(57)【要約】【課題】中間層を用いることなく、回折格子の寸法誤差を大きくすることのできる露光装置及び露光方法を提供する。【解決手段】平板状の支持部３１と、支持部３１と屈折率の異なる断面矩形状の部分３２ｂが支持部３１と交互に周期的に形成された回折部３２と、を有する回折格子３の入射面３ａへ、垂直にレーザ光を入射させる露光方法であって、回折部３２の断面矩形状の部分３２ｂの高さを回折格子３の０次及び±２次以上の高次の回折光の強度が±１次の回折光の強度の１１％以下となるよう設定して、対象物へ露光を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の支持部と、前記支持部と屈折率の異なる断面矩形状の部分が前記支持部と交互に周期的に形成された回折部と、を有する回折格子の入射面へ、略垂直に入射光を入射させる露光方法であって、
前記回折部における前記断面矩形状の部分の高さを前記回折格子の０次及び±２次以上の高次の回折光の強度が±１次の回折光の強度の１１％以下となるよう設定して、対象物へ露光を行う露光方法。
【請求項２】
前記入射光は、レーザ光である請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
前記回折部は、一次元パターンであり、
前記入射光の電場又は磁場の方向と、前記回折格子のストライプの方向が平行である請求項２に記載の露光方法。
【請求項４】
前記回折格子と露光対象物との距離が、１μｍ以上１０ｍｍ以下である請求項１から３のいずれか１項に記載の露光方法。
【請求項５】
前記入射光の波長をλ、前記回折部の周期をｐとしたとき、
λ＜ｐ＜２λ
である請求項１から４のいずれか１項に記載の露光方法。
【請求項６】
前記回折格子を用いた露光を利用して、露光対象物から前記回折部の周期及び幅が前記回折格子よりも短い第２の回折格子を作製した後、
前記第２の回折格子を用いて他の対象物に対して露光を行う請求項１から５のいずれか１項に記載の露光方法。
【請求項７】
前記回折部は、一次元パターンであり、
露光対象物に１回目の露光を行った後、前記回折格子を前記入射光の光軸について６０°または９０°回転させた後に、当該露光対象物に２回目の露光を行う請求項１から６のいずれか１項に記載の露光方法。
【請求項８】
平板状の支持部と、前記支持部と屈折率の異なる断面矩形状の部分が前記支持部と交互に周期的に形成された回折部と、を有する回折格子と、
前記回折格子の入射面へ略垂直に入射光を入射させる光源と、を備え、
前記回折部における前記断面矩形状の部分の高さを、前記回折格子の０次及び±２次以上の高次の回折光の強度が±１次の回折光の強度の１１％以下となるよう設定した露光装置。
【請求項９】
前記入射光は、レーザ光である請求項８に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記回折部は、一次元パターンであり、
前記入射光の電場又は磁場の方向と、前記回折格子のストライプの方向が平行である請求項９に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記回折格子と露光対象物との距離が、１μｍ以上１０ｍｍ以下である請求項８から１０のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１２】
前記入射光の波長をλ、前記回折部の周期をｐとしたとき、
λ＜ｐ＜２λ
である請求項８から１１のいずれか１項に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、０次の回折光の強度を抑制し、±１次の回折光の干渉を利用して露光を行う露光装置及び露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の露光装置として、レーザ発振器と、レーザ発振器から発振されたビームの入射を受け、複数の回折ビームを発生させる回折光学素子を備え、回折ビームを用いて干渉露光を行うことにより基板にパターンを形成するパターン形成装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。回折光学素子は、強度の等しい±１次の回折ビームと±１次の回折ビームよりも強度の小さい０次の回折ビームを発生させ、±１次の回折ビームが干渉することにより回折光学素子の直後に形成される干渉光強度分布によって、干渉露光が行われる。
