CN100480863C - 微细结构体的制造方法、曝光装置、电子仪器 - Google Patents

Abstract

提供一种可以以低成本实现比可见光波长还短的数量级的微细加工的技术。一种微细结构体的制造方法，包括：感光膜形成工序，在被加工体(100)的上侧形成感光膜；曝光工序，使比可见光波长小的波长的2束激光束(B1、B2)交叉来产生干涉光、通过照射该干涉光来曝光上述感光膜；显影工序，显影曝光后的上述感光膜、在上述感光膜上呈现与上述干涉光的图案对应的形状；蚀刻工序，以显影后的上述感光膜为蚀刻掩膜进行蚀刻来加工上述被加工体。

Description

微细结构体的制造方法、曝光装置、电子仪器

技术领域

本发明涉及在玻璃等的基板上实现比可见光的波长更小数量级的微细凹凸图案的方法和装置。

背景技术

近年来，例如偏光元件、防反射元件等的光学元件或晶体管等的半导体元件等各种设备中微细化的愿望提高了，要实现比可见光波长小的数量级的(例如100nm或其以下)微细加工的技术开发正在进行。作为制作该亚波长数量级的微细图案的方式，已知例如通过压模或电子束扫描的曝光方法。此外，最近，提出了利用比紫外线更短波长的X射线的光刻技术(例如参照非专利文献1)。

【非专利文献1】应用物理应用物理协会，2004年，第73卷，第4号，p.455-461

上述已有技术实现微细加工得到产品的处理裕度和吞吐量都很低，不适合于大量生产。并且为避免这些不恰当情况，制造设备等制造成本变得很大。

发明内容

因此，本发明目的是提供一种可以以低成本实现比可见光波长还短的数量级的微细加工的技术。

第一形式的本发明是一种微细结构体的制造方法，包括：感光膜形成工序，在被加工体的上侧形成感光膜；曝光工序，使比可见光波长小的波长的2束激光束交叉来产生干涉光、通过照射该干涉光来曝光上述感光膜；显影工序，显影曝光后的上述感光膜、在上述感光膜上呈现与上述干涉光的图案对应的形状；蚀刻工序，以显影后的上述感光膜为蚀刻掩膜进行蚀刻来加工上述被加工体，上述2束激光束各自为线偏振光，其偏光方位与光束入射面正交。

这里，本说明书中所谓“比可见光波长短的波长”是大概在300nm以下的波长。此外所谓“被加工体”是通过蚀刻可加工的任何物体。例如各种材料(金属、玻璃、树脂等)构成的薄膜、基板(基体)等相当于被加工体。

通过使2束激光束以某个程度的角度交叉得到具有与该激光束的波长相同程度的间距或其以下的间距的明暗(光强度分布)的干涉光(干涉条纹)。更具体说，该干涉光的间距理论上可达到各激光束的波长的1/2左右。通过将这种干涉光用于曝光可大幅度简化制造装置。从而可以低成本实现比可见光波长短的数量级的微细加工。

优选是在上述第一曝光工序中，通过调节上述2束激光束的强度比可变地设定上述干涉光的光强度分布来进行曝光。

通过可变地设定干涉光的光强度分布来进行曝光，可变地设定干涉光(干涉条纹)的对比度，可实现形状以及宽高比不同的各种潜像图案。从而可以扩大显影该潜像图案后转印得到的微细结构体的形状和宽高比的变化(variation)。

优选是上述第一曝光工序进行多次上述感光膜的曝光，该多次曝光的每一次都变更地设定上述干涉光和上述感光膜的相对配置。

由此，得到由微细的二维图案构成的微细结构体。

优选是上述第一曝光工序进行多次上述感光膜的曝光，该多次曝光的每一次都将上述2束激光束的强度比设定为不同的值。

由此，可变地设定各次曝光时的干涉光的对比度，可实现形状以及宽高比不同的各种潜像图案，可以扩大将其转印得到的微细结构体的变化。即便不变更干涉光和感光膜的相对位置而仅变化激光束的强度比来进行多次曝光的情况下，通过重叠照射对比度不同的干涉光就实现各种潜像图案。

此外，作为上述感光膜，可采用原来的光致抗蚀剂(感光树脂)，但优选是使用化学放大型抗蚀剂。

由此，可得到与干涉条纹的间距精确地对应的高精细的曝光图案。

此外，使用化学放大型抗蚀剂作为感光膜时，优选是将进行上述感光膜形成工序、上述第一曝光工序和上述显影工序时的气氛设为碱性杂质的浓度在1ppb以下。这里，所谓“碱性杂质”是对化学放大型抗蚀剂的特性产生影响的杂质，主要是氨。

通过将碱性杂质低浓度管理，可得到更高精度地反映干涉条纹的明暗图案的曝光图案。

优选是，将自组织化单分子膜用作上述感光膜。

自组织化单分子膜非常薄，因此材料消耗量少，此外，可具有多种性能，从而可增加形成的微细结构体的样式。

此外，优选是在上述第一曝光工序之后并且在上述显影工序之前还包括第二曝光工序，该第二曝光工序中，在上述2束激光束彼此之间提供与上述第一曝光工序时不同的相位差，并且使该2束激光束交叉产生干涉光，通过照射该干涉光曝光上述感光膜。

通过可变地设定2束激光束的相互间的相位差，将干涉光变位所定量(例如1/2周期)来进行多重曝光，可形成更微细的潜像图案。

优选是，上述第二曝光工序通过借助于相位调制机构对上述2束激光束中的至少一个施加相位调制来产生上述相位差。这里所谓“相位调制机构”可举出例如相位差板(1/2波长板等)、液晶元件等。

由此，可容易控制2束激光束之间的相位差。尤其，使用液晶元件等的情况下，通过对应施加电压变化该液晶元件的取向状态可连续控制2束激光束间的相位差。

优选是，将呈现多光子吸收的物质用作上述感光膜。

通过使用这种具有非线性反应特性的感光膜，可仅在照射光强度在一定程度以上(例如最大值附近)的场所处生成潜像。因此，可得到精确对应干涉光的条纹的间距的明锐的潜像图案。

优选是在上述感光膜形成工序之前还包含防反射膜形成工序，在该防反射膜形成工序中，形成插入于上述被加工体和上述感光膜之间的防反射膜。这里，所谓“防反射膜”，只要可通过吸收干涉光等抑制该干涉光的反射，可使用无机材料、有机材料(例如日产化学工业株式会社制造的DUV44)等的任何物质。尤其如果是有机材料，在后面工序中剥离(去除)变得容易。

由此，通过干涉光的背面反射抑制感光膜被曝光到不需要部分，可得到良好曝光图案。

优选是在上述感光膜形成工序之后还包括在上述感光膜上面形成保护膜的保护膜形成工序。这里作为“保护膜”，只要可实现需要的功能，可采用无机材料、有机材料等任何物质。

由此，可隔离感光膜和大气并抑制外界的影响。尤其，在将化学放大型抗蚀剂等容易受外界影响的物质用作该感光膜时很适合。

优选是相对于和上述感光膜的曝光面正交的的轴对称地入射上述2束激光束的一方和另一方。

由此，可更均匀地对齐曝光的区域的曝光深度、宽度或曝光图案(潜像)的间距等。从而，容易得到等间隔排列的线图案等。

优选是，上述2束激光束各自为线偏振光，其偏光方位与光束入射面正交。

由此，可与2束激光束的交叉角度大小无关地得到更鲜明的反射条纹。

此外，优选是上述2束激光束，通过由分支机构分支从同一激光光源输出的1束激光束得到。这里所谓“分支机构”，可举出例如振幅分割型光束分裂器、偏光分离型光束分裂器、衍射型光束分裂器等的光学元件。

