JP2009021566A - プラズマベース放射線源の光学表面を清浄化する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】公知のガスラジカルの集積発生と、汚染された光学表面上でのその等方的な分散とを可能にするように、プラズマベースの放射線源においてデブリによって汚染された反射光学素子の光学表面の、その場での清浄化のための新規な可能性を見出す。
【解決手段】この課題は、ガスラジカルが光学表面全体に沿って２つの表面電極間の誘電体妨害放電によって生成されることで達成される。ガスラジカルは、少なくとも一つの表面電極の表面全体をカバーする少なくとも一つのバリア層上での電子移動によってほぼ例外なく発生させられ、Ｈｚ〜ｋＨｚ範囲の交流電圧が、バリア層で誘電分極を周期的に排除するために表面電極に印加されるので、コールドプラズマが連続的に発生させられ、堆積したデブリ粒子が光学表面上を案内されるガス流によってガス状反応生成物として除去される。
【選択図】図１

Description

本発明は、写真製版露光機（lithography exposure device）において、プラズマベース極紫外放射線源（plasma-based EUV radiation source）の高温乃至ホットプラズマ（hot plasma）によって放たれるデブリによって汚染される反射光学素子の光学表面、特に、半導体写真製版のための極紫外高出力放射線源における収集光学素子（collector optics）の光学表面を清浄化するための方法及び装置に関する。

US2004/011381A1 US6968850B2 US2006/0000489A1 WO2005/101122A1 US2007/0062557A1 D.Korzec, et al. in "Characterization of a slot antenna microwave plasma source for hydrogen plasma cleaning", J. Vac. Sci. Technol. A13, 4 (1995) 2074-2085

極紫外放射線は、概して、熱放射線源によって、特に高密度ホットプラズマの発生乃至生成によって発生され、当該ホットプラズマは、典型的には、レーザー励起プラズマ（LPP）又はガス放電プラズマ（GDP）に基づいて、空間において等方的に放たれる。したがって、極紫外放射線の適用のために、収集光学素子は、当該放射線源の近くに配置され、可能な限り最も大きな立体角から放たれた放射線を束ねる。

あらゆるプラズマベース放射線源の特徴は、所望の短波長放射線に加えて、高速イオン又は中性粒子もまた全ての方向にプラズマから放たれることである。これら粒子（デブリ）は、高精度な乃至敏感な表面を備えた反射光学素子として極紫外範囲のために構成される、プラズマ近くの収集光学素子及び集光光学素子に本質的に損傷を与え、当該光学素子は、直入射多層ミラー又は斜入射金属ミラーのいずれかである。いずれにしても、とりわけデブリ粒子が表面に堆積し、反射率を低減するという点で、表面は、衝突するデブリによって劣化させられる。

キセノンは別にして、極紫外半導体写真製版のための高出力放射線源において作動媒体としてスズ又はリチウムを用いることは、それらが１３．５ｎｍまわりの波長帯でより高いエネルギー変換効率を得られるのでますます一般的になってきている。放射線源で発生するか又はその隣接する周囲で発生するスズ蒸気、リチウム蒸気又は腐食された電極材料（例えば、タングステンやモリブデン）は、光学素子の比較的冷たい表面上で液化乃至凝縮され、そこで層として堆積する。この種の堆積物は、表面特性を変え、比較的早く光学素子の反射率を減少させる。

反応性ガス又はガスラジカルを用いる清浄化方法が、極紫外光学素子上の堆積物を取り除くために従来から知られている。例えば、特許文献１は、特に多層光学素子のために、原子状水素を用いて炭素及び炭化水素によって汚染される光学素子の清浄化を記述する。自由乃至遊離水素（free hydrogens）が、熱フィラメントを通って流れることにより閉じた冷却ハウジング内部に発生させられ、ガスの流れとして光学素子に向けられる。当該記述は、原位置乃至その場での清浄化（in-situ cleaning）に関するが、これは、（直入射）多層光学素子の前面における空間が極紫外放出プラズマを発生するために用意されているので、単に空間要因のために、半導体写真製版のための極紫外源でほとんど実行することができない。

さらに、斜入射のための光源収集光学素子を清浄化するために、特許文献２は、遊離フッ素を通じて腐食された電極材料のタングステンコーティングの除去を開示し、そこでは、回転楕円の形態での収集光学素子は、異なる電位がマイクロ波励起又はＨＦ励起によってそれらの間に導入されるフッ素ガスからプラズマを発生させるために適用される部分（例えば、ハーフシェル）に分割され、本プラズマは、腐食された電極材料（タングステン）を備えたガス状化合物を形成し、その際、当該ガス状化合物を単にポンプで排出させることができる。

