JP2000258607A - 微細構造の形成方法及び光学素子の製造方法 - Google Patents

微細構造の形成方法及び光学素子の製造方法

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JP2000258607A JP11065641A JP6564199A JP2000258607A JP 2000258607 A JP2000258607 A JP 2000258607A JP 11065641 A JP11065641 A JP 11065641A JP 6564199 A JP6564199 A JP 6564199A JP 2000258607 A JP2000258607 A JP 2000258607A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 微細構造により、反射防止膜構造を得る。 【解決手段】 (a)に示すようにＢＯＥ形状が成形され
たＢＯＥ１２１の裏面にレジスト膜１２２を成膜し、Ｂ
ＯＥ形状の形成されたＢＯＥ１２１上にはクロム１２３
を電子ビーム蒸着法を用いて、成膜することにより、直
径約５０ｎｍ、間隔約８０ｎｍの島構造１２４を形成す
ることができる。続いて、(b)に示すように島構造１２
４をマスクとし、ＢＯＥ１２１をエッチング液により深
さ５５ｎｍエッチングし、錐状の微細構造１２５を形成
する。更に、(c)に示すように、エッチング液を用い
て、ウエットエッチングすることによりマスクとして使
用した島構造１２４を除去する。そして、ＢＯＥ１２１
の裏面に形成したレジスト膜１２４をレジスト剥離液を
用いて除去する。このようにして形成された微細構造１
２５は、波長λ＝２４８ｎｍの入射光に対し、反射率が
１％以下の反射防止効果を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に断面が階段状
に形成されて成る回折格子等のバイナリオプティクス
（ＢＯＥ：Binary Optical Element）表面に形成する微
細構造の形成方法及び光学素子の製造方法関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】近年、高精度の回折光学素子を製造する
ために、ＢＯＥが注目を集めている。ＢＯＥは図１７
(a)に示すようなブレーズド状の断面形状を有する回折
光学素子１を、図１７(b)に示すような階段形状を有す
る回折光学素子２に近似したものである。
【０００３】また、通常では光学素子の表面には、反射
光を抑制するための反射防止膜が設けられており、屈折
型レンズの場合には表面が滑らかであるため、反射防止
膜の形成は容易に行うことができる。一方、ＢＯＥ表面
における反射防止膜の形成に関しては、例えばE.Pawlow
ski and B.Kuhlow,”Antireflection-coated deffracti
ve optical elements fabricated by thin-film deposi
tion”,Opt.Eng.33(11),3537-3546(1994)の論文に開示
されている。
【０００４】この論文に開示されている方法は、図１８
に示すようにイオンビームスパッタリング技術を使用し
て、階段形状を有する基板１１の上方から反射防止膜を
構成する物質ｍを、基板１１に対して垂直に堆積させる
ことにより、反射防止膜１２を形成している。ＢＯＥの
ような微細構造上に反射防止膜１２を形成する場合に
は、理想的には図１８に示すように、入射光に対し垂直
なステップ面１１ａにのみ反射防止膜が形成されること
が望ましい。
【０００５】また、別の反射防止手段として、例えばS.
J.Wilson and M.C.Hutley,”The opticalproperties of
‘moth eye’antireflection surfaces”,Optica.Act
a.,Vol.29,No7,993-1009(1982)の論文においては、ＢＯ
Ｅ素子の表面に微細構造を設けることにより、屈折率を
連続的に変化させることによって反射を防止する方法が
開示されている。即ち、図１９(a)に示すように、基板
３１上に塗布したレジスト膜３２に、アルゴン又はクリ
プトンイオンレーザー光Ｌ１（波長λ＝４５８ｎｍ又は
３５１ｎｍ）をＸ、Ｙ方向にそれぞれに干渉させ、レジ
スト膜３２を露光し、図１９(b)に示すような微細な突
起３３を形成することにより、反射を防止することがで
きる。
【０００６】また同様に、別の方法がF.T.Chen,H.G.Cra
ighead,”Diffractive phase elements based on two-d
imensional artificial dielectrics”,Opt.Lett.,Vol.
20,No2,121-123(1995)の論文に開示されている。この方
法は、図２０(a)に示すように石英基板４１上に膜厚１
００ｎｍのアルミニウム膜４２を成膜し、更にこのアル
ミニウム膜４２上にレジスト膜４３を塗布した後に、電
子ビーム露光法を用いてビーム径７０ｎｍの電子ビーム
Ｌ２をレジスト膜４３を図２０(b)に示すように露光、
現像する。そして、図２０(c)に示すように、リアクテ
ィブイオンエッチング（ＲＩＥ）装置を用いて、レジス
ト膜４３をマスクとして、アルミニウム膜４２をエッチ
ングする。更に、図２０(d)に示すように、アルミニウ
ム膜４２及びレジスト膜４３をマスクとして石英基板４
１をエッチングする。そして、アルミニウム膜４２及び
レジスト膜４３を除去することにより、図２０(e)に示
すような反射防止効果を有する円柱状の微細構造４４を
形成することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２１
に示すように従来のスパッタリング技術等では、ＢＯＥ
等の微細な階段構造上に反射防止膜を形成すると、階段
構造が微細なために、成膜される反射防止膜５２の膜厚
が不均一となり、また入射光に対して平行な階段構造の
側面５１ａにも反射防止膜５２が成膜されてしまい、反
射防止効果が低減してしまう。
【０００８】更に、反射防止膜を用いて反射防止を行う
ためには、使用する波長に合わせて適切な屈折率を有す
る膜材料を選択する必要がある。また、光源に３００ｎ
ｍよりも短い波長を用いる場合には、適切な光学特性を
有する膜材料は乏しく、特に膜の吸収率が大きいこと
や、大きな屈折率差の得られる材料が少なく、反射防止
効果の得られる波長範囲が狭くなる。また、成膜方法や
耐久性等の実績も低い。
【０００９】また、従来例に示したレーザー光の干渉を
利用して設けるには、レーザー光の干渉が不十分であ
り、反射防止構造となるレジストパターンが不均一とな
り、反射防止効果が低減してしまう。更に、反射防止構
造となるレジスト膜は有機物質であるため、光の吸収が
生じて利用可能な波長も限定され、安定性や耐久性にも
問題を生ずる。
【００１０】また、電子ビーム露光法を用いてレジスト
膜を露光、現像した後に、エッチングし、基板表面に微
細構造を設けることにより反射防止を行う場合に、微細
構造を有する表面においてレジスト膜を露光すると、デ
フォーカスによりレジストパターンが不均一となり、反
射防止構造として形成される円柱状のピラー又はホール
の大きさが不均一となる。また、電子ビーム露光法にお
