JP4146673B2 - 露光方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光用マスク（以下「マスク」という。）のパターンを感光材に露光する露光方法及び装置に関し、特に、半導体集積回路、液晶表示装置、フレキシブルプリント回路基板等の製造においてフォトリソグラフィ工程で用いる露光技術や、印刷製版用スキャナ装置や電子複写装置等に用いる露光技術として好適な露光方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体集積回路、液晶表示装置等の製造工程の１つであるフォトリソグラフィ工程において用いられる露光装置として、マスクのパターンを結像光学系を用いて感光材に露光する投影露光装置がある。
【０００３】
このような露光装置の一つとして、例えばマスクと感光材を有する被露光物とをそれぞれの光入射面がほぼ同一平面になるように同一のステージに支持し、露光用光源からの光をマスクに入射させ、マスクからの透過光を結像光学系によって感光材に結像させるようにした投影露光装置がある（例えば米国特許第５，６５２，６４５号明細書）。
【０００４】
この投影露光装置は、マスク及び被露光物を支持する支持装置と光学系とを相対的に２次元的に移動させるいわゆる走査露光を行う。具体的には、この露光装置は、ＸＹ駆動装置を用いて支持装置をＸＹ平面内で移動させており、露光においては支持装置の一方向への移動、停止、照射領域の走査ピッチ分の移動及び逆方向への移動を複数回繰り返す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この投影露光装置では、ＸＹ駆動装置は、前記したような支持装置の移動・停止の度に支持装置の運動を制御するように支持装置を作動させなければならい。特に、ＸＹ駆動装置によって支持装置を高速で駆動させるためには、支持装置の重量や慣性に起因するＸＹ駆動装置への物理的負荷を解消又は緩和するための装置を必要とし、露光装置が大型になるという欠点があった。
【０００６】
また、大きな寸法を有するマスクや被露光物を支持する支持装置を用いた場合には、支持装置の重量が増して支持装置の慣性がより大きくなり、ＸＹ駆動装置に作用する物理的負荷がさらに増大する。これによって、例えば、移動量精度に対するバックラッシュ等の影響を無視することができなくなることや、ＸＹ駆動装置の耐久性が低下すること等の問題があった。
【０００７】
一方、このようなＸＹ駆動装置を用いない露光装置の一つとして、マスク及び被露光物を連続回転させて走査露光を行う露光装置がある（例えば特開平６−２７４９４５号公報）。しかし、この露光装置では、投影光学系を挟んで配置されたマスク及び被露光物をそれぞれ別の駆動装置によって回転させることから、マスクと被露光物との位置合わせが容易でないこと、２つの駆動装置同士の正確な同期が必要であること、マスクと被露光物との回転における偏心を除去する必要があること等の種々の問題を生じ、駆動機構が複雑になるという欠点があった。
【０００８】
本発明の目的は、マスクと感光材を有する被露光物とを支持する支持装置を移動させるための駆動機構に掛かる物理的負荷を低減すると共に駆動機構を簡単な構造にすることにある。
【０００９】
【課題を解決する解決手段、作用及び効果】
本発明に係る、露光用マスクのパターンを感光材に露光する方法は、露光用光源からの光の少なくとも一部を、支持装置に支持された前記マスクに入射させる入射ステップと、前記マスクからの透過光を、前記支持装置に支持された前記感光材に前記マスクへの光入射方向とは異なる方向から入射させて前記透過光を前記感光材に結像させる結像ステップと、前記光源からの光の前記マスクへの照射位置が周方向に変化するように前記支持装置を回転させる回転ステップと、前記支持装置の回転中に前記マスク及び前記感光材への光の照射位置を前記回転面内で前記周方向とは異なる方向に変化させる照射位置変更ステップとを含む。
【００１０】
本発明に係る、露光用マスクのパターンを感光材に露光する装置は、前記マスクを該マスクが露光用光源からの光の少なくとも一部を受けるように支持する第１の支持部と、前記感光材を該感光材が前記マスクからの透過光を前記マスクへの光入射方向とは異なる方向から受けるように支持する第２の支持部とを備える支持装置と、前記マスクからの透過光を前記感光材に結像させるべく導く結像光学装置と、前記光源からの光の前記マスクへの照射位置が周方向に変化するように前記支持装置を回転させる回転装置と、前記マスク及び前記感光材への光の照射位置を前記支持装置の回転面内で前記周方向とは異なる方向に変化させる照射位置変更装置とを含む。
【００１１】
マスクと感光材とを支持する支持装置は回転装置によって回転され、これによって、光源光のマスクへの照射位置及び透過光の感光材への照射位置が周方向に変化する。また、照射位置変更装置によって、光源光のマスクへの照射位置及び感光材への光の照射位置は支持装置の回転面内で周方向とは異なる方向に変化される。
【００１２】
したがって、本発明によれば、支持装置は回転装置によって例えば常に一方向に連続的に回転させるのみでよい。これにより、支持装置を移動させるための駆動機構に掛かる物理的負荷が減少し、従来のＸＹ駆動機構を用いた走査露光と比較して、高速での走査露光が可能になり、スループットが向上する。
【００１３】
前記マスクからの透過光を複数の反射鏡及び少なくとも１つの結像レンズに通して前記マスクからの透過光の進行方向を変更すると共に前記感光材に結像させ、少なくとも１つの前記反射鏡を移動させてもよい。
【００１４】
前記反射鏡は、前記反射鏡を前記支持装置の回転軸線の方向に移動させてもよい。また、前記結像レンズを前記反射鏡と共に移動させてもよい。
【００１５】
前記マスクからの透過光を複数の反射鏡及び少なくとも１つの凹面鏡に通して前記マスクからの透過光の進行方向を変更すると共に前記感光材に結像させ、前記凹面鏡を移動させてもよい。この場合、前記凹面鏡を前記支持装置の回転軸線の方向に移動させてもよい。
【００１６】
前記マスクと前記感光材とは前記支持装置に該支持装置の回転軸線に対して対称に配置されていてもよい。
【００１７】
前記マスクと前記感光材との間の光路の長さを一定に維持して前記照射位置を変化させてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１及び図２を参照するに、露光装置１０は、マスク１２と被露光物１４とを支持するための支持装置１６と、支持装置１６を回転させる回転装置１８と、光源装置２０から発した光源光をマスク１２を経て被露光物１４に導く結像光学装置２２と、被露光物１４への露光の位置を変化させるための、結像光学装置２２に連結された照射位置変更装置２４とを含む。
【００１９】
光源装置２０は、光源光Ａが支持装置１６の直径方向に進むように、支持装置１６のほぼ下方に配置されている。光源として、例えば、超高圧水銀灯、ＫｒＦやＡｒＦ等のエキシマレーザ光を用いることができる。光源装置２０は、比較的小さな領域（例えば約２０ｍｍの直径寸法を有する円形領域）を照射する光束断面に形成された光源光を発生する装置である。このような光源光として、マスク１２への照射領域Ｍが円形の代わりに六角形又は扇形の形状となるような光を用いることができる。
