JPS6197918A - Ｘ線露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は半導体集積回路を製作するに用いられるＸ線露
光装置に係夛、詳しくにはＸ線源とマスク間に介設され
る低減衰室内に供給されるＸ線を吸収しにくい気体の供
給量を制御するに好適なＸ線露光装置に関するものであ
る。

〔発明の背景〕

Ｘ線露光装置において、Ｘ線源とマスクの間のＸ線透過
経路に大気が存在するとＸ線が大気に吸収され、透過率
が低下し、露光不足が生じ、スルーブツト、アライメン
ト精度の低下を招く不具合が生ずる。このため従来技術
においてもＸ線源とマスク間に低減衰室を設け、この内
部を真空にするか、Ｘ線を吸収しにくい気体、例えばヘ
リウム（以下、Ｈｅと記載する）で満たす手段が採用さ
れている。先行技術の１つとして特開昭５８−２６８２
５号に紹介されるＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ　
ｏｎ　１ｌｅｃｔｉｏｎＤｅｖｉｃｅ　、　Ｖｏｌ　Ｅ
Ｄ−２２、Ｎ［Ｌ７．　Ｊｕｌｙ　１９７５のＰ４２９
ないし４３３には低減衰室をＨｅ雰囲気又は真空雰囲気
で満たすことが必要である旨を詳説している。

第１図において、Ｘ線源１からのＸ線２は真空室１２．
べＩＪ　ＩＪウム窓４を通り、低減衰室５内に入り、マ
スク９に照射され、マスク９とウェハ１１のギャップ１
０を通ってウェハ１１上のレジストに到達する。この時
、マスク９上のＸ線吸収用パターン（図示せず）の形を
レジスト上に転写する。

Ｘ線露光時にＸ線の吸収が大きいと上記の如く露光不足
が生ずるが、Ｘ線透過率には下式の如く定義され、透過
物質の吸収係数μと、通過距Ｍｔにより変化する。

Ｋ＝ｅｘｐ　　（−μｔ） ここで吸収係数μは原子番号が若く、Ｘ線波長の短かい
ものが小さい値を示す。

上記Ｘ線透過率にはＸ線２の波長が５．４　’Ａ　、透
過距離ｔが３０ｃｒｎの場合には、真空室１２で１００
チ、ベリリウム窓４で９８％、ギャップ１０で１００％
、ａｅ　１ｏｏ％の低減衰室５で９５チとなり、低減衰
室５が最も低いことが明らかにされる。そこで、低減衰
室５のＸ線透過率Ｋを極力高くし、かつこれを安定保持
することが必要となる。

従来技術においては、上記の如く低減衰室５内にＨｅ等
を入れ、Ｘ線透過率にの低下を防止しているが、いづれ
もその安定保持に着目し、これを具体的に処置するもの
が見当らない。従って、低減衰室５内においてＨｅ雰囲
気と大気との置換が十分になされているか否か、所定チ
のＨｅが供給されているか否か、Ｈｅｆ囲気の洩れはな
いか等について、検出し得ない欠点があった。′またＨ
ｅ自体が高価なものであるだめ洩れを予想して余分に供
給することは経済的に問題である。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目
的はＸ線源とマスク間に介設される低減衰室内に充填さ
れるＸ線を吸収しにくい気体と大気との置換量を最適に
保持し、かつ制御し、Ｘ線露光不足を生じしめないよう
にするＸ線露光装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は上記目的を達成するために、低減衰室内に充填
されるＸ線を吸収しにくい気体内に混入する大気成分を
検出する検出手段と、該検出手段の信号により、上記気
体の供給量を制御する制御手段とを設け、上記大気成分
の検出値によシ上記気体の供給量を換算推定し、これに
より低減衰室内の上記気体の充填量を所定値に保持する
ように形成されるＸ線露光装置を特徴としたものである
。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

