(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交２軸方向に位置調整可能なＸＹテーブル；
このＸＹテーブル上にあって、該ＸＹテーブルの移動平面と直交する第１軸を中心に回転位置調整可能な回転テーブル；
この回転テーブル上において、上記第１軸と直交する第２軸を中心とする円筒面に沿って移動可能な光学系支持ステージ；
この光学系支持ステージに支持され、上記第１軸と第２軸の交点を焦点位置として露光ビームを集光する露光ビーム発生器；及び
上記第１軸と直交する第３軸を中心に、被露光ワークを回転自在に支持するワークホルダ；を備え、
上記第１軸と上記第３軸は同一鉛直面内に位置し、上記第２軸は水平面内に位置することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
請求項１記載の露光装置において、上記ワークホルダは、被露光ワークを回転自在に保持するワークスピンドルと、このワークスピンドルの回転角を検出するロータリーエンコーダを備え、上記ＸＹテーブルは、水平面内でＸ方向に移動自在なＸテーブルと、このＸテーブル上でＸ方向と直交するＹ方向に移動自在なＹテーブルとを有し、上記ＸテーブルはＸ方向サーボモータにより、上記Ｙテーブル３２はＹ方向サーボモータによりそれぞれ駆動される露光装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の露光装置において、上記露光ビーム発生器は、レーザ光源装置及び可視光を照射する光源装置と、上記レーザ光源装置から与えられたレーザビームまたは上記可視光の光源装置から照射された可視光の一方が上記焦点位置に至るように切り替えるビームスプリッタと、上記可視光の光源装置から照射され、上記焦点位置に支持された被露光ワークで反射した光線が導かれる接眼レンズとを備えた露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、リソグラフィ技術に適用できる露光装置に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
リソグラフィ技術は、例えば、被加工物の表面にマスク材によりマスキングを施した後、フォトレジストをコーティングし、このフォトレジスト上に、所要のパターンで露光する。次にこのフォトレジストを現像（レジスト現像）して、露光領域のフォトレジストを除去してから、マスク材に対するエッチングを施し、、フォトレジストが除去された部分のマスク材を除去する加工法として知られている。
【０００３】
このリソグラフィ技術は、例えば、回折格子のような微細パターンを有する素子の製造に利用されているが、パターンの微細化、微細パターンを形成する基礎曲面の多様化（非球面化、複雑化）に伴い、露光ビームを如何に正確に露光領域に与えるかが問題となっている。例えば、深い溝の中の特定の領域にさらに別の溝を加工しようとする場合、露光ビームが溝の両端の壁面（エッジ）でけられてしまい、目的とする領域に正確な露光ができないという状態が生じ得る。基礎曲面が複雑になる程、この傾向は顕著となり、結局、目的とする微細パターンが加工できないという問題点に繋がる。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、被露光ワークの基礎曲面形状や描画パターンの形状に拘らず、所定領域に対して正確な露光を行なうことができる露光装置を得ることを目的とする。より具体的には、例えば、基礎曲面形状を問わず、その法線方向から必ず露光ビームを与えることができる露光装置を得ることを目的とする。
【０００５】
【発明の概要】
