JP5216015B2 - 対物レンズ部品を交換する方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は対物レンズ部品、具体的には、マイクロリソグラフィ用の投影または照明対物レンズの対物レンズ部品を交換する方法及び装置に関連する。

リソグラフィに用いられる最新のレンズは、例えば、交換または取替え可能なレンズ、フィルタ、絞り等の交換または取替えが可能な構成要素を含むことが多くなってきている。例えば、特許文献１は、ミラー等の光学素子を有する極紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィシステムについて記載しており、ここでは、ミラー等の光学素子を、対物レンズ内に移動および除去して交換するのではなく、むしろ、回転可能なタレット形式で交換して用いるためにそれぞれ選択可能である。しかし、このためには非常に大きい空間が必要である。

対照的に、特許文献２は、対物レンズから完全に除去可能な、リソグラフィシステムにおける対物レンズモジュールの交換光学素子について記載しており、ロードロック室を備えることでその対物レンズ室の汚染を防止することを提案している。

極めて清潔なガス置換された対物レンズ内部、または、真空の対物レンズ内部に配置された部品が交換される場合、交換の工程において対物レンズに不純物が侵入しうるという問題がある。交換中の、ガス室を介した汚染に加えて、交換用構成要素に付着した汚染物質が対物レンズに導入される結果、それらの汚染物質は対物レンズ特性の劣化につながりうる。このような汚染物質としては、特に、炭化水素、水あか、その他の粒子が考えられる。

炭化水素は、交換部品の表面の単分子層として主に存在し、結像に用いられる対物光、例えば、ＵＶレーザ光の照射までは分離しない。従って、更なるクリーニングが無ければ、炭化水素は対物レンズ内に存在して、不必要な領域で化学反応を起こして光学素子に蒸着する。その結果、対物レンズの結像機能が損なわれる。

同様の懸念が水の単分子層についても当てはまり、それは、周囲雰囲気に曝される交換部品について存在する。通常、非常に乾燥している対物レンズ内の環境では、水の単分子層が脱着または蒸発して、対物レンズ内において、紫外線光によって非常に高い反応性を有するオゾンが形成されうる。例えば、対物レンズ内部に存在する炭化水素または対物レンズ内部の他の成分の反応に水分子も加わった結果、水の単分子層にも起因して、光学素子の表面に、特に塩の堆積が形成される。従って、特許文献３は、結像の劣化を避けるために、対物レンズ内にいくつかの利用可能な領域を有する光学素子を備えることを提案しており、ここでは、ある領域が汚染されれば、別の清潔な領域をビーム内に移動させて、その一方で汚染領域を洗浄することができる。

特許文献４は、リソグラフィシステムの投影対物レンズとウェーハの間の保護装置のために、汚染領域を交換した後に該汚染領域を洗浄することを目的としている。

リソグラフィシステムの光学系の交換可能な構成要素の更なる問題は、交換部品に固着した粒子が交換部品から分離すると、光学要素の表面に沈着し、これもまた結像性能を劣化させるということである。

これらの問題は、現在のところ、洗浄ガスにより、交換した対物レンズ部品または対物レンズ内部を適当時間洗浄することで緩和されている。結果的に、照射中に気相に変化した、脱着もしくは蒸発した水の単分子層、炭化水素、それらの残余が、対物レンズから排除されるので、それらに対応する好ましくない付着物の発生を予防できる。

しかし、この手法は、第１に、対物レンズ内部に汚染物質が入ると、その後の洗浄によってもその汚染物質が完全に対物レンズ内部から除去されることはない点において不利であり、従って、例えば、特許文献３にあるような装置が必要とされる。更に、この方法は、対物レンズの対応する部品が交換された後に、洗浄が行われる間、対物レンズが長時間操作不能となることを意味する。

従って、本発明において提供する課題を解決するための方法は、交換可能な対物レンズ部品の汚染を予防するために、取り付ける部品を、製造及び洗浄の後に周囲雰囲気に曝さないようにする。しかし、これはつまり、貯蔵器から対物レンズ内への直接の輸送が、輸送の流れ全体が相応の清潔な雰囲気で実行されることが好ましく、実際にこのためにはかなりの費用を要する。さらには、貯蔵器内の交換可能な対物レンズ部品周囲の密閉雰囲気中の少量の汚染物質が、堆積物となる危険性もある。

米国公開公報第２００６／０１７６４６０Ａ１号明細書 国際公開第２００６／０６９７５５Ａ１号パンフレット 米国公開公報第２００６／０００１８５４Ａ１号明細書 特開平１１−２８８８７０号明細書

従って、本発明の目的は、対物レンズ内部への汚染物質の侵入の大部分を予防する目的において、対物レンズ部品を交換する方法及び装置を提供することにあり、該方法および装置では、交換が効率的かつ容易に実行できる。特に、対物レンズ部品の迅速な交換により、従来技術の問題点を回避できるので、対物レンズの休止時間の短縮が可能になる。

上述の目的が、請求項１に記載した特性を有する方法と、請求項１６に記載した特性を有する装置と、請求項３１に記載の特性を有する対物レンズと、請求項３５に記載した特性を有するシステムにより達成される。有利な実施の形態を従属する請求項に示す。

本発明は、対物レンズ部品の交換中において、対物レンズ内に導入する直前に、交換可能な対物レンズ部品を対物レンズ内部の外で洗浄して、洗浄後即座に対物レンズ内に導入して、通常の周囲雰囲気と接触しないようにすることで、対物レンズ内部への汚染物質の導入を効率的に回避できる。特許文献３に記載されたように、対物レンズ内に存在する汚染物質により汚染された後に光学要素を洗浄するのではなく、本発明にかかる方法は、あらかじめ汚染を回避する。通常の周囲雰囲気との更に接触しないように、通常の周囲雰囲気を排除した条件下で、交換対物レンズ部品を洗浄直後に迅速に導入することは、洗浄済みの対物レンズ部品の取り扱いの手間を最小化し、かつ、洗浄後の交換可能な対物レンズ部品上に汚染物質の沈着が再発することも予防する。同様に、洗浄直後に迅速に導入することは、対物レンズ内への移動を完了するまでの所要時間を、移動工程の所要時間に等しく、即ち、汚染物質が感知可能なだけ沈着するのに要する時間よりも短時間とすることを意味する。つまり、原則的に、交換可能な対物レンズ部品を洗浄した直後に遅延無く迅速な導入が行われる。しかし、個別のケースでは、数分〜数時間の範囲の短時間の迅速な中間格納時間がありうる。しかし、通常の条件下では、交換可能な対物レンズ部品の導入は開始から３０分以下（好ましくは１５分以下）で行われ、完了し、特に、洗浄後数秒から数分で開始する。

