(57)【要約】 【課題】  平面型放電管を光源として、平行光を作り出すための大がかりなレンズ等の構成部品を有することなく、しかも、レンズを移動させて露光位置に近接させる機械的動作装置部分を省くことができる露光装置を提供する。【解決手段】  反射鏡１４を取り除いた状態で、フィルタホルダ１３から長波長カットフィルタ１３ｂを引き出した状態にした後、サンプル台１１に設けられた顕微鏡１３を使ってマスクホルダ１２を微調整して位置決めを行う。その後、長波長カットフィルタ１３ｂをフィルタホルダ１３へ戻し、さらに平面型放電管１の上側に反射鏡を設置した上で放電を行わせることによって露光を実施する。【選択図】          図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行に配置された第１の誘電体平板および第２の誘電体平板と枠スペーサ部材とにより形成された扁平の密閉容器内に放電ガスが封入されると共に、一対の細長い電極が対向配置され、所定の電圧を印加することにより前記密閉容器内に放電を発生させるようにした平面型放電管において、
前記第１の誘電体平板は透光性のガラスからなり、
前記第２の誘電体平板は透光性の紫外線透過ガラスからなる、
ことを特徴とする平面型放電管。
【請求項２】
前記放電ガスは、キセノンガスのみからなる、
ことを特徴とする請求項１に記載の平面型放電管。
【請求項３】
前記放電ガスは、少なくともキセノンガスを含む混合ガスからなる、
ことを特徴とする請求項１に記載の平面型放電管。
【請求項４】
前記放電ガスは、少なくとも水銀を含む不活性ガスからなる、
ことを特徴とする請求項１に記載の平面型放電管。
【請求項５】
半導体集積回路や液晶素子などのパターン形成を行う露光装置において、
サンプルを上部に配置するサンプル台と、
前記サンプル台の上部に配置され、上面にマスクが形成された紫外線透過ガラスを保持するマスクホルダと、
前記マスクホルダの上部に配置され、指向性フィルタおよび長波長カットフィルタを内蔵するフィルタホルダと、
前記フィルタホルダの上部に配置された請求項１〜４のいずれかに記載の平面型放電管と、
を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項６】
前記フィルタホルダに内蔵される長波長カットフィルタは、当該フィルタホルダの一側面より着脱可能である、
ことを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
【請求項７】
前記平面型放電管の第１の誘電体平板の上側に反射鏡を配置した、
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体研究施設や生産ライン等で使用される紫外線感光用のレジストを感光する紫外線照射用光源を組み込んだ露光装置に関し、詳しくは、露光光源として使用する平面型放電管およびこれを用いた露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５に従来の露光装置５０の概略構成の一例を示す。この露光装置５０は、基板等のサンプルを載せるサンプル台５１、露光用のマスクを固定させるマスクホルダ５２、露光用の光源装置５３からなる。光源装置５３は、内部にキセノンランプを有するランプボックス５３ａ、大口径の大型レンズ等を内部に有するレンズボックス５３ｂ、マスクの位置合わせを行うための顕微鏡５３ｃ、およびランプボックス５３ａと接続され、レンズボックス５３ｂと顕微鏡５３ｃを前後駆動させることができる駆動部５３ｄから構成されている。
【０００３】
ランプボックス５３ａ内には、光源であるキセノンランプ（図示しない）や空気を送風することで内部部品等を冷却するファン（図示しない）等が設けられている。レンズボックス５３ｂの内部には、キセノンランプから照射された光を集光・反射等を行い平行光を作り出すための鏡や各種レンズ（図示しない）が配置・収納されている。
【０００４】
次にこの露光装置によってサンプルを露光する過程を説明する。サンプル台５１上に載せられたサンプル５４とマスクホルダ５２との位置関係を図５のＡ−Ａ断面図（図６）に示す。サンプル台５１の上部５１ａには、基板５４ａ上に感光剤（レジスト）５４ｂが塗布されたサンプル５４が載せられる。下面に金属製マスク５２ｂが施された石英ガラス５２ａを保持するマスクホルダ５２が、前記感光剤５４ｂと前記石英ガラス５２ａの下面の間に僅かの隙間をあけてサンプル台５１の上部に配置される。光源装置５３に設けられた顕微鏡５３ｃを使ってマスクホルダ５２をＸ方向またはＹ方向（図５に図示）へ僅かに移動させることによって微調整して位置決めを行う。その後、光源装置５３の駆動部５３ｄによって矢印Ｚ方向（図５に図示）へ駆動させてマスクホルダ５２の上部にレンズボックス５３ｂの下部に設けられた大型レンズ５３ｅが配置され、この大型レンズ５３ｅより紫外線が照射され露光が実施される。
【０００５】