【０００３】
特許文献１では、回折光学素子は、支持基板と、周期的な凹凸形状を有する周期構造層と、支持基板と周期構造層の間に、支持基板および周期構造層とは異なる屈折率を有する中間層を備えている。そして、中間層の厚みを調整することにより０次の回折ビームの強度を小さく抑えることができ、良好な干渉光強度分布を得ることができる、とされている。そして、所定の条件で、中間層を１１４．５ｎｍとしたときに、０次回折ビームの強度が顕著に小さくなることが記載されている。特許文献１に記載された［図６］の（Ｂ）からは、中間層を１１４．３ｎｍ〜１１４．７程度としたときに、０次回折ビームの強度が±１次回折ビームの強度より小さいことが読み取れる。
【０００４】
また、特許文献１には、支持基板と周期構造層の間に中間層を備えない回折光学素子を用いた場合の、０次および±１次のビームの強度と、回折光学素子の周期構造層の深さとの関係の例を示す図（グラフ）が示され、０次回折ビームの強度が一定以下に下がらないこととされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１１６０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の露光方法では、中間層の厚さの誤差が０．２％程度までしか許容されず、中間層の作製が極めて困難である。特許文献１では、入射ビームの角度を調節することにより、中間層の厚みの誤差を補正すると記載されているが、入射ビームの角度を調節するとなると、露光装置側で光源の角度を精度良く制御するための機構等が別途必要となってしまい、実用的とは言い難い。
【０００７】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、中間層を用いることなく、回折格子の寸法誤差を大きくすることのできる露光装置及び露光方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明では、平板状の支持部と、前記支持部と屈折率の異なる断面矩形状の部分が前記支持部と交互に周期的に形成された回折部と、を有する回折格子の入射面へ、略垂直に入射光を入射させる露光方法であって、前記回折部における前記断面矩形状の部分の高さを前記回折格子の０次及び±２次以上の高次の回折光の強度が±１次の回折光の強度の１１％以下となるよう設定して、対象物へ露光を行う露光方法が提供される。
【０００９】
この露光方法によれば、±１次回折光以外の回折光が抑制され、±１次回折光による干渉露光が成立し、簡便で実用性の高い露光方法とすることができる。
【００１０】
上記露光方法において、前記入射光は、レーザ光であってもよい。
【００１１】
この露光方法によれば、より安定した露光パターンとすることができる。
【００１２】
上記露光方法において、前記回折部は、一次元パターンであり、前記入射光の電場又は磁場の方向と、前記回折格子のストライプの方向が平行であってもよい。
【００１３】
この露光方法によれば、±１次回折光をより的確に抑制し、安定した露光パターンとすることができる。
【００１４】
上記露光方法において、前記回折格子と露光対象物との距離が、１μｍ以上１０ｍｍ以下であってもよい。
【００１５】
この露光方法によれば、回折格子と露光対象物が接触しておらず、回折格子に塵埃等が付着したり、回折格子が破損するおそれがなくなる。また、回折格子と露光対象物とが比較的近接することから、場所をとらずに露光を行うことができる。
【００１６】
上記露光方法において、前記入射光の波長をλ、前記回折部の周期をｐとしたとき、λ＜ｐ＜２λであってもよい。
【００１７】
この露光方法によれば、±２次以上の高次の回折光が発生しないため、０次光のみを抑制すればよく、より的確に所望の露光パターンを得ることができる。
【００１８】