【００２０】
マスク１２として、例えば、光透過性のガラス基材の少なくとも一方の面に光反射性の金属膜が所定のパターンに形成されたマスクを用いることができる。
【００２１】
被露光物１４として、例えば、板状の基材の一方の面に感光層を感光材料で形成した被露光物を用いることができる。図１においては、被露光物１４はマスク１２とほぼ同じ大きさ及び形状を有する。
【００２２】
支持装置１６は、図示の例では、第１の支持体２６と第２の支持体２８とを有する円板を用いている。第１の支持体２６と第２の支持体２８とは、円板状の支持装置１６に支持装置１６の回転軸線Ｐに関して対称すなわち回転対称に配置されている。少なくとも、第１の支持体２６は光を透過させる透明部分とされている。
【００２３】
マスク１２は、第１の支持体２６に図示しない第１の取り付け装置によって取り外し可能に取り付けられている。また、被露光物１４は、その感光層側が上方を向くように第２の支持体２８に図示しない第２の取り付け装置によって取り外し可能に取り付けられている。
【００２４】
したがって、第１の支持体２６に取り付けられたマスク１２と第２の支持体２８に取り付けられた被露光物１４とは、支持装置１６の回転軸線Ｐに関して対称すなわち回転対称に配置されている。換言すれば、マスク１２と被露光物１４とは、支持装置１６の回転軸線Ｐを通る直径方向（光源光Ａの指向方向）に離されて配置されている。
【００２５】
上記のように、支持装置１６は、円板を用い、この円板の上面にマスク１２及び被露光物１４のいずれをも取り付けているから、上下方向の寸法が小さい。
【００２６】
回転装置１８は、図示しないサーボ機構によって支持装置１６を一方向に回転させる。図示の例では、回転装置１８は、支持装置１６を回転軸線Ｐの周りに時計方向Ｒに回転させる。
【００２７】
結像光学装置２２は、反射鏡３０を光源装置２０とマスク１２との間の光路に配置し、反射鏡３２、３４、３６をほぼＭ字形を形成するようにＭ字の３つの角の部分に配置し、結像用のレンズ３８をマスク１２と反射鏡３２との間の光路に配置し、結像用のレンズ４０を反射鏡３６と被露光物１４との間の光路に配置している。
【００２８】
反射鏡３０は、光源装置２０から発した光源光をマスク１２に導く（照射領域をＭで示す）。反射鏡３２、３４、３６は、反射鏡３０からの光をその進行方向を順次変更して被露光物１４に導く（露光領域をＱで示す）。レンズ３８及び４０は、光源光を、マスク１２のパターンが被露光物１４の感光層に等倍率で転写されるように、被露光物１４の感光層に結像させる。
【００２９】
反射鏡３４は、光学的に「しぼり」の機能を有するように大きさや形状が決められている。代わりに、反射鏡３４の直前に、しぼり装置又はピンホールを有する部材を配置してもよい。
【００３０】
被露光物１４の感光層に導かれた光は該感光層に結像され、これにより、マスク１２の照射領域の像が被露光物１４の感光層に転写される。
【００３１】
照射位置変更装置２４は、移動装置４２によって反射鏡３０を光源光Ａの指向方向（マスク１２及び被露光物１４の離間方向）に直線的に移動させ、移動装置４４によって反射鏡３２、３６及びレンズ３８、４０を光源光Ａの指向方向（マスク１２及び被露光物１４の離間方向）直線的に移動させ、また反射鏡３２、３６を回転させ、移動装置４６によって反射鏡３４を光源光Ａの指向方向（マスク１２及び被露光物１４の離間方向）と垂直に直線的に移動させる。
【００３２】
移動装置４２は、モータ装置４８の回転軸に結合されたねじ棒５０に移動体５２を螺合させている。ねじ棒５０は、マスク１２及び被露光物１４の離間方向に伸びている。移動体５２は、図示しないガイドレールに回転不能に支持され、ねじ棒５０の回転によってマスク１２及び被露光物１４の離間方向に移動される。
【００３３】
移動体５２は、ねじ棒５０とほぼ垂直であって支持装置１６とほぼ平行に伸びる連結棒５４に反射鏡３０を取り付けている。したがって、反射鏡３０は、マスク１２への光Ｂの照射位置が支持装置１６の半径方向の外方から内方へ又はその逆へ変位するように、マスク１２及び被露光物１４の離間方向に移動する。
【００３４】
移動装置４４は、モータ装置５６の回転軸に結合されたねじ棒５８に移動体６２を螺合させ、ねじ棒５８に結合されたねじ棒６０に移動体６４を螺合させている。ねじ棒５８とねじ棒６０とはそれらのねじの螺旋方向が反対になるように、逆ねじに形成されている。
【００３５】
移動体６２は、図示しないガイドレールに回転不能に支持され、ねじ棒５８の回転によってマスク１２及び被露光物１４の離間方向に移動される。移動体６２は、ねじ棒５８とほぼ垂直であって支持装置１６とほぼ平行に伸びる連結棒６６及び６８に反射鏡３２及びレンズ３８を取り付けている。
【００３６】
したがって、反射鏡３２及びレンズ３８は、反射鏡３０からの光を受けるようにマスク１２及び被露光物１４の離間方向に移動される。
【００３７】
移動体６２は、図示しないモータ装置を収容している。このモータ装置は、連結棒６６を該連結棒の伸長方向を回転軸線として回転させることによって反射鏡３２を反射鏡３０からの光が反射鏡３４に入射するように回転させて反射鏡３２の反射面の向きを変える。
【００３８】
移動体６４は、図示しないガイドレールに回転不能に支持され、ねじ棒６０の回転によってマスク１２及び被露光物１４の離間方向に移動される。移動体６４は連結棒７０及び７２に反射鏡３６及びレンズ４０を取り付けている。したがって、反射鏡３６及びレンズ４０は、反射鏡３４からの光を受けるようにマスク１２及び被露光物１４の離間方向に移動される。
【００３９】
移動体６４は、図示しないモータ装置を収容している。このモータ装置は、連結棒７０を回転させることによって反射鏡３６を反射鏡３４からの光が反射鏡３６に入射するように回転させて、反射鏡３６の反射面の向きを変える。
【００４０】
移動装置４６は、モータ装置７４の回転軸に結合されたねじ棒７６に移動体７８を螺合させている。
【００４１】
移動体７８は、図示しないガイドレールに回転不能に支持され、ねじ棒７６の回転によって支持装置１６の回転軸線Ｐとほぼ平行に上下方に移動される。移動体７８は、ねじ棒７６とほぼ垂直であって支持装置１６とほぼ平行に伸びる連結棒８０に反射鏡３４を取り付けている。
【００４２】
したがって、反射鏡３４は、反射鏡３２から光を受け、その光を反射鏡３６に導くように支持装置１６の回転軸線Ｐとほぼ平行に上下方に移動される。
【００４３】
次に、図２から図４を参照して、露光装置１０により光とマスク１２及び被露光物１４とを相対的に２次元的に移動させてマスク１２のパターン全面を被露光物１４に露光するいわゆる走査露光をする露光方法について説明する。
【００４４】
以下の説明においては、マスク１２への光Ｂの照射位置を支持装置１６の半径方向の外方から内方へ変位させて走査する場合で説明する。
【００４５】
図２及び図３（Ａ）を参照するに、露光に先だって、マスク１２と被露光物１４とを支持装置１６に該支持装置の回転軸線Ｐに対して対称すなわち回転対称に取り付けられる。
【００４６】
また、マスク１２への照射領域Ｍが、マスク１２の回転軸線Ｐから最も遠い位置すなわち支持装置１６の直径方向の外方の位置を通るように、予め反射鏡３０が、移動装置４２により移動され、位置決めされている。
