JPH1031314A

JPH1031314A - フォトレジストの露光方法

Info

Publication number: JPH1031314A
Application number: JP8187454A
Authority: JP
Inventors: Akihito Ono; 明史小野; Hiroki Ebe; 宏樹江部
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-07-17
Filing date: 1996-07-17
Publication date: 1998-02-03

Abstract

(57)【要約】【課題】フォトレジストに３次元のパターンを形成す
ることができるフォトレジストの露光方法を提供する。【解決手段】光ビームを走査してフォトレジストに所
定パターンを露光する際に、光強度変調器を用いて、走
査中の光ビームの強度を変化させ、これにより、フォト
レジストの露光深さを所定パターン内において変化させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ビームを走査し
てフォトレジストに所定パターンを露光するフォトレジ
ストの露光方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの形成等に使用されるフ
ォトレジストに、所定のパターンの露光を行う方法とし
ては、マスク式が一般的である。

【０００３】マスク式では、フォトレジストに転写した
い所定のマスクパターンが形成されたマスクを使用し、
このマスクパターンを透過した光をフォトレジストに照
射することにより、フォトレジストに所定パターンの露
光を行う。しかしながら、マスク式で、任意形状のパタ
ーンに対応するためには、それぞれのパターンに対応し
たマスクを作製する必要があり、時間や費用がかかると
いう問題がある。

【０００４】これに対して、近年、光ビームを走査する
ことにより、フォトレジストに対して所定パターンを直
接露光する方法が使用されるようになってきている。こ
のような走査式による露光では、所定パターンの露光を
行うのに、光ビームの走査方法だけを指定すればよく、
マスクを作製する必要がない。このため、マスク式に比
べて、時間的及び費用的に有利である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の露光
方法では、マスク式でも走査式でも、露光対象となる所
定パターンは平面状であり、フォトレジストの深さ方向
における露光の程度、すなわち露光深さについては一定
であった。

【０００６】すなわち、マスク式では、フォトレジスト
の厚み全体にわたって十分に露光するような光を、マス
クパターンの全面にわたって、均一に照射することによ
り、フォトレジストを露光している。また、走査式で
も、フォトレジストの厚み全体にわたって十分に露光す
るような光ビームを用いて走査することにより、フォト
レジストを露光している。

【０００７】このように、従来の露光方法では、露光に
使用される光の強度が一定であり、フォトレジストに
は、２次元のパターンだけが形成されていた。

【０００８】本発明は、このような従来の実情に鑑みて
提案されたものであり、フォトレジストに３次元のパタ
ーンを形成することができるフォトレジストの露光方法
を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに完成された本発明に係るフォトレジストの露光方法
は、光ビームを走査してフォトレジストに所定パターン
を露光する際に、光ビームを走査中に当該光ビームの強
度を変化させて、フォトレジストの露光深さを所定パタ
ーン内において変化させることを特徴とするものであ
る。ここで、光ビームの強度は、連続的に変化させるよ
うにする。

【００１０】本発明に係るフォトレジストの露光方法で
は、光ビームを走査中に当該光ビームの強度を変化させ
て、フォトレジストの露光深さを所定パターン内におい
て変化させている。したがって、本発明によれば、平面
内におけるパターニングだけでなく、フォトレジストの
深さ方向についてもパターニングを行うことができる。

【００１１】特に、光ビームの強度を連続的に変化させ
るようにしたときは、露光深さを連続的に変化させるこ
とが可能となるので、フォトレジストに３次元の任意の
パターンを形成することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した具体的な
実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明す
る。なお、本発明は以下の例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で、任意に変更可能
であることは言うまでもない。

【００１３】まず、本発明の適用の対象となるレーザ光
走査装置の一構成例について説明する。

【００１４】このレーザ光走査装置は、基板上にフォト
レジストが形成された被加工物にレーザ光を照射し、フ
ォトレジストを露光するものであり、図１に示すよう
に、レーザ光走査装置１は、マンマシンインターフェー
ス用コンピュータ２に接続された制御用コンピュータ３
を備えており、当該制御用コンピュータ３によって制御
される。ここで、制御用コンピュータ３は、画像処理ボ
ード４を備えており、この画像処理ボード４によって、
被加工物の露光パターンについての処理を行う。

【００１５】また、レーザ光走査装置１は、互いに直交
するＸ軸方向及びＹ軸方向に平行移動可能なＸＹステー
ジ５と、Ｙ軸方向におけるＸＹステージ５のステージ位
置を検出するＹスケール６と、Ｘ軸方向におけるＸＹス
テージ５のステージ位置を検出するＸスケール７と、レ
ーザ光の光路中に配された開始パルス検出器８とを備え
ている。

