JP3184582B2 - Ｘ線露光装置およびｘ線露光方法 - Google Patents
Ｘ線露光装置およびｘ線露光方法Info
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- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/7055—Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、軟Ｘ線等を使用するウ
エハ等基板のＸ線露光装置およびＸ線露光方法に関する
ものである。
エハ等基板のＸ線露光装置およびＸ線露光方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】シンクロトン放射光その他の軟Ｘ線を使
用するＸ線露光装置としてマスク近傍までの照明光であ
るＸ線の光路をＸ線の減衰が小さくなるように、真空あ
るいはＨｅ雰囲気にしておき、マスクとウエハ等の基
板、及びこれらの搬送装置等を大気中に配置したものが
提案されている。
用するＸ線露光装置としてマスク近傍までの照明光であ
るＸ線の光路をＸ線の減衰が小さくなるように、真空あ
るいはＨｅ雰囲気にしておき、マスクとウエハ等の基
板、及びこれらの搬送装置等を大気中に配置したものが
提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】Ｘ線を照明光とする露
光方法は、紫外線を利用した縮小投影露光装置の解像限
界を越える０．３μｍ程度より細い回路パターンを焼き
つけるのに有効である。
光方法は、紫外線を利用した縮小投影露光装置の解像限
界を越える０．３μｍ程度より細い回路パターンを焼き
つけるのに有効である。
【０００４】この線幅を実現するには、線幅精度の誤差
の要因となるものについてそれぞれ所定の精度内に管理
しなければならない。
の要因となるものについてそれぞれ所定の精度内に管理
しなければならない。
【０００５】この要因にはマスク作製精度やウエハのレ
ジストプロセスによるものや露光装置の解像力に起因す
るもの等がある。
ジストプロセスによるものや露光装置の解像力に起因す
るもの等がある。
【０００６】Ｘ線露光装置では、マスクとウエハとを近
接させて露光させるいわゆるプロキシミティ露光方式が
とられる。この方法では露光されるパターン線幅は、マ
スクのパターンエッヂからのフルネル回折や、照明光の
半影等によって影響される。これらの影響は、照明光の
強度あるいはレジスト吸収パワーと、露光時間との積で
ある露光量の変動によって変化する。
接させて露光させるいわゆるプロキシミティ露光方式が
とられる。この方法では露光されるパターン線幅は、マ
スクのパターンエッヂからのフルネル回折や、照明光の
半影等によって影響される。これらの影響は、照明光の
強度あるいはレジスト吸収パワーと、露光時間との積で
ある露光量の変動によって変化する。
【０００７】すなわち、露光装置の解像性能を高め、焼
き付けるパターン線幅を精度良く管理するためには、露
光量を精度良く管理しなければならない。
き付けるパターン線幅を精度良く管理するためには、露
光量を精度良く管理しなければならない。
【０００８】露光装置の露光量の管理精度の仕様は例え
ば次のように計算される。
ば次のように計算される。
【０００９】目標とするパターン線幅の精度０．３μｍ
に対し±５％として０．３±０．０１５μｍ内、露光装
置の焼き付け精度に割振られる分を半分として０．０１
５×１／２＝０．００７５μｍ フルネル回折、光源の大きさに起因する半影の影響を
０．２×ΔＤ／Ｄ［μｍ］とすると 但し、ΔＤ／Ｄ；露光量の管理精度 ０．２×ΔＤ／Ｄ＜０．００７５ ΔＤ／Ｄ＜０．０３７５ つまり露光量の管理精度は３．７５％以下に管理される
必要がある。
に対し±５％として０．３±０．０１５μｍ内、露光装
置の焼き付け精度に割振られる分を半分として０．０１
５×１／２＝０．００７５μｍ フルネル回折、光源の大きさに起因する半影の影響を
０．２×ΔＤ／Ｄ［μｍ］とすると 但し、ΔＤ／Ｄ；露光量の管理精度 ０．２×ΔＤ／Ｄ＜０．００７５ ΔＤ／Ｄ＜０．０３７５ つまり露光量の管理精度は３．７５％以下に管理される
必要がある。
【００１０】一方露光量の誤差要因には次のものがあ
る。
る。
【００１１】すなわち、光源の強度変動、露光領域を拡
大し、所定の波長を選択するためのＸ線光学系に用いら
れるＸ線ミラーの反射率ムラ、照明光を導く密封チャン
バーとＨｅあるいは大気との隔壁窓の厚さムラ、照明光
