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JP2623128B2 - 露光装置 - Google Patents
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JP2623128B2 - 露光装置 - Google Patents

露光装置

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JP2623128B2
JP2623128B2 JP63249903A JP24990388A JP2623128B2 JP 2623128 B2 JP2623128 B2 JP 2623128B2 JP 63249903 A JP63249903 A JP 63249903A JP 24990388 A JP24990388 A JP 24990388A JP 2623128 B2 JP2623128 B2 JP 2623128B2
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、光源からの露光ビームをミラーに反射さ
せ、その反射した露光ビームを被露光基板に照射して露
光を行う露光装置に関し、詳しくは前記ミラーの損傷を
低減することにより、高精度で微細なパターンを転写す
る際の露光領域を確保した露光装置に関する。
[従来の技術] 従来、X線露光装置においてミラーを用いて露光領域
を確保する方法が考えられている。しかし、このような
ミラーを用いた装置においては、X線によるミラーの損
傷が問題となっており、特にSR(シンクロトロン放射)
光を利用するビームラインにおいて問題となっており、
例えば、Nuclear Instruments and Methods in Physics
Research A246(1986),207−214にはSR光による銅ミ
ラーの損傷についての報告がある。
また、露光量の調節のためにシャッタを用いる技術に
ついて、特公昭60−37616号等に開示されている。第4
図に、従来のシャッタを用いて露光量を調節する露光装
置における制御シーケンスを示す。このときシャッタ
は、焼き付け(ステップS307)の前後に高速、高精度か
つ頻繁に開閉(ステップS306,S308)される。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上述のようにX線によるミラーの損傷
が問題となっているにもかかわらず、その対策としては
ミラーの冷却方法の改善により損傷を抑える等の対策が
なされるのみであった。
本発明は、上述の従来形における問題点に鑑み、ミラ
ーの損傷を低減して長期にわたるミラー反射率の安定化
およびメンテナンスの容易化を図った露光装置を提供す
ることを目的とする。
[課題を解決するための手段および作用] 上記の目的を達成するため、本発明では、光源からの
露光ビームをミラーに反射させ、該反射した露光ビーム
を被露光基板に照射して露光を行う露光装置において、
光路中、前記光源と前記ミラーとの間にミラー保護シャ
ッタを設け、かつ、光路中、前記ミラー保護シャッタと
前記被露光基板との間に、前記被露光基板への露光量を
調整するための露光量調整シャッタを設けたことを特徴
とする。この構成において、必要最小限の期間だけミラ
ー保護シャッタを開放することにより、露光ビームによ
りミラー損傷が最小限に抑えられる。
より具体的な態様においては、光源となるX線源に最
も近いミラーが最も損傷を受けやすいことから、そのミ
ラーよりもX線源に近い側に露光時間を制御する露光量
調節シャッタとは別にミラー保護シャッタを設置し、そ
のミラー保護シャッタを少なくとも露光に必要とされる
X線量を通過させる間は開放しておくこととしている。
これにより、そのミラー保護シャッタの閉じている
間、ミラーにX線は照射されないので、ミラーの損傷が
低減される。同時に、このミラー保護シャッタは露光量
の調節に用いられるものではないので、高速にかつ頻繁
に開閉する必要はなく、超高真空中で安定して動作する
簡易なシャッタ構造のものでよい。
なお、ミラー保護シャッタは、まずミラー保護シャッ
タを開け、その直後に露光量調節シャッタを開閉して露
光を行ない、その直後にミラー保護シャッタを閉じるの
が良い。また、このミラー保護シャッタは、露光用の光
量調節のためのシャッタではないので、高速かつ高精度
に駆動制御する必要はなく、簡易な構成のものでよい。
また、前記ミラーは例えば、凸面ミラーであり、光源
からの露光ビームを所定方向に拡大するものである。
[実施例] 以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
第1図は、本発明の一実施例に係るX線露光装置のX
線源、ミラー、マスクおよびウエハ等の部分の概略構成
を示す。
同図において、1はSR光を発生するX線源、2はX線
源1から発生したX線、3は露光に要する領域にX線を
照射するためにX線を反射するミラーのうち最もX線源
1に近いミラー、4はマスクメンブレン上にX線露光に
十分なコントラストを与えるX線吸収材により形成され
たパターンを有するX線マスク、5はレジストが塗布さ
