微細構造体の製造方法
【課題】解像度の高い微細構造体を実現し得る技術を提供すること。
【解決手段】（ａ）２本のレーザービーム(B1,B2)を交叉させることによって干渉縞を含む第１の光を発生させること、（ｂ）熱的非線形性を有する対象物(19)に対して上記第１の光を照射することにより、上記第１の光の上記干渉縞の周期に対応して配置された変性領域(21)と非変性領域とを上記対象物に形成すること、（ｃ）上記対象物に対してエッチングを行い、上記変性領域又は上記非変性領域のいずれかを選択的に除去すること、を含む、微細構造体の製造方法である。
【解決手段】（ａ）２本のレーザービーム(B1,B2)を交叉させることによって干渉縞を含む第１の光を発生させること、（ｂ）熱的非線形性を有する対象物(19)に対して上記第１の光を照射することにより、上記第１の光の上記干渉縞の周期に対応して配置された変性領域(21)と非変性領域とを上記対象物に形成すること、（ｃ）上記対象物に対してエッチングを行い、上記変性領域又は上記非変性領域のいずれかを選択的に除去すること、を含む、微細構造体の製造方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー干渉露光を用いた微細構造体、特にナノメートルオーダの構造を有する構造物（ナノ構造体）の製造技術に関する。この技術は、偏光分離素子、位相遅延素子、反射防止素子等のさまざまなナノ構造体を製造するために応用できる。
【背景技術】
【０００２】
可視光の波長（概ね３８０〜７８０ｎｍ程度）よりも小さなオーダの構造物（サブ波長構造体）へ光を入射すると、偏光分離、複屈折、反射防止、プラズモン伝搬等の現象が現れる。このようなサブ波長構造体を製造するための手段の一つとして、レーザー干渉を利用した露光技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の露光技術では、２つのレーザービームを交叉させることによって得られる干渉光（干渉縞を有する光）を用いて感光性膜を露光する。このとき、干渉光を用いた露光によって形成されるパターンの周期はレーザービームの波長λ及びレーザービームの交叉角度に依存する。理論上、干渉露光で実現できる最小周期はλ／２に等しい。例えば、波長が２６６ｎｍの場合、形成し得るパターンの最小周期は理論上１３３ｎｍとなる。
【０００３】
上記の干渉露光によれば、更に小さい周期のパターンを実現するには、レーザービームの波長を短くする必要がある。しかし、現状ではレーザービームの更なる短波長化は難しい。その理由のひとつは、２６６ｎｍよりも充分に短い波長を有する、高コヒーレントなレーザー光源が存在しないことである。半導体リソグラフィ等の分野で利用されているエキシマレーザーには波長が１９３ｎｍ、１５７ｎｍ等のものがあるが、現状では充分にコヒーレントが高くないため、鮮鋭な潜像パターンを形成することが難しい。もうひとつの理由は、波長が２００ｎｍよりも短くなると、大気中で露光することが難しくなることである。また、レーザー干渉露光系を構成する光学部品（レンズ、ミラー等）に適当な素材を求めることも難しくなる。例えば、石英ガラスの吸収端は１８０ｎｍ付近にあるからである。したがって、レーザービームの更なる短波長化を過度に追求することなく、鮮鋭な潜像パターンを形成し、これを用いて微細パターンを実現し得る技術が要望されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０９３６４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明は、解像度の高い微細構造体を実現し得る技術を提供することを一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る一態様（以下、便宜上「第１態様」という。）は、微細構造体の製造方法であって、
（ａ）２本のレーザービームを交叉させることによって干渉縞を含む第１の光を発生させること、
（ｂ）熱的非線形性を有する対象物に対して上記第１の光を照射することにより、上記第１の光の上記干渉縞の周期に対応して配置された変性領域と非変性領域とを上記対象物に形成すること、
（ｃ）上記対象物に対してエッチングを行い、上記変性領域又は上記非変性領域のいずれかを選択的に除去すること、
を含む。
【０００７】
ここで、「熱的非線形性を有する対象物」とは、例えばＰｔＯ、ＺｎＳ−ＳｉＯ２、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ−Ｓ、Ｔｅ−ＴｅＯ２−Ｇｅ−Ｓｎ、Ｔｅ−Ｇｅ−Ｓｎ−Ａｕ、Ｇｅ−Ｔｅ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ｓｅ−Ｔｅ、Ｓｂ−Ｓｅ−Ｔｅ、Ｓｂ−Ｓｅ、Ｇａ−Ｓｅ−Ｔｅ−Ｇｅ、Ｉｎ−Ｓｅ、Ｉｎ−Ｓｅ−Ｔｌ−Ｃｏ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｉｎ−Ｓｅ−Ｔｅ、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、ＴｅＯ２−Ｐｂなどの材料からなる基材（基板）、被膜、構造物等である。また「変性領域」とは例えば結晶状態の領域であり、「非変性領域」とは例えば非結晶状態の領域である。
【０００８】
第１態様においては、干渉縞（すなわち光強度分布）を有する第１の光を熱的非線形性を有する対象物に照射することにより、光強度が相対的に高い領域と低い領域とに対応して変性領域と非変性領域とが得られる。この変性領域と非変性領域との繰り返し周期（ピッチ）は、交叉させる２本のレーザービームの波長を短くし、或いは交叉角度を大きくすることによって短くすることができる。熱的非線形性を有する対象物を採用したことにより、変性領域と非変性領域との繰り返し周期がより小さく（例えば１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度）なったとしても、従来のフォトレジスト膜等を採用する場合に比較して変性領域と非変性領域との境界が鮮鋭に得られる。そして、変性領域と非変性領域との間にはエッチング速度に差が生じるので、対象物をエッチングすることにより、解像度の高い微細構造体を形成することが可能となる。
【０００９】
上記第１態様の製造方法は、上記（ｂ）の後であって上記（ｃ）より先に、
（ｄ）上記２本のレーザービームの間に位相差を与えて当該２本のレーザービームを交叉させることによって干渉縞を含む第２の光を発生させること、
（ｅ）上記対象物に対して上記第２の光を照射することにより、上記第２の光の上記干渉縞の周期に対応して配置された変性領域と非変性領域とを形成すること、
を更に含むことも好ましい。
【００１０】
２本のレーザービームの間に位相差を与えることにより、第１の光の干渉縞と第２の光の干渉縞とを微小な幅（例えば１／２ピッチ、１／４ピッチ等）でずらすことができる。このような第１の光および第２の光を順次、熱的非線形性を有する対象物に照射することで、変性領域と非変性領域との繰り返し周期を更に小さくすることができる。このように繰り返し周期が更に小さくなった場合でも、熱的非線形性を有する対象物を用いているので変性領域と非変性領域との境界が鮮鋭に得られる。よって、更に解像度の高い微細構造体が得られる。
【００１１】
上記第１態様の製造方法において、上記（ｂ）は、上記第１の光と併せて第３の光を上記対象物に照射することも好ましい。同様に、上記（ｄ）は、上記第２の光と併せて第３の光を上記対象物に照射することも好ましい。「第３の光」としては、例えばレーザービーム（レーザー光）等の単波長の光が好適であるが、複数の波長成分を含んだ光であってもよい。
【００１２】
第１の光あるいは第２の光を照射する際に、これらとは異なる第３の光を更に照射することにより、光照射強度にバイアスをかけることができる。それにより、第１の光あるいは第２の光の光強度が低い場合であっても、変性領域および非変性領域を確実に形成することが可能となる。
【００１３】
本発明に係る他の態様（以下、便宜上「第２態様」という。）は、微細構造体の製造方法であって、
（ａ）対象物上に、熱的非線形性を有する被膜を形成すること、
（ｂ）２本のレーザービームを交叉させることによって干渉縞を含む第１の光を発生させること、
（ｃ）上記第１の光を上記被膜に照射することにより、上記第１の光の上記干渉縞の周期に対応して配置された変性領域と非変性領域とを上記被膜に形成すること、
（ｄ）上記被膜に対してエッチングを行い、上記変性領域又は上記非変性領域のいずれかを選択的に除去すること、
（ｅ）上記変性領域又は上記非変性領域のいずれかが除去された後の上記被膜を介して上記対象物に対するエッチングを行うこと、
を含む。
【００１４】
ここで、「熱的非線形性を有する被膜」とは、例えばＰｔＯ、ＺｎＳ−ＳｉＯ２、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ−Ｓ、Ｔｅ−ＴｅＯ２−Ｇｅ−Ｓｎ、Ｔｅ−Ｇｅ−Ｓｎ−Ａｕ、Ｇｅ−Ｔｅ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ｓｅ−Ｔｅ、Ｓｂ−Ｓｅ−Ｔｅ、Ｓｂ−Ｓｅ、Ｇａ−Ｓｅ−Ｔｅ−Ｇｅ、Ｉｎ−Ｓｅ、Ｉｎ−Ｓｅ−Ｔｌ−Ｃｏ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｉｎ−Ｓｅ−Ｔｅ、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、ＴｅＯ２−Ｐｂなどの材料からなる被膜（薄膜又は厚膜）である。また「変性領域」とは例えば結晶状態の領域であり、「非変性領域」とは例えば非結晶状態の領域である。
【００１５】
第２態様においては、干渉縞を有する第１の光を熱的非線形性を有する被膜に照射することにより、光強度が相対的に高い領域と低い領域とに対応して変性領域と非変性領域とが得られる。この変性領域と非変性領域との繰り返し周期（ピッチ）は、交叉させる２本のレーザービームの波長を小さくし、或いは交叉角度を大きくすることによって短くすることができる。熱的非線形性を有する被膜を採用したことにより、変性領域と非変性領域との繰り返し周期がより小さく（例えば１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度）なったとしても、従来のフォトレジスト膜等を採用する場合に比較して変性領域と非変性領域との境界が鮮鋭に得られる。そして、変性領域と非変性領域との間にはエッチング速度に差が生じるので、被膜をエッチングすることにより、変性領域又は被変性領域を除去し、当該領域を開口させることができる。こうして得られた開口を有する被膜をエッチングマスクとして利用して、対象物に対するエッチングを行うことにより、解像度の高い微細構造体を形成することが可能となる。
【００１６】
上記第２態様は、上記（ｃ）の後であって上記（ｄ）より先に、
（ｆ）上記２本のレーザービームの間に位相差を与えて当該２本のレーザービームを交叉させることによって干渉縞を含む第２の光を発生させること、
（ｇ）上記被膜に対して上記第２の光を照射することにより、上記第２の光の上記干渉縞の周期に対応して配置された変性領域と非変性領域とを上記被膜に形成すること、
を更に含むことも好ましい。
【００１７】
２本のレーザービームの間に位相差を与えることにより、第１の光の干渉縞と第２の光の干渉縞とを微小な幅（例えば１／２ピッチ、１／４ピッチ等）でずらすことができる。このような第１の光および第２の光を順次、熱的非線形性を有する被膜に照射することで、変性領域と非変性領域との繰り返し周期を更に小さくすることができる。このように繰り返し周期が更に小さくなった場合でも、熱的非線形性を有する被膜を用いているので変性領域と非変性領域との境界が鮮鋭に得られる。よって、更に解像度の高い微細構造体が得られる。
【００１８】
上記第２態様において、上記（ｂ）は、上記第１の光と併せて第３の光を上記被膜に照射することも好ましい。同様に、上記（ｄ）は、上記第２の光と併せて第３の光を上記被膜に照射することも好ましい。「第３の光」としては、例えばレーザービーム（レーザー光）等の単波長の光が好適であるが、複数の波長成分を含んだ光であってもよい。
【００１９】
第１の光あるいは第２の光を照射する際に、これらとは異なる第３の光を更に照射することにより、光照射強度にバイアスをかけることができる。それにより、第１の光あるいは第２の光の光強度が低い場合であっても、変性領域および非変性領域を確実に形成することが可能となる。
【００２０】
本発明に係る他の態様（以下、便宜上「第３態様」という。）は、光を被加工物に照射する方法であって、
（ａ）２本のレーザービームを交叉させることによって干渉縞を含む第１の光を発生させること、
（ｂ）熱的非線形性を有する被加工物に対して上記第１の光を照射することにより、上記第１の光の上記干渉縞の周期に対応して配置された変性領域と非変性領域とを上記被加工物に形成すること、
を含む。
ここで、「熱的非線形性を有する被加工物」の具体例は上記の本発明に係る第１態様の微細構造体の製造方法の場合における「熱的非線形性を有する対象物」と同様である。また「変性領域」、「非変性領域」のそれぞれの具体例についても上記の本発明に係る第１態様と同様である。
