JP2009300167A

JP2009300167A - Outgas collector and outgas collecting method

Info

Publication number: JP2009300167A
Application number: JP2008153008A
Authority: JP
Inventors: Minoru Chokai; 実鳥海; Toshiro Itani; 俊郎井谷
Original assignee: NEC Electronics Corp
Current assignee: NEC Electronics Corp
Priority date: 2008-06-11
Filing date: 2008-06-11
Publication date: 2009-12-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an outgas collector for precisely and efficiently measuring only an extremelly small amount of an outgas component produced in a vacuum container, and also to provide an outgas collecting method. <P>SOLUTION: The outgas collector is equipped with: a first cooling trap for collecting an outgas being a measuring target; and a second cooling trap for collecting a gas component other than the outgas being the measuring target. The outgas collecting method within the vacuum container includes the steps of: collecting the gas component other than the outgas by the second cooling trap before the outgas is produced; and collecting the outgas component by the first cooling trap after the outgas is produced. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、アウトガス捕集精度を向上させる技術に関する。特に、半導体微細加工技術において、レジスト材料から発生する微量のアウトガスを精度良く分析するためのアウトガス捕集装置及び捕集方法に関する。 The present invention relates to a technique for improving outgas collection accuracy. In particular, the present invention relates to an outgas collection device and a collection method for accurately analyzing a small amount of outgas generated from a resist material in a semiconductor microfabrication technology.

半導体微細加工技術において、感光性材料であるレジストを露光すると、レジスト材料から微量のアウトガスが発生する。このアウトガスは、高価な露光装置の光学特性を劣化させるなどの問題を生じる原因となる。そのために、アウトガスを分析、評価することは半導体デバイスを製造する上で、重要な課題である。このアウトガスの分析には、微量ガス成分の分析であることから、従来ガスクロマトグラフィなどの分析手法が適用されている。 In a semiconductor microfabrication technique, when a resist that is a photosensitive material is exposed, a small amount of outgas is generated from the resist material. This outgas causes a problem such as deterioration of optical characteristics of an expensive exposure apparatus. Therefore, analyzing and evaluating outgas is an important issue in manufacturing semiconductor devices. Since the analysis of the outgas is analysis of a trace gas component, an analysis method such as gas chromatography has been conventionally applied.

しかし、レジストから発生するアウトガスは極微量であるために、ガスクロマトグラフィにおいてもさらに高感度、かつ高精度の測定手法が求められている。従来から、ガスクロマトグラフィの検出精度を高める方法として、冷却トラップが用いられている。例えば、特許文献１には、第１カラムで十分に分離されなかった画分を冷却トラップにより捕捉し、測定したい成分を効率よく測定するガスクロマトグラフィ技術が開示されている。また、特許文献２には、測定したい微量な成分を冷却トラップで冷却濃縮し、その後加熱して脱離させ測定するガスクロマトグラフィ技術が開示されている。 However, since the amount of outgas generated from the resist is extremely small, an even more sensitive and highly accurate measurement method is required in gas chromatography. Conventionally, a cooling trap has been used as a method for improving the detection accuracy of gas chromatography. For example, Patent Document 1 discloses a gas chromatography technique in which a fraction that is not sufficiently separated by a first column is captured by a cold trap and a component to be measured is efficiently measured. Patent Document 2 discloses a gas chromatography technique in which a minute amount of component to be measured is cooled and concentrated with a cooling trap, and then heated and desorbed for measurement.

特願平１１−２４８６９４号公報Japanese Patent Application No. 11-248694 特開平７−３１８５５２号公報JP 7-318552 A

例えばレジスト由来のアウトガス分析において、測定したいアウトガスの成分や物性が、アウトガス以外のガスの成分や物性と大きく異なる場合は、上記特許文献１又は２に記載の方法が適用できる可能性がある。しかし、特許文献１及び２に記載された構成の冷却トラップをレジスト由来のアウトガス分析に適用しようとしても、アウトガスを精度良く求めることができないという問題が生じる。その理由の１つは、レジストから発生するガスには水（Ｈ_２Ｏ）のように、背圧として真空系にもともと存在するガスと同一のガス成分が含まれるからである。 For example, in the analysis of resist-derived outgas, the method described in Patent Document 1 or 2 may be applicable when the component or physical property of the outgas to be measured is significantly different from the component or physical property of a gas other than outgas. However, even if the cooling trap having the configuration described in Patent Documents 1 and 2 is applied to the outgas analysis derived from the resist, there arises a problem that the outgas cannot be obtained with high accuracy. One reason is that the gas generated from the resist contains the same gas component as the gas originally present in the vacuum system as a back pressure, such as water (H ₂ O).

つまり、特許文献１に記載された構成の冷却トラップを用いて、背圧中のアウトガス以外の由来成分である水を捕捉除去しようとすると、レジスト由来のアウトガス中の水も捕捉してしまい、レジスト由来のアウトガスを精度良く分析することはできない。即ち、特許文献１に記載の構成でレジスト由来以外のガス成分を捕捉除去しようとしても、本来測定したいレジスト由来のガス成分までも捕捉除去してしまうという問題がある。 In other words, using the cooling trap having the configuration described in Patent Document 1, when trying to capture and remove water that is a derived component other than the outgas during back pressure, the water from the resist-derived outgas is also captured, and the resist It is not possible to accurately analyze the outgas from the origin. That is, even if an attempt is made to capture and remove gas components other than those derived from the resist in the configuration described in Patent Document 1, there is a problem that even gas components derived from the resist that are originally intended to be captured are captured and removed.

