円弧状の線によって構成されたパターンを有する
2値マスクを用いる場合における、反射体の製造プロセ
スの概要を示すフローチャートである。上述した図3に
示したフローチャートと比較して、ステップ93の内容
がステップ93aの内容に変更された点が異なってい
る。以下の説明では、主に両者の相違点に着目して説明
を行う。
FIG. 10 is a flow chart showing an outline of a manufacturing process of a reflector when another embodiment of the present invention, specifically, a binary mask having a pattern constituted by arc-shaped lines is used. is there. The difference from the flowchart shown in FIG. 3 is that the content of step 93 is changed to the content of step 93a. In the following description, description will be made mainly focusing on the difference between the two.

【0059】図10のステップ91では、所望の反射特
性に応じて、反射体の表面(反射面)の形状が決定され
る。その表面形状は、断面で示すと図11(a)に示す
ように、曲面を備えた微細形状28となる。次に、ステ
ップ92では、図11(b)に示すように、微細形状2
8を加工するために必要な露光量が適当な単位面積Aご
とに決定される。
In step 91 in FIG. 10, the shape of the surface (reflection surface) of the reflector is determined according to the desired reflection characteristics. The surface shape becomes a fine shape 28 having a curved surface as shown in FIG. Next, in step 92, as shown in FIG.
The exposure amount necessary for processing No. 8 is determined for each appropriate unit area A.

【0060】所望の面積単位Aで露光量が求められる
と、ステップ93aでは、露光装置100にセットする
2値マスクにおいて、面積単位A毎に露光量に相当する
オン・オフの面積比率が決定され、これに応じて線の幅
が決定される。本実施形態の2値マスクにおいては、図
11(c)に示す透過率分布により、透過部の面積比率
が露光装置100の最小分解能Dより小さいピッチで繰
り返される線161により表現される。例えば、微細形
状28がおよそ球面形状の場合には、2値マスク上の線
161のパターンを二次元で表現すると図11(d)の
ようになる。ここで、線(黒部)は遮光部62(オフ)
を示す。
When the exposure amount is obtained in the desired area unit A, in step 93a, an on / off area ratio corresponding to the exposure amount is determined for each area unit A in the binary mask set in the exposure apparatus 100. The width of the line is determined accordingly. In the binary mask of this embodiment, the transmittance distribution shown in FIG. 11C is represented by a line 161 where the area ratio of the transmission portion is repeated at a pitch smaller than the minimum resolution D of the exposure apparatus 100. For example, when the fine shape 28 is approximately spherical, the pattern of the line 161 on the binary mask is expressed in two dimensions as shown in FIG. Here, the line (black part) is the light shielding part 62 (off)
Is shown.

【0061】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(図5参照)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で形成された線161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、線1
61のピッチPが、下記の式(4)を満たすように設定
されていれば、2値マスクの線161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、濃淡のみが線161の密度あるいは幅、すなわち、
オン・オフの面積比率で制御される。
As described above, the minimum resolution D of the exposure apparatus 100 having an imaging system having the projection lens 104 (see FIG. 5) is λ / NA. Therefore, the line 161 formed at the pitch P smaller than the minimum resolution D is not projected on the workpiece 82 in the same shape. Therefore, line 1
If the pitch P of 61 is set so as to satisfy the following equation (4), the line 161 of the binary mask is
Is not projected as it is on the photoresist, and only the shading is the density or width of the line 161, ie,
It is controlled by the on / off area ratio.

【0062】P<λ/NA ・・・(4) この現象は、図12に模式的に示すように、2値マスク
160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去されることで説明
することができる。2値マスク160の線161のピッ
チPは、以下の式(5)により表すことができる。な
お、式(5)の導出過程は、上述した式(1)の場合と
同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
P <λ / NA (4) This phenomenon occurs because only the zero-order light 99a of the diffracted light by the binary mask 160 is collected by the imaging lens 105 as schematically shown in FIG. It can be explained that the light is emitted and the higher-order light 99b is not collected, and the higher-order light 99b is removed as a noise component. The pitch P of the line 161 of the binary mask 160 can be represented by the following equation (5). Note that the derivation process of Expression (5) is the same as that of Expression (1) described above, and a detailed description thereof will not be repeated.

