JP2009186558A - 露光装置及び露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化が可能でかつ安定した動作でマスクレス露光が可能な露光装置を提供する。
【解決手段】この露光装置は、被露光物Ａを載置して移動可能なステージと、光源と、ミラーを繰り返し傾斜させるＭＥＭＳ光スキャナと、光源からの光をミラーを介して被露光物上に露光する露光光学系と、を備え、光源からの光をＭＥＭＳ光スキャナで傾斜するミラーにより走査して被露光物上に照射する際に、ステージを移動させて所定の露光位置で停止させ、停止した露光位置で光源からの光による走査光により被露光物の表面上のライン状領域ｉに露光を行う。
【選択図】図６

Description

本発明は、マスクレス露光が可能な露光装置及び露光方法に関する。

従来、半導体集積回路や液晶デバイス等の製造工程では回路パターン形成のためにフォトリソグラフィ工程が多用されている。フォトリソグラフィは、所定のパターンが形成されたフォトマスクを用い、このフォトマスクを介してフォトレジストの塗布されたシリコンなどの基板上に露光することで、フォトマスクのパターンを基板上に転写してから、現像工程、エッチング工程等を経ることにより基板上にパターンを形成するものである。

上述のようなフォトリソグラフィ工程の代わりに、フォトマスクを用いずに所望のパターンを基板等に直接形成するマスクレス露光（直接露光）装置が提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。かかるマスクレス露光によれば、フォトマスクが不要でありコスト的に有利であり、また、高精度露光が可能であるとされている。

特許文献１に記載のマスクレス露光装置は、露光ヘッドの結像光学系で結像される所望の露光パターンと被露光物の表面とを相対的に走査する走査手段を備え、かかる走査手段としてＸＹステージを用いている。また、光走査手段としては、ポリゴンミラーやガルバノミラーとレンズ光学系を用いた光走査光学系が知られている。また、かかる光走査光学系の代わりに２次元光変調素子を用いることが提案されている（例えば、下記特許文献２参照）。
特開２００６−２５０９８２号公報 特開２００３−１５０７７号公報

上述の光走査手段としてポリゴンミラーやガルバノミラーとレンズ光学系を用いた光走査光学系を用いると、装置の全体構成が大きくなってしまい、装置の小型化の障害となり、また、高価であり、応答性もよくない。また、２次元光変調素子は短寿命化や誤動作発生の問題があるといわれており、誤動作対策に特別な構成やコストが必要となってしまい（特許文献１参照）、好ましくない。

本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、小型化が可能で安定した動作でマスクレス露光が可能な露光装置を提供することを目的とする。さらに、マスクレス露光により任意形状のパターンを露光し、任意形状の３次元形状物を得ることのできる露光装置及び露光方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本実施形態による露光装置は、被露光物を移動可能なステージと、光源と、ミラーを繰り返し傾斜させるＭＥＭＳ光スキャナと、前記光源からの光を前記ミラーを介して前記被露光物上に露光する露光光学系と、を備え、前記光源からの光を前記ＭＥＭＳ光スキャナで傾斜するミラーにより走査して前記被露光物上に照射する際に、前記ステージを移動させて所定の露光位置で停止させ、前記停止した露光位置で前記光源からの光による走査光により前記被露光物の表面上のライン状領域に露光を行うものである。

この露光装置によれば、ＭＥＭＳ（メムス）光スキャナによりミラーを繰り返し傾斜させて光源からの光を走査して走査光を得て、被露光物とともにステージを移動させて停止させ、その停止した露光位置で走査光により被露光物の表面上のライン状領域に露光を行うことにより、所望のパターンを被露光物上に直接露光できる。ＭＥＭＳ（メムス）とは、微小電気機械システム（Micro Electro Mechanical Systems）の略で、機械要素部品を極小サイズで作製した小型デバイスである。ＭＥＭＳ光スキャナは、アクチュエータによりミラーを駆動して光を走査するＭＥＭＳ（メムス）光デバイスであり、小型に構成され信頼性が高く動作が安定している。このように、ＭＥＭＳ光スキャナを光走査に用いることによって、装置を小型化できかつ安定した動作でマスクレス露光が可能な露光装置を実現できる。