上記露光方法において、前記回折格子を用いた露光を利用して、露光対象物から前記回折部の周期及び幅が前記回折格子よりも短い第２の回折格子を作製した後、前記第２の回折格子を用いて他の対象物に対して露光を行ってもよい。
【００１９】
この露光方法によれば、最終的に得る露光パターンの周期に対して、最初に準備する回折格子の周期を大きくすることができ、回折格子のコストの低減を図って、露光のコストを低減することができる。
【００２０】
上記露光方法において、前記回折部は、一次元パターンであり、露光対象物に１回目の露光を行った後、前記回折格子を前記入射光の光軸について６０°または９０°回転させた後に、当該露光対象物に２回目の露光を行ってもよい。
【００２１】
この露光方法によれば、一次元パターンの回折格子を利用して２次元の露光パターンを作成することができ、露光のコストを低減することができる。
【００２２】
また、本発明では、平板状の支持部と、前記支持部と屈折率の異なる断面矩形状の部分が前記支持部と交互に周期的に形成された回折部と、を有する回折格子と、前記回折格子の入射面へ略垂直に入射光を入射させる光源と、を備え、
前記回折部における前記断面矩形状の部分の高さを、前記回折格子の０次及び±２次以上の高次の回折光の強度が±１次の回折光の強度の１１％以下となるよう設定した露光装置が提供される。
【００２３】
上記露光装置において、前記入射光は、レーザ光であってもよい。
【００２４】
上記露光装置において、前記回折部は、一次元パターンであり、前記入射光の電場又は磁場の方向と、前記回折格子のストライプの方向が平行であってもよい。
【００２５】
上記露光装置において、前記回折格子と露光対象物との距離が、１μｍ以上１０ｍｍ以下であってもよい。
【００２６】
上記露光装置において、前記入射光の波長をλ、前記回折部の周期をｐとしたとき、λ＜ｐ＜２λであってもよい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、中間層を用いることなく、回折格子の寸法誤差を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態を示す露光装置の概略説明図である。
【図２】図２（ａ）はレジストパターンが形成された基板の説明図であり、図２（ｂ）はレジストパターンをマスクとしてエッチングされた基板の説明図である。
【図３Ａ】図３Ａは、回折部の説明図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、レジストパターンが形成された基板のＳＥＭ画像である。
【図４】図４は、横軸を凸部の高さとし、縦軸を±１次の回折光に対する相対強度とした、凸部の高さと回折光の強度との関係を示すグラフである。
【図５】図５は、横軸を凸部の幅とし、縦軸を±１次の回折光に対する相対強度とした、凸部の幅と回折光の強度との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、横軸をレーザ光の入射角とし、縦軸を±１次の回折光に対する相対強度とした、レーザ光の入射角と回折光の強度との関係を示すグラフである。
【図７】図７は、横軸をレーザ光の波長とし、縦軸を±１次の回折光に対する相対強度とした、レーザ光の波長と回折光の強度との関係を示すグラフである。
【図８】図８は、横軸を凸部の幅とし、縦軸を±１次の回折光に対する相対強度とした、凸部の幅と回折光の強度との関係を示すグラフである。
【図９】図９は、横軸を凸部の高さとし、縦軸を±１次の回折光に対する相対強度とした、凸部の高さと回折光の強度との関係を示すグラフである。
【図１０】図１０（ａ）は第２の回折格子を作製する状態を示す露光装置の概略説明図であり、図１０（ｂ）は作製された第２の回折格子の説明図である。
【図１１】図１１（ａ）は第２の回折格子を用いて露光している状態を示す露光装置の概略説明図であり、図１１（ｂ）は作製された第３の回折格子の説明図である。
【図１２】図１２は、レジストパターンが形成された基板のＳＥＭ画像である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１及び図２は本発明の一実施形態を示し、図１は露光装置の概略説明図であり、図２（ａ）はレジストパターンが形成された基板の説明図であり、図２（ｂ）はレジストパターンをマスクとしてエッチングされた基板の説明図である。