また、特許文献２に記載された構成の冷却トラップを用いて、レジスト由来のアウトガス中の水のみを捕捉しようとしても、背圧中のレジスト以外の由来成分である水も一緒に捕捉してしまうという問題がある。量的には、アウトガス中の水よりも背圧中の水の方が多いために、この場合も、レジスト由来のアウトガス中の水を精度良く分析することはできない。 Moreover, even if it is going to capture only the water in the resist-derived outgas using the cooling trap having the configuration described in Patent Document 2, it also captures water that is a source component other than the resist in the back pressure. There is a problem. Quantitatively, the amount of water in the back pressure is larger than the amount of water in the outgas, and in this case as well, the water in the outgas derived from the resist cannot be analyzed with high accuracy.

本発明の課題は、真空容器中に発生する極微量のアウトガス成分のみを精度良く効率的に測定するためのアウトガス捕集装置及び捕集方法を提供することである。 The subject of this invention is providing the outgas collection apparatus and the collection method for measuring only the very small amount of outgas component which generate | occur | produces in a vacuum vessel accurately and efficiently.

上記課題は、アウトガス捕集の冷却トラップとアウトガス以外のガス成分を捕集するトラップを別々に設けることにより解決される。 The said subject is solved by providing separately the trap which collects gas components other than a cooling trap and gas outgas collection.

本発明の第１の視点において、真空容器の内部で発生するアウトガスの捕集装置は、測定対象であるアウトガスを捕集する第１の冷却トラップと、測定対象であるアウトガス以外のガス成分を捕集する第２の冷却トラップとを具備することを特徴とする。これらの冷却トラップ（特に第２の冷却トラップについて）は、複数の冷却トラップを設けることも可能である。 In the first aspect of the present invention, an apparatus for collecting outgas generated inside a vacuum vessel includes a first cooling trap for collecting outgas to be measured and a gas component other than outgas to be measured. And a second cooling trap to be collected. It is possible to provide a plurality of cooling traps for these cooling traps (particularly for the second cooling trap).

アウトガス以外のガス成分を捕集する第２の冷却トラップが、真空容器の内壁と、アウトガスを捕集する第１の冷却トラップとの間に設置されていることが好ましい。 It is preferable that the 2nd cooling trap which collects gas components other than outgas is installed between the inner wall of a vacuum vessel and the 1st cooling trap which collects outgas.

アウトガス以外のガス成分を捕集する第２の冷却トラップが、アウトガスを捕集する第１の冷却トラップ全体を取り囲むように構成されていることが好ましい。 It is preferable that the second cooling trap that collects gas components other than outgas surround the entire first cooling trap that collects outgas.

アウトガスを捕集する第１の冷却トラップの表面積が、アウトガス以外のガス成分を捕集する第２の冷却トラップの内側の表面積に等しいことが好ましい。当然であるが、厳密な意味での等しさを要求するものではない。 The surface area of the first cooling trap that collects outgas is preferably equal to the surface area inside the second cooling trap that collects gas components other than outgas. Of course, it does not require equality in the strict sense.

真空容器内及びアウトガス以外のガス成分を捕集する第２の冷却トラップ内をそれぞれ排気する、独立の排気手段を設ける（即ち差動排気を行う）ことができる。 Independent exhaust means (ie, differential exhaust) can be provided for exhausting the inside of the vacuum container and the second cooling trap for collecting gas components other than outgas.

真空容器内及びアウトガス以外のガス成分を捕集する第２の冷却トラップ内をそれぞれ排気する独立の排気手段を設けたことにより、アウトガスを捕集する第１の冷却トラップ近傍の真空度を、アウトガス発生時の真空度のおよそ１００分の１のオーダーないしそれ以下に保つことができる。 By providing independent exhaust means for exhausting the inside of the vacuum container and the second cooling trap that collects gas components other than outgas, the degree of vacuum in the vicinity of the first cooling trap that collects outgas is reduced. It can be kept on the order of 1 / 100th or less of the degree of vacuum when generated.

第１の冷却トラップ及び第２の冷却トラップの両方又はいずれか１つがクライオポンプであることが好ましい。 It is preferable that both or any one of the first cooling trap and the second cooling trap is a cryopump.

上記装置は、半導体微細加工のための露光装置に適用され、アウトガスを捕集する第１のトラップに、露光用試料の露光に必要な孔を有することができる。 The above apparatus is applied to an exposure apparatus for semiconductor microfabrication, and a first trap for collecting outgas can have a hole necessary for exposure of an exposure sample.

露光に必要な孔を介して露光させる光学系が集光光学系を有し、露光用試料から見た前記孔の開き角が０．０５以上０．２ステラジアン以下、好ましくは０．０５以上０．１６ステラジアン以下であることが好ましい。 The optical system exposed through the holes necessary for exposure has a condensing optical system, and the opening angle of the holes as viewed from the exposure sample is 0.05 to 0.2 steradians, preferably 0.05 to 0. .16 steradians or less is preferred.

露光装置は、１３．５ｎｍの波長を含む極紫外光で露光することができる。 The exposure apparatus can perform exposure with extreme ultraviolet light including a wavelength of 13.5 nm.

本発明の第２の視点において、真空容器内におけるアウトガスの捕集方法は、アウトガスの発生前にアウトガス以外のガス成分を第２の冷却トラップで捕集するステップと、アウトガスの発生後にアウトガス成分を第１の冷却トラップで捕集するステップを含むことを特徴とする。 In a second aspect of the present invention, a method for collecting outgas in a vacuum vessel includes a step of collecting a gas component other than outgas by the second cooling trap before the outgas is generated, and an outgas component after the outgas is generated. It includes the step of collecting with a first cold trap.

