JP4612847B2 - 容器、及びそれを用いた露光装置 - Google Patents

Description

本発明は、内部に物を配置した容器に関するものであり、露光装置において真空チャンバ内に配置された構造体を内包した容器に適するものである。

近年、半導体露光装置においてＥＵＶ（Extreme Ultra Violet）光などの波長の短い露光光を用いた露光装置が注目されている。このような露光装置では、露光光の減衰を抑えるために露光空間を高真空状態にすることが要求される。しかしながら、露光空間に配置された構成部材から発生するアウトガスにより、真空度が低下してしまうおそれがある。

そのため、真空度の低下を防ぐために構成部材をアウトガスの少ない容器内に配置して、構成部材を固定するために樹脂などで封入する方法が提案されている。

ここで、内部が密封された容器を作成する場合、容器の蓋と開口部を有する容器本体とを溶接することによって容器を作成することが従来から行われている。しかしながら、溶接時には熱が発生するため、樹脂の一部が気化してしまい、さらに気体が膨張して溶接部からリークしてしまう。このことはピンホールやブローホール（ガス溜まり）といった溶接不良を引き起こしてしまう。
このような溶接不良を防ぐために、特開平５−２４８５９３号公報（特許文献１）では溶接部内側に金属板を配置してリークを低減することが開示されている。
特開平５−２４８５９３号公報

上記特許文献１に記載の方法で構成部材を容器に配置した場合、当時として十分に高い真空度を保つことができるが、近年の露光装置分野においては、さらに高い真空度と高真空度に対する信頼性とが要求されている。

本発明の目的は、このような要求に応えるためになされたものであって、従来の容器よりも溶接不良を少なくした容器を提供することである。さらにいうと高い真空度と高真空度に対する信頼性とを有する容器を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも２つの構造体を溶接することによって内部に空間を形成し、該空間内に封入物を備える容器において、前記構造体の少なくとも１つは、前記２つの構造体が溶接される溶接部と前記封入物との間において、前記２つの構造体が対向する面に形成された溝と、該溝と外部の空間とを連通する連通部とを有することを特徴とする。

また、本発明は、少なくとも２つの構造体を溶接することによって内部に空間を形成し、該空間内に封入物を備える容器を形成する形成方法であって、溶接部と前記封入物との間に容器の内部空間と外部空間とを連通する連通手段を設ける工程と、溶接熱によって気化された前記封入物を前記外部空間に逃す工程と、前記連通手段を用いて前記容器の内部空間からの気体の漏れを検出する工程と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、少なくとも２つの構造体を溶接することによって内部に空間を形成する容器において、溶接不良を少なくすることができる。
また、このような容器を用いて真空雰囲内で構成部材を内包することにより高真空度に対する信頼性を高めることができる。

以下、本発明を実施するための好ましい形態について、実施例を挙げて詳細に説明する。

本発明の実施例１に係る容器は、２つの構造体である蓋１１と本体１２を溶接することによって内部に空間を形成する。図１は本実施例に係る容器である溶接構造体の蓋１１と溶接構造体の本体１２を溶接する前の状態を描いた斜視図である。図１の実施例では、溶接構造体の蓋１１はステンレス鋼（ＳＵＳ）や鉄やアルミニウムや銅などで作られている板状のものであり、溶接構造体の本体１２の材質は、溶接時に熱応力で変形を防ぐために、溶接構造体の蓋１１の材質と同じものを使用している。また、溶接構造体の本体１２は、溶接構造体の蓋１１と組み合わせて溶接した際に内部に空間を作るために、外形上は升のような直方体形をしており、製作する際には、金属ブロックを削り込んで作成しても、板を張り合わせて作ってもよい。

また、前記の内部空間に磁界や電界を生じさせるためのコイルを配置する場合には、コイルは、動かないように、樹脂等の有機化合物で固定することが考えられる。そのように内部に封入物１５（たとえば有機化合物）を封入した溶接構造体の本体を溶接する際に、溶接部１６で発生した溶接熱によって溶接部近傍の有機化合物が気化される。その気化された気体を外部に逃がすために封入物１５と溶接部１６との間に溝１７を備えており、該溝は連通部２８を介して外部に連通している連通穴１８と連結されている。前記連通部はシール部材を有していてもよい。

溶接部１６は、図１において斜線で示したように、蓋１１と不図示の開口部を有する本体１２の相互に対向する面に、容器開口部の外周に沿い全周に亘って設定されている。溝１７は封入物１５の外側を囲んで形成されている。連通穴１８は溝１７の底から本体１２の内部を通って側面にて外部に連通している。

