JP2009278136A - 微細構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】可視光波長よりも短いオーダでの微細加工を低コストに実現することを可能とする技術を提供すること。
【解決手段】被加工体(１００)の上側に感光性膜を形成する感光性膜形成工程と、可視光波長よりも小さい波長の２本のレーザービーム(B１,B２)を交叉させて干渉光を発生させ、当該干渉光を照射することによって上記感光性膜を露光する露光工程と、露光後の上記感光性膜を現像して、上記干渉光のパターンに対応する形状を上記感光性膜に発現させる現像工程と、現像後の上記感光性膜をエッチングマスクとしてエッチングを行い、上記被加工体を加工するエッチング工程と、を含む、微細構造体の製造方法。
【選択図】図３

Description

本発明は、可視光域の波長よりも小さなオーダの微細凹凸パターンをガラス等の基板上に実現するための方法及び装置に関する。

近年、例えば、偏光素子や反射防止素子等の光学素子或いはトランジスタ等の半導体素子などの各種デバイスにおいて微細化の要望が高まっており、可視光波長よりも小さなオーダ（例えば１００ｎｍ又はそれ以下）での微細加工を実現すべく技術開発が進められている。かかるサブ波長オーダの微細パターンを作製する手段として、例えば、ステッパや電子ビーム描画による露光方法が知られている。また最近では、紫外線よりも更に波長の短いＸ線を利用したリソグラフィ技術が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。

「応用物理」，応用物理学会，２００４年，第７３巻，第４号，ｐ．４５５−４６１

上記した従来技術は、微細加工を達成し得るもののプロセスマージン及びスループットがともに低く、量産に適さないという不都合がある。そして、これらの不都合を回避するために製造設備などの製造コストが多大となっていた。

そこで、本発明は、可視光波長よりも短いオーダでの微細加工を低コストに実現することを可能とする技術を提供することを目的とする。

第１の態様の本発明は、被加工体の上側に感光性膜を形成する感光性膜形成工程と、可視光波長よりも短い波長の２本のレーザービームを所定角度で交叉させて干渉光を発生させ、当該干渉光を照射することによって上記感光性膜を露光する露光工程と、露光後の上記感光性膜を現像して、上記干渉光のパターンに対応する形状を上記感光性膜に発現させる現像工程と、現像後の上記感光性膜をエッチングマスクとしてエッチングを行い、上記被加工体を加工するエッチング工程と、を含んでなる微細構造体の製造方法である。

ここで、本明細書において「可視光波長よりも短い波長」とは、概ね３００ｎｍ以下の波長をいう。また「被加工体」とは、エッチングによって加工可能な如何なるものも該当する。例えば各種材料（金属、ガラス、樹脂等）からなる薄膜や基板（基体）などが被加工体に該当し得る。

２本のレーザービームをある程度の角度で交叉させることにより、当該レーザービームの波長と同程度のピッチ或いはそれ以下のピッチの明暗（光強度分布）を有する干渉光（干渉縞）が得られる。より詳細には、当該干渉光のピッチは、理論的には各レーザービームの波長の１／２程度まで達成可能である。このような干渉光を露光に利用することにより、製造装置を大幅に簡便化することが可能となる。よって、可視光波長よりも短いオーダでの微細加工を低コストに実現することが可能となる。

好ましくは、上記第１の露光工程において、上記２本のレーザービームの強度比を調節することによって上記干渉光の光強度分布を可変に設定して露光を行う。

干渉光の光強度分布を可変に設定して露光を行うことにより、干渉光（干渉縞）のコントラストを可変に設定し、形状ならびにアスペクト比が異なるさまざまな潜像パターンを実現可能となる。よって、当該潜像パターンを現像した後に転写して得られる微細構造体の形状やアスペクト比のバリエーションを広げることができる。

好ましくは、上記第１の露光工程は、上記感光性膜の露光を複数回行い、当該複数回の露光のそれぞれ毎に上記干渉光と上記感光性膜との相対的配置を変更して設定する。

これにより、微細な２次元パターンからなる微細構造体が得られる。

好ましくは、上記第１の露光工程は、上記感光性膜の露光を複数回行い、当該複数回の露光のそれぞれ毎に上記２本のレーザービームの強度比を異なる値に設定する。

これにより、各露光時における干渉光のコントラストを可変に設定し、形状ならびにアスペクト比が異なるさまざまな潜像パターンを実現可能となり、これを転写して得られる微細構造体のバリエーションを広げることができる。干渉光と感光性膜との相対的位置を変更せずにレーザービームの強度比のみを変化させて複数回の露光を行った場合であっても、コントラストの異なる干渉光を重畳して照射することによりさまざまな潜像パターンが実現される。

また、上記感光性膜としては、従来型のフォトレジスト（感光性樹脂）など種々のものを採用し得るが、特に化学増幅型レジストを用いることが好ましい。

これにより、干渉縞のピッチに精度よく対応した高精細な露光パターンが得られる。

また、感光性膜として化学増幅型レジストを採用する場合には、上記感光性膜形成工程、上記露光工程及び上記現像工程を行うときの雰囲気をアルカリ系不純物の濃度が１ｐｐｂ以下となるようにすることが好ましい。ここで「アルカリ系不純物」とは、化学増幅型レジストの特性に影響を与える不純物をいい、主にアンモニアが該当する。

アルカリ系不純物を低濃度に管理することにより、干渉縞の明暗パターンをより高精度に反映した露光パターンが得られる。

また、上記感光性膜として自己組織化単分子膜を用いることも好ましい。

自己組織化単分子膜は極めて薄い膜であるため材料消費量が少なくなり、また、多様な機能を持たせることも可能となるので、形成される微細構造体のバリエーションを増やすことができる。

また、上記第１の露光工程の以後であって上記現像工程より以前に、上記２本のレーザービームの相互間に上記第１の露光工程の際とは異なる位相差を与えながら当該２本のレーザービームを交叉させて干渉光を発生させ、当該干渉光を照射することによって上記感光性膜を露光する第２の露光工程を更に含むことも好ましい。

２本のレーザービームの相互間の位相差を可変に設定し、干渉光を所定量（例えば、１／２周期分）だけ変位させて多重露光を行うことにより、更に微細な潜像パターンを形成することが可能となる。

好ましくは、上記第２の露光工程は、上記２本のレーザービームの少なくとも一方に対して位相変調手段によって位相変調を加えることにより上記位相差を生じさせる。ここで「位相変調手段」とは、例えば位相差板（１／２波長板等）や液晶素子などが挙げられる。

これにより、２本のレーザービームの間の位相差を容易に制御することが可能となる。特に、液晶素子等を用いる場合には、当該液晶素子の配向状態を印加電圧に応じて変化させることにより、２本のレーザービーム間の位相差を連続的に制御できるため好ましい。

また、上記感光性膜としては、多光子吸収を呈するものを用いることが好ましい。

このような非線形な反応特性を有する感光性膜を用いることにより、照射光強度がある程度以上（例えば、最大値近傍）となる箇所にのみ潜像が生じるようにできる。したがって、干渉光の縞のピッチに精度よく対応した鮮鋭な潜像パターンが得られる。

好ましくは、上記感光性膜形成工程に先立って、上記被加工体と上記感光性膜との間に介在する反射防止膜を形成する反射防止膜形成工程を更に含む。ここで「反射防止膜」としては、干渉光を吸収する等によって当該干渉光の反射を抑制し得るものであれば、無機材料、有機材料（例えば、日産化学工業株式会社製のＤＵＶ４４）など如何なるものも採用し得る。特に有機材料であれば後工程での剥離（除去）が容易となる。

これにより、干渉光の裏面反射により感光性膜が不要部分まで露光されてしまうのを抑制し、良好な露光パターンを得ることが可能となる。

好ましくは、上記感光性膜形成工程の後に、上記感光性膜の上面に保護膜を形成する保護膜形成工程を更に含む。ここで「保護膜」としては、所要の機能を果たし得る限り、無機材料、有機材料など如何なるものも採用し得る。

これにより、感光性膜と大気とを隔離して外界の影響を抑制することが可能となる。特に、当該感光性膜として化学増幅型レジスト等、外界の影響を受けやすいものを採用した場合に好適である。

好ましくは、上記２本のレーザービームの一方と他方とを上記感光性膜の露光面と直交する軸に対して対称に入射させる。

これにより、露光される領域の露光深さ、幅、或いは露光パターン（潜像）のピッチなどをより均質に揃えることが可能となる。従って、等間隔で配列される線パターン等が容易に得られる。

好ましくは、上記２本のレーザービームのそれぞれは直線偏光であり、その偏光方位がビーム入射面と直交する。

これにより、２本のレーザービームの交叉角度の大小に関わりなく、より鮮明な干渉縞を得ることが可能となる。

また、上記２本のレーザービームは、同一のレーザー光源から出力される１本のレーザービームを分岐手段により分岐させて得られるものであることが好ましい。ここで「分岐手段」とは、例えば振幅分割型ビームスプリッタ、偏光分離型ビームスプリッタ、回折型ビームスプリッタなどの光学素子が挙げられる。

これにより、露光にかかる２本のレーザービームが簡素な構成によって得られ、更なる製造コストの削減が可能となる。

更に好ましくは、上記分岐手段は±ｎ次回折ビーム（ｎは１以上の自然数）を発生させるものであり、当該±ｎ次回折ビームを上記２本のレーザービームとして用いる。

回折ビームを利用することにより、エネルギーがほぼ等しく進行方向が対称であり、本発明に好適な２本のレーザービームが容易に得られる。

更に好ましくは、上記分岐手段は上記±ｎ次回折ビームよりもエネルギーの低い０次ビームを更に生じさせるものであり、当該０次ビームを参照して上記感光性膜と上記干渉光との相対位置を設定する。

０次ビームを利用することにより、感光性膜と干渉光との相対位置の設定が容易となる。

また、上記分岐手段は、１本の透過ビームと当該透過ビームとは異なる方向へ進行する１本の回折ビームとを発生させるものであってもよく、その場合には、上記透過ビームと上記回折ビームとを上記２本のビームとして用いる。

透過ビームと回折ビームとを利用することによっても、本発明に好適な２本のレーザービームが容易に得られる。

第２の態様の本発明は、可視光波長よりも波長の短い２本のレーザービームを交叉させて干渉光を発生させ、当該干渉光を照射することによって感光性を有する被加工体を露光する第１の露光工程と、上記被加工体の露光された部位を現像することにより、上記干渉縞のパターンに対応する凹凸形状を上記感光性膜に発現させる現像工程と、を含んでなる微細構造体の製造方法である。

