(57)【要約】【課題】立体ワークの露光に必要な工数と時間、及びマスク数を抑制できる露光方法の提供を目的とする。【解決手段】  投影型の露光装置におけるワーク載置ステージ上のワーク載置位置に、露光装置で使用される露光光の波長に対応して０次回折光をキャンセルする深さ寸法λ／４（λ：露光光の波長）を有する一次元の回折格子パターンが形成された反射型回折格子板を配置するステップと、反射型回折格子板上に、立体ワークを戴置するステップと、露光装置に、立体ワークの被露光側面に対応するように露光パターンが形成されたレチクルマスクを、レチクルマスク保持部に設置するステップと、立体ワークが、レチクルマスクを通過した露光パターンに位置合わせされるアライメントステップと、露光装置の光源からの露光光を、レチクルマスクを介して、立体ワークに対して投影するステップと、を有する立体ワークの露光方法。【選択図】図２
2015185724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影型の露光装置におけるワーク載置ステージ上のワーク載置位置に、前記露光装置で使用される露光光の波長に対応して０次回折光をキャンセルする深さ寸法λ／４（λ：露光光の波長）を有する一次元の回折格子パターンが形成された反射型回折格子板を配置するステップと、
前記反射型回折格子板上に、立体ワークを戴置するステップと、
前記露光装置に、前記立体ワークの少なくとも一つの前記被露光側面に対応するように露光パターンが形成されたレチクルマスクを、レチクルマスク保持部に設置するステップと、
前記立体ワークが、前記レチクルマスクを通過した露光パターンに位置合わせされるアライメントステップと、
前記露光装置の光源からの露光光を、前記レチクルマスクを介して、前記立体ワークに対して投影するステップと、
を少なくとも有する立体ワークの露光方法。
【請求項２】
前記反射型回折格子板は、反射型ホログラフィック回折格子であり、
前記反射型回折格子板の溝の深さは（｛λ/4−λ/16｝〜｛λ/4＋λ/16｝）ｎｍであり（但し：λ＝露光波長）、且つ、
前記反射型回折格子板の一次元の回折格子パターンの形成される周期ピッチＰは、一次回折光の関係式Ｐｓｉｎθ＝±λ（但し：Ｐ＝回折格子の形成される周期ピッチ）における回折角θが２０°〜７０°である範囲の周期ピッチで形成される
請求項１に記載の立体ワークの露光方法。
【請求項３】
前記反射型回折格子板は、複数の前記立体ワークの戴置面積よりも大きい寸法である
請求項２に記載の立体ワークの露光方法。
【請求項４】
前記複数の各立体ワークは、隣接する各立体ワークの全ての被露光側面に、立体ワークの戴置面積からはみ出した部分の反射型回折格子板からの＋１次又は−１次の回折光が充分に当たる程度に、前記反射型回折格子板上で隣接する各立体ワークを配置する。
請求項３に記載の立体ワークの露光方法。
【請求項５】
前記立体ワークは、前記立体ワークの被露光側面が、前記一次元の回折格子パターンの形成方向に沿って平行になるように、前記反射型回折格子板上に戴置される
請求項１〜４の何れか１項に記載の立体ワークの露光方法。
【請求項６】
前記レチクルマスクは、前記立体ワークの被露光上面と前記被露光上面の両側の前記被露光側面に対応するように露光パターンが形成される
請求項１〜５の何れか１項に記載の立体ワークの露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワーク（露光対象物）の表面上にフォトリソグラフィ技術を利用して回路等のパターンを形成する際の露光装置、露光方法、及びパターンが描画されたレチクルマスク（レチクル）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からフォトリソグラフィ技術では、レチクルマスクに描画されたパターンがワークの上面及び／又は下面に垂直に投影され、ワーク上のレジスト膜等が露光され、露光された部分か、その逆に露光されていない部分がエッチングにより除去され、ワーク上にレチクルマスクの転写パターンを形成する。例えば、ワークが圧電振動子の場合は、圧電振動材料の板又は振動子用に圧電振動材料板から切り出されたワークの上面（表面）及び下面（裏面）に、電極及び接続配線用等の導電材料か又は圧電材料等によりパターンが形成される。その際の露光装置としては、一般的に半導体の製造に用いられるマスクアライナーが用いられている。
【０００３】
また、近年、水晶発振器等の一部の３次元形状の立体ワークでは、上面と下面に加えて側面にもパターンが形成される（例えば、特許文献１の図１等参照）。これに対して、例えば、ワークの上面法線方向に対して１０°以上６０°以下の斜め角度で入射させる露光方法（以下「斜め露光」という）が知られている（例えば、特許文献２の図１（ａ）、特許文献３の図５ｃ参照）。また、斜め露光のために立体ワーク側を軸を中心として回転できるように固定し、その立体ワークを傾ける方法も知られている（例えば、特許文献４の図２０〜２６参照）。
【０００４】
