JPH0322975B2 - - Google Patents

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JPH0322975B2
JPH0322975B2 JP59024093A JP2409384A JPH0322975B2 JP H0322975 B2 JPH0322975 B2 JP H0322975B2 JP 59024093 A JP59024093 A JP 59024093A JP 2409384 A JP2409384 A JP 2409384A JP H0322975 B2 JPH0322975 B2 JP H0322975B2
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JP
Japan
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eye lens
mirror
exposure
shutter
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Yoshio Yazaki
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OKU SEISAKUSHO CO Ltd
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/7055Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption
    • G03F7/70583Speckle reduction, e.g. coherence control or amplitude/wavefront splitting
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20Exposure; Apparatus therefor

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Light Sources And Details Of Projection-Printing Devices (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はフオトレジストを塗布したワークに
マスクのパターンを焼付ける露光装置に関するも
のである。一般にこのような露光装置には密着型
露光装置、近接型露光装置及び投影型露光装置等
がある。この発明は近接型露光装置に関し大面積
の露光面を要求され、プロキシミテイギヤツプを
設けて5〜10μm前後のパターン精度が要求され
るワークの製造に適した近接型露光装置を提供す
るものである。
第1図は従来の近接型露光装置を示す概略構成
図である。フオトレジストが塗布されたワーク1
の表面上方には所定距離D離隔してマスク2が配
置されており、マスク2のパターンは露光光束3
をワーク1上に投影し焼付けられるようになつて
いる。4は水銀灯の光源であり、そこから出た放
射光線は一対の楕円凹面鏡5により反射集光され
る。集光された露光光束3は最初のコールドミラ
ー6により露光に要求される紫外線のみが反射さ
れ、フライアイレンズ7を通り、更に次のコール
ドミラー6を通りコリメーターレンズ8により平
行光線となる。このような平行光線の露光光束3
はマスク2上に照射される。ワーク1とマスク2
との間にはプロキシミテイギヤツプDが設けられ
マスク2がワーク1のレジスト面に接触しないよ
うに装着される。なおフライアイレンズ7は露光
光束3を露光面全域に渡つて一様な明るさにする
ための機能を持つている。ここで光源4は一般に
クセノン−水銀ランプが使用されており、その放
射光は365nm、400nmおよび435nmの輝線スペク
トルを含むものである。これらの輝線は部分的に
位相が揃つており、干渉性即ちコヒーレントな光
線となつて各輝線とも全放射線中に1〜5%のコ
ヒーレント光の存在が認められる。第2図はワー
ク1とマスク2との位置関係を拡大して示してお
り、マスク2にはパターンを構成するスリツト、
即ち切抜部9が形成されている。この切抜部9の
幅をlとすると露光光束3はマスク2の端面(エ
ツジ)において回折しレジスト面上にフレンネル
回折模様を生じる。したがつて、例えば365nmの
輝線はエツジ直下からの幾何学的距離Xが変ると
そのXに対して明暗の“しま”(コントラスト)
を生じる。“しま”を生ずる条件式は露光光束3
