JP2009004647A - 真空容器と真空排気方法及びｅｕｖ露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大型化を回避しつつ、迅速に真空引きが行える真空装置等及びその真空排気方法を提供することを目的とする。
【解決手段】所定の真空度において真空容器内の状態をモニタ−する計測手段と、所定の真空度より低い真空度において真空容器内の気体を排出する第一の排出手段とを択一的に取り付け可能な共用取り付けポ−トを備える真空容器とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＥＵＶ露光装置等及びＥＵＶ露光装置等に用いる真空容器やその真空排気方法に関する。

半導体結晶成長装置等の半導体製造装置、成膜装置、プラズマ処理装置、分析装置、放射光処理装置等は、真空容器を用いて各種処理を行う真空装置として知られている。これらの真空装置は、いずれもその性質上、大気や気体分子を妨害因子とする処理や分析を行う装置であり、処理室内を高真空に保つ必要がある。

一方、各種メンテナンスや真空装置の新規立ち上げ調整時、真空装置の改良時等には、作業性を考慮して、真空装置の真空容器内部を大気圧に開放する場合もある。

このようにして各種メンテナンスや真空装置の新規立ち上げ調整準備等が完了すれば、真空容器内を真空ポンプを用いて排気する。この排気は、例えば図９に示すようにＥＵＶ露光装置９１の真空容器９２の一側面に取り付けられた真空ポンプ９５により行う。真空容器９２の外側面には、真空ポンプ９５の他、基板ロ−ダ９４や照明光学系９３や計測機器類９６が配されている。

なお、ＥＵＶ露光装置とは、ＥＵＶ（Extreme Ultra Violet）の光を露光光として使用する露光装置である。

真空容器９２内を排気し、露光処理を行う所定の真空度に到達するまでの真空引きの間は、露光処理を行うことができない。従って、効率的な露光処理を行うためには迅速な真空引きとすることが望ましい。

一方、真空容器９２の内部には、露光処理に関する基板ステ−ジ類９７や投影光学系９８等が配されており、真空度の向上とともにそれらの機器に付着した水分子等が脱離することとなる。このため、真空ポンプ９５で排気し続けたとしても、所定の真空度に到達するのに数日〜１週間程度の期間を要することもある。このような真空装置は、例えば特許文献１に開示されている。
特開平１１−３３６６６２号公報

迅速に真空引きするためには、真空容器の排気ポ−ト数を増やし、各ポ−トに真空ポンプを設置して真空ポンプの台数を増やすことが好ましい。しかし、ＥＵＶ露光装置を典型例とする昨今の真空装置の高度化、複雑化に伴い、真空容器の外側面は種々の機器類や支持構造部材等による占有部分が増え、複数のポンプを設置するための複数の専用排気ポ−トを確保することが困難となる傾向にある。

仮に、複数のポンプを設置するための複数の専用ポ−トを確保しようとすると、真空容器自体を大型にすることとなり、ポンプ自体の占有容積も真空容器周囲に確保する必要があることから真空装置全体も大型化することとなる。さらに、一旦所定の真空度に到達して定常状態となれば、その後の処理における真空度の維持には複数のポ−トからの真空排気は必要とされない。

本発明は、装置の大型化を回避しつつ、迅速に真空引きが行える真空装置等及びその真空排気方法を提供することを目的とする。

この発明にかかる真空容器は、所定の真空度において真空容器内の状態をモニタ−する計測手段と、所定の真空度より低い真空度において真空容器内の気体を排出する第一の排出手段とを択一的に取り付け可能な共用取り付けポ−トを備えることを特徴とする。

また、この発明にかかる真空容器は好ましくは、共用取り付けポ−トとは異なる固定ポ−トに取り付けられ、真空容器内の気体を排出して所定の真空度にし、又は／及び真空容器内を所定の真空度に維持する第二の排出手段を備えることを特徴とする。

また、この発明にかかる真空容器はさらに好ましくは、第一の排出手段が、真空容器内を所定の真空度にするまでの間において、共用取り付けポ−トに取り付けられて、真空容器内の気体を排出することを特徴とする。

また、この発明にかかる真空容器はさらに好ましくは、共用取り付けポ−トが、真空容器の内部と真空容器の外部との間の気体の移動を遮断するゲ−トバルブを備え、計測手段と第一の排出手段との取り替え時にゲ−トバルブを閉じて気体の移動を遮断することを特徴とする。

また、この発明にかかる真空容器はさらに好ましくは、第一の排出手段又は／及び第二の排出手段が、タ−ボ分子ポンプ又はイオンポンプ又はクライオポンプのうち少なくともいずれか一のポンプを備えることを特徴とする。

また、この発明にかかる真空容器はさらに好ましくは、計測手段が、真空計又は残留ガス分析装置又は内部観察用の覗き窓のうち少なくともいずれか一つを備えることを特徴とする。

また、この発明にかかる容器の真空排気方法は、容器の排出ポ−トから容器内の気体を排出して容器内を真空排気する方法であって、容器内が所定の真空度になるまでの間は、排出ポ−トに真空排気手段を配置して容器内の気体を排出する工程と、容器内が所定の真空度になった後は、排出ポ−トに容器内の状態を計測する計測手段を配置し、容器内を計測する工程とを有することを特徴とする。

また、この発明にかかる容器の真空排気方法は、気体を排出する第一の排出ポ−トと第二の排出ポ−トとを備える容器の真空排気方法であって、容器内が所定の真空度になるまでの間、第一の排出ポ−トに第一の真空排気手段を配置すると共に、第二の排出ポ−トに第二の真空排気手段を配置し、第一の真空排気手段と第二の真空排気手段とにより容器内の気体を排出する工程と、容器内が所定の真空度になった後は、第一の排出ポ−トに、第一の真空排気手段に替えて容器内の状態を計測する計測手段を配置し、容器内を計測手段により計測する工程とを有することを特徴とする。

