JP5737983B2 - 露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、露光装置および該露光装置によってデバイスを製造するデバイス製造方法に関する。

半導体集積回路の微細なパターンを持つ半導体集積回路の製造において、露光装置が使用される。露光装置において使用される光の波長は、パターンの微細化に伴って短くなっている。現在、軟Ｘ線を用いる試みがなされている。波長が１〜１００ｎｍの軟Ｘ線領域では、すべての物質が強い吸収を持つため、可視光領域のように屈折を利用した透過型の光学素子は存在せず、極薄い薄膜フィルタや多層膜が形成された反射鏡が光学素子として用いられる。例えば、波長が１１ｎｍ、１３ｎｍ付近では直入射反射率で７０％程度の反射率が得られる多層膜鏡が製作されており、この多層膜を有する反射光学系を備える露光装置が提案されている。薄膜フィルタや多層膜を利用する場合、軟Ｘ線領域ではすべての物質が強い吸収を持つため、その表面に付着する汚れは大きな問題となる。軟Ｘ線は空気にも吸収されるため、光路を真空にする必要がある。しかし、通常の排気系からはごく僅かにオイルなどが逆流し、その状態で軟Ｘ線が照射されると、光学素子の表面には炭素汚れが形成される。これは、カーボンコンタミと呼ばれる。これにより、軟Ｘ線の透過率や反射率が低下する。軟Ｘ線を使う露光装置では、露光時にレジストと呼ばれる感光性の高分子が塗布されたウエハが真空容器内に搬入されるが、そのレジストから発生する微量なガスも炭素汚れの原因となりうる。物質表面の洗浄法として最も一般的に用いられている方法は、薬液による処理と純水によるリンスを組み合わせた湿式洗浄法である。この洗浄法は、半導体集積回路の製造過程などおいては非常に広く用いられており、薬液と純水の純度、清浄度を上げることによってより微細な付着物の除去に対応してきた。しかし、薬液と純水を大量に消費するなどの点で問題も抱えている。近年、微細な水滴を超高速で吹き付ける方法、パルス光を照射する方法、ラジカルを照射する方法など他の洗浄法も提案されている。付着物が炭素を主成分とする有機物等の場合には、酸素を含む雰囲気中で紫外光を照射することによって付着物を除去する方法もある（特許文献１）。この場合、酸素分子に紫外光が照射されることによって活性酸素が生成され、活性酸素が付着物中の炭素原子と反応して二酸化炭素となって除去される。

特開２０００−８８９９９号公報

従来の方法では、紫外光が雰囲気中の酸素に吸収されてしまうために十分な除去速度が得られず、除去に長い時間がかかってしまう。付着物質の除去時間の増大は露光装置のダウンタイムの増大につながるために望ましいことではない。このような理由により、効率良く軟Ｘ線光学素子の表面に付着した物質を除去する技術が求められていた。ここまで軟Ｘ線光学素子について説明してきたが、光学素子に対する炭素の付着は、紫外光を使用する光学素子などの他の光学素子においても反射率または透過率の低下などの問題を起こしうる。また、荷電粒子線を使用する露光装置（荷電粒子線露光装置または荷電粒子線描画装置）の場合も、光学素子（光線に対する光学素子の作用と同様の作用を荷電粒子線に対して有する素子）に炭素などの物質が付着しうる。付着した物質は、帯電することにより、適正な露光または描画の妨げとなりうる。

本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたもので、光学素子の表面に付着した物質を効率良く除去することを目的とする。