白熱するフィラメントが、概して、ガス（例えば、水素）分子の熱分裂（thermal splitting）のための反応性ガスを再生するために用いられる。例えば、特許文献１は、特にモリブデン／シリコン多層光学素子のために水素で光学素子を清浄化する方法を記述し、当該多層光学素子では、原子状水素が光学表面に向けられる。水素の流れを発生させるためのこの目的のために示された機器は、冷却ヘアドライヤー（cooled blow dryer）と似ており、そこでは、水素分子は、入力側に導入され、過熱されたフィラメントグリッドによって活性化されて出力側に放出される。しかしながら、熱フィラメントは、それらが定期的な間隔で交換されなければならない点、及び、蒸発により汚染が引き起こされる点で不利益である。さらに、反応物の空間分布が小さなフィラメントにおいて不均一であり、且つ、収集光学素子は、通常、ビーム束における可能な限り最も高い効率を達成するために事実上点状のプラズマのまわりで全体の半分の空間を占めなければならないので、実質的な放射線影なしに、極紫外源の光学システムにおいて大きな表面（近接メッシュの）のフィラメントを一体化する可能性はわずかしかない。

さらに、特許文献３は、遊離フッ素又はフッ化炭素を発生するためのマイクロ波プラズマ又はフッ化水素プラズマを開示し、そこでは、遊離水素又は遊離酸素がフッ素含有ラジカルの反応生成物を取り除くために発生させられなければならない。遊離水素又は遊離酸素は、同じようにマイクロ波励起又はＨＦ励起によるか、又は、フッ素プラズマで対応する分子の相互作用により形成される。入れ子式光学システムの全ての場所に到達するという十分な均一性を備えたラジカルを発生させる困難性が残る。

流動プラズマ（flowing plasma）の均質性とエネルギーの連結効率とを改良するための装置が非特許文献１によって記述された。この目的のために、水素プラズマが発生させられ、そこでは、マイクロ波エネルギーが周辺部から内側円筒形石英管に連結され、当該石英管を通じて、ガスは内側に向けられたスロットアンテナシステム（SLAN）を通って環状導波管によって長手方向に流れる。このために、持続的な電磁波が環状導波管に発生させられ、アンテナスロットは、マイクロ波エネルギーの最大で均一に分散された連結を達成するために、その波節（wave nodes）で環状導波路の内側壁に配置される。この場合の欠点は、空間的に確定されたコンパクトな構成であり、当該構成によって、プラズマベースの極紫外源への一体化乃至集積化が妨げられる。

さらに、極紫外放射線の発生の間に多層ミラー上に堆積する炭素含有堆積物の除去のために、窒素又はハロゲンでの化学反応を通じて揮発性炭素化合物を発生させ、当該揮発性炭素化合物を吸引によって取り除くことができることが特許文献４から知られている。酸素及び水素の放電プラズマだけについて記述されるこの解決法は、酸素及び水素が極紫外放射線源で汚染される光学システムにとって実験設備内だけで使用可能であるという欠点を有する。

特許文献５は、写真製版露光器の光学要素を清浄化するための放電発生器を開示する。一つの改良型乃至変形において、放電発生器は、個々のミラーシェル（mirror shell）間のガスに高周波放電を静電誘導により発生させるために、収集ミラーの複数の入れ子式回転対象反射器の外側面まわりに複数の電流担持コイルを配置することによって収集ミラーに直接に一体化される。改良された構成において、回転対称反射器には、それらの外側面上に導電プレートが設けられる。隣接する反射器の、反対側に配置される導電プレートは、互いから絶縁され、隣接する反射器シェルの複数の対向配置される導電プレート間に多くの静電容量性放電を発生させるために、高電圧がそれらに放電発生器によって印加される。この解決法の短所は、高速電子に加え高速イオンが貫流するガスに発生させられ、電気的及び／又は磁気的な電界効果の結果として、当該高速電子及び高速イオンが入れ子式金属反射器シェルに加速されるので、発生させられたプラズマによって、反射器表面上に熱ストレスを生じさせ、追加的な望ましくないスパッタリング効果が加速されたイオンの結果生じることである。

本発明の目的は、ガスラジカルの一体化乃至集積発生（integrated generation）に起因する空間要求を増大させることなく、且つ、光学表面上での高熱ストレスもなく、公知のガスラジカルの集積発生と、汚染された光学表面上でのその等方的な分散とを可能にするように、プラズマベースの極紫外放射源におけるホットプラズマによって放たれるデブリにより汚染される反射光学素子の光学表面の、その場での清浄化のための新規な可能性を見出すことである。

