JP6278427B1 - 光学装置、及び除振方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】光の照射位置を安定化することができる光学装置、及びその除振方法を提供する。【解決手段】本発明の一態様にかかる光学装置は、光源用チャンバ１０と、光源用チャンバ１０内に配置されたＥＵＶ光源１２と、光学系用チャンバ２０と、光学系用チャンバ２０内に配置され、ベローズ５０を介して光学系用チャンバ２０内に入射した光を対象物に導く光学系３０と、光学系用チャンバ２０内に配置され、ＥＵＶ光源１２で発生したＥＵＶ光Ｌ２を検出する光学センサ２２と、光源用チャンバ１０に対する光学系用チャンバ２０の相対位置を検出するために設けられた位置センサ５１と、光学センサ２２と位置センサ５１との検出結果に基づいて、光源用チャンバを除振する第２の除振装置１１と、を備えたものである。【選択図】図１

Description

本発明は、光学装置、及びその除振方法に関する。
半導体の微細化を担うリソグラフィ技術に関しては、現在、露光波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザを露光光源としたＡｒＦリソグラフィが量産適用されている。また、露光装置の対物レンズとウエハとの間を水で満たして、解像度を高める液浸技術（ＡｒＦ液浸リソグラフィと呼ばれる。）も量産に利用され始めている。さらに一層の微細化を実現するために、露光波長１３．５ｎｍのＥＵＶＬ（Extremely Ultraviolet Lithography）の実用化に向けて様々な技術開発が行われている。
ＥＵＶ光を用いる装置では、光学系を真空チャンバ内に配置して、光路を真空としている。真空ポンプやステージなどの駆動機構がある場合、振動が発生してしまう。さらに、光源で振動発生することもある。したがって、除振台を用いた露光装置が開示されている。
特許文献１のＥＵＶ露光装置では、２つの除振台を有している。一方の除振台は、ステージ装置とローダとを除振し、他方の除振台は照明光学系と投影光学系とを除振する。特許文献２の除振装置は、空気バネを用いた除振台を備えている。
特許文献３の露光装置は、露光装置本体部と、レーザ発振部と、防振台とを備えている。露光装置本体部内の装置は全て防振台に設置されている。そして、レーザ発振部と露光装置本体部とが蛇腹状の接続部で接続されている。これにより、レーザ発振部での振動が露光装置本体側に伝達するのを防いでいる。
特開２００５−１３６１２０号公報 特開平１１−２６４４４４号公報 特開平１１−３２７１５５号公報
このような光学装置では、光源からの光の照射位置が照射位置を安定させる必要がある。したがって、冷却機構、駆動機構等で発生する振動を確実に除振することが必要となる。また、光源として、ＤＰＰ光源を用いた場合、発光点の位置が変動してしまうという問題点がある。
本発明は、このような事情を背景としてなされたものであり、光の照射位置を安定させることができる光学装置、及びその除振方法を提供することを目的とするものである。
本実施形態の一態様にかかる光学装置は、光源用真空チャンバと、前記光源用真空チャンバ内に配置された光源と、光学系用真空チャンバと、前記光源用真空チャンバと前記前記光学系用真空チャンバとを接続し、前記光源で発生した光が通過するベローズと、前記光学系用真空チャンバ内に配置され、前記ベローズを介して前記光学系用真空チャンバ内に入射した光を対象物に導く光学系と、前記光学系用真空チャンバを除振する第１の除振装置と、前記光学系用真空チャンバ内に配置され、前記光源で発生した光を検出する光学センサと、前記光学系用真空チャンバに対する前記光源用真空チャンバの相対位置を検出するために設けられた位置センサと、前記光学センサの前記位置センサとの検出結果に基づいて、前記光源用真空チャンバを除振する第２の除振装置と、を備えたものである。これにより、光の照射位置を安定させることができる。
上記の光学装置は、前記位置センサで検出された相対位置が所定の目標位置になるように前記第２の除振装置を制御する制御部をさらに備え、前記制御部が、前記光学センサでの前記光の検出位置に基づいて、前記目標位置を補正するようにしてもよい。これにより、光の照射位置を安定させることができる。
上記の光学装置において、前記光学センサでの前記光の検出位置に基づいて、前記光源からの光の光軸に垂直な面内における前記目標位置が補正されていてもよい。これにより、光の照射位置を安定させることができる。
上記の光学装置において、前記光学センサが前記光源の発光点と共役な位置に配置されていてもよい。これにより、発光点の位置ずれを適切に検出することができ、光の照射位置を安定させることができる。