交換可能な対物レンズ部品は、具体的には、光学レンズ、ミラー素子、フィルタ、絞り、メンブレン（membranes）等の対物レンズまたは光学システムに存在する全ての部品でありうる。

特に、交換可能（replaceable）であることにより、対応する対物レンズ部品が対物レンズ内部から完全に除去でき、即ち、対物レンズ内部を密閉するハウジングから完全に離れることを意味すると理解される。従って、交換可能な対物レンズ部品は、単に置換可能（exchangeable）な対物レンズ部品と比べ、除去された状態で、それらが対物レンズから完全に分離しているか、または、容易に分離されうるものであるという点で異なる。

対物レンズは、像面上に何も像が結像されていなくても、例えば、マイクロリソグラフィシステムの照明システムのような、あらゆる光学系として理解される。対応する対物レンズまたは光学系は、全波長で操作可能であり、特に、マイクロリソグラフィに用いられる波長は、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ等があり、極紫外光は、３０ｎｍ以下の範囲の波長であり、特に、１３ｎｍおよび１３．５ｎｍの範囲である。一般に、全種類の波長を用いる光学系で本発明は実現できる。

交換可能な対物レンズ部品の洗浄は密閉洗浄室で行われ、所定の洗浄が行われうることを確実にする。好適には、洗浄室は周囲雰囲気とは異なる洗浄雰囲気を有し、水、炭化水素、粒子のような汚染物質を洗浄すべき対物レンズ部品から効率的かつ正確に除去できる。洗浄雰囲気は真空、乾燥空気、窒素、乾燥窒素、酸素、ヘリウム、水素、一般的な不活性ガスまたは希ガス、および、それらの組み合わせからなりうる。

洗浄雰囲気は対物レンズ内の雰囲気とも異なるが、対物レンズ内の雰囲気も、不活性ガスまたは希ガス、窒素、乾燥窒素、それらの組み合わせ、および、真空からなりうる。

洗浄室は周辺雰囲気からは遮断されており、対物レンズに近接して備えられるか、またはその内部に配置されて、対物レンズ部品の幾何学的に単純な交換動作および／または局所的かつ特に短時間での交換動作が可能である。これは、洗浄済みの対物レンズ部品を操作する労力を低く保つという利点を有する。

幾何学的に単純な動作は、交換部のスイベルまたは回転運動か、単純な輸送手段により一般に実施される動きとして理解できる。

短時間の一時的な動作は、上述したような、対物レンズ内における近接配置に対応しており、また、詳述したような構成にも対応する。

本発明の有利な実施態様において、洗浄室が着脱可能に気密に接続されるので、有利には、少なくとも、交換対物レンズ部品の導入および除去中において、洗浄室と対物レンズ内部との間の直接接続が可能である。

洗浄室の着脱可能な接続は、洗浄済みの交換部品を操作する労力を低く保つことを特に保証する。さらには、着脱可能な構成は、洗浄室を含む洗浄装置の柔軟な利用を可能にする。洗浄装置は、常時固定の構成とする必要がない場合は、交換が必要となったときにのみ、対物レンズハウジングの対応する接続ポイントに接続されることも考えられる。従って、例えば、保守技術員が、必要とされている交換部品および携帯型洗浄装置を洗浄装置が配置されるべき対物レンズの位置に移動させ、古い部品を対物レンズから除去し、洗浄装置における洗浄後に、新たな交換部品を導入することも可能である。これは高度な柔軟性及び多様性を保証する。

洗浄装置は交換対物レンズ部品のためのマガジンを有するか、又は、それと協働する。これは、対物レンズ内で、長時間の休止時間をとる必要なく、様々なフィルタ、絞り、レンズ、ミラー、プリズム等が利用できるようにする。洗浄装置と、例えば、フィルタ、絞り、レンズ、ミラー、プリズム等の交換対物レンズ部品のためのマガジンとの組み合わせによって、対物レンズ使用における２つの処理段階の間で対物レンズ部品の交換を実施できるので、対物レンズを長時間にわたり休止させること無く、対物レンズを使用する連続的な処理工程を行いつつ対物レンズの結像性能を調整できる。マガジン内では、交換可能な対物レンズ部品は洗浄室内に充満するものと同じ雰囲気内か、または、別の雰囲気に格納されており、これは、マガジンに格納している間の汚染の大部分を予防する。さもなければ、洗浄室を経た導入中に追加の洗浄を行いうる。更に、交換が全く行われない間は、対物レンズ部品はマガジン内に格納され、洗浄室内への反復的な移動により洗浄を受ける。

本発明の更に有利な実施態様によれば、いくつかの洗浄装置又は洗浄室は対物レンズに取り付けられるか、相互に接続する。これは異なる洗浄方法および工程の実施を可能にする。

従って、除去可能な対物レンズ部品を洗浄するために、異なる洗浄工程を用いることができ、好適には、電磁波による洗浄を含み、特に、紫外線照射、プラズマ洗浄（具体的には、水素プラズマ洗浄又は酸素プラズマ洗浄）、蒸発、気体洗浄、液体洗浄、超音波洗浄、浸漬槽、機械洗浄（具体的にはワイプ等）、又はこれらの組み合わせによる。

