JPH03108311A

JPH03108311A - Ｘ線露光装置

Info

Publication number: JPH03108311A
Application number: JP1243291A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Tanaka; 裕田中; Nobutoshi Mizusawa; 水澤　伸俊; Takuo Kariya; 刈谷　卓夫; Koji Uda; 宇田　幸二; Shunichi Uzawa; 鵜澤　俊一; Kunitaka Ozawa; 小澤　邦貴
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-09-21
Filing date: 1989-09-21
Publication date: 1991-05-08

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】［ａ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
ＸＪｉ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線透過経路に大気
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線に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（特開昭
８３−４９８４９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線通過経路における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、ヘリウムの純度はかなり高くまた、変動幅もか
なり小さくする必要があり、このため純度の検出手段を
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となり、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悪化を補正するＸ線露
光装置が提案されている。

第５図は提案されているＸ線露光装置の構成を示す。

第５図において、Ｘ線源（不図示）には鏡筒１が接続さ
れ、さらに、鏡筒１にはステージ収納室６が接続されて
いる。鏡筒１にはベリリウム遮断窓２が設けられ、これ
を通して発生したＸ線を取出す。

ステージ収納室６には、マスク１２、マスク支持部３８
、ウェハ１１、ウェハチャック１０、ウェハステージ９
が収納されている。

ステージ収納室６には、油回転ポンプ等の低真空ポンプ
４４が可変パルプ４３を介して接続されている。

可変バルブ４３は、コントローラ４１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４０および圧力検出ボート３９によりス
テージ収納室６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４１は可変パルプ４３の開度を制御
する。これにより、ステージ収納室６内の圧力が一定に
なるように制御される。

また、４７はヘリウムボンベ、４６は手動で開度が調整
できるバルブで、Ｈｅ供給ボート４５を通して、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４４によりステージ収納室６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６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６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６内には、マスクとウェハの位
置合せステージ等のメカ機構が収納されており、また、
シール部も多数存在し、それら全体からの放出ガス、も
れ等によるヘリウムの純度悪化を補正して露光装置とし
ての精度を維持するのに必要な量のヘリウムを供給しな
ければならない。

また、この様な露光装置では、マスクあるいはウェハ交
換の際に、装置全体を大気解放してヘリウム雰囲気を破
っているためウェハ交換後に大気→真空−Ｈｅの充填に
時間がかかり、スルーブツトの低下を招く、この欠点を
解決するため、マスクあるいはウェハの搬送装置等は、
ステージ収納室６とは別のサブチャンバーに収納し、ス
テージ収納室６とサブチャンバーの間に仕切弁を設け、
サブチャンバーのみのヘリウム雰囲気を大気解放するこ
とを可能にしたロードロツタ機構が設けられる。この場
合、従来例では、ウェハ交換後サブチャンバー内を所定
の真空度に排気し、その後ヘリウムを充填して、ステー
ジ収納室６と同じ圧力のヘリウム減圧雰囲気とした後に
、仕切弁を開く必要がある。従ってサブチャンバーの圧
力調整に時間がかかり、ウェハ交換時間の短縮が充分図
られなかった。

本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされたものであフ
て、初期状態から露光可能状態へ穆行する際の排気時間
を短縮しかつ露光時のヘリウム流量を減少させるととも
に、ロードロック機構を備えた場合にウェハ交換時間の
短縮が図られる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および作用］本発明によれ
ば、遮断窓からマスクまでのＸ線ビームパスをベローズ
で覆うことにより、このＸ線ビームパスの雰囲気をステ
ージ収納室６内の雰囲気から分離できる様にし、露光時
は、Ｘ線ビームパスは減圧ヘリウム雰囲気、ステージ収
納室６内は、上記ヘリウムとは同圧の減圧空気とするこ
とで、常時流すヘリウムの流量を抑えまた、ステージ等
の設計の自由度を大きくすることを可能にしたものであ
る。また、ウェハ交換にロードロツタ機構を採用した場
合には、ウェハ交換後サブチャンバーは、上記ヘリウム
と同圧の減圧の空気の雰囲気に排気するだけで良く、ウ
ェハ交換時間の短縮、従ってスルーブツトの向上を実現
するものである。