の光路中のＨｅや大気の温度変動や圧力変動による密度
の変動、マスクメンブレンの厚さムラ、露光時間の設定
精度等である。
大し、所定の波長を選択するためのＸ線光学系に用いら
れるＸ線ミラーの反射率ムラ、照明光を導く密封チャン
バーとＨｅあるいは大気との隔壁窓の厚さムラ、照明光
の光路中のＨｅや大気の温度変動や圧力変動による密度
の変動、マスクメンブレンの厚さムラ、露光時間の設定
精度等である。
【００１２】この中で、大気の圧力による変動は次のよ
うな影響がある。
うな影響がある。
【００１３】波長１０ÅのＸ線が１気圧の空気を１０ｍ
ｍ通過したときにはＸ線の強度は約９０％減衰する。こ
の状態で圧力が１％変動すると通過したＸ線の強度は約
２．３％変動する。
ｍ通過したときにはＸ線の強度は約９０％減衰する。こ
の状態で圧力が１％変動すると通過したＸ線の強度は約
２．３％変動する。
【００１４】この値は、様々な露光量の誤差要因に対し
て全体で３．７５％程度に精度を管理しなければならな
い露光量にとって無視できない量となっている。
て全体で３．７５％程度に精度を管理しなければならな
い露光量にとって無視できない量となっている。
【００１５】本発明は、このような大気圧の変動に起因
する露光量の変動に着目し、露光量の管理精度を向上さ
せることのできるＸ線露光装置およびＸ線露光方法を提
供することを目的とする。
する露光量の変動に着目し、露光量の管理精度を向上さ
せることのできるＸ線露光装置およびＸ線露光方法を提
供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のＸ線露光装置は、基板を保持する基板保
持手段およびマスクを保持するマスク保持手段がＸ線の
光路を包囲する密封チャンバーの外の大気中に配設され
ており、露光量調整用のシャッターと、前記大気の圧力
を検出する圧力センサーと、前記圧力センサーの出力お
よび前記Ｘ線の波長に基いて前記Ｘ線の強度の変化を算
出する演算器と、前記演算器の出力に基いて前記シャッ
ターの駆動手段を制御する制御手段とを有することを特
徴とする。
めに、本発明のＸ線露光装置は、基板を保持する基板保
持手段およびマスクを保持するマスク保持手段がＸ線の
光路を包囲する密封チャンバーの外の大気中に配設され
ており、露光量調整用のシャッターと、前記大気の圧力
を検出する圧力センサーと、前記圧力センサーの出力お
よび前記Ｘ線の波長に基いて前記Ｘ線の強度の変化を算
出する演算器と、前記演算器の出力に基いて前記シャッ
ターの駆動手段を制御する制御手段とを有することを特
徴とする。
【００１７】本発明のＸ線露光方法は、密封チャンバー
から透過窓を経て取出されるＸ線によってマスクのパタ
ーンを基板に転写するＸ線露光方法であって、前記密封
チャンバーの外の大気中に前記基板を保持する工程と、
前記大気の圧力の変動を検出する工程と、その検出結果
および前記Ｘ線の波長に基いて前記Ｘ線の強度の変化を
算出する工程と、その算出結果に基いて前記Ｘ線による
前記基板の露光量を制御する工程を有することを特徴と
する。
から透過窓を経て取出されるＸ線によってマスクのパタ
ーンを基板に転写するＸ線露光方法であって、前記密封
チャンバーの外の大気中に前記基板を保持する工程と、
前記大気の圧力の変動を検出する工程と、その検出結果
および前記Ｘ線の波長に基いて前記Ｘ線の強度の変化を
算出する工程と、その算出結果に基いて前記Ｘ線による
前記基板の露光量を制御する工程を有することを特徴と
する。
【００１８】
【作用】圧力センサーによって大気圧（大気の圧力）の
変動を検出し、密封チャンバーから基板に到達するまで
の大気によるＸ線の減衰を演算器によって算出する。算
出されたＸ線の強度変化に応じて、基板の露光量を調整
するシャッターの駆動手段を制御することで、大気圧の
変化による露光量の変動を防ぐ。
変動を検出し、密封チャンバーから基板に到達するまで
の大気によるＸ線の減衰を演算器によって算出する。算
出されたＸ線の強度変化に応じて、基板の露光量を調整
するシャッターの駆動手段を制御することで、大気圧の
変化による露光量の変動を防ぐ。
【００１９】
【実施例】本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。
る。
【００２０】図１は、本実施例を説明する模式図であっ
て、ウエハ等基板であるウエハ１は、ウエハステージ２
上の周知の構造をもつ基板保持手段であるウエハチャッ
ク２ａによって保持されており、マスク３とともに密封
チャンバー４の透過窓５に極めて接近した大気中に配置
