JPH04188100A - Ｘ線露光装置の気体置換方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、シンクロトロン軌道放射光（以下ＳＯＲとい
う）等のＸ線を光源とするＸ線露光装置の気体置換方法
に関する。

従来の技術 最近、Ｘ線露光装置の光源としてＳＯＲ等のＸ線分利用
することが注目されている。露光に用いられるＸ線は普
通波長が１ｎｍ程度の軟Ｘ線である″が、軟Ｘ線は空気
中で激しく減衰する。このため、Ｘ線露光装置において
はＸ線の光路近傍あるいは装置全体を、密閉容器で密閉
し、密閉容器内をヘリウム等、Ｘ線を通しやすい気体で
満たして露光を訂うことが一般的となっている。またマ
スクとウェハの相対位置を精密に合わせるためには装置
各部の温度変化による熱変形を抑える必要がある。この
温度変化による影響をなくすため、通常はヌテージの駆
動部をはじめ発熱源となる全ての機器は常に電源が入っ
たままにされる。

従来、この種のＸ線露光装置において密閉容器内を空気
から他の気体へ置換する方法としては、密閉容器内を一
旦真空にした後、置換すべき気体を密閉容器内に導入し
て密閉容器内を大気圧に戻すことにより置換する方法を
用いていた。

発明が解決しようとする課題 しかじなカニら、上記のような置換方法を用いた場合、
密閉容器内が一旦真空になってしまい、密閉容器内の機
器の電源が入ったままだとこれらの機器が真空放電を起
こすという問題点を有していた。一般的に放電開始電圧
は雰囲気として使用される気体によって異なり、第３図
に示すように気体圧力Ｐと電極間隔ｄとの積Ｐｄの関数
となるパッシェンの法則が知られている。第３図かられ
かるようにＰｄがある値において放電開始電圧が最低値
をとるため、電極間隔ｄが一定の時真空圧力によっては
放電が発生する範囲にあることがわかる。さらに、密閉
容器内を大気圧から真空にして再び大気圧に戻す過程は
等積等温変化ではなく、断熱変化をともなうものであり
、この断熱変化分は低圧のときのほうが大きいため、圧
力が大気圧近辺である時と比べて圧力が低くなるほど温
度変化は犬きく、密閉容器の内部の温度は低下すること
になる。−旦温度が下がれば、元の温度にもどるまでに
密閉容器内ｉこ大きな温度変化履歴が与えられることに
なシ、あらかじめ精密に位置調整された部分の調整が狂
ってしまう恐れがあった。

本発明は上記課題を解決するもので、密閉容器内を空気
から他の気体に置換する際に密閉容器内の機器の真空放
電を起こさず、さらに置換時の温度度化幅を小さくでき
るＸ線露光装置Ｏ気体置換方法を提供することを目的と
している。

課題を解決するだめの手段 本発明は上記目的を達成するために、密閉容器内を空気
から他の気体に置換する方法として、気体の断熱、膨張
による温度変化が精密な機械の許容できる温度差内にお
さまり、かつで閉容器内の機器の真空放電が発生しない
圧力まで、密閉容器内を大気圧から減圧した後池の気体
を導入して密グ容器内全大気圧に戻すという動作を繰シ
返す方法を用いるものである。

作　　　用 上記置換方法を用いて密閉容器内を空気から他の気体に
置換する場合、密閉容器内の圧力はあるところまでしか
下がらず放電の生じやすい真空にはならないので、密閉
容器内の機器の真空放電は起こらない。また気体の断熱
膨張による温度変化が、精密な機械の許容できる温度差
内におさまる圧力まで密閉容器内を大気圧から減圧した
後再び大気圧に戻す過程は、やはり若干の温度差が生じ
るものの、−旦真空にする場合と比較して温度変化履歴
の悪影響は低減される。密閉容器内を大気圧から減圧し
た復信の気体を導入して大気圧に戻すという動作を一回
行っただけでは密閉容器内は完全に置換されずに空気と
他の気体とが混合された状態になるが、この創作を何回
か繰シ返すことによって他の気体の濃度が高まっていき
、所期の濃度が得られる。

実施例 本発明の一実施例について以下図面を参照しながら説明
する。第１図は本発明の方、云を用いる実施例のＸ線露
光装置の断面図である。本実施例は、光源としてＳＯＲ
を用いるＸ線露光装置である。

第１図において、１はＸ線導入部であり、ＳＯＲ発生源
から露光装置内にＳＯＲを導く。Ｘ線導入部１の内部は
通常超高真空に保たれ、先端にはベリリウム窓２が取り
付けられている。窓材としてペリＩＪウムが用いられる
理由は、Ｘ線を通しやすくするために薄くしても窓の両
側での圧力差に岨えうるからである。３は密閉容器で、
装置全体を密閉する。４はベースである。５はマスク７
テージで、マスク６を保持する。７はウェハステージで
Ｉ方向に比較的大きな可動範囲を持つＸステージ８と、
ｙ方向に比較的大きな可動範囲を持つｙステージ９と、
ウェハ１０を保持して”　−’ｌ　Ｉ　Ｚ　。

α、β、θの６方向に微動可能な微動ステージ１１から
構成される。ここで”　＋　Ｖ　＋　ｚ＋α、β、θは
第１図に示した方向とする。１２は位置合わせ手段で、
位置合わせ光源１３と、光学系１４と、カメラ１５とを
備えている。位置合わせ手段１２によるマスク６とウェ
ハ１０の相対位置の合わせ方法は、位置合わせ光源１３
からウェハ１０に向けて光を発射し、マスク６の表面お
よびウェハ１゜の表面にあらかじめ設けられた位置合わ
せマークを光学系１４を介してカメラ１５で検品するこ
とによって得られる位置ずれの情報をウェハステージ７
の位置決めにフィードバックするものである。

