JP5052821B2 - 露光装置 - Google Patents

Description

本発明は、フォトリソグラフィ法において、被露光体に光を照射し露光する露光装置に関する。

例えば、移動体の姿勢制御や位置検出、カメラの手振れ補正等には慣性センサ素子等の圧電素子が用いられるが、一般に、このような圧電素子は、圧電材によって形成されているウェハにマトリックス状に配列されており、ウェハに設けられた金属膜をエッチング等によって不要な部分が除去されて所望の形状の電極膜として形成されている。この電極膜は、例えば、Ａｕ・ＮｉＣｒ、Ａｕ・Ｃｒ、Ａｌ等が用いられる。

これら圧電素子には、エッチングを行う前に、露光装置に被露光体としてのウェハとマスクとをセットして、フォトリソグラフィ法による露光が行われる。具体的には、露光装置内に設けられた露光用のステージに、圧電素子の電極膜となる金属膜の上にレジスト膜が形成された平板状のウェハを載置し、ＣＣＤカメラ等で位置合わせを行った後に真空吸着手段等で固定する。そして、固定されたウェハ上に所望の露光パターンを形成したマスクを重ねて配置固定し、このマスクに向けて固定された照明手段（例えばランプハウス）より光を照射し、マスクの露光パターンを通過し光がウエハ上のレジスト膜へ届き、レジスト膜の所定の部分が露光される。このような露光において最良条件となるのは、平面視において、光の入射方向に対して露光面が直角となる場合である。

この状態で現像液内にウェハを入れて現像を行うと、不要なレジストが除去されて、各圧電素子にマスクのパターンが形成される。各圧電素子にマスクのパターンが形成されると、エッチングによって素子の余分な電極膜が除去されて電極が形成される。

したがって、圧電素子の側面にも電極を設けようとする場合、圧電素子の側面も露光する必要がある。つまり、圧電素子が平面視矩形形状である場合は、平面視において縦方向の側面と横方向の側面とに露光しなくてはならないが、その場合、一方の方向の側面を先に露光し、その後、ウェハを９０度回転させ、その９０度回転させたウェハに対応するマスクに交換した後、他の方向の側面を露光させていた（例えば、特許文献１参照）。

このような手法で行われる露光の作業において、圧電素子の外形形状が多角形となる場合、その多角形の辺の数又はその半分の数だけ露光する必要がある。例えば、素子の平面形状が正三角形の場合は、１２０度ずつ３度に分けてウェハを回転させ、その都度、マスクを交換して露光する。

ここで、ウェハは、平面形状が矩形形状となっているため、マスクもこれに対応させた矩形形状となっている。これにより、正確にウェハを露光させることができる。したがって、ウェハを回転させる毎に、回転したウェハに対応させるために最適な露光を行うためのマスクを交換して露光が行われる。これは、ウェハの素子とマスクのパターンとを一致させることで、電極の形成が正確に行えるからである。つまり、多くとも、ウェハを回転する回数と同じ数のマスクが必要となる。

例えば、露光で最も良い条件となるのが、平面視において、光の入射方向に対して露光面が直角となる場合であるので、圧電素子の露光対象部分の形状が正三角形となる場合では、この条件に対応するためには、最低でも３種類のマスクが必要となる。
特開２００４−３０１７３４号公報

しかしながら、例えば露光対象の圧電素子の外形形状が多角形の場合、露光方向へ回転させる角度は様々となる。露光のための光を照射する方向は照明手段が固定されているため一定であり、圧電素子の外形形状が正三角形であれば、圧電素子が形成されたウェハを１２０度ずつステージ上で回転させなくてはならない。したがって、ウェハを回転させるごとに、回転後のウェハに対応するようにマスクを交換する必要がある。ウェハを回転させる回数が増えれば、マスクを交換する回数も増えてしまい、又マスク交換の都度に露光装置の稼働停止を繰り返すため作業性が悪くなるという問題がある。また、ウェハを構成する材料（例えば、結晶からなる材料）がｎ回対称性（例えば、１回、２回、３回、４回、６回等）を有している場合に素子の外形形状をこのｎ回対称性に合わせた多角形とすることがあるが、ウェハが平面視矩形形状で、素子をマトリックス状に配列させると、位置あわせに手間がかかるという問題もある。

更に、露光される側のウエハ（被露光体）を動かして露光させる場合、一般的に回転支持体に付設されたステージに被露光体を固定し、このステージごと被露光体を回転させる手段を用いる場合があるが、その場合、回転支持体の軸精度や回転によるステージの振動により、ステージ上の被露光体の所定の箇所に正確に露光することが難しく、特に、被露光体が小型のものの場合には、その表面への精密且つ微細なパターン露光が困難となるという問題がある。

