JP2015170780A - 露光方法、微細周期構造体の製造方法、グリッド偏光素子の製造方法及び露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スループットが高く、且つ低コストでワークへの微細加工を実現することができる露光方法、微細周期構造体の製造方法、グリッド偏光素子の製造方法及び露光装置を提供する。
【解決手段】コヒーレント光源の出力光を２以上に分岐した光を所定の干渉角度で交差して干渉光を発生し、当該干渉光の基板への照射と基板の搬送とを繰り返して基板を露光する。このとき、干渉光が照射される基板上の干渉光照射領域を矩形状又は略矩形状に整形する。そして、基板をステップ的に搬送しながら露光するに際し、各ショットでの干渉光照射領域同士を、基板上で基板搬送方向に重畳させずに隣接させる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、微細周期パターンを基板上に実現するための露光方法、それを用いた微細周期構造体の製造方法、グリッド偏光素子の製造方法、及び露光装置に関する。

従来、微細加工を実現する方法として、二光束干渉露光方法が用いられている。二光束干渉露光方法とは、２本のレーザービームを所定の角度で交差させることにより、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）を発生し、これを基板に照射する方法である。この二光束干渉露光方法では、レーザーなどの干渉性の強い光源からの光を２つに分岐し、それぞれを干渉させることで、微細マスクを用意することなく、微細かつ周期的な露光照度分布を得ることができる。

このような二光束干渉露光方法を採用したものとして、例えば特許文献１に記載の技術がある。この技術は、レーザー光源からの光を回折型ビームスプリッタによって０次光と±１次光に分岐し、±１次光をそれぞれ集光レンズ、空間フィルタ、ミラーを介してステージに支持された基板上で互いに干渉させ、基板上の感光性膜を感光させるものである。ここで、ステージは回転自由度を有しており、２回露光を行うことで円柱や円錐などが周期的に配置された平面パターンを得ることができるようになっている。

また、同様に二光束干渉露光方法を採用したものとして、例えば特許文献２に記載の技術がある。この技術は、ステージをステップ的に駆動し、複数回の露光をワーク上においてオーバーラップさせることで、ワークのある範囲で露光強度分布が一定となるようにするものである。ここでは、複数回の露光において干渉縞のパターン同士が重なり合うように各露光内の干渉縞を走査制御している。

特許第４３８９７９１号公報 特許第４５１４３１７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術にあっては、集光レンズと空間フィルタとによってビーム径が拡大されたレーザー光を基板に照射する構成であるため、基板に照射されるビームが球面波となっている。そして、このとき形成される干渉パターンは、ピッチの累積誤差が露光エリアのフチに向かうほど増大したものとなる。そのため、等間隔のラインパターンが必要とされる回折格子作製などの用途では、露光有効エリアはビームの中央付近に限定される。したがって、この場合、大面積を露光するには空間フィルタから基板までの距離を大きくする必要があり、装置が大型化し、コストが嵩む。

また、特許文献２に記載の技術にあっては、干渉縞を走査制御するためには、干渉ピッチと同程度の精度でステージを制御する必要がある。すなわち、微細な干渉ピッチでオーバーラップ露光するためには、ステージにサブミクロン〜ｎｍオーダーの停止安定性および繰り返し精度が求められ、制御ハードルが高い。また、干渉光が照射される露光有効エリアをオーバーラップさせるため、基板へのショット回数が多くなり、スループットが低下する。

さらに、露光有効エリアをオーバーラップさせるには干渉パターンのピッチが安定している必要がある。二光束干渉露光において、干渉ビームの波面の乱れはピッチ誤差を増大させるため、理想平面波が必要となる。一般にレンズは収差を持っているため、理想平面波を得るには、ビーム径を絞り、レンズ中央部分のみを使用する必要がある。すなわち、露光有効エリアを小さくする必要がある。これはショット数の増加の一因となり、スループット低下につながる。
そこで、本発明は、スループットが高く、且つ低コストでワークへの微細加工を実現することができる露光方法、微細周期構造体の製造方法、グリッド偏光素子の製造方法及び露光装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明に係る露光方法の一態様は、コヒーレント光源の出力光を２以上に分岐した光を所定の干渉角度で交差させて干渉光を発生し、当該干渉光の基板への照射と前記基板の搬送とを繰り返して前記基板を露光する露光方法であって、１ショットで前記干渉光が照射される基板上の領域である干渉光照射領域を、矩形状又は略矩形状に整形し、前記基板をステップ的に搬送しながら露光するに際し、各ショットでの前記干渉光照射領域同士を、前記基板上で基板搬送方向に重畳させずに隣接させる。

このように、基板をステップ的に搬送しながら小区画ずつ露光するので、装置を大型化することなく大面積への露光が可能となる。そのため、装置の大型化に伴うコストを削減することができる。また、二光束干渉露光において露光エリアを矩形に整形するので、各ショットの干渉光照射領域同士を重畳させずに基板上に並べることができる。したがって、干渉光照射領域をオーバーラップさせる露光方法と比較してショット数を減少することができると共に、基板を搬送するステージの整定回数を減らすことができる。その結果、基板全体への露光時間を短縮し、スループットを向上することができる。

また、上記の露光方法において、矩形状又は略矩形状の光透過部を有する遮光部材を前記基板上に配置することで、前記干渉光照射領域を矩形状又は略矩形状に整形することが好ましい。このように、比較的容易に干渉光照射領域を整形することができる。
さらに、上記の露光方法において、前記遮光部材を前記基板上に所定ギャップを設けて配置することで、前記干渉光照射領域の端部に、前記２以上に分岐した光の一部である非干渉光が照射する非干渉光照射領域を形成し、前記基板をステップ的に搬送しながら露光するに際し、基板搬送方向に隣接する前記干渉光照射領域の端部に形成された非干渉光照射領域同士を重畳させるようにしてもよい。

このように、非干渉光照射領域を重ね合わせに使用するので、干渉光照射領域同士の重ね合わせ、即ちオーバー露光を防止することができる。また、非干渉光照射領域を、干渉光照射領域を並べるときの指標として使用することもできる。さらに、遮光部材と基板との間にギャップを設けるので、両者が密着することに起因してパーティクル等が付着するのを防止することができる。

また、上記の露光方法において、前記遮光部材を前記基板上に所定ギャップを設けて配置することで、前記干渉光照射領域の端部に、前記２以上に分岐した光の一部である非干渉光が照射する非干渉光照射領域を形成し、前記基板をステップ的に搬送しながら露光するに際し、前記干渉光照射領域を、基板搬送方向に隣接する前記干渉光照射領域の端部に形成された前記非干渉光照射領域に重畳させるようにしてもよい。

このように、非干渉光照射領域を重ね合わせに使用するので、干渉光照射領域同士の重ね合わせ、即ちオーバー露光を防止することができる。また、基板搬送方向に隣接する非干渉光照射領域と干渉光照射領域とを重畳させるため、基板搬送方向に隣接する干渉光照射領域間に介在する非干渉光照射領域（デッドゾーン）を極力少なくすることができる。さらに、遮光部材と基板との間にギャップを設けるので、両者が密着することに起因してパーティクル等が付着するのを防止することができる。

さらにまた、上記の露光方法において、前記遮光部材を前記基板上に直接配置するようにしてもよい。
このように、遮光部材を基板上に直接配置することで、干渉光照射領域の基板搬送方向両側には非干渉光照射領域が形成されない。そのため、遮光部材を基板上にギャップを設けて配置する場合と比較して、干渉光照射領域の面積を広くすることができる。すなわち、１ショットで露光できる領域を広くすることができ、その分、一定領域の露光に必要なショット数を減少することができる。

