WO2017051443A1 - 露光方法、微細周期構造体の製造方法、グリッド偏光素子の製造方法及び露光装置 - Google Patents

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

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大輔 矢島
憲太郎 野本
洋平 那脇
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ウシオ電機株式会社
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    • G02B5/3058—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state comprising electrically conductive elements, e.g. wire grids, conductive particles

Definitions

  • the present invention relates to an exposure method for realizing a fine periodic pattern on a substrate, a method for producing a fine periodic structure using the same, a method for producing a grid polarizing element, and an exposure apparatus.
  • the two-beam interference exposure method is an interference light (light intensity distribution) having light and darkness (light intensity distribution) at a pitch similar to or less than the wavelength of the laser beam by intersecting two laser beams at a predetermined angle. This is a method of generating an interference fringe and irradiating the substrate with this.
  • the light from a highly coherent light source such as a laser is split into two and interfered with each other, so that a fine and periodic exposure illuminance distribution can be obtained without preparing a fine mask. Obtainable.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 4389791.
  • light from a laser light source is split into 0th order light and ⁇ 1st order light by a diffractive beam splitter, and ⁇ 1st order light is supported on a stage via a condenser lens, a spatial filter, and a mirror, respectively.
  • the photosensitive film on the substrate is exposed by interfering with each other.
  • the stage has a degree of freedom of rotation, and a fine structure in which cylinders, cones, and the like are periodically arranged can be obtained by performing exposure twice.
  • Patent Document 2 Japanese Patent No. 4514317
  • the stage is driven stepwise to overlap a plurality of exposures on the workpiece so that the exposure intensity distribution is constant within a certain range of the workpiece.
  • the scanning of the interference fringes in each exposure is controlled so that the interference fringes overlap each other in a plurality of exposures.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 4389791
  • the substrate is irradiated with laser light whose beam diameter is expanded by a condensing lens and a spatial filter.
  • the beam is a spherical wave.
  • the interference fringes formed at this time increase as the accumulated error of the pitch moves toward the edge of the exposure area. Therefore, in applications such as the production of diffraction gratings that require equally spaced line patterns, the effective exposure area is limited to the vicinity of the center of the beam. Therefore, in this case, in order to expose a large area, it is necessary to increase the distance from the spatial filter to the substrate, which increases the size of the apparatus and increases the cost.
  • Patent Document 2 Japanese Patent No. 4514317
  • the stage in order to scan and control the interference fringes, it is necessary to control the stage with the same accuracy as the interference pitch. That is, in order to perform overlap exposure with a fine interference pitch, the stage is required to have sub-micron to nm order stop stability and repeatability, and the control hurdle is high.
  • the effective exposure areas irradiated with the interference light overlap the number of shots on the substrate increases, and the throughput decreases.
  • the pitch of interference fringes needs to be stable in order to overlap the effective exposure areas.
  • an ideal plane wave is required.
  • a lens has aberration, in order to obtain an ideal plane wave, it is necessary to reduce the beam diameter and use only the central portion of the lens. That is, it is necessary to reduce the effective exposure area. This contributes to an increase in the number of shots and leads to a decrease in throughput. Therefore, the present invention provides an exposure method, a method for manufacturing a fine periodic structure, a method for manufacturing a grid polarizing element, and an exposure apparatus that can achieve fine processing on a workpiece with high throughput and low cost. It is an issue.
  • an aspect of the exposure method according to the present invention is to generate interference light by intersecting light beams obtained by branching output light of a coherent light source into two or more at a predetermined interference angle.
  • An exposure method for exposing the substrate by repeatedly irradiating the substrate and transporting the substrate, and shaping an interference light irradiation region, which is a region on the substrate irradiated with the interference light in one shot, into a predetermined shape Then, when the substrate is exposed while being transported stepwise, the interference light irradiation regions in each shot are adjacent to each other without overlapping in the substrate transport direction on the substrate.
  • 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.
  • the interference light irradiation areas of each shot are arranged on the substrate without overlapping each other, the number of shots can be reduced as compared with the exposure method in which the interference light irradiation areas overlap, and the stage for transporting the substrate The number of settling times can be reduced. As a result, the exposure time for the entire substrate can be shortened and the throughput can be improved.
  • the interference light irradiation region into a rectangular shape or a substantially rectangular shape by disposing a light shielding member having a light transmitting portion having a predetermined shape on the substrate. .
  • the interference light irradiation region can be shaped relatively easily.
  • 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 substrate without overlapping each other.
  • the light shielding member is arranged with a predetermined gap on the substrate, whereby a part of the light branched into two or more is provided at an end of the interference light irradiation region.
  • the non-interference light irradiation region irradiated with the non-interference light is formed, and the non-interference is formed at the end of the interference light irradiation region adjacent to the substrate transport direction when the substrate is exposed while being transported stepwise.
  • the light irradiation regions may be overlapped with each other.
  • 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.
  • the non-interference light irradiation area can be used as an index when arranging the interference light irradiation areas.
  • a gap is provided between the light shielding member and the substrate, it is possible to prevent particles and the like from adhering to each other due to the close contact therebetween.
  • the light shielding member is arranged with a predetermined gap on the substrate, whereby a part of the light branched into two or more is provided at an end of the interference light irradiation region.
  • Forming a non-interference light irradiation region that is irradiated with non-interference light, and exposing the interference light irradiation region while transporting the substrate stepwise, the interference light irradiation region is an edge of the interference light irradiation region adjacent to the substrate transport direction. You may make it overlap on the said non-interference light irradiation area
  • 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 substrate, it is possible to prevent particles and the like from adhering to each other due to the close contact therebetween.
  • the light shielding member may be arranged directly on the substrate.
  • 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 provided with a gap on the substrate. 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.
  • one aspect of the method for producing a fine periodic structure according to the present invention is a step of exposing a substrate by any of the exposure methods described above, imparting physical properties corresponding to the interference fringes to the substrate, or forming a shape. Is provided. Thereby, a fine periodic structure can be manufactured with high throughput and low cost. Furthermore, one aspect of the method for producing a fine periodic structure according to the present invention includes a step of exposing the substrate by any one of the exposure methods described above, developing the exposed substrate, and dealing with the interference fringes on the substrate. Forming a shape to be formed. Thereby, a fine periodic structure can be manufactured with high throughput and low cost.
  • one aspect of the method for producing a grid polarizing element of the present invention includes a step of forming an inorganic dielectric layer made of an inorganic dielectric on a transparent substrate, and a photosensitive layer made of a photosensitive material on the inorganic dielectric layer.
  • a grid polarizing element can be manufactured with high throughput and low cost.
  • the exposure is preferably performed so that the ratio of the area of the non-interference light irradiation region to the area of the interference light irradiation region is less than 0.4%.
  • an aspect of the exposure apparatus of the present invention includes a light source that outputs coherent light, an optical system that generates interference light by intersecting light that is branched into two or more output light of the light source at a predetermined interference angle, A light-shielding member disposed on the substrate and having a light-transmitting portion having a predetermined shape through which the interference light generated by the optical system is transmitted; irradiation of the interference light transmitted through the light-transmitting portion of the light-shielding member; A substrate conveyance control unit that repeats substrate conveyance and exposes the substrate, and the substrate conveyance control unit is irradiated with the interference light shaped into a predetermined shape through the light transmission unit of the light shielding member.
  • the substrate is transported stepwise so that the interference light irradiation area on the substrate is adjacent to each other without overlapping in the substrate transport direction on each substrate in each shot.
  • 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.
  • the interference light irradiation regions are arranged without being superimposed, the number of shots can be reduced as compared with the exposure method in which the interference light irradiation regions are overlapped. Therefore, it is possible to reduce the number of settling times of the stage that conveys the substrate. As a result, the exposure time for the entire substrate can be shortened and the throughput can be improved.
  • the optical system intersects an optical branching element that branches the output light of the light source into two or more and each light branched by the optical branching element at a desired interference angle.
  • an optical branching element that branches the output light of the light source into two or more and each light branched by the optical branching element at a desired interference angle.
  • a so-called step-and-repeat method in which exposure is performed while transporting a substrate stepwise is adopted, so that the apparatus can be miniaturized and low cost can be realized.
  • the exposure is performed side by side in the substrate transport direction without overlapping the interference light irradiation areas of the respective 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.
  • the substrate can be finely processed with high throughput and low cost.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram that shows the exposure apparatus of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating how the effective irradiation region is formed.
  • FIG. 3 is a diagram showing the distribution of the interference light irradiation region and the non-interference light irradiation region in the effective irradiation region.
  • FIG. 4 is an exposure shot layout image.
  • FIG. 5 is a diagram showing an exposure method according to the first embodiment.
  • FIG. 6A is a view showing the arrangement of the exposure apparatus according to this embodiment.
  • FIG. 6B is a view showing the exposure method of this embodiment.
  • FIG. 6C is a diagram showing an exposure illuminance distribution of the present embodiment.
  • FIG. 7A is a diagram showing a configuration of a conventional exposure apparatus.
  • FIG. 7B is a diagram showing a conventional exposure method.
  • FIG. 7C is a diagram showing a conventional exposure illuminance distribution.
  • FIG. 8A is a diagram for explaining a problem of the conventional exposure method.
  • FIG. 8B is a diagram showing the illuminance distribution in the region ⁇ in FIG. 8A.
  • FIG. 8C is a diagram showing the illuminance distribution in the region ⁇ of FIG. 8A.
  • FIG. 9A is a diagram showing a configuration of a conventional exposure apparatus.
  • FIG. 9B shows a conventional exposure method.
  • FIG. 9C is a diagram showing a conventional exposure illuminance distribution.
  • FIG. 10A is a diagram showing a method for manufacturing a structure having a periodic change in physical properties (before exposure).
  • FIG. 10A is a diagram showing a method for manufacturing a structure having a periodic change in physical properties (before exposure).
  • FIG. 10B is a diagram illustrating a method for manufacturing a structure having periodic physical property changes (after exposure).
  • FIG. 11A is a diagram illustrating a method of manufacturing a grid polarizing element.
  • FIG. 11B is a diagram illustrating a method of manufacturing a grid polarizing element.
  • FIG. 11C is a diagram illustrating a method of manufacturing a grid polarizing element.
  • FIG. 11D is a diagram illustrating a method of manufacturing a grid polarizing element.
  • FIG. 11E is a diagram illustrating a method of manufacturing a grid polarizing element.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating the relationship between the area ratio of the non-interference light irradiation region (dead zone) and the extinction ratio.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating the relationship between the area ratio of the non-interference light irradiation region (dead zone) and the extinction ratio.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating the relationship between the area ratio of
  • FIG. 13 is a diagram illustrating the relationship between the dead zone width and the dead zone area ratio.
  • FIG. 14 shows an exposure method in the second embodiment.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an exposure method according to the third embodiment.
  • FIG. 16A is a diagram illustrating an exposure method according to the fourth embodiment.
  • FIG. 16B is a diagram showing interference fringes of interference light emitted in the outward path of FIG. 16A.