そこで、本発明では、前記した問題を解決し、露光における作業性及び露光パターンの精確性を向上させる露光装置を提供することを課題とする。

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、ステージ上に載置固定された、表面にマスクが配置された被露光体に向けて、照明手段から出射した光を、マスクを介して被露光体表面のレジストに照射露光させる構成の露光装置において、少なくとも、被露光体を載置固定する被露光体固定ステージと、この被露光体が載置固定された被露光体固定ステージの周囲を、先端部に被露光体固定ステージ上の被露光体に向かって光を照射する２個一対の照明手段を設けた支持アーム部を所定の角度ごとに回動させる回動手段とを具備し、露光作業中は被露光体及び被露光体固定ステージは動かさずに、この回動手段により支持アーム部及び照明手段のみを被露光体固定ステージの周囲を回動させつつ、照明手段よりの光により被露光体固定ステージ上の被露光体を露光させるように構成されていることを特徴とする露光装置である。

このような露光装置によれば、１つのマスクを介して被露光体表面に照明手段の回動により複数方向からの露光が行えるので、露光作業に必要な道具の数が減少し、作業性を向上させることができる。また、硬脆性の被露光体に露光する場合に、被露光体を持ち上げて向きを変える作業がなくなるので、被露光体に誤って傷つける等のエラーの発生を防止することができ、これによっても作業性を向上させることができる。更に、このような露光装置によれば、被露光体及びマスクを動かすことなく必要とされる被露光体表面への露光させることができるので、被露光体に不要な振動や動作が生じないので、被露光体が小型化し且つ露光パターンが精密に成った場合でも、精確な露光が可能となる。

次に、本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」という。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。尚、各実施形態において、被露光体としてウェハ形状の水晶板（以下、水晶ウエハという）を用い、この水晶板に形成した複数個の圧電素子表面に金属膜による電極を形成する場合の露光装置を例に説明する。又、に照射する光をＵＶ（紫外線、３２０〜４４０の波長）として説明する。更に、露光は水晶ウエハの照明手段露出側主面及び側面に対して行われる場合について説明する。

図１は本発明における露光装置の一実施形態を示す概念図である。尚、実際の露光装置は装置内をクリーン環境に維持できように、装置を構成する主たる手段は密閉型の容器体（不図示）内に収容されている。即ち、図１に示すように、本発明の露光装置１０は、被露光体である水晶ウェハ１１を露光させる役割を果たし、マスク固定ステージ１２と、水晶ウェハ固定ステージ１３と、照明手段１４とその支持アーム部１５と、支持アーム部１５ごと照明手段１４を回動させる回動手段１６とから主に構成されている。

水晶ウェハ１１には、すでにエッチングなどの既存の製造方法により、外形形状が多角形の複数個の圧電素子が形成されている。これら圧電素子はその外形形状により最も取得効率が良くなるように水晶ウエハ１１内に形成されている。尚、水晶ウエハ１１の外周辺縁部は、水晶ウエハ１１の取り扱いを容易に行う等のため、圧電素子を形成せずに枠部として用いている。また、水晶ウェハ１１の外周辺縁部には、水晶ウエハ１１をウエハ固定ステージ上の所定の位置に精確に配置するための複数のアライメントマークが形成されている。

このように圧電素子が複数個形成された水晶ウェハ１１の表面には、金等の金属膜が形成され、その金属膜の上にレジストが成膜されており、光を当てることによって感光するようになっている。

マスク１７は、例えばガラスが用いられ、その外形形状は円盤状に形成されており、前記圧電素子の配列位置に対応して、水晶ウエハ１１表面に形成したレジスト膜の所望の部分を露光させるための光透過部（以下、「露光パターン」という。）と露光させない部分として光遮断部とが設けられている。

ここで、レジストがポジ型の場合、マスク１７に設けた光遮断部下の水晶ウエハ１１上のレジストには光が照射されないので、現像をした際にレジストが水晶ウエハ表面上に残り、光透過部下のレジストには光が照射されるので、レジストが除去されることとなる。このようにして、水晶ウェハ１７上のレジストにマスク１７によって露光パターンを形成することにより、その後の現像及びエッチング工程によりレジスト下の金属膜を加工し、個々の圧電素子表面に所望の形態の電極のパターンを形成することができる。なお、レジストについては、ポジ型に代えてネガ型を用いることもできる。

上述したような水晶ウエハ１１及びマスク１７を用いた露光を行う露光装置１０には、被露光体である水晶ウエハ１１を装置内の一定の位置に配置固定するための水晶ウエハ固定ステージ１３が設けられている。この水晶ウエハ固定ステージ１３は、露光作業前に後述するマスク固定ステージ１２に固定されたマスク１７の一方の主面に水晶ウエハ１１をマスク１７の露光パターンに対応させた形態で密着させるために、上下及び水晶ウエハ固定ステージ１３の中心を回転軸として回転できる機構を備えている。又、ウェハ固定ステージ１３の中央部分は、水晶ウェハ１１を配置するための凹部が形成されており、この凹部内底面、ウエハ固定ステージ１３内及びウエハ固定ステージ１３に付して設けられた真空吸引手段により水晶ウェハ１１を凹部内底面方向へ吸引して固定することができるようになっている。

即ち、ウェハ固定ステージ１３の凹部内の底面に一方端を開口した微細な孔が複数設けられており、この複数の孔はウエハ固定ステージ１３内で一つ孔に集まり、一つになった孔の他方端開口部には吸引手段と接続されており、吸引手段によって吸引することにより凹部の底面には微細な孔から水晶ウェハ１１を吸引することができる。なお、吸引手段は、例えば、真空ポンプが用用いられる。

