JPH03101216A - 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】 ［産業上の利用分計］ 本発明は減圧雰囲気下でウェハを露光するＸ線露光装置
に関する。

［従来の技術］ Ｘ線露光装置において、マスクやウェハ、およびマスク
とウェハの位置合せステージ等を気密なステージ収納室
に収納し、このステージ収納室内にＸ線の吸収の少ない
気体（例えばＨｅ）を減圧して充填し、露光を行なうＸ
線露光装置が特開昭６３−４９８４９号等に記載されて
いる。

ところでこの様なＸ線露光装置において、Ｘ線の透過量
は、ステージ収納室内のＨｅの雰囲気（純度、圧力、温
度）に大ぎく影響される。

Ｈｅ雰囲気が変動するとＸ線露光装置としての精度劣化
を引き起こす。そこで、ステージ収納室内の大気をヘリ
ウムで置換した後も常時一定量のＨｅを供給して、純度
の変動を抑え、さらに、バルブの開度を変えることで、
圧力を一定にして露光を行なうＸ線露光装置が提案され
ている。

第３図に従来のＸ線露光装置の構成を示す。

１はステージ収納室であり、マスクやウェハおよびマス
クとクエへの位置合せステージ等が収納されている。

２はステージ収納室１に接続されヘリウムの流量を調整
する手動調整弁、 ３はステージ収納室１にヘリウムを供給するヘリウムボ
ンベ、 １５は、ステージ収納室１内の絶対圧力を測定する圧力
センサーである。

ステージ収納室１は可変バルブ４を介して低真空ポンプ
５に接続されている。

可変バルブ４はコントローラ１６の指令により、バルブ
の開度を変えることができる。

６はＸ線を導入するためのビームボート、７は露光量調
整の為のシャッターであり、モータ８で駆動する。

９はビームボード６に取付けられた遮断窓、１１はステ
ージ収納室１に固定されたマスク支持台である。

このマスク支持台１１にマスク１２とマスク！２とウェ
ハのアライメント光学系１０が取付けられる。

１４は、ステージ収納室内に固定されたＸＹステージで
ある。

上記従来例のＸ線露光装置において露光を行なう場合は
、まずシャッター７を閉じておき、次に可変バルブ４を
全開にしてステージ収納室１内を所定の圧力（例えば１
０−’Ｔｏｒｒ）まで真空排気する。

その後、ステージ収納室１内が所定の圧力（例えば１５
０　Ｔｏｒｒ）になるまでヘリウムを導入する。その後
は圧力センサー１５で測定された圧力から、コントロー
ラ１６により、可変バルブ４の開度を変えて、圧力を一
定にする。圧力が安定すると、シャッター７を開け、露
光を行なう、又露光終了はシャッター７を閉めて終了と
する。

つまりシャッター７の開いている時間が露光時間であり
、シャッター７は露光時間を変えることにより、露光量
を制御することができる。

Ｘ線露光装置におけるステージ収納室１の許容圧力変動
は、Ｘ線の許容透過率変動により決まる。

次にＸ線の許容透過率変動及びそれから導かれる許容圧
力変動について述べる。

Ｘ線の透過率をＱとすると、Ｑは以下の式で表すことが
できる。

Ｑ　ｗ　ｅｘｐ［−（μＨ１ｌ・ｐ　ｕｓ（１−ｘ）十
μｇａＳ　ｐ　ｇａｓ　ｘＬｄ］上式においてμＨ６，
μｇａｓはそれぞれヘリウムと不純ガスの質量吸収係数
、 ρ１１、ρｇａｓはヘリウムと、不純ガスの密度Ｘは不
純ガスのモル分率 ｄはＸ線バス長さ （遮断窓からウェハまでの距！！り である。上式よりＸ線の透過率変動ΔＱを表わす式を求
める。

（但しμ・ρ・ｄくく１と仮定する） ここでまず遮断窓の熱伝導及び機械的強度を考慮して、
ステージ収納室１内圧力Ｐを１５０Ｔｏｒｒ、温度Ｔ−
３００°にとし、又、遮断窓からクエへまでの距ａＸ線
パスｄ＝３０ｃｏ＋と仮定する。これを計算すると、 ΔＱ　＝　３．４　ｘ　１０−’Δｐ−ｔ４ＸΔｘ　＋
　１．１　ｘ　１０−’Δ丁となる。

ΔＱの実用的数値としてＸ線照度変動を露光装置全系で
±２％以内に抑えるとする。

このＸ線照度変動±２％のすべてがＸ線透過率変動の内
の圧力変動によって生じると仮定すると３．４　　Ｘ　
１０−’Δ　Ｐ　＝±０．０２Δ　Ｐ−±５８　　Ｔｏ
ｒｒ となる。更に、ここではＸ線照度変動の±２％すべてを
圧力変動に割り振ったが、実際はこの変動±２％を幾つ
かの要因に割り振る必要がある。実用的な値としては、
±２％の１０分の１の±０．２％をＸ線透過率変動ΔＱ
に割り振るのが好適である。又このＨｅ雰囲気の変動も
圧力、純度、温度の３つの要因に分けられるので±０．
２％を１７３ずつに割り振る。

