(57)【要約】【課題】複数のパターンを被露光物に一度に加工することが可能な露光装置、感光体の製造方法を提供する。【解決手段】干渉露光により被露光物を露光する露光装置であって、レーザ光源から発せられた光を回折する一のパターンと一のパターンとは異なるパターンとを有したマスクを回転させる回転装置と、被露光物上に形成された中間層と一のパターンとを位置合わせして被露光物に一のパターンを加工する処理と、中間層と異なるパターンとを位置合わせして被露光物に異なるパターンを加工する処理とを、一度に実行するために、回転装置を制御する制御部と、を備える。【選択図】図６
2017090762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
干渉露光により被露光物を露光する露光装置であって、
レーザ光源から発せられた光を回折する一のパターンと前記一のパターンとは異なるパターンとを有したマスクを回転させる回転装置と、
前記被露光物上に形成された中間層と前記一のパターンとを位置合わせして前記被露光物に前記一のパターンを加工する処理と、前記中間層と前記異なるパターンとを位置合わせして前記被露光物に前記異なるパターンを加工する処理とを、一度に実行するために、前記回転装置を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記マスクを回転させる処理を実行するために、前記回転装置を制御することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記中間層は、前記一のパターンと前記異なるパターンのうち、幅が広いパターンに合わせた厚みを有している、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記中間層は、前記マスクおよび前記被露光物のいずれとも屈折率が異なる層である、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記中間層は、堆積された感光材料により構成されている、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項６】
前記感光材料は、ｇ線、ｉ線、ＫｒＦ、ＡｒＦ、ＥＵＶ、電子線、ｘ線に感光性を持つポジ型フォトレジストまたはネガ型フォトレジストから構成される、
ことを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
【請求項７】
前記中間層は柱状であり、前記制御部は、柱状の前記中間層と前記マスクに設けられた識別情報とにより、前記位置合わせする、
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項８】
干渉露光により露光される感光体の製造方法であって、
レーザ光源から発せられた光を回折する一のパターンと前記一のパターンとは異なるパターンとを有したマスクのうちの前記一のパターンと、前記感光体上に形成された中間層とを位置合わせする工程と、
前記位置合わせされた前記感光体に前記一のパターンを加工する工程と、
前記マスクを回転させる工程と、
前記異なるパターンと前記中間層とを位置合わせする工程と、
前記位置合わせされた前記感光体に前記異なるパターンを加工する工程と、
を含むことを特徴とする感光体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置、感光体の製造方法に関する。 
【背景技術】
【０００２】
近年、高付加価値化を目的とした光学素子の開発が盛んである。このような光学素子を開発する場合、周期的に形成されたパターンを大面積に加工する技術が必要となる。通常、パターン形成には感光材料を用いた露光技術を使用するが、その中でも干渉露光を用いた方法が知られている（例えば、特許文献１）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１では、位相シフトマスクからの距離によらずに、被露光物を所望のパターンで精度良く露光することができる位相シフトマスクが開示されている。通常、位相シフトマスクと被露光物の距離は精度良く制御されなければならないが、上記特許文献１によれば、１次回折光のみを被露光物に露光させることで、その距離に関係なく所望のパターンを得ることができる。
【０００４】