いては１本のビームにより露光するため、大面積のパタ
ーニングには多大な時間を要し、実用には適さない。
【００１１】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
薄膜成長過程において形成される核又は島構造（以下、
核又は島構造を島構造と云う）をエッチングマスクと
し、物体表面をエッチングすることにより、微細構造の
形成方法及び光学素子の製造方法を提供することにあ
る。
【００１２】また、本発明の目的は、光学素子表面の所
望の位置に光学材料そのもので微細構造を形成すること
により、効果的な反射防止又は増反射機能を持つ光学素
子を製造することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明に係る微細構造の形成方法は、物体の表面に、薄
膜の形成過程における核成長の形態において形成される
核又は島構造をエッチングマスクとして形成し、該エッ
チングマスクを介して前記物体の表面にエッチングを行
うことを特徴とする。また、本発明による光学素子の製
造方法は、基板の表面に、薄膜の形成過程における核成
長の形態において形成される核又は島構造をエッチング
マスクとして形成し、該エッチングマスクを介して前記
表面に反射防止効果を有する微細構造をエッチングする
ことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明を図１〜図１６に図示の実
施例に基づいて詳細に説明する。図１は微細構造の形成
模式図を示しており、図１(a)において、物体６１上に
スパッタ法、蒸着法、イオンプレーティング法やＣＶＤ
法等を用いて、薄膜の形成機構の核形成様式に成膜する
物質６２により、島と呼ばれる島構造６３を形成する。
一般に核が成長することにより、直径約１〜１０ｎｍ以
上に成長したものが島と呼ばれている。
【００１５】続いて、図１(b)に示すように、島構造６
３をエッチングマスクとして用い、物体６１の表面をエ
ッチングする。そして、図１(c)に示すように、エッチ
ングマスクとして使用した島構造６３を除去することに
より、物体６１の表面に微細構造６４が形成される。従
って、所望する微細構造６４のサイズ及び分布密度は、
島構造６３となる物質６２、成膜方法及び成膜条件によ
って決定する。また、微細構造６４の立体形状はエッチ
ング方法により決定される。
【００１６】図２は図１(a)における島構造６３の形成
の説明図を示している。前述した種々の成膜方法によ
り、基板７１上に付着した原子７２或いは分子の多く
は、基板７１上を拡散するが、原子７２は単独で存在す
る間は不安定であり、或る滞留時間が経過すると再蒸発
する。しかし、基板７１の表面を運動中に他の原子７２
或いは原子集団と互いに衝突し結合すると、核７３に成
長する。この核７３は他の原子７２や他の核７３と合体
し、成長することにより図１(a)に示すような島構造６
３に成長し、更にはこの島構造６３が合体することによ
り、より大きくなると架橋部を形成する。更に、成長す
ると網目構造と成り、幅約５０〜２００オングストロー
ムのチャンネル構造から、多くの小さな穴のある状態を
経て、最後には穴が塞がり連続した膜となる。
【００１７】また、島構造６３の大きさや密度は、図２
に示す核７３の状態から島構造６３が合体形成する間の
成膜物質及び成膜方法の組み合わせと成膜時間、成膜温
度等の条件により制御が可能となる。例えば、スパッタ
法と蒸着法を比較すると、スパッタ法を用いて形成され
た島構造６３の大きさは小さいが密度は高い。一方、蒸
着法を用いて形成された島構造６３の大きさは大きいが
密度は低い。また、イオンを利用したイオンプレーティ
ング法やイオンビームスパッタ法等の成膜方法を用いた
場合には、イオンビーム照射強度が核７３の成長に影響
を及ぼし、島構造６３の密度や大きさの制御が可能であ
る。
【００１８】更に、図１(c)に示す微細構造６４の立体
形状は、使用するエッチング様式により制御することが
できる。例えば異方性の高いリアクティブイオンエッチ
ング（ＲＩＥ）法を用いると、図３(a)に示すように、
二次元形状を有する柱状の微細構造８１を形成すること
ができる。また、等方性の高いエッチング法を用いる
と、島構造６３の下部にアンダカットを生じ、図３(b)
に示すような円錐形状の微細構造８２を形成することが
できる。これらの微細構造８１、８２の高さは、エッチ
ング速度に応じ、エッチング時間により制御を行うこと
ができる。また、ウエットエッチングを用いる際には、
エッチング液の濃度を調整することにより円錐形状の側
壁角度の制御を行うことも可能である。
【００１９】図４は光の屈折に関する説明図を示してお
り、上述した方法を用いて形成された微細構造６４、８
１、８２に反射防止又は反射増加効果を付与するために
は、以下に示す式(1)、(2)を満たす条件が必要となる。
例えば、屈折率ｎsを有する物質９１上に屈折率ｎ、膜
厚ｄの透明な単層反射防止膜９２が形成されている際の
空気の界面における反射防止条件は、波長λの光に対し
て、次の式(1)、(2)のようになる。
【００２０】
【００２１】ここで、式(1)は位相条件、式(2)は振幅条
件と呼ばれ、これらの式(1)、(2)の条件を満足するよう
な物質を用いることにより、反射防止を実現することが
できる。
【００２２】物体の表面に微細構造を設けることによ
り、外部媒質と物質９１の間に中間の屈折率を有する単
層反射防止膜９２が存在することと同様の効果が得ら
れ、基板表面の反射を減少又は増加されることができ
る。例えば、図４に示す構造において、波長λに対して
物質９１の屈折率ｎs＝１．５１のとき、単層反射防止
膜９２の代りに屈折率ｎ＝１．２３を有する反射防止構
造を設ければ、式(2)より反射を防止することができ
る。
【００２３】また図５に示すように、物体表面１０１の
断面を三角形状の構造にすることにより、三角形状の深
さ方向に対して徐々に屈折率が変化し、反射防止効果が
得られる。更に、二次元周期構造、例えばピラミッド形
状の微細構造は、反射防止の効果が大きいことは‘moss
eye’として知られている。
【００２４】図６は上述した微細構造の形成方法と反射
防止の光学的条件により、物質表面に反射防止効果を有
する微細構造の概略図であり、異方性のエッチング方法
を用い、物質１１１上に柱状の微細構造１１２を形成し
たものを示している。この場合の反射防止の条件は、図
６に示す柱状の微細構造１１２の間隔ａ、大きさｂ、高
さｃとその間隔比ｆ(fill factor）により決定される。
図７は間隔比ｆと中間層の役割を果たす微細構造の屈折
率の関係を示し、従来例において示したDiffractive ph
ase elements based on two-dimensional artificial d
ielectricsの論文を基に計算し、この結果と上述の式
(2)から柱状の微細構造１１２の間隔ａと大きさｂを計
算することができる。また、柱状の微細構造１１２の高
さｃは、上述した(1)式から求めることができる。
【００２５】一方、図８は異方性のエッチング方法を用
い、物質１１３上に円錐状の微細構造１１４の形成にた
もを示しており、この場合の反射防止の条件は、従来例
において示したThe optical properties of ’moth ey
e’antireflection surfacesの論文から微細構造１１２