本発明にしたがって、プラズマベース放射線源に又は下流側に配置される露光機器に配置され、放射線源のホットプラズマにより放たれたデブリ粒子によって汚染される反射光学素子の光学表面を清浄化するための方法であって、デブリ粒子と反応する少なくとも一種のガスが光学表面にわたって案内され、ガスラジカルが光学表面上での放電によって発生させられ、光学表面にわたって堆積したデブリ粒子がガスラジカルによって結合して、ガス状反応生成物を形成し、反応生成物がガス流によって光学表面から持ち去られる方法は、ガスラジカルが、閉じた光学表面全体に沿って、且つ、当該光学表面にわたっておよそ平行に配置される２つの表面電極間の誘電体妨害放電（dielectrically impeded discharge）によって発生させられ、ガスラジカルは、少なくとも一つの表面電極の表面全体を覆う少なくとも一つの誘電体バリア層上で誘電分極による電子移動によってほぼ例外なく発生させられ、ＨｚからｋＨｚの範囲の交流電圧が、バリア層での誘電分極を周期的に消滅させるために表面電極に印加されるので、均質な低温乃至コールドプラズマ（cold plasma）がガス流入から連続して発生させられ、この均質なコールドプラズマのガスラジカルは、誘電体妨害放電の間、実質的に運動エネルギーを全く吸収することができず、コールドプラズマは、堆積したデブリ粒子を結合するために、光学表面上をスパッタリングすることなく、且つ、熱ストレスなく、ガスの流れで光学表面上を案内され、デブリをガス状反応生成物として真空システムを通じて吸い出すことを特徴とされる。

誘電体妨害放電は、有利には、収集光学素子の隣接する入れ子式ミラー表面間に発生させられ、バリア層が、いずれの場合もそれぞれのミラー表面の非反射外側面に配置され、放電は、バリア層によって覆われる中心電極を用いて最も内側のミラー表面のために実行される。

しかしながら、多層ミラーの金属後部コーティングと、光学表面にわたって平行に形成されるグリッド電極との間に誘電体妨害放電を発生させることにより、誘電体妨害放電を適切には直入射多層ミラーでも用いることが可能であり、場合によっては、多層ミラーは、誘電体交互層（dielectric alternating layers）のシステムを有し、当該誘電体交互層システムは、バリア層として用いられる。

上記が当てはまらない場合は、誘電体妨害放電は、光学表面に対して平行に形成されるグリッド電極と金属後部コーティングとの間に発生させられ、グリッド電極には、誘電体バリア層が設けられる。

水素を流れ込ませることによって、誘電体妨害放電は、好ましくは、リチウム、スズ、炭素含有化合物、窒素含有化合物、及び、酸素含有化合物のグループからの金属堆積物を光学表面から取り除くために用いられる。さらに、誘電体妨害放電は、有利には、光学表面からタングステン又はモリブデンを取り除くために、フッ素の導入と共に用いられることもでき、そこでは、揮発性反応生成物（例えば、六フッ化モリブデン又は六フッ化タングステン）が発生させられる。光学表面上に堆積させられる金属を、同様に、他のハロゲン（塩素、臭素、ヨウ素）を用いることによって、揮発性反応生成物（例えば、三臭化タングステン、融点８０℃）に変換することができる。さらに、ガス状の一酸化炭素又は二酸化炭素を発生させることにより炭素含有化合物を取り除くために、酸素を用いることができる。多数の反応を、ガス混合物を用いることによって、同時に実行することができる。

上述の目的は、さらに、プラズマベース放射線源に又は下流側に配置される露光機器に配置され、放射線源のホットプラズマにより放たれるデブリ粒子によって汚染される反射光学素子の光学表面を清浄にするための装置にして、ガス送り器が、光学表面に沿って、少なくとも一種類の、デブリ粒子と反応するガスを流し込むために光学表面の端部に配置され、当該ガスは、ガスラジカルを平行な面で光学表面の少なくとも一部と関連させられる電極領域の関与で放電を用いて導入ガスから発生させることが可能であり、これらガスラジカルは、プラズマにより発生させられたデブリ粒子と共にガス状化合物を形成し、真空ポンプがこれらデブリ粒子を吸い出すために放射線源に設けられる装置において、閉じた光学表面は、どの場合も、それ自体を表面電極として形成されるか又は閉じた光学表面には光学表面に対して平行な裏面電極が設けられること、光学表面に対しておよそ平行に形成される表面電極が対向電極として光学表面にわたって配置されること、少なくとも一つの誘電体バリア層が、対向して配置された表面電極の一方の上で表面全体を覆うように表面電極間に配置されること、及び、対向して配置された表面電極がＨｚからｋＨｚの範囲での交流電圧を有する交流電源に接続されるので、コールドプラズマが空間的に均一に分散される継続的な誘電体妨害放電により表面電極間でガス流に発生させられ、ガスラジカルが光学表面を清浄化するために連続的に提供されること、を特徴とする装置でかなえられる。

