(57)【要約】【課題】露光量バラツキや照射方向のバラツキのある光源を使用した従来のコンタクト露光装置場合でも、簡単な改造を施すだけで、ムラの少ない一様な露光パターンが得られるコンタクト露光方法及び装置の実現。【解決手段】露光パターンを形成したマスク11を保持するマスクホルダ12と、レジストを塗布した透明基板21を保持するウエハステージ22と、マスクホルダ12とウエハステージ22の相対位置を変化させ、マスク11を透明基板21に密着させる密着用移動機構30と、露光のためにマスクに光を照射する光源15と、を備えるコンタクト露光装置であって、マスクホルダ12とウエハステージ22に対して、光源15を光の照射方向に垂直な方向に相対的に移動させる露光用移動機構17-19を備える。【選択図】図２
2007219240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光パターンを形成したマスクを、レジストを塗布した透明基板に密着させて、光源からの光を密着した前記マスク及び前記透明基板に照射するコンタクト露光方法であって、
露光中に、密着した前記マスク及び前記透明基板に対して前記光源を光の照射方向に垂直な方向に相対的に移動させることを特徴とするコンタクト露光方法。
【請求項２】
露光パターンを形成したマスクを保持するマスクホルダと、
レジストを塗布した透明基板を保持するウエハステージと、
前記マスクホルダと前記ウエハステージの相対位置を変化させ、前記マスクを前記透明基板に密着させる密着用移動機構と、
前記露光パターンを前記ウエハに塗布された前記レジストに露光するために、前記マスクに光を照射する光源と、を備えるコンタクト露光装置であって、
前記マスクホルダと前記ウエハステージに対して、前記光源を光の照射方向に垂直な方向に相対的に移動させる露光用移動機構を備えることを特徴とするコンタクト露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光パターンを形成したマスクを、レジストを塗布した基板（ウエハ）に密着させた状態でマスクに光を照射して露光を行うコンタクト露光方法及びコンタクト露光装置に関し、特に透明基板にレジストを塗布して露光するコンタクト露光方法及びコンタクト露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光導波路は、ニオブ酸リチウム・ウエハなどの透明基板上にレジストを塗布し、コンタクト露光でパターンを露光し、フォトエッチングなどにより処理することで形成される。コンタクト露光は、露光パターンを形成したマスクを、レジストを塗布した透明基板に密着させた状態で、マスクに紫外線などを照射することにより行われる。コンタクト露光を利用した光導波路の形成は、特許文献１などに記載されており、広く知られているので、ここでは詳しい説明は省略する。
【０００３】
光導波路の製造においても、パターンの微細化及び高精度化が求められており、例えば、３μｍの線路幅に対して＋０．１５μｍ、−０．２５μｍの誤差範囲が要求され、０．５μｍのＹ分岐先端径の解像度が要求されている。
【０００４】
透明基板を露光する時には、マスクを通過した光はレジスト膜に吸収されてレジスト膜を感光させると共に、吸収されなかった光は透明基板内を通過し、透明基板の底面及びウエハステージの表面で反射して再び透明基板内を通過し、レジスト膜に入射してレジスト膜を感光させる。マスクに照射される光は、照射方向に完全に平行ではなく、透明基板に対して垂直に入射しない成分も有する。厚さｄの透明基板に対して垂直方向からθだけ傾いた光は、透明基板の底面で反射して再びレジスト膜に入射する間に、２ｄθ／ｎ（ｎは透明基板の屈折率）の位置ずれを生じて露光パターンにボケを発生させる。このボケは解像度の低下をもたらす。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２６６７３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
比較的安価なコンタクト露光装置は、露光光源の光学系のコスト的制約から、露光範囲における照度のバラツキや照射方向のバラツキが大きい。そのため、露光パターンに露光量バラツキや上記の透明基板の厚さと照射方向の傾きに起因するボケを生じ、得られるレジストパターンを劣化させる。
【０００７】
図１は、この問題を説明する図である。図１の（Ａ）に示すように、紫外線源の照射口１からマスク２に向けて照射された光のうち、遮蔽部３に入射した光はそこで反射され、透過部４に入射した光はレジスト膜５に吸収されてレジスト膜５を感光させると共に、吸収されなかった光は透明基板６内を通過し、透明基板６の底面及びウエハステージ７の表面で反射して再び透明基板６内を通過し、レジスト膜５に入射してレジスト膜５を感光させる。例えば、進むに従って右側にずれるよう傾いた光は、マスク２の透過部４の右側と接する遮蔽部３のエッジ部分を露光してボケを生じさせ、進むに従って左側にずれるよう傾いた光は、マスク２の透過部４の左側と接する遮蔽部３のエッジ部分を露光してボケを生じさせる。
【０００８】