マスク固定ステージ１２は、露光装置１０内でマスク１７を一定の位置で固定支持する役割を果たしている。このマスク固定ステージ１２は、その中央にマスク１７を挿入するための孔が設けられており、このマスク固定ステージ１２の孔内側面にマスク１７を固定するための固定手段を備えつつ、ウェハ固定ステージ１３へ水晶ウェハ１１を載置する際に邪魔になるマスク固定ステージ１２を移動させるために用いる可動部材（例えば、蝶番）を備えている。

このようにウエハ固定ステージ１３及びマスク固定ステージ１２にそれぞれ配置し、装置内の所定の位置に固定された水晶ウエハ１１及びマスク１７上には、照明手段１４が配置されている。この照明手段１４は、２つ一対で用いられ、水晶ウェハ１１及びマスク１７に向けて斜め上方から光としてＵＶを照射する役割を果たす。この照明手段１４は、それぞれの照明手段１４に付設された支持アーム部１５により、水晶ウエハ１１及びマスク１７上の所定の高さで支持されつつ、各支持アーム部１５が接続する基部１８に付設された回動手段１６により、照明手段１４をウエハ固定ステージ１３及びマスク固定ステージ１２の主面と平行の回動面で回動する。

回動手段１６は、複数個の照明手段１４が支持アーム部１５により付設された基部１８を時計回り又は反時計回りに所定の角度毎に回動させる役割を果たす。回動手段１６には、例えば、ステップモータを用いることができ、所定の角度で回動することができる。

このような構成の回動手段１６を用いることで、水晶ウェハ１１に設けられた圧電素子素子の外形形状に対応した形態で照明手段１４を回動することが可能となる。例えば、圧電素子の外形形状が略正三角形で形成されている場合、３６０／３、つまり、１２０度毎に照明手段１４を回動させてＵＶ光を照射し、固定配置されている水晶ウエハ１１表面上のレジストを、マスクを介して露光することができる。

このように、本発明における露光装置１０の一実施形態を構成したので、１枚のマスク１７で複数回の露光を水晶ウエハ１１に行うことができる。また、披露光体である水晶ウエハ１１を動かさないで、照明手段１４を回動させて露光する装置としたことで、、露光の際に被露光体に不要な振動や動作が生じないので、被露光体が小型化し且つ露光パターンが精密に成った場合でも、精確な露光が可能となる。

次に、本発明における露光装置の他の実施形態を図２に図示する。即ち、図１に記載の露光装置では、ウエハ固定ステージとマスク固定ステージとは完全に独立した機構として照明手段及び回動手段を設けた形態の露光装置を開示したが、ウエハ固定ステージは露光前後に所定の位置に水晶ウエハを配置するために移動回動するための駆動手段をウエハ固定ステージ下部に設ける必要があるが、図２に開示の他の実施形態の露光装置２０では、その駆動手段の機構を照明手段１４の回動手段２３として兼用して、照明手段１４を支持する支持アーム２１を付設した基部２２をも回動させるようにしたものである。このような構造の露光装置２０にすることにより、同一の駆動手段で露光前後にはウエハ固定ステージを動かし、露光中は照明手段１４を回動させることができるので、実施例１に開示の露光装置１０に比べて回動手段の配備数を減らすことができ、露光装置の小型化及び低価格化を図ることができる。

尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更改良等が可能である。例えば、上記各実施例では被露光体として水晶ウエハ上のレジストを露光する形態の露光装置を開示したが、本発明における被露光体の形状はウエハ状に限定するものではなく、立体形状の被露光体に対しても本発明は適用可能である。

図１は、本発明における露光装置の一実施形態を示す概念図である。 図２は、本発明における露光装置の他の実施形態を示す概念図である。

符号の説明

１０，２０・・・ 露光装置
１１・・・水晶ウエハ（被露光体）
１２・・・マスク固定ステージ
１３・・・水晶ウエハ（被露光体）固定ステージ
１４・・・照明手段
１５，２１・・・支持アーム部
１６・・・回動手段
１７・・・マスク
１８，２２・・・基部

Claims (1)

1. ステージ上に載置固定された、表面にマスクが配置された被露光体に向けて、照明手段から出射した光を、該マスクを介して該被露光体表面のレジストに照射露光させる構成の露光装置において、
   少なくとも、
   該被露光体を載置固定する被露光体固定ステージと、
   該被露光体が載置固定された該被露光体固定ステージの周囲を、先端部に該被露光体固定ステージに固定された該被露光体に向かって光を照射する２個一対の照明手段を設けた支持アーム部を所定の角度ごとに回動させる回動手段とを具備し、
   露光作業中は被露光体及び被露光体固定ステージは動かさずに、前記回動手段により該支持アーム部及び該照明手段のみを該被露光体固定ステージの周囲を回動させつつ、該照明手段よりの光により該被露光体固定ステージ上の該被露光体を露光させるように構成されていることを特徴とする露光装置。

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