  • FIG. 16C is a diagram illustrating interference fringes of interference light irradiated on the return path in FIG. 16A.
  • FIG. 17 is a schematic view of the multi-beam interference exposure method.
  • FIG. 18 is a schematic block diagram that shows the exposure apparatus of the fifth embodiment.
  • FIG. 19A is a diagram illustrating a mechanism of a variable angle mirror.
  • FIG. 19B is a diagram showing a mechanism of the variable angle mirror.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram that shows the exposure apparatus of the present embodiment.
  • 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.
  • 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 ⁇ 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.
  • 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 splitter 6 are reflected by the folding mirrors 7a and 7b, respectively, and enter the condenser lenses 8a and 8b.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • the two laser beams B3 and B4 are crossed at a predetermined interference angle 2 ⁇ .
  • 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 stripe-like line and space interference fringe is transferred onto the workpiece W.
  • 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 the light branched from the output light of the light source 2 by an optical system at an interference angle 2 ⁇ .
  • 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 and shaped to the workpiece W, respectively. And it is made to interfere on the workpiece
  • the workpiece W is fixed on a suction disk 12 provided on the stage 11.
  • a substrate coated with a resist film, a glass substrate, a substrate coated with a SAM film, or the like can be used as the workpiece W.
  • 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.
  • the X direction is the left-right direction in FIG. 1
  • the Y direction is the direction perpendicular to the plane of FIG.
  • the workpiece W is exposed using only light extracted from the vicinity of the center of the collimating lenses 10a and 10b.
  • a mask 13 having a rectangular opening 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.
  • a mask in which a rectangular opening is formed in the approximate center of a metal substrate is used as the mask 13, a mask in which a rectangular opening is formed in the approximate center of a metal substrate is used.
  • 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.
  • the light shielding film for example, a film made of chromium is used.
  • the light transmission part should just be a shape (substantially rectangular shape) near a rectangle.
  • 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.
  • the size of the rectangular opening of the mask is preferably in the range of 8 mm ⁇ 5 mm to 36 mm ⁇ 24 mm.
  • 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.
  • the mask 13 is arranged with a gap D with respect to the workpiece W as shown in FIG.
  • 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.
  • 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.
  • the workpiece W is irradiated with the interference light beams of the laser beams B3 and B4 and the laser beams B3 and B4.
  • the width of the non-interference area E2 depends on the gap D and the interference angle ⁇ , and is 2D ⁇ tan ⁇ .
  • FIG. 3 is a plan view showing an effective irradiation area E0 on the workpiece W.
  • the horizontal direction in FIG. 3 is the X direction
  • the vertical direction in FIG. 3 is the Y direction.
  • an interference region E1 is formed at the center of the effective irradiation region E0 in the X direction
  • 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.
  • 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 exposure apparatus 1 exposes the entire workpiece W by the step-and-repeat method.
  • 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.
  • 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.
  • the exposure apparatus 1 starts exposure from the upper right position of the workpiece W, first transports the workpiece W in the + X direction (right direction in FIG. 4), and moves the effective irradiation area E0 to the workpiece.
  • the first row is exposed while moving relative to W. That is, the exposure apparatus 1 exposes the first row while sequentially moving the exposure region in the ⁇ X direction from the upper right position of the workpiece W.
  • the exposure apparatus 1 interferes with the interference region E1 in the effective irradiation region E0 in the m-th exposure and the interference in the effective irradiation region E0 in the (m ⁇ 1) -th exposure.
  • the non-interfering 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 overlapped with the area E1.
  • the work W is transported so as to be superimposed on the work W.
  • the exposure apparatus 1 performs exposure by arranging in a 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 exposure apparatus 1 superimposes the non-interference areas E2 formed in the interference area E1 in the X direction. That is, the exposure apparatus 1 interposes the non-interference area E2 between the adjacent interference areas E1 in the X direction. As shown in FIG. 5B, the illuminance distribution of the interference fringes, the non-interference area E2 is an area that becomes a dead zone.
  • 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 ⁇ are set according to the application.
  • the exposure apparatus 1 After exposing the first row of the workpieces W, the exposure apparatus 1 transports the workpieces W in the + X direction and the + Y direction (downward in FIG. 4) so that the effective irradiation region E0 is positioned at the left end of the second row. To do. Then, the exposure apparatus 1 conveys the workpiece W in the ⁇ X direction (left direction in FIG. 4), and exposes the second row while moving the effective irradiation region E0 relative to the workpiece W. That is, for the second row, the exposure apparatus 1 performs exposure while sequentially moving the exposure area in the + X direction from the left end position. At this time, the exposure apparatus 1 does not superimpose the interference region E1 in the X direction, similarly to the exposure in the first row. Further, the exposure apparatus 1 does not overlap the interference region E1 also in the Y direction. A slight gap may be provided between the effective irradiation areas E0 (interference areas E1) adjacent in the Y direction.
  • 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.
  • 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.
  • 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 region E1 is rectangular, as shown in FIG. 4, it is possible to easily perform interference exposure on a large-area substrate.
  • FIG. 6A is a view showing the arrangement of an exposure apparatus according to this embodiment.
  • FIG. 6B is a view showing the exposure method of this embodiment.
  • FIG. 6C is a diagram illustrating the illuminance distribution of the present embodiment.
  • a mask 13 is provided on the upper portion of the workpiece W, and the interference area E1 is shaped into a rectangle as shown in FIG. 6B. Therefore, as shown in FIG. 6B, the interference areas E1 can be arranged in the substrate transport direction without overlapping the interference areas E1. Thereby, as shown in FIG. 6C, a substantially constant illuminance distribution can be obtained in the effective illuminance area A2.
  • the interference fringes formed at this time increase as the pitch type error increases toward the edge of the exposure region, as shown in FIG. 7B. It becomes hyperbolic.
  • the accumulated error of the pitch is preferably suppressed to 1/10 or less of the pitch. Therefore, as shown by the dotted line in FIG. 7B, the interference region E1 is located near the center of the beam. It is preferable to limit.
  • the Gaussian beam has an illuminance that decreases from the center of the beam toward the periphery.
  • 8A is an illuminance distribution envelope (Gaussian distribution)
  • a thin line 82 is an illuminance distribution of interference fringes.
  • reference numeral 83 in FIG. 8A represents an interference pitch ( ⁇ 100 nm). Therefore, as shown in the upper part of FIG. 8B, the resist photosensitive threshold TH is at a relatively low position with respect to the illuminance distribution of the interference fringes near the center of the beam (region ⁇ in FIG. 8A), but as shown in the upper part of FIG. 8C.
  • the resist photosensitive threshold TH is relatively high with respect to the illuminance distribution of the interference fringes in the beam peripheral portion (region ⁇ in FIG. 8A). Accordingly, the resist pattern after development has different line widths at the beam central portion and the beam peripheral portion. For example, as shown in the lower part of FIG. 8B and the lower part of FIG. 8C, if the resist is positive type (the exposed portion dissolves during development), the line width is narrow at the center of the beam and the line width at the periphery of the beam. Becomes thicker.
  • the interference region E1 varies depending on the application, but generally it is preferably 10% to 50% (more preferably 10% to 30%, still more preferably 20%) near the center of the beam.
  • the cumulative error of the pitch is about 7.5 ⁇ m at the maximum, and the distance from the spatial filter to the substrate is about 5100 mm.
  • the distance to the substrate becomes longer and thus it is easily affected by environmental fluctuations.
  • the change in the refractive index n due to the environmental temperature change may cause the interference fringe pitch to fluctuate during exposure, resulting in exposure abnormality.
  • the step-and-repeat method is adopted as described above, and exposure is performed for each small section while the substrate is conveyed by stage driving. Therefore, the distance from the optical system to the substrate can be set short, and exposure of a large area is possible without increasing the size of the apparatus. It is also less susceptible to environmental changes.
  • the present embodiment will be described below in comparison with the prior art document 2 (Japanese Patent No. 4514317).
  • FIG. 9A shows the state of Prior Literature 2 (Japanese Patent No. 4514317).
  • This method is an apparatus configuration in the case where the exposure area is not shaped into a rectangle by the mask 13 in the two-beam interference exposure method adopting the step-and-repeat method as in the present embodiment.
  • the exposure method is a method of overlapping the interference areas E1 with each other in the substrate transport direction as shown in FIG. 9B. At this time, it is necessary to reduce the irradiation energy in each exposure according to the number of times of overlapping. For this reason, when the interference region E1 is equivalent to the present embodiment, the number of shots on the substrate increases in accordance with the number of overlaps, as compared to the case where the exposure region is shaped into a rectangle as in the present embodiment.
  • the total movement distance in the X and Y directions of the substrate is increased, and the number of times of settling for setting the substrate so as to be placed at a predetermined position (with no stage vibration or the like) is also achieved. Since it will increase, throughput will decrease.
  • the pitch of interference fringes needs to be stable.
  • the interference fringe transferred to the substrate is not a perfect straight line, but has a hyperbolic shape or a waved shape as described above. . Therefore, in a state where the pitch error is larger than the dimension of the interference pitch, it is impossible in principle to superimpose the interference light.
  • the interference beam needs to be an ideal plane wave.
  • the lens generally has aberration, in order to obtain an ideal plane wave, it is necessary to reduce the beam diameter and use only the central portion of the lens. That is, it is necessary to reduce the effective exposure area.
  • the stage in order to superimpose the interference light, it is necessary to scan and control the interference fringes so as to connect the interference fringes.
  • an extremely high positioning accuracy that can be controlled with the same degree of accuracy as the interference pitch is required for the stage for transporting the substrate so as not to cause a problem such that the interference fringe lines do not overlap each other. That is, in order to perform overlap exposure with a fine interference pitch, the stage is required to have stop stability and repeatability on the order of submicron to nm, so that the control hurdle is high.
  • a mask having a rectangular opening is used to shape the interference area E1 into a rectangular shape. Therefore, by the step-and-repeat method, the interference areas E1 can be arranged in the substrate transport direction without overlapping the interference areas E1. Therefore, the number of shots on the substrate can be reduced as compared with the method in which the interference regions E1 overlap each other as in the exposure methods of FIGS. 9A to 9C. As a result, the exposure time for the entire substrate can be shortened and the throughput can be improved. For example, when the substrate size is 8 inches and the interference area E1 is 20.5 mm ⁇ 13.8 mm, in this embodiment in which the interference area E1 is not superimposed, the number of shots on the substrate is 88 times.
  • the number of times of overlay in the X direction and the Y direction is 2 If it is assumed that the energy required for exposing a certain point is divided into two shots, the number of shots on the substrate is 352 times.
  • the shape of the interference fringes does not require so high accuracy. This is because there is no theoretical limitation because it is not necessary to superimpose interference fringes even if an ideal plane wave is not obtained and the pitch error is equal to or larger than the interference pitch dimension. Therefore, for applications that can tolerate a pitch error to some extent, the effective exposure area may be increased, the number of shots can be reduced, and the throughput can be improved. Of course, an optical system capable of obtaining an ideal plane wave may be employed for applications where a pitch error is not acceptable.
