JPS63236320A - X-ray exposure apparatus - Google Patents

X-ray exposure apparatus

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JPS63236320A
JPS63236320A JP62070048A JP7004887A JPS63236320A JP S63236320 A JPS63236320 A JP S63236320A JP 62070048 A JP62070048 A JP 62070048A JP 7004887 A JP7004887 A JP 7004887A JP S63236320 A JPS63236320 A JP S63236320A
Authority
JP
Japan
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concentration
chamber
exposure
rays
window
Prior art date
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Pending
Application number
JP62070048A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Naraki
剛 楢木
Hisao Izawa
伊沢 久男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP62070048A priority Critical patent/JPS63236320A/en
Publication of JPS63236320A publication Critical patent/JPS63236320A/en
Pending legal-status Critical Current

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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
    • G03F7/70008Production of exposure light, i.e. light sources
    • 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

Abstract

PURPOSE:To protect a beryllium window and to stabilize an exposure, by controlling operation of a switching means such as a shutter or the like in accordance with information on gaseous concentration as detected. CONSTITUTION:An X-ray 10 from a target 2 is applied into a hellium chamber 7 through a window 6 provided by a thin film of beryllium or the like. A mechanical shutter 5 is arranged between the window 6 and an X-ray source such that it is opened by a drive section 20. A concentration of oxygen in the chamber 7 is detected by a concentration sensor 8. A control circuit 24 receives information on the oxygen concentration detected by the sensor 3 and determines whether exposure can be performed without breaking the window 6 at such oxygen concentration. If determined impossible, the control circuit inhibits the drive section 20 from opening the shutter even if the operator gives it a command to start exposure. If exposure is possible at the detected oxygen concentration without damaging the window, the control circuit corrects a duration of time for opening the shutter 5 in accordance with that concentration, and outputs a command to the drive section 20 so that a constant and appropriate exposure is given to a wafer 11.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は半導体素子等を製造する際のりソゲラフイエ程
で使用されるX線露光装置に関し、特にX線の感応基板
(ウェハ)への照射制御の技術、及び装置の安全性を確
保する技術に関する。
[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an X-ray exposure device used in the glue processing process when manufacturing semiconductor devices, etc., and in particular to X-ray irradiation control on sensitive substrates (wafers). technology, and technology to ensure the safety of equipment.

(従来の技術) 従来この種のX線露光装置としては、例えば特開昭58
−73116号公報に開示されているように、X線(特
に軟X線)に対して減衰の少ない気体、例えばヘリウム
を満したチャンバーを介して、マスクにX線を照射し、
このマスクでの透過X線をプロキシミティギャップで配
置されたウェハ(X線レジスト層を有する)に照射して
マスクの回路パターンをウェハ上に転写する装置が知ら
れている。この従来の装置では、X線源は高真空室内に
設けられ、ヘリウムチャンバーとの接続部にはX線に対
する透過率の高いベリリウム窓(取り出し窓)が設けら
れ、この窓によってほぼ大気圧と等しいヘリウムチャン
バー内と高真空室とを隔離している。またマスクはへリ
ウムチャンバーの下端に取り付けられ、このマスク自体
かへリウムチャンバー内と外気との隔離に使われている
(Prior art) Conventionally, as this type of X-ray exposure apparatus, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 58
As disclosed in Publication No. 73116, a mask is irradiated with X-rays through a chamber filled with a gas that has low attenuation for X-rays (especially soft X-rays), such as helium,
An apparatus is known in which a wafer (having an X-ray resist layer) arranged with a proximity gap is irradiated with X-rays transmitted through the mask to transfer a circuit pattern of the mask onto the wafer. In this conventional device, the X-ray source is installed in a high-vacuum chamber, and a beryllium window (extraction window) with high transmittance for X-rays is installed at the connection with the helium chamber, and this window allows the pressure to be approximately equal to atmospheric pressure. The inside of the helium chamber and the high vacuum chamber are isolated. A mask is attached to the lower end of the helium chamber, and the mask itself is used to isolate the inside of the helium chamber from the outside air.

そしてこの従来の装置は、マスク交換時に特別なカバー
を、マスクを下方からおおうようにヘリウムチャンバー
に取り付け、このカバー内もヘリウムと置換することに
よってマスクの変形を防止するものである。
In this conventional device, when replacing the mask, a special cover is attached to the helium chamber so as to cover the mask from below, and the inside of this cover is also replaced with helium to prevent the mask from deforming.