【００３０】
図１に示すように、この露光装置１は、レーザ光源２と、レーザ光源２のレーザ光が入射する回折格子３とを備え、光源２から出射されたレーザ光を回折格子３にて回折させ、±１次の回折光の干渉を利用して露光を行う。露光の対象物として感光性のレジスト４が形成された基板５を用い、現像処理を施すと、図２（ａ）に示すように干渉強度に応じたレジストパターン４ａが基板５上に形成される。回折格子３は板状に形成され、回折格子３と基板５とは平行に配置される。そして、レジストパターン４ａをマスクとして基板５をエッチングすることにより、図２（ｂ）に示すように基板５に表面パターン５ａを形成することができる。
【００３１】
図１に示すように、レーザ光源２は、回折格子３の入射面３ａに垂直に入射するようにレーザ光を出射する。レーザ光は、光の単色性が高いので、高品質の露光を行うことができ、より安定した露光パターンとすることができる。また、レーザ光源２として、例えばレーザダイオードを用いることができる。レーザダイオードを用いた場合、装置のコストを低減することができる。
【００３２】
回折格子３は、レーザ光源２側の面が入射面３ａをなし、これと反対側、すなわち露光対象物側の面が出射面３ｂをなす。回折格子３は、レーザ光に対して透明な材料からなり、平板状の支持部３１と、支持部３１の出射面３ｂに形成される回折部３２と、を有する。支持部３１と回折部３２は、１つの材料により一体に形成されてものであってもよいし、別々の材料から形成されたものであってもよい。ここで、回折格子３の作製を容易とするため、支持部３１と回折部３２の間に中間層を介在させないことが重要である。
【００３３】
図３Ａは、回折部の説明図である。
図３Ａに示すように、回折部３２は、断面矩形状の凸部３２ａ及び凹部３２ｂが交互に周期的に形成される。本実施形態においては、一方向へ延びる凸部３２ａ及び凹部３２ｂが所定間隔で配置されており、回折部３２は全体として一次元のストライプ状の回折パターンをなしている。また、本実施形態においては、凸部３２ａは回折格子３を形成する材料の屈折率であり、凹部３２ｂは空気の屈折率となっている。図３Ａでは、凸部３２ａが屈折率１．８のサファイアである例を示している。凸部３２ａ及び凹部３２ｂは、幅寸法が等しく形成されており、凸部３２ａ及び凹部３２ｂを通過する光の量が同じように設定されている。ここで、凸部３２ａの幅ａ及び凹部３２ｂの幅ｂは、凸部３２ａ及び凹部３２ｂの周期をｐとしたとき、ａ＝ｂ＝ｐ／２とすることが好ましい。
【００３４】
また、凸部３２ａ及び凹部３２ｂの高さｈは、レーザ光の波長をλ、凸部３２ａ内の屈折率と凹部３２ｂの屈折率のうち大きい方をｎ１、小さい方をｎ２としたとき、ｈ＝λ／（２（ｎ１−ｎ２））とすることが好ましい。これにより、凸部３２ａ及び凹部３２ｂを通過する光が打ち消しあって、０次回折光が消失して±１次光による干渉露光が成立する。ここで、凸部３２ａの高さｈを、回折格子３の０次及び±２次以上の高次の回折光の強度が±１次の回折光の強度の１１％以下となるよう設定すると、良好に露光を行うことができる。
【００３５】
以上のように構成された露光装置１では、レーザ光源２から回折格子３にレーザ光が入射すると、複数の回折光が出射される。複数の回折光のうち、±１次の回折光の干渉により対象物上に干渉縞が形成され、この干渉縞を利用して露光を行うことができる。このとき、回折格子３がレーザ光に対して透明な材料からなるので、回折格子３内での光の吸収がなく、レーザ光のエネルギーを無駄にすることなく露光を行うことができる。また、レーザ光が回折格子３に垂直に入射するとともに、回折格子３と基板５とを平行に配置したので、＋１次と−１次の回折光の強度と出射角が同じとなり、露光の品質を高くすることができる。
【００３６】
特に、凸部３２ａの高さｈを、回折格子３の０次及び±２次以上の高次の回折光の強度が±１次の回折光の強度の１１％以下となるよう設定しておくことにより、±１次回折光以外の回折光が抑制され、±１次回折光による干渉露光が成立し、簡便で実用性の高い露光方法とすることができる。従って、従来ように中間層を用いることなく、回折格子３の寸法誤差を大きくすることができる。