れたウエハ、6はミラー3が設置される超高真空用チャ
ンバー、7はミラー保護シャッタ、8はミラー保護シャ
ッタ7のシャッタ駆動部、9はベローズ、10は露光量調
節シャッタ、11はミラー3の設置される超高真空域とマ
スク4およびウエハ5の設置される10Torr以上のヘリウ
ム(He)あるいは減圧空気とを分離すると同時にX線源
1から発生する露光に有害な電磁波を遮蔽する窓を示
す。
上記構成において、X線源1から発生したX線2は有
限な発散角をもち(例えば、SRでは上下方向に0.1〜0.7
mrad(波長10Å)程度)、ミラー3に入射する。この発
散角は露光に要する領域にX線を照射するためには小さ
すぎるので、ミラー3を凸面ミラーとするかあるいはミ
ラーを振動させる等の何らかの方式により、このX線は
露光に要する十分な領域に広げられる。そして、このX
線により、露光領域に設置されたマスク4のパターン
が、マスク4に平行に設置されたウエハ5に塗布された
レジスト像として転写される。なお、ウエハ5はマスク
4から5〜100μm、好ましくは10〜50μmの距離に設
置されている。
本実施例の装置では、ミラー3は、少なくとも各露光
ショットの間は固定されている曲率半径50mのミラーで
あって、白金をコーティングした熔融石英のシリンドリ
カルミラーとした。光源1とミラー3との距離、ミラー
3とマスク4との距離およびミラー3の大きさは、50mm
平方の露光領域を十分に確保できる大きさとした。X線
の減衰を防ぐため、本実施例に係る露光装置において
は、少なくともマスク4の直前までは真空となってい
る。また、光源1は超高真空中に置かれるため、ミラー
チャンバー6の中は超高真空に保たれている。ミラー保
護シャッタ7は、少なくとも露光に必要なX線量を通過
させる間は開放になる。その開閉機構としては、シャッ
タ駆動部8およびその真空シールのためのベローズ9を
用いている。
通常、X線露光装置においては、光源から発生したX
線は何ら強度を減衰させるような光学素子を経ることな
しに第1のミラーに照射される。そのため、X線源とし
て例えばSRあるいはプラズマX線源等の強力X線源を用
いた場合には、露光に用いられない不要光も含めて強力
なX線がミラーに照射され、ミラーの損傷を生じさせる
ことになる。とりわけミラーとして露光中は固定された
凸面形状のミラーを用いた場合、ミラーの同一領域にX
線が照射され続けるためミラーの損傷は大となってしま
う。
さらに、X線露光装置においては、マスクの露光に要
する所定の領域への搬入および搬出、レジストを塗布し
たウエハの搬入および搬出、X線とマスクあるいはウエ
ハの位置調整、ウエハのステップ移動、マスクとウエハ
とのアライメント、並びに露光の実行と、幾つかの段階
を経て露光が行なわれる。一方、X線を必要とする段階
は、主としてX線とマスクあるいはウエハの位置調整お
よび露光実行の段階であり、マスクの搬入および搬出、
ウエハの搬入および搬出、ウエハのステップ移動並びに
マスクとウエハとのアライメント時には、X線の照射は
不要である。そこで、このようなX線不要時には、ミラ
ーにX線を照射しない方式がミラー損傷低減のために望
まれる。
一方、光源自体を制御しX線発生をオン/オフするこ
とは光源の安定性等から好ましいことではない。そこ
で、本実施例に係る露光装置では、第1図に示すよう
に、X線源1に最も近いミラー3の光源側にミラー保護
シャッタ7を設け、X線不要時にはミラー3にすらX線
が照射されることのないようにした。
なお、X線露光装置においては各露光ショットは数秒
以内であり、その露光量を1%以内の精度で制御すると
しても数ミリ秒の高速で露光時間を制御しなくてはなら
ない。もしミラーの前に露光量調節シャッタを設けると
すれば、その露光量調節シャッタは超高真空中で駆動し
十分の耐久性を有するものでなければならず、さらにこ
のような環境で上記のように高精度に露光量を制御する
ことができるものでなければならない。これは非常に困
難なことである。一方、本実施例の装置によれば、ミラ
ー保護シャッタ7は露光量を制御するものではなく、唯
ミラー3にX線2が照射される時間を減らすことのみを
目的とするものである。したがって、何ら高速高精度に
駆動する必要がなく、その構造も簡易なもので十分であ
る。
第2図は、ミラー保護シャッタ7の開閉手順を示すフ
ローチャートである。
同図より明らかなように、本実施例の装置では、ミラ
ー保護シャッタ7を開け(ステップS104)、その後露光
量調節シャッタ7の開閉を含む一連のX線露光を行ない
(ステップS105〜S110)、再びミラー保護シャッタ7を
閉じている(ステップS112)。すなわち、マスク交換お
よびウエハ交換等の際には、X線はミラー3に照射され
ない。
本実施例において、ミラー保護シャッタ7を開閉する
際の時間精度は1秒程度で十分であった。また、ミラー
保護シャッタ7の移動距離は上下方向に1mmとした。こ
のミラー保護シャッタ7の開閉により、通常の露光手順
においてミラー3へのX線照射時間を、ミラー保護シャ
ッタ7のないときに比較して少なくとも2/3に低減する
ことができた。さらに、SR等のX線源1は運転を続けて
いるが露光装置は稼働していないという場合もあるた
め、ミラー保護シャッタ7を用いることにより、ミラー
