▶ カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハーの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-01-27
(54)【発明の名称】ＶＵＶ放射線を反射する光学素子及び光学装置
(51)【国際特許分類】
G03F 7/20 20060101AFI20220120BHJP
G02B 5/26 20060101ALI20220120BHJP
【ＦＩ】
G03F7/20 502
G03F7/20 521
G02B5/26
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021532153
(86)(22)【出願日】2019-12-04
(85)【翻訳文提出日】2021-07-13
(86)【国際出願番号】 EP2019083581
(87)【国際公開番号】W WO2020115086
(87)【国際公開日】2020-06-11
(31)【優先権主張番号】102018221191.4
(32)【優先日】2018-12-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】503263355
【氏名又は名称】カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100202326
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 大佑
(72)【発明者】
【氏名】アレクサンドラ パツィディス
(72)【発明者】
【氏名】ミカエル クレンツ
(72)【発明者】
【氏名】ハリオルフ トラウブ
(72)【発明者】
【氏名】マルセル ヘルトリング
【テーマコード（参考）】
2H148
2H197
【Ｆターム（参考）】
2H148FA05
2H148FA09
2H148FA18
2H148FA21
2H197AA06
2H197BA02
2H197CA06
2H197CA08
2H197DB16
2H197DB23
2H197FA01
2H197HA03
2H197JA07
(57)【要約】
本発明は、ＶＵＶ波長域の放射線を反射する光学素子（４）であって、基板（４１）と、基板（４１）に施され且つ少なくとも１つのアルミニウム層（４３）を有する反射コーティング（４２）とを備えた光学素子（４）に関する。分子状水素（Ｈ２）の解離のための少なくとも１つの水素触媒層（４５）が、アルミニウム層（４３）に施される。本発明は、ＶＵＶ波長域用の光学装置であって、少なくとも１つの光学素子が配置される内部と、内部にガスを供給する少なくとも１つのガス入口とを備えた光学装置にも関する。本発明の一態様において、光学素子（４）は上述のように設計され、ガス入口を用いて内部に水素が供給される。本発明のさらに別の態様において、光学装置は、光学素子の光学面の少なくとも１つの部分領域で大気圧プラズマを発生させるためにガス入口を介して内部にプラズマガスを供給するプラズマ発生デバイスを備える。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ＶＵＶ波長域の放射線（１１、２１）を反射する光学素子（４）であって、基板（４１）と、該基板（４１）に施され且つ少なくとも１つのアルミニウム層（４３）を有する反射コーティング（４２）と
を備えた光学素子（４）において、
分子状水素（Ｈ２）の解離のための少なくとも１つの水素触媒層（４５）が前記アルミニウム層（４３）に施されることを特徴とする光学素子。
【請求項2】
請求項１に記載の光学素子において、前記水素触媒層（４５）は、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｒｈを含む群から選択される光学素子。
【請求項3】
請求項１又は２に記載の光学素子において、前記水素触媒層（４５）は、０．１ｎｍ～３．０ｎｍ、好ましくは０．１ｎｍ～１．０ｎｍの層厚（Ｄ）を有する光学素子。
【請求項4】
請求項１～３のいずれか１項に記載の光学素子において、前記水素触媒層（４５）は、前記アルミニウム層（４３）を完全に覆わない光学素子。
【請求項5】
請求項４に記載の光学素子において、前記水素触媒層（４５）は、１０％～９０％の被覆率で前記アルミニウム層（４３）を覆う光学素子。
【請求項6】
請求項１～５のいずれか１項に記載の光学素子において、前記アルミニウム層（４３）及び前記水素触媒層（４５）に施された少なくとも１つの保護層（４６）をさらに備えた光学素子。
【請求項7】
請求項６に記載の光学素子において、前記保護層（４６）は密閉層を形成する光学素子。
【請求項8】
請求項６又は７に記載の光学素子において、前記保護層（４６）は、透明の、特にフッ化物材料から形成される光学素子。
【請求項9】
請求項６～８のいずれか１項に記載の光学素子において、前記保護層（４６）は、ＶＵＶ波長域の放射線（１１、２１）での照射及び／又は水素（Ｈ２）との接触により剥離可能な材料から形成される光学素子。
【請求項10】
請求項９に記載の光学素子において、前記保護層（４６）は、炭素又は少なくとも１つの炭化水素から形成される光学素子。
【請求項11】
ＶＵＶ波長域用の光学装置、特にウェーハ検査システム（２）又はＶＵＶリソグラフィ装置（１）であって、少なくとも１つの光学素子（１２１、２２０、２２１；１４０、１４１；４、５、６）が配置される内部（１２２ａ、２４ａ）と、
該内部（１２２ａ、２４ａ）にガス（Ｈ２）を供給する少なくとも１つのガス入口（１２３、２６、５２ａ～５２ｆ）と
を備えた光学装置において、前記光学素子（１２１、２２０、２２１、４）は、請求項１～１０のいずれか１項に記載のように設計され、前記ガス入口（１２３、２６）は、前記内部（１２２ａ、２４ａ）に水素（Ｈ２）を供給するよう設計されることを特徴とする光学装置。