また、この発明にかかる容器の真空排気方法は好ましくは、第一の排出ポ−トが、排出ポ−トを経由する容器内と容器外との気体の移動を遮断するゲ−トバルブを備え、第一の真空排気手段と計測手段の取替え時に、ゲ−トバルブを閉鎖する工程を有することを特徴とする。

また、この発明にかかる容器の真空排気方法はさらに好ましくは、第一の真空排気手段が、タ−ボ分子ポンプ又はイオンポンプ又はクライオポンプの中の少なくとも一のポンプを備えることを特徴とする。

また、この発明にかかるＥＵＶ露光装置は、上述の真空容器を備えることを特徴とする。

また、この発明にかかるＥＵＶ露光装置は好ましくは、真空容器内に、少なくとも露光に用いるＥＵＶ光を反射する反射ミラ−と、露光対象となる基板を載置する基板ステ−ジと、露光パタ−ンが形成されたマスクを載置するマスクステ−ジとが備えられることを特徴とする。

また、この発明にかかるＥＵＶ露光装置はさらに好ましくは、真空容器の各外側面には、ＥＵＶ照明光学系と、基板を搬送する基板ロ−ダ及び／又はマスクを搬送するマスクロ−ダと、第一の排出手段と、第二の排出手段とが各々備えられ露光処理開始前において、第一の排出手段と第二の排出手段とにより少なくとも分子流領域の真空度になるまで真空容器内を排気し、露光処理時においては、第一の排出手段に替えて共用取り付けポ−トに取り付けられた計測手段により真空容器内の計測を行うことを特徴とする。

本発明により、真空装置全体を大型化させることなく、迅速に大気圧から所望の真空度に到達する真空容器及び真空容器を備える真空装置等とすることができる。

本実施形態では、真空装置として、ＥＵＶ露光装置を例に説明する。

本実施形態においては、高い真空排気速度が必要な時にはＥＵＶ露光装置１の真空チャンバ−２に第一の真空排気ポンプ群と第二の真空排気ポンプ群とを取りつける。そして、第一の真空ポンプ群と第二の真空ポンプ群とを併用して真空引きを行う。

また、露光処理時等の定常状態であって高い真空排気速度を必要としない時には、第一の真空ポンプ群のみで真空引きを行い、第二の真空ポンプ群に替えて計測機器類等を取り付けて使用する。

これにより、例えば大気圧からの真空引きは二つの真空ポンプ群により迅速に行う一方で、定常状態等においては計測機器に替えるので第二のポンプ群の設置スペ−スを確保する必要がなく、ＥＵＶ露光装置１全体を小型に維持しつつ、高速な真空引きが行えるＥＵＶ露光装置とすることができる。なお、計測機器類は、露光処理時に真空容器の内部計測モニタ−に必要な温度計や真空計や覗き窓等である。

そこで、以下図面を用いて詳細に説明する。図１は、高速に真空引きする場合の本実施形態のＥＵＶ露光装置１を上面から俯瞰する上面図を示すものである。

このＥＵＶ露光装置１は、半導体基板等の露光対象物へ露光処理を行う真空チャンバ−２と、不図示の発生源で生成されたＥＵＶ光をパタ−ンが形成されたマスクに導く照明光学系３、露光対象物等を真空チャンバ−２内へ挿入等するためのロ−ダ４、真空チャンバ−２内を真空引きし、真空に維持する第一の真空ポンプ５を備える。ロ−ダ４は、上述の基板ロ−ダとマスクを真空チャンバ−２内に挿入し、マスクステ−ジに搭載するマスクロ−ダとを備え、ロ−ドロック機構により真空を維持したままの作業を可能とする。

図１のＥＵＶ露光装置１は、その一側面にフランジ７、ゲ−トバルブ８、フランジ９を介して第二の真空ポンプ６を備える。そして、例えば大気圧からの真空引きなど高速で真空排気を行う場合には、第一の真空ポンプ５と第二の真空ポンプ６とを併用して真空引きを行う。これにより、第一の真空ポンプ５のみによる大気圧からの真空引きでは３日から１週間程度要していた真空排気工程を、約半分程度の１．５日から３．５日程度に短縮することができる。

そして、真空チャンバ−２内の真空引きにより、ＥＵＶ露光処理を行う雰囲気（１０^−５パスカル程度の真空度）にまで到達すると、図２に示すように第二の真空ポンプ６に替えて計測機器類１０を取り付ける。この交換の際には、ゲ−トバルブ８を遮閉することで、真空チャンバ−２内が大気に曝されたり、真空度が低下（圧力が上昇）することを回避する。計測機器類１０を取り付ければ、再度ゲ−トバルブ８を開放する。計測機器類１０は、例えば真空計や残留ガス分析装置や内部観察用の覗き窓等とすることができる。ゲ−トバルブ８は、例えばＶＡＴ社（登録商標）製のものを用いることができる。

ＥＵＶ露光処理中は、大気圧からの真空引きの時ほどの真空排気能力は不要である。真空チャンバ−２内に設けられた駆動機構の構成部品、電気部品、配線等から発生する若干のアウトガスやレジスト等からの蒸発、ごく僅かな気体分子のリ−ク等によるガスを真空チャンバ−２から排出することができれば、ＥＵＶ露光処理に必要な１０^−５パスカル程度の真空度を維持することが可能である。

一方、露光処理工程においては計測機器類１０は、真空チャンバ−２内の雰囲気環境をモニタ−し、露光条件を監視する等の手段として有用である。ＥＵＶ露光装置１では、真空チャンバ−２に、真空ポンプ６と計測機器類１０とを必要に応じて択一的に付け替え可能なので、装置全体の大型化を抑制しながら高い真空排気能力を実現できる。フランジ７は、真空ポンプ６と計測機器類１０とに用いられる共用ポ−トとして機能する。