第１の冷却トラップ及び第２の冷却トラップの両方又はいずれかを、使用前に焼き出しするステップを含むことができる。 Bakeout of the first cooling trap and / or the second cooling trap prior to use can be included.

第１の冷却トラップ及び第２の冷却トラップの両方又はいずれかがクライオポンプであることができる。 Either or either the first cooling trap and the second cooling trap can be a cryopump.

真空容器内及びアウトガス以外のガス成分を捕集する第２の冷却トラップ内を排気する差動排気方法を用いることができる。 A differential exhaust method for exhausting the inside of the vacuum container and the second cooling trap that collects gas components other than the outgas can be used.

上記方法は、半導体微細加工のための露光装置に適用することができる。 The above method can be applied to an exposure apparatus for semiconductor fine processing.

本発明により、真空容器中に発生する極微量のアウトガス成分のみを精度良く効率的に測定することができる。 According to the present invention, it is possible to accurately and efficiently measure only a very small amount of outgas components generated in a vacuum vessel.

一般に、アウトガス以外のガス成分としては、真空容器の壁に水や、日常、露光して発生し、捕捉しきれずに壁に吸着、残留したアウトガス成分などがある。アウトガス捕集用のトラップを冷却すると、壁から放出されるこれらの成分も同時に吸着されてしまうために、露光中にレジストから発生するアウトガス成分のみを精度良く測定することができない。 In general, examples of gas components other than outgas include water on the wall of the vacuum vessel, and outgas components that are generated by daily exposure and adsorbed and remain on the wall without being captured. When the trap for collecting outgas is cooled, these components released from the wall are also adsorbed at the same time, so that only the outgas component generated from the resist during exposure cannot be measured with high accuracy.

そこで、真空容器の中央にアウトガス捕集のための冷却トラップ（内部冷却トラップ）を、アウトガス測定試料を囲むように設け、さらに真空容器の壁と内部冷却トラップとの間に、好ましくは内部冷却トラップを外側から取り囲むように、アウトガス以外のガス成分を捕集する外側の冷却トラップ（外部冷却トラップ）を設ける。つまり、二重構造の冷却トラップを設ける。レジスト試料を導入する前に、アウトガス以外のガス成分を捕集する外側のトラップ（外部冷却トラップ）を冷却し、あらかじめ、分析を干渉し測定精度を劣化させる成分を捕集する。これにより、真空容器の内壁からの背圧によるガス成分の干渉を低減することができ、精度良くレジストからのアウトガスのみを測定できる。つまりレジスト試料を導入、露光し、露光中のアウトガス成分のみを内側の冷却トラップ（内部冷却トラップ）で捕捉できる。 Therefore, a cooling trap (internal cooling trap) for collecting outgas is provided in the center of the vacuum vessel so as to surround the outgas measurement sample, and preferably between the wall of the vacuum vessel and the internal cooling trap, preferably the internal cooling trap. Is provided with an outer cooling trap (external cooling trap) that collects gas components other than outgas. That is, a double-structured cooling trap is provided. Before introducing the resist sample, an outer trap (external cooling trap) that collects gas components other than outgas is cooled, and components that interfere with analysis and degrade measurement accuracy are collected in advance. Thereby, interference of the gas component by the back pressure from the inner wall of a vacuum vessel can be reduced, and only the outgas from a resist can be measured accurately. That is, the resist sample is introduced and exposed, and only the outgas component during the exposure can be captured by the inner cooling trap (internal cooling trap).

内部冷却トラップで捕捉したアウトガスをガスクロマトグラフィで測定する場合には、キャリアガスを導入し、内部冷却トラップを加熱し、捕捉されていたアウトガス成分を熱脱離させ、キャリアガスによりアウトガス成分を捕集管へ流し込み、捕集し、ガスクロマトグラフィで測定する。 When measuring the outgas captured by the internal cooling trap by gas chromatography, the carrier gas is introduced, the internal cooling trap is heated, the captured outgas component is thermally desorbed, and the outgas component is collected by the carrier gas. Pour into a tube, collect, and measure by gas chromatography.

冷却トラップとしては、クライオポンプなどにより冷却制御されたステンレス製の円筒などを用いることができる。アウトガス捕集用の冷却トラップとしては、必要に応じて、レジスト試料からのアウトガス成分を効率よく捕捉するトラップ・ボックス、温度計測のための温度センサー、温度調整用ヒーターなどを設けても良い。アウトガス以外のガス成分を捕集するトラップとしては、捕集効率を高めるために、表面積を大きくしたり、アウトガス以外のガス成分を捕集しやすくしたりする手段を設けても良い。アウトガス以外のガス成分を捕集するには、その発生源の近くに設けると効果が大きい。必要に応じて、２本以上の複数の冷却トラップを設けることもできる。 As the cooling trap, a stainless steel cylinder whose cooling is controlled by a cryopump or the like can be used. As a cooling trap for collecting outgas, a trap box that efficiently captures an outgas component from a resist sample, a temperature sensor for temperature measurement, a temperature adjusting heater, and the like may be provided as necessary. As a trap that collects gas components other than outgas, means for increasing the surface area or facilitating collection of gas components other than outgas may be provided in order to increase the collection efficiency. In order to collect gas components other than the outgas, it is effective to provide it near the source. If necessary, two or more cooling traps can be provided.

