JP2000173112A

JP2000173112A - 螺旋パターンの露光方法

Info

Publication number: JP2000173112A
Application number: JP10345438A
Authority: JP
Inventors: Tetsuji Konuki; 哲治小貫
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-12-04
Filing date: 1998-12-04
Publication date: 2000-06-23

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、原盤に形成されたパターンの像を
露光転写する露光装置を使用する螺旋パターンの露光方
法に関し、簡単なパターンの原盤で効率よく螺旋パター
ンを形成することを目的とする。【解決手段】被露光物を回転させる回転手段と、原盤
に形成されたパターンの像を露光面に転写する露光手段
と、露光手段が形成する像と被露光物とを相対移動させ
る移動機構とを備えた露光装置を使用する螺旋パターン
の露光方法であって、原盤として、縞模様からなる縞模
様パターンが形成された原盤を用意し、露光手段による
露光中、回転手段により被露光物を整数回回転させる間
に、移動機構により被露光物と露光手段が形成する像と
の相対位置を縞模様の１ピッチ分だけ移動させてその被
露光物に螺旋パターンを形成することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原盤に形成された
パターンの像を露光転写する露光装置を使用する螺旋パ
ターンの露光方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、コンパクトディスク（Ｃ
Ｄ）、ビデオ・ディスク（ＶＤ）等の光記録媒体（以
下、「ディスク媒体」という）には、密な間隔で螺旋状
の溝が形成されている。その凹部または凸部或いは双方
を記録トラックとして使用するためである。

【０００３】このディスク媒体は、高密度記録化するこ
とを目的に、記録トラックのピッチを狭める方向に開発
されている。以下、この種の従来例について説明する。＜第１従来例＞現在、ディスク媒体の記録トラックの形
成には、高いスループットを維持できるスタンパ方式が
用いられている。その工程には、記録トラックが形成さ
れたマスターディスクを製造する工程と、そのマスター
ディスクの型を電鋳スタンパに記憶させる工程と、さら
にその電鋳スタンパで複数のディスク媒体に記録トラッ
クを型押しする工程とがある。

【０００４】このうち最初の工程であるマスターディス
クの製造には、レーザライターが使用される。レーザラ
イターには、マスターディスクとなる基板を回転させる
θステージと、その基板にレーザ光を照射するレーザ出
射系とが備えられ、さらにそのレーザ出射系の位置を監
視するレーザ測長器、およびレーザ測長器の出力に応じ
てレーザ出射系を前記回転の径方向に移動させる送り機
構を有する。

【０００５】このようなレーザライターは、回転してい
る基板にレーザ光を照射ながら、そのレーザスポットを
ディスク媒体の径方向に移動させる。基板上には、レー
ザスポットが基板の径を横切る期間に、螺旋状の溝が一
筆書きされる。なお、このようにレーザ光のパワーによ
って直接記録トラックの溝を形成することを「ダイレク
トカッティング」という。

【０００６】このダイレクトカッティングによれば、短
波長のレーザ光源を用い、かつそのレーザ光を集光させ
ることによって、トラックピッチを十分に小さい範囲ま
で縮小することができる。送り機構の移動精度やθステ
ージの回転精度もこれに十分対応できる。しかしなが
ら、その後採用されるスタンパ方式では、その原理が型
押しであるために、レーザライターによるダイレクトカ
ッティングの解像度と比較して極めて低い解像度でしか
形状の転写ができない。

【０００７】その一方で、スタンパ方式を採用せずに、
その１０００倍以上も処理時間のかかるレーザライター
によって全てのディスク媒体を製造することは、スルー
プットの面で非現実的である。＜第２従来例＞次に説明する第２従来例は、露光技術が
適用された螺旋パターンの露光方法である（特開平５−
１７４４３０号公報）。

【０００８】図７は、特開平５−１７４４３０号公報に
記載された螺旋パターンの露光方法を説明する図であ
る。この方法は、露光装置を使用して螺旋パターンを露
光転写するものである。原盤であるレチクル８０には、
予め螺旋パターンが描かれており、ディスク媒体となる
基板８１は、感光性の基板としてある。

【０００９】露光装置には、基板８１を支持するθステ
ージ８２、θステージ８２を回転させる回転機構８４、
レチクル８０のパターンを基板８１上に縮小投影する投
影光学系８３、レチクル８０を前記回転中心から所定距
離だけ偏心した状態で回転させるレチクル回転機構（不
図示）、レチクル８０を照明する照明光学系８５等が備
えられる。

【００１０】螺旋パターンの形成では、レチクル８０上
の扇状またはスリット状の領域Ｅ８のみを照明しつつ、
レチクル８０と基板８１とを同じ角速度で互いに反対方
向に回転させることによって行われる。この領域Ｅ８の
縮小像は、基板８１上の領域Ｅ９に形成される。レチク
ル８０と基板８１との回転によって、レチクル８０の各
領域が基板８１の各領域に順次投影され、両者が１回転
する間には、レチクル８０に描かれている螺旋パターン
の全部が基板８１上に転写される。

【００１１】その後、基板８１を現像し、さらにエッチ
ングまたは蒸着工程を施すことによって、記録トラック
となる溝が形成される。このように、レチクルに形成さ
れるパターンを光学系で縮小して転写する露光技術は、
既に半導体素子の製造などに使用されており、第１従来
例のスタンパ方式と比べて極めて高い解像度でのパター
ン転写が可能である。また、露光による転写は一般に短
時間で行うことができるので、その場合のスループット
は十分に許容範囲内に収められる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第２従
来例は、レチクル８０を回転させる専用の回転機構を必
要とするために、露光装置が複雑化する。また、第２従
来例では、レチクル８０に形成するのが螺旋パターンの
全部であるために、以下の問題が生じる。