の間隔ａ、高さｃにより計算することができ、次の式
(3)、(4)を満足するようにすればよい。
【００２６】λ＜２．５ｃ …(3) λ＞ｎａ …(4)
【００２７】これらの(3)、(4)から、それぞれの形状に
おいて微細構造１１４の間隔ａ、大きさｂ及び高さｃが
得られ、それに基づいて島構造の形成及びエッチング工
程を制御することにより、所望の効果を付与する微細構
造１１４を物質１１３上に形成することができる。
【００２８】図９は第１の実施例における回折光学素子
として用いるＢＯＥ表面への反射防止構造の形成方法の
模式図を示している。先ず、図９(a)に示すように石英
から成るＢＯＥ１２１の裏面にレジスト膜１２２を成膜
し、ＢＯＥ１２１上にはクロム１２３を電子ビーム蒸着
法を用いて、基板温度を１５０℃、成膜速度を５オング
ストローム／秒において１０秒間成膜することにより、
直径約５０ｎｍ、間隔約８０ｎｍの島構造１２４を形成
することができる。続いて、図９(b)に示すように島構
造１２４をマスクとし、ＢＯＥ１２１を４０％ＨＦ：Ｎ
Ｈ4Ｆ水溶液：２％ＡｇＮＯ3：３０％Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝
１：１：１：１：９から成るエッチング液により深さ５
５ｎｍエッチングし、錐状の微細構造１２５を形成す
る。
【００２９】更に、図９(c)に示すように、硝酸第２セ
リウムアンモン、過塩素酸、Ｈ2Ｏの混合液から成るエ
ッチング液を用いて、ウエットエッチングすることによ
りマスクとして使用した島構造１２４を除去する。そし
て、ＢＯＥ１２１の裏面に形成したレジスト膜１２４を
レジスト剥離液を用いて除去する。このようにして形成
された微細構造１２５は、波長λ＝２４８ｎｍの入射光
に対し、反射率が１％以下の反射防止効果を得ることが
できる。また、ＢＯＥ１２１の裏面には通常の反射防止
膜を形成すればよい。更に、反射防止膜を成膜する光学
素子はＢＯＥ１２１の他に、レンズ、プリズム、マス
ク、回折格子を用いてもよい。また、ＢＯＥ１２１の材
料は石英の他にガラス、ＣａＦ2を用いることもでき
る。
【００３０】図１０は第２の実施例におけるＢＯＥの両
面への反射防止構造の形成方法の模式図を示している。
先ず、図１０(a)に示すようにＢＯＥ１３１の片面１３
１ａ上にアルミニウム１３２をイオンビームアシスト蒸
着法を用いて、基板温度を室温、成膜速度を５オングス
トローム／秒において５秒間成膜することにより、直径
約１５ｎｍの島構造１３３ａを約４０ｎｍの間隔で形成
することができる。続いて、図１０(b)に示すように島
構造１３３ａをマスクとし、ＢＯＥ１３１をＲＩＥ法に
よりＣＨＦ3系エッチングガスを用いて、深さ４０ｎｍ
エッチングし、柱状の微細構造１３４ａを形成する。そ
して、図１０(c)に示すように裏面１３１ｂにおいても
図１０(a)、(b)と同様に島構造１３３ｂを形成し、この
島構造１３３ｂをマスクとし、柱状の微細構造１３４ｂ
を形成する。その後に、図１０(d)に示すように、Ｈ3Ｐ
Ｏ4、ＨＮＯ3、ＣＨ3ＣＯＯＨ、Ｈ2Ｏの混合液を用い
て、マスクとして使用したＢＯＥ１３１の両面に設けら
れた島構造１３３ａ、１３３ｂをウエットエッチングに
より除去する。このようにして形成された微細構造１３
４ａ、１３４ｂは、波長λ＝１９３ｎｍの入射光に対
し、反射率１％以下の反射防止効果を得ることができ
る。
【００３１】図１１は第３の実施例における反射防止構
造を有するマスク１４１の断面図を示しており、露光装
置において使用する。マスク１４１のガラス面１４２に
は、第１又は第２の実施例と同様な方法により反射防止
の微細構造１４３を形成する。微細構造１４３の高さ、
間隔や形状は使用する露光装置の波長に応じた構造とす
ればよい。なお、マスク１４１の下面には遮光部１４４
が設けられている。また、必要に応じてマスク１４１の
他面にも反射防止構造を設けることができる。
【００３２】図１２は第４の実施例における反射防止構
造の形成方法の模式図を示している。先ず、図１２(a)
に示すように石英から成るＢＯＥ１５１上にをレジスト
膜１５２を塗布する。続いて、図１２(b)に示すよう
に、ＢＯＥ１５１の１段の大きさが約１μｍ以下の部分
のＢＯＥ１５１ａ上に塗布されているレジスト膜１５２
ａを露光、現像することにより除去し、露出したＢＯＥ
１５１ａ上に、第１の実施例と同様に電子ビーム蒸着法
を用いてクロムの島構造１５３に形成し、この島構造１
５３をマスクとし、ＢＯＥ１５１ａをＲＩＥ法を用いて
深さ４０ｎｍエッチングし、柱状の微細構造１５４を形
成する。そして図１２(c)に示すように、島構造１５３
を第１の実施例と同様のエッチング液により除去し、ま
た残りのレジスト膜１５２ｂを除去し、ＢＯＥ１５１ｂ
を露出させる。
【００３３】その後に、図１２(d)に示すように再度、
微細構造１５４上にレジスト膜１５５を塗布する。ま
た、スパッタ法を用いてレジスト膜１５５、ＢＯＥ１５
１ｂ上にＳｉＯ2とＡｌ2Ｏ3から成る通常の反射防止膜
１５６ａ、１５６ｂを形成する。最後に、図１２(e)に
示すように、レジスト膜１５５及び反射防止膜１５６ａ
を除去する。ＢＯＥ１５１の表面において回折素子構造
の１段の大きさが１μｍ以下で微細のため、反射防止膜
が十分に機能しない部分のＢＯＥ１５１ａ上には、微細
構造１５４による反射防止構造が形成され、反射防止膜
が機能するＢＯＥ１５１ｂには通常の反射防止膜１５６
が形成される。従って、このＢＯＥ１５１は波長λ＝２
４８ｎｍの入射光に対し、反射率１％以下の反射防止効
果を得られる。また、本実施例においては成膜しない
が、ＢＯＥ１５１の裏面には通常の反射防止膜を形成し
てもよい。
【００３４】図１３は第１〜第４の実施例におけるＢＯ
Ｅの何れかを有する投影光学系の構成図を示しており、
ＢＯＥ１６１は通常のレンズ１６２と共働して光学系の
各収差を補正する。なお、通常のレンズ１６２の表面に
は反射防止膜が形成されている。
【００３５】このような投影光学系は、各種カメラや、
一眼レフレックスカメラに取り付ける交換レンズ、複写
機等の事務機、液晶パネル製造用の投影露光装置、ＬＳ
Ｉ等の半導体製造用の投影露光装置に用いられる。
【００３６】図１４は上述した投影露光装置の概略図を
示している。露光光を供給する照明光学系１７１から出
射した光束は、マスク１７２を介し、マスク１７２に描
かれたデバイスパターンの像を投影する投影光学系１７
３を透過し、レジストが塗布されたガラス基板やシリコ
ン基板１７４に照射する。この投影光学系１７３は第１
〜第３の実施例における微細構造を備えたＢＯＥから成
る回折光学素子の何れかを有する。また、照明光学系１
７１も第１〜第４の実施例における同様の回折光学素子
の何れかを有する。同様に、マスク１７２にも反射防止
構造が設けられている。照明光学系１７１や投影光学系
１７３を構成する通常のレンズには、通常の反射防止膜
が成膜されている。
【００３７】図１５はＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、
液晶パネル或いはＣＣＤ等の半導体デバイスの製造工程
のフローチャート図を示している。先ず、ステップＳ１
において半導体デバイスの回路設計を行い、続いてステ
ップＳ２においてステップＳ１で設計した回路パターン
をＥＢ描画装置等を用いマスクを作成する。
【００３８】一方、ステップＳ３においてシリコン等の
