JP2002189112A - 回折光学素子の製造方法、回折光学素子の製造方法によって製造したことを特徴とする回折光学素子製造用金型、回折光学素子、および該回折光学素子を有する光学系、光学機器、露光装置、デバイス製造方法、デバイス - Google Patents
回折光学素子の製造方法、回折光学素子の製造方法によって製造したことを特徴とする回折光学素子製造用金型、回折光学素子、および該回折光学素子を有する光学系、光学機器、露光装置、デバイス製造方法、デバイスInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高精度な回折光学素子を形成することができ、
短時間かつ低価格で安定して製造可能な回折光学素子の
製造方法、回折光学素子の製造方法によって製造したこ
とを特徴とする回折光学素子製造用金型、回折光学素
子、および該回折光学素子を有する光学系等を提供す
る。 【解決手段】マスクパターンを被加工物に転写して回折
光学素子を形成する回折光学素子の製造方法において、
前記回折光学素子の垂直部分の形状を、第一のマスクを
用いて形成すると共に、前記回折光学素子の斜面部分の
形状を、前記第一のマスクで規定された加工領域内に第
二のマスクを用いて形成する。
短時間かつ低価格で安定して製造可能な回折光学素子の
製造方法、回折光学素子の製造方法によって製造したこ
とを特徴とする回折光学素子製造用金型、回折光学素
子、および該回折光学素子を有する光学系等を提供す
る。 【解決手段】マスクパターンを被加工物に転写して回折
光学素子を形成する回折光学素子の製造方法において、
前記回折光学素子の垂直部分の形状を、第一のマスクを
用いて形成すると共に、前記回折光学素子の斜面部分の
形状を、前記第一のマスクで規定された加工領域内に第
二のマスクを用いて形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回折光学素子の製
造方法、回折光学素子の製造方法によって製造したこと
を特徴とする回折光学素子製造用金型、回折光学素子、
および該回折光学素子を有する光学系、光学機器、露光
装置、デバイス製造方法、デバイスに関し、特に、断面
がブレーズ形状に形成された回折光学素子等の製造法に
関するものである。
造方法、回折光学素子の製造方法によって製造したこと
を特徴とする回折光学素子製造用金型、回折光学素子、
および該回折光学素子を有する光学系、光学機器、露光
装置、デバイス製造方法、デバイスに関し、特に、断面
がブレーズ形状に形成された回折光学素子等の製造法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、断面がブレーズ（鋸歯）形状によ
って構成されている回折光学素子の製造方法としては、
つぎのようなものが知られている。 ａ．特開平５−２２４３９８号公報には、基板上に光露
光技術によりマスク露光時に解像不可能な細かい間隔で
もって交互に配置された開口部及び遮光部の集合体が、
解像可能な間隔でもって配置されてなる光の透過率を可
変とする、透過率制御型のマスクを用いてレジストパタ
ーンを一回の露光によって所望のブレーズ形状に形成
し、このレジストパターンを回折素子とする技術が開示
されている。 ｂ．特開昭６１−２７５０５号公報には、回折光学素子
となる基板上に電子ビームを照射しレジストをブレーズ
形状に形成した後、反応性イオンエッチング等によりレ
ジスト及び基板をエッチングして所望のブレーズ形状を
設けた回折素子とする技術が開示されている。 ｃ．特開昭６３−１６８６０１号公報には、基板上にフ
ォトリソグラフィー技術により周期的に突起状のエッチ
ストッパ層を設けた後、ポリイミドを塗布してエッチス
トッパ層間を埋め込み、続いてエッチストッパ層の高さ
までエッチバックした後、斜め方向よりイオンミリング
を行いブレーズ形状を形成し、その上に反射層を形成し
て反射型回折格子とする技術が開示されている。
って構成されている回折光学素子の製造方法としては、
つぎのようなものが知られている。 ａ．特開平５−２２４３９８号公報には、基板上に光露
光技術によりマスク露光時に解像不可能な細かい間隔で
もって交互に配置された開口部及び遮光部の集合体が、
解像可能な間隔でもって配置されてなる光の透過率を可
変とする、透過率制御型のマスクを用いてレジストパタ
ーンを一回の露光によって所望のブレーズ形状に形成
し、このレジストパターンを回折素子とする技術が開示
されている。 ｂ．特開昭６１−２７５０５号公報には、回折光学素子
となる基板上に電子ビームを照射しレジストをブレーズ
形状に形成した後、反応性イオンエッチング等によりレ
ジスト及び基板をエッチングして所望のブレーズ形状を
設けた回折素子とする技術が開示されている。 ｃ．特開昭６３−１６８６０１号公報には、基板上にフ
ォトリソグラフィー技術により周期的に突起状のエッチ
ストッパ層を設けた後、ポリイミドを塗布してエッチス
トッパ層間を埋め込み、続いてエッチストッパ層の高さ
までエッチバックした後、斜め方向よりイオンミリング
を行いブレーズ形状を形成し、その上に反射層を形成し
て反射型回折格子とする技術が開示されている。
【０００３】このように、断面ブレーズ形状を有する回
折光学素子または金型は、半導体製造技術で用いられて
いる露光、エッチング技術に基づくリソグラフィ技術に
よって製造されており、パターニングしたレジストパタ
ーン形状エラーが発生しなければ、理想的なブレーズ形
状を形成することが出来る。
折光学素子または金型は、半導体製造技術で用いられて
いる露光、エッチング技術に基づくリソグラフィ技術に
よって製造されており、パターニングしたレジストパタ
ーン形状エラーが発生しなければ、理想的なブレーズ形
状を形成することが出来る。
【０００４】例えば、上記の様な断面鋸歯状の溝によっ
て構成されている回折格子すなわちブレーズ格子は、断
面形状がブレーズ条件を満足するような鋸歯状になって
いる場合にこのブレーズ条件によって決定される特定次
数の回折光へ光を集中させるという特徴を有しており、
光を特定方向へ効率よく回折させることができるため
に、分光器や光情報処理装置、光学系等において極めて
有用である。
て構成されている回折格子すなわちブレーズ格子は、断
面形状がブレーズ条件を満足するような鋸歯状になって
いる場合にこのブレーズ条件によって決定される特定次
数の回折光へ光を集中させるという特徴を有しており、
光を特定方向へ効率よく回折させることができるため
に、分光器や光情報処理装置、光学系等において極めて
有用である。
【０００５】なお、上記ブレーズ条件は、図５に示す様
に鋸歯状溝の傾き（ブレーズ角）をθ、溝の周期をｗ、
入射光の波長をλ、回折光学素子の屈折率をｎとすると
次式で表せる。 ｔａｎθ＝λ／｛Ｗｘ（ｎ−１）｝ また、上述のように回折光学素子は基板上に形成したブ
レーズ形状によって光学的性能が発揮されるので、その
光学的性能、特に回折効率は、形成したブレーズ形状、
即ち断面形状により左右される。
に鋸歯状溝の傾き（ブレーズ角）をθ、溝の周期をｗ、
入射光の波長をλ、回折光学素子の屈折率をｎとすると
次式で表せる。 ｔａｎθ＝λ／｛Ｗｘ（ｎ−１）｝ また、上述のように回折光学素子は基板上に形成したブ
レーズ形状によって光学的性能が発揮されるので、その
光学的性能、特に回折効率は、形成したブレーズ形状、
即ち断面形状により左右される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例等においては、つぎのような問題を有している。例
えば、上記従来例ａの透過率可変マスクを用いた一括露
光による方法では、レジストパターンでブレーズの斜面
と位相不連続部の形状を高精度に形成することが困難で
あった。これまで従来技術のように格子ピッチが緩い場
合には問題とされないエラーも、格子ピッチが細かくな
った場合には無視できないものとなるからである。
来例等においては、つぎのような問題を有している。例
えば、上記従来例ａの透過率可変マスクを用いた一括露
光による方法では、レジストパターンでブレーズの斜面
と位相不連続部の形状を高精度に形成することが困難で
あった。これまで従来技術のように格子ピッチが緩い場
合には問題とされないエラーも、格子ピッチが細かくな
った場合には無視できないものとなるからである。
【０００７】また、上記従来例ａの方法で製造された回
折素子は、レジストを回折素子としているため、柔らか
くて耐久性がなく、また透過型の回折素子として用いる
には有機物であるレジストの透過率が可視光より波長の
短い光に対し悪いため実用性がない点等にも問題を有し
ている。すなわち、図１３は従来例ａのブレーズ形状の
回折素子の製造工程の断面図を示すものである。これに
よると、図１３の工程（１）において、基板８０上にレ
ジスト膜８１を形成する。図１３の工程（２）におい
て、露光装置に基板８０を装着し、透過率制御型マスク
８２によって露光光８３の露光量を周期的に変化させな
がらレジスト８１を露光する。ポジタイプのレジストを
用いた場合は、露光した領域は現像液に可溶となるの
で、図１３の工程（３）に示すように、現像により所望
のブレーズ形状のレジストパターン８４が形成され、表
面に所望のブレーズ形状回折素子が形成された基板８０
を得る。
折素子は、レジストを回折素子としているため、柔らか
くて耐久性がなく、また透過型の回折素子として用いる
には有機物であるレジストの透過率が可視光より波長の
短い光に対し悪いため実用性がない点等にも問題を有し
ている。すなわち、図１３は従来例ａのブレーズ形状の
回折素子の製造工程の断面図を示すものである。これに
よると、図１３の工程（１）において、基板８０上にレ
ジスト膜８１を形成する。図１３の工程（２）におい
て、露光装置に基板８０を装着し、透過率制御型マスク
８２によって露光光８３の露光量を周期的に変化させな
がらレジスト８１を露光する。ポジタイプのレジストを
用いた場合は、露光した領域は現像液に可溶となるの
で、図１３の工程（３）に示すように、現像により所望
のブレーズ形状のレジストパターン８４が形成され、表
面に所望のブレーズ形状回折素子が形成された基板８０
を得る。
【０００８】したがって、このような方法で製造された
回折素子は、レジストを回折素子としているため柔らか
くて耐久性がなく、また透過型の回折素子として用いる
には有機物であるレジストの透過率が可視光より波長の
短い光に対し悪いため、実用性の点等に問題を有してい
る。
回折素子は、レジストを回折素子としているため柔らか
くて耐久性がなく、また透過型の回折素子として用いる
には有機物であるレジストの透過率が可視光より波長の
短い光に対し悪いため、実用性の点等に問題を有してい
る。
【０００９】また、上記従来例ｂによる電子ビーム描画
の場合には、ブレーズ形状のレジストパターンを形成す
る時、理想形状に対するレジストパターンの形状エラー
は光を用いた露光技術に比べて一般に小さくなるが、膨
大な描画量となるために、生産上十分なスループットが
得られないという点において問題である。これは素子サ
イズが大きくなった際に作業時間が現実的な範囲に収ま
らないという課題につながる。
の場合には、ブレーズ形状のレジストパターンを形成す
る時、理想形状に対するレジストパターンの形状エラー
は光を用いた露光技術に比べて一般に小さくなるが、膨
大な描画量となるために、生産上十分なスループットが
得られないという点において問題である。これは素子サ
イズが大きくなった際に作業時間が現実的な範囲に収ま
らないという課題につながる。
【００１０】また、従来例ｃでは、ブレーズ形状の斜面
部分を形成するためにイオンミリングにより一括で斜面
を形成するので、回折素子全体にわたって一様なブレー
ズ角しか必要としない等周期回折素子の場合には、ブレ
ーズ化が可能であるが、回折作用と集光作用とを併せ持
つ不等周期回折素子の場合には、それぞれの溝において
最適なブレーズ角が異なるために、この方法によるブレ
ーズ化が極めて困難である。また、この方法による場
合、エッチング装置が大型化するのみならず大面積のエ
ッチングが困難である。したがって小面積の基板しか加
工できず、回折格子を複数個一括で作製する際にも効率
が悪く、また、これらの従来技術では一様なピッチ以外
は作製が非常に困難になるため、作製された素子の適用
範囲が狭いといった問題があった。
部分を形成するためにイオンミリングにより一括で斜面
を形成するので、回折素子全体にわたって一様なブレー
ズ角しか必要としない等周期回折素子の場合には、ブレ
ーズ化が可能であるが、回折作用と集光作用とを併せ持
つ不等周期回折素子の場合には、それぞれの溝において
最適なブレーズ角が異なるために、この方法によるブレ
ーズ化が極めて困難である。また、この方法による場
合、エッチング装置が大型化するのみならず大面積のエ
ッチングが困難である。したがって小面積の基板しか加
工できず、回折格子を複数個一括で作製する際にも効率
が悪く、また、これらの従来技術では一様なピッチ以外
は作製が非常に困難になるため、作製された素子の適用
範囲が狭いといった問題があった。
【００１１】また、上述の従来例で説明したような、ブ
レーズ形状のレジストパターンそのものまたはレジスト
パターンを転写マスクとして使用する回折光学素子等の
製造技術では、レジストパターン形状による誤差が回折
光学素子の光学性能、特に回折効率を著しく劣化させる
こととなる。レジストパターン形状エラーを完全になく
すことは不可能であり、例えば、光露光技術において透
過率制御型のマスクを用いた場合、露光波長２４８ｎ
ｍ、開口数０．６０の投影系とレジストにＳＡＬ６０１
（４３０ｎｍｔ）に透過率が１１水準の透過率制御型マ
スクという条件では、図１４に計算例を示すようにブレ
ーズ形状、即ち直角三角形のレジストパターンを理想的
な形状に形成することは困難である。更にこのような形
状エラーは、一旦形成すると修正が不可能なためにコス
ト上昇を招く。
レーズ形状のレジストパターンそのものまたはレジスト
パターンを転写マスクとして使用する回折光学素子等の
製造技術では、レジストパターン形状による誤差が回折