【００１６】ここで、ＸＹステージ５は、被加工物を固
定するための固定用チャックを備えており、この固定用
チャックによってＸＹステージ５上に被加工物が固定さ
れる。そして、このＸＹステージ５は、制御用コンピュ
ータ３に接続されており、制御用コンピュータ３によっ
て、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の平行移動が制御される。ま
た、Ｙスケール６は、制御用コンピュータ３に接続され
ており、Ｙ軸方向におけるＸＹステージ５のステージ位
置を検出し、制御用コンピュータ３に送出する。同様
に、Ｘスケール７は、制御用コンピュータ３に接続され
ており、Ｘ軸方向におけるＸＹステージ５のステージ位
置を検出し、制御用コンピュータ３に送出する。また、
Ｘスケール７は、後述する光強度変調信号生成器１２に
も接続されており、Ｘ軸方向におけるＸＹステージ５の
ステージ位置を光強度変調信号生成器１２にも送出す
る。

【００１７】開始パルス検出器８は、レーザ光を走査す
る際、被加工物の露光パターンとなる位置の外側の部分
において、Ｙ軸方向の基準となる位置を検出するための
ものであり、Ｙ軸方向の基準となる位置を検出した結果
を、後述する光強度変調信号生成器１２に送出するよう
になされている。

【００１８】また、レーザ光走査装置１は、レーザ光を
出射するレーザ光源９と、レーザ光源９から出射される
レーザ光の光量をコントロールするレーザコントローラ
１０と、レーザ光源９から出射されるレーザ光の光強度
変動を自動調整する自動強度コントローラ１１と、アナ
ログの光強度変調信号を生成する光強度変調信号生成器
１２と、被加工物に入射するレーザ光の強度を変調する
光強度変調器１３と、回転多面鏡であるポリゴンミラー
１４と、ＸＹステージ５上に配された光強度検出器１５
とを備えている。

【００１９】ここで、レーザコントローラ１０は、制御
用コンピュータ３に接続されており、制御用コンピュー
タ３によって制御される。そして、制御用コンピュータ
３により制御されるレーザコントローラ１０によって、
レーザ光源９から出射されるレーザ光の光量がコントロ
ールされる。また、レーザコントローラ１０は、自動強
度コントローラ１１に接続されている。この自動強度コ
ントローラ１１は、レーザ光源９から出射されるレーザ
光の光強度を検出し、その光強度に変動があるときは、
当該変動を無くすように、レーザ光の光強度を調整する
ように機能する。

【００２０】光強度変調信号生成器１２は、制御用コン
ピュータ３と、光強度変調器１３とに接続されており、
制御用コンピュータ３による制御に基づいて光強度変調
信号を生成し、当該光強度変調信号を光強度変調器１３
に供給する。

【００２１】光強度変調器１３は、制御用コンピュータ
３と、光強度変調信号生成器１２とに接続されており、
制御用コンピュータ３によって制御されると共に、光強
度変調信号生成器１２から供給される光強度変調信号に
基づいて、レーザ光の光強度を変調する。すなわち、光
強度変調器１３には、自動強度コントローラ１１によっ
て光強度変動が抑制されたレーザ光が入射され、光強度
変調器１３は、当該レーザ光の光強度を光強度変調信号
に基づいて変調した上で出力する。

【００２２】ポリゴンミラー１４は、周囲に一連の平面
反射面を持った回転部材であり、制御用コンピュータ３
によって、その回転が制御される。このポリゴンミラー
１４は、回転しながら、光強度変調器１３から出力され
たレーザ光をＸＹステージ５上に向けて反射する。これ
により、ＸＹステージ５上に配された被加工物に対し
て、レーザ光の走査がなされることとなる。

【００２３】光強度検出器１５は、制御用コンピュータ
３に接続されており、ポリゴンミラー１４によって反射
されてＸＹステージ５上に入射するレーザ光の光強度を
検出し、当該光強度を制御用コンピュータ３に送出す
る。このレーザ光走査装置１では、この光強度検出器１
５によって、実際にＸＹステージ５上に入射するレーザ
光の光強度を検出し、その検出結果を利用して、後述す
るように、光強度変調器１３による光強度変調が適切に
行われるようにする。

【００２４】上記レーザ光走査装置１では、上述したよ
うに、レーザ光の光強度を変調した上で、レーザ光を被
加工物に入射する。以下、この光強度の変調を行う光強
度変調系について、更に詳細に説明する。

【００２５】この光強度変調系は、図２に示すように、
レーザ光を出射するレーザ光源９と、レーザ光源９から
のレーザ光の光強度の変動を補正する自動強度コントロ
ーラ１１と、自動強度コントローラ１１からのレーザ光
の光強度を変調する光強度変調器１３と、光強度変調器
１３からのレーザ光をＸＹステージ５上に向けて反射す
るポリゴンミラー１４とから構成され、光強度変調が施
された上でポリゴンミラー１４によって反射されたレー
ザ光が被加工物１６を走査することとなる。また、ＸＹ
ステージ５上には、光強度検出器１５が配されており、
ＸＹステージ５に入射するレーザ光の強度を検出するこ
とが可能となる。