【請求項12】
請求項１１のプリアンブルに記載の、特に請求項１１に記載の光学装置において、前記光学素子（５、６）の光学面（５ａ、６ａ）の少なくとも１つの部分領域（５５ａ～５５ｆ）で大気圧プラズマ（５１、６１）を発生させるために前記ガス入口（１２３、２６、５２ａ～５２ｆ）を介して前記内部（１２２ａ、２４ａ）にプラズマガス（５４ａ～５４ｆ）を供給するプラズマ発生デバイス（５０、６０）
を特徴とする光学装置。
【請求項13】
請求項１２に記載の光学装置において、前記プラズマ発生デバイス（５０、６０）は、前記光学素子（５、６）の前記光学面（５ａ、６ａ）で水素プラズマ（５１、６１）を発生させるよう設計される光学装置。
【請求項14】
請求項１２又は１３に記載の光学装置において、前記ガス入口は、前記光学面（５ａ）の少なくとも１つの部分領域（５５ａ～５５ｆ）に前記プラズマガス（５４ａ～５４ｆ）を供給するプラズマノズル（５２ａ～５２ｆ）として設計される光学装置。
【請求項15】
請求項１２～１４のいずれか１項に記載の光学装置において、前記プラズマ発生デバイス（６０）は、前記光学面（６ａ）から離間して、該光学面（６ａ）の前記少なくとも１つの部分領域（６５ａ～６５ｆ）で前記大気圧プラズマ（６１）を発生させる少なくとも１つの電極（６２ａ～６２ｆ）を有する光学装置。
【請求項16】
請求項１２～１５のいずれか１項に記載の光学装置において、前記プラズマ発生デバイス（５０、６０）は、前記光学面（５ａ、６ａ）で場所に応じて可変の大気圧プラズマ（５１、６１）を発生させるよう設計される光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
［関連出願の参照］
本願は、２０１８年１２月７日の独国特許出願第ＤＥ１０ ２０１８ ２２１ １９１．４号の優先権を主張し、当該出願の全開示を参照により本願の内容に援用する。
本願は、２０１８年１２月７日の独国特許出願第ＤＥ１０ ２０１８ ２２１ １９１．４号の優先権を主張し、当該出願の全開示を参照により本願の内容に援用する。
【0002】
本発明は、ＶＵＶ波長域の放射線を反射する光学素子であって、基板と、基板に施され且つ少なくとも１つのアルミニウム層を有する反射コーティングとを備えた光学素子に関する。本発明は、ＶＵＶ波長域用の光学装置、特にウェーハ検査システム又はＶＵＶリソグラフィ装置であって、少なくとも１つの光学素子が配置される内部と、内部にガスを供給する少なくとも１つのガス入口とを有する光学装置に関する。
【背景技術】
【0003】
特に、真空紫外線波長域（ＶＵＶ波長域）とも称する約１００ｎｍ～約２００ｎｍの短波紫外線波長域では、透過光学素子だけでなく反射光学素子も用いられることが多い。ＶＵＶ波長域の放射線用の光学装置は、例えば、ウェーハ又はマスクの光学検査の実行又は半導体コンポーネントの製造に用いることができる。
【0004】
ＶＵＶ放射線を反射する光学素子は、通常は反射コーティングを有し、反射コーティングは、特定の用途では、例えばウェーハを検査する場合には、ＶＵＶ波長域内の大きなスペクトル域にわたって高い反射率を有するべきである。アルミニウムは、ＶＵＶ波長域では約０．９すなわち９０％という高い反射率を有するので、このような反射コーティングが下地層（単数又は複数）として１つ又は場合によっては複数のアルミニウム層を有すれば有利であることが分かっている。
【0005】
ＶＵＶ波長域でアルミニウム層を用いる場合、アルミニウム層が大気又は反射光学素子の周囲の雰囲気と接触すると、約２ｎｍ～３ｎｍの大きさの層厚を有する自然酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）層を即座に形成するという問題が概してある。このＡｌ２Ｏ３層は、ＶＵＶ波長域での吸収が強いので、アルミニウム層は、酸化からの保護対策をさらに講じなければＶＵＶ波長域で用いる反射層としては魅力的でない。
【0006】
アルミニウム層を酸化から保護するために、例えば、非特許文献１の論文から、アルミニウム層に金属フッ化物の形態の、例えばＭｇＦ２、ＡｌＦ３、又はＬｉＦの形態若しくはこれらの材料でできた３層保護コーティングの形態の保護層又は保護コーティングを施すことが知られている。
【0007】
しかしながら、リソグラフィで、特にマスク及びウェーハの検査時に起こり得るような高い放射強度では、反射光学素子の激しい劣化が数時間又は数日以内に起こり、大きな反射率損失が伴うことが確認されている。実際には環境に対して非常に良好な保護効果を示す上述の金属フッ化物でできた保護層でも、照射の場合にアルミニウム層の酸化を抑えることはできない。著しい反射率の低下は、酸化防止のために光学素子の環境中の酸素又は水分の含量を低下させた場合にも観察された。
【0008】
ＶＵＶ波長域用の光学装置の場合、光学素子の環境中の不要なガス成分を完全に抑制できないので光学面が汚染されるという問題が概して追加される。これらのガス成分は、光学面に堆積し、照射中にそこに「焼き付けられる（burned in）」。この問題は、反射光学素子の光学面に関してだけでなく、透過光学素子の光学面に関しても存在する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0009】
【非特許文献1】"Protected and enhanced aluminum mirrors for the VUV" by S. Wilbrandt et al., Applied Optics, Vol. 53, No. 4, February 2014
