JP2007316204A

JP2007316204A - 櫛型電極の露光方法および露光装置

Info

Publication number: JP2007316204A
Application number: JP2006143859A
Authority: JP
Inventors: Takehisa Yahiro; 威久八尋
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2006-05-24
Filing date: 2006-05-24
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2026-05-24
Also published as: JP4848837B2

Abstract

【課題】本発明は、感応基板上に櫛型電極のパターンを露光する櫛型電極の露光方法および露光装置に関し、櫛型電極のパターンを容易，確実に露光することを目的とする。
【解決手段】所定のピッチを有する２光束干渉縞のパターン像により感応基板上に第１のラインアンドスペースパターンを露光する第１の露光工程と、前記ピッチの２倍のピッチを有する２光束干渉縞のパターン像により前記感応基板上に第２のラインアンドスペースパターンを露光する第２の露光工程とを有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、感応基板上に櫛型電極のパターンを露光する櫛型電極の露光方法および露光装置に関する。

弾性表面波装置には、様々な用途があるが、代表的な用途として、携帯電話等の小型移動体通信機器に用いられる高周波フィルタ（弾性表面波(Surface Acoustic Wave)共振器型フィルタ）がある。
弾性表面波装置は、基本的に、圧電薄膜上にラインアンドスペース状にパターニングされた櫛型電極を有する。特に、弾性表面波共振器型フィルタ(以下ＳＡＷフィルタという)は、信号の高周波化のため、櫛型電極のピッチを狭くすることが要求されており、近い将来にはピッチ１００ｎｍ以下のラインアンドスペース状のパターンが必要になると予測される。
特開２０００−２２３４００号

このような寸法のパターニングには、電子線露光装置あるいはナノインプリント方式のパターニング装置を用いることが考えられるが、処理速度、コスト等に大きな問題がある。
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、櫛型電極のパターンを容易，確実に露光することができる櫛型電極の露光方法および露光装置を提供することを目的とする。

第１の発明の櫛型電極の露光方法は、所定のピッチを有する２光束干渉縞のパターン像により感応基板上に第１のラインアンドスペースパターンを露光する第１の露光工程と、前記ピッチの２倍のピッチを有する２光束干渉縞のパターン像により前記感応基板上に第２のラインアンドスペースパターンを露光する第２の露光工程とを有することを特徴とする。

第２の発明の櫛型電極の露光方法は、第１の発明の櫛型電極の露光方法において、前記第１の露光工程と前記第２の露光工程とを同時に行うことを特徴とする。
第３の発明の櫛型電極の露光方法は、第１または第２の発明の櫛型電極の露光方法において、前記第１のラインアンドスペースパターンのラインの端部と前記第２のラインアンドスペースパターンのラインの端部とが重なるように露光することを特徴とする。

第４の発明の櫛型電極の露光方法は、第３の発明の櫛型電極の露光方法において、前記第１のラインアンドスペースパターンの露光または前記第２のラインアンドスペースパターンの露光を、ライン方向にずらして複数回行うことを特徴とする。
第５の発明の櫛型電極の露光方法は、第１ないし第４のいずれか１の発明の櫛型電極の露光方法において、前記第２のラインアンドスペースパターンのラインの外側端部を接続する接続パターンを露光する第３の露光工程を有することを特徴とする。

第６の発明の露光装置は、所定のピッチを有する２光束干渉縞のパターン像を発生させ感応基板上に第１のラインアンドスペースパターンを露光する第１の光学系と、前記ピッチの２倍のピッチを有する２光束干渉縞のパターン像を発生させ前記感応基板上に第２のラインアンドスペースパターンを露光する第２の光学系とを有することを特徴とする。
第７の発明の露光装置は、第６の発明の露光装置において、前記第１の光学系で露光される領域と前記第２の光学系で露光される領域とを区画する遮光パターンを備えた遮光板を有することを特徴とする。

第８の発明の露光装置は、第６または第７の発明の露光装置において、前記感応基板を前記第１のラインアンドスペースパターンのライン方向に移動する移動手段を有することを特徴とする。