溶接構造体の蓋１１と溶接構造体の本体１２を溶接部１６の部分でＴＩＧ溶接やレーザー溶接等の溶接をする際に、この容器は、１つ以上の連通穴１８を通して溝１７を１００Ｐａくらいに低真空で真空引きすることにより、溶接構造体の蓋１１と本体１２が真空吸着され、溶接中に溶接構造体の蓋１１と本体１２が真空引きしているときよりも動きにくくなる上に、溶接部１６に近いところにある封入物１５の一部が溶接熱によって気化され、その気化された気体が溶接中に溶接部１６から抜けるのではなく連通穴１８から抜け、溶接部１６にピンホールやブローホールができにくくなる。

また、この容器は、溶接後に、連通穴１８にヘリウムリークチェック用の配管を接続することにより、ヘリウムリークチェック（気体の漏れ検出）を行うことができ、リークしている溶接場所がわかれば、リークしている場所を再溶接する。その後に、連通穴１８を封止する。そしてこのようにして再溶接し連通穴１８を封止することにより、この真空溶接物を真空中に配置した際に、この真空溶接物から出てくるアウトガスを低減することができる。また、この容器は、連通穴１８の後処理に関して後にも述べるが封止してもいいし、連通穴１８と溝１７を利用して温調用の（例えば、冷媒を流すための）配管を設けて温調してもよい。

図２（１）の図は、図１に示した溶接構造体の蓋１１を溶接構造体の本体１２に溶接した状態でのA面の断面図に相当する図である。なお、図２（１）の図はOリングを封止部品２３に具備するような構造として描く。封止部品２３は、図２（１）の図に示した連通部２８と外部との出口付近をOリング２９により封止することができるように、Oリング溝を配置する。図１の溶接前の溶接構造体を溶接した後の状態を図２（２）に示す。図２（２）に示した図は、連通穴２８の周辺に施した引き目やヘール加工２６の場所を具体的に表している。封止部品２３にOリング２９とOリング溝がある場合には、溶接構造体の本体２２は、同心円状に引き目やヘール加工２６を施こし、Oリング２９の接触する面に連通部から放射状に伸びた傷がないようにする。図２では封止部品２３で封止すると共に溝２７の内部を真空に引きリークチェックを行えるように配管が出ている。図２（１）の図の封止部品２３から出ている配管の左端部分をヘリウムリークディテクターに接続し、蓋２１と本体２２との溶接部（図１に示した溶接部１６）近辺にヘリウムを吹きかけて、ヘリウムリークディテクターに表示されるヘリウムの濃度が上がる場所があれば、その場所が外部と連通しているということなので、その場所をあらためてＴＩＧ溶接やレーザー溶接によって再溶接することにより、真空溶接部材のアウトガスの信頼性を上げることができる。また、この実施例では連通穴２８の封止はゴムのＯリングによるものであるが、メタルＯリングもしくはコンフラットもしくはガスケットによる封止でもよい。

なお、図１では溝と穴が固体を封入している本体１２側にあるが、蓋１１の側にあってもよい。というのも、溶接構造体の本体１２側の溝１７を掘っている場所は、応力によって変形が起こる可能性があるため加工を行いにくい。そこで、蓋は、溝が掘れる位に厚くして、溶接構造体の蓋に溝を掘る場合もある。その実施例を図３に示す。図３は図１に記載されている溶接構造体の蓋１１の部分を図１の下から見て描いた図である。図３で溶接構造体の本体にあった溝と外部につながる連通穴を図１の蓋１１に当たる場所である図３の溶接構造体の蓋３１は、溝３７と裏面に貫通しているなど外部に連通している連通穴３８とを具備しており、溝内部の気体が流路３９で外部に流れるようにしている状態が描かれている。

次に、本発明の実施例２として、封入物の気化した気体を逃がす溝の周辺に配管を配置した場合の例を挙げる。封入物が気化しやすい場所は一般的に溶接部に一番近い場所が気化しやすい。また、熱は熱伝導率が同じ物質でできている構造物の場合は、直線的に熱が伝わっていくため、気化しやすい場所に熱が伝わらないようにするためには、溶接部と封入物の間に冷却配管を配置し、配管を冷却することにより、溶接熱を小さくし、溶接構造体に封入している固体の溶接熱による気化を防ぐことができる。このことを具体的に示している容器を図４、及び図５に示している。そうすることにより、今まで溶接時の熱を銅などの熱伝導率の良いブロックを溶接時に溶接部の近傍に配置し、ブロックに蓄熱していたのを、効率的に外部に逃がすことにより、一層溶接熱が封入物に伝わりにくくなる。また、溶接部品が完成した後において、溶接部品の内部に電磁石などの発熱体を配置するときには、製品が完成した後に電磁石からの放出された熱を冷却配管から外部に逃がすこともできる。

