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JP2005331804A - Cylindrical microlens array - Google Patents

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JP2005331804A
JP2005331804A JP2004151399A JP2004151399A JP2005331804A JP 2005331804 A JP2005331804 A JP 2005331804A JP 2004151399 A JP2004151399 A JP 2004151399A JP 2004151399 A JP2004151399 A JP 2004151399A JP 2005331804 A JP2005331804 A JP 2005331804A
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JP
Japan
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resist
microlens array
cylindrical
alignment mark
cylindrical microlens
Prior art date
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Pending
Application number
JP2004151399A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuyuki Takizawa
和之 滝沢
Noboru Yonetani
登 米谷
Koji Ogawa
浩二 小川
Hirofumi Kikuchi
広文 菊池
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.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP2004151399A priority Critical patent/JP2005331804A/en
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cylindrical microlens array having an alignment mark which is usable for alignment in a two-dimensional direction. <P>SOLUTION: A resist 2 is applied on the surface of a substrate 1 having a cylindrical microlens pattern of high sag accurately formed by using a plurality of gray scale masks (f). The resist 2 is then photo-sensed through the mask 5 with an alignment mark pattern 5a formed (g), and the resist 2 is developed, then, the resist 2 on a part 2a corresponding to the alignment mark is removed (h). And a chrome thin film 6 is deposited on the resist 2 by sputtering (i). Next, when the resist 2 is dissolved, the chrome thin film 6 on the resist 2 is removed, and the alignment mark 7 of the chrome thin film is formed on the part with no resist 2 (j). <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、露光装置の照明光学系において均一な照明光を作り出すためのフライアイレンズ等に使用するのに好適なシリンドリカルマイクロレンズアレイに関するものである。   The present invention relates to a cylindrical microlens array suitable for use in a fly-eye lens or the like for producing uniform illumination light in an illumination optical system of an exposure apparatus.

半導体デバイスや液晶デバイスを製造するための工程であるリソグラフィ工程においては、マスクに形成されたパターンを、ウエハ上に塗布されたレジストに転写するために露光装置が使用される。最近、これら半導体バイスや液晶デバイスのパターンの微細化に伴い、露光装置に使用される光の波長が短くなり、波長が200nm程度のエキシマレーザ光源を使用した露光装置が使用されるようになってきている。   In a lithography process, which is a process for manufacturing a semiconductor device or a liquid crystal device, an exposure apparatus is used to transfer a pattern formed on a mask to a resist applied on a wafer. Recently, with the miniaturization of patterns of these semiconductor devices and liquid crystal devices, the wavelength of light used in the exposure apparatus has become shorter, and exposure apparatuses using an excimer laser light source having a wavelength of about 200 nm have come to be used. ing.

このようなエキシマレーザを使用した露光装置においては、マスクを照明する照明光の照明一様性を確保するために、フライアイレンズが使用される。しかしながら、通常のマイクロフライアイレンズを使用した場合には、十分な照明一様性を出すことができず、2つのシリンドリカルマイクロレンズアレイを、その軸方向が直交するようにして組み合わせ、全体としてマイクロフライアイレンズの役割を果たすようにする方法が採用されている。   In an exposure apparatus using such an excimer laser, a fly-eye lens is used in order to ensure illumination uniformity of illumination light that illuminates the mask. However, when a normal micro fly's eye lens is used, sufficient illumination uniformity cannot be obtained, and two cylindrical microlens arrays are combined so that their axial directions are orthogonal to each other, and the microscopic lens as a whole is combined. A method is employed that plays the role of a fly-eye lens.

マイクロレンズを光リソグラフィを使用して製造する方法の例は、例えば特開平9−8266号公報(特許文献1)や、特表平8−504515号公報(特許文献2)に記載されている。このうち、特許文献1に記載される方法は、マイクロレンズの形状をレジストのリフローによって形成しており、高精度を要求されるマイクロレンズを製造することができない。特許文献2に記載される方法は、グレースケールマスクを使用してレジスト形状を制御するものであり、特許文献1に記載される方法に比して、高精度でマイクロレンズを製造することができる。   Examples of a method of manufacturing a microlens using photolithography are described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-8266 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-504515 (Patent Document 2). Among these, the method described in Patent Document 1 forms the shape of the microlens by resist reflow, and cannot produce a microlens that requires high accuracy. The method described in Patent Document 2 uses a gray scale mask to control the resist shape, and can produce microlenses with higher accuracy than the method described in Patent Document 1. .

しかしながら、前述のような露光装置の光源に使用されるシリンドリカルマイクロレンズアレイは、サグ量が大きく、かつ、非常に高い形状精度が要求されるので、特許文献2に記載の方法を使用した場合でも、製造が不可能であった。   However, since the cylindrical microlens array used for the light source of the exposure apparatus as described above requires a large amount of sag and very high shape accuracy, even when the method described in Patent Document 2 is used. Production was impossible.