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明の目的は、耐用寿命を延ばすことができる、ＶＵＶ波長域の放射線を反射する光学素子及びＶＵＶ波長域用の光学装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
この目的は、（分子状）水素の解離のための少なくとも１つの水素触媒（hydrogen-catalytic）層がアルミニウム層に施される、前述のタイプの光学素子により達成される。
【0012】
本発明者らの認識によれば、特定の材料が触媒的水素化分解（catalytic hydrogen splitting）又は分子状水素の解離を引き起こす。分子状水素は、場合によっては化合物の形態で光学素子の環境に添加された場合、特に高い照射量で水素触媒層の材料において分離して活性水素を形成する。活性水素は、水素ラジカル、水素イオン、及び／又は励起電子状態にある水素を意味すると理解される。この活性水素は、通常は高い放射強度でもアルミニウム層の酸化を防止するか又は少なくとも大幅に減速させることができる。
【0013】
一実施形態では、水素触媒層の材料の場合、これはＲｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｒｈを含む群から選択される。これらの材料、特にＲｕ及びＰｔに関しては、例えば残留ガス雰囲気中で環境に水素を添加することにより、酸化を事実上完全に防止することができることが示されている。真空環境中で形成された酸化ルテニウムを、その後の水素添加によりルテニウムに還元することができる、すなわち酸化反応を逆転させることができることが、ＥＵＶ波長域でのリソグラフィから既知である。
【0014】
有利な実施形態において、水素触媒層は、０．１ｎｍ～３．０ｎｍ、好ましくは０．１ｎｍ～１．０ｎｍの層厚を有する。上記で指定した水素触媒材料は、通常はＶＵＶ波長域において反射率が低すぎる又は吸収が大きすぎるので大きな層厚を適用できない。例えば、Ｒｕは、ＶＵＶ波長域では０．６をかなり下回る反射率を有する。これに対応して、わずか３ｎｍの厚さを有するルテニウム層は、光学素子の反射率を全体で約０．２低下させ、これは概して許容し難い。
【0015】
さらに別の実施形態において、水素触媒層は、アルミニウム層を完全に覆わない。層厚が特定の値を下回る場合、通常は層を完全な密閉形態で施すことができなくなる。例えば、Ｒｕを層材料とすると、これは約１．０ｎｍ以下の層厚の場合である。したがって、厚さがこの（材料に依存する）値を下回る場合、水素触媒層が施されているにも関わらず、アルミニウム層の表面の一部が露出し、自然酸化アルミニウムが上記部分に形成され得る。しかしながら、アルミニウム層のうち覆われている部分領域（単数又は複数）では自然酸化アルミニウム層が形成され得ないので、完全に密閉されていない水素触媒層でも、照射中の酸化率を低下させることができる。さらに、光学素子の環境に水素が添加される場合、水素触媒層の材料の触媒効果により、場合によってはアルミニウム層の露出表面領域でも酸化が起こり得ない。
【0016】
発展形態において、水素触媒層は、約１０％～９０％、好ましくは３０％～７０％の被覆率でアルミニウム層を覆う。被覆率は、（基板とは反対側の）アルミニウム層の表面全体に対する水素触媒層の表面の割合を意味すると理解される。通常は、水素触媒層での被覆は、この場合はアルミニウム層上で水素触媒層の島状の離間した材料の蓄積物の形態で起こる。密閉した水素触媒層のように、（分子状）水素がアルミニウムと水素触媒層との間に蓄積して、水素触媒層の完全な又は部分的な剥離に普通はつながるような気泡の形成を招くことがないので、これは有利である。水素の作用に起因した気泡の形成又は光学素子のコーティングの劣化を防止するために、コーティングの上層の表面に吸着した水素原子を分子状水素に変換して表面からそれを脱離させるように上層が水素脱離材料を含有することが、独国特許出願公開第１０２０１７２２２６９０号明細書から既知である。
【0017】
さらに別の実施形態において、反射コーティングは、アルミニウム層及び水素触媒層に施された保護層を含む。反射の理由で、水素触媒層がアルミニウム層を完全に覆わないほど薄く施される場合、アルミニウム層の表面の一部が露出する。自然酸化物層がアルミニウム層の露出表面領域に形成される場合、この反応は概して、酸素とのアルミニウムの反応エンタルピーが比較的高いので水素の添加により逆転させることができなくなる。活性水素は分子状水素よりも反応性がかなり高いが、上記のことは水素触媒層上に形成された活性水素にも当てはまる。しかしながら、酸化反応がまだ起こっていない場合は状況が異なる。酸素又は水酸化物分子は、反応前には表面への結合がさらにより緩く、したがって水素ラジカルで還元されやすく、すなわちアルミニウムの酸化率はこの場合は低下する。
【0018】
したがって、酸化を防止するのに十分な量の水素が光学素子の環境中に存在するまで保護層を用いて、少なくとも水素触媒層で覆われていない表面領域（単数又は複数）においてアルミニウム層を酸化から保護することが通常は有利である。これは、例えば光学装置での光学素子の動作時に、適当な水素含有環境がそこに設けられる場合である。
【0019】
保護層は、密閉層を形成することが好ましい。上述のように、保護層がアルミニウム層の少なくとも露出表面領域（単数又は複数）を覆う必要がある。これは、アルミニウム層とそれを部分的に覆う水素触媒層とに密閉保護層を施すことにより通常は達成される。代替として、保護層をアルミニウム層の露出表面領域のみに施してもよいことを理解されたい。しかしながら、水素触媒層の厚さが小さいので、このような手順は概して実際的ではない。
【0020】
保護層は、透明の、特にフッ化物材料、例えば金属フッ化物から形成される、例えばＡｌＦ３でできていることが好ましい。この場合、保護層は、通常は不可逆的であり、すなわち水素触媒層に永久的に施される。