【００１３】第１に、螺旋パターンの全部を形成するた
めには、レチクル８０をある程度大きくする必要がある
が、大きなレチクルは、高価になる上に、平面性が損な
われ易くなる。これは、露光精度の低下につながる可能
性がある。第２に、レチクル８０に螺旋パターンの全部
を形成するには、基板８１に対して行うのと同様の露光
を行えばよいが、最初に原盤となるべきレチクルの螺旋
パターンについては、結局のところ第１従来例のレーザ
ライターと同じ原理の「一筆書き」で描くことになる。
螺旋の巻数だけ基板８１を回転させるために、この際の
処理効率が悪い。

【００１４】なお、形成すべきパターンが同心円パター
ンであるならば、例えば図８に示すように同心円パター
ンの一部である扇状またはスリット状のパターン（図８
では、扇状のパターンを径方向に３等分している）のレ
チクルを用意し、そのパターンの縮小像を回転している
基板８１に転写させればよいので、これらの問題は生じ
ない。

【００１５】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、露光装置を使用して、簡単なパターンの原盤
で効率よく螺旋パターンを形成できる螺旋パターンの露
光方法を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、被露光物を回転させる回転手段と、原盤に形成され
たパターンの像を露光面に転写する露光手段と、露光手
段が形成する像と被露光物とを相対移動させる移動機構
とを備えた露光装置を使用する螺旋パターンの露光方法
であって、原盤として、縞模様からなる縞模様パターン
が形成された原盤を用意し、露光手段による露光中、回
転手段により被露光物を整数回回転させる間に、移動機
構により被露光物と露光手段が形成する像との相対位置
を縞模様の１ピッチ分だけ移動させてその被露光物に螺
旋パターンを形成することを特徴とする。

【００１７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の螺旋パターンの露光方法において、露光手段は、原盤
に形成された縞模様パターンの縮小像を転写する縮小露
光手段であり、移動機構は、相対移動を原盤の移動によ
り実現することを特徴とする。請求項３に記載の発明
は、請求項１または請求項２に記載の螺旋パターンの露
光方法において、原盤に形成される縞模様パターンは、
縞模様が同心円の弧からなるパターンであることを特徴
とする。

【００１８】請求項４に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載の螺旋パターンの露光方法において、原
盤に形成される縞模様パターンは、縞模様が直線からな
るパターンであることを特徴とする。請求項５に記載の
発明は、請求項１から請求項４の何れか１項に記載の螺
旋パターンの露光方法において、原盤に形成される縞模
様パターンは、相対移動の方向の垂直方向に対して、縞
模様が傾けられているパターンであることを特徴とす
る。

【００１９】（作用）請求項１に記載の発明では、被露
光物を回転させながら露光する際に、移動機構は、被露
光物と原盤とを原盤の縞模様の１ピッチ分だけ相対移動
させる。このとき、被露光物の露光面における像は、そ
の露光面を回転しながら外周または内周方向へ移動す
る。そしてこの移動は、縞模様の１ピッチ分に相当する
移動であるので、被露光物に最初に転写される像の縞
と、最後に転写される像の縞とが、１つだけずれて滑ら
かに連続する。

【００２０】したがって、縞模様パターンの原盤しか用
意していないにもかかわらず、被露光物には確実に螺旋
パターンが形成される。さらに、その縞模様を相対移動
の方向に関して対称に形成すれば、被露光物の回転方
向、相対移動の方向の何れか一方を逆にするだけで、螺
旋パターンの巻方向を左右何れにも設定できる。

【００２１】請求項２に記載の発明では、露光手段が行
う露光は縮小露光であり、かつ移動機構が移動させる対
象は原盤である。縮小露光の場合、被露光物上の像（縮
小パターン）を同じ距離だけ動かす場合で比較して、被
露光物を移動させるときよりも原盤を移動させるときの
方がその移動距離が多くなる。したがって、原盤の方を
移動させる請求項２では、縮小パターンと被露光物との
相対移動の精度は高まる。

【００２２】また、一般の露光装置で被露光物を移動さ
せる場合には、その被露光物だけでなく回転機構も一緒
に移動させる必要があるので、比較的大きなパワーを要
する。その反対に、回転を伴わない原盤のみを移動させ
るこの発明は、少ないパワーしか要しない。したがっ
て、移動機構による移動精度は高まる。上記２点から、
請求項２に記載の発明では、相対移動の精度が極めて高
くなり、螺旋パターン形成の精度が向上する。

【００２３】請求項３に記載の発明では、縞模様が同心
円の弧からなるパターン（弧状パターン）を使用する。
この弧状パターンは螺旋パターンと比べて簡単である
が、その円弧が螺旋パターンの曲線に近いので螺旋パタ
ーンの形成は精度よくできる。請求項４に記載の発明で
は、縞模様が直線からなるパターン（直線パターン）を
使用する。このように原盤の縞模様パターンを簡略化す
れば、螺旋パターン形成の精度は低下するが、原盤の形
成を容易にすることができる。したがって、原盤の製造
時間および製造コストを大きく削減できる。

【００２４】請求項５に記載の発明では、相対移動の方
向の垂直方向に対して縞模様が傾斜しているパターン
（傾斜パターン）を使用する。ここで、縞模様パターン
が相対移動の方向に関して対称であると、被露光物上で
移動する像の軌跡はその縞模様からやや外れる。このた
め、線ずれによる誤差が生じる。