そこで、従来、前述のような露光装置の光源に使用されるシリンドリカルマイクロレンズアレイは、研削と研磨を応用した方法により製造されていた。研削・研磨法によるシリンドリカルマイクロレンズアレイの製造方法を、図4に示す。     Therefore, conventionally, the cylindrical microlens array used for the light source of the exposure apparatus as described above has been manufactured by a method using grinding and polishing. A manufacturing method of the cylindrical microlens array by the grinding / polishing method is shown in FIG.

(b)に示すように、製造したいシリンドリカルマイクロレンズの形状と凹凸関係が逆の断面形状を持つ研削型21を用意し、それをガラス基板22に適度な荷重で押し付け、(c)に示すように、研削型21あるいはガラス基板22を、研削型21に形成してあるレンズ断面形状の稜線方向(矢印方向)に何回も往復運動させることにより、(a)に示すように、ガラス基板22にシリンドリカルマイクロレンズ形状を創生する。   As shown in (b), a grinding die 21 having a cross-sectional shape in which the concave-convex relationship is opposite to the shape of the cylindrical microlens to be manufactured is prepared and pressed against the glass substrate 22 with an appropriate load, as shown in (c). In addition, the grinding substrate 21 or the glass substrate 22 is reciprocated many times in the ridge line direction (arrow direction) of the lens cross-sectional shape formed in the grinding die 21, as shown in FIG. Create a cylindrical microlens shape.

創生されたシリンドリカルマイクロレンズは、未だ研磨面にはなっておらず、表面荒さが粗い。よって、前記研削型と同様な断面形状を持つ研磨型を用い、前記研削工程と同様な方法で研磨を行い、シリンドリカルレンズとして必要な表面粗さとレンズ形状精度を得る。研磨後、必要に応じて加熱、電子ビーム照射等の手段により、創生されたシリンドリカルマイクロレンズの形状修正が行われることもある。   The created cylindrical microlens is not yet a polished surface and has a rough surface. Therefore, a polishing die having a cross-sectional shape similar to that of the grinding die is used, and polishing is performed in the same manner as in the grinding step to obtain the surface roughness and lens shape accuracy required for the cylindrical lens. After polishing, the shape of the created cylindrical microlens may be corrected by means such as heating and electron beam irradiation as necessary.

特開平9−8266号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-8266 特表平8−504515号公報JP-T 8-504515

前述のように、露光装置の照明光学系に使用されるシリンドリカルマイクロレンズアレイは、2つをその軸方向(長さ方向)を直角にして組み合わせて使用される。従って、2つのシリンドリカルマイクロレンズアレイの位置合わせが必要となり、位置合わせは±1μm程度の精度で行う必要がある。   As described above, the cylindrical microlens array used in the illumination optical system of the exposure apparatus is used by combining two with their axial directions (length directions) being perpendicular. Therefore, it is necessary to align the two cylindrical microlens arrays, and the alignment needs to be performed with an accuracy of about ± 1 μm.

研削・研磨法によって製造されるシリンドリカルマイクロレンズの場合、シリンドリカルレンズの軸方向に研削型、研磨型を摺動させて研削・研磨を行うので、図4に符号23で示すようにシリンドリカルマイクロレンズの軸方向に平行な位置あわせマークを、シリンドリカルマイクロレンズアレイの創生と同時に創生することはできる。   In the case of a cylindrical microlens manufactured by a grinding / polishing method, grinding and polishing are performed by sliding the grinding mold and the polishing mold in the axial direction of the cylindrical lens. Therefore, as shown by reference numeral 23 in FIG. An alignment mark parallel to the axial direction can be created simultaneously with the creation of the cylindrical microlens array.

しかしながら、このような位置あわせマークは、平面で一方向(図4(a)では左右方向)の位置合わせには使用できるが、それと直角な方向(図4(a)では上下方向)の位置合わせには用いることができない。特に、前述のように、2つのシリンドリカルマイクロレンズアレイが、その軸が直交するように組み合わせて使用される場合には、このような位置合わせマークは、位置合わせマークとしての役割を果たすことができない。   However, such an alignment mark can be used for alignment in one direction on the plane (left and right in FIG. 4A), but alignment in a direction perpendicular to it (up and down in FIG. 4A). Cannot be used. In particular, as described above, when two cylindrical microlens arrays are used in combination so that their axes are orthogonal, such an alignment mark cannot serve as an alignment mark. .

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、2次元方向の位置合わせに使用することが可能な位置合わせ用マークを持ったシリンドリカルマイクロレンズアレイを提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a cylindrical microlens array having an alignment mark that can be used for alignment in a two-dimensional direction.