【0021】
一実施形態において、保護層は、ＶＵＶ波長域の放射線での照射及び／又は水素との接触により剥離可能な材料から形成される。この実施形態では、保護層は可逆的に施される。すなわち、照射中の酸化からアルミニウム層を保護するために水素がいずれにせよ導入されるので、又は反射コーティング、したがって保護層がＶＵＶ波長域の放射線にいずれにせよ曝されるので、光学装置での光学素子の動作時に保護層を容易に除去することができる。保護層を剥離可能にするために、保護層は通常は反射コーティングの上層である。
【0022】
剥離可能な保護層は、空気環境に曝される前の光学素子の製造中又は製造後に概して施される。光学素子を使用対象の光学装置内に移すために、保護層があるので、不活性ガス／窒素又は場合によっては真空中での光学素子の取り扱い及び輸送という複雑な概念が必要ない。光学装置が整備される場合、その際に光学素子が大気に曝されるのでアルミニウム層の酸化を防止するのに十分な量の水素がなくなるが、必要であれば、例えば真空環境又はフラッシングガスを流した環境であり得る光学素子の環境に適当な物質を例えば添加することにより、保護層を再度施すことができる。
【0023】
発展形態において、保護層は、炭素又は少なくとも１つの炭化水素から形成される。上述のように、保護層を容易に剥離し再度施すことができれば有利である。これは例えば、炭素又は炭水化物を含有しており光学素子の動作時に炭素化合物ガスに還元される薄い保護層の場合である。光学装置の反射光学素子の環境に炭素又は炭化水素を添加することにより、保護層を水素触媒層に（再度）堆積させることが可能となる。保護層を形成する炭化水素は、例えば、揮発性アルカン又はアルケンとすることができ、これは続いて表面に付着して高分子層を形成する。
【0024】
本発明の第２態様は、光学素子が既に上述したように設計され、ガス入口が内部に（分子状）水素を供給するよう設計又は構成された、前述のタイプの光学装置、特にウェーハ検査システム又はＶＵＶリソグラフィ装置に関する。内部には、ガス入口を介してフラッシングガスを流すことができ、ガス入口には水素が追加供給されるが、光学素子が配置される内部を真空環境にすることも可能であり、この真空環境に、ガス入口を介して水素が追加供給される。内部への水素の供給のために、ガス入口は、分子状水素の貯留に用いるガスリザーバを通常は有する。
【0025】
水素触媒層上に活性水素を形成し、このようにしてアルミニウム層を酸化から保護するために、光学素子が配置される内部に十分な量の分子状水素が供給される。光学素子の環境中、すなわち周囲のフラッシングガス中又は真空中で酸素又は水等の酸化剤の量をできる限り少なく保つようにも試みるべきであることを理解されたい。これらの措置を総合した結果として、アルミニウム層のアルミニウムの酸化率を、光学素子の高い反射率が十分に長い照射時間にわたって確保されるような程度まで通常は減らすことができ、その結果として、光学素子を交換する必要ができる限り少なくなるか、又は反射コーティングを新しくする必要ができる限り少なくなる。
【0026】
本発明のさらに別の態様は、本発明の第２態様に従って設計することができるが必ずしもそうでなくてもよい前述のタイプの光学装置に関する。光学装置は、光学素子の光学面の少なくとも１つの部分領域において大気圧プラズマを発生させるためにガス入口を介して内部にプラズマガスを供給するプラズマ発生デバイスを有する。
【0027】
光学素子は、ＶＵＶ波長域の放射線用の反射光学素子とすることができ、その反射コーティングに光学面が形成される。光学素子は、代替として、ＶＵＶ波長域の放射線が光学面を通過する透過光学素子とすることができる。いずれの場合も、光学面は、光学装置のビーム経路に少なくとも部分的に配置される。
【0028】
既に上述したように、ＶＵＶ波長域の放射線用の光学装置で用いられる反射光学素子及び透過光学素子の両方に関する問題は、上記光学素子の光学面に堆積するガス成分が環境中にあることにより、上記光学素子が経時的に汚染されることである。光学面をクリーニングするために、本発明のこの態様では、大気圧プラズマを用いて光学面（単数又は複数）上の不要な堆積物を除去することが提案される。特に光学装置がフラッシングガス雰囲気中で動作することができ、真空ポンプを設けなくてもよいので、真空条件下で発生するプラズマと比べて、大気圧プラズマ、すなわち１００ｍｂａｒを超える、好ましくは約１ｂａｒの圧力のプラズマの使用が有利であることが分かった。この場合、圧縮空気又は別のタイプのフラッシングガス、例えば窒素及び／又は希ガス、例えばアルゴンをプラズマガスとして又はプラズマガスの主成分として用いることができる。プラズマのクリーニング効果を高めるために、反応性ガス又は反応種、例えば水素、酸素、又は水をプラズマガスに場合によっては添加することができる。
【0029】
一実施形態において、プラズマ発生デバイスは、光学素子の光学面上で水素プラズマを発生させるよう設計される。この実施形態では、水素をプラズマガスに添加することができ、プラズマガスはガス入口を介して内部に供給される。代替として、プラズマガス及び水素を２つ以上の別個のガス入口を介して内部に供給することが可能である。水素プラズマが光学面の環境で形成されることが重要である。
【0030】
反射光学素子のアルミニウム層のクリーニングに水素プラズマを特に有利に用いることができ、反射光学素子の表面が露出していることにより、水素プラズマがアルミニウム層の表面と接触する。既に上述した自然Ａｌ２Ｏ３層は、プラズマの励起水素イオンによりアルミニウムに完全に又は部分的に還元され、その結果として、反射光学素子の反射率が向上し且つ光学装置の透過率が向上する。
【0031】
