JP2016111059A - Manufacturing method for on-substrate structure, and on-substrate structure - Google Patents

Manufacturing method for on-substrate structure, and on-substrate structure Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method for an on-substrate structure and the on-substrate structure, capable of implementing accurate micro-fabrication at a low cost.SOLUTION: A manufacturing method for an on-substrate structure includes: a step of forming a photosensitive material layer on a substrate surface or a functional material layer surface; a step of generating interference light in which longer directions of interference fringes cross at a predetermined angle by crossing beams of light obtained by dividing output light of a coherent light source into two or more, to perform an interference exposure on the photosensitive material layer by a step-and-repeat method using the interference light; a step of removing an area irradiated with the interference light or a non-irradiated area of the photosensitive material layer after the interference exposure, to form a micro pattern on the photosensitive material layer; and a step of performing etching on the substrate or the functional material layer by using the micro pattern on the photosensitive material layer, to obtain a micro pattern.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、表面に微細パターンが形成された基板上構造体の製造方法及び基板上構造体に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an on-substrate structure having a fine pattern formed on the surface, and an on-substrate structure.

偏光素子や反射防止素子等の光学素子、或いは蛍光光源やLED(Light Emitting Diode)に代表される半導体発光素子等の各種デバイスにおいて、微細構造体を加工したいと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)での微細構造体の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は、例えば、ステッパや電子ビーム描画による露光方法、或い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知られている(例えば、非特許文献1参照)。しかしながら、これらの方法には量産に対して不向きな点があり、前述したような各種デバイスの量産工程には未だ適用されていない。
In various devices such as optical elements such as polarizing elements and anti-reflective elements, or semiconductor light-emitting elements such as fluorescent light sources and LEDs (Light Emitting Diodes), there is an increasing demand for processing fine structures. Technological development is underway to realize the processing of microstructures on the order of smaller than the wavelength (for example, 100 nm or less).
As means for producing such a sub-wavelength order fine pattern, for example, an exposure method using a stepper or electron beam drawing, or a lithography technique using X-rays having a wavelength shorter than ultraviolet light is known (for example, non-patent). Reference 1). However, these methods are not suitable for mass production and have not yet been applied to the mass production process of various devices as described above.

一般に、電子ビーム描画露光やX線リソグラフィは、一度に露光できる面積が限定的であるためスループットが低く、量産には適さない。特に電子ビーム描画露光は、電子ビームそのもので直接ワークを露光するため、数nmの加工精度を実現できる一方、数mm角の寸法に露光するだけでも数日単位の莫大な処理時間が必要となる。
ステッパによる露光は量産に適した方法ではあるが、適用可能なワークがSEMI規格に適合している必要があり、厚みのあるワークや反りの大きいワークには適用できない。例えばSEMI規格では、8インチSi基板の厚さは725±20μm、厚さばらつきの指標TTV(Total Thickness Variation)は10μmと定められており、これに適合しない基板はステッパでは露光できない。一方で上述したような各種デバイスの基板には、1インチ〜2インチ程度の小径のものや、表面に機能性材料を成膜したために形状が大きく反っているものがあり、いずれもステッパでは露光できない。
In general, electron beam lithography exposure and X-ray lithography are not suitable for mass production because throughput is low because the area that can be exposed at one time is limited. In particular, in the electron beam drawing exposure, since the workpiece is directly exposed by the electron beam itself, a processing accuracy of several nanometers can be realized, but even if exposure is performed to a dimension of several millimeters square, a huge processing time of several days is required. .
Although exposure by a stepper is a method suitable for mass production, an applicable workpiece needs to conform to the SEMI standard, and cannot be applied to a thick workpiece or a workpiece with a large warp. For example, in the SEMI standard, the thickness of an 8-inch Si substrate is 725 ± 20 μm, and the thickness variation index TTV (Total Thickness Variation) is 10 μm. On the other hand, the substrates of various devices as described above include those with a small diameter of about 1 to 2 inches and those with a large warp because a functional material is formed on the surface. Can not.

このように既存の技術では、スループットやワーク形状の制限のため、様々な各種デバイス基板に微細構造体を加工することは困難であった。
そこで、最近では、樹脂やガラス等のワークをマスターモールド(型)と基板とで挟み込み、微細な凹凸パターンを転写するナノインプリント法(ナノインプリントリソグラフィ:NIL)により微細構造体を加工する方法も提案されている。
As described above, with the existing technology, it is difficult to process fine structures on various device substrates because of limitations on throughput and workpiece shape.
Therefore, recently, a method of processing a fine structure by a nanoimprint method (nanoimprint lithography: NIL) in which a workpiece such as resin or glass is sandwiched between a master mold (mold) and a substrate and a fine uneven pattern is transferred has been proposed. Yes.

「応用物理」,応用物理学会,2004年,第73巻,第4号,p.455−461“Applied Physics”, Japan Society of Applied Physics, 2004, Vol. 73, No. 4, p. 455-461

NILは研究が盛んであり、マスターモールドを用意すれば容易に微細加工の量産化が実現できるという利点がある。しかしながら、実際には、ワークとマスターモールドとの都度接触が必要な方法であるため、適用には様々な課題がある。具体的には、マスターモールドの形状の劣化、フォトレジスト充填時の気泡混入によるパターン形成不良、パーティクルの混入による転写不良などである。また原理的に、反りの大きいワークには適用が困難である。これらの理由から、NILは量産時の歩留まりが低く、高精度なパターニングには不向きである。   NIL is actively researched and has the advantage that mass production of microfabrication can be easily realized by preparing a master mold. However, in practice, since this method requires contact between the workpiece and the master mold, there are various problems in application. Specifically, there are deterioration of the shape of the master mold, pattern formation failure due to air bubble mixing during filling of the photoresist, transfer failure due to particle contamination, and the like. In principle, it is difficult to apply to workpieces with large warpage. For these reasons, NIL has a low yield during mass production and is not suitable for high-precision patterning.

さらに、NILはコスト面でも課題がある。NILではワークとマスターモールドとの都度接触により、マスターモールドの劣化が生じ、定期的な交換が必要となる。マスターモールドは、広い面積に微細な形状が精度よく形成されたものであり、比較的高価な加工法である電子ビーム加工やKrFステッパによるリソパターニングが不可欠である。そのため、量産時にはランニングコストの増加が課題となる。また、設計変更のたびに新しいマスターモールドが必要となるため、開発用途や少量多品種の生産にも不向きである。
そこで、本発明は、低コストで高精度な微細加工を実現可能な基板上構造体の製造方法及び基板上構造体を提供することを課題としている。
Furthermore, NIL has a problem in terms of cost. In NIL, every time the workpiece and the master mold come into contact with each other, the master mold deteriorates, and it is necessary to replace it periodically. The master mold has a fine shape formed on a large area with high accuracy, and litho patterning using a relatively expensive processing method such as electron beam processing or a KrF stepper is indispensable. Therefore, an increase in running cost becomes a problem during mass production. In addition, since a new master mold is required every time the design is changed, it is not suitable for development applications and production of a small variety of products.
Then, this invention makes it a subject to provide the manufacturing method of the structure on a board | substrate which can implement | achieve a highly accurate microfabrication at low cost, and a structure on a board | substrate.

上記課題を解決するために、本発明に係る基板上構造体の製造方法の一態様は、基板の表面若しくは当該基板上に設けられた機能材料層の表面に複数の凸部及び凹部の少なくとも一方が配列されてなる微細パターンを有する基板上構造体の製造方法であって、前記基板の表面若しくは前記機能材料層の表面に感光性材料層を形成するステップと、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、干渉縞の長手方向が所定の角度で交差する干渉光を発生し、当該干渉光を用いて、前記感光性材料層の干渉露光を行うステップと、前記干渉露光後の感光性材料層における前記干渉光の照射エリア若しくは非照射エリアを除去して、前記感光性材料層に微細パターンを形成するステップと、前記感光性材料層の微細パターンを用いて、前記基板若しくは前記機能材料層をエッチングして微細パターンを得るステップと、を含む。前記干渉露光を行うステップは、前記干渉光の前記感光性材料層への照射と前記基板の搬送とを繰り返して前記感光性材料層を露光するステップであって、1ショットで前記干渉光が照射される前記感光性材料層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前記感光性材料層を露光するに際し、各ショットでの前記干渉光照射領域同士を、前記感光性材料層上で基板搬送方向に重畳させずに隣接させる。   In order to solve the above-described problem, one embodiment of a method for manufacturing a structure on a substrate according to the present invention includes at least one of a plurality of convex portions and concave portions on a surface of a substrate or a functional material layer provided on the substrate. A method for producing a structure on a substrate having a fine pattern in which a photosensitive material layer is formed on the surface of the substrate or the surface of the functional material layer, and the output light of the coherent light source is two or more. Crossing the light branched into a predetermined interference angle to generate interference light in which the longitudinal direction of the interference fringes intersects at a predetermined angle, and using the interference light, performing the interference exposure of the photosensitive material layer And removing the interference light irradiation area or non-irradiation area in the photosensitive material layer after the interference exposure to form a fine pattern on the photosensitive material layer; and With turns, including the steps of obtaining a fine pattern by etching the substrate or the functional material layers. The step of performing the interference exposure is a step of exposing the photosensitive material layer by repeatedly irradiating the photosensitive material layer with the interference light and transporting the substrate, and the interference light is irradiated in one shot. When the photosensitive material layer is exposed while shaping the interference light irradiation area, which is an area on the photosensitive material layer, into a rectangular shape or a substantially rectangular shape, and transporting the substrate stepwise, The interference light irradiation regions are adjacent to each other on the photosensitive material layer without overlapping in the substrate transport direction.

このように、干渉露光により微細パターンを形成する。干渉露光は微細フォトマスクを用いずに微細パターン露光が可能であり、ワークに対して接触する要素がない。そのため、従来のナノインプリント法等と比較して、量産時の歩留まりを高めることができる。また、ナノインプリント法のように高価なマスターモールドを必要としないため、低コストで高精度なパターニングが可能となる。したがって、光学素子や半導体発光素子等の各種デバイスとして、基板表面若しくは基板上に形成された機能材料層の表面に二次元周期的な微細パターンが形成された基板上構造体を容易且つ精度良く製造することができる。   Thus, a fine pattern is formed by interference exposure. In the interference exposure, fine pattern exposure can be performed without using a fine photomask, and there is no element in contact with the workpiece. Therefore, the yield at the time of mass production can be increased as compared with the conventional nanoimprint method or the like. Further, since an expensive master mold is not required unlike the nanoimprint method, high-accuracy patterning can be performed at low cost. Therefore, as various devices such as optical elements and semiconductor light-emitting elements, structures on the substrate in which a two-dimensional periodic fine pattern is formed on the substrate surface or the surface of the functional material layer formed on the substrate can be manufactured easily and accurately. can do.