前記課題を達成するための第1の手段は、2枚以上のグレースケールマスクを用いて、順次グレースケールマスクパターンを光学基材上に設けたレジストに転写し、前記レジストを現像した後、残存する前記レジストと前記光学基材をエッチングすることにより、前記グレースケールマスクに対応する前記レジストのパターンを前記光学基材に転写してマイクロレンズを製造する工程を有するマイクロレンズの製造方法であり、前記各グレースケールマスクを用いて露光する露光時間のうち、少なくとも一つのグレースケールマスクにおいて、それを用いて露光する露光時間が、他のグレースケールマスクを用いて露光する露光時間と異なっているマイクロレンズの製造方法によって製造されたシリンドリカルマイクロレンズアレイであって、前記光学基材のレンズ形状が形成された箇所以外の平坦部分に、2次元方向の位置の基準として用いることが可能なアライメントマークが形成されたことを特徴とするシリンドリカルマイクロレンズアレイ(請求項1)である。   The first means for achieving the above object is to use two or more grayscale masks, sequentially transfer the grayscale mask pattern to a resist provided on an optical substrate, develop the resist, and then remain. Etching the resist and the optical base material to transfer a pattern of the resist corresponding to the gray scale mask to the optical base material to manufacture a microlens. Among the exposure times for exposure using each grayscale mask, in at least one grayscale mask, the exposure time for exposure using it is different from the exposure time for exposure using another grayscale mask. A cylindrical microlens array manufactured by a lens manufacturing method, A cylindrical microlens array characterized in that an alignment mark that can be used as a reference for a position in a two-dimensional direction is formed on a flat portion other than a portion where the lens shape of the optical substrate is formed. ).

発明者の同僚は、特許文献2に記載された技術を改良し、複数枚のグレースケールマスクを組み合わせてレジストの露光を行うことにより、従来製造が不可能であった、精度の良い、高サグ量のマイクロレンズを製造する方法を発明し、特願2003−82207号、特願2004−86813号として特許出願している(「先願発明」と称する。)
この先願発明によれば、2枚以上のグレースケールマスクを用いて、それぞれのグレースケールマスクにより前記レジストを露光する工程を有しているので、1枚のグレースケールマスクを用いる方法よりフレキシビリティに富んだ露光方法を採用することができ、それにより、形状精度の良いマイクロレンズを製造することができる。なお、本明細書及び特許請求の範囲において「光学基材」とは、ガラスや石英等、マイクロレンズが適用される光学系に使用される光に対して高い透過率を有する基材を言う。
The inventor's colleagues improved the technique described in Patent Document 2 and combined a plurality of grayscale masks to expose the resist, thereby making it possible to produce a high-sag, high-precision sag that was previously impossible to manufacture. Invented a method of manufacturing a microlens of a certain amount and filed patent applications as Japanese Patent Application Nos. 2003-82207 and 2004-86813 (referred to as “prior invention”).
According to the prior invention, since the step of exposing the resist using each grayscale mask using two or more grayscale masks is provided, it is more flexible than the method using one grayscale mask. A wide variety of exposure methods can be employed, whereby a microlens with good shape accuracy can be manufactured. In the present specification and claims, the term “optical substrate” refers to a substrate having a high transmittance for light used in an optical system to which a microlens is applied, such as glass and quartz.

また、露光時間が長いときには、グレースケールマスクの透過率が少し違うだけでも、現像によって溶解されるレジストの膜べり量の差が大きいので、マイクロレンズの形状の粗調整に適している。これに対し、露光時間が短いときには、グレースケールマスクの透過率が大きく違う場合でも、レジストの膜べり量の差は小さくなるので、マイクロレンズの形状の微調整に適している。先願発明においては、この性質を利用して、形状精度の良いマイクロレンズを製造することができる。   Further, when the exposure time is long, even if the transmittance of the gray scale mask is slightly different, the difference in the film thickness of the resist dissolved by development is large, which is suitable for rough adjustment of the microlens shape. On the other hand, when the exposure time is short, even if the transmittance of the gray scale mask is greatly different, the difference in the amount of film slip of the resist is small, which is suitable for fine adjustment of the shape of the microlens. In the prior invention, a microlens with good shape accuracy can be manufactured by utilizing this property.

このようなマイクロレンズの製造方法によりシリンドリカルマイクロレンズアレイを製造することができるが、この製造方法がリソグラフィを使用していることを利用して、十字マークやリング形状等の2次元位置合わせマークとして使用できる位置合わせマークを、光学基材のレンズ形状が形成された箇所以外の平坦部分に作り込むことができる。   Cylindrical microlens arrays can be manufactured by such a microlens manufacturing method, but as a two-dimensional alignment mark such as a cross mark or a ring shape, this manufacturing method uses lithography. The alignment mark which can be used can be made in the flat part other than the location in which the lens shape of the optical base material was formed.