本発明の露光装置は、その一態様によると、直交２軸方向に位置調整可能なＸＹテーブル；このＸＹテーブル上にあって、該ＸＹテーブルの移動平面と直交する第１軸を中心に回転位置調整可能な回転テーブル；この回転テーブル上において、上記第１軸と直交する第２軸を中心とする円筒面に沿って移動可能な光学系支持ステージ；この光学系支持ステージに支持され、第１軸と第２軸の交点を焦点位置として露光ビームを集光する露光ビーム発生器；及び第１軸と直交する第３軸を中心に、被露光ワークを回転自在に支持するワークホルダ；を備え、上記第１軸と上記第３軸は同一鉛直面内に位置し、上記第２軸は水平面内に位置することを特徴としている。
【０００６】
また本発明の露光装置は、上記ワークホルダは、被露光ワークを回転自在に保持するワークスピンドルと、このワークスピンドルの回転角を検出するロータリーエンコーダを備え、上記ＸＹテーブルは、水平面内でＸ方向に移動自在なＸテーブルと、このＸテーブル上でＸ方向と直交するＹ方向に移動自在なＹテーブルとを有し、上記ＸテーブルはＸ方向サーボモータにより、上記Ｙテーブル３２はＹ方向サーボモータによりそれぞれ駆動されることが実際的である。
【０００７】
この露光装置は、上記露光ビーム発生器は、レーザ光源装置及び可視光を照射する光源装置と、上記レーザ光源装置から与えられたレーザビームまたは上記可視光の光源装置から照射された可視光の一方が上記焦点位置に至るように切り替えるビームスプリッタと、上記可視光の光源装置から照射され、上記焦点位置に支持された被露光ワークで反射した光線が導かれる接眼レンズとを備えることが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１ないし図７は、本発明による露光装置の第一の実施態様を示す。ベッド１１上には、被露光ワークＷのホルダ２０、ＸＹテーブル３０、及びレーザ光源装置４０が並べて設けられている。ワークホルダ２０は、水平方向の回転軸（第３軸）２１を中心に回転自在なワークスピンドル２２と、このワークスピンドル２２の先端に被露光ワークＷを支持するチャック２３と、ワークスピンドルモータ２４と、このモータ２４の回転をワークスピンドル２２に伝達する回転伝達部２５と、ワークスピンドル２２の回転角（位置）を検出するロータリエンコーダ２６とを備えている。
【０００９】
ＸＹテーブル３０は、水平面内でＸ方向（図１の左右方向）に移動自在なＸテーブル３１と、このＸテーブル３１上でＸ方向と直交するＹ方向（図１の紙面と直交する方向）に移動自在なＹテーブル３２とを有し、Ｘテーブル３１は、Ｘ方向サーボモータ３１ａにより、Ｙテーブル３２はＹ方向サーボモータ３２ａにより、それぞれ駆動されるとともに、正確な位置制御がされる。
【００１０】
Ｙテーブル３２上には、ワークホルダ２０（チャック２３）の回転軸（第３軸）２１と直交する鉛直軸（第１軸）を中心に回転自在に、水平回転テーブル３４が備えられ、この水平回転テーブル３４上にはさらに、鉛直軸（第１軸）３３及び回転軸（第３軸）２１に直交する水平軸（第２軸、図１の紙面に垂直な軸）３５を中心とする円筒面３５ｃに沿って回転移動可能な光学系支持テーブル３６が備えられている。
【００１１】
光学系支持テーブル３６上には、鉛直軸（第１軸）３３からの偏心位置に、台座３７が立設され、この台座３７上に、露光ビームを発する露光ビーム発生器４１が支持されている。この露光ビーム発生器４１からの露光ビームは、鉛直軸（第１軸）３３と水平軸（第２軸）３５の交点を焦点位置Ｆとする（交点に集光される）ものである。露光ビーム発生器４１は、図７に示すように、ケーシング４２の両端部に集光レンズ４３とコネクタ４４とを有し、コネクタ４４には光ファイバを介してレーザ光源装置４０からのレーザビームが与えられる。コネクタ４４を出たレーザビームは、ビームスプリッタ４６を透過して集光レンズ４３に入射し、焦点位置Ｆに集光する。ビームスプリッタ４６は、一旦、レーザ光源装置４０を人間の眼で視認可能な光を照射する光源装置に切り替え、コネクタ４４を介して、集光レンズ４３から出射して被露光ワークＷまたは調整器で反射した光線を接眼レンズ４７に導き、この接眼レンズ４７によって、集光状態の確認ができる。