なお、図４、及び図５中の（１）の図は溶接構造体の蓋を透過して描いた図であり、（２）の図は（１）の図のa−a断面を描いた図である。なお、図４、及び図５のそれぞれ（１）の図に描いた太い線（図４では４４、図５では５４）は冷却配管を表している。
図４は冷却配管４４を溶接構造体の本体４２の側に配置した例を示している。冷却配管４４を溶接構造体の溝４７の内部に配置する場合である。図５は冷却配管５４を溶接構造体の蓋５１に配置している。

図４のように冷却配管４４を溶接構造体の本体４２に配置することにより、図５のように溶接構造体の蓋５１に配置するよりも、蓋に溝を掘り配管を埋め込むよりも簡便に配置することができる。また、図５のように蓋に冷却配管５４を埋め込むことにより、本体５２に配置している溝５７を冷却配管よりも小さくすることができ、溶接構造体の本体４２において、枠の厚みを薄くすることができ、溶接構造体の本体４２の大きさを小さくすることができる。また、逆に溶接構造体の蓋に溝を配置し、溶接構造体の本体に冷却配管を配置してもよい。

また、図４、及び図５に示したように溝と冷却配管の配置が近接している場合は溝を真空に引く際において、冷却配管は内部の方が外部に比べて圧力が１気圧大きくても潰れないことを特徴とする配管とする。

次に、本発明の実施例３を示す。図６は溶接構造体内部の封入物の気化した気体を逃がす溝６７と封入している封入物６５の間に溝６９を配置している場合の図である。溶接構造体の蓋が薄く真空溶接物の内部、特に蓋と封入物の間に空気が存在した場合、外部を真空にすると、１気圧の圧力が薄い蓋にかかるため、溶接構造体の形状が変形してしまう。そのために封入している固体と溶接構造体の蓋６１との間に接着剤を塗布することによって、蓋と封入物を固定し、接着剤を塗布することにより蓋と封入物の間に内部の空気が溜まりにくくなる。そのときに、本実施例では、使用する接着剤が溶接部方向に流れ、溝を塞ぎ、溝が外部に連通しなくなることを防ぐために、溝６７と封入物６５との間にさらに溝６９を設けることとした。

なお、上述の実施例１〜３に記載の容器は真空用構造物を内包するために用いられる。真空用構造物の一例として真空で使用するモータが考えられる。モータとしての機能を確立するために構造物の内部には、コイルや鉄心、磁石などが具備されていることが考えられる。そして、それらの部品が内部で動かないように固定するために、これらの周りを樹脂等で固めている。チャンバー内にこれらの構成でできあがった構造物を入れ、チャンバー内を高真空にするために、構造物の外部と接する面は、アウトガスの多い有機化合物ではなく金属であることが特徴として挙げられ、また接合面から内部の樹脂等のアウトガスが出てこないように、完全に封止することが必要となる。

以下、本発明が適用される例示的な露光装置を実施例４として説明する。図７に示すように、この露光装置は、照明装置５０１、レチクルを搭載したレチクルステージ５０２、投影光学系５０３、ウエハを搭載したウエハステージ５０４とを有し、これらを支持構造体５０５によって支持する。露光装置は、レチクルに形成された回路パターンをウエハに投影露光するものであり、ステップアンドリピート投影露光方式またはステップアンドスキャン投影露光方式であってもよい。ここで露光装置の少なくとも一部は内部を高真空とした真空チャンバ内に配置される。上述の実施例１〜３の容器は、真空チャンバ内に配置された構成部材を内包するために用いられる。構成部材としては、たとえばウエハステージやレチクルステージを駆動するためのリニアモータ、またはその一部（コイル等）が挙げられる。実施例１〜３の容器を用いることで、構成部材からのアウトガスによる真空度の低下を抑えることができる。

照明装置５０１は、回路パターンが形成されたレチクルを照明し、光源部と照明光学系とを有する。光源部は、例えば、光源としてレーザを使用する。レーザは、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ、波長約１５３ｎｍのＦ_２エキシマレーザなどを使用することができるが、レーザの種類はエキシマレーザに限定されず、例えば、ＹＡＧレーザを使用してもよいし、そのレーザの個数も限定されない。光源にレーザが使用される場合、レーザ光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザ光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。また、光源部に使用可能な光源はレーザに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。

照明光学系はマスクを照明する光学系であり、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、及び絞り等を含む。
投影光学系５０３は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。

