JPS6120327A - Method for exposing material of semiconductor water by extra-high pressure mercury lamp - Google Patents

Method for exposing material of semiconductor water by extra-high pressure mercury lamp

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JPS6120327A
JPS6120327A JP59139778A JP13977884A JPS6120327A JP S6120327 A JPS6120327 A JP S6120327A JP 59139778 A JP59139778 A JP 59139778A JP 13977884 A JP13977884 A JP 13977884A JP S6120327 A JPS6120327 A JP S6120327A
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JP
Japan
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mercury lamp
power consumption
cooling
exposure
semiconductor wafer
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Application number
JP59139778A
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Japanese (ja)
Inventor
Giichi Suzuki
義一 鈴木
Hirohide Kishi
岸 広秀
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Ushio Denki KK
Ushio Inc
Original Assignee
Ushio Denki KK
Ushio Inc
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Publication date
Application filed by Ushio Denki KK, Ushio Inc filed Critical Ushio Denki KK
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Publication of JPS6120327A publication Critical patent/JPS6120327A/en
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent the failure in cooling of an extra-high pressure mercury lamp by increasing or decreasing the rotation velocity of a cooling fan according to switching of a high-power step and low-power step. CONSTITUTION:Exposure is effected by relatively combining the first high-power step A and second low-power step B, opening and closing operations of a shutter 4, and the step shift of the material 2 of semiconductor wafer. An interlocking switch 74 operates in connection with an interlocking switch 37 in a lighting circuit 3 and when a reference voltage Vref1 for high level is selected by the interlocking switch 37, a resistance for high level R1 is selected in the interlocking switch 74 to increase the output frequency of a variable frequency inverter 73. At this time, the rotation velocity of a fan motor 13 increases resulting in an increase in a quantity of cooling air. Consequently, failure in cooling of a mercury lamp can be prevented while keeping a difference between the power consumption of high level and that of low level large enough.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は超高圧水銀灯による半導体ウェハー材料の露光
方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method of exposing semiconductor wafer material using an ultra-high pressure mercury lamp.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

一般にIC,L8I、超L8Iなどの半導体デノ々イス
の製造においては、シリコンなどよ)なる半導体ウェハ
ー材料に、フォトマスクを介してパターンを焼付けるこ
とが必要である。このようなノにターンの焼付けは9例
えばエツチング用レジスト層の形成の丸めに行なわれる
ものであ夛、この場合には1通常、半導体ウェハー上に
形成した紫外線感光性のレジスト層にフォトマスクを介
し゛C超高圧水銀灯の光を照射して露光する方法が広く
採用されている。
Generally, in manufacturing semiconductor devices such as IC, L8I, and ultra-L8I, it is necessary to print a pattern on a semiconductor wafer material (such as silicon) through a photomask. This kind of turn baking is often carried out in the process of forming, for example, a resist layer for etching. A method of exposing by irradiating light from a C ultra-high pressure mercury lamp is widely used.

半導体ウェハーは通常円形で七の全面において縦横匝配
列された微小区域に区画され、これらの微小区域が後に
分割されて各々が半導体ジノ9イスを構成するチップと
なる。1枚の半導体ウェハーの大きさは直径で8インチ
、5イ/チ、6インチ程度のものが一般的であるが、半
導体ウェハーの製造技術の進歩に伴ない大型化する傾向
にある・1枚の半導体ウェハー材料の全面を同時に露光
せしめて全微小区域を一度に焼付ける露光方法において
は、大きな面積を一度で露光するために大出力の水銀灯
が必要であシそのため露光装置が大型となること、しか
も1回の露光面積が大きいためそれだけ半導体ウェハー
材料の被露光部における照度の均一化に相当高度な技術
を要すること。
Semiconductor wafers are usually circular in shape and are divided into micro areas arranged vertically and horizontally on the entire surface of the wafer, and these micro areas are later divided into chips, each of which constitutes a semiconductor chip. The size of a single semiconductor wafer is generally about 8 inches, 5 inches/inch, or 6 inches in diameter, but as semiconductor wafer manufacturing technology advances, there is a tendency for the size to increase. In the exposure method that simultaneously exposes the entire surface of a semiconductor wafer material and prints all microscopic areas at once, a high-output mercury lamp is required to expose a large area at once, which results in a large exposure device. Moreover, since the area exposed at one time is large, a considerably sophisticated technique is required to uniformize the illuminance in the exposed area of the semiconductor wafer material.

などの問題点かあシ、結局半導体ウェハーの大型化傾向
に適応することが困難である。
However, it is difficult to adapt to the trend of increasing the size of semiconductor wafers.

〔従来技術〕[Prior art]

このようなことから、最近1枚の半導体ウェハー材料に
おいて、縦横に配列された微小区域の各々を1個ずつ順
次露光せしめてパターンを順次焼付ける露光方式(以下
単に「ステップ露光方式」ともいう。)が提案された。
For this reason, recently, an exposure method (hereinafter simply referred to as a "step exposure method") in which a pattern is sequentially printed by sequentially exposing each of micro areas arranged vertically and horizontally one by one on a single semiconductor wafer material. ) was proposed.

