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    • 专利摘要:
    Verfahren zum Herstellen einer Mikrolinsen-Array-Vorrichtung durch sukzessives Übertragen von Grauskalamaske-Mustern auf einen auf einem optischen Substrat aufgebrachten Lack unter Verwendung einer Mehrzahl von Grauskalamasken und Entwickeln des Lackes, das Verfahren aufweisend einen ersten, Belichten des Lackes unter Verwendung einer ersten aus einer Mehrzahl von Grauskalamasken für ein erstes Zeitintervall aufweisenden Belichtungsschritt, und einen zweiten, Belichten des Lackes unter Verwendung einer zweiten aus einer Mehrzahl von Grauskalamasken für ein zweites, von dem ersten Zeitintervall abweichendes Zeitintervall aufweisenden Belichtungsschritt.
    公开号:DE102004014140A1
    申请号:DE200410014140
    申请日:2004-03-23
    公开日:2004-10-21
    发明作者:Koij Ogawa；Noboru Yoneya
    申请人:Nikon Corp；Nippon Kogaku KK；
    IPC主号:B29D11-00
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung nimmt die Priorität der Japanischen PatentanmeldungNr. 2003-082207 in Anspruch, welche in Japan am 25. März 2003angemeldet wurde, und welche hierin als Referenz einbezogen wird.
    [0002] Dievorliegende Erfindung betrifft ein mikrooptisches Element und insbesondereein Mikrolinsenelement, ein Verfahren zum Herstellen eines Mikrolinsenelementes,und eine Belichtungsvorrichtung, in welcher das Mikrolinsenelementhergestellt wird.
    [0003] ImAllgemeinen wurden mikrooptische Elemente, wie Mikrolinsen, Mikrolinsen-Arraysund diffraktive optische Elemente herkömmlicherweise im Bereich derDigitalkameras, als optische Teile in optischer Kommunikation undMEMS eingesetzt. Darüberhinaus wurden mikrooptische Elemente unter Verwendung fotolithographischerProzesse wie beispielsweise einem in der Japanischen PatentanmeldungKokai Nr. H9-008266 offenbarten Verfahren hergestellt. In dem Verfahrenwird eine Fotomaske verwendet, auf welcher Fotomaske ein einer Linseentsprechendes Muster ausgebildet ist, und ein auf einer Fläche einesoptischen Substrates ausgebildeter Lack wird Licht ausgesetzt undentwickelt, wodurch ein fest-rechtwinkliges Muster auf dem Lack erzeugtwird. Anschließendwird eine Mikrolinse gebildet, in dem ein Wärmefluss verwendet wird, umdas fest-rechtwinklige Muster auf dem Lack in eine gekrümmte Formeiner Linse zu deformieren. Darüberhinaus wurde, wenn nötig,der Lack, der in die Linsenform geformt worden ist, gemeinsam mitdem optischen Substrat geätzt,so dass das Linsen-geformte Lackmuster auf das optische Substrat übertragenwird, wodurch eine aus dem optischen Substrat bestehende Mikrolinsegebildet wird. Da allerdings die Form der Mikrolinsen-Vorrichtungvon dem Fluss ("reflow") des Lackes bestimmtwird, könnenkeine asphärischenLinsen oder axialasymmetrische Mikrolinsenvorrichtung gebildet werden,und es ist schwierig, Mikrolinsenvorrichtungen mit einem hohen Gradan Präzisionauszubilden.
    [0004] Darüber hinauswurde gemäß der Japanischen ÜbersetzungsveröffentlichungNr. H8-504515 ein anderes Verfahren zum Ausbilden mikrooptischerElemente entwickelt. In diesem andere Verfahren wird ein auf einerOberflächeeines optischen Substrates ausgebildeter Lack unter Verwendung einerGrauskalamaske (das heißteine Maske, welche Variationen in der Licht-Transmissivität aufweist)Licht ausgesetzt, und der Lack wird entwickelt, wodurch ein räumlichesLackmuster mit einer zur Grauskalamustern der Grauskalamaske korrespondierendenForm ausgebildet wird. Dementsprechend wird das Lackmuster als eineMikrolinse verwendet oder der Lack wird durch weiteres Ätzen desLackmusters zusammen mit dem optischen Substrat, wie oben beschrieben,in eine Linsenform geformt. Das linsenförmige Lackmuster wird daherauf das optische Substrat übertragen,und eine aus dem optischen Substrat bestehende Mikrolinsenvorrichtungwird gebildet.
    [0005] Grauskalamaskenkönnenin eine von drei verschiedenen Typen eingeteilt werden: (1) Grauskalamasken,bei welchen Differenzen in der optischen Dichte unmittelbar aufdas Maskenmaterial einwirken gelassen werden, so dass eine Transmissivitäts-Verteilungausgebildet wird; (2) Grauskalamasken, bei welchem ein lichtabsorbierenderFilm auf die Oberflächedes Maskenmaterials aufgebracht wird und eine Transmissivitäts-Verteilungdurch Steuern der Dicke dieses Films ausgebildet wird; und (3) Grauskalamasken,bei welchen Öffnungenin einem Maskensubstrat, auf welchem ein gewöhnlicher Chromfilm ausgebildetwurde, gebildet werden, und eine Transmissivitäts-Verteilung durch Steuernder Abmessungen oder der Verteilungs-Dichte dieser Öffnungengebildet wird. Unter diesen verschiedenen Grauskalamasken wurdendie Grauskalamasken gemäß (3), welcheverhältnismäßig einfachherzustellen sind, bei der Herstellung von Mikrolinsenelementen herkömmlicherweiseverwendet. Darüberhinaus könnendurch Variieren der Öffnungender Grauskalamasken Mikrolinsenelemente mit verschiedenen Formenmit einen gewissen Grad an Genauigkeit ausgebildet werden. Für die Herstellungvon mikrooptischen Elementen mit einer glatten Oberfläche istes notwendig, dass die Größe der Öffnung kleinerist als die Auflösungsgrenzeder zum Herstellen des Mikrolinsenelementes verwendeten Belichtungsvorrichtung.
    [0006] Ummikrooptische Elemente mit verhältnismäßig hoherPräzisionherzustellen, ist die verwendete Belichtungsvorrichtung eine Belichtungseinrichtung.Wenn die mikrooptischen Elemente unter Verwendung einer g-LinieBelichtungseinrichtung hergestellt werden, welche eine Projektions-Belichtungseinrichtungist, welche Licht mit einem g-Linienspektrum, welches von einerQuecksilber-Lampe als einer Lichtquelle emittiert wird, ist dieAuflösungungefähr0,8 μm.Dementsprechend wird bei Verwenden einer g-Linien-Belichtungseinrichtung mit einem Verkleinerungsfaktorvon 1/5 die Größe der Öffnungenin der verwendeten Grauskalamaske 4 μm oder weniger.
    [0007] Indem Grauskalamasken-Verfahren (3) verwendete Masken können inzwei Haupttypen eingeteilt werden. Ein erster Typ, eine GrauskalamaskeA, ist eine Maske, bei welcher die Transmissivität über die Größe der Öffnungen gesteuert wird, undein zweiter Typ, eine Grauskalamaske B ist eine Maske, bei welchedie Größe der Öffnungenfestliegt, und die Transmissivität über dieAnzahl, das heißtdie Verteilungsdichte der Öffnungengesteuert wird. Da das Steuern der Transmissivität durch Steuern der Öffnungsfläche erreichtwird, ist sowohl bei dem ersten wie bei dem zweiten Maskentyp einSteuern der Größe der Öffnungenwesentlich.
    [0008] DasSteuern der Größe der Öffnungenbei der Grauskalamaske A kann das in der Japanischen Übersetzungs-VeröffentlichungNr. H8-504515 offenbarte Verfahren aufweisen, wobei der Fehler inder Linsenform problematisch ist. Bei einer Hochpräzisions-Mikrolinseist ein Einflussfaktor der Linsenform der Fehler für ein Designdes mikrooptischen Elementes in Form von Einkerbungen und Vorsprüngen demLinsenoberflächen-Anteildes Designs, das heißtein PV-Wert, welcher die Höhendifferenzzwischen den mikroskopisch sichtbaren Spitzen-Enden von vorstehendenTeilen und dem Boden-Abschnitten von eingekerbten Teilen ist. Beieinem mikrooptischen Hochpräzisions-Elementsollte dieser Fehler kleiner sein als 1% des Durchhang-Ausmaßes, welchesdie Höhedes Mikrolinsen-Teils ist, oder weniger betragen. Dementsprechendmuss bei einem mikrooptischen Element mit einem Durchhang-Ausmaß of von10 μm oderweniger der Linsenformfehler auf 100 nm oder geringer reduziertwerden.
    [0009] Dementsprechendwird ein Verfahren zum Herstellen einer Mikrolinsenvorrichtung miteinem hohen Maß anGenauigkeit unter Verwendung eines verhältnismäßig einfachen Verfahrens benötigt.
    [0010] Dementsprechendzielt die vorliegende Erfindung auf ein mikrooptisches Element,ein Verfahren zum Herstellen eines mikrooptischen Elementes undeine Belichtungsvorrichtung, in welcher das mikrooptische Elementhergestellt wird, welche eines oder mehrere der durch die Begrenzungenund Nachteile des Standes der Technik auftretenden Probleme vermeidet.
