(57)【要約】【課題】スペックルを除去すると同時に、照度が低下することなく広いエリアを均一に照明することが可能となるレーザエキスパンド光学系を提供する。【解決手段】レーザエキスパンド光学系１は、入射されたレーザ光Ｌを集光するインプットレンズ２と、インプットレンズ２の焦点位置近傍に配置されたピンホール４ａを有するピンホール板４と、を備えている。また、レーザエキスパンド光学系１は、ピンホール４ａにより回折された回折光のうち０次回折光Ｌ０を平行光とするアウトプットレンズ６を備えている。インプットレンズ２の焦点距離をｆ、レーザ光Ｌの直径をΦＬ、レーザ光Ｌの波長をλ、ピンホール４ａの直径をΦｐとする。０．０６７ｆ／（ｆ／ΦＬ）３＜２．４４λｆ／ΦＬの条件の下で、２λｆ／ΦＬ≦Φｐ≦１０［μｍ］を満たすようにピンホール４ａの直径を設定する。【選択図】図１
2013186338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射されたレーザ光を集光するインプットレンズと、
前記インプットレンズの焦点位置近傍に配置されたピンホールを有するピンホール板と、
前記ピンホールにより回折された回折光のうち０次回折光を平行光とするアウトプットレンズと、を備え、
前記インプットレンズの焦点距離をｆ、前記レーザ光の直径をΦＬ、前記レーザ光の波長をλ、前記ピンホールの直径をΦｐとするとき、
０．０６７ｆ／（ｆ／ΦＬ）３＜２．４４λｆ／ΦＬ
の条件の下で、
２λｆ／ΦＬ≦Φｐ≦１０［μｍ］
を満たすことを特徴とするレーザエキスパンド光学系。
【請求項２】
前記ピンホールの光軸上の配置が、前記インプットレンズで集光された前記レーザ光の焦点よりもアウトプットレンズ側であり、
前記ピンホールのエッジに前記焦点から発散された前記レーザ光の最外周が接触することを特徴とする請求項１に記載のレーザエキスパンド光学系。
【請求項３】
入射されたレーザ光を集光するインプットレンズと、
前記インプットレンズの焦点位置近傍に配置されたピンホールを有するピンホール板と、
前記ピンホールにより回折された回折光のうち０次回折光を平行光とするアウトプットレンズと、を備え、
前記ピンホール板は、透明基板と、前記透明基板の前記アウトプットレンズに対向する側の表面に設けられた遮光部材と、を有し、前記遮光部材には、前記ピンホールとなる開口部が形成されており、
前記インプットレンズの焦点距離をｆ、前記レーザ光の直径をΦＬ、前記レーザ光の波長をλ、前記ピンホールの直径をΦｐ、前記透明基板の屈折率をｎとするとき、
０．０６７ｆ／（ｆ／ΦＬ）３＜２．４４λｆ／ΦＬ
の条件の下で、
２λｆ／ΦＬ／ｎ≦Φｐ≦１０［μｍ］
を満たすことを特徴とするレーザエキスパンド光学系。
【請求項４】
前記遮光部材は、前記表面に成膜された遮光膜である、
ことを特徴とする請求項３に記載のレーザエキスパンド光学系。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレーザエキスパンド光学系を透過した光により基板の表面にパターンを形成し、前記パターンをマスクにして前記基板をエッチングすることにより光学素子を製造することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレーザエキスパンド光学系を透過した光により基板の表面にパターンを形成し、前記パターンをマスクにして前記基板をエッチングすることにより製造された光学素子成形用金型。
【請求項７】