本発明の１つの側面は、露光ビームによって基板を露光する露光装置に係り、前記露光装置は、光学素子を含み、前記露光ビームを前記基板に投影する投影系と、前記投影系を取り囲む容器と、前記容器の中に酸素が存在する環境で前記光学素子に紫外光を照射して前記光学素子を洗浄する洗浄機構と、を備え、前記洗浄機構は、前記紫外光を発生する光源と前記光学素子との間の前記紫外光の光路の少なくとも一部を取り囲み、射出窓を有する管部材と、前記露光ビームの光路上の位置と前記露光ビームの光路の外側の位置との間で前記管部材を駆動する駆動機構と、前記管部材の外側の空間における酸素分圧よりも前記管部材の内側の空間における酸素分圧が低くなるように前記管部材の内側の空間の環境を調整する調整部と、を含み、
前記洗浄機構は、前記管部材が前記駆動機構によって前記露光ビームの光路上の前記位置に駆動された状態で、前記管部材の内側の空間を通過した前記紫外光を前記射出窓を介して前記光学素子に入射させるように構成され、前記光源および前記駆動機構は、前記容器の外側に配置され、前記管部材は、前記容器の壁に設けられた孔部を貫通しており、前記孔部には、前記管部材と前記容器の前記壁との隙間を前記管部材が移動可能な状態でシールするシールが設けられている。

本発明によれば、光学素子の表面に付着した物質を効率良く除去することができる。

本発明の第１実施形態に係る露光装置の概略構成図である。 紫外光を射出する射出窓の近傍を示す概略図である。 紫外光を射出する射出窓の近傍を示す概略図である。 紫外光を射出する射出窓の近傍を示す概略図である。 本発明の第２実施形態に係る露光装置の概略構成図である。 本発明の第３実施形態に係る露光装置の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る洗浄方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の第４実施形態に係る露光装置の概略構成図である。

［第１実施形態］
図１を参照しながら本発明の第１実施形態の露光装置ＥＸ１について説明する。露光装置ＥＸ１は、軟Ｘ線縮小投影露光装置として構成されているが、本発明の露光装置はこれには限定されず、物質が付着しうる光学素子を有するあらゆる露光装置に適用されうる。図１において、２はレーザー、４は集光鏡、６は光源（発光点）、１１は第１光源ユニット、１２は照明系の多層膜反射鏡、１３はレチクル（原版）ステージ、１４はレチクル（原版）である。１６ａは投影系の第１多層膜反射鏡、１６ｂは投影系の第２多層膜反射鏡、１６ｃは投影系の第３多層膜反射鏡、１６ｄは投影系の第４多層膜反射鏡、１６ｅは投影系の第５多層膜反射鏡、１６ｆは投影系の第６多層膜反射鏡である。２２はウエハ（基板）、２４は真空容器（容器）、２６はウエハ（基板）ステージ、２８はガス排気口、２９はガス導入口である。３０は射出窓、３２は紫外光反射鏡、３６は紫外光、３８は管部材（中空の導光部材）、４０は第２光源ユニット、４４は駆動機構、４５は調整部、４６はシール、ＣＬは洗浄機構である。

第１光源ユニット１１は、レーザー２から光源（発光点）６に向けてレーザー光を照射することによって露光光（露光ビーム）としての軟Ｘ線（軟Ｘ線ビームまたは極端紫外光ビーム）を発生する。ここで、ビーム(beam)は、進行する（典型的には、特定の方向に進行する）波（典型的には、粒子のように振舞う波長の短い波）や粒子（典型的には、荷電粒子）の集団をいうものとする。軟Ｘ線は、集光鏡４により集光され、照明系を構成する多層膜反射鏡１２を介してレチクルステージ１３に設置されたレチクル１４を照明する。レチクル１４で反射した軟Ｘ線は、レチクルのパターンを縮小投影するための投影系を構成する第１多層膜反射鏡１６ａへと向かう。そして、軟Ｘ線は、投影系を構成する第１〜第６多層膜反射鏡１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｆを介してウエハステージ２６上に設置されたウエハ２２にレチクル１４のパターンの像を形成する。つまり、第１光源ユニット１１から供給される露光光によって照明されたレチクル１４のパターンが投影系によってウエハ２２に投影される。集光鏡４、照明系（多層膜反射鏡１２）、レチクルステージ１３、投影系（多層膜反射鏡１６ａ〜１６ｆ）およびウエハステージ２６は、真空容器２４の中に配置されている。真空容器２４は、その中の気体を排気口２８を通して排出することによって１Ｐａ以下の圧力に維持されうる。