また、本発明の微細周期構造体の製造方法の一態様は、上記の何れかの露光方法により基板を露光し、該基板に前記干渉光のパターンに対応する物性を付与し、または形状を形成する工程を備える。
これにより、スループットが高く且つ低コストで微細周期構造体を製造することができる。
さらに、本発明の微細周期構造体の製造方法の一態様は、上記の何れかの露光方法により前記基板を露光する工程と、露光後の前記基板を現像し、前記基板に前記干渉光のパターンに対応する形状を形成する工程と、を備える。
これにより、スループットが高く且つ低コストで微細周期構造体を製造することができる。

さらに、本発明のグリッド偏光素子の製造方法の一態様は、透明基板上に無機誘電体からなる無機誘電体層を形成する工程と、前記無機誘電体層の上に感光性材料からなる感光層を形成する工程と、上記の何れかの露光方法により前記感光層を露光する工程と、露光後の前記感光層を現像し、前記感光層に前記干渉光のパターンに対応する形状を形成する工程と、前記感光層に形成したパターンに従って、前記無機誘電体層をエッチングにより除去し、微細周期構造を有する無機誘電体からなるグリッド層を形成する工程と、を備える。
これにより、スループットが高く且つ低コストでグリッド偏光素子を製造することができる。

また、上記のグリッド偏光素子の製造方法において、前記干渉光照射領域の面積に対する非干渉光照射領域の面積の割合が、０．４％未満となるように露光することが好ましい。
これにより、実用上問題のない水準の消光比を得ることができ、グリッド偏光素子としての性能を確保することができる。

さらに、本発明の露光装置の一態様は、コヒーレント光を出力する光源と、前記光源の出力光を２以上に分岐した光を所定の干渉角度で交差させて干渉光を発生する光学系素子と、基板の上に配置され、前記光学系素子によって発生した干渉光が透過する矩形状又は略矩形状の光透過部を有する遮光部材と、前記遮光部材の光透過部を透過した前記干渉光の基板への照射と前記基板の搬送とを繰り返し、前記基板を露光する基板搬送制御部と、を備え、前記基板搬送制御部は、前記遮光部材の光透過部を介して矩形状又は略矩形状に整形された前記干渉光が照射される基板上の干渉光照射領域を、各ショットにおいて基板上で基板搬送方向に重畳させずに隣接させるべく、前記基板をステップ的に搬送する。

このように、基板をステップ的に搬送しながら小区画ずつ露光するので、装置を大型化することなく大面積への露光が可能となる。そのため、装置の大型化に伴うコストを削減することができる。また、二光束干渉露光において露光エリアを矩形に整形するので、干渉光照射領域を重畳させずに並べることができる。したがって、干渉光照射領域をオーバーラップさせる露光方法と比較してショット数を減少することができる。そのため、基板を搬送するステージの整定回数を減らすことができる。その結果、基板全体への露光時間を短縮し、スループットを向上することができる。

また、上記の露光装置において、前記光学系素子は、前記光源の出力光を２以上に分岐する光分岐素子と、前記光分岐素子で分岐したそれぞれの光を所望の干渉角度で交差させるべく、分岐したそれぞれの光を前記基板へ向けて偏向する角度可変ミラーと、を備えることが好ましい。
このように、光分岐素子で分岐した２つの光の干渉角度を所望の角度に変更することができるので、基板に形成されるストライプ状の干渉パターンのピッチを自在に変更することができ、様々な用途に適用することができる。

本発明によれば、基板をステップ的に搬送しながら露光する、所謂ステップアンドリピート方式を採用するので、装置を小型化することができ低コストを実現することができる。また、二光束干渉露光において、１ショットの露光エリア（干渉光照射領域）を矩形に整形するので、各ショットの干渉光照射領域同士を重畳させることなく基板搬送方向に並べて露光することができる。そのため、干渉光照射領域を重畳させる方式と比較してショット数を減少させることができ、その結果、スループットを向上することができる。
このように、スループットが高く且つ低コストで基板への微細加工が可能となる。

第１の実施形態の露光装置を示す概略構成図である。 有効照射領域が形成される様子を示す図である。 有効照射領域における干渉領域と非干渉領域との分布を示す図である。 露光ショットレイアウトイメージである。 第１の実施形態における露光方法を示す図である。 本実施形態の露光パターンを示す図である。 従来の露光パターンを示す図である。 従来の露光パターンの問題点を説明するための図である。 従来の露光パターンを示す図である。 周期的な物性の変化を有する構造の製造方法を示す図である。 グリッド偏光素子の製造方法を示す図である。 非干渉領域（デッドゾーン）の面積比と消光比との関係を示す図である。 デッドゾーン幅とデッドゾーン面積比との関係を示す図である。 第２の実施形態における露光方法を示す図である。 第３の実施形態における露光方法を示す図である。 第４の実施形態における露光方法を示す図である。 多光束干渉露光方法の概略図である。 第５の実施形態の露光装置を示す概略構成図である。 角度可変ミラーの機構を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の露光装置を示す概略構成図である。
図中、符号１は露光装置である。露光装置１は、光源２と、ビームエキスパンダ３と、打ち下ろしミラー４と、シャッター５と、ビーム分岐素子６と、折り返しミラー７ａ，７ｂと、集光レンズ８ａ，８ｂと、ピンホール９ａ，９ｂと、コリメートレンズ１０ａ，１０ｂとを備える。また、露光装置１は、ステージ１１と、吸着盤１２と、マスク１３と、ギャップセンサ１４と、コントローラ２０と、ステージ駆動回路２１とを備える。

光源２は、コヒーレント光を出射するコヒーレント光源であり、例えば、波長λが２６６ｎｍのレーザー光を出射する半導体励起固体レーザーである。光源２が出射したレーザー光Ｂ０は、ビームエキスパンダ３によってビーム径が拡大され、打ち下ろしミラー４によってその光路が偏向される。
シャッター５は、レーザー光出射のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるためのものであり、ミラー４とビーム分岐素子６との間に配置する。このシャッター５の開閉は、コントローラ２０が制御する。

ビーム分岐素子６は、１本のレーザー光を分岐して２本のレーザー光を生成するものである。このビーム分岐素子６は、例えば、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。
ビーム分岐素子６により生成された２本のレーザー光Ｂ１，Ｂ２は、それぞれ折り返しミラー７ａ，７ｂによって光路偏向され、集光レンズ８ａ，８ｂに入射する。

集光レンズ８ａによる集光後のレーザー光はピンホール９ａに入射され、そのビーム径が拡大された後、コリメートレンズ１０ａでコリメートされる。このようにして、コリメートされたレーザー光Ｂ３を得る。同様に、集光レンズ８ｂによる集光後のレーザー光はピンホール９ｂに入射され、そのビーム径が拡大された後、コリメートレンズ１０ｂでコリメートされる。このようにして、コリメートされたレーザー光Ｂ４を得る。

ここで、ピンホール９ａ，９ｂは、空間フィルタとして機能し、集光レンズ８ａ，８ｂまでの光路で生じたビーム波面の乱れを取り除くために用いる。また、コリメートレンズ１０ａ，１０ｂは、レーザー光の波面を理想的な平面波とするために用いる。
２本のレーザー光Ｂ３，Ｂ４は、図２に示すように、所定の干渉角度２θで交差させる。これにより、ワーク（基板）Ｗの上部で二つのレーザー光Ｂ３，Ｂ４の干渉による干渉縞を生成し、これをワークＷに露光光として照射する。すなわち、ワークＷ上にストライプ状のラインアンドスペースのパターンを転写する。

