WO2004001821A1 - 光学ユニット及びｘ線露光装置 - Google Patents

光学ユニット及びｘ線露光装置 Download PDF

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WO2004001821A1
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ray
optical unit
optical
airtight container
optical element
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Hiroyuki Kondo
Katsuhiko Murakami
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Nikon Corporation
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Definitions

  • the present invention relates to an optical unit for housing an X-ray optical element and an X-ray exposure apparatus using the optical unit.
  • FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of an X-ray exposure apparatus.
  • This X-ray exposure apparatus mainly consists of an X-ray light source S, a condenser C, an illumination optical system IR (IR1, IR2, IR3, and IR4, etc.), a mask MS stage MS, and a projection optical system PR (P1 , PR2, PR3 and PR4), the stage WS of the wafer W, the vacuum chamber VC, the exhaust device VP, and the like.
  • a laser plasma light source including a laser L for plasma excitation, a discharge plasma light source, radiation light, and the like are used.
  • the illumination optical system IR is a grazing incidence mirror that reflects X-rays incident on the reflecting surface from an oblique direction, a multilayer mirror (IR1, IR2, IR3, and IR4) in which the reflecting surface is formed by a multilayer film. It is composed of a filter that transmits only X-rays of a predetermined wavelength.
  • the illumination optical system IR illuminates the mask M with X-rays of a desired wavelength.
  • the projection optical system PR includes a plurality (for example, four or six) of multilayer mirrors (PR1, PR2, PR3, and PR4) and the like.
  • the circuit pattern formed on the mask M is imaged on the wafer W coated with the resist by the projection optical system, and is transferred to the resist. Since the X-rays are absorbed by the atmosphere and attenuated, when performing the exposure operation, the entire optical path is placed in the vacuum chamber VC. Then, the interior of the vacuum chamber one VC is maintained at a predetermined degree of vacuum (e.g., less than 1 X 1 0- 3 P a) by the exhaust device VP.
  • a predetermined degree of vacuum e.g., less than 1 X 1 0- 3 P a
  • the exhaust device VP works inside the champer, and the X-ray optical elements such as the multilayer mirror constituting the projection optical system PR are placed in a vacuum.
  • the vacuum chamber is not evacuated, so that the X-ray optical element is exposed to the outside air.
  • the inside of the vacuum chamber must be opened to the atmosphere (leak), so that the X-ray optical element is exposed to the outside air.
  • Outside air contains pollutants (for example, organic gas containing hydrocarbons), and contamination of optical elements by this organic gas has become a problem. The following briefly describes the mechanism of the generation of contamination of the optical element by the organic gas.
  • Organic gas molecules contained in the outside air are physically adsorbed on the surface of the X-ray optical element in the exposure apparatus.
  • Organic gas molecules physically adsorbed on the surface of the optical element repeat desorption and adsorption on the surface, and do not grow thick as it is. But, When the optical element is irradiated with X-rays during the exposure operation, secondary electrons are generated inside the substrate of the optical element, and the secondary electrons decompose the organic gas molecules adsorbed on the surface to contaminate the substance. Is deposited. In this way, the adsorbed gas molecules are successively decomposed and separated, forming a carbon layer on the surface of the optical element, and the thickness of the carbon layer increases in proportion to the amount of X-ray irradiation. (See K. Boiler et al., Nucl. Instr. And Meth. 208 (1983) 273).
  • the reflectance of the optical element is reduced.
  • the air in the clean room where the exposure equipment is installed contains a large amount of organic gas, which is a pollutant, so if the optical element is exposed to the outside air during equipment assembly or maintenance in the clean room, the The number of organic gas molecules physically adsorbed on the surface increases. Therefore, when the optical element is irradiated with X-rays during the exposure operation, the thickness of the carbon layer formed on the surface of the optical element increases, and the reflectivity of the optical element decreases significantly.
  • the X-ray exposure apparatus has a problem that the throughput is reduced when the reflectance of the optical element is reduced.
  • the present invention has been made in view of such problems, and provides an optical unit and an X-ray exposure apparatus capable of suppressing contamination on the surface of an X-ray optical element such as a multilayer mirror.
  • the purpose is to:
  • an optical unit includes: an X-ray optical element; an airtight container that stores the X-ray optical element in an airtight manner; and an X-ray entrance and an X-ray exit of the airtight container. And an opening mechanism that can be opened and closed.
  • the inside of the airtight container is held by a vacuum or a clean replacement gas.
  • the optical unit has a pulp (or opening mechanism) that can be opened and closed at the X-ray entrance and the X-ray exit of the airtight container.
  • a pulp or opening mechanism
  • the inside of the optical unit is held with a vacuum or a clean replacement gas, so that the organic substance physically adsorbed on the surface of the X-ray optical element, such as a multilayer mirror, housed inside it.
  • the number of gas molecules is reduced. Therefore, contamination on the surface of the optical element can be suppressed by using the optical unit.
  • the X-ray entrance and the X-ray exit of the airtight container are opened by opening the pulp, the absorption of X-rays by the airtight container can be prevented.
  • the optical unit according to the present invention includes an X-ray optical element, a holding unit that holds the X-ray optical element, an airtight container that hermetically stores the X-ray optical element and the holding unit, and the airtight container. And a pulp attached to the X-ray entrance and the X-ray exit, or an opening mechanism that can be opened and closed.
  • the optical unit has a holding portion for holding the X-ray optical element separately from the airtight container, and prevents the distortion of the airtight container from being transmitted to the holding portion.
  • the holding unit is a structure that is mechanically separated from the airtight container, and is installed independently on the exposure apparatus. Therefore, even when the inside of the hermetic container is evacuated to a vacuum, the distortion (deformation) of the hermetic container is not transmitted to the holding portion, and it is possible to suppress the occurrence of deformation and displacement of the X-ray optical element.
  • valve or the opening / closing opening mechanism is made of a member transparent to ultraviolet light or visible light. This makes it possible to adjust the position of an optical system such as a mirror using a simple laser beam instead of X-rays while the interior of the optical unit is held in a vacuum or a clean replacement gas.
  • the airtight container is further provided with an exhaust port for exhausting gas in the airtight container, and a valve or an openable and closable mechanism connected to the exhaust port.
  • a position adjusting mechanism for adjusting the position and the direction of the X-ray optical element from the outside of the airtight container be provided. This makes it possible to adjust the position, orientation, and the like of the X-ray optical element while maintaining the inside of the optical unit with a vacuum or a clean replacement gas.
  • the X-ray optical element is preferably an X-ray optical element constituting a projection optical system that projects an image of a pattern formed on a mask onto a sensitive substrate. Further, in the present invention, it is preferable that the X-ray optical element further includes a part of an X-ray optical element constituting an illumination optical system that irradiates a mask with X-rays from an X-ray light source. As a result, contamination of the surface of many optical elements used for X-ray projection exposure can be suppressed.
  • the airtight container may not have a strict airtight structure, but may have a general airtight structure. In other words, if the air permeability (conductance) between the inside and outside of the container is considerably low, it may be possible to allow some inflow and outflow of gas. Further, in the present invention, it is preferable that the airtight container is further provided with a temperature control mechanism.
  • An X-ray exposure apparatus includes an X-ray light source that generates X-rays, an illumination optical system that irradiates the mask with X-rays from the X-ray light source, and an image of a pattern formed on the mask on a sensitive substrate.
  • the X-ray entrance and the X-ray exit of the container are characterized by a valve or an opening / closing opening mechanism.
  • the X-ray exposure apparatus includes an X-ray light source that generates X-rays, an illumination optical system that irradiates the mask with X-rays from the X-ray light source, and an image of a pattern formed on the mask.
  • X-ray optical elements that constitute the projection optical system that projects onto the substrate r
  • An X-ray exposure apparatus comprising: an optical unit comprising: a holding unit that holds an X-ray optical element; and an airtight container that holds the X-ray optical element and the holding unit in an airtight manner.
  • a valve or an opening / closing opening mechanism is provided at the X-ray entrance and the X-ray exit of the hermetic container.
  • valve or the opening / closing opening mechanism is made of a member transparent to ultraviolet light or visible light.
  • the airtight container is further provided with an exhaust port for exhausting gas in the airtight container, and a valve or an openable / closable opening mechanism connected to the exhaust port. .
  • the hermetic container further accommodates a part of the X-ray optical element constituting the illumination optical system.
  • a position adjusting mechanism for adjusting the position and orientation of the X-ray optical element from the outside of the airtight container be provided.
  • a temperature adjusting mechanism for adjusting the temperature of the optical unit is provided in the atmosphere outside the airtight container.
  • the airtight container does not have to have a strict airtight structure but may have a general airtight structure. That is, if the air permeability (conductance) between the inside and the outside of the container is considerably low, it may be possible to allow some inflow and outflow of gas.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an optical unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a state where an exhaust device (such as a turbo molecular pump) is attached to the optical unit shown in FIG.
  • an exhaust device such as a turbo molecular pump
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an X-ray exposure apparatus according to the embodiment of the present invention, which uses the optical unit shown in FIG.
  • FIG. 4 is an X-ray exposure apparatus according to another embodiment of the present invention, and is a schematic configuration diagram showing an X-ray exposure apparatus using the optical unit shown in FIG.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an optical unit according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing an optical unit according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an X-ray exposure apparatus according to another embodiment of the present invention, and is a schematic configuration diagram showing the vicinity of an optical cut of the X-ray exposure apparatus using the optical unit shown in FIG. .
  • FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional X-ray exposure apparatus.
  • FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing a mirror position adjusting mechanism according to another embodiment of the present invention. Explanation of reference numerals
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an optical unit according to an embodiment of the present invention.
  • the optical unit 10 includes a plurality of (four in FIG. 1) multilayer films constituting the projection optical system, and an airtight container 15 for hermetically storing the mirrors 11, 12, 13, and 14 therein.
  • the multilayer mirror for example, a mirror in which a MoZSi multilayer film, a MoZBe multilayer film, or the like is formed on a substrate can be used.
  • the multilayer mirrors 11, 12, 13, and 14 are attached to the airtight container 15 via holding mechanisms 11a, 12a, 13a, and 14a, respectively.
  • Each of the holding mechanisms 11 a to l 4 a may have a buffer mechanism to prevent distortion of the hermetic container from being transmitted to the multilayer mirrors 11 to 14 when the inside of the hermetic container 15 is evacuated to a vacuum.
  • the buffer mechanism may include a mirror clamp, a thermal expansion relief panel mechanism, a piezo element type position / posture fine adjustment actuator, and the like.
  • the optical unit 10 be provided with mirror position adjusting mechanisms 11 b to 14 b so that the position, orientation, and the like of 14 can be adjusted.
  • the displacement is transmitted from the outside (atmosphere side) of the optical unit 10 to the inside (vacuum side) of the optical unit 10 by the mirror position adjusting mechanism 1 lb to 14 b to adjust the multilayer mirror.