上記のように、露光光源の照射口１から出射される光は、照度ムラを有すると共に照射方向のバラツキを有する。そのため、図１の（Ａ）に示すように、マスク２の透過部４の右側の遮蔽部３のエッジ部分Ｐには反射光が集中して露光量が大きくなるが、マスク２の透過部４の右側の遮蔽部３のエッジ部分Ｑでは反射光が分散してあまり露光量が大きくならないというような現象が生じる場合がある。このような露光パターンを反転現像すると、透過部４の部分にレジストパターン８が形成されると共に、レジストが除去されるべきマスク２の透過部４の右側の遮蔽部３のエッジ部分Ｐに残渣９が生じる。一方、レジストが除去されるべきマスク２の透過部４の右側の遮蔽部３のエッジ部分Ｑには残渣が生じない。これは、レジストパターンの解像度を低下させる原因になり、透明基板に形成される導波路の形状を劣化させる。
【０００９】
露光量バラツキや照射方向のバラツキの影響が現れる箇所やその程度は、マスクの透過部の大きさや形状、ウエハステージの表面状態により異なり一定でない。そのため、最適な露光条件に調整することが難しいという問題があった。
【００１０】
本発明は、このような問題を解決するもので、露光量バラツキや照射方向のバラツキのある光源を使用した従来のコンタクト露光装置場合でも、簡単な改造を施すだけで、ムラの少ない一様な露光パターンが得られるコンタクト露光方法及び装置の実現を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を実現するため、本発明のコンタクト露光方法及び装置は、密着した状態のマスク及び透明基板に対して、露光のための光を照射する光源を、相対的に移動させる。
【００１２】
すなわち、本発明のコンタクト露光方法は、露光パターンを形成したマスクを、レジストを塗布した透明基板に密着させて、光源からの光を密着した前記マスク及び前記透明基板に照射するコンタクト露光方法であって、露光中に、密着した前記マスク及び前記透明基板に対して前記光源を光の照射方向に垂直な方向に相対的に移動させることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のコンタクト露光装置は、露光パターンを形成したマスクを保持するマスクホルダと、レジストを塗布した透明基板を保持するウエハステージと、前記マスクホルダと前記ウエハステージの相対位置を変化させ、前記マスクを前記透明基板に密着させる密着用移動機構と、前記露光パターンを前記ウエハに塗布された前記レジストに露光するために、前記マスクに光を照射する光源と、を備えるコンタクト露光装置であって、前記マスクホルダと前記ウエハステージに対して、前記光源を光の照射方向に垂直な方向に相対的に移動させる露光用移動機構を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、マスクと透明基板に対して光源を相対的に移動するので、露光量のムラ及び照射方向のバラツキは平均化されて、一方のエッジにのみレジストの残渣が残るといった状況は回避でき、露光条件の調整が容易になって、所望のレジストパターンが得られやすくなる。
【００１５】
密着したマスクと透明基板に対して光源を相対的に移動させればよく、マスクと透明基板を固定して光源を移動しても、光源を固定してマスクと透明基板を移動しても、両方を移動してもよい。
【００１６】
コンタクト露光装置では、光源からの光の照射範囲は、一般にマスクの露光範囲より広いので、密着したマスクと透明基板がこの照射範囲内に入るように相対的に移動する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、密着したマスクと透明基板に対して光源を相対的に移動させるといった簡単な構成で、露光パターン（レジストパターン）の品質を向上させ、光導波路などの加工精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図２は、本発明の実施例のコンタクト露光装置の概略構成を示す図である。図示のように、実施例のコンタクト露光装置は、マスク１１を保持するマスクホルダ１２と、ニオブ酸リチウム・ウエハなどの透明ウエハ（透明基板）２１を保持するウエハステージ２２と、マスク１１に照射する紫外線を出力する紫外線源（ランプ）１５と、を有する。紫外線源１５は、支柱１６に保持されている。マスクホルダ１２には２重のリング状のガスケット１３が設けられており、ガスケット１３の２重リングの間が気体経路１４を介して真空ポンプ２０の吸気口Ｓ１に接続されている。ガスケット１３にマスク１１を接触させた状態で真空ポンプ２０により気体経路１４内を減圧すると、マスク１１は真空吸着されてマスクホルダ１２に保持される。なお、マスク１１は真空吸着以外の方法でマスクホルダ１２に固定することも可能である。更に、マスクホルダ１２は、図示していないＹ軸移動機構により上下方向に移動可能である。
【００１９】
ウエハステージ２２に表面には、気体経路２９を介して真空ポンプ２０の吸気口Ｓ２に接続される溝を有し、透明ウエハ２１を載置した状態で真空ポンプ２０により気体経路２９内を減圧すると、透明ウエハ２１は真空吸着されてウエハステージ２２に保持される。ウエハステージ２２は、ボール軸受２３を介してステージベース２５に保持されており、ウエハステージ２２の載置面の向きが調整可能であり、ステージ固定ツマミ２４により調整した向きで固定できるようになっている。ステージベース２５は、ＸＺθ調整機構３０に保持されている。これにより、ステージベース２５、すなわちウエハステージ２２は、Ｚ軸調整ツマミ２６及びＸ軸調整ツマミ２８を操作することによりＸＺ軸の２軸方向の位置を調整可能で、θ軸調整ツマミ２７を操作することによりＹ軸に垂直な面内での回転位置を調整可能である。