される。マスク３を保持するマスク保持手段であるマス
ク支持体６は、密封チャンバー４の一端に配置され、透
過窓５とウエハ１との間の大気の圧力である大気圧の変
動を検出する圧力センサー７を支持する。密封チャンバ
ー４には、ウエハ１の露光量を制御するシヤッター８お
よびウエハ１に対するマスク３の相対位置を検出するア
ライメント光学系９が収容されており、該アライメント
光学系９は、マスク支持体６を制御してウエハ１とマス
ク３の位置合わせを行う。
て、ウエハ等基板であるウエハ１は、ウエハステージ２
上の周知の構造をもつ基板保持手段であるウエハチャッ
ク２ａによって保持されており、マスク３とともに密封
チャンバー４の透過窓５に極めて接近した大気中に配置
される。マスク３を保持するマスク保持手段であるマス
ク支持体６は、密封チャンバー４の一端に配置され、透
過窓５とウエハ１との間の大気の圧力である大気圧の変
動を検出する圧力センサー７を支持する。密封チャンバ
ー４には、ウエハ１の露光量を制御するシヤッター８お
よびウエハ１に対するマスク３の相対位置を検出するア
ライメント光学系９が収容されており、該アライメント
光学系９は、マスク支持体６を制御してウエハ１とマス
ク３の位置合わせを行う。
【００２１】密封チャンバー４は、排気ポンプ１０、弁
１１、弁制御装置１２、および圧力センサー１３からな
る排気系によって減圧される一方、ヘリウムガス供給源
１４から供給されるヘリウムガスの雰囲気で満たされて
いる。Ｘ線を密封チャンバー４へ導入する真空雰囲気の
ビームダクト１５と密封チャンバー４の開口部４ａとの
間にはベリリウム等で作られた真空隔壁１６が設けられ
る。
１１、弁制御装置１２、および圧力センサー１３からな
る排気系によって減圧される一方、ヘリウムガス供給源
１４から供給されるヘリウムガスの雰囲気で満たされて
いる。Ｘ線を密封チャンバー４へ導入する真空雰囲気の
ビームダクト１５と密封チャンバー４の開口部４ａとの
間にはベリリウム等で作られた真空隔壁１６が設けられ
る。
【００２２】圧力センサー７の大気圧を表す出力は、演
算器１７によって大気圧によるＸ線の減衰の変動を表す
信号に換算されて、シャッター８の駆動手段である駆動
装置１８の制御手段である制御装置１９へ送られる。
算器１７によって大気圧によるＸ線の減衰の変動を表す
信号に換算されて、シャッター８の駆動手段である駆動
装置１８の制御手段である制御装置１９へ送られる。
【００２３】ビームダクト１５から密封チャンバー４へ
導入されたＸ線は、シャッター８、透過窓５を経て、大
気中に配置されたマスク３およびウエハ１へ到達する。
マスク３およびウエハ１は透過窓５に極めて接近した位
置に配置されるが前述のように、大気によるＸ線の強度
の減衰は著しいものである。
導入されたＸ線は、シャッター８、透過窓５を経て、大
気中に配置されたマスク３およびウエハ１へ到達する。
マスク３およびウエハ１は透過窓５に極めて接近した位
置に配置されるが前述のように、大気によるＸ線の強度
の減衰は著しいものである。
【００２４】従って、ウエハ１を出来るだけ透過窓５へ
近づけることでＸ線の強度の減衰を小さくするととも
に、大気圧の変動を圧力センサー７によって検出して、
その出力に基いて演算器１７によってＸ線の強度の変動
を算出し、その出力に基き、制御装置１９および駆動装
置１８を介しシャッター８を制御することによって、ウ
エハ１のＸ線露光量の変動を防ぐ。
近づけることでＸ線の強度の減衰を小さくするととも
に、大気圧の変動を圧力センサー７によって検出して、
その出力に基いて演算器１７によってＸ線の強度の変動
を算出し、その出力に基き、制御装置１９および駆動装
置１８を介しシャッター８を制御することによって、ウ
エハ１のＸ線露光量の変動を防ぐ。
【００２５】例えば演算は次のように行なう。照明光の
Ｘ線は透過窓５からレジストを塗布したウエハ１までの
照明光が通過する空気層によって減衰するが減衰率は空
気層の密度の変動によって変化する。
Ｘ線は透過窓５からレジストを塗布したウエハ１までの
照明光が通過する空気層によって減衰するが減衰率は空
気層の密度の変動によって変化する。
【００２６】波長λのＸ線の透過率をηλ、空気層の密
度の変動率をΔｘとし、Δｘ＝０のときの透過率をηｏ
λとするとΔｘが小さければ
度の変動率をΔｘとし、Δｘ＝０のときの透過率をηｏ
λとするとΔｘが小さければ
【００２７】
【数１】 透過窓５からレジストを塗布したウエハ１までの照明光
が通過する空気層の厚さを１０ｍｍとすると、波長１０
ÅのＸ線の、この空気層の通過率は約１０％である。例
