(57)【要約】  本発明は、光学アセンブリ、特にＥＵＶリソグラフィのための投影露光装置に関し、これは、作動波長の放射線（６）を発生させるためのビーム発生系と、放射線（６）を受け、かつ残留ガス雰囲気中に配置された少なくとも１つの光学要素（１３，１４）と、放射線によって誘起される光学要素（１４）の面（１４ａ）の劣化を抑制するために残留ガス雰囲気中に少なくとも１つのガス構成物質を給送するための給送デバイスとを含み、光学アセンブリの光学要素の面、特に全ての光学要素の面での放射線（６）のビーム直径（ｄ）が、閾値（ｄc）よりも大きく、それによってガス構成物質による劣化の抑制が有効であるか、又は光学要素（１４）の面（１４ａ）でのビーム直径（ｄ）が、閾値（ｄc）よりも小さく、それによって劣化抑制の有効性の低下が発生し、面（１４ａ）の劣化の抑制の改善ための更に別のデバイス（２５，２７）が光学要素（１４）に割り当てられるかのいずれかである。本発明はまた、光学アセンブリを作動させる関連の方法に関する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学アセンブリ、特にＥＵＶリソグラフィのための投影露光装置（１）であって、
作動波長（λb）の放射線（６）を発生させるためのビーム発生系（２）と、
前記放射線（６）を受け、かつ残留ガス雰囲気（１６）中に配置された少なくとも１つの光学要素（１３，１４）と、
前記放射線（６）によって誘起される前記光学要素（１３，１４）の面（１３ａ，１４ａ）の劣化を抑制するために、前記残留ガス雰囲気（１６）中に少なくとも１つのガス構成物質（Ｈ2）を給送するための給送デバイス（１５）と、
を含み、
前記光学要素（１３，１４）の前記面（１３ａ，１４ａ）、特に光学アセンブリの全ての光学要素（７から１１，１３，１４）の前記面（９ａから１１ａ，１３ａ，１４ａ）での前記放射線（６）のビーム直径（ｄ）が、閾値（ｄc）よりも大きく、それによって前記ガス構成物質による前記劣化の抑制が有効であるか、又は
前記光学要素（１４）の前記面（１４ａ）での前記ビーム直径（ｄ）が、前記閾値（ｄc）よりも小さく、それによって前記劣化の抑制の有効性の低下が発生し、該面（１４ａ）の該劣化の抑制の改善のための更に別のデバイス（２５，２７）が該光学要素（１４）に割り当てられるか、
のいずれかである、
ことを特徴とする光学アセンブリ。
【請求項２】
前記閾値（ｄc）は、１ｍｍと０．１ｍｍの間にあることを特徴とする請求項１に記載の光学アセンブリ。
【請求項３】
前記少なくとも１つの光学要素（１３，１４）は、０．０１Ｗ／ｍｍ2よりも高い電力密度の放射線（６）を受けることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学アセンブリ。
【請求項４】
劣化の抑制の改善のための更に別のデバイスは、前記閾値（ｄc）よりも大きい面（１３ａ）での前記放射線（６）のビーム直径（ｄ）を有する光学アセンブリの光学要素（１３）には割り当てられないことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光学アセンブリ。
【請求項５】
前記給送デバイス（１５）は、前記残留ガス雰囲気（１６）に水素（Ｈ2）を給送するように設計されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光学アセンブリ。
【請求項６】
前記残留ガス雰囲気（１６）中の水素分圧（ｐ（Ｈ2））が、少なくとも１×１０-3ｍｂａｒであることを特徴とする請求項５に記載の光学アセンブリ。
【請求項７】
前記更に別のデバイスは、前記光学要素（１４）を加熱するための加熱デバイス（２７）を含むことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光学アセンブリ。
【請求項８】
前記加熱デバイス（２７）は、前記面（１３ａ）を３０℃よりも高い温度（Ｔ）まで加熱するように設計されることを特徴とする請求項７に記載の光学アセンブリ。
【請求項９】
前記更に別のデバイスは、前記面（１４ａ）上に向けられたガス流（２６）を発生させるように設計された洗浄ヘッド（２５）を含むことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の光学アセンブリ。
【請求項１０】
前記面（１４ａ）上に向けられた前記ガス流（２６）は、活性水素（Ｈ+）を含有することを特徴とする請求項９に記載の光学アセンブリ。
【請求項１１】
少なくとも１つの光学要素（１３，１４）が残留ガス雰囲気（１６）中に配置され、かつ作動波長（λb）の放射線（６）を受ける光学アセンブリ、特にＥＵＶリソグラフィのための投影露光装置（１）を作動させる方法であって、
前記放射線（６）によって誘起される前記光学要素（１４）の面（１４ａ）の劣化を抑制するために、前記残留ガス雰囲気（１６）中に少なくとも１つのガス構成物質（Ｈ2）を給送する段階と、
前記面（１４ａ）でのビーム直径（ｄ）が、該面（１４ａ）での前記劣化の前記抑制の有効性の低下が発生する閾値（ｄc）よりも小さい放射線（６）を用いて、前記光学要素（１４）の該面（１４ａ）を照射する段階と、