このような露光装置は、半導体集積回路等の半導体デバイスや、マイクロマシン、薄膜磁気ヘッド等の微細なパターンが形成されたデバイスの製造に利用されうる。本実施例によれば、高真空に対する信頼性の高い露光装置を提供することができる。

次に、本発明の実施例５として、上記露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図８は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では設計した回路パターンに基づいてマスクを作製する。

一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記のマスクとウエハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組み立て工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップ７でこれを出荷する。

上記ステップ４のウエハプロセスは、図９に示すように、以下のステップを有する。ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ（ステップ１１）、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するＣＶＤステップ（ステップ１２）、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップ（ステップ１３）、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップ（ステップ１４）、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ（ステップ１５）、上記の露光装置によって回路パターンをレジスト処理ステップ後のウエハに転写する露光ステップ（ステップ１６）、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップ（ステップ１７）、現像ステップで現像したレジスト像以外の部分を削り取るエッチングステップ（ステップ１８）、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト剥離ステップ（ステップ１９）。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。

本発明の実施例１に係る溝つき容器（構造体）の図である。 本発明の実施例１に係る容器を示し、（１）は図１のＡ面での断面図であり、（２）は斜視図である。 本発明の実施例１に係る蓋体に溝を具備している場合の斜視図である。 本発明の実施例２に係る容器の冷却配管を本体側に具備している場合の図であって、（１）は溶接構造体の蓋を透過して描いた平面図であり、（２）は（１）の図のa−a断面図である。 本発明の実施例２に係る容器の冷却配管を蓋の側に具備している場合の図であって、（１）は溶接構造体の蓋を透過して描いた平面図であり、（２）は（１）の図のa−a断面図である。 本発明の実施例３に係る容器の溝と固体の間にさらなる溝を具備している場合の断面図である。 本発明の容器が適用される例示的な露光装置を説明するための図である。 半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。 図８におけるウエハプロセスのフローを示す図である。

符号の説明

１１：蓋、１２：本体、１５：封入物、１６：溶接部、１７：溝、１８：連通穴、２１：蓋、２２：本体、２３：封止部品、２６：引き目またはヘール加工、２７：溝、２８：連通部、２９：Ｏリング、３１：蓋、３７：溝、３８：連通穴、３９：流路、４２：本体、４４：冷却配管、４７：溝、５１：蓋、５２：本体、５４：冷却配管、５７：溝、６１：蓋、６５：封入物、６７：溝、６９：溝、５０１：照明装置、５０２：レチクルステージ、５０３：投影光学系、５０４：ウエハステージ、５０５：支持構造体。

Claims (10)

1. 少なくとも２つの構造体を溶接することによって内部に空間を形成し、該空間内に封入物を備える容器において、前記構造体の少なくとも１つは、
   前記２つの構造体が溶接される溶接部と前記封入物との間において、前記２つの構造体が対向する面に形成された溝と、
   該溝と外部の空間とを連通する連通部とを有することを特徴とする容器。
2. 前記構造体は、蓋と、開口部を有する容器本体とを備えてなり、
   前記溶接部は、前記開口部の外周に沿って、前記蓋と前記容器本体が対向する面に形成されること
   を特徴とする請求項１に記載の容器。
3. 前記連通部はシール部材を有することを特徴とする請求項１または２に記載の容器。
4. 前記封入物と前記溶接部との間に冷媒を流すための配管を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の容器。
5. 真空チャンバ内で所定の処理を行う装置において、
   前記真空チャンバ内に配置される構成部材の少なくとも１つは請求項１〜４のいずれかに記載の容器内に設けられることを特徴とする処理装置。
6. 真空チャンバ内で露光を行う露光装置において、
   前記真空チャンバに配置される構成部材の少なくとも１つは請求項１〜４のいずれかに記載の容器内に設けられることを特徴とする露光装置。
7. 前記構成部材がリニアモータの一部であることを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
8. 請求項６または７に記載の露光装置を用いて露光対象を露光する工程と、
   前記露光対象を現像する工程とを備えることを特徴とするデバイス製造方法。
9. 少なくとも２つの構造体を溶接することによって内部に空間を形成し、該空間内に封入物を備える容器を形成する形成方法であって、
   溶接部と前記封入物との間に容器の内部空間と外部空間とを連通する連通手段を設ける工程と、
   溶接熱によって気化された前記封入物を前記外部空間に逃す工程と、
   前記連通手段を用いて前記容器の内部空間からの気体の漏れを検出する工程と、
   を備えることを特徴とする容器形成方法。
10. 前記連通手段を封止する工程を備えることを特徴とする請求項９に記載の容器形成方法。

Images