材料を用いてウェハを製造する。その後に、前工程と呼
ばれるステップＳ４において、ステップＳ２、Ｓ３にお
いて用意したマスク及びウェハを用い、リソグラフィ技
術によってウェハ上に回路を形成する。
【００３９】更に、後工程と呼ばれるステップＳ５にお
いて、ステップＳ４によって製造されたウェハを用いて
ダイシング、ボンディング等のアッセンブリ工程、チッ
プ封入等のパッケージング工程を経て半導体チップ化す
る。チップ化された半導体デバイスは、ステップＳ６に
おいて動作確認テスト、耐久テスト等の検査を行う。こ
のような一連の工程を経て半導体デバイスは完成し、ス
テップＳ７に進み出荷される。
【００４０】図１６は図１５におけるステップＳ３にお
いて、ウェハ製造の詳細な製造工程のフローチャート図
を示している。先ず、ステップＳ１１においてウェハ表
面を酸化させる。続いて、ステップＳ１２においてウェ
ハ表面をＣＶＤ法により絶縁膜を形成し、ステップＳ１
３において電極を蒸着法により形成する。更にステップ
Ｓ１４に進み、ウェハにイオンを打込む。続いて、ステ
ップＳ１５においてウェハ上に感光剤を塗布する。ステ
ップＳ１６では半導体露光装置によりマスクの回路パタ
ーンをウェハ上の感光剤上に焼付ける。
【００４１】ステップＳ１７において、ステップＳ１６
において露光したウェハ上の感光剤を現像する。更に、
ステップＳ１８でステップＳ１７において現像したレジ
スト像以外の部分をエッチングする。その後に、ステッ
プＳ１９においてエッチングが済んで不要となったレジ
ストを剥離する。更に、これらの一連の工程を繰り返し
行うことにより、ウェハ上に多重の回路パターンを形成
することができる。
【００４２】以上述べた本発明の実施例において、下記
のような実施態様が考えられる。
【００４３】(a)マスクとなる島構造形成のための成膜
方法は、電子ビーム蒸着法、イオンビームアシスト蒸着
法に限らず、各種蒸着方法、ＣＶＤ法、レーザーアブレ
ーション法等その他の成膜技術を用いてもよい。
【００４４】(b)基板の材質は、石英やＳｉ等透過型、
反射型の使用目的に合わせて材質を適宜選択すればよ
い。
【００４５】(c)マスクとなる島構造を形成する成膜物
質は、本実施例に限らず、金属、金属酸化物、金属窒化
物、金属炭化物等を利用することができる。
【００４６】(d)島構造の直径及び間隔は、基板の材
質、成膜物質、成膜法、成膜時間及び基板温度等によっ
て制御することが可能であり、その使用目的に合わせて
材質、条件を適宜選択すればよい。
【００４７】(e)基板の材質とマスクとなる成膜物質の
組み合わせは、用いるエッチング法において被エッチン
グ物質である基板材質とマスクとなる成膜物質のエッチ
ング選択比が取れるようにそれぞれを選択すればよい。
【００４８】(f)表面に形成される微細構造の形状の制
御は、基板の材質と成膜物質の組み合わせ、及びエッチ
ング方法やエッチング選択比及び異方性の強さによって
制御することが可能であり、その使用目的に合わせて適
宜選択すればよい。
【００４９】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る微細構
造の形成方法及び光学素子の製造方法は、ＢＯＥのよう
な微細な階段状の構造を有する光学素子の表面に微細構
造を形成することができ、光学素子表面の反射防止が実
現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】微細構造の形成模式図である。
【図２】島構造の成形における説明図である。
【図３】微細構造の形成模式図である。
【図４】屈折の説明図である。
【図５】反射防止構造の断面図である。
【図６】反射防止構造の概略図である。
【図７】反射防止効果を有する微細構造と屈折率の関係
の説明図である。
【図８】反射防止構造の概略図である。
【図９】第１の実施例における反射防止構造の製作模式
図である。
【図１０】第２の実施例における反射防止構造の製作模
式図である。
【図１１】第３の実施例におけるマスクの断面図であ
る。
【図１２】第４の実施例における反射防止構造の製作模
式図である。
【図１３】投影光学系の構成図である。
【図１４】投影露光装置の概略図である。
【図１５】半導体デバイスの製造フローチャート図であ
る。
【図１６】ウエハ製造の詳細なフローチャート図であ
る。
【図１７】回折光学素子の概略図である。
【図１８】ＢＯＥの概略図である。
【図１９】従来の微細構造の製作模式図である。
【図２０】従来の微細構造の製作模式図である。
【図２１】ＢＯＥの概略図である。
【符号の説明】
６１ 物体 ６２、９１、１１１、１１２、１１３ 物質 ６３、１２４、１３３、１５３ 島構造 ６４、８１、８２、１１２、１１４、１３４、１４３、
１５４ 微細構造 ７１ 基板 ７２ 原子 ７３ 核 ９２ 単層反射防止膜 １０１ 物体表面 １２１、１３１、１５１ ＢＯＥ １２２、１５２、１５５ レジスト膜 １２３ クロム １３２ アルミニウム １４１ マスク １４２ ガラス面 １４４ 遮光部 １５６ 反射防止膜
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年２月１５日（２０００．２．１
５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 微細構造の形成方法及び光学素子の製
造方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、微細構造の形成方
法に関し、特に断面が階段状に形成されて成る回折格子
等のバイナリオプティクス（ＢＯＥ：Binary Optical E
lement）表面に形成する微細構造の形成方法及び光学素
子の製造方法関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、高精度の回折光学素子を製造する
ために、ＢＯＥが注目を集めている。ＢＯＥは図１７
(a)に示すようなブレーズド状の断面形状を有する回折
光学素子１を、図１７(b)に示すような階段形状を有す
る回折光学素子２で近似したものである。
【０００３】また、通常の透過型の光学素子の表面に
は、反射(光)を抑制するための反射防止膜が設けられて
おり、屈折型レンズの場合には表面が滑らかであるた
め、反射防止膜の形成は容易に行うことができる。一
方、ＢＯＥ表面は滑らかではないが、ＢＯＥ表面におけ
る反射防止膜の形成に関して、例えばE.Pawlowski and
B.Kuhlow,”Antireflection-coated deffractive optic
al elements fabricated bythin-film deposition”,Op
t.Eng.33(11),3537-3546(1994)の論文に開示されてい
る。
【０００４】この論文に開示されている方法は、図１８
に示すようにイオンビームスパッタリング技術を使用し
て、階段形状を有する基板１１の上方から、反射防止膜
を構成する物質ｍを、基板１１に対して垂直に堆積させ
ることにより、反射防止膜１２を形成している。ＢＯＥ
のような微細構造上に反射防止膜１２を形成する場合に
は、理想的には図１８に示すように、光軸に平行入射光
に対し垂直な面であるステップ面１１ａにのみ反射防止
膜が形成されることが望ましい。
【０００５】また、別の反射防止手段として、例えばS.