これらの方法は、粒子、水素または水の単分子層の除去に役立つ。洗浄方法は、これらの汚染物質のうち１つ又は複数の除去に関連し、更に正確には、これらの汚染物質を除去を目的とするいくつか又は全ての方法工程に関連する。いくつかの洗浄工程を組み合わせて、最初に粒子を除去し、炭化水素、水の単分子層の順番に除去していくことは有利である。例えば、紫外線照射（ＵＶ照射）により炭化水素を除去中に一定量の水分子が存在することは有利なので、炭化水素の除去後に水の単分子層を除去することは特に有利である。照射中に水分子からフリーラジカルが生成されるので、水の存在により炭化水素の除去が促進される。

粒子の除去のために、光学洗浄混合物の入った超音波槽や浸漬槽の使用および交換される対物レンズ部品表面の機械ワイプがなされうる。利用可能な光学洗浄混合物は、光学分野の当業者には一般的に知られており、残留物を全く含まない相応のアルコール混合物等である。

炭化水素の除去のために、電磁放射（好適には、紫外光）による交換対物レンズ部品の照射が好適であり、洗浄装置の洗浄室内で同時に調整されうる洗浄流とともに、気相に変換された炭化水素又はその残余物を洗浄室から排出できる。このために、低酸素含有率の乾燥窒素、乾燥空気、又は、酸素を含む他の気体混合物が適している。また、炭化水素の除去は、真空状態（〜０．１ｂａｒ）下で低圧プラズマや大気圧プラズマによるプラズマ洗浄によっても行われうる。特に、酸素及び水素は低圧プラズマに適した気体を作り出すが、アルゴンのような他の気体も用いられうる。プラズマ生成のために特に有利な方法はマイクロ波による励起であり、このために、単純には、相応の洗浄装置に相応のマイクロ波ヘッドが備えられうる。上述の真空は、ポンプなどの相応の吸引装置により生成される人工真空を意味する。

水の単分子層の除去は、プラズマ洗浄、ここでは特に真空中におけるプラズマ洗浄に加えて、交換対物レンズ部品の蒸発加熱（evaporative heating）により行われる。加熱は、赤外線灯又は熱線により行われる。更に、水の単分子層の脱離は、例えば、乾燥窒素、乾燥空気またはヘリウムなどの洗浄ガスにより十分な時間だけ洗浄することで達成される。本発明は、交換部品の洗浄中に対物レンズを退ける必要が無いので、洗浄時間を十分に長く取ることができる点で、上述の洗浄をより有利なものにできる。これは、洗浄装置が、少なくとも交換の最中には古い交換対物レンズ部品と新しい対物レンズ部品の両方を洗浄装置に収容するように設計されているような場合には、対物レンズ部品を素早く交換することができるので特に有利である。

本発明において、交換対物レンズ部品を収容し洗浄する洗浄室および対物レンズハウジングへの気密接続のための接続部が存在することに本発明は特徴を有し、この結果、洗浄装置は対物レンズ（特に、マイクロリソグラフィのための照射または投影対物レンズ）に着脱可能に接続できる。

洗浄装置が、例えば、輸送チャネル、および／または、１つまたは複数の更なる洗浄装置と更に接続可能なことは有利であり、この結果、既述のいくつかの洗浄室または洗浄装置の利用と、多様な洗浄工程の、特に連続的な適用が可能になる。輸送通路を配設することで、特に洗浄室に輸送通路を配設することで、洗浄装置の用途を更に多様にすることができる。

このことは、対物レンズハウジングへの気密接続のための洗浄装置の接続部分と、輸送通路と１つまたは複数の更なる洗浄装置の気密結合のための接続素子との両方を、同一および／または同等になるように形成することにより更に後押しされる。

洗浄装置内の交換対物レンズ部品の洗浄または操作により誘発された振動が対物レンズ内に伝達されることを回避するために、輸送通路および／または洗浄装置の気密結合のための接続素子や、洗浄室又は洗浄装置を対物レンズハウジングに接続するための接続部が、圧力差を利用した漏れシール部材（leaky seal）を用いたガスベアリングや、ベローズなどの相応の弾性部材のような、密閉効果を維持すると共に機械的に分離する目的のための装置を有することが有利である。

好適には、汚染物質の侵入を防ぐために、洗浄流の吸気口および排気口を省略し、洗浄装置の洗浄室を気密密閉する。このために、シール部材が洗浄を受ける対物レンズ部品の入口開口および／または接続部または素子に設けられる。シール部材は、過剰圧力によりいかなる汚染物質も侵入できないようにする弾性部材又はいわゆる漏れシール部材であるギャップシールとして公知のシール部材である。

洗浄装置は操作装置を有し、これにより、交換可能な対物レンズ部品が洗浄装置の中でのみ移動するか、または、洗浄装置及び対物レンズに出入りする移動の目的において移動可能となる。代替的には、交換可能な対物レンズ部品のための操作装置は対物レンズに統合されることも可能である。

操作装置の移動部品は部分的又は全体的に洗浄室または輸送通路のハウジング内部に配設されうる。移動部品は全ての可動部品として理解されよう。これは、例えば、本質的に動かない制御または操作部材は洗浄室または洗浄装置の外に備えられるか、または、洗浄装置の外側にあることを意味する。例えば、モータ、変速等が洗浄装置の内部に備えられ、電源供給と制御部のみが外側に備えられうる。

操作装置の駆動部が洗浄装置の外側に備えられるべきであるとも考えられるが、この場合でも、可動部のための、ロッドのような気密又は真空気密スルーガイドが備えられうる。これを回避するために、例えば、磁力を利用した、非接触駆動部を備えることも可能である。特に、操作装置はリニアモータを備えることもできる。

接続部や接続素子のように、操作装置は洗浄室のハウジングおよび／または輸送チャネルからは機械的に分断されるように配設され、この目的のために、空気軸受を用いることもできる。基本的にあらゆる操作装置が適用可能である。

洗浄装置は、上述の方法を実施するために必要とされる全ての手段、装置、機器を備え、例えば、気体を導入及び抽出するための手段、または、そのような手段を接続するための相応の部材、例えば、ポンプ、真空ポンプ、ガス供給装置等、相応の洗浄装置（UV灯、プラズマ発生器、マイクロ波ヘッド、蒸発器、IR灯、熱線等）を備えうる。

