JP2011028233A - Photomask - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、透過光量分布をより細かく制御できるフォトマスクを提供することを主目的とする。
【解決手段】本発明は、基板と、上記基板上に形成され、露光波長では解像しない微細なドットパターンを有するマスクパターン層とを有し、上記ドットパターンの分布状態により、露光する際の透過光量分布を制御するフォトマスクであって、上記ドットパターンが、順位相透過、遮光および逆位相透過を用いて構成されたものであることを特徴とするフォトマスクを提供することにより、上記課題を解決する。
【選択図】図1An object of the present invention is to provide a photomask capable of finely controlling a transmitted light amount distribution.
The present invention includes a substrate and a mask pattern layer formed on the substrate and having a fine dot pattern that is not resolved at an exposure wavelength, and the exposure is performed depending on the distribution state of the dot pattern. By providing a photomask for controlling a transmitted light amount distribution, wherein the dot pattern is configured by using ordered phase transmission, light shielding, and reverse phase transmission, To solve.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、露光波長では解像しない微細な光透過部と遮光部で構成されたパターン(以下ドットパターンと言う)の分布状態により、露光する際の透過光量分布(露光量分布)を制御するフォトマスクに関し、より詳しくは、透過光量分布をより細かく制御できるフォトマスクに関する。 In the present invention, the transmitted light amount distribution (exposure amount distribution) at the time of exposure is controlled by the distribution state of a pattern (hereinafter referred to as a dot pattern) composed of fine light transmitting portions and light shielding portions that are not resolved at the exposure wavelength. More specifically, the present invention relates to a photomask capable of finely controlling the transmitted light amount distribution.
従来、CCDやCMOS等のイメージセンサにおいては、受光部の集光効率を高めるため、各受光部にマイクロレンズを形成している。このようなマイクロレンズは、従来、デバイス基板上に形成された樹脂部を熱フローにてレンズ状に形成していた。しかしながら、熱フローにより樹脂部をレンズ形状とするため、所望の焦点距離を有する集光効率の良いレンズを形成することが困難であった。 Conventionally, in an image sensor such as a CCD or a CMOS, a microlens is formed in each light receiving portion in order to increase the light collection efficiency of the light receiving portion. In such a microlens, conventionally, a resin portion formed on a device substrate is formed in a lens shape by heat flow. However, since the resin portion is formed into a lens shape by heat flow, it is difficult to form a lens having a desired focal length and good light collection efficiency.
このような問題に対して、特許文献1においては、透過率が段階的に変化したパターニング用マスクを利用して、擬似レンズ形状を有する樹脂構造体を形成し、次に、その樹脂構造体を加熱変形させるレンズアレイの製造方法が開示されている。この方法は、パターニング用マスクを利用して擬似レンズ形状を有する樹脂構造体を形成することから、成形精度を多少向上できるものの、その後加熱変形を行うことから、やはり所望の焦点距離を有する集光効率の良いレンズを形成することは困難であった。
With respect to such a problem, in
また、特許文献2においては、マスク基板と、そのマスク基板上に形成されたマスク材料とを備えたフォトリソグラフィー用マスクであって、上記マスク材料は、露光用の光を照射されたときにその光に対して所望の膜厚形状に関連付けられた透過光量分布を有するように構成されているフォトリソグラフィー用マスクが開示されている。このフォトリソグラフィー用マスクは、露光のみで所望の立体形状に対応した透過光量分布を与えるものであるが、所望の立体形状をパターンに反映させる方法については、ほとんど記載されていなかった。
In
一方、特許文献3〜特許文献5においては、露光波長では解像しない微細なドットパターンの分布状態により、露光する際の透過光量分布を制御するフォトマスクが開示されている。これらのフォトマスクは、露光波長では解像しない微細なドットパターンを有するため、ドットのオン・オフの比率が濃淡として被加工体に反映される。そのため、透過光量分布を細かく制御することができるという利点を有する。また、これらの特許文献において、ドットパターンの設計方法として、ディザ法や誤差分散法が開示されている。
On the other hand,
従来から、露光波長では解像しない微細なドットパターンの分布状態により、露光する際の透過光量分布を制御するフォトマスクは知られているものの、そのドットパターンは光の透過および遮光という2種類の構成要素を用いたものであった。そのため、透過光量分布の制御が充分に行えないという問題があった。 Conventionally, there are known photomasks that control the distribution of transmitted light amount during exposure based on the distribution state of fine dot patterns that are not resolved at the exposure wavelength, but the dot patterns include two types of light transmission and light shielding. The component was used. Therefore, there is a problem that the transmitted light amount distribution cannot be sufficiently controlled.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、透過光量分布をより細かく制御できるフォトマスクを提供することを主目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and a main object of the present invention is to provide a photomask capable of finely controlling the transmitted light amount distribution.
上記目的を達成するために、本発明者が鋭意検討を重ねた結果、ドットパターンの光透過部を、順位相透過および逆位相透過を用いて構成することで、透過光量分布をより細かく制御できることを見出した。本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。 In order to achieve the above object, as a result of intensive studies by the present inventors, it is possible to control the transmitted light amount distribution more finely by configuring the light transmission part of the dot pattern using rank phase transmission and reverse phase transmission. I found. The present invention has been made based on such knowledge.
すなわち、本発明においては、基板と、上記基板上に形成され、露光波長では解像しない微細なドットパターンを有するマスクパターン層とを有し、上記ドットパターンの分布状態により、露光する際の透過光量分布を制御するフォトマスクであって、上記ドットパターンが、順位相透過、遮光および逆位相透過を用いて構成されたものであることを特徴とするフォトマスクを提供する。 That is, in the present invention, the substrate has a mask pattern layer formed on the substrate and having a fine dot pattern that does not resolve at the exposure wavelength, and the transmission during exposure depends on the distribution state of the dot pattern. There is provided a photomask for controlling a light amount distribution, wherein the dot pattern is configured by using ordered phase transmission, light shielding, and reverse phase transmission.
本発明によれば、順位相透過および遮光に加えて、さらに逆位相透過を用いてドットパターンを構成することにより、透過光量分布の制御の自由度が向上し、透過光量分布の制御をより細かく行うことができる。特に、急峻な光量の落ち込み部を実現し、急峻な凹凸部を有する立体形状を与える透過光量分布を得ることができるという利点を有する。 According to the present invention, the degree of freedom in controlling the transmitted light amount distribution is improved by further configuring the dot pattern using the reverse phase transmission in addition to the ordered phase transmission and the light shielding, and the transmitted light amount distribution is more finely controlled. It can be carried out. In particular, there is an advantage that a transmitted light amount distribution that realizes a steep light amount drop portion and gives a three-dimensional shape having steep uneven portions can be obtained.
上記発明においては、上記逆位相透過を行う逆位相透過部は、上記基板を掘り込むことにより形成されたものであることが好ましい。容易に逆位相透過部を形成することができるからである。 In the said invention, it is preferable that the reverse phase transmission part which performs the said reverse phase transmission is formed by digging in the said board | substrate. This is because the reverse phase transmission part can be easily formed.
上記発明において、上記ドットパターンは、目的とする対象物の繰り返し単位に応じて、対象物単位領域を有しており、上記対象物単位領域として、上記順位相透過および上記遮光を用いて構成された順位相単位領域、並びに、上記逆位相透過および上記遮光を用いて構成された逆位相単位領域を用いることが好ましい。ドットパターンの設計が容易になるからである。 In the above invention, the dot pattern has an object unit area according to the target repeating unit of the object, and is configured using the rank phase transmission and the light shielding as the object unit area. It is preferable to use a rank phase unit region and an antiphase unit region configured using the antiphase transmission and the light shielding. This is because the dot pattern can be easily designed.
上記発明においては、上記順位相単位領域および上記逆位相単位領域が、それぞれ矩形状の単位領域であり、かつ、市松模様状に配置されていることが好ましい。例えばマイクロレンズアレイを作製する場合に有用な透過光量分布を得ることができるからである。 In the above invention, it is preferable that the rank phase unit region and the antiphase unit region are each a rectangular unit region and arranged in a checkered pattern. This is because, for example, a transmitted light amount distribution useful for producing a microlens array can be obtained.
上記発明において、上記ドットパターンは、目的とする対象物の繰り返し単位に応じて、対象物単位領域を有しており、上記対象物単位領域は、上記順位相透過および上記遮光を用いて構成された順位相単位領域であり、上記対象物単位領域の境界部に、上記逆位相透過のドットが配置されていることが好ましい。順位相単位領域である対象物単位領域の境界部に、逆位相透過のドットを配置することにより、境界部において急峻な光量の落ち込み部を実現することができるからである。 In the above invention, the dot pattern has an object unit region according to the target repeating unit of the object, and the object unit region is configured using the rank phase transmission and the light shielding. Preferably, the reverse phase transmission dots are arranged at the boundary of the target unit area. This is because a steep drop in the amount of light at the boundary can be realized by disposing anti-phase transmission dots at the boundary of the object unit area that is the order phase unit area.
上記発明において、上記ドットパターンは、目的とする対象物の繰り返し単位に応じて、対象物単位領域を有しており、上記対象物単位領域は、上記逆位相透過および上記遮光を用いて構成された逆位相単位領域であり、上記対象物単位領域の境界部に、上記順位相透過のドットが配置されていることが好ましい。逆位相単位領域である対象物単位領域の境界部に、順位相透過のドットを配置することにより、境界部において急峻な光量の落ち込み部を実現することができるからである。 In the above invention, the dot pattern has an object unit region according to the target repeating unit of the object, and the object unit region is configured using the reverse phase transmission and the light shielding. It is preferable that the rank-phase transmitting dots are arranged at the boundary portion of the object unit region. This is because a steep drop in the amount of light at the boundary can be realized by arranging the dots having the order phase transmission at the boundary of the object unit area which is the reverse phase unit area.
上記発明においては、フォトマスクが、マイクロレンズアレイの製造に用いられるものであることが好ましい。本発明のフォトマスクを用いることにより、急峻な凹凸部を有する立体形状を与える透過光量分布を得ることができ、より集光効率の良いマイクロレンズを形成することができるからである。 In the said invention, it is preferable that a photomask is used for manufacture of a micro lens array. This is because by using the photomask of the present invention, a transmitted light amount distribution giving a three-dimensional shape having steep uneven portions can be obtained, and a microlens with higher light collection efficiency can be formed.
また、本発明においては、上述したフォトマスクを用いて、被処理部材を露光する露光工程と、露光後の被処理部材を現像する現像工程と、を有することを特徴とするパターン形成体の製造方法を提供する。 Moreover, in this invention, it has the exposure process which exposes a to-be-processed member using the photomask mentioned above, and the image development process which develops the to-be-processed member after exposure, The manufacturing of the pattern formation body characterized by the above-mentioned Provide a method.
本発明によれば、上述したフォトマスクを用いることにより、透過光量分布の制御をより細かく行うことができ、例えば、より集光高率に優れたマイクロレンズアレイ等を有するパターン形成体を得ることができる。 According to the present invention, by using the above-described photomask, the transmitted light amount distribution can be controlled more finely. For example, a pattern forming body having a microlens array or the like having a higher light collection rate can be obtained. Can do.