請求項６記載の光学素子成形用金型によって成形された光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インプットレンズ、ピンホールを有するピンホール板及びアウトプットレンズを備えたレーザエキスパンド光学系、レーザエキスパンド光学系を用いた光学素子の製造方法及び光学素子成形用金型、光学素子成形用金型で成形された光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光源は、平行ビームをレーザエキスパンド光学系を用いて拡大することで、測定器の光源や露光装置の光源として用いられている。エキスパンド光学系は一般に、２枚の凸レンズであるインプットレンズ（フォーカシングレンズ）とアウトプットレンズ（コリメートレンズ）とで構成される。干渉性の高いレーザ光を光源とする光学系では、レーザ発振器内や光学系を構成するミラーやビームスプリッタ等の光学素子の微小な粗点を起点に、スペックルと呼ばれるノイズが発生する。特に、ビームエキスパンドを必要とするレーザ光源の場合、レーザ光源からインプットレンズまでの光学系によって生じるスペックルノイズは、単位面積当たりのエネルギーが高いため顕著に発生しやすい。そこで、インプットレンズの焦点位置にピンホールを配置して、レーザ光のスペックルノイズを除去するものが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１６１２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、スペックルノイズを除去するためにインプットレンズの焦点位置にピンホールを配置した場合、次のような課題が発生する。
【０００５】
レーザ光がピンホールを通過するとエアリーディスクと呼ばれる０次回折光が形成される。ピンホール径が大きくなるほど、０次回折光の発散角度が小さくなるため、ピンホール径が大きすぎると期待通りのビーム拡大率がえられない。例えば、レーザエキスパンド光学系を露光装置の光源に使用する場合、期待通りの露光エリアが確保できない、または、露光エリアを確保しようとした場合、装置が大型化してしまうという課題が発生する。
【０００６】
また、ピンホール径が小さくなるほど、０次回折光の発散角度が大きくなるため、ピンホール径が小さすぎると、拡大されたビームの単位面積当たりの照度が低下するという課題が発生する。例えば、レーザエキスパンド光学系を露光装置の光源として使用する場合、露光時間が長くかかったり、フォトレジストによっては露光ができなかったりする。
【０００７】
エアリーディスクの発生は、スペックルノイズを除去するためには必要不可欠なものであるが、その発生源となるピンホールの直径には最適値が存在する。また、エアリーディスクが形成されるため均一に明るく大面積を照射するためにも、ピンホールの直径には最適値が存在する。
【０００８】
そこで、本発明は、スペックルを除去すると同時に、照度が低下することなく広いエリアを均一に照明することが可能となるレーザエキスパンド光学系を提供することを目的とするものである。また、本発明は、レーザエキスパンド光学系を用いた光学素子の製造方法及び光学素子成形用金型、光学素子成形用金型で成形された光学素子を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のレーザエキスパンド光学系は、入射されたレーザ光を集光するインプットレンズと、前記インプットレンズの焦点位置近傍に配置されたピンホールを有するピンホール板と、前記ピンホールにより回折された回折光のうち０次回折光を平行光とするアウトプットレンズと、を備え、前記インプットレンズの焦点距離をｆ、前記レーザ光の直径をΦＬ、前記レーザ光の波長をλ、前記ピンホールの直径をΦｐとするとき、０．０６７ｆ／（ｆ／ΦＬ）３＜２．４４λｆ／ΦＬの条件の下で、２λｆ／ΦＬ≦Φｐ≦１０［μｍ］を満たすことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のレーザエキスパンド光学系によれば、スペックルを除去すると同時に、照度を低下することなく広いエリアを均一に照明することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るレーザエキスパンド光学系の概略構成を示す説明図である。
【図２】レーザ光のエネルギー強度分布図であり、（ａ）は焦点位置のレーザ光の断面に対するエネルギー強度分布図、（ｂ）はピンホール通過後のレーザ光の断面に対するエネルギー強度分布図である。