また、立体ワークの側面が、上面と下面に対して断面で直角な平面ではなく、上面と下面から各々断面で鈍角に斜行突出する傾斜面を有し、各傾斜面が側面領域の中間で、上面と下面に平衡な直線で接合することにより、側面が切妻状となった３次元形状の立体ワークが知られている（例えば、特許文献５の図４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１９９４３９号公報
【特許文献２】特開２００８−９１７９３号公報
【特許文献３】特開２０１０−２８３４２５号公報
【特許文献４】特開２０１３−２５７１７４号公報
【特許文献５】特開２０１１−１２４８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したような側面が切妻状となった３次元形状の立体ワークに対して、マスクアライナーで斜め露光を実施する場合、一度に一面（例えば上方向から）のみ露光が可能な露光装置では６回の露光が必要である。あるいは、一度に上下両面の露光が可能な露光装置を用いても３回の露光が必要である。また、レチクルマスクも各回の露光に合わせて、露光領域を設定し、パターンを形成することになる。従って、製造に必要な工数と時間、及びマスク数が増加し行程が煩雑になる。
【０００７】
さらに、斜め露光を実施するためには、露光光の光源及び光学系を傾斜させるか、あるいは立体ワーク側を傾斜させる必要があり、そのための複雑な装置が追加設置されて露光装置が大型化／複雑化／高コスト化する。また、露光光に対して被露光面が垂直面でなく傾斜した面であると、被露光面の傾斜方向に沿って焦点位置が変動し、マスクアライナーの焦点深度は後述するように大きくないので、焦点合わせの制御が複雑になり、立体ワークの側面にほぼ均一な光強度の露光光を照射することが難しくなる。そこでさらに、立体ワークを傾斜させる場合は、立体ワークをワーク載置用ステージ平面上にフラットに置く場合に比べて、傾斜した下端側を含む自重により支持部への負荷が増加することになり、その際に立体ワークの傾斜方向の剛性が不足していると変形することになり、それによっても焦点位置が変動するので露光装置の位置決め精度が低下することがある。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、立体ワークの露光に必要な工数と時間、及びマスク数を抑制でき、さらに立体ワークを露光用ステージ面上に平坦に置くことができ、露光装置の位置決め精度の低下を抑制できる露光方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の立体ワークの露光方法は、投影型の露光装置におけるワーク載置ステージ上のワーク載置位置に、前記露光装置で使用される露光光の波長に対応して０次回折光をキャンセルする深さ寸法λ／４（λ：露光光の波長）を有する一次元の回折格子パターンが形成された反射型回折格子板を配置するステップと、反射型回折格子板上に、立体ワークを戴置するステップと、露光装置に、立体ワークの少なくとも一つの被露光側面に対応するように露光パターンが形成されたレチクルマスクを、レチクルマスク保持部に設置するステップと、露光装置の光源からの露光光を、レチクルマスクを介して、立体ワークに対して投影するステップと、を少なくとも有する。
【００１０】
上記方法によれば、投影型の露光装置のワーク載置ステージ上に、露光光の波長に対応して０次回折光をキャンセルする深さ寸法λ／４（λ：露光光の波長）を有する一次元の回折格子パターンが形成された反射型回折格子板が配置され、立体ワークの被露光側面に対応するように露光パターンが形成されたレチクルマスクが用いられるので、露光光の光源及び露光光学系を傾斜させたり、あるいは立体ワーク側を傾斜させることなく、立体ワークの側面を露光させることができる。また、立体ワークの露光に必要な工数と時間を抑制でき、さらに立体ワークを露光用ステージ面上に平坦に置くことができるので、露光装置の位置決め精度の低下を抑制できる。また、投影型の露光装置に対して、斜め露光のための大型で複雑な装置を追加設置する必要が無く、露光装置の大型化／複雑化／高コスト化を抑制することができる。さらに立体ワークの側面にほぼ均一な光強度の露光光を照射することができ、垂直を含む任意角度の側面を加工することが可能となる。
【００１１】
好ましくは、反射型回折格子板は、反射型ホログラフィック回折格子であり、前記反射型回折格子板の溝の深さは（｛λ/4−λ/16｝〜｛λ/4＋λ/16｝）ｎｍであり（但し：λ＝露光波長）、且つ、前記反射型回折格子板の一次元の回折格子パターンの形成される周期ピッチＰは、一次回折光の関係式Ｐｓｉｎθ＝±λ（但し：Ｐ＝回折格子の形成される周期ピッチ、）における回折角θが２０°〜７０°である範囲の周期ピッチＰで形成されるようにするとよい。なお、反射型回折格子板の溝の深さ（｛λ/4−λ/16｝〜｛λ/4＋λ/16｝）ｎｍは、すなわち｛３λ/１６〜５λ/１６｝ｎｍ）である。
例えば、ｉ線の波長λが３６５ｎｍの場合で回折角θが２０°〜７０°の範囲である場合の周期ピッチＰは、３８８ｎｍ〜１０６７ｎｍである。その場合の１ｍｍ当たりの回折格子の本数は、９３７本/ｍｍ〜２５７４本/ｍｍとなる。また、反射型回折格子板の溝の深さの範囲は、０次回折光の戻り光を少なくとも一部は小さくして、０次回折光の戻り光をなるべくキャンセルする深さの範囲である。従って、逆に、反射型の一次元の回折格子パターンをこの範囲で形成することにより、斜め露光をさせることなく立体ワークの被露光側面に対して回折角θが２０°〜７０°の範囲で露光させることができる。
