JP4894899B2 - Manufacturing method of fine structure - Google Patents

Description

本発明は、可視光域の波長よりも小さなオーダの微細凹凸パターンをガラス等の基板上に実現するための方法及び装置に関する。   The present invention relates to a method and apparatus for realizing on a substrate such as glass a fine concavo-convex pattern having an order smaller than the wavelength in the visible light region.

近年、例えば、偏光素子や反射防止素子等の光学素子或いはトランジスタ等の半導体素子などの各種デバイスにおいて微細化の要望が高まっており、可視光波長よりも小さなオーダ（例えば１００ｎｍ又はそれ以下）での微細加工を実現すべく技術開発が進められている。かかるサブ波長オーダの微細パターンを作製する手段として、例えば、ステッパや電子ビーム描画による露光方法が知られている。また最近では、紫外線よりも更に波長の短いＸ線を利用したリソグラフィ技術が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。   In recent years, for example, there is an increasing demand for miniaturization in various devices such as optical elements such as polarizing elements and antireflection elements, or semiconductor elements such as transistors, and the like with an order smaller than the visible light wavelength (for example, 100 nm or less). Technological development is underway to achieve fine processing. As means for producing such a sub-wavelength order fine pattern, for example, an exposure method using a stepper or electron beam drawing is known. Recently, a lithography technique using X-rays having a wavelength shorter than that of ultraviolet rays has been proposed (for example, see Non-Patent Document 1).

「応用物理」，応用物理学会，２００４年，第７３巻，第４号，ｐ．４５５−４６１“Applied Physics”, Japan Society of Applied Physics, 2004, Vol. 73, No. 4, p. 455-461

上記した従来技術は、微細加工を達成し得るもののプロセスマージン及びスループットがともに低く、量産に適さないという不都合がある。そして、これらの不都合を回避するために製造設備などの製造コストが多大となっていた。   Although the above-described conventional technology can achieve fine processing, both the process margin and the throughput are low, and there is a disadvantage that it is not suitable for mass production. And in order to avoid these inconveniences, the manufacturing cost of manufacturing equipment etc. was great.

そこで、本発明は、可視光波長よりも短いオーダでの微細加工を低コストに実現することを可能とする技術を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a technique that enables microfabrication at an order shorter than the visible light wavelength to be realized at low cost.

第１の態様の本発明は、被加工体の上側に感光性膜を形成する感光性膜形成工程と、可視光波長よりも短い波長の２本のレーザービームを所定角度で交叉させて干渉光を発生させ、当該干渉光を照射することによって上記感光性膜を露光する露光工程と、露光後の上記感光性膜を現像して、上記干渉光のパターンに対応する形状を上記感光性膜に発現させる現像工程と、現像後の上記感光性膜をエッチングマスクとしてエッチングを行い、上記被加工体を加工するエッチング工程と、を含んでなる微細構造体の製造方法である。   According to the first aspect of the present invention, there is provided a photosensitive film forming step of forming a photosensitive film on an upper side of a workpiece, and two laser beams having a wavelength shorter than the visible light wavelength are crossed at a predetermined angle to generate interference light And exposing the photosensitive film by irradiating the interference light, developing the photosensitive film after the exposure, and forming a shape corresponding to the pattern of the interference light on the photosensitive film. A fine structure manufacturing method comprising: a developing step for developing; and an etching step for etching the photosensitive film after development as an etching mask to process the workpiece.

ここで、本明細書において「可視光波長よりも短い波長」とは、概ね３００ｎｍ以下の波長をいう。また「被加工体」とは、エッチングによって加工可能な如何なるものも該当する。例えば各種材料（金属、ガラス、樹脂等）からなる薄膜や基板（基体）などが被加工体に該当し得る。   Here, in this specification, “wavelength shorter than visible light wavelength” means a wavelength of approximately 300 nm or less. The “workpiece” corresponds to any material that can be processed by etching. For example, a thin film or a substrate (base) made of various materials (metal, glass, resin, etc.) can correspond to the workpiece.

２本のレーザービームをある程度の角度で交叉させることにより、当該レーザービームの波長と同程度のピッチ或いはそれ以下のピッチの明暗（光強度分布）を有する干渉光（干渉縞）が得られる。より詳細には、当該干渉光のピッチは、理論的には各レーザービームの波長の１／２程度まで達成可能である。このような干渉光を露光に利用することにより、製造装置を大幅に簡便化することが可能となる。よって、可視光波長よりも短いオーダでの微細加工を低コストに実現することが可能となる。   By crossing the two laser beams at a certain angle, interference light (interference fringes) having light and darkness (light intensity distribution) with a pitch approximately equal to or less than the wavelength of the laser beam can be obtained. More specifically, the pitch of the interference light can theoretically be achieved up to about ½ of the wavelength of each laser beam. By using such interference light for exposure, the manufacturing apparatus can be greatly simplified. Therefore, it is possible to realize fine processing at an order shorter than the visible light wavelength at low cost.

好ましくは、上記第１の露光工程において、上記２本のレーザービームの強度比を調節することによって上記干渉光の光強度分布を可変に設定して露光を行う。   Preferably, in the first exposure step, exposure is performed by adjusting a light intensity distribution of the interference light by adjusting an intensity ratio of the two laser beams.

干渉光の光強度分布を可変に設定して露光を行うことにより、干渉光（干渉縞）のコントラストを可変に設定し、形状ならびにアスペクト比が異なるさまざまな潜像パターンを実現可能となる。よって、当該潜像パターンを現像した後に転写して得られる微細構造体の形状やアスペクト比のバリエーションを広げることができる。   By performing exposure with the light intensity distribution of interference light variably set, the contrast of interference light (interference fringes) can be set variably, and various latent image patterns having different shapes and aspect ratios can be realized. Therefore, variations in the shape and aspect ratio of the fine structure obtained by transferring the latent image pattern after development can be expanded.

好ましくは、上記第１の露光工程は、上記感光性膜の露光を複数回行い、当該複数回の露光のそれぞれ毎に上記干渉光と上記感光性膜との相対的配置を変更して設定する。   Preferably, in the first exposure step, the photosensitive film is exposed a plurality of times, and the relative arrangement of the interference light and the photosensitive film is changed and set for each of the plurality of exposures. .

これにより、微細な２次元パターンからなる微細構造体が得られる。   Thereby, the fine structure which consists of a fine two-dimensional pattern is obtained.

好ましくは、上記第１の露光工程は、上記感光性膜の露光を複数回行い、当該複数回の露光のそれぞれ毎に上記２本のレーザービームの強度比を異なる値に設定する。   Preferably, in the first exposure step, the photosensitive film is exposed a plurality of times, and the intensity ratio of the two laser beams is set to a different value for each of the plurality of exposures.

これにより、各露光時における干渉光のコントラストを可変に設定し、形状ならびにアスペクト比が異なるさまざまな潜像パターンを実現可能となり、これを転写して得られる微細構造体のバリエーションを広げることができる。干渉光と感光性膜との相対的位置を変更せずにレーザービームの強度比のみを変化させて複数回の露光を行った場合であっても、コントラストの異なる干渉光を重畳して照射することによりさまざまな潜像パターンが実現される。   This makes it possible to variably set the contrast of the interference light at each exposure, to realize various latent image patterns with different shapes and aspect ratios, and to widen variations of fine structures obtained by transferring the latent image patterns. . Even when multiple exposures are performed by changing only the intensity ratio of the laser beam without changing the relative position of the interference light and the photosensitive film, the interference light with different contrast is superimposed and irradiated. As a result, various latent image patterns are realized.

また、上記感光性膜としては、従来型のフォトレジスト（感光性樹脂）など種々のものを採用し得るが、特に化学増幅型レジストを用いることが好ましい。   Further, as the photosensitive film, various types such as a conventional photoresist (photosensitive resin) can be adopted, but it is particularly preferable to use a chemically amplified resist.

これにより、干渉縞のピッチに精度よく対応した高精細な露光パターンが得られる。   As a result, a high-definition exposure pattern that accurately corresponds to the pitch of the interference fringes can be obtained.

また、感光性膜として化学増幅型レジストを採用する場合には、上記感光性膜形成工程、上記露光工程及び上記現像工程を行うときの雰囲気をアルカリ系不純物の濃度が１ｐｐｂ以下となるようにすることが好ましい。ここで「アルカリ系不純物」とは、化学増幅型レジストの特性に影響を与える不純物をいい、主にアンモニアが該当する。   When a chemically amplified resist is used as the photosensitive film, the atmosphere during the photosensitive film forming process, the exposing process and the developing process is set so that the concentration of alkaline impurities is 1 ppb or less. It is preferable. Here, “alkaline impurities” refer to impurities that affect the characteristics of the chemically amplified resist, and mainly ammonia.

アルカリ系不純物を低濃度に管理することにより、干渉縞の明暗パターンをより高精度に反映した露光パターンが得られる。   By managing the alkaline impurities at a low concentration, an exposure pattern reflecting the bright and dark pattern of interference fringes with higher accuracy can be obtained.

また、上記感光性膜として自己組織化単分子膜を用いることも好ましい。   It is also preferable to use a self-assembled monomolecular film as the photosensitive film.

自己組織化単分子膜は極めて薄い膜であるため材料消費量が少なくなり、また、多様な機能を持たせることも可能となるので、形成される微細構造体のバリエーションを増やすことができる。   Since the self-assembled monomolecular film is an extremely thin film, the amount of material consumption is reduced and various functions can be provided, so that variations of the formed fine structure can be increased.

また、上記第１の露光工程の以後であって上記現像工程より以前に、上記２本のレーザービームの相互間に上記第１の露光工程の際とは異なる位相差を与えながら当該２本のレーザービームを交叉させて干渉光を発生させ、当該干渉光を照射することによって上記感光性膜を露光する第２の露光工程を更に含むことも好ましい。   Further, after the first exposure step and before the development step, the two laser beams are given a phase difference different from that in the first exposure step between the two laser beams. It is also preferable to further include a second exposure step of exposing the photosensitive film by crossing laser beams to generate interference light and irradiating the interference light.

２本のレーザービームの相互間の位相差を可変に設定し、干渉光を所定量（例えば、１／２周期分）だけ変位させて多重露光を行うことにより、更に微細な潜像パターンを形成することが可能となる。   A finer latent image pattern is formed by setting the phase difference between the two laser beams variably and displacing the interference light by a predetermined amount (for example, 1/2 period) to perform multiple exposure. It becomes possible to do.

好ましくは、上記第２の露光工程は、上記２本のレーザービームの少なくとも一方に対して位相変調手段によって位相変調を加えることにより上記位相差を生じさせる。ここで「位相変調手段」とは、例えば位相差板（１／２波長板等）や液晶素子などが挙げられる。   Preferably, in the second exposure step, the phase difference is generated by applying phase modulation to at least one of the two laser beams by a phase modulation unit. Here, the “phase modulation means” includes, for example, a phase difference plate (such as a half-wave plate) or a liquid crystal element.

これにより、２本のレーザービームの間の位相差を容易に制御することが可能となる。特に、液晶素子等を用いる場合には、当該液晶素子の配向状態を印加電圧に応じて変化させることにより、２本のレーザービーム間の位相差を連続的に制御できるため好ましい。   As a result, the phase difference between the two laser beams can be easily controlled. In particular, when a liquid crystal element or the like is used, it is preferable to change the alignment state of the liquid crystal element according to the applied voltage because the phase difference between the two laser beams can be continuously controlled.

また、上記感光性膜としては、多光子吸収を呈するものを用いることが好ましい。   Further, as the photosensitive film, it is preferable to use a film exhibiting multiphoton absorption.

このような非線形な反応特性を有する感光性膜を用いることにより、照射光強度がある程度以上（例えば、最大値近傍）となる箇所にのみ潜像が生じるようにできる。したがって、干渉光の縞のピッチに精度よく対応した鮮鋭な潜像パターンが得られる。   By using a photosensitive film having such a nonlinear reaction characteristic, a latent image can be generated only at a location where the irradiation light intensity is a certain level (for example, near the maximum value). Therefore, a sharp latent image pattern corresponding to the pitch of the interference light fringes can be obtained with high accuracy.

好ましくは、上記感光性膜形成工程に先立って、上記被加工体と上記感光性膜との間に介在する反射防止膜を形成する反射防止膜形成工程を更に含む。ここで「反射防止膜」としては、干渉光を吸収する等によって当該干渉光の反射を抑制し得るものであれば、無機材料、有機材料（例えば、日産化学工業株式会社製のＤＵＶ４４）など如何なるものも採用し得る。特に有機材料であれば後工程での剥離（除去）が容易となる。   Preferably, prior to the photosensitive film forming step, an antireflection film forming step of forming an antireflection film interposed between the workpiece and the photosensitive film is further included. Here, as the “antireflection film”, any material such as an inorganic material or an organic material (for example, DUV44 manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) can be used as long as it can suppress the reflection of the interference light by absorbing the interference light. Things can also be adopted. In particular, in the case of an organic material, peeling (removal) in a later process is easy.

これにより、干渉光の裏面反射により感光性膜が不要部分まで露光されてしまうのを抑制し、良好な露光パターンを得ることが可能となる。   Thereby, it is possible to suppress the photosensitive film from being exposed to unnecessary portions due to the back surface reflection of the interference light, and to obtain a good exposure pattern.

好ましくは、上記感光性膜形成工程の後に、上記感光性膜の上面に保護膜を形成する保護膜形成工程を更に含む。ここで「保護膜」としては、所要の機能を果たし得る限り、無機材料、有機材料など如何なるものも採用し得る。   Preferably, the method further includes a protective film forming step of forming a protective film on the upper surface of the photosensitive film after the photosensitive film forming step. Here, as the “protective film”, any material such as an inorganic material or an organic material can be adopted as long as a required function can be achieved.

これにより、感光性膜と大気とを隔離して外界の影響を抑制することが可能となる。特に、当該感光性膜として化学増幅型レジスト等、外界の影響を受けやすいものを採用した場合に好適である。   This makes it possible to isolate the photosensitive film from the atmosphere and suppress the influence of the outside world. In particular, the photosensitive film is suitable when a chemical amplification resist or the like that is easily affected by the outside world is employed.

好ましくは、上記２本のレーザービームの一方と他方とを上記感光性膜の露光面と直交する軸に対して対称に入射させる。   Preferably, one and the other of the two laser beams are incident symmetrically with respect to an axis perpendicular to the exposure surface of the photosensitive film.

これにより、露光される領域の露光深さ、幅、或いは露光パターン（潜像）のピッチなどをより均質に揃えることが可能となる。従って、等間隔で配列される線パターン等が容易に得られる。   This makes it possible to make the exposure depth, width, or exposure pattern (latent image) pitch of the exposed region more uniform. Therefore, line patterns and the like arranged at equal intervals can be easily obtained.

好ましくは、上記２本のレーザービームのそれぞれは直線偏光であり、その偏光方位がビーム入射面と直交する。   Preferably, each of the two laser beams is linearly polarized light, and the polarization direction thereof is orthogonal to the beam incident surface.

これにより、２本のレーザービームの交叉角度の大小に関わりなく、より鮮明な干渉縞を得ることが可能となる。   This makes it possible to obtain clearer interference fringes regardless of the crossing angle of the two laser beams.

また、上記２本のレーザービームは、同一のレーザー光源から出力される１本のレーザービームを分岐手段により分岐させて得られるものであることが好ましい。ここで「分岐手段」とは、例えば振幅分割型ビームスプリッタ、偏光分離型ビームスプリッタ、回折型ビームスプリッタなどの光学素子が挙げられる。   The two laser beams are preferably obtained by branching one laser beam output from the same laser light source by a branching unit. Here, examples of the “branching unit” include optical elements such as an amplitude division beam splitter, a polarization separation beam splitter, and a diffraction beam splitter.

これにより、露光にかかる２本のレーザービームが簡素な構成によって得られ、更なる製造コストの削減が可能となる。   Thereby, two laser beams for exposure can be obtained with a simple configuration, and the manufacturing cost can be further reduced.

更に好ましくは、上記分岐手段は±ｎ次回折ビーム（ｎは１以上の自然数）を発生させるものであり、当該±ｎ次回折ビームを上記２本のレーザービームとして用いる。   More preferably, the branching means generates ± n-order diffracted beams (n is a natural number of 1 or more), and the ± n-order diffracted beams are used as the two laser beams.

回折ビームを利用することにより、エネルギーがほぼ等しく進行方向が対称であり、本発明に好適な２本のレーザービームが容易に得られる。   By using a diffracted beam, two laser beams suitable for the present invention can be easily obtained with substantially equal energy and symmetrical traveling directions.

更に好ましくは、上記分岐手段は上記±ｎ次回折ビームよりもエネルギーの低い０次ビームを更に生じさせるものであり、当該０次ビームを参照して上記感光性膜と上記干渉光との相対位置を設定する。   More preferably, the branching unit further generates a zero-order beam having energy lower than that of the ± n-order diffracted beam, and the relative position between the photosensitive film and the interference light with reference to the zero-order beam. Set.

０次ビームを利用することにより、感光性膜と干渉光との相対位置の設定が容易となる。   By using the zero-order beam, the relative position between the photosensitive film and the interference light can be easily set.

また、上記分岐手段は、１本の透過ビームと当該透過ビームとは異なる方向へ進行する１本の回折ビームとを発生させるものであってもよく、その場合には、上記透過ビームと上記回折ビームとを上記２本のビームとして用いる。   The branching unit may generate one transmitted beam and one diffracted beam traveling in a different direction from the transmitted beam. In that case, the transmitted beam and the diffracted beam are generated. A beam is used as the two beams.

透過ビームと回折ビームとを利用することによっても、本発明に好適な２本のレーザービームが容易に得られる。   By using the transmitted beam and the diffracted beam, two laser beams suitable for the present invention can be easily obtained.