干渉露光技術では、位相シフトマスクから出た１次回折光を干渉させる必要があるため、被露光物と位相シフトマスクの間に中間層を作らなければならない。しかし、周期的に形成された複数のパターンを被露光物に加工する場合、中間層の厚みを精度良く制御しなければならないという問題がある。上記特許文献１に記載された方法では、パターンの違いによって１次回折光が相互に干渉する範囲が異なることから、複数のパターンを被露光物に一度に加工することは難しいという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数のパターンを被露光物に一度に加工することが可能な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】
【０００６】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる露光装置は、干渉露光により被露光物を露光する露光装置であって、レーザ光源から発せられた光を回折する一のパターンと前記一のパターンとは異なるパターンとを有したマスクを回転させる回転装置と、前記被露光物上に形成された中間層と前記一のパターンとを位置合わせして前記被露光物に前記一のパターンを加工する処理と、前記中間層と前記異なるパターンとを位置合わせして前記被露光物に前記異なるパターンを加工する処理とを、一度に実行するために、前記回転装置を制御する制御部と、を備えることを特徴とする露光装置として構成される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、複数のパターンを被露光物に一度に加工することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】位相シフトマスクを用いて干渉露光する露光装置の例を示す図である。
【図２】位相シフトマスクの拡大図である。
【図３】位相シフトマスクと被露光物との関係を示す図である。
【図４】感光材料を堆積した被露光物の構成例を示す図である。
【図５】堆積した感光材料を形成した後の被露光物の構成例を示すである。
【図６】位相シフトマスクと中間層に生成された中間生成物と被露光物との配置関係を示す図である。
【図７】アライメントマークとして使用する場合の被露光物の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる露光装置、感光体の製造方法の実施の形態を詳細に説明する。本発明にかかる露光装置、感光体の製造方法を適用した露光装置１０００では、１次回折光を用いた干渉露光により、周期的に形成された複数のパターンを被露光物に加工するに際して、以下の特徴を有する。すなわち、従来技術では、１次回折光のみを被露光物に露光させることで被露光物に対する所望のパターンを精度良く得ることができる。しかし、位相シフトマスクに周期的な複数のパターンが形成されている場合には、一度に同じタイミングで被露光物にパターンを加工することは難しい。なぜなら、パターンの違いによって１次回折光が相互に干渉する範囲が異なるからである。そこで、位相シフトマスクとパターンが加工される被露光物との間の中間層に中間生成物を設ける。そうすることで、その中間層の厚み、すなわち位相シフトマスクと被露光物との間の距離を制御でき、複数のパターンを被露光物に一度に同じタイミングで加工できることが特徴になっている。
【００１０】
図１は、位相シフトマスクを用いて干渉露光する露光装置１０００の例を示す図である。図１に示すように、露光装置１０００は、単一波長の光を発するレーザ光源１０と、レーザ光源１０から発せられた光線を誘導する１または複数のミラー１１（本実施例では２つ）と、ミラー１１により誘導された光線をエキスパンドするレンズ１２ａと、エキスパンドされた光線から平行光を得るためのコリメートレンズ１２ｂと、コリメートされた光線を回折させる位相シフトマスク１３と、位相シフトマスク１３を回転および固定させる回転装置１４と、被露光物１５ａが堆積された基板１５ｂを置くためのステージ１６と、露光装置１０００の各部の動作を制御するための制御部であるコントローラ１００と、を有している。
【００１１】
露光装置１０００では、位相シフトマスク１３により回折された光線により被露光物１５ａを露光し、基板１５ｂ上に所望のパターンを得ることができる。基板１５ｂは、被露光物１５ａを堆積できるものであればどのような形態でもよい。ステージ１６は、コントローラ１００からの制御を受けて、被露光物１５ａに露光するパターンの構成に応じて、手動、もしくは自動で、水平方向や垂直方向に移動可能となっている。
【００１２】
回転装置１４は、位相シフトマスク１３の回転や固定をする動作をして被露光物１５ａを露光するための各種動作機構を有している。例えば、回転装置１４は、図示しないアームにより位相シフトマスク１３を側面から固定し、そのアームを水平方向または垂直方向に動かしたり、これらの動作を組み合わせることにより、位相シフトマスク１３を任意の角度に回転させる。