このような2次元位置合わせマークとして使用できる位置合わせマークを有するシリンドリカルマイクロレンズアレイは、2つを軸方向を直角にしてペアで使用する場合に、位置合わせマークを基準にして位置合わせをすることが容易にできる。   Cylindrical microlens arrays having an alignment mark that can be used as such a two-dimensional alignment mark are aligned with respect to the alignment mark when two are used in pairs with the axis direction perpendicular to each other. Can be easily done.

前記課題を解決するための第2の手段は、前記第1の手段であって、前記マイクロレンズアレイの製造方法が、各グレースケールマスクのうち、少なくとも1枚はマイクロレンズの形状を粗く決定するためのグレースケールパターンを有し、少なくとも1枚は、粗く決定されたマイクロレンズの形状を微調整するためのグレースケールパターンを有するものであることを特徴とするもの(請求項2)である。   The second means for solving the problem is the first means, wherein the microlens array manufacturing method determines at least one of the gray scale masks to have a rough microlens shape. And at least one of them has a gray scale pattern for finely adjusting the shape of the coarsely determined microlens (claim 2).

本手段においては、マイクロレンズの形状を粗く決定するためのグレースケールパターンによる露光により、マイクロレンズの形状を粗く決定する。すなわち、このグレースケールパターンによる露光により、レジストの膜べり量を大きくとり、マイクロレンズの粗い形状を決定する。そして、粗く決定されたマイクロレンズの形状を微調整するためのグレースケールパターンによる露光により、粗い形状の誤差を補正するようにして、最終的に精度の良いレジストパターンを形成するようにし、これにより高精度のマイクロレンズを製造する。なお、実際の露光においては、マイクロレンズの形状を粗く決定するためのグレースケールパターンによる露光と、粗く決定されたマイクロレンズの形状を微調整するためのグレースケールパターンによる露光のいずれを先に行ってもよい。レジストに蓄積されるエネルギーに重ね合わせの定理が成り立つからである。このようにして、各グレースケールパターンによる露光を行った後にレジストの現像を行う。   In this means, the shape of the microlens is roughly determined by exposure with a gray scale pattern for roughly determining the shape of the microlens. That is, the exposure of the gray scale pattern increases the amount of resist film slip and determines the rough shape of the microlens. Then, an exposure with a gray scale pattern for finely adjusting the shape of the coarsely determined microlens corrects the error of the coarse shape, and finally forms a highly accurate resist pattern. Produces high-precision microlenses. In actual exposure, either exposure using a gray scale pattern for coarsely determining the shape of the microlens or exposure using a grayscale pattern for finely adjusting the shape of the microlens that has been roughly determined is performed first. May be. This is because the superposition theorem holds for the energy stored in the resist. In this manner, the resist is developed after the exposure with each gray scale pattern.

前記課題を解決するための第3の手段は、前記第1の手段又は第2の手段であって、前記アライメントマークが、前記光学基材をエッチングして形成されたか、あるいは、前記光学基材の上に成膜された金属薄膜をエッチングして形成されたことを特徴とするもの(請求項3)である。   The third means for solving the problem is the first means or the second means, wherein the alignment mark is formed by etching the optical base material, or the optical base material It is characterized by being formed by etching a metal thin film formed on the substrate (claim 3).

アライメントマークを、光学基材をエッチングして形成する場合、シリンドリカルマイクロレンズアレイの形成のために使用されるマスクと同一のマスクにアライメントマークのパターンを形成して露光を行えばよいので、製造が簡単である。ただし、アライメントマークは、光学基材がエッチングされた状態で形成されるだけであるので、視認しにくいという問題点がある。   When the alignment mark is formed by etching the optical base material, the alignment mark pattern may be formed on the same mask as that used for forming the cylindrical microlens array, and the exposure may be performed. Simple. However, since the alignment mark is only formed in a state where the optical substrate is etched, there is a problem that it is difficult to visually recognize the alignment mark.

金属薄膜をエッチングして形成された位置合わせ用マークの場合には、シリンドリカルマイクロレンズアレイの形成後にレジストを塗布し、位置合わせ用マークを露光してその部分のレジストを除去し、金属薄膜をスパッタリング、蒸着等によりレジストが除去された部分に形成してからレジストを除去して形成する。よって、フォトリソ工程が1工程増えるが、見やすく、かつ、位置精度の良い位置合わせマークを形成することができる。   In the case of an alignment mark formed by etching a metal thin film, a resist is applied after the cylindrical microlens array is formed, the alignment mark is exposed to remove the resist, and the metal thin film is sputtered. The resist is removed and then formed on the portion where the resist has been removed by vapor deposition or the like. Therefore, although the photolithography process is increased by one process, it is possible to form an alignment mark that is easy to see and has high positional accuracy.

