(57)【要約】本発明は２つのシャッター羽根と２つの断熱板とを含み、各シャッター羽根上に一つの断熱板が連結されるフォトリソグラフィ装置の露光システムに用いられるシャッター羽根装置を提供する。本発明はシャッター羽根に断熱板を連結して用いる方式を採用することにより、羽根がシャッターシステムに対する熱伝導を防止して、シャッターの熱伝導によりシャッターシステムの動作が不安定になり、さらに、焼却される問題を解決した。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトリソグラフィ装置の露光システムに用いられるシャッター羽根装置において、
２つのシャッター羽根、２つの断熱板を含み、各シャッター羽根は一つの断熱板に連結されることを特徴とするシャッター羽根装置。
【請求項２】
前記２つのシャッター羽根は入射光の光軸方向で隙間を有することを特徴とする請求項１に記載のシャッター羽根装置。
【請求項３】
前記２つのシャッター羽根が閉じられると、前記２つのシャッター羽根は前記入射光の光軸に垂直な方向で重なり合うことを特徴とする請求項１または２に記載のシャッター羽根装置。
【請求項４】
前記シャッター羽根はアルミニウム合金材料であることを特徴とする請求項１または２に記載のシャッター羽根装置。
【請求項５】
前記シャッター羽根の厚さは０．５ｍｍ〜３ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のシャッター羽根装置。
【請求項６】
前記シャッター羽根は入射光の照射を受ける受光面を有し、前記受光面は平滑な鏡面であることを特徴とする請求項１に記載のシャッター羽根装置。
【請求項７】
前記受光面の表面粗さは０．０１μｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載のシャッター羽根装置。
【請求項８】
前記受光面の制作はダイヤモンド切削加工を採用することを特徴とする請求項６に記載のシャッター羽根装置。
【請求項９】
前記シャッター羽根は入射光の照射を受ける受光面を有し、前記シャッター羽根は前記受光面と対向する背光面をさらに有し、前記背光面は薄化処理を経ることを特徴とする請求項１に記載のシャッター羽根装置。
【請求項１０】
前記背光面の入射光照射領域に対応する箇所は薄化処理を行わないか、または行われる薄化処理程度が他の領域より小さいことを特徴とする請求項９に記載のシャッター羽根装置。
【請求項１１】
前記シャッター羽根は入射光の照射を受ける受光面を有し、前記シャッター羽根は前記受光面と対向する背光面をさらに有し、前記背光面に複数の溝が形成されることを特徴とする請求項１に記載のシャッター羽根装置。
【請求項１２】
前記複数の溝は扇形であることを特徴とする請求項１１に記載のシャッター羽根装置。
【請求項１３】
前記背光面に複数の補強リブがさらに設けられることを特徴とする請求項１１に記載のシャッター羽根装置。
【請求項１４】
前記断熱板はネジを通じて前記シャッター羽根の端部に固定連結されることを特徴とする請求項１に記載のシャッター羽根装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体製造技術分野に関し、特に、フォトリソグラフィ装置用シャッター羽根装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路は、材料の製造、マスキング、フォトリソグラフィ、洗浄、エッチング、ドーピング、化学機械研磨などの複数のプロセスを経て製造されることができる。その中で、フォトリソグラフィプロセスは最も重要であり、製造プロセスの高度なレベルを決める。
【０００３】
フォトリソグラフィプロセス技術とは、光の照射下でフォトレジストを用いてレチクル上のパターンを基板に転写する技術を指す。主なプロセスは次の通りである。まず、紫外線がレチクルを通してフォトレジストフィルムが付着されている基板の表面に照射され、露光領域のフォトレジストに化学反応を発生させ、さらに、現像技術により露光領域または非露光領域のフォトレジストを溶解除去して、レチクル上のパターンがフォトレジストフィルム上に複写されるようにし、最後に、エッチング技術を利用してパターンを基板に転写する。
【０００４】
フォトリソグラフィプロセスの核心の設備はフォトリソグラフィ装置であり、それは集積回路の最小特徴サイズを直接決める。
【０００５】