【００２６】上記レーザ光源９は、レーザコントローラ
１０によって、出射するレーザ光の光量がコントロール
される。また、自動強度コントローラ１１は、レーザコ
ントローラ１０による制御に基づいて、レーザ光源９か
ら出射されるレーザ光の光強度を検出し、光強度に変動
があるときは、当該変動を無くすように、レーザ光の光
量を調整する。また、光強度変調器１３は、光強度変調
信号生成器１２に接続されており、光強度変調信号生成
器１２から供給される光強度変調信号に基づいて、レー
ザ光の強度を変調する。また、光強度検出器１５は、制
御用コンピュータ３に接続されており、ポリゴンミラー
１４によって反射されてＸＹステージ５上に入射するレ
ーザ光の光強度を検出し、当該光強度を制御用コンピュ
ータ３に送出する。

【００２７】なお、上記光強度変調器１３には、光強度
変調器１３から出力される光強度の最大値を設定する信
号（以下、ＤＣ入力信号と称する。）と、光強度変調器
１３から出力される光強度をゼロからＤＣ入力信号によ
って設定される最大値までの範囲内において変調するた
めの信号（以下、ＡＭ入力信号と称する。）との２系統
のコントロール信号が、光強度変調信号として入力され
る。このように、光強度変調器１３に２系統のコントロ
ールを信号を入力するようにすることにより、出力の最
大振幅を所定範囲内に設定して、光強度を変調すること
が可能となる。

【００２８】つぎに、光強度変調信号を生成し、当該光
強度変調信号を光強度変調器１３に供給する光強度変調
信号生成器１２について、図３を参照して詳細に説明す
る。

【００２９】図３に示すように、光強度変調信号生成器
１２は、制御用コンピュータ３に接続された中央処理装
置（ＣＰＵ）２１を備えており、この中央処理装置２１
によって、制御用コンピュータ３からの信号に基づいて
光強度変調信号生成器１２の全体の制御を行う。

【００３０】また、光強度変調信号生成器１２は、外部
機器からの入力用インターフェースとして、Ｘスケール
７からの信号を受け付け、ＸＹステージ５のＸ軸方向の
位置を検出するＸ軸座標比較器２２と、開始パルス検出
器８からの信号を受け付ける開始パルス用インターフェ
ース２３と、ポリゴンミラー１４の回転状態を示す信号
を受け付け、ポリゴンミラー１４の回転数を計測するポ
リゴンミラー回転数カウンタ２４とを備えており、これ
らに入力された信号は、ゲート回路を含む制御回路２５
によって処理される。

【００３１】また、光強度変調信号生成器１２は、ラン
ダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）からなる内部記憶装置２
６と、レーザ光の走査を行うか否かを判定するためのカ
ウンタブロック２７と、ドリフトの少ない水晶振動子を
用いて基準クロックを発振する基準クロック発振回路２
８と、光強度変調信号のパルス幅等を調整するためのパ
ルス幅調整回路２９と、光強度変調信号をアナログ信号
に変換するＤ／Ａ変換器３０と、内部記憶装置２６、カ
ウンタブロック２７、基準クロック発振回路２８、パル
ス幅調整回路２９及びＤ／Ａ変換器３０の制御を行う制
御回路３１と、光強度変調器１３に光強度変調信号を出
力するためのマルチプレクサを有するマルチプレクサド
ライバ３２とを備えている。

【００３２】この光強度変調信号生成器１２は、要求さ
れる露光パターン等についてのパラメータを制御用コン
ピュータ３から受け取り、当該パラメータを内部記憶装
置２６に記憶した上で、当該パラメータに基づいて、基
準クロック発振回路２８からの基準クロックを用いて光
強度変調信号を生成する。

【００３３】このとき、光強度変調信号生成器１２は、
Ｘ軸座標比較器２２に入力されるＸＹステージ５のＸ軸
方向の位置情報、開始パルス用インターフェース２３に
入力される開始パルス検出器８からの信号、及びポリゴ
ンミラー回転数カウンタ２４によって計測されたポリゴ
ンミラー１４の回転数等に基づいて、被加工物１６上の
所定の位置をレーザ光が走査するように、光強度変調信
号の同期をとる。