第２の態様の本発明は、可視光波長よりも波長の短い２本のレーザービームを交叉させて干渉光を発生させ、当該干渉光を照射することによって感光性を有する被加工体を露光する第１の露光工程と、上記被加工体の露光された部位を現像することにより、上記干渉縞のパターンに対応する凹凸形状を上記感光性膜に発現させる現像工程と、を含んでなる微細構造体の製造方法である。   According to the second aspect of the present invention, interference light is generated by crossing two laser beams having a wavelength shorter than the visible light wavelength, and the workpiece to be exposed is exposed by irradiating the interference light. A fine structure comprising: a first exposure step; and a development step of developing an uneven shape corresponding to the pattern of the interference fringes on the photosensitive film by developing the exposed portion of the workpiece. It is a manufacturing method of a body.

ここで「感光性を有する被加工体」とは、干渉光の照射により露光可能な光反応性を有し、当該被照射部分（又はそれ以外の部分）を現像によって除去することが可能なものであれば如何なるものも該当する。例えば、感光性を有するポリイミドやアクリル等の樹脂からなる膜や基板（基体）などがこれに該当し得る。   Here, the “photosensitive workpiece” has photoreactivity that can be exposed by irradiation with interference light, and the irradiated portion (or other portion) can be removed by development. Anything is applicable. For example, a film or a substrate (substrate) made of a resin such as photosensitive polyimide or acrylic may correspond to this.

かかる方法によれば、２本のレーザービームを交叉させて得られる干渉光によって被加工体を直接的に露光するので、製造装置を大幅に簡便化することが可能となる。よって、可視光波長よりも短いオーダでの微細加工を低コストに実現することが可能となる。   According to this method, the workpiece is directly exposed by the interference light obtained by crossing the two laser beams, so that the manufacturing apparatus can be greatly simplified. Therefore, it is possible to realize fine processing at an order shorter than the visible light wavelength at low cost.

好ましくは、上記第１の露光工程の以後であって上記現像工程より以前に、上記２本のレーザービームの相互間に上記第１の露光工程の際とは異なる位相差を与えながら当該２本のレーザービームを交叉させて干渉光を発生させ、当該干渉光を照射することによって上記被加工体を露光する第２の露光工程を更に含むことが好ましい。   Preferably, after the first exposure step and before the development step, the two laser beams are given a phase difference different from that in the first exposure step between the two laser beams. It is preferable that the method further includes a second exposure step of exposing the workpiece by crossing the laser beams to generate interference light and irradiating the interference light.

２本のレーザービームの相互間の位相差を可変に設定し、干渉光を所定量（例えば、１／２周期分）だけ変位させて多重露光を行うことにより、更に微細な潜像パターンを形成することが可能となる。   A finer latent image pattern is formed by setting the phase difference between the two laser beams variably and displacing the interference light by a predetermined amount (for example, 1/2 period) to perform multiple exposure. It becomes possible to do.

また、上記第１の露光工程において、上記２本のレーザービームの強度比を調節することによって上記干渉光の光強度分布を可変に設定して露光を行うことも好ましい。   In the first exposure step, it is also preferable to perform exposure while adjusting the intensity ratio of the two laser beams to variably set the light intensity distribution of the interference light.

干渉光の光強度分布を可変に設定して露光を行うことにより、干渉光（干渉縞）のコントラストを可変に設定し、形状ならびにアスペクト比が異なるさまざまな潜像パターンを実現可能となる。よって、当該潜像パターンを現像した後に転写して得られる微細構造体の形状やアスペクト比のバリエーションを広げることができる。   By performing exposure with the light intensity distribution of interference light variably set, the contrast of interference light (interference fringes) can be set variably, and various latent image patterns having different shapes and aspect ratios can be realized. Therefore, variations in the shape and aspect ratio of the fine structure obtained by transferring the latent image pattern after development can be expanded.

なお、第２の態様の本発明に対して、上記した第１の態様の本発明についての更なる有利な態様（例えば、２本のレーザービームの生成方法等）を適宜採用し得る。   It should be noted that a further advantageous aspect (for example, a method of generating two laser beams) of the first aspect of the present invention can be adopted as appropriate to the second aspect of the present invention.

第３の態様の本発明は、感光性膜又は感光性を有する被加工体を露光するための装置（露光装置）であって、可視光波長よりも短い波長の２本のレーザービームを発生するビーム発生手段と、上記２本のレーザービームが所定角度で交叉して干渉光を発生するように当該各レーザービームの進路を設定する光学的手段と、を含み、上記干渉光を用いて上記感光性膜又は上記被加工体を露光するように構成されたものである。   The third aspect of the present invention is an apparatus (exposure apparatus) for exposing a photosensitive film or a workpiece having photosensitivity, and generates two laser beams having a wavelength shorter than the visible light wavelength. Beam generating means, and optical means for setting the path of each laser beam so that the two laser beams intersect with each other at a predetermined angle to generate interference light. It is comprised so that a photosensitive film | membrane or the said to-be-processed object may be exposed.

かかる構成では、２本のレーザービームのある程度の角度で交叉させることにより、当該レーザービームの波長と同程度のピッチ或いはそれ以下のピッチの明暗を有する干渉光を生成し、これを露光に利用している。これにより、微細加工に必要な露光装置（製造装置）を大幅に簡便化することが可能となる。よって、可視光波長よりも短いオーダでの微細加工を低コストに実現することが可能となる。   In such a configuration, by crossing the two laser beams at a certain angle, interference light having a light and darkness with a pitch comparable to or less than the wavelength of the laser beams is generated and used for exposure. ing. This makes it possible to greatly simplify the exposure apparatus (manufacturing apparatus) necessary for fine processing. Therefore, it is possible to realize fine processing at an order shorter than the visible light wavelength at low cost.

好ましくは、上記２本のレーザービームのうち少なくとも一方のレーザービームの進路上に配置されて当該レーザービームに位相変調を与える位相変調手段を更に含み、上記干渉光を用いて上記感光性膜又は上記被加工体を多重露光し、その際、各露光ごとに上記位相変調手段によって上記２本のレーザービームの相互間に異なる位相差を与えながら露光を行う。   Preferably, it further includes phase modulation means arranged on the path of at least one of the two laser beams to give phase modulation to the laser beam, and using the interference light, the photosensitive film or the The workpiece is subjected to multiple exposure, and exposure is performed while giving different phase differences between the two laser beams by the phase modulation means for each exposure.

２本のレーザービームの相互間の位相差を可変に設定し、干渉光を所定量（例えば、１／２周期分）だけ変位させて多重露光を行うことにより、更に微細な潜像パターンを形成可能としている。これにより、微細加工に必要な露光装置（製造装置）を大幅に簡便化することが可能となる。   A finer latent image pattern is formed by setting the phase difference between the two laser beams variably and displacing the interference light by a predetermined amount (for example, 1/2 period) to perform multiple exposure. It is possible. This makes it possible to greatly simplify the exposure apparatus (manufacturing apparatus) necessary for fine processing.

また、この場合における上記感光性膜又は上記被加工体は、多光子吸収を呈するものであることが好ましい。   In this case, the photosensitive film or the workpiece is preferably one that exhibits multiphoton absorption.

これにより、干渉光の縞のピッチに精度よく対応した鮮鋭な潜像パターンが得られる。   As a result, a sharp latent image pattern that accurately corresponds to the pitch of the fringes of the interference light can be obtained.

また、この場合における上記位相変調手段は、位相差板又は液晶空間光変調素子であることが好ましい。   In this case, the phase modulation means is preferably a phase difference plate or a liquid crystal spatial light modulation element.

これにより、２本のレーザービームの間の位相差を容易に制御することが可能となる。特に、位相差板を採用する場合には、本発明にかかる位相変調手段をより低コストに実現できる。また、液晶空間光変調素子を採用する場合には、液晶分子の配向状態を印加電圧に応じて変化させることにより、２本のレーザービーム間の位相差を連続的に制御できるため好ましい。   As a result, the phase difference between the two laser beams can be easily controlled. In particular, when a phase difference plate is employed, the phase modulation means according to the present invention can be realized at a lower cost. In addition, when a liquid crystal spatial light modulator is employed, it is preferable because the phase difference between the two laser beams can be continuously controlled by changing the alignment state of the liquid crystal molecules according to the applied voltage.

また、上記２本のレーザービームのうち少なくとも一方のレーザービームの進路上に配置され、当該レーザービームの強度を増減させることにより上記２本のレーザービームの強度比を調節するビーム強度比制御手段を更に含むように露光装置を構成し、上記２本のレーザービームの強度比を調節することによって上記干渉光の光強度分布を可変に設定し、当該干渉光を用いて上記感光性膜又は上記被加工体を露光することも好ましい。   And a beam intensity ratio control means arranged on a path of at least one of the two laser beams and adjusting the intensity ratio of the two laser beams by increasing or decreasing the intensity of the laser beams. Further, the exposure apparatus is configured so as to include a light intensity distribution of the interference light by adjusting an intensity ratio of the two laser beams, and the photosensitive film or the coated film is used by using the interference light. It is also preferable to expose the workpiece.

干渉光の光強度分布を可変に設定して露光を行うことにより、干渉光（干渉縞）のコントラストを可変に設定し、形状ならびにアスペクト比が異なるさまざまな潜像パターンを実現可能となる。よって、当該潜像パターンを転写して得られる微細構造体の形状やアスペクト比のバリエーションを広げることができる。   By performing exposure with the light intensity distribution of interference light variably set, the contrast of interference light (interference fringes) can be set variably, and various latent image patterns having different shapes and aspect ratios can be realized. Therefore, variations in the shape and aspect ratio of the fine structure obtained by transferring the latent image pattern can be expanded.

また、この場合における上記強度比制御手段は、回折型ビームスプリッタであることが好ましい。   In this case, the intensity ratio control means is preferably a diffractive beam splitter.

これにより、露光装置の構成の簡素化を図ることが可能となる。   As a result, it is possible to simplify the configuration of the exposure apparatus.

好ましくは、上記感光性膜又は上記被加工体と上記干渉光の発生位置との相対的な位置を設定する位置設定手段を更に含む。   Preferably, the apparatus further includes position setting means for setting a relative position between the photosensitive film or the workpiece and the generation position of the interference light.

これにより、感光性膜等に対する干渉光の照射状態を自由に可変し、種々の露光パターンを得ることが可能となる。   Thereby, it is possible to freely vary the irradiation state of the interference light on the photosensitive film and obtain various exposure patterns.

好ましくは、上記ビーム発生手段は、１本のレーザービームを出力するレーザー光源と、当該１本のレーザービームを分岐して２本のレーザービームを生成する分岐手段とを含んで構成される。   Preferably, the beam generating unit includes a laser light source that outputs one laser beam and a branching unit that splits the one laser beam to generate two laser beams.

これにより、他の代替手段（例えば、２つのレーザー光源を同期させて用いる等）に比べて露光装置の構成をより簡素化することが可能となる。   Thereby, it is possible to further simplify the configuration of the exposure apparatus as compared with other alternative means (for example, using two laser light sources in synchronization).

更に好ましくは、上記分岐手段は、回折型ビームスプリッタであり、当該回折型ビームスプリッタによって得られる±ｎ次回折ビーム（ｎは１以上の自然数）を上記２本のレーザービームとして用いる。   More preferably, the branching means is a diffractive beam splitter, and a ± n-order diffracted beam (n is a natural number of 1 or more) obtained by the diffractive beam splitter is used as the two laser beams.

これにより、本発明に好適な２本のレーザービームを容易に得ることができる。   Thereby, two laser beams suitable for the present invention can be easily obtained.

（３１）
また、上記回折型ビームスプリッタは、上記±ｎ次回折ビームに加えて、当該±ｎ次回折ビームよりもエネルギーの低い０次ビームを生じさせるものであることが更に好ましい。 (31)
Further, it is more preferable that the diffractive beam splitter generates a zero-order beam having lower energy than the ± n-order diffracted beam in addition to the ± n-order diffracted beam.

０次ビームを参照することにより、上記感光性膜又は上記被加工体と上記干渉光の発生位置との相対的な位置の設定がより容易となる。   By referring to the zero-order beam, the relative position between the photosensitive film or the workpiece and the generation position of the interference light becomes easier.

より好ましくは、当該０次ビームを受光して電気信号に変換するモニタを更に含む。   More preferably, it further includes a monitor that receives the zero-order beam and converts it into an electrical signal.

０次ビームの強度を電気信号に変換することにより、０次ビームの位置等の参照が容易となる。   By converting the intensity of the 0th-order beam into an electrical signal, it becomes easy to refer to the position of the 0th-order beam.

また、上記分岐手段は、回折素子であり、当該回折素子によって得られる１本の透過ビームと当該透過ビームとは異なる方向へ進行する１本の回折ビームとを上記２本のレーザービームとして用いることも好ましい。   The branching means is a diffractive element, and one transmitted beam obtained by the diffractive element and one diffracted beam traveling in a direction different from the transmitted beam are used as the two laser beams. Is also preferable.

これによっても、本発明に好適な２本のレーザービームを容易に得ることができる。   This also makes it easy to obtain two laser beams suitable for the present invention.

また、上記２本のレーザービームのそれぞれの進路上に配置され、当該各レーザービームのビーム径を拡げるビームエクスパンダを更に備えることが好ましい。   In addition, it is preferable to further include a beam expander that is disposed on each of the two laser beams and expands the beam diameter of each of the laser beams.

これにより、広い露光範囲を確保することが可能となる。   Thereby, it becomes possible to ensure a wide exposure range.

第４の態様の本発明は、上述した第１又は第２の態様の本発明にかかる製造方法によって製造され、或いは第３の態様の本発明にかかる露光装置を用いて製造される微細構造体を備える電子機器である。   The fourth aspect of the present invention is a microstructure manufactured by the manufacturing method according to the first or second aspect of the present invention described above or using the exposure apparatus according to the third aspect of the present invention. Is an electronic device.

ここで「微細構造体」としては、例えば、偏光分離、位相遅延、反射防止、複屈折解消などの機能を有する光学素子（光学薄膜デバイス）などが挙げられる。そして、このような光学素子を含む電子機器としては、典型的には、当該光学素子を偏光素子として用いた液晶表示装置を含んでなる液晶プロジェクターなどが挙げられる。   Here, examples of the “fine structure” include optical elements (optical thin film devices) having functions such as polarization separation, phase delay, antireflection, and birefringence elimination. A typical example of an electronic device including such an optical element is a liquid crystal projector including a liquid crystal display device using the optical element as a polarizing element.

第１の実施形態の露光装置の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the exposure apparatus of 1st Embodiment. 基板の上面に形成される感光性膜等の構造について説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the structure of the photosensitive film | membrane etc. which are formed in the upper surface of a board | substrate. ２本のレーザービームを交叉させることにより発生する干渉光について説明する図である。It is a figure explaining the interference light generated by crossing two laser beams. 干渉光と感光性膜に形成される潜像との関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between interference light and the latent image formed in a photosensitive film | membrane. （１）式の関係を示す図（グラフ）である。It is a figure (graph) which shows the relationship of (1) Formula. （３）式の関係を示した図（グラフ）である。It is the figure (graph) which showed the relationship of (3) Formula. 微細構造体の製造方法について説明する工程断面図である。It is process sectional drawing explaining the manufacturing method of a microstructure. 微細構造体（金属格子型偏光素子）の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of a fine structure (metal lattice type polarizing element). 金属格子型偏光素子の光学特性を説明する図である。It is a figure explaining the optical characteristic of a metal lattice type polarizing element. 電子機器の具体例を説明する図である。It is a figure explaining the specific example of an electronic device. 感光性を有する膜自体を被加工体とする場合の工程断面図である。It is process sectional drawing in case the film | membrane itself which has photosensitivity is made into a to-be-processed body. 感光性を有する基板自体を被加工体とする場合の工程断面図である。It is process sectional drawing in the case of making the board | substrate which has photosensitivity into a to-be-processed body. 回折素子を用いたレーザービーム発生方法の一例について説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining an example of the laser beam generation method using a diffraction element. 回折素子を用いたレーザービーム発生方法の他の例について説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the other example of the laser beam generation method using a diffraction element. 第２の実施形態の露光装置の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the exposure apparatus of 2nd Embodiment. 位相変調手段の具体例を説明する図である。It is a figure explaining the specific example of a phase modulation means. 多重露光の原理について説明する図である。It is a figure explaining the principle of multiple exposure. 微細構造体の製造方法について説明する工程断面図である。It is process sectional drawing explaining the manufacturing method of a microstructure. 微細構造体（金属格子型偏光素子）の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of a fine structure (metal lattice type polarizing element). 感光性を有する膜自体を被加工体とする場合の工程断面図である。It is process sectional drawing in case the film | membrane itself which has photosensitivity is made into a to-be-processed body. 感光性を有する基板自体を被加工体とする場合の工程断面図である。It is process sectional drawing in the case of making the board | substrate which has photosensitivity into a to-be-processed body. 第３の実施形態の露光装置の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the exposure apparatus of 3rd Embodiment. 基板の上面に形成される感光性膜等の構造について説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the structure of the photosensitive film | membrane etc. which are formed in the upper surface of a board | substrate. （６）式の関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship of (6) Formula. 微細構造体の製造方法について説明する工程断面図である。It is process sectional drawing explaining the manufacturing method of a microstructure. 露光工程について詳細に説明するための図である。It is a figure for demonstrating in detail an exposure process. 微細構造体（反射防止素子）の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of a fine structure (antireflection element). 電子機器の具体例を説明する図である。It is a figure explaining the specific example of an electronic device. 感光性を有する膜自体を被加工体とする場合の工程断面図である。It is process sectional drawing in case the film | membrane itself which has photosensitivity is made into a to-be-processed body. 光学系の他の構成例を説明する図である。It is a figure explaining the other structural example of an optical system.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明を適用した第１の実施形態の露光装置の構成を説明する図である。図１に示す露光装置１は、感光性膜を露光するために用いられるものであり、レーザー光源１０、ミラー１１、１２、シャッター１３、回折型ビームスプリッタ１４、モニタ１５、レンズ１６ａ、１６ｂ、空間フィルタ１７ａ、１７ｂ、ミラー１８ａ、１８ｂ、ステージ１９を含んで構成されている。 <First Embodiment>
FIG. 1 is a view for explaining the arrangement of an exposure apparatus according to the first embodiment to which the present invention is applied. An exposure apparatus 1 shown in FIG. 1 is used for exposing a photosensitive film, and includes a laser light source 10, mirrors 11 and 12, a shutter 13, a diffractive beam splitter 14, a monitor 15, lenses 16a and 16b, and a space. It includes filters 17a and 17b, mirrors 18a and 18b, and a stage 19.

