(57)【要約】【課題】プラズマから放射されるパルス状の真空紫外線またはＸ線を発生するプラズマＸ線源はパルス発光に伴い，衝撃波が発生する。その衝撃波がＸ線窓にあたり続けると，Ｘ線窓の寿命が低下し，Ｘ線窓が割れる可能性がある。本発明の目的は衝撃波によるＸ線窓への衝撃を小さく抑え，Ｘ線窓の寿命を伸ばすことにある。【解決手段】Ｘ線窓を光軸方向に駆動できる駆動手段を有し，プラズマＸ線源から発生した衝撃波がＸ線窓に到達するとき，Ｘ線窓をプラズマＸ線源から遠ざかる方向へ駆動させることによって，衝撃波による衝撃を小さく抑える。これによって，Ｘ線窓の寿命を延ばす。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマから放射されるパルス状の真空紫外線またはＸ線を発生するプラズマＸ線源と，プラズマＸ線源から発生する真空紫外線またはＸ線で原版の回路パターンを基板に露光する露光手段と，プラズマＸ線源と露光手段との間にＸ線窓を有し，露光中にＸ線窓を露光光の光軸方向に駆動させる駆動手段を有することを特徴とする半導体露光装置。
【請求項２】
請求項１において，Ｘ線窓の駆動情報を決定し，駆動手段に駆動情報を伝える制御部を有することを特徴とする半導体露光装置。
【請求項３】
請求項１において，Ｘ線窓の変形あるいは振動を測定する第一の測定手段を有することを特徴とする半導体露光装置。
【請求項４】
請求項１において，プラズマＸ線源の近傍に衝撃波測定用の薄膜と，その薄膜の変形あるいは振動を測定する第二の測定手段を有することを特徴とする半導体露光装置。
【請求項５】
請求項１において，プラズマＸ線源のパルス発光を測定する第三の測定手段を有することを特徴とする半導体露光装置。
【請求項６】
請求項１において，第一の測定手段または第二の測定手段の少なくともいずれか一方の測定情報と第三の測定手段の測定情報に基づいて，プラズマＸ線源のパルス発光とプラズマＸ線源のパルス発光に伴って発生する衝撃波がＸ線窓にあたるタイミングを決定し，その位相ずれを決定する処理手段を有することを特徴とする半導体露光装置。
【請求項７】
請求項１において，プラズマＸ線源の発光点からＸ線窓までの距離と，光速と衝撃波の速度との関係から，プラズマＸ線源のパルス発光と，プラズマＸ線源のパルス発光に伴って発生する衝撃波がＸ線窓にあたる時間差を決定し，その位相ずれを決定する処理手段を有することを特徴とする半導体露光装置。
【請求項８】
請求項２において，制御部は処理手段が決定した位相ずれに基づき，プラズマＸ線源のパルス発光処理手段で決定したプラズマＸ線源のパルス発光に伴って発生する衝撃波がＸ線窓にあたるタイミングで，Ｘ線窓がプラズマＸ線源から遠ざかる方向へ駆動するように，パルス発光と同期させて駆動手段へ駆動情報を伝えることを特徴とする半導体露光装置。
【請求項９】
請求項２において，制御部はプラズマＸ線源が連続してパルス発光している状態において，常にＸ線窓がプラズマＸ線源から遠ざかる方向へ駆動するように，駆動手段へ駆動情報を伝えることを特徴とする半導体露光装置。
【請求項１０】
請求項１において，プラズマＸ線源側と露光手段側の両者にベローズを介してＸ線窓を設置することを特徴とする半導体露光装置。
【請求項１１】
請求項３において，第一の測定手段は非接触式変位計であることを特徴とする半導体露光装置。
【請求項１２】
請求項４において，第二の測定手段は変位計であることを特徴とする半導体露光装置。
【請求項１３】
請求項５において，第三の測定手段はＸ線ディテクタであることを特徴とする半導体露光装置。
【請求項１４】
