JPS61275801A - 回折格子露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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Ｇノで交差照射
さぜる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４４基板表面に微小なピッチの周期的凹
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光束干渉仏が使用されてい
る〈例えば、特開昭５１−１１４１４２＠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−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−という）で２光束に分しノ、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ずる格子状の干渉縞パターンを感
光ｌに露光するものぐある。上記２光朱Ｉ−渉にｄ−ｉ
ｉ−Ｊる回折！８　Ｅｒの周期〈ピッチ）は、露光面に
苅り−るレーザーじ一ムの入射角づなわら露光ミラーの
角度を変史りることにＪ、り可変調整て′きる。また、
−１−配子渉縞パターンを露光Ｊる場合には、一般に、
！８！根の一側面の基準面（男聞面）にス・］【ノて格
子パターンを平行に露光りる心髄がある。

しかして、本装置におい′ｃ１よこの基板はガラスプレ
ー１〜に貼ｆＪ　ＴＪられた状＠Ｃ支持台に＠脱自在に
装着されるｂのであって、支持台に対づる装肴粕１αを
高めることによって回折格ｆの形成方向の精１良を得る
ことは煩雑で困難なものである。また、ガラスプレー１
−に対Ｊる基板の貼（＝ｊ　ｉＪ精痘の確保も煩雑で困
難なしのである。

（発明の目的） 本発明は上記事情に名み、２光束干渉法によって回折格
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覆るようにし
た基板位置決め１段を備えた回折格子露光装置を提供り
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１−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
め用レーザービームを−Ｆ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、該光検出器による反
射光の検出時に試料台の回転角を制御して基板の位置決
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及則した反射ビーム
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
とかできるものである。

（実施例）゛ 以下、図面に沿って本発明の実施例を説明りる。

第１図は１−ノｊバーを省略して示す露光装置の全体平
面図、第２図Ｇよその側面図である。

露光８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およびコントし」−ルユニ
ット部（図示′ｔ！ヂ〉を備えている。

上記露光用レーザー発振器１とし−Ｃは、微細格子を形
成するために番ユ波良の短いＨｅ　−Ｃｄレーザー（波
長３２５０オングストローム）を使用づる。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１−を遮
断するインター【コック用シ１１ツタ−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によって直角方向に反射
され、第２レンズ１５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によってビーム径が拡大され
、第３ミラー１７によってさらに直角方向に反射され、
露光用シトツタ−２５５を介して前記露光用１ノーザー
発振器１と平行に形成された露光部１８に導かれる。−
１−Ｎ＋３露光用レ一ザー発振器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−１９に
よってレーザービーム１−が２九束Ｌ＋。

１２に分れ、ハーフミラ−１９で反射した一方の第１光
束Ｌ　Ｌ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じ一
ム丁キスパンダー２４を経て第１露光ミラー３（可動ミ
ラー）によって所定の入射角θで試料台５上の基板１０
１−の露光部に照射される。また、ハーフミラ−１９を
透過した他方の第２光朱１−２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
よって、前記一方の第１九束１−１とその反対側から所
定の入射角θで試料台５上の基板１０十の露光面に照射
して合成される。第１および第２露光ミラー３．／ｌは
、それぞれミラー回動機構用のパルス［−夕４０の駆動
によって、回折格子の周期に対応してその角度が変更調
整される。

ザなわら、上記露光ミラー３，４の支持構造を第３図お
よび第４図に示づ。ミラ一部３２を支持したフレーム３
３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、ぞの回動角度が調整ネジ３５
によっ゛Ｃ微調整可能に設（〕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に番よりツ
ブリング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、イの回
転角度は角度読取器４１によって検出される。このパル
スモータ４０は定Ｗ８に形成された四部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は原点位間検出器、４３は
回転範囲設定用のスイッチ素子である。

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
って操作される。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の作動によって操作される。

一ト記試料台５にｇｉ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
に感光材層が段【フられている。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、上端部を押圧
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によっ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の側端部が男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ッチである。一方
、−［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（フォトトン４ノー）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によってスライドステージ４６のＦ部の軸受
部４６ａに支承され、外周部に配設されたスイッチ素子
５６の作動によっ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。Ｆ配回転軸５５にはカップ
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によっ
て定ｌ１ｌＢ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
って駆動され、試料台５の前後方向のスト［１−り移動
操作が行なわれる。

さらに、上記露光部Ｉ　Ｂ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ｌ−１８−Ｎｅレーザー
発振器６２が試料台５の回転軸５５と平行に設置され、
この位置決め用シー１ｆ−ビーム１−３は第７Ｊメよび
第８ミラー６３．６４（プリズム）によって露光部１８
内に入り、露光用の第２光束１−２と平行にハーフミラ
−６５を経て第９ミラー６６で反射され−Ｃ基板１０の
基準面１０ａ（壁聞面）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−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Ｌ
３を遮断づるシャッターである。

光検出器６７は第７図に示すようにホルダー６９に設置
され、その前面側にはスリット板７０が取付番）られ、
スリット７０ａを通った反射ビーム［４が光検出器６７
（〕Ａトセン４ノー）に入射し、その光量が設定値以上
になった際に検出信号を出力するものである。ハーフミ
ラ−６５およびミラー６６はそれぞれホルダー７１．７
２に所定角痘で支持されている。