また、上記発明において、マスク支持部に仕切弁を有し
、マスクを覆うカバーをマスク支持部に気密に取り付け
る手段を有し、さらに、この時マスクの裏表の空間を、
同時に給排気する手段を備えることにより、あるいは、
マスクをマスクホルダーに取り付け、マスクホルダーは
、マスク支持部と気密性を保持しつつ、マスク支持部に
開けられたＸ線透過口を完全に塞ぐ位置まで移動する手
段を有し、さらにマスクを覆うカバーをマスクに気密に
取り付ける手段を有し、この時マスクの裏表の空間を同
時に給排気する手段を備えることにヨリ、マスク交換の
際にも、Ｘ線ビームパスのヘリウム雰囲気を破ることな
く、かつマスクの表裏に差圧をかけることなく、交換可
能としたものである。

［実施例］第１図および第２図は本発明の第１の実施例を示す。

第１図は、本発明の実施例の露光時の図面であり、同図
において、Ｘ線源収納室（不図示）に鏡筒１が接続され
、鏡筒１には、ステージ収納室６が接続されている。鏡
筒１には遮断窓２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６には、マスク１２、
マスク支持部５、ウェハ１１．ウェハチャック１ｏ１ウ
ニ八ステージ９、マスクとウェハの位置合せのための光
学系３が収納されている。

また、ステージ収納室６およびマスク支持部５には、遮
断窓２からマスク１２までのＸ線ビームパスを覆うベロ
ーズ４が設けられている。マスク支持部５には、仕切弁
１４を有し、駆動ユニット１３により駆動される。

また、ステージ収納室６内には、駆動ユニット８により
駆動される伸縮自在なマスクカバー７が収納されている
。

さらに、給排気系として、鏡筒１には、Ｈｅ供給ボート
２９およびバルブ２１を介してＨｅボンベが接続されて
いる。マスク支持部５には、検出ボート２７を介して、
圧力計１９が接続され、排気ポート２８および可変バル
ブ２ｏを介して油回転ポンプ等の低真空ポンプ３２が接
続され、さらにボート３０、ボート３１およびバルブ２
２〜２５を介して、Ｈｅボンベおよび低真空ポンプ３３
が接続されている。

可変バルブ２０は、圧力計１９の信号から、コントロー
ラ１８により、ベローズ４内のＸ線ビームバスのヘリウ
ム雰囲気の圧力を所定の圧力に保つものである。また、
ステージ収納室６には、検出ボート２６を介して圧力計
１７が接続され、さらに排気ポート３２および可変バル
ブ１５を介して低真空ボート１６が接続されている。可
変バルブ１５は、圧力計１７の信号からコントローラ１
８により、ステージ収納室６内の圧力を、Ｘ線ビームバ
スと同じ所定の圧力に保つよう制御される。

第２図は、初期状態（ステージ収納室６内が大気圧）か
ら、露光時の状態へ立ち上げる際の状態を示している。

この時仕切弁１４は、駆動ユニット１３により閉じられ
ている。まず、駆動ユニット８によりマスクカバー７が
マスクと向い合う位置まで駆動される。マスクカバー７
は、２重のベローズから成っており、内外のベローズの
間を加圧することにより、伸びて、マスク支持部５に対
し気密に固定される。