【００１２】
台座３７の上端部には、露光ビーム発生器４１の位置（露光ビームの集光位置）を調整する調整手段として、露光ビーム発生器４１の光軸方向位置の調節ねじ４１ａ、上下方向（鉛直軸（第１軸）３３方向）位置の調節ねじ４１ｂ、及び左右方向（図１の紙面と垂直な方向、水平軸（第２軸）３５方向）位置の調節ねじ４１ｃが備えられており、これらの調節ねじにより、露光ビーム発生器４１の焦点Ｆが正しく鉛直軸（第１軸）３３と水平軸（第２軸）３５の交点に一致するように調節される。
【００１３】
水平回転テーブル３４の鉛直軸（第１軸）３３を中心とする回転位置は、鉛直軸（第１軸）用サーボモータ３４ａにより検出制御され、光学系支持テーブル３６の水平軸（第２軸）３５を中心とする回転位置は、水平軸（第２軸）用サーボモータ３６ａによって検出制御される。これらモータによる水平回転テーブル３４と光学系支持テーブル３６の回転位置の調整により、露光ビーム発生器４１からワークＷに照射される露光ビームの方向を、任意に調節することができる。特に重要な点は、ワークＷのいかなる傾斜面に対しても、その法線方向から露光ビームを照射する状態が作れることである。
【００１４】
これらの鉛直軸（第１軸）用サーボモータ３４ａ、水平軸（第２軸）用サーボモータ３６ａ及び上述のワークスピンドルモータ２４、Ｘ方向サーボモータ３１ａ、Ｙ方向サーボモータ３２ａは、制御器５０に備えられた各軸のモータドライバ５１及びＮＣコントローラ５２を介して制御される。ＮＣコントローラ５２には、ロータリエンコーダ２６の出力が入力され、また各軸の座標値を表示する座標値表示器５２ａ等が備えられている。
【００１５】
上記構成の本露光装置は、ワークホルダ２０のチャック２３に被露光ワークＷを支持し、鉛直軸（第１軸）用サーボモータ３４ａ、水平軸（第２軸）用サーボモータ３６ａ、ワークスピンドルモータ２４、Ｘ方向サーボモータ３１ａ、Ｙ方向サーボモータ３２ａを制御することにより、露光ビーム発生器４１からの露光ビームを、その焦点Ｆを被露光ワークＷの表面に一致させながら、任意の方向から任意の時間だけ任意の形状に、照射することができる。つまり、被露光ワークＷの面形状が、平面、球面、回転対称非球面、非回転対称非球面であるかを問わず、例えば、常にその法線方向から露光ビームを照射することができる。勿論、露光ビームが描く平面形状が回転対称か非対称か等も問わない。よって、深い溝中にさらにリソグラフィ技術によりマスクを施し、その特定部分に複雑な形状に露光するような用途に対して全く問題なく対処することができる。図６は、被露光ワークＷと露光ビーム発生器４１の相対位置の変化を、露光ビーム発生器４１を移動させて描いたものである。
【００１６】
図８ないし図１１は、本発明による露光装置の第二の実施態様を示している。この実施態様は、ベッド１１のＸＹテーブル３０上に被露光ワークＷを支持し、ベッド１１上に、光軸位置を固定して露光ビーム発生器１５を設けた点で、第一の実施態様と異なる。すなわち、ベッド１１上には、第一の実施態様と同様に、Ｘテーブル３１とＹテーブル３２を有するＸＹテーブル３０が備えられている。Ｙテーブル３２上には、ＸＹテーブル３０の移動平面（水平面）と平行な第１軸を中心とする円筒面６１ｃに沿って移動調整可能に円弧移動台６２が支持されており、この円弧移動台６２上にさらに、第１軸と直交しＸＹテーブル３０の移動平面と平行な第２軸を中心とする円筒面６３ｃに沿って移動調整可能にワーク支持台６４が支持されている。６２ａ、６４ａはそれぞれ、円弧移動台６２、ワーク支持台６４の駆動用サーボモータである。
【００１７】
このワーク支持台６４上には、ＸＹテーブル３０、円弧移動台６２およびワーク支持台６４が基準位置にあるとき、被露光ワークＷをＸＹテーブル３０の移動平面と直交する第３軸（ワーク回転軸）６５を中心に回動調整するワーク回転支持機構６６が備えられている。
