(57)【要約】  第１技術は、分光光度計に用いるのに好適な、凸部の頂角が概略９０度で、高い回折効率と低い迷光量を満足できる回折格子の製造技術の提供を目的とする。周期構造の開口部を有するマスクの開口部形状に対して、露光により形成された基板上のレジストの凸部の断面形状が、非対称の三角形状であって該三角形状の長辺と短辺のなす角が概９０度となるように露光条件を設定し、露光を行い、回折格子を形成する。  第２技術は、精度向上と制作時間の短縮が可能な回折格子の製造技術の提供を目的とする。光源から放出された光を、光軸に対して非対称な照明形状にして、所定の周期パターンを備えたマスクを透過させ、前記マスクを透過させることにより生じる０次光と１次光とを基板の表面で干渉させて、前記基板の表面の感光材料を露光し、前記基板上に前記ブレーズド状の断面形状を有する回折格子を形成する。
2012157697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回折格子の製造方法であって、周期構造の開口部を有するマスクの開口部形状に対して、露光により形成された基板上のレジストの凸部の断面形状が、非対称の三角形状であって該三角形状の長辺と短辺のなす角が概９０度となるように露光条件を設定し、露光を行うことを特徴とする回折格子の製造方法。
【請求項２】
請求項１の回折格子の製造方法において、
前記マスクの開口部形状，露光のフォーカス，露光量，露光レンズの開口数，照明のσ値のうち、少なくとも１つを変更し、露光により形成された基板上のレジストの凸部の断面形状を比較することを特徴とする回折格子の製造方法。
【請求項３】
請求項１の回折格子の製造方法において、
前記マスクは、回折格子の溝の方向に対して垂直方向又は並行方向に周期構造を有することを特徴とする回折格子の製造方法。
【請求項４】
請求項１の回折格子の製造方法において、
前記マスクは露光時の解像度より細かく、前記基板上で露光量が場所ごとに擬似的に連続変化するように構成された開口を備えたマスクであることを特徴とする回折格子の製造方法。
【請求項５】
請求項１の回折格子の製造方法において、
前記マスク上の場所ごとの透過率分布を、製造する回折格子の溝の断面形状に補正項を加えたものと概略相似形となるように構成したことを特徴とする回折格子の製造方法。
【請求項６】
請求項１の回折格子の製造方法において、
前記基板上に反射防止膜を有することを特徴とする回折格子の製造方法。
【請求項７】
請求項１の回折格子の製造方法において、
基板上に形成されたレジストの上層に誘電体膜を形成することを特徴とする回折格子の製造方法。
【請求項８】
請求項１の回折格子の製造方法において、
基板上に形成されたレジストの上層に金属膜を形成することを特徴とする回折格子の製造方法。
【請求項９】
回折格子の製造方法であって、周期構造の開口部を有するマスクの開口部形状に対して、当該マスクを基板に対して所定方向に所定距離移動する毎に露光を行い、当該露光により形成された基板上のレジストの凸部の断面形状が、非対称の三角形状であって該三角形状の長辺と短辺のなす角が概９０度となるように露光条件を設定し、露光を行うことを特徴とする回折格子の製造方法。
【請求項１０】
請求項９の回折格子の製造方法において、
前記マスクは、回折格子の溝の方向に対して平行方向に開口を有し、回折格子の溝の方向に対して垂直方向にマスクを移動することを特徴とする回折格子の製造方法。
【請求項１１】
請求項９の回折格子の製造方法において、
前記マスクの移動距離，露光のフォーカス，露光量，露光レンズの開口数，照明のσ値のうち、少なくとも１つを変更し、露光により形成された基板上のレジストの凸部の断面形状を比較することを特徴とする回折格子の製造方法。
【請求項１２】
回折格子を搭載した分光光度計であって、
当該回折格子は、周期構造の開口部を有するマスクの開口部形状に対して、当該マスクを基板に対して所定方向に移動しながら露光を行い、当該露光により形成された基板上のレジストの凸部の断面形状が、非対称の三角形状であって該三角形状の長辺と短辺のなす角が概９０度となるように露光条件を設定し、露光を行うことによって製造された回折格子であることを特徴とする分光光度計。
【請求項１３】
ブレーズド状の断面形状を有する回折格子の製造方法において、
光源から放出された光を、光軸に対して非対称な照明形状にして、所定の周期パターンを備えたマスクを透過させ、
前記マスクを透過させることにより生じる０次光と１次光とを基板の表面で干渉させて、前記基板の表面の感光材料を露光し、
前記基板上に前記ブレーズド状の断面形状を有する回折格子を形成することを特徴とする回折格子の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の回折格子の製造方法において、
前記光軸に対して非対称な照明形状を形成する際には、前記光軸に対して非対称な開口部を備えたアパーチャーを用い、
前記マスクには、前記回折格子のブレーズド状のピッチに対応してパターンを配置したマスクを用い、
前記基板の表面の感光材料を露光する際は、
前記光源から放出された光を、前記アパーチャーを介して前記マスクを透過させ、
前記マスクを透過させることにより生じる０次光と１次光とを基板の表面で干渉させて、一定の結像性能を維持できる焦点範囲のデフォーカス側で前記感光材料を露光し、
前記基板上に前記ブレーズド状の断面形状を有する回折格子を形成することを特徴とする回折格子の製造方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の回折格子の製造方法において、
前記マスクには、前記回折格子のブレーズド状のピッチに対応して主パターンを配置し、かつ、前記主パターンの相互間に補助パターンを配置したマスクを用い、
前記基板の表面の感光材料を露光する際は、
前記光源から放出された光を、前記アパーチャーを介して前記マスクを透過させ、
前記マスクを透過させることにより生じる０次光と１次光とを基板の表面で干渉させて、一定の結像性能を維持できる焦点範囲のデフォーカス側で前記感光材料を露光し、
前記補助パターンのサイズを調整して前記回折格子のブレーズド状の角度を変更することを特徴とする回折格子の製造方法。
【請求項１６】
請求項１４記載の回折格子の製造方法において、
前記マスクには、前記回折格子のブレーズド状のピッチに対応して解像限界以下の配置によるラインアンドスペースのパターンを配置したマスクを用い、
前記基板の表面の感光材料を露光する際は、
前記光源から放出された光を、前記アパーチャーを介して前記マスクを透過させ、
前記マスクを透過させることにより生じる０次光と１次光とを基板の表面で干渉させて、一定の結像性能を維持できる焦点範囲のデフォーカス側で前記感光材料を露光し、
前記ラインアンドスペースのパターンの長さを変えて前記回折格子のブレーズド状の角度を変更することを特徴とする回折格子の製造方法。
【請求項１７】
請求項１４記載の回折格子の製造方法において、
前記回折格子のブレーズド状のピッチは、一つの回折格子の中で等間隔または不等間隔であることを特徴とする回折格子の製造方法。
【請求項１８】
請求項１４記載の回折格子の製造方法において、
前記回折格子のブレーズド状の角度は、一つの回折格子の中で同じまたは異なることを特徴とする回折格子の製造方法。
【請求項１９】
請求項１３記載の回折格子の製造方法において、
前記光軸に対して非対称な照明形状を形成する際には、前記光軸に対して非対称な開口部を備えた第１アパーチャーと、前記第１アパーチャーに対して非対称な開口部を反転して備えた第２アパーチャーとを用い、
前記マスクには、前記回折格子のブレーズド状のピッチに対応してパターンを配置したマスクを用い、
前記基板の表面の感光材料を露光する際は、
前記光源から放出された光を、前記第１アパーチャーおよび前記第２アパーチャーを介して前記マスクを透過させ、
前記マスクを透過させることにより生じる０次光と１次光とを基板の表面で干渉させて、一定の結像性能を維持できる焦点範囲のデフォーカス側で前記感光材料を露光し、
前記基板上に前記ブレーズド状の断面形状を有する回折格子を形成することを特徴とする回折格子の製造方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の回折格子の製造方法において、
前記マスクには、前記回折格子のブレーズド状のピッチに対応して主パターンを配置し、かつ、前記主パターンの相互間に補助パターンを配置したマスクを用い、
前記基板の表面の感光材料を露光する際は、
前記光源から放出された光を、前記第１アパーチャーおよび前記第２アパーチャーを介して前記マスクを透過させ、
前記マスクを透過させることにより生じる０次光と１次光とを基板の表面で干渉させて、一定の結像性能を維持できる焦点範囲のデフォーカス側で前記感光材料を露光し、
前記補助パターンのサイズを調整して前記回折格子のブレーズド状の角度を変更することを特徴とする回折格子の製造方法。
【請求項２１】
請求項１９記載の回折格子の製造方法において、
前記マスクには、前記回折格子のブレーズド状のピッチに対応して解像限界以下の配置によるラインアンドスペースのパターンを配置したマスクを用い、
前記基板の表面の感光材料を露光する際は、
前記光源から放出された光を、前記第１アパーチャーおよび前記第２アパーチャーを介して前記マスクを透過させ、
前記マスクを透過させることにより生じる０次光と１次光とを基板の表面で干渉させて、一定の結像性能を維持できる焦点範囲のデフォーカス側で前記感光材料を露光し、
前記ラインアンドスペースのパターンの長さを変えて前記回折格子のブレーズド状の角度を変更することを特徴とする回折格子の製造方法。
【請求項２２】
請求項１９記載の回折格子の製造方法において、
前記回折格子のブレーズド状のピッチは、一つの回折格子の中で等間隔または不等間隔であることを特徴とする回折格子の製造方法。
【請求項２３】
請求項１９記載の回折格子の製造方法において、
前記回折格子のブレーズド状の角度は、一つの回折格子の中で同じまたは異なることを特徴とする回折格子の製造方法。
【請求項２４】
請求項１３記載の回折格子の製造方法において、
前記光軸に対して非対称な照明形状を形成する際には、前記光軸に対して対称な開口部を備えたアパーチャーを前記光軸に対して傾けて用い、