    [0011] EinZiel der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines mikrooptischenElementes mit einer hochgenauen Form.
    [0012] Einweiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen einesVerfahrens zum Herstellen eines mikrooptischen Elementes, welcheseine hochgenauen Form aufweist.
    [0013] Einweiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen einerVorrichtung in welcher das Mikrolinsenelement, welches eine hochgenaueForm aufweist, erzeugt wird.
    [0014] WeitereMerkmale und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibungaufgezeigt, und werden teilweise aus der Beschreibung offensichtlich,oder könnendurch Ausführender Erfindung gelernt werden. Die Ziele und weiteren Vorzüge der Erfindungwerden durch den Aufbau, welcher insbesondere in der geschriebenenBeschreibung und den Ansprüchenhiervon sowie in den beiliegenden Zeichnungen aufgezeigt sind, realisiertund erreicht.
    [0015] ZumErreichen dieser und anderer Vorzüge und gemäß dem Zweck der vorliegendenErfindung, wie ausgeführtund in Breite beschrieben, weist ein Verfahren zum Herstellen einesmikrooptischen Elementes durch sukzessives Übertragen von Grauskalamaskenmusternauf einen auf einem optischen Substrat aufgebrachten Lack unterVerwendung einer Mehrzahl von Grauskalamasken, und Entwickeln desLackes, dieses Verfahren weist einen ersten Belichtungsschritt auf,aufweisend Belichten des Lackes unter Verwendung einer ersten auseiner Mehrzahl von Grauskalamasken für ein erstes Zeitintervall,und einen zweiten Belichtungsschritt, aufweisend Belichten des Lackesunter Verwendung einer zweiten aus der Mehrzahl von Grauskalamaskenfür einzweites Zeitintervall, welches von dem ersten Zeitintervall abweicht.
    [0016] Gemäß einemweiteren Aspekt weist ein Verfahren zum Herstellen eines mikrooptischenElementes einen ersten Belichtungsschritt auf, aufweisend Belichtendes Lackes unter Verwendung einer ersten Grauskalamaske für ein erstesZeitintervall, und einen zweiten Belichtungsschritt, aufweisendBelichten des Lackes unter Verwendung einer zweiten Grauskalamaske,welche von der ersten Grauskalamaske verschieden ist, für ein zweitesZeitintervall, welches von dem ersten Zeitintervall abweicht, Entwickelndes Lackes zum Ausbilden des Lackmusters, und Ätzen des entwickelten Lackesund des optischen Substrates zum Übertragen des Lackmusters aufdas optische Substrat.
    [0017] Gemäß einemweiteren Aspekt weist ein Verfahren zum Herstellen einer Mikrooptisches-Element-Schablonezum Herstellen eines mikrooptischen Elementes unter Verwendung einerMikrooptisches-Element-Schablone auf: Ausbilden einer Mikrooptisches-Element-Schablonedurch Übertragenvon Grauskalamaske-Mustern auf ein auf einem Substrat aufgebrachtenLack unter Verwendung einer Mehrzahl von Grauskalamasken und Entwickelndes Lackes und Einspritzen eines aushärtbaren Lackes zwischen eine ersteFlächeder Mikrooptisches-Element-Schablone und einer zweiten Schablone,wobei das Übertragender Grauskalamaske-Muster einen ersten Belichtungsschritt für ein festgelegteserstes Zeitintervall unter Verwendung einer ersten aus einer Mehrzahlvon Grauskalamasken aufweist, und einen zweiten Belichtungsschritt, beiwelchem der erst-belichtete Lack für ein zweites Zeitintervall,welches von dem ersten Zeitintervall abweicht, unter Verwendungeiner zweiten aus einer Mehrzahl von Grauskalamasken belichtet wird.
    [0018] Gemäß einemweiteren Aspekt weist ein Verfahren zum Herstellen einer Mikrooptisches-Element-Schablonezum Herstellen eines mikrooptischen Elementes unter Verwendung einerMikrooptisches-Element-Schablone auf: Ausbilden der Mikrooptisches-Element-Schablonedurch Übertragenvon Grauskalamaske-Mustern auf einen auf einem ersten Substrat aufgebrachtenLack unter Verwendung einer Mehrzahl von Grauskalamasken, und Entwickelndes Lackes und Pressen der Mikrooptisches-Element-Schablone aufein zweites Substrat, wobei das Übertragender Grauskalamaske-Muster aufweist: einen ersten Belichtungsschrittfür einerstes festgelegtes Zeitintervall unter Verwendung einer erstenaus einer Mehrzahl von Grauskalamasken, und einen zweiten Belichtungsschritt,bei welchem der erst-belichtete Lack über ein zweites Zeitintervall,welches von dem ersten Zeitintervall abweicht, unter Verwendungeiner zweiten aus einer Mehrzahl von Grauskalamasken belichtet wird.
    [0019] Gemäß einemweiteren Aspekt weist das Verfahren zum Herstellen eines mikrooptischenElementes auf: Ausbilden eines Mikrooptisches-Element-Schabloneunter Verwendung eines ersten Belichtungsschrittes eines Lackesauf einem Substrat fürein erstes Zeitintervall unter Verwendung einer ersten Grauskalamaske, einenzweiten Belichtungsschritt des Lackes für ein zweites Zeitintervall,welches von dem ersten Zeitintervall abweicht, unter Verwendungeiner zweiten Grauskalamaske, welche von der ersten Grauskalamaskeabweicht, Entwickeln des Lackes, um ein Lack-Muster auszubilden, Ätzen desLack-Musters unddes Substrates, um das Lackmuster auf das Substrat zu übertragen,um eine Mikrooptisches-Element-Schabloneauszubilden, Kombinieren der Mikrooptisches-Element-Schablone mit einer zweitenSchablone zum Ausbilden eines Hohlraums dazwischen, Einspritzeneines aushärtbarenLackes in den Hohlraum und Aushärtendes Lackes, um das mikrooptische Element auszubilden.
    [0020] Gemäß einemweiteren Aspekt weist ein Verfahren zum Herstellen eines mikrooptischenElementes auf: Ausbilden einer Mikrooptisches-Element-Schabloneunter Verwendung eines ersten Belichtungsschrittes eines Lackesauf einem ersten Substrat fürein erstes Zeitintervall unter Verwendung einer ersten Grauskalamaske,einen zweiten Belichtungsschritt des Lackes für ein zweites Zeitintervall,welches von dem ersten Zeitintervall abweicht, unter Verwendungeiner zweiten Grauskalamaske, welche von der ersten Grauskalamaske abweicht,Entwickeln des Lackes zum Ausbilden eines Lackmusters, Ätzen desLackmusters und des ersten Substrates, um das Lackmuster auf daserste Substrat zu übertragen,um eine Mikrooptisches-Element-Schablone auszubilden, und Pressender Mikrooptisches-Element-Schablone in ein zweites Substrat zumAusbilden des mikrooptischen Elementes.
    [0021] Gemäß einemweiteren Aspekt weist ein mikrooptisches Element auf: ein Substrat,eine Mehrzahl von konvexen Abschnitten des Substrates, wobei dieMehrzahl von konvexen Abschnitten unter Verwendung eines Lackmustersderart ausgebildet werden, dass eine Tiefe zwischen einem Oberteilder konvexen Abschnitte und einem Unterteil der konvexen Abschnittekleiner oder gleich 1% der Höhedes Lackmusters ist.
    [0022] Gemäß einemweiteren Aspekt weist eine Belichtungseinrichtung wenigstens einMikrolinsen-Array-Elementauf, mit einem Substrat, einer Mehrzahl von konvexen Abschnittendes Substrates, wobei die Mehrzahl der konvexen Abschnitte unterVerwendung eines Lackmusters derart ausgebildet sind, dass eine Tiefezwischen dem Oberteil der konvexen Abschnitte und dem Unterteilder konvexen Abschnitte kleiner oder gleich 1% der Höhe des Lackmustersist.
    [0023] Gemäß einemweiteren Aspekt weist eine Mikrolinsen-Array-Vorrichtung eine Mehrzahl vongemäß Oberfläche-Formeneines optischen Substrates ausgebildeter Linsen auf, wobei die Mehrzahlvon Linsen unter Verwendung eines Lackmusters derart ausgebildetwerden, dass eine von einer ebenen Fläche des optischen Substratesaus gemessene Tiefe der Mehrzahl von Linsen kleiner oder gleich1% einer Höhedes Lackmusters ist.
    [0024] Gemäß einemweiteren Aspekt weist eine Belichtungseinrichtung auf: eine Mikrolinsen-Array-Vorrichtung mit einerMehrzahl von Linsen, welche gemäß Oberflächenformeneines optischen Substrates gebildet werden, wobei die Mehrzahl derLinsen unter Verwendung eines Lackmusters derart gebildet werden,dass eine von einer ebenen Flächedes optischen Substrates aus gemessene Tiefe der Mehrzahl von Linsenkleiner oder gleich 1% der Höhedes Lackmusters ist.
    [0025] Esist klar, dass sowohl die vorhergehende allgemeine Beschreibungals auch die folgende detaillierte Beschreibung beispielhaft underklärendsind und dazu dienen, die beanspruchte Erfindung weiter zu erklären.