レーザー光源１０は、可視光波長よりも短い波長の１本のレーザービームを出力する。このようなレーザー光源１０としては、各種のレーザ発振器が好適に用いられる。一例として本実施形態では、固体ＵＶレーザーのＮｄ：ＹＶＯ₄（第四高調波：波長２６６ｎｍ、最大出力２００ｍＷ程度、ＣＷ発振）をレーザー光源１０として用いる。図示のように、レーザー光源１０から出射されるレーザービームＢ０（例えば、ビーム径約１ｍｍ）は、各ミラー１１、１２により進路（光路）を変更され、シャッター１３を通過した後に回折型ビームスプリッタ１４へ入射する。 The laser light source 10 outputs one laser beam having a wavelength shorter than the visible light wavelength. As such a laser light source 10, various laser oscillators are preferably used. As an example, in this embodiment, a solid-state UV laser Nd: YVO ₄ (fourth harmonic: wavelength 266 nm, maximum output 200 mW, CW oscillation) is used as the laser light source 10. As shown in the figure, the laser beam B0 (for example, the beam diameter of about 1 mm) emitted from the laser light source 10 has its path (optical path) changed by the mirrors 11 and 12, and after passing through the shutter 13, the diffraction beam splitter 14 Incident to

シャッター１３は、上述したようにレーザービームＢ０の進路中に配置され、当該レーザービームＢ０を通過させ、又は遮断する機能を担う。   The shutter 13 is arranged in the course of the laser beam B0 as described above, and has a function of passing or blocking the laser beam B0.

回折型ビームスプリッタ１４は、１本のレーザービームＢ０を分岐して２本のレーザービームＢ１、Ｂ２を生成する分岐手段である。この回折型ビームスプリッタ１４は、石英等の表面に施した微細な凹凸形状による形状効果を用いてその機能を実現する凹凸型回折素子である。当該スプリッタはその全体が石英等のみからなり耐久性が高いため、高出力のＵＶレーザーを照射した場合でも損傷を被ることがなく、ほぼ永久に使用できる。回折型ビームスプリッタ１４の形状ならびに深さは最適設計されており、入射するビームをＴＥ偏光とした場合に、等しい強度の２本の回折ビーム（±１次）を発生させる。本実施形態では、これらの±１次回折ビームを各レーザービームＢ１、Ｂ２として用いている。また、本実施形態では、０次ビームに僅かにエネルギーを残すように回折型ビームスプリッタ１４を設計している。光学系を組上げる際に、当該０次ビームＢ３を参照することにより、各レーザービームＢ１、Ｂ２の基板１００上での交叉角度の設定や、基板１００の位置合わせを容易に行うことが可能となる。さらに、分岐された２本のレーザービームＢ１、Ｂ２が左右反転せずに干渉するため、コントラストの高い干渉縞を得ることができ、アスペクト比が高いパターンを形成するためには有利である。   The diffractive beam splitter 14 is a branching unit that splits one laser beam B0 to generate two laser beams B1 and B2. The diffractive beam splitter 14 is a concavo-convex diffractive element that realizes its function using a shape effect due to a fine concavo-convex shape formed on the surface of quartz or the like. Since the entire splitter is made only of quartz or the like and has high durability, even when irradiated with a high-power UV laser, it is not damaged and can be used almost permanently. The shape and depth of the diffractive beam splitter 14 are optimally designed. When the incident beam is TE polarized light, two diffracted beams (± first order) of equal intensity are generated. In the present embodiment, these ± 1st-order diffracted beams are used as the laser beams B1 and B2. In the present embodiment, the diffractive beam splitter 14 is designed so as to leave a little energy in the zero-order beam. When the optical system is assembled, it is possible to easily set the crossing angle of the laser beams B1 and B2 on the substrate 100 and align the substrate 100 by referring to the zero-order beam B3. Become. Furthermore, since the two branched laser beams B1 and B2 interfere with each other without being reversed left and right, interference fringes with high contrast can be obtained, which is advantageous for forming a pattern with a high aspect ratio.

なお、回折型ビームスプリッタ１４によって±２次又はそれより高次の回折ビームを生成し、当該回折ビームを上記レーザービームＢ１、Ｂ２として用いてもよい。また、分岐手段として、回折型ビームスプリッタの代わりに、簡便な振幅分割型ビームスプリッタや耐久性に優れた偏光分離型ビームスプリッタを用いることも可能である。偏向分離型ビームスプリッタを用いた場合には、分離されたビームの一方の偏光方位を波長板を用いてＴＥへ変換する必要がある。   Note that ± 2nd order or higher order diffracted beams may be generated by the diffractive beam splitter 14, and the diffracted beams may be used as the laser beams B1 and B2. Further, as the branching means, a simple amplitude division beam splitter or a polarization separation type beam splitter excellent in durability can be used instead of the diffraction beam splitter. When the deflection separation type beam splitter is used, it is necessary to convert one polarization direction of the separated beam into TE using a wave plate.

モニタ（観察手段）１５は、０次ビームＢ３を受光して電気信号に変換する。このモニタ１５からの出力に基づいてステージ１９の位置制御を行うことにより、各レーザービームＢ１、Ｂ２の基板１００上での交叉角度の設定や、基板１００の位置合わせが容易となる。ここで、図１では説明の便宜上、モニタ１５が基板１００よりも回折型ビームスプリッタ１４に近い側に配置されているが、モニタ１５の位置はこれに限定されるものではなく任意に設定可能であり、例えば位置決め時には基板１００と略同位置に配置され、露光時には他の位置へ移動するような可動型にしてもよい。なお、より簡便な観察手段として、０次ビームＢ３の照射を受けて蛍光を発する紙媒体などを用いて０次ビームＢ３を参照してもよい。   The monitor (observation means) 15 receives the zero-order beam B3 and converts it into an electrical signal. By controlling the position of the stage 19 based on the output from the monitor 15, the setting of the crossing angle of the laser beams B1 and B2 on the substrate 100 and the alignment of the substrate 100 are facilitated. Here, for convenience of explanation in FIG. 1, the monitor 15 is disposed closer to the diffraction beam splitter 14 than the substrate 100, but the position of the monitor 15 is not limited to this and can be arbitrarily set. For example, it may be a movable type that is disposed at substantially the same position as the substrate 100 during positioning and moves to another position during exposure. As a simpler observation means, the 0th-order beam B3 may be referred to by using a paper medium that emits fluorescence when irradiated with the 0th-order beam B3.

レンズ１６ａは、回折型ビームスプリッタ１４により生成された一方のレーザービームＢ１が入射するように配置されており、当該レーザービームＢ１を集光する。空間フィルタ１７ａは、ピンホールを有しており、レンズ１６ａによる集光後のレーザービームＢ１が当該ピンホールに入射するように配置されている。すなわち、レンズ１６ａと空間フィルタ１７ａによってビームエキスパンダが構成されており、これらによってレーザービームＢ１のビーム径が拡大される。同様に、レンズ１６ｂは、回折型ビームスプリッタ１４により生成された他方のレーザービームＢ２が入射するように配置されており、当該レーザービームＢ２を集光する。空間フィルタ１７ｂは、ピンホールを有しており、レンズ１６ｂによる集光後のレーザービームＢ２が当該ピンホールに入射するように配置されている。すなわち、レンズ１６ｂと空間フィルタ１７ｂによってビームエキスパンダが構成されており、これらによってレーザービームＢ２のビーム径が拡大される。例えば本実施形態では、各レーザービームＢ１、Ｂ２は、各ビームエクスパンダによってそれぞれビーム径が２００ｍｍ程度に拡げられる。各空間フィルタ１７ａ、１７ｂの作用により、不要散乱光が除かれた後のビーム波面を露光へ用いることができるので、欠陥やノイズのない、きれいな露光パターンを形成でき、したがって、きれいな潜像を形成できる。   The lens 16a is arranged so that one laser beam B1 generated by the diffractive beam splitter 14 is incident thereon, and condenses the laser beam B1. The spatial filter 17a has a pinhole, and is arranged so that the laser beam B1 collected by the lens 16a is incident on the pinhole. That is, a beam expander is configured by the lens 16a and the spatial filter 17a, and the beam diameter of the laser beam B1 is expanded by these. Similarly, the lens 16b is arranged so that the other laser beam B2 generated by the diffractive beam splitter 14 is incident thereon, and condenses the laser beam B2. The spatial filter 17b has a pinhole, and is arranged so that the laser beam B2 collected by the lens 16b is incident on the pinhole. That is, a beam expander is configured by the lens 16b and the spatial filter 17b, and thereby the beam diameter of the laser beam B2 is enlarged. For example, in the present embodiment, each of the laser beams B1 and B2 has its beam diameter expanded to about 200 mm by each beam expander. The beam wavefront after unnecessary scattered light has been removed can be used for exposure by the action of the spatial filters 17a and 17b, so that a clean exposure pattern free from defects and noise can be formed, thus forming a clean latent image. it can.

ミラー１８ａは、空間フィルタ１７ａを通過後のレーザービームＢ１が入射するように配置されており、当該レーザービームＢ１を反射して基板１００の方向へ導く。同様に、ミラー１８ｂは、空間フィルタ１７ｂを通過後のレーザービームＢ２が入射するように配置されており、当該レーザービームＢ２を反射して基板１００の方向へ導く。これらのミラー１８ａ、１８ｂは、２本のレーザービームＢ１、Ｂ２が所定角度で交叉して干渉光を発生するように当該各レーザービームの進路を設定する光学的手段としての機能を担う。   The mirror 18a is arranged so that the laser beam B1 after passing through the spatial filter 17a is incident, and reflects the laser beam B1 toward the substrate 100. Similarly, the mirror 18b is arranged so that the laser beam B2 after passing through the spatial filter 17b is incident, and reflects the laser beam B2 toward the substrate 100. These mirrors 18a and 18b function as optical means for setting the course of each laser beam so that the two laser beams B1 and B2 intersect at a predetermined angle to generate interference light.

ステージ１９は、基板１００を支持し、当該基板１００上の感光性膜が各レーザービームＢ１、Ｂ２の交叉により発生した干渉光（干渉縞）によって露光され得るようにその相対的な位置を設定する。すなわち、ステージ１９は、感光性膜と干渉光の発生位置との相対的な位置を設定する位置設定手段としての機能を担う。   The stage 19 supports the substrate 100 and sets its relative position so that the photosensitive film on the substrate 100 can be exposed by interference light (interference fringes) generated by the crossing of the laser beams B1 and B2. . That is, the stage 19 serves as a position setting unit that sets a relative position between the photosensitive film and the generation position of the interference light.

図２は、基板１００とその上面に形成される感光性膜等の構造について説明する断面図である。図２に示すように、基板１００の一面には、被加工体としての金属薄膜１０１と、反射防止膜１０２と、感光性膜１０３とが形成されている。   FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the structure of the substrate 100 and a photosensitive film formed on the upper surface thereof. As shown in FIG. 2, a metal thin film 101 as an object to be processed, an antireflection film 102, and a photosensitive film 103 are formed on one surface of the substrate 100.

基板１００は、被加工体としての金属薄膜１０１を支持するものである。例えば本実施形態では、金属薄膜１０１を格子状に加工することによって金属格子型偏光素子を形成する場合を考えるので、基板１００としては、ガラス基板、樹脂基板など透光性のものを用いる。   The substrate 100 supports a metal thin film 101 as a workpiece. For example, in this embodiment, since the case where a metal lattice type polarizing element is formed by processing the metal thin film 101 into a lattice shape, a transparent material such as a glass substrate or a resin substrate is used as the substrate 100.

金属薄膜１０１は、アルミニウム等の金属材料からなる膜である。なお、ここでは金属格子型偏光素子を得るために必要な被加工体として金属薄膜を例示しているが、被加工体はこれに限定されず、最終的に得たい微細構造体の内容に応じて適宜選択されるものである。例えば、誘電体多層膜を用いることもできる。   The metal thin film 101 is a film made of a metal material such as aluminum. In addition, although the metal thin film is illustrated here as a workpiece required in order to obtain a metal-grating-type polarizing element, a workpiece is not limited to this, According to the content of the microstructure to be finally obtained Are appropriately selected. For example, a dielectric multilayer film can be used.

反射防止膜１０２は、上述した干渉光により感光性膜１０３を露光する際における干渉光の裏面反射を抑制する機能を担う。反射防止膜１０２としては、干渉光を吸収する等によって当該干渉光の反射を抑制し得るものであれば、無機材料、有機材料のいずれも採用し得る。特に、日産化学工業株式会社製のＤＵＶ４４などの有機材料であれば後工程での剥離（除去）が容易となる。これにより、干渉定在波のない良好なパターンを形成できる。   The antireflection film 102 has a function of suppressing the back reflection of the interference light when the photosensitive film 103 is exposed by the interference light described above. As the antireflection film 102, any of inorganic materials and organic materials can be adopted as long as the reflection of the interference light can be suppressed by absorbing the interference light or the like. In particular, an organic material such as DUV44 manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. can be easily peeled off (removed) in a later step. Thereby, a favorable pattern without an interference standing wave can be formed.

感光性膜１０３は、光照射を受けた部分に変質を生じ、後の所定処理によって当該光照射部分又は非光照射部分のいずれかを選択的に除去し得る性質を備える材料を用いて成膜される。例えば本実施形態では、ＵＶ波長（λ〜２５０ｎｍ）用に調整された化学増幅型レジストを用いて感光性膜１０３が形成される。   The photosensitive film 103 is formed by using a material that has a property of causing a change in a portion irradiated with light and selectively removing either the light irradiated portion or the non-light irradiated portion by a predetermined process later. Is done. For example, in the present embodiment, the photosensitive film 103 is formed using a chemically amplified resist adjusted for the UV wavelength (λ to 250 nm).

図３は、２本のレーザービームＢ１、Ｂ２を交叉させることにより発生する干渉光について説明する図である。上述したように本実施形態では、ビーム径が拡大された後の各レーザービームＢ１、Ｂ２を所定の交叉角度で干渉させることにより干渉光（干渉縞）を発生させる。そして、この干渉縞を感光性膜１０３へ照射することにより露光が行われる。   FIG. 3 is a diagram illustrating interference light generated by crossing two laser beams B1 and B2. As described above, in the present embodiment, interference light (interference fringes) is generated by causing the laser beams B1 and B2 after the beam diameter to be enlarged interfere with each other at a predetermined crossing angle. Then, exposure is performed by irradiating the photosensitive film 103 with the interference fringes.

このとき、レーザー波長をλ、交叉角度をθとすると、干渉縞Ｆの周期Ｐ（図３参照）は以下の式で与えられる。
Ｐ＝λ／（２ｓｉｎθ）・・・（１） At this time, if the laser wavelength is λ and the crossing angle is θ, the period P (see FIG. 3) of the interference fringe F is given by the following equation.
P = λ / (2 sin θ) (1)

このとき、図示のように、２本のレーザービームＢ１、Ｂ２を感光性膜１０３の露光面と直交する軸（仮想軸）に対して対称に入射させる。これにより、露光される領域の露光深さ、幅、或いは露光パターン（潜像）のピッチなどをより均質に揃えることが可能となる。従って、等間隔で配列される線パターン等が容易に得られる。なお、２本のレーザービームＢ１、Ｂ２を感光性膜１０３の露光面と直交する軸に対して非対称に入射させてもよい。   At this time, as shown in the drawing, the two laser beams B 1 and B 2 are incident symmetrically with respect to an axis (virtual axis) orthogonal to the exposure surface of the photosensitive film 103. This makes it possible to make the exposure depth, width, or exposure pattern (latent image) pitch of the exposed region more uniform. Therefore, line patterns and the like arranged at equal intervals can be easily obtained. Note that the two laser beams B1 and B2 may be incident asymmetrically with respect to an axis orthogonal to the exposure surface of the photosensitive film 103.

図４は、干渉光と感光性膜１０３に形成される潜像との関係を説明する図である。図４（Ａ）に示すように、干渉光は周期的な光強度分布（周期Ｐ）を有する。そして図４（Ｂ）に示すように、照射光の強度に対応して感光性膜１０３に潜像パターン１０４が形成される。   FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the interference light and the latent image formed on the photosensitive film 103. As shown in FIG. 4A, the interference light has a periodic light intensity distribution (period P). Then, as shown in FIG. 4B, a latent image pattern 104 is formed on the photosensitive film 103 corresponding to the intensity of irradiation light.

図５は、上記（１）式の関係を示す図（グラフ）であり、横軸が交叉角度θ、縦軸が干渉縞の周期（ピッチ）Ｐにそれぞれ対応している。図５に示すように、例えば波長λが２６６ｎｍであるとすると、交叉角度θ＝６２度のときに、干渉縞の周期はＰ＝１５０ｎｍとなる。当該干渉光の周期は、理論的には各レーザービームの波長の１／２程度まで達成可能である。   FIG. 5 is a diagram (graph) showing the relationship of the above equation (1), where the horizontal axis corresponds to the crossing angle θ and the vertical axis corresponds to the period (pitch) P of the interference fringes. As shown in FIG. 5, for example, when the wavelength λ is 266 nm, the period of the interference fringes is P = 150 nm when the crossing angle θ = 62 degrees. The period of the interference light can theoretically be achieved up to about ½ of the wavelength of each laser beam.