前記マスクには、前記回折格子のブレーズド状のピッチに対応してパターンを配置したマスクを用い、
前記基板の表面の感光材料を露光する際は、
前記光源から放出された光を、前記アパーチャーを介して前記マスクを透過させ、
前記マスクを透過させることにより生じる０次光と１次光とを基板の表面で干渉させて、一定の結像性能を維持できる焦点範囲のデフォーカス側で前記感光材料を露光し、
前記基板上に前記ブレーズド状の断面形状を有する回折格子を形成することを特徴とする回折格子の製造方法。
【請求項２５】
請求項２４記載の回折格子の製造方法において、
前記マスクには、前記回折格子のブレーズド状のピッチに対応して主パターンを配置し、かつ、前記主パターンの相互間に補助パターンを配置したマスクを用い、
前記基板の表面の感光材料を露光する際は、
前記光源から放出された光を、前記アパーチャーを介して前記マスクを透過させ、
前記マスクを透過させることにより生じる０次光と１次光とを基板の表面で干渉させて、一定の結像性能を維持できる焦点範囲のデフォーカス側で前記感光材料を露光し、
前記補助パターンのサイズを調整して前記回折格子のブレーズド状の角度を変更することを特徴とする回折格子の製造方法。
【請求項２６】
請求項２４記載の回折格子の製造方法において、
前記マスクには、前記回折格子のブレーズド状のピッチに対応して解像限界以下の配置によるラインアンドスペースのパターンを配置したマスクを用い、
前記基板の表面の感光材料を露光する際は、
前記光源から放出された光を、前記アパーチャーを介して前記マスクを透過させ、
前記マスクを透過させることにより生じる０次光と１次光とを基板の表面で干渉させて、一定の結像性能を維持できる焦点範囲のデフォーカス側で前記感光材料を露光し、
前記ラインアンドスペースのパターンの長さを変えて前記回折格子のブレーズド状の角度を変更することを特徴とする回折格子の製造方法。
【請求項２７】
請求項２４記載の回折格子の製造方法において、
前記回折格子のブレーズド状のピッチは、一つの回折格子の中で等間隔または不等間隔であることを特徴とする回折格子の製造方法。
【請求項２８】
請求項２４記載の回折格子の製造方法において、
前記回折格子のブレーズド状の角度は、一つの回折格子の中で同じまたは異なることを特徴とする回折格子の製造方法。
【請求項２９】
非対称の断面形状を有する半導体装置の製造方法において、
光源から放出された光を、光軸に対して非対称な照明形状にして、所定の周期パターンを備えたマスクを透過させ、
前記マスクを透過させることにより生じる０次光と１次光とを半導体基板の表面で干渉させて、前記半導体基板の表面の感光材料を露光し、
前記半導体基板上に前記非対称の断面形状を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３０】
請求項２９記載の半導体装置の製造方法において、
前記感光材料の断面形状を前記半導体基板に転写し、前記半導体基板に非対称の断面形状を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［第１技術の技術分野］
本発明は、入射光を波長ごとに分光する回折格子の製造方法に関する。特に、分光光度計に用いるのに好適な、特定の回折次数の回折光を効率良く取り出せる反射形一次元ブレーズド回折格子の製造方法に関する。【０００２】
［第２技術の技術分野］
本発明は、回折格子の製造技術に関し、特に、ブレーズド状（鋸歯波状）の断面形状を有するブレーズド回折格子の製造方法に適用して有効な技術に関する。また、非対称形状を含む半導体装置の製造方法に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００３】
［第１技術の背景技術］
非特許文献１のｐｐ.４３５〜４４２に記載されているように、波長分散方式の分光光度計は、光源から発せられる光を分光し、所望の波長の光成分のみを取り出してから試料に照射するか、または光源から発せられる光を試料へ導いた後に所望の波長の光成分のみを取り出し、前記試料の透過率や反射率などを計測する。この波長分散方式の分光光度計では、波長分散素子として、一次元方向に溝が周期的に配列された回折格子が広く用いられている。【０００４】
分光光度計では、光源のエネルギーを有効に利用して高いＳ／Ｎ比で計測を行うことが求められるため、回折格子の種類として、特定の回折次数の回折光のみを効率良く取り出すことができる反射形ブレーズド回折格子が好んで用いられる。【０００５】
また、分光光度計では一般に広い波長範囲で用いることが多く、広い入射角範囲で有意な回折効率が得られるようにすることが望まれる。そのため、分光光度計に好適な反射形ブレーズド回折格子の溝の断面形状は、図１３（ｂ）に示すような鋸歯状ではなく、（ａ）のように、凸部の頂角が概略９０度で左右非対称な三角波状になっている。【０００６】
ブレーズド回折格子において回折光の反射に寄与するのは、主に、傾斜した長辺であるが、回折効率が最大となるのは入射光が前記長辺に対して垂直入射する場合であり、前記長辺の傾斜角αと、回折効率を最大化できる波長λとの間には、
sinα＝λ／（２ｄ・cosρ）                                          …式１
の関係がある。ここで角度ρは、分光光度計において入射スリット中心−回折格子−出射スリット中心が成す角度の１／２である。【０００７】
図１３（ｂ）の回折格子では、長辺の傾斜角に関わらず、短辺は回折格子表面に対して垂直に保てば良いが、図１３（ａ）の回折格子では、式１より、前記長辺の傾斜角を回折効率を最大化したい波長に応じて変えると、それに対応して前記短辺の回折格子表面に対する傾斜角も変える必要がある。【０００８】
従来、分光光度計用の回折格子は、非特許文献１のｐｐ.３６４〜３８２に記載されているように、主にルーリングエンジンを用いた機械刻線方式か、またはレーザを用いた二光束干渉によるホログラフィック露光方式により製造されてきた。【０００９】
図１３（ａ）の溝形状は、頂角が概略９０度のダイヤモンド刃先を工具に用いることで前記ルーリングエンジンによって製造することが可能である。一方ホログラフィック露光方式では、以前は溝の断面形状がSin波形状またはそれに近い形状である回折格子しか製造できなかったが、近年、例えば特許文献１に記載されているように、ホログラフィック露光によってフォトレジスト膜に周期パターンを形成し、そのフォトレジスト膜をマスクとして斜方イオンビームエッチングを施すことによって、ブレーズド回折格子を製造する技術も開示されている。また、最近では半導体製造分野における技術の進歩がめざましく、特許文献２または３に記載されているように、フォトリソグラフィー技術を用いてブレーズド回折格子を製造する技術が開示されている。【００１０】
［第２技術の背景技術］
回折格子の製造技術としては、例えば、（１）ルーリングエンジンによる回折格子の形成技術、（２）ホログラフィック露光による回折格子の形成技術が挙げられる。【００１１】
（１）ルーリングエンジンによる回折格子の形成技術は、ダイヤモンドツールを使用したルーリングエンジンによる機械式加工によりブレーズド回折格子を形成する技術である。【００１２】
（２）ホログラフィック露光による回折格子の形成技術は、ホログラフィック露光後のレジストパターンに斜方エッチングを行い、ブレーズド回折格子を形成する技術である。例えば、ホログラフィック露光に関する技術としては、特開２００５−１１４７８号公報（特許文献４）、特開２００６−２５９３２５号公報（特許文献５）に記載される技術などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平１１−３０５０２３号公報
【特許文献２】特開２００７−１５５９２７号公報
【特許文献３】特開２００２−１８９１１２号公報
【特許文献４】特開２００５−１１４７８号公報
【特許文献５】特開２００６−２５９３２５号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】工藤 恵栄著「分光の基礎と方法」、オーム社刊、１９８５年７月発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
［第１技術の発明が解決しようとする課題］
前記波長分散方式の分光光度計で所望の波長における試料の透過率や反射率を計測する際、その波長の光成分を取り出す効率は、前記回折格子の回折効率に依存する。一方、前記計測の際、所望の波長の光成分に所望の波長以外の光成分が混入することは、前記透過率や反射率の計測誤差を生じるため、避けなければならない。このような光成分は迷光と呼ばれる。【００１６】
分光光度計に用いる回折格子においては、高い回折効率と低い迷光量を確保することが求められることは言うまでもない。前記ブレーズド回折格子の回折効率は、図１３（ａ）において非対称三角波状の断面を形成している２つの反射面のうち、主に回折光に寄与する、前記断面図上で長辺に当たる反射面の傾斜角，平坦度、および２面の成す角の直角度によって決まることが知られている。また迷光の原因になるものとしては、溝周期の乱れや、前記長辺に当たる反射面のラフネス，前記鋸歯状波形を形成している２面の交わる頂上付近の形状の不均一性などが知られている。【００１７】
このようなことからブレーズド回折格子の製造においては、前記傾斜角，２面の成す角の直角度，溝周期および２面の交わる頂上付近の形状の均一性を高い精度で確保し、前記反射面上で良好な平坦度、低いラフネスを実現することが求められる。しかしながら、従来のルーリングエンジンを用いる製造方法では、加工される面の精度が、使用する工具（一般的にダイヤモンド刃先を有する工具が用いられる）自体の形状精度や面精度で決まってしまうため、精度を一定以上に向上させることは困難であった。【００１８】
また別の要求として、分光の際に発生する収差の低減や、分光作用と同時に集光作用や結像作用を持たせるためなどに、溝の周期を不等間隔にしたいという要求がある。前記ホログラフィック露光方式は、溝を構成する面の平坦度やラフネスなどを確保する上ではルーリングエンジンに比べて有利であるが、溝を任意の不等間隔に形成する要求には応えられない。【００１９】