また、本発明においては、露光波長では解像しない微細なドットパターンの分布状態により、露光する際の露光量(透過光量)分布を制御するフォトマスクを作製するためのパターンデータの作製方法であって、(a)フォトマスクのパターン形成平面をX−Y座標として、その座標値x、yを関数として、所望の露光する際の露光量(透過光量)分布をZ座標上のz値として表す、露光量(透過光量)分布把握処理と、(b)z値の平方根を、少なくとも一つは負の値をとるように選択し、所望の露光する際の光電界分布をz´値として表す光電界分布把握処理と、(c)露光においてフォトマスク面上は均一照度とし、z´値に対応して、再現性のある所定のアルゴリズムを用いて、露光波長では解像しない所定サイズのX−Y座標の領域毎に、該領域サイズのドットパターンの配置を決めるドットパターン生成処理と、を行なうことを特徴とするパターンデータの作製方法を提供する。 Further, the present invention is a pattern data production method for producing a photomask that controls the exposure amount (transmitted light amount) distribution during exposure according to the distribution state of fine dot patterns that are not resolved at the exposure wavelength. (A) Using the pattern formation plane of the photomask as the XY coordinates and using the coordinate values x and y as functions, the exposure amount (transmitted light amount) distribution at the time of desired exposure is expressed as the z value on the Z coordinate. The exposure amount (transmitted light amount) distribution grasping process and (b) the square root of the z value is selected so as to take a negative value, and the optical electric field distribution at the time of desired exposure is expressed as the z ′ value. Processing for grasping optical electric field distribution, and (c) a uniform illuminance on the photomask surface in exposure, and using a predetermined algorithm with reproducibility corresponding to z ′ value, X having a predetermined size that is not resolved at the exposure wavelength -Y coordinate area Provided is a pattern data generation method characterized by performing a dot pattern generation process for determining the arrangement of a dot pattern of the region size for each time.
本発明によれば、上記の光電界分布把握処理を行うことにより、透過光量分布をより細かく制御したパターンデータを得ることができる。 According to the present invention, pattern data in which the transmitted light amount distribution is more finely controlled can be obtained by performing the above-described optical electric field distribution grasping process.
本発明においては、透過および遮光に加えて、さらに、逆位相透過を用いてドットパターンを構成することにより、透過光量分布の制御の自由度が向上し、透過光量分布の制御をより細かく行うことができるという効果を奏する。特に、従来は困難であった急峻な光量の落ち込み部を有する透過光量分布を得ることができる。本発明のフォトマスクを用いることにより、急峻な凹凸部を持った立体形状を有するパターン形成体を得ることができる。 In the present invention, in addition to transmission and light shielding, the degree of freedom of control of the transmitted light amount distribution is improved and the transmitted light amount distribution is controlled more finely by configuring the dot pattern using reverse phase transmission. There is an effect that can be. In particular, it is possible to obtain a transmitted light amount distribution having a steep light amount drop portion that has been difficult in the past. By using the photomask of the present invention, a pattern forming body having a three-dimensional shape with steep uneven portions can be obtained.
以下、本発明のフォトマスク、およびパターン形成体の製造方法について詳細に説明する。 Hereinafter, the photomask of this invention and the manufacturing method of a pattern formation body are demonstrated in detail.
A.フォトマスク
まず、本発明のフォトマスクについて説明する。本発明のフォトマスクは、基板と、上記基板上に形成され、露光波長では解像しない微細なドットパターンを有するマスクパターン層とを有し、上記ドットパターンの分布状態により、露光する際の透過光量分布を制御するフォトマスクであって、上記ドットパターンが、順位相透過、遮光および逆位相透過を用いて構成されたものであることを特徴とするものである。
A. Photomask First, the photomask of the present invention will be described. The photomask of the present invention has a substrate and a mask pattern layer formed on the substrate and having a fine dot pattern that is not resolved at the exposure wavelength, and the transmission during exposure depends on the distribution state of the dot pattern. A photomask for controlling a light amount distribution, wherein the dot pattern is configured by using ordered phase transmission, light shielding, and reverse phase transmission.
図1は、本発明のフォトマスクの一例を示す概略断面図である。図1に示されるフォトマスクは、基板1と、基板1上に形成され、露光波長では解像しない微細なドットパターンを有するマスクパターン層2とを有している。さらに、マスクパターン層2のドットパターンは、順位相透過、遮光および逆位相透過を用いて構成されたものであり、具体的には、遮光部3と、順位相透過部4aと、基板1を掘り込むことにより形成された逆位相透過部4bとが形成されている。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of the photomask of the present invention. The photomask shown in FIG. 1 has a
一方、図2は、本発明のフォトマスク(順位相透過、遮光および逆位相透過の3種類を用いて構成したドットパターンを有するフォトマスク)と、従来のフォトマスク(透過および遮光の2種類を用いて構成したドットパターンを有するフォトマスク)との違いを説明する説明図である。 On the other hand, FIG. 2 shows a photomask according to the present invention (a photomask having a dot pattern configured using three types of order phase transmission, light shielding, and reverse phase transmission) and a conventional photomask (two types of transmission and light shielding). It is explanatory drawing explaining the difference with the photomask which has the dot pattern comprised using.
図2(a)に示すように、従来のフォトマスク11は、透過および遮光を用いてマスクパターン層2のドットパターンを構成しており、光透過部4と、遮光部3とが形成されている。従来のフォトマスク11に光5を照射すると、光5の一部が光透過部4を通過することによって、図2(b)に示すような光電界分布(緩やかなすそを有するピークの重ね合わせ)が生じる。一般的に、透過光量分布は、光電界分布の2乗に比例することから、結果として、図2(c)に示すような透過光量分布が得られる。
As shown in FIG. 2A, the
これに対して、図2(d)に示すように、本発明のフォトマスク10は、順位相透過、遮光および逆位相透過を用いてマスクパターン層2のドットパターンを構成しており、順位相透過部4aと、遮光部3と、逆位相透過部4bとが形成されている。上記と同様に、本発明のフォトマスク10に光5を照射すると、光5の一部が順位相透過部4aおよび逆位相透過部4bを通過することによって、図2(e)に示すような光電界分布(緩やかなすそを有するピークの重ね合わせ)が生じる。この際、順位相透過部4aを通過した光5と、逆位相透過部4bを通過した光5とは、互いに逆の位相を有することから、互いに打ち消しあうことができ、その結果、図2(f)に示すように、従来のフォトマスクの透過光量分布と比較して、急峻な凹凸部を有する立体形状を与える透過光量分布を得ることができる。このように、逆位相を用いてドットパターンを構成することにより、透過光量分布をより細かく制御できるのである。
On the other hand, as shown in FIG. 2D, the
このように、本発明によれば、順位相透過および遮光に加えて、さらに逆位相透過を用いてドットパターンを構成することにより、透過光量分布の制御の自由度が向上し、透過光量分布の制御をより細かく行うことができる。特に、急峻な凹凸部を有する立体形状を与える透過光量分布を得ることができるという利点を有する。
以下、本発明のフォトマスクについて、構成ごとに説明する。
Thus, according to the present invention, the degree of freedom in controlling the transmitted light amount distribution is improved by configuring the dot pattern using the reverse phase transmission in addition to the ordered phase transmission and the light shielding, and the transmitted light amount distribution is improved. More precise control can be performed. In particular, there is an advantage that a transmitted light amount distribution giving a three-dimensional shape having steep uneven portions can be obtained.
Hereinafter, the photomask of the present invention will be described for each configuration.
1.マスクパターン層
まず、本発明に用いられるマスクパターン層について説明する。本発明に用いられるマスクパターン層は、後述する基板上に形成され、露光波長では解像しない微細なドットパターンを有するものである。さらに、本発明において、ドットパターンは、順位相透過、遮光および逆位相透過を用いて構成されたものである。なお、本発明における「逆位相透過」とは、順位相透過の位相とは逆(例えば位相差π)の位相を与える光の透過をいう。なお、順位相透過および逆位相透過の位相差は、通常、πrad(180°)およびその近傍(180°±15°)である。
1. Mask Pattern Layer First, the mask pattern layer used in the present invention will be described. The mask pattern layer used in the present invention is formed on a substrate described later and has a fine dot pattern that is not resolved at the exposure wavelength. Furthermore, in the present invention, the dot pattern is configured using rank phase transmission, light shielding, and reverse phase transmission. In the present invention, “reverse phase transmission” refers to transmission of light that gives a phase opposite to the phase of phase transmission (for example, phase difference π). Note that the phase difference between the rank phase transmission and the antiphase transmission is usually πrad (180 °) and its vicinity (180 ° ± 15 °).
(1)ドットパターン
本発明におけるドットパターンは、順位相透過、遮光および逆位相透過を用いて構成されたものであれば特に限定されるものではない。本発明におけるドットパターンの一例としては、目的とする対象物の繰り返し単位に応じて、対象物単位領域を有しており、上記対象物単位領域として、上記順位相透過および上記遮光を用いて構成された順位相単位領域、並びに、上記逆位相透過および上記遮光を用いて構成された逆位相単位領域を用いるものを挙げることができる。
(1) Dot pattern The dot pattern in the present invention is not particularly limited as long as it is configured using rank phase transmission, light shielding, and reverse phase transmission. As an example of the dot pattern in the present invention, it has an object unit area according to the target repeating unit of the object, and the object unit area is configured by using the above-described rank phase transmission and the light shielding. And the one using the reverse phase unit region formed by using the reverse phase transmission and the light shielding.
この場合、順位相単位領域と、逆位相単位領域という2種類の単位領域を組合せて用いることにより、ドットパターン全体を構成する。順位相単位領域および逆位相単位領域の各単位領域は、それぞれ透過および遮光を用いて構成されたものであるため、従来のディザ法や誤差分散法等により、各単位領域でのドットパターンを設計することができる。そのため、ドットパターンの設計が容易になるという利点を有する。また、上記ドットパターンを用いることにより、通常、順位相単位領域および逆位相単位領域の境界部に、急峻な光量の落ち込み部を有する透過光量分布を形成することができる。 In this case, the entire dot pattern is configured by using a combination of two types of unit areas, that is, a rank phase unit area and an antiphase unit area. Each unit area of the rank phase unit area and the antiphase unit area is configured using transmission and shading, so the dot pattern in each unit area is designed by the conventional dither method, error dispersion method, etc. can do. Therefore, the dot pattern can be easily designed. In addition, by using the dot pattern, it is possible to form a transmitted light amount distribution having a steep light amount drop portion at the boundary between the rank phase unit region and the antiphase unit region.
上記「対象物単位領域」とは、ドットパターンを構成する単位領域であって、目的とする対象物の繰り返し単位に応じて適宜設定される単位領域である。例えば、対象物がマイクロレンズアレイである場合は、図3に示すように、マイクロレンズ20の繰り返し単位に応じて、対象物単位領域21が設定される。対象物単位領域の形状は、特に限定されるものではないが、例えば正方形および長方形等の矩形状、および円形状等を挙げることができる。
The “object unit region” is a unit region that forms a dot pattern, and is a unit region that is appropriately set according to the repetition unit of the target object. For example, when the object is a microlens array, the
また、順位相単位領域は、順位相透過および遮光を用いて構成された単位領域であり、逆位相単位領域は、逆位相透過および遮光を用いて構成された単位領域である。順位相単位領域および逆位相単位領域は、それぞれ2値化されたドットパターンを有する。このドットパターンは、同一サイズのドットを用い、その密度を変化させたドットパターンであっても良く、異なるサイズのドットを用いたドットパターンであっても良い。このようなドットパターンの設計方法としては、例えば印刷における網点(面積変調)、ディザ法および誤差分散法等を挙げることができる。また、上記ドットパターンの具体的な設計方法の一例としては、特開2004−70087号公報に記載された方法等を挙げることができる。 Further, the rank phase unit area is a unit area configured using the rank phase transmission and light shielding, and the antiphase unit area is a unit area configured using the antiphase transmission and light shielding. Each of the rank phase unit region and the antiphase unit region has a binarized dot pattern. This dot pattern may be a dot pattern in which dots of the same size are used and the density thereof is changed, or a dot pattern using dots of different sizes. Examples of such a dot pattern design method include halftone dots (area modulation) in printing, a dither method, and an error dispersion method. An example of a specific design method for the dot pattern is the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-70087.