このようなステップ露光方式によれば、1回の露光にお
いては、微小区域1個分の面積を露光すれはよく、この
ため小出力の水銀灯を用いることが可能となって露光装
置が小型になること、しかも1回の露光面積が小さいの
で半導体ウェハーの被露光部の照度の均一化が容易であ
ること、などの大きな利益が得られ。
According to such a step exposure method, in one exposure, it is sufficient to expose an area equivalent to one minute area, which makes it possible to use a low-output mercury lamp, making the exposure device more compact. Moreover, since the area exposed at one time is small, it is easy to equalize the illuminance of the exposed portion of the semiconductor wafer, and other great benefits can be obtained.

結局高い精度でツクターンの焼付けを行なうことができ
る。
In the end, it is possible to perform the tsuturn printing with high precision.

而して水銀灯は、消灯時には封入され次水銀ガスが凝縮
する丸め、短い周期で点滅を繰返すことができず、この
ため連続点灯せしめ次状態で使用されるが、この場合半
導体クエハー材料の露光を所定の露光量で行なうため露
光時間を制限するシャッターが用いられ、このシャッタ
ーが閉じている間に、水銀灯よりの光が照射される露光
位置に半導体クエハー材料における次の露光を施すべき
微小区域が位置されるよう当蚊半導体りエハー材料をス
テップ的に移動(以下単に(「ステップ移動」ともいう
。)せしめることが必要である。
Therefore, when the mercury lamp is turned off, it is sealed and the mercury gas condenses into a round shape, and it is not possible to repeat blinking at short intervals. A shutter is used to limit the exposure time in order to perform the exposure at a predetermined amount, and while the shutter is closed, a minute area of the semiconductor quefer material to be exposed to the next exposure is located at the exposure position that is irradiated with light from the mercury lamp. It is necessary to move the mosquito semiconductor wafer material in steps (hereinafter simply referred to as "step movement") so that the mosquito semiconductor wafer material is positioned.

しかしながら単にこのような従来の露光方法においては
、シャッターが閉じている期間中は水銀灯の光が露光に
は利用されない九め電力の浪費が大きく、しかもシャッ
ターが高温にさらされるため当該シャッターの損傷が大
きいという問題点がおる。
However, in such conventional exposure methods, the light from the mercury lamp is not used for exposure while the shutter is closed, which wastes a lot of power, and the shutter is exposed to high temperatures, which can cause damage to the shutter. The problem is that it is large.

このようなことから、シャッターが閉じられている期間
中は、水銀灯の消費電力がシャッターが開いている露光
期間中の消費電力よりも小さくなるような状態で水銀灯
を点灯する方法が考えられる。
For this reason, a method can be considered in which the mercury lamp is turned on in such a manner that the power consumption of the mercury lamp during the period when the shutter is closed is smaller than the power consumption during the exposure period when the shutter is open.

しかしながら、このような露光方法において新たな問題
点を有していることが判明した。即ち露光用光源として
用いる超高圧水銀灯は通常冷却することが必要でめり、
この冷却が不十分であれば封体管がi熱により劣化しさ
らには破裂という危険な事故を招くおそれがめり、逆に
冷却が過剰であれば封体内の水銀が凝縮することがあっ
てこの場合には点灯不良となることから、通常は点灯時
において水銀灯の各部例えば封体管1口金などの温度が
常に一定の温度範囲内に維持されるように、冷却用ファ
ンを一定の回転速度で回転せしめて一定の風量を水銀灯
が組み込まれているランプ・・ウス内に供給して当該水
銀灯を冷却するようにしている。しかしながら、斯かる
冷却手段では、消費電力が露光中と非露光中とではその
大きさが変化するように水銀灯を点灯する場合において
は、当該水銀灯を適正に冷却することが困難である。即
ち冷却風量を例えば消費電力が大きな状態で点灯してい
るときに適合する値にして冷却を行なうと、消費電力が
小さな状態で点灯しているときには冷却が過剰となって
封体内の水銀が凝縮して点灯不良が生じ易く、逆に冷却
風量を消費電力が小さな状態で点灯しているときに適合
する値にして冷却を行なうと、消費電力が大きな状態で
点灯しているときには冷却が不十分となって封体管の過
熱による早期劣化を招き易い。一方これに対して、冷却
風量を前者と後者の中間の値にして冷却を行なうことも
考えられるが、この場合には水銀灯の消費電力の可変幅
を十分大きくすることができず、さらに高レベルの消費
電力と低レベルの消費電力との繰返しにおいてデユーテ
ィ比を変えると必要な冷却条件が変わるため良好な冷却
を達成することができず、結局消費電力を変えて点灯す
ることの利益が十分に得られない。
However, it has been found that such an exposure method has new problems. In other words, ultra-high pressure mercury lamps used as light sources for exposure usually need to be cooled.
If this cooling is insufficient, the envelope tube will deteriorate due to heat and may even cause a dangerous accident such as bursting.On the other hand, if the cooling is excessive, the mercury inside the envelope may condense. Normally, the cooling fan is rotated at a constant rotation speed so that the temperature of each part of the mercury lamp, such as the cap of the sealed tube, is always maintained within a certain temperature range when the lamp is lit. The mercury lamp is rotated to supply a constant amount of air into the lamp housing in which the mercury lamp is incorporated, thereby cooling the mercury lamp. However, with such a cooling means, it is difficult to properly cool the mercury lamp when the mercury lamp is turned on so that the power consumption varies between exposure and non-exposure. In other words, if you set the cooling air volume to a value suitable for when the light is on with high power consumption, for example, when the light is on with low power consumption, the cooling will be excessive and mercury inside the enclosure will condense. On the other hand, if you set the cooling air volume to a value suitable for when the lights are on with low power consumption, there will be insufficient cooling when the lights are on with high power consumption. This tends to cause early deterioration of the envelope tube due to overheating. On the other hand, it is possible to perform cooling by setting the cooling air volume to a value between the former and the latter, but in this case, the variable range of the power consumption of the mercury lamp cannot be made sufficiently large, and the level of If you change the duty ratio in the cycle of low power consumption and low power consumption, the required cooling conditions will change, making it impossible to achieve good cooling.In the end, the benefits of lighting with varying power consumption may not be sufficient. I can't get it.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は以上の如き事情に基いてなされたものであって
、露光中の消費電力と非露光中の消費電力との差を十分
大きなものとしながら超高圧水銀灯の冷却不良を防止す
ることができて、結局低いコストでしかも短い時間間隔
で繰返して行なわれる露光を長期間に亘り安定に実行す
ることができる超高圧水銀灯による半導体ウェハー材料
の露光方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made based on the above circumstances, and is capable of preventing insufficient cooling of an ultra-high pressure mercury lamp while making the difference between power consumption during exposure and power consumption during non-exposure sufficiently large. Therefore, it is an object of the present invention to provide a method for exposing semiconductor wafer materials using an ultra-high pressure mercury lamp, which can stably carry out exposure repeatedly performed at short time intervals over a long period of time at low cost.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