第１〜第６多層膜反射鏡１６ａ〜１６ｆが長時間にわたって使用されると、露光装置ＥＸ１を構成する部材からのアウトガスやウエハ２２に塗布されたレジストから発生する炭素化合物により第１〜第６多層膜反射鏡１６ａ〜１６ｆの表面に炭素汚れが形成される。炭素汚れは、軟Ｘ線の反射率を著しく低下させる。そこで、酸素が存在する環境で第１〜第６多層膜反射鏡１６ａ〜１６ｆに紫外光３６を照射することによって第１〜第６多層膜反射鏡１６ａ〜１６ｆの表面を洗浄する。この洗浄は、洗浄スケジュールに従って、あるいは、随時になされうる。あるいは、この洗浄は、真空容器２４内に設けられたセンサー（不図示）を使って付着物もしくは光学特性の変化量を監視しその値が予め定められた値に達した時点で実行されてもよい。

露光装置ＥＸ１は、１または複数の洗浄機構ＣＬを備えている。洗浄機構ＣＬは、例えば、第２光源ユニット４０と、管部材３８と、紫外光反射鏡３２と、駆動機構４２、４４（駆動機構４２については、図２Ａ〜２Ｃ参照）とを含みうる。第２光源ユニット４０は、露光光を発生する光源ユニットとは異なる波長の光である紫外光（洗浄光）を発生する。管部材３８は、第２光源ユニット４０と洗浄対象の光学素子との間の光路の一部を取り囲むように配置されている。管部材３８の断面形状は、特定の形状に限定されないが、例えば、四角形等の多角形、円形、楕円形でありうる。紫外光反射鏡３２は、第２光源ユニット４０から供給される紫外光を反射する。駆動機構４２、４４は、紫外光を照射すべき領域を変更あるいは走査する走査機構を構成する。調整部４５は、管部材３８の内側の空間の環境を調整する。図１に示す例では、露光装置ＥＸ１は、多層膜反射鏡１６ａ〜１６ｄを紫外光によって洗浄する洗浄機構ＣＬと、多層膜反射鏡１６ｅ〜１６ｆを紫外光によって洗浄する洗浄機構ＣＬとを備えている。

図２Ａ〜２Ｃは、多層膜反射鏡１６ａ〜１６ｄを洗浄する洗浄機構ＣＬにおける管部材３８の先端部の概略構成を示す図である。なお、多層膜反射鏡１６ｅ〜１６ｆを洗浄する洗浄機構ＣＬも同様の構成を有しうる。図２Ａ〜２Ｃにおいて、４２は駆動機構である。紫外光３６は、紫外光反射鏡３２によって反射され集光される。紫外光反射鏡３２によって反射された紫外光３６は、射出窓３０を通って第３多層膜反射鏡１６ｃに照射される。第３多層膜反射鏡１６ｃに対する紫外光（洗浄光）の照射領域が第３多層膜反射鏡１６ｃに対する軟Ｘ線（露光光）の照射領域よりも小さい場合には、該軟Ｘ線の照射領域を洗浄するためには、紫外光を走査する必要がある。紫外光反射鏡３２が駆動機構４２によって回転駆動され、第３多層膜反射鏡１６ｃ上のｘ軸方向に沿って紫外光が走査されうる。即ち、紫外光反射鏡３２および駆動機構４２によって紫外光を走査する１つの走査機構が構成される。管部材３８が駆動機構４４によって駆動されることにより、ｙ軸に沿って紫外光が走査されうる。即ち、駆動機構４４によって紫外光を走査する他の１つの走査機構が構成される。この実施形態では、駆動機構４２および駆動機構４４によって紫外光が２次元的に走査されうる。この実施形態では、駆動機構４４および第２光源ユニット４０は、真空容器２４の外部に配置され、管部材３８は、真空容器２４の壁に設けられた孔部を貫通している。この孔部には、管部材３８と壁との隙間をシールするシール４６が設けられている。第２光源ユニット４０は、発生する紫外光の強度を変更する機能を有しうる。駆動機構４４および第２光源ユニット４０は、真空容器２４の中に配置されてもよい。