既に上述したように、酸素とのアルミニウムの反応エンタルピーが高いので、水素又は水素触媒層上で活性化した水素を供給するだけでは酸化アルミニウムのアルミニウムへの還元は不可能である。しかしながら、水素プラズマを用いたクリーニング時には、このような還元反応が可能であり、したがって、分子状水素の解離のための既に上述した水素触媒層を場合によってはなくすことができる。水素プラズマを連続的にではなく動作の中断中に断続的に、例えば所定の時間間隔で発生させる場合、又は光学素子の反射率が著しく低下する場合、水素プラズマの発生と既に上述した水素触媒層との組み合わせが有利である。
【0032】
プラズマガス、より厳密にはプラズマ形成中に生成されるプラズマガスイオンは、種々の方法で光学面に供給することができる。
【0033】
一実施形態において、ガス入口は、光学面の少なくとも１つの部分領域にプラズマガスを供給するプラズマノズルとして設計される。この場合、ガス入口は、少なくとも１つの出口開口を有することができ、これは、プラズマガスのプラズマガス流を光学面へ又は光学面の少なくとも１つの部分領域へ指向させるよう設計される。この場合、ガス入口はプラズマノズルであり、そのガス出口は、プラズマノズル又はその出口開口を光学面に対して移動、例えば傾斜及び／又は変位させることができるならば、光学面へ向けられる又は向けられることができる。プラズマノズルの場合、例えばオイルフリー圧縮空気の形態又はフラッシングガス、例えば窒素若しくは別の不活性ガスの形態のプラズマガスは、通常は放電部を通って流れ、そこで励起されてプラズマ状態に変換される。例えば水素又は別の活性ガスを添加され得るプラズマガスは、プラズマ状態でプラズマノズルから内部に入る。プラズマノズルから出てすぐに電気的に中性であるべきである活性ガスジェットの発生を可能にするプラズマノズルの例が、独国特許出願公開第１０１４５１３１号に記載されており、その全体を参照により本願の一部とする。
【0034】
代替として又は追加として、プラズマ発生デバイスは、光学面から離間して、光学面の少なくとも１つの部分領域で大気圧プラズマを発生させる少なくとも１つの電極を有することができる。電極（単数又は複数）を用いて、プラズマを内部の所望の場所で狙い通りに発生させることができる。この場合、例えば、反射コーティングのアルミニウム層又は別の金属層は、対向電極として、又はプラズマ電極の接地電位を提供するよう働くことができる。電極（単数又は複数）は、例えば、電極チップの領域でプラズマガスをイオン化するか又は光学面の部分領域まで延びるプラズマをそこで発生させるためにテーパ状であり得る。
【0035】
さらに別の実施形態において、プラズマ発生デバイスは、光学面で場所に応じて可変の大気圧プラズマを発生させるよう設計される。光学面の部分領域が以前に汚染又は酸化された程度までしかプラズマに曝されなければ有利であることが分かった。これは、プラズマノズル（単数又は複数）及び／又は電極（単数又は複数）の適当な配置により達成することができる。例えば、電極及び／又はプラズマノズルを光学素子の周りにリング状に配置して、各電極又はプラズマノズルが光学面の部分領域にそれぞれ割り当てられるようにすることができる。個々のプラズマノズル又は電極の狙い通りの活性化により、光学面上の大気圧プラズマを場所に応じて変えることができる。特に、各プラズマノズル又は各電極がクリーニング作業又は還元反応のために活性化される時間を、特に光学面の各部分領域の汚染度又は酸化度に応じて個別に設定することもできる。
【0036】
各部分領域の汚染度又は酸化度を判定するために、光学装置は、例えばカメラ等の形態の検査デバイスを有し得る。動作の中断中にプラズマを発生させる場合、光学面の酸化又は汚染に関する場所依存情報を得るために動作の中断中にカメラ又は別の検査デバイスを内部に導入することができる。
【0037】
既に上述した例では、プラズマノズル（単数又は複数）又は電極（単数又は複数）が光学装置のビーム経路外に配置されるものとした。しかしながら、適当なアクチュエータを用いて、プラズマノズル（単数又は複数）又は電極（単数又は複数）を光学装置のビーム経路に導入し且つそれらを再度除去することも可能である。これは、大気圧プラズマの発生が光学装置の動作の中断中にのみ起こる場合に特に有用であり得る。
【0038】
既に上述した大気圧プラズマのクリーニング作業又は還元効果により、光学素子の反射率を高めることができ、すなわち光学素子を光学装置から取り外す必要がない。このように、光学装置から各光学素子を頻繁に取り外して構造的に同一の新たな光学素子に交換するか、又は反射コーティングを除去して除去後に再度施す必要がないようにすることができる。
【0039】
本発明のさらなる特徴及び利点は、本発明に必須の詳細を示す図面の図を参照した以下の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である。個々の特徴のそれぞれを、単独で又は本発明の一変形形態において複数の任意の組み合わせで実施することができる。
【0040】
例示的な実施形態を概略図に示し、以下で詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0041】
【図1】ＶＵＶリソグラフィ装置の形態のＶＵＶ波長域用の光学装置の概略図を示す。
【図2】ウェーハ検査システムの形態の光学装置の概略図を示す。
【図3】非酸化アルミニウム層及び照射により酸化されたアルミニウム層の波長依存の反射率の概略図を示す。
【図4a】アルミニウム層とアルミニウム層に施された水素触媒層とを有する反射コーティングを備えた光学素子の概略図を示す。
【図4b】アルミニウム層とアルミニウム層に施された水素触媒層とを有する反射コーティングを備えた光学素子の概略図を示す。
【図5a】反射光学素子の光学面で大気圧プラズマを発生させるための６つのプラズマノズルを備えたプラズマ発生デバイスを示す。