特に、本発明においては、順位相単位領域および逆位相単位領域が、それぞれ矩形状の単位領域であり、かつ、市松模様状に配置されていることが好ましい。例えばマイクロレンズアレイを作製する場合に有用な透過光量分布を得ることができるからである。このようなドットパターンとしては、具体的には図4に示すように、順位相透過および遮光を用いて構成された順位相単位領域Aと、逆位相透過および遮光を用いて構成された逆位相単位領域Bとを市松模様状に配置したドットパターンを挙げることができる。このドットパターンにより、順位相単位領域Aおよび逆位相単位領域Bの境界部に、急峻な光量の落ち込み部を有する透過光量分布を形成することができる。 In particular, in the present invention, it is preferable that the rank phase unit region and the antiphase unit region are each a rectangular unit region and arranged in a checkered pattern. This is because, for example, a transmitted light amount distribution useful for producing a microlens array can be obtained. As such a dot pattern, specifically, as shown in FIG. 4, a rank phase unit region A configured using rank phase transmission and light shielding, and a reverse phase configured using reverse phase transmission and light shielding. A dot pattern in which the unit regions B are arranged in a checkered pattern can be given. With this dot pattern, it is possible to form a transmitted light amount distribution having a steep light amount drop portion at the boundary between the rank phase unit region A and the antiphase unit region B.
次に、本発明におけるドットパターンの他の例について説明する。ドットパターンの他の例としては、目的とする対象物の繰り返し単位に応じて、対象物単位領域を有しており、上記対象物単位領域は、上記順位相透過および上記遮光を用いて構成された順位相単位領域であり、上記対象物単位領域の境界部に、上記逆位相透過のドットが配置されているものを挙げることができる。順位相単位領域である対象物単位領域の境界部に、逆位相透過のドットを配置することにより、境界部において急峻な光量の落ち込み部を実現することができる。また、上記対象物単位領域は、上記逆位相透過および上記遮光を用いて構成された逆位相単位領域であり、上記対象物単位領域の境界部に、上記順位相透過のドットが配置されていても良い。この場合、逆位相単位領域である対象物単位領域の境界部に、順位相透過のドットを配置することにより、境界部において急峻な光量の落ち込み部を実現することができる。なお、「ドット」とは、ドットパターンを構成する最小単位をいい、本発明においては、通常、順位相透過のドット、逆位相透過のドット、遮光のドットの3種類がある。また、本発明における境界部は、対象物単位領域の端部に位置するものであり、境界部の幅は、特に限定されるものではないが、例えば1ドット〜3ドットの範囲内、中でも1ドット〜2ドットの範囲内であることが好ましい。このような幅の境界部に、対象物単位領域のうち境界部を除いた部分のドットパターンに使用した光透過部と逆位相の光透過部をドットとして配置することで、境界部近傍において急峻な光量の落ち込み部を実現することができる。 Next, another example of the dot pattern in the present invention will be described. As another example of the dot pattern, it has an object unit area according to the target repeating unit of the object, and the object unit area is configured using the rank phase transmission and the light shielding. The phase-phase unit region is a region in which the dots having the reverse phase transmission are arranged at the boundary of the object unit region. By disposing anti-phase transmission dots at the boundary of the target unit area, which is the order phase unit area, it is possible to realize a steep light amount drop portion at the boundary. The object unit area is an antiphase unit area configured using the antiphase transmission and the light shielding, and the rank phase transmission dots are arranged at a boundary portion of the object unit area. Also good. In this case, a steep light amount drop portion can be realized at the boundary portion by arranging the dots of the rank phase transmission at the boundary portion of the object unit region which is the antiphase unit region. The “dot” means a minimum unit constituting a dot pattern. In the present invention, there are usually three types of dots, that is, a phase phase transmission dot, an antiphase transmission dot, and a light shielding dot. Moreover, the boundary part in this invention is located in the edge part of a target object unit area | region, Although the width | variety of a boundary part is not specifically limited, For example, in the range of 1 dot-3 dots, especially 1 It is preferably within the range of dots to 2 dots. By arranging the light transmissive part in the opposite phase to the dot pattern in the dot pattern of the object unit area excluding the boundary part as a dot at the boundary part of such a width, it is steep in the vicinity of the boundary part. It is possible to realize a dip portion with a sufficient amount of light.
また、本発明においては、複数の対象物単位領域(好ましくは、全ての対象物単位領域)が、上記順位相領域であり、上記対象物単位領域の境界部に、上記逆位相透過のドットが配置されていることが好ましい。同様に、複数の対象物単位領域(好ましくは、全ての対象物単位領域)が、上記逆位相領域であり、上記対象物単位領域の境界部に、上記順位相透過のドットが配置されていることが好ましい。隣接する対象物単位領域の境界部に、急峻な光量の落ち込み部を有する透過光量分布を形成することができるからである。 In the present invention, a plurality of object unit areas (preferably, all object unit areas) are the rank phase areas, and the opposite phase transmission dots are formed at the boundary of the object unit areas. It is preferable that they are arranged. Similarly, a plurality of object unit areas (preferably, all object unit areas) are the opposite phase areas, and the rank phase transmission dots are arranged at the boundary of the object unit areas. It is preferable. This is because a transmitted light amount distribution having a steep light amount drop portion can be formed at the boundary between adjacent object unit regions.
ここで、図3においては、マイクロレンズ20の繰り返し単位に応じて、対象物単位領域21が設定される。図3の対象物単位領域21は矩形であり、矩形の辺に沿った境界部に急峻な光量の落ち込み部を有する透過光量分布を形成するドットパターンを実現する。本発明においては、逆位相透過を用いない場合の矩形の辺での透過光量分布は、遮光部であるにもかかわらず図2(c)に示したような、なだらかな谷の形状をした透過光量分布となる。このような部分に露光波長では解像しない逆位相透過の微細なドットパターンを配置することで所望の急峻な光量の落ち込み部を形成できる。具体的には、図5(a)中の逆位相透過部4bのように基板を掘り込むことにより、図5(b)に示すように逆位相透過部4bを透過した逆位相の光が加わることで、順位相透過部4aを透過した順位相の光と打ち消しあい、図5(c)に示す急峻な光量の落ち込み部を形成できる。なお、このようなドットパターンを有するフォトマスクの具体例については、後述する図17で説明する。
Here, in FIG. 3, the
以上ではマイクロレンズの例で説明したが、マイクロレンズ以外のドットパターンの設計においても、対象物単位領域と、その境界部とを対象に合わせて設定することで本発明を適用できる。例えばフレンネルレンズでは対象物単位領域は同心円で区切られた領域あり、ブレーズド回折格子では対象物単位領域はストライプ状に並んだ複数の矩形の内の1つの矩形である。また、境界部は対象物単位領域のうち急峻な凹凸形状を付与する領域に対応して設定される。さらに、対象物単位領域は製品中で形状の変化があっても良い。例えばマイクロレンズアレイの場合もマイクロレンズアレイの中央部のレンズと周辺部のレンズでは、集光効率を最適化するため形状を変化して設計しており、これに対応し対象物単位領域の形状も変化する。 Although the example of the microlens has been described above, the present invention can also be applied to the design of the dot pattern other than the microlens by setting the object unit region and the boundary portion according to the object. For example, in a Frennel lens, an object unit region is a region concentrically divided, and in a blazed diffraction grating, an object unit region is one of a plurality of rectangles arranged in a stripe shape. Further, the boundary portion is set corresponding to a region to which a steep uneven shape is given in the object unit region. Further, the object unit region may have a shape change in the product. For example, in the case of a microlens array, the central lens and the peripheral lens of the microlens array are designed with different shapes to optimize the light collection efficiency. Also changes.
次に、本発明におけるドットパターンについて、さらに詳細に説明する。本発明におけるドットパターンは、露光波長では解像しない程度に微細なサイズである必要がある。具体的には露光装置(ステッパ)の解像度Rは、露光波長をλnm、レンズの開口数をNA、プロセス(レジスト、現像などで決まる)定数をKとするとR=K×λ/NAで算出される。露光波長λをi線の365nm、開口数NAを0.7、プロセス定数を0.5とすると解像度Rは260nmとなり、後述するパターン形成体上でのドットパターンは260nmより小さい必要がある。露光装置は4分の1の縮小露光するのが通常であり、フォトマスク上でのドットサイズ(直径)は1040nm以下であることが微細なドットである条件となる。一方、フォトマスクの描画装置が形成できる矩形のサイズは200nm程度が限界であ。つまりフォトマスク上で実用的に利用可能な微細なドットのサイズは200nm〜1040nmの範囲である。一方、4μm角のレンズをディザで階調表現するには少なくとも縦横20分割とする必要があり、後述するパターン形成体上でのドットサイズは200nm以下、フォトマスク上でのドットサイズは800nm以下となる。したがって、微細なドットの好適なサイズは、フォトマスク上では200nm〜800nm、後述するパターン形成体上では50nm〜200nmである。つまり、ドットパターン(例えば、後述する図18に示されるドットパターン)の各々のドット(矩形)のサイズは、後述するパターン形成体上で50〜260nm、好適には50〜200nmである。 Next, the dot pattern in the present invention will be described in more detail. The dot pattern in the present invention needs to be so fine as not to be resolved at the exposure wavelength. Specifically, the resolution R of the exposure apparatus (stepper) is calculated as R = K × λ / NA where λ nm is the exposure wavelength, NA is the numerical aperture of the lens, and K is a process (determined by resist, development, etc.) constant. The When the exposure wavelength λ is 365 nm of i-line, the numerical aperture NA is 0.7, and the process constant is 0.5, the resolution R is 260 nm, and the dot pattern on the pattern forming body described later needs to be smaller than 260 nm. The exposure apparatus normally performs 1/4 reduction exposure, and the dot size (diameter) on the photomask is 1040 nm or less as a condition for fine dots. On the other hand, the size of a rectangle that can be formed by a photomask drawing apparatus is limited to about 200 nm. That is, the size of fine dots that can be practically used on the photomask is in the range of 200 nm to 1040 nm. On the other hand, in order to express gradation of a 4 μm square lens with dither, it is necessary to make at least 20 horizontal and vertical divisions. Become. Therefore, the preferable size of the fine dots is 200 nm to 800 nm on the photomask, and 50 nm to 200 nm on the pattern forming body described later. That is, the size of each dot (rectangle) of a dot pattern (for example, a dot pattern shown in FIG. 18 described later) is 50 to 260 nm, preferably 50 to 200 nm on a pattern forming body described later.
上記範囲のドットサイズでドットパターンを形成する方法の一例としては、対象領域を選択したドットサイズをピッチとする格子に分割し、格子の位置に合わせて遮光、順位相透過、逆位相透過のドットを配置(通常、格子内部に遮光部、順位相透過部、逆位相透過部を配置)していく方法が代表的である。格子のピッチは通常一定に選ばれるが、立体形状(つまり透過光量分布)をより正確に実現するため、対象物単位領域の中心部と周辺部(境界部)で、上記微細なドットサイズの範囲内で、格子のピッチを変化させても良い。 An example of a method for forming a dot pattern with a dot size in the above range is to divide the target area into a grid with the selected dot size as the pitch, and to shade, rank phase transmission, and antiphase transmission dots according to the position of the grid A typical method is to arrange (typically, a light shielding part, a rank phase transmission part, and an antiphase transmission part are arranged inside the grating). The pitch of the grid is usually selected to be constant, but in order to more accurately realize the three-dimensional shape (that is, the transmitted light amount distribution), the fine dot size range at the center and the peripheral part (boundary part) of the object unit area The pitch of the grating may be changed.
