JP2007127727A - 干渉露光法によるフォトレジストパターン、その形成方法およびそれらを用いて作製した光学部品 - Google Patents

Abstract

【課題】フォトレジスト層の下層に、高反射率界面が存在した場合でも、現像後におけるフォトレジストの断面形状を損なうことなく、高アスペクト比で形成可能な干渉露光法によるフォトレジストパターン、その形成方法、それらを用いた光学部品を提供する。
【解決手段】基板上に高反射界面を含む単層または多層構造を有し、その上層に反射防止層を介して設けられたフォトレジスト層に、干渉露光法による露光を施し、現像を経て形成された干渉露光法によるフォトレジストパターンがつぎのような構成を有している。
前記反射防止層が、前記露光に用いられる光源波長における該反射防止層の屈折率をｎ、消衰係数をｋとし、これらｎとｋとによる複素屈折率をｎ−ｉｋとするとき、
前記消衰係数ｋが０．３以上、１以下とされ、膜厚が５０ｎｍ以上とされている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、干渉露光法によるフォトレジストパターン、その形成方法およびそれらを用いて作製した光学部品に関するものである。
例えば、その表面に可視光の波長より面内周期の短い構造を有する偏光ビームスプリッタ、位相板、反射防止機能付与レンズなどの光学部品を得るためのフォトレジストパターンに関し、特に誘電体の高アスペクト構造を得るためのものに関する。

従来においては、波長よりも周期の短い周期構造を得るに際し、ステッパを用いたフォトリソグラフィ法や、ＥＢ描画法、Ｘ線リソグラフィ法、等の手法が用いられてきた。
しかしながら、これらの手法は、高価な装置を用いなければならなず、またスループットが低く、一括処理面積が小さい、等の問題を有している。とりわけ、光学部品の製造法には不適当である。
これらを解決する方法の一つとして、回折格子等の光学部品の製造法に用いられてきた干渉露光法が挙げられる。

このような干渉露光法によるものとして、例えば、特許文献１では干渉露光法により露光を行う場合、光源からの光が弱いことからフォトレジストを薄くし、露光感度をアップするようにした提案がなされている。
この方法では、フォトレジストを薄くしたことにより、厚い下地をエッチングすることができなくたるため、つぎのような工夫が施されている。
すなわち、厚いフォトレジスト層を設けた後、その上にＣｒ製の金属膜を形成し、この金属膜上に薄いフォトレジスト層を形成する。
ついで、干渉露光法を用いて薄いフォトレジスト層をパターニングし、このパターニングされた薄いフォトレジスト層をマスクとしてＣｒ層をエッチングする。ついで、このＣｒ層をマスクとして厚いレジスト層をパターニングするようにされている。

また、、特許文献２では、ラインアンドスペース構造におけるスペース部のレジストを十分に露光して、スペース部に残るレジストを無くし、その後のエッチング工程をスムーズにしようとする干渉露光法による回折格子の製造方法が提案されている。
この方法では、ＧａＡｓ結晶基板に、絶縁膜を設け、その上層にフォトレジスト層を形成し、絶縁膜の膜厚を、フォトレジストと絶縁膜の界面に、露光時の定在波の腹が存在するように調整される。
特開昭６１−３４８９号公報 特開昭６１−２１７００３号公報

しかしながら、上記従来例の特許文献１及び特許文献２のものにおいては、高アスペクト形状のフォトレジストパターンを得る上で、つぎのような問題を有している。
すなわち、これらによる場合、特許文献１でのＣｒ、フォトレジスト界面からの反射戻り光、あるいは特許文献２でのＧａＡｓ、ＳｉＯ_２界面からの反射戻り光は、フォトレジストを露光する作用を有している。
したがって、これらによって高アスペクト形状のフォトレジストパターンを得るのは、きわめて困難である。
特に、基板法線方向に対する入射角が、大きくなった場合、基板側からの戻り光の出射角も大きくなり、その傾向は顕著となる。

これらを更に説明するため、図３にＧａＡｓ基板１０上にＳｉＯ_２層１１を設けた後、ポジ型フォトレジスト層１２を設けた基板に対し、光線１４及び１５で２光束干渉を行った場合の、断面模式図を示す。
図３において、１０はＧａＡｓ基板、１１はＳｉＯ_２層、１２はフォトレジスト層、１３は本来得られなければ成らない現像後のフォトレジスト断面形状である。
また、１４、１５は干渉露光法に用いられる光源から射出された光線である。