  • the mirror position adjusting mechanism 11b to 14b is a thin metal foil (for example, a thin plate of 0.1 mm or less in thickness such as stainless steel) forming a part of the hermetic container 15 as shown in FIG. ).
  • a mirror table 101 on which the mirror 100 is mounted and a guide 102 for guiding the mirror table are provided inside the airtight container 15 of the partition.
  • a return panel 105 mounted in a biased state is provided between the container 15 and the mirror base 101.
  • the mirror 100 is moved by pushing the mirror base 101 with the driving force of the piezo element 104 or pulling back with the contracting force of the return spring 105.
  • the piezo element 104 and the return panel 105 By combining the piezo element 104 and the return panel 105, the position of the mirror table 101 on which the mirror 100 is mounted can be pushed and pulled from the atmosphere side, and the position of the multilayer mirror can be adjusted. Can be.
  • the mirror position adjusting mechanism a mechanism using magnetism can be used.
  • magnetism an internal magnet is attached to the mirror holding mechanism on the vacuum side, and an external magnet magnetically coupled to the internal magnet is arranged on the atmosphere side. Then, the displacement is transmitted to the mirror holding mechanism that fixes the internal magnet on the vacuum side by moving the external magnet on the atmosphere side, and the multilayer mirror is adjusted.
  • the gate valves 18 and 19 are made of a member transparent to ultraviolet light or visible light (eg, glass or the like). This makes it possible to easily adjust the position of an optical system such as a mirror using laser light or the like instead of X-rays while maintaining the interior of the optical unit 10 in a vacuum. ⁇
  • the airtight container 15 is made of a low thermal expansion material such as an imper in order to suppress the deformation and displacement of the multilayer mirror due to expansion and contraction of the airtight container due to temperature change.
  • the inner and outer surfaces of the hermetic container 15 are electrolytically polished so as to reduce the amount of outgas released when the chamber is evacuated.
  • a temperature adjusting mechanism such as a water-cooling jacket 20 for adjusting the temperature of the optical unit 10 is provided outside the airtight container 15.
  • the X-ray entrance 16 and the X-ray exit 17 of the hermetic container 15 are provided with gate valves 18 and 19, respectively.
  • the gate pulp 18 and 19 for example, those that can be opened and closed by a cylinder mechanism using compressed gas (such as those commercially available) can be used.
  • the optical unit 10 By closing the gate valves 18 and 19, the optical unit 10 has a structure capable of sealing the inside.
  • the gate pulp 18, 19 the X-ray entrance 16 and the X-ray exit 17 of the hermetic container 15 are opened.
  • the X-rays reflected and diffracted by the mask arranged outside the optical unit 10 enter the airtight container through the X-ray entrance 16 of the airtight container 15.
  • the X-rays incident on the airtight container 15 are reflected by the multilayer mirrors 11 to 14 and then emitted to the outside of the optical unit 10 through the X-ray emission port 17 of the airtight container 15.
  • the resist is irradiated on the sensitive substrate (wafer) to which the resist has been applied. As a result, an image of the pattern formed on the mask is projected on the wafer.
  • the optical unit 10 is carried to a maintenance room or the like which is kept in a clean atmosphere. Then, after injecting a clean gas (for example, Dry N 2 , Dry He, Dry Air, etc.) into the optical unit until it becomes equal to the atmospheric pressure, the gate pulp 18 and 19 are opened and the atmospheric pressure State. After maintenance and adjustment are completed, the gate valves 18 and 19 are closed, and the inside of the optical unit is evacuated again and incorporated into the exposure apparatus. , n
  • a clean gas for example, Dry N 2 , Dry He, Dry Air, etc.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a state in which an exhaust device (such as a turbo molecular pump) is attached to the optical unit 10 shown in FIG.
  • an exhaust device such as a turbo molecular pump
  • the first step of evacuating the optical cut 10 is as follows.
  • a turbo molecular pump 21 is connected to a gate valve 18 attached to an X-ray inlet 16 of an airtight container 15. Then, with the gate valve 18 opened and the gate pulp 19 closed, the turbo molecular pump 21 exhausts the inside of the optical unit 10.
  • the pressure in the airtight container 15 is measured by the pressure gauge 22 and the evacuation speed is adjusted by a control device (not shown) based on the measured value.
  • Optical Interview - Tsu sheet 1 degree of vacuum predetermined value within 0 e.g., less than 1 X 1 0- 3 P a
  • the turbo molecular pump 2 1 is removed.
  • the inside of the optical unit 10 is kept in a vacuum.
  • the turbo molecular pump for evacuation is attached to the gate valve on the X-ray entrance side, but may be a gate pulp on the X-ray exit side. Further, a turbo molecular pump may be attached to a portion different from the gate valve on the X-ray entrance side and the gate valve on the X-ray exit side. For example, a turbo molecular pump may be attached to a gate valve connected to an exhaust port that exhausts gas in an airtight container.
  • the force at which the gate pulp is provided at the X-ray entrance or the like is not limited to this.
  • the pulp or any opening mechanism that can be opened and closed can be used. good.
  • ball pulp or a butterfly valve may be used.
  • the optical unit 10 shown in FIG. 1 can be kept in a vacuum, the number of organic gas molecules physically adsorbed on the surface of the optical element housed therein is reduced. Therefore, the optical unit 10 is ⁇
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an X-ray exposure apparatus according to the embodiment of the present invention, which uses the optical unit shown in FIG.
  • the X-ray exposure apparatus 30 mainly includes an X-ray light source S, a condenser C, an illumination optical system IR (IR1, IR2, IR3 and IR4, etc.), a stage MS of a mask M, It is composed of an optical unit 10 having a projection optical system, a stage WS for a wafer W, a vacuum chamber VC, an exhaust device VP, and the like.
  • the optical unit 10 is incorporated in the X-ray exposure apparatus 30 as follows.
  • the procedure for assembling the optical unit 10 into the X-ray exposure apparatus 30 is as follows. First, while the inside of the optical unit 10 is kept in a vacuum, the optical unit 10 is fixed and attached to the mounting column 32 in the exposure device 30 at the flange 23 on the outer surface of the optical unit 10. In order to drive the gate pulp 18, 19, compressed gas piping (for gas inflow and gas outflow; not shown) is connected to each of the gate valves 18, 19. Each compressed gas pipe (not shown) is attached to a pipe outside the vacuum chamber through the wall of the vacuum chamber-VC.
  • rare gases such as helium (He), argon (Ar), krypton (Kr;), and xenon (Xe) are used to prevent contamination even if the gas leaks into the vacuum chamber VC.
  • Gas or nitrogen (N 2 ) gas is used.
  • the illumination optical system IR consists of an oblique incidence mirror that reflects X-rays that enter the reflection surface from an oblique direction, a multilayer mirror whose reflection surface is formed by a multilayer film, and a filter that transmits only X-rays of a predetermined wavelength. It is composed of first class.
  • the illumination optical system illuminates the reflective mask M with X-rays of a desired wavelength.
  • the projection optical system housed in the optical unit 10 is composed of a plurality (four in FIG. 3) of multilayer mirrors 11 to 14 and the like.
  • the circuit pattern formed on the mask M is imaged by the projection optical system on the wafer W coated with the resist, and is transferred to the resist. Since the X-rays are absorbed by the atmosphere and attenuated, when performing the exposure operation, the entire optical path is placed in the vacuum chamber VC.
  • the inside of the vacuum chamber 1 V C is maintained at a predetermined degree of vacuum by an exhaust device VP. Thereby, during the exposure operation, the inside of the optical unit 10 is kept in a vacuum.
  • the vacuum chamber VC is released (leaked) to the atmosphere due to maintenance of the X-ray exposure apparatus 30 after exposure is performed for a predetermined period, after the gate valves 18 and 19 are closed, The inside of the vacuum chamber VC leaks. By this procedure, even if the inside of the vacuum chamber VC leaks due to the maintenance of the exposure apparatus or the like, the inside of the optical unit 10 is kept at a vacuum.
  • the pressure in the vacuum chamber VC is measured by the pressure gauge 31 and the evacuation speed or the control device (not shown) is used based on the measured value.
  • the leak rate is adjusted. According to this procedure, generation of a sudden pressure difference in the optical unit 10 is prevented, and deformation and displacement of the multilayer mirror due to the pressure difference are suppressed.
  • the X-ray exposure apparatus 30 shown in FIG. 3 is housed inside the optical unit since the inside of the optical unit 10 is kept at a vacuum during assembly, exposure operation, and maintenance of the X-ray exposure apparatus.
  • optical elements such as 1
  • the compressed gas is used to drive the gate valve.
  • the present invention is not limited to this, and any device that can open and close the gate valve remotely can be used. Such a method may be used. For example, if it is electrically driven, there is no need for a gas pipe as in the present embodiment, so that the work of installing the optical unit becomes easy.
  • a ball valve or a butterfly valve may be used.
  • the force in which the multilayer mirror constituting the projection optical system is housed in the optical unit 10 and the part of the multilayer mirror constituting the illumination optical system may be housed in the same optical unit 10.
  • the optical system of the X-ray exposure apparatus is a reflection system
  • a multilayer mirror constituting the projection optical system and a multilayer mirror constituting the illumination optical system are arranged close to each other. Therefore, a part of the projection optical system and a part of the illumination optical system can be housed in the same optical unit, and the contamination of the surface of the optical element can be suppressed for more optical elements. it can.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an X-ray exposure apparatus according to another embodiment of the present invention, which uses the optical unit shown in FIG.
  • the optical unit 10 of the X-ray exposure apparatus 40 shown in FIG. 4 is not placed in the vacuum chamber 1 but in the atmosphere.
  • the optical unit since the optical unit is disposed inside the vacuum chamber, it is necessary to introduce a refrigerant or the like for temperature adjustment from outside the optical unit into the vacuum. As a result, the structure of the device may become complicated and the production cost may increase. Therefore, in the X-ray exposure apparatus 40 shown in FIG. 4, the outer surface of the optical unit 10 is exposed to the atmosphere. , _
  • the X-ray exposure apparatus 40 includes a first vacuum chamber 41, an optical cut 10, a second vacuum chamber 42, an exhaust unit VP, and the like.
  • the optical unit 10 is mounted on the lowermost second vacuum chamber 42, and the first vacuum chamber 141 is further mounted thereon.
  • the first vacuum chamber 41 is provided with a gate pub 43, and the gate pulp 43 and the gate pulp 18 of the optical unit 10 can be connected.
  • a gate pulp 44 is attached to the second vacuum chamber 42, and the gate valve 44 and the gate valve 19 of the optical unit 10 can be connected.
  • an X-ray light source, a condenser, an illumination optical system, a mask, a mask stage, and the like are mainly provided inside the first vacuum chamber 141.
  • a wafer, a wafer stage, and the like are provided inside the second vacuum chamber 142.
  • the exhaust device VP can separately evacuate the insides of the first vacuum chamber 41 and the second vacuum chamber 42.
  • the optical unit 10 is provided with a temperature control mechanism 45 such as a refrigerant supply pipe for cooling a mirror and the like outside the optical unit 10.