(発明が解決しようとする問題点) 上記従来装置では、マスク交換時又は装置の起動(立上
げ)時等にヘリウムチャンバー及びマスク周辺を一度真
空にしてからHeに置換する為に装置が大がかりなもの
となる。また、上記従来装置のように、真空室を作らず
に、マスク交換を行なう場合、Heチャンバー内は大気
(空気)で満されてしまう。そのため新たなマスクがチ
ャンバーに取り付けられた後、チャンバー内の空気をヘ
リウムで置換する必要がある。この置換は、マスクのウ
ェハと対向する側が大気に解放されている場合、ヘリウ
ムのチャンバー内への供給と、チャンバー内の空気の排
気とをマスクが変形しないように圧力制御した状態で行
なう必要があるため時間がかかる。もちろん上記従来の
ように特別なカバーを設けるようにすれば、マスクの変
形は防げるが、そのカバーの取り扱いがわずられしいと
いった問題がある。またマスク交換後、チャンバー内が
ヘリウムに置換されてから本来の露光動作を行なうこと
になるが、その置換が完全に行なわれていない状態、す
なわちチャンバー内に空気中の酸素(0□) 成分が残
留していると、その状態でX線源からXtaを発生させ
ると、このX線がベリリウム(薄膜の)窓を通過したと
きに残留酸素の影響でベリリウム窓にピンホール等が生
じるといった重大な事故が発生する。また仮りに、ヘリ
ウムへの置換が一定時間後にほぼ完了することを予測し
て露光を開始するようにしてもよいが、これは先にも述
べたように待ち時間を必要とする。
(Problems to be Solved by the Invention) In the conventional device described above, the helium chamber and the area around the mask are evacuated once when replacing the mask or when starting up the device, and then the helium chamber and the area around the mask are replaced with He, so the device is large-scale. Become something. Furthermore, when the mask is replaced without creating a vacuum chamber as in the conventional apparatus described above, the inside of the He chamber is filled with atmosphere (air). Therefore, after a new mask is attached to the chamber, it is necessary to replace the air in the chamber with helium. If the side of the mask facing the wafer is open to the atmosphere, this replacement must be performed while supplying helium into the chamber and exhausting air from the chamber under controlled pressure to prevent the mask from deforming. It takes time because of that. Of course, if a special cover is provided as in the conventional method, deformation of the mask can be prevented, but there is a problem that the cover is difficult to handle. In addition, after replacing the mask, the original exposure operation will be performed after the inside of the chamber is replaced with helium, but this replacement is not completed completely, that is, the oxygen (0□) component in the air is present in the chamber. If some residual oxygen is present, if Xta is generated from an X-ray source in this state, serious problems such as pinholes etc. will occur in the beryllium window due to the influence of residual oxygen when the X-rays pass through the beryllium (thin film) window. An accident occurs. Alternatively, exposure may be started by predicting that the replacement with helium will be almost completed after a certain period of time, but this requires waiting time as described above.

さらに置換が完了していない場合は、チャンバー内での
X線の減衰率が大きくなってしまい、ウェハに対する適
正露光量(X線エネルギー量、又はx′4!Aドーズ量
)が得られないといった不都合が生じる。
Furthermore, if the replacement is not completed, the attenuation rate of X-rays within the chamber will increase, making it impossible to obtain the appropriate exposure amount (X-ray energy amount or x'4!A dose amount) for the wafer. This will cause inconvenience.

本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたもので、ベリ
リウム窓の保護、露光量の安定化等を計ったX線露光装
置を得ることを目的とする。
The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to provide an X-ray exposure apparatus that protects the beryllium window, stabilizes the amount of exposure, and so on.

(問題点を解決する為の手段) 本発明は、チャンバー内に含有されるヘリウム等の減衰
の少ない気体の濃度に関する情報を検出する濃度検出手
段、例えば酸素濃度の検出センサーを設ける。そして、
X線を感応基板に照射する状態と非照射にする状態とを
切替えるシャッター等の手段を設け、検出された濃度の
情報に基づいてシャンク−等の切替手段の動作を制御す
るように構成した。
(Means for Solving the Problems) The present invention provides concentration detection means, such as an oxygen concentration detection sensor, for detecting information regarding the concentration of a gas with low attenuation, such as helium, contained in a chamber. and,
A means such as a shutter is provided to switch between a state in which the sensitive substrate is irradiated with X-rays and a state in which it is not irradiated, and the operation of the switching means such as a shank is controlled based on the detected concentration information.

(作用) 本発明においては、ヘリウムチャンバー内が所定のヘリ
ウム濃度に達するまで、換言すれば酸素濃度等が所定濃
度以下になるまでは、切替手段によりX線の照射、特に
ベリリウム窓(取り出し窓)にX線が通ることが禁止さ
れる。これによってベリリウム窓の保護が行なわれる。
(Function) In the present invention, until the inside of the helium chamber reaches a predetermined helium concentration, in other words, until the oxygen concentration etc. become below a predetermined concentration, X-ray irradiation is performed by the switching means, especially through the beryllium window (extraction window). X-rays are prohibited from passing through. This provides protection for the beryllium window.

