(57)【要約】【課題】露光をする際に被露光部材の歪みや割れを防止しつつその被露光部材の下面を露光することができるステージ装置及びそれを備えた露光装置を提供する。【解決手段】光源からの光を導入する光導入部（光ファイバ接続部１２）と、照射面１０ｂの上方に照射面１０ｂに対して平行になるように被露光部材（半導体基板１００）を載置して、照射面１０ｂから被露光部材（半導体基板１００）に向かって光を照射するステージ本体１１とを具備し、ステージ本体１１は、光導入部（光ファイバ接続部１２）から導入された光を拡散させると共に屈折させて、照射面１０ｂに向けて光を一様に照射する。【選択図】図４
2009071065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を導入する光導入部と、照射面の上方に該照射面に対して平行になるように被露光部材を載置して、前記照射面から前記被露光部材に向かって光を照射するステージ本体とを具備し、前記ステージ本体は、前記光導入部から導入された光を拡散させると共に屈折させて、前記照射面に向けて光を一様に照射することを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
前記ステージ本体の前記照射面以外の表面の少なくとも一部には、前記ステージ本体内の迷光を吸収する光吸収層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
【請求項３】
前記ステージ本体の内部には、前記光導入部から導入された光を屈折させて平行光とする平凸レンズと、該平凸レンズによって屈折させられた平行光を前記照射面に向かって放射状に一様に拡散させる平凹レンズと、該平凹レンズによって拡散させられた光を再度屈折させて前記照射面に対して垂直な平行光とする両凸レンズとが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のステージ装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載のステージ装置を備えたことを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、載置された半導体基板の下面を露光することができるステージ装置、およびこのステージ装置を備えた露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体基板の両面に回路などのパターンを形成することがあり、そのようなパターンを形成するために用いられる装置として両面露光装置が知られている。
【０００３】
両面露光装置としては、半導体基板などの周縁部を枠体などで支持した状態で、その半導体基板の両面にマスクを近接させ、あるいはマスクを接着させてその半導体の両面を露光するものが挙げられる（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−４３８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した両面露光装置では、半導体基板などの周縁部を枠体などで支持しているので、既に回路が形成されている半導体基板や薄い半導体基板を露光する場合には、自重で半導体基板が歪んでしまい、その表面に正確なパターンを形成することができないという問題や、半導体基板が割れてしまうおそれがあるという問題があった。
【０００６】
一方、このような問題に対して、透明なガラスでステージを作製し、そのステージ上に半導体基板を載置した状態で、半導体基板などの上面を露光すると共に、そのステージを透過した光で半導体基板などの下面を露光する両面露光装置も考えられる。
【０００７】
しかしながら、このような両面露光装置では、ステージの下方に、半導体基板などの下面に向かって平行な光を一様に照射することができる光源や、光源からの光を半導体基板などの下面に向かって平行な光を一様に反射することができるミラーなどを配置する必要がある。その結果、両面露光装置自体が大型化してしまうという問題や、両面露光装置の製造コストが高くなってしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述した事情に鑑み、露光をする際に被露光部材の歪みや割れを防止しつつその被露光部材の下面を露光することができるステージ装置及びそれを備えた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】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の態様は、光源からの光を導入する光導入部と、照射面の上方に該照射面に対して平行になるように被露光部材を載置して、前記照射面から前記被露光部材に向かって光を照射するステージ本体とを具備し、前記ステージ本体は、前記光導入部から導入された光を拡散させると共に屈折させて、前記照射面に向けて光を一様に照射することを特徴とするステージ装置にある。