他方、干渉縞が形成される領域の深さΔｚは、入射ビームの直径をＷとすると、およそ次式により与えられる。
Δｚ＜Ｗ／ｓｉｎθ・・・（２） On the other hand, the depth Δz of the region where the interference fringes are formed is given by the following equation, where W is the diameter of the incident beam.
Δz <W / sin θ (2)

干渉にあずかる２本のレーザービームＢ１、Ｂ２のいずれも直線偏光であり、その方位はビーム入射面と直交（ＴＥ偏光）している。ＴＥ偏光を用いることにより、交叉角度の大小に関わりなく、鮮明な干渉縞をつくることが可能である。   Both of the two laser beams B1 and B2 involved in the interference are linearly polarized light, and the direction thereof is orthogonal to the beam incident surface (TE polarized light). By using TE polarized light, it is possible to create clear interference fringes regardless of the crossing angle.

形状が良好な（アスペクトが高く、矩形状の）レジストパターンを形成するためには、干渉縞のコントラストを充分に高めることが必須となる。干渉縞のコントラストＣは、干渉縞の変位をΔｘとすると、以下の式で与えられる。図６はこの式の関係を示した図（グラフ）である。
Ｃ＝ｓｉｎ（Δｘ）／（Δｘ）・・・（３） In order to form a resist pattern having a good shape (high aspect and rectangular shape), it is essential to sufficiently increase the contrast of interference fringes. The contrast C of the interference fringes is given by the following equation, where Δx is the displacement of the interference fringes. FIG. 6 is a diagram (graph) showing the relationship of this equation.
C = sin (Δx) / (Δx) (3)

なお、干渉縞のコントラストを高めるには、露光中の干渉縞の変位を極力小さく抑えなければならない。このことを実現するには、外乱（振動、空気ゆらぎ）を排除する必要がある。例えば、図１に示した露光系を防振ベンチの上に置き、さらに、露光系をカバーで覆う等の対策を施すことにより、大きな効果が得られる。   In order to increase the contrast of the interference fringes, the displacement of the interference fringes during exposure must be minimized. In order to realize this, it is necessary to eliminate disturbance (vibration, air fluctuation). For example, a great effect can be obtained by placing the exposure system shown in FIG. 1 on an anti-vibration bench and taking measures such as covering the exposure system with a cover.

次に、微細構造体の一例として金属格子型偏光素子を採り上げ、本実施形態にかかる製造方法を詳細に説明する。   Next, a metal lattice type polarizing element is taken as an example of the fine structure, and the manufacturing method according to the present embodiment will be described in detail.

図７は、一実施形態の微細構造体の製造方法について説明する工程断面図である。   FIG. 7 is a process cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a microstructure according to an embodiment.

（被加工体形成工程、反射防止膜形成工程）
まず、図７（Ａ）に示すように、基板１００の一面に金属薄膜１０１と反射防止膜１０２とを形成する。本例では、基板１００として板厚１ｍｍのガラス基板を用いる。また、金属薄膜１０１として、スパッタや真空蒸着等の成膜方法によってアルミニウム膜を膜厚１６０ｎｍ程度に形成する。また、反射防止膜１０２は、スピンコート法などの成膜方法により膜厚７５ｎｍ程度に形成する。 (Workpiece forming process, antireflection film forming process)
First, as shown in FIG. 7A, a metal thin film 101 and an antireflection film 102 are formed on one surface of a substrate 100. In this example, a glass substrate having a thickness of 1 mm is used as the substrate 100. As the metal thin film 101, an aluminum film is formed to a thickness of about 160 nm by a film forming method such as sputtering or vacuum deposition. The antireflection film 102 is formed to a thickness of about 75 nm by a film formation method such as a spin coating method.

（感光性膜形成工程）
次に図７（Ｂ）に示すように、被加工体としての金属薄膜１０１の上側（本例では反射防止膜１０２の上面）に感光性膜１０３を形成する。本実施形態では、化学増幅型レジストを用い、これをスピンコート法などの成膜方法によって成膜することにより、膜厚４５０ｎｍ程度の感光性膜１０３を形成する。ここで、化学増幅型レジストは、樹脂、酸発生剤、溶媒からなる混合液であり、光化学反応で発生する酸を利用するため、アンモニアなどの微量のアルカリ系不純物にも敏感に影響を受け、特性が変動する。よって、本実施形態では、本工程及びその後の露光工程及び現像工程を行うときの雰囲気をアルカリ系不純物の濃度が１ｐｐｂ以下となるようにする。 (Photosensitive film forming process)
Next, as shown in FIG. 7B, a photosensitive film 103 is formed on the upper side of the metal thin film 101 as the workpiece (in this example, the upper surface of the antireflection film 102). In the present embodiment, a photosensitive film 103 having a thickness of about 450 nm is formed by using a chemically amplified resist and forming the resist by a film forming method such as a spin coat method. Here, the chemically amplified resist is a mixed solution composed of a resin, an acid generator, and a solvent, and uses an acid generated by a photochemical reaction. Therefore, it is sensitively influenced by a small amount of alkaline impurities such as ammonia, Characteristics vary. Therefore, in this embodiment, the concentration of the alkaline impurities is set to 1 ppb or less in the atmosphere when performing this step and the subsequent exposure step and development step.

なお、上記の感光性膜形成工程の後に、感光性膜１０３の上面に保護膜を形成する保護膜形成工程を追加することも好ましい。例えば、東京応化工業製のＴＳＰ−５Ａを用い、これをスピンコート法等によって成膜することにより、好適な保護膜を形成し得る。また、この保護膜に反射防止の機能を持たせることも可能である。これにより、化学増幅型レジストからなる感光性膜１０３を大気と隔離して外界の影響を抑制することが可能となる。   In addition, it is also preferable to add the protective film formation process which forms a protective film on the upper surface of the photosensitive film | membrane 103 after said photosensitive film formation process. For example, a suitable protective film can be formed by using TSP-5A manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. and forming it by spin coating or the like. It is also possible to give this protective film an antireflection function. As a result, the photosensitive film 103 made of a chemically amplified resist can be isolated from the atmosphere and the influence of the outside world can be suppressed.

（第１の露光工程）
次に図７（Ｃ）に示すように、可視光波長よりも小さい波長（本例では２６６ｎｍ）の２本のレーザービームＢ１、Ｂ２を所定角度で交叉させて干渉光を発生させ、当該干渉光を照射することによって感光性膜１０３を露光する。例えば、２本のレーザービームＢ１、Ｂ２の交叉角度（図３参照）を６２度とすることにより、周期１５０ｎｍの干渉縞が得られ、当該干渉縞（干渉光）に対応した潜像パターン１０４が感光性膜１０３に形成される。本例では、ビームエキスパンダによりビーム径が２００ｍｍ程度まで拡大されたレーザービームＢ１、Ｂ２を用いているので、４インチ程度の領域を一括露光できる。露光に要する時間は３０秒程度である。また、さらに大きな領域（例えば、８インチ程度）を露光する場合には、基板１００をステップ＆リピートで移動すればよい。 (First exposure step)
Next, as shown in FIG. 7C, interference light is generated by crossing two laser beams B1 and B2 having a wavelength smaller than the visible light wavelength (in this example, 266 nm) at a predetermined angle. To expose the photosensitive film 103. For example, by setting the crossing angle (see FIG. 3) of the two laser beams B1 and B2 to 62 degrees, an interference fringe with a period of 150 nm is obtained, and the latent image pattern 104 corresponding to the interference fringe (interference light) is obtained. Formed on the photosensitive film 103. In this example, since the laser beams B1 and B2 whose beam diameter is expanded to about 200 mm by the beam expander are used, an area of about 4 inches can be collectively exposed. The time required for exposure is about 30 seconds. Further, when exposing a larger area (for example, about 8 inches), the substrate 100 may be moved step by step.

（現像工程）
次に図７（Ｄ）に示すように、露光後の感光性膜１０３を焼成（ベーキング）し、その後に現像することにより、干渉光のパターンに対応する形状を感光性膜１０３に発現させる。これにより、金属薄膜１０１上に周期１５０ｎｍのレジストパターンが得られる。 (Development process)
Next, as shown in FIG. 7D, the exposed photosensitive film 103 is baked (baked), and then developed, whereby a shape corresponding to the pattern of interference light is developed in the photosensitive film 103. As a result, a resist pattern having a period of 150 nm is obtained on the metal thin film 101.

（エッチング工程）
次に図７（Ｅ）に示すように、現像後の感光性膜１０３をエッチングマスクとして用いてエッチングを行い、被加工体としての金属薄膜１０１を加工する。これにより、金属薄膜１０１へレジストパターンが転写される。エッチング方法としては、原理的にはウェットエッチング、ドライエッチングのいずれも採用することが可能である。特に、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）やＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）等の方法でドライエッチングすることが好適である。なお、エッチング以前に反射防止膜１０２を除去しておくことにより、エッチングの再現性や均一性をさらに向上させることも可能である。 (Etching process)
Next, as shown in FIG. 7E, etching is performed using the developed photosensitive film 103 as an etching mask to process the metal thin film 101 as a workpiece. As a result, the resist pattern is transferred to the metal thin film 101. In principle, both wet etching and dry etching can be employed as the etching method. In particular, dry etching is preferably performed by a method such as ICP (inductively coupled plasma) or ECR (electron cyclotron resonance). Note that the reproducibility and uniformity of etching can be further improved by removing the antireflection film 102 before etching.

（感光性膜除去工程）
次に図７（Ｆ）に示すように、反射防止膜１０２及び感光性膜１０３を除去する。これにより、微細なアルミパターンからなる金属格子型偏光素子が得られる。 (Photosensitive film removal process)
Next, as shown in FIG. 7F, the antireflection film 102 and the photosensitive film 103 are removed. As a result, a metal lattice type polarizing element made of a fine aluminum pattern can be obtained.

図８は、本実施形態の製造方法によって製造される微細構造体（金属格子型偏光素子）の概略斜視図である。上記の条件により、図示のように、周期１５０ｎｍ、パターン深さ２５０ｎｍ、デューティ１：１のストライプ状の微細アルミパターンがガラス基板上に形成されてなる金属格子型偏光素子が得られる。   FIG. 8 is a schematic perspective view of a fine structure (metal lattice type polarizing element) manufactured by the manufacturing method of the present embodiment. Under the above conditions, as shown in the drawing, a metal lattice type polarizing element is obtained in which a striped fine aluminum pattern having a period of 150 nm, a pattern depth of 250 nm, and a duty of 1: 1 is formed on a glass substrate.

図９は、上述した金属格子型偏光素子の光学特性を説明する図である。より具体的には、図９（Ａ）は金属格子型偏光素子と入射光及び出射光の関係を説明する図であり、図９（Ｂ）は波長λを固定値とし、周期Ｐを変化させたときの透過光強度を示す図であり、図９（Ｃ）は周期Ｐを固定値とし、波長λを変化させたときの透過光強度を示す図である。図９（Ｂ）及び図９（Ｃ）にそれぞれ矢印で示した範囲において、ＴＥ成分とＴＭ成分（図９（Ａ）参照）の間に、顕著な偏光分離特性が現れる。このような金属格子型偏光素子は、偏光特性に加えて耐光性にも優れるので、例えば液晶プロジェクタなどの電子機器へ適用することができる。これまでの高分子を用いた偏光素子では高輝度ランプを長時間照射することによる特性の劣化が著しく、液晶プロジェクタの長寿命化の妨げとなっていたが、本実施形態の偏光素子を用いることにより、液晶プロジェクタの長寿命化を図ることが可能となる。   FIG. 9 is a diagram for explaining the optical characteristics of the above-described metal grating type polarizing element. More specifically, FIG. 9A is a diagram for explaining the relationship between the metal grating type polarization element and the incident light and the outgoing light, and FIG. 9B shows that the wavelength λ is a fixed value and the period P is changed. FIG. 9C is a diagram showing the transmitted light intensity when the period P is a fixed value and the wavelength λ is changed. In the range indicated by the arrows in FIGS. 9B and 9C, significant polarization separation characteristics appear between the TE component and the TM component (see FIG. 9A). Such a metal lattice type polarizing element is excellent in light resistance in addition to polarization characteristics, and can be applied to electronic equipment such as a liquid crystal projector. Conventional polarizing elements using polymers have deteriorated their characteristics due to prolonged irradiation with a high-intensity lamp, which has hindered extending the life of liquid crystal projectors. However, the polarizing element of this embodiment is used. This makes it possible to extend the life of the liquid crystal projector.

図１０は、電子機器の具体例を説明する図である。図１０（Ａ）はリア型プロジェクターへの適用例であり、当該プロジェクター２７０は筐体２７１に、光源２７２、合成光学系２７３、ミラー２７４、２７５、スクリーン２７６、および本実施形態の金属格子型偏光素子を含んでなる液晶パネル２００を備えている。図１０（Ｂ）はフロント型プロジェクターへの適用例であり、当該プロジェクター２８０は筐体２８２に光学系２８１および本実施形態の金属格子型偏光素子を含んでなる液晶パネル２００を備え、画像をスクリーン２８３に表示可能になっている。また、電子機器はこれらに限定されるものではなく、例えばこれらの他に、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイなども含まれる。   FIG. 10 is a diagram illustrating a specific example of an electronic device. FIG. 10A shows an application example to a rear type projector. The projector 270 includes a housing 271, a light source 272, a synthesis optical system 273, mirrors 274 and 275, a screen 276, and the metal grating type polarization of this embodiment. A liquid crystal panel 200 including elements is provided. FIG. 10B shows an application example to a front type projector. The projector 280 is provided with a liquid crystal panel 200 including an optical system 281 and a metal grid type polarizing element of this embodiment in a housing 282, and displays an image on a screen. 283 can be displayed. In addition, electronic devices are not limited to these, and include, for example, a fax machine with a display function, a finder for a digital camera, a portable TV, an electronic notebook, an electric bulletin board, and a display for advertisements. .

このように第１の実施形態では、２本のレーザービームＢ１、Ｂ２をある程度の角度で交叉させることにより、当該レーザービームの波長と同程度のピッチ或いはそれ以下のピッチの明暗（光強度分布）を有する干渉光（干渉縞）が得られる。このような干渉光を露光に利用することにより、製造装置を大幅に簡便化することが可能となる。よって、可視光波長よりも短いオーダでの微細加工を低コストに実現することが可能となる。   As described above, in the first embodiment, the two laser beams B1 and B2 are crossed at a certain angle so that light and dark (light intensity distribution) having a pitch similar to or less than the wavelength of the laser beam. Interference light (interference fringes) having By using such interference light for exposure, the manufacturing apparatus can be greatly simplified. Therefore, it is possible to realize fine processing at an order shorter than the visible light wavelength at low cost.

また、第１の実施形態によれば、露光工程について広いプロセスマージンと高いスループットを確保できるので、量産ラインへの適用が容易である。   In addition, according to the first embodiment, a wide process margin and high throughput can be secured for the exposure process, so that it can be easily applied to a mass production line.

また、第１の実施形態によれば、比較的に大面積の露光領域に対しても容易に対応可能であり、例えば８インチ程度の領域であっても短時間で処理可能である。   Further, according to the first embodiment, it is possible to easily cope with an exposure region having a relatively large area. For example, even a region of about 8 inches can be processed in a short time.

なお、本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。   In addition, this invention is not limited to the content of the said embodiment, A various deformation | transformation implementation is possible within the range of the summary of this invention.

例えば、上述した第１の実施形態では、金属薄膜を被加工体としていたが、その他の基板（例えば、石英やシリコン）なども被加工体とすることが可能である。この場合には、当該基板の上側に感光性膜を形成し、露光、現像、エッチングを行えばよい。更には、感光性を有する膜自体や基板自体を被加工体としてもよい。   For example, in the first embodiment described above, the metal thin film is the workpiece, but other substrates (for example, quartz and silicon) can also be the workpiece. In this case, a photosensitive film may be formed on the substrate and exposed, developed, and etched. Furthermore, the photosensitive film itself or the substrate itself may be used as a workpiece.

図１１は、感光性を有する膜自体を被加工体とする場合の工程断面図であり、該当する工程のみが部分的に示されている。ここでは、感光性膜１１２としてポリイミド樹脂等からなる膜を採用することが好ましい。そして、図１１（Ａ）に示すように、基板１００上に設けられた被加工体としての感光性膜１１２に対して、上述した実施形態と同様にして２本のレーザービームを交叉させて得られる干渉光を照射して露光する。これにより、潜像パターン１１４が形成される。その後、この露光された部位を現像して、干渉光のパターンに対応する凹凸形状を発現させる。これにより、図１１（Ｂ）に示すように、感光性膜１１２が微細な凹凸パターンが成形される。このような凹凸パターンは、例えば、いわゆるモスアイなどの反射防止構造として用いることができる。   FIG. 11 is a process cross-sectional view when the photosensitive film itself is used as a workpiece, and only the corresponding process is partially shown. Here, it is preferable to employ a film made of polyimide resin or the like as the photosensitive film 112. Then, as shown in FIG. 11A, two laser beams are obtained by crossing a photosensitive film 112 as a workpiece provided on the substrate 100 in the same manner as in the above-described embodiment. The exposure is performed by irradiating the interference light. Thereby, the latent image pattern 114 is formed. Thereafter, the exposed portion is developed to develop an uneven shape corresponding to the pattern of interference light. As a result, as shown in FIG. 11B, a fine uneven pattern is formed on the photosensitive film 112. Such a concavo-convex pattern can be used as an antireflection structure such as a so-called moth eye.