さらに、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ワーク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、ワーク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。   Further, since the substrate is exposed step by step while the substrate is conveyed stepwise, it is possible to expose a large area without increasing the size of the apparatus. Therefore, it is possible to reduce the cost associated with increasing the size of the apparatus. In addition, since the exposure area is shaped into a rectangle in the two-beam interference exposure, the interference light irradiation areas of the respective shots can be arranged on the workpiece without overlapping each other. Therefore, the number of shots can be reduced as compared with the exposure method in which the interference light irradiation regions are overlapped, and the number of settling times of the stage that transports the substrate can be reduced. As a result, the exposure time for the entire workpiece can be shortened and the throughput can be improved.

また、上記の基板上構造体の製造方法において、前記エッチングを行う前に、前記感光性材料層に形成された微細パターンに対して熱処理を行い、当該微細パターンを整形するステップをさらに含んでもよい。
このように、熱処理工程により微細パターンを整形するので、形成後の微細パターンの精度をより向上させることができる。また、この熱処理工程により、微細パターンの幅を広げ、互いに隣接する凸部の間隔を狭くすることもできる。すなわち、より密に配置された構造体を形成することができる。
The method for manufacturing a structure on a substrate may further include a step of performing a heat treatment on the fine pattern formed on the photosensitive material layer and shaping the fine pattern before performing the etching. .
Thus, since the fine pattern is shaped by the heat treatment step, the precision of the fine pattern after formation can be further improved. In addition, this heat treatment step can increase the width of the fine pattern and reduce the interval between the adjacent convex portions. That is, a denser structure can be formed.

さらに、上記の基板上構造体の製造方法において、前記感光性材料層は、ガラス転移点を有する材料から構成されており、前記微細パターンを整形するステップでは、前記熱処理として、ガラス転移温度を上回る温度で前記感光性材料層に形成された微細パターンを加熱する処理を行ってもよい。
このように、ガラス転移温度を上回る温度で加熱する処理を施すことで、異方性を有する形状(例えば、楕円形状)の微細パターンを、表面張力により正円形状に自然に整形することができる。また、これにより、感光性材料層に形成された微細パターンをマスクとして用い、基板若しくは基板上に設けられた機能材料層をエッチングして除去した際に、真円形状の底面を持つ精度の良いモスアイ構造を形成することができる。
Furthermore, in the method for manufacturing a structure on a substrate, the photosensitive material layer is made of a material having a glass transition point, and in the step of shaping the fine pattern, the heat treatment exceeds the glass transition temperature. You may perform the process which heats the fine pattern formed in the said photosensitive material layer with temperature.
As described above, by performing the heating at a temperature higher than the glass transition temperature, a fine pattern having an anisotropic shape (for example, an elliptical shape) can be naturally shaped into a perfect circular shape by surface tension. . In addition, this makes it possible to use a fine pattern formed on the photosensitive material layer as a mask and to have a perfect circular bottom when the substrate or the functional material layer provided on the substrate is removed by etching. A moth-eye structure can be formed.

また、上記の基板上構造体の製造方法において、前記干渉露光を行うステップでは、前記感光性材料層に形成される微細パターンが正方配列となるよう干渉露光を行ってもよい。すなわち、干渉縞の長手方向が90°交差するように干渉露光すれば、正方配列のモスアイ構造を得ることができる。
さらに、上記の基板上構造体の製造方法において、前記干渉露光を行うステップでは、前記感光性材料層に形成される微細パターンが三方配列となるよう干渉露光を行ってもよい。すなわち、干渉縞の長手方向が60°交差するように干渉露光すれば、三方配列のモスアイ構造を得ることができる。この場合、正方配列のモスアイ構造と比較して細密構造とすることができる。
In the method for manufacturing a structure on a substrate described above, in the step of performing the interference exposure, the interference exposure may be performed so that a fine pattern formed on the photosensitive material layer has a square arrangement. That is, if interference exposure is performed so that the longitudinal direction of the interference fringes intersects by 90 °, a square array of moth-eye structures can be obtained.
Furthermore, in the method for manufacturing a structure on a substrate described above, in the step of performing the interference exposure, the interference exposure may be performed so that a fine pattern formed on the photosensitive material layer has a three-way arrangement. That is, if interference exposure is performed so that the longitudinal direction of the interference fringes intersects by 60 °, a three-way moth-eye structure can be obtained. In this case, a fine structure can be obtained as compared with a square-shaped moth-eye structure.

また、上記の基板上構造体の製造方法において、前記干渉露光を行うステップは、前記感光性材料層に対し複数回の干渉露光を行うステップであって、第2回目以降の干渉露光における干渉縞の長手方向を、第1回目の干渉露光における干渉縞の長手方向と所定角度で交差させてもよい。このように、干渉露光を複数回実施することで、容易に所望の微細パターンを形成することができる。   Further, in the method for manufacturing a structure on a substrate, the step of performing the interference exposure is a step of performing the interference exposure on the photosensitive material layer a plurality of times, and the interference fringes in the second and subsequent interference exposures. May be crossed at a predetermined angle with the longitudinal direction of the interference fringes in the first interference exposure. Thus, a desired fine pattern can be easily formed by performing interference exposure a plurality of times.

さらにまた、上記の基板上構造体の製造方法において、前記干渉露光を行うステップでは、前記第1回目の干渉露光を行った後に、前記基板を前記所定角度回転させ、前記第2回目以降の干渉露光を行ってもよい。このように、基板を回転させることで、容易に複数回露光を実現することができる。
また、上記の基板上構造体の製造方法において、前記干渉露光を行うステップでは、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感光性材料層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してもよい。これにより、比較的容易に干渉光照射領域を整形することができる。
Furthermore, in the above-described method for manufacturing a structure on a substrate, in the step of performing the interference exposure, after performing the first interference exposure, the substrate is rotated by the predetermined angle to perform the second and subsequent interferences. Exposure may be performed. Thus, exposure can be easily realized a plurality of times by rotating the substrate.
In the method for manufacturing a structure on a substrate described above, in the step of performing the interference exposure, a light shielding member having a rectangular or substantially rectangular light transmitting portion is disposed on the photosensitive material layer. The interference light irradiation region may be shaped into a rectangular shape or a substantially rectangular shape. Thereby, the interference light irradiation region can be shaped relatively easily.

さらに、上記の基板上構造体の製造方法において、前記干渉露光を行うステップでは、前記遮光部材を前記感光性材料層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てもよい。   Further, in the above-described method for manufacturing a structure on a substrate, in the step of performing the interference exposure, the light shielding member is disposed with a predetermined gap on the photosensitive material layer, whereby an end of the interference light irradiation region is provided. Forming a non-interference light irradiation region irradiated with non-interference light, which is a part of the light branched into two or more, and the exposure adjacent to the substrate transport direction when performing exposure while transporting the substrate stepwise. The non-interference light irradiation regions formed at the ends of the light irradiation regions may be overlapped.

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、遮光部材と感光性材料層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。   Thus, since the non-interference light irradiation areas are used for superposition, it is possible to prevent the interference light irradiation areas from being overlapped, that is, overexposure. In addition, the non-interference light irradiation area can be used as an index when arranging the interference light irradiation areas. Furthermore, since a gap is provided between the light shielding member and the photosensitive material layer, it is possible to prevent particles and the like from adhering to each other due to the close contact therebetween.

また、上記の基板上構造体の製造方法において、前記干渉露光を行うステップでは、前記遮光部材を前記感光性材料層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てもよい。   Further, in the above-described method for manufacturing a substrate structure, in the step of performing the interference exposure, the light shielding member is arranged with a predetermined gap on the photosensitive material layer, whereby an end of the interference light irradiation region is arranged. Forming a non-interference light irradiation region irradiated with non-interference light, which is a part of the light branched into two or more, and exposing the interference light irradiation region to the substrate while transporting the substrate stepwise. You may superimpose on the said non-interference light irradiation area | region formed in the edge part of the said interference light irradiation area | region adjacent to a conveyance direction.

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、遮光部材と感光性材料層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。   Thus, since the non-interference light irradiation areas are used for superposition, it is possible to prevent the interference light irradiation areas from being overlapped, that is, overexposure. Also, since the non-interference light irradiation area and the interference light irradiation area adjacent to each other in the substrate transport direction are overlapped, the non-interference light irradiation area (dead zone) interposed between the interference light irradiation areas adjacent to each other in the substrate transfer direction is minimized. can do. Furthermore, since a gap is provided between the light shielding member and the photosensitive material layer, it is possible to prevent particles and the like from adhering to each other due to the close contact therebetween.

さらにまた、上記の基板上構造体の製造方法において、前記干渉露光を行うステップでは、前記遮光部材を前記感光性材料層上に直接配置してもよい。
このように、遮光部材を感光性材料層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、遮光部材を感光性材料層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。
Furthermore, in the method for manufacturing a structure on a substrate, the light shielding member may be directly disposed on the photosensitive material layer in the step of performing the interference exposure.
Thus, by disposing the light shielding member directly on the photosensitive material layer, the non-interference light irradiation region is not formed on both sides of the interference light irradiation region in the substrate transport direction. Therefore, the area of the interference light irradiation region can be increased as compared with the case where the light shielding member is disposed on the photosensitive material layer with a gap. That is, the area that can be exposed by one shot can be widened, and the number of shots necessary for exposure of a certain area can be reduced accordingly.

また、本発明に係る基板上構造体の製造方法の一態様は、基板の表面若しくは当該基板上に設けられた機能材料層の表面に複数の凸部及び凹部の少なくとも一方が配列されてなる微細パターンを有する基板上構造体の製造方法であって、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、干渉縞の長手方向が所定の角度で交差する干渉光を発生し、当該干渉光を用いて、前記基板若しくは前記機能材料層を干渉露光し、前記基板若しくは前記機能材料層の一部を除去して前記微細パターンを得るステップを含み、前記干渉露光を行うステップは、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て前記基板若しくは前記機能材料層を露光するステップであって、1ショットで前記干渉光が照射される前記基板若しくは前記機能材料層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前記基板若しくは前記機能材料層を露光するに際し、各ショットでの前記干渉光照射領域同士を、前記基板若しくは前記機能材料層上で基板搬送方向に重畳させずに隣接させる。   Further, one embodiment of the method for manufacturing a structure on a substrate according to the present invention is a fine structure in which at least one of a plurality of convex portions and concave portions is arranged on the surface of the substrate or the surface of the functional material layer provided on the substrate. A method for manufacturing a structure on a substrate having a pattern, wherein interference light in which longitudinal directions of interference fringes intersect at a predetermined angle by intersecting light beams obtained by branching output light of a coherent light source into two or more at a predetermined interference angle Generating a fine pattern by performing interference exposure on the substrate or the functional material layer using the interference light, removing a part of the substrate or the functional material layer, and performing the interference exposure. The performing step is a step of exposing the substrate or the functional material layer by repeatedly irradiating the substrate with the interference light and transporting the substrate, and before irradiating the interference light with one shot. When the interference light irradiation area, which is an area on the substrate or the functional material layer, is shaped into a rectangular shape or a substantially rectangular shape, each shot is exposed when the substrate or the functional material layer is exposed while stepping the substrate. The interfering light irradiation regions are adjacent to each other on the substrate or the functional material layer without overlapping in the substrate transport direction.