【００１０】
かかる態様では、露光をする際に被露光部材の歪みや割れを防止しつつその被露光部材の下面を露光することができる。
【００１１】
ここで、前記ステージ本体の前記照射面以外の表面の少なくとも一部には、前記ステージ本体内の迷光を吸収する光吸収層が設けられていることが好ましい。これによれば、ステージ本体内の迷光を吸収することができるので、ステージ装置の照射面から迷光が照射されるのを防止することができる。
【００１２】
また、前記ステージ本体の内部には、前記光導入部から導入された光を屈折させて平行光とする平凸レンズと、該平凸レンズによって屈折させられた平行光を前記照射面に向かって放射状に一様に拡散させる平凹レンズと、該平凹レンズによって拡散させられた光を再度屈折させて前記照射面に対して垂直な平行光とする両凸レンズとが設けられていることが好ましい。これによれば、少数の部材によりステージ装置を構成することができるので、ステージ装置をより小型化することができる。
【００１３】
本発明の他の態様は、第１〜３の何れか１つの態様に記載のステージ装置を備えたことを特徴とする露光装置にある。
【００１４】
かかる態様によれば、露光をする際に被露光部材の歪みや割れを防止しつつその被露光部材の下面を露光する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】
【００１５】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る露光装置の一例である両面露光装置を示す概略図であり、図２は半導体基板を載置して動作させた際の両面露光装置を示す概略図である。図１及び図２に示すように、本実施形態に係る両面露光装置１は、下側マスク３０ａを介して、上下両面にフォトレジストが塗布された半導体基板１００を載置するステージ装置１０を具備する。ステージ装置１０は光ファイバ５０を介して下側光源４０ａと接続されており、詳細は後述するが、光ファイバ５０を通して導かれた下側光源４０ａの光を、ステージ装置１０の下面から半導体基板１００側の表面（照射面１０ｂ）に向けた光に変換して、半導体基板１００の下面に向かって一様に照射することができるようになっている。
【００１６】
一方、ステージ装置１０の上方には、半導体基板１００を挟んでステージ装置１０に対向するように上側光源４０ｂが配置されている。そして、半導体基板１００と上側光源４０ｂとの間には、下側マスク３０ａと対向するように上側マスク３０ｂが配置されている。なお、下側マスク３０ａ及び上側マスク３０ｂには、所定のマスクパターンがそれぞれ形成されている。そして、これらのマスク３０ａ，３０ｂを介して半導体基板１００の上下両面を露光することにより、半導体基板１００の上下両面上に所定のパターンをそれぞれ形成することができる。
【００１７】
また、下側マスク３０ａの側方には、位置決め手段２０が設けられており、半導体基板１００を所定の位置に正確に位置決めすることができるようになっている。なお、位置決め手段２０は特に限定されず、既知の位置決め手段を利用することができる。
【００１８】
この両面露光装置１では、図２に示すように、上側光源４０ｂ及びステージ装置１０の照射面１０ｂから半導体基板１００に向けて同時に光を照射することにより、半導体基板１００の上下両面上にパターンを同時に形成することができる。また、両面露光装置１では、半導体基板１００をステージ装置１０上に載置した状態で露光することができるので、露光をする際に被露光部材の歪みや割れを防止しつつその被露光部材の下面を露光することができる。
【００１９】
次に、ステージ装置１０について詳細に説明する。図３はステージ装置の概略斜視図であり、図４はステージ装置の要部の概略断面図である。これらの図に示すように、ステージ装置１０は、円柱状のステージ本体１１と、ステージ本体１１の下面１０ａの中央部に取り付けられた光導入部である光ファイバ接続部１２とからなっている。光ファイバ接続部１２のステージ本体１１とは反対側の端部には光ファイバ５０が接続されており、光ファイバ５０を通して導かれた下側光源４０ａの光を、ステージ本体１１の内部に導くことができるようになっている。なお、光ファイバ接続部１２としては特に限定されず、市販の光ファイバコネクタなどを利用することができる。また、光ファイバ５０についても同様に特に限定されず、市販の光ファイバを利用することができる。
【００２０】