【0063】 P<λ/n・sinθc (=λ/NA) ・・・(5) このように、2値マスク160の線161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、線161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、線16
1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、線161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。
P <λ / n · sin θc (= λ / NA) (5) Thus, the pitch P of the line 161 of the binary mask 160
Is not more than the minimum resolution D of the exposure apparatus 100, the shape itself of the line 161 is not projected on the photoresist 82, and only the intensity distribution mainly determined by the zero-order light 99a is reflected on the photoresist 82. Is done. That is, line 16
The edge component that defines the shape of No. 1 is modulated into the frequency space as a higher-order component higher than the primary light, but the higher-order component can be cut by the resolution (aperture) of the lens system, and the line 161 Is removed and only the shading is extracted and the photoresist 82 can be irradiated.

【0064】図13に、フォトレジスト面での強度分布
の乱れを線パターンのピッチ(線間隔)Pに対して示し
てある。図13に示すように、ピッチ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。これに対して、ピッチPがλ/
NAより大きくなると、線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。
FIG. 13 shows the disturbance of the intensity distribution on the photoresist surface with respect to the pitch (line interval) P of the line pattern. As shown in FIG. 13, in a region where the pitch P is smaller than λ / NA, there is almost no disturbance in the intensity distribution, and only a change in shading appears. On the other hand, when the pitch P is λ /
If the value is larger than NA, the line shape itself is projected as noise, which is manifested as disturbance in the intensity distribution on the photoresist surface.

【0065】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160であって
も、線161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、線161がそのままフォトレ
ジスト82に投影されるのではなく、線161の線幅に
よって制御された強度分布で露光用の光99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、線161の形状ではなく、線161の幅で制御
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、多段階の形状を1枚
のマスク160により製造することができる。
As described above, although the transmission amount does not always correspond to 0% and 100%, even the binary mask 160 which can be controlled to have two values of the transmission amount to be turned on and the transmission amount to be turned off. , By setting the pitch P of the lines 161 to be equal to or less than the minimum resolution D of the exposure apparatus 100, the lines 161 are not projected onto the photoresist 82 as they are, but are exposed with an intensity distribution controlled by the line width of the lines 161. Light 99 is irradiated on the photoresist 82. Therefore, the photoresist 82 is processed using light having a transmission amount (exposure amount) controlled not by the shape of the line 161 but by the width of the line 161 as a processing medium, and the area unit A for which the exposure amount is obtained is equal to or less than the minimum resolution D. In this case, a fine shape having a substantially curved surface or a surface whose thickness continuously changes is processed. If the unit area A for which the exposure amount is obtained is not less than the minimum resolution D, a multi-step shape can be manufactured using one mask 160.

【0066】さらに、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、2値マスク160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において、2値マスクあるいはグレ
ーレベルマスクを用いた従来の加工方法あるいは製造方
法とは大きく異なっている。
Further, the minimum resolution D is
May not be determined only by the resolution (λ / NA).
For example, the resolution of the exposure system may change depending on the resolution of the photoresist 82. In such a case, the minimum resolution can be controlled by selecting a photoresist having an appropriate resolution. In any case, a conventional processing method using a binary mask or a gray-level mask in that the pattern formed on the binary mask 160 is not exposed and formed on the photoresist 82 as a workpiece as it is. Or, it is significantly different from the manufacturing method.

【0067】そして、本実施形態の2値マスク160を
使用することにより、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11(a)でデザインした曲面状の微
細形状28が2値マスク160により得られる。
By using the binary mask 160 of this embodiment, it is possible to expose the photoresist 82 to a multivalued shape, a curved surface, or the like. Various fine shapes can be formed very easily. That is, the curved fine shape 28 designed in step 91 and FIG. 11A is obtained by the binary mask 160.

【0068】例えば、2値マスク160上の線161の
ピッチを0.6μmとなるように製作し、この2値マス
ク60を最小分解能が2μmの露光装置にセットして被
加工体(フォトレジスト材)82を露光した場合には、
露光された被加工体には、0.6μm単位の像が再現す
ることがなく、予め計算した最適露光量(図11(b)
参照)にしたがって、2μm単位で露光エネルギー密度
を制御することが可能であることが確かめられている。
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。
For example, the binary mask 160 is manufactured so that the pitch of the lines 161 on the binary mask 160 is 0.6 μm, and the binary mask 60 is set in an exposure apparatus having a minimum resolution of 2 μm, and the workpiece (photoresist material) ) When 82 is exposed,
An image of 0.6 μm unit is not reproduced on the exposed workpiece, and the optimum exposure amount calculated in advance (FIG. 11B)
It has been confirmed that it is possible to control the exposure energy density in units of 2 μm.
Therefore, it is possible to form a multi-valued shape having a thickness (depth) of at least about 1 μm and a thickness or a fine structure having a curved surface or a slope whose thickness or depth continuously changes in a range less than that.

