JP2004214480A - 露光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】排気装置に要するスペースを低減し、露光装置の省スペース化を図る。
【解決手段】露光装置は、真空チャンバ１０と、露光光学系１０３、１０１とを備える。真空チャンバ１０の壁に沿って、少なくとも１つの陽極部材と該陽極部材を両側から挟むように配置されている複数の陰極部材とを含む電極ユニット１２と、該電極ユニットを貫くように磁場を形成する磁石１１及び１３は、蓄積式の真空ポンプとして作用する。
【選択図】 図１
【解決手段】露光装置は、真空チャンバ１０と、露光光学系１０３、１０１とを備える。真空チャンバ１０の壁に沿って、少なくとも１つの陽極部材と該陽極部材を両側から挟むように配置されている複数の陰極部材とを含む電極ユニット１２と、該電極ユニットを貫くように磁場を形成する磁石１１及び１３は、蓄積式の真空ポンプとして作用する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線や極端紫外光、電子線などの高エネルギ線を、真空環境下で感応基板上に選択的に照射することによってパターン形成する露光装置に関する。特には、そのような露光装置のチャンバ内を排気する真空排気系に改良を加えた露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、波長数ｎｍから数１０ｎｍの極端紫外光（ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａ ｖｉｏｌｅｔ：ＥＵＶ）は、空気に対する透過率が低い。そのため、露光用の照明光として極端紫外光を用いる露光装置は、極端紫外光の減衰を避けるために、真空環境下で使用される。そして、露光装置を構成する機構系及び光学系は、真空チャンバの中に収納され、真空チャンバ内を真空排気装置により排気した状態で使用される。露光装置の機構系及び光学系を収納する真空チャンバは、空気によるＥＵＶ光の減衰が十分に少なく、且つ、真空チャンバ内に含まれる残留有機ガスによる光学素子への汚染が問題にならなくなる程度の真空度まで排気される必要がある。そのため、露光装置の機構系及び光学系が収納された真空チャンバは、真空度が高真空から超高真空（１０−４〜１０−８Ｐａ）になるまで排気される。その際に、例えば、油回転ポンプ等のように、真空排気装置側からガスが逆流する排気装置は、真空チャンバの内部を汚染する恐れがあるので、使用することはできない。
【０００３】
また、露光装置の機構系や光学系は大きいので、それらを収容する真空チャンバも大型になる。そのような真空チャンバを排気するための所要時間は大変長く、例えば、大気圧程度から超高真空まで排気するために、数日位要することもある。しかしながら、露光装置の運転効率を上げるためには、必要な真空度まで排気するのに要する時間は、できるだけ短い方が望ましい。
【０００４】
さらに、露光装置は、５０ｎｍ以下という微小なパターンをレジスト上に転写するため、振動を非常に嫌う。
従来、露光装置に用いられる排気装置として、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）が用いられてきた。ターボ分子ポンプとは、回転子（ローター）を分子の運動速度程度になるように高速で回転させ、吸気側から通り抜ける分子の数よりも、排気側から通り抜ける分子の数を多くすることによって排気する排気装置である。ターボ分子ポンプによれば、汚染の心配のない清浄な真空環境を得ることが可能であるが、回転子を回転させるため、振動を完全に無くすことはできない。また、ターボ分子ポンプの後段の排気を行うために補助排気装置が別途必要とされ、比較的真空度が上昇した後においても、これを常に動作させていなければならないので、補助排気装置から発生する振動も問題となっている。さらに、ターボ分子ポンプには静止翼があるので、取り付け開口の大きさに比較して排気能力が小さいという問題も生じている。
【０００５】
このように、露光装置に用いられる排気装置には、大流量、低振動、且つ、超高真空に対応できるクリーンな排気装置であることが要求される。
【０００６】
ところで、放射光施設のビームラインに設置されている真空チャンバの排気には、超高真空まで排気できるように、イオンポンプが用いられている。イオンポンプとは、気体をイオン化し、チタン面を有する固体壁に衝突させることにより固体壁に捕獲させると共に、スパッタによりチタンの清浄な膜を生成して、チタン膜のゲッター作用により気体分子を収着することにより排気する排気装置である。ここで、ゲッター作用とは、化学的に活性な固体表面による吸着作用のことをいう。
【０００７】
イオンポンプは、原理的に振動が発生せず、補助排気装置も不要であることから、振動を嫌う露光装置の排気に用いるためには適当と考えられる。また、イオンポンプは発熱をせず、冷却の必要性がないため、温度変化を嫌う精密光学系の排気に適している。しかしながら、排気速度に対するイオンポンプの外形寸法が大きいので、露光装置の真空チャンバに取り付けた場合に、装置の設置面積（フットプリント）が大きくなってしまうという問題が生じている。また、容積の大きいイオンポンプが真空チャンバに取り付けられるため、ウェハ搬送系等、他の機構系との機械的な干渉も問題になる。このため、イオンポンプを主排気装置として用いる露光装置は実現されていない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、真空環境下で露光を行う露光装置において、真空排気装置に要していたスペースを低減し、露光装置の省スペース化を図ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明の第１の露光装置は、真空チャンバ内で感応基板上に選択的にエネルギ線を照射してパターン形成する露光装置であって、上記真空チャンバ内にゲッタイオンポンプ又はゲッタポンプが組み込まれていることを特徴とする。
【００１０】
第１の発明によれば、真空チャンバ内に蓄積型排気装置を内包するので、露光装置に振動を生じさせることなく、真空チャンバ内を常時排気することができる。また、排気装置に要するスペースを低減し、露光装置の省スペース化を図ることができる。
【００１１】
上記の露光装置においては、ポンプのガス吸着材を、上記真空チャンバの内面に沿って配置しても良い。
この場合には、大寸法のガス吸着材を用いることにより、排気能力を高めることができ、真空チャンバ内を高速に排気することが可能になる。さらに、ガス吸着材を交換することにより、排気能力を回復させることができる。
【００１２】
また、上記の露光装置は、上記ガス吸着材を通すゲートバルブと、該ガス吸着材を交換する手段とをさらに備えることにより、真空チャンバ内の真空環境を破ることなく上記ガス吸着材を交換できるようにしても良い。
これにより、ガス吸着材を、チャンバの真空環境を破ることなく交換できる。そのため、交換に要する時間を大幅に短縮することができる。
【００１３】
本発明の第２の露光装置は、真空チャンバ内で感応基板上に選択的にエネルギ線を照射してパターン形成する露光装置であって、真空チャンバと、該真空チャンバの内側に配置されている露光光学系と、上記真空チャンバの内側に配置されており、少なくとも１つの陽極部材と、該陽極部材を両側から挟むように配置されている陰極部材とを含む電極ユニットであって、上記陽極部材と上記陰極部材との間に電圧が印加されると、上記真空チャンバの内部に存在する粒子（ガス分子や原子）を帯電（イオン化）させ、電荷を帯びた粒子を加速して上記陰極部材をスパッタさせる上記電極ユニットと、該電極ユニットを貫くように磁場を形成する磁場形成手段と、該電極ユニットに含まれる陽極と陰極との間に電圧を印加する電源とを具備する。
【００１４】
ここで、上記磁場形成手段が、電極ユニットを両側から挟むように配置されている少なくとも１組の磁石であっても良い。
また、上記真空チャンバの全部又は一部が、強磁性体を含む材料によって形成されており、上記磁場形成手段が、上記真空チャンバのうち強磁性体を含む材料によって形成されている領域を磁化させた磁化領域と、上記電極ユニットを挟んで上記磁化領域に対向するように配置されている磁石とによって構成されても良い。
【００１５】
さらに、上記電極ユニットが、陰極部材の外側に配置されている複数のコレクタ部材を含んでも良い。
これにより、イオン衝撃によって捕獲された気体分子等が再放出されるのを防ぎ、効率的に排気を行うことができる。また、これらのコレクタ部材を取り外して交換できる機構とすることにより、コレクタ部材を交換して排気能力を復活させることができる。
【００１６】
本発明の第３の露光装置は、真空環境下で感応基板上に選択的にエネルギ線を照射してパターン形成する露光装置であって、真空チャンバと、該真空チャンバの内側に配置されている露光光学系と、帯状、薄膜状、又は、線状に成形され、上記真空チャンバの内側に配置されているチタン材料と、該チタン材料に通電する電源と、上記露光光学系と上記チタン材料との間に配置され、該チタン材料に通電することにより蒸発したチタンが上記露光光学系に達するのを遮蔽する遮蔽部とを具備する。
【００１７】