ここで「感光性を有する被加工体」とは、干渉光の照射により露光可能な光反応性を有し、当該被照射部分（又はそれ以外の部分）を現像によって除去することが可能なものであれば如何なるものも該当する。例えば、感光性を有するポリイミドやアクリル等の樹脂からなる膜や基板（基体）などがこれに該当し得る。

かかる方法によれば、２本のレーザービームを交叉させて得られる干渉光によって被加工体を直接的に露光するので、製造装置を大幅に簡便化することが可能となる。よって、可視光波長よりも短いオーダでの微細加工を低コストに実現することが可能となる。

好ましくは、上記第１の露光工程の以後であって上記現像工程より以前に、上記２本のレーザービームの相互間に上記第１の露光工程の際とは異なる位相差を与えながら当該２本のレーザービームを交叉させて干渉光を発生させ、当該干渉光を照射することによって上記被加工体を露光する第２の露光工程を更に含むことが好ましい。

２本のレーザービームの相互間の位相差を可変に設定し、干渉光を所定量（例えば、１／２周期分）だけ変位させて多重露光を行うことにより、更に微細な潜像パターンを形成することが可能となる。

また、上記第１の露光工程において、上記２本のレーザービームの強度比を調節することによって上記干渉光の光強度分布を可変に設定して露光を行うことも好ましい。

干渉光の光強度分布を可変に設定して露光を行うことにより、干渉光（干渉縞）のコントラストを可変に設定し、形状ならびにアスペクト比が異なるさまざまな潜像パターンを実現可能となる。よって、当該潜像パターンを現像した後に転写して得られる微細構造体の形状やアスペクト比のバリエーションを広げることができる。

なお、第２の態様の本発明に対して、上記した第１の態様の本発明についての更なる有利な態様（例えば、２本のレーザービームの生成方法等）を適宜採用し得る。

第３の態様の本発明は、感光性膜又は感光性を有する被加工体を露光するための装置（露光装置）であって、可視光波長よりも短い波長の２本のレーザービームを発生するビーム発生手段と、上記２本のレーザービームが所定角度で交叉して干渉光を発生するように当該各レーザービームの進路を設定する光学的手段と、を含み、上記干渉光を用いて上記感光性膜又は上記被加工体を露光するように構成されたものである。

かかる構成では、２本のレーザービームのある程度の角度で交叉させることにより、当該レーザービームの波長と同程度のピッチ或いはそれ以下のピッチの明暗を有する干渉光を生成し、これを露光に利用している。これにより、微細加工に必要な露光装置（製造装置）を大幅に簡便化することが可能となる。よって、可視光波長よりも短いオーダでの微細加工を低コストに実現することが可能となる。

好ましくは、上記２本のレーザービームのうち少なくとも一方のレーザービームの進路上に配置されて当該レーザービームに位相変調を与える位相変調手段を更に含み、上記干渉光を用いて上記感光性膜又は上記被加工体を多重露光し、その際、各露光ごとに上記位相変調手段によって上記２本のレーザービームの相互間に異なる位相差を与えながら露光を行う。

２本のレーザービームの相互間の位相差を可変に設定し、干渉光を所定量（例えば、１／２周期分）だけ変位させて多重露光を行うことにより、更に微細な潜像パターンを形成可能としている。これにより、微細加工に必要な露光装置（製造装置）を大幅に簡便化することが可能となる。

また、この場合における上記感光性膜又は上記被加工体は、多光子吸収を呈するものであることが好ましい。

これにより、干渉光の縞のピッチに精度よく対応した鮮鋭な潜像パターンが得られる。

また、この場合における上記位相変調手段は、位相差板又は液晶空間光変調素子であることが好ましい。

これにより、２本のレーザービームの間の位相差を容易に制御することが可能となる。特に、位相差板を採用する場合には、本発明にかかる位相変調手段をより低コストに実現できる。また、液晶空間光変調素子を採用する場合には、液晶分子の配向状態を印加電圧に応じて変化させることにより、２本のレーザービーム間の位相差を連続的に制御できるため好ましい。

また、上記２本のレーザービームのうち少なくとも一方のレーザービームの進路上に配置され、当該レーザービームの強度を増減させることにより上記２本のレーザービームの強度比を調節するビーム強度比制御手段を更に含むように露光装置を構成し、上記２本のレーザービームの強度比を調節することによって上記干渉光の光強度分布を可変に設定し、当該干渉光を用いて上記感光性膜又は上記被加工体を露光することも好ましい。

干渉光の光強度分布を可変に設定して露光を行うことにより、干渉光（干渉縞）のコントラストを可変に設定し、形状ならびにアスペクト比が異なるさまざまな潜像パターンを実現可能となる。よって、当該潜像パターンを転写して得られる微細構造体の形状やアスペクト比のバリエーションを広げることができる。

また、この場合における上記強度比制御手段は、回折型ビームスプリッタであることが好ましい。

これにより、露光装置の構成の簡素化を図ることが可能となる。

好ましくは、上記感光性膜又は上記被加工体と上記干渉光の発生位置との相対的な位置を設定する位置設定手段を更に含む。

これにより、感光性膜等に対する干渉光の照射状態を自由に可変し、種々の露光パターンを得ることが可能となる。

好ましくは、上記ビーム発生手段は、１本のレーザービームを出力するレーザー光源と、当該１本のレーザービームを分岐して２本のレーザービームを生成する分岐手段とを含んで構成される。

これにより、他の代替手段（例えば、２つのレーザー光源を同期させて用いる等）に比べて露光装置の構成をより簡素化することが可能となる。

更に好ましくは、上記分岐手段は、回折型ビームスプリッタであり、当該回折型ビームスプリッタによって得られる±ｎ次回折ビーム（ｎは１以上の自然数）を上記２本のレーザービームとして用いる。

これにより、本発明に好適な２本のレーザービームを容易に得ることができる。

（３１）
また、上記回折型ビームスプリッタは、上記±ｎ次回折ビームに加えて、当該±ｎ次回折ビームよりもエネルギーの低い０次ビームを生じさせるものであることが更に好ましい。

０次ビームを参照することにより、上記感光性膜又は上記被加工体と上記干渉光の発生位置との相対的な位置の設定がより容易となる。

より好ましくは、当該０次ビームを受光して電気信号に変換するモニタを更に含む。

０次ビームの強度を電気信号に変換することにより、０次ビームの位置等の参照が容易となる。

また、上記分岐手段は、回折素子であり、当該回折素子によって得られる１本の透過ビームと当該透過ビームとは異なる方向へ進行する１本の回折ビームとを上記２本のレーザービームとして用いることも好ましい。

これによっても、本発明に好適な２本のレーザービームを容易に得ることができる。

また、上記２本のレーザービームのそれぞれの進路上に配置され、当該各レーザービームのビーム径を拡げるビームエクスパンダを更に備えることが好ましい。

これにより、広い露光範囲を確保することが可能となる。

第４の態様の本発明は、上述した第１又は第２の態様の本発明にかかる製造方法によって製造され、或いは第３の態様の本発明にかかる露光装置を用いて製造される微細構造体を備える電子機器である。

ここで「微細構造体」としては、例えば、偏光分離、位相遅延、反射防止、複屈折解消などの機能を有する光学素子（光学薄膜デバイス）などが挙げられる。そして、このような光学素子を含む電子機器としては、典型的には、当該光学素子を偏光素子として用いた液晶表示装置を含んでなる液晶プロジェクターなどが挙げられる。

第１の実施形態の露光装置の構成を説明する図である。 基板の上面に形成される感光性膜等の構造について説明する断面図である。 ２本のレーザービームを交叉させることにより発生する干渉光について説明する図である。 干渉光と感光性膜に形成される潜像との関係を説明する図である。 （１）式の関係を示す図（グラフ）である。 （３）式の関係を示した図（グラフ）である。 微細構造体の製造方法について説明する工程断面図である。 微細構造体（金属格子型偏光素子）の概略斜視図である。 金属格子型偏光素子の光学特性を説明する図である。 電子機器の具体例を説明する図である。 感光性を有する膜自体を被加工体とする場合の工程断面図である。 感光性を有する基板自体を被加工体とする場合の工程断面図である。 回折素子を用いたレーザービーム発生方法の一例について説明する模式図である。 回折素子を用いたレーザービーム発生方法の他の例について説明する模式図である。 第２の実施形態の露光装置の構成を説明する図である。 位相変調手段の具体例を説明する図である。 多重露光の原理について説明する図である。 微細構造体の製造方法について説明する工程断面図である。 微細構造体（金属格子型偏光素子）の概略斜視図である。 感光性を有する膜自体を被加工体とする場合の工程断面図である。 感光性を有する基板自体を被加工体とする場合の工程断面図である。 第３の実施形態の露光装置の構成を説明する図である。 基板の上面に形成される感光性膜等の構造について説明する断面図である。 （６）式の関係を説明する図である。 微細構造体の製造方法について説明する工程断面図である。 露光工程について詳細に説明するための図である。 微細構造体（反射防止素子）の概略斜視図である。 電子機器の具体例を説明する図である。 感光性を有する膜自体を被加工体とする場合の工程断面図である。 光学系の他の構成例を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明を適用した第１の実施形態の露光装置の構成を説明する図である。図１に示す露光装置１は、感光性膜を露光するために用いられるものであり、レーザー光源１０、ミラー１１、１２、シャッター１３、回折型ビームスプリッタ１４、モニタ１５、レンズ１６ａ、１６ｂ、空間フィルタ１７ａ、１７ｂ、ミラー１８ａ、１８ｂ、ステージ１９を含んで構成されている。

レーザー光源１０は、可視光波長よりも短い波長の１本のレーザービームを出力する。このようなレーザー光源１０としては、各種のレーザ発振器が好適に用いられる。一例として本実施形態では、固体ＵＶレーザーのＮｄ：ＹＶＯ₄（第四高調波：波長２６６ｎｍ、最大出力２００ｍＷ程度、ＣＷ発振）をレーザー光源１０として用いる。図示のように、レーザー光源１０から出射されるレーザービームＢ０（例えば、ビーム径約１ｍｍ）は、各ミラー１１、１２により進路（光路）を変更され、シャッター１３を通過した後に回折型ビームスプリッタ１４へ入射する。