［配光検出器６７は、基準面１０ａか所定角ｊη位置に
あるときに、これから縦割した反１１じ−１１１−ａの
照射Ｊる基準位置に設置されている。さらに、十記スリ
ット〜扱７０のスリット−７０ａは、基準面ｌＱａで反
射づる反制じ−ム１−４の広がりに二苅し、基準面１０
ａの直角瓜等の精度のｆｑ容範囲に応じてぞのスリンｈ
　７０　ａの幅おＪ、び長さか設定形成されている。

また、この露光装置にｔよ基扱１０［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（〕られ−（
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ど第１ビーム■キスパンダー１６ど
の間の光路に移動川面にスライドミラー７５か＾己設さ
れ、このスライドミラー７５は露光処１！ｌ！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１による露光をＮ１害しないが、検証時には前進位
置に移動操作して十８［！光路中に配置し、このレーザ
ービーム１−を検証ステージ７６に対して反射するもの
である。該検証スミ−シフ６は回折格子数イ」部７７を
有し、該１１７付部７７は回転台７８によって回転自在
に支持され、その回転角度がｈ１測され、表示部７９に
表示される。

上記検証手段７は、前記Ｈ８−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Ｊる。この回
折角度θと回折格子周期へとの間には、レーザービーム
の波長をλとした時に、Δ＝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１−るとともに、露光
時に設定した周期とを比較して、設定値を修正づるもの
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によって覆われ、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＠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Ｗ８の［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８ｂの上に設置され、所定の
光学精度を得るように取イ」精度が確保される。また、
Ｆ記定盤８は除振用のエアザスペンション８０によって
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、はこり等による露光＃ｉ度の低
下に対処するため、クリーンルームで略一定の瀾度条件
で使用される。

上記露光装置による露光部！１は、コン１〜ロールユニ
ツトのコンピュータ（図示せず）によって制御される。

露光する回折格子の周期の設定は、雨露光ミラー３，４
の回動角度によって露光干渉縞のピッチを変更調整し、
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
合５のスト■−り位置等に応じ−Ｃ演粋決定し、ｆｉ光
光用シトフッタ２５の開放時間の設定にＪ、つぐ自動露
光を行う。

上記露光装置の作用を説明りる。露光υる回折格−ｒの
周期（ピッチ）を設定すると、］ンピ」−タはその周期
に対応（る露光ミラー３，４の回転角度づなわらＵ板１
０に対する［ノーザーピームの入銅角反θおよび試料台
５のスト［１−り位置を部枠し、その設定角度とイ〈る
」、うに露光ミラー３゜４の操作用のパルスモータ４０
を作動４る。また、露光時間の人力もしくは自動露光の
場合に番」光量センＵ−５４の検出信号に応じて露光Ｕ
、″１間を部枠し、設定づる。

続いて、試料台５に基板１０を１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１０の基準面１
０ａに対−４６位置決め用レーザー１−３の反射ビーム
Ｌ４が光検出器６７に入用した時にぞの回転を停止１−
シ、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Ｉへ口−り移動づる。この状態から露光
を開始し、前記露光＋１．＋１間だ４Ｊ１１ｉ光用シト
ツタ−２５５を間数して干渉縞パターンを露光するもの
である。

１記のように露光した基板１０は、試料台５から取りＡ
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の周期が設定角に形成されてい
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　４！：＋！ｉ　＠　Ｌ、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に照例し、
その回折光の角度を求めるものである。

［記実施例によれば、基板位置決め手段６によって支持
台５を回転づるパルスモータ４７の作動を規制し、支持
台５に装着した基板１０の基準面１０　ａを所定の角度
位置にＩＦ確に自動的に位置決めして停止ｔ−づるのぐ
、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。しかし、刀ラス板４９に対りる基板１
０の貼＋ｊ　１８度、ガラス板４９の支持台５に対づる
取付精度の管理が容易となり、作業性が向ｔ　？ｌるも
のである。

また、基準面１０ａからの艮り・ｊじ一部を検出す＝　
１５− る光検出器６７の前面に設（Ｊだスリット板７ｏにより
、基準面１０ａの直角精度等をも検知］ることができる
。ざらに、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−によって光検出器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ＩＩＩ構を示−４縦断面図、
第４図は第３図のＩＶ　−ＩＶ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＃ｌＩ′＃ｉを示１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　　　　　　１ｏ・・
・・・・基板６・・・・・・基板位置決め手段 ８・・・・・・定！１！９・・・・・・カバー２５・・
・・・・露光用シャッター 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“−発信器６５・・
・・・・ハーフミラ−６７・・・・・・光検出器７０・
・・・・・スリット根

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （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、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
   る反射ビームの検出時に試料台の回転角を制御する基板
   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. （２）前記光検出器が、基準面精度の許容範囲に応じて
   形成されたスリッ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. （３）前記試料台がパルスモータの作動によって回転制
   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. （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っ
   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。