【００４７】
反射鏡３２、３４及び３６は、マスク１２からの透過光が、マスク１２への照射領域Ｍの位置Ｓと支持装置１６の回転軸線Ｐに対して対称の、被露光物１４の位置Ｗに露光領域Ｑが形成されるように、移動装置４４及び４６により移動され、位置決めされている。
【００４８】
露光においては、光源光をマスク１２を経て被露光物１４に導く工程と、支持装置１６を回転装置１８によって回転させる工程と、反射鏡３０、３２、３４、３６及びレンズ３８、４０を移動させかつ反射鏡３２、３６を回転させて被露光物１４への露光位置を支持装置１６の半径方向の外方から内方へ変化させることを含む工程とが同時に行われることによって、走査露光がされる。以下に、詳しく説明する。
【００４９】
露光装置１０の図示しない制御パネルが操作されることにより、始動信号が図示しない制御装置に入力される。始動信号を受けた制御装置は、光源装置２０に発光開始信号を送る。発光開始信号を受けた光源装置２０は、光源を所定時間光束の発生を継続する。光源にエキシマレーザ光を用いたときには、光源装置２０は所定時間パルス光を発生する。
【００５０】
図３（Ａ）を参照するに、走査露光の初期段階において、マスク１２の回転軸線Ｐから最も遠い位置に光源光が照射される。反射鏡３０は、光源装置２０から発した光束Ａ１の少なくとも一部を反射する。反射光は、光Ｂ１として進み、マスク１２に入射する。マスク１２への入射光の少なくとも一部は、マスク１２の光入射部が透過部分であるか否かに応じた光Ｃ１として進む。反射鏡３２は、レンズ３８を経た光を、その進行方向を変えて光Ｄ１として反射鏡３４に導く。
【００５１】
反射鏡３４は、反射鏡３２からの反射光Ｄ１を、その進行方向を変えて光Ｅ１として反射鏡３６に導く。反射鏡３６は、その進行方向を変えて、レンズ４０を経て光Ｆ１として被露光物１４に導く。レンズ３８及び４０は、マスク１２からの透過光を被露光物１４の感光層に結像させる。被露光物１４の位置Ｗにおいて露光領域Ｑが形成される。
【００５２】
光源光が上記のように被露光物１４に導かれる間、支持装置１６は、回転装置１８によって回転軸線Ｐの周りに回転されている。これにより、照射領域Ｍは、支持装置１６の回転によって支持装置１６に対して支持装置１６の周方向に変位する。したがって、照射領域Ｍは支持装置１６の１回転によって再びほぼ位置Ｓに変位する。
【００５３】
光源光がマスク１２に照射されなくなった位置から再びマスク１２に照射される位置に、照射領域Ｍが変位するまでの間に、露光装置１０の図示しない制御装置は、移動装置４２のモータ装置４８に駆動信号を送る。駆動信号を受けたモータ装置４８は、ねじ棒５０を所定角度だけ回転させて、移動体５２を介して反射鏡３０を支持装置１６とほぼ平行に回転軸線Ｐに向けて所定量Ｘ１（図３（Ａ）を参照。）だけ移動させる。これによって、照射領域Ｍは支持装置１６の回転軸線Ｐに近づく方向すなわち支持装置１６の半径方向に外方から内方に向けて移動する。
【００５４】
図４を参照するに、照射領域Ｍは、支持装置１６の１回転毎に半径方向に外方から内方へ寸法ｄだけ移動して、同心円Ｒ１、Ｒ２、・・・、Ｒｎ、・・・、Ｒｅを描くように、周方向に移動しつつ、半径方向内方へ移動する。この寸法ｄは、ＲｎとＲｎ＋１との間の半径方向の寸法を示し、照射領域Ｍの大きさや形状に依存する。
【００５５】
上記のように照射領域Ｍが支持装置１６の１回転毎に照射領域Ｍの走査経路の変更ピッチｄだけ半径方向へ移動するように、反射鏡３０が距離ｄだけ移動されると同時に、これと同期して、以下に詳述するように反射鏡３２、３４、３６、レンズ３８、４０が移動され、反射鏡３２、３６が回転される。
【００５６】
移動装置４４のモータ装置５６は、ねじ棒５８を所定角度だけ回転させて、反射鏡３２及びレンズ３８を、移動体６２を介して支持装置１６とほぼ平行に回転軸線Ｐに向けて所定量Ｘ１（図３（Ａ）を参照。）だけ移動させる。モータ装置５６は、ねじ棒５８を介してねじ棒６０を所定角度だけ回転させて、反射鏡３６及びレンズ４０を、移動体６４を介して支持装置１６の回転面とほぼ平行に回転軸線Ｐに向けて所定量Ｘ１（図３（Ａ）を参照。）だけ移動させる。
【００５７】
移動体６２内に収容されている図示しないモータ装置は、反射鏡３２を、連結棒６６の伸長方向を回転軸線として、連結棒６６を介して図３における反時計方向にｒ１だけ回転させて、反射鏡３２の反射面の向きを変える。移動体６４内に収容されている図示しないモータ装置は、反射鏡３６を、連結棒７０の伸長方向を回転軸線として連結棒７０を介して図３における時計方向にｒ１だけ回転させ、反射鏡３６の反射面の向きを変える。
【００５８】
移動装置４６のモータ装置７４は、ねじ棒７６を所定角度だけ回転させて、反射鏡３４を、移動体７８を介して支持装置１６とほぼ垂直に下方に所定量Ｙ１（図３（Ａ）を参照。）だけ移動させる。
【００５９】
上記のように、反射鏡３０の移動と同期して反射鏡３２、３４、３６、レンズ３８、４０が移動され、反射鏡３２、３６が所定角度回転される。これによって、被露光物１４への露光領域Ｑは、支持装置１６の回転軸線Ｐに近づく方向すなわち支持装置１６の半径方向に外方から内方に向く照射領域Ｍの移動量と同じだけ移動する。
【００６０】
したがって、マスク１２への照射領域Ｍと被露光物１４への露光領域Ｑとは、支持装置１６の回転軸線Ｐに対して常に対称すなわち回転対称の位置にある。また、マスク１２と被露光物１４との間の光路の長さは常に一定に維持される。
【００６１】
具体的に、マスク１２とレンズ３８との間の光路の長さＬ１と、レンズ３８と反射鏡３４との間の光路の長さＬ２と、反射鏡３４とレンズ４０との間の光路の長さＬ３と、レンズ４０と被露光物１４との間の光路の長さＬ４とが互いに常に等しくなる。
【００６２】
さらに、テレセントリック光学系を用いて露光倍率を１：１とした場合には、Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３＝Ｌ４＝ｆである。ここで、ｆはレンズ３８、４０の焦点距離である。したがって、倍率を１：１とする場合には、同じ焦点距離を有するレンズ３８、４０が用いられる。
【００６３】
以上のように、マスク１２への照射領域Ｍと被露光物１４への露光領域Ｑとが常に支持装置１６の回転軸線Ｐに対して回転対称の位置にあるように維持されつつ走査露光が行われる。
【００６４】
図３（Ｂ）を参照するに、走査露光の最終の段階においては、マスク１２の回転軸線Ｐから最も近い位置に光源光が照射される。これによって、マスク１２の全パターンが被露光物１４に露光されて、露光が完了する。
【００６５】
上記のように、本発明においては、露光の間支持装置１６を一方向に回転させればよいので、従来の露光技術、例えば支持装置をＸＹ駆動装置によってＸＹ駆動させる露光技術の場合に生じる、支持装置の移動・停止の繰り返しに起因する問題がなく、駆動系に作用する負荷が最小限で済む。また、負荷が少なくて済むので、高速で走査することができ、スループットが大きく向上する。
【００６６】