ここで、光線１４及び光線１５をたどると、図３に示されているようにＧａＡｓ、ＳｉＯ_２界面からの反射戻り光は、本来得られなければならないフォトレジスト断面と重なりを生じている。
実際の干渉露光法においては、光線はある面積を持つ光束となり、且、各界面での多重反射、多重干渉が有るため、さらに複雑な光の強度分布を持つこととなる。
したがって、基板側の界面からの戻り反射光は、図３に示された模式図よりも、さらに現像後のフォトレジスト断面形状に対し、影響を及ぼすことがある。
ネガ型レジストの場合も同様である。特に、光反射率界面がフォトレジスト層よりも下層に存在する時、この影響は顕著となる。

また、干渉露光法は同一光源から射出された光を、２光束、または、多光束に分けた後、各光束を基板法線方向に対して、一定の角度で基板上に集結させ、一定の規則配列を持つパターンを得ようとするものである。
例えば、２光束の場合、ラインアンドスペース構造、３光束の場合、ドット構造、またはホール構造となる。
また、干渉露光に用いられる光源としては、コヒーレンスに優れた光が用いられる。これは、光束を干渉させた場合、その光束のコヒーレント長と、基板に対する光束の入射角に応じて干渉縞の得られるエリアが、規定されるためである。

図４に、２光束干渉の光束のコヒーレント長及び基板に対する光束の入射角と、干渉縞発生エリアの関係の模式図を示す。
基板１６に対し、第１光束１７ａと、第２光束１７ｂを、それぞれ基板法線方向に対する入射角θ（以下、入射角と記す）で、光束の中心線が基板の中央に位置するように結合させている。
第１光束１７ａと第２光束１７ｂのコヒーレントエリアは、それぞれ１８ａと１８ｂで、このコヒーレント長をＬとする。
つぎに、それぞれの光束のコヒーレント部が重なったエリアで、干渉縞が立つエリア１９の基板上の幅をｌとした時、
ｌ＝Ｌ／ｓｉｎθ ・・・（１）
で示される。
（１）式より、コヒーレント長が短い光源では、干渉縞の立つエリアが小さく、また、狭いピッチパターンを得るための、入射角の大きな領域でも、干渉縞の立つエリアが小さくなることが解る。３光束以上の干渉でも同様の傾向を示す。

これらを回避するために、干渉露光法では、光源として、コヒーレント長の長いレーザを用いることが一般的である。
しかしながら、レーザは、ビーム直径方向にエネルギー強度分布を持っており、ビーム中心を頂点とし、周辺に行くほどエネルギー強度が低下する、ガウス分布を示すのが一般的である。
したがって、基板上でも、基板中央をピークとし、周辺に行くにしたがって、露光エネルギーの小さい照度分布の傾向が示される。
一方、フォトレジストは、ポジ型、ネガ型が存在するが、ポジ型の場合、露光部が現像液に対して可溶性となり、ネガ型は、露光部が難溶性となるため、露光によりパターンを形成することが可能となる。
特に、波長以下の構造を形成する為のフォトレジストは、化学増幅型レジストを用いることが主流と成っている。

化学増幅型レジストは、ポジ型の場合、露光量に応じて酸を発生し（ネガ型は酸を分解）、アルカリ溶液に対しての溶解度を増加させる。
露光量が少ない場合は、酸の発生量が十分でなく、アルカリ溶液に対し、溶解度が十分得られないため、満足なパターンは得られない。また、露光量が多すぎる場合、酸の発生量が過多となり、未露光部への酸の拡散が発生するため、パターンは全て溶解してしまう。すなわち、適正露光量が存在し、均一な露光量をレジストに供給する必要がある。露光量は、照度と時間の積で表される。

ガウス分布を持ったレーザで干渉露光を施す場合に、基板中央で適正露光量を設定すると、基板周辺に行くほど適正露光量から外れた露光量となってしまう。特に、フォトレジスト層以下の界面に高反射界面が存在する時、その範囲が小さくなる場合がある。
例えば、高反射率界面からの戻り光が入射光強度の５０％で、高反射率界面からフォトレジスト表面までの光の位相遅れが波長をλとした時、λ／４の整数倍のとき、適正露光エリアは小さくなる。