【００１２】
好ましくは、反射型回折格子板は、複数の立体ワークの戴置面積よりも大きい寸法であるようにするとよい。
特に複数の立体ワークの全ての被露光側面に、各立体ワークの戴置面積からはみ出した部分の反射型回折格子板からの＋１次又は−１次の回折光が充分に当たる程度に反射型回折格子板を複数の全ての立体ワークの戴置面積よりも大きい寸法にすると良い。
この方法によれば、複数の立体ワークの全ての被露光側面を一回の投影で露光させることができ、露光に必要な工数と時間、及びマスク数をいっそう抑制することができる。
【００１３】
好ましくは、複数の各立体ワークは、隣接する各立体ワークの全ての被露光側面に、立体ワークの戴置面積からはみ出した部分の反射型回折格子板からの＋１次又は−１次の回折光が充分に当たる程度に、反射型回折格子板上で隣接する各立体ワークを配置すると良い。
この方法によれば、複数の全ての各立体ワークの全ての被露光側面を一回の投影で露光させることができ、露光に必要な工数と時間、及びマスク数をさらに抑制することができる。
【００１４】
好ましくは、立体ワークは、立体ワークの被露光側面が、一次元の回折格子パターンの形成方向に沿って平行になるように、反射型回折格子板上に戴置されるようにするとよい。
この方法によれば、立体ワークの対向する２個の側面を、一次元の回折格子パターンの形成方向に沿って平行になるように、反射型回折格子板上に戴置することで、立体ワークの平行して対向する２個の側面を一回の投影で露光させることができ、露光に必要な工数と時間、及びマスク数をさらに抑制することができる。
【００１５】
好ましくは、レチクルマスクは、立体ワークの被露光上面の両側の被露光側面に対応するように露光パターンが形成されるようにするとよい。
この方法によれば、立体ワークの対向する２個の側面を、被露光上面と共に一回の投影で露光させることができ、露光に必要な工数と時間、及びマスク数をなおいっそう抑制することができる。
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明の立体ワークの露光装置に用いられる反射型回折格子板は、本発明の上記した何れか露光方法に記載された構成で形成される。
この反射型回折格子板によれば、投影露光装置のワーク載置用ステージ面上に一次元パターンの回折格子を追加するのみで、斜め露光をさせることなく立体ワークの切妻状となった側面を露光させることができる。また、立体ワークの露光に必要な工数と時間を抑制でき、さらに立体ワークを露光用ステージ面上に平坦に置くことができるので、露光装置の位置決め精度の低下を抑制できる。また、投影型の露光装置に対して、斜め露光のための大型で複雑な装置を追加設置する必要が無く、露光装置の大型化／複雑化／高コスト化を抑制することができる。さらに立体ワークの側面にほぼ均一な光強度の露光光を照射することができ、垂直を含む任意角度の側面を加工することが可能となる。
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明の立体ワークの露光装置に用いられるレチクルマスクは、本発明の上記した何れか露光方法に記載された構成で形成される。
このレチクルマスクによれば、立体ワークの投影露光装置の上面の両脇の対向する２個の切妻状となった側面を斜め露光をさせることなく露光させることができ、露光に必要な工数と時間、及びマスク数をさらに抑制することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の露光方法、露光装置、及びレチクルマスクによれば、光源及び露光光の投射系、又は、立体ワークを傾斜させることなく、立体ワークの露光に必要な工数と時間、及びマスク数を抑制でき、さらに立体ワークを露光用ステージ面上に平坦に置くことができ、露光装置の位置決め精度の低下を抑制できる露光方法の提供を目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】投影型の露光装置のワーク載置ステージ上のワーク載置位置に、本願発明を適用した場合の一実施形態の概略構成を示す側面図である。
【図２】（ａ）が本発明の第１の実施形態の立体ワークの概要を示す斜視図、（ｂ）が（ａ）の立体ワークを切妻状となった側面から見た縦断面図、（ｃ）が本発明の第１の実施形態の断面が四角形状の立体ワークを側面から見た縦断面図である。
【図３】本発明で利用するレチクルマスクのパターンによる回折光についての図であり、（ａ）がレチクルマスクから投射される０次回折光、＋／−１次回折光、＋／−２次回折光、＋／−３次回折光の広がり程度の概要を示し、（ｂ）がマスクアライナーにおける＋／−３次までの各回折光の広がり程度の概要を示し、（ｃ）が投影露光装置における０次と＋／−１次の各回折光の広がり程度の概要を示す概略図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）がプロキシミティアライナのギャップを基準値２５μｍから５０μｍ増加させた場合（７５μｍ）と１００μｍ増加させた場合（１２５μｍ）のパターン露光光の強度変化を示し、（ｄ）〜（ｆ）がＮＡが０．０５の投影露光装置の基準フォーカスから５０μｍデフォーカスした場合と１００μｍデフォーカスした場合のパターン露光光の強度変化を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る立体ワークの露光方法、露光装置、及びレチクルマスクの実施形態について、図面を参照しつつ説明する。以下では、まず、従来から利用されていたアライナーを用いる構成と動作について説明し、その後に本願発明の投影露光装置を用いる構成と動作を比較しながら説明する。