上述の二重構造にする場合には、内部冷却トラップ領域は真空度が悪くなる場合もある。その場合には、差動排気により内部冷却トラップ領域の真空度を高真空に保つことが、高精度のアウトガス測定のために有効である。 When the above-described double structure is used, the degree of vacuum in the internal cooling trap region may deteriorate. In that case, keeping the degree of vacuum in the internal cooling trap region at a high vacuum by differential exhaust is effective for highly accurate outgas measurement.

冷却温度としては、アウトガスを捕集する冷却トラップは、アウトガス成分が捕捉できる温度まで冷却する必要がある。好ましくは、アウトガス成分の凝固点より５０度程度、低い温度に設定することが望ましい。 As a cooling temperature, the cooling trap for collecting outgas needs to be cooled to a temperature at which the outgas component can be captured. Preferably, the temperature is set to about 50 degrees lower than the freezing point of the outgas component.

アウトガス以外のガス成分を捕集する冷却トラップは、アウトガス成分の凝固点以下にすることが好ましい。より好ましくは、アウトガス成分の凝固点より１０度程度、低い温度に設定することが望ましい。 It is preferable that the cooling trap that collects gas components other than the outgas be below the freezing point of the outgas component. More preferably, it is desirable to set the temperature to about 10 degrees lower than the freezing point of the outgas component.

二重構造の冷却トラップは、内部冷却トラップ近傍にレジスト試料を設置する場合に有効で、特に、内部が空洞のトラップ・ボックスを内部冷却トラップに熱的に密着させた構造が特に有効である。 The double-structured cooling trap is effective when a resist sample is placed in the vicinity of the internal cooling trap, and in particular, a structure in which a trap box having a hollow inside is thermally adhered to the internal cooling trap is particularly effective.

トラップ・ボックスを用いる場合には、レジストをこのトラップ・ボックス内に設置するために、レジスト試料を露光するための孔を設けねばならない。しかし、孔の口径を大きくすると、露光により発生したレジストがこの孔を介して、外に出てしまい、外側の冷却トラップに捕捉され、測定精度が低下するという欠点がある。したがって、この孔の口径を小さくすることが好ましく、特に、レジストからアウトガスが放出可能な全立体角の１％以内にすることが望ましい。このように小さな孔を介して露光するためには、露光光学系に集光光学系を採用し、集光点をこの孔と一致させることにより効率よくレジストを露光することができる。 If a trap box is used, a hole for exposing the resist sample must be provided in order to place the resist in the trap box. However, when the hole diameter is increased, the resist generated by the exposure goes out through the hole and is captured by the outer cooling trap, resulting in a decrease in measurement accuracy. Therefore, it is preferable to reduce the aperture diameter, and in particular, it is desirable to make it within 1% of the total solid angle at which outgas can be released from the resist. In order to perform exposure through such a small hole, the resist can be efficiently exposed by adopting a condensing optical system as the exposure optical system and making the condensing point coincide with this hole.

本発明に係るアウトガス捕集装置及び捕集方法は、このような孔を設けることにより、極紫外光による露光に限らず、他のＡｒＦエキシマレーザーのような光や電子線、又はイオン線による露光の場合にも適用できる。また、ＡｒＦエキシマレーザー用レジストや電子線用レジスト等からのアウトガスにも加えて、高分子材料や無機材料など他の材料に関しても適用できる。さらに本発明は、半導体リソグラフィ分野に限らず、他のＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）や分析分野にも適用できる。さらに本発明は、三重冷却トラップなど、トラップの数を増やしてより高精度に測定することも可能である。 The outgas collection device and the collection method according to the present invention are not limited to exposure by extreme ultraviolet light by providing such holes, but exposure by light, electron beam, or ion beam such as other ArF excimer lasers. It can also be applied to the case. In addition to outgas from ArF excimer laser resist, electron beam resist, and the like, the present invention can also be applied to other materials such as polymer materials and inorganic materials. Furthermore, the present invention can be applied not only to the field of semiconductor lithography but also to other MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) and analysis fields. Furthermore, the present invention can increase the number of traps such as a triple cooling trap and perform measurement with higher accuracy.

（実施例１）
図１は、本発明に係るアウトガス捕集装置の構成の第１の実施例を示す模式図である。真空槽６はバルブ７を介して排気ポンプ８により高真空１０^−８Ｐａに保持されている。真空槽６の内壁の近傍に外部冷却トラップ１を設置している。この外部冷却トラップ１は、外部冷却トラップ用冷却・加熱機４と熱的に接続しており、外部冷却トラップ１の温度を２５Ｋから５８０Ｋまで制御することができる。 (Example 1)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of a configuration of an outgas collection device according to the present invention. The vacuum chamber 6 is held at a high vacuum of 10 ⁻⁸ Pa by an exhaust pump 8 through a valve 7. An external cooling trap 1 is installed in the vicinity of the inner wall of the vacuum chamber 6. The external cooling trap 1 is thermally connected to the cooling / heating device 4 for the external cooling trap, and the temperature of the external cooling trap 1 can be controlled from 25K to 580K.

最初に真空槽６内で外部冷却トラップ用冷却・加熱機４を用いて外部冷却トラップ１を５７３Ｋまで加熱し、５時間真空排気して、外部冷却トラップ１に元々吸着していた成分を焼き出した。次に外部冷却トラップ１を１７３Ｋまで冷却し、その温度を保持した。 First, the external cooling trap 1 is heated to 573 K using the cooling / heating machine 4 for the external cooling trap in the vacuum chamber 6 and evacuated for 5 hours to bake out the components originally adsorbed on the external cooling trap 1. did. Next, the external cooling trap 1 was cooled to 173 K, and the temperature was maintained.

