JP4613167B2

JP4613167B2 - 少なくとも一つの光学要素を洗浄する方法および装置

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Publication number: JP4613167B2
Application number: JP2006530881A
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Inventors: ツィンク，ペーター; パンケルト，ヨーゼフ; デッラ，ギュンター; ヴェーバー，アヒム
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Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2003-05-22
Filing date: 2004-05-18
Publication date: 2011-01-12
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Description

本発明は、真空容器中で特に極端紫外線（extreme ultraviolet radiation）および／または軟Ｘ線放射を生成する少なくとも一つの光源を有する少なくとも一つの照射装置の少なくとも一つの光学要素を洗浄する方法に関するものである。光線は前記光学要素を通じて処理されるべき被加工物へと導かれ、前記光学要素は処理の間に少なくとも部分的には光源によって導入される無機物質のために汚染される。

本発明はまた、装置に関するものでもある。

そのような光源は特にリソグラフィー生産工程においてウエハーを露光するために使われる。光源からの光線をウエハーに導く照射装置は非常に高価で精巧な光学系であり、たとえばモノクロメータ、集光鏡、多層膜鏡を含んでいる。ここで、光源は光学系、マスク、ウエハーと一緒に同じ真空容器中に置かれている。そうしないと光線がたとえばレンズ、窓、複数のガスによって強く吸収されてしまうためにこうする必要があるといえる。

光源は、１０から２０ｎｍの波長範囲、好ましくは約１３．５ｎｍの光線を生成するための、好ましくは高温プラズマを有しており、このプラズマがたとえば放電やレーザーパルスによって多価に電離したイオンを生成し、そのイオンが短波長域での光線を放出する。

放電装置を用いる場合、そこで用いられる金属性蒸気のような作動ガスのために光源や真空容器には絶えず主として無機の物質が導入される。さらに、放電動作の際にはしばしば電極消耗が起こり、そのために本来的に導電性の電極材料からの金属性物質が真空容器内にはいり込みうる。レーザー誘起プラズマの場合にも無機物質が真空容器内に導入される。原因としては、無機物の標的が集束されパルス化された高出力レーザービームによって励起されることと、プラズマに空間的に隣接して配置されるノズルがプラズマに起因する熱負荷もしくはイオン衝撃またはその両方によって消耗することの二通りがある。

こうした無機物質は、特に、リチウム、スズ、インジウム、アンチモン、テルル、および／またはその組み合わせであり、これらはプラズマに供給されたエネルギーを約１３．５ｎｍの波長をもつ光線に非常に効率的な仕方で変換することができる上に、照射装置内で支配的な圧力・温度条件において揮発性でない。これらの物質が光源から光学要素へと移行し、表面付着物の形成につながる無機物質の蒸着によってＥＵＶ領域における光学要素の反射性が著しく低下させられる。さらに、光学要素上の付着層によって起こる吸収損失もある。これら二つの効果によって光線が弱められ、経済的に成り立つ単位時間あたりのウエハーのスループットを実現できないほど強度が下がってしまう。光学要素への付着は光線を反射する役を果たしている表面上で均一に分散して起こるわけではないので、結果として不均一な光線の露光分布となり、最終的にはむらのあるウエハー照射につながる。

照射装置の光学要素へのこの付着の問題は、たとえば真空ポンプ油やフォトレジストのような有機材料のために真空容器にはいり込みうる炭素含有化合物によっても起こりうる。

そのような炭素含有付着物の除去についてはいくつかの方法および装置が知られている。たとえば、ドイツ国DE-A-10061248は真空容器に制御しつつ酸素を導入してＥＵＶリソグラフィー装置のその場での除染を実現することを提案している。この方法特有の不都合は、供給される酸素は主として炭素含有付着物を酸化によって分解することができるだけであり、特に無機物質との反応はたとえば真空容器内で支配的な圧力・温度条件では蒸気圧が低い金属酸化物を形成できるだけだという点である。さらに、ルテニウム鏡や多層膜鏡のモリブデン層の表面は、実際上不可避である一酸化炭素と不可逆的に反応してMo(CO)₆のような少しだけ揮発的な金属カルボニルを形成し、完全に反射性を失う結果となる。

WO-A-02/054115はＥＵＶリソグラフィーで使う多層膜鏡の洗浄のためのさらなる装置を開示している。そこでは、追加的な保護層（材料はたとえばルテニウム、ロジウム、パラジウム、イリジウム、白金および／または金）が提供される。任意的に分子状水素を導入すると、炭素含有付着物のみを有効に除去するはたらきをする。さらに、たとえば水分子のような酸素含有の反応相手は、ＥＵＶ光線をかなりの度合いで吸収する。これが光線強度をとりわけ不都合な仕方で低下させることは明らかである。

したがって、本発明は、冒頭で述べたような種類の方法および装置を提供することを目的とする。それは、技術的に簡単な手段によって主として無機物の付着物除去の著しい改善を達成し、光学要素の動作寿命を伸ばすことにつながるものである。

本発明によれば、この目的は冒頭で述べた種類の本発明に基づく方法によって達成される。それによると、光線に対して実質半透明または透明な少なくとも一つの反応相手が支配的な反応条件に応じて供給装置を通じて提供され、その反応相手が汚染付着物と化学反応を起こしてそれを光学要素から除去する。

本発明にとってとりわけ重要なこととして、この方法はレーザー誘起プラズマと放電プラズマの両者に対して使用できるという認識がある。前記化学反応によって形成される生成物は、たとえば照射装置内で支配的な圧力・温度条件のもとで、たとえば移動相を形成しうる。その移動相は自然の重力の作用で光学要素の表面から流れ落ちる。

特に、光源に供給されるエネルギーの高変換効率を達成するため、導入される無機物質は好ましくは金属性、特にスズ含有物質である。

供給される反応相手の光学的透過率が比較的高いことで、ＥＵＶ領域において光線は目立った吸収は受けない。よって、本方法は、照射装置の作動中に反応相手を与えることができるよう、有利に実装される。光源のスイッチを切ったあとで光学要素の洗浄を行うことも可能である。そのためには真空容器内に配置された光学要素の取り外しは必要でなく、それに応じて保守時間が著しく短縮される。

好ましくは、本方法は、選択された反応相手が前記無機物質もしくは前記付着物またはその両方との化学反応を起こし、その反応によって形成される反応生成物が支配的な反応条件のもとで揮発性であるように実装される。

明らかに、揮発性の反応生成物というのは、前記無機物質よりも沸点や昇華温度が低い化合物であると理解しておくべきである。転換された付着物は気相となり、真空容器に接続されている真空ポンプによる吸引により容易に除去できる。

蒸着率が高い場合に光学要素の反射性をできるだけ迅速に回復するため、本発明は、前記反応相手の選択および供給を、支配的な反応条件のもとで前記無機物質や前記付着物と高速の化学反応を達成するという観点で行うようにして実装される。

光学要素の汚染はこうして光源のあらゆる動作条件下で迅速に除去できる。

本発明の有利なさらなる実施形態は、選択された反応相手が前記無機物質や前記付着物と選択的な化学反応を達成するよう供給されるようにする。選択された反応相手の選択性が高いほど、特に照射装置の他の構成要素のハロゲン化などといった副次反応を避けることができ、その結果、鏡とマスク、真空容器、真空ポンプの使用寿命が明瞭に長くなる。

本発明は、前記反応相手がたとえば、水素含有物質および／またはハロゲン、ハロゲン間化合物、ハロゲン含有化合物、および／またはその組み合わせであるように有利に実装される。前記水素含有物質としては、それに限定されるものではないが分子状水素、ハロゲン化水素、アンモニアなどがあり、これは特に無機物とたとえばH₂Teのような揮発性の水素化物を形成する。前記ハロゲンのうちでも単体のフッ素、臭素、ヨウ素と並んで特に塩素に触れておく必要がある。この元素は無機物との反応性が比較的高いにもかかわらず扱いが容易だからである。ハロゲン間化合物の例としてはClF₃が、ハロゲン含有化合物の例としてはNF₃があるが、いずれもここでは代替フッ素源として用いうる。

真空容器内の反応相手が前記光線によって、あるいは追加的な励起装置による照射によって、あるいはその両方によってラジカルに転換される場合、本発明にとってとりわけ有利となる。これらのラジカルは上述した類の化合物から、たとえばＥＵＶ領域の照射時に照射装置内のその場で形成される。前記追加的な励起装置は、たとえば好適な波長の紫外光を洗浄される光学要素に向けることで特に反応性の高いラジカル濃度がより高くなるようにし、それにより供給された分子反応相手がラジカルを形成するのである。

本発明は好ましくは、前記反応相手が液体の形でも、気体の形でも、その両方の形でも供給されるよう実装される。その場合、選択された反応相手は、ちょっとした技術上の工夫で真空容器内に導入することができる。