【００３７】
また、回折部３２を回折格子３の出斜面３ｂに形成したことから、入射面３ａに形成する場合と比較して、回折格子３と基板５との距離を小さくすることができ、露光の精度を向上させることができる。
【００３８】
尚、前記実施形態においては、回折部３２が回折格子３表面の凸部３２ａと凹部３２ｂから形成されるものを示したが、例えば、平板状の支持部に、支持部と屈折率の異なる断面矩形状の材料を埋設して回折部を構成することも可能である。要は、回折部は、平板状の支持部と、支持部と屈折率の異なる断面矩形状の部分が支持部と交互に周期的に形成されていればよいのである。
【００３９】
また、回折部３２が一方向につき回折作用を得ることのできる一次元パターンであるものを示したが、縦横の二方向につき回折作用を得ることのできる二次元パターンであってもよいことは勿論である。また、回折部３２を出射面３ｂに設けたものを示したが、入射面３ａに設けてもよいし、入射面３ａと出射面３ｂの両方に設けても良い。
【００４０】
また、前記実施形態においては、入射光としてレーザー光を用いたものを示したが、回折格子３と基板５の距離がコヒーレンス長以下であれば干渉が成り立つため、必ずしもレーザー光である必要はない。例えば、フィルタを使用して水銀ランプのｇ線（波長λ：４３６ｎｍ）のみを取り出して光源とした場合、そのスペクトル幅（Δλ）が１ｎｍだとするとコヒーレンス長Ｌは、Ｌ＝λ２／Δλ≒１９０μｍとなり、これより回折格子３と基板５の距離が小さければ干渉露光を行うことができる。
【００４１】
また、前記実施形態においては、レーザ光源２と回折格子３の間に光学部材を介在させていないが、コリメータやビームスプリッタを介在させてもよいことは勿論である。
さらに、回折格子３を用いた露光を利用して、露光対象物から凸部３２ａ及び凹部３２ｂの周期ｐ及び幅ａ，ｂが回折格子３よりも短い第２の回折格子を作製した後、第２の回折格子を用いて他の対象物に対して露光を行ってもよい。これにより、より微細なパターンを他の対象物に形成することができる。
【００４２】
［実施例１］
以下、実施例１について説明する。実施例１では、前記実施形態の支持部３１と回折部３２が一体の材料からなる回折格子３により露光装置１を構成した。露光装置１のレーザ光源２として、波長４０５ｎｍの窒化物半導体からなるレーザダイオードを準備した。また、回折格子３として、支持部３１及び回折部３２が一体に形成されたサファイアを用い、入射面３ａを平坦として、出射面３ｂに回折部３２を形成した。
【００４３】
回折部３２は、一次元のストライプ状の回折パターンとし、凸部３２ａ及び凹部３２ｂの幅ａ，ｂを２．０μｍとし、凸部３２ａ間の距離を２．０μｍとした。すなわち、凸部３２ａの周期ｐは４．０μｍである。また、レーザ光の波長λが４０５ｎｍ、サファイアの屈折率が１．８、雰囲気の空気の屈折率が１．０であることから、λ／（２（ｎ１−ｎ２））は０．２５μｍとなる。そこで、実施例１では、凸部３２ａの高さｈを０．２５μｍとした。尚、支持部３１の厚さは、４００μｍとした。
【００４４】
また、レーザ光源２と回折格子３の距離を３０ｃｍとし、レーザ光の電場の強い方向と回折部３２のストライプの方向が一致するよう構成し、いわゆるＴＥ波により露光を行った。そして、回折格子３から３．０ｍｍの距離に、回折格子３と平行となるようレジスト４を塗布した基板５を配置した。ここで、レジスト４としてノボラック系ポジ型レジストを用い、基板５としてサファイアを用いた。
【００４５】
以上のようにレーザ光源２、回折格子３及び基板５を配置した後、レーザ光を回折格子３を介して基板５に照射して露光を行った。露光後に現像したところ、図３Ｂに示すように、基板５上に、２．０μｍ周期で凸部の幅が１．０μｍのレジストパターン４ａが形成された。ここで、図３Ｂは、レジストパターンが形成された基板のＳＥＭ画像である。
【００４６】
次いで、実施例１の条件で凸部の高さのみを変化させて、各次数の回折光の±１次回折光に対する強度比を計算した。この計算結果を、図４に示す。図４は、横軸を凸部の高さとし、縦軸を±１次の回折光に対する相対強度とした、凸部の高さと回折光の強度との関係を示すグラフである。