J.Wilson and M.C.Hutley,”The opticalproperties of
‘moth eye’antireflection surfaces”,Optica.Act
a.,Vol.29,No7,993-1009(1982)の論文においては、ＢＯ
Ｅの表面に微細構造を設けることにより、表面付近の屈
折率を表面垂直方向に連続的に変化させ、これによって
反射を防止する方法が開示されている。即ち、図１９
(a)に示すように、基板３１上に塗布したレジスト膜３
２に、アルゴン又はクリプトンイオンレーザー光Ｌ１
（波長λ＝４５８ｎｍ又は３５１ｎｍ）をＸ、Ｙ方向に
それぞれに干渉させ、レジスト膜３２を露光し、図１９
(b)に示すような微細な突起３３を形成することによ
り、反射を防止することができる。
【０００６】また同様に、別の方法がF.T.Chen,H.G.Cra
ighead,”Diffractive phase elements based on two-d
imensional artificial dielectrics”,Opt.Lett.,Vol.
20,No2,121-123(1995)の論文に開示されている。この方
法は、図２０(a)に示すように石英基板４１上に膜厚１
００ｎｍのアルミニウム膜４２を成膜し、更にこのアル
ミニウム膜４２上にレジスト膜４３を塗布した後に、電
子ビーム露光法を用いてビーム径７０ｎｍの電子ビーム
Ｌ２をレジスト膜４３を図２０(b)に示すように露光、
現像する。そして、図２０(c)に示すように、リアクテ
ィブイオンエッチング（ＲＩＥ）装置を用いて、レジス
ト膜４３をマスクとして、アルミニウム膜４２をエッチ
ングする。更に、図２０(d)に示すように、アルミニウ
ム膜４２及びレジスト膜４３をマスクとして石英基板４
１をエッチングする。そして、アルミニウム膜４２及び
レジスト膜４３を除去することにより、図２０(e)に示
すような反射防止効果を有する円柱状の微細構造４４を
形成することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１８
で示したスパッタリング技術でＢＯＥ等の微細な階段構
造上に反射防止膜を形成すると、階段構造が微細なため
に、図２１に示すように成膜される反射防止膜５２の膜
厚が不均一となり、また入射光に対して平行階段構造の
側面５１ａにも反射防止膜５２が成膜されてしまい、反
射防止効果が低減してしまう。
【０００８】更に、反射防止膜を用いて反射防止を行う
ためには、使用する波長に合わせて適切な屈折率を有す
る膜材料を選択する必要がある。また、光源に３００ｎ
ｍよりも短い波長を用いる場合には、適切な光学特性を
有する膜材料は乏しく、特に膜の吸収率が大きいこと
や、大きな屈折率差の得られる材料が少なく、反射防止
効果の得られる波長範囲が狭くなる。また、成膜方法や
耐久性等の実績も低い。
【０００９】また、図１９に示したレーザー光の干渉に
よる干渉縞で露光を行って微細構造を設ける方法は、レ
ーザー光の干渉が不十分であり、反射防止構造となるレ
ジストパターンが不均一となり、反射防止効果が低減し
てしまう場合がある。更に、反射防止構造となるレジス
ト膜は有機物質であるため、光の吸収が生じて利用可能
な波長も限定され、安定性や耐久性にも問題を生ずる。
【００１０】また、図２０の電子ビーム露光法を用いて
レジスト膜を露光、現像した後にエッチングし、基板表
面に微細構造を設けることにより反射防止を行う場合
に、微細構造を有する表面においてレジスト膜を露光す
ると、デフォーカスによりレジストパターンが不均一と
なり、反射防止構造として形成される円柱状のピラー又
はホールの大きさが不均一となる。また、電子ビーム露
光法においては１本のビームにより露光するため、大面
積のパターニングには多大な時間を要し、実用には適さ
ない。
【００１１】本発明の目的は、上述の問題点を解消でき
る微細構造の形成方法及び光学素子の製造方法を提供す
ることにある。
【００１２】また、本発明の目的は、光学素子表面の所
望の位置に素子材料そのもので微細構造を形成すること
により、効果的な反射防止機能又は増反射機能を持つ光
学素子を得ることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明に係る微細構造の形成方法は、物体の表面に、薄
膜の形成過程における核成長の形態において形成される
核又は島構造をエッチングマスクとして形成し、該エッ
チングマスクを介して前記物体の表面にエッチングを行
うことを特徴とする。
【００１４】また、本発明による光学素子の製造方法
は、基板の表面に、薄膜の形成過程における核成長の形
態において形成される核又は島構造をエッチングマスク
として形成し、該エッチングマスクを介して前記表面に
反射防止効果を有する微細構造をエッチングすることを
特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明を図１〜図１６に図示の実
施例に基づいて詳細に説明する。図１は微細構造の形成
方法を示す模式図であり、図１(a)において、物体６１
上にスパッタ法、蒸着法、イオンプレーティング法やＣ
ＶＤ法等を用いて、薄膜の形成機構の核形成様式に成膜
する物質６２により、島と呼ばれる島構造６３を形成す
る。一般に核が成長することにより、直径約１〜１０ｎ
ｍ以上に成長したものが島と呼ばれている。
【００１６】続いて、図１(b)に示すように、島構造６
３をエッチングマスクとして用い、物体６１の表面をエ
ッチングする。そして、図１(c)に示すように、エッチ
ングマスクとして使用した島構造６３を除去することに
より、物体６１の表面に微細構造６４が形成される。従
って、所望する微細構造６４のサイズ及び分布密度は、
島構造６３となる物質６２、成膜方法及び成膜条件によ
って決定する。また、微細構造６４の立体形状はエッチ
ング方法により決定される。
【００１７】図２は図１(a)における島構造６３の形成
の説明図を示している。前述した種々の成膜方法によ
り、基板７１上に付着した原子７２或いは分子の多く
は、基板７１上を拡散するが、原子７２は単独で存在す
る間は不安定であり、或る滞留時間が経過すると再蒸発
する。しかし、基板７１の表面を運動中に他の原子７２
或いは原子集団と互いに衝突し結合すると、核７３に成
長する。この核７３は他の原子７２や他の核７３と合体
し、成長することにより図１(a)に示すような島構造６
３に成長し、更にはこの島構造６３が合体することによ
り、より大きくなると架橋部を形成する。更に成長する
と網目構造と成り、幅約５０〜２００オングストローム
のチャンネル構造から、多くの小さな穴のある状態を経
て、最後には穴が塞がり連続した膜となる。
【００１８】また、島構造６３の大きさや密度は、図２
に示す核７３の状態から島構造６３が合体形成する間の
成膜物質及び成膜方法の組み合わせと成膜時間、成膜温
