JPH0323883B2 - - Google Patents
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- JPH0323883B2 JPH0323883B2 JP14231885A JP14231885A JPH0323883B2 JP H0323883 B2 JPH0323883 B2 JP H0323883B2 JP 14231885 A JP14231885 A JP 14231885A JP 14231885 A JP14231885 A JP 14231885A JP H0323883 B2 JPH0323883 B2 JP H0323883B2
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、レーザービームを２光束に分けて交
差照射させる２光束干渉法による格子状干渉縞パ
ターンを基板上の露光面に露光する回折格子露光
装置に関するものである。Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a diffraction grating that exposes a lattice-like interference fringe pattern on an exposure surface of a substrate using a two-beam interference method in which a laser beam is divided into two beams and cross-irradiated. This relates to an exposure device.
（従来技術）
従来より、半導体基板表面に微小なピツチの周
期的凹凸を有する回折格子を形成するについて、
格子状パターンを露光する方法として、２光束干
渉法が使用されている（例えば、特開昭51−
114142号公報、特開昭57−150805号公報参照）。(Prior Art) Conventionally, regarding the formation of a diffraction grating having periodic irregularities with minute pitches on the surface of a semiconductor substrate,
Two-beam interferometry is used as a method for exposing a grid pattern (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
114142, JP-A-57-150805).
この２光束干渉法は、基板に感光材層を形成
し、この基板を支持台に支持し、レーザービーム
をハーフミラーあるいはハーフプリズム等の光分
割手段（以下、ハーフミラーという）で２光束に
分け、両レーザービームを所定の入射角度で露光
面上に両側から照射し、両レーザービームが干渉
して発生する格子状の干渉縞パターンを感光材に
露光するものである。上記２光束干渉における回
折格子の周期（ピツチ）は、露光面に対するレー
ザービームの入射角すなわち露光ミラーの角度を
変更することにより可変調整できる。 In this two-beam interference method, a photosensitive material layer is formed on a substrate, this substrate is supported on a support stand, and a laser beam is divided into two beams by a light splitting means such as a half mirror or a half prism (hereinafter referred to as a half mirror). Both laser beams are irradiated onto the exposure surface from both sides at a predetermined incident angle, and a lattice-like interference fringe pattern generated by interference between the two laser beams is exposed onto the photosensitive material. The period (pitch) of the diffraction grating in the two-beam interference can be variably adjusted by changing the angle of incidence of the laser beam on the exposure surface, that is, the angle of the exposure mirror.
そして、２光束干渉法による露光を行うについ
て、露光面における各露光点での２光束のバラン
ス、すなわち露光面の中心において両側のレーザ
ービームの中心が一致して両者の均等性を確保す
ることが、得られる回折格子の精度に影響する重
要な要件である。つまり、両側の露光ミラーの角
度制御等によつて、光軸が露光面の中心に精度良
く一致することが要求されるものである。 When performing exposure using two-beam interferometry, it is important to balance the two beams at each exposure point on the exposure surface, that is, to ensure that the centers of the laser beams on both sides coincide at the center of the exposure surface to ensure uniformity between the two. , is an important requirement that affects the accuracy of the obtained diffraction grating. In other words, it is required that the optical axis coincides with the center of the exposure surface with high precision by controlling the angle of the exposure mirrors on both sides.
しかして、上記露光ミラーの角度制御等による
光軸調整は微細であり、両側の光軸を露光面の中
心に一致させるためには露光ミラーの角度等を精
密制御する必要があるが、機械的および組付け精
度等の誤差により、設定位置に調整することが困
難で良好な露光精度が得られない恐れがある。 However, the optical axis adjustment by controlling the angle of the exposure mirror is minute, and in order to align the optical axes on both sides with the center of the exposure surface, it is necessary to precisely control the angle of the exposure mirror. Also, due to errors in assembly accuracy, etc., it may be difficult to adjust to the set position and good exposure accuracy may not be obtained.