【００２５】しかし、このような像の軌跡に対応する方
向に傾斜している傾斜パターンによれば、線ずれを小さ
くできる。しかも、この傾斜が、形成すべき螺旋パター
ンの曲線の傾斜と近い程、線ずれは小さくなる。

【００２６】したがって、請求項５に記載の発明によれ
ば、螺旋パターンの巻方向を任意に設定することはでき
ないが、螺旋パターン形成の精度を高めることができ
る。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る実施形態を説明する。

【００２８】＜第１実施形態＞先ず、本発明に係る第１
実施形態を、図１、図２、図３、図４に基づいて説明す
る。本実施形態は、請求項１、請求項３に対応する。（第１実施形態で使用される露光装置の構成）図１は、
第１実施形態で使用される露光装置の主な構成を示す図
である。図１において、図７や図８に示すものと同じも
のについては同一の符号を付して示す。

【００２９】この露光装置には、レチクル８９を支持す
るレチクルホルダ１０と、レチクル８９の盤面と平行な
面において基板８１を支持するθステージ８２とが、盤
面に垂直な方向に光軸を有する投影光学系８３を介して
対向配置される。レチクルホルダ１０の投影光学系８３
とは反対側に、レチクル８９を照明する照明光学系８５
が配置される。照明光学系８５の光軸は、その投影光学
系８３の光軸と平行する。図示省略したが、照明光学系
８５には、光源の他、光路を開放および閉鎖するロータ
リーシャッター等のシャッター、レチクル８９の照明領
域を制限するレチクルブラインド、コンデンサレンズ等
が所定の位置関係で備えられる。

【００３０】以下、レチクル８９の盤面と平行な面をＸ
Ｙ平面とし、前記光軸の、基板８１からレチクル８９の
方向を＋Ｚ方向とみなして説明する。上記θステージ８
２は、その中心に設けられたエアスピンドル等の回転部
分によってＸＹ平面内を回転可能に構成され、ブラシレ
スＤＣモータ、超音波モータ等の回転機構８４に接続さ
れる。θステージ８２と回転機構８４とは、共にＸＹス
テージ１３によって支持されている。

【００３１】ＸＹステージ１３は、モータやピエゾ素子
等を有したステージ移動機構１４によってＸ方向および
Ｙ方向に移動可能である。ステージ移動機構１４は、レ
ーザ測長器等の高精度の位置センサ１５によりＸＹステ
ージ１３の位置を監視しながらその移動制御を行う。上
記レチクルホルダ１０は、モータやピエゾ素子等を有し
たレチクル移動機構１６によって、このステージ移動機
構１４と同様に、Ｘ方向およびＹ方向に移動可能であ
る。このレチクル移動機構１６も、ステージ移動機構１
４と同様、レーザ測長器等の高精度の位置センサ１７に
よりレチクルホルダ１０の位置を監視しながらその移動
制御を行う。

【００３２】なお、上記投影光学系８３は、レチクル８
９に形成されたパターンの１／Ｎ倍の縮小像（縮小パタ
ーン）を基板８１に投影する、縮小率Ｎの投影光学系で
ある。また、θステージ８２の回転機構８４には、その
θステージ８２の回転角度を監視すべく、モータの回転
に応じてパルス信号を出力するロータリーエンコーダ等
の角度センサ１８が設けられている。

【００３３】以上説明した各部は、制御系１９の制御下
で後述する動作を行う。なお、請求項との対応関係につ
いては、θステージ８２と回転機構８４と制御系１９と
は回転手段に対応し、照明光学系８５とレチクルホルダ
１０と投影光学系８３とは露光手段に対応し、ステージ
移動機構１４と制御系１９とレチクル移動機構１６とは
移動機構に対応する。

【００３４】（用意すべき基板およびレチクル）被露光
物である基板８１としては、第２従来例と同様の感光性
の基板が用意される。また、用意すべきレチクル８９
は、図８（同心円パターンを露光する場合を説明する
図）に示したものと同じである。なお、このレチクル８
９は、請求項１、請求項２、請求項３の原盤に対応す
る。

【００３５】図２は、このレチクル８９を説明する図で
ある。レチクル８９に形成されるパターンは、等差半径
の同心円の一部であり、かつその同心円の中心を頂点と
する扇状領域Ｅ１内の縞模様パターンＰ０である。この
ように扇状とするのは、各縞模様の曲率および線長が径
位置に応じた値になるので、後述する回転露光におい
て、各縞模様の像を半径位置によらず同じ線速度で移動
させることができるという利点があるからである。

【００３６】なお、この扇状領域Ｅ１の中心角θ１（以
下、この角を「レチクル開き角」という。）は、上記露
光装置の露光パワー、θステージ８２の回転角速度、基
板８１のレジスト感度、仕上がりに要求される精度等と
の関係に基づいて適当な角度（１゜前後の値）に調整さ
れている（図２では、簡単のため、θ１を大きく示して
いる）。

【００３７】また、縞模様パターンＰ０のピッチＤ１お
よび線幅Ｄ２は、被露光物である基板８１に描かれるべ
き螺旋パターンのピッチｄ１および線幅ｄ２に対して、
それぞれＮ×ｄ１、Ｎ×ｄ２（Ｎ：縮小率）にとられ
る。この図２で示すレチクル８９は、使用面積を小さく
する目的で、縞模様パターンＰ０を径方向に分割してな
る複数の縞模様パターン（頂点側から順に、パターンＰ
１、パターンＰ２、パターンＰ３とする。）を、それぞ
れの径方向の中心線（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）を平行にして
並べたものである。分割の仕方および並べ方は、レチク
ルの使用面積を小さくできるのであれば、これに限らな
い。また、レチクルの平行性を考慮して、最も高い解像
度で転写させるべきパターン（上記分割の仕方をした場
合は、最も微細であるパターンＰ１）をレチクルの中央
に配置することとしてもよい。