【図5b】反射光学素子の光学面で大気圧プラズマを発生させるための６つのプラズマノズルを備えたプラズマ発生デバイスを示す。
【図6a】反射光学素子の光学面で大気圧プラズマを発生させるための６つの電極を備えたプラズマ発生デバイスを示す。
【図6b】反射光学素子の光学面で大気圧プラズマを発生させるための６つの電極を備えたプラズマ発生デバイスを示す。
【発明を実施するための形態】
【0042】
図面の以下の説明において、同一又は機能的に同一の構成部品には同一の参照符号を用いる。
【0043】
図１は、特に１００ｎｍ～２００ｎｍ又は１９０ｎｍの範囲の波長用のＶＵＶリソグラフィ装置の形態の光学装置１を概略的に示す。ＶＵＶリソグラフィ装置１は、必須コンポーネントとして、照明系１２及び投影系１４の形態の２つの光学系を有する。ＶＵＶリソグラフィ装置１は、露光プロセスを実行するための放射源１０を有し、これは、例えば１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、又は１２６ｎｍのＶＵＶ波長域の波長の放射線１１を発するエキシマレーザとすることができ、ＶＵＶリソグラフィ装置１の一体部分であり得る。
【0044】
放射源１０が発した放射線１１は、照明系１２を用いて、レチクルとも称するマスク１３を完全に照明できるように調整される。図１に示す例では、照明系１２は、透過光学素子及び反射光学素子の両方を有する。例えば、放射線１１を集束させる透過光学素子１２０と、放射線１１を偏向させる反射光学素子１２１とを、図１に代表的に示す。既知のように、さまざまな透過光学素子、反射光学素子、又は他の光学素子を任意の所望のさらに複雑な方法で照明系１２において相互に組み合わせることができる。
【0045】
マスク１３は、投影系１４を用いて半導体コンポーネントの製造の一部として露光される素子１５、例えばウェーハに転写される構造を表面に有する。図示の例では、マスク１３は、透過光学素子として具現される。マスク１３は、代替的な実施形態において反射光学素子として具現することもできる。投影系１４は、図示の例では少なくとも１つの透過光学素子を有する。図示の例では、２つの透過光学素子１４０、１４１が代表的に示されており、これらは、例えばマスク１３上の構造をウェーハ１５の露光に望まれるサイズに縮小する働きをする。投影系１４にも、特に反射光学素子を設けることができ、任意の光学素子を任意の既知の方法で相互に組み合わせることができる。透過光学素子のない光学装置をＶＵＶリソグラフィに用いることもできることも指摘しておく。
【0046】
図２は、ウェーハ検査システム２の形態の光学装置の例示的な実施形態を概略的に示す。以下で行う説明は、マスク検査用の検査システムにも同様に当てはまる。
【0047】
ウェーハ検査システム２は、放射源２０を有し、その放射線２１は光学系２２によりウェーハ２５へ指向される。この目的で、放射線２１は、凹面ミラー２２０からウェーハ２５へ反射される。マスク検査システム２の場合、ウェーハ２５の代わりに検査対象のマスクを配置してもよい。ウェーハ２５で反射、回折、及び／又は屈折した放射線は、同じく光学系２２に関連するさらに別の凹面ミラー２２１により、さらなる評価用の検出器２３へ指向される。例として、放射源２０は、実質的に連続した放射スペクトルを提供するために１つの放射源のみ又は複数の個別の放射源の組み合わせであり得る。変更形態において、１つ又は複数の狭帯域放射源２０を用いることもできる。好ましくは、放射源２０が発生する放射線２１の波長又は波長帯は、１００ｎｍ～２００ｎｍ、特に好ましくは１１０ｎｍ～１９０ｎｍの範囲にある。
【0048】
例えば図１からのＶＵＶリソグラフィ装置１又は図２からのウェーハ又はマスク検査システム２等の光学装置の動作中、各反射光学素子１２１、２２０、２２１の反射光学面１２１ａ、２２１ａ、２２２ａの酸化が起こり得る。反射光学素子１２１、２２０、２２１は、ＶＵＶ放射線１１を反射する金属ミラー層を有することができ、アルミニウム層が、例えば１００ｎｍ～２００ｎｍの広い波長域で高い反射率を有する金属ミラー層であることが分かっている。
【0049】
一例として、このようなアルミニウム層の反射率Ｒを、約１２０ｎｍ～約２８０ｎｍの波長域の、すなわち約１００ｎｍ～２００ｎｍのＶＵＶ波長域のほぼ全体を包含する波長域の波長λの関数として図３に示す。この場合に図３に破線で示す曲線は、図示の波長域全体で０．９を超える非酸化アルミニウム層の反射率Ｒに対応する。
【0050】
図３に実線で示す曲線は、ＶＵＶ波長域の放射線１１、２１での照射により酸化されたアルミニウム層の反射率Ｒを示す。ここで該当する約２００ｎｍ未満の波長λに関する反射率Ｒが、著しく、具体的には約１４０ｎｍ未満の波長λで０．１未満の値まで低下することが明確に分かる。図３に示す反射率Ｒの曲線を用いると、金属ミラー層として働くアルミニウム層がＶＵＶ波長域の放射線１１の反射に用いられる場合に、その酸化を回避すべきであることは極めて明白である。
【0051】
図４ａ、図４ｂは、ＶＵＶ波長域の放射線１１を反射するよう具現され、図１又は図２の反射光学素子１２１、２２０、２２１のうちの１つを例えば形成し得る、光学素子４を示す。図４ａ、図４ｂに示す光学素子４は、基板４１を有するミラーであり、基板４１は、図示の例では石英（ガラス）、特にチタンドープ石英ガラス、セラミック、又はガラスセラミックであり得る。反射コーティング４２が基板４１に施され、上記反射コーティングは、金属ミラー層として働く連続アルミニウム層４３を有する。アルミニウム層４３は、基板４１に直接施すことができる。図４ａ、図４ｂに示す例では、接着促進層４４の形態の機能層がアルミニウム層４３と基板４１との間に施される。接着促進層４４の材料は、多数の材料から選択することができるが、基板４１及びアルミニウム層４３の両方に十分な接着があるように注意すべきである。他の機能層、例えば平滑化層及び／又は研磨層を、アルミニウム層４３と基板４１との間に設けてもよい。