このように、ビームエキスパンダ３、打ち下ろしミラー４、シャッター５、ビーム分岐素子６、折り返しミラー７ａ，７ｂ、集光レンズ８ａ，８ｂ、ピンホール９ａ，９ｂ及びコリメートレンズ１０ａ，１０ｂから構成される光学系素子によって、光源２の出力光を２分岐した光を干渉角度２θで交差させ、干渉光を発生する。この光学系素子のうち、ビーム分岐素子６からワークＷまでの間の素子一式は対になるように設けられており、ビーム分岐素子６で分岐した２本のレーザー光をそれぞれワークＷまで誘導、整形し、ワークＷ上で干渉させるようになっている。

図１に戻って、ワークＷは、ステージ１１に設けられた吸着盤１２上に固定されている。ここで、ワークＷとしては、例えば、レジスト膜を塗布した基板、ガラス基板、ＳＡＭ膜を塗布した基板等を用いることができる。このようなワークＷを干渉光で露光することにより、基板上に誘電体細線からなるグリッドパターンを形成したり、回折格子を形成したり、有機トランジスタ素子等を形成したりすることができる。

ステージ１１は、ワークＷ面に対してＸＹ方向に移動する自由度を有しており、コントローラ２０は、ステージ駆動回路２１を駆動制御することで、ステージ１１をＸＹ方向に移動することが可能となっている。すなわち、ワークＷは、ステージ１１をＸＹ方向に移動することでＸＹ方向に移動する。ここで、Ｘ方向とは図１の左右方向であり、Ｙ方向とは図１の紙面垂直方向である。

本実施形態では、レンズの収差を考慮し、コリメートレンズ１０ａ，１０ｂの中央付近から取り出される光のみを用いてワークＷへの露光を行う。具体的には、ワークＷの上面に矩形開口（光透過部）を有するマスク１３を配置し、当該マスク１３を介してコリメートレンズ１０ａ，１０ｂを通過した光の中央付近のみにより形成された干渉光を露光光としてワークＷに照射する。

マスク１３は、矩形状の光透過部を有する遮光部材によって構成する。ここで、マスク１３としては、金属製基板の略中央に矩形開口を形成したものを用いる。なお、マスク１３として、ガラス等の透明基板上に、当該透明基板が露出する矩形状の光透過部を形成した遮光膜を形成したものを用いることもできる。ここで、遮光膜としては、例えばクロムからなる膜を用いる。また、光透過部は、矩形に近い形状（略矩形状）であればよい。

ワークＷの上部にこのようなマスク１３を配置することで、マスク１３に対して干渉角度２θで二光束を入射したとき、１ショットで干渉光が照射されるワークＷ上の領域を矩形に整形することができる。このマスク１３の矩形開口により区切られてワークＷに光照射される領域を、以下、有効照射領域という。
マスク１３の矩形開口は、コリメートレンズ１０ａ，１０ｂを通過した光のワークＷ上の照射領域よりも小さく形成されている。この矩形開口のサイズは、有効照射領域と略同サイズであり、例えば２０．５ｍｍ×１３．８ｍｍとする。

最適なマスクの矩形開口のサイズは露光条件によって異なる。例えば、波長λ＝２６６ｎｍ、干渉角度θ＝４７．６°（干渉パターンＬ＆Ｓピッチ１８０ｎｍ）、照射エリア（ビームの１／ｅ²直径）φ８２ｍｍ、干渉パターンのコントラスト７０％、レーザー出力１００ｍＷ、レジストの感光閾値を５ｍＪ／ｃｍ²、ワークとして８インチウェハを使用し、面積の９０％を露光エリアとする。目標線幅をＬ＝６０±１０ｎｍとする場合には、マスクの矩形開口のサイズは８ｍｍ×５ｍｍから３６ｍｍ×２４ｍｍの範囲であることが好ましい。特に、目標線幅をＬ＝６０±５ｎｍ、タクトを１０ｍｉｎ／枚以下とする場合には、１８ｍｍ×１２ｍｍから２４ｍｍ×１６ｍｍの範囲とするのがより好ましい。

なお、マスクの矩形開口の長辺をＡ、短辺をＢとすると、Ａ＝Ｂ／ｃｏｓθの関係が成り立つとき、１ショットの有効照射領域の面積を最大とすることができる。
レーザー光Ｂ３，Ｂ４のビーム径（１／ｅ²）は、ビームエキスパンダ３や集光レンズ８ａ，８ｂ、コリメートレンズ１０ａ，１０ｂでの倍率によって任意に決めることができる。したがって、マスク１３のサイズは、当該ビーム径の大きさをはじめ、用途に合わせて適宜交換する。

また、このマスク１３は、図２に示すように、ワークＷに対してギャップＤを設けて配置する。図１に示すように、ステージ１１及び吸着盤１２には、ギャップセンサ１４が埋め込まれており、このギャップセンサ１４によって吸着盤１２とマスク１３との間の距離が測定可能となっている。
また、マスク１３は、吸着盤１２からの距離を調整可能なホルダに保持されており、ワークＷへの露光に先立って、吸着盤１２に固定するワークＷの厚みに応じて任意のギャップＤを設けるように、吸着盤１２とマスク１３との間の距離が調整される。

マスク１３をワークＷの上部にギャップＤを設けて配置することで、図２に示すように、ワークＷ上にはレーザー光Ｂ３，Ｂ４の干渉光が照射される領域と、レーザー光Ｂ３，Ｂ４の何れか一方のみが照射される領域とが生じる。すなわち、有効照射領域は、干渉光が照射される干渉光照射領域Ｅ１（以下、単に「干渉領域」という）と、干渉領域Ｅ１のＸ方向両側に形成される、光線の幾何学的回り込みによる非干渉光照射領域Ｅ２（以下、単に「非干渉領域」という）とからなる。非干渉領域Ｅ２の幅は、ギャップＤと干渉角度θとに依存し、２Ｄ・ｔａｎθである。

図３は、ワークＷ上の有効照射領域Ｅ０を示す平面図である。ここで、図３の左右方向がＸ方向、図３の上下方向がＹ方向である。この図３に示すように、有効照射領域Ｅ０のＸ方向中央部に干渉領域Ｅ１が形成され、その両側に非干渉領域Ｅ２が形成される。干渉領域Ｅ１においては干渉縞が形成され、非干渉領域には干渉縞は形成されない。
例えば、光源２の波長λ＝２６６ｎｍ、干渉角度１５°≦θ≦６０°とした場合、干渉領域Ｅ１では、隣接するライン間のピッチが１５４ｎｍ〜５１４ｎｍであるストライプ状の干渉縞が形成される。干渉縞のピッチは、干渉角度θ、光源２の波長λ及び露光環境の屈折率ｎに依存し、λ／（２ｎ・ｓｉｎθ）である。すなわち、干渉縞のピッチは、ｎ＝１（空気中での露光）とすると、光源２のレーザー光の波長λの半分近くまで短くすることができる。