そしてヘリウム濃度がベリリウム窓を破損させない程度
に高まった後(酸素濃度が十分低下した後)は、ヘリウ
ム濃度に応じて露光量が補正されるように切替手段を制
御するようにした。これによってヘリウム濃度(酸素濃
度)が変化しても安定した露光制御が可能となる。
After the helium concentration has increased to a level that does not damage the beryllium window (after the oxygen concentration has sufficiently decreased), the switching means is controlled so that the exposure amount is corrected according to the helium concentration. This allows stable exposure control even if the helium concentration (oxygen concentration) changes.

(実施例) 第1図は本発明の実施例によるX線露光装置の構成を示
す図である。
(Embodiment) FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an X-ray exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

第1図において、高真空室1には、回転ターゲット2、
電子銃3等から成るX*aが配置され、電子銃3からの
電子ビーム4を回転ターゲット2に照射することにより
特性X線(軟X線)10が発生する。このX線10はタ
ーゲット2からベリリウム等のFil膜による取り出し
窓6を通ってヘリウムチャンバー7内に放射される。窓
6とX線源(ターゲット2上の電子ビーム4の照射点)
との間には、発生したX線10を通過、遮断させるため
のメカニカルなシャッター5が配置され、このシャッタ
ー5は駆動部20によって開閉される。
In FIG. 1, a high vacuum chamber 1 includes a rotating target 2,
X*a consisting of an electron gun 3 and the like is arranged, and characteristic X-rays (soft X-rays) 10 are generated by irradiating the rotating target 2 with an electron beam 4 from the electron gun 3. The X-rays 10 are emitted from the target 2 into the helium chamber 7 through an extraction window 6 made of a film of beryllium or the like. Window 6 and X-ray source (irradiation point of electron beam 4 on target 2)
A mechanical shutter 5 for passing and blocking the generated X-rays 10 is arranged between the two and the mechanical shutter 5 is opened and closed by a drive section 20.

さて、チャンバー7内を通ったX線10はチャンバー7
の下端面に取り付けられたマスク9を照射する。このマ
スク9はチャンバー7の下端面に、その周辺で真空吸着
され、チャンバー7内を密封する機能を有する。チャン
バー7の側壁にはヘリウムガスを供給するためのパイプ
21aと、ヘリウムガス、又は空気を排気するためのバ
イ121bとが設けられ、これらパイプ21a、21b
は不図示のガス置換装置につながれている。またマスク
9の下方には露光時又はアライメント時にプロキシミテ
ィギャップで位置するウェハ11が配置される。マスク
9とウェハ11とのアライメントはチャンバー7内に進
退可能に設けられたアライメント光学系22を使って行
なわれる。アライメント光学系22はチャンバー7の側
壁を貫通して、駆動部23により水平方向に移動する。
Now, the X-ray 10 that passed through the chamber 7
A mask 9 attached to the lower end surface of the is irradiated. This mask 9 is vacuum-adsorbed around the lower end surface of the chamber 7 and has the function of sealing the inside of the chamber 7. A pipe 21a for supplying helium gas and a bi 121b for exhausting helium gas or air are provided on the side wall of the chamber 7, and these pipes 21a, 21b
is connected to a gas replacement device (not shown). Further, a wafer 11 is placed below the mask 9 and is positioned with a proximity gap during exposure or alignment. Alignment between the mask 9 and the wafer 11 is performed using an alignment optical system 22 provided in the chamber 7 so as to be movable forward and backward. The alignment optical system 22 penetrates the side wall of the chamber 7 and is moved in the horizontal direction by a drive unit 23.

アライメント光学系22の対物レンズ22aはマスク9
はウェハ11の各々に形成されたアライメントマークを
観察する。このようにアライメント光学系22の一部が
チャンバー7内で進退するため、外気との密封を保ため
のベローズ2[株]がチャンバー7の側壁とアライメン
ト光学系22の外壁との間に設けられる。
The objective lens 22a of the alignment optical system 22 is a mask 9.
observes the alignment marks formed on each of the wafers 11. Since a part of the alignment optical system 22 moves back and forth within the chamber 7 in this way, a bellows 2 [stock] is provided between the side wall of the chamber 7 and the outer wall of the alignment optical system 22 to maintain a seal with the outside air. .

さて、チャンバー7内の酸素(0□)濃度は濃度センサ
ー8により検出される。この濃度センサー8は理想的に
はチャンバー7内の気体に含まれるヘリウムの割合を直
接検出ものが望ましいが、現在製品化されているセンサ
ーのうちで、ヘリウムを検出するものは極めて高価であ
ったり、又はかなり大がかりなものしかない、そのため
本実施例では、安価で小型な酸素濃度のセンサー8を用
いて、間接的にヘリウムの濃度を推定することにした。
Now, the oxygen (0□) concentration in the chamber 7 is detected by the concentration sensor 8. Ideally, this concentration sensor 8 would be one that directly detects the proportion of helium contained in the gas in the chamber 7, but among the currently commercialized sensors, those that detect helium are extremely expensive. Therefore, in this embodiment, it was decided to indirectly estimate the helium concentration using a small and inexpensive oxygen concentration sensor 8.

