(57)【要約】【課題】  内部に光学素子を備えた光学機器では、時間とともに光学素子表面に堆積する物質によってレンズの透過率や、ミラーの反射率、結像性能等の光学性能が劣化する。したがって光学素子の洗浄のために頻繁に装置を大気解放しなければならなかった。露光装置内部などの高真空状況下に配備された光学素子を、真空状態を維持したままで光学素子の表面に付着した物質を除去し、低下した光学性能を回復させる機能を持った光学機器の提供する。【解決手段】  本発明は、ミラーやレンズ等の光学素子を内部に収納する真空チャンバー内に、その反射面や透過面に対峙するように、イオンの照射方向を制御できる可動なイオンガンを配備する。イオンガンから光学素子表面にイオンを照射し、スパッタリングすることで光学素子表面に堆積した物質を除去する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を反射または透過する光学素子と、該光学素子を収納した真空チャンバーと、該真空チャンバー内に前記光学素子の反射面または透過面に対峙するように設けられた粒子照射手段と、該粒子照射手段の粒子照射方向を制御する方向制御手段とを有し、前記光学素子表面に前記粒子照射手段から粒子を照射し、スパッタリングすることで前記光学素子表面に堆積した物質を除去する光学機器。
【請求項２】
さらに前記光学素子の反射面または透過面を観察する手段を有する請求項１記載の光学機器。
【請求項３】
さらに前記光学素子に入射する入射光の光路を遮断または解放する可動シャッターを有する請求項１又は請求項２に記載の光学機器。
【請求項４】
前記粒子照射手段はイオンガンまたはクラスターガンである請求項１から３のいずれかに記載の光学機器。
【請求項５】
入射光を反射又は透過する光学素子と、該光学素子を収納した真空チャンバーと、前記光学素子に接続された定周波数交流電源と、前記真空チャンバー内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給口とを有し、不活性ガスを前記チャンバー内に供給した後に、前記定周波数交流電源から光学素子に交流電圧を印加することで、不活性ガスをプラズマ化させ、電離した不活性ガスのイオンを以って前記光学素子をスパッタリングすることで前記光学素子の表面に堆積した物質を除去する機構を備えた光学機器。
【請求項６】
前記光学素子は、その反射面又は透過面を除いた領域を、接地された金属板によって光学素子に接触することなく被覆されている請求項５記載の光学機器。
【請求項７】
さらに、前記光学素子に入射する入射光の光路を遮断または解放する可動シャッターを有する請求項５または請求項６記載の光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高真空状態下で、高精度の光路調整を求められる光学系を備え、長期に渡り良好な光学性能を保つための機構をもつ露光装置などの光学機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体や液晶パネルの基板の作成などに用いられる、回路パターンなどを対象ウェハー上にレーザー光、紫外光などを用いて形成する装置である露光装置内では、常に光学素子へのコンタミネーションの付着が問題となっている。長期にわたり露光処理を行うと、露光装置内に配備された各部材から飛散するコンタミネーションが、露光光を反射するミラーや透過するレンズ等の光学素子に付着し堆積する。その結果、時を経ると光学素子は透過率が悪化したり、反射率が劣化したりする。
【０００３】
コンタミネーションは露光装置内に配備されたあらゆる部材から発生し、発生源はミラー表面、マスク、マスク保持部材、露光装置本体チャンバー内壁などである。またウェハー上に塗布された感光剤は強い露光光が入射することにより、その一部が気化し飛散する。通常、露光処理中には露光装置内は１０−７Ｐａ程度に維持される。常温下では一般に気体分子の運動エネルギー分布はボルツマン分布に従い、上記の高真空状況下では露光装置内に存在する気体分子の平均自由工程は数ｍに達する。よって露光装置内に飛散するコンタミネーションとなりうる気体分子はほぼ等方拡散すると考えてよい。したがってコンタミネーション源から発生したコンタミネーション分子は露光装置内に自由に拡散し、あらゆる部材に付着しうる。ミラー等の光学素子は帯電しやすく、Ｈ２Ｏなどの極性分子を始め、極性を持つコンタミネーション分子は特に付着しやすく、光学素子表面は汚染されてしまう。