支持装置１６は、マスク１２への照射量が一定である場合において、支持装置１６の外周側での露光時には支持装置１６の回転が遅く、内周側になるにつれて回転が速くなるように、すなわち線速度が一定になるように回転される。支持装置１６の回転を角速度を一定とした回転すなわち等速回転とし、その代わりに露光箇所に応じて露光量を変化させるようにしてもよい。
【００６７】
図５を参照するに、照射領域Ｍの形状は、曲率半径が異なる２つの円弧ＲＢ、ＲＳで囲まれた扇形状を有するようにしてもよい。このような形状にすれば、照射領域Ｍの形状が円形や六角形等である場合に生じる走査時の照射領域Ｍの外周側（円弧ＲＢ側）と内周側（円弧ＲＳ側）との間の光量差を解消することができる。
【００６８】
照射領域Ｍの走査経路として、図４に示す例においては同心円を描くような走査経路を示したが、回転中心に漸近的に近づく螺旋形状を描くような走査経路で走査するようにしてもよい。同心円及び螺旋のいずれの走査経路を用いる場合も、照射領域Ｍ及び露光領域Ｑを半径方向内方から外方へ移動させてもよい。
【００６９】
結像用のレンズ３８、４０のそれぞれを単一のレンズとして説明したが、例えば解像度に応じて複数のレンズを用いることができる。複数のレンズとして、例えば、像の拡大倍率が１対１のテレセントリック光学系を用いることができる。
【００７０】
図６に示すように、複数組のマスク及び被露光物を支持装置１６に配置すれば、スループットがさらに向上する。図示の例では、マスク１２及び被露光物１４の組に対してマスク８２及び被露光物８４の組が９０度だけずらして配置されている。
【００７１】
図７においては、図１から図４に示す露光装置１０と共通の部分については同じ符号を用いていると共に、共通部分の一部を省略している。
【００７２】
図７を参照するに、露光装置８６においては、図１に示す露光装置１０で用いたレンズ３８及び４０に代えて、１つの結像用のレンズ８８を用いている。レンズ８８は、図示しない連結棒によって移動装置４６の移動体７８に取り付けられている。したがって、レンズ８８は、モータ装置７４の駆動によるねじ棒７６の回転によって移動体７８を介して反射鏡３４と一体的に直線的に移動される。
【００７３】
露光装置８６においても、マスク１２と被露光物１４との間の光路の長さは常に一定に維持される。詳しくは、マスク１２とレンズ８８との間の光路の長さＬＬ１と、レンズ８８と被露光物１４との間の光路の長さＬＬ２とは常に等しく保たれる。
【００７４】
図７に示す実施例においては、結像用のレンズが１つで済む。露光装置の構造が従来と比べてより簡単になり、装置の設計や製造が容易になる。
【００７５】
図８においては、図１から図４に示す露光装置１０と共通の部分については同じ符号を用いていると共に、共通部分の一部を省略している。
【００７６】
図８を参照するに、露光装置９０においては、図１に示す露光装置１０で用いたレンズ３８、４０及び反射鏡３４に代えて、凹面鏡９２及び反射鏡９４を用いる。凹面鏡９２は、図示しない連結棒によって移動装置４６の移動体７８に取り付けられている。したがって、凹面鏡９２は、モータ装置７４の駆動によるねじ棒７６の回転によって移動体７８と一体的に直線的に移動される。反射鏡９４は、移動することなく、図示しない固定側の所定の位置に取り付けられている。
【００７７】
凹面鏡９２は、凹面側に反射面を有し、反射鏡及び結像レンズの両方の機能を有する。反射鏡９４は、反射鏡３２からの反射光を凹面鏡９２に導き、凹面鏡９２からの反射光を反射鏡３６に導く。
【００７８】
露光装置９０においても、マスク１２と被露光物１４との間の光路の長さは常に一定に維持される。詳しくは、マスク１２と凹面鏡９２との間の光路の長さＬＬ３と、凹面鏡９２と被露光物１４との間の光路の長さＬＬ４とは常に等しく保たれる。
【００７９】
図８に示す実施例においては、結像用のレンズを用いる必要がない。したがって、多くの制約を有するレンズ設計やレンズ製造等の問題がなく、露光装置の構造が従来と比べてより簡単になり、装置の設計や製造が容易になる。
【００８０】
本発明は、上記実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない限り、種々変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る露光装置の第１の実施例を示す斜視図。
【図２】図１に示す露光装置の支持装置を示す平面図。
【図３】図１に示す露光装置の作動を示す側面図。
【図４】図１に示す露光装置の作動を示す平面図。
【図５】本発明に係る露光装置に用いる照射領域の例を示す平面図。
【図６】本発明に係る露光装置の支持装置の例を示す平面図。
【図７】本発明に係る露光装置の第２の実施例を示す側面図。
【図８】本発明に係る露光装置の第３の実施例を示す側面図。
【符号の説明】
１０、８６、９０ 露光装置
１２、８２ マスク
１４、８４ 被露光物
１６ 支持装置
１８ 回転装置
２０ 光源装置
２２ 結像光学装置
２４ 照射位置変更装置
２６、２８ 支持体
３０、３２、３４、３６、９４ 反射鏡
３８、４０、８８ レンズ
４２、４４、４６ 移動装置
４８、５６、７４ モータ装置
５２、６２、６４、７８ 移動体
５４、６６、６８、７０、７２、８０ 連結棒
９２ 凹面鏡
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光用マスク（以下「マスク」という。）のパターンを感光材に露光する露光方法及び装置に関し、特に、半導体集積回路、液晶表示装置、フレキシブルプリント回路基板等の製造においてフォトリソグラフィ工程で用いる露光技術や、印刷製版用スキャナ装置や電子複写装置等に用いる露光技術として好適な露光方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体集積回路、液晶表示装置等の製造工程の１つであるフォトリソグラフィ工程において用いられる露光装置として、マスクのパターンを結像光学系を用いて感光材に露光する投影露光装置がある。
【０００３】
このような露光装置の一つとして、例えばマスクと感光材を有する被露光物とをそれぞれの光入射面がほぼ同一平面になるように同一のステージに支持し、露光用光源からの光をマスクに入射させ、マスクからの透過光を結像光学系によって感光材に結像させるようにした投影露光装置がある（例えば米国特許第５，６５２，６４５号明細書）。
【０００４】
この投影露光装置は、マスク及び被露光物を支持する支持装置と光学系とを相対的に２次元的に移動させるいわゆる走査露光を行う。具体的には、この露光装置は、ＸＹ駆動装置を用いて支持装置をＸＹ平面内で移動させており、露光においては支持装置の一方向への移動、停止、照射領域の走査ピッチ分の移動及び逆方向への移動を複数回繰り返す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この投影露光装置では、ＸＹ駆動装置は、前記したような支持装置の移動・停止の度に支持装置の運動を制御するように支持装置を作動させなければならい。特に、ＸＹ駆動装置によって支持装置を高速で駆動させるためには、支持装置の重量や慣性に起因するＸＹ駆動装置への物理的負荷を解消又は緩和するための装置を必要とし、露光装置が大型になるという欠点があった。
【０００６】