また、本実施形態では、ステップアンドリピート方式によりワークＷ全体を露光する。ここで、ステップアンドリピート方式とは、基板の露光領域を複数の小区画に分割し、基板の搬送と露光を繰り返して、分割した小区画ごとに順次露光する方式である。
ステップアンドリピート方式を採用した露光工程では、コントローラ２０は、ステージ１１のステップ駆動と、シャッター５の開閉制御とを行う。すなわち、コントローラ２０は、ワークＷを搭載したステージ１１を所定位置に移動し、シャッター５を開いてステップ露光した後、シャッター５を閉じてステップ露光を終了し、ステージ１１を一定距離移動する。この動作を、予め設定した露光領域を露光するまで繰り返し実行する。このコントローラ２０は、基板搬送制御部として動作する。

例えば、図４に示すように、ワークＷの右上の位置から露光を開始し、先ず＋Ｘ方向（図４の右方向）にワークＷを搬送して、有効照射領域Ｅ０をワークＷに対して相対的に移動させながら一列目を露光する。すなわち、ワークＷの右上の位置から−Ｘ方向に順次露光エリアを移動しながら一列目を露光する。このとき、図５（ａ）に示すように、ｍ回目の露光における有効照射領域Ｅ０内の干渉領域Ｅ１と、（ｍ−１）回目の露光における有効照射領域Ｅ０内の干渉領域Ｅ１とがワークＷ上で重畳せず、且つｍ回目の露光における有効照射領域Ｅ０内の非干渉領域Ｅ２と、（ｍ−１）回目の露光における有効照射領域Ｅ０内の非干渉領域Ｅ２とがワークＷ上で重畳するようにワークＷを搬送する。

このように、ステップアンドリピート方式により、矩形状に整形された干渉領域Ｅ１を重畳させずに基板搬送方向（Ｘ方向）に並べながら露光する。このとき、Ｘ方向において、干渉領域Ｅ１に形成された非干渉領域Ｅ２同士を重畳させる。すなわち、Ｘ方向において隣接する各干渉領域Ｅ１の間に、非干渉領域Ｅ２を介在させる。図５（ｂ）に干渉パターンの照度分布を示すように、この非干渉領域Ｅ２はデッドゾーンとなる領域であり、極端に大きいと、製品性能低下の要因となる。そのため、非干渉領域Ｅ２の面積をＡ、干渉領域Ｅ１の面積をＢとしたとき、デッドゾーン面積比＝［（Ａ／Ｂ）×１００］（％）が実用上問題のない値となるように、用途に応じてギャップＤや干渉角度θを設定するものとする。

ワークＷの一列目を露光した後は、ワークＷを＋Ｘ方向且つ＋Ｙ方向（図４の下方向）に搬送し、有効照射領域Ｅ０が二列目の左端に位置するようにする。そして、−Ｘ方向（図４の左方向）にワークＷを搬送して、有効照射領域Ｅ０をワークＷに対して相対的に移動させながら二列目を露光する。すなわち、二列目については、左端の位置から＋Ｘ方向に順次露光エリアを移動しながら露光する。このとき、一列目の露光と同様に、Ｘ方向については干渉領域Ｅ１を重畳させない。また、Ｙ方向についても干渉領域Ｅ１を重畳させないようにする。なお、Ｙ方向において隣接する有効照射領域Ｅ０（干渉領域Ｅ１）の間には、僅かな隙間を設けてもよい。

以上の動作をワークＷのＹ方向上端から下端まで繰り返し、ワークＷ全体を露光する。この露光方式では、ｎ列目の露光におけるワークＷの搬送方向と、（ｎ−１）列目の露光におけるワークＷの搬送方向とは１８０°相違する。
以上のように、本実施形態では、二光束干渉露光において、干渉領域Ｅ１を矩形に整形し、ステップアンドリピート方式によりステージ１１上に載置した基板（ワークＷ）をステージ駆動により搬送しながら、大面積への干渉露光を可能とする。干渉領域Ｅ１が矩形であるため、図４に示すように、容易に大面積の基板へのパターン露光が可能となる。

図６は、本実施形態の露光方法を示す図であり、（ａ）は装置構成、（ｂ）は露光パターン、（ｃ）は照度分布を示す。このように、ワークＷの上部にマスク１３を設け、パターン有効エリア（干渉領域Ｅ１）を矩形に整形するため、図６（ｂ）に示すように、パターン有効エリア同士を重畳させることなく、当該パターン有効エリアを基板搬送方向に並べることができる。これにより、図６（ｃ）に示すように、略一定の照度分布を得ることができる。

ところで、二光束干渉露光方法としては、本実施形態のようにステップアンドリピート方式を採用しない方法もある。以下、本実施形態と先行文献１とを対比して説明する。
先行文献１では、図７（ａ）に示すように、ガウシアンビームを分岐素子によって２本に分岐し、これらの光をそれぞれミラーで偏向し、集光レンズで集光したあと、ピンホールを通してそのビーム径を拡大し基板に照射する。しかしながら、この場合、基板に照射されるビームは球面波であるため、このとき形成される露光パターンは、ピッチの類型誤差が露光エリアの縁に向かうほど増大する状態となり、図７（ｂ）に示すように、双曲線状となる。等間隔のラインパターンが必要とされる用途では、ピッチの累積誤差はピッチの１／１０以下に抑えることが好ましいことから、図７（ｂ）の点線に示すように、パターン有効エリアはビームの中央付近に限定することが好ましい。

また、ガウシアンビームは、図８（ａ）に示すように、ビームの中央から周辺部に向かって照度が低下していく。そのため、図８（ｂ）の上段に示すように、ビーム中央付近ではレジスト感光閾値ＴＨが干渉パターンの照度分布に対して比較的低い位置にあるが、図８（ｃ）の上段に示すように、ビーム周辺部ではレジスト感光閾値ＴＨが干渉パターンの照度分布に対して比較的高い位置にくる。したがって、現像後のレジストパターンは、ビーム中央部とビーム周辺部とで線幅が異なることになる。例えば、図８（ｂ）の下段及び図８（ｃ）の下段にそれぞれ示すように、レジストがポジ型（感光した箇所が現像時に溶解する）であれば、ビーム中央部では線幅は細く、ビーム周辺部では線幅が太くなる。

このように、ビーム中央部とビーム周辺部とで、形成されるパターンの線幅に差が生じるため、線幅の変動を抑えて露光するためには、やはり図７（ｂ）に示すように、パターン有効エリアをビームの中央付近に限定することが好ましい。パターン有効エリアは、用途に応じて異なるが、一般にビーム中央付近１０％〜５０％（より好ましくは１０％〜３０％、さらに好ましくは２０％）であることが好ましい。

パターン有効エリアがビーム中央付近に限定されると、図７（ｃ）に示すように、照度有効エリアがその分狭くなるため、大面積を露光するには空間フィルタ（ピンホール）から基板までの距離を大きくする必要があり、装置を小型化しにくい。例えばピッチ１３０ｎｍの干渉パターンを８インチウェハ（=φ２００ｍｍ）全面に一括露光するために、λ＝２４８ｎｍ、θ＝７２°、集光レンズＮＡ＝０．２０、露光有効エリア１０％とすると、ピッチの累積誤差は最大で７．５μｍ程度となり、空間フィルタから基板までの距離は約５１００ｍｍ程度必要になる。また、このように基板までの距離が長くなることで環境変動の影響を受けやすくなるということも懸念される。具体的には、環境温度変化による屈折率ｎの変化が生じることで、露光中に干渉縞のピッチが変動し、露光異常となることが懸念される。