ただし、本実施例ではヘリウム自体の濃度を求めること
が目的ではなく、どの程度ヘリウムに置換されたかがわ
かればよいので、酸素濃度の情報のみに基づいて所定の
演算、制御が行なわれる。
However, in this embodiment, the purpose is not to determine the concentration of helium itself, but only to know how much helium has been substituted, so predetermined calculations and control are performed only based on information on the oxygen concentration.

制御回路24は上記濃度センサー8によって検出された
酸素の濃度情報を入力して、その濃度のもとで、取り出
し窓6を破損させずに露光できるか否かを判断し、不可
能な場合は、オペレータから露光開始の指令を受けても
シャッター5が開かないように、駆動部20に対する指
令を禁止する。
The control circuit 24 inputs the oxygen concentration information detected by the concentration sensor 8, and judges whether or not it is possible to expose the take-out window 6 without damaging it under that concentration. , commands to the drive unit 20 are prohibited so that the shutter 5 does not open even if an operator commands to start exposure.

もし、検出された濃度のもとで損傷を与えずに露光でき
る場合、制御回路はその濃度に応じてシャッター5の開
放時間を補正して、常に一定の露光量(適正露光it)
がウェハ11に与えられるように駆動部20に指令を出
力する。
If exposure is possible without causing damage under the detected concentration, the control circuit corrects the opening time of the shutter 5 according to the concentration to maintain a constant exposure amount (appropriate exposure it).
A command is output to the drive unit 20 so that the wafer 11 is given a command.

第2図は制御回路24内の主な回路構成の具体例を示す
回路ブロック図である。この構成は制御回路24の機能
をブロック化したものであり、ハードウェアのみによる
構成以外にマイクロコンピュータ等によるソフトウェア
による構成に置きかえてもよい、第1図には示していな
いが露光量制御のためのX線強度センサー240は、シ
ャッター5を通過してきたX線10を受けて、その強度
に応じた信号を積算部241に出力する。積算部241
は露光開始時に発生されるシャッター5の閉指令信号(
パルス信号)COに応答して、ウェハ11に達するX線
量を計測していく。積算されたX線量は、比較部242
に入力して、基準値S2と比較される。比較部242は
計測されたX線量が基準値S2に達するとシャッター5
の駆動部20へ閉指令信号(パルス信号)を出力する。
FIG. 2 is a circuit block diagram showing a specific example of the main circuit configuration within the control circuit 24. As shown in FIG. This configuration blocks the functions of the control circuit 24, and in addition to the hardware configuration, it may also be replaced with a software configuration using a microcomputer, etc. Although not shown in FIG. The X-ray intensity sensor 240 receives the X-rays 10 that have passed through the shutter 5 and outputs a signal corresponding to the intensity to the integrating section 241. Integration section 241
is the shutter 5 close command signal (
The amount of X-rays reaching the wafer 11 is measured in response to the pulse signal (CO). The integrated X-ray dose is calculated by the comparison unit 242
and is compared with the reference value S2. The comparison unit 242 closes the shutter 5 when the measured X-ray dose reaches the reference value S2.
A close command signal (pulse signal) is output to the drive unit 20 of the controller.

その基準値S2は適正露光量に応じた値がセットされる
設定部243で作り出される。濃度判定補正部244は
濃度センサー8で検出された酸素の濃度(%)に基づい
て、禁止信号S1と補正信号S2を出力する。禁止信号
SIは駆動部20へ開指令信号COを送るか否かを切替
えるスイッチ245に切替制御信号として印加される。
The reference value S2 is created by a setting section 243 in which a value corresponding to the appropriate exposure amount is set. The concentration determination correction section 244 outputs a prohibition signal S1 and a correction signal S2 based on the concentration (%) of oxygen detected by the concentration sensor 8. The prohibition signal SI is applied as a switching control signal to a switch 245 that switches whether or not to send the open command signal CO to the drive unit 20.

一方、補正信号Stは設定部243に補正倍率の情報と
して出力され、設定部243は適正露光量に応じた値に
補正倍率をかけたものを基準値S、として出力する。こ
の補正倍率は、チャンバー7内の酸素濃度に対する補正
露光量を予め実験等によって求めて、例えばテーブルと
して判定補正部244に記憶されている。
On the other hand, the correction signal St is output as correction magnification information to the setting section 243, and the setting section 243 outputs as a reference value S a value corresponding to the appropriate exposure amount multiplied by the correction magnification. This correction magnification is obtained by determining the corrected exposure amount for the oxygen concentration in the chamber 7 in advance through experiments or the like, and is stored in the determination correction section 244 as, for example, a table.