また、大きな寸法を有するマスクや被露光物を支持する支持装置を用いた場合には、支持装置の重量が増して支持装置の慣性がより大きくなり、ＸＹ駆動装置に作用する物理的負荷がさらに増大する。これによって、例えば、移動量精度に対するバックラッシュ等の影響を無視することができなくなることや、ＸＹ駆動装置の耐久性が低下すること等の問題があった。
【０００７】
一方、このようなＸＹ駆動装置を用いない露光装置の一つとして、マスク及び被露光物を連続回転させて走査露光を行う露光装置がある（例えば特開平６−２７４９４５号公報）。しかし、この露光装置では、投影光学系を挟んで配置されたマスク及び被露光物をそれぞれ別の駆動装置によって回転させることから、マスクと被露光物との位置合わせが容易でないこと、２つの駆動装置同士の正確な同期が必要であること、マスクと被露光物との回転における偏心を除去する必要があること等の種々の問題を生じ、駆動機構が複雑になるという欠点があった。
【０００８】
本発明の目的は、マスクと感光材を有する被露光物とを支持する支持装置を移動させるための駆動機構に掛かる物理的負荷を低減すると共に駆動機構を簡単な構造にすることにある。
【０００９】
【課題を解決する解決手段、作用及び効果】
本発明に係る、露光用マスクのパターンを感光材に露光する方法は、露光用光源からの光の少なくとも一部を、支持装置に支持された前記マスクに入射させる入射ステップと、前記マスクからの透過光を、前記支持装置に支持された前記感光材に前記マスクへの光入射方向とは異なる方向から入射させて前記透過光を前記感光材に結像させる結像ステップと、前記光源からの光の前記マスクへの照射位置が周方向に変化するように前記支持装置を回転させる回転ステップと、前記支持装置の回転中に前記マスク及び前記感光材への光の照射位置を前記回転面内で前記周方向とは異なる方向に変化させる照射位置変更ステップとを含む。
【００１０】
本発明に係る、露光用マスクのパターンを感光材に露光する装置は、前記マスクを該マスクが露光用光源からの光の少なくとも一部を受けるように支持する第１の支持部と、前記感光材を該感光材が前記マスクからの透過光を前記マスクへの光入射方向とは異なる方向から受けるように支持する第２の支持部とを備える支持装置と、前記マスクからの透過光を前記感光材に結像させるべく導く結像光学装置と、前記光源からの光の前記マスクへの照射位置が周方向に変化するように前記支持装置を回転させる回転装置と、前記マスク及び前記感光材への光の照射位置を前記支持装置の回転面内で前記周方向とは異なる方向に変化させる照射位置変更装置とを含む。
【００１１】
マスクと感光材とを支持する支持装置は回転装置によって回転され、これによって、光源光のマスクへの照射位置及び透過光の感光材への照射位置が周方向に変化する。また、照射位置変更装置によって、光源光のマスクへの照射位置及び感光材への光の照射位置は支持装置の回転面内で周方向とは異なる方向に変化される。
【００１２】
したがって、本発明によれば、支持装置は回転装置によって例えば常に一方向に連続的に回転させるのみでよい。これにより、支持装置を移動させるための駆動機構に掛かる物理的負荷が減少し、従来のＸＹ駆動機構を用いた走査露光と比較して、高速での走査露光が可能になり、スループットが向上する。
【００１３】
前記マスクからの透過光を複数の反射鏡及び少なくとも１つの結像レンズに通して前記マスクからの透過光の進行方向を変更すると共に前記感光材に結像させ、少なくとも１つの前記反射鏡を移動させてもよい。
【００１４】
前記反射鏡は、前記反射鏡を前記支持装置の回転軸線の方向に移動させてもよい。また、前記結像レンズを前記反射鏡と共に移動させてもよい。
【００１５】
前記マスクからの透過光を複数の反射鏡及び少なくとも１つの凹面鏡に通して前記マスクからの透過光の進行方向を変更すると共に前記感光材に結像させ、前記凹面鏡を移動させてもよい。この場合、前記凹面鏡を前記支持装置の回転軸線の方向に移動させてもよい。
【００１６】
前記マスクと前記感光材とは前記支持装置に該支持装置の回転軸線に対して対称に配置されていてもよい。
【００１７】
前記マスクと前記感光材との間の光路の長さを一定に維持して前記照射位置を変化させてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１及び図２を参照するに、露光装置１０は、マスク１２と被露光物１４とを支持するための支持装置１６と、支持装置１６を回転させる回転装置１８と、光源装置２０から発した光源光をマスク１２を経て被露光物１４に導く結像光学装置２２と、被露光物１４への露光の位置を変化させるための、結像光学装置２２に連結された照射位置変更装置２４とを含む。
【００１９】
光源装置２０は、光源光Ａが支持装置１６の直径方向に進むように、支持装置１６のほぼ下方に配置されている。光源として、例えば、超高圧水銀灯、ＫｒＦやＡｒＦ等のエキシマレーザ光を用いることができる。光源装置２０は、比較的小さな領域（例えば約２０ｍｍの直径寸法を有する円形領域）を照射する光束断面に形成された光源光を発生する装置である。このような光源光として、マスク１２への照射領域Ｍが円形の代わりに六角形又は扇形の形状となるような光を用いることができる。
【００２０】
マスク１２として、例えば、光透過性のガラス基材の少なくとも一方の面に光反射性の金属膜が所定のパターンに形成されたマスクを用いることができる。
【００２１】
被露光物１４として、例えば、板状の基材の一方の面に感光層を感光材料で形成した被露光物を用いることができる。図１においては、被露光物１４はマスク１２とほぼ同じ大きさ及び形状を有する。
【００２２】
支持装置１６は、図示の例では、第１の支持体２６と第２の支持体２８とを有する円板を用いている。第１の支持体２６と第２の支持体２８とは、円板状の支持装置１６に支持装置１６の回転軸線Ｐに関して対称すなわち回転対称に配置されている。少なくとも、第１の支持体２６は光を透過させる透明部分とされている。
【００２３】
マスク１２は、第１の支持体２６に図示しない第１の取り付け装置によって取り外し可能に取り付けられている。また、被露光物１４は、その感光層側が上方を向くように第２の支持体２８に図示しない第２の取り付け装置によって取り外し可能に取り付けられている。
【００２４】
したがって、第１の支持体２６に取り付けられたマスク１２と第２の支持体２８に取り付けられた被露光物１４とは、支持装置１６の回転軸線Ｐに関して対称すなわち回転対称に配置されている。換言すれば、マスク１２と被露光物１４とは、支持装置１６の回転軸線Ｐを通る直径方向（光源光Ａの指向方向）に離されて配置されている。
【００２５】
上記のように、支持装置１６は、円板を用い、この円板の上面にマスク１２及び被露光物１４のいずれをも取り付けているから、上下方向の寸法が小さい。
【００２６】
回転装置１８は、図示しないサーボ機構によって支持装置１６を一方向に回転させる。図示の例では、回転装置１８は、支持装置１６を回転軸線Ｐの周りに時計方向Ｒに回転させる。
【００２７】
結像光学装置２２は、反射鏡３０を光源装置２０とマスク１２との間の光路に配置し、反射鏡３２、３４、３６をほぼＭ字形を形成するようにＭ字の３つの角の部分に配置し、結像用のレンズ３８をマスク１２と反射鏡３２との間の光路に配置し、結像用のレンズ４０を反射鏡３６と被露光物１４との間の光路に配置している。
