JP2868274B2 - 走査型露光装置 - Google Patents

走査型露光装置

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JP2868274B2
JP2868274B2 JP2085150A JP8515090A JP2868274B2 JP 2868274 B2 JP2868274 B2 JP 2868274B2 JP 2085150 A JP2085150 A JP 2085150A JP 8515090 A JP8515090 A JP 8515090A JP 2868274 B2 JP2868274 B2 JP 2868274B2
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玲 森本
悟 立原
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70358Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Projection-Type Copiers In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、露光対象に原画の一部の像を形成し、露
光対象と原画とを相対的にスライドさせることにより、
露光対象全体の露光を行う走査型の露光装置に関するも
のである。
[従来の技術] このように原画と露光対象とを投影レンズに対して相
対的に移動させて露光を行う走査型の露光装置として
は、コピー機、あるいはステッパーと呼ばれる細密パタ
ーン用の露光装置等がある。
コピー機は、原稿の像を回転する感光体ドラム上に連
続的に投影、露光するものである。また、ステッパー
は、マスクと露光対象とを断続的に移動させつつ、マス
クの像を部分部分に分けて露光対象上に投影、露光する
ものである。
ところで、上記のような走査型露光装置においては、
原稿上の投影部分の移動量と、露光対象上での露光部分
の移動量とを投影レンズ系の倍率を考慮して関連付ける
必要がある。
コピー機のように高精度が求められない装置は、機械
的なリンクにより移動量の関連付けを行っている。ま
た、ステッパーのような高精度が要求される装置は、マ
スク、露光対象それぞれの移動量を、例えば移動量に応
じて出力されるパルス数により電気的に制御し、これら
の関連付けを行っている。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上述した従来の走査型露光装置は、原
画、露光対象のそれぞれに対する移動制御はなされたと
しても、これらの移動量制御は予め定められて固定され
た係数に基づいて実行されるため、実際に投影されたパ
ターン像の移動に対してはオープンループとなり、フィ
ードバックをかけることができない。
従って、投影レンズの倍率に誤差が含まれる場合、あ
るいは原画と露光対象との移動の関連付けに誤差があっ
た場合には、露光対象上に形成されるパターンの精度が
低下するという問題がある。
[発明の目的] この発明は、上記の課題に鑑み、投影レンズ系の倍率
誤差、あるいは原画、露光対象の移動量誤差があった場
合にも、パターンの精度の低下を防止することができる
走査型露光装置を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] この発明は、上記の目的を達成するため、原画のパタ
ーン像と共に移動する所定投影パターン像を形成する投
影パターンを設け、この所定投影パターンの状態を受光
手段により検出することにより、原画の像の移動を検出
し、これに基づいて露光対象の移動を制御することを特
徴とする。
[作用] 上記の構成によれば、投影された所定投影パターン像
の移動に追従して露光対象が移動されるため、投影レン
ズ系の誤差等はキャンセルされる。
[実施例] 以下、この発明を図面に基づいて説明する。
《第1実施例》 第1図〜第5図は、この発明に係る走査型露光装置の
第1実施例を示したものである。
この装置は、第1図に示すように光源としての水銀灯
11を備える光源部10と、露光パターンが描かれた原画で
あるマスクとしての液晶ライトバルブ21を有するマスク
部20と、液晶ライトバルブ21を透過した光束により原画