次に本実施例の動作を第3図を参照して説明する。第3
図はマスク9を変換したときのチャンバー7内の酸素濃
度の変化特性■を表わすグラフであり、横軸は時間を表
わし縦軸は濃度(%)を表わす、第3図中、時刻t、ま
ではマスクによってチャンバー7が密封されているため
、酸素濃度は所定の値P+よりも十分小さくなっている
0時刻り、でマスク交換が開始されると、取り付られて
いたマスクがなくなるため、チャンバー7内は急激に外
気に解放され、酸素濃度は急激に上昇する。このとき最
大に上昇したときの濃度値P7は、チャンバー7内が全
て大気で満されたときであり、通常21〜22%(すな
わち自然大気中での酸素濃度)である。さて時刻L2で
マスク交換が終わり、ヘリウムへの置換が開始され、チ
ャンバー7内の酸素濃度は時間とともに低下し、時刻t
1で所定の値P2に達する。この濃度値P!は、取り出
し窓6にX線が照射されても、取り出し窓6にピンホー
ル等の損傷を発生させることがないような酸素含有量の
値に定められている。濃度値P2は判定補正部244に
予め記憶されており、検出された濃度が値P2よりも大
きい場合は、禁止信号S1が出力されスイッチ245は
開いたままになる。このためオペレータ等が露光開始を
指令しても、駆動部20には開指令信号C○は送られず
、取り出し窓6は保護される。
Next, the operation of this embodiment will be explained with reference to FIG. Third
The figure is a graph showing the change characteristics of the oxygen concentration in the chamber 7 when the mask 9 is changed.The horizontal axis represents time and the vertical axis represents the concentration (%), up to time t in Figure 3. Since the chamber 7 is sealed by a mask, when mask replacement is started at time 0, when the oxygen concentration is sufficiently lower than the predetermined value P+, the attached mask disappears and the chamber 7 is sealed. The inside of 7 is suddenly released to the outside air, and the oxygen concentration rises rapidly. The concentration value P7 when the concentration rises to the maximum at this time is when the inside of the chamber 7 is completely filled with air, and is usually 21 to 22% (that is, the oxygen concentration in natural air). Now, at time L2, the mask exchange is finished, replacement with helium is started, and the oxygen concentration in the chamber 7 decreases over time, and at time t.
1 reaches the predetermined value P2. This concentration value P! is set to a value of oxygen content that will not cause damage such as pinholes to the extraction window 6 even if the extraction window 6 is irradiated with X-rays. The density value P2 is stored in advance in the determination correction section 244, and if the detected density is larger than the value P2, the prohibition signal S1 is output and the switch 245 remains open. Therefore, even if an operator or the like commands the start of exposure, the opening command signal C○ is not sent to the drive unit 20, and the take-out window 6 is protected.

さて、時刻も、で濃度がP!以下であると判断されると
、判定補正部244は禁止信号S1の出力を中止し、ス
イッチ245は閉状態にされる。
Now, at the time, the concentration is P! If it is determined that it is below, the determination correction unit 244 stops outputting the prohibition signal S1, and the switch 245 is closed.

このため時刻む、以降、シャッター5は開指令信号C○
に応答して解放可能となる。すなわちチャンバー7内の
酸素濃度が値pg  (%)よりも小さくなった時点で
露光動作が可能となる。一方、ガス置換装置により、チ
ャンバー7内のヘリウムガスへの置換は続行されており
、酸素濃度も時間とともに低下し続けてい(。このため
時刻む、で露光が開始されたとしても、チャンバー7内
のヘリウム濃度が変化しているので、そのままでは正確
な露光量制御が保証されない、そこで判定補正部244
は時刻t8以降の濃度変化特性Vに応じた補正倍率を求
め、その倍率に応じた補正信号S8を設定部243に出
力する。設定値243は入力した補正信号S、に基づい
て、基準値S、を算出する。この基準値S、は、酸素濃
度が値P2に近づければ適正露光量に対応した値よりも
大きくなり、濃度が値P2より低下して値P1に近づく
につれて小さくなる。濃度値P1は露光量制御の精度に
は実質的に影響を与えない程度の酸素含有量の値に定め
られ、この値P、も予め判定補正部244に記憶されて
いる。従って検出された濃度値がP、以下のとき、補正
倍率は1倍になり、基準値S、は適正露光量に応じた値
そのものになる。
Therefore, from now on, the shutter 5 receives the open command signal C○.
can be released in response to That is, the exposure operation becomes possible when the oxygen concentration in the chamber 7 becomes smaller than the value pg (%). On the other hand, the gas replacement device continues to replace the inside of the chamber 7 with helium gas, and the oxygen concentration continues to decrease over time. Since the helium concentration is changing, accurate exposure control cannot be guaranteed as it is.
calculates a correction magnification according to the density change characteristic V after time t8, and outputs a correction signal S8 according to the magnification to the setting section 243. The set value 243 calculates a reference value S based on the input correction signal S. This reference value S becomes larger than the value corresponding to the appropriate exposure amount as the oxygen concentration approaches the value P2, and becomes smaller as the concentration decreases from the value P2 and approaches the value P1. The concentration value P1 is determined to be an oxygen content value that does not substantially affect the accuracy of exposure control, and this value P is also stored in advance in the determination correction unit 244. Therefore, when the detected density value is equal to or less than P, the correction magnification becomes 1, and the reference value S becomes the value corresponding to the appropriate exposure amount.