【特許文献１】特開２０００−３４０１６５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そのため、露光装置内部を大気解放し、ミラーやレンズなどの性能劣化した光学素子を光学系のシステムから外し、個別に修理、洗浄もしくは、予備の光学素子と交換などして、光学系全体の性能を維持しなければならなかった。大気解放した光学素子の修理や洗浄、交換、光路調整には１日を費やすことも稀ではない。さらに大気解放した露光装置内部に配備された全ての部材表面に大気中に含まれる様々な気体分子が吸着し、新たなコンタミ源となる。このため、光学素子の洗浄のために大気解放した露光装置を、再び露光処理に最適な状態に戻すのに大変な時間とコストがかかっていた。
【０００５】
一方露光装置のような光学機器ではないがイオンドーピング装置の電極に付着したコンタミネーションをスパッタリング法を利用してコンタミネーションを除去する方法が、特許文献１に開示されている。ところが、このような方法を光学機器に適用しただけでは十分な効果が得られるとは限らない。なぜならば、光学素子の表面に付着するコンタミネーションの分布は、ばらつきがあることが多く、特許文献１方法では、十分にコンタミネーションを除去できないことが考えられるからである。
【０００６】
そこで、露光装置内部などの高真空状況下に配備された光学素子を、真空状態を維持したままで配備された光学素子の表面に付着したコンタミネーションを除去し、レンズの透過率低下や、ミラーの反射率低下、結像性能悪化などの低下した光学性能を回復させる機能を持った光学機器の提供が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、入射光を反射または透過する光学素子と、該光学素子を収納した真空チャンバーと、該真空チャンバー内に前記光学素子の反射面または透過面に対峙するように設けられた粒子照射手段と、該粒子照射手段の粒子照射方向を制御する方向制御手段とを有し、前記光学素子表面に前記粒子照射手段から粒子を照射し、スパッタリングすることで前記光学素子表面に堆積した物質を除去する光学機器に関するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、真空状況下に配備された光学素子を大気解放することなく光学素子のコンタミネーションを除去して光学性能を回復することができ、光学素子を取り外して洗浄または交換等のメンテナンスの頻度を減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（実施形態１）
図１は、本発明の光学機器の実施形態１であるＸ線露光システムの光学配置図である。本実施形態におけるＸ線露光システムは、照明系ミラー１０４、１０５及び投影系レンズ１０７、１０８の各光学素子と、これらの光学素子を収納する露光装置本体チャンバー（以下チャンバーと称す）１０１とを備えている。チャンバー１０１には、Ｘ線光源１０３及び真空ポンプ１０２が設けられている。また、チャンバー１０１内には、各光学素子の反射面または透過面に対峙するようにイオンの照射方向を制御できるイオンガン１１０〜１１３が設けられている。更に、これらの光学素子に入射する入射光の光路を遮断または開放する可動シャッター１１４〜１１７が設けられている。露光を行う際には、チャンバー１０１内に、反射型レチクル（マスク）１０６及びウェハー１０９が配置される。
【００１０】
次に、本実施形態の動作を説明する。まず、チャンバー１０１内の光学系全体の光路調整を終えた後に、光学系を密閉し真空ポンプ１０２を作動させ、チャンバー内を１０−７Ｐａ程度の真空状態にする。つづいての露光処理ではＸ線光源１０３から出た露光光が、照明系ミラー１０４、１０５を経て、反射型レチクル１０６を照明する。そして、反射型レチクル１０６のパターンを投影系レンズ１０７、１０８によってウェハー１０９上に結像する。用いられる照明系ミラー１０４、１０５は、波長１３．５ｎｍのＸ線を反射するＭｏとＳｉを交互に積層させた多層膜から構成されている。
【００１１】
次に、本実施形態において、光学素子の表面に堆積した物質を除去する方法を説明する。大気解放された際に、外気に触れたチャンバー１０１内に配備された各部材の表面は、様々な気体分子が吸着し、露光装置内を真空状態にした際のコンタミネーション源となる。また露光処理を行うと、露光光によってウェハー１０９上に塗布された感光剤が気化し、チャンバー内に拡散する。このように、チャンバー１０１内の各部材からコンタミネーションが発生して露光装置内に配備された光学素子表面に付着し、反射率や透過率などの光学特性を低下させる。本実施形態においては付着したコンタミネーションを、真空状態を維持したまま取り除き、光学特性を回復させる。このため、本実施形態では、イオン照射方向を制御可能なイオンガン１１０〜１１３を使用してイオンを光学素子表面に照射することでスパッタリングを行い、照明系ミラー１０４、１０５及び投影系レンズ１０７、１０８に堆積したコンタミネーションを除去する。