【００２１】
第３態様においては、干渉縞を有する第１の光を熱的非線形性を有する対象物に照射することにより、光強度が相対的に高い領域と低い領域とに対応して変性領域と非変性領域とが得られる。この変性領域と非変性領域との繰り返し周期（ピッチ）は、交叉させる２本のレーザービームの波長を小さくし、或いは交叉角度を大きくすることによって短くすることができる。熱的非線形性を有する対象物を採用したことにより、変性領域と非変性領域との繰り返し周期がより小さく（例えば１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度）なったとしても、従来のフォトレジスト膜等を採用する場合に比較して変性領域と非変性領域との境界が鮮鋭に得られる。したがって、この光照射方法によれば、微小ピッチで周期的に配列された変性領域及び非変性領域を備える微細構造体を形成することができる。また、これらの変性領域と非変性領域との間にはエッチング速度に差が生じるので、対象物をエッチングすることにより、解像度の高い微細構造体を形成することが可能となる。
【００２２】
上記第３態様の光照射方法は、上記（ｂ）の後に、
（ｃ）上記２本のレーザービームの間に位相差を与えて当該２本のレーザービームを交叉させることによって干渉縞を含む第２の光を発生させること、
（ｄ）上記被加工物に対して上記第２の光を照射することにより、上記第２の光の上記干渉縞の周期に対応して配置された変性領域と非変性領域とを上記被加工物に形成すること、
を更に含むことが好ましい。
【００２３】
２本のレーザービームの間に位相差を与えることにより、第１の光の干渉縞と第２の光の干渉縞とを微小な幅（例えば１／２ピッチ、１／４ピッチ等）でずらすことができる。このような第１の光および第２の光を順次、熱的非線形性を有する被加工物に照射することで、変性領域と非変性領域との繰り返し周期を更に小さくすることができる。このように繰り返し周期が更に小さくなった場合でも、熱的非線形性を有する被加工物を用いているので変性領域と非変性領域との境界が鮮鋭に得られる。また、この被加工物をエッチングすることによって、更に解像度の高い微細構造体が得られる。
【００２４】
上記第３態様において、上記（ｂ）は、上記第１の光と併せて第３の光を上記被膜に照射することも好ましい。同様に、上記（ｄ）は、上記第２の光と併せて第３の光を上記対象物に照射することも好ましい。「第３の光」としては、例えばレーザービーム（レーザー光）等の単波長の光が好適であるが、複数の波長成分を含んだ光であってもよい。
【００２５】
第１の光あるいは第２の光を照射する際に、これらとは異なる第３の光を更に照射することにより、光照射強度にバイアスをかけることができる。それにより、第１の光あるいは第２の光の光強度が低い場合であっても、変性領域および非変性領域を確実に形成することが可能となる。
【００２６】
本発明に係る他の態様は、微細構造体の製造方法であって、
（ａ）金属膜上に非晶質である無機材料層を形成すること、
（ｂ）上記無機材料層に第１レーザービームと第２レーザービームの交叉により発生した光を照射し、上記無機材料層のうち上記光の干渉縞の周期に対応する第１部分を結晶化温度以上に加熱し、上記第１部分を結晶質に変性させること、
（ｃ）上記金属膜上から上記第１部分を除去し、かつ、上記無機材料層のうち上記結晶質に変性しなかった第２部分を残すこと、
（ｄ）上記金属膜の上記第２部分と重ならない領域を除去し、上記干渉縞の周期とピッチの等しい構造体を形成すること、
を含む。
なお、上記（ｃ）において第２部分を除去して第１部分を残し、上記（ｄ）において上記金属膜の上記第１部分と重ならない領域を除去する、ようにしてもよい。すなわち、いずれの部分が除去されるかは、例えば無機材料層の素材に依存するからである。
【００２７】
上記態様においては、第１レーザービームと第２レーザービームとを交差させることにより干渉縞（すなわち光強度分布）を有する光を発生させることができる。この干渉縞を含む光を非晶質の無機材料層に照射することにより、光強度が相対的に高い領域と低い領域とに対応して第１部分を結晶質に変性させる。この結晶質に変性した第１部分と結晶質に変性しなかった第２部分との繰り返し周期（ピッチ）は、交叉させる２本のレーザービームの波長を短くし、或いは交叉角度を大きくすることによって短くすることができる。第１部分（結晶質）と第２部分（非結晶質）との繰り返し周期がより小さく（例えば１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度）なったとしても、従来のフォトレジスト膜等を採用する場合に比較して第１部分と第２部分との境界が鮮鋭に得られる。そして、変性領域と非変性領域との間にはエッチング速度に差が生じるので、対象物をエッチングすることにより、解像度の高い微細構造体を形成することが可能となる。
【００２８】
好ましくは、上記（ｂ）において、上記第１部分が膜厚方向に完全に結晶化温度以上に加熱されている。
【００２９】
それにより、第１部分を膜厚方向について完全に結晶化することができる。
【００３０】
好ましくは、上記金属膜がアルミニウムを含み、上記構造体がストライプ状のグリッドである。
【００３１】
それにより、偏光分離素子等の光学素子として利用可能な微細構造体が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３３】
図１は、本実施形態に係る露光装置（微細構造体の製造装置）の構成を示すブロック図である。図１に示す本実施形態の露光装置１は、光源（パルスレーザー装置）１０、シャッター１１、ミラー１２、１３、回折光学素子１４、第１のレンズ１５、空間フィルタ１６、位相差板１７及び第２のレンズ１８を含んで構成される。
【００３４】
光源１０は、短波長のレーザービームを出力する。この光源１０としては、例えばＱスイッチパルスＹＡＧレーザー（波長２６６ｎｍ）が好適に用いられる。光源１０のレーザー平均出力は例えば１Ｗ程度（パルス繰り返し：１ｋＨｚの時）であり、パルス幅は例えば１×１０-9秒以上１×１０-7秒以下である。なお、本実施形態ではパルスレーザービームを用いるが、本発明はこれに限定されずＣＷ（Continuous Wave）レーザービームであってもよい。光源１０から出射されるレーザービームは、シャッター１１を通過し、各ミラー１２、１３により進路（光路）をそれぞれ９０°ずつ変更された後に、回折光学素子１４へ入射する。シャッター１１は、レーザービームの通過／遮断を制御する。
【００３５】
回折光学素子１４は、入射したレーザービームを複数のレーザービーム（回折ビーム）に分岐する。図２は、回折光学素子１４の側面図である。図２に示すように、回折光学素子１４は、ギャップｈ（例えば２６６ｎｍ）の２つのレベルを周期ｐ（例えば０．５０μｍ）にて備えたバイナリ構造を有しており、表面形状が周期的構造をなしている。回折光学素子１４は、レーザー描画とイオンエッチングにより、石英基板上に作製される。なお、回折光学素子１４は、バイナリ構造に限定されず、例えば、表面形状がサイン（コサイン）曲面形状をなす周期的構造をなしていてもよく、あるいは、外観が平らであり内部の屈折率が周期的に分布する周期的構造をなしていてもよい。
【００３６】
第１のレンズ１５は、分岐された複数の回折ビームを集光して安定化させる。本実施形態において、第１のレンズ１５の焦点距離ｆ１は例えば５０ｍｍである。空間フィルタ１６は、複数の回折ビームのうち２本の回折ビームのみを通過させる。
【００３７】
位相差板１７は、空間フィルタ１６を通過した２本の回折ビームの相互間に位相差を与える。図３は、位相差板１７の側面図である。図３に示すように、位相差板１７は、表面に深さｇの段差（ギャップ）を有している。すなわち、図中右側の領域と左側の領域とで位相差板１７の厚みが異なる。それにより、位相差板１７を通過した回折ビームと、位相差板１７を通過しない回折ビームとの間に所定の位相差（光路差）を与えることができる。本実施形態では、位相差板１７の相対的に板厚が大きい領域を通過した回折ビームと、位相差板１７を通過していない回折ビームとの間の位相差φが０に設定されている。また、位相差板１７の相対的に板厚が小さい領域を通過した回折ビームと、位相差板１７を通過していない回折ビームとの間の位相差φがπに設定されている。位相差板１７は、レーザー描画とイオンエッチングにより石英基板上に作製される。なお、位相差板１７は、厚みが異なる段差付形状に限定されず、例えば、外観は平らであり左右領域の屈折率が異なる構成としてもよい。なお、位相差がπの場合であれば、１／２波長板を位相差板１７として用いてもよい。
【００３８】
第２のレンズ１８は、位相差板１７を通過した２本の回折ビームを集光する。第２のレンズ１８の焦点距離ｆ２は例えば２８ｍｍである。第二のレンズ１８によって集光された２本の回折ビームは対象物１９へ照射される。この２本の回折ビームは、所定の交叉角度θで干渉し、周期的な干渉縞（干渉光強度分布）を発生させる。この干渉光強度分布によって、対象物の表面に干渉光強度分布に対応した周期の微細パターンが形成される。回折ビームによる露光時間は例えば数ミリ秒間程度であり、この露光時間はシャッター１１によって制御される。
【００３９】
このような本実施形態に係る露光装置１は、分岐された２本の回折ビームが互いに近接しており、干渉露光に要する時間が数ミリ秒間程度と短いため、外乱に対して極めて安定であり、振動や空気ゆらぎの影響を受けにくい。一般的に、レーザー干渉露光系は、空気ゆらぎに敏感であり、安定性を確保するためには、露光系を防振ベンチの上に置き、さらに、露光系と防振ベンチを強固なカバーで覆う等の処置が必要であり、設備に多額のコストを要するものであるが、本実施形態によれば安定した露光系を簡便な装置構成によって実現することができる。
【００４０】
図４は、２本の回折ビームを交叉させることによって発生した干渉光が対象物に照射される様子を概略的に示す図である。２本の回折ビームを交叉角度θで交叉させたときに得られる干渉縞Ｆの周期Ｐは、各回折ビームの波長をλとすると、次式で与えられる。
Ｐ＝λ／（２ｓｉｎθ） ・・・（１）
このとき、図４に示すように、２本の回折ビームＢ１（第１レーザービーム）、回折ビームＢ２（第２レーザービーム）を対象物１９の照射面と直交する軸（仮想軸）に対して対称に入射させる。これにより、干渉光の照射深さ、幅、あるいは干渉縞ＦのピッチＰなどをより均質に揃えられる。
【００４１】
図５は、上記（１）式の関係を示すグラフである。横軸が交叉角度θ、縦軸が干渉縞Ｆの周期Ｐに対応している。図５に示されるように、例えば波長λが２６６ｎｍ、交叉角度θが７２度であるとすると、干渉縞Ｆの周期Ｐは１４０ｎｍとなる。このような狭ピッチの干渉縞を含んだ干渉光を対象物１９に照射することにより、所望の加工が可能となる。ここで、本実施形態では対象物１９として、熱的非線形性を有する素材を採用する。以下に、熱的非線形性を有する素材について説明する。
【００４２】
図６は、熱的非線形性を有する素材の一例について説明する図である。具体的には、図６は、熱的非線形性を有する素材（例えば酸化白金：ＰｔＯ）の示差熱分析の測定結果を示している。図示のように、例えば酸化白金を加熱すると温度５５０℃付近で相変化が現れ、酸化白金は非結晶状態（非変性状態）から結晶状態（変性状態）へと変化する。この相変化が生じる温度を転移点Ｔｃと呼ぶことにする。このように、温度上昇により相変化が急峻に（すなわち非線形に）起こる素材を本実施形態では「熱的非線形性を有する素材」という。このような相変化の有無に起因した非結晶領域および結晶領域が混在する対象物１９をアルカリ水溶液へ浸すと、これらふたつの領域の間にはエッチングレートに差があるため、例えば結晶領域の方がより早くエッチングされる。それにより、非結晶領域と結晶領域に対応した凹凸を生じさせることができる。本実施形態では、このような熱的非線形性を有する素材に対して上記した干渉光を用いた露光を行う。
【００４３】
図７は、熱的非線形性を有する素材に対する露光について概略的に示す図である。図７に示すように、基板２０上（例えば、ガラス基板上）に形成された対象物１９に対して、２本の回折ビームを交叉させて発生させた干渉光を照射する。それにより、熱的非線形性を有する素材からなる対象物１９の表面に、干渉光の干渉縞ＦのピッチＰに対応した周期的な相変化を生じさせる。すなわち、干渉光の強度が相対的に高い領域においては、熱的非線形性を有する素材からなる対象物１９が熱せられて転移点Ｔｃを超えることにより相転移が生じ、当該領域が結晶状態となる。また、干渉光の強度が相対的に低い領域においては、熱的非線形性を有する素材からなる対象物１９がさほど熱せられないことから転移点Ｔｃを超えず、よって当該領域は相転移は生じずに非結晶状態のままとなる。図８に示すように、相変化が生じる深さは対象物１９の表面からｄｃの深さである。この深さｄｃまでは対象物１９の温度が転移点Ｔｃを超える。このことを考慮し、膜厚方向に完全に転移点Ｔｃ以上に熱せられるよう、対象物１９の厚みをｄｃ以下に設定しておく。干渉光を照射した後、対象物１９をアルカリ水溶液へつけると、干渉縞の周期Ｐと等しい周期を有する凹凸パターン（深さ＝ｄｃ）が対象物１９の表面に現れる。この様子を概略的に示したのが図９である。図示の例では、光強度が相対的に弱く非結晶状態のままとなった領域が残留する場合が示されている。なお、光強度が相対的に強く結晶状態となった領域が残留する場合もあり、その場合には、凹凸パターンが光強度分布の高い位置に対応して配列する。上記の図７に示されるように、相変化曲線の非線形性が高いため、レーザービームの照射条件を適宜制御することにより、幅の狭く、鮮鋭な凹凸パターンを実現できる。
