JPS61275802A - 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づるものであ
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光束干渉法が使用されている
（例えば、特開昭５１−１１４１４２号公報、特開昭５
７−１５０８０５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光束に分け、両レーザービームを所定の
入射角度で露光面」二に両側から照射し、両レーザービ
ームが干渉して発生づ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（）る回
折格子の周期（ピッチ）（よ、露光面に対づるレーザー
ビームの入射角づ−なりち露光ミラーの角度を変更Ｊ−
ることにより可変調整できる。、イして、下記周期は所
定の餡に正確に形成づる必要がある。

しかして、上記露光ミラーの角反変更による露光面への
２光束の入射角の調整ＩＪ微細で・あり、露光中に上記
入射角を測定づることは国鯉である。

よって、露光ミラーの角度を精密制御づる必要があるが
、機械的おＪ、び組（１Ｇｊ精度等により、設定角度と
実際の角度とが異なって、良好な露光精度が得られない
恐れがある。

（発明の目的） 本発明は上記事情に鑑み、２光束干渉法によって回折格
子の干渉縞パターンを露光する装置に、露光形成した回
折格子の周期を検証する検証手段を備え露光精度の向上
を図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。

（発明の構成） 本発明の回折格子露光装置は、露光光学系内に進退して
露光用レーザービームの少なくとも一部を取出す反射手
段を配設するとともに、この反射手段で取出したレーザ
ービームの指向方向に検証ステージを有し、該検証ステ
ージは回折格子をレーザービームの照射を受光できるよ
うに支持する取付部を有し、さらに、検証ステージの回
転角を読み取る角度読取器が設置され、回折格子による
回折角度を測定することによって露光形成した回折格子
の周期を検証する検証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、反射手段によって露光用レーザービー
ムを取出し、検証ステージに取付番ノた回折格子による
回折光の回折角度を読取って周期を正確に検証すること
ができるため、この結果を露光時の露光ミラーの設定角
度の修正に利用でき、精度のよい回折格子の露光が可能
となるものである。

（実施例） 以下、図面に沿って本発明の詳細な説明する第１図は十
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、露光用レーず一発振器１、露光光学系２、
露光ミラー３，４、試料台５、基板位回決め手段６、検
証手段７、定盤８、カバー９およびコン１〜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３２
５０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■コック用シャッター１１が設置され、発振され
たレーザービーム１−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
ャッター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−１９に
よってレーザービームＬが２光束ＬＬ＋１−２に分れ、
ハーフミラ−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、ビン小−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）によって
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−１９を透過した他方の第
２光束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光束ＬＬ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。

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、その回動角度が調整ネジ３５
によって微調整可能に設置プられている。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にはカップリ
ング３９を介してパルスモータ４０の駆動軸４０８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によって検出される。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ッチ素子である。

一方、基板１０を＠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、その移動はスライド
用パルスモータ４Ｂの作動によって操作される。

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の側端部が勇開面に形成されて基準面１０
ａ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、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（フォトセンＢ− ザー）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の上部の軸受
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、原点位置く試
料＠説位買）が設定される。上記回転軸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Ｉ８８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の前後方向のストローク移動操作が行なわれ
る。

さらに、上記露光部１Ｂ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ｌ−３を出７］する１（ｅ−ＮＯ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、
この位置決め用レーザービームＬ　３は第７および第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１２と平行にハーフミラ−６
５を経て第９ミラー６６で反射されて基板１０のＭ＊而
面０ａ（Ｗ開面）に照射される。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（フォトセンサー
）に照射される。６８は位置決め用レーザービームＬ３
を遮断するシャッターである。

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ど−ムＬ４の照射する
基準位置に設置され、その売出が設定値以上になった際
に検出信号を出力し、回転用パルスモータ４７の作動を
停止して位置決めを行うものである。

また、この露光装置には基板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が設番プられている
。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（反射手段）が配設され、この
スライドミラー７５はＷｉ先光処理時は後退移動さ口、
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“−ビーム［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は回折格子数イ→部７７を有し、該
取付部７７は回転台７８によって回転自在に支持され、
ぞの回転角度が削測され、表示部７９に表示される。

上記検証ステージ７６の詳細４Ｍ′＃ｉを、第７図ａ３
よび第８図に示１　、回折格子Ｇの取（＝ｊ部７７には
第７図の左方から回折格子Ｇのガラス板４９が挿入され
、上下の押えスプリング８１で固定される。