また、図２Ｂに例示されるように、駆動機構４２によって紫外光反射鏡３２を１８０度回転させることによって、第４多層膜反射鏡１６ｄに紫外光を照射し洗浄することもできる。また、図２Ｃに例示されるように、駆動機構４４によって管部材３８を駆動することによって、第１および第２多層膜反射鏡１６ａ、１６ｂを洗浄可能な位置に紫外光反射鏡３２を配置することができる。洗浄機構ＣＬは、紫外光の集光角（あるいは焦点）を変更するためのズーム機構を備えてもよい。例えば、射出窓３０から多層膜反射鏡１６ａ〜１６ｄまでの距離に応じて集光角を変更することができる。集光角は、洗浄のために必要とされる紫外光の強度に応じて決定されてもよい。なお、この実施形態では、紫外光反射鏡３２に凹のパワーを持たせて紫外光を集光させるが、紫外光反射鏡３２のパワーは、洗浄すべき反射鏡の形状および配置等に応じて決定されうる。紫外光反射鏡３２は、平面鏡であってもよいし、凸のパワーを有してもよい。

図５は、露光装置ＥＸにおける光学素子の洗浄処理を説明するためのフローチャートである。この洗浄処理は、露光装置ＥＸが備える制御部ＣＮＴによって制御されうる。制御部ＣＮＴは、例えば、予め定められた洗浄スケジュールに従って洗浄処理を開始しうる。あるいは、制御部ＣＮＴは、オペレータ又は上位制御装置からの指示に従って随時に洗浄処理を開始しうる。あるいは、制御部ＣＮＴは、前述のセンサーによって検出された付着物もしくは光学特性の変化量が予め定められた値に達した時点で洗浄処理を開始しうる。ステップＳ１０２では、制御部ＣＮＴは、駆動機構４４を動作させて管部材３８を真空容器２４内の洗浄対象の光学素子（ここでは、多層膜反射鏡１６ａ〜１６ｆ）を洗浄するための作業位置に位置決めさせる。

ステップＳ１０３では、制御部ＣＮＴは、真空容器２４内に配置されている機器のうち所定電圧（例えば１００Ｖ）以上の電圧が供給されている機器に対する電力供給を停止する。これにより、真空容器２４内の圧力を上昇させたときに真空容器２４内で放電が発生することが防止される。ここで、放電源としては、例えば、光学素子の近傍のペルチェ素子などが考えられる。

ステップＳ１０４では、制御部ＣＮＴは、不図示の環境調整部に指令を送ることにより、真空容器２４内の環境を洗浄用の環境に調整させる。洗浄用の環境は、例えば、酸素分圧が１００（Ｐａ）〜３００００（Ｐａ）の範囲である環境である。不図示の環境制御部は、例えば、真空容器２４内の酸素分圧をモニターしながら、ガス導入口２９を通して真空容器２４内に酸素ガスを供給する。ここで、酸素ガスの代わりに、酸素原子を含有する他の酸素含有ガス（例えばオゾンガス）を使用してもよい。酸素含有ガスは、紫外光の吸収が小さい他のガス（例えば、窒素）を含んでもよい。また、光源（発光点）６側の空間と投影系側の空間とを隔絶するためのバルブ（不図示）を設けて、酸素ガスを真空容器２４の投影系側の空間に供給する前にバルブを閉じてもよい。