    [0026] Diebegleitenden Zeichnungen, welche zum besseren Verständnis derErfindung beigefügtwerden, und welche in die Beschreibung eingearbeitet und ein Teilvon dieser sind, erläuternAusführungsformender Erfindung und dienen gemeinsam mit der Beschreibung dazu, diePrinzipien der Erfindung zu erklären.In den Zeichnungen:
    [0027] ist 1 eine Grafik, welche Beziehungenzwischen der Transmissivitäteiner Grauskalamaske und einem Ausmaß an Schichtreduktion einesLackes zeigt;
    [0028] ist 2A eine beispielhafte Grauskalamaskegemäß der vorliegendenErfindung;
    [0029] ist 2B eine Grafik, welche eineBeziehung zwischen einer Relativposition der Grauskalamaske aus 2A und einer Dicke einerLackschicht nach dem Belichten unter Verwendung nur der Grauskalamaske aus 2A und Entwickeln zeigt;
    [0030] ist 2C eine weitere beispielhafteGrauskalamaske gemäß der vorliegendenErfindung;
    [0031] ist 2D eine Grafik welche eineBeziehung zwischen der Relativposition der Grauskalamaske aus 2C und einer Dicke einerLackschicht nach Belichten unter Verwendung sowohl der Grauskalamaskeaus 2A wie auch ausder 2C und Entwickelnzeigt;
    [0032] sind 3A und 3B Querschnittsansichten von beispielhaftenMikrolinsen-Arrays gemäß der vorliegendenErfindung;
    [0033] sind 4A bis 4C Querschnittsansichten eines beispielhaftenVerfahrens zum Herstellen einer Mikrolinsen-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
    [0034] sind 4D bis 4F Querschnittsansichten eines weiterenbeispielhaften Verfahrens zum Herstellen einer Mikrolinsen-Vorrichtunggemäß der vorliegendenErfindung;
    [0035] sind 5A bis 5D Querschnittsansichten eines weiterenbeispielhaften Verfahrens zum Herstellen einer Mikrolinsen-Vorrichtunggemäß der vorliegendenErfindung;
    [0036] sind 6A bis 6D Querschnittsansichten eines weiterenbeispielhaften Verfahrens zum Herstellen einer Mikrolinsen-Vorrichtunggemäß der vorliegendenErfindung;
    [0037] ist 7 ein Diagramm, welchesbeispielhaft Abweichungen von Lack-Oberflächen-Formen für eine einzelneGrauskalamaske und zwei Grauskalamaske gemäß der vorliegenden Erfindungzeigt;
    [0038] ist 8 ein Diagramm welches Transmissivitätverteilungmit einer beispielhaften Grauskalamaske zur Fehlerkorrektur gemäß der vorliegendenErfindung zeigt;
    [0039] ist 9 eine schematische Darstellungeiner beispielhaften Belichtungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
    [0040] ist 10 eine schematische Darstellungeines beispielhaften optischen Systems einer Belichtungseinrichtunggemäß der vorliegendenErfindung.
    [0041] Eswird nun im Detail Bezug genommen auf die bevorzugten Ausführungsformender vorliegenden Erfindung, von welchen Beispiele in den begleitendenZeichnungen dargestellt sind.
    [0042] 1 ist eine Graphik, welcheBeziehungen zwischen Transmissivität einer Grauskalamaske undeinem reduzierten Schicht-Ausmaß einesLackes zeigt. In 1 istdie Transmissivitätder Grauskalamaske entlang einer Horizontalachse aufgetragen, einAusmaß vonSchichtdicke-Abnahmedes Lackes ist entlang einer Vertikalachse aufgetragen, wobei Belichtungszeitenals ein Parameter angezeigt sind. Gemäß 1 besteht eine mehr oder weniger Erste-Ordnung-Beziehungzwischen der Transmissivitätund dem Ausmaß der Schichtdicke-Abnahme.Darüberhinaus besteht ferner eine Erste-Ordnung-Beziehung zwischen derTransmissivitätder Grauskalamaske und einer Flächeder Öffnungen.
    [0043] Unterder Annahme, dass Belichtung durch eine g-Linie-Belichtungs-Einrichtung ausgeführt wird, weisteine Öffnungsgröße eineAuflösungsgrenzevon weniger als 4 μmoder weniger auf, wie oben beschrieben. Unter der Annahme, dasseine Transmissivitätvon 100% füreine Maximum-Öffnungs-Größe von 3 μm-Quadratvorliegt, zeigt Tabelle 1 dementsprechend die Transmissivität, Öffnungsfläche, Öffnungsgröße, dasheißtLänge einerSeite, wobei die Öffnungeneine quadratische Form aufweisen, und erlaubbaren Fehler der Öffnungsgröße, dasheißterlaubbaren Abmessungs-Fehlerzum Erreichen eines Form-Fehlers von 1% oder weniger, wie etwa einemTransmissivitäts-Fehlervon 1% oder weniger.
    [0044] Wenninsbesondere eine räumlicheForm unter Verwendung der Grauskalamaske gebildet wird, ist es wünschenswert,dass der Transmissivitäts-Fehleran jeweiligen mit der Form des optischen Elementes korrespondierendenPunkten auf 1% oder weniger reduziert wird, so dass die Formgenauigkeit1% des Durchhang-Ausmaßesoder weniger im Sinne des PV-Wertes beträgt. Der erlaubbare Fehler verringertsich gemäß der niedrigstenTransmissivitätderart, dass wenn die niedrigste Transmissivität 20% ist, der erlaubbare Fehler 6,3nm oder weniger beträgt.Es ist daher extrem schwierig, eine Hochpräzisions-Grauskalamaske herzustellen.
    [0045] Darüber hinauswird beim Herstellen eines mikrooptischen Elementes mit einem Durchhang-Ausmaß von 10 μm eine stufenförmige räumlicheForm von ungefähr100 nm selbst dann erreicht, wenn eine Hochpräzisions-Grauskalamaske verwendetwird. Um eine noch glattere räumlicheForm zu erreichen, muss daher die Genauigkeit des Steuerns der Öffnungsgröße strengerwerden. Es ist daher extrem schwierig, eine Mikrolinsenvorrichtungmit einer extrem genau gekrümmtenOberflächenformfür dasDesign herzustellen.
    [0046] Alsnächsteswerden wir eine beispielhafte Ausführungsform eines Herstellungsverfahrenseiner Mikrolinse mit einer extrem genau gekrümmten Oberfläche für das Designaus 2 erläutern. EinTeil der Grauskalamaske und eines aus einer Mehrzahl von Mikrolinseneines Mikrolinsen-Arrays sind in 2 dargestellt.
    [0047] 2A ist ein Teil einer beispielhaftenGrauskalamaske gemäß der vorliegendenErfindung, 2B ist eineGraphik, welche eine Beziehung zwischen Relativposition der Grauskalamaskeaus 2A und einer Dickeeiner Lackschicht zeigt, 2C isteine weitere beispielhafte Grauskalamaske gemäß der vorliegenden Erfindungund 2D ist eine Graphik,welche eine Beziehung zwischen Relativposition der Grauskalamaske aus 2C und einer Dicke einerLackschicht zeigt. Die Grauskalamaske, welche in 2A und 2C dargestelltist, weist eine Mehrzahl von in einem Gitter angeordneten Grauskalamaske-Musternauf.
    [0048] In 2A kann das erste Grauskalamaske-Musterauf einer ursprünglichenGrauskalamaske 1 ausgebildet sein, wobei eine Öffnungsgröße, in weiß dargestellt,gemäß einergewünschtenLichttransmissivität variierenkann. Die Öffnungenkönneneine Größe aufweisen,welche kleiner ist als ein Produkt einer Auflösungsgrenze und einem reziprokenVerkleinerungsverhältnisder Beleuchtungs-Einrichtung, welche zum Belichten des Lackes verwendetwird. Um unter Verwendung einer Grauskalamaske eine Mikrolinse miteine ausreichenden Formpräzisionzu bilden, kann es notwendig sein, die Anzahl der Öffnungenzu erhöhen,so dass verschiedene Abstufungen erzeugt werden können. Darüber hinauskann in Abhängigkeitvon einem speziellen verwendeten Belichtungsverfahren ein Projektions-Belichtungs-Einrichtungverwendet werden, welche eine Objektivlinse aufweist, um ein Bildder Maske defokussiert auf den Lack zu projizieren.
    [0049] In 2B stellt die durchgezogeneLinie eine Form eines durch Belichten des Lackes unter Verwendungder ersten Grauskalamaske (in 1)und anschließendemEntwickeln ausgebildeten Lackmusters dar. Darüber hinaus wird, wenn das Lackmustermit der in 2B angegebenenForm gebildet wird, eine weitere Grauskalamaske 2 (in 2C) angefertigt, um dieDicke der Lackschicht zu reduzieren, und das Zeitintervall für die Belichtungmit einer weiteren Grauskalamaske 2 wird gewählt, wodurchder Unterschied zwischen der durchgezogenen und der gepunktetenLinie erzeugt wird. Dementsprechend kann, wenn die Lackschicht nach unterschiedlichenBelichtungen unter Verwendung der Grauskalamaske 1 undder Grauskalamaske 2 entwickelt ist, ein Lackmuster, wiees in 2D angegeben ist,ausgebildet werden, welches einen extrem geringen Formfehler aufweist.