図１２は、感光性を有する基板自体を被加工体とする場合の工程断面図であり、該当する工程のみが部分的に示されている。ここでは、感光性を有するアクリル樹脂等からなる基板１００ａそれ自体を被加工体とする。そして、図１２（Ａ）に示すように、被加工体としての基板１００ａに対して上述した実施形態と同様にして２本のレーザービームを交叉させて得られる干渉光を照射して露光する。これにより、基板１００ａの表面近傍に潜像パターン１２４が形成される。その後、この露光された部位を現像して、干渉光のパターンに対応する凹凸形状を発現させる。これにより、図１２（Ｂ）に示すように、基板１００ａの表面に微細な凹凸パターンが成形される。このような凹凸パターンは、例えば、いわゆるモスアイなどの反射防止構造として用いることができる。   FIG. 12 is a process cross-sectional view in the case where a photosensitive substrate itself is used as a workpiece, and only a corresponding process is partially shown. Here, the substrate 100a itself made of photosensitive acrylic resin or the like is used as a workpiece. Then, as shown in FIG. 12A, exposure is performed by irradiating a substrate 100a as a workpiece with interference light obtained by crossing two laser beams in the same manner as in the above-described embodiment. Thereby, a latent image pattern 124 is formed in the vicinity of the surface of the substrate 100a. Thereafter, the exposed portion is developed to develop an uneven shape corresponding to the pattern of interference light. Thereby, as shown in FIG. 12B, a fine uneven pattern is formed on the surface of the substrate 100a. Such a concavo-convex pattern can be used as an antireflection structure such as a so-called moth eye.

また、上述した実施形態では、レーザー光源と分岐手段（回折型ビームスプリッタ）との組み合わせによって２本のレーザービームを発生するビーム発生手段が構成されていたが、ビーム発生手段はこれに限定されるものではない。例えば、それぞれ１本のレーザービームを出力するレーザー光源を２つ用いて本発明にかかるビーム発生手段としてもよい。また、以下に説明するような回折素子を用いて２本のレーザービームを発生させることもできる。   In the above-described embodiment, the beam generating means for generating two laser beams is configured by the combination of the laser light source and the branching means (diffractive beam splitter). However, the beam generating means is limited to this. It is not a thing. For example, two laser light sources that output one laser beam each may be used as the beam generating means according to the present invention. Also, two laser beams can be generated using a diffraction element as described below.

図１３は、回折素子を用いたレーザービーム発生方法の一例について説明する模式図である。図１３に示す回折素子５０は、レーザービームＢ０の入射する面と反対側の面がストライプ状の凹凸形状（１次元格子）に加工されている。この凹凸形状の深さ及び周期はベクトル解析により最適設計されており、図示のように略垂直に入射されるレーザービームＢ０に基づいて、主に＋１次回折ビームと−１次回折ビームとを発生させるようになっている。これらの±１次回折ビームを２本のレーザービームＢ１、Ｂ２として用いることにより、ピッチＰの干渉光を発生させて露光を行うことができる。   FIG. 13 is a schematic diagram for explaining an example of a laser beam generation method using a diffraction element. In the diffraction element 50 shown in FIG. 13, the surface opposite to the surface on which the laser beam B0 is incident is processed into a striped uneven shape (one-dimensional grating). The depth and period of the concavo-convex shape is optimally designed by vector analysis, and generates a + 1st order diffracted beam and a −1st order diffracted beam mainly based on a laser beam B0 incident substantially perpendicularly as shown in the figure. It is supposed to let you. By using these ± 1st-order diffracted beams as two laser beams B1 and B2, it is possible to perform exposure by generating interference light with a pitch P.

図１４は、回折素子を用いたレーザービーム発生方法の他の例について説明する模式図である。図１４に示す回折素子５１は、レーザービームＢ０の入射する面と反対側の面がストライプ状の凹凸形状（１次元格子）に加工されている。この凹凸形状の深さ及び周期はベクトル解析により最適設計されており、図示のように所定の角度をつけて入射されるレーザービームＢ０に基づいて、主に１本の透過ビームと、当該透過ビームとは異なる方向へ進行する１本の回折ビームと、を発生させるようになっている。これらの透過ビームと回折ビームとを２本のレーザービームＢ１、Ｂ２として用いることにより、ピッチＰの干渉光を発生させて露光を行うことができる。   FIG. 14 is a schematic diagram for explaining another example of a laser beam generation method using a diffraction element. In the diffraction element 51 shown in FIG. 14, the surface opposite to the surface on which the laser beam B0 is incident is processed into a striped uneven shape (one-dimensional grating). The depth and period of the concavo-convex shape is optimally designed by vector analysis. Based on the laser beam B0 incident at a predetermined angle as shown in the figure, mainly one transmitted beam and the transmitted beam And a single diffracted beam traveling in a different direction. By using these transmitted beam and diffracted beam as two laser beams B1 and B2, it is possible to perform exposure by generating interference light with a pitch P.

上記のような回折素子５０又は回折素子５１を用いる場合には、上述した図１に示す光学系において、シャッター１３を通過したレーザービームＢ０を回折素子５０又は回折素子５１に入射し、かつ当該回折素子５０又は回折素子５１に近接させて基板１００等を配置すればよい。回折素子５０又は回折素子５１と基板１００とは例えば１ｍｍ程度の間隔で近接させるとよい。また、入射させるレーザービームＢ０はその偏向方向が回折素子５０又は回折素子５１の凹凸形状の溝と平行な直線偏光とすることが好ましい。それにより、干渉光をより効率よく発生させることができる。また、入射させるレーザービームＢ０は、予めビームエクスパンダ等を用いてビーム径を大きくしておくこととよい。例えば、ビーム径を２００ｍｍ程度にすることにより、直径８インチ程度の領域を一括露光することができる。なお、ビーム径を大きくするのが難しい場合には、レーザービームＢ０を光学素子５０上で走査するようにしてもよい。このような回折素子５０又は回折素子５１を用いることにより、露光装置の更なる簡素化と製造コストの削減を図ることができる。   In the case of using the diffraction element 50 or the diffraction element 51 as described above, the laser beam B0 that has passed through the shutter 13 enters the diffraction element 50 or the diffraction element 51 in the optical system shown in FIG. The substrate 100 or the like may be disposed close to the element 50 or the diffraction element 51. The diffractive element 50 or the diffractive element 51 and the substrate 100 may be close to each other with an interval of about 1 mm, for example. Further, it is preferable that the incident laser beam B0 is linearly polarized light whose deflection direction is parallel to the concave and convex grooves of the diffraction element 50 or the diffraction element 51. Thereby, interference light can be generated more efficiently. The incident laser beam B0 may have a large beam diameter using a beam expander or the like in advance. For example, by setting the beam diameter to about 200 mm, a region having a diameter of about 8 inches can be collectively exposed. If it is difficult to increase the beam diameter, the laser beam B0 may be scanned on the optical element 50. By using such a diffraction element 50 or diffraction element 51, it is possible to further simplify the exposure apparatus and reduce the manufacturing cost.

なお、上記した回折素子５０又は５１は、本発明における「分岐手段」に相当するとともに、２本のレーザービームを所定角度で交叉させるための「光学的手段」としての機能も兼ねる。   The diffraction element 50 or 51 described above corresponds to the “branching unit” in the present invention and also functions as an “optical unit” for crossing two laser beams at a predetermined angle.

また、上述した実施形態では、レンズと空間フィルタによって構成されるビームエキスパンダで発生させた球面波を干渉露光に用いていたが、当該ビームエクスパンダの後にコリメータレンズを配置することにより、平面波を干渉露光へ用いることも可能である。更には、各種光学素子（レンズ、位相板、計算機ホログラム等）を使い、少なくとも一方の波面へ位相変調を加えることにより、さまざまな微細パターンを実現できる。   In the above-described embodiment, the spherical wave generated by the beam expander including the lens and the spatial filter is used for the interference exposure. However, the plane wave is generated by arranging the collimator lens after the beam expander. It can also be used for interference exposure. Furthermore, various fine patterns can be realized by applying phase modulation to at least one wavefront using various optical elements (lens, phase plate, computer generated hologram, etc.).

また、上述した実施形態では感光性膜として化学増幅型レジストを用いていたが、感光性膜はこれに限定されるものではない。例えば、感光性膜として自己組織化単分子膜を用いることもできる。自己組織化単分子膜は極めて薄い膜であるため材料消費量が少なくなり、また、多様な機能を持たせることも可能となるので、形成される微細構造体のバリエーションを増やすことができる。例えば、フッ化アルキルシランの様に表面自由エネルギーの小さい材料を用いると、基板上に親液／撥液パターンが形成され、その上に選択的な膜形成が可能となる。また、アミノプロピルトリエトキシシラン、メルカプトトリエトキシシラン等を用いると、露光後に残った自己組織化単分子膜上に選択的に無電解メッキを行うこともできる。このように自己組織化単分子膜を用いた場合には、エッチング工程が含まれなくても微細構造体として機能することもあり得る。   In the above-described embodiment, the chemically amplified resist is used as the photosensitive film, but the photosensitive film is not limited to this. For example, a self-assembled monomolecular film can be used as the photosensitive film. Since the self-assembled monomolecular film is an extremely thin film, the amount of material consumption is reduced and various functions can be provided, so that variations of the formed fine structure can be increased. For example, when a material having a small surface free energy such as fluorinated alkylsilane is used, a lyophilic / liquid repellent pattern is formed on the substrate, and a selective film can be formed thereon. In addition, when aminopropyltriethoxysilane, mercaptotriethoxysilane, or the like is used, electroless plating can be selectively performed on the self-assembled monomolecular film remaining after exposure. When the self-assembled monomolecular film is used as described above, it may function as a fine structure even if an etching step is not included.

＜第２の実施形態＞
図１５は、第２の実施形態の露光装置の構成を説明する図である。図１５に示す露光装置１ａは、基板１００の一面に形成された感光性膜を露光するために用いられるものであり、レーザー光源１０、ミラー１１、１２、シャッター１３、回折型ビームスプリッタ１４、モニタ１５、レンズ１６ａ、１６ｂ、空間フィルタ１７ａ、１７ｂ、ミラー１８ａ、１８ｂ、ステージ１９、位相変調手段２０を含んで構成されている。この露光装置１ａは、基本的には上述した第１の実施形態における露光装置１と同様の構成を有しており、位相変調手段２０が追加された点が異なっている。以下では、第１の実施形態と重複する内容については説明を省略する。 <Second Embodiment>
FIG. 15 is a view for explaining the arrangement of an exposure apparatus according to the second embodiment. An exposure apparatus 1a shown in FIG. 15 is used for exposing a photosensitive film formed on one surface of a substrate 100, and includes a laser light source 10, mirrors 11 and 12, a shutter 13, a diffractive beam splitter 14, and a monitor. 15, lenses 16 a and 16 b, spatial filters 17 a and 17 b, mirrors 18 a and 18 b, a stage 19, and phase modulation means 20. The exposure apparatus 1a basically has the same configuration as the exposure apparatus 1 in the first embodiment described above, except that a phase modulation means 20 is added. In the following, description of the same contents as those in the first embodiment is omitted.

位相変調手段２０は、一方のレーザービームＢ２の進路上に配置されて当該レーザービームＢ２に位相変調を与えるものである。この位相変調手段２０により、２本のレーザービームＢ１、Ｂ２の相互間の位相差を制御することが可能となる。なお、本例では一方のレーザービームＢ２の進路上にのみ位相変調手段２０を配置するが、各レーザービームの進路上にそれぞれ位相変調手段を配置してもよい。   The phase modulation means 20 is arranged on the path of one laser beam B2 and applies phase modulation to the laser beam B2. This phase modulation means 20 makes it possible to control the phase difference between the two laser beams B1 and B2. In this example, the phase modulation means 20 is arranged only on the path of one laser beam B2, but the phase modulation means may be arranged on the path of each laser beam.

ここで、干渉にあずかる２本のビーム波面の複素振幅をＩ₁、Ｉ₂と表すと、干渉光の光強度分布（干渉縞）Ｉは以下の式で与えられる。
Ｉ＝Ｉ₁＋Ｉ₂＋２√（Ｉ₁Ｉ₂ｃｏｓ（φ））・・・（４） Here, when the complex amplitudes of the two beam wavefronts involved in interference are expressed as I ₁ and I ₂ , the light intensity distribution (interference fringes) I of the interference light is given by the following equation.
I = I ₁ + I ₂ + 2√ (I ₁ I ₂ cos (φ)) (4)

ここで、上記（４）式中のφはレーザービームの相互間の位相差である。この位相差φを位相変調手段２０により制御する。この位相変調手段としては、図１６（Ａ）に示すような１／２波長板２０ａや、図１６（Ｂ）に示すような液晶空間光変調器２０ｂなどが好適に用いられる。図１６（Ａ）に示すように、１／２波長板は、進相軸（図中のＦ）と遅相軸（図中のＳ）を有する。一方の軸からもう一方の軸へ入射偏光方位に合わせることにより、１／２波長板を通過するビーム波面の位相φをちょうどπだけずらすことができる。これにより、干渉縞を１／２周期だけ変位させることができる。他方、液晶空間光変調器２０ｂは、例えば液晶分子をホモジニアス配向させてなる液晶層と、当該液晶分子の長軸方向と平行な方向に主軸を有し、光出射側に配置された偏光板とを含んで構成される。
この液晶空間光変調素子２０ｂは、初期配向状態（電圧無印加時）における液晶分子の配向方向（ダイレクタ）Ｄと平行な直線偏光ビームを入射するように配置されている。そして、印可電圧に応じてダイレクタ変形を生じさせ、液晶層の複屈折を変化させることにより、当該液晶層を通過するビーム波面の位相φを連続的に変化させることができる。すなわち、液晶空間光変調素子２０ｂへの印加電圧を制御することにより、干渉縞を連続的に変位させることができる。なお、液晶層は、印加電圧に応じて複屈折を変化させ得る限り、上記のホモジニアス配向以外の配向状態のものも採用可能である。 Here, φ in the above equation (4) is a phase difference between laser beams. This phase difference φ is controlled by the phase modulation means 20. As this phase modulation means, a half-wave plate 20a as shown in FIG. 16A, a liquid crystal spatial light modulator 20b as shown in FIG. As shown in FIG. 16A, the half-wave plate has a fast axis (F in the figure) and a slow axis (S in the figure). By adjusting the incident polarization direction from one axis to the other, the phase φ of the beam wavefront passing through the half-wave plate can be shifted by exactly π. Thereby, the interference fringes can be displaced by ½ period. On the other hand, the liquid crystal spatial light modulator 20b includes, for example, a liquid crystal layer formed by homogeneously aligning liquid crystal molecules, a polarizing plate having a principal axis in a direction parallel to the major axis direction of the liquid crystal molecules and disposed on the light emitting side. It is comprised including.
The liquid crystal spatial light modulator 20b is arranged so that a linearly polarized beam parallel to the alignment direction (director) D of liquid crystal molecules in the initial alignment state (when no voltage is applied) is incident. Then, by causing director deformation according to the applied voltage and changing the birefringence of the liquid crystal layer, the phase φ of the beam wavefront passing through the liquid crystal layer can be continuously changed. That is, the interference fringes can be continuously displaced by controlling the voltage applied to the liquid crystal spatial light modulator 20b. In addition, as long as a birefringence can be changed according to an applied voltage, the liquid crystal layer can adopt an alignment state other than the homogeneous alignment described above.

図１７は、多重露光の原理について説明する図である。第２の実施形態では、上記した第１の実施形態における図４で説明した干渉光による露光原理を利用し、感光性膜１０３として多光子吸収性を有するレジストを採用することにより潜像パターンの更なる鮮鋭化を図り、更に各露光時における干渉光の発生位置を変位させて多重露光を行うことにより、露光に用いるレーザービームの波長よりも大幅に小さい解像度での露光を可能としている。   FIG. 17 is a diagram for explaining the principle of multiple exposure. In the second embodiment, the principle of exposure by interference light described in FIG. 4 in the first embodiment described above is used, and a resist having a multiphoton absorption property is used as the photosensitive film 103 to thereby change the latent image pattern. By further sharpening and further performing multiple exposure by displacing the generation position of the interference light at each exposure, it is possible to perform exposure with a resolution much smaller than the wavelength of the laser beam used for exposure.

具体的には、図１７（Ａ）に示すような光強度分布を有する干渉光によって１回の露光を行うことにより、図１７（Ｂ）に示すように、干渉光の光強度分布に対応したピッチＰの潜像パターンが得られる。このとき、感光性膜１０３として多光子吸収レジストを採用することにより、露光後に形成される潜像は、当該レジストが有する非線形性により、図１７（Ｂ）に示すように照射光強度が最大となる個所の近傍にのみ形成される。したがって、ピッチＰの干渉光（図１７（Ｃ））によって多光子吸収レジストを一度露光し、その後、位相変調手段２０によって干渉縞を１／２周期だけ変位させた干渉光（図１７（Ｄ））を用いて二度目の露光を行うことにより、図１７（Ｅ）に示すように、干渉縞の半分の周期（Ｐ／２）を有する潜像パターンを多光子吸収レジストの内部に形成することができる。この潜像パターンを現像すれば、周期Ｐ／２の微細な凹凸パターンを形成することができる。   Specifically, by performing one exposure with the interference light having the light intensity distribution as shown in FIG. 17A, the light intensity distribution corresponding to the interference light as shown in FIG. A latent image pattern with a pitch P is obtained. At this time, by adopting a multiphoton absorption resist as the photosensitive film 103, the latent image formed after exposure has a maximum irradiation light intensity as shown in FIG. 17B due to the nonlinearity of the resist. It is formed only in the vicinity of a certain place. Therefore, the multi-photon absorption resist is exposed once by the interference light with the pitch P (FIG. 17C), and then the interference light in which the interference fringes are displaced by ½ period by the phase modulation means 20 (FIG. 17D). ) To form a latent image pattern having a half period (P / 2) of the interference fringes in the multiphoton absorption resist as shown in FIG. 17E. Can do. If this latent image pattern is developed, a fine concavo-convex pattern with a period P / 2 can be formed.

次に、微細構造体の一例として金属格子型偏光素子を採り上げ、本実施形態にかかる製造方法を詳細に説明する。   Next, a metal lattice type polarizing element is taken as an example of the fine structure, and the manufacturing method according to the present embodiment will be described in detail.