このように、干渉露光により微細パターンを形成するので、従来のナノインプリント法等と比較して、量産時の歩留まりを高めることができると共に、低コストで高精度なパターニングが可能となる。したがって、蛍光基板の表面若しくは蛍光基板上に形成された機能材料層の表面に微細パターンが形成された蛍光光源用発光素子を容易且つ精度良く製造することができる。   As described above, since a fine pattern is formed by interference exposure, the yield during mass production can be increased and patterning with high accuracy can be achieved at low cost as compared with the conventional nanoimprint method or the like. Therefore, a light-emitting element for a fluorescent light source in which a fine pattern is formed on the surface of the fluorescent substrate or the surface of the functional material layer formed on the fluorescent substrate can be easily and accurately manufactured.

さらに、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ワーク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、ワーク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。
さらに、本発明に係る基板上構造体の一態様は、上記のいずれかの製造方法により製造する。これにより、高精度な微細パターンを有する基板上構造体とすることができる。
Further, since the substrate is exposed step by step while the substrate is conveyed stepwise, it is possible to expose a large area without increasing the size of the apparatus. Therefore, it is possible to reduce the cost associated with increasing the size of the apparatus. In addition, since the exposure area is shaped into a rectangle in the two-beam interference exposure, the interference light irradiation areas of the respective shots can be arranged on the workpiece without overlapping each other. Therefore, the number of shots can be reduced as compared with the exposure method in which the interference light irradiation regions are overlapped, and the number of settling times of the stage that transports the substrate can be reduced. As a result, the exposure time for the entire workpiece can be shortened and the throughput can be improved.
Furthermore, one aspect of the on-substrate structure according to the present invention is manufactured by any one of the manufacturing methods described above. Thereby, it can be set as the structure on a board | substrate which has a highly accurate fine pattern.

本発明によれば、露光工程において干渉露光を行うので、感光性材料層からなる微細パターンを低コストで高精度に形成することが可能となる。したがって、基板表面若しくは当該基板上に設けられた機能材料層の表面に高精度な微細パターンが形成された基板上構造体を、低コストで製造することができる。
また、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上構造体の製造が可能となる。
According to the present invention, since interference exposure is performed in the exposure step, it is possible to form a fine pattern made of a photosensitive material layer with high accuracy at low cost. Therefore, the on-substrate structure in which a highly accurate fine pattern is formed on the surface of the substrate or the surface of the functional material layer provided on the substrate can be manufactured at low cost.
In addition, since the so-called step-and-repeat method in which the substrate is exposed while being conveyed stepwise is adopted, the apparatus can be miniaturized and low cost can be realized. In the two-beam interference exposure, the exposure area (interference light irradiation area) of one shot is shaped into a rectangle, so that the exposure can be performed side by side in the substrate transport direction without overlapping the interference light irradiation areas of the shots. Therefore, the number of shots can be reduced as compared with the method of superimposing the interference light irradiation region, and as a result, the throughput can be improved.
In this way, the on-substrate structure can be manufactured with high throughput and low cost.

第1の実施形態の露光装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the exposure apparatus of 1st Embodiment. 有効照射領域が形成される様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that an effective irradiation area | region is formed. 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。It is a figure which shows distribution of the interference area | region and non-interference area | region in an effective irradiation area | region. 露光ショットレイアウトイメージである。It is an exposure shot layout image. 第1の実施形態における露光方法を示す図である。It is a figure which shows the exposure method in 1st Embodiment. 本実施形態の露光パターンを示す図である。It is a figure which shows the exposure pattern of this embodiment. 第1の実施形態における露光方法を示す図である。It is a figure which shows the exposure method in 1st Embodiment. 90°配向時の露光強度分布を示す図である。It is a figure which shows exposure intensity distribution at the time of 90 degree orientation. 90°配向時のレジストパターン形状を示す図である。It is a figure which shows the resist pattern shape at the time of 90 degree orientation. 60°配向時の露光強度分布を示す図である。It is a figure which shows exposure intensity distribution at the time of 60 degree orientation. 60°配向時のレジストパターン形状を示す図である。It is a figure which shows the resist pattern shape at the time of 60 degree orientation. 熱処理によるレジストパターンの整形例を示す図である。It is a figure which shows the example of shaping of the resist pattern by heat processing. 熱処理によるレジストパターンの整形例を示す図である。It is a figure which shows the example of shaping of the resist pattern by heat processing. 熱処理前のレジストパターンの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the resist pattern before heat processing. 熱処理前のレジストパターンの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the resist pattern before heat processing. 熱処理によるレジストパターンの整形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of shaping of the resist pattern by heat processing. 熱処理によるレジストパターンの整形例を示す平面図である。It is a top view which shows the example of shaping of the resist pattern by heat processing. 熱処理によるレジストパターンの整形例を示す平面図である。It is a top view which shows the example of shaping of the resist pattern by heat processing. 熱処理によるレジストパターンの整形例を示す平面図である。It is a top view which shows the example of shaping of the resist pattern by heat processing. 基板上構造体の製造方法を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing method of the structure on a board | substrate. 微細パターンへの熱処理の有無による光取出し強度の違いを示す図である。It is a figure which shows the difference in the light extraction intensity | strength by the presence or absence of the heat processing to a fine pattern. 第1の実施形態における露光方法の別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the exposure method in 1st Embodiment. 第1の実施形態における露光方法の別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the exposure method in 1st Embodiment. 第2の実施形態の露光装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the exposure apparatus of 2nd Embodiment. 角度可変ミラーの機構の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the mechanism of a variable angle mirror. 多光束干渉露光方法の概略図である。It is the schematic of the multi-beam interference exposure method.

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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic block diagram that shows the exposure apparatus of the present embodiment.
In the figure, reference numeral 1 denotes an exposure apparatus. The exposure apparatus 1 includes a light source 2, a beam expander 3, a down mirror 4, a shutter 5, a beam branching element 6, folding mirrors 7a and 7b, condenser lenses 8a and 8b, a pinhole 9a, 9b and collimating lenses 10a and 10b. The exposure apparatus 1 further includes a stage 11, a suction disk 12, a mask 13, a gap sensor 14, a controller 20, and a stage drive circuit 21.

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。
The light source 2 is a coherent light source that emits coherent light, and is, for example, a semiconductor-excited solid laser that emits laser light having a wavelength λ of 266 nm. The laser beam B0 emitted from the light source 2 is expanded in beam diameter by the beam expander 3 and its optical path is deflected by the down mirror 4.
The shutter 5 is for switching ON / OFF of laser light emission, and is disposed between the mirror 4 and the beam branching element 6. The controller 20 controls the opening and closing of the shutter 5.

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。
The beam splitter 6 splits one laser beam to generate two laser beams. The beam branching element 6 is a concavo-convex diffractive element that realizes its function using a shape effect due to a fine concavo-convex shape formed on the surface of quartz or the like, for example.
The two laser beams B1 and B2 generated by the beam branching element 6 are optically deflected by the folding mirrors 7a and 7b, respectively, and enter the condenser lenses 8a and 8b.

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、1回の露光でワーク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。
The laser beam condensed by the condensing lens 8a is incident on the pinhole 9a, the beam diameter is enlarged, and then collimated by the collimating lens 10a. In this way, a collimated laser beam B3 is obtained. Similarly, the laser light after being condensed by the condensing lens 8b is incident on the pinhole 9b, the beam diameter is enlarged, and then collimated by the collimating lens 10b. In this way, a collimated laser beam B4 is obtained.
Here, the pinholes 9a and 9b function as a spatial filter and are used to remove the disturbance of the beam wavefront generated in the optical path to the condenser lenses 8a and 8b. The collimating lenses 10a and 10b are used to make the wavefront of the laser light an ideal plane wave.
As shown in FIG. 2, the two laser beams B3 and B4 are crossed at a predetermined interference angle 2θ. As a result, interference fringes due to interference between the two laser beams B3 and B4 are generated above the workpiece (substrate) W, and this is irradiated onto the workpiece W as exposure light. That is, a striped line-and-space pattern is transferred onto the workpiece W by one exposure.

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。   In this way, the beam expander 3, the down mirror 4, the shutter 5, the beam branching element 6, the folding mirrors 7a and 7b, the condenser lenses 8a and 8b, the pinholes 9a and 9b, and the collimating lenses 10a and 10b are configured. Interference light is generated by intersecting light, which is obtained by branching the output light of the light source 2 into two, with an interference angle 2θ by the optical system element. Among these optical system elements, a set of elements between the beam branching element 6 and the workpiece W are provided as a pair, and the two laser beams branched by the beam branching element 6 are guided to the workpiece W, It is shaped and made to interfere on the workpiece W.

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、表面に感光性材料層(例えば、フォトレジスト等)が形成された基板を用いることができる。また、ワークWとして、表面に機能材料層が設けられた基板上に感光性材料層を形成した基板を用いることもできる。
このようなワークWを干渉光で露光し現像することにより、感光性材料層(フォトレジスト等)に、複数の凸部及び/又は凹部が配列されてなる微細パターンを形成することができる。このとき、基板に塗布されたレジストが、光照射部分が現像液に溶解するポジ型である場合、上記の露光方法を用いて露光し現像することにより、光照射されていない箇所が残存したレジストパターンを得ることができる。一方、レジストが、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には、上記の露光方法を用いて露光し現像することにより、光照射された箇所が現像後に残存したレジストパターンを得ることができる。
Returning to FIG. 1, the workpiece W is fixed on a suction disk 12 provided on the stage 11. Here, as the workpiece W, for example, a substrate on which a photosensitive material layer (for example, a photoresist) is formed can be used. As the workpiece W, a substrate in which a photosensitive material layer is formed on a substrate having a functional material layer on the surface can be used.
By exposing and developing such a workpiece W with interference light, it is possible to form a fine pattern in which a plurality of convex portions and / or concave portions are arranged in a photosensitive material layer (photoresist or the like). At this time, when the resist applied to the substrate is a positive type in which the light irradiated portion is dissolved in the developer, the resist where the light is not irradiated remains by exposing and developing using the above exposure method. A pattern can be obtained. On the other hand, when the resist is a negative type in which the light-irradiated part is crosslinked and does not dissolve in the developer, the light-irradiated portion remains after development by exposing and developing using the above exposure method. A resist pattern can be obtained.