交流電源は、適切には、１Ｈｚから１００ｋＨｚの間の範囲の周波数に調整することができる。

本発明は、斜入射のために構成され、入れ子式ミラー表面を有する収集光学素子で有利には実施され、そこでは、隣接する金属ミラー表面が、交流電源の異なる極に接続される表面電極としてどの場合も形成され、バリア層は、それぞれのミラー表面の非反射後部側に配置され、バリア層で覆われる中心電極は、最も内側のミラー表面のために設けられる。

対向して配置される表面電極と中心電極として用いられる入れ子式ミラーは、好ましくは、これらの逆の帯電を確実にするために、外側から内側に交互に同一交流電源の異なる極に接続される。しかしながら、これらを異なる交流電源に交互に接続することも可能であり、この場合、交流電源は、互いに対して反体の位相位置を有していなければならない。

表面電極に印加される交流電圧は、有利には、ミラー表面の間隔とバリア層の特性とに応じて、数十ボルトから数キロボルトの間である。

バリア層は、適切には、０．１μｍから数ｍｍの間の厚さを有する。

バリア層は、好ましくは、プラスチック（例えば、マイラー）、ガラス、又は、セラミック（例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３））から作られる。電気的特性（誘電性）に加えて、真空適合性（低気孔率（low porosity）、低アウトガス（low outgassing）など）もまた、本願のために確実にされなければならない。

さらに、本発明を、直入射のための多層ミラーとして形成される収集光学素子に適用することもでき、そこでは、光学表面の前面で所定の距離に配置され、光学表面に平行に形成されるグリッド電極と、金属裏面電極とが表面電極として交流電源に接続される。

グリッド電極は、適切には、光学表面への間隔に対して小さいメッシュ開口と５００μｍ未満のワイヤ断面（可能な限り幾何学的陰影を少なくするが、機械的な安定性はある）とを備えた細いワイヤグリッドとして構成され、好ましくは、良好な伝導率を備えた金属（例えば、銅、銀、金）から作られる。

グリッド電極には、有利には、バリア層を実現するためにその表面全体にわたって誘電体コーティングが設けられる。

多層ミラーのミラー表面が誘電体交互層システムとして構成される場合、誘電体交互層システム自身をバリア層として用いることができる。

誘電体交互層システムを有さない多層ミラーの別の構成において、多層ミラーのミラー表面には、バリア層（２２）として極紫外放射線に透明である誘電体被覆層乃至カバー層が設けられる。

本発明の背後にある基本的な思想は、放射線源の外側で、又は、写真製版露光装置の外側で、反応ガス（化学的に結合する望ましくないデブリ堆積物のためのガスラジカル）を発生させることは不都合であるということであり、これは、再結合プロセスが比較的長い供給ライン内で既に実行され、供給ラインが放射線の望ましくない陰影を引き起こし、均質にイオン化されたガスを導入することが実質的に不可能なためである。さらに、何にもまして、光学表面に対する熱ダメージ及び／又は汚染ダメージを、マイクロ波、静電誘導、又は、静電容量に基づき光学表面の直接的な上方でホットプラズマを発生させる、入れ子式の反射光学素子を清浄化するための公知の装置で防止することができない。

本発明は、誘電体被覆電極表面が清浄化されるべき光学素子に一体化される誘電体妨害放電に基づく「コールドプラズマ（低温プラズマ）」の発生を通じてこれら相反する問題点を解決する。一方では、入れ子式金属反射器が設けられる場合、２つの隣接する反射器が表面電極として用いられ、当該表面電極に交流電圧が印加され、且つ、当該表面電極の間で誘電体層が表面電極の非反射後部側に配置される。他方では、単シェル（single-shell）多層ミラー（例えば、モリブデン／シリコン多層ミラー）が設けられる場合、裏面電極と前面グリッド電極とが誘電体妨害放電のために用いられる。入れ子式収集光学素子における誘電体妨害放電の一体化は、適当なガスが入れ子式収集器間の空間に流れ込み、均質なコールドプラズマが誘電体妨害放電によって形成されるという点で、ガスラジカルが清浄化されるべき反射表面に非常に近接して発生させられるので特に有利であることが判明した。実質的に電子だけが誘電体妨害放電における電荷移動を担うので、ガスイオン（ガスラジカル）は、ほとんど熱エネルギーを吸収せず、したがって、二次的なスパッタリング効果をトリガーしない。

マイクロ波、静電誘導又は静電容量によって発生させられる「ホット」プラズマと比較して、光学表面を清浄化するために誘電体妨害放電によって発生させられる「コールド」プラズマを用いることにおける長所は、光学素子上で減少される熱ストレスにある。さらに、本放電プロセスは、電子だけが移動するため実質的に短めであるので、（ガスイオンと比較して電子のより小さな質量に起因して、）光学素子の表面上での放電イオン化に起因するスパッタリングへの実質的に減少された傾向も存在する。さらに、清浄化を、放射線源又は下流側に配置される写真製版露光機器内部に設備されたいかなる光学素子上でも（その場で）実行することが可能である。したがって、清浄化のために光学素子を分解する必要なしに、光学素子の表面品質をより長い期間にわたり維持することが可能である。

