JP6496600B2 - 露光装置 - Google Patents

Description

本発明は、立体ワーク（露光対象物）の表面上にフォトリソグラフィ技術を利用して回路等のパターンを形成する際の露光方法及び露光装置に関し、特に立体ワークの側面に露光可能な露光方法及び露光装置に関する。

従来からフォトリソグラフィ技術では、露光用マスクに描画されたパターンが平行光により立体ワークの上面及び／又は下面に垂直に投影され、立体ワーク上に塗布されたレジスト等が露光され、その露光された部分か、その逆に露光されていない部分がエッチングにより除去されて転写パターンを形成する。その際の露光装置としては、一般的に露光用マスクを立体ワークの光源側に接触又は近接させるマスクアライナー、又は、露光用マスクのパターンを等倍又は縮小して立体ワーク上に繰り返しステップ露光するステッパーが用いられている。

また、また、水晶振動子等の一部の立体ワークでは、立体ワークの上面及び／又は下面に限らず、側面にもパターンを形成することから、立体ワークの側面を垂直に露光する露光装置が知られている。（例えば、特許文献１参照）。

また、例えば、断面が台形や直方体形状の立体ワークの上面や側面に対してその立体ワークの斜め上から傾斜させて露光（傾斜露光）させるために、光源、露光光学系、立体ワーク（又は立体ワークを載せたステージ／テーブル）の少なくとも一つを光軸に対して傾けて設置することで傾斜露光させることができる露光装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

また、例えば、露光用の投影ビームを横切ってビームを９０°変化させるように光軸に対して約４５°に傾けられたミラー付ブレードを移動させる露光装置が知られている（例えば、特許文献３を参照）

また、一般的なフィルム面（結像面）と、レンズ主面と、撮影対象物面とが平行平面で交わることがないカメラに対して、シャインプルーフの原理（側面から見たフィルム面とレンズ主面とが延長線上の一点で交わるように傾いて配置される時、ピントが合っている物面（物体面）の延長線はやはりその一点で交わるという原理）に基づいて設計された蛇腹式の大、中型のシャインプルーフカメラが知られている。

特開２００５−１３４３６４号公報 特開２００５−０１７２７３号公報 特開２００６−３３９６３４号公報

しかしながら、上述したような傾斜露光を実施するためには、露光光の光源及び光学系を傾斜させるか、あるいは立体ワーク側を傾斜させて固定する必要があり、そのための複雑な装置が追加設置されて露光装置が大型化／複雑化／高コスト化する。また、露光光に対して被露光面が垂直面でなく傾斜した面であると、被露光面の傾斜方向に沿って焦点位置が変動し、焦点合わせの制御が複雑になり、立体ワークの側面にほぼ均一な光強度の露光光を照射する制御が難しくなる。そこでさらに、立体ワークを傾斜させる場合は、立体ワークを立体ワーク載置用ステージ平面上にフラットに置く場合に比べて、傾斜した下端側を含む自重により支持部への負荷が増加することになり、その際に立体ワークの傾斜方向の剛性が不足していると変形することになり、それによっても焦点位置が変動するので露光装置の位置決め精度が低下することがある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、露光光の光源、露光光学系、あるいは立体ワークを傾斜させることなく、垂直を含む任意角度の立体ワークの側面にマスク上のパターンを露光させることができ、さらに立体ワークの側面露光に必要な工数、時間及びコストを抑制でき、さらに立体ワークを露光用ステージ面上に平坦に置くことができ、露光装置の位置決め精度の低下を抑制できる露光方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の露光装置は、照明光の主光線（例えば、光学系の中心部の場合は光軸を通る光線であり、中心部以外の場合は光軸に平行で当該照明領域の中心を通る光線）に対して任意角度の表面を有する立体ワークの表面を露光可能な投影露光装置であって、照明光の主光線に対して直角未満の第１の傾斜角度に配置される露光用マスクパターンと、露光用マスクパターンを通過した照明光を、第１の傾斜角度よりも主光線に対して絶対値が小さい第２の傾斜角度で、立体ワーク上の結像面に向けて反射させる反射面を有するミラーと、を少なくとも有する。

好ましくは、本発明の露光装置の第１の傾斜角度と第２の傾斜角度が、露光用マスクパターン上の任意の点から結像面上の点に対応する点までの異なる経路を通過する各光路長が等しくなるように設定されるようにするとよい。

好ましくは、本発明の露光装置のミラーは、反射面を回動可能であるようにするとよい。

好ましくは、本発明の露光装置のミラーは、複数の前記反射面を有し、露光用マスクパターンは、各反射面に対応するマスクパターン面を有するようにするとよい。

好ましくは、本発明の露光装置が、複数の反射面への照射光を部分遮光して照射光を選択可能な照明ブラインドを有するようにするとよい。

好ましくは、本発明の露光装置のミラーの各反射面は、異なる方向に複数の表面を有する立体ワークの各表面に向けて、対応する照明光を反射可能に向けられるようにするとよい。

本発明の露光装置によれば、照明光の主光線に対して直角未満の第１の傾斜角度に配置される露光用マスクパターンと、露光用マスクパターンを通過した照明光を、第１の傾斜角度よりも主光線に対して絶対値が小さい第２の傾斜角度で、立体ワーク上の結像面に向けて反射させる反射面を有するミラーと、を少なくとも有することで、立体ワーク側面にマスクパターンを結像させ露光する際に必要な工数、時間及びコストを抑制することができる。また、本発明の露光装置によれば、立体ワーク側面にマスクパターンを結像させる場合であっても、立体ワークを斜めに保持する必要が無く、露光用ステージ面上に平坦に置くことができるので、露光装置の位置決め精度の低下を抑制できる。