【００１３】
また、回転装置１４は、位相シフトマスク１３を用いてあるパターンを露光した直後のタイミングで、別のパターンを露光するために、上記アームを制御して位相シフトマスク１３を回転させる。回転装置１４の具体的な動作については後述する。
【００１４】
図２は、位相シフトマスクの拡大図である。図２に示すように、位相シフトマスク１３は、上記光線を透過する部材から構成される基材部１３ａと、周期的なパターンを形成する構造体１３ｂとを有する。同じ構造体１３ｂが基材部１３ａに複数配置されることにより、１つの周期的なパターンが形成される。位相シフトマスク１３に光線を入射させると、その光線が回折し、１〜ｎ次の回折光２１が発生する。本実施例においては、１次回折光のみを発生させるように位相シフトマスク１３を加工する。このような加工については、例えば、特開２０１３−０１１７５７号公報に記載された手法を用いることができる。
【００１５】
図３は、位相シフトマスクと被露光物との関係を示す図である。図３に示すように、位相シフトマスク１３を用いた干渉露光では、位相シフトマスク１３と被露光物１５ａとの間に中間層３１が必要となる。その理由は、位相シフトマスクを利用して干渉露光する際に、１次回折光の相互干渉を発生させるためである。そのため、位相シフトマスク１３と被露光物１５ａとの間に、位相シフトマスク１３及び被露光物１５ａのいずれとも屈折率の異なる層を中間層３１として挿入する必要がある。通常は、上記中間層３１として空気層が用いられ、厚さが均一なスペーサが挿入される。この場合、スペーサを挿入するための機械的な機構を必要とするため、複雑なシステムを開発しなければならないが、本実施例では、被露光物１５ａを加工することで、空気層として上記中間層３１を保持する。
【００１６】
図４は、感光材料を堆積した被露光物の構成例を示す図である。図４に示すように、被露光物１５ａ上には、感光材料４１が堆積されている。堆積される感光材料４１は被露光物１５ａに影響を及ぼさないものとする。感光材料４１を所望の厚さ、想定では数ｕｍ〜数十ｍｍの間で被露光物１５ａに堆積させ、フォトマスクを用いて露光し、加工する。感光材料４１を堆積させることで、上記中間層の厚さを数１００ｎｍ単位で制御することが可能となる。
【００１７】
感光材料は、被露光物１５ａと異なる波長に感光性を持つ材料である必要があるため、例えば、ｇ線、ｉ線、ＫｒＦ、ＡｒＦ、ＥＵＶ、電子線、ｘ線に感光性を持つポジ型フォトレジストまたはネガ型フォトレジスト（化学増幅型フォトレジストも含む）を用いることができる。
【００１８】
図５は、堆積した感光材料を形成した後の被露光物の構成例を示すである。感光材料４１を形成して生成された中間生成物である感光材料５１は柱状のものを想定しており、この柱で位相シフトマスク１３を保持する。上記感光材料５１は、例えば、レーザによって形成前の感光材料４１を削る等して柱状に形成し、生成すればよい。
【００１９】
図６は、位相シフトマスクと中間層に生成された中間生成物と被露光物との配置関係を示す図である。図６では、パターンの異なる構造体１３ｂ１および１３ｂ２を並べた場合を例示している。位相シフトマスク１３の基材部１３ａに周期的に形成された複数のパターンを被露光物に加工する場合、必要とする中間層の厚さが異なる。しかし、１次回折光のみを使用するのであれば、異なるパターン毎に中間層の厚さを制御する必要はなく、最も幅が広い構造体により形成されるパターンに合わせて柱５１の高さを定めてその柱５１を形成しておけばよい。すなわち、幅の狭いパターン（構造体または構造体同士の間隔が狭いパターン）により１次回折するまでの距離は、幅の広いパターン（構造体または構造体同士の間隔が広いパターン）により１次回折するまでの距離よりも短い。このため、後者の構造体により１次回折する距離を満たす程度の厚さの中間層を設け、その中間層に中間生成物となる柱を形成しておけばよい。このような構成とすることで、前者のパターンについてもその厚さの範囲内で１次回折光が得られるため、複数のパターンでも精度良く加工することができる。なお、大面積での加工を想定する場合、中間層を保持する柱５１は、被露光物１５ａの上面に複数形成する必要がある。
【００２０】
具体的には、回転装置１４は、上記アームを動かして、基板１５ｂにある被露光物１５ａ上に形成した中間生成物である柱５１と位相シフトマスク１３の基材部１３ａ上に加工したアライメントマークとなる識別情報をカメラ等の撮像装置で認識させて目合わせをして位置決めする。回転装置１４は、柱５１とアライメントマークとにずれがないことを確認した後、上記アームを制御して任意の角度に位相シフトマスク１３を回転させ、その後、再び露光を行う。この動作を複数回繰り返すことにより、任意の種類の周期的なパターンを、感光材料のような被露光物１５ａに転写させることが可能となる。