【図３】ピンホールから５００ｍｍの位置におけるピンホール径と１次暗リングの直径との関係を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るレーザエキスパンド光学系のピンホール板の断面模式図である。
【図５】実施例１におけるエアリーディスクの模式図であり、（ａ）はピンホールの直径Φｐを１０μｍとした場合、（ｂ）はピンホールの直径Φｐを５μｍとした場合、（ｃ）はピンホールの直径Φｐを３μｍとした場合を示している。
【図６】比較例においてピンホールにより蛍光スクリーンに投影された照明像の観察結果を示す図であり、（ａ）は比較例１の場合、（ｂ）は比較例２の場合を示している。
【図７】実施例４においてマイケルソン光学系で観察された干渉縞パターンの模式図である。
【図８】レーザエキスパンド光学系を備えた干渉露光装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るレーザエキスパンド光学系の概略構成を示す説明図である。レーザエキスパンド光学系１は、インプットレンズ２と、ピンホール４ａを有するピンホール板４と、アウトプットレンズ６と、を備えている。インプットレンズ２及びアウトプットレンズ６は、凸レンズである。これらインプットレンズ２、ピンホール板４及びアウトプットレンズ６は、レーザ光Ｌの進行方向に沿ってインプットレンズ２、ピンホール板４、アウトプットレンズ６の順に配置されている。インプットレンズ２、ピンホール板４のピンホール４ａ及びアウトプットレンズ６は、レーザ光Ｌの光軸ｌｃに沿って光軸ｌｃに中心を揃えて配置されている。
【００１４】
インプットレンズ２には、不図示のレーザ発振器から出射された平行光となる円形のレーザ光Ｌが入射される。インプットレンズ２は、入射されたレーザ光Ｌを集光する。ピンホール板４には、円形のピンホール４ａが形成されている。ピンホール板４は、ピンホール４ａがインプットレンズ２の焦点Ｆの位置の近傍に位置するよう配置されている。
【００１５】
ところで、仮に、ピンホール４ａを焦点Ｆよりもインプットレンズ２寄りで、ピンホール４ａのエッジと収束されたレーザ光Ｌの最外周を接触させた場合、ピンホール４ａの前面を起点にエアリーディスクが形成される。この場合、回折しようとする光がピンホール４ａの内壁に遮光されて光量低下を招いたあと、ピンホール４ａの出口でもう一度エアリーディスクを形成する。そのため、０次回折光Ｌ０の強度が焦点後で接触させた場合よりも小さくなってしまう。
【００１６】
そこで、本第１実施形態では、ピンホール４ａの光軸ｌｃ上の配置が、焦点Ｆよりもアウトプットレンズ６側であり、ピンホール４ａのエッジに焦点Ｆから発散されたレーザ光Ｌの最外周が接触するようにしている。
【００１７】
ピンホール４ａは、インプットレンズ２によりレーザ光Ｌが照射されることにより回折光を発生し、発散された０次回折光Ｌ０をアウトプットレンズ６に照射する。アウトプットレンズ６は、ピンホール４ａにより回折された０次回折光Ｌ０を平行光にして出力する。
【００１８】
ここで、平行な円形のレーザ光Ｌをインプットレンズ２に入射させたとき、レーザ光周辺の光線は幾何光学的には２点鎖線で示すように焦点Ｆを結ぶ。しかし、この焦点Ｆは回折限界以下に絞ることはできない。その様子を実線で示した。また、焦点位置Ａ−Ａ’の断面に対するエネルギー強度分布ＥＡを図２（ａ）に示した。このようにインプットレンズ２で入射したレーザ光Ｌを焦点に集光させたとき、回折限界によりそのスポットサイズは点では無く、２．４４λｆ／ΦＬの大きさを有する。
【００１９】
このレーザ光Ｌは焦点位置近傍に配置したピンホール４ａを通過する。図２（ａ）に示した焦点位置でのエネルギー強度分布ＥＡは、ガウス分布を示している。縦軸はエネルギー相対強度を、横軸は断面直径方向をそれぞれ示している。このエネルギー強度分布ＥＡは、中心から直径８２％のエリアに９９．８％のエネルギーが集中している。従って、ピンホール４ａとしては、回折限界よりも８２％直径が小さいものを使用することができる。これよりもピンホール４ａの直径を小さくすると、ピンホール４ａの内壁で反射、散乱されたレーザ光がノイズとなって均一なエアリーディスクを得ることができない。