【0069】次に、円弧状の線によって構成されたパタ
ーンを有する2値マスク160の製造工程について説明
する。まず、石英ガラス100の表面にクロムをスパッ
タ等で遮光層を形成し、フォトレジストをその上にスピ
ンコートする。その後、レーザ光または電子ビームによ
って、線161の幅に応じた露光量で、線161に沿っ
て露光する。
Next, the manufacturing process of the binary mask 160 having a pattern constituted by arc-shaped lines will be described. First, a light shielding layer is formed on the surface of quartz glass 100 by sputtering chromium, and a photoresist is spin-coated thereon. Thereafter, exposure is performed along the line 161 with a laser beam or an electron beam at an exposure amount corresponding to the width of the line 161.

【0070】具体的には、図14に概略的に示すよう
に、CDやDVD等のマスターディスク作製技術と同様
にして、回転式のテーブルでマスク160を回転させ、
スライダにより微少なビーム(レーザ光)をテーブルの
径方向に沿って一方向に移動させながらその強度を可変
させることによって渦巻き状の曲線111を描画し、所
定領域119内に含まれる円弧状の線を切り出すことに
より、2値マスク160を形成することができる。ある
いは、図15に概略的に示すように、同心円112を描
画し、所定領域119内に含まれる円弧状の線を用いる
ことにより、2値マスクを形成しても良い。いずれの場
合もフォトレジスト面上の位置に応じて、ステップ93
aで決定した線161の幅を形成するのに必要な露光量
に変調しながら露光を行う。
More specifically, as schematically shown in FIG. 14, the mask 160 is rotated on a rotary table in the same manner as in a master disk manufacturing technique such as a CD or DVD.
A spiral beam 111 is drawn by moving a small beam (laser beam) in one direction along the radial direction of the table with a slider, thereby drawing a spiral curve 111, and an arc-shaped line included in the predetermined region 119. Is cut out, a binary mask 160 can be formed. Alternatively, as schematically shown in FIG. 15, a binary mask may be formed by drawing a concentric circle 112 and using an arc-shaped line included in the predetermined area 119. In any case, step 93 is performed according to the position on the photoresist surface.
Exposure is performed while modulating the exposure amount necessary to form the width of the line 161 determined in a.

【0071】その後、フォトレジストを現像した後、ク
ロムをエッチングにより除去することによって反射性と
なった遮光層に透明な線161を形成することによって
透過量を制御することができる。光源101から出力さ
れる露光用の光99の大部分を2値マスク160では反
射または透過することにより制御できるので、2値マス
ク160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。
Then, after developing the photoresist, the amount of transmission can be controlled by forming transparent lines 161 on the light-shielding layer which has become reflective by removing chromium by etching. Most of the exposure light 99 output from the light source 101 can be controlled by being reflected or transmitted by the binary mask 160, so that the light 99 is rarely converted into heat inside the binary mask 160, The photoresist 82 can be exposed to a grayscale shape with a stable and highly accurate mask with little expansion or the like.

【0072】このように、多値または連続的に厚みが変
化する、所望の微細形状にフォトレジスト82を露光す
ることができる2値マスク160が製造できるので、図
10に示すステップ94では、図5に示す2値マスク用
の露光装置100のマスクの保持台103に、2値マス
ク160をセットし、アライメント調整をした後に露光
する。本実施形態の2値マスク160では、2値マスク
160のマスクパターンを形成する工程、すなわち、線
161を形成する工程でアライメント用のアライメント
マークを形成することができる。したがって、アライメ
ントマークは、従来の2値マスクと同様に反射と透過と
いう2値のマークとなる。このため、従来の露光装置1
00あるいはそれと同じ方法でアライメントを調整する
ことが可能である。そして、ステップ95で露光された
フォトレジスト82を現像して微細構造を形成する。さ
らに、反射性などのフォトレジストでは実現できない性
能が求められる場合は、ステップ96において、所望の
微細形状に加工されたフォトレジスト82を用いて、型
成形、エッチングなどの方法により所望の特性を備えた
微細形状の構造体を製造する。
As described above, it is possible to manufacture the binary mask 160 capable of exposing the photoresist 82 to a desired fine shape having a multi-valued or continuously changing thickness, so that step 94 shown in FIG. The binary mask 160 is set on the mask holder 103 of the binary mask exposure apparatus 100 shown in FIG. 5, and exposure is performed after alignment adjustment. In the binary mask 160 of this embodiment, an alignment mark for alignment can be formed in a step of forming a mask pattern of the binary mask 160, that is, in a step of forming the line 161. Therefore, the alignment mark is a binary mark of reflection and transmission as in the conventional binary mask. Therefore, the conventional exposure apparatus 1
It is possible to adjust the alignment in 00 or the same way. Then, the photoresist 82 exposed in step 95 is developed to form a fine structure. Further, when a performance that cannot be realized by a photoresist such as a reflective property is required, in step 96, a desired characteristic is provided by a method such as molding or etching using the photoresist 82 processed into a desired fine shape. A structure having a fine shape is manufactured.