シャッター１３は、上述したようにレーザービームＢ０の進路中に配置され、当該レーザービームＢ０を通過させ、又は遮断する機能を担う。

回折型ビームスプリッタ１４は、１本のレーザービームＢ０を分岐して２本のレーザービームＢ１、Ｂ２を生成する分岐手段である。この回折型ビームスプリッタ１４は、石英等の表面に施した微細な凹凸形状による形状効果を用いてその機能を実現する凹凸型回折素子である。当該スプリッタはその全体が石英等のみからなり耐久性が高いため、高出力のＵＶレーザーを照射した場合でも損傷を被ることがなく、ほぼ永久に使用できる。回折型ビームスプリッタ１４の形状ならびに深さは最適設計されており、入射するビームをＴＥ偏光とした場合に、等しい強度の２本の回折ビーム（±１次）を発生させる。本実施形態では、これらの±１次回折ビームを各レーザービームＢ１、Ｂ２として用いている。また、本実施形態では、０次ビームに僅かにエネルギーを残すように回折型ビームスプリッタ１４を設計している。光学系を組上げる際に、当該０次ビームＢ３を参照することにより、各レーザービームＢ１、Ｂ２の基板１００上での交叉角度の設定や、基板１００の位置合わせを容易に行うことが可能となる。さらに、分岐された２本のレーザービームＢ１、Ｂ２が左右反転せずに干渉するため、コントラストの高い干渉縞を得ることができ、アスペクト比が高いパターンを形成するためには有利である。

なお、回折型ビームスプリッタ１４によって±２次又はそれより高次の回折ビームを生成し、当該回折ビームを上記レーザービームＢ１、Ｂ２として用いてもよい。また、分岐手段として、回折型ビームスプリッタの代わりに、簡便な振幅分割型ビームスプリッタや耐久性に優れた偏光分離型ビームスプリッタを用いることも可能である。偏向分離型ビームスプリッタを用いた場合には、分離されたビームの一方の偏光方位を波長板を用いてＴＥへ変換する必要がある。

モニタ（観察手段）１５は、０次ビームＢ３を受光して電気信号に変換する。このモニタ１５からの出力に基づいてステージ１９の位置制御を行うことにより、各レーザービームＢ１、Ｂ２の基板１００上での交叉角度の設定や、基板１００の位置合わせが容易となる。ここで、図１では説明の便宜上、モニタ１５が基板１００よりも回折型ビームスプリッタ１４に近い側に配置されているが、モニタ１５の位置はこれに限定されるものではなく任意に設定可能であり、例えば位置決め時には基板１００と略同位置に配置され、露光時には他の位置へ移動するような可動型にしてもよい。なお、より簡便な観察手段として、０次ビームＢ３の照射を受けて蛍光を発する紙媒体などを用いて０次ビームＢ３を参照してもよい。

レンズ１６ａは、回折型ビームスプリッタ１４により生成された一方のレーザービームＢ１が入射するように配置されており、当該レーザービームＢ１を集光する。空間フィルタ１７ａは、ピンホールを有しており、レンズ１６ａによる集光後のレーザービームＢ１が当該ピンホールに入射するように配置されている。すなわち、レンズ１６ａと空間フィルタ１７ａによってビームエキスパンダが構成されており、これらによってレーザービームＢ１のビーム径が拡大される。同様に、レンズ１６ｂは、回折型ビームスプリッタ１４により生成された他方のレーザービームＢ２が入射するように配置されており、当該レーザービームＢ２を集光する。空間フィルタ１７ｂは、ピンホールを有しており、レンズ１６ｂによる集光後のレーザービームＢ２が当該ピンホールに入射するように配置されている。すなわち、レンズ１６ｂと空間フィルタ１７ｂによってビームエキスパンダが構成されており、これらによってレーザービームＢ２のビーム径が拡大される。例えば本実施形態では、各レーザービームＢ１、Ｂ２は、各ビームエクスパンダによってそれぞれビーム径が２００ｍｍ程度に拡げられる。各空間フィルタ１７ａ、１７ｂの作用により、不要散乱光が除かれた後のビーム波面を露光へ用いることができるので、欠陥やノイズのない、きれいな露光パターンを形成でき、したがって、きれいな潜像を形成できる。

ミラー１８ａは、空間フィルタ１７ａを通過後のレーザービームＢ１が入射するように配置されており、当該レーザービームＢ１を反射して基板１００の方向へ導く。同様に、ミラー１８ｂは、空間フィルタ１７ｂを通過後のレーザービームＢ２が入射するように配置されており、当該レーザービームＢ２を反射して基板１００の方向へ導く。これらのミラー１８ａ、１８ｂは、２本のレーザービームＢ１、Ｂ２が所定角度で交叉して干渉光を発生するように当該各レーザービームの進路を設定する光学的手段としての機能を担う。

ステージ１９は、基板１００を支持し、当該基板１００上の感光性膜が各レーザービームＢ１、Ｂ２の交叉により発生した干渉光（干渉縞）によって露光され得るようにその相対的な位置を設定する。すなわち、ステージ１９は、感光性膜と干渉光の発生位置との相対的な位置を設定する位置設定手段としての機能を担う。

図２は、基板１００とその上面に形成される感光性膜等の構造について説明する断面図である。図２に示すように、基板１００の一面には、被加工体としての金属薄膜１０１と、反射防止膜１０２と、感光性膜１０３とが形成されている。

基板１００は、被加工体としての金属薄膜１０１を支持するものである。例えば本実施形態では、金属薄膜１０１を格子状に加工することによって金属格子型偏光素子を形成する場合を考えるので、基板１００としては、ガラス基板、樹脂基板など透光性のものを用いる。

金属薄膜１０１は、アルミニウム等の金属材料からなる膜である。なお、ここでは金属格子型偏光素子を得るために必要な被加工体として金属薄膜を例示しているが、被加工体はこれに限定されず、最終的に得たい微細構造体の内容に応じて適宜選択されるものである。例えば、誘電体多層膜を用いることもできる。

反射防止膜１０２は、上述した干渉光により感光性膜１０３を露光する際における干渉光の裏面反射を抑制する機能を担う。反射防止膜１０２としては、干渉光を吸収する等によって当該干渉光の反射を抑制し得るものであれば、無機材料、有機材料のいずれも採用し得る。特に、日産化学工業株式会社製のＤＵＶ４４などの有機材料であれば後工程での剥離（除去）が容易となる。これにより、干渉定在波のない良好なパターンを形成できる。

感光性膜１０３は、光照射を受けた部分に変質を生じ、後の所定処理によって当該光照射部分又は非光照射部分のいずれかを選択的に除去し得る性質を備える材料を用いて成膜される。例えば本実施形態では、ＵＶ波長（λ〜２５０ｎｍ）用に調整された化学増幅型レジストを用いて感光性膜１０３が形成される。

図３は、２本のレーザービームＢ１、Ｂ２を交叉させることにより発生する干渉光について説明する図である。上述したように本実施形態では、ビーム径が拡大された後の各レーザービームＢ１、Ｂ２を所定の交叉角度で干渉させることにより干渉光（干渉縞）を発生させる。そして、この干渉縞を感光性膜１０３へ照射することにより露光が行われる。

このとき、レーザー波長をλ、交叉角度をθとすると、干渉縞Ｆの周期Ｐ（図３参照）は以下の式で与えられる。
Ｐ＝λ／（２ｓｉｎθ）・・・（１）

このとき、図示のように、２本のレーザービームＢ１、Ｂ２を感光性膜１０３の露光面と直交する軸（仮想軸）に対して対称に入射させる。これにより、露光される領域の露光深さ、幅、或いは露光パターン（潜像）のピッチなどをより均質に揃えることが可能となる。従って、等間隔で配列される線パターン等が容易に得られる。なお、２本のレーザービームＢ１、Ｂ２を感光性膜１０３の露光面と直交する軸に対して非対称に入射させてもよい。

図４は、干渉光と感光性膜１０３に形成される潜像との関係を説明する図である。図４（Ａ）に示すように、干渉光は周期的な光強度分布（周期Ｐ）を有する。そして図４（Ｂ）に示すように、照射光の強度に対応して感光性膜１０３に潜像パターン１０４が形成される。

図５は、上記（１）式の関係を示す図（グラフ）であり、横軸が交叉角度θ、縦軸が干渉縞の周期（ピッチ）Ｐにそれぞれ対応している。図５に示すように、例えば波長λが２６６ｎｍであるとすると、交叉角度θ＝６２度のときに、干渉縞の周期はＰ＝１５０ｎｍとなる。当該干渉光の周期は、理論的には各レーザービームの波長の１／２程度まで達成可能である。

他方、干渉縞が形成される領域の深さΔｚは、入射ビームの直径をＷとすると、およそ次式により与えられる。
Δｚ＜Ｗ／ｓｉｎθ・・・（２）

干渉にあずかる２本のレーザービームＢ１、Ｂ２のいずれも直線偏光であり、その方位はビーム入射面と直交（ＴＥ偏光）している。ＴＥ偏光を用いることにより、交叉角度の大小に関わりなく、鮮明な干渉縞をつくることが可能である。

形状が良好な（アスペクトが高く、矩形状の）レジストパターンを形成するためには、干渉縞のコントラストを充分に高めることが必須となる。干渉縞のコントラストＣは、干渉縞の変位をΔｘとすると、以下の式で与えられる。図６はこの式の関係を示した図（グラフ）である。
Ｃ＝ｓｉｎ（Δｘ）／（Δｘ）・・・（３）

なお、干渉縞のコントラストを高めるには、露光中の干渉縞の変位を極力小さく抑えなければならない。このことを実現するには、外乱（振動、空気ゆらぎ）を排除する必要がある。例えば、図１に示した露光系を防振ベンチの上に置き、さらに、露光系をカバーで覆う等の対策を施すことにより、大きな効果が得られる。

次に、微細構造体の一例として金属格子型偏光素子を採り上げ、本実施形態にかかる製造方法を詳細に説明する。

図７は、一実施形態の微細構造体の製造方法について説明する工程断面図である。

（被加工体形成工程、反射防止膜形成工程）
まず、図７（Ａ）に示すように、基板１００の一面に金属薄膜１０１と反射防止膜１０２とを形成する。本例では、基板１００として板厚１ｍｍのガラス基板を用いる。また、金属薄膜１０１として、スパッタや真空蒸着等の成膜方法によってアルミニウム膜を膜厚１６０ｎｍ程度に形成する。また、反射防止膜１０２は、スピンコート法などの成膜方法により膜厚７５ｎｍ程度に形成する。