気体と液体の反応相手を組み合わせて供給することは、さらに、たとえば光学要素を短時間の間ぬらすことのできる好適な大きさの液滴の比較的濃い霧として生成することを可能にする。そうすれば、反応相手の高濃度が時間的にも空間的にも限られた範囲内で付着物の近くで実現され、光学要素の良好な洗浄が低反応率において、高い選択性をもって達成される。

反応相手が稼働中連続的に供給される場合、とりわけ有利である。これはたとえば反応相手の連続供給の場合、照射ユニットにおける流入および減少条件が一定となることにつながる。さらに、反応相手、無機物質や付着物、反応生成物の間に化学平衡が確立される。

本方法はさらに、反応相手がたとえばパルス状の供給によって一定分量ずつ供給されるよう有利に実装される。特に、反応速度がわかっていれば、供給された反応相手によって開始される付着物の転換により、光学要素の洗浄率が最適化できる。

本方法は、導入された無機物質や付着物の量に対して反応相手が過剰な量供給されるよう実装することもできる。その場合、反応相手の過剰量は時間的にも空間的にも限定されて供給され、化学反応の反応速度に従って前記無機物質との反応生成物が意図的に形成される。

本方法は、好ましくは、反応相手が補給装置を通じて無機物質や付着物が導入される量の化学当量に当たる割合で供給されるよう実装される。補給装置は、たとえば、反応相手をパルス状に導入し、反応速度に適応した反応相手の供給によって材料費を著しく軽減する。

本方法はさらに、供給される反応相手の量が光学要素を出る光線の強度に依存して設定されるよう改良することもできる。ここで、前記強度は少なくとも一つの測定装置を使って決定される。このために、適応フィルタを備えたダイオードなど、当業界で知られているいかなる測定装置を使ってもよいことは明らかである。その代わりに無機物質の入力を測るための測定装置を使うことができることも明らかである。そのような測定装置は、たとえば、光学要素に直接入射した物質の量を測定する。

光学要素の洗浄の効率をさらに向上させるため、本方法は好ましくは、反応相手が当該光学要素に空間的に近い供給装置の供給管を通じて供給されるよう実装される。追加的な供給管は、反応相手を照射装置に向かう方向性をもって導入することができる。

反応相手が光学要素に集中するようなとりわけ好適な方法が考案されている。その場合、供給された反応相手の主要部分は光学要素の完全に反射的な表面に入射し、付着物の揮発性化合物への完全な転換が保証される。

本方法はさらに、供給装置は反応相手を分割してそれを区分ごとに供給するような形で有利に実装されうる。諸光学要素は照射装置内での空間的な配置のために付着物によって汚染される度合いは局所的に異なっているので、反応相手の分割はよりよい指向性供給を実現し、たとえば真空容器との副次反応も避けられる。

本方法はさらに、反応相手の真空容器への供給を冷却装置もしくはノズルまたはその両方を通じて行うことで改良できる。特に、気体の反応相手は、ジュール・トムソン効果を使って技術的には容易に実現できる冷却装置またはノズルによって液体にできる。そうすれば、照射装置内で、すなわち光学要素の表面上で、反応相手の十分な滞在時間を保証できる。

照射装置の光学要素を洗浄する特に有利な方法は、少なくとも一つの光学要素に当該光線に実質透明な被膜を与えるようにして実装される。透明被膜とは、数ナノメートル程度までの厚さの被膜であると理解されるものとする。この候補となる材料は、たとえば白金、パラジウム、金、ルテニウム、ニッケル、ロジウム、またはその合金またはたとえば酸化物や窒化物といったその化合物、あるいはまたSiO₂または炭素がある。なお、これらの被膜はさらに当該光学要素の反射面を供給される反応相手に対して保護する。

本方法は、好ましくは、光学要素が加熱装置によって、室温から８００°Ｃ程度まで、好ましくは４００°Ｃ程度までの範囲の温度に加熱されるよう実装される。５０°Ｃ程度から３００°Ｃ程度までの温度がスズ含有付着物の除去にはとりわけ好適であることが判明した。前記無機物質、その付着物、それから形成される反応生成物の蒸気圧は光学要素の温度上昇とともに上昇するので、照射装置内で同一の圧力・温度条件が与えられれば、前記無機物質の蒸着は減り、反応生成物の蒸発率は上がる。さらに、上昇した温度では、少なくとも液体の形で存在する反応生成物の選択範囲も広がる。明らかに、光学要素の温度は、光学要素の材料特性および温度が上がれば自然に動く反応平衡にしかるべく配慮して選ばざるをえない。

本発明のさらなる実施形態は、洗浄が、照射装置の稼動の休止中に個々の要素を取り外すことなく行われるようにする。これをオフライン洗浄と呼ぶ。

ここで、反応相手すなわち洗浄ガスの反応パラメータ、温度、分圧は、ごみ物質の除去率を高めるという観点で、あるいは光学要素の材料に悪影響がない洗浄という観点で最適化される。

たとえば洗浄対象でない要素に悪影響を与える過剰量を使ってでさえも洗浄がよりいっそう効果的に行われるようにするため、照射装置内で洗浄対象でない要素は反応相手すなわち洗浄ガスと接触しないよう保護されれば有益である。

本発明のさらなる実施形態は、とりわけ有益に、反応相手は付着した金属との反応に依存して選択されるようにする。

ハロゲン含有もしくは水素含有またはその両方の物質の分圧が洗浄したいそれぞれの箇所でのみ増加させられ、それ以外の場所では十分低くなるということを実現するためには、ハロゲン含有もしくは水素含有またはその両方の反応相手の分圧が洗浄したいそれぞれの箇所でのみ増加されることが有益である。

この目的のためには、特にいわゆるオフライン動作においては、洗浄対象の光学要素が洗浄工程の間残りの真空系から分離されるようにすれば特に有益である。

洗浄対象でない表面の保護は有利に達成しうる。真空系のうち洗浄ガスによって処理しない領域に不活性ガスが供給されるか、あるいは反応相手が不活性ガスとの混合物として供給されるか、その両方であることによって有利に実現しうる。

本発明のさらなる実施形態は、光学要素を例外としてその他の構成要素は局所的に追加的な反応ガスを供給して、化学的に不動態化されるようにする、あるいは揮発性の構成要素は不揮発性物質に転換されるようにする。ここで、選ばれる反応ガスはたとえば酸素または水素でありうる。

上で述べた方策はまた、洗浄対象でない要素の揮発性化合物が気相となって放出されて真空度に悪影響を与えることを抑制する。

前記したように、金属性作動媒質を用いる光源系が稼動している間、化学洗浄によって集光器に金属性付着物がつかないようにできうる。経済的により効率のいい長期的運用としては、ごみ抑制装置が光源と集光器との間でシステムに統合されることによって実現できる。

したがって、除去すべき付着物の量を減らせるように、導入された無機物質が光源と集光器との間のフォイルトラップによって抑制されれば有益である。

これに関し、フォイルトラップに緩衝ガスが与えられればとりわけ有益である。

フォイルトラップも光学要素に用いたのと同様の方法で、ただし別個に化学洗浄されるようにすればフォイルトラップの耐用寿命を伸ばす上で有益である。

ここで、洗浄が洗浄媒体の流れによって動的に、あるいはシステム、特にその光学要素を閉鎖して静的に行えばとりわけ有益である。

フォイルトラップの洗浄はフォイルトラップが追加的に加熱されることで改善される。

洗浄相手が真空容器のうちフォイルトラップを含んでいる体積部分にのみ導入されれば洗浄結果のさらなる改善が可能である。

さらに、フォイルトラップは機械的に洗浄することも可能である。

本発明のさらなる実施形態においては、フォイルトラップまたはフォイルトラップの一部が回転させられる。

光源モジュールの光学要素の動作寿命を伸ばすためには、フォイルトラップの緩衝ガスとはガスの種類が異なる侵入防止ガスが追加的に光源領域もしくは集光器領域またはその両方に与えられれば有益である。

ここでさらに、付着物抑制のため電場もしくは磁場またはその両方が加えられる可能性もある。

フォイルトラップもしくは集光器またはその両方を少なくとも光源の稼動の間真空容器から電気的に絶縁しておけば、集光器の空間で二次放電を避ける上で有益である。

洗浄工程において最適の結果を得るためには関係するあらゆる要素の特に正確な分量が要求されるので、当該洗浄工程が電子的に制御されるようにすれば有益である。

光源モジュールをオンラインまたはオフライン動作でのシステム洗浄のためのすべての要素とともに制御するため、複雑な計測・制御システムが使われる。その計測・制御システムは、光学要素およびごみ抑制の目的の諸システムの状態を監視して、洗浄工程を開始し、制御する。

制御システムの重要な要素は、光学要素、たとえば集光器の汚染度の連続測定である。測定は好ましくはさまざまな場所で行われる。汚染度は場所によって変わりうるからである。よって、検出、洗浄の工程制御、結果確認も場所ごとに行う必要がある。