本発明は、プラズマベースの極紫外放射線源におけるホットプラズマによって放たれたデブリにより、写真製版光学機器で汚染される反射光学素子の光学表面を清浄化することを可能にし、ガスラジカルの集積発生のための追加の空間要求又は光学表面上での高い熱ストレスに応じる必要なしに、傷つきやすい光学表面上で公知のガスラジカルの集積発生と、その均質な分散とを可能にするその場での清浄化プロセスを実行することを可能にする。

本発明が、実施形態例を参照して以下でより十分に記述される。

入れ子式斜入射収集器１のために図１で概略的に示されるように、プラズマベースの極紫外放射線源におけるホットプラズマによって放たれたデブリにより写真製版露光機器において汚染される反射光学素子の光学表面を清浄にするための装置は、基本的に、２つの回転対称で同一直線状に配置されるミラー表面１１の形状をなし、当該ミラー表面は、同時に金属表面電極２１を形成して、それ自身交流電源２に接続される。ミラー表面１１の後に配置される誘電体バリア層２２は、（清浄に保たれるべきミラー表面１１が回転対称表面電極２１の内側にあるので、）２つの表面電極２１の間に配置される。したがって、誘電体妨害放電は、電圧が印加されたときに、２つの表面電極２１の間で可能である。

「無声放電（silent electrical discharge）」として１８５７年にワーナー・フォン・ジーメンス（Werner von Siemens）により既に記述されている誘電体妨害放電は、この特定の例示（極紫外放射線源における真空条件下）において以下の原理にしたがって作用する。ガスが流れる真空経路により分離される金属電極は、少なくとも一つの誘電体バリア層２２によって、追加的に電気的に絶縁され、当該誘電体バリア層は、（純粋な静電容量の）電気的なガス放電の以下の変更につながる。
‐本放電は、図形的な理由のために図１で示されるような多くの放電フィラメント（微小放電経路）２４の形態であるか又は均一放電（図示せず）としてのいずれかで起こる。均一放電の場合、表面電極２１間で放電体積全体にわたり延在する一種のヘイズ乃至もや（haze）が観察される。
‐電子は、ほぼ例外なく移動乃至転移される。したがって、放電の持続時間は、イオンの移動が実質的に抑圧されるので、ナノ秒範囲だけである。
‐ガス温度は、（ガスラジカル４１の）イオン温度によって決定的に決定され、当該イオン温度は、電子電荷移動のほぼ専用性乃至排他性（図２参照）のために、ほとんど増加しないので、「コールド」プラズマが作り出される。
‐電荷移動は、誘電体バリア層２２が電荷によって飽和させられると直ぐに停止する。
‐電荷によるバリア層２２の飽和のために、交流電源２が、安定したコールドプラズマを発生させるために表面電極２１に接続されなければならず、連続するガス流３は、表面電極２１間で連続的な放電プロセスを確実にすることを保証しなければならない。入れ子式ミラー表面１１のいかなる幾何学構成をもミラー表面１１の原形を変更することなしに、コールドプラズマ４で均一に満たすことができる。

図２は、ミラー表面１１の直ぐ近くでガスラジカル４１を発生させることにより、図１からの一部分における汚染された光学表面（ミラー表面１１）のその場での清浄化の概略プロセスシーケンスを示す。

一般的に制限すること無しに、遊離水素の発生が、ミラー表面１１からスズを清浄化するためにここで具体的に示される。しかしながら、以下に記述される物理的化学的プロセスは、他のデブリ堆積物（例えば、リチウム、タングステン、モリブデン、炭素含有化合物、窒素含有化合物、及び、酸素含有化合物等）を取り除くのに使用できる他の全てのタイプのガス、例えばハロゲン（フッ素、塩素、臭素、ヨウ素など）のために完全に類似の方法で実行される。

水素（Ｈ₂）が表面電極２１間に導入され、表面電極の一方は、流路に対してその「内側」（内側に置かれるミラー表面１１の後側又は外側）上をセラミック（Ａｌ_２Ｏ_３）のバリア層２２で覆われる。Ｈ_２分子は、誘電体妨害放電（放電フィラメント２４によって示される）によって遊離水素に分割され、当該遊離水素は、ミラー表面１１上に堆積するデブリ粒子（ｔｉｎ−Ｓｎ）５と直ちに化学結合を形成し、したがって、これらデブリ粒子５を、真空吸引によって発生させられるガス流３（場合により残留ガスラジカル４１を伴う）によって取り除かれるガス状反応生成物５１（ＳｎＨ_４）に変換する。収集光学素子１は、概して、真空チャンバー（図示せず）に配置されるので、ガス流３は、望ましくは放射線源（図示せず）の既存の真空ポンプを用いて収集光学素子１の端部で吸い出される。