由此，曝光涉及的2束激光束由简单构成得到，可进一步减少制造成本。

而且优选是，上述分支机构产生±n次衍射光束(n是1以上的自然数)，将该±n次衍射光束用作上述2束激光束。

通过利用衍射光束，能量几乎均等、行进方向对称，容易得到适合于本发明的2束激光束。

进而优选是，上述分支机构还产生比上述±n次衍射光束能量还低的0次光束，参照该0次光束设定上述感光膜和上述干涉光的相对位置。

通过利用0次光束，容易设定感光膜和干涉膜的相对位置。

此外，上述分支机构产生1束透射光束和朝向与该透射光束不同方向行进的1束衍射光束，此时将上述透射光束和上述衍射光束用作上述2束激光束。

通过利用透射光束和衍射光束也容易得到适合于本发明的2束激光束。

第二形式的本发明是一种微细结构体的制造方法，包括：第一曝光工序，使比可见光波长短的波长的2束激光束交叉来产生干涉光、通过照射该干涉光来曝光具有感光性的被加工体；显影工序，通过显影上述被加工体的曝光了的部位在上述感光膜上呈现与上述干涉条纹的图案对应的凹凸形状，上述2束激光束各自为线偏振光，其偏光方位与光束入射面正交。

这里，所谓“具有感光性的被加工体”，如果具有通过照射干涉光可曝光的光反应性，通过显影可去除该被照射部分(或此外的部分)，则可以是任何物质。例如，具有感光性的聚酰胺或丙烯酸等树脂构成的膜和基板(基体)等相当于此。

根据该方法，由于通过使2束激光束交叉得到的干涉光直接曝光被加工体，因此可大幅度简化制造装置。从而可以低成本实现比可见光波长短的数量级的微细加工。

优选是在上述第一曝光工序之后并且在上述显影工序之前还包括第二曝光工序，该第二曝光工序中，在上述2束激光束彼此之间提供与上述第一曝光工序时不同的相位差，并且使该2束激光束交叉产生干涉光，通过照射该干涉光曝光上述被加工体。

通过可变地设定2束激光束的相互间的相位差，将干涉光变位所定量(例如1/2周期)来进行多重曝光，可形成更微细的潜像图案。

此外优选是在上述第一曝光工序中，通过调节上述2束激光束的强度比可变地设定上述干涉光的光强度分布来进行曝光。

通过可变地设定干涉光的光强度分布来进行曝光，可变地设定干涉光(干涉条纹)的对比度，可实现形状以及宽高比不同的各种潜像图案。从而可以扩大显影该潜像图案后转印得到的微细结构体的形状和宽高比的变化。

另外，相对于第二形式的本发明，适于采用对于上述第一形式的本发明的更有利的形式(例如2束激光束的生成方法等)。

第三形式的本发明是一种曝光感光膜或具有感光性的被加工体的装置(曝光装置)，包括：产生比可见光波长短的波长的2束激光束的光束发生机构；设定该各个激光束的行进路径使得上述2束激光束以所定角度交叉来产生干涉光的光学装置，使用上述干涉光曝光上述感光膜或上述被加工体，上述2束激光束各自为线偏振光，其偏光方位与光束入射面正交。

该结构中，通过以2束激光束的某一定角度交叉生成具有与该激光束的波长相同程度的间距或其以下的间距的明暗的干涉光，将其用于曝光。由此，可大幅度简化微细加工需要的曝光装置(制造装置)。从而可以低成本实现比可见光波长短的数量级的微细加工。

优选是，还包括配置在上述2束激光束中至少一方的激光束的行进路径上来对该激光束提供相位调制的相位调制机构，使用上述干涉光多重曝光上述感光膜或上述被加工体，此时，按每次曝光由上述相位调制机构对上述2束激光束彼此之间提供不同的相位差并进行曝光。

通过可变地设定2束激光束相互间的相位差、将干涉光变位所定量(例如1/2周期)来进行多重曝光，可形成更微细的潜像图案。从而，可大幅度简化微细加工需要的曝光装置(制造装置)。

优选是此时的上述感光膜或上述被加工体呈现多光子吸收。

由此，可得到精确地对应干涉光的条纹的间距的明锐的潜像图案。

此外优选是该情况中的相位调制机构是相位差板或液晶空间光调制元件。

由此，可容易控制2束激光束间的相位差。尤其，采用相位差板时，可更低成本实现本发明的相位调制机构。此外，采用液晶空间光调制元件时，通过对应施加电压变化液晶分子的取向状态，可连续控制2束激光束间的相位差。

此外优选是，还包括配置在上述2束激光束中至少一方激光束的行进路径上、通过增减该激光束的强度来调节上述2束激光束的强度比的光束强度比控制机构，通过调节上述2束激光束的强度比可变地设定上述干涉光的光强度分布，使用该干涉光曝光上述感光膜或上述被加工体。

通过可变地设定干涉光的光强度分布来进行曝光，可变地设定干涉光(干涉条纹)的对比度，可实现形状以及宽高比不同的各种潜像图案。从而可以扩大转印该潜像图案得到的微细结构体的形状和宽高比的变化。

优选是此时的上述强度比控制机构是衍射型光束分裂器。

由此可实现曝光装置的构成简化。

优选是还包括设定上述感光膜或上述被加工体与上述干涉光的发生位置的相对位置的位置设定机构。

由此，可自由地变化干涉光对于感光膜等的照射状态，可得到种种曝光图案。

优选是上述光束发生机构包括输出1束激光束的激光光源和分支该1束激光束来生成2束激光束的分支机构。

由此，与其他替代装置相比(例如同步使用2个激光光源等)，可更进一步简化曝光装置的构成。

而且优选是上述分支机构是衍射型光束分裂器，将由上述衍射型光束分裂器得到的±n次衍射光束(n是1以上的自然数)用作上述2束激光束。

由此，可容易得到适合于本发明的2束激光束。

此外，优选是上述衍射型光束分裂器除上述±n次衍射光束外，还产生比该±n次衍射光束能量还低的0次光束。

通过参照0次光束可容易设定上述感光膜或上述被加工体与上述干涉光发生位置的相对位置。

优选是还包括接收上述0次光束并变换为电信号的监视器。

通过将0次光束的强度变换为电信号，0次光束位置等的参照变得容易。

此外，优选是上述分支机构是衍射元件，将由上述衍射元件得到的1束透射光束和朝向与该透射光束不同方向行进的1束衍射光束用作上述2束激光束。

由此，也容易得到适合于本发明的2束激光束。

此外，优选是还备有配置在上述2束激光束的各自的行进路径上、扩大该各个激光束的束径的光束扩展器。

由此可确保宽的曝光范围。

第四形式的本发明是一种电子仪器，其具备由上述第一或第二形式的本发明的制造方法所制造或使用第三形式的本发明的曝光装置制造的微细结构体。

这里，作为“微细结构体”，可举出例如具有偏光分离、相位延迟、防反射、去除双折射等功能的光学元件(光学薄膜设备)等。并且，作为包含这种光学元件的电子仪器，典型地可举出将包含该光学元件用作偏光元件的液晶显示装置的液晶投影仪等。

附图说明

图1是说明第一实施方式的曝光装置的构成的图。

图2是说明基板上面形成的感光膜等的结构的截面图。

图3是说明通过交叉2束激光束产生的干涉光的图。

图4是说明干涉光和感光膜上形成的潜像的关系的图。

图5是表示(1)式的关系的图(曲线)。

图6是表示(3)式的关系的图(曲线)。

图7是说明微细结构体的制造方法的工序截面图。

图8是微细结构体(金属栅格型偏光元件)的示意立体图。

图9是说明金属栅格型偏光元件的光学特性的图。

图10是说明电子仪器的具体例子的图。

图11是将具有感光性的膜本身作为被加工体时的工序截面图。

图12是将具有感光性的基板本身作为被加工体时的工序截面图。

图13是说明使用衍射元件的激光束发生方法的一个例子的模式图。

图14是说明使用衍射元件的激光束发生方法的另一个例子的模式图。

图15是说明第二实施方式的曝光装置的构成的图。

图16是说明相位调制机构的具体例子的图。

图17是说明多重曝光原理的图。

图18是说明微细结构体的制造方法的工序截面图。

图19是微细结构体(金属栅格型偏光元件)的示意立体图。

图20是将具有感光性的膜本身作为被加工体时的工序截面图。

图21是将具有感光性的基板本身作为被加工体时的工序截面图。

图22是说明第三实施方式的曝光装置的构成的图。

图23是说明基板上面形成的感光膜等的结构的截面图。

图24是说明(6)式的关系的图。

图25是说明微细结构体的制造方法的工序截面图。

图26是详细说明曝光工序的图。

图27是微细结构体(防反射元件)的示意立体图。

图28是说明电子仪器的具体例子的图。

图29是将具有感光性的膜本身作为被加工体时的工序截面图。

图30是说明光学系统的其他构成例子的图。

图中：

1—曝光装置，10—激光光源，11、12—反射镜，13—快门，14—衍射型光束分量器，15—监视器，16a、16b—透镜，17a、17—空间滤波器，18a、18b—反射镜，19—台，100—基板，101—金属薄膜(被加工体)，102—防反射膜，103—感光性膜，104—潜像图案，B0、B1、B2—激光束