（感光性膜形成工程）
次に図７（Ｂ）に示すように、被加工体としての金属薄膜１０１の上側（本例では反射防止膜１０２の上面）に感光性膜１０３を形成する。本実施形態では、化学増幅型レジストを用い、これをスピンコート法などの成膜方法によって成膜することにより、膜厚４５０ｎｍ程度の感光性膜１０３を形成する。ここで、化学増幅型レジストは、樹脂、酸発生剤、溶媒からなる混合液であり、光化学反応で発生する酸を利用するため、アンモニアなどの微量のアルカリ系不純物にも敏感に影響を受け、特性が変動する。よって、本実施形態では、本工程及びその後の露光工程及び現像工程を行うときの雰囲気をアルカリ系不純物の濃度が１ｐｐｂ以下となるようにする。

なお、上記の感光性膜形成工程の後に、感光性膜１０３の上面に保護膜を形成する保護膜形成工程を追加することも好ましい。例えば、東京応化工業製のＴＳＰ−５Ａを用い、これをスピンコート法等によって成膜することにより、好適な保護膜を形成し得る。また、この保護膜に反射防止の機能を持たせることも可能である。これにより、化学増幅型レジストからなる感光性膜１０３を大気と隔離して外界の影響を抑制することが可能となる。

（第１の露光工程）
次に図７（Ｃ）に示すように、可視光波長よりも小さい波長（本例では２６６ｎｍ）の２本のレーザービームＢ１、Ｂ２を所定角度で交叉させて干渉光を発生させ、当該干渉光を照射することによって感光性膜１０３を露光する。例えば、２本のレーザービームＢ１、Ｂ２の交叉角度（図３参照）を６２度とすることにより、周期１５０ｎｍの干渉縞が得られ、当該干渉縞（干渉光）に対応した潜像パターン１０４が感光性膜１０３に形成される。本例では、ビームエキスパンダによりビーム径が２００ｍｍ程度まで拡大されたレーザービームＢ１、Ｂ２を用いているので、４インチ程度の領域を一括露光できる。露光に要する時間は３０秒程度である。また、さらに大きな領域（例えば、８インチ程度）を露光する場合には、基板１００をステップ＆リピートで移動すればよい。

（現像工程）
次に図７（Ｄ）に示すように、露光後の感光性膜１０３を焼成（ベーキング）し、その後に現像することにより、干渉光のパターンに対応する形状を感光性膜１０３に発現させる。これにより、金属薄膜１０１上に周期１５０ｎｍのレジストパターンが得られる。

（エッチング工程）
次に図７（Ｅ）に示すように、現像後の感光性膜１０３をエッチングマスクとして用いてエッチングを行い、被加工体としての金属薄膜１０１を加工する。これにより、金属薄膜１０１へレジストパターンが転写される。エッチング方法としては、原理的にはウェットエッチング、ドライエッチングのいずれも採用することが可能である。特に、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）やＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）等の方法でドライエッチングすることが好適である。なお、エッチング以前に反射防止膜１０２を除去しておくことにより、エッチングの再現性や均一性をさらに向上させることも可能である。

（感光性膜除去工程）
次に図７（Ｆ）に示すように、反射防止膜１０２及び感光性膜１０３を除去する。これにより、微細なアルミパターンからなる金属格子型偏光素子が得られる。

図８は、本実施形態の製造方法によって製造される微細構造体（金属格子型偏光素子）の概略斜視図である。上記の条件により、図示のように、周期１５０ｎｍ、パターン深さ２５０ｎｍ、デューティ１：１のストライプ状の微細アルミパターンがガラス基板上に形成されてなる金属格子型偏光素子が得られる。

図９は、上述した金属格子型偏光素子の光学特性を説明する図である。より具体的には、図９（Ａ）は金属格子型偏光素子と入射光及び出射光の関係を説明する図であり、図９（Ｂ）は波長λを固定値とし、周期Ｐを変化させたときの透過光強度を示す図であり、図９（Ｃ）は周期Ｐを固定値とし、波長λを変化させたときの透過光強度を示す図である。図９（Ｂ）及び図９（Ｃ）にそれぞれ矢印で示した範囲において、ＴＥ成分とＴＭ成分（図９（Ａ）参照）の間に、顕著な偏光分離特性が現れる。このような金属格子型偏光素子は、偏光特性に加えて耐光性にも優れるので、例えば液晶プロジェクタなどの電子機器へ適用することができる。これまでの高分子を用いた偏光素子では高輝度ランプを長時間照射することによる特性の劣化が著しく、液晶プロジェクタの長寿命化の妨げとなっていたが、本実施形態の偏光素子を用いることにより、液晶プロジェクタの長寿命化を図ることが可能となる。

図１０は、電子機器の具体例を説明する図である。図１０（Ａ）はリア型プロジェクターへの適用例であり、当該プロジェクター２７０は筐体２７１に、光源２７２、合成光学系２７３、ミラー２７４、２７５、スクリーン２７６、および本実施形態の金属格子型偏光素子を含んでなる液晶パネル２００を備えている。図１０（Ｂ）はフロント型プロジェクターへの適用例であり、当該プロジェクター２８０は筐体２８２に光学系２８１および本実施形態の金属格子型偏光素子を含んでなる液晶パネル２００を備え、画像をスクリーン２８３に表示可能になっている。また、電子機器はこれらに限定されるものではなく、例えばこれらの他に、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイなども含まれる。

このように第１の実施形態では、２本のレーザービームＢ１、Ｂ２をある程度の角度で交叉させることにより、当該レーザービームの波長と同程度のピッチ或いはそれ以下のピッチの明暗（光強度分布）を有する干渉光（干渉縞）が得られる。このような干渉光を露光に利用することにより、製造装置を大幅に簡便化することが可能となる。よって、可視光波長よりも短いオーダでの微細加工を低コストに実現することが可能となる。

また、第１の実施形態によれば、露光工程について広いプロセスマージンと高いスループットを確保できるので、量産ラインへの適用が容易である。

また、第１の実施形態によれば、比較的に大面積の露光領域に対しても容易に対応可能であり、例えば８インチ程度の領域であっても短時間で処理可能である。

なお、本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。

例えば、上述した第１の実施形態では、金属薄膜を被加工体としていたが、その他の基板（例えば、石英やシリコン）なども被加工体とすることが可能である。この場合には、当該基板の上側に感光性膜を形成し、露光、現像、エッチングを行えばよい。更には、感光性を有する膜自体や基板自体を被加工体としてもよい。

図１１は、感光性を有する膜自体を被加工体とする場合の工程断面図であり、該当する工程のみが部分的に示されている。ここでは、感光性膜１１２としてポリイミド樹脂等からなる膜を採用することが好ましい。そして、図１１（Ａ）に示すように、基板１００上に設けられた被加工体としての感光性膜１１２に対して、上述した実施形態と同様にして２本のレーザービームを交叉させて得られる干渉光を照射して露光する。これにより、潜像パターン１１４が形成される。その後、この露光された部位を現像して、干渉光のパターンに対応する凹凸形状を発現させる。これにより、図１１（Ｂ）に示すように、感光性膜１１２が微細な凹凸パターンが成形される。このような凹凸パターンは、例えば、いわゆるモスアイなどの反射防止構造として用いることができる。

図１２は、感光性を有する基板自体を被加工体とする場合の工程断面図であり、該当する工程のみが部分的に示されている。ここでは、感光性を有するアクリル樹脂等からなる基板１００ａそれ自体を被加工体とする。そして、図１２（Ａ）に示すように、被加工体としての基板１００ａに対して上述した実施形態と同様にして２本のレーザービームを交叉させて得られる干渉光を照射して露光する。これにより、基板１００ａの表面近傍に潜像パターン１２４が形成される。その後、この露光された部位を現像して、干渉光のパターンに対応する凹凸形状を発現させる。これにより、図１２（Ｂ）に示すように、基板１００ａの表面に微細な凹凸パターンが成形される。このような凹凸パターンは、例えば、いわゆるモスアイなどの反射防止構造として用いることができる。

また、上述した実施形態では、レーザー光源と分岐手段（回折型ビームスプリッタ）との組み合わせによって２本のレーザービームを発生するビーム発生手段が構成されていたが、ビーム発生手段はこれに限定されるものではない。例えば、それぞれ１本のレーザービームを出力するレーザー光源を２つ用いて本発明にかかるビーム発生手段としてもよい。また、以下に説明するような回折素子を用いて２本のレーザービームを発生させることもできる。

図１３は、回折素子を用いたレーザービーム発生方法の一例について説明する模式図である。図１３に示す回折素子５０は、レーザービームＢ０の入射する面と反対側の面がストライプ状の凹凸形状（１次元格子）に加工されている。この凹凸形状の深さ及び周期はベクトル解析により最適設計されており、図示のように略垂直に入射されるレーザービームＢ０に基づいて、主に＋１次回折ビームと−１次回折ビームとを発生させるようになっている。これらの±１次回折ビームを２本のレーザービームＢ１、Ｂ２として用いることにより、ピッチＰの干渉光を発生させて露光を行うことができる。

図１４は、回折素子を用いたレーザービーム発生方法の他の例について説明する模式図である。図１４に示す回折素子５１は、レーザービームＢ０の入射する面と反対側の面がストライプ状の凹凸形状（１次元格子）に加工されている。この凹凸形状の深さ及び周期はベクトル解析により最適設計されており、図示のように所定の角度をつけて入射されるレーザービームＢ０に基づいて、主に１本の透過ビームと、当該透過ビームとは異なる方向へ進行する１本の回折ビームと、を発生させるようになっている。これらの透過ビームと回折ビームとを２本のレーザービームＢ１、Ｂ２として用いることにより、ピッチＰの干渉光を発生させて露光を行うことができる。

上記のような回折素子５０又は回折素子５１を用いる場合には、上述した図１に示す光学系において、シャッター１３を通過したレーザービームＢ０を回折素子５０又は回折素子５１に入射し、かつ当該回折素子５０又は回折素子５１に近接させて基板１００等を配置すればよい。回折素子５０又は回折素子５１と基板１００とは例えば１ｍｍ程度の間隔で近接させるとよい。また、入射させるレーザービームＢ０はその偏向方向が回折素子５０又は回折素子５１の凹凸形状の溝と平行な直線偏光とすることが好ましい。それにより、干渉光をより効率よく発生させることができる。また、入射させるレーザービームＢ０は、予めビームエクスパンダ等を用いてビーム径を大きくしておくこととよい。例えば、ビーム径を２００ｍｍ程度にすることにより、直径８インチ程度の領域を一括露光することができる。なお、ビーム径を大きくするのが難しい場合には、レーザービームＢ０を光学素子５０上で走査するようにしてもよい。このような回折素子５０又は回折素子５１を用いることにより、露光装置の更なる簡素化と製造コストの削減を図ることができる。