前記光学要素（１４）の前記面（１４ａ）の前記劣化の前記抑制を高めるための少なくとも１つの更に別の対策を実施する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記閾値（ｄc）は、１ｍｍと０．１ｍｍの間にあることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの光学要素（１４）は、０．０１Ｗ／ｍｍ2よりも高い電力密度の放射線（６）を受けることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記光学要素の又は少なくとも１つの更に別の光学要素（１３）の前記面（１４ａ，１３ａ）は、前記閾値（ｄc）よりも大きいビーム直径（ｄ）を有する放射線（６）で照射され、前記劣化の抑制を高めるための更に別の対策は、該光学要素（１４）又は該少なくとも１つの更に別の光学要素（１３）では実施されない、
ことを特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記残留ガス雰囲気（１６）中の前記ガス構成物質の少なくとも１×１０-3ｍｂａｒの分圧（ｐ（Ｈ2））が選択されることを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記劣化の抑制を高めるための前記対策は、前記光学要素（１４）の前記面（１４ａ）に有向ガス流（２６）を給送する段階を含むことを特徴とする請求項１１から請求項１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記劣化の抑制を高めるための前記対策は、前記光学要素（１４）の前記面（１４ａ）を加熱する段階を含むことを特徴とする請求項１１から請求項１６のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願への相互参照〕
本出願は、「３５  Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）（１）」の下で２０１１年７月２０日出願の米国特許仮出願第６１／５０９，７３３号の利益を主張するものである。２０１１年７月２０日出願の米国特許仮出願第６１／５０９，７３３号の開示内容は、本出願の開示の一部と見なされ、かつそこに引用によって組み込まれている。更に、本出願は、「３５  Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ａ）」の下で２０１１年７月２０日出願のドイツ特許出願第１０  ２０１１  ０７９  ４５０．６号に対する優先権を主張し、その内容全体は、これによって本出願の開示に引用によって組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、光学アセンブリに関し、より具体的には、マイクロリソグラフィのための特にＥＵＶリソグラフィのための投影露光装置、及び光学アセンブリを作動させる方法に関する。
【０００３】
マイクロリソグラフィ投影露光装置は、フォトリソグラフィを用いて微細構造化構成要素を生成するように機能する。この場合に、構造担持マスク、いわゆるレチクルが、投影光学ユニットを用いて感光層上に結像される。そのような投影光学ユニットを用いて結像することができる最小特徴部サイズは、使用される結像光の波長によって決定される。使用される結像光の波長が小さい程、投影光学ユニットを用いて結像することができる構造は小さい。現在、１９３ｎｍの波長を有する結像光又は極紫外（ＥＵＶ）の範囲、すなわち、５ｎｍ〜３０ｎｍの波長を有する結像光が主に使用される。１９３ｎｍの波長を有する結像光を使用する場合には、屈折光学要素と反射光学要素の両方が、マイクロリソグラフィ投影露光装置内に使用される。ＥＵＶ領域の波長を有する結像光を使用する場合には、一般的に真空条件の下で作動する反射光学要素（ミラー）のみが使用される。
【０００４】
このタイプのミラーは、低い熱膨張係数を有する材料で構成された基板と、反射コーティングとを有する。使用される結像光の波長が５ｎｍと３０ｎｍの間のＥＵＶ領域にある場合には、反射コーティングは、一般的に、異なる屈折率を有する材料で交互に構成された個々の層を含む。投影露光装置の作動中に、反射コーティングがＥＵＶ放射線を受け、これは、使用される層材料と投影露光装置内の残留ガス雰囲気中に存在するガス物質との化学反応を促進する。
【０００５】
劣化に対して個々の層を保護するために、典型的に、この場合には反射コーティング上に例えばルテニウムで構成することができるキャッピング層が適用される。しかし、そのようなキャッピング層上でも、ＥＵＶ放射線によって開始又は促進される真空環境に存在する残留ガスとの化学反応の結果として、ルテニウムの場合は酸化である劣化が発生する可能性がある。投影露光装置の作動中のキャッピング層の酸化は、それぞれのミラーの反射率の低下、従って、このミラーの寿命の短縮を招く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＷＯ  ２００９／０５９６１４  Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、光学要素の作動中の劣化を実質的に防ぐことができる光学アセンブリ及びそれに関連付けられた方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、光学アセンブリ、特に、マイクロリソグラフィのための特にＥＵＶリソグラフィのための投影露光装置を用いて達成され、これは、作動波長の放射線を発生させるためのビーム発生系と、放射線を受け、かつ残留ガス雰囲気中に配置される少なくとも１つの光学要素と、放射線によって誘起される光学要素の面の劣化を抑制するために残留ガス雰囲気中に少なくとも１つのガス構成物質を給送するための給送デバイスとを含み、投影露光装置の光学要素の面、特に全ての光学要素の面での放射線のビーム直径が、ガス構成物質による劣化の抑制が典型的に依然として有効である閾値よりも大きいか、又は光学要素の面でのビーム直径が閾値よりも小さく、それによって劣化抑制の有効性の低下が発生し、面の劣化の抑制を改善するための更に別のデバイスが光学要素に割り当てられるかのいずれかである