の像を投影する投影レンズ系30と、露光対象であるプリ
ント基板等のワーク41を有するワーク部40とから概略構
成されている。
光源部10は、水銀灯11から発する光をインテグレータ
12により平均化すると共に、コンデンサレンズ13によっ
て液晶ライトバルブ21上に集光させる。
液晶ライトバルブ21は、図示せぬ書き込み光学系によ
り露光パターンが形成されるものであり、マスクテーブ
ル22上に載置されている。このマスクテーブル22は、静
止系であるマスクベース23のガイドレール23a,23aに係
合してスライド自在に設けられている。
また、マスクベース23の中央には、液晶ライトバルブ
21を透過した光束をワーク部40側へ透過させる開口23b
が穿設されている。
マスクベース23の両端に設けられた軸受24,24間に
は、ガイドレール23aと平行に送りネジ25が架設されて
おり、マスクテーブル22にはこの送りネジ25に螺合する
送りナット22aが設けられている。送りネジ25は、サー
ボモータ26によって回転駆動され、これによってマスク
テーブル22がガイドレール23aに沿ってスライドされ
る。これらの送りネジ25、送りナット22a、サーボモー
タ26は、原画と投影レンズ系とを相対的に移動させる第
1の駆動機構を構成する。
なお、サーボモータ26には、その回転軸の回転速度を
検出する速度検出器26aが取り付けられている。
マスクテーブル22の一部には、所定投影パターンとし
て、マスクテーブル22のスライド方向に沿って透過率が
交互に変化する縞状の投影スケール22bが液晶ライトバ
ルブ21に隣接して設けられている。この投影スケール22
bを透過した光束は、投影レンズ系30を介してワーク部4
0上に縞状のパターン像を形成する。
更に、マスクテーブル22の側部には、テーブルのスラ
イド方向に沿って透過率が交互に変化する縞状のパター
ンを有する第1リニアスケール22cが取り付けられてお
り、マスクベース23にはこの第1リニアスケール22cを
挟んで第1リニアヘッド27が設けられている。第1リニ
アヘッド27は、リニアスケール22cを挟んで対向する発
光部と受光部とを有しており、第1リニアスケールの移
動に伴って移動量に対応するパルスを出力する。
投影レンズ系30は、露光対象の平面度が低い場合、あ
るいは投影レンズ系のデフォーカスがあった場合にも正
確なパターンを形成できるように、像側にテレセントリ
ックなレンズ系が用いられている。但し、回転対称なレ
ンズから構成されるテレセントリックレンズは、露光対
象側のレンズ径が少なくとも露光対象全体を含む大きさ
となるため、露光対象が大きくなるレンズの作成がコス
ト的に困難となるという問題がある。
そこで、この実施例の投影レンズ系30は、回転対称な
第1レンズ群31と、円形レンズの直径を含む一部を平面
長方形に切り出した形状の第2レンズ群32とから構成さ
れており、液晶ライトバルブ21及び開口23bを透過した
光源部10からの光束をワーク41に対してスリット状に結
像させる。
ワーク部40は、ワーク41が載置されるワークテーブル
42と、静止系であるワークベース43とを備えている。ワ
ークテーブル42は、ワークベース43に設けられたガイド
レール43a,43aに係合してスライド自在とされている。
ワークベース43の両端に設けられた軸受44,44間に
は、ガイドレール43aと平行に送りネジ45が架設されて
おり、ワークテーブル42にはこの送りネジ45に螺合する
送りナット42aが設けられている。送りネジ45は、サー
ボモータ46によって回転駆動され、これによってワーク
テーブル42がガイドレール43aに沿ってスライドされ
る。これらの送りネジ45、送りナット42a、サーボモー
タ46は、露光対象と投影レンズ系とを相対的に移動させ
る第2の駆動機構を構成する。
なお、サーボモータ46には、その回転軸の回転速度を
検出する速度検出器46aが取り付けられている。
更に、ワークテーブル42の側部には、テーブルのスラ
イド方向に沿って透過率が交互に変化する縞状のパター
ンを有する第2リニアスケール42bが取り付けられてお
り、ワークベース43にはこの第2リニアスケール42bを
挟んで第2リニアヘッド47が設けられている。第2リニ
アヘッド47は、リニアスケール42bを挟んで対向する発
光部と受光部とを有しており、第2リニアスケールの移