【００２１】
図７は、アライメントマークとして使用する場合の被露光物の上面図である。図７では、中間層を保持する柱５１に対応する位相シフトマスク１３を構成する基材部１３ａの位置に、アライメントマーク１３ｃ（斜線領域）が設けられることを示している。コントローラ１００は、上記撮像装置が撮像した画像における柱５１の位置とアライメントマーク１３ｃの位置とが一致しているか否かを判定し、両者の位置が一致していると判定した場合、位相シフトマスク１３と基板１５ｂ上の被露光物１５ａとの位置合わせができていると判断し、露光を開始する。
【００２２】
構造体１３ｂを用いて構造の異なる周期的なパターンを得ようとする場合、従来は位相シフトマスク１３が２つ以上必要となる。しかし、本実施例に記載したように、中間層を保持する柱５１をアライメントマークとして活用することにより、位相シフトマスク１３を回転させるだけで、異なる構造のパターンを露光することができる。
【００２３】
例えば、図６に示した位相シフトマスク１３の構造体１３ｂにより形成されるパターンを用いる場合、３つの柱５１のうち左側および中央にある柱５１の位置が、図７に示したアライメントマーク１３ｃの左右の２つまたは上下の２つ（図７では、左右の２つ）の位置にくるように回転装置１４を制御して位置合わせした後、露光を開始する。その後、回転装置１４を制御して、図６に示した３つの柱５１のうち中央および右側にある柱５１の位置が、図７に示したアライメントマーク１３ｃの左右の２つまたは上下の２つの位置にくるように回転装置１４を制御して位置合わせした後、再び露光を開始する。
【００２４】
このような回転装置１４の制御により、位相シフトマスク１３に形成された複数の周期的なパターンを、周期的なパターンごとに位相シフトマスク１３を変えることなく、被露光物１５ａに対して、同じタイミングで一度に複数のパターンを加工することができる。したがって、位相シフトマスクの数を削減することができる効果が期待できる。この場合、上記したように、あらかじめ、位相シフトマスク１３の基材部１３ａ側にも中間層を保持する柱５１と同じ形状のアライメントマーク１３ｃを配置しておく必要がある。上記のような加工方法を、感光材料４１を堆積した被露光物１５ａを有した感光体を製造する場合にも適用することができる。
【００２５】
なお、上記実施例では、回転装置１４がアームの動作を制御して位相シフトマスク１３を回転させた場合について説明したが、回転装置１４が基盤１５を回転させ、基盤１５ｂ上の被露光物１５ａと、位相シフトマスク１３とを位置合わせしてもよい。
【００２６】
このように、本実施例における露光装置１０００によれば、複数の周期的なパターンを有した位相シフトマスクと基板上に形成された被露光物との間に中間生成物を設け、位相シフトマスクまたは基板を回転させて両者を位置合わせすることにより、各周期的なパターンを用いて一度に同じタイミングでパターンを被露光物に加工することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１０００              露光装置
１０                  レーザ光源
１１                  ミラー
１２ａ                レンズ
１２ｂ                コリメートレンズ
１３                  位相シフトマスク
１３ａ                基材部
１３ｂ                構造体
１４                  回転装置
１５ａ                被露光物
１５ｂ                基板
１６                  ステージ
１００                コントローラ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２８】
【特許文献１】特開２０１３−０１１７５７号公報
【図１】
2017090762.tif 000003
【図２】
2017090762.tif 000004
【図３】
2017090762.tif 000005
【図４】
2017090762.tif 000006
【図５】
2017090762.tif 000007
【図６】
2017090762.tif 000008
【図７】
2017090762.tif 000009