JP4851325B2 - 光学装置の表面を洗浄する方法及び機器 - Google Patents

Description

本発明は、真空室内に配置される光学装置の少なくとも１つの表面を洗浄する方法に関わり、この少なくとも１つの表面は、特に、極端紫外線及び／又は軟Ｘ線を発生する放射線源によってもたらされるメタロイド及び／又は金属の原子及び／又はイオンによって少なくとも部分的に汚染されている。

本発明は更に、請求項１６の前提部分に記載されるような機器に係る。

放射線源によって発生された極端紫外線及び／又は軟Ｘ線は、機械加工されるべきワークピース上へ、光学装置の反射面によって導かれる。このような方法は、リソグラフィック処理においてウェーハを照射するために将来において使用される。例えば、単色光分光器、コレクタミラー、又は多層ミラーでありうる光学装置は、任意の種類の汚染物質に対して反射率に関して敏感に反応する。

デブリとも知られる汚染物質は、今日通常に使用される放射線源から主に発生する。従って、例えば、作動ガスがその中に導入されたプラズマが放電によって発生される。作動ガスは、約１３．５ナノメートル（ｎｍ）の範囲における放射線を放出する少なくとも１つの元素を有する材料蒸気を有することが好適である。或いは、放射線は、レーザ誘起パルスプラズマ方法によって生成されうる。この方法では、材料は、ターゲットの形として使用される。希ガスキセノンに加えて、リチウム、スズ、及びアンチモンといった金属、及び／又は、テルリウム、ゲルマニウム、及びガリウムといったメタロイドが、今日ではますます使用されている。

後者の材料は、放射線源から発生し、真空室内に配置される光学装置上に堆積してしまうことが可能である。放射線源と光学装置の空間的分離は可能ではない。何故なら、窓又はレンズを含む実質的にどの材料も放射線を吸収するからである。

光学装置の表面は、極めて滑らかである。光学装置の表面は非常に低い粗さを示し、例えば、モリブデン、ルテニウム、及び／又はシリコンを含む金属表面を、例えば、有する。特に、ＵＶ−Ｅ線を反射するこのような表面は、例えば、放射線源からの材料がその表面上に凝結すると反射率が著しく低下する。例えば、ルテニウム表面上のスズ原子の単原子堆積では、約１０％反射率が低下する。

放射線源から発生する堆積物を減少する様々な方法及び機器が周知である。例えば、いわゆるフォイルトラップ及び静電システムは、約１０００倍で単位時間当たりの堆積を減少する。これは、約数分から数時間のオーダーの光学装置の寿命をもたらす。これらの寿命時間は、特に、目的のウェーハの大量生産においては、受け入れられない。

従って、本発明は、技術的に簡単な手段を用いて光学装置の寿命を増加する上述したような特徴を有する方法及び機器を示すことを目的とする。

この目的は、表面上の主温度及び／又は真空室内の圧力が、表面に衝突する原子及び／又はイオンが表面上で可動であるよう調整される上述したような方法について本発明において達成される。

原子及び／又はイオンの動作の結果、原子及び／又はイオンは、例えば、投影に使用される立体角以外に位置する光学装置の表面上の領域に移動する。多数の原子及び／又はイオンが既に、例えば、フォイルトラップの使用によって保持されているので、原子及び／又はイオンは、特に、反射目的の為に与えられる光学装置の表面上の有用領域から隣接する境界領域に移動する。境界領域に移動するのは、初めは、この境界領域では、原子及び／又はイオンの集積が低いからである。動作は、濃度勾配によって決定される。この一般現象、指定拡散は、反射の為に必要な有用領域の範囲における堆積の相対的な減少、即ち低減をもたらす。表面、即ち、光学装置と真空室との間の境界領域上では、この物理的な釣り合わせ処理は、汚染物質を有用領域から除去する。この物理的な釣り合わせの過程において、原子及び／又はイオンの熱運動によって、それらは、高い濃度を有する領域から低い濃度を有する領域に移動する。