【００３４】また、生成される光強度変調信号のパルス
幅は、パルス幅調整回路２９によって調整される。ま
た、光強度変調信号を生成する際、カウンタブロック２
７は、レーザ光の走査を行うか否かを判定し、レーザ光
の走査を行わないときは、光強度変調器１３から出力さ
れるレーザ光の光強度がゼロとなるような光強度変調信
号を生成するようにする。そして、生成された光強度変
調信号は、Ｄ／Ａ変換器３０によってアナログ信号に変
換された上で、マルチプレクサドライバ３２を介して光
強度変調器１３に供給される。

【００３５】つぎに、以上のようなレーザ光走査装置１
を用いて行われるレーザ光の走査について説明する。

【００３６】図４に、レーザ光の走査の様子を模式的に
示す。この図４に示すように、レーザ光を走査する際
は、ＸＹステージ５をＸ軸方向に一定速度で移動させる
とともに、ポリゴンミラー１４を回転させながら、ポリ
ゴンミラー１４によって反射されたレーザ光がＸＹステ
ージ５に配された被加工物１６上に入射するように、ポ
リゴンミラー１４にレーザ光を照射する。このとき、ポ
リゴンミラー１４によって反射されたレーザ光が、Ｘ軸
方向に対して直交する方向に走査するように、ポリゴン
ミラー１４を配置する。

【００３７】これにより、図４中矢印Ａ１に示すよう
に、ポリゴンミラー１４によって反射されたレーザ光が
Ｘ軸に対して直交する方向に走査するとともに、図４中
矢印Ａ２に示すように、被加工物１６がＸ軸方向に移動
しているので、当該レーザ光の入射位置がＸ軸方向に移
動することとなる。この結果、被加工物１６上の矩形状
のエリアＢ１が露光されることとなる。

【００３８】ここで、本実施の形態では、ＸＹステージ
５によって被加工物１６をＸ軸方向に一定速度で移動さ
せたまま、ポリゴンミラー１４を用いてレーザ光の走査
を行う。これにより、幅がポリゴンミラー１４による走
査幅に対応した矩形状のエリアＢ１を、効率良く速やか
に走査することができる。

【００３９】また、本実施の形態では、走査中における
レーザ光の光強度は、光強度変調器１３によって変調さ
れる。これにより、走査中において、被加工物１６に入
射するレーザ光の光強度が変化することとなり、この結
果、被加工物１６であるフォトレジストの露光深さが変
化することとなる。

【００４０】このようなレーザ光の走査について、更に
詳細に説明する。

【００４１】レーザ光を走査して、基板上にフォトレジ
ストが形成された被加工物１６を露光する際は、先ず、
露光パターンや、走査ピッチや、露光領域の配置パター
ン等のパラメータが、マンマシンインターフェース用コ
ンピュータ２に入力される。

【００４２】次に、マンマシンインターフェース用コン
ピュータ２は、入力されたパラメータを制御用コンピュ
ータ３に転送する。制御用コンピュータ３は、このパラ
メータに基づいて、ＸＹステージ５、レーザコントロー
ラ１０及びポリゴンミラー１４等の制御を行う。また、
制御用コンピュータ３は、入力されたパラメータのう
ち、光強度変調信号の生成に必要なパラメータを光強度
変調信号生成器１２に転送する。そして、光強度変調信
号生成器１２は、このパラメータを内部記憶装置２６に
記憶した上で、当該パラメータに基づいて、アナログの
光強度変調信号を生成する。

【００４３】次に、ＸＹステージ５上に被加工物１６を
配して、固定用チャックでＸＹステージ５に被加工物１
６を固定した上で、被加工物１６の位置がレーザ光走査
前の所定の位置となるように、Ｙスケール６及びＸスケ
ール７でＸＹステージ５の位置を検出しながら、ＸＹス
テージ５を動かす。すなわち、ＸＹステージ５を動かし
て、被加工物１６のＸ軸方向における位置及びＹ軸方向
の位置が、所定位置となるようにする。このとき、被加
工物１６のＸ軸方向における位置は、後述するように被
加工物１６をＸ軸方向に若干動かした後に、レーザ光の
照射位置が露光エリア内に入るように設定する。

【００４４】次に、被加工物１６をＸＹステージ５によ
ってＸ軸方向に一定速度で移動させるとともに、ポリゴ
ンミラー１４を所定の一定速度で回転させる。ここで、
ポリゴンミラー１４は、高速に回転させて、回転速度に
むらが生じないようにし、ＸＹステージ５は、速度にむ
らが生じないようになめらかに移動させる。なお、ＸＹ
ステージ５をＸ軸方向に移動させているとき、ＸＹステ
ージ５のＹ軸方向の動きは停止させておく。

【００４５】このとき、ＸＹステージ５はＸ軸方向に一
定速度で移動しており、ポリゴンミラー１４も一定速度
で回転しているので、ポリゴンミラー１４の回転数は、
ＸＹステージ５の移動量に対応している。そこで、露光
時のＸＹステージ５の移動方向であるＸ軸方向について
は、ポリゴンミラー１４の回転数を移動量の基準として
使用する。