これに対して、本実施形態では、上述したようにステップアンドリピート方式を採用し、基板をステージ駆動により搬送しながら小区画ずつ露光する。したがって、光学系素子から基板までの距離を短く設定することができ、装置を大型化することなく大面積の露光が可能となる。また、環境変動の影響も受けにくい。
別の例として、以下、本実施形態と先行文献２とを比較して説明する。先行文献２の様態を図９（ａ）に示す。この方式は、ステップアンドリピート方式を採用した二光束干渉露光方法において、本実施形態のようにマスク１３によって露光エリアを矩形に整形しない場合の装置構成である。

この場合、図９（ｃ）に示すように一定の照度分布を得るためには、露光パターンは、図９（ｂ）に示すように、基板搬送方向においてパターン有効エリアを互いに重畳させる方式となる。このとき、各露光での照射エネルギーは、重ね合わせ回数に応じて減らす必要がある。そのため、パターン有効エリアが本実施形態と同等である場合、本実施形態のように露光エリアを矩形に整形する場合と比較して、重ね合わせ回数に応じて基板へのショット回数が増加する。これにより、基板のＸ方向及びＹ方向へのトータルの移動距離が増大し、かつ基板が所定位置に配置されるように整定する（ステージの振動等が無い状態とする）ための整定回数自体も増加することになるため、スループットが低下する。

また、干渉光を重畳させるには、干渉パターンのピッチが安定している必要がある。二光束干渉露光において、干渉ビームの波面の乱れはピッチ誤差を増大させるため、基板に転写される干渉パターンは完全な直線ではなく、前述したような双曲線状や、波打ったような形状となる。したがって、ピッチ誤差が干渉ピッチの寸法以上に大きい状態では、干渉光を重畳させることは原理的に不可能となる。これを解消するためには、干渉ビームを理想平面波にする必要がある。しかし、一般にレンズは収差を持っているため、理想平面波を得るためには、ビーム径を小さく絞り、レンズ中央部分のみを使用する必要がある。すなわち、露光有効エリアを小さくする必要がある。これはショット数の増加の一因となり、スループット低下につながる。一方、大口径の理想平面波を得る方法としては、低ＮＡかつ長焦点距離のレンズを用いるか、収差補正された高精度レンズを用いる方法などが考えられるが、装置設計や製造コスト、光学素子設計の面でハードルが高い。

また、干渉光を重畳させるには、干渉縞をつなぎ合わせるべく干渉縞を走査制御する必要がある。この場合、干渉パターンのライン同士が重畳しないなどの不具合が生じないように、基板搬送用のステージには、干渉ピッチと同程度の精度で制御可能な、極めて高い位置決め精度が必要となる。すなわち、微細な干渉ピッチでオーバーラップ露光するためには、ステージにサブミクロン〜ｎｍオーダーの停止安定性及び繰り返し精度が求められるため、制御ハードルが高い。

これに対して、本実施形態では、矩形開口を有するマスクを使用しパターン有効エリアを矩形状に整形するため、ステップアンドリピート方式により、パターン有効エリアを互いに重畳させることなく、当該パターン有効エリアを基板搬送方向に並べることができる。したがって、図９の露光方法のように、パターン有効エリアを互いに重畳させる方式に比べ、基板へのショット回数を減少させることができる。その結果、基板全体への露光時間を短縮し、スループットを向上することができる。

例えば、基板サイズが８インチ、パターン有効エリアが２０．５ｍｍ×１３．８ｍｍである場合、パターン有効エリアを重畳させない本実施形態では、基板へのショット回数は８８回となる。一方、基板サイズおよびパターン有効エリアの面積が上記と同じで、パターン有効エリアをＸ方向及びＹ方向において重畳させる図９の露光方法では、Ｘ方向及びＹ方向への重ね合わせ回数を２回（ある点を露光するのに必要なエネルギーが２回のショットに分けられる）とすると、基板へのショット回数は３５２回となる。

また、本実施形態では、パターン有効エリアを互いに重畳させないため、干渉パターンの形状にそれほど高い精度が必要とされない。なぜなら、理想平面波が得られず、ピッチ誤差が干渉ピッチの寸法以上であっても、干渉パターン同士を重畳させる必要がないため、原理的な制限がないためである。したがって、ピッチ誤差をある程度許容できる用途に対しては、露光有効エリアを大きくしてもよく、ショット数を減少させ、スループットを向上させることができる。もちろん、ピッチ誤差が許容できない用途に対しては、理想平面波が得られる光学系を採用してもよい。

さらに、本実施形態では、パターン有効エリアを互いに重畳させないため、基板搬送用のステージにそれほど高い位置決め精度が必要とされない。すなわち、制御系構築に必要なコストを抑えることができる。具体的には、基板搬送用ステージに要求される位置決め精度が０．５μｍ以上でもよい。ただし、位置決め精度があまりに低いと、デッドゾーンの面積比が増加する要因となるため、位置決め精度は５μｍ以下であることが望ましい。
以上のように、本実施形態では、二光束干渉露光においてステップアンドリピート方式を採用するので、装置を大型化することなく大面積への露光が可能となる。したがって、装置の大型化に伴うコストを削減することができる。

また、二光束干渉露光において干渉光が照射される干渉領域を矩形に整形するので、当該干渉領域を基板搬送方向に重畳させずにステップアンドリピート方式による露光が可能となる。したがって、干渉領域を重畳させる方式に比べて基板へのショット回数を減少することができ、スループットを向上することができる。
このように、スループットが高く且つ低コストにて、ワークＷへの微細加工を実現することができる。

さらに、干渉領域の基板搬送方向両側に非干渉領域を形成し、当該非干渉領域を基板搬送時の重ね合わせに使用するので、干渉領域同士が重畳されることによるオーバー露光を防止することができる。また、この非干渉領域は、干渉領域を基板上に並べて配置するときの指標として使用できるため、容易且つ適切に基板を露光することができる。
また、矩形状の光透過部を有する遮光部材であるマスク１３を基板上に配置するので、比較的容易に干渉領域を矩形に整形することができる。さらに、このとき、基板とマスク１３との間にギャップＤを設けるため、両者が密着することに起因するパーティクル等の付着を防止することができる。

上記の露光方法は、例えばファイバブラッググレーティング（以下、ＦＢＧ）の製造方法に適用することができる。
ＦＢＧは光ファイバセンサの一種で、温度や歪みの計測に用いられている。ＦＢＧは光ファイバなどに形成された屈折率の周期構造であり、図１０（ｂ）に示すように、屈折率ｎと、ｎとは異なる屈折率ｎ’が交互に並んだ状態となっている。この構造は、ファイバ内を伝播する光のうち、ある特定の波長の光のみを反射させ、それ以外の波長の光を透過させる性質を持っている。また、反射する波長λｂは屈折率の周期Λとファイバの有効屈折率ｎｅに依存し、λｂ＝２ｎｅΛの関係が成り立つ。したがって、温度や歪みなどによって周期構造に変化が生じると、ファイバ内を伝播する光の波長の変調として温度や歪みなどを計測することができ、温度センサ、または歪みセンサとして利用することができる。

ＦＢＧのような屈折率の周期構造を製造するには、感光性のある材料に、強度が周期的に分布している光を照射すればよい。図１０（ａ）は感光前のファイバを、図１０（ｂ）は感光後のファイバの屈折率分布を、それぞれ示している。このような構造を製造する方法としては、二光束干渉露光が適している。本実施形態では二光束干渉露光によって、高スループットで大面積への露光が可能となるため、ＦＢＧ製造の際には複数のファイバを高速に処理するといったことが可能となる。