  • the first procedure for incorporating the optical unit 10 into the X-ray exposure apparatus 40 is as follows. First, the interior of each of the first vacuum chamber 41, the optical unit 10 and the second vacuum chamber 42 is set to a predetermined degree of vacuum (for example, l X 1 0 3 exhausting to P a or less). Then, the gate valve 18 and the gate valve 43 are connected, and the first vacuum chamber 141 is attached to the optical unit 10. Further, the gate pulp 19 and the gate pulp 44 are connected, and the second vacuum champer 42 is attached to the optical unit 10. After connecting the first vacuum chamber 41, the optical unit 10 and the second vacuum chamber 42 in this way, the gate valves 18, 19, 43 and 44 are opened. Thereafter, while the exhaust device VP is operating, the exposure operation is performed while the optical path of the X-ray is maintained at a predetermined degree of vacuum.
  • a predetermined degree of vacuum for example, l X 1 0 3 exhausting to P a or less.
  • the interiors of the first vacuum chamber 41 and the second vacuum chamber 42 are evacuated to a predetermined vacuum, but the optical unit 10 has the first vacuum chamber 41 and the second vacuum chamber.
  • the inside of each vacuum champ 41, 42 may be evacuated to a vacuum.
  • the gate pulp 18, 19, 43, and 44 are opened, and exposure is performed.
  • the optical unit 10 is kept in a vacuum during assembly, exposure operation and maintenance of the X-ray exposure apparatus.
  • the number of organic gas molecules physically adsorbed on the surface of an optical element such as a multilayer mirror housed therein is reduced. Therefore, the X-ray exposure apparatus 40 can suppress contamination on the surface of the optical element.
  • the temperature adjustment mechanism 45 disposed outside the optical cut 10 can be attached to the atmosphere, the structure of the optical unit is simplified, and the manufacturing cost is kept low. Can be
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an optical unit according to another embodiment of the present invention.
  • the optical unit 50 shown in FIG. 5 is provided with a mirror holding portion 61 that connects the mirror holding mechanisms 51 a to 54 a independently of the airtight container 55.
  • the optical unit 10 shown in FIG. 1 is evacuated to a vacuum, the airtight container 15 is distorted due to the atmospheric pressure, and the mirror holding mechanisms 11 a to l 4 a connected to the airtight container 15 have buffer mechanisms. Despite this, the deformation of the multilayer mirror, displacement, etc. may occur. Therefore, in the optical unit 50 shown in FIG. 5, the distortion of the airtight container 55 holds the mirror by the mirror holding unit 61 independent of the airtight container 55. ⁇ 8 Not transmitted to mirror holder 6 1.
  • the optical unit 50 shown in FIG. 5 has a plurality (four in FIG. 5) of multilayer mirrors 51, 52, 53, and 54 constituting a projection optical system.
  • the multilayer mirrors 51, 52, 53 and 54 are attached to the mirror holding unit 61 via holding mechanisms 51a, 52a, 53a and 54a, respectively.
  • the mirror holding part 61 is made of imper and has little expansion and contraction due to temperature change, so that the mirror is not easily deformed or displaced.
  • the airtight container 55 covers the mirror holder 61 but does not contact the mirror holder 61.
  • the mirror holder 61 is connected to a support (table) 63 by a support member (leg) 62.
  • the support members 62 are circumferentially arranged at equal intervals (for example, three support members are arranged at 120 degree intervals).
  • a bellows tube 64 is provided between the airtight container 55 and the support 63 so as to surround the support member 62.
  • the support member 62 is connected to the support 63 through the bellows tube 64 so as not to contact the bellows tube 64.
  • the airtight container 55 is connected to the support 63 by a support member 65.
  • the support members 65 are also circumferentially arranged at equal intervals (for example, three support members are spaced at 120 degrees).
  • the support members 62 and 65 are shifted by 60 degrees so as not to interfere with each other. Further, the surfaces of the mirror holding portion 61 and the airtight container 55 are subjected to electrolytic polishing so as to reduce the amount of art gas released when evacuated.
  • the X-ray entrance 56 of the hermetic container 55 is provided with a gate valve 58 that is opened and closed by a cylinder mechanism using compressed gas.
  • the X-ray emission port 57 of the hermetic container 55 is provided with a gate valve 59 which is also opened and closed by a cylinder mechanism using compressed gas.
  • the optical unit 50 has a structure capable of sealing the inside.
  • the gate pulp 58 can be equipped with an exhaust device (such as a turbo molecular pump).
  • a turbo molecular pump is connected to the gout pulp 58 attached to the X-ray entrance 56 of the airtight container 55. Then, the gate valve 58 was opened, and the gate valve 59 was closed.
  • the degree of vacuum is a predetermined value of the optical unit 5 in 0 (e.g., less than 1 X 1 0- 3 P a)
  • the turbo molecular pump is removed.
  • the inside of the optical unit 50 can be kept in a vacuum.
  • the mirror holding unit 61 for connecting the mirror holding mechanism is provided independently of the airtight container 55. Therefore, the distortion of the airtight container 55 does not transmit to the mirror holding unit 61 holding the mirror. For this reason, the optical unit 50 can suppress the occurrence of deformation, displacement, and the like of the multilayer mirror.
  • the first step in which the optical cut 50 is incorporated into the X-ray exposure apparatus 30 is to mount the optical unit 50 inside the exposure apparatus while the interior of the optical unit 50 is kept in a vacuum (see Fig. 3 for an example). ), Etc., the support 63 is attached.
  • compressed gas piping (not shown) is connected to each of the gate valves 58 and 59.
  • Each compressed gas pipe (not shown) is attached to a pipe outside the vacuum champ through the wall of the vacuum champ VC of the exposure apparatus.
  • the gate valves 58 and 59 are closed and then the inside of the vacuum chamber is closed. Is leaked.
  • the inside of the optical unit 50 is kept at a vacuum during the assembly, exposure operation and maintenance of the X-ray exposure apparatus,
  • the number of organic gas molecules physically adsorbed on the surface of an optical element such as a multilayer mirror housed inside the unit is reduced. Therefore, contamination on the surface of the optical element can be suppressed.
  • the structure of the multilayer mirror does not transmit the distortion of the airtight container 55 to the mirror holding unit 61 that holds the mirror. The occurrence of displacement and the like can be suppressed.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing an optical unit according to another embodiment of the present invention.
  • the inside of the optical unit 70 shown in FIG. 6 is not evacuated to a vacuum, but is replaced by a clean replacement gas from which fine particles and organic substances causing the mirror contamination are removed.
  • the optical unit 70 shown in FIG. 6 hermetically accommodates a plurality (four in FIG. 6) of multilayer mirrors 71, 72, 73 and 74 constituting the projection optical system. It has an airtight container 75.
  • the multilayer mirrors 71, 72, 73 and 74 are attached to the airtight container 75 via holding mechanisms 71a, 72a, 73a and 74a, respectively.
  • the airtight container 75 has a substantially hermetic structure, and although gas permeability (conductance) between the inside and the outside of the container is considerably low, a small amount of gas can flow in and out.
  • the X-ray entrance 76 of the airtight container 75 is provided with an opening mechanism 78 that can be opened and closed. Also, the X-ray exit of the hermetic container 75
  • the opening mechanism 79 is provided at 77.
  • the opening mechanisms 78 and 79 are, for example, electromagnetic shutters, and can be opened and closed by an external electric signal.
  • the airtight container 75 is further equipped with a replacement gas inflow slot 81 and an outflow slot.
  • the replacement gas inlet slot 81 is connected to a valve 83, a filter 84, and a replacement gas supply source (cylinder) 85 installed outside the airtight container 75 through a pipe.
  • the cylinder 85 contains high-purity Ar, and the Ar gas discharged from the cylinder 85 is filtered to remove impurities with a filter (a fine particle filter, a chemical filter, etc.), and then the pulp 8 It flows into the hermetic container 75 through 3.
  • the outflow slot 82 is connected to a valve 86 installed outside the airtight container 75. By opening the valve 86, the gas in the airtight container 75 is discharged to the outside. ⁇
  • the electromagnetic shutters (opening mechanism) 78 and 79 are closed, and the pulp 83 and 86 are opened and high purity A gas is opened.
  • r Gas is introduced into the optical unit 70.
  • the pressure inside the airtight container 75 is measured by the pressure gauge 87, and the opening / closing amount of the pulp 83, 86 is changed by the control device (not shown) based on the measured value. Is adjusted to be the same as or slightly higher than the external pressure.
  • the gas in the optical unit 70 is replaced with a clean replacement gas containing no pollutant, and that state can be maintained.
  • Ar gas is used as the replacement gas.
  • rare gases such as He, Kr, Xe, and N 2 gas may be used. May be used.
  • a temperature control mechanism such as a water cooling jacket may be provided outside the airtight container 75 to control the temperature of the optical unit 70 to be constant.
  • FIG. 6 is an X-ray exposure apparatus according to another embodiment of the present invention, and is a schematic configuration diagram showing the vicinity of an optical unit of the X-ray exposure apparatus using the optical unit shown in FIG.
  • the optical unit 70 When incorporating the optical unit 70 into the X-ray exposure apparatus 90, the optical unit 70 should be installed in the exposure apparatus while the inside is kept with a clean replacement gas. Attached to. Then, after the pulp 83, 86 is closed and the filter 84 and the cylinder 85 are removed from the optical unit 70, the gas introduction pipe 91 is attached to the valve 83. The gas introduction pipe 91 is connected to a feed-through flange 92 of a vacuum chamber VC of the X-ray exposure apparatus 90. Feed-through flange 92 ⁇
  • a filter installed outside the VC and a cylinder containing high-purity Ar are connected via piping, and the Ar gas from which impurities have been removed by its structure is passed through a valve 83 to an airtight container 7 via a valve 83. 5 can be introduced.
  • pulp 83 and 86 should be opened.
  • the degree of vacuum is a predetermined value of the vacuum chamber within a VC (e.g., 1 X 1 0 one 3 P a or less) after reaching performs exposure.
  • the electromagnetic shutters 78 and 79 are closed and then the vacuum chamber VC leaks. Is done.
  • the pressure in the airtight container 75 is measured by a pressure gauge 87, and the pressure in the vacuum chamber VC is measured by a pressure gauge (not shown).
  • a pressure gauge 87 the pressure in the vacuum chamber VC is measured by a pressure gauge (not shown).
  • the X-ray exposure apparatus 90 shown in FIG. 7 was stored inside the optical unit 70 because the inside of the optical unit 70 was kept with a clean replacement gas during assembly and maintenance of the X-ray exposure apparatus.
  • the number of organic gas molecules physically adsorbed on the surface of an optical element such as a multilayer mirror is reduced.
  • the electromagnetic shutter 7 8, 7 9 are leaked vacuum chamber one VC is closed, c which fine particles whirled up in the chamber one at a leak is prevented from entering the interior of the optical Yunitto 7 0 Therefore, the X-ray exposure apparatus 90 can suppress contamination on the surface of the optical element.