具体实施方式

下面参考附图说明本发明的实施方式。

<第一实施方式>

图1是说明适用本发明的第一实施方式的曝光装置的构成的图。图1所示的曝光装置1用于曝光感光膜，包含激光光源10、反射镜11，12、快门13、衍射型光束分裂器14、监视器15、透镜16a，16b、空间滤波器17a，17b、反射镜18a，18b、台19。

激光光源10，输出比可见光波长短波长的1束激光束。作为这种激光光源10，最好使用各种激光振荡器。作为一个例子，在本实施方式中，将固体激光器的Nd:YVO4(第四高谐波：波长266nm、最大输出200mW左右、CW振荡)用作激光光源10。如图所示，从激光光源10射出的激光束B0(例如光束直径约1mm)由各反射镜11，12变更行进路径(光路)，通过快门13后入射到衍射型光束分裂器14。

如上所述，快门13配置在激光束B0的行进路径中，负责使该激光束B0通过或截断。

衍射型光束分裂器14是对1束激光束B0分支并生成2束激光束B1，B2的分支机构。该衍射型光束分裂器14是使用在石英等的表面施加的微细凹凸图案产生的形状效果实现其功能的凹凸型衍射元件。该分裂器整体都由石英等构成，耐久性高，因此照射高输出的UV激光的情况下也不会被损伤，基本上可永久使用。衍射型光束分裂器14的形状和深度最佳地设计，使入射的光束为TE偏光时，产生相等强度的2束衍射光束(±1次)。本实施方式中，将这些±1次衍射光束用作各激光束B1，B2。此外，本实施方式中，设置衍射型光束分裂器14，以便使得0次光束中稍稍剩余能量。组装光学系统时，通过参照该0次光束B3可容易地进行各激光束B1，B2在基板100上的交叉角度的设定、基板100的对位。此外，分支的2束激光束B1，B2不会左右反转而干涉，从而可得到对比度高的干涉条纹，对于形成宽高比高的图案是有利的。

此外，由衍射型光束分裂器14生成±2次或比起更高次的衍射光束，也可将该衍射光束用作上述激光束B1，B2。另外，作为分支机构，替代衍射型光束分裂器，可使用简单的振幅分割型光束分裂器、耐久性优越的偏光分离型光束分裂器。使用偏光分离型光束分裂器的情况下，需要使用波长板将分离的光束的一方的偏光方位变换为TE。

监视器(观察机构)15接收0次光束B3并变换为电信号。通过根据来自该监视器15的输出进行台19的位置控制，各激光束B1，B2在基板100上的交叉角度的设定、基板100的对位变得容易了。这里，为方便说明，监视器15配置在比基板100更靠近衍射型光束分裂器14的一侧，但监视器15的位置不限定于此，可任意设定，例如可以是确定位置时配置在与基板100大致相同的位置，而曝光时移动到其它位置的可动型。此外，作为更简便的观察机构，可使用接受0次光束B3的照射并发出荧光的纸介质等来参照0次光束B3。

透镜16a配置成入射由衍射型光束分裂器14生成的一方激光束B1，会聚该激光束B1。空间滤波器17a具有针孔，配置成将由透镜16a会聚后的激光束B1入射到该针孔中。即，由透镜16a和空间滤波器17a构成光束扩展器，由此，扩大激光束B1的光束直径。同样，透镜16b配置成入射由衍射型光束分裂器14生成的另一方激光束B2，会聚该激光束B2。空间滤波器17b具有针孔，配置成将由透镜16b会聚后的激光束B2入射到该针孔中。即，由透镜16b和空间滤波器17b构成光束扩展器，由此，扩大激光束B2的光束直径。例如，本实施方式中，各激光束B1，B2由各光束扩展器分别将光束直径扩展为200nm左右。将通过各空间滤波器17a，17b的作用去除不要的散乱光后的光束波面用于曝光，从而可形成没有缺陷或噪声的、漂亮的曝光图案，因而可形成漂亮的潜像。

反射镜18a配置成入射通过空间滤波器17a后的激光束B1，反射该激光束B1并导向基板100的方向。同样，反射镜18b配置成入射通过空间滤波器17b后的激光束B2，反射该激光束B2并导向基板100的方向。这些反射镜18a，18b承担有作为设定光激光束的行进路径的光学机构以便2束激光束B1，B2以所定角度交叉来产生干涉光的功能。

台19支持基板100，设定其相对位置，使得该基板100上的感光膜被通过光激光束B1，B2的交叉产生的干涉光(干涉条纹)曝光。即，台19承担有作为设定感光膜和干涉光发生位置的相对位置的位置设定机构的功能。

图2是说明基板100和其上面形成的感光膜等的结构的截面图。如图2所示，基板100的一面上形成作为被加工体的金属薄膜101、防反射膜102和感光膜103。

基板100支持作为被加工体的金属薄膜101。例如，本实施方式中，考虑通过将金属薄膜101加工成栅格状形成金属栅格型偏光元件的情况，从而作为基板100，使用玻璃基板、树脂基板等透光性物质。

金属薄膜101是由铝等金属材料构成的膜。这里，作为为得到金属栅格型偏光元件所需要的被加工体，例示出金属薄膜，但被加工体不限定于此，对应最终要得到的微细结构体的内容可适当选择。例如可使用电介体多层膜。

防反射膜102承担有通过上述干涉光曝光感光膜103时抑制干涉光的背面反射的功能。作为防反射膜102，如果通过吸收干涉光等可抑制该干涉光的反射，则可采用无机材料、有机材料中的任何一种。尤其，如果是日产化学工业株式会社制造的DUV44等的有机材料，则在后面工序中剥离(去除)变得容易。从而可形成没有干涉驻波的良好的图案。

感光膜103使用具有在接受光照射的部分产生变质、通过后面的所定处理选择地去除该光照射部分或非光照射部分之任一的性质的材料来成膜。例如，本实施方式中，使用为了UV波长(λ～250nm)用而调整的化学放大型抗蚀剂来形成感光膜103。

图3是说明通过交叉2束激光束B1，B2产生的干涉光的图。如上所述，本实施方式中，通过将扩大光束直径后的各激光束B1，B2以所定交叉角度干涉产生干涉光(干涉条纹)。并且，通过将该干涉条纹照射到感光膜103来进行曝光。

此时，激光波长为λ、交叉角度为θ时，干涉条纹F的周期P(参考图3)按下面的式子给出。

P＝λ/(2sin θ)...(1)

此时，如图所示，将2束激光束B1，B2相对与感光膜102的曝光面正交的轴(虚拟轴)对称地入射。从而，曝光的区域的曝光深度、宽度或曝光图案(潜像)的间距等可更均匀地对齐。因此，可容易得到等间隔地排列的线图案等。此外，也可将2束激光束B1，B2相对与感光膜102的曝光面正交的轴不对称地入射。

图4是说明干涉光和感光膜103上形成的潜像的关系的图。如图4(A)所示，干涉光具有周期的光强度分布(周期P)。并且，如图4(B)所示，对应照射光的强度在感光膜103上形成潜像图案104。

图5是表示上述(1)式的关系的图(曲线)，横轴对应交叉角度θ、纵轴对应干涉条纹的周期(间距)P。如图5所示，例如波长λ为266nm时，交叉角度θ＝62度时，干涉条纹的周期P＝150nm。该干涉光的周期理论上可达到各激光束的波长的1/2左右。

另一方面，形成干涉条纹的区域的深度Δz在入射光束的直径为W时如下式所示给出。

Δz<W/sin θ               .........(2)