光学素子の光学性能、特に回折効率を著しく劣化させる
こととなる。レジストパターン形状エラーを完全になく
すことは不可能であり、例えば、光露光技術において透
過率制御型のマスクを用いた場合、露光波長２４８ｎ
ｍ、開口数０．６０の投影系とレジストにＳＡＬ６０１
（４３０ｎｍｔ）に透過率が１１水準の透過率制御型マ
スクという条件では、図１４に計算例を示すようにブレ
ーズ形状、即ち直角三角形のレジストパターンを理想的
な形状に形成することは困難である。更にこのような形
状エラーは、一旦形成すると修正が不可能なためにコス
ト上昇を招く。
【００１２】このようにレジストパターンの形状エラー
を完全に無くすことは不可能なため、例えば図１２に示
すように理想形状Ａと、理想形状Ａと異なる形状Ｂ、す
なわち図１２に示すエラー形状Ｂのような回折光学素子
が形成されてしまう。これによって、回折効率等の光学
性能は大幅に低下する。われわれは、ブレーズド形状を
作製する場合に図１２のエラー形状Ｂに示すように垂直
部分が傾くエラー（ｘ）とブレーズド面が空間的に途切
れる不連続面（ｙ）のエラー量を定義して、つぎのよう
な検討を行った。
を完全に無くすことは不可能なため、例えば図１２に示
すように理想形状Ａと、理想形状Ａと異なる形状Ｂ、す
なわち図１２に示すエラー形状Ｂのような回折光学素子
が形成されてしまう。これによって、回折効率等の光学
性能は大幅に低下する。われわれは、ブレーズド形状を
作製する場合に図１２のエラー形状Ｂに示すように垂直
部分が傾くエラー（ｘ）とブレーズド面が空間的に途切
れる不連続面（ｙ）のエラー量を定義して、つぎのよう
な検討を行った。
【００１３】一例として、基板としてＳｉＯ2を用い、
周期Ｗが２．８０μｍ、深さが４２７ｎｍ、使用波長２
４８ｎｍで、形状Ａに示す様に理想的なブレーズ形状が
形成された場合には、反射による損失を含めてＷＣＲＴ
理論による回折効率は８８．５７％である。これに対し
て、例えばブレーズ形状エラーを理想形状である形状Ａ
からのずれ量として形状Ｂのｘおよびｙとして表わし、
ｘ＝ｙ＝２００ｎｍの場合、反射も考慮した回折効率は
７８．０５％となって１０．５２％の低下となり、実際
の測定結果とシミュレーション結果においても同様の結
果が確認されている。
周期Ｗが２．８０μｍ、深さが４２７ｎｍ、使用波長２
４８ｎｍで、形状Ａに示す様に理想的なブレーズ形状が
形成された場合には、反射による損失を含めてＷＣＲＴ
理論による回折効率は８８．５７％である。これに対し
て、例えばブレーズ形状エラーを理想形状である形状Ａ
からのずれ量として形状Ｂのｘおよびｙとして表わし、
ｘ＝ｙ＝２００ｎｍの場合、反射も考慮した回折効率は
７８．０５％となって１０．５２％の低下となり、実際
の測定結果とシミュレーション結果においても同様の結
果が確認されている。
【００１４】上述の図１４の場合、形状エラー量はｘ＝
１６０ｎｍ、ｙ＝３１５ｎｍであり、これがそのまま転
写されて回折パターンになったとすると回折効率は、８
０％以下と推定できる。更に、上述の形状エラー量ｘお
よびｙが回折効率に与える影響は、ｘ＝２００ｎｍ、ｙ
＝０ｎｍの時、反射による損失を含めた理論回折効率は
８１．９５％。同様にｘ＝０ｎｍ、ｙ＝２００ｎｍの
時、反射による損失を含めた理論回折効率は８７．５０
％となる。同じエラー量であるが、理論回折効率に５．
５５％もの差が生じている。形状エラー量ｘ、ｙを０〜
２５０ｎｍで変化させた時の理論回折効率を表１にまと
めた。従って、ブレーズ形状よりなる回折光学素子にお
いて光学性能、特に回折効率に与える影響は、形状エラ
ー量ｘ、即ちブレーズ形状の垂直部分の形状エラーによ
るものがより大きく、問題である。
１６０ｎｍ、ｙ＝３１５ｎｍであり、これがそのまま転
写されて回折パターンになったとすると回折効率は、８
０％以下と推定できる。更に、上述の形状エラー量ｘお
よびｙが回折効率に与える影響は、ｘ＝２００ｎｍ、ｙ
＝０ｎｍの時、反射による損失を含めた理論回折効率は
８１．９５％。同様にｘ＝０ｎｍ、ｙ＝２００ｎｍの
時、反射による損失を含めた理論回折効率は８７．５０
％となる。同じエラー量であるが、理論回折効率に５．
５５％もの差が生じている。形状エラー量ｘ、ｙを０〜
２５０ｎｍで変化させた時の理論回折効率を表１にまと
めた。従って、ブレーズ形状よりなる回折光学素子にお
いて光学性能、特に回折効率に与える影響は、形状エラ
ー量ｘ、即ちブレーズ形状の垂直部分の形状エラーによ
るものがより大きく、問題である。
【００１５】
【表１】 そこで、本発明は、上記課題を解決し、高精度な回折光
学素子を形成することができ、短時間かつ低価格で安定
して製造可能な回折光学素子の製造方法、回折光学素子
の製造方法によって製造したことを特徴とする回折光学
素子製造用金型、回折光学素子、および該回折光学素子
を有する光学系、光学機器、露光装置、デバイス製造方
法、デバイスを提供することを目的とするものである。
学素子を形成することができ、短時間かつ低価格で安定
して製造可能な回折光学素子の製造方法、回折光学素子
の製造方法によって製造したことを特徴とする回折光学
素子製造用金型、回折光学素子、および該回折光学素子
を有する光学系、光学機器、露光装置、デバイス製造方
法、デバイスを提供することを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するために、つぎの（１）〜（３７）のように構成し
た回折光学素子の製造方法、回折光学素子の製造方法に
よって製造したことを特徴とする回折光学素子製造用金
型、回折光学素子、および該回折光学素子を有する光学
系、光学機器、露光装置、デバイス製造方法、デバイス
を提供するものである。 （１）基板上にブレーズド形状のレジストマスクを形成
し、該レジストマスクを用いて前記基板をエッチングす
ることにより前記基板に前記ブレーズド形状を転写する
段階を有する回折光学素子の製造方法であって、前記エ
ッチングを行なう前に、前記レジストマスクの前記ブレ
ーズド形状のうちエッジ部に発生したテーパ形状が前記
基板に転写されるのを防止する手段を形成する段階を有
することを特徴とする回折光学素子の製造方法。 （２）基板上にブレーズド形状のレジストマスクを形成
し、該レジストマスクを用いて前記基板をエッチングす
ることにより前記基板に前記ブレーズド形状を転写する
段階を有する回折光学素子の製造方法であって、前記エ
ッチングを行なう前に、前記レジストマスクの前記ブレ
ーズド形状のエッジに対応する位置に非ブレーズド形状
のマスクを形成する段階を有することを特徴とする回折
光学素子の製造方法。 （３）基板上にブレーズド形状のレジストマスクを形成
し、該レジストマスクを用いて前記基板をエッチングす
ることにより前記基板に前記ブレーズド形状を転写する
段階を有する回折光学素子の製造方法であって、前記エ
ッチングを行なう前に、前記レジストマスクの前記ブレ
ーズド形状のエッジに対応する位置に突起部を形成する
段階を有することを特徴とする回折光学素子の製造方
法。 （４）マスクパターンを被加工物に転写して回折光学素
子を形成する回折光学素子の製造方法において、 前記回折光学素子の垂直部分の形状を、第一のマスクを
用いて形成すると共に、前記回折光学素子の斜面部分の
形状を、前記第一のマスクで規定された加工領域内に第
二のマスクを用いて形成することを特徴とする回折光学
素子の製造方法。 （５）前記回折光学素子の垂直部分の形状が、前記第一
のマスクのエッジ部を転写することによって形成される
ことを特徴とする上記（４）に記載の回折光学素子の製
造方法。 （６）前記加工領域が、前記第一のマスクのエッジ部の
転写によって規定された加工領域であることを特徴とす
る上記（５）に記載の回折光学素子の製造方法。 （７）前記第一のマスクは、第一の材料と第二の材料の
二種類の材料からなり、前記第一の材料で規定された加
工領域を加工した後、前記第二の材料で前記加工領域を
覆い、その後に前記第一の材料を除去して該部を加工領
域として、第一の材料により規定された加工領域を第二
の材料によって置き換えることで加工領域を反転させ、
回折光学素子を形成することを特徴とする上記（４）〜
（６）のいずれかに記載の回折光学素子の製造方法。 （８）前記第一の材料と第二の材料は、金属、酸化物、
窒化物の少なくとも一つからなることを特徴とする上記
（７）に記載の回折光学素子の製造方法。 （９）前記第一の材料と第二の材料において、その一つ
が酸化クロム膜であり、他の一つがアルミ膜であること
を特徴とする上記（８）に記載の回折光学素子の製造方
法。 （１０）前記第一の材料と第二の材料において、その一
つが酸化クロム膜とクロム膜の二層膜でクロム膜を被加
工材料側とされており、他の一つがアルミ膜であること
を特徴とする上記（８）に記載の回折光学素子の製造方
法。 （１１）前記第一の材料と第二の材料において、上記
（９）または上記（１０）のいずれかに記載の材料の代
わりに窒化シリコンを用いたことを特徴とする回折光学
素子の製造方法。 （１２）前記加工領域の反転は、エッチバック法、リフ
トオフ法、ダマシン法、選択デポジション法、のいずれ
かの方法を用いて行うことを特徴とする上記（７）〜
（１１）のいずれかに記載の回折光学素子の製造方法。 （１３）前記第一のマスクは、第一の材料と第二の材料
の二種類の材料からなり、前記第一の材料を遮光性材
料、第二の材料をネガレジストで形成し、透光性材料か
らなる前記被加工物の裏面より光を透過して前記ネガレ
ジストを感光させ、前記第一の材料で規定された加工領
域をネガレジストで覆った後にハードベークを行い、第
一の材料を除去して加工領域を反転させることを特徴と
する上記（４）〜（６）のいずれかに記載の回折光学素
子の製造方法。 （１４）前記第一のマスクの第一の材料が、金属膜であ
ることを特徴とする上記（１３）に記載の回折光学素子
の製造方法。 （１５）前記金属膜は、クロム膜またはアルミ膜である
ことを特徴とする上記（１４）に記載の回折光学素子の
製造方法。 （１６）前記第二のマスクが、レジストであることを特
徴とする上記（４）〜（１５）のいずれかに記載の回折
光学素子の製造方法。 （１７）前記第二のマスクの形状は、露光光量制御によ
って形成することを特徴とする上記（１６）に記載の回
折光学素子の製造方法。 （１８）前記露光光量制御による前記第二のマスクの形
状は、前記第一のマスクを露光光に対して不透明な材
料、第二のマスクをネガレジストで形成し、レジスト塗
布面を表面として透光性材料からなる前記被加工物の裏
面より露光光を入射するに際し、該露光光の入射光線を
傾けることで形状を制御して形成されることを特徴とす
る上記（１７）に記載の回折光学素子の製造方法。 （１９）前記レジスト表面に反射防止の構造を付加する
ことを特徴とする上記（１８）に記載の回折光学素子の
製造方法。 （２０）前記反射防止の構造となる部材はガラス板であ
ることを特徴とする上記（１９）に記載の回折光学素子
の製造方法。 （２１）前記被加工物の裏面に、透明なクサビ形状の部
材を設け、該クサビ形状の部材を介して露光光を入射さ
せることを特徴とする上記（１８）に記載の回折光学素
子の製造方法。 （２２）前記クサビ状の部材は、その項角αがブレーズ
角をθとしたとき、α＝９０°−θで求まる角度である
ことを特徴とする上記（２１）に記載の回折光学素子の
製造方法。 （２３）前記回折光学素子の垂直部分の形状を、所望の
周期に壁状の突起部を設けた第一のマスクを用いて形成
すると共に、前記回折光学素子の斜面部分の形状を、前
記第一のマスクの突起部間に設けられた所望形状のレジ
ストパターンからなる第二のマスクを用いて形成するこ
とを特徴とする上記（４）に記載の回折光学素子の製造
方法。 （２４）前記第一のマスクの突起部が、前記被加工物を
所望の深さにエッチングして所望周期の壁状突起部を設
けることによって形成されることを特徴とする上記（２
３）に記載の回折光学素子の製造方法。（２５）前記レ
ジストパターン、前記突起部、及び前記被加工物を同時
にエッチ ングすることにより、該レジストパターンと該突起部よ
りなる形状を転写して、直角三角形のブレーズ形状を前
記被加工物上に形成することを特徴とする上記（２３）
または上記（２４）に記載の回折光学素子の製造方法。 （２６）前記回折光学素子の垂直部分の形状を、所望周
期の壁状の溝にエッチングマスクを埋め込んでなる第一
のマスクを用いて形成すると共に、前記回折光学素子の
斜面部分の形状を、前記エッチングマスク間に設けられ
た所望形状のレジストパターンからなる第二のマスクを
用いて形成することを特徴とする上記（４）に記載の回
折光学素子の製造方法。 （２７）前記第一のマスクの突起部が、前記被加工物を
所望の深さにエッチングすることにより所望周期の壁状
溝を形成した後、該溝にエッチングマスクを埋め込んで
設けることによって形成されることを特徴とする上記
（２６）に記載の回折光学素子の製造方法。 （２８）前記レジストパターンと前記被加工物を同時に
エッチングして直角三角形のブレーズ形状の斜面部分を
形成した後、エッチングマスクを除去することにより、
該レジストパターンと該エッチングマスクよりなる形状
を転写して、直角三角形のブレーズ形状を前記被加工物
上に形成することを特徴とする上記（２７）に記載の回
折光学素子の製造方法。 （２９）前記壁状の突起部またはエッチングマスクの幅
は、１５０ｎｍ以下であることを特徴とする上記（２
３）〜（２４）または上記（２６）〜（２７）に記載の
回折光学素子の製造方法。 （３０）前記三角形のブレーズ形状を有する基板に、反
射膜としてクロム層、アルミニウム層、石英層を積層す
ることを特徴とする上記（２８）または上記（２９）に
記載の回折光学素子の製造方法。 （３１）回折光学素子の製造に用いる回折光学素子製造
用金型であって、該金型を上記（１）〜（３０）のいず
れかに記載の回折光学素子の製造方法によって製造した
ことを特徴とする回折光学素子製造用金型。 （３２）上記（１）〜（３０）のいずれかに記載の回折
光学素子の製造方法によって製造されたことを特徴とす
る回折光学素子。 （３３）上記（３２）に記載の回折光学素子を有するこ