    [0050] In 2A–2D wirdentweder das Belichten unter Verwendung der Grauskalamaske 1 oderdas Belichten unter Verwendung der Grauskalamaske 2 alserstes ausgeführt.Wenn die Belichtungszeit der Belichtung unter Verwendung der Grauskalamaske 2 reduziertist, kann allerdings das Belichten unter Verwendung der Grauskalamaske 1 ausgeführt werden,nachdem zuerst unter Verwendung der Grauskalamaske 2 belichtet wurde.Darüberhinaus kann ein festgelegtes Ausmaß von Belichtungslicht präzise aufden Lack einwirken gelassen werden, wenn vor dem Belichtungsvorgangfür einelange Belichtung der Belichtungsvorgang für eine kurze Belichtungszeitausgeführtwird. Dies wird getan, weil die Fotosensitivität des Lackes dann nicht träge ist,wenn die Gesamt-Belichtungszeit kurz ist.
    [0051] Wiein 1 gezeigt, kann einegroßeVariation der Reduktion der Lackschicht durch eine geringe Variationder Transmissivitätdes Grausskalamasken-Musters erzeugt werden, wenn die Belichtungszeitrelativ lang ist. Um dementsprechend eine große Differenz zwischen einermaximalen Schichtdicke und einer minimalen Schichtdicke der Lackschichtnach dem Entwickeln innerhalb des Bildungsbereiches einer einzelnenMikrolinse, das heißt,wo es gewünschtwird, eine Linse mit einem großenDurchhang-Ausmaß ("amount of sag") zu erhalten, kanneine lange Belichtungszeit zum Festlegen einer Rohform der Mikrolinsenvorrichtungeffektiv sein. Wenn andererseits die Belichtungszeit verhältnismäßig kleinist, kann es sein, dass selbst eine große Variation in der Transmissivität des Grauskalamaske-Musterskeine großeVariation in der Reduktion des Lackes bewirkt. Dementsprechend kannein Verkürzender Belichtungszeit fürein genaues Steuern, das heißtFeinjustieren der Reduktion der Lackschicht, notwendig sein. Daeine großeDifferenz zwischen der Maximum-Dicke und der Minimum-Dicke der Reduktiondes Lack-Entfernens in Bildungsbereichen der Mikrolinsen nicht notwendigsein mag, kann die gewünschteReduktion der Lackschicht durch Verwenden eine kurzen Belichtungszeiterhalten werden.
    [0052] Darüber hinauskann die Anzahl an Grauskalamasken, welche beim Herstellen des mikrooptischen Elementesverwendet werden, mehr als zwei sein, gemäß den Anforderungen an dieGenauigkeit der Form des mikrooptischen Elementes.
    [0053] Darüber hinauskann, auch wenn die Variation in der Transmissivität der Grauskalamaskeals eine Stufenform-Variation (in 2B und 2D) dargestellt ist, dieVariation auch eine kontinuierliche Variation sein. Darüber hinauskann, auch wenn die Größe der Öffnungenderart gesteuert werden kann, dass sie die Transmissivität des Grauskalamaske-Mustersvariieren, möglichsein, die Größe der Öffnungenauf einen festen Wert zu setzen, und die Verteilungsdichte der Öffnungenzu steuern, oder die Transmissivität des Grauskalamaske-Musterszu steuern. Darüberhinaus kann die Grauskalamaske Grauskalamuster für eine Mehrzahl von Mikrolinsenaufweisen. Die Grauskalamaske kann auch für ein Herstellen diffraktiveroptischer Elemente geeignet sein.
    [0054] 3A und 3B sind Querschnittsansichten von beispielhaftenMikrolinsen-Arrays gemäß der vorliegenden Erfindung.In 3A kann ein transparenterLack ("resist") 4 in Formvon Linsen auf einer Flächeeines optischen Substrates 3, wie etwa Glas oder Quarz,verbleiben, um als Mikrolinsen-Array-Vorrichtungzu dienen. In 3B kanndas optische Substrat 3 unter Verwendung des Lacks 4 alseine Maske geätztwerden. Wenn dementsprechend das optische Substrat 3 undLack 4 mit im Wesentlichen gleichen Raten geätzt werdenkann der Lack 4 durch Ätzenentfernt werden, und das Muster des Lacks 4 kann auf dasoptische Substrat 3 übertragenwerden. Daher kann das optische Substrat 3 geätzt werden,um die Mikrolinsen-Array-Vorrichtungauszubilden. Darüberhinaus kann, da nach dem Ätzenkein Lack 4 auf dem optischen Substrat 3 verbleibt,ein undurchsichtiges Lackmaterial verwendet werden. Selbst wenndie Ätzratendes Lacks 4 und des optischen Substrates 3 voneinanderabweichen, kann das Mikrolinsen-Array-Vorrichtung, welche eine gewünschte Formaufweist, in dem optischen Substrat 3 dadurch ausgebildetwerden, dass die Form des Lacks 4 gemäß der Differenz der Ätzratenausgebildet wird.
    [0055] 4A–4C sindQuerschnittsansichten eines beispielhaften Verfahrens zum Herstelleneiner Mikrolinsen-Array-Vorrichtunggemäß der vorliegendenErfindung. In 4A kanneine Schablone 7, welche einen Lack 4 aufweist,mit einer durch Übertrageneines Musters eines Grauskalamaske-Musters hergestellten Form aufeiner Flächeeines Substrates 5 unter Verwendung der in 3A gezeigten Verfahren ausgebildet werden. Dementsprechendkann das Substrat 5 aus einem Material sein, wie etwa Glasoder Quarz, welches bezüglich Ultraviolett-Licht und auch bezüglich derWellenlänge,bei welcher die Mikrolinsen-Array-Vorrichtung verwendet wird transparentist, als Material fürdas Substrat 5.
    [0056] In 4B kann eine Gießform ("molding cavity") unter Verwendungder Schablone 7 gebildet werden und einer zweiten Schablone(nicht dargestellt), und ein Ultraviolett-aushärtbarer Lack 6 kannzwischen der Schablone 7 und der zweiten Schablone (nichtdargestellt) durch ein Spritzguss-Verfahren eingespritzt werden.Danach kann der Ultraviolett-aushärtbare Lack 6 durchEinstrahlen von Ultraviolett-Licht von der Hinterseite der Schablone 7 ausausgehärtetwerden.
    [0057] In 4C kann eine Mikrolinsen-Array-Vorrichtungmit dem Ultraviolett-aushärtbarenLack 6 durch Entfernen des Ultraviolett-aushärtbarenLackes 6 von der Schablone 7 fertiggestellt werden.Obwohl die Mikrolinsen-Array-Vorrichtung eine Mehrzahl von einzelnenKonkavlinsen aufweisen kann, wärees ebenfalls möglich,eine Mehrzahl von einzelnen Konvexlinsen auszubilden, indem dasMuster des Grauskalamaske-Musters derart ausgebildet wird, dassdas Muster des Lackes 4 konkave Formen annimmt, oder durchAuswählenvon Positiv- oder Negativ-Lack-Material.Darüberhinauskann der Lack 4 ein undurchsichtiger Lack sein, welcherbezüglichdes Lichtes, bei welchem die Mikrolinsen-Array-Vorrichtung verwendetwird, undurchsichtig ist. Insbesondere wenn der Lack 4 alseine Schablone verwendet wird, oder wenn der Lack 4 alsein Schablonen-Matrix-Material verwendet wird, kann, da der Lack 4 nichtfür Einzellinsenverwendet wird, der Lack 4 undurchsichtig bezüglich desLichtes sein, bei welchem die Mikrolinsen-Array-Vorrichtung verwendet wird.
    [0058] Wennein Lack, welcher bezüglichUltraviolett-Licht transparent ist, als Ultraviolett-aushärtbarerLack 6 verwendet wird, und wenn der Ultraviolett-aushärtbare Lack 6 durchBestrahlen mit Ultraviolett-Licht von einer Seite des Ultraviolett-aushärtbarenLackes 6 ausgehärtetwird, könnenMaterialien, welche sowohl bezüglichUltraviolett-Licht, als auch bezüglichdes Lichtes, bei welchem die Mikrolinsen-Array-Vorrichtung verwendetwird, undurchsichtig sind, sowohl für den Lack 4, alsauch fürdas Substrat 5 verwendet werden.
    [0059] 4D–4F sindQuerschnitts-Ansichten eines weiteren beispielhaften Verfahrenseiner Mikrolinsen-Array-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.In 4D–4F kann eine Mikrolinsen-Array-Vorrichtungunter Verwendung eines zu 4A bis 4C korrespondierenden Verfahrenshergestellt werden, welches eine Schablone 5 (7)verwendet, welche der beispielhaften Mikrolinsen-Array-Vorrichtungvon 3B entsprechen kann.Da der Unterschied zwischen den in 4D–4F gezeigten Verfahren, undden in 4A bis 4C gezeigten Verfahren dasVerwenden der Schablone 7 beinhaltet, wurde eine detaillierteBeschreibung der in 4D–4F gezeigten Verfahren ausGründender Kürzenicht durchgeführt.Wenn darüberhinaus ein hartes, abnutzungsfestes Material, wie Glas oder Quarz,als das Substrat 5 verwendet wird, kann die Mikrolinsen-Array-Vorrichtung durchPrägeneines Plastikmaterials, wie eines Lackes, unter Verwendung der Schablone 7 als einin das Substrat 5 zu pressender Prägestempel ausgebildet werden.