参与干涉的2束激光束B1，B2都为直线偏振光，其方位与光束入射面正交(TE偏光)。通过使用TE偏光，可与交叉角度的大小无关地引起鲜明的干涉条纹。

为形成形状良好的(宽高比高、矩形形状)抗蚀剂图案，必须充分提高干涉条纹的对比度。干涉条纹的对比度C在干涉条纹的变位为Δx时按下式给出。图6是表示该式的关系的图(曲线)。

C＝sin(Δx)/(Δx).........(3)

此外，为提高干涉条纹的对比度，必须极力将曝光中的干涉条纹的变位抑制到很小。为实现这一点，需要排除外部干扰(振动、空气浮尘)。例如，通过实施将图1所示的曝光系统放置于防振台架上，并且将曝光系统用盖子覆盖等的对策，可得到大的效果。

接着将金属栅格型偏光元件用作微细结构体的一个例子，详细说明本实施方式涉及的制造方法。

图7是说明一个实施方式的微细结构体的制造方法的工序截面图。

(被加工体形成工序、防反射膜形成工序)

首先，如图7(A)所示，在基板100的一面上形成金属薄膜101和防反射膜102。在本例中，作为基板100，使用板厚为1mm的玻璃基板。此外，作为金属薄膜101，通过溅射或真空蒸镀等的成膜方法形成膜厚160nm左右的铝膜。此外，防反射膜102通过旋涂法等成膜方法形成75nm左右膜厚。

(感光膜形成工序)

接着如图7(B)所示，在作为被加工体的金属薄膜101(本例中为防反射膜102的上面)上形成感光膜103。本实施方式中，使用化学放大型抗蚀剂，通过将其借助于旋涂法等的成膜方法成膜，形成膜厚450nm左右的感光膜103。这里，化学放大型抗蚀剂是由树脂、酸发生剂、溶剂构成的混合液，由于利用光化学反应产生的酸，氨等的微量碱性杂质也会敏感地受到影响，特性变动。因此，本实施方式中，将进行本工序和之后的曝光工序以及显影工序时的气氛设定为碱性杂质的浓度为1ppb以下。

此外，上述感光膜形成工序后，最好追加在感光膜103上面形成保护膜的保护膜形成工序。例如，使用东京应化共业制造的TSP-5A，通过将其借助溅射法等成膜，可形成适当的保护膜。此外，该保护膜可具有防反射功能。由此将化学放大型抗蚀剂构成的感光膜103与大气隔离，可抑制外界的影响。

(第一曝光工序)

接着如图7(C)所示，使比可见光波长小的波长(本例中为266nm)的2束激光束B1，B2以所定角度交叉来产生干涉光、通过照射该干涉光来曝光感光膜103。例如2束激光束B1，B2的交叉角度为62度(参照图3)，可得到周期150nm的干涉条纹，对应该干涉条纹(干涉光)的潜像图案104形成在感光膜103上。本例中，由于使用通过光束扩展器将光束直径扩大到200mm左右后的激光束B1，B2，因此可统一曝光4英寸左右的区域。曝光需要的时间为30秒左右，此外，曝光更大区域的情况下(例如8英寸左右)可用步进器(step)或反复器(repeat)移动基板100。

(显影工序)

接着如图7(D)所示，烧成(焙烧)曝光后的感光膜103，之后进行显影，可在感光膜103上显现出与干涉光的图案对应的形状。由此，在金属薄膜101上得到周期150nm的抗蚀剂图案。

(蚀刻工序)

接着如图7(E)所示，将显影后的感光膜103用作蚀刻掩膜进行蚀刻，加工作为被加工体的金属薄膜101。由此，将抗蚀剂图案转印到金属薄膜101。作为蚀刻方法，原理上可采用湿蚀刻、干蚀刻中的任何一种。尤其，在ICP(感应耦合等离子体)、ECR(电子循环共振)等方法中最好是干蚀刻。此外蚀刻前去除防反射膜102还可进一步提高蚀刻的再现性和均匀性。

(感光膜去除工序)

接着如图7(F)所示，去除防反射膜102和感光膜103。从而得到由微细铝图案构成的金属栅格型偏光元件。

图8是由本实施方式的制造方法制造的微细结构体(金属栅格型偏光元件)的示意立体图。通过上述条件，如图所示，可得到周期150nm、图案深度250nm、占空比1:1的条形微细铝图案形成在玻璃基板上而构成的金属栅格型偏光元件。

图9是说明上述金属栅格型偏光元件的光学特性的图。更具体说，图9(A)是说明金属栅格型偏光元件和入射光与射出光的关系的图，图9(B)是表示波长λ为固定值、改变周期P时的透射光强度的图，图9(C)是表示周期P为固定值、改变波长λ时的透射光强度的图，图9(B)和图9(C)中分别用箭头表示的范围中，TE成分和TM成分(参考图9(A))之间出现明显的偏光分离特性。这种金属栅格型偏光元件除偏光特性外，耐光性优越，可适用于例如液晶投影仪等的电子仪器。迄今的使用高分子的偏光元件中，长时间照射高亮度灯造成的特性恶化显著，妨碍液晶投影仪的长寿命化，但通过使用本实施方式的偏光元件，可实现液晶投影仪的长寿命化。

图10是说明电子仪器的具体例子的图。图10(A)是用于背面型投影仪的例子，该投影仪270在框体271上包括光源272、合成光学系统273、反射镜274，275、屏幕276和包含本实施方式的金属栅格型偏光元件构成的液晶屏200。图10(B)是用于正面型投影仪的例子，该投影仪280在框体282上包括光学系统281和包含本实施方式的金属栅格型偏光元件构成的液晶屏200，可将图像显示在屏幕283上。电子仪器不限定于这些，例如，此外还包含带显示功能的传真装置、数字照相机的取景器、便携电视、电子记事本、光电显示盘、宣传广告用显示器等。

这样，第一实施方式中，通过以一定角度交叉2束激光束B1，B2，可得到具有与该激光束的波长相同程度的间距或其以下的间距的明暗(光强度分布)的干涉光(干涉条纹)。通过将这些干涉光用于曝光可大幅度简化制造装置。从而可以以低成本实现比可见光波长短的数量级的微细加工。

此外，根据第一实施方式，关于曝光工序，可确保宽的处理裕度和高的吞吐量，容易用于批量生产线。

此外，根据第一实施方式，容易对应比较大面积的曝光区域，例如8英寸左右的区域也可在短时间内处理。

此外，本发明不限定于上述实施方式的内容，在本发明的主旨范围内可进行种种变形。

例如，上述第一实施方式中，将金属薄膜作为被加工体，但其他基板(例如石英、硅)等也可作为被加工体。此时，在该基板的上侧形成感光膜，进行曝光、显影、蚀刻就可以。而且，具有感光性的膜本身和基板本身也可作为被加工体。

图11是将具有感光性的膜本身作为被加工体时的工序截面图，仅部分表示出相应工序。这里，作为感光膜112，最好采用由聚酰亚胺树脂等构成的膜。并且，如图11(A)所示，对于基板100上设置的作为被加工体的感光膜112，与上述实施方式同样，照射交叉2束激光束得到的干涉光来曝光。由此，形成潜像图案114。之后，显影该曝光的部位，显现出对应干涉光的图案的凹凸形状。由此，如图11(B)所示，感光膜112上形成微细的凹凸图案。这样的凹凸图案可用作例如所谓蛾眼(moth eye)等的防反射结构。

图12是将具有感光性的基板本身作为被加工体时的工序截面图，仅部分表示出相应工序。这里，将具有感光性的丙烯酸树脂等构成的基板100a本身作为被加工体。并且，如图12(A)所示，与上述实施方式同样，对于作为被加工体的基板100a照射交叉2束激光束得到的干涉光来曝光。由此，在基板100a的表面附近形成潜像图案124。之后，显影该曝光的部位，显现出对应干涉光的图案的凹凸形状。由此，如图12(B)所示，在基板100a的表面上形成微细的凹凸图案。这样的凹凸图案可用作例如所谓蛾眼等的防反射结构。

上述实施方式中，构成通过组合激光光源和分支机构(衍射型光束分裂器)产生2束激光束的光束发生机构，但光束发生机构不限定于此。例如，使用2个分别输出1束激光束的激光光源作为本发明的光束发生机构也可以。也可使用下面说明的衍射元件产生2束激光束。