【００４６】具体的には、ＸＹステージ５をＸ軸方向に
移動する際に、Ｘ軸方向の基準となる所定位置（以下、
回転数検出開始点と称する。）をＸ軸座標比較器２２に
よって検出し、回転数検出開始点が検出されたら、その
後は、ポリゴンミラー１４の回転数を計測し、この値か
らＸ軸方向におけるＸＹステージ５の位置を検出するよ
うにする。このとき、ポリゴンミラー１４の回転速度は
非常に高速なので、このようにＸＹステージ５のＸ軸方
向の移動量をポリゴンミラー１４の回転数から検出する
ようにすることにより、Ｘ軸方向における移動量を非常
に精度良く検出することが可能となる。

【００４７】そして、ＸＹステージ５上の被加工物１６
の位置が露光対象となる目標位置に達したら、すなわち
回転数検出開始点以降のポリゴンミラー１４の回転数が
所定値に達したら、ポリゴンミラー１４にレーザ光を入
射させ、ポリゴンミラー１４によって反射されたレーザ
光を被加工物１６上において走査させる。このように、
ＸＹステージ５をＸ軸方向にある程度動かした後に、Ｘ
Ｙステージ５上の被加工物１６の位置が露光対象となる
目標位置に達するようにすることにより、露光中におけ
るＸＹステージ５の移動速度の変動を抑えることがで
き、露光パターンの精度を向上することができる。

【００４８】なお、このようにレーザ光を走査して、被
加工物１６であるフォトレジストを露光する際、ＸＹス
テージ５の移動速度、及びポリゴンミラー１４の回転速
度は一定なので、露光時間は、被加工物１６の各位置に
おいて一定となる。

【００４９】また、このようにレーザ光を走査する際、
被加工物１６に入射するレーザ光は、その光強度が走査
中に変化するように、光強度変調器１３によって変調す
る。すなわち、所定の露光パターンに対応した光強度変
調信号を光強度変調信号生成器１２によって生成して、
当該光強度変調信号を光強度変調器１３に供給し、当該
光強度変調信号に基づいて光強度変調器１３によってレ
ーザ光の強度を変調した上で、レーザ光がポリゴンミラ
ー１４に入射するようにする。このとき、光強度変調信
号生成器１２から光強度変調器１３に供給される光強度
変調信号は、アナログ信号である。したがって、光強度
変調器１３から出力されるレーザ光の光強度は、連続的
に変化することとなる。

【００５０】そして、このように、レーザ光の強度を変
調することにより、被加工物１６に入射するレーザ光の
強度が変化し、これにより、平面方向だけでなく、被加
工物１６であるフォトレジストの深さ方向についても、
任意のパターンを形成することができる。

【００５１】なお、このように光強度変調器１３によっ
てレーザ光の強度を変調する際、光強度変調信号生成器
１２は、ドリフトの少ない水晶振動子によるクロックを
利用して、光強度変調信号を生成する。これにより、各
走査毎の光強度変調のずれが減少する。

【００５２】また、光強度変調信号生成器１２は、回転
数検出開始点を基準としてトリガ同期をとって、光強度
変調信号を生成する。これにより、矩形上の１パターン
についての露光が完了した後、被加工物１６をＹ軸方向
に所定量だけ動かして、繰り返し、矩形状のパターンに
ついての露光を行うようなとき、各パターン間の位置関
係を精度良く対応させることが可能となる。

【００５３】そして、以上のようにレーザ光を走査して
被加工物１６を露光している間、ポリゴンミラー１４の
回転数を計測し、ポリゴンミラー１４の回転数が所定値
に達したら、すなわちＸＹステージ５のＸ軸方向に移動
量が所定値に達したら、レーザ光の走査を中止する。こ
れにより、幅がポリゴンミラー１４による走査幅に対応
した矩形状の１パターンについて、レーザ光が走査さ
れ、当該パターンの露光が完了する。

【００５４】なお、所望する露光パターンが、１回の走
査によって得られる矩形状のパターンよりも大きいとき
には、以上の処理を繰り返して、矩形状のパターンの露
光を繰り返すようにする。これにより、大きな面積の露
光パターンについても、レーザ光の走査が可能となる。

【００５５】以上のような方法では、ＸＹステージ５を
Ｘ軸方向に一定速度で動かしたままレーザ光を走査する
ので、非常に効率良く高速でレーザ光を走査して被加工
物１６であるフォトレジストを露光することができる。

【００５６】また、以上のような方法では、光強度変調
器１３によって被加工物１６であるフォトレジストに入
射するレーザ光の強度を連続的に変化させることができ
る。したがって、フォトレジストの深さ方向について
も、露光パターンをコントロールすることができる。す
なわち、本実施の形態では、フォトレジストに３次元の
任意のパターンを形成することができる。