  • the substrate transfer stage since the interference areas E1 are not overlapped with each other, the substrate transfer stage does not require a very high positioning accuracy. That is, the cost required for the construction of the control system can be suppressed.
  • the positioning accuracy required for the substrate transfer stage may be 0.5 ⁇ m or more. However, if the positioning accuracy is too low, the area ratio of the dead zone increases, and therefore the positioning accuracy is desirably 5 ⁇ m or less.
  • 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.
  • 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. 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.
  • 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.
  • the above exposure method can be applied to, for example, a method for manufacturing a fiber Bragg grating (hereinafter referred to as FBG).
  • FBG is a kind of optical fiber sensor and is used for measuring temperature and strain.
  • FBG is a periodic structure of a refractive index formed in an optical fiber or the like, and as shown in FIG.
  • a refractive index n and a refractive index n ′ different from n are alternately arranged.
  • This structure has a property of reflecting only light of a specific wavelength out of light propagating in the fiber and transmitting light of other wavelengths.
  • a periodic structure having a refractive index such as FBG In order to manufacture a periodic structure having a refractive index such as FBG, light having a periodically distributed intensity may be irradiated onto a photosensitive material.
  • 10A shows the fiber before exposure
  • FIG. 10B shows the refractive index distribution of the fiber after exposure.
  • two-beam interference exposure is suitable.
  • a large area can be exposed with a high throughput by the two-beam interference exposure, so that it is possible to process a plurality of fibers at a high speed when manufacturing an FBG.
  • a method for imparting physical properties corresponding to interference fringes as described above is used for FBG manufacturing, but a method for forming a shape corresponding to interference fringes is also conceivable as another application.
  • a method of directly processing an interference fringe on a substrate using laser ablation by a high-power pulse laser a method of obtaining a fine structure corresponding to the interference fringe by exposing and curing a photocurable resin. These can be applied to substrate surface modification, photonic crystal production, and the like.
  • exposure to a large area with high throughput is possible by two-beam interference exposure, so that it is possible to modify the surface of a large-area workpiece, speed up photonic crystal production, and the like.
  • said exposure method is applicable to the manufacturing method of a grid polarizing element, for example.
  • Various polarizing elements that obtain polarized light are known as optical elements such as polarizing filters and polarizing films, as well as familiar products such as polarizing sunglasses, and are also used in display devices such as liquid crystal displays.
  • Polarizing elements are classified into several types according to the method of extracting polarized light, and one of them is a wire grid polarizing element.
  • the wire grid polarizing element has a structure in which a fine striped lattice made of a metal such as aluminum is provided on a transparent substrate. It functions as a polarizing element by setting the separation interval (lattice interval) of each linear part constituting the grating to be equal to or less than the wavelength of light to be polarized.
  • polarized light having an electric field component in the length direction of the grating is reflected because it is equivalent to a flat metal, whereas only polarized substrate is reflected for polarized light having an electric field component in a direction perpendicular to the length direction. Since it is equivalent to being, it is transmitted through the transparent substrate and emitted.
  • linearly polarized light in a direction perpendicular to the length direction of the grating is exclusively emitted from the polarizing element.
  • polarized light in which the axis of the polarized light (direction of the electric field component) is directed in the desired direction can be obtained.
  • linearly polarized light having an electric field component in the length direction of the grating is referred to as s-polarized light
  • linearly polarized light having an electric field component in a direction perpendicular to the length direction of the grating is referred to as p-polarized light.
  • the surface that is perpendicular to the incident surface is called the s wave
  • the one that is parallel to the incident surface is called the p wave.
  • the distinction is made on the assumption that they are parallel.
  • the basic indicators for the performance of such a polarizing element are the extinction ratio ER and the transmittance TR.
  • the extinction ratio ER is the ratio (Ip / Is) of the intensity (Ip) of p-polarized light to the intensity (Is) of s-polarized light among the intensity of polarized light transmitted through the polarizing element.
  • a polarizing element whose grating is made of metal is called a wire grid polarizing element. However, including a non-metallic grating, it is simply called “grid polarizing element”.
  • FIG. 11A to 11E are schematic views showing a method for manufacturing a grid polarizing element.
  • a lattice thin film 40 is formed on a transparent substrate 30.
  • the material of the lattice thin film 40 is, for example, an inorganic dielectric.
  • a photoresist 50 is applied on the lattice thin film 40. In this state, the photoresist 50 is exposed by the exposure method of the present embodiment and developed.
  • FIG. 11C a photoresist resist pattern 51 is obtained.
  • the resist pattern 51 has a lattice shape.
  • an etchant is supplied from the resist pattern 51 side, and the lattice thin film 40 that is not covered with the resist pattern 51 is etched.
  • the etching is anisotropic etching performed while applying an electric field in the thickness direction of the lattice thin film 40.
  • the lattice thin film 40 is patterned to obtain a pattern 41.
  • the resist pattern 51 is removed.
  • lattice 42 is obtained and a grid polarizing element is completed.
  • the lattice 42 is often called a line and space because it has a structure in which a large number of patterns 41 extending in a certain direction are arranged in parallel at intervals.
  • the non-interference areas E2 in the effective irradiation areas E0 adjacent in the substrate transport direction are overlapped, the non-interference areas E2 are interposed between the interference areas E1 adjacent in the substrate transport direction.
  • This non-interference area is an area that becomes a dead zone. If it is extremely large, the grid polarizing element has a problem such as a decrease in extinction ratio (ER) that is an index of polarization performance. Therefore, it is necessary to appropriately set the dead zone area ratio according to the application so as to obtain a level of extinction ratio that is practically acceptable as a grid polarizing element.
  • ER extinction ratio
  • FIG. 12 is a graph showing the transition of the extinction ratio when the extinction ratio when there is no dead zone is on the horizontal axis and the extinction ratio when the dead zone is included is on the vertical axis.
  • the size of one shot is 20.5 mm ⁇ 13.8 mm
  • the transmittance is 40% in any case.
  • the symbol a is the dead zone area ratio 0%
  • the symbol b is the area ratio 0.1%
  • the symbol c is the area ratio 0.2%
  • the symbol d is the area ratio 0.3%
  • the symbol e is the area.
  • the ratio is 0.4%, the symbol f is the area ratio 0.5%, the symbol g is the area ratio 0.6%, the symbol h is the area ratio 0.7%, the symbol i is the area ratio 0.8%, and the symbol j is the area.
  • the ratio is 0.9%, the symbol k is the area ratio 1.0%, the symbol l is the area ratio 2.0%, the symbol m is the area ratio 3.0%, the symbol n is the area ratio 4.0%, and the symbol o is the area. It shows the transition of the extinction ratio of 5.0%. As can be seen from FIG. 12, the extinction ratio ER is 200 when the area ratio of the dead zone is 0%, and the extinction ratio ER is reduced to about 100 when the area ratio is 0.4%. .
  • the dead zone width to dead zone area ratio The relationship is shown in FIG. In FIG. 13, the dead zone width is taken on the horizontal axis, and the dead zone area ratio is taken on the vertical axis. As shown in FIG. 13, when the dead zone width is 0 to 70 ⁇ m, the dead zone area ratio is 0% to 0.4%.
  • FIG. 14 shows an exposure method in the second embodiment.
  • the exposure apparatus 1 includes an interference area E1 in the effective irradiation area E0 in the m-th exposure, and an interference area E1 in the effective irradiation area E0 in the (m-1) -th exposure.
  • 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 in the m-th exposure are not overlapped, and 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 in the m-th exposure.
  • the illuminance distribution of the interference fringes has 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. Also in the second embodiment, as in the first embodiment described above, the interference areas E1 of the effective irradiation areas E0 adjacent in the substrate transport direction are not overlapped with each other. Therefore, the number of shots can be reduced and the throughput can be improved as compared with the exposure methods of FIGS. 9A to 9C in which the interference regions E1 are overlapped.
  • the dead thorn can be made smaller than in the first embodiment described above, and the product performance can be ensured.
  • 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.
  • the mask 13 is disposed on the workpiece W with the gap D provided.
  • the mask 13 is directly disposed on the workpiece W without providing the gap D.
  • the exposure apparatus 1 performs exposure while the mask 13 is in contact with the workpiece W.
  • the non-interference area E2 is not formed at both edges of the interference area E1. That is, the effective irradiation area E0 and the interference area E1 have the same area.
  • the mask 13 since the mask 13 is arranged in contact with the workpiece W, the effective exposure area can be widened by the non-interference area E2 as compared with the first and second embodiments described above. Therefore, the number of shots can be reduced accordingly, and the throughput can be improved.
  • the interference light is irradiated so that stripe-shaped interference fringes are formed on the substrate.
  • the interference light is irradiated so that lattice-like interference fringes are formed on the substrate.
  • the exposure apparatus 1 irradiates interference light on the forward path (solid arrow) and the backward path (broken line arrow). In the forward path, the exposure apparatus 1 irradiates the entire substrate with interference light that forms stripe-shaped interference fringes extending in the Y direction, as in the exposure methods in the first to third embodiments (FIG. 16B). ).
  • the interference light applied to the substrate in this forward path is defined as first interference light.
  • the exposure apparatus 1 rotates the interference light for forming the stripe-shaped interference fringes irradiated on the substrate in the forward path by 90 ° so that the stripe-shaped interference fringes extending in the X direction are formed on the substrate.
  • Is irradiated with interference light (FIG. 16C).
  • the interference light applied to the substrate in this return path is referred to as second interference light.
  • the portion irradiated with the first interference light and the second interference light superimposed is irradiated with the interference light so that a lattice-like interference fringe is formed.
  • the exposure apparatus 1 irradiates the substrate with the first interference light by the same method as the exposure methods of the first to third embodiments.
  • the exposure apparatus 1 transports the substrate in the ⁇ X direction when the substrate transport direction when irradiating the last column (n-th column) in the forward path is the + X direction.
  • the second interference light is irradiated to the n-th column.
  • the substrate is sequentially transported in the + Y direction in the forward path, the substrate is transported in the ⁇ Y direction when the irradiation of the nth column is completed, and the second interference light is irradiated to the (n ⁇ 1) th column.
  • the second interference light is irradiated to the (n ⁇ 1) -th column while transporting the substrate in the + X direction (direction opposite to the forward path by 180 °).
  • the (n ⁇ 1) -th row is also irradiated with interference light rotated 90 ° with respect to the interference light emitted in the forward path.
  • the photosensitive material film (resist, etc.) applied to the substrate is a positive type in which the light irradiated portion is dissolved in the developer, the light is irradiated in a grid pattern by exposing using this exposure method.
  • the pattern can be dissolved to form a pattern in which a cylinder, prism, cone, pyramid, etc. remain.
  • the photosensitive material film is a negative type in which the light-irradiated part is cross-linked and does not dissolve in the developer
  • this exposure method by using this exposure method, the portion irradiated with light in a grid shape is developed after development. It is possible to form a pattern that remains and has a concave portion having a shape such as a square or a circle.
  • the exposure beam branching method may be changed. That is, the beam may be split into two or more and irradiated onto the substrate at once.