このような場合の、適正露光エリアを図５に示す。
図中の●は、高反射界面が無い場合の面内露光量を示し、□は前述の高反射界面が存在する場合の面内露光量を示している。
適正露光エリアは、高反射界面が無い場合２０で示される範囲だが、高反射界面が存在する場合２１で示されるように小さくなる。

本発明は、上記課題を解決するため、フォトレジスト層の下層に、高反射率界面が存在した場合でも、現像後におけるフォトレジストの断面形状を損なうことがないようにする。
そして、これにより、高アスペクト比で形成することが可能となる干渉露光法によるフォトレジストパターン、その形成方法およびそれらを用いて作製した光学部品を提供することを目的とするものである。
また、本発明は、上記課題に加え、大面積で安定なフォトレジストパターンが得られる干渉露光法によるフォトレジストパターン、その形成方法およびそれらを用いて作製した光学部品を提供することを目的とするものである。

本発明は上記課題を解決するため、つぎのように構成した干渉露光法によるフォトレジストパターン、その形成方法およびそれらを用いて作製した光学部品を提供するものである。
本発明は、フォトレジストパターンを、つぎのように構成したことを特徴としている。
本発明のフォトレジストパターンは、基板上に高反射界面を含む単層または多層構造を有し、その上層に反射防止層を介して設けられたフォトレジスト層に、干渉露光法による露光を施し、現像を経て形成された干渉露光法により形成されている。
その際、前記反射防止層がつぎのように構成されていることを特徴としている。前記反射防止層は、前記露光に用いられる光源波長における該反射防止層の屈折率をｎ、消衰係数をｋとし、これらｎとｋとによる複素屈折率をｎ−ｉｋとするとき、
前記消衰係数ｋが０．３以上、１以下とされ、膜厚が５０ｎｍ以上とされている。
また、本発明のフォトレジストパターンは、前記露光に用いられる光源波長が２６６ｎｍ以下で、且つ基板に対する法線と干渉露光の各光束の成す角度が４０°以上において形成されたものであることを特徴としている。
また、本発明は、前記フォトレジストパターンの形状が、ラインアンドスペース形状またはドット形状であることを特徴としている。
また、本発明の基板上に設けられたフォトレジスト層に干渉露光法による露光を施し、フォトレジストパターンを形成する干渉露光法によるフォトレジストパターンの形成方法は、つぎの（１）〜（３）の工程を有することを特徴としている。
（１）基板上に高反射界面を含む単層または多層構造を形成する工程。
（２）前記単層または多層構造の上層に反射防止層を形成するに当たり、前記露光に用いられる光源波長における前記反射防止層の屈折率をｎ、消衰係数をｋとする。
これらｎとｋとによる複素屈折率をｎ−ｉｋとするとき、前記消衰係数ｋを０．３以上、１以下とし、膜厚を５０ｎｍ以上として前記反射防止層を形成する工程。
（３）前記反射防止層上にフォトレジスト層を形成し、該フォトレジスト層に干渉露光法による露光を施して現像し、フォトレジストパターンを形成する露光・現像工程。
また、本発明の干渉露光法によるフォトレジストパターンの形成方法は、前記露光・現像工程において、前記露光に用いられる光源波長を２６６ｎｍ以下とする。
且つ、基板に対する法線と干渉露光の各光束の成す角度を４０°以上として、フォトレジストパターンを形成することを特徴としている。
また、本発明の干渉露光法によるフォトレジストパターンの形成方法は、前記干渉露光法を用いて形成されるフォトレジストパターンの形状が、ラインアンドスペース形状またはドット形状であることを特徴としている。
また、本発明の光学部品は、上記のいずれかに記載の、干渉露光法によるフォトレジストパターンまたは干渉露光法によるフォトレジストパターンの形成方法を用いて作製されたことを特徴としている。

本発明によれば、フォトレジスト層の下層に、高反射率界面が存在した場合でも、現像後におけるフォトレジストの断面形状を損なうことがないようにすることができる。
そして、これにより、高アスペクト比で形成することが可能となる干渉露光法によるフォトレジストパターン、その形成方法およびそれらを用いて作製した光学部品を実現することができる。
また、それに加え、大面積で安定なフォトレジストパターンが得られる干渉露光法によるフォトレジストパターン、その形成方法およびそれらを用いて作製した光学部品を実現することができる。

