JPH0375841B2 - - Google Patents

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。

（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）。

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。また、上記
干渉縞パターンを露光する場合には、一般に、基
板の一側面の基準面（劈開面）に対して格子パタ
ーンを平行に露光する必要がある。

しかして、本装置においてはこの基板はガラス
プレートに貼付けられた状態で支持台に着脱自在
に装着されるものであつて、支持台に対する装着
精度を高めることによつて回折格子の形成方向の
精度を得ることは煩雑で困難なものである。ま
た、ガラスプレートに対する基板の貼付け精度の
確保も煩雑で困難なものである。

（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露光するについ
て、回折格子の形成方向を基板の基準面に対して
正確に調整するようにした基板位置決め手段を備
え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。

（発明の構成） 本発明の回折格子露光装置は、基板を装着する
試料台を基板の露光面に垂直な回転軸を中心とし
て回転自在とし、この基板の一端面を基準面に形
成し、一方、位置決め用レーザー発信器を上記基
板の基準面に照射し、反射光の基準位置に光検出
器を設け、該光検出器による所定量の反射光の検
出位置に試料台の回転角を調整して基板の位置決
めを行う基板位置決め手段を備えたことを特徴と
するものである。

（発明の効果） 本発明によれば、位置決め用レーザービームを
基板の基準面に照射し、基板から所定位置に反射
した反射ビームを光検出器で検出し、この基準面
を所定の角度位置に停止して位置決めするように
したことにより、回折格子の形成方向をこの基準
面に対して正確に形成することができ、所望の精
度を有する回折格子が簡易に確実に得ることがで
きるものである。

（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図は上カバーを省略して示す露光装置の
全体平面図、第２図はその側面図である。

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、試料台５、基板位置
決め手段６、検証手段７、定盤８、カバー９およ
びコントロールユニツト部（図示せず）を備えて
いる。

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とを有する第１ビームエキス
パンダー１６によつてビーム径が拡大され、第３
ミラー１７によつてさらに直角方向に反射され、
露光用シヤツター２５を介して前記露光用レーザ
ー発振器１と平行に形成された露光部１８に導か
れる。上記露光用レーザー発振器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。

上記露光部１８では露光光学系２のハーフミラ
ー１９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２３を有す
る一方の第２ビームエキスパンダー２４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で試料台５上の基板１０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２
２、第４レンズ２３を有する他方の第２ビームエ
キスパンダー２８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４０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。

すなわち、上記露光ミラー３，４の支持構造を
第３図および第４図に示す。ミラー部３２を支持
したフレーム３３は、両端部が両側の支持部３４
に水平方向軸を中心として回動可能に支持され、
その回動角度が調整ネジ３５によつて微調整可能
に設けられている。また、上記支持部３４は回転
テーブル３６に固着され、垂直方向の回転軸３７
により回転自在に、定盤８に固着されたフレーム
３８に支承されている。この回転軸３７にはカツ
プリング３９を介してパルスモータ４０の駆動軸
４０ａが接続され、所定角度回転駆動されるとと
もに、その回転角度は角度読取器４１によつて検
出される。このパルスモータ４０は定盤８に形成
された凹部８ａ内に配設されている。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。なお、第３図において、４２は原点位置検出
器、４３は回転範囲設定用のスイツチ素子であ
る。

一方、基板１０を着脱自在に装着する試料台５
は第５図にも示すように、回転自在にスライドス
テージ４６に支承され、その回転は回転用パルス
モータ４７の作動によつて操作される。このスラ
イドステージ４６は露光面と垂直な方向に摺動可
能に支持され、その移動はパルスモータ４８の作
動によつて操作される。

上記試料台５に装着される基板１０は第６図に
示すように、ガラス板４９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。このガ
ラス板４９が試料台５の先端部に図の左方から挿
入され、上端面を押圧する押えスプリング５０
と、鎖線で示す前面両側を押圧する押えスプリン
グ５１によつて着脱可能に装着され、起伏動する
試料押え５２で固定され、この試料押え５２と反
対側の基板１０の側端面が劈開面に形成されて基
準面１０ａとなる。５３はガラス板４９に接触し
て作動する試料の有無を検知するマイクロスイツ
チである。一方、上記基板１０を外した状態の試
料台５の前端面には、光量センサー５４（フオト
センサー）が設置され、その測定に基づいて露光
時間を設定するものである（第５図参照）。