  • Such a method is called multibeam interference exposure.
  • the branching unit for example, as shown in FIG. 17, a diffractive optical element may be used as a branching element 172 that branches the laser 171 into a plurality of beams.
  • the multibeam interference exposure in order to obtain the same result as the method in which the interference light of the two beams is rotated 90 ° and superimposed as described above, as shown in FIG.
  • the four surfaces formed by the branched beam and the normal of the substrate 174 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. 173) may be arranged.
  • FIG. 18 is a schematic block diagram that shows the exposure apparatus of the fifth embodiment.
  • the exposure apparatus 1 has the same configuration as that of the exposure apparatus 1 shown in FIG. 1 except that the folding mirrors 7a and 7b are variable angle mirrors 7a ′ and 7b ′ in the exposure apparatus 1 shown in FIG. Therefore, here, the same reference numerals are given to the parts having the same configuration as in FIG.
  • variable angle mirrors 7a ′ and 7b ′ are configured to be able to change the angle of the light incident surface, and change the interference angle ⁇ to a desired angle by changing the angle of the light incident surface.
  • the interference angle ⁇ By changing the interference angle ⁇ , the pitch of the stripe-shaped interference fringes formed on the substrate can be freely changed.
  • variable angle mirror 7a ′ (hereinafter simply referred to as “mirror”) is an element for adjusting the interference angle ⁇ to an arbitrary angle, and is on a straight line formed by the beam (branched beam) B1 branched by the beam branching element 6. It is possible to move and change the angle around the vertical axis of the paper.
  • the beam (mirror reflected beam) B5 reflected by the mirror 7a ' 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 an interference fringe.
  • the normal line of the mirror 7a ′ is a bisector of the angle formed by the branched beam B1 and the mirror reflected beam B5.
  • FIGS. 19A and 19B As a method of adjusting the interference angle ⁇ while keeping the normal line of the mirror 7a ′ in a predetermined direction, for example, there is a method of using a link mechanism having a T-shaped frame T as shown in FIGS. 19A and 19B.
  • 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 7a '. Move on the character frame T. Further, the rotation axis of the mirror 7a 'is constrained at the intersection point of the branch beam B1 and the mirror reflected beam B5.
  • the normal direction of the mirror 7a ′ maintains the bisector of the angle formed by the branched beam B1 and the mirror reflected beam B5. It changes in a predetermined direction.
  • the interference angle ⁇ 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 ⁇ .
  • the drive unit 22 may be configured to adjust the interference angle ⁇ by acting on the T-shaped frame T.
  • the exposure apparatus has the variable angle mirror 7a ′ 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. , 7b ′. Therefore, the pitch of the stripe-shaped interference fringes formed on the substrate can be freely changed, and can be applied to various uses.
  • the embodiments are merely examples and are not intended to limit the scope of the present invention.
  • the devices and methods described herein can be embodied in forms other than those described above.
  • omissions, substitutions, and changes can be made as appropriate to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Such omissions, substitutions, and modifications are included in the scope of the claims and their equivalents, and belong to the technical scope of the present invention.
  • the exposure method according to the present invention employs a so-called step-and-repeat method in which exposure is performed while transporting a substrate stepwise, so that the apparatus can be miniaturized and low cost can be realized. Further, in the two-beam interference exposure, the exposure is performed side by side in the substrate transport direction without overlapping the interference light irradiation areas of the respective 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. As described above, the substrate can be finely processed with high throughput and at low cost, which is useful.
  • 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 plate, 13 ... mask (light-shielding member), 14 ... gap sensor, 20 ... controller (substrate transport controller), 21 ... stage drive circuit, 30 ... Transparent substrate, 40 ... lattice thin film, 41 ... pattern, 42 ... lattice, 50 ... photoresist, 51 ... resist pattern, W ... work (substrate)

Abstract

スループットが高く、且つ低コストでワークへの微細加工を実現することができる露光方法、微細周期構造体の製造方法、グリッド偏光素子の製造方法及び露光装置が開示される。露光装置（１）は、コヒーレント光源の出力光を２以上に分岐した光を所定の干渉角度で交差して干渉光を発生し、当該干渉光の基板への照射と基板の搬送とを繰り返して基板を露光する。このとき、露光装置（１）は、干渉光が照射される基板上の干渉光照射領域を所定形状に整形する。そして、露光装置（１）は、基板をステップ的に搬送しながら露光するに際し、各ショットでの干渉光照射領域同士を、基板上で基板搬送方向に重畳させずに隣接させる。

Description

露光方法、微細周期構造体の製造方法、グリッド偏光素子の製造方法及び露光装置
　本発明は、微細周期パターンを基板上に実現するための露光方法、それを用いた微細周期構造体の製造方法、グリッド偏光素子の製造方法、及び露光装置に関する。
　従来、微細加工を実現する方法として、二光束干渉露光方法が用いられている。二光束干渉露光方法とは、２本のレーザービームを所定の角度で交差させることにより、当該レーザービームの波長と同程度のピッチ或いはそれ以下のピッチの明暗（光強度分布）を有する干渉光（干渉縞）を発生し、これを基板に照射する方法である。この二光束干渉露光方法では、レーザーなどの干渉性の強い光源からの光を２つに分岐し、それぞれを干渉させることで、微細マスクを用意することなく、微細かつ周期的な露光照度分布を得ることができる。