上記の光学装置において、前記ベローズがＳ字状に湾曲していてもよい。光源用チャンバの振動が光学系用チャンバに伝達するのを効果的に防ぐことができる。
上記の光学装置において、前記光源用真空チャンバと前記光学系用真空チャンバとの間に設けられ、前記光源用真空チャンバ、及び前記光学系用真空チャンバの圧力に応じて動作する空気バネをさらに備えていてもよい。これにより、除振装置のアクチュエータにかかる負荷を低減することができる。
上記の光学装置において、前記光源がＥＵＶ（Extremely Ultraviolet）光を発生するＤＰＰ（Discharge Produced Plasma）光源であってもよい。
本発明に係る除振方法は、光源用真空チャンバと、前記光源用真空チャンバ内に配置された光源と、光学系用真空チャンバと、前記光源用真空チャンバと前記前記光学系用真空チャンバとを接続し、前記光源で発生した光が通過するベローズと、前記光学系用真空チャンバ内に配置され、前記ベローズを介して前記光学系用真空チャンバ内に入射した光を対象物に導く光学系と、を備えた光学装置における除振方法であって、前記光源用真空チャンバ内に配置された光学センサで、前記光源で発生した光を検出するステップと、前記光源用真空チャンバに対する前記光学系用真空チャンバの相対位置を位置センサで検出するステップと、前記光学センサと前記位置センサとの検出結果に基づいて、前記光源用真空チャンバを除振するステップと、を備えたものである。これにより、光の照射位置を安定させることができる。
上記の除振方法において、前記位置センサで検出された相対位置が所定の目標位置になるように制御し、前記光学センサでの前記光の検出位置に基づいて、前記目標位置を補正するようにしてもよい。これにより、光の照射位置を安定させることができる。
上記の除振方法において、前記光学センサでの前記光の検出位置に基づいて、前記光源からの光の光軸に垂直な面内における前記目標位置が補正されていてもよい。これにより、光の照射位置を安定させることができる。
上記の除振方法において、前記光学センサが前記光源の発光点と共役な位置に配置されていてもよい。これにより、発光点の位置ずれを適切に検出することができ、光の照射位置を安定させることができる。
上記の除振方法において、前記ベローズがＳ字状に湾曲していてもよい。光源用チャンバの振動が光学系用チャンバに伝達するのを効果的に防ぐことができる。
上記の除振方法において、前記光源用真空チャンバと前記光学系用真空チャンバとの間に設けられ、前記光源用真空チャンバ、及び前記光学系用真空チャンバの圧力に応じて動作する空気バネをさらに備えていてもよい。これにより、除振装置のアクチュエータにかかる負荷を低減することができる。
上記の除振方法において、前記光源がＥＵＶ光を発生するＤＰＰ光源であってもよい。
本発明によれば、光の照射位置を安定させることができる光学装置、及びその除振方法を提供することができる。
本実施の形態１にかかる検査装置の構成を示す図である。 検査装置の制御系を示すブロック図である。 チャンバの連結部分の構成を示す図である。 チャンバの連結部分の制御構成を示すブロック図である。
実施の形態１．
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。まず、図１を用いて本実施形態に係る光学装置の全体構成を説明する。本実施の形態では、光学装置がＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）光を用いて、ＥＵＶマスクを検査する検査装置１００となっている。したがって、試料４２はＥＵＶマスクとなっている。なお、試料４２となるＥＵＶマスクはパターン付きマスクでもよく、パターンなしのマスクブランクスであってもよい。
（装置構成）
本実施の形態にかかる検査装置１００は、光源用チャンバ１０と、第２の除振装置１１と、ＥＵＶ光源１２、楕円面鏡１３と、光学系用チャンバ２０と、第１の除振装置２１と、光学系３０と、ステージ４１と、処理装置４５と、ベローズ５０と、位置センサ５１とを備えている。
光源用チャンバ１０は、真空チャンバであり、図示しない真空ポンプに接続されている。光源用チャンバ１０内には、ＥＵＶ光源１２と、楕円面鏡１３が配置されている。光源用チャンバ１０は、第２の除振装置１１の上に設置されている。第２の除振装置１１は、光源用チャンバ１０を除振する。すなわち、第２の除振装置１１は、光源用チャンバ１０に対する床等からの振動を除去する。第２の除振装置１１は、アクティブ除振台であり、センサからの出力に応じて駆動するアクチュエータを備えている。第２の除振装置１１のアクチュエータとしては、例えば、空気圧アクチュエータを用いることができる。第２の除振装置１１の制御については後述する。