【００３８】（螺旋パターンの露光）図１に示した露光
装置は、レチクル８９および基板８１をそれぞれ所定の
箇所に固定した状態で以下の動作をする。図３は、第１
実施形態の動作フローチャートである。制御系１９は、
レチクル移動機構１６とステージ移動機構１４とを駆動
してレチクル８９とθステージ８２とを相対的に動か
し、パターンＰ１の縮小像（縮小パターンｐ１）が基板
８１の対応する位置に形成されるよう位置合わせする
（図３ステップＳ１）。

【００３９】図２に示すように、レチクル８９における
パターンＰ１について、扇状領域Ｅ１の頂点２０に対応
するのは点２１である。位置合わせでは、この点２１の
像がθステージ８２の回転中心に位置し、かつパターン
Ｐ１の中心線Ｌ１が回転の径方向と一致するよう設定す
る（以下、パターンＰ１の中心線Ｌ１の点２１から外周
へ向かう方向をＸ方向とみなして説明する。）。

【００４０】なお、この位置合わせは、レチクル８９上
にパターンと同時形成されたアライメントマーク（不図
示）を基準として行われる。次に、制御系１９は、回転
機構８４を駆動してθステージ８２の回転を開始する
（図３ステップＳ２）。その後、角度センサ１８からの
パルス信号によって回転機構８４と同期をとりながら、
制御系１９は、所定のタイミングで照明光学系８５内の
シャッターを開いて露光を開始する（以下、この露光を
「回転露光」という）。この回転露光と同時に制御系１
９は、ステージ移動機構１４を駆動してＸＹステージ１
３を−Ｘ方向に向けて移動させる（図３ステップＳ
３）。

【００４１】このステップＳ３における制御系１９およ
びステージ移動機構１４は、角度センサ１８からのパル
ス信号によって回転機構８４と同期をとり、回転露光が
開始されてからのθステージ８２の回転角θおよびＸＹ
ステージ１３の移動距離Ｌについて式（１）を満たすよ
う移動制御する。Ｌ＝（θ／２π）×ｄ１・・・（１）なお、この移動制御は、ｄ１やｄ２と比較して十分に高
い精度（１０ｎｍのオーダ）で行うことができる。

【００４２】そして、制御系１９は、角度センサ１８か
ら入力されるパルス信号によって基板８１が１回転した
（θ＝２πとなった）ことを認識すると、照明光学系８
５内のシャッターを閉じることにより回転露光を終了す
る（図３ステップＳ４）。この時点でＸＹステージ１３
の移動距離は、ｄ１となっている。したがって、基板８
１における縮小パターンｐ１は、その基板８１上を１周
しながらその基板８１の外周方向へ距離ｄ１だけ移動す
る。

【００４３】この移動距離ｄ１は基板８１に転写される
縮小パターンｐ１の縞模様の１ピッチに相当するので、
図４に示すように、最初に転写された縮小パターンｐ１
１の縞と、最後に転写された縮小パターンｐ１１８の縞
とが、１つだけずれて滑らかに連続する。図４では、簡
単のため、各縮小パターンを断続的に表しているが、実
際には連続的に露光されるので、滑らかに繋がる。

【００４４】なお、レチクル８９の照明領域は、ステッ
プＳ３の回転露光開始に先行して照明光学系８５内のレ
チクルブラインドの設定によりパターンＰ１の形状と一
致させてある。また、ステップＳ３におけるＸＹステー
ジ１３の移動開始は、シャッター開放と同時でなくても
よい。シャッターが開放された時点でレチクル８９と基
板８１とが前記説明したステップＳ１で位置合わせした
関係にありさえすれば、この移動開始はシャッター開放
以前であってもよい。この場合には、ステップＳ１で設
定するレチクル８９と基板８１との位置関係は、移動開
始とシャッター開放のタイミングのずれに応じてずらす
ことになる。このずらし量の設定は、その移動制御を上
記した式（１）のように回転機構８４の回転角度を基準
とすれば容易に実現できる。

【００４５】また、上記シャッター閉およびシャッター
開を照明光学系８５に指示するタイミングについては、
基板８１の一周に亘り均一な照度で露光するために、シ
ャッターの機械的な応答遅れ、電気的な応答遅れ、シャ
ッター開閉時の照度変化等に基づいて決定される。最も
望ましいシャッターは、θステージ８２の回転と同じ方
向に光路を開放／閉鎖するロータリーシャッターである
が、これらの開放と閉鎖とが全く同様の機構によって行
われるために、双方の応答遅れや照度変化等を無視でき
る利点がある。したがって、この場合、シャッター開を
指示してからθステージ８２が一回転したことを認識し
た時点でシャッター閉を指示することによって、回転露
光の期間を適正に設定することができる。

【００４６】次に、制御系１９は、パターンＰ１に代え
てパターンＰ２の転写を行うために、パターンＰ２の縮
小像（縮小パターンｐ２）が基板８１の対応する位置に
形成されるようステップＳ１と同様にして位置合わせす
る（図３ステップＳ５）。図２に示すように、レチクル
８９におけるパターンＰ２について、扇状領域Ｅ１の頂
点２０に対応するのは点２２である。位置合わせでは、
この点２２の像がθステージ８２の回転中心に位置し、
かつパターンＰ２の中心線Ｌ２が回転の径方向と一致す
るよう設定する（以下、パターンＰ２の中心線Ｌ２の点
２２から外周へ向かう方向をＸ方向とみなして説明す
る。）。