    [0060] 5A–5D sindQuerschnittansichten eines weiteren beispielhaften Verfahrens zumHerstellen einer Mikrolinsen-Array-Vorrichtunggemäß der vorliegendenErfindung. In 5A istein Schablonen-Matrix-Material 8 dargestellt, welches einenunter Verwendung eines ähnlichenVerfahrens, wie beispielsweise desjenigen von 3A, in einer gewünschten Linsenform auf einemSubstrat 5 ausbildeten Lack 4 aufweist.
    [0061] In 5B kann eine leitfähige Schichtaus Ni auf einer Oberflächedes Schablonen-Matrix-Materials 8 beispielsweise durchAufdampfen aufgebracht werden, wodurch eine Schablone 7 durchElektroformen von Ni unter Verwendung der leitfähigen Schicht als einer Elektrodeausgebildet wird. Dann kann die Schablone 7 von dem Schablonen-Matrix-Material 8 abgezogenwerden, und ein Gieß-Hohlraumkann mit der Schablone 7 und einer Gieß-Schablone (nicht dargestellt)ausgebildet werden, welche bezüglichUltraviolett-Licht transparent sein kann, und welche derart angeordnetsein kann, dass sie Schablone 7 gegenüber liegt. Anschließend kann einUltraviolett-aushärtbarerLack 6 in den Gieß-Hohlraumeingebracht werden, um den Hohlraum eng auszukleiden. Der Ultraviolett-aushärtbare Lack 6 istein Lack, welcher transparent bezüglich Ultraviolett-Licht und bezüglich derWellenlängeist, bei welcher die Mikrolinsen verwendet werden.
    [0062] In 5C kann der Ultraviolett-aushärtbare Lack 6 durchBestrahlen mit Ultraviolett-Licht von einer Seite des Ultraviolett-aushärtbarenLackes 6 aus ausgehärtetwerden.
    [0063] In 5D kann eine Mikrolinsen-Array-Vorrichtungmit dem Ultraviolett-aushärtbarenLack 6 durch Abziehen des Ultraviolett-aushärtbarenLackes 6 von der Schablone 7 fertiggestellt werden.Darüberhinaus kannes möglichsein, die Mikrolinsen-Array-Vorrichtung durch Prägen eines Plastikmaterials,etwa eines Lackes, unter Verwendung der Schablone 7 auszubilden.In diesem Fall kann die Schablone 7 mittels Ni-Elektroformenausgebildet werden, und als ein in ein Substrat zu pressender Prägestempelverwendet werden.
    [0064] 6A–6D sindQuerschnitts-Ansichten eines weiteren beispielhaften Verfahrenszum Herstellen einer Mikrolinsen-Array-Vorrichtunggemäß der vorliegendenErfindung. In 6A kannein Schablonen-Matrix-Material 8, welches ein Substrat 5 aufweist,mit einer Mehrzahl von einzelnen Linsenformen unter Verwendung beispielsweisedes Verfahrens von 3B ausgebildetwerden.
    [0065] In 6B kann eine leitfähige Schichtaus Ni auf der Oberflächedes Schablonen-Matrix-Materials 8 beispielsweise mittelsAufdampfens aufgebracht werden, und eine Schablone 7 kanndurch Elektroformen von Ni unter Verwendung der leitfähigen Schichtals einer Elektrode ausgebildet werden.
    [0066] DieSchablone 7 kann dann von dem Schablonen-Matrix-Material 8 abgezogenwerden, wodurch sie einen Gieß-Hohlraumbildet, und eine Gieß-Schablone(nicht dargestellt), welche in Bezug auf Ultraviolett-Licht transparentist, ist der Schablone 7 zugewandt angeordnet. Anschließend kannein Ultraviolett-aushärtbarer Lack 6 ineinem Spritzgussverfahren eingegossen werden, so dass der Lack denGieß-Hohlraumeng auskleidet. Als Ultraviolett-aushärtbarer Lack 6 kannein Lack, welcher bezüglichUltraviolett-Licht und bezüglichder Wellenlänge,bei welcher die individuellen Mikrolinsen verwendet werden, transparentist, verwendet werden.
    [0067] In 6c kann der Ultraviolett-aushärtbare Lack 6 durchBestrahlen mit ultraviolettem Licht von einer Seite des Ultraviolett-aushärtbaremLackes 6 ausgehärtetwerden.
    [0068] In 6d kann eine Mikrolinsen-Array-Vorrichtung,welche den Ultraviolett-aushärtbarenLack 6 aufweist, durch Abziehen des ausgehärteten Ultraviolett-aushärtbarenLackes 6 von der Schablone 7 fertig gestellt werden.Darüberhinaus kann die Mikrolinsen-Array-Vorrichtung mittels Prägens einesPlastikmaterials, wie etwa eines Lackes, unter Verwendung der mittelsNi-Elektroformens als ein in ein Substrat zu pressender Stempelausgebildeten Schablone 7 gebildet werden. Darüber hinauskann, wenn die Schablone 7 aus einem Schablone-Matrix-Material 8 gebildetist, die Schablone 7 unter Verwendung eines Plastik-Lackesals das Material der Schablone 7 mittels Prägens ausgebildetwerden. Darüberhinaus kann, wie in 4c oder 4f gezeigt, ein als eineKopie gegossener ultraviolett-aushärtbarerLack 6 verwendet werden, um ein Schablone-Matrix-Material unterVerwendung der Kopie als einer Original-Schablone, und Ausbildender Schablone mittels Elektroformens, mittels Spritzguss auszubilden.Ein beispielhaftes Verfahren zum Ausbilden einer Mikrolinsen-Array-Vorrichtungwurde durchgeführtund wies ein Zylinderlinsen-Array mit einer Breite von 360 μm und einemDurchhang-Ausmaß von30 μm auf.Ein 6-Zoll-Quarzsubstrat wurde mit einem hochviskosen Lack beschichtet.Die Beschichtungsbedingungen wurden derart gesteuert, dass die Schichtdickeder Lackbeschichtung 40 μmbetrug, und dass die Variation der Lack-Beschichtungs-Dicke in demBereich einer Mikrolinse ± 0,1 μm oder wenigerbetrug.
    [0069] Beieiner ersten Grauskalamaske wurde ein Belichtungs-Bereich, welchereine Breite von 1800 μm aufweist,in Breiten von 3 μmunterteilt, so dass 600 Belichtungsbereiche ausgebildet wurden,und die Transmissivitätwurde fürjeden Belichtungsbereich durch Variieren eines Durchmessers vonin der Grauskalamaske ausgebildeten quadratischen Öffnungenvariiert. Als ein Ergebnis variierte eine Reduktion der Lackschichtinnerhalb eines Belichtungsbereiches. Mit einem Rastermaß von 3 μm wurdenin der Maske Öffnungenausgebildet, so dass die Bilder der Öffnungen ein Rastermaß von 0,6 μm (kleineroder gleich der Auflösungsgrenze) sowohlin der vertikalen wie horizontalen Richtung in einer Ebene der Lackschichtaufwiesen. Die Transmissivitätwurde von 20 bis 55% variiert, wobei die Transmissivität einer Öffnungs-Fläche von9 μm2 (3 × 3 μm) als 100%angesetzt wurde.
    [0070] BeiVerwenden der ersten Grauskalamaske wurde ein Belichten mit derBelichtungszeit von ungefähr 8000Millisekunden und Verwenden der in 9 gezeigten1/5 Verkleinerungs-Projektions-g-Linie-Belichtungs-Einrichtung ausgeführt, unddie Lackschicht wurde anschließendentwickelt, wodurch Lack-Mikrolinsen mit einem Durchhang-Ausmaß von ungefähr 30 μm hergestelltwurden. Darüberhinaus trug die Projetions-g-Linie-Belichtungs-Einrichtung eineQuecksilber-Lampe und wies ein optisches Beleuchtungssystem 91 auf,welches nur das g-Linien-Spektrum extrahierte, und die Grauskalamasken 1 und 2 miteiner gleichförmigen Lichtmenge-Verteilungbeleuchtete. Die Vorrichtung wies ferner auf: eine Masken-Haltevorrichtung 94, welchedie Grauskalamasken 1 und 2 hielt; ein optischesProjektionssystem 92, welches Bilder der Grauskalamasken 1 beziehungsweise 2 aufden Lack 3 projizierte; und eine Anordnungsvorrichtung 93,auf welcher das optische Substrat angeordnet war. Darüber hinauswurde durch Steuern des Öffnensbeziehungsweise Schließenseiner innerhalb des Beleuchtungssystems 91 angeordnetenVerschlussvorrichtung die Belichtungszeit gesteuert.