【００４４】
なお、熱的非線形性を有する素材は上記の酸化白金膜以外にも以下のような無機材料が挙げられる。本実施形態では、一旦結晶状態としたものを再度非結晶状態に戻す必要はないため、不可逆変化型の素材も用いることができる。例えば、ＺｎＳ−ＳｉＯ２、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ−Ｓ、Ｔｅ−ＴｅＯ２−Ｇｅ−Ｓｎ、Ｔｅ−Ｇｅ−Ｓｎ−Ａｕ、Ｇｅ−Ｔｅ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ｓｅ−Ｔｅ、Ｓｂ−Ｓｅ−Ｔｅ、Ｓｂ−Ｓｅ、Ｇａ−Ｓｅ−Ｔｅ−Ｇｅ、Ｉｎ−Ｓｅ、Ｉｎ−Ｓｅ−Ｔｌ−Ｃｏ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｉｎ−Ｓｅ−Ｔｅ、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、ＴｅＯ２−Ｐｂ、などである。これらのいずれも対象物１９として採用することが可能である。
【００４５】
本実施形態に係る露光装置１の構成および露光原理（すなわち光照射方法）は上述した通りであり、次に、本実施形態に係る微細構造体の製造工程（製造方法）について説明する。
【００４６】
図１０は、本実施形態に係る微細構造体の製造工程を示す概略断面図である。上述した露光装置１を用いて、２本の回折ビームを所定の交叉角度θで交叉させることにより干渉光（第１の光）を発生させ、当該干渉光を基板２０上の対象物１９に照射する（図１０（Ａ））。このとき、上述のように一方の回折ビームＢ２は位相差板１７を通過するが、他方の回折ビームＢ１との間で位相差が生じない設定となっている。なお、図１０では位相差板１７を図示する便宜上、位相差板１７が回折ビームＢ２に対して斜行して描かれているが、図１に示したように実際には位相差板１７の表面に対して回折ビームＢ２が直交するように位相差板１７が配置される。以下に説明する図面においても同様である。
【００４７】
所定の交叉角度θで交叉した２本の回折ビームＢ１、Ｂ２は互いに干渉し、周期的な干渉縞（干渉光強度分布）を発生させる（図４参照）。この干渉光強度分布を有する干渉光が照射されることにより、対象物１９は光強度の高い領域において相転移を起こし、当該領域（第１部分）２１が結晶状態となる（図１０（Ｂ））。この結晶状態となった領域２１（以下「結晶領域２１」という。）の繰り返し周期は干渉光強度分布の周期と等しい。干渉光の照射時間（露光時間）は例えば数ミリ秒間程度であり、この照射時間（露光時間）はシャッター１１により制御される。
【００４８】
次に、対象物１９をアルカリ水溶液へ浸すことによってエッチングを行う。このとき、結晶領域２１とそれ以外の領域（すなわち、非結晶領域）との間にエッチング速度の差が生じ、例えば結晶領域２１が非結晶領域（第２部分）よりも早く除去される。その結果、干渉光の干渉縞の周期に対応した周期（本例では１４０ｎｍ）を有する非結晶領域１９’のパターン（一例として、酸化白金パターン）が形成される（図１０（Ｃ））。このようなサブ波長オーダの微細構造体には種々の用途を有する。なお、結晶領域２１と非結晶領域１９’との間に生じるエッチング速度の大小関係は素材により、或いはエッチング溶液と素材との関係によって決まるものであり、結晶領域２１よりも非結晶領域が早く除去される場合もある。その場合には、結晶領域２１のパターンが得られる。
【００４９】
このように本実施形態によれば、干渉縞を有する干渉光（第１の光）を熱的非線形性を有する対象物に照射することにより、光強度が相対的に高い領域と低い領域とに対応して変性領域（結晶領域）と非変性領域（非結晶領域）とが得られる。これらの変性領域と非変性領域との繰り返し周期（ピッチ）は、交叉させる２本のレーザービームの波長を小さくし、或いは交叉角度θを大きくすることによって短くすることができる。熱的非線形性を有する対象物を採用したことにより、変性領域と非変性領域との繰り返し周期が１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度と小さい場合であっても、従来の有機材料からなるフォトレジスト膜等を採用する場合に比較して変性領域と非変性領域との境界が鮮鋭に得られる。そして、変性領域と非変性領域との間にはエッチング速度に差が生じるので、対象物をエッチングすることにより、解像度の高い微細構造体を形成することが可能となる。
【００５０】
図１１は、微細構造体の製造工程の他の実施形態を示す概略断面図である。上記図１０に示した実施形態では、エッチングによって得られた非結晶領域１９’のパターン（一例として、酸化白金パターン）そのものを微細構造体として利用する場合を想定していたが、この非結晶領域１９’のパターン（或いは結晶領域２１のパターン）をエッチングマスクとして用いて、他の対象物に微細パターンを転写することもできる。以下、その場合について説明する。なお、上記した製造工程と重複する内容については適宜説明を簡略化する。
【００５１】
本実施形態では、図１１（Ａ）に示すように、予め基板２０の表面に対象物２２を形成しておき、更にその対象物２２の表面に被膜１９（一例として、酸化白金膜）を形成しておく。ここで、対象物２２はその内容に特段の限定がないが、例えば本実施形態ではアルミニウムや銀などの金属膜であるとする。なお、基板２０そのものが対象物であってもよい。上記と同様に２本の回折ビームを交叉角度θで交叉させて干渉光（第１の光）を発生させ、これを対象物１９に照射する。それにより、上記実施形態と同様に、被膜１９に結晶領域２１が形成される（図１１（Ｂ））。
【００５２】
次に、上記実施形態と同様にエッチングを行うことにより、干渉縞の周期に対応した周期を有する結晶領域２１のパターン（一例として、酸化白金パターン）が除去され、被膜１９のうち非結晶領域１９’のパターンが残留する（図１１（Ｃ））。その後、この非結晶領域１９’のパターンをエッチングマスクとして用いて、対象物２２に対するエッチングを行う。このときのエッチングの具体的手法は、対象物２２に応じて適宜選択すればよい。一例として、本実施形態ではドライエッチングを行う。それにより、非結晶領域１９’のパターンが対象物２２としてのアルミニウム膜に転写される（図１１（Ｄ））。すなわち、アルミニウム膜のうち、非結晶領域１９’（第２部分）と重ならない部分が除去される。こうして、基板２０上に、１４０ｎｍの周期を有するストライプ状のアルミニウム膜２３（アルミグリッド）が形成される。
【００５３】
なお、対象物２２を形成せずに、上記図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）と同様の工程を経た場合には、非結晶領域１９’（或いは結晶領域２１）のパターンが基板２２の表面に転写される（図示省略）。
【００５４】
このように、熱的非線形性を有する被膜を採用したことにより、結晶領域（変性領域）と非結晶領域（非変性領域）との繰り返し周期がより小さく（例えば１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度）なったとしても、従来のフォトレジスト膜等を採用する場合に比較して変性領域と非変性領域との境界が鮮鋭に得られる。そして、結晶領域と非結晶領域との間にはエッチング速度に差が生じるので、被膜をエッチングすることにより、結晶領域（又は非結晶領域）を除去し、当該領域を開口させることができる。こうして得られた開口を有する被膜をエッチングマスクとして利用して、対象物に対するエッチングを行うことにより、解像度の高い微細構造体を形成することが可能となる。
【００５５】
図１２は、微細構造体の製造工程の他の実施形態を示す概略断面図である。上記図１０又は図１１を通して説明した各実施形態において、更に図１２に示すように、干渉光を照射する工程を２回以上行い、その際に各工程ごとに２本の回折ビームＢ１、Ｂ２の相互間に位相差を与えることもまた好ましい。
【００５６】
具体的には、図１２（Ａ）に示す工程においては、上記の各実施形態の場合と同様に２本の回折ビームＢ１、Ｂ２の相互間の位相差φをφ０（任意の値）に設定して当該各回折ビームを交叉させ、それにより発生する干渉光（第１の光）を対象物１９に照射する。このφ＝φ０の状態を基準状態（位相差０の状態）とする。次に、図１２（Ｂ）に示す工程においては、２本の回折ビームＢ１、Ｂ２の相互間の位相差φをφ０＋πに設定して当該各回折ビームを交差させ、それにより発生する干渉光（第２の光）を対象物１９に照射する。位相差の設定は、上記のように位相差板１７の配置変更によって実現する。このように多重露光すると、図１３に示すように、１回目の露光による光強度分布（図中、実線で示す）に対応して周期Ｐで繰り返す結晶領域が得られ、更にこの１回目の露光により得られた結晶領域とはＰ／２だけずれた位置に、２回目の露光による光強度分布（図中、点線で示す）に対応して周期Ｐで繰り返す結晶領域が得られる。これらを全体としてみると、周期Ｐ／２で繰り返す結晶領域のパターンが得られることになる。このような状態の対象物１９に対してエッチングを行うことにより、周期Ｐ／２の凹凸パターンが得られる。上述したように（図６参照）、光に対する対象物１９の反応が非線形性を有するため、２回目の露光を行った後においても結晶領域のパターンが先鋭さを失う（つぶれてしまう）ことを回避し、狭ピッチのパターンが得られる。
【００５７】
本実施形態に対する比較として光に対する対象物の反応が線形な場合（例えば、一般的なフォトレジスト膜など）を考えると、上記と同様な狭ピッチの干渉光による露光を複数回行った場合にはパターンがつぶれてしまう。フォトレジスト等が光に反応する過程が１光子吸収だからである。なお、本実施形態では、各回折ビームの相互間の位相シフト量がπに設定し、波長の１／２の周期的パターンを形成する場合について説明したが、位相シフト量をπ／２とすれば波長の１／４の周期でパターンを形成でき、さらに、位相シフト量をπ／４とすれば波長の１／８の周期でパターンを形成できる。
【００５８】
このように、２本のレーザービームの間に位相差を与えることにより、第１の光の干渉縞と第２の光の干渉縞とを微小な幅（例えば１／２ピッチ、１／４ピッチ等）でずらすことができる。このような第１の光および第２の光を順次、熱的非線形性を有する被膜に照射することで、結晶領域（変性領域）と非結晶領域（非変性領域）との繰り返し周期を更に小さくすることができる。このように繰り返し周期が更に小さくなった場合でも、熱的非線形性を有する被膜を用いているので結晶領域と非結晶領域との境界が鮮鋭に得られる。よって、更に解像度の高い微細構造体が得られる。上述のような熱的非線形性と干渉光の位相シフトを利用することにより、理論上は、レーザービームの波長の制約から逃れて微細なパターンを実現できる。実際上も、従来に比較して格段に微細なパターンを実現できる。
【００５９】
図１４は、微細構造体の製造工程の他の実施形態を示す概略断面図である。上記図１０又は図１１を通して説明した各実施形態において、更に図１４に示すように、干渉光を照射する工程（レーザー干渉露光工程）における２本の回折ビームを用いて発生させた干渉光と併せてこの干渉光とは別の光（第３の光）を対象物（被膜）１９に照射することも好ましい。
【００６０】
例えば、干渉露光に用いる回折ビームＢ１、Ｂ２とは異なるレーザービームＢ３を対象物１９に照射する。これにより、２本の回折ビームＢ１、Ｂ２による光照射強度に対し、他のレーザービームＢ３によってバイアスを与える作用が得られる。それにより、図１５に示すように、対象物１９において転移温度Ｔｃを超える領域の深さｄｃがより深くなる。このようにして対象物１９に結晶領域を形成し、これにエッチングを施すことにより、図１６に示すように、上記図１０又は図１１を通して説明した各実施形態の場合に比較して、より深い凹凸パターンを対象物１９を形成することが可能となる。また、対象物１９として選択した材料の転移温度Ｔｃが高い場合に、広い領域へ凹凸パターンを形成するためにも有効である。また、干渉光の発生に用いられる回折ビームＢ１、Ｂ２の出力が小さい場合でも、上記のバイアス露光を行うことにより、対象物１９の表面の広い領域において凹凸パターンを形成することができる。なお、図示の例では、光強度が相対的に弱く非結晶状態のままとなった領域が残留する場合が示されているが、光強度が相対的に強く結晶状態となった領域が残留する場合もある。その場合には、凹凸パターンが光強度分布の高い位置に対応して配列する。
【００６１】