（発明の目的）
本発明は上記事情に鑑み、２光束干渉法によつ
て回折格子の干渉縞パターンを精度良く露光する
ことができるようにした回折格子露光装置を提供
することを目的とするものである。(Object of the Invention) In view of the above-mentioned circumstances, an object of the present invention is to provide a diffraction grating exposure apparatus that can accurately expose the interference fringe pattern of a diffraction grating by two-beam interferometry. It is.
（発明の構成）
本発明の回折格子露光装置は、基板装着部に両
側のレーザービームの光量分布を測定する光量分
布検出手段を備えるとともに、上記光量分布検出
手段の測定信号に基づいて両側のレーザービーム
の中心が一致するように該レーザービームの光軸
補正を行うコントロールユニツトを備えたことを
特徴とするものである。(Structure of the Invention) The diffraction grating exposure apparatus of the present invention is provided with a light intensity distribution detection means for measuring the light intensity distribution of the laser beams on both sides in the substrate mounting part, and a laser beam on both sides based on the measurement signal of the light intensity distribution detection means. The present invention is characterized in that it includes a control unit that corrects the optical axis of the laser beam so that the centers of the beams coincide.
（発明の効果）
本発明によれば、光量分布検出手段によつて両
側のレーザービームの光量分布を測定し、これに
基づいて両側のレーザービームの中心を求め、両
側の中心が一致するように光軸補正を行うように
したことにより、各露光点で両側のレーザービー
ムのバランスを向上することができ、精度の高い
露光が実施できるものである。(Effects of the Invention) According to the present invention, the light intensity distribution of the laser beams on both sides is measured by the light intensity distribution detection means, the centers of the laser beams on both sides are determined based on this, and the centers of both sides are aligned. By performing the optical axis correction, it is possible to improve the balance of the laser beams on both sides at each exposure point, and it is possible to perform exposure with high precision.
（実施例）
以下、図面に沿つて本発明の実施例を説明す
る。第１図は露光装置の光学系を示す全体構成図
である。(Example) Examples of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an optical system of an exposure apparatus.
露光装置は、露光用レーザー発振器１、露光光
学系２、露光ミラー３，４、基板１０を装着する
試料台５、光量分布検出手段６およびコントロー
ルユニツト部（図示せず）を備えている。 The exposure apparatus includes an exposure laser oscillator 1, an exposure optical system 2, exposure mirrors 3 and 4, a sample stage 5 on which a substrate 10 is mounted, a light amount distribution detection means 6, and a control unit section (not shown).
上記露光用レーザー発振器１としては、微細格
子を形成するためには波長の短いHe−Cdレーザ
ー（波長3250オングストローム）を使用する。上
記露光用レーザー発振器１の投光部に、レーザー
ビームＬを遮断するインターロツク用シヤツター
１１が設置され、発振されたレーザービームＬは
露光光学系２の第１ミラー１２および第２ミラー
１３によつて直角方向に反射され、第１レンズ１
４と第２レンズ１５とを有するビームエキスパン
ダーによつてビーム怪が拡大され、第３ミラー１
７によつてさらに直角方向に反射され、露光用シ
ヤツター１８を介して前記レーザー発振器１と平
行に形成された露光部分に導かれる。上記レーザ
ー発振器１に対しては定電圧レーザー電源（図示
せず）が接続されている。 As the exposure laser oscillator 1, a short wavelength He-Cd laser (wavelength of 3250 angstroms) is used to form a fine grating. An interlock shutter 11 for blocking the laser beam L is installed in the projection part of the exposure laser oscillator 1, and the oscillated laser beam L is passed through the first mirror 12 and second mirror 13 of the exposure optical system 2. and is reflected in the right angle direction, and the first lens 1
4 and a second lens 15, the beam size is expanded by a beam expander having a second lens 15 and a third mirror 1.