上記露光装置において前記ステージの移動及び停止を繰り返すことで前記ライン状領域の位置を変えて前記表面に所定のパターンを露光することで、被露光物の表面上に任意形状の２次元的なパターンを露光することができる。

また、前記ライン状領域に対する前記走査光による露光回数を制御することで前記被露光物の表面から深さ方向に所定のパターンを露光することにより、各ライン状領域に対する露光量を変えて深さ方向に所定のパターンを露光できる。

上述のように、ステージの移動・停止の繰り返しによる２次元的なパターンの露光と、各ライン状領域における深さ方向パターンの露光と、を組み合わせることで、所望の３次元的なパターンを露光できる。なお、例えば、公知のフォトリソグラフ工程等を併用することにより任意形状の３次元形状物を得ることができる。

また、前記露光光学系が対物レンズを含み、前記対物レンズを前記被露光物に対し駆動し自動的に合焦させるオートフォーカス機構を備えることで、露光中に自動的に合焦させることができるので、被露光物の表面に凹凸があっても高精度な露光が可能となる。

また、前記ステージの位置を検出する位置検出部を備え、前記ステージが駆動源としてモータを有し、前記位置検出部の検出信号に基づいて前記モータを駆動し前記ステージの位置を制御することで、フィードバック制御を行い、ステージの位置を高精度に制御できる。

また、本実施の形態による露光方法は、上述の露光装置により被露光物の表面上に露光を行う露光方法であって、前記被露光物を保持した前記ステージを移動させ停止させる移動ステップと、前記走査光により前記被露光物の表面上のライン状領域に所定回数露光を行う第１露光ステップと、前記第１露光ステップの後に前記ステージを移動させ停止させてから前記表面上の次のライン状領域に所定回数露光を行う第２露光ステップと、を含み、前記移動ステップと、前記第１露光ステップと、前記第２露光ステップと、を繰り返して行うものである。

この露光方法によれば、上述の露光装置を用い、移動ステップと第１露光ステップと第２露光ステップとの繰り返し及び各ライン状領域での所定回数の露光により、任意形状の３次元的なパターンを露光することができ、例えば、公知のフォトリソグラフ工程等を併用することで、任意の３次元形状物を得ることができる。

上記露光方法において前記光源の光量を一定とし、前記所定回数を前記ライン状領域毎にそれぞれ変更して露光量を変えることにより、光源の光量を一定にしたまま各ライン状領域における露光回数の変更により露光量を変えることで、深さ方向に任意形状のパターンを露光できる。

本発明の露光装置及び露光方法によれば、小型化が可能でかつ安定した動作でマスクレス露光が可能となるとともに、任意形状のパターンを露光し、任意の３次元形状物を得ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。図１は本実施の形態による露光装置の全体の概略的構成を示す図である。図２は図１の露光光学系を説明するための図である。図３は図２の露光光学系のＭＥＭＳ光スキャナのミラーとレンズとの関係を説明するための模式図である。

図１に示すように、露光装置１０は、被露光物Ａを載置し保持してＸＹ方向に移動可能なＸＹステージ１１と、半導体レーザからなる光源１２と、光源１２から光ファイバＦＩで導かれた光により被露光物Ａに対し露光する露光光学系と、露光を行う際に露光光学系の鏡筒３１内の対物レンズをＸＹステージ１１上の被露光物Ａに対し図の上下方向に駆動し自動的に合焦させるオートフォーカス機構と、ＸＹステージ１１上の被露光物Ａを観察するための観察光学系と、ＸＹステージ１１及び光源１２を制御する制御装置１３と、を備えている。

露光光学系は、図１〜図３のように、光源１２からの光が光ファイバＦＩを介して導入されてコリメートレンズＣで平行化されてミラーＭで反射し、レンズＬ２，ミラー１９，レンズＬ１，ビームスプリッタ２９を介して鏡筒３１内の対物レンズＪでステージ１１上の被露光物Ａの表面Ａ１に集光されて結像しスポット照射するようになっている。