ステップＳ１０５では、制御部ＣＮＴは、調整部４５に指令を送ることにより、洗浄機構ＣＬの管部材３８の内部の環境を調整させる。調整部４５は、管部材３８の外側かつ真空容器２４の内側の空間における酸素分圧よりも管部材３８の内側の空間における酸素分圧が低くなるように管部材３８の内側の空間の環境を調整する。これにより、管部材３８の内側の空間を通過する際の紫外光３６の減衰を低減し、炭素汚れの洗浄の効率を向上させることができる。調整部４５は、例えば、管部材３８の内部の酸素分圧が所定値（例えば、１０（Ｐａ））未満になるように管部材３８の内部を減圧する。ここで、管部材３８の内部を効率良く紫外光を伝達させるためには、酸素の分圧が１０（Ｐａ）未満であることが好ましい。あるいは、調整部４５は、紫外光３６の吸収が小さいガス、例えば窒素ガスを管部材３８に供給してもよい。さらに、紫外光３６の吸収が小さいガスを管部材３８内に供給する場合、真空容器２４内の圧力（即ち、管部材３８の外側の圧力）と等しくなるように管部材３８内にガスを供給してもよい。この場合、管部材３８の内部と外側（真空容器２４内）との圧力差を小さくすることができるので、射出窓３０を薄くすることができる。これは、射出窓３０による紫外光の吸収を低下させ、紫外光の利用効率を向上させる。

ステップＳ１０６では、制御部ＣＮＴは、洗浄機構ＣＬに洗浄対象の光学素子（ここでは、多層膜反射鏡１６ａ〜１６ｆのいずれか）を洗浄させる。洗浄機構ＣＬは、第２光源ユニット４０から出射された紫外光３６を紫外光反射鏡３２で反射させて射出窓３０を通して洗浄対象の光学素子に照射する。真空容器２４の内側の空間は、酸素ガス（酸素含有ガス）が存在する環境に調整されているので、紫外光３６が入射されると、活性酸素が生成されて、これが付着物である炭素と反応して二酸化炭素となる。これにより、炭素汚れが光学素子の表面から除去される。排気口２８には、酸素ガス（酸素含有ガス）への紫外光の照射によって発生しうるオゾンを除去する装置が配置されうる。

ステップＳ１０７では、制御部ＣＮＴは、真空容器２４内に設けられたセンサー（不図示）を用いて、付着物もしくは光学特性の変化量を計測する。制御部ＣＮＴは、センサーによって検出された付着物もしくは光学特性を示す値が許容値を満たしていなければ、ステップＳ１０６を再度実行し、許容値を満たしていれば、処理をステップＳ１０８に進める。ステップＳ１０８では、制御部ＣＮＴは、洗浄すべき他の光学素子があるかどうかを判断し、洗浄すべき他の光学素子があれば、ステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９では、制御部ＣＮＴは、駆動機構４４を動作させて、管部材３８を洗浄対象の光学素子を洗浄するための作業位置に位置決めさせる。その後、ステップＳ１０６が当該洗浄対象の光学素子に対して実行される。ステップＳ１０８において、洗浄すべき他の光学素子がないと判断した場合には、制御部ＣＮＴは、洗浄処理を終了する。

［第２実施形態］
図３を参照しながら本発明の第２実施形態の露光装置ＥＸ２について説明する。第２実施形態は、ベローズ３４を有する点で第１実施形態の露光装置ＥＸ１と異なる。ベローズ３４は、管部材３８を真空容器２４の外部環境から遮断するように、真空容器２４の壁と駆動機構４４との間に配置されうる。

［第３実施形態］
図４を参照しながら本発明の第３実施形態の露光装置ＥＸ３について説明する。第３実施形態は、管部材３８に代えて中実の導光部（即ち、紫外光の光路が固体からなる導光部であり、中実の導光部材ともいう。）を有する点で第１実施形態の露光装置ＥＸ１と異なる。導光部５０は、例えば、光ファイバーでありうる。導光部５０は、紫外光３６を第１〜第６多層膜反射鏡１６ａ〜１６ｆの近傍まで導くように配置されている。中実の導光部５０を採用することにより、酸素による紫外光３６の吸収の問題を解消し、洗浄の効率を向上させることができる。