7 and is further reflected in the right angle direction, and guided to an exposure portion formed parallel to the laser oscillator 1 via an exposure shutter 18. A constant voltage laser power source (not shown) is connected to the laser oscillator 1.
上記露光部分では露光光学系２のハーフミラー
１９（光分割手段）によつてレーザービームＬが
２光束L1，L2に分れ、ハーフミラー１９で反射
した一方の第１光束L1は、第４ミラー２０から、
第３レンズ２１、ピンホール２２、第４レンズ２
３を有する一方のビームエキスパンダーを経て第
１露光ミラー３（可動ミラー）によつて所定の入
射角θ（θは露光面の法線と露光面へ入射するレ
ーザービームとのなす角）で試料台５上の基板１
０上の露光面に照射される。また、ハーフミラー
１９を透過した他方の第２光束L2は、第５およ
び第６ミラー２６，２７から、同様に第３レンズ
２１、ピンホール２２、第４レンズ２３を有する
他方のビームエキスパンダーを経て第２露光ミラ
ー４（可動ミラー）によつて、前記一方の第１光
束L1とその反対側から所定の入射角θで試料台
５上の基板１０上の露光面に照射して合成され
る。第１および第２露光ミラー３，４は、それぞ
れミラー回動機構用のパルスモータ２４，２５の
駆動によつて、回折格子の周期に対応してその角
度が変更調整される。この第１露光ミラー３と第
２露光ミラー４とは、対称的な作動をし、両側の
入射角θが常に同じになるようにする。 In the exposure part, the laser beam L is split into two beams L 1 and L 2 by the half mirror 19 (light splitting means) of the exposure optical system 2 , and the first beam L 1 reflected by the half mirror 19 is From the fourth mirror 20,
Third lens 21, pinhole 22, fourth lens 2
3, the first exposure mirror 3 (movable mirror) moves the sample stage at a predetermined angle of incidence θ (θ is the angle between the normal to the exposure surface and the laser beam incident on the exposure surface). Board 1 on 5
0 is irradiated onto the exposed surface. Further, the other second beam L 2 that has passed through the half mirror 19 is transmitted from the fifth and sixth mirrors 26 and 27 to the other beam expander that similarly has the third lens 21 , pinhole 22 , and fourth lens 23 . Then, the second exposure mirror 4 (movable mirror) irradiates the first light beam L 1 and the exposure surface on the substrate 10 on the sample stage 5 from the opposite side at a predetermined incident angle θ, and synthesizes the light beam L1. Ru. The angles of the first and second exposure mirrors 3 and 4 are changed and adjusted in accordance with the period of the diffraction grating by driving pulse motors 24 and 25 for mirror rotation mechanisms, respectively. The first exposure mirror 3 and the second exposure mirror 4 operate symmetrically so that the incident angle θ on both sides is always the same.
また、上記第１および第２光束L1，L2の光路
の途中には、各々のレーザービームを独立して遮
断する光量測定用のシヤツター２８，２９が介装
されている。 In addition, shutters 28 and 29 for measuring the amount of light are interposed in the optical paths of the first and second beams L 1 and L 2 to independently block each laser beam.
一方、基板１０を着脱自在に装着する試料台５
は、露光面と垂直の方向に摺動可能に支持され、
そのストローク移動は図示しないパルスモータ等
によつて操作される。上記試料台５に装着される
基板１０は、ガラス板等のベース部材に貼り付け
られ、露光時には表面に感光材層が設けられてい
る。 On the other hand, a sample stage 5 on which the substrate 10 is removably mounted
is supported slidably in a direction perpendicular to the exposure surface,
The stroke movement is operated by a pulse motor (not shown) or the like. The substrate 10 mounted on the sample stage 5 is attached to a base member such as a glass plate, and a photosensitive material layer is provided on the surface during exposure.
