JPS60178632A - 排気室 - 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】 本発明は、Ｘ線転写装置に使用される排気室に関する。

回路の集積度合が高まるに従って回路パターロンのオー
ダーが要求される様になってきており、これを達成する
ため回路パターンを転写するための照射エネルギーも紫
外、遠紫外そして軟Ｘ線と波長が増々短いものが使用さ
れている。

欲Ｘ線を使用したリングラフィ装置は既に１０年以上に
渡って実用化の努力がなされているが、今日になっても
未だ実用的な半導体デバイス生産用のＸｉ転写装置は完
成していない。この原因は実用化の要件である焼付分解
能、アライメント精度、スループット、装置の信頼性、
操作性、装置価格等のバランス又は適正化が不十分なた
めであると考えられる。　′ しかしながらＸ　、１％１転写装置を実現するため要件
をより詳細に検討すると、問題の１つは軟Ｘ線の取扱い
が可視光あるいは紫外光に比べて遥かに困難な点にある
。周知の通り軟Ｘ＠は真空容器中で発生さぜなければな
らないから、極近接もしくは密着状態に置かれたマスク
とウェハ上へ軟Ｘ線を照射するために真空容器にベリリ
ュ内入箔の叡冬通して糾Ｙ鎗か這出ゴ仕入−ベリリュウ
ムは軟Ｘ線を吸収する比率が極めて小さいため選ばれた
ものではあるが、容器内の高真空とマスク及びウェハの
置かれた大気圧との気圧差に耐えられる様に５０ミクロ
ン程度の厚さが要求される。ベリリュウム箔はこの程度
の厚さになると軟Ｘｌ１１Ｊの吸収率が５０％にもなっ
てしまい不利である。

更にこれに加えて以下の様な難点が本件の発明者達によ
って注目された。第７図は加速した電子線をターゲット
に照射して発生させた軟Ｘ線の強度（縦軸）とエネルギ
との関係を示したものである。なめらかな右下がりの曲
線は連続線で、途中突出したピークが特性線である。特
性線はターゲットの材質に関係する。

ここで約４　Ｋ　ｅ　Ｖより小さい方の側が感材の照射
に利用されるが、破線より左側の領域はべりリュウムで
吸収されてしまうため、実際に照射に利用されるエネル
ギは約４　Ｋ　ｅ　Ｖの位置と破線で挾まれた領域に過
ぎない。

即ち、軟Ｘ線を真空部分から取出す際に太きなエネルギ
損失を伴うわけである。

また別の問題の１つは発散性の軟Ｘ線でマスクを照射す
ることから生じる。マスクとウェハが極近接状態で維持
され、これに発散性の軟Ｘ線が当たる場合、もし仮りに
ウェハが傾いたとすると、マスクとウェハが近づいた部
位と遠ざかった部位ではマスク像の寸法が変化する。従
って、マスクとウェハの平行度を厳密に維持する必要は
あるが、機械的に実現するのは著しく困難である。また
、発散東で照射した場合、中心部と周辺部でマスク像の
寸法が異なる特性があるから、転写の度にマスクとウェ
ハの整合のみならず、マスクの中心とＸ線源の軸とを正
確に合わせる必要がある。

更に他の問題の１つはパターンの転写を終了したウェハ
にエツチング等の化学処理を施した時にウェハに伸縮が
起きることである。特に、最近ウェハ径の拡大化が著し
く、６インチあるいは８インチの直径のウェハに転写が
行われることが要望されており、ウェハの伸縮を無視す
ることはできない。このためパターン像に及ぼすウェハ
の伸縮の影響をできる限り少なくする必要がある。

更に真空中にレジストを塗布したウェハを放置した場合
、ウェハの表面層に吸蔵されでいたガスが徐々に放出さ
れるためＸ線転写装置ａの内部の真空度は著しく損なわ
れる。Ｘ線転写装置内部には、電子線を発生させるため
の熱カソードがあり、真空度が損なわれると著じるしい
消耗を来たす。その結果電子線の発生が困姉となり、Ｘ
線転写装置としての機能を失う。

真空度が損われると、高温になっている部品に炭化物そ
の他の物が焼き付き、高゛１「圧の印加されている部品
は放電を生じて、機能を失う。

また、高精度の部品にはガス等から生成した物質がイ」
シ）１し、精度を失う。

加うるに吸蔵ガスが、ウェハやウニ八カセットから何回
も持ち込まれると、予４Ｊｔ：ｆ排気室が無い場合や予
備排気が不良の場合はガスそれ自体積し、終りには、所
望の真空度まで排気できなくなる。

