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JP2766935B2 - X線露光装置 - Google Patents

X線露光装置

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JP2766935B2
JP2766935B2 JP1271877A JP27187789A JP2766935B2 JP 2766935 B2 JP2766935 B2 JP 2766935B2 JP 1271877 A JP1271877 A JP 1271877A JP 27187789 A JP27187789 A JP 27187789A JP 2766935 B2 JP2766935 B2 JP 2766935B2
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は半導体集積回路の微細パターンを軟X線を用
いてウエハ上に転写形成するX線露光装置に関するもの
である。
[従来の技術] 従来、X線露光装置の光源としては、電子線励起によ
りX線を発生する管球方式、プラズマから発生するX線
を利用するもの、およびシンクロトロン軌道放射光を利
用するもの等があるが、これらのX線源はいずれも真空
中でX線を発生するものである。そこで、X線源は真空
気密なX線源収納室に設置し、発生したX線をX線透過
率の高い材質から成る遮断窓(通常、ベリリウム(Be)
が用いられる)を通してマスクやウエハ等に照射するよ
うにしている。
この場合、遮断窓からウエハへ至るX線照射通路に大
気が存在するとX線が大気に吸収されるため露光時間が
増大し、スループットの低下を招いてしまう。X線露光
装置を産業用装置としてみた場合、スループットの低下
は装置にとって致命的な欠点である。そこでこれを理解
するため、マスク、ウエハおよび両者の位置合せ機構
は、真空気密な収納容器室内(以下、ステージ収納室と
呼ぶ)に置き、このステージ収納室を大気圧以下に減圧
したX線の吸収の小さいガス体(通常、ヘリウム(He)
が用いられる)で満たす方式が提案されている(特願昭
63−49849号等)。
ところで、上述したようなX線露光装置においては、
遮断窓からウエハに至るX線照射通路におけるX線の透
過量は、ステージ収納室内のヘリウムの雰囲気に大きく
左右される。そして、ステージ収納室内に導入されたヘ
リウムの純度、圧力等が大きく変動すると、X線露光量
が変動し、露光装置としての精度劣化を引き起こす。
さらに、ヘリウムの純度の値としてもかなり高い値で
あり又、変動幅もかなり小さくする必要があり、純度の
検出手段を設けて純度を制御しようとすれば、非常に高
精度な検出および制御手段が必要であり、実現は困難で
ある。そこで、ステージ収納室内の大気をヘリウムに置
換した後も、常時一定量のヘリウムを供給し、ステージ
収納室内への不純ガスのもれ込みによる純度低下を補正
するX線露光装置が提案されている。
第6図は、提案されているX線露光装置の従来例であ
る。
第6図において、X線源(不図示)には鏡筒5が接続
され、さらに鏡筒5にはステージ収納室19が接続されて
いる。鏡筒5にはベリリウム遮断窓6が設けられ、これ
を通して発生したX線を取り出す。
ステージ収納室19には、マスク13、マスクチャック1
4、ウエハ15、ウエハチャック16、ウエハステージ18が
収納されている。ステージ収納室19には、油回転ポンプ
等の低真空ポンプ11が可変バルブ10を介して接続されて
いる。可変バルブ10は、コントローラ9からの指令によ
り、バルブの開度(コンダクタンス)が自動的に変えら
れる。圧力センサ8及び圧力検出ポート7により、ステ
ージ収納室19内の圧力を検出し、この検出結果に基づい
て、コントローラ9は可変バルブ10の開度を制御する。
これにより、ステージ収納室19内の圧力が一定になるよ
う制御される。
また、1はヘリウムボンベ、2は手動で開度が調整で
きるバルブであり、He供給ポート3を通しHeが供給され
る。
上記従来例のX線露光装置においては、まず低真空ポ
ンプ11によりステージ収納室19内を所定の圧力まで真空
排気し、その後ヘリウムを供給し、ステージ収納室19を
減圧したヘリウム雰囲気として露光が行なわれる。
[発明が解決しようとする課題] 上記従来例では、ヘリウム雰囲気(純度、圧力)の管
理をステージ収納室19内のヘリウム全体に対して行なっ
ている。しかし、ステージ収納室19内にはマスク13、ウ
エハ15、マスクチャック14、ウエハチャック16、ウエハ
ステージ18等が収納されており、ステージ収納室19内の
ヘリウムの流れを正確に予測するのは非常に困難であ
る。また、ウエハステージ18が移動する際には、局所的
な流れが生じている可能性がある。
したがって、上記従来例のように、ステージ収納室19
内のヘリウム全体の雰囲気を管理しようとしても、全体
が均質にならずに、実際に管理の必要なベリリウム遮断
窓6からウエハ15までのX線照射通路でヘリウムの純度
が悪化したり、圧力変動が生じている場合がある。
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので
あって、X線照射通路においてガス雰囲気を所定の純
度、圧力に保ち高精度な露光を可能とするX線露光装置
の提供を目的とする。