このように従来の紫外線感光用のレジストを感光する紫外線照射用光源を組み込んだ露光装置においては、光源にキセノンランプ等を使用しており、その光を一定面積にムラなく照射することが必要なことから、開口度の大きなレンズを有している。また、照射時には、露光する対象サンプルにレンズが近接することから、パターニングをするためにマスクの位置合わせを行った後に、レンズを移動させて露光位置に近接させるという操作が必要であり、このための機械的な動作部分である駆動部を有している。
【０００６】
一方、広い面積をムラ無く照射することが可能な光源として、例えば、液晶装置のバックライト等に使用されている平面型放電管がある。このような技術は例えば特許文献１に開示されている。この平面型放電管は、大きさがＡ６〜Ａ３サイズのものも開発されており、その厚さは１０ｍｍ以下と薄く、近年、様々な用途に利用できる可能性があるため、次世代光源として注目されている。
【０００７】
【特許文献１】実公平６−７５５８公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、従来の露光装置は、光源および平行光を作り出すための大がかりなレンズ等の構成部品を有する光源装置を使用しており、この光源装置は非常に高価なものであった。また、パターニングをするためにマスクの位置合わせを行った後に、レンズを移動させて露光位置に近接させるという操作を行う必要があり、駆動部の移動に伴う振動によりパターニング位置がずれてしまうという問題を解決するため、振動を吸収する対策として装置に多くの処置が取られコストアップの要因になっている。また、振動の吸収には装置のみの対策では十分とは言えず、装置を設置する設置台には振動を吸収するための高価な除振台を用いるのが一般的となっている。
【０００９】
そこで本発明は、光源装置として平面型放電管を使用することによって、平行光を作り出すための大がかりなレンズ等の構成部品を有することなく、しかも、パターニングをするためにマスクの位置決めを行った後に、レンズを移動させて露光位置に近接させる機械的動作装置部分を省くことができる露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明のうちで請求項１に記載した平面型放電管は、
平行に配置された第１の誘電体平板および第２の誘電体平板と枠スペーサ部材とにより形成された扁平の密閉容器内に放電ガスが封入されると共に、一対の細長い電極が対向配置され、所定の電圧を印加することにより前記密閉容器内に放電を発生させるようにした平面型放電管において、
前記第１の誘電体平板は透光性のガラスからなり、
前記第２の誘電体平板は透光性の紫外線透過ガラスからなる、
ことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に記載した平面型放電管は、請求項１に記載した平面型放電管に加えて、前記放電ガスは、キセノンガスのみからなる、ことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３に記載した平面型放電管は、請求項１に記載した平面型放電管に加えて、前記放電ガスは、少なくともキセノンガスを含む混合ガスからなる、ことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４に記載した平面型放電管は、請求項１に記載した平面型放電管に加えて、前記放電ガスは、少なくとも水銀を含む不活性ガスからなる、ことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５に記載した露光装置は、
半導体集積回路や液晶素子などのパターン形成を行う露光装置において、
サンプルを上部に配置するサンプル台と、
前記サンプル台の上部に配置され、上面にマスクが形成された紫外線透過ガラスを保持するマスクホルダと、
前記マスクホルダの上部に配置され、指向性フィルタおよび長波長カットフィルタを内蔵するフィルタホルダと、
前記フィルタホルダの上部に配置された請求項１〜４のいずれかに記載の平面型放電管と、
を備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６に記載した露光装置は、請求項５に記載した露光装置に加えて、
前記フィルタホルダに内蔵される長波長カットフィルタは、当該フィルタホルダの一側面より着脱可能である、
ことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項７に記載した露光装置は、請求項５または請求項６に記載した露光装置に加えて、
前記平面型放電管の第１の誘電体平板の上側に反射鏡を配置した、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の平面型放電管によれば、
平面型放電管の第２の誘電体平板は透明な紫外線透過ガラス製であるので、この紫外線を透過させることができる。即ち、露光に必要な下面に紫外線を照射させることが可能になる。また、第１および第２の誘電体平板は透明なガラス製であるので、平面型放電管の第１の誘電体平板の外面から第２の誘電体平板の外面までを透かして見ることができ、後述するようにマスクホルダに配置されたマスクの位置を平面型放電管の第１の誘電体平板の外面から確認することができる。