なお、上記した回折素子５０又は５１は、本発明における「分岐手段」に相当するとともに、２本のレーザービームを所定角度で交叉させるための「光学的手段」としての機能も兼ねる。

また、上述した実施形態では、レンズと空間フィルタによって構成されるビームエキスパンダで発生させた球面波を干渉露光に用いていたが、当該ビームエクスパンダの後にコリメータレンズを配置することにより、平面波を干渉露光へ用いることも可能である。更には、各種光学素子（レンズ、位相板、計算機ホログラム等）を使い、少なくとも一方の波面へ位相変調を加えることにより、さまざまな微細パターンを実現できる。

また、上述した実施形態では感光性膜として化学増幅型レジストを用いていたが、感光性膜はこれに限定されるものではない。例えば、感光性膜として自己組織化単分子膜を用いることもできる。自己組織化単分子膜は極めて薄い膜であるため材料消費量が少なくなり、また、多様な機能を持たせることも可能となるので、形成される微細構造体のバリエーションを増やすことができる。例えば、フッ化アルキルシランの様に表面自由エネルギーの小さい材料を用いると、基板上に親液／撥液パターンが形成され、その上に選択的な膜形成が可能となる。また、アミノプロピルトリエトキシシラン、メルカプトトリエトキシシラン等を用いると、露光後に残った自己組織化単分子膜上に選択的に無電解メッキを行うこともできる。このように自己組織化単分子膜を用いた場合には、エッチング工程が含まれなくても微細構造体として機能することもあり得る。

＜第２の実施形態＞
図１５は、第２の実施形態の露光装置の構成を説明する図である。図１５に示す露光装置１ａは、基板１００の一面に形成された感光性膜を露光するために用いられるものであり、レーザー光源１０、ミラー１１、１２、シャッター１３、回折型ビームスプリッタ１４、モニタ１５、レンズ１６ａ、１６ｂ、空間フィルタ１７ａ、１７ｂ、ミラー１８ａ、１８ｂ、ステージ１９、位相変調手段２０を含んで構成されている。この露光装置１ａは、基本的には上述した第１の実施形態における露光装置１と同様の構成を有しており、位相変調手段２０が追加された点が異なっている。以下では、第１の実施形態と重複する内容については説明を省略する。

位相変調手段２０は、一方のレーザービームＢ２の進路上に配置されて当該レーザービームＢ２に位相変調を与えるものである。この位相変調手段２０により、２本のレーザービームＢ１、Ｂ２の相互間の位相差を制御することが可能となる。なお、本例では一方のレーザービームＢ２の進路上にのみ位相変調手段２０を配置するが、各レーザービームの進路上にそれぞれ位相変調手段を配置してもよい。

ここで、干渉にあずかる２本のビーム波面の複素振幅をＩ₁、Ｉ₂と表すと、干渉光の光強度分布（干渉縞）Ｉは以下の式で与えられる。
Ｉ＝Ｉ₁＋Ｉ₂＋２√（Ｉ₁Ｉ₂ｃｏｓ（φ））・・・（４）

ここで、上記（４）式中のφはレーザービームの相互間の位相差である。この位相差φを位相変調手段２０により制御する。この位相変調手段としては、図１６（Ａ）に示すような１／２波長板２０ａや、図１６（Ｂ）に示すような液晶空間光変調器２０ｂなどが好適に用いられる。図１６（Ａ）に示すように、１／２波長板は、進相軸（図中のＦ）と遅相軸（図中のＳ）を有する。一方の軸からもう一方の軸へ入射偏光方位に合わせることにより、１／２波長板を通過するビーム波面の位相φをちょうどπだけずらすことができる。これにより、干渉縞を１／２周期だけ変位させることができる。他方、液晶空間光変調器２０ｂは、例えば液晶分子をホモジニアス配向させてなる液晶層と、当該液晶分子の長軸方向と平行な方向に主軸を有し、光出射側に配置された偏光板とを含んで構成される。
この液晶空間光変調素子２０ｂは、初期配向状態（電圧無印加時）における液晶分子の配向方向（ダイレクタ）Ｄと平行な直線偏光ビームを入射するように配置されている。そして、印可電圧に応じてダイレクタ変形を生じさせ、液晶層の複屈折を変化させることにより、当該液晶層を通過するビーム波面の位相φを連続的に変化させることができる。すなわち、液晶空間光変調素子２０ｂへの印加電圧を制御することにより、干渉縞を連続的に変位させることができる。なお、液晶層は、印加電圧に応じて複屈折を変化させ得る限り、上記のホモジニアス配向以外の配向状態のものも採用可能である。

図１７は、多重露光の原理について説明する図である。第２の実施形態では、上記した第１の実施形態における図４で説明した干渉光による露光原理を利用し、感光性膜１０３として多光子吸収性を有するレジストを採用することにより潜像パターンの更なる鮮鋭化を図り、更に各露光時における干渉光の発生位置を変位させて多重露光を行うことにより、露光に用いるレーザービームの波長よりも大幅に小さい解像度での露光を可能としている。

具体的には、図１７（Ａ）に示すような光強度分布を有する干渉光によって１回の露光を行うことにより、図１７（Ｂ）に示すように、干渉光の光強度分布に対応したピッチＰの潜像パターンが得られる。このとき、感光性膜１０３として多光子吸収レジストを採用することにより、露光後に形成される潜像は、当該レジストが有する非線形性により、図１７（Ｂ）に示すように照射光強度が最大となる個所の近傍にのみ形成される。したがって、ピッチＰの干渉光（図１７（Ｃ））によって多光子吸収レジストを一度露光し、その後、位相変調手段２０によって干渉縞を１／２周期だけ変位させた干渉光（図１７（Ｄ））を用いて二度目の露光を行うことにより、図１７（Ｅ）に示すように、干渉縞の半分の周期（Ｐ／２）を有する潜像パターンを多光子吸収レジストの内部に形成することができる。この潜像パターンを現像すれば、周期Ｐ／２の微細な凹凸パターンを形成することができる。

次に、微細構造体の一例として金属格子型偏光素子を採り上げ、本実施形態にかかる製造方法を詳細に説明する。

図１８は、第２の実施形態の微細構造体の製造方法について説明する工程断面図である。

（被加工体形成工程、反射防止膜形成工程）
まず、図１８（Ａ）に示すように、基板１００の一面に金属薄膜１０１と反射防止膜１０２とを形成する。本例では、基板１００として板厚１ｍｍのガラス基板を用いる。また、金属薄膜１０１として、スパッタや真空蒸着等の成膜方法によってアルミニウム膜を膜厚１６０ｎｍ程度に形成する。また、反射防止膜１０２は、スピンコート法などの成膜方法により膜厚７５ｎｍ程度に形成する。

（感光性膜形成工程）
次に図１８（Ｂ）に示すように、被加工体としての金属薄膜１０１の上側（本例では反射防止膜１０２の上面）に感光性膜１０３を形成する。本実施形態では、多光子吸収レジストを用い、これをスピンコート法などの成膜方法によって成膜することにより、膜厚４５０ｎｍ程度の感光性膜１０３を形成する。

（第１の露光工程）
次に図１８（Ｃ）に示すように、可視光波長よりも短い波長（本例では２６６ｎｍ）の２本のレーザービームＢ１、Ｂ２を所定角度で交叉させて干渉光を発生させ、当該干渉光を照射することによって感光性膜１０３を露光する。例えば、２本のレーザービームＢ１、Ｂ２の交叉角度（図３、図５参照）を６２度とすることにより、周期１５０ｎｍの干渉縞が得られ、当該干渉縞に対応した潜像パターン１０４が感光性膜１０３に形成される。なお、本実施形態では、本工程における２本のレーザービームＢ１、Ｂ２の相互間の位相差が０の場合を考えるが、当該位相差はこれに限られない。

（第２の露光工程）
次に図１８（Ｄ）に示すように、２本のレーザービームＢ１、Ｂ２の相互間に上記第１の露光工程の際とは異なる位相差を与えながら当該各レーザービームＢ１、Ｂ２を所定角度で交叉させて干渉光を発生させ、当該干渉光を照射することによって感光性膜１０３を露光する。例えば、２本のレーザービームＢ１、Ｂ２の交叉角度（図３参照）を６２度とすることにより、上記のように周期１５０ｎｍの干渉縞が得られ、当該干渉縞に対応した潜像パターン１０４が感光性膜１０３に形成される。このとき、例えば各レーザービームＢ１、Ｂ２の位相φをπだけずらす、すなわち１／２波長分の位相差を与えることで、第１の露光工程における潜像パターンのピッチＰを半ピッチ（Ｐ／２）だけずらした位置に新たな潜像パターンが形成される（図１７参照）。このような多重露光により、周期７５ｎｍ程度の微細な潜像パターン１０４が得られる。また、上記した液晶空間光変調器２０ｂ（図１６（Ｂ）参照）のように連続的な位相変調を与えうる素子を用いた場合には、位相φをπよりも細かいステップにして干渉縞を移動させ、多重露光を繰り返すことができる。したがって、７５ｎｍよりも更に短い周期を有するパターンの製作も可能となる。

なお、本例ではビームエキスパンダによりビーム径が２００ｍｍ程度まで拡大されたレーザービームＢ１、Ｂ２を用いているので、上記の第１及び第２の露光工程においては、４インチ程度の領域を一括露光できる。露光に要する時間は３０秒程度である。また、さらに大きな領域（例えば、８インチ程度）を露光する場合には、基板１００をステップ＆リピートで移動すればよい。また、各レーザービーム間の位相差を変えながら、３回またはそれ以上の多重露光を繰り返してもよい。

（現像工程）
次に図１８（Ｅ）に示すように、露光後の感光性膜１０３を焼成（ベーキング）し、その後に現像することにより、干渉光のパターンに対応する形状を感光性膜１０３に発現させる。これにより、金属薄膜１０１上に周期７５ｎｍのレジストパターンが得られる。

