JP4547997B2

JP4547997B2 - 真空容器、露光装置、及び検査装置

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Publication number: JP4547997B2
Application number: JP2004166489A
Authority: JP
Inventors: 敏正下田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2004-06-04
Filing date: 2004-06-04
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2024-06-04
Also published as: JP2005347582A

Description

本発明は、荷電粒子線やＥＵＶ光を使用した露光装置、検査装置等に使用するのに好適な真空容器、及びこの真空容器を使用した露光装置、検査装置に関するものである。

近年、半導体集積回路の微細化に伴い、光の回折限界によって制限される光学系の解像力を向上させるために、１３ｎｍ程度の波長を有するＥＵＶ光を使用したＥＵＶ露光装置、荷電粒子線を使用した荷電粒子線露光装置が開発されている。このようなＥＵＶ露光装置、荷電粒子線露光装置は、原版上のパターンを感応基板上に投影する投影光学系を収めた鏡筒や、原版を移動・位置決めする原版ステージ、感応基板を移動・位置決めする感応基板ステージ等を具備している。これらのステージ等のコンポーネントは、ＥＵＶ光や荷電粒子線の空気による吸収を防ぐために、真空チャンバ内に配置されるのが一般的である。この真空チャンバには、真空引きのための真空ポンプが接続されている。

同様、検査装置においても、照明光学系からの光又は荷電粒子線を試料に導き、試料から反射される光又は荷電粒子線、あるいは前記荷電粒子線の照射によって発生する粒子線を結像面に結像させる照明・投影光学系を納めた鏡筒と、試料を移動・位置決めする試料ステージとを有しており、これらの構成部分は、真空チャンバ内に収納されるのが普通である。この真空チャンバには、真空引きのための真空ポンプが接続されている。

しかしながら、真空引きのための真空ポンプの振動が前記真空チャンバに伝わると、その振動のために、露光性能や検査性能が阻害される恐れがある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、真空ポンプの振動が、収納されている装置に伝わりにくい真空容器、及びこの真空容器を使用した露光装置、検査装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための第１の手段は、防振性を必要とする真空容器であって、高度の真空度を必要とする高度真空容器と、前記高度真空容器が必要とする真空度よりは低い真空度を必要とする低度真空容器が結合されており、これら高度真空容器と低度真空容器の双方を収納するチャンバを有し、当該チャンバは、前記高度真空容器に連通する第１の部分と、前記低度真空容器に連通する第２の部分に分けられ、前記第１の部分と前記第２の部分の間には絞り機構が設けられ、前記高度真空容器と低度真空容器は、防振構造体を介して前記チャンバに接続され、前記低度真空容器は、前記チャンバに連通しており、かつ、前記チャンバの前記第２の部分内の気体を排気するドライポンプと、前記チャンバの前記第１の部分内の気体を排気する、ドライポンプとターボ分子ポンプを直列接続した排気系を有することを特徴とする真空容器（請求項１）である。

本手段においては、チャンバの第１の部分気体は、ドライポンプとターボ分子ポンプを直列接続した排気系により排気されるので、この部分は高度の真空となる。それに対し、チャンバの第２の部分は、ドライポンプのみによって排気されるので真空度は低くなる。よって、前記第１の部分に連通する高度真空容器内では真空度が高く、前記第２の部分に連通する低度真空容器内では真空度が低くなる。

そして、チャンバと、高度真空容器、低度真空容器とは、防振構造体を介して接続されているので、高度真空容器、低度真空容器には、ドライポンプやターボ分子ポンプの振動は伝わりにくい。

しかし、このような構造にするだけでは、チャンバの第１の部分と第２の部分が連通してしまい、両者の真空度を異ならせることが困難になる。よって、第１の部分と第２の部分の間に絞り機構を設け、絞り機構を介して連通させるようにしている。このようにすることにより、チャンバと高度真空容器、低度真空容器との接続を避けながら、チャンバの第１の部分と第２の部分の真空度を異ならせることができる。