【００４７】そして、制御系１９は、ステップＳ３と同
様に回転機構８４と同期をとりつつ所定のタイミング、
つまりステップＳ３と同じ回転角でシャッターを開いて
（図４参照）回転露光を開始する。この回転露光と同時
に、ＸＹステージ１３は−Ｘ方向に向けて移動する（図
３ステップＳ６）。このステップＳ６における制御系１
９およびステージ移動機構１４は、ステップＳ３と同様
に回転機構８４と同期をとりつつ上記した式（１）を満
たすよう移動制御する。

【００４８】そして、制御系１９は、ステップＳ４と同
様にして基板８１が１回転した（θ＝２πとなった）こ
とを認識すると、照明光学系８５内のシャッターを閉じ
て回転露光を終了する（図３ステップＳ７）。

【００４９】したがって、基板８１における縮小パター
ンｐ２は、その基板８１上を１周しながら基板８１の外
周方向へ距離ｄ１だけ移動する。この移動距離ｄ１は基
板８１に転写される縮小パターンｐ２の縞模様の１ピッ
チに相当するので、図４に示すように、このステップＳ
６〜Ｓ７で最初に転写された縮小パターンｐ２１の縞
と、最後に転写された縮小パターンｐ２１８の縞とが、
１つだけずれて滑らかに連続する。しかも、縮小パター
ンｐ２１の最内周の縞は、ステップＳ３〜Ｓ４で最後に
転写された縮小パターンｐ１１８の最外周の縞と滑らか
に連続する。

【００５０】したがって、ステップＳ３〜Ｓ４、Ｓ６〜
Ｓ７で転写された縮小パターンｐ１１〜ｐ１１８、ｐ２
１〜ｐ２１８の全ての縞模様は１本に連続した螺旋模様
を形成する。なお、レチクル８９の照明領域は、ステッ
プＳ６の回転露光開始に先行して照明光学系８５内のレ
チクルブラインドの設定によりパターンＰ２の形状と一
致させてある。

【００５１】また、ステップＳ６におけるＸＹステージ
１３の移動開始は、シャッターが開放された時点でレチ
クル８９と基板８１とが前記説明したステップＳ５で位
置合わせした関係にありさえすれば、シャッター開放以
前であってもよい。この場合には、ステップＳ５で設定
するレチクル８９と基板８１との位置関係は、移動開始
とシャッター開放のタイミングのずれに応じてずらすこ
とになる。

【００５２】次に、制御系１９は、パターンＰ２に代え
てパターンＰ３の転写を行うために、パターンＰ３の縮
小像（縮小パターンｐ３）が基板８１の対応する位置に
形成されるようステップＳ１と同様にして位置合わせす
る（図３ステップＳ８）。図２に示すように、レチクル
８９におけるパターンＰ３について、扇状領域Ｅ１の頂
点２０に対応するのは点２３である。位置合わせでは、
この点２３の像がθステージ８２の回転中心に位置し、
かつパターンＰ３の中心線Ｌ３が回転の径方向と一致す
るよう設定する（以下、パターンＰ３の中心線Ｌ３の点
２３から外周へ向かう方向をＸ方向とみなして説明す
る。）。

【００５３】そして、制御系１９は、ステップＳ３と同
様に回転機構８４と同期をとりつつ所定のタイミング、
つまりステップＳ３と同じ回転角でシャッターを開いて
（図４参照）回転露光を開始する。この回転露光と同時
に、ＸＹステージ１３は−Ｘ方向に向けて移動する（図
３ステップＳ９）。このステップＳ９における制御系１
９およびステージ移動機構１４は、ステップＳ３と同様
に回転機構８４と同期をとりつつ上記した式（１）を満
たすよう移動制御する。

【００５４】そして、制御系１９は、ステップＳ４と同
様にして基板８１が１回転した（θ＝２πとなった）こ
とを認識すると、照明光学系８５内のシャッターを閉じ
て回転露光を終了する（図３ステップＳ１０）。この結
果、上記したパターンＰ１、Ｐ２の場合と同様に、この
ステップＳ９〜Ｓ１０で最初に転写された縮小パターン
の縞と、最後に転写された縮小パターンの縞とが、１つ
だけずれて滑らかに連続し、しかも、この最初に転写さ
れた縮小パターンの最内周の縞は、先行するステップＳ
６〜Ｓ７で最後に転写された縮小パターンｐ２１８の最
外周の縞と滑らかに連続する。

【００５５】したがって、ステップＳ３〜Ｓ４、Ｓ６〜
Ｓ７、Ｓ９〜Ｓ１０で転写された縮小パターンの全ての
縞模様は１本に連続した螺旋模様を形成する。なお、レ
チクル８９の照明領域は、ステップＳ９の回転露光開始
に先行して照明光学系８５内のレチクルブラインドの設
定によりパターンＰ３の形状と一致させてある。

【００５６】また、ステップＳ９におけるＸＹステージ
１３の移動開始は、シャッターが開放された時点でレチ
クル８９と基板８１とが前記説明したステップＳ８で位
置合わせした関係にありさえすれば、シャッター開放以
前であってもよい。この場合には、ステップＳ８で設定
するレチクル８９と基板８１との位置関係は、移動開始
とシャッター開放のタイミングのずれに応じてずらすこ
とになる。