【０００９】
本発明者は、光学要素が配置された残留ガス雰囲気中のガス構成物質を用いた光学要素の面の劣化の抑制の有効性が、所定の電力密度が与えられると、意外にもビーム直径又は光学要素上の照射領域のサイズに依存することを認識した。ビーム直径の閾値をアンダーシュートするときには、その場合に劣化の抑制中に有効性の有意な低下が発生する。
【００１０】
従って、本発明は、少なくとも劣化によって最も大きい影響を受ける光学要素（下記を参照されたい）上で、適切な場合は全ての光学要素の場合でビーム直径の閾値をアンダーシュートしないような光学アセンブリの光学設計を選択すること、又は光学要素の作動中に劣化の抑制の有効性を高めることを可能にする付加的な対策を実施することのいずれかを行うことを提案する。
【００１１】
投影露光装置では、光学設計、従って、投影系内のビーム経路は、典型的には装置の生産中に事前に定められ、作動中にはもはや変更することができない。しかし、投影露光装置の照明系では、ビーム経路、従って、光学要素上のビーム直径は、ある一定限度の範囲で変更することができる。この場合に、照明系は、全ての照明設定においてビーム直径の閾値をアンダーシュートしないように設計することができる。代替的に、適切な場合には、照明系は、特定の照明設定においてのみ閾値のアンダーシュートが発生し、この場合に、これらのアンダーシュートは、更に別のデバイスによって作動中に補償することができるように設計することができる。
【００１２】
本発明者は、ビーム直径のこの閾値が一般的に約１ｍｍと約０．１ｍｍの間、特に約０．７ｍｍと約０．３ｍｍの間にあることを認識した。この場合に、正確な数値は、更に別のパラメータ、例えば、投影露光装置内に導入されるガス構成物質の分圧に依存する。しかし、これらのパラメータが考慮される場合であっても、一般的に、閾値は、上記に指定した間隔の外側にはなく、特に１ｍｍよりも小さく、又は０．７ｍｍよりも小さい。
【００１３】
一実施形態において、少なくとも１つの光学要素は、０．０１Ｗ／ｍｍ2よりも高い、特に１Ｗ／ｍｍ2よりも高い電力密度の放射線を受ける。本発明者は、ビーム直径の閾値をアンダーシュートするときに大幅に低下する劣化抑制効率の問題が、典型的には、上記に指定した値の範囲にある電力密度の閾値よりも大きい時にのみ発生することを認識した。従って、上記に指定した値よりも小さい電力密度で作動される光学要素は、適切な場合には、劣化の抑制を改善するための付加的な対策を必要とせずに閾値よりも小さいビーム直径で同じく作動させることができる。
【００１４】
一実施形態において、（恒久的に）閾値よりも大きい放射線のビーム直径を面において有する光学アセンブリの光学要素には、劣化抑制の改善のための更に別のデバイスは割り当てられない。上述したように、そのような光学要素の面の劣化の抑制を改善するために付加的な対策を取る必要はなく、これらの光学要素における劣化の抑制を改善するための更に別のデバイスは、割り当てる／設ける必要がなくなる。
【００１５】
一実施形態において、給送デバイスは、残留ガス雰囲気に水素を給送するように設計される。この場合に、光学要素をある分量の水素を有する還元残留ガス雰囲気中で作動させることにより、この要素の面の材料の酸化に対抗することが意図される。水素は、特にＥＵＶ波長の放射線により、光学要素の近くで活性化され、酸化を逆行させるか又は阻止するように光学要素の面での材料と反応する水素ラジカル又は水素イオンに変換される。
【００１６】
これをもたらすために、残留ガス雰囲気中の水素の分圧は、少なくとも１×１０-3ｍｂａｒであることが有利であり、適切な場合はそれよりも大きく、例えば、１×１０-2ｍｂａｒ又は５×１０-2ｍｂａｒであることも有利であることが見出されている。光学要素の面での材料が酸化物材料である場合には、当然ながら、還元成分（例えば、水素）の代わりに、面での酸化物材料の劣化（この場合に、還元）に対抗するために、残留ガス雰囲気中に酸化成分（例えば、酸素）を導入することができる。
【００１７】
一実施形態において、更に別のデバイスは、光学要素を加熱するための従って光学要素の面を加熱するための加熱デバイスを含む。面を加熱することにより、面での化学反応の反応平衡に関して劣化の抑制に有利な影響を及ぼすことができる。電熱線、ペルチェ要素等は、加熱デバイスとして機能することができる。基板を全域にわたって加熱することができるように、加熱デバイスを基板の下側に設けることが有利であることが見出されている。
【００１８】
この場合に、加熱デバイスは、面を３０℃よりも高い温度まで加熱するように、適切な場合は１００℃又はそれよりも高い温度に加熱するように設計することができる。これらの温度では、反応平衡は、劣化の抑制に有利な方に有効にシフトする。