  • the inside of the vacuum chamber VC is evacuated
  • the inside of the optical unit 70 is also evacuated, so that the exposure operation is performed normally.
  • the gas in the airtight container 75 flows out to the outside.
  • an outflow slot may not be provided as long as gas can flow out from the electromagnetic shutters 78, 79 or the airtight container 75.
  • the mirror is held independently of the airtight container, as in the optical unit 50 shown in FIG.
  • a part is provided.
  • the outside airtight container may be provided with an inflow slot, an outflow slot, a pressure gauge, an electromagnetic shutter, and the like for the replacement gas.
  • the electromagnetic shutter is preferably made of a member that is transparent to ultraviolet light or visible light.
  • the optical unit according to the embodiment of the present invention and the X-ray exposure apparatus using the optical unit have been described.
  • the present invention is not limited to this, and various modifications may be made. be able to.
  • the invention's effect is not limited to this, and various modifications may be made. be able to.
  • an optical element such as a multilayer film mirror housed inside the optical unit.
  • the number of organic gas molecules physically adsorbed on the surface can be reduced. Therefore, contamination on the surface of the optical element can be suppressed.
  • a decrease in the reflectance of the optical element can be suppressed, and a decrease in the throughput of the exposure apparatus can be suppressed.

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Abstract

本発明の光学ユニットは、Ｘ線光学素子と、前記Ｘ線光学素子を気密に収納する気密容器と、前記気密容器のＸ線入射口及びＸ線出射口に取り付けられたバルブ又は開閉可能な開口機構と、を備えることを特徴とする。また、本発明のＸ線露光装置は、Ｘ線を発生させるＸ線光源と、Ｘ線光源からのＸ線をマスクに照射する照明光学系と、マスクに形成されたパターンの像を感応基板上に投影する投影光学系を構成するＸ線光学素子を収納する光学ユニットと、を有するＸ線露光装置において、　前記光学ユニットは、Ｘ線光学素子を気密に収納する気密容器を備え、前記気密容器のＸ線入射口及びＸ線出射口には、バルブ又は開閉可能な開口機構が設けられていることを特徴とする。本発明の光学ユニットおよびＸ線露光装置によれば光学素子表面のコンタミネーションを抑制することができる。その結果、光学素子の反射率低下を抑え、露光装置のスループット低下を抑制することができる。

Description

^
明 細 書 光学ュニット及び X線露光装置 技術分野
本発明は、 X線光学素子を収納する光学ユニット及ぴこの光学ュニットを 使用した X線露光装置に関するものである。 背景技術
近年、 半導体集積回路の一層の微細化要求に伴い、 光の回折限界によって 制限される光学系の解像力向上がさらに求められている。 その解決策の 1つ として、 従来の紫外線に代えてこれより短い波長 （l l〜14 nm) の X線 を使用した投影リ ソグラフィ技術の開発が進められている （例えば、 D. Tichenor, et al. , SPIE 2437 (1995) 292参照）。 この技術は、 最近では E U V (Extreme Ultraviolet) リソグラフィと呼ばれており、 従来の波長 1 90 nm程度の光線を用いた光リソグラフィでは実現不可能な、 70 η m以下の解像力を得られる技術として期待されている。
X線領域では全ての物質が強い吸収を持っため一般的な透過屈折型の光学 素子 （レンズなど） を用いることはできず、 極薄い薄膜フィルターや多層膜 を形成した反射鏡 （ミラー） が光学素子として用いられる。 また、 X線は空 気にも吸収されるため光路は真空状態とする必要がある。 そのために X線ミ ラー等は、 所定の真空度になるように排気装置によつて排気された真空チャ ンバー内に置かれる。以下に、従来の X線露光装置の構成の概略を説明する。 図 8は、 X線露光装置の概略構成を示す図である。 この X線露光装置は、 主に X線光源 S、 コンデンサ C、照明光学系 I R ( I R 1、 I R 2、 I R 3及 び I R4等）、 マスク Mのステージ MS、 投影光学系 PR (P 1 , PR 2, PR 3及び PR4)、 ウェハ Wのステージ WS、真空チャンパ一 VC、排気装 置 VP等により構成されている。 X線光源 Sには、 プラズマ励起用のレーザー Lからなるレーザープラズマ 光源や放電プラズマ光源、 放射光等が使用される。 照明光学系 I Rは、 反射 面に斜め方向から入射した X線を反射させる斜入射ミラー、 反射面が多層膜 により形成される多層膜ミラー （ I R 1、 I R 2、 I R 3及び I R 4 )、 およ び所定の波長の X線のみを透過させるフィルタ一等により構成されている。 この照明光学系 I Rによってマスク M上を所望の波長の X線で照明する。
X線の波長域では透明な物質は存在しないので、 マスク Mには従来の透過 型のマスクの代わりに反射型のマスクが使用される。 投影光学系 P Rは複数 (例えば、 4枚又は 6枚） の多層膜ミラー （P R 1、 P R 2、 P R 3及び P R 4 ) 等により構成されている。 マスク M上に形成された回路パターンが投 影光学系によりレジストが塗布されたウェハ W上に結像され、 レジストに転 写される。 なお、 X線は大気に吸収されて減衰するため、 露光動作を行う際 には、 その光路は全て真空チャンバ一 V C内に置かれている。 そして、 真空 チャンバ一 V Cの内部は、排気装置 V Pによって所定の真空度（例えば、 1 X 1 0—3 P a以下） に維持されている。
図 8に示す X線露光装置では、 露光動作中はチャンパ一内では排気装置 V Pが働いており、 投影光学系 P Rを構成する多層膜ミラー等の X線光学素子 は真空中に配置されている。 しかし、露光装置の組立て、調整を行う際には、 真空チャンパ一内は排気されていないので、 X線光学素子は外気にさらされ ている。 また、 露光装置のメンテナンスや多層膜ミラー等の交換を行う場合 も、 真空チャンバ一内を大気開放 （リーク） する必要があるため、 X線光学 素子は外気にさらされることになる。 外気は汚染原因物質 （例えば、 炭化水 素を含有する有機ガス等） を含んでおり、 この有機ガスによる光学素子のコ ンタミネーシヨンが問題となっている。 以下に、 有機ガスによる光学素子の コンタミネーションの発生のメカニズムを簡単に説明する。
外気に含まれる有機ガス分子は、 露光装置内の X線光学素子の表面に物理 吸着する。 光学素子の表面に物理吸着した有機ガス分子は、 表面上で脱離と 吸着とを繰り返'しており、 そのままでは厚く成長することはない。 しかし、 露光動作中に光学素子に X線が照射されると、 光学素子の基板内部で二次電 子が発生し、 この二次電子が表面に吸着している有機ガス分子を分解して汚 染物質である炭素が析出する。 このように、 吸着したガス分子が次々と分解 されて析出されていくので、 光学素子の表面には炭素層が形成され、 その炭 素層の厚さは X線の照射量に比例して増加する （K. Boiler et al. , Nucl. Instr. And Meth. 208 (1983) 273参照）。
上記のように、多層膜ミラ一等の光学素子の表面に炭素層が形成されると、 光学素子の反射率が低下してしまうという問題がある。 通常、 露光装置が設 置されるクリーンルーム内の空気は汚染原因物質である有機ガスを多量に含 むので、 クリーンルーム内での装置組立て時やメンテナンス時に光学素子が 外気にさらされると、 光学素子の表面に物理吸着する有機ガス分子の数が多 くなる。 そのため、 露光動作中に光学素子に X線が照射されると、 光学素子 の表面に形成される炭素層の厚さが増加し、 光学素子の反射率が著しく低下 する。 X線型の露光装置は、光学素子の反射率が低下した場合に、スループッ トが低下してしまうという問題を抱えている。 さらには光学素子が外気に曝 される事により、 外気に含まれる湿気が光学素子の表面に付着し、 露光装置 内の真空度が上がりにくくなるおそれもある。 また、 光学素子の表面に付着 した水に X線が照射されることにより、 光学素子の表面が酸化されて反射率 が低下するという問題もある。 発明の開示
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、 多層膜ミラー 等の X線光学素子表面のコンタミネーシヨ ンを抑制することができる光学ュ ニット及び X線露光装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明に係る光学ュニットは、 X線光学素子と、 前記 X線光学素子を気密に収納する気密容器と、 前記気密容器の X線入射口 及び X線出射口に取り付けられたバルブ又は開閉可能な開口機構と、 を備え ることを特徴とする。 ^
本発明においては、 気密容器の内部が真空又は清浄な置換気体で保持され ていることが好ましい。