ＦＢＧ製造には、このように干渉光のパターンに対応した物性を付与する方法が用いられるが、その他の用途として、干渉光のパターンに対応した形状を形成する方法も考えられる。例えば高出力パルスレーザーによるレーザーアブレーションを利用して、干渉光のパターンを直接基板に加工する方法や、光硬化性樹脂を露光し、硬化させて、干渉光のパターンに対応した微細構造を得る方法などである。これらは基板の表面改質や、フォトニック結晶製造などに適用できる。本実施形態では二光束干渉露光によって、高スループットで大面積への露光が可能となるため、大面積ワークの表面改質や、フォトニック結晶製造の高速化などが可能となる。

また、上記の露光方法は、例えばグリッド偏光素子の製造方法に適用することができる。
偏光光を得る偏光素子は、偏光サングラスのような身近な製品を始めとして偏光フィルタや偏光フィルム等の光学素子として各種のものが知られており、液晶ディスプレイ等のディスプレイデバイスでも使用されている。偏光素子には、偏光光を取り出す方式から幾つかのものに分類されるが、その一つにワイヤーグリッド偏光素子がある。

ワイヤーグリッド偏光素子は、透明基板上にアルミのような金属より成る微細な縞状の格子を設けた構造のものである。格子を成す各線状部の離間間隔（格子間隔）を偏光させる光の波長以下とすることで偏光素子として機能する。直線偏光光のうち、格子の長さ方向に電界成分を持つ偏光光にとってはフラットな金属と等価なので反射する一方、長さ方向に垂直な方向に電界成分を持つ偏光光にとっては透明基板のみがあるのと等価なので、透明基板を透過して出射する。このため、偏光素子からは格子の長さ方向に垂直な方向の直線偏光光が専ら出射する。偏光素子の姿勢を制御し、格子の長さ方向が所望の方向に向くようにすることで、偏光光の軸（電界成分の向き）が所望の方向に向いた偏光光が得られることになる。

以下、説明の都合上、格子の長さ方向に電界成分を持つ直線偏光光をｓ偏光光と呼び、格子の長さ方向に垂直な方向に電界成分を持つ直線偏光光をｐ偏光光と呼ぶ。通常、入射面（反射面に垂直で入射光線と反射光線を含む面）に対して電界が垂直なものをｓ波、平行なものをｐ波と呼ぶが、格子の長さ方向が入射面と平行であることを前提とし、このように区別する。
このような偏光素子の性能を示す基本的な指標は、消光比ＥＲと透過率ＴＲである。消光比ＥＲは、偏光素子を透過した偏光光の強度のうち、ｓ偏光光の強度（Ｉｓ）に対するｐ偏光光の強度（Ｉｐ）の比である（Ｉｐ／Ｉｓ）。また、透過率ＴＲは、通常、入射するｓ偏光光とｐ偏光光の全エネルギーに対する出射ｐ偏光光のエネルギーの比である（ＴＲ＝Ｉｐ／（Ｉｓ＋Ｉｐ））。理想的な偏光素子は、消光比ＥＲ＝∞、透過率ＴＲ＝５０％ということになる。

なお、格子が金属製である偏光素子はワイヤーグリッド偏光素子と呼ばれるが、格子が金属製でないものを含めて、以下、単に「グリッド偏光素子」と呼ぶ。
図１１は、グリッド偏光素子の製造方法を示す概略図である。
先ず、図１１（ａ）に示すように、透明基板３０上に格子用薄膜４０を作成する。ここで、格子用薄膜４０の材質は、例えば無機誘電体である。次に、図１１（ｂ）に示すように、格子用薄膜４０の上にフォトレジスト５０を塗布する。
そして、この状態で本実施形態の露光方法によりフォトレジスト５０を露光し、現像を行う。これにより、図１１（ｃ）に示すように、フォトレジストのパターン５１を得る。このパターン５１は格子状となっている。

次に、レジストパターン５１の側からエッチャントを供給し、レジストパターン５１で覆われていない箇所の格子用薄膜４０をエッチングする。エッチングは、格子用薄膜４０の厚さ方向に電界を印加しながら行う異方性エッチングである。これにより、図１１（ｄ）に示すように、格子用薄膜４０がパターン化され、パターン４１を得る。
最後に、図１１（ｅ）に示すように、レジストパターン５１を除去する。すると、格子４２が得られ、グリッド偏光素子が完成する。格子４２は、一定の方向に延びるパターン４１を、間隔をおいて平行に多数配置した構造であるので、ラインアンドスペースとしばしば呼ばれる。

上述した図５に示すように、基板搬送方向において隣接する有効照射領域Ｅ０内の非干渉領域Ｅ２同士を重畳させる場合、基板搬送方向において隣接する各干渉領域Ｅ１の間に非干渉領域Ｅ２が介在する。この非干渉領域は、デッドゾーンとなる領域であり、極端に大きいと、グリッド偏光素子では偏光性能の指標である消光比（ＥＲ）が低下する等の不具合が生じる。そのため、グリッド偏光素子として実用上問題ない水準の消光比を得るように、デッドゾーン面積比を用途に応じて適宜設定する必要がある。

以下、デッドゾーンの面積比について検討する。
図１２は、デッドゾーンが無い場合の消光比を横軸にとり、デッドゾーンを含めた場合の消光比を縦軸にとった場合の、消光比の推移を示すグラフである。ここでは、１ショットの大きさを２０．５ｍｍ×１３．８ｍｍ、透過率をいずれの場合も４０％としている。
図１２において、符号ａはデッドゾーンの面積比が０％、符号ｂは面積比０．１％、符号ｃは面積比０．２％、符号ｄは面積比０．３％、符号ｅは面積比０．４％、符号ｆは面積比０．５％、符号ｇは面積比０．６％、符号ｈは面積比０．７％、符号ｉは面積比０．８％、符号ｊは面積比０．９％、符号ｋは面積比１．０％、符号ｌは面積比２．０％、符号ｍは面積比３．０％、符号ｎは面積比４．０％、符号ｏは面積比５．０％の消光比の推移を示している。
この図１２からも分かるように、デッドゾーンの面積比が０％である場合には消光比ＥＲは２００となり、面積比が０．４％である場合には消光比ＥＲが１００程度に低下する。

さらに、干渉角度θを１５〜６０°、ギャップＤを０〜２０μｍ、デッドゾーン幅（非干渉領域）２Ｄ・ｔａｎθを０〜７０μｍの範囲で変化させたときの、デッドゾーン幅とデッドゾーン面積比の関係を図１３に示す。この図１３では、デッドゾーン幅を横軸にとり、デッドゾーン面積比を縦軸にとっている。この図１３に示すように、デッドゾーン幅が０〜７０μｍとした場合に、デッドゾーン面積比が０％〜０．４％となる。
以上から、干渉角度θが１５°〜６０°、デッドゾーン（非干渉領域）幅が０〜７０μｍ、デッドゾーンの面積比を０．４％未満とすることにより、グリッド偏光素子の消光比を１００以上とすることができることがわかる。
一般に、グリッド偏光素子として実用上問題ない水準の消光比は１００以上とされていることから、非干渉領域の面積をＡ、干渉領域の面積をＢとしたとき、デッドゾーン面積比＝［（Ａ／Ｂ）×１００］が０．４％未満となるようにすればよい。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
この第２の実施形態は、上述した第１の実施形態において、基板搬送方向に有効照射領域Ｅ０を並べる際、干渉領域Ｅ１同士は重畳させず、非干渉領域Ｅ２同士を重畳させているのに対し、非干渉領域Ｅ２を隣接する干渉領域Ｅ１に重畳させるようにしたものである。
図１４は、第２の実施形態における露光方法を示す図である。
図１４（ａ）に示すように、ｍ回目の露光における有効照射領域Ｅ０内の干渉領域Ｅ１と、（ｍ−１）回目の露光における有効照射領域Ｅ０内の干渉領域Ｅ１とは重畳せず、且つｍ回目の露光における有効照射領域Ｅ０内の干渉領域Ｅ１と、（ｍ−１）回目の露光における有効照射領域Ｅ０内の非干渉領域Ｅ２、及びｍ回目の露光における有効照射領域Ｅ０内の非干渉領域Ｅ２と、（ｍ−１）回目の露光における有効照射領域Ｅ０内の干渉領域Ｅ１とが重畳するようにワークＷを搬送する。