度等の条件により制御が可能となる。例えば、スパッタ
法と蒸着法を比較すると、スパッタ法を用いて形成され
た島構造６３は寸法は小さいが密度は高い。一方、蒸着
法を用いて形成された島構造６３は寸法は大きいが密度
は低い。また、イオンを利用したイオンプレーティング
法やイオンビームスパッタ法等の成膜方法を用いた場合
には、イオンビーム照射強度が核７３の成長に影響を及
ぼし、島構造６３の密度や大きさの制御が可能である。
【００１９】更に、図１(c)に示す微細構造６４の立体
形状は、使用するエッチング様式により制御することが
できる。例えば異方性の高いリアクティブイオンエッチ
ング（ＲＩＥ）法を用いると、図３(a)に示すように、
二次元形状を有する柱状の微細構造８１を形成すること
ができる。また、等方性の高いエッチング法を用いる
と、島構造６３の下部にアンダカットを生じ、図３(b)
に示すような円錐形状の微細構造８２を形成することが
できる。これらの微細構造８１、８２の高さは、エッチ
ング速度と、エッチング時間とにより制御を行うことが
できる。また、ウエットエッチングを用いる際には、エ
ッチング液の濃度を調整することにより円錐形状の側壁
角度の制御を行うことも可能である。
【００２０】図４は反射防止条件を説明するための図を
示しており、上述した方法を用いて形成された微細構造
６４、８１、８２に反射防止又は反射増加効果を付与す
るためには、以下に示す式(1)、(2)を満たす条件が必要
となる。例えば、屈折率ｎsを有する物質９１上に屈折
率ｎ、膜厚ｄの透明な単層反射防止膜９２が形成されて
いる際の空気との界面における反射防止条件は、波長λ
の光に対して、次の式(1)、(2)のようになる。
【００２１】
【００２２】ここで、式(1)は位相条件、式(2)は振幅条
件と呼ばれ、これらの式(1)、(2)の条件を満足するよう
な物質を用いることにより、反射防止を実現することが
できる。
【００２３】物体の表面に微細構造を設けることによ
り、外部媒質と物質９１の間に中間の屈折率を有する単
層反射防止膜９２が存在することと同様の効果が得ら
れ、基板表面の反射を減少又はなくすことができる。例
えば、図４に示す構造において、波長λに対して物質９
１の屈折率ｎs＝１．５１のとき、厚さｄは同じで、単
層反射防止膜９２の代りに、屈折率ｎ＝１．２３を示す
反射防止用微細構造を設ければ、反射を防止することが
できる。
【００２４】また図５に示すように、物体表面１０１の
断面を三角形状の構造にすることにより、三角形状の深
さ方向に対して徐々に屈折率が変化し、反射防止効果が
得られる。更に、二次元周期構造、例えばピラミッド形
状の微細構造は、反射防止の効果が大きいことは‘moss
eye’として知られている。
【００２５】図６は上述した本発明の微細構造の形成方
法を用いて、上述の反射防止の光学的条件を満たすよう
に物質表面に形成した反射防止効果を有する微細構造の
概略図であり、異方性のエッチング方法を用い、物質１
１１上に柱状の微細構造１１２を形成したものを示して
いる。この場合の反射防止の条件は、物質１１１の屈折
率と図６に示す柱状の微細構造１１２の間隔ａ、大きさ
ｂ、高さｃとその間隔比ｆ(fill factor）により決定さ
れる。図７は間隔比ｆと反射防止層の役割を果たす微細
構造の屈折率の関係を示し、従来例において示したDiff
ractive phaseelements based on two-dimensional art
ificial dielectricsの論文を基に計算し、この結果と
上述の式(2)から柱状の微細構造１１２の間隔ａと大き
さｂを計算することができる。また、柱状の微細構造１
１２の高さｃは、上述した(1)式から求めることができ
る。
【００２６】一方、図８は本発明の形成方法において異
方性のエッチング方法を用い、物質１１３上に円錐状の
微細構造１１４の形成したものを示しており、この場合
の反射防止の条件は、従来例において示したThe optica
l properties of ’moth eye’antireflection surface
sの論文から物質１１３の屈折率ｎと微細構造１１２の
間隔ａ、高さｃにより計算することができ、次の式
(3)、(4)を満足するようにすればよい。
【００２７】λ＜２．５ｃ …(3) λ＞ｎａ …(4)
【００２８】これらの(3)、(4)から、それぞれの形状に
おいて微細構造１１４の間隔ａ、大きさｂ及び高さｃが
得られ、それに基づいて島構造の形成及びエッチング工
程を制御することにより、所望の反射防止効果を付与す
る微細構造１１４を物質１１３上に形成することができ
る。
【００２９】図９は本発明の第１の実施例を示す模式図
であり、ＢＯＥの表面への反射防止構造の形成方法を示
している。先ず、図９(a)に示すように石英から成るＢ
ＯＥ１２１の裏面にレジスト膜１２２を成膜し、ＢＯＥ
１２１上にはクロム１２３を電子ビーム蒸着法を用い
て、基板温度を１５０℃、成膜速度を５オングストロー
ム／秒において１０秒間成膜することにより、直径約５
０ｎｍ、間隔約８０ｎｍの島構造１２４を形成すること
ができる。続いて、図９(b)に示すように島構造１２４
をマスクとし、ＢＯＥ１２１を４０％ＨＦ：ＮＨ4Ｆ水
溶液：２％ＡｇＮＯ3：３０％Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝１：１：
１：１：９から成るエッチング液により深さ５５ｎｍエ
ッチングし、錐状の微細構造１２５を形成する。
【００３０】更に、図９(c)に示すように、硝酸第２セ
リウムアンモン、過塩素酸、Ｈ2Ｏの混合液から成るエ
ッチング液を用いて、ウエットエッチングすることによ
りマスクとして使用した島構造１２４を除去する。そし
て、ＢＯＥ１２１の裏面に形成したレジスト膜１２４を
レジスト剥離液を用いて除去する。このようにして形成
された微細構造１２５は、波長λ＝２４８ｎｍの入射光
に対し、反射率が１％以下の反射防止効果を得ることが
できる。また、ＢＯＥ１２１の裏面には通常の反射防止
膜を形成すればよい。更に、反射防止膜を成膜する光学
素子はＢＯＥ１２１の他に、レンズ、プリズム、マス
ク、回折格子を用いてもよい。また、ＢＯＥ１２１の材
料は石英の他にガラス、ＣａＦ2を用いることもでき
る。
【００３１】図１０は本発明の第２の実施例を示す模式
図であり、ＢＯＥの両面への反射防止構造の形成方法を
示している。先ず、図１０(a)に示すようにＢＯＥ１３
１の片面１３１ａ上にアルミニウム１３２をイオンビー
ムアシスト蒸着法を用いて、基板温度を室温、成膜速度
を５オングストローム／秒において５秒間成膜すること
により、直径約１５ｎｍの島構造１３３ａを約４０ｎｍ
の間隔で形成することができる。続いて、図１０(b)に
示すように島構造１３３ａをマスクとし、ＢＯＥ１３１
をＲＩＥ法によりＣＨＦ3系エッチングガスを用いて、