【００１２】
イオンガン１１０〜１１３は各光学素子の入射光の反射面または透過面に対峙するようにそれぞれ設けられている。そして、各イオンガン１１０〜１１３は外部信号に応じて駆動することができる不図示の駆動ステージに固定されており、鉛直方向、水平方向に可動である。さらに駆動ステージは制御手段と接続されていて、制御手段からの入力信号によりイオンガン１１０〜１１３のイオン照射方向を制御できるようになっている。
【００１３】
また照明系ミラー１０４、１０５及び投影系レンズ１０７、１０８表面を観察するための不図示の観察手段が配備されている。つまり各光学素子表面のどこにイオンを照射しているかを確認しつつ、イオンを照射できるようになっている。照明系ミラー１０４、１０５及び投影系レンズ１０７、１０８は、次工程に配備された反射型レチクルやレンズやミラー等の光学素子及びウェハーへ最適な入射角をもって露光光が入射するように光路が設けられている。したがって、コンタミネーションを除去する際には、対象としている光学素子の次行程または前行程の光学素子表面に、除去したコンタミネーションが到達しないようにする必要がある。つまり、露光光の光路と同一方向に除去したコンタミネーションが飛散することは避けなければならない。そこで、本実施形態においては、外部からの信号入力によって開閉ができる可動シャッター１１４〜１１７が配備されている。可動シャッター１１４〜１１７は、露光光の光路を遮断または解放することが可能となるように、露光光の光路に対して垂直方向に、または横断的方向に配備することが望ましい。このように可動シャッター１１４〜１１７を配備することにより、イオン照射によって除去されたコンタミネーションの飛散による他の光学素子へ再付着を効果的に抑えることができる。
【００１４】
光学素子表面をイオン照射によってスパッタリングする際は、まず可動シャッター１１４〜１１７を作動させ、光学素子、ウェハー、レチクル間の光路を遮断する。この目的は上述のとおり、光学素子表面に堆積した物質がスパッタリングされ飛散した際、他の部材、特に他の光学素子表面に再付着するのを防ぐためである。その後、イオンガン１１０〜１１３によるイオンの照射方向を制御手段により決定し、各光学素子をスパッタリングする。このようなイオン照射方向の制御と、イオン照射時間をコンタミネーションの程度に応じて設定することにより、光学素子上の任意の位置を任意の量だけスパッタすることが可能となる。
【００１５】
なお、イオンガン１１０〜１１３をクラスターガンに置換しても良い。クラスターガンはスパッタリングの際、単位時間あたりのコンタミネーション除去量が少ないため、スパッタ後の表面が非常に滑らかになることが特徴である。そのため、表面粗さが重要なＸ線光学素子表面の堆積物除去の場合、非常に有効である。
【００１６】
（実施形態２）
図２は、本発明の光学機器の実施形態２であるＸ線露光システムの光学配置図である。本実施形態のＸ線露光システムは、照明系ミラー２０４、２０５及び投影系レンズ２０７、２０８の各光学素子と、これらの光学素子を収納する露光装置本体チャンバー（以下チャンバーと称す）２０１とを備えている。チャンバー２０１には、Ｘ線光源２０３、真空ポンプ２０２及びガス供給口２１４が設けられている。また、チャンバー１０１内には、各光学素子に入射する入射光の光路を遮断または開放する可動シャッター２１０〜２１３が設けられている。露光を行う際には、チャンバー２０１内に、反射型レチクル（マスク）２０６及びウェハー２０９が配置される。
【００１７】
次に、本実施形態における露光工程を説明する。まず、チャンバー２０１内の光学系全体の光路調整を終えた後に、光学系を密閉し真空ポンプ２０２を作動させ、チャンバー内を１０−７Ｐａ程度の真空状態にする。つづいて、Ｘ線光源２０３から射出した露光光が、照明系ミラー２０４、２０５を経て、反射型レチクル２０６を照明する。そして、反射型レチクル２０６のパターンを、投影系レンズ２０７、２０８によって、ウェハー２０９上に結像する。
【００１８】
次に、本実施形態において、光学素子の表面に堆積した物質を除去する方法を説明する。図３は、本実施形態における照明系ミラーの詳細図であり、その照明系ミラーは図２における照明系ミラー２０４、２０５に該当する。図４は本実施形態における投影系レンズの詳細図であり、図２における投影系レンズ２０７、２０８に該当する。