図１８は、第２の実施形態の微細構造体の製造方法について説明する工程断面図である。   FIG. 18 is a process cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the microstructure according to the second embodiment.

（被加工体形成工程、反射防止膜形成工程）
まず、図１８（Ａ）に示すように、基板１００の一面に金属薄膜１０１と反射防止膜１０２とを形成する。本例では、基板１００として板厚１ｍｍのガラス基板を用いる。また、金属薄膜１０１として、スパッタや真空蒸着等の成膜方法によってアルミニウム膜を膜厚１６０ｎｍ程度に形成する。また、反射防止膜１０２は、スピンコート法などの成膜方法により膜厚７５ｎｍ程度に形成する。 (Workpiece forming process, antireflection film forming process)
First, as shown in FIG. 18A, a metal thin film 101 and an antireflection film 102 are formed on one surface of a substrate 100. In this example, a glass substrate having a thickness of 1 mm is used as the substrate 100. As the metal thin film 101, an aluminum film is formed to a thickness of about 160 nm by a film forming method such as sputtering or vacuum deposition. The antireflection film 102 is formed to a thickness of about 75 nm by a film formation method such as a spin coating method.

（感光性膜形成工程）
次に図１８（Ｂ）に示すように、被加工体としての金属薄膜１０１の上側（本例では反射防止膜１０２の上面）に感光性膜１０３を形成する。本実施形態では、多光子吸収レジストを用い、これをスピンコート法などの成膜方法によって成膜することにより、膜厚４５０ｎｍ程度の感光性膜１０３を形成する。 (Photosensitive film forming process)
Next, as shown in FIG. 18B, a photosensitive film 103 is formed on the upper side of the metal thin film 101 as the workpiece (in this example, the upper surface of the antireflection film 102). In this embodiment, the multi-photon absorption resist is used, and this is formed by a film forming method such as a spin coating method, thereby forming the photosensitive film 103 having a thickness of about 450 nm.

（第１の露光工程）
次に図１８（Ｃ）に示すように、可視光波長よりも短い波長（本例では２６６ｎｍ）の２本のレーザービームＢ１、Ｂ２を所定角度で交叉させて干渉光を発生させ、当該干渉光を照射することによって感光性膜１０３を露光する。例えば、２本のレーザービームＢ１、Ｂ２の交叉角度（図３、図５参照）を６２度とすることにより、周期１５０ｎｍの干渉縞が得られ、当該干渉縞に対応した潜像パターン１０４が感光性膜１０３に形成される。なお、本実施形態では、本工程における２本のレーザービームＢ１、Ｂ２の相互間の位相差が０の場合を考えるが、当該位相差はこれに限られない。 (First exposure step)
Next, as shown in FIG. 18C, interference light is generated by crossing two laser beams B1 and B2 having a wavelength shorter than the visible light wavelength (266 nm in this example) at a predetermined angle. To expose the photosensitive film 103. For example, by setting the crossing angle (see FIGS. 3 and 5) of the two laser beams B1 and B2 to 62 degrees, an interference fringe having a period of 150 nm is obtained, and the latent image pattern 104 corresponding to the interference fringe is exposed to light. Formed on the conductive film 103. In the present embodiment, the case where the phase difference between the two laser beams B1 and B2 in this step is 0 is considered, but the phase difference is not limited to this.

（第２の露光工程）
次に図１８（Ｄ）に示すように、２本のレーザービームＢ１、Ｂ２の相互間に上記第１の露光工程の際とは異なる位相差を与えながら当該各レーザービームＢ１、Ｂ２を所定角度で交叉させて干渉光を発生させ、当該干渉光を照射することによって感光性膜１０３を露光する。例えば、２本のレーザービームＢ１、Ｂ２の交叉角度（図３参照）を６２度とすることにより、上記のように周期１５０ｎｍの干渉縞が得られ、当該干渉縞に対応した潜像パターン１０４が感光性膜１０３に形成される。このとき、例えば各レーザービームＢ１、Ｂ２の位相φをπだけずらす、すなわち１／２波長分の位相差を与えることで、第１の露光工程における潜像パターンのピッチＰを半ピッチ（Ｐ／２）だけずらした位置に新たな潜像パターンが形成される（図１７参照）。このような多重露光により、周期７５ｎｍ程度の微細な潜像パターン１０４が得られる。また、上記した液晶空間光変調器２０ｂ（図１６（Ｂ）参照）のように連続的な位相変調を与えうる素子を用いた場合には、位相φをπよりも細かいステップにして干渉縞を移動させ、多重露光を繰り返すことができる。したがって、７５ｎｍよりも更に短い周期を有するパターンの製作も可能となる。 (Second exposure step)
Next, as shown in FIG. 18D, the laser beams B1 and B2 are given a predetermined angle while giving a phase difference between the two laser beams B1 and B2 different from that in the first exposure step. The photosensitive film 103 is exposed by irradiating with the interference light. For example, by setting the crossing angle (see FIG. 3) of the two laser beams B1 and B2 to 62 degrees, an interference fringe having a period of 150 nm is obtained as described above, and the latent image pattern 104 corresponding to the interference fringe is obtained. Formed on the photosensitive film 103. At this time, for example, by shifting the phase φ of each of the laser beams B1 and B2 by π, that is, by giving a phase difference of ½ wavelength, the pitch P of the latent image pattern in the first exposure step is set to a half pitch (P / 2) A new latent image pattern is formed at a position shifted by (see FIG. 17). By such multiple exposure, a fine latent image pattern 104 with a period of about 75 nm is obtained. In addition, when an element capable of giving continuous phase modulation such as the above-described liquid crystal spatial light modulator 20b (see FIG. 16B) is used, interference fringes are generated by setting the phase φ to a step smaller than π. It can be moved and the multiple exposure can be repeated. Therefore, it is possible to produce a pattern having a period shorter than 75 nm.

なお、本例ではビームエキスパンダによりビーム径が２００ｍｍ程度まで拡大されたレーザービームＢ１、Ｂ２を用いているので、上記の第１及び第２の露光工程においては、４インチ程度の領域を一括露光できる。露光に要する時間は３０秒程度である。また、さらに大きな領域（例えば、８インチ程度）を露光する場合には、基板１００をステップ＆リピートで移動すればよい。また、各レーザービーム間の位相差を変えながら、３回またはそれ以上の多重露光を繰り返してもよい。   In this example, since the laser beams B1 and B2 whose beam diameter is expanded to about 200 mm by the beam expander are used, in the first and second exposure steps, an area of about 4 inches is collectively exposed. it can. The time required for exposure is about 30 seconds. Further, when exposing a larger area (for example, about 8 inches), the substrate 100 may be moved step by step. Further, the multiple exposure may be repeated three times or more while changing the phase difference between the laser beams.

（現像工程）
次に図１８（Ｅ）に示すように、露光後の感光性膜１０３を焼成（ベーキング）し、その後に現像することにより、干渉光のパターンに対応する形状を感光性膜１０３に発現させる。これにより、金属薄膜１０１上に周期７５ｎｍのレジストパターンが得られる。 (Development process)
Next, as shown in FIG. 18E, the exposed photosensitive film 103 is baked (baked), and then developed, whereby a shape corresponding to the pattern of interference light is developed in the photosensitive film 103. As a result, a resist pattern having a period of 75 nm is obtained on the metal thin film 101.

（エッチング工程）
次に図１８（Ｆ）に示すように、現像後の感光性膜１０３をエッチングマスクとして用いてエッチングを行い、被加工体としての金属薄膜１０１を加工する。これにより、金属薄膜１０１へレジストパターンが転写される。エッチング方法としては、原理的にはウェットエッチング、ドライエッチングのいずれも採用することが可能である。特に、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）やＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）等の方法でドライエッチングすることが好適である。 (Etching process)
Next, as shown in FIG. 18F, etching is performed using the developed photosensitive film 103 as an etching mask to process the metal thin film 101 as a workpiece. As a result, the resist pattern is transferred to the metal thin film 101. In principle, both wet etching and dry etching can be employed as the etching method. In particular, dry etching is preferably performed by a method such as ICP (inductively coupled plasma) or ECR (electron cyclotron resonance).

（感光性膜除去工程）
次に図１８（Ｇ）に示すように、反射防止膜１０２及び感光性膜１０３を除去する。これにより、微細なアルミパターンからなる金属格子型偏光素子が得られる。 (Photosensitive film removal process)
Next, as shown in FIG. 18G, the antireflection film 102 and the photosensitive film 103 are removed. As a result, a metal lattice type polarizing element made of a fine aluminum pattern can be obtained.

図１９は、第２の実施形態の製造方法によって製造される微細構造体（金属格子型偏光素子）の概略斜視図である。上記の条件により、図示のように、周期７５ｎｍ、パターン深さ２５０ｎｍ、デューティ１：１のストライプ状の微細アルミパターンがガラス基板上に形成されてなる金属格子型偏光素子が得られる。この金属格子型偏光素子の光学特性は上述した第１の実施形態におけるものと同様である（図９参照）。このような金属格子型偏光素子は、偏光特性に加えて耐光性にも優れるので、例えば液晶プロジェクタなどの電子機器へ適用することができる（図１０参照）。これまでの高分子を用いた偏光素子では高輝度ランプを長時間照射することによる特性の劣化が著しく、液晶プロジェクタの長寿命化の妨げとなっていたが、本実施形態の偏光素子を用いることにより、液晶プロジェクタの長寿命化を図ることが可能となる。   FIG. 19 is a schematic perspective view of a fine structure (metal lattice type polarizing element) manufactured by the manufacturing method of the second embodiment. Under the above conditions, as shown in the drawing, a metal lattice type polarizing element is obtained in which a striped fine aluminum pattern having a period of 75 nm, a pattern depth of 250 nm, and a duty of 1: 1 is formed on a glass substrate. The optical characteristics of this metal grating type polarizing element are the same as those in the first embodiment described above (see FIG. 9). Such a metal grating type polarizing element is excellent in light resistance in addition to polarization characteristics, and can be applied to electronic equipment such as a liquid crystal projector (see FIG. 10). Conventional polarizing elements using polymers have deteriorated their characteristics due to prolonged irradiation with a high-intensity lamp, which has hindered extending the life of liquid crystal projectors. However, the polarizing element of this embodiment is used. This makes it possible to extend the life of the liquid crystal projector.

このように第２の実施形態では、２本のレーザービームＢ１、Ｂ２をある程度の角度で交叉させることにより、当該レーザービームの波長と同程度のピッチ或いはそれ以下のピッチの光強度分布を有する干渉光が得られる。このような干渉光を利用して露光を行うことにより、簡便な装置構成によって微細な潜像パターンを形成することが可能となる。そして、２本のレーザービームの相互間の位相差を可変に設定し、干渉光を所定量だけ変位させて多重露光を行うことにより、更に微細な潜像パターンを形成することが可能となる。よって、可視光波長よりも短いオーダでの微細加工を低コストに実現することが可能となる。   As described above, in the second embodiment, the two laser beams B1 and B2 are crossed at a certain angle so that the interference has a light intensity distribution with a pitch similar to or less than the wavelength of the laser beam. Light is obtained. By performing exposure using such interference light, it is possible to form a fine latent image pattern with a simple apparatus configuration. Further, by setting the phase difference between the two laser beams variably and displacing the interference light by a predetermined amount to perform multiple exposure, it becomes possible to form a finer latent image pattern. Therefore, it is possible to realize fine processing at an order shorter than the visible light wavelength at low cost.

また、本実施形態によれば、露光工程について広いプロセスマージンと高いスループットを確保できるので、量産ラインへの適用が容易である。   In addition, according to the present embodiment, a wide process margin and high throughput can be secured for the exposure process, so that it can be easily applied to a mass production line.

また、本実施形態によれば、比較的に大面積の露光領域に対しても容易に対応可能であり、例えば８インチ程度の領域であっても短時間で処理可能である。   Further, according to the present embodiment, it is possible to easily cope with a relatively large exposure area. For example, even an area of about 8 inches can be processed in a short time.

なお、本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。   In addition, this invention is not limited to the content of the said embodiment, A various deformation | transformation implementation is possible within the range of the summary of this invention.

例えば、上述した実施形態では、金属薄膜を被加工体としていたが、その他の基板（例えば、石英やシリコン）なども被加工体とすることが可能である。この場合には、当該基板の上側に感光性膜を形成し、露光、現像、エッチングを行えばよい。更には、感光性を有する膜自体や基板自体を被加工体としてもよい。   For example, in the above-described embodiment, the metal thin film is used as the workpiece, but other substrates (for example, quartz and silicon) can be used as the workpiece. In this case, a photosensitive film may be formed on the substrate and exposed, developed, and etched. Furthermore, the photosensitive film itself or the substrate itself may be used as a workpiece.

図２０は、感光性を有する膜自体を被加工体とする場合の工程断面図であり、該当する工程のみが部分的に示されている。ここでは、感光性膜１３２としてポリイミド樹脂等からなる膜を採用することが好ましい。そして、基板１００上に設けられた被加工体としての感光性膜１３２に対して、上述した実施形態と同様にして２本のレーザービームを交叉させて得られる干渉光を照射して露光する（図２０（Ａ）、図２０（Ｂ））。これにより、潜像パターン１３４が形成される。その後、この露光された部位を現像して、干渉光のパターンに対応する凹凸形状を発現させる。これにより、図２０（Ｃ）に示すように、感光性膜１３２が微細な凹凸パターンが成形される。このような凹凸パターンは、例えば、いわゆるモスアイなどの反射防止構造として用いることができる。   FIG. 20 is a process cross-sectional view in the case where the photosensitive film itself is a workpiece, and only the corresponding process is partially shown. Here, it is preferable to employ a film made of polyimide resin or the like as the photosensitive film 132. Then, the photosensitive film 132 as a workpiece provided on the substrate 100 is exposed by irradiating interference light obtained by crossing two laser beams in the same manner as in the above-described embodiment ( FIG. 20 (A) and FIG. 20 (B)). Thereby, the latent image pattern 134 is formed. Thereafter, the exposed portion is developed to develop an uneven shape corresponding to the pattern of interference light. As a result, as shown in FIG. 20C, a fine uneven pattern is formed on the photosensitive film 132. Such a concavo-convex pattern can be used as an antireflection structure such as a so-called moth eye.

図２１は、感光性を有する基板自体を被加工体とする場合の工程断面図であり、該当する工程のみが部分的に示されている。ここでは、感光性を有するアクリル樹脂等からなる基板１００ａそれ自体を被加工体とする。そして、被加工体としての基板１００ａに対して上述した実施形態と同様にして２本のレーザービームを交叉させて得られる干渉光を照射して露光する（図２１（Ａ）、図２１（Ｂ））。これにより、基板１００ａの表面近傍に潜像パターン１４４が形成される。その後、この露光された部位を現像して、干渉光のパターンに対応する凹凸形状を発現させる。これにより、図２１（Ｃ）に示すように、基板１００ａの表面に微細な凹凸パターンが成形される。このような凹凸パターンは、例えば、いわゆるモスアイなどの反射防止構造として用いることができる。   FIG. 21 is a process cross-sectional view in the case where a substrate having photosensitivity is used as a workpiece, and only a corresponding process is partially shown. Here, the substrate 100a itself made of photosensitive acrylic resin or the like is used as a workpiece. Then, exposure is performed by irradiating the substrate 100a as a workpiece with interference light obtained by crossing two laser beams in the same manner as in the above-described embodiment (FIGS. 21A and 21B). )). Thereby, a latent image pattern 144 is formed in the vicinity of the surface of the substrate 100a. Thereafter, the exposed portion is developed to develop an uneven shape corresponding to the pattern of interference light. Thereby, as shown in FIG. 21C, a fine uneven pattern is formed on the surface of the substrate 100a. Such a concavo-convex pattern can be used as an antireflection structure such as a so-called moth eye.

また、上述した第２の実施形態では、レーザー光源と分岐手段（回折型ビームスプリッタ）との組み合わせによって２本のレーザービームを発生するビーム発生手段が構成されていたが、ビーム発生手段はこれに限定されるものではない。例えば、それぞれ１本のレーザービームを出力するレーザー光源を２つ用い、これらを同期動作させる等の手法によって本発明にかかるビーム発生手段を構成してもよい。   In the second embodiment described above, the beam generating means for generating two laser beams is configured by the combination of the laser light source and the branching means (diffractive beam splitter). It is not limited. For example, the beam generating means according to the present invention may be configured by using two laser light sources each outputting one laser beam and synchronizing them.

また、上述した第２の実施形態では、レンズと空間フィルタによって構成されるビームエキスパンダで発生させた球面波を干渉露光に用いていたが、当該ビームエクスパンダの後にコリメータレンズを配置することにより、平面波を干渉露光へ用いることも可能である。更には、各種光学素子（レンズ、位相板、計算機ホログラム等）を使い、少なくとも一方の波面へ位相変調を加えることにより、さまざまな微細パターンを実現できる。   In the second embodiment described above, spherical waves generated by a beam expander composed of a lens and a spatial filter are used for interference exposure. However, by arranging a collimator lens after the beam expander. It is also possible to use plane waves for interference exposure. Furthermore, various fine patterns can be realized by applying phase modulation to at least one wavefront using various optical elements (lens, phase plate, computer generated hologram, etc.).