【００４７】
図４に示すように、凸部の高さが０．２５μｍのとき、±３次回折光が最も大きく、約１１％となっている。このとき、０次回折光、±２次回折光及び±４次以上の回折光は±１次回折光の１％未満であり、良好に干渉露光を行うことができることが理解される。そして、凸部の高さが０．２５μｍからずれると、０次回折光を除いては殆ど変化しないことが理解される。
【００４８】
このように、最も大きい±３次回折光が±１次回折光の強度の１１％であることから、０次または±２次以上の高次の回折光が±１次回折光の強度の１１％以下であれば、良好な露光が可能であることが理解される。この場合、回折格子３と基板５の距離によって±１次回折光と±３次回折光の位相差が変化して形成されるパターンも変化してしまうので、これらの距離を精密に制御する必要がある。また、基板５の面内全域で回折格子３との距離を一定とするため、回折格子３と基板５が平行であることも要求される。
【００４９】
具体的に、±１次回折光と±３次回折光の位相差は、λ／（１−√（１−４λ２／ｐ２））の距離で１周する。レジストパターンの幅を±２０％以内で制御するためには、この半分とする必要があり、実施例１においては約１０μｍである。
【００５０】
尚、±３次回折光に限らず、０次または±２次以上の高次の回折光が±１次回折光の強度の５％以下であれば、回折格子３と基板５の距離を制御せずともレジストパターンの幅が±２０％以内で制御できることが判明している。この場合は、回折格子３と基板５の距離を精密に制御する必要はないし、回折格子３と基板５の平行度を精密に制御する必要もない。
【００５１】
ここで、回折格子３と露光対象物との距離を１μｍ以上１０ｍｍ以下とすることにより、回折格子３と露光対象物が接触しておらず、回折格子３に塵埃等が付着したり、回折格子３が破損するおそれがなくなる。また、回折格子３と露光対象物とが比較的近接することから、場所をとらずに露光を行うことができる。
【００５２】
また、０次回折光を除いては±３次回折光が最も強度が高く、この強度は高さｈに関わらずほぼ一定であることから、０次回折光を±３次回折光の強度より小さくすることができれば、好ましい露光状態となることが理解される。
【００５３】
次に、実施例１の条件で凸部の幅のみを変化させて、各次数の回折光の±１次回折光に対する強度比を計算した。この計算結果を、図５に示す。図５は、横軸を凸部の幅とし、縦軸を±１次の回折光に対する相対強度とした、凸部の幅と回折光の強度との関係を示すグラフである。
【００５４】
図５に示すように、凸部３２ａの幅が２．０μｍ付近では、０次回折光を除いては±３次回折光が最も強度が高く、０次回折光を±３次回折光の強度より小さくすることができれば、好ましい露光状態となる。
【００５５】
次に、実施例１の条件でレーザ光の回折格子３への入射角のみを変化させて、各次数の回折光の±１次回折光に対する強度比を計算した。この計算結果を、図６に示す。図６は、横軸をレーザ光の入射角とし、縦軸を±１次の回折光に対する相対強度とした、レーザ光の入射角と回折光の強度との関係を示すグラフである。尚、横軸の入射角の数値は、入射面に対して垂直のときを０として表している。
【００５６】
図６に示すように、９０°±５°の範囲では、レーザ光の入射光を変化させても、各次数の回折光の強度は殆ど変化しない。従って、レーザ光の入射角を厳密に制御する必要がないことが理解される。
【００５７】
次に、実施例１の条件でレーザ光の波長のみを変化させて、各次数の回折光の±１次回折光に対する強度比を計算した。この計算結果を、図７に示す。図７は、横軸をレーザ光の波長とし、縦軸を±１次の回折光に対する相対強度とした、レーザ光の波長と回折光の強度との関係を示すグラフである。
【００５８】
図７に示すように、４００ｎｍ以上４１０ｎｍ以下の範囲では、レーザ光の波長を変化させても、各次数の回折光の強度は殆ど変化しない。従って、レーザ光の波長を厳密に制御する必要がないことが理解される。
【００５９】