【0073】なお、以上では、本発明の製造方法を、液
晶パネルに含まれる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。半導体基
板、光スイッチング素子、マイクロ・エレクトロニクス
・メカニカル・システム(MEMS)、回折格子、ホロ
グラム、マイクロレンズ基板、フレネルレンズ基板、光
通信デバイスなど、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。
Although the manufacturing method of the present invention has been described above by taking as an example a process of manufacturing a reflector included in a liquid crystal panel, the fine structure that can be manufactured by the manufacturing method of the present invention is a reflector. However, the present invention is not limited to this. Many structures that require high-precision microstructures, such as semiconductor substrates, optical switching elements, microelectronic mechanical systems (MEMS), diffraction gratings, holograms, microlens substrates, Fresnel lens substrates, and optical communication devices It can be manufactured by the manufacturing method of the present invention.

【0074】さらに、上記では、2値マスクにより加工
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、2値マスクによ
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。
Further, in the above description, an example is shown in which the workpiece itself processed by the binary mask is used as a product or the etching is controlled by the workpiece, but the workpiece processed by the binary mask is shown. The present invention can also be applied to a case where a microstructure is manufactured by another manufacturing method using the method. For example, the present invention can be applied to a manufacturing method called a micro replica (transfer type) technology. In this case, a microstructure is provided by using a workpiece or a transfer mold manufactured using the workpiece as a prototype. Products can be molded.

【0075】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、ディポジットなどによ
り粒子を堆積して微細構造を製造する方法を含め、2値
マスクを用いる全ての製造方法に適用することができ
る。
The present invention is not limited to a manufacturing method using an exposure apparatus using light as a processing medium, but includes all methods using a binary mask, including a method of manufacturing a fine structure by depositing particles by a deposit or the like. It can be applied to a manufacturing method.

【0076】[0076]

【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2値マスクに、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値マスクにより製造できるよう
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2値マスクを用いて、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、グレーレベルマスクを用い
て製造した場合と同様の多値な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、2値マスクを用
いてグレーレベルが加工できるので、グレーレベルマス
クで懸念される熱膨張による誤差、また、アライメント
マークの検出による誤差も無くすことが可能であり、こ
の点でも歩留まりを向上することができる。
As described above, according to the present invention, the processing apparatus, the workpiece, and the processing are provided in the binary mask in which the processing effect based on the transmission amount of the processing medium supplied to the workpiece is accumulated. A pattern smaller than the minimum resolution determined by at least one of the media, in particular, dots on and off with a pitch smaller than the minimum resolution are formed so that a multi-valued or gray-level structure can be manufactured by a binary mask. . Therefore, by the manufacturing method of the present invention,
Using one or a small number of binary masks, a structure having a fine shape such as a slope, a curved surface, or a multi-step shape can be manufactured. For this reason, the same multivalued shape as that manufactured by using the gray level mask can be formed in a small number of times, so that the number of steps for irradiating the processing medium can be significantly reduced, and the number of steps can be reduced. The yield can be reduced and the yield can be improved. At the same time, since the gray level can be processed using the binary mask, it is possible to eliminate the error due to thermal expansion and the error due to the detection of the alignment mark, which are a concern in the gray level mask, thus improving the yield. can do.