【００５７】ところで、従来は、ＸＹステージ５を停止
させた状態でレーザ光を走査して、レーザ光の１回の走
査が完了する毎に、ＸＹステージ５を移動させて、その
絶対的な位置を設定するようにしていた。このため、Ｘ
Ｙステージ５の絶対的な位置を精度良く設定する必要が
あり、ＸＹステージ５として、非常に高精度に位置決め
を行うことができるものが必要だった。これに対して、
本実施の形態では、ＸＹステージ５を一定速度で動かし
ながら、レーザ光の走査を行っている。そして、ＸＹス
テージ５を一定速度で滑らかに動かすことは比較的に容
易であり、特に高精度なステージ系を用意する必要はな
い。したがって、本実施の形態では、ＸＹステージとし
て、廉価なものを使用することが可能である。

【００５８】以上のようにレーザ光を走査して、被加工
物１６であるフォトレジストの深さ方向についてもパタ
ーンを変化させて露光する際には、フォトレジストに入
射するレーザ光の光強度を、所望するパターンに精度良
く対応するように設定する必要がある。換言すれば、フ
ォトレジストに入射するレーザ光の光強度変調を行うた
めの光強度変調信号を、所望する露光深さに精度良く対
応するように算出して設定する必要がある。そこで、以
下、光強度変調信号の算出方法について、詳細に説明す
る。なお、本実施の形態では、一定速度でレーザ光を走
査するので、露光パターンの各位置における露光時間は
一定である。したがって、露光深さは、入射されるレー
ザ光の光強度によってコントロールされる。

【００５９】光強度変調器１３の変換特性は、常に一定
であるとは限らず、環境や使用時間等によって若干変化
する。そして、光強度変調器１３の変換特性が変化する
と、光強度変調器１３に入力する光強度変調信号と、光
強度変調器１３から出力されてフォトレジストに入射す
るレーザ光の光強度との対応関係が変化することとな
る。

【００６０】そこで、フォトレジストの露光の直前に、
光強度変調器１３に入力する光強度変調信号と、光強度
変調器１３から出力されてフォトレジストに入射するレ
ーザ光の光強度との対応関係を測定し、当該測定結果に
基づいて、光強度変調器１３による光強度変調が適切に
行われるように光強度変調信号を算出する。これによ
り、光強度変調器１３の変換特性の変化に起因する光強
度の変動を最小限に抑えることができる。また、これに
より、光強度変調器１３として変換特性の変化が少ない
高性能なものを使用する必要が無くなり、装置の低コス
ト化を図ることもできる。

【００６１】ここで、光強度変調器１３から出力されて
フォトレジストに入射するレーザ光の光強度は、実際に
ＸＹステージ５にレーザ光を入射し、当該レーザ光の光
強度をＸＹステージ５上に配した光強度検出器１５によ
って検出することにより測定する。このように、光強度
変調信号と光強度の対応関係を、フォトレジストの露光
の直前に、実際に露光に使用される光学系を用いて測定
することにより、光強度変調信号と光強度の対応関係に
ついて、実際に露光するときの対応関係に非常に近いも
のが得られる。

【００６２】なお、この測定は、新たなフォトレジスト
を露光する毎に、制御用コンピュータ３の制御により自
動的に行うように、制御用コンピュータ３に処理を登録
しておく。これにより、複数のフォトレジストについて
露光を行うようなときにも、非常に短時間で処理を行う
ことができ、作業効率が大幅に向上する。

【００６３】また、フォトレジストの感度特性は、フォ
トレジストの種類等によって異なっている。すなわち、
フォトレジストは、図５に示すように、露光強度と露光
深さの関係が種類等によって異なっている。なお、図５
では、具体例として、種類の異なる第１のフォトレジス
ト、第２のフォトレジスト、及び第３のフォトレジスト
について、それらの感度特性Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３をグラフ
化して示している。

【００６４】そこで、光強度変調信号は、所望する露光
深さが得られるように、フォトレジストの感度特性を考
慮して算出する。なお、フォトレジストの感度特性が分
かっていないときは、予め露光テストを行い、フォトレ
ジストの種類や保存期間等によって、感度特性がどのよ
うに異なるかを調べ、その結果に基づいて、光強度変調
信号を算出するようにする。

【００６５】以上のように、光強度変調器１３の変換特
性や、フォトレジストの感度特性を考慮して、光強度変
調信号を算出する際の処理の流れについて、図６のフロ
ーチャートを参照して説明する。