さて、時刻t、以降にただちに露光動作が開始されると
、同一露光条件のもとて酸素濃度が高い(ただし22以
下)うちはシャッター5の開いている時間が長く、濃度
が値P、に近づくにつれて短(なる。こうして、時刻も
、から時刻t4の間はシャッター5の解放時間が本来の
露光時間よりも長くなるように調整されて、露光量の補
正が行なわれる。このため時刻t3以降ただちに露光を
行なっても、常に適正な露光量に制御される。
Now, when the exposure operation starts immediately after time t, under the same exposure conditions, when the oxygen concentration is high (however, 22 or less), the shutter 5 remains open for a long time, and the concentration reaches the value P. As it gets closer, the exposure time becomes shorter.Thus, from time t4 to time t4, the release time of the shutter 5 is adjusted to be longer than the original exposure time, and the exposure amount is corrected.For this reason, after time t3 Even if exposure is performed immediately, the exposure amount is always controlled to be appropriate.

以上、本実施例では取り出し窓6の上に設けられたシャ
ッター5によって、酸素濃度が値P2より高い時はX線
が窓6を通らないように保護したが、値P2より高い時
に電子銃3からの電子ビーム4の発生を禁止するように
しても同様の効果が得られる。またX線源としてプラズ
マ励起方式、SOR(シンクロトロン軌道放射)方式等
も同様に利用できる。また酸素濃度検出センサー8は大
気中のチッ素(N2)の濃度を検出するセンサーに置き
かえてもよい。さらにチャンバー7内に充てんするX線
減衰率の小さな気体としては、取り扱いは難しいが水素
(Hl)ガスでもよい。
As described above, in this embodiment, the shutter 5 provided above the extraction window 6 protects the X-rays from passing through the window 6 when the oxygen concentration is higher than the value P2, but when the oxygen concentration is higher than the value P2, the electron gun A similar effect can be obtained by prohibiting the generation of the electron beam 4 from. Furthermore, a plasma excitation method, an SOR (synchrotron orbital emission) method, etc. can be similarly used as the X-ray source. Further, the oxygen concentration detection sensor 8 may be replaced with a sensor that detects the concentration of nitrogen (N2) in the atmosphere. Further, as the gas with a small X-ray attenuation rate to be filled in the chamber 7, hydrogen (Hl) gas may be used, although it is difficult to handle.

次に本発明の第2の実施例を第4図に参照して説明する
。第4図はへリウムチャンバー付近のみを示す断面図で
あり、第1図と異なるのは、マスク9がチャンバー7の
下端面の密封に使われていない点である。このため第2
実施例ではチャンバー7の下端面の密封をX線、又はア
ライメント用の照明光に対して透明なポリイミド又はポ
リプロピレン等の薄膜30で行なう、従って第1実施例
のように、マスク9の交換時にチャンバー7内が大気に
解放されることがないため、マスク交情後の露光動作開
始まで待ち時間を必要としない。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a sectional view showing only the vicinity of the helium chamber, and differs from FIG. 1 in that the mask 9 is not used to seal the lower end surface of the chamber 7. For this reason, the second
In this embodiment, the lower end surface of the chamber 7 is sealed with a thin film 30 made of polyimide or polypropylene that is transparent to X-rays or alignment illumination light. Since the inside of the mask 7 is not exposed to the atmosphere, no waiting time is required until the exposure operation starts after mask intercourse.