【００１８】
また、請求項２に記載の平面型放電管によれば、請求項１に記載の平面型放電管の効果に加えて、
前記放電ガスをキセノンガスのみとしたので、放電によってキセノンガスが励起されて紫外線を放出させることができる。
【００１９】
また、請求項３に記載の平面型放電管によれば、請求項１に記載の平面型放電管の効果に加えて、
前記放電ガスを少なくともキセノンガスを含む混合ガスとしたので、放電によってキセノンガスが励起されて紫外線を放出させることができる。
【００２０】
また、請求項４に記載の平面型放電管によれば、請求項１に記載の平面型放電管の効果に加えて、
前記放電ガスを少なくとも水銀を含む不活性ガスとしたので、放電によって水銀が励起されて紫外線を放出させることができる。
【００２１】
また、請求項５に記載の露光装置によれば、
露光光源として請求項１〜４のいずれかに記載の平面型放電管を使用し、これを指向性フィルタおよび長波長カットフィルタを内蔵するフィルタホルダを介して、マスクホルダの上部に配置している。指向性フィルタによって平行光を取り出し、長波長カットフィルタによって長波長成分の光をカットすることができる。したがって光源である平面型放電管が上部に配置されていることで、この配置状態で紫外線をサンプルに向けて照射させることができる。したがって、従来のように、ランプボックスの駆動部のような大がかりな機械操作部分を必要としないで露光を実施することができる。
【００２２】
また、請求項６に記載の露光装置によれば、請求項５に記載の露光装置の効果に加えて、フィルタホルダに内蔵される長波長カットフィルタは、当該フィルタホルダの一側面より着脱可能であるので、この長波長カットフフィルタを脱着することによって、長波長の光成分である可視光を透過させることができるようになる。したがってこれを脱着させることにより、下部に配置されたマスクの位置決めを目視により（実際は顕微鏡を使って）行うことができる。
【００２３】
また、請求項７に記載の露光装置によれば、請求項５または請求項６に記載の露光装置の効果に加えて、
露光前に平面型放電管の上部に反射鏡を設置することによって、上側に照射される光を下部へ反射させるので下部へ照射される紫外線の照射効率を向上させることができる。
【００２４】
以上の発明によれば、光源装置として平面型放電管を使用することによって、この平面型放電管を上部に設置した状態で露光することができるので、従来のように平行光を作り出すための大がかりなレンズ等の構成部品を有することなく、しかも、マスクの位置合わせを行った後に、レンズを移動させて露光位置に近接させる機械的動作装置部分を省くことができる露光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を実施例により、図１〜４を用いて説明する。図１は本発明の露光光源に用いられる平面型放電管の断面平面図、図２は図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。この平面型放電管１は、スペーサガラス２を２枚のガラス基板３、４で挟んで形成される放電空間５内にキセノンガスからなる放電ガスを封入するとともに、放電空間５の両端部に平行に配設された一対の放電電極６、６間で放電を行わせて紫外線を発生させるものである。２枚のガラス基板の３、４は石英ガラスからなる。よって石英ガラス３、４からは外部へ向けて紫外線が放射される。なお、石英ガラス３は第１の誘電体平板、石英ガラス４は第２の誘電体平板に相当する。また、前記放電ガスは、キセノンガスに限定されない。即ち、放電によって放電ガスが励起されることで紫外線が放出されるガスであれば良い。例えば、キセノンガスを主成分とする混合ガスでも良いし、あるいは、水銀を含む不活性ガス（ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン等）であっても良い。
【００２６】
次に本発明の露光装置の実施形態の全体について説明する。図３は本実施形態の露光装置１０である。この露光装置１０の主要部は、基板等のサンプルを載せるサンプル台１１と、そのサンプル台１１の上部に配置され露光用のマスクを固定させるマスクホルダ１２と、そのマスクホルダ１２の上部に配置され指向性フィルタおよび長波長カットフィルタを内蔵するフィルタホルダ１３と、そのフィルタホルダ１３の上部に配置され露光用の光源装置となる平面型放電管１と、その平面型放電管１の上部に配置された反射鏡１５から構成される。
【００２７】
図４に図３のＣ−Ｃ断面の詳細を示す。サンプル台１１の上部１１ａには、基板１４ａ上に感光剤（レジスト）１４ｂが塗布されたサンプル１４が載せられる。上面に金属製マスク１２ｂが施された石英ガラス１２ａを保持するマスクホルダ１２が、前記感光剤１４ｂと前記石英ガラス１２ａの下面の間に僅かに隙間をあけて、サンプル台１１の上部に配置される。その上部には、フィルタホルダ１３が配置され、内部には上側に指向性フィルタ１３ａ、下側に長波長カットフィルタ１３ｂが内蔵されており、この長波長カットフィルタ１３ｂは、フィルタホルダ１３の一側面側（図４の左側）から引き出し可能とされ着脱できる構造となっている。その上部には、上述した平面型放電管１は配置されている。更にその上部には、鏡面１５ａを下側にした状態で反射鏡１５が設置される。