【００２１】
＜マスクアライナーについて＞
一般的に半導体等の製造に用いられるマスクアライナーは、レチクルマスクのパターンとワーク（半導体製造時にはウエハー）上の投影パターンが１／１の等倍率で、ワークに対して接触（コンタクト）するか近接（プロキシミティ）するようにレチクルマスクを固定し（一般的に両者の間には光学系が存在しない）、レチクルマスクの下面に描画されて形成されたパターンをワーク上にそのまま等倍で投影して一括露光する露光装置である。そのようなマスクアライナーは、さらに接触と近接（非接触）で判別する場合にはコンタクトマスクアライナー、プロキシミティマスクアライナーと称される。パターンとワークとの接触によるパターンへの傷や、ワークへの汚れの発生を避ける場合には、プロキシミティマスクアライナーが利用される。
【００２２】
＜プロキシミティマスクアライナーの焦点深度について＞
プロキシミティマスクアライナーの場合、レチクルマスクの直下にわずかなギャップ（ＧＡＰ）を挟んでワークが配置される。パターンとワークの間のギャップは、例えば２５μｍ等に基準値が規定されており、この値は、焦点深度が大きくないので厳密に守る必要がある。ギャップが無いタイプはコンタクトマスクアライナーとなりコンタクト露光が行われる。焦点深度が大きくない理由としては、以下に示すように考えられる。
【００２３】
＜レチクルマスクから出射される回折光＞
図３（ａ）に示したように、光源から出射されてパターンを通過する前の原露光光２１０は、パターン１２３及びそれを支持するための透明基板等のレチクルマスク１２１を通過して、ワーク上に等倍パターンを転写露光させるためのパターニング用露光光２２０となる。パターニング用露光光２２０は、原露光光２１０がパターン１２３を通過することで回折光となり、直進する０次回折光２２１、少し回折する＋１次回折光２２２及び逆方向に少し回折する−１次回折光２２５、さらに回折する＋２次回折光２２３及び逆方向にさらに回折する−２次回折光２２６、もっと回折する＋３次回折光２２４及び逆方向にもっと回折する−３次回折光２２７の全てを含んでいる。回折光はパターン１２３により角度・強度が異なる。入射角に対して出射される光の回折角θの関係式は以下の数式１で得ることができる。
Ｐｓｉｎθ＝ｍλ  ・・・（数式１）
（但し、Ｐ＝各パターン間の距離、λ＝光の波長、ｍ＝０、±１、±２、±３、・・・）
【００２４】
＜マスクアライナーの露光光とマスク−ワーク間のギャップについて＞
図３（ｂ）に示したプロキシミティマスクアライナーの場合、パターニング用露光光２２０には、角度φ１中の高次を含む全ての回折光２２１〜２２７を含んでおり、そのパターニング用露光光２２０が、（マスク）−（ワーク）間のギャップＬ１＝基準ギャップ（例えば２５μｍ）の間隔を越えてワーク１１上に結像されてレジスト等を露光し、像形成に寄与する。この場合の回折光は、光の回折理論によるフレネル回折に相当する。
【００２５】
＜マスクアライナーのギャップが基準値（２５μｍ）の場合について＞
図４（ａ）には、ギャップＬ１＝基準ギャップでワーク１１を露光する場合の例として、露光光が３６５ｎｍのｉ線で、パターン１２３には１０μｍのラインパターンを形成してある場合の、ギャップＬ１＝２５μｍ（基準ギャップ）を越えてワーク１１上で受光するパターニング用露光光２２０の強度が示されている。図４（ａ）からは、ワーク１１上にラインパターンを形成するための１０μｍ幅の位置の内部には、パターニング用露光光２２０が、短時間の露光でも充分な実用できる強度で照射されていることがわかる。つまり、この場合のパターニング用露光光２２０は、２５μｍまでの焦点深度を有している。
【００２６】
＜マスクアライナーのギャップが基準＋５０μｍの場合について＞
図４（ｂ）には、パターニング用露光光２２０が、ギャップＬ１＝基準ギャップ（例えば２５μｍ）＋５０μｍ（＝７５μｍ）の間隔を越えてワーク１１上のレジスト等を露光する場合の例として、図４（ａ）と同条件の露光光が３６５ｎｍのｉ線で、パターン１２３には１０μｍのラインパターンを形成してある場合の、ギャップＬ１＝７５μｍを越えてワーク１１上で受光するパターニング用露光光２２０の強度が示されている。図４（ｂ）からは、ワーク１１上にラインパターンを形成するための１０μｍ幅の位置の内部には、パターニング用露光光２２０が、長時間の露光でやっと露光できる程度の弱い強度で照射されており、充分な強度では照射されておらず、実用には厳しいことがわかる。つまり、この場合のパターニング用露光光２２０は、７５μｍまでの焦点深度を有しているとは言い難く、ワーク１１上に形成される像は崩れ始める。
【００２７】