　このような二光束干渉露光方法を採用したものとして、例えば特許文献１（特許第４３８９７９１号公報）に記載の技術がある。この技術は、レーザー光源からの光を回折型ビームスプリッタによって０次光と±１次光に分岐し、±１次光をそれぞれ集光レンズ、空間フィルタ、ミラーを介してステージに支持された基板上で互いに干渉させ、基板上の感光性膜を感光させるものである。ここで、ステージは回転自由度を有しており、２回露光を行うことで円柱や円錐などが周期的に配置された微細構造体を得ることができるようになっている。
　また、同様に二光束干渉露光方法を採用したものとして、例えば特許文献２（特許第４５１４３１７号公報）に記載の技術がある。この技術は、ステージをステップ的に駆動し、複数回の露光をワーク上においてオーバーラップさせることで、ワークのある範囲で露光強度分布が一定となるようにするものである。ここでは、複数回の露光において干渉縞同士が重なり合うように各露光内の干渉縞を走査制御している。
特許第４３８９７９１号公報 特許第４５１４３１７号公報
　しかしながら、特許文献１（特許第４３８９７９１号公報）に記載の技術にあっては、集光レンズと空間フィルタとによってビーム径が拡大されたレーザー光を基板に照射する構成であるため、基板に照射されるビームが球面波となっている。そして、このとき形成される干渉縞は、ピッチの累積誤差が露光領域のフチに向かうほど増大したものとなる。そのため、等間隔のラインパターンが必要とされる回折格子作製などの用途では、露光有効領域はビームの中央付近に限定される。したがって、この場合、大面積を露光するには空間フィルタから基板までの距離を大きくする必要があり、装置が大型化し、コストが嵩む。
　また、特許文献２（特許第４５１４３１７号公報）に記載の技術にあっては、干渉縞を走査制御するためには、干渉ピッチと同程度の精度でステージを制御する必要がある。すなわち、微細な干渉ピッチでオーバーラップ露光するためには、ステージにサブミクロン～ｎｍオーダーの停止安定性および繰り返し精度が求められ、制御ハードルが高い。また、干渉光が照射される露光有効領域をオーバーラップさせるため、基板へのショット回数が多くなり、スループットが低下する。
　さらに、露光有効領域をオーバーラップさせるには干渉縞のピッチが安定している必要がある。二光束干渉露光において、干渉ビームの波面の乱れはピッチ誤差を増大させるため、理想平面波が必要となる。一般にレンズは収差を持っているため、理想平面波を得るには、ビーム径を絞り、レンズ中央部分のみを使用する必要がある。すなわち、露光有効領域を小さくする必要がある。これはショット数の増加の一因となり、スループット低下につながる。
　そこで、本発明は、スループットが高く、且つ低コストでワークへの微細加工を実現することができる露光方法、微細周期構造体の製造方法、グリッド偏光素子の製造方法及び露光装置を提供することを課題としている。
　上記課題を解決するために、本発明に係る露光方法の一態様は、コヒーレント光源の出力光を２以上に分岐した光を所定の干渉角度で交差させて干渉光を発生し、当該干渉光の基板への照射と前記基板の搬送とを繰り返して前記基板を露光する露光方法であって、１ショットで前記干渉光が照射される基板上の領域である干渉光照射領域を、所定形状に整形し、前記基板をステップ的に搬送しながら露光するに際し、各ショットでの前記干渉光照射領域同士を、前記基板上で基板搬送方向に重畳させずに隣接させる。
　このように、基板をステップ的に搬送しながら小区画ずつ露光するので、装置を大型化することなく大面積への露光が可能となる。そのため、装置の大型化に伴うコストを削減することができる。また、各ショットの干渉光照射領域同士を重畳させずに基板上に並べるので、干渉光照射領域をオーバーラップさせる露光方法と比較してショット数を減少することができると共に、基板を搬送するステージの整定回数を減らすことができる。その結果、基板全体への露光時間を短縮し、スループットを向上することができる。
　また、本発明の他の態様によれば、所定形状の光透過部を有する遮光部材を前記基板上に配置することで、前記干渉光照射領域を矩形状又は略矩形状に整形することが好ましい。このように、比較的容易に干渉光照射領域を整形することができる。また、二光束干渉露光において露光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ずに基板上に並べることができる。
　さらに、本発明の他の態様によれば、前記遮光部材を前記基板上に所定ギャップを設けて配置することで、前記干渉光照射領域の端部に、前記２以上に分岐した光の一部である非干渉光が照射する非干渉光照射領域を形成し、前記基板をステップ的に搬送しながら露光するに際し、基板搬送方向に隣接する前記干渉光照射領域の端部に形成された非干渉光照射領域同士を重畳させるようにしてもよい。
　このように、非干渉光照射領域を重ね合わせに使用するので、干渉光照射領域同士の重ね合わせ、即ちオーバー露光を防止することができる。また、非干渉光照射領域を、干渉光照射領域を並べるときの指標として使用することもできる。さらに、遮光部材と基板との間にギャップを設けるので、両者が密着することに起因してパーティクル等が付着するのを防止することができる。
　また、本発明の他の態様によれば、前記遮光部材を前記基板上に所定ギャップを設けて配置することで、前記干渉光照射領域の端部に、前記２以上に分岐した光の一部である非干渉光が照射する非干渉光照射領域を形成し、前記基板をステップ的に搬送しながら露光するに際し、前記干渉光照射領域を、基板搬送方向に隣接する前記干渉光照射領域の端部に形成された前記非干渉光照射領域に重畳させるようにしてもよい。
　このように、非干渉光照射領域を重ね合わせに使用するので、干渉光照射領域同士の重ね合わせ、即ちオーバー露光を防止することができる。また、基板搬送方向に隣接する非干渉光照射領域と干渉光照射領域とを重畳させるため、基板搬送方向に隣接する干渉光照射領域間に介在する非干渉光照射領域（デッドゾーン）を極力少なくすることができる。さらに、遮光部材と基板との間にギャップを設けるので、両者が密着することに起因してパーティクル等が付着するのを防止することができる。
　さらにまた、本発明の他の態様によれば、前記遮光部材を前記基板上に直接配置するようにしてもよい。
　このように、遮光部材を基板上に直接配置することで、干渉光照射領域の基板搬送方向両側には非干渉光照射領域が形成されない。そのため、遮光部材を基板上にギャップを設けて配置する場合と比較して、干渉光照射領域の面積を広くすることができる。すなわち、１ショットで露光できる領域を広くすることができ、その分、一定領域の露光に必要なショット数を減少することができる。
　また、本発明の微細周期構造体の製造方法の一態様は、上記の何れかの露光方法により基板を露光し、該基板に前記干渉縞に対応する物性を付与し、または形状を形成する工程を備える。
　これにより、スループットが高く且つ低コストで微細周期構造体を製造することができる。
　さらに、本発明の微細周期構造体の製造方法の一態様は、上記の何れかの露光方法により前記基板を露光する工程と、露光後の前記基板を現像し、前記基板に前記干渉縞に対応する形状を形成する工程と、を備える。
　これにより、スループットが高く且つ低コストで微細周期構造体を製造することができる。
　さらに、本発明のグリッド偏光素子の製造方法の一態様は、透明基板上に無機誘電体からなる無機誘電体層を形成する工程と、前記無機誘電体層の上に感光性材料からなる感光層を形成する工程と、上記の何れかの露光方法により前記感光層を露光する工程と、露光後の前記感光層を現像し、前記感光層に前記干渉縞に対応する形状を形成する工程と、前記感光層に形成したパターンに従って、前記無機誘電体層をエッチングにより除去し、微細周期構造を有する無機誘電体からなるグリッド層を形成する工程と、を備える。
　これにより、スループットが高く且つ低コストでグリッド偏光素子を製造することができる。
　また、本発明の他の態様によれば、前記干渉光照射領域の面積に対する非干渉光照射領域の面積の割合が、０．４％未満となるように露光することが好ましい。
　これにより、実用上問題のない水準の消光比を得ることができ、グリッド偏光素子としての性能を確保することができる。
　さらに、本発明の露光装置の一態様は、コヒーレント光を出力する光源と、前記光源の出力光を２以上に分岐した光を所定の干渉角度で交差させて干渉光を発生する光学系と、基板の上に配置され、前記光学系によって発生した干渉光が透過する所定形状の光透過部を有する遮光部材と、前記遮光部材の光透過部を透過した前記干渉光の基板への照射と前記基板の搬送とを繰り返し、前記基板を露光する基板搬送制御部と、を備え、前記基板搬送制御部は、前記遮光部材の光透過部を介して所定形状に整形された前記干渉光が照射される基板上の干渉光照射領域を、各ショットにおいて基板上で基板搬送方向に重畳させずに隣接させるべく、前記基板をステップ的に搬送する。
　このように、基板をステップ的に搬送しながら小区画ずつ露光するので、装置を大型化することなく大面積への露光が可能となる。そのため、装置の大型化に伴うコストを削減することができる。また、干渉光照射領域を重畳させずに並べるので、干渉光照射領域をオーバーラップさせる露光方法と比較してショット数を減少することができる。そのため、基板を搬送するステージの整定回数を減らすことができる。その結果、基板全体への露光時間を短縮し、スループットを向上することができる。
　また、本発明の他の態様によれば、前記光学系は、前記光源の出力光を２以上に分岐する光分岐素子と、前記光分岐素子で分岐したそれぞれの光を所望の干渉角度で交差させるべく、分岐したそれぞれの光を前記基板へ向けて偏向する角度可変ミラーと、を備えることが好ましい。
　このように、光分岐素子で分岐した２つの光の干渉角度を所望の角度に変更することができるので、基板に形成されるストライプ状の干渉縞のピッチを自在に変更することができ、様々な用途に適用することができる。
　本発明によれば、基板をステップ的に搬送しながら露光する、所謂ステップアンドリピート方式を採用するので、装置を小型化することができ低コストを実現することができる。また、二光束干渉露光において、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。そのため、干渉光照射領域を重畳させる方式と比較してショット数を減少させることができ、その結果、スループットを向上することができる。
　このように、スループットが高く且つ低コストで基板への微細加工が可能となる。
　上記した本発明の目的、態様及び効果並びに上記されなかった本発明の目的、態様及び効果は、当業者であれば添付図面及び請求の範囲の記載を参照することにより下記の発明を実施するための形態（発明の詳細な説明）から理解できるであろう。
図１は、第１の実施形態の露光装置を示す概略構成図である。 図２は、有効照射領域が形成される様子を示す図である。 図３は、有効照射領域における干渉光照射領域と非干渉光照射領域との分布を示す図である。 図４は、露光ショットレイアウトイメージである。 図５は、第１の実施形態における露光方法を示す図である。 図６Ａは、本実施形態の露光装置構成を示す図である。 図６Ｂは、本実施形態の露光方法を示す図である。 図６Ｃは、本実施形態の露光照度分布を示す図である。 図７Ａは、従来の露光装置構成を示す図である。 図７Ｂは、従来の露光方法を示す図である。 図７Ｃは、従来の露光照度分布を示す図である。 図８Ａは、従来の露光方法の問題点を説明するための図である。 図８Ｂは、図８Ａの領域αの照度分布を示す図である。 図８Ｃは、図８Ａの領域βの照度分布を示す図である。 図９Ａは、従来の露光装置構成を示す図である。 図９Ｂは、従来の露光方法を示す図である。 図９Ｃは、従来の露光照度分布を示す図である。 図１０Ａは、周期的な物性の変化を有する構造の製造方法（感光前）を示す図である。 図１０Ｂは、周期的な物性の変化を有する構造の製造方法（感光後）を示す図である。 図１１Ａは、グリッド偏光素子の製造方法を示す図である。 図１１Ｂは、グリッド偏光素子の製造方法を示す図である。 図１１Ｃは、グリッド偏光素子の製造方法を示す図である。 図１１Ｄは、グリッド偏光素子の製造方法を示す図である。 図１１Ｅは、グリッド偏光素子の製造方法を示す図である。 図１２は、非干渉光照射領域（デッドゾーン）の面積比と消光比との関係を示す図である。 図１３は、デッドゾーン幅とデッドゾーン面積比との関係を示す図である。 図１４は、第２の実施形態における露光方法を示す図である。 図１５は、第３の実施形態における露光方法を示す図である。 図１６Ａは、第４の実施形態における露光方法を示す図である。 図１６Ｂは、図１６Ａの往路で照射される干渉光の干渉縞を示す図である。 図１６Ｃは、図１６Ａの復路で照射される干渉光の干渉縞を示す図である。 図１７は、多光束干渉露光方法の概略図である。 図１８は、第５の実施形態の露光装置を示す概略構成図である。 図１９Ａは、角度可変ミラーの機構を示す図である。 図１９Ｂは、角度可変ミラーの機構を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１の実施形態）