以上の目的は、超高圧水銀灯を連続点灯した状態で前記
水銀灯の消費電力が高レベルとなる第1のステップと前
記水銀灯の消費電力が低レベルとなる第2のステップと
を交互に繰返し、前記第1のステップにおいて前記水銀
灯から放射される光により半導体ウェハー材料を露光す
る露光方法であって、前記第1のステップと第2のステ
ップの切換えに対応して冷却用ファンの回転速度を増減
して当該第1のステップ及び第2のステップの各々の消
費電力のレベルに応じた冷却風量でそれぞれのステップ
での前記水銀灯の冷却を行なうことを特徴とする超高圧
水銀灯による半導体ウニI・−材料の露光方法によって
達成される。
The above object is to alternately repeat the first step in which the power consumption of the mercury lamp becomes high level and the second step in which the power consumption of the mercury lamp becomes low level while the ultra-high pressure mercury lamp is continuously lit. An exposure method in which a semiconductor wafer material is exposed to light emitted from the mercury lamp in a first step, the rotational speed of a cooling fan being increased or decreased in response to switching between the first step and the second step. A semiconductor sea urchin I material using an ultra-high pressure mercury lamp, characterized in that the mercury lamp is cooled in each step with a cooling air volume corresponding to the power consumption level of each of the first step and the second step. This is achieved by the following exposure method.

以下本発明を図面を参照しながら詳細に貌明する。The present invention will be explained in detail below with reference to the drawings.

本発明の一実施例においては1例えは第1図に示すよう
に、半導体ウェハー材料の露光装置内に組み込まれた水
銀灯1を、これに電力を常時供給して連続点灯状態とし
たうえで、第2図に消費電力の波形の一例を示すように
、後述する点灯回路部8により超高圧水銀灯1へ供給す
る電力を制御することにより、水銀灯1の消費電力が高
レベル例えは定格消費電力の約1.8〜2.5倍程度の
レベルとなる第1のステップ人と、水銀灯lの消費電力
が低レベル例えは定格消費電力またはこれに近いレベル
となる第2のステップBとを同期的に交互に&I返し、
前記第1のステップ人において水銀灯1から放射される
光により半導体ウェハー材料2を露光する。第1図にお
いて、8は水銀灯lの点灯回路部、lj:水銀灯1の光
を遮断するためのシャッター、5,6は反射鏡、7はイ
ンテグレータ、8はフィルター、9はコンデンサレンズ
、10はフォトマスク、11は縮小レンズであり、a@
小度は通常上〜工とされる。1zは冷却用ファン、18
はフアンモータ、14はその詳細は後述するファンモー
タ駆動回路である。
In one embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, for example, a mercury lamp 1 incorporated in an exposure apparatus for semiconductor wafer materials is constantly supplied with power to be in a continuous lighting state, and then, As shown in FIG. 2, an example of the power consumption waveform, by controlling the power supplied to the ultra-high pressure mercury lamp 1 by the lighting circuit unit 8, which will be described later, the power consumption of the mercury lamp 1 can be increased to a high level, for example, below the rated power consumption. The first step, where the power consumption level of the mercury lamp is approximately 1.8 to 2.5 times higher, and the second step B, where the power consumption of the mercury lamp is at a low level, for example, the rated power consumption or a level close to this, are synchronously alternately return &I,
In the first step, a semiconductor wafer material 2 is exposed to light emitted from a mercury lamp 1 . In FIG. 1, 8 is a lighting circuit for the mercury lamp l, lj is a shutter for blocking the light from the mercury lamp 1, 5 and 6 are reflectors, 7 is an integrator, 8 is a filter, 9 is a condenser lens, and 10 is a photo Mask, 11 is a reduction lens, a@
The grade is usually upper to higher grade. 1z is a cooling fan, 18
14 is a fan motor, and 14 is a fan motor drive circuit, the details of which will be described later.