＜第３の実施形態＞
図２２は、第３の実施形態の露光装置の構成を説明する図である。図２２に示す露光装置１ｂは、基板１００の一面に形成された感光性膜を露光するために用いられるものであり、レーザー光源１０、ミラー１１、１２、シャッター１３、回折型ビームスプリッタ１４ｂ、モニタ１５、レンズ１６ａ、１６ｂ、空間フィルタ１７ａ、１７ｂ、ミラー１８ａ、１８ｂ、ステージ１９を含んで構成されている。この露光装置１ｂは、基本的には上述した第１の実施形態における露光装置１と同様の構成を有しており、回折型ビームスプリッタ１４ｂの果たす機能が第１の実施形態の場合と若干異なっている。以下では、第１の実施形態と重複する内容については説明を省略する。 <Third Embodiment>
FIG. 22 is a view for explaining the arrangement of the exposure apparatus according to the third embodiment. An exposure apparatus 1b shown in FIG. 22 is used for exposing a photosensitive film formed on one surface of a substrate 100, and includes a laser light source 10, mirrors 11 and 12, a shutter 13, a diffractive beam splitter 14b, a monitor. 15, lenses 16 a and 16 b, spatial filters 17 a and 17 b, mirrors 18 a and 18 b, and a stage 19. The exposure apparatus 1b basically has the same configuration as that of the exposure apparatus 1 in the first embodiment described above, and the function performed by the diffractive beam splitter 14b is slightly different from that in the first embodiment. ing. In the following, description of the same contents as those in the first embodiment is omitted.

図２３は、基板１００とその上面に形成される感光性膜等の構造について説明する断面図である。図２３に示すように、第３の実施形態では、被加工体としての基板１００の一面上に反射防止膜１０２と感光性膜１０３とが形成されている。   FIG. 23 is a cross-sectional view illustrating the structure of the substrate 100 and a photosensitive film formed on the upper surface thereof. As shown in FIG. 23, in the third embodiment, an antireflection film 102 and a photosensitive film 103 are formed on one surface of a substrate 100 as a workpiece.

基板１００は、第３の実施形態における被加工体としてのものであり、例えばガラス基板や樹脂基板などが用いられる。すなわち、本実施形態ではこの基板１００の表面に形状加工を施して微細構造体を形成する場合を例示する。なお、被加工体はこれに限定されず、最終的に得たい微細構造体の内容に応じて適宜選択されるものである。   The substrate 100 is a workpiece in the third embodiment, and for example, a glass substrate or a resin substrate is used. That is, in this embodiment, the case where a fine structure is formed by performing shape processing on the surface of the substrate 100 is illustrated. In addition, a to-be-processed body is not limited to this, It selects suitably according to the content of the fine structure to obtain finally.

反射防止膜１０２は、上述した干渉光により感光性膜１０３を露光する際における干渉光の裏面反射を抑制する機能を担う。反射防止膜１０２としては、干渉光を吸収する等によって当該干渉光の反射を抑制し得るものであれば、無機材料、有機材料のいずれも採用し得る。特に、日産化学工業株式会社製のＤＵＶ４４などの有機材料であれば後工程での剥離（除去）が容易となる。これにより、干渉定在波のない良好なパターンを形成できる。   The antireflection film 102 has a function of suppressing the back reflection of the interference light when the photosensitive film 103 is exposed by the interference light described above. As the antireflection film 102, any of inorganic materials and organic materials can be adopted as long as the reflection of the interference light can be suppressed by absorbing the interference light or the like. In particular, an organic material such as DUV44 manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. can be easily peeled off (removed) in a later step. Thereby, a favorable pattern without an interference standing wave can be formed.

感光性膜１０３は、光照射を受けた部分に潜像を生じ、後の所定処理によって当該光照射部分又は非光照射部分のいずれかを選択的に除去し得る性質を備える材料を用いて成膜される。例えば本実施形態では、ＵＶ波長（λ〜２５０ｎｍ）用に調整された化学増幅型レジストを用いて感光性膜１０３が形成される。   The photosensitive film 103 is formed using a material having a property that a latent image is formed in a portion irradiated with light, and either the light irradiated portion or the non-light irradiated portion can be selectively removed by a predetermined process later. Be filmed. For example, in the present embodiment, the photosensitive film 103 is formed using a chemically amplified resist adjusted for the UV wavelength (λ to 250 nm).

第３の実施形態においても、ビーム径が拡大された後の各レーザービームＢ１、Ｂ２を所定の交叉角度で干渉させることにより干渉光（干渉縞）を発生させ、この干渉縞を感光性膜１０３へ照射することにより露光が行われる（図３〜図５参照）。   Also in the third embodiment, the interference beams (interference fringes) are generated by causing the laser beams B1 and B2 after the beam diameter to be enlarged to interfere with each other at a predetermined crossing angle. Exposure is performed by irradiating (see FIGS. 3 to 5).

ここで、干渉にあずかる２本のレーザービームＢ１、Ｂ２の強度をそれぞれＩ(１)、Ｉ (２)とすると、干渉縞の光強度分布Ｉ(ｘ)は次式で与えられる（ただし、ｘは位置座標）。   Here, if the intensities of the two laser beams B1 and B2 involved in the interference are I (1) and I (2), the light intensity distribution I (x) of the interference fringes is given by the following equation (where x Is the position coordinate).

Ｉ(ｘ)＝Ｉ(１)＋Ｉ(２)＋２((Ｉ(１)＋Ｉ(２))^1/2 ｃｏｓ(２πｘ／Ｐ) ・・・（５） I (x) = I (1) + I (2) +2 ((I (1) + I (2)) ^1/2 cos (2πx / P) (5)

また、干渉縞のコントラストＣは、(Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ)／(Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ)で定義される。（２）式より、干渉縞のコントラストＣは以下のように表現される。ただし、干渉にあずかる２本のレーザービームの強度比Ｉ(１)／Ｉ(２)をαと表すものとする。   Further, the contrast C of the interference fringes is defined as (Imax−Imin) / (Imax + Imin). From the equation (2), the contrast C of the interference fringes is expressed as follows. However, the intensity ratio I (1) / I (2) of two laser beams involved in interference is represented by α.

Ｃ＝２(Ｉ(１)・Ｉ(２))^1/2 ／(Ｉ(１)＋Ｉ(２))＝２√α／(１＋α) ・・・（６） C = 2 (I (1) · I (2)) ^1/2 / (I (1) + I (2)) = 2√α / (1 + α) (6)

図２４は、上記（６）式の関係を説明する図である。具体的には、図２４（Ａ）は上記（６）式の関係を示すグラフであり、図２４（Ｂ）は干渉縞の光強度分布を説明する図である。図２４（Ａ）に示すように、ビーム強度が等しい場合（ビーム強度比Ｉ(１)／Ｉ(２)＝１の場合）にはコントラストＣは１．０となる。このときには、図２４（Ｂ）に示すように明暗の差が大きく鮮明な干渉縞が得られる。一方、図２４（Ａ）から分かるように、ビーム強度が等しくない場合には、その差が大きくなるとともにコントラストは低下する。例として、コントラストＣが０．５の場合における干渉縞の光強度分布を図２４（Ｂ）に示す。   FIG. 24 is a diagram for explaining the relationship of the above expression (6). Specifically, FIG. 24A is a graph showing the relationship of the above equation (6), and FIG. 24B is a diagram for explaining the light intensity distribution of interference fringes. As shown in FIG. 24A, when the beam intensities are equal (when the beam intensity ratio I (1) / I (2) = 1), the contrast C is 1.0. At this time, as shown in FIG. 24B, a clear interference fringe with a large difference in brightness is obtained. On the other hand, as can be seen from FIG. 24A, when the beam intensities are not equal, the difference increases and the contrast decreases. As an example, FIG. 24B shows the light intensity distribution of interference fringes when the contrast C is 0.5.

なお、干渉縞のコントラストを高めるには、露光中の干渉縞の変位を極力小さく抑えなければならない。このことを実現するには、外乱（振動、空気ゆらぎ）を排除する必要がある。例えば、図２２に示した露光系を防振ベンチの上に置き、さらに、露光系をカバーで覆う等の対策を施すことにより、大きな効果が得られる。   In order to increase the contrast of the interference fringes, the displacement of the interference fringes during exposure must be minimized. In order to realize this, it is necessary to eliminate disturbance (vibration, air fluctuation). For example, a great effect can be obtained by placing the exposure system shown in FIG. 22 on an anti-vibration bench and taking measures such as covering the exposure system with a cover.

このように、２本のレーザービームの強度比を調節することによって、干渉光の光強度分布を可変に設定して露光を行うことが可能となる。本実施形態では、上述した回折型ビームスプリッタ１４ｂによって２本のレーザービームの強度比を調節している。すなわち、回折型ビームスプリッタ１４ｂがビーム強度比制御手段としての機能も兼ねる構成としている。上記のように±１次回折ビームを各レーザービームＢ１、Ｂ２として用いるので、これらの＋１次回折ビームと−１次回折ビームとのビーム強度比が所望値となるように回折型ビームスプリッタ１４ｂを設計している。   In this way, by adjusting the intensity ratio of the two laser beams, exposure can be performed with the light intensity distribution of the interference light variably set. In the present embodiment, the intensity ratio of the two laser beams is adjusted by the diffractive beam splitter 14b described above. That is, the diffractive beam splitter 14b also functions as a beam intensity ratio control means. Since the ± first-order diffracted beams are used as the laser beams B1 and B2 as described above, the diffractive beam splitter 14b is set so that the beam intensity ratio between these + 1st-order diffracted beams and −1st-order diffracted beams becomes a desired value. Designing.

次に、本実施形態にかかる微細構造体の製造方法を詳細に説明する。   Next, the manufacturing method of the microstructure according to the present embodiment will be described in detail.

図２５は、第３の実施形態の微細構造体の製造方法について説明する工程断面図である。   FIG. 25 is a process cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the microstructure according to the third embodiment.

（反射防止膜形成工程）
まず、図２５（Ａ）に示すように、被加工体としての基板１００の一面に反射防止膜１０２を形成する。本例では、基板１００として板厚１ｍｍのガラス基板を用いる。また、反射防止膜１０２は、スピンコート法などの成膜方法により膜厚７５ｎｍ程度に形成する。 (Antireflection film forming process)
First, as shown in FIG. 25A, an antireflection film 102 is formed on one surface of a substrate 100 as a workpiece. In this example, a glass substrate having a thickness of 1 mm is used as the substrate 100. The antireflection film 102 is formed to a thickness of about 75 nm by a film formation method such as a spin coating method.

（感光性膜形成工程）
次に図２５（Ｂ）に示すように、被加工体としての基板１００の上側（本例では反射防止膜１０２の上面）に感光性膜１０３を形成する。本実施形態では、化学増幅型レジストを用い、これをスピンコート法などの成膜方法によって成膜することにより、膜厚２００ｎｍ程度の感光性膜１０３を形成する。ここで、化学増幅型レジストは、樹脂、酸発生剤、溶媒からなる混合液であり、光化学反応で発生する酸を利用するため、アンモニアなどの微量のアルカリ系不純物にも敏感に影響を受け、特性が変動する。よって、本実施形態では、本工程及びその後の露光工程及び現像工程を行うときの雰囲気をアルカリ系不純物の濃度が１ｐｐｂ以下となるようにする。 (Photosensitive film forming process)
Next, as shown in FIG. 25B, a photosensitive film 103 is formed on the upper side of the substrate 100 as a workpiece (in this example, the upper surface of the antireflection film 102). In this embodiment, a chemically amplified resist is used, and this is formed by a film forming method such as a spin coating method, thereby forming the photosensitive film 103 having a thickness of about 200 nm. Here, the chemically amplified resist is a mixed solution composed of a resin, an acid generator, and a solvent, and uses an acid generated by a photochemical reaction. Therefore, it is sensitively influenced by a small amount of alkaline impurities such as ammonia, Characteristics vary. Therefore, in this embodiment, the concentration of the alkaline impurities is set to 1 ppb or less in the atmosphere when performing this step and the subsequent exposure step and development step.

なお、上記の感光性膜形成工程の後に、感光性膜１０３の上面に保護膜を形成する保護膜形成工程を追加することも好ましい。例えば、東京応化工業製のＴＳＰ−５Ａを用い、これをスピンコート法等によって成膜することにより、好適な保護膜を形成し得る。また、この保護膜に反射防止の機能を持たせることも可能である。これにより、化学増幅型レジストからなる感光性膜１０３を大気と隔離して外界の影響を抑制することが可能となる。   In addition, it is also preferable to add the protective film formation process which forms a protective film on the upper surface of the photosensitive film | membrane 103 after said photosensitive film formation process. For example, a suitable protective film can be formed by using TSP-5A manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. and forming it by spin coating or the like. It is also possible to give this protective film an antireflection function. As a result, the photosensitive film 103 made of a chemically amplified resist can be isolated from the atmosphere and the influence of the outside world can be suppressed.

（第１の露光工程）
次に図２５（Ｃ）に示すように、可視光波長よりも短い波長（本例では２６６ｎｍ）の２本のレーザービームＢ１、Ｂ２を所定角度で交叉させて干渉光を発生させ、当該干渉光を照射することによって感光性膜１０３を露光する。例えば、２本のレーザービームＢ１、Ｂ２の交叉角度（図３参照）を６２度とすることにより、周期１５０ｎｍの干渉縞が得られ、当該干渉縞（干渉光）に対応した潜像パターン１０４が感光性膜１０３に形成される。本例では、ビームエキスパンダによりビーム径が２００ｍｍ程度まで拡大されたレーザービームＢ１、Ｂ２を用いているので、４インチ程度の領域を一括露光できる。露光に要する時間は３０秒程度である。また、さらに大きな領域（例えば、８インチ程度）を露光する場合には、基板１００をステップ＆リピートで移動すればよい。 (First exposure step)
Next, as shown in FIG. 25C, interference light is generated by crossing two laser beams B1 and B2 having a wavelength shorter than the visible light wavelength (266 nm in this example) at a predetermined angle. To expose the photosensitive film 103. For example, by setting the crossing angle (see FIG. 3) of the two laser beams B1 and B2 to 62 degrees, an interference fringe with a period of 150 nm is obtained, and the latent image pattern 104 corresponding to the interference fringe (interference light) is obtained. Formed on the photosensitive film 103. In this example, since the laser beams B1 and B2 whose beam diameter is expanded to about 200 mm by the beam expander are used, an area of about 4 inches can be collectively exposed. The time required for exposure is about 30 seconds. Further, when exposing a larger area (for example, about 8 inches), the substrate 100 may be moved step by step.

ここで、本実施形態の露光工程について更に詳細に説明する。図２６は、露光工程について詳細に説明するための図であり、基板１００を上面側から見た平面図が示されている。なお、上記図２５は図２６に示すXXV−XXV線方向の断面に対応している。   Here, the exposure process of this embodiment will be described in more detail. FIG. 26 is a diagram for explaining the exposure process in detail, and shows a plan view of the substrate 100 as viewed from the upper surface side. 25 corresponds to the cross section in the direction of the line XXV-XXV shown in FIG.

図２６（Ａ）に示すように、１回の露光によってストライプ状の潜像パターン１０４（すなわち１次元パターン）が形成される。この段階で露光工程を終了し、後述する現像工程、エッチング工程等を行った場合には、この感光性膜１０３の潜像パターン１０４が転写され、基板１００の一面に微細な１次元パターンが形成されることになる。   As shown in FIG. 26A, a striped latent image pattern 104 (that is, a one-dimensional pattern) is formed by one exposure. When the exposure process is completed at this stage and a development process, an etching process, and the like, which will be described later, are performed, the latent image pattern 104 of the photosensitive film 103 is transferred to form a fine one-dimensional pattern on one surface of the substrate 100. Will be.

また、干渉光と感光性膜１０３との相対的配置を変更して設定し、複数回の露光を行うことにより、２次元パターンを形成することができる。例えば、１回目の露光時に対して、干渉光と感光性膜１０３との相対的位置を９０度回転させて２回目の露光を行うことにより、図２６（Ｂ）に示すように、非露光領域（図中、白抜きとなっている部分）がマトリクス状に形成された感光性膜１０３が得られる。その後、後述する現像工程、エッチング工程等を行った場合には、この感光性膜１０３の潜像パターン１０４が転写され、基板１００の一面に微細な２次元パターンが形成されることになる。なお、２回の露光のそれぞれ毎における干渉光と感光性膜との相対的配置の変更方法については、図示の９０度回転の場合に限らず任意に設定し得る。   Further, a two-dimensional pattern can be formed by changing and setting the relative arrangement of the interference light and the photosensitive film 103 and performing a plurality of exposures. For example, by performing the second exposure by rotating the relative position of the interference light and the photosensitive film 103 by 90 degrees with respect to the first exposure, as shown in FIG. The photosensitive film 103 in which the white portions in the figure are formed in a matrix is obtained. Thereafter, when a development process, an etching process, and the like, which will be described later, are performed, the latent image pattern 104 of the photosensitive film 103 is transferred, and a fine two-dimensional pattern is formed on one surface of the substrate 100. Note that the method for changing the relative arrangement of the interference light and the photosensitive film in each of the two exposures is not limited to the illustrated 90-degree rotation, and can be arbitrarily set.

また、複数回の露光のそれぞれ毎に２本のレーザービームＢ１、Ｂ２の強度比を異なる値に設定するのも好適である。この場合には、例えば、所望の強度比に対応して設計された複数の回折型ビームスプリッタを用意しておき、露光のそれぞれ毎に当該回折型ビームスプリッタを交換して用いればよい。これにより、各露光時における干渉光のコントラストを可変に設定し、形状ならびにアスペクト比が異なるさまざまな潜像パターンを実現可能となり、これを転写して得られる微細構造体のバリエーションを広げることができる。なお、干渉光と感光性膜との相対的位置を変更せずに、ビームの強度比のみを変化させて複数回の露光を行ってもよい。その場合でも、コントラストの異なる干渉光を重畳して照射することによりさまざまな潜像パターンが実現される。   It is also preferable to set the intensity ratio of the two laser beams B1 and B2 to different values for each of the multiple exposures. In this case, for example, a plurality of diffractive beam splitters designed in accordance with a desired intensity ratio may be prepared, and the diffractive beam splitters may be exchanged for each exposure. This makes it possible to variably set the contrast of the interference light at each exposure, to realize various latent image patterns with different shapes and aspect ratios, and to widen variations of fine structures obtained by transferring the latent image patterns. . Note that the exposure may be performed a plurality of times by changing only the intensity ratio of the beam without changing the relative position between the interference light and the photosensitive film. Even in this case, various latent image patterns can be realized by superimposing and irradiating interference light having different contrasts.