それ数本発明の目的は、Ｘ線転写装置に使用するのにＡ
′４シた排気室を提供することにある。

本発明に従うと、Ｘ線転写装置の内部の予備的な排気を
おこなう排気室とフェノ１の装填室とを兼用させる。

このため予備排気室の内部の排気を通じてＸ線転写装置
の内部の予備的な排気をおこなう作業の段階で、ウェハ
の表面層に吸蔵されていたガスを予め除去することがで
きる。又、フェノ箋かＸ線転写装置の内部、特にＸ線発
生源付近で吸蔵ガスを放出するおそれは全くなくなるた
め、マスクおよびウェハにＸ線を照射する段階で装置内
部の真空度が乱されるおそれはなくなる。

予備排気室を設けない場合、排気すべき容積が大きくな
り、排気時間が長くなる。この場合短時間で排気するた
めには、排気速度が大きいゲンブが必要となり、そのた
め、より多くの設置ｌ１ｆｉｆｉｌＪ＋（ｒＷｍｋ；ｐ
ｈ：ｔｌ＊’ＩＩ也高佃讐１／ｊかλζ−予備排気室と
ウェハの装填室を兼用した場合、Ｘ線転写装置本体にウ
ェハ装填のための機構を設置するスペースがなくなるの
で、本体を小型のものにできること、また、予備排気室
からウェハ装填装置に、ウェハカセットを移送するため
の機構が不要となり、装置の構成要素が減少し、稼動性
能の向上が可能となり、また、製造費も安価になるなど
の効果がある。

本発明の好ましい特徴に従うと排気室の内部に加熱手段
が設けられる。このように排気室の内部の温度を上昇さ
せることによって吸蔵ガスの放出は一層促進される。

次に添イ］の図面を参照して本発明の好ましい実施例を
説明する。第１図はＸ線転写装置を全体的に示した図で
ある。このＸ線転写装置は、メインチャンバ１と、メイ
ンチャンバ１の両側にそれぞれ配置された本発明の排気
室２およびウェハアンロードカセット収納チャンバ３と
、同じくメインチャンバ１の片側にウェハアンロードカ
セット収納チャンバ３と並んで配置されたマスクカセッ
ト収納チャンバ４と、照射チャンバ５　ａ　ｔ　５　ｂ
と、サブチャンバ６とから構成されている。ここで排気
室２はウニ八ロードカセット収納チャンバとしても機能
する。

メインチャンバ１は、両側に排気室２および７ンロード
用収納チヤンバ３がそれぞれ連結されている第１のメイ
ンチャンバ部分７と、マスク用収納チャンバ４が片側に
連結されている第２のメインチャンバ部分８とから構成
されている。第１のメインチャンバ部分７と排気室２お
よびアンロード用収納チャンバ３の各々との連結部、並
びに第２のチャンバ部分８とマスク用収納チャンバ４と
の連結部はそれぞれが独立して真空状態を維持できるよ
うに構成されている。

照射チャンバ５ａ　ｅ　５ｂとメインチャンバ１および
サブチャンバ６の各々との連結部もそれぞれ真空状態を
維持できるように構成されており、又両者の間には都合
に応じて各チャンバをお互いに隔離するだめの仕切弁９
が配置されている。例えば照射チャンバ５ａ、５ｂ内の
Ｘ線管球を取り替え又は修理等の必要が生じた場合には
、仕切弁９を閉じてから作業をおこなうことにより他の
チャンバ１，６内の真空状態を維持することができる。

これにより作業後Ｘ　６ｊ転写装置の作動を再び開始す
る前に照射チャンバ５　ａ　ｅ　５　ｂだけを排気すれ
ば良く、必要な排気時間を極めて短縮することができる
。なお各チャンバ１ｔ２＋３＋４＋５ａ＋５ｂ＋６の好
適面には排気用真空ポンプと各チャンバを接続するため
の管１０か取り付けられている。

ここで前述したチャンバ内に収容されている装置並びに
チャンバ内で行なわれる作業を主要なものについて第２
図、第３図および第４図を参照して概略的に説明する。

第４図に示されているように排気室２には、Ｘ線転写装
置によって回路パターンを転写するために予め面上に７
オトレジストを塗布された複数枚のウェハ１２を収納し
たカセット１３を１１’２１ｉ’ｆさせるための装置が
設けられている。この装ｆｔ２はカセット１３を上Ｆ方
向へ昇降させることができ、複数枚のウェハを第１のメ
インチャンバ部分７内へ順次搬入するのに寄与する。

第１のメインチャンバ部分７内ニハ、チャンバ２内のカ
セッ）１３からウェハを一枚ずつチャンバ７内へ搬入す
るための搬入装置がチャンバ２に近接して配置されてい
る。更にメインチャンバ部分７の長さ方向中央付近には
ウェハの平行平面出し装置が配置されており、ここで照
射台上に支持されたウェハホルダの基準面に対してウェ
ハの表面が平行になるようにウェハの位置を調整し固定
する。又ウェハアンロードカセット収納チャンバ３に近
接した第１のメインチャンバ部分７内の位置には、ウェ
ハの全面に回路パターンを転写する工程を終了したウェ
ハを、チャンバ３内へ搬出するだめの搬出装置が設けら
れている。