一般的な投影露光装置における光学系の概略構成を縦断面的に示した概要図である。 図１の投影露光装置における投影レンズアセンブリの前後を抜き出して示した概要図である。 図２における物体面上の点Ａ１、Ａ２、Ａ３の各点の周囲に微小領域の物体面を設けた場合を示した概要図である。 図３における微小物体面を所定の傾斜角で傾けた場合、微小結像面を対応する所定傾斜角で傾けることで結像させることができることを示した概要図である。 図４の微小な領域の照明光を、表面反射ミラーにて方向を変更することで、微小結像面の傾斜角を任意の傾斜角に変換して結像させることが可能であることを示した第１実施形態の概要図である。 図５の所定傾斜角度以外の微小物体面からの照射光を所定傾斜角度以外の表面反射ミラーによる反射させて垂直面の微小結像面に結像させることが可能であることを示した第２実施形態の概要図である。 図５のように構成された露光システムにおける物体面上の任意の微小物体面への照明光の供給を選択的に切り替える場合の照明光学系の構成を示した第３実施形態の概要図である。 図７の複数の微小物体面（マスク）と複数の表面反射ミラーをそれぞれ一体化させた構成を示した第４実施形態の概要図である。 （ａ）〜（ｆ）は、図８に示された露光において、ＸＹＺ回転ステージ上の立体ワークが複数であり、かつ、所定のルールに従って配列されている場合に行われる繰り返し露光におけるＸＹＺ回転ステージの動作と照明ブラインドによる照明光の切り替えを示す図である。 （ａ）〜（ｂ）は、ＸＹＺ回転ステージ８０上の複数の立体ワークの形状と配列の例を示す図である。 複数の立体ワークの４方向側面を１台の露光機で露光する場合の構成を示す図である。

以下、本発明に係る立体ワークの露光方法、露光装置、及び露光用マスクパターンの実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

＜周辺技術説明＞
図１は、ステッパー等の投影露光する一般的な投影露光装置における光学系の概略構成を縦断面的に示した概要図である。主光線１００は，二次発光面５１から出射され物体面１０を照明する照明光２００の主光線である。二次発光面５１から主光線１００を中心として放出された照明光２００は、コンデンサーレンズ５２を通過すると、ケーラー照明手段により、主光線１００に垂直で結像面３０と平行な平面である照明面６０を均一に照明する。この光学系は、物体側のテレセントリック光学系になっている。照明面６０には、露光されるパターンが描画されたレチクルマスク等の露光用マスクが配置され、主光線１００に垂直で結像面３０と平行な平面である物体面１０となる。従って、照明面６０と物体面１０とは一致する。

二次発光面５１は、不図示の露光装置のランプ（光源）等の発光点からの光が、インテグレータ等の光学系を通過することで、均一な照明が可能な照明光（露光光）に変換された発光面である。照明光の光源としては、例えばｉ線（波長３６５ｎｍ）又はｇ線（波長４３６ｎｍ）を放出する高圧水銀灯の出力光を光学系により平行光にして出力したもの、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）等) が用いられる。

物体面１０は、主光線１００に垂直な照明面６０と一致する平面であり、露光される露光用マスクが配置される。投影レンズアセンブリ２０は、物体面１０側の第１レンズ２１と、結像面３０側の第２レンズ２２と、両レンズ間で照明光２００について、限られた開口数の光のみを通過させて制限する絞り２３を有し、絞り２３上の何れの経路の光の光路長も同じになるように設計／製造される。物体面１０を透過した照明光２００は投影レンズアセンブリ２０に達し、投影レンズアセンブリ２０により、物体面１０上のパターンが主光線１００に垂直で物体面１０と平行な平面である結像面３０に結像される。この光学系は、像側のテレセントリック光学系になっており、限定された開口数の光のみで結像する。

物体面１０上の直径の一端近傍に位置する第１の点をＡ１とし、物体面１０上の中心に位置して主光線１００との交点となる第２の点をＡ２とし、物体面１０上の直径の他端近傍に位置する第３の点をＡ３とする。主光線１１０は，物体面１０上の第１の点Ａ１から出射され対応する結像面３０上の第１の点Ａ１’に結像される第１照明光２１０の主光線である。同様に主光線１２０は，物体面１０上の第２の点Ａ２から出射され対応する結像面３０上の第２の点Ａ２’に結像される第２照明光２２０の主光線であり、主光線１３０は，物体面１０上の第３の点Ａ３から出射され対応する結像面３０上の第３の点Ａ３’に結像される第３照明光２３０の主光線である。

図２は、図１の投影露光装置における投影レンズアセンブリの前後を抜き出して示した概要図である。点Ｄ１は、絞り２３の開口における直径の一端の点である。点Ｄ２は、絞り２３の開口平面における主光線１２０と交叉する中心の点であり、この点Ｄ２は、主光線１１０と主光線１３０も斜めに交叉する。点Ｄ３は、絞り２３の開口における前記直径（点Ｄ１を含む）の他端の点である。

第１照明光２１０は、第１の点Ａ１から出射され、投影レンズアセンブリ２０を介して対応する結像面３０上の第１の点Ａ１’に結像される。同様に、第２照明光２２０は、第２の点Ａ２から出射され、投影レンズアセンブリ２０を介して対応する結像面３０上の第２の点Ａ２’に結像され、第３照明光２３０は、第３の点Ａ３から出射され、投影レンズアセンブリ２０を介して対応する結像面３０上の第３の点Ａ３’に結像される。

ここで投影レンズアセンブリ２０内の照明光について、より詳しく説明する。物体面１０上の点Ａ１から出た照明光は、投影レンズアセンブリ２０内の物体側の第１レンズ２１を通過し、絞り２３に到達する。絞り２３では、通過する照明光を、点Ｄ１〜Ｄ３の直径の範囲の光のみが通過し、これ以外の領域は通過できないように制限する。従って、この絞り２３により、物体面１０上の点Ａ１、Ａ２、Ａ３から出た照明光は、ある限られた開口数の光のみが絞り２３を通過することになる。