光学系用チャンバ２０は、真空チャンバであり、図示しない真空ポンプに接続されている。光学系用チャンバ２０と光源用チャンバ１０とは、ベローズ５０によって、連結されている。すなわち、光学系用チャンバ２０の内部空間と、光源用チャンバ１０との内部空間とは、ベローズ５０を介して接続されている。光源用チャンバ１０と光学系用チャンバ２０の内部空間が真空状態となっているため、ＥＵＶ光が真空中を伝播する。なお、光源用チャンバ１０と光学系用チャンバ２０の排気は共通の真空ポンプにより行われてもよく、別々の真空ポンプにより行われてもよい。
ベローズ５０は蛇腹状の真空配管である。さらに、ベローズ５０は、光学系用チャンバ２０と光源用チャンバ１０との間に伝達する振動を吸収する。したがって、光源用チャンバ１０内のＥＵＶ光源１２の駆動機構で発生した振動が光学系用チャンバ２０に伝達するのを抑制することができる。
光学系用チャンバ２０内には、ステージ４１と光学系３０とが配置されている。光学系用チャンバ２０は、第１の除振装置２１の上に設置されている。第１の除振装置２１は、光学系用チャンバ２０を除振する。第１の除振装置２１は、光学系用チャンバ２０に対する床等からの振動を除去する。第１の除振装置２１は、アクティブ除振台であり、センサからの出力に応じて駆動するアクチュエータを備えている。
第２の除振装置１１と第１の除振装置２１のアクチュエータとしては、例えば、空気圧アクチュエータを用いることができる。なお、空気圧アクチュエータに限らず、ピエゾアクチュエータ又は磁歪素子等をアクチュエータとして用いてもよい。
第１の除振装置２１は、光学系用チャンバ２０の加速度を検出して、加速度を打ち消すようにフィードバック制御、及びフィードフォワード制御を行う。すなわち、光学系用チャンバ２０の加速度が０に近づくように、第１の除振装置２１は、空気圧アクチュエータの空気圧をフィード制御する。これにより、光学系用チャンバ２０に発生する振動を抑制することができる。
光学系用チャンバ２０には、ステージ４１が設けられている。ステージ４１の上には、試料４２が載置されている。ステージ４１はＸＹＺステージなどの駆動ステージである。ステージ４１が光軸と垂直なＸＹ平面内において移動することで、試料４２が移動する。これにより、試料４２の照明位置が変化するため、試料４２の任意の位置を観察することができる。
光学系用チャンバ２０内には、光学系３０、及び光学センサ２２が設けられている。光学系３０は、楕円面鏡３１と、取り出しミラー３２と、落とし込みミラー３３と、シュバルツシルト拡大光学系３６と、凹面鏡３７と、凹面鏡３８と、カメラ３９とを備えている。シュバルツシルト拡大光学系３６は、穴開き凹面鏡３４と凸面鏡３５とを備えている。
まず、ＥＵＶ光源からのＥＵＶ光Ｌ１を試料４２に導くための照明光学系について説明する。ＥＵＶ光源１２は、検査対象である試料４２の露光波長と同じ１３．５ｎｍのＥＵＶ光Ｌ１を発生する。ＥＵＶ光源１２は、例えば、放電を利用するＤＰＰ（Discharge Produced Plasma）光源である。また、ＥＵＶ光源１２は回転電極や回転式フォイルトラップを備えたＤＰＰ光源であってもよい。ＥＵＶ光源１２は点光源となっている。回転電極、及び回転式フォイルトラップは、モータなどのアクチュエータを有しているため、振動源となる。回転電極、及び回転式フォイルトラップの回転に伴い、振動が発生する。
ＥＵＶ光源１２で発生したＥＵＶ光Ｌ１は拡がりながら進む。ＥＵＶ光源１２から発生したＥＵＶ光Ｌ１は、楕円面鏡１３で反射する。楕円面鏡１３で反射したＥＵＶ光Ｌ１は、絞られながら進む。そして、ＥＵＶ光Ｌ１は、ベローズ５０を通過する。なお、ベローズ５０の内部に、楕円面鏡１３によるＥＵＶ光Ｌ１の集光点が配置されている。よって、ベローズ５０からのＥＵＶ光Ｌ１は拡がりながら進む。ベローズ５０を介して、光学系用チャンバ２０内に入射したＥＵＶ光Ｌ１は、楕円面鏡３１で反射する。楕円面鏡３１で反射したＥＵＶ光Ｌ１は、絞られながら進んで、落とし込みミラー３３に入射する。
落とし込みミラー３３は平面鏡であり、試料４２の真上に配置されている。落とし込みミラー３３で反射したＥＵＶ光Ｌ１が試料４２に入射する。楕円面鏡３１は、試料４２にＥＵＶ光Ｌ１を集光する。このように、試料４２の検査領域がＥＵＶ光Ｌ１で照明される。したがって、ＥＵＶ光Ｌ１が試料４２を照明する照明光となる。
さらに、楕円面鏡３１と落とし込みミラー３３との間の光路中には、取り出しミラー３２が配置されている。取り出しミラー３２は、瞳位置の近傍に配置されている。取り出しミラー３２は、ＥＵＶ光Ｌ１の一部を光学センサ２２の方向に反射する。具体的には、取り出しミラー３２はＥＵＶ光Ｌ１の光路の一部に配置されている。取り出しミラー３２は、ＥＵＶ光Ｌ１の光路の途中まで挿入されているため、取り出しミラー３２にはＥＵＶ光Ｌ１の一部が入射する。取り出しミラー３２で反射したＥＵＶ光をＥＵＶ光Ｌ２とする。取り出しミラー３２は、瞳の一部を切り出す。このように、取り出しミラー３２によってＥＵＶ光Ｌ１がサンプリングされる。