このための好適な測定パラメータはまず第一に光学要素の反射率である。これをもし可能であればリソグラフィー工程の波長、たとえばＥＵＶ領域において、また可能であれば光学要素に典型的な入射角において測定する。たとえば特殊フィルタを付けたフォトダイオードのような好適なＥＵＶ検出器を、たとえばウエハーの交換の間などに生じる露光の合間に、この目的のために光学要素の近傍に移動させて、光学要素のさまざまな位置における反射光の強度を測定してもよい。

別の波長の放射を用いることも可能である。たとえば、可視光を使ってその反射率の変化に基づいて光学要素上の付着物を測定することができる。これは、オフライン洗浄の間ＥＵＶ光源が利用できない場合とりわけ有益である。

付着層を測定するためには、オンライン洗浄およびオフライン洗浄の両方で用いられうるさらなる測定原理がある。汚染層の存在やその厚さは、たとえば発振水晶素子や偏向解析的な方法のような膜厚測定手段によって測定できる。

光学要素の表面の表面電気伝導度は高周波交流電圧の印加によって決定できる。この伝導度は物質に依存し、表面付着物についての情報を与える。もし表面物質と付着物質との伝導度の差があまりに小さければ、光学要素の近くに空間的配向および表面温度は光学要素と類似しているが伝導度の差が大きくなるような材料（金属性不純物の場合には絶縁体材料など）の表面を設けてそれが汚染されるようにすることができる。これらの測定用表面への付着物は光学要素上の付着物についての直接の情報を与える。

さらなる測定パラメータは、光学要素の表面に入射する光量子が電子を放出させることに起因する光電流である。この光電流の変化も汚染による表面付着物の変化の鋭敏な指標である。

真空系のさまざまな位置における気相の解析は化学洗浄を制御するための貴重な情報を与える。この解析を可能にするさまざまな測定法がある。ここで特に触れておきたい例は質量分析である。分圧組成の測定は揮発性の反応生成物および過剰な反応ガスの両方の存在を実証できる。これは一方では洗浄効率を最適化するのに役立つ。反応生成物と反応ガスの分圧の比を最大化することによって、たとえば洗浄の刺激を極力減らすことができる。別の例では、反応生成物の分圧を最大化して洗浄速度を極力速めることができる。オフライン洗浄の場合、洗浄終了は反応生成物の分圧の減少から検出できる。選択性は、光学要素の材料との望ましくない反応生成物を見張る分圧測定によって監視できる。同様にして、真空の品質は、真空系の他の要素との反応による汚染物質に関して検査できる。最後に、ソープションポンプの再生サイクルが分圧測定によって制御しうる。

反応ガスのガス供給の制御は、弁と対応する流量計を用いた流れ制御によって行われうる。結果的な反応ガスの圧力を局所的な分圧測定によって検査する。過剰な反応ガスによる洗浄の場合には局所的な全圧測定で十分である。ガス供給のための制御システムによって、さまざまな反応ガスのうちからの選択、反応ガスの局所的な分配、拡散を減らすための不活性ガスの混合、洗浄対象でない表面を不動態化するための追加的な反応ガスの供給が可能になる。

ガス入力のほかには、洗浄対象の要素および洗浄対象でない要素の温度が重要な制御パラメータとして明らかである。さらに、化学洗浄は反応ガスへの曝露時間によっても制御される。

本発明の目的はさらに、真空容器中の、特に極端紫外線および／または軟Ｘ線放射を生成する少なくとも一つの光源と、光線を処理されるべき被加工物へと導き、少なくとも部分的には光源によって導入される無機物質のために汚染されうる光学要素とを有する少なくとも一つの照射装置の少なくとも一つの光学要素を洗浄する装置であって、前記光学要素を汚染する付着物を除去するための供給装置が存在し、該供給装置は少なくとも一つの反応相手を支配的な反応条件に依存して導入し、該反応相手は前記光線に対して実質透過性または透明であり前記汚染付着物と化学反応を起こす、ことを特徴とする装置によって達成される。

供給装置は照射装置に対して特に、反応相手が最初の光学要素の上流かつ光源の下流で真空容器の吸引方向に供給できるよう配置されうる。明らかに、光源より空間的に下流の光学要素の汚染が最大である。よって、この領域で反応相手の濃度が高くなっていれば、特に揮発性の反応生成物への比較的高い転換率につながる。

当該装置は、金属、特にスズを含む物質を導入される無機物質として使われうるように有利に設計できる。光源にたとえばスズを含む物質を導入することで、供給エネルギーを光源強度に変換する効率の向上を達成することができる。

当該装置はさらに、反応相手を照射装置の稼働中に供給できるように実装されうる。ここで、反応相手の供給がその場で行え、コストのかさむ照射装置の解体が不要である点で特に有益である。

特に有利な装置は、供給装置を通じて選択された反応相手を供給し、前記無機物質や付着物と化学反応を起こして支配的な反応条件のもとで揮発性の反応生成物を形成するよう構築される。前記揮発性の反応生成物はその後、真空容器中での吸引で除去される。あるいはまた、反応生成物は真空容器中の好適な位置にある冷却トラップなどのような分離装置によって収集・除去されるのでもよい。

光源からの距離が増すにつれ、前記無機物質の濃度、よって後続の光学要素上の付着物の量も減少する。

好ましくは、当該装置は、支配的な反応条件のもとでの前記無機物質や前記付着物との高速の化学反応という観点から必要とされる反応相手を前記供給装置によって選択できるよう構築される。

前記供給装置はこの目的のために、たとえば、腐食から保護するために内部をテフロン（登録商標）でコーティングされる。前記供給装置はさらに好ましくは、異なる反応相手を提供するために空間的に別個になった複数の貯蔵容器を有しており、比較的短い所要時間で容器間の切り換えができるようになっている。

効率的な転換を実現するため、当該装置は有利には、支配的な反応条件のもとでの前記無機物質や前記付着物との選択的な化学反応を達成するために必要な反応相手を前記供給装置によって選択できるよう構築される。

これにより、とりわけ、供給される反応相手と照射装置の構成要素、特に光学要素の表面との間で副次反応が起こる危険性が著しく低下する。

当該装置は、この目的のためにさらに、前記供給装置が反応相手として導入するのがたとえば水素含有物質および／またはハロゲン、ハロゲン間化合物、ハロゲン含有化合物、および／またはその組み合わせであるように実施される。特に分子状水素および単体ジハロゲンの塩素、臭素、フッ素はＥＵＶ領域の光線に対して比較的透明である。フッ素および／またはフッ素含有化合物を使えば特に真空容器の表面の自然の不動態が形成され、該表面がそれ以上の腐食から保護される。

導入される反応相手の好適な選択により、照射ユニット内での支配的な反応条件のもとで、汚染付着物がたとえばルテニウム、ロジウム、ケイ素および／またはモリブデンといった鏡材料などより速く反応することが保証される。

反応相手が前記光線によって、あるいは追加的な励起装置による照射によって、あるいはその両方によってラジカルに転換されるような当該装置のさらなる実施形態によって、反応率の上昇が実現できる。当然ながら反応相手の一部はＥＵＶ光照射の段階ですでにラジカルに転換されている。ラジカルは特に化学的に反応性に富む断片なので、前記無機物質と優先的に反応する。前記励起装置は、前記追加的な励起装置は、光学装置のできるだけ近くに置かれ、たとえばコロナ放電の形で好適な波長または電気エネルギーの光を生成し、ラジカル形成を大幅に増加させることができる。

当該装置は有利には、前記供給装置が前記反応相手を液体の形でも、気体の形でも、その両方の形でも供給するよう構築される。その最も簡単な場合では、供給装置は、反応相手の貯蔵容器と照射装置との間に可変的な大きさの開口を有するようにできる。そうすれば反応相手は貯蔵容器と真空容器との間の支配的な圧力差のために照射ユニットにいわば吸い込まれる。

当該装置はこの目的のため、反応相手が稼働中、供給装置を通じて連続的に供給されうるよう、好適に構成される。反応相手の供給は、少なくとも一つの光学要素の汚染の度合いおよび少なくとも一つの反応速度に適応させることができるべきである。反応速度は、供給される反応相手および付着物によって与えられる速度論的値に依存する。

したがって、当該装置のある好ましい実施形態では、反応相手がたとえばパルス状の入力によって一定分量ずつ供給されうる。反応相手の分与は明らかに、ポンプ、ねじポンプ、ディスクなど、当業界において知られているいかなる技術によって達成されてもよい。これはまた、供給される反応相手の好適なパルス継続時間によって分量が最適化されるような反応相手のパルス状供給に関するものであってもよい。

当該装置は、導入された無機物質や付着物の量に対して反応相手が過剰な量供給されるよう構築することもできる。それによって特に反応速度が正の影響が与えられうる。ただし、これにおいて、過剰量を供給するのは時間的および空間的に限定的な仕方でもよい。

本発明のとりわけ有利な実施形態では、反応相手が補給装置を通じて供給装置から無機物質や付着物が導入される量に対する化学当量までの割合で供給されるようにされる。反応相手の供給速度はここでも主として先に知られている反応速度論に基づいて制御される。