真空ポンプ５と真空ポンプ６とは、各々複数のポンプから構成してもよい。用いるポンプは、タ−ボ分子ポンプ、イオンポンプ、クライオポンプ、拡散ポンプ、モレキュラ−シ−ブ等である。いわゆる分子流領域における真空引きでは、ポンプの粒子トラップ部に飛び込んできた粒子を順次捉え又は排出する。なお、分子流領域とは、気体分子の平均自由工程が真空容器の内寸法より十分大きい場合（クヌ−セン数が大きい場合）をいうが、厳密には対象とする分子やイオン等の粒子によっても異なるものである。ＥＵＶ露光処理は、この分子流領域の真空環境下で処理を行う。

このため、いわゆる分子流領域で排気速度を挙げるには、真空チャンバ−２の排出ポ−トを大きくし、真空チャンバ−２内の粒子がポンプのトラップ位置に容易に飛び込めるようにする必要がある。ＥＵＶ露光装置１では、真空チャンバ−２に二群の真空ポンプ５，６を取り付けることで、排出ポ−トも増大させ排気速度を向上させることができる。排出ポ−トは、例えばフランジ７等によりフレキシブルに真空ポンプ６と計測機器類１０とを取り替え可能な共用取り付けポ−トとする。さらにゲ−トバルブを備えることが好ましい。

次に、真空チャンバ−２の外側の一例について、図３を用いて説明する。図３は、ＥＵＶ露光装置１の真空チャンバ−２を斜め上方から観察した模式図である。真空チャンバ−２は、図３に示すように略立法体の形状を有する。略立法体の一辺は、大よそ２ｍ程度となる。この場合、ＥＵＶ露光装置１全体では、１辺５ｍ程度の略立法体となり、これが半導体製造工場等のクリ−ンル−ム内に載置されることとなる。

真空チャンバ−２は、振動を極力回避し低減するために、可能な限り重心を低くすることが好ましい。またＥＵＶ露光装置１が載置されるクリ−ンル−ムの大きさによる制限もあって、上面３７には真空ポンプ等の重量物を設置しないことが好ましい。また真空チャンバ−２の底面では、アクティブ防振装置３５と荷重分散板３６により振動を抑制する。

真空チャンバ−２の第一の外側面３８には、フランジ３２、３３等が設けられる。フランジ３２，３３等には、それぞれガスケットやＯリング（図示せず）をパッキン材としてボルト３１等により固着することで機密を保ち、それぞれ分析装置や真空ポンプ等の必要装置類を配置することができる。また、真空チャンバ−２の第二の外側面３９には、フランジ３４を備え、同様にボルトで機密性を保ちつつ、装置類を配置できる。なお、図示しない他の外側面もほぼ同様の構成となるので説明を省略する。

ＥＵＶ露光装置１の真空チャンバ−２は、露光処理の複雑化に伴いその内部に複雑かつ多様なデバイス類を備える必要があり、またその処理を監視しモニタ−し制御する機器類、配線や配管類も多数備える必要がある。

このため、真空チャンバ−２の外側面３８，３９等は種々の装置類で占有されることとなり、装置の大型化を招来する。真空チャンバ−２は、例えばフランジ３２を真空ポンプ６と計測機器類１０とで共用する共用ポ−トとする。これにより、露光処理時にはフランジ３２の周辺部に、真空ポンプ６の配置スペ−スを確保する必要はないので装置の小型化に寄与する。共用ポ−トは、フランジ３２に限られず、フランジ３３を共用ポ−トとしてもよい。

例えば、真空チャンバ−２が凡そ各２ｍの略立方体である場合に、真空ポンプを設置する外側面がひとつであれば、最大その外側面略全面となる約４平方メ−トルの排出ポ−トを確保できる。二つの側面に真空ポンプを設置することとすれば、その略２倍の最大約８平方メ−トルの排出ポ−トとできるので、排気能力を向上させて迅速な排気処理を行う上で有利である。

次に、図４を用いて真空チャンバ−２の真空引き方法の典型例について説明する。説明の重複を避ける上で、図４においては一のポンプ群のみを記載するが、上述するようにこのポンプ群を同一の外側面又は異なる外側面に二つ以上備えることとしてもよい。

図４に示すのは、真空ポンプ５，６を構成するポンプ群の構成概念図である。真空チャンバ−２には、配管４４，４７を介して粗引きポンプ４２と高真空ポンプ４１とが接続される。

また、各配管４４，４７にはバルブ４３，４５，４６が設けられ、各バルブ４３，４５，４６は開放や閉鎖をすることが可能となっている。

粗引きポンプ４２には、ロ−タリポンプ、オイルポンプ、ドライポンプ、スクリュ−ポンプ、メカニカルオイルフリ−ポンプ等が用いられ、粘性流領域を中心として１０パスカル程度までの真空引きに用いられる。この場合には、バルブ４５、４６を閉鎖してバルブ４３を開放することで、粗引きポンプ４２が真空チャンバ−２内を真空排気する。粗引きポンプを使用する時間は、大気圧からの真空引きの場合で数時間程度であり、凡そ１０パスカル程度の真空度に到達する。

また、高真空ポンプ４１は、タ−ボ分子ポンプやイオンポンプ、クライオポンプ、拡散ポンプ、モレキュラ−シ−ブ等が用いられ、分子流領域である１０^−５パスカル以上の真空度（圧力）にまで真空引きすることも可能である。高真空ポンプ４１にタ−ボ分子ポンプを用いる場合には、バルブ４３を閉鎖し、バルブ４５，４６を開放して高真空ポンプ４１の背圧側を粗引きポンプ４２で真空引きする。タ−ボ分子ポンプに替えて油拡散ポンプを使用することも可能であるが、油分のコンタミネ−ション等を考慮するとタ−ボ分子ポンプを用いる方が好ましい。