（現像工程）
次に図２５（Ｄ）に示すように、露光後の感光性膜１０３を焼成（ベーキング）し、その後に現像することにより、干渉光のパターンに対応する形状を感光性膜１０３に発現させる。これにより、１５０ｎｍ程度の解像度のレジストパターンが得られる。 (Development process)
Next, as shown in FIG. 25D, the exposed photosensitive film 103 is baked (baked), and then developed to develop a shape corresponding to the pattern of interference light in the photosensitive film 103. Thereby, a resist pattern having a resolution of about 150 nm is obtained.

（エッチング工程）
次に図２５（Ｅ）に示すように、現像後の感光性膜１０３をエッチングマスクとして用いてエッチングを行い、被加工体としての基板１００を加工する。これにより、基板１００へレジストパターンが転写される。エッチング方法としては、原理的にはウェットエッチング、ドライエッチングのいずれも採用することが可能である。特に、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）やＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）等の方法でドライエッチングすることが好適である。なお、エッチング以前に反射防止膜１０２を除去しておくことにより、エッチングの再現性や均一性をさらに向上させることも可能である。 (Etching process)
Next, as shown in FIG. 25E, etching is performed using the developed photosensitive film 103 as an etching mask to process the substrate 100 as a workpiece. Thereby, the resist pattern is transferred to the substrate 100. In principle, both wet etching and dry etching can be employed as the etching method. In particular, dry etching is preferably performed by a method such as ICP (inductively coupled plasma) or ECR (electron cyclotron resonance). Note that the reproducibility and uniformity of etching can be further improved by removing the antireflection film 102 before etching.

（感光性膜除去工程）
次に図２５（Ｆ）に示すように、反射防止膜１０２及び感光性膜１０３を除去する。これにより、微細な凹凸形状が表面に施された基板１００が得られる。 (Photosensitive film removal process)
Next, as shown in FIG. 25F, the antireflection film 102 and the photosensitive film 103 are removed. Thereby, the board | substrate 100 with which the fine uneven | corrugated shape was given to the surface is obtained.

図２７は、本実施形態の製造方法によって製造される微細構造体の概略斜視図である。図２７（Ａ）は、比較的にコントラストが高い干渉光（例えばＣ＝１．０）によって上記のように２回の露光を行った場合に得られる微細構造体の例である。この場合には、図示のように、基板１００の一面に微細な角柱状の突起がアレイ状に配列されてなる微細構造体が得られる。図２７（Ｂ）は、比較的にコントラストが低い干渉光（例えばＣ＝０．５）によって上記のように２回の露光を行った場合に得られる微細構造体の例である。この場合には、図示のように、基板１００の一面に微細な角錐状の突起がアレイ状に配列されてなる微細構造体が得られる。これらの微細構造体は、反射防止素子（いわゆるモスアイ）として機能する。   FIG. 27 is a schematic perspective view of a microstructure manufactured by the manufacturing method of the present embodiment. FIG. 27A shows an example of a fine structure obtained when exposure is performed twice as described above using interference light having a relatively high contrast (for example, C = 1.0). In this case, as shown in the drawing, a fine structure in which fine prismatic protrusions are arrayed on one surface of the substrate 100 is obtained. FIG. 27B shows an example of a fine structure obtained when the exposure is performed twice as described above using interference light having a relatively low contrast (for example, C = 0.5). In this case, as shown in the drawing, a fine structure in which fine pyramidal projections are arranged in an array on one surface of the substrate 100 is obtained. These fine structures function as antireflection elements (so-called moth eyes).

なお、上記のように露光を１回とした場合には、例えば基板１００の一面に微細な溝が多数形成されてなる微細構造体が得られる。このような微細構造体は構造性複屈折を有し、例えば位相差板として機能する。   When the exposure is performed once as described above, for example, a fine structure in which a number of fine grooves are formed on one surface of the substrate 100 is obtained. Such a fine structure has structural birefringence and functions as a retardation plate, for example.

図２８は、電子機器の具体例を説明する図である。図２８（Ａ）は携帯電話への適用例であり、当該携帯電話５３０はアンテナ部５３１、音声出力部５３２、音声入力部５３３、操作部５３４、及び本実施形態にかかる反射防止素子が組み込まれた液晶表示装置５００を備えている。図２８（Ｂ）はビデオカメラへの適用例であり、当該ビデオカメラ５４０は受像部５４１、操作部５４２、音声入力部５４３、及び本実施形態にかかる反射防止素子が組み込まれた液晶表示装置５００を備えている。また、電子機器はこれらに限定されるものではなく、例えばこれらの他に、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、電子手帳なども含まれる。   FIG. 28 is a diagram illustrating a specific example of an electronic device. FIG. 28A shows an application example to a mobile phone, and the mobile phone 530 incorporates an antenna portion 531, an audio output portion 532, an audio input portion 533, an operation portion 534, and an antireflection element according to this embodiment. The liquid crystal display device 500 is provided. FIG. 28B shows an application example to a video camera. The video camera 540 includes an image receiving unit 541, an operation unit 542, an audio input unit 543, and a liquid crystal display device 500 in which the antireflection element according to this embodiment is incorporated. It has. The electronic devices are not limited to these, and include, for example, a fax machine with a display function, a digital camera finder, a portable TV, an electronic notebook, and the like.

このように第３の実施形態では、２本のレーザービームＢ１、Ｂ２をある程度の角度で交叉させることにより、当該レーザービームの波長と同程度のピッチ或いはそれ以下のピッチの明暗（光強度分布）を有する干渉光（干渉縞）が得られる。このような干渉光を露光に利用することにより、製造装置を大幅に簡便化することが可能となる。よって、可視光波長よりも短いオーダでの微細加工を低コストに実現することが可能となる。特に、干渉光の光強度分布を可変に設定して露光を行うことにより、干渉光（干渉縞）のコントラストを可変に設定し、形状ならびにアスペクト比が異なるさまざまな潜像パターンを実現可能となる。よって、当該潜像パターンを転写して得られる微細構造体の形状やアスペクト比のバリエーションを広げることができる。   As described above, in the third embodiment, the two laser beams B1 and B2 are crossed at a certain angle so that light and dark (light intensity distribution) having a pitch similar to or less than the wavelength of the laser beam. Interference light (interference fringes) having By using such interference light for exposure, the manufacturing apparatus can be greatly simplified. Therefore, it is possible to realize fine processing at an order shorter than the visible light wavelength at low cost. In particular, by performing exposure with the light intensity distribution of interference light variably set, the contrast of interference light (interference fringes) can be variably set, and various latent image patterns with different shapes and aspect ratios can be realized. . Therefore, variations in the shape and aspect ratio of the fine structure obtained by transferring the latent image pattern can be expanded.

また、本実施形態によれば、露光工程について広いプロセスマージンと高いスループットを確保できるので、量産ラインへの適用が容易である。   In addition, according to the present embodiment, a wide process margin and high throughput can be secured for the exposure process, so that it can be easily applied to a mass production line.

また、本実施形態によれば、比較的に大面積の露光領域に対しても容易に対応可能であり、例えば８インチ程度の領域であっても短時間で処理可能である。   Further, according to the present embodiment, it is possible to easily cope with a relatively large exposure area. For example, even an area of about 8 inches can be processed in a short time.

なお、本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。   In addition, this invention is not limited to the content of the said embodiment, A various deformation | transformation implementation is possible within the range of the summary of this invention.

例えば、上述した実施形態では、ガラス基板を被加工体としていたが、その他の基板（例えば、シリコン基板）などを被加工体とすることも可能である。また、感光性膜自体を被加工体としてもよい。   For example, in the above-described embodiment, the glass substrate is the workpiece, but other substrates (for example, silicon substrates) can be used as the workpiece. Further, the photosensitive film itself may be a workpiece.

図２９は、感光性を有する膜自体を被加工体とする場合の工程断面図であり、該当する工程のみが部分的に示されている。ここでは、感光性膜１５２としてポリイミド樹脂等からなる膜を採用することが好ましい。そして、図２９（Ａ）に示すように、基板１００上に設けられた被加工体としての感光性膜１５２に対して、上述した実施形態と同様にして２本のレーザービームを交叉させて得られる干渉光を照射して露光する。これにより、潜像パターン１５４が形成される。その後、この露光された部位を現像して、干渉光のパターンに対応する凹凸形状を発現させる。これにより、図２９（Ｂ）に示すように、感光性膜１５２からなる微細な凹凸パターンが成形される。   FIG. 29 is a process cross-sectional view in the case where the photosensitive film itself is a workpiece, and only the corresponding process is partially shown. Here, it is preferable to employ a film made of polyimide resin or the like as the photosensitive film 152. Then, as shown in FIG. 29A, the photosensitive film 152 as the workpiece provided on the substrate 100 is obtained by crossing two laser beams in the same manner as in the above-described embodiment. The exposure is performed by irradiating the interference light. Thereby, the latent image pattern 154 is formed. Thereafter, the exposed portion is developed to develop an uneven shape corresponding to the pattern of interference light. As a result, as shown in FIG. 29B, a fine uneven pattern made of the photosensitive film 152 is formed.

また、上述した実施形態における露光装置１ｂでは、２本のレーザービームを発生させるための分岐手段として回折型ビームスプリッタを採用し、更にこの回折型ビームスプリッタをビーム強度比制御手段としても兼用して光学系を構成していたが、これ以外にも種々の光学系を採用し得る。   In the exposure apparatus 1b in the above-described embodiment, a diffractive beam splitter is used as a branching unit for generating two laser beams, and this diffractive beam splitter is also used as a beam intensity ratio control unit. Although an optical system has been configured, various other optical systems can be employed.

図３０は、光学系の他の構成例を説明する図である。なお、図示の各光学系は、上記図１に示した露光装置１ｂの光学系の一部（回折型ビームスプリッタ１４ｂ以降）と代替されるべきものである。各図では説明の便宜上、レンズや空間フィルタを省略するなど、構成が簡略化して示されている。   FIG. 30 is a diagram illustrating another configuration example of the optical system. Each illustrated optical system should be replaced with a part of the optical system of the exposure apparatus 1b shown in FIG. 1 (after the diffractive beam splitter 14b). In each figure, for convenience of explanation, the configuration is simplified, such as omitting a lens and a spatial filter.

図３０（Ａ）に示す光学系は、分岐手段としてハーフミラー３０を採用し、ビーム強度比制御手段としてアッテネータ３１を採用した場合の一例である。ハーフミラー３０は、例えば石英ガラス等からなる透明基板に金属薄膜などの半透過膜がコーティングされてなるものであり、入射されるレーザービームＢ０を強度分割して、２本のレーザービームＢ１、Ｂ２を発生させる。アッテネータ３１は、レーザービームＢ１の光路上に配置され、当該レーザービームＢ１の強度を減衰させるものである。なお、他方のレーザービームＢ２の光路上にもアッテネータを配置するようにしてもよい。また、アッテネータのようにレーザービームの強度を減衰させるものに限らず、レーザービームの強度を増幅する機能を備える素子等を用いてビーム強度比を調節してもよい。   The optical system shown in FIG. 30A is an example in which a half mirror 30 is employed as a branching unit and an attenuator 31 is employed as a beam intensity ratio control unit. The half mirror 30 is formed by coating a transparent substrate made of, for example, quartz glass with a semi-transmissive film such as a metal thin film. The half mirror 30 divides the intensity of the incident laser beam B0 and provides two laser beams B1 and B2. Is generated. The attenuator 31 is disposed on the optical path of the laser beam B1, and attenuates the intensity of the laser beam B1. An attenuator may also be arranged on the optical path of the other laser beam B2. Further, the beam intensity ratio may be adjusted by using an element having a function of amplifying the intensity of the laser beam as well as an attenuator that attenuates the intensity of the laser beam.

図３０（Ｂ）に示す光学系は、分岐手段として偏光分離素子４０を採用し、ビーム強度比制御手段として１／２波長板４１を採用した場合の一例である。本例では、偏光分離素子４０の前に配置した１／２波長板４１の方位を変えることにより、偏光分離素子４０で分離される常光線と異常光線の強度比を調節する。その結果、偏光方位が直交する２本のレーザービームＢ１、Ｂ２が得られる。もう１つの１／２波長板４２は、偏光分離素子４０によって得られた一方のレーザービームＢ１の偏光方位をＴＭ偏光からＴＥ偏光へ変換する機能を担う。   The optical system shown in FIG. 30B is an example in which the polarization separation element 40 is employed as the branching unit and the half-wave plate 41 is employed as the beam intensity ratio control unit. In this example, the intensity ratio of the ordinary ray and the extraordinary ray separated by the polarization separation element 40 is adjusted by changing the direction of the half-wave plate 41 disposed in front of the polarization separation element 40. As a result, two laser beams B1 and B2 whose polarization directions are orthogonal to each other are obtained. The other half-wave plate 42 has a function of converting the polarization direction of one laser beam B1 obtained by the polarization separation element 40 from TM polarized light to TE polarized light.

また、上述した実施形態では、レーザー光源と分岐手段（回折型ビームスプリッタ等）との組み合わせによって２本のレーザービームを発生するビーム発生手段が構成されていたが、ビーム発生手段はこれに限定されるものではない。例えば、それぞれ１本のレーザービームを出力するレーザー光源を２つ用いて本発明にかかるビーム発生手段としてもよい。更には、上述した第１の実施形態で説明した回折素子５０又は５１と同様な回折素子を「分岐手段」及び「光学的手段」として用いてもよい。その場合には、素子設計を行う際に、＋１次回折ビームと−１次回折ビームとの強度比、又は透過ビームと回折ビームとの強度比が所定値となるようにしておけばよい。   In the above-described embodiment, the beam generating means for generating two laser beams is configured by the combination of the laser light source and the branching means (diffractive beam splitter or the like). However, the beam generating means is not limited to this. It is not something. For example, two laser light sources that output one laser beam each may be used as the beam generating means according to the present invention. Furthermore, a diffractive element similar to the diffractive element 50 or 51 described in the first embodiment may be used as the “branching unit” and the “optical unit”. In that case, when the element is designed, the intensity ratio between the + 1st order diffracted beam and the −1st order diffracted beam or the intensity ratio between the transmitted beam and the diffracted beam may be set to a predetermined value.

また、上述した実施形態では、レンズと空間フィルタによって構成されるビームエキスパンダで発生させた球面波を干渉露光に用いていたが、当該ビームエクスパンダの後にコリメータレンズを配置することにより、平面波を干渉露光へ用いることも可能である。更には、各種光学素子（レンズ、位相板、計算機ホログラム等）を使い、少なくとも一方の波面へ位相変調を加えることにより、さまざまな微細パターンを実現できる。   In the above-described embodiment, the spherical wave generated by the beam expander including the lens and the spatial filter is used for the interference exposure. However, the plane wave is generated by arranging the collimator lens after the beam expander. It can also be used for interference exposure. Furthermore, various fine patterns can be realized by applying phase modulation to at least one wavefront using various optical elements (lens, phase plate, computer generated hologram, etc.).

１…露光装置、 １０…レーザー光源、 １１、１２…ミラー、 １３…シャッター、 １４…回折型ビームスプリッタ、 １５…モニタ、 １６ａ、１６ｂ…レンズ、１７ａ、１７ｂ…空間フィルタ、 １８ａ、１８ｂ…ミラー、 １９…ステージ、 １００…基板、 １０１…金属薄膜（被加工体）、 １０２…反射防止膜、 １０３…感光性膜、１０４…潜像パターン、 Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２…レーザービーム。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Exposure apparatus, 10 ... Laser light source, 11, 12 ... Mirror, 13 ... Shutter, 14 ... Diffraction beam splitter, 15 ... Monitor, 16a, 16b ... Lens, 17a, 17b ... Spatial filter, 18a, 18b ... Mirror, DESCRIPTION OF SYMBOLS 19 ... Stage, 100 ... Substrate, 101 ... Metal thin film (workpiece), 102 ... Antireflection film, 103 ... Photosensitive film, 104 ... Latent image pattern, B0, B1, B2 ... Laser beam.

Claims (1)

被加工体の上側に感光性膜を形成する感光性膜形成工程と、
可視光波長よりも短い波長の２本のレーザービームを交叉させて干渉光を発生させ、当該干渉光を照射することによって前記感光性膜を露光する第１の露光工程と、
露光後の前記感光性膜を現像して、前記干渉光のパターンに対応する形状を前記感光性膜に発現させる現像工程と、
現像後の前記感光性膜をエッチングマスクとしてエッチングを行い、前記被加工体を加工するエッチング工程と、
を含み、前記２本のレーザービームは、同一のレーザー光源から出力される１本のレーザービームを分岐手段により分岐させて得られるものであり、前記第１の露光工程において、前記２本のレーザービームの強度比を調節することによって前記干渉光の光強度分布を可変に設定して露光を行い、
前記第１の露光工程は、前記感光性膜の露光を複数回行い、当該複数回の露光のそれぞれ毎に前記２本のレーザービームの強度比を異なる値に設定する、微細構造体の製造方法。
A photosensitive film forming step of forming a photosensitive film on the upper side of the workpiece;
A first exposure step of crossing two laser beams having a wavelength shorter than the visible light wavelength to generate interference light and exposing the photosensitive film by irradiating the interference light;
Developing the photosensitive film after exposure to develop a shape corresponding to the pattern of the interference light on the photosensitive film; and
Etching using the photosensitive film after development as an etching mask to process the workpiece; and
The two laser beams are obtained by branching one laser beam output from the same laser light source by a branching unit. In the first exposure step, the two laser beams are obtained. There line exposure by setting the light intensity distribution of the interference light variably by adjusting the intensity ratio of the beam,
In the first exposure step, the photosensitive film is exposed a plurality of times, and the intensity ratio of the two laser beams is set to a different value for each of the plurality of exposures. .

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