なお、本明細書及び特許請求の範囲において単に「連通」といった場合、実質的に気体の流通の抵抗となるものが無く、両者の間に問題となるような真空度の差が生じない程度の大きさの開口が設けられていることを意味する。

前記課題を解決するための第２の手段は、防振性を必要とする真空容器であって、高度の真空度を必要とする高度真空容器と、前記高度真空容器が必要とする真空度よりは低い真空度を必要とする低度真空容器が結合されており、これら高度真空容器と低度真空容器の双方を収納するチャンバを有し、当該チャンバは、前記高度真空容器に連通する第１の部分と、前記低度真空容器に連通する第２の部分と、前記第１の部分と前記第２の部分の中間に設けられた中間室に分けられ、前記第１の部分と前記中間室の間、及び前記中間室と前記第２の部分の間には、それぞれ絞り機構が設けられ、前記高度真空容器と低度真空容器は、防振構造体を介して前記チャンバに接続され、前記低度真空容器は、前記チャンバに連通しており、前記チャンバ内の第２の部分内の気体を排気するドライポンプと、前記チャンバの第１の部分内の気体を排気する、ドライポンプとターボ分子ポンプを直列接続した第１の排気系と、前記中間室内の気体を排気する、ドライポンプとターボ分子ポンプを直列接続した第２の排気系とを有することを特徴とする真空容器（請求項２）である。

本手段の技術的思想は、基本的には前記第１の手段と同じであるが、チャンバの第１の部分と第２の部分の間に、これらの部分と絞り機構を介して連通する中間室が設けられ、この中間室の気体がドライポンプとターボ分子ポンプを直列接続した第２の排気系により高度の真空にされているところが異なっている。よって、第１の部分と第２の部分を絞り機構を介して直接連通させた第１の手段より、高度真空容器内の真空度をより安定して高めることができる。

前記課題を解決するための第３の手段は、防振性を必要とする真空容器であって、高度の真空度を必要とする高度真空容器と、前記高度真空容器が必要とする真空度よりは低い真空度を必要とする低度真空容器が結合されており、これら高度真空容器と低度真空容器の双方を収納するチャンバを有し、前記高度真空容器と低度真空容器は、防振構造体を介して前記チャンバに接続され、前記低度真空容器は、前記チャンバに連通しており、前記高度真空容器は、中空凸部を介して前記チャンバと連通しており、前記チャンバ内の気体を排気するドライポンプと、前記高度真空容器内の気体を排気する、ドライポンプとターボ分子ポンプを直列接続した排気系を有し、前記ターボ分子ポンプから前記高度真空容器に至る配管は、前記中空凸部の中を通って、前記中空凸部との間で絞り機構を構成し、かつ、前記真空容器に接触していないことを特徴とする真空容器（請求項３）である。

本手段の技術的思想は、基本的には前記第１の手段と同じであるが、チャンバ内に第１の部分、第２の部分に相当するような区分された部分が設けられておらず、高度真空容器とチャンバの間が、絞り機構を介して連通するようになっている。そして、この絞り機構が、中空凸部とターボ分子ポンプから前記高度真空容器に至る配管の間に設けられた隙間を小さくすることによって形成されるようになっている。このような手段においても、チャンバと高度真空容器、低度真空容器とは防振構造体を介して接続されるようにすることができるので、ポンプ類の振動が、各真空容器に伝わりにくくすることができる。

前記課題を解決するための第４の手段は、前防振性を必要とする真空容器であって、高度の真空度を必要とする高度真空容器と、前記高度真空容器が必要とする真空度よりは低い真空度を必要とする低度真空容器が結合されており、これら高度真空容器と低度真空容器の双方を収納するチャンバを有し、前記チャンバ内の気体を排気するドライポンプと、前記高度真空容器内の気体を排気し、ドライポンプとターボ分子ポンプを直列接続した排気系と、を有し、前記高度真空容器は、べローズにより前記ターボ分子ポンプの配管と連結され、前記低度真空容器は、前記チャンバに連通しており、前記高度真空容器と低度真空容器は、前記防振構造体と前記べローズを介して前記チャンバに接続されていることを特徴とする真空容器（請求項４）である。