【００２８】
反射鏡３０は、光源装置２０から発した光源光をマスク１２に導く（照射領域をＭで示す）。反射鏡３２、３４、３６は、反射鏡３０からの光をその進行方向を順次変更して被露光物１４に導く（露光領域をＱで示す）。レンズ３８及び４０は、光源光を、マスク１２のパターンが被露光物１４の感光層に等倍率で転写されるように、被露光物１４の感光層に結像させる。
【００２９】
反射鏡３４は、光学的に「しぼり」の機能を有するように大きさや形状が決められている。代わりに、反射鏡３４の直前に、しぼり装置又はピンホールを有する部材を配置してもよい。
【００３０】
被露光物１４の感光層に導かれた光は該感光層に結像され、これにより、マスク１２の照射領域の像が被露光物１４の感光層に転写される。
【００３１】
照射位置変更装置２４は、移動装置４２によって反射鏡３０を光源光Ａの指向方向（マスク１２及び被露光物１４の離間方向）に直線的に移動させ、移動装置４４によって反射鏡３２、３６及びレンズ３８、４０を光源光Ａの指向方向（マスク１２及び被露光物１４の離間方向）直線的に移動させ、また反射鏡３２、３６を回転させ、移動装置４６によって反射鏡３４を光源光Ａの指向方向（マスク１２及び被露光物１４の離間方向）と垂直に直線的に移動させる。
【００３２】
移動装置４２は、モータ装置４８の回転軸に結合されたねじ棒５０に移動体５２を螺合させている。ねじ棒５０は、マスク１２及び被露光物１４の離間方向に伸びている。移動体５２は、図示しないガイドレールに回転不能に支持され、ねじ棒５０の回転によってマスク１２及び被露光物１４の離間方向に移動される。
【００３３】
移動体５２は、ねじ棒５０とほぼ垂直であって支持装置１６とほぼ平行に伸びる連結棒５４に反射鏡３０を取り付けている。したがって、反射鏡３０は、マスク１２への光Ｂの照射位置が支持装置１６の半径方向の外方から内方へ又はその逆へ変位するように、マスク１２及び被露光物１４の離間方向に移動する。
【００３４】
移動装置４４は、モータ装置５６の回転軸に結合されたねじ棒５８に移動体６２を螺合させ、ねじ棒５８に結合されたねじ棒６０に移動体６４を螺合させている。ねじ棒５８とねじ棒６０とはそれらのねじの螺旋方向が反対になるように、逆ねじに形成されている。
【００３５】
移動体６２は、図示しないガイドレールに回転不能に支持され、ねじ棒５８の回転によってマスク１２及び被露光物１４の離間方向に移動される。移動体６２は、ねじ棒５８とほぼ垂直であって支持装置１６とほぼ平行に伸びる連結棒６６及び６８に反射鏡３２及びレンズ３８を取り付けている。
【００３６】
したがって、反射鏡３２及びレンズ３８は、反射鏡３０からの光を受けるようにマスク１２及び被露光物１４の離間方向に移動される。
【００３７】
移動体６２は、図示しないモータ装置を収容している。このモータ装置は、連結棒６６を該連結棒の伸長方向を回転軸線として回転させることによって反射鏡３２を反射鏡３０からの光が反射鏡３４に入射するように回転させて反射鏡３２の反射面の向きを変える。
【００３８】
移動体６４は、図示しないガイドレールに回転不能に支持され、ねじ棒６０の回転によってマスク１２及び被露光物１４の離間方向に移動される。移動体６４は連結棒７０及び７２に反射鏡３６及びレンズ４０を取り付けている。したがって、反射鏡３６及びレンズ４０は、反射鏡３４からの光を受けるようにマスク１２及び被露光物１４の離間方向に移動される。
【００３９】
移動体６４は、図示しないモータ装置を収容している。このモータ装置は、連結棒７０を回転させることによって反射鏡３６を反射鏡３４からの光が反射鏡３６に入射するように回転させて、反射鏡３６の反射面の向きを変える。
【００４０】
移動装置４６は、モータ装置７４の回転軸に結合されたねじ棒７６に移動体７８を螺合させている。
【００４１】
移動体７８は、図示しないガイドレールに回転不能に支持され、ねじ棒７６の回転によって支持装置１６の回転軸線Ｐとほぼ平行に上下方に移動される。移動体７８は、ねじ棒７６とほぼ垂直であって支持装置１６とほぼ平行に伸びる連結棒８０に反射鏡３４を取り付けている。
【００４２】
したがって、反射鏡３４は、反射鏡３２から光を受け、その光を反射鏡３６に導くように支持装置１６の回転軸線Ｐとほぼ平行に上下方に移動される。
【００４３】
次に、図２から図４を参照して、露光装置１０により光とマスク１２及び被露光物１４とを相対的に２次元的に移動させてマスク１２のパターン全面を被露光物１４に露光するいわゆる走査露光をする露光方法について説明する。
【００４４】
以下の説明においては、マスク１２への光Ｂの照射位置を支持装置１６の半径方向の外方から内方へ変位させて走査する場合で説明する。
【００４５】
図２及び図３（Ａ）を参照するに、露光に先だって、マスク１２と被露光物１４とを支持装置１６に該支持装置の回転軸線Ｐに対して対称すなわち回転対称に取り付けられる。
【００４６】
また、マスク１２への照射領域Ｍが、マスク１２の回転軸線Ｐから最も遠い位置すなわち支持装置１６の直径方向の外方の位置を通るように、予め反射鏡３０が、移動装置４２により移動され、位置決めされている。
【００４７】
反射鏡３２、３４及び３６は、マスク１２からの透過光が、マスク１２への照射領域Ｍの位置Ｓと支持装置１６の回転軸線Ｐに対して対称の、被露光物１４の位置Ｗに露光領域Ｑが形成されるように、移動装置４４及び４６により移動され、位置決めされている。
【００４８】
露光においては、光源光をマスク１２を経て被露光物１４に導く工程と、支持装置１６を回転装置１８によって回転させる工程と、反射鏡３０、３２、３４、３６及びレンズ３８、４０を移動させかつ反射鏡３２、３６を回転させて被露光物１４への露光位置を支持装置１６の半径方向の外方から内方へ変化させることを含む工程とが同時に行われることによって、走査露光がされる。以下に、詳しく説明する。
【００４９】
露光装置１０の図示しない制御パネルが操作されることにより、始動信号が図示しない制御装置に入力される。始動信号を受けた制御装置は、光源装置２０に発光開始信号を送る。発光開始信号を受けた光源装置２０は、光源を所定時間光束の発生を継続する。光源にエキシマレーザ光を用いたときには、光源装置２０は所定時間パルス光を発生する。
【００５０】
図３（Ａ）を参照するに、走査露光の初期段階において、マスク１２の回転軸線Ｐから最も遠い位置に光源光が照射される。反射鏡３０は、光源装置２０から発した光束Ａ１の少なくとも一部を反射する。反射光は、光Ｂ１として進み、マスク１２に入射する。マスク１２への入射光の少なくとも一部は、マスク１２の光入射部が透過部分であるか否かに応じた光Ｃ１として進む。反射鏡３２は、レンズ３８を経た光を、その進行方向を変えて光Ｄ１として反射鏡３４に導く。
【００５１】
反射鏡３４は、反射鏡３２からの反射光Ｄ１を、その進行方向を変えて光Ｅ１として反射鏡３６に導く。反射鏡３６は、その進行方向を変えて、レンズ４０を経て光Ｆ１として被露光物１４に導く。レンズ３８及び４０は、マスク１２からの透過光を被露光物１４の感光層に結像させる。被露光物１４の位置Ｗにおいて露光領域Ｑが形成される。
【００５２】
