特許ウォッチ

公開番号2025080404
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-26
出願番号2023193516
出願日2023-11-14
発明の名称立体フォトマスク及びその製造方法、露光装置、露光方法
出願人学校法人東京電機大学
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類G03F 1/00 20120101AFI20250519BHJP(写真;映画;光波以外の波を使用する類似技術;電子写真;ホログラフイ)
要約【課題】複雑な立体構造のレジストパターンを作製可能な立体フォトマスクを提供することである。
【解決手段】本発明の立体フォトマスク102は、被露光物に所定パターンを露光する際に用いることができるフォトマスクであって、感光性樹脂を感光させる波長の光を透過可能な光透過性材料からなり、光の進行方向に対して厚み分布を有する3次元形状体11を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
被露光物に所定パターンを露光する際に用いることができるフォトマスクであって、
感光性樹脂を感光させる波長の光を透過可能な光透過性材料からなり、光の進行方向に対して厚み分布を有する３次元形状体である、立体フォトマスク。
続きを表示（約 630 文字）【請求項２】
前記３次元形状体が透明基板の上に形成されている、請求項１に記載の立体フォトマスク。
【請求項３】
遮光部を有する、請求項１に記載の立体フォトマスク。
【請求項４】
遮光部を有する、請求項２に記載の立体フォトマスク。
【請求項５】
前記透明基板は、ガラス、水晶、サファイア、合成樹脂からなる群から選択された材料からなる基板である、請求項２に記載の立体フォトマスク。
【請求項６】
前記光透過性材料は感光性樹脂である、請求項１に記載の立体フォトマスク。
【請求項７】
前記光透過性材料は、ガラス、水晶、サファイア、合成樹脂からなる群から選択された材料である、請求項１に記載の立体フォトマスク。
【請求項８】
請求項１～７のいずれか一項に記載の立体フォトマスクを備える、露光装置。
【請求項９】
請求項１～７のいずれか一項に記載の立体フォトマスクを用いる、露光方法。
【請求項１０】
請求項１～７のいずれか一項に記載の立体フォトマスクの製造方法であって、
立体フォトマスクを構成する光透過性材料の透過率に基づいて、立体フォトマスクを透過した光がレジスト面で所望の光強度分布になるように立体フォトマスクの形状を決定する形状決定工程を有する、立体フォトマスクの製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体フォトマスク及びその製造方法、露光装置、露光方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィ技術は、フォトマスク上に描かれたパターンを感光性樹脂であるレジストに等倍または縮小して転写する技術である。
【０００３】
一般的に利用されるフォトマスクは、回路や機械部品のパターンが描かれている。材質は、透明のフィルム材やガラスが用いられている。また表面には遮光部のクロム材によりパターンが描かれている。この遮光部を利用して光の透過、不透過を制御するのがフォトマスクである。
【０００４】
このフォトマスクの上方から光を当てることにより、密着露光や近接露光の場合は、通過した光が感光性樹脂であるレジストに直接あたり、パターンが転写される。また、投影レンズを介して露光する場合は、等倍投影レンズまたは縮小投影レンズを介して光の透過不透過が感光性樹脂であるレジストに転写される。縮小投影レンズを介して露光した場合はフォトマスクのマスクパターンは縮小されてレジストに転写される。
【０００５】
感光性樹脂であるレジストは、光に反応して化学構造が変化する高分子化合物であり、光を当てると硬化するネガ型レジストと光を当てると現像液に溶けやすくなるポジ型が存在し、現像液につけることで、光に反応した部分または光に反応しなかった部分がレジストパターンとして残る。
【０００６】
半導体ＩＣなどでは、このレジストパターンをシリコンウエハなどの基板表面に形成した薄膜材料上に作製してその後エッチング液に浸すことで、レジストパターンがマスキング材の役割になりマスキングされていない部分の薄膜材料が選択的に除去され、最終的に目的の形状の薄膜材料パターンが得られる。
【０００７】
最近では、このレジストパターンをそのまま利用したり、型として利用したりする例がある。例えば、液晶パネルのカラーフィルターのブラックマトリックスはレジストパターンが作製されてそのまま利用されている。また、マイクロ流路は厚膜のレジスト（数１０μｍから数１００μｍ）に流路のパターンが転写されたものである。その他にも、メッキ用の鋳型として利用したマイクロコネクタの作製やフォトレジストで作られた微細構造物のレジストパターン表面にアルミ薄膜を塗布して作製されたメタマテリアルなどがある。
【０００８】
さらに、近年では、このレジストパターンを２次元形状（垂直な側壁形状）から３次元形状（段差や傾斜、滑らかな曲線の側壁形状）に作ることで、立体的な構造物を作るニーズが増えている。
【０００９】
例えば、先端の尖った針形状の医療用のマイクロニードル（針状の円錐構造物が多数配置されたもの）や曲率を持ったマイクロ光学素子であるマイクロレンズアレイ（マイクロオーダのレンズがアレイ状に配置されたもの）やその型として利用した事例、円錐形状を利用した光導波板、傾斜形状を利用したフレネルレンズに代表される回折光学素子などがある。
【００１０】
これらの３次元形状にレジストパターンを形成する方法としては、以下のものを例示できる。
レーザや電子をビーム状にレジストにあてて、一筆書きでパターンを作るレーザ描画ビーム方式や電子ビーム描画方式の作製方法がある。ビームのパワーや走査速度、走査回数を場所場所で制御する事でレジストへ与える光の感光量を調整し、現像処理後に３次元のレジストパターンを得ることができる。
また、傾斜したステージにレジストを塗布した基板を固定し、一定速で回転させながら斜めに露光を行う回転露光方式がある。基板を傾斜することで、光は斜めから当たるため、通常の露光では不可能な円錐形状の３次元微細構造が作製できる。
さらに、複数のフォトマスクを用いて複数回のプロセスで平面的な構造を積層して作製する方法（３次元リソグラフィ法）もある。一層ごとにフォトマスクを変えてレジストパターンを積み上げることで、ピラミッドの構造などができる。メリットとして中空構造の３次元構造を作製することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許