＜マスクアライナーのギャップが基準＋１００μｍの場合について＞
図４（ｃ）には、パターニング用露光光２２０が、ギャップＬ１＝基準ギャップ（例えば２５μｍ）＋１００μｍ（＝１２５μｍ）の間隔を越えてワーク１１上のレジスト等を露光する場合の例として、図４（ａ）、（ｂ）と同条件の露光光が３６５ｎｍのｉ線で、パターン１２３には１０μｍのラインパターンを形成してある場合の、ギャップＬ１＝１２５μｍを越えてワーク１１上で受光するパターニング用露光光２２０の強度が示されている。図４（ｃ）からは、ワーク１１上にラインパターンを形成するための１０μｍ幅の位置の内部には、パターニング用露光光２２０が、露光してもラインパターンを形成できない弱い強度で照射されており、露光に不適切な実用できない強度では照射されているがわかる。つまり、この場合のパターニング用露光光２２０は、１２５μｍまでの焦点深度を全く有しておらず、ワーク１１上に形成される像も全く崩れてしまう。
【００２８】
＜投影露光装置について＞
上述したマスクアライナーに対して、図１に示されたような半導体等の製造に用いられる投影露光装置は、パターン１２３には小さな領域のみのパターンが描画され、そのパターンを投影レンズ１３１を用いて投影パターンをワーク１１上の領域に投影して露光する装置である。言い換えれば、投影露光装置は、パターン１２３を、パターン１２３とワーク１１間に設けられた投影レンズ１３１を用いてワーク１１上に投影することにより露光する露光装置である。
【００２９】
＜投影露光装置の焦点深度について＞
投影露光装置の場合、図１及び図３（ｃ）に示されたようにパターン１２３とワーク１１の間は、その距離Ｌ２が比較的大きい（例えば、≒１０００ｍｍ等）値であり、その間に投影レンズ１３１が設けられている。ここで投影レンズ１３１は、パターン１２３に接しておらず、近接といったレベルで近くには設けられず、大きさ（直径）も有限である。そのため、パターン１２３から出射したパターニング用露光光２２０は、投影レンズ１３１でワーク１１上にフォーカシングされるが、その際に、図３（ｃ）に示されたようにパターニング用露光光２２０のうちの０次回折光２２１、＋／−１次回折光２２２及び２２５の低次回折光のみが投影レンズ１３１に入射して、ワーク１１上にフォーカシングされる。残りの＋／−２次回折光２２３及び２２６、＋／−３次回折光２２４及び２２７は投影レンズ１３１に入射しない。そして、０次回折光２２１と＋／−１次回折光２２２及び２２５の低次回折光のみが投影レンズ１３１で角度φ２でフォーカシングされたフォーカシング露光光２３０が、ワーク１１上に結像されて像の形成に寄与する。ここで図３（ｂ）のパターニング用露光光２２０の角度φ１＞図３（ｃ）のフォーカシング露光光２３０の角度φ２であるので、図３（ｂ）の場合の焦点深度に比べて、図３（ｃ）の場合の焦点深度が非常に大きくなり、デフォーカスしてもワーク上に形成される像が崩れないことに注意する必要がある。一般的に半導体の製造工程における露光はワーク１１上のみであり、焦点深度が問題になることはないが、投影レンズ１３１を利用して、０次回折光２２１と＋／−１次回折光２２２及び２２５のみのフォーカシング露光光２３０とすることから上述したマスクアライナーよりは焦点深度が大きくなる。この場合の回折光は、光の回折理論によるフラウンフォーファー回折に相当する。
【００３０】
＜投影露光装置の露光光とマスク−ワーク間のフォーカシングについて＞
図３（ｃ）に示した投影露光装置の場合、パターニング用露光光２２０には、全ての回折光２２１〜２２７を含んでいるが、投影レンズ１３１までの距離が遠いため、そのうちの０次回折光２２１と＋／−１次回折光２２２及び２２５のみを含むパターニング用露光光２２０が、投影レンズ１３１に到達し、投影レンズ１３１でフォーカシングされたフォーカシング露光光２３０になり、ワーク１１上に投影され、ワーク１１上のレジスト等を露光する。
【００３１】
図４（ｄ）には、投影レンズ１３１で縮小及び基準フォーカス（＝ベストフォーカス：デフォーカスΔ＝０μｍ）でフォーカシングされてワーク１１を露光する場合の例として、露光光が３６５ｎｍのｉ線で、パターン１２３には１０μｍのラインパターンを形成してある場合の、ワーク１１上で受光するフォーカシング露光光２３０の強度が示されている。図４（ｄ）からは、ワーク１１上にラインパターンを形成するための１０μｍ幅の位置の内部には、フォーカシング露光光２３０が、短時間の露光でも充分な実用できる強度で照射されていることがわかる。この場合のフォーカシング露光光２３０からは、デフォーカスしていないので焦点深度についての情報は得られないが、ワーク１１上に形成される像は全く崩れない。
【００３２】
＜投影露光装置でデフォーカスΔ＝５０μｍの場合について＞
図４（ｅ）には、投影レンズ１３１で基準フォーカス＋５０（＝デフォーカスΔ＝５０μｍ）でフォーカシングされてワーク１１を露光する場合の例として、図４（ｄ）と同条件の露光光が３６５ｎｍのｉ線で、パターン１２３には１０μｍのラインパターンを形成してある場合の、ワーク１１上で受光するフォーカシング露光光２３０の強度が示されている。図４（ｅ）からは、ワーク１１上にラインパターンを形成するための１０μｍ幅の位置の内部には、フォーカシング露光光２３０が、短時間の露光でも充分な実用できる強度で照射されていることがわかる。図４（ｅ）この場合のフォーカシング露光光２３０からは、焦点深度についての情報はデフォーカスΔ＝５０μｍしていても短時間の露光でも充分な実用できる強度を有するので、焦点深度も５０μｍまでは有していると判断でき、ワーク１１上に形成される像は全く崩れない。