まず、本実施例の概要を説明する。

上記の如く、第１図において、真空室１２内に収納され
るＸ線源１からのＸ線２は露光時に開口するシャッタ３
、ベリリウム窓４を通過して低減衰室５に入る。ここで
大気と置換されて充填されるＸ線吸収の少ない気体（本
実施例ではＨｅ）内を通り、マスクチャック７に真空８
により吸着されたマスク９を照射して透過し、マスク９
とウェハ１１間のギャップ１０を通ってウェハ１１上の
レジストに到達し、マスク９上のパターンをウェハ１１
のレジスト上に転写する。ウェハ１１はステージ１９上
に載置され、レーザ測長器２０および光学系１８Ｖｒ：
、よシマスフ９とのアライメント膿整が行われる。

マスクチャック７の近傍の低減衰室５内には検出手段た
る酸素検出センサ１３が設置され、低減衰室５内のＨｅ
中に混入する酸素量（％）を検出する。制御手段は酸素
検出センサ１３が接続するコントローラ１４と、コント
ローラ１４によシ開閉操作される排気パルプ１５および
Ｈｅ供給パルプ１６とから構成され、Ｈｅ供給パルプ１
６はＨｅ供給源乙に連通している。

以上の構成により低減衰室５内のＨｅ量（チ）を酸素量
（％）Ｋよシ換算検知し、コントローラ１４によ５Ｈｅ
量を適性値にコントロールするものである。

以下、本実施例を更に詳細に説明する。

低減衰室５内を完全真空にすることはＸ線透過率Ｋを高
める点で望ましいが、低減衰室５の完全密閉化＋マスク
９の強度上の点から問題がある。

このため若干真空度を下げ、低減衰室５内をＸ線吸収の
少ないＨｅを充填する方式が一般に採用される。低減衰
室５内には最初大気が存在し、これをＨｅと置換するが
、ｍｅ充填後にＨｅ内に混入する大気成分、例えば酸素
量とＨｅｎとによって下式の如くＸ線透過率に、が変化
する。

ここでＸはＨｅの量（％）、μ３．．μ。、μ、はＨｅ
、酸素、窒素の吸収係数、ｔは通過距離である。

第１表はＨｅのＢｘ％およびこれに混入する酸素量（チ
）とＸ線透過率Ｋｘとの関係を数値表示したもので、第
２表は低減衰室５内の真空度ＴＯｒｒとＸ線透過率に、
との関係を数値表示したものである。

第　　１　　表 第　　２　　表 上記した先行技術の記載内容によると低減衰室５内の真
空度はＩ　Ｘ　１０−２７’ｏｒｒ以下であることが望
ましい旨説明されている。第２表によシ真空度をｌＸ１
０　　’ｒｏｒｒにするとＸ線透過率Ｋｘは８９％とな
る。このＸ線透過率Ｋｘを保持するにはＨｅ量Ｘは約９
９５チ、酸素量０．１％でなければならない。そこで低
減衰室５にＨｅを大気と置換して充填する際に、残存酸
素量が０．１チであることを確認すればＨ８が９９５チ
充填され、Ｘ線透過率に工が８９チに保持されることが
わかる。

本実施例は上記理論に基づくもので酸素検出センサ１３
は上記残存酸素量を検出するものである。

第１図に示す如く、酸素検出センサ１３はマスクチャッ
ク７の近傍に設置されているが、これは充填気体、すな
わちＨ６が最も薄いと思われる低減衰室５内に設置され
ればよい。マスクチャック７の近傍は真空８によりＨ８
が若干吸収される恐れもあり、上記条件に適合する個所
の１つであるが、勿論これに限定するものでない。

シャッタ３．コントローラ１４．光学系１８およびレー
ザ測長器２０はメーンコントローラ２１に接続し、全体
的に制御される。またファン２２は低減衰室５内のＨ８
の分布を均一にするためのものである。排気パルプ１５
と低減衰室５とを結ぶ管路には排気バルブ１５の閉止時
にＨｅのドレンのみを排出するドレン１７が設けられて
いる。