の波長をλ、プロキシミテイギヤツプをD、前記
エツジ直下からの距離をXとすると、 √22−D=mλのとき明X≒√2、 √22−D=λ/2(2m+1)のとき暗X≒ √2(m+1/2)Dλ, となる。このときmは自然数1,2,3……であ
り、D≫λ(即ちキヤツプDは400μm程度のとき
λは0.4μm程度である)として近似を採用してい
る。
上記両式に現わされる位置に明暗の対照模様を
生じる。2次元の例えば第3図イに示されるマス
ク2のパターンは、ワーク1の上では同図ロに示
すように周縁部、特にコーナー部に凸凹の歪みを
生じる。露光光束3は完全なコヒーレントな光線
ではないとはいえ1〜5%程度輝線でコヒーレン
ト性を有するため、パターン製造上マスク2のワ
ーク1への再現性、解像性に悪影響を及ぼしてい
る。このようにしてマスク2の焼付け工程におい
て大きな問題点となつていた。
一方露光光線の干渉性を排し、電子線やX線を
光源としたり、無収差投影光学系を採用したりし
た露光装置も既に開発されている。しかしながら
このような露光装置は複雑なレンズ系や、装置を
制御するため高度な電子回路が必要となり結果的
に高価な露光装置となつてしまうという問題点が
あつた。
この発明は従来の問題点に着目してなされたも
ので電動機を利用してフライアイレンズを回転駆
動可能に構成すると共に、フライアイレンズに入
射する光路の途中に前記光路を開放及び遮断する
シヤツターを設け、前記シヤツターの開放中、前
記フライアイレンズを回転させることによつてレ
ジスト面における回折模様を消失させ、鮮明な画
像を得ることを目的としている。以下この発明を
図面及び原理図に基づいて説明する。第4図乃至
第8図において、箱体11には光源としての水銀
灯12が所定の電気配線を施されて設けられてお
り、この水銀灯12はシヨートアークタイプ、例
えば電極間の距離が1mmほどのもので出力は略
1KWである。強力な紫外線光源としては希薄水
銀気体中の放電により生ずる光が最も簡便なもの
である。水銀灯12を囲むように楕円凹面鏡13
が箱体11に固設されており、楕円凹面鏡13は
第4図中上方に向けて開口部14を有している。
開口部14に対面する位置で箱体11の上方に
は第1ミラー15が設けられており、この第1ミ
ラー15の中心点と開口部14の中心点とは略同
一線上に位置するとともに、第1ミラー15の反
射面は、これら中心点を結ぶ線即ち入射光線と所
定角度傾斜している。楕円凹面鏡13と第1ミラ
ー15とは第1の光学系を構成している。第1ミ
ラー15からの反射光線に対面する位置で箱体1
1の側壁16にはフライアイレンズ17が後述す
るように回転自在に設けられており、フライアイ
レンズ17の中心点と第1ミラー15の中心点と
は略同一直線上に位置している。
フライアイレンズ17と第1ミラー15との間
には円板の外縁部に載頭円錐状の部材が取り付け
られており且つ前記部材の円周方向の或る部分に
扇形の切欠き(図示せず)を設けたシヤツター1
8が介在し、箱体11に取付けられており、この
シヤツター18は減速機付のヒステリシスモータ
19により駆動されるようになつている。従つて
前記部材の角度位置によつてシヤツター18は光
路を開放、又は遮断するようになつている。
フライアイレンズ17の後面に対面する位置で
箱体11には第2ミラー20が設けられており、
この第2ミラー20の中心点とフライアイレンズ
17の中心点とは略同一線上に位置するととも
に、第2ミラー20の反射面は、これら中心点を
結ぶ線、即ち入射光線と所定角度傾斜している。
したがつて、シヤツター18とフライアイレンズ
17とは第1ミラー15と第2ミラー20との間
に介装されている。第2ミラー20からの反射光
線に対面する位置で箱体11の上方には大型のコ
リメーターミラー21が設られており、第2ミラ
ー20の中心点とコリメーターミラー21の中心
点とは略同一直線上に位置するとともに、コリメ
ーターミラー21からの反射光は箱体11の下面
に略垂直に向うように取付けられている。第2ミ
ラー20とコリメーターミラー21とは第2の光
学系を構成している。このコリメーターミラー2
1は第2ミラー20からの入射光を平行光線にし
て反射するもので400mm以上の径のものが実用化
されており、透過型のコンデンサレンズに較べて
製作が容易であるとともにより安価に入手でき
る。
22は表面にフオトレジストが塗布されたワー
クであり、このワーク22の上面には所定のパタ
ーンが描かれたマスク23が所定のプロキシミテ
イギヤツプEをもつて平行に配設されている。こ
れらワーク22とマスク23とは公知のチヤツク
(図示せず)により保持されており、これらの表