光学要素の洗浄のための当該装置は、好ましくは、供給されるべき反応相手の量が当該光学要素からくる光線の強度に依存して決定されるよう構築される。この目的のためには、たとえばウエハーもしくはマスクまたはその両方の交換に際して、可動鏡によって光線の向きを変えてたとえば二次電子増倍器その他の好適な測定装置に入射させ、それによって個々の光学要素または照射装置の全光学系の反射率を決定することができる。さらに、供給すべき反応相手の量を決定するために光学要素に直接入射する無機物質の量を検出する測定装置を光源内に設けることもできる。

当該装置は好適には、供給要素が光学要素に空間的に近いところに供給管を有するよう構築される。これは照射装置内で供給される反応相手の流れの方向付けを単純化するばかりでなく、それにより反応生成物による光線の吸収について追加的な軽減も達成される。

光学要素上での反応相手の濃度が高くなることを補償すべく、当該装置は有利には、反応相手が供給装置の前記の供給管またはある一つの供給管を通じて光学要素上に集中するよう構築される。さらに、水素や窒素などのキャリヤーガス流を使って揮発性反応生成物を光学要素の反射面から吹き払ってもよい。

光学系のある光学要素または全光学要素の表面の付着物の自然に変動がある量をより効率的に除去するため、当該装置は、反応相手の分量を分割するための区分を有している。この目的のため、前記区分は、供給される反応相手がよりよく分配されることを補償するよう、供給管の末端および二本の供給管の分岐位置に配置されうる。

洗浄効率のさらなる向上を得るため、当該装置は、供給装置が冷却装置もしくはノズルまたはその両方を有するよう実装される。特にそのような装置を用いることで、照射装置内で支配的な条件のもとで気体の反応相手の供給は、低温技術的方策により光学要素上での部分的凝結を達成し、それにより反応相手の濃度をさらに高めることができる。

とりわけ有利な装置は、少なくとも一つの光学要素が当該光線に実質透明な物質の被膜を有するようにして構築される。物質の例としては、たとえば、白金、パラジウム、金、ルテニウム、ニッケル、SiO₂、またはその合金がある。被膜は、反射鏡材料との望ましくない化学反応を防止する一種の保護層としてはたらく。被膜はまた、付着物と反応相手との化学反応におけるたとえば触媒機能を果たすこともありうる。

光学要素上のたとえば金属性物質の凝結を減らすため、当該装置は有利には、少なくとも一つの光学要素が加熱装置を有するか、あるいは洗浄対象でない真空系の要素を冷却しうるか、あるいはその両方となるよう構築される。加熱装置は、空間的に限定された、特に光学要素上での温度上昇を可能にする。ここで、このことが必然的に生成する反応生成物の蒸発率が高くなることにつながることはとりわけ有益である。その上、この場合にはより幅広い好適な反応相手が利用可能になる。表面温度がより高ければ反応生成物が自然とより高い蒸気圧をもち、そのためより容易に除去されるからである。

本発明のさらなる実施形態は、洗浄が、稼動の休止中に実行できるようにする。これをオフライン洗浄と呼ぶ。

さらに、当該装置は、洗浄相手の温度もしくは圧力またはその両方が調整できるよう構築される。

洗浄対象の光学要素が可動隔離板によって、あるいは要素自身の動きによって洗浄工程中は残りの真空系から分離できれば、反応相手によって影響を受ける要素の数が洗浄動作中できるだけ少なく保てることを実現するために有益である。

本発明のさらなる実施形態は、複数の反応相手のための複数の取り入れ口を設けるようにする。

洗浄対象に関係しない要素をよりよく保護するため、そのような要素の領域に不活性ガスが供給されうるか、あるいは反応相手が光学要素の洗浄の目的のために反応相手と不活性ガスとの混合物の形で供給されるか、その両方であるかすれば有益である。

洗浄に関係しない要素および洗浄すべき要素の保護は、材料の選択によって向上されうる。光学要素の反射層（これはたとえばルテニウムRu、パラジウムPd、ロジウムRh、モリブデンMo、ケイ素Si、またはベリリウムBeから形成される）およびさらなる基層および支持体が、たとえばルテニウムRu、ロジウムRh、白金Pt、金Au、ニッケルNi、二酸化ケイ素SiO₂、または炭素Cのような化学的に不活性な材料で構成される、あるいはそのような材料で被覆されるようにするのである。

光学要素から除去すべき付着物の量を最初に減らすため、光源と集光器との間にフォイルトラップが配置されれば有益ある。

ここで、フォイルトラップが加熱できるようになっていればとりわけ有益である。

フォイルトラップからごみ物質が吸引装置によって除去できれば、フォイルトラップの早すぎる交換を避けられる。

フォイルトラップ洗浄のさらなる可能性として、フォイルトラップに隣接して配置され、多孔性、スポンジ状またはろうそく芯状の材料からなる構造から毛細管力によってごみ物質が除去されるというものがある。

ごみ物質がフォイルトラップから好適に除去されることを保証するため、フォイルトラップの全体または一部が回転させられれば有益である。

ごみ物質の確実な収集は、回転フォイルトラップの外縁に固定または回転捕集器を配置することで有利に実現される。

本発明のさらなる実施形態では、緩衝ガスが少なくとも一つの出射ノズルを通じて集光器とフォイルトラップとの間の空間に、あるいはフォイルトラップそのものの領域に供給される。

ここで、侵入防止ガスが光源領域もしくは集光器領域またはその両方に設けたさらなる取り入れ口を通じて供給できればとりわけ有益である。

しかしまた、その侵入防止ガスがフォイルトラップのための緩衝ガスとは別の種類であることも有利に可能である。

電場もしくは磁場またはその両方を生成する装置があれば、洗浄工程で除去すべきごみの量をあらかじめ有利に減らすことができる。

フォイルトラップが洗浄の間封止装置によって残りの真空系から分離できればさらに有益である。

本発明のさらにとりわけ好ましい実施形態では、フォイルトラップもしくは集光器またはその両方と真空容器との間が電気的に絶縁されるようにする。

洗浄工程には個々のパラメータの高精度の調整が必要となる。こうした調整は電子制御によって有利に実現される。

それぞれの有利なさらなる実施形態は、さらなる従属請求項において定義される。その特徴および利点は実質的に対応する方法のものに対応しているので、ここではその詳細な説明についてはそちらを参照するにとどめておく。

本発明のさらなる利点と特徴は、以下で図面を参照しつつなされるいくつかの実施形態の説明から明らかとなるであろう。

これから本発明のいくつかの実施形態を図１から図１８を参照しながら説明する。同一の参照数字は別途断りのない限り常に同じ構造部分を指し、常にすべての図に関係する。

光学要素１１０を洗浄するための本発明に基づく装置の動作原理をこれから図１を参照しつつ説明する。前記要素は照射装置１１２内に配置されており、真空容器１１４内で光源１１６を発した光線１１８が処理すべき被加工物１２０に導かれる。ここで光源１１６は、ウエハーなどの被加工物１２０を照射するのに使われる、特に極端紫外線もしくは軟Ｘ線またはその両方を与える。光線１１８はこの場合には光源１１６内の高温プラズマによって生成される。このプラズマを生成するには、たとえば放電によって励起できる金属蒸気のような作動ガス、あるいはレーザービームパルスによって蒸発する標的を使うことができる。いずれの場合も、無機物質１２２――好ましくは金属性物質、特にスズ含有物質――が光源１１６によって真空容器１１４内に導入され、これが特に光学要素１１０を汚染する。

真空容器１１４内の支配的な圧力・温度条件のもとで気体もしくは液体またはその両方である反応相手１２４が供給装置１２６を通じて主に照射装置１１２の稼働中に導入されると、無機物質１２２または光学要素１１０を汚染している付着物１２８などと化学反応を開始する。付着物１２８はそれにより液体または揮発性の反応生成物１３０に転換され、この生成物はこの図で照射装置１１２の左側に配置されている真空ポンプＰなどによって真空容器１１４から除去できる。好適な補給装置１３２によって必要に応じて供給される反応相手１２４は、転換が高速でかつ選択的に行われ、真空容器１１４の構成部分などと副次反応をできるだけ避けるよう、無機物質１２２に応じて選択される。ここに示されている光学要素１１０は光学要素１１０′に比べれば光源１１６に比較的近いので、反応相手１２４は光源１１６と光学要素１１０との間に供給することが望ましい。無機物質１２２の付着率が高いのはこの領域であることが予想されうるからである。