ここで、上記遮蔽部が、複数の開口が各々に形成されている少なくとも２枚の遮蔽板を所定の距離だけ離し、各々に形成されている複数の開口が重ならないように配置することにより構成されていても良い。
また、上記露光装置は、真空チャンバの内壁と上記チタン材料との間に配置され、金属又は合金によって形成されているコレクタ部材をさらに具備しても良い。
これにより、コレクタ部材に気体分子等を捕獲させることができ、コレクタ部材に気体分子等が蓄積された場合には、コレクタ部材を交換することにより、再び、排気能力を回復させることができる。
【００１８】
本発明の第４の露光装置は、上記の第２又は第３の露光装置と、少なくとも上記電極ユニット、上記遮蔽部、上記コレクタ部材、上記チタン材料の一つを交換するための交換装置とを有し、該交換装置が、真空チャンバとの取り付け口に設けられた第１のゲートバルブと、大気との間に設けられた第２のゲートバルブとを有する。
これにより、真空チャンバの真空環境を破らずに、上記電極ユニット等を交換することができるので、真空チャンバの排気に要する時間を短縮し、効率良く露光動作を行うことができる。
【００１９】
ここで、本願において、エネルギ線は、例えば、極端紫外光（ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａ ｖｉｏｌｅｔ：ＥＵＶ）、電子線（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ：ＥＢ）、イオンビームを含むものとする。また、本願において、露光装置の方式も特に限定されず、縮小投影式、近接等倍転写式、描画式のいずれでも良い。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る露光装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施形態に係る露光装置は、真空チャンバ１０と、該真空チャンバ１０内に収納されている露光光学系１０１〜１０８とを含んでいる。真空チャンバ１０は、非磁性体ステンレスが用いられている。また、上記露光光学系は、感応基板上に選択的にエネルギ線を照射してパターン形成するために用いられる光学系であり、図１には、その内の投影光学系１０１、マスクステージ１０２、照明光学系の一部である光路折り曲げミラー１０３、ウェハステージ１０４、マスク１０７、ウェハ１０８のみが示されている。
【００２１】
ここで、本実施形態に係る露光装置に含まれる露光光学系について説明する。本実施形態に係る露光装置は、露光用の照明光として極端紫外光（ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａ ｖｉｏｌｅｔ：ＥＵＶ）を用い、露光動作を行う投影露光装置である。
【００２２】
極端紫外光は、図示しない光源部において生成される。光源部においては、例えば、高出力レーザー源を集光レンズにより所定の集光点に集光すると共に、ノズル等を用いて液化キセノンガス等のＥＵＶ光発生物質を該集光点に放出する。これにより、ＥＵＶ光発生物質がレーザーによってプラズマ状態に励起され、ＥＵＶ光が放出される。
【００２３】
放出されたＥＵＶ光は、楕円面ミラー等により集光された後、照明光学系により照射ビームに成形され、真空チャンバ１０に入射する。ここで、楕円面ミラーとしては、波長１３．５ｎｍ付近の極端紫外光のみをよく反射するように、例えば、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜をコートした多層膜反射鏡が用いられる。
なお、極端紫外光を生成するためには、この他にも、例えば、放電プラズマ光源等を用いても良い。
【００２４】
真空チャンバ１０に入射した照明ビームは、照明光学系を介して、マスクステージ１０２に載置されたマスク１０７に入射する。ここで、照明光学系には、コンデンサ系のミラー、フライアイ光学系のミラー等が含まれており、図１には、その内の光路折り曲げミラー１０３のみが示されている。ここで、各ミラーの反射面には、波長１３．５ｎｍの極端紫外光の反射率が高いＭｏ／Ｓｉ多層膜が形成されている。なお、波長が１０〜１５ｎｍの極端紫外光を用いる場合には、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｒｈ（ロジウム）等の物質と、Ｓｉ、Ｂｅ（ベリリウム）、Ｂ４Ｃ（４ホウ化炭素）等の物質とを組み合わせた多層膜を用いても良い。
【００２５】
さらに、マスク１０７によって反射された照明ビームは、投影光学系１０１を介して、ウェハステージ１０４に載置されたウェハ１０８に垂直に入射する。ウェハ１０８には、適当なレジストが塗布されており、マスク１０７上のデバイスパターンが転写される。
【００２６】
次に、本実施形態に係る露光装置における真空ポンプの構成について説明する。
図１の露光装置は、真空ポンプの構成要素である磁石１１及び１３と、電極ユニット１２とを含んでいる。
磁石１１は、真空チャンバ１０の外周（大気側）に沿って配置されており、磁石１３は、真空チャンバ１０の内周に沿って配置されている。このように、透磁性を有する真空チャンバ１０の壁を挟んで磁石１１、１３を配置することにより、真空チャンバ１０の大気側から内部に向けて、電極ユニット１２を貫くように磁場が生じる。ここで、磁石１１、１３としては、永久磁石を用いても良いし、電磁石を用いても良い。電極ユニット１２は、該電極ユニット１２に電圧を印加するために用いられる配線（図示せず）によって電源と接続されている。
【００２７】
図２は、図１に示す電極ユニット１２の構造を示す断面図である。この電極ユニット１２は、複数の陽極２３と、陽極２３の両側に、該陽極２３を挟むように配置されている２枚の陰極２１、２２とを含んでいる。本実施形態において、複数の陽極２３の各々は、中空の円柱形状を有するステンレスによって形成され、陰極２１、２２の各々は、チタン板によって形成されている。このような電極ユニット１２は、図１において、陰極２１が磁石１３側に、陰極２２が真空チャンバ１０の壁側になるように、真空チャンバ１０の内面に沿って配置されている。
【００２８】
次に、本実施形態に係る露光装置における排気動作について、図１及び図２を参照しながら説明する。
真空チャンバ１０を挟んで磁石１１、１３を配置することにより、図２に示すように、電極ユニット１２を貫くように磁場Ｂが生じる。この磁場Ｂは、陽極２３と陰極２１、２２に電圧を印加することにより形成される電場と概略平行（同じ向き）に形成されている。このような環境の下で、電極ユニットの陰極２１、２２を接地すると共に、陽極−陰極間に３〜７ｋＶ程度の高電圧を印加する。これにより、スパッタイオンポンプの動作原理と同様の現象により、真空チャンバ１０内が排気される。
【００２９】
即ち、両極間に印加された高電圧によって電子が一方の陰極を発し、磁場の作用によりらせん運動をしながら、対向する他方の陰極との間を往復する。電子は、容易に陽極に達することができないので、陽極に達するまでの間に長い距離を移動する。その間に、電子は、真空チャンバ１０中に存在する気体分子や原子に衝突し、イオン化させる。その際に生じた正のイオンは陰極に向かって加速され、高エネルギ（例えば、数千電子ボルト）で陰極に衝突することにより、自らが有する入射エネルギによってチタン内部に潜り込み、そこで捕獲される。
【００３０】
或いは、正のイオンが高エネルギで陰極に衝突する際に、チタン原子をスパッタする（叩き出す）。スパッタされたチタン原子は、陽極面等に付着し、極めて清浄なチタン膜を形成する。このように形成されたチタン膜のゲッター作用により、イオンや、気体分子や、原子（以下、気体分子等という）が捕獲される。ここで、ゲッター作用とは、化学的に活性な固体表面による吸着作用のことをいう。
このような現象によって、真空チャンバ１０内に存在する気体分子や原子が陽極２３又は陰極２１、２２に捕獲され、真空チャンバ１０内の真空度が良くなる。
【００３１】
このように、イオンポンプにおいて用いられる電極ユニットを真空チャンバ内に内包することにより、真空チャンバの外部にイオンポンプを取り付ける場合に比較して、スペースを削減することができ、露光装置のフットプリントを小さくすることができる。また、排気部（トラップ部）が真空チャンバの内部にあるので、真空チャンバ外部にイオンポンプを接続する場合に比較して、コンダクタンス、即ち、真空流路の流れ易さが大きくなり、排気速度を大きくすることが可能になる。
【００３２】
ここで、電極ユニット１２を長期間使用していると、陽極２３及び陰極２１、２２に捕獲された気体分子等が蓄積され、排気速度が低下してくる。その場合には、真空チャンバ１０から電極ユニット１２を取り出し、新しい電極ユニットと交換すれば良い。これにより、排気速度を容易に元に戻すことができる。また、使用済みの電極ユニットを別の真空チャンバに入れ、排気しながらベークして電極ユニットに捕獲されていた気体分子等を取り除くことにより、電極ユニットを容易に再生することができる。これにより、露光装置の運転コストを低減することが可能になる。
【００３３】
本実施形態においては、電極ユニット１２の陽極２３をステンレスによって形成しているが、その他の金属や合金によって形成しても良い。