光源光が上記のように被露光物１４に導かれる間、支持装置１６は、回転装置１８によって回転軸線Ｐの周りに回転されている。これにより、照射領域Ｍは、支持装置１６の回転によって支持装置１６に対して支持装置１６の周方向に変位する。したがって、照射領域Ｍは支持装置１６の１回転によって再びほぼ位置Ｓに変位する。
【００５３】
光源光がマスク１２に照射されなくなった位置から再びマスク１２に照射される位置に、照射領域Ｍが変位するまでの間に、露光装置１０の図示しない制御装置は、移動装置４２のモータ装置４８に駆動信号を送る。駆動信号を受けたモータ装置４８は、ねじ棒５０を所定角度だけ回転させて、移動体５２を介して反射鏡３０を支持装置１６とほぼ平行に回転軸線Ｐに向けて所定量Ｘ１（図３（Ａ）を参照。）だけ移動させる。これによって、照射領域Ｍは支持装置１６の回転軸線Ｐに近づく方向すなわち支持装置１６の半径方向に外方から内方に向けて移動する。
【００５４】
図４を参照するに、照射領域Ｍは、支持装置１６の１回転毎に半径方向に外方から内方へ寸法ｄだけ移動して、同心円Ｒ１、Ｒ２、・・・、Ｒｎ、・・・、Ｒｅを描くように、周方向に移動しつつ、半径方向内方へ移動する。この寸法ｄは、ＲｎとＲｎ＋１との間の半径方向の寸法を示し、照射領域Ｍの大きさや形状に依存する。
【００５５】
上記のように照射領域Ｍが支持装置１６の１回転毎に照射領域Ｍの走査経路の変更ピッチｄだけ半径方向へ移動するように、反射鏡３０が距離ｄだけ移動されると同時に、これと同期して、以下に詳述するように反射鏡３２、３４、３６、レンズ３８、４０が移動され、反射鏡３２、３６が回転される。
【００５６】
移動装置４４のモータ装置５６は、ねじ棒５８を所定角度だけ回転させて、反射鏡３２及びレンズ３８を、移動体６２を介して支持装置１６とほぼ平行に回転軸線Ｐに向けて所定量Ｘ１（図３（Ａ）を参照。）だけ移動させる。モータ装置５６は、ねじ棒５８を介してねじ棒６０を所定角度だけ回転させて、反射鏡３６及びレンズ４０を、移動体６４を介して支持装置１６の回転面とほぼ平行に回転軸線Ｐに向けて所定量Ｘ１（図３（Ａ）を参照。）だけ移動させる。
【００５７】
移動体６２内に収容されている図示しないモータ装置は、反射鏡３２を、連結棒６６の伸長方向を回転軸線として、連結棒６６を介して図３における反時計方向にｒ１だけ回転させて、反射鏡３２の反射面の向きを変える。移動体６４内に収容されている図示しないモータ装置は、反射鏡３６を、連結棒７０の伸長方向を回転軸線として連結棒７０を介して図３における時計方向にｒ１だけ回転させ、反射鏡３６の反射面の向きを変える。
【００５８】
移動装置４６のモータ装置７４は、ねじ棒７６を所定角度だけ回転させて、反射鏡３４を、移動体７８を介して支持装置１６とほぼ垂直に下方に所定量Ｙ１（図３（Ａ）を参照。）だけ移動させる。
【００５９】
上記のように、反射鏡３０の移動と同期して反射鏡３２、３４、３６、レンズ３８、４０が移動され、反射鏡３２、３６が所定角度回転される。これによって、被露光物１４への露光領域Ｑは、支持装置１６の回転軸線Ｐに近づく方向すなわち支持装置１６の半径方向に外方から内方に向く照射領域Ｍの移動量と同じだけ移動する。
【００６０】
したがって、マスク１２への照射領域Ｍと被露光物１４への露光領域Ｑとは、支持装置１６の回転軸線Ｐに対して常に対称すなわち回転対称の位置にある。また、マスク１２と被露光物１４との間の光路の長さは常に一定に維持される。
【００６１】
具体的に、マスク１２とレンズ３８との間の光路の長さＬ１と、レンズ３８と反射鏡３４との間の光路の長さＬ２と、反射鏡３４とレンズ４０との間の光路の長さＬ３と、レンズ４０と被露光物１４との間の光路の長さＬ４とが互いに常に等しくなる。
【００６２】
さらに、テレセントリック光学系を用いて露光倍率を１：１とした場合には、Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３＝Ｌ４＝ｆである。ここで、ｆはレンズ３８、４０の焦点距離である。したがって、倍率を１：１とする場合には、同じ焦点距離を有するレンズ３８、４０が用いられる。
【００６３】
以上のように、マスク１２への照射領域Ｍと被露光物１４への露光領域Ｑとが常に支持装置１６の回転軸線Ｐに対して回転対称の位置にあるように維持されつつ走査露光が行われる。
【００６４】
図３（Ｂ）を参照するに、走査露光の最終の段階においては、マスク１２の回転軸線Ｐから最も近い位置に光源光が照射される。これによって、マスク１２の全パターンが被露光物１４に露光されて、露光が完了する。
【００６５】
上記のように、本発明においては、露光の間支持装置１６を一方向に回転させればよいので、従来の露光技術、例えば支持装置をＸＹ駆動装置によってＸＹ駆動させる露光技術の場合に生じる、支持装置の移動・停止の繰り返しに起因する問題がなく、駆動系に作用する負荷が最小限で済む。また、負荷が少なくて済むので、高速で走査することができ、スループットが大きく向上する。
【００６６】
支持装置１６は、マスク１２への照射量が一定である場合において、支持装置１６の外周側での露光時には支持装置１６の回転が遅く、内周側になるにつれて回転が速くなるように、すなわち線速度が一定になるように回転される。支持装置１６の回転を角速度を一定とした回転すなわち等速回転とし、その代わりに露光箇所に応じて露光量を変化させるようにしてもよい。
【００６７】
図５を参照するに、照射領域Ｍの形状は、曲率半径が異なる２つの円弧ＲＢ、ＲＳで囲まれた扇形状を有するようにしてもよい。このような形状にすれば、照射領域Ｍの形状が円形や六角形等である場合に生じる走査時の照射領域Ｍの外周側（円弧ＲＢ側）と内周側（円弧ＲＳ側）との間の光量差を解消することができる。
【００６８】
照射領域Ｍの走査経路として、図４に示す例においては同心円を描くような走査経路を示したが、回転中心に漸近的に近づく螺旋形状を描くような走査経路で走査するようにしてもよい。同心円及び螺旋のいずれの走査経路を用いる場合も、照射領域Ｍ及び露光領域Ｑを半径方向内方から外方へ移動させてもよい。
【００６９】
結像用のレンズ３８、４０のそれぞれを単一のレンズとして説明したが、例えば解像度に応じて複数のレンズを用いることができる。複数のレンズとして、例えば、像の拡大倍率が１対１のテレセントリック光学系を用いることができる。
【００７０】
図６に示すように、複数組のマスク及び被露光物を支持装置１６に配置すれば、スループットがさらに向上する。図示の例では、マスク１２及び被露光物１４の組に対してマスク８２及び被露光物８４の組が９０度だけずらして配置されている。
【００７１】
図７においては、図１から図４に示す露光装置１０と共通の部分については同じ符号を用いていると共に、共通部分の一部を省略している。
【００７２】
図７を参照するに、露光装置８６においては、図１に示す露光装置１０で用いたレンズ３８及び４０に代えて、１つの結像用のレンズ８８を用いている。レンズ８８は、図示しない連結棒によって移動装置４６の移動体７８に取り付けられている。したがって、レンズ８８は、モータ装置７４の駆動によるねじ棒７６の回転によって移動体７８を介して反射鏡３４と一体的に直線的に移動される。
【００７３】