とを特徴とする光学系。 （３４）上記（３３）に記載の光学系を有することを特
徴とする光学機器。 （３５）上記（３４）に記載の光学系を有することを特
徴とする露光装置。 （３６）上記（３５）に記載の露光装置を用いてデバイ
スを製造することを特徴とするデバイス製造方法。 （３７）上記（３６）に記載のデバイス製造方法によっ
て製造されたことを特徴とするデバイス。
成するために、つぎの（１）〜（３７）のように構成し
た回折光学素子の製造方法、回折光学素子の製造方法に
よって製造したことを特徴とする回折光学素子製造用金
型、回折光学素子、および該回折光学素子を有する光学
系、光学機器、露光装置、デバイス製造方法、デバイス
を提供するものである。 （１）基板上にブレーズド形状のレジストマスクを形成
し、該レジストマスクを用いて前記基板をエッチングす
ることにより前記基板に前記ブレーズド形状を転写する
段階を有する回折光学素子の製造方法であって、前記エ
ッチングを行なう前に、前記レジストマスクの前記ブレ
ーズド形状のうちエッジ部に発生したテーパ形状が前記
基板に転写されるのを防止する手段を形成する段階を有
することを特徴とする回折光学素子の製造方法。 （２）基板上にブレーズド形状のレジストマスクを形成
し、該レジストマスクを用いて前記基板をエッチングす
ることにより前記基板に前記ブレーズド形状を転写する
段階を有する回折光学素子の製造方法であって、前記エ
ッチングを行なう前に、前記レジストマスクの前記ブレ
ーズド形状のエッジに対応する位置に非ブレーズド形状
のマスクを形成する段階を有することを特徴とする回折
光学素子の製造方法。 （３）基板上にブレーズド形状のレジストマスクを形成
し、該レジストマスクを用いて前記基板をエッチングす
ることにより前記基板に前記ブレーズド形状を転写する
段階を有する回折光学素子の製造方法であって、前記エ
ッチングを行なう前に、前記レジストマスクの前記ブレ
ーズド形状のエッジに対応する位置に突起部を形成する
段階を有することを特徴とする回折光学素子の製造方
法。 （４）マスクパターンを被加工物に転写して回折光学素
子を形成する回折光学素子の製造方法において、 前記回折光学素子の垂直部分の形状を、第一のマスクを
用いて形成すると共に、前記回折光学素子の斜面部分の
形状を、前記第一のマスクで規定された加工領域内に第
二のマスクを用いて形成することを特徴とする回折光学
素子の製造方法。 （５）前記回折光学素子の垂直部分の形状が、前記第一
のマスクのエッジ部を転写することによって形成される
ことを特徴とする上記（４）に記載の回折光学素子の製
造方法。 （６）前記加工領域が、前記第一のマスクのエッジ部の
転写によって規定された加工領域であることを特徴とす
る上記（５）に記載の回折光学素子の製造方法。 （７）前記第一のマスクは、第一の材料と第二の材料の
二種類の材料からなり、前記第一の材料で規定された加
工領域を加工した後、前記第二の材料で前記加工領域を
覆い、その後に前記第一の材料を除去して該部を加工領
域として、第一の材料により規定された加工領域を第二
の材料によって置き換えることで加工領域を反転させ、
回折光学素子を形成することを特徴とする上記（４）〜
（６）のいずれかに記載の回折光学素子の製造方法。 （８）前記第一の材料と第二の材料は、金属、酸化物、
窒化物の少なくとも一つからなることを特徴とする上記
（７）に記載の回折光学素子の製造方法。 （９）前記第一の材料と第二の材料において、その一つ
が酸化クロム膜であり、他の一つがアルミ膜であること
を特徴とする上記（８）に記載の回折光学素子の製造方
法。 （１０）前記第一の材料と第二の材料において、その一
つが酸化クロム膜とクロム膜の二層膜でクロム膜を被加
工材料側とされており、他の一つがアルミ膜であること
を特徴とする上記（８）に記載の回折光学素子の製造方
法。 （１１）前記第一の材料と第二の材料において、上記
（９）または上記（１０）のいずれかに記載の材料の代
わりに窒化シリコンを用いたことを特徴とする回折光学
素子の製造方法。 （１２）前記加工領域の反転は、エッチバック法、リフ
トオフ法、ダマシン法、選択デポジション法、のいずれ
かの方法を用いて行うことを特徴とする上記（７）〜
（１１）のいずれかに記載の回折光学素子の製造方法。 （１３）前記第一のマスクは、第一の材料と第二の材料
の二種類の材料からなり、前記第一の材料を遮光性材
料、第二の材料をネガレジストで形成し、透光性材料か
らなる前記被加工物の裏面より光を透過して前記ネガレ
ジストを感光させ、前記第一の材料で規定された加工領
域をネガレジストで覆った後にハードベークを行い、第
一の材料を除去して加工領域を反転させることを特徴と
する上記（４）〜（６）のいずれかに記載の回折光学素
子の製造方法。 （１４）前記第一のマスクの第一の材料が、金属膜であ
ることを特徴とする上記（１３）に記載の回折光学素子
の製造方法。 （１５）前記金属膜は、クロム膜またはアルミ膜である
ことを特徴とする上記（１４）に記載の回折光学素子の
製造方法。 （１６）前記第二のマスクが、レジストであることを特
徴とする上記（４）〜（１５）のいずれかに記載の回折
光学素子の製造方法。 （１７）前記第二のマスクの形状は、露光光量制御によ
って形成することを特徴とする上記（１６）に記載の回
折光学素子の製造方法。 （１８）前記露光光量制御による前記第二のマスクの形
状は、前記第一のマスクを露光光に対して不透明な材
料、第二のマスクをネガレジストで形成し、レジスト塗
布面を表面として透光性材料からなる前記被加工物の裏
面より露光光を入射するに際し、該露光光の入射光線を
傾けることで形状を制御して形成されることを特徴とす
る上記（１７）に記載の回折光学素子の製造方法。 （１９）前記レジスト表面に反射防止の構造を付加する
ことを特徴とする上記（１８）に記載の回折光学素子の
製造方法。 （２０）前記反射防止の構造となる部材はガラス板であ
ることを特徴とする上記（１９）に記載の回折光学素子
の製造方法。 （２１）前記被加工物の裏面に、透明なクサビ形状の部
材を設け、該クサビ形状の部材を介して露光光を入射さ
せることを特徴とする上記（１８）に記載の回折光学素
子の製造方法。 （２２）前記クサビ状の部材は、その項角αがブレーズ
角をθとしたとき、α＝９０°−θで求まる角度である
ことを特徴とする上記（２１）に記載の回折光学素子の
製造方法。 （２３）前記回折光学素子の垂直部分の形状を、所望の
周期に壁状の突起部を設けた第一のマスクを用いて形成
すると共に、前記回折光学素子の斜面部分の形状を、前
記第一のマスクの突起部間に設けられた所望形状のレジ
ストパターンからなる第二のマスクを用いて形成するこ
とを特徴とする上記（４）に記載の回折光学素子の製造
方法。 （２４）前記第一のマスクの突起部が、前記被加工物を
所望の深さにエッチングして所望周期の壁状突起部を設
けることによって形成されることを特徴とする上記（２
３）に記載の回折光学素子の製造方法。（２５）前記レ
ジストパターン、前記突起部、及び前記被加工物を同時
にエッチ ングすることにより、該レジストパターンと該突起部よ
りなる形状を転写して、直角三角形のブレーズ形状を前
記被加工物上に形成することを特徴とする上記（２３）
または上記（２４）に記載の回折光学素子の製造方法。 （２６）前記回折光学素子の垂直部分の形状を、所望周
期の壁状の溝にエッチングマスクを埋め込んでなる第一
のマスクを用いて形成すると共に、前記回折光学素子の
斜面部分の形状を、前記エッチングマスク間に設けられ
た所望形状のレジストパターンからなる第二のマスクを
用いて形成することを特徴とする上記（４）に記載の回
折光学素子の製造方法。 （２７）前記第一のマスクの突起部が、前記被加工物を
所望の深さにエッチングすることにより所望周期の壁状
溝を形成した後、該溝にエッチングマスクを埋め込んで
設けることによって形成されることを特徴とする上記
（２６）に記載の回折光学素子の製造方法。 （２８）前記レジストパターンと前記被加工物を同時に
エッチングして直角三角形のブレーズ形状の斜面部分を
形成した後、エッチングマスクを除去することにより、
該レジストパターンと該エッチングマスクよりなる形状
を転写して、直角三角形のブレーズ形状を前記被加工物
上に形成することを特徴とする上記（２７）に記載の回
折光学素子の製造方法。 （２９）前記壁状の突起部またはエッチングマスクの幅
は、１５０ｎｍ以下であることを特徴とする上記（２
３）〜（２４）または上記（２６）〜（２７）に記載の
回折光学素子の製造方法。 （３０）前記三角形のブレーズ形状を有する基板に、反
射膜としてクロム層、アルミニウム層、石英層を積層す
ることを特徴とする上記（２８）または上記（２９）に
記載の回折光学素子の製造方法。 （３１）回折光学素子の製造に用いる回折光学素子製造
用金型であって、該金型を上記（１）〜（３０）のいず
れかに記載の回折光学素子の製造方法によって製造した
ことを特徴とする回折光学素子製造用金型。 （３２）上記（１）〜（３０）のいずれかに記載の回折
光学素子の製造方法によって製造されたことを特徴とす
る回折光学素子。 （３３）上記（３２）に記載の回折光学素子を有するこ
とを特徴とする光学系。 （３４）上記（３３）に記載の光学系を有することを特
徴とする光学機器。 （３５）上記（３４）に記載の光学系を有することを特
徴とする露光装置。 （３６）上記（３５）に記載の露光装置を用いてデバイ
スを製造することを特徴とするデバイス製造方法。 （３７）上記（３６）に記載のデバイス製造方法によっ
て製造されたことを特徴とするデバイス。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態においては、
上記構成を適用して、例えばブレーズ回折格子を製造す
る際に、上記したマスクによってブレーズ形状の斜めの
形状と垂直形状を良好に被加工材料に転写することがで
きる。すなわち、第１のマスクで加工領域を限定してい
るため、ブレーズ形状の垂直部は第１のマスクのエッジ
が転写されて垂直性が保たれる。したがって加工される
ブレーズ格子の形状はレジストパターンの垂直性に影響
されない（図１２中ｘ）。また第１のマスクと第２のマ
スクをパターン露光時のアライメントエラー程度に重ね
ることにより、ブレーズドの不連続部（図１２中ｙ）を
無くすことができる。また、上記した構成の材料を用い
て垂直形状を転写するマスクを構成し、かつ両者を自己
整合的に形成することにより位置あわせの誤差を生じさ
すことなく、良好なフレーズ格子を製造することができ
る。すなわち、二種類の材料ですき間無く交互に加工領
域を形成することができるため、ブレーズド形状を連続
的に切れ目無く形成できる。また、上記した構成によ
り、ブレーズ面の形状を転写するためのマスクをレジス
トとすることで、形状の制御と転写性が良好なブレーズ
格子の製造をすることができる。また、上記した構成に
より、第一のマスクを不透明材料、第二のマスクをレジ
ストとして、基板背面から露光光を入射して第二のマス
ク形状を制御するようにすることにより、ブレーズド面
の端と垂直部を決める第一のマスクのエッジを一致させ
ることができ、回折効率を低下させるパターン形状エラ
ーｙ（図１２中ｙ）の発生をなくすことができる。ま
た、上記した構成により、基板背面より光を入射する際
に、レジスト表面に反射防止機構を設けるようにするこ
とにより、レジスト表面での反射によって転写すべき第
二のマスク形状の乱れを無くすことができる。また、上
記した構成により、基板背面より光を入射する際に、基
板裏面にクサビ状の部材を密着するようにすることによ
り、使用波長を短くすることができ、結果としてブレー
ズ角が小さくなった場合にも全反射に阻まれることな
く、所望の角度で基板内部に光を入射させることが可能
となる。また、上記構成を用いて良好な光学性能を有す
る回折光学素子、および該回折光学素子を用いた光学
系、および該光学系を用いた半導体露光装置を提供する
ことができる。また、上記した構成を適用して、基板を
所定の深さエッチングして回折パターンの垂直部分に当
たる位置に壁状の突起部を形成した後、該突起部間に回
折パターンの斜面部分と相似形のレジストパターンを形
成し、または、基板を所定の深さエッチングして回折パ
ターンの垂直部分に当たる位置に壁状の溝を形成し、該
基板上に金属等その後のエッチングで基板と選択比のあ
る材料を成膜し、エッチバック法または化学的機械的研
磨（ＣＭＰ）法で該溝を埋め込みエッチングマスクを形
成した後、該エッチングマスク間に回折パターンの斜面
部分と相似形のレジストパターンを形成することによ
り、回折パターンの垂直部分と斜面部分が構造物とレジ
ストパターンで別々に形成されるため、レジストパター
ンのみで回折パターンを形成する時のような形状エラー
が減少し、特に垂直部分はより垂直に形成できる。ま
た、回折パターンの垂直部分と斜面部分が構造物とレジ
ストパターンで別々に形成するようにされているため、
光露光技術が利用できるようになり、生産上十分なスル
ープットを得ることが可能となる。
上記構成を適用して、例えばブレーズ回折格子を製造す
る際に、上記したマスクによってブレーズ形状の斜めの
形状と垂直形状を良好に被加工材料に転写することがで
きる。すなわち、第１のマスクで加工領域を限定してい
るため、ブレーズ形状の垂直部は第１のマスクのエッジ
が転写されて垂直性が保たれる。したがって加工される
ブレーズ格子の形状はレジストパターンの垂直性に影響
されない（図１２中ｘ）。また第１のマスクと第２のマ
スクをパターン露光時のアライメントエラー程度に重ね
ることにより、ブレーズドの不連続部（図１２中ｙ）を
無くすことができる。また、上記した構成の材料を用い
て垂直形状を転写するマスクを構成し、かつ両者を自己
整合的に形成することにより位置あわせの誤差を生じさ
すことなく、良好なフレーズ格子を製造することができ
る。すなわち、二種類の材料ですき間無く交互に加工領
域を形成することができるため、ブレーズド形状を連続
的に切れ目無く形成できる。また、上記した構成によ
り、ブレーズ面の形状を転写するためのマスクをレジス
トとすることで、形状の制御と転写性が良好なブレーズ