面はコリメーターミラー21から入射される光線
に対して垂直となつている。
次に第5図はフライアイレンズ17およびその
周辺部を拡大して示す図であり、25は側壁16
に固設された基板である。この基板25の一端部
には真円の貫通孔26が形成されており、この貫
通孔26には環状のスリーブ27が回転自在に挿
入されている。
このスリーブ27の内周にはホルダ28の一端
部が同軸に回転自在に挿入されており、このホル
ダ28は内周部にフライアイレンズ17を保持し
ている。このフライアイレンズ17は葉巻状の多
数のレンズ29を束ねたものであり、例えば25本
〜50本のレンズ群により構成されている。
30はホルダ28の他端部が回転自在に挿入さ
れた押え用の上方スリーブであり、この上方スリ
ーブ30は押え板31等により基板25に固定さ
れている。
これらスリーブ27と上方スリーブ30との間
でホルダ28の外周面32には後述するベルトが
係合するための規則的な凸条部等が形成されてお
り、ホルダ28の上端面には凸レンズ33を内装
した中空の円筒部34が同軸方向に固着されてい
る。
したがつてフライアイレンズ17は、これらス
リーブ27と、上方スリーブ30を介して側壁1
6に回転自在に支持されている。
基板25の他端部には支持板35がボルト等に
より取付けられており、この支持板35にはシヤ
ツター18が開放位置に到達する直前に起動し、
遮断位置に到達した直後に停止するように発停制
御されたインダクシヨンモータ36が装着されて
いる。このインダクシヨンモータ36は減速機3
7に連結されており、減速機37の出力軸38は
基板25と支持板35の間に突出している。
この出力軸38には外周面に凸条部が形成され
たプーリー39が同軸に固定されており、このプ
ーリー39とホルダ28の外周面32との間には
内方に凹条部を有する駆動ベルト40が巻回され
ている。
したがつてインダクシヨンモータ36の回転に
より、フライアイレンズ17及び凸レンズ33は
基板25に対してスリーブ27、上方スリーブ3
0を介して回転するようになつている。また、シ
ヤツター18を駆動するヒステリシスモータ19
はワークの種類に対応して露光時間、すなわちシ
ヤツター18の開放時間を増減するため回転速度
を調節できるものであり、またフライアイレンズ
を駆動するインダクシヨンモータ36は公知の発
停制御回路、例えばシヤツター18の開放及び遮
断位置を検出する一組のリミツトスイツチ(図示
せず)からの電気信号によつて発停制御されるよ
うになつている。
次にこの発明の作用について説明する。
水銀灯12を出た露光光線は楕円凹面鏡13に
より反射集光されて第1ミラー15に光束が絞ら
れて入射される。第1ミラー15により反射され
た露光光束Lは開放位置にあるシヤツター18を
通り凸レンズ33に入る。露光光束Lは凸レンズ
33によりフライアイレンズ17の各レンズ29
の一端面にのみこまれるようにやや収束される フライアイレンズ17を出た露光光束Lは第2
ミラー20に入射し、所定の反射角をもつてコリ
メーターミラー21に向つて反射される。
第6図、第7図に示すように、フライアイレン
ズ17の直前の仮想平面γ上の照度分布は第6図
の同心円状になつている。これはアーク像が楕円
凹鏡13により拡大されて、その像が投影される
からである。点0を中心にしてP円内の照度を
100とすると、Q円内は80、R円内は60およびS
円内は50等のようになつている。次に露光光束L
がフライアイレンズ17の個々のレンズ29に入
射すると次のように作用を受ける。今レンズ29
(aa)について考察すると、レンズ29(aa)後
面の仮想平面β上には同心円P,Q,R,Sの4
分の1の部分、即ちa領域がβ平面全域に渡つて
投影される(第6図)。同様にして第7図に示す
ようにレンズ29(bb)はb領域、レンズ29
(cc)はc領域、レンズ29(dd)はd領域を平
面β上に投影する。このようにして照度分布の偏
よりが全域に拡大され重ねられるため、レンズ2
9の数を増やすことにより平面β上の照度が全体
的に均一となる。
したがつて、第2ミラー20に入射する露光光
束3は均一な照度分布となつており、この露光光
束3はコリメーターミラー21に向つて反射され
る。コリメーターミラー21ではこの露光光束3
を平行光線(コリメート)としてマスク23上に
照射する。このとき、前述したような公知の発停
制御回路によつてインダクシヨンモータ36が起
動し、減速された出力軸38はプーリー39、駆
動ベルト40を介してフライアイレンズ17を回
転させる。
尚、ワークの種類に応じて露光時間、すなわち