【００３４】
また、本実施形態においては、図１に示すように、電極ユニット１２の周辺に電場を生じさせる磁石１１、１３を、真空装置１０の内側と外側に配置したが、磁石１１、１３を共に真空チャンバ内に配置しても良い。また、真空チャンバ１０の内部に配置される磁石表面から放出されるガス（アウトガス）を低減するために、磁石全体をニッケル、金、銅等を用いてメッキしたり、テフロン（登録商標）等の樹脂を用いてコートしたり、モールドすることが望ましい。
【００３５】
また、本実施形態においては、真空チャンバ１０を、非磁性体ステンレスによって形成しているが、真空チャンバ１０の一部、或いは、全部を強磁性体材料によって形成しても良い。その場合には、強磁性体部分を磁化させて磁石として用いることにより、磁石１３を省略して構成を簡単にすることができる。強磁性体材料としては、鉄、ニッケル、コバルト、或いは、これらの物質を含むサマリウム−コバルト等の材料が挙げられる。また、この場合においても、真空チャンバ内部におけるアウトガスを低減するために、真空チャンバの内側に配置される強磁性体部分を、ニッケル、金、銅等を用いてメッキしたり、テフロン（登録商標）等の樹脂を用いてコートしたり、モールドすることが望ましい。
【００３６】
さらに、真空チャンバ１０の内側を、チタンでコートしても良い。その場合には、図２に示す電極ユニット１２に含まれる陰極２２の替わりに、真空チャンバ１０の内壁を用いることができ、電極ユニットの構造を簡略化することができる。
【００３７】
或いは、真空チャンバ１０の一部又は全部をチタンによって形成しても良い。その場合には、上記のように、電極ユニットの構造を簡略化することができると共に、真空チャンバの重量を減らすことができる。高エネルギ線が用いられる露光装置には真空チャンバが必要とされるため、一般に、その総重量はかなり大きなものになる。そのため、比較的比重が小さいチタンによって真空チャンバを形成することにより、真空チャンバを含む露光装置全体の重量を抑え、露光装置の設置場所に対する耐荷重条件を軽減することができる。
【００３８】
また、本実施形態においては、図２に示すように、電極ユニット１２に含まれる２つの陰極２１、２２をチタンによって形成したが、これらを非磁性体によって形成し、その表面をチタンによってコートしても良い。または、これとは異なり、保磁力の強い強磁性体を磁化し、これにチタンの表面コートを施したものを用いても良い。これにより、陰極自体に電極ユニットの周辺磁場を発生させることができるので、図１に示す磁石１１、１３を設ける必要がなくなり、露光装置の構成を簡略化してコンパクトにすることができる。
【００３９】
本実施形態においては、電極ユニット１２と露光光学系との間に１つ又は複数の遮蔽板を設けても良い。これにより、スパッタされたチタン原子やチタンイオンが露光光学系に付着するのを防ぐことができる。遮蔽板としては、例えば、ステンレス等の金属、合金、セラミックやガラス等の絶縁体が用いられる。
【００４０】
遮蔽板として金属や合金を用いる場合には、遮蔽板と真空チャンバの内壁との間や、複数の遮蔽板間に電圧を印加しても良い。その場合には、電気的ポテンシャルにより、チタンイオンが露光光学系側に飛来するのを防ぐことができる。さらに、遮蔽板と真空チャンバの内壁との間や、複数の遮蔽板間に、紫外線ランプ、電子照射、ＲＦ放電等のイオン化装置を設けても良い。これにより、スパッタされたチタン原子がイオン化されるので、チタンが露光光学系側に飛来するのを効率的に防ぐことができる。
【００４１】
次に、図３を参照しながら、本実施形態に係る露光装置の変形例について説明する。この変形例は、図１に示す電極ユニット１２として、図３に示す３極型電極ユニットを用いるものである。
【００４２】
ここで、先にも述べたように、電極ユニットに気体分子等が吸着される現象としては、ゲッター作用によるものの他に、イオンや気体分子等が高速で陰極に衝突することにより（イオン衝撃）、チタン内部に潜り込む現象がある。このイオン衝撃によって捕獲された気体分子等は、その後に生じたイオン衝撃や温度上昇のために再放出されることがある。この再放出現象は、特に、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）等の希ガスにおいて生じ易い。例えば、イオン衝撃によって捕獲されたアルゴン分子が局部的に蓄積され、そこに所定量以上蓄積されると再放出されることの繰り返しにより、周期的に圧力が上昇する現象は、アルゴン不安定性として知られている。
【００４３】
そこで、この変形例においては、アルゴン不安定性に見られるような捕獲分子の再放出を低減するために、３極型電極ユニットを用いている。
図３は、３極型電極ユニットの構成を示す断面図である。この電極ユニットは、複数の陽極３４と、陽極３４の両側に配置されている複数の陰極３３と、該陰極の外側に配置されている２枚のコレクタ３１、３２とを含んでいる。陽極３４はステンレス、陰極３３はチタン、コレクタ３１、３２はステンレス等の金属又は合金により、それぞれ形成されている。
【００４４】
排気動作を行う際には、陽極３４及びコレクタ３１、３２を接地し、陰極３３に−３〜−１０ｋＶ程度の高電圧を印加する。これにより、陽極近傍で発生した正イオンは陰極に衝突するが、その際に、陰極面に対して斜め方向に入射するため、陰極内に潜り込むことはない。このイオンは、陰極で電荷を得て中性になり、同時にエネルギを失ってコレクタに衝突する。コレクタ表面はチタンで覆われており、イオンは、このチタン内に埋め込まれる。このように、気体分子等は、陰極３３面よりも外側に配置されているコレクタ３１、３２に捕獲される。コレクタ３１、３２面は、大きな運動エネルギを有するイオンによるイオン衝撃を受けることがなく、いったん捕獲した気体分子等を再放出することは比較的少ないので、アルゴン等の希ガスであっても、気体分子等の再放出を低減して安定して排気を行うことができる。
ここで、この変形例においても、真空チャンバ１０の内側をチタンでコートすることにより、コレクタの役割をさせても良い。その場合には、コレクタ３１、３２の内の一方を省略することにより、電極ユニットの構造が簡略化できるので、より望ましい。
【００４５】
次に、本発明の第２の実施形態に係る露光装置について説明する。図４は、本実施形態に係る露光装置の構成を示す模式図である。本実施形態に係る露光装置は、サブリメーションポンプの原理を用いて真空チャンバの内部を排気するものである。
【００４６】
図４に示すように、真空チャンバ４０、及び、露光光学系１０１〜１０８を有している。これらの露光光学系の詳細については、本発明の第１の実施形態において説明したものと同様である。
【００４７】
また、本実施形態に係る露光装置は、遮蔽板４２、４３と、該遮蔽板４２と真空チャンバ４０の内壁との間に設けられた帯状のチタン材料４１と、該チタン材料４１を巻き上げる巻き上げ装置４４と、該チタン材料を交換する交換装置４８とを含んでいる。遮蔽板４２、４３及びチタン材料４１は、真空チャンバ４０の内面に沿って配置されている。
【００４８】
本実施形態においては、チタン材料４１を帯状に形成することにより、該チタン材料の表面積を大きくし、また、通電加熱する時のパワーを低減している。これにより、該チタン材料を通電加熱したときに、チタン原子が蒸発し易くなる。以下において、帯状に形成されたチタン材料のことをチタンリボンという。また、チタンリボンとして、薄い抵抗体シート上にチタン層を形成したものを用いても良い。或いは、帯状のチタンリボンの替わりに、薄膜状や線状に形成されたチタンを用いても良い。なお、チタンリボン４１は、該チタンリボンに通電するために用いられる配線（図示せず）によって電源と接続されている。
【００４９】
遮蔽板４２、４３は、例えば、ステンレス等の薄板に多数の開口を形成することにより作製されており、所謂パンチングメタルを用いることができる。遮蔽板４２と４３とは、互いに接触しないように、所定の距離だけ離れて平行に配置されている。その際に、各々の開口部分が互いに重ならないように、即ち、チタンリボン４１側から真空チャンバ４０の中央部を見通せないように配置されている。ここで、遮蔽板は、金属に限らず、セラミックやガラス等の絶縁体であっても良い。
【００５０】
チタンリボン４１に通電することにより該リボンが加熱され、チタンが蒸発する。蒸発したチタンは、真空チャンバ４０の内壁や遮蔽板４２、４３に付着し、清浄なチタン膜を形成する。このチタン膜のゲッター作用により気体分子等が吸着され、真空チャンバ４０の内部が排気される。ここで、遮蔽板４２、４３は、開口が互いにずれるように配置されているので、蒸発したチタンが真空チャンバ４０の中央部に配置された投影ミラーやマスク等の光学素子に付着し、これらを汚染するというおそれは、ほとんど生じない。蒸発したチタンは、遮蔽板に衝突するとエネルギを失って遮蔽板上に凝集し、チタン膜を形成する。一方、真空チャンバ４０内の気体分子等は、遮蔽板への衝突を繰り返すうちにチタン膜に吸収される。
【００５１】