本発明では、櫛型電極のパターンを容易，確実に露光することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
(第１の実施形態)
図１は本発明の露光装置の第１の実施形態を示している。
この露光装置は、第１の光学系１１と第２の光学系１３とを有している。
第１の光学系１１は、ピッチがＰの２光束干渉縞のパターン像を発生させる。そして、図２に示すように、ピッチがＰの第１のラインアンドスペースパターン１５を感応基板１７上に露光する。第２の光学系１３は、ピッチが２Ｐの２光束干渉縞のパターン像を発生させる。そして、図２に示すように、ピッチが２Ｐの第２のラインアンドスペースパターン１９を感応基板１７上に露光する。

第１の光学系１１では、光源２１からの光がコリメータレンズ２３を介してハーフミラー２５に入射される。ハーフミラー２５で反射した第１の光束２１Ａは、ミラー２７により紙面に平行な方向に折曲された後、ミラー２９で反射され、遮光板３１を通り、ステージ３３上に配置される感応基板１７に対して入射角がθ度で入射される。一方、ハーフミラー２５を通過した第２の光束２１Ｂは、ミラー３５により紙面に平行な方向に折曲された後、ミラー３７で反射され、遮光板３９を通り、ステージ３３上に配置される感応基板１７に対して入射角が−θ度で入射される。これにより、ピッチがＰの２光束干渉縞のパターン像が形成される。

第２の光学系１３では、ハーフミラー２５で反射した第１の光束２１Ａが、ミラー４１により紙面の前後方向に折曲された後、ミラー４３で反射され、遮光板４５を通り、ステージ３３上に配置される感応基板１７に対して入射角がＡｒｃｓｉｎ（ｓｉｎθ／２）度で入射される。一方、ハーフミラー２５を通過した第２の光束２１Ｂは、ミラー４７により紙面の前後方向に折曲された後、ミラー４９で反射され、遮光板５１を通り、ステージ３３上に配置される感応基板１７に対して入射角が−Ａｒｃｓｉｎ（ｓｉｎθ／２）度で入射される。これにより、ピッチが２Ｐの２光束干渉縞のパターン像が形成される。

感応基板１７の上方の近傍には、露光領域を制限するための遮光板５３が配置されている。
図３は遮光板５３の詳細を示している。遮光板５３には、第１の光学系１１で露光される領域Ｒ１と第２の光学系１３で露光される領域Ｒ２を区画するための遮光パターンが形成されている。具体的には、遮光板５３の中央には、第１の光学系１１で露光される領域Ｒ１を制限する開口部５３ａが形成されている。また、この開口部５３ａの両側に、第２の光学系１３で露光される領域Ｒ２を制限するための開口部５３ｂが形成されている。第１の光学系１１からの照明光および第２の光学系１３からの照明光は、図３の(ａ)に点線で示すように開口部５３ａ，５３ｂより大きい状態で入射し、開口部５３ａ，５３ｂにより所定の大きさに制限される。

この実施形態では、図３の(ｂ)に示すように第２の光学系１３からの露光光が斜めに入射される。これにより、図３の(ｃ)に示すように第２の光学系１３の露光領域Ｒ２が僅かに第１の光学系１１の露光領域Ｒ１に重なる。また、遮光板５３と感応基板１７との間隔が、例えば５０μｍとされている。
以下、上述した露光装置を用いた櫛型電極の露光方法を説明する。露光方法を説明する前に櫛型電極を備えたＳＡＷフィルタについて説明する。

図４はＳＡＷフィルタを示している。このＳＡＷフィルタは、信号入力部５５および信号出力部５７に櫛型電極５９を有している。信号入力部５５に入力された入力信号は、信号入力部５５の櫛型電極５９によって圧電薄膜６３の機械振動に変換され、その振動が弾性表面波として伝播する。一方、伝播して信号出力部５７に到達した弾性表面波は圧電薄膜６３の機械振動となり、信号出力部５７の櫛型電極５９により電気信号に変換される。弾性表面波は共振周波数付近の限られた周波数帯域でのみ大きく励起される特徴があり、入力信号のうち共振周波数付近の信号だけがＳＡＷフィルタを通過できるため、バンドパスフィルタとして働く。

一般的に、ＳＡＷフィルタ等の弾性表面波装置においては、弾性表面波の伝播速度をＶ、波長をλｓ、周波数をｆとすると、ｆ＝Ｖ／λｓの関係がある。ここでＶは弾性表面波が伝播する基板の材質に固有の値であるので、周波数ｆを大きくするためには、弾性表面波の波長λｓを小さくする必要がある。また、弾性表面波を効率良く励起するためには櫛型電極５９のピッチＰを弾性表面波の波長λｓの１／２に一致させる必要がある。