反応相手１２４の候補は特に水素含有物質および／またはハロゲン、ハロゲン間化合物、ハロゲン化合物、および／またはその組み合わせである。これらのうち、たとえば単体の塩素はＥＵＶ光線の吸収率が低く、真空容器１１４内ですみやかに、きわめて反応性に富む塩素ラジカルを形成する。化学反応において形成される塩化物はしばしば、そこに含まれる無機陽イオンよりも著しく高い蒸気圧を有しており、よってより低い沸点を有している。たとえば、単体のスズは標準状態で約２６８７°Ｃで沸騰するが、同じ条件でSnCl₂は約６０５°Ｃで沸騰し、SnCl₄は約１１４°Ｃで早くも沸騰する。反応相手１２４は連続的に、特に光源１１６の稼働中に供給される。ここで説明するプロセスによって光学要素１１０の汚染を最初から取り除くためである。この供給は連続的にもパルス状にも制御しうるので、供給はあらかじめ測定された反応速度に依存して行われる。反応相手の補給は、完全な転換を達成するため、空間的および時間的に限定された仕方で過剰な量であるいは、光源１１６によって導入される無機物質１２２の量の化学当量までで行われる。

図２に示すように、最適な量の反応相手１２４を制御された仕方で供給できるように、たとえば測定装置１３４が使われる。この測定装置１３４はたとえば光学要素１１０によって反射された光線１１８の強度を検出しうる。これは好ましくは、リソグラフィー工程中でマスクもしくはウエハーまたはその両方１２０が交換されるときに常に行われる。

反応相手１２４は、ここに示した供給管１３６を通って光学要素１１０の反射面に空間的に制限された仕方で高濃度で集中させることができる。それにより付着物１２８と反応相手１２４との間の反応速度を高めることができる。

特に気体の反応相手１２４を追加的な冷却装置１３８によって、あるいはノズル１４０を通してジュール・トムソン効果のような低温技術的方策を使うことによって液化して限られた時間の間汚染表面をぬらすようにすることで、反応相手１２４の濃度をさらに高めることができる。

さらに、反応相手１２４は、ここに示した追加的な励起装置１２５によって、たとえば高エネルギー光で照射することによってとりわけ化学的反応性に富むラジカルに変換され、反応速度をさらに上げうる。

反応相手１２４が光学要素１１０の表面をぬらすことで引き起こされる副次反応はさらに、当該光線に対しては実質透明な追加的な被膜１４２によって減少させることができる。この被膜を構成する材料１４４としては、たとえば、遷移金属の白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、金またはその合金およびたとえば酸化物や窒化物といったその化合物、また代替的に二酸化ケイ素SiO₂または炭素が含まれる。これらはたとえば触媒作用により、反応相手１２４による付着物１２８の考えている転換を助けることができる。ただし、別の被膜材料も可能であり、のちに説明する。

図示したように光学要素１１０に組み込まれた加熱装置１４６が２０°Ｃから８００°Ｃ程度まで、好ましくは４００°Ｃ程度までの範囲の温度をたとえばオーム抵抗加熱によって発生させる。周知のように、ここで議論しているようなほとんどの場合において温度上昇は蒸発率の上昇につながる。付着物１２８による光学要素１１０の表面の汚染は図１に示したような照射装置１１２内での配置に依存して変わるので、供給管１３６内でのいくつかの区分への細分を通じて反応相手１２４の濃度は必要に応じて適応できる。

本発明のさらなる実施形態について、これから図３から図１８を参照しつつ説明する。光源またはランプ１の稼働中に発されたごみ粒子４５は光学要素４３上で望ましくない付着物または付着ごみ粒子４６を形成する。光学要素はたとえば鏡で、光源１で発生させられたＥＵＶ光４４またはＥＵＶ光を反射するものである。局所的な取り入れ口またはノズル４１を通じて供給される反応相手すなわち洗浄ガス４２との間の光学要素４３の表面上での選択的化学反応によって蒸着した付着物４６が揮発性物質または反応生成物４７に転換される。後者は蒸発し、真空ポンプの排気によって除去できる。この目的のため、供給される反応相手は、蒸着金属との反応により、当該光学要素４３の温度における周辺でのその金属化合物の分圧より蒸気圧が高い化合物を形成するよう選ばれる。

化学反応相手４２の選択は、何よりもまず、付着金属との反応に基づいて行われる。できるだけ高速の反応で揮発性の生成物を生じなければならない。さらなる基準は、化学反応相手４２が存在することでＥＵＶ強度がかなり減じてしまうことがないように、ＥＵＶ領域で反応相手４２が良好な光学的透過性を有するというものである。最後に、反応は選択的であるべきである。すなわち、反応相手４２は蒸着した異物または付着物４６と効率よく反応すべきである一方、光学要素４３の素材との反応は極力弱めるべきである。

好適な反応相手４２はCl₂、Br₂、F₂、I₂といったハロゲンやその原子ラジカル、そしてこうしたハロゲンを含む化合物である。それらは揮発性のハロゲン化金属の形成につながる。また好適なものに、水素および水素化合物がある。選択性を実現するためには、供給される反応相手４２の温度や濃度といった反応条件を、汚染物質との化合物（たとえば塩化スズ）が、鏡材料との化合物（たとえば塩化ルテニウム）よりもずっと早く形成されるようなものを選ぶべきである。このようにして鏡材料への有意な攻撃が起こる前に異物が除去されるよう条件を制御することができる。

洗浄はＥＵＶ設備の稼働中に行うことができる。図５に示した、言うところのオンライン洗浄である。ここでの目的は、ハロゲンまたは水素を当該光学要素４３のある温度で局所的に大量に導入することにより、付着する物質の量が、反応して蒸発する物質の量と厳密に対応するようにすることである。その場合には光学要素４３の反射率は一定のままである。ＥＵＶ光４４の存在によってハロゲンや水素のラジカル形成が起こり、それが反応性を高める。一方、それにより形成された揮発性の金属化合物の一部が再び解離して再蒸着しうるため、正味の除去速度はそのぶん減少する。ただし、こうした放射依存の除去速度の変化はガスの投入量によって埋め合わせられる。この洗浄モードでは、ガスの入り口、たとえば洗浄ガス取り入れ口４０またはノズル４１、ならびに排気設備は、ハロゲン含有物質および水素含有物質の分圧が常に洗浄したい場所においてのみ上昇し、それ以外の場所では十分低くなるよう構築される。その結果、照射ユニットの稼動は干渉を受けず、他の構成要素の動作寿命も影響を受けない。

洗浄はまた、稼動の休止中に行うこともできる。図６に示した、言うところのオフライン洗浄である。この場合、汚染された光学要素４３は設備内部に残っており、取り外しやそれに伴う長時間の使用不能時間も必要なくなる。むしろ、洗浄サイクルはパラメータを好適に選ぶことで非常に短くしておくことができる。

これを実現するために、洗浄対象の光学要素、たとえば集光光学系または集光器３は光源収容器３０、光源隔離板３１、集光器隔離板３２のような可動隔離要素または弁によって洗浄工程の間、残りの真空系から隔離されうる。洗浄サイクルのスピードは、残りの真空系の構成要素のことは考慮することなく反応ガスの温度と分圧の選び方によって最適化できる。閉め切られた洗浄領域から反応生成物が真空ポンプで排出されたのち、隔離要素３０、３１、３２は再び開かれ、照射ユニットの稼動が再開できる。

反応ガスすなわち洗浄ガス４２の導入は、好ましくは洗浄対象の光学要素４３の近くでなされ、当該光学要素４３に向けられる。理想的には、反応ガス４２が供給管を出たあと最初に当たる壁は洗浄すべき表面である。複数の局所的なガス取り入れ口のため、光学要素４３の個々の領域は、互いに異なる汚染がある場合、反応ガスの互いに異なる分圧にさらすことができる。洗浄対象の光学要素４３の表面上に形成される揮発性の反応生成物および過剰の反応ガス４２は真空ポンプで排出される。

ガス分子の衝突の平均自由行程の長さを短くし、それにより反応ガスや反応生成物の当該真空系の他の領域への拡散を防止するか、少なくとも遅らせることができる。それには、不活性ガスを当該真空系のうち洗浄ガス４２で処理すべきでない領域に加えたり反応ガスを不活性ガスとの混合物の形で与えたりする。このようにして、反応生成物および余剰の反応ガス４２の大部分は、真空系の他の要素に到達する前に有効な排気システムによって排出できる。

稼動休止中のオフライン洗浄において、洗浄対象の光学要素４３は好ましくは隔離板３０、３１、３２によって残りの真空系からは隔離される。反応ガス４２はこうして閉め切られた空間にしか到達しない。閉め切られた空間は非常に効率よく排気でき、洗浄完了後、また必要な気相組成をすばやく達成できる。その時点で隔離板３０、３１、３２または弁を再び開き、照射装置の稼動を再開することができる。

図６に示されているように、光源モジュールをその出力側でたとえば好適なプレート弁または隔離板３２によって閉め切ることは可能である。光源１は光源収容器３０および可動隔離板３１によって遮蔽されうる。ここで、反応性の洗浄ガス４２の侵入はさらに不活性ガスまたは緩衝ガス２０の供給によっても防止されている。

オフライン洗浄については洗浄体積の構成と隔離のためのさまざまなさらなる実施形態が用いうる。図７は出力側の隔離板３２を集光器３の出力に直接配置する様子を示している。それにより洗浄ガス４２と接触する体積（または面積）は著しく縮小される。