【００３３】
＜投影露光装置でデフォーカスΔ＝１００μｍの場合について＞
図４（ｆ）には、投影レンズ１３１で基準フォーカス＋１００（＝デフォーカスΔ＝１００μｍ）でフォーカシングされてワーク１１を露光する場合の例として、図４（ｄ）及び（ｅ）と同条件の露光光が３６５ｎｍのｉ線で、パターン１２３には１０μｍのラインパターンを形成してある場合の、ワーク１１上で受光するフォーカシング露光光２３０の強度が示されている。図４（ｆ）からは、ワーク１１上にラインパターンを形成するための１０μｍ幅の位置の内部には、図４（ｄ）及び（ｅ）と同様にフォーカシング露光光２３０が、短時間の露光でも充分な実用できる強度で照射されていることがわかる。図４（ｆ）この場合のフォーカシング露光光２３０からは、焦点深度についての情報はデフォーカスΔ＝１００μｍしていても短時間の露光でも充分な実用できる強度を有するので、焦点深度も１００μｍまでは有していると判断でき、ワーク１１上に形成される像は全く崩れない。
【００３４】
＜投影露光装置とマスクアライナーの焦点深度の相違について＞
光学の収差の許容値は、通常、「（１）レイリー基準（波面収差の最大値が１／４波長以下）と、「（２）マレシャル基準（波面収差のＲＭＳが１／１４波長以下≒ストレール強度が０．８以上）」の２通りある。ベストフォーカスからデフォーカスすることは一般的に収差を劣化させて形成像を崩すため、上記した収差許容値の範囲が、デフォーカスの許容値となり、これが焦点深度を表す。デフォーカス収差の場合、上記した（１）の定義と、（２）の定義がほぼ同条件となることから、算出される焦点深度は（１）と（２）に共通となる。最大解像力Ｒと、最大解像力が得られる焦点深度Ｄｒは、以下の数式２、数式３で得ることができる。
最大解像力Ｒ＝ｋ１・λ／ＮＡ［Ｌ／Ｓ］  ・・・（数式２）
焦点深度Ｄｒ＝±０．５λ／ＮＡ２        ・・・（数式３）
（但し、ｋ＝プロセスに関連するファクターを表す係数（通常は0.5で近似される）、λ＝露光光の波長、ＮＡ＝開口数、Ｌ／Ｓ＝ラインパターン寸法Ｌとスペース（空間）寸法Ｓが等寸法（L=S）で繰り返し配置されるパターンを露光・転写した時の実用最小線幅値。）
【００３５】
＜第１実施形態＞
＜＜投影露光装置及びその露光方法の概要＞＞
図１は、投影露光装置のワーク載置ステージ１４１上のワーク載置位置に、本願発明を適用した場合の第１実施形態の概略構成を示す側面図である。光源１０１は、ワーク１１上のレジスト膜を露光するための露光光を放出する。光源１０１としては、例えば、半導体レーザー、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、エキシマレーザー、ＫｒＦエキシマレーザー、ＡｒＦエキシマレーザー、Ｆ２エキシマレーザー、極端紫外線（ＥＵＶ）など、各種波長の露光光を出射可能なものを用いることができる。なお、ワーク載置ステージ１４１は、必要に応じてワークローダ等により水平方向に移動することができる。
【００３６】
照明光学系１１１は、光源１０１から出射された１次露光光２００を、レチクルマスク１２１のパターン１２３に向けて方向を揃えて原露光光２１０として出射する光学系である。レチクルマスク１２１は、ガラス又は石英などの透明基板であり、その下面に形成されるパターン１２３は、まずクロム薄膜の遮光領域を形成し、この遮光領域に囲まれたパターンを形成する。パターン１２３は、例えば、遮光領域に囲まれた透光部内に、クロム薄膜で所望の遮光パターンを描画して形成する。パターン１２３からはパターニング用露光光２２０が出射される。
【００３７】
投影レンズ１３１は、パターン１２３を構成する遮光パターンの像をワーク１１上に投影するためのレンズ等によって構成される。光源１０１から出射された露光光は、パターン１２３の透光部を透過して、パターニング用露光光２２０となって投影レンズ１３１に入射される。投影レンズ１３１は、パターン１２３の透光部を透過したパターニング用露光光２２０をワーク１１上に照射し、ここに遮光パターンの像を投影する。
【００３８】
本実施形態では、パターン１２３の像を含む露光光を投影レンズ１３１でワーク１１上及びその周囲の反射型回折格子板２１上に投影するが、その際に反射型回折格子板２１によって、反射型回折格子板２１上に照射された露光光の光路が変更される（入射光軸方向に反射される０次回折光２２１はキャンセルされ、入射光軸に対して角度（反射角又は回折角）θを有する１次回折光２２２及び２２５のみを反射させる。これにより、本実施形態ではワーク１１の側面に塗布したレジスト膜に、パターン１２３の像を転写することができる。なお、本実施形態の入射光軸とは、ワーク載置ステージ１４１上におけるワーク１１の載置される水平方向に対する垂直方向又は垂線方向である。
【００３９】