【0077】さらに、本発明では、従来の2値マスクを
用いて加工する、既存の加工装置を利用したり、既存の
加工方法との連携も容易であり、ミクロンレベル、サブ
ミクロンレベルあるいはそれ以下のレベルの微細構造を
備えた多種多様な構造体を経済的に量産し、供給するこ
とが可能となる。
Further, according to the present invention, it is possible to use an existing processing apparatus for processing using a conventional binary mask or to easily cooperate with an existing processing method, and to perform the processing at a micron level, a submicron level or lower. It is possible to economically mass-produce and supply a wide variety of structures having a fine structure of the same level.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【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。
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a mobile phone provided with a reflective liquid crystal panel using a reflective layer (reflector) according to the present invention.

【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。
FIG. 2 is a perspective view showing an outline of the reflector according to the present invention shown in FIG.

【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。
FIG. 3 is a flowchart showing a manufacturing process of the reflector according to the present invention.

【図4】図3に示した製造プロセスで用いる2値マスク
の製作を説明する図であり、図4(a)に被加工体に施
す多値な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、2値マスク上にディザパターン
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、2値マスク上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。
FIG. 4 is a diagram for explaining the fabrication of a binary mask used in the manufacturing process shown in FIG. 3; FIG. 4A shows an example of a multivalued fine shape design applied to a workpiece; (B)
FIG. 4 shows a state in which the optimum exposure amount of each part of the fine shape is determined, and FIG. 4C shows an example of binarization by a dither pattern method on a binary mask. FIG. 4D shows an example of binarization patterning on a binary mask by a dot gradation method.

【図5】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。
FIG. 5 is a view schematically showing an exposure apparatus used in the manufacturing process shown in FIG.

【図6】図3に示した製造プロセスで用いる2値マスク
と、露光装置の最小分解能の関係を説明する図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a binary mask used in the manufacturing process shown in FIG. 3 and a minimum resolution of an exposure apparatus.

【図7】図7に示した2値マスクのドットPと、露光強
度の関係を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing a relationship between dots P of the binary mask shown in FIG. 7 and exposure intensity.

【図8】図3に示した製造プロセスにおいて、2値マス
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。
FIG. 8 is a diagram showing an example in which exposure is performed through a binary mask and processed into a fine structure in the manufacturing process shown in FIG. 3;

【図9】図3に示した製造プロセスにおいて、2値マス
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。
FIG. 9 is a view showing a different example in which exposure is performed through a binary mask and processed into a fine structure in the manufacturing process shown in FIG. 3;

【図10】本発明の他の実施形態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。
FIG. 10 is a flowchart showing a manufacturing process of a reflector according to another embodiment of the present invention.

【図11】図10に示した製造プロセスで用いる2値マ
スクの製作を説明する図であり、図10(a)に、被加
工体に施す多値な微細形状のデザインの例を示し、図1
0(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10(c)に、2値マスク上に2値
化したパターンの透過率の例を示してある。また、図1
0(d)に、2値マスク上に線階調法により2値化した
パターニングの例を示してある。
FIG. 11 is a diagram for explaining the fabrication of a binary mask used in the manufacturing process shown in FIG. 10; FIG. 10A shows an example of a multivalued fine shape design applied to a workpiece; 1
0 (b) shows a state in which the optimal exposure amount of each part of the fine shape is determined, and FIG. 10 (c) shows an example of the transmittance of a binarized pattern on a binary mask. . FIG.
FIG. 0D shows an example of binarization patterning on a binary mask by the line gradation method.

【図12】図10に示した製造プロセスで用いる2値マ
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。
FIG. 12 is a diagram illustrating a relationship between a binary mask used in the manufacturing process shown in FIG. 10 and a minimum resolution of an exposure apparatus.

【図13】図12に示した2値マスクのピッチ(線間
隔)Pと、露光強度の関係を示すグラフである。
13 is a graph showing the relationship between the pitch (line interval) P of the binary mask shown in FIG. 12 and the exposure intensity.