洗浄体積のさらなる縮小は、図８に示すように集光器の入力における隔離機構３３によって達成できる。ここで、隔離機構３３はいくつかの区画によって形成され、それが光源１の稼働中は横方向に移動して光路６を完全に開く。この機構はほとんど場所をとらず、それにフォイルトラップ１０などのようなごみ抑制システムがある集光器空間の隔離板としてもはたらく。

前記の閉め切られた体積は大口径の管を通じて強力真空ポンプにつながっているか、あるいは洗浄対象の光学要素４３のまわりの囲い壁そのものが実効的なポンプとなる。これは反応生成物もいかなる過剰の反応ガス４２も実質完全に凝結させるに十分なほど冷たい冷却面を囲い壁に組み込むことによって可能になる。凝結した物質のついた冷却面は、洗浄終了後、エアロックを通じて別の真空容器に移され、そこで加熱されて蒸発した物質は真空ポンプで排出される。真空技術業界の者には知られているように、望むなら好適な被覆をすることで、冷却面による吸着に、より効果的な化学吸着（活性炭による吸着など）を組み合わせてもよい。

稼働中のオンライン洗浄では、局所的に制御されるガス取り入れ口は恒常的に動作しており、反応生成物および過剰の反応ガスは連続的に排出される。洗浄対象となる光学要素４３近傍での高い排気スループットは、同様に、大口径排気口または局所的低温吸着もしくは低温化学吸着またはその両方によって実現できる。連続稼動のためには、吸着面は定期的に代わる代わるエアロックの裏で再生する必要がある。

反応生成物や過剰な反応ガス４２がはいることが許されない領域、たとえばＥＵＶ光源１、フォイルトラップ１０、光学要素４３、使用される洗浄ガス４２に冒されやすいもの、すなわち中間焦点の向こう側にあるマスクやウエハー領域は、差動排気段およびＥＵＶに透明な不活性ガスを用いた好適な向流によって保護されうる。特に、ヘリウムのような希ガスは、不活性であり、ＥＵＶ光に比較的透明であるため、これに非常に好都合である。加えて、局所的な吸着面は、ヘリウムなどを排気しないよう構成することができ、飽和して再生しなければならなくなるのを遅らせることができる。水素や窒素といった代替的なガスも同じように使われうる。

化学洗浄は選択的に行われるので、金属性の異物を除去する際に光学要素４３が導入された洗浄ガス４２と反応する心配がない。これは、反応ガス４２ならびに該反応ガスの温度および分圧といった反応条件の好適な選択によって達成される。利用可能なパラメータ範囲は、光学要素４３に好適な材質を選ぶことによって広くなる。ＥＵＶ反射層の選択は、かすり反射の鏡の場合には、高い反射の要求のためＲｕおよびＰｄのような素材に限定され、垂直反射の鏡の場合にはＭｏ、Ｓｉ、Ｂｅに限定される。しかし、基層および支持体はより自由度がある。この場合はたとえばＲｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｎｉ、ＳｉＯ₂のような化学的に不活性な物質が使用できる。

ここでは、光学要素４３の構造部分を化学的に不活性な物質の薄い被膜で覆ってこれらの光学要素を化学反応から保護すれば十分である。そのような物質はたとえば、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｎｉ、またはその合金、または酸化物もしくは窒化物などのようなその化合物、さらにまたＳｉＯ₂またはＣである。反射用の上層の保護のためには、不活性物質の被膜は光学的性質への影響が小さくなるようごく薄くなるようにする。

蒸着した金属の反応速度および反応生成物の蒸発速度は、光学要素の温度によって制御される。他方、温度は光学要素４３の材質と加えられた反応ガス４２との間に起こりうる反応にも影響するので、反応の選択性も温度によって影響されることになる。

当該要素の好適な加熱は選択的な化学反応による洗浄を向上させる。異種表面反応で金属化合物が形成される速度は表面の温度とともに上昇する。そのようにして形成された金属化合物の蒸気圧も温度とともに上昇する。蒸発の基準は、その化合物の蒸気圧が周辺でのその化合物の分圧よりも高いことであるから、温度が高くなるとより多くの化合物がこの基準を満足する。さらに、蒸発速度は表面の上での蒸気圧および熱速度によって決まる。いずれも温度が上がるとともに上昇し、よって温度が上がれば蒸発速度も上がる。

しかし、集光器材質との間で起こりうる望ましくない反応も温度が上がるとともに重要になってくる。ここでも反応速度と生成物の揮発性は温度とともに上昇するからである。

したがって、光学要素４３の温度を加熱または冷却装置によって設定し、金属不純物除去の十分な速度とともに、光学上重要な表面への攻撃の無視できるほどの弱さを達成するようにすることが本発明の範囲内の目的の一つである。

温度に対する制限要因としてはまた、光学要素４３の材料特性、システム全体の耐熱性、そして化学反応平衡の温度依存性がある。温度が高すぎると、反応平衡は金属化合物から初期生成物のほうへ移動してしまう傾向がある。

稼動休止中のオフライン洗浄の間は、真空中に存在する真空容器その他の構成部分は反応ガス４２および反応生成物に対して保護される。稼働中のオンライン洗浄では、洗浄対象でない要素も反応ガスおよび反応生成物と接触する可能性がある。これは表面への化学的攻撃につながり、揮発性生成物が形成されて望ましくない物質が気相中に放出されることになりうる。

これを防ぐため、ガス取り入れ口および排気スケジュールは、反応ガスの分圧が高くなるのが洗浄すべき要素の近くのみとなるように構成される。さらに、真空容器そのものおよび他の構成部分は、洗浄対象の要素の温度よりも低い温度に保たれることによって保護されている。この目的のために好適な冷却装置が設けられる。温度が低いと反応性は著しく低下するので、分圧が低いことでもともと低い化学物質の転換速度はさらに低下する。温度が低いとさらに、反応生成物の蒸気圧も低くなり、気相にはいるものはきわめて少なくなる。

反応ガスの温度と分圧の低下がそれだけで十分でないとしたら、諸要素を保護するためにさらなる施策をとることができる。理想的には諸要素は化学的に不活性な物質から作られるか、少なくともそのような物質で被覆される。もう一つの可能性は、反応性の物質を選ぶが、その反応生成物が支配的な温度領域において揮発性でないようにすることである。そうすれば反応生成物は表面にとどまり、よって表面を化学的に不動態化する。

最後に、さらなる反応ガスを局所的に加えることによって表面を不動態化してもいいし、あるいは揮発性物質を不揮発性物質に転換してもよい。酸素を加えれば金属――すでに存在しているものでも付着したものでも――が金属酸化物に転換される。金属酸化物は通例ハロゲン化金属よりも化学的に安定で、そのため洗浄ガス４２との反応を通じてさらにハロゲン化金属が形成されることは防止される。その上、こうして形成された金属酸化物は通例容易に揮発しないので、不動態表面層として残り、気相に影響しない。

より高温の光学要素の洗浄から生じたハロゲン化金属などの反応生成物がより低温の要素上で凝結した場合、低温のためその蒸発はゆっくりしており、温度に依存する蒸気圧にもよるが長期間にわたって気相を汚染することになる。これは酸素を加えることによって防止できる。揮発しにくく気相にならない金属酸化物が形成され、表面を不動態化するからである。それによってハロゲンが生じるが、これは低温でも揮発性であり、よってすみやかに排気されうる。

水素も反応ガスとして加えうる。化学反応で生じる揮発性のハロゲン・水素化合物がすみやかに排気される一方、重い金属単体はあとに残る。ただし、酸素を加える場合とは対照的に、この場合は不動態化は起こらない。金属単体は酸化物と違って再びハロゲンと反応してハロゲン化金属を形成できるのである。

前記したように、集光器３は、金属性作動媒質を用いた光源系が稼動している間、化学洗浄によって金属性付着物がつかないようにできうる。経済的により効率のいい長期的運用としては、ごみ抑制装置が光源１と集光器３との間でシステムに統合されることによって実現できる。

ごみ抑制のための非常に効率的なシステムがさらに前に述べたフォイルトラップ１０である。フォイルトラップ１０の典型的な構成を図１０に示す。フォイルトラップ１０の主要構成要素は次のとおりである。（ａ）光源１から放出された光ができるだけ妨害されないように配置された薄い箔または薄板で、薄板と斜めに推進された粒子を少なくとも短期間吸着するような通路を形成するもの。（ｂ）ガス供給ノズルを通じて与えられる緩衝ガス２０で、これは入射するごみ粒子を気体分子の衝突によってその軌道からそらせて、前記薄板間の前記通路を通り抜けるのが妨害されるようにする。

フォイルトラップの代替的な実施形態が図１１および図１２に示されている。図１１では、緩衝ガス２０の供給は集光器３の位置から起こる。これは、光源１の位置で緩衝ガスの分圧をあまり高くしてはならない場合に有益である。図１２に示すのは分圧の分布に関しては図１０と図１１の中間的な案で、フォイルトラップ１０が二つの部分から構成されている。