更に有利には本発明の特性と特徴は、添付の図面を用いた以下の詳細な説明より明らかとなる。図面は純粋に概略的に示す。

洗浄装置および操作装置がドッキングしている対物レンズの部分断面図である。 洗浄装置がさらにドッキングしている対物レンズの部分断面図である。 第３の実施態様に係る洗浄装置がドッキングしている対物レンズの部分断面図である。 輸送経路および第４の実施態様に係る洗浄装置がドッキングしている対物レンズの部分断面図である。 洗浄装置がドッキングしているＥＵＶ投影対物レンズの断面図である。 図５と同様の更なるＥＵＶ光学系の部分図である。 図５と同様の第３のＥＵＶ光学系の部分図である。

図１は対物レンズ１０の一部分の概略断面図であり、対物レンズ内部１４を取り囲む対物ハウジング１８を備える。対物レンズ内部１４には、レンズ１１、１２、１３として光学要素が配置されている。

参照符号１５および対応する破線は、交換可能な対物レンズ部品１６の位置を示し、これはレンズ、フィルタまたは絞り要素でもありうる。

図１に示すように、交換可能な対物レンズ部品１６は、洗浄装置２０の洗浄室内に配置され、この洗浄装置２０は、交換可能な対物レンズ部品１６の位置１５の領域において、対物レンズハウジング１８に接続またはドッキングされる。

このために、洗浄装置２０は、接続部２１を有して、対物レンズハウジング開口１７と共に、対物レンズ内部１４と洗浄装置２０の洗浄室の間に気密に接続する。

洗浄装置２０は、対物レンズハウジング１８において着脱可能に配置される。対物レンズハウジング開口１７は、洗浄装置が配置されていない場合に気密に遮断されるように、フラップまたはスライド式の対物レンズハウジング蓋１９が備えられる。対物レンズハウジング蓋の密閉は、弾性部材、または、過剰な圧力により外的物質の侵入を防ぐ、いわゆる漏れシール（leaky seal）のような、公知の密閉部材により達成される。

対物レンズハウジング蓋１９は、洗浄装置２０がドッキングした場合にも密閉できるように形成され、洗浄装置２０内での洗浄中に対物レンズ内部１４への外的物質の侵入を防ぐ。蓋１９は交換可能な対物レンズ部品１６の出し入れするためだけに開く。対物レンズから洗浄装置２０へのガス流が十分に高ければ、対物レンズ内部１４に外的物質が侵入しないようにできるので、蓋１９が洗浄中に開いたままであっても良い。

接続部２１は、対物レンズハウジング１８から機械的に分離している。これは、洗浄装置２０またはその内部で生じた振動が、対物レンズハウジング１８および対物レンズ１０に伝達しないかまたは伝達が僅かであることを意味する。機械的な分離は、対物レンズハウジング１８に対する洗浄装置２０の支えを適切に設計することにより実装される。この一例として、ベローズ構造のような相応の弾性部材の利用または、またはエアベアリングの利用が参照可能である。

図１の実施態様における洗浄装置２０は、例えば、水銀灯、広帯域波長スペクトルを有するキセロデックス（Xerodex）（キセノン）ランプ、または、相応な狭波長（モノクロ）スペクトルを有するパルスＵＶレーザのようなＵＶランプ２３を有する。

洗浄装置２０は、洗浄する交換可能な対物レンズ部品１６をＵＶランプ２３の照射領域に配置できるように設計され、対物レンズ部品１６に付着した炭化水素がＵＶ光の照射により低減できる。気相に変換された炭化水素、またはその炭化水素の一部を洗浄室から除去するために、洗浄装置２０のハウジングはガス吸気口２４及びガス排気口２５を有する。ガス供給がガス吸気口２４に接続されて、相応の洗浄ガスが洗浄装置２０内へ導入される。洗浄ガスとしては、乾燥窒素、乾燥空気またはヘリウムが候補として挙げられる。乾燥窒素は、マイクロリソグラフィにおける投影または照射対物レンズに特に好適であるが、これは、これらの対物レンズが典型的には既に乾燥窒素の供給装置を有し、これらの装置は洗浄装置２０のためにも利用可能なためである。

ガス排気口２５は、洗浄装置２０に含まれるガス媒体の良好な除去を促進する相応のポンプ装置（図示せず）に接続される。紫外線照射により気相に変換した炭化水素またはその残留物を、洗浄流によって洗浄装置２０の洗浄室から除去する。

洗浄装置２０は、対物レンズハウジング蓋１９のようにフラップまたはスライドと、対応するシール部材により実装される開閉装置２２を更に有する。

対物レンズ内部１４の位置１５に導入される交換可能な対物レンズ部品１６は、外部から開閉装置２２を経て洗浄装置２０に誘導されうる。

このために、交換対物レンズ部品１６を把持し、または、収容させる把持部３１を有する操作装置３０が利用可能である。また、例えば、電気モータまたはマニュアル駆動装置のような駆動装置３４も備えられ、それは、変速装置３３を介して、把持部３１を図１に示す双方向矢印に沿う方向に直線運動させる。これにより、交換対物レンズ部品１６は、洗浄装置２０に出し入れされる。

図１に示す実施態様においては、操作装置３０は、洗浄装置２０内で交換対物レンズ部品１６を移動させ運搬するか、交換対物レンズ部品１６を洗浄装置２０から対物レンズ内部１４に輸送するか、反対に、対物レンズ内部１４内の交換対物レンズ部品１６の位置１５から洗浄装置２０に運搬するために用いられうる。このために、洗浄装置２０の開閉装置２２の場合、蓋部材３２が対応する開口に備えられ、気密に密閉する。例えば、把持部３１は、蓋部材３２を貫通する気密な貫通案内装置を貫通して案内されるロッド３５により変速装置３３に接続され、洗浄装置２０が閉鎖されている間にも交換対物レンズ部品１６の操作が可能である。