格子の製造をすることができる。また、上記した構成に
より、第一のマスクを不透明材料、第二のマスクをレジ
ストとして、基板背面から露光光を入射して第二のマス
ク形状を制御するようにすることにより、ブレーズド面
の端と垂直部を決める第一のマスクのエッジを一致させ
ることができ、回折効率を低下させるパターン形状エラ
ーｙ（図１２中ｙ）の発生をなくすことができる。ま
た、上記した構成により、基板背面より光を入射する際
に、レジスト表面に反射防止機構を設けるようにするこ
とにより、レジスト表面での反射によって転写すべき第
二のマスク形状の乱れを無くすことができる。また、上
記した構成により、基板背面より光を入射する際に、基
板裏面にクサビ状の部材を密着するようにすることによ
り、使用波長を短くすることができ、結果としてブレー
ズ角が小さくなった場合にも全反射に阻まれることな
く、所望の角度で基板内部に光を入射させることが可能
となる。また、上記構成を用いて良好な光学性能を有す
る回折光学素子、および該回折光学素子を用いた光学
系、および該光学系を用いた半導体露光装置を提供する
ことができる。また、上記した構成を適用して、基板を
所定の深さエッチングして回折パターンの垂直部分に当
たる位置に壁状の突起部を形成した後、該突起部間に回
折パターンの斜面部分と相似形のレジストパターンを形
成し、または、基板を所定の深さエッチングして回折パ
ターンの垂直部分に当たる位置に壁状の溝を形成し、該
基板上に金属等その後のエッチングで基板と選択比のあ
る材料を成膜し、エッチバック法または化学的機械的研
磨（ＣＭＰ）法で該溝を埋め込みエッチングマスクを形
成した後、該エッチングマスク間に回折パターンの斜面
部分と相似形のレジストパターンを形成することによ
り、回折パターンの垂直部分と斜面部分が構造物とレジ
ストパターンで別々に形成されるため、レジストパター
ンのみで回折パターンを形成する時のような形状エラー
が減少し、特に垂直部分はより垂直に形成できる。ま
た、回折パターンの垂直部分と斜面部分が構造物とレジ
ストパターンで別々に形成するようにされているため、
光露光技術が利用できるようになり、生産上十分なスル
ープットを得ることが可能となる。
【００１８】
【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。 ［実施例１］図１は本発明の実施例１における製造工程
を示す断面図である。図１において１は石英、２はクロ
ム膜、３はレジスト、４はマスク、５は露光光、６はグ
レートーンマスク、７はイオンビーム、８はアルミ膜で
ある。まず、石英基板１には第１のマスクで第１の材料
であるクロム膜２を成膜する。その上にレジスト３を塗
布する。そこでマスク４のパターンを露光光によってレ
ジストに転写する（図１ａ）。レジストパターンをマス
クにクロム膜をエッチングする（図１ｂ）。クロム膜２
がエッチングされた後にレジストを剥離する。これで石
英１をエッチングする際にはクロム膜２と選択比が十分
に取れるエッチング条件を用いることで、クロム膜２の
開口部として加工領域が限定される。
を示す断面図である。図１において１は石英、２はクロ
ム膜、３はレジスト、４はマスク、５は露光光、６はグ
レートーンマスク、７はイオンビーム、８はアルミ膜で
ある。まず、石英基板１には第１のマスクで第１の材料
であるクロム膜２を成膜する。その上にレジスト３を塗
布する。そこでマスク４のパターンを露光光によってレ
ジストに転写する（図１ａ）。レジストパターンをマス
クにクロム膜をエッチングする（図１ｂ）。クロム膜２
がエッチングされた後にレジストを剥離する。これで石
英１をエッチングする際にはクロム膜２と選択比が十分
に取れるエッチング条件を用いることで、クロム膜２の
開口部として加工領域が限定される。
【００１９】クロム膜をエッチングする条件はガスにＣ
Ｃｌ4＋ＣＯ2を用いたものが、Ｙ．Ｓｕｚｕｋｉ，Ｔ．
Ｙａｍａｚａｋｉ ａｎｄ Ｈ．Ｎａｋａｔａ，Ｊｐ
ｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２１，１３２８（１９３
２）に報告されている。再度レジストを塗付した後、グ
レートーンマスク６によって露光を行う。このときグレ
ートーンマスク６によって露光する部分はクロム膜４が
エッチングされた開口部に位置合わせしている。また露
光光量が変化している部分のエッジは石英基板１上に残
っているクロム膜のエッジに僅かに重なるよう設計され
ており、クロム膜２の開口部の幅より太い。その幅はア
ライメントエラーを考慮したものなので、クロム膜２の
開口部に比ベアライメントエラーの二倍の量だけ太い。
ここでは図の表現上段階的にマスクの透過率が変化して
いるようになっているが、実際には細かく制御できるた
め光量の分布は滑らかである。
Ｃｌ4＋ＣＯ2を用いたものが、Ｙ．Ｓｕｚｕｋｉ，Ｔ．
Ｙａｍａｚａｋｉ ａｎｄ Ｈ．Ｎａｋａｔａ，Ｊｐ
ｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２１，１３２８（１９３
２）に報告されている。再度レジストを塗付した後、グ
レートーンマスク６によって露光を行う。このときグレ
ートーンマスク６によって露光する部分はクロム膜４が
エッチングされた開口部に位置合わせしている。また露
光光量が変化している部分のエッジは石英基板１上に残
っているクロム膜のエッジに僅かに重なるよう設計され
ており、クロム膜２の開口部の幅より太い。その幅はア
ライメントエラーを考慮したものなので、クロム膜２の
開口部に比ベアライメントエラーの二倍の量だけ太い。
ここでは図の表現上段階的にマスクの透過率が変化して
いるようになっているが、実際には細かく制御できるた
め光量の分布は滑らかである。
【００２０】ここで用いたポジレジストは光量に応じて
残る膜厚が変化するため、出来上がるレジストパターン
は図１ｅに示す通りブレーズ形状になる。これが第２の
マスクとなり、第２のマスクであるレジストパターンの
形状が第１のマスクの開口部をエッチングした際に底面
形状として転写される。これを上部からの異方性ドライ
エッチングを用いて石英基板１に転写する（図１ｆ．
ｇ）。ここでは説明のためレジストと石英の選択比は
１：１を想定して図を示した。これらはエッチング条件
によって変わるものであり、また転写したいブレーズ角
によっては選択比が１：１以外が良い場合もある。例え
ば、ブレーズ角が非常に小さい場合にはブレーズ形状に
あわせてレジストを薄くするよりも選択比を変えて、レ
ジスト形状が深さ方向には縮小されて転写されるエッチ
ング条件をもとめた方が作業が容易になる。
残る膜厚が変化するため、出来上がるレジストパターン
は図１ｅに示す通りブレーズ形状になる。これが第２の
マスクとなり、第２のマスクであるレジストパターンの
形状が第１のマスクの開口部をエッチングした際に底面
形状として転写される。これを上部からの異方性ドライ
エッチングを用いて石英基板１に転写する（図１ｆ．
ｇ）。ここでは説明のためレジストと石英の選択比は
１：１を想定して図を示した。これらはエッチング条件
によって変わるものであり、また転写したいブレーズ角
によっては選択比が１：１以外が良い場合もある。例え
ば、ブレーズ角が非常に小さい場合にはブレーズ形状に
あわせてレジストを薄くするよりも選択比を変えて、レ
ジスト形状が深さ方向には縮小されて転写されるエッチ
ング条件をもとめた方が作業が容易になる。
【００２１】次に電子ビーム蒸着法を用いて、残存する
クロム膜２を覆う程度の厚さに、第２の材料としてアル
ミ膜８を形成し、ＣＭＰ（化学的機械的研磨法）によっ
て残存するクロム膜２の表面と高さが揃うまで研磨す
る。これは半導体製造工程では一般にダマシン法と呼ば
れる手法である。ここではＣＭＰを用いたが、エッチバ
ックによってクロム膜２とアルミ膜８の表面高さを揃え
ても構わない。またポジレジストを塗布し、石英基板１
の背面より露光光を照射することで残存するクロム膜２
上にレジストパターンを形成した後にアルミ膜８を成膜
する。こののち、リフトオフの手法によってレジストパ
ターンをその表面に成膜されたアルミ膜ごと除去しても
構わない。アルミ膜８が埋め込まれた後、クロム膜２を
除去すると加工領域が反転し、これまで加工されなかっ
た部分が加工領域となる（図１ｉ）。
クロム膜２を覆う程度の厚さに、第２の材料としてアル
ミ膜８を形成し、ＣＭＰ（化学的機械的研磨法）によっ
て残存するクロム膜２の表面と高さが揃うまで研磨す
る。これは半導体製造工程では一般にダマシン法と呼ば
れる手法である。ここではＣＭＰを用いたが、エッチバ
ックによってクロム膜２とアルミ膜８の表面高さを揃え
ても構わない。またポジレジストを塗布し、石英基板１
の背面より露光光を照射することで残存するクロム膜２
上にレジストパターンを形成した後にアルミ膜８を成膜
する。こののち、リフトオフの手法によってレジストパ
ターンをその表面に成膜されたアルミ膜ごと除去しても
構わない。アルミ膜８が埋め込まれた後、クロム膜２を
除去すると加工領域が反転し、これまで加工されなかっ
た部分が加工領域となる（図１ｉ）。
【００２２】このように、二種類の材料によって第１の
マスクを形成することで、形状が連続的でエラーが発生
しない。アルミ膜８によって加工領域が限定された後は
第１のマスクがクロム膜２で構成された時と同様の工程
を繰り返すことでブレーズ形状がアルミ膜８の間に形成
される。最期にアルミ膜８を除去することで所望のブレ
ーズ格子が得られる。さらに、本実施例では第一のマス
クの第一の材料にクロム膜を用いたが、クロム膜の表面
に酸化クロム膜を成膜するとリソグラフィ工程において
反射防止の効果が得られる。酸化クロム膜とクロム膜の
二重構成でも実施したところ、リソグラフィ工程でのパ
ターン形成が良好な結果を示した。
マスクを形成することで、形状が連続的でエラーが発生
しない。アルミ膜８によって加工領域が限定された後は
第１のマスクがクロム膜２で構成された時と同様の工程
を繰り返すことでブレーズ形状がアルミ膜８の間に形成
される。最期にアルミ膜８を除去することで所望のブレ
ーズ格子が得られる。さらに、本実施例では第一のマス
クの第一の材料にクロム膜を用いたが、クロム膜の表面
に酸化クロム膜を成膜するとリソグラフィ工程において
反射防止の効果が得られる。酸化クロム膜とクロム膜の
二重構成でも実施したところ、リソグラフィ工程でのパ
ターン形成が良好な結果を示した。
【００２３】また、本方法によれば、エッチングされた
形状の垂直部は第一のマスクのエッジが形成し、ブレー
ズ格子の斜面は第２のマスクの形状が転写される。この
ため、第２のマスクとして用いたレジストパターン形成
時には、ブレーズ形状を出す階調性のみを重視すれば良
い。ここでは簡単のため、一様なピッチの格子をモデル
に説明したが、本方法によればピッチは任意に設計する
ことができ、また二次元的にも格子パターンを自由に設
計することができる。
形状の垂直部は第一のマスクのエッジが形成し、ブレー
ズ格子の斜面は第２のマスクの形状が転写される。この
ため、第２のマスクとして用いたレジストパターン形成
時には、ブレーズ形状を出す階調性のみを重視すれば良
い。ここでは簡単のため、一様なピッチの格子をモデル
に説明したが、本方法によればピッチは任意に設計する
ことができ、また二次元的にも格子パターンを自由に設
計することができる。
【００２４】［実施例２］窒化シリコンをマスクに石英
をエッチングするにはＣＦ4のガスに添加ガスとしてＯ2
ＣＦ3Ｂｒを用いると選択比が向上するとＦ．Ｈ．Ｍ．
Ｓａｎｄｅｒｓ，Ｊ．Ｄｉｅｌｅｍａｎ，Ｈ．Ｊ．Ｂ．
Ｐｅｔｅｒｓ ａｎｄ Ｊ．Ａ．Ｍ．Ｓａｎｄｅｒｓ，
Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２９．２５
５９（１９８２）に開示されている。
をエッチングするにはＣＦ4のガスに添加ガスとしてＯ2
ＣＦ3Ｂｒを用いると選択比が向上するとＦ．Ｈ．Ｍ．
Ｓａｎｄｅｒｓ，Ｊ．Ｄｉｅｌｅｍａｎ，Ｈ．Ｊ．Ｂ．
Ｐｅｔｅｒｓ ａｎｄ Ｊ．Ａ．Ｍ．Ｓａｎｄｅｒｓ，
Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２９．２５
５９（１９８２）に開示されている。
【００２５】そこで、実施例２においては、実施例１で
用いた第一のマスク材料のクロム膜とアルミ膜、酸化ク
ロム膜とクロム膜の二層膜のいずれかの代わりに、窒化
シリコンを用いた。このように窒化シリコンを用いても
良好な特性が得られ、本発明を実施することができた。
用いた第一のマスク材料のクロム膜とアルミ膜、酸化ク
ロム膜とクロム膜の二層膜のいずれかの代わりに、窒化
シリコンを用いた。このように窒化シリコンを用いても
良好な特性が得られ、本発明を実施することができた。
【００２６】［実施例３］本発明の実施例３としては、
実施例１で用いた第一のマスクのうち、第一の材料には
クロム膜、酸化クロム膜とクロム膜の二層膜、アルミ膜
のいずれかを用いて、第二の材料にはネガレジストを用
いた。第一の開口部の加工が完了した後に、第一の材料
の開口部をネガレジストで埋めた。ネガレジストを塗付
した後に、石英の裏面より露光光を照射した。第一の材
料はいずれも露光光に対して遮光性を示すため、開口部
のレジストのみ感光して現像後に残る。これをハードベ
ークすると再度レジストを塗布してリソグラフィ工程を
行う際にもレジスト同士でミキシングが起こること無く
プロセスを進めることができた。
実施例１で用いた第一のマスクのうち、第一の材料には
クロム膜、酸化クロム膜とクロム膜の二層膜、アルミ膜
のいずれかを用いて、第二の材料にはネガレジストを用
いた。第一の開口部の加工が完了した後に、第一の材料
の開口部をネガレジストで埋めた。ネガレジストを塗付
した後に、石英の裏面より露光光を照射した。第一の材
料はいずれも露光光に対して遮光性を示すため、開口部
のレジストのみ感光して現像後に残る。これをハードベ
ークすると再度レジストを塗布してリソグラフィ工程を
行う際にもレジスト同士でミキシングが起こること無く
プロセスを進めることができた。