ところで、ここで問題が持ち上がる。固体または液体の作動媒質（たとえば金属または金属塩溶液）を標準状態のもとで使用する光源１については特に、フォイルトラップの狭い通路において作動媒質の付着が起こり、それが障害物となってしばらくするとＥＵＶ光４の損失につながるということである。

ここで、フォイルトラップ１０内での付着物の量は集光器３上に付着する量の何倍にもなる。フォイルトラップ１０が望ましくない粒子の抑止に効果的であるほど、すなわち目的どおりにそうした粒子を自分の表面に縛りつければつけるほど、集光器３上の付着物に比べての付着物の量は多くなる。

この問題はさまざまな方法で解決できる。

一つの解決法は、フォイルトラップ１０を、集光器３について上述したのと同じようにして再生することである。集光器３に比べフォイルトラップ１０ではずっと多くの量の付着物が除去されるはずであるので、使う洗浄ガス４２の投入量、すなわち圧力もしくは有効期間またはその両方を多くしたり、洗浄工程をより高温で行わなければならないようにしたりするのである。

詳しくは、フォイルトラップ１０の化学洗浄工程について以下の諸実施形態が提案される。

１．真空容器全体への洗浄媒質４２の投入量を増やしての洗浄。これは、光源モジュール、特に集光器の全構造材料が洗浄ガスの投入量増加に耐えられる場合に可能である。この処理は光源の稼働中に行うオンライン洗浄としてもオフライン洗浄としても行うことができる。

２．前記処理は洗浄媒質４２が流れている状態下で動的に行うことも、システムを完全に密閉して静的に行うこともできる。

３．１および２と同様だが、電気や赤外線などによるフォイルトラップ加熱を追加して行う。この場合、フォイルトラップ１０の洗浄は著しく少ない洗浄媒質４２の投入量で可能となる。

４．真空容器のうち、フォイルトラップ１０は含むが集光器３は含まないような部分体積への洗浄媒質４２の導入。望むなら２と組み合わせてもよい。

５．３と同様の構成で、フォイルトラップ１０と集光器３との間の分離がフォイルトラップ１０と集光器３との間の機械式隔離板３３によって達成されるもの。

６．３と同様の構成で、フォイルトラップ１０と集光器３との間の分離がフォイルトラップの入り口と出口における二つの機械式隔離板によって達成されるもの。

７．３と同様の構成で、光源１が追加的な隔離要素３０、３１によって化学洗浄から除外されるもの。

８．３と同様の構成で、フォイルトラップ１０と集光器３との間の分離がフォイルトラップ１０を主たる真空容器とは別の洗浄容器に機械的に移すことによって達成されるもの。そこで２もしくは３またはその両方のようにして洗浄が実行されたのちに、稼動位置に戻される。

光源１の稼働中、捕捉されたごみ物質４５がフォイルトラップ１０の熱い薄板上で液体として存在する場合には、フォイルトラップ１０の洗浄の別の可能性を使うこともできる。たとえば、光源１の作動媒質としてスズを使った場合がこれにあたる。

液体の作動媒質は、重力の影響により、対称軸に向かって流れるか、あるいはフォイルトラップの下端に向かって流れる。そこで吸引によって除去される。

詳しくは、たとえば図１５に基づく以下の諸実施形態が提案される。

１．ポンプまたは吸引装置１２による能動的な吸引。

２．毛細管力による除去。多孔性、スポンジ状またはろうそくの芯状の構造が用いうる。これらは物質を吸収し、フォイルトラップ１０から運び去る。

３．１、２と同様の装置をシステムの軸（光学軸）上に配置するもの。

４．１、２と同様の装置をフォイルトラップ１０の端に配置するもの。

５．１、２と同様の装置をフォイルトラップの、さらなるシステム構成要素によって光路の陰になっている領域に対応する位置に配置するもの。こうすることにより吸引装置そのものによって追加的な光の損失は発生しない。

光源１の稼働中、捕捉されたごみ物質４５がフォイルトラップ１０の（熱い）薄板上で液体として存在する場合には、フォイルトラップ１０の洗浄の別の可能性を使うこともできる。たとえば、光源１の作動媒質としてスズを使った場合がこれにあたる。

それから、洗浄の問題はフォイルトラップ１０を稼働中に回転させることによって解決することができる（図１６および図１７参照）。フォイルトラップ１０の薄板上に付着した液体物質は遠心力によって動径に沿って外側に向けて引っ張られ、こうしてフォイルトラップ１０の薄板から除去される。動径方向の加速度は
ａ_r＝ｒω²
で与えられる。

典型的な半径をたとえば５ｃｍ程度の範囲とすると、７回転毎秒の回転周波数ですでに動径方向加速度１０ｇ＝９８．１ｍ／ｓ²を達成する。液体の付着物はそれにより、箔にこびりついた薄膜が残るかもしれないことを除けば、実質完全に外側に押しやることができる。

回転フォイルトラップ１０の使用のさらなる利点は、比較的低速である大きめのごみ液滴４５がフォイルトラップ１０の薄板の回転につかまって除去できるということである。回転フォイルトラップ１０の長さＬと周方向に見た通路の幅Ｂが与えられたとすると、液滴は最大速度
ｖ_max＝ωｒＬ／Ｂ
のものでもまだ除去できる。典型的な値ｒ＝５ｃｍ、Ｌ／Ｂ＝１０、回転周波数７回転毎秒から、引っかかる粒子の最大速度として２２ｍ／ｓが得られる。

回転フォイルトラップ１０はより高速の回転周波数では、主として動径方向にガス輸送を達成するポンプとしてはたらく。これはフォイルトラップ１０で使われる緩衝ガス２０の密度分布に影響する。さらに、緩衝ガス２０の軸方向の通過流に対するトラップ構造の流れの伝わりやすさも変わる。

詳細には、回転フォイルトラップの以下の諸実施形態が提案される。

１．モーター１４による、回転軸１３のまわりでのフォイルトラップ１０全体の回転（図１６参照）。

２．フォイルトラップ１０の一部だけの回転。たとえば、図１７に示すような二段階のフォイルトラップ１０とすることによる。

３．動径方向に加速された物質を捕集し、規定の仕方で除去するための、フォイルトラップ１０とともに回転する環状の捕集器すなわちリング。

４．動径方向に排出された物質を捕集し、規定の仕方で除去するための、フォイルトラップ１０の周囲に置かれた固定した環状のリング。

５．フォイルトラップ１０の回転軸上で緩衝ガスを供給する構成。フォイルトラップ１０の回転周波数に依存し、動径方向のポンプ作用も考慮に入れて、緩衝ガス２０のできるだけ均一な密度分布が得られるようにする。これは、薄板およびガス流の領域における軸上流出位置の好適な選択によって達成される。

６．集光器３とフォイルトラップ１０との間の空間における緩衝ガスの供給を、さらなるシステム構成要素によって光路の陰になっている領域に対応する位置にする構成。こうすることにより吸引装置そのものによって追加的な光の損失は発生しない。該構成およびガス流は、フォイルトラップ１０の回転周波数に依存し、動径方向のポンプ作用も考慮に入れて、緩衝ガス２０のできるだけ均一な密度分布が得られるように選択する。

化学洗浄およびフォイルトラップ１０の動作についての上に記述した諸実施形態は、光源モジュールの光学要素の動作寿命を伸ばすための以下の他の方策と組み合わせてもよい。
・フォイルトラップ１０の緩衝ガス２０とはガスの種類が異なる侵入防止ガス２０′を追加的に光源１の領域に供給。これは光源１の領域における反対圧力となり、フォイルトラップ１０または１１と１１′（図１３）から光源１へのガス流の減少につながる。それにより光源１の位置におけるフォイルトラップ緩衝ガスの分圧は減少する。これは、光源１の稼動がフォイルトラップ緩衝ガス２０の分圧が低いときにのみ可能であるような場合に有利である。使用されるべき侵入防止ガスは、たとえば、水素、窒素、ヘリウムその他の希ガスなどがあり、また可能性としては混合物でもよい。
・フォイルトラップ１０の緩衝ガス２０とはガスの種類が異なる侵入防止ガスを追加的に集光器３の領域に供給。これは集光器の領域における反対圧力となり、フォイルトラップ１０または１１と１１′から集光器３へのガス流の減少につながる。それにより集光器空間におけるフォイルトラップ緩衝ガスの分圧は減少する。これは、フォイルトラップ緩衝ガスが放射を吸収する作用が、集光器空間におけるより吸収性の少ない手段によって避けられる場合に有益である。前段落において述べたガスが使用できる。
・電場または磁場によるごみ抑制。電磁場によって荷電粒子は偏向させ、システムの害のない領域に誘導することができる。
・フォイルトラップ１０もしくは集光器３またはその両方の真空容器からの電気的絶縁。それにより、放っておけばスパッタリングのために反射層を損ないうる、集光器の空間における二次放電が防止できる。