第１および第２実施形態では、紫外光３６が管部材３８内の酸素含有ガスが充填された空間を通り、紫外光反射鏡３２によって反射されて射出窓３０を通って第１〜第６多層膜反射鏡１６ａ〜１６ｆに照射される。第３実施形態では、紫外光３６は、中実の導光部（光ファイバー）５０の中を全反射しながら進行し、導光部５０の射出部３１から射出されて第１〜第６多層膜反射鏡１６ａ〜１６ｆに照射される。中実の導光部５０の構成材料としては、例えば、紫外光の吸収の少ないＭｇＦ_２を用いることができる。このような中実の導光部５０の採用により、酸素による紫外光の吸収を低減し、第１〜第６多層膜反射鏡１６ａ〜１６ｆに紫外光３６を高照度で照射することができる。

第３実施形態の洗浄機構ＣＬは、第１〜第６多層膜反射鏡１６ａ〜１６ｆのそれぞれの面が紫外光３６で走査されるように射出部３１を駆動する駆動機構６０を有する。駆動機構６０は、露光ビームの経路中に射出部３１を移動させたり、該経路中から射出部３１を退避させたりすることができるように構成されうる。駆動機構６０は、例えば、１または複数の関節を有するロボットでありうる。さらに、射出部３１は、紫外光を拡散させて射出できるように構成されてもよいし、紫外光を局所に集光させるように構成されてもよい。ここで、露光装置ＥＸ３は、単一の洗浄機構ＣＬを備えてもよいし、複数の洗浄機構ＣＬを備えてもよい。露光装置ＥＸ３が単一の洗浄機構ＣＬを備える場合には、当該単一の洗浄機構ＣＬによって第１〜第６多層膜反射鏡１６ａ〜１６ｆを洗浄することができるように射出部３１を駆動する駆動機構６０が構成されうる。露光装置ＥＸ３が複数の洗浄機構ＣＬを備える場合には、各洗浄機構ＣＬは、担当する光学素子を洗浄することができるように射出部３１を駆動する駆動機構６０が構成されうる。第３実施形態によれば、紫外光を導く機構が簡単であり、しかも、紫外光の光路の環境を調整する必要がない。

［第４実施形態］
図６は、第４実施形態の荷電粒子線露光装置（荷電粒子線描画装置）を示す概略図である。荷電粒子線（荷電粒子ビーム）として電子線（電子ビーム）を用いる例を以下に説明するが、イオン線（イオンビーム）等の他の荷電粒子線を用いてもよい。図６において、電子銃５１はクロスオーバー像５２を形成する。クロスオーバー５２から発散した電子線５３は、コリメーターレンズ５４の作用により平行ビームとなり、マルチ電子線光学系を構成するアパーチャアレイ５５に入射する。アパーチャアレイ５５は、マトリクス状に配列した複数の円形状の開口を有し、入射した電子線５３は複数の電子線に分割される。アパーチャアレイ５５を通過した電子線は、円形状の開口を有した３枚の電極板（図６では、３枚を一体で図示している）から構成される静電レンズアレイ５６に入射する。静電レンズアレイ５６を通過した電子線が最初にクロスオーバーを形成する位置に小さな開口をマトリクス状に配置したストッピングアパーチャアレイ５８が配設されている。このストッピングアパーチャアレイ５８を使ったブランキング動作は、ブランカーアレイ５７により実行される。このストッピングアパーチャアレイ５８を通過した電子線は、第２の静電レンズアレイ６０により結像され、ウエハまたはマスクなどの試料６１上に元のクロスオーバー２の像を結像する。パターンの描画中は、試料６１はＸ方向に試料ステージ６２により連続的に移動し、レーザ測長機による実時間での測長結果を基準として試料６１の表面上の像がディフレクター５９でY方向に偏向され、かつブランカーアレイ５７でブランキングされる。上記の動作によって、所望の潜像をレジストに形成することができる。これらの構成要素は、真空容器２４の内部に配置される。また、電子線露光装置は、真空ポンプ等の排気機構を備え、排気口２８を介して排気することにより真空容器２４の内部に真空環境（例えば１×１０^−５Pa以下の圧力）を形成する。特に電子レンズ部は高い真空度が要求されるため、ガスの発生が多い試料ステージ部とは別に排気系を設置する場合もある。