    [0071] 7 ist ein Diagramm, welchesbeispielhaft Abweichungen der Lack-Oberflächen-Formen einer einzelnenGrauskalamaske und zweier Grauskalamasken gemäß der vorliegenden Erfindungzeigt, und 8 ist einDiagramm, welches die Transmissivitäts-Verteilung einer beispielhaftenGrauskalamaske zur Fehlerkorrektur gemäß der vorliegenden Erfindungzeigt. Wie in 7 gezeigt,zeigt die dünneLinie ein Abweichungs-Maß, welcheseinen verhältnismäßig großen Maximalwert,das heißtungefähr400 nm in der Näheeines Zentrumsabschnitts der Linse aufweist. Um das große Ausmaß von Abweichungzu korrigieren, wurde dementsprechend eine zweite Grauskalamaskemit einer in 8 gezeigtenTransmissivitäts-Verteilunghergestellt. Anschließendwurde bei einem Substrat und Lack, welche unter ähnlichen Bedingungen wie denoben beschriebenen hergestellt worden waren, unter Verwendung einerVerkleinerungs-Projektions-g-Linie-Belichtungs-Einrichtungunter Verwendung der ersten Grauskalamaske eine Belichtung durchgeführt. DieBelichtungszeit wurde auf ungefähr8000 Millisekunden gesetzt, und eine überlappende Belichtung wurdefür eine Belichtungszeit von200 Millisekunden mit der zweiten Grauskalamaske ausgeführt.
    [0072] In 7 zeigt die dicke Liniedie auf diese Weise erreichte Abweichung von dem Zielwert der Oberflächenformdes Lackes, von dem Zielwert erreicht wurde. Als ein Ergebnis wurdedas Ausmaß derAbweichung von der Zieloberflächenformauf 100 nm oder weniger reduziert, so dass es möglich war, Mikrolinsen extrem hoherPräzisionzu erhalten, bei welchen bezüglicheines Durchhang-Ausmaßesvon 30 μmder Fehler 0,3% oder weniger betrug. Darüber hinaus wurde, wenn dieMikrolinsen trocken geätztwurden, so dass der Lack entfernt wurde und die Form des Lackesauf das Quarzsubstrat übertragenwurde, Quarzmikrolinsen mit im Wesentlichen der gleichen Oberflächenformerhalten, und der Oberflächen-Form-Fehlerbezüglichdes Durchhang-Ausmaßesbetrug hinsichtlich des PV-Wertes 0,3% oder weniger.
    [0073] Gemäß der vorliegendenErfindung ist eine der wesentlichen kennzeichnenden Merkmale, dassdie Feinjustage der Formen der Mikrolinsen mit hoher Präzision ausgeführt werdenkann, in dem die Belichtungszeit verkürzt wird, selbst wenn eineGrauskalamaske mit einer groben Transmissivitäts-Verteilung, wie der in 8 gezeigten, verwendet wird.
    [0074] Alsnächsteswerden wir eine Ausführungsformeiner Belichtungseinrichtung beschreiben, in welcher eine gemäß dem obenbeschriebenen Prozess hergestellte Mikrolinsen-Array-Vorrichtung erzeugt wird. Das Verfahrenzum Ausbilden einer Mikrolinsen-Array-Vorrichtung weist auf: Projiziereneines Bildes einer ersten Grauskalamaske und eines Bildes einerzweiten Grauskalamaske in einem vorgegebenen Bereich, bei gleichzeitigemVariieren einer Position eines Substrates. Die Mikrolinsen-Array-Vorrichtungwurde als ein Mikro-Fliegenauge ("micro-fly-eye") verwendet, welches eine Form-Präzision von0,3% oder besser im Sinne des PV-Wertes (erreicht unter Verwendungdes Herstellungsverfahrens der vorliegenden Erfindung) in einerBelichtungs-Einrichtung aufwies.
    [0075] 10 ist eine schematischeDarstellung eines beispielhaften optischen Systems einer Belichtungs-Einrichtung, welchezum Muster-Ausbilden des integrierten Schaltkreises auf dem Wafergemäß der vorliegendenErfindung verwendet wird. In 10 kanneine Z-Achse entlang einer Normal-Richtung eines Wafers W, auf welchemals Beschichtung ein Lack aufgebracht sein kann, festgelegt sein,eine Y-Achse kann entlang einer Richtung parallel zu einer Ebenevon 10 innerhalb derEbene des Wafers festgesetzt sein, und eine X-Achse kann entlangeiner Richtung senkrecht zu der Ebene von 10 innerhalb der Ebene des Wafers festgesetztsein. Darüberhinaus kann eine optische Beleuchtungsvorrichtung Ringbandform-Beleuchtung ausführen. DieBelichtungs-Einrichtung von 10 kanneine Verkleinerungs-Projektions-Belichtungs-Einrichtung sein, undkann eine Lichtquelle 11, inklusive einer KrF-Excimer-Laser-Lichtquelleaufweisen, welche Licht bei einer Wellenlänge von 248 nm bereitstellt,oder einer ArF-Excimer-Laser-Lichtquelle,welche Licht bei einer Wellenlängevon 193 nm bereitstellt, um ein Belichtungslicht (Beleuchtungslicht)bereitzustellen. Der im Wesentlichen parallele Lichtstrahl, welcherentlang der Z-Richtung von der Lichtquell 11 emittiertwird, kann einen rechtwinkligen Querschnitt aufweisen, welcher sichals eine lange und schlanke Form entlang der X-Richtung erstreckt.Ferner kann der Lichtstrahl auf einen Strahlaufweiter 12 auftreffen,welcher ein Paar von Linsen 12a und 12b enthaltenkann, und kann in einen Lichtstrahl mit einem vorgegebenen rechwinkligenQuerschnitt geformt werden. Anschließend kann der im Wesentlichenparallele Lichtstrahl, welcher durch den Strahlaufweiter 12,welcher als ein optisches strahlformendes System verwendet wird,entlang der Y-Richtungdurch einen Umlenkspiegel 13 gerichtet werden, um auf einafokales (optisches System ohne einen Brennpunkt) Zoomobjektiv 15 einzufallen,nachdem er durch ein diffraktionsoptisches Element 14 gelaufenist. Das diffraktionsoptische Element 14 kann in einemGlassubstrat durch Ausbilden von Stufen hergestellt sein, welcheein Rastermaß ("pitch") ungefähr gleicheiner Wellenlängedes belichtenden Lichtes (Beleuchtungslicht) aufweisen, wodurches den einfallenden Strahl unter einem gewünschten Winkel beugt. Darüber hinauskann das diffraktionsoptische Element 14 dazu dienen, einerunde Lichtintensitäts-Verteilungin einem Fernfeld (oder Frauenhofer-Beugungs-Bereich) auszubilden,wenn ein paralleler Lichtstrahl mit einem rechtwinkligen Querschnitt einfällt. Dementsprechendkann der Lichtstrahl, welcher durch das diffraktionsoptische Element 14 gelaufen ist,einen Lichtstrahl bilden, welcher eine kreisförmige Licht-Intensitäts-Verteilung,das heißteinen kreisförmigenQuerschnitt an der Pupillenposition des Afokal-Zoomobjektivs 15 aufweist.
    [0076] Dasafokale Zoomobjektiv 15 kann derart konstruiert sein, dassseine Vergrößerung innerhalbeines vorgegebenen Bereiches kontinuierlich variiert werden kann,währendes ein afokales System bleibt. Anschließend kann der Lichtstrahl,welcher durch das afokale Zoomobjektiv 15 verläuft, aufein diffraktionsoptisches Element 16 ("diffraction optical element") einfallen, welchesfür Ringformbandbeleuchtungverwendet wird. Das afokale Zoomobjektiv 15 koppelt denDivergenz-Ursprungs-Punkt des diffraktionsoptischen Elementes 14 unddie Beugungsebenen des diffraktionsoptischen Elementes 16 ineiner in optischer Hinsicht im Wesentlichen konjugierten Weise.Darüberhinaus kann die numerische Appartur des Lichtstrahls, welcher aneinem Punkt der Beugungsebene des diffraktionsoptischen Elementes 16 oderan einem Punkt in der Nähedieser Beugungsebene fokussiert ist, gemäß der Vergrößerung des afokalen Zoomobjektivs 15 variieren.
    [0077] Daszur Ringformbandbeleuchtung verwendete diffraktionsoptische Element 16 kanndazu dienen, eine ringförmigeLicht-Intensitäts-Verteilungin dem Fernfeld auszubilden, wenn ein paralleler Lichtstrahl einfällt. Anschließend kannder durch das diffraktionsoptische Element 16 verlaufendeLichtstrahl auf ein Zoomobjektiv 17 einfallen. Die Eintrittsfläche einerMikro-Fliegenaugen-Linse("micro fly eyelens") (oder Fliegenaugen-Linse) 18 kannein ersten Fliegenaugen-Element 18a und ein zweites Fliegenaugen-Element 18b indieser Reinfolge von der Seite der Lichtquelle aus aufweisen (dasheißtdie Eintrittsflächedes ersten Fliegenaugen-Elements 18a), angeordnet in derNähe derrückseitigenBrennpunktebene des Zoomobjektivs 17. Darüber hinauskann die Fliegenaugen-Linse 18 alsein optischer Integrator dienen, welcher zahlreiche Lichtquellen basierendauf dem einfallenden Lichtstrahl ausbildet.