(2)その他
本発明に用いられるマスクパターン層の材料としては、上述したドットパターンを形成でき、所望の遮光性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えばCrおよびCr合金等を挙げることができる。また、マスクパターン層の厚さは、マスクパターン層の材料によって異なるものであるが、例えば300Å〜2000Åの範囲内である。
(2) Others The material of the mask pattern layer used in the present invention is not particularly limited as long as the above-described dot pattern can be formed and has a desired light shielding property. For example, Cr and Cr alloy, etc. Can be mentioned. Further, the thickness of the mask pattern layer varies depending on the material of the mask pattern layer, and is, for example, in the range of 300 mm to 2000 mm.
2.基板
次に、本発明に用いられる基板について説明する。本発明に用いられる基板は、上述したマスクパターン層を支持するものである。本発明に用いられる基板としては、露光の際に使用する光に対して所望の透過性を有するものであれば特に限定されるものではなく、一般的なフォトマスクの基板と同様のものを用いることができる。このような基板としては、例えば、石英ガラス、パイレックス(登録商標)ガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材;および透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材等を挙げることができる。また、本発明に用いられる基板の厚さは、特に限定されるものではなく、本発明のフォトマスクの用途に応じて適宜選択することが好ましい。
2. Substrate Next, the substrate used in the present invention will be described. The substrate used in the present invention supports the mask pattern layer described above. The substrate used in the present invention is not particularly limited as long as it has a desired transparency to the light used in exposure, and the same substrate as that of a general photomask substrate is used. be able to. Examples of such substrates include inflexible transparent rigid materials such as quartz glass, Pyrex (registered trademark) glass, and synthetic quartz plates; and flexibility such as transparent resin films and optical resin plates. A transparent flexible material etc. can be mentioned. Further, the thickness of the substrate used in the present invention is not particularly limited, and is preferably selected as appropriate according to the use of the photomask of the present invention.
3.フォトマスク
本発明のフォトマスクは、露光波長では解像しない微細なドットパターンの分布状態により、露光する際の透過光量分布を制御するフォトマスクであり、上記ドットパターンが順位相透過、遮光および逆位相透過を用いて構成されたものである。
3. Photomask The photomask of the present invention is a photomask that controls the distribution of transmitted light amount at the time of exposure according to the distribution state of fine dot patterns that are not resolved at the exposure wavelength. It is configured using phase transmission.
また、本発明のフォトマスクは、逆位相透過を行う逆位相透過部を有する。本発明における逆位相透過部は、順位相透過とは逆の位相を有する光の透過を行うことができるものであれば特に限定されるものではない。中でも、本発明においては、逆位相透過部が、基板を掘り込むことにより形成されたものであることが好ましい。容易に逆位相透過部を形成することができるからである。基板を掘り込む深さは、通常、順位相透過部および逆位相透過部を通過する光の位相がそれぞれ逆になるように、適宜設定する。逆位相透過部の別の実現方法としては、高屈折率の透明な層を対象となる光透過部に積層することでも実現でき、従来よりSOG(スピンオンガラス)で実現する方法が良く知られている。 In addition, the photomask of the present invention has a reverse phase transmission portion that performs reverse phase transmission. The reverse phase transmission part in the present invention is not particularly limited as long as it can transmit light having a phase opposite to the order phase transmission. Especially, in this invention, it is preferable that an antiphase transmission part is formed by digging a board | substrate. This is because the reverse phase transmission part can be easily formed. The depth of digging the substrate is normally set as appropriate so that the phases of light passing through the rank phase transmission part and the antiphase transmission part are reversed. Another method for realizing the anti-phase transmission part can be realized by laminating a transparent layer having a high refractive index on the target light transmission part, and a method realized by SOG (spin-on-glass) has been well known. Yes.
本発明のフォトマスクは、光学部材の製造に用いられるものであることが好ましい。光学部材としては、具体的にはマイクロレンズアレイ、フレンネルレンズ、ナノインプリント用テンプレート、ブレーズド回折格子および反射板等を挙げることができる。 The photomask of the present invention is preferably used for manufacturing an optical member. Specific examples of the optical member include a microlens array, a Frennel lens, a nanoimprint template, a blazed diffraction grating, and a reflector.
また、本発明におけるドットパターンのパターンデータの作製方法について図6を用いて説明する。
予め、所望の現像後の残膜厚プロファイルを得る感光性レジスト材料(単にレジストとも言う)と、この感光性レジスト材料を露光する露光波長を決めておく(S1、S2)。
先ず、決められた感光性レジスト材料を、所定の現像後の残膜厚プロファイルを形成する基板と同等の基板上に塗布し、各種露光量にて所定サイズの領域を露光し、現像して(S3)、露光量とレジストの残膜厚との関係データを求める(S4)。露光量とレジストの残膜厚の関係データは数式化したデータとしても良い。
感光性レジスト材料としてネガレジストを用いる場合、透過光量(露光量のこと)と残膜厚の関係は、通常図7のように比例関係となる。
尚、図7においては、透過光量(露光量)、残膜厚とも正規化して示してある。
作製する現像後のレジスト像によっては、絵柄のサイズや粗密によって、露光量と残膜厚の関係データが異なるため、絵柄のサイズや密度に対応し、数種のデータ採り込みを行なう必要がある。具体的には、所定数の階調を平網パターンで段階的に構成した領域を有するフォトマスクを作製し、作製されたフォトマスクを用いて、レンズ形成用材料に用いる感光性レジスト材料に露光、現像し、前記各階調における感光性レジスト材料の膜厚変化を測定することによって、フォトマスクの平網パターンの白面積率(すなわち透過光量)と感光性レジスト材料の膜厚との関係を示すトーンカーブを得る方法による、露光量とレジストの残膜厚の関係データが、製品作製上での再現性の面から好ましい。
尚、必要な種類の、所望の現像後の残膜厚プロファイルを得るための感光性レジスト材料の、露光量に対する残膜厚特性があらかじめ分かっていれば、その都度、露光量と残膜厚の関係データを求めることは必ずしも必要ではない。
In addition, a method for producing pattern data of a dot pattern in the present invention will be described with reference to FIG.
A photosensitive resist material (also simply referred to as a resist) for obtaining a desired residual film thickness profile after development and an exposure wavelength for exposing the photosensitive resist material are determined in advance (S1, S2).
First, a predetermined photosensitive resist material is applied onto a substrate equivalent to a substrate for forming a residual film thickness profile after a predetermined development, and an area of a predetermined size is exposed and developed with various exposure amounts ( S3), the relationship data between the exposure amount and the residual film thickness of the resist is obtained (S4). The relational data between the exposure amount and the remaining resist film thickness may be expressed as mathematical data.
When a negative resist is used as the photosensitive resist material, the relationship between the amount of transmitted light (exposure amount) and the remaining film thickness is generally proportional as shown in FIG.
In FIG. 7, the transmitted light amount (exposure amount) and the remaining film thickness are also normalized.
Depending on the resist image after development, the relationship between the exposure amount and the remaining film thickness varies depending on the size and density of the pattern, so it is necessary to incorporate several types of data corresponding to the size and density of the pattern. . Specifically, a photomask having a region in which a predetermined number of gradations are stepwise configured by a flat mesh pattern is manufactured, and the photosensitive resist material used for the lens forming material is exposed using the manufactured photomask. The relationship between the white area ratio (that is, the amount of transmitted light) of the photomask flat mesh pattern and the thickness of the photosensitive resist material is measured by developing and measuring the change in the thickness of the photosensitive resist material at each gradation. The relational data between the exposure amount and the residual film thickness of the resist by the method for obtaining the tone curve is preferable from the viewpoint of reproducibility in manufacturing the product.
In addition, if the remaining film thickness characteristics with respect to the exposure amount of the photosensitive resist material for obtaining the desired residual film thickness profile after development are known in advance, the exposure amount and the remaining film thickness each time. It is not always necessary to obtain relational data.
次いで、このような露光量とレジストの残膜厚の関係データを用い、被加工物の所望のプロファイル(S5)にあったフォトマスクのパターンの露光量分布を求める(S7)。
上記S3〜S5を経てS7に至る、あるいは、S6を経てS7に至る一連の処理が露光量(透過光量)分布把握処理である。
フォトマスクのパターン形成平面をX−Y座標として、その座標値x、yを関数として露光量分布をZ座標上のz値として表す。
ここでは、露光量(透過光量)分布を、z=F(x、y)と表す。
一方、フォトマスクの、決められた露光波長では解像しないパターン領域のサイズ(すなわちドットのサイズ)を所定サイズに決定しておく(S8)。
ここでは、前記の決定した所定サイズを、X方向幅a、Y方向幅aとする。
先にも述べた通り、露光波長による光学的解像性の他、現像後のレジストの所望の残膜厚プロファイル表現、フォトマスク作製の際に用いる描画用の露光機の性能上の制約を考慮して決める。
Next, using the relationship data between the exposure amount and the residual film thickness of the resist, the exposure amount distribution of the photomask pattern corresponding to the desired profile (S5) of the workpiece is obtained (S7).
A series of processing from S3 to S5 to S7, or from S6 to S7 is exposure amount (transmitted light amount) distribution grasping processing.
The photomask pattern formation plane is taken as an XY coordinate, and the exposure value distribution is expressed as a z value on the Z coordinate by using the coordinate values x and y as a function.
Here, the exposure amount (transmitted light amount) distribution is represented as z = F (x, y).
On the other hand, the size of the pattern area (that is, the dot size) of the photomask that is not resolved at the determined exposure wavelength is determined to be a predetermined size (S8).
Here, let the determined predetermined sizes be the X-direction width a and the Y-direction width a.
As mentioned earlier, in addition to optical resolution depending on the exposure wavelength, expression of the desired residual film thickness profile of the resist after development, and restrictions on the performance of the lithography tool used for photomask production are taken into consideration. And decide.
次いで、フォトマスクのパターンの露光量分布z=F(x、y)から、被加工物の所望のプロファイル(S5)にあったフォトマスクのパターンの光電界分布z´=F´(x、y)を求める(S7´)。露光量分布zは、光電界分布z´の二乗であるため、光電界分布z´は正負どちらの値も取り得る。 Next, from the exposure dose distribution z = F (x, y) of the photomask pattern, the optical electric field distribution z ′ = F ′ (x, y) of the photomask pattern that matches the desired profile (S5) of the workpiece. ) Is obtained (S7 ′). Since the exposure amount distribution z is the square of the optical electric field distribution z ′, the optical electric field distribution z ′ can take either positive or negative values.
ここで、図8(a)は、マイクロレンズを得る露光量分布の断面形状である。露光量分布zは、光電界分布z´の絶対値の二乗であるため、光電界分布は、図8(b)に示すように、正負どちらの値も取り得る。本発明においては、光電界分布の傾きが滑らかに変化するように選択することが好ましい。特に、本発明におけるディザ化に適しており、結果として急峻な形状の露光量分布を得やすいからである。例えば、図8(c)において、左の光電界分布の境界部での接線をT1とした場合には、中央の光電界分布として、T1とのなす角度が小さい接線を有する負側(−側)の分布を選択することが好ましい。同様に、中央の光電界分布の境界部での接線をT2とした場合には、右の光電界分布として、T2とのなす角度が小さい接線を有する正側(+側)の分布を選択することが好ましい。 Here, FIG. 8A shows the cross-sectional shape of the exposure dose distribution for obtaining the microlens. Since the exposure amount distribution z is the square of the absolute value of the optical electric field distribution z ′, the optical electric field distribution can take either positive or negative values as shown in FIG. In the present invention, it is preferable to select so that the gradient of the optical electric field distribution changes smoothly. This is particularly suitable for dithering in the present invention, and as a result, it is easy to obtain an exposure amount distribution having a steep shape. For example, in FIG. 8 (c), a tangential line at the boundary portion of the optical field distribution of the left and the T 1 as the center of the optical field distribution, the negative side having an angle smaller tangent and T 1 ( It is preferable to select a distribution on the minus side. Similarly, the tangent at the boundary of the central optical field distribution in the case of a T 2 are, as a right of the optical field distribution, the distribution of positive (+ side) of the angle has a small tangential and T 2 It is preferable to select.