【００５７】なお、従来より行われていることである
が、ステップＳ３〜Ｓ４、Ｓ６〜Ｓ７、Ｓ９〜Ｓ１０の
回転露光中は、縮小パターンを確実に合焦させるため
に、制御系１９とレチクル移動機構１６、およびステー
ジ移動機構１４は、基板８１の盤面やレチクル８９の盤
面の歪みに応じてレチクルホルダ１０とＸＹステージ１
３との双方または一方をＺ方向に微動させるフォーカス
制御を行う。また、回転機構８４による回転中心のずれ
による誤差を圧縮するために、そのずれに対応してレチ
クルホルダ１０をＸ方向およびＹ方向に微動させる制御
も行われる。

【００５８】また、螺旋パターン形成の精度が多少悪く
なることが許容されるのであれば、上記した回転露光
を、照明光を間欠させながら行ってもよい。また、上記
θステージ８２の回転方向、ＸＹステージ１３の移動方
向の両方を、上記説明した方向と反対にしても同じ螺旋
パターンを形成することができる。但し、ＸＹステージ
１３の移動方向が逆になると、螺旋の描かれ方が基板８
１の外周側から中心に向かうので、位置合わせすべきレ
チクル８９と基板８１との位置関係も、それに合わせて
変更される。

【００５９】（第１実施形態の効果）上述したように第
１実施形態では、回転露光中にＸＹステージ１３を移動
制御するので、レチクル８９（図２参照）には簡単なパ
ターンしか形成していないにもかかわらず、螺旋パター
ンを形成することができる。また、その移動制御は、位
置センサ１５やステージ移動機構１４等によって高精度
に行われるので、その螺旋パターン形成は、十分に高い
精度で行われる。

【００６０】また、このレチクル８９の縞模様パターン
Ｐ０（図２参照）はＸＹステージ１３の移動方向に関し
て対称であるので、その移動方向、θステージ８２の回
転方向の何れか一方を逆にするだけで、螺旋パターンの
巻方向を左右何れにも設定できる。但し、ＸＹステージ
１３の移動方向が逆になると、螺旋の描かれ方が基板８
１の外周側から中心に向かうので、位置合わせすべきレ
チクル８９と基板８１との位置関係も、それに合わせて
変更される。

【００６１】＜第２実施形態＞次に、本発明に係る第２
実施形態を、図１、図２、図４、図５に基づいて説明す
る。本第２実施形態は、請求項１、請求項２、請求項３
に対応する。ここでは、第１実施形態との相違点につい
てのみ説明し、その他の部分については説明を省略す
る。

【００６２】第２実施形態では、図１に示した露光装
置、レチクル８９、基板８１を用いる点で第１実施形態
と同じであるが、露光装置の動作が異なる。図５は、第
２実施形態の動作フローチャートである。図５におい
て、図３に示すステップと同じものについては同一の符
号を付して示す。第２実施形態のステップＳ５３では、
図３のステップＳ３と同様に所定のタイミングで照明光
学系８５内のシャッターが開かれるが、制御部１９とレ
チクル移動機構１６とはこの回転露光と同時にレチクル
８９を＋Ｘ方向に移動させる。

【００６３】このステップＳ５３における制御系１９お
よびレチクル移動機構１６は、図３ステップＳ３におけ
る制御系１９およびステージ移動機構１４と同様にして
回転機構８４と同期をとり、回転露光が開始されてから
のθステージ８２の回転角θおよびレチクル８９の移動
距離Ｌについて式（２）を満たすよう移動制御する。Ｌ＝（θ／２π）×Ｄ１・・・（２）この移動制御は、ピッチｄ１や線幅ｄ２と比較して十分
に高い精度（例えば５ｎｍのオーダ）で行うことができ
る。因みに、レチクル８９の重量は、θステージ８２や
回転機構８４等を支持するＸＹステージ１３の重量と比
較して圧倒的に少ない（１／１００倍の重量である）の
で、このレチクル８９の移動制御の精度は、第１実施形
態におけるＸＹステージ１３の移動制御の精度よりも高
い。

【００６４】その後のステップＳ５４の制御系１９は、
図３のステップＳ４と同様にしてシャッターを閉じるこ
とにより回転露光を終了する。この時点でレチクル８９
の移動距離は、Ｄ１となっている。この移動距離Ｄ１
は、第１実施形態におけるＸＹステージ１３の移動距離
ｄ１のＮ倍（Ｎ：縮小率）に相当する。したがって、第
２実施形態における基板８１上での縮小パターンの移動
精度は、第１実施形態と比べてさらにＮ倍も高い。

【００６５】また、パターンＰ２に関するステップＳ５
６、Ｓ５７では、それぞれ上記したパターンＰ１に関す
るステップＳ５３、Ｓ５４と同様レチクル８９を移動さ
せる制御が行われる。同様に、パターンＰ３に関するＳ
５９、Ｓ５１０でも、それぞれ上記したパターンＰ１に
関するステップＳ５３、Ｓ５４と同様レチクル８９を移
動させる制御が行われる。

【００６６】（第２実施形態の効果）上述したように第
２実施形態では、位置センサ１７やレチクル移動機構１
６を利用して、回転露光中にレチクル８９を高い精度で
移動制御する。ＸＹステージ１３を移動させる第１実施
形態と比べて、その移動対象物が軽量となりかつその移
動距離が多くなる分だけ、さらに高い精度で螺旋パター
ンを形成することができる。

【００６７】なお、螺旋パターンの巻方向の設定は、θ
ステージ８２の回転方向、レチクル８９の移動方向の何
れか一方を逆にするだけで実現する。但し、レチクル８
９の移動方向が逆になると、位置合わせすべきレチクル
８９と基板８１との位置関係もそれに合わせて変更され
る。＜その他の実施形態＞次に、本発明に係る他の実施形態
を、図２、図６に基づいて説明する。