前記課題を解決するための第4の手段は、前記第1の手段から第3の手段のいずれかであって、前記アライメントマークの形成された平坦部分が、実際にシリンドリカルレンズが形成された部分を包絡していることを特徴とするもの(請求項4)である。   A fourth means for solving the problem is any one of the first to third means, wherein the flat portion where the alignment mark is formed is the portion where the cylindrical lens is actually formed. (Claim 4).

本手段においては、平坦部分がシリンドリカルレンズアレイが形成された領域を包絡するように形成されている。そのため、このシリンドリカルマイクロレンズアレイを鏡筒内に組み込むときにアライメントマークを確認しやすい位置に設ける等、様々な理由でアライメントマークを形成する位置が指定されるような場合にでも、柔軟に対応できるシリンドリカルマイクロレンズアレイを得ることができる。   In this means, the flat portion is formed so as to envelop the region where the cylindrical lens array is formed. Therefore, even when the position for forming the alignment mark is designated for various reasons, such as providing the alignment mark at a position where it can be easily confirmed when the cylindrical microlens array is incorporated in the lens barrel, it can be flexibly handled. A cylindrical microlens array can be obtained.

前記課題を解決するための第5の手段は、前記第4の手段であって、前記アライメントマークが、シリンドリカルレンズの長さ方向に延長上に形成されていることを特徴とするもの(請求項5)である。   A fifth means for solving the above-mentioned problem is the fourth means, wherein the alignment mark is formed so as to extend in the length direction of the cylindrical lens. 5).

本手段においては、研削、研磨等でシリンドリカルレンズを形成する際には、アライメントマークを形成できなかったシリンドリカルレンズの長さ方向にアライメントマークを形成しているので、アライメントマーク形成のための特別のスペースを必要とせず、シリンドリカルマイクロレンズアレイが大型化することがない。   In this means, when forming the cylindrical lens by grinding, polishing, etc., the alignment mark is formed in the length direction of the cylindrical lens where the alignment mark could not be formed. Space is not required, and the cylindrical microlens array is not increased in size.

本発明によれば、2次元方向の位置合わせに使用することが可能な位置合わせ用マークを持ったシリンドリカルマイクロレンズアレイを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a cylindrical microlens array having alignment marks that can be used for alignment in a two-dimensional direction.

以下、本発明の実施の形態であるシリンドリカルマイクロレンズアレイを製造する方法について、図面を参照しながら説明する。図1、図2は、本発明の第1の実施の形態であるシリンドリカルマイクロレンズアレイの製造工程の概要を示す図である。   Hereinafter, a method for manufacturing a cylindrical microlens array according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 and FIG. 2 are diagrams showing an outline of the manufacturing process of the cylindrical microlens array according to the first embodiment of the present invention.

まず、石英やガラスで形成された基板(光学基材)1の上にレジスト2を塗布する(a)。そして、粗調整用グレースケールマスク3を用いてレジスト2を感光させ、レジスト2を現像した場合に、所定のシリンドリカルマイクロレンズアレイが得られるようにする(b)。この露光は比較的長時間行い、これによりシリンドリカルマイクロレンズアレイの形状が大まかに決定されるようになる。   First, a resist 2 is applied on a substrate (optical base material) 1 made of quartz or glass (a). Then, the resist 2 is exposed using the gray scale mask 3 for rough adjustment, and when the resist 2 is developed, a predetermined cylindrical microlens array is obtained (b). This exposure is performed for a relatively long time, whereby the shape of the cylindrical microlens array is roughly determined.

次に、精密調整用グレースケールマスク4を用いて、レジスト2を感光させ、前記粗調整用グレースケールマスク3を用いた感光で得られるシリンドリカルマイクロレンズアレイの形状を、調整するようにする(c)。精密調整用グレースケールマスク4のパターンは、まず、粗調整用グレースケールマスク3のみの露光によって得られたシリンドリカルマイクロレンズアレイの形状を測定し、その結果に基づいて、目的とする形状との差を補正するようなパターンとなるように決定する。この工程が先願発明の特徴部分である。   Next, the resist 2 is exposed using the fine-adjustment gray scale mask 4 to adjust the shape of the cylindrical microlens array obtained by the exposure using the coarse adjustment gray-scale mask 3 (c ). The pattern of the fine adjustment grayscale mask 4 is obtained by measuring the shape of the cylindrical microlens array obtained by exposure of only the coarse adjustment grayscale mask 3, and based on the result, the difference from the target shape. Is determined so as to correct the pattern. This process is a characteristic part of the invention of the prior application.