次に、本実施例の作用を説明する。

低減衰室５内には最初大気が存在している。まずこれを
Ｈ６と置換する。すなわちマスク９又はシャッタ（図示
せず）もしくはダミーマスク（図示せず）でマスクチャ
ック７の穴をふさぎ、コントローラ１４の指示により排
気バルブ１５を開放する。同時にコントローラ１４の指
示によりＨ８供給パルプ１６を開きＨ８供給源６からＨ
ｅを導入する。

酸素検出センサ１３により残存酸素量を検知し、酸素量
が０．１チに到達したときコントローラ１４がＨｅ供給
パルプ１６および排気バルブ１５を閉止する。

以上によりＨｅと大気との置換が終了する。以後、引続
き酸素検出センサ１３を動作せしめ、酸素量の変化に応
じてコントローラ１４を動作し、Ｈ８の補充を行う。

本実施例において大気成分の検出手段として酸素検出手
段を採用したが、これに限定するものでなく、窒素セン
サでもよくその組合せでもよい。

また大気以外気体と減衰気体の置換ではその気体センサ
でも良い。また実施例では酸素量を０．１％としたが、
勿論これに限定するものでない。また酸素検出センサ１
３は一定値で０Ｎ−ＯＦ’Ｆ信号を送る簡便のものであ
ってもよい。また酸素量が０１チと異なる値を示した場
合にメーンコントローラ２１によシシャッタ３の閉時時
間を調整することも可能である。

第２図は本発明の別の実施例を示すもので、第１図と同
一符号のものは同−物又は同一機能の物を示す。

本実施例の場合には酸素検出センサ１３を低減衰室５外
に配置し、低減衰室５内にその一端側を挿設した複数本
のパイプ３０の他端側を酸素検出センサ１５に接続した
ものから形成される。なおパイプ３０内には開閉弁３１
が介設され、低減衰室５内の酸素は真空ポンプ３２によ
り酸素検出センサ１３側に吸引されて検出される。本実
施例では低減衰室５の各所の酸素量が検出されることか
ら上記実施例よりも精密に検出制御され、酸素検出セン
サ１３の較正等のメンテナンスも行ない易い利点が有る
が、低減衰室５内を乱す点においては上記実施例が優れ
る。

又第１図、第２図の酸素センナを質量分析器にすれば、
Ｈ８そのものをモニタすることも勿論可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば次の如き効果が上げられる。

（１）　　Ｘ線露光が安定し、製品の歩留りが向上する
。

（２）完全密閉が不要であると共に、大気との置換時に
、従来技術では一度低減衰室内を完全真空にする必要が
あるが、それが不要となり、コスト低減になると共に、
構造、大きさがコンパクトのものとなる。

（３）Ｘ線透過率のコントロールが容易にできる。

（４）低減衰室からの洩れが直ちに検知され、かつ速や
かに対処される。

（５）気体としてＨ６を使用した場合約１５％の節減が
行われることが実証されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本発
明の別の実施例を示す構成図である。 １・・・Ｘ線源、２・・・Ｘ線、５・・・低減衰室、６
・・・Ｈｅ供給源、９・・・マスク、１０・・・ギャッ
プ、１１・・・ウェハ、１２・・・真空室、１３・・・
酸素検出センサ、１４・・・コントローラ、１５・・・
排気パルプ、１６・・・Ｈｅ　供給バルブ、２１・・・
メーンコントローラ、３０・・・パイプ、３１・・・開
閉弁、３２・・・真空ポンプ。 才　１　図 ？！ ′１′２　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｘ線源とマスク間にＸ線を吸収しにくい気体が供給
   される低減衰室を介設せしめ、該低減衰室を透過したＸ
   線を上記マスクに照射し、ウェハレジスト上にマスクパ
   ターンを転写するＸ線露光装置において、上記低減衰室
   内の上記気体または気体に混入する成分を検出する検出
   手段と、該検出手段の信号により、上記低減衰室内の上
   記気体の供給量を制御する制御手段とを有することを特
   徴とするＸ線露光装置。 ２、上記検出手段が酸素量又は窒素量を検出する酸素又
   は窒素検出器である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、上記検出手段が上記気体を検出する質量分析器であ
   る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。