フォトリソグラフィ装置の露光システムにおいて、露光シャッターはフォトリソグラフィ装置の露光量及び精度を直接決める非常に重要な構成要素である。シャッター羽根に対する高速、高頻度の「開閉」動作を制御することにより、露光量及び精度に対する制御を実現することができる。
【０００６】
従来のミディアムエンド及びローエンドフォトリソグラフィ装置の露光システムは、光源として高圧水銀ランプを用い、露光の開始及び終了は光学路内の機械式シャッターによって制御され、露光量の大きさは露光時間によって決められる。
【０００７】
シャッター羽根はシャッターの重要な構成要素として、高温、高紫外線放射の過酷な作業環境におかれて、高出力水銀ランプの紫外線に直接照射される。羽根の寿命及びその熱伝導作用は、シャッターシステムの熱環境及びシャッターの性能を直接決め、生産現場においてシャッターが頻繁に故障され、またシャッターが焼却されることはいずれも羽根の過熱と直接な関係がある。また、シャッター羽根は高速、高頻度の「開始／停止」回転運動を実行する必要があり、その作業環境により羽根は軽量で薄く、寿命が長く、変形が小さいという特性が決められる。
【０００８】
従来のミディアムエンド及びローエンドフォトリソグラフィー装置のシャッター羽根はほとんど薄い金属材料であり、材料の表面は酸化技術で処理されているが、このようなシャッター羽根が直面している主な問題は以下の通りである。
（１）羽根の熱伝導が大きい場合、シャッターの作業熱環境が変化しやすくなって、シャッターの性能が不安定になり、軽い場合、露光量及び精度を制御することができず、最悪の場合、シャッターが焼けてしまう。
（２）羽根の回動慣性モーメントが大きい場合、シャッターの「開閉」速度に影響を与え、少量の線量で露出ができない。
（３）羽根は高エネルギーの紫外線に対する反射率が低く、熱の蓄積が高く、容易に変形し、寿命が短い。
（４）羽根には冷却のために大量の清浄な冷却圧縮空気（ＣＤＡ）が必要であり、ＣＤＡの変動が小さいことが要求され、現場での生産コストが高い。
上記技術的問題を効果的に解決することが現在攻略方向である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の主な目的は、シャッターが熱を容易に伝達することによりシャッターシステムの動作が不安定になり、さらに焼却される問題を効果的に解決するシャッター羽根装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の技術問題を解決するために、本発明は、フォトリソグラフィ装置の露光システムに用いられるシャッター羽根装置において、２つのシャッター羽根、２つの断熱板を含み、各シャッター羽根は一つの断熱板に連結されるシャッター羽根装置を提供する。
【００１１】
選択的に、前記２つのシャッター羽根は入射光の光軸方向で隙間を有する。
【００１２】
選択的に、前記２つのシャッター羽根が閉じられると、前記２つのシャッター羽根は入射光の光軸に垂直な方向で重なり合う。
【００１３】
選択的に、前記シャッター羽根はアルミニウム合金材料である。
【００１４】
選択的に、前記シャッター羽根の厚さは０．５ｍｍ〜３ｍｍである。
【００１５】
選択的に、前記シャッター羽根は入射光の照射を受ける受光面を有し、前記受光面は平滑な鏡面である。
【００１６】
選択的に、前記受光面の表面粗さは０．０１μｍ以下である。
【００１７】
選択的に、前記受光面の制作はダイヤモンド切削加工を採用する。
【００１８】
選択的に、前記シャッター羽根は入射光の照射を受ける受光面を有し、前記シャッター羽根は前記受光面と対向する背光面をさらに有し、前記背光面は薄化処理を経る。
【００１９】
選択的に、前記背光面の入射光照射領域に対応する箇所は薄化処理を行わないか、または行われる薄化処理程度が他の領域より小さい。
【００２０】
選択的に、前記シャッター羽根は入射光の照射を受ける受光面を有し、前記シャッター羽根は前記受光面と対向する背光面をさらに有し、前記背光面に複数の溝が形成される。
【００２１】
選択的に、前記複数の溝は扇形である。
【００２２】
選択的に、前記背光面に複数の補強リブがさらに設けられる。
【００２３】
選択的に、前記断熱板はネジを通じて前記シャッター羽根の端部に固定連結される。
【００２４】