この電子線露光装置において、コリメーターレンズ５４、アパーチャアレイ５５、静電レンズアレイ５６、ブランカーアレイ５７、ストッピングアパーチャアレイ５８、ディフレクター５９、第２の静電レンズアレイ６０を含む光学ユニットに汚染物が付着する。このような汚染物として、例えば炭素が挙げられ、電子線露光装置を構成する部材から放出されるアウトガスや、試料に塗布されたレジスト（感光剤）から放出される炭素化合物が要因となる。これらの炭素化合物が光学ユニット表面に吸着し、そこに、電子線が照射されることによって光化学反応（放射線化学反応）し、炭素として表面に付着する。この汚染物は、電子線５３および電子線５３によって生成される二次電子や反射電子が照射されることによってプラスもしくはマイナスに帯電し、電子線５３の電子に引力もしくは斥力を与えることによって、電子線５３の電子が所望の軌道から外れる。それによって、所望のパターンが得られないという問題が生じる。特にレジストに近い第二の静電レンズアレイ６０では、レジストから放出される炭素化合物の影響を強く受けるため、試料６１を露光するときにレジストから放出される炭素化合物と、同時に発生する二次電子とが反応して汚染物が付着し易い。

本実施形態において、電子線露光装置は洗浄機構ＣＬを備えており、洗浄時には酸化性ガスを電子線露光装置内に導入した状態で、洗浄装置が生成した紫外線を光学ユニットに供給する。その結果、被洗浄部に吸着した酸化性ガスに紫外線を照射することによって生成した活性種と汚染物とを反応させて、汚染物を除去する。ここでは、例示的に、酸化性ガスとして酸素を用いた場合について説明してゆく。なお、酸素以外にもオゾンや水蒸気を含むガスを酸化性ガスとして用いることもできる。

電子線５３の電流値を不図示のセンサー（検出器）を用いて計測し、所定の値と異なる電流値が検出されたときに汚染物が光学ユニットに付着したと判断して、洗浄を開始する。洗浄を開始すると、第一に、光学ユニットへの高電圧の印加を停止する。これによって、酸素を真空容器２４の中に導入した時に光学ユニットで放電が発生することを防止する。光学ユニットへの電力の供給が完了すると、ガス導入口２９から酸素を導入する。酸素は、例えば、酸素分圧が１００（Ｐａ）〜３００００（Ｐａ）の範囲になるように導入する。

制御部ＣＮＴは、不図示の調整部４５（図１参照）に指令を送ることにより、洗浄機構ＣＬの導光部材３８（管部材または中空の導光部材ともいう）の内部の環境を調整させる。調整部４５は、導光部材３８の外側かつ真空容器２４の内側の空間における酸素分圧よりも導光部材３８の内側の空間における酸素分圧が低くなるように導光部材３８の内側の空間の環境を調整する。調整部４５は、例えば、導光部材３８の内部の酸素分圧が所定値未満になるように導光部材３８の内部を減圧する。ここで、導光部材３８の内部を効率良く紫外光を伝達させるためには、酸素の分圧が１０（Ｐａ）未満であることが好ましい。あるいは、調整部４５は、紫外光３６の吸収が小さいガス、例えば窒素ガスを導光部材３８に供給する。窒素ガスを導光部材３８内に供給する場合、真空容器２４内の圧力（即ち、導光部材３８の外側の圧力）と等しくなるように導光部材３８内にガスを供給する。このとき、純度が９９．９９％以上の窒素で充填することによって酸素の分圧は１０Ｐａ以下にすることができる。この場合、導光部材３８の内部と外側（真空容器２４内）との圧力差を小さくすることができるので、射出窓３０を薄くすることができる。これは、射出窓３０による紫外光の吸収を低下させ、紫外光の利用効率を向上させる。このように、導光部材３８の内部を減圧もしくは、紫外線透過性ガスで充填することによって、導光部材３８の内側の空間を通過する際の紫外光３６の減衰を低減し、炭素汚れの洗浄の効率を向上させることができる。