　図１は、本実施形態の露光装置を示す概略構成図である。
　図中、符号１は露光装置である。露光装置１は、光源２と、ビームエキスパンダ３と、打ち下ろしミラー４と、シャッター５と、ビーム分岐素子６と、折り返しミラー７ａ，７ｂと、集光レンズ８ａ，８ｂと、ピンホール９ａ，９ｂと、コリメートレンズ１０ａ，１０ｂとを備える。また、露光装置１は、ステージ１１と、吸着盤１２と、マスク１３と、ギャップセンサ１４と、コントローラ２０と、ステージ駆動回路２１とを備える。
　光源２は、コヒーレント光を出射するコヒーレント光源であり、例えば、波長λが２６６ｎｍのレーザー光を出射する半導体励起固体レーザーである。光源２が出射したレーザー光Ｂ０は、ビームエキスパンダ３によってビーム径が拡大され、打ち下ろしミラー４によってその光路が偏向される。
　シャッター５は、レーザー光出射のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるためのものであり、ミラー４とビーム分岐素子６との間に配置する。このシャッター５の開閉は、コントローラ２０が制御する。
　ビーム分岐素子６は、１本のレーザー光を分岐して２本のレーザー光を生成するものである。このビーム分岐素子６は、例えば、石英等の表面に施した微細な凹凸形状による形状効果を用いてその機能を実現する凹凸型回折素子である。
　ビーム分岐素子６により生成された２本のレーザー光Ｂ１，Ｂ２は、それぞれ折り返しミラー７ａ，７ｂによって反射され、集光レンズ８ａ，８ｂに入射する。
　集光レンズ８ａによる集光後のレーザー光はピンホール９ａに入射され、そのビーム径が拡大された後、コリメートレンズ１０ａでコリメートされる。このようにして、コリメートされたレーザー光Ｂ３を得る。同様に、集光レンズ８ｂによる集光後のレーザー光はピンホール９ｂに入射され、そのビーム径が拡大された後、コリメートレンズ１０ｂでコリメートされる。このようにして、コリメートされたレーザー光Ｂ４を得る。
　ここで、ピンホール９ａ，９ｂは、空間フィルタとして機能し、集光レンズ８ａ，８ｂまでの光路で生じたビーム波面の乱れを取り除くために用いる。また、コリメートレンズ１０ａ，１０ｂは、レーザー光の波面を理想的な平面波とするために用いる。
　２本のレーザー光Ｂ３，Ｂ４は、図２に示すように、所定の干渉角度２θで交差させる。これにより、ワーク（基板）Ｗの上部で二つのレーザー光Ｂ３，Ｂ４の干渉による干渉縞を生成し、これをワークＷに露光光として照射する。すなわち、ワークＷ上にストライプ状のラインアンドスペースの干渉縞を転写する。
　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。この光学系のうち、ビーム分岐素子６からワークＷまでの間の素子一式は対になるように設けられており、ビーム分岐素子６で分岐した２本のレーザー光をそれぞれワークＷまで誘導、整形し、ワークＷ上で干渉させるようになっている。
　図１に戻って、ワークＷは、ステージ１１に設けられた吸着盤１２上に固定されている。ここで、ワークＷとしては、例えば、レジスト膜を塗布した基板、ガラス基板、ＳＡＭ膜を塗布した基板等を用いることができる。このようなワークＷを干渉光で露光することにより、基板上に誘電体細線からなるグリッドパターンを形成したり、回折格子を形成したり、有機トランジスタ素子等を形成したりすることができる。
　ステージ１１は、ワークＷ面に対してＸＹ方向に移動する自由度を有しており、コントローラ２０は、ステージ駆動回路２１を駆動制御することで、ステージ１１をＸＹ方向に移動することが可能となっている。すなわち、ワークＷは、ステージ１１をＸＹ方向に移動することでＸＹ方向に移動する。ここで、Ｘ方向とは図１の左右方向であり、Ｙ方向とは図１の紙面垂直方向である。
　本実施形態では、レンズの収差を考慮し、コリメートレンズ１０ａ，１０ｂの中央付近から取り出される光のみを用いてワークＷへの露光を行う。具体的には、ワークＷの上面に矩形開口（光透過部）を有するマスク１３を配置し、当該マスク１３を介してコリメートレンズ１０ａ，１０ｂを通過した光の中央付近のみにより形成された干渉光を露光光としてワークＷに照射する。
　マスク１３は、矩形状の光透過部を有する遮光部材によって構成する。ここで、マスク１３としては、金属製基板の略中央に矩形開口を形成したものを用いる。なお、マスク１３として、ガラス等の透明基板上に、当該透明基板が露出する矩形状の光透過部を形成した遮光膜を形成したものを用いることもできる。ここで、遮光膜としては、例えばクロムからなる膜を用いる。また、光透過部は、矩形に近い形状（略矩形状）であればよい。
　ワークＷの上部にこのようなマスク１３を配置することで、マスク１３に対して干渉角度２θで二光束を入射したとき、１ショットで干渉光が照射されるワークＷ上の領域を矩形に整形することができる。このマスク１３の矩形開口により区切られてワークＷに光照射される領域を、以下、有効照射領域という。
　マスク１３の矩形開口は、コリメートレンズ１０ａ，１０ｂを通過した光のワークＷ上の照射領域よりも小さく形成されている。この矩形開口のサイズは、有効照射領域と略同サイズであり、例えば２０．５ｍｍ×１３．８ｍｍとする。
　最適なマスクの矩形開口のサイズは露光条件によって異なる。例えば、波長λ＝２６６ｎｍ、干渉角度θ＝４７．６°（干渉縞Ｌ＆Ｓピッチ１８０ｎｍ）、照射領域（ビームの１／ｅ2直径）φ８２ｍｍ、干渉縞のコントラスト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％を露光領域とする。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、露光装置１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。
　露光装置１は、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、露光装置１は、ワークＷの右上の位置から－Ｘ方向に順次露光領域を移動しながら一列目を露光する。このとき、露光装置１は、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、露光装置１は、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、露光装置１は、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、露光装置１は、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）に干渉縞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、露光装置１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、露光装置１は、－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、露光装置１は、左端の位置から＋Ｘ方向に順次露光領域を移動しながら露光する。このとき、露光装置１は、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、露光装置１は、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干渉露光が可能となる。
　図６Ａは、本実施形態の露光装置構成を示す図である。図６Ｂは、本実施形態の露光方法を示す図である。図６Ｃは、本実施形態の照度分布を示す図である。図６Ａに示すように、ワークＷの上部にマスク１３を設け、図６Ｂに示すように干渉領域Ｅ１を矩形に整形する。そのため、図６Ｂに示すように、干渉領域Ｅ１同士を重畳させることなく、当該干渉領域Ｅ１を基板搬送方向に並べることができる。これにより、図６Ｃに示すように、照度有効領域Ａ２において略一定の照度分布を得ることができる。
　ところで、二光束干渉露光方法としては、本実施形態のようにステップアンドリピート方式を採用しない方法もある。以下、本実施形態と先行文献１（特許第４３８９７９１号公報）とを対比して説明する。
　先行文献１（特許第４３８９７９１号公報）では、図７Ａに示すように、ガウシアンビーム７１を分岐素子７２によって２本に分岐し、これらの光をそれぞれミラー７３で偏向し、集光レンズ７４で集光したあと、ピンホール７５を通してそのビーム径を拡大し基板に照射する。しかしながら、この場合、基板に照射されるビームは球面波であるため、このとき形成される干渉縞は、ピッチの類型誤差が露光領域の縁に向かうほど増大する状態となり、図７Ｂに示すように、双曲線状となる。等間隔のラインパターンが必要とされる用途では、ピッチの累積誤差はピッチの１／１０以下に抑えることが好ましいことから、図７Ｂの点線に示すように、干渉領域Ｅ１はビームの中央付近に限定することが好ましい。
　また、ガウシアンビームは、図８Ａに照度分布を示すように、ビームの中央から周辺部に向かって照度が低下していく。なお、図８Ａの破線８１は、照度分布の包絡線（ガウシアン分布）であり、細線８２は干渉縞の照度分布である。また、図８Ａの符号８３は、干渉ピッチ（～１００ｎｍ）である。そのため、図８Ｂの上段に示すように、ビーム中央付近（図８Ａの領域α）ではレジスト感光閾値ＴＨが干渉縞の照度分布に対して比較的低い位置にあるが、図８Ｃの上段に示すように、ビーム周辺部（図８Ａの領域β）ではレジスト感光閾値ＴＨが干渉縞の照度分布に対して比較的高い位置にくる。したがって、現像後のレジストパターンは、ビーム中央部とビーム周辺部とで線幅が異なることになる。例えば、図８Ｂの下段及び図８Ｃの下段にそれぞれ示すように、レジストがポジ型（感光した箇所が現像時に溶解する）であれば、ビーム中央部では線幅は細く、ビーム周辺部では線幅が太くなる。
　このように、ビーム中央部とビーム周辺部とで、形成されるパターンの線幅に差が生じるため、線幅の変動を抑えて露光するためには、やはり図７Ｂに示すように、干渉領域Ｅ１をビームの中央付近に限定することが好ましい。干渉領域Ｅ１は、用途に応じて異なるが、一般にビーム中央付近１０％～５０％（より好ましくは１０％～３０％、さらに好ましくは２０％）であることが好ましい。
　干渉領域Ｅ１がビーム中央付近に限定されると、図７Ｃに示すように、照度有効領域Ａ２がその分狭くなるため、大面積を露光するには空間フィルタ（ピンホール）から基板までの距離を大きくする必要があり、装置を小型化しにくい。例えばピッチ１３０ｎｍの干渉縞が形成されるような干渉光を８インチウェハ（=φ２００ｍｍ）全面に一括露光するために、λ＝２４８ｎｍ、θ＝７２°、集光レンズＮＡ＝０．２０、露光有効領域１０％とすると、ピッチの累積誤差は最大で７．５μｍ程度となり、空間フィルタから基板までの距離は約５１００ｍｍ程度必要になる。また、このように基板までの距離が長くなることで環境変動の影響を受けやすくなるということも懸念される。具体的には、環境温度変化による屈折率ｎの変化が生じることで、露光中に干渉縞のピッチが変動し、露光異常となることが懸念される。
　これに対して、本実施形態では、上述したようにステップアンドリピート方式を採用し、基板をステージ駆動により搬送しながら小区画ずつ露光する。したがって、光学系から基板までの距離を短く設定することができ、装置を大型化することなく大面積の露光が可能となる。また、環境変動の影響も受けにくい。
　別の例として、以下、本実施形態と先行文献２（特許第４５１４３１７号公報）とを比較して説明する。先行文献２（特許第４５１４３１７号公報）の様態を図９Ａに示す。この方式は、ステップアンドリピート方式を採用した二光束干渉露光方法において、本実施形態のようにマスク１３によって露光領域を矩形に整形しない場合の装置構成である。