これらの従来技術に対し、前述のように進歩した最近の半導体製造技術を活用した技術では、任意の不等間隔の溝を形成することと、主な反射面の面精度を向上させることの両方において有利であることは容易に予想できる。しかしながら、前記特許文献２または３に記載されている技術で製造される回折格子の溝の断面形状は、図１３（ｂ）に示したような鋸歯状であり、前記短辺の立ち上がり角度を回折格子表面に対して垂直にするための技術については言及されているが、種々変化させる必要のある前記長辺に対して前記短辺を直交させるための技術は含まれておらず、図１３（ａ）の非対称三角波状の断面形状を確保することはできない。【００２０】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、分光光度計に用いるのに好適な、凸部の頂角が概略９０度で、高い回折効率と低い迷光量を満足できる回折格子を製造することができる製造技術を提供することを目的とする。【００２１】
［第２技術の発明が解決しようとする課題］
ところで、前述したような回折格子の製造技術に関して、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。【００２２】
（１）ルーリングエンジンによる回折格子の形成技術は、機械式加工であるため、精度向上に限界がある。また、回折格子専用技術であり、発展性に欠ける。すなわち、平行線しか形成ができない。また、製作に時間がかかる。【００２３】
（２）ホログラフィック露光による回折格子の形成技術（前述した特許文献４，５を含む）は、追加工が必要なため、製造ばらつき要因が増える。すなわち、回折格子はサインカーブにしかならず、良好な回折格子を得るためには、さらなる露光や加工が必要となる。また、追加工用の製造装置が必要である。また、非周期構造、不等間隔などの形成は困難である。【００２４】
そこで、本発明は前述した（１）ルーリングエンジンによる回折格子の形成技術、（２）ホログラフィック露光による回折格子の形成技術の課題に鑑みてなされたものであり、その代表的な目的は、製品の精度向上と製作時間の短縮が可能な回折格子の製造技術を提供することにある。【００２５】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
［第１技術の課題を解決するための手段］
上記課題を解決する製造方法は以下のとおりである。【００２７】
回折格子の製造方法であって、周期構造の開口部を有するマスクの開口部形状に対して、露光により形成された基板上のレジストの凸部の断面形状が、非対称の三角形状であって該三角形状の長辺と短辺のなす角が概９０度となるように露光条件を設定し、露光を行うことを特徴とする回折格子の製造方法。【００２８】
［第２技術の課題を解決するための手段］
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。【００２９】
すなわち、代表的なものの概要は、ブレーズド状の断面形状を有する回折格子の製造方法に適用され、光源から放出された光を、光軸に対して非対称な照明形状にして、所定の周期パターンを備えたマスクを透過させ、このマスクを透過させることにより生じる０次光と１次光とを基板の表面で干渉させて、基板の表面の感光材料を露光し、基板上にブレーズド状の断面形状を有する回折格子を形成することを特徴とする。【００３０】
さらに望ましくは、基板の表面の感光材料を露光する際は、マスクを透過させることにより生じる０次光と１次光とを基板の表面で干渉させて、一定の結像性能を維持できる焦点範囲のデフォーカス側で感光材料を露光し、基板上にブレーズド状の断面形状を有する回折格子を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
［第１技術の発明の効果］
本発明においては、凸部の頂角が概略９０度で、高い回折効率と低い迷光量を満足できる回折格子を製造することができる。特に、露光により形成されたパターンに対し、エッチングを行わずとも、凸部の頂角が概略９０度の回折格子を製造することができる。【００３２】
［第２技術の発明の効果］
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。【００３３】
すなわち、代表的な効果は、製品の精度向上と製作時間の短縮が可能な回折格子の製造技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】［第１技術］本発明の第１の実施例に係る回折格子製造方法で用いるグレーマスクの構造を示す図である。
【図２】［第１技術］本発明の第１の実施例に係る回折格子製造方法で製造する回折格子の断面を示す図である。
【図３】［第１技術］本発明の第１の実施例に係る回折格子製造方法の手順を示す図である。
【図４】［第１技術］本発明の第１の実施例に係る回折格子製造方法の別の手順を示す図である。
【図５】［第１技術］本発明の第１の実施例に係る回折格子製造方法でフォーカス値と露光量を変化させたときの効果を示す図である。
【図６】［第１技術］本発明の第１の実施例に係る回折格子製造方法で照明のσ値を変化させたときの効果を示す図である。
【図７】［第１技術］本発明の第１の実施例に係る回折格子製造方法で用いるグレーマスクの別の構造を示す図である。
【図８】［第１技術］本発明の第２の実施例に係る回折格子製造方法で用いる二値マスクの構造を示す図である。
【図９】［第１技術］本発明の第２の実施例に係る回折格子製造方法の手順を示す図である。
【図１０】［第１技術］本発明の第２の実施例に係る回折格子製造方法の別の手順を示す図である。
【図１１】［第１技術］本発明の第２の実施例に係る回折格子製造方法でオーバーラップ量を変化させたときの効果を示す図である。
【図１２】［第１技術］本発明の第３の実施例に係る回折格子製造方法で製造された回折格子を用いた分光光度計の構成を示す図である。
【図１３】［第１技術］ブレーズド回折格子の断面形状の種類を説明する図である。
【図１４】［第２技術］（ａ）〜（ｅ）は本発明の実施の形態１の回折格子の製造方法を実現する露光装置の一例を示す概略図である。
【図１５】［第２技術］図１４に示した露光装置に用いるアパーチャーの一例を示す概略図である。
【図１６】［第２技術］（ａ）〜（ｃ）は図１４に示した露光装置に用いるマスクとレジスト形状の一例を示す概略図である。
【図１７】［第２技術］（ａ）〜（ｅ）は図１５に示したアパーチャーとレジスト形状の変形例を示す概略図である。
【図１８】［第２技術］（ａ），（ｂ）は図１６に示したマスクとレジスト形状の第１の変形例を示す概略図である。
【図１９】［第２技術］（ａ）〜（ｅ）は図１６に示したマスクとレジスト形状の第２の変形例を示す概略図である。
【図２０】［第２技術］（ａ）〜（ｄ）は図１６に示したマスクとレジスト形状の第３の変形例を示す概略図である。
【図２１】［第２技術］（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態２の図１４に示した露光装置に用いるアパーチャーとレジスト形状の一例を示す概略図である。
【図２２】［第２技術］（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態３の回折格子の製造方法を実現する露光装置とこれに用いるアパーチャーの一例を示す概略図である。
【図２３】［第２技術］（ａ），（ｂ）は図２２に示した露光装置に用いるマスクとレジスト形状の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
［第１技術の発明を実施するための形態］
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【実施例１】
【００３６】
ここでは、製造したい回折格子の断面形状の例として、図２に示す回折格子１００を用いて説明する。【００３７】
図２の回折格子１００は分光光度計に用いるのに好適な、溝周期が１.６μｍの反射形ブレーズド回折格子であり、式１のρが１２°であるツェルニ・ターナ形マウントの単色計で用いた場合に、波長５４６ｎｍで最も高い回折効率が得られるようにしたものである。このとき、前記長辺の傾斜角は約１０.０５°で、溝の深さは約０.２７５μｍとなる。【００３８】
なお、これらの各数値は単に一例であって、本発明の効果がこれらの数値および数値の組み合わせに限定されるものではない。【００３９】
図３にＳｉウェーハ上に回折格子１００を製造する手順を示す。ここでグレーマスクとは、Ｓｉウェーハ等の基板上において縮小投影露光装置によって同時に露光されるショット領域内の場所ごとに露光量を複数段階に変えて露光することが可能なように、フォトマスク上の場所ごとに実質的な透過率を変えることができるよう構成されたフォトマスクを指すものとする。【００４０】
ステップ１：製造したい回折格子の断面の溝の深さ分布に概略比例した透過率分布を有するグレーマスク１０を製造する。【００４１】
ステップ２：テスト露光用のＳｉウェーハにフォトレジストをスピンコータで塗布した後、プリベークを施す。【００４２】
ステップ３：ステップ２のＳｉウェーハに対し、グレーマスク１０を用いて縮小投影露光装置で前記グレーマスク１０上の透過率分布を転写する。このとき、前記Ｓｉウェーハ上で領域を変えながら、前記露光装置のフォーカス値，露光量，露光レンズの開口数，照明のσ値（σ値とは、露光面から見た、投影レンズの開口数に対する光源の開口数の比）を各々複数段階に変えて、前記転写を複数ショット繰り返す。【００４３】
ステップ４：ステップ３のＳｉウェーハを現像した後、ポストベークを施す。【００４４】
ステップ５：ステップ４のＳｉウェーハ上に形成された三次元フォトレジストパターンの断面形状を計測する。前記断面形状が製造したい回折格子の断面形状（本実施例では例えば図３）に最も良く合致するショットを選び、最適露光条件として、そのフォーカス値と露光量を記録する。【００４５】
ステップ６：もし、どのショットにおいても、製造したい回折格子の断面形状と良い合致が見られない場合は、ステップ１で製造したグレーマスク１０の透過率分布を変更して、新たなグレーマスクを製造し、再びステップ２からステップ５までの手順を繰り返す。製造したい回折格子の断面形状と良く合致するショットが存在した場合はステップ７の手順へ進む。【００４６】