上述の露光光学系の内のコリメートレンズＣからレンズＬ１までの各光学要素はハウジング２０内に配置され収容されている。

オートフォーカス機構は、図１のように、オートフォーカス用レーザ光源２２からの光がビームスプリッタ２７，２８，２９を介して鏡筒３１内の対物レンズＪ（図２）でＸＹステージ１１上の被露光物Ａの表面Ａ１に集光され、その反射光が対物レンズＪ、ビームスプリッタ２９，２８，２７，チューブレンズ３２，ビームスプリッタ２６を介してフォトダイオード（ＰＤ）からなる受光素子２１に入射し、その入射光信号に基づいて公知のピエゾ素子からなるアクチュエータ２３で鏡筒３１を光軸方向に駆動して鏡筒３１内の対物レンズＪ（図２）を移動させて合焦させるようになっている。

上述のビームスプリッタ２６，２７，２８，２９及びチューブレンズ３２はハウジング３０内に配置され収容されている。

観察光学系は、照明光を光導入部２５から導入してＸＹステージ１１上の被露光物Ａに照射してその反射光をＣＣＤカメラ２４で撮像して被露光物Ａを観察できるようになっている。

図１のように、ハウジング３０には、受光素子２１，オートフォーカス用レーザ光源２２，ＣＣＤカメラ２４及び光導入部２５が取り付けられており、ハウジング３０の下端にアクチュエータ２３が配置され、さらにアクチュエータ２３の下方に鏡筒３１が配置されている。

ＸＹステージ１１には、図１のステッピングモータ１５ａ，１５ｂとステッピングモータ１５ａ，１５ｂによる各回転運動をＸ方向及びＹ方向への直線運動に変換する公知のボールねじ等から構成された直動機構とが内蔵されている。ステッピングモータ１５ａ，１５ｂの各等速回転によりＸＹステージ１１は図１の横方向（Ｘ方向）及び図１の紙面垂直方向（Ｙ方向）に等速で移動可能になっている。

制御装置１３は、モータドライバ１６を介してステッピングモータ１５ａ，１５ｂを制御する。また、露光装置１０はＸＹステージ１１のＸ方向及びＹ方向の各位置を検出するエンコーダ等から構成された位置検出部１４を備えている。

制御装置１３は、ＸＹステージ１１のＸ方向及びＹ方向の各移動量を制御するが、このとき、位置検出部１４から入力した位置検出信号に基づいてステッピングモータ１５ａ，１５ｂをフィードバック制御することで、ＸＹステージ１１を高精度に制御できる。

また、制御装置１３は、ドライバ１７を介して光源１２をオンオフ制御し、光源１２からの光をオンオフするようになっている。なお、光源１２に対し公知の電動シャッタを後置し、この電動シャッタを制御装置１３が制御することにより、光源１２からの光をオンオフするようにしてもよい。

また、制御装置１３は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）を備え、ＣＰＵにより光源１２及びＸＹステージ１１を所定のシーケンスで制御し、所定パターンの露光が可能となっている。

図１〜図３に示すミラーＭは、ＭＥＭＳ光スキャナの一部を構成するものであるが、かかるＭＥＭＳ光スキャナについて図４、図５を参照して説明する。

図４は図１〜図３の露光装置で使用可能なＭＥＭＳ光スキャナの基本構造及び動作原理を説明するための概略図である。図５は図１〜図３の露光装置で使用可能なＭＥＭＳ光スキャナの具体例を示す上面図（ａ）、b-b線方向に切断してみた断面図（ｂ）及び下面図（ｃ）である。

図４に示すＭＥＭＳ光スキャナは、矩形状のヨークＹ内に矩形平面状のミラーＭを一対のねじり棒Ｔ，ＴでヨークＹと連結するように形成し、ミラーＭの外周に沿って駆動コイルＤを形成し、ヨークＹの外側に対向するように一対の永久磁石Ｐ１，Ｐ２を配置するものであり、電磁駆動アクチュエータによりミラーを駆動する電磁駆動式の共振型である。