次に、露光されたレジスト2を現像すると、レジスト2がシリンドリカルマイクロレンズアレイのパターンに形成される(d)。このようにして得られたレジスト2と基板1をドライエッチングしてレジスト2を除去すると、レジスト2のパターンが基板1に転写され、表面にシリンドリカルマイクロレンズアレイの形状を有する基板1が得られる(e)。このとき、基板1とレジスト2のエッチングレートの違いにより、レジスト2のパターン形状と基板1の表面のパターン形状は等しくならないが、基板1の表面に目的とするパターン形状が得られるように、レジスト2のパターン形状を決定しておく。以上の工程によりシリンドリカルマイクロレンズアレイが完成する。   Next, when the exposed resist 2 is developed, the resist 2 is formed into a cylindrical microlens array pattern (d). When the resist 2 and the substrate 1 thus obtained are dry-etched to remove the resist 2, the pattern of the resist 2 is transferred to the substrate 1, and the substrate 1 having the shape of a cylindrical microlens array on the surface is obtained ( e). At this time, due to the difference in etching rate between the substrate 1 and the resist 2, the pattern shape of the resist 2 and the pattern shape of the surface of the substrate 1 are not equal, but the resist pattern is obtained so that the desired pattern shape can be obtained on the surface of the substrate 1. The pattern shape of 2 is determined in advance. A cylindrical microlens array is completed through the above steps.

なお、粗調整用グレースケールマスク3を用いた露光よりも前に、精密調整用グレースケールマスク4を用いた露光を行ってもよく、これにより、場合によっては、より精度の高いマイクロレンズアレイを製造することができる。   The exposure using the fine adjustment grayscale mask 4 may be performed before the exposure using the coarse adjustment grayscale mask 3, and in some cases, a more accurate microlens array may be formed. Can be manufactured.

以下、この基板1にアライメントマークを形成する。図2においては、図1に(e)で示した基板を出発物質とする。まず、この基板1の表面にレジスト2を塗布する(f)。そして、アライメントマークのパターン5aが形成されたマスク5を通してレジスト2を感光させ(g)、レジスト2を現像することにより、アライメントマークに対応する部分2aのレジスト2を除去する(h)。   Thereafter, alignment marks are formed on the substrate 1. In FIG. 2, the substrate shown in FIG. 1 (e) is used as a starting material. First, a resist 2 is applied to the surface of the substrate 1 (f). Then, the resist 2 is exposed through the mask 5 on which the alignment mark pattern 5a is formed (g), and the resist 2 is developed to remove the resist 2 in the portion 2a corresponding to the alignment mark (h).

そして、その上にスパッタリングによりクロム薄膜6を成膜する(i)。続いて、レジスト2を溶解すると、レジスト2上のクロム薄膜6は除去され、レジスト2が存在しなかった部分に、クロム薄膜からなるアライメントマーク7が形成される(j)。   Then, a chromium thin film 6 is formed thereon by sputtering (i). Subsequently, when the resist 2 is dissolved, the chromium thin film 6 on the resist 2 is removed, and an alignment mark 7 made of a chromium thin film is formed in a portion where the resist 2 does not exist (j).

なお、以上の工程においては、3回の露光を行っているので、各露光におけるマスクと基板1の位置合わせが必要であるが、これは、各マスクと基板1に位置合わせ用のアライメントマークを形成しておくという、通常のリソグラフィ工程で行われている方法で実現することができる。   In the above process, since the exposure is performed three times, the alignment of the mask and the substrate 1 in each exposure is necessary. This is because the alignment mark for alignment is placed on each mask and the substrate 1. It can be realized by a method performed in a normal lithography process.

又、以上の工程においては、(h)に示した工程の後で、クロム薄膜6を成膜していたが、(h)に示す状態からドライエッチングを行うことにおり、アライメントマークに対応する部分2aが基板1に彫り込まれて、基板1に凹部が形成されたものを形成することができ、この凹部をアライメントマークとして使用することができる。この方法によれば、クロム薄膜6のような金属薄膜の形成と除去という工程が省略できるが、形成されたアライメントマークは、クロム薄膜のような金属薄膜で形成されたものと異なり視認しにくいというデメリットを有する。   In the above process, the chromium thin film 6 is formed after the process shown in (h). However, dry etching is performed from the state shown in (h), which corresponds to the alignment mark. The portion 2a can be engraved in the substrate 1 to form the substrate 1 with a recess, and this recess can be used as an alignment mark. According to this method, the process of forming and removing a metal thin film such as the chromium thin film 6 can be omitted, but the formed alignment mark is difficult to see unlike those formed of a metal thin film such as a chromium thin film. Has disadvantages.