前記光量分布検出手段６は、上記基板１０を外
した状態の試料台５の前端面の基板装着部に設置
される。この光量分布検出手段６は、露出部の中
心に取付けられた光量および光量分布を検出する
２次元イメージセンサー３０で構成され、その測
定に基づいて露光時間を設定するとともに光軸補
正を行うものである。 The light amount distribution detecting means 6 is installed at a substrate mounting portion on the front end surface of the sample stage 5 with the substrate 10 removed. This light amount distribution detection means 6 is composed of a two-dimensional image sensor 30 that is attached to the center of the exposed area and detects the light amount and light amount distribution, and based on the measurement, it sets the exposure time and performs optical axis correction. be.
上記露光装置における露光条件は、第２図に示
すようなコントロールユニツト３５によつて制御
する。このコントロールユニツト３５は、キーボ
ード３７およびCRTモニター３８を備えたコン
ピユータ３６（中央演算処理装置）を有し、前記
光量分布検出手段６の２次元イメージセンサー３
０からの測定信号が入出力インターフエース回路
３９を介して入力される。また、この入出力イン
ターフエース回路３９から、各ドライバ４０〜４
３を介して、第１および第２露光ミラー３，４の
パルスモータ２４，２５、試料台ストローク用の
パルスモータ４４および露光用シヤツター１８に
それぞれ制御信号が出力される。 The exposure conditions in the exposure apparatus are controlled by a control unit 35 as shown in FIG. This control unit 35 has a computer 36 (central processing unit) equipped with a keyboard 37 and a CRT monitor 38, and a two-dimensional image sensor 3 of the light amount distribution detection means 6.
The measurement signal from 0 is input via the input/output interface circuit 39. Further, from this input/output interface circuit 39, each driver 40 to 4
3, control signals are outputted to the pulse motors 24 and 25 of the first and second exposure mirrors 3 and 4, the sample stage stroke pulse motor 44, and the exposure shutter 18, respectively.
そして、上記コントロールユニツト３５は、露
光ミラー３，４の角度制御により干渉縞のピツチ
を変更調整して格子周期を制御する一方、この格
子周期に対応して試料台５のストローク移動を調
整し、また、露光用シヤツター１８の開閉作動に
より露光時間を制御し、さらに、光量分布の検出
に対応して、両側のレーザービームL1，L2の中
心が露光面の中心と一致するように、露出ミラー
３，４の角度を修正する光軸補正機能を有してい
る。 The control unit 35 changes and adjusts the pitch of the interference fringes by controlling the angle of the exposure mirrors 3 and 4 to control the grating period, and also adjusts the stroke movement of the sample stage 5 in accordance with this grating period. In addition, the exposure time is controlled by opening and closing the exposure shutter 18, and in response to the detection of the light intensity distribution, the exposure time is adjusted so that the centers of the laser beams L 1 and L 2 on both sides coincide with the center of the exposure surface. It has an optical axis correction function to correct the angles of the mirrors 3 and 4.
第３図は、試料台５の基板装着部の中心に取付
けられた２次元イメージセンサー３０の中心線を
通る断面における各位置での光量分布を表したも
のである。なお、この光量分布は、第１もしくは
第２光束L1またはL2の一方を、光量測定用シヤ
ツター２８または２９で遮断した状態で、各々の
光束L1，L2の光量分布を測定したものである。
上記測定信号は、入出力インターフエース回路３
９を介してコンピユータ３６に入力され、ここで
処理されてCRTモニター３８に露光中心Ｃに対
応して表示される。 FIG. 3 shows the light amount distribution at each position in a cross section passing through the center line of the two-dimensional image sensor 30 attached to the center of the substrate mounting part of the sample stage 5. Note that this light amount distribution is obtained by measuring the light amount distribution of each of the first and second light beams L 1 and L 2 with one of the first and second light beams L 1 and L 2 blocked by the light amount measurement shutter 28 or 29. It is.
The above measurement signal is the input/output interface circuit 3
9 to the computer 36, where it is processed and displayed on the CRT monitor 38 in correspondence with the exposure center C.