ＭＥＭＳ光スキャナは、図４のように、永久磁石Ｐ１，Ｐ２により磁束密度Ｂの磁界がねじり棒Ｔ，Ｔに直交する方向に生じ、駆動コイルＤに電流ｉを流すと、ローレンツ力Ｆによる回転トルクでねじり棒Ｔ，Ｔがその弾性復元力に抗して回動してミラーＭが傾く。電流ｉを交流電流とすることにより、ねじり棒Ｔ，Ｔが回転方向ｒとその逆方向ｒ’に共振して回動することでミラーＭが共振して傾斜を繰り返す。ここで、Ｆ∝ｉ・Ｂであるので、電流量を変化させることで、ミラーＭの傾きを変えることができる。ミラーＭは回転方向ｒ，ｒ’に傾斜し、ミラーＭに入射して反射する光の方向を一方向において変えるので、図４のＭＥＭＳ光スキャナは１次元可動タイプである。

ＭＥＭＳ光スキャナ１は、具体的には、図５（ａ）〜（ｃ）のように、基板６の基準面６ａ側にヨーク４を設け、ヨーク４の内側に永久磁石２，３を対向させて配置し、永久磁石２，３の間にシリコンチップ７を設け、ミラー５をシリコンチップ７で包囲するようにして配置し、図４のように駆動コイルを形成し、この駆動コイルにコネクタ８を介して外部から交流電流を流すことで、図５（ｂ）、（ｃ）のようにミラー５が回転中心軸ｐを中心にして回転方向ｒ、その逆方向ｒ’に共振して傾斜を繰り返すようになっており、１次元可動タイプの電磁駆動式共振型に構成されている。

図５（ａ）〜（ｃ）のＭＥＭＳ光スキャナ１では、基板６の基準面６ａの反対面６ｂ側において入射光ｎがミラーＭで反射するとき、その反射光ｎ’の基準面６ａに対する反射角度がミラー５の傾斜角に応じて変化する。なお、ＭＥＭＳ光スキャナ１には、図４のねじり棒Ｔと同様のねじり棒が回転中心軸ｐ上に設けられている。

図５（ａ）〜（ｃ）のＭＥＭＳ光スキャナ１は、各部品が微小に構成されており、その全体寸法が、例えば、３０ｍｍ×２２ｍｍ×５ｍｍ（厚さ）であり、ミラー５の平面寸法が４ｍｍ×４ｍｍである。このようなＭＥＭＳ光スキャナは、例えば、日本信号株式会社から商品名「ECO SCAN:ESS115B」として販売されている。

ＭＥＭＳ光スキャナ１は、図１〜図３のミラーＭの位置に配置される。すなわち、ＭＥＭＳ光スキャナ１は、基板６の四隅に取付孔６ｃを有し、基準面６ａを基準にして図１の露光装置１０のハウジング２０内の所定位置にミラー５がミラーＭの機能を発揮するように取付孔６ｃで取り付けられる。また、ＭＥＭＳ光スキャナ１は、図１のように、制御装置１３により制御される。

次に、図１〜図５の露光装置１０の露光動作について図６を参照して説明する。図６は図１の露光装置１０により被露光物の表面上のライン状領域を露光する様子を示す模式図である。

まず、光源１２からの光がコリメートレンズＣで平行光ｍになって図２，図３のようにミラーＭに入射する。ミラーＭは、図５（ａ）〜（ｃ）のＭＥＭＳ光スキャナ１のミラー５に相当し、ＭＥＭＳ光スキャナ１に図４の駆動コイルＤのように交流電流を流すことで、図４のねじり棒Ｔを中心に回動を繰り返し、図２，図３の光軸ｂに対し傾斜を繰り返す。すなわち、ミラーＭは、図２，図３のように光軸ｂを中心にしてＸ方向に傾斜角α２で傾く。