本発明は、以上の構成により、フォトレジスト層の下層に、高反射率界面が存在した場合でも、現像後におけるフォトレジストの断面形状を損なうことなく、高アスペクト比で形成することが可能となるフォトレジストパターンを得ることができる。
それは、本発明者らが鋭意研究した結果によるつぎのような知見に基づくものである。
本発明者らは、露光に用いられる光源波長における該反射防止層の屈折率をｎ、消衰係数をｋとし、これらｎとｋとによる複素屈折率をｎ−ｉｋとするとき、前記消衰係数ｋと膜厚を所定値とすることにより、上記課題が達成されることを見出した。
すなわち、前記消衰係数ｋを０．３以上、１以下とし、膜厚を５０ｎｍ以上とすることにより、本発明の上記課題が達成されることを見出した。
つまり、消衰係数ｋが０．３の時、フォトレジスト下層に高反射率界面が存在しても、反射防止層内で光が吸収されるため、フォトレジスト層への戻り光は低減される。
例えば、下層に１００％反射する界面が存在し、最も吸収量の小さい領域である、０°で入射した場合でも、７５％は吸収される。
また、消衰係数ｋが１の時、ほぼ１００％吸収される。但し、消衰係数ｋが１を超える場合、フォトレジスト層と反射防止層の界面での反射率が高くなるため、消衰係数ｋは１以下が望ましい。
ここで、反射防止層の屈折率ｎは、フォトレジストの屈折率ｎに近いことが望ましい。
しかしながら、この界面での反射率は、一般的な材料の屈折率範囲である１．４から２．６で最も反射率の高い組み合わせとなった場合でも、０°入射で１０％以下の反射率であるため、フォトレジストの屈折率ｎに近いものに限られるものではない。
また、特に、露光波長が２６６ｎｍ以下で、且、入射角が４０°以上である場合でも、戻り光を低減し、ハイアスペクト形状を広い面積で得ることが可能となる。

なお、露光光源は、使用フォトレジストに対して、感光性を有する波長であり、コヒーレント長が長いものであれば良い。特に、２６６ｎｍ以下の波長を用い、入射角４０°以上の場合、ピッチ１４０ｎｍ以下の構造を実施する上で有効である。本技術を可視用光学部品に適用しようとした場合、ピッチが大きい場合（約２００ｎｍ以上）は、波長４００から７００ｎｍにおける可視域において、回折現象によるアノマリーが発生し、好ましくない。
前記条件において、２０６．９ｎｍ以下のピッチを実現することができる。
さらに、このフォトレジストパターンは、二光束干渉法や、さらに、多光束干渉法への適用も可能で、得られるフォトレジストのパターンがラインアンドスペース形状、または、ドット形状で有っても良い。

このようにして得られたフォトレジストパターンは、表面に可視光の波長より面内周期の短い構造を有する偏光ビームスプリッタ、位相板、反射防止機能付与レンズなどの光学部品を得るために有効に利用することができる。
特に、構造部とスペースの領域を調整する必要のある光学部品を得るためのフォトレジストパターンとして有益である。

以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
本発明を適用した実施例１における二光束干渉露光法によるフォトレジストパターンの形成方法について説明する。
図１に本実施例の二光束干渉露光法によるフォトレジストパターンの形成方法に用いた基板の構成を示す。
直径１５０ｍｍ、厚さ０．６２５ｍｍの石英基板（１）に、膜厚４００ｎｍのＴｉＯ_２（２）、１００ｎｍのＣｒ（３）、１００ｎｍのＳｉＯ_２（４）を、この順にスパッタリング法にて、成膜を施し、露光用の基板を形成した。
この基板に、反射防止層として、クラリアントジャパン社製ＡＺ Ｅｘｐ．ＫｒＦ−１７Ｃ８を、スピンコート法で５０ｎｍになるよう、形成した（５）。

露光に用いられる光源波長２６６ｎｍにおける上記反射防止層の屈折率ｎが２．０、消衰係数ｋが０．３のものを用いた。
したがって、これらｎとｋとによる複素屈折率をｎ−ｉｋとするとき、複素屈折率が２．０−ｉ０．３のものを用いた。