巻き上げ装置４４は、チタンリボン４１を巻き上げることにより、真空チャンバ４０内に新しいチタンリボンを供給する。また、排気動作を繰り返し行うことによりチタンリボン４１が消耗した場合には、チタンリボン４１を新しいものに交換すれば良い。その際に、リボン交換部４５と、真空チャンバ４０とリボン交換部４５との間に設けられるゲートバルブ４６と、リボン交換部４５と外気との間に設けられるゲートバルブ４７とを備えたリボン交換装置４８を用いることにより、真空チャンバ４０の真空を破ることなく、チタンリボン４１を交換することができる。
【００５２】
また、排気動作を長期間行うと、ゲッター作用によって吸着された気体分子等が遮蔽板４２、４３等に蓄積され、次第に排気速度が低下してくる。その場合には、真空チャンバ４０から遮蔽板４２、４３を取り出し、新しい遮蔽板と交換すれば良い。これにより、排気速度を元に戻すことができる。
【００５３】
本実施形態においては、遮蔽板を２枚使用したが、さらに多くの遮蔽板を使用しても良い。遮蔽板が多い方が、蒸発したチタンが露光光学系に付着する可能性が小さくなるので好ましい。或いは、遮蔽板間、又は、遮蔽板と真空チャンバの内壁との間に電位差を設けると共に、チタンリボンと遮蔽板との間、又は、遮蔽板間にイオン化装置（例えば、紫外線ランプ、電子照射、ＲＦ放電）を設けても良い。これにより、蒸発したチタン原子がイオン化され、電気的ポテンシャルにより、イオン化されたチタンが露光光学系側に飛来するのを防ぐことができる。
【００５４】
さらに、遮蔽板に冷媒を通す等して遮蔽板を冷却したり、遮蔽板を恒温に保つように温度を制御することが好ましい。これにより、チタンリボンの熱が露光光学系に伝わらないように、熱的に遮蔽することができる。
【００５５】
図５は、本実施形態に係る露光装置の変形例を示す模式図である。図５に示すように、この露光装置は、真空チャンバ４０とチタンリボン４１との間に、真空チャンバ４０の内面に沿って配置されたコレクタ５１をさらに含んでいる。コレクタ５１は、例えば、ステンレス等の金属板、合金板、セラミックやガラス等の絶縁体によって形成されている。その他の構成については、図４に示す露光装置と同様である。
【００５６】
コレクタ５１を設けることにより、チタンリボン４１を通電加熱することにより蒸発したチタンは、真空チャンバ４０の内壁ではなく、コレクタ５１に付着する。これにより、遮蔽板４２、４３、及び、コレクタ５１において、チタン膜のゲッター作用により、気体分子等が捕獲される。
【００５７】
この変形例においては、排気動作を長期間行うことにより、排気速度が低下した場合に、遮蔽板４２、４３と共に、コレクタ５１を交換することが可能になる。従って、より効率的に排気速度を復元することができる。
【００５８】
本実施形態に係る露光装置において、使用済みの遮蔽板４２、４３、及び、コレクタ５１は、別の真空チャンバにおいて排気しながらベークすることにより、容易に再生することができる。従って、露光装置の運転コストを低減することが可能になる。
【００５９】
次に、本発明の第３の実施形態に係る露光装置について説明する。図６の（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係る露光装置の構成を示す模式図である。ここで、以上説明した第１及び第２の実施形態においては、電極ユニット１２（図１参照）、遮蔽板４２、４３（図４参照）、コレクタ５１（図５参照）を交換する際には、真空チャンバ内の真空環境を破ることなく交換を行うことがより望ましい。そのため、本実施形態においては、真空チャンバに、ゲートバルブを介して接続された交換装置を設けている。
【００６０】
図６の（ａ）に示すように、本実施形態に係る露光装置は、真空チャンバ６０と、露光光学系１０１〜１０８と、磁石６３と、電極ユニット６２ａ、６２ｂと、電極ユニット交換装置７０とを含んでいる。露光動作及び排気動作については、本発明の第１の実施形態において説明したものと同様である。
【００６１】
電極ユニット交換装置７０は、ゲートバルブ７１、７４と、交換部７５とを含んでいる。ゲートバルブ７１は、真空チャンバ６０と交換部７５との間に設けられ、ゲートバルブ７４は、交換部７５と外気との間に設けられている。交換部７５には、電極ユニット６２ａ、６２ｂを支持する支持部７２と、支持部７２を図の左右方向に駆動する駆動部７３とが収納されている。なお、交換部７５には、交換部７５の内部を排気する真空排気装置（図示せず）が設けられている。
【００６２】
図６の（ａ）に示すように、支持部７２は、電極ユニット６２ａ、６２ｂの各々の一端を支持している。真空チャンバ６０において排気動作が行われている間、電極ユニット６２ａ、６２ｂは、それらの陰極面の片側が真空チャンバ６０の中央部を向くように配置される。
【００６３】
また、電極ユニット６２ａ、６２ｂを交換する際には、図６の（ｂ）に示すように、電極ユニット６２ａ、６２ｂは、各々の陰極面の片側が互いに対向するように向きを変更される。さらに、そのような状態のまま、駆動部７３によって支持部７２が図の左側に移動し、電極ユニット６２ａ、６２ｂが交換部７５に引き出される。
【００６４】
さらに、ゲートバルブ７１を閉じてゲートバルブ７４を開き、使用済みの電極ユニット６２ａ、６２ｂを取り出し、新しいものと交換する。その後、ゲートバルブ７４が閉じられ、交換部７５の内部が真空排気され、電極ユニット６２ａ、６２ｂを取り出すのと逆の動作により、新しい電極ユニットが真空チャンバに配置される。使用済みの電極ユニットは、別の真空チャンバにおいてベークすることにより、再生される。
【００６５】
なお、本実施形態においては、第１の実施形態に係る露光装置に交換装置を付加した例について説明したが、第２の実施形態に係る露光装置についても、同様に交換装置を付加しても良い。その場合には、図３に示す遮蔽板４２、４３や、図４に示すコレクタ５１を、真空チャンバの真空環境を破ることなく交換することができる。
また、本実施形態においては、ゲッタイオンポンプとして、イオンポンプ、サブリメーションポンプを用いたが、これらの替わりに、オービトロンポンプやバルクゲッタポンプを用いても良い。
【００６６】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、蓄積型排気装置を露光装置の真空チャンバ内に内包するので、排気装置のスペースを削減することができる。従って、振動及び汚染を生じさせないと共に、コンダクタンス及び排気速度の大きい、効率的な排気を行う排気装置を備えつつ、フットプリントの小さい露光装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る露光装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１に示す電極ユニットの構造を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る露光装置の変形例を示す模式図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る露光装置の構成を示す模式図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る露光装置の変形例を示す模式図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る露光装置の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１０、４０、６０ 真空チャンバ
１１、１３、６３ 磁石
１２、６２、６２ａ、６２ｂ 電極ユニット
２１、２２、３３ 陰極
２３、３４ 陽極
３１、５１ コレクタ
４１ チタン材料（チタンリボン）
４２、４３ 遮蔽板
４５ リボン交換部
４６、４７、７１、７４ ゲートバルブ
４８ リボン交換装置
７０ 電極ユニット交換装置
７２ 支持部
７３ 駆動部
７５ 交換部
１０１ 投影光学系
１０２ マスクステージ
１０３ 光路折り曲げミラー
１０４ ウェハステージ
１０７ マスク
１０８ ウェハ
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線や極端紫外光、電子線などの高エネルギ線を、真空環境下で感応基板上に選択的に照射することによってパターン形成する露光装置に関する。特には、そのような露光装置のチャンバ内を排気する真空排気系に改良を加えた露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、波長数ｎｍから数１０ｎｍの極端紫外光（ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａ ｖｉｏｌｅｔ：ＥＵＶ）は、空気に対する透過率が低い。そのため、露光用の照明光として極端紫外光を用いる露光装置は、極端紫外光の減衰を避けるために、真空環境下で使用される。そして、露光装置を構成する機構系及び光学系は、真空チャンバの中に収納され、真空チャンバ内を真空排気装置により排気した状態で使用される。露光装置の機構系及び光学系を収納する真空チャンバは、空気によるＥＵＶ光の減衰が十分に少なく、且つ、真空チャンバ内に含まれる残留有機ガスによる光学素子への汚染が問題にならなくなる程度の真空度まで排気される必要がある。そのため、露光装置の機構系及び光学系が収納された真空チャンバは、真空度が高真空から超高真空（１０−４〜１０−８Ｐａ）になるまで排気される。その際に、例えば、油回転ポンプ等のように、真空排気装置側からガスが逆流する排気装置は、真空チャンバの内部を汚染する恐れがあるので、使用することはできない。