そして、上記測定結果から、各レーザービーム
L1，L2の光量分布の中心である光量ピーク値E1，
E2を、露光中心Ｃに移動させるような光軸補正
を行う。この光軸補正は、露光ミラー３，４のパ
ルスモータ２４，２５に対する角度制御量を補正
処理して行うものであり、両側のレーザービーム
の中心E1，E2が露光中心Ｃと一致したときには、
それぞれの入射角θは格子周期に対応した所定の
値となるものである。 From the above measurement results, each laser beam
The light intensity peak value E 1 , which is the center of the light intensity distribution of L 1 and L 2 ,
Optical axis correction is performed to move E 2 to the exposure center C. This optical axis correction is performed by correcting the angle control amount of the exposure mirrors 3 and 4 for the pulse motors 24 and 25, and when the centers E 1 and E 2 of the laser beams on both sides coincide with the exposure center C, ,
Each incident angle θ has a predetermined value corresponding to the grating period.
また、この２次元イメージセンサー３０からの
信号により、レーザービームのパワーに対応する
検出信号が得られるので、これに応じて露光時間
を設定するものである。 Furthermore, since a detection signal corresponding to the power of the laser beam is obtained from the signal from the two-dimensional image sensor 30, the exposure time is set accordingly.
上記光軸補正は、光量分布の測定に対応し、キ
ーボード３７の操作による補正指令の入力もしく
は自動で光量の不均一を修正する方向にパルスモ
ータ等を制御することによつてミラー等を動か
し、レーザービームを振ることにより調整するも
のである。 The above-mentioned optical axis correction corresponds to the measurement of the light intensity distribution, and moves the mirror etc. by inputting a correction command by operating the keyboard 37 or automatically controlling a pulse motor etc. in the direction of correcting the non-uniformity of the light intensity. Adjustments are made by swinging the laser beam.
なお、前記光量分布検出手段６としては、上記
実施例のような２次元イメージセンサー３０を使
用するほか、試料台５の基板装着部に複数のフオ
トセンサーを配置し、各フオトセンサーの検出信
号から各レーザービームの光量分布の中心を求め
るようにしてもよい。 As the light intensity distribution detection means 6, in addition to using the two-dimensional image sensor 30 as in the above embodiment, a plurality of photo sensors are arranged on the substrate mounting part of the sample stage 5, and detection signals from each photo sensor are used. Alternatively, the center of the light intensity distribution of each laser beam may be determined.
また、光軸補正用の光量分布の測定と、露光時
間設定用の光量の測定とを、別個のセンサーで行
うようにしてもよい。 Further, the measurement of the light amount distribution for optical axis correction and the measurement of the light amount for setting the exposure time may be performed using separate sensors.
さらに、光量分布検出手段６の検出信号に応じ
た光量情報をコンピユータ３６によつて画像処理
し、CRTモニター３８に表示する光量分布とし
ては、第３図のような断面分布の表示のほか、２
次元光量マツプ等の表示を行うようにしてもよ
く、この表示に応じて光量分布の異常あるいは不
良を検出し、これに対処するように制御してもよ
い。一方、光学系２の光学調整を行う際に、上記
CRTモニター３８の表示に基づいて、その調整
を定量的に行うようにしてもよいものである。 Further, the light amount information according to the detection signal of the light amount distribution detection means 6 is image-processed by the computer 36, and as the light amount distribution displayed on the CRT monitor 38, in addition to displaying the cross-sectional distribution as shown in FIG.
A dimensional light amount map or the like may be displayed, and an abnormality or defect in the light amount distribution may be detected in accordance with this display, and control may be performed to deal with this. On the other hand, when performing optical adjustment of optical system 2, the above
The adjustment may be made quantitatively based on the display on the CRT monitor 38.