取り出しミラー３２で反射したＥＵＶ光Ｌ２は光学センサ２２に入射する。画素が２次元アレイ状に配列されたエリアセンサである。具体的には、光学センサ２２は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどである。光学センサ２２は、検出結果を処理装置４５に出力する。
光学センサ２２は、ＥＵＶ光源１２の発光点と共役な位置に配置されている。したがって、ＥＵＶ光源１２の発光点の位置が変化すると、光学センサ２２におけるＥＵＶ光Ｌ２の入射位置も変化する。ＥＵＶ光源１２の発光点の位置変化に応じて、光学センサ２２に対するＥＵＶ光Ｌ２の入射位置が変化する。例えば、発光点の位置が光軸と垂直な面内において変化すると、ＥＵＶ光Ｌ２が光学センサ２２の異なる画素に入射する。したがって、光学センサ２２の検出結果に応じて、ＥＵＶ光源１２における発光点の位置変化を検出することができる。光学センサ２２は、基準となる基準位置からの発光点の位置ずれを検出している。なお、光学センサ２２で検出される検出位置は、ＥＵＶ光Ｌ１の光軸に垂直な平面内における位置である。光学センサ２２は、後述するカメラ３９よりも低倍率で画像を撮像する。
次に、試料４２からの光を検出する検出光学系について説明する。上記のようにＥＵＶ光Ｌ１は試料４２の検査領域を照明している。試料４２で反射したＥＵＶ光をＥＵＶ光Ｌ３とする。試料４２で反射したＥＵＶ光Ｌ３はシュバルツシルト拡大光学系３６に入射する。シュバルツシルト拡大光学系３６は試料４２の上に配置された穴開き凹面鏡３４、及び凸面鏡３５を備えている。
試料４２で反射したＥＵＶ光Ｌ３は、穴開き凹面鏡３４に入射する。穴開き凹面鏡３４の中心には、穴３４ａが設けられている。穴開き凹面鏡３４で反射されたＥＵＶ光Ｌ３は、凸面鏡３５に入射する。凸面鏡３５は、穴開き凹面鏡３４からのＥＵＶ光Ｌ３を穴開き凹面鏡３４の穴３４ａに向けて反射する。穴開き凹面鏡３４の穴３４ａを通過したＥＵＶ光Ｌ３は、凹面鏡３７、及び凹面鏡３８で反射して、カメラ３９に入射する。シュバルツシルト拡大光学系３６、凹面鏡３７、及び凹面鏡３８によって、試料４２の検査領域がカメラ３９に拡大投影される。
凹面鏡３８で反射されたＥＵＶ光Ｌ３はカメラ３９で検出される。カメラ３９は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ、ＴＤＩ（Time Delay Integration）センサ等の撮像装置であり、試料４２を撮像する。すなわち、カメラ３９は、試料４２の検査領域の拡大像を撮像する。
カメラ３９で撮像された試料４２の画像は、処理装置４５に出力される。処理装置４５は、プロセッサやメモリなどを有する演算処理装置であり、試料４２の画像に基づいて、検査を行う。例えば、処理装置４５は、試料４２の画像の輝度をしきい値と比較することで欠陥検査を行う。また、処理装置４５は、ステージ４１の座標を制御している。これにより、試料４２の欠陥座標を特定することができる。
光源用チャンバ１０と光学系用チャンバ２０とには、位置センサ５１が設けられている。位置センサ５１は、光学系用チャンバ２０に対する光源用チャンバ１０の相対位置を検出する。位置センサ５１は、例えばレーザ変位計である。具体的には、位置センサ５１は、６軸センサでありチャンバの相対位置を検出する。
そして、位置センサ５１は検出した相対位置を、位置検出信号として処理装置４５に出力される。さらに、光学センサ２２からの検出信号が処理装置４５に入力されている。処理装置４５は、位置センサ５１での検出結果と、光学センサ２２での検出結果とに基づいて、第２の除振装置１１を制御する。
（除振制御）
次に、第２の除振装置１１の制御について、図２を用いて説明する。図２は、第２の除振装置１１の制御構成を示すブロック図である。位置センサ５１が６軸センサであるため、図２では、位置センサ５１の６軸センサのそれぞれを第１の位置センサ５１ａ〜第６の位置センサ５１ｆと示している。
第２の除振装置１１は、第１のアクチュエータ６４ａ〜第６のアクチュエータ６４ｆを備えている。第１のアクチュエータ６４ａ〜第６のアクチュエータ６４ｆは、アクティブ除振を行うための空気圧アクチュエータである。
中心位置検出演算装置６１、及び座標演算装置６２は、図１の処理装置４５の一部として機能する。中心位置検出演算装置６１、及び座標演算装置６２は、第２の除振装置１１を制御する制御部となる。具体的には、座標演算装置６２が第２の除振装置１１を制御するための制御信号を生成する。中心位置検出演算装置６１、及び座標演算装置６２はプロセッサやメモリなどを備えるマイコンなどによって構成されていてもよい。