本手段においては、高度真空容器と低度真空容器とはベローズにより隔離されているので、互いの真空度を独立に制御することができる。そして、チャンバと高度真空容器とはベローズと防振構造体によって結合されているので、ポンプ類の振動が、各真空容器に伝わりにくくすることができる。

前記課題を解決するための第５の手段は、原版上のパターンを感応基板上に投影する投影光学系を収めた鏡筒と、前記原版を移動・位置決めする原版ステージと、前記感応基板を移動・位置決めする感応基板ステージと、前記原版ステージ及び前記感応基板ステージをそれぞれ収容する原版ステージ容器、感応基板ステージ容器とを有する露光装置であって、前記鏡筒又は前記鏡筒を収納する容器を前記高度真空容器、前記原版ステージ容器、感応基板ステージ容器をそれぞれ前記低度真空容器とする前記第１の手段から第４の手段のいずれかの真空容器を有することを特徴とする露光装置（請求項５）である。

本手段においては、ポンプ類の振動が露光装置に伝わるのを抑えることができ、かつ、鏡筒及び各ステージ容器内を、所定の真空度に保つことができる。

前記課題を解決するための第６の手段は、試料を照明する照明光を形成する照明光学系と、当該照明光学系からの光又は荷電粒子線を前記試料に導き、前記試料から反射される前記光又は荷電粒子線、あるいは前記荷電粒子線の照射によって発生する粒子線を結像面に結像させる照明・投影光学系を納めた鏡筒と、前記試料を移動・位置決めする試料ステージと、前記照明光学系を収納する照明容器、前記試料ステージを収納する試料ステージ容器とを有する検査装置であって、前記鏡筒又は前記鏡筒を収納する容器を前記高度真空容器、前記照明容器、試料ステージ容器をそれぞれ前記低度真空容器とする前記第１の手段から第４の手段のいずれかの真空容器を有することを特徴とする検査装置（請求項６）である。

本手段においては、ポンプ類の振動が検査装置に伝わるのを抑えることができ、かつ、鏡筒及び各容器内を、所定の真空度に保つことができる。

本発明によれば、真空ポンプの振動が、収納されている装置に伝わりにくい真空容器、及びこの真空容器を使用した露光装置、検査装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態である真空容器及び露光装置の概要を示す図である。

露光装置の照明光学系１から照射された荷電粒子線又はＥＵＶ光は、レチクルステージ２に搭載されたレチクルを照明し、レチクルに形成されたパターンを、投影光学系３を介して、ウエハステージ４に搭載されたウエハ上に露光転写する。

レチクルステージ２は、レチクルチャンバ５内に収納され、投影光学系３は鏡筒６内に収納され、ウエハステージ４はウエハチャンバ７内に収納されている。さらに、鏡筒６は高度真空容器８内に収納されている。ここで、レチクルチャンバ５、鏡筒６、ウエハチャンバ７とも高度の真空を要求されるが、特にこの中で鏡筒６に対しては、レチクルチャンバ５、ウエハチャンバ７よりも高度の真空が要求される。よって、レチクルチャンバ５、ウエハチャンバ７が請求項中の低度真空容器に、高度真空容器８が請求項中の高度真空容器に対応する。レチクルチャンバ５、ウエハチャンバ７、高度真空容器８は一体化されており、それらを収納するチャンバ９がさらに設けられている。

そして、レチクルチャンバ５、ウエハチャンバ７、高度真空容器８は、チャンバ９のベースプレート１０の上に、防振台１１（真空エアマウント）を介して支持されている。高度真空容器８は、チャンバ９の第１の部分９ａと連通しており、第１の部分９ａには、ターボ分子ポンプ１２が接続されて、第１の部分９ａ内の気体を排気するようになっている。そして、ターボ分子ポンプ１２にはドライポンプ１３が直列接続されており、これらターボ分子ポンプ１２とドライポンプ１３が直列接続された排気系により、第１の部分９ａ内を高度の真空に保つようになっている。よって、第１の部分９ａと連通する高度真空容器８、鏡筒６内も、高度の真空に保たれる。