ステップ７：回折格子製造用のＳｉウェーハにフォトレジストをスピンコータで塗布した後、プリベークを施す。【００４７】
ステップ８：ステップ７のＳｉウェーハに対し、グレーマスク１０を用いて縮小投影露光装置で前記グレーマスク１０上の透過率分布を転写する。このとき、前記露光装置にはステップ５で記録したフォーカス値と露光量を設定する。【００４８】
ステップ９：ステップ８のＳｉウェーハを現像した後、ポストベークを施す。【００４９】
ステップ１０：ステップ９のＳｉウェーハ上にＡｌ膜を成膜する。【００５０】
ステップ１１：ステップ１０で形成された回折格子を適当なサイズに切り出す。【００５１】
以上のステップにより、凸部の頂角が概略９０度で、高い回折効率と低い迷光量を満足できる回折格子を製造することができる。特に、露光により形成されたパターンに対し、エッチングを行わない場合でも、凸部の頂角が概略９０度の回折格子を製造することができる。【００５２】
図３のステップ１からステップ６の手順は、実際にグレーマスクを製造し、Ｓｉウェーハを用いて露光テストを行ったものであるが、代わりに、計算機シミュレーションにより露光装置の最適条件を決定することもできる。【００５３】
計算機シミュレーション手段（以下、露光シミュレータと呼ぶ）は、グレーマスクの透過率分布データと、縮小投影露光装置の露光特性と、フォトレジストの感度等の特性と、その他必要なパラメータの実数値を与えることにより、計算機シミュレーションによって、図３のステップ１からステップ４の手順を行った結果として形成されるであろう三次元フォトレジストパターンの立体形状を数値データとして得ることのできるものであり、本露光シミュレータを用いて最適露光条件を決定することもできる。【００５４】
露光シミュレータを用いるときの回折格子製造手順を図４に示す。本手順では、図３のステップ７の前に、実際のグレーマスクの製造を行うステップ（図４のステップ５）が挿入されたものである。【００５５】
図３または図４に示す手順で使用するグレーマスク１０の構造を図１に示す。【００５６】
図１に示すグレーマスク１０は、場所ごとに、露光光束をほぼ一定の高い透過率で通す開口部と、ほぼ遮断して通さない遮光部のいずれかで構成される二値マスクであり、図１の中で１個の長方形で表された小開口の長辺および短辺の長さは、前記手順で用いる縮小投影露光装置の解像限界以下となるように設定されている。このため、縮小投影露光装置を経てＳｉウェーハ上に投影される光量分布においては、図１の中の小開口は全く解像されず、場所ごとにその場所での前記小開口の開口率に比例して、実質的に、透過率が連続変化するグレーマスクとして作用する。【００５７】
図１では、等しい幅を有する前記小開口は、回折格子１００の溝の長手方向と直交する方向に配列しているが、場所ごとの開口率分布が同等になるようにすれば、図７に示すように、等しい幅を有する前記小開口は、回折格子１００の溝の長手方向と平行な方向に配列しても良い。また、場所ごとの開口率分布が同等になるようにすれば、前記小開口の形状を幅の異なる長方形から直径の異なる円形に変更しても良く、一定の直径の円で分布密度が変わるよう配列しても良い。【００５８】
図１のグレーマスク１０を用い、図３ステップ２で露光量とフォーカス値を変えて露光したときに形成される三次元フォトレジストパターンの断面形状の例を図５に示す。フォーカス値−０.４μｍと露光量１８０ｍＪ／cm2の組み合わせのときの断面形状が最も図２の断面形状に近いことが分かる。【００５９】
次に、フォーカス値と露光量を前記組み合わせに設定した上で、露光レンズの開口数（ＮＡ）は０.６に固定し、照明のシグマ（σ）値を変えて露光したときに形成される三次元フォトレジストパターンの断面形状の例を図６に示す。σ値が０.６のときの断面形状が最も図２の断面形状に近いことが分かる。この場合、照明のσ値は０.６に決定する。【００６０】
また、図３ステップ６、または図４ステップ４において、さらにグレーマスク１０の断面形状を修正する必要が生じる場合は、形成された三次元フォトレジストパターンの断面形状と、製造したい回折格子の断面形状との差を補正項として、図３または図４のステップ１の断面形状データに加えてやれば良い。【００６１】
形成された三次元フォトレジストパターンの断面形状と、製造したい回折格子の断面形状との間で差を生じる原因としては、縮小投影露光装置の解像度不足、またはグレーマスク１０において開口率分布の変化の諧調数の不足によるものが一般的であるため、前記補正項は、前記回折格子の溝の繰返し周期よりも高次の空間周波数成分である。このことから、前記グレーマスク１０の断面形状の修正にあたっては、形成された三次元フォトレジストパターンの断面形状と、製造したい回折格子の断面形状との差を補正項として加える代わりに、前記回折格子の溝の繰返し周期の高調波となるＳｉｎ波形に適当な係数を乗じたものを加えても良い。【００６２】
図１のグレーマスク１０では、回折格子の溝間隔を一定の場合について説明しているが、前記回折格子を分光光度計に用いた場合に発生する収差の低減や、分光作用と同時に集光作用や結像作用を持たせるためなどに、溝の周期を不等間隔にしたい場合には、前記グレーマスク１０上で、前記溝の配列に対応した透過率分布を不等間隔にすれば良い。【００６３】
以上のように構成した本実施例においては、グレーマスクを使用して縮小投影露光を行い、その際に形成される三次元フォトレジストパターンの断面形状を、製造したい回折格子の断面形状に合致させるために、縮小投影露光装置のフォーカス，露光量，露光レンズの開口数，照明のσ値、前記グレーマスク上の透過率分布のうち少なくとも１つを制御するよう構成したので、分光光度計に用いるのに好適な、凸部の頂角が概略９０°を成し、高い精度の断面形状を有するブレーズド回折格子を製造することができる。【００６４】
本実施例では、縮小投影露光装置の露光波長は紫外域、例えば３６５ｎｍや２４８ｎｍ、１９３ｎｍなどの波長を用いるものとするが、他の波長であっても良い。【００６５】
本実施例では、前記Ｓｉウェーハ上に直接フォトレジストを塗布しているが、露光時にフォトレジスト膜中の定在波が悪影響を及ぼす場合には、前記フォトレジストの塗布前に、Ｓｉウェーハ上に反射防止膜を塗布するようにしても良い。【００６６】
本実施例では、形成された三次元フォトレジストパターン上に直接Ａｌ膜を成膜しているが、Ａｌ膜の成膜前に、前記三次元フォトレジストパターンの上に保護コートとして誘電体膜を成膜するようにしても良い。【００６７】
本実施例では、前記Ｓｉウェーハ上に形成された三次元フォトレジストパターン上にＡｌ膜を成膜したものをそのまま回折格子として用いているが、前記三次元フォトレジストパターンをエッチングマスクとして前記Ｓｉウェーハをエッチングし、前記Ｓｉウェーハ自体に前記三次元フォトレジストパターンの断面形状を転写したものを回折格子として用いるか、または前記三次元フォトレジストパターンの表面形状を別の基板、例えばガラス基板にパターン転写用の樹脂を塗布したもの等に圧着等によって転写し、前記基板を回折格子として用いるようにしても良い。【００６８】
また、フォトレジストとして、露光部と未露光部でのフォトレジスト残膜厚の差が前記露光部の露光量に概略比例する低ガンマフォトレジストを用いることができる。【００６９】
これらは、実施例２においても適用することができる。
【実施例２】
【００７０】
本発明の第２の実施例を図８から図１１の各図を参照しつつ説明する。【００７１】
図９にＳｉウェーハ上に回折格子１００を製造する手順を示す。【００７２】
ステップ１：製作したい回折格子の溝周期を概略Ｎ分割した幅の直線スリット状開口を、前記溝周期に対応させて平行に複数配列した二値マスク２０を製作する。【００７３】
ステップ２：テスト露光用のＳｉウェーハにフォトレジストをスピンコータで塗布した後、プリベークを施す。【００７４】
ステップ３：ステップ２のＳｉウェーハに対し、縮小投影露光装置で前記二値マスク２０を回折格子の溝の配列方向に離散的にシフトさせ、各シフト毎に露光量を変えて露光する。このとき、前記Ｓｉウェーハ上で領域を変えながら、前記露光装置のフォーカス値，各シフト毎の露光量，露光レンズの開口数，照明のσ値を各々複数段階に変えて、前記転写を複数ショット繰り返す。【００７５】
ステップ４：ステップ３のＳｉウェーハを現像した後、ポストベークを施す。【００７６】
ステップ５：ステップ４のＳｉウェーハ上に形成された三次元フォトレジストパターンの断面形状を計測し、前記断面形状が、製作したい回折格子の断面形状（例えば図１３（ａ））に最も良く合致するショットを選び、最適露光条件として、そのフォーカス値と各シフト毎の露光レベルを記録する。【００７７】
ステップ６：もし、どのショットにおいても、製作したい回折格子の断面形状と良い合致が見られない場合は、ステップ１で製作した二値マスク２０の開口幅を変更して、新たな二値マスクを製作し、再びステップ２からステップ５の手順を繰り返す。製作したい回折格子の断面形状と良く合致するショットが存在した場合はステップ７の手順へ進む。【００７８】
ステップ７：回折格子製作用のＳｉウェーハにフォトレジストをスピンコータで塗布した後、プリベークを施す。【００７９】
ステップ８：ステップ７のＳｉウェーハに対し、縮小投影露光装置で前記二値マスク２０を回折格子の溝の配列方向に離散的にシフトさせ、各シフト毎に決められた露光量で露光する。このとき、前記露光装置にはステップ５で記録したフォーカス値と各シフト毎の露光レベルを設定する。【００８０】
ステップ９：ステップ８のＳｉウェーハを現像した後、ポストベークを施す。【００８１】
ステップ１０：ステップ９のＳｉウェーハ上にＡｌ膜を成膜する。【００８２】
ステップ１１：ステップ１０で形成された回折格子を適当なサイズに切り出す。【００８３】
図９のステップ１からステップ６の手順は、第１の実施例と同様に露光シミュレータを用いて最適露光条件を決定する場合には、回折格子製造手順は図１０のようになる。【００８４】