上記光学ュニットは、 気密容器の X線入射ロ及ぴ X線出射口に開閉可能な パルプ （又は開口機構） を備えている。 このバルブを閉じた状態にすること により、 光学ユニットの内部が真空又は清浄な置換気体で保持されるので、 内部に収納されている多層膜ミラー等の X線光学素子の表面に物理吸着する 有機ガス分子の数が少なくなる。 したがって、 上記光学ユニットを用いるこ とにより光学素子表面のコンタミネーションを抑制することができる。また、 上記光学ュニットにおいては、 パルプを開いた状態にすることにより気密容 器の X線入射口及び X線出射口が開口となるので、 気密容器による X線の吸 収を防ぐことができる。
また、 本発明に係る光学ユニットは、 X線光学素子と、 前記 X線光学素子 を保持する保持部と、 前記 X線光学素子及び前記保持部を気密に収納する気 密容器と、 前記気密容器の X線入射口及び X線出射口に取り付けられたパル プ又は開閉可能な開口機構と、 を備えることを特徴とする。
通常、 光学ユニットの内部を真空に排気した場合、 光学ユニットの外側の 大気圧により気密容器が歪む。 その結果、 気密容器に接続されている X線光 学素子の変形、 位置ずれ等が生じてしまう場合がある。 これに対し、 上記光 学ユニットは、 気密容器とは別に X線光学素子を保持する保持部を備え、 気 密容器の歪みが保持部に伝達することを防いでいる。 例えば、 図 5を参照し つつ後述するように、 保持部を気密容器から機械構造的に切り離された構造 体とし、 独立に露光装置上に設置している。 したがって、 気密容器内を真空 に排気した場合でも、 保持部に気密容器の歪 （変形） は伝わらず、 X線光学 素子の変形、 位置ずれ等の発生を抑制することができる。
本発明においては、 前記バルブ又は開閉可能な開口機構が紫外光あるいは 可視光に対して透明な部材からなることが好ましい。 これにより光学ュニッ トの内部が真空又は清浄な置換気体で保持されている状態で、 X線の代わり に簡便なレーザー光等を利用したミラー等の光学系の位置調整が可能となる 「
5 また、 本発明においては、 気密容器には、 さらに気密容器内の気体を排気 する排気口と、 この排気口に接続されたバルブ又は開閉可能な開口機構とが 設けられていることが好ましい。
また、 本発明においては、 気密容器の外部の大気中から X線光学素子の位 置、 向きを調整する位置調整機構が設けられていることが好ましい。 これに より、 光学ユニット内を真空又は清浄な置換気体で保持したまま、 X線光学 素子の位置や向き等を調整することができる。
本発明においては、 X線光学素子は、 マスクに形成されたパターンの像を 感応基板上に投影する投影光学系を構成する X線光学素子であることが好ま しい。 さらに、 本発明においては、 X線光学素子は、 X線光源からの X線を マスクに照射する照明光学系を構成する X線光学素子の一部をさらに含むこ とが好ましい。 これにより、 X線投影露光に使用する多くの光学素子に対し て、 その表面のコンタミネーションを抑制することができる。
なお、本発明においては、気密容器は厳密な気密構造となっていなくても、 概略気密構造となっていてもよい。 すなわち容器内部と外部との間の通気性 (コンダクタンス） が相当程度以上低ければ、 多少の気体の流入、 流出が可 能であっても良い。 さらに、 本発明においては、 気密容器には、 さらに温度 調節機構が設けられていることが好ましい。
本発明に係る X線露光装置は、 X線を発生させる X線光源と、 X線光源か らの X線をマスクに照射する照明光学系と、 マスクに形成されたパターンの 像を感応基板上に投影する投影光学系を構成する X線光学素子を収納する光 学ユニットと、 を有する X線露光装置において、 前記光学ユニットは、 X線 光学素子を気密に収納する気密容器を備え、 前記気密容器の X線入射口及び X線出射口には、 バルブ又は開閉可能な開口機構が設けられていることを特 徴とする。
また、 本発明に係る X線露光装置は、 X線を発生させる X線光源と、 X線 光源からの X線をマスクに照射する照明光学系と、 マスクに形成されたパ ターンの像を感応基板上に投影する投影光学系を構成する X線光学素子を収 r
6 鈉する光学ユニットと、 を有する X線露光装置において、 前記光学ユニット は、 X線光学素子を保持する保持部と、 X線光学素子及び保持部を気密に収 納する気密容器と、を備え、前記気密容器の X線入射口及ぴ X線出射口には、 バルブ又は開閉可能な開口機構が設けられていることを特徴とする。
本発明においては、 前記バルブ又は開閉可能な開口機構が紫外光あるいは 可視光に対して透明な部材からなることが好ましい。
また、 本発明においては、 気密容器には、 さらに気密容器内の気体を排気 する排気口と、 この排気口に接続されたバルブ又は開閉可 b能な開口機構 とが設けられていることが好ましい。
また、 本発明においては、 気密容器は照明光学系を構成する X線光学素子 の一部をさらに収納することが好ましい。
本発明においては、 気密容器の外部の大気中から X線光学素子の位置、 向 きを調整する位置調整機構が設けられていることが好ましい。
また、 本発明においては、 光学ユニットの温度を調整する温度調整機構が 気密容器の外部の大気中に設けられていることが好ましい。 これにより、 装 置構造を単純にすることができ、 製造コストを低く抑えることができる。
さらに、 本発明においては、 気密容器は厳密な気密構造となっていなくて も、 概略気密構造となっていてもよい。 すなわち容器内部と外部との間の通 気性 （コンダクタンス） が相当程度以上低ければ、 多少の気体の流入、 流出 が可能であっても良い。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の実施の形態に係る光学ュニットを示す概略構成図であ る。
第 2図は、 図 1に示す光学ユニットに排気装置 （ターボ分子ポンプ等） を 取り付けた状態を示す概略構成図である。
第 3図は、 本発明の実施の形態に係る X線露光装置であり、 図 1に示す光 学ユニットを使用した X線露光装置を示す概略構成図である。 第 4図は、 本発明の他の実施の形態に係る X線露光装置であり、 図 1に示 す光学ュニットを使用した X線露光装置を示す概略構成図である。
第 5図は、 本発明の他の実施の形態に係る光学ュニットを示す概略構成図 である。
第 6図は、 本発明の別の実施の形態に係る光学ュニットを示す概略構成図 である。
第 7図は、 本発明の別の実施の形態に係る X線露光装置であり、 図 6に示 す光学ュニットを使用した X線露光装置の光学ュ-ット近傍を示す概略構成 図である。
第 8図は、 従来の X線露光装置の概略構成を示す図である。
第 9図は、 本発明の他の実施の形態に係るミラー位置調整機構を示す概略 構成図である。 符号の説明
10 · · ·光学ュ-ット
11、 12、 1 3、 14 多層膜ミラー
1 1 a, 1 2 a、 13 a 14 a 保持機構
1 b 1 2 b、 13 b 14 ミラ一位置調整機構
5 気密容器
16 X線入射口
17 X線出射口
18 • · ·ゲ一トバノレプ
20 水冷ジャケット
21 ターボ分子ポンプ
22 圧力計
23 フランジ
30 X線露光装置
31 圧力計 3 2 · • ·取り付けコラム
0 · • .· X線露光装置
1 · • '第 1真空チャンバ一
2 · • ·第 2真空チャンバ一
3、 44 · · ·ゲートバルブ
45 ·
50 · • ·光学ュニット
5 1ヽ 5 2、 5 3、 54 • ·多層膜ミラー 5 1 a、 52 a、 53 a 54 a · · ·保持機構 55 · 5¾密谷？ iff
56 · X線入射口
5 7 · X線出射口
58ヽ • · ·ゲートバルブ
6 1 · ミラー保持部
62 · 支持部材
6 3 · 支持体
64 · ベ P一管
6 5 · 支持部材
70 · 光学ュニット
71、 7 2、 73、 74 · ·• ··多層膜ミラー 71 a > 72 a、 73 a、 74 a - - -保持機構 75 · • ·気密容器
76 · • · X線入射口
77 · • · X線出射口
78、 7 9 · · ·開口機構
8 1 · • ·流入スロット
8 2 · • ·流出スロット
8 3 · • · パノレブ 84 · · • フイノレター
8 5 · · •供給源 （ボンべ）
8 6 · · • バノレプ
8 7 · · •圧力計
90 · · • X線露光装置
9 1 · · •気体導入用配管
9 2 · · • フィードス/レーフランジ
1 00 · • ミラー
1 01 · • ミラー台
1 02 · •ガイ ド
1 03 ·
1 04 · • ピエゾ素子
1 05 · •戻しパネ 発明を実施するための形態
以下、 図面を参照しつつ説明する。
図 1は、本発明の実施の形態に係る光学ュニットを示す概略構成図である。 光学ユニット 1 0は、 投影光学系を構成する複数 （図 1では 4枚） の多層膜 , ミラー 1 1、 1 2、 1 3及び 14を気密に収納する気密容器 1 5を有してい る。 多層膜ミラーとしては、 例えば、 基板上に Mo ZS i多層膜や MoZB e多層膜等を成膜したものを用いることができる。多層膜ミラー 1 1、 12、 1 3及ぴ 14はそれぞれ保持機構 1 1 a、 1 2 a、 1 3 a及ぴ 14 aを介し て気密容器 1 5に取り付けられている。 各保持機構 1 1 a〜l 4 aは、 気密 容器 1 5内を真空に排気した時に気密容器の歪みが多層膜ミラ一 1 1〜 14に伝わらないように、 緩衝機構を備えていることが好ましい。 緩衝機構 はミラークランプ、 熱膨張逃がし板パネ機構、 ピエゾ素子型の位置 ·姿勢微 調整ァクチユエ一タ等を含むものとすることができる。
さらに、光学ュニット 10内を真空に保持した状態で、多層膜ミラー 1 1〜 ^
1 4の位置や向き等を調整することができるように、 光学ュニット 1 0には ミラー位置調整機構 1 1 b〜l 4 bが設けられていることが好ましい。 ミ ラー位置調整機構 1 l b〜 1 4 bによって、 光学ュニット 1 0の外部 （大気 側） から光学ユニット 1 0の内部 （真空側） に変位を伝達し、 多層膜ミラー の調整を行う。
一例としてのミラー位置調整機構 1 1 b〜l 4 bは、 図 9に示すように気 密容器 1 5の一部分をなす薄い金属箔 （例えば、 厚さ 0 . 1 mm以下のステ ンレス等の薄板） からなる隔壁 1 0 3を有する。 そして、 同隔壁の気密容器 1 5の内側には、 ミラー 1 0 0を載置するミラー台 1 0 1と、 同ミラー台を 案内するガイド 1 0 2とが設けられている。一方、気密容器 1 5の外側には、 隔壁 1 0 3を挟んでミラー台 1 0 1と対向するピエゾ素子 1 0 4と、 ミラー 台 1 0 1をピエゾ素子 1 0 4に常に押し付けるように気密容器 1 5とミラー 台 1 0 1の間に付勢状態で取り付けられた戻しパネ 1 0 5が設けられている。 ミラー 1 0 0の移動は、 ミラー台 1 0 1をピエゾ素子 1 0 4の駆動力で押す 力、、 戻しバネ 1 0 5の縮む力で引き戻すかして行う。 このようにミラー 1 0 0を載せたミラー台 1 0 1の位置が、 ピエゾ素子 1 0 4と戻しパネ 1 0 5を組み合わせることにより、 大気側から押し引き可能となり、 多層膜 ミラーの位置の調整ができる。