絞り２３の開口において、物体面１０上の点Ａ１からの照明光のうち主光線１１０を通る照明光は、主光線１１０と絞り２３の開口の中心部で交わる点Ｄ２を通過する。絞り２３を通過する残りの照明光は、絞り２３の一端部（点Ｄ１）と他端部（点Ｄ３）の間を通過する。同様にして物体面１０上の点Ａ２、Ａ３から出た照明光も、主光線１１０を通る照明光は点Ｄ２を通過し、残りの照明光は点Ｄ１と点Ｄ３の間を通過する。

図２に示したように、投影レンズアセンブリ２０の物体側の光学系は、絞り２３の中心部である点Ｄ２を通過する照明光が物体面１０上の点Ａ１、Ａ２、Ａ３の各点においてその物体面１０を垂直に通過する光学系、すなわち、物体側テレセントリック光学系となっている。一般的にこのように物体側テレセントリック光学系に構成されることが多い。さらに、絞り２３を通過した照明光は、投影レンズアセンブリ２０内の第２レンズ２２を通過し、投影レンズアセンブリ２０から出射され、結像面３０上の点Ａ１’、Ａ２’、Ａ３’に結像する。この時、絞り２３により限定された照明光になっていることから、ある限られた開口数にて結像をすることになる。特に絞り２３の中心Ｄ２を通過する照明光がＡ１’、Ａ２’、Ａ３’の各点で結像面に垂直である光学系、すなわち、像側テレセントリック光学系に構成されることが多い。

投影レンズアセンブリ２０は、物体面１０上の点Ａ１からの照明光を結像面３０上の点Ａ１’に結像させる時、絞り２３上の点Ｄ１、 Ｄ２、 Ｄ３のどの経路を通った照明光であっても、各光路長が同じになるように設計製造される。同様にＡ２からＡ２’、 Ａ３からＡ３’に結像する場合も、絞り２３上の点Ｄ１、 Ｄ２、 Ｄ３のどの経路を通った時も同じ光路長になっている。ここで、点Ａ１から出射して、Ｄ１、 Ｄ２、 Ｄ３の何れかの経路を通り、点Ａ１’に結像する照明光を、絞り２３上の点Ｄ１、 Ｄ２、 Ｄ３のどの経路を通った照明光でも各光路長は同じであるので「光路長１」とする。同様にして、点Ａ２から出射して点Ａ２’に結像する照明光を「光路長２」、点Ａ３から出射して点Ａ３’に結像する照明光を「光路長３」とする。すると、絞り２３上のＤ１、 Ｄ２、 Ｄ３の何れかの経路を通る各光路長１〜３には以下の等式が成り立つ。

光路長１ ： Ａ１Ｄ１Ａ１’＝Ａ１Ｄ２Ａ１’＝Ａ１Ｄ３Ａ１’・・・（１）
光路長２ ： Ａ２Ｄ１Ａ２’＝Ａ２Ｄ２Ａ２’＝Ａ２Ｄ３Ａ２’・・・（２）
光路長３ ： Ａ３Ｄ１Ａ３’＝Ａ３Ｄ２Ａ３’＝Ａ３Ｄ３Ａ３’・・・（３）

さらに、物体面１０が平面であり、結像面３０が平面であり、物体面１０と結像面３０が平行という条件を満足する場合、光路長１＝光路長２＝光路長３となり、物体面１０から結像面３０までの全ての光路長がほぼ等しくなる。また、各光路長が等しくならない場合、つまり、物体面１０上の点Ａ１、Ａ２、Ａ３の各点を微小領域光路長１、光路長２、光路長３が平面上で微小に異なる理由は、例えば、投影レンズアセンブリ２０の第１レンズ２１と第２レンズ２２等において、いわゆる光学収差の中に像面湾曲が微小に存在するためである。

図３は、図２における物体面１０上の点Ａ１、Ａ２、Ａ３の各点の周囲に微小領域の物体面を設けた場合を示した概要図である。物体面１０上の点Ａ１の周囲に例えば円形の微小平面領域を設定し、その微少平面領域における点Ａ１を通過するひとつの直径の両端に点Ｂ１、Ｃ１を設定する。そして物体面１０上の直径Ｂ１Ａ１Ｃ１を含み、主光線１１０に垂直な微少平面領域を設定して第１微小物体面１１とする。同様にして結像面３０側においても、結像面３０上の点Ａ１’の周囲に例えば円形の微小平面領域を設定し、その微少平面領域における点Ａ１’を通過するひとつの直径の両端に点Ｂ１’、Ｃ１’を設定する。そして結像面３０上の直径Ｂ１’Ａ１’Ｃ１’を含み、主光線１１０に垂直な微少平面領域を設定して第１微小結像面３１とする。すると第１微小物体面１１を通過した第１テレセントリック光３１０は、投影レンズアセンブリ２０を介して、第１微小結像面３１上に結像する。

同様にして、物体面１０上の点Ａ２、Ａ３の周囲に各々直径Ｂ２Ａ２Ｃ２を含む第２微小物体面１２と、直径Ｂ３Ａ３Ｃ３を含第３微小物体面１３を設定し、結像面３０上の点Ａ２’、Ａ３’の周囲に各々直径Ｂ２’Ａ２’Ｃ２’を含む第２微小物体面３２と、直径Ｂ３’Ａ３’Ｃ３’を含む第３微小物体面３３を設定する。すると第２微小物体面１２を通過した第２テレセントリック光３２０は、投影レンズアセンブリ２０を介して、第２微小結像面３２上に結像し、第３微小物体面１３を通過した第３テレセントリック光３３０は、投影レンズアセンブリ２０を介して、第３微小結像面３３上に結像する。