特にＳＡＷフィルタにおいては、携帯電話等の小型移動体通信機器の高周波化に対する要求が強く、数１０ＧＨｚの周波数が将来必要になるとされている。例えば弾性表面波の伝播速度が４０００ｍ／ｓｅｃであり、周波数２０ＧＨｚの弾性表面波を励起する場合には、弾性表面波の波長は２００ｎｍとなり櫛型電極５９のパターンのピッチＰは１００ｎｍとなる。

図５は櫛型電極５９の露光方法を示している。
この実施形態では、先ず、図５の(ａ)に示すように、感応基板１７上に第１のラインアンドスペースパターン１５および第２のラインアンドスペースパターン１９Ａ，１９Ｂが同時に露光される。第１のラインアンドスペースパターン１５は、第１の光学系１１による２光束干渉縞の干渉縞パターン像により露光される。第１のラインアンドスペースパターン１５のライン間のピッチＰは、光源の光の波長をλｉとするとＰ＝λｉ／ｓｉｎθとなる。第２のラインアンドスペースパターン１９Ａ，１９Ｂは、第２の光学系１３による２光束干渉縞の干渉縞パターン像により露光される。第２のラインアンドスペースパターン１９Ａ，１９Ｂのライン間のピッチは、第１のラインアンドスペースパターン１５のピッチの２倍のピッチになる。

そして、一方の第２のラインアンドスペースパターン１９Ａは、第１のラインアンドスペースパターン１５のラインの端部に１ラインを置いて合致した状態で接続される。また、他方の第２のラインアンドスペースパターン１９Ｂは、第１のラインアンドスペースパターン１５の逆の端部に、一方の第２のラインアンドスペースパターン１９ＡとピッチＰだけずらした状態で接続される。なお、感応基板１７には予め蒸着等により櫛型電極５９の素材となる圧電薄膜層が形成され、この圧電薄膜層の上面に感光剤層が形成されている。そして、この感光剤層に第１のラインアンドスペースパターン１５および第２のラインアンドスペースパターン１９Ａ，１９Ｂが露光される。

次に、図５の(ｂ)に示すように、第２のラインアンドスペースパターン１９Ａ，１９Ｂの外側の端部を接続する接続パターン６３が露光され、これにより図５の(ｃ)に示すような形状の櫛型電極５９の露光が終了する。露光工程で形成する接続パターン６３は寸法が大きく位置精度も許容誤差が大きいので、近接露光方式のような原始的な露光方法で良い。そして、このようにして露光された感応基板１７を周知の方法により現像処理した後、圧電薄膜層をエッチング処理することにより櫛型電極が製造される。

上述したような露光方法で露光を行えば、光源に、一般に用いられるフッ化アルゴン（ＡｒＦ）エキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）を用いた場合にもピッチ１００ｎｍ以下の弾性表面波の櫛形電極パターンを容易に形成することができる。また、さらに波長の短いフッ素（Ｆ２）レーザ（波長１５７ｎｍ）を用いる方法や、感応基板１７上を高屈折率の液体で満たす方法により、ピッチ８０ｎｍ程度のパターンを形成することも可能である。

上述した実施形態では、所定のピッチＰを有する２光束干渉縞のパターン像により感応基板１７上に第１のラインアンドスペースパターン１５を露光し、ピッチＰの２倍のピッチを有する２光束干渉縞のパターン像により感応基板１７上に第２のラインアンドスペースパターン１９Ａ，１９Ｂを露光するようにしたので、櫛型電極５９のパターンを容易，確実に露光することができる。

そして、２光束干渉方式の露光装置を使用することが可能になるため、露光装置を簡易、小型で安価なものにすることができる。より具体的には、結像投影露光方式の露光装置で必要な投影光学系、露光原盤、露光原盤ステージ、アラインメント光学系等を不要にすることができる。また、結像の収差が発生しないので広い領域を一括して露光することが可能になり、高スループットのパターニングが可能になる。

また、上述した実施形態では、図３に示したように、第２の光学系１３からの露光光を斜めに入射して、第２の光学系１３の露光領域Ｒ２が僅かに第１の光学系１１の露光領域Ｒ１に重なるようにしたので、第１のラインアンドスペースパターン１５のラインと第２のラインアンドスペースパターン１９Ａ，１９Ｂのラインとを確実に接続することができる。