本実施形態の反射型回折格子板２１は、ワーク載置ステージ１４１上におけるワーク１１の載置される水平方向位置であって、ワーク１１の下でワーク載置ステージ１４１上の両者の間の垂直位置に配置される。反射型回折格子板２１は、上側表面に反射型の一次元の回折格子パターンが形成されている。反射型の回折格子は、ガラス又は石英などの透明基板の表面に、クロム薄膜の複数のラインと、その間の複数のスペースとを所定の周期ピッチＰ（周期ピッチ：各ラインの中心線間の距離）で交互に形成した回折格子パターンを形成した構成となっている。また、透明基板の平坦な表面には、ワークが載置される。これにより、１次元の回折格子パターンの延伸される方向が、ワーク１１の長手方向側面に沿って平行な方向に位置する。
【００４０】
本実施形態の反射型の回折格子２１は、入射光に対して反射光を１８０°向きを変えて反射される０次回折光２２１はキャンセルさせ、垂線（０次回折光２２１の方向に延伸される線）に対して角度（反射角又は回折角）θを有する１次回折光２２２及び２２５のみを反射させることで、一種の光路変更手段として使用される。
【００４１】
反射型回折格子板２１の一次元の回折格子パターンは、横に所定の周期ピッチＰ毎に形成される。これにより露光光に含まれる所定の波長λの光を、所定の回折次数（ｎ＝±１、±２…）の角度θ＝ａｒｃｓｉｎ（ｎλ／Ｐ）で回折させることができる。露光に用いる光の波長λ及び回折次数ｎが定まれば、回折格子パターンの周期ピッチＰはｎλ／ｓｉｎθにより求めることができる。本実施形態では、波長λの光の１次回折光を露光に用いており、その回折角はθ＝ａｒｃｓｉｎ（λ／Ｐ）となる（なお、図２（ｂ）、図２（ｃ）は図面を簡略化するため、露光に用いる方向の１次／−１次回折光のみを示し露光に用いられない方向の回折光は図示していない）。また、必要に応じて、回折格子パターンの周期ピッチＰと各パターン間のスペースの幅との比率（Ｄｕｔｙ）を調整し、２次回折光が消失する構成にし、２次回折光がワーク１１の側面の露光に与える影響をなくすことができる。また、３次以上の高次回折光は、回折角θが大きく、光の強度も小さいので、ワーク１１の側面の露光に与える影響はほとんどない。
【００４２】
また、反射型回折格子板２１の一次元の回折格子パターンは、露光装置で使用される露光光の波長λに対応して０次回折光をキャンセルする深さ寸法λ／４（λ：露光光の波長）を有するように形成されている。ワーク載置ステージ１４１上でワーク１１は、レチクルマスク１２１のパターン１２３に位置合わせされると共に、反射型回折格子板２１上の一次元の回折格子パターンが延伸される方向に長辺が沿うように載置される。
【００４３】
上記した本実施形態の反射型回折格子板２１の回折格子パターンとしては、加工性を考慮し、ホログラムを利用する方式のホログラフィック回折格子が用いられる。反射型のホログラフィック回折格子の一次元の格子パターンの形状は、格子パターンの長手方向に直交する断面で見た表面の凹凸が、正弦波形状、又は、所定間隔を置いて隣同士で矩形が連続して配置される形状になっており、その各凹部間又は各凸部間の周期ピッチＰは、露光波長の１〜数倍程度という微細な間隔である。また、格子パターン形状の表面には、反射光を効率的に用いてホログラムを利用するために、既存の各種印刷方法又は蒸着方法等を利用した金属反射面が形成される。
【００４４】
反射型回折格子板の材料板の表面に上記したような格子パターンの形状を加工する方法としては、例えば、２種類の方法が知られている。その２種類の方法のうちの第１の方法は、反射型回折格子板の材料板の表面を、ダイヤモンドカッター等の機械的な刃等を用いた研削手段により回折格子の形状に加工する方法である。第２の方法は、反射型回折格子板の材料板の表面を、レーザー等の光源及び光学的な露光装置でフォトレジスト等を光学的な干渉現象を利用して感光し、さらにフォトリソグラフィ技術で現像およびエッチング加工することにより回折格子の形状に加工する方法である。その後、上記したように表面に金属反射面を形成することにより、反射型回折格子を製作することができる。
【００４５】
図２（ａ）には、本実施形態の側面に傾斜角αの斜面を有するワーク１１の一例として、音叉型水晶振動子の場合を示している。ワーク（水晶振動子）１１は、音叉型の２本の長手方向の端部３１及び４１の断面形状が六角形、換言すれば、長方形の両短辺となる側辺に切妻状の三角形を付加接合した形状の断面形状になっている。
【００４６】
ワーク１１の端部３１及び４１は異なる極性の電極が形成されており、端部３１と同極性の電極が電極３２〜３７であり、端部４１と同極性の電極が電極３２〜３７である。なお、以降のワーク１１の上面、すなわち、ワーク載置ステージ１４１と平行な表面上に対するパターン形成は、概略的に以下のような方法により実施される。
【００４７】
ワーク１１の表面上のパターン形成は、例えば（ａ）音叉型水晶振動子の外形をフォトリソグラフィ技術でエッチングする工程、（ｂ）露出している音叉型水晶振動子の外形の全表面上に一面に電極膜を形成する工程、（ｃ）音叉型水晶振動子の外形の全表面上にフォトレジストを付加する工程、（ｄ）音叉型水晶振動子の表面上のフォトレジストにパターン露光する工程、（ｅ）露光されたフォトレジストとその覆われた電極膜をエッチング除去する工程、（ｆ）残ったフォトレジストを除去する工程、を有する。
【００４８】