シヤツター18の開放時間を増減する場合はヒス
テリシスモータ36の回転速度を調節する。一
方、フライアイレンズ17を駆動するインダクシ
ヨンモータ36ではシヤツター18の開放中、一
定速度で回転するが、減速機37等の製造時、減
速比を適宜設定することによつてフライアイレン
ズ17を最適な回転速度、例えば露光時間1秒当
り4回転するように設定することができる。
すでに述べたように水銀灯12から照射された
紫外線は、コヒーレントな3種類の波長成分の光
を数%づつ含んでいるが、これ等コヒーレントの
光が、回転するフライアイレンズ17を通過する
と、後述するように回析模様(干渉縞)が消失す
ることが実験的に確認された。
これは干渉を生じているコヒーレントの光が、
フライアイレンズ17を構成する各レンズ29を
通過する際の「位相ずれ」及びフライアイレンズ
17の回転がもたらす「位相ずれ」によつて、そ
の位相配置に変化を生じ、非コヒーレントな光に
転換されたものと推定される。
発明者の実験によれば、第8図に示すように、
マスク23上のパターン幅が5〜30μmで、プロ
キシミテイギヤツプ10〜400μmに設定し、矩形パ
ターンイをワーク22上に焼付けたとき、フライ
アイレンズ17を回転させない場合は、同図ロの
ような焼付パターンが得られ、一方、フライアイ
レンズ17を所定スピードで回転させると、同照
ハに示すような周辺部の境界が明確な焼付けパタ
ーンが得られた。
この発明の露光装置により製造されるパターン
は大きなワークサイズでかつプロキシミテイギヤ
ツプを設定して焼付けなければならない格子
10μm前後のパターン精度の要求されるワーク、
特に液晶用、サーマルプリンター用、又はハイブ
リツドIC用パターンの製造に適している。
以上説明してきたように、この発明によれば、
フライアイレンズを回転させることにより、非干
渉性の且つ均一照度の紫外線をマスクに照射する
ことが可能になり、その結果、高解像力をもちか
つ大面積の露光が可能な安価で取扱の簡単な露光
装置を提供できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の近接型露光装置を示す概略構成
図、第2図は干渉の原理を説明する図、第3図は
従来の露光装置で得られたマスクの焼付図であ
り、第4図はこの発明の露光装置を示す部分断面
正面図、第5図はこの発明の要部拡大断面図、第
6図は照度分布を示す図、第7図は照度分布の一
様化を説明する図、第8図はこの発明の露光装置
で得られたマスクの焼付図である。 12……水銀灯(光源)、15……第1ミラー、
17……フライアイレンズ、18……シヤツタ
ー、20……第2ミラー、21……コリメーター
ミラー、22……ワーク、23……マスク、L…
…露光光束。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 紫外線を発生するシヨートアーク式の水銀灯
    と、前記水銀灯から照射された光を集光する第1
    の光学系と、前記第1の光学系から入射した光を
    発散させてほぼ均一照度の光にするフライアイレ
    ンズと、前記フライアイレンズから入射した光を
    平行な光にしてワークに照射する第2の光学系と
    を有する近接型の露光装置において、電動機を利
    用してフライアイレンズを回転駆動可能に構成す
    ると共に、第1の光学系と前記フライアイレンズ
    を結ぶ光路の途中に前記光路を開放及び遮断する
    シヤツターを設け、前記シヤツターの開放中、前
    記電動機を駆動してフライアイレンズを回転させ
    ることを特徴とする露光装置。
JP59024093A 1984-02-10 1984-02-10 露光装置 Granted JPS60168147A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59024093A JPS60168147A (ja) 1984-02-10 1984-02-10 露光装置
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JP59024093A JPS60168147A (ja) 1984-02-10 1984-02-10 露光装置

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JPS60168147A JPS60168147A (ja) 1985-08-31
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