図示の点灯回路部8は、小型軽量化が可能であるスイッ
チングレイユレータ方式を採用した場合の一例であシ、
Eは商用の交流電源、81は整流・平滑回路、82はス
イッチング回路、88はドライブ回路、84はノソルス
幅変調回路、85は増幅回路。
The illustrated lighting circuit section 8 is an example of a case where a switching layer system is adopted, which allows for reduction in size and weight.
E is a commercial AC power supply, 81 is a rectifier/smoothing circuit, 82 is a switching circuit, 88 is a drive circuit, 84 is a nosol width modulation circuit, and 85 is an amplifier circuit.

86は基準電圧源、87は連動スイッチ、88は電力演
算回路、89は水銀灯1の電圧・電流検出回路。
86 is a reference voltage source, 87 is an interlocking switch, 88 is a power calculation circuit, and 89 is a voltage/current detection circuit for the mercury lamp 1.

40はインバータトランス、41UJI流・平滑回路。40 is an inverter transformer, 41 is a UJI flow smoothing circuit.

4zはスタータである。基準電圧源86は、高レベル用
基準電圧Vreflと低レベル用基準電圧Vrefgと
を具えておシ、連動スイッチ87によp何れか一方の基
準電圧のみが増幅回路35に入力され、その入力された
基準電圧に従った消費電力となるよう即ち高レベル用基
準電圧Vreflが入力されて(・る場合には消費電力
が高レベルとなる第1のステップAとなるように、逆(
低レベル用基準電圧Vref 2が入力されている場合
には消費電力が低レベルとなる第2のステップBとなる
ように、水銀灯1に入力すべき電力が負帰還制御によシ
調整される。即ちこの例においては、第1のステップ人
と第2のステップBの繰返しは、!動スイッチ87によ
って高レベル用基準電圧Vref 1と低レベル用基準
電圧Vref2とを交互に選択せしめることによって行
なわれる。
4z is a starter. The reference voltage source 86 includes a high-level reference voltage Vrefl and a low-level reference voltage Vrefg, and an interlocking switch 87 allows only one of the reference voltages to be input to the amplifier circuit 35, and the input voltage is In other words, when the high-level reference voltage Vrefl is inputted, the power consumption is set to the first step A where the power consumption is at a high level.
When the low-level reference voltage Vref 2 is input, the power to be input to the mercury lamp 1 is adjusted by negative feedback control so that the power consumption is at a low level in the second step B. That is, in this example, the repetition of the first step person and the second step B is ! This is done by alternately selecting the high level reference voltage Vref1 and the low level reference voltage Vref2 using the dynamic switch 87.

露光量の規制においては、シャッター4の開いている時
間を適宜設定することによって、半導体ウェハー材料2
の被露光部における露光量を必要な規定値に適合させる
。即ち、消費電力が高レベルとなる第1のステップ人に
よって水銀灯1が点灯されている状態においてシャッタ
ー4を設定された時間だけ開いた状態とすることにより
露光量を規定されたものとする。セして消費電力が低レ
ベルとなる第2のステップBによって水銀灯力5点灯さ
れる状態に移行され、この間はずつとシャ゛ンター4が
閉じている。
In regulating the exposure amount, by appropriately setting the open time of the shutter 4, the semiconductor wafer material 2
Adjust the exposure amount at the exposed area to the required specified value. That is, the amount of exposure is determined by keeping the shutter 4 open for a set time while the mercury lamp 1 is turned on by the person in the first step where the power consumption is at a high level. In the second step B, in which the power consumption is set to a low level, the mercury lamp 5 is turned on, and during this time, the shutter 4 is gradually closed.

前記第1のステップ人と第2のステ゛7プBの繰返しは
、即ち点灯回路部8における運動スイッチ37による基
準電圧Vreflまたは基準電圧Vref2の切換えは
、半導体ウェハー材料2のステップ移動の態様との関連
において互に遅動するよう行なう。即ち第8図に示すよ
うに半導体ウェハー材料2の被露光部を縦横(並ぶ多数
の微小区域Pに区画して、これらの微小区域Pの1個1
個を順次無元位置にステップ的に移動して七の位置に一
旦静止せしめた状態で露光を行なう。シャッター4が開
閉することによって1回の露光が終了し、半導体ウェハ
ー材料の1つの微小区域Pにパターンが焼付けられる。
The repetition of the first step and the second step 7B, that is, the switching of the reference voltage Vrefl or the reference voltage Vref2 by the movement switch 37 in the lighting circuit section 8, is the same as the mode of step movement of the semiconductor wafer material 2. In relation to this, we will act in a manner that delays each other's actions. In other words, as shown in FIG.
The elements are sequentially moved in a stepwise manner to the non-original position and are once brought to rest at position 7 before exposure is performed. One exposure is completed by opening and closing the shutter 4, and a pattern is printed in one minute area P of the semiconductor wafer material.

そしてシャッター4が閉じている期間中に次に算光すべ
き微小区域PをjiI元位置にまでステップ移動せしめ
、そして同様にして露光を繰返す。
Then, while the shutter 4 is closed, the micro area P to be next subjected to light calculation is moved step by step to the original position, and the exposure is repeated in the same manner.