レチクルチャンバ５には開口５ａが形成され、レチクルチャンバ５の内部はチャンバ９の第２の部分９ｂと連通していて、それにより、レチクルチャンバ５の内部の圧力は第２の部分９ｂの内部の圧力と等しくなるようにされている。同様、ウエハチャンバ７には開口７ａが形成され、ウエハチャンバ７の内部は第２の部分９ｂと連通していて、それにより、ウエハチャンバ７の内部の圧力は第２の部分９ｂの内部の圧力と等しくなるようにされている。第２の部分９ｂには、ドライポンプ１４が接続されており、第２の部分９ｂ内の排気を行うようになっている。しかし、この排気系にはターボ分子ポンプが設けられていないので、前記第１の部分に対して真空度が劣るもの（１０Ｐａ程度）となっている。

ところで、第１の部分９ａと、第２の部分９ｂとを完全に隔壁により分離するわけにはいかない。このようにすると、レチクルチャンバ５、ウエハチャンバ７、高度真空容器８とチャンバ９との間を隔壁で結合しなければならず、ターボ分子ポンプ１２、ドライポンプ１３、ドライポンプ１４の振動がチャンバ９を通してレチクルチャンバ５、ウエハチャンバ７、高度真空容器８に伝わってしまうためである。

そこで、本実施の形態においては、第１の部分９ａと第２の部分９ｂとの間に絞り機構１５を設けて、絞り機構１５を介して第１の部分９ａと第２の部分９ｂとを連通させるようにしている。このようにすると、レチクルチャンバ５、ウエハチャンバ７、高度真空容器８とチャンバ９とを切り離すことができ、かつ、絞り機構１５により、第１の部分９ａと第２の部分９ｂとの圧力差を保つことができる。図１においてハッチングを施した領域が高度真空領域１０^−５Ｐａ程度）となる。そして、図１を見ると分かるように、レチクルチャンバ５、ウエハチャンバ７、高度真空容器８は、防振台１１を介してしかチャンバ９と結合されていないので、ターボ分子ポンプ１２、ドライポンプ１３、ドライポンプ１４の振動が伝わりにくくなっている。

図２は本発明の第２の実施の形態である真空容器及び露光装置の概要を示す図である。以下の図において、前出の図に示された構成要素と同じ構成要素には、同じ符号を付してその説明を省略する。

図２に示す実施の形態においては、第１の部分９ａと第２の部分９ｂの間に中間室１６が設けられ、第１の部分９ａと中間室１６の間は絞り機構１７を介して、中間室１６と第２の部分９ｂの間は絞り機構１８を介して連通するようにされていること、この中間室１６中の気体を排気するために、ターボ分子ポンプ１９とドライポンプ２０を直列に配列した排気系が設けられていることが、図１に示した実施の形態と異なっている。

第１の実施の形態では、約１０^−５Ｐａ程度の内圧を有する第１の部分９ａと、約１０Ｐａの内圧を有する第２の部分９ｂの部分を絞り機構１５で結合して、その抵抗により両者の圧力差を保つようになっているので、絞り機構１５の抵抗を非常に大きくしなければならず、従って、チャンバ９とレチクルチャンバ５、ウエハチャンバ７、高度真空容器８の隙間が微小になるという問題点があった。

本実施の形態においては、第１の部分９ａと第２の部分９ｂを直接絞り機構を介して連通させず、中間室１６を介在させて連通させ、第１の部分９ａと中間室１６の間は絞り機構１７を介して、中間室１６と第２の部分９ｂの間は絞り機構１８を介して連通するようにすると共に、ターボ分子ポンプ１９とドライポンプ２０を直列に配列した排気系により中間室１６の内部を１０^−３Ｐａ程度の圧力にしている。よって、第１の実施の形態に比して、より安定に第１の部分９ａ内の圧力を１０^−５Ｐａ程度に保てると共に、チャンバ９とレチクルチャンバ５、ウエハチャンバ７、高度真空容器８の隙間を大きくすることができる。