なお、この対象物１９に形成した凹凸パターンを更にエッチングマスクとして用いることにより、対象物１９の裏面側に予め設けておいた対象物（図１１参照）に凹凸パターンを転写することもできる。
【００６２】
なお、第３の光は、対象物１９に対して温度のバイアスをかける作用を得ることができる限りにおいては、上記したレーザービーム以外にも種々の光を用いることができる。第３の光の波長λ２は、第１の光としての各回折ビームＢ１、Ｂ２の波長λ１と同じ又は近い値であることが効率的なバイアス付与という観点から好ましいが、これに限定されない。更に、第３の光は必ずしも単波長の光（単色光）である必要もなく、複数の波長成分を含んだ光であってもよい。第３の光を発生させる光源としては、例えばエキシマレーザー（波長３０８ｎｍ）を用いることができる。このようなバイアス露光を併用することにより、干渉光によって露光可能な領域を拡大し、より広い領域へ一度にパターンを形成することができる。
【００６３】
以下に、上述した実施形態を適用して金属グリッド型偏光分離素子を製造する場合の一具体例（実施例）を説明する。
【００６４】
石英ガラス基板上にアルミニウム膜を形成し、更にこのアルミニウム膜上に酸化白金膜を形成する。それぞれの膜厚は、例えばアルミニウム膜が１５０ｎｍ、酸化白金膜が１００ｎｍとする。光源１０としては、Ｑスイッチ ナノ秒パルスＹＡＧレーザー（波長２６６ｎｍ）を用いる。レーザー平均出力は１Ｗ（パルス繰り返し周波数：１ＫＨｚの時）である。この光源１０から出射するレーザービームを２本に分岐し、当該分岐された２本のレーザービーム（回折ビーム）を交叉させることにより干渉光を発生させる。干渉角度θは７２度とする。上述した式（１）によれば、対象物としての酸化白金膜の表面における干渉縞の周期は１４０ｎｍとなる。この干渉光を用いて１回の露光を行う。なお、適宜、第３の光を用いたバイアス露光を併用してもよい。その後にアルカリ水溶液を用いてエッチングを行うことにより、その結果、干渉縞の周期と同周期、すなわち１４０ｎｍの周期を有する酸化白金パターンが形成される。更に、この酸化白金パターンをエッチングマスクとして用いて、アルミニウム膜に対してドライエッチングを行うことにより、酸化白金パターンをその下のアルミニウム膜へ転写する。こうして、１４０ｎｍの周期を有するストライプ状のアルミニウム膜（アルミグリッド）が石英ガラス基板上に形成される。このような微細構造体は、例えば偏光分離素子として利用できる。
【００６５】
また、上述した条件で干渉光を発生させる際に、１回目は各ビームの相互間の位相差φ＝φ０（任意の値）、２回目は位相差φ＝φ０＋πとする。すなわち、１回目と２回目とで位相差πに設定する。このようにして２回目の露光を行う。なお、適宜、第３の光を用いたバイアス露光を併用してもよい。その後にアルカリ水溶液を用いてエッチングを行うことにより、干渉縞の周期の半分、すなわち７０ｎｍの周期を有する酸化白金パターンが形成される。更に、この酸化白金パターンをエッチングマスクとして用いて、アルミニウム膜に対してドライエッチングを行うことにより、酸化白金パターンをその下のアルミニウム膜へ転写する。こうして、７０ｎｍの周期を有するストライプ状のアルミニウム膜（アルミグリッド）が石英ガラス基板上に形成される。このような微細構造体は、例えば偏光分離素子として利用できる。
【００６６】
図１７は、上記のように製造される偏光分離素子の構造を模式的に示す図である。具体的には、図１７（Ａ）は偏光分離素子の機能を示す概略斜視図であり、図１７（Ｂ）は当該偏光分離素子の部分的な概略断面図である。この偏光分離素子は、ガラス基板（ＳｉＯ2）上に厚さ１５０ｎｍのアルミニウム膜がストライプ状（一次元格子パターン）に形成されている。アルミニウム膜の格子の周期Ｐは７０ｎｍ又は１４０ｎｍである。ガラス基板の複素誘電率はＮ＝１．５−ｊ０．０、アルミニウム膜の複素誘電率はＮ＝０．５９−ｊ５．３４である。図１８に、このような偏光分離素子の偏光分離特性を示す。図１８において、縦軸は透過率（左側）とコントラスト（右側）、横軸は格子周期Ｐと波長λの比である。コントラストはＴＥ偏光の透過率とＴＭ偏光の透過率の比で定義される。この結果からわかるように、偏光分離素子を構成する格子パターン（サプ波長構造）の周期Ｐが短いほど、偏光分離素子としての性能が高い（すなわち、透過率が高い、コントラストが高い）。図１８において、周期Ｐ＝７０ｎｍに対する特性および周期Ｐ＝１４０ｎｍに対する特性をそれぞれグラフ上部に矢印で示している。いずれの偏光分離素子においても優れた偏光分離特性が得られている。特に周期Ｐ＝７０ｎｍの偏光分離素子の特性は周期Ｐ＝１４０ｎｍの偏光分離素子との比較においても、透過率ならびにコントラストが格段に優れていることが分かる。
【００６７】
なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施することが可能である。上述した実施形態では、本発明の適用した具体例として偏光分離素子を挙げていたが、本発明はこれ以外にも、微細構造パターンの形成が必要とされる様々なデバイスの製造に有用である。デバイスとしては、光学薄膜デバイス、半導体薄膜デバイス、マーキング、微小機械部品、等が挙げられる。光学薄膜デバイスへの応用としては、例えば、液晶応用機器へ用いられる反射防止膜、位相差板、光導波路、偏光素子、配向膜、ＬＥＤ素子、ＥＬ素子等の発光素子に用いるフォトニック構造、高密度光ディスク、等が挙げられる。
【００６８】
また、上述した実施形態においては、変性領域の一例として結晶状態を挙げ、非変性領域の一例として非結晶状態を挙げていたが、変性領域および非変性領域はこれに限定されない。変性領域と非変性領域は、両者の物性（物理的あるいは化学的性質）の違いに起因するエッチング速度の差が生じるものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】露光装置（微細構造体の製造装置）の構成を示すブロック図である。
【図２】回折光学素子の側面図である。
【図３】位相差板の側面図である。
【図４】２本の回折ビームを交叉させることによって発生した干渉光が対象物に照射される様子を概略的に示す図である。
【図５】（１）式の関係を示すグラフである。
【図６】熱的非線形性を有する素材の一例について説明する図である。
【図７】熱的非線形性を有する素材に対する露光について概略的に示す図である。
【図８】温度に応じて相変化が生じる深さを説明する図である。
【図９】干渉縞の周期に応じて形成される凹凸パターンの様子を概略的に示した図である。
【図１０】本実施形態に係る微細構造体の製造工程を示す概略断面図である。
【図１１】微細構造体の製造工程の他の実施形態を示す概略断面図である。
【図１２】微細構造体の製造工程の他の実施形態を示す概略断面図である。
【図１３】干渉縞の周期に応じて形成される凹凸パターンの様子を概略的に示した図である。
【図１４】微細構造体の製造工程の他の実施形態を示す概略断面図である。
【図１５】温度に応じて相変化が生じる深さを説明する図である。
【図１６】干渉縞の周期に応じて形成される凹凸パターンの様子を概略的に示した図である。
【図１７】微細構造体の一例である偏光分離素子の構造を模式的に示す図である。
【図１８】偏光分離素子の特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７０】
１…露光装置、１０…光源、１１…シャッター、１２、１３…ミラー、１４…回折光学素子、１５…第１のレンズ、１６…空間フィルタ、１７…位相差板、１８…第２のレンズ、１９…対象物（被膜、被加工体）、１９’…非結晶領域、２０…基板、２１…結晶領域、２２…対象物、２３…アルミニウム膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー干渉露光を用いた微細構造体、特にナノメートルオーダの構造を有する構造物（ナノ構造体）の製造技術に関する。この技術は、偏光分離素子、位相遅延素子、反射防止素子等のさまざまなナノ構造体を製造するために応用できる。
【背景技術】
【０００２】
可視光の波長（概ね３８０〜７８０ｎｍ程度）よりも小さなオーダの構造物（サブ波長構造体）へ光を入射すると、偏光分離、複屈折、反射防止、プラズモン伝搬等の現象が現れる。このようなサブ波長構造体を製造するための手段の一つとして、レーザー干渉を利用した露光技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の露光技術では、２つのレーザービームを交叉させることによって得られる干渉光（干渉縞を有する光）を用いて感光性膜を露光する。このとき、干渉光を用いた露光によって形成されるパターンの周期はレーザービームの波長λ及びレーザービームの交叉角度に依存する。理論上、干渉露光で実現できる最小周期はλ／２に等しい。例えば、波長が２６６ｎｍの場合、形成し得るパターンの最小周期は理論上１３３ｎｍとなる。
【０００３】
上記の干渉露光によれば、更に小さい周期のパターンを実現するには、レーザービームの波長を短くする必要がある。しかし、現状ではレーザービームの更なる短波長化は難しい。その理由のひとつは、２６６ｎｍよりも充分に短い波長を有する、高コヒーレントなレーザー光源が存在しないことである。半導体リソグラフィ等の分野で利用されているエキシマレーザーには波長が１９３ｎｍ、１５７ｎｍ等のものがあるが、現状では充分にコヒーレントが高くないため、鮮鋭な潜像パターンを形成することが難しい。もうひとつの理由は、波長が２００ｎｍよりも短くなると、大気中で露光することが難しくなることである。また、レーザー干渉露光系を構成する光学部品（レンズ、ミラー等）に適当な素材を求めることも難しくなる。例えば、石英ガラスの吸収端は１８０ｎｍ付近にあるからである。したがって、レーザービームの更なる短波長化を過度に追求することなく、鮮鋭な潜像パターンを形成し、これを用いて微細パターンを実現し得る技術が要望されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０９３６４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明は、解像度の高い微細構造体を実現し得る技術を提供することを一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る一態様（以下、便宜上「第１態様」という。）は、微細構造体の製造方法であって、
（ａ）２本のレーザービームを交叉させることによって干渉縞を含む第１の光を発生させること、
（ｂ）熱的非線形性を有する対象物に対して上記第１の光を照射することにより、上記第１の光の上記干渉縞の周期に対応して配置された変性領域と非変性領域とを上記対象物に形成すること、
（ｃ）上記対象物に対してエッチングを行い、上記変性領域又は上記非変性領域のいずれかを選択的に除去すること、
を含む。
【０００７】
ここで、「熱的非線形性を有する対象物」とは、例えばＰｔＯ、ＺｎＳ−ＳｉＯ２、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ−Ｓ、Ｔｅ−ＴｅＯ２−Ｇｅ−Ｓｎ、Ｔｅ−Ｇｅ−Ｓｎ−Ａｕ、Ｇｅ−Ｔｅ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ｓｅ−Ｔｅ、Ｓｂ−Ｓｅ−Ｔｅ、Ｓｂ−Ｓｅ、Ｇａ−Ｓｅ−Ｔｅ−Ｇｅ、Ｉｎ−Ｓｅ、Ｉｎ−Ｓｅ−Ｔｌ−Ｃｏ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｉｎ−Ｓｅ−Ｔｅ、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、ＴｅＯ２−Ｐｂなどの材料からなる基材（基板）、被膜、構造物等である。また「変性領域」とは例えば結晶状態の領域であり、「非変性領域」とは例えば非結晶状態の領域である。
【０００８】
第１態様においては、干渉縞（すなわち光強度分布）を有する第１の光を熱的非線形性を有する対象物に照射することにより、光強度が相対的に高い領域と低い領域とに対応して変性領域と非変性領域とが得られる。この変性領域と非変性領域との繰り返し周期（ピッチ）は、交叉させる２本のレーザービームの波長を短くし、或いは交叉角度を大きくすることによって短くすることができる。熱的非線形性を有する対象物を採用したことにより、変性領域と非変性領域との繰り返し周期がより小さく（例えば１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度）なったとしても、従来のフォトレジスト膜等を採用する場合に比較して変性領域と非変性領域との境界が鮮鋭に得られる。そして、変性領域と非変性領域との間にはエッチング速度に差が生じるので、対象物をエッチングすることにより、解像度の高い微細構造体を形成することが可能となる。
【０００９】
上記第１態様の製造方法は、上記（ｂ）の後であって上記（ｃ）より先に、
（ｄ）上記２本のレーザービームの間に位相差を与えて当該２本のレーザービームを交叉させることによって干渉縞を含む第２の光を発生させること、