ここで、図３のように、Ｘ方向に傾斜するミラーＭで反射した光ｍ’に関し、ミラーＭとレンズＬ２との間で次式が成立する。
tan(α２)＝ｘ２／ｆ２

次に、ミラーＭで反射した光ｍ’は、焦点距離ｆ２のレンズＬ２，ミラー１９（図１），焦点距離ｆ１のレンズＬ１，ビームスプリッタ２９（図１）を介して焦点距離ｆ０の対物レンズＪにより図１の被露光物Ａの表面Ａ１に集光される。

ＭＥＭＳ光スキャナ１によりミラーＭは光源１２からの平行光ｍを図３のＸ方向に走査し、図２の表面Ａ１上における光軸ｃからのＸ方向への走査光の走査長さｘ０は、次式（１）により表すことができる。
ｘ０＝ｆ０・(ｆ２／ｆ１)・tan(α２) ・・・（１）
ただし、α２：ミラーＭの光軸ｂに対するＸ方向への傾斜角（振れ角）

上述のようにして、ＭＥＭＳ光スキャナ１を駆動しミラーＭを振動させることで、図１のＸＹステージ１１に載置されて保持された被露光物Ａの表面Ａ１に対し、光源１２からの光をミラーＭでＸ方向に走査長さｘ０で走査しながらライン照射し露光を行う。かかる走査光によるＸ方向へのライン照射により、図６のように、露光物Ａの表面Ａ１においてＸ軸上で長さｈのライン状領域ｉを露光する。なお、ミラーＭがα２の振れ角で傾斜を繰り返すとすると、ｈ＝ｘ０である。

以上のように、ＭＥＭＳ光スキャナは、電磁駆動アクチュエータによりミラーを共振させ光を走査するＭＥＭＳ（メムス）光デバイスであり、小型に構成されて信頼性が高く動作が安定しているので、ＭＥＭＳ光スキャナを露光装置１０の光走査に用いることによって、装置を小型化できかつ安定した動作でマスクレス露光が可能な露光装置を実現できる。

従来の光走査手段であるポリゴンミラーやガルバノミラーとレンズ光学系を用いた光走査光学系によれば、装置の全体構成が大きく、高価であり、応答性もよくなかったのに対し、本実施の形態のようにＭＥＭＳ光スキャナを用いることで、安価でかつ小型化が可能となり、応答性のよい露光装置１０の光走査が可能となり、さらに従来構成よりも省電力になる。また、従来の別の光走査手段である２次元光変調素子には短寿命化や誤動作発生の問題があったのに対し、ＭＥＭＳ光スキャナを用いることで、信頼性が高く安定した露光が可能となる。

次に、上述の露光装置１０による所望の３次元的なパターンの露光について図７を参照して説明する。図７は図１の露光装置１０による被露光物への３次元形状パターンの露光を説明するために被露光物の表面上の露光パターンを模式的に示す平面図（ａ）及び深さ方向の露光パターンを説明するためにbb-bb線方向に切断してみた断面図（ｂ）である。

図１の露光装置１０は、ＸＹステージ１１を移動させ停止させて所定の露光位置で被露光物Ａの表面Ａ１上に図６のようなライン状領域ｉを露光するが、かかるＸＹステージ１１の移動・停止及び露光を繰り返すことで、例えば図７（ａ）のようなパターンＰＡ１，ＰＡ２を露光できる。

すなわち、図７（ａ）のように、ＸＹステージ１１の移動・停止により所定の露光位置で図６のようなライン照射により第１のライン状領域ｉ１１を露光し、次に、Ｘ方向に移動させてから第２，第３のライン状領域ｉ１２，ｉ１３を同様に露光することで、ライン状のパターンＰＡ１を露光できる。

次に、ＸＹステージ１１をＹ方向に移動させてから、同様にして第１〜第５のライン状領域ｉ２１〜ｉ２５を露光することで、パターンＰＡ１よりも長いライン状のパターンＰＡ２を露光できる。なお、各ライン状領域ｉ１１〜ｉ１３，ｉ２１〜ｉ２５は長さｈ、幅ｗの略長方形状であるが、ｈ≧ｗである。