動に伴って移動量に対応するパルスを出力する。
また、第2レンズ群32の下方には、第2リニアヘッド
47に隣接して受光器としての第3リニアヘッド48が設け
られている。第3リニアヘッド48上にはマスクテーブル
の移動に伴って移動する投影スケール22bの像が形成さ
れ、マスクテーブル22の移動量に対応したパルスが出力
される。
第2図は、上述した装置の制御系を示したものであ
る。
この装置は、全体の制御を行う中央制御装置100を中
心として、マスクテーブル22の移動を制御する系と、こ
のマスクテーブル22の移動量に基づいてワークテーブル
42の移動を制御する系とが独立して設けられている。
マスク側の系は、移動量を決定するパルス分配器110
と、決定されたパルスと第1リニアヘッド27から検出さ
れる実際の移動パルスとの偏差を検出して補正をかける
偏差カウンタ111と、偏差カウンタ111の出力をアナログ
変換するD/Aコンバータ112と、速度検出器26aの出力に
基づくフィードバックを受けつつサーボモータ26に駆動
電流を供給するサーボアンプ113とを備えている。
一方、ワーク側の系は、第3リニアヘッド48の出力に
基づいて光学系の倍率誤差を含むマスクテーブル22の移
動量を検出してワークテーブル42の移動量を決定するリ
ンク手段としてのパルス分配器120と、第2リニアヘッ
ド47の出力に基づいて偏差を検出する偏差カウンタ121
と、D/Aコンバータ122と、速度検出器46aの出力に基づ
いてサーボモータ46に駆動電流を供給するサーボアンプ
123とを備えている。
上記構成により、マスクテーブル22は中央制御装置10
0からの指令によって所定のスピードで移動される。
一方、ワークテーブル42は、第3リニアヘッド48から
出力される投影レンズ系30の倍率誤差を含むマスクテー
ブルの移動量に基づいて移動される。
第3図は、投影スケールをマスクテーブル側の移動量
検出とワークテーブル側の移動量検出とで共用する例を
示したものである。
すなわち、光源部10からの光束をハーフミラー50で分
割し、反射成分をミラー51で反射させて投影スケール22
bを介して第1リニアヘッド27で受光すると共に、透過
成分を投影スケール22b、投影レンズ系30を介して第3
リニアヘッド48で受光する。
第1リニアヘッド27からは、マスクテーブル22の移動
量を検出し、第3リニアヘッド48からは投影レンズの倍
率誤差を含んだマスクテーブル22の移動量を検出する。
検出後の制御については上記の実施例と同様である。
なお、上記の実施例では、両テーブルをクローズドル
ープで制御しているが、マスクテーブル22側は原理的に
はオープンループで制御することもできる。但し、レジ
スト等の感材に微細なパターンを描画する装置において
は、露光量の微小な変化が線幅に大きく影響するため、
上記のようにマスクテーブル側もクローズドループで制
御する必要がある。
また、第3リニアヘッド48は、単一のフォトダイオー
ド等の受光素子であってもよいが、第4図に示したよう
な構成とすることもできる。
すなわち、この例で示した第3リニアヘッド48は、投
影されたスケール像のピッチに対して1/4ピッチづつ位
相が相違する4つの受光素子48a,48b,48c,48dと、これ
らの受光素子に対応する開口が形成された走査板48eと
を有している。それぞれの受光素子48a〜48dの位相差
は、スケール像のピッチに対して0゜、90゜、180゜、2
70゜となる。
このようなリニアヘッドを利用した信号検出を第5図
に基づいて説明する。
受光素子48aと48c、受光素子48bと48dとの出力をプッ
シュプル接続し、互いに90゜位相変化した2つのプッシ
ュプル信号I1,I2を得る。I1,I2はアナログ出力であるの
で、波形整形回路により矩形波信号U1,U2としてデジタ
ル化する。
次に、矩形波信号U1,U2のエッジを検出してパルスを
発生させることにより、プッシュプル信号I1,I2の4倍
の周波数を持つパルス信号Upを生成し、この信号に同期
してワークテーブルを駆動する。
原理的には、前述したように1つの受光素子によって
も検出可能であるが、スケール像のピッチに対して相対
的に90゜位相が異なる位置に配置された4つの受光素子
を用いることにより、移動方向の検出を可能とすること