本発明はシャッター羽根に断熱板を連結して用いる方式を採用して、羽根がシャッターシステムに対する熱伝導を妨害して、シャッターの熱伝導によりシャッターシステムの動作が不安定になり、さらに焼却される問題を効果的に解決することができる。
【００２５】
その他、本発明のシャッター羽根は、密度が比較的低いアルミニウム合金材料を用い、羽根の背光面は軽量化構造に設計して薄化処理されることにより、羽根の質量及び回動慣性モーメントが効果的に低減され、シャッターの「開閉」速度が向上され、少量の線量で簡便に露光処理をし、また露光量の制御精度が向上された。本発明のシャッター羽根の受光面は平滑な鏡面であるので、シャッター羽根が高エネルギー紫外線に対する反射率が大幅に向上され、羽根の蓄熱が少なく、容易に変形せず、使用寿命が延長され、生産コストが削減され、また羽根の蓄熱が減少すれば、対応して清潔な冷却圧縮空気（ＣＤＡ  ）の使用が減少されることができ、さらに生産コストが削減された。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例におけるシャッター羽根装置の正面図である。
【図２】本発明の実施例におけるシャッター羽根装置の左面図である。
【図３】本発明の実施例におけるシャッター羽根の構造を示す図である。
【図４】一般的な陽極酸化羽根の紫外線波反射率のグラフである。
【図５】本発明の実施例におけるシャッター羽根の紫外線波反射率のグラフである。
【図６】本発明の実施例における冷却空気（ＣＤＡ）の流量と羽根の温度の関係図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付図面を結合して本発明の具体的な実施形態について詳細に説明する。図面は、非常に簡易化した形式を採用し、且つ正確ではない比率を使用しており、本発明の実施例を容易かつ明確に説明することを補助するために用いられることに留意すべきである。
【００２８】
図１及び図２に参照されるように、本発明は、第１シャッター羽根３、第２シャッター羽根４、及び２つの断熱板２で構成されるシャッター羽根装置を提供する。シャッター羽根装置が動作すると、高エネルギー紫外線１０は第１シャッター羽根３及び第２シャッター羽根４の表面に直接照射され、２つのシャッター羽根３、４上に高エネルギー高熱の紫外線スポット照射領域５を形成する。ここで、高エネルギー紫外線１０はフォトリソグラフィ装置の露光システムの紫外線光源により提供され、一般的に用いられる紫外線光源は高圧水銀ランプであり、高圧水銀ランプには、多くの鋭いスペクトル線があり、フィルタリングされた後、その中のｇ線（波長４３６ｎｍ）またはｉ線（波長３６５ｎｍ）が用いらえる。高エネルギー紫外光１０のエネルギーは比較的大きく、放射も強いので、高エネルギー紫外光１０がシャッター羽根３、４に照射されると、シャッター羽根３、４は高温、高放射の過酷な環境におかれ、シャッター羽根３、４における紫外線スポット照射領域５には大量の熱が蓄積されてシャッターシステム全体に熱を伝達することになる。シャッター羽根３、４がシャッターシステム全体に対する熱伝導を減少し、シャッターの作業熱環境及び作業性能の安定性を保持するために、各シャッター羽根３、４の端部はネジ１によってそれぞれ一つの断熱板２に連結される。ここで、断熱板２はガラス繊維、ナイロン、アクリル、ベークライト、ポリアセタールなど断熱性を有する材料を用いることができる。
【００２９】
選択的に、第１シャッター羽根３及び第２シャッター羽根４は入射する高エネルギー紫外線１０の光軸方向で一定の隙間を有するが、大きすぎないことが好ましく、一般的に１ｍｍ〜６ｍｍである。それにより、第１シャッター羽根３と第２シャッター羽根４が運動中に接触されることを防止して、摩耗を防止することができる。さらに、２つの羽根が閉じられると、入射する高エネルギー紫外線１０の光軸方向に垂直する方向に一定の重なりがあり、１ｍｍ〜１５ｍｍであればよく、それにより、前記シャッター羽根装置が閉じられる時に、高エネルギー紫外線１０に対する遮断能力を高めることができる。
【００３０】