なお、図1、図2においては説明を簡略化するために、各マイクロレンズが独立しており、かつ、基板1から突出しているように図示したが、実際に形成されるシリンドリカルマイクロレンズアレイは図3に示すようなものである。図3において(a)は平面図、(b)は(a)のA−A断面図である。シリンドリカルマイクロレンズアレイの部分は、全体が基板1の表面から凹んだような状態となっており、アライメントマーク7は基板の表面部に形成される。   In FIG. 1 and FIG. 2, for simplification of description, each microlens is shown as being independent and protruding from the substrate 1, but the actually formed cylindrical microlens array is as follows. As shown in FIG. 3A is a plan view, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. The cylindrical microlens array portion is entirely recessed from the surface of the substrate 1, and the alignment mark 7 is formed on the surface portion of the substrate.

図3に示す例では、各シリンドリカルレンズの長さが、実際に使用される円形部分に合わせて形成されているので、実際に使用される部分に近い位置にアライメントマーク7を形成することができる。すなわち、アライメントマーク7は、シリンドリカルレンズアレイが形成されている部分を包絡する矩形で、一つの辺がシリンドリカルレンズの長さ方向に一致するものの中に形成されている。このようにすれば、アライメントマーク7の形成のために、基板1を大きくする必要が無く、図4と比較すれば分かるように、アライメントマーク用のスペースが特別に要らないので、シリンドリカルマイクロレンズアレイを小型化することができる。   In the example shown in FIG. 3, the length of each cylindrical lens is formed in accordance with a circular part that is actually used, so that the alignment mark 7 can be formed at a position close to the part that is actually used. . That is, the alignment mark 7 is a rectangle that envelops a portion where the cylindrical lens array is formed, and one side is formed in a direction that coincides with the length direction of the cylindrical lens. In this way, it is not necessary to enlarge the substrate 1 to form the alignment mark 7, and no special space for the alignment mark is required as can be seen from comparison with FIG. Can be miniaturized.

なお、基板の表面部が、シリンドリカルレンズアレイを囲うように、完成後のシリンドリカルレンズアレイに存在しているが、この表面部の部分のどの部分にアライメントマークを形成してもよい。アライメントマークの使用目的や使用時の条件に応じて、アライメントマークの形成位置を決定するようにしてもよい。   The surface portion of the substrate is present in the completed cylindrical lens array so as to surround the cylindrical lens array, but an alignment mark may be formed on any portion of the surface portion. The formation position of the alignment mark may be determined according to the purpose of use of the alignment mark and the conditions during use.

このように、シリンドリカルマイクロレンズアレイが形成されない部分は、基板1の原型をとどめているので、図1(b)、(c)の工程で使用するマスク3,5は、実際にはこの部分に対応する露光光を遮光するようなパターンとなっている。従って、マスク3,5のいずれかにおいて、この部分にアライメントマークに対応するパターンの露光部分を形成しておくことにより、(d)、(e)の工程において、シリンドリカルマイクロレンズアレイのパターンの形成と同時に、アライメントマークの形成を行うことができる。   As described above, since the portion where the cylindrical microlens array is not formed remains the prototype of the substrate 1, the masks 3 and 5 used in the steps of FIGS. 1B and 1C are actually in this portion. The pattern is such that the corresponding exposure light is shielded. Therefore, by forming an exposed portion of the pattern corresponding to the alignment mark in this portion of either of the masks 3 and 5, formation of the cylindrical microlens array pattern in the steps (d) and (e). At the same time, alignment marks can be formed.

図1、図2に示した工程により、図3に示すようなシリンドリカルマイクロレンズアレイを製造した。このシリンドリカルマイクロレンズのサグ量は、約70μmである。アライメントマークとしては、線幅約2μmのクロム薄膜の十字線(長さ1mm)を形成した。十字線なので、このマークを用いて2次元的に(即ち、図3(a)において横方向をX方向、上下方向をY方向とした場合に、X方向、Y方向とも)アライメントが可能である。この例では十字線を形成したが、十字線以外のアライメントマーク形状、例えばリング状にすることも、その形状に合わせたマスクを用意することで容易に実現できる。   A cylindrical microlens array as shown in FIG. 3 was manufactured by the steps shown in FIGS. The sag amount of this cylindrical microlens is about 70 μm. As an alignment mark, a chrome thin cross wire (length: 1 mm) having a line width of about 2 μm was formed. Since it is a crosshair, it can be aligned two-dimensionally using this mark (that is, when the horizontal direction is the X direction and the vertical direction is the Y direction in FIG. 3A), both the X and Y directions are aligned. . In this example, a cross line is formed. However, an alignment mark shape other than the cross line, for example, a ring shape, can be easily realized by preparing a mask according to the shape.