【００２０】
インプットレンズ２の焦点距離（等価焦点距離）をｆ、平行な円形のレーザ光Ｌの直径をΦＬ、レーザ光Ｌの波長をλ、ピンホール４ａの直径をΦｐとする。したがって、式（１）を満たすようにピンホール４ａの直径Φｐを設定するのがよい。
２λｆ／ΦＬ≦Φｐ…（１）
【００２１】
図２（ｂ）は、ピンホール４ａを通過後のレーザ光の位置Ｂ−Ｂ’の断面に対するエネルギー強度分布ＥＢを示している。縦軸はエネルギー相対強度を、横軸は断面直径方向をそれぞれ示している。このエネルギー強度分布ＥＢは、エアリーディスクを示しており、０次回折光Ｌ０を発生させる。また、０次回折光Ｌ０の同心円状に照度が０の第１暗リングＤ１が形成されている。図１のピンホール４ａを通過した後のレーザ光周辺の光線（実線）は、この第１暗リングＤ１の位置をトレースしている。
【００２２】
この、第１暗リングＤ１の回折角はインプットレンズ２の焦点距離ｆによらずピンホールの直径Φｐによって一意的に決まる。ピンホール４ａの直径Φｐが小さいほど回折角は大きく、ピンホール４ａの直径Φｐが大きいほど回折角は小さくなる。
【００２３】
ピンホール４ａを通過するレーザ光、つまり０次回折光Ｌ０の拡大率を大きくしたい場合は小さいピンホール４ａを使用すればよい。この回折角は、ピンホール４ａの直径Φｐが２．４４λｆ／ΦＬに等しいものを使用した場合、インプットレンズ２の光線入射角とほぼ等しい角度で回折発散させることが可能である。
【００２４】
また、インプットレンズ２の焦点距離ｆが長くなるほど、レンズ２の球面収差によって焦点スポットサイズは大きくなる。従って、球面収差による焦点Ｆの太りは、回折限界によるスポットサイズを超えないように、レーザ光Ｌの直径ΦＬ及びインプットレンズ２の焦点距離ｆを選択しなければならない。
【００２５】
つまり、以下の式（２）の条件式を満たすように、レーザ光Ｌの直径ΦＬ及びインプットレンズ２の焦点距離ｆを選択しなければならない。
０．０６７ｆ／（ｆ／ΦＬ）３＜２．４４λｆ／ΦＬ…（２）
【００２６】
ここで、０．０６７ｆ／（ｆ／ΦＬ）３は、インプットレンズ２の球面収差によるスポットの直径の近似式である。インプットレンズ２の焦点距離ｆが１ｍｍ程度と短い場合、レーザ光Ｌの直径ΦＬが大きい場合は特に注意を要する。
【００２７】
前述したように、ピンホール４ａの直径Φｐが大きくなるほど、第１暗リングＤ１の回折角が小さくなる。そのため、ピンホール４ａの直径Φｐをある値よりも大きくすると、広いエリアを均一に照明することが困難となる。また、このような状態で広いエリアを均一に照明しようとした場合、ビームエキスパンダ光学系の全長が長くなってしまう。その結果、装置全体が大型化してしまう不都合を生じる。このような状況を回避するためにはピンホール４ａの直径Φｐの上限を１０［μｍ］とすることが望ましい。
【００２８】
図３にピンホール４ａから５００［ｍｍ］の位置に蛍光スクリーンを配置したときの、ピンホール４ａの直径Φｐと１次暗リングＤ１の直径との関係を示した。この図３からもピンホール４ａの直径Φｐが１０［μｍ］以下になった場合、急峻に１次暗リングＤ１の直径が大きくなることから、ピンホール４ａの直径Φｐの上限を１０［μｍ］とすることが望ましい。
【００２９】
一般に、露光装置や検査装置に本実施形態のビームエキスパンダ光学系１を適用する場合、直径１インチ以上の基板に適用する。長さ５００［ｍｍ］のビームエキスパンダで１インチ基板を均一に照射しようとした場合、ピンホール４ａの直径Φｐが１０［μｍ］以下が必要となる。均一照射エリアを大きくしようとする場合、ビームエキスパンダの長さを長くすることが有効であるが、この場合、装置が大型化する問題が発生する。本実施形態のビームエキスパンド光学系１を一般的な光学定盤に設置する場合、最大長さは１０００［ｍｍ］が妥当であり、これを越えるとレーザ光源や、他の光学要素を配置する事が困難となる。さらに、好ましくは６００［ｍｍ］以下が望ましい。
