JPH03135010A - Ｘ線露光装置 - Google Patents

Ｘ線露光装置

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JPH03135010A
JPH03135010A JP1271877A JP27187789A JPH03135010A JP H03135010 A JPH03135010 A JP H03135010A JP 1271877 A JP1271877 A JP 1271877A JP 27187789 A JP27187789 A JP 27187789A JP H03135010 A JPH03135010 A JP H03135010A
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鵜澤　俊一
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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】 ［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
てウェ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＃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ェハ等に照射するよ
うにしている。
この場合、遮断窓からウェハへ至る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、スルーブツ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、スルーブツトの低下は
装置にとって致命的な欠点である。そこでこれを解決す
るため、マスク、ウェ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６
３−４９８４９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
断窓からウェハに至る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か必要であり、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化を補正す
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、ざらに鏡筒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
１４、ウェハ１５、ウェハチャック１６、ウェハステー
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）
が自動釣に変えられる。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！９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１
０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１
９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
、ウェハ１５、マスクチャック１４、ウェハチャック１
６、ウェハステージ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、ウェハステージ１８がＢ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からウェハ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ヘリウム７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、Ｘ線
が通過する遮断窓からウェハまでの、Ｘ線照射通路近傍
に、ヘリウムの供給ポートと排出ポートと圧力検出ポー
トとを設け、またマスクよりＸ線源側に薄膜を設けるこ
とにより、実際に管理する必要のあるＸ線照射通路にお
けるヘリウム霊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。
［実施例］ 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
１４、ウェハ１５、ウェハチャック１６、ウェハステー
ジ１８およびマスクとウェ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、パル
プ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
（ウェハ寄）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、均質なヘリウム雲囲気が得られる。
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、塩化ビニル、ふっ素樹脂等の有機材料、また
はＳｉ３Ｎ、＋、ＳｉＣ。
Ｂｅ、ＳｉＯ，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りでいる。
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
な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、］ＪＪｉ２
１の材質および膜厚等の条件より、Ｘ線の減衰量、マス
クの撓の、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ェハ
までのＸ線照射通路近傍にヘリウムイ！（給、排出ポー
トおよび圧力検出ポートを設け、さらに状況に応じて薄
ｌ摸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ｆｆ、Ｈす、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、 二〇　連通ポート、 ”’　！　’、　ｉ’ｌＶ　＋ｉ（ジ、２２　連通ポー
トである。 １５ ！７　　　＼ 、４・　　＼ １５　．８１９ 第 図 第 図 第 図

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）真空排気手段に連結されたＸ線源収納室と転写す
    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ェハを搭載するステー
    ジと、前記マスク保持手段およびステージを密閉的に収
    容するステージ収納室と、前記Ｘ線源収納室とステージ
    収納室とを連結しＸ線照射通路を構成する鏡筒と、前記
    Ｘ線照射通路上に設けられた前記Ｘ線源収納室とステー
    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マスクまでのＸ線
    照射通路内に向けて開口するように設けられたことを特
    徴とするＸ線露光装置。
  2. （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. （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. （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. （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. （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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