本発明の第1の実施の形態であるシリンドリカルマイクロレンズアレイの製造工程の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the manufacturing process of the cylindrical microlens array which is the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態であるシリンドリカルマイクロレンズアレイの製造工程の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the manufacturing process of the cylindrical microlens array which is the 1st Embodiment of this invention. 本発明の実施の形態であるシリンドリカルマイクロレンズアレイの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the cylindrical microlens array which is embodiment of this invention. 研削・研磨法によるシリンドリカルマイクロレンズアレイの製造方法を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing method of the cylindrical microlens array by a grinding / polishing method.

符号の説明Explanation of symbols

1…基板、2…レジスト、2a…アライメントマークに対応する部分、3…粗調整用グレースケールマスク、4…精密調整用グレースケールマスク、5…マスク、5a…アライメントマークのパターン、6…クロム薄膜、7…アライメントマーク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Board | substrate, 2 ... Resist, 2a ... Part corresponding to alignment mark, 3 ... Coarse adjustment gray scale mask, 4 ... Fine adjustment gray scale mask, 5 ... Mask, 5a ... Alignment mark pattern, 6 ... Chromium thin film 7 Alignment mark

Claims (5)

2枚以上のグレースケールマスクを用いて、順次グレースケールマスクパターンを光学基材上に設けたレジストに転写し、前記レジストを現像した後、残存する前記レジストと前記光学基材をエッチングすることにより、前記グレースケールマスクに対応する前記レジストのパターンを前記光学基材に転写してマイクロレンズを製造する工程を有するマイクロレンズの製造方法であり、前記各グレースケールマスクを用いて露光する露光時間のうち、少なくとも一つのグレースケールマスクにおいて、それを用いて露光する露光時間が、他のグレースケールマスクを用いて露光する露光時間と異なっているマイクロレンズの製造方法によって製造されたシリンドリカルマイクロレンズアレイであって、前記光学基材のレンズ形状が形成された箇所以外の平坦部分に、2次元方向の位置の基準として用いることが可能なアライメントマークが形成されたシリンドリカルマイクロレンズアレイ。 Using two or more grayscale masks, sequentially transferring a grayscale mask pattern to a resist provided on an optical substrate, developing the resist, and then etching the remaining resist and the optical substrate The method of manufacturing a microlens includes a step of manufacturing a microlens by transferring a pattern of the resist corresponding to the grayscale mask to the optical base material, and exposure time of exposure using each grayscale mask Among them, a cylindrical microlens array manufactured by a microlens manufacturing method in which at least one grayscale mask has an exposure time different from that used to expose another grayscale mask. The lens shape of the optical substrate was formed The flat portion other than Tokoro, cylindrical microlens array alignment mark is formed can be used as a basis for the two-dimensional direction position. 請求項1に記載のシリンドリカルマイクロレンズアレイであって、前記マイクロレンズアレイの製造方法が、各グレースケールマスクのうち、少なくとも1枚はマイクロレンズの形状を粗く決定するためのグレースケールパターンを有し、少なくとも1枚は、粗く決定されたマイクロレンズの形状を微調整するためのグレースケールパターンを有するものであることを特徴とするシリンドリカルマイクロレンズアレイ。 2. The cylindrical microlens array according to claim 1, wherein at least one of the grayscale masks has a grayscale pattern for coarsely determining the shape of the microlens. The cylindrical microlens array is characterized in that at least one has a gray scale pattern for finely adjusting the shape of the microlens determined roughly. 請求項1又は請求項2に記載のシリンドリカルマイクロレンズアレイであって、前記アライメントマークが、前記光学基材をエッチングして形成されたか、あるいは、前記光学基材の上に成膜された金属薄膜をエッチングして形成されたことを特徴とするシリンドリカルマイクロレンズアレイ。 3. The cylindrical microlens array according to claim 1, wherein the alignment mark is formed by etching the optical substrate, or a metal thin film formed on the optical substrate. A cylindrical microlens array formed by etching. 請求項1から請求項3のうちいずれか1項に記載のシリンドリカルマイクロレンズアレイであって、前記アライメントマークの形成された平坦部分が、実際にシリンドリカルレンズが形成された部分を包絡していることを特徴とするシリンドリカルマイクロレンズアレイ。 The cylindrical microlens array according to any one of claims 1 to 3, wherein the flat portion on which the alignment mark is formed envelops the portion on which the cylindrical lens is actually formed. Cylindrical microlens array characterized by 請求項4に記載のシリンドリカルマイクロレンズアレイであって、前記アライメントマークが、シリンドリカルレンズの長さ方向の延長線上に形成されていることを特徴とするシリンドリカルマイクロレンズアレイ。
5. The cylindrical microlens array according to claim 4, wherein the alignment mark is formed on an extension line in the longitudinal direction of the cylindrical lens.
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