ここでチャンバ３には排気室２と同じく、ウェハを収納
するカセット１４を載置させるための装置が配置されて
いる。この装置はカセット１４を上下方向へ昇降させる
ことができ、照射作業を終えたウェハを一枚ずつカセッ
トに収容するのに寄与する。

次に第３図を参照してマスク収納チャンバ４および第２
のメインチャンバ部分８に関連した主要な装置、作業に
ついて説明する。マスク収納チャンバ４はその内部にマ
スクカセット１５ヲ有し、一方このマスクカセット１５
内には複数のマスク１６が保持されている。更に転写工
程に従って複数のマスクのうちの任意のマスク１６をマ
スク取り出し位置へ割り出すためにマスクカセット１５
を回転させる装置も設けられている。

第２のメインチャンバ部分８内にはマスクチャンバ４に
近接した位置に、マスクをカセットから取り出すあるい
はマスクをカセットへ〆ずときに使用されるマスク移動
装置が配＠されている。そして第２のチャンバ部分８の
内部上方にはマスクホルダーを保持するための上下動可
能なマスクハンドラがある。第２のチャンバ部分８の長
さ方向中央付近上部にはマスクとウェハの粗い位置合わ
せを行なうためのプリアライメント用光学顕微鏡１７が
取り付けられている。

一方第２のチャンバ部分８の上部にはプリアライメント
用光学顕微鏡１７と近接した位置に、マスクとウェハの
精密な位置合わせを行なうためのファインアライメント
用電子顕微鏡１８が取り付けられている。更に第２のチ
ャンバ部分８の内側にはチャンバ部分８の長さ方向に亘
って移動できる粗微動装置が配置され、プリアライメン
トおよびファインアライメントの際にはこの粗微動装置
を使用してマスクおよびフェノ１の位置を移動させる。

サブチャンバ６に関連した主要な装置および作Ｍ　Ｋつ
いては、マスクをカセットから取り出すあるいはマスク
をカセットへ戻すときに使用されるマスク移動装置を有
していない点を除き、第２のメインチャンバ部分８に関
連して上述した説明と同様である。

第２図に示されているとおり照射チャンバ５　ａ　ｅ５
ｂは内部にＸＩＩｊ管球を有しており、マスクおよびウ
ェハは台にのせられてこのチャンバを通過するとき移動
しながら照射される。このときマスクのパターンはウェ
ハに転写される。

ここでウェハを４つの照射区域に分割した場合を例にと
って、Ｘ弾転写装置の全体的な作動を概略的に説明する
。

第５図にはマスク１６の平面図が示されているが、この
マスク１６はＸ線透過性の基板に回路パターン２０およ
び一組のアライメントマーク２１をＸｌｓ非透過性物質
によって形成したものである。第６図に示されたウェハ
は直交する破線２２．２３によって照射区域を４つに分
割されている。照射は４つに分割されたウェハの照射区
域のうちの一つとマスク１６とを重ね合わせた状態で行
なわれ、従ってウェハの全面を照射するために照射工程
を４回実施しなければならない。なおウェハ側にもアラ
イメントマークを予めノ１成しておいても良く、アライ
メントマーク２４．２５．２６は各照射区域に一組ずつ
形成されている。

このようにアライメントマーク２４　、２５　。

２６を形成されたウェハ１２はウェハロードカセット１
３に複数枚重ねて収容されている。ウェハ１２は搬入装
置によってチャンバ７内へ一枚ずつ引き取られた後、ウ
ェハのオリ７う部２７が所定の方向を向くように位置調
整される。次にウェハを照射台上に支持されたウェハホ
ルダ内へ移し替え、平行平面出し装置によってウェハホ
ルダの基準面に対してウェハの表面が平行で所定の高さ
になるようにウェハ１２の位置を調整する。その結果ウ
ェハホルダに載せられるマスクホルダによって保持され
たマスク１６とウェハ１２とは対向する面が平行で所定
の間隔になる。

ここでウェハを載せた照射台を第２のチャンバ部分８の
中央部プリアライメント位置へ１Ｊｌｔさせる。

一方、マスクカセット１５から取り出され、マスクハン
ドラによって挾持されたマスクホルダに固着されたマス
ク１６は、粗微動装置によつてマスクハンドラからマス
クホルダとともに受け取られる。粗微動装置度はマスク
ホルダをプリアライメント位置に時期している照射台上
のウェハホルダ上へ持っていき両者を重ね合わせる。こ
こでマスク１６とウェハ１２の第１の照射域との粗い位
置合わせを行ない、続いて一層精密な位置合わせを行な
うために隣接したファインアライメント位置へ照射台を
移動させる。