このようにして第1のステップA及び第2のステップB
と、シャッター4の開閉動作と、半導体ウェハー材料2
のステップ移動とを遅係嘔せて露光を行なうが1本発明
においては、水銀灯1が組込まれるランプハウス50内
に冷却風を供給するための冷却用ンアン12を、その回
転速度が第1のステップAと第2のステップBの切換え
に対応してそれぞれの消費電力のレベルに応じた大きさ
となるよう増減制御することにより、第1のステップ人
における冷却風量及び第2のステップBにおける冷却風
量をそれぞれの消費電力に応じた量とし、第1のステッ
プ人及び第2のステップBの繰返しの度毎にそれぞれ適
量の冷却風をランプハウス50内に供給して水銀灯1を
冷却する。第1のステップAにおける適正な冷却風量及
び第2のステップBにおける適正な冷却風量はランプハ
ウス50の具体的構造その他によって異なるので。
In this way, the first step A and the second step B
, the opening/closing operation of the shutter 4, and the semiconductor wafer material 2
Exposure is performed by delaying the step movement of The cooling air volume for the first step person and the cooling air volume for the second step B are controlled to increase or decrease in accordance with the level of power consumption in each step in response to switching between step A and second step B. is set in an amount according to each power consumption, and an appropriate amount of cooling air is supplied into the lamp house 50 each time the first step B and the second step B are repeated to cool the mercury lamp 1. The appropriate cooling air volume in the first step A and the appropriate cooling air volume in the second step B differ depending on the specific structure of the lamp house 50 and other factors.

露光装置の各々について予め模擬的な実験を行ない適正
な冷却風量を定めるようにすれはよい。
It is a good idea to conduct a simulation experiment in advance for each exposure apparatus to determine an appropriate cooling air volume.

具体的に説明すると、第1図に示したように。To explain specifically, as shown in FIG.

ファンモータ駆動回路14によってファンモータ18の
回転速度を上記のように制御する。図示のファンモータ
駆動回路14は小型I!!!量化が可能である1周v鉄
によってファンモータの速読制御を行なうイノノ9−2
タ方式を採用した場合の一例であシ、71は電源、7z
は整流・平滑回路、78は可変周波数インバータであり
、この可変周波数インバータ78には連動スtイイツ汗
′174の切換えによシ高しベル用抵抗R1または低レ
イル用抵抗R2の何れか一方のみを介して電源Vccが
入力され5このとき選択された抵抗R1または抵抗R2
の抵抗値と1コンデンyC1の容量の積によって足まる
周波数の電圧がファンモータ18に印加され、そのとき
の周波数に応じた回転速度でファンモータ1Bが回転す
る。
The fan motor drive circuit 14 controls the rotational speed of the fan motor 18 as described above. The illustrated fan motor drive circuit 14 is a small I! ! ! Inono 9-2 performs quick reading control of fan motor using quantifiable one-round v iron
This is an example of a case where the data type is adopted. 71 is the power supply, 7z
is a rectifier/smoothing circuit, 78 is a variable frequency inverter, and this variable frequency inverter 78 has only one of the high bell resistor R1 or the low rail resistor R2 depending on the switching of the interlocking switch 174. The power supply Vcc is inputted via the resistor R1 or resistor R2 selected at this time.
A voltage with a frequency equal to the product of the resistance value of yC1 and the capacitance of one capacitor yC1 is applied to the fan motor 18, and the fan motor 1B rotates at a rotational speed corresponding to the frequency at that time.

この例においては、前記連動スイッチ74は点灯回路部
8における連動スイッチ87と連係して動作し、連動ス
イッチ87により高レベル用基準電圧Vref 1が選
択されたときには、遅動スイッチ74において高レベル
用億抗kL1が選択され、逆に連動スイッチ87により
低レベル用基Ili!!I電圧Vrefgが選択された
ときには、連動スイッチ74において低レベル用抵抗R
2が選択される。連動スイッチ74によシ高しベル用抵
抗R1が選択されたときには可変周波数インバータ78
の出力周波数が大となり、このと3フアンモータ1Bの
回転速度が大となって冷却風量が大となる。一方連動ス
イッチ74により低レベル用抵抗R2が選択されたとき
には可変周波数インノ々−夕7Bの出力周波数が小とな
シ。
In this example, the interlocking switch 74 operates in conjunction with the interlocking switch 87 in the lighting circuit section 8, and when the interlocking switch 87 selects the high-level reference voltage Vref 1, the slow-acting switch 74 operates in conjunction with the interlocking switch 87 in the lighting circuit section 8. 100 million resistance kL1 is selected, and conversely, the interlocking switch 87 selects the low level resistance Ili! ! When the I voltage Vrefg is selected, the low level resistor R is connected to the interlocking switch 74.
2 is selected. When the interlocking switch 74 selects the high bell resistor R1, the variable frequency inverter 78
The output frequency becomes large, and the rotational speed of the three-fan motor 1B becomes large, and the cooling air volume becomes large. On the other hand, when the low level resistor R2 is selected by the interlocking switch 74, the output frequency of the variable frequency converter 7B becomes low.

このときファンモータ18の回転速度が小となって冷却
風量が小となる。
At this time, the rotational speed of the fan motor 18 becomes small, and the amount of cooling air becomes small.