[課題を解決するための手段及び作用] 本発明は、転写すべきパターンを有するマスクを保持
するマスク保持手段と、該マスクを介して露光すべきウ
エハを搭載するウエハステージと、前記マスク保持手段
および前記ウエハステージを密閉的に収納するステージ
収納室と、X線源から発生したX線を前記ステージ収納
室に導入するための真空経路を構成する鏡筒と、前記真
空経路と前記ステージ収納室とを分離して仕切る遮断窓
と、前記ステージ収納室内をX線吸収率の小さいガスで
置換するための真空排気手段及びガス供給手段とを具備
し、前記ガス供給手段のガス供給ポートおよび置換ガス
の圧力を検出するための圧力検出ポートが前記遮断窓か
ら前記マスクまでの間のX線照射通路内に向けて開口す
るように設けられ、且つ前記真空排気手段は、前記X線
照射通路とは離れた前記ステージ収納室に開口したガス
排気ポートと、該ガス排気ポートに接続された排気用ポ
ンプを有することを特徴とするX線露光装置により、実
際に管理する必要のあるX線照射通路におけるヘリウム
雰囲気を重点的に管理可能とし、またヘリウムの気流に
よるマスクの振動を抑えて、高精度な露光を可能とす
る。
[従来例] 第1図は本発明の第1の実施例の構成図である。
第1図において、X線源(不図示)に、鏡筒5が接続
され、鏡筒5にはステージ収納室19が接続されている。
鏡筒5には、ベリリウム遮断窓6が設けられ、これを通
して、X線源において発生したX線を取り出す。
ステージ収納室19には、マスク13、マスクチャック1
4、ウエハ15、ウエハチャック16、ウエハステージ18お
よびマスクとウエハの位置合せのための光学系17が収納
されている。
鏡筒5には、例えば、ターボ分子ポンプ等の高真空ポ
ンプ(不図示)が接続され、真空排気されている。ステ
ージ収納室19には排気ポート12および可変バルブ10を介
して、油回転ポンプ等の低真空ポンプ11が接続されてい
る。
可変バルブ10は、コントローラ9の指令により、バル
ブの開度が自動的に変えられる。ステージ収納室19のX
線を通す開口部には、X線照射通路の圧力を検出するた
めに、圧力検出ポート7が設けられ、圧力センサ8によ
り検出された検出結果に基づいて、コントローラ9は、
可変バルブ10の開度を制御する。これにより、ステージ
収納室19内、特にX線照射通路の圧力が一定になるよう
制御される。
ヘリウムは、手動の調整弁2により、所定の流量に調
整されて、鏡筒5に設けられたベリリウム遮断窓6の直
後(ウエハ寄)に設置されたヘリウム供給ポート3よ
り、ステージ収納室19内に供給される。
さらに、マスクチャック14には、供給されたヘリウム
をステージ収納室19内に排出し、ヘリウムの気流により
マスク13が振動したり撓むことを抑えるためのヘリウム
排出ポート4が設けられている。
第2図は、ヘリウム供給ポート3の断面図、第3図は
ヘリウム排出ポート4の断面図である。図に示すよう
に、ヘリウムを半径方向に放射状に供給及び排出するこ
とにより、均質なヘリウム雰囲気が得られる。
以上の構成のX線露光装置において露光を行なう際に
は、ステージ収納室19内を大気から所定の圧力のヘリウ
ムに置換した後、ステージ収納室19内への不純ガスのも
れ込み量(例えば、シール部からの空気のもれ込み)に
応じて、ステージ収納室19内のヘリウムの純度を維持す
るのに必要な一定量のヘリウムを、ヘリウム供給ポート
3より供給し続け、可変バルブ10により、X線照射通路
の圧力を一定にして露光を行なう。
第4図は、本発明の第2の実施例である。
第4図において、ヘリウムは、マスクチャック14のマ
スク13の直前(光源寄)に設けられたヘリウム供給ポー
ト3より、供給される。さらに、鏡筒5とステージ収納
室19内を継ぐ連通ポート20が設けられ、ヘリウムが、マ
スク13から遮断窓6の向きへ流れ、ステージ収納室19内
へ導入される構成としている。
圧力検出ポートは、第1の実施例と同様に、ステージ
収納室19のX線を通過させる開口部に設けられ、X線照
射通路の圧力が検出可能となっている。他の構成および
操作手順は第1の実施例と同様である。
第5図は、本発明の第3の実施例であり、第1の実施
例においてさらにマスク13とヘリウム排出ポート4の間
に薄膜21と設けることによりX線の露光量をほとんど低
下させずにマスク13の撓み、振動をさらに有効に抑える
ことを可能とするものである。第5図において、ヘリウ
ムは、鏡筒5に設けられた遮断窓6の直後に設置された
ヘリウム供給ポート3よりステージ収納室19内に供給さ
れる。
マスクチャック14には、供給されたヘリウムをステー
ジ収納室19内へ導入するヘリウム排出ポート4が設けら
れており、さらに上記ヘリウム排出ポート4のマスク13
寄りに薄膜21が設置されている。薄膜21とマスク13の間
には万一ヘリウムの気流により、薄膜21が撓んだり振動
した場合に、この影響がマスク13に及ばないようにする
ための、連通ポート22が設けられている。
薄膜21の材料としては、薄膜21はその前後で差圧がほ
とんどないので非常に薄いものでよく、数μm程度のポ
リプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリカーボ
ネート、塩化ビニール、ふっ素樹脂等の有機材料、また
はSi3N4,SiC,Be,SiO2等の無機材料を使用することがで
きる。
圧力検出ポート7は、第1の実施例と同様にステージ