したがってＨｅの許容圧力変動は ΔＰ　＝　５８Ｘ　１／ＩＯＸ　１／３−±２Ｔｏｒｒ
ということになる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来例では、ステージ収納室１内の
圧力を所定の圧力±２　Ｔｏｒｒで管理することにより
、Ｘ線透過率変動を許容値に抑えているが、上記絶対圧
力管理を行なうと大気圧変動によってステージ収納室１
内外の差圧が変化し、みかけ上ステージ収納室１の外壁
にかかる圧力が変化し、ステージ収納室１が変形してし
まう、このことが原因となりステージ収納室内に取付け
られたマスクステージやＸＹステージの間に位置ズレが
生じ、マスクとウェハの位置合せの精度等に大きく影響
する。

本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされたものであっ
て、大気圧変化にかかわらずステージ収納室内外の圧力
差を一定に保ち差圧変動に基づく外力変化をなくすとと
もに、Ｘ線透過率の許容変動範囲内で露光を行なう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］前記目的を達成
するため、本発明によればステージ収納室１内の圧力管
理において大気圧との差圧で制御し、この制御により生
じたＸ線透過率変動の変動分を露光量調整の為のシャッ
ターにフィードバックし、露光量を増減させてキャンセ
ルすることにより、差圧変動によるステージ収納室１の
変形を抑えて、ステージ収納室１に取付けられている部
品の精度を高精度に維持し、さらにＸ線の透過率の変動
を抑えて高精度なＸ線露光装置を提供するものである。

［実施例］ 第１図は、本発明に係るＸ線露光装置の構成を示す図面
である。同図において１は、ステージ収納室であり、ス
テージ収納室１内にウェハ１３を把持するＸＹステージ
１４と、マスク１２を把持し、マスク１２とウェハ１３
のアライメント光学系１０を固定しているマスク支持台
１１が固定されている。

又ステージ収納室１の給排気系としてステージ収納室１
内にヘリウムを供給するヘリウムボンベ３が流量調整を
行なう手動調整弁２を介して接続され、圧力調整を行な
う為の低真空ポンプ５が可変バルブ４を介して接続され
ている。

６は、Ｘ線の入ってくるビームボートであり、ステージ
収納室１に取付けられている。ビームボート６にはステ
ージ収納室１内とビームボート６内の雰囲気を遮断する
遮断窓９と露光量調整の為のシャッター７およびシャッ
ター７を駆動するモータ８が取付いている。

１７は、ステージ収納室１の内側と外側の差圧を検知す
る差圧センサーであり、コントローラ１６を介して可変
バルブ４に接続されている。

１５は、ステージ収納室１内の絶対圧力を検知する絶対
圧力センサーでありコントローラ１８を介してモータ８
に接続されている。

上記構成において露光を行なう場合は、まずシャッター
７を閉じておき可変バルブ４を全開にして、ステージ収
納室内を所定の圧力（例えば１０弓Ｔｏｒｒ）まで真空
排気する。

その後ステージ収納室ｉ内と外気との差圧が所定の差圧
（例えば８１０　Ｔｏｒｒ）になるまでヘリウムを導入
する。その後は、一定量のヘリウムを供給し続け、更に
外気の圧力の変化つまり大気圧変動によってステージ収
納室内外の差圧が変らないように差圧センサ１７で常時
差圧を検知し、コントローラ１６から可変バルブ４に指
令を出し、常に差圧が一定になるよう圧力調整を行なう
。

この時例えば大気圧が７６０　Ｔｏｒｒに対し、５％変
動すると、圧力は３８　Ｔｏｒｒ変動する。したがって
圧力調整によりステージ収納室１内の圧力変動がＸ線の
許容透過率変動による許容圧力変動をオーバーしてしま
うため絶対圧力センサ−１５でステージ収納室ｌ内の圧
力を常時検知し、これをコントローラ１８を介してシャ
ッター７を駆動するモータ８にフィードバックしシャッ
ターの開閉時間を、すなわち露光量を補正することによ
りＸ線の透過率変動を抑える。つまり圧力が高くなれば
、シャッターの開いている時間を長くし、圧力が低くな
れば短くする。

本発明によれば、ステージ収納室１内外の差圧を一定差
圧に管理し、又差圧管理によるステージ収納室１内の絶
対圧力の変動で生じるＸ線の透過率変動をシャッター７
で露光量を増減させ、キャンセルすることにより差圧変
動によるステージ収納室１の変形を抑えてステージ収納
室１に取付けられている部品の精度を高精度に維持し、
更にＸ線の透過率の変動を抑えて高精度なＸ線露光装置
を可能にしたものである。