【0052】
図４ａ、図４ｂに示す例では、活性水素中又は水素ラジカル中の分子状水素Ｈ２の解離に役立つ水素触媒層４５が、アルミニウム層４３に施される。水素触媒層４５の材料は、例えばＲｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、又はＲｈであり得る。
【0053】
上記材料は、ＶＵＶ波長域の放射線１１に対して比較的低い反射率を有する。したがって、図４ａ、図４ｂに示す例では１．０ｎｍ未満である水素触媒層４５の厚さＤができる限り薄ければ有益である。このような小さな厚さＤを有する水素触媒層４５は、完全に被覆するように、すなわち密閉層の形態でアルミニウム層４３に施すことはできず、図４ａ、図４ｂに示すように、水素触媒層４５の島状の離間した材料の蓄積物がアルミニウム層４３上に形成される。
【0054】
水素触媒層４５によるアルミニウム層４３の被覆率は、約１０％～約９０％、好ましくは３０％～７０％であり、小さな厚さＤを有する水素触媒層４５の実現を可能にするので光学素子５の反射率Ｒが低下しすぎず、さらに、ＶＵＶ放射線１１、２１での照射中のアルミニウム層４３の酸化を防止するのに十分な水素触媒層４５の解離効果が可能となる。
【0055】
水素触媒層４５の保護効果の必要条件は、反射光学素子４の環境中で分子状水素Ｈ２を利用可能であることである。図１に示すＶＵＶリソグラフィ装置１における分子状水素Ｈ２は、照明系１２のハウジング１２２に形成されたガス入口１２３を介して、反射光学素子１２１が配置されたハウジング１２２の内部１２２ａに供給される。この目的で、ガス入口１２３は、分子状水素Ｈ２を収容するガスリザーバ（図示せず）を有する。十分な量の分子状水素Ｈ２が反射光学素子１２１の環境中に存在する場合、これは、水素触媒層４５で活性水素に変換されることができ、したがってアルミニウム層４３を酸化から保護する。
【0056】
照明系１２のハウジング１２２の内部１２２ａに設置されると、反射光学素子１２１は、概して大気に曝され、これが水素触媒層４５又はアルミニウム層４３の不可逆的である可能性がある酸化につながり得る。したがって、図４ｂに例として示すように、水素触媒層４５に保護層４６を施すことが有益である。保護層４６は、アルミニウム層４３及び水素触媒層４５の両方を覆う密閉層を形成すべきである。保護層４６は、水素触媒層４５に永久的に施すことができる。この場合、保護層４６の材料は、アルミニウム層４３に良好な保護効果を与える透明材料とすべきである。この場合、保護層４６の材料は、例えばフッ化物材料、例えばＡｌＦ３の形態の例えば金属フッ化物であり得る。
【0057】
代替として、保護層４６は、水素触媒層４５及びアルミニウム層４３に可逆的に施すことができる。この場合、保護層４６は、反射光学素子１２１が照明系１２２に導入された後に再度除去されることができる。この目的で、ＶＵＶ波長域の放射線１１での照射時及び／又は（分子状）水素Ｈ２との接触時に剥離される材料が、保護層４６に用いられる。照射に起因して剥離され得る保護層４６の材料は、炭素又は少なくとも１つの炭化水素、例えばパリレンであり得る。
【0058】
アルミニウム層４３、それに施された水素触媒層４５、及びそれに施される可能がある保護層４６は、原子層堆積により堆積させることが好ましい。原子層堆積は、特に薄く平滑な層の堆積を可能にし、且つこのようにして、吸収に起因した反射率の損失及び散乱の低減を可能にする。原子層堆積のほかに、他のコーティングプロセス、例えばマグネトロンスパッタリング、イオンアシスト蒸着、プラズマ強化蒸着、熱蒸着等も適している。
【0059】
図２に示すウェーハ検査システム２の反射光学素子２２０、２２１も、図４ａ、図４ｂに関連して記載したように設計することができる。ウェーハ検査システム２の光学系２２は、ハウジング２４を有し、その内部２４ａには２つの反射光学素子２２０、２２１が配置される。分子状水素Ｈ２をハウジング２４の内部２４ａに供給することができるガス入口２６が、ハウジング２４に形成される。
【0060】
図５ａ、図５ｂは、ＶＵＶ波長域の放射線１１、２１を反射するよう設計され、図１又は図２の反射光学素子１２１、２２０、２２１のうちの１つを例えば形成し得る、反射光学素子５を示す。図５ａ図５ｂの反射光学素子５は、実質的に図４ａ、図４ｂに示す反射光学素子４のように設計されるが、水素触媒層４５も保護層３６も有しておらず、すなわち、アルミニウム層４３が環境に直接曝され、その上部が反射光学面５ａを形成する。
【0061】
反射光学素子５のアルミニウム層４３を酸化から保護するために、図５ａ、図５ｂの反射光学素子５が配置される各光学装置１、２は、反射光学素子５の反射光学面５ａ上で大気圧プラズマ５１を発生させるプラズマ発生デバイス５０を有する。この目的で、プラズマ発生デバイス５０は、プラズマノズル５２ａ～５２ｆの形態の６つのガス入口を有し、これらは、上面図では円形である光学面５ａの周りに周方向に均一な分配で、具体的には図５ｂに破線で示すＶＵＶ放射線１１、２１のビーム経路５３の外側に配置される。
【0062】
プラズマノズル５２ａ～５２ｆは、各プラズマガス流の形態のプラズマガス５４ａ～５４ｆを光学面５ａに供給するよう設計される。図５ａ、図５ｂに示す例では、各プラズマガス流５４ａ～５４ｆは、上面図では円形である光学面５ａの円弧を形成する光学面５ａの６つの部分領域５ａ～５ｆのうちの１つにそれぞれ供給される。反射光学素子５の横断面を示す図５ｂで見ることができるように、各プラズマノズル５２ａ～５２ｆは、したがってプラズマガス流５４ａ～５４ｆも、光学面５ａに対して斜めに向けられる。
【0063】