この時、投影レンズアセンブリ２０の像面湾曲が無視できるほど小さいならば、絞り２３上の点Ｄ２を少なくとも通る各光路長４〜６には以下の等式が成り立つ。

光路長４ ： Ａ１Ｄ２Ａ１’＝Ｂ１Ｄ２Ｂ１’＝Ｃ１Ｄ２Ｃ１’・・・（４）
光路長５ ： Ａ２Ｄ２Ａ２’＝Ｂ２Ｄ２Ｂ２’＝Ｃ２Ｄ２Ｃ２’・・・（５）
光路長６ ： Ａ３Ｄ２Ａ３’＝Ｂ３Ｄ２Ｂ３’＝Ｃ３Ｄ２Ｃ３’・・・（６）

図４は、図３における微小物体面を所定の傾斜角で傾けた場合、微小結像面を各々対応する所定傾斜角で傾けることで結像させることができることを示した概要図である。なお、本明細書において、傾斜角は特に記載のない限り、水平面に対する傾斜角ではなく、主光線に対する傾斜角とする。この微小物体面と微小結像面を傾斜させても結像させることができる場合は、投影レンズアセンブリ２０の焦点深度を含む結像性能が保存される範囲において成り立つ。より具体的には、例えば、第１微小物体面１１ａを所定の傾斜角θ１で傾けた場合、第１微小結像面３１ａを対応する所定傾斜角θ１’（図４の場合はθ１＝θ１’）で傾けることで結像させることができる。同様にして、第２微小物体面１２ａを所定の傾斜角θ２で傾けた場合、第２微小結像面３２ａを対応する所定傾斜角θ２’（図４の場合はθ２＝θ２’）で傾けることで結像させることができ、第３微小物体面１３ａを所定の傾斜角θ３で傾けた場合、第３微小結像面３３ａを対応する所定傾斜角θ３’（図４の場合はθ３＝θ３’）で傾けることで結像させることができる。（図４の場合はθ１≠θ２≠θ３、θ１’ ≠θ２’ ≠θ３’）

投影レンズアセンブリ２０の倍率を−βとすると、微小物体面の所定の傾斜角と、微小結像面の対応する所定傾斜角の関係には以下の等式が成り立つ。
傾斜角θ１’ ： θ１’＝−θ１／β・・・（７）
傾斜角θ２’ ： θ２’＝−θ２／β・・・（８）
傾斜角θ３’ ： θ３’＝−θ３／β・・・（９）
が成り立ち、この場合の光路長は、前記したものと同様に以下が成り立つ。
光路長４ ： Ａ１Ｄ２Ａ１’＝Ｂ１Ｄ２Ｂ１’＝Ｃ１Ｄ２Ｃ１’・・・（４）
光路長５ ： Ａ２Ｄ２Ａ２’＝Ｂ２Ｄ２Ｂ２’＝Ｃ２Ｄ２Ｃ２’・・・（５）
光路長６ ： Ａ３Ｄ２Ａ３’＝Ｂ３Ｄ２Ｂ３’＝Ｃ３Ｄ２Ｃ３’・・・（６）

上記の図４の関係は、いわゆるシャインプルーフの関係が、主光線１００を外れた微小な物体面の領域と、投影レンズアセンブリと、微小な結像面の領域においても成り立っていることになる。

＜第１実施形態＞
図５は、図４の微小な領域の照明光を、表面反射ミラーにて方向を変更することで、微小結像面の傾斜角を任意の傾斜角に変換して結像させることが可能であることを示した第１実施形態の概要図である。より詳しくは、図５では、図４に示したような傾斜した第１微小物体面１１ｂ、第２微小物体面１２ｂ、第３微小物体面１３ｂ等の物体面１０の微小な領域から出射した照明光について、シャインプルーフの関係を成り立たせながら、投影レンズアセンブリ２０を通過した後のその照明光を表面反射ミラー４１ｂ、４２ｂ、４３ｂにて方向を変更することで、傾斜角がシャインプルーフの関係にならない垂直や水平等の任意の傾斜角の第１微小結像面３１ｂ（傾斜角が垂直）、第２微小結像面３２ｂ（傾斜角が水平）、第３微小結像面３３ｂ（傾斜角が垂直）上に結像させることが可能であることを示している。

以下、説明を容易にするために、図５における投影レンズアセンブリ２０の倍率β＝１とする。図５において、垂直面である第１微小結像面３１ｂに結像させる場合は、例えば、第１微小物体面１１ｂの傾斜角θ１＝＋４５°、第１表面反射ミラー４１ｂの傾斜角θ１”＝−（θ１）／２＝−２２．５°にすることで、左斜め上側からの照射光により結像させることができる。垂直面である第３微小結像面３３ｂに結像させる場合は、例えば、第３微小物体面１３ｂの傾斜角θ３＝−４５°、第３表面反射ミラー４３ｂの傾斜角θ３”＝−（θ３）／２＝＋２２．５°にすることで、右斜め上側からの照射光により結像させることができる。水平面である第２微小結像面３２ｂに結像させる場合は、例えば、第２微小物体面１２ｂの傾斜角θ２＝＋４５°、第２表面反射ミラー４２ｂの傾斜角θ２”＝−（θ２）／２＝＋２２．５°にすることで、右斜め上側からの照射光により結像させることができる。

＜第２実施形態＞
図６は、図５の所定傾斜角θ１＝±４５°の第１〜３微小物体面１１ｂ〜１３ｂからの照射光を所定傾斜角θ１”＝±２２．５°の第１〜３表面反射ミラー４１ｂ〜４３ｂにより反射させて垂直面の微小結像面３１ｂ〜３３ｂに結像させることが、所定傾斜角θ１＝±４５°以外の微小物体面で、所定傾斜角θ１”＝±２２．５°以外の表面反射ミラーを使用しても可能であることを示した第２実施形態の概要図である。図６においても、説明を容易にするために、投影レンズアセンブリ２０の倍率β＝１とする。