図９または図１０に示す手順で使用する二値マスク２０の構造を図８に示す。図８の二値マスクは、直線スリット状で露光光束をほぼ一定の高い透過率で通す開口部と、その間に存在する、露光光束をほぼ遮断して通さない遮光部の周期的繰り返しで構成される。この繰返し周期は、製造したい回折格子の溝周期Ｐに対応する。【００８５】
前記開口の短辺方向の幅Ｗ（ただし、前記Ｓｉウェーハ上に投影されたときの寸法で示す）は、前記製造したい回折格子の溝周期を概略Ｎ分割（Ｗ＞Ｐ／Ｎ）した幅とし、ＮとしてはＮ＝４〜８程度の数値とする。後述のようにＮが大きいほど、形成される三次元フォトレジストパターンの反射面の平坦度は滑らかになるが、その分、露光を繰り返す回数が増え、露光に要する時間が増えるため、Ｎの大きさはそのトレードオフで決定されるべきである。【００８６】
前記幅Ｗの開口部を有する二値マスクを、製造したい回折格子の溝方向と直交する方向にピッチＳずつシフトさせながら、Ｎ回露光する。Ｓ＜Ｗとし、Ｓ×Ｎ＝Ｐの関係となるようにする。このとき、各階の露光において、Ｗ−Ｓだけ前回の露光領域とオーバーラップが生じるが、Ｓが一定であっても、Ｗを変えると、オーバーラップ量を変えることができる。前記オーバーラップ量を変化させると、露光によって形成される三次元フォトレジストパターンの断面形状は、例えば図１１のように変化する。図１１の例では、オーバーラップ量＝２００ｎｍの場合に最も図２の断面形状に近くなることが分かる。このようにして、最適なオーバーラップ量を決定する。その他、形成される三次元フォトレジストパターンの断面形状が、製造したい回折格子の断面形状に最も近くなるよう、縮小投影露光装置のフォーカス，露光量，露光レンズの開口数，照明のσ値を変化させる過程とそれに必要な構成は、第１の実施例と同様である。
【実施例３】
【００８７】
本発明の第３の実施例を図１２を参照しつつ説明する。図１２は本発明の実施例１の形態または実施例２の形態に示した回折格子製造方法によって製造した回折格子１００を搭載した分光光度計の構成を示す。【００８８】
光源２０１から出た白色光は、単色計２０２に入射する。単色計２０２は、波長駆動系２０９で駆動される回折格子１００を内蔵しており、ＣＰＵ２０７の指令に従って、所望の測定波長の単色光が取り出される。前記単色光は、試料側光束２０３と参照側光束２０４に二分割された後、前記試料側光束２０３は試料２０５を通過し、試料の分光吸収特性によって影響を受ける。このとき、試料の濃度が高ければ、吸収を強く受けることになり、試料２０５を通過後の試料側光束２０３は微弱な強度を示すことになる。このとき回折格子１００の回折効率が低いと、光源２０１の光量を十分に利用することができず、高いＳ／Ｎを得ることができなくなる。また、試料光束に試料２０５が吸収を示さない、所望の波長以外の成分、いわゆる迷光が含まれていると、その迷光の強度分だけ測光値は誤差を含んでしまうことになる。【００８９】
試料２０５を通過後、試料側光束２０３と参照側光束２０４は各々、光検出器２０６に入射する。光検出器２０６の出力信号はＣＰＵ２０７に取り込まれ、両者の強度比から、所望の波長における試料２０５の吸光度が算出され、さらに前記吸光度は試料２０５の濃度に換算される。本発明の前記第１の実施例または第２の実施例に示した回折格子制作方法によれば、回折効率が高く、迷光の少ない回折格子が製造できるので、前記回折格子を搭載して分光光度計を構成すれば、濃度が高く光吸収量の大きい試料であっても、微弱な被測定光の光量をＳ／Ｎ良く、かつ濃度値を直線性良く正確に計測することができる。【００９０】
［第２技術の発明を実施するための形態］
以下の実施の形態においては、便宜上その必要があるときは、複数の実施の形態またはセクションに分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。【００９１】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。【００９２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。【００９３】
＜本発明の実施の形態の概要＞
本発明の実施の形態である回折格子の製造方法は、ブレーズド状の断面形状を有する回折格子の製造方法に適用され、光源（照明光源１０）から放出された光を、光軸に対して非対称な照明形状（アパーチャー２０を使用）にして、所定の周期パターンを備えたマスク（マスク４０）を透過させ、このマスクを透過させることにより生じる０次光と１次光とを基板（Ｓｉウエハ６０）の表面で干渉させて、基板の表面の感光材料（フォトレジスト７０）を露光し、基板上にブレーズド状の断面形状を有する回折格子を形成することを特徴とする（一例として、（）内に図１４に対応する構成要素を付記）。【００９４】
以上説明した本発明の実施の形態の概要に基づいた各実施の形態を、以下において具体的に説明する。以下に説明する実施の形態は本発明を用いた一例であり、本発明は以下の実施の形態により限定されるものではない。【００９５】
［実施の形態１］
本発明の実施の形態１を、図１４〜図２０を用いて説明する。【００９６】
本実施の形態１の回折格子の製造方法においては、光軸に対して非対称な照明形状を形成する際には、光軸に対して非対称な開口部を備えたアパーチャーを用いる。また、マスクには、回折格子のブレーズド状のピッチ（等間隔、不等間隔）に対応してパターンを配置したマスクを用いる。そして、Ｓｉウエハの表面のフォトレジストを露光する際は、光源から放出された光を、アパーチャーを介してマスクを透過させ、このマスクを透過させることにより生じる０次光と１次光とをＳｉウエハの表面で干渉させて、一定の結像性能を維持できる焦点範囲のデフォーカス側（＋デフォーカス側、−デフォーカス側）でフォトレジストを露光し、Ｓｉウエハ上にブレーズド状の断面形状を有する回折格子を形成する。以下において、図１４〜図２０を用いて具体的に説明する。【００９７】
＜露光装置＞
図１４を用いて、本実施の形態１の回折格子の製造方法を実現する露光装置について説明する。図１４は、この露光装置の一例を示す概略図である。図１４において、（ａ）は露光装置の概略、（ｂ）はアパーチャーの形状、（ｃ）はマスクの形状、（ｄ）はＳｉウエハ上のフォトレジストを露光するＤＯＦ周辺の詳細、（ｅ）は＋デフォーカスの位置と−デフォーカスの位置での光学像とレジスト形状をそれぞれ示す。【００９８】
本実施の形態１における露光装置は、図１４（ａ）に示すように、照明光源１０、アパーチャー２０、集光レンズ３０、マスク４０、投影レンズ５０などから構成される。この露光装置は、変形照明法を用いた３次元レジストパターン形成技術を適用し、Ｓｉウエハ６０の表面に塗布されたフォトレジスト７０を露光する装置である。【００９９】
照明光源１０は、露光を行うための光源となるものである。この照明光源１０には、例えば、ｇ線やｉ線、ＫｒＦ、ＡｒＦなどのエキシマレーザなどが用いられる。【０１００】
アパーチャー２０は、図１４（ｂ）（詳細は図１５に図示）に示すように、照明光源１０の光軸に対して非対称な開口部２１を備え、照明光源１０から放出された光を光軸に対して非対称な照明形状にするためのものである。このアパーチャー２０は、開口部２１が光を透過する部分であり、それ以外の部分は光を遮光する遮光部２２である。この図１４（ｂ）に示すアパーチャー２０の例では、円形の開口部２１（白表示）が光軸（Ｘ軸とＹ軸との交点）に対して右側に設けられている。【０１０１】
集光レンズ３０は、アパーチャー２０の開口部２１を透過した光をマスク４０上に集光するためのレンズである。【０１０２】
マスク４０は、図１４（ｃ）（詳細は図１６（ａ）に図示）に示すように、所定の周期パターンを備え、回折格子のブレーズド状のピッチに対応してパターンを配置したものである。このマスク４０のパターンは、光を遮光する遮光部であるライン４１と、光を透過する透過部であるスペース４２との繰り返しからなる。この図１４（ｃ）に示すマスク４０の例では、等間隔のライン４１（黒線表示）が４本、各ライン４１の相互間にスペース４２（白表示）が設けられている。【０１０３】
投影レンズ５０は、マスク４０のライン４１とスペース４２の繰り返しパターンをＳｉウエハ６０のフォトレジスト７０上に投影するためのレンズである。なお、後述する回折格子の製造方法では、マスク４０のパターンを縮小して投影する縮小投影型の露光装置を例に説明する。【０１０４】
以上のように構成される露光装置においては、変形照明法が用いられる。この変形照明法は、光学系の光軸上にない開口部２１を備えたアパーチャー２０を入れ、マスク４０に露光光束を斜め入射させる照明法である。この変形照明法によれば、マスク４０により回折した０次光と１次光のみで露光をすることで、解像度とＤＯＦ（ｄｅｐｔｈ  ｏｆ  ｆｏｃｕｓ：焦点深度）を向上させることができる。このＤＯＦは、一定の結像性能を維持できる焦点範囲のことである。【０１０５】
本実施の形態では、図１４（ｄ）に示すように、このＤＯＦのジャストフォーカス位置に対して、−側（照明光源１０に近い方）のデフォーカス位置（−デフォーカス）、＋側（照明光源１０から遠い方）のデフォーカス位置（＋デフォーカス）で、Ｓｉウエハ６０上のフォトレジスト７０を露光する。【０１０６】
この＋デフォーカスの位置と−デフォーカスの位置とで、Ｓｉウエハ６０上のフォトレジスト７０の露光をシミュレーションした結果、図１４（ｅ）に示すような光学像（光強度分布）、レジスト形状を得ることができた。すなわち、レジスト形状は、ブレーズド状の断面形状で形成でき、＋デフォーカスの位置と−デフォーカスの位置とでは形状が反転することが分かった。すなわち、−デフォーカスの位置では、鋸歯波の各頂部から、左側のＶ字溝に急な傾斜で、右側のＶ字溝に緩やかな傾斜の鋸歯となり、逆に、＋デフォーカスの位置では、鋸歯波の各頂部から、左側のＶ字溝に緩やかな傾斜で、右側のＶ字溝に急な傾斜の鋸歯となる。【０１０７】
本実施の形態では、以上のような変形照明法を用いた露光装置により、Ｓｉウエハ６０の表面のフォトレジスト７０を露光する際は、照明光源１０から放出された光を、アパーチャー２０を介してマスク４０を透過させ、このマスク４０を透過させることにより生じる０次光と１次光とをＳｉウエハ６０の表面で干渉させて、ＤＯＦの＋デフォーカスの位置または−デフォーカスの位置でフォトレジスト７０を露光し、Ｓｉウエハ６０上にブレーズド状の断面形状を有するフォトレジスト７０が形成された回折格子を形成することを特徴とするものである。【０１０８】