この状態で、ステージ収納室６内は、露光時の圧力（例
えば１５０　Ｔｏｒｒ）まで、低真空ポンプ１６により
排気される。

ベローズ４内の遮断窓２から仕切弁１４までのＸ線ビー
ムバス部は、排気ポート２８を介して低真空ポンプ３２
より所定の圧力（例えば１ｏ−３Ｔｏｒｒ）まで真空排
気され、その後、供給ボート２９を介して露光時のヘリ
ウム減圧雰囲気（例えば１５０　Ｔｏｒｒ）までヘリウ
ムが供給される。さらに仕切弁１４〜マスク１２と、マ
スク１２〜カバー７の空間は、ボート３０，３１を介し
て、まず低真空ポンプ３３により同時に、所定の圧力（
１０−’Ｔｏｒｒ）まで排気され、その後、ヘリウムが
同時に供給され、露光時のヘリウムの減圧雰囲気となる
。従って、この時マスクの表と裏に差圧はかからない、
この状態から、仕切弁１４を開け、マスクカバー７を所
定の退避位置へ駆動し、露光時の状態（第１図）となる
。

マスクを交換する時は、まず、仕切弁１４を閉じ、マス
ク１２を不図示の搬送機構により交換する。その後、マ
スクカバー７をマスク１２にかぶせ、仕切弁１４〜マス
ク１２、マスク１２〜マスクカバー７を同時に減圧ヘリ
ウムの状態にした後、マスクカバー７を退避位置に駆動
して露光状態とする。

上述した様に、初期状態から露光状態に立ち上げる場合
、ステージ収納室６内の大部分については、露光時に圧
力（例えば１５０　Ｔｏｒｒ）まで排気すれば良く、排
気時間も大きく短縮できる。また露光時は、Ｘ線ビーム
バスのヘリウム雰囲気だけを管理すれば良く、流すヘリ
ウムの量もステージ部やシール部の漏れを考慮する必要
がなく、流量を抑えることができ、またステージの設計
の自由度も大きくなる。

また、マスク、ウェハ交換にロードロツタ機構を用いた
場合も、Ｘ線ビームパスの減圧ヘリウム雰囲気をこわす
ことなく、交換可能であり、サブチャンバーも露光時の
圧力まで排気すれば良い。

第３図、第４図は、本発明の第２の実施例を示す。

第３図は、第２の実施例の露光時の図面であり、同図に
おいて、Ｘ線源収納室（不図示）に鏡筒１が接続され、
鏡筒１には、ステージ収納室６が接続されている。鏡筒
１には、遮断窓２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６にはマスク１２、マス
クホルダー３３、マスク支持部３５、ウェハ１１．ウェ
ハチャック１０、ウェハステージ９、マスクとウェハの
位置合せのための光学系３が収納されている。

マスク１２は、マスクホルダー３３に気密に固定される
。また、マスクホルダー３３は、第３図の露光位置から
、マスク支持部３５に設けられたＸ線通過口を完全に塞
ぐ位置まで、駆動ユニット３４により、マスク支持部３
５と気密性を保持したまま移動可能となっている。

また、ステージ収納室６内には、駆動ユニット８により
駆動される伸縮自在のマスクカバー７が収納されている
。

さらに、給排気系として、鏡筒１には、Ｈｅ供給ボート
２９およびバルブ２１を介して、Ｈｅボンベが接続され
ている。マスク支持部３５には、検出ボート２７を介し
て圧力計１９が接続され、排気ポート２８および可変バ
ルブ２０を介して低真空ポンプ３２が接続されている。

また、マスクホルダー３３には、ボート３６．３７およ
びバルブ２２〜２５を介して、Ｈｅボンベおよび低真空
ポンプ３３が接続されている。

また、ステージ収納室６には検出ボート２６を介して圧
力計１７が接続され、排気ポート３２および可変バルブ
１５を介して低真空ポンプ１６が接続されている。可変
バルブ１５．２０の機能は第１の実施例と同様である。

第４図は、初期状態（ステージ収納室６内が大気圧）か
ら、露光時の状態へ立ち上げる際の図である。

マスクホルダー３３は、駆動ユニット３４により駆動さ
れ、Ｘ線通過口を塞いでいる。また、マスクカバー７は
、駆動ユニット８により駆動され、マスク１２を覆う様
にマスクホルダー３３に気密に固定されている。