図６において、垂直面である第１微小結像面３１ｃに結像させる場合は、例えば、第１微小物体面１１ｃの傾斜角θ１＝＋４５°、第１表面反射ミラー４１ｃの傾斜角θ１”＝−（θ１）／２＝−２２．５°にすることで、左斜め上側からの照射光により結像させることができる。垂直面である第３微小結像面３３ｃに結像させる場合は、例えば、第３微小物体面１３ｃの傾斜角θ３＝＋６０°、第３表面反射ミラー４３ｃの傾斜角θ３”＝−（θ３）／２＝−３０°にすることで、左斜め上側からの照射光により結像させることができる。水平面である第２微小結像面３２ｃに結像させる場合は、例えば、第２微小物体面１２ｃの傾斜角θ２＝＋３０°、第２表面反射ミラー４２ｃの傾斜角θ２”＝−（θ２）／２＝―１５°にすることで、右斜め上側からの照射光により結像させることができる。

＜第３実施形態＞
図７は、図５のように構成された露光システムにおける物体面上の任意の微小物体面への照明光の供給を選択的に切り替える場合の照明光学系の構成を示した第３実施形態の概要図である。図７における全般的な照明光の供給は、基本的に図１に示したような二次発光面５１、コンデンサーレンズ５２等を有する通常の照明光学系を使用すればよい。微小物体面への照明光（露光光）の供給を切り替えるには、露光システムにおける物体面１０の光源（二次発光面５１）側に、目的の微小物体面以外への照明光を遮光し、目的の微小物体面のみに照明光を供給することが可能な照明領域選択開口部５４を有する部分的遮光機構の照明ブラインド５３を使用する。照明ブラインド５３は、照明領域選択開口部５４の位置を不図示の制御装置と駆動装置により移動させることにより、左斜め上側からの照射光による垂直面である第１微小結像面３１ｂへの結像と、右斜め上側からの照射光による垂直面である第３微小結像面３３ｂへの結像と、右斜め上側からの照射光による水平面である第２微小結像面３２ｂへの結像を切り替えて露光することが可能である。

図１に示したように物体面が水平であれば物体面１０＝照明面６０であり、図５に示したような傾斜角θ１を有する微小物体面１１ｂには、微小物体面１１ｂと交叉して水平である第１微少照明面６１が対応する。同様にして、傾斜角θ１を有する微小物体面１２ｂには、微小物体面１２ｂと交叉して水平である第２微少照明面６２が対応し、傾斜角θ１を有する微小物体面１３ｂには、微小物体面１３ｂと交叉して水平である第３微少照明面６３が対応する。図７では、照明ブラインド５３により、照明領域選択開口部５４で第１微少照明面６１のみに照明光を供給し、第１微少照明面６１以外（例えば、第２微少照明面６２、第３微少照明面６３等）への照明光を遮光している。従って、図７に示された場合では、照明ブラインド５３を切り替えることで、第１微少照明面６１のみを照射することにより、微小物体面１１ｂ（マスク）上のパターンのみを通過した第１テレセントリック光３１０を、投影レンズアセンブリ２０を介して、垂直面である第１微小結像面３１ｂへ左斜め上側からの照射光により結像させることができる。

同様にして、照明ブラインド５３を切り替えることで、第２微少照明面６２のみを照射することにより、微小物体面１２ｂ（マスク）上のパターンのみを通過した第２テレセントリック光３２０を、投影レンズアセンブリ２０を介して、水平面である第２微小結像面３２ｂへ右斜め上側からの照射光により結像させることができる。さらに、照明ブラインド５３を切り替えることで、第３微少照明面６３のみを照射することにより、微小物体面１３ｂ（マスク）上のパターンのみを通過した第３テレセントリック光３３０を、投影レンズアセンブリ２０を介して、垂直面である第３微小結像面３３ｂへ右斜め上側からの照射光により結像させることができる。このように照明ブラインド５３を切り替える制御を、一般的な投影露光装置のＸＹＺ回転ステージの制御と共に実施することで、例えば、直方体（六面体）形状、又は、側面を有するような厚みのある平板形状の立体ワークにおける上面に加えて４側面の表面上に、マスク上の回路パターン等を投影露光させ、フォトリソグラフィの手法により回路パターン等を形成することが可能になる。

＜第４実施形態＞
図８は、図７の第１〜第３微小物体面１１ｂ〜１３ｂ（マスク）と第１〜第３表面反射ミラー４１ｂ〜４３ｂをそれぞれ一体化させた構成を示した第４実施形態の概要図である。部品の一体化は、実際の投影露光装置に本発明を適用する場合に、設計上からや、制御の容易化／効率化や部品点数を減少させるために考慮されるものである。

図８では、図７の物体面６０（第１微少照明面６１、第２微少照明面６２、第３微少照明面６３等を含む）に対応する位置にマスクホルダ１５が設けられ、マスクホルダ１５における図７の第１微小物体面１１ｂと第３微小物体面１３ｂに対応する位置に同様な傾斜角の第１長方形マスク１６と第３長方形マスク１８が一体に保持され、さらに図９には不図示であるが、それらと直交する位置に図１１に示されるように同様な傾斜角の第２長方形マスク１７と第４長方形マスク１９が一体に保持される。各長方形マスク１６〜１９にはライン状にパターンが刻まれており、図８では、左斜め上側からの照射光により垂直面である第１結像面３６に結像させることができる長方形マスク１６と、右斜め上側からの照射光により垂直面である第３結像面３８へ結像させることができる第３長方形マスク１８が、それぞれマスクホルダ１５に短手方向で＋４５°と−４５°の傾斜角を有する状態で保持されている。

４面反射ミラー４５は、四角錐形の上部を切り取った４つの側面を有する四角錐台形であり、主光線１２０と同軸に設置され、その４つの側面に図７の第１〜第３表面反射ミラー４１ｂ〜４３ｂと同様な角度で、第１反射面４６ｂ、第２反射面４７ｂ、図９には不図示で図１２に示された第３反射面４８ｂ、第４反射面４９ｂが一体に設けられたミラーである。