一方、他の真空槽で同様に焼き出しを行った内部冷却トラップ２を、その雰囲気を高真空に保ったまま、真空駆動機構１２により、外部冷却トラップ１の内部へ導入した。この内部冷却トラップ２は、その内部に空洞部が設けてあり、上部開口部１５よりその空洞内に被測定試料（露光用試料）である極紫外光用レジスト試料３を真空駆動機構１２により設置してある。この開口部１５は、レジスト試料３を露光するための照射孔も兼ねており、レジスト試料３から見た孔の開き角は０．１ステラジアンである。レジスト試料３は真空槽６に導かれた極紫外光１１でレジスト試料３を露光することができる位置に設置し、真空駆動機構１２により正確にその位置合わせを行った。 On the other hand, the internal cooling trap 2 that was similarly baked out in another vacuum chamber was introduced into the external cooling trap 1 by the vacuum drive mechanism 12 while maintaining the atmosphere at a high vacuum. The internal cooling trap 2 is provided with a cavity therein, and a resist sample 3 for extreme ultraviolet light, which is a sample to be measured (exposure sample), is installed in the cavity from the upper opening 15 by a vacuum driving mechanism 12. It is. The opening 15 also serves as an irradiation hole for exposing the resist sample 3, and the opening angle of the hole viewed from the resist sample 3 is 0.1 steradian. The resist sample 3 was placed at a position where the resist sample 3 could be exposed to the extreme ultraviolet light 11 guided to the vacuum chamber 6, and the position was accurately aligned by the vacuum drive mechanism 12.

次に内部冷却トラップ２を１７３Ｋに冷却した後、真空槽６に導かれた波長１３．５ｎｍの極紫外光１１でレジスト試料３を１０ｍＪ／ｃｍ^２の露光量で露光した。露光によりレジスト試料３から発生したアウトガスは内部冷却トラップ２に捕捉された。レジスト試料３を真空駆動機構１２により真空槽６の外部に出した後、真空槽６に接続するバルブを閉じて密閉状態にした。バルブ９を開けて、キャリアガスを真空槽６へ導入し、真空槽６内部を大気圧にして、１リットル／分の流束で高純度窒素を流した。 Next, after cooling the internal cooling trap 2 to 173 K, the resist sample 3 was exposed to the extreme ultraviolet light 11 having a wavelength of 13.5 nm guided to the vacuum chamber 6 at an exposure amount of 10 mJ / cm ² . Outgas generated from the resist sample 3 by the exposure was trapped in the internal cooling trap 2. After the resist sample 3 was taken out of the vacuum chamber 6 by the vacuum drive mechanism 12, the valve connected to the vacuum chamber 6 was closed and sealed. The valve 9 was opened, the carrier gas was introduced into the vacuum chamber 6, the inside of the vacuum chamber 6 was brought to atmospheric pressure, and high purity nitrogen was flowed at a flux of 1 liter / min.

次に、内部冷却トラップ２を内部冷却トラップ用冷却・加熱機５を用いて、５７３Ｋまで加熱した。内部冷却トラップ２に捕捉されたアウトガスは熱脱離され、真空槽６に接続された捕集管１０で脱離したアウトガスを捕集した。この捕集管１０をガスクロマトグラフィに接続して、ガス分析を行った。その結果、この露光によりレジスト試料３から放出されたアウトガス量は１ｘ１０^１２分子であった。 Next, the internal cooling trap 2 was heated to 573 K using the cooling / heating machine 5 for the internal cooling trap. The outgas trapped in the internal cooling trap 2 was thermally desorbed, and the desorbed outgas was collected by a collection tube 10 connected to the vacuum chamber 6. This collection tube 10 was connected to a gas chromatograph for gas analysis. As a result, the amount of outgas released from the resist sample 3 by this exposure was 1 × 10 ¹² molecules.

外部冷却トラップ１は、真空槽６の内壁から脱離して内部冷却トラップ２に拡散・吸着するアウトガス以外のガス成分を捕捉し、その割合を低減する役割を果たし、高精度アウトガス測定を可能にしている。 The external cooling trap 1 captures a gas component other than the outgas that is desorbed from the inner wall of the vacuum chamber 6 and diffuses and adsorbs to the internal cooling trap 2 and plays a role in reducing the ratio thereof, enabling high-accuracy outgas measurement. Yes.

外部冷却トラップ用冷却・加熱機４は、外部冷却トラップ１がアウトガス測定に邪魔になるガス成分を効率よく捕捉する冷却温度を制御する役割と、捕捉したガス成分を加熱脱離させて排気ポンプ８で真空排気させる役割を果たし、高精度アウトガス測定を可能にしている。 The cooling / heating machine 4 for the external cooling trap controls the cooling temperature at which the external cooling trap 1 efficiently captures gas components that interfere with outgas measurement, and exhausts the captured gas components by heating and desorption. It plays the role of evacuating and enables highly accurate outgas measurement.

内部冷却トラップ２は、レジスト試料３を露光して生じるアウトガスを効率よく捕捉する役割を果たし、高精度アウトガス測定を可能にしている。内部冷却トラップ用冷却・加熱機５は、内部冷却トラップ２がレジスト試料３からのアウトガスを効率よく捕捉する冷却温度を制御する役割と、捕捉したガス成分を加熱脱離させて、捕集管１０へ送る役割を果たし、高精度アウトガス測定を可能にしている。 The internal cooling trap 2 plays a role of efficiently capturing the outgas generated by exposing the resist sample 3 and enables highly accurate outgas measurement. The cooling / heating machine 5 for the internal cooling trap controls the cooling temperature at which the internal cooling trap 2 efficiently captures the outgas from the resist sample 3, and heats and desorbs the captured gas component to collect the collecting tube 10. It plays the role of sending to high-precision outgas measurement.