請求項５において，第三の測定手段はフォトディテクタであり，レーザ光などプラズマＸ線源のパルス発光の前段階を測定することを特徴とする半導体露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，半導体製造のため，マスク等原版のパターンをウエハ等基板へ露光する半導体露光装置，特にプラズマから放射されるパルス状の真空紫外線またはＸ線を発生するプラズマＸ線源を光源としたプロキシミティ方式の半導体露光装置におけるＸ線窓に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マスク等原版とウエハ等基板を微小間隔に接近させて露光を行うプロキシミティ方式の露光装置の代表的なものとしてはＸ線露光装置があり，真空中を透過したＸ線を，その真空とは異なる雰囲気中に取り出すためのＸ線窓は，例えば特開平４−３６３７００号広報に記載されている。
【０００３】
図５において，Ｘ線窓１１１は例えばベリリウムなどのＸ線透過材が外枠１２０に接着などによって固定されている。外枠１２０はＩＣＦに代表されるフランジ１２１のシールエッジ１２２で真空封止する構造となっている。
【０００４】
この構造体の一方にＳＲなどの光源を接続させ，もう一方を露光装置本体に接続することで，マスク等原版のパターンをとウエハ等基板へ露光することができる。またＳＲは超高真空であり，露光装置本体側は例えば２０ｋＰａといった減圧雰囲気であるため，従来の技術によればＸ線窓で真空隔壁が可能となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，上記従来例では以下のような欠点があった。
Ｘ線のポイントソースはパルス発光に伴い，衝撃波が発生する。従来の技術ではＸ線窓が固定設置されているため，その衝撃波がＸ線窓にあたり続けると，寿命が極端に低下する。場合によっては，連続して衝撃波があたると，１時間程度でＸ線窓が割れることもある。このようにＸ線窓の寿命が短いと，Ｘ線窓が割れる前にＸ線窓を交換しなければならなくなり，ポイントソースＸ線ステッパの運転時間が減ってしまう。さらに，そうなるとデバイスの生産性が低下する。また，装置運転中にＸ線窓が割れると，露光装置本体側へ光源に使われている電極などの異物（デブリ）が混入し，クリーン度が低下する可能性があり，デバイス生産の歩留まりが低下するばかりか，そのときに露光したウエハを次の工程へ流したとき他のプロセス機器を汚染する可能性もある。
本発明はこのような従来技術の問題点に鑑み発明したものである。
【０００６】
第１の発明の目的はプラズマＸ線源から発生した衝撃波がＸ線窓に到達するとき，Ｘ線窓をプラズマＸ線源から遠ざかる方向へ駆動させることによって，衝撃波による衝撃を小さく抑えることにある。
第２の発明の目的は第１の発明の目的を達成させるために，Ｘ線窓の駆動情報を決定し，駆動手段にその駆動情報を伝えることにある。
第３の発明ないし第７の発明の目的は第１の発明の目的を達成させるために，プラズマＸ線がＸ線を発光するタイミングと発生した衝撃波がＸ線窓に到達するタイミングを求めることにある。
【０００７】
第８の発明ないし第９の発明の目的は第１の発明の目的を達成させるために，Ｘ線窓の駆動パターンを求め，駆動手段に指令することにある。
第１０の発明の目的は第１の発明の目的を達成させるために，Ｘ線窓を駆動させることができるような構成にすることにある。
第１１の発明ないし第１４の目的は各測定手段の種類を具体化することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため，本出願に係る第１の発明は，プラズマから放射されるパルス状の真空紫外線またはＸ線を発生するプラズマＸ線源と，プラズマＸ線源から発生する真空紫外線またはＸ線で原版の回路パターンを基板に露光する露光手段と，プラズマＸ線源と露光手段との間にＸ線窓を有し，露光中にＸ線窓を露光光の光軸方向に駆動させる駆動手段を有することを特徴とする。