【００６６】光強度変調信号を算出する際は、先ず、ス
テップＳ１において、所望する露光パターン、被加工物
１６となるフォトレジストの感度特性、及び光強度変調
器の変換特性等のパラメータを入力する。なお、フォト
レジストの感度特性は、使用されるであろう複数のフォ
トレジストについて予め感度特性を調べておき、それら
の感度特性の中から、実際に使用するフォトレジストの
感度特性を選択するようにする。また、露光パターン
も、予め複数の露光パターンを登録しておき、それらの
露光パターンの中から、実際に露光する露光パターンを
選択するようにしてもよい。

【００６７】次に、ステップＳ２において、ステップＳ
１で入力された露光パターン及びフォトレジストの感度
特性から、最大露光深さに相当する光強度を求め、その
光強度を、フォトレジストに入射するレーザ光の光強度
の最大値として設定する。すなわち、フォトレジストに
入射するレーザ光の光強度の最大値が、所望する露光パ
ターンの最大露光深さに相当する光強度となるように、
レーザ光源９から出射されるレーザ光の光強度と、自動
強度コントローラ１１によるレーザ光の光強度の調整の
程度と、光強度変調器１３に入力される光強度変調信号
のうちのＤＣ入力信号とを設定する。ただし、レーザ光
源９の時間的な安定度と自動強度コントローラ１１の特
性上の観点から、レーザ光源９及び自動強度コントロー
ラ１１の設定は一定の値とし、フォトレジストに入射す
るレーザ光の光強度は、光強度変調器１３に入力される
ＤＣ入力信号だけで変化させるようにすることが好まし
い。

【００６８】次に、ステップＳ３において、図７に示す
ように、１回のレーザ光走査分について、ステップＳ１
で入力された露光パターンＰに対応した、所定の厚みｔ
１のフォトレジストＦの表面からの露光深さｔ２を算出
する。

【００６９】次に、ステップＳ４において、ステップＳ
１で入力されたフォトレジストの感度特性に基づいて、
ステップＳ３で算出された露光深さを得るために必要な
光強度を算出する。

【００７０】次に、ステップＳ５において、ステップＳ
１で入力された光強度変調器１３の変換特性に基づい
て、ステップＳ４で算出された光強度を得るために必要
な光強度変調信号を算出する。なお、ここで算出される
のは、光強度変調器１３に入力される光強度変調信号の
うちのＡＭ入力信号である。そして、このＡＭ入力信号
は、アナログの振幅変調信号とされるので、露光深さの
連続的な変化を実現することができる。

【００７１】次に、ステップＳ６において、全てのレー
ザ光走査分について、光強度変調信号の算出が完了した
かを判別し、光強度変調信号の算出が完了していないと
きは、ステップＳ３に戻って処理を繰り返し、光強度変
調信号の算出が完了しているときは、処理を終了する。

【００７２】以上のステップにより、フォトレジストの
感度特性と、光強度変調器１３の変換特性とが考慮さ
れ、所望する露光深さに精度良く対応した光強度変調信
号が算出される。

【００７３】ところで、上記光強度変調信号の算出方法
では、光強度変調器１３の変換特性と、フォトレジスト
の感度特性とを独立して扱っている。したがって、上記
光強度変調信号の算出方法では、フォトレジストの種類
を変えたり、フォトレジストが経時変化してしまうこと
により、フォトレジストの感度特性が変化したりしたと
きも、フォトレジストの感度特性が変化した分を補っ
て、光強度変調信号を再び容易に算出することができ
る。すなわち、光強度変調器１３の変換特性と、フォト
レジストの感度特性とを独立して扱うことにより、フォ
トレジストの感度特性の変化に対して、容易に対応する
ことが可能となる。また、光強度変調器１３の変換特性
と、フォトレジストの感度特性とを独立して扱っている
ので、光強度変調信号の算出のもととなるフォトレジス
トの感度特性として、意図的に実際の感度特性と異なる
ものを設定することにより、特異な形状の露光パターン
を得ることも可能である。

【００７４】以上のようにレーザ光を走査してフォトレ
ジストを露光する方法は、例えば、強誘電性液晶を用い
たＦＬＣ（ferroelectric liquid crystal）ディスプレ
イを製造する際に適用することができる。

【００７５】ＦＬＣディスプレイは、図８に示すよう
に、ガラス等からなる透明な基板５０と、同様にガラス
等からなる透明な基板５１とが、それらの間に強誘電性
液晶５２を挟んだ状態で圧着され、周囲が接着剤５３で
封止されて構成される。ここで、基板５０の内面には、
酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：indium tin oxide）等か
らなる多数本の透明電極層５４がストライプ状に形成さ
れるとともに、これらの透明電極層５４を被覆した状態
で光硬化性樹脂からなる液晶配向膜５５が被着される。
この液晶配向膜５５には、鋸歯状の非対称凸部５５ａが
設けられている。また、この液晶配向膜５５には、断面
台形状の柱状の複数の突条部５５ｂが、基板５０の一端
から他端に至るまで、所定間隔にて設けられている。ま
た、他方の基板５１の内面にも、基板５０と同様に、透
明電極層５６と、鋸歯状の非対称凸部５７ａが形成され
た液晶配向膜５７とが形成されている。そして、基板５
０と基板５１は、基板５０の液晶配向膜５５と、基板５
１の液晶配向膜５７とが互いに対向するように配されて
いる。