【００２８】
次に本実施形態の露光装置による露光手順を説明する。平面型放電管１は、透明なガラス基板によって作成されているので、上部から両ガラス基板を通してマスクの位置を確認することができる。反射鏡１５を取り除いた状態において、フィルタホルダ１３から長波長カットフィルタ１３ｂを引き出した（脱着した）状態にした後、サンプル台１１本体に設けられた顕微鏡１３を使ってサンプル台１１の稼働部をＸ方向またはＹ方向（図３に図示）へ僅かに移動させることによって微調整して位置決めを行う。その後、長波長カットフィルタ１３ｂをフィルタホルダ１３へ戻し（装着し）、さらに平面型放電管１の上側に反射鏡を設置した上で放電を行わせることによって露光を実施する。
【００２９】
（本実施形態の効果）
以上に記された本実施形態の効果を以下に整理する。
・平面型放電管１の第１および第２のガラス基板は石英ガラス製であるので、紫外線を透過させることができる。しかし、第１の石英ガラス３の上面には、反射鏡１４が配置されているため、上側へ照射された光は反射され下部へ照射される。即ち、露光に必要な下面にだけ紫外線を照射させることが可能になるとともに照射効率を向上させることができる。
【００３０】
・平面型放電管１の下部には、長波長カットフィルタ１３ｂと指向性フィルタ１３ａとを内蔵するフィルタホルダ１３が配置してあるので、石英ガラス基板４の外面より照射された光のうち、長波長成分の光（可視光の領域を含む）がカットされるとともに紫外線の指向性を整えることができる。即ち、紫外線の平行光を照射させることが可能になる。
【００３１】
・平面型放電管１は透明なガラス基板で製作されているため、フィルタホルダ１３に内蔵された長波長カットフィルタ１３ｂを脱着した状態であれば、平面型放電管１の上部から下部に配置されたマスクを透過して位置確認を行うことができる。
【００３２】
・以上の発明の実施形態によれば、光源装置として平面型放電管１を使用することによって、この平面型放電管１を上部に設置した状態で露光することができるので、従来のように平行光を作り出すための大がかりなレンズ等の構成部品を有することなく、しかも、マスクの位置合わせを行った後に、レンズを移動させて露光位置に近接させる機械的動作装置部分を省くことができる露光装置を提供することができる。
【００３３】
（応用例等）
なお、本発明は上記の実施例に限定するものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で様々な実施が可能である。例えば、本実施形態においては、第１の誘電体平板を石英ガラスとしたが必ずしもこれに限定するものではなく普通ガラスでもよい。また、第２の誘電体平板を石英ガラスとしたが、紫外線を透過させるものであればよく、紫外線透過ガラスであればよい。
【００３４】
フィルタホルダ内の指向性フィルタおよび長波長カットフィルタはその上下を入れ替えても同様の効果を発揮する。また、平面型放電管１の第２の誘電体平板に一体にして指向性フィルタを形成するようにしてもよい。指向性フィルタは紫外線透過部材から製造されているために第２の誘電体平板の物性と同じであるからである。これによって部品点数を削減することができる。なお、この場合、フィルタホルダに内蔵された指向性フィルタは取り除くことが前提となるのは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施形態の露光装置の光源に使用する平面型放電管の断面平面図である。
【図２】図１におけるＢ−Ｂ断面矢視図である。
【図３】本実施形態の露光装置の全体構成図である。
【図４】図３におけるＣ−Ｃ断面の詳細構造図である。
【図５】従来の露光装置の全体構成図である。
【図６】図５におけるＡ−Ａ断面の詳細構造図である。
【符号の説明】
【００３６】
１・・・平面型放電管、２・・・スペーサガラス、３、４・・・石英ガラス基板、５・・・放電空間、６・・・放電電極、１０・・・露光装置、１１・・・サンプル台、１１ａ・・・サンプル台の上面、１２・・・マスクホルダ、１２ａ・・・石英ガラス板、１２ｂ・・・マスク、１３・・・フィルタホルダ、１３ａ・・・指向性フィルタ、１３ｂ・・・長波長カットフィルタ、１４・・・サンプル、１４ａ・・・サンプル基板、１４ｂ・・・感光剤（レジスト）、１５・・・反射鏡、１５ａ・・・鏡面。
【図１】
2006164906.tif 000003
【図２】
2006164906.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006164906.tif 000006
【図５】
2006164906.tif 000007
【図６】
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