一方、図9(a)は、ブレーズド回折格子を得る露光量分布の断面形状である。光電界分布は、図9(b)に示すように、正負どちらの値も取り得る。図9(c)において、左の光電界分布の境界部での接線をT1とした場合には、中央の光電界分布として、T1とのなす角度が小さい接線を有する負側(−側)の分布を選択することが好ましい。同様に、中央の光電界分布の境界部での接線をT2とした場合には、右の光電界分布として、T2とのなす角度が小さい接線を有する正側(+側)の分布を選択することが好ましい。なお、光電界分布の傾きが滑らかに変化するためには、傾きの変化の割合、すなわち、z´の2階微分が小さくなるように選択することが好ましい。また、本発明においては、図8(c)および図9(c)に記載されているように、光電界分布が、正負交互に形成されていることが好ましい。 On the other hand, FIG. 9A shows the cross-sectional shape of the exposure dose distribution for obtaining a blazed diffraction grating. As shown in FIG. 9B, the optical electric field distribution can take either positive or negative values. In FIG. 9 (c), and a tangential line at the boundary portion of the optical field distribution of the left and the T 1 as the center of the optical field distribution, the negative side having an angle smaller tangent and T 1 (- side ) Distribution is preferred. Similarly, the tangent at the boundary of the central optical field distribution in the case of a T 2 are, as a right of the optical field distribution, the distribution of positive (+ side) of the angle has a small tangential and T 2 It is preferable to select. In order to smoothly change the slope of the optical electric field distribution, it is preferable to select so that the rate of change of the slope, that is, the second-order derivative of z ′ becomes small. In the present invention, as described in FIGS. 8C and 9C, it is preferable that the optical electric field distribution is alternately formed between positive and negative.
次いで、求められた、z´=F´(x、y)の関係データと、決められた露光波長では解像しないパターン領域のサイズとから、再現性のある所定のアルゴリズム(S9)を用いて、露光波長では解像しない所定サイズのドットパターンを、X−Y座標上、該サイズに分割された各領域毎に決定する(S10)。
所定のアルゴリズムとしては、誤差分散法やオーダードディザ法が挙げられる。
そして、この決定に基づき、CADツールにより、X−Y座標上、所定の位置にドットパターンを配置してパターンデータを作製する(S11)。
上記の、S9〜S11に至る一連の処理がドットパターンの生成処理である。
このようにして、パターンデータを作製することができる。
Next, a predetermined reproducible algorithm (S9) is used from the obtained relational data of z ′ = F ′ (x, y) and the size of the pattern area that is not resolved at the determined exposure wavelength. A dot pattern of a predetermined size that is not resolved at the exposure wavelength is determined for each region divided into the size on the XY coordinates (S10).
Examples of the predetermined algorithm include an error dispersion method and an ordered dither method.
Based on this determination, a CAD tool creates a pattern data by arranging a dot pattern at a predetermined position on the XY coordinates (S11).
A series of processes from S9 to S11 described above is a dot pattern generation process.
In this way, pattern data can be produced.
ここで、パターンデータの作製に誤差分散法を適用する場合について、図10の光電界分布の数値例と、図11の本発明における誤差拡散法のフローチャートを用いて説明する。
図10(a)は図8(c)の光電界分布に対応した図で光電界分布強度を−1.0から+1.0に正規化して表現してある。水平軸は位置を示し、光電界分布が+1.0から−1.0へ変化する区間を10等分し、順に番号を1から11まで割り当て位置番号としている。位置番号1では光電界強度は+1.0で、番号順に従って光電界強度は減少し、位置番号6で光電界強度が0.0となり、位置番号7以降は光電界強度が負の値となり、位置番号11で光電界強度が−1.0となる例としてある。この例での位置番号と光電界強度の値を図10(b)の表の位置番号と光電界強度Aの欄(行)に記載してある。なお、フォトマスクにおいては、光電界強度に対応した量である光透過率をさらに求める。
Here, the case where the error dispersion method is applied to the production of the pattern data will be described with reference to the numerical example of the optical electric field distribution in FIG. 10 and the flowchart of the error diffusion method in the present invention in FIG.
FIG. 10A is a diagram corresponding to the optical electric field distribution of FIG. 8C and is expressed by normalizing the optical electric field distribution intensity from −1.0 to +1.0. The horizontal axis indicates the position, the section in which the optical electric field distribution changes from +1.0 to −1.0 is divided into 10 equal parts, and
次にフォトマスクに必要なパターンデータの作製に誤差分散法を適用する場合について、図11のフローチャートを参照しながら説明する。従来の誤差拡散法は、原画像と2値化処理画像の局所平均誤差を最小にすることをねらい、原画像を2値化処理(量子化処理)する度に元の画素値と2値化処理後の画素値の差分(誤差)を、着目画素近傍の未処理の画素に画素間の距離や位置関係に対応した重み付けを行って加算して、誤差を拡散しながら隣接する画素を逐次一定の閾値により2値化する方法である。このような既存の誤差拡散法は画素値が正の値に限定されており、本発明における光電界強度のように負の値も含む場合には適用できない。本発明では負の画素値が含まれる場合でも、所望の結果が得られるように量子化処理を拡張していることを特徴としている。ここでは、説明を簡単にするために1次元の画素値データに対する処理で説明する。 Next, the case of applying the error dispersion method to the production of pattern data necessary for the photomask will be described with reference to the flowchart of FIG. The conventional error diffusion method aims to minimize the local average error between the original image and the binarized image, and binarizes the original pixel value every time the original image is binarized (quantized). The difference (error) of the processed pixel values is added to the unprocessed pixels near the target pixel by adding weights corresponding to the distance and positional relationship between the pixels, and adjacent pixels are sequentially fixed while diffusing the error. It is a method of binarization by the threshold value. Such an existing error diffusion method is limited to a positive pixel value, and cannot be applied to a case where a negative value is also included like the optical electric field intensity in the present invention. The present invention is characterized in that the quantization process is extended so that a desired result can be obtained even when a negative pixel value is included. Here, in order to simplify the description, the processing for one-dimensional pixel value data will be described.
まず、ステップS21では、原画像の新しい処理画素(画素値A)を取得する。具体的には、図10(b)の表での位置番号1に対応し、光電界強度Aとして1.00を得る。次に、ステップS22では、画素値Aと積算誤差Rを加算し累積画素値Bとして求める。具体的には、前記表での位置番号1に対応した積算誤差Rは、初期値で0であるので累積画素値Bは1.00である。
First, in step S21, a new processing pixel (pixel value A) of the original image is acquired. Specifically, 1.00 is obtained as the optical electric field strength A corresponding to the
次に、ステップS23では、量子化処理として累積画素値Bが閾値T1以上で1.0以下であれば量子化結果Dを1、累積画素値Bが閾値T1より小さく閾値T2より大きければ量子化結果Dを0、累積画素値が閾値T2以下で−1.0より大きければ量子化結果Dを−1(位相差180度に相当)に量子化する。図10(b)の表の例では、画素位置1の累積画素値Bは1.00であるので量子化結果Dは1となる。ここで閾値T1は0.50、閾値T2は−0.50としているが、負の画素値を扱うため量子化において負の閾値−0.5を新たに導入し、(1、0、−1)の3値化としている。閾値T1、閾値T2の設定は量子化結果Dの1と−1の出現頻度と関連し、例えばT1を0.33、T2を−0.33とすれば量子化結果Dとして1と−1の出現頻度が増す。従って、これらの閾値T1、T2は、適用対象の性質に応じて調整すれば良い。
Next, in step S23, if the accumulated pixel value B is greater than or equal to the threshold T1 and less than or equal to 1.0 as the quantization process, the quantization result D is 1, and if the accumulated pixel value B is smaller than the threshold T1 and greater than the threshold T2, the quantization is performed. If the result D is 0 and the accumulated pixel value is less than or equal to the threshold T2 and greater than −1.0, the quantization result D is quantized to −1 (corresponding to a phase difference of 180 degrees). In the example of the table of FIG. 10B, since the accumulated pixel value B at the
次に、ステップS24では、累積画素値Bから量子化結果Dを減算して量子化誤差Eを算出する。図10(b)の表においては、画素位置1に対応した量子化誤差Eは、累積画素値1.0から量子化結果1を減算し、0.0である。
Next, in step S24, a quantization error E is calculated by subtracting the quantization result D from the accumulated pixel value B. In the table of FIG. 10B, the quantization error E corresponding to the
次に、ステップS25では、近傍の画素に対し、量子化誤差Eを画素の位置関係に対応して重み付けを行って加算し、各画素毎の積算誤差Rを計算することで誤差拡散処理を実施する。図10(b)の表においては、例として1次元のパターンデータを扱っているため、量子化誤差Eはそのまま隣接する次の画素の積算誤差Rに加算される。図10(b)の表で、位置番号1の量子化誤差E(値は0.0)は、そのまま隣接する位置番号2の画素の積算誤差Rにに加算され、累積誤差Rの値は0.0となる。一方、2次元のパターンデータの場合は近傍の量子化が未処理の画素に対し、量子化誤差Eを画素の位置関係に対応して重み付けして加算して誤差拡散処理を実施するが、この例については別途説明する。
Next, in step S25, the quantization error E is weighted and added to neighboring pixels according to the positional relationship of the pixels, and error diffusion processing is performed by calculating an integrated error R for each pixel. To do. In the table of FIG. 10B, since one-dimensional pattern data is handled as an example, the quantization error E is added to the integrated error R of the next adjacent pixel as it is. In the table of FIG. 10B, the quantization error E (value 0.0) at the
以上で一連の誤差拡散法の処理がおわり、次にさらに処理すべき画素があるか調べ、さらに処理する場合はステップS21に戻り原画像の新しい処理画素を取得する。図10(b)の表の例では、位置番号2の光電界強度Aとして0.95を取得し、ステップS22からステップS26までの処理を上記と同様に繰り返す。
Thus, a series of error diffusion processing is completed, and it is checked whether there is a pixel to be further processed. When further processing is performed, the process returns to step S21 to acquire a new processing pixel of the original image. In the example of the table of FIG. 10B, 0.95 is acquired as the optical electric field intensity A at