【００７６】上記基板５０上に形成される液晶配向膜５
５を拡大した斜視図を図９に示す。このように、液晶配
向膜５５の表面には、断面台形状の柱状の突条部５５ｂ
と、鋸歯状の非対称凸部５５ａとが連続的に形成されて
いる。そこで、このような液晶配向膜５５を形成する際
に、上述のようにレーザ光を走査してフォトレジストを
露光する方法を適用する。

【００７７】すなわち、上記液晶配向膜５５を形成する
際に、ガラス原盤上にフォトレジストを塗布し、当該フ
ォトレジストを、上述のようにレーザ光の光強度を連続
的に変化させながら露光する。これにより、断面台形状
の柱状の突条部５５ｂと、鋸歯状の非対称凸部５５ａと
に対応するように、フォトレジストの露光深さを連続的
に変化させることができる。そして、露光が完了した
ら、フォトレジストの現像を行い、その後、現像が完了
したフォトレジスト上にメッキを形成する。そして、当
該メッキをフォトレジストから剥離し、これを原盤とし
て用いて液晶配向膜５５を形成する。これにより、断面
台形状の柱状の突条部５５ｂと、鋸歯状の非対称凸部５
５ａとが連続的に形成された液晶配向膜５５を形成する
ことができる。また、他方の液晶配向膜５７について
も、同様に形成できることは言うまでもない。

【００７８】なお、ここでは、本発明の用途としてＦＬ
Ｃディスプレイの液晶配向膜の形成を例に挙げたが、当
然の事ながら、本発明はレーザ光を所定パターンにて走
査するような用途に広く適用可能である。

【００７９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
では、光ビームを走査中に当該光ビームの強度を変化さ
せているので、フォトレジストに３次元のパターンを形
成することができる。すなわち、本発明によれば、フォ
トレジストを平面状のパターンについて利用するだけで
なく、３次元の立体的なパターンの形成についても利用
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】レーザ光走査装置の一構成例を示すブロック図
である。

【図２】図１に示したレーザ光走査装置の光強度変調系
の一構成例を示すブロック図である。

【図３】図１に示したレーザ光走査装置の光強度変調信
号生成器の一構成例を示すブロック図である。

【図４】レーザ光の走査の様子を示す模式図である。

【図５】フォトレジストの感度特性の例を示す図であ
る。

【図６】光強度変調信号算出のフローチャートの一例で
ある。

【図７】フォトレジストの露光深さを示す断面図であ
る。

【図８】ＦＬＣディスプレイの一構成例を示す断面図で
ある。

【図９】ＦＬＣディスプレイの液晶配向膜の一例を示す
斜視図である。

【符号の説明】

１レーザ光走査装置、２マンマシンインターフェ
ース用コンピュータ、３制御用コンピュータ、４
画像処理ボード、５ＸＹステージ、６Ｙスケー
ル、７Ｘスケール、８開始パルス検出器、９
レーザ光源、１０レーザコントローラ、１１
自動強度コントローラ、１２光強度変調信号生成
器、１３光強度変調器、１４ポリゴンミラー、
１５光強度検出器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ビームを走査してフォトレジストに所
定パターンを露光する際に、光ビームを走査中に当該光ビームの強度を変化させて、
フォトレジストの露光深さを所定パターン内において変
化させることを特徴とするフォトレジストの露光方法。
【請求項２】上記光ビームの強度を連続的に変化させ
ることを特徴とする請求項１記載のフォトレジストの露
光方法。
【請求項３】所望する露光深さが得られるように、フ
ォトレジストの感度特性に基づいて、予め光ビームの強
度変化を設定することを特徴とする請求項１記載のフォ
トレジストの露光方法。
【請求項４】入力される変調信号に対応して光強度を
変調する光強度変調器によって、上記光ビームの強度を
変化させることを特徴とする請求項１記載のフォトレジ
ストの露光方法。
【請求項５】光強度変調器に入力する変調信号と、フ
ォトレジストに入射する光ビームの強度との関係を予め
測定し、当該測定結果に基づいて、所望する露光深さが得られる
ように、光強度変調器に入力する変調信号を設定するこ
とを特徴とする請求項４記載のフォトレジストの露光方
法。
【請求項６】フォトレジストの露光深さを変化させる
ことにより、３次元の所定パターンの露光を行うことを
特徴とする請求項１記載のフォトレジストの露光方法。