图13是说明使用衍射元件的激光束发生方法的一个例子的模式图。图13所示的衍射元件50被加工成与激光束B0的入射面相反侧的面为条形的凹凸形状(1维栅格)。该凹凸形状的深度和周期通过矢量分析进行最佳设计，如图所示，基于大致垂直入射的激光束B0主要产生+1次衍射光束和-1次衍射光束。通过将这些±1次衍射光束用作2个激光束B1，B2可产生间距P的干涉光并进行曝光。

图14是说明使用衍射元件的激光束发生方法的另一例子模式图。图14所示的衍射元件51被加工成与激光束B0的入射面相反侧的面为条形的凹凸形状(1维栅格)。该凹凸形状的深度和周期通过矢量分析进行最佳设计，如图所示，基于错开所定角度入射的激光束B0，主要1束透射光束和朝向与该透射光束不同方向行进的1束衍射光束。通过将这些透射光束和衍射光束用作2个激光束B1，B2可产生间距P的干涉光并进行曝光。

使用上述衍射元件50或衍射元件51的情况下，在上述图1所示的光学系统中，将通过快门13的激光束B0入射到衍射元件50或衍射元件51、并且接近该衍射元件50或衍射元件51来配置基板100等。衍射元件50或衍射元件51和基板100以例如1mm左右的间隔接近。入射的激光束B0最好为其偏转方向与衍射元件50或衍射元件51的凹凸形状的槽平行的直线偏振光。由此，可高效率地产生干涉光。此外，入射的激光束B0可预先使用光束扩展器等增大光束直径。例如，通过将光束直径做到200mm左右可统一曝光直径8英寸左右的区域。难以增大光束直径的情况下，可在光学元件50上扫描激光束B0。通过使用这种衍射元件50或衍射元件51可实现曝光装置的进一步简化和制造成本的降低。

上述衍射元件50或衍射元件51相当于本发明的分支机构，同时兼有作为用来以所定角度交叉2束激光束的光学装置的功能。

另外，上述实施方式中，由透镜和空间滤波器构成的光束扩散器所产生的球面波用于干涉曝光，但通过在该光束扩展器后配置准直透镜，也可将平面波来用于干涉曝光。而且，使用各种光学元件(透镜、相位板、计算机全息片等)，通过对至少一个波面施加相位调制可实现各种微细图案。

上述实施方式中，使用化学放大型抗蚀剂作为感光膜，但感光膜不限定于此。例如，可使用自组织化单分子膜作为感光膜。自组织化单分子膜非常薄，因此材料消耗量少，此外，可具有多种性能，从而可增加形成的微细结构体的样式。例如像氟化硅烷那样，使用表面自由能小的材料时，基板上形成亲液/疏液图案，其上可选择地形成膜。而且，使用氨基丙基三乙氧基硅烷、巯基三乙氧基硅烷等时，曝光后剩余的自组织化单分子膜上可选择地进行无电解电镀。这样，使用自组织化单分子膜时，不包括蚀刻工序也可可作为微细结构体发挥功能。

<第二实施方式>

图15是说明第二实施方式的曝光装置的构成的图。图15所示曝光装置1a用于曝光基板100的一面上形成的感光膜，包含激光光源10、反射镜11，12、快门13、衍射型光束分裂器14、监视器15、透镜16a，16b、空间滤波器17a，17b、反射镜18a，18b、台19、相位调制机构20。该曝光装置1a具有基本上与上述第一实施方式的曝光装置1相同的构成，不同的是追加了相位调制机构20。下面省略说明与第一实施方式重复的内容。

相位调制机构20，配置在一个激光束B2的行进路径上以对该激光束B2提供相位调制。通过该相位调制机构20可控制2束激光束B1，B2相互间的相位差。本例中，仅在一个激光束B2的行进路径上配置相位调制机构20，但可分别在各个激光束行进路径上配置相位调制机构。

这里，参与干涉的2束光束的波面的复数振幅表示为I₁，I₂时，干涉光的光强度分布(干涉条纹)按下式给出。

I＝I₁+I₂+2√(I₁I₂cos(Φ))        ...........(4)

这里上述式(4)中的Φ是激光束的相互间的相位差。该相位差Φ由相位调制机构20控制。作为该相位调制机构，最好使用图16(A)所示的1/2波长板20a、图16(B)所示的液晶空间光调制器20b等。如图16(A)所示，1/2波长板具有相位前进轴(图中的F)和相位延迟轴(图中的S)。通过从一个轴向另一轴地配合入射偏光方位通过1/2波长板的光束波面可恰好错开π。从而，干涉条纹仅变位1/2周期。另一方面，液晶空间光调制器20b包含均质取向液晶分子而构成的液晶层、在与该液晶分子的长轴方向平行的方向上具有主轴且配置在光射出侧的偏光板。该液晶空间光调制器20b配置成入射与初始取向状态(无电压施加时)的液晶分子的取向方向(指向)D平行的直线偏振光束。并且，对应施加电压产生指向变形，改变液晶层的双折射，从而通过该液晶层的光束波面的相位Φ可连续变化。即，通过控制对液晶空间光调制器20b的施加电压可连续变位干涉条纹。而且，液晶层只要对应施加电压改变双折射，则可采用上述均质取向以外的取向状态。

图17是说明多重曝光原理的图。第二实施方式中，利用上述第一实施方式的图4中说明的干涉光的曝光原理，通过将具有多光子吸收性的抗蚀剂用作感光膜103实现潜像图案的进一步明锐化，而且通过改变曝光时的干涉光的发生位置来进行多重曝光，可进行与曝光中使用的激光束的波长相比大幅度减小的分辨率的曝光。

具体说，通过具有如图17(A)所示的光强度分布的反射光进行1次曝光，则如图17(B)所示，得到对应干涉光的光强度分布的艰巨P的潜像图案。此时，通过将多光子吸收抗蚀剂用作感光膜103，曝光后形成的潜像通过该抗蚀剂具有的非线性，如图17(B)所示，仅形成在照射光强度最大的场所附近。因此，通过艰巨P的干涉光(图17(C))一次曝光多光子吸收抗蚀剂，之后，使用通过相位调制机构20将干涉条纹变位1/2周期的干涉光进行第二次曝光，使得如图17(E)所示，在多光子吸收抗蚀剂的内部形成具有干涉条纹的一般的周期(P/2)的潜像图案。如果显影该潜像图案，则可形成周期P/2的微细的凹凸图案。

接着将金属栅格型偏光元件用作微细结构体的一个例子，详细说明本实施方式涉及的制造方法。

图18是说明第二实施方式的微细结构体的制造方法的工序截面图。

(被加工体形成工序、防反射膜形成工序)

首先，如图18(A)所示，在基板100的一面上形成金属薄膜101和防反射膜102。在本例中，作为基板100，使用板厚为1mm的玻璃基板。此外，作为金属薄膜101，通过溅射或真空蒸镀等的成膜方法形成膜厚160nm左右的铝膜。此外，防反射膜102通过旋涂法等成膜方法形成75nm左右膜厚。

(感光膜形成工序)

接着如图18(B)所示，在作为被加工体的金属薄膜101上侧(本例中为防反射膜102的上面)形成感光膜103。本实施方式中，使用多光子吸收抗蚀剂，通过将其借助旋涂法等的成膜方法成膜，形成膜厚450nm左右的感光膜103。

(第一曝光工序)

接着如图18(C)所示，使比可见光波长段的波长(本例中为266nm)的2束激光束B1，B2以所定角度交叉而产生干涉光、通过照射该干涉光来曝光感光膜103。例如，通过将2束激光束B1，B2的交叉角度为62度(参照图3，图5)，可得到周期150nm的干涉条纹，对应该干涉条纹的潜像图案104形成在感光膜103上。另外，本实施方式中，考虑本工序的2束激光束B1，B2的相互间的相位差为0的情况，但该相位差不限定于此。

(第二曝光工序)