（比較例１）
比較例１として、冷却トラップを全く用いない従来の手法と実施例１との違いを調べた。すなわち、実施例１と比較して、内部冷却トラップ２および外部冷却トラップ１を用いずに、他の操作は実施例１と同様として比較例１とした。その結果、レジスト試料３から放出されたアウトガス量は３ｘ１０^１１分子であった。内部冷却トラップ２および外部冷却トラップ１の有無によるアウトガス量の差は、レジスト試料３から放出されるアウトガスが常温のトラップ・ボックスでは捕捉することができずに、見かけ上、アウトガス量が小さな値となったことがその理由と考えられる。したがって、実施例１の方法により、従来の方法と比較して高い精度でアウトガスを測定できることが示された。 (Comparative Example 1)
As Comparative Example 1, the difference between the conventional method using no cooling trap and Example 1 was examined. That is, as compared with Example 1, the internal cooling trap 2 and the external cooling trap 1 were not used, and other operations were the same as Example 1 and were set as Comparative Example 1. As a result, the amount of outgas released from the resist sample 3 was 3 × 10 ¹¹ molecules. The difference in the amount of outgas due to the presence or absence of the internal cooling trap 2 and the external cooling trap 1 is that the outgas released from the resist sample 3 cannot be captured by the trap box at room temperature, and apparently the outgas amount is small. The reason is considered to be. Therefore, it has been shown that the outgas can be measured by the method of Example 1 with higher accuracy than the conventional method.

（比較例２）
比較例２として、公知の内部冷却トラップ２のみを用いる手法と実施例１との違いを調べた。すなわち、実施例１と比較して、外部冷却トラップ１を用いずに、他の操作は第１の実施例と同様とした。その結果、レジスト試料３から放出されたアウトガス量は５ｘ１０^１２分子であった。外部冷却トラップ１の有無によるアウトガス量の差は、真空槽６の内壁から放出されるガスを内部冷却トラップ２が捕捉したために、見かけ上、アウトガス量が大きな値となったことがその理由と考えられる。したがって、実施例１の方法により、従来と比較して真空槽６の内壁から放出されるガスの影響を排除して高い精度でアウトガス測定が行えることが実証された。 (Comparative Example 2)
As Comparative Example 2, the difference between the method using only the known internal cooling trap 2 and Example 1 was examined. That is, as compared with the first embodiment, the other operations were the same as in the first embodiment without using the external cooling trap 1. As a result, the amount of outgas released from the resist sample 3 was 5 × 10 ¹² molecules. The difference in the amount of outgas due to the presence or absence of the external cooling trap 1 is considered to be because the amount of outgas apparently becomes large because the internal cooling trap 2 captures the gas released from the inner wall of the vacuum chamber 6. It is done. Therefore, it was demonstrated that the method of Example 1 can perform outgas measurement with high accuracy by eliminating the influence of the gas released from the inner wall of the vacuum chamber 6 as compared with the conventional method.

（比較例３）
実施例１と比較して、露光に必要な孔の大きさを、試料から見た開き角を０．２ステラジアンに設定したことを除き、実施例１と同様とした。その結果、この露光によりレジスト試料３から放出されたアウトガス量は５ｘ１０^１１分子であった。比較例３では、露光用の孔が大きいために、アウトガスの捕捉効率が悪いことが分かった。即ち、露光用の孔は０．２ステラジアンよりも小さいことが良く、経験的に０．１６ステラジアン以下であることが好ましい。ただしあまり小さいと露光に支障が生じるので、０．０５ステラジアン程度以上であることが好ましい。 (Comparative Example 3)
Compared to Example 1, the size of the holes necessary for exposure was the same as Example 1 except that the opening angle seen from the sample was set to 0.2 steradians. As a result, the amount of outgas released from the resist sample 3 by this exposure was 5 × 10 ¹¹ molecules. In Comparative Example 3, it was found that the outgas capture efficiency was poor because the exposure holes were large. That is, the hole for exposure is preferably smaller than 0.2 steradians, and is empirically preferably 0.16 steradians or less. However, if it is too small, the exposure will be hindered. Therefore, it is preferably about 0.05 steradian or more.

（実施例２）
図２は、本発明に係るアウトガス捕集装置の構成の第２の実施例を示す模式図である。図２はボックスタイプでない（内部冷却トラップを囲む二重トラップ構造でない）外部冷却トラップを用いた一例を示すものである。実施例１と比較して、外部冷却トラップ１の代わりに、内部冷却トラップ２の上部にアウトガス以外のガス成分を捕集する冷却トラップ２１を設けたことを除き、実施例１と同様にアウトガス量を測定した。その結果、この露光によりレジスト試料３から放出されたアウトガス量は９ｘ１０^１１分子であった。 (Example 2)
FIG. 2 is a schematic view showing a second embodiment of the configuration of the outgas collection device according to the present invention. FIG. 2 shows an example using an external cooling trap that is not of the box type (not a double trap structure surrounding the internal cooling trap). Compared to the first embodiment, the amount of outgas is the same as in the first embodiment except that a cooling trap 21 that collects gas components other than the outgas is provided above the internal cooling trap 2 instead of the external cooling trap 1. Was measured. As a result, the amount of outgas released from the resist sample 3 by this exposure was 9 × 10 ¹¹ molecules.