【００２７】［実施例４］本発明の実施例４の製造工程
を図２に示す。図２において、実施例１と同様に石英基
板１の表面にクロム膜２を成膜する。クロム膜２の表面
にレジストを塗布し、第１のマスクとなるパターンを露
光する。出来上がったレジストパターンをマスクにクロ
ム膜２をエッチングし、加工領域を規定するクロム膜２
ができあがる（図２ｃ）。次にネガレジストを石英基板
１の表面に塗布し、石英基板１の背面より斜めに露光光
を入射する。ネガレジストは感光した部分が現像後に残
るので、斜めに露光した後に出来上がるパターンは図２
ｅに示すように斜めに傾いたレジストパターンとなる。
を図２に示す。図２において、実施例１と同様に石英基
板１の表面にクロム膜２を成膜する。クロム膜２の表面
にレジストを塗布し、第１のマスクとなるパターンを露
光する。出来上がったレジストパターンをマスクにクロ
ム膜２をエッチングし、加工領域を規定するクロム膜２
ができあがる（図２ｃ）。次にネガレジストを石英基板
１の表面に塗布し、石英基板１の背面より斜めに露光光
を入射する。ネガレジストは感光した部分が現像後に残
るので、斜めに露光した後に出来上がるパターンは図２
ｅに示すように斜めに傾いたレジストパターンとなる。
【００２８】ここで出来上がるレジストパターンが第２
のマスクとなる。さらにレジストパターンの側面の傾き
は第２のマスク形状としてエッチング底面に転写される
形状である。ここで、深さ方向に転写される倍率はエッ
チング条件によって変わるため、所望のブレーズ角度に
エッチングの選択比を考慮した角度でレジストパターン
を形成する。ここでは簡単に選択比が１の場合を図示し
た。クロム膜２で規定された加工領域全面に第２のマス
クであるレジスト形状が転写された状態が図２ｇであ
る。ここで実施例１と同様に残存するクロム膜２の間に
ＣＭＰ法等を用いてアルミ膜８を埋め込んだ後に、クロ
ム膜２を除去する。これにより加工領域がすき間無く反
転する。
のマスクとなる。さらにレジストパターンの側面の傾き
は第２のマスク形状としてエッチング底面に転写される
形状である。ここで、深さ方向に転写される倍率はエッ
チング条件によって変わるため、所望のブレーズ角度に
エッチングの選択比を考慮した角度でレジストパターン
を形成する。ここでは簡単に選択比が１の場合を図示し
た。クロム膜２で規定された加工領域全面に第２のマス
クであるレジスト形状が転写された状態が図２ｇであ
る。ここで実施例１と同様に残存するクロム膜２の間に
ＣＭＰ法等を用いてアルミ膜８を埋め込んだ後に、クロ
ム膜２を除去する。これにより加工領域がすき間無く反
転する。
【００２９】アルミ膜８で加工領域が規定された後は第
一のマスクがクロム膜２であった場合と同様の工程を実
施することで、アルミ膜８の間にブレーズ形状を形成す
ることができる。最後にアルミ膜８を完全に除去するこ
とで所望のブレーズ格子を得ることができる。また作製
すべきブレーズ格子の使用波長が短く、ブレーズ角が小
さくなる場合には、図３ａに示すようにレジスト表面で
露光光が反射してレジスト形状が劣化する場合がある
（図３ｂ）。この場合には図３ｃに示すようにレジスト
表面に屈折率がレジストのそれに近い材料を反射防止部
材１１として密着させて露光作業を行う。屈折率として
はレジストの屈折率に対して±１０％程度であれば界面
での反射もかなり抑えられるため、有効である。
一のマスクがクロム膜２であった場合と同様の工程を実
施することで、アルミ膜８の間にブレーズ形状を形成す
ることができる。最後にアルミ膜８を完全に除去するこ
とで所望のブレーズ格子を得ることができる。また作製
すべきブレーズ格子の使用波長が短く、ブレーズ角が小
さくなる場合には、図３ａに示すようにレジスト表面で
露光光が反射してレジスト形状が劣化する場合がある
（図３ｂ）。この場合には図３ｃに示すようにレジスト
表面に屈折率がレジストのそれに近い材料を反射防止部
材１１として密着させて露光作業を行う。屈折率として
はレジストの屈折率に対して±１０％程度であれば界面
での反射もかなり抑えられるため、有効である。
【００３０】また本実施例では基板裏面より露光光を入
射するため、図４ａに示すように裏面界面でスネルの法
則により露光光が屈折してしまう。大気中より媒質中に
入射するために必ず石英基板１の表面に対して光がレジ
ストヘ入射する角度、すなわちブレーズ角を決める角度
が大きくなってしまう。また屈折を考慮して過度に基板
と平行に近い形で露光光を入射すると全反射によって十
分な光量がレジストに到達しない。
射するため、図４ａに示すように裏面界面でスネルの法
則により露光光が屈折してしまう。大気中より媒質中に
入射するために必ず石英基板１の表面に対して光がレジ
ストヘ入射する角度、すなわちブレーズ角を決める角度
が大きくなってしまう。また屈折を考慮して過度に基板
と平行に近い形で露光光を入射すると全反射によって十
分な光量がレジストに到達しない。
【００３１】したがって、本実施例で小さいブレーズ角
を作製したい場合には、図４ｂに示すように、クサビ状
のガラスを石英基板裏面に密着し、クサビを通して露光
光を入射する。クサビの頂角は入射する露光光線にたい
して表面が略垂直になるように設定すればよい。その際
のクサビの頂角は簡単に求められて９０°からブレーズ
角を差し引いたものとなる。
を作製したい場合には、図４ｂに示すように、クサビ状
のガラスを石英基板裏面に密着し、クサビを通して露光
光を入射する。クサビの頂角は入射する露光光線にたい
して表面が略垂直になるように設定すればよい。その際
のクサビの頂角は簡単に求められて９０°からブレーズ
角を差し引いたものとなる。
【００３２】［実施例５］図６は実施例５として、所望
の周期に壁状の突起部を形成する方法の直角三角形ブレ
ーズ形状回折光学素子の製造工程の断面図を示す。図６
の工程（１）において、石英基板１０上にポジレジスト
１１を塗布した後に、図６の工程（２）において、露光
光に２４８ｎｍの波長のステッパと位相シフトレチクル
を用いて、直角三角形より成るブレーズ形状の回折パタ
ーンの垂直部分に当たる所望の位置に１００ｎｍ幅のレ
ジストパターン１２を形成する。図６の工程（３）にお
いて、ＣＨＦ3ガスを流量１２．６ｓｃｃｍ、ＲＦパワ
ーを２００Ｗ、圧力を４Ｐａの条件で反応性イオンエッ
チング（ＲＩＥ）法により、石英基板１０を４２７ｎｍ
の深さエッチングして、突起部１３を形成する。次に、
基板１０上にポジレジストを４２７ｎｍの厚さに塗布し
た後、図６の工程（４）において、露光光に２４８ｎｍ
の波長のステッパと透過率制御レチクルを用いて、突起
部１３間に直角三角形より成るブレーズ形状回折パター
ンの斜面部分と同じ角度を持ったレジストパターン１４
を形成する。ここまでの工程で、突起部１３とレジスト
パターン１４により突起部１３の幅による差違以外は形
成したい回折パターンと同じ形状の構造が基板１０上に
形成される。また、異方性のＲＩＥ法により形成する突
起部の側壁角度は、前記条件にて約８８°で形成でき、
前述の形状エラー量ｘはおよそ２０ｎｍ以下と見積もる
ことが出来る。また、この工程でのレジストパターニン
グの露光量は、通常よりわづかに少なくする。これによ
り、図１２で示した斜面部のレジスト形状エラーが低減
される。
の周期に壁状の突起部を形成する方法の直角三角形ブレ
ーズ形状回折光学素子の製造工程の断面図を示す。図６
の工程（１）において、石英基板１０上にポジレジスト
１１を塗布した後に、図６の工程（２）において、露光
光に２４８ｎｍの波長のステッパと位相シフトレチクル
を用いて、直角三角形より成るブレーズ形状の回折パタ
ーンの垂直部分に当たる所望の位置に１００ｎｍ幅のレ
ジストパターン１２を形成する。図６の工程（３）にお
いて、ＣＨＦ3ガスを流量１２．６ｓｃｃｍ、ＲＦパワ
ーを２００Ｗ、圧力を４Ｐａの条件で反応性イオンエッ
チング（ＲＩＥ）法により、石英基板１０を４２７ｎｍ
の深さエッチングして、突起部１３を形成する。次に、
基板１０上にポジレジストを４２７ｎｍの厚さに塗布し
た後、図６の工程（４）において、露光光に２４８ｎｍ
の波長のステッパと透過率制御レチクルを用いて、突起
部１３間に直角三角形より成るブレーズ形状回折パター
ンの斜面部分と同じ角度を持ったレジストパターン１４
を形成する。ここまでの工程で、突起部１３とレジスト
パターン１４により突起部１３の幅による差違以外は形
成したい回折パターンと同じ形状の構造が基板１０上に
形成される。また、異方性のＲＩＥ法により形成する突
起部の側壁角度は、前記条件にて約８８°で形成でき、
前述の形状エラー量ｘはおよそ２０ｎｍ以下と見積もる
ことが出来る。また、この工程でのレジストパターニン
グの露光量は、通常よりわづかに少なくする。これによ
り、図１２で示した斜面部のレジスト形状エラーが低減
される。
【００３３】続いて、図６の工程（５）において、ＣＦ
4と水素の混合ガスをそれぞれ流量２１ｓｃｃｍ、３ｓ
ｃｃｍ、ＲＦパワーを９０Ｗ、圧力を４Ｐａの条件で反
応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法により、突起部１３
とレジストパターン１４を同時にそれぞれがなくなるま
でエッチングすると、図６の工程（６）に示すような断
面が直角三角形のブレーズ形状回折光学素子が完成す
る。ここで、図６の工程（５）で用いたＲＩＥエッチン
グ条件は、基板材料である石英とレジストの選択比が
１．０になるように調節され、図６の工程（４）におい
て形成された突起部１３とレジストパターン１４より成
る形状がそのまま基板１０上に転写される。
4と水素の混合ガスをそれぞれ流量２１ｓｃｃｍ、３ｓ
ｃｃｍ、ＲＦパワーを９０Ｗ、圧力を４Ｐａの条件で反
応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法により、突起部１３
とレジストパターン１４を同時にそれぞれがなくなるま
でエッチングすると、図６の工程（６）に示すような断
面が直角三角形のブレーズ形状回折光学素子が完成す
る。ここで、図６の工程（５）で用いたＲＩＥエッチン
グ条件は、基板材料である石英とレジストの選択比が
１．０になるように調節され、図６の工程（４）におい
て形成された突起部１３とレジストパターン１４より成
る形状がそのまま基板１０上に転写される。
【００３４】このようにして完成した、最小周期が２．
８０μｍ、深さが４２７ｎｍの回折光学素子は、理想形
状からの形状エラーの少ない、高精度な直角三角形ブレ
ーズ形状の構造を有する不等周期回折光学素子として実
現できる。
８０μｍ、深さが４２７ｎｍの回折光学素子は、理想形
状からの形状エラーの少ない、高精度な直角三角形ブレ
ーズ形状の構造を有する不等周期回折光学素子として実
現できる。
【００３５】［実施例６］図７は実施例６として、所望
の周期に壁状の溝を形成する方法の直角三角形ブレーズ
形状回折光学素子の製造工程の断面図を示す。図７の工
程（１）において、石英基板２０上に所望の回折パター
ンの垂直部分の位置に１５０ｎｍ幅の開口部を有するレ
ジストパターン２１を形成した後、図７の工程（２）に
おいて、ＣＨＦ3と水素の混合ガスを用いて反応性イオ
ンエッチング（ＲＩＥ）法により、石英基板２０を４２
７ｎｍの深さエッチングして、壁状の溝２２を形成す
る。次に、石英基板２０上にスパッタリング法を用いて
Ａｌ膜を溝２２が埋め込まれるように５００〜１０００
ｎｍの厚さに形成した後、図７の工程（３）において、
化学的機械的研磨（ＣＭＰ）法により石英基板２０の表
面が露出するまでＡｌ膜を除去し、壁状のエッチングマ
スク２３が形成される。ここまでの工程で所望の直角三
角形回折パターンの垂直部分が形成される。
の周期に壁状の溝を形成する方法の直角三角形ブレーズ
形状回折光学素子の製造工程の断面図を示す。図７の工
程（１）において、石英基板２０上に所望の回折パター
ンの垂直部分の位置に１５０ｎｍ幅の開口部を有するレ
ジストパターン２１を形成した後、図７の工程（２）に
おいて、ＣＨＦ3と水素の混合ガスを用いて反応性イオ
ンエッチング（ＲＩＥ）法により、石英基板２０を４２
７ｎｍの深さエッチングして、壁状の溝２２を形成す
る。次に、石英基板２０上にスパッタリング法を用いて
Ａｌ膜を溝２２が埋め込まれるように５００〜１０００
ｎｍの厚さに形成した後、図７の工程（３）において、
化学的機械的研磨（ＣＭＰ）法により石英基板２０の表
面が露出するまでＡｌ膜を除去し、壁状のエッチングマ
スク２３が形成される。ここまでの工程で所望の直角三
角形回折パターンの垂直部分が形成される。
【００３６】続いて、基板２０上にポジレジストを４０
０〜５００ｎｍの厚さに塗布した後、図７の工程（４）
において、露光光に２４８ｎｍの波長のステッパと透過
率制御レチクルを用いて、エッチングマスク部２３間に
直角三角形より成るブレーズ形状回折パターンの斜面部
分と同じ角度を持ったレジストパターン２４を形成す
る。ここまでの工程で、溝部２３が所望の回折パターン
の垂直部分、レジストパターン２４が斜面部分を構成
し、溝部２３の幅による差違以外は形成したい回折パタ
ーンと同じ形状の構造が垂直部分と斜面部分に分かれて
基板１０上に形成される。
０〜５００ｎｍの厚さに塗布した後、図７の工程（４）
において、露光光に２４８ｎｍの波長のステッパと透過
率制御レチクルを用いて、エッチングマスク部２３間に
直角三角形より成るブレーズ形状回折パターンの斜面部
分と同じ角度を持ったレジストパターン２４を形成す
る。ここまでの工程で、溝部２３が所望の回折パターン
の垂直部分、レジストパターン２４が斜面部分を構成
し、溝部２３の幅による差違以外は形成したい回折パタ
ーンと同じ形状の構造が垂直部分と斜面部分に分かれて
基板１０上に形成される。
【００３７】次に、ＣＦ4と水素の混合ガスをそれぞれ
流量２１ｓｃｃｍ、３ｓｃｃｍ、ＲＦパワーを９０Ｗ、
圧力を４Ｐａの条件で反応性イオンエッチング（ＲＩ
Ｅ）法により、レジストパターン２４がなくなるまでエ
ッチングした後、Ａｌのエッチングマスク２３を燐酸と
硝酸と酢酸と水の混合液から成るエッチング液にて除去
すると、図７の工程（５）に示すような断面が直角三角