図示の例では、プラズマ発生デバイス５０は、水素プラズマ５１を発生させるよう設計される。この目的で、プラズマノズル５２ａ～５２ｆから出るプラズマガス流５４ａ～５４ｆは、例えば窒素、希ガス、又は上記ガスの混合物の形態のフラッシングガスに加えて、比較的低比率の水素を有する。（分子状）水素Ｈ２をプラズマガス５４ａ～５４ｆに添加することにより、大気圧プラズマ５１のクリーニング効果が向上し、照射中に光学面５ａ上に形成された薄い酸化アルミニウム層がアルミニウムに再還元される。
【0064】
図３に関連して上述したように、反射光学素子５の反射率Ｒをこのように著しく高めることができる。反射光学素子５も位置付けられている各内部１２２ａ、２４ａに通常配置されるプラズマノズル５４ａ～５４ｆの使用により、各内部１２２ａ、２４ａに分子状水素Ｈ２を供給するための図１及び図２に示すガス入口１２３、２６を省くことができる。
【0065】
図６ａ、図６ｂは、ＶＵＶ波長域の放射線１１、２１を反射するよう設計され、図１又は図２からの反射光学素子１２１、２２０、２２１のうちの１つを例えば形成し得る反射光学素子６の光学面６ａで大気圧プラズマ６１を発生させるのに用いられる、プラズマ発生デバイス６０を示す。図６ａ、図６ｂのプラズマ発生デバイス６０が図５ａ、図５ｂに示すプラズマ発生デバイス５０と異なるのは、反射光学素子６の光学面６ａで大気圧プラズマ６１を発生させるために６つの先鋭電極（pointed electrodes）６２ａ～６２ｆを有する点である。６つの電極６２ａ～６２ｆは、光学素子６が用いられる光学装置１、２のビーム経路６３の外側に配置される。
【0066】
プラズマ発生デバイス６０は、電極６２ａ～６２ｆと規定電位に保たれ図示の例では接地電位に接続されたアルミニウム層５４の光学面６ａとの間に電位差を発生させ、その結果として、各電極６２ａ～６２ｆと光学面６ａとの間に光学面６ａまで延びる大気圧プラズマ６１ができる。図６ａ、図６ｂに示すプラズマ発生デバイス６０では、各電極６２ａ～６２ｆは、円弧を形成する光学面６ａの部分領域６５ａ～６５ｆにそれぞれ割り当てられる。プラズマガス６４は、この例では図１又は図２からの関連の内部１２２ａ、２４ａへの各ガス入口１２３、２６を介して、光学面６ａの環境に供給される。ここで、図１及び図２に示すように、ガス入口１２３、２６を介して内部１２２ａ、２４ａに分子状水素Ｈ２をさらに供給できるが、これは概して少量の添加剤（small admixture）の形態でプラズマガス６４に添加される。
【0067】
図５ａ、図５ｂに示すプラズマ発生デバイス５０及び図６ａ、図６ｂに示すプラズマ発生デバイス６０の両方において、光学面５ａ、６ａ上の各大気圧プラズマ５１、６１は場所に応じて変わり得る。この目的で、プラズマノズル５２ａ～５２ｆ又は電極６２ａ～６２ｆを個別に制御することができる。例えば、図５ａ、図５ｂに示すプラズマ発生デバイス５０では、各プラズマノズル５２ａ～５２ｆを通る流れ及び／又はプラズマガス流５４ａ～５４ｆが光学面５ａの各部分領域５５ａ～５５ｆへ流れる時間を個別に設定することができる。これに対応して、光学面６ａの各部分領域６５ａ～６５ｆで発生する水素プラズマ６１の強弱を変えるために、各電極６２ａ～６２ｆと光学素子６又はアルミニウム層４３との間の電位又は電位差を変えることもできる。
【0068】
このように、各プラズマ発生デバイス５０、６０を用いて、光学面５ａ、６ａのうち以前に酸化又は汚染された部分領域５５ａ～５５ｆ、６５ａ～６５ｆで狙い通りにプラズマクリーニングを実行することができる。光学面５ａ、６ａのうち各関連部分領域５５ａ～５５ｆ、６５ａ～６５ｆに属さない場所のプラズマノズル５２ａ～５２ｆ又は電極６２ａ～６２ｆによっても、（あまり強くない）大気圧プラズマ５１、６１が発生するので、全てのプラズマノズル５２ａ～５２ｆ又は全ての電極６２ａ～６２ｆを活性化して大気圧プラズマ５１、６１を発生させることは必ずしも必要でない。図５ａ、図５ｂ及び図６ａ、図６ｂに示す６つのプラズマノズル５２ａ～５２ｆ又は６つの電極６２ａ～６２ｆの数は、一例にすぎず、すなわち、プラズマ発生デバイス５０、５１は、より少数又は多数のプラズマノズル５２ａ～５２ｆ又は電極６２ａ～６２ｆを有することもできる。
【0069】
図５ａ、図５ｂ及び図６ａ、図６ｂに示すプラズマ発生デバイス５０、６０を用いて、反射光学素子５、６の前側の反射面５ａ、６ａで大気圧プラズマ５１、６１を発生させることができるだけでなく、透過光学素子、例えば図１に示す投影系１４の２つの透過光学素子１４０、１４１でも大気圧プラズマ５１、６１を発生させることができる。この場合、大気圧プラズマ５１、６１を用いて、汚染物質を各透過光学面１４０ａ、１４０ｂ、１４１ａ、１４１ｂから除去することができる。クリーニング効果を高めるために、反応性ガス成分、例えば上述の水素又はおそらく酸素若しくは水を、大気圧プラズマ５１、６１の発生に用いられるプラズマガスに添加することができる。これが可能なのは、酸素の酸化効果により損傷を受ける可能性があるアルミニウム層４３又は任意の他の材料でできた層を有する反射光学素子が、投影系１４に配置されていないからである。
【0070】
既に上述した措置は、アルミニウム層４３の酸化による反射光学素子１２１、２２０、２２１の反射率Ｒの低下を抑えることができる。大気圧で水素プラズマ５１、７２を発生させることにより、アルミニウム層５４の酸化反応をさらに逆転させることができ、すなわち、すでに形成された酸化アルミニウムを金属アルミニウムに再還元することができる。大気圧プラズマ５１、６１の作用により、透過光学素子１４０、１４１の光学面１４０ａ、１４０ｂ、１４１ａ、１４１ｂも汚染物質の除去によりクリーニングすることができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4a】
【図4b】
【図5a】
【図5b】
【図6a】
【図6b】
【国際調査報告】