【００１９】
更に別の実施形態において、更に別のデバイスは、面上に向けられたガス流を生成するように設計された洗浄ヘッドを含む。このタイプの洗浄ヘッドは、例えば、本出願の内容に引用によって組み込まれている本出願人からのＷＯ  ２００９／０５９６１４  Ａ１に記載されているように、光学要素の面から汚染物質を除去するのに使用することができる。
【００２０】
本発明の場合に、洗浄ヘッドは、放射線が光学要素上に入射する光学要素の面での領域に向けて置かれる。
【００２１】
一実施形態において、面上に向けられたガス流は、活性水素を含む。この場合に、水素は、ＷＯ  ２００９／０５９６１４  Ａ１に記載されているように、例えば電界を用いて又は任意的に（分子）水素を活性化目的で電熱線に沿って誘導することにより、洗浄ヘッド内で活性化することができる。
【００２２】
上述の２つの対策（洗浄ガスを給送すること及び面を加熱すること）に加えて又はその代替として、ビーム直径が閾値よりも小さい場合の光学要素の面の劣化の抑制を改善するために、更に別の対策を実施することができることは言うまでもない。
【００２３】
本発明の更に別の態様は、少なくとも１つの光学要素が残留ガス雰囲気中に配置され、かつ作動波長の放射線を受ける光学アセンブリ、特にＥＵＶリソグラフィのための投影露光装置を作動させる方法に関し、本方法は、放射線によって誘起される光学要素の面の劣化を抑制するために残留ガス雰囲気中に少なくとも１つのガス構成物質を給送する段階と、ガス成分を用いて劣化の抑制を実質的に起こすことができる閾値よりも小さい面でのビーム直径を有する放射線を用いて光学要素の面を照射する段階と、光学要素の面の劣化の抑制を高めるための少なくとも１つの更に別の対策を実施する段階とを含む。
【００２４】
上述したように、光学装置の作動中に、光学要素でのビーム直径は、適切な場合は特定のパラメータに依存して変化する可能性がある。一例として、照明系内の光学要素でのビーム直径は、それぞれの照明設定に依存する場合がある。閾値をアンダーシュートするように照明設定が選択された場合には、劣化の抑制の有効性を改善するための付加的な対策が実施される。そのような対策は、光学アセンブリが作動状態にある間に、光学アセンブリの個々の光学要素上に、適切な場合は全ての光学要素上に適切な場合は恒久的に実施することができることは言うまでもない。
【００２５】
更に別の対策の導入なしに劣化の抑制が依然として有効であるビーム直径の閾値は、例えば、残留ガス雰囲気中のガス構成物質の分圧のような更に別のパラメータに依存し、従って、典型的には約１ｍｍと０．１ｍｍの間であるある一定限度の範囲で変動する。
【００２６】
光学アセンブリに関して上述したように、小さいビーム直径の場合の劣化抑制の有効性の有意な低下は、光学要素が、０．０１Ｗ／ｍｍ2よりも高い電力密度の放射線を受ける場合にのみ発生する。
【００２７】
上述の方法の一変形では、光学要素の又は少なくとも１つの更に別の光学要素の面は、閾値よりも大きいビーム直径を有する放射線を用いて照射され、光学要素では又は少なくとも１つの更に別の光学要素では、劣化抑制を高めるための更に別の対策は実施されない。上述したように、この場合に、劣化の抑制を高めるための対策を省くことができる。特に照明系内の光学要素では、ビーム直径は、第１の作動状態において閾値よりも大きく、第２の作動状態において閾値よりも小さいように作動中にビーム直径が変化する場合があることが理解されるであろう（作動状態は、例えば、照明設定に依存する）。この場合に、第１の作動状態から第２の作動状態への変化が発生するときには、典型的に付加的な対策を必要に応じて作動させることができる。
【００２８】
有効な劣化抑制のために、一般的に少なくとも約１×１０-3ｍｂａｒであり、かつ作動中に必要に応じて変更することができる残留ガス雰囲気中のガス構成物質の最小分圧が典型的に必要とされる。
【００２９】
１つの変形では、劣化抑制を高めるための対策は、光学要素の面に有向ガス流を給送する段階を含む。この場合に、有向ガス流は、汚染を抑制するために残留ガス雰囲気中に導入されたガス構成物質に対応するガス成分を含むことができる。有向ガス流のガス成分は、ＥＵＶ放射線によるもの以外の方式で活性化することができ（例えば、熱等により）、この場合に、例えば、イオン又はラジカルに変換することができる。
【００３０】
更に別の変形では、劣化抑制を高めるための対策は、光学要素の面を加熱する段階を含む。加熱を用いて劣化抑制の効果も同じく改善することができ、この場合に、３０℃又はそれよりも高い温度が有利であることが見出されている。
【００３１】
本発明の更に別の特徴及び利点は、本発明に対して不可欠な詳細内容を示す図面の図を参照して以下に続く本発明の例示的な実施形態の説明から及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。個々の特徴は、各場合にそれ自体で個々に又は複数のものとして本発明によるいずれかの望ましい組合せで実現させることができる。
【００３２】
例示的な実施形態を概略図面に例示し、下記の説明において解説する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】ＥＵＶリソグラフィのための投影露光装置の概略図である。
【図２】入射ＥＵＶ放射線が閾値よりも大きいビーム直径を有する図１に記載の投影露光装置のミラーの概略図である。