すなわち、第１の光学系１１で露光する領域Ｒ１と第２の光学系１３で露光する領域Ｒ２を重ねないで露光する場合には、図６の(ａ)に示すように、第１の光学系１１の領域Ｒ１のエッジ部Ｅ１および第２の光学系１３の領域のエッジ部Ｅ２に、それぞれ回折によってボケが生じるので、境界領域で照度に大きな変化を生じ、ラインの線幅が大きく変動する。しかしながら、図６の(ｂ)に示すように、第１の光学系１１で露光する領域Ｒ１と第２の光学系１３で露光する領域Ｒ２を重ねて露光する場合には、接続部の照度をほぼ一定にでき、接続部のライン幅の変動を最小限に抑制することが可能である。なお、図６は、領域の境界部の照度をフレネル回折理論に基づいて計算した結果を示している。
(第２の実施形態)
第２の実施形態では、図７に示すように、ステージ３３(図１に示す)により感応基板１７を第１のラインアンドスペースパターン１５のライン方向(Ｙ方向)に移動することにより、第１のラインアンドスペースパターン１５のラインの端部と第２のラインアンドスペースパターン１９Ａ，１９Ｂのラインの端部とが重なるように露光される(図３の(ｃ)参照)。

図８は、この実施形態の櫛型電極の露光方法を示している。
この実施形態では、先ず、図８の(ａ)に示すように、感応基板１７上に第１のラインアンドスペースパターン１５を露光する。この露光は、図７の(ａ)に示すような位置に感応基板１７を位置させて行われる。そして、ステージ３３により感応基板１７をラインの前後方向に微小距離移動して２重露光が行われる。この２重露光により、光の回折による照度のバラツキを低減することができる。

次に、図８の(ｂ)に示すように、第１のラインアンドスペースパターン１５のラインの一方の端部に、第２のラインアンドスペースパターン１９Ａの端部が重なるように第２のラインアンドスペースパターン１９Ａを露光する。この露光は、図７の(ｂ)に示す位置に感応基板１７を位置させて行われる。そして、ステージ３３により感応基板１７をラインの前後方向に微小距離移動して２重露光が行われる。この２重露光により、光の回折による照度のバラツキを低減することができる。

次に、図８の(ｃ)に示すように、第１のラインアンドスペースパターン１５のラインの他方の端部に、第２のラインアンドスペースパターン１９Ｂの端部が重なるように第２のラインアンドスペースパターン１９Ｂを露光する。この露光は、図７の(ｃ)に示す位置に感応基板１７を位置させて行われる。そして、ステージ３３により感応基板１７をラインの前後方向に微小距離移動して２重露光が行われる。この２重露光により、光の回折による照度のバラツキを低減することができる。

次に、図８の(ｄ)に示すように、第２のラインアンドスペースパターン１９Ａ，１９Ｂの外側の端部を接続する接続パターン６３が露光される。これにより図８の(ｅ)に示すような形状の櫛型電極５９の露光が終了する。
この実施形態では、第２のラインアンドスペースパターン１９Ａ，１９Ｂの露光時に、第１のラインアンドスペースパターン１５のラインの端部に、第２のラインアンドスペースパターン１９Ａ，１９Ｂの端部が重なるようにステージ３３を移動したので、第１のラインアンドスペースパターン１５のラインと第２のラインアンドスペースパターン１９Ａ，１９Ｂのラインとを確実に接続することができる。

また、第１のラインアンドスペースパターン１５および第２のラインアンドスペースパターン１９Ａ，１９Ｂの露光時に、ステージ３３をラインの前後方向に微小距離移動して２重露光をするようにしたので、光の回折による照度のバラツキを低減することができる。
すなわち、２重露光を行わない場合には、図９の(ａ)に示すように、第１の光学系１１の領域のエッジ部Ｅ１および第２の光学系１３の領域のエッジ部Ｅ２に、それぞれ回折によるラインの線幅の変動が生じる。しかしながら、２重露光を行う場合には、図９の(ｂ)に示すように、接続部のライン幅の変動を最小限に抑制することが可能である。なお、図９は、領域の境界部の照度をフレネル回折理論に基づいて計算した結果を示している。