【図14】図10に示した製造プロセスにおいて、2値
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。
FIG. 14 is a diagram showing an example in which exposure is performed via a binary mask and processed into a fine structure in the manufacturing process shown in FIG. 10;

【図15】図10に示した製造プロセスにおいて、2値
マスクを介して露光し微細構造体に加工する他の例を示
す図である。
FIG. 15 is a diagram showing another example in which exposure is performed via a binary mask and processed into a fine structure in the manufacturing process shown in FIG. 10;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 26 微細形状 60、160 2値マスク 61 開口(オン) 62 遮蔽部(オフ) 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) 161 線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cellular phone 10 Liquid crystal panel 12 Liquid crystal cell 20 Reflector (reflection layer) 21 Reflection surface 26 Fine shape 60, 160 Binary mask 61 Opening (ON) 62 Shielding part (OFF) 70 Light source 71 Incident light (illumination light) 72 Output Emitted light (reflected light) 81 Substrate 82 Resist layer 90 User 99 Light for exposure 100 Exposure device (processing device) 161 lines

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 永一 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株 式会社内 (72)発明者 米窪 政敏 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株 式会社内 Fターム(参考) 2H091 FA16Y FA27Y FA29Y FB02 FB08 FC10 GA01 GA02 LA12 LA16 2H095 BA12 BB32 BB33 BB34 BC08 BC09 2H097 AA11 BB01 JA02 KA03 LA12 LA15 LA20  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Eiichi Fujii 3-3-5 Yamato, Suwa City, Nagano Prefecture Inside Seiko Epson Corporation (72) Inventor Masatoshi Yonekubo 3-5-5, Yamato, Suwa City, Nagano Prefecture No. Seiko Epson Corporation F-term (reference) 2H091 FA16Y FA27Y FA29Y FB02 FB08 FC10 GA01 GA02 LA12 LA16 2H095 BA12 BB32 BB33 BB34 BC08 BC09 2H097 AA11 BB01 JA02 KA03 LA12 LA15 LA20