【００３０】
以上のことから、ピンホール４ａの直径Φｐを、以下の式（３）の範囲にするのが望ましい。
２λｆ／ΦＬ≦Φｐ≦１０［μｍ］…（３）
【００３１】
以上、本第１実施形態のレーザエキスパンド光学系１によれば、ピンホール４ａの直径Φｐを、式（３）の範囲に設定することで、スペックルを除去すると同時に、照度を低下することなく広いエリアを均一に照明することが可能となる。したがって、レーザエキスパンド光学系１を測定器や露光装置の光源に用いることが可能である。特に露光装置の光源として、広いエリアを均一照明する場合に効果が大きい。
【００３２】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係るレーザエキスパンド光学系について説明する。図４は、本発明の第２実施形態に係るレーザエキスパンド光学系のピンホール板の断面模式図である。本第２実施形態では、ピンホール板の構成が上記第１実施形態と異なるものであり、ピンホール板の配置は、上記第１実施形態と同様であるので、図１を参照ながら説明する。
【００３３】
図１では、ピンホール４ａの光軸上の配置が焦点Ｆよりもアウトプットレンズ側であり、ピンホール４ａのエッジに焦点Ｆから発散されたレーザ光Ｌの最外周が接触している。仮に、ピンホール４ａを焦点Ｆよりもインプットレンズ２寄りで、ピンホール４ａのエッジと収束されたレーザ光Ｌの最外周を接触させた場合、ピンホール４ａの前面を起点にエアリーディスクが形成される。この場合、回折しようとする光がピンホール４ａの内壁に遮光されて光量低下を招いたあと、ピンホール４ａの出口でもう一度エアリーディスクを形成する。そのため、０次回折光Ｌ０の強度が焦点後で接触させた場合よりも小さくなってしまう。
【００３４】
これを回避するために、本第２実施形態では、図４に示す薄膜製のピンホール板４Ａを用いている。ピンホール板４Ａは、透明基板としてのガラス基板８と、ガラス基板８の両面８ａ，８ｂに成膜された反射防止膜９と、ガラス基板８のアウトプットレンズ６に対向する側の表面８ａに、反射防止膜９を介して設けられた遮光部材としての遮光膜１０と、を有している。この遮光膜１０には、ピンホール４ａとなる開口部１０ａが形成されている。
【００３５】
インプットレンズ２（図１）を通過したレーザ光は、ガラス基板８の他方の表面８ｂに入射され、ガラス基板８を通過して一方の表面８ａから出力され、ピンホール４ａを通過して回折された後、０次回折光がアウトプットレンズ６で平行光に変換される。
【００３６】
本第２実施形態では、遮光部材が成膜により形成された薄膜の遮光膜１０であるので、遮光膜１０における開口部１０ａ、即ちピンホール４ａの内壁の厚さを薄くすることが可能となる。従って、ピンホール４ａの内壁による光の干渉を低減することが可能となる。
【００３７】
また、薄膜製のピンホール４ａはフォトリソグラフィー法を用いて作成され、真円に近い直径１００ｎｍ以下のものまで作成が可能である。
【００３８】
ガラス基板８は使用されるレーザ光Ｌを透過するもので有れば良い。このガラス基板８としては、露光装置用光源としては紫外線を用いるため、紫外線をよく透過する合成石英基板を用いるのがよい。また、反射防止膜９はレーザ光Ｌの波長λとガラス基板８の屈折率ｎに対して、反射防止効果を有していれば良い。遮光膜１０は、レーザ光Ｌを透過することなく遮る材料及び厚さを有していればよい。ピンホール４ａは所望の大きさに加工された真円形状が好ましい。また、基板８の屈折率ｎは１よりも大きいことが望ましい。
【００３９】
このピンホール４ａに対してガラス基板８側からレーザ光を入射させた場合、ガラス基板８の屈折率ｎの分だけ回折限界を小さくすることが可能となる。従って、ピンホール４ａの直径Φｐも１／ｎだけ小さいものを使用することが可能となる。