図３は本発明の第３の実施の形態である真空容器及び露光装置の概要を示す図である。図３に示す実施の形態においては、図１に示すチャンバ９の第１の部分９ａと第２の部分９ｂが設けられておらず、高度真空容器８に中空凸部８ａが設けられて高度真空容器８が中空凸部８ａを介してチャンバ９と連通しており、ターボ分子ポンプ１２からの配管２１が、中空凸部８ａの中を通って、高度真空容器８中の気体を排気するようになっている。そして、中空凸部８ａと配管２１との間は狭くされて絞り機構を構成している。この絞り機構は、図１、図２に示したものと異なり、長さが長いのでその分抵抗を大きくしてコンダクタンスを小さくすることができる。よって、高度真空容器８内とチャンバ９内の気圧の差を大きく保つことができる。

図４は本発明の第４の実施の形態である真空容器及び露光装置の概要を示す図である。図３に示す実施の形態においては、図１に示すチャンバ９の第１の部分９ａと第２の部分９ｂが設けられておらず、高度真空容器８内の気体を排気するターボ分子ポンプ１２の配管がベローズ２２により高度真空容器８に連結されていて、高度真空容器８とチャンバ９とが遮断されているところが異なっている。

従って、この実施の形態においては、図１〜図３に示した実施の形態と異なり、レチクルチャンバ５、ウエハチャンバ７、高度真空容器８とチャンバ９とが、防振台１１以外にベローズ２２によっても連結されている。よって、図１〜図３に示した実施の形態に比して、ターボ分子ポンプ１２、ドライポンプ１３、ドライポンプ１４の振動がレチクルチャンバ５、ウエハチャンバ７、高度真空容器８に伝わり易いという欠点を有するが、高度真空容器８とチャンバ９とが完全に分離されているので、高度真空容器８とチャンバ９とを異なる真空度に保つことが容易となる。

以上の実施の形態においては、露光装置を例として説明したが、検査装置においても、同様の構成とすることができる。又、鏡筒を高度真空容器内に収納していたが、鏡筒の構造によっては、鏡筒を高度真空容器内に収納するのでなく、鏡筒そのものを高度真空容器として使用することもできる。さらに、本発明の真空容器は、露光装置や検査装置に限られず、収納される装置に、真空ポンプの振動をなるべく伝えないことが要求される装置用に使用することができる。

本発明の第１の実施の形態である真空容器及び露光装置の概要を示す図である。本発明の第２の実施の形態である真空容器及び露光装置の概要を示す図である。本発明の第３の実施の形態である真空容器及び露光装置の概要を示す図である。本発明の第１の実施の形態である真空容器及び露光装置の概要を示す図である。

符号の説明

１…照明光学系、２…レチクルステージ、３…投影光学系、４…ウエハステージ、５…レチクルチャンバ、５ａ…開口、６…鏡筒、７…ウエハチャンバ、７ａ…開口、８…高度真空容器、８ａ…中空凸部、９…チャンバ、９ａ…第１の部分、９ｂ…第２の部分、１０…ベースプレート、１１…防振台、１２…ターボ分子ポンプ、１３…ドライポンプ、１４…ドライポンプ、１５…絞り機構、１６…中間室、１７…絞り機構、１８…絞り機構、１９…ターボ分子ポンプ、２０…ドライポンプ、２１…配管、２２…ベローズ