【００２０】
以上の構成は、従来例と同じである。本実施例では、露光光源１５に接続されたクランクシャフト１７と、クランクシャフト１７が接続されるカム１８と、で構成される光源移動機構が設けられている。カム１８は減速ギアを介してモータ軸に接続されるシャフト１９により回転され、カム１８の回転に伴って露光光源１５が支柱１６に対して左右方向に往復移動する。
【００２１】
露光を行う場合には、露光パターンが形成されたマスク１１を、上記の方法でマスクホルダ１２に保持する。次に、透明ウエハ２１をウエハステージ２２に載置して真空吸着により保持する。そして、Ｙ軸移動機構によりマスクホルダ１２を降下させてマスク１１を透明ウエハ２１に近接させ、顕微鏡などでマスク１１と透明ウエハ２１の位置合わせマークを確認しながら、ＸＺθ調整機構３０によりマークが一致するようにウエハステージ２２のＸＺ軸方向の位置及び回転θを調整する。その後、マスクホルダ１２を更に降下させてマスク１１を透明ウエハ２１に接触させる。この時、ウエハステージ２２はボール軸受２３を介してステージベース２５に保持されているので、透明ウエハ２１がマスク１１に面に沿うようにウエハステージ２２の向きが調整されるので、その後固定ツマミ２４を操作してウエハステージ２２の向きを固定する。
【００２２】
この状態で、カム１８を回転して紫外線源１５を左右方向に移動しながら、紫外線源１５からの紫外線をマスク１１に照射して、透明ウエハ２１の表面に塗布されたレジストにマスク１１のパターンを露光する。この間、マスク１１はマスクホルダ１２に真空吸着され、透明ウエハ２１はウエハステージ２２に真空吸着された状態が維持される。
【００２３】
露光後、Ｙ軸移動機構によりマスクホルダ１２を上昇させて、マスク１１と透明ウエハ２１を引き離す。マスク１１はマスクホルダ１２に真空吸着され、透明ウエハ２１はウエハステージ２２に真空吸着されているので、引き離すことが可能である。
【００２４】
上記のように、露光は、紫外線源１５を左右方向に移動しながら行われるので、マスク１２上の光量分布のムラや、紫外線源１５から出射される紫外線の方向のバラツキが平均化され、レジストパターンのエッジ部分はマスク１１の位置にかかわらず類似の形状を有する。しかも、本実施例のコンタクト露光装置は、既存のコンタクト露光装置において、紫外線源１５を移動させる機構を付加するだけで実現できる。
【００２５】
図３は、マスク１１に対する紫外線源１５の相対移動の方法を説明する図である。一般に、露光に使用できる紫外線源１５からの紫外線の照射範囲４０が規定されており、照射範囲４０はマスク１１の透過範囲４１よりかなり大きい。なお、ここでは透過範囲４１を円形で示しているが、正方形などの場合もある。そこで、本実施例では、図３の（Ａ）に示すように、透過範囲４１の中心が紫外線の照射範囲４０に対して移動経路４２のように相対的に移動するように、実際には紫外線の照射範囲４０が透過範囲４１に対して移動するようにしている。
【００２６】
移動経路４２は、各種の変形が可能であり、例えば、図３の（Ｂ）に示すように、２方向の直線移動を組み合わせて移動経路４２が正方形であるようにしても、図３の（Ｃ）に示すように、移動経路４２が円形であるようにしても。ただし、図３の（Ｂ）の場合には、紫外線源１５をＸ軸とＺ軸の２方向に移動する光源移動機構が、図３の（Ｃ）の場合には、紫外線源１５が円軌跡を描くように移動する光源移動機構が必要である。
【００２７】
以上、本発明の実施例を説明したが、各種の変形例が可能なのはいうまでもない。
【００２８】
例えば、紫外線源１５を固定して、密着したマスク１１と透明ウエハ２１を移動させることも可能であり、その場合にはＸＺθ移動機構３０を利用することも可能である。更に、実施例において、紫外線源１５を左右（Ｘ軸）方向に移動し、密着したマスク１１と透明ウエハ２１をＸＺθ移動機構３０を利用してＺ軸方向に移動することで２次元移動を実現することも可能である。
【００２９】
また、本発明は、光導波路を製造するために使用するコンタクト露光方法及び装置だけでなく、透明基板を使用するコンタクト露光方法及び装置であれば適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、コンタクト露光装置であれば、どのような装置にも適用可能であり、現在はほとんど新しい機種が開発されていないが、以前から使用され、現在でも広く使用されているコンタクト露光装置を改造して実現することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】露光光線の照射方向のバラツキの影響を説明する図である。
【図２】本発明の実施例のコンタクト露光装置の概略構成を示す図である。
【図３】マスクに対する紫外線源の相対移動の方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００３２】
１１    マスク
１２    マスクホルダ
１５    紫外線源（ランプ）
１６    支柱
１７    クランクシャフト
１８    カム
２０    真空ポンプ
２１    ウエハ
２２    ウエハステージ
２９    気体経路
【図１】
2007219240.tif 000003
【図２】
2007219240.tif 000004
【図３】
2007219240.tif 000005