【００４０】
即ち、本第２実施形態では、ピンホール４ａの直径Φｐを以下の式（４）の範囲に設定すればよい。
２λｆ／ΦＬ／ｎ≦Φｐ≦１０［μｍ］…（４）
【００４１】
この結果、エアリーディスクの第１暗リング回折角を上記第１実施形態よりも大きくすることが可能となり、レーザエキスパンド光学系を短くする、または、同一長さの光学系で光の均一領域を広くすることが可能となる。
【００４２】
なお、本第２実施形態では、より薄い膜厚とするために、遮光部材を成膜により形成された遮光膜１０としたが、これに限定するものではない。遮光部材は、屈折率ｎを有する基板８を介してレーザ光が照射されるように、基板８の一方の表面８ａに形成されていればよく、形成方法はいかなる方法でもよい。
【実施例】
【００４３】
（実施例１）
レーザ光源はコヒーレント社製全固体Ｄｅｅｐ−ＵＶレーザ（Ａｚｕｒｅ（登録商標））を用いた。レーザ光の波長λは２６６ｎｍ、レーザ光の直径ΦＬは１．１ｍｍである。本レーザ光を直径Φが２ｍｍ、焦点距離ｆが４ｍｍの平凸レンズであるインプットレンズ２に入射した。そして、インプットレンズ２の焦点位置近傍にピンホールホルダーを配置して、そのホルダーに、式（３）の範囲にあるΦｐ＝１０μｍ、５μｍ、３μｍのピンホール４ａを有するピンホール板４を取り付けた。このピンホールホルダーから５００ｍｍの位置に蛍光スクリーンを配置した。この蛍光スクリーンに投影されたエアリーディスクの形状をそれぞれ図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）に示す。第１暗リングＤ１内の０次回折光Ｌ０のエリアは、ピンホール４ａが小さくなると共に広がっている。第１暗リングＤ１の直径はそれぞれ３２．８ｍｍ、６５．２ｍｍ、１０８．２ｍｍであった。
【００４４】
（比較例１）
実施例１において、式（３）の範囲外であるΦｐ＝１μｍのピンホール４ａを取り付けて同様に蛍光スクリーンに投影された照明像を観察した。その結果を図６（ａ）に示す。全体的な均一照明領域は広がりを見せているが、ピンホール４ａの内壁での散乱光干渉によるノイズが多く発生しているため、均一照明光を得ることは出来なかった。
【００４５】
（比較例２）
実施例１において、式（３）の範囲外であるΦｐ＝１１μｍのピンホール４ａを取り付けて同様に蛍光スクリーンに投影された照明像を観察した。その結果を図６（ｂ）に示す。第１暗リングＤ１内の０次回折光Ｌ０のエリア直径は２９．８ｍｍであった。
【００４６】
次に、この光源を用いて干渉露光装置を構成して露光性能の確認を実施した。アウトプットレンズ６は焦点距離ｆ＝５００ｍｍを使用して、平行光となるようにアウトプットレンズ６の位置を調整した。
【００４７】
次に、露光基板を準備した。洗浄したΦ６インチ石英基板に対して、パターニングのためのＢＡＲＣ（ボトムアンチリフレクティブコーティング、クラリアント社製ＫｒＦ１７Ｂ）層を１００ｎｍの膜厚になるようにスピンコートを行った。その後１５０℃で１分間プリベークを行った。次に、フォトレジストとして、クラリアント社製ＡＸ６８５０Ｐを、スピンコート法を用い、膜厚１４０ｎｍとなるようにコーティングを行った。コーティングの後、１１０℃で２分間プリベークを行った。
【００４８】
露光基板に対して、レーザエキスパンド光学系を透過した均一照明を１：１ビームスプリッタで分岐した後、折り返しミラーを介して露光面法線に対して対抗位置より４５°の入射角になるようレーザ光を入射させて露光を実施した。露光時間は４秒とした。
【００４９】
露光後、１２０℃で２分間、ＰＥＢ（露光後焼きしめ）を行った。次に、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）２．３８％の現像液に３０秒間浸漬した後、純水シャワーでリンスを行いレジストのラインアンドスペースパターンを得た。得られたライン幅は９０ｎｍ、ピッチは１８８ｎｍであった。また、パターンが得られたエリアはΦ２４ｍｍと狭いエリアでパターニングが確認された。