深さ４０ｎｍエッチングし、柱状の微細構造１３４ａを
形成する。そして、図１０(c)に示すように裏面１３１
ｂにおいても図１０(a)、(b)と同様に島構造１３３ｂを
形成し、この島構造１３３ｂをマスクとし、柱状の微細
構造１３４ｂを形成する。その後に、図１０(d)に示す
ように、Ｈ3ＰＯ4、ＨＮＯ3、ＣＨ3ＣＯＯＨ、Ｈ2Ｏの
混合液を用いて、マスクとして使用したＢＯＥ１３１の
両面に設けられた島構造１３３ａ、１３３ｂをウエット
エッチングにより除去する。このようにして形成された
微細構造１３４ａ、１３４ｂは、波長λ＝１９３ｎｍの
入射光に対し、反射率１％以下の反射防止効果を得るこ
とができる。
【００３２】図１１は本発明の第３の実施例を示し、反
射防止構造を有するマスク１４１の断面図を示してお
り、このマスクは露光装置において使用する。マスク１
４１のガラス面１４２には、第１又は第２の実施例と同
様な方法により、反射防止の機能を有する微細構造１４
３を形成する。微細構造１４３の高さ、間隔や形状は使
用する露光装置の露光光の波長λに応じた構造とすれば
よい。なお、マスク１４１の下面には遮光部１４４が設
けられている。また、必要に応じてマスク１４１の他面
にも反射防止構造を設けることができる。
【００３３】図１２は本発明の第４の実施例を示す模式
図であり、反射防止構造の形成方法を示している。先
ず、図１２(a)に示すように石英から成るＢＯＥ１５１
上にをレジスト膜１５２を塗布する。続いて、図１２
(b)に示すように、ＢＯＥ１５１の１段の大きさが約１
μｍ以下の部分のＢＯＥ１５１ａ上に塗布されているレ
ジスト膜１５２ａを露光、現像することにより除去し、
露出したＢＯＥ１５１ａ上に、第１の実施例と同様に電
子ビーム蒸着法を用いてクロムの島構造１５３に形成
し、この島構造１５３をマスクとし、ＢＯＥ１５１ａを
ＲＩＥ法を用いて深さ４０ｎｍエッチングし、柱状の微
細構造１５４を形成する。そして図１２(c)に示すよう
に、島構造１５３を第１の実施例と同様のエッチング液
により除去し、また残りのレジスト膜１５２ｂを除去
し、ＢＯＥ１５１ｂを露出させる。
【００３４】その後に、図１２(d)に示すように再度、
微細構造１５４上にレジスト膜１５５を塗布する。ま
た、スパッタ法を用いてレジスト膜１５５、ＢＯＥ１５
１ｂ上にＳｉＯ2とＡｌ2Ｏ3から成る通常の反射防止膜
１５６ａ、１５６ｂを形成する。最後に、図１２(e)に
示すように、レジスト膜１５５及び反射防止膜１５６ａ
を除去する。ＢＯＥ１５１の表面において回折素子構造
の１段の大きさが１μｍ以下で微細のため、反射防止膜
が十分に機能しない部分のＢＯＥ１５１ａ上には、微細
構造１５４による反射防止構造が形成され、反射防止膜
が機能する部分のＢＯＥ１５１ｂには通常の反射防止膜
１５６が形成される。従って、このＢＯＥ１５１は波長
λ＝２４８ｎｍの入射光に対し、反射率１％以下の反射
防止効果を得られる。また、本実施例においては成膜し
ないが、ＢＯＥ１５１の裏面には通常の反射防止膜を形
成してもよい。
【００３５】図１３は第１〜第４の実施例におけるＢＯ
Ｅの何れかを有する投影光学系の構成図を示しており、
ＢＯＥ１６１は通常のレンズ１６２と共働して光学系の
各種収差を補正する。なお、通常のレンズ１６２の表面
には反射防止膜が形成されている。
【００３６】このような投影光学系は、各種カメラや、
一眼レフレックスカメラに取り付ける交換レンズ、複写
機等の事務機、液晶パネル製造用の投影露光装置、ＬＳ
Ｉ等の半導体製造用の投影露光装置に用いられる。
【００３７】図１４は上述した投影露光装置の概略図を
示している。露光光を供給する照明光学系１７１から出
射した光束は、マスク１７２を介し、マスク１７２に描
かれたデバイスパターンの像を投影する投影光学系１７
３を透過し、レジストが塗布されたガラス基板やシリコ
ン基板１７４に照射する。この投影光学系１７３は第１
〜第３の実施例における微細構造を備えたＢＯＥから成
る回折光学素子の何れかを有する。また、照明光学系１
７１も第１〜第４の実施例における同様の回折光学素子
の何れかを有する。同様に、マスク１７２にも反射防止
構造が設けられている。照明光学系１７１や投影光学系
１７３を構成する通常のレンズには、通常の反射防止膜
が成膜されている。
【００３８】図１５はＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、
液晶パネル或いはＣＣＤ等の半導体デバイスの製造工程
のフローチャート図を示している。先ず、ステップＳ１
において半導体デバイスの回路設計を行い、続いてステ
ップＳ２においてステップＳ１で設計した回路パターン
をＥＢ描画装置等を用いマスクを作成する。
【００３９】一方、ステップＳ３においてシリコン等の
材料を用いてウェハを製造する。その後に、前工程と呼
ばれるステップＳ４において、ステップＳ２、Ｓ３にお
いて用意したマスク及びウェハを用い、リソグラフィ技
術によってウェハ上に回路を形成する。
【００４０】更に、後工程と呼ばれるステップＳ５にお
いて、ステップＳ４によって製造されたウェハを用いて
ダイシング、ボンディング等のアッセンブリ工程、チッ
プ封入等のパッケージング工程を経て半導体チップ化す
る。チップ化された半導体デバイスは、ステップＳ６に
おいて動作確認テスト、耐久テスト等の検査を行う。こ
のような一連の工程を経て半導体デバイスは完成し、ス
テップＳ７に進み出荷される。
【００４１】図１６は図１５におけるステップＳ３にお
いて、ウェハ製造の詳細な製造工程のフローチャート図
を示している。先ず、ステップＳ１１においてウェハ表
面を酸化させる。続いて、ステップＳ１２においてウェ
ハ表面をＣＶＤ法により絶縁膜を形成し、ステップＳ１
３において電極を蒸着法により形成する。更にステップ
Ｓ１４に進み、ウェハにイオンを打込む。続いて、ステ
ップＳ１５においてウェハ上に感光剤を塗布する。ステ
ップＳ１６では半導体露光装置によりマスクの回路パタ
ーンをウェハ上の感光剤上に焼付ける。
【００４２】ステップＳ１７において、ステップＳ１６
において露光したウェハ上の感光剤を現像する。更に、
ステップＳ１８でステップＳ１７において現像したレジ
スト像以外の部分をエッチングする。その後に、ステッ
プＳ１９においてエッチングが済んで不要となったレジ
ストを剥離する。更に、これらの一連の工程を繰り返し
行うことにより、ウェハ上に多重の回路パターンを形成
することができる。
【００４３】以上述べた本発明の実施例において、下記
のような実施態様が考えられる。
【００４４】(a)マスクとなる島構造形成のための成膜
方法は、電子ビーム蒸着法、イオンビームアシスト蒸着
法に限らず、各種蒸着方法、ＣＶＤ法、レーザーアブレ
ーション法等その他の成膜技術を用いてもよい。
【００４５】(b)基板の材質は、使用目的に合わせて選
択すればよい。透過型の素子の場合は石英やＳｉが使用