    [0078] Nachdemder Lichtstrahl von einer an der Pupillenposition des afokalen Zoomobjektivs 15 gebildeten kreisförmigen Lichtintensitätsverteilungdurch Durchlaufen des diffraktionsoptischen Elementes 14,wie oben beschrieben, von der afokalen Zoomlinse 15 emittiertwird, fälltder Lichtstrahl auf das diffraktionsoptische Element 16 alsein Lichtstrahl, welcher verschiedene Winkelanteile aufweist. Insbesonderekann das diffraktionsoptische Element 16 einen optischenIntegrator darstellen, welcher einen Ringbandform-Lichtstrahl bildet.
    [0079] Dasdiffraktionsoptische Element 16 kann dazu dienen, eineringförmigeLichtintensitätsverteilungim Fernfeld auszubilden, wenn ein paralleler Lichtstrahl einfällt. Dementsprechendkann der Lichtstrahl, welcher durch das diffraktionsoptische Element 16 gelaufenist, ein Ringbandform-Beleuchtungsfeld sein, welches (beispielsweise)die optische Achse AX an der rückseitigenBrennpunktebene des Zoomobjektivs 17 (und daher der Einfallsfläche derMikro-Fliegenauge-Linse 18) zentriert ist.
    [0080] In 10 kann ein äußerer Durchmesserdes Ringbandform-Beleuchtungsfeldes, welches auf der Eintrittsfläche derMikro-Fliegenauge-Linse 18 gebildet wird, gemäß der Brennweitedes Zoomobjektives 17 variieren. Daher kann das Zoomobjektiv 17 dasdiffraktionsoptische Element 16 und die Eintrittsfläche desMikro-Fliegenauge-Objektivs 18,in einer Beziehung koppeln, welche im Wesentlichen diejenige einerFouriertransformation darstellt. Der Lichtstrahl, welcher auf dieMikro-Fliegenauge-Linse 18 auftrifft,kann zweidimensional aufgeteilt sein, so dass vielfältige Lichtquellen(im Folgenden als "Sekundärlichtquellen" bezeichnet), welchedie gleiche Ringbandform wie Beleuchtungsfeld, welches von dem Lichtstrahl,welcher auf die Mikro-Fliegenauge Linse 18 auftrifft, inder rückwärtigen Fokalebenedes Mikro-Fliegenauge-Objektivs 18 gebildet werdenkann.
    [0081] DieLichtstrahlen von den Ringbandform- Sekundärlichtquellen, welche an derrückseitigenBrennpunktebene der Mikro-Fliegenauge-Linse 18 gebildetwerden, könnendem Fokussier-Effekt eines optischen Kondensorsystems 19 unterworfenwerden, und könnendann die Maske M (auf welcher ein vorgegebenes Muster ausgebildetist) in einer überlagertenWeise beleuchten. Der Lichtstrahl, der durch das Muster der MaskeM verlaufen ist, verläuftdurch das optische Projektionssystem PL und kann ein Bild des Masken-Musters aufdem mit Lack beschichteten Wafer W bilden. Hierdurch kann mittelseiner Einzel-Belichtung oder einer Abtast-Belichtung, während derAntrieb des Wafers W zweidimensional in der Ebene senkrecht zu deroptischen Achse AX des optischen Projektionssystems PL (das heißt der XY-Ebene)gesteuert wird, das Muster der Maske M sukzessive in den jeweiligenBelichtungsbereichen des Wafers W belichtet werden.
    [0082] Daherkann gemäß der vorliegendenErfindung die Belichtungs-Einrichtung eine Mikro-Fliegenauge-Linseaufweisen, deren Form-Präzisiondurch Anwenden der Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindungverbessert wurde. Dementsprechend kann die Fokussier-Effizienz desLichtes von der Lichtquelle 11 verbessert werden, und dasLicht von der Lichtquelle 11 kann effizient zu der MaskeM transmittiert werden. Als ein Ergebnis kann die Energie, mit welcherder Wafer W bestrahlt wird, wesentlich erhöht werden, wodurch sich dieBelichtungszeit der Belichtungsvorrichtung verringert.
    权利要求:
    Claims (40)
    [1] Verfahren zum Herstellen wenigstens eines mikrooptischenElementes durch sukzessives Übertragen vonGrauskalamaske-Mustern auf einen auf einem optischen Substrat aufgebrachtenLack unter Verwendung einer Mehrzahl von Grauskalamasken und Entwickelndes Lackes, das Verfahren aufweisend: einen ersten Belichtungsschritt,welcher Belichten des Lackes unter Verwendung einer ersten aus einerMehrzahl von Grauskalamasken fürein erstes Zeitintervall aufweist; und einen zweiten Belichtungsschritt,welcher Belichten des Lackes unter Verwendung einer zweiter auseiner Mehrzahl von Grauskalamasken für ein zweites, von dem erstenZeitintervall abweichendes Zeitintervall aufweist.
    [2] Verfahren gemäß Anspruch1, wobei eine der ersten und zweiten Grauskalamasken ein Grauskalamusterderart aufweist, dass es eine Form des mikrooptischen Elementesgrob bestimmt, und eine andere der ersten und zweiten Grauskalamaskenein solches Grauskalamuster aufweist, dass es die grob bestimmteForm des mikrooptischen Elementes feinjustiert.
    [3] Verfahren gemäß Anspruch2, wobei einer der Belichtungsschritte unter Verwendung der Maske,welche das Grauskalamuster zum groben Bestimmen der Form aufweist,nach einem anderen ausgeführtwird.
    [4] Verfahren gemäß Anspruch1, wobei die Transmissivitätder ersten beziehungsweise zweiten Grauskalamaske durch eine Mehrzahlvon in der ersten beziehungsweise zweiten Grauskalamaske ausgebildeten Öffnungenausgebildet wird.
    [5] Verfahren gemäß Anspruch3 oder 4, wobei das mikrooptische Element ein Mikrolinsen-Arrayist.
    [6] Verfahren zum Herstellen einer mikrooptischen Vorrichtung,aufweisend: einen ersten Belichtungsschritt, aufweisend Belichtendes Lackes unter Verwendung einer ersten Grauskalamaske für ein erstesZeitintervall; und einen zweiten Belichtungsschritt, aufweisendBelichten des Lackes unter Verwendung einer zweiten Grauskalamaske,welche von der ersten Grauskalamaske abweicht, für ein zweites Zeitintervall,welches von dem ersten Zeitintervall abweicht; nach dem erstenBelichtungsschritt und dem zweiten Belichtungsschritt Entwickelndes Lackes, um ein Lackmuster auszubilden; und Ätzen desentwickelten Lackes und des optischen Substrates, um das Lackmusterauf das optische Substrat zu übertragen.
    [7] Verfahren gemäß Anspruch6, wobei eine Transmissivitätder ersten beziehungsweise zweiten Grauskalamaske durch eine Mehrzahlvon in der ersten beziehungsweise zweiten Grauskalamaske ausgebildeten Öffnungenerreicht wird.
    [8] Verfahren gemäß Anspruch7, wobei Formen der Mehrzahl von Öffnungen kreisförmig sind.
    [9] Verfahren gemäß Anspruch6, wobei die erste Grauskalamaske ein Grauskalamuster aufweist,welches geeignet ist, die Form des mikrooptischen Elementes grobzu bestimmen, und die zweite Grauskalamaske ein Grauskalamusteraufweist, welches geeignet ist, die grob bestimmte Form des mikrooptischenElementes feinzujustieren.
    [10] Verfahren gemäß Anspruch9, wobei einer der Belichtungsschritte unter Verwendung der Maskewelche das Grauskalamuster der grob bestimmten Form trägt, nacheinem anderen ausgeführtwird.
    [11] Verfahren zum Herstellen einer Mikrooptisches-Element-Schablone zum Erzeugeneines mikrooptischen Elementes mittels einer Mikrooptisches-Element-Schablone,aufweisend: Ausbilden der Mikrooptisches-Element-Schablonedurch Übertragenvon Grauskalamaske-Mustern auf einen auf einem Substrat aufgebrachtenLack, unter Verwendung einer Mehrzahl von Grauskalamasken, und Entwickelndes Lackes; und Einspritzen eines aushärtbaren Lackes zwischen eineerste Flächeder Mikrooptisches-Element-Schablone und einer zweiten Schablone, wobeidas Übertragender Grauskalamaske-Muster aufweist: einen ersten Belichtungsschrittfür einerstes festgelegtes Zeitintervall unter Verwendung einer erstenaus einer Mehrzahl von Grauskalamasken; und einen zweiten Belichtungsschritt,in welchem der erst-belichtete Lack für ein zweites Zeitintervall,welches von dem ersten Zeitintervall verschieden ist, mittels einerzweiten aus einer Mehrzahl von Grauskalamasken belichtet wird.
    [12] Verfahren gemäß Anspruch11, wobei eine der ersten und zweiten Grauskalamasken ein Grauskalamusteraufweist, welches geeignet ist, die Form der Mikrooptisches-Element-Schablonegrob zu bestimmen, und eine andere der ersten und zweiten Grauskalamaskenein Grauskalamuster aufweist, welches geeignet ist, die grob bestimmteForm der Mikrooptisches-Element-Schablonefeinzujustieren.