【００５０】
この比較例２において第１暗リングＤ１の直径を１００ｍｍにしようとしたがアウトプットレンズ６の位置をピンホール４ａから１７００ｍｍの位置に配置しなければ成らず、除振台上に配置することが出来なかった。
【００５１】
（実施例２）
実施例１と同様、式（３）の範囲にあるΦｐ＝３μｍのピンホール４ａを有するピンホール板４を取り付けて干渉露光装置を構成した。アウトプットレンズ６は焦点距離ｆ＝５００ｍｍを使用して、平行光となるようにアウトプットレンズ６の位置を調整した。
【００５２】
次に、この光源を用いて干渉露光装置を構成して露光性能の確認を実施した。本干渉露光装置の模式図を図８に示す。レーザ光源１１より照射されたレーザ光はシャッター１２を通過して、折り返しミラー１３と折り返しミラー１４とを介してインプットレンズ２に入射される。シャッター１２は、露光時間を制御するためのシャッターで、任意の時間開放することにより、露光量を制御する。インプットレンズ２焦点位置に配置されたピンホール板４のピンホールをレーザ光が通過することによりエアリーディスクが形成される。さらにエアリーディスクの０次回折光がアウトプットレンズ６を透過してコリメート光となる。インプットレンズ２、ピンホールを有するピンホール板４、アウトプットレンズ６が、本実施例のビームエキスパンド光学系である。さらに、拡大されてコリメートされたレーザ光は折り返しミラー１８を介して、ビームスプリッタ１９に入射される。ビームスプリッタ１９は、透過光と反射光の比率を１：１に分割する光学素子である。さらに、ビームスプリッタ１９からの反射光は折り返しミラー２０で折り返される。また、ビームスプリッタ１９からの透過光は折り返しミラー２１で折り返される。共に折り返された光は露光基板２２表面の同一エリアを同時に照射することで、コントラストが高く狭ピッチの干渉縞を得ることができる。露光装置２３は、除振機構を有する定盤上に配置されている。露光基板２２および露光現像条件は比較例２と同様とした。
【００５３】
得られたライン幅は９０ｎｍ、ピッチは１８８ｎｍであった。また、パターンが得られたエリアはΦ８０ｍｍと広いエリアでパターニングが可能であることが確認された。このように、本レーザエキスパンド光学系は干渉露光装置としても有効に機能することが確認された。
【００５４】
（実施例３）
レーザ光源はコヒーレント社製全固体Ｄｅｅｐ−ＵＶレーザ（Ａｚｕｒｅ（登録商標））を用いた。レーザ光の波長λは２６６ｎｍ、レーザ光の直径ΦＬは１．１ｍｍである。本レーザ光を直径Φが２ｍｍ、焦点距離ｆが１ｍｍの平凸レンズであるインプットレンズ２に入射した。そして、インプットレンズ２の焦点位置近傍にピンホールホルダーを配置して、そのホルダーに、式（４）の範囲にあるΦｐ＝０．５μｍの薄膜製のピンホール板４Ａを取り付けてピンホールホルダーから５００ｍｍの位置に蛍光スクリーンを配置した。この蛍光スクリーンに投影された照明光は均一に分布しておりエアリーディスクの第１暗リングは蛍光スクリーン上では観察出来なかった。蛍光スクリーンをピンホール４ａに対して平行に移動して測定した第１暗リングの直径は６３９ｍｍであった。
【００５５】
次に、この光源を用いて干渉露光装置を構成して露光性能の確認を実施した。露光基板および露光現像条件は、露光時間を４０秒とした以外、比較例２と同様とした。
【００５６】
得られたライン幅は９０ｎｍ、ピッチは１８８ｎｍであった。また、Φ６インチ全面で均一なレジストパターンが得られることが確認された。
【００５７】
また、本実施例３において、石英基板を用いて２２秒露光後露光された基板を９０度回転させた後更に２２秒露光をした後現像工程を実施して千鳥格子状のレジストパターンを得た。千鳥格子の正四角柱ホールの一辺は９４ｎｍであった。
【００５８】
この基板を、ＲＩＥドライエッチング装置によりドライエッチングを実施した。
【００５９】