でき、反射型の素子の場合Ｓｉが使える。なお、反射型
の素子の場合に、本発明の方法により増反射層を形成す
ることになる。
【００４６】(c)マスクとなる島構造を形成する成膜物
質は、本実施例に限らず、金属、金属酸化物、金属窒化
物、金属炭化物等を利用することができる。
【００４７】(d)島構造の直径及び間隔は、基板の材
質、成膜物質、成膜法、成膜時間及び基板温度等によっ
て制御することが可能であり、その使用目的に合わせて
材質、条件を適宜選択すればよい。
【００４８】(e)基板の材質とマスクとなる成膜物質の
組み合わせは、用いるエッチング法において被エッチン
グ物質である基板材質とマスクとなる成膜物質のエッチ
ング選択比が取れるようにそれぞれを選択すればよい。
【００４９】(f)表面に形成される微細構造の形状の制
御は、基板の材質と成膜物質の組み合わせ、及びエッチ
ング方法やエッチング選択比及び異方性の強さによって
制御することが可能であり、その使用目的に合わせて適
宜選択すればよい。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る微細構
造の形成方法及び光学素子の製造方法は、ＢＯＥのよう
な微細な階段状の構造を有する光学素子の表面に更に微
細な構造を形成することができ、例えば光学素子表面の
反射防止が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本微細構造の形成方法の一例を示す模式図であ
る。
【図２】島構造の形成における説明図である。
【図３】微細構造の形成方法の他の例を示す模式図であ
る。
【図４】反射防止条件の説明図である。
【図５】反射防止構造の一例の断面図である。
【図６】反射防止構造の他の例の概略図である。
【図７】反射防止効果を有する微細構造とその屈折率の
関係の説明図である。
【図８】反射防止構造の別の例の概略図である。
【図９】本発明の微細構造形成方法の第１の実施例の反
射防止構造を製作する場合を示す模式図でる。
【図１０】本発明の微細構造形成方法の第２の実施例の
反射防止構造を製作する場合を示す模式図でる。
【図１１】本発明の微細構造形成方法の第３の実施例の
マスクに反射防止構造を形成した様子を示す断面図であ
る。
【図１２】本発明の微細構造形成方法の第４の実施例の
反射防止構造を製作する場合を示す模式図である。
【図１３】投影光学系の構成図である。
【図１４】投影露光装置の概略図である。
【図１５】半導体デバイスの製造フローチャート図であ
る。
【図１６】ウエハ製造の詳細なフローチャート図であ
る。
【図１７】(a)はキノフォーム素子、(b)はバイナリ光学
素子とした回折光学素子の概略図である。
【図１８】従来の微細構造の製作方法を示す模式図であ
る。
【図１９】従来の微細構造の製作方法を示す模式図であ
る。
【図２０】従来の微細構造の製作方法を示す模式図であ
る。
【図２１】図１８による方法で反射防止膜を形成したＢ
ＯＥの概略図である。
【符号の説明】 ６１ 物体 ６２、９１、１１１、１１２、１１３ 物質 ６３、１２４、１３３、１５３ 島構造 ６４、８１、８２、１１２、１１４、１３４、１４３、
１５４ 微細構造 ７１ 基板 ７２ 原子 ７３ 核 ９２ 単層反射防止膜 １０１ 物体表面 １２１、１３１、１５１ ＢＯＥ １２２、１５２、１５５ レジスト膜 １２３ クロム １３２ アルミニウム １４１ マスク １４２ ガラス面 １４４ 遮光部 １５６ 反射防止膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H049 AA18 AA37 AA45 AA48 AA55 AA64 2K009 AA05 BB02 BB04 CC03 DD12 EE00 4G059 AA08 AA11 AB06 AC04 BB01 5F004 DA16 DB00 EA01 EA04 EA05 EA10 EA22 EA37 EB06

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 物体の表面に、薄膜の形成過程における
    核成長の形態において形成される核又は島構造をエッチ
    ングマスクとして形成し、該エッチングマスクを介して
    前記物体の表面にエッチングを行うことを特徴とする微
    細構造の形成方法。
  2. 【請求項２】 基板の表面に、薄膜の形成過程における
    核成長の形態において形成される核又は島構造をエッチ
    ングマスクとして形成し、該エッチングマスクを介して
    前記表面に反射防止効果を有する微細構造をエッチング
    することを特徴とする光学素子の製造方法。
  3. 【請求項３】 前記基板はガラス、石英、ＣａＦ2の何
    れかとしたことを特徴とする請求項２に記載の光学素子
    の製造方法。
  4. 【請求項４】 前記基板はレンズ、プリズム、マスク、
    回折素子の何れかの素子であることを特徴とする請求項
    ２に記載の光学素子の製造方法。
  5. 【請求項５】 前記レンズ、プリズム、マスク又は回折
    素子の光入射面と光出射面の少なくとも一方に前記エッ
    チングを行うことを特徴とする請求項４に記載の光学素
    子の製造方法。
  6. 【請求項６】 前記基板の表面に形成した前記微細構造
    は、波長３００ｎｍ以下において機能することを特徴と
    する請求項２に記載の光学素子の製造方法。
  7. 【請求項７】 同一基板上に請求項２に記載の方法で形
    成した反射防止構造と通常の反射防止膜の両者を有する
    ことを特徴とする光学素子。
  8. 【請求項８】 請求項２〜７の何れかの光学素子を有す
    ることを特徴とする投影光学系。
  9. 【請求項９】 請求項８の投影光学系を有することを特
    徴とする光学機器。
  10. 【請求項１０】 請求項８の投影光学系を有することを
    特徴とする露光装置。
  11. 【請求項１１】 請求項２〜７の何れかの光学素子を有
    することを特徴とする照明光学系。
  12. 【請求項１２】 請求項１１の照明光学系を有すること
    を特徴とする光学機器。
  13. 【請求項１３】 請求項１１の照明光学系を有すること
    を特徴とする露光装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１０又は１３の何れか又は両者
    を有する露光装置により、基板上にデバイスパターンを
    転写する工程を有することを特徴とする半導体デバイス
    製造方法。
  15. 【請求項１５】 請求項１０又は１３の何れか又は両者
    を有する露光装置により、基板上にデバイスパターンを
    転写したことを特徴とする半導体デバイス。
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