第１立体ワーク７１は、例えば、上面と下面とそれらと直角な４側面（第１結像面３６、第２結像面３７、第３結像面３８、第４結像面３９）を有する直方体（六面体）であり、各面上にはマスク上の回路パターン等が投影露光され、フォトリソグラフィの手法により回路パターン等を形成することが可能な立体ワークである。

ＸＹＺ回転ステージ８０は、露光装置で露光される第１立体ワーク７１等を載置して露光のための位置決めをするステージであり、例えば、立体ワークを載置した状態でＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に移動可能であり、更に回転可能なＸＹＺ回転ステージである。従って、第１立体ワーク７１は、ＸＹＺ回転ステージ８０上に保持されてＸＹＺ回転方向に移動可能である。

第１立体ワーク７１の位置等のアライメントは、投影レンズアセンブリ２０付近に設置されたアライメントカメラ９０によって検出された位置情報に基づいて、不図示のコンピュータ等の制御手段により調整される。

図８に示された場合では、照明ブラインド５３を切り替えることで、マスクホルダ１５上の傾斜角を有する第１長方形マスク１６のみを照射することにより、第１長方形マスク１６上のパターンのみを通過した第１テレセントリック光３１０を、投影レンズアセンブリ２０を介して、垂直面である第１立体ワーク７１の第１結像面３６へ左斜め上側からの照射光により結像させることができる。なお、本実施形態の場合も、各長方形マスク１６、１８と各結像面３６、３８を傾斜させても結像させることができる場合は、投影レンズアセンブリ２０の焦点深度を含む結像性能が保存される範囲において成り立つ。

さらに図８に示された場合では、同様に照明ブラインド５３を切り替えるとともに、ＸＹＺ回転ステージ８０により第１立体ワーク７１の位置をアライメントすることで、第３長方形マスク１８のみを照射することにより、第３長方形マスク１８上のパターンのみを通過した第３テレセントリック光３３０を、垂直面である第１立体ワーク７１の第３結像面３８へ右斜め上側からの照射光により結像させることができる。

さらに図８に加えて図１１を参照することで示されるように、同様に照明ブラインド５３を切り替えるとともに、により第１立体ワーク７１の位置をアライメントすることで、第２長方形マスク１７のみを照射することにより、第２長方形マスク１７上のパターンのみを通過した第２テレセントリック光３２０を、垂直面である第２結像面３７へ斜め上側からの照射光により結像させることができ、同様にして、第４長方形マスク１９のみを照射することにより、第４長方形マスク１９上のパターンのみを通過した第４テレセントリック光３４０を、垂直面である第４結像面３９へ斜め上側からの照射光により結像させることができる。

例えば、図８における第１立体ワーク７１の左側面である第１結像面３６へ左斜め上側からの照射光により結像させる場合、第１立体ワーク７１の位置が、４面反射ミラー４５の第１反射面４６ｂで反射された左斜め上側からの照射光により、第１立体ワーク７１の左側の第１結像面３６を結像できる位置となるように、ＸＹＺ回転ステージ８０を、アライメントカメラ９０の位置情報に基づき移動させる。それとともに、照明ブラインド５３を、マスクホルダ１５上の傾斜角を有する第１長方形マスク１６のみを照射するように切り替える。その後、二次発光面５１が所望の露光量になるようランプのシャッターを稼働し光らせる。これにより、第１長方形マスク１６のパターンのみを第１立体ワーク７１の垂直な左側面である第１結像面３６へ露光することができる。

次に、図８における第１立体ワーク７１の右側面である第３結像面３８へ右斜め上側からの照射光により結像させる場合、第１立体ワーク７１の位置が、４面反射ミラー４５の第２反射面４７ｂで反射された右斜め上側からの照射光により、第１立体ワーク７１の右側の第３結像面３８を結像できる位置となるように、ＸＹＺ回転ステージ８０を、アライメントカメラ９０の位置情報に基づき移動させる。それとともに、照明ブラインド５３を、マスクホルダ１５上の傾斜角を有する第３長方形マスク１８のみを照射するように切り替える。その後、二次発光面５１が所望の露光量になるようランプのシャッターを稼働し光らせる。これにより、第３長方形マスク１８のパターンのみを第１立体ワーク７１の垂直な右側面である第３結像面３８へ露光することができる。

図９（ａ）〜図９（ｆ）は、図８に示された露光におけるＸＹＺ回転ステージ８０上の第１立体ワーク７１が複数であり、かつ、所定のルールに従って配列されている場合に行われるステップアンドリピート露光におけるＸＹＺ回転ステージ８０の動作と照明ブラインド５３による照明光の切り替えを示す図である。図９（ａ）〜図９（ｆ）のＸＹＺ回転ステージ８０上には、第１立体ワーク７１、第２立体ワーク７２、第３立体ワーク７３が所定の間隔を空けて配列されている。

まず、図９（ａ）では、ＸＹＺ回転ステージ８０上の左端の第１立体ワーク７１における垂直な左側面である第１結像面３６に対して、第１長方形マスク１６上のパターンのみを通過した第１テレセントリック光３１０が照射され、第１立体ワーク７１の第１結像面３６が露光される。次の図９(ｂ)では、ＸＹＺ回転ステージ８０を各ワークの間隔に相当する分の所定距離だけ左に移動させて、真ん中の第２立体ワーク７２における垂直な左側面である第１結像面３６に対して、第１長方形マスク１６上のパターンのみを通過した第１テレセントリック光３１０が照射され、第２立体ワーク７２の第１結像面３６が露光される。さらに次の図９(ｃ)では、ＸＹＺ回転ステージ８０をもう一度各ワークの間隔に相当する分の所定距離だけ左に移動させて、右端の第３立体ワーク７３における垂直な左側面である第１結像面３６に対して、第１長方形マスク１６上のパターンのみを通過した第１テレセントリック光３１０が照射され、第３立体ワーク７３の第１結像面３６が露光される。以上の動作を１列に配置された立体ワークの数だけステップアンドリピート露光で繰り返し、１列の最後に配置された立体ワークの最後の第１結像面３６が露光されたら、その最後の立体ワークにおける垂直な右側面である第３結像面３８に対して、第３長方形マスク１８上のパターンのみを通過した第３テレセントリック光３３０を照射できる位置まで、ＸＹＺ回転ステージ８０を左に移動させる。この移動は、ステップアンドリピート時の移動距離よりも大きくなる場合がある。