へのX線照射時間をかなり低減することができた。
なお、ミラー保護シャッタ7を閉じた時には、このシ
ャッタ7にX線が照射されることになる。したがって、
シャッタ7がX線によりダメージを受けることが考えら
れるが、そのためにX線を遮断する機能に支障が出てこ
ない限り問題とならない。しかし、高温に加熱されある
いは光脱離によりシャッタ7から放出ガスが発生する。
そのため本実施例では、シャッタ7の材料を高純度無酸
素銅とするとともに、シャッタ7を水冷している。
[実施例2] 第3図は、本発明の第2の実施例に係るX線露光装置
における露光手順を説明するためのフローチャートであ
る。このような手順は第1図に示す構成の露光装置等に
適用することができる。
本実施例では、ミラー保護シャッタ7の開閉を200ミ
リ秒で駆動し、マスク4の搬入および搬出並びにウエハ
5の搬入および搬出に加えて、ウエハ5のステップ移動
(ステップS212)およびマスク4とウエハ5とのアライ
メント(ステップS205)時等にも、ミラー保護シャッタ
7が閉の状態になるように制御した。すなわち、露光量
調節シャッタ10が開く(ステップS207)直前にミラー保
護シャッタ7が開き(ステップS206)、露光量調節シャ
ッタ10が閉じた(ステップS209)直後にミラー保護シャ
ッタ7が閉じられる(ステップS210)。
これにより、通常の露光手順において少なくとも1/4
程度の時間しかミラーにXが照射されないようにするこ
とが可能となった。また、ミラーの損傷としてはミラー
を形成している材料の損傷による形状変化および面粗さ
の増大等の他に、炭素等の付着による損傷もあるが、そ
れらの損傷をも低減させることが可能となった。
なお、上記実施例では、すべてウエハカセットを回収
した後にマスクを交換することになっているが、ウエハ
カセットの全ウエハが露光終了する前にマスクを交換す
ることも可能である。また、上記実施例では、マスク回
収の後に終了することになっているが、マスクを露光位
置に設置したまま終了しても良い。ミラー保護シャッタ
の材料としては高純度無酸素銅を用いたが、タングステ
ン、モリブデン、タンタルまたはステンレス鋼等の金属
等を用いてもよい。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、露光装置に使
用されるミラーの損傷を極力低減させることができ、長
期に渡るミラー反射率の安定化およびメンテナンスの容
易化を達成できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例に係るX線露光装置のX線
源、ミラー、マスクおよびウエハ等の部分の概略構成
図、 第2図は、上記実施例の装置におけるミラー保護シャッ
タの開閉手順を示すフローチャート、 第3図は、本発明の第2の実施例に係るX線露光装置に
おける露光手順を説明するためのフローチャート、 第4図は、従来のX線露光装置における露光手順を示す
フローチャートである。 1:X線源、 2:X線源から発生したX線、 3:ミラー、 4:X線マスク、 5:レジストが塗布されたウエハ、 6:超高真空用チャンバー、 7:ミラー保護シャッタ、 8:シャッタ駆動部、 9:ベローズ、 10:露光量調節シャッタ、 11:窓。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/30 531E (72)発明者 宇野 紳一郎 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 小澤 邦貴 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 水澤 伸俊 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−240900(JP,A)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源からの露光ビームをミラーに反射さ
    せ、該反射した露光ビームを被露光基板に照射して露光
    を行う露光装置において、 光路中、前記光源と前記ミラーとの間にミラー保護シャ
    ッタを設け、かつ、光路中、前記ミラー保護シャッタと
    前記被露光基板との間に、前記被露光基板への露光量を
    調整するための露光量調整シャッタを設けたことを特徴
    とする露光装置。
  2. 【請求項2】前記ミラー保護シャッタを開けた後に、前
    記露光量調整シャッタを開けて前記被露光基板への露光
    を行い、露光終了後に前記ミラー保護シャッタを閉じる
    ように制御を行う制御手段を有することを特徴とする請
    求項1記載の露光装置。
  3. 【請求項3】前記ミラーは凸面ミラーであり、光源から
    の露光ビームを所定方向に拡大することを特徴とする請
    求項1記載の露光装置。
  4. 【請求項4】前記光源はX線を発生するX線源であるこ
    とを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の露光
    装置。
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