【００６８】ここでは、上記各実施形態との相違点につ
いてのみ説明し、その他の部分については説明を省略す
る。他の実施形態では、図１に示した露光装置、基板８
１を用いる点で第１実施形態や第２実施形態と同じであ
るが、使用するレチクルが異なる。また、使用するレチ
クルのパターン形状に応じて、照明光学系８５内のレチ
クルブラインドの形状も適宜変更される。

【００６９】図６は、各種レチクルを示す図である。図
６では、比較のために、第１実施形態および第２実施形
態で使用したレチクル８９（図２参照）と同じタイプの
パターンＰｃが形成されたレチクル（ｃ）を示した。初
めに説明するレチクル（ａ）は、請求項１、請求項２、
請求項３、請求項５の原盤に対応する。

【００７０】このレチクル（ａ）のパターンＰａの縞模
様は、仮想的に点線で示したレチクル（ｃ）のパターン
Ｐｃの縞模様と比べて明らかなように、Ｘ方向を基準に
して傾斜している。また、このパターンＰａの中心角θ
ａは、パターンＰｃの中心角θｃよりも大きい。レチク
ル（ｃ）と同じタイプを使用していた上記第１実施形態
および第２実施形態では、基板８１上で縮小パターンが
移動する軌跡はその縞模様の曲線からやや外れる。この
ために線ずれが生じ、線幅に誤差が生じていた。

【００７１】しかし、このレチクル（ａ）によれば、縞
模様が傾斜しているので、この線ずれを小さくできる。
しかも、この傾斜が形成すべき螺旋パターンの曲線の傾
斜と近い程、線ずれは小さくなる。螺旋パターンの形成
精度を高めるのであれば、一般に縞模様パターンの中心
角は小さくする必要があるが、このパターンＰａに関し
ては、その傾斜がある分だけ、中心角θａを大きくして
も十分な精度が得られる。

【００７２】中心角を大きくすることの利点は、一度に
露光できる領域が大きくなり、その分露光時間が短縮さ
れること、また時間短縮の結果、環境による装置ドリフ
トの影響を抑えられることにある。

【００７３】すなわち、レチクル（ａ）によれば、縞模
様の傾斜の方向によって螺旋の巻方向が１つに決まって
しまう反面、レチクル（ｃ）と同じタイプを使用する第
１実施形態や第２実施形態よりもさらに、高スループッ
ト化、あるいは高精度化を図ることができる。次に説明
するレチクル（ｂ）は、請求項１、請求項２、請求項
４、請求項５の原盤に対応し、レチクル（ｄ）は、請求
項１、請求項２、請求項４の原盤に対応する。

【００７４】それぞれのパターンＰｂ、Ｐｄの縞模様
は、それぞれパターンＰａ、Ｐｃの縞模様の曲線を直線
近似したものである。また、このように直線近似すると
線ずれが大きくなる傾向にあるため、これらパターンＰ
ｂ、Ｐｄおのおのの中心角θｂ、θｄはそれぞれ中心角
θａ、θｃよりも小さくなっている。このようなレチク
ル（ｂ）、（ｄ）は、螺旋パターンの形成時には、その
中心角が小さい分時間がかかるが、直線近似によってパ
ターンが簡略化されているので、レチクルの製造時間お
よび製造コストを大きく削減できる。

【００７５】なお、図６に示すレチクルのうち、特にレ
チクル（ａ）、（ｂ）は、外から内への右巻きの螺旋パ
ターンを形成するためのものである。したがって、回転
露光では、θステージ８２を右回転させて基板８１の中
心側から露光するか、またはθステージ８２を左回転さ
せて基板８１の外周側から露光することになる。また、
左巻の螺旋パターンを形成するためのものとするには、
レチクル（ａ）、（ｂ）における縞模様の傾斜の方向を
反対にすればよい。この場合、回転露光では、θステー
ジ８２を右回転させて基板８１の外周側から露光する
か、またはステージ８２を左回転させて基板８１の中心
側から露光することになる。

【００７６】なお、上記各実施形態においては、レチク
ルまたは基板８１をＸ方向に相対移動させているが、基
板８１と、レチクルに形成されたパターンの縮小パター
ン（縮小像）とを同様に相対移動させるのであれば、如
何なる方法で相対移動を行ってもよい。例えば、投影光
学系８３内におけるミラー回転などによってその結像位
置をずらせば、これが実現する。

【００７７】また、上記各実施形態においては、基板８
１が１回転する間に、基板８１と縮小パターンとを螺旋
パターンの１ピッチｄ１だけ相対移動させているが、基
板８１がｎ（ｎ：整数）回転する間に螺旋パターンの１
ピッチｄ１だけ移動させるのであれば、その値ｎは如何
なる値に設定してもよい。θステージ８２の回転の再現
性は高いので、この場合にも十分な精度で螺旋パターン
を形成することができる。

【００７８】また、上記各実施形態において投影光学系
８３は、縮小投影を行っているが、拡大投影や等倍投影
を行うこととしてもよい。原盤についてもレチクルに限
らず、投影の仕方に適合するのであれば如何なる原盤に
代えてもよい。また、上記各実施形態においては、図１
に投影光学系８３が正立像を形成している様子を示した
が、これに限らない。投影光学系８３が倒立像を形成す
る場合にも、像と基板との相対移動の仕方を上記した各
実施形態と同じにすれば、同様にして螺旋パターンを形
成できる。