−［記取付部７７は中間枠体８２に基板１０と垂直方向
の軸を中心として回動自在に支持され、−Ｆ部の位置決
め機ＩＭ８３によって回動角度が微調整される。

また、上記中間枠体８２は回転台７８上に立設−１１＝ された縦部材８４に、迎角が調整機構９３によって変更
可能に支持されている。さらに、回転台７８は定盤８に
固定された支持基体８６に回転可能に支承され、その回
転軸８７に角度読取器８８がａＱｆｆｉされ、その測定
値が前記表示部７９に表示される。なお、回転台７８は
マニュアル操作によって回転され、微調整が調整機１８
５によって行なわれる。

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
光紙を使用して行う。まず、基板１０にレーザービーム
Ｌを当て回折格子作成面を定盤面８およびレーザービー
ム［と直角となるように調整機構９３により調整する。

次に、基板１０の基準面１０ａの位置決めを、この基準
面１０ａにレーザービーム［を当てて取付部７７の回転
調整によって行う。次に、回転台７８を回転させて格子
面にレーザービームＬを当て、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回転台７８を調
整する。格子面に直角に反射ビ−ムが生じる０次光と、
露光時の入射角θに相当する角度に格子面が傾斜した時
に反射ビームが生じる１次光とで同様に角度調整を行っ
て、イのときの角度を角度読取器８８によって読み取り
、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と回折格子作成面との間には、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
づることにより、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８ｂのトに設置され、所定の
光学精度を得るように取イ］精瓜が確保される。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、Ｌ配置光装置は、は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例で
使用される。

上記露光装置による露光条＋＋は、コン］〜ロールユニ
ットのコンビｌ−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１ｊ−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１ヘローク位曲等に応じて演算決定し、露光
用シトツタ−２５の開放時間の設定によって自動露光を
行う。

上記露光装置の作用を説明づる。露光する回折格子の周
期（ピッチ）を設定すると、コンピュータはイの周期に
対応する露光ミラー３，４の回転角度ずなわち基板１０
に対りるレーザービームの入射角度θおよび試料台５の
ス１−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鋒し
、設定Ｊ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１０の基準面
１０ａに対する位置決め用レーザＬ３の反射ビーム１−
４が光検出器６７に入射した時にぞの回転を停止し、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ｈ口−り移動する。この状態から露光を開始し
、前記露光時間だ番プ露光用シャッター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、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、検証手段７のスライドミラー７５
により露光用レーザービームＬをそのまま回折格子の検
証用に使用するので、検証手段７全体がコンパクトに形
成できる。また、検証結果に基づいて、周期の設定値と
実際の回折格子の周期値との誤差を求め、その差に応じ
て露光ミラー３．４のＩ制御量を修正することにより、
設定値と露光周期とを近付けることができ、露光精度の
向上が得られる。さらに、検証ステージ７６には、基板
１０の基準面１０ａの位置決め機構８３を有することか
ら、検証作業が簡易に能率よく行うことができるもので
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（よ支持台の
前端部構造を示す正面図、第７図は検証手段の検証ステ
ージを一部断面にして示ず側面図、 第８図は第７図の部分断面平面図である。 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　　　　　　７・・・
・・・検証手段８・・・・・・定盤　　　　　　　１０
・・・・・・基板２５・・・・・・露光用シャッター ４９・・・・・・ガラス板　　　　１０ａ・・・・・・
基準面７５・・・・・・スライドミラー（反射手段）７
６・・・・・・検証ステージ ７７・・・・・・回折格子取句部 ７Ｂ・・・・・・回転台 ７９・・・・・・表示部　　　　　８３・・・・・・位
置決め機構８６・・・・・・支持基体　　　　８８・・
・・・・角度読取器第６図

Claims (2)

【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
   装置であって、前記露光光学系内に進退し露光用レーザ
   ービームの少なくとも一部を取出す反射手段を配設する
   とともに、この反射手段で取出したレーザービームの指
   向方向に検証ステージを有し、該検証ステージは回折格
   子をレーザービームの照射を受光できるように支持する
   取付部を有し、さらに、検証ステージの回転角を読み取
   る角度読取器が設置され、回折格子の回折角度を測定す
   ることによつて露光形成した回折格子の周期を検証する
   検証手段を備えたことを特徴とする回折格子露光装置。
2. （２）前記検証ステージの回折格子取付部が定盤状の垂
   線を軸として回転自在に設けられるとともに、回折格子
   の位置決め機構を有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。