    [13] Verfahren gemäß Anspruch12, wobei einer der Belichtungsschritte, unter Verwendung der Maske, welchedas Grauskalamuster der grob bestimmten Form trägt, nach einem anderen ausgeführt wird.
    [14] Verfahren gemäß Anspruch11, wobei eine Transmissivitätder ersten beziehungsweise zweiten Grauskalamaske mittels einerVielzahl von Öffnungen,welche in der ersten beziehungsweise zweiten Grauskalamaske ausgebildetsind, erreicht wird.
    [15] Verfahren gemäß Anspruch11, ferner aufweisend Aushärtendes aushärtbarenLackes durch Bestrahlen des Lackes mit ultraviolettem Licht vonder Rückseitedes Substrates aus.
    [16] Verfahren gemäß Anspruch15, wobei der Lack und das Substrat für ultraviolettes Licht undurchsichtig sind.
    [17] Verfahren gemäß einemder Ansprüche11 bis 16, wobei das mikrooptische Element ein Mikrolinsen-Arrayist.
    [18] Verfahren zum Herstellen einer Mikrooptisches-Element-Schablone zum Erzeugeneines mikrooptischen Elementes unter Verwendung einer Mikrooptisches-Element-Schablone, aufweisend: Ausbildender Mikrooptisches-Element-Schablone durch Übertragen von Grauskalamaske-Musternauf einen auf einem ersten Substrat aufgebrachten Lack unter Verwendungeiner Mehrzahl von Grauskalamasken, und Entwickeln des Lackes; und Pressender Mikrooptisches-Element-Schablone in ein zweites Substrat, wobeidas Übertragender Grauskalamaske-Muster aufweist: einen ersten Belichtungsschrittfür einerstes vorbestimmtes Zeitintervall unter Verwendung einer erstenaus einer Mehrzahl von Grauskalamasken; und einen zweiten Belichtungsschrittbei welchem der erst-belichtete Lack für ein zweites, von dem erstenZeitintervall abweichendes Zeitintervall unter Verwendung einerzweiten aus der Mehrzahl von Grauskalamasken belichtet wird.
    [19] Verfahren gemäß Anspruch18, wobei die Transmissivitätder ersten beziehungsweise der zweiten Grauskalamaske durch eineMehrzahl von in der ersten beziehungsweise zweiten Grauskalamaskeausgebildeten Öffnungenerreicht wird.
    [20] Verfahren gemäß Anspruch18, wobei eine der ersten und zweiten Grauskalamaske ein geeignetes Grauskalamusteraufweist, um eine Form der Mikrolinsen-Array-Schablone grob zu bestimmen,und eine andere der ersten und zweiten Grauskalamaske ein geeignetesGrauskalamuster aufweist, um die grob bestimmte Form der Mikrolinsen-Array-Schablone feinzujustieren.
    [21] Verfahren gemäß Anspruch20, wobei einer der Belichtungsschritte, welcher die Maske, welchedas Grauskalamuster der grob bestimmten Form trägt, verwendet, nach einem anderenausgeführtwird.
    [22] Verfahren gemäß einemder Ansprüche18 bis 21, wobei das mikrooptische Element ein Mikrolinsen-Arrayist.
    [23] Verfahren zu Herstellen eines mikrooptischen Elementes,aufweisend: Ausbilden einer Mikrooptisches-Element-Schablone,einsetzend: einen ersten Belichtungsschritt eines Lackes aufeinem Substrat fürein erstes Zeitintervall mit einer ersten Grauskalamaske; einenzweiten Belichtungsschritt des Lackes für ein zweites, von dem erstenZeitintervall abweichendes Zeitintervall mit einer zweiten, vonder ersten Grauskalamaske abweichenden Grauskalamaske; Entwickelndes Lackes zum Ausbilden eines Lackmusters nach dem ersten Belichtungsschrittund dem zweiten Belichtungsschritt; Ätzen des Lackmusters und desSubstrates, um das Lackmuster auf das Substrat zu übertragen,zum Ausbilden einer Mikrooptisches-Element-Schablone; Kombinierender Mikrooptisches-Element-Schablone mit einer zweiten Schablone,um dazwischen einen Hohlraum auszubilden; Einspritzen einesaushärtbarenLackes in den Hohlraum; und Aushärten des Lackes zum Ausbildendes mikrooptischen Elementes.
    [24] Verfahren gemäß Anspruch23, wobei eine der ersten und zweiten Grauskalamaske ein geeignetes Grauskalamusteraufweist, um eine Form der Mikrolinsen-Array-Schablone grob zu bestimmen,und eine andere der ersten und zweiten Grauskalamaske ein geeignetesGrauskalamuster aufweist, um die grob bestimmte Form der Mikrolinsen-Array-Schablone feinzujustieren.
    [25] Verfahren gemäß Anspruch24, wobei einer der Belichtungsschritte, welcher die Maske, welchedas Grauskalamuster der grob bestimmten Form trägt, verwendet, nach einem anderenausgeführtwird.
    [26] Verfahren gemäß Anspruch23, ferner aufweisend Aushärtendes aushärtbarenLackes durch Bestrahlen des Lackes mit ultraviolettem Licht voneiner Rückseitedes Substrates aus.
    [27] Verfahren gemäß Anspruch26, wobei der Lack und das Substrat für Ultraviolett-Licht undurchsichtig sind.
    [28] Verfahren gemäß Anspruch23, wobei eine Transmissivitätder ersten beziehungsweise zweiten Grauskalamaske durch eine Mehrzahlvon in der ersten beziehungsweise zweiten Grauskalamaske ausgebildeten Öffnungenerreicht wird.
    [29] Verfahren gemäß einemder Ansprüche23 bis 28, wobei das mikrooptische Element ein Mikrolinsen-Arrayist.
    [30] Verfahren zum Herstellen eines mikrooptischen Elementes,aufweisend: Ausbilden einer Mikrooptisches-Element-Schablone,einsetzend: einen ersten Belichtungsschritt eines Lackes aufeinem ersten Substrat fürein erstes Zeitintervall unter Verwendung einer ersten Grauskalamaske; einenzweiten Belichtungsschritt des Lackes für ein zweites, von dem erstenZeitintervall abweichendes Zeitintervall unter Verwendung einerzweiten, von der ersten Grauskalamaske abweichenden Grauskalamaske; Entwickelndes Lackes zum Ausbilden eines Lackmusters; Ätzen desLackmusters und des ersten Substrates zum Übertragen des Lackmusters aufdas Substrat zum Ausbilden einer Mikrooptisches-Element-Schablone;und Pressen der Mikrooptisches-Element-Schablone in ein zweitesSubstrat, um das mikrooptische Element auszubilden.
    [31] Verfahren gemäß Anspruch30, wobei eine Transmissivitätder ersten beziehungsweise zweiten Grauskalamaske durch eine Mehrzahlvon in der ersten beziehungsweise zweiten Grauskalamaske ausgebildeten Öffnungenerreicht wird.
    [32] Verfahren gemäß Anspruch30, wobei eine der ersten und zweiten Grauskalamaske ein geeignetes Grauskalamusteraufweist, um die Form der Mikrolinsen-Array-Schablone grob zu bestimmen,und eine andere der ersten und zweiten Grauskalamaske ein geeignetesGrauskalamuster aufweist, um die grob bestimmte Form der Mikrolinsen-Array-Schablone feinzujustieren.
    [33] Verfahren gemäß Anspruch32, wobei einer der Belichtungsschritte, welcher die das Grauskalamuster dergrob bestimmten Form tragende Maske verwendet, nach einem anderenausgeführtwird.
    [34] Verfahren gemäß einemder Ansprüche30–33,wobei das mikrooptische Element ein Mikrolinsen-Array ist.
    [35] Mikrooptisches Element, aufweisend: ein Substrat;und eine Mehrzahl von konvexen Abschnitten in dem Substrat, wobeidie Mehrzahl der konvexen Abschnitte ein geeignetes Lackmuster verwendendausgebildet sind, so dass eine Tiefe zwischen dem Oberteil der konvexen Abschnitteund dem Unterteil der konvexen Abschnitte kleiner oder gleich 1%einer Höhedes Lackmusters ist.
    [36] Eine Belichtungs-Einrichtung, welche ein mikrooptischesElement gemäß Anspruch35 aufweist.
    [37] Einrichtung gemäß Anspruch30, ferner aufweisend ein optisches Element eines optischen Beleuchtungssystems.
    [38] Mikrolinsen-Array-Vorrichtung mit einer Mehrzahlvon gemäß Oberflächenformeneines optischen Substrates ausgebildeten Linsen, wobei die Mehrzahlvon Linsen unter Verwendung eines Lackmusters derart ausgebildetwerden, dass eine Tiefe der Mehrzahl von Linsen von einer ebenenFlächedes optischen Substrates aus kleiner oder gleich 1% der Höhe des Lackmustersist.
    [39] Belichtungseinrichtung, welche eine Mikrolinsen-Array-Vorrichtung gemäß Anspruch38 aufweist.
    [40] Einrichtung gemäß Anspruch39, ferner aufweisend ein optisches Element eines optischen Beleuchtungssystems.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2011-06-16| 8141| Disposal/no request for examination|
    2011-06-16| R005| Application deemed withdrawn due to failure to request examination|Effective date: 20110324 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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