第１のアクチュエータ６４ａ〜第６のアクチュエータ６４ｆは、第１の電空レギュレータ６３ａ〜第６電空レギュレータ６３ｆが供給するエア圧力によってそれぞれ制御される。例えば、第１の電空レギュレータ６３ａ〜第６電空レギュレータ６３ｆが供給するエア圧力が大きくなるほど、第１のアクチュエータ６４ａ〜第６のアクチュエータ６４ｆの駆動量が大きくなる。第１の電空レギュレータ６３ａ〜第６電空レギュレータ６３ｆが供給するエア圧力は、座標演算装置６２の制御信号に応じて制御される。
もちろん、第１のアクチュエータ６４ａ〜第６のアクチュエータ６４ｆは独立して駆動する。すなわち、座標演算装置６２は第１の電空レギュレータ６３ａ〜第６電空レギュレータ６３ｆを独立して制御するための制御信号をそれぞれ生成する。
以下の説明において、第１のアクチュエータ６４ａ〜第６のアクチュエータ６４ｆを区別しない場合、アクチュエータ６４として示す。同様に、第１の電空レギュレータ６３ａ〜第６電空レギュレータ６３ｆを区別しない場合、電空レギュレータ６３として示す。本実施の形態では、位置センサ５１が６軸センサであるため、第１のアクチュエータ６４ａ〜第６のアクチュエータ６４ｆの数を６個としているが、位置センサ５１及びアクチュエータ６４の数は特に限定されるものでない。位置センサ５１の数と、アクチュエータの数とは、適宜変更可能であり、異なる数でもよい。
第１の位置センサ５１ａ〜第６の位置センサ５１ｆのそれぞれは１軸の加速度又は角速度を検出する。したがって、第１の位置センサ５１ａ〜第６の位置センサ５１ｆは６軸の加速度センサを構成する。第１の位置センサ５１ａ〜第６の位置センサ５１ｆの位置検出信号は、座標演算装置６２に出力される。
座標演算装置６２は、位置検出信号に基づいて、目標位置を算出する。例えば、位置センサ５１が検出した相対位置が一定になるように、座標演算装置６２は目標位置を算出する。そして、座標演算装置６２は、目標位置に応じた制御信号を生成する。これにより、光学系用チャンバ２０に対する光源用チャンバ１０の相対位置が一定となるように、第２の除振装置１１が除振を行う。換言すると、座標演算装置６２は、光学系用チャンバ２０と光源用チャンバ１０との位置関係が一定となるように、第１の電空レギュレータ６３ａ〜第６電空レギュレータ６３ｆを制御する。
例えば、位置センサ５１の座標系と第２の除振装置１１の座標系とで、軸方向が異なっている。具体的には、位置センサ５１である６軸センサの検出軸によって位置センサの座標系が規定され、第１のアクチュエータ６４ａ〜第６のアクチュエータ６４ｆの駆動軸によって第２の除振装置１１の座標系が規定されている。検出軸と駆動軸は異なる方向になるため、座標演算装置６２は座標変換を行う。すなわち、位置センサ５１の座標系における位置座標を、第２の除振装置１１の座標系における位置座標に変換する。そして、座標演算装置６２は、光源用チャンバ１０の相対位置が所定の位置になるように、制御信号を生成する。
このように、座標演算装置６２が位置検出信号に基づいて、目標位置を算出している。そして、座標演算装置６２が目標位置に基づいた制御信号を生成する。第２の除振装置１１の第１のアクチュエータ６４ａ〜第６のアクチュエータ６４ｆが、光源用チャンバ１０の位置が目標位置となるように駆動する。したがって、光学系用チャンバ２０に対する光源用チャンバ１０の相対位置が一定となる。これにより、安定した照射位置でＥＵＶ光Ｌ１を試料４２に照射することができる。照射位置がずれて検査領域が暗くなるのを防ぐことができるため、検査をより安定して行うことができる。
さらに、本実施の形態では、光学センサ２２が、検出信号を中心位置検出演算装置６１に出力している。上記の通り、光学センサ２２からの検出信号は、ＥＵＶ光源１２における発光点の位置に対応している。すなわち、中心位置検出演算装置６１はＥＵＶ光Ｌ１の光軸に垂直な平面内における発光点の位置ずれを検出している。例えば、中心位置検出演算装置６１は、光学センサ２２の検出面（２次元画素アレイ）におけるＥＵＶ光Ｌ２の重心座標を算出する。そして、検出面におけるＥＵＶ光Ｌ２の重心位置の変化に基づいて、中心位置検出演算装置６１が位置ずれ量を測定する。中心位置検出演算装置６１は、発光点の位置ずれ量を示す誤差信号を座標演算装置６２に出力する。
そして、座標演算装置６２は、誤差信号に含まれる位置ずれ量に基づいて、目標位置を補正する。具体的には、座標演算装置６２は、光軸と垂直な平面内における位置ずれ量を、第２の除振装置１１の座標系における位置ずれ量に変換する。そして、座標演算装置６２は、光学センサ２２が検出した位置ずれ量を打ち消すように、目標位置を補正する。具体的には、位置ずれ量に応じた補正量を、制御信号に含まれる目標位置に加える。そして、光源用チャンバ１０が補正された目標位置になるように、座標演算装置６２はアクチュエータ６４をフィードバック制御する。