図３は本発明のシャッター羽根の構造を示し、前記第１シャッター羽根３と第２シャッター羽根４は互いに略鏡像構造を有することができるので、ここでは、その中の一つの構造のみについて説明する。前記シャッター羽根の端部には複数のネジ孔６が設けられて、断熱板２をネジ１を通じてシャッター羽根に固定連結することができる。その中で、本発明のシャッター羽根の固定端はシャッター羽根と一体化された柔軟性構造を採用することによりシャッター羽根の応力変形を減少する。選択的に、本発明のシャッター羽根３、４はアルミニウム合金材料を用いることにより、羽根の強度及び剛性を確保するとともに、相対密度が低く、軽量の特性を有することになる。さらに、本発明のシャッター羽根３、４は薄板構造であり、高エネルギー紫外線１０の照射を受ける受光面と、受光面と後ろ合わせの背光面とを含み、シャッター羽根３、４の厚さは一般的に０．５ｍｍ〜３ｍｍである。本技術分野における技術者は実際需要によって本実施例に基づいて第１シャッター羽根３及び第２シャッター羽根４の形状を調整することができ、調整範囲は、第１シャッター羽根３と第２シャッター羽根４が非鏡像を有するようにする構造設計を含む。
【００３１】
選択的に、図３に示すように、シャッター羽根３、４の背光面は軽量化された構造に設計される。例えば、形状の異なる薄化溝７が設計されることができ、もちろん、同じ形状を有する溝７であってもよい。シャッター羽根３、４の強度及び剛性を確保するために、シャッター羽根３、４の背光面は薄化しすぎないことが好ましく、複数の補強リブ９を適当に設計することもでき、補強リブ９は背光面に薄化溝７を掘る際に形成されたものであってもよく、個別に設計した後背光面に形成したものであってもよい。また、シャッター羽根３、４が閉じられる時を考慮して、シャッター羽根３、４上の紫外線スポット照射領域５の温度は比較的高く、シャッター羽根３、４において紫外線スポット照射領域５と後ろ合わせする背光面領域８は薄化処理をしなくてもよく、または薄化処理された程度は他の領域よりも小さくする。従って、好ましい実施例によれば、シャッター羽根３、４の背光面の溝７は扇形を用いる。その他、軽量化設計を施したか否かに関係なく、シャッター羽根の背光面はいずれも粗面であり、その粗さ値Ｒａは１．６μｍよりも大きい。
【００３２】
本発明のシャッター羽根３、４は密度を低減するためにアルミニウム合金材料を用い、さらに、シャッター羽根３、４の背光面に対してその体積を低減するために薄化処理を行い、物体の回動慣性モーメントはＩ＝∫ｒ２ｄｍであり、物体のある箇所の素元ｄｍに対して、その位置が一定である場合、前記素元から物体の回転軸までの垂直距離ｒも決められ、素元ｄｍを減少すると、物体の回動慣性モーメントを減少することができる。ここで、ｄｍ＝ρｄｖであり、ρは密度、ｄｖは体積である。シャッター羽根３、４の回動慣性モーメントを適当に減少すると、シャッター羽根３、４の「開閉」速度を向上させることができ、さらにフォトリソグラフィ装置の低線量露光問題を解決することができる。
【００３３】
選択的に、本発明のシャッター羽根３、４の受光面は平滑な鏡面であり、前記面の面形品質は粗さＲａが０．０１μｍ以下であることが要求される。一般的に、平滑な鏡面はダイヤモンド精密切削、化学機械研磨などの加工方法で加工されてなり、その中でもダイヤモンド精密切削が最も一般的に使用される加工方法である。天然単結晶ダイヤモンドカッターを用いて銅、アルミニウムなどの有色金属材料を切削して寸法精度０．１μｍ及び表面粗さＲａが０．０１μｍの超高精度の加工面を得ることができる。本実施例において、シャッター羽根３、４はダイヤモンド精密切削によって加工されてなり、干渉計によって検出したところ、その粗さＲａは０．００６μｍである。一定の拡大倍率下で、シャッター羽根３、４の切削面に平行またほぼ平行なダイヤモンド切削痕を有することが明らかに見られた。
【００３４】
シャッター羽根３、４の表面加工方法に対して、その典型的なプロセスラインは以下のように計画することができる：
外形輪郭を粗い加工するプロセス（ウォータージェット切断、レーザー切断など）、応力を除去し熱処理するプロセス、外形輪郭を精密に加工するプロセス、柔軟な構造に加工するプロセス、安定化熱処理プロセス、受光面を微粉砕して平面度を保証するプロセス、ダイヤモンドで受光面を切削するプロセス、背光面の溝を加工するプロセス（薄化構造設計がある場合）、粗さ要件を充足するように背光面を研削するプロセス、粗さ要件を充足するようにダイアモンドで受光面を精密に切削するプロセス、洗浄プロセス。
【００３５】
実験により羽根の表面粗さを減少することにより、羽根の反射率を効果的に向上することができることが証明された。本発明の実施例の羽根と、一般的なダイアモンド精密切削処理が行われていない陽極酸化羽根の反射率を比較すれば以下の通りである。
【００３６】