接着如图18(D)所示，2束激光束B1，B2相互间提供与上述第一曝光工序时不同的相位差并以所定角度交叉该激光束B1，B2来产生干涉光，通过照射该干涉光来曝光感光膜103。例如，将2束激光束B1，B2的交叉角度为62度(参照图3)，如上所述，可得到周期150nm的干涉条纹，对应该干涉条纹的潜像图案104形成在感光膜103上。此时，例如各激光束B1，B2的相位φ仅错开π，即提供1/2波长的相位差，在与第一曝光工序的潜像图案的间距P错开半个间距(P/2)的位置上形成新的潜像图案(参考图17)。通过这种多重曝光，得到周期75nm左右的微细潜像图案104。此外，使用像上述的液晶空间光调制器20b(参考图16(b))那样提供连续的相位调制的元件的情况下，使相位为比π细的节距(step)来移动干涉条纹，可反复多重曝光。因此，可制作具有比75nm更短的周期的图案。

本例中，使用由光束扩展器将光束直径扩大到200mm左右的激光束B1，B2，因此上述第一和第二曝光工序中可统一曝光4英寸左右的区域。曝光需要的时间为30秒左右。而且在曝光更大区域的情况下(例如8英寸左右)可用步进器(step)或反复器(repeat)移动基板100。可边改变各激光束间的相位差边反复3次或更多次的多重曝光。

(显影工序)

接着如图18(E)所示，烧成(焙烧)曝光后的感光膜103，之后通过显影，可在感光膜103上显现出与干涉光的图案对应的形状。由此，在金属薄膜101上得到周期75nm的抗蚀剂图案。

(蚀刻工序)

接着如图18(F)所示，将显影后的感光膜103用作蚀刻掩膜进行蚀刻，加工作为被加工体的金属薄膜101。由此，将抗蚀剂图案转印到金属薄膜101。作为蚀刻方法，原理上可采用湿蚀刻、干蚀刻中的任何一种。尤其，在ICP(感应耦合等离子体)、ECR(电子循环共振)等方法中最好是干蚀刻。

(感光膜去除工序)

接着如图18(G)所示，去除防反射膜102和感光膜103。从而得到由微细铝图案构成的金属栅格型偏光元件。

图19是由第二实施方式的制造方法制造的微细结构体(金属栅格型偏光元件)的示意立体图。通过上述条件，如图所示，可得到周期75nm、图案深度250nm、占空比1:1的条形微细铝图案形成在玻璃基板上而构成的金属栅格型偏光元件。该金属栅格型偏光元件的光学特性与上述第一实施方式的相同(参考图9)。这种金属栅格型偏光元件除偏光特性外，耐光性优越，所以可适用于例如液晶投影仪等的电子仪器(参考图10)。迄今的使用高分子的偏光元件中，长时间照射高亮度灯造成的特性恶化显著，妨碍液晶投影仪的长寿命化，但通过使用本实施方式的偏光元件，可实现液晶投影仪的长寿命化。

这样，第二实施方式中，通过以一定角度交叉2束激光束B1，B2，可得到具有与该激光束的波长相同程度的间距或其以下的间距的光强度分布的干涉光。通过利用该干涉光进行曝光，可由简单装置结构形成微细潜像图案。并且，通过可变地设定2束激光束相互间的相位差，将干涉光变位所定量来进行多重曝光，可形成进一步微细的潜像图案。从而，可以以低成本实现比可见光波长短的数量级的微细加工。

此外，根据本实施方式，关于曝光工序，可确保宽的处理裕度和高的吞吐量，容易用于批量生产线。

此外，根据本实施方式，容易对应比较大面积的曝光区域，例如8英寸左右的区域也可在短时间内处理。

此外，本发明不限定于上述实施方式的内容，在本发明的主旨范围内可进行种种变形。

例如，上述实施方式中，将金属薄膜作为被加工体，但其他基板(例如石英、硅)等也可作为被加工体。此时，可以在该基板的上侧形成感光膜，进行曝光、显影、蚀刻。而且，具有感光性的膜本身和基板本身也可作为被加工体。

图20是将具有感光性的膜本身作为被加工体时的工序截面图，仅部分表示出相应工序。这里，作为感光膜132，优选采用由聚酰胺树脂等构成的膜。并且，对于基板100上设置的作为被加工体的感光膜132，与上述实施方式同样，照射交叉2束激光束得到的干涉光来曝光(图20(A)、20(B))。由此，形成潜像图案134。之后，显影该曝光的部位，显现出对应干涉光的图案的凹凸形状。由此，如图20(C)所示，感光膜132上形成微细的凹凸图案。这样的凹凸图案可用作例如所谓蛾眼等的防反射结构。

图21是将具有感光性的基板本身作为被加工体时的工序截面图，仅部分表示出相应工序。这里，将由具有感光性的丙烯酸树脂等构成的基板100a本身作为被加工体。并且与上述实施方式同样，对于作为被加工体的基板100a照射交叉2束激光束得到的干涉光来曝光(图21(A)、21(B))。由此，在基板100a的表面附近形成潜像图案144。之后，显影该曝光的部位，显现出对应干涉光的图案的凹凸形状。由此，如图21(C)所示，在基板100a的表面上形成微细的凹凸图案。这样的凹凸图案可用作例如所谓蛾眼等的防反射结构。

另外，上述的第二实施方式中，构成通过组合激光光源和分支机构(衍射型光束分裂器)产生2束激光束的光束发生机构，但光束发生机构不限定于此。例如，使用2个分别输出1束激光束的激光光源、通过使其同步动作等的方法来作为本发明的光束发生机构也可以。

上述第二实施方式中，由透镜和空间滤波器构成的光束扩散器所产生的球面波用于干涉曝光，但通过在该光束扩展器后配置准直透镜，也可将平面波来用于干涉曝光。进而，使用各种光学元件(透镜、相位板、计算机全息片等)，通过对至少一个波面施加相位调制可实现各种微细图案。

(第三实施方式)

图22是说明第三实施方式的曝光装置的构成的图。图22所示的曝光装置1b用于曝光基板100的一面上形成的感光膜，包含激光光源10、反射镜11，12、快门13、衍射型光束分裂器14b、监视器15、透镜16a，16b、空间滤波器17a，17b、反射镜18a，18b、台19。该曝光装置1b具有基本上与上述第一实施方式的曝光装置1相同的构成，衍射型光束分裂器14b发挥的功能与第一实施方式的情况下有一些不同。下面省略说明与第一实施方式重复的内容。

图23是说明基板100和其上形成的感光膜等的结构的截面图。如图23所示，第三实施方式中，作为被加工体的基板100的一面上形成防反射膜102和感光膜103。

基板100是第三实施方式的被加工体，使用例如玻璃基板或树脂基板等。即，本实施方式中表示出对该基板100的表面实施形状加工形成微细结构体的情况。而且被加工体不限定于此，可对应最终要得到的微细结构体的内容适当选择。

防反射膜102承担有通过上述干涉光曝光感光膜103时抑制干涉光的背面反射的功能。作为防反射膜102，如果通过吸收干涉光等可抑制该干涉光的反射，则可采用无机材料、有机材料中的任何一种。尤其，如果是日产化学工业株式会社制造的DUV44等的有机材料，则在后面工序中剥离(去除)变得容易。从而可形成没有干涉驻波的良好的图案。

感光膜103使用具有在接受光照射的部分产生潜像、通过后面的所定处理选择地去除该光照射部分或非光照射部分之任一方的性质的材料来成膜。例如，本实施方式中，使用为了UV波长(λ～250nm)用而调整的化学放大型抗蚀剂来形成感光膜103。

第三实施方式中，使扩大光束直径后的各激光束B1，B2以所定交叉角度干涉来产生干涉光(干涉条纹)，通过将该干涉条纹照射向感光膜103进行曝光(参考图3～图5)。

这里，参与干涉的2束激光束B1，B2的强度分别为I(1)、I(2)时，干涉条纹的光强度分布I(x)按下式给出(其中x是坐标位置)。

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

此外，干涉条纹的对比度C由(Imax-Imin)/(Imax+Imin)定义。通过式(2)干涉条纹的对比度C如下表现。其中参与干涉的2束激光束的强度比I(1)/I(2)表示为α。

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

图24是说明上述式(6)的关系的图。具体说，图24(A)是表示上述式(6)的关系的曲线，图24(B)是说明干涉条纹的光强度分布的图。如图24(A)所示，光束强度相等时(光束强度比I(1)/I(2)＝1的情况下)，对比度C为1.0。此时，如图24(B)所示，可得到明暗差大的鲜明的干涉条纹。另一方面，从图24(A)可知，光束强度不相等时，其差别增大的同时，对比度降低。作为一个例子，图24(B)表示出对比度C为0.5时的干涉条纹的光强度分布。