Claims (36)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 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値マスクを用
いた加工装置により、前記被加工体を微細形状に加工す
る微細構造体の製造方法であって、 前記微細形状を加工する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なパターン
により制御する前記2値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微細構造体の
製造方法。
1. A microstructure for processing a workpiece into a fine shape by a processing apparatus using a binary mask capable of controlling a transmission amount of a processing medium for storing a processing effect on the workpiece in two stages. The binary method of controlling a transmission amount of the processing medium for processing the fine shape by using a pattern smaller than a minimum resolution determined by at least one of the processing apparatus, the workpiece, and the processing medium. A method for manufacturing a microstructure, comprising: setting a mask on the processing apparatus and processing the workpiece.
【請求項2】 請求項1において、前記パターンは、前
記最小分解能より小さい面積単位のドットのオン・オフ
であり、その面積比率で前記加工媒体の透過量を制御す
る微細構造体の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the pattern is a dot on / off of an area unit smaller than the minimum resolution, and a transmission amount of the processing medium is controlled by an area ratio thereof.
【請求項3】 請求項2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
れている微細構造体の製造方法。
3. The method according to claim 2, wherein the on-
OFF is a method of manufacturing a fine structure determined by a dither pattern method or an error diffusion method.
【請求項4】 請求項2において、前記ドットのオン・
オフの面積比率は、該ドットの面積を変化させることで
決定されている微細構造体の製造方法。
4. The method according to claim 2, wherein the on-
The method of manufacturing a microstructure, wherein the off area ratio is determined by changing the area of the dot.
【請求項5】 請求項1において、 前記パターンは、前記最小分解能より小さいピッチで繰
り返される円弧状の線によって構成されており、前記線
の幅を可変させることにより前記加工媒体の透過量を制
御する微細構造体の製造方法。
5. The pattern according to claim 1, wherein the pattern is formed by arc-shaped lines that are repeated at a pitch smaller than the minimum resolution, and the transmission amount of the processing medium is controlled by changing the width of the line. Manufacturing method of a fine structure.
【請求項6】 請求項5において、 前記円弧状の線は、螺旋状または同心円状のいずれかの
曲線の一部を用いて形成されている微細構造体の製造方
法。
6. The method for manufacturing a microstructure according to claim 5, wherein the arc-shaped line is formed using a part of a spiral or concentric curve.
【請求項7】 請求項1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微細構造体の製造方法。
7. The method according to claim 1, wherein the object to be processed is a photosensitive member, the processing medium is light, and the processing apparatus is an exposure apparatus.
【請求項8】 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、前記パターンのピッチPは、次の式を満足する
微細構造体の製造方法。 P<λ/NA
8. A fine structure according to claim 7, wherein a pitch P of the pattern satisfies the following equation, where λ is a wavelength of a light source of the exposure apparatus and NA is an aperture of a lens of an imaging system of the exposure apparatus. Manufacturing method. P <λ / NA
【請求項9】 請求項7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微細構造体の製造方
法。
9. The method of manufacturing a microstructure according to claim 7, wherein the processed photosensitive member is the microstructure.
【請求項10】 請求項7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
有する微細構造体の製造方法。
10. The method for manufacturing a fine structure according to claim 7, further comprising the step of forming the fine structure using the processed photosensitive member.
【請求項11】 請求項9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
する微細構造体の製造方法。
11. The method for manufacturing a microstructure according to claim 9, wherein a reflective member is formed by applying a reflective member to the processed photosensitive member.
【請求項12】 請求項10において、前記被加工体を
加工する工程では、微細構造体となる基板に塗布された
前記光感応性部材を加工し、 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
では、前記光感応性部材を介して前記基板をエッチング
する微細構造体の製造方法。
12. The process according to claim 10, wherein, in the step of processing the workpiece, the light-sensitive member applied to a substrate to be a fine structure is processed, and the fine structure is formed using the light-sensitive member. In the step of forming a body, a method of manufacturing a microstructure in which the substrate is etched through the photosensitive member.
【請求項13】 請求項12において、前記基板は反射
性の部材であり、前記光感応性部材を用いて該微細構造
体を形成する工程では反射体を形成する微細構造体の製
造方法。
13. The method according to claim 12, wherein the substrate is a reflective member, and in the step of forming the fine structure using the photosensitive member, a reflector is formed.
【請求項14】 請求項12において、さらに、前記エ
ッチングされた基板に反射性の部材を塗布して反射体を
形成する微細構造体の製造方法。
14. The method according to claim 12, further comprising applying a reflective member to the etched substrate to form a reflector.
【請求項15】 請求項11、13または14におい
て、前記反射体は、液晶用の反射板である微細構造体の
製造方法。
15. The method according to claim 11, 13 or 14, wherein the reflector is a liquid crystal reflector.
【請求項16】 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
小分解能より小さなパターンにより制御する2値マス
ク。
16. A binary mask which is set in a processing device and is capable of controlling a transmission amount of a processing medium in which a processing effect on a workpiece is accumulated in two stages, wherein the transmission amount of the processing medium is controlled by the processing device. A binary mask controlled by a pattern smaller than a minimum resolution determined by at least one of the workpiece and the processing medium.
【請求項17】 請求項16において、前記パターン
は、前記最小分解能より小さい面積単位のドットのオン
・オフであり、その面積比率で加工媒体の透過量を制御
する2値マスク。
17. The binary mask according to claim 16, wherein the pattern is a dot on / off of an area unit smaller than the minimum resolution, and controls an amount of transmission of a processing medium by an area ratio thereof.
【請求項18】 請求項17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2値マスク。
18. The binary mask according to claim 17, wherein on / off of the dots is determined by a dither pattern method or an error diffusion method.
【請求項19】 請求項17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2値マスク。
19. The binary mask according to claim 17, wherein the area ratio of the dot is determined by changing the area of the dot.