実際に露光装置を設計する場合においては、可変周波数
インバータ78の出力周波数が変化してからこれに対応
して水銀灯1の近傍における冷却風量が変化するまでの
時間と、基準電圧源86の電圧レベルが変化してからこ
れに対応して水銀灯1の消費電力が変化して水銀灯1の
各部の温度が変化するまでの時間との差が実質上竿とな
るようにすることが好ましいが、水銀灯の各部の温度が
その許容温度域内となるような時間差であれは実用上問
題はない。
When actually designing an exposure apparatus, the time from when the output frequency of the variable frequency inverter 78 changes until the cooling air volume near the mercury lamp 1 changes correspondingly, and the voltage level of the reference voltage source 86 are considered. It is preferable that the difference in time from when the mercury lamp 1 changes to when the power consumption of the mercury lamp 1 changes correspondingly and the temperature of each part of the mercury lamp 1 changes to be substantially equal to the time difference. There is no practical problem as long as the time difference is such that the temperature of each part is within the allowable temperature range.

第4図は、水銀灯1の具体的構成の一例を示し。FIG. 4 shows an example of a specific configuration of the mercury lamp 1.

101は石英ガラス製の封体、102.A、102Bは
口金、108,104はそれぞれ9L極麺、 105.
106はそれぞれ陽醜体、#極体である。封体101の
内部には水銀が封入されており、その封入量は。
101 is an enclosure made of quartz glass; 102. A and 102B are bases, 108 and 104 are 9L noodles, respectively, 105.
106 are positive body and #polar body, respectively. Mercury is sealed inside the envelope 101, and the amount of mercury sealed is as follows.

第2のステップBにおいて水銀灯1が点灯されていると
きに水銀が凝縮しない程度の量である。
The amount is such that mercury does not condense when the mercury lamp 1 is turned on in the second step B.

前記陽極体105は、第5図に拡大して示すように、大
径円柱状Q胴部51と、この島部51からテーパ状に伸
びてその先端面52が平坦面である先端部F18とによ
り構成され、一方隘極体106は。
As shown in an enlarged view in FIG. 5, the anode body 105 includes a large-diameter cylindrical Q-body portion 51, and a tip portion F18 that extends from the island portion 51 in a tapered shape and has a flat tip surface 52. On the other hand, the pole body 106 is constituted by.

同じく第5図に拡大して示すように柱状部61とこの柱
状部61からコーン状に形成されて伸びる先端部62と
により構成されている。
Similarly, as shown in an enlarged view in FIG. 5, it is composed of a columnar portion 61 and a cone-shaped tip portion 62 extending from the columnar portion 61.

斯かる水銀灯1の具体的設計の一例を下記に示す。An example of a specific design of such a mercury lamp 1 is shown below.

定格消費電力     500W(fiOV、l0A)
陽極体形状 胴部51の外径D14.0■ 先端面52の直径D22.0襲 先端部58の開き角0       90度陰極体形状 柱状部61の外径D32・0關 電極間距WaL              8. O
醇定格消費電力で点灯しているときの封体内圧力   
 18気圧斯かる構成の水銀灯を用いて上記の如き方法
に基いて、半導体ウェハー材料の露光を下記の条件で実
際に行なったところ、約400時間の長期間に亘るまで
初期の露光量が安定して得られ、半導体ウェハー材料の
良好な露光処理を行なうことができた。
Rated power consumption 500W (fiOV, l0A)
Outer diameter D of anode body shape body 51 D14.0 Diameter of tip face 52 D22.0 Opening angle of tip end 58 0 90 degrees Outer diameter of cathode body shape columnar part 61 D32.0 Distance between electrodes WaL 8. O
Pressure inside the enclosure when lighting at rated power consumption
When a semiconductor wafer material was actually exposed to light under the following conditions using a mercury lamp with a pressure of 18 atmospheres and the method described above, the initial exposure amount remained stable for a long period of about 400 hours. It was possible to perform good exposure processing of the semiconductor wafer material.

第1のステップ人の時間間隔  約400nnec第2
のステップBの時間間隔  約400m5ec第1のス
テップAにおける消費電力 600Wに一定に維持した。
Time interval of the first step person: Approximately 400nnec Second
The time interval of step B was approximately 400 m5ec, and the power consumption in the first step A was kept constant at 600 W.

第2のステップBにおける消費電力 400Wに一定に維持した。Power consumption in second step B The power was kept constant at 400W.

第1のステップAにおける冷却用ファ71zの回転速度
8000rpm 第2のステップBにおける冷却用ファン12の回転速度
ZOOOrpm 以上第1図に示し九栴成例に基いて本発明方法を説明し
たが1本発明方法においては、上記構成例に限定されず
、水銀灯1を点灯するための点灯回路部8の構成、jI
光用光学系の構成、ファンモータ18を駆動するための
77ンモ一タ駆動回路14の構成は種々変更が可能であ
る。例えは(イ)連動スイッチ87.74のような機械
的な接点の代わりにフォトカプラーその他の切換え手段
を用いてもよい。
The rotational speed of the cooling fan 71z in the first step A is 8000 rpm The rotational speed of the cooling fan 12 in the second step B ZOOOrpm The method of the present invention has been explained above based on the nine examples shown in FIG. The invention method is not limited to the above configuration example, and the configuration of the lighting circuit section 8 for lighting the mercury lamp 1,
The configuration of the optical system for light and the configuration of the 77mm monitor drive circuit 14 for driving the fan motor 18 can be modified in various ways. For example, (a) a photocoupler or other switching means may be used instead of mechanical contacts such as the interlocking switches 87 and 74.

(ロ)冷却用ファン12の回転速度の制御方式は。(b) What is the control method for the rotational speed of the cooling fan 12?