形のブレーズ形状回折光学素子が完成する。ここで、図
７の工程（４）から（５）にかけて用いたＲＩＥエッチ
ング条件は、基板材料である石英とレジストの選択比が
１．０、石英とＡｌの選択比は出来るだけ大きくなるよ
うに調節され、図７の工程（２）において形成された溝
部２２とレジストパターン２４より成る形状が合成され
て基板１０上に転写される。
流量２１ｓｃｃｍ、３ｓｃｃｍ、ＲＦパワーを９０Ｗ、
圧力を４Ｐａの条件で反応性イオンエッチング（ＲＩ
Ｅ）法により、レジストパターン２４がなくなるまでエ
ッチングした後、Ａｌのエッチングマスク２３を燐酸と
硝酸と酢酸と水の混合液から成るエッチング液にて除去
すると、図７の工程（５）に示すような断面が直角三角
形のブレーズ形状回折光学素子が完成する。ここで、図
７の工程（４）から（５）にかけて用いたＲＩＥエッチ
ング条件は、基板材料である石英とレジストの選択比が
１．０、石英とＡｌの選択比は出来るだけ大きくなるよ
うに調節され、図７の工程（２）において形成された溝
部２２とレジストパターン２４より成る形状が合成され
て基板１０上に転写される。
【００３８】このようにして完成した、最小周期が２．
８０μｍ、深さが４２７ｎｍの回折光学素子は、理想形
状からの形状エラーの少ない、高精度な直角三角形ブレ
ーズ形状の構造を有する不等周期回折光学素子として実
現できる。なお、実施例５および実施例６における壁状
の突起部または溝は１００及び１５０ｎｍとしたが、更
なる高精度化に対して、突起部または溝の形成に用いる
レジストパターン形成に用いる露光技術は、出来るだけ
微細なパターン形成が出来る露光技術が望ましく、露光
光は紫外や遠紫外に限らず、電子ビームやＸ線、または
その他の露光技術を用いても良い。
８０μｍ、深さが４２７ｎｍの回折光学素子は、理想形
状からの形状エラーの少ない、高精度な直角三角形ブレ
ーズ形状の構造を有する不等周期回折光学素子として実
現できる。なお、実施例５および実施例６における壁状
の突起部または溝は１００及び１５０ｎｍとしたが、更
なる高精度化に対して、突起部または溝の形成に用いる
レジストパターン形成に用いる露光技術は、出来るだけ
微細なパターン形成が出来る露光技術が望ましく、露光
光は紫外や遠紫外に限らず、電子ビームやＸ線、または
その他の露光技術を用いても良い。
【００３９】また、実施例５および実施例６において、
基板をエッチングして壁状の突起部または溝を形成する
エッチング方法及び条件は、エッチング後の形状が矩形
となるものを適宜選択する。また、レジストをエッチン
グして斜面部分を形成するエッチング方法及び条件は、
基板に対するレジストのエッチング選択比が０．５〜
５．０の範囲に有ることが望ましい。もちろん、この選
択比とレジストの厚さ及び所望の深さの組み合わせによ
り適宜条件を選択する。
基板をエッチングして壁状の突起部または溝を形成する
エッチング方法及び条件は、エッチング後の形状が矩形
となるものを適宜選択する。また、レジストをエッチン
グして斜面部分を形成するエッチング方法及び条件は、
基板に対するレジストのエッチング選択比が０．５〜
５．０の範囲に有ることが望ましい。もちろん、この選
択比とレジストの厚さ及び所望の深さの組み合わせによ
り適宜条件を選択する。
【００４０】また、実施例５および実施例６において、
斜面部分形成のためのレジストパターンの露光に用いる
透過率制御型マスクは、遮光部の金属、一般にはクロム
膜の厚さを変える方法、または用いる露光技術で解像不
可能な微細なラインやドットの開口部と遮光部を設けそ
の幅を変化させる方法等により、露光光の透過率を制御
するものである。
斜面部分形成のためのレジストパターンの露光に用いる
透過率制御型マスクは、遮光部の金属、一般にはクロム
膜の厚さを変える方法、または用いる露光技術で解像不
可能な微細なラインやドットの開口部と遮光部を設けそ
の幅を変化させる方法等により、露光光の透過率を制御
するものである。
【００４１】また、実施例５および実施例６において、
突起部または溝と斜面部分形成のレジストパターン露光
時には位置合わせが必要であり、この時アライメントエ
ラーが生じるが、現在利用可能な露光技術においては１
００ｎｍ以下、最新の値では５０ｎｍ以下のアライメン
ト精度が得られており、突起部または溝の幅によってこ
の位置ずれが吸収されるため、形状エラーが生じること
はない。
突起部または溝と斜面部分形成のレジストパターン露光
時には位置合わせが必要であり、この時アライメントエ
ラーが生じるが、現在利用可能な露光技術においては１
００ｎｍ以下、最新の値では５０ｎｍ以下のアライメン
ト精度が得られており、突起部または溝の幅によってこ
の位置ずれが吸収されるため、形状エラーが生じること
はない。
【００４２】また、実施例５および実施例６において基
板は透過型だけでなく、反射型または金型の使用目的に
合わせて材質を適宜選択することが出来る。更に、エッ
チングマスク材料の成膜方法は、真空蒸着法、スパッタ
リング法、イオンビームスパッタリング法、イオンプレ
ーテイング法、ＣＶＤ法、電子ビーム法等を用いても良
い。また、実施例５および実施例６において作成した回
折光学素子の基板両面には、必要に応じて使用目的に合
わせた反射防止膜を形成することが出来る。
板は透過型だけでなく、反射型または金型の使用目的に
合わせて材質を適宜選択することが出来る。更に、エッ
チングマスク材料の成膜方法は、真空蒸着法、スパッタ
リング法、イオンビームスパッタリング法、イオンプレ
ーテイング法、ＣＶＤ法、電子ビーム法等を用いても良
い。また、実施例５および実施例６において作成した回
折光学素子の基板両面には、必要に応じて使用目的に合
わせた反射防止膜を形成することが出来る。
【００４３】［実施例７］図８は実施例７として、反射
型回折光学素子の断面図を示す。実施例５および実施例
６で作製した直角三角形フレーズ形状の構造を有する基
板６１に、反射膜としてクロム層６２とアルミニウム層
６３と石英層６４を電子ビーム蒸着法等により積層す
る。クロム層６２は基板６１との密着性を向上する機能
を有し、アルミニウム層６３は反射膜で、石英層６４は
保護膜機能を有する。基板材料には珪素や石英などを使
用し、反射膜層の材料および積層構成は、使用する波長
や環境に応じて各層の作用を十分発揮するものを選択す
る。このようにして、理想形状からの形状エラーの少な
い、高精度な直角三角形ブレーズ形状の構造を有する反
射型の不等周期回折光学素子が実現できる。
型回折光学素子の断面図を示す。実施例５および実施例
６で作製した直角三角形フレーズ形状の構造を有する基
板６１に、反射膜としてクロム層６２とアルミニウム層
６３と石英層６４を電子ビーム蒸着法等により積層す
る。クロム層６２は基板６１との密着性を向上する機能
を有し、アルミニウム層６３は反射膜で、石英層６４は
保護膜機能を有する。基板材料には珪素や石英などを使
用し、反射膜層の材料および積層構成は、使用する波長
や環境に応じて各層の作用を十分発揮するものを選択す
る。このようにして、理想形状からの形状エラーの少な
い、高精度な直角三角形ブレーズ形状の構造を有する反
射型の不等周期回折光学素子が実現できる。
【００４４】［実施例８］図９は実施例８の回折光学素
子の断面図を示す。実施例５および実施例６で作成した
直角三角形ブレーズ形状の構造を有する基板６５を金型
として用い、光硬化性樹脂等を用いたＺＰ法やインジェ
クション法等の複製技術により回折光学素子６６をレプ
リカとして製造する。このようにして、理想形状からの
形状エラーの少ない、高精度な直角三角形ブレーズ形状
の構造を有する不等周期回折光学素子が実現できる。
子の断面図を示す。実施例５および実施例６で作成した
直角三角形ブレーズ形状の構造を有する基板６５を金型
として用い、光硬化性樹脂等を用いたＺＰ法やインジェ
クション法等の複製技術により回折光学素子６６をレプ
リカとして製造する。このようにして、理想形状からの
形状エラーの少ない、高精度な直角三角形ブレーズ形状
の構造を有する不等周期回折光学素子が実現できる。
【００４５】［実施例９］図１０は実施例９として、回
折光学素子を有する投影光学系の構成図を示す。球面ま
たは非球面の通常のレンズ群７１に本実施例の回折光学
素子７２が組み込まれており、通常のレンズ群７１の表
面には反射防止膜が形成されている。回折光学素子７２
は通常のレンズ７１と協同して光学系の色収差やザイデ
ルの５収差等の各種収差を補正する。このような投影光
学系は、各種カメラ、１眼レフレックスカメラに取り付
ける交換レンズ、複写機等の事務機、液晶パネル製造用
の投影露光装置、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体チップ製造用
の投影露光装置に用いられる。
折光学素子を有する投影光学系の構成図を示す。球面ま
たは非球面の通常のレンズ群７１に本実施例の回折光学
素子７２が組み込まれており、通常のレンズ群７１の表
面には反射防止膜が形成されている。回折光学素子７２
は通常のレンズ７１と協同して光学系の色収差やザイデ
ルの５収差等の各種収差を補正する。このような投影光
学系は、各種カメラ、１眼レフレックスカメラに取り付
ける交換レンズ、複写機等の事務機、液晶パネル製造用
の投影露光装置、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体チップ製造用
の投影露光装置に用いられる。
【００４６】［実施例１０］図１１は実施例１０とし
て、投影露光装置の構成図を示す。図１１において、露
光光を供給する照明光学系７３、照明光学系７３により
照明されるマスク７４、マスク７４に描かれたデバイス
パターン像を投影する投影光学系７５、レジストが塗布
されたガラス基板やシリコン基板７６が配置されてい
る。照明光学系７３および投影光学系７５に本実施例に
よる回折光学素子が組み込まれており、照明光学系７３
や投影光学系７５を構成するレンズの表面には反射防止
膜が形成されている。照明光学系７３からの露光光はマ
スク７３を照明し、投影光学系７５によりマスク７４に
描かれたデバイスパターン像をガラス基板やシリコン基
板７６上に投影する。
て、投影露光装置の構成図を示す。図１１において、露
光光を供給する照明光学系７３、照明光学系７３により
照明されるマスク７４、マスク７４に描かれたデバイス
パターン像を投影する投影光学系７５、レジストが塗布
されたガラス基板やシリコン基板７６が配置されてい
る。照明光学系７３および投影光学系７５に本実施例に
よる回折光学素子が組み込まれており、照明光学系７３
や投影光学系７５を構成するレンズの表面には反射防止
膜が形成されている。照明光学系７３からの露光光はマ
スク７３を照明し、投影光学系７５によりマスク７４に
描かれたデバイスパターン像をガラス基板やシリコン基
板７６上に投影する。
【００４７】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、従来のリソグラフィ工程を用いて高精度な回折光学
素子を形成することができ、製造のスループットを向上
させ、形状の精度化を両立させることが可能となる。ま
た、本発明によれば、リソグラフィ工程を使いながらブ
レーズド形状を形成する際に、垂直部分が傾いてしまう
エラーと、垂直部分でブレーズ面が途切れてしまうエラ
ーを無くすことができる。また、本発明によれば、ブレ
ーズ形状の回折光学素子を容易に作成することができ、
自由度の高い、高精度な回折光学素子を、高い生産性に
よって形成することができる。
ば、従来のリソグラフィ工程を用いて高精度な回折光学
素子を形成することができ、製造のスループットを向上
させ、形状の精度化を両立させることが可能となる。ま
た、本発明によれば、リソグラフィ工程を使いながらブ
レーズド形状を形成する際に、垂直部分が傾いてしまう
エラーと、垂直部分でブレーズ面が途切れてしまうエラ
ーを無くすことができる。また、本発明によれば、ブレ
ーズ形状の回折光学素子を容易に作成することができ、
自由度の高い、高精度な回折光学素子を、高い生産性に
よって形成することができる。
【図１】本発明の実施例１における製造工程を示す断面
図。
図。
【図２】本発明の実施例４における製造工程を示す断面
図。
図。
【図３】本発明の実施例４を説明するための図。
【図４】本発明の実施例４を説明するための図。
【図５】ブレーズ条件を説明するための図。
【図６】本発明の実施例５における製造工程を示す断面
図。
図。
【図７】本発明の実施例６における製造工程を示す断面
図。
図。
【図８】本発明の実施例７における反射型回折光学素子
の断面図。
の断面図。
【図９】本発明の実施例８における回折光学素子の断面
図。
図。
【図１０】本発明の実施例９における投影光学系の構成
図。
図。
【図１１】本発明の実施例１０における投影露光装置の
構成図。
構成図。
【図１２】ブレーズ形状の形状エラーを説明するための
図。
図。
【図１３】従来例の製造工程の断面図。
【図１４】レジストパターン計算結果を示す図。
１：ブレーズ格子を作製する石英基板 ２：クロム膜 ３：レジスト ４：パターンを形成するリソグラフィ用マスク ５：露光光 ６：グレートーンマスク ７：イオンビーム ８：アルミ膜 １０、２０、３０、８０：石英基板 １１、１４、２１、２４、８１：レジスト １３：突起部 ６１：基板 ６２：クロム層 ６３：アルミニウム層 ６４：石英層 ６５：基板 ６６：回折光学素子 ７１：レンズ群 ７２：回折光学素子 ７３：照明光学系 ７４：マスク ７５：投影光学系
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年１１月３０日（２００１．１１．
３０）
３０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するために、つぎの（１）〜（３７）のように構成し
た回折光学素子の製造方法、回折光学素子の製造方法に
よって製造したことを特徴とする回折光学素子製造用金
型、回折光学素子、および該回折光学素子を有する光学
系、光学機器、露光装置、デバイス製造方法、デバイス