【図３】ビーム直径が閾値よりも小さい更に別のミラーの概略図である。
【図４】ＥＵＶ放射線の領域でのプラズマ形成を解説するための図３に記載のミラーの更に別の図である。
【図５】ビーム直径が閾値よりもそれぞれ小さい場合及び大きい場合のミラーの光学面上のＥＵＶ放射線の２つの強度分布の図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１は、ＥＵＶリソグラフィのための投影露光装置１を略示している。投影露光装置１は、別々の真空ハウジングに含まれ、かつビーム成形系２のＥＵＶ光源５から進んでビーム経路６内に順次配置されたビーム発生系２と、照明系３と、投影系４とを含む。一例として、プラズマ光源又はシンクロトロンは、ＥＵＶ光源５として機能することができる。光源５から射出する約５ｎｍと約２０ｎｍの間の波長範囲の放射線は、最初にコリメータ７内に集中される。下流のモノクロメータ８を用いて、双方向矢印に示すように入射角を変更することにより、望ましい作動波長λbがフィルタリングされる。コリメータ７及びモノクロメータ８は、反射光学要素として具現化される。
【００３５】
波長及び空間分布に関してビーム発生系２内で処理された放射線は、第１及び第２の反射光学要素９、１０を含む照明系３内に導入される。２つの反射光学要素９、１０は、投影系４を用いて縮小スケールでウェーハ１２上に結像される構造を有する更に別の反射光学要素としてのフォトマスク１１上に放射線を向ける。この目的のために、投影系４内に第３及び第４の反射光学要素１３、１４が設けられる。
【００３６】
反射光学要素９、１０、１１、１３、１４は、光源５からのＥＵＶ放射線６を受けるそれぞれの光学面９ａ、１０ａ、１１ａ、１３ａ、１４ａを有する。この場合に、光学要素９、１０、１１、１３、１４は、図１の投影系４において例として示す残留ガス雰囲気１６中で真空条件の下で作動される。対応する残留ガス雰囲気は、全体の投影露光装置１内、すなわち、照明系３及びビーム発生系２内でも優勢であることは言うまでもない。残留ガス雰囲気１６中には、約１×１０-7ｍｂａｒの分圧ｐ（Ｈ2Ｏ）を有する水蒸気が存在する。更に、残留ガス雰囲気１６内には、小さい分量の酸素（約１×１０-9ｍｂａｒのｐ（Ｏ2））が存在する。
【００３７】
投影露光装置１の内部は、焼き出すことができないので、これらの残留ガス成分の存在を完全に回避することはできない。
【００３８】
投影系４内の光学要素１３、１４、照明系３内の光学要素９、１０、及びレチクル１１は、この場合に、１Ｗ／ｍｍ2よりも大きい電力密度でＥＵＶ放射線６を受ける可能性がある。ＥＵＶ放射線に対するそれぞれの光学要素９、１０、１１、１３、１４の反射率は、典型的には７０％よりも低いので、電力密度は、光源５から進んで光学要素９、１０、１１、１３、１４における各反射時に低下し、従って、光学要素のうちの一部における電力密度は、適切な場合は上記に指定した値よりも小さくなることもできる。
【００３９】
ガスリザーバ（図示せず）に接続した給送チャンネルの形態にある給送デバイス１５は、残留ガス雰囲気１６に水素Ｈ2を給送するように機能する。照明系３及び／又はビーム発生系２内に対応する給送デバイスを設けることができ、又はそうでなければ投影露光装置１全体に対して中央給送デバイスを設けることができることは言うまでもない。制御デバイス１７は、給送デバイス１５を制御するようにかつ投影露光装置１の更に別の機能を制御するように機能する。
【００４０】
水素Ｈ2を投影系４に給送することによって目指すことは、ＥＵＶ放射線６による光学要素１３、１４の面１３ａ、１４ａの劣化を低減又は抑制することである。これを理解することを可能にするために、投影系４の第１の光学要素１３の構造を図２との関連で以下に詳細に説明する。
【００４１】
光学要素１３は、２２℃において又は約５℃から約３５℃の温度範囲にわたって１００ｐｐｂ／Ｋを典型的に下回る低い熱膨張係数を有する材料で構成された基板２０を含む。これらの特性を有する１つの材料は、典型的に９０％よりも大きいケイ酸ガラス分量を有する二酸化チタンドープのケイ酸塩又は石英ガラスである。市販の１つのそのようなケイ酸ガラスは、「Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃ．」によってＵＬＥ（登録商標）（Ｕｌｔｒａ  Ｌｏｗ  Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ  ｇｌａｓｓ（超低膨張ガラス））という商品名で販売されている。非常に低い熱膨張係数を有する更に別の材料群は、ガラス相に対する結晶相の比を異なる相の熱膨張係数が互いにほぼ相殺されるように設定したガラスセラミックである。そのようなガラスセラミックは、例えば、「Ｓｃｈｏｔｔ  ＡＧ」によってＺｅｒｏｄｕｒ（登録商標）という商品名で、又は「Ｏｈａｒａ  Ｉｎｃ．」によってＣｌｅａｒｃｅｒａｍ（登録商標）という商品名で提供されている。
【００４２】
基板２０には、異なる材料からなる複数の個々の層を含む反射コーティング２１が付加される。この事例では、個々の層は、異なる屈折率を有する材料で交互に構成される。この例のように作動波長λｂが約１３．５ｎｍである場合には、個々の層は、通常、モリブデン及びシリコンからなる。例えば、モリブデンとベリリウム、ルテニウムとベリリウム、又はランタンとＢ4Ｃのような他の材料組合せも同じく可能である。記載した個々の層に加えて、反射コーティング２１は、拡散を防ぐための中間層を含むことができる。図におけるそのような補助層の例示は省略した。