また、高真空ポンプ４１にイオンポンプやクライオポンプを用いる場合には、バルブ４３、４６を閉鎖し、バルブ４５を開放する。この場合に、高真空ポンプ４１の背圧側を粗引きポンプ４２で真空引きする必要はない。また、クライオポンプを用いる場合には、その性質上、別途クライオポンプの定期的な再生処理を必要とする。

なお、分子流領域で使用する高真空ポンプ４１と、真空チャンバ−２とを結ぶ配管４７は、排気抵抗であるコンダクタンスを低減する意味から極力、短くかつ直線的かつ太くすること好ましい。配管太さは、例えばタ−ボ分子ポンプの口径と同一にすることができる。タ−ボ分子ポンプの口径は、例えば３５０ｍｍ〜４００ｍｍ程度とすることができ、これにより、真空チャンバ−２を３日〜１週間程度で１０^−５パスカル程度にまで真空引きすることが可能である。なお、分子流領域での排気速度は、真空チャンバ−と真空ポンプとを接続するフランジの内径と配管の内径及びポンプの口径との小さい方の内径値で律速され、口径が大きくなる程排気速度も大きくなる。従って、フランジ７の口径と真空ポンプ６の口径とは一致させることが好ましい。

典型的なタ−ボ分子ポンプの排気速度（窒素）は、その口径が１５０ｍｍ、２００ｍｍ、２５０ｍｍ、３５０ｍｍ、４００ｍｍの場合に、各々５５０ｌ／ｓ、１１３０ｌ／ｓ、１６００ｌ／ｓ、３３００ｌ／ｓ、４２００ｌ／ｓ等となる。

また、典型的なクライオポンプの排気速度（窒素）は、その口径が２５０ｍｍ、４００ｍｍ、７５０ｍｍの場合に、各々２３００ｌ／ｓ、５０００ｌ／ｓ、２８０００ｌ／ｓ等となる。また、クライオポンプのＨ_２Ｏ（水）に対する排気速度については、窒素の場合の２倍から３倍程度の排気速度となる。

高速での真空排気が必要な場合には、図４に示すポンプ群を複数セット、真空チャンバ−２に設けることで、迅速な真空引きを実現できる。そして、所定の真空度に到達すれば、不要なポンプ群は取り外せばよい。取り外した後のフランジ等の接続継ぎ手部には、計測機器類１０を取り付けてもよい。

次に、ＥＵＶ露光装置１の構成概要について、図５を用いて詳細に説明する。図５において、ＥＵＶ露光装置１は、露光の照明光としてＥＵＶ（Extreme Ultra Violet）光を用いる。ＥＵＶ光の波長は１〜５０ｎｍの範囲であるが、好ましくは、５〜１５ｎｍの波長のＥＵＶ光を用いる。なお、本実施形態のＥＵＶ露光装置１では、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を用いるものとする。基板１０３上に照射されるパタ−ンは、反射型のマスク１０２により決定する。これにより、基板１０３上にはマスク１０２によるパタ−ンの縮小像が形成されることとなる。上記のマスク１０２は、マスクステ−ジ１０４の下側に、パタ−ン形成を投影光学系１０１に向けて、図示しない静電チャックを介して固定する。

また、基板１０３は基板ステ−ジ１０５上に配置する。露光は、例えばステップ・スキャン方式を用いることができる。ＥＵＶ露光装置１全体は、所定の温度範囲に保たれたクリ−ンル−ムに配置しており、装置内部も所定の温度範囲となるように制御されている。

露光時の照明用に使用されるＥＵＶ光は大気に対する透過性が低いので、ＥＵＶ光が通過する光経路は、真空ポンプ１１７で真空に保たれた真空チャンバ−２内に配置する。また、ＥＵＶ光はレ−ザプラズマＸ線源によって生成する。レ−ザプラズマＸ線源は、レ−ザ光源１０８（励起光源として作用）とキセノンガス供給装置１０９から構成される。このレ−ザプラズマＸ線源は、他の真空チャンバ−１１０で取り囲まれており、レ−ザプラズマＸ線源で生成されたＥＵＶ光は真空チャンバ１１０の窓１１１を通過する。

放物面ミラ−１１３は、キセノンガス放出部の近傍に配置する。放物面ミラ−１１３は、プラズマによって生成されたＥＵＶ光を集光する集光光学系を構成する。この放物面ミラ−１１３の焦点位置は、ノズル１１２からのキセノンガスが放出される位置の近傍にくるように調節されている。ＥＵＶ光は、放物面ミラ−１１３の多層膜で反射させ、真空チャンバ１１０内の窓１１１を通じて照明光学系の集光ミラ−１１４へと達する。照明光学系の集光ミラ−１１４は、マスク１０２へＥＵＶ光を集光させ、反射させる。

ＥＵＶ光は、集光ミラ−１１４で反射され、マスク１０２の所定の部分に到達する。すなわち、放物面ミラ−１１３と集光ミラ−１１４はこの露光装置の照明システム（照明光学系）を構成する。マスク１０２、放物面ミラ−１１３、集光ミラ−１１４等の反射面は、高精度に加工された石英を基板として、その上にＭｏとＳｉ等の多層膜を形成する構成としてもよい。

マスク１０２は、ＥＵＶ光を反射する多層膜とパタ−ンを形成するための吸収体パタ−ン層を有している。マスク１０２でＥＵＶ光が反射されることで、ＥＵＶ光はパタ−ン化される。パタ−ン化されたＥＵＶ光は投影光学系１０１を通じて基板１０３に達する。