次に、図９（ｄ）では、ＸＹＺ回転ステージ８０上の右端の第３立体ワーク７３における垂直な右側面である第３結像面３８に対して、第３長方形マスク１８上のパターンのみを通過した第３テレセントリック光３３０が照射され、第３立体ワーク７３の第３結像面３８が露光される。次の図９(ｅ)では、ＸＹＺ回転ステージ８０を各ワークの間隔に相当する分の所定距離だけ右に移動させて、真ん中の第２立体ワーク７２における垂直な右側面である第３結像面３８に対して、第３長方形マスク１８上のパターンのみを通過した第３テレセントリック光３３０が照射され、第３立体ワーク７３の第３結像面３８が露光される。さらに次の図９(ｆ)では、ＸＹＺ回転ステージ８０をもう一度各ワークの間隔に相当する分の所定距離だけ右に移動させて、左端の第１立体ワーク７１における垂直な右側面である第３結像面３８に対して、第３長方形マスク１８上のパターンのみを通過した第３テレセントリック光３３０が照射され、第１立体ワーク７１の第３結像面３８が露光される。以上の動作を１列に配置された立体ワークの数だけステップアンドリピート露光で繰り返し、１列の最後に配置された立体ワークの最後の第３結像面３８が露光されたら、次の立体ワークの列に移動して、上記処理を繰り返し、未処理の列が無くなったら処理を終了する。

図１０（ａ）と図１０（ｂ）は、ＸＹＺ回転ステージ８０上の複数の立体ワークの形状と配列の例を示す図である。図１０（ａ）で、ＸＹＺ回転ステージ８０上に所定の等間隔で繰り返し配列された立体ワーク７１ａ〜７８ａは、ステップアンドリピート露光が可能な間隔で繰り返し配列された正立方体であり、特に、各正立方体の各露光面が一直線上に配置されているのがステップアンドリピート露光をする上で望ましい。図１０（ｂ）で、ＸＹＺ回転ステージ８０上に所定の等間隔で繰り返し配列された立体ワーク７１ｂ〜７６ｂは、長方体であり、ステップアンドリピート露光が可能な間隔で繰り返し配列された正立方体であり、特に、各正立方体の各露光面が一直線上に配置されているのがステップアンドリピート露光をする上で望ましい。

図１１は、複数の立体ワーク７１ｃ〜７５ｃの４方向側面を１台の露光機で露光する場合の構成を示す図である。マスクホルダー１５上には、４方向の第１長方形マスク１６〜第４長方形マスク１９が、図８に示したようなそれぞれに必要な方向で傾斜角４５°で設置されている。投影レンズアセンブリ２０の下にある表面反射ミラー４５は、図８のところでも説明したように四角錐台形の形状をしており、それぞれの面が主光線１２０またはそれと平行な軸線に対して２２，５°（水平面に対して６７．５°）になるように加工されている。第１長方形マスク１６〜第４長方形マスク１９の各パターンが、第１結像面３６〜第４結像面３９に投影されるように各部が構成されている。４方向の第１長方形マスク１６〜第４長方形マスク１９のパターンは、不図示の照明ブラインド（図７または図８の符号５３）により、各々個別に遮光することが可能になっている。図１１のようにマスクホルダー１５上に４方向の長方形マスクを設置し、４方向に反射可能な表面反射ミラー４５とＸＹＺ回転ステージ８０を適切に制御して、ステップアンドリピート露光をそれぞれ４方向で行うことで、立体ワーク７１ｃ〜７５ｃの４方向の側面を１台の露光機にて露光することが可能となりコストと露光の工数を低減させることができる。

このようにして本発明の各実施形態の露光装置では、露光光の光源、露光光学系、あるいは立体ワークを傾斜させることなく、垂直を含む任意角度の立体ワークの側面にマスク上のパターンを露光させることができるので、露光に必要な工数と時間、コスト、及びマスク数を抑制でき、さらに立体ワークを露光用ステージ面上に平坦に置くことができ、露光装置の位置決め精度の低下を抑制できる。

また、上記した本発明を応用することにより、１立体ワークセットにおける４側面同時露光とさらに上面露光も可能になり、イン領域をステップ＆リピート露光することが可能になり、側面に傾斜露光する場合の最小線幅を細くすることができ、既存の投影露光レンズを使用することができ、既存の投影露光レンズでも大きなウエハに対応することが可能になるので、コストアップを抑制できる。