その後、プリベークを１８０℃で１分間施した。
次に、クラリアントジャパン社製フォトレジスト剤ＡＸ６８５０Ｐを、スピンコート法で１４０ｎｍになるよう、形成した。その後、プリベークを１３０℃で１分間施した。
この得られたレジスト塗布基板に対し、二光束干渉露光法にて、１．５４ｍＪ／ｃｍ^２の露光を施した（オーク社製ＵＶ−Ｍ１０−Ｓ紫外線光量計、ＵＶ−２８０センサを使用）。
干渉露光装置は、光源として、Φ１ｍｍのＮｅ−ＹＡＧレーザの４倍波である２６６ｎｍのレーザ光源を用いた。
このレーザをビームエキスパンダで１００倍に拡大し、Φ１００ｍｍの露光エリアとした。
また、入射角は、３０°とした。露光後、ＰＥＢ（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ、露光後焼きしめ）工程として、１２０℃で１．５分間、熱処理を施した。
その後、室温のＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）２．３８％現像液に３０秒浸漬後、速やかに流水水洗を施し、エアブローにて、乾燥し、フォトレジストパターンを得た。

得られたフォトレジスト像は、上記レーザ光を用いて、１次回折光の回折角測定から、ピッチ２６６ｎｍであった。
また、断面を作成後、ＳＥＭで観察した結果、ピッチ２６６ｎｍで、高さの１／２の場所でライン幅は、１００ｎｍ、パターンの高さは１４０ｎｍであった。

また、形状は釣鐘型、ラインのアスペクト比は１．４であった。
また、図２に、本実施例により得られたフォトレジストパターンの模式図を示す。図２において、７は基板、８は露光エリアである。
図２の符号９に示すように、ラインアンドスペースのばらつきが±５％のエリアは、短軸径Φ６０ｍｍの範囲で得られた。

［実施例２］
実施例２では、光源を波長３２５ｎｍのＨｅ−Ｃｄレーザに、反射防止層として、ＴｉＯ_２を５０ｎｍスパッタリングで形成した。
この時得られるＴｉＯ_２層は、アルゴンガスに酸素を混合したガスで、スパッタリングを行ったが、酸素の割合を適宜調整し、吸収係数を持つＴｉＯｘ（０＜Ｘ＜２）組成の構造とすることで、消衰係数ｋを任意に調整することが可能である。
また、フォトレジスト層として、富士フィルムアーチ社製ｉ線用ポジレジストＦＨ−ＥＸ３Ｌ１を２００ｎｍ設け、フォトレジストパターンを作成した。
露光に用いられる光源波長３２５ｎｍにおける上記反射防止層の屈折率ｎが３．２６、消衰係数ｋが０．４７７のものを用いた。
したがって、これらｎとｋとによる複素屈折率をｎ−ｉｋとするとき、複素屈折率が３．２６−ｉ０．４７７のものを用いた。
また、露光量は１００ｍＪ／ｃｍ^２であった （オーク社製ＵＶ−Ｍ１０−Ｓ紫外線光量計、ＵＶ−３２５センサを使用）。
これらの点で実施例１と異なっているだけで、基本的には実施例１と同様の二光束干渉露光法によるフォトレジストパターンの形成方法によりフォトレジストパターンを形成した。

得られたフォトレジスト像は、上記レーザ光を用いて、１次回折光の回折角測定から、ピッチ３２５ｎｍであった。
また、断面を作成後、ＳＥＭで観察した結果、ピッチ３２５ｎｍで、高さの１／２の場所でライン幅は、１６２ｎｍ、パターンの高さは１９０ｎｍであった。また、形状は釣鐘型、ラインのアスペクト比は１．１７であった。
また、ラインアンドスペースのばらつきが±５％のエリアは、短軸径Φ６０ｍｍの範囲で得られた。

［実施例３］
実施例３では、反射防止層の膜厚を１００ｎｍとし、入射角を７５°とした。このときの露光量は、０．９ｍＪ／ｃｍ^２とした（オーク社製ＵＶ−Ｍ１０−Ｓ紫外線光量計、ＵＶ−２８０センサを使用）。
これらの点で実施例１と異なっているだけで、基本的には実施例１と同様の二光露光に用いられる光源波長２６６ｎｍにおける上記反射防止層の屈折率ｎが２．０、消衰係数ｋが０．３のものを用いた。
したがって、これらｎとｋとによる複素屈折率をｎ−ｉｋとするとき、複素屈折率が２．０−ｉ０．３のものを用いた。
束干渉露光法によるフォトレジストパターンの形成方法によりフォトレジストパターンを形成した。