投影光学系１０１は、第一ミラ−１１５ａ、第二ミラ−１１５ｂ、第三ミラ−１１５ｃ、第四ミラ−１１５ｄの４つの投影光学系ミラ−（反射ミラ−）から構成される。各々のミラ−１１５ａ〜１１５ｄは、ＥＵＶ光を反射する多層膜を備える。

マスク１０２で反射されたＥＵＶ光は、第一ミラ−１１５ａから第四ミラ−１１５ｄまで順次反射され、マスク１０２のパタ−ンの縮小像（例えば、１／４、１／５、１／６の縮小率）を形成する。投影光学系１０１は、像の側（基板１０３の側）でテレセントリックになるように設定する。

マスク１０２は、可動のマスクステ−ジ１０４によって少なくともＸ−Ｙ平面内で支持される。基板１０３は、好ましくはＸ，Ｙ，Ｚ方向に可動の基板ステ−ジ１０５によって支持、固定される。

基板１０３上のダイを露光するときには、照明システムによりＥＵＶ光がマスク１０２の所定の領域に照射される。そして、マスク１０２と基板１０３とは投影光学系１０１に対して上記の縮小率に従った所定の速度で動く。このようにして、マスクパタ−ンは基板１０３上の所定の露光範囲（ダイに対して）に露光される。

露光の際には、基板１０３上のレジストから生じるガスが投影光学系１０１のミラ−１１５ａ〜１１５ｄに影響を与えないように、基板１０３はパ−ティション１１６の後ろの基板チャンバに配置されることが好ましい。パ−ティション１１６は開口部１１６ａを有しており、開口部１１６ａを通じてＥＵＶ光がミラ−１１５ｄから基板１０３上へと照射される。

真空チャンバ−２内の空間は真空ポンプ１１７により真空排気されている。真空ポンプ１１７は、例えばタ−ボ分子ポンプとロ−タリ−ポンプ等とから構成される。このようにして、露光時に生じるガス状のゴミがミラ−１１５ａ〜１１５ｄあるいはマスク１０２に付着するのを防ぎ、これらコンタミネ−ションによる光学性能の悪化を防止する。また、パ−ティション１１６内の空間を真空チャンバ−２内とは別途、他の真空ポンプにより、真空引きすることとしてもよい。

また、基板１０３を真空チャンバ−２内に載置する際には基板ロ−ダ１０７を用いる。基板ロ−ダ１０７は、その内部を真空に保つとともに不図示のゲ−トバルブを介して真空チャンバ−２と通じている。

基板３は、クリ−ンル−ム内で一度大気開放された基板ロ−ダ１０７に搭載される。そして、基板ロ−ダ１０７をモレキュラ−シ−ブ等の真空ポンプ（不図示）で真空引きした後、ゲ−トバルブを開放して基板ステ−ジ１０５に載置される。これにより、真空チャンバ−２が大気暴露されることなく、基板１０３を交換することが可能となる。

投影光学系１０１には、４枚の投影光学系ミラ−１１５ａ〜１１５ｄが搭載され、特にこの投影光学系ミラ−１１５ａ〜１１５ｄには高精度な安定特性が要求される。また、投影光学系ミラ−は４枚に限らず、５〜８枚であってもよい。

さらに、露光によるミラ−表面の発熱への対応として、投影光学系ミラ−１１５ａ〜１１５ｄを冷却するためのペルチェ素子等を用いた不図示の冷却装置を備えてもよい。ＥＵＶ露光装置１のミラ−は、熱膨張による変形等を考慮してス−パ−インバ−等の線膨張係数の小さな母材を用いてもよい。

ＥＵＶ露光装置１が備える種種のミラ−は、石英の基板からなり、ＭｏとＳｉの多層膜を形成することで高反射率を実現しているが、例えば、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｒｈ（ロジウム）等の物質と、Ｓｉ（シリコン）、Ｂｅ（ベリリウム）、Ｂ４Ｃ（４ホウ化炭素）等の物質との組み合わせた多層膜を、極端紫外光（１０〜１５ｎｍ）の反射ミラ−に用いてもよい。

冷却装置に用いる輻射温調板は、例えば、アルミニウム、タングステン、モリブデン、亜鉛等の比較的熱伝導性のよい部材が基体として用いられ、好ましくは、表面に輻射面としてセラミック等の高輻射率部材（被覆セラミック）が被覆される。輻射温調板による温調は冷却であっても、加温であってもよい。

被覆セラミックは、例えば、窒化アルミニウム、アルミナ、酸化チタン、酸化イットリウム等が用いられるが、被覆自体は薄く形成されているため、被覆部の熱容量や熱伝導性は問題とならない。輻射温調板は、基体と被覆材の二重構造により、セラミック被覆部で効率的に熱の授受が行われ、基体では輻射熱の授受は少なく、速やかに熱伝達がなされることで、温調制御が容易に行える。

また、温調素子は、電子冷却素子であるペルチェ素子やヒ−トパイプ、水冷を含む液冷及びそれらの組み合わせ等であってよい。温調制御は冷却のみでなく、加温にも適用できるものが好ましい。例えば、制御温度と周囲環境温度によっては、輻射温調板の加温により、ミラ−を加温する場合も想定されるからである。

温度検出器には、典型的には、熱電対や白金抵抗等の熱抵抗を検出できる接触型のものが用いられるが、放射温度計のような非接触型温度検出器を用いることもできる。

また、真空チャンバ−２は、投影光学系が配置され、気圧が１×１０^−４パスカル以下で、典型的には１×１０^−６パスカル以下の超高真空であり、ミラ−を含むチャンバ−内デバイスが有機物（炭素）汚染されるのを防ぎ、空気対流による外乱を抑制していることが好ましい。