【００４３】
下層の個々の層の酸化を防ぐために、反射コーティング２１にはキャッピング層２２が付加される。この例では、キャッピング層２２は、ルテニウムからなる。キャッピング層２２に対して他の材料、特に金属を使用することができることは言うまでもない。この場合に、キャッピング層２２は、ＥＵＶ放射線６に対して透過性を有する。
【００４４】
図示の例示的な実施形態において、光学要素１３は平面を有する。この場合に、平面は、例示を簡略化するためだけに選択したものであり、すなわち、光学要素１３は曲面を有することができ、例えば、球面又は非球面の両方に実施することができる凹面形状又は凸面形状が可能である。
【００４５】
キャッピング層２２のルテニウムは、残留ガス雰囲気１６における、より正確には、キャッピング層２２の上部側面に形成された光学要素１３の面１３ａの領域における水蒸気により、次式の化学反応に従って酸化される。
Ｈ2Ｏ＋Ｒｕ→ＲｕＯx＋Ｈ2（１）
【００４６】
ルテニウムキャッピング層２２の酸化は、光学要素１３の劣化、より正確には、光学要素１３の低い反射率を招く。この劣化を軽減又は抑制するために、残留ガス雰囲気１６中に水素ガスＨ2が導入される。この場合に、水素Ｈ2は、ＥＵＶ放射線６が存在する領域内で活性水素Ｈ+に変換される。活性水素Ｈ+は、水素イオン（Ｈ+、Ｈ2+）だけではなく、水素ラジカルＨ・及び励起電子状態にある水素Ｈ+も意味すると理解しなければならない。面１３ａの領域内の活性水素Ｈ+は、酸化されたルテニウムの還元を次式の化学反応に従ってもたらす。
ＲｕＯx＋２Ｈ+→Ｒｕ＋Ｈ2Ｏ（２）
【００４７】
この場合に、残留ガス雰囲気１６中の水素Ｈ2の分圧ｐ（Ｈ2）は、化学反応が十分な範囲まで進行することができるように選択されることは言うまでもない。この場合に、活性水素Ｈ+の典型的な分圧ｐ（Ｈ2）は、１０-3ｍｂａｒよりも大きく、例えば、３×１０-3ｍｂａｒ又はそれよりも多い範囲にある。
【００４８】
図２に示す例示的な実施形態において、反射光学要素１３の面１３ａでの放射線６は、この例では約０．５ｍｍである閾値ｄcよりも大きい最小ビーム直径ｄを有する。非回転対称強度分布の場合に、ビーム直径は、この場合に強度分布が最小広がりを有する方向に沿って、例えば、楕円ビーム幾何学形状の場合には楕円の小さい方の半径に沿って測定される。この場合に、ビーム直径ｄは、この方向に沿った放射線６の強度が強度最大値の半分（ＦＷＨＭ「半値全幅」）である幅として定められる。
【００４９】
図２に示すように、ビーム直径ｄが閾値ｄcよりも大きい放射線６の強度分布の場合には、上述のキャッピング層２２と活性水素Ｈ+との化学反応を十分な範囲で発生させることができるので、ガス成分Ｈ2によって劣化を有効に低減することができる。
【００５０】
閾値ｄcよりも小さいビーム直径ｄの場合に、特に０．０１Ｗ／ｍｍ2よりも大きい電力密度では、上述の化学反応を十分な範囲で発生させることができず、すなわち、この場合に、劣化又は酸化を抑制するための化学反応は、十分な範囲まで進行しない。投影露光装置１の全ての光学要素９から１１、１３、１４上で劣化及びそれに関連付けられた寿命の短縮に対抗することができることを確実にするための様々な可能性が存在する。
【００５１】
第１の可能性では、投影露光装置１は、放射線６を受ける全ての光学要素９から１１、１３、１４の面９ａから１１ａ、１３ａ、１４ａにおける最小ビーム直径ｄ、又は少なくとも０．０１Ｗ／ｍｍ2よりも大きい電力密度を受ける光学要素における最小ビーム直径ｄが閾値ｄcよりも大きいように設計される（この場合、「光学要素」はレチクル１１を含むと理解されたい）。このようにして、付加的な対策を具備することなく、光学要素９から１１、１３、１４の劣化を防ぐことができる。特に、この場合、照明系３はまた、全ての可能な照明設定（二重極照明、暗視野照明等）に対して閾値ｄcがンダーシュートしないように設計することができる。
【００５２】
投影露光装置１の光学設計を関連の全てのビーム直径ｄが閾値ｄcよりも大きいように選択することができず、又はそのように選択することが意図されない場合には、図３に投影系４の第２の光学要素１４に基づく例によって示すように、劣化の抑制を改善するために付加的な対策を具備することができる。
【００５３】
図３に示す例では、光学要素１４の面１４ａでの放射線６のビーム直径ｄは約０．１ｍｍであり、従って、０．５ｍｍの閾値ｄcを明確に下回る。それにも関わらず上述の化学反応（２）が十分な範囲まで進行するという効果を得るために、光学要素１４の面１４ａに活性水素Ｈ+を印加するガス流２６を生成するように機能する洗浄ヘッド２５が光学要素１４に割り当てられる。この場合に、洗浄ヘッド２５は、ビーム経路６の外側に配置され、かつガス流２６が面１４ａ上でＥＵＶ放射線６と少なくとも部分的に同じ面領域内に流入するように選択された面１４ａに対する角度に向きが定められる。面１４ａに付加的な活性水素Ｈ+を給送することにより、酸化されたルテニウムの上述の反応（２）が十分な範囲で発生することを確実にすることができる。
【００５４】