上記実施例は、Ｘ線露光装置におけるステージ収納室１
内の圧力管理において、差圧センサを用いた例を示した
が、ステージ収納室の内外圧の差圧が分かれば、差圧セ
ンサに限らなくてよい。

第２図に本発明の第２の実施例としてＸ線露光装置の圧
力センサ構成を示す。

第１図に示した実施例ではステージ収納室１に絶対圧検
出センサ１５と差圧センサ１７を設置したが、第２図で
は、ステージ収納室１に絶対圧力センサ１５一つを設置
し、ステージ収納室の外にもう一つ大気圧用の絶対圧力
センサ１９を設置する。この２つのセンサ１５，１９に
おいて、まず絶対圧力センサ１５の検出値出力を１つは
、コントローラ１８を介してシャッター７の駆動を行な
うモータ８に接続し、もう一つを絶対圧力センサ１９か
らの出力と一緒に、コントローラ１６に接続しコントロ
ーラ１６を介して可変バルブ４に接続する。

上記構成において露光を行なう場合は、まずシャッター
７を閉じておき、可変バルブ４を全開にして、ステージ
収納室内を所定の圧力（例えば１０−’Ｔｏｒｒ）まで
真空排気する。その後ステージ収納室１内と外気との差
圧が所定の差圧（例えば６１０　Ｔｏｒｒ）になるまで
ヘリウムを導入する。その後は、一定量のヘリウムを供
給し続け、更に外気の圧力の変化つまり大気圧変動によ
って、ステージ収納室１内外の差圧が変わらないように
、ステージ収納室１内を絶対圧力センサ１５で常時圧力
を検知し、又ステージ収納室１外を絶対圧力センサ１９
で常時圧力を検知する。この２つのセンサ１５．１９の
差圧値が一定になるように、コントローラ１６から可変
バルブ４に指令を出し、圧力調整を行なう。

この時例えば、大気圧が７６０　Ｔｏｒｒに対し、５％
変動すると、圧力は３８　Ｔｏｒｒ変動する。

したがって圧力調整により、ステージ収納室ｌ内の圧力
変動が、Ｘ線の許容透過率変動による許容圧力変動をオ
ーバーしてしまうため、ステージ収納室１内の圧力を常
時検知している絶対圧力センサ１５からコントローラ１
８を介してシャッター７を駆動するモータ８にフィード
バックしシャッターの開閉時間、すなわち露光量を補正
することによりＸ線の透過率変動を抑えた。つまり圧力
が高くなれば、シャッターの開いている時間を長くし、
圧力が低くなれば短くする。

以上第２の実施例でも第１の実施例と同様の効果が得ら
れる。

［発明の効果］ 以上説明したように、減圧雰囲気下で露光を行なう露光
装置においてステージ収納室内外の差圧をステージ収納
室の内圧で制御し、内圧に応じて露光時間を調整するこ
とにより差圧変動によるステージ収納室１の変形を抑え
てステージ収納室１に取付けられている部品の精度を高
精度に維持でき、さらにＸ線の透過率変動を抑える効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例であるＸ線露光装置の構成図
、 第２図は本発明の第２の実施例であるＸ線露光装置の構
成図、 第３図は従来のＸ線露光装置の構成図である。 ：ステージ収納室、　２ ：ヘリウムボンベ、　４ ：低真空ポンプ、　　　６ ：シヤツター　　　　８ ：′ａ断窓、 ：アライメント光学系、 ：マスク支持台、　　１２ ：ウエハ、　　　　　１４ ：絶対圧力センサー ：コントローラ、　　１７ ：コントローラ、 ：絶対圧力センサー 二手動調整弁、 ：可変バルブ、 ：ビームボート、 ：モータ、 ：マスク、 ：ＸＹステージ、 ：差圧センサー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）露光すべきウェハを搭載するステージと、該ステ
   ージを密封的に収容するステージ収納室と、該ステージ
   収納室外部から遮断窓を通して前記ウェハにＸ線を照射
   するためのＸ線照射通路と、該Ｘ線照射通路上に設けた
   露光量制御手段と、前記ステージ収納室を真空排気する
   真空排気手段と、該ステージ収納室内にＸ線吸収性の低
   いガスを充填するガス供給手段と、該ステージ収納室内
   の圧力と外部の大気圧との差を検出する差圧検出手段と
   、該ステージ収納室内の絶対圧力を検出する絶対圧検出
   手段とを具備し、前記差圧検出手段を前記真空排気手段
   に連結して前記ステージ収納室内外の圧力差を一定に制
   御するとともに、前記絶対圧検出手段を前記露光量制御
   手段に連結して前記ステージ収納室内のガス圧力変動に
   基づいてＸ線照射量を制御するように構成したことを特
   徴するＸ線露光装置。
2. （２）前記差圧検出手段は、前記ステージ収納室に設け
   た差圧センサーからな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. （３）前記差圧検出手段は、前記ステージ収納室内の絶
   対圧力を検出する前記絶対圧検出手段と大気の絶対圧検
   出手段とにより構成し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。