用いるファンモータ18の特性に応じて適宜選択すれは
よく1周波数による制御方式の他に例えばトライアック
やトランス或いは可変抵抗などによって電圧を変化させ
て回転速度を制御するようにしてもよい。
It may be selected as appropriate depending on the characteristics of the fan motor 18 used, and in addition to the control method using one frequency, the rotation speed may be controlled by changing the voltage using, for example, a triac, a transformer, or a variable resistor.

(ハ)ファンモータ駆動回路14の構成兼累と点灯回路
部8の構成要素とが一部共用されていてもよ(1゜ 〔発明の作用効果〕 以上評細に説明したように、本発明方法によれは1次の
ような作用効果が奏される。
(c) The configuration of the fan motor drive circuit 14 and the components of the lighting circuit section 8 may be partially shared (1゜ [Actions and Effects of the Invention]) As described in detail above, the present invention Depending on the method, the following effects can be achieved.

(1)水銀灯の放射光が無光に利用されない期間におい
ては、水銀灯の消費電力が低レベルとなる第2のステッ
プにより6咳水銀灯を点灯するため、水銀灯による電力
の浪費を大幅に小さくすることができるうえシャッター
の過熱損傷を防止することができ、しかも水銀灯は第2
のステップにおける低レベルの消費電力に応じて設計さ
れる大きさのものを用いることができるうえ第1のステ
ップでは水銀灯の消費電力が高レベルとなるためこのと
き必要な露光量を得ることができ従って半導体ウェハー
材料の勝光をより小型な水銀灯で行なうことができ、こ
の結果露光装置の占有容積が小さくなりクリーンルーム
などのメンテナンスに必要なコストが小さく、結局半導
体デバイスの製造コストを太幅に低減化することが可能
となる。
(1) During the period when the radiant light of the mercury lamp is not used, the mercury lamp is turned on in the second step in which the power consumption of the mercury lamp is at a low level, so that the power wasted by the mercury lamp can be significantly reduced. In addition, it is possible to prevent overheating damage to the shutter, and the mercury lamp is used as a secondary lamp.
In addition, since the power consumption of the mercury lamp is high in the first step, it is not possible to obtain the necessary exposure amount at this time. Therefore, the exposure of semiconductor wafer materials can be performed using a smaller mercury lamp, and as a result, the volume occupied by the exposure equipment becomes smaller, and the cost required for maintenance of clean rooms and the like is reduced, which ultimately leads to a significant reduction in the manufacturing cost of semiconductor devices. It becomes possible to do so.

(2)そして、第1のステップと第2のステップの切換
えに対応して冷却用ファンの回転速度を増減制御するこ
とによシ、第1のステップと第2のステップの繰返しの
度毎に、第1のステップ及び第2のステップのそれぞれ
の消費電力のレベルに応じた冷却風量で水銀灯の冷却を
行なうため1点灯中は、第1のステップ及び第2のステ
ップの何れのときにおいても水銀灯の各部が常に好適な
温度範囲内に維持され、従って消費電力が高レベルとな
る第1のステップにおいては封体などの過熱損傷が発生
せず、消費電力が低レベルとなる第2のステップにおい
ては封体内の水銀の凝縮が発生せず、この結果第1のス
テップにおける高レベルの消費電力と第2のステップに
おける低レベルの消費電力との差を十分大きなものとし
ながら水銀灯の冷却不良を防止することができ、結局低
いコストでしかも短い時間間隔で繰返して行なわれる露
光を長期間に亘り安定に実行することができる。
(2) By controlling the rotational speed of the cooling fan to increase or decrease in response to switching between the first step and the second step, each time the first step and the second step are repeated, In order to cool the mercury lamp with the cooling air volume according to the power consumption level of each of the first step and the second step, the mercury lamp is In the first step, where each part is always maintained within a suitable temperature range and therefore the power consumption is at a high level, overheating damage to the enclosure etc. does not occur, and in the second step, where the power consumption is at a low level. mercury does not condense inside the envelope, and as a result, the difference between the high level of power consumption in the first step and the low level of power consumption in the second step is made sufficiently large, while preventing poor cooling of the mercury lamp. As a result, it is possible to perform exposure repeatedly at short time intervals stably over a long period of time at low cost.

(8)そして、冷却風量の調整を冷却用ファンの回転速
度を切換えることにより行なうため、冷却風量の調整可
能幅が大きく、従って水銀灯の消費電力の大きな変化に
対しても冷却風量を容易に適応せしめることができ、し
かもダノパーなどの開閉操作によって冷却風量のamを
行なう場合に生ずる機械的な撮動が発生しに<<、従っ
て半導体の漣尤に悪影響を与えずC冷却風量の調整を行
なうことができる。
(8) Since the cooling air volume is adjusted by changing the rotational speed of the cooling fan, the range in which the cooling air volume can be adjusted is wide, and therefore the cooling air volume can be easily adapted to large changes in the power consumption of mercury lamps. Moreover, it is possible to adjust the cooling air volume without causing the mechanical movement that occurs when adjusting the cooling air volume by opening and closing operations such as a Danopper. be able to.