この場合、図１４（ｂ）に干渉パターンの照度分布を示すように、レジスト感光閾値や照度分布の条件次第で、干渉領域Ｅ１と非干渉領域Ｅ２とが重畳している領域Ｅ３にはパターンが形成される。
この第２の実施形態においても、上述した第１の実施形態と同様に、基板搬送方向において隣接する各有効照射領域Ｅ０の各干渉領域Ｅ１同士は重畳させないため、各干渉領域Ｅ１同士を重畳させる図９の露光方法に比べ、ショット回数を減少させることができ、スループットを向上させることができる。

また、第２の実施形態では、上述した第１の実施形態と比較してデッドソーンを小さくすることができ、製品性能を確保することができる。
なお、この場合にも、基板搬送方向において隣接する各干渉領域Ｅ１の間には非干渉領域Ｅ２が介在する場合がある。この非干渉領域Ｅ２はデッドゾーンとなるため、デッドソーンの存在が問題視される用途においては、非干渉領域Ｅ２を可能な範囲で小さくすることが望ましい。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
この第３の実施形態は、上述した第１及び第２の実施形態において、マスク１３をワークＷ上にギャップＤを設けて配置しているのに対し、ギャップＤを設けずにマスク１３をワークＷ上に直接配置するようにしたものである。
本実施形態では、マスク１３をワークＷ上に接触させた状態で露光を行う。この場合、図２で説明したような光線の回り込みがなされないため、干渉領域Ｅ１の両エッジに非干渉領域Ｅ２は形成されない。すなわち、有効照射領域Ｅ０と干渉領域Ｅ１とは同面積となる。

ステップアンドリピート方式で露光する場合には、図１５に示すように、基板搬送方向において隣接する干渉領域Ｅ１（＝有効照射領域Ｅ０）同士が重畳されないようにする。このとき、隣接する各干渉領域Ｅ１の間に多少の隙間が設けられてもよい。なお、この隙間はデッドソーンとなるため、デッドソーンの存在が問題視される用途においては、この隙間を可能な範囲で小さくすることが望ましい。
このように、マスク１３をワークＷにコンタクトさせた状態で配置するので、上述した第１及び第２の実施形態と比較して、非干渉領域Ｅ２分だけ露光有効エリアを広くすることができる。したがって、その分ショット回数を少なくすることができ、スループットを向上させることができる。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
この第４の実施形態は、上述した第１〜第３の実施形態において、ストライプ状の干渉パターンを基板に照射しているのに対し、格子状の干渉パターンを基板に照射するようにしたものである。
本実施形態では、図１６（ａ）に示すように、往路（実線矢印）と復路（破線矢印）とでそれぞれ干渉パターンを照射する。往路では、第１〜第３の実施形態における露光方法と同様に、Ｙ方向に伸びるストライプ状の干渉パターンを基板の全体に照射する（図１６（ｂ））。この往路で基板に照射されるパターンを第１の干渉パターンとする。

その後、復路では、往路において基板に照射したストライプ状の干渉パターンを９０°回転させた状態で、基板にＸ方向に伸びるストライプ状の干渉パターンを照射する。この復路で基板に照射されるパターンを第２の干渉パターンとする。
このように、第１の干渉パターンと第２の干渉パターンとが重畳して照射された部分は、格子状のパターンが照射されることになる。

以下、本実施形態の露光方法についてより具体的に説明する。
往路では、第１〜第３の実施形態の露光方法と同じ方法で第１の干渉パターンを基板に照射する。復路では、図１６（ａ）に示すように、往路で最後の列（ｎ列目）を照射する際の基板搬送方向が＋Ｘ方向であった場合、基板を−Ｘ方向に搬送しつつ、ｎ列目に対して第２の干渉パターンを照射する。そして、往路において基板を＋Ｙ方向に順次に搬送していた場合、ｎ列目の照射が終了すると−Ｙ方向に基板を搬送し、（ｎ−１）列目に対する第２の干渉パターンの照射を開始する。このとき、（ｎ−１）列目に対しては、＋Ｘ方向（往路と１８０°反対方向）に基板を搬送しつつ第２の干渉パターンを照射する。この（ｎ−１）列目に対しても、往路で照射した干渉パターンに対して９０°回転した干渉パターンを照射する。

上記の操作を繰り返すことにより、基板の全面に格子状の干渉パターンを形成することができる。例えば、基板に塗布された感光性材料膜（レジスト等）が、光照射部分が現像液に溶解するポジ型である場合は、この露光方法を用いて露光することにより、格子状に光照射された箇所が溶解して、円柱、角柱、円錐、角錐などが残存したパターンを形成することができる。一方、感光性材料膜が、光照射部分が架橋して現像液に溶解しなくなるネガ型である場合は、この露光方法を用いて露光することにより、格子状に光照射された箇所が現像後に残存し、四角や丸等の形状の凹部を有するパターンを形成することができる。
このように、容易に基板上に格子状のパターンを形成することができる。

このような格子状のパターンを得るためには、露光ビームの分岐方法を変更してもよい。すなわち、ビームを２以上に分岐させ、それらを一度に基板へと照射してもよい。このような方法を多光束干渉露光と呼ぶ。分岐手段には、例えば、レーザーを複数のビームに分岐させる回折光学素子を用いてもよい。多光束干渉露光で、上記のように、２つのビームの干渉パターンを９０°回転させて重畳させる方法と同様の結果を得るためには、図１７に示すように、ビームを４分岐させて、分岐ビームと基板の法線がなす４つの面が９０°ずつ配向し、かつ、基板に入射する際に向かい合う２つの分岐ビームがなす角度が所定の干渉角度となるように、光学部品を配置すればよい。

（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
この第５の実施形態は、上述した第１〜第４の実施形態において、折り返しミラー７ａ，７ｂが固定ミラーであったのに対し、角度可変ミラーとしたものである。
図１８は、第５の実施形態の露光装置を示す概略構成図である。
この露光装置１は、図１の露光装置１において折り返しミラー７ａ，７ｂを角度可変ミラー７ａ´，７ｂ´としたことを除いては、図１に示す露光装置１と同様の構成を有する。したがって、ここでは図１と同一構成を有する部分には同一符号を付し、構成の異なる部分を中心に説明する。