収納室19のX線を通過させる開口部に設けられており、
X線照射通路の圧力が検出可能となっている。
他の構成および操作手順は、第1の実施例と同様であ
る。また、第3の実施例においても、第2の実施例のよ
うに、供給ポートをマスクチャック側に設け、連通ポー
トを鏡筒側に設けてもよい。第1、第2の実施例のよう
に薄膜21のない構成と、第3の実施例のように薄膜を設
ける構成のどちらを選択するかは、鏡筒5の光学系17、
マスク14等のX線照射通路周辺に設置されている部品の
機械的構造、ヘリウム供給ポート3より供給されるヘリ
ウム流量、薄膜21の材質および膜厚等の条件より、X線
の減衰量、マスクの撓み、振動の影響等を考慮して決定
する。
上記3つの実施例中、ヘリウム供給、排出は、鏡筒5
および、マスクチャック14に設けた各ポートを介して行
なっており、また圧力の検出は、ステージ収納室19より
行なっているが、これに限定されるものではなく、X線
照射通路にヘリウムを供給し、X線照射通路部の圧力が
検出できればよい。また薄膜を設ける位置もマスクチャ
ックに限定されない。
[発明の効果] 以上説明したように、X線が通過する遮断窓からウエ
ハまでのX線照射通路近傍にガス供給ポート及び圧力検
出ポートを設けることにより、実際にヘリウムの純度、
圧力等を管理しなくてはならないX線照射通路のヘリウ
ム雰囲気が管理可能となり、さらにヘリウムの気流によ
るマスクの振動を抑えて高精度な露光が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例の構成図、 第2図はヘリウム供給ポート部分の断面図、 第3図はヘリウム排出ポート部分の断面図、 第4図は本発明の第2の実施例の構成図、 第5図は本発明の第3の実施例の構成図、 第6図は従来のX線露光装置の構成図である。 3:ヘリウム供給ポート、 4:ヘリウム排出ポート、 5:鏡筒、 7:圧力検出ポート、 13:マスク、 14:マスクチャック、 19:ステージ収納室、 20:連通ポート、 21:薄膜、 22:連通ポートである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鵜澤 俊一 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 雨宮 光陽 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−181521(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01L 21/027 G03F 7/20 G21K 5/00

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】転写すべきパターンを有するマスクを保持
    するマスク保持手段と、該マスクを介して露光すべきウ
    エハを搭載するウエハステージと、前記マスク保持手段
    および前記ウエハステージを密閉的に収納するステージ
    収納室と、X線源から発生したX線を前記ステージ収納
    室に導入するための真空経路を構成する鏡筒と、前記真
    空経路と前記ステージ収納室とを分離して仕切る遮断窓
    と、前記ステージ収納室内をX線吸収率の小さいガスで
    置換するための真空排気手段及びガス供給手段とを具備
    し、前記ガス供給手段のガス供給ポートおよび置換ガス
    の圧力を検出するための圧力検出ポートが前記遮断窓か
    ら前記マスクまでの間のX線照射通路内に向けて開口す
    るように設けられ、且つ前記真空排気手段は、前記X線
    照射通路とは離れた前記ステージ収納室に開口したガス
    排気ポートと、該ガス排気ポートに接続された排気用ポ
    ンプを有することを特徴とするX線露光装置。
  2. 【請求項2】前記ガス供給ポートよりX線照射通路内に
    供給された置換ガスをステージ収納室内に導入するため
    の排出ポートを設けたことを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載のX線露光装置。
  3. 【請求項3】前記X線照射通路に沿って、ガス供給ポー
    トを鏡筒側に、排出ポートをマスク保持手段側の位置に
    設けたことを特徴とする特許請求の範囲第2項記載のX
    線露光装置。
  4. 【請求項4】前記X線照射通路に沿って、ガス供給ポー
    トをマスク保持手段側に、排出ポートを鏡筒側の位置に
    設けたことを特徴とする特許請求の範囲第2項記載のX
    線露光装置。
  5. 【請求項5】前記ガス供給ポートおよび排出ポートは各
    々X線照射通路の周囲側面に実質上均等に複数の供給口
    および排出口を有することを特徴とする特許請求の範囲
    第2項記載のX線露光装置。
  6. 【請求項6】前記ガス供給ポートの開口位置およびマス
    ク間のX線照射通路上に薄膜を設け、該薄膜およびマス
    ク間にX線照射通路とステージ収納室とを連通する連通
    ポートを設けたことを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載のX線露光装置。
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