を提供するものである。 （１）基板上にブレーズド形状のレジストマスクを形成
し、該レジストマスクを用いて前記基板をエッチングす
ることにより前記基板に前記ブレーズド形状を転写する
段階を有する回折光学素子の製造方法であって、前記エ
ッチングを行なう前に、前記レジストマスクの前記ブレ
ーズド形状のうちエッジに発生したテーパ形状が前記基
板に転写されるのを防止する手段を形成する段階を有す
ることを特徴とする回折光学素子の製造方法。 （２）基板上にブレーズド形状のレジストマスクを形成
し、該レジストマスクを用いて前記基板をエッチングす
ることにより前記基板に前記ブレーズド形状を転写する
段階を有する回折光学素子の製造方法であって、前記エ
ッチングを行なう前に、前記レジストマスクの前記ブレ
ーズド形状のエッジに対応する位置に非ブレーズド形状
のマスクを形成する段階を有することを特徴とする回折
光学素子の製造方法。 （３）基板上にブレーズド形状のレジストマスクを形成
し、該レジストマスクを用いて前記基板をエッチングす
ることにより前記基板に前記ブレーズド形状を転写する
段階を有する回折光学素子の製造方法であって、前記エ
ッチングを行なう前に、前記レジストマスクの前記ブレ
ーズド形状のエッジに対応する位置に突起部を形成する
段階を有することを特徴とする回折光学素子の製造方
法。 （４）マスクパターンを被加工物に転写して回折光学素
子を形成する回折光学素子の製造方法において、前記回
折光学素子の垂直部分の形状を、第一のマスクを用いて
形成すると共に、前記回折光学素子の斜面部分の形状
を、前記第一のマスクで規定された加工領域内に第二の
マスクを用いて形成することを特徴とする回折光学素子
の製造方法。 （５）前記回折光学素子の垂直部分の形状が、前記第一
のマスクのエッジ部を転写することによって形成される
ことを特徴とする上記（４）に記載の回折光学素子の製
造方法。 （６）前記加工領域が、前記第一のマスクのエッジ部の
転写によって規定された加工領域であることを特徴とす
る上記（５）に記載の回折光学素子の製造方法。 （７）前記第一のマスクは、第一の材料と第二の材料の
二種類の材料からなり、前記第一の材料で規定された加
工領域を加工した後、前記第二の材料で前記加工領域を
覆い、その後に前記第一の材料を除去して該部を加工領
域として、第一の材料により規定された加工領域を第二
の材料によって置き換えることで加工領域を反転させ、
回折光学素子を形成することを特徴とする上記（４）〜
（６）のいずれかに記載の回折光学素子の製造方法。 （８）前記第一の材料と第二の材料は、金属、酸化物、
窒化物の少なくとも一つからなることを特徴とする上記
（７）に記載の回折光学素子の製造方法。 （９）前記第一の材料と第二の材料において、その一つ
が酸化クロム膜であり、他の一つがアルミ膜であること
を特徴とする上記（８）に記載の回折光学素子の製造方
法。 （１０）前記第一の材料と第二の材料において、その一
つが酸化クロム膜とクロム膜の二層膜でクロム膜を被加
工材料側とされており、他の一つがアルミ膜であること
を特徴とする上記（８）に記載の回折光学素子の製造方
法。 （１１）前記第一の材料と第二の材料において、上記
（９）または上記（１０）のいずれかに記載の材料の代
わりに窒化シリコンを用いたことを特徴とする回折光学
素子の製造方法。 （１２）前記加工領域の反転は、エッチバック法、リフ
トオフ法、ダマシン法、選択デポジション法、のいずれ
かの方法を用いて行うことを特徴とする上記（７）〜
（１１）のいずれかに記載の回折光学素子の製造方法。 （１３）前記第一のマスクは、第一の材料と第二の材料
の二種類の材料からなり、前記第一の材料を遮光性材
料、第二の材料をネガレジストで形成し、透光性材料か
らなる前記被加工物の裏面より光を透過して前記ネガレ
ジストを感光させ、前記第一の材料で規定された加工領
域をネガレジストで覆った後にハードベークを行い、第
一の材料を除去して加工領域を反転させることを特徴と
する上記（４）〜（６）のいずれかに記載の回折光学素
子の製造方法。 （１４）前記第一のマスクの第一の材料が、金属膜であ
ることを特徴とする上記（１３）に記載の回折光学素子
の製造方法。 （１５）前記金属膜は、クロム膜またはアルミ膜である
ことを特徴とする上記（１４）に記載の回折光学素子の
製造方法。 （１６）前記第二のマスクが、レジストであることを特
徴とする上記（４）〜（１５）のいずれかに記載の回折
光学素子の製造方法。 （１７）前記第二のマスクの形状は、露光光量制御によ
って形成することを特徴とする上記（１６）に記載の回
折光学素子の製造方法。 （１８）前記露光光量制御による前記第二のマスクの形
状は、前記第一のマスクを露光光に対して不透明な材
料、第二のマスクをネガレジストで形成し、レジスト塗
布面を表面として透光性材料からなる前記被加工物の裏
面より露光光を入射するに際し、該露光光の入射光線を
傾けることで形状を制御して形成されることを特徴とす
る上記（１７）に記載の回折光学素子の製造方法。 （１９）前記レジスト表面に反射防止の構造を付加する
ことを特徴とする上記（１８）に記載の回折光学素子の
製造方法。 （２０）前記反射防止の構造となる部材はガラス板であ
ることを特徴とする上記（１９）に記載の回折光学素子
の製造方法。 （２１）前記被加工物の裏面に、透明なクサビ形状の部
材を設け、該クサビ形状の部材を介して露光光を入射さ
せることを特徴とする上記（１８）に記載の回折光学素
子の製造方法。 （２２）前記クサビ状の部材は、その項角αがブレーズ
角をθとしたとき、α＝９０°−θで求まる角度である
ことを特徴とする上記（２１）に記載の回折光学素子の
製造方法。 （２３）前記回折光学素子の垂直部分の形状を、所望の
周期に壁状の突起部を設けた第一のマスクを用いて形成
すると共に、前記回折光学素子の斜面部分の形状を、前
記第一のマスクの突起部間に設けられた所望形状のレジ
ストパターンからなる第二のマスクを用いて形成するこ
とを特徴とする上記（４）に記載の回折光学素子の製造
方法。 （２４）前記第一のマスクの突起部が、前記被加工物を
所望の深さにエッチングして所望周期の壁状突起部を設
けることによって形成されることを特徴とする上記（２
３）に記載の回折光学素子の製造方法。 （２５）前記レジストパターン、前記突起部、及び前記
被加工物を同時にエッチングすることにより、該レジス
トパターンと該突起部よりなる形状を転写して、直角三
角形のブレーズ形状を前記被加工物上に形成することを
特徴とする上記（２３）または上記（２４）に記載の回
折光学素子の製造方法。 （２６）前記回折光学素子の垂直部分の形状を、所望周
期の壁状の溝にエッチングマスクを埋め込んでなる第一
のマスクを用いて形成すると共に、前記回折光学素子の
斜面部分の形状を、前記エッチングマスク間に設けられ
た所望形状のレジストパターンからなる第二のマスクを
用いて形成することを特徴とする上記（４）に記載の回
折光学素子の製造方法。 （２７）前記第一のマスクの突起部が、前記被加工物を
所望の深さにエッチングすることにより所望周期の壁状
溝を形成した後、該溝にエッチングマスクを埋め込んで
設けることによって形成されることを特徴とする上記
（２６）に記載の回折光学素子の製造方法。 （２８）前記レジストパターンと前記被加工物を同時に
エッチングして直角三角形のブレーズ形状の斜面部分を
形成した後、エッチングマスクを除去することにより、
該レジストパターンと該エッチングマスクよりなる形状
を転写して、直角三角形のブレーズ形状を前記被加工物
上に形成することを特徴とする上記（２７）に記載の回
折光学素子の製造方法。 （２９）前記壁状の突起部またはエッチングマスクの幅
は、１５０ｎｍ以下であることを特徴とする上記（２
３）〜（２４）または上記（２６）〜（２７）に記載の
回折光学素子の製造方法。 （３０）前記三角形のブレーズ形状を有する基板に、反
射膜としてクロム層、アルミニウム層、石英層を積層す
ることを特徴とする上記（２８）または上記（２９）に
記載の回折光学素子の製造方法。 （３１）回折光学素子の製造に用いる回折光学素子製造
用金型であって、該金型を上記（１）〜（３０）のいず
れかに記載の回折光学素子の製造方法によって製造した
ことを特徴とする回折光学素子製造用金型。 （３２）上記（１）〜（３０）のいずれかに記載の回折
光学素子の製造方法によって製造されたことを特徴とす
る回折光学素子。 （３３）上記（３２）に記載の回折光学素子を有するこ
とを特徴とする光学系。 （３４）上記（３３）に記載の光学系を有することを特
徴とする光学機器。 （３５）上記（３４）に記載の光学系を有することを特
徴とする露光装置。 （３６）上記（３５）に記載の露光装置を用いてデバイ
スを製造することを特徴とするデバイス製造方法。 （３７）上記（３６）に記載のデバイス製造方法によっ
て製造されたことを特徴とするデバイス。
成するために、つぎの（１）〜（３７）のように構成し
た回折光学素子の製造方法、回折光学素子の製造方法に
よって製造したことを特徴とする回折光学素子製造用金
型、回折光学素子、および該回折光学素子を有する光学
系、光学機器、露光装置、デバイス製造方法、デバイス
を提供するものである。 （１）基板上にブレーズド形状のレジストマスクを形成
し、該レジストマスクを用いて前記基板をエッチングす
ることにより前記基板に前記ブレーズド形状を転写する
段階を有する回折光学素子の製造方法であって、前記エ
ッチングを行なう前に、前記レジストマスクの前記ブレ
ーズド形状のうちエッジに発生したテーパ形状が前記基
板に転写されるのを防止する手段を形成する段階を有す
ることを特徴とする回折光学素子の製造方法。 （２）基板上にブレーズド形状のレジストマスクを形成
し、該レジストマスクを用いて前記基板をエッチングす
ることにより前記基板に前記ブレーズド形状を転写する
段階を有する回折光学素子の製造方法であって、前記エ
ッチングを行なう前に、前記レジストマスクの前記ブレ
ーズド形状のエッジに対応する位置に非ブレーズド形状
のマスクを形成する段階を有することを特徴とする回折
光学素子の製造方法。 （３）基板上にブレーズド形状のレジストマスクを形成
し、該レジストマスクを用いて前記基板をエッチングす
ることにより前記基板に前記ブレーズド形状を転写する
段階を有する回折光学素子の製造方法であって、前記エ
ッチングを行なう前に、前記レジストマスクの前記ブレ
ーズド形状のエッジに対応する位置に突起部を形成する
段階を有することを特徴とする回折光学素子の製造方
法。 （４）マスクパターンを被加工物に転写して回折光学素
子を形成する回折光学素子の製造方法において、前記回
折光学素子の垂直部分の形状を、第一のマスクを用いて
形成すると共に、前記回折光学素子の斜面部分の形状
を、前記第一のマスクで規定された加工領域内に第二の
マスクを用いて形成することを特徴とする回折光学素子
の製造方法。 （５）前記回折光学素子の垂直部分の形状が、前記第一
のマスクのエッジ部を転写することによって形成される
ことを特徴とする上記（４）に記載の回折光学素子の製
造方法。 （６）前記加工領域が、前記第一のマスクのエッジ部の
転写によって規定された加工領域であることを特徴とす
る上記（５）に記載の回折光学素子の製造方法。 （７）前記第一のマスクは、第一の材料と第二の材料の
二種類の材料からなり、前記第一の材料で規定された加
工領域を加工した後、前記第二の材料で前記加工領域を
覆い、その後に前記第一の材料を除去して該部を加工領
域として、第一の材料により規定された加工領域を第二
の材料によって置き換えることで加工領域を反転させ、
回折光学素子を形成することを特徴とする上記（４）〜
（６）のいずれかに記載の回折光学素子の製造方法。 （８）前記第一の材料と第二の材料は、金属、酸化物、
窒化物の少なくとも一つからなることを特徴とする上記
（７）に記載の回折光学素子の製造方法。 （９）前記第一の材料と第二の材料において、その一つ
が酸化クロム膜であり、他の一つがアルミ膜であること
を特徴とする上記（８）に記載の回折光学素子の製造方
法。 （１０）前記第一の材料と第二の材料において、その一
つが酸化クロム膜とクロム膜の二層膜でクロム膜を被加
工材料側とされており、他の一つがアルミ膜であること
を特徴とする上記（８）に記載の回折光学素子の製造方
法。 （１１）前記第一の材料と第二の材料において、上記
（９）または上記（１０）のいずれかに記載の材料の代
わりに窒化シリコンを用いたことを特徴とする回折光学
素子の製造方法。 （１２）前記加工領域の反転は、エッチバック法、リフ
トオフ法、ダマシン法、選択デポジション法、のいずれ
かの方法を用いて行うことを特徴とする上記（７）〜
（１１）のいずれかに記載の回折光学素子の製造方法。 （１３）前記第一のマスクは、第一の材料と第二の材料
の二種類の材料からなり、前記第一の材料を遮光性材
料、第二の材料をネガレジストで形成し、透光性材料か
らなる前記被加工物の裏面より光を透過して前記ネガレ
ジストを感光させ、前記第一の材料で規定された加工領
域をネガレジストで覆った後にハードベークを行い、第
一の材料を除去して加工領域を反転させることを特徴と
する上記（４）〜（６）のいずれかに記載の回折光学素
子の製造方法。 （１４）前記第一のマスクの第一の材料が、金属膜であ
ることを特徴とする上記（１３）に記載の回折光学素子
の製造方法。 （１５）前記金属膜は、クロム膜またはアルミ膜である
ことを特徴とする上記（１４）に記載の回折光学素子の
製造方法。 （１６）前記第二のマスクが、レジストであることを特
徴とする上記（４）〜（１５）のいずれかに記載の回折
光学素子の製造方法。 （１７）前記第二のマスクの形状は、露光光量制御によ
って形成することを特徴とする上記（１６）に記載の回
折光学素子の製造方法。 （１８）前記露光光量制御による前記第二のマスクの形
状は、前記第一のマスクを露光光に対して不透明な材
料、第二のマスクをネガレジストで形成し、レジスト塗
布面を表面として透光性材料からなる前記被加工物の裏
面より露光光を入射するに際し、該露光光の入射光線を
傾けることで形状を制御して形成されることを特徴とす