交換対物レンズ部品１６の交換は以下の要領で進められる。

対物レンズ室１４内の位置１５にある交換可能な対物レンズ部品１６が交換されるべきであるとき、洗浄装置２０が接続部２１により、対物レンズハウジング開口１７の領域において対物レンズハウジング１８にドッキングされる。洗浄装置２０内では、ガス吸気口２４、ガス排気口２５、洗浄室を経て、洗浄ガス流が調節され、洗浄装置２０に含まれる周囲雰囲気を洗い流すことができる。そして、対物レンズハウジング蓋１９が開放され、蓋部材３２により洗浄装置２０に気密接続する操作装置３０により交換対物レンズ部品が把持部３１により把持されて、洗浄装置の方に移動される。このため、駆動部３４が作動し、把持部３１が変速装置３３によって洗浄装置２０の方へ退避する。

交換対物レンズ部品１６が洗浄装置２０の内部に入れば、対物レンズハウジング蓋１９が再度閉鎖し、交換対物レンズ部品１６が、開閉装置２２を経て洗浄装置２０から除去される。

そして、別の、適切に準備された交換対物レンズ部品１６が再度対物レンズ１０に反対方向に導入されうる。このために、把持部３１に位置する対物レンズ部品１６は、図１に示すような位置になるように洗浄装置２０に導入される。操作装置３０の蓋部材３２は、洗浄装置２０の開閉装置２２の開口を気密に密閉する。

そして、洗浄が開始して、UVランプ２３が点灯し、対物レンズ部品１６の表面に存在する炭化水素が蒸発または分解されうる。炭化水素または炭化水素のフラクションは、気相に変換され、吸気口２４から吸気した洗浄ガスにより、洗浄装置２０から排気口２５を経て排出される。洗浄ガスの候補としては、窒素、乾燥空気、ヘリウム、他の不活性ガスまたは希ガスが挙げられる。

炭化水素の分解は、いくらかの、即ち、ｐｐｍ程度の濃度の水分子の存在により促進されるので、特に乾燥ではない洗浄ガスを利用でき、および／または、交換対物レンズ部品１６を導入した直後に洗浄を行うことができる。続いて、洗浄ガスにより水分が更に除去される。

洗浄後、洗浄流を維持したままで、または、ガス吸気口２４およびガス排気口を閉鎖した後に、対物レンズハウジング蓋１９が開放され、洗浄した対物レンズ部品１６が操作装置３０によって、対物レンズ内部１４内の位置１５移動される。対物レンズ部品１６が対物レンズ１０内の所定の位置に入ると直ぐに、対物レンズハウジング蓋１９が閉鎖されて、洗浄装置２０が対物レンズハウジングから除去される。

洗浄装置２０を用いる上述の方法の利点は、洗浄装置２０がロードロック機能を有するため、交換対物レンズ部品１６の除去中に追加のロードロック装置を用意する必要が無い。加えて、洗浄装置２０により、導入直前に対物レンズ部品１６を洗浄することにより、対物レンズ内における困難な洗浄を回避できる。

洗浄装置２０が２つの対物レンズ部品１６及び１６’をその中に収容できるように設計されていれば、上述の利点が増す。この場合、新たな対物レンズ部品１６は、一定時間洗浄装置２０内で洗浄されるが、依然として、古い対物レンズ部品１６’は対物レンズ１０内に位置するので、新たな対物レンズ部品１６の洗浄中に更に操作できる。新たな対物レンズ部品１６の洗浄が一旦完了すれば、古い対物レンズ部品１６’が、先ず対物レンズ１０から除去され、図１に示すように一時的に洗浄装置２０内に保持され、新たな対物レンズ部品１６が対物レンズ１０内に導入される。そして、古い対物レンズ部品１６’が洗浄装置２０から除去されるか、又は、洗浄装置全体が対物レンズハウジング１８から除去される。このようにして特に短時間の交換時間が実現できる。

一つの対物レンズ部品を対物レンズから除去することと、他の対物レンズ部品１６を対物レンズ１０に導入することを共通の工程で行う場合、即ち、回転テーブルのような、同一の操作装置が、１つの対物レンズ部品１６’を対物レンズ１０から移動すると同時に他の対物レンズ部品１６を対物レンズ導入するような場合には、上述の利点はなおさら増す。

このことにより、マガジン交換対物レンズ部品１６、１６’を格納できる洗浄装置において、マガジンを備えることが有利であることがわかる。添付の図面にはこのような装置を示さないが、洗浄室内と同一の雰囲気か、対物レンズ部品の清潔な格納に特に適した特別な雰囲気を有する付属の気密室により容易に実現される。

図２は、本発明に係る対物レンズ１１０と相互作用する、本発明に係る洗浄装置１２６の更なる実施態様の概略断面図を示す。

図２の実施態様の大部分は図１と対応するので、類似または同一の構成要素は図１の参照符合に１００を加算した参照符号で示す。対応する構成要素の重複記載は控える。従って、図２については異なる実施態様ついてのみ詳述する。

図２の実施態様は、ＵＶランプ２３に代えて、マイクロ波ヘッド１２３を用いてプラズマを生成する点において図１とは本質的に異なる。マイクロ波ヘッド１２３を用いて、洗浄室内でプラズマが励起され、前記プラズマが交換可能な対物レンズ部品１１６の表面を洗浄するために用いられる。

プラズマを励起するために、洗浄装置１２０内の洗浄室内で真空状態が創出され、この真空状態は、排気口１２５に接続された、相応の吸気又はポンプ装置（図示せず）により創出される。洗浄装置１２０場合、追加のガスを導入する必要が無いので、図１に示したようなガス吸気口２４を設ける必要が無い。しかし、プラズマを生成する目的のために、水素、酸素又はアルゴン雰囲気のようなガス雰囲気を調節することもあり、この目的のためだけに相応のガス供給を伴う相応のガス吸気（図示せず）を備える必要がある。

洗浄装置１２０は水単分子層の除去に役立つ。水単分子層の除去は、交換対物レンズ部品１１６上の水単分子層のフラクションが蒸発により脱離されるので、真空状態の創出により促進される。

一旦安定した真空状態が形成されれば、マイクロ波ヘッド１２３により励起されたプラズマは、対物レンズ部品１１６の表面の水単分子層を脱離するように作用し、脱離された水分子は真空吸気により除去される