【０００９】
本出願に係る第２の発明は，第１の発明において，Ｘ線窓の駆動情報を決定し，駆動手段に駆動情報を伝える制御部を有することを特徴とする。
本出願に係る第３の発明は，第１の発明において，Ｘ線窓の変形あるいは振動を測定する第一の測定手段を有することを特徴とする。
本出願に係る第４の発明は，第１の発明において，プラズマＸ線源の近傍に衝撃波測定用の薄膜と，その薄膜の変形あるいは振動を測定する第二の測定手段を有することを特徴とする。
【００１０】
本出願に係る第５の発明は，第１の発明において，プラズマＸ線源のパルス発光を測定する第三の測定手段を有することを特徴とする。
本出願に係る第６の発明は，第１の発明において，第一の測定手段または第二の測定手段の少なくともいずれか一方の測定情報と第三の測定手段の測定情報に基づいて，プラズマＸ線源のパルス発光とプラズマＸ線源のパルス発光に伴って発生する衝撃波がＸ線窓にあたるタイミングを決定し，その位相ずれを決定する処理手段を有することを特徴とする。
【００１１】
本出願に係る第７の発明は，第１の発明において，プラズマＸ線源の発光点からＸ線窓までの距離と，光速と衝撃波の速度との関係から，プラズマＸ線源のパルス発光と，プラズマＸ線源のパルス発光に伴って発生する衝撃波がＸ線窓にあたる時間差を決定し，その位相ずれを決定する処理手段を有することを特徴とする。
【００１２】
本出願に係る第８の発明は，第２の発明において，制御部は処理手段が決定した位相ずれに基づき，プラズマＸ線源のパルス発光処理手段で決定したプラズマＸ線源のパルス発光に伴って発生する衝撃波がＸ線窓にあたるタイミングで，Ｘ線窓がプラズマＸ線源から遠ざかる方向へ駆動するように，パルス発光と同期させて駆動手段へ駆動情報を伝えることを特徴とする。
本出願に係る第９の発明は，第２の発明において，制御部はプラズマＸ線源が連続してパルス発光している状態において，常にＸ線窓がプラズマＸ線源から遠ざかる方向へ駆動するように，駆動手段へ駆動情報を伝えることを特徴とする。
【００１３】
本出願に係る第１０の発明は，第１の発明において，プラズマＸ線源側と露光手段側の両者にベローズを介してＸ線窓を設置することを特徴とする。
本出願に係る第１１の発明は，第３の発明において，第一の測定手段は非接触式変位計であることを特徴とする。
本出願に係る第１２の発明は，第４の発明において，第二の測定手段は変位計であることを特徴とする。
【００１４】
本出願に係る第１３の発明は，第５の発明において，第三の測定手段はＸ線ディテクタであることを特徴とする。
本出願に係る第１４の発明は，第５の発明において，第三の測定手段はフォトディテクタであり，レーザ光などプラズマＸ線源のパルス発光の前段階を測定することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
［第一の実施の形態］
図１は露光装置全体の構成を表し，本発明の実施の形態を表している。図１において，パターンが描かれたマスクメンブレンを有するマスク１はマスクステージベース２上に搭載された不図示のマスクステージ，マスクチャックに保持され，Ｘ線光路に位置決めされている。そして，マスク１に対向して微小間隔に接近して配置される基板であるウエハ３はウエハチャック４に保持され，ウエハチャック４はマスク１とウエハ３の位置合わせに用いられるウエハステージ５に搭載されている。さらにウエハステージ５の案内はステージ定盤６による。マスクステージベース２とステージ定盤６は本体定盤７と呼ばれる装置全体の剛性を高める定盤に固定されている。コリメータ８は発散角を持つ露光光を平行光にする働きがある。ここまでは本体チャンバ９の中に収められており，本体チャンバ９の中の雰囲気は不図示の排気ポンプやガスパージラインによって，例えばヘリウム，２０ｋＰａのような減圧雰囲気としている。