このようにして精密に位置合わせされたマスク１６とウ
ェハ１２は照射台に乗せられて照射チャンバ５ａ内へ移
送され、Ｘ線によって走査照射される。なおこのときウ
ェハ１２は第１の照射域以外が照射されることのないよ
うに、第２、第３および第４の照射域は遮へいされてい
る。

照射台が照射チャンバ５ａを通過してサブチャンバ６へ
移送されたところで、ウェハの照射域を切り換える。照
射域の切り換え操作によってマスクとウェハの第２の照
射域とを重ね合わせたら、照射台をプリアライメント位
置およびファインアライメント位置へ順次移動させる。

これによってマスクとウェハの第２照射域との粗い位置
合わせおよび精密な位置合わせがおこなわれる。

次に前述したのと同様にマスクとウェハｈ照射台にのせ
られて照射チャンバ５ｂ内へ移送され、Ｘｍによって走
査照射される。このとき第１、第３および第４の照射域
は遮へいされており、第２の照射域以外が照射されるこ
とはない。

照射台が照射チャンバ５ｂを通過して４＠２のメインチ
ャンバ部分８へ移送されたところで、ウェハの照射域を
再び切り換える。このようにして前述の操作を繰り返し
、ウェハの第３および第４の照射域も照射し終わり、ウ
ェハ全面の照射が完了したら、第２のメインチャンバ部
分８から第１のチャンバ部分７へ照射台を移動させる。

そしてウェハの全面に回路パターンを転写されたウェハ
１２は、搬出装置によってチャンバ３内のウェハアンロ
ードカセット１４に一枚ずつ収容される。なおマスク１
６の交換の必要があればマスク移動装置によってマスク
をカセット１５へ戻し、別のマスクをカセットから取り
出すことができる。

以上一枚のウェハの照射処理について説明したが、本発
明のＸＦｊ転写装置においては、複数の照射台を使用し
て複数枚のウェハ１２を並行して照射処理することがで
きる。

第４図に示されているように第１のメインチャンバ部分
７０両側部に、本発明の排気室２およびウェハアンロー
ドカセット収納チャンバ３がそれぞれ連結されている。

ｐ−ド用チャンバ２の内部には、予めＸ線に反応するレ
ジストを塗布した複数枚のウェハ１２を収容したウェハ
カセツ）１３を載置するための台３ｏが設けられており
、この台３ｏは昇降装置３１によって支持されている。

台上は支持されたカセット１３は、ウェハを第１のメイ
ンチャンバ部分７内へ一枚搬入したらその都度順次垂直
方向下方へ昇降装置３１によって降下される。

排気室２の側壁には内部を排気するための排気ポンプ５
０へ連結される管１ｏが取り付けられている。又排気室
２０頂壁下面にはヒーター５１が設置され、室２内を加
熱する。

め 吸蔵ガスは、ウェハのみに春するものではな八 く、予備排気室２の壁面や、ウェハカセット１３にも含
まれている。加熱すれば、いずれの部分のガスも速やか
に放出され、排気ポンプ５ｏで排気される・ 排気室２の加熱手段として、ヒーター５１のかわりにシ
ースヒータ、石英ランプ等の赤外線ランプ、ポジスタ−
などが適用できる。ポジスタ−は、自己保温性があるの
で熱源の制御が容易になる。

排気室２を加熱する時、その熱がＸｆＩ！転写装置本体
に伝わらないよう゛、排気室２と本体の隔壁を熱絶縁す
る。例えば、仕切弁の構成壁に管５２を設け、適当な熱
媒体を通ずる等の手段が適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＸ４１ｊ転写装置の平面図、 第２図は第１図の１−１線に沿った図、第３図は第１図
の１−１線に沿った図、第４図は第１図の璽−璽線に沿
った図、第５図はマスクの平面図、 第６図はマスクとウェハを重ねた状態を示した図、 第７図はＸ線の強度とエネルギとの関係を示した図であ
る。 ２・・・排気室　１２・・・ウェハ　１３・・・カセッ
ト５０・・・排気ポンプ 出願人　キャノン株式会社 第５図 躬ら図 Ｘ１終エネルギ（Ｋｅ　ｊ／）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 良 （１）　マスクおよび感光体にＸ線を照射することノー
   ・ によってマスクに形成さ４したパターンを感光体に転写
   するようにｔｌ、１成されたＸ線転写装置に使用される
   排気室であって、 排気室の内部の排気をおこなうための排気手段と、 厄 感へ体を収容するための手段と、 を有することを特徴とする排気室。 （２）更に排気室の内部を加熱するための手段を有する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の排気室。