る上記（１７）に記載の回折光学素子の製造方法。 （１９）前記レジスト表面に反射防止の構造を付加する
ことを特徴とする上記（１８）に記載の回折光学素子の
製造方法。 （２０）前記反射防止の構造となる部材はガラス板であ
ることを特徴とする上記（１９）に記載の回折光学素子
の製造方法。 （２１）前記被加工物の裏面に、透明なクサビ形状の部
材を設け、該クサビ形状の部材を介して露光光を入射さ
せることを特徴とする上記（１８）に記載の回折光学素
子の製造方法。 （２２）前記クサビ状の部材は、その項角αがブレーズ
角をθとしたとき、α＝９０°−θで求まる角度である
ことを特徴とする上記（２１）に記載の回折光学素子の
製造方法。 （２３）前記回折光学素子の垂直部分の形状を、所望の
周期に壁状の突起部を設けた第一のマスクを用いて形成
すると共に、前記回折光学素子の斜面部分の形状を、前
記第一のマスクの突起部間に設けられた所望形状のレジ
ストパターンからなる第二のマスクを用いて形成するこ
とを特徴とする上記（４）に記載の回折光学素子の製造
方法。 （２４）前記第一のマスクの突起部が、前記被加工物を
所望の深さにエッチングして所望周期の壁状突起部を設
けることによって形成されることを特徴とする上記（２
３）に記載の回折光学素子の製造方法。 （２５）前記レジストパターン、前記突起部、及び前記
被加工物を同時にエッチングすることにより、該レジス
トパターンと該突起部よりなる形状を転写して、直角三
角形のブレーズ形状を前記被加工物上に形成することを
特徴とする上記（２３）または上記（２４）に記載の回
折光学素子の製造方法。 （２６）前記回折光学素子の垂直部分の形状を、所望周
期の壁状の溝にエッチングマスクを埋め込んでなる第一
のマスクを用いて形成すると共に、前記回折光学素子の
斜面部分の形状を、前記エッチングマスク間に設けられ
た所望形状のレジストパターンからなる第二のマスクを
用いて形成することを特徴とする上記（４）に記載の回
折光学素子の製造方法。 （２７）前記第一のマスクの突起部が、前記被加工物を
所望の深さにエッチングすることにより所望周期の壁状
溝を形成した後、該溝にエッチングマスクを埋め込んで
設けることによって形成されることを特徴とする上記
（２６）に記載の回折光学素子の製造方法。 （２８）前記レジストパターンと前記被加工物を同時に
エッチングして直角三角形のブレーズ形状の斜面部分を
形成した後、エッチングマスクを除去することにより、
該レジストパターンと該エッチングマスクよりなる形状
を転写して、直角三角形のブレーズ形状を前記被加工物
上に形成することを特徴とする上記（２７）に記載の回
折光学素子の製造方法。 （２９）前記壁状の突起部またはエッチングマスクの幅
は、１５０ｎｍ以下であることを特徴とする上記（２
３）〜（２４）または上記（２６）〜（２７）に記載の
回折光学素子の製造方法。 （３０）前記三角形のブレーズ形状を有する基板に、反
射膜としてクロム層、アルミニウム層、石英層を積層す
ることを特徴とする上記（２８）または上記（２９）に
記載の回折光学素子の製造方法。 （３１）回折光学素子の製造に用いる回折光学素子製造
用金型であって、該金型を上記（１）〜（３０）のいず
れかに記載の回折光学素子の製造方法によって製造した
ことを特徴とする回折光学素子製造用金型。 （３２）上記（１）〜（３０）のいずれかに記載の回折
光学素子の製造方法によって製造されたことを特徴とす
る回折光学素子。 （３３）上記（３２）に記載の回折光学素子を有するこ
とを特徴とする光学系。 （３４）上記（３３）に記載の光学系を有することを特
徴とする光学機器。 （３５）上記（３４）に記載の光学系を有することを特
徴とする露光装置。 （３６）上記（３５）に記載の露光装置を用いてデバイ
スを製造することを特徴とするデバイス製造方法。 （３７）上記（３６）に記載のデバイス製造方法によっ
て製造されたことを特徴とするデバイス。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１４】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H049 AA03 AA04 AA07 AA08 AA13 AA37 AA39 AA41 AA44 AA53 AA55 AA63 2H095 BA12 BC05 2H097 AA12 LA17 (54)【発明の名称】 回折光学素子の製造方法、回折光学素子の製造方法によって製造したことを特徴とする回折光学 素子製造用金型、回折光学素子、および該回折光学素子を有する光学系、光学機器、露光装置、 デバイス製造方法、デバイス
Claims (37)
- 【請求項１】基板上にブレーズド形状のレジストマスク
を形成し、該レジストマスクを用いて前記基板をエッチ
ングすることにより前記基板に前記ブレーズド形状を転
写する段階を有する回折光学素子の製造方法であって、
前記エッチングを行なう前に、前記レジストマスクの前
記ブレーズド形状のうちエッジ部に発生したテーパ形状
が前記基板に転写されるのを防止する手段を形成する段
階を有することを特徴とする回折光学素子の製造方法。 - 【請求項２】基板上にブレーズド形状のレジストマスク
を形成し、該レジストマスクを用いて前記基板をエッチ
ングすることにより前記基板に前記ブレーズド形状を転
写する段階を有する回折光学素子の製造方法であって、
前記エッチングを行なう前に、前記レジストマスクの前
記ブレーズド形状のエッジに対応する位置に非ブレーズ
ド形状のマスクを形成する段階を有することを特徴とす
る回折光学素子の製造方法。 - 【請求項３】基板上にブレーズド形状のレジストマスク
を形成し、該レジストマスクを用いて前記基板をエッチ
ングすることにより前記基板に前記ブレーズド形状を転
写する段階を有する回折光学素子の製造方法であって、
前記エッチングを行なう前に、前記レジストマスクの前
記ブレーズド形状のエッジに対応する位置に突起部を形
成する段階を有することを特徴とする回折光学素子の製
造方法。 - 【請求項４】マスクパターンを被加工物に転写して回折
光学素子を形成する回折光学素子の製造方法において、 前記回折光学素子の垂直部分の形状を、第一のマスクを
用いて形成すると共に、前記回折光学素子の斜面部分の
形状を、前記第一のマスクで規定された加工領域内に第
二のマスクを用いて形成することを特徴とする回折光学
素子の製造方法。 - 【請求項５】前記回折光学素子の垂直部分の形状が、前
記第一のマスクのエッジ部を転写することによって形成
されることを特徴とする請求項４に記載の回折光学素子
の製造方法。 - 【請求項６】前記加工領域が、前記第一のマスクのエッ
ジ部の転写によって規定された加工領域であることを特
徴とする請求項５に記載の回折光学素子の製造方法。 - 【請求項７】前記第一のマスクは、第一の材料と第二の
材料の二種類の材料からなり、前記第一の材料で規定さ
れた加工領域を加工した後、前記第二の材料で前記加工
領域を覆い、その後に前記第一の材料を除去して該部を
加工領域として、第一の材料により規定された加工領域
を第二の材料によって置き換えることで加工領域を反転
させ、回折光学素子を形成することを特徴とする請求項
４〜６のいずれか１項に記載の回折光学素子の製造方
法。 - 【請求項８】前記第一の材料と第二の材料は、金属、酸
化物、窒化物の少なくとも一つからなることを特徴とす
る請求項７に記載の回折光学素子の製造方法。 - 【請求項９】前記第一の材料と第二の材料において、そ
の一つが酸化クロム膜であり、他の一つがアルミ膜であ
ることを特徴とする請求項８に記載の回折光学素子の製
造方法。 - 【請求項１０】前記第一の材料と第二の材料において、
その一つが酸化クロム膜とクロム膜の二層膜でクロム膜
を被加工材料側とされており、他の一つがアルミ膜であ
ることを特徴とする請求項８に記載の回折光学素子の製
造方法。 - 【請求項１１】前記第一の材料と第二の材料において、
請求項９または請求項１０のいずれかに記載の材料の代
わりに窒化シリコンを用いたことを特徴とする回折光学
素子の製造方法。 - 【請求項１２】前記加工領域の反転は、エッチバック
法、リフトオフ法、ダマシン法、選択デポジション法、
のいずれかの方法を用いて行うことを特徴とする請求項
７〜１１のいずれか１項に記載の回折光学素子の製造方
法。 - 【請求項１３】前記第一のマスクは、第一の材料と第二
の材料の二種類の材料からなり、前記第一の材料を遮光
性材料、第二の材料をネガレジストで形成し、透光性材
料からなる前記被加工物の裏面より光を透過して前記ネ
ガレジストを感光させ、前記第一の材料で規定された加
工領域をネガレジストで覆った後にハードベークを行
い、第一の材料を除去して加工領域を反転させることを
特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の回折光
学素子の製造方法。 - 【請求項１４】前記第一のマスクの第一の材料が、金属
膜であることを特徴とする請求項１３に記載の回折光学
素子の製造方法。 - 【請求項１５】前記金属膜は、クロム膜またはアルミ膜
であることを特徴とする請求項１４に記載の回折光学素
子の製造方法。 - 【請求項１６】前記第二のマスクが、レジストであるこ
とを特徴とする請求項４〜１５のいずれか１項に記載の
回折光学素子の製造方法。 - 【請求項１７】前記第二のマスクの形状は、露光光量制
御によって形成することを特徴とする請求項１６に記載
の回折光学素子の製造方法。 - 【請求項１８】前記露光光量制御による前記第二のマス
クの形状は、前記第一のマスクを露光光に対して不透明
な材料、第二のマスクをネガレジストで形成し、レジス
ト塗布面を表面として透光性材料からなる前記被加工物
の裏面より露光光を入射するに際し、該露光光の入射光
線を傾けることで形状を制御して形成されることを特徴
とする請求項１７に記載の回折光学素子の製造方法。 - 【請求項１９】前記レジスト表面に反射防止の構造を付
加することを特徴とする請求項１８に記載の回折光学素
子の製造方法。 - 【請求項２０】前記反射防止の構造となる部材はガラス
板であることを特徴とする請求項１９に記載の回折光学
素子の製造方法。 - 【請求項２１】前記被加工物の裏面に、透明なクサビ形
状の部材を設け、該クサビ形状の部材を介して露光光を
入射させることを特徴とする請求項１８に記載の回折光
学素子の製造方法。 - 【請求項２２】前記クサビ状の部材は、その項角αがブ
レーズ角をθとしたとき、α＝９０°−θで求まる角度
であることを特徴とする請求項２１に記載の回折光学素
子の製造方法。 - 【請求項２３】前記回折光学素子の垂直部分の形状を、
所望の周期に壁状の突起部を設けた第一のマスクを用い
て形成すると共に、前記回折光学素子の斜面部分の形状
を、前記第一のマスクの突起部間に設けられた所望形状
のレジストパターンからなる第二のマスクを用いて形成
することを特徴とする請求項４に記載の回折光学素子の
製造方法。 - 【請求項２４】前記第一のマスクの突起部が、前記被加
工物を所望の深さにエッチングして所望周期の壁状突起
部を設けることによって形成されることを特徴とする請
求項２３に記載の回折光学素子の製造方法。 - 【請求項２５】前記レジストパターン、前記突起部、及
び前記被加工物を同時にエッチングすることにより、該
レジストパターンと該突起部よりなる形状を転写して、
直角三角形のブレーズ形状を前記被加工物上に形成する
ことを特徴とする請求項２３または請求項２４に記載の
回折光学素子の製造方法。 - 【請求項２６】前記回折光学素子の垂直部分の形状を、
所望周期の壁状の溝にエッチングマスクを埋め込んでな
る第一のマスクを用いて形成すると共に、前記回折光学
素子の斜面部分の形状を、前記エッチングマスク間に設
けられた所望形状のレジストパターンからなる第二のマ
スクを用いて形成することを特徴とする請求項４に記載
の回折光学素子の製造方法。 - 【請求項２７】前記第一のマスクの突起部が、前記被加
工物を所望の深さにエッチングすることにより所望周期
の壁状溝を形成した後、該溝にエッチングマスクを埋め
込んで設けることによって形成されることを特徴とする
請求項２６に記載の回折光学素子の製造方法。 - 【請求項２８】前記レジストパターンと前記被加工物を
同時にエッチングして直角三角形のブレーズ形状の斜面
部分を形成した後、エッチングマスクを除去することに
より、該レジストパターンと該エッチングマスクよりな
る形状を転写して、直角三角形のブレーズ形状を前記被
加工物上に形成することを特徴とする請求項２７に記載
の回折光学素子の製造方法。 - 【請求項２９】前記壁状の突起部またはエッチングマス
クの幅は、１５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求
項２３〜２４または請求項２６〜２７に記載の回折光学
素子の製造方法。 - 【請求項３０】前記三角形のブレーズ形状を有する基板
に、反射膜としてクロム層、アルミニウム層、石英層を
積層することを特徴とする請求項２８または請求項２９
に記載の回折光学素子の製造方法。 - 【請求項３１】回折光学素子の製造に用いる回折光学素
子製造用金型であって、該金型を請求項１〜３０のいず
れか１項に記載の回折光学素子の製造方法によって製造
したことを特徴とする回折光学素子製造用金型。 - 【請求項３２】請求項１〜３０のいずれか１項に記載の
回折光学素子の製造方法によって製造されたことを特徴
とする回折光学素子。 - 【請求項３３】請求項３２に記載の回折光学素子を有す
ることを特徴とする光学系。 - 【請求項３４】請求項３３に記載の光学系を有すること
を特徴とする光学機器。 - 【請求項３５】請求項３４に記載の光学系を有すること
を特徴とする露光装置。 - 【請求項３６】請求項３５に記載の露光装置を用いてデ
バイスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。 - 【請求項３７】請求項３６に記載のデバイス製造方法に
よって製造されたことを特徴とするデバイス。
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