つぎに，光源チャンバ１０は本体チャンバ９上にあり，この中でポイントソースＸ線が発光する。光源チャンバ１０の中の雰囲気は不図示の排気ポンプによって，例えば１００Ｐａのような真空雰囲気としている。本体チャンバ９と光源チャンバ１０の雰囲気を遮る機能を有するのがＸ線窓１１である。Ｘ線窓１１はベリリウム箔をフランジに接着した構造であり，本実施の形態でのＸ線窓１１の形状は公知の技術で良い。また，Ｘ線窓１１の材質もベリリウムに限らず，ＳｉＣなどでも有効である。Ｘ線窓１１は本体チャンバ９側と光源チャンバ１０側にそれぞれベローズ１２を設け設置されている。またＸ線窓１１を露光光の光軸方向，すなわちＺ方向に駆動させるためのＺ駆動手段１３は光源チャンバ１０側に配置されている。図１ではＺ駆動手段１３を光源チャンバ１０側に配置したが，これに限定されず，Ｘ線窓１１をＺ方向に駆動できれば有効なので，本体チャンバ９側に配置しても良く，Ｘ線窓１１の横方向からＺ駆動手段１３設け，任意のベースとなる部材に設置する方法でも良い。次に，投光部１４と受光部１５はＸ線窓１１の変形あるいは振動を計測するものである。投光部１４からＸ線窓１１に光を照射し，受光部１５でＸ線窓１１からの反射光を受光する。光の種類は任意であるが，ＬＤ光やＬＥＤ光が好ましい。また受光部１５はＣＣＤやＰＳＤで反射光を重心検知することから，Ｘ線窓１１の変形あるいは振動を測定する。なお，Ｘ線窓の変形あるいは振動の計測手段として光学式で測定する方法を示したが，その方法はこれに限らず，投光部１４と受光部１５の代わりに静電容量センサや渦電流センサなどの変位センサでＸ線窓の変形あるいは振動を測定しても有効である。Ｘ線ディテクタ１６はパルス発光のタイミングとパルス数をカウントするものである。図１では光源チャンバ１０内に示したがこれに限定されず，光源チャンバ外にあっても良い。最後に，制御部は受光部１５からのＸ線窓１１の変形・振動情報とＸ線ディテクタ１６からのパルス発光情報より，パルス発光してからＸ線窓に衝撃波があたるタイミングを計算し，パルス発光とＸ線窓に衝撃波があたる位相差を計算する。そして，Ｚ駆動手段に駆動情報を与えるものである。
【００１６】
以上の装置構成で，本実施の形態であるＸ線窓１１のＺ振動について述べる。あらかじめ，ポイントソースが発光するパルスのタイミングとＸ線窓に衝撃波が到達するタイミングの位相ずれを処理手段で調べておく。これは受光部１５からのＸ線窓変形・振動情報とＸ線ディテクタ１６のパルス発光情報から位相差を調べる方法が有効である。Ｘ線ディテクタ１６は発光した瞬間を計ることができ，受光部１５は衝撃波がＸ線窓１１に到達する瞬間がわかるので，制御部によって，それらの時間のずれを検知し，位相ずれを調べる。
【００１７】
次に露光中，制御手段はＸ線ディテクタ１６からのパルス発光のタイミングを得，あらかじめ調べた位相ずれからＺ駆動手段１３にＸ線窓１１を駆動させる駆動情報を送る。ここで，制御部は衝撃波がＸ線窓１１にあたるときに，Ｘ線窓１１がマスクやウエハ側，すなわち−Ｚ方向へ駆動するような駆動情報を作り，Ｚ駆動手段１３へ送る。
【００１８】
ここで，制御部の働きとして，位相ずれとＺ駆動手段１３への駆動情報について，図２を用いて説明する。図２の上方の図は発光するタイミングと衝撃波がＸ線窓にあたるタイミングを示したものである。この図はタイミングのみを示したものであり，縦方向の大きさに意味はない。図２の下方の図は制御部がＺ駆動手段へ与える駆動情報である。実線部に示す通り，衝撃波がＸ線窓にあたるタイミングでＺ駆動手段は−Ｚ方向へ駆動している。Ｚ駆動手段の駆動振幅は１ｍｍ程度が好ましいが，この振幅は限定されない。振幅は可変としておき，Ｘ線窓の耐久性，剛性などを考慮して変更できるようにするのが好ましい。なお，実線部に示した通り，Ｚ駆動手段１３を正弦波で駆動させても良いし，図２の下方の図の破線のようにパルス状に発光あるいは衝撃波がＸ線窓にあたるタイミングと同期した駆動でも良い。つまり，衝撃波がＸ線窓にあたるタイミングでＸ線窓を−Ｚ方向へ駆動していては有効である。