真空装置１２０は真空装置２０と組み合わせることもでき、例えば、真空装置２０は開口装置１２２に接続されて、対物レンズ１１０に導入される交換対物レンズ部品１１６は、先ず洗浄装置２０内で炭化水素を洗浄し、更なる工程において洗浄装置１２０内で水単分子層を脱離する。

図２の実施態様は、洗浄装置１２０がドッキングされた場合に、対物レンズ１１０の対物レンズハウジング蓋１１９がその外部に位置し、閉まらなくなるように配置されている点において、図１の実施態様とは更に異なる。代わりに、洗浄装置１２０の接続部１２１は、追加の接続部蓋１５０を有し、これにより洗浄装置１２０の洗浄室は洗浄処理の間、対物レンズ内部１１４から分離されうる。

図３は、本発明に係る対物レンズの更なる実施態様と、それと相互作用する洗浄装置２２０を示す。また、第２の実施態様のように、類似又は同一の構成要素は、図１の参照符号に２００を加算した参照符号と、図２の参照符号に１００を加算した参照符号にて示す。ここでも、既述の構成要素についての詳述は控える。

図３は、図１および図２に加えて、洗浄装置２２０の対物レンズハウジング２１８への接続領域にある洗浄装置シール部材２２７を示す。簡潔には、これらはＯ−リングまたは気密密閉を保証する金属シールのような、張力をかけた弾性部材でありうる。代替的には、対物レンズ２１０内または洗浄装置２２０内の相応の余剰圧力により、いかなる外部物質も対物レンズ２１０又は洗浄装置２２０に侵入しないように保証されるのであれば、漏れシール部材も選択可能である。

更に、図３は、操作装置２３０が洗浄装置２２０内に全体が収容されうることを示し、このため、厳密な気密性を有する、可動部品用のスルーガイドを省くことができる。むしろ、このように簡易な実施態様においては、操作装置２３０の駆動装置２３４に電力供給を確保できるようにするために、洗浄装置２２０のハウジングを貫通して、電気接続ケーブルを気密に誘導することだけが重要である。

本実施態様において、接続部２２１の開口を介して、対物レンズから除去した状態における交換対物レンズ部品２１６の収容及び除去ができるので、図１および図２に示した実施態様に示したような開閉装置２２又は１２２は省略しうる。

駆動装置２３４および操作装置２３０用のいかなる変換装置による粒子の生成を予防し、または、操作装置３０のロッド３５のような、可動部品のための気密スルーガイドを提供する必要性を回避するために、非接触の、例えば磁力による外部駆動操作装置（図示せず）を備えることもできる。このような例としては、リニアモータが挙げられる。

図４は、対物レンズ３１０と協働する洗浄装置３２０の第４の実施態様を示し、図１〜３と同様に概略断面図である。

これもまた、同一又は類似の構成要素は同じ参照番号か、図１の参照番号に３００を加えた番号、図２の参照番号に２００を加えた番号、または、図３の参照番号に１００を加えた番号で示す。従って、ここでも、既述の構成要素についての追加の描写は省略し、新たに加わった構成要素および部品についてのみを記載する。

図４は、洗浄装置３２０の構成要素としての輸送通路３４０を示すが、この通路は実際の洗浄室３２８からは分離されうる。この洗浄室３２８においては、破線で示した位置が交換対物レンズ部品３１６の洗浄中の位置を示す。

図４に示した実施態様においては、輸送通路３４０は操作装置３３０を収容する。しかし、輸送通路３４０は操作装置を備えないようにも設計できる。

洗浄通路３４０は、接続部２１、１２１および２２１に相当する接続素子３４１を有し、これは対物レンズハウジング３１８に接続できる。

さらには、輸送通路３４０は、相応の接続素子３４３を有し、洗浄室３２８へ接続する。

気密接続を提供するための相応のシール部材が接続素子３４１および３４３において備えられる。

さらには、輸送通路３４０は吸気口３４２および排気口３４４を有し、輸送通路３４０を洗い流すことを可能にする。

図４の実施態様は、吸気口３２４および排気口３２５が、洗浄室３２８、即ち、洗浄装置３２０のハウジングの同じ側に配置される点において既述の実施態様とは異なり、吸気口２４、２２４及び排気口２５、２２５が、ハウジングの逆側に備えられ、ガス交換が洗浄流により最大化できるように、より正確には相互に直径方向に正反対の位置となるように設けられる既述の例とは対照的である。

更に、図４は洗浄室３２８のハウジングが車輪３２９を有することを示す。特に対物レンズハウジングへのドッキング及びドッキング解除の際に、洗浄装置３２０が洗浄装置３２０の移動を補助および実施するための輸送手段を有することを概略的に示す。車輪ではなく、レールと協働する摺動部材やこれに類するものが存在しうる。

図５は、ＥＵＶ投影対物レンズ４１０としての本発明の応用例を示す。これは、本発明は、異なる波長域のマイクロリソグラフィに用いられる、照明システムや投影光学系のような全ての種類の光学系に柔軟に用いられうることを例示する。

ＥＵＶ投影対物レンズ４１０は、純粋に概略的に示す真空容器４１８を有する。真空容器４１８はレチクル４０１と共に、結像構造のミラーＭ１〜Ｍ６も備えており、前記ミラーは照明システムＩＬ（図示せず）から入射してレチクル４０１で反射された光を、ウェーハ台（基板ホルダ）４０２上に位置するウェーハ（基板）４０３上に結像する。結果として、レチクル４０１の構造は縮小されてウェーハ４０３上の感光性層上に結像される。

真空容器４１８は真空容器開口４１７を有し、これは真空容器蓋４１９をするので、真空容器開口４１７は真空容器４１８を真空に維持するために真空気密にシーリングされうる。

対物レンズ部品、即ち、ミラーＭ４が交換できるように、洗浄装置４２０は、真空容器４１８内に真空気密にドッキング可能であり、真空容器蓋４１９の開放後にも、洗浄装置４２０及び真空容器４１８の対物レンズ内部における真空状態が維持できる。