なお、 ミラー位置調整機構としては、 他に磁気を利用したものを用いるこ とができる。 磁気を利用する場合、 真空側のミラー保持機構等に内部磁石を 取り付けておき、大気側にこの内部磁石と磁気結合された外部磁石を配する。 そして、 外部磁石を大気側で移動することにより真空側の内部磁石を固定し たミラー保持機構に変位を伝達し、 多層膜ミラーの調整を行う。 ―
上記調整機構においては、 ゲートバルブ 1 8、 1 9が紫外光あるいは可視 光に対して透明な部材 （例えば、 ガラス等） で作製されていることが好まし レ、。 これにより、 光学ユニット 1 0の内部を真空に保持した状態で、 X線の 代わりに簡便なレーザー光等を利用したミラー等の光学系の位置調整が可能 となる。 ^
気密容器 1 5は、 温度変化による気密容器の伸び縮みによる多層膜ミラー の変形、 位置ずれ等の発生を抑制するために、 インパー等の低熱膨張材で作 製されている。 また、 真空排気されたときに放出されるアウトガスが少なく なるように、 気密容器 1 5の内外両側の表面には電解研磨が施されている。 さらに、 気密容器 1 5の外部には、 光学ユニット 1 0の温度を調整するため の水冷ジャケット 2 0等の温度調整機構が設けられていることが好ましい。 気密容器 1 5の X線入射口 1 6と X線出射口 1 7にはそれぞれゲートバル ブ 1 8、 1 9が設けられている。 ゲートパルプ 1 8、 1 9は一例として圧縮 ガスによるシリンダ機構で開閉を行えるもの （市販のものなど） を使用でき る。 ゲートバルブ 1 8、 1 9を閉じた状態にすることにより、 光学ユニット 1 0はその内部を密閉できる構造となっている。 また、 ゲートパルプ 1 8、 1 9を開いた状態にすることにより、 気密容器 1 5の X線入射口 1 6と X線 出射口 1 7は開口となる。
光学ュニット 1 0の外部に配置されたマスクで反射、 回折された X線は、 気密容器 1 5の X線入射口 1 6を通って気密容器内に入射する。 気密容器 1 5内に入射した X線は、 多層膜ミラー 1 1〜1 4で反射された後、 気密容 器 1 5の X線出射口 1 7を通って光学ュニット 1 0の外部に出射し、 レジス トが塗布された感応基板 （ウェハ） 上に照射される。 これにより、 マスクに 形成されたパターンの像がウェハ上に投影される。
次に、 図 1の光学ユニット 1 0のメンテナンスあるいは調整をする場合の 手順の一例について説明する。 まずゲートバルブ 1 8、 1 9が閉められる。 真空に保たれた状態で光学ュニット 1 0が露光装置から外される。
次に、 光学ュニット 1 0はきれいな雰囲気に保たれた整備室等に運びこま る。 そして、 光学ユニット内に清浄なガス （例えば、 Dry N 2、 Dry He、 Dry Airなど） を大気圧と等しくなるまで注入した後、ゲートパルプ 1 8、 1 9が開けられてここで初めて大気圧状態となる。 メンテナンス、 調整を終 えてからゲートバルブ 1 8、 1 9が閉められ、 光学ュニット内は再ぴ真空排 気され露光装置に組み込まれる。 , n
1Z この光学ュニット 1 0内を真空に排気する場合について、 図 2を参照しつ つ説明する。 図 2は、 図 1に示す光学ユニット 1 0に排気装置 （ターボ分子 ポンプ等） を取り付けた状態を示す概略構成図である。
光学ュ-ット 1 0内を真空排気する最初の手順は、 気密容器 1 5の X線入 射口 1 6に取り付けられているゲートバルブ 1 8にターボ分子ポンプ 2 1が 接続される。 そして、 ゲートバルブ 1 8が開かれ、 ゲートパルプ 1 9が閉じ られた状態でターボ分子ポンプ 2 1が光学ュニット 1 0内を排気する。 この とき、 圧力計 2 2により気密容器 1 5内の圧力が測定され、 その測定値に基 づいて制御装置（図示されず）により排気速度が調整されることが好ましい。 このような手順をとることによって、 光学ユニット 1 0内での急激な圧力差 の発生を防ぎ、 この圧力差に起因する多層膜ミラーの変形、 位置ずれ等の発 生を抑制することができる。光学ュ-ット 1 0内の真空度が所定値（例えば、 1 X 1 0— 3 P a以下） に達した後、 ゲートバルブ 1 8は閉じられて、 ターボ 分子ポンプ 2 1は取り外される。 これにより、 光学ユニット 1 0内は真空に 保持される。
なお、 本実施の形態では、 真空排気用のターボ分子ポンプは X線入射口側 のゲートバルブに取り付けられているが、 X線出射口側のゲートパルプでも 良い。 また、 X線入射口側のゲートバルブ、 X線出射口側のゲートバルブと は別の部分にターボ分子ポンプが取り付けられても良い。 例えば、 ターボ分 子ポンプは気密容器内の気体を排気する排気口に接続されたゲートバルブに 取り付けても良い。
また、 本実施の形態では、 X線入射口等にゲートパルプが設けられている 力 本発明はこれに限定されるものではなく、 パルプ又は開閉可能な開口機 構であればどのようなものでも良い。 例えば、 ボールパルプ又はバタフライ バルブ等を用いても良い。
上記のように、 図 1に示す光学ユニット 1 0は、 その内部を真空に保持す ることができるので、 内部に収納された光学素子の表面に物理吸着する有機 ガス分子の数が少なくなる。 したがって、 光学ュニット 1 0は光学素子表面 ^
のコンタミネーションを抑制することができる。
次に、 図 1に示す光学ユニットを使用した X線露光装置について、 図 3を 参照しつつ説明する。 図 3は、 本発明の実施の形態に係る X線露光装置であ り、 図 1に示す光学ュニットを使用した X線露光装置を示す概略構成図であ る。
図 3に示すように、 X線露光装置 30は、主に X線光源 S、コンデンサ C、 照明光学系 I R ( I R 1、 I R 2、 I R 3及び I R 4等）、 マスク Mのステー ジ MS、 投影光学系を有する光学ユニッ ト 10、 ウェハ Wのステージ WS、 真空チャンバ一 VC、 排気装置 VP等により構成されている。 ここで、 光学 ユニット 10は以下のようにして X線露光装置 30に組み込まれたものであ る。
光学ュニット 1 0が X線露光装置 30に組み込まれる手順は次のとおりで ある。 まず最初に、 光学ュニット 10の内部が真空に保持された状態で、 露 光装置 30内の取り付けコラム 32に、 光学ュ-ット 1 0外面のフランジ 23において固定され取り付けられる。 そして、 ゲートパルプ 18、 1 9の 駆動のために、 ゲ一トバルブ 18、 19のそれぞれに圧縮ガス用の配管 （ガ ス流入用及びガス流出用；図示されず） が接続される。 各圧縮ガス配管 （図 示されず） は、 真空チャンバ一 VCの壁を介して真空チャンバ一外の配管に 取り付けられている。 圧縮ガスとしては、 万が一ガスが真空チャンバ一 VC 内に漏れた場合でも汚染の原因にならないように、ヘリウム （He)、 ァルゴ ン （Ar)、 クリプトン （Kr；)、 キセノン （Xe) 等の希ガスや窒素 （N2) ガス等が用いられる。 この状態で真空チャンパ一 VC内の排気を開始し、 真 空チャンパ一内の真空度が所定値 （例えば、 1 X 10— 3P a以下） に達した 後、 ゲートバルブ 18、 19が開かれる。 これにより、 X線露光装置の組立 て時において、 光学ユニット 10内は真空に保つことができる。
光学ュ-ット 10が X線露光装置 30に組み込まれた後、 露光動作が開始 され、 マスク Mに形成されたパターンの像がレジストの塗布されたウェハ W 上に投影される。 図 3に示す X線露光装置 30では、 X線光源 Sには、 ブラ ^
ズマ励起用のレーザー Lからなるレーザープラズマ光源の他に放電プラズマ 光源や放射光等が使用される。 照明光学系 I Rは、 反射面に斜め方向から入 射した X線を反射させる斜入射ミラー、 反射面が多層膜により形成される多 層膜ミラー、 および所定の波長の X線のみを透過させるフィルタ一等により 構成されている。 この照明光学系によって反射型のマスク M上を所望の波長 の X線で照明する。
光学ユニット 1 0内に収納された投影光学系は複数 （図 3では 4枚） の多 層膜ミラー 1 1〜1 4等により構成されている。 マスク M上に形成された回 路パターンは、 投影光学系によりレジストが塗布されたウェハ W上に結像さ れ、 レジス トに転写される。 なお、 X線は大気に吸収されて減衰するため、 露光動作を行う際には、 その光路は全て真空チャンパ一 V C内に置かれてい る。 そして、 真空チャンバ一 V C内は、 排気装置 V Pによって所定の真空度 に維持されている。 これにより、 露光動作時において、 光学ユニット 1 0内 は真空に保たれる。
所定の期間露光が行われた後に、 X線露光装置 3 0のメンテナンス等で真 空チャンパ一 V Cが大気開放（リーク） される場合には、ゲートバルブ 1 8、 1 9が閉じられた後、 真空チャンパ一 V C内がリークされる。 この手順によ り、 露光装置のメンテナンス等で真空チャンパ一 V C内がリークされる場合 でも、 光学ュニット 1 0内は真空に保たれる。
なお、 真空チャンバ一 V C内が排気又はリークされる場合には、 圧力計 3 1により真空チャンパ一 V C内の圧力が測定され、 その測定値に基づいて 制御装置 （図示されず） により排気速度又はリーク速度が調整されることが 好ましい。 この手順により、 光学ユニット 1 0内での急激な圧力差の発生が 防がれ、 この圧力差に起因する多層膜ミラーの変形、 位置ずれ等の発生が抑 制される。
上記のように、 図 3に示す X線露光装置 3 0は、 X線露光装置の組立て、 露光動作及びメンテナンス時に、 光学ュニット 1 0内が真空に保持されてい るので、 光学ュニット内部に収納された多層膜ミラー等の光学素子の表面に 1
15「
物理吸着する有機ガス分子の数が少なくなる。 また、 ゲートパルプ 1 8、 1 9が閉じた状態で真空チャンバ一 V C内がリークされているので、 X線露 光装置 3 0のリーク時にチャンバ一 V C内で舞い上がった微粒子が光学ュ ニット 1 0の内部に侵入することを防いでいる。したがって、ュ-ット 1 0内 の光学素子表面のコンタミネーシヨンを抑制することができる。
なお、 本実施の形態では、 ゲートバルブを駆動するために圧縮ガスが用い られているが、 本発明はこれに限定されるものではなく、 ゲートバルブの開 閉が遠隔操作できるものであればどのような方式でも良い。 例えば、 電気的 に駆動するようなものであれば、 本実施の形態のようにガス配管の必要がな くなるので、 光学ユニットの設置作業が容易になる。 また、 ゲートバルブの 他に、 ボールバルブ又はパタフラィバルブ等が用いられても良い。
また、 本実施の形態では、 光学ュニット 1 0内に投影光学系を構成する多 層膜ミラーが収納されている力 さらに、照明光学系を構成する多層膜ミラー の一部 （例えば I R 4 ) が同一の光学ユニット 1 0内に収納されても良い。 X線露光装置の光学系は反射系であるので、 投影光学系を構成する多層膜ミ ラーと照明光学系を構成する多層膜ミラーが近接して配置されている。 その ため、 投影光学系と照明光学系の一部が同一の光学ュニットに収納されるこ とが可能であり、 より多くの光学素子に対して、 光学素子の表面のコンタミ ネーシヨンを抑制することができる。