(4);fニジて、冷却用ファンの回転速度は実質的に
冷却用ファ/と組合せて用いられるファンモータの回転
速度を制御すればよいので、簡単なファンモータ駆動回
路を用いることにより冷却用ファンの回転速度を第1の
ステップと第2のステップの各々に対して高い精度で容
易に追随せしめることができる。
(4); Since the rotational speed of the cooling fan can be controlled by controlling the rotational speed of the fan motor used in combination with the cooling fan, cooling can be achieved by using a simple fan motor drive circuit. The rotational speed of the fan can be easily made to follow each of the first step and the second step with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は露光装置の一例の概略を模式的に示す説明図、
第2図は第1のステップと第2のステップの繰返しによ
って変化する水銀灯の消費電力の波形の一例を示す説明
図、第8図は半導体ウェハー材料の被露光部の一部を示
す説明図、第4図は水銀灯の一例を示す説明図、第5図
は第4図に示した水銀灯の要部を拡大して示す説明図で
ある。 1・・・水銀灯     2・・・半導体ウニノ\−材
料8・・・I泰号点灯回路部 4・・・シャッター5.
6・・・反射@7・・・インテグレータ8・・・フィル
ター   9・・・コンデンサレンズ10゛°゛フオト
マスク 11°°°輻小レンズ12−一・冷却用77ン
 18・・・ファンモータ14・・・ファンモータ駆動
回路 81・・・整流・平滑回路 82・・・スイッチング回
路88・・・ ドライブ回路 84・・・パルス幅変調
回路85・・・増幅回路   86・・・基準電圧源B
7・・・連動スイッチ 88・・・電力演算回路89・
・・電圧・電流検出回路 40・・・ インバータトランス41・・・整流・平滑
回路4 Z 00.スタータ    Vrefl・・・
高レベル用基準電圧Vref 2・・・低レベル用基準
電圧71・・・電源      7z・・・II流・平
滑回路7B・・・可変周波数インノ々−タ フ4・・・連動スイッチ R,・・・高レベル用抵抗几
、・・・低レベル用抵抗 Vcc =電源     C1°°°″7デ79101
 ・=・封体    10ZA、102JB ・、−口
金105・・・陽極体   106・・・隘極体学2囮 午3囮 年5図
FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing an example of an exposure apparatus;
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of the waveform of power consumption of a mercury lamp that changes due to repetition of the first step and the second step, FIG. 8 is an explanatory diagram showing a part of the exposed portion of the semiconductor wafer material, FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a mercury lamp, and FIG. 5 is an explanatory diagram showing an enlarged main part of the mercury lamp shown in FIG. 1...Mercury lamp 2...Semiconductor Unino\-Material 8...I lighting circuit section 4...Shutter 5.
6...Reflection @7...Integrator 8...Filter 9...Condenser lens 10゛°゛Photomask 11°°° Small convergence lens 12-1.77 for cooling 18...Fan motor 14. ...Fan motor drive circuit 81...Rectifier/smoothing circuit 82...Switching circuit 88...Drive circuit 84...Pulse width modulation circuit 85...Amplification circuit 86...Reference voltage source B
7... Interlocking switch 88... Power calculation circuit 89.
...Voltage/current detection circuit 40... Inverter transformer 41... Rectification/smoothing circuit 4 Z 00. Starter Vrefl...
High level reference voltage Vref 2...Low level reference voltage 71...Power supply 7z...II current/smoothing circuit 7B...Variable frequency Inno-Tough 4...Interlocking switch R,... Resistor for high level... Resistor for low level Vcc = power supply C1°°°''7 de79101
・=・Enclosure 10ZA, 102JB ・, -Base 105... Anode body 106... Polar Body Science 2 Decoy 3 Decoy Year 5 Figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1)超高圧水銀灯を連続点灯した状態で前記水銀灯の消
費電力が高レベルとなる第1のステップと前記水銀灯の
消費電力が低レベルとなる第2のステップとを交互に繰
返し、前記第1のステップにおいて前記水銀灯から放射
される光により半導体ウェハー材料を露光する露光方法
であつて、前記第1のステップと第2のステップの切換
えに対応して冷却用ファンの回転速度を増減して当該第
1のステップ及び第2のステップの各々の消費電力のレ
ベルに応じた冷却風量でそれぞれのステップでの前記水
銀灯の冷却を行なうことを特徴とする超高圧水銀灯によ
る半導体ウェハー材料の露光方法。
1) While the ultra-high pressure mercury lamp is continuously lit, the first step in which the power consumption of the mercury lamp becomes high and the second step in which the power consumption of the mercury lamp becomes low are repeated alternately. The exposure method comprises exposing a semiconductor wafer material to light emitted from the mercury lamp in the step, the rotational speed of a cooling fan being increased or decreased in response to switching between the first step and the second step. A method for exposing a semiconductor wafer material using an ultra-high pressure mercury lamp, characterized in that the mercury lamp in each step is cooled with a cooling air volume corresponding to the level of power consumption in each of the first step and the second step.
JP59139778A 1984-07-07 1984-07-07 Method for exposing material of semiconductor water by extra-high pressure mercury lamp Pending JPS6120327A (en)

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Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008281934A (en) * 2007-05-14 2008-11-20 Harison Toshiba Lighting Corp Ultraviolet radiation device
JP2013077641A (en) * 2011-09-29 2013-04-25 Sokudo Co Ltd Light irradiation device, substrate processing device, and control method for light irradiation device

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JPS5871593A (en) * 1981-10-23 1983-04-28 日本電池株式会社 Discharge lamp air cooling device

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