光学装置の有用領域は、当然ながら、表面に衝突する放射線の吸収現象によって急速に加熱される。特に、約１００から１５０Ｗまでの範囲における出力パワーを有する高パワー放射線源の場合、光学装置の表面上では数百度Ｃの温度に到達し、従って、原子及び／又はイオンの効率の良い除去が保証されることが可能である。

本発明の方法は、表面の温度は、約２００℃乃至約６００℃の範囲に設定される形を取ることが好適である。光学装置の表面上の温度幅を特定に設定することによって、特に、原子及び／又はイオンの可動性が最適化可能である。当然ながら、温度は、常に、光学装置又はその表面の融点より下であることが確実にされなければならない。更に、温度は、原子及び／又はイオンの光学装置の表面内への拡散が生じないよう調整されるべきである。このことは、一方で、特に、ロジウム、モリブデン、又はルテニウムといった高い融解反射材料と、他方で、プラズマエネルギーを効率よく放射線に変換する例えばスズ又はリチウムを含む比較的低い融解化合物の場合に、容易に達成される。しかし、温度は、当然ながら、有用領域からの堆積物の高速除去を確実にするために、光学装置の表面上で達成されるべき原子及び／又はイオンの可能な限り最高の熱誘発相対動作に十分であるよう選択される。

光学装置の個々の構成要素は、放射線源から又は様々な有用領域へのそれらの異なる距離によって、当然ながら、動作時に、熱くなりすぎるか又は十分に熱くならない。従って、本発明の方法は、光学装置の少なくとも表面が、加熱又は冷却されるよう設計される。

その結果、表面からの原子及び／又はイオンの蒸発も意図的に阻止される。

表面上を動くことが可能である原子及び／又はイオンが、少なくとも１つの障害物において停止され且つ収集される場合、本発明の方法は特に有利である。少なくとも１つの障害物の位置付けは、予め決定可能である。障害物を、有用領域以外の光学装置の表面上に位置付けすることによって、堆積物の方向性を有する拡散が達成される。従って、障害物は、凝集中心として機能する。凝集中心の結果、光学装置の境界領域における原子及び／又はイオンの濃度が上がり、濃度勾配に対抗するが、これは、表面張力効果によって強く無効にされる。

本発明の方法の有利な更なる実施例は、障害物は、隆起又は凹部であることを提供する。障害物が、特に、十分な高さを示す場合、１つのタイプの防壁として隆起を有するバージョンは、原子及び／又はイオンの改良された蓄積をもたらす。凹部は、１つのタイプの凝集中心として同じように機能し、有用領域以外での衝突材料の島又は塊の形成を支援及び制御する。

本発明の方法の１つの特に有利な実施例は、隆起が、例えば、ストリップ状、円筒状、又はペグ状の形を取ることを提供する。当然ながら、適切な空間寸法を有する任意の形状の隆起が可能である。隆起は、数原子半径の範囲の寸法を有しうるので、ここで特に有利であると明記した形状は、大まかな記載と見なすべきである。ストリップ形状の隆起では、光学装置の表面の長手方向に延在し、比較的大量の原子及び／又はイオンを収集する防壁が有利に得られ、その結果、光学装置の寿命が延長される。光学装置の表面を汚染する物質の材料に依存して、凝集は、隆起の好適な幾何学形状によって容易にされることが可能である。

本発明の方法は、隆起は、表面に沿って放射線とある程度又は完全に平行に延在するよう配置されるよう更に有利に発展されうる。その結果、隆起に衝突する放射線の遮断の結果発生し、光学装置の低反射率又は光学装置の減少有用領域をもたらすシェーディング効果が実質的に完全に回避される。

本発明の方法の１つの更なる利点は、隆起は、例えば、銅、ニッケル、又は、蓄積の形成を促進する異なる材料から生成されることにある。堆積物に基づいて隆起用に選択された材料の結果、凝集は、特に、堆積物と選択された材料との化学親和力によって非常に促進されることが可能である。

本発明の更なる改良は、例えば、ＣＶＤ処理によって、光学装置の表面に隆起を付すことによって達成可能である。当然ながら、隆起は、専門家に周知である任意の方法によって光学装置の表面に付されてもよい。化学気相堆積（ＣＶＤ）方法は、光学装置の境界領域、即ち、例えば、可能な限り低い放射線強度が衝突する領域に隆起を配置する特に費用効果的で簡単な方法を提供する。