また、ＥＵＶ露光装置１は、光を用いて一定の描画処理を行う装置で、少なくともその光の一部又は全部を反射等する装置であればよく、露光波長も１３．５ｎｍに限られるものではない。

上述のように真空チャンバ−２の中には、少なくとも投影光学系１０１とマスクステ−ジ１０４等と基板ステ−ジ１０５等、及びその付属装置として例えば駆動装置等が配置される。真空チャンバ−２は、その中にこのような多数のデバイスや駆動装置あるいはその配線を備える。従って、真空チャンバ−２内部の表面積も大きくなることから、大気開放時等に、真空チャンバ−２内の構成部品に吸着される水分子の量も多くなる。よって、各デバイスからのアウトガスやデバイスの動作に伴うパ−ティクル等を速やかに排気することが好ましい。従って、真空チャンバ−２内を高真空（典型的には、１０^−１パスカルから１０^−５パスカル程度）に維持する目的から、真空ポンプ１１７は、ＥＵＶ露光装置１の露光処理工程において常に駆動して排気することが好ましい。

次に、マイクロデバイスの製造方法の一例の概要を簡単に説明する。マイクロデバイスとは、ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等である。以下の説明では、マイクロデバイスの典型例として半導体デバイスを前提に説明する。

図６は、マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフロ−チャ−トである。図６に示すように、まず、ステップＳ２０１（設計ステップ）では、マイクロデバイスの機能・性能設計（半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパタ−ン設計を行う。続くステップＳ２０２（マスク製作ステップ）では、設計された回路パタ−ンを持つマスクを製作する。一方、ステップＳ２０３（基板製造ステップ）では、シリコン等の半導体材料により基板を製造する。

次に、ステップＳ２０４（基板処理ステップ）では、上記のマスクと基板を使用したフォトリソグラフィにより、基板上に回路等を形成する。続くステップＳ２０５（デバイス組立ステップ）では、処理後の基板を用いてデバイスを組み立てる。このステップＳ２０５には、ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケ−ジング工程（チップ封入）等の工程を、その必要に応じて含むものとする。

フォトリソグラフィでは、露光に用いる光の波長が短い（典型的には１３．５ｎｍ）ＥＵＶ露光装置を用いることで、より精細な描画とできる。すなわち、デバイスの集積度をさらに向上させ、より小さなデバイス構造を実現させることが可能となる
最後に、ステップＳ２０６（検査ステップ）では、組立後のマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした各工程を経た後に、マイクロデバイスが完成し、これが出荷される。

図７は、図６における基板処理ステップ（ステップＳ２０４）の詳細なフロ−を示す図である。図７に示すとおり、基板処理ステップは、前処理工程と後処理工程とを複数段階に亘って繰り返し、基板上に回路パタ−ンを積層するものである。各段階の前処理工程では、以下の処理のうち必要な処理のみを必要に応じて選択的に実行する。

前処理工程のステップＳ２１１（酸化ステップ）では、基板の表面に酸化処理を施す。前処理工程のステップＳ２１２（ＣＶＤステップ）では、化学気相成長法により基板の表面に絶縁膜を形成する。前処理工程のステップＳ２１３（電極形成ステップ）では、基板の表面に電極を蒸着によって形成する。前処理工程のステップＳ２１４（イオン打込みステップ）では、基板にイオンを打ち込むことでｎ型、ｐ型等の電気的性質を形成する。

後処理工程の最初のステップＳ２１５（レジスト形成ステップ）では、基板にレジストを塗布する。続くステップＳ２１６（露光ステップ）では、投影露光装置によりマスクの回路パタ−ンで基板上のレジストを露光する。この投影露光装置は、ＥＵＶ露光装置１を用いることができる。

続くステップＳ２１７（現像ステップ）では、レジストを現像する現像処理を基板に施し、さらにステップＳ２１８（エッチングステップ）では、レジストをエッチングマスクとしたエッチング処理を基板に施す。最後のステップＳ２１９（レジスト除去ステップ）では、エッチング処理後に残存したレジストを除去する。

次に、図８を用いて、ＥＵＶ露光装置１の基板ステ−ジ１０５及びその駆動装置等の一例について概要説明をする。図８において、半導体の製造に用いられるステージ装置６００には、リニアモータ（１００等）を用いている。リニアモータ１００は、リニアモ−タ１００自体が備える各コイルの通電／遮断が、可動子１２０の位置に応じて制御されているため、固定子１１０での発熱量Ｑが可及的に少なくなるように構成されており、このリニアモータ１００は、そのモータ定数が高くなる。

このモータ定数の高いリニアモータ１００を、ステージ装置６００のＸステージ（可動ステージ）６００Ｘの駆動に用いている。ここで、固定子１１０には熱が発生するが、各コイルと、固定子１１０のハウジングとの間に設けている冷却液用流路に温度調節用の流体を流すことで、固定子１１０から生じる熱を吸収する構成とする。

なお、Ｙステージ６００Ｙの駆動に用いられる２つのリニアモータ６２０（図５には一方のみ図示）の構成は、リニアモータ１００と同一であり、その詳細な説明は省略する。これらリニアモータ１００，６２０が駆動手段として用いられるステージ装置６００は、その用途は限定されないが、この形態では、基板Ｗ上にマスクに形成されたパターンを転写する露光装置における、基板Ｗの移動手段として用いられる。

すなわち、ステージ装置６００は、Ｘ軸及びＹ軸の２軸のＸ−Ｙステージ装置であり、ベース部６０２上をＸ方向（図中矢印Ｘで示す方向）に駆動されるＸステージ６００Ｘ、Ｙ方向（矢印Ｙで示す方向）に駆動されるＹステージ６００Ｙ、及び試料台（可動体）６０４を、主たる構成要素としている。ここで試料台６０４は、Ｙステージ６００Ｙ上に配置され、この試料台６０４に基板ホルダ（図示省略）を介して基板Ｗを搭載する。