図10(b)の表の例で、位置番号2の光電界強度Aの画素値0.95に対し、ステップS22からステップS26までの処理を繰り返すと、累積画素値Bとして0.95、3値化結果Dとして1、量子化誤差Eとして−0.05が得られる。量子化誤差Eは、次に処理する隣接画素、つまり位置番号3の累積誤差Rに加算され累積誤差Rは−0.05となる。さらに、位置番号3の光電界強度Aの画素値0.81に対し、ステップS22からステップS26までの処理を繰り返すと、光電界強度A0.81に累積誤差R−0.05が加算され累積画素値Bとして0.76となり、3値化結果Dとして1、量子化誤差Eとして−0.24が得られる。量子化誤差Eは、次に処理する隣接画素、つまり位置番号4の累積誤差Rに加算され位置番号4の累積誤差Rは−0.24となる。
In the example of the table of FIG. 10B, when the process from step S22 to step S26 is repeated for the pixel value 0.95 of the optical electric field intensity A at
以下同様に、各位置番号1から11に対応した光電界強度A(1.00、0.95、0.81、0.59、0.31、0.00、−0.31、−0.59、−0.81、−0.59、−1.00)に対して、前記の負を含む3値化によるディザ処理を続行すると、各値に対応し、各々の3値化結果Dとして(1、1、1、0、1、0、−1、0、−1、−1、−1)が得られる。この3値化の結果を図10(c)に図示する。図で上側が正規化された光電界強度、負側が位相が180度の正規化された光電界強度を示し、中央の軸上の値が光電界強度が0、つまり遮光された状態を示しており、位置番号1から11に対応して3値化結果をバーグラフで示している。この例では位置番号4、5で光電界強度は0.59、0.31と正の値で、位置番号6で電界強度も0.00、位置番号7、8で−0.31、−0.59と負の値となり、光エネルギ強度(光量)としては光電界強度の2乗に比例し(0.35、0.10、0.00、0.10、0.35)で光量の落ち込み部を有している。これに対応し3値化の結果は(0、1、0、−1、0)でフォトマスク上では1は光透過、0は遮光、−1は位相180度の光透過であり、位置番号6の位置に位相差の効果による良好な光量の落ち込み部(遮光部)が形成される。
Similarly, the optical electric field strengths A (1.00, 0.95, 0.81, 0.59, 0.31, 0.00, −0.31, −0. 59, -0.81, -0.59, -1.00), if the dither processing by ternarization including negative is continued, the ternarization result D corresponding to each value is obtained. (1, 1, 1, 0, 1, 0, -1, 0, -1, -1, -1) is obtained. The result of this ternarization is shown in FIG. In the figure, the upper side shows the normalized optical electric field intensity, the negative side shows the normalized optical electric field intensity with a phase of 180 degrees, and the value on the central axis shows the optical electric field intensity is 0, that is, the light is shielded. The ternarization results are indicated by bar graphs corresponding to the
ここで、比較のため同じ光量分布に対し、従来の技術に基づいて光電界強度を正の値とし、2値化に基づく誤差拡散法によるディザ処理を実施した数値例を図12に示す。すでに説明した図10の例と同様に、位置番号1から11に対応し光電界強度Aを、図12(a)および(b)の表に示す。従来例では、光電界強度Aは図12(b)の表に記載したように(1.00、0.95、0.81、0.59、0.31、0.00、0.31、0.59、0.81、0.95、1.00)と正の値である。この正の値からなる光電界強度Aに対し従来の2値化に基づく誤差拡散法によるディザ処理を実施した結果はそれぞれの光電界強度Aに対応し(1、1、1、0、1、0、0、1、0、1、1)となる。この従来例では、位置番号4、5、6、7、8で光電界強度は0.59、0.31、0.00、0.31、0.59と正の値で、光エネルギ強度(光量)としては光電界強度の2乗に比例し(0.35、0.10、0.00、0.10、0.35)となり、光エネルギ強度(光量)は本発明の実施例である図10と同じ値である。従来例で、位置番号4、5、6、7、8に対応する誤差拡散法による2値化処理の結果は(0、1、0、0、1)で、フォトマスク上では、位置番号6、7の位置に遮光部を有するが、位置番号5、8の位置に順位相の光透過部を有する。この結果、位置番号5、8の光透過部を透過した光が周囲に広がって位置番号6の光量落ち込み部(遮光部)に入り込み、遮光効果が減殺され、好ましくない。
Here, for comparison, FIG. 12 shows a numerical example in which dither processing by the error diffusion method based on binarization is performed with the optical electric field strength set to a positive value based on the conventional technique for the same light quantity distribution. Similar to the example of FIG. 10 already described, the optical electric field strength A corresponding to the
また、2次元のパターンデータの作製に誤差分散法を適用する場合について、図13を用いて説明する。
例えば、表の横方向を、縦方向をX方向、Y方向とし、それぞれ、所定ピッチでセル(画素とも言い、ピッチに対応するサイズである)を設け、各セルに図13(a)のように、値が配列されている場合について、表の左上から右下方向にかけて以下の処理を順次行なう。
先ず、左上セルP0について、例えば−0.33、0.33を閾値とし、3値化を行なう(図13(b))。
左上セルP0の値−0.8は3値化により−1となる。
次いで、このセルP0に隣接するセルに重み付け加算(あるいは減算)して、図13(c)のようになる。
図13(b)中、丸で囲った数字(丸付の数字)の1、2、3は、セルP0に対し、重み付け加算(あるいは減算)する隣接セルとその値を示している。
次に、隣のセルP1に移り、3値化、重み付け加算(あるいは減算)して図13(d)を得る。
更に、その隣のセルP2に移り、同様に、3値化、重み付け加算(あるいは減算)して図13(e)を得る。
以降、図13(e)の矢印の方向に順次、各セルに対し、同様の処理を行ない、得られた結果が求めるものである。上記は、図13(a)のように、表の左上から右下方向にかけて処理を順次行なったが、これに限定はされない。
A case where the error dispersion method is applied to the production of two-dimensional pattern data will be described with reference to FIG.
For example, the horizontal direction of the table is the vertical direction as the X direction and the Y direction, and cells (also referred to as pixels, which are sizes corresponding to the pitch) are provided at predetermined pitches, and each cell is as shown in FIG. When the values are arranged, the following processing is sequentially performed from the upper left to the lower right of the table.
First, for the upper left cell P0, for example, -0.33 and 0.33 are set as threshold values, and ternarization is performed (FIG. 13B).
The value -0.8 of the upper left cell P0 becomes -1 by ternarization.
Next, weighted addition (or subtraction) is performed on the cells adjacent to the cell P0, as shown in FIG.
In FIG. 13B,
Next, the process moves to the adjacent cell P1, and ternarization and weighted addition (or subtraction) are performed to obtain FIG.
Further, the process moves to the cell P2 next to it, and similarly, ternarization and weighted addition (or subtraction) are performed to obtain FIG.
Thereafter, the same processing is sequentially performed on each cell in the direction of the arrow in FIG. 13E, and the obtained result is obtained. In the above description, as shown in FIG. 13A, the processing is sequentially performed from the upper left to the lower right of the table. However, the present invention is not limited to this.
次いで、上記のようにして作製された、ドットパターンを配置したパターンデータを用いて、電子線描画露光装置にて、フォトマスク用基板の遮光層上のレジストを露光描画し(S12)、所定の現像、エッチング等のプロセス処理を経て、本発明のフォトマスク(S13)を作製する。 Next, using the pattern data in which the dot patterns are arranged as described above, the resist on the light-shielding layer of the photomask substrate is exposed and drawn with an electron beam drawing exposure apparatus (S12). A photomask (S13) of the present invention is manufactured through process processes such as development and etching.
尚、上記のように、作製する現像後のレジスト像の絵柄に合せ、その露光量と残膜厚の関係を求めておくことは有効であるが、求める種類が多い場合は、現実的でなくなるので、シミュレーション(S6)を用いて、作製する現像後のレジスト像の絵柄を対応させる方法もある。 As described above, it is effective to obtain the relationship between the exposure amount and the remaining film thickness in accordance with the pattern of the resist image after development to be produced, but it is not practical when there are many types to be obtained. Therefore, there is also a method of matching the pattern of the developed resist image to be produced using simulation (S6).
本発明においては、上記のようなパターンデータの作製方法を提供することができる。すなわち、
露光波長では解像しない微細なドットパターンの分布状態により、露光する際の露光量(透過光量)分布を制御するフォトマスクを作製するためのパターンデータの作製方法であって、
(a)フォトマスクのパターン形成平面をX−Y座標として、その座標値x、yを関数として、所望の露光する際の露光量(透過光量)分布をZ座標上のz値として表す、露光量(透過光量)分布把握処理と、
(b)z値の平方根を、少なくとも一つは負の値をとるように選択し、所望の露光する際の光電界分布をz´値として表す光電界分布把握処理と、
(c)露光においてフォトマスク面上は均一照度とし、z´値に対応して、再現性のある所定のアルゴリズムを用いて、露光波長では解像しない所定サイズのX−Y座標の領域毎に、該領域サイズのドットパターンの配置を決めるドットパターン生成処理と、
を行なうことを特徴とするパターンデータの作製方法を提供することができる。
さらに、本発明においては、上記パターンデータの作製方法を行うパターンデータ作製方法を有することを特徴とするフォトマスクまたはホログラムの製造工程を提供することができる。
In the present invention, a method for producing pattern data as described above can be provided. That is,
A pattern data production method for producing a photomask for controlling an exposure amount (transmitted light amount) distribution at the time of exposure according to a distribution state of fine dot patterns not resolved at an exposure wavelength,
(A) Exposure in which the pattern formation plane of the photomask is an XY coordinate, and the exposure value (transmitted light amount) distribution at the time of desired exposure is expressed as a z value on the Z coordinate using the coordinate values x and y as a function. Amount (transmitted light amount) distribution grasp processing,
(B) an optical electric field distribution grasping process in which at least one of the square roots of the z value is selected to take a negative value, and the optical electric field distribution at the time of desired exposure is expressed as a z ′ value;
(C) In the exposure, the illuminance is uniform on the photomask surface, and a predetermined algorithm having reproducibility is used corresponding to the z ′ value for each region of XY coordinates of a predetermined size that is not resolved at the exposure wavelength. , Dot pattern generation processing for determining the arrangement of the dot pattern of the area size,
It is possible to provide a pattern data producing method characterized by performing the above.
Furthermore, in the present invention, it is possible to provide a photomask or hologram manufacturing process characterized by having a pattern data preparation method for performing the pattern data preparation method.