＜回折格子の製造方法＞
図１５および図１６を用いて、図１４に示した露光装置を用いた回折格子の製造方法について説明する。図１５は、露光装置に用いるアパーチャーの一例を示す概略図である。図１６は、露光装置に用いるマスクとレジスト形状の一例を示す概略図であり、（ａ）はマスクの概略、（ｂ）は（ａ）のマスクに対応するフォトレジストの断面形状、（ｃ）はシミュレーションによる（ａ）のマスクに対応するフォトレジストの断面形状をそれぞれ示す。図１６（ｂ），（ｃ）に示すフォトレジストの断面形状の例は、＋デフォーカスの位置で露光した場合である。なお、−デフォーカスの位置で露光した場合には、形状が反転する。【０１０９】
（１）光軸に対して非対称な開口部２１を備えたアパーチャー２０を準備する。このアパーチャー２０には、例えば図１５に示すように、光を透過する円形の開口部２１（白表示）が光軸に対して右側に設けられている。【０１１０】
（２）製作したい回折格子のピッチでラインパターンを配置したマスク４０を準備する。このマスク４０には、例えば図１６（ａ）に示すように、光を遮光する等間隔のライン４１（黒線表示）が４本、各ライン４１の相互間に光を透過するスペース４２が設けられている。【０１１１】
（３）テスト露光用のＳｉウエハにフォトレジストをスピンコーターで塗布した後、プリベークを施す。【０１１２】
（４）上記（３）のＳｉウエハに対し、マスク４０を用いて縮小投影型の露光装置でパターンを転写する。このとき、ＤＯＦの＋デフォーカス側または−デフォーカス側で露光し、Ｓｉウエハ上で領域を変えながら、露光装置のフォーカス値、露光量、露光レンズの開口数を各々複数段階に変えて、転写を複数ショット繰り返す。【０１１３】
（５）上記（４）のＳｉウエハを現像した後、必要であればポストベークを施す。【０１１４】
（６）上記（５）のＳｉウエハ上に形成された３次元フォトレジストパターンの断面形状を計測し、この断面形状が、製作したい回折格子の断面形状（本実施の形態では例えば図１６（ｂ）（ｃ））に最も良く合致するショットを選び、最適露光条件として、そのフォーカス値と露光量を記録する。【０１１５】
（７）もし、どのショットにおいても、製作したい回折格子の断面形状と良い合致が見られない場合は、上記（１）のアパーチャー２０の開口面積、開口位置及び開口形状を変更して、新たなアパーチャー２０を使用し、再び上記（３）〜（６）の手順を繰り返す。製作したい回折格子の断面形状と良く合致したショットが存在した場合は、製品となる回折格子を製作するために下記（８）の手順へ進む。【０１１６】
（８）回折格子製作用のＳｉウエハ６０にフォトレジスト７０をスピンコーターで塗布した後、プリベークを施す。【０１１７】
（９）上記（８）のＳｉウエハ６０に対し、光軸に対して非対称な開口部２１を備えたアパーチャー２０を用いて、縮小投影型の露光装置でマスク４０を転写する。このとき、ＤＯＦの＋デフォーカス側または−デフォーカス側で露光し、この露光装置には、上記（６）で記録した最適露光条件のフォーカス値と露光量を設定する。【０１１８】
（１０）上記（９）のＳｉウエハ６０を現像した後、必要であればポストベークを施す。この時点では、例えば図１６（ｃ）に示すような、等間隔なブレーズド状の断面形状を有するフォトレジスト７０がＳｉウエハ６０上に形成された構造となる。【０１１９】
（１１）上記（１０）のＳｉウエハ６０のフォトレジスト７０上にＡｌ膜を成膜する。【０１２０】
（１２）上記（１１）で形成された回折格子を適当なサイズに切り出す。これにより、Ｓｉウエハ６０上に等間隔でブレーズド状のフォトレジスト７０が形成され、さらにフォトレジスト７０上にＡｌ膜が成膜された回折格子の製品が完成する。【０１２１】
＜アパーチャーの変形例＞
図１７を用いて、図１５に示したアパーチャーの変形例について説明する。図１７は、アパーチャーとレジスト形状の変形例を示す概略図である。図１７において、（ａ）〜（ｅ）はアパーチャーの形状と共にシミュレーションによるフォトレジストの断面形状をそれぞれ示す。また、変形例の形状の違いが分かりやすいように、（ａ）として図１５に示した円形の開口部の例も併せて図示している。【０１２２】
図１７（ａ）に示したアパーチャー２０以外にも、図１７（ｂ）〜（ｅ）に示すような、光軸に対して非対称な開口部を備えたアパーチャーであれば、同様に回折格子は形成可能である。図１７（ｂ）は半円形の開口部２１ａ（白表示）を備えたアパーチャー２０ａ、図１７（ｃ）は２つの円形の開口部２１ｂ（白表示）を備えたアパーチャー２０ｂ、図１７（ｄ）は半リング形状の開口部２１ｃ（白表示）を備えたアパーチャー２０ｃ、図１７（ｅ）は１／６リング形状の開口部２１ｄ（白表示）を備えたアパーチャー２０ｄの例である。このような変形例においても、Ｓｉウエハ６０上に等間隔でブレーズド状のフォトレジスト７０が形成され、さらにフォトレジスト７０上にＡｌ膜が成膜された回折格子を製造することができる。【０１２３】
＜マスクの第１の変形例＞
図１８を用いて、図１６に示したマスクの第１の変形例について説明する。図１８は、マスクとレジスト形状の第１の変形例を示す概略図である。図１８において、（ａ）はマスクの概略、（ｂ）はシミュレーションによる（ａ）のマスクに対応するフォトレジストの断面形状をそれぞれ示す。【０１２４】
図１６（ａ）に示した等間隔のレイアウトパターンのマスク４０だけでなく、図１８（ａ）に示すような不等間隔のマスク４０ａに対しても、同様に回折格子を形成可能である。図１８（ａ）に示すマスク４０ａの例では、５本のライン４１（黒線表示）が、それぞれ異なるピッチで設けられている。この変形例においては、図１８（ｂ）に示すように、Ｓｉウエハ６０上に不等間隔でブレーズド状のフォトレジスト７０が形成され、さらにフォトレジスト７０上にＡｌ膜が成膜された回折格子を製造することができる。【０１２５】
このような不等間隔の回折格子の用途としては、例えば、（１）凹面回折格子の収差を低減し、分解を向上させる場合、（２）凹面回折格子の結像面は曲面であるが、結像面を平面にさせ、ダイオードアレイ検知器やＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）を使用できるようにする場合、（３）平面回折格子に結像性能を持たせる場合などに用いる。【０１２６】
＜マスクの第２の変形例＞
図１９を用いて、図１６に示したマスクの第２の変形例について説明する。図１９は、マスクとレジスト形状の第２の変形例を示す概略図である。図１９において、（ａ）は補助パターン（Ｙ方向）ありのマスクの概略、（ｂ）は補助パターン（Ｘ方向）ありのマスクの概略、（ｃ）はシミュレーションによる補助パターンなしのマスクに対応するフォトレジストの断面形状、（ｄ）はシミュレーションによる（ａ）の補助パターン（Ｙ方向）ありのマスクに対応するフォトレジストの断面形状、（ｅ）はシミュレーションによる（ｂ）の補助パターン（Ｘ方向）ありのマスクに対応するフォトレジストの断面形状をそれぞれ示す。【０１２７】
前述したような光軸に対して非対称な開口部を備えたアパーチャー２０（２０ａ〜２０ｄ）を使用し、図１９（ａ）に示す主パターンのライン４１ａ（黒線表示）以外に補助パターンのライン４３ａ（黒線表示）をＹ方向に配置したマスク４０ｂ、または、図１９（ｂ）に示す主パターンのライン４１ｂ（黒線表示）以外に補助パターンのライン４３ｂ（黒線表示）をＸ方向に配置したマスク４０ｃを使用する。このようなマスク４０ｂ，マスク４０ｃにおいて、補助パターンのサイズ（ラインの線幅や本数等）を調整することで、ブレーズド回折格子の角度（深さ）を変更することが可能となる。このブレーズド回折格子の角度とは、ブレーズ角とも呼ばれ、図１９（ｃ）にθで示す。また、ブレーズド回折格子の深さとは、図１９（ｃ）にｄで示す。【０１２８】
補助パターンなしのマスク（図１６（ａ）に示すマスク４０に相当）に対応する図１９（ｃ）に示すフォトレジスト７０の断面形状に対して、図１９（ａ）に示す補助パターン（Ｙ方向）ありのマスク４０ｂに対応する図１９（ｄ）に示すフォトレジスト７０の断面形状では、ブレーズド状の角度を小さくすることができる。言い換えれば、深さを浅くすることができる。同様に、図１９（ｂ）に示す補助パターン（Ｘ方向）ありのマスク４０ｃに対応する図１９（ｅ）に示すフォトレジスト７０の断面形状でも、ブレーズド状の角度を小さく（深さを浅く）することができる。【０１２９】
このような角度（深さ）を変更できる回折格子の用途としては、例えば、一つの回折格子（同一ピッチ）の中で角度が同じ場合や角度が異なる場合などに用いる。さらに、一つの回折格子（同一ピッチ）の中で角度が同じ場合でも、図１９（ｃ）に示すような角度が大きい（深さが深い）もの、図１９（ｄ），（ｅ）に示すような角度が小さい（深さが浅い）ものなどがある。また、一つの回折格子（同一ピッチ）の中で角度が異なる場合としては、例えば、回折格子を４分割して、角度を小さく（深さを浅く）、大きく（深く）、小さく、大きくのようにして、広い波長領域で回折効率を高くする場合などに用いる。【０１３０】
＜マスクの第３の変形例＞
図２０を用いて、図１６に示したマスクの第３の変形例について説明する。図２０は、マスクとレジスト形状の第３の変形例を示す概略図である。図２０において、（ａ）は解像限界以下で配置したラインアンドスペースのマスクの概略、（ｂ）はシミュレーションによる（ａ）のラインアンドスペースの長さが１００ｎｍのマスクに対応するフォトレジストの断面形状、（ｃ）はシミュレーションによる（ａ）のラインアンドスペースの長さが１５０ｎｍのマスクに対応するフォトレジストの断面形状、（ｄ）はシミュレーションによる（ａ）のラインアンドスペースの長さが２００ｎｍのマスクに対応するフォトレジストの断面形状をそれぞれ示す。【０１３１】
前述したような光軸に対して非対称な開口部を備えたアパーチャー２０（２０ａ〜２０ｄ）を使用し、図２０（ａ）に示す解像限界以下のピッチの微細なラインアンドスペース４４（ラインの部分は黒線表示）を欲しい回折格子のピッチに配置したマスク４０ｄを使用する。このマスク４０ｄにおいて、ラインアンドスペース４４の長さＸを変えることで、回折格子の角度（深さ）を変更することが可能となる。【０１３２】