図４及び５はそれぞれ紫外可視分光光度計で測定した一般的な陽極酸化羽根と本発明の実施例における羽根の反射率を示しており、その中で、２つの入射角はそれぞれ８°と２０°に設定される。測定結果により、紫外線の波長帯で、一般的な陽極酸化羽根の反射率は非常に低く、１％未満であり、紫外線の波長が短いほど反射率が低い。本発明で開発したシャッター羽根３、４は反射率が高く８０％以上に達し、これは、熱のわずかな量だけシャッター羽根３、４に吸収され、大部分のエネルギーは反射されて、シャッター羽根３、４上の蓄熱が大幅に低減されたことを意味する。
【００３７】
さらに、シャッター羽根３、４の受光面は反射率が高く、蓄熱が低いので、シャッター羽根３、４の動作時の温度がゆっくり上昇することにより、それに対応してシャッター羽根３、４の熱環境の安定に必要な清浄な冷却圧縮空気（ＣＤＡ）の消耗が少ないことが保持される。図６は出力２５００Ｗの水銀灯の下で、羽根の中心温度のＣＤＡ流量変化に伴うグラフである。一般的な陽極酸化羽根はＣＤＡが３０Ｌ／分から１０Ｌ／分に低下するにつれて、羽根の中心温度は２５０℃から４００℃まで直線的に上昇する。同時に、ＣＤＡが１０Ｌ／分まで低下すると、陽極酸化羽根の温度は高すぎて既に焼却されて壊される。本発明で開発した高反射率のシャッター羽根３、４はＣＤＡが３０Ｌ／分から０に低下するにつれて、シャッター羽根３、４の中心温度は１００℃から１６０℃に上昇する。一般的な陽極酸化羽根に比べて、本発明のシャッター羽根３、４は蓄熱が少なく、対応してシャッターシステムに対する熱伝導が少ないので、シャッターシステムの作業熱安定性が大幅に向上された。同時に、ＣＤＡが０Ｌ／分に低下すると、本発明のシャッター羽根３、４の中心温度は１６０℃であるが、これは一般的な陽極酸化羽根の焼却温度４００℃よりはるかに低く、生産コストの節約を考慮して、実際生産応用ではＣＤＡを使用しなくてもよく少量使用する。
【００３８】
上述したように、本発明の実施例によって提供されるシャッター羽根装置において、断熱板は羽根上の熱を効果的に隔離し、羽根上の熱がシャッターシステム全体に伝達されてシャッターの性能に影響を与え、さらにシャッターを燃焼させることを防止することができる。羽根の材料は相対密度が低く、軽量のアルミニウム合金であり、羽根に対して適当に軽量化構造に設計、つまり背光面に薄化溝を設計して、羽根の質量を効果的に低下し、羽根の回動慣性モーメントを低減し、羽根の「開閉」速度を向上して、より少ない線量の露光処理を得ることができるだけでなく、より正確に露光量を制御することができる。羽根の受光面が平滑な鏡面であるので、羽根が高エネルギー紫外線に対する反射率を大幅に向上し、羽根上の蓄熱量が少なく、羽根の作業中の温度が比較的低いので、羽根が変形しにくく、使用寿命が延長し、対応して、羽根の交換頻度を減少することができて、現地での生産コストを削減するとともに、羽根の熱の累積が少なく、シャッターシステムに対する熱伝導が少なく、さらにシャッターシステム全体の熱環境の安定性をさらに保持し、シャッターシステム全体の作業性能の安定性に有利である。また、羽根の蓄熱が少なく、羽根の作業温度が比較的低いので、対応して清潔な冷却圧縮空気（ＣＤＡ）の使用も減少し、さらに、生産コストを減少することができる。
【００３９】
以上は本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明に対していかなる制限作用をするのではない。本発明が属する技術分野における技術者が本発明の技術的方案を逸脱しない範囲内で本発明で開示した技術的方案及び技術的内容に対して施した如何なる形式の同等の置換または修正は何れも本発明の技術的方案の内容を逸脱せず、依然として本発明の保護範囲内に属するとすべきである。
【符号の説明】
【００４０】
１−ネジ
２−断熱板
３−シャッター羽根
４−シャッター羽根
５−紫外線スポット照射領域
６−ネジ孔
７−薄化溝部
８−非薄化または部分的に薄化処理された領域
９−補強リブ
１０−高エネルギー紫外線
【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】
2020525860.tif 000007
【図６】
2020525860.tif 000008
【国際調査報告】
2020525860.tif 000009
2020525860.tif 000010
2020525860.tif 000011
2020525860.tif 000012