露光装置８６においても、マスク１２と被露光物１４との間の光路の長さは常に一定に維持される。詳しくは、マスク１２とレンズ８８との間の光路の長さＬＬ１と、レンズ８８と被露光物１４との間の光路の長さＬＬ２とは常に等しく保たれる。
【００７４】
図７に示す実施例においては、結像用のレンズが１つで済む。露光装置の構造が従来と比べてより簡単になり、装置の設計や製造が容易になる。
【００７５】
図８においては、図１から図４に示す露光装置１０と共通の部分については同じ符号を用いていると共に、共通部分の一部を省略している。
【００７６】
図８を参照するに、露光装置９０においては、図１に示す露光装置１０で用いたレンズ３８、４０及び反射鏡３４に代えて、凹面鏡９２及び反射鏡９４を用いる。凹面鏡９２は、図示しない連結棒によって移動装置４６の移動体７８に取り付けられている。したがって、凹面鏡９２は、モータ装置７４の駆動によるねじ棒７６の回転によって移動体７８と一体的に直線的に移動される。反射鏡９４は、移動することなく、図示しない固定側の所定の位置に取り付けられている。
【００７７】
凹面鏡９２は、凹面側に反射面を有し、反射鏡及び結像レンズの両方の機能を有する。反射鏡９４は、反射鏡３２からの反射光を凹面鏡９２に導き、凹面鏡９２からの反射光を反射鏡３６に導く。
【００７８】
露光装置９０においても、マスク１２と被露光物１４との間の光路の長さは常に一定に維持される。詳しくは、マスク１２と凹面鏡９２との間の光路の長さＬＬ３と、凹面鏡９２と被露光物１４との間の光路の長さＬＬ４とは常に等しく保たれる。
【００７９】
図８に示す実施例においては、結像用のレンズを用いる必要がない。したがって、多くの制約を有するレンズ設計やレンズ製造等の問題がなく、露光装置の構造が従来と比べてより簡単になり、装置の設計や製造が容易になる。
【００８０】
本発明は、上記実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない限り、種々変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る露光装置の第１の実施例を示す斜視図。
【図２】図１に示す露光装置の支持装置を示す平面図。
【図３】図１に示す露光装置の作動を示す側面図。
【図４】図１に示す露光装置の作動を示す平面図。
【図５】本発明に係る露光装置に用いる照射領域の例を示す平面図。
【図６】本発明に係る露光装置の支持装置の例を示す平面図。
【図７】本発明に係る露光装置の第２の実施例を示す側面図。
【図８】本発明に係る露光装置の第３の実施例を示す側面図。
【符号の説明】
１０、８６、９０ 露光装置
１２、８２ マスク
１４、８４ 被露光物
１６ 支持装置
１８ 回転装置
２０ 光源装置
２２ 結像光学装置
２４ 照射位置変更装置
２６、２８ 支持体
３０、３２、３４、３６、９４ 反射鏡
３８、４０、８８ レンズ
４２、４４、４６ 移動装置
４８、５６、７４ モータ装置
５２、６２、６４、７８ 移動体
５４、６６、６８、７０、７２、８０ 連結棒
９２ 凹面鏡
Claims (16)
- 露光用マスクのパターンを感光材に露光する方法であって、
露光用光源からの光の少なくとも一部を、支持装置に支持された前記マスクに入射させる入射ステップと、
前記マスクからの透過光を、前記支持装置に支持された前記感光材に前記マスクへの光入射方向とは異なる方向から入射させて前記透過光を前記感光材に結像させる結像ステップと、
前記光源からの光の前記マスクへの照射位置が周方向に変化するように前記支持装置を回転させる回転ステップと、
前記支持装置の回転中に前記マスク及び前記感光材への光の照射位置を前記回転面内で前記周方向とは異なる方向に変化させる照射位置変更ステップとを含む、露光方法。 - 前記結像ステップは、前記マスクからの透過光を複数の反射鏡及び少なくとも１つの結像レンズに通して前記マスクからの透過光の進行方向を変更すると共に前記感光材に結像させることを含み、
前記照射位置変更ステップは、少なくとも１つの前記反射鏡を移動させることを含む、請求項１に記載の方法。 - 前記反射鏡を移動させることは、前記反射鏡を前記支持装置の回転軸線の方向に移動させることを含む、請求項２に記載の方法。
- 前記照射位置変更ステップは、さらに前記結像レンズを前記反射鏡と共に移動させることを含む、請求項２又は３に記載の方法。
- 前記結像ステップは、前記マスクからの透過光を複数の反射鏡及び少なくとも１つの凹面鏡に通して前記マスクからの透過光の進行方向を変更すると共に前記感光材に結像させることを含み、
前記照射位置変更ステップは、前記凹面鏡を移動させることを含む、請求項１に記載の方法。 - 前記凹面鏡を移動させることは、前記凹面鏡を前記支持装置の回転軸線の方向に移動させることを含む、請求項５に記載の方法。
- 前記マスクと前記感光材とは前記支持装置に該支持装置の回転軸線に対して対称に配置されている、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
- 前記照射位置変更ステップは、前記マスクと前記感光材との間の光路の長さを一定に維持して前記照射位置を変化させることを含む、請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
- 露光用マスクのパターンを感光材に露光する装置であって、
前記マスクを該マスクが露光用光源からの光の少なくとも一部を受けるように支持する第１の支持部と、前記感光材を該感光材が前記マスクからの透過光を前記マスクへの光入射方向とは異なる方向から受けるように支持する第２の支持部とを備える支持装置と、
前記マスクからの透過光を前記感光材に結像させるべく導く結像光学装置と、
前記光源からの光の前記マスクへの照射位置が周方向に変化するように前記支持装置を回転させる回転装置と、
前記マスク及び前記感光材への光の照射位置を前記支持装置の回転面内で前記周方向とは異なる方向に変化させる照射位置変更装置とを含む、露光装置。 - 前記結像光学装置は前記マスクと前記感光材との間の光路に配置された複数の反射鏡及び少なくとも１つの結像レンズを含み、前記照射位置変更装置は少なくとも１つの前記反射鏡を移動させる反射鏡移動装置を含む、請求項９に記載の装置。
- 前記反射鏡移動装置は前記反射鏡を前記支持装置の回転軸線の方向に移動させる、請求項１０に記載の装置。
- 前記反射鏡移動装置は、さらに、前記結像レンズを前記反射鏡と共に移動させる、請求項１０又は１１に記載の装置。
- 前記結像光学装置は前記マスクと前記感光材との間の光路に配置された複数の反射鏡及び少なくとも１つの凹面鏡を含み、前記照射位置変更装置は前記凹面鏡を移動させる凹面鏡移動装置を含む、請求項９に記載の装置。
- 前記凹面鏡移動装置は、前記凹面鏡を前記支持装置の回転軸線の方向に移動させることを含む、請求項１３に記載の装置。
- 前記マスクと前記感光材とは前記支持装置に該支持装置の回転軸線に対して対称に配置されている、請求項９から１４のいずれか１項に記載の装置。
- 前記照射位置変更装置は、前記マスクと前記感光材との間の光路の長さを一定に維持して前記照射位置を変化させる、請求項９から１５のいずれか１項に記載の装置。
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