また、1ドットの透過率および位相を複素平面で表すと、図14(a)中のtnの点のようにTexp(jθ)と表現される。原点からの距離Tが透過率を表し、実軸からの角度θが位相を表す。透過率は通常1以下であるのでTも1以下であり、ドットtnは複素平面中の原点から半径1以内の領域に存在する。本発明におけるドットパターンは、順位相透過、遮光および逆位相透過を用いて構成されたものであるため、図14(b)に示すように、ta=1(順位相透過)、tb=0(遮光)およびtc=−1(逆位相透過)で表現されたものである。本発明においては、順位相透過、遮光および逆位相透過に加えて半透過を用いても良い。この場合、図14(b)において、実軸上であり、かつ、原点からの距離を1未満の位置に点を設けることになる。このような点(量子化の代表値という)を一または二以上設けて加えることにより、透過光量分布の表現はさらに豊かになる。また、例えば誤差分散法を適用する際に、半透過を考慮して閾値を設ければ、容易にドットパターンを作製することができる。さらに、本発明においては、位相および透過率を適宜調整し、組み合わせることにより、透過光量分布の表現をさらに豊かにすることができる。具体的には、図14(c)に示すように、複素平面の原点から半径1の円の任意の領域に、一または二以上の点(量子化の代表値)を設けても良い。この場合も、従来に比べて、透過光量分布の表現をさらに豊かにすることができる。例えば、計算機ホログラムの具体的な実現方法として使用できる。
Further, when the transmittance and phase of one dot are expressed in a complex plane, it is expressed as Texp (jθ) like a point tn in FIG. The distance T from the origin represents the transmittance, and the angle θ from the real axis represents the phase. Since the transmittance is usually 1 or less, T is also 1 or less, and the dot tn exists in a region within a
図14(c)においてはta=1(順位相透過)、tb=0(遮光)、tc=exp(j2π/3)(位相120°透過)、td=exp(j4π/3)(位相240°透過)で与えられた4つの代表値で画素の複素透過率を量子化する。図11のステップS23の量子化処理に対応して説明すると、累積画素値B(複素透過率)と前記の4つの代表値ta、tb、tc、tdとの距離を順次比較し、最も距離が近い代表値を量子化結果D(複素透過率)とする。さらにステップS24の量子化誤差Eは、累積画素値Bから量子化結果Dを差し引いた複素数となる。ところで、累積画素値Bと4つの代表値との距離は、通常ユークリッド距離で比較し、図14(c)の具体例では、原点から半径1の円内の領域で、領域a内の値は代表値ta、領域b内の値は代表値tb、領域c内の値は代表値tc、領域d内の値は代表値tdに量子化される。このような代表値(母点ともいう)からの距離の近さに応じた領域分割はボロノイ分割とよばれる。さらに、透明基板表面に遮光層を有するフォトマスクで4つの代表値に対応したドットを実現する方法は、ta(順位相透過)は遮光層を除去して透明基板を露出して透過率を1とし、tb(遮光)は遮光層を残して透過率を0とし、tc(位相120°透過)は遮光層を除去した後透明基板を掘り込んで光の位相差が120°となる深さとし、td(位相240°透過)は遮光層を除去した後透明基板を掘り込んで光の位相差が240°となる深さとすることで実現する。 In FIG. 14C, ta = 1 (rank phase transmission), tb = 0 (light shielding), tc = exp (j2π / 3) (phase 120 ° transmission), td = exp (j4π / 3) (phase 240 °) The complex transmittance of the pixel is quantized with the four representative values given in (Transmission). To explain the quantization process in step S23 of FIG. 11, the distances between the accumulated pixel value B (complex transmittance) and the four representative values ta, tb, tc, and td are sequentially compared, and the distance is the largest. Let the near representative value be the quantization result D (complex transmittance). Further, the quantization error E in step S24 is a complex number obtained by subtracting the quantization result D from the accumulated pixel value B. By the way, the distance between the accumulated pixel value B and the four representative values is usually compared by the Euclidean distance. In the specific example of FIG. 14C, the value in the region a is a region within a circle having a radius of 1 from the origin. The representative value ta, the value in the region b are quantized to the representative value tb, the value in the region c is quantized to the representative value tc, and the value in the region d is quantized to the representative value td. Such region division according to the proximity of the distance from the representative value (also referred to as a mother point) is called Voronoi division. Further, a method for realizing dots corresponding to four representative values with a photomask having a light shielding layer on the surface of the transparent substrate is as follows. Ta (rank phase transmission) removes the light shielding layer and exposes the transparent substrate to reduce the transmittance to 1. Tb (light shielding) leaves the light shielding layer and the transmittance is 0, and tc (phase 120 ° transmission) is a depth at which the phase difference of light becomes 120 ° by digging the transparent substrate after removing the light shielding layer, The td (phase 240 ° transmission) is realized by removing the light shielding layer and then digging the transparent substrate so that the phase difference of the light becomes 240 °.
また、本発明のフォトマスクの製造方法は、上述したフォトマスクを得ることができる方法であれば特に限定されるものではない。図15は、本発明のフォトマスクの製造方法の一例を示す概略断面図である。まず、スパッタリング法や真空蒸着法等により、基板1上にCrからなる全面マスク層2aを形成する(図15(a))。次に、全面マスク層2a上に、感光性樹脂からなる全面レジスト層6を形成する(図15(b))。次に、ドットパターンに基づいて電子線描画を行い、その後現像を行うことで、順位相透過部および逆位相透過部を形成する部分のレジストを除去し、レジストパターン層6aを形成する(図15(c))。次に、Clガス等を用いたエッチング(リアクティブイオンエッチング)7により、露出する全面マスク層2aを除去する(図15(d))。次に、残ったレジストパターン層6aを除去することで、フォトマスク中間体12を得る(図15(e))。
Moreover, the manufacturing method of the photomask of this invention will not be specifically limited if it is a method which can obtain the photomask mentioned above. FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing an example of the photomask manufacturing method of the present invention. First, an
次に、得られたマスクパターン層2上に、再度、感光性樹脂からなる全面レジスト層6を形成する(図15(f))。次に、ドットパターンに基づいて電子線描画を行い、その後現像を行うことで、逆位相透過部を形成する部分のレジストを除去し、レジストパターン層6aを形成する(図15(g))。次に、CF4ガス等を用いたエッチング(リアクティブイオンエッチング)7により、露出する基板1を掘り込む(図15(h))。最後に、残ったレジストパターン層6aを除去することで、遮光部3、順位相透過部4aおよび逆位相透過部4bを有するフォトマスク10を得ることができる(図15(i))。なお、フォトマスク10は、上述した図4と同様に、順位相透過部4aおよび遮光部3を用いて構成された順位相単位領域Aと、逆位相透過部4bおよび遮光部3を用いて構成された逆位相単位領域Bとを有するものである。
Next, an entire resist
B.パターン形成体の製造方法
次に、本発明のパターン形成体の製造方法について説明する。本発明のパターン形成体の製造方法は、上述したフォトマスクを用いて、被処理部材を露光する露光工程と、露光後の被処理部材を現像する現像工程と、を有することを特徴とするものである。
B. Next, the manufacturing method of the pattern formation body of this invention is demonstrated. The method for producing a pattern formed body of the present invention comprises an exposure step of exposing a member to be processed using the photomask described above, and a developing step of developing the member to be processed after exposure. It is.
図16は、本発明のパターン形成体の製造方法の一例を説明する概略断面図である。図16に示されるパターン形成体の製造方法においては、まず、上述したフォトマスク10と、基体31および感光性樹脂層32を有する処理部材33とを用意し、フォトマスク10を介して光5を照射し、感光性樹脂層32の露光を行う(図16(a))。これにより、感光性樹脂層32の内部に、マイクロレンズの3次元形状の潜像34が得られる(図16(b))。次に、露光後の感光性樹脂層32を現像することにより、マイクロレンズ35を有するパターン形成体36が得られる(図16(c))。なお、感光性樹脂層32としてネガ型を用いた場合、フォトマスク10は順位相単位領域Aおよび逆位相単位領域Bを有するため、その境界部(2つのマイクロレンズ35の境界部)では位相差の効果で光が打ち消し合い、露光量は急峻に落ち込み、感光性樹脂層32の対応する位置に未露光部が形成され、急峻な落ち込み部37を有するパターン形成体36が得られる。
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view for explaining an example of the method for producing a pattern-formed body of the present invention. In the method of manufacturing the pattern forming body shown in FIG. 16, first, the above-described
図17は、本発明のパターン形成体の製造方法の他の例を示す概略断面図である。より具体的には、上記図5のようなドットパターンをマイクロレンズアレイ用フォトマスクに適用した例を示すものである。図17(a)のフォトマスク10は透明な基板1の表面に、露光波長では解像しない微細なドットパターンを有するマスクパターン層2を有している。図17(a)におけるAの領域、Bの領域は、個々のマイクロレンズに対応した対象物単位領域である。ここで、図16の例ではAを順位相単位領域、Bを逆位相単位領域としてその境界部に急峻な光量の落ち込み部を実現したが、図17の例ではAの領域、Bの領域共に順位相単位領域とし、境界部に新たに逆位相透過の露光波長では解像しない逆位相単位領域を配置し急峻な光量の落ち込み部を実現した。このようなフォトマスクを介してしてパターン形成体のネガ型の感光性樹脂層を露光し、現像することで、図17(b)のように境界に急峻な落ち込み部37を有するレンズ形状の樹脂層35を持ったパターン形成体36が得られる。
FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing another example of the method for producing a pattern-formed body of the present invention. More specifically, an example in which the dot pattern as shown in FIG. 5 is applied to a photomask for a microlens array is shown. The
なお、図17(a)の実施の形態で、逆位相透過部4bの微細なドットのサイズは、順位相透過部4aの微細なドットと同様で、露光波長では解像しないサイズである。また、図17(a)におけるドットパターンは、境界部に配置した逆位相透過部4b以外は、遮光部3と順位相透過部4aとが交互に並んだ模式的な構成を示している。実際にレンズを形成するドットパターンとしては、後述する図18に例示したように2次元的にドットを分布させる。黒く塗りつぶされた部分を遮光部とした場合、図18のドット分布は領域の中央部で光量が減少する透過光量分布であり、ポジレジストに凸レンズを形成する例となっている。逆に黒く塗りつぶされた部分を光透過部とすれば、ネガレジストに凸レンズを形成する例である。
In the embodiment of FIG. 17A, the size of the fine dots of the reverse
このように、本発明によれば、上述したフォトマスクを用いることにより、透過光量分布の制御をより細かく行うことができ、例えば、レンズの周辺部まで集光に利用可能となり、より集光効率に優れたマイクロレンズアレイ等を有するパターン形成体を得ることができる。 As described above, according to the present invention, by using the above-described photomask, the transmitted light amount distribution can be controlled more finely. For example, the peripheral portion of the lens can be used for condensing and more condensing efficiency. It is possible to obtain a pattern forming body having a microlens array and the like excellent in the above.
1.露光工程
本発明における露光工程は、フォトマスクを用いて、被処理部材を露光する工程である。本発明に用いられるフォトマスクは、上記「A.フォトマスク」に記載した内容と同様であるので、ここでの記載は省略する。
1. Exposure process The exposure process in this invention is a process of exposing a to-be-processed member using a photomask. The photomask used in the present invention is the same as the contents described in the above “A. Photomask”, and therefore description thereof is omitted here.
本発明に用いられる被処理部材は、通常、感光性樹脂層を有する。感光性樹脂層に用いられる感光性樹脂は、一般的な感光性樹脂を用いることができ、ポジ型感光性樹脂であっても良く、ネガ型感光性樹脂であっても良い。上記ポジ型感光性樹脂としては、例えばフェノールエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド、シクロオレフィン等を挙げることができる。具体的には、IP3500(TOK社製)、PFI27(住友化学社製)、ZEP7000(ゼオン社製)等を挙げることができる。一方、ネガ型感光性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂等を挙げることができる。具体的には、ポリグリシジルメタクリレート(PGMA)、化学増幅型のSAL601(シプレ社製)等を挙げることができる。
上記感光性樹脂層の厚みとしては、特に限定されるものではないが、例えば10nm〜10μmの範囲内である。
The member to be treated used in the present invention usually has a photosensitive resin layer. The photosensitive resin used for the photosensitive resin layer may be a general photosensitive resin, and may be a positive photosensitive resin or a negative photosensitive resin. Examples of the positive photosensitive resin include phenol epoxy resin, acrylic resin, polyimide, and cycloolefin. Specific examples include IP3500 (manufactured by TOK), PFI27 (manufactured by Sumitomo Chemical), and ZEP7000 (manufactured by Zeon). On the other hand, examples of the negative photosensitive resin include an acrylic resin. Specific examples include polyglycidyl methacrylate (PGMA), chemically amplified SAL601 (manufactured by Shipley Co., Ltd.), and the like.
Although it does not specifically limit as thickness of the said photosensitive resin layer, For example, it exists in the range of 10 nm-10 micrometers.
また、被処理部材は、通常、感光性樹脂層を保持する基体を有する。本発明に用いられる基体は、目的とするパターン形成体の種類に応じて適宜選択することが好ましい。 Moreover, a to-be-processed member has a base | substrate holding a photosensitive resin layer normally. It is preferable that the substrate used in the present invention is appropriately selected according to the type of the target pattern forming body.