上記のような先端部構造を有する試料台５は水
平方向の回転軸５５によつてスライドステージ４
６の上部の軸受部４６ａに支承され、外周部に配
設されたスイツチ素子５６の作動によつて回転範
囲が規制され、原点位置（試料着脱位置）が設定
される。上記回転軸５５にはカツプリング５７を
介して回転用のパルスモータ４７の駆動軸４７ａ
が接続され、試料台５の回転操作が行なわれる。
該スライドステージ４６の下部はガイドバー５８
によつて定盤８上に設置された支持基体６０に摺
動自在に支持され、送りねじ５９が螺合されてい
る（第１図参照）。該送りねじ５９はスライド用
パルスモータ４８によつて駆動され、試料台５の
前後方向のストローク移動操作が行なわれる。

さらに、上記露光部１８の側方には基板位置決
め手段６が設置されている。該位置決め手段６
は、位置決め用レーザービームL₃を出力するHe
−Neレーザー発振器６２が試料台５の回転軸５
５と平行に設置され、この位置決め用レーザービ
ームL₃は第７および第８ミラー６３，６４（プ
リズム）によつて露光部１８内に入り、露光用の
第２光束L₂と平行にハーフミラー６５を経て第
９ミラー６６で反射されて基板１０の基準面１０
ａ（壁開面）に照射される（第７図参照）。この基
準面１０ａで反射された反射ビームL₄は、第９
ミラー６６からハーフミラー６５で反射されて光
検出器６７に照射される。６８は位置決め用レー
ザービームL₃を遮断するシヤツターである。

光検出器６７は第７図に示すようにホルダ−６
９に設置され、その前面側にはスリツト板７０が
取付けられ、スリツト７０ａを通つた反射ビーム
L₄が光検出器６７（フオトセンサー）に入射し、
その光量が設定値以上になつた際に検出信号を出
力するものである。ハーフミラー６５およびミラ
ー６６はそれぞれホルダ−７１，７２に所定角度
で支持されている。

上記光検出器６７は、基準面１０ａが所定角度
位置にあるときに、これから反射した反射ビーム
L₄の照射する基準位置に設置されている。さら
に、上記スリツト板７０のスリツト７０ａは、基
準面１０ａで反射する反射ビームL₄の広がりに
対し、基準面１０ａの直角度等の精度の許容範囲
に応じてそのスリツト７０ａの幅および長さが設
定形成されている。

また、この露光装着には基板１０上に形成され
た回折格子周期を確認するための検証手段７が設
けられている（第１図参照）。該検証手段７は、
前記露光光学系２の第２ミラー１３と第１ビーム
エキスパンダー１６との間の光路に移動可能にス
ライドミラー７５が配設され、このスライドミラ
ー７５は露光処理時には後退移動させ、露光用レ
ーザー発振器１からのレーザービームＬによる露
光を阻害しないが、検証時には前進位置に移動操
作して上記光路中に配置し、このレーザービーム
Ｌを検証ステージ７６に対して反射するものであ
る。該検証ステージ７６は回折格子取付部７７を
有し、該取付部７７は回転台７８によつて回転自
在に支持され、その回転角度が計測され、表示部
７９に表示される。

上記検証手段７は、前記He−Cdレーザーが紫
外域で目視不能であるので、レーザービームを可
視化する蛍光紙を使用し、レーザービームＬが回
折格子Ｇで反射した反射ビームが入射ビームと一
致するように検証ステージ７６の角度を調整し、
回転台７８の回転角から０次光と１次光とのなす
角度θ（回折角度）を測定する。この回折角度θ
と回折格子周期Λとの間には、レーザービームの
波長をλとした時に、Λ＝λ／（2sinθ）の関係
式が成立し、この式に測定した回折角度θを代入
することにより、その周期を求めて検証するとと
もに、露光時に設定した周期とを比較して、設定
値を修正するものである。

前記両レーザー発振器１および６２を除く光学
系は、カバー９によつて覆われ、レーザー発振器
１および６２の発熱による影響および露光中の空
気の揺ぎによる露光精度の低下に対処している。
このカバー９の一部に試料の着脱、ピンホール調
整等の操作用の開閉蓋９ａが形成されている。ま
た、露光装置全体は定盤８の上に設置され、高さ
の低い部分は定盤８の上に配設された補助定盤８
ｂの上に設置され、所定の光学精度を得るように
取付精度が確保される。また、上記定盤８は除振
用のエアサスペンシヨン８０によつて支持され、
露光中の振動による乱れに対処している。さら
に、上記露光装置は、ほこり等による露光精度の
低下に対処するため、クリーンルームで略一定の
温度条件で使用される。

上記露光装置による露光条件は、コントロール
ユニツトのコンピユータ（図示せず）によつて制
御される。露光する回折格子の周期の設定は、両
露光ミラー３，４の回動角度によつて露光干渉縞
のピツチを変更調整し、この露光ミラー３，４の
回動角度に対応して試料台５の露光面を前後移動
させて行うものである。また、露光時間は前記光
量センサー５４の検出による露光用レーザー発振
器１からのレーザービームのパワーに対応し、支
持台５のストローク位置等に応じて演算決定し、
露光用シヤツター２５の開放時間の設定によつて
自動露光を行う。