図４〜図７に示すグラフの計算は、レーザ光の電場の方向と回折格子３のストライプの方向が一致する場合、すなわちＴＥ波について行ったものであるが、レーザ光の磁場の方向と回折格子３のストライプの方向が一致する場合、すなわちＴＭ波でも同様の結果が得られている。このため、レーザ光の方向にかかわらず、同様の条件で干渉露光を行うことができる。
【００６０】
ところで、回折格子３の回折部３２の周期ｐを小さくしていくと、高次の回折光が発生しなくなり、λ＜ｐ＜２λの範囲では０次と±１次の回折光しか発生しなくなる。従って、容易に±１次回折光による干渉露光を成立させることができ、周期ｐがこの範囲の場合は、０次回折光の抑制のみを考慮すればよい。しかし、一方で、周期ｐを小さくすると、０次回折光が極小となる凸部３２ａの最適形状が、高さｈ＝λ／（２（ｎ１−ｎ２））より大きくなり、幅ａ＝ｐ／２より小さくなるところ、λ＜ｐ＜２λの範囲ではこの傾向が顕著になる。
【００６１】
ここで、実施例１において、仮に、回折部３２の周期ｐを０．５μｍとし、レーザー光を０．３２５μｍとして、ＴＭ波を用いた条件で、凸部３２ａの幅ａを変化させて、０次回折光の±１次回折光に対する強度比を計算した。図８は、横軸を凸部の幅とし、縦軸を±１次の回折光に対する相対強度とした、凸部の幅と回折光の強度との関係を示すグラフである。尚、このときの凸部３２ａの高さｈは、ｈ＝λ／（２（ｎ１−ｎ２））＝０．２μｍとした。図８に示すように、凸部３２ａの幅ａは、ｐ／２＝０．２５μｍが極小値とならず、極小値は０．２２μｍとなった。
【００６２】
さらに、実施例１において、仮に、回折部３２の周期ｐを０．５μｍとし、レーザー光を０．３２５μｍとして、ＴＭ波を用いた条件で、凸部３２ａの高さｈを変化させて、０次回折光の±１次回折光に対する強度比を計算した。図９は、横軸を凸部の高さとし、縦軸を±１次の回折光に対する相対強度とした、凸部の高さと回折光の強度との関係を示すグラフである。尚、このときの凸部３２ａの幅は、図８で得られた結果に基づいて０．２２μｍとした。
【００６３】
図９に示すように、凸部３２ａの高さｈは、λ／（２（ｎ１−ｎ２））＝０．２μｍが極小値とならず、極小値は０．２４５μｍとなった。また、図９に示すように、０次回折光の強度が±１次回折光の強度の５％以下となるのは、高さｈが０．２２以上で０．２７μｍ以下（０．２４５μｍ±１０％）の範囲であり、凹凸の高さに対するプロセスウィンドウが広いことが理解される。
【００６４】
以上より、ＴＭ波における最適な凸部３２ａの幅は０．２２μｍ、最適な凹凸の高さは０．２４５μと理解されるが、ＴＥ波について同様の計算を行うと、最適な凸部３２ａの幅は０．１７５μｍ、最適な凹凸の高さは０．２１μｍとなった。このように、ＴＥ波とＴＭ波では最適な凹凸形状が異なるので、入射光はいずれかに偏光している方がより品質の高い干渉露光を行うことができる。すなわち、回折部３２が一次元パターンである場合、入射光の電場又は磁場の方向と、回折格子３のストライプの方向が平行であることが好ましい。
【００６５】
［実施例２］
以下、実施例２について説明する。
実施例２では、回折格子を用いた露光を利用して、露光対象物から凸部の周期及び幅が回折格子よりも短い第２の回折格子を作製した後、第２の回折格子を用いて他の対象物に対して露光を行った。まず、実施例２では、実施例１に対して回折格子１０３を変更した。図１０（ａ）に示すように、この回折格子１０３は、支持部１３１がサファイアからなり、回折部１３２がＳｉＯ２からなり、入射面１０３ａが平坦で出射面１０３ｂに凸部１３２ａが形成されている。ここで、図１０（ａ）は、第２の回折格子を作製する状態を示す露光装置の概略説明図である。
【００６６】
回折部１３２は、サファイアからなる支持部１３１上に、ＰＥＣＶＤ（Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition）で形成した。回折部１３２は、一次元のストライプ状の回折パターンとし、凸部１３２ａ及び凹部１３２ｂの幅ａ，ｂを２．０μｍとした。すなわち、凸部１３２ａの周期ｐは４．０μｍである。また、レーザ光の波長λが４０５ｎｍ、ＳｉＯ２の屈折率が１．５、雰囲気の空気の屈折率が１．０であることから、λ／（２（ｎ１−ｎ２））は０．４１μｍとなる。そこで、実施例２では、凸部１３２ａの高さｈを０．４１μｍとした。尚、支持部１３１の厚さは、４００μｍとした。