この基板Ｗの上方には、照射部（投影光学系に相当）が配置されており、照射部からマスクを介して照射された露光光によって、基板Ｗ上に予め塗布されたレジストに、マスク上の回路パターンを転写する構成としている。ステージ装置６００におけるＸステージ６００Ｘ及びＹステージ６００Ｙの移動量は、各々、試料台６０４のＸ方向の端部、Ｙ方向の端部に固定された移動鏡６０５Ｘ，６０５Ｙと、これに対向するように、ベース部６０２に各々固定されたレーザ干渉計６０６Ｘ，６０６Ｙとによって計測される。そして、主制御装置が、この計測結果を基に、試料台６０４をベース部６０２上の所望の位置に移動制御するように構成する。

また、レーザ干渉計６０６Ｘ，６０６Ｙは、それぞれ各軸方向に駆動するリニアモータにおいて、位置センサ２４１の機能を有するものである。各干渉計６０６Ｘ，６０６Ｙからの出力は、図示しないスイッチ切換制御部を介して各スイッチのオン／オフの切換え制御に用いる。

ステージ装置６００のＸステージ６００Ｘ、Ｙステージ６００Ｙは、共に、多数のコイルが軸方向に配置された固定子１１０を用いたリニアモータ１００，１００，６２０，６２０によって、各々、ベース部６０２上をＸ方向、Ｙ方向に駆動される。リニアモータ１００，１００，６２０，６２０を駆動するモ−タ制御回路は、最終的に同一の制御対象たるステ−ジ６０４を一連一体的に駆動する意味において、同一グル−プとして同一電源部からの電力供給回路を構成することができる。さらに、フォ−カス調整のためのＺ方向のレベリング駆動を、これと同一グル−プに含めることができる。

ここで、２つのリニアモータ１００，１００の固定子１１０，１１０は、共にベース６０２上に取り付け部１１６，１１６にて固定され、可動子１２０，１２０は、各々、固定板６０７，６０７を介してＸステージ６００Ｘに固定されている。

また、リニアモータ６２０，６２０の、各々の固定子６２１，６２１は共にＸステージ６００Ｘに固定され、可動子６２２，６２２（一方のみ図示）はＹステージ６００Ｙに固定されている。各固定子１１０，１１０，６２１，６２１は、その内部の流路に流される温度調整用の流体によって冷却されるが、この流体は、温度調節機６３１にて温度調節される。なお、固定子１１０，１１０，６２１，６２１と温度調節機６３１とは、吐出配管６３２、配管６３３等によって接続する。

また、基板ステ−ジやマスクステ−ジの駆動による振動を低減するために、反力ダンピング機構を設けることとしてもよい。この場合には、真空チャンバ−２の二つの側面（Ｘ軸とＹ軸等）にロッド等をステ−ジ駆動と逆方向に反力ダンピング駆動するための駆動制御装置（カウンタ−マス）や、ロッドの駆動スペ−スを確保する予備室を設けることとしてもよい。また、ばね等の弾性材を用いる反力ダンピング機構を設けて振動を低減してもよい。また、枠状のカウンタ−マスとしてステ−ジの駆動方向（例えばＸ軸方向）だけでなく、非駆動方向（例えばＹ軸方向）にも運動量保存型の振動抑制をする構成としてもよい。

なお、真空ポンプ１１７による排気で真空度が上がる（圧力が低下する）につれて、真空チャンバ−２が備える多数のデバイスからアウトガス（例えば、デバイスに付着していた水分子等）が生じるが、時間あたりのアウトガスの発生量と、時間あたりの排気量が均衡すると、見かけ上、真空度は上がらなくなり安定する。この場合、真空チャンバ−２内を迅速に所定の真空度（典型的には１０^−５パスカル）にするためには、いわゆる分子流領域において真空チャンバ−２の排出開口部（典型的にはフランジの内径等）面積を増大させて、真空引きすることが好ましい。

また、ＥＵＶ露光装置１は、真空ポンプ５と真空ポンプ６とを対面する外側面に設けることとしたが、これに限られることはない。隣り合う側面に真空ポンプ５と真空ポンプ６とを設けることとしてもよく、同一の側面に設けることとしてもよい。また、設ける真空ポンプ群の数も一つ又は二つである必要はなく、三以上のポンプ群を設けることとしてもよい。また、活性炭ポンプ等を補助ポンプとして用いてもよい。

また、計測機器類１０は、エキストラクタ真空計、分圧真空計、クヌ−セン真空計、四重極質量分析計、エリプソメ−タ、ＬＥＥＤ（Low Energy Electron Diffraction）及びＲＨＥＥＤ（Reflection High Energy Electron Diffraction）、光電磁波照射装置、サ−ミスタ真空計、差圧真空計、電離真空計、分圧真空計、温度計、フォトルミネッセンス装置、干渉計等の各種計測機器類のいずれか一又は複数としてもよい。また、これらの計測機器類１０は、一つのフランジについて複数の計測機器を取り付けることができるよう、重畳的にフランジやバルブを設けて構成してもよい。また、計測機器類とは真空チャンバ−２内の環境、雰囲気、状態や真空チャンバ−２内に設けられる装置等の状態を直接的、間接的に監視、モニタ−できるものであればよい。従って、観察窓なども肉眼又はカメラ等を用いてチャンバ−２内を観察し、状況把握できることからＥＵＶ露光装置１の計測機器類１０として用いてもよい。