【０００３】
また、露光装置の機構系や光学系は大きいので、それらを収容する真空チャンバも大型になる。そのような真空チャンバを排気するための所要時間は大変長く、例えば、大気圧程度から超高真空まで排気するために、数日位要することもある。しかしながら、露光装置の運転効率を上げるためには、必要な真空度まで排気するのに要する時間は、できるだけ短い方が望ましい。
【０００４】
さらに、露光装置は、５０ｎｍ以下という微小なパターンをレジスト上に転写するため、振動を非常に嫌う。
従来、露光装置に用いられる排気装置として、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）が用いられてきた。ターボ分子ポンプとは、回転子（ローター）を分子の運動速度程度になるように高速で回転させ、吸気側から通り抜ける分子の数よりも、排気側から通り抜ける分子の数を多くすることによって排気する排気装置である。ターボ分子ポンプによれば、汚染の心配のない清浄な真空環境を得ることが可能であるが、回転子を回転させるため、振動を完全に無くすことはできない。また、ターボ分子ポンプの後段の排気を行うために補助排気装置が別途必要とされ、比較的真空度が上昇した後においても、これを常に動作させていなければならないので、補助排気装置から発生する振動も問題となっている。さらに、ターボ分子ポンプには静止翼があるので、取り付け開口の大きさに比較して排気能力が小さいという問題も生じている。
【０００５】
このように、露光装置に用いられる排気装置には、大流量、低振動、且つ、超高真空に対応できるクリーンな排気装置であることが要求される。
【０００６】
ところで、放射光施設のビームラインに設置されている真空チャンバの排気には、超高真空まで排気できるように、イオンポンプが用いられている。イオンポンプとは、気体をイオン化し、チタン面を有する固体壁に衝突させることにより固体壁に捕獲させると共に、スパッタによりチタンの清浄な膜を生成して、チタン膜のゲッター作用により気体分子を収着することにより排気する排気装置である。ここで、ゲッター作用とは、化学的に活性な固体表面による吸着作用のことをいう。
【０００７】
イオンポンプは、原理的に振動が発生せず、補助排気装置も不要であることから、振動を嫌う露光装置の排気に用いるためには適当と考えられる。また、イオンポンプは発熱をせず、冷却の必要性がないため、温度変化を嫌う精密光学系の排気に適している。しかしながら、排気速度に対するイオンポンプの外形寸法が大きいので、露光装置の真空チャンバに取り付けた場合に、装置の設置面積（フットプリント）が大きくなってしまうという問題が生じている。また、容積の大きいイオンポンプが真空チャンバに取り付けられるため、ウェハ搬送系等、他の機構系との機械的な干渉も問題になる。このため、イオンポンプを主排気装置として用いる露光装置は実現されていない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、真空環境下で露光を行う露光装置において、真空排気装置に要していたスペースを低減し、露光装置の省スペース化を図ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明の第１の露光装置は、真空チャンバ内で感応基板上に選択的にエネルギ線を照射してパターン形成する露光装置であって、上記真空チャンバ内にゲッタイオンポンプ又はゲッタポンプが組み込まれていることを特徴とする。
【００１０】
第１の発明によれば、真空チャンバ内に蓄積型排気装置を内包するので、露光装置に振動を生じさせることなく、真空チャンバ内を常時排気することができる。また、排気装置に要するスペースを低減し、露光装置の省スペース化を図ることができる。
【００１１】
上記の露光装置においては、ポンプのガス吸着材を、上記真空チャンバの内面に沿って配置しても良い。
この場合には、大寸法のガス吸着材を用いることにより、排気能力を高めることができ、真空チャンバ内を高速に排気することが可能になる。さらに、ガス吸着材を交換することにより、排気能力を回復させることができる。
【００１２】
また、上記の露光装置は、上記ガス吸着材を通すゲートバルブと、該ガス吸着材を交換する手段とをさらに備えることにより、真空チャンバ内の真空環境を破ることなく上記ガス吸着材を交換できるようにしても良い。
これにより、ガス吸着材を、チャンバの真空環境を破ることなく交換できる。そのため、交換に要する時間を大幅に短縮することができる。
【００１３】
本発明の第２の露光装置は、真空チャンバ内で感応基板上に選択的にエネルギ線を照射してパターン形成する露光装置であって、真空チャンバと、該真空チャンバの内側に配置されている露光光学系と、上記真空チャンバの内側に配置されており、少なくとも１つの陽極部材と、該陽極部材を両側から挟むように配置されている陰極部材とを含む電極ユニットであって、上記陽極部材と上記陰極部材との間に電圧が印加されると、上記真空チャンバの内部に存在する粒子（ガス分子や原子）を帯電（イオン化）させ、電荷を帯びた粒子を加速して上記陰極部材をスパッタさせる上記電極ユニットと、該電極ユニットを貫くように磁場を形成する磁場形成手段と、該電極ユニットに含まれる陽極と陰極との間に電圧を印加する電源とを具備する。
【００１４】
ここで、上記磁場形成手段が、電極ユニットを両側から挟むように配置されている少なくとも１組の磁石であっても良い。
また、上記真空チャンバの全部又は一部が、強磁性体を含む材料によって形成されており、上記磁場形成手段が、上記真空チャンバのうち強磁性体を含む材料によって形成されている領域を磁化させた磁化領域と、上記電極ユニットを挟んで上記磁化領域に対向するように配置されている磁石とによって構成されても良い。
【００１５】
さらに、上記電極ユニットが、陰極部材の外側に配置されている複数のコレクタ部材を含んでも良い。
これにより、イオン衝撃によって捕獲された気体分子等が再放出されるのを防ぎ、効率的に排気を行うことができる。また、これらのコレクタ部材を取り外して交換できる機構とすることにより、コレクタ部材を交換して排気能力を復活させることができる。
【００１６】
本発明の第３の露光装置は、真空環境下で感応基板上に選択的にエネルギ線を照射してパターン形成する露光装置であって、真空チャンバと、該真空チャンバの内側に配置されている露光光学系と、帯状、薄膜状、又は、線状に成形され、上記真空チャンバの内側に配置されているチタン材料と、該チタン材料に通電する電源と、上記露光光学系と上記チタン材料との間に配置され、該チタン材料に通電することにより蒸発したチタンが上記露光光学系に達するのを遮蔽する遮蔽部とを具備する。
【００１７】
ここで、上記遮蔽部が、複数の開口が各々に形成されている少なくとも２枚の遮蔽板を所定の距離だけ離し、各々に形成されている複数の開口が重ならないように配置することにより構成されていても良い。
また、上記露光装置は、真空チャンバの内壁と上記チタン材料との間に配置され、金属又は合金によって形成されているコレクタ部材をさらに具備しても良い。
これにより、コレクタ部材に気体分子等を捕獲させることができ、コレクタ部材に気体分子等が蓄積された場合には、コレクタ部材を交換することにより、再び、排気能力を回復させることができる。
【００１８】
本発明の第４の露光装置は、上記の第２又は第３の露光装置と、少なくとも上記電極ユニット、上記遮蔽部、上記コレクタ部材、上記チタン材料の一つを交換するための交換装置とを有し、該交換装置が、真空チャンバとの取り付け口に設けられた第１のゲートバルブと、大気との間に設けられた第２のゲートバルブとを有する。
これにより、真空チャンバの真空環境を破らずに、上記電極ユニット等を交換することができるので、真空チャンバの排気に要する時間を短縮し、効率良く露光動作を行うことができる。
【００１９】
ここで、本願において、エネルギ線は、例えば、極端紫外光（ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａ ｖｉｏｌｅｔ：ＥＵＶ）、電子線（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ：ＥＢ）、イオンビームを含むものとする。また、本願において、露光装置の方式も特に限定されず、縮小投影式、近接等倍転写式、描画式のいずれでも良い。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る露光装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施形態に係る露光装置は、真空チャンバ１０と、該真空チャンバ１０内に収納されている露光光学系１０１〜１０８とを含んでいる。真空チャンバ１０は、非磁性体ステンレスが用いられている。また、上記露光光学系は、感応基板上に選択的にエネルギ線を照射してパターン形成するために用いられる光学系であり、図１には、その内の投影光学系１０１、マスクステージ１０２、照明光学系の一部である光路折り曲げミラー１０３、ウェハステージ１０４、マスク１０７、ウェハ１０８のみが示されている。