上記露光装置の作用を説明する。露光する回折
格子の周期（ピツチ）を設定すると、コンピユー
タはその周期に対応する露光ミラー３，４の回転
角度すなわち基板１０に対するレーザービームの
入射角度θおよび試料台５のストローク位置を演
算し、その設定角度となるように露光ミラー３，
４の操作用のパルスモータ４０を作動する。ま
た、露光時間の入力もしくは自動露光の場合には
光量センサー５４の検出信号に応じて露光時間を
演算し、設定する。

続いて、試料台５に基板１０を装着すると、こ
の試料台５は装着位置から露光位置に回転し、基
板位置決め手段６によつてこの試料台５の回転角
を調整する。すなわち、基板１０の基準面１０ａ
に対する位置決め用レーザーL₃の反射ビームL₄
が光検出器６７に入射した時にその回転を停止
し、基板１０の基準位置決めを行うとともに、試
料台５を所定位置にストローク移動する。この状
態から露光を開始し、前記露光時間だけ露光用シ
ヤツター２５を開放して干渉縞パターンを露光す
るものである。

上記のように露光した基板１０は、試料台５か
ら取り外し、現像、エツチング処理等を施して回
折格子Ｇを形成した後、その回折格子Ｇの周期が
設定値に形成されているか否か検証する場合に
は、検証ステージ７６に回折格子Ｇを装着し、ス
ライドミラー７５を移動してレーザービームＬを
検証ステージ７６に照射し、その回折光の角度を
求めるものである。

上記実施例によれば、基板位置決め手段６によ
つて支持台５を回転するパルスモータ４７の作動
を規制し、支持台５に装着した基板１０の基準面
１０ａを所定の角度位置に正確に自動的に位置決
めして停止するので、この基準面に対して精度よ
く格子状パターンを露光することができる。しか
も、ガラス板４９に対する基板１０の貼付精度、
ガラス板４９の支持台５に対する取付精度の管理
が容易となり、作業性が向上するものである。

また、基準面１０ａからの反射ビームを検出す
る光検出器６７の前面に設けたスリツト板７０に
より、基準面１０ａの直角精度等をも検知するこ
とができる。さらに、位置決め用レーザー発信器
６２の設置方向を試料台５の回転軸５５と平行に
し、反射ビームをハーフミラーによつて光検出器
６７に照射するようにしたことにより、基準位置
決め手段６をコンパクトに形成できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は上カバーを省略して示す回折格子露光
装置の全体概略平面図、第２図は回折格子露光装
置の側面図、第３図は露光ミラーの支持機構を示
す縦断面図、第４図は第３図の−線に沿う断
面図、第５図は基板支持台の支持機構を示す縦断
面図、第６図は支持台の前端部構造を示す正面
図、第７図は基板位置決め手段を一部断面にして
示す要部平面図、第８図は第７図における光検出
器の部分断面側面図である。 １……露光用レーザー発振器、２……露光光学
系、３，４……露光ミラー、５……試料台、１０
……基板、６……基板位置決め手段、８……定
盤、９……カバー、２５……露光用シヤツター、
４７……回転用パルスモータ、４９……ガラス
板、１０ａ……基準面、５５……回転軸、６２…
…位置決め用レーザー発信器、６５……ハーフミ
ラー、６７……光検出器、７０……スリツト板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 露光用レーザービームを露光光学系の光分割
   手段で２光束に分け、試料台に装着した基板に設
   けた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、前記試料台は基板を露光面に垂直
   な回転軸を中心として回転自在に支持し、基板の
   一端面が基準面に形成され、一方、位置決め用レ
   ーザー発振器を備え、そのレーザービームを上記
   基板の基準面に照射し、反射ビームの基準位置に
   光検出器を設け、該光検出器による所定量の反射
   ビームの検出位置に試料台の回転角を調整する基
   板位置決め手段を備えたことを特徴とする回折格
   子露光装置。 ２ 前記光検出器が、基準面精度の許容範囲に応
   じて形成されたスリツトを前面に備えたことを特
   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 前記試料台がパルスモータの作動によつて回
   転制御され、光検出器への反射光の入射時に上記
   パルスモータの作動を停止して位置決めを行うこ
   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。 ４ 前記位置決め用レーザー発振器が、試料台の
   回転軸と垂直かつ定盤面に平行に基準面へレーザ
   ービームを照射し、基準面からの反射ビームをハ
   ーフミラーによつて光検出器に照射することを特
   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。