本発明の方法の１つの更なる実施例では、凹部は、スロット若しくはグルーブの形を取るか、又は、孔として形成される。凹部も、当然ながら、任意の考えられる形を取りうる。しかし、凹部は、更なる材料の凝集を可能にするよう十分に大量の堆積物が蓄積可能であるよう十分に大きい空間寸法であるべきである。ここでも、特に、比較的大量が結合可能であるよう光学装置の表面に沿って長手方向に延在する形状について言及する。当然ながら、表面を汚染する原子及び／又はイオンは、孔によっても吸収可能である。

本発明の方法は、凹部は、例えば、光化学処理又はレーザ処理によって生成されることによって改良され得る。凹部は、光化学処理、例えば、化学方法と併せたリソグラフィック方法、又は、例えば、レーザ浸食といった作業課題に適した任意の他の処理によって、光学装置の表面上に容易に生成可能である。

本発明の方法は更に、約数マイクロメートルから最大約１ミリメートルまでの範囲にある距離が、隆起及び／又は凹部間に存在するよう設計されうる。例えば、隆起及び／又は凹部の形の障害物間の距離は、真空室内の主圧力と光学装置の表面上の温度の下で決定される拡散距離に相当するか、又は、好適には、拡散距離より短いような寸法であるべきである。

本発明の方法は、障害物において蓄積される原子及び／又はイオンは、例えば、化学処理によって、光学装置の表面から取り除かれるよう有利に設計されうる。従って、障害物自体と障害物において蓄積された材料の両方のある種の再利用が可能となる。この結果、真空室内に配置された光学装置の複雑、従って、費用のかかる取り外しが必要でなくなる。このために、好適な反応の相手が真空室内に導入され、この反応の相手は、蓄積物との化学反応によって、真空室内の圧力及び温度条件下で越えられる沸点を有する化合物を生成することが好適である。

本発明の方法の１つの特に有利な実施例において、表面にコーティングが設けられる。このコーティングは、例えば、原子及び／又はイオンと非常に低い親和力を示す。コーティングは、更に、上述の化学反応による洗浄時に表面を保護することも可能である。

本発明の方法を更に改良するために、コーティングは、最大約０．５ナノメートル（ｎｍ）の層厚さを有するよう形成されうる。層の厚さは、例えば、コーティングによる放射線の吸収が、約５％未満であるよう選択される。

本発明は更に、特に、極端紫外線及び／又は軟Ｘ線を発生する放射線源によってもたらされるメタロイド及び／又は金属の原子及び／又はイオンによって少なくとも部分的に汚染されている真空室内に配置される光学装置の少なくとも１つの表面を洗浄する機器について述べることを目的とする。

この機器では、この目的は、表面上の主温度及び／又は前記真空室内の圧力が、表面に衝突する原子及び／又はイオンが表面上で可動であるよう制御装置によって調整可能である本発明によって達成される。

真空装置によって調整可能な真空室内の圧力は、標準的に、約０．１ミリバールの範囲にある。

更なる実施例の利点は、本発明の方法の更なる実施例の利点に対応するので、それらの詳細な説明は省略する。

本発明は、図面に示す実施例を参照しながら更に説明する。しかし、本発明はそれらに限定されない。

同一の参照符号は常に、同じ構造上の特徴に関わり、また、以下において特定しない限り、常に両方の図面を参照する。

図１に示すように、特に、極端紫外線及び／又は軟Ｘ線１６を発生する放射線源１８と共に動作し、真空室１２内に配置される光学装置１４の表面１０は、動作の間に汚れる。この汚れは、例えば、放射線１６の発生の為に放射線源１８において使用される作動ガスからもたらされる原子及び／又はイオン２０の衝突によって発生する。表面１０に衝突する原子及び／又はイオン２０は、制御装置３０によって調整可能である表面１０上の温度、及び／又は、制御装置３２によって可変である真空室１２内の圧力の結果動くことが可能である。表面１０の温度は、特に、表面１０を汚染する分子及び／又はイオンの高速な表面拡散を達成するよう約２００℃乃至約６００℃の間において選択される。少なくとも１つの障害物２２を表面１０上に配置することによって、拡散原子及び／又はイオン２０は停止され蓄積される。障害物２２は、隆起２４又は凹部２６の形を取りうる。