（ｅ）上記対象物に対して上記第２の光を照射することにより、上記第２の光の上記干渉縞の周期に対応して配置された変性領域と非変性領域とを形成すること、
を更に含むことも好ましい。
【００１０】
２本のレーザービームの間に位相差を与えることにより、第１の光の干渉縞と第２の光の干渉縞とを微小な幅（例えば１／２ピッチ、１／４ピッチ等）でずらすことができる。このような第１の光および第２の光を順次、熱的非線形性を有する対象物に照射することで、変性領域と非変性領域との繰り返し周期を更に小さくすることができる。このように繰り返し周期が更に小さくなった場合でも、熱的非線形性を有する対象物を用いているので変性領域と非変性領域との境界が鮮鋭に得られる。よって、更に解像度の高い微細構造体が得られる。
【００１１】
上記第１態様の製造方法において、上記（ｂ）は、上記第１の光と併せて第３の光を上記対象物に照射することも好ましい。同様に、上記（ｄ）は、上記第２の光と併せて第３の光を上記対象物に照射することも好ましい。「第３の光」としては、例えばレーザービーム（レーザー光）等の単波長の光が好適であるが、複数の波長成分を含んだ光であってもよい。
【００１２】
第１の光あるいは第２の光を照射する際に、これらとは異なる第３の光を更に照射することにより、光照射強度にバイアスをかけることができる。それにより、第１の光あるいは第２の光の光強度が低い場合であっても、変性領域および非変性領域を確実に形成することが可能となる。
【００１３】
本発明に係る他の態様（以下、便宜上「第２態様」という。）は、微細構造体の製造方法であって、
（ａ）対象物上に、熱的非線形性を有する被膜を形成すること、
（ｂ）２本のレーザービームを交叉させることによって干渉縞を含む第１の光を発生させること、
（ｃ）上記第１の光を上記被膜に照射することにより、上記第１の光の上記干渉縞の周期に対応して配置された変性領域と非変性領域とを上記被膜に形成すること、
（ｄ）上記被膜に対してエッチングを行い、上記変性領域又は上記非変性領域のいずれかを選択的に除去すること、
（ｅ）上記変性領域又は上記非変性領域のいずれかが除去された後の上記被膜を介して上記対象物に対するエッチングを行うこと、
を含む。
【００１４】
ここで、「熱的非線形性を有する被膜」とは、例えばＰｔＯ、ＺｎＳ−ＳｉＯ２、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ−Ｓ、Ｔｅ−ＴｅＯ２−Ｇｅ−Ｓｎ、Ｔｅ−Ｇｅ−Ｓｎ−Ａｕ、Ｇｅ−Ｔｅ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ｓｅ−Ｔｅ、Ｓｂ−Ｓｅ−Ｔｅ、Ｓｂ−Ｓｅ、Ｇａ−Ｓｅ−Ｔｅ−Ｇｅ、Ｉｎ−Ｓｅ、Ｉｎ−Ｓｅ−Ｔｌ−Ｃｏ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｉｎ−Ｓｅ−Ｔｅ、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、ＴｅＯ２−Ｐｂなどの材料からなる被膜（薄膜又は厚膜）である。また「変性領域」とは例えば結晶状態の領域であり、「非変性領域」とは例えば非結晶状態の領域である。
【００１５】
第２態様においては、干渉縞を有する第１の光を熱的非線形性を有する被膜に照射することにより、光強度が相対的に高い領域と低い領域とに対応して変性領域と非変性領域とが得られる。この変性領域と非変性領域との繰り返し周期（ピッチ）は、交叉させる２本のレーザービームの波長を小さくし、或いは交叉角度を大きくすることによって短くすることができる。熱的非線形性を有する被膜を採用したことにより、変性領域と非変性領域との繰り返し周期がより小さく（例えば１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度）なったとしても、従来のフォトレジスト膜等を採用する場合に比較して変性領域と非変性領域との境界が鮮鋭に得られる。そして、変性領域と非変性領域との間にはエッチング速度に差が生じるので、被膜をエッチングすることにより、変性領域又は被変性領域を除去し、当該領域を開口させることができる。こうして得られた開口を有する被膜をエッチングマスクとして利用して、対象物に対するエッチングを行うことにより、解像度の高い微細構造体を形成することが可能となる。
【００１６】
上記第２態様は、上記（ｃ）の後であって上記（ｄ）より先に、
（ｆ）上記２本のレーザービームの間に位相差を与えて当該２本のレーザービームを交叉させることによって干渉縞を含む第２の光を発生させること、
（ｇ）上記被膜に対して上記第２の光を照射することにより、上記第２の光の上記干渉縞の周期に対応して配置された変性領域と非変性領域とを上記被膜に形成すること、
を更に含むことも好ましい。
【００１７】
２本のレーザービームの間に位相差を与えることにより、第１の光の干渉縞と第２の光の干渉縞とを微小な幅（例えば１／２ピッチ、１／４ピッチ等）でずらすことができる。このような第１の光および第２の光を順次、熱的非線形性を有する被膜に照射することで、変性領域と非変性領域との繰り返し周期を更に小さくすることができる。このように繰り返し周期が更に小さくなった場合でも、熱的非線形性を有する被膜を用いているので変性領域と非変性領域との境界が鮮鋭に得られる。よって、更に解像度の高い微細構造体が得られる。
【００１８】
上記第２態様において、上記（ｂ）は、上記第１の光と併せて第３の光を上記被膜に照射することも好ましい。同様に、上記（ｄ）は、上記第２の光と併せて第３の光を上記被膜に照射することも好ましい。「第３の光」としては、例えばレーザービーム（レーザー光）等の単波長の光が好適であるが、複数の波長成分を含んだ光であってもよい。
【００１９】
第１の光あるいは第２の光を照射する際に、これらとは異なる第３の光を更に照射することにより、光照射強度にバイアスをかけることができる。それにより、第１の光あるいは第２の光の光強度が低い場合であっても、変性領域および非変性領域を確実に形成することが可能となる。
【００２０】
本発明に係る他の態様（以下、便宜上「第３態様」という。）は、光を被加工物に照射する方法であって、
（ａ）２本のレーザービームを交叉させることによって干渉縞を含む第１の光を発生させること、
（ｂ）熱的非線形性を有する被加工物に対して上記第１の光を照射することにより、上記第１の光の上記干渉縞の周期に対応して配置された変性領域と非変性領域とを上記被加工物に形成すること、
を含む。
ここで、「熱的非線形性を有する被加工物」の具体例は上記の本発明に係る第１態様の微細構造体の製造方法の場合における「熱的非線形性を有する対象物」と同様である。また「変性領域」、「非変性領域」のそれぞれの具体例についても上記の本発明に係る第１態様と同様である。
【００２１】
第３態様においては、干渉縞を有する第１の光を熱的非線形性を有する対象物に照射することにより、光強度が相対的に高い領域と低い領域とに対応して変性領域と非変性領域とが得られる。この変性領域と非変性領域との繰り返し周期（ピッチ）は、交叉させる２本のレーザービームの波長を小さくし、或いは交叉角度を大きくすることによって短くすることができる。熱的非線形性を有する対象物を採用したことにより、変性領域と非変性領域との繰り返し周期がより小さく（例えば１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度）なったとしても、従来のフォトレジスト膜等を採用する場合に比較して変性領域と非変性領域との境界が鮮鋭に得られる。したがって、この光照射方法によれば、微小ピッチで周期的に配列された変性領域及び非変性領域を備える微細構造体を形成することができる。また、これらの変性領域と非変性領域との間にはエッチング速度に差が生じるので、対象物をエッチングすることにより、解像度の高い微細構造体を形成することが可能となる。
【００２２】
上記第３態様の光照射方法は、上記（ｂ）の後に、
（ｃ）上記２本のレーザービームの間に位相差を与えて当該２本のレーザービームを交叉させることによって干渉縞を含む第２の光を発生させること、
（ｄ）上記被加工物に対して上記第２の光を照射することにより、上記第２の光の上記干渉縞の周期に対応して配置された変性領域と非変性領域とを上記被加工物に形成すること、
を更に含むことが好ましい。
【００２３】
２本のレーザービームの間に位相差を与えることにより、第１の光の干渉縞と第２の光の干渉縞とを微小な幅（例えば１／２ピッチ、１／４ピッチ等）でずらすことができる。このような第１の光および第２の光を順次、熱的非線形性を有する被加工物に照射することで、変性領域と非変性領域との繰り返し周期を更に小さくすることができる。このように繰り返し周期が更に小さくなった場合でも、熱的非線形性を有する被加工物を用いているので変性領域と非変性領域との境界が鮮鋭に得られる。また、この被加工物をエッチングすることによって、更に解像度の高い微細構造体が得られる。
【００２４】
上記第３態様において、上記（ｂ）は、上記第１の光と併せて第３の光を上記被膜に照射することも好ましい。同様に、上記（ｄ）は、上記第２の光と併せて第３の光を上記対象物に照射することも好ましい。「第３の光」としては、例えばレーザービーム（レーザー光）等の単波長の光が好適であるが、複数の波長成分を含んだ光であってもよい。
【００２５】
第１の光あるいは第２の光を照射する際に、これらとは異なる第３の光を更に照射することにより、光照射強度にバイアスをかけることができる。それにより、第１の光あるいは第２の光の光強度が低い場合であっても、変性領域および非変性領域を確実に形成することが可能となる。
【００２６】
本発明に係る他の態様は、微細構造体の製造方法であって、
（ａ）金属膜上に非晶質である無機材料層を形成すること、
（ｂ）上記無機材料層に第１レーザービームと第２レーザービームの交叉により発生した光を照射し、上記無機材料層のうち上記光の干渉縞の周期に対応する第１部分を結晶化温度以上に加熱し、上記第１部分を結晶質に変性させること、
（ｃ）上記金属膜上から上記第１部分を除去し、かつ、上記無機材料層のうち上記結晶質に変性しなかった第２部分を残すこと、
（ｄ）上記金属膜の上記第２部分と重ならない領域を除去し、上記干渉縞の周期とピッチの等しい構造体を形成すること、
を含む。
なお、上記（ｃ）において第２部分を除去して第１部分を残し、上記（ｄ）において上記金属膜の上記第１部分と重ならない領域を除去する、ようにしてもよい。すなわち、いずれの部分が除去されるかは、例えば無機材料層の素材に依存するからである。
【００２７】
上記態様においては、第１レーザービームと第２レーザービームとを交差させることにより干渉縞（すなわち光強度分布）を有する光を発生させることができる。この干渉縞を含む光を非晶質の無機材料層に照射することにより、光強度が相対的に高い領域と低い領域とに対応して第１部分を結晶質に変性させる。この結晶質に変性した第１部分と結晶質に変性しなかった第２部分との繰り返し周期（ピッチ）は、交叉させる２本のレーザービームの波長を短くし、或いは交叉角度を大きくすることによって短くすることができる。第１部分（結晶質）と第２部分（非結晶質）との繰り返し周期がより小さく（例えば１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度）なったとしても、従来のフォトレジスト膜等を採用する場合に比較して第１部分と第２部分との境界が鮮鋭に得られる。そして、変性領域と非変性領域との間にはエッチング速度に差が生じるので、対象物をエッチングすることにより、解像度の高い微細構造体を形成することが可能となる。
【００２８】
好ましくは、上記（ｂ）において、上記第１部分が膜厚方向に完全に結晶化温度以上に加熱されている。
【００２９】
それにより、第１部分を膜厚方向について完全に結晶化することができる。
【００３０】
好ましくは、上記金属膜がアルミニウムを含み、上記構造体がストライプ状のグリッドである。
【００３１】
それにより、偏光分離素子等の光学素子として利用可能な微細構造体が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３３】
図１は、本実施形態に係る露光装置（微細構造体の製造装置）の構成を示すブロック図である。図１に示す本実施形態の露光装置１は、光源（パルスレーザー装置）１０、シャッター１１、ミラー１２、１３、回折光学素子１４、第１のレンズ１５、空間フィルタ１６、位相差板１７及び第２のレンズ１８を含んで構成される。
【００３４】
光源１０は、短波長のレーザービームを出力する。この光源１０としては、例えばＱスイッチパルスＹＡＧレーザー（波長２６６ｎｍ）が好適に用いられる。光源１０のレーザー平均出力は例えば１Ｗ程度（パルス繰り返し：１ｋＨｚの時）であり、パルス幅は例えば１×１０-9秒以上１×１０-7秒以下である。なお、本実施形態ではパルスレーザービームを用いるが、本発明はこれに限定されずＣＷ（Continuous Wave）レーザービームであってもよい。光源１０から出射されるレーザービームは、シャッター１１を通過し、各ミラー１２、１３により進路（光路）をそれぞれ９０°ずつ変更された後に、回折光学素子１４へ入射する。シャッター１１は、レーザービームの通過／遮断を制御する。