【請求項20】 請求項17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2値マスク。
20. The binary mask according to claim 17, wherein the object to be processed is a photosensitive member, the processing medium is light, and the processing device is an exposure device.
【請求項21】 請求項20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N
Aとすると、前記ドットのピッチPは、次の式を満足す
る2値マスク。 P<λ/NA
21. The apparatus according to claim 20, wherein a wavelength λ of a light source of the exposure apparatus and an aperture N of a lens of an image forming system of the exposure apparatus.
Assuming that A, the dot pitch P is a binary mask satisfying the following expression. P <λ / NA
【請求項22】 請求項16において、 前記パターンは、前記最小分解能より小さいピッチで繰
り返される円弧状の線によって構成されており、前記線
の幅を可変させることにより前記加工媒体の透過量を制
御する2値マスク。
22. The pattern according to claim 16, wherein the pattern is constituted by arc-shaped lines repeated at a pitch smaller than the minimum resolution, and the transmission amount of the processing medium is controlled by changing the width of the line. Binary mask to do.
【請求項23】 請求項22において、 前記円弧状の線は、螺旋状または同心円状のいずれかの
曲線の一部を用いて形成されている2値マスク。
23. The binary mask according to claim 22, wherein the arc-shaped line is formed using a part of a spiral or concentric curve.
【請求項24】 請求項22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2値マスク。
24. The binary mask according to claim 22, wherein the workpiece is a photosensitive member, the processing medium is light, and the processing apparatus is an exposure apparatus.
【請求項25】 請求項24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、前記線のピッチPは、次の
式を満足する2値マスク。 P<λ/NA
25. A binary mask according to claim 24, wherein a wavelength P of the light source of the exposure apparatus and an aperture NA of a lens of an image forming system of the exposure apparatus are the same. . P <λ / NA
【請求項26】 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あって、 所望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値マスクに形成する工程を有する2値マスク
の製造方法。
26. A method of manufacturing a binary mask, which is set in a processing apparatus and is capable of controlling a transmission amount of a processing medium, in which a processing effect on a workpiece is accumulated, in two stages, wherein a desired fine processing is performed. The transmission amount of the processing medium is converted into an on / off area ratio of dots in an area unit smaller than the minimum resolution determined by at least one of the processing apparatus, the workpiece, and the processing medium, and the dots are converted to the 2 A method for manufacturing a binary mask, comprising a step of forming a binary mask.
【請求項27】 請求項26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2値マスクの製造方法。
27. A method according to claim 26, wherein the area ratio of the dots is determined by a dither pattern method or an error diffusion method.
【請求項28】 請求項26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2値マスクの製造方法。
28. The method according to claim 26, wherein the area ratio of the dot is determined by changing the area of the dot.
【請求項29】 請求項26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2値マスクの製造方法。
29. The method according to claim 26, wherein the object to be processed is a photosensitive member, the processing medium is light, and the processing apparatus is an exposure apparatus.
【請求項30】 請求項29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N
Aとすると、前記ドットのピッチPは、次の式を満足す
る2値マスクの製造方法。 P<λ/NA
30. The exposure apparatus according to claim 29, wherein a wavelength λ of a light source of the exposure apparatus and an aperture N of a lens of an image forming system of the exposure apparatus.
Assuming that A, the dot pitch P satisfies the following equation. P <λ / NA
【請求項31】 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ピッ
チで繰り返される円弧状の線によって構成されており、
所望の微細加工を行う前記加工媒体の透過量が前記線の
幅に変換されているパターンを前記2値マスクに形成す
る工程を有する2値マスクの製造方法。
31. A method of manufacturing a binary mask which is set in a processing apparatus and is capable of controlling a transmission amount of a processing medium in which a processing effect on a processing object is accumulated in two stages, wherein the processing apparatus and the processing target It is constituted by an arc-shaped line repeated at a pitch smaller than the minimum resolution determined by at least one of the body and the processing medium,
A method of manufacturing a binary mask, comprising: forming, on the binary mask, a pattern in which the transmission amount of the processing medium for performing desired fine processing is converted into the width of the line.
【請求項32】 請求項31において、 前記円弧状の線は、螺旋状または同心円状のいずれかの
曲線の一部を用いて形成されている2値マスクの製造方
法。
32. The method according to claim 31, wherein the arc-shaped line is formed by using a part of a spiral or concentric curve.
【請求項33】 請求項32において、 前記円弧状の線は、レーザ光を円弧状に走査するととも
に、前記レーザ光の強度を可変させることによってその
幅が制御される2値マスクの製造方法。
33. The method for manufacturing a binary mask according to claim 32, wherein the arc-shaped line is scanned by a laser beam in an arc shape and the width is controlled by varying the intensity of the laser beam.
【請求項34】 請求項31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2値マスクの製
造方法。
34. The method according to claim 31, wherein the object to be processed is a photosensitive member, the processing medium is light, and the processing apparatus is an exposure apparatus.
【請求項35】 請求項31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、前記線のピッチPは、次の
式を満足する2値マスクの製造方法。 P<λ/NA
35. The binary mask according to claim 31, wherein a pitch P of the line satisfies the following expression, where λ is a light source wavelength of the exposure apparatus and NA is an aperture of a lens of an imaging system of the exposure apparatus. Manufacturing method. P <λ / NA
【請求項36】 請求項1乃至15のいずれかにおい
て、 前記微細構造体は、半導体基板、マイクロ・エレクトロ
ニクス・メカニカル・システム基板、回折格子、ホログ
ラム、マイクロレンズ、フレネルレンズ、光通信デバイ
スのうち少なくともいずれかを含む、微細構造体の製造
方法。
36. The microstructure according to claim 1, wherein the microstructure is at least one of a semiconductor substrate, a microelectronic mechanical system substrate, a diffraction grating, a hologram, a microlens, a Fresnel lens, and an optical communication device. A method for producing a microstructure, comprising:
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