しかしながら、マスク9とウェハ11とのアライメント
時にはアライメント光学系22が繰り出し、露光時には
退避するため、チャンバー7内の圧力は瞬間的に太き(
変化し得る。この圧力変化によって薄膜30に大気圧と
の差圧が作用し、薄膜30がたわむことになる。このた
め、この種の常時密封型のチャンバー構造にあってもヘ
リウムガスを微小量ずつフローさせて、薄膜30のたわ
みが生じないようにしている。しかしながら、チャンバ
ー7と1111130との接合部、ベローズ23の接合
部、チャンバー7とX線源部との接合部等からは、チャ
ンバー7の内圧変化(特に瞬間的な減圧)によって外気
がリークしてくることがある。
However, since the alignment optical system 22 moves out during alignment between the mask 9 and the wafer 11 and retreats during exposure, the pressure inside the chamber 7 momentarily increases (
It can change. This pressure change causes a pressure difference between the thin film 30 and the atmospheric pressure to act on the thin film 30, causing the thin film 30 to bend. For this reason, even in this type of always-sealed chamber structure, helium gas is allowed to flow in minute amounts to prevent the thin film 30 from being bent. However, outside air leaks from the joint between chamber 7 and 1111130, the joint between bellows 23, the joint between chamber 7 and the X-ray source, etc. due to changes in the internal pressure of chamber 7 (especially instantaneous decompression). Sometimes it happens.

このため、ウェハWをステップアンドリピート方式で移
動させて、マスク9のパターンをウェハ11上の異なる
領域に順次転写していく場合は、各ステッピング毎にア
ライメントを行なう必要があるので、ウェハ11の全面
を露光し終わるまでのアライメント光学系22の進運回
数は多くなり、チャンバー7内のヘリウム濃度は外気の
リークによって徐々に低下(酸素濃度の増加)すること
がある、この場合は第3図に示すように、濃度値P3を
超えるようなことはなくても、露光量の制御精度を不安
定にさせることになる。
Therefore, when moving the wafer W in a step-and-repeat manner and sequentially transferring the pattern of the mask 9 to different areas on the wafer 11, it is necessary to perform alignment for each step. The number of advances of the alignment optical system 22 increases until the entire surface is exposed, and the helium concentration in the chamber 7 may gradually decrease (oxygen concentration increases) due to leakage of outside air. In this case, as shown in Fig. 3. As shown in FIG. 2, even if the density value does not exceed P3, the control accuracy of the exposure amount becomes unstable.

第5図(A)はそのような状態での酸素濃度の変化特性
Vを示す、第5図(A)において酸素濃度は時刻T、ま
では値P+以下であるが、例えばアライメント光学系2
2の退避による外気のリークによって、時刻T、からT
1まで濃度はP、以上になる。同様に時刻TcからT4
の間においても酸素濃度がP、以上になっている。第5
図(B)は第5図(A)の変化特性■に対応して判定補
正部244から出力される補正倍率の変化(補正信号S
t)を示す。第5図(B)の縦軸に表わした補正倍率値
の範囲は単なる目安であって必ずしも正確ではない。第
5図(B)に示すように時刻T、〜T5の間、時刻T 
c””’ T aO間において倍率は濃度値に応じた1
以上の値をとる。これにより、時刻T1、又はTeの直
後に露光動作が行なわれても、常に正確な露光量制御が
可能となる。
FIG. 5(A) shows the change characteristic V of the oxygen concentration in such a state. In FIG. 5(A), the oxygen concentration is below the value P+ until time T,
Due to the leakage of outside air due to the evacuation in step 2, the time T
Until 1, the concentration becomes P or more. Similarly, from time Tc to T4
The oxygen concentration is above P even during the period. Fifth
Figure (B) shows a change in the correction magnification (correction signal S
t). The range of correction magnification values shown on the vertical axis in FIG. 5(B) is merely a guideline and is not necessarily accurate. As shown in FIG. 5(B), between time T and T5, time T
c""'T The magnification is 1 depending on the concentration value between aO
Takes a value greater than or equal to This makes it possible to always accurately control the exposure amount even if the exposure operation is performed immediately after time T1 or Te.

もちろんこのリークによるチャンバー内ヘリウム濃度の
変化は、第1図の実施例の場合も同様に生じることであ
り、第5図(B)に示した補正倍率特性と同様に制御さ
れる。
Of course, the change in the helium concentration in the chamber due to this leak occurs similarly in the embodiment shown in FIG. 1, and is controlled in the same manner as the correction magnification characteristic shown in FIG. 5(B).

以上、本発明の各実施例において、第2図に示した回路
ブロックは共通に使われるが、不測の事故によりマスク
9の薄膜、又は84M30が破損した場合は、酸素濃度
が上昇して禁止信号Slが出力されるので、このときも
しシャッター5が開状態であるならばただちに閉指令信
号を駆動部20へ出力するような構成を付加することが
できる。
As described above, in each of the embodiments of the present invention, the circuit block shown in FIG. Since Sl is output, if the shutter 5 is in the open state at this time, a configuration can be added that immediately outputs a close command signal to the drive unit 20.