【００３５】
回折光学素子１４は、入射したレーザービームを複数のレーザービーム（回折ビーム）に分岐する。図２は、回折光学素子１４の側面図である。図２に示すように、回折光学素子１４は、ギャップｈ（例えば２６６ｎｍ）の２つのレベルを周期ｐ（例えば０．５０μｍ）にて備えたバイナリ構造を有しており、表面形状が周期的構造をなしている。回折光学素子１４は、レーザー描画とイオンエッチングにより、石英基板上に作製される。なお、回折光学素子１４は、バイナリ構造に限定されず、例えば、表面形状がサイン（コサイン）曲面形状をなす周期的構造をなしていてもよく、あるいは、外観が平らであり内部の屈折率が周期的に分布する周期的構造をなしていてもよい。
【００３６】
第１のレンズ１５は、分岐された複数の回折ビームを集光して安定化させる。本実施形態において、第１のレンズ１５の焦点距離ｆ１は例えば５０ｍｍである。空間フィルタ１６は、複数の回折ビームのうち２本の回折ビームのみを通過させる。
【００３７】
位相差板１７は、空間フィルタ１６を通過した２本の回折ビームの相互間に位相差を与える。図３は、位相差板１７の側面図である。図３に示すように、位相差板１７は、表面に深さｇの段差（ギャップ）を有している。すなわち、図中右側の領域と左側の領域とで位相差板１７の厚みが異なる。それにより、位相差板１７を通過した回折ビームと、位相差板１７を通過しない回折ビームとの間に所定の位相差（光路差）を与えることができる。本実施形態では、位相差板１７の相対的に板厚が大きい領域を通過した回折ビームと、位相差板１７を通過していない回折ビームとの間の位相差φが０に設定されている。また、位相差板１７の相対的に板厚が小さい領域を通過した回折ビームと、位相差板１７を通過していない回折ビームとの間の位相差φがπに設定されている。位相差板１７は、レーザー描画とイオンエッチングにより石英基板上に作製される。なお、位相差板１７は、厚みが異なる段差付形状に限定されず、例えば、外観は平らであり左右領域の屈折率が異なる構成としてもよい。なお、位相差がπの場合であれば、１／２波長板を位相差板１７として用いてもよい。
【００３８】
第２のレンズ１８は、位相差板１７を通過した２本の回折ビームを集光する。第２のレンズ１８の焦点距離ｆ２は例えば２８ｍｍである。第二のレンズ１８によって集光された２本の回折ビームは対象物１９へ照射される。この２本の回折ビームは、所定の交叉角度θで干渉し、周期的な干渉縞（干渉光強度分布）を発生させる。この干渉光強度分布によって、対象物の表面に干渉光強度分布に対応した周期の微細パターンが形成される。回折ビームによる露光時間は例えば数ミリ秒間程度であり、この露光時間はシャッター１１によって制御される。
【００３９】
このような本実施形態に係る露光装置１は、分岐された２本の回折ビームが互いに近接しており、干渉露光に要する時間が数ミリ秒間程度と短いため、外乱に対して極めて安定であり、振動や空気ゆらぎの影響を受けにくい。一般的に、レーザー干渉露光系は、空気ゆらぎに敏感であり、安定性を確保するためには、露光系を防振ベンチの上に置き、さらに、露光系と防振ベンチを強固なカバーで覆う等の処置が必要であり、設備に多額のコストを要するものであるが、本実施形態によれば安定した露光系を簡便な装置構成によって実現することができる。
【００４０】
図４は、２本の回折ビームを交叉させることによって発生した干渉光が対象物に照射される様子を概略的に示す図である。２本の回折ビームを交叉角度θで交叉させたときに得られる干渉縞Ｆの周期Ｐは、各回折ビームの波長をλとすると、次式で与えられる。
Ｐ＝λ／（２ｓｉｎθ） ・・・（１）
このとき、図４に示すように、２本の回折ビームＢ１（第１レーザービーム）、回折ビームＢ２（第２レーザービーム）を対象物１９の照射面と直交する軸（仮想軸）に対して対称に入射させる。これにより、干渉光の照射深さ、幅、あるいは干渉縞ＦのピッチＰなどをより均質に揃えられる。
【００４１】
図５は、上記（１）式の関係を示すグラフである。横軸が交叉角度θ、縦軸が干渉縞Ｆの周期Ｐに対応している。図５に示されるように、例えば波長λが２６６ｎｍ、交叉角度θが７２度であるとすると、干渉縞Ｆの周期Ｐは１４０ｎｍとなる。このような狭ピッチの干渉縞を含んだ干渉光を対象物１９に照射することにより、所望の加工が可能となる。ここで、本実施形態では対象物１９として、熱的非線形性を有する素材を採用する。以下に、熱的非線形性を有する素材について説明する。
【００４２】
図６は、熱的非線形性を有する素材の一例について説明する図である。具体的には、図６は、熱的非線形性を有する素材（例えば酸化白金：ＰｔＯ）の示差熱分析の測定結果を示している。図示のように、例えば酸化白金を加熱すると温度５５０℃付近で相変化が現れ、酸化白金は非結晶状態（非変性状態）から結晶状態（変性状態）へと変化する。この相変化が生じる温度を転移点Ｔｃと呼ぶことにする。このように、温度上昇により相変化が急峻に（すなわち非線形に）起こる素材を本実施形態では「熱的非線形性を有する素材」という。このような相変化の有無に起因した非結晶領域および結晶領域が混在する対象物１９をアルカリ水溶液へ浸すと、これらふたつの領域の間にはエッチングレートに差があるため、例えば結晶領域の方がより早くエッチングされる。それにより、非結晶領域と結晶領域に対応した凹凸を生じさせることができる。本実施形態では、このような熱的非線形性を有する素材に対して上記した干渉光を用いた露光を行う。
【００４３】
図７は、熱的非線形性を有する素材に対する露光について概略的に示す図である。図７に示すように、基板２０上（例えば、ガラス基板上）に形成された対象物１９に対して、２本の回折ビームを交叉させて発生させた干渉光を照射する。それにより、熱的非線形性を有する素材からなる対象物１９の表面に、干渉光の干渉縞ＦのピッチＰに対応した周期的な相変化を生じさせる。すなわち、干渉光の強度が相対的に高い領域においては、熱的非線形性を有する素材からなる対象物１９が熱せられて転移点Ｔｃを超えることにより相転移が生じ、当該領域が結晶状態となる。また、干渉光の強度が相対的に低い領域においては、熱的非線形性を有する素材からなる対象物１９がさほど熱せられないことから転移点Ｔｃを超えず、よって当該領域は相転移は生じずに非結晶状態のままとなる。図８に示すように、相変化が生じる深さは対象物１９の表面からｄｃの深さである。この深さｄｃまでは対象物１９の温度が転移点Ｔｃを超える。このことを考慮し、膜厚方向に完全に転移点Ｔｃ以上に熱せられるよう、対象物１９の厚みをｄｃ以下に設定しておく。干渉光を照射した後、対象物１９をアルカリ水溶液へつけると、干渉縞の周期Ｐと等しい周期を有する凹凸パターン（深さ＝ｄｃ）が対象物１９の表面に現れる。この様子を概略的に示したのが図９である。図示の例では、光強度が相対的に弱く非結晶状態のままとなった領域が残留する場合が示されている。なお、光強度が相対的に強く結晶状態となった領域が残留する場合もあり、その場合には、凹凸パターンが光強度分布の高い位置に対応して配列する。上記の図７に示されるように、相変化曲線の非線形性が高いため、レーザービームの照射条件を適宜制御することにより、幅の狭く、鮮鋭な凹凸パターンを実現できる。
【００４４】
なお、熱的非線形性を有する素材は上記の酸化白金膜以外にも以下のような無機材料が挙げられる。本実施形態では、一旦結晶状態としたものを再度非結晶状態に戻す必要はないため、不可逆変化型の素材も用いることができる。例えば、ＺｎＳ−ＳｉＯ２、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ−Ｓ、Ｔｅ−ＴｅＯ２−Ｇｅ−Ｓｎ、Ｔｅ−Ｇｅ−Ｓｎ−Ａｕ、Ｇｅ−Ｔｅ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ｓｅ−Ｔｅ、Ｓｂ−Ｓｅ−Ｔｅ、Ｓｂ−Ｓｅ、Ｇａ−Ｓｅ−Ｔｅ−Ｇｅ、Ｉｎ−Ｓｅ、Ｉｎ−Ｓｅ−Ｔｌ−Ｃｏ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｉｎ−Ｓｅ−Ｔｅ、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、ＴｅＯ２−Ｐｂ、などである。これらのいずれも対象物１９として採用することが可能である。
【００４５】
本実施形態に係る露光装置１の構成および露光原理（すなわち光照射方法）は上述した通りであり、次に、本実施形態に係る微細構造体の製造工程（製造方法）について説明する。
【００４６】
図１０は、本実施形態に係る微細構造体の製造工程を示す概略断面図である。上述した露光装置１を用いて、２本の回折ビームを所定の交叉角度θで交叉させることにより干渉光（第１の光）を発生させ、当該干渉光を基板２０上の対象物１９に照射する（図１０（Ａ））。このとき、上述のように一方の回折ビームＢ２は位相差板１７を通過するが、他方の回折ビームＢ１との間で位相差が生じない設定となっている。なお、図１０では位相差板１７を図示する便宜上、位相差板１７が回折ビームＢ２に対して斜行して描かれているが、図１に示したように実際には位相差板１７の表面に対して回折ビームＢ２が直交するように位相差板１７が配置される。以下に説明する図面においても同様である。
【００４７】
所定の交叉角度θで交叉した２本の回折ビームＢ１、Ｂ２は互いに干渉し、周期的な干渉縞（干渉光強度分布）を発生させる（図４参照）。この干渉光強度分布を有する干渉光が照射されることにより、対象物１９は光強度の高い領域において相転移を起こし、当該領域（第１部分）２１が結晶状態となる（図１０（Ｂ））。この結晶状態となった領域２１（以下「結晶領域２１」という。）の繰り返し周期は干渉光強度分布の周期と等しい。干渉光の照射時間（露光時間）は例えば数ミリ秒間程度であり、この照射時間（露光時間）はシャッター１１により制御される。
【００４８】
次に、対象物１９をアルカリ水溶液へ浸すことによってエッチングを行う。このとき、結晶領域２１とそれ以外の領域（すなわち、非結晶領域）との間にエッチング速度の差が生じ、例えば結晶領域２１が非結晶領域（第２部分）よりも早く除去される。その結果、干渉光の干渉縞の周期に対応した周期（本例では１４０ｎｍ）を有する非結晶領域１９’のパターン（一例として、酸化白金パターン）が形成される（図１０（Ｃ））。このようなサブ波長オーダの微細構造体には種々の用途を有する。なお、結晶領域２１と非結晶領域１９’との間に生じるエッチング速度の大小関係は素材により、或いはエッチング溶液と素材との関係によって決まるものであり、結晶領域２１よりも非結晶領域が早く除去される場合もある。その場合には、結晶領域２１のパターンが得られる。
【００４９】
このように本実施形態によれば、干渉縞を有する干渉光（第１の光）を熱的非線形性を有する対象物に照射することにより、光強度が相対的に高い領域と低い領域とに対応して変性領域（結晶領域）と非変性領域（非結晶領域）とが得られる。これらの変性領域と非変性領域との繰り返し周期（ピッチ）は、交叉させる２本のレーザービームの波長を小さくし、或いは交叉角度θを大きくすることによって短くすることができる。熱的非線形性を有する対象物を採用したことにより、変性領域と非変性領域との繰り返し周期が１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度と小さい場合であっても、従来の有機材料からなるフォトレジスト膜等を採用する場合に比較して変性領域と非変性領域との境界が鮮鋭に得られる。そして、変性領域と非変性領域との間にはエッチング速度に差が生じるので、対象物をエッチングすることにより、解像度の高い微細構造体を形成することが可能となる。
【００５０】
図１１は、微細構造体の製造工程の他の実施形態を示す概略断面図である。上記図１０に示した実施形態では、エッチングによって得られた非結晶領域１９’のパターン（一例として、酸化白金パターン）そのものを微細構造体として利用する場合を想定していたが、この非結晶領域１９’のパターン（或いは結晶領域２１のパターン）をエッチングマスクとして用いて、他の対象物に微細パターンを転写することもできる。以下、その場合について説明する。なお、上記した製造工程と重複する内容については適宜説明を簡略化する。
【００５１】
本実施形態では、図１１（Ａ）に示すように、予め基板２０の表面に対象物２２を形成しておき、更にその対象物２２の表面に被膜１９（一例として、酸化白金膜）を形成しておく。ここで、対象物２２はその内容に特段の限定がないが、例えば本実施形態ではアルミニウムや銀などの金属膜であるとする。なお、基板２０そのものが対象物であってもよい。上記と同様に２本の回折ビームを交叉角度θで交叉させて干渉光（第１の光）を発生させ、これを対象物１９に照射する。それにより、上記実施形態と同様に、被膜１９に結晶領域２１が形成される（図１１（Ｂ））。
【００５２】