得られたフォトレジスト像は、上記レーザ光を用いて、１次回折光の回折角測定から、ピッチ１３７．７ｎｍであった。
また、断面を作成後、ＳＥＭで観察した結果、ピッチ１３８ｎｍで、高さの１／２の場所でライン幅は、６８ｎｍ、パターンの高さは１４０ｎｍであった。
また、形状は釣鐘型、ラインのアスペクト比は２．１であった。
また、ラインアンドスペースのばらつきが±５％のエリアは、短軸径Φ４０ｍｍの範囲で得られた。

［実施例４］
実施例４では、直径１５０ｍｍ、厚さ０．６２５ｍｍの石英基板に、膜厚１００ｎｍのＣｒ（３）を、スパッタリング法にて、成膜を施し、露光用の基板を形成した。
この基板に、反射防止層として、クラリアントジャパン社製ＡＺ Ｅｘｐ．ＫｒＦ−１７Ｃ８を、スピンコート法で５０ｎｍになるように形成した。
露光に用いられる光源波長２６６ｎｍにおける上記反射防止層の屈折率ｎが２．０、消衰係数ｋが０．３のものを用いた。
したがって、これらｎとｋとによる複素屈折率をｎ−ｉｋとするとき、複素屈折率が２．０−ｉ０．３のものを用いた。

その後、プリベークを１８０℃で１分間施した。
つぎに、クラリアントジャパン社製フォトレジスト剤ＡＸ６８５０Ｐを、スピンコート法で１４０ｎｍになるよう、形成した。その後、プリベークを１３０℃で１分間施した。
この得られたレジスト塗布基板に対し、三光束干渉露光法にて、１．５４ｍＪ／ｃｍ^２の露光を施した（オーク社製ＵＶ−Ｍ１０−Ｓ紫外線光量計、ＵＶ−２８０センサを使用）。
干渉露光装置は、光源として、Φ１ｍｍのＮｅ−ＹＡＧレーザの４倍波である２６６ｎｍのレーザ光源を用いた。
このレーザをビームエキスパンダで１００倍に拡大し、Φ１００ｍｍの露光エリアとした。
また、入射角は、７５°とした。露光後、ＰＥＢ工程として、１２０℃で１．５分間、熱処理を施した。
その後、室温のＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）２．３８％現像液に３０秒浸漬後、速やかに流水水洗を施し、エアブローにて、乾燥し、フォトレジストパターンを得た。

図６に、本実施例により得られたフォトレジストパターンの斜めから観察した断面模式図を示す。
このパターンの断面を作成後、ＳＥＭで観察した結果、ピッチ１３８ｎｍで、深さの１／２の場所でホール幅は、７２ｎｍ、パターンの高さは１４０ｎｍであった。
また、ホールのアスペクト比は１．９であった。また、ホール径のばらつきが±５％のエリアは、短軸径Φ４０ｍｍの範囲で得られた。

（比較例１）
比較例１における二光束干渉露光法によるフォトレジストパターンの形成方法について説明する。
図７に比較例１の二光束干渉露光法によるフォトレジストパターンの形成方法に用いた基板の構成を示す。
直径１５０ｍｍ、厚さ０．６２５ｍｍの石英基板（２７）に、膜厚４００ｎｍのＴｉＯ_２（２８）、１００ｎｍのＣｒ（２９）、１００ｎｍのＳｉＯ_２（３０）を、この順にスパッタリング法にて、成膜を施し、露光用の基板を形成した。
この基板に、クラリアントジャパン社製フォトレジスト剤ＡＸ６８５０Ｐを、スピンコート法で１４０ｎｍになるように形成した。その後、プリベークを１３０℃で１分間施した。