ベローズ４内のＸ線ビームパス部は、排気ポート２８を
介して低真空ポンプ３２より所定の圧力（例えば１０−
”Ｔｏｒｒ）まで真空排気され、その後Ｓ供給ボート２
９を介して露光時のヘリウム減圧雰囲気（例えばｌ　５
　Ｑ　Ｔｏｒｒ）までヘリウムが供給される。さらにマ
スク支持部３５〜マスク１２と、マスク１２〜カバー７
の空間は、ボート３６．３７を介して、まず低真空ポン
プ３３により同時に所定の圧力（１０′″３Ｔｏｒｒ）
まで排気され、その後、ヘリウムが同時に供給され、露
光時のヘリウムの減圧雰囲気となる。従って、この時マ
スクの表と裏に差圧はかからない。

この状態から、マスクカバー７を所定の退避位置へ駆動
した後マスクホルダー３３を露光時の位置まで駆動し露
光時の状態（第３図）となる。

マスク１２を交換する時は、まず、マスクホルダー３３
を第４図の位置まで駆動した後、マスクを不図示の搬送
機構により交換する。その後、マスクカバー７をマスク
１２にかぶせ、マスク支持部３５〜マスク１２とマスク
１２〜マスクカバー７の空間を同時に所定の減圧Ｈｅ雰
囲気にした後、マスクカバー７を退避位置に駆動し、マ
スクホルダー３３を露光時の位置に駆動し、第３図の露
光状態とする。

［発明の効果］以上説明したように、本発明により露光状態へ立ち上げ
る時の排気時間の短縮が図られ、露光時に流すヘリウム
の流量が抑えられる。またステージ等ステージ収納室内
の可動部の設計の自由度が拡大シ、ロードロックによる
マスクやウェハ１１時の交換時間の短縮が図られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における露光状態の構成
図、第２図は本発明の第１の実施例の装置立ち上げおよびマ
スク交換時の構成図、第３図は本発明の第２の実施例の露光状態の構成図、第４図は本発明の第２の実施例の装置立ち上げおよびマ
スク交換時の構成図、第５図は従来のＸ線露光装置の構成図である。１：鏡筒、２：′ａ断窓、４：ベローズ、５：マスク支持部、６：ステージ収納室、７：マスクカバー１１：ウェハ、１２：マスク、４：仕切弁、：マスクホルダー３５：マスク支持部。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）マスクを固定保持するマスク支持手段と、該マス
クを介して露光すべきウェハを搭載するウェハステージ
と、前記マスク支持手段およびウェハステージを密封的
に収納するステージ収納室と、該ステージ収納室内に外
部のＸ線源からＸ線を導入するための遮断窓と、該遮断
窓と前記マスク間のＸ線光路を前記ステージ収納室内で
気密的に仕切るＸ線光路隔離手段とを具備したことを特
徴とするＸ線露光装置。
（２）Ｘ線露光時に、前記Ｘ線光路隔離手段で仕切られ
たＸ線光路を減圧ヘリウム雰囲気とし、前記ステージ収
納室内を前記減圧ヘリウムと同圧の空気雰囲気となるよ
うに露光制御可能と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。
（３）前記マスクの上面側および下面側をそれぞれ気密
封止するマスク密封手段を具備し、該マ　スクの上面側
および下面側の両気密空間に対し同時に真空排気する真
空排気手段と、前記両気密空間に対し同時にヘリウムを
供給するヘリウム給気手段とを具備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。
（４）前記マスクの上面側の密封手段はマスク支持手段
を設けた仕切弁からなり、前記マスクの　下面側の密封
手段は前記ステージ収納室内で移動可能でかつ上下に伸
縮可能なベローズからなることを特徴とする特許請求の
範囲第３項記載のＸ線露光装置。
（５）前記マスクの上面側の密封手段は、マスク支持手
段のマスク支持部材を摺動可能として該マスク支持部材
によりＸ線光路を密封するとともにマスク上面に気密空
間を形成するように構成し、前記マスクの下面側の密封
手段は前記ステージ収納室内で移動可能でかつ上下に伸
縮可能なベローズからなることを特徴とする特許請求の
範囲第３項記載のＸ線露光装置。