【００２１】
ここで、本実施形態に係る露光装置に含まれる露光光学系について説明する。本実施形態に係る露光装置は、露光用の照明光として極端紫外光（ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａ ｖｉｏｌｅｔ：ＥＵＶ）を用い、露光動作を行う投影露光装置である。
【００２２】
極端紫外光は、図示しない光源部において生成される。光源部においては、例えば、高出力レーザー源を集光レンズにより所定の集光点に集光すると共に、ノズル等を用いて液化キセノンガス等のＥＵＶ光発生物質を該集光点に放出する。これにより、ＥＵＶ光発生物質がレーザーによってプラズマ状態に励起され、ＥＵＶ光が放出される。
【００２３】
放出されたＥＵＶ光は、楕円面ミラー等により集光された後、照明光学系により照射ビームに成形され、真空チャンバ１０に入射する。ここで、楕円面ミラーとしては、波長１３．５ｎｍ付近の極端紫外光のみをよく反射するように、例えば、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜をコートした多層膜反射鏡が用いられる。
なお、極端紫外光を生成するためには、この他にも、例えば、放電プラズマ光源等を用いても良い。
【００２４】
真空チャンバ１０に入射した照明ビームは、照明光学系を介して、マスクステージ１０２に載置されたマスク１０７に入射する。ここで、照明光学系には、コンデンサ系のミラー、フライアイ光学系のミラー等が含まれており、図１には、その内の光路折り曲げミラー１０３のみが示されている。ここで、各ミラーの反射面には、波長１３．５ｎｍの極端紫外光の反射率が高いＭｏ／Ｓｉ多層膜が形成されている。なお、波長が１０〜１５ｎｍの極端紫外光を用いる場合には、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｒｈ（ロジウム）等の物質と、Ｓｉ、Ｂｅ（ベリリウム）、Ｂ４Ｃ（４ホウ化炭素）等の物質とを組み合わせた多層膜を用いても良い。
【００２５】
さらに、マスク１０７によって反射された照明ビームは、投影光学系１０１を介して、ウェハステージ１０４に載置されたウェハ１０８に垂直に入射する。ウェハ１０８には、適当なレジストが塗布されており、マスク１０７上のデバイスパターンが転写される。
【００２６】
次に、本実施形態に係る露光装置における真空ポンプの構成について説明する。
図１の露光装置は、真空ポンプの構成要素である磁石１１及び１３と、電極ユニット１２とを含んでいる。
磁石１１は、真空チャンバ１０の外周（大気側）に沿って配置されており、磁石１３は、真空チャンバ１０の内周に沿って配置されている。このように、透磁性を有する真空チャンバ１０の壁を挟んで磁石１１、１３を配置することにより、真空チャンバ１０の大気側から内部に向けて、電極ユニット１２を貫くように磁場が生じる。ここで、磁石１１、１３としては、永久磁石を用いても良いし、電磁石を用いても良い。電極ユニット１２は、該電極ユニット１２に電圧を印加するために用いられる配線（図示せず）によって電源と接続されている。
【００２７】
図２は、図１に示す電極ユニット１２の構造を示す断面図である。この電極ユニット１２は、複数の陽極２３と、陽極２３の両側に、該陽極２３を挟むように配置されている２枚の陰極２１、２２とを含んでいる。本実施形態において、複数の陽極２３の各々は、中空の円柱形状を有するステンレスによって形成され、陰極２１、２２の各々は、チタン板によって形成されている。このような電極ユニット１２は、図１において、陰極２１が磁石１３側に、陰極２２が真空チャンバ１０の壁側になるように、真空チャンバ１０の内面に沿って配置されている。
【００２８】
次に、本実施形態に係る露光装置における排気動作について、図１及び図２を参照しながら説明する。
真空チャンバ１０を挟んで磁石１１、１３を配置することにより、図２に示すように、電極ユニット１２を貫くように磁場Ｂが生じる。この磁場Ｂは、陽極２３と陰極２１、２２に電圧を印加することにより形成される電場と概略平行（同じ向き）に形成されている。このような環境の下で、電極ユニットの陰極２１、２２を接地すると共に、陽極−陰極間に３〜７ｋＶ程度の高電圧を印加する。これにより、スパッタイオンポンプの動作原理と同様の現象により、真空チャンバ１０内が排気される。
【００２９】
即ち、両極間に印加された高電圧によって電子が一方の陰極を発し、磁場の作用によりらせん運動をしながら、対向する他方の陰極との間を往復する。電子は、容易に陽極に達することができないので、陽極に達するまでの間に長い距離を移動する。その間に、電子は、真空チャンバ１０中に存在する気体分子や原子に衝突し、イオン化させる。その際に生じた正のイオンは陰極に向かって加速され、高エネルギ（例えば、数千電子ボルト）で陰極に衝突することにより、自らが有する入射エネルギによってチタン内部に潜り込み、そこで捕獲される。
【００３０】
或いは、正のイオンが高エネルギで陰極に衝突する際に、チタン原子をスパッタする（叩き出す）。スパッタされたチタン原子は、陽極面等に付着し、極めて清浄なチタン膜を形成する。このように形成されたチタン膜のゲッター作用により、イオンや、気体分子や、原子（以下、気体分子等という）が捕獲される。ここで、ゲッター作用とは、化学的に活性な固体表面による吸着作用のことをいう。
このような現象によって、真空チャンバ１０内に存在する気体分子や原子が陽極２３又は陰極２１、２２に捕獲され、真空チャンバ１０内の真空度が良くなる。
【００３１】
このように、イオンポンプにおいて用いられる電極ユニットを真空チャンバ内に内包することにより、真空チャンバの外部にイオンポンプを取り付ける場合に比較して、スペースを削減することができ、露光装置のフットプリントを小さくすることができる。また、排気部（トラップ部）が真空チャンバの内部にあるので、真空チャンバ外部にイオンポンプを接続する場合に比較して、コンダクタンス、即ち、真空流路の流れ易さが大きくなり、排気速度を大きくすることが可能になる。
【００３２】
ここで、電極ユニット１２を長期間使用していると、陽極２３及び陰極２１、２２に捕獲された気体分子等が蓄積され、排気速度が低下してくる。その場合には、真空チャンバ１０から電極ユニット１２を取り出し、新しい電極ユニットと交換すれば良い。これにより、排気速度を容易に元に戻すことができる。また、使用済みの電極ユニットを別の真空チャンバに入れ、排気しながらベークして電極ユニットに捕獲されていた気体分子等を取り除くことにより、電極ユニットを容易に再生することができる。これにより、露光装置の運転コストを低減することが可能になる。
【００３３】
本実施形態においては、電極ユニット１２の陽極２３をステンレスによって形成しているが、その他の金属や合金によって形成しても良い。
【００３４】
また、本実施形態においては、図１に示すように、電極ユニット１２の周辺に電場を生じさせる磁石１１、１３を、真空装置１０の内側と外側に配置したが、磁石１１、１３を共に真空チャンバ内に配置しても良い。また、真空チャンバ１０の内部に配置される磁石表面から放出されるガス（アウトガス）を低減するために、磁石全体をニッケル、金、銅等を用いてメッキしたり、テフロン（登録商標）等の樹脂を用いてコートしたり、モールドすることが望ましい。
【００３５】
また、本実施形態においては、真空チャンバ１０を、非磁性体ステンレスによって形成しているが、真空チャンバ１０の一部、或いは、全部を強磁性体材料によって形成しても良い。その場合には、強磁性体部分を磁化させて磁石として用いることにより、磁石１３を省略して構成を簡単にすることができる。強磁性体材料としては、鉄、ニッケル、コバルト、或いは、これらの物質を含むサマリウム−コバルト等の材料が挙げられる。また、この場合においても、真空チャンバ内部におけるアウトガスを低減するために、真空チャンバの内側に配置される強磁性体部分を、ニッケル、金、銅等を用いてメッキしたり、テフロン（登録商標）等の樹脂を用いてコートしたり、モールドすることが望ましい。
【００３６】
さらに、真空チャンバ１０の内側を、チタンでコートしても良い。その場合には、図２に示す電極ユニット１２に含まれる陰極２２の替わりに、真空チャンバ１０の内壁を用いることができ、電極ユニットの構造を簡略化することができる。
【００３７】
或いは、真空チャンバ１０の一部又は全部をチタンによって形成しても良い。その場合には、上記のように、電極ユニットの構造を簡略化することができると共に、真空チャンバの重量を減らすことができる。高エネルギ線が用いられる露光装置には真空チャンバが必要とされるため、一般に、その総重量はかなり大きなものになる。そのため、比較的比重が小さいチタンによって真空チャンバを形成することにより、真空チャンバを含む露光装置全体の重量を抑え、露光装置の設置場所に対する耐荷重条件を軽減することができる。
【００３８】