次に、 図 3に示す X線露光装置 3 0の変形例について、 図 4を参照しつつ 説明する。図 4は、本発明の他の実施形態に係る X線露光装置であり、図 1に 示す光学ュニットを使用した X線露光装置を示す概略構成図である。
図 4に示す X線露光装置 4 0の光学ュニット 1 0は真空チャンバ一内に配 置されるのではなく、 大気中に置かれる。 図 3に示す X線露光装置では、 光 学ユニットが真空チャンバ一内に配置されているため、 光学ユニットの外部 から温度調整を行うための冷媒等を真空中に導入する必要がある。そのため、 装置構造が複雑となり製造コストが高くなる可能性がある。 そこで、 図 4に 示す X線露光装置 4 0では、 光学ュニット 1 0の外面が大気に露出するよう , _
lb に構成し、 温度調整機構 4 5等を大気中に設けることができるようにしてい る。
具体的には、 X線露光装置 4 0は、 第 1真空チャンパ一 4 1、 光学ュ-ッ ト 1 0、第 2真空チャンパ一 4 2及び排気装置 V P等により構成されている。 そして、 最下部の第 2真空チャンパ一 4 2の上に光学ユニット 1 0が載り、 さらにその上に第 1真空チャンバ一 4 1が載る構造となっている。 第 1真空 チヤンバー 4 1にはゲートパ ブ 4 3が付設されており、 ゲートパルプ 4 3と光学ユニット 1 0のゲートパルプ 1 8とは接続可能である。 また、 第 2真空チャンパ一 4 2にはゲートパルプ 4 4が付設されており、 ゲートバル プ 4 4と光学ユニット 1 0のゲートバルブ 1 9とは接続可能である。 なお、 図には示していないが、第 1真空チャンバ一 4 1の内部には、主に X線光源、 コンデンサ、 照明光学系、 マスク、 マスクステージ等が設けられている。 ま た、 第 2真空チャンバ一 4 2の内部には、 ウェハ、 ウェハステージ等が設け られている。 排気装置 V Pは、 第 1真空チャンバ一 4 1及ぴ第 2真空チャン パー 4 2の内部を別々に真空排気することができる。光学ュニット 1 0には、 その外部にミラー等を冷却するための冷媒供給用配管等の温度調節機構 4 5が設けられている。
光学ュニット 1 0を X線露光装置 4 0に組み込む最初の手順は、 第 1真空 チヤンパー 4 1、 光学ュニット 1 0、 第 2真空チヤンパー 4 2のそれぞれの 内部を所定の真空度 （例えば、 l X 1 0—3 P a以下） に排気する。 そして、 ゲートバルブ 1 8とゲートバルブ 4 3を接続して、 光学ュニット 1 0に第 1真空チャンバ一 4 1を取り付ける。 また、 ゲートパルプ 1 9とゲートパル プ 4 4を接続し、光学ュニット 1 0に第 2真空チャンパ一 4 2を取り付ける。 このように第 1真空チャンバ一 4 1、光学ュニット 1 0、第 2真空チャンパ一 4 2を接続した後に、 ゲートバルブ 1 8、 1 9、 4 3及ぴ 4 4を開く。 その 後、 排気装置 V Pが作動した状態で、 X線の光路は所定の真空度に維持され て露光動作が行なわれる。
なお、 本実施の形態では、 光学ユニット 1 0が取り付けられる前にあらか ^
じめ第 1真空チャンバ一 4 1及び第 2真空チャンパ一 4 2の内部が所定の真 空度に排気されているが、 光学ュニット 1 0に第 1真空チャンパ一 4 1及ぴ 第 2真空チャンパ一 4 2が取り付けられた後に、 各真空チャンパ一 4 1、 4 2の内部が真空に排気されても良い。 この場合、 各真空チャンバ一 4 1、 4 2内の真空度が所定値に達した後、 ゲートパルプ 1 8、 1 9、 4 3及ぴ 4 4が開かれ、 露光が行われる。
所定の期間露光が行われた後で、 X線露光装置 4 0のメンテナンス等のた めに第 1真空チャンバ一 4 1、 第 2真空チャンパ一 4 2力 Sリークされる場合 には、 ゲートバルブ 1 8、 1 9、 4 3及び 4 4が閉じられた後、 それぞれの 真空チャンパ一内がリークされる。
上記のように、 図 4に示す X線露光装置 4 0は、 X線露光装置の組立て、 露光動作及ぴメンテナンス時に、 光学ュ-ット 1 0内が真空に保持されてい るので、 光学ュニット内部に収納された多層膜ミラー等の光学素子の表面に 物理吸着する有機ガス分子の数が少なくなる。 したがって、 X線露光装置 4 0は、 光学素子表面のコンタミネーシヨンを抑制することができる。 さら に、 光学ュ-ット 1 0の外部に配置されている温度調整機構 4 5は大気中に 付設されることが可能であるので、 光学ユニットの構造は単純化され、 製造 コストは低く抑えられる。
次に、 図 1に示す光学ュニット 1 0の変形例について、 図 5を参照しつつ 説明する。 図 5は、 本発明の他の実施形態に係る光学ユニットを示す概略構 成図である。
図 5に示す光学ュニット 5 0は、 気密容器 5 5とは独立のミラ一保持機構 5 1 a〜5 4 aを接続するミラー保持部 6 1を設けている。 図 1に示す光学 ュニット 1 0が真空に排気された場合、 大気圧により気密容器 1 5が歪み、 気密容器 1 5に接続されているミラー保持機構 1 1 a〜l 4 aが緩衝機構を 備えているにもかかわらず多層膜ミラーの変形、 位置ずれ等が生じてしまう 場合がある。 そこで、 図 5に示す光学ユニット 5 0では、 気密容器 5 5とは 独立のミラー保持部 6 1により、 気密容器 5 5の歪みがミラーを保持してい 丄8 るミラ一保持部 6 1に伝達しない。
具体的には、 図 5に示す光学ユニット 5 0は、 投影光学系を構成する複数 (図 5では 4枚） の多層膜ミラー 5 1、 5 2、 5 3及び 5 4を有している。 多層膜ミラー 5 1、 5 2、 5 3及ぴ 5 4はそれぞれ保持機構 5 1 a、 5 2 a、 5 3 a及び 5 4 aを介してミラー保持部 6 1に取り付けられている。 ミラー 保持部 6 1はインパー製であり、 温度変化による伸び縮みが少なく、 そのた めミラーの変形、 位置ずれ等が生じにくレ、。 気密容器 5 5はミラー保持部 6 1を覆っているがミラー保持部 6 1とは接触していない。
ミラー保持部 6 1は支持部材 （脚） 6 2により支持体 （台） 6 3に接続さ れている。 支持部材 6 2は円周状に等間隔で （例えば、 3個の支持部材が 1 2 0度間隔で）配置されている。気密容器 5 5と支持体 6 3の間にはべロー 管 6 4が支持部材 6 2の周りを取り囲んで設けられている。支持部材 6 2は、 ベロー管 6 4と接触しないようにべロー管 6 4の中を通して支持体 6 3に接 続されている。 また、 気密容器 5 5は支持部材 6 5により支持体 6 3に接続 されている。 支持部材 6 5も円周状に等間隔で （例えば、 3個の支持部材が 1 2 0度間隔で） 配置されている。 支持部材 6 2と 6 5はお互いに干渉しな いように 6 0度ずらして配置されている。 また、 ミラー保持部 6 1と気密容 器 5 5は、真空排気されたときに放出されるァゥトガスが少なくなるように、 その表面に電解研磨が施されている。
気密容器 5 5の X線入射口 5 6には圧縮ガスによるシリンダ機構で開閉す るゲートバルブ 5 8が設けられている。 また、 気密容器 5 5の X線出射口 5 7には同じく圧縮ガスによるシリンダ機構で開閉するゲートバルブ 5 9が 設けられている。 このように、 光学ユニット 5 0はその内部を密閉できる構 造となっている。 また、 ゲートパルプ 5 8には排気装置 （ターボ分子ポンプ 等） を取り付けることができるようになつている。
光学ュニット 5 0内を真空状態にする場合には、 気密容器 5 5の X線入射 口 5 6に取り付けられているグートパルプ 5 8にターボ分子ポンプが接続さ れる。 そして、 ゲートバルブ 5 8が開かれ、 ゲートバルブ 5 9が閉じられた ^
状態でタ一ボ分子ポンプが作動し、 光学ユニット 5 0内が排気される。 光学 ユニット 5 0内の真空度が所定値 （例えば、 1 X 1 0— 3 P a以下） に達した 後、 ゲートパルプ 5 8が閉じられて、 ターボ分子ポンプが外される。 これに より、 光学ユニット 5 0内を真空に保持することができる。
上記のように、 光学ユニット 5 0内を真空に排気した場合でも、 本実施の 形態によれば、 ミラー保持機構を接続するミラー保持部 6 1が気密容器 5 5とは独立に設けられているので、 気密容器 5 5の歪みがミラーを保持し ているミラー保持部 6 1に伝達しない。 このため、 光学ユニット 5 0は多層 膜ミラーの変形、 位置ずれ等の発生を抑制することができる。
光学ュ-ット 5 0が X線露光装置 3 0に組み込まれる最初の手順は、 光学 ユニット 5 0の内部が真空に保持された状態で、 露光装置内の取り付けコラ ム （例示；図 3参照） 等に支持体 6 3が取り付けられる。 そして、 ゲートバ ルプ 5 8、 5 9の駆動のために、 ゲートバルブ 5 8、 5 9のそれぞれに圧縮 ガス用の配管 （図示されず） が接続される。 各圧縮ガス配管 （図示されず） は、 露光装置の真空チャンパ一 V Cの壁を介して真空チャンパ一外の配管に 取り付けられている。 圧縮ガスとしては、 万が一ガスが真空チャンバ一内に 漏れた場合でも汚染の原因にならないように、 H e、 A r、 K r、 X e等の 希ガスや N2ガス等が用いられる。この状態で真空チャンパ一内の排気を開始 し、 真空チャンバ一内の真空度が所定値に達したら、 ゲートパルプ 5 8、 5 9が開かれ、 露光が行われる。
所定の期間露光を行った後、 X線露光装置のメンテナンス等で真空チャン パー V Cが大気開放 （リーク） される場合には、 ゲートバルブ 5 8、 5 9が 閉じられた後、 真空チャンバ一内がリークされる。
上記のように、 図 5に示す光学ュニット 5 0を使用した X線露光装置は、 X線露光装置の組立て、露光動作及びメンテナンス時に、光学ュニット 5 0内 が真空に保持されているので、 光学ュニット内部に収納された多層膜ミラー 等の光学素子の表面に物理吸着する有機ガス分子の数が少なくなる。 した がって、 光学素子表面のコンタミネーシヨンを抑制することができる。 さら に、 光学ユニット 5 0内が真空に排気された場合でも、 気密容器 5 5の歪み がミラーを保持しているミラー保持部 6 1に伝達しない構造になっているの で、 多層膜ミラーの変形、 位置ずれ等の発生を抑制することができる。
次に、 図 1に示す光学ユニット 1 0の他の変形例について、 図 6を参照し つつ説明する。 図 6は、 本発明の別の実施形態に係る光学ユニットを示す概 略構成図である。 図 6に示す光学ユニット 7 0は、 その内部が真空に排気さ れるのではなく、 微粒子ゃミラー汚染の原因となる有機物等が排除された清 浄な置換気体で置換される。