（エッチング工程）
次に図１８（Ｆ）に示すように、現像後の感光性膜１０３をエッチングマスクとして用いてエッチングを行い、被加工体としての金属薄膜１０１を加工する。これにより、金属薄膜１０１へレジストパターンが転写される。エッチング方法としては、原理的にはウェットエッチング、ドライエッチングのいずれも採用することが可能である。特に、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）やＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）等の方法でドライエッチングすることが好適である。

（感光性膜除去工程）
次に図１８（Ｇ）に示すように、反射防止膜１０２及び感光性膜１０３を除去する。これにより、微細なアルミパターンからなる金属格子型偏光素子が得られる。

図１９は、第２の実施形態の製造方法によって製造される微細構造体（金属格子型偏光素子）の概略斜視図である。上記の条件により、図示のように、周期７５ｎｍ、パターン深さ２５０ｎｍ、デューティ１：１のストライプ状の微細アルミパターンがガラス基板上に形成されてなる金属格子型偏光素子が得られる。この金属格子型偏光素子の光学特性は上述した第１の実施形態におけるものと同様である（図９参照）。このような金属格子型偏光素子は、偏光特性に加えて耐光性にも優れるので、例えば液晶プロジェクタなどの電子機器へ適用することができる（図１０参照）。これまでの高分子を用いた偏光素子では高輝度ランプを長時間照射することによる特性の劣化が著しく、液晶プロジェクタの長寿命化の妨げとなっていたが、本実施形態の偏光素子を用いることにより、液晶プロジェクタの長寿命化を図ることが可能となる。

このように第２の実施形態では、２本のレーザービームＢ１、Ｂ２をある程度の角度で交叉させることにより、当該レーザービームの波長と同程度のピッチ或いはそれ以下のピッチの光強度分布を有する干渉光が得られる。このような干渉光を利用して露光を行うことにより、簡便な装置構成によって微細な潜像パターンを形成することが可能となる。そして、２本のレーザービームの相互間の位相差を可変に設定し、干渉光を所定量だけ変位させて多重露光を行うことにより、更に微細な潜像パターンを形成することが可能となる。よって、可視光波長よりも短いオーダでの微細加工を低コストに実現することが可能となる。

また、本実施形態によれば、露光工程について広いプロセスマージンと高いスループットを確保できるので、量産ラインへの適用が容易である。

また、本実施形態によれば、比較的に大面積の露光領域に対しても容易に対応可能であり、例えば８インチ程度の領域であっても短時間で処理可能である。

なお、本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。

例えば、上述した実施形態では、金属薄膜を被加工体としていたが、その他の基板（例えば、石英やシリコン）なども被加工体とすることが可能である。この場合には、当該基板の上側に感光性膜を形成し、露光、現像、エッチングを行えばよい。更には、感光性を有する膜自体や基板自体を被加工体としてもよい。

図２０は、感光性を有する膜自体を被加工体とする場合の工程断面図であり、該当する工程のみが部分的に示されている。ここでは、感光性膜１３２としてポリイミド樹脂等からなる膜を採用することが好ましい。そして、基板１００上に設けられた被加工体としての感光性膜１３２に対して、上述した実施形態と同様にして２本のレーザービームを交叉させて得られる干渉光を照射して露光する（図２０（Ａ）、図２０（Ｂ））。これにより、潜像パターン１３４が形成される。その後、この露光された部位を現像して、干渉光のパターンに対応する凹凸形状を発現させる。これにより、図２０（Ｃ）に示すように、感光性膜１３２が微細な凹凸パターンが成形される。このような凹凸パターンは、例えば、いわゆるモスアイなどの反射防止構造として用いることができる。

図２１は、感光性を有する基板自体を被加工体とする場合の工程断面図であり、該当する工程のみが部分的に示されている。ここでは、感光性を有するアクリル樹脂等からなる基板１００ａそれ自体を被加工体とする。そして、被加工体としての基板１００ａに対して上述した実施形態と同様にして２本のレーザービームを交叉させて得られる干渉光を照射して露光する（図２１（Ａ）、図２１（Ｂ））。これにより、基板１００ａの表面近傍に潜像パターン１４４が形成される。その後、この露光された部位を現像して、干渉光のパターンに対応する凹凸形状を発現させる。これにより、図２１（Ｃ）に示すように、基板１００ａの表面に微細な凹凸パターンが成形される。このような凹凸パターンは、例えば、いわゆるモスアイなどの反射防止構造として用いることができる。

また、上述した第２の実施形態では、レーザー光源と分岐手段（回折型ビームスプリッタ）との組み合わせによって２本のレーザービームを発生するビーム発生手段が構成されていたが、ビーム発生手段はこれに限定されるものではない。例えば、それぞれ１本のレーザービームを出力するレーザー光源を２つ用い、これらを同期動作させる等の手法によって本発明にかかるビーム発生手段を構成してもよい。

また、上述した第２の実施形態では、レンズと空間フィルタによって構成されるビームエキスパンダで発生させた球面波を干渉露光に用いていたが、当該ビームエクスパンダの後にコリメータレンズを配置することにより、平面波を干渉露光へ用いることも可能である。更には、各種光学素子（レンズ、位相板、計算機ホログラム等）を使い、少なくとも一方の波面へ位相変調を加えることにより、さまざまな微細パターンを実現できる。

＜第３の実施形態＞
図２２は、第３の実施形態の露光装置の構成を説明する図である。図２２に示す露光装置１ｂは、基板１００の一面に形成された感光性膜を露光するために用いられるものであり、レーザー光源１０、ミラー１１、１２、シャッター１３、回折型ビームスプリッタ１４ｂ、モニタ１５、レンズ１６ａ、１６ｂ、空間フィルタ１７ａ、１７ｂ、ミラー１８ａ、１８ｂ、ステージ１９を含んで構成されている。この露光装置１ｂは、基本的には上述した第１の実施形態における露光装置１と同様の構成を有しており、回折型ビームスプリッタ１４ｂの果たす機能が第１の実施形態の場合と若干異なっている。以下では、第１の実施形態と重複する内容については説明を省略する。

図２３は、基板１００とその上面に形成される感光性膜等の構造について説明する断面図である。図２３に示すように、第３の実施形態では、被加工体としての基板１００の一面上に反射防止膜１０２と感光性膜１０３とが形成されている。

基板１００は、第３の実施形態における被加工体としてのものであり、例えばガラス基板や樹脂基板などが用いられる。すなわち、本実施形態ではこの基板１００の表面に形状加工を施して微細構造体を形成する場合を例示する。なお、被加工体はこれに限定されず、最終的に得たい微細構造体の内容に応じて適宜選択されるものである。

反射防止膜１０２は、上述した干渉光により感光性膜１０３を露光する際における干渉光の裏面反射を抑制する機能を担う。反射防止膜１０２としては、干渉光を吸収する等によって当該干渉光の反射を抑制し得るものであれば、無機材料、有機材料のいずれも採用し得る。特に、日産化学工業株式会社製のＤＵＶ４４などの有機材料であれば後工程での剥離（除去）が容易となる。これにより、干渉定在波のない良好なパターンを形成できる。

感光性膜１０３は、光照射を受けた部分に潜像を生じ、後の所定処理によって当該光照射部分又は非光照射部分のいずれかを選択的に除去し得る性質を備える材料を用いて成膜される。例えば本実施形態では、ＵＶ波長（λ〜２５０ｎｍ）用に調整された化学増幅型レジストを用いて感光性膜１０３が形成される。

第３の実施形態においても、ビーム径が拡大された後の各レーザービームＢ１、Ｂ２を所定の交叉角度で干渉させることにより干渉光（干渉縞）を発生させ、この干渉縞を感光性膜１０３へ照射することにより露光が行われる（図３〜図５参照）。

ここで、干渉にあずかる２本のレーザービームＢ１、Ｂ２の強度をそれぞれＩ(１)、Ｉ (２)とすると、干渉縞の光強度分布Ｉ(ｘ)は次式で与えられる（ただし、ｘは位置座標）。

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

また、干渉縞のコントラストＣは、(Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ)／(Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ)で定義される。（２）式より、干渉縞のコントラストＣは以下のように表現される。ただし、干渉にあずかる２本のレーザービームの強度比Ｉ(１)／Ｉ(２)をαと表すものとする。

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

図２４は、上記（６）式の関係を説明する図である。具体的には、図２４（Ａ）は上記（６）式の関係を示すグラフであり、図２４（Ｂ）は干渉縞の光強度分布を説明する図である。図２４（Ａ）に示すように、ビーム強度が等しい場合（ビーム強度比Ｉ(１)／Ｉ(２)＝１の場合）にはコントラストＣは１．０となる。このときには、図２４（Ｂ）に示すように明暗の差が大きく鮮明な干渉縞が得られる。一方、図２４（Ａ）から分かるように、ビーム強度が等しくない場合には、その差が大きくなるとともにコントラストは低下する。例として、コントラストＣが０．５の場合における干渉縞の光強度分布を図２４（Ｂ）に示す。

なお、干渉縞のコントラストを高めるには、露光中の干渉縞の変位を極力小さく抑えなければならない。このことを実現するには、外乱（振動、空気ゆらぎ）を排除する必要がある。例えば、図２２に示した露光系を防振ベンチの上に置き、さらに、露光系をカバーで覆う等の対策を施すことにより、大きな効果が得られる。

このように、２本のレーザービームの強度比を調節することによって、干渉光の光強度分布を可変に設定して露光を行うことが可能となる。本実施形態では、上述した回折型ビームスプリッタ１４ｂによって２本のレーザービームの強度比を調節している。すなわち、回折型ビームスプリッタ１４ｂがビーム強度比制御手段としての機能も兼ねる構成としている。上記のように±１次回折ビームを各レーザービームＢ１、Ｂ２として用いるので、これらの＋１次回折ビームと−１次回折ビームとのビーム強度比が所望値となるように回折型ビームスプリッタ１４ｂを設計している。

次に、本実施形態にかかる微細構造体の製造方法を詳細に説明する。

図２５は、第３の実施形態の微細構造体の製造方法について説明する工程断面図である。

（反射防止膜形成工程）
まず、図２５（Ａ）に示すように、被加工体としての基板１００の一面に反射防止膜１０２を形成する。本例では、基板１００として板厚１ｍｍのガラス基板を用いる。また、反射防止膜１０２は、スピンコート法などの成膜方法により膜厚７５ｎｍ程度に形成する。