この得られたレジスト塗布基板に対し、二光束干渉露光法にて、０．８ｍＪ／ｃｍ^２の露光を施した（オーク社製ＵＶ−Ｍ１０−Ｓ紫外線光量計、ＵＶ−２８０センサを使用）。
露光量は、最大面積の均一パターンが得られるように、繰り返し検討を行い、決定した。干渉露光装置は、光源として、Φ１ｍｍのＮｅ−ＹＡＧレーザの４倍波である２６６ｎｍのレーザ光源を用いた。
このレーザをビームエキスパンダで１００倍に拡大し、Φ１００ｍｍの露光エリアとした。また、入射角は、３０°とした。
露光後、ＰＥＢ（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ、露光後焼きしめ）工程として、１２０℃で１．５分間、熱処理を施した。
その後、室温のＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）２．３８％現像液に３０秒浸漬後、速やかに流水水洗を施し、エアブローにて、乾燥し、フォトレジストパターンを得た。

得られたフォトレジスト像は、上記レーザ光を用いて、１次回折光の回折角測定から、ピッチ２６６ｎｍであった。
また、断面を作成後、ＳＥＭで観察した結果、（３１）で示されるように、ピッチ２６６ｎｍで、高さの１／２の場所でライン幅は、８０ｎｍ、パターンの高さは６０ｎｍであった。
また、形状は釣鐘型、ラインのアスペクト比は０．７５であった。
また、図８に、比較例１により得られたフォトレジストパターンの模式図を示す。図８において、３２は基板、３３は露光エリアである。
図８の符号３４に示すように、ラインアンドスペースのばらつきが±５％のエリアは、短軸径Φ１０ｍｍの範囲で得られた。

（比較例２）
比較例２では、直径１５０ｍｍ、厚さ０．６２５ｍｍの石英基板に、膜厚４００ｎｍのＴｉＯ_２、１００ｎｍのＣｒを、この順にスパッタリング法にて、成膜を施し、露光用の基板を形成した。
この基板に、クラリアントジャパン社製フォトレジスト剤ＡＸ６８５０Ｐを、スピンコート法で１４０ｎｍになるよう、形成した。その後、プリベークを１３０℃で１分間施した。

この得られたレジスト塗布基板に対し、二光束干渉露光法にて、露光を施した。
干渉露光装置は、光源として、Φ１ｍｍのＮｅ−ＹＡＧレーザの４倍波である２６６ｎｍのレーザ光源を用いた。
このレーザをビームエキスパンダで１００倍に拡大し、Φ１００ｍｍの露光エリアとした。
また、入射角は、３０°とした。露光後、ＰＥＢ（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ、露光後焼きしめ）工程として、１２０℃で１．５分間、熱処理を施した。

その後、室温のＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）２．３８％現像液に３０秒浸漬後、速やかに流水水洗を施し、エアブローにて、乾燥し、フォトレジストパターンを作成した。露光量は、最大面積の均一パターンが得られるように、繰り返し検討を行ったが、ラインアンドスペースの構造を得ることはできなかった。

（比較例３）
比較例３では、直径１５０ｍｍ、厚さ０．６２５ｍｍの石英基板に、膜厚４００ｎｍのＴｉＯ_２、１００ｎｍのＣｒ、１００ｎｍのＳｉを、この順にスパッタリング法にて、成膜を施し、露光用の基板を形成した。
露光に用いられる光源波長２６６ｎｍにおける上記Ｓｉ層の屈折率ｎが１．８３、消衰係数ｋ４．４３のものを用いた。
したがって、これらｎとｋとによる複素屈折率をｎ−ｉｋとするとき、複素屈折率が１．８３−ｉ４．４３のものを用いた。
この基板に、クラリアントジャパン社製フォトレジスト剤ＡＸ６８５０Ｐを、スピンコート法で１４０ｎｍになるよう、形成した。その後、プリベークを１３０℃で１分間施した。

この得られたレジスト塗布基板に対し、二光束干渉露光法にて、０．９ｍＪ／ｃｍ^２の露光を施した（オーク社製ＵＶ−Ｍ１０−Ｓ紫外線光量計、ＵＶ−２８０センサを使用）。露光量は、最大面積の均一パターンが得られるように、繰り返し検討を行い、決定した。以下、比較例１と同様にしてフォトレジストパターンを得た。

得られたフォトレジスト像は、上記レーザ光を用いて、１次回折光の回折角測定から、ピッチ２６６ｎｍであった。また、断面を作成後、ＳＥＭで観察した結果、ピッチ２６６ｎｍで、高さの１／２の場所でライン幅は、８０ｎｍ、パターンの高さは８０ｎｍであった。
また、形状は釣鐘型、ラインのアスペクト比は１．０であった。
また、ラインアンドスペースのばらつきが±５％のエリアは、短軸径Φ１５ｍｍの範囲で得られた。
本比較例では、ラインアンドスペース構造は得られる物の、その獲得エリアは小さく、光学部品として用いるには十分な大きさではない。