本実施形態では、（ｄ）のフォトレジストにパターン露光する工程に関し、ワーク１１の外形全表面に形成された電極膜を覆うフォトレジストを露光する方法に関する。図２（ｂ）の横断面図では、外形全表面に電極膜が形成されてフォトレジストに覆われたワーク１１が、上記した反射型回折格子板２１上に、その１次元の回折格子パターンの延伸される方向が、ワーク１１の長手方向側面に沿う方向と平行となる向きと位置に載置された状態を、端部３１と端部４１側から見た場合を示している。フォーカシング露光光２３０は、ワーク１１の上面を露光すると共に、反射型回折格子板２１上に達して、格子溝の波長に対応して演算された深さ寸法λ／４（λ：露光光の波長）により、入射光軸方向に反射される０次回折光２２１はキャンセルされ、入射光軸に対して角度θを有する１次回折光２２２及び２２５のみを反射させ、結果的に反射型回折格子板２１上に照射されたフォーカシング露光光２３０の光路を変更させ、ワーク１１の側面を露光させる。
【００４９】
本実施形態では、ワーク１１の断面が六角形状の場合、上記したように投影露光装置の焦点深度は大きいため、ワークの上面と同時に、ワークの上面から鈍角で下に向かう斜面の電極３２，３５、４２、４５に対しては、フォーカシング露光光２３０で一度にパターン１２３の露光が可能である。そして、さらに反射型回折格子板２１上に照射されたフォーカシング露光光２３０の反射光（１次回折光２２２及び２２５）により、ワークの下面から鈍角で上に向かう斜面の電極３３，３６、４３、４６に対してもフォーカシング露光光２３０で一度にパターン１２３の露光が可能である。つまり本実施形態では、ワーク１１の断面が六角形状の場合、外面６面のうちの５面に対してフォーカシング露光光２３０で一度にパターン１２３の露光が可能である。
【００５０】
同様にして、図２（ｃ）に示したように、ワーク１１の断面が四角形状の場合、外面４面のうちの３面に対してフォーカシング露光光２３０で一度にパターン１２３の露光が可能である。但し、この場合の投影露光装置の焦点深度は、ワーク１１の高さＤ１の倍以上の焦点深度が必要となる。投影露光装置の深度は（数式３）にて計算され、例えば、ワークの高さを５０μｍとすると必要な深度は１００μｍ以上となり、露光波長３６５ｎｍならば、必要な投影レンズのワーク側開口数ＮＡは０．０６０４以下となる。反射型回折格子板の一次元の回折格子パターンの形成される周期ピッチＰは、一次回折光の関係式Ｐｓｉｎθ＝±λ（但し：Ｐ＝回折格子の形成される周期ピッチ、）における回折角θが２０°〜７０°である範囲の周期ピッチＰで形成でき、回折角θを２０°となる周期ピッチＰと格子の深さとした場合には、ワークの側面の上側をパターン露光させることができ、回折角θを７０°となる周期ピッチＰと格子の深さとした場合には、ワークの側面の下側をパターン露光させることができる。特にワーク側面を全体的に露光するためには回折角θを４５°付近にする必要がある。例えば、露光波長３６５ｎｍとすると周期ピッチが１８００本／ｍｍで回折角θが４１°となる。
【００５１】
このように本実施形態の立体ワークの露光方法によれば、ワーク１１の断面が四角形状に限らず、六角形状や円形であっても、反射型回折格子板２１にパターン露光光を垂直に入射させることで、そのパターン露光光に含まれる一次回折光を、所定の角度θでワーク１１の側面に照射させて露光することができる。この角度θの一次回折光をワーク１１の側面にそれぞれ照射することで、側面に塗布したレジスト膜を一括露光することが可能となる。従って、本実施形態の立体ワークの露光方法によれば、光源及び露光光の投射系、又は、立体ワークを傾斜させることなく、立体ワークの露光に必要な工数と時間、及びマスク数を抑制でき、さらに立体ワークを露光用ステージ面上に平坦に置くことができ、露光装置の位置決め精度の低下を抑制できる露光方法の提供できる。また、本実施形態の立体ワークの露光方法によれば、斜め露光のための大型で複雑な装置を露光装置に追加設置する必要が無く、露光装置の大型化／複雑化／高コスト化を抑制することができ、さらに立体ワークの側面にほぼ均一な光強度の露光光を照射することができ、垂直を含む任意角度の側面を加工することが可能である露光装置及びレチクルマスクの提供することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１１  ワーク、
２１  反射型回折格子板、
３１  端部（電極）、
４１  端部（電極）、
３２〜３７  電極、
４２〜４７  電極、
１０１  光源、
１１１  照明光学系、
１２１  レチクルマスク、
１２３  パターン、
１３１  投影レンズ、
１４１  ワーク載置ステージ、
２００  １次露光光、
２００  原露光光、
２２０  パターニング用露光光、
２２１  ０次回折光、
２２２  ＋１次回折光、
２２５  −１次回折光、
２２３  ＋２次回折光、
２２６  −２次回折光、
２２４  ＋３次回折光、
２２７  −３次回折光、
２３０  フォーカシング露光光、
Ｌ１  ギャップ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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