次に、上記実施形態と同様にエッチングを行うことにより、干渉縞の周期に対応した周期を有する結晶領域２１のパターン（一例として、酸化白金パターン）が除去され、被膜１９のうち非結晶領域１９’のパターンが残留する（図１１（Ｃ））。その後、この非結晶領域１９’のパターンをエッチングマスクとして用いて、対象物２２に対するエッチングを行う。このときのエッチングの具体的手法は、対象物２２に応じて適宜選択すればよい。一例として、本実施形態ではドライエッチングを行う。それにより、非結晶領域１９’のパターンが対象物２２としてのアルミニウム膜に転写される（図１１（Ｄ））。すなわち、アルミニウム膜のうち、非結晶領域１９’（第２部分）と重ならない部分が除去される。こうして、基板２０上に、１４０ｎｍの周期を有するストライプ状のアルミニウム膜２３（アルミグリッド）が形成される。
【００５３】
なお、対象物２２を形成せずに、上記図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）と同様の工程を経た場合には、非結晶領域１９’（或いは結晶領域２１）のパターンが基板２２の表面に転写される（図示省略）。
【００５４】
このように、熱的非線形性を有する被膜を採用したことにより、結晶領域（変性領域）と非結晶領域（非変性領域）との繰り返し周期がより小さく（例えば１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度）なったとしても、従来のフォトレジスト膜等を採用する場合に比較して変性領域と非変性領域との境界が鮮鋭に得られる。そして、結晶領域と非結晶領域との間にはエッチング速度に差が生じるので、被膜をエッチングすることにより、結晶領域（又は非結晶領域）を除去し、当該領域を開口させることができる。こうして得られた開口を有する被膜をエッチングマスクとして利用して、対象物に対するエッチングを行うことにより、解像度の高い微細構造体を形成することが可能となる。
【００５５】
図１２は、微細構造体の製造工程の他の実施形態を示す概略断面図である。上記図１０又は図１１を通して説明した各実施形態において、更に図１２に示すように、干渉光を照射する工程を２回以上行い、その際に各工程ごとに２本の回折ビームＢ１、Ｂ２の相互間に位相差を与えることもまた好ましい。
【００５６】
具体的には、図１２（Ａ）に示す工程においては、上記の各実施形態の場合と同様に２本の回折ビームＢ１、Ｂ２の相互間の位相差φをφ０（任意の値）に設定して当該各回折ビームを交叉させ、それにより発生する干渉光（第１の光）を対象物１９に照射する。このφ＝φ０の状態を基準状態（位相差０の状態）とする。次に、図１２（Ｂ）に示す工程においては、２本の回折ビームＢ１、Ｂ２の相互間の位相差φをφ０＋πに設定して当該各回折ビームを交差させ、それにより発生する干渉光（第２の光）を対象物１９に照射する。位相差の設定は、上記のように位相差板１７の配置変更によって実現する。このように多重露光すると、図１３に示すように、１回目の露光による光強度分布（図中、実線で示す）に対応して周期Ｐで繰り返す結晶領域が得られ、更にこの１回目の露光により得られた結晶領域とはＰ／２だけずれた位置に、２回目の露光による光強度分布（図中、点線で示す）に対応して周期Ｐで繰り返す結晶領域が得られる。これらを全体としてみると、周期Ｐ／２で繰り返す結晶領域のパターンが得られることになる。このような状態の対象物１９に対してエッチングを行うことにより、周期Ｐ／２の凹凸パターンが得られる。上述したように（図６参照）、光に対する対象物１９の反応が非線形性を有するため、２回目の露光を行った後においても結晶領域のパターンが先鋭さを失う（つぶれてしまう）ことを回避し、狭ピッチのパターンが得られる。
【００５７】
本実施形態に対する比較として光に対する対象物の反応が線形な場合（例えば、一般的なフォトレジスト膜など）を考えると、上記と同様な狭ピッチの干渉光による露光を複数回行った場合にはパターンがつぶれてしまう。フォトレジスト等が光に反応する過程が１光子吸収だからである。なお、本実施形態では、各回折ビームの相互間の位相シフト量がπに設定し、波長の１／２の周期的パターンを形成する場合について説明したが、位相シフト量をπ／２とすれば波長の１／４の周期でパターンを形成でき、さらに、位相シフト量をπ／４とすれば波長の１／８の周期でパターンを形成できる。
【００５８】
このように、２本のレーザービームの間に位相差を与えることにより、第１の光の干渉縞と第２の光の干渉縞とを微小な幅（例えば１／２ピッチ、１／４ピッチ等）でずらすことができる。このような第１の光および第２の光を順次、熱的非線形性を有する被膜に照射することで、結晶領域（変性領域）と非結晶領域（非変性領域）との繰り返し周期を更に小さくすることができる。このように繰り返し周期が更に小さくなった場合でも、熱的非線形性を有する被膜を用いているので結晶領域と非結晶領域との境界が鮮鋭に得られる。よって、更に解像度の高い微細構造体が得られる。上述のような熱的非線形性と干渉光の位相シフトを利用することにより、理論上は、レーザービームの波長の制約から逃れて微細なパターンを実現できる。実際上も、従来に比較して格段に微細なパターンを実現できる。
【００５９】
図１４は、微細構造体の製造工程の他の実施形態を示す概略断面図である。上記図１０又は図１１を通して説明した各実施形態において、更に図１４に示すように、干渉光を照射する工程（レーザー干渉露光工程）における２本の回折ビームを用いて発生させた干渉光と併せてこの干渉光とは別の光（第３の光）を対象物（被膜）１９に照射することも好ましい。
【００６０】
例えば、干渉露光に用いる回折ビームＢ１、Ｂ２とは異なるレーザービームＢ３を対象物１９に照射する。これにより、２本の回折ビームＢ１、Ｂ２による光照射強度に対し、他のレーザービームＢ３によってバイアスを与える作用が得られる。それにより、図１５に示すように、対象物１９において転移温度Ｔｃを超える領域の深さｄｃがより深くなる。このようにして対象物１９に結晶領域を形成し、これにエッチングを施すことにより、図１６に示すように、上記図１０又は図１１を通して説明した各実施形態の場合に比較して、より深い凹凸パターンを対象物１９を形成することが可能となる。また、対象物１９として選択した材料の転移温度Ｔｃが高い場合に、広い領域へ凹凸パターンを形成するためにも有効である。また、干渉光の発生に用いられる回折ビームＢ１、Ｂ２の出力が小さい場合でも、上記のバイアス露光を行うことにより、対象物１９の表面の広い領域において凹凸パターンを形成することができる。なお、図示の例では、光強度が相対的に弱く非結晶状態のままとなった領域が残留する場合が示されているが、光強度が相対的に強く結晶状態となった領域が残留する場合もある。その場合には、凹凸パターンが光強度分布の高い位置に対応して配列する。
【００６１】
なお、この対象物１９に形成した凹凸パターンを更にエッチングマスクとして用いることにより、対象物１９の裏面側に予め設けておいた対象物（図１１参照）に凹凸パターンを転写することもできる。
【００６２】
なお、第３の光は、対象物１９に対して温度のバイアスをかける作用を得ることができる限りにおいては、上記したレーザービーム以外にも種々の光を用いることができる。第３の光の波長λ２は、第１の光としての各回折ビームＢ１、Ｂ２の波長λ１と同じ又は近い値であることが効率的なバイアス付与という観点から好ましいが、これに限定されない。更に、第３の光は必ずしも単波長の光（単色光）である必要もなく、複数の波長成分を含んだ光であってもよい。第３の光を発生させる光源としては、例えばエキシマレーザー（波長３０８ｎｍ）を用いることができる。このようなバイアス露光を併用することにより、干渉光によって露光可能な領域を拡大し、より広い領域へ一度にパターンを形成することができる。
【００６３】
以下に、上述した実施形態を適用して金属グリッド型偏光分離素子を製造する場合の一具体例（実施例）を説明する。
【００６４】
石英ガラス基板上にアルミニウム膜を形成し、更にこのアルミニウム膜上に酸化白金膜を形成する。それぞれの膜厚は、例えばアルミニウム膜が１５０ｎｍ、酸化白金膜が１００ｎｍとする。光源１０としては、Ｑスイッチ ナノ秒パルスＹＡＧレーザー（波長２６６ｎｍ）を用いる。レーザー平均出力は１Ｗ（パルス繰り返し周波数：１ＫＨｚの時）である。この光源１０から出射するレーザービームを２本に分岐し、当該分岐された２本のレーザービーム（回折ビーム）を交叉させることにより干渉光を発生させる。干渉角度θは７２度とする。上述した式（１）によれば、対象物としての酸化白金膜の表面における干渉縞の周期は１４０ｎｍとなる。この干渉光を用いて１回の露光を行う。なお、適宜、第３の光を用いたバイアス露光を併用してもよい。その後にアルカリ水溶液を用いてエッチングを行うことにより、その結果、干渉縞の周期と同周期、すなわち１４０ｎｍの周期を有する酸化白金パターンが形成される。更に、この酸化白金パターンをエッチングマスクとして用いて、アルミニウム膜に対してドライエッチングを行うことにより、酸化白金パターンをその下のアルミニウム膜へ転写する。こうして、１４０ｎｍの周期を有するストライプ状のアルミニウム膜（アルミグリッド）が石英ガラス基板上に形成される。このような微細構造体は、例えば偏光分離素子として利用できる。
【００６５】
また、上述した条件で干渉光を発生させる際に、１回目は各ビームの相互間の位相差φ＝φ０（任意の値）、２回目は位相差φ＝φ０＋πとする。すなわち、１回目と２回目とで位相差πに設定する。このようにして２回目の露光を行う。なお、適宜、第３の光を用いたバイアス露光を併用してもよい。その後にアルカリ水溶液を用いてエッチングを行うことにより、干渉縞の周期の半分、すなわち７０ｎｍの周期を有する酸化白金パターンが形成される。更に、この酸化白金パターンをエッチングマスクとして用いて、アルミニウム膜に対してドライエッチングを行うことにより、酸化白金パターンをその下のアルミニウム膜へ転写する。こうして、７０ｎｍの周期を有するストライプ状のアルミニウム膜（アルミグリッド）が石英ガラス基板上に形成される。このような微細構造体は、例えば偏光分離素子として利用できる。
【００６６】
図１７は、上記のように製造される偏光分離素子の構造を模式的に示す図である。具体的には、図１７（Ａ）は偏光分離素子の機能を示す概略斜視図であり、図１７（Ｂ）は当該偏光分離素子の部分的な概略断面図である。この偏光分離素子は、ガラス基板（ＳｉＯ2）上に厚さ１５０ｎｍのアルミニウム膜がストライプ状（一次元格子パターン）に形成されている。アルミニウム膜の格子の周期Ｐは７０ｎｍ又は１４０ｎｍである。ガラス基板の複素誘電率はＮ＝１．５−ｊ０．０、アルミニウム膜の複素誘電率はＮ＝０．５９−ｊ５．３４である。図１８に、このような偏光分離素子の偏光分離特性を示す。図１８において、縦軸は透過率（左側）とコントラスト（右側）、横軸は格子周期Ｐと波長λの比である。コントラストはＴＥ偏光の透過率とＴＭ偏光の透過率の比で定義される。この結果からわかるように、偏光分離素子を構成する格子パターン（サプ波長構造）の周期Ｐが短いほど、偏光分離素子としての性能が高い（すなわち、透過率が高い、コントラストが高い）。図１８において、周期Ｐ＝７０ｎｍに対する特性および周期Ｐ＝１４０ｎｍに対する特性をそれぞれグラフ上部に矢印で示している。いずれの偏光分離素子においても優れた偏光分離特性が得られている。特に周期Ｐ＝７０ｎｍの偏光分離素子の特性は周期Ｐ＝１４０ｎｍの偏光分離素子との比較においても、透過率ならびにコントラストが格段に優れていることが分かる。
【００６７】
なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施することが可能である。上述した実施形態では、本発明の適用した具体例として偏光分離素子を挙げていたが、本発明はこれ以外にも、微細構造パターンの形成が必要とされる様々なデバイスの製造に有用である。デバイスとしては、光学薄膜デバイス、半導体薄膜デバイス、マーキング、微小機械部品、等が挙げられる。光学薄膜デバイスへの応用としては、例えば、液晶応用機器へ用いられる反射防止膜、位相差板、光導波路、偏光素子、配向膜、ＬＥＤ素子、ＥＬ素子等の発光素子に用いるフォトニック構造、高密度光ディスク、等が挙げられる。
【００６８】
また、上述した実施形態においては、変性領域の一例として結晶状態を挙げ、非変性領域の一例として非結晶状態を挙げていたが、変性領域および非変性領域はこれに限定されない。変性領域と非変性領域は、両者の物性（物理的あるいは化学的性質）の違いに起因するエッチング速度の差が生じるものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】露光装置（微細構造体の製造装置）の構成を示すブロック図である。
【図２】回折光学素子の側面図である。
【図３】位相差板の側面図である。
【図４】２本の回折ビームを交叉させることによって発生した干渉光が対象物に照射される様子を概略的に示す図である。
【図５】（１）式の関係を示すグラフである。
【図６】熱的非線形性を有する素材の一例について説明する図である。
【図７】熱的非線形性を有する素材に対する露光について概略的に示す図である。
【図８】温度に応じて相変化が生じる深さを説明する図である。
【図９】干渉縞の周期に応じて形成される凹凸パターンの様子を概略的に示した図である。
【図１０】本実施形態に係る微細構造体の製造工程を示す概略断面図である。