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。   The stage 11 has a degree of freedom to move in the XY direction with respect to the workpiece W surface, and the controller 20 can move the stage 11 in the XY direction by controlling the drive of the stage drive circuit 21. It has become. That is, the workpiece W moves in the XY direction by moving the stage 11 in the XY direction. Here, the X direction is the left-right direction in FIG. 1, and the Y direction is the direction perpendicular to the plane of FIG.

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。
In the present embodiment, in consideration of lens aberration, the workpiece W is exposed using only light extracted from the vicinity of the center of the collimating lenses 10a and 10b. Specifically, a mask 13 having a rectangular opening (light transmission part) is arranged on the upper surface of the workpiece W, and interference light formed only by the vicinity of the center of the light passing through the collimating lenses 10a and 10b via the mask 13. Is irradiated to the workpiece W as exposure light.
The mask 13 is composed of a light shielding member having a rectangular light transmission part. Here, as the mask 13, a mask in which a rectangular opening is formed in the approximate center of a metal substrate is used. In addition, as the mask 13, what formed the light shielding film which formed the rectangular-shaped light transmission part which the said transparent substrate exposes on transparent substrates, such as glass, can also be used. Here, as the light shielding film, for example, a film made of chromium is used. Moreover, the light transmission part should just be a shape (substantially rectangular shape) near a rectangle.

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。
By arranging such a mask 13 on the workpiece W, when a two-beam is incident on the mask 13 at an interference angle 2θ, the area on the workpiece W irradiated with the interference light in one shot is shaped into a rectangle. can do. The area that is divided by the rectangular opening of the mask 13 and is irradiated with light on the workpiece W is hereinafter referred to as an effective irradiation area.
The rectangular opening of the mask 13 is formed smaller than the irradiation area on the workpiece W of the light that has passed through the collimating lenses 10a and 10b. The size of this rectangular opening is substantially the same size as the effective irradiation area, and is 20.5 mm × 13.8 mm, for example.

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。
The optimal size of the rectangular opening of the mask varies depending on the exposure conditions. For example, wavelength λ = 266 nm, interference angle θ = 47.6 ° (interference pattern L & S pitch 180 nm), irradiation area (1 / e 2 diameter of beam) φ82 mm, interference pattern contrast 70%, laser output 100 mW, resist photosensitivity A threshold is 5 mJ / cm 2 , an 8-inch wafer is used as a workpiece, and 90% of the area is an exposure area. When the target line width is L = 60 ± 10 nm, the size of the rectangular opening of the mask is preferably in the range of 8 mm × 5 mm to 36 mm × 24 mm. In particular, when the target line width is L = 60 ± 5 nm and the tact is 10 min / sheet or less, it is more preferably in the range of 18 mm × 12 mm to 24 mm × 16 mm.
If the long side of the rectangular opening of the mask is A and the short side is B, the area of the effective irradiation area of one shot can be maximized when the relationship of A = B / cos θ is satisfied.
The beam diameter (1 / e 2 ) of the laser beams B3 and B4 can be arbitrarily determined according to the magnification of the beam expander 3, the condensing lenses 8a and 8b, and the collimating lenses 10a and 10b. Therefore, the size of the mask 13 is appropriately changed according to the application including the size of the beam diameter.

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。
Further, the mask 13 is arranged with a gap D with respect to the workpiece W as shown in FIG. As shown in FIG. 1, a gap sensor 14 is embedded in the stage 11 and the suction disk 12, and the distance between the suction disk 12 and the mask 13 can be measured by the gap sensor 14.
Further, the mask 13 is held by a holder whose distance from the suction disk 12 can be adjusted, and an arbitrary gap D is set according to the thickness of the work W fixed to the suction disk 12 prior to exposure to the work W. The distance between the suction disk 12 and the mask 13 is adjusted so as to be provided.

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。   By disposing the mask 13 with a gap D on the workpiece W, as shown in FIG. 2, the workpiece W is irradiated with the interference light beams of the laser beams B3 and B4 and the laser beams B3 and B4. An area where only one of the two is irradiated occurs. That is, the effective irradiation area is an interference light irradiation area E1 (hereinafter, simply referred to as “interference area”) where the interference light is irradiated, and a non-radiation area formed by geometric wrapping of light rays formed on both sides of the interference area E1 in the X direction. It consists of an interference light irradiation area E2 (hereinafter simply referred to as “non-interference area”). The width of the non-interference area E2 depends on the gap D and the interference angle θ, and is 2D · tan θ.

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。
FIG. 3 is a plan view showing an effective irradiation area E0 on the workpiece W. FIG. Here, the horizontal direction in FIG. 3 is the X direction, and the vertical direction in FIG. 3 is the Y direction. As shown in FIG. 3, an interference region E1 is formed at the center of the effective irradiation region E0 in the X direction, and non-interference regions E2 are formed on both sides thereof. Interference fringes are formed in the interference region E1, and no interference fringes are formed in the non-interference region.
For example, when the wavelength λ of the light source 2 is 266 nm and the interference angle is 15 ° ≦ θ ≦ 60 °, a stripe-shaped interference fringe having a pitch between adjacent lines of 154 nm to 514 nm is formed in the interference region E1. The pitch of the interference fringes depends on the interference angle θ, the wavelength λ of the light source 2 and the refractive index n of the exposure environment, and is λ / (2n · sin θ). That is, if the interference fringe pitch is n = 1 (exposure in air), the interference fringe pitch can be shortened to nearly half the wavelength λ of the laser light from the light source 2.

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。
In the present embodiment, the entire workpiece W is exposed by the step-and-repeat method. Here, the step-and-repeat method is a method in which the exposure area of the substrate is divided into a plurality of small sections, the substrate is transported and exposed repeatedly, and the divided small sections are sequentially exposed.
In the exposure process employing the step-and-repeat method, the controller 20 performs step driving of the stage 11 and opening / closing control of the shutter 5. That is, the controller 20 moves the stage 11 on which the workpiece W is mounted to a predetermined position, opens the shutter 5, performs step exposure, closes the shutter 5, ends step exposure, and moves the stage 11 by a certain distance. This operation is repeated until a preset exposure area is exposed. The controller 20 operates as a substrate transfer control unit.

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。   For example, as shown in FIG. 4, exposure is started from the upper right position of the workpiece W, and the workpiece W is first transported in the + X direction (right direction in FIG. 4), and the effective irradiation area E0 is relative to the workpiece W. The first row is exposed while moving it periodically. That is, the first row is exposed while sequentially moving the exposure area in the −X direction from the upper right position of the workpiece W. At this time, as shown in FIG. 5A, the interference area E1 in the effective irradiation area E0 in the m-th exposure and the interference area E1 in the effective irradiation area E0 in the (m-1) -th exposure are the workpieces. The non-interference area E2 in the effective irradiation area E0 in the m-th exposure and the non-interference area E2 in the effective irradiation area E0 in the (m−1) -th exposure are not superimposed on the W. The workpiece W is conveyed so as to overlap.

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。   In this way, exposure is performed by arranging in the substrate transport direction (X direction) without overlapping the interference area E1 shaped in a rectangular shape by the step-and-repeat method. At this time, the non-interference regions E2 formed in the interference region E1 are overlapped with each other in the X direction. That is, the non-interference area E2 is interposed between the interference areas E1 adjacent in the X direction. As shown in FIG. 5B, the illuminance distribution of the interference pattern, the non-interference area E2 is an area that becomes a dead zone, and if it is extremely large, it causes a reduction in product performance. Therefore, when the area of the non-interference area E2 is A and the area of the interference area E1 is B, the dead zone area ratio = [(A / B) × 100] (%) is a value that does not cause a problem in practice. The gap D and the interference angle θ are set according to the application.

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。   After the exposure of the first row of the workpieces W, the workpieces W are transported in the + X direction and the + Y direction (downward in FIG. 4) so that the effective irradiation area E0 is positioned at the left end of the second row. Then, the work W is transported in the −X direction (left direction in FIG. 4), and the second row is exposed while moving the effective irradiation region E0 relative to the work W. That is, the second row is exposed while sequentially moving the exposure area in the + X direction from the left end position. At this time, similarly to the exposure in the first row, the interference region E1 is not superimposed in the X direction. Also, the interference region E1 is not overlapped in the Y direction. A slight gap may be provided between the effective irradiation areas E0 (interference areas E1) adjacent in the Y direction.

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。
The above operation is repeated from the upper end to the lower end of the workpiece W in the Y direction to expose the entire workpiece W. In this exposure method, the conveyance direction of the workpiece W in the n-th column exposure differs from the conveyance direction of the workpiece W in the (n−1) -th column exposure.
As described above, in the present embodiment, in the two-beam interference exposure, the interference region E1 is shaped into a rectangle, and the substrate (work W) placed on the stage 11 by the step-and-repeat method is conveyed by stage driving. Interference exposure over a large area is possible. Since the interference area E1 is rectangular, pattern exposure onto a large-area substrate can be easily performed as shown in FIG.

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。   6A and 6B are diagrams showing the exposure method of the present embodiment, where FIG. 6A shows the apparatus configuration, FIG. 6B shows the exposure pattern, and FIG. 6C shows the illuminance distribution. In this way, the mask 13 is provided on the workpiece W, and the pattern effective area (interference area E1) is shaped into a rectangle. Therefore, as shown in FIG. Pattern effective areas can be arranged in the substrate transport direction. Thereby, as shown in FIG.6 (c), substantially constant illumination intensity distribution can be obtained.

本実施形態では、ワークWに対して複数回露光を行う。その際、1回目の露光(往路)では、図7(a)の実線矢印に示す経路で干渉パターンを照射し、2回目の露光(復路)では、図7(a)の破線矢印に示す経路で干渉パターンを照射する。また、往路では、例えば図7(b)に示すように、Y方向に伸びるストライプ状の干渉パターンをワークW全体に照射する。そして、2回目の露光では、1回目の干渉パターン(第一の干渉パターン)に対してストライプ状の干渉パターンを所定角度回転させ、これを第二の干渉パターンとしてワークWに照射する。   In the present embodiment, the workpiece W is exposed multiple times. At that time, in the first exposure (outward path), the interference pattern is irradiated along the path indicated by the solid line arrow in FIG. 7A, and in the second exposure (return path), the path indicated by the broken line arrow in FIG. Irradiate the interference pattern with. In the forward path, as shown in FIG. 7B, for example, the entire workpiece W is irradiated with a stripe-like interference pattern extending in the Y direction. In the second exposure, the stripe-shaped interference pattern is rotated by a predetermined angle with respect to the first interference pattern (first interference pattern), and this is irradiated onto the workpiece W as the second interference pattern.