ができ、更に4倍の周波数のパルスを発生させることに
より移動量検出の精度を向上させることができる。
また、180゜づつ位相が異なる受光素子の出力を組に
してプッシュプル接続することにより、光学系の倍率誤
差によりスケール像のピッチが変化した場合にも、SN比
は低下するが、パルスの周期は変化させずに検出するこ
とができる。
《第2実施例》 第6図及び第7図は、この発明の第2実施例を示した
ものである。
描画するパターンの精度が比較的緩い場合、あるい
は、露光対象の感材としてリスフィルムのような感光の
立ち上がりが急峻な感材を用いる場合には、第1実施例
のようにマスクテーブルの移動速度は厳密に制御する必
要がない。第2実施例では、このような場合に、マスク
テーブルの移動をオープンループとして制御の簡略化を
図った装置を示している。
この装置では、マスクテーブルの移動量を検出するリ
ニアスケールと、モータの回転速度を検出する速度検出
器とが設けられておらず、第1の駆動手段としてステッ
ピングモータ27を用いている。他の構成は第1実施例と
同様である。
回路構成は、第7図に示した通りであり、ステッピン
グモータ27は中央制御装置100からの指令に基づいてパ
ルス分配器110から出力されるパルスに基づいて直接駆
動される構成となっている。ワークテーブル側の制御は
第1実施例と同様である。
なお、上記の2つの実施例では、原画、スケールを透
過した光束により、像を形成する装置についてのみ述べ
ているが、この発明は、例えばコピー機のように反射光
束により像を形成する装置に適用することも可能であ
る。
また、露光対象としては、上記のような平面の感材の
みでなく、ドラム状の感光体を露光させる構成としても
よい。
[効果] 以上説明した通り、この発明によれば、投影レンズ系
を介して実際に投影されたスケール像の移動に基づいて
露光対象を移動させる構成としたため、投影レンズ系に
倍率誤差が存在する場合、あるいは原画の移動が不安定
となった場合にも、これらの誤差を含んだ形で露光対象
を移動させることにより、高精度のパターンニングを行
うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係る走査型露光装置の第1実施例を
示す光学系の説明図、第2図は第1図に示した装置の制
御系を示すブロック図、第3図は第1図に示した装置の
変形例を示す光学系の説明図、第4図はリニアヘッドの
詳細を示す説明図、第5図は第4図に示したリニアヘッ
ドからの信号処理を示すグラフである。 第6図はこの発明の第2実施例を示す光学系の説明図、
第7図は第6図に示した装置の制御系を示すブロック図
である。 21……液晶ライトバルブ(原画) 30……投影レンズ系 41……ワーク(露光対象) 48……第3リニアヘッド(受光手段) 22b……投影スケール 120……パルス分配器(リンク手段)
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−251025(JP,A) 特開 昭64−21615(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03F 7/20 H01L 21/30

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】露光パターンが描かれた原画の一部を露光
    対象に対して結像させる投影レンズ系と、 前記原画と前記投影レンズ系とを相対的に移動させる第
    1の駆動機構と、 前記露光対象と前記投影レンズ系とを相対的に移動させ
    る第2の移動機構と、 前記原画と共に移動され、投影レンズ系を介して前記露
    光対象側に所定投影パターン像を形成する投影パターン
    と、 該投影パターン像の移動を検出する受光手段と、 該受光手段の出力に基づいて前記原画の像の移動状態を
    検出することにより、 該像の移動に同期させて露光対象を移動させるよう前記
    第2の駆動機構を制御するリンク手段とを備えることを
    特徴とする走査型露光装置。
  2. 【請求項2】前記投影パターンは、スケールであること
    を特徴とする請求項(1)に記載の走査型露光装置。
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