【００１９】
以上で述べた位相ずれ検出方法は受光部１５のＸ線窓１１の変形・振動情報とＸ線ディテクタ１６のパルス発光タイミング情報から調べる方法であった。位相ずれ検出方法はこれに限定されない。図３にその例を示す。図３は図１の光源チャンバ１０を大きめに図示したものなので，共通の符号とその機能は説明を省略し，図１と異なる符合のみ説明する。薄膜１７はパルス発光に伴う衝撃波によって変形あるいは振動するものである。薄膜の材質はＳｉＣやダイヤモンドあるいは金属膜など任意とする。そして，薄膜１７とＸ線が発光するポイントまでの距離はＸ線が発光するポイントからＸ線窓までの距離とほぼ同じにすることが好ましい。薄膜保持手段１７は薄膜１７の構造体を保持するもので，保持手段は静電気を利用するもの，あるいはねじによる固定や接着など任意である。静電容量センサ１９は薄膜１７の変形あるいは振動を測定するものである。図３は光源チャンバ１０の中で薄膜１７を薄膜保持手段１８で保持し，その薄膜の変形あるいは振動を静電容量センサ１９で測定する方法である。なお，先述の通り測定する方法は静電容量センサや光学式センサ，渦電流センサなどの変位センサであれば有効である。ただし，静電容量センサや渦電流センサを使用する場合には薄膜の材質は金属であることが好ましい。さらに，薄膜はある程度の張力で引っ張られているなど，衝撃波で変形あるいは振動する必要がある。
【００２０】
パルス発光のタイミング情報をＸ線ディテクタ１６から得る方法を述べたがこれに限定されない。例えば金属ターゲットにレーザ光を照射することによってＸ線を発光する方式に代表されるようなレーザ光を使用する方式の場合，そのレーザ光のパルス発光をフォトダイオードで測定する方法でも有効である。このようにレーザ光に代表されるようなＸ線が発光する前の段階を測定する方法でも十分にパルス発光のタイミング情報を得ることができる。
以上とは別に，装置構成を簡素化する目的で，図１における投光部１４と受光部１５や，図３における薄膜１７と静電容量センサ１９を設けることなく位相ずれ検出する方法を述べる。Ｘ線が発光するポイントからＸ線窓までの距離を調べておく。Ｘ線が発光した瞬間，Ｘ線は光速でＸ線窓に照射し，衝撃波は音速に近い速度でＸ線窓にあたる。つまり，光速と音速に差があるため，その差にＸ線が発光するポイントからＸ線窓までの距離を掛け合わせたものが，Ｘ線窓にＸ線が照射されてから衝撃波があたるまでの時間・ずれということになる。すなわち，ここから位相ずれを調べる方法も有効である。その他，Ｘ線が発光するポイントからＸ線窓までの距離が十分に近い場合には位相のずれを無視し，位相ずれを零として，Ｚ駆動手段１３を制御する方法もある。この場合には図１において，Ｘ線ディテクタ１６からのパルス発光情報に基づき，発光時にＸ線窓１１が−Ｚ方向に駆動するような駆動情報を，制御手段がＺ駆動手段１３へ送れば良い。
【００２１】
［第二の実施の形態］
図４は露光装置全体の構成を表し，本発明の実施の形態を表している。図４において，パターンが描かれたマスクメンブレンを有するマスク１はマスクステージベース２上に搭載された不図示のマスクステージ，マスクチャックに保持され，Ｘ線光路に位置決めされている。そして，マスク１に対向して微小間隔に接近して配置される基板であるウエハ３はウエハチャック４に保持され，ウエハチャック４はマスク１とウエハ３の位置合わせに用いられるウエハステージ５に搭載されている。さらにウエハステージ５の案内はステージ定盤６による。