また、例えば、図７（ａ）のライン状領域ｉ２１〜ｉ２５の各露光のとき、同じライン状領域を走査光で所定回数だけ露光し、各ライン状領域において露光回数を変えることで表面Ａ１から深さ方向Ｚにおける露光量を変えている。すなわち、ライン状領域ｉ２１について露光回数をＮ１とし、同様にして、ライン状領域ｉ２２〜ｉ２５について露光回数をそれぞれＮ２，Ｎ３，Ｎ４，Ｎ５として露光を行う。ここで、Ｎ１＜Ｎ２＜Ｎ３＜Ｎ４＜Ｎ５である。かかる露光により、例えば、図７（ｂ）のように、各ライン状領域ｉ２１〜ｉ２５で深さ方向Ｚにおいて各深さｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５まで露光することができる。ここで、ｄ１＜ｄ２＜ｄ３＜ｄ４＜ｄ５であり、露光回数により各ライン状領域ｉ２１〜ｉ２５における露光量を変えることができ、各ライン状領域ｉ２１〜ｉ２５の深さ方向Ｚの露光深さを変えることができる。

上述のように、各ライン状領域ｉ２１〜ｉ２５において露光回数をそれぞれ設定することで任意形状の深さ方向パターンを露光することができる。

なお、露光回数はミラーＭの振動回数と対応するので、ミラーＭの駆動時間を制御することで露光回数を制御できる。また、例えば、レジストが塗布された被露光物に上述の露光を光源１２の光量を一定にして行う場合には、露光回数により表面からレジスト深さ方向への露光深さが決まるので、露光回数と露光深さとの関係を予め実験等により求めておくことで、所望の露光深さに露光できる。

以上のように、被露光物Ａに対する図７（ａ）のようなＸＹステージ１１の移動・停止の繰り返しによる２次元的なパターンの露光と、図７（ｂ）のような各ライン状領域における深さ方向パターンの露光と、を組み合わせることで、光源１２の光量を変えずに一定にしたままで所望の３次元パターンを露光できる。

次に、上述の露光装置１０による所定パターンの露光工程について図８を参照して説明する。図８は図１の露光装置１０により所定パターンを露光するステップを説明するためのフローチャートである。

図１のＸＹステージ１１上に被露光物Ａを載せて保持し、ステッピングモータ１５ａ，１５ｂを駆動することでＸＹステージ１１を方向Ｘ及び／又は方向Ｙに移動させる（Ｓ０１）。ＸＹステージ１１を所定の露光位置に達するまで移動させ（Ｓ０２）、露光位置で停止させる（Ｓ０３）。ここで、露光対象のライン状領域に対する露光回数をＮ回に設定し、ＮＮ→１とする。

次に、ＭＥＭＳ光スキャナ１によりミラーＭを振動させてその走査光により図６のようにライン状領域ｉを露光する（Ｓ０４）。

上述のライン状領域ｉに対しＮ回露光をしたか否かを判断し（Ｓ０５）、まだＮ回に達していないときは、ＮＮ→１＋ＮＮとして、ライン状領域ｉへの露光（ステップＳ０３）を行う。そして、総露光回数（ＮＮ）がＮ回に達すると（Ｓ０５）、露光を停止する（Ｓ０６）。

被露光物Ａに対する露光が終了せず、次の露光を行う場合には（Ｓ０７）、ステップＳ０１に戻り、ＸＹステージ１１を移動させて次の露光位置で停止させて、以下同様にして露光を行う。この場合、露光対象のライン状領域毎に露光回数Ｎを設定することで深さ方向パターンを変えることができる。

上述のようにして、露光装置１０を用いてステップＳ０１〜Ｓ０７を繰り返すことで所望の３次元パターンを露光できる。

また、図８のステップＳ０１〜Ｓ０７による露光工程によれば、従来のグレースケール露光と類似の露光を実行できる。すなわち、従来のグレースケール露光によれば、例えば、濃淡パターンを有するグレースケールマスクを通して光を照射し、濃淡パターンに対応した深さパターンを露光するが、本実施の形態によれば、グレースケールマスクを用いずに任意の深さパターンを露光することができる。