角度可変ミラー７ａ´，７ｂ´は、光入射面の角度を変更可能に構成されており、当該光入射面の角度を変更することで干渉角度θを所望の角度に変化させる。干渉角度θを変えることにより、基板に形成されるストライプ状の干渉パターンのピッチを自在に変更することができる。
図１９は、角度可変ミラー７ａ´及び７ｂ´の機構を示す図である。角度可変ミラー７ａ´と７ｂ´とは同一構成を有するため、ここでは角度可変見ミラー７ａ´の機構についてのみ図示している。

角度可変ミラー７ａ´（以下、単に「ミラー」という）は、干渉角度θを任意の角度に調整するための素子で、ビーム分岐素子６で分岐されたビーム（分岐ビーム）Ｂ１がなす直線上を移動し、且つ紙面垂直軸周りに角度を変えることができる。当該ミラー７ａ´で反射されたビーム（ミラー反射ビーム）Ｂ５は、ワークＷ上の所定の位置に向けられ、もう片方のミラーからのミラー反射ビームとワークＷ上で結合し、干渉縞を形成する。すなわち、ミラー７ａ´の法線は、分岐ビームＢ１とミラー反射ビームＢ５とがなす角の二等分線となる。

ミラー７ａ´の法線を所定の方向に保ったまま干渉角度θを調整する方法として、例えば、図１９（ａ）及び（ｂ）に示すようなＴ字型のフレームＴを持つリンク機構を用いる方法がある。Ｔ字フレームＴには３つのスライダＳが設けられ、そのうちの２つは分岐ビームＢ１及びミラー反射ビームＢ５がなす直線上をそれぞれ移動し、残りの１つにはミラー７ａ´が取り付けられ、Ｔ字フレームＴ上を移動する。

また、ミラー７ａ´の回転軸は分岐ビームＢ１及びミラー反射ビームＢ５の交点位置で拘束されている。干渉角度θを調整する際には、図１９（ａ）から図１９（ｂ）のように、ミラー７ａ´の法線方向が、分岐ビームＢ１とミラー反射ビームＢ５とがなす角の二等分線を維持したまま、所定の方向へ変化する。
この干渉角度θは、駆動部（アクチュエータ）２２を用いて調整する。駆動部２２は、ミラー反射ビームＢ５のなす直線上に配置されたフレームに作用し、干渉角度θを調整する。なお、駆動部２２は、Ｔ字フレームＴに作用して干渉角度θを調整する構成であってもよい。

このように、本実施形態の露光装置は、ビーム分岐素子６で２以上に分岐した光が所望の角度で交差するように、分岐したそれぞれの光を基板へ向けて偏向する角度可変ミラー７ａ´，７ｂ´を備えるので、基板に形成されるストライプ状の干渉パターンのピッチを自在に変更することができ、様々な用途に適用することができる。

１…露光装置、２…光源、３…ビームエキスパンダ、４…打ち下ろしミラー、５…シャッター、６…ビーム分岐素子、７ａ，７ｂ…折り返しミラー、８ａ，８ｂ…集光レンズ、９ａ，９ｂ…ピンホール、１０ａ，１０ｂ…コリメートレンズ、１１…ステージ、１２…吸着盤、１３…マスク（遮光部材）、１４…ギャップセンサ、２０…コントローラ（基板搬送制御部）、２１…ステージ駆動回路、３０…透明基板、４０…格子用薄膜、４１…パターン、４２…格子、５０…フォトレジスト、５１…パターン、Ｗ…ワーク（基板）

Claims (11)

1. コヒーレント光源の出力光を２以上に分岐した光を所定の干渉角度で交差させて干渉光を発生し、当該干渉光の基板への照射と前記基板の搬送とを繰り返して前記基板を露光する露光方法であって、
   １ショットで前記干渉光が照射される基板上の領域である干渉光照射領域を、矩形状又は略矩形状に整形し、
   前記基板をステップ的に搬送しながら露光するに際し、各ショットでの前記干渉光照射領域同士を、前記基板上で基板搬送方向に重畳させずに隣接させることを特徴とする露光方法。
2. 矩形状又は略矩形状の光透過部を有する遮光部材を前記基板の上に配置することで、前記干渉光照射領域を矩形状又は略矩形状に整形することを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
3. 前記遮光部材を前記基板上に所定ギャップを設けて配置することで、前記干渉光照射領域の端部に、前記２以上に分岐した光の一部である非干渉光が照射する非干渉光照射領域を形成し、
   前記基板をステップ的に搬送しながら露光するに際し、基板搬送方向に隣接する前記干渉光照射領域の端部に形成された非干渉光照射領域同士を重畳させることを特徴とする請求項２に記載の露光方法。
4. 前記遮光部材を前記基板上に所定ギャップを設けて配置することで、前記干渉光照射領域の端部に、前記２以上に分岐した光の一部である非干渉光が照射する非干渉光照射領域を形成し、
   前記基板をステップ的に搬送しながら露光するに際し、前記干渉光照射領域を、基板搬送方向に隣接する前記干渉光照射領域の端部に形成された前記非干渉光照射領域に重畳させることを特徴とする請求項２に記載の露光方法。
5. 前記遮光部材を前記基板上に直接配置することを特徴とする請求項２に記載の露光方法。
6. 前記請求項１〜５の何れか１項に記載の露光方法により前記基板を露光し、該基板に前記干渉光のパターンに対応する物性を付与し、または形状を形成する工程を備えることを特徴とする微細周期構造体の製造方法。
7. 前記請求項１〜５の何れか１項に記載の露光方法により前記基板を露光する工程と、
   露光後の前記基板を現像し、前記基板に前記干渉光のパターンに対応する形状を形成する工程と、を備えることを特徴とする微細周期構造体の製造方法。
8. 透明基板上に無機誘電体からなる無機誘電体層を形成する工程と、
   前記無機誘電体層の上に感光性材料からなる感光層を形成する工程と、
   前記請求項１〜５の何れか１項に記載の露光方法により前記感光層を露光する工程と、
   露光後の前記感光層を現像し、前記感光層に前記干渉光のパターンに対応する形状を形成する工程と、
   前記感光層に形成したパターンに従って、前記無機誘電体層をエッチングにより除去し、微細周期構造を有する無機誘電体からなるグリッド層を形成する工程と、を備えることを特徴とするグリッド偏光素子の製造方法。
9. 前記干渉光照射領域の面積に対する非干渉光照射領域の面積の割合が、０．４％未満となるように露光することを特徴とする請求項８に記載のグリッド偏光素子の製造方法。
10. コヒーレント光を出力する光源と、
    前記光源の出力光を２以上に分岐した光を所定の干渉角度で交差させて干渉光を発生する光学系素子と、
    基板の上に配置され、前記光学系素子によって発生した干渉光が透過する矩形状又は略矩形状の光透過部を有する遮光部材と、
    前記遮光部材の光透過部を透過した前記干渉光の基板への照射と前記基板の搬送とを繰り返し、前記基板を露光する基板搬送制御部と、を備え、
    前記基板搬送制御部は、前記遮光部材の光透過部を介して矩形状又は略矩形状に整形された前記干渉光が照射される基板上の干渉光照射領域を、各ショットにおいて基板上で基板搬送方向に重畳させずに隣接させるべく、前記基板をステップ的に搬送することを特徴とする露光装置。
11. 前記光学系素子は、
    前記光源の出力光を２以上に分岐する光分岐素子と、
    前記光分岐素子で分岐したそれぞれの光を所望の干渉角度で交差させるべく、分岐したそれぞれの光を前記基板へ向けて偏向する角度可変ミラーと、を備えることを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。

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