具体的には、 図 6に示す光学ユニット 7 0は、 投影光学系を構成する複数 (図 6では 4枚） の多層膜ミラー 7 1、 7 2、 7 3及び 7 4を気密に収納す る気密容器 7 5を有している。 多層膜ミラー 7 1、 7 2、 7 3及ぴ 7 4はそ れぞれ保持機構 7 1 a、 7 2 a、 7 3 a及び 7 4 aを介して気密容器 7 5に 取り付けられている。 気密容器 7 5は概略密閉構造となっており、 容器内部 と外部との間の通気性 （コンダクタンス） は相当程度以上低いけれども、 多 少の気体の流入、 流出が可能である。 気密容器 7 5の X線入射口 7 6には開 閉可能な開口機構 7 8が設けられている。 また、 気密容器 7 5の X線出射口
7 7には開口機構 7 9が設けられている。 この開口機構 7 8、 7 9は、 例え ば電磁シャッターであり、 外部からの電気信号により開閉を行うことができ る。
気密容器 7 5には、 さらに置換気体の流入スロ ッ ト 8 1、 流出スロ ッ ト
8 2が設けられている。 置換気体の流入スロッ ト 8 1には、 気密容器 7 5の 外部に設置されたバルブ 8 3、 フィルター 8 4、置換気体の供給源 （ボンべ） 8 5が配管を介して接続されている。 ボンべ 8 5には高純度の A rが入って おり、ボンべ 8 5から出た A rガスは、フィルター 8 4 (微粒子フィルター、 ケミカルフィルタ一等） で不純物を除去された後、 パルプ 8 3を通って気密 容器 7 5内に流入する。 また、 流出スロット 8 2には、 気密容器 7 5の外部 に設置されたバルブ 8 6が接続されている。 このバルブ 8 6を開けることに より、 気密容器 7 5内のガスは外部に流出される。 ^
光学ュ-ット 7 0内を清浄な A rガスに置換する場合、電磁シャッター（開 口機構） 7 8、 7 9が閉じられ、 パルプ 8 3、 8 6は開けた状態で高純度の A rガスが光学ュニット 7 0内に導入される。 このとき、 圧力計 8 7により 気密容器 7 5内の圧力が測定され、 その測定値に基づいて制御装置 （図示さ れず） によりパルプ 8 3、 8 6の開閉量が気密容器 7 5内の圧力が外圧と同 じか極僅かに高くなるように調整される。 これにより、 光学ユニット 7 0内 のガスは汚染原因物質を含まない清浄な置換気体に置換され、 その状態を保 持することができる。
なお、 本実施の形態では、 置換気体に A rガスを用いているが、 本発明は これに限定されるものではなく、 H e、 K r、 X e等の希ガスや N2ガス等を 用いても良い。 また、 図 1と同様に、 気密容器 7 5の外部に水冷ジャケット 等の温度調節機構を設け、 光学ュニット 7 0の温度を一定に保つように制御 しても良い。
上記のように、 図 6に示す光学ユニット 7 0は、 その内部を清浄な置換気 体で保持することができるので、 内部に収納された多層膜ミラー等の光学素 子の表面に物理吸着する有機ガス分子の数が少なくなる。 したがって、 光学 ュニット 7 0は光学素子表面のコンタミネーションを抑制することができる。 次に、 図 6に示す光学ユニットを使用した X線露光装置について、 図 7を 参照しつつ説明する。 図 7は、 本発明の別の実施形態に係る X線露光装置で あり、 図 6に示す光学ユニットを使用した X線露光装置の光学ユニット近傍 を示す概略構成図である。
光学ュニット 7 0を X線露光装置 9 0に組み込む場合には、 光学ュニット 7 0は、 内部が清浄な置換気体で保持された状態で、 露光装置内の取り付け コラム （例示；図 3参照）等に取り付けられる。 そして、パルプ 8 3、 8 6が 閉じられ、 光学ュニット 7 0からフィルター 8 4及ぴボンべ 8 5が取り外さ れた後、 バルブ 8 3に気体導入用の配管 9 1が取り付けられる。 この気体導 入用配管 9 1は、 X線露光装置 9 0の真空チャンパ一 V Cのフィードスルー フランジ 9 2に接続されている。フィードスルーフランジ 9 2には、真空チヤ ^
ンバー V Cの外部に設置されたフィルター、 高純度の A rが入ったボンベが 配管を介して接続されていて、 その構造により不純物を除去された A rガス をバルブ 8 3を介して気密容器 7 5内に導入させることができる。 A rガス 導入時には、 パルプ 8 3、 8 6は開けた状態にする。
真空チャンパ一 V C内を真空排気する場合にはノ ルブ 8 3、 8 6を閉じ、 電磁シャッター 7 8、 7 9を開けて光学ュニット 7 0内の A rガスが排気さ れる。 これにより、 光学ユニット 7 0内外の圧力差が生じないようにするこ とができる。 真空チャンバ一 V C内の真空度が所定値 （例えば、 1 X 1 0一3 P a以下） に達した後、 露光を行う。
所定の期間露光が行われた後に、 X線露光装置のメンテナンス等で真空 チャンパ一 V Cがリークされる場合には、 電磁シャッター 7 8、 7 9が閉じ られた後、 真空チャンバ一 V C内がリークされる。 このとき、 圧力計 8 7に より気密容器 7 5内の圧力が測定され、 また、 圧力計 （図示されず） により 真空チャンパ一 V C内の圧力が測定され、 その測定値に基づいて制御装置に よりバルブ 8 3、 8 6の開閉量及び真空チャンバ一 V C内に注入するガス量 が調整されて、 気密容器 7 5内外の圧力差が生じないように高純度 A rガス が導入される。真空チャンパ一 V C内のリークが完了したら、気密容器 7 5内 の圧力が外圧と同じか極僅かに高くなるように維持される。
上記のように、 図 7に示す X線露光装置 9 0は、 X線露光装置の組立て及 びメンテナンス時に、 光学ュニット 7 0内が清浄な置換気体で保持されるの で、 内部に収納された多層膜ミラー等の光学素子の表面に物理吸着する有機 ガス分子の数が少なくなる。 また、 電磁シャッター 7 8、 7 9が閉じた状態 で真空チャンバ一 V Cがリークされているので、 リーク時にチャンバ一内で 舞い上がった微粒子が光学ュニット 7 0の内部に侵入することを防いでいる c したがって、 X線露光装置 9 0は光学素子表面のコンタミネーシヨンを抑制 することができる。 また、 真空チャンパ一 V C内が排気される際に、 光学ュ ニット 7 0内も真空に排気されているので、 露光動作が通常通り行われる。 なお、 本実施の形態では、 気密容器 7 5内のガスを外部に流出する流出ス ^
ロット 8 2を設けているが、 電磁シャッター 7 8、 7 9又は気密容器 7 5か らガスが流出可能であれば、 流出スロットを設けなくても良い。
また、 気密容器 7 5内外の僅かな圧力差により多層膜ミラーの変形、 位置 ずれ等が発生する場合には、 図 5に示す光学ユニット 5 0と同様に、 気密容 器とは独立にミラー保持部が設けられることが好ましい。 このとき、 外側の 気密容器に置換気体の流入スロット、流出スロット、圧力計、電磁シャッター 等が設けられれば良い。 電磁シャッターは、 紫外光や可視光に対して透明な 部材で作製されていることが好ましい。 これにより、 光学ユニットの内部を 清浄なガスで置換した状態で、 紫外光や可視光のレーザー等を用いてミラー 等の光学系の位置調整を行うことができる。
以上、 本発明の実施の形態に係る光学ュニット及びこの光学ュ-ットを使 用した X線露光装置について説明したが、 本発明はこれに限定されるもので はなく、 様々な変更を加えることができる。 発明の効果
以上説明したように、 本発明の光学ュ-ット及び X線露光装置によれば、 X線露光装置の組立て、 露光動作及びメンテナンス時に、 光学ユニット内部 に収納された多層膜ミラー等の光学素子の表面に物理吸着する有機ガス分子 の数を少なくすることができる。 したがって、 光学素子表面のコンタミネー シヨンを抑制することができる。 その結果、 光学素子の反射率低下を抑え、 露光装置のスループッ ト低下を抑'制することができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . X線光学素子と、
前記 X線光学素子を気密に収納する気密容器と、
前記気密容器の X線入射口及び X線出射口に取り付けられたバルブ又は開 閉可能な開口機構と、
を備えることを特徴とする光学ュニット。
2 . X線光学素子と、
前記 X線光学素子を保持する保持部と、
前記 X線光学素子及ぴ前記保 部を気密に収納する気密容器と、 前記気密容器の X線入射口及び X線出射口に取り付けられたバルブ又は開 閉可能な開口機構と、 を備え、
前記気密容器の歪が前記保持部に伝達されるのを防ぐように構成されてい ることを特徴とする光学ュ-ット。
3 . 請求項 1又は 2に記載の光学ユニットであって、
前記バルブ又は開閉可能な開口機構が紫外光あるいは可視光に対して透明 な部材からなることを特徴とする光学ュニット。
4 . 請求項 1乃至 3に記載の光学ユニットであって、
前記気密容器には、 さらに気密容器内の気体を排気する排気口と、 この排気口に接続されたパルプ又は開閉可能な開口機構と、
が設けられていることを特徴とする光学ュニット。
5 . 請求項 1乃至 4のいずれかに記載の光学ュニットであって、
前記気密容器の内部が真空又は清浄な置換気体で保持されていることを特 徴とする光学ュニット。
6 . 請求項 1乃至 5のいずれかに記載の光学ユニットであって、
前記気密容器の外部の大気中から X線光学素子の位置、 向きを調整する位 置調整機構が設けられていることを特徴とする光学ュニット。
7 . 請求項 1乃至 6のいずれかに記載の光学ュ-ットであって、 ZD 前記 X線光学素子は、 マスクに形成されたパターンの像を感応基板上に投 影する投影光学系を構成する X線光学素子であることを特徴とする光学ュ ニット。
8 . 請求項 7に記載の光学ユニットであって、
前記 X線光学素子は、 X線光源からの X線をマスクに照射する照明光学系 を構成する X線光学素子の一部をさらに含むことを特徴とする光学ュニット。
9 . 請求項 1乃至 8のいずれかに記載の光学ュニットであって、
前記気密容器は概略気密構造となっていることを特徴とする光学ユニット。
1 0 . 請求項 1乃至 9のいずれかに記載の光学ュニットであって、
前記気密容器には、 さらに温度調節機構が設けられていることを特徴とす る光学ュニット。
1 1 . X線を発生させる X線光源と、 X線光源からの X線をマスクに照射 する照明光学系と、 マスクに形成されたパターンの像を感応基板上に投影す る投影光学系を構成する X線光学素子を収納する光学ュニットと、 を有する X線露光装置において、
前記光学ユニットは、 X線光学素子を気密に収納する気密容器を備え、 前 記気密容器の X線入射口及び X線出射口には、 パルプ又は開閉可能な開口機 構が設けられていることを特徴とする X線露光装置。
1 2 . X線を発生させる X線光源と、 X線光源からの X線をマスクに照射 する照明光学系と、 マスクに形成されたパターンの像を感応基板上に投影す る投影光学系を構成する X線光学素子を収納する光学ュニットと、 を有する X線露光装置において、 '
前記光学ユニットは、 X線光学素子を保持する保持部と、 X線光学素子及び 保持部を気密に収納する気密容器と、 を備え、 前記気密容器の X線入射口及 ぴ X線出射口には、 バルブ又は開閉可能な開口機構が設けられていることを 特徴とする X線露光装置。
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