また、本実施形態においては、図２に示すように、電極ユニット１２に含まれる２つの陰極２１、２２をチタンによって形成したが、これらを非磁性体によって形成し、その表面をチタンによってコートしても良い。または、これとは異なり、保磁力の強い強磁性体を磁化し、これにチタンの表面コートを施したものを用いても良い。これにより、陰極自体に電極ユニットの周辺磁場を発生させることができるので、図１に示す磁石１１、１３を設ける必要がなくなり、露光装置の構成を簡略化してコンパクトにすることができる。
【００３９】
本実施形態においては、電極ユニット１２と露光光学系との間に１つ又は複数の遮蔽板を設けても良い。これにより、スパッタされたチタン原子やチタンイオンが露光光学系に付着するのを防ぐことができる。遮蔽板としては、例えば、ステンレス等の金属、合金、セラミックやガラス等の絶縁体が用いられる。
【００４０】
遮蔽板として金属や合金を用いる場合には、遮蔽板と真空チャンバの内壁との間や、複数の遮蔽板間に電圧を印加しても良い。その場合には、電気的ポテンシャルにより、チタンイオンが露光光学系側に飛来するのを防ぐことができる。さらに、遮蔽板と真空チャンバの内壁との間や、複数の遮蔽板間に、紫外線ランプ、電子照射、ＲＦ放電等のイオン化装置を設けても良い。これにより、スパッタされたチタン原子がイオン化されるので、チタンが露光光学系側に飛来するのを効率的に防ぐことができる。
【００４１】
次に、図３を参照しながら、本実施形態に係る露光装置の変形例について説明する。この変形例は、図１に示す電極ユニット１２として、図３に示す３極型電極ユニットを用いるものである。
【００４２】
ここで、先にも述べたように、電極ユニットに気体分子等が吸着される現象としては、ゲッター作用によるものの他に、イオンや気体分子等が高速で陰極に衝突することにより（イオン衝撃）、チタン内部に潜り込む現象がある。このイオン衝撃によって捕獲された気体分子等は、その後に生じたイオン衝撃や温度上昇のために再放出されることがある。この再放出現象は、特に、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）等の希ガスにおいて生じ易い。例えば、イオン衝撃によって捕獲されたアルゴン分子が局部的に蓄積され、そこに所定量以上蓄積されると再放出されることの繰り返しにより、周期的に圧力が上昇する現象は、アルゴン不安定性として知られている。
【００４３】
そこで、この変形例においては、アルゴン不安定性に見られるような捕獲分子の再放出を低減するために、３極型電極ユニットを用いている。
図３は、３極型電極ユニットの構成を示す断面図である。この電極ユニットは、複数の陽極３４と、陽極３４の両側に配置されている複数の陰極３３と、該陰極の外側に配置されている２枚のコレクタ３１、３２とを含んでいる。陽極３４はステンレス、陰極３３はチタン、コレクタ３１、３２はステンレス等の金属又は合金により、それぞれ形成されている。
【００４４】
排気動作を行う際には、陽極３４及びコレクタ３１、３２を接地し、陰極３３に−３〜−１０ｋＶ程度の高電圧を印加する。これにより、陽極近傍で発生した正イオンは陰極に衝突するが、その際に、陰極面に対して斜め方向に入射するため、陰極内に潜り込むことはない。このイオンは、陰極で電荷を得て中性になり、同時にエネルギを失ってコレクタに衝突する。コレクタ表面はチタンで覆われており、イオンは、このチタン内に埋め込まれる。このように、気体分子等は、陰極３３面よりも外側に配置されているコレクタ３１、３２に捕獲される。コレクタ３１、３２面は、大きな運動エネルギを有するイオンによるイオン衝撃を受けることがなく、いったん捕獲した気体分子等を再放出することは比較的少ないので、アルゴン等の希ガスであっても、気体分子等の再放出を低減して安定して排気を行うことができる。
ここで、この変形例においても、真空チャンバ１０の内側をチタンでコートすることにより、コレクタの役割をさせても良い。その場合には、コレクタ３１、３２の内の一方を省略することにより、電極ユニットの構造が簡略化できるので、より望ましい。
【００４５】
次に、本発明の第２の実施形態に係る露光装置について説明する。図４は、本実施形態に係る露光装置の構成を示す模式図である。本実施形態に係る露光装置は、サブリメーションポンプの原理を用いて真空チャンバの内部を排気するものである。
【００４６】
図４に示すように、真空チャンバ４０、及び、露光光学系１０１〜１０８を有している。これらの露光光学系の詳細については、本発明の第１の実施形態において説明したものと同様である。
【００４７】
また、本実施形態に係る露光装置は、遮蔽板４２、４３と、該遮蔽板４２と真空チャンバ４０の内壁との間に設けられた帯状のチタン材料４１と、該チタン材料４１を巻き上げる巻き上げ装置４４と、該チタン材料を交換する交換装置４８とを含んでいる。遮蔽板４２、４３及びチタン材料４１は、真空チャンバ４０の内面に沿って配置されている。
【００４８】
本実施形態においては、チタン材料４１を帯状に形成することにより、該チタン材料の表面積を大きくし、また、通電加熱する時のパワーを低減している。これにより、該チタン材料を通電加熱したときに、チタン原子が蒸発し易くなる。以下において、帯状に形成されたチタン材料のことをチタンリボンという。また、チタンリボンとして、薄い抵抗体シート上にチタン層を形成したものを用いても良い。或いは、帯状のチタンリボンの替わりに、薄膜状や線状に形成されたチタンを用いても良い。なお、チタンリボン４１は、該チタンリボンに通電するために用いられる配線（図示せず）によって電源と接続されている。
【００４９】
遮蔽板４２、４３は、例えば、ステンレス等の薄板に多数の開口を形成することにより作製されており、所謂パンチングメタルを用いることができる。遮蔽板４２と４３とは、互いに接触しないように、所定の距離だけ離れて平行に配置されている。その際に、各々の開口部分が互いに重ならないように、即ち、チタンリボン４１側から真空チャンバ４０の中央部を見通せないように配置されている。ここで、遮蔽板は、金属に限らず、セラミックやガラス等の絶縁体であっても良い。
【００５０】
チタンリボン４１に通電することにより該リボンが加熱され、チタンが蒸発する。蒸発したチタンは、真空チャンバ４０の内壁や遮蔽板４２、４３に付着し、清浄なチタン膜を形成する。このチタン膜のゲッター作用により気体分子等が吸着され、真空チャンバ４０の内部が排気される。ここで、遮蔽板４２、４３は、開口が互いにずれるように配置されているので、蒸発したチタンが真空チャンバ４０の中央部に配置された投影ミラーやマスク等の光学素子に付着し、これらを汚染するというおそれは、ほとんど生じない。蒸発したチタンは、遮蔽板に衝突するとエネルギを失って遮蔽板上に凝集し、チタン膜を形成する。一方、真空チャンバ４０内の気体分子等は、遮蔽板への衝突を繰り返すうちにチタン膜に吸収される。
【００５１】
巻き上げ装置４４は、チタンリボン４１を巻き上げることにより、真空チャンバ４０内に新しいチタンリボンを供給する。また、排気動作を繰り返し行うことによりチタンリボン４１が消耗した場合には、チタンリボン４１を新しいものに交換すれば良い。その際に、リボン交換部４５と、真空チャンバ４０とリボン交換部４５との間に設けられるゲートバルブ４６と、リボン交換部４５と外気との間に設けられるゲートバルブ４７とを備えたリボン交換装置４８を用いることにより、真空チャンバ４０の真空を破ることなく、チタンリボン４１を交換することができる。
【００５２】
また、排気動作を長期間行うと、ゲッター作用によって吸着された気体分子等が遮蔽板４２、４３等に蓄積され、次第に排気速度が低下してくる。その場合には、真空チャンバ４０から遮蔽板４２、４３を取り出し、新しい遮蔽板と交換すれば良い。これにより、排気速度を元に戻すことができる。
【００５３】
本実施形態においては、遮蔽板を２枚使用したが、さらに多くの遮蔽板を使用しても良い。遮蔽板が多い方が、蒸発したチタンが露光光学系に付着する可能性が小さくなるので好ましい。或いは、遮蔽板間、又は、遮蔽板と真空チャンバの内壁との間に電位差を設けると共に、チタンリボンと遮蔽板との間、又は、遮蔽板間にイオン化装置（例えば、紫外線ランプ、電子照射、ＲＦ放電）を設けても良い。これにより、蒸発したチタン原子がイオン化され、電気的ポテンシャルにより、イオン化されたチタンが露光光学系側に飛来するのを防ぐことができる。
【００５４】
さらに、遮蔽板に冷媒を通す等して遮蔽板を冷却したり、遮蔽板を恒温に保つように温度を制御することが好ましい。これにより、チタンリボンの熱が露光光学系に伝わらないように、熱的に遮蔽することができる。
【００５５】
図５は、本実施形態に係る露光装置の変形例を示す模式図である。図５に示すように、この露光装置は、真空チャンバ４０とチタンリボン４１との間に、真空チャンバ４０の内面に沿って配置されたコレクタ５１をさらに含んでいる。コレクタ５１は、例えば、ステンレス等の金属板、合金板、セラミックやガラス等の絶縁体によって形成されている。その他の構成については、図４に示す露光装置と同様である。
【００５６】
コレクタ５１を設けることにより、チタンリボン４１を通電加熱することにより蒸発したチタンは、真空チャンバ４０の内壁ではなく、コレクタ５１に付着する。これにより、遮蔽板４２、４３、及び、コレクタ５１において、チタン膜のゲッター作用により、気体分子等が捕獲される。
【００５７】