洗浄装置４２０は、概略的に示すのみであり、図１〜４に例示した実施態様に従って形成されうる。従って、既述の実施態様のように、ミラーＭ４は洗浄装置４２０を経て交換可能である。ミラーＭ４に代えて、更なる対物レンズ部品を交換のために備えることができ、具体的には、ミラーＭ１〜Ｍ６のための絞りがありうる。特に、洗浄装置は、米国特許出願公開第２００７／００５３０７６号Ａ１明細書に記載されるような、絞り交換システムと共に用いることもできる。米国特許出願公開第２００７／００５３０７６号Ａ１明細書の開示全体を参照のためにここに取り込む。米国特許出願公開第２００７／００５３０７６号Ａ１明細書の場合、洗浄装置は絞りマガジンと組み合わせて設けることができ、更に正確には、マガジンへの導入に先立って、および／または、マガジンから光学構成への移動中における、洗浄目的で設けることができる。更には、米国特許出願公開第２００７／００５３０７６号Ａ１明細書における絞り交換システムは、マガジンのような洗浄装置に統合することも可能であり、その逆に、洗浄装置をマガジン又は絞り輸送路内の洗浄装置のような絞り交換システムに統合することもできる。

図５において、ＥＵＶ投影光学系４１０は、真空容器４１８のみと共に示す。しかし、ＥＵＶ光学系は、ミラー又は光路のような個々の部材の周辺のハウジング部品（図示せず）を更に備え、周辺領域において、多様な真空状態のような、多様な雰囲気を調節可能にする。このような光学構成の設計は国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２００７／００８１１３に記載されており、その開示全体を参照のためにここに取り込む。本願明細書に記載された洗浄装置か、対応する対物レンズ部品の交換方法も、そのような光学構成に用いることができる。

この点において、図５に示すように、洗浄装置は外部真空容器４１８に設けられ、対応する交換開口のみが内側ハウジング部に設けられうる。このような開口を図６に概略的に示す。図６は、対応する光学部品の交換のための真空容器開口４１７が設けられている真空容器壁４１８を示す。真空容器開口４１７は、真空容器蓋４１９により気密密閉される。図１〜４に例示的に示したように、対応する対物レンズ又は光学部品を交換する目的のために、洗浄装置４２０は真空容器壁から突出して装着される。更なるハウジング４３０が、真空容器壁４１８の左側面、即ち、真空容器の内側に設けられ、真空容器外部とは異なる大気状態を調節するために、光学構成の１つ又は複数の構成要素が収容される。適当な光学部品又は対物レンズ部品の交換のために、ハウジング開口４３１が備えられ、ハウジング蓋４３２を経て真空気密にシールされる。光学部品の交換のために、蓋４３２および４１９のみを開放すればよく、光学部品がハウジング４３０から洗浄装置４２０に、又はその逆に移動させることができる。

図７に示す実施態様においては、ハウジング開口４３１と真空容器開口４１７との間に、輸送通路４３３が備えられ、真空容器外部と接触することなく、交換部品をハウジング４３０から洗浄装置４２０に、又はその逆方向に、直接移動させることができる。

本発明は提示した実施態様を参照して詳述してきたが、当業者には、本発明がこれらの実施態様に制限されるものではないことは明白であり、むしろ、幾多の修正、具体的には、個々の構成要素の組み合わせや、特定の要素の省略が、添付の請求項の保護範囲から逸脱することなく実現可能であることは明らかである。

Claims (33)