１６はガス置換手段で、密閉容器３内の圧力を検品する
圧力計１７と、弁１８を介して密閉容器３と連結された
ヘリウム供給源１９と、弁２０を介して密閉容器３と連
結された真空ポンプ２１から構成される。

以上のように構成さｎた本発明の実施例においては、露
光動作を行う前の段階としてベリリウム窓２からマスク
６およびウェハ１０までのＳＯＲの減衰を防ぐために密
閉容器３内を空気からヘリウムに置換する動作が行われ
る。以下その置換動作について説明する。まず初期状態
では弁１８と弁２０はともに閉じられている。はじめに
弁２Ｑが開かれ、真空ポンプ２１の作用によシ、密閉容
器３内の圧力が低下する。密閉容器３内の圧力は圧力計
１７で常時検品される。あらかじめ真空引き実験によっ
て中の機械が受ける温度変化が例えば０．５°Ｃ以内で
すみ、かつ密閉容器３内の機器の真空放電がないような
減圧値を求めておき（ここでは便宜上１／２気圧として
おく）、この減圧値まで中の圧力が低下すると弁２０が
閉じられ、代わりに弁１８が開かれる。弁１８が開かれ
るとヘリウム供給源１９から密閉容器３内にむかってヘ
リウムが流れ込み、密閉容器３内の圧力は上昇する。密
閉容器３内の圧力が大気圧すなわち１気圧まで戻ったら
弁１８が閉じられ、１回目の置換動作が終了する。１／
２気圧まで減圧した場合、１回目の置換動作が終わった
時点で密閉容器３内のヘリウム濃度は体積濃度で約５０
％になる。あとはヘリウム濃度が所期の値に達するまで
上記の置換動作が繰シ返される。例えばヘリウム濃度を
９９％まで上げたい場合、置換動作の繰り返し回数は７
回必要である。このことは０．５のｎ乗が０．０１であ
るとして式を解くことにより簡単に求められる。

第２図は本発明の実施例のＸ線露光装置における置換動
作の繰り返し回数と密閉容器３内のヘリウム濃度の関係
を表す図である。上記置換動作中、密閉容器３内の機器
の電源は入ったままにされるが、密閉容器３内の圧力は
最低でも１／２気圧であり、これは密閉容器３内の機器
が真空放電を起こさないように設定された値なので放電
は起こらない。また、気体の断熱膨張による温度変化は
、精密な機械の許容できる温度差内におさまるので温度
履歴による狂いを少なくすることができる。

なお、本実施例ではＸ線の吸収が少ないヘリウ　　。

ムを用いたが、使用するＸ線の波長域においてＸ線の吸
収が少ない他の気体であっても差し支えない。また、本
実施例では密閉容器３によって装置全体が密閉されたが
、Ｘ線導入部からマスクまでのＸ線の光路近傍のみを密
閉するものであっても差し支えない。

発明の効果 以上の実施例から明らかなように本発明によれば、密閉
容器内を空気から他の気体に置換する方法として、密閉
容器内を大気圧からある圧力まで減圧した復信の気体を
導入して密閉容器内を大気圧に戻すという動作を繰り返
す方法を用いることによシ、置換時においても発熱源と
なる機器の電源を入れたままに保って装置各部の温度変
化による熱父形を抑制することができ、また温度変化履
歴が与えられることによる装置各部の精密な位置調整の
狂いも抑制することができるので、露光時のマスクとウ
ェハの位置合わせ精度を悪化させないという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の置換方法を用いたＸ線露光装置の一実
施例の断面図、第２図はＸ線露光装置における本発明の
方法による置換動作の繰り返し回数と密閉容器内のヘリ
ウム濃度の関係を表す図、第３図は気体の圧力と放電開
始電圧の関係を示す図である。 １・・・・・・Ｘ線導入部、３・・・・密閉容器、５・
・・・マスクステージ、６−・・・・マスク、７−・・
ワエハステ−ジ、１０・・・・・・ワエハ、１２　・・
・・位置合わせ手段、１６・　・・ガス置換手段。 代理人の氏名　弁理士　小鍜治　　明　ほか２名ｔ　　
−−−Ｘ惠Ｊ象入部 ３〜−−デＩ／容呑 ５−一−マ又りステーン ６−ｍ−マスク ７−−−　ウェハステージ ｌθ−一−ウエノ＼ １２−−一位１合ハビ手段 １６−・−ゲス１り費、１１１ Ｍ１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｘ線導入部と、マスクを保持するマスクステージと、前
   記マスク近傍の露光位置までウェハを保持して移動する
   ウェハステージと、前記マスクと前記ウェハの相対位置
   を合わせる位置合わせ手段と、装置全体を密閉するかま
   たは前記Ｘ線導入部から前記マスクまでのＸ線の光路近
   傍のみを密閉する密閉容器と、前記密閉容器内を空気か
   ら他の気体に置換するガス置換手段とを備えたＸ線露光
   装置において、前記密閉容器内を空気から前記他の気体
   に置換する方法として、前記密閉容器内を大気圧から気
   体の断熱膨張が精密な機械に与える影響を許容できる温
   度差内におさめうる圧力であって、かつ前記密閉容器内
   で動作する機器が放電によって影響を受けない圧力まで
   減圧した後、前記他の気体を導入して前記密閉容器内を
   大気圧に戻すという動作を繰り返す方法を用いることを
   特徴とするＸ線露光装置の気体置換方法。