すなわち、2回目の回転角度(配向角度)を例えば90°とした場合、図7(c)に示すように、第二の干渉パターンとして、X方向に伸びるストライプ状の干渉パターンをワークW全体に照射することになる。これにより、ワークWには、第一の干渉パターンと第二の干渉パターンとを重畳したパターンが照射される。
ここで、上記配向角度δは90°に限定されず、0°<δ≦90°の範囲内で任意に設定可能である。当該配向角度を変化させることで、ワークWに照射するパターンの形状を変化させることができる。
なお、2回目以降の露光を行う際には、干渉パターンを回転させてもよいし、ワークWを保持するステージ11を回転させてもよい。ステージ11を回転させる方法の方が、容易に複数回干渉露光を実現することができ好ましい。
That is, when the second rotation angle (orientation angle) is 90 °, for example, as shown in FIG. 7C, a striped interference pattern extending in the X direction is applied to the entire work W as the second interference pattern. Will be irradiated. Thereby, the workpiece W is irradiated with a pattern in which the first interference pattern and the second interference pattern are superimposed.
Here, the orientation angle δ is not limited to 90 °, and can be arbitrarily set within a range of 0 ° <δ ≦ 90 °. By changing the orientation angle, the shape of the pattern irradiated onto the workpiece W can be changed.
When performing the second and subsequent exposures, the interference pattern may be rotated, or the stage 11 that holds the workpiece W may be rotated. The method of rotating the stage 11 is preferable because interference exposure can be easily realized a plurality of times.

図8は、配向角度を90°とした場合の露光強度分布を机上計算した結果を示す図である。図8において、上段は3次元強度分布、下段は2次元強度分布を模式的に示しており、1回目の露光、2回目の露光、1回目と2回目の合計の露光強度分布についてそれぞれ示している。このように、1回目の露光と2回目の露光とで干渉縞の長手方向が90°交差する場合、合計2回の露光により照射パターンは格子状となり、非照射部分P1の形状(ドットパターン)はXY平面図において略正円となる。
したがって、レジストがポジ型である場合、現像後は円柱が残存したレジストパターンを得ることができる。この場合、図9に示すように、円柱状の微細パターン(ドット)P1は正方配列で配列される。
FIG. 8 is a diagram showing the result of desktop calculation of the exposure intensity distribution when the orientation angle is 90 °. In FIG. 8, the upper part schematically shows the three-dimensional intensity distribution, and the lower part schematically shows the two-dimensional intensity distribution. Yes. In this way, when the longitudinal direction of the interference fringes intersects by 90 ° between the first exposure and the second exposure, the irradiation pattern becomes a lattice shape by a total of two exposures, and the shape (dot pattern) of the non-irradiated portion P1 Is substantially a perfect circle in the XY plan view.
Therefore, when the resist is positive, a resist pattern in which the cylinder remains after development can be obtained. In this case, as shown in FIG. 9, the cylindrical fine patterns (dots) P1 are arranged in a square arrangement.

図10は、配向角度を60°とした場合の露光強度分布を机上計算した結果を示す図である。この図10も図8と同様に、上段は3次元強度分布、下段は2次元強度分布を模式的に示している。このように、1回目の露光と2回目の露光とで干渉縞の長手方向が60°交差する場合、非照射部分P1の形状(ドットパターン)はXY平面図において略楕円となる。
したがって、レジストがポジ型である場合、現像後は楕円柱が残存したレジストパターンを得ることができる。この場合、図11に示すように、楕円柱状の微細パターン(ドット)P1は三方配列で配列される。
このように、配向角度が60°の場合は、配向角度が90°の場合と比較してドットのピッチが狭くなる。すなわち、配向角度を変更することで、任意の面内密度を有するレジストパターンを作製することができる。
FIG. 10 is a diagram showing the result of desktop calculation of the exposure intensity distribution when the orientation angle is 60 °. Similarly to FIG. 8, FIG. 10 schematically shows the three-dimensional intensity distribution in the upper part and the two-dimensional intensity distribution in the lower part. As described above, when the longitudinal direction of the interference fringes intersects by 60 ° between the first exposure and the second exposure, the shape (dot pattern) of the non-irradiated portion P1 is substantially elliptical in the XY plan view.
Therefore, when the resist is a positive type, a resist pattern in which elliptical columns remain after development can be obtained. In this case, as shown in FIG. 11, the elliptic columnar fine patterns (dots) P1 are arranged in a three-way array.
Thus, when the orientation angle is 60 °, the dot pitch is narrower than when the orientation angle is 90 °. That is, a resist pattern having an arbitrary in-plane density can be produced by changing the orientation angle.

また、本実施形態では、得られたレジストパターンに対して熱処理を加え、パターン形状を整形する処理を実施する。
本発明者らは、上記の露光及び現像により得られたレジストパターンに熱処理を加えることで、パターン形状を真円状に整形することができることを見出した。そこで、本実施形態では、レジストパターンを、レジストのガラス転移温度を上回る温度で加熱し、レジストパターンを真円状に整形する。
図12は、図11に示すレジストパターンに対して、ガラス転移温度以下で熱処理を実施した結果を示す図である。ここでは、ガラス転移温度がおよそ140℃〜150℃のレジストに対し、加熱温度を150℃、加熱時間を10分として熱処理を施した。図11に示すように、ガラス転移温度以下での熱処理では、熱処理後のパターンP2は熱処理前のパターンP1から変化せず、整形は行われなかった。
In the present embodiment, the obtained resist pattern is subjected to a heat treatment to shape the pattern shape.
The present inventors have found that the pattern shape can be shaped into a perfect circle by applying heat treatment to the resist pattern obtained by the above exposure and development. Therefore, in this embodiment, the resist pattern is heated at a temperature higher than the glass transition temperature of the resist, and the resist pattern is shaped into a perfect circle.
FIG. 12 is a diagram showing a result of heat treatment performed on the resist pattern shown in FIG. 11 at a temperature lower than the glass transition temperature. Here, heat treatment was performed on a resist having a glass transition temperature of approximately 140 ° C. to 150 ° C. with a heating temperature of 150 ° C. and a heating time of 10 minutes. As shown in FIG. 11, in the heat treatment below the glass transition temperature, the pattern P2 after the heat treatment did not change from the pattern P1 before the heat treatment, and the shaping was not performed.

これに対して、図11に示すレジストパターンに対して、ガラス転移温度を超える温度で熱処理を実施すると、レジストパターンが整形されることが確認できた。この結果を図13に示す。
ここでは、ガラス転移温度がおよそ140℃〜150℃のレジストに対し、加熱温度を200℃、加熱時間を10分として熱処理を施した。このように、ガラス転移温度を超える温度での熱処理では、レジストパターンが整形され、熱処理後のパターンP2は正円形状となった。すなわち、熱処理により楕円形状のレジストパターンを正円形状に整形することができ、三方配列で正円形状のドットパターンが得られる。
上述したように、配向角度を任意の角度に設定することで、任意の面内密度を有するレジストパターンを作製することができる。したがって、任意の配向角度での露光と、現像後の熱処理とを実施することで、任意の面内密度で正円形状を有するレジストパターンを作製することができる。
On the other hand, it was confirmed that when the heat treatment was performed on the resist pattern shown in FIG. 11 at a temperature exceeding the glass transition temperature, the resist pattern was shaped. The result is shown in FIG.
Here, heat treatment was performed on a resist having a glass transition temperature of approximately 140 ° C. to 150 ° C. with a heating temperature of 200 ° C. and a heating time of 10 minutes. Thus, in the heat treatment at a temperature exceeding the glass transition temperature, the resist pattern was shaped, and the pattern P2 after the heat treatment had a perfect circular shape. That is, the elliptical resist pattern can be shaped into a perfect circle by heat treatment, and a perfect circle shaped dot pattern can be obtained in a three-way array.
As described above, a resist pattern having an arbitrary in-plane density can be produced by setting the orientation angle to an arbitrary angle. Therefore, a resist pattern having a circular shape with an arbitrary in-plane density can be produced by performing exposure at an arbitrary orientation angle and heat treatment after development.

そして、このようにして得られた熱処理後のレジストをマスクとして用い、レジストに直下に位置する基板若しくは基板上に設けられた機能材料層をエッチングして除去することで、基板表面若しくは機能材料層の表面に凸状の構造体が二次元周期的に配置されたモスアイ構造を有する基板上構造体を作製することができる。上述したように、熱処理後のレジストパターンは正円に整形されているため、真円形状の底面を有する高精度なモスアイ構造を作製することが可能となる。   Then, using the resist after heat treatment obtained in this way as a mask, the substrate located immediately below the resist or the functional material layer provided on the substrate is removed by etching, so that the substrate surface or the functional material layer is removed. A structure on a substrate having a moth-eye structure in which convex structures are two-dimensionally arranged on the surface of the substrate can be manufactured. As described above, since the resist pattern after the heat treatment is shaped into a perfect circle, it is possible to manufacture a highly accurate moth-eye structure having a perfect circle bottom.

さらに、上記熱処理においては、加熱温度や加熱時間などの加熱条件を調整し、レジストパターンのドットの大きさを調整するようにしてもよい。
図14は、熱処理前のレジストパターンの一例を示す断面図である。例えば、配向角度が60°である場合、図15に示すように、レジストパターンはXY平面において三方配列で楕円形状を有する。このように、配向角度が60°である場合、熱処理前のドット(微細構造体)P1の形状は楕円柱状であり、その断面形状は図14に示すように略四角形である。
この状態から上記の熱処理を施すと、微細構造体P1は、図16に示すように、頂点から基板に近づくにつれて半径方向の幅が広がった半球形状の微細構造体P2に整形される。ここで、熱処理の加熱条件は、加熱温度を185℃、加熱時間を10分とした。このときのXY平面における微細構造体P2の形状は、図17に示すように正円となるため、隣接する微細構造体の間隔が狭くなり、図15に示す楕円形状のパターンに比べ、微細構造体を密接配置することができる。
Furthermore, in the above heat treatment, the heating conditions such as the heating temperature and the heating time may be adjusted to adjust the dot size of the resist pattern.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing an example of a resist pattern before heat treatment. For example, when the orientation angle is 60 °, as shown in FIG. 15, the resist pattern has an elliptical shape in a three-way array on the XY plane. Thus, when the orientation angle is 60 °, the shape of the dot (fine structure) P1 before the heat treatment is an elliptic cylinder, and its cross-sectional shape is a substantially square shape as shown in FIG.
When the above heat treatment is performed from this state, the fine structure P1 is shaped into a hemispherical fine structure P2 whose width in the radial direction increases as it approaches the substrate from the apex, as shown in FIG. Here, the heating conditions for the heat treatment were a heating temperature of 185 ° C. and a heating time of 10 minutes. Since the shape of the fine structure P2 in the XY plane at this time is a perfect circle as shown in FIG. 17, the interval between adjacent fine structures is narrow, and the fine structure is smaller than the elliptical pattern shown in FIG. The body can be placed closely.