洗浄ヘッド２５の代替として又はそれに加えて、同じく図３に示す加熱デバイス２７を光学要素１４に装着させることができる。この例では、例えば、面状電熱線、ペルチェ要素などの形態に実施することができる加熱デバイス２７が基板２０の下に配置され、基板２０を加熱し、かつ反射コーティング２１及びキャッピング層２２も加熱する。この場合に、加熱要素２７は、光学要素１４の面１４ａを少なくとも３０℃の温度Ｔまで加熱することができるように設計される。光学要素１４又はキャッピング層１４ａを加熱することにより、上述の化学反応（２）の反応平衡が反応生成物に向けてシフトし、それによって光学要素１４又はキャッピング層２２の劣化を同じく有効に抑制することができる。劣化の抑制を改善するための更に別の対策を具備することができることは言うまでもない。
【００５５】
特に照明系３の光学要素９、１０の場合であると考えられるが、第１の作動状態で閾値よりも大きく、かつ第２の作動状態で閾値よりも小さいように光学要素９から１１、１３、１４上のビーム直径ｄが作動中に変化する場合には、制御デバイス１７は、加熱要素２７及び／又は洗浄ヘッド２５を必要に応じて作動又は停止させることができる。例えば、第１の作動状態では、残留ガス雰囲気１６の水素成分だけによって劣化の抑制をもたらすことができ、それに対して第２の作動状態では、加熱要素２７及び／又は浄化ヘッド２５が付加的に作動される。
【００５６】
ビーム直径ｄの閾値ｄcがアンダーシュートし、残留ガス雰囲気１６中の水素Ｈ2の使用による劣化の抑制が妨げられることの理由及びそれが何時なのかに関して、図４及び図５を参照して２つの考え得る説明を以下に提供する。
【００５７】
図４は、光学要素１４上に入射する放射線６の領域内のプラズマを例示的に示している（複数の点により）。閾値ｄcよりも小さいビーム直径ｄの場合には、このプラズマは、大きいビーム直径ｄ＞ｄcにおける場合（図示せず）のように面１４ａまで到達することはない（同じ電力密度では）。面１４の近くでのプラズマの崩壊の結果として、そこでは依然として不十分な量の活性水素Ｈ2しか存在せず、従って、上述の化学反応（２）は妨げられる。
【００５８】
上述の化学反応（２）のビーム直径ｄへの依存性に関する更なる説明は、小さいビーム直径ｄの場合の活性水素Ｈ+の高い拡散、すなわち、小さいビーム直径ｄの場合に活性水素Ｈ+の広がりの程度が大きく、放射線６が光学要素１４の面１４ａ上に入射する領域を通り過ぎることに帰することができる。それによって化学反応（２）に利用可能な活性水素の分量も低下する。
【００５９】
拡散のビーム直径への依存性は、放射線強度Ｉを位置Ｐ（任意単位）の関数として示す図５を参照することによってより明快に理解することができるであろう。第１の強度分布Ｉd1は、この場合に、１０というビーム直径ｄを有し（ｄ1＞ｄc）、それに対して第２の強度分布Ｉd2は、１という有意に小さいビーム直径ｄ（ｄ2≪ｄc）を有する。広いビーム分布（ｄ1＞ｄc）の場合には、強度分布Ｉd1（実線として示す）は、拡散によってもたらされた強度分布（破線形式で示す）に対応する。それとは対照的に、小さいビーム直径（ｄ2≪ｄc）の場合には、拡散は、強度曲線（破線形式で示す）の拡幅化をもたらし、従って、劣化を低減するための上述の機構の有効性の低下を招く。
【００６０】
上述の例では、キャッピング層２２の酸化された材料を化学反応（２）によって還元することでルテニウムキャッピング層２２の劣化又は酸化を抑制することを目的として、ガス構成物質としての水素を残留ガス雰囲気１６中に導入した。その酸化を防ぐことが意図されるキャッピング層２２の使用の代替として、酸化物材料からなるキャッピング層を使用することも可能である。この場合に、劣化（この場合は酸化物材料の還元）を抑制又は低減するために、残留ガス雰囲気中に酸素含有構成物質（例えば、酸素）を導入することができる。そのような酸素含有残留ガス雰囲気中でも、面の劣化に対抗するために、上述の付加的な対策（加熱、ガス流の適用）を実施することが可能である。
【００６１】
以上の説明は、ＥＵＶリソグラフィのための投影露光装置１に関して提供したものであるが、上述の手順は、他の光学アセンブリ、例えば、マスク又はウェーハを検査するための検査デバイス、又は特にいわゆる反射屈折投影レンズの場合の１５０ｎｍよりも長い、例えば、１９３ｎｍの波長の結像光を用いて典型的に作動されるより長い波長（ＤＵＶ）のための投影露光装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
６  ＥＵＶ放射線
１４  反射光学要素
２２  キャッピング層
２６  ガス流
ｄ  最小ビーム直径
【図１】
2014521228.tif 000003
【図２】
2014521228.tif 000004
【図３】
2014521228.tif 000005
【図４】
2014521228.tif 000006
【図５】
2014521228.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成26年1月22日(2014.1.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学アセンブリ、特にＥＵＶリソグラフィのための投影露光装置（１）であって、
作動波長（λb）の放射線（６）を発生させるためのビーム発生系（２）と、
前記放射線（６）を受け、かつ残留ガス雰囲気（１６）中に配置された少なくとも１つの光学要素（１３，１４）と、