次に、洗浄機構ＣＬを電子線５３の光路中に進入させて、射出窓３０を光学素子近傍に移動させる。図６では、アパーチャアレイ５５、ストッピングアパーチャアレイ５８、第二の静電レンズアレイ６０の近傍に移動させる例を示している。ここでは、一例として第二の静電レンズアレイ６０の洗浄方法について説明する。第二の静電レンズアレイ６０はアパーチャアレイ５５で分離した電子線５３を其々制御するために複数の光学素子を有している。この静電レンズアレイ６０に紫外光３６を照射して洗浄する場合、静電レンズアレイ６０と洗浄機構ＣＬとの距離が近いため、一度に広い範囲に紫外光３６を照射できない。そこで、何回かに分けて静電レンズアレイ６０に紫外光３６を照射する。最初の位置で所定の時間紫外光３６を照射した後に次の照射位置に移動して紫外光３６を照射する。このようにして静電レンズアレイ６０に含まれるすべての光学素子を洗浄する。紫外光３６は導光部材３８の中の不図示の反射鏡３２および駆動機構４２（図２参照）を用いて静電レンズアレイ６０上をスキャンすることによって、1か所で複数の光学素子を洗浄することが可能となる。これによって、より効率的に洗浄が行える。洗浄後、電子線５３を不図示のセンサーに照射することによって、所望の光学特性が復元されているか確認し、汚染物質の除去が完了したかどうか判断する。汚染物質が除去できていれば洗浄機構ＣＬを、電子線５３の経路から退避させ、ガス導入口２９からの酸素ガスの供給を停止して洗浄を終了する。なお、本実施形態では例示的に、複数の洗浄機構ＣＬを備えているが、ストッピングアパーチャアレイ５８や静電レンズアレイ６０のいずれか一か所の近傍に、洗浄機構ＣＬを備えても効果はある。

本実施形態によれば、ひとつの洗浄機構ＣＬを用いて複数の光学素子を洗浄することができる。したがって、洗浄装置ＣＬが進入できる空間が狭い電子線露光装置の場合でも広範囲を洗浄することができ、効率的に洗浄することができる。

[その他]
本発明は、上記のように反射光学素子（反射鏡）で構成される投影系を有する露光装置や荷電粒子線に対する光学素子（光線に対する光学素子の作用と同様の作用を荷電粒子線に対して有する素子）で構成される投影系を有する露光装置（描画装置）に適用されうる。さらに、本発明は、そのほかにも、透過光学素子を含む投影系を有する露光装置にも適用されうる。透過光学素子は、その表面に炭素汚れが付着すると、それによって透過率が低下する。よって、透過光学素子を含む投影系を有する露光装置においても、透過光学素子の表面の炭素汚れを除去するように洗浄機構を構成することが有用である。透過光学素子を含む投影系は、容器の中に配置される。該容器は、大気圧の空気雰囲気に維持されてもよいし、空気以外の雰囲気に維持されてもよいし、減圧環境または真空環境に維持されてもよい。

[デバイス製造方法]
本発明の好適な実施形態のデバイス製造方法は、例えば、半導体デバイス、液晶デバイス等のデバイスの製造に好適である。前記方法は、感光剤が塗布された基板を、上記の露光装置を用いて露光する工程と、前記露光