冷却トラップ２１を用いる実施例２は、実施例１のような二重構造でないために、実施例１と比較してレジスト試料の出し入れが容易になるという利点がある。その結果、二重構造である実施例１ほどアウトガス以外の成分を捕集することはできないが、従来よりも高精度でアウトガスを測定できることが示された。 Since the second embodiment using the cooling trap 21 is not a double structure like the first embodiment, there is an advantage that the resist sample can be easily taken in and out as compared with the first embodiment. As a result, it was shown that components other than outgas could not be collected as much as in Example 1 having a double structure, but outgas could be measured with higher accuracy than in the past.

（実施例３）
図３は本発明に係るアウトガス捕集装置の構成の第３の実施例を示す模式図である。図３は集光光学系を具備した一例を示すものである。実施例１と比較して、集光光学系３１を設け、露光用の孔（開口部１５）の位置を集光点として、レジスト試料３を露光する極紫外光１１の強度を１０倍強くした点を除き、第１の実施例と同様とした。その結果、この露光によりレジスト試料３から放出されたアウトガス量は１ｘ１０^１３分子であった。 (Example 3)
FIG. 3 is a schematic view showing a third embodiment of the configuration of the outgas collection device according to the present invention. FIG. 3 shows an example equipped with a condensing optical system. Compared to Example 1, a condensing optical system 31 was provided, and the intensity of the extreme ultraviolet light 11 for exposing the resist sample 3 was increased 10 times using the position of the exposure hole (opening 15) as the condensing point. Except for this point, it was the same as the first example. As a result, the amount of outgas released from the resist sample 3 by this exposure was 1 × 10 ¹³ molecules.

集光光学系３１を用いることにより、レジスト露光強度が強くなり、従来より多くのアウトガス量を発生させ、精度良く測定できる利点がある。 By using the condensing optical system 31, there is an advantage that the resist exposure intensity is increased, a larger amount of outgas is generated than before, and measurement can be performed with high accuracy.

（実施例４）
図４は本発明に係るアウトガス捕集装置の構成の第４の実施例を示す模式図である。図４は差動排気を具備した一例を示すものである。実施例１と比較して、内部冷却トラップ２の内側を、ポンプ用バルブ４１を介して真空に引く排気ポンプ４２を設けた点を除き、実施例１と同様とした。その結果、この露光によりレジスト試料３から放出されたアウトガス量は１ｘ１０^１２分子であった。上記差動排気により内部冷却トラップ２部分の真空度は１０^−８Ｐａであった。アウトガス発生時の内部冷却トラップ２部分の真空度は、排気ポンプ４２がない場合は約１０^−６Ｐａ程度であるから、排気ポンプ４２によりさらに１００分の１程度の圧力に保たれていたことがわかった。 (Example 4)
FIG. 4 is a schematic view showing a fourth embodiment of the configuration of the outgas collection device according to the present invention. FIG. 4 shows an example equipped with differential exhaust. Compared to the first embodiment, the inner cooling trap 2 is the same as the first embodiment except that an exhaust pump 42 is provided that evacuates the inside through the pump valve 41. As a result, the amount of outgas released from the resist sample 3 by this exposure was 1 × 10 ¹² molecules. Due to the differential evacuation, the degree of vacuum in the internal cooling trap 2 portion was 10 ⁻⁸ Pa. Since the degree of vacuum in the internal cooling trap 2 when outgas is generated is about 10 ⁻⁶ Pa when the exhaust pump 42 is not provided, it has been maintained at a pressure of about 1/100 by the exhaust pump 42. all right.

差動排気を用いることにより、内部冷却トラップ部分を高真空に維持できることが示された。これにより装置を汚染することが少なくなるという利点がある。 It was shown that the internal cooling trap can be maintained at a high vacuum by using differential pumping. This has the advantage of less contaminating the device.

（実施例５）
実施例１と比較して、アウトガス以外のガス成分を捕集するトラップの内側の表面積にほぼ等しい表面積を有する、アウトガス捕集用冷却トラップを設けた点および露光量を０．１ｍＪ／ｃｍ^２と小さくした点を除き、実施例１と同様とした。内側のトラップの表面を凹凸形状にして、外側のトラップと同じ表面積６０ｃｍ^２にし、内側トラップの体積は外側のトラップの容積よりも小さいので、二重トラップとして使用できる。その結果、この露光によりレジスト試料３から放出されたアウトガス量は１ｘ１０^１２分子であった。尚、露光時間は２時間であった。 (Example 5)
Compared with Example 1, the point provided with a cooling trap for outgas collection having a surface area substantially equal to the inner surface area of the trap for collecting gas components other than outgas, and the exposure amount were 0.1 mJ / cm ² It was the same as Example 1 except the point made small. Since the surface of the inner trap has an uneven shape, the same surface area as the outer trap is 60 cm ² , and the volume of the inner trap is smaller than the volume of the outer trap, so it can be used as a double trap. As a result, the amount of outgas released from the resist sample 3 by this exposure was 1 × 10 ¹² molecules. The exposure time was 2 hours.

アウトガス以外のガス成分を捕集するトラップの内側の表面積にほぼ等しい表面積を有する、アウトガス捕集用冷却トラップを用いることにより、長時間のアウトガス捕集でも精度良く測定できることが示された。 It has been shown that by using a cooling trap for collecting outgas, which has a surface area approximately equal to the surface area inside the trap for collecting gas components other than outgas, it is possible to accurately measure even long-time outgas collection.