また、熱処理の加熱条件を調整し、加熱温度を215℃、加熱時間を10分とした場合の熱処理後のレジストパターンの断面図を図18に示す。図18に示す熱処理後の微細構造体P2は、図16に示す熱処理後の微細構造体P2と比較して高さの低い潰れた半球形状となっている。また、XY平面における微細構造体P2の形状は、図19に示すように、図17に示す微細構造体P2と比較して半径の大きい正円となっている。
このように、加熱温度を高くすると、加熱時間が同じであっても、ドット径は大きくなり、隣接する微細構造体との間隔が狭くなる。すなわち、レジストパターンにおいて隣接する微細構造体との間隔を狭くし、より密接した配置とすることができる。
このように、加熱条件を調整することで、熱処理後のドット径を調整し、微細構造体の面内密度を調整することができる。
なお、ここでは加熱温度を変化させる場合について説明したが、加熱時間を変化させることでも、同様に熱処理後のドット径を調整することができる。また、所望のドット径(面内密度)を得るための加熱条件は、レジストの材料やレジストの下にある基板の材料等に応じて適宜設定することができる。
FIG. 18 is a cross-sectional view of the resist pattern after the heat treatment when the heating conditions for the heat treatment are adjusted, the heating temperature is 215 ° C., and the heating time is 10 minutes. The microstructure P2 after the heat treatment shown in FIG. 18 has a collapsed hemispherical shape that is lower in height than the microstructure P2 after the heat treatment shown in FIG. Further, as shown in FIG. 19, the shape of the fine structure P2 in the XY plane is a perfect circle having a larger radius than the fine structure P2 shown in FIG.
As described above, when the heating temperature is increased, the dot diameter is increased even if the heating time is the same, and the interval between the adjacent fine structures is narrowed. In other words, the distance between adjacent fine structures in the resist pattern can be narrowed to provide a closer arrangement.
Thus, by adjusting the heating conditions, the dot diameter after the heat treatment can be adjusted, and the in-plane density of the fine structure can be adjusted.
Although the case where the heating temperature is changed has been described here, the dot diameter after the heat treatment can be similarly adjusted by changing the heating time. The heating conditions for obtaining a desired dot diameter (in-plane density) can be appropriately set according to the resist material, the material of the substrate under the resist, and the like.

図20は、モスアイ構造を有する基板上構造体の製造方法の流れを示す図である。
先ず、図20(a)に示すように、表面に機能材料層40が設けられた基板30を準備する。ここで、基板30は、例えば石英基板(SiO2)等であり、機能材料層40は、例えばジルコニア(ZrO2)等である。機能材料層40は、例えばスパッタ成膜法により基板30上に形成されている。なお、基板30及び機能材料層40の材質は、用途等に応じて適宜設定可能である。
FIG. 20 is a diagram showing a flow of a manufacturing method of a structure on a substrate having a moth-eye structure.
First, as shown in FIG. 20A, a substrate 30 having a functional material layer 40 provided on the surface is prepared. Here, the substrate 30 is, for example, a quartz substrate (SiO 2 ), and the functional material layer 40 is, for example, zirconia (ZrO 2 ). The functional material layer 40 is formed on the substrate 30 by sputtering, for example. In addition, the material of the board | substrate 30 and the functional material layer 40 can be suitably set according to a use etc.

そして、第一工程として、図20(b)に示すように、機能材料層40の表面に感光性材料層(例えば、フォトレジスト等)50を形成し、第二工程として、上述した二光束干渉露光を複数回行い、フォトレジスト50を露光する。
次に、第三工程として、露光後のフォトレジスト50を現像する。これにより、例えばフォトレジスト50における干渉光の照射エリアが除去され、図20(c)に示す微細パターン51が形成される。この微細パターン51はドットパターンを有する。
次に、第四工程として、第三工程で得られたフォトレジスト50の微細パターン51に対して熱処理(楕円補正)を施し、微細パターン51を整形する。その際、例えばホットプレート等を用いて熱処理を行う。これにより、図20(d)に示す断面半球形状の微細パターン52を得る。
As the first step, as shown in FIG. 20B, a photosensitive material layer (for example, a photoresist) 50 is formed on the surface of the functional material layer 40, and as the second step, the above-described two-beam interference is performed. Exposure is performed a plurality of times to expose the photoresist 50.
Next, as a third step, the exposed photoresist 50 is developed. Thereby, for example, the irradiation area of the interference light in the photoresist 50 is removed, and the fine pattern 51 shown in FIG. 20C is formed. The fine pattern 51 has a dot pattern.
Next, as a fourth step, the fine pattern 51 of the photoresist 50 obtained in the third step is subjected to heat treatment (elliptic correction) to shape the fine pattern 51. At this time, for example, heat treatment is performed using a hot plate or the like. As a result, a fine pattern 52 having a hemispherical cross section shown in FIG.

次に、第五工程として、第四工程で得られた微細パターン52をマスクとして用いて、機能材料層40をエッチングする。その後、フォトレジスト50の微細パターン52を除去し、図20(e)に示す微細パターン41を得る。
次に、最終工程として、第五工程で得られた機能材料層40の微細パターン41に対してスパッタリングを行い、図20(f)に示すモスアイ構造42を有する基板上構造体を得る。
なお、図20に示す例では、基板30上に設けられた機能材料層40の表面に微細パターンを形成する場合について説明したが、基板30の表面にフォトレジスト50の微細パターン52を形成し、当該微細パターン52をマスクとして用いて基板30をエッチングすれば、基板30の表面にモスアイ構造を形成することもできる。
このようにして製造された基板上構造体は、偏光素子や反射防止素子等の光学素子、或いは蛍光光源やLEDに代表される半導体発光素子等の各種デバイスとして使用可能である。
Next, as a fifth step, the functional material layer 40 is etched using the fine pattern 52 obtained in the fourth step as a mask. Thereafter, the fine pattern 52 of the photoresist 50 is removed to obtain a fine pattern 41 shown in FIG.
Next, as a final step, sputtering is performed on the fine pattern 41 of the functional material layer 40 obtained in the fifth step to obtain the on-substrate structure having the moth-eye structure 42 shown in FIG.
In the example shown in FIG. 20, the case where the fine pattern is formed on the surface of the functional material layer 40 provided on the substrate 30 has been described. However, the fine pattern 52 of the photoresist 50 is formed on the surface of the substrate 30, If the substrate 30 is etched using the fine pattern 52 as a mask, a moth-eye structure can be formed on the surface of the substrate 30.
The on-substrate structure manufactured as described above can be used as various devices such as an optical element such as a polarizing element and an antireflection element, or a semiconductor light emitting element typified by a fluorescent light source and an LED.

以上のように、本実施形態では、コヒーレント光源の出力光を2分岐した光を所定の干渉角度で交差させて発生した干渉光を用いてフォトレジストの干渉露光を行う。このとき、二光束干渉露光を複数回行い、2回目以降の干渉露光で照射する干渉縞の長手方向を、1回目の干渉露光で照射する干渉縞の長手方向と所定の配向角度で交差させるようにする。そして、露光後に現像工程を実施し、微細なレジストパターンを得る。
二光束干渉露光は微細フォトマスクを用いずに微細パターン露光が可能であり、ワークに対して接触する要素がない。したがって、NIL(ナノインプリントリソグラフィ)のようにワークとマスターモールドとの都度接触が必要な方法と比較して、歩留まりを高くすることができる。
As described above, in this embodiment, the interference exposure of the photoresist is performed using the interference light generated by intersecting the light branched from the output light of the coherent light source at a predetermined interference angle. At this time, two-beam interference exposure is performed a plurality of times so that the longitudinal direction of the interference fringes irradiated in the second and subsequent interference exposures intersects with the longitudinal direction of the interference fringes irradiated in the first interference exposure at a predetermined orientation angle. To. Then, after the exposure, a development process is performed to obtain a fine resist pattern.
In the two-beam interference exposure, fine pattern exposure can be performed without using a fine photomask, and there is no element in contact with the workpiece. Therefore, the yield can be increased as compared with a method such as NIL (nanoimprint lithography) that requires contact between the workpiece and the master mold each time.

また、二光束干渉露光は非常に深い焦点深度で露光可能であるため、ワークの平坦度が不問である。例えば、ナノインプリント法では、仮にワークが反っていると、当該ワークの破損や転写不良が発生するおそれがある。したがって、二光束干渉露光を採用することで、仮にワークが反っていても精度良く露光することができる。
また、ナノインプリント法では、ワークとマスターモールドとの都度接触によりマスターモールドの劣化が生じるため、マスターモールドの管理が必要となるが、二光束干渉露光では、上記のような管理を必要とすることなく品質安定性を確保することができる。さらに、二光束干渉露光では、ナノインプリント法のように消耗品である高価なマスターモールドを必要としないため、その分のコストを削減することができる。
In addition, since the two-beam interference exposure can be performed at a very deep depth of focus, the flatness of the workpiece is not an issue. For example, in the nanoimprint method, if a workpiece is warped, the workpiece may be damaged or a transfer failure may occur. Therefore, by adopting the two-beam interference exposure, it is possible to expose with high accuracy even if the workpiece is warped.
In the nanoimprint method, the master mold is deteriorated due to contact between the workpiece and the master mold every time. Therefore, the master mold needs to be managed. However, in the two-beam interference exposure, the management as described above is not required. Quality stability can be ensured. Furthermore, the two-beam interference exposure does not require an expensive master mold that is a consumable like the nanoimprint method, so that the cost can be reduced accordingly.

また、現像工程を行って得られた微細パターンに対して熱処理を行い、当該微細パターンを整形すれば、レジストパターンの精度をより向上させることができる。このとき、熱処理として、ガラス転移温度を上回る温度で加熱する処理を行うことで、異方性を有する微細パターンを、表面張力により等方性を有する微細パターンに自然に整形することができる。
したがって、上記のフォトレジストを用いてエッチング加工を施すことにより、微細な凸部及び/又は凹部が2次元周期的に配列され、制御された形状を有する微細構造体を製造することができる。このように、特に、レジストパターンがドットパターンである場合には、高精度なモスアイ構造を有する微細構造体を製造することができる。
Moreover, if the fine pattern obtained by performing the development process is subjected to heat treatment to shape the fine pattern, the accuracy of the resist pattern can be further improved. At this time, by performing a heat treatment at a temperature higher than the glass transition temperature as the heat treatment, an anisotropic fine pattern can be naturally shaped into an isotropic fine pattern by surface tension.
Therefore, by performing etching using the above-described photoresist, a fine structure having a controlled shape can be manufactured in which fine convex portions and / or concave portions are arranged two-dimensionally and periodically. As described above, in particular, when the resist pattern is a dot pattern, a fine structure having a highly accurate moth-eye structure can be manufactured.