また、上記露光の際に、図１のオートフォーカス機構を作動させると、レーザ光源２２から光が対物レンズＪ（図２）を介して被露光物Ａの表面Ａ１に集光され、その反射光が受光素子２１に入射し、その入射光信号に基づいてアクチュエータ２３で鏡筒３１内の対物レンズＪを光軸方向に駆動して自動的に合焦させる。オートフォーカス機構は、露光の間に継続して作動させることで、被露光物Ａの表面Ａ１に凹凸があっても高精度に露光を行うことができる。また、必要に応じて、ＣＣＤカメラ２４で被露光物Ａの表面Ａ１を観察する。

次に、上述の３次元パターン露光により３次元形状物を得る方法について図９を参照して説明する。図９は、本実施の形態の露光工程を含む３次元形状物を得る工程を説明するための図（ａ）〜（ｆ）である。

まず、図９（ａ）のように石英基板６０を用意し、図９（ｂ）のように石英基板６０の表面にネガレジスト６１を塗布する。

次に、図９（ｃ）のように、石英基板６０のネガレジスト６１に対し図８のステップＳ０１〜Ｓ０７を繰り返すことで所望のレンズ形状の３次元パターンを露光する。

次に、図９（ｄ）のように、石英基板６０のネガレジスト６１を現像することで、石英基板６０上にネガレジスト６１からなる凸状のレンズ形状部分６１ａを形成する。

次に、図９（ｅ）のように、レンズ形状部分６１ａを有する石英基板６０に対し、（ＣＦ₄＋Ｏ₂）ガスにより反応性イオンエッチングを行うことで、ネガレジスト６１のレンズ形状部分６１ａを含めて除去し、図９（ｆ）のように石英基板６０上にレンズ形状部６２を形成する。

以上のようにして、図８のステップＳ０１〜Ｓ０７を用いて所望のレンズ形状の３次元パターンを露光し、公知のフォトリソグラフ工程を用いることで、所望のレンズ形状を有するレンズ形状部６２を形成できる。

なお、図９では単レンズ形状を有する３次元形状物を得たが、かかるレンズ形状に限定されず、他の形状を有する３次元形状物を形成することができ、例えば、マイクロレンズアレイ等を形成できる。

また、本実施の形態において、露光可能なパターンに関し、露光対象のライン状領域の露光位置と露光回数とを制御することで、光源１２からの光による走査光により任意のパターンを被露光物Ａの表面Ａ１上に露光できる。例えば、制御装置１３は、装置内部または外部のハードディスク記憶装置等の記憶装置から、所望のパターンで露光するプログラムをＣＰＵに読み取らせ、そのプログラムに従って露光装置１０の光源１２及びＸＹステージ１１を制御することで、露光装置１０は所望のパターンによる自動露光が可能である。

以上のように本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。例えば、被露光物Ａの表面Ａ１上における走査光のＸ方向の走査長さｘ０は、ミラーＭのＭＥＭＳ光スキャナ１への駆動電流を変えることによりミラー傾斜角を変えることができ、所定範囲内で調整可能である。

また、ＭＥＭＳ光スキャナは交流電流により変位する共振タイプから構成したが、直流電流で変位するＭＥＭＳ光スキャナであってもよい。

本実施の形態による露光装置の全体の概略的構成を示す図である。 図１の露光光学系を説明するための図である。 図２の露光光学系のＭＥＭＳ光スキャナのミラーとレンズとの関係を説明するための模式図である。 図１〜図３の露光装置で使用可能なＭＥＭＳ光スキャナの基本構造及び動作原理を説明するための概略図である。 図１〜図３の露光装置で使用可能なＭＥＭＳ光スキャナの具体例を示す上面図（ａ）、b-b線方向に切断してみた断面図（ｂ）及び下面図（ｃ）である。 図１の露光装置１０により被露光物の表面上のライン状領域を露光する様子を示す模式図である。 図１の露光装置１０による被露光物への３次元形状パターンの露光を説明するために被露光物の表面上の露光パターンを模式的に示す平面図（ａ）及び深さ方向の露光パターンを説明するためにbb-bb線方向に切断してみた断面図（ｂ）である。 図１の露光装置１０により所定パターンを露光するステップを説明するためのフローチャートである。 本実施の形態の露光工程を含む３次元形状物を得る工程を説明するための図（ａ）〜（ｆ）である。