図２０（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように、ラインアンドスペース４４の長さＸを１００ｎｍ→１５０ｎｍ→２００ｎｍにするに従って、ブレーズド状の角度を大きく（深さを深く）することができる。このような角度（深さ）を変更できる回折格子は、図１９に示したような回折格子と同様の用途に用いられる。【０１３３】
＜実施の形態１の効果＞
以上説明した本実施の形態１によれば、光軸に対して非対称な開口部２１（２１ａ〜２１ｄ）を備えたアパーチャー２０（２０ａ〜２０ｄ）を用い、また、回折格子のブレーズド状のピッチに対応してパターンを配置したマスク４０（４０ａ〜４０ｄ）を用いて、照明光源１０から放出された光を、アパーチャー２０（２０ａ〜２０ｄ）を介してマスク４０（４０ａ〜４０ｄ）を透過させ、このマスク４０（４０ａ〜４０ｄ）を透過させることにより生じる０次光と１次光とをＳｉウエハ６０の表面で干渉させて、ＤＯＦの＋デフォーカス側または−デフォーカス側でＳｉウエハ６０の表面のフォトレジスト７０を露光して、Ｓｉウエハ６０上に、等間隔または不等間隔で、かつ、同じ角度（深さ）または異なる角度（深さ）で、ブレーズド状の断面形状を有するフォトレジスト７０が形成された回折格子を製造することで、以下のような効果を得ることができる。【０１３４】
（１）ルーリングエンジンと比較して、製作時間の短縮（例えばマスタ作成：１ヶ月／枚→１日／枚）や精度向上が可能となり、さらに平行線以外も形成可能となる。【０１３５】
（２）ホログラフィック露光と比較して、斜方エッチング等の追加工を必要としないため、製作時間の短縮や製品の精度向上が可能となる。また、不等間隔やブレーズ角・深さを変えた回折格子を同時に形成可能となる。【０１３６】
（３）回折格子の製品全体からみた効果としては、製造ばらつき低減により回折効率向上、迷光低減といった、回折格子の性能向上に寄与することができる。【０１３７】
（４）回折格子の製品全体からみた効果としては、製品の精度向上と製作時間の短縮が可能な回折格子の製造技術を提供することができる。【０１３８】
以上（１）〜（４）のような効果が得られる理由は、以下の通りである。【０１３９】
（１１）光リソグラフィ技術は、半導体製品の大量生産に対応すべく、高スループットな製造方法であるため、製作時間の短縮が可能となる。【０１４０】
（１２）半導体製品の微細化・高精度化に対応すべく、短波長光源でパターンを形成する技術であり、製造する回折格子と同サイズのダイヤモンドツールで機械刻線を行うルーリングエンジンに対して高精度化が可能である。【０１４１】
（１３）本実施の形態は、１度の露光で光学像に傾斜を持たせることが可能であるため、追加工を必要としない。そのため、追加工を要するホログラフィック露光に対して、製造ばらつき低減・加工精度向上が可能である。【０１４２】
（１４）リソグラフィ技術は、任意のマスクレイアウトパターンをＳｉウエハに塗布されたフォトレジストに転写する技術であるため、不等間隔のパターンが形成可能である。また、補助パターンを配置することで、ブレーズ角を変更可能とする応用技術もあるため、ブレーズ角・深さを変えた回折格子を同時に形成可能とすることができる。【０１４３】
［実施の形態２］
本発明の実施の形態２を、図２１を用いて説明する。【０１４４】
本実施の形態２の回折格子の製造方法においては、光軸に対して非対称な照明形状を形成する際には、光軸に対して非対称な開口部を備えた第１アパーチャーと、この第１アパーチャーに対して非対称な開口部を反転して備えた第２アパーチャーとを用いる。また、マスクには、回折格子のブレーズド状のピッチ（等間隔、不等間隔）に対応してパターンを配置したマスクを用いる。そして、Ｓｉウエハの表面のフォトレジストを露光する際は、光源から放出された光を、第１アパーチャーおよび第２アパーチャーを介してマスクを透過させ、このマスクを透過させることにより生じる０次光と１次光とをＳｉウエハの表面で干渉させて、一定の結像性能を維持できる焦点範囲のデフォーカス側（＋デフォーカス側同士、−デフォーカス側同士、＋デフォーカス側と−デフォーカス側との組み合わせ）でフォトレジストを露光し、Ｓｉウエハ上にブレーズド状の断面形状を有する回折格子を形成する。以下において、前記実施の形態１と異なる部分を主に、図２１を用いて具体的に説明する。【０１４５】
＜回折格子の製造方法（２重露光）＞
図２１を用いて、本実施の形態２の図１４に示した露光装置を用いた回折格子の製造方法について説明する。図２１は、露光装置に用いるアパーチャーとレジスト形状の一例を示す概略図であり、（ａ）は第１アパーチャーを用いて変形照明法右側のみＤＯＦを適用した場合のシミュレーションによるフォトレジストの断面形状、（ｂ）は第２アパーチャーを用いて変形照明法左側のみＤＯＦを適用した場合のシミュレーションによるフォトレジストの断面形状、（ｃ）は第１アパーチャーと第２アパーチャーとを用いて変形照明法の２重露光ＤＯＦを適用した場合のシミュレーションによるフォトレジストの断面形状をそれぞれ示す。【０１４６】
図２１（ａ）に示すアパーチャー２０は、図１５に示したアパーチャーと同じもので、光を透過する円形の開口部２１（白表示）が光軸に対して右側に設けられている。このアパーチャー２０を用いてシミュレーションした結果、フォトレジストの断面形状は、−１．５μｍの−デフォーカスの位置では×（悪い）、−１．３μｍの−デフォーカスの位置では△（やや良い）、−１．１μｍと−０．９μｍと−０．７μｍの−デフォーカスの位置では○（良い）、−０．５μｍの−デフォーカスの位置では△、−０．３μｍと−０．１μｍの−デフォーカスの位置では×という結果になった。【０１４７】
一方、図２１（ｂ）に示すアパーチャー８０は、図２１（ａ）に示したアパーチャー２０に対して開口部２１を反転して備えたもので、光を透過する円形の開口部２１（白表示）が光軸に対して左側に設けられている。このアパーチャー８０を用いてシミュレーションした結果、フォトレジストの断面形状は、−０．１μｍの−デフォーカスの位置では×、＋０．１μｍの＋デフォーカスの位置では△、＋０．３μｍと＋０．５μｍと＋０．７μｍの＋デフォーカスの位置では○、＋０．９μｍの＋デフォーカスの位置では△、＋１．１μｍと＋１．３μｍの＋デフォーカスの位置では×という結果になった。【０１４８】
これらの結果を踏まえて、本実施の形態の回折格子の製造方法では、図２１（ｃ）に示すように、図２１（ａ）に示したアパーチャー２０と図２１（ｂ）に示したアパーチャー８０とを用い、１回目は図２１（ａ）に示したアパーチャー２０を用いて露光し、２回目は図２１（ｂ）に示したアパーチャー８０を用いて露光する。この２枚のアパーチャー２０，８０を用いてシミュレーションした結果、フォトレジストの断面形状は、−１．５μｍと−０．１μｍ、−１．３μｍと＋０．１μｍ、−１．１μｍと＋０．３μｍ、−０．９μｍと＋０．５μｍ、−０．７μｍと＋０．７μｍ、−０．５μｍと＋０．９μｍ、−０．３μｍと＋１．１μｍ、−０．１μｍと＋１．３μｍの各デフォーカスの位置のいずれにおいても○という結果になった。【０１４９】
この図２１（ｃ）に示すような−デフォーカスの位置同士や−デフォーカスの位置と＋デフォーカスの位置との組み合わせ、あるいはこの例にはないが＋デフォーカスの位置同士で２重露光を行うことで、フォーカスマージンを向上して回折格子を形成可能である。以下において、回折格子の製造方法（２重露光）について説明する。【０１５０】
（１）光軸に対して非対称な照明形状とし、かつ、その形状がミラー反転したものを２枚準備する。すなわち、例えば図２１（ａ）に示すように、開口部２１が光軸に対して右側に設けられているアパーチャー２０と、図２１（ｂ）に示すように、開口部２１が光軸に対して左側に設けられているアパーチャー８０とを準備する。【０１５１】
（２）製作したい回折格子のピッチでラインパターンを配置したマスク４０（例えば実施の形態１の図１６（ａ）に示したマスク）を準備する。【０１５２】
（３）テスト露光用のＳｉウエハ２枚にフォトレジストをスピンコーターで塗布した後、プリベークを施す。【０１５３】
（４）上記（３）のＳｉウエハ１枚に対し、アパーチャー２０及びマスク４０を用いて縮小投影型の露光装置でパターンを転写する。このとき、ＤＯＦの＋デフォーカス側および／または−デフォーカス側で露光し、Ｓｉウエハ上で領域を変えながら、露光装置のフォーカス値、露光量、露光レンズの開口数を各々複数段階に変えて、転写を複数ショット繰り返す。次に、上記（３）のＳｉウエハの他の１枚に対し、アパーチャー８０及びマスク４０を用いて同様の露光を行う。【０１５４】
（５）上記（４）のＳｉウエハ２枚を現像した後、必要であればポストベークを施す。【０１５５】
（６）上記（５）のＳｉウエハ上に形成された３次元フォトレジストパターンの断面形状を計測し、この断面形状が、製作したい回折格子の断面形状に最も良く合致するショットを選び、最適露光条件として、そのフォーカス値と露光量を記録する。【０１５６】
（７）もし、どのショットにおいても、製作したい回折格子の断面形状と良い合致が見られない場合は、上記（１）のアパーチャー２０及び８０の開口面積、開口位置及び開口形状を変更して、新たなアパーチャー２０及び８０を使用し、再び上記（３）〜（６）の手順を繰り返す。製作したい回折格子の断面形状と良く合致したショットが存在した場合は、製品となる回折格子を製作するために下記（８）の手順へ進む。【０１５７】
（８）回折格子製作用のＳｉウエハにフォトレジストをスピンコーターで塗布した後、プリベークを施す。【０１５８】
（９）上記（８）のＳｉウエハに対し、光軸に対して非対称な照明形状とし、かつ、その形状がミラー反転したアパーチャー２０及び８０を用いて縮小投影型の露光装置でマスク４０を２回転写する。このとき、ＤＯＦの＋デフォーカス側および／または−デフォーカス側で露光し、この露光装置には、上記（６）で記録した最適露光条件のフォーカス値と露光量の１／２の値を設定する。【０１５９】
（１０）上記（９）のＳｉウエハを現像した後、必要であればポストベークを施す。この時点では、ブレーズド状の断面形状を有するフォトレジストがＳｉウエハ上に形成された構造となる。【０１６０】
（１１）上記（１０）のＳｉウエハのフォトレジスト上にＡｌ膜を成膜する。【０１６１】