えば｜Δηλ｜＜０．０３７５とするには
が通過する空気層の厚さを１０ｍｍとすると、波長１０
ÅのＸ線の、この空気層の通過率は約１０％である。例
えば｜Δηλ｜＜０．０３７５とするには
【００２８】
【数２】 一方露光装置は通常温度管理がされたクリーンチャンバ
ーに設置されるのが一般的であり、温度管理精度は±
０．１℃程度であるが、大気圧の制御は行なわれない。
ーに設置されるのが一般的であり、温度管理精度は±
０．１℃程度であるが、大気圧の制御は行なわれない。
【００２９】±０．１℃の管理精度は、密度変動として
は、温度を２３℃とすると、０．１／（２７３＋２３）
＝０．０００３３８となるので充分といえる。
は、温度を２３℃とすると、０．１／（２７３＋２３）
＝０．０００３３８となるので充分といえる。
【００３０】ところが、大気の圧力は１０１３ｍｂａｒ
に対し、２０ｍｂａｒ程度は変化しうる。この値は密度
変動としては、２０／１０１３＝０．０１９７４となる
ので、問題となってくる。
に対し、２０ｍｂａｒ程度は変化しうる。この値は密度
変動としては、２０／１０１３＝０．０１９７４となる
ので、問題となってくる。
【００３１】露光装置の置かれるクリーンチャンバーの
圧力を制御することによって、この圧力変動を小さくす
る方法も考えられるが、チャンバーの圧力制御は複雑な
装置をさらに要求することになる。
圧力を制御することによって、この圧力変動を小さくす
る方法も考えられるが、チャンバーの圧力制御は複雑な
装置をさらに要求することになる。
【００３２】したがって、圧力センサー７によってこの
圧力を測定し、演算器１７によってその圧力における照
明光の各波長の通過率を計算し、レジストに吸収される
パワーを計算して、適正な露光時間をあらためて定め、
レジストに吸収される吸収エネルギーが所定の値になる
ように補正してやればよい。
圧力を測定し、演算器１７によってその圧力における照
明光の各波長の通過率を計算し、レジストに吸収される
パワーを計算して、適正な露光時間をあらためて定め、
レジストに吸収される吸収エネルギーが所定の値になる
ように補正してやればよい。
【００３３】この補正のタイミングは、大気圧の変動の
スピードに追いついていればよいので、必ずしも露光の
たびに行なわなくてもよい。
スピードに追いついていればよいので、必ずしも露光の
たびに行なわなくてもよい。
【００３４】また理想的には、この演算は各波長におい
て通過率の変動値は異なるので、補正演算は各波長毎に
そのときの圧力に応じた通過率を計算し、レジストに吸
収されるエネルギーや重みづけを考慮して全体の照明強
度の変化を求めるのが良いが、露光量の管理精度が許容
する範囲で圧力変動に定数を乗じた値をもって補正値と
するような単純な方法でも代用しうる。
て通過率の変動値は異なるので、補正演算は各波長毎に
そのときの圧力に応じた通過率を計算し、レジストに吸
収されるエネルギーや重みづけを考慮して全体の照明強
度の変化を求めるのが良いが、露光量の管理精度が許容
する範囲で圧力変動に定数を乗じた値をもって補正値と
するような単純な方法でも代用しうる。
【００３５】なお、駆動装置１８は、上述の大気圧の変
動のほかに、大気の温度や湿度の変動さらには密封チャ
ンバー内のヘリウムガス雰囲気の圧力や温度、純度等の
変動を付加して制御可能であることは言うまでもない。
動のほかに、大気の温度や湿度の変動さらには密封チャ
ンバー内のヘリウムガス雰囲気の圧力や温度、純度等の
変動を付加して制御可能であることは言うまでもない。
【００３６】図２は前述のマスクと透過窓を出来るだけ
接近させるように設計されたマスク支持体の具体例を示
す部分断面図である。本具体例においては、マスク２３
を保持するマスクチャック２３ａが、密封チャンバー４
の一端に固定されたマスク支持フレーム２６ａのマスク
ステージ２６に支持されており、マスク支持フレーム２
６ａは凹所２６ｂをもち、該凹所２６ｂには、一端をマ
スク支持フレーム２６ａに固定された透過窓ダクト２５
ａが配置され、透過窓２５は前記透過窓ダクト２５ａの
他端に支持される。圧力センサー２７は、前記凹所２６
ｂ内において透過窓２５の外側に配置される。すなわ
ち、透過窓ダクト２５ａによって透過窓２５を出来るだ
けマスク２３に近づけることにより、Ｘ線の大気による
減衰を防ぐものである。
接近させるように設計されたマスク支持体の具体例を示
す部分断面図である。本具体例においては、マスク２３
を保持するマスクチャック２３ａが、密封チャンバー４
の一端に固定されたマスク支持フレーム２６ａのマスク