なお、ＥＵＶ露光装置１は、この実施形態において説明した構成と動作に限られず、自明な範囲において適宜構成や動作を変更して用いることができる。

本発明は、ＥＵＶ露光装置や電子ビ−ム露光装置などの真空露光装置、真空装置等に広く適用することができる。

高速に真空引きする場合のＥＵＶ露光装置の上面図１ 高速に真空引きしない場合のＥＵＶ露光装置の上面図２ 真空チャンバ−を斜め上方から観察した模式図 ポンプ群の構成概念図 ＥＵＶ露光装置の構成概要図 マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフロ−チャ−ト 基板処理ステップの詳細フロ−チャ−ト ステ−ジ装置の構成図 従来のＥＵＶ露光装置の上面図

符号の説明

１００・・ＥＵＶ露光装置、１０１・・投影光学系、１０２・・マスク、１０３・・基板、１０４・・マスクステ−ジ、１０５・・基板ステ−ジ、１０６・・真空チャンバ、１０７・・基板ロ−ダ、１０８・・レ−ザ光源、１０９・・キセノンガス供給装置、１１０・・真空チャンバ、１１１・・窓、１１２・・ノズル、１１３・・放物面ミラ−、１１４・・集光ミラ−、１１５ａ・・第一ミラ−、１１５ｂ・・第二ミラ−、１１５ｃ・・第三ミラ−、１１５ｄ・・第四ミラ−、１１６・・パ−ティション、１１７・・真空ポンプ

Claims (13)

1. 所定の真空度において真空容器内の状態をモニタ−する計測手段と、
   前記所定の真空度より低い真空度において前記真空容器内の気体を排出する第一の排出手段と、
   を択一的に取り付け可能な共用取り付けポ−トを備える
   ことを特徴とする真空容器。
2. 請求項１に記載の真空容器において、
   前記共用取り付けポ−トとは異なる固定ポ−トに取り付けられ、前記真空容器内の気体を排出して前記所定の真空度にし、又は／及び前記真空容器内を所定の真空度に維持する第二の排出手段を備える
   ことを特徴とする真空容器。
3. 請求項１又は請求項２に記載の真空容器において、
   前記第一の排出手段は、前記真空容器内を前記所定の真空度にするまでの間において、前記共用取り付けポ−トに取り付けられて、前記真空容器内の気体を排出する
   ことを特徴とする真空容器。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の真空容器において、
   前記共用取り付けポ−トは、前記真空容器の内部と前記真空容器の外部との間の気体の移動を遮断するゲ−トバルブを備え、
   前記計測手段と前記第一の排出手段との取り替え時に前記ゲ−トバルブを閉じて前記気体の移動を遮断する
   ことを特徴とする真空容器。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の真空容器において、
   前記第一の排出手段又は／及び前記第二の排出手段は、
   タ−ボ分子ポンプ又はイオンポンプ又はクライオポンプのうち少なくともいずれか一のポンプを備える
   ことを特徴とする真空容器。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の真空容器において、
   前記計測手段は、
   真空計又は残留ガス分析装置又は内部観察用の覗き窓のうち少なくともいずれか一つを備える
   ことを特徴とする真空容器。
7. 容器の排出ポ−トから前記容器内の気体を排出して前記容器内を真空排気する方法であって、
   前記容器内が所定の真空度になるまでの間は、前記排出ポ−トに真空排気手段を配置して前記容器内の気体を排出する工程と、
   前記容器内が所定の真空度になった後は、前記排出ポ−トに前記容器内の状態を計測する計測手段を配置し、前記容器内を計測する工程と、
   を有することを特徴とする容器の真空排気方法。
8. 気体を排出する第一の排出ポ−トと第二の排出ポ−トとを備える容器の真空排気方法であって、
   前記容器内が所定の真空度になるまでの間、前記第一の排出ポ−トに第一の真空排気手段を配置すると共に、前記第二の排出ポ−トに第二の真空排気手段を配置し、前記第一の真空排気手段と前記第二の真空排気手段とにより前記容器内の気体を排出する工程と、
   前記容器内が所定の真空度になった後は、前記第一の排出ポ−トに、前記第一の真空排気手段に替えて前記容器内の状態を計測する計測手段を配置し、前記容器内を前記計測手段により計測する工程と、
   を有することを特徴とする容器の真空排気方法。
9. 請求項８に記載の容器の真空排気方法において、
   前記第一の排出ポ−トは、前記排出ポ−トを経由する前記容器内と前記容器外との気体の移動を遮断するゲ−トバルブを備え、
   前記第一の真空排気手段と前記計測手段の取替え時に、前記ゲ−トバルブを閉鎖する工程を有する
   ことを特徴とする容器の真空排気方法。
10. 請求項８又は請求項９に記載する容器の真空排気方法において、
    前記第一の真空排気手段は、
    タ−ボ分子ポンプ又はイオンポンプ又はクライオポンプの中の少なくとも一のポンプを備える
    ことを特徴とする容器の真空排気方法。
11. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の真空容器を備えるＥＵＶ露光装置。
12. 請求項１１に記載のＥＵＶ露光装置において、
    前記真空容器内には、少なくとも露光に用いるＥＵＶ光を反射する反射ミラ−と、露光対象となる基板を載置する基板ステ−ジと、露光パタ−ンが形成されたマスクを載置するマスクステ−ジとが備えられる
    ことを特徴とするＥＵＶ露光装置。
13. 請求項１２に記載のＥＵＶ露光装置において、
    前記真空容器の各外側面には、ＥＵＶ照明光学系と、前記基板を搬送する基板ロ−ダ及び／又は前記マスクを搬送するマスクロ−ダと、第一の排出手段と、第二の排出手段とが各々備えられ
    露光処理開始前において、前記第一の排出手段と前記第二の排出手段とにより少なくとも分子流領域の真空度になるまで前記真空容器内を排気し、
    露光処理時においては、前記第一の排出手段に替えて前記共用取り付けポ−トに取り付けられた前記計測手段により前記真空容器内の計測を行う
    ことを特徴とするＥＵＶ露光装置。

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