Claims

防振性を必要とする真空容器であって、高度の真空度を必要とする高度真空容器と、前記高度真空容器が必要とする真空度よりは低い真空度を必要とする低度真空容器が結合されており、これら高度真空容器と低度真空容器の双方を収納するチャンバを有し、当該チャンバは、前記高度真空容器に連通する第１の部分と、前記低度真空容器に連通する第２の部分に分けられ、前記第１の部分と前記第２の部分の間には絞り機構が設けられ、前記高度真空容器と低度真空容器は、防振構造体を介して前記チャンバに接続され、前記低度真空容器は、前記チャンバの第２の部分に連通しており、かつ、前記チャンバの前記第２の部分内の気体を排気するドライポンプと、前記チャンバの前記第１の部分内の気体を排気する、ドライポンプとターボ分子ポンプを直列接続した排気系を有することを特徴とする真空容器。
防振性を必要とする真空容器であって、高度の真空度を必要とする高度真空容器と、前記高度真空容器が必要とする真空度よりは低い真空度を必要とする低度真空容器が結合されており、これら高度真空容器と低度真空容器の双方を収納するチャンバを有し、当該チャンバは、前記高度真空容器に連通する第１の部分と、前記低度真空容器に連通する第２の部分と、前記第１の部分と前記第２の部分の中間に設けられた中間室に分けられ、前記第１の部分と前記中間室の間、及び前記中間室と前記第２の部分の間には、それぞれ絞り機構が設けられ、前記高度真空容器と低度真空容器は、防振構造体を介して前記チャンバに接続され、前記低度真空容器は、前記チャンバの第２の部分に連通しており、前記チャンバ内の第２の部分内の気体を排気するドライポンプと、前記チャンバの第１の部分内の気体を排気する、ドライポンプとターボ分子ポンプを直列接続した第１の排気系と、前記中間室内の気体を排気する、ドライポンプとターボ分子ポンプを直列接続した第２の排気系とを有することを特徴とする真空容器。
防振性を必要とする真空容器であって、高度の真空度を必要とする高度真空容器と、前記高度真空容器が必要とする真空度よりは低い真空度を必要とする低度真空容器が結合されており、これら高度真空容器と低度真空容器の双方を収納するチャンバを有し、前記高度真空容器と低度真空容器は、防振構造体を介して前記チャンバに接続され、前記低度真空容器は、前記チャンバに連通しており、前記高度真空容器は、中空凸部を介して前記チャンバと連通しており、前記チャンバ内の気体を排気するドライポンプと、前記高度真空容器内の気体を排気する、ドライポンプとターボ分子ポンプを直列接続した排気系を有し、前記ターボ分子ポンプから前記高度真空容器に至る配管は、前記中空凸部の中を通って、前記中空凸部との間で絞り機構を構成し、かつ、前記真空容器に接触していないことを特徴とする真空容器。
防振性を必要とする真空容器であって、高度の真空度を必要とする高度真空容器と、前記高度真空容器が必要とする真空度よりは低い真空度を必要とする低度真空容器が結合されており、これら高度真空容器と低度真空容器の双方を収納するチャンバを有し、前記チャンバ内の気体を排気するドライポンプと、前記高度真空容器内の気体を排気し、ドライポンプとターボ分子ポンプを直列接続した排気系と、を有し、前記高度真空容器は、べローズにより前記ターボ分子ポンプの配管と連結され、前記低度真空容器は、前記チャンバに連通しており、前記高度真空容器と低度真空容器は、防振構造体と前記べローズを介して前記チャンバに接続されていることを特徴とする真空容器。
原版上のパターンを感応基板上に投影する投影光学系を収めた鏡筒と、前記原版を移動・位置決めする原版ステージと、前記感応基板を移動・位置決めする感応基板ステージと、前記原版ステージ及び前記感応基板ステージをそれぞれ収容する原版ステージ容器、感応基板ステージ容器とを有する露光装置であって、前記鏡筒又は前記鏡筒を収納する容器を前記高度真空容器、前記原版ステージ容器、感応基板ステージ容器をそれぞれ前記低度真空容器とする請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の真空容器を有することを特徴とする露光装置。
試料を照明する照明光を形成する照明光学系と、当該照明光学系からの光又は荷電粒子線を前記試料に導き、前記試料から反射される前記光又は荷電粒子線、あるいは前記荷電粒子線の照射によって発生する粒子線を結像面に結像させる照明・投影光学系を納めた鏡筒と、前記試料を移動・位置決めする試料ステージと、前記照明光学系を収納する照明容器、前記試料ステージを収納する試料ステージ容器とを有する検査装置であって、前記鏡筒又は前記鏡筒を収納する容器を前記高度真空容器、前記照明容器、感応試料ステージ容器をそれぞれ前記低度真空容器とする請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の真空容器を有することを特徴とする検査装置。