ステージ２６に支持されており、マスク支持フレーム２
６ａは凹所２６ｂをもち、該凹所２６ｂには、一端をマ
スク支持フレーム２６ａに固定された透過窓ダクト２５
ａが配置され、透過窓２５は前記透過窓ダクト２５ａの
他端に支持される。圧力センサー２７は、前記凹所２６
ｂ内において透過窓２５の外側に配置される。すなわ
ち、透過窓ダクト２５ａによって透過窓２５を出来るだ
けマスク２３に近づけることにより、Ｘ線の大気による
減衰を防ぐものである。
【００３７】
【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので以下に記載するような効果を奏する。
ので以下に記載するような効果を奏する。
【００３８】大気圧の変動に起因する照明強度の変動を
防ぐことができるので、露光量の管理精度が向上し、解
像力を向上させることができる。
防ぐことができるので、露光量の管理精度が向上し、解
像力を向上させることができる。
【図１】本発明の実施例を説明する模式図である。
【図２】マスク支持体の具体例を示す部分断面図であ
る。
る。
１ ウエハ ２ ウエハステージ ２ａ ウエハチャック ３，２３ マスク ４ 密封チャンバー ５，２５ 透過窓 ６ マスク支持体 ７ 圧力センサー ８ シャッター １０ 排気ポンプ １４ ヘリウムガス供給源 １５ ビームダクト １６ 真空隔壁 １７ 演算器 １８ 駆動装置 １９ 制御装置 ２５ａ 透過窓ダクト ２６ａ マスク支持フレーム
Claims (2)
- 【請求項１】 基板を保持する基板保持手段およびマス
クを保持するマスク保持手段がＸ線の光路を包囲する密
封チャンバーの外の大気中に配設されており、露光量調
整用のシャッターと、前記大気の圧力を検出する圧力セ
ンサーと、前記圧力センサーの出力および前記Ｘ線の波
長に基いて前記Ｘ線の強度の変化を算出する演算器と、
前記演算器の出力に基いて前記シャッターの駆動手段を
制御する制御手段とを有することを特徴とするＸ線露光
装置。 - 【請求項２】 密封チャンバーから透過窓を経て取出さ
れるＸ線によってマスクのパターンを基板に転写するＸ
線露光方法であって、前記密封チャンバーの外の大気中
に前記基板を保持する工程と、前記大気の圧力の変動を
検出する工程と、その検出結果および前記Ｘ線の波長に
基いて前記Ｘ線の強度の変化を算出する工程と、その算
出結果に基いて前記Ｘ線による前記基板の露光量を制御
する工程を有することを特徴とするＸ線露光方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31541791A JP3184582B2 (ja) | 1991-11-01 | 1991-11-01 | Ｘ線露光装置およびｘ線露光方法 |
| CA002081642A CA2081642C (en) | 1991-11-01 | 1992-10-28 | X-ray exposure apparatus and semiconductor-device manufacturing method |
| EP92309856A EP0540302B1 (en) | 1991-11-01 | 1992-10-28 | X-ray exposure apparatus and semiconductor-device manufacturing method |
| DE69216552T DE69216552T2 (de) | 1991-11-01 | 1992-10-28 | Röntgenbelichtungsvorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen |
| US08/168,412 US5347561A (en) | 1991-11-01 | 1993-12-17 | X-ray exposure apparatus and semiconductor-device manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31541791A JP3184582B2 (ja) | 1991-11-01 | 1991-11-01 | Ｘ線露光装置およびｘ線露光方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05129189A JPH05129189A (ja) | 1993-05-25 |
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