バリア層２２の急速な飽和のせいでナノ秒範囲の持続期間にわたってだけ実行される誘電体妨害放電（「無声放電」としても知られる）に起因して、電子だけが（それらの低めの質量のせいで）電荷移動のために十分に加速させられる一方で、水素ラジカルは、いかなる運動エネルギーもほとんど吸収することができない。結果として、所謂「コールドプラズマ」が形成され、当該コールドプラズマは、高い熱エネルギー入力を発生させること無しに、又は、二次効果としてミラー表面１１における欠陥をスパッタリングすること無しに、ミラー表面１１の最適な清浄化を達成する。

発散性の放射線（divergent radiation）の斜入射結束のために、２つの有殻ミラー表面（two-shelled mirror surfaces）１１として３つの反射器で構成される入れ子式収集光学素子１が、複数の表面電極２１と中心電極２３とを交流電源２に接続するための図式乃至概略を明確にするために、図３に示される。

互いに対するミラー表面１１のほとんど同一の間隔のために、個々の表面電極２１自身の間の及び最も内側の電極２１と中心電極２３との間の全ての誘電体妨害放電を、高めの電圧が要求されることなく、同じ交流電源２によって供給することができる。個々のミラー表面１１間の間隔における差は、適当に寸法を合せられた電圧スプリッタ（図示せず）によって補償される。

１Ｈｚ〜１００ｋＨｚの間の値で、バリア層２２の飽和を消すために選択される周波数は、ガスのフッ化水素イオン化と比較してかなりの程度でより低い。選択された電極形状及びバリア層の材料に応じて、必要とされる電圧は、数十ボルトから数キロボルトの範囲である。示されるように、ミラー表面１１の間の中間領域へのガス導入を、収集光学素子１の入力側から、又は、対向する方向で、実行することができる。

概して、誘電体妨害放電に基づく光学素子清浄化は、斜入射光学素子及び直入射光学素子両者のために適用することができる。

概して多層ミラー１２として形成され、交互層システム１３及び１４で取り付けられた直入射光学素子上で、プラズマベースの極紫外放射線源におけるデブリ堆積物を取り除くための装置は、（図４及び図５に示されるように）非常にコンパクトにまた構成され、回転対称平行表面電極２１を用いて実施されることができる。しかしながら、少なくとも一つの表面電極２１を、この場合、追加的に設置しなければならない。

表面電極２１の一方は、金属サブストレートの使用を通じて、又は、裏面電極２５として多層ミラー１２の共通非金属サブストレート（common nonmetal substrate）の追加的な金属コーティングを通じて実現される。

可能な限り小さな極紫外放射線を吸収する対向電極が、第二表面電極２１として、多層ミラー１２の光学表面（ミラー表面１１）上方に配置されなければならない。このために、グリッド電極２６は、多層ミラー１２の表面と類似して形作られ、多層ミラー１２の上方に適当な間隔（数十ミリ〜数センチ）で配置される。

グリッド電極２６は、数百マイクロメータの厚みを有し、裏面電極２５に対する間隔のおよそ１０分の１のメッシュ開口（これは、およそ１〜１０ｍｍのメッシュ開口に相当する。）を有する金属ワイヤのワイヤグリッドである。良好な伝導率を有する金属（例えば、銅、銀、金）が、十分な機械的安定性を伴う最小限のワイヤ断面を達成するために、グリッド電極のための材料として用いられる。しかしながら、放射線発生プラズマの密接な近接性から生じる高ストレスのために、スチールワイヤ（好ましくはステンレススチール）からグリッド電極２６を作り出すこともまた有用である。

図４に示される実施形態例において、多層ミラー１２としての直接反射（直入射）収集光学素子１は、誘電体交互層システム１４で取り付けられ、当該誘電体交互層システムは、前面に取り付けられたグリッド電極２６と裏面電極２５との間でのバリア層２２として追加的な誘電体コーティング無しで用いられる。本実施形態例において、グリッド電極２６は、多層ミラー１２の汚染された光学表面１１に対向して平行に配置される。その曲率（通常は放物線状）を考慮して、適当なガス流が、図２を参照して上記に示されたのと同じように、コールドプラズマ４を発生させ、ガスラジカル４１を通じてデブリ堆積物５と結合させ、それらを取り除く、すなわち真空ポンプによりガス状反応生成物５１としてそれらを吸い出すために、多層ミラー１２により形成されるミラー表面１１上に流れ込まされる。

図５に記載の構成は、極紫外放射線のために典型的に用いられる（非誘電体）交互層システム１３を備えた多層ミラー１２（例えば、モリブデン／シリコン多層ミラー）のための本発明の実装を示す。しかしながら、図４に示される実施形態例とは、バリア層２２が実現される方法だけが相違する。