【００６７】
また、レーザ光源２と回折格子１０３の距離を３０ｃｍとし、レーザ光の電場の強い方向と回折部１３２のストライプの方向が一致するよう構成した。そして、回折格子１０３から３．０ｍｍの距離に、回折格子１０３と平行となるようレジスト４を塗布した基板１０５を配置した。基板１０５は、厚さ４００μｍのサファイア層１０５ａと、サファイア層１０５ａ上に形成され厚さ０．４１μｍのＳｉＯ２層１０５ｂと、を有し、ＳｉＯ２層１０５ｂ上にレジスト４が形成されている。
【００６８】
以上のようにレーザ光源２、回折格子１０３及び基板１０５を配置した後、レーザ光を回折格子１０３を介して基板１０５に照射して露光を行った。露光後に現像したところ、基板１０５上に２．０μｍ周期で凸部の幅が１．０μｍのレジストパターン４ａが形成された。そして、レジストパターン４ａをマスクとして、ＳｉＯ２層１０５ｂをサファイア層１０５ａが露出するまでエッチングした。これにより、図１０（ｂ）に示すように、支持部２３１がサファイアからなり、回折部２３２がＳｉＯ２からなり、凸部２３２ａ及び凹部２３２ｂの幅が１．０μｍで、凸部２３２ａの周期が２．０μｍの第２の回折格子２０３が作製された。
【００６９】
さらに、図１１（ａ）に示すように、この第２の回折格子２０３を用いて、同様の条件で、レーザ光を回折格子２０３を介して基板１０５に照射して露光を行った。露光後に現像したところ、基板上に１．０μｍ周期で凸部の幅が０．５μｍのレジストパターン４ａが形成された。そして、レジストパターン４ａをマスクとして、ＳｉＯ２層１０５ｂをサファイア層１０５ａが露出するまでエッチングした。これにより、図１１（ｂ）に示すように、支持部３３１がサファイアからなり、回折部３３２がＳｉＯ２からなり、凸部３３２ａ及び凹部３３２ｂの幅が０．５μｍで、凸部３３２ａの周期が１．０μｍの第３の回折格子３０３が作製された。
【００７０】
［実施例３］
次に、実施例３について説明する。
実施例３では、実施例２の２回目の露光と同様に、第２の回折格子２０３を用いて１回目の露光を行った後、レーザ光の光軸について回折格子２０３を９０°回転させて２回目の露光を行った。その後、実施例２と同様にエッチングを施した。これにより、図１２に示すように、基板３０３上に縦方向及び横方向に１μｍ周期で形成される正方格子のレジストパターン３３２が形成された。尚、入射光の光軸について回折格子３を６０°回転させれば、三角格子のレジストパターンを形成することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１    露光装置
２    レーザ光源
３    回折格子
３ａ    入射面
３ｂ    出射面
４    レジスト
４ａ    レジストパターン
５    基板
５ａ    表面パターン
３１    支持部
３２    回折部
３２ａ  凸部
３２ｂ  凹部
１０３  回折格子
１０３ａ  入射面
１０３ｂ  出射面
１０５  基板
１０５ａ  サファイア層
１０５ｂ  ＳｉＯ２層
１３１  支持部
１３２  回折部
１３２ａ  凸部
１３２ｂ  凹部
２０３  第２の回折格子
２３１  支持部
２３２  回折部
２３２ａ  凸部
２３２ｂ  凹部
３０３  第３の回折格子
３３１  支持部
３３２  回折部
３３２ａ  凸部
３３２ｂ  凹部
【図１】
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【図２】
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【図１０】
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【図１１】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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１２】
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