図21は、モスアイ構造を表面に作製した発光素子の配光特性を示す図であり、モスアイの形状の違いによって特性に差が生じることを示している。この図21において、実線は三方配列で正円(熱処理有り)のモスアイ構造、破線は三方配列で楕円(熱処理無し)のモスアイ構造での配光特性をそれぞれ示している。このように、熱処理を行って楕円から正円に整形することで、発光素子のθ=0°近傍の光強度が増加することが確認できる。   FIG. 21 is a diagram showing the light distribution characteristics of a light-emitting element having a moth-eye structure on the surface, and shows that a difference occurs in the characteristics due to the difference in the shape of the moth-eye. In FIG. 21, the solid line shows the light distribution characteristics of a moth-eye structure with a three-way arrangement and a perfect circle (with heat treatment), and the broken line shows the light distribution characteristic with a moth-eye structure with a three-way arrangement and an ellipse (without heat treatment). Thus, it can be confirmed that the light intensity in the vicinity of θ = 0 ° of the light emitting element is increased by performing heat treatment to shape the ellipse into a perfect circle.

また、本実施形態では、上記の干渉露光工程において、配向角度を調整することで、レジストパターンの配列を変更することができる。さらに、上記の熱処理工程において、加熱条件を調整することで、レジストパターンの形状を変更することができる。したがって、任意の配列、任意の面内密度を有するモスアイ構造を作製することができる。
なお、微細構造体を形成する基板の材質は、その用途に応じて適宜選択することができる。例えば、本実施形態により製造したモスアイ構造を有する構造体は、ナノインプリント法で用いられるマスターモールドとして利用することもできる。
In the present embodiment, in the interference exposure process, the alignment of the resist pattern can be changed by adjusting the orientation angle. Furthermore, in the above heat treatment step, the shape of the resist pattern can be changed by adjusting the heating conditions. Therefore, a moth-eye structure having an arbitrary arrangement and an arbitrary in-plane density can be produced.
Note that the material of the substrate on which the fine structure is formed can be appropriately selected depending on the application. For example, the structure having a moth-eye structure manufactured according to this embodiment can be used as a master mold used in the nanoimprint method.

さらに、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。
Furthermore, in this embodiment, since the step-and-repeat method is adopted in the two-beam interference exposure, it is possible to expose a large area without increasing the size of the apparatus. Therefore, it is possible to reduce the cost associated with increasing the size of the apparatus.
In addition, since the interference area irradiated with the interference light in the two-beam interference exposure is shaped into a rectangle, the step-and-repeat exposure can be performed without superimposing the interference area in the substrate transport direction. Therefore, the number of shots on the substrate can be reduced as compared with the method of overlapping the interference region, and the throughput can be improved. As described above, it is possible to realize fine processing on the workpiece W with high throughput and low cost.

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。
Furthermore, since the non-interference area is formed on both sides of the interference area in the substrate transport direction, and the non-interference area is used for superposition during the substrate transport, it is possible to prevent overexposure due to the overlap of the interference areas. . In addition, since the non-interference area can be used as an index when the interference areas are arranged side by side on the substrate, the substrate can be easily and appropriately exposed.
In addition, since the mask 13 which is a light shielding member having a rectangular light transmission part is disposed on the substrate, the interference region can be shaped into a rectangle relatively easily. Further, at this time, since the gap D is provided between the substrate and the mask 13, adhesion of particles or the like due to the close contact between the two can be prevented.

なお、上記実施形態においては、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同士を重畳させる場合について説明したが、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てもよい。
すなわち、図22(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。
In the above embodiment, when the effective irradiation areas E0 are arranged in the plate conveyance direction, the interference areas E1 are not overlapped but the non-interference areas E2 are overlapped. However, the non-interference areas E2 are adjacent to each other. You may make it overlap on the interference area | region E1.
That is, as shown in FIG. 22A, the interference area E1 in the effective irradiation area E0 in the m-th exposure is overlapped with the interference area E1 in the effective irradiation area E0 in the (m-1) -th exposure. In addition, the interference area E1 in the effective irradiation area E0 in the m-th exposure, the non-interference area E2 in the effective irradiation area E0 in the (m−1) -th exposure, and the effective irradiation area E0 in the m-th exposure. The workpiece W is transported so that the non-interference area E2 and the interference area E1 in the effective irradiation area E0 in the (m−1) th exposure overlap.

この場合、図22(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。
これにより、図5に示す露光方法と比較して、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。
In this case, as shown in the illuminance distribution of the interference pattern in FIG. 22B, there is a pattern in the region E3 where the interference region E1 and the non-interference region E2 overlap depending on the resist exposure threshold and the illuminance distribution conditions. It is formed.
Thereby, compared with the exposure method shown in FIG. 5, a dead thorn can be made small and product performance can be ensured. In this case as well, a non-interference area E2 may be interposed between the interference areas E1 adjacent in the substrate transport direction. Since the non-interference area E2 becomes a dead zone, it is desirable to make the non-interference area E2 as small as possible in applications where the presence of dead thorn is regarded as a problem.

また、上記実施形態においては、マスク13をワークW上にギャップDを設けて配置する場合について説明したが、ギャップDを設けずにマスク13をワークW上に直接配置してもよい。
すなわち、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。したがって、有効照射領域E0と干渉領域E1とは同面積となる。
In the above-described embodiment, the case where the mask 13 is arranged with the gap D provided on the workpiece W has been described. However, the mask 13 may be arranged directly on the workpiece W without providing the gap D.
That is, exposure is performed with the mask 13 in contact with the workpiece W. In this case, since the wraparound of the light beam as described with reference to FIG. 2 is not performed, the non-interference area E2 is not formed at both edges of the interference area E1. Therefore, the effective irradiation area E0 and the interference area E1 have the same area.

ステップアンドリピート方式で露光する場合には、図23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。
これにより、図5及び図22に示す露光方法と比較して、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。
When exposure is performed by the step-and-repeat method, as shown in FIG. 23, adjacent interference areas E1 (= effective irradiation areas E0) are prevented from being superimposed in the substrate transport direction. At this time, a slight gap may be provided between the adjacent interference regions E1. Since this gap becomes a dead thorn, it is desirable to make this gap as small as possible in applications where the presence of dead thorn is regarded as a problem.
Thereby, compared with the exposure method shown in FIG.5 and FIG.22, the exposure effective area can be enlarged only by the non-interference area | region E2. Therefore, the number of shots can be reduced accordingly, and the throughput can be improved.

(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、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24は、第2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17a,17b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。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the second embodiment, the folding mirrors 7a and 7b are fixed mirrors in the first embodiment described above, but are variable angle mirrors.
FIG. 24 is a schematic block diagram that shows the exposure apparatus of the second embodiment.
The exposure apparatus 1 has the same configuration as the exposure apparatus 1 shown in FIG. 1 except that the folding mirrors 7a and 7b are variable angle mirrors 17a and 17b in the exposure apparatus 1 of FIG. Therefore, here, the same reference numerals are given to the parts having the same configuration as in FIG.

角度可変ミラー17a,17b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25は、角度可変ミラー17a及び17bの機構を示す図である。角度可変ミラー17aと17bとは同一構成を有するため、ここでは角度可変見ミラー17aの機構についてのみ図示している。
The variable angle mirrors 17a and 17b are configured to be able to change the angle of the light incident surface, and change the interference angle θ to a desired angle by changing the angle of the light incident surface. By changing the interference angle θ, the pitch of the stripe-like interference pattern formed on the substrate can be freely changed.
FIG. 25 is a diagram showing the mechanism of the variable angle mirrors 17a and 17b. Since the variable angle mirrors 17a and 17b have the same configuration, only the mechanism of the variable angle mirror 17a is shown here.

角度可変ミラー17a(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17a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17a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。   The variable angle mirror 17a (hereinafter simply referred to as “mirror”) is an element for adjusting the interference angle θ to an arbitrary angle, and moves on a straight line formed by the beam (branched beam) B1 branched by the beam branching element 6. In addition, the angle can be changed around the vertical axis of the paper. The beam (mirror reflected beam) B5 reflected by the mirror 17a is directed to a predetermined position on the workpiece W, and is combined with the mirror reflected beam from the other mirror on the workpiece W to form interference fringes. That is, the normal line of the mirror 17a is a bisector of the angle formed by the branched beam B1 and the mirror reflected beam B5.

ミラー17a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25(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17aが取り付けられ、T字フレームT上を移動する。   As a method for adjusting the interference angle θ while keeping the normal line of the mirror 17a in a predetermined direction, for example, a method using a link mechanism having a T-shaped frame T as shown in FIGS. 25 (a) and 25 (b). There is. The T-shaped frame T is provided with three sliders S, two of which move on the straight lines formed by the branched beam B1 and the mirror reflected beam B5, and the other one is provided with a mirror 17a. Move on frame T.

また、ミラー17a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25(a)から図25(b)のように、ミラー17a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。
Further, the rotation axis of the mirror 17a is constrained at the intersection of the branch beam B1 and the mirror reflected beam B5. When adjusting the interference angle θ, as shown in FIGS. 25 (a) to 25 (b), the normal direction of the mirror 17a is a bisector of an angle formed by the branched beam B1 and the mirror reflected beam B5. While maintaining the above, it changes in a predetermined direction.
The interference angle θ is adjusted by using a drive unit (actuator) 22. The drive unit 22 acts on the frame arranged on the straight line formed by the mirror reflected beam B5, and adjusts the interference angle θ. The drive unit 22 may be configured to adjust the interference angle θ by acting on the T-shaped frame T.

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17a,17b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る。すなわち、複数回露光によって得られるレジストパターンのピッチ(面内密度)を自在に変更することができる。   As described above, the exposure apparatus according to the present embodiment has the variable angle mirror 17a that deflects each branched light toward the substrate so that the light branched into two or more by the beam branching element 6 intersects at a desired angle. 17b is provided, the pitch of the stripe-shaped interference pattern formed on the substrate can be freely changed. That is, the pitch (in-plane density) of the resist pattern obtained by multiple exposures can be freely changed.

(変形例)
なお、上記実施形態においては、二光束干渉露光について説明したが、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する、所謂多光束干渉露光を採用してもよい。ビームの分岐手段には、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、例えば、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26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。
(Modification)
In the above-described embodiment, two-beam interference exposure has been described. However, so-called multi-beam interference exposure may be employed in which a beam is split into two or more and irradiated onto the substrate at one time. As the beam branching means, for example, a diffractive optical element that splits a laser into a plurality of beams may be used. In multibeam interference exposure, for example, in order to obtain the same result as the method of overlapping the interference pattern of two beams by rotating 90 °, as shown in FIG. The optical components may be arranged so that the four planes formed by the normal lines of the substrate are oriented 90 ° at a time, and the angle formed by the two branched beams facing each other when entering the substrate is a predetermined interference angle.