(発明の効果) 以上のように本発明によれば、チャンバー内のヘリウム
等の気体成分の濃度が低く、酸素の濃度が高い時にX線
源とチャンバーとを隔離する取り出し窓にX線を照射し
て破損させることがないので、装置に与える重大な事故
を未然に防止できる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, when the concentration of gaseous components such as helium in the chamber is low and the concentration of oxygen is high, the extraction window that isolates the X-ray source and the chamber is irradiated with X-rays. Therefore, serious accidents to the equipment can be prevented.

さらに、チャンバー内の気体濃度の変化による露光量の
ムラも補正できるため、待ち時間も最短、もしくは皆無
上なって、スループット、装置稼動率を著しく向上させ
ることができる。
Furthermore, since unevenness in exposure amount due to changes in gas concentration within the chamber can be corrected, waiting time can be minimized or eliminated, and throughput and device operating rate can be significantly improved.

また露光中に不測の事故でチャンバー内に大気が入って
きても、濃度検出センサーによって酸素濃度が上昇(ヘ
リウム濃度が低下)し始めた時にただちに露光動作を中
止することができるので、X線源へ与える影響を皆無で
ある。
In addition, even if air enters the chamber due to an unexpected accident during exposure, the exposure operation can be stopped immediately when the oxygen concentration starts to rise (helium concentration decreases) using the concentration detection sensor, so the X-ray source There is no impact on

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

第1図は本発明の第1の実施例によるX線露光装置の構
成を示す図、第2図は制御回路の具体的な構成を示す回
路ブロック図、第3図はチャンバー内の酸素濃度の変化
特性の一例を示すグラフ、第4図は第2の実施例による
X線露光装置の構成を示す図、第5図(A)、(B)は
酸素濃度の変化特性とそれに対応した露光量の補正倍率
特性とを示すグラフである。 (主要部分の符号の説明) 1・・・xvAflの高真空室
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an X-ray exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit block diagram showing the specific configuration of the control circuit, and FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the oxygen concentration in the chamber. A graph showing an example of the change characteristics. FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the X-ray exposure apparatus according to the second embodiment. FIGS. 5 (A) and (B) are the change characteristics of oxygen concentration and the corresponding exposure amount. 3 is a graph showing the corrected magnification characteristics of FIG. (Explanation of symbols of main parts) 1...xvAfl high vacuum chamber

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)線源からのX線に対して減衰の少ない特定成分の
気体を満したチャンバーを介して、該X線に感応する基
板を露光する装置において、 前記チャンバー内の気体に含有される前記特定成分の気
体の濃度に関連する情報を検出する濃度検出手段と; 前記線源からのX線を前記感応基板に照射する状態と非
照射にする状態とを切替える切替手段と;前記濃度検出
手段により検出された情報に基づいて前記切替手段の動
作を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするX線
露光装置。
(1) In an apparatus that exposes a substrate sensitive to X-rays through a chamber filled with a gas containing a specific component that has low attenuation to X-rays from a radiation source, the a concentration detection means for detecting information related to the concentration of a specific component gas; a switching means for switching between a state in which the sensitive substrate is irradiated with X-rays from the radiation source and a state in which the sensitive substrate is not irradiated; An X-ray exposure apparatus comprising: a control means for controlling the operation of the switching means based on information detected by the X-ray exposure apparatus.
(2)前記濃度検出手段は、前記チャンバー内の気体に
含有される酸素の濃度を検出する酸素検出センサーを有
し、前記制御手段は、該酸素検出センサーにより検出さ
れた濃度が所定の第1濃度以上のときは前記X線の前記
感応基板への到達が禁止されるように前記切替手段を制
御するとともに該検出された濃度が前記第1濃度以下の
ときは、その濃度に応じて前記感応基板に与えられるX
線量が補正されるように前記切替手段を制御することを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の装置。
(2) The concentration detection means has an oxygen detection sensor that detects the concentration of oxygen contained in the gas in the chamber, and the control means is configured such that the concentration detected by the oxygen detection sensor is within a predetermined first range. When the concentration is higher than the first concentration, the switching means is controlled so that the X-rays are prohibited from reaching the sensitive substrate, and when the detected concentration is lower than the first concentration, the switching means is controlled so that the X-rays are prohibited from reaching the sensitive substrate. X given to the substrate
2. The apparatus according to claim 1, wherein the switching means is controlled so that the dose is corrected.
(3)前記切替手段は、前記線源と前記チャンバーとの
間に設けられたX線取り出し窓と前記線源との間に配置
されて、前記線源からのX線を遮断、及び通過させるシ
ャッターを含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項
、又は第2項記載の装置。
(3) The switching means is disposed between the radiation source and an X-ray extraction window provided between the radiation source and the chamber, and blocks and allows X-rays from the radiation source to pass through. 3. The device according to claim 1 or 2, characterized in that the device includes a shutter.
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