マスクステージベース２とステージ定盤６は本体定盤７と呼ばれる装置全体の剛性を高める定盤に固定されている。コリメータ８は発散角を持つ露光光を平行光にする働きがある。ここまでは本体チャンバ９の中に収められており，本体チャンバ９の中の雰囲気は不図示の排気ポンプやガスパージラインによって，例えばヘリウム，２０ｋＰａのような減圧雰囲気としている。つぎに，光源チャンバ１０は本体チャンバ９上にあり，この中でポイントソースＸ線が発光する。光源チャンバ１０の中の雰囲気は不図示の排気ポンプによって，例えば１００Ｐａのような真空雰囲気としている。本体チャンバ９と光源チャンバ１０の雰囲気を遮る機能を有するのがＸ線窓１１である。Ｘ線窓１１はベリリウム箔をフランジに接着した構造であり，本実施の形態でのＸ線窓１１の形状は公知の技術で良い。また，Ｘ線窓１１の材質もベリリウムに限らず，ＳｉＣなどでも有効である。Ｘ線窓１１は本体チャンバ９側と光源チャンバ１０側にそれぞれベローズ１２を設け設置されている。またＸ線窓１１を露光光の光軸方向，すなわちＺ方向に駆動させるためのＺ駆動手段１３は光源チャンバ１０側に配置されている。図４ではＺ駆動手段１３を光源チャンバ１０側に配置したが，これに限定されず，Ｘ線窓１１をＺ方向に駆動できれば有効なので，本体チャンバ９側に配置しても良く，Ｘ線窓１１の横方向からＺ駆動手段１３を設け，任意のベースとなる部材に設置する方法でも良い。次に，制御部はコンソールから露光情報を得，Ｚ駆動手段１３へ駆動情報を与える。露光情報はウエハステージ５が露光ショット位置へ位置決めした後，露光を開始してからその露光を終了するまでの露光中であるという情報のことである。制御部はこの露光情報に基づき，露光中は制御部からＺ駆動手段１３に−Ｚ方向へ駆動する駆動情報が送られる。すなわち露光中は光源チャンバ１０の中で，例えば７０Ｈｚでパルス発光し続けるが，Ｚ駆動手段１３によって，Ｘ線窓１１は−Ｚ方向へ駆動するため，パルス発光に伴う衝撃波を緩和できる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば，Ｘ線のポイントソースのパルス発光に伴う衝撃波を緩和するようにＸ線窓を駆動させるので，Ｘ線窓の寿命を向上させることができる。そのため，Ｘ線窓を交換することなしで，あるいはＸ線窓の交換の間隔を延ばすことで，ポイントソースＸ線ステッパの装置運転を延ばすことができる。したがって，デバイスの生産性を向上させることができる。また，装置運転中にＸ線窓が割れることを防止できるため，露光装置のクリーン度の低下を防止することができる。さらに，デバイス生産の歩留まりを向上させることができ，他のプロセス機器を汚染することも防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係るプロキシミティ露光装置を一部破断して示す構成図である。
【図２】本発明の第一の実施の形態に係るＸ線窓の駆動を説明する図である。
【図３】本発明の第一の実施の形態に係る位相ずれ検出する方法を説明する構成図である。
【図４】本発明の第二の実施の形態に係るプロキシミティ露光装置を一部破断して示す構成図である。
【図５】従来の技術のＸ線窓を示す構成図である。
【符号の説明】１：マスク、２：マスクステージベース、３：ウエハ、４：ウエハチャック、５：ウエハステージ、６：ステージ定盤、７：本体定盤、８：コリメータ、９：本体チャンバ、１０：光源チャンバ、１１：Ｘ線窓、１２：ベローズ、１３：Ｚ駆動手段、１４：投光部、１５：受光部、１６：Ｘ線ディテクタ、１７：薄膜、１８：薄膜保持手段、１９：静電容量センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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