このようにすることで、試料４２におけるＥＵＶ光Ｌ１の照射位置を安定させることができる。すなわち、発光点の位置が、カメラ３９における試料上の観察点の位置と共役な位置関係になるように、座標演算装置６２が位置ずれを補正する。ＥＵＶ光源１２において発光点の位置が変動した場合でも、試料４２におけるＥＵＶ光Ｌ１の照射位置が一定となる。このような除振方法によって、検査をより安定して行うことができる。
中心位置検出演算装置６１からの誤差信号は、ＥＵＶ光Ｌ１の光軸に垂直な平面内における補正量を目標位置に与え、それ以外の軸方向については目標位置に与えないようにしてもよい。すなわち、回転成分、及びチルト成分については、位置センサ５１からの位置検出信号のみに基づいて、制御される。
このように、光学センサ２２の検出結果と、位置センサ５１の検出結果と、に基づいて、座標演算装置６２が第２の除振装置１１を制御している。すなわち、第１の除振装置２１のように加速度を打ち消すような制御ではなく、光源用チャンバ１０の相対位置の変化、及び発光点の位置ずれ量を打ち消すように、座標演算装置６２がアクチュエータ６４をフィードバック制御している。このようにすることで、機械的な振動だけでなく、発光点の位置変化も除去することができる。よって、効果的に除振することができ、照射位置を安定させることができる。よって、安定した検査が可能となる。
なお、誤差信号の更新周期は、位置検出信号の更新周期よりも遅くすることが可能である。例えば、発光点の位置は、熱膨張などによりドリフトすることが多く、急激には変化しない。よって、誤差信号の更新周期を１分〜１０分程度に設定してもよい。
また、本実施の形態では、光学センサ２２としてエリアセンサを用いているため、光軸調整が容易となる。例えば、メンテナンス等でのＥＵＶ光源１２の交換前後において、ＥＵＶ光Ｌ１の光軸のずれの検出が容易になる。すなわち、ＥＵＶ光源１２の交換前後において、光学センサ２２におけるＥＵＶ光Ｌ２の入射位置を測定して、交換前の入射位置に一致するようにアライメントを行う。これにより、ＥＵＶ光源１２の交換を容易に行うことができる。特に、光学センサ２２は、カメラ３９に比べて倍率が低く、視野が広いため、ＥＵＶ光Ｌ２の入射位置が大きくずれた場合でも、容易に光軸調整を行うことができる。
さらに、光軸調整時において、光軸な垂直な平面内の位置だけでなく、光軸方向の位置を調整するようにしてもよい。位置センサ５１は、６軸センサであるので、光軸方向における位置変化を検出することができる。位置センサ５１の検出結果に応じて、アクチュエータ６４を光軸に沿った方向に駆動する。これにより、楕円面鏡１３と楕円面鏡３１との距離を変えることができ、焦点位置を調整することができる。このようにすることで、３次元的なフォーカス調整を容易に行うことができる。これにより、焦点位置ずれを防ぐことができ、焦点位置を試料４２上に調整することができる。また、光軸調整は、ＥＵＶ光源１２の交換時だけでなく、ＥＵＶ光源１２の使用中に定期的に行ってもよい。
（チャンバの連結箇所）
次に、２つの真空チャンバの連結箇所の好適な一例について、図３を用いて説明する。図３は、図１で示した光源用チャンバ１０と光学系用チャンバ２０との連結箇所を示す図である。光源用チャンバ１０の光学系用チャンバ２０に向かう壁をチャンバ壁１０ａとして示している。光学系用チャンバ２０の光源用チャンバ１０に向かう壁をチャンバ壁２０ａとして示している。チャンバ壁１０ａとチャンバ壁２０ａとは対向して配置されており、互に平行になっている。
光源用チャンバ１０と光学系用チャンバ２０とはベローズ５０で連結されている。具体的には、ベローズ５０の一端は、チャンバ壁１０ａに固定され、他端はチャンバ壁２０ａに固定されている。チャンバ壁１０ａとチャンバ壁２０ａとの間に配置されたベローズ５０は、Ｓ字状に湾曲している。したがって、ＥＵＶ光Ｌ１の光軸ＯＸ１は、チャンバ壁１０ａと直交する方向から傾いている。同様に、ＥＵＶ光Ｌ１の光軸ＯＸ１は、チャンバ壁２０ａと直交する方向から傾いている。
ベローズ５０を直線的に設けた場合、回転方向の剛性が高くなる。すなわち、ベローズ５０の中心軸周りの回転方向の振動は、ベローズ５０に吸収されずに、チャンバ間を伝達してしまう。しかしながら、本実施の形態のように、ベローズ５０をＳ字状にくねらせて、接続することにより、回転方向の剛性を低くすることができる。これにより、ベローズ５０が回転方向の振動を吸収することができる。