（感光性膜形成工程）
次に図２５（Ｂ）に示すように、被加工体としての基板１００の上側（本例では反射防止膜１０２の上面）に感光性膜１０３を形成する。本実施形態では、化学増幅型レジストを用い、これをスピンコート法などの成膜方法によって成膜することにより、膜厚２００ｎｍ程度の感光性膜１０３を形成する。ここで、化学増幅型レジストは、樹脂、酸発生剤、溶媒からなる混合液であり、光化学反応で発生する酸を利用するため、アンモニアなどの微量のアルカリ系不純物にも敏感に影響を受け、特性が変動する。よって、本実施形態では、本工程及びその後の露光工程及び現像工程を行うときの雰囲気をアルカリ系不純物の濃度が１ｐｐｂ以下となるようにする。

なお、上記の感光性膜形成工程の後に、感光性膜１０３の上面に保護膜を形成する保護膜形成工程を追加することも好ましい。例えば、東京応化工業製のＴＳＰ−５Ａを用い、これをスピンコート法等によって成膜することにより、好適な保護膜を形成し得る。また、この保護膜に反射防止の機能を持たせることも可能である。これにより、化学増幅型レジストからなる感光性膜１０３を大気と隔離して外界の影響を抑制することが可能となる。

（第１の露光工程）
次に図２５（Ｃ）に示すように、可視光波長よりも短い波長（本例では２６６ｎｍ）の２本のレーザービームＢ１、Ｂ２を所定角度で交叉させて干渉光を発生させ、当該干渉光を照射することによって感光性膜１０３を露光する。例えば、２本のレーザービームＢ１、Ｂ２の交叉角度（図３参照）を６２度とすることにより、周期１５０ｎｍの干渉縞が得られ、当該干渉縞（干渉光）に対応した潜像パターン１０４が感光性膜１０３に形成される。本例では、ビームエキスパンダによりビーム径が２００ｍｍ程度まで拡大されたレーザービームＢ１、Ｂ２を用いているので、４インチ程度の領域を一括露光できる。露光に要する時間は３０秒程度である。また、さらに大きな領域（例えば、８インチ程度）を露光する場合には、基板１００をステップ＆リピートで移動すればよい。

ここで、本実施形態の露光工程について更に詳細に説明する。図２６は、露光工程について詳細に説明するための図であり、基板１００を上面側から見た平面図が示されている。なお、上記図２５は図２６に示すXXV−XXV線方向の断面に対応している。

図２６（Ａ）に示すように、１回の露光によってストライプ状の潜像パターン１０４（すなわち１次元パターン）が形成される。この段階で露光工程を終了し、後述する現像工程、エッチング工程等を行った場合には、この感光性膜１０３の潜像パターン１０４が転写され、基板１００の一面に微細な１次元パターンが形成されることになる。

また、干渉光と感光性膜１０３との相対的配置を変更して設定し、複数回の露光を行うことにより、２次元パターンを形成することができる。例えば、１回目の露光時に対して、干渉光と感光性膜１０３との相対的位置を９０度回転させて２回目の露光を行うことにより、図２６（Ｂ）に示すように、非露光領域（図中、白抜きとなっている部分）がマトリクス状に形成された感光性膜１０３が得られる。その後、後述する現像工程、エッチング工程等を行った場合には、この感光性膜１０３の潜像パターン１０４が転写され、基板１００の一面に微細な２次元パターンが形成されることになる。なお、２回の露光のそれぞれ毎における干渉光と感光性膜との相対的配置の変更方法については、図示の９０度回転の場合に限らず任意に設定し得る。

また、複数回の露光のそれぞれ毎に２本のレーザービームＢ１、Ｂ２の強度比を異なる値に設定するのも好適である。この場合には、例えば、所望の強度比に対応して設計された複数の回折型ビームスプリッタを用意しておき、露光のそれぞれ毎に当該回折型ビームスプリッタを交換して用いればよい。これにより、各露光時における干渉光のコントラストを可変に設定し、形状ならびにアスペクト比が異なるさまざまな潜像パターンを実現可能となり、これを転写して得られる微細構造体のバリエーションを広げることができる。なお、干渉光と感光性膜との相対的位置を変更せずに、ビームの強度比のみを変化させて複数回の露光を行ってもよい。その場合でも、コントラストの異なる干渉光を重畳して照射することによりさまざまな潜像パターンが実現される。

（現像工程）
次に図２５（Ｄ）に示すように、露光後の感光性膜１０３を焼成（ベーキング）し、その後に現像することにより、干渉光のパターンに対応する形状を感光性膜１０３に発現させる。これにより、１５０ｎｍ程度の解像度のレジストパターンが得られる。

（エッチング工程）
次に図２５（Ｅ）に示すように、現像後の感光性膜１０３をエッチングマスクとして用いてエッチングを行い、被加工体としての基板１００を加工する。これにより、基板１００へレジストパターンが転写される。エッチング方法としては、原理的にはウェットエッチング、ドライエッチングのいずれも採用することが可能である。特に、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）やＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）等の方法でドライエッチングすることが好適である。なお、エッチング以前に反射防止膜１０２を除去しておくことにより、エッチングの再現性や均一性をさらに向上させることも可能である。

（感光性膜除去工程）
次に図２５（Ｆ）に示すように、反射防止膜１０２及び感光性膜１０３を除去する。これにより、微細な凹凸形状が表面に施された基板１００が得られる。

図２７は、本実施形態の製造方法によって製造される微細構造体の概略斜視図である。図２７（Ａ）は、比較的にコントラストが高い干渉光（例えばＣ＝１．０）によって上記のように２回の露光を行った場合に得られる微細構造体の例である。この場合には、図示のように、基板１００の一面に微細な角柱状の突起がアレイ状に配列されてなる微細構造体が得られる。図２７（Ｂ）は、比較的にコントラストが低い干渉光（例えばＣ＝０．５）によって上記のように２回の露光を行った場合に得られる微細構造体の例である。この場合には、図示のように、基板１００の一面に微細な角錐状の突起がアレイ状に配列されてなる微細構造体が得られる。これらの微細構造体は、反射防止素子（いわゆるモスアイ）として機能する。

なお、上記のように露光を１回とした場合には、例えば基板１００の一面に微細な溝が多数形成されてなる微細構造体が得られる。このような微細構造体は構造性複屈折を有し、例えば位相差板として機能する。

図２８は、電子機器の具体例を説明する図である。図２８（Ａ）は携帯電話への適用例であり、当該携帯電話５３０はアンテナ部５３１、音声出力部５３２、音声入力部５３３、操作部５３４、及び本実施形態にかかる反射防止素子が組み込まれた液晶表示装置５００を備えている。図２８（Ｂ）はビデオカメラへの適用例であり、当該ビデオカメラ５４０は受像部５４１、操作部５４２、音声入力部５４３、及び本実施形態にかかる反射防止素子が組み込まれた液晶表示装置５００を備えている。また、電子機器はこれらに限定されるものではなく、例えばこれらの他に、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、電子手帳なども含まれる。

このように第３の実施形態では、２本のレーザービームＢ１、Ｂ２をある程度の角度で交叉させることにより、当該レーザービームの波長と同程度のピッチ或いはそれ以下のピッチの明暗（光強度分布）を有する干渉光（干渉縞）が得られる。このような干渉光を露光に利用することにより、製造装置を大幅に簡便化することが可能となる。よって、可視光波長よりも短いオーダでの微細加工を低コストに実現することが可能となる。特に、干渉光の光強度分布を可変に設定して露光を行うことにより、干渉光（干渉縞）のコントラストを可変に設定し、形状ならびにアスペクト比が異なるさまざまな潜像パターンを実現可能となる。よって、当該潜像パターンを転写して得られる微細構造体の形状やアスペクト比のバリエーションを広げることができる。

また、本実施形態によれば、露光工程について広いプロセスマージンと高いスループットを確保できるので、量産ラインへの適用が容易である。

また、本実施形態によれば、比較的に大面積の露光領域に対しても容易に対応可能であり、例えば８インチ程度の領域であっても短時間で処理可能である。

なお、本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。

例えば、上述した実施形態では、ガラス基板を被加工体としていたが、その他の基板（例えば、シリコン基板）などを被加工体とすることも可能である。また、感光性膜自体を被加工体としてもよい。

図２９は、感光性を有する膜自体を被加工体とする場合の工程断面図であり、該当する工程のみが部分的に示されている。ここでは、感光性膜１５２としてポリイミド樹脂等からなる膜を採用することが好ましい。そして、図２９（Ａ）に示すように、基板１００上に設けられた被加工体としての感光性膜１５２に対して、上述した実施形態と同様にして２本のレーザービームを交叉させて得られる干渉光を照射して露光する。これにより、潜像パターン１５４が形成される。その後、この露光された部位を現像して、干渉光のパターンに対応する凹凸形状を発現させる。これにより、図２９（Ｂ）に示すように、感光性膜１５２からなる微細な凹凸パターンが成形される。

また、上述した実施形態における露光装置１ｂでは、２本のレーザービームを発生させるための分岐手段として回折型ビームスプリッタを採用し、更にこの回折型ビームスプリッタをビーム強度比制御手段としても兼用して光学系を構成していたが、これ以外にも種々の光学系を採用し得る。

図３０は、光学系の他の構成例を説明する図である。なお、図示の各光学系は、上記図１に示した露光装置１ｂの光学系の一部（回折型ビームスプリッタ１４ｂ以降）と代替されるべきものである。各図では説明の便宜上、レンズや空間フィルタを省略するなど、構成が簡略化して示されている。

図３０（Ａ）に示す光学系は、分岐手段としてハーフミラー３０を採用し、ビーム強度比制御手段としてアッテネータ３１を採用した場合の一例である。ハーフミラー３０は、例えば石英ガラス等からなる透明基板に金属薄膜などの半透過膜がコーティングされてなるものであり、入射されるレーザービームＢ０を強度分割して、２本のレーザービームＢ１、Ｂ２を発生させる。アッテネータ３１は、レーザービームＢ１の光路上に配置され、当該レーザービームＢ１の強度を減衰させるものである。なお、他方のレーザービームＢ２の光路上にもアッテネータを配置するようにしてもよい。また、アッテネータのようにレーザービームの強度を減衰させるものに限らず、レーザービームの強度を増幅する機能を備える素子等を用いてビーム強度比を調節してもよい。