一方、図４に示すように、ステージ本体１１の内部には、下面１０ａから上面（照射面１０ｂ）に向かって、平凸レンズ部１３と、平凹レンズ部１４と、両凸レンズ部１５とが所定の位置にそれぞれ位置決め固定されている。具体的には、平凸レンズ部１３は光ファイバ接続部１２に対向する位置に照射面１０ｂ方向に球面が向くように配置され、平凹レンズ部１４は同様に光ファイバ接続部１２に対向する位置に照射面１０ｂ方向に球面が向くように配置され、両凸レンズ部１５は照射面１０ｂに対向するように配置されている。
【００２１】
そして、このように各レンズ部１３，１４，１５が配置されたステージ本体１１では、光ファイバ接続部１２を通ってステージ本体１１内に入射した光は、まず平凸レンズ部１３によって屈折させられて照射面１０ｂに対して垂直な平行光となり、次に平凹レンズ部１４によって屈折されられて照射面１０ｂに向かって放射状に一様に拡散した拡散光となり、さらに両凸レンズ部１５によって屈折させられて照射面１０ｂに対して垂直で一様な平行光に変換され、最終的に照射面１０ｂに垂直な平行光として照射面１０ｂから一様に照射されることになる。
【００２２】
ここで、ステージ本体１１、平凸レンズ部１３、平凹レンズ部１４及び両凸レンズ部１５の構成材料及び各レンズ部１３，１４，１５の球面の曲率並びにそれらの組み合わせなどは、最終的に照射面１０ｂに対して垂直な平行光を照射面１０ｂから一様に照射することができるようになっていれば特に限定されず、ステージ本体１１の寸法及び各構成部材の構成材料並びに下側光源４０ａの光の波長などに応じて適宜調整することができる。たとえば、ステージ本体１１の構成材料としてはレンズ効果を有さないプラスチックなどを用いることができ、平凸レンズ部１３、平凹レンズ部１４及び両凸レンズ部１５の構成材料としては合成蛍石などのレンズ効果を有する無機化合物や、プラスチックレンズなどのレンズ効果を有する有機化合物を用いることができる。
【００２３】
また、ステージ本体１１の側面には、全面に亘って光吸収層１８が設けられており、ステージ本体１１内の迷光を吸収することができるようになっている。その結果、ステージ装置１０の照射面１０ｂから迷光が照射されるのを防止することができるので、半導体基板１００の下面に正確なパターンを形成することができる。この光吸収層１８の構成材料としては迷光を吸収することができるものであれば特に限定されず、下側光源４０ａの光の波長などに応じて適宜選択することができる。本実施形態では、光吸収層１８の構成材料としてカーボンブラックなどを含む黒色の樹脂を用いている。なお、この光吸収層１８の厚みは迷光を十分に吸収することができるのであれば特に限定されない。
【００２４】
このように構成されるステージ装置１０によれば、光ケーブルを介してステージ装置１０と下側光源４０ａとを接続することができるので、下側光源４０ａをステージ装置１０の直下に配置することなく両面露光装置１を構成することができる。また、ステージ装置１０によれば、光ケーブルを通って入射した光を放射状に拡散させ、最終的に照射面１０ｂに対して垂直で一様な平行光として照射面１０ｂから照射することができるので、従来のように照射面１０ｂと同程度の照射面積を有する光源をテーブルの直下に配置することなく両面露光装置１を構成することができる。その結果、両面露光装置１を小型化することができる。また、ステージ装置１０によれば、その側面の全面に亘って光吸収層１８が設けられているので、ステージ本体１１内の迷光を吸収することができる。その結果、ステージ装置１０の照射面１０ｂから迷光が照射されるのを防止することができるので、半導体基板１００の下面に正確なパターンを形成することができる。さらに、ステージ装置１０によれば、少数の部材によりステージ装置を構成することができるので、ステージ装置１０をより小型化することができる。
【００２５】
（実施形態２）
実施形態１では、ステージ本体１１の下面中央部に光ファイバ接続部１２が取り付けられていたが、図５に示すようにステージ本体１１の下端部側の側面に取り付けてもよい。この場合には、光ファイバ接続部１２から光が水平方向に入射することになるので、ステージ本体１１内にはその光を照射面１０ｂ方向に変更するための反射鏡１９が設けられている。
【００２６】
具体的には、ステージ本体１１の側部の光ファイバ接続部１２に対向する位置に、球面がステージ本体１１の軸部方向に向くように平凸レンズ部１３が配置されると共に、光ファイバ接続部１２に対向するステージ本体１１の軸部に、光ファイバ接続部１２から入射した光を照射面１０ｂ方向に変更するための反射鏡１９が設けられている。なお、反射鏡１９としては光を反射することができるものであれば特に限定されず、市販のものを利用してもよい。
【００２７】