また、露光の際に用いられる光の波長は、特に限定されるものではないが、例えば100nm〜500nmの範囲内、中でも250nm〜450nmの範囲内であることが好ましい。本発明に用いられる光の光源としては、例えばエキシマランプ、水銀ランプ等を挙げることができる。 The wavelength of light used for exposure is not particularly limited, but is preferably in the range of, for example, 100 nm to 500 nm, and more preferably in the range of 250 nm to 450 nm. Examples of the light source used in the present invention include an excimer lamp and a mercury lamp.
2.現像工程
本発明における現像工程は、露光後の被処理部材を現像する工程である。用いられる感光性樹脂がポジ型感光性樹脂である場合は、露光量が多い領域ほど、多くの感光性樹脂が除去される。一方、用いられる感光性樹脂がネガ型感光性樹脂である場合は、露光量が少ない領域ほど、多くの感光性樹脂が除去される。
2. Development Step The development step in the present invention is a step of developing the processed member after exposure. In the case where the photosensitive resin used is a positive photosensitive resin, more photosensitive resin is removed in a region where the exposure amount is larger. On the other hand, when the photosensitive resin used is a negative photosensitive resin, more photosensitive resin is removed as the exposure amount is smaller.
露光後の被処理部材を現像する方法としては、例えば現像液を用いる方法等を挙げることができる。現像液の種類等については、一般的な現像液を用いることができるが、上記感光性樹脂の種類等に応じて適宜選択することが好ましい。上記現像液としては、具体的にはテトラメチルアンモニウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、炭酸ナトリウム水溶液等のアルカリ現像液、および塩酸水溶液、酢酸水溶液、硫酸水溶液、リン酸水溶液等の酸現像液等を挙げることができる。 Examples of the method for developing the processed member after exposure include a method using a developer. A general developer can be used as the type of the developer, but it is preferable to select appropriately according to the type of the photosensitive resin. Specific examples of the developer include alkali developers such as tetramethylammonium aqueous solution, potassium hydroxide aqueous solution, sodium hydroxide aqueous solution and sodium carbonate aqueous solution, and acids such as hydrochloric acid aqueous solution, acetic acid aqueous solution, sulfuric acid aqueous solution and phosphoric acid aqueous solution. A developing solution etc. can be mentioned.
3.パターン形成体
本発明により得られるパターン形成体としては、例えばマイクロレンズアレイ付基板、フレンネルレンズ、ナノインプリント用テンプレート、ブレーズド回折格子付基板および反射板等を挙げることができる。さらに、パターン形成された感光性樹脂層側から、樹脂層と基板の両者が腐食可能なガス雰囲気中でリアクティブイオンエッチング(反応性イオンエッチングとも言う)すれば、異方性のエッチングとなり、基板上にパターンを複製することも出来る(エッチバックと呼ばれる)。
3. Pattern-formed body Examples of the pattern-formed body obtained by the present invention include a substrate with a microlens array, a Fresnel lens, a template for nanoimprint, a substrate with a blazed diffraction grating, and a reflector. Furthermore, if reactive ion etching (also called reactive ion etching) is performed in a gas atmosphere in which both the resin layer and the substrate can be corroded from the patterned photosensitive resin layer side, anisotropic etching is performed. You can also duplicate the pattern on top (called etchback).
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と、実質的に同一の構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる場合であっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the technical idea described in the claims of the present invention has substantially the same configuration and exhibits the same function and effect regardless of the case. It is included in the technical scope of the invention.
以下、実施例を用いて、本発明をさらに具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
[実施例]
Cr膜を有する6インチ石英基板上に、電子線描画レジストZEP7000(ゼオン社製)を300nmの膜厚で塗布し、図18に示すパターン(2値化パターン)に基づいて電子線描画を行った。このパターンは特開2004−70087号公報に記載の誤差分散法を用いて作製したものである。次に、ZEP7000用現像液で上記電子線描画レジストの現像を行い、図18に示すパターンの対象物単位領域(11μm×11μm)が縦横に周期的に形成されたレジストパターン層を得た。続いて、リアクティブイオンエッチング装置を用い、Clガスで、レジストパターン層を介してドライエッチングし、露出するCr膜を除去した。
[Example]
An electron beam drawing resist ZEP7000 (manufactured by ZEON Co., Ltd.) was applied to a thickness of 300 nm on a 6-inch quartz substrate having a Cr film, and electron beam drawing was performed based on the pattern (binarized pattern) shown in FIG. . This pattern is produced using the error dispersion method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-70087. Next, the electron beam drawing resist was developed with a developer for ZEP7000 to obtain a resist pattern layer in which object unit regions (11 μm × 11 μm) of the pattern shown in FIG. 18 were periodically formed vertically and horizontally. Subsequently, using a reactive ion etching apparatus, dry etching was performed with Cl gas through the resist pattern layer to remove the exposed Cr film.
次に、エッチングしたCr膜の表面に、再び電子線描画レジストZEP7000(ゼオン社製)を300nmの膜厚で塗布し、電子線描画機を用いてアライメント描画を行った。この際、図4に示すようなドットパターンが得られるように、逆位相単位領域Bを形成する対象物単位領域のみ、電子線描画を行った。次に、ZEP7000用現像液で上記電子線描画レジストの現像を行い、レジストパターン層を得た。続いて、リアクティブイオンエッチング装置を用い、CF4ガスで、レジストパターン層を介してドライエッチングし、露出する石英基板を掘り込んだ。最後に、残ったレジストパターン層を剥離し、本発明のフォトマスクを得た。 Next, an electron beam drawing resist ZEP7000 (manufactured by Zeon) was applied again to the surface of the etched Cr film with a film thickness of 300 nm, and alignment drawing was performed using an electron beam drawing machine. At this time, electron beam drawing was performed only on the object unit region forming the antiphase unit region B so as to obtain a dot pattern as shown in FIG. Next, the electron beam drawing resist was developed with a developer for ZEP7000 to obtain a resist pattern layer. Subsequently, using a reactive ion etching apparatus, CF 4 gas was used for dry etching through the resist pattern layer to dig out the exposed quartz substrate. Finally, the remaining resist pattern layer was peeled off to obtain a photomask of the present invention.
得られたフォトマスクは、石英基板が掘り込まれていない対象物単位領域と、石英基板が掘り込まれた対象物単位領域とが、市松模様状に形成されたものであった。 In the obtained photomask, the target unit area where the quartz substrate was not dug and the target unit area where the quartz substrate was dug were formed in a checkered pattern.
得られたフォトマスクを用いて、i線ステッパで感光性樹脂IP3500(TOK社製)を塗布したSiウェハの露光を行い、その後現像を行った。このフォトマスクは、隣接する対象物単位領域で位相が逆であるため、境界部では光が打ち消し合う。そのため、隣接する対象物単位領域の境界部で急峻な落ち込みを有するレジスト形状が得られた。 Using the obtained photomask, the Si wafer coated with photosensitive resin IP3500 (manufactured by TOK) was exposed with an i-line stepper, and then developed. In this photomask, the phases are opposite in adjacent object unit regions, so that the light cancels out at the boundary. Therefore, a resist shape having a steep depression at the boundary between adjacent object unit regions was obtained.
1 … 基板
2 … マスクパターン層
2a … 全面マスク層
3 … 遮光部
4 … 光透過部
4a … 順位相透過部
4b … 逆位相透過部
5 … 光
6 … 全面レジスト層
6a … レジストパターン層
7 … エッチング
10 … 本発明のフォトマスク
11 … 従来のフォトマスク
12 … フォトマスク中間体
20 … マイクロレンズ
21 … 対象物単位領域
31 … 基体
32 … 感光性樹脂層
33 … 処理部材
34 … 潜像
35 … マイクロレンズ
36 … パターン形成体
37 … 急峻な落ち込み部
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記ドットパターンが、順位相透過、遮光および逆位相透過を用いて構成されたものであることを特徴とするフォトマスク。 A photomask that includes a substrate and a mask pattern layer that is formed on the substrate and has a fine dot pattern that is not resolved at an exposure wavelength, and controls a distribution of transmitted light amount during exposure according to a distribution state of the dot pattern Because
The photomask according to claim 1, wherein the dot pattern is configured using ordered phase transmission, light shielding, and reverse phase transmission.
前記対象物単位領域として、前記順位相透過および前記遮光を用いて構成された順位相単位領域、並びに、前記逆位相透過および前記遮光を用いて構成された逆位相単位領域を用いることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のフォトマスク。 The dot pattern has an object unit area according to the repetition unit of the target object,
As the object unit area, a rank phase unit area configured using the rank phase transmission and the light shielding, and an antiphase unit area configured using the reverse phase transmission and the light shielding are used. The photomask according to claim 1 or 2.
前記対象物単位領域は、前記順位相透過および前記遮光を用いて構成された順位相単位領域であり、
前記対象物単位領域の境界部に、前記逆位相透過のドットが配置されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のフォトマスク。 The dot pattern has an object unit area according to the repetition unit of the target object,
The object unit region is a rank phase unit region configured using the rank phase transmission and the light shielding,
3. The photomask according to claim 1, wherein the reverse phase transmission dots are arranged at a boundary portion of the object unit region. 4.
前記対象物単位領域は、前記逆位相透過および前記遮光を用いて構成された逆位相単位領域であり、
前記対象物単位領域の境界部に、前記順位相透過のドットが配置されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のフォトマスク。 The dot pattern has an object unit area according to the repetition unit of the target object,
The object unit region is an antiphase unit region configured using the antiphase transmission and the light shielding,
3. The photomask according to claim 1, wherein the rank phase transmission dots are arranged at a boundary portion of the object unit region. 4.
(a)フォトマスクのパターン形成平面をX−Y座標として、その座標値x、yを関数として、所望の露光する際の露光量(透過光量)分布をZ座標上のz値として表す、露光量(透過光量)分布把握処理と、
(b)z値の平方根を、少なくとも一つは負の値をとるように選択し、所望の露光する際の光電界分布をz´値として表す光電界分布把握処理と、
(c)露光においてフォトマスク面上は均一照度とし、z´値に対応して、再現性のある所定のアルゴリズムを用いて、露光波長では解像しない所定サイズのX−Y座標の領域毎に、該領域サイズのドットパターンの配置を決めるドットパターン生成処理と、
を行なうことを特徴とするパターンデータの作製方法。 A pattern data production method for producing a photomask for controlling an exposure amount (transmitted light amount) distribution at the time of exposure according to a distribution state of fine dot patterns not resolved at an exposure wavelength,
(A) Exposure in which the pattern formation plane of the photomask is an XY coordinate, and the exposure value (transmitted light amount) distribution at the time of desired exposure is expressed as a z value on the Z coordinate using the coordinate values x and y as a function. Amount (transmitted light amount) distribution grasp processing,
(B) an optical electric field distribution grasping process in which at least one of the square roots of the z value is selected to take a negative value, and the optical electric field distribution at the time of desired exposure is expressed as a z ′ value;
(C) In the exposure, the illuminance is uniform on the photomask surface, and a predetermined algorithm having reproducibility is used corresponding to the z ′ value for each region of XY coordinates of a predetermined size that is not resolved at the exposure wavelength. , Dot pattern generation processing for determining the arrangement of the dot pattern of the area size,
A method for producing pattern data, characterized in that:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010134082A JP2011028233A (en) | 2009-06-29 | 2010-06-11 | Photomask |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016085324A (en) * | 2014-10-24 | 2016-05-19 | 大日本印刷株式会社 | Production method of pattern data |
| JP2016085325A (en) * | 2014-10-24 | 2016-05-19 | 大日本印刷株式会社 | Pattern data production method and photomask |
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2010
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