さらに、チャンバ壁１０ａとチャンバ壁２０ａとの間には空気バネ７４が設けられている。ここでは、２つの空気バネ７４がチャンバ壁１０ａとチャンバ壁２０ａとの間に設けられている。空気バネ７４はベローズ５０の両側にそれぞれ設けられている。すなわち、２つの空気バネ７４の間に、ベローズ５０が配置されている。
空気バネ７４は、光源用チャンバ１０、及び光学系用チャンバ２０の圧力に応じて動作する。例えば、光源用チャンバ１０と光学系用チャンバ２０を真空状態とした場合に、チャンバ同士が引き合う力を打ち消すように空気バネ７４が動作する。このようにすることで、第２の除振装置１１、及び第１の除振装置２１のアクチュエータにかかる負荷を低減することができる。
なお、チャンバ壁１０ａとチャンバ壁２０ａとの間に配置される空気バネ７４の数は、１個でもよく、３個以上でもよい。空気バネ７４は、２以上とすることが好ましい。複数の空気バネ７４をベローズ５０の周辺に回転対称に配置する事によって、チャンバ壁１０ａとチャンバ壁２０ａとの間にモーメント力を発生させず、第２の除振装置１１及び第１の除振装置２１のアクチュエータの負荷を低減することができる。
次に、空気バネ７４を制御するための制御系について、図４を用いて説明する。図４は、空気バネ７４を制御する制御構成を示すブロック図である。差圧計７１は、光源用チャンバ１０と光学系用チャンバ２０の圧力を測定する。具体的には、差圧計７１は光源用チャンバ１０の差圧（大気圧との圧力差）と、光学系用チャンバ２０の差圧（大気圧との圧力差）とを測定する。そして、差圧計７１は測定圧力を換算回路７２に出力する。
換算回路７２は、２つの測定圧力に基づいて、光源用チャンバ１０と光学系用チャンバ２０との間に発生する力に換算する。光源用チャンバ１０と光学系用チャンバ２０とが真空状態になった場合において、差圧に応じて光源用チャンバ１０と光学系用チャンバ２０とに引き合う力が発生する。すなわち、大気圧から真空にすると、ベローズ５０が縮む方向に力が発生して、チャンバ間の距離が接近する。換算回路７２は、差圧に応じて、引き合う力を算出する。なお、光源用チャンバ１０と光学系用チャンバ２０との間に発生する力は、各チャンバの形状、面積及び差圧等に応じて決定することができる。
換算回路７２は、チャンバ間に発生する力をキャンセルするように、電空レギュレータ７３の圧力を制御する。電空レギュレータ７３は、空気バネ７４を駆動するための圧力を発生している。よって、空気バネ７４は、チャンバ間に発生する力をキャンセルするように駆動される。
このような構成によって、光源用チャンバ１０と光学系用チャンバ２０とを引き合う力がキャンセルされる。よって、第２の除振装置１１、及び第１の除振装置２１のアクチュエータが常時、差圧により引き合う力をキャンセルする必要がなくなる。光源用チャンバ１０、光学系用チャンバ２０が大気圧であっても、真空であっても、第２の除振装置１１、及び第１の除振装置２１のアクチュエータの動作状態が変化しないように維持することができる。換言すると、チャンバ同士が引き合う力が空気バネ７４で打消されるため、第２の除振装置１１、及び第１の除振装置２１において、引き合う力を打ち消すための余分な推力が不要となる。第２の除振装置１１、及び第１の除振装置２１を小型化することができる。
なお、図３に示すチャンバ連結の構成は、実施の形態１に示す検査装置１００に限らず、その他の光学装置に適用してもよい。例えば、図１に示す構成以外の検査装置、観察装置、露光装置等に図３に示す構成を適用することができる。
本実施の形態にかかる光学装置は、第１の真空チャンバと、第２の真空チャンバと、第１の真空チャンバと、第２の真空チャンバとを接続するベローズを備え、ベローズがＳ字状に湾曲して設けられているものである。これにより、ベローズが光束を遮ることなく回転方向を含めた全方向の振動の伝達を抑制することができる。
さらに、光学装置には、第１の真空チャンバを除振する第１の除振装置と、第２の真空チャンバを除振する第２の除振装置とが設けられており、第１の真空チャンバと、第２の真空チャンバとの間には、空気バネが配置されており、第１の真空チャンバと、第２の真空チャンバの圧力に応じて、空気バネが動作する。これにより、真空排気時において、除振装置のアクチュエータにかかる負荷を軽減することができる。
上記の説明では、検査装置１００の構成について説明したが、本発明は、検査装置以外の光学装置に適用することができる。例えば、測定装置、観察装置、露光装置等の光学装置について、照射位置を安定させることができる。本実施の形態にかかる光学装置は、特に、空気中での吸収が大きいＥＵＶ光やＶＵＶ光を用いた光学装置に好適である。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態よる限定は受けない。
１０ 光源用チャンバ
１１ 第２の除振装置
１２ ＥＵＶ光源