このようにステージ装置１０Ａを構成することにより、光ファイバ接続部１２から入射した光は、平凸レンズ部１３により平行光に変換されてステージ本体１１の軸部に向かって進み、反射鏡１９によって上方の平凹レンズ部１４に向かって反射され、最終的には実施形態１と同様に、照射面１０ｂに対して垂直で一様な平行光として照射面１０ｂから照射されることになる。したがって、このようにステージ装置１０Ａを構成しても実施形態１と同様の効果が得られる。なお、上述した各レンズ部１３，１４，１５の間に反射鏡１９を配置して光の方向を変える態様はこれに限定されず、最終的に照射面１０ｂから照射面１０ｂに対して垂直で平行光を一様に照射することができるようになっていれば、反射鏡１９はどこに配置されていてもよい。
【００２８】
（他の実施形態）
上述した実施形態では、ステージ本体１１の内部はレンズ効果を有さないプラスチックなどの光を屈折させることなく透過させることができる構成材料で充填されていたが、本発明はこれに限定されない。たとえば、ステージ本体１１が照射面１０ｂを底面とする有底筒状部材からなり、その内部が空間となっていてもよい。なお、この場合には、その有底筒状部材に対して各レンズ部材を所定の位置に位置決め固定する必要がある。
【００２９】
また、実施形態１では、ステージ本体１１の側面の全面に亘って光吸収層１８を設けたが、光ファイバ接続部が取り付けられている部分を除いたステージ本体１１の下面１０ａの全面に亘って光吸収層１８をさらに設けてもよい。このようにステージ本体１１の下面１０ａに光吸収層１８を設けることによって、ステージ本体１１内の迷光をさらに吸収することができる。その結果、ステージ装置１０の照射面１０ｂから迷光が照射されるのをさらに防止することができるので、半導体基板１００の下面により正確なパターンを形成することができる。
【００３０】
さらに、上述した実施形態では、上側光源４０ｂとして従来から用いられている大型の上側光源４０ｂを用いたが、その代わりに上述したステージ装置１０，１０Ａを用いてもよい。すなわち、半導体基板１００を挟んで対向するように配置した２つのステージ装置１０，１０Ａで両面露光装置１を構成してもよい。このように２つのステージ装置１０，１０Ａを用いることにより、両面露光装置１をより小型化することができる。
【００３１】
また、上述した実施形態では、半導体基板１００とステージ装置１０，１０Ａとの間に下側マスク３０ａを配置することによって、半導体基板１００の下側表面にパターンを形成するようにしたが、たとえば、両凸レンズとステージ装置１０，１０Ａの照射面１０ｂとの間に下側マスク３０ａを配置してもよい。すなわち、下側マスク３０ａをステージ装置１０内に組み込むようにしてもよい。このようにすることにより、両面露光装置１をより小型化することができる。
【００３２】
さらに、上述した実施形態では、光ファイバ５０を介してステージ装置１０と下側光源４０ａとを接続したが、下側光源４０ａの光をステージ装置１０に送ることができるものであれば特に限定されない。たとえば、複数の屈曲部を有し、その屈曲部に下側光源４０ａの光を軸方向に沿って反射するための反射鏡が複数配置された配管を介してステージ装置１０と下側光源４０ａとを接続するようにしてもよい。なお、その配管内部は真空状態に保たれた方が好ましい。
【００３３】
なお、本発明に係るステージ装置１０及び両面露光装置１は、様々なパターンを半導体基板１００に形成する際に用いることができるものであるが、半導体基板１００の表面にＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を形成する際にも当然に用いることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施形態１に係る両面露光装置を示す概略図である。
【図２】実施形態１に係る両面露光装置を動作させた際の状態を示す概略図である。
【図３】実施形態１に係るステージ装置を示す概略斜視図である。
【図４】実施形態１に係るステージ装置の要部を示す概略断面図である。
【図５】実施形態２に係るステージ装置の要部を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  両面露光装置、  １０，１０Ａ  ステージ装置、  １０ａ  下面、  １０ｂ  照射面、  １１  ステージ本体、  １２  光ファイバ接続部、  １３  平凸レンズ部、  １４  平凹レンズ部、  １５  両凸レンズ部、  １８  光吸収層、  １９  反射鏡、  ２０  位置決め手段、  ３０ａ，３０ｂ  マスク、  ４０ａ，４０ｂ  光源、  ５０  光ファイバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2009071065.tif 000006
【図５】
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