符号の説明

１ ＭＥＭＳ光スキャナ
５ ミラー
１０ 露光装置
１１ ＸＹステージ
１２ 光源
１３ 制御装置
１４ 位置検出部
１５ａ，１５ｂ ステッピングモータ
２１ 受光素子
２２ オートフォーカス用レーザ光源
２３ アクチュエータ
２４ ＣＣＤカメラ
２５ 光導入部
２６〜２９ ビームスプリッタ
２０，３０ ハウジング
３１ 鏡筒
３２ チューブレンズ
Ａ 被露光物
Ａ１ 表面
Ｂ 磁束密度
Ｃ コリメートレンズ
Ｄ 駆動コイル
Ｆ ローレンツ力
ＦＩ 光ファイバ
Ｊ 対物レンズ
Ｌ１，Ｌ２ レンズ
Ｍ ミラー
Ｐ１，Ｐ２ 永久磁石
ＰＡ１，ＰＡ２ ライン状のパターン
Ｔ ねじり棒
Ｙ ヨーク
ｂ 光軸
ｃ 光軸
ｉ 電流
ｍ 平行光
ｍ’ 反射光
ｐ 回転中心軸
ｒ 回転方向
ｒ’回転方向ｒの逆方向
ｉ ライン状領域
ｉ１１〜ｉ１３，ｉ２１〜ｉ２５ ライン状領域
ｄ１〜ｄ５ 露光深さ

Claims (7)

1. 被露光物を移動可能なステージと、光源と、ミラーを繰り返し傾斜させるＭＥＭＳ光スキャナと、前記光源からの光を前記ミラーを介して前記被露光物上に露光する露光光学系と、を備え、
   前記光源からの光を前記ＭＥＭＳ光スキャナで傾斜するミラーにより走査して前記被露光物上に照射する際に、前記ステージを移動させて所定の露光位置で停止させ、前記停止した露光位置で前記光源からの光による走査光により前記被露光物の表面上のライン状領域に露光を行う露光装置。
2. 前記ステージの移動及び停止を繰り返すことで前記ライン状領域の位置を変えて前記表面に所定のパターンを露光する請求項１に記載の露光装置。
3. 前記ライン状領域に対する前記走査光による露光回数を制御することで前記被露光物の表面から深さ方向に所定のパターンを露光する請求項１または２に記載の露光装置。
4. 前記露光光学系が対物レンズを含み、
   前記対物レンズを前記被露光物に対し駆動し自動的に合焦させるオートフォーカス機構を備える請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光装置。
5. 前記ステージの位置を検出する位置検出部を備え、
   前記ステージが駆動源としてモータを有し、
   前記位置検出部の検出信号に基づいて前記モータを駆動し前記ステージの位置を制御する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の露光装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の露光装置により被露光物の表面上に露光を行う露光方法であって、
   前記被露光物を保持した前記ステージを移動させ停止させる移動ステップと、
   前記走査光により前記被露光物の表面上のライン状領域に所定回数露光を行う第１露光ステップと、
   前記第１露光ステップの後に前記ステージを移動させ停止させてから前記表面上の次のライン状領域に所定回数露光を行う第２露光ステップと、を含み、
   前記移動ステップと、前記第１露光ステップと、前記第２露光ステップと、を繰り返して行う露光方法。
7. 前記光源の光量を一定とし、前記所定回数を前記ライン状領域毎にそれぞれ変更して露光量を変える請求項６に記載の露光方法。

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