【００１９】
図３において、３０１はミラー部材であり、表面にＸ線を反射するＭｏ／Ｓｉ多層膜が施してある。ミラー部材３０１は、高抵抗な材料で形成されたミラー保持部材３０２によって保持されている。そして、ミラー保持部材３０２に保持冶具をつけることにより、照明系ミラーの固定が可能となる。３０３は、ミラー部材３０１と不図示の交流電源とを接続する端子であり、ここから１３．５６ＭＨｚの定周波交流電圧を照明系ミラーに印加することができる。３０４は、アースされたシールド板であり、照明系ミラーの入射光反射面を除いた領域を図３に示したように、接触する事無く被覆している。このシールド板３０４とミラー保持材３０２との間隔を十分に狭く保つことによりミラー保持材３０２表面に放電が発生することを防止し、放電が発生する領域を入射光反射面のみに制限している。照明系ミラーを上記の構成にした上で、交流電圧をミラーに印加すると、ミラー部材３０１の入射光反射面表面からのみ放電が発生する。
【００２０】
図４において、投影系レンズ４０１の側面には端子４０３が配備されている。この端子４０３は、定周波電源４０４に接続されていて、投影レンズ４０１に定周波交流電圧を印加する。また、投影系レンズ４０１は不図示の保持具によって固定されている。４０２はアースされたシールド板であり、投影系レンズ４０１の透過面を除いた領域を接触することなく被覆している。
【００２１】
本実施形態では、ミラー部材３０１及び投影系レンズ４０１に低膨張ガラス、ミラー保持部材３０２に焼結体セラミックスを用いている。上述の照明系ミラー、投影系レンズをスパッタリングする際は、実施形態１と同様に露光光の光路に対して垂直方向に、または横断的方向に配備された可動シャッター２１０〜２１３を作動させて、光学素子、ウェハー、レチクル間を遮断する。この目的は、実施形態１で詳述したのと同様で、各光学素子の表面に堆積した物質がスパッタリングされ飛散した際、他の光学素子表面に再付着するのを防ぐためである。
【００２２】
上記のように、可動シャッター２１０〜２１３で露光光の光路を遮断した後、ガス供給口２１４から、不活性ガスＡｒをチャンバー内に供給し、各光学素子に１３．５６ＭＨｚの高周波交流電圧を印加し、放電させる。この放電により、各光学素子の入射光を反射または透過する面が負に帯電し、チャンバー内へ供給されたＡｒがプラズマ化する。そして、プラズマ化によって発生したＡｒイオンによって、各光学素子表面がスパッタされる。この際、各光学素子へ導入する電力および、放電時間を調整することにより、表面物質の除去量を変えることができる。
【００２３】
光学素子の表面に一様にコンタミが付着している際には本実施形態にて示した方法によって、堆積物を容易に除去する事ができる。もちろんコンタミネーションの付着の程度、コンタミネーション自身の付着性、光学素子表面に付着したコンタミネーションの分布を考慮して、実施形態１に示した方法と併用し、最適なコンタミネーション除去を行えることはいうまでも無い。例えば光学素子表面全体にコンタミネーションが付着し、かつ特定箇所にコンタミネーションが集中している場合には、特定箇所を実施形態１で述べた方法であるイオンガンからのイオン照射を利用して集中的にスパッタリングし、つづいて本実施形態の方法を用いて光学素子表面を洗浄すると効率的かつ効果的に光学素子表面全体の堆積物を除去できる。
【００２４】
以上説明した実施形態では、Ｘ線露光システムの例を挙げたが、本発明は、Ｘ線露光装置に限らず、真空チャンバー内に光学系が収納された光学機器に適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態１であるＸ線露光システムの光学配置図。
【図２】本発明の実施形態２であるＸ線露光システムの光学配置図。
【図３】実施形態２における照明系ミラーの詳細図。
【図４】実施形態２における投影系レンズの詳細図。
【符号の説明】
【００２６】
１０１  露光装置本体チャンバー
１０２  真空ポンプ
１０３  Ｘ線光源
１０４、１０５  照明系ミラー
１０６  反射型レチクル（マスク）
１０７、１０８  投影系レンズ
１０９  ウェハー
１１０〜１１３  イオンガン
１１４〜１１７  可動シャッター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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