表面電極２１間に配置される誘電体バリア層２２は、図５にしたがって、グリッド電極２６のコーティング２７として実施され、当該コーティングは、グリッド電極２６の金属ワイアの完全な被覆として構成される。したがって、グリッド電極２６は、図４よりも幾分厚く描かれていて、拡大詳細図においてコーティング２７が設けられているようにして見分けられるだけである。光学表面（ミラー表面１１）を清浄化するための他の全ての要素及び作動原理は、図４を参照して記述されたものと同一である。

本発明にしたがう清浄化プロセスは、先の実施形態例に記述された収集光学素子１に限定されず、写真製版露光機器のビーム経路における他の反射光学素子にも類似の方法で適用することもできる。

斜入射のための２つの入れ子式金属反射器を備えた放射線収集器に対する誘電体妨害放出のための、本発明にしたがう装置の原理を示す。 水素の導入と放電フィラメントによるラジカルの形成（イオン化）とを通じて、スズによる汚染の例を参照する清浄化機構の概略図を示す。 ３つの入れ子式反射器と中心電極とにおける誘電体妨害放電のための収集器の構成を示す。 裏面電極と、前面グリッド電極とを備えた誘電体交互層システムを有する放射線の直入射のための多層ミラーを備える発明の構成を示し、誘電体交互層システムをバリア層として用いる。 誘電体コーティングを有する前面グリッド電極と裏面電極とを備えた誘電体交互層システムを有さない、放射線の直入射のための多層ミラーを備える発明の構成を示す。

符号の説明

１ 収集光学素子
１１ ミラー表面（光学表面）
１２ 多層ミラー
１３ 交互層システム
１４ 誘電体交互層システム
２ 交流電源
２１ 表面電極
２２ （誘電体）バリア層
２３ 中心電極
２４ 放電フィラメント
２５ 裏面電極
２６ グリッド電極
２７ （誘電）コーティング
３ ガス流
４ コールドプラズマ
４１ ガスラジカル
５ デブリ粒子
５１ 反応生成物

Claims (21)