（比較例４）
実施例５と比較して、アウトガス以外のガス成分を捕集するトラップの内側の表面積の半分の表面積を有するアウトガス捕集用冷却トラップを設けた点を除き、実施例５と同様とした。その結果、この露光によりレジスト試料３から放出されたアウトガス量は１．１ｘ１０^１２分子であった。内側と外側のトラップの表面積が異なるために、外側のトラップから１ｘ１０^１１分子のアウトガス以外のガス成分も捕集したと考えられる。これより、実施例５で記述したように、長時間の測定の場合には、アウトガス以外のガス成分を捕集するトラップの内側の表面積に等しい表面積を有するアウトガス捕集用冷却トラップを用いることにより高精度のアウトガス捕集ができることが示された。 (Comparative Example 4)
Compared with Example 5, it was the same as Example 5 except that a cooling trap for outgas collection having a surface area half the surface area inside the trap for collecting gas components other than outgas was provided. As a result, the amount of outgas released from the resist sample 3 by this exposure was 1.1 × 10 ¹² molecules. It is considered that gas components other than 1 × 10 ¹¹ molecules of outgas were also collected from the outer trap because the inner and outer traps had different surface areas. Thus, as described in Example 5, in the case of long-time measurement, by using a cooling trap for collecting outgas having a surface area equal to the inner surface area of the trap for collecting gas components other than outgas. It was shown that high-accuracy outgas collection is possible.

以上、本発明を上記実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態の構成にのみ制限されるものでなく、本発明の範囲内で当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。 The present invention has been described with reference to the above embodiment, but the present invention is not limited only to the configuration of the above embodiment, and various modifications that can be made by those skilled in the art within the scope of the present invention. Of course, including modifications.

本発明に係るアウトガス捕集装置の第１の実施例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 1st Example of the outgas collection apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るアウトガス捕集装置の第２の実施例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 2nd Example of the outgas collection apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るアウトガス捕集装置の第３の実施例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 3rd Example of the outgas collection apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るアウトガス捕集装置の第４の実施例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 4th Example of the outgas collection apparatus which concerns on this invention.

Explanation of symbols

１外部冷却トラップ
２内部冷却トラップ
３レジスト試料
４外部冷却トラップ用冷却・加熱機
５内部冷却トラップ用冷却・加熱機
６真空槽
７ポンプ用バルブ
８排気ポンプ
９キャリアガス導入バルブ
１０捕集管
１１極紫外光
１２真空駆動機構
１５開口部
２１冷却トラップ
３１集光光学系
３２集光された極紫外光
４１ポンプ用バルブ
４２排気ポンプ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 External cooling trap 2 Internal cooling trap 3 Resist sample 4 Cooling / heating machine for external cooling trap 5 Cooling / heating machine for internal cooling trap 6 Vacuum tank 7 Valve for pump 8 Exhaust pump 9 Carrier gas introduction valve 10 Collection pipe 11 Electrode Ultraviolet light 12 Vacuum drive mechanism 15 Opening 21 Cooling trap 31 Condensing optical system 32 Condensed extreme ultraviolet light 41 Valve for pump 42 Exhaust pump

Claims

A device for collecting outgas generated inside a vacuum vessel,
An outgas collection device comprising: a first cooling trap that collects an outgas that is a measurement target; and a second cooling trap that collects a gas component other than the outgas that is a measurement target.

The second cooling trap that collects gas components other than outgas is installed between an inner wall of the vacuum vessel and the first cooling trap that collects outgas. Item 4. The outgas collection device according to item 1.

The said 2nd cooling trap which collects gas components other than outgas is comprised so that the whole said 1st cooling trap which collects outgas may be enclosed, The Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. Outgas collection device.

4. The outgas trap according to claim 3, wherein a surface area of the first cooling trap that collects outgas is equal to a surface area inside the second cooling trap that collects a gas component other than outgas. Collector.

The outgas collection according to claim 3 or 4, further comprising independent exhaust means for exhausting the inside of the vacuum vessel and the inside of the second cooling trap that collects gas components other than outgas. apparatus.

The degree of vacuum in the vicinity of the first cooling trap for collecting outgas by providing independent exhaust means for exhausting the inside of the vacuum vessel and the second cooling trap for collecting gas components other than outgas. Is kept below the order of 1/100 of the degree of vacuum at the time of outgas generation.

The outgas collection device according to any one of claims 1 to 6, wherein both or any one of the first cooling trap and the second cooling trap is a cryopump.

8. The method according to claim 1, wherein the first trap that is applied to an exposure apparatus for semiconductor microfabrication and collects an outgas has a hole necessary for exposure of an exposure sample. The outgas collection apparatus as described in.

The optical system exposed through the hole necessary for exposure has a condensing optical system, and the opening angle of the hole viewed from the exposure sample is 0.05 or more and 0.16 steradian or less. The outgas collection device according to claim 8.

The outgas collection apparatus according to claim 8 or 9, wherein the exposure apparatus performs exposure with extreme ultraviolet light including a wavelength of 13.5 nm.

A method for collecting outgas in a vacuum vessel,
A step of collecting a gas component other than outgas by the second cooling trap before the outgas is generated, and a step of collecting the outgas component by the first cooling trap after the generation of the outgas. Outgas collection method.

The outgas collection method according to claim 11, further comprising a step of baking the first cold trap and / or the second cold trap before use.

The outgas collection method according to claim 11 or 12, wherein both or either of the first cooling trap and the second cooling trap is a cryopump.

The outgas trap according to any one of claims 11 to 13, wherein a differential exhaust method for exhausting the inside of the vacuum vessel and the inside of the second cooling trap that collects gas components other than the outgas is used. Collection method.

The outgas collection method according to any one of claims 11 to 14, wherein the outgas collection method is applied to an exposure apparatus for semiconductor fine processing.