本発明の実施例１の二光束干渉露光法によるフォトレジストパターンの形成方法に用いた基板の構成を示す図。 本発明の実施例１により得られたフォトレジストパターンの模式図を示す図。 パターン欠陥を示す断面模式図。 干渉露光を示す模式図。 フォトレジストパターンエリアを示す模式図。 本発明の実施例４により得られたフォトレジストパターンの斜めから観察した断面模式図。 比較例１の二光束干渉露光法によるフォトレジストパターンの形成方法に用いた基板の構成を示す図。 比較例１によりに得られたフォトレジストパターンの模式図を示す図。

符号の説明

１、７、１６、２２、２７、３２：基板
２、２８：ＴｉＯ_２層
３、２３、２９：Ｃｒ層
４、１１、３０：ＳｉＯ_２層
５、２４：反射防止層
６、１３、２５、３１：フォトレジスト断面形状
８、３３：露光領域
９、３４：均一パターン領域
１０：ＧａＡｓ基板
１２：フォトレジスト層
１４、１５：光線
１７ａ、１７ｂ：光束
１８ａ、１８ｂ：コヒーレントエリア
１９：干渉縞の立つエリア
２０：高反射率界面が無い場合の均一露光エリア
２１：高反射率界面が有る場合の均一露光エリア
２６：ホールパターン

Claims (7)

1. 基板上に高反射界面を含む単層または多層構造を有し、その上層に反射防止層を介して設けられたフォトレジスト層に、干渉露光法による露光を施し、現像を経て形成された干渉露光法によるフォトレジストパターンであって、
   前記反射防止層は、前記露光に用いられる光源波長における該反射防止層の屈折率をｎ、消衰係数をｋとし、これらｎとｋとによる複素屈折率をｎ−ｉｋとするとき、
   前記消衰係数ｋが０．３以上、１以下とされ、膜厚が５０ｎｍ以上とされていることを特徴とする干渉露光法によるフォトレジストパターン。
2. 前記フォトレジストパターンは、
   前記露光に用いられる光源波長が２６６ｎｍ以下で、且つ基板に対する法線と干渉露光の各光束の成す角度が４０°以上において形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の干渉露光法によるフォトレジストパターン。
3. 前記フォトレジストパターンの形状は、ラインアンドスペース形状またはドット形状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の干渉露光法によるフォトレジストパターン。
4. 基板上に設けられたフォトレジスト層に干渉露光法による露光を施し、フォトレジストパターンを形成する干渉露光法によるフォトレジストパターンの形成方法において、
   基板上に高反射界面を含む単層または多層構造を形成する工程と、
   前記単層または多層構造の上層に反射防止層を形成するに当たり、前記露光に用いられる光源波長における前記反射防止層の屈折率をｎ、消衰係数をｋとし、これらｎとｋとによる複素屈折率をｎ−ｉｋとするとき、
   前記消衰係数ｋを０．３以上、１以下とし、膜厚を５０ｎｍ以上として前記反射防止層を形成する工程と、
   前記反射防止層上にフォトレジスト層を形成し、該フォトレジスト層に干渉露光法による露光を施して現像し、フォトレジストパターンを形成する露光・現像工程と、
   を有することを特徴とする干渉露光法によるフォトレジストパターンの形成方法。
5. 前記露光・現像工程において、前記露光に用いられる光源波長を２６６ｎｍ以下とし、且つ基板に対する法線と干渉露光の各光束の成す角度を４０°以上として、
   フォトレジストパターンを形成することを特徴とする請求項４に記載の干渉露光法によるフォトレジストパターンの形成方法。
6. 前記干渉露光法を用いて形成されるフォトレジストパターンの形状は、ラインアンドスペース形状またはドット形状であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の干渉露光法によるフォトレジストパターンの形成方法。
7. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の干渉露光法によるフォトレジストパターン、または請求項４〜６のいずれか１項に記載の干渉露光法によるフォトレジストパターンの形成方法を用いて作製されたことを特徴とする光学部品。
   

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