前記放射線（６）によって誘起される前記光学要素（１３，１４）の面（１３ａ，１４ａ）の劣化を抑制するために、前記残留ガス雰囲気（１６）中に少なくとも１つのガス構成物質（Ｈ2）を給送するための給送デバイス（１５）と、
を含み、
前記光学要素（１３，１４）の前記面（１３ａ，１４ａ）、特に光学アセンブリの全ての光学要素（７から１１，１３，１４）の前記面（９ａから１１ａ，１３ａ，１４ａ）での前記放射線（６）のビーム直径（ｄ）が、閾値（ｄc）よりも大きく、それによって前記ガス構成物質による前記劣化の抑制が有効であるか、又は
前記光学要素（１４）の前記面（１４ａ）での前記ビーム直径（ｄ）が、前記閾値（ｄc）よりも小さく、それによって前記劣化の抑制の有効性の低下が発生し、該面（１４ａ）の該劣化の抑制の改善のための更に別のデバイス（２５，２７）が該光学要素（１４）に割り当てられるか、
のいずれかであり、
前記閾値（ｄc）は、１ｍｍと０．１ｍｍの間にある、
ことを特徴とする光学アセンブリ。
【請求項２】
前記少なくとも１つの光学要素（１３，１４）は、０．０１Ｗ／ｍｍ2よりも高い電力密度の放射線（６）を受けることを特徴とする請求項１に記載の光学アセンブリ。
【請求項３】
劣化の抑制の改善のための更に別のデバイスは、前記閾値（ｄc）よりも大きい面（１３ａ）での前記放射線（６）のビーム直径（ｄ）を有する光学アセンブリの光学要素（１３）には割り当てられないことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学アセンブリ。
【請求項４】
前記給送デバイス（１５）は、前記残留ガス雰囲気（１６）に水素（Ｈ2）を給送するように設計されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光学アセンブリ。
【請求項５】
前記残留ガス雰囲気（１６）中の水素分圧（ｐ（Ｈ2））が、少なくとも１×１０-3ｍｂａｒであることを特徴とする請求項４に記載の光学アセンブリ。
【請求項６】
前記更に別のデバイスは、前記光学要素（１４）を加熱するための加熱デバイス（２７）を含むことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光学アセンブリ。
【請求項７】
前記加熱デバイス（２７）は、前記面（１３ａ）を３０℃よりも高い温度（Ｔ）まで加熱するように設計されることを特徴とする請求項６に記載の光学アセンブリ。
【請求項８】
前記更に別のデバイスは、前記面（１４ａ）上に向けられたガス流（２６）を発生させるように設計された洗浄ヘッド（２５）を含むことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光学アセンブリ。
【請求項９】
前記面（１４ａ）上に向けられた前記ガス流（２６）は、活性水素（Ｈ+）を含有することを特徴とする請求項８に記載の光学アセンブリ。
【請求項１０】
少なくとも１つの光学要素（１３，１４）が残留ガス雰囲気（１６）中に配置され、かつ作動波長（λb）の放射線（６）を受ける光学アセンブリ、特にＥＵＶリソグラフィのための投影露光装置（１）を作動させる方法であって、
前記放射線（６）によって誘起される前記光学要素（１４）の面（１４ａ）の劣化を抑制するために、前記残留ガス雰囲気（１６）中に少なくとも１つのガス構成物質（Ｈ2）を給送する段階と、
前記面（１４ａ）でのビーム直径（ｄ）が、該面（１４ａ）での前記劣化の前記抑制の有効性の低下が発生する閾値（ｄc）よりも小さい放射線（６）を用いて、前記光学要素（１４）の該面（１４ａ）を照射する段階と、
前記光学要素（１４）の前記面（１４ａ）の前記劣化の前記抑制を高めるための少なくとも１つの更に別の対策を実施する段階と、
を含み、
前記閾値（ｄc）は、１ｍｍと０．１ｍｍの間にある、
ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの光学要素（１４）は、０．０１Ｗ／ｍｍ2よりも高い電力密度の放射線（６）を受けることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記光学要素の又は少なくとも１つの更に別の光学要素（１３）の前記面（１４ａ，１３ａ）は、前記閾値（ｄc）よりも大きいビーム直径（ｄ）を有する放射線（６）で照射され、前記劣化の抑制を高めるための更に別の対策は、該光学要素（１４）又は該少なくとも１つの更に別の光学要素（１３）では実施されない、
ことを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記残留ガス雰囲気（１６）中の前記ガス構成物質の少なくとも１×１０-3ｍｂａｒの分圧（ｐ（Ｈ2））が選択されることを特徴とする請求項１０から請求項１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記劣化の抑制を高めるための前記対策は、前記光学要素（１４）の前記面（１４ａ）に有向ガス流（２６）を給送する段階を含むことを特徴とする請求項１０から請求項１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記劣化の抑制を高めるための前記対策は、前記光学要素（１４）の前記面（１４ａ）を加熱する段階を含むことを特徴とする請求項１０から請求項１４のいずれか１項に記載の方法。
【国際調査報告】
2014521228.tif 000008
2014521228.tif 000009