（１２）上記（１１）で形成された回折格子を適当なサイズに切り出す。これにより、Ｓｉウエハ上にブレーズド状のフォトレジストが形成され、さらにフォトレジスト上にＡｌ膜が成膜された回折格子の製品が完成する。【０１６２】
＜アパーチャーの変形例＞
アパーチャーについては、前記実施の形態１と同様の変形が可能であり、図２１（ａ），（ｂ）に示したアパーチャー２０及び８０以外にも、図１７（ｂ）〜（ｅ）に示したアパーチャー２０ａ〜２０ｄと、この各アパーチャー２０ａ〜２０ｄに対して形状がミラー反転したアパーチャーとであれば、同様に回折格子は形成可能である。【０１６３】
＜マスクの変形例＞
マスクについては、前記実施の形態１と同様の変形が可能であり、図１６（ａ）に示した等間隔のマスク４０だけでなく、図１８（ａ）に示した不等間隔のマスク４０ａ、図１９（ａ），（ｂ）に示した主パターン以外に補助パターンを配置した角度（深さ）を変更できるマスク４０ｂ，４０ｃ、図２０（ａ）に示した解像限界以下でラインアンドスペースを配置した角度（深さ）を変更できるマスク４０ｄに対しても、同様に回折格子を形成可能である。【０１６４】
＜実施の形態２の効果＞
以上説明した本実施の形態２によれば、光軸に対して非対称な開口部を備えたアパーチャー２０（２０ａ〜２０ｄ）と、このアパーチャー２０に対して非対称な開口部を反転して備えたアパーチャー８０とを用い、また、回折格子のブレーズド状のピッチに対応してパターンを配置したマスク４０（４０ａ〜４０ｄ）を用いて、照明光源から放出された光を、アパーチャー２０（２０ａ〜２０ｄ）およびアパーチャー８０を介してマスク４０（４０ａ〜４０ｄ）を透過させ、このマスク４０（４０ａ〜４０ｄ）を透過させることにより生じる０次光と１次光とをＳｉウエハの表面で干渉させて、ＤＯＦの＋デフォーカス側および／または−デフォーカス側でフォトレジストを露光し、Ｓｉウエハ上に、等間隔または不等間隔で、かつ、同じ角度（深さ）または異なる角度（深さ）で、ブレーズド状の断面形状を有するフォトレジストが形成された回折格子を製造することで、前記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。【０１６５】
［実施の形態３］
本発明の実施の形態３を、図２２〜図２３を用いて説明する。【０１６６】
本実施の形態３の回折格子の製造方法においては、光軸に対して非対称な照明形状を形成する際には、光軸に対して対称な開口部を備えたアパーチャーを光軸に対して傾けて用いる。また、マスクには、回折格子のブレーズド状のピッチ（等間隔、不等間隔）に対応してパターンを配置したマスクを用いる。そして、Ｓｉウエハの表面のフォトレジストを露光する際は、光源から放出された光を、アパーチャーを介してマスクを透過させ、このマスクを透過させることにより生じる０次光と１次光とをＳｉウエハの表面で干渉させて、一定の結像性能を維持できる焦点範囲のデフォーカス側（＋デフォーカス側、−デフォーカス側）でフォトレジストを露光し、Ｓｉウエハ上にブレーズド状の断面形状を有する回折格子を形成する。以下において、前記実施の形態１，２と異なる部分を主に、図２２〜図２３を用いて具体的に説明する。【０１６７】
＜露光装置（照明チルト法）＞
図２２および図２３を用いて、本実施の形態３の回折格子の製造方法を実現する露光装置について説明する。図２２は、この露光装置とこれに用いるアパーチャーの一例を示す概略図であり、（ａ）は露光装置に用いる照明チルト法の概略、（ｂ）はアパーチャーの形状をそれぞれ示す。図２３は、図２２に示した露光装置に用いるマスクとレジスト形状の一例を示す概略図であり、（ａ）はマスクの概略、（ｂ）はシミュレーションによる（ａ）のマスクに対応するフォトレジストの断面形状をそれぞれ示す。【０１６８】
本実施の形態３では、前記実施の形態１，２のように照明形状を非対称にせず、図２２に示すようにアパーチャー９０にチルトをつけることで、擬似的に変形照明と同様の効果を得るようにしたものである。すなわち、アパーチャー９０には、図２２（ｂ）に破線で示すように、光軸に対して対称な開口部２３を備えたものを用いる。そして、Ｓｉウエハの表面のフォトレジストを露光する際は、図２２（ａ）に示すように、このアパーチャー９０を光軸を通るＸ軸に対して傾き角度（例えば２０°）の分だけ傾ける。これにより、図２２（ｂ）に示すように、擬似的に光軸に対して非対称な開口部２４（白表示）を備えた照明形状とすることができる。【０１６９】
また、本実施の形態３で用いるマスクには、図２３（ａ）に示すような等間隔のマスク４０（図１６（ａ）と同じ）を用いることで、図２３（ｂ）に示すような、ブレーズド状の断面形状を有するフォトレジスト７０が形成された回折格子を形成することができる。【０１７０】
＜アパーチャーの変形例＞
アパーチャーについては、前記実施の形態１と同様の変形が可能であり、図２２（ａ），（ｂ）に示したアパーチャー９０以外にも、図１７（ｂ）〜（ｅ）に示したアパーチャー２０ａ〜２０ｄを変更して、光軸に対して対称な開口部を備えたアパーチャーであれば、同様に傾けて露光することで回折格子は形成可能である。例えば、図１７（ｂ）を変更すれば円形の開口部を備えたアパーチャー、図１７（ｃ）を変更すれば４つの円形の開口部を備えたアパーチャー、図１７（ｄ）を変更すればリング形状の開口部を備えたアパーチャー、図１７（ｅ）を変更すれば２つの１／６リング形状の開口部を備えたアパーチャーとなる。【０１７１】
＜マスクの変形例＞
マスクについては、前記実施の形態１と同様の変形が可能であり、図２３（ａ）に示した等間隔のマスク４０だけでなく、図１８（ａ）に示した不等間隔のマスク４０ａ、図１９（ａ），（ｂ）に示した主パターン以外に補助パターンを配置した角度（深さ）を変更できるマスク４０ｂ，４０ｃ、図２０（ａ）に示した解像限界以下でラインアンドスペースを配置した角度（深さ）を変更できるマスク４０ｄに対しても、同様に回折格子を形成可能である。【０１７２】
＜実施の形態３の効果＞
以上説明した本実施の形態３によれば、光軸に対して対称な開口部を備えたアパーチャー９０を光軸に対して傾けて用い、また、回折格子のブレーズド状のピッチに対応してパターンを配置したマスク４０（４０ａ〜４０ｄ）を用いて、照明光源から放出された光を、アパーチャー９０を介してマスク４０（４０ａ〜４０ｄ）を透過させ、このマスク４０（４０ａ〜４０ｄ）を透過させることにより生じる０次光と１次光とをＳｉウエハの表面で干渉させて、ＤＯＦの＋デフォーカス側または−デフォーカス側でフォトレジストを露光し、Ｓｉウエハ上に、等間隔または不等間隔で、かつ、同じ角度（深さ）または異なる角度（深さ）で、ブレーズド状の断面形状を有するフォトレジストが形成された回折格子を製造することで、前記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。【０１７３】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。【０１７４】
例えば、前記各実施の形態においては、光軸に対して非対称な照明形状を形成する際にアパーチャーを用いて光軸に対して非対称な照明形状にしているが、これに限定されるものではなく、照明光源自体から光軸に対して非対称な照明形状の光を放出するような装置を用いることも可能である。【０１７５】
また、アパーチャーを用いる場合でも、図１７に示したような各形状の開口部を備えたアパーチャーに限らず、開口部の形状などについては種々の変形が可能である。また、マスクについても、ブレーズ角（深さ）を変更する場合には、図１９に示したような補助パターンや図２０に示したようなラインアンドスペースとは異なるものを用いることも可能である。【０１７６】
以上、本発明に係る回折格子の製造方法を説明したが、本発明は回折格子の製造方法に限定されるものではなく、非対称形状を含む半導体装置の製造方法に適用することができる。例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）の一部に、断面として非対称形状が要求される場合において、実施の形態１〜３を適用し、半導体基板上に、非対称の断面形状を形成することができる。また、この非対称の断面形状は、感光材料に限らず、公知の半導体のエッチング手法を適用することで、感光材料の断面形状を半導体基板に転写し、半導体基板に非対称の断面形状を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１７７】
［第２技術の産業上の利用可能性］
本発明の回折格子の製造技術は、特に、変形照明法を用いた３次元レジストパターン形成技術を適用し、ブレーズド状の断面形状を有するブレーズド回折格子の製造方法に利用可能である。また、本発明の製造技術は、非対称形状を含む半導体装置の製造方法に利用可能である。
【符号の説明】
【０１７８】
［第１技術（図１〜図１３）の符号の説明］
１０，１０′  グレーマスク
２０  二値マスク
１００  回折格子
２００  分光光度計
２０１  光源
２０２  単色計
２０３  試料側光束
２０４  参照側光束
２０５  試料
２０６  光検出器
２０７  ＣＰＵ
２０８  表示・記録部
２０９  波長駆動系
［第２技術（図１４〜図２３）の符号の説明］
１０  照明光源
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ  アパーチャー
２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ  開口部
２２  遮光部
２３  開口部
２４  開口部
３０  集光レンズ
４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ  マスク
４１，４１ａ，４１ｂ  ライン
４２  スペース
４３ａ，４３ｂ  ライン
４４  ラインアンドスペース
５０  投影レンズ
６０  Ｓｉウエハ
７０  フォトレジスト
８０  アパーチャー
９０  アパーチャー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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