この変形例においては、排気動作を長期間行うことにより、排気速度が低下した場合に、遮蔽板４２、４３と共に、コレクタ５１を交換することが可能になる。従って、より効率的に排気速度を復元することができる。
【００５８】
本実施形態に係る露光装置において、使用済みの遮蔽板４２、４３、及び、コレクタ５１は、別の真空チャンバにおいて排気しながらベークすることにより、容易に再生することができる。従って、露光装置の運転コストを低減することが可能になる。
【００５９】
次に、本発明の第３の実施形態に係る露光装置について説明する。図６の（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係る露光装置の構成を示す模式図である。ここで、以上説明した第１及び第２の実施形態においては、電極ユニット１２（図１参照）、遮蔽板４２、４３（図４参照）、コレクタ５１（図５参照）を交換する際には、真空チャンバ内の真空環境を破ることなく交換を行うことがより望ましい。そのため、本実施形態においては、真空チャンバに、ゲートバルブを介して接続された交換装置を設けている。
【００６０】
図６の（ａ）に示すように、本実施形態に係る露光装置は、真空チャンバ６０と、露光光学系１０１〜１０８と、磁石６３と、電極ユニット６２ａ、６２ｂと、電極ユニット交換装置７０とを含んでいる。露光動作及び排気動作については、本発明の第１の実施形態において説明したものと同様である。
【００６１】
電極ユニット交換装置７０は、ゲートバルブ７１、７４と、交換部７５とを含んでいる。ゲートバルブ７１は、真空チャンバ６０と交換部７５との間に設けられ、ゲートバルブ７４は、交換部７５と外気との間に設けられている。交換部７５には、電極ユニット６２ａ、６２ｂを支持する支持部７２と、支持部７２を図の左右方向に駆動する駆動部７３とが収納されている。なお、交換部７５には、交換部７５の内部を排気する真空排気装置（図示せず）が設けられている。
【００６２】
図６の（ａ）に示すように、支持部７２は、電極ユニット６２ａ、６２ｂの各々の一端を支持している。真空チャンバ６０において排気動作が行われている間、電極ユニット６２ａ、６２ｂは、それらの陰極面の片側が真空チャンバ６０の中央部を向くように配置される。
【００６３】
また、電極ユニット６２ａ、６２ｂを交換する際には、図６の（ｂ）に示すように、電極ユニット６２ａ、６２ｂは、各々の陰極面の片側が互いに対向するように向きを変更される。さらに、そのような状態のまま、駆動部７３によって支持部７２が図の左側に移動し、電極ユニット６２ａ、６２ｂが交換部７５に引き出される。
【００６４】
さらに、ゲートバルブ７１を閉じてゲートバルブ７４を開き、使用済みの電極ユニット６２ａ、６２ｂを取り出し、新しいものと交換する。その後、ゲートバルブ７４が閉じられ、交換部７５の内部が真空排気され、電極ユニット６２ａ、６２ｂを取り出すのと逆の動作により、新しい電極ユニットが真空チャンバに配置される。使用済みの電極ユニットは、別の真空チャンバにおいてベークすることにより、再生される。
【００６５】
なお、本実施形態においては、第１の実施形態に係る露光装置に交換装置を付加した例について説明したが、第２の実施形態に係る露光装置についても、同様に交換装置を付加しても良い。その場合には、図３に示す遮蔽板４２、４３や、図４に示すコレクタ５１を、真空チャンバの真空環境を破ることなく交換することができる。
また、本実施形態においては、ゲッタイオンポンプとして、イオンポンプ、サブリメーションポンプを用いたが、これらの替わりに、オービトロンポンプやバルクゲッタポンプを用いても良い。
【００６６】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、蓄積型排気装置を露光装置の真空チャンバ内に内包するので、排気装置のスペースを削減することができる。従って、振動及び汚染を生じさせないと共に、コンダクタンス及び排気速度の大きい、効率的な排気を行う排気装置を備えつつ、フットプリントの小さい露光装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る露光装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１に示す電極ユニットの構造を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る露光装置の変形例を示す模式図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る露光装置の構成を示す模式図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る露光装置の変形例を示す模式図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る露光装置の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１０、４０、６０ 真空チャンバ
１１、１３、６３ 磁石
１２、６２、６２ａ、６２ｂ 電極ユニット
２１、２２、３３ 陰極
２３、３４ 陽極
３１、５１ コレクタ
４１ チタン材料（チタンリボン）
４２、４３ 遮蔽板
４５ リボン交換部
４６、４７、７１、７４ ゲートバルブ
４８ リボン交換装置
７０ 電極ユニット交換装置
７２ 支持部
７３ 駆動部
７５ 交換部
１０１ 投影光学系
１０２ マスクステージ
１０３ 光路折り曲げミラー
１０４ ウェハステージ
１０７ マスク
１０８ ウェハ
Claims (11)
- 真空チャンバ内で感応基板上に選択的にエネルギ線を照射してパターン形成する露光装置であって、
前記真空チャンバ内にゲッタイオンポンプ又はゲッタポンプが組み込まれていることを特徴とする露光装置。 - 前記ポンプのガス吸着材が、前記真空チャンバの内面に沿って配置されていることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
- 前記ガス吸着材を通すゲートバルブと、
該ガス吸着材を交換する手段と、をさらに備え、
前記真空チャンバ内の真空環境を破ることなく前記ガス吸着材を交換可能なことを特徴とする請求項２記載の露光装置。 - 真空環境下で感応基板上に選択的にエネルギ線を照射してパターン形成する露光装置であって、
真空チャンバと、
前記真空チャンバの内側に配置されている露光光学系と、
前記真空チャンバの内側に配置されており、少なくとも１つの陽極部材と、該陽極部材を両側から挟むように配置されている陰極部材とを含む電極ユニットであって、前記陽極部材と前記陰極部材との間に電圧が印加されると、前記真空チャンバの内部に存在する粒子を帯電させ、電荷を帯びた粒子を加速して前記陰極部材をスパッタさせる前記電極ユニットと、
前記電極ユニットを貫くように磁場を形成する磁場形成手段と、
前記電極ユニットに含まれる陽極と陰極との間に電圧を印加する電源と、
を具備することを特徴とする露光装置。 - 前記磁場形成手段が、前記電極ユニットを両側から挟むように配置されている少なくとも１組の磁石であることを特徴とする請求項４記載の露光装置。
- 前記真空チャンバの全部又は一部が、強磁性体を含む材料によって形成されており、
前記磁場形成手段が、前記真空チャンバのうち強磁性体を含む材料によって形成されている領域を磁化させた磁化領域と、前記電極ユニットを挟んで前記磁化領域に対向するように配置されている磁石によって構成されることを特徴とする露光装置。 - 前記電極ユニットが、前記陰極部材の外側に配置されている複数のコレクタ部材を含むことを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項記載の露光装置。
- 真空環境下で感応基板上に選択的にエネルギ線を照射してパターン形成する露光装置であって、
真空チャンバと、
前記真空チャンバの内側に配置されている露光光学系と、
帯状、薄膜状、又は、線状に成形され、前記真空チャンバの内側に配置されているチタン材料と、
前記チタン材料に通電する電源と、
前記露光光学系と前記チタン材料との間に配置され、前記チタン材料に通電することにより蒸発したチタンが前記露光光学系に達するのを遮蔽する遮蔽部と、を具備することを特徴とする露光装置。 - 前記遮蔽部が、複数の開口が各々に形成されている少なくとも２枚の遮蔽板を所定の距離だけ離し、各々に形成されている複数の開口が重ならないように配置することにより構成されていることを特徴とする請求項８記載の露光装置。
- 前記真空チャンバの内壁と前記チタン材料との間に配置され、金属又は合金によって形成されているコレクタ部材をさらに具備することを特徴とする請求項８又は９記載の露光装置。
- 請求項４〜１０のいずれかに記載された露光装置であって、
少なくとも前記電極ユニット、前記遮蔽部、前記コレクタ部材、前記チタン材料の一つを交換するための交換装置を有し、
該交換装置が、真空チャンバとの取り付け口に設けられた第１のゲートバルブと、大気との間に設けられた第２のゲートバルブとを有することを特徴とする露光装置。
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