【００１８】
ベッド１１上には、ＸＹテーブル３０の上方に、鉛直方向に移動可能に露光光学系ブロック１５が支持されており、この露光光学系ブロック１５に、光軸を鉛直方向に向けた露光ビーム発生器７０が支持されている。露光光学系ブロック１５は、露光ブロック用サーボモータ１５ａによって駆動されるもので、このサーボモータ１５ａがフォーカス調整手段を構成している。図１１は、露光ビーム発生器７０の構成例を示すもので、レーザ光源７１からの光束は、集光レンズ７２、コリメータレンズ７３を介して平行光束とされ、反射ミラー７４を介して鉛直光束とされた後、集光レンズ７５で焦点位置Ｆに集光される。被露光ワークＷまたは調整器で反射したレーザビームは、集光レンズ７５、反射ミラー７４を逆行し、ビームスプリッタ７６で反射された後、コリメータレンズ７７で集光され、ピンホール７８を介して受光素子７９に入射する。ピンホール７８と受光素子７９は焦点検出器を構成し、受光素子７９への入射光量に応じて制御手段８０がサーボモータ１５ａを駆動して、常に被露光ワークＷの表面に露光ビームを集光させる。
【００１９】
この第１軸と第２軸はともに、ＸＹテーブル３０の基準位置において、集光レンズ７５の焦点位置（集光位置）Ｆに一致することが好ましい。
【００２０】
この第二の実施形態においても、第一の実施形態と同様に、露光ビーム発生器７０からの露光ビームを、その焦点Ｆを被露光ワークＷの表面に一致させながら、任意の方向から任意の時間だけ任意の形状に、特に被露光ワークＷの表面形状に関わらず常時その法線方向から照射することができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、被露光ワークの基礎曲面形状や描画パターンの形状に拘らず、所定領域に対して正確な露光を行なうことができる露光装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による露光装置の第一の実施形態を示す全体の正面図である。
【図２】図１の露光装置の光学系支持ステージ回りの構成を示す部分正面図である。
【図３】図２の光学系支持ステージが第１軸を中心に回動した状態を示す部分正面図である。
【図４】同第２軸を中心に回動した状態を示す部分正面図である。
【図５】同第１軸と第２軸を中心に回動した状態を示す部分正面図である。
【図６】露光光学系による被露光ワークへの露光状態例を示す部分正面図である。
【図７】図１の露光装置の露光光学系の構成例を示す図である。
【図８】本発明による露光装置の第二の実施形態を示す全体の正面図である。
【図９】図８の露光装置の要部の正面図である。
【図１０】図８のＸ矢視図である。
【図１１】図８の露光装置の露光光学系の構成例を示す図である。
【符号の説明】
Ｗ  被露光ワーク
１１  ベッド
１５  露光光学系ブロック
２０  ワークホルダ
２１  回転軸（第３軸）
２２  ワークスピンドル
３０  ＸＹテーブル
３１  Ｘテーブル
３２  Ｙテーブル
３３  鉛直軸（第１軸）
３４  水平回転テーブル
３５  水平軸（第２軸）
３６  光学系支持テーブル
３７  台座
４０  レーザ光源装置
４１  露光ビーム発生器
６１ｃ  円筒面
６２  円弧移動台
６３ｃ  円筒面
６４  ワーク支持台
６５  第３軸（ワーク回転軸）
６６  ワーク回転支持機構
７０  露光ビーム発生器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0004030634.tif 000009
【図９】
0004030634.tif 000010
【図１０】
0004030634.tif 000011
【図１１】
0004030634.tif 000012