１０ （主光線に垂直な）物体面、
１１ （主光線に垂直な）第１微少物体面、
１１ａ （第１傾斜角θ１の）第１微少物体面、
１１ｂ、１１ｃ （第１傾斜角−θ１の）第１微少物体面、
１２ （主光線に垂直な）第２微少物体面、
１２ａ （第２傾斜角θ２の）第２微少物体面、
１２ｂ （第２傾斜角−θ１の）第２微少物体面、
１２ｃ （第２傾斜角θ２の）第２微少物体面、
１３ （主光線に垂直な）第３微少物体面、
１３ａ （第３傾斜角θ３の）第３微少物体面、
１３ｂ （第３傾斜角θ１の）第３微少物体面、
１３ｃ （第３傾斜角θ３の）第３微少物体面、
１５ マスクホルダ、
１６ 第１長方形マスク、
１７ 第２長方形マスク、
１８ 第３長方形マスク、
１９ 第４長方形マスク、
２０ 投影レンズアセンブリ、
２１ 第１レンズ、
２２ 第２レンズ、
２３ 絞り、
３０ 結像面、
３１ 第１微少結像面、
３１ａ （第１傾斜角θ１’の）第１微少結像面、
３１ｂ、３１ｃ （第１反射角θ１”の）第１微少結像面、
３２ 第２微少結像面、
３２ａ （第２傾斜角θ２’の）第２微少結像面、
３２ｂ （第１反射角θ１”の）第２微少結像面、
３２ｃ （第２反射角θ２”の）第２微少結像面、
３３ 第３微少結像面、
３３ａ （第３傾斜角θ３’の）第３微少結像面、
３３ｂ （第１反射角θ１”のミラー（反射面）で反射した）第３微少結像面、
３３ｃ （第３反射角θ３”のミラー（反射面）で反射した）第３微少結像面、
３４ｂ （第１反射角θ１”のミラー（反射面）で反射した）第４微少結像面、
３６ （第１反射角θ１”のミラー（反射面）で反射した）第１結像面、
３７ （第１反射角θ１”のミラー（反射面）で反射した）第２結像面、
３８ （第１反射角θ１”のミラー（反射面）で反射した）第３結像面、
３９ （第１反射角θ１”のミラー（反射面）で反射した）第４結像面、
４１ｂ、４１ｃ （第１反射角θ１”の）第１ミラー、
４２ｂ （第１反射角−θ１”の）第２ミラー、
４２ｃ （第２反射角θ２”の）第２ミラー、
４３ｂ （第１反射角−θ１”の）第３ミラー、
４３ｃ （第３反射角θ３”の）第３ミラー、
４５ ４面反射ミラー、
４６ｂ （４面反射ミラーの）第１反射面、
４７ｂ （４面反射ミラーの）第２反射面、
４８ｂ （４面反射ミラーの）第３反射面、
４９ｂ （４面反射ミラーの）第４反射面、
５１ 二次発光面、
５２ コンデンサーレンズ、
５３ 照明ブラインド、
５４ 照明領域選択開口部、
６０ （主光線に垂直な）照明面、
６１ （主光線に垂直な）第１微少照明面、
６２ （主光線に垂直な）第２微少照明面、
６３ （主光線に垂直な）第３微少照明面、
７１、７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、 第１立体ワーク、
７２、７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、 第２立体ワーク、
７３、７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、 第３立体ワーク、
７４、７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、 第４立体ワーク、
７５、７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、 第５立体ワーク、
７６、７６ａ、７６ｂ、７６ｃ、 第６立体ワーク、
７７、７７ａ、７７ｂ、７７ｃ、 第７立体ワーク、
７８、７８ａ、７８ｂ、７８ｃ、 第８立体ワーク、
８０ ＸＹＺ回転ステージ、
９０ アライアントカメラ、
１００ （二次発光面から出射される照明光の）主光線、
１１０ （点Ａ１から出射される照明光の）第１主光線、
１２０ （点Ａ２から出射される照明光の）第２主光線、
１３０ （点Ａ３から出射される照明光の）第３主光線、
２００ 照明光、
２１０ （点Ａ１から出射される）第１照明光、
２２０ （点Ａ２から出射される）第２照明光、
２３０ （点Ａ３から出射される）第３照明光、
３１０ （第１微少物体面を通過する）第１テレセントリック光、
３２０ （第２微少物体面を通過する）第２テレセントリック光、
３３０ （第３微少物体面を通過する）第３テレセントリック光、
Ａ１ 物体面（照明面）上の（直径の一端近傍の）第１の点、
Ａ２ 物体面（照明面）上の（中心の）第２の点、
Ａ３ 物体面（照明面）上の（直径の他端近傍の）第３の点、
Ａ１’ 結像面３０上の（直径の一端近傍の）第１の点、
Ａ２’ 結像面３０上の（中心の）第２の点、
Ａ３’ 結像面３０上の（直径の他端近傍の）第３の点、
Ｄ１ （絞りの）開口直径の一端、
Ｄ２ （絞りの）開口中心、
Ｄ２ （絞りの）開口直径の他端、
θ１ （第１微少物体面の）第１傾斜角、
θ２ （第２微少物体面の）第２傾斜角、
θ３ （第３微少物体面の）第３傾斜角、
θ１’ （第１微少結像面の）第１傾斜角、
θ２’ （第２微少結像面の）第２傾斜角、
θ３’ （第３微少結像面の）第３傾斜角、
θ１” （第１ミラーの）第１反射角（＝｜（θ１）｜／２）
θ２” （第２ミラーの）第２反射角（＝｜（θ２）｜／２）
θ３” （第３ミラーの）第３反射角（＝｜（θ３）｜／２）

Claims (6)

1. 照明光の主光線に対して任意角度の表面を有する立体ワークの表面を露光可能な投影露光装置であって、
   前記主光線に対して直角未満の第１の傾斜角度に配置される露光用マスクパターンと、
   前記露光用マスクパターンを通過した照明光を、前記第１の傾斜角度よりも前記主光線に対して絶対値が小さい第２の傾斜角度で前記立体ワーク上の結像面に向けて反射させる反射面を有するミラーと、
   を少なくとも有する投影露光装置。
2. 前記第１の傾斜角度と前記第２の傾斜角度が、
   前記露光用マスクパターン上の任意の点から前記結像面上の前記点に対応する点までの異なる経路を通過する各光路長が等しくなるように設定される
   請求項１に記載の投影露光装置。
3. 前記ミラーが、前記反射面を回動可能である
   請求項１又は２に記載の投影露光装置。
4. 前記ミラーが、複数の前記反射面を有し、
   前記露光用マスクパターンは、前記各反射面に対応するマスク面を有する
   請求項１〜３の何れか１項に記載の投影露光装置。
5. 前記複数の反射面への照射光を部分遮光して前記照射光を選択可能な照明ブラインドを有する
   請求項４に記載の投影露光装置。
6. 前記ミラーの各反射面が、異なる方向に複数の表面を有する前記立体ワークの各表面に向けて、対応する照明光を反射可能に向けられる
   請求項５に記載の投影露光装置。

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