　この場合、図９Ｃに示すように照度有効領域Ａ２において一定の照度分布を得るためには、露光方法は、図９Ｂに示すように、基板搬送方向において干渉領域Ｅ１を互いに重畳させる方法となる。このとき、各露光での照射エネルギーは、重ね合わせ回数に応じて減らす必要がある。そのため、干渉領域Ｅ１が本実施形態と同等である場合、本実施形態のように露光領域を矩形に整形する場合と比較して、重ね合わせ回数に応じて基板へのショット回数が増加する。これにより、基板のＸ方向及びＹ方向へのトータルの移動距離が増大し、かつ基板が所定位置に配置されるように整定する（ステージの振動等が無い状態とする）ための整定回数自体も増加することになるため、スループットが低下する。
　また、干渉光を重畳させるには、干渉縞のピッチが安定している必要がある。二光束干渉露光において、干渉ビームの波面の乱れはピッチ誤差を増大させるため、基板に転写される干渉縞は完全な直線ではなく、前述したような双曲線状や、波打ったような形状となる。したがって、ピッチ誤差が干渉ピッチの寸法以上に大きい状態では、干渉光を重畳させることは原理的に不可能となる。これを解消するためには、干渉ビームを理想平面波にする必要がある。しかし、一般にレンズは収差を持っているため、理想平面波を得るためには、ビーム径を小さく絞り、レンズ中央部分のみを使用する必要がある。すなわち、露光有効領域を小さくする必要がある。これはショット数の増加の一因となり、スループット低下につながる。一方、大口径の理想平面波を得る方法としては、低ＮＡかつ長焦点距離のレンズを用いるか、収差補正された高精度レンズを用いる方法などが考えられるが、装置設計や製造コスト、光学素子設計の面でハードルが高い。
　また、干渉光を重畳させるには、干渉縞をつなぎ合わせるべく干渉縞を走査制御する必要がある。この場合、干渉縞のライン同士が重畳しないなどの不具合が生じないように、基板搬送用のステージには、干渉ピッチと同程度の精度で制御可能な、極めて高い位置決め精度が必要となる。すなわち、微細な干渉ピッチでオーバーラップ露光するためには、ステージにサブミクロン～ｎｍオーダーの停止安定性及び繰り返し精度が求められるため、制御ハードルが高い。
　これに対して、本実施形態では、矩形開口を有するマスクを使用し干渉領域Ｅ１を矩形状に整形する。そのため、ステップアンドリピート方式により、干渉領域Ｅ１を互いに重畳させることなく、当該干渉領域Ｅ１を基板搬送方向に並べることができる。したがって、図９Ａ～図９Ｃの露光方法のように、干渉領域Ｅ１を互いに重畳させる方式に比べ、基板へのショット回数を減少させることができる。その結果、基板全体への露光時間を短縮し、スループットを向上することができる。
　例えば、基板サイズが８インチ、干渉領域Ｅ１が２０．５ｍｍ×１３．８ｍｍである場合、干渉領域Ｅ１を重畳させない本実施形態では、基板へのショット回数は８８回となる。一方、基板サイズおよび干渉領域Ｅ１の面積が上記と同じで、干渉領域Ｅ１をＸ方向及びＹ方向において重畳させる図９Ａ～図９Ｃの露光方法では、Ｘ方向及びＹ方向への重ね合わせ回数を２回（ある点を露光するのに必要なエネルギーが２回のショットに分けられる）とすると、基板へのショット回数は３５２回となる。
　また、本実施形態では、干渉領域Ｅ１を互いに重畳させないため、干渉縞の形状にそれほど高い精度が必要とされない。なぜなら、理想平面波が得られず、ピッチ誤差が干渉ピッチの寸法以上であっても、干渉縞同士を重畳させる必要がないため、原理的な制限がないためである。したがって、ピッチ誤差をある程度許容できる用途に対しては、露光有効領域を大きくしてもよく、ショット数を減少させ、スループットを向上させることができる。もちろん、ピッチ誤差が許容できない用途に対しては、理想平面波が得られる光学系を採用してもよい。
　さらに、本実施形態では、干渉領域Ｅ１を互いに重畳させないため、基板搬送用のステージにそれほど高い位置決め精度が必要とされない。すなわち、制御系構築に必要なコストを抑えることができる。具体的には、基板搬送用ステージに要求される位置決め精度が０．５μｍ以上でもよい。ただし、位置決め精度があまりに低いと、デッドゾーンの面積比が増加する要因となるため、位置決め精度は５μｍ以下であることが望ましい。
　以上のように、本実施形態では、二光束干渉露光においてステップアンドリピート方式を採用するので、装置を大型化することなく大面積への露光が可能となる。したがって、装置の大型化に伴うコストを削減することができる。
　また、二光束干渉露光において干渉光が照射される干渉領域を矩形に整形するので、当該干渉領域を基板搬送方向に重畳させずにステップアンドリピート方式による露光が可能となる。したがって、干渉領域を重畳させる方式に比べて基板へのショット回数を減少することができ、スループットを向上することができる。
　このように、スループットが高く且つ低コストにて、ワークＷへの微細加工を実現することができる。
　さらに、干渉領域の基板搬送方向両側に非干渉領域を形成し、当該非干渉領域を基板搬送時の重ね合わせに使用するので、干渉領域同士が重畳されることによるオーバー露光を防止することができる。また、この非干渉領域は、干渉領域を基板上に並べて配置するときの指標として使用できるため、容易且つ適切に基板を露光することができる。
　また、矩形状の光透過部を有する遮光部材であるマスク１３を基板上に配置するので、比較的容易に干渉領域を矩形に整形することができる。さらに、このとき、基板とマスク１３との間にギャップＤを設けるため、両者が密着することに起因するパーティクル等の付着を防止することができる。
　上記の露光方法は、例えばファイバブラッググレーティング（以下、ＦＢＧ）の製造方法に適用することができる。
　ＦＢＧは光ファイバセンサの一種で、温度や歪みの計測に用いられている。ＦＢＧは光ファイバなどに形成された屈折率の周期構造であり、図１０Ｂに示すように、屈折率ｎと、ｎとは異なる屈折率ｎ’が交互に並んだ状態となっている。この構造は、ファイバ内を伝播する光のうち、ある特定の波長の光のみを反射させ、それ以外の波長の光を透過させる性質を持っている。また、反射する波長λｂは屈折率の周期Λとファイバの有効屈折率ｎｅに依存し、λｂ＝２ｎｅΛの関係が成り立つ。したがって、温度や歪みなどによって周期構造に変化が生じると、ファイバ内を伝播する光の波長の変調として温度や歪みなどを計測することができ、温度センサ、または歪みセンサとして利用することができる。
　ＦＢＧのような屈折率の周期構造を製造するには、感光性のある材料に、強度が周期的に分布している光を照射すればよい。図１０Ａは感光前のファイバを、図１０Ｂは感光後のファイバの屈折率分布を、それぞれ示している。このような構造を製造する方法としては、二光束干渉露光が適している。本実施形態では二光束干渉露光によって、高スループットで大面積への露光が可能となるため、ＦＢＧ製造の際には複数のファイバを高速に処理するといったことが可能となる。
　ＦＢＧ製造には、このように干渉縞に対応した物性を付与する方法が用いられるが、その他の用途として、干渉縞に対応した形状を形成する方法も考えられる。例えば高出力パルスレーザーによるレーザーアブレーションを利用して、干渉縞を直接基板に加工する方法や、光硬化性樹脂を露光し、硬化させて、干渉縞に対応した微細構造を得る方法などである。これらは基板の表面改質や、フォトニック結晶製造などに適用できる。本実施形態では二光束干渉露光によって、高スループットで大面積への露光が可能となるため、大面積ワークの表面改質や、フォトニック結晶製造の高速化などが可能となる。
　また、上記の露光方法は、例えばグリッド偏光素子の製造方法に適用することができる。
　偏光光を得る偏光素子は、偏光サングラスのような身近な製品を始めとして偏光フィルタや偏光フィルム等の光学素子として各種のものが知られており、液晶ディスプレイ等のディスプレイデバイスでも使用されている。偏光素子には、偏光光を取り出す方式から幾つかのものに分類されるが、その一つにワイヤーグリッド偏光素子がある。
　ワイヤーグリッド偏光素子は、透明基板上にアルミのような金属より成る微細な縞状の格子を設けた構造のものである。格子を成す各線状部の離間間隔（格子間隔）を偏光させる光の波長以下とすることで偏光素子として機能する。直線偏光光のうち、格子の長さ方向に電界成分を持つ偏光光にとってはフラットな金属と等価なので反射する一方、長さ方向に垂直な方向に電界成分を持つ偏光光にとっては透明基板のみがあるのと等価なので、透明基板を透過して出射する。このため、偏光素子からは格子の長さ方向に垂直な方向の直線偏光光が専ら出射する。偏光素子の姿勢を制御し、格子の長さ方向が所望の方向に向くようにすることで、偏光光の軸（電界成分の向き）が所望の方向に向いた偏光光が得られることになる。
　以下、説明の都合上、格子の長さ方向に電界成分を持つ直線偏光光をｓ偏光光と呼び、格子の長さ方向に垂直な方向に電界成分を持つ直線偏光光をｐ偏光光と呼ぶ。通常、入射面（反射面に垂直で入射光線と反射光線を含む面）に対して電界が垂直なものをｓ波、平行なものをｐ波と呼ぶが、格子の長さ方向が入射面と平行であることを前提とし、このように区別する。
　このような偏光素子の性能を示す基本的な指標は、消光比ＥＲと透過率ＴＲである。消光比ＥＲは、偏光素子を透過した偏光光の強度のうち、ｓ偏光光の強度（Ｉｓ）に対するｐ偏光光の強度（Ｉｐ）の比である（Ｉｐ／Ｉｓ）。また、透過率ＴＲは、通常、入射するｓ偏光光とｐ偏光光の全エネルギーに対する出射ｐ偏光光のエネルギーの比である（ＴＲ＝Ｉｐ／（Ｉｓ＋Ｉｐ））。理想的な偏光素子は、消光比ＥＲ＝∞、透過率ＴＲ＝５０％ということになる。
　なお、格子が金属製である偏光素子はワイヤーグリッド偏光素子と呼ばれるが、格子が金属製でないものを含めて、以下、単に「グリッド偏光素子」と呼ぶ。
　図１１Ａ～図１１Ｅは、グリッド偏光素子の製造方法を示す概略図である。
　先ず、図１１Ａに示すように、透明基板３０上に格子用薄膜４０を作成する。ここで、格子用薄膜４０の材質は、例えば無機誘電体である。次に、図１１Ｂに示すように、格子用薄膜４０の上にフォトレジスト５０を塗布する。
　そして、この状態で本実施形態の露光方法によりフォトレジスト５０を露光し、現像を行う。これにより、図１１Ｃに示すように、フォトレジストのレジストパターン５１を得る。このレジストパターン５１は格子状となっている。
　次に、レジストパターン５１の側からエッチャントを供給し、レジストパターン５１で覆われていない箇所の格子用薄膜４０をエッチングする。エッチングは、格子用薄膜４０の厚さ方向に電界を印加しながら行う異方性エッチングである。これにより、図１１Ｄに示すように、格子用薄膜４０がパターン化され、パターン４１を得る。
　最後に、図１１Ｅに示すように、レジストパターン５１を除去する。すると、格子４２が得られ、グリッド偏光素子が完成する。格子４２は、一定の方向に延びるパターン４１を、間隔をおいて平行に多数配置した構造であるので、ラインアンドスペースとしばしば呼ばれる。
　上述した図５に示すように、基板搬送方向において隣接する有効照射領域Ｅ０内の非干渉領域Ｅ２同士を重畳させる場合、基板搬送方向において隣接する各干渉領域Ｅ１の間に非干渉領域Ｅ２が介在する。この非干渉領域は、デッドゾーンとなる領域であり、極端に大きいと、グリッド偏光素子では偏光性能の指標である消光比（ＥＲ）が低下する等の不具合が生じる。そのため、グリッド偏光素子として実用上問題ない水準の消光比を得るように、デッドゾーン面積比を用途に応じて適宜設定する必要がある。
　以下、デッドゾーンの面積比について検討する。
　図１２は、デッドゾーンが無い場合の消光比を横軸にとり、デッドゾーンを含めた場合の消光比を縦軸にとった場合の、消光比の推移を示すグラフである。ここでは、１ショットの大きさを２０．５ｍｍ×１３．８ｍｍ、透過率をいずれの場合も４０％としている。
　図１２において、符号ａはデッドゾーンの面積比が０％、符号ｂは面積比０．１％、符号ｃは面積比０．２％、符号ｄは面積比０．３％、符号ｅは面積比０．４％、符号ｆは面積比０．５％、符号ｇは面積比０．６％、符号ｈは面積比０．７％、符号ｉは面積比０．８％、符号ｊは面積比０．９％、符号ｋは面積比１．０％、符号ｌは面積比２．０％、符号ｍは面積比３．０％、符号ｎは面積比４．０％、符号ｏは面積比５．０％の消光比の推移を示している。
　この図１２からも分かるように、デッドゾーンの面積比が０％である場合には消光比ＥＲは２００となり、面積比が０．４％である場合には消光比ＥＲが１００程度に低下する。
　さらに、干渉角度θを１５～６０°、ギャップＤを０～２０μｍ、デッドゾーン幅（非干渉領域）２Ｄ・ｔａｎθを０～７０μｍの範囲で変化させたときの、デッドゾーン幅とデッドゾーン面積比の関係を図１３に示す。この図１３では、デッドゾーン幅を横軸にとり、デッドゾーン面積比を縦軸にとっている。この図１３に示すように、デッドゾーン幅が０～７０μｍとした場合に、デッドゾーン面積比が０％～０．４％となる。