1. プラズマベースの放射線源に又は下流側に配置される露光機器に配置され、放射線源のホットプラズマにより放たれたデブリ粒子によって汚染される反射光学素子の光学表面を清浄化するための方法であって、デブリ粒子と反応する少なくとも一種のガスが光学表面にわたって案内され、ガスラジカルが光学表面上での放電によって発生させられ、光学表面にわたって堆積したデブリ粒子がガスラジカルによって結合して、ガス状反応生成物を形成し、反応生成物がガス流によって光学表面から持ち去られる方法において、ガスラジカル（４１）が、閉じた光学表面（１１）全体に沿って且つ光学表面（１１）にわたっておよそ平行に配置される２つの表面電極（２１）間の誘電体妨害放電（２４）によって発生させられ、ガスラジカルは、少なくとも一つの表面電極（２１）の表面全体を覆う少なくとも一つの誘電体バリア層（２２）上で誘電分極による電子移動によってほぼ例外なく発生させられ、ＨｚからｋＨｚ範囲の交流電圧（２）が、バリア層（２２）での誘電分極を周期的に消滅させるために表面電極（２１）に印加されるので、均質なコールドプラズマ（４）が、ガス流入（３）から連続して発生させられ、この均質なコールドプラズマのガスラジカル（４１）は、放電（２４）の間、実質的に運動エネルギーを全く吸収することができず、コールドプラズマ（４）は、堆積したデブリ粒子（５）を結合するために光学表面上の熱ストレス又はスパッタリングすることなくガスの流れ（３）で光学表面（１１）上を案内され、真空システムを通じてガス状反応生成物（５１）としてそれらを吸い出すことを特徴とする方法。
2. 誘電体妨害放電（２４）が収集光学素子（１）の隣接する入れ子式ミラー表面（１１）間に発生させられ、バリア層（２２）がそれぞれのミラー表面（１１）の非反射外側面でどの場合も配置され、放電（２４）がバリア層（２２）によって覆われる中心電極（２３）を用いて最も内側のミラー表面（１１）のために実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 誘電体妨害放電（２４）が、多層ミラーの金属裏面電極（２５）と、光学表面（１１）にわたって平行に形成されるグリッド電極（２６）との間に発生させられ、多層ミラー（１２）が誘電体交互層システム（１４）を有する場合には、誘電体交互層システムは多層バリア層（２２）として用いられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 誘電体妨害放電（２４）が、多層ミラー（１２）の金属裏面電極（２５）と、多層ミラー前面に平行に形成されるグリッド電極（２６）との間に発生させられ、グリッド電極（２６）には、バリア層（２２）として誘電体コーティング（２７）が設けられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 誘電体妨害放電（２４）が、水素の導入を通じてリチウム及びスズのグループからの金属デブリ粒子（５）を光学表面（１１）から取り除くために用いられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 誘電体妨害放電（２４）が、フッ素の導入を通じてタングステン及びモリブデンのグループからの金属デブリ粒子（５）を光学表面（１１）から取り除くために用いられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. プラズマベースの放射線源に又は下流側に配置される露光機器に配置され、放射線源のホットプラズマにより放たれるデブリ粒子によって汚染される反射光学素子の光学表面を清浄化するための装置にして、ガス送り器が光学表面に沿って少なくとも一種の、デブリ粒子と反応するガスを流し込むために光学表面の端部に配置され、ガスラジカルを、平行な面で光学表面の少なくとも一部と関連させられる電極領域の関与で放電を用いて導入ガスから発生させることが可能であり、これらガスラジカルがプラズマによって発生させられるデブリ粒子と共にガス状化合物を形成し、真空ポンプがこれらデブリ粒子を吸い出すために放射線源に設けられる装置において、閉じた光学表面（１１）は、どの場合も、それ自身を表面電極（２１）として形成されるか、又は、閉じた光学表面（１１）には、光学表面（１１）に対して平行な裏面電極（２５）が設けられること、光学表面（１１）に対しておよそ平行に形成される表面電極（２１；２６）が対向電極として光学表面（１１）にわたって配置されること、少なくとも一つの誘電体バリア層（２２）が対向して配置される表面電極（２１；２５、２６）の一方の表面全体にわたって表面電極（２１；２５、２６）間に配置されること、及び、対向して配置される表面電極（２１；２５、２６）がＨｚからｋＨｚの範囲での交流電圧を有する交流電源（２）に接続されるので、コールドプラズマ（４）が空間的に均一に分散される継続的な誘電体妨害放電（２４）により表面電極間でガス流（３）に発生させられ、ガスラジカル（４１）が光学表面（１１）を清浄化するために連続的に提供されること、を特徴とする装置。
8. 交流電源（２）が１Ｈｚから１００ｋＨｚの間の範囲の周波数に調整可能であることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 隣接する金属ミラー表面（１１）が、入れ子式ミラー表面（１１）を有し、斜入射のために構成される収集光学素子（１）に表面電極（２１）としてどの場合も形成され、これら表面電極（２１）は、交流電源（２）の異なる極に接続され、バリア層（２２）がそれぞれのミラー表面（１１）の非反射後部側上に配置され、バリア層（２２）で覆われる中心電極（２３）が最も内側のミラー表面（１１）のために設けられることを特徴とする請求項７に記載の装置。
10. 対向して配置される表面電極（２１）と中心電極（２３）として用いられる入れ子式ミラー表面（１１）とが、同一の交流電源（２）の異なる極に外側から内側に向けて交互に接続されることを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 対向して配置される表面電極（２１）と中心電極（２３）として用いられる入れ子式ミラー表面（１１）とが、異なる交流電源（２）に外側から内側に向けて交互に接続されることを特徴とする請求項９に記載の装置。
12. 表面電極（２１）に印加される交流電圧が、ミラー表面（１１）の間隔及びバリア層（２２）の特性に応じて１０Ｖから１０ｋＶの間であることを特徴とする請求項９に記載の装置。
13. バリア層（２２）の厚さが、５ｍｍ未満であることを特徴とする請求項７に記載の装置。
14. バリア層（２２）が、セラミック又はガラスから作られていることを特徴とする請求項７に記載の装置。
15. バリア層（２２）が、プラスチックから作られていることを特徴とする請求項７に記載の装置。
16. 金属裏面電極（２５）と、光学表面（１１）に対して平行に形成され、光学表面の前面で所定の間隔で配置されるグリッド電極（２６）とが、直入射のために多層ミラー（１２）として形成される収集光学素子（１）内で表面電極（２１）として交流電源（２）に接続されることを特徴とする請求項７に記載の装置。
17. グリッド電極（２６）が、裏面電極（２５）に対する間隔の１０分の１であるメッシュ開口と１ｍｍ未満のワイア断面とを備えた薄いワイヤグリッドとして構成されることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
18. グリッド電極（２６）が、金属の銀、銅、金、又はステンレススチールの一つから作られることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
19. グリッド電極（２６）には、その表面全体にわたりバリア層（２２）として誘電体コーティング（２７）が設けられることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
20. 多層ミラー（１２）のミラー表面（１１）が、誘電体交互層システム（１４）として構成され、且つ、バリア層（２２）として用いられることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
21. 誘電体交互層システム（１３）がない場合は、多層ミラー（１２）のミラー表面（１１）には、バリア層（２２）として極紫外放射線に透明な誘電体被覆層が設けられることを特徴とする請求項１６に記載の装置。