第１図は回折格子露光装置における光学系の全
体構成図、第２図はコントロールユニツトの概略
ブロツク図、第３図は測定光量分布の一例を示す
グラフである。
１……露光用レーザー発振器、２……露光光学
系、３，４……露光ミラー、６……光量分布検出
手段、１０……基板、２４，２５……パルスモー
タ、２８，２９……シヤツター、３０……２次元
イメージセンサー、３５……コントロールユニツ
ト、３６……コンピユータ、３７……キーボー
ド、３８……CRTモニター。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an optical system in a diffraction grating exposure apparatus, FIG. 2 is a schematic block diagram of a control unit, and FIG. 3 is a graph showing an example of a measurement light amount distribution. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Exposure laser oscillator, 2... Exposure optical system, 3, 4... Exposure mirror, 6... Light amount distribution detection means, 10... Substrate, 24, 25... Pulse motor, 28, 29... Shutter , 30... Two-dimensional image sensor, 35... Control unit, 36... Computer, 37... Keyboard, 38... CRT monitor.
Claims (1)
手段で２光束に分け、露光ミラーの角度調整によ
つて感光材に所定の角度で両側から入射して生ず
る格子状干渉縞パターンを露光する回折格子露光
装置であつて、基板装着部に両側のレーザービー
ムの光量分布を測定する光量分布検出手段を備え
るとともに、上記光量分布検出手段の測定信号に
基づいて両側のレーザービームの中心が一致する
ように該レーザービームの光軸補正を行うコント
ロールユニツトを備えたことを特徴とする回折格
子露光装置。 ２ 前記光量分布検出手段が、２次元イメージセ
ンサであることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の回折格子露光装置。 ３ 前記光量分布検出手段が、複数のフオトセン
サーで構成されていることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の回折格子露光装置。 ４ 前記コントロールユニツトが、光量検出手段
の信号を受けて露光ミラーの角度制御量を修正し
て光軸補正を行うことを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の回折格子露光装置。[Scope of Claims] 1. A laser beam for exposure is divided into two beams by a light splitting means of an exposure optical system, and by adjusting the angle of an exposure mirror, the beam enters a photosensitive material from both sides at a predetermined angle, resulting in lattice-like interference fringes. This is a diffraction grating exposure apparatus for exposing a pattern, and the board mounting part is equipped with a light intensity distribution detection means for measuring the light intensity distribution of the laser beams on both sides, and the light intensity distribution detection means for measuring the light intensity distribution of the laser beams on both sides is detected based on the measurement signal of the light intensity distribution detection means. A diffraction grating exposure apparatus comprising a control unit that corrects the optical axis of the laser beam so that the centers thereof coincide. 2. Claim 1, wherein the light amount distribution detection means is a two-dimensional image sensor.
Diffraction grating exposure apparatus described in 2. 3. The diffraction grating exposure apparatus according to claim 1, wherein the light amount distribution detection means is comprised of a plurality of photo sensors. 4. The diffraction grating exposure apparatus according to claim 1, wherein the control unit corrects the angle control amount of the exposure mirror in response to a signal from the light amount detection means to correct the optical axis.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14231885A JPS623280A (en) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | Diffraction grating exposure device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14231885A JPS623280A (en) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | Diffraction grating exposure device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS623280A JPS623280A (en) | 1987-01-09 |
| JPH0323883B2 true JPH0323883B2 (en) | 1991-03-29 |
Family
ID=15312565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14231885A Granted JPS623280A (en) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | Diffraction grating exposure device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS623280A (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0823604B2 (en) * | 1989-04-28 | 1996-03-06 | 株式会社島津製作所 | Exposure equipment |
| JPH0572405A (en) * | 1991-09-11 | 1993-03-26 | Toppan Printing Co Ltd | Diffraction grating plotter |
| EP2790206B1 (en) * | 2011-12-09 | 2017-08-09 | Hitachi High-Technologies Corporation | Exposure device, and production method for structure |
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-
1985
- 1985-06-28 JP JP14231885A patent/JPS623280A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS623280A (en) | 1987-01-09 |
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