光源モジュールをオンラインまたはオフライン動作でのシステム洗浄のためのすべての要素とともに制御するため、図１８に示すような複雑な計測・制御システムが使われる。その計測・制御システムは、光学要素４３およびごみ抑制ための諸システムの状態を監視して、洗浄工程を開始し、制御する。

このための好適な測定パラメータはまず第一に光学要素の反射率である。これをもし可能であればリソグラフィー工程の波長、たとえばＥＵＶ領域において、また可能であれば光学要素に典型的な入射角において測定する。たとえば特殊フィルタを付けたダイオードのような好適なＥＵＶ検出器を、たとえばウエハーの交換の間などに生じる露光の合間に、この目的のために光学要素４３の近傍に移動させて、光学要素のさまざまな位置における反射光の強度を測定してもよい。

別の波長の放射を用いることも可能である。たとえば、可視光を使ってその反射率の変化から光学要素上の付着物を測定することができる。これは、オフライン洗浄の間ＥＵＶ光源が利用できない場合とりわけ有益である。

光学要素の表面の表面伝導度は高周波交流電圧の印加によって決定できる。この伝導度は物質に依存し、表面付着物についての情報を与える。もし表面物質と付着物質との伝導度の差があまりに小さければ、光学要素の近くに空間的配向および表面温度は光学要素と類似しているが伝導度の差が大きくなるような材料（金属性不純物の場合には絶縁体材料など）の表面を設けてそれが汚染されるようにすることができる。これらの測定用表面への付着物は光学要素上の付着物についての直接の情報を与える。

光学要素洗浄のための前記方法および前記装置は、付着物の除去を著しく改善するとともに、光学要素の耐用寿命を伸ばすことにもなる。

ウエハーの照射のための装置を図式的に示す図である。動作中の光学要素を、当該光学要素の表面を洗浄するための本発明に基づく第二の装置とともに示す側面図である。光源モジュールの構成を図式的に示す図である。化学洗浄工程の原理を示す図である。化学オンライン洗浄の図である。化学オフライン洗浄の図である。集光器出力における弁のある装置の断面図である。集光器入力および出力に弁のある装置の部分断面図である。冷却表面によるポンピングの原理を図解する図である。フォイルトラップを含む部分図である。フォイルトラップを含む詳細図である。二重フォイルトラップを含むさらなる部分図である。ＥＵＶ光源内のガス緩衝を含む詳細図である。フォイルトラップの化学洗浄の動作原理を示す図である。フォイルトラップの機械洗浄の原理を示す図である。回転させることのできるフォイルトラップの詳細図である。回転させることのできるフォイルトラップと固定ファイルトラップを含む詳細図である。洗浄工程の制御を示すブロック図である。

符号の説明

１光源
２真空容器
３集光器
４真空ポンプにつながる管
５中間焦点
６光路の例
７ごみ抑制システム
１０フォイルトラップ
１１二重フォイルトラップ
１２吸引装置
１３回転軸
１４モーター
１５除去されたごみ物質の捕集器
２０緩衝ガス供給
２０′ 侵入防止ガス
２１緩衝ガスの出射ノズル
３０光源収容器
３１光源隔離板
３２集光器隔離板
３３フォイルトラップと集光器の間の隔離板
３４取り付け環兼外封止面
３５中心部材兼内封止面
３６可動隔離区画
３７冷却装置
４０洗浄ガス供給
４１洗浄ガスの出射ノズル
４２洗浄ガス
４３光学要素（鏡など）
４４ＥＵＶ光
４５ごみ粒子
４６付着ごみ粒子、ごみ物質
４７揮発性反応生成物
１１０光学要素
１１２照射装置
１１４真空容器
１１６光源
１１８光線
１２０被加工物
１２２無機物質
１２４反応相手
１２５励起装置
１２６供給装置
１２８付着物
１３０反応生成物
１３２補給装置
１３４測定装置
１３６供給管
１３８冷却装置
１４０ノズル
１４２被覆
１４４材料
１４６加熱装置
１４８区分
Ｐ真空ポンプ

Claims

真空容器中の、特に極端紫外線および／または軟Ｘ線放射を生成する少なくとも一つの光源を有する少なくとも一つの照射装置の少なくとも一つの光学要素を洗浄する方法であって、前記極端紫外線および／または軟Ｘ線放射の光線が前記光学要素を通じて処理されるべき被加工物へと導かれ、前記光学要素は処理の間に少なくとも部分的には前記光源によって導入される無機物質のために汚染されるものであって、支配的な反応条件に依存して前記光線に実質半透明または透明な少なくとも一つの反応相手が供給装置を通じて導入され、汚染付着物を液体または揮発性の反応生成物に転換して汚染付着物を当該光学要素から除去するよう前記反応相手が汚染付着物と化学反応し、ここで、前記反応相手は補給装置を通じて無機物質もしくは付着物またはその両方の導入された量に対して過剰な量供給されるか、あるいは無機物質もしくは付着物またはその両方の導入された量の化学当量までの割合で供給される方法。
前記反応相手が当該光学要素上に集束させられることを特徴とする、請求項１記載の方法。
洗浄対象でない照射装置の要素が前記反応相手または洗浄ガスとの接触に対して保護されることを特徴とする、請求項１または２記載の方法。
洗浄すべき当該光学要素が洗浄工程の間、真空系の残りの部分から隔離されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
真空容器中の、特に極端紫外線および／または軟Ｘ線放射を生成する少なくとも一つの光源を有する少なくとも一つの照射装置の少なくとも一つの光学要素を洗浄する方法であって、前記光線が前記光学要素を通じて処理されるべき被加工物へと導かれ、前記光学要素は処理の間に少なくとも部分的には前記光源によって導入される無機物質のために汚染される、特に請求項１ないし４のうちいずれか一項記載のものであって、前記導入された無機物質が光源と集光器との間のフォイルトラップによって抑制されることを特徴とする方法。
前記フォイルトラップの緩衝ガスとはガスの種類が異なる侵入防止ガスが追加的に光源領域もしくは集光器領域またはその両方に与えられることを特徴とする、請求項５記載の方法。
付着物抑制のため電場もしくは磁場またはその両方が加えられることを特徴とする、請求項５または６記載の方法。
真空容器中の、特に極端紫外線および／または軟Ｘ線放射を生成する少なくとも一つの光源を有する少なくとも一つの照射装置の少なくとも一つの光学要素を洗浄する方法であって、前記光線が前記光学要素を通じて処理されるべき被加工物へと導かれ、前記光学要素は処理の間に少なくとも部分的には前記光源によって導入される無機物質のために汚染されるもの、特に請求項１ないし７のうちいずれか一項に記載された方法であって、電子的に制御され、調整されることを特徴とする方法。
当該光学要素の汚染度が必要に応じて、あるいは連続的に測定されることを特徴とする、請求項８記載の方法。
前記汚染度がいくつかの位置で測定されることを特徴とする、請求項９記載の方法。
真空容器中の、特に極端紫外線および／または軟Ｘ線放射を生成する少なくとも一つの光源と、光線を処理されるべき被加工物へと導き、少なくとも部分的には前記光源によって導入される無機物質のために汚染されうる光学要素とを有する少なくとも一つの照射装置の少なくとも一つの光学要素を洗浄する装置であって、前記光学要素を汚染する付着物を除去するための供給装置が存在し、該供給装置は少なくとも一つの反応相手を支配的な反応条件に依存して導入し、該反応相手は前記光線に対して実質透過性または透明であり前記汚染付着物を液体または揮発性の反応生成物に転換するよう前記汚染付着物と化学反応を起こす、ことを特徴とし、ここで、前記反応相手は補給装置を通じて無機物質もしくは付着物またはその両方の導入された量に対して過剰な量、あるいは化学当量までの割合で供給される装置。
前記供給装置が冷却装置もしくはノズルまたはその両方を有することを特徴とする、請求項１１記載の装置。
少なくとも一つの光学要素が加熱装置を有するか、あるいは洗浄対象でない真空系の要素が冷却されうるか、あるいはその両方であることを特徴とする、請求項１１記載の装置。
真空容器中の、特に極端紫外線および／または軟Ｘ線放射を生成する少なくとも一つの光源と、光線を処理されるべき被加工物へと導き、少なくとも部分的には前記光源によって導入される無機物質のために汚染されうる光学要素とを有する少なくとも一つの照射装置の少なくとも一つの光学要素を洗浄する装置、特に請求項１１ないし１３のうちいずれか一項記載の装置であって、光源と集光器との間にフォイルトラップが配置されていることを特徴とする装置。
前記フォイルトラップまたは前記フォイルトラップの一部が回転させられうることを特徴とする、請求項１４記載の装置。
固定または回転できる捕集器が前記回転できるフォイルトラップの縁のまわりに配置されていることを特徴とする、請求項１５記載の装置。
洗浄が電子制御のもとに実行されうることを特徴とする、請求項１４記載の装置。
当該光学要素の汚染度がいくつかの位置に配置された測定手段によって測定されうることを特徴とする、請求項１７記載の装置。