ここに示す隆起２４は、略ストリップ形状であり、また、衝突する放射線１６と略又は完全に平行に整列される。この隆起２４は、例えば、ＣＤＶ処理によって表面１０上に付されうる。ここでは、隆起２４は、放射線１６の反射に必要な有用領域の外側に置かれることが好適である。

障害物２２は、当然ながら、少なくとも１つの孔２６の形をとりうる。これらの孔２６は、例えば、光化学処理によって表面１０上に設けられうる。

障害物２２間には、数マイクロメートル（μｍ）から略１ミリメートルの範囲にある距離２８が設けられ得、また、真空室１２内及び表面１０上それぞれの圧力及び温度下で事前に知られている原子及び／又はイオン２０の拡散距離が達成される又は好適には届かないように選択されることが好適である。

図２は、特に、反射性の加熱可能表面１０を有する光学装置１４の断面を示す。表面１０を汚す少なくとも１つの原子及び／又はイオン２０が、調節可能な温度及び／又は圧力条件下の表面全体に拡散可能である。互いから距離２８で分離される隆起２４及び凹部２６は、原子及び／又はイオン２０を吸収し、それらを表面１０から取り除く。少なくとも１つの蓄積３４が形成され、このために、例えば、銅又はニッケルである隆起２４用の好適な材料の選択が、隆起材料と原子及び／又はイオン２０との化学親和力の結果、蓄積３４の形成を促進する。或いは、例えば、表面張力が、蓄積の形成を促進しうる。最後に、液滴の形の蓄積３４が、例えば、化学処理によって光学装置１４の表面１０から除去されることが可能である。この為に、例えば、揮発性反応生成物を形成するよう蓄積３４と反応する好適な反応の相手が、光学装置１４の時間のかかる取り外しを行う必要なく図１に示す真空室１２に接続されるポンプシステムを介して取り除かれる。

光学装置１４の融点と蓄積３４の沸点との間に十分に大きい差がある場合は、蓄積を取り除くための熱方法も、当然ながら、適用してもよい。

図１及び２に示す表面１０には、コーティングが設けられてもよい。例えば、表面１０がルテニウムを含む場合、最大約０．５ナノメートル（ｎｍ）のルテニウム酸化物のコーティングが化学法によって生成されうる。

本発明では、特に極端紫外線及び／又は軟Ｘ線を発生する放射線源の動作の間の光学装置の寿命を増加する、少なくとも１つの光学装置の表面を洗浄する方法及び機器を説明した。

放射線源と共に光学装置を有する真空室を示す図である。 図１に示す光学装置を示す断面図である。

Claims (26)