1. 特に、マイクロリソグラフィのための投影又は照射対物レンズの対物レンズ部品の交換方法であって、該方法において、対物レンズ（１０、１１０、２１０、３１０）は、
   対物レンズ内部（１４、１１４、２１４、３１４）と、該対物レンズ内に備えられる複数の対物レンズ部品とを有し、
   前記対物レンズの前記複数の対物レンズ部品（１６、１１６、２１６、３１６）の少なくとも１つは、前記対物レンズ内に交換可能に収容されており、
   前記対物レンズに導入する直前に、交換可能に収容された前記対物レンズ部品が、前記対物レンズ内部の外側で、即ち、周囲雰囲気からは密閉された少なくとも１つの洗浄室の内部において洗浄され、
   洗浄直後に通常の前記周囲雰囲気と接触することなく、前記対物レンズに導入され、そして、
   前記洗浄室は、前記対物レンズ内部に着脱可能に気密に接続され、輸送チャネル及び／または、１つまたは複数のさらなる洗浄装置との気密接続のための接続部分をさらに有する
   ことを特徴とする方法。
2. 前記対物レンズ部品が、清潔な対物レンズ内部の、光学レンズ、ミラー、ミラー素子、フィルタ、絞り、薄膜、又は他の素子を含む一群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記周囲雰囲気から密閉された前記洗浄室が、前記周囲雰囲気とは異なる洗浄雰囲気を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記洗浄雰囲気が、真空、乾燥空気、窒素、乾燥窒素、アルゴン、酸素、ヘリウム、水素、不活性ガスまたは希ガス、および、それらの組み合わせを含む一群より選択されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 周囲雰囲気から密閉された前記洗浄室が、前記対物レンズ内部に近接して設けられ、または、配置され、幾何学的に単純な、好適には直線運動またはスイベルまたは回転運動、および／または、一時的な短時間の動きによって、前記交換対物レンズ部品が前記洗浄室から前記対物レンズ内部に移動することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 複数の洗浄室が備えられ、前記複数の洗浄室が相互に接続されて、前記交換対物レンズ部品が前記複数の洗浄室を連続的に通過可能なことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. １つ又は複数の前記洗浄室において、洗浄処理が実施され、該洗浄処理は、電磁波、特に紫外線照射、プラズマ洗浄、特に水素プラズマ洗浄又は酸素プラズマ洗浄、蒸発、気体洗浄、液体洗浄、超音波洗浄、浸漬槽、機械洗浄、特にワイプ等、およびこれらの組み合わせを含む一群から選択されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. １つ又は複数の前記洗浄室における洗浄が、粒子の除去および／または炭化水素の除去および／または水の単分子層の除去をすることを含み、かつ、特にこの順番で行うことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記粒子の除去が、超音波槽、光学洗浄混合物の浸漬槽、およびワイプ、またはこれらの組み合わせにより進められることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. 前記した炭化水素の除去が、特に、少量の混合酸素を含む乾燥窒素又は乾燥空気を用いた同時ガスフラッシングを伴う広帯域紫外光照射と、特に、洗浄室の同時吸引を伴う、真空状態において電磁エネルギーにより励起された酸素プラズマによるプラズマ洗浄と、これらの組み合わせとを含む一群から選択される方法から選択されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
11. 前記した水の単分子層の除去が、特に赤外線（IR）灯または熱線による加熱による蒸発、プラズマ洗浄、乾燥窒素、乾燥空気またはヘリウムによるフラッシング、またはこれらの組み合わせにより進められることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
12. 交換対物レンズ部品のためのマガジンを備え、該マガジンは、対物レンズ部品の清潔な格納と、洗浄室を介した迅速な交換とを促進することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記交換対物レンズ部品は、ＵＶ（紫外線）またＥＵＶ（超紫外線）リソグラフィのための光学システムの部品であることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記対物レンズ部品が、前記対物レンズ内部から完全に除去されること、および／または、前記対物レンズ内部から離間した位置から前記対物レンズ内部に移動されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 特にマイクロリソグラフィのための投影又は照射対物レンズの交換対物レンズ部品のための洗浄装置であって、該洗浄装置（２０、１２０、２２０、３２０）は、
    前記交換対物レンズ部品を収容及び洗浄するための洗浄室を備え、
    当該洗浄室は、前記対物レンズ内部への着脱可能な気密接続と対物レンズハウジングへの気密接続のための接続部（２１、１２１、２２１、３２１）と、輸送チャネル及び／または、１つまたは複数のさらなる洗浄装置との気密接続のための接続部分と、をさらに有することを特徴とする、洗浄装置。
16. 接続部及び接続素子が同一に、および／または、互換性を有するように形成されることを特徴とする、請求項１５に記載の洗浄装置。
17. 輸送通路（３４０）が、特に、対物レンズハウジングへの気密連結のための接続部（３４１）を備えることを特徴とする請求項１５または１６に記載の洗浄装置。
18. 前記接続部が、エアベアリング又は特にベローズによる弾性ベアリングのような、前記対物レンズハウジングから機械的に分離するための装置を備えることを特徴とする、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の洗浄装置。
19. 前記洗浄室は気密密閉でき、特に、弾性素子又は過剰圧力を伴う漏れシールである、シール部材が洗浄される対物レンズ部品の入口開口および／または接続部または部材において備えられることを特徴とする、請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の洗浄装置。
20. 操作装置が備えられており、これにより前記交換対物レンズ部品が前記洗浄装置内に移動されることを特徴とする、請求項１５〜１９のいずれか一項に記載の洗浄装置。
21. 前記操作装置（３０、２３０、３３０）は、前記対物レンズ部品を、前記洗浄装置から前記対物レンズ内に移動するか、その逆に移動することができるように形成されていることを特徴とする請求項２０に記載の洗浄装置。
22. 前記操作装置の移動部品は、部分的又は全体的に前記洗浄室および／または前記輸送通路のハウジング内に配設されることを特徴とする請求項２０または２１に記載の洗浄装置。
23. 前記操作装置がリニアモータを備えることを特徴とする、請求項２０または２１に記載の洗浄装置。
24. 特に、エアベアリングの使用により、前記操作装置は前記洗浄装置のハウジングおよび／または輸送通路とは機械的に分離して配置されることを特徴とする、請求項２０〜２３のいずれか一項に記載の洗浄装置。
25. 気体の導入および／または排出のための手段、または、ポンプ、特に真空ポンプ、気体供給装置等を備える該手段を接続するための素子を備えることを特徴とする、請求項１５〜２４のいずれか一項に記載の洗浄装置。
26. 電磁波照射のための照射装置、特にUV灯、プラズマ洗浄装置、特にマイクロ波ヘッド、蒸発器、特にIR灯または熱線、ガスフラッシング装置、液体フラッシング装置、超音波洗浄器、浸漬槽、機械洗浄装置、特にワイプ装置およびこれらの組み合わせを含む一群から選択した洗浄手段を備えることを特徴とする請求項１５〜２５のいずれか一項に記載の洗浄装置。
27. 前記交換対物レンズ部品のためのマガジンが備えられ、該マガジンは、前記洗浄室に接続して、前記対物レンズ部品が前記洗浄室からマガジンへの移動とその逆の移動を可能にすることを特徴とする請求項１５〜２６のいずれか一項に記載の洗浄装置。
28. 前記接続部は、前記対物レンズとの迅速な接続及び脱離を可能にする、迅速な連結機構を有することを特徴とする、請求項１５〜２７のいずれか一項に記載の洗浄装置。
29. 対物レンズ、特に、少なくとも１つの交換対物レンズ部品を備えた対物レンズハウジングを有するマイクロリソグラフィ用の投影又は照射対物レンズであって、
    前記交換可能な対物レンズ部品の領域において、前記対物レンズハウジングが、請求項１５〜２８のいずれか一項に記載の洗浄装置を連結するための少なくとも１つの連結部材を備えることと特徴とする対物レンズ。
30. 前記対物レンズは、ＵＶ（紫外線）光またはＥＵＶ（超紫外線）光を使用するように設定されている光学系であることを特徴とする、請求項２９に記載の対物レンズ。
31. いくつかのハウジング又は容器が、少なくとも部分的には相互に入れ子になっており、かつ、構成要素の交換のための相応の開口を有することを特徴とする、請求項２９または３０に記載の対物レンズ。
32. ２つのハウジング又は容器の間において、特に真空気密な輸送通路が備えられていることを特徴とする、請求項３１に記載の対物レンズ。
33. 請求項１５〜２８のいずれか一項に従う少なくとも１つの洗浄装置と、請求項２９〜３２のいずれか一項に従う１つの対物レンズとを含むシステム。

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