　以上から、干渉角度θが１５°～６０°、デッドゾーン（非干渉領域）幅が０～７０μｍ、デッドゾーンの面積比を０．４％未満とすることにより、グリッド偏光素子の消光比を１００以上とすることができることがわかる。
　一般に、グリッド偏光素子として実用上問題ない水準の消光比は１００以上とされていることから、非干渉領域の面積をＡ、干渉領域の面積をＢとしたとき、デッドゾーン面積比＝［（Ａ／Ｂ）×１００］が０．４％未満となるようにすればよい。
（第２の実施形態）
　次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
　上述した第１の実施形態では、基板搬送方向に有効照射領域Ｅ０を並べる際、干渉領域Ｅ１同士は重畳させず、非干渉領域Ｅ２同士を重畳させた。第２の実施形態では、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する。
　図１４は、第２の実施形態における露光方法を示す図である。
　露光装置１は、図１４（ａ）に示すように、ｍ回目の露光における有効照射領域Ｅ０内の干渉領域Ｅ１と、（ｍ－１）回目の露光における有効照射領域Ｅ０内の干渉領域Ｅ１とは重畳せず、且つｍ回目の露光における有効照射領域Ｅ０内の干渉領域Ｅ１と、（ｍ－１）回目の露光における有効照射領域Ｅ０内の非干渉領域Ｅ２、及びｍ回目の露光における有効照射領域Ｅ０内の非干渉領域Ｅ２と、（ｍ－１）回目の露光における有効照射領域Ｅ０内の干渉領域Ｅ１とが重畳するようにワークＷを搬送する。
　この場合、図１４（ｂ）に干渉縞の照度分布を示すように、レジスト感光閾値や照度分布の条件次第で、干渉領域Ｅ１と非干渉領域Ｅ２とが重畳している領域Ｅ３にはパターンが形成される。
　この第２の実施形態においても、上述した第１の実施形態と同様に、基板搬送方向において隣接する各有効照射領域Ｅ０の各干渉領域Ｅ１同士は重畳させない。そのため、各干渉領域Ｅ１同士を重畳させる図９Ａ～図９Ｃの露光方法に比べ、ショット回数を減少させることができ、スループットを向上させることができる。
　また、第２の実施形態では、上述した第１の実施形態と比較してデッドソーンを小さくすることができ、製品性能を確保することができる。
　なお、この場合にも、基板搬送方向において隣接する各干渉領域Ｅ１の間には非干渉領域Ｅ２が介在する場合がある。この非干渉領域Ｅ２はデッドゾーンとなるため、デッドソーンの存在が問題視される用途においては、非干渉領域Ｅ２を可能な範囲で小さくすることが望ましい。
（第３の実施形態）
　次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
　上述した第１及び第２の実施形態では、マスク１３をワークＷ上にギャップＤを設けて配置した。第３の実施形態では、ギャップＤを設けずにマスク１３をワークＷ上に直接配置する。
　本実施形態では、露光装置１は、マスク１３をワークＷ上に接触させた状態で露光を行う。この場合、図２で説明したような光線の回り込みがなされないため、干渉領域Ｅ１の両エッジに非干渉領域Ｅ２は形成されない。すなわち、有効照射領域Ｅ０と干渉領域Ｅ１とは同面積となる。
　ステップアンドリピート方式で露光する場合には、図１５に示すように、基板搬送方向において隣接する干渉領域Ｅ１（＝有効照射領域Ｅ０）同士が重畳されないようにする。このとき、隣接する各干渉領域Ｅ１の間に多少の隙間が設けられてもよい。なお、この隙間はデッドソーンとなるため、デッドソーンの存在が問題視される用途においては、この隙間を可能な範囲で小さくすることが望ましい。
　このように、マスク１３をワークＷにコンタクトさせた状態で配置するので、上述した第１及び第２の実施形態と比較して、非干渉領域Ｅ２分だけ露光有効領域を広くすることができる。したがって、その分ショット回数を少なくすることができ、スループットを向上させることができる。
（第４の実施形態）
　次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
　上述した第１～第３の実施形態では、基板にストライプ状の干渉縞が形成されるように干渉光を照射した。第４の実施形態では、基板に格子状の干渉縞が形成されるように干渉光を照射する。
　本実施形態では、露光装置１は、図１６Ａに示すように、往路（実線矢印）と復路（破線矢印）とでそれぞれ干渉光を照射する。往路では、露光装置１は、第１～第３の実施形態における露光方法と同様に、Ｙ方向に伸びるストライプ状の干渉縞が形成されるような干渉光を基板の全体に照射する（図１６Ｂ）。この往路で基板に照射される干渉光を第１の干渉光とする。
　その後、復路では、露光装置１は、往路において基板に照射したストライプ状の干渉縞を形成するための干渉光を９０°回転させ、基板にＸ方向に伸びるストライプ状の干渉縞が形成されるように干渉光を照射する（図１６Ｃ）。この復路で基板に照射される干渉光を第２の干渉光とする。
　このように、第１の干渉光と第２の干渉光とが重畳して照射された部分は、格子状の干渉縞が形成されるように干渉光が照射されることになる。
　以下、本実施形態の露光方法についてより具体的に説明する。
　露光装置１は、往路では、第１～第３の実施形態の露光方法と同じ方法で第１の干渉光を基板に照射する。復路では、露光装置１は、図１６Ａに示すように、往路で最後の列（ｎ列目）を照射する際の基板搬送方向が＋Ｘ方向であった場合、基板を－Ｘ方向に搬送しつつ、ｎ列目に対して第２の干渉光を照射する。そして、往路において基板を＋Ｙ方向に順次に搬送していた場合、ｎ列目の照射が終了すると－Ｙ方向に基板を搬送し、（ｎ－１）列目に対する第２の干渉光の照射を開始する。このとき、（ｎ－１）列目に対しては、＋Ｘ方向（往路と１８０°反対方向）に基板を搬送しつつ第２の干渉光を照射する。この（ｎ－１）列目に対しても、往路で照射した干渉光に対して９０°回転した干渉光を照射する。
　上記の操作を繰り返すことにより、基板の全面に格子状の干渉縞が形成されるように干渉光を照射することができる。例えば、基板に塗布された感光性材料膜（レジスト等）が、光照射部分が現像液に溶解するポジ型である場合は、この露光方法を用いて露光することにより、格子状に光照射された箇所が溶解して、円柱、角柱、円錐、角錐などが残存したパターンを形成することができる。一方、感光性材料膜が、光照射部分が架橋して現像液に溶解しなくなるネガ型である場合は、この露光方法を用いて露光することにより、格子状に光照射された箇所が現像後に残存し、四角や丸等の形状の凹部を有するパターンを形成することができる。
　このように、容易に基板上に格子状のパターンを形成することができる。
　このような格子状のパターンを得るためには、露光ビームの分岐方法を変更してもよい。すなわち、ビームを２以上に分岐させ、それらを一度に基板へと照射してもよい。このような方法を多光束干渉露光と呼ぶ。分岐手段には、例えば、図１７に示すように、レーザー１７１を複数のビームに分岐させる分岐素子１７２として回折光学素子を用いてもよい。多光束干渉露光で、上記のように、２つのビームの干渉光を９０°回転させて重畳させる方法と同様の結果を得るためには、図１７に示すように、ビームを４分岐させて、分岐ビームと基板１７４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（ミラー１７３）を配置すればよい。
（第５の実施形態）
　次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
　上述した第１～第４の実施形態では、折り返しミラー７ａ，７ｂを固定ミラーとした。第５の実施形態では、折り返しミラー７ａ，７ｂを角度可変ミラーとする。
　図１８は、第５の実施形態の露光装置を示す概略構成図である。
　この露光装置１は、図１の露光装置１において折り返しミラー７ａ，７ｂを角度可変ミラー７ａ´，７ｂ´としたことを除いては、図１に示す露光装置１と同様の構成を有する。したがって、ここでは図１と同一構成を有する部分には同一符号を付し、構成の異なる部分を中心に説明する。
　角度可変ミラー７ａ´，７ｂ´は、光入射面の角度を変更可能に構成されており、当該光入射面の角度を変更することで干渉角度θを所望の角度に変化させる。干渉角度θを変えることにより、基板に形成されるストライプ状の干渉縞のピッチを自在に変更することができる。
　図１９Ａ及び図１９Ｂは、角度可変ミラー７ａ´及び７ｂ´の機構を示す図である。角度可変ミラー７ａ´と７ｂ´とは同一構成を有するため、ここでは角度可変見ミラー７ａ´の機構についてのみ図示している。
　角度可変ミラー７ａ´（以下、単に「ミラー」という）は、干渉角度θを任意の角度に調整するための素子で、ビーム分岐素子６で分岐されたビーム（分岐ビーム）Ｂ１がなす直線上を移動し、且つ紙面垂直軸周りに角度を変えることができる。当該ミラー７ａ´で反射されたビーム（ミラー反射ビーム）Ｂ５は、ワークＷ上の所定の位置に向けられ、もう片方のミラーからのミラー反射ビームとワークＷ上で結合し、干渉縞を形成する。すなわち、ミラー７ａ´の法線は、分岐ビームＢ１とミラー反射ビームＢ５とがなす角の二等分線となる。
　ミラー７ａ´の法線を所定の方向に保ったまま干渉角度θを調整する方法として、例えば、図１９Ａ及び図１９Ｂに示すようなＴ字型のフレームＴを持つリンク機構を用いる方法がある。Ｔ字フレームＴには３つのスライダＳが設けられ、そのうちの２つは分岐ビームＢ１及びミラー反射ビームＢ５がなす直線上をそれぞれ移動し、残りの１つにはミラー７ａ´が取り付けられ、Ｔ字フレームＴ上を移動する。
　また、ミラー７ａ´の回転軸は分岐ビームＢ１及びミラー反射ビームＢ５の交点位置で拘束されている。干渉角度θを調整する際には、図１９Ａから図１９Ｂのように、ミラー７ａ´の法線方向が、分岐ビームＢ１とミラー反射ビームＢ５とがなす角の二等分線を維持したまま、所定の方向へ変化する。
　この干渉角度θは、駆動部（アクチュエータ）２２を用いて調整する。駆動部２２は、ミラー反射ビームＢ５のなす直線上に配置されたフレームに作用し、干渉角度θを調整する。なお、駆動部２２は、Ｔ字フレームＴに作用して干渉角度θを調整する構成であってもよい。
　このように、本実施形態の露光装置は、ビーム分岐素子６で２以上に分岐した光が所望の角度で交差するように、分岐したそれぞれの光を基板へ向けて偏向する角度可変ミラー７ａ´，７ｂ´を備える。そのため、基板に形成されるストライプ状の干渉縞のピッチを自在に変更することができ、様々な用途に適用することができる。　
　なお、上記において特定の実施形態が説明されているが、当該実施形態は単なる例示であり、本発明の範囲を限定する意図はない。本明細書に記載された装置及び方法は上記した以外の形態において具現化することができる。また、本発明の範囲から離れることなく、上記した実施形態に対して適宜、省略、置換及び変更をなすこともできる。かかる省略、置換及び変更をなした形態は、請求の範囲に記載されたもの及びこれらの均等物の範疇に含まれ、本発明の技術的範囲に属する。
産業上の利用の可能性
　本発明の係る露光方法によれば、基板をステップ的に搬送しながら露光する、所謂ステップアンドリピート方式を採用するので、装置を小型化することができ低コストを実現することができる。また、二光束干渉露光において、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。そのため、干渉光照射領域を重畳させる方式と比較してショット数を減少させることができ、その結果、スループットを向上することができる。このように、スループットが高く且つ低コストで基板への微細加工が可能となり、有用である。
　１…露光装置、２…光源、３…ビームエキスパンダ、４…打ち下ろしミラー、５…シャッター、６…ビーム分岐素子、７ａ，７ｂ…折り返しミラー、８ａ，８ｂ…集光レンズ、９ａ，９ｂ…ピンホール、１０ａ，１０ｂ…コリメートレンズ、１１…ステージ、１２…吸着盤、１３…マスク（遮光部材）、１４…ギャップセンサ、２０…コントローラ（基板搬送制御部）、２１…ステージ駆動回路、３０…透明基板、４０…格子用薄膜、４１…パターン、４２…格子、５０…フォトレジスト、５１…レジストパターン、Ｗ…ワーク（基板）

Claims (11)

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