1. 特に、極端紫外線及び／又は軟Ｘ線を発生する放射線源によってもたらされるメタロイド及び／又は金属の原子及び／又はイオンによって少なくとも部分的に汚染されている、真空室内に配置された光学装置の少なくとも１つの表面を洗浄する方法であって、
   前記の洗浄すべき表面上の主温度及び／又は前記真空室内の圧力は、前記の洗浄すべき表面に衝突する前記原子及び／又はイオンが前記表面上で可動であるよう調整され、
   前記の洗浄すべき表面上で移動する前記原子及び／又はイオンが前記の洗浄すべき表面上に位置付けられた少なくとも1つの障害物において停止されかつ収集され、前記障害物の位置づけは予め決定可能であり、前記障害物は隆起又は凹部であることを特徴とする方法。
2. 前記表面の温度は、約２００℃乃至約６００℃の範囲に設定されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記光学装置の少なくとも前記表面が、加熱又は冷却されることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
4. 前記隆起は、例えば、ストリップ状、円筒状、又はペグ状の形を取ることを特徴とする請求項１記載の方法。
5. 前記隆起は、前記表面に沿って前記放射線と略又は完全に平行に延在するよう配置されることを特徴とする請求項１又は４記載の方法。
6. 前記隆起は、例えば、銅、ニッケル、又は、蓄積の形成を促進する異なる材料から生成されることを特徴とする請求項１及び４のうちいずれか一項記載の方法。
7. 前記隆起は、例えば、ＣＶＤ処理によって、前記光学装置の前記表面に付されることを特徴とする請求項１，４乃至６のうちいずれか一項記載の方法。
8. 前記凹部は、スロット若しくはグルーブの形を取るか、又は、孔として形成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
9. 前記凹部は、例えば、光化学処理又はレーザ処理によって生成されることを特徴とする請求項１又は８記載の方法。
10. 数マイクロメートル（μｍ）乃至約１ミリメートルの範囲にある距離が、前記隆起及び／又は前記凹部間に存在することを特徴とする請求項１，４乃至９のうちいずれか一項記載の方法。
11. 前記障害物において蓄積された前記原子及び／又はイオンは、例えば、化学処理によって、前記光学装置の前記表面から除去されることを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載の方法。
12. 前記表面にコーティングが設けられることを特徴とする請求項１乃至１１のうちいずれか一項記載の方法。
13. 前記コーティングは、最大約０．５ナノメートル（ｎｍ）の層厚さを有するよう形成されることを特徴とする請求項１２記載の方法。
14. 特に、極端紫外線及び／又は軟Ｘ線を発生する放射線源によってもたらされるメタロイド及び／又は金属の原子及び／又はイオンによって少なくとも部分的に汚染されている、真空室内に配置された光学装置の少なくとも１つの表面を洗浄する機器であって、
    前記の洗浄すべき表面上の主温度及び／又は前記真空室内の圧力は、前記の洗浄すべき表面に衝突する前記原子及び／又はイオンが前記表面上で可動であるよう調整可能であり、
    前記の表面上で移動する前記原子及び／又はイオンを停止させ収集するために、少なくとも1つの障害物が前記の洗浄すべき表面上に位置付けられ、前記障害物は隆起又は凹部であることを特徴とする機器。
15. 前記表面の温度は、約２００℃乃至約６００℃の範囲に調整可能であることを特徴とする請求項１４記載の機器。
16. 前記光学装置の少なくとも前記表面が、加熱又は冷却可能であることを特徴とする請求項１４又は１５記載の機器。
17. 前記隆起は、例えば、ストリップ状、円筒状、又はペグ状の形を取ることを特徴とする請求項１４記載の機器。
18. 前記隆起は、前記表面に沿って前記放射線と略又は完全に平行に延在するよう配置されることを特徴とする請求項１４又は１７記載の機器。
19. 前記隆起は、例えば、銅、ニッケル、又は、蓄積の形成を促進する異なる材料から生成されることを特徴とする請求項１４、１７及び１８のうちいずれか一項記載の機器。
20. 前記隆起は、例えば、ＣＶＤ処理によって、前記光学装置の前記表面に付されることを特徴とする請求項１４，１７乃至１９のうちいずれか一項記載の機器。
21. 前記凹部は、スロット若しくはグルーブの形を取るか、又は、孔として形成されることを特徴とする請求項１４記載の機器。
22. 前記凹部は、例えば、光化学処理又はレーザ処理によって生成されることを特徴とする請求項１４又は２１記載の機器。
23. 数マイクロメートル（μｍ）乃至略１ミリメートルの範囲にある距離が、前記隆起及び／又は前記凹部間に存在することを特徴とする請求項１４，１７乃至２２のうちいずれか一項記載の機器。
24. 前記障害物において蓄積された前記原子及び／又はイオンは、例えば、化学処理によって、前記光学装置の前記表面から除去可能であることを特徴とする請求項１４乃至２３のうちいずれか一項記載の機器。
25. 前記表面にコーティングが設けられることを特徴とする請求項１４乃至２４のうちいずれか一項記載の機器。
26. 前記コーティングは、最大約０．５ナノメートル（ｎｍ）の厚さを有することを特徴とする請求項２５記載の機器。

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