１３ 楕円面鏡
２０ 光学系用チャンバ
２１ 第１の除振装置
２２ 光学センサ
３０ 光学系
３１ 楕円面鏡
３２ 取り出しミラー
３３ 落とし込みミラー
３４ 穴開き凹面鏡
３５ 凸面鏡
３６ シュバルツシルト拡大光学系
３７ 凹面鏡
３８ 凹面鏡
３９ カメラ
４１ ステージ
４２ 試料
４５ 処理装置
５１ 位置センサ
６１ 中心位置検出演算装置
６２ 座標演算装置
６３ 電空レギュレータ
６４ アクチュエータ
７１ 差圧計
７２ 換算回路
７３ 電空レギュレータ
７４ 空気バネ
１００ 検査装置

Claims (10)

  1. 光源用真空チャンバと、
    前記光源用真空チャンバ内に配置された光源と、
    光学系用真空チャンバと、
    前記光源用真空チャンバと前記光学系用真空チャンバとを接続し、前記光源で発生した光が通過するベローズと、
    前記光学系用真空チャンバ内に配置され、前記ベローズを介して前記光学系用真空チャンバ内に入射した光を対象物に導く光学系と、
    前記光学系用真空チャンバを除振する第１の除振装置と、
    前記光学系用真空チャンバ内に配置され、前記光源で発生した光を検出する光学センサと、
    前記光学系用真空チャンバに対する前記光源用真空チャンバの相対位置を検出するために設けられた位置センサと、
    前記光学センサと前記位置センサとの検出結果に基づいて、前記光源用真空チャンバを除振する第２の除振装置と、
    前記位置センサで検出された相対位置が所定の目標位置になるように前記第２の除振装置を制御する制御部と、を備え、
    前記第１の除振装置と前記第２の除振装置のうち、前記第１の除振装置のみがチャンバの加速度を打ち消すように除振しており、
    前記制御部が、前記光学センサでの前記光の検出位置に基づいて、前記光源からの光の光軸に垂直な面内における前記目標位置を補正する光学装置。
  2. 前記光学センサが前記光源の発光点と共役な位置に配置されている請求項１に記載の光学装置。
  3. 前記ベローズがＳ字状に湾曲している請求項１、又は２に記載の光学装置。
  4. 前記光源用真空チャンバと前記光学系用真空チャンバとの間に設けられ、前記光源用真空チャンバ、及び前記光学系用真空チャンバの圧力に応じて動作する空気バネをさらに備えた請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学装置。
  5. 前記光源がＥＵＶ（Extremely Ultraviolet）光を発生するＤＰＰ（Discharge Produced Plasma）光源である請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学装置。
  6. 光源用真空チャンバと、
    前記光源用真空チャンバ内に配置された光源と、
    光学系用真空チャンバと、
    前記光源用真空チャンバと前記光学系用真空チャンバとを接続し、前記光源で発生した光が通過するベローズと、
    前記光学系用真空チャンバ内に配置され、前記ベローズを介して前記光学系用真空チャンバ内に入射した光を対象物に導く光学系と、を備えた光学装置における除振方法であって、
    前記光源用真空チャンバ内に配置された光学センサで、前記光源で発生した光を検出するステップと、
    前記光源用真空チャンバに対する前記光学系用真空チャンバの相対位置を位置センサで検出するステップと、
    前記光学センサと前記位置センサとの検出結果に基づいて、前記光源用真空チャンバを除振するステップと、を備え、
    前記光学系用真空チャンバと前記光源用真空チャンバのうちの前記光学系用真空チャンバのみが加速度を打ち消すように第１の除振装置により除振されており、
    前記位置センサで検出された相対位置が所定の目標位置になるように前記光源用真空チャンバが第２の除振装置により制御され、
    前記光学センサでの前記光の検出位置に基づいて、前記光源からの光の光軸に垂直な面内における前記目標位置を補正する除振方法。
  7. 前記光学センサが前記光源の発光点と共役な位置に配置されている請求項６に記載の除振方法。
  8. 前記ベローズがＳ字状に湾曲している請求項６、又は７に記載の除振方法。
  9. 前記光源用真空チャンバと前記光学系用真空チャンバとの間に設けられ、前記光源用真空チャンバ、及び前記光学系用真空チャンバの圧力に応じて動作する空気バネをさらに備えた請求項６〜８のいずれか１項に記載の除振方法。
  10. 前記光源がＥＵＶ光を発生するＤＰＰ光源である請求項６〜９のいずれか１項に記載の除振方法。
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