【図１１】微細構造体の製造工程の他の実施形態を示す概略断面図である。
【図１２】微細構造体の製造工程の他の実施形態を示す概略断面図である。
【図１３】干渉縞の周期に応じて形成される凹凸パターンの様子を概略的に示した図である。
【図１４】微細構造体の製造工程の他の実施形態を示す概略断面図である。
【図１５】温度に応じて相変化が生じる深さを説明する図である。
【図１６】干渉縞の周期に応じて形成される凹凸パターンの様子を概略的に示した図である。
【図１７】微細構造体の一例である偏光分離素子の構造を模式的に示す図である。
【図１８】偏光分離素子の特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７０】
１…露光装置、１０…光源、１１…シャッター、１２、１３…ミラー、１４…回折光学素子、１５…第１のレンズ、１６…空間フィルタ、１７…位相差板、１８…第２のレンズ、１９…対象物（被膜、被加工体）、１９’…非結晶領域、２０…基板、２１…結晶領域、２２…対象物、２３…アルミニウム膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）２本のレーザービームを交叉させることによって干渉縞を含む第１の光を発生させること、
（ｂ）熱的非線形性を有する対象物に対して前記第１の光を照射することにより、前記第１の光の前記干渉縞の周期に対応して配置された変性領域と非変性領域とを前記対象物に形成すること、
（ｃ）前記対象物に対してエッチングを行い、前記変性領域又は前記非変性領域のいずれかを選択的に除去すること、
を含む、微細構造体の製造方法。
【請求項２】
前記（ｂ）の後であって前記（ｃ）より先に、
（ｄ）前記２本のレーザービームの間に位相差を与えて当該２本のレーザービームを交叉させることによって干渉縞を含む第２の光を発生させること、
（ｅ）前記対象物に対して前記第２の光を照射することにより、前記第２の光の前記干渉縞の周期に対応して配置された変性領域と非変性領域とを形成すること、
を更に含む、請求項１に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項３】
前記変性領域は結晶状態の領域であり前記非変性領域は非結晶状態の領域であること、
を含む、請求項１又は２に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項４】
前記対象物がＰｔＯ、ＺｎＳ−ＳｉＯ２、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ−Ｓ、Ｔｅ−ＴｅＯ２−Ｇｅ−Ｓｎ、Ｔｅ−Ｇｅ−Ｓｎ−Ａｕ、Ｇｅ−Ｔｅ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ｓｅ−Ｔｅ、Ｓｂ−Ｓｅ−Ｔｅ、Ｓｂ−Ｓｅ、Ｇａ−Ｓｅ−Ｔｅ−Ｇｅ、Ｉｎ−Ｓｅ、Ｉｎ−Ｓｅ−Ｔｌ−Ｃｏ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｉｎ−Ｓｅ−Ｔｅ、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ又はＴｅＯ２−Ｐｂであることを含む、
請求項１乃至３の何れか１項に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項５】
前記（ｂ）は、前記第１の光と併せて第３の光を前記対象物に照射することを含む、
請求項１に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項６】
前記（ｄ）は、前記第２の光と併せて第３の光を前記対象物に照射することを含む、
請求項２に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項７】
前記第３の光は、単波長の光又は複数の波長成分からなる光を含む、
請求項５又は請求項６に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項８】
（ａ）対象物上に、熱的非線形性を有する被膜を形成すること、
（ｂ）２本のレーザービームを交叉させることによって干渉縞を含む第１の光を発生させること、
（ｃ）前記第１の光を前記被膜に照射することにより、前記第１の光の前記干渉縞の周期に対応して配置された変性領域と非変性領域とを前記被膜に形成すること、
（ｄ）前記被膜に対してエッチングを行い、前記変性領域又は前記非変性領域のいずれかを選択的に除去すること、
（ｅ）前記変性領域又は前記非変性領域のいずれかが除去された後の前記被膜を介して前記対象物に対するエッチングを行うこと、
を含む、微細構造体の製造方法。
【請求項９】
前記（ｃ）の後であって前記（ｄ）より先に、
（ｆ）前記２本のレーザービームの間に位相差を与えて当該２本のレーザービームを交叉させることによって干渉縞を含む第２の光を発生させること、
（ｇ）前記被膜に対して前記第２の光を照射することにより、前記第２の光の前記干渉縞の周期に対応して配置された変性領域と非変性領域とを前記被膜に形成すること、
を更に含む、請求項８に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記（ｃ）は、前記第１の光と併せて第３の光を前記被膜に照射することを含む、
請求項８に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項１１】
前記（ｇ）は、前記第２の光と併せて第３の光を前記対象物に照射することを含む、
請求項９に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項１２】
（ａ）金属膜上に非晶質である無機材料層を形成すること、
（ｂ）前記無機材料層に第１レーザービームと第２レーザービームの交叉により発生した光を照射し、前記無機材料層のうち前記光の干渉縞の周期に対応する第１部分を結晶化温度以上に加熱し、前記第１部分を結晶質に変性させること、
（ｃ）前記金属膜上から前記第１部分を除去し、かつ、前記無機材料層のうち前記結晶質に変性しなかった第２部分を残すこと、
（ｄ）前記金属膜の前記第２部分と重ならない領域を除去し、前記干渉縞の周期とピッチの等しい構造体を形成すること、
を含む、微細構造体の製造方法。
【請求項１３】
前記（ｂ）において、前記第１の部分が膜厚方向に完全に結晶化温度以上に加熱されている、請求項１２に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項１４】
前記金属膜がアルミニウムを含み、
前記構造体がストライプ状のグリッドである、請求項１２または１３に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項１】
（ａ）２本のレーザービームを交叉させることによって干渉縞を含む第１の光を発生させること、
（ｂ）熱的非線形性を有する対象物に対して前記第１の光を照射することにより、前記第１の光の前記干渉縞の周期に対応して配置された変性領域と非変性領域とを前記対象物に形成すること、
（ｃ）前記対象物に対してエッチングを行い、前記変性領域又は前記非変性領域のいずれかを選択的に除去すること、
を含む、微細構造体の製造方法。
【請求項２】
前記（ｂ）の後であって前記（ｃ）より先に、
（ｄ）前記２本のレーザービームの間に位相差を与えて当該２本のレーザービームを交叉させることによって干渉縞を含む第２の光を発生させること、
（ｅ）前記対象物に対して前記第２の光を照射することにより、前記第２の光の前記干渉縞の周期に対応して配置された変性領域と非変性領域とを形成すること、
を更に含む、請求項１に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項３】
前記変性領域は結晶状態の領域であり前記非変性領域は非結晶状態の領域であること、
を含む、請求項１又は２に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項４】
前記対象物がＰｔＯ、ＺｎＳ−ＳｉＯ２、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ−Ｓ、Ｔｅ−ＴｅＯ２−Ｇｅ−Ｓｎ、Ｔｅ−Ｇｅ−Ｓｎ−Ａｕ、Ｇｅ−Ｔｅ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ｓｅ−Ｔｅ、Ｓｂ−Ｓｅ−Ｔｅ、Ｓｂ−Ｓｅ、Ｇａ−Ｓｅ−Ｔｅ−Ｇｅ、Ｉｎ−Ｓｅ、Ｉｎ−Ｓｅ−Ｔｌ−Ｃｏ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｉｎ−Ｓｅ−Ｔｅ、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ又はＴｅＯ２−Ｐｂであることを含む、
請求項１乃至３の何れか１項に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項５】
前記（ｂ）は、前記第１の光と併せて第３の光を前記対象物に照射することを含む、
請求項１に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項６】
前記（ｄ）は、前記第２の光と併せて第３の光を前記対象物に照射することを含む、
請求項２に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項７】
前記第３の光は、単波長の光又は複数の波長成分からなる光を含む、
請求項５又は請求項６に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項８】
（ａ）対象物上に、熱的非線形性を有する被膜を形成すること、
（ｂ）２本のレーザービームを交叉させることによって干渉縞を含む第１の光を発生させること、
（ｃ）前記第１の光を前記被膜に照射することにより、前記第１の光の前記干渉縞の周期に対応して配置された変性領域と非変性領域とを前記被膜に形成すること、
（ｄ）前記被膜に対してエッチングを行い、前記変性領域又は前記非変性領域のいずれかを選択的に除去すること、
（ｅ）前記変性領域又は前記非変性領域のいずれかが除去された後の前記被膜を介して前記対象物に対するエッチングを行うこと、
を含む、微細構造体の製造方法。
【請求項９】
前記（ｃ）の後であって前記（ｄ）より先に、
（ｆ）前記２本のレーザービームの間に位相差を与えて当該２本のレーザービームを交叉させることによって干渉縞を含む第２の光を発生させること、
（ｇ）前記被膜に対して前記第２の光を照射することにより、前記第２の光の前記干渉縞の周期に対応して配置された変性領域と非変性領域とを前記被膜に形成すること、
を更に含む、請求項８に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記（ｃ）は、前記第１の光と併せて第３の光を前記被膜に照射することを含む、
請求項８に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項１１】
前記（ｇ）は、前記第２の光と併せて第３の光を前記対象物に照射することを含む、
請求項９に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項１２】
（ａ）金属膜上に非晶質である無機材料層を形成すること、
（ｂ）前記無機材料層に第１レーザービームと第２レーザービームの交叉により発生した光を照射し、前記無機材料層のうち前記光の干渉縞の周期に対応する第１部分を結晶化温度以上に加熱し、前記第１部分を結晶質に変性させること、
（ｃ）前記金属膜上から前記第１部分を除去し、かつ、前記無機材料層のうち前記結晶質に変性しなかった第２部分を残すこと、
（ｄ）前記金属膜の前記第２部分と重ならない領域を除去し、前記干渉縞の周期とピッチの等しい構造体を形成すること、
を含む、微細構造体の製造方法。
【請求項１３】
前記（ｂ）において、前記第１の部分が膜厚方向に完全に結晶化温度以上に加熱されている、請求項１２に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項１４】
前記金属膜がアルミニウムを含み、
前記構造体がストライプ状のグリッドである、請求項１２または１３に記載の微細構造体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００８−２０３５５３（Ｐ２００８−２０３５５３Ａ）
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３９８７０（Ｐ２００７−３９８７０）
【出願日】平成１９年２月２０日（２００７．２．２０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２０日（２００７．２．２０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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