まず、ＢＡＲＣのエッチングを実施した。装置に１６．６ｖｏｌ％の酸素と８３．４ｖｏｌ％のＣＨＦ３混合ガスを流しながら圧力３Ｐａに保つ。次に、ＲＦパワー２０Ｗのプラズマを励起して３００秒間ＢＡＲＣのエッチングを実施した。このようにして、千鳥格子パターンのホール底部は、石英基板表面が露出されている状態を得た。
【００６０】
次に、千鳥格子状のレジストパターンをマスクとして石英基板のエッチングを実施した。装置に１００ｖｏｌ％のＣＨＦ３ガスを流しながら圧力２．６７Ｐａに保つ。次に、ＲＦパワー１００Ｗのプラズマを励起して３５０秒間石英のエッチングを実施した。このようにして、千鳥格子パターンのホール底部の石英基板がエッチングされている状態を得た。
【００６１】
最後に、同様のＲＩＥ装置を用いて、パターン上に残留したレジストとＢＡＲＣをアッシングして取り除いた。装置に１００ｖｏｌ％の酸素を流しながら圧力３Ｐａに保つ。次に、ＲＦパワー５０Ｗのプラズマを励起して１８０秒間アッシングを実施した。このようにして、Φ６インチ全面に千鳥格子パターンを有する石英基板を得た。得られた千鳥格子パターンの正四角柱ホールの一辺は９４ｎｍで、深さは１１０ｎｍであった。
【００６２】
得られた石英基板は、波長５４０ｎｍで表面反射率が０％となっており、また、可視域の平均反射率も０．２４％と低い効率の良い反射防止構造が得られた。
【００６３】
また、得られた石英基板を光学素子成形用金型として、ナノインプリントを実施して、更に別の石英基板に樹脂の構造を転写して光学素子を得ることも可能となる。また、その樹脂をエッチングマスクとして反射防止構造の複製を安価に製造することも可能となる。
【００６４】
更に、構造をラインアンドスペースとして、構造体材料を高屈折率材料や金属材料とすることで、位相板、偏光板等の光学素子を形成することも可能となる。
【００６５】
（比較例３）
実施例３において薄膜製ピンホール板４Ａのピンホール４ａの直径Φｐを、式（４）の範囲外である０．４μｍとし、露光性能の確認を実施した。その結果、露光時間を５分間まで確認を実施したがレジストパターンは作成できなかった。
【００６６】
（実施例４）
実施例３において、光源はΦＬ＝０．６５ｍｍ、出力１０ｍＷのＨｅ−Ｎｅレーザを用いて、式（４）の範囲にあるピンホール径Φｐ＝２μｍとした。第１暗リングの直径は４１８ｍｍであった。
【００６７】
また、本光源を用いてマイケルソン干渉光学系を構成した。参照光ミラーとしてΦ２００ｍｍの石英基板にアルミニウムを蒸着した高反射ミラーを用いた。本ミラーの表面精度は０．０２本である。また、試料光側サンプルとしてΦ６インチ石英基板にアルミニウムを成膜した基板を用いた。ビームスプリッタから戻ってくる干渉縞パターンを観察した結果、図７のパターンが観察された。この結果、Φ６インチ石英基板にアルミニウムを成膜した基板の面精度は１本であることが確認された。このように本レーザエキスパンド光学系は干渉計としても有効であることが確認された。
【００６８】
以上のように、本発明のレーザエキスパンド光学系はノイズの無い大面積で均一なレーザ光を得ることが可能となる。このレーザエキスパンド光学系は、露光装置、計測器などに利用することが可能であり、装置を小型化できる可能性がある。
【００６９】
なお、本発明は、以上説明した実施形態及び実施例に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１…レーザエキスパンド光学系、２…インプットレンズ、４，４Ａ…ピンホール板、４ａ…ピンホール、６…アウトプットレンズ、８…ガラス基板（透明基板）、１０…遮光膜（遮光部材）、１１…レーザ光源、１２…シャッター、１３，１４，１８，２０，２１…折り返しミラー、１５…インプットレンズ、１６…ピンホール、１７…アウトプットレンズ、１９…ビームスプリッタ、２２…露光基板、２３…露光装置
【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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