図３０（Ｂ）に示す光学系は、分岐手段として偏光分離素子４０を採用し、ビーム強度比制御手段として１／２波長板４１を採用した場合の一例である。本例では、偏光分離素子４０の前に配置した１／２波長板４１の方位を変えることにより、偏光分離素子４０で分離される常光線と異常光線の強度比を調節する。その結果、偏光方位が直交する２本のレーザービームＢ１、Ｂ２が得られる。もう１つの１／２波長板４２は、偏光分離素子４０によって得られた一方のレーザービームＢ１の偏光方位をＴＭ偏光からＴＥ偏光へ変換する機能を担う。

また、上述した実施形態では、レーザー光源と分岐手段（回折型ビームスプリッタ等）との組み合わせによって２本のレーザービームを発生するビーム発生手段が構成されていたが、ビーム発生手段はこれに限定されるものではない。例えば、それぞれ１本のレーザービームを出力するレーザー光源を２つ用いて本発明にかかるビーム発生手段としてもよい。更には、上述した第１の実施形態で説明した回折素子５０又は５１と同様な回折素子を「分岐手段」及び「光学的手段」として用いてもよい。その場合には、素子設計を行う際に、＋１次回折ビームと−１次回折ビームとの強度比、又は透過ビームと回折ビームとの強度比が所定値となるようにしておけばよい。

また、上述した実施形態では、レンズと空間フィルタによって構成されるビームエキスパンダで発生させた球面波を干渉露光に用いていたが、当該ビームエクスパンダの後にコリメータレンズを配置することにより、平面波を干渉露光へ用いることも可能である。更には、各種光学素子（レンズ、位相板、計算機ホログラム等）を使い、少なくとも一方の波面へ位相変調を加えることにより、さまざまな微細パターンを実現できる。

１…露光装置、 １０…レーザー光源、 １１、１２…ミラー、 １３…シャッター、 １４…回折型ビームスプリッタ、 １５…モニタ、 １６ａ、１６ｂ…レンズ、１７ａ、１７ｂ…空間フィルタ、 １８ａ、１８ｂ…ミラー、 １９…ステージ、 １００…基板、 １０１…金属薄膜（被加工体）、 １０２…反射防止膜、 １０３…感光性膜、１０４…潜像パターン、 Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２…レーザービーム。

Claims (35)

1. 被加工体の上側に感光性膜を形成する感光性膜形成工程と、
   可視光波長よりも短い波長の２本のレーザービームを交叉させて干渉光を発生させ、当該干渉光を照射することによって前記感光性膜を露光する第１の露光工程と、
   露光後の前記感光性膜を現像して、前記干渉光のパターンに対応する形状を前記感光性膜に発現させる現像工程と、
   現像後の前記感光性膜をエッチングマスクとしてエッチングを行い、前記被加工体を加工するエッチング工程と、
   を含む、微細構造体の製造方法。
2. 前記第１の露光工程において、前記２本のレーザービームの強度比を調節することによって前記干渉光の光強度分布を可変に設定して露光を行う、請求項１に記載の微細構造体の製造方法。
3. 前記第１の露光工程は、前記感光性膜の露光を複数回行い、当該複数回の露光のそれぞれ毎に前記干渉光と前記感光性膜との相対的配置を変更して設定する、請求項２に記載の微細構造体の製造方法。
4. 前記第１の露光工程は、前記感光性膜の露光を複数回行い、当該複数回の露光のそれぞれ毎に前記２本のレーザービームの強度比を異なる値に設定する、請求項２又は３に記載の微細構造体の製造方法。
5. 前記感光性膜として化学増幅型レジストを用いる、請求項１又は２に記載の微細構造体の製造方法。
6. 前記感光性膜形成工程、前記第１の露光工程及び前記現像工程を行うときの雰囲気をアルカリ系不純物の濃度が１ｐｐｂ以下となるようにする、請求項５に記載の微細構造体の製造方法。
7. 前記感光性膜として自己組織化単分子膜を用いる、請求項１又は２に記載の微細構造体の製造方法。
8. 前記第１の露光工程の以後であって前記現像工程より以前に、前記２本のレーザービームの相互間に前記第１の露光工程の際とは異なる位相差を与えながら当該２本のレーザービームを交叉させて干渉光を発生させ、当該干渉光を照射することによって前記感光性膜を露光する第２の露光工程を更に含む、請求項１に記載の微細構造体の製造方法。
9. 前記第２の露光工程は、前記２本のレーザービームの少なくとも一方に対して位相変調手段によって位相変調を加えることにより前記位相差を生じさせる、請求項８に記載の微細構造体の製造方法。
10. 前記感光性膜として多光子吸収を呈するものを用いる、請求項８に記載の微細構造体の製造方法。
11. 前記感光性膜形成工程に先立って、前記被加工体と前記感光性膜との間に介在する反射防止膜を形成する反射防止膜形成工程を更に含む、請求項１、２又は８のいずれかに記載の微細構造体の製造方法。
12. 前記感光性膜形成工程の後に、前記感光性膜の上面に保護膜を形成する保護膜形成工程を更に含む、請求項１、２又は８のいずれかに記載の微細構造体の製造方法。
13. 前記２本のレーザービームの一方と他方とを前記感光性膜の露光面と直交する軸に対して対称に入射させる、請求項１、２又は８のいずれかに記載の微細構造体の製造方法。
14. 前記２本のレーザービームのそれぞれは直線偏光であり、その偏光方位がビーム入射面と直交する、請求項１、２又は８のいずれかに記載の微細構造体の製造方法。
15. 前記２本のレーザービームは、同一のレーザー光源から出力される１本のレーザービームを分岐手段により分岐させて得られるものである、請求項１、２又は８のいずれかに記載の微細構造体の製造方法。
16. 前記分岐手段は±ｎ次回折ビーム（ｎは１以上の自然数）を発生させるものであり、当該±ｎ次回折ビームを前記２本のレーザービームとして用いる、請求項１５に記載の微細構造体の製造方法。
17. 前記分岐手段は前記±ｎ次回折ビームよりもエネルギーの低い０次ビームを更に生じさせるものであり、当該０次ビームを参照して前記感光性膜と前記干渉光との相対位置を設定する、請求項１６に記載の微細構造体の製造方法。
18. 前記分岐手段は、１本の透過ビームと当該透過ビームとは異なる方向へ進行する１本の回折ビームとを発生させるものであり、前記透過ビームと前記回折ビームとを前記２本のレーザービームとして用いる、請求項１５に記載の微細構造体の製造方法。
19. 可視光波長よりも波長の短い２本のレーザービームを交叉させて干渉光を発生させ、当該干渉光を照射することによって感光性を有する被加工体を露光する第１の露光工程と、
    前記被加工体の露光された部位を現像することにより、前記干渉縞のパターンに対応する凹凸形状を前記感光性膜に発現させる現像工程と、
    を含む、微細構造体の製造方法。
20. 前記第１の露光工程の以後であって前記現像工程より以前に、前記２本のレーザービームの相互間に前記第１の露光工程の際とは異なる位相差を与えながら当該２本のレーザービームを交叉させて干渉光を発生させ、当該干渉光を照射することによって前記被加工体を露光する第２の露光工程を更に含む、請求項１９に記載の微細構造体の製造方法。
21. 前記第１の露光工程において、前記２本のレーザービームの強度比を調節することによって前記干渉光の光強度分布を可変に設定して露光を行う、請求項１９に記載の微細構造体の製造方法。
22. 感光性膜又は感光性を有する被加工体を露光するための装置であって、
    可視光波長よりも短い波長の２本のレーザービームを発生するビーム発生手段と、
    前記２本のレーザービームが所定角度で交叉して干渉光を発生するように当該各レーザービームの進路を設定する光学的手段と、
    を含み、前記干渉光を用いて前記感光性膜又は前記被加工体を露光する、露光装置。
23. 前記２本のレーザービームのうち少なくとも一方のレーザービームの進路上に配置されて当該レーザービームに位相変調を与える位相変調手段を更に含み、
    前記干渉光を用いて前記感光性膜又は前記被加工体を多重露光し、その際、各露光ごとに前記位相変調手段によって前記２本のレーザービームの相互間に異なる位相差を与えながら露光を行う、請求項２２に記載の露光装置。
24. 前記感光性膜又は前記被加工体は、多光子吸収を呈するものである、請求項２３に記載の露光装置。
25. 前記位相変調手段は、位相差板又は液晶空間光変調素子である、請求項２３に記載の露光装置。
26. 前記２本のレーザービームのうち少なくとも一方のレーザービームの進路上に配置され、当該レーザービームの強度を増減させることにより前記２本のレーザービームの強度比を調節するビーム強度比制御手段を更に含み、
    前記２本のレーザービームの強度比を調節することによって前記干渉光の光強度分布を可変に設定し、当該干渉光を用いて前記感光性膜又は前記被加工体を露光する、請求項２２に記載の露光装置。
27. 前記強度比制御手段は、回折型ビームスプリッタである、請求項２６に記載の露光装置。
28. 前記感光性膜又は前記被加工体と前記干渉光の発生位置との相対的な位置を設定する位置設定手段を更に含む、請求項２２、２３又は２６のいずれかに記載の露光装置。
29. 前記ビーム発生手段は、１本のレーザービームを出力するレーザー光源と、当該１本のレーザービームを分岐して２本のレーザービームを生成する分岐手段とを含む、請求項２２、２３又は２６のいずれかに記載の露光装置。
30. 前記分岐手段は、回折型ビームスプリッタであり、
    前記２本のレーザービームは、前記回折型ビームスプリッタによって得られる±ｎ次回折ビーム（ｎは１以上の自然数）である、請求項２９に記載の露光装置。
31. 前記回折型ビームスプリッタは、前記±ｎ次回折ビームに加えて、当該±ｎ次回折ビームよりもエネルギーの低い０次ビームを生じさせるものである、請求項３０に記載の露光装置。
32. 前記０次ビームを受光して電気信号に変換するモニタを更に含む、請求項３１に記載の露光装置。
33. 前記分岐手段は、回折素子であり、
    前記２本のレーザービームは、前記回折素子によって得られる１本の透過ビームと当該透過ビームとは異なる方向へ進行する１本の回折ビームである、請求項２９に記載の微細構造体の製造方法。
34. 前記２本のレーザービームのそれぞれの進路上に配置され、当該各レーザービームのビーム径を拡げるビームエクスパンダを更に備える、請求項２２、２３又は２６のいずれかに記載の露光装置。
35. 請求項１乃至２１のいずれかに記載の製造方法によって製造される微細構造体を備える電子機器。

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