【００７９】また、上記各実施形態において、各パター
ンの中心角および縞数は、図示したものに限らず、実際
に使用される場合には、それぞれ形成すべき螺旋パター
ンやその精度、また使用する露光装置の特性等に応じて
適当な値に設定される。また、上記各実施形態では、レ
チクルに形成されるパターンが扇状となっているが、そ
れと同じ方向に縞模様を有し、その径方向に長いスリッ
ト状のパターンにしてもよい。この場合には、回転露光
中の縮小パターンの速度が基板８１の径位置によって異
なるために、形成される螺旋パターンの線幅ｄ２の誤差
は中心に近い程大きくなる。したがって、このような誤
差が許容される場合にのみ、レチクルのパターンをスリ
ット状に簡略化できる。

【００８０】また、上記各実施形態においては、螺旋パ
ターンのピッチは、基板８１の全域に亘って一定とされ
ているが、各回転露光で使用されるパターン（上記各実
施形態ではＰ１、Ｐ２、Ｐ３のそれぞれ）内でピッチが
一定であれば、基板８１の径位置によって異なってもよ
い。この場合、各回転露光で行われる移動の距離も、対
応するパターンのピッチに応じて変更される。

【００８１】なお、上記各実施形態で説明した方法は、
ディスク媒体以外にも適用できる。例えば、測微接眼レ
ンズの一種である「スパイラル接眼レンズ」の製造であ
る。スパイラル接眼レンズは、回転できる焦点鏡を有
し、その回転中心の周りに展開した２重の螺旋パターン
が形成されている。上記説明した方法によれば、精密測
定の基準となるその螺旋パターンを、正確に形成するこ
とができる。

【００８２】

【発明の効果】上述したように、請求項１に記載の発明
では、被露光物を回転させながら露光する際に、移動機
構が被露光物と原盤とを原盤の縞模様の１ピッチ分だけ
相対移動させるので、縞模様パターンの原盤しか用意し
ていないにもかかわらず、被露光物には確実に螺旋パタ
ーンが形成される。

【００８３】さらに、その縞模様を相対移動の方向に関
して対称に形成すれば、回転方向、相対移動の方向の何
れか一方を逆にするだけで、螺旋パターンの巻方向を左
右何れにも設定できる。請求項２に記載の発明では、露
光手段が行う露光は縮小露光であり、かつ移動機構が移
動させる対象は原盤である。したがって、相対移動の精
度が極めて高くなり、螺旋パターン形成の精度が高ま
る。

【００８４】請求項３に記載の発明では、弧状パターン
を使用する。この弧状パターンは螺旋パターンと比べて
簡単であるが、その円弧が螺旋パターンの曲線に近いの
で螺旋パターンの形成は精度よくできる。請求項４に記
載の発明では、直線パターンを使用することによって、
螺旋パターン形成の精度は低下するが、原盤の形成を容
易にしてその製造時間および製造コストを大きく削減で
きる。

【００８５】請求項５に記載の発明では、傾斜パターン
を使用することによって、螺旋パターンの巻方向を任意
に設定できなくなるが、その螺旋パターン形成の精度を
高めることができる。すなわち、本発明によれば、露光
装置を使用して、簡単なパターンの原盤で効率よく螺旋
パターンを形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】露光装置の構成を示す図である。

【図２】レチクルを説明する図である。

【図３】第１実施形態の動作フローチャートである。

【図４】基板上の縮小パターンを説明する図である。

【図５】第２実施形態の動作フローチャートである。

【図６】各種レチクルを示す図である。

【図７】特開平５−１７４４３０号公報に記載の螺旋パ
ターンの露光方法を説明する図である。

【図８】同心円パターンを露光する場合を説明する図で
ある。

【符号の説明】

１０レチクルホルダ１３ＸＹステージ１４ステージ移動機構１５、１７位置センサ１６レチクル移動機構１８角度センサ１９制御系Ｐ０縞模様パターンＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄパターンｐ１、ｐ２、ｐ３縮小パターンＥ１扇状領域（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、８０、８９レチク
ル８１基板８２ θステージ８３投影光学系８４回転機構８５照明光学系Ｅ８、Ｅ９領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被露光物を回転させる回転手段と、原盤
に形成されたパターンの像を前記露光面に転写する露光
手段と、前記露光手段が形成する像と前記被露光物とを
相対移動させる移動機構とを備えた露光装置を使用する
螺旋パターンの露光方法であって、前記原盤として、縞模様からなる縞模様パターンが形成
された原盤を用意し、前記露光手段による露光中、前記回転手段により前記被
露光物を整数回回転させる間に、前記移動機構により前
記被露光物と前記露光手段が形成する像との相対位置を
前記縞模様の１ピッチ分だけ移動させてその被露光物に
螺旋パターンを形成することを特徴とする螺旋パターン
の露光方法。
【請求項２】請求項１に記載の螺旋パターンの露光方
法において、前記露光手段は、前記原盤に形成された前記縞模様パタ
ーンの縮小像を転写する縮小露光手段であり、前記移動機構は、前記相対移動を前記原盤の移動により
実現することを特徴とする螺旋パターンの露光方法。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の螺旋パ
ターンの露光方法において、前記原盤に形成される縞模様パターンは、前記縞模様が同心円の弧からなるパターンであることを
特徴とする螺旋パターンの露光方法。
【請求項４】請求項１または請求項２に記載の螺旋パ
ターンの露光方法において、前記原盤に形成される縞模様パターンは、前記縞模様が直線からなるパターンであることを特徴と
する螺旋パターンの露光方法。
【請求項５】請求項１から請求項４の何れか１項に記
載の螺旋パターンの露光方法において、前記原盤に形成される縞模様パターンは、前記相対移動の方向の垂直方向に対して、前記縞模様が
傾けられているパターンであることを特徴とする螺旋パ
ターンの露光方法。