図１０は、２重露光による照度バラツキの低減の原理を示している。すなわち、第１の光学系１１で露光される領域Ｒ１および第２の光学系１３で露光される領域Ｒ２を１回露光した場合には、図１０に細線で示すように露光領域の境界部付近では回折により照度分布が大きく波打ち、図９の(ａ)に示したような照度のバラツキが発生する。一方、それぞれの領域Ｒ１，Ｒ２を１回露光した後に、照度分布の波の半波長分だけステージ３３をずらし、更に露光するという２重露光動作を行うことにより、図１０に実線で示すように回折による照度分布の波打ちが小さくなり、図９の(ｂ)に示したように照度のバラツキを低減することができる。
(実施形態の補足事項)
以上、本発明を上述した実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような形態でも良い。

(１)上述した第２の実施形態では、第１のラインアンドスペースパターン１５を露光した後に第２のラインアンドスペースパターン１９Ａ，１９Ｂを露光した例について説明したが、第２のラインアンドスペースパターンを露光した後に第１のラインアンドスペースパターンを露光するようにしても良い。
(２)上述した実施形態では、露光領域を制限するための遮光板５３の開口部５３ａ，５３ｂあるいは近傍の位置を２つの光束２１Ａ，２１Ｂの干渉位置とした例について説明したが、例えば、投影光学系の前段の干渉位置で２つの光束を干渉させ、投影光学系を介して干渉縞パターンを感応基板上に露光するようにしても良い。

本発明の露光装置の第１の実施形態を示す説明図である。図１の露光装置により形成されるラインアンドスペースパターンを示す説明図である。図１の遮光板の詳細を示す説明図である。ＳＡＷフィルタを示す説明図である。本発明の櫛型電極の露光方法の第１の実施形態を示す説明図である。第１のラインアンドスペースパターンと第２のラインアンドスペースパターンの端部を重ねて露光した時のパターンの詳細を示す説明図である。本発明の櫛型電極の露光方法の第２の実施形態における感応基板の移動を示す説明図である。本発明の櫛型電極の露光方法の第２の実施形態を示す説明図である。感応基板を微小に移動して露光した時のパターンの詳細を示す説明図である。図９の原理を示す説明図である。

符号の説明

１１：第１の光学系、１３：第２の光学系、１５：第１のラインアンドスペースパターン、１７：感応基板、１９，１９Ａ，１９Ｂ：第２のラインアンドスペースパターン、３３：ステージ、５３：遮光板、５９：櫛型電極、６３：接続パターン。

Claims

所定のピッチを有する２光束干渉縞のパターン像により感応基板上に第１のラインアンドスペースパターンを露光する第１の露光工程と、
前記ピッチの２倍のピッチを有する２光束干渉縞のパターン像により前記感応基板上に第２のラインアンドスペースパターンを露光する第２の露光工程と、
を有することを特徴とする櫛型電極の露光方法。
請求項１記載の櫛型電極の露光方法において、
前記第１の露光工程と前記第２の露光工程とを同時に行うことを特徴とする櫛型電極の露光方法。
請求項１または請求項２記載の櫛型電極の露光方法において、
前記第１のラインアンドスペースパターンのラインの端部と前記第２のラインアンドスペースパターンのラインの端部とが重なるように露光することを特徴とする櫛型電極の露光方法。
請求項３記載の櫛型電極の露光方法において、
前記第１のラインアンドスペースパターンの露光または前記第２のラインアンドスペースパターンの露光を、ライン方向にずらして複数回行うことを特徴とする櫛型電極の露光方法。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の櫛型電極の露光方法において、
前記第２のラインアンドスペースパターンのラインの外側端部を接続する接続パターンを露光する第３の露光工程を有することを特徴とする櫛型電極の露光方法。
所定のピッチを有する２光束干渉縞のパターン像を発生させ感応基板上に第１のラインアンドスペースパターンを露光する第１の光学系と、
前記ピッチの２倍のピッチを有する２光束干渉縞のパターン像を発生させ前記感応基板上に第２のラインアンドスペースパターンを露光する第２の光学系と、
を有することを特徴とする露光装置。
請求項６記載の露光装置において、
前記第１の光学系で露光される領域と前記第２の光学系で露光される領域とを区画する遮光パターンを備えた遮光板を有することを特徴とする露光装置。
請求項６または請求項７記載の露光装置において、
前記感応基板を前記第１のラインアンドスペースパターンのライン方向に移動する移動手段を有することを特徴とする露光装置。