また、上記実施形態においては、レジストパターンがドットパターンである場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、レジストがネガ型である場合には、格子状に光照射された箇所が現像後に残存し、ホール状の凹部を有するパターンを形成することができる。そして、現像後のレジストパターンに対して上述した熱処理を施すことで、異方性のない凹部に整形することができる。   In the above embodiment, the case where the resist pattern is a dot pattern has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, when the resist is a negative type, the portion irradiated with light in a lattice shape remains after development, and a pattern having a hole-like recess can be formed. Then, by applying the above-described heat treatment to the developed resist pattern, the resist pattern can be shaped into a recess having no anisotropy.

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、20…コントローラ、21…ステージ駆動回路、30…基板、40…機能材料層、41…微細パターン、42…モスアイ構造、50…フォトレジスト、51…微細パターン(熱処理前)、52…微細パターン(熱処理後)、W…ワーク(基板)   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Exposure apparatus, 2 ... Light source, 3 ... Beam expander, 4 ... Downward mirror, 5 ... Shutter, 6 ... Beam branching element, 7a, 7b ... Folding mirror, 8a, 8b ... Condensing lens, 9a, 9b ... Pinhole, 10a, 10b ... collimating lens, 11 ... stage, 12 ... suction disk, 20 ... controller, 21 ... stage drive circuit, 30 ... substrate, 40 ... functional material layer, 41 ... fine pattern, 42 ... moth eye structure, 50 ... Photoresist, 51 ... Fine pattern (before heat treatment), 52 ... Fine pattern (after heat treatment), W ... Work (substrate)

Claims (13)

基板の表面若しくは当該基板上に設けられた機能材料層の表面に複数の凸部及び凹部の少なくとも一方が配列されてなる微細パターンを有する基板上構造体の製造方法であって、
前記基板の表面若しくは前記機能材料層の表面に感光性材料層を形成するステップと、
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、干渉縞の長手方向が所定の角度で交差する干渉光を発生し、当該干渉光を用いて、前記感光性材料層の干渉露光を行うステップと、
前記干渉露光後の感光性材料層における前記干渉光の照射エリア若しくは非照射エリアを除去して、前記感光性材料層に微細パターンを形成するステップと、
前記感光性材料層の微細パターンを用いて、前記基板若しくは前記機能材料層をエッチングして微細パターンを得るステップと、を含み、
前記干渉露光を行うステップは、
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て前記感光性材料層を露光するステップであって、
1ショットで前記干渉光が照射される前記感光性材料層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前記感光性材料層を露光するに際し、各ショットでの前記干渉光照射領域同士を、前記感光性材料層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基板上構造体の製造方法。
A method for producing a structure on a substrate having a fine pattern in which at least one of a plurality of convex portions and concave portions is arranged on the surface of a substrate or the surface of a functional material layer provided on the substrate,
Forming a photosensitive material layer on the surface of the substrate or the surface of the functional material layer;
Interfering light beams obtained by branching the output light of the coherent light source into two or more at a predetermined interference angle to generate interference light in which the longitudinal direction of the interference fringes intersects at a predetermined angle, and using the interference light, the photosensitive property Performing interference exposure of the material layer;
Removing the interference light irradiation area or non-irradiation area in the photosensitive material layer after the interference exposure, and forming a fine pattern on the photosensitive material layer;
Using the fine pattern of the photosensitive material layer to etch the substrate or the functional material layer to obtain a fine pattern,
Performing the interference exposure,
Exposing the photosensitive material layer by repeatedly irradiating the substrate with the interference light and transporting the substrate,
Shaping the interference light irradiation region, which is a region on the photosensitive material layer irradiated with the interference light in one shot, into a rectangular shape or a substantially rectangular shape,
When exposing the photosensitive material layer while stepwise transporting the substrate, the interference light irradiation regions in each shot are adjacent to each other without overlapping in the substrate transport direction on the photosensitive material layer. A method for manufacturing a structure on a substrate, which is characterized.
前記エッチングを行う前に、前記感光性材料層に形成された微細パターンに対して熱処理を行い、当該微細パターンを整形するステップをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の基板上構造体の製造方法。   2. The on-substrate structure according to claim 1, further comprising a step of performing a heat treatment on the fine pattern formed on the photosensitive material layer to shape the fine pattern before the etching. Manufacturing method. 前記感光性材料層は、ガラス転移点を有する材料から構成されており、
前記微細パターンを整形するステップでは、前記熱処理として、ガラス転移温度を上回る温度で前記感光性材料層に形成された微細パターンを加熱する処理を行うことを特徴とする請求項2に記載の基板上構造体の製造方法。
The photosensitive material layer is made of a material having a glass transition point,
3. The substrate according to claim 2, wherein in the step of shaping the fine pattern, the heat treatment is performed by heating the fine pattern formed on the photosensitive material layer at a temperature higher than a glass transition temperature. Manufacturing method of structure.
前記干渉露光を行うステップでは、
前記感光性材料層に形成される微細パターンが正方配列となるよう干渉露光を行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の基板上構造体の製造方法。
In the step of performing the interference exposure,
The method for manufacturing a structure on a substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein the interference exposure is performed so that the fine pattern formed on the photosensitive material layer has a square arrangement.
前記干渉露光を行うステップでは、
前記感光性材料層に形成される微細パターンが三方配列となるよう干渉露光を行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の基板上構造体の製造方法。
In the step of performing the interference exposure,
The method for manufacturing a structure on a substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein the interference exposure is performed so that the fine pattern formed on the photosensitive material layer has a three-way arrangement.
前記干渉露光を行うステップは、前記感光性材料層に対し複数回の干渉露光を行うステップであって、
第2回目以降の干渉露光における干渉縞の長手方向を、第1回目の干渉露光における干渉縞の長手方向と所定角度で交差させることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の基板上構造体の製造方法。
The step of performing the interference exposure is a step of performing a plurality of times of interference exposure on the photosensitive material layer,
The longitudinal direction of the interference fringes in the second and subsequent interference exposures intersects with the longitudinal direction of the interference fringes in the first interference exposure at a predetermined angle. Method for manufacturing a structure on a substrate.
前記干渉露光を行うステップでは、
前記第1回目の干渉露光を行った後に、前記基板を前記所定角度回転させ、前記第2回目以降の干渉露光を行うことを特徴とする請求項6に記載の基板上構造体の製造方法。
In the step of performing the interference exposure,
The method for manufacturing an on-substrate structure according to claim 6, wherein after the first interference exposure, the substrate is rotated by the predetermined angle to perform the second and subsequent interference exposures.
前記干渉露光を行うステップでは、
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感光性材料層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1〜7のいずれか1項に記載の基板上構造体の製造方法。
In the step of performing the interference exposure,
The interference light irradiation region is shaped into a rectangular shape or a substantially rectangular shape by disposing a light shielding member having a rectangular or substantially rectangular light transmitting portion on the photosensitive material layer. The manufacturing method of the structure on a board | substrate of any one of 1-7.
前記干渉露光を行うステップでは、
前記遮光部材を前記感光性材料層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8に記載の基板上構造体の製造方法。
In the step of performing the interference exposure,
By disposing the light shielding member on the photosensitive material layer with a predetermined gap, a non-interference light that is a part of the light branched into two or more is irradiated to the end of the interference light irradiation region. Forming an interference light irradiation area,
The non-interference light irradiation regions formed at the end portions of the interference light irradiation regions adjacent to each other in the substrate transfer direction are overlapped when the substrate is exposed while being transferred stepwise. Method for manufacturing a structure on a substrate.
前記干渉露光を行うステップでは、
前記遮光部材を前記感光性材料層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8に記載の基板上構造体の製造方法。
In the step of performing the interference exposure,
By disposing the light shielding member on the photosensitive material layer with a predetermined gap, a non-interference light that is a part of the light branched into two or more is irradiated to the end of the interference light irradiation region. Forming an interference light irradiation area,
When the substrate is exposed while being conveyed stepwise, the interference light irradiation region is superimposed on the non-interference light irradiation region formed at an end of the interference light irradiation region adjacent to the substrate conveyance direction. The manufacturing method of the structure on a board | substrate of Claim 8.
前記干渉露光を行うステップでは、
前記遮光部材を前記感光性材料層上に直接配置することを特徴とする請求項8に記載の基板上構造体の製造方法。
In the step of performing the interference exposure,
9. The method for manufacturing an on-substrate structure according to claim 8, wherein the light shielding member is directly disposed on the photosensitive material layer.
基板の表面若しくは当該基板上に設けられた機能材料層の表面に複数の凸部及び凹部の少なくとも一方が配列されてなる微細パターンを有する基板上構造体の製造方法であって、
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、干渉縞の長手方向が所定の角度で交差する干渉光を発生し、当該干渉光を用いて、前記基板若しくは前記機能材料層を干渉露光し、前記基板若しくは前記機能材料層の一部を除去して前記微細パターンを得るステップを含み、
前記干渉露光を行うステップは、
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て前記基板若しくは前記機能材料層を露光するステップであって、
1ショットで前記干渉光が照射される前記基板若しくは前記機能材料層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前記基板若しくは前記機能材料層を露光するに際し、各ショットでの前記干渉光照射領域同士を、前記基板若しくは前記機能材料層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基板上構造体の製造方法。
A method for producing a structure on a substrate having a fine pattern in which at least one of a plurality of convex portions and concave portions is arranged on the surface of a substrate or the surface of a functional material layer provided on the substrate,
Interfering the output light of the coherent light source into two or more at a predetermined interference angle to generate interference light in which the longitudinal directions of the interference fringes intersect at a predetermined angle, and using the interference light, the substrate or Interference exposure of the functional material layer, and removing the substrate or a part of the functional material layer to obtain the fine pattern,
Performing the interference exposure,
Exposing the substrate or the functional material layer by repeatedly irradiating the substrate with the interference light and transporting the substrate;
Shaping the interference light irradiation region, which is the region on the substrate or the functional material layer irradiated with the interference light in one shot, into a rectangular shape or a substantially rectangular shape,
When exposing the substrate or the functional material layer while transporting the substrate stepwise, the interference light irradiation regions in each shot are not superimposed on the substrate or the functional material layer in the substrate transport direction. A manufacturing method of a structure on a substrate, which is adjacent to each other.
前記請求項1〜12のいずれか1項に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする基板上構造体。
A structure on a substrate manufactured by the manufacturing method according to claim 1.
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