此外，为提高干涉条纹的对比度，曝光中的干涉条纹的变位必须抑制到非常小。为实现这一点，需要排除外部干扰(振动、空气浮尘)。例如，通过实施将图22所示的曝光系统放置于防振台架上，并且将曝光系统用盖子覆盖等的对策，可得到大的效果。

这样，可通过调节2束激光束的强度比可变地设定干涉光的光强度分布来进行曝光。本实施方式中，通过上述的衍射型光束分裂器14b调节2束激光束的强度比。即，构成为衍射型光束分裂器14b兼用作光束强度比控制机构。如上所述，由于将±1次衍射光束用作各激光束B1，B2，设计衍射型光束分裂器14b，使得这些+1次衍射光束和-1次衍射光束的光束强度比为希望值。

接着详细说明本实施方式的微细结构体的制造方法。

图25是说明第三实施方式的微细结构体的制造方法的工序截面图。

(防反射膜形成工序)

首先，如图25(A)所示，在作为被加工体的基板100的一面形成防反射膜102。在本例中，作为基板100使用板厚1mm的玻璃基板。而且，防反射膜102，通过旋涂法等成膜方法形成75nm左右。

(感光性膜形成工序)

接着，如图25(B)所示，在作为被加工体的基板100的上侧(本例中为防反射膜102的上面)形成感光膜103。在本实施方式中，使用化学放大型抗蚀剂，通过将其借助旋涂法等的成膜方法成膜，形成膜厚200nm左右的感光性膜103。这里，化学放大型抗蚀剂是由树脂、酸发生剂、溶剂构成的混合液，由于利用光化学反应产生的酸，氨等的微量碱性杂质也会敏感地受到影响，特性变动。因此，本实施方式中，将进行本工序和之后的曝光工序以及显影工序时的气氛设定为碱性杂质的浓度为1ppb以下。

此外，上述感光膜形成工序后，最好追加在感光膜103上面形成保护膜的保护膜形成工序。例如，使用东京应化工业制造的TSP-5A，通过将其借助溅射法等成膜，可形成适当的保护膜。此外，该保护膜可具有防反射功能。由此将化学放大型抗蚀剂构成的感光膜103与大气隔离，可抑制外界的影响。

(第一曝光工序)

接着如图25(C)所示，使比可见光波长短的波长(本例中为266nm)的2束激光束B1，B2以所定角度交叉来产生干涉光、通过照射该干涉光来曝光感光膜103。例如通过2束激光束B1，B2的交叉角度为62度(参照图3)，可得到周期150nm的干涉条纹，对应该干涉条纹(干涉光)的潜像图案104形成在感光膜103上。本例中，由于使用通过光束扩展器将光束直径扩大到200mm左右后的激光束B1，B2，因此可统一曝光4英寸左右的区域。曝光需要的时间为30秒左右，此外，曝光更大区域的情况下(例如8英寸左右)可用步进器(step)或反复器(repeat)移动基板100。

这里，更详细说明本实施方式的曝光工序。图26是详细说明曝光工序的图，表示从上面侧观看基板100的平面图。另外，上述图25对应于图26所示的XXV-XXV线方向的截面。

如图26(A)所示，通过1次曝光形成条形潜像图案104(即1维图案)。该阶段中结束曝光工序，进行后述的显影工序、蚀刻工序等的情况下转印该感光膜103的潜像图案104，在基板100的一面上形成微细的1维图案。

此外，通过变更设定干涉光和感光膜103的相对配置进行多次曝光可形成2维图案。例如，通过将干涉光和感光膜103的相对位置相对第一次曝光时旋转90度进行第二次曝光，如图26(B)所示，得到非曝光区域(图中中间空白的部分)按矩阵形状形成的感光膜103。之后，进行后述的显影工序、蚀刻工序等时，转印该感光膜103的潜像图案104，在基板100的一面上形成微细的2维图案。关于2次曝光的每一次中干涉光和感光膜的相对配置变更的方法，不限定于图中所示的90度旋转，可任意设定。

另外，最好是多次曝光的每一次中将2束激光束B1，B2的强度比设定为不同值。此时，例如准备对应希望的强度比设计的多个衍射型光束分裂器，每次曝光中交换使用该衍射型光束分裂器。由此，各次曝光时干涉光的对比度可变地设定，可实现形状和宽高比不同的各种潜像图案，扩大将其转印得到的微细结构体的变化。也可以不变更干涉光和感光膜的相对位置，而仅变化光束的强度比进行多次曝光。此时，通过重叠照射对比度不同的干涉光可实现各种潜像图案。

(显影工序)

接着如图25(D)所示，烧成(焙烧)曝光后的感光膜103，之后通过显影，可在感光膜103上显现出与干涉光的图案对应的形状。由此，得到150nm左右分辨率的抗蚀剂图案。

(蚀刻工序)

接着如图25(E)所示，将显影后的感光膜103用作蚀刻掩膜进行蚀刻，加工作为被加工体的基板100。由此，将抗蚀剂图案转印到基板100。作为蚀刻方法，原理上可采用湿蚀刻、干蚀刻中的任何一种。尤其，在ICP(感应耦合等离子体)、ECR(电子循环共振)等方法中最好是干蚀刻。通过在蚀刻前去除防反射膜102可进一步提高蚀刻的再现性和均匀性。

(感光膜去除工序)

接着如图25(F)所示，去除防反射膜102和感光膜103。从而得到在表面上实施了微细凹凸形状的基板100。

图27是由本实施方式的制造方法制造的微细结构体的示意立体图。图27(A)是由对比度比较高的干涉光(例如C＝1.0)如上所述进行2次曝光时得到的微细结构体的例子。该情况下，如图所示，得到在基板100的一面上阵列状排列微细的角柱状突起而构成的微细结构体。图27(B)是由对比度比较低的干涉光(例如C＝0.5)如上所述进行2次曝光时得到的微细结构体的例子。该情况下，如图所示，得到在基板100的一面上阵列状排列微细的角锥状突起而构成的微细结构体。这些微细结构体用作防反射元件(所谓的蛾眼)。

另外，如上所述，1次曝光的情况下，得到例如在基板100的一面上形成多个微细槽的微细结构体。这种微细结构体具有结构性双折射，用作例如相位差板。

图28是说明电子仪器的具体例子的图。图28(A)是用于移动电话机的例子，该移动电话机530备有天线部531、声音输出部532、声音输入部533、操作部534和组装了本实施方式的防反射元件的液晶显示装置500。图28(B)是用于摄像机的例子，该摄像机540备有受像部541、操作部542、声音输入部543、和组装了本实施方式的防反射元件的液晶显示装置500。电子仪器不限定于这些，例如，此外还包含带显示功能的传真装置、数字照相机的取景器、便携电视、电子记事本等。

这样，第三实施方式中，通过以一定角度交叉2束激光束B1，B2，可得到具有与该激光束的波长相同程度的间距或其以下的间距的明暗(光强度分布)的干涉光(干涉条纹)。通过将这些干涉光用于曝光可大幅度简化制造装置。从而可以以低成本实现比可见光波长短的数量级的微细加工。尤其，通过可变地设定干涉光的光强度分布并进行曝光，可变地设定干涉光(干涉条纹)的对比度，可实现形状和宽高比不同的各种潜像图案。从而，可以扩大转印该潜像图案得到的微细结构体的形状和宽高比的变化。

此外，根据本实施方式，关于曝光工序，可确保宽的处理裕度和高的吞吐量，容易用于批量生产线。

此外，根据本实施方式，容易对应比较大面积的曝光区域，例如8英寸左右的区域也可在短时间内处理。

此外，本发明不限定于上述实施方式的内容，在本发明的主旨范围内可进行种种变形。

例如，上述实施方式中，将玻璃基板作为被加工体，但其他基板(例如硅基板)等也可作为被加工体。感光膜本身也可作为被加工体。

图29是将具有感光性的膜本身作为被加工体时的工序截面图，仅部分表示出相应工序。这里，作为感光膜152，最好采用聚酰亚胺树脂等构成的膜。并且，如图29(A)所示，对于基板100上设置的作为被加工体的感光膜152，与上述实施方式同样，照射交叉2束激光束得到的干涉光来曝光。由此，形成潜像图案154。之后，显影该曝光的部位，显现出对应于干涉光的图案的凹凸形状。由此，如图29(B)所示，成型感光膜152构成的微细的凹凸图案。

