JP6528394B2 - 基板上構造体の製造方法 - Google Patents

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に関する。

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。

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。

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。

「応用物理」，応用物理学会，２００４年，第７３巻，第４号，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。

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を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明に係る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、を含み、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、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所定ギャップを設けて配置することで、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するとともに、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前記感光性材料層を露光するに際し、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か、又は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、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。

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。
また、矩形状又は略矩形状の光透過部を有する遮光部材を感光性材料層の上に配置することで、干渉光照射領域を矩形状又は略矩形状に整形するので、比較的容易に干渉光照射領域を整形することができる。さらに、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。
また、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、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た場合、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。

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。

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。

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。

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。

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、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、前記干渉光の前記基板若しくは前記機能材料層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、矩形状又は略矩形状の光透過部を有する遮光部材を前記基板若しくは前記機能材料層の上に所定ギャップを設けて配置することで、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するとともに、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前記基板若しくは前記機能材料層を露光するに際し、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か、又は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、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。

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。

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。

第１の実施形態の露光装置を示す概略構成図である。 有効照射領域が形成される様子を示す図である。 有効照射領域における干渉領域と非干渉領域との分布を示す図である。 露光ショットレイアウトイメージである。 第１の実施形態における露光方法を示す図である。 本実施形態の露光パターンを示す図である。 第１の実施形態における露光方法を示す図である。 ９０°配向時の露光強度分布を示す図である。 ９０°配向時のレジストパターン形状を示す図である。 ６０°配向時の露光強度分布を示す図である。 ６０°配向時のレジストパターン形状を示す図である。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 基板上構造体の製造方法を示す図である。 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。 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。 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。 第２の実施形態の露光装置を示す概略構成図である。 角度可変ミラーの機構の一例を示す図である。 多光束干渉露光方法の概略図である。

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

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

ビーム分岐素子６は、１本のレーザー光を分岐して２本のレーザー光を生成するものである。このビーム分岐素子６は、例えば、石英等の表面に施した微細な凹凸形状による形状効果を用いてその機能を実現する凹凸型回折素子である。
ビーム分岐素子６により生成された２本のレーザー光Ｂ１，Ｂ２は、それぞれ折り返しミラー７ａ，７ｂによって光路偏向され、集光レンズ８ａ，８ｂに入射する。

集光レンズ８ａによる集光後のレーザー光はピンホール９ａに入射され、そのビーム径が拡大された後、コリメートレンズ１０ａでコリメートされる。このようにして、コリメートされたレーザー光Ｂ３を得る。同様に、集光レンズ８ｂによる集光後のレーザー光はピンホール９ｂに入射され、そのビーム径が拡大された後、コリメートレンズ１０ｂでコリメートされる。このようにして、コリメートされたレーザー光Ｂ４を得る。
ここで、ピンホール９ａ，９ｂは、空間フィルタとして機能し、集光レンズ８ａ，８ｂまでの光路で生じたビーム波面の乱れを取り除くために用いる。また、コリメートレンズ１０ａ，１０ｂは、レーザー光の波面を理想的な平面波とするために用いる。
２本のレーザー光Ｂ３，Ｂ４は、図２に示すように、所定の干渉角度２θで交差させる。これにより、ワーク（基板）Ｗの上部で二つのレーザー光Ｂ３，Ｂ４の干渉による干渉縞を生成し、これをワークＷに露光光として照射する。すなわち、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。

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

図１に戻って、ワークＷは、ステージ１１に設けられた吸着盤１２上に固定されている。ここで、ワークＷとしては、例えば、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。

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

本実施形態では、レンズの収差を考慮し、コリメートレンズ１０ａ，１０ｂの中央付近から取り出される光のみを用いてワークＷへの露光を行う。具体的には、ワークＷの上面に矩形開口（光透過部）を有するマスク１３を配置し、当該マスク１３を介してコリメートレンズ１０ａ，１０ｂを通過した光の中央付近のみにより形成された干渉光を露光光としてワークＷに照射する。
マスク１３は、矩形状の光透過部を有する遮光部材によって構成する。ここで、マスク１３としては、金属製基板の略中央に矩形開口を形成したものを用いる。なお、マスク１３として、ガラス等の透明基板上に、当該透明基板が露出する矩形状の光透過部を形成した遮光膜を形成したものを用いることもできる。ここで、遮光膜としては、例えばクロムからなる膜を用いる。また、光透過部は、矩形に近い形状（略矩形状）であればよい。

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

最適なマスクの矩形開口のサイズは露光条件によって異なる。例えば、波長λ＝２６６ｎｍ、干渉角度θ＝４７．６°（干渉パターンＬ＆Ｓピッチ１８０ｎｍ）、照射エリア（ビームの１／ｅ²直径）φ８２ｍｍ、干渉パターンのコントラスト７０％、レーザー出力１００ｍＷ、レジストの感光閾値を５ｍＪ／ｃｍ²、ワークとして８インチウェハを使用し、面積の９０％を露光エリアとする。目標線幅をＬ＝６０±１０ｎｍとする場合には、マスクの矩形開口のサイズは８ｍｍ×５ｍｍから３６ｍｍ×２４ｍｍの範囲であることが好ましい。特に、目標線幅をＬ＝６０±５ｎｍ、タクトを１０ｍｉｎ／枚以下とする場合には、１８ｍｍ×１２ｍｍから２４ｍｍ×１６ｍｍの範囲とするのがより好ましい。
なお、マスクの矩形開口の長辺をＡ、短辺をＢとすると、Ａ＝Ｂ／ｃｏｓθの関係が成り立つとき、１ショットの有効照射領域の面積を最大とすることができる。
レーザー光Ｂ３，Ｂ４のビーム径（１／ｅ²）は、ビームエキスパンダ３や集光レンズ８ａ，８ｂ、コリメートレンズ１０ａ，１０ｂでの倍率によって任意に決めることができる。したがって、マスク１３のサイズは、当該ビーム径の大きさをはじめ、用途に合わせて適宜交換する。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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）

Claims (8)

1. 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、
   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所定ギャップを設けて配置することで、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するとともに、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前記感光性材料層を露光するに際し、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か、又は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、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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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、
   前記干渉光の前記基板若しくは前記機能材料層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、
   矩形状又は略矩形状の光透過部を有する遮光部材を前記基板若しくは前記機能材料層の上に所定ギャップを設けて配置することで、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するとともに、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前記基板若しくは前記機能材料層を露光するに際し、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か、又は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、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。

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