另外，上述实施方式的曝光装置1b中，作为用于产生2束激光束的分支机构，采用衍射型光束分裂器，而且将该衍射型光束分裂器兼用作光束强度比控制机构，这样构成光学系统，但可采用此外的种种光学系统。

图30是说明光学系统的其他构成例子的说明图。图示的各光学系统应替代上述图1所示曝光装置1b的光学系统的一部分(衍射型光束分裂器14b以后)。各图中为方便说明，省略了透镜、空间滤波器等，简化表示出结构。

如图30(A)所示的光学系统是采用半反射镜30作为分支机构，采用衰减器31作为光束强度比控制机构的情况下的一个例子。半反射镜30是在例如石英玻璃等构成的透明基板上涂布金属薄膜等的半透射膜而成的，强度分割入射的激光束B0，产生2束激光束B1，B2。衰减器31配置在激光光束B1的光路上，衰减该激光束B1的强度。另一个激光束B2的光路上也可以配置衰减器。不限于像衰减器这样衰减激光束的强度，还可以使用具备放大激光束的强度功能的元件等调节激光束强度比。

图30(B)所示的光学系统是将偏光分离元件40用作分支机构，将1/2波长板41用作光束强度比控制机构的一个例子。本例中，通过改变在偏光分离元件40之前配置的1/2波长板41的方位，调节由偏光分离元件40分离的正常光线和异常光线的强度比。其结果是得到偏光方向正交的2束激光束B1，B2。再一个1/2波长板42承担有将由偏光分离元件40得到的另一激光束B1的偏光方位，从TM偏光变换为TE偏光的功能。

上述实施方式中，构成通过组合激光光源和分支机构(衍射型光束分裂器等)产生2束激光束的光束发生机构，但光束发生机构不限定于此。例如，也可以使用2个分别输出1束激光束的激光光源作为本发明的光束发生机构。而且，还可将与上述第一实施方式说明的衍射元件50或51同样的衍射元件用作“分支机构”和“光学装置”。此时，进行元件设计时，将+1次衍射光束和-1次衍射光束的强度比或透射光束与衍射光束的强度比设为所定值就可以。

上述实施方式中，由透镜和空间滤波器构成的光束扩散器所产生的球面波用于干涉曝光，但通过在该光束扩展器后配置准直透镜，也可将平面波用于干涉曝光。而且，使用各种光学元件(透镜、相位板、计算机全息片等)，通过对至少一个波面施加相位调制可实现各种微细图案。

Claims (22)

1.一种微细结构体的制造方法，包括：

感光膜形成工序，在被加工体的上侧形成感光膜；

第一曝光工序，使比可见光波长小的波长的2束激光束交叉来产生干涉光、通过照射该干涉光来曝光上述感光膜；

显影工序，显影曝光后的上述感光膜、在上述感光膜上呈现与上述干涉光的图案对应的形状；

蚀刻工序，以显影后的上述感光膜为蚀刻掩膜进行蚀刻来加工上述被加工体，

上述2束激光束各自为线偏振光，其偏光方位与光束入射面正交。

2.根据权利要求1所述的微细结构体的制造方法，在上述第一曝光工序中，通过调节上述2束激光束的强度比可变地设定上述干涉光的光强度分布来进行曝光。

3.根据权利要求2所述的微细结构体的制造方法，上述第一曝光工序进行多次上述感光膜的曝光，该多次曝光的每一次都变更地设定上述干涉光和上述感光膜的相对配置。

4.根据权利要求2或3所述的微细结构体的制造方法，上述第一曝光工序进行多次上述感光膜的曝光，该多次曝光的每一次都将上述2束激光束的强度比设定为不同的值。

5.根据权利要求1所述的微细结构体的制造方法，在上述第一曝光工序之后并且在上述显影工序之前还包括第二曝光工序，该第二曝光工序中，在上述2束激光束彼此之间提供与上述第一曝光工序时不同的相位差，并且使该2束激光束交叉产生干涉光，并通过照射该干涉光曝光上述感光膜。

6.根据权利要求5所述的微细结构体的制造方法，上述第二曝光工序通过借助于相位调制机构对上述2束激光束中的至少一个施加相位调制来产生上述相位差。

7.根据权利要求5所述的微细结构体的制造方法，将呈现多光子吸收的物质用作上述感光膜。

8.根据权利要求1、2或5的任一项所述的微细结构体的制造方法，在上述感光膜形成工序之前还包含防反射膜形成工序，在该防反射膜形成工序中，形成插入于上述被加工体和上述感光膜之间的防反射膜。

9.根据权利要求1、2或5的任一项所述的微细结构体的制造方法，在上述感光膜形成工序之后还包括在上述感光膜上面形成保护膜的保护膜形成工序。

10.根据权利要求1、2或5的任一项所述的微细结构体的制造方法，上述2束激光束通过由分支机构分支从同一激光光源输出的1束激光束得到。

11.根据权利要求10所述的微细结构体的制造方法，上述分支机构产生1束透射光束和朝向与该透射光束不同方向行进的1束衍射光束，将上述透射光束和上述衍射光束用作上述2束激光束。

12.一种微细结构体的制造方法，包括：

第一曝光工序，使比可见光波长短的波长的2束激光束交叉来产生干涉光、通过照射该干涉光来曝光具有感光性的被加工体；

显影工序，通过显影上述被加工体的曝光了的部位来在上述感光膜上呈现与上述干涉条纹的图案对应的凹凸形状，

上述2束激光束各自为线偏振光，其偏光方位与光束入射面正交。

13.根据权利要求12所述的微细结构体的制造方法，在上述第一曝光工序之后并且在上述显影工序之前还包括第二曝光工序，该第二曝光工序中，在上述2束激光束彼此之间提供与上述第一曝光工序时不同的相位差，并且使该2束激光束交叉产生干涉光，通过照射该干涉光曝光上述被加工体。

14.根据权利要求12所述的微细结构体的制造方法，在上述第一曝光工序中，通过调节上述2束激光束的强度比可变地设定上述干涉光的光强度分布来进行曝光。

15.一种曝光装置，是用于曝光感光膜或具有感光性的被加工体的装置，包括：

产生比可见光波长短的波长的2束激光束的光束发生机构；和

设定该各个激光束的行进路径使得上述2束激光束以所定角度交叉来产生干涉光的光学装置，

使用上述干涉光来曝光上述感光膜或上述被加工体，

上述2束激光束各自为线偏振光，其偏光方位与光束入射面正交。

16.根据权利要求15所述的曝光装置，还包括配置在上述2束激光束中至少一个激光束的行进路径上以对该激光束提供相位调制的相位调制机构，

使用上述干涉光多重曝光上述感光膜或上述被加工体，此时，按每次曝光由上述相位调制机构对上述2束激光束彼此之间提供不同的相位差并进行曝光。

17.根据权利要求16所述的曝光装置，上述感光膜或上述被加工体呈现多光子吸收。

18.根据权利要求16所述的曝光装置，上述相位调制机构是相位差板或液晶空间光调制元件。

19.根据权利要求15所述的曝光装置，还包括配置在上述2束激光束中至少一个激光束的行进路径上、通过增减该激光束的强度来调节上述2束激光束的强度比的光束强度比控制机构，

通过调节上述2束激光束的强度比可变地设定上述干涉光的光强度分布，使用该干涉光曝光上述感光膜或上述被加工体。

20.根据权利要求15、16或19的任一项所述的曝光装置，上述光束发生机构包括输出1束激光束的激光光源和分支该1束激光束来生成2束激光束的分支机构。

21.根据权利要求20所述的曝光装置，上述分支机构是衍射元件，上述2束激光束是由上述衍射元件得到的1束透射光束和朝向与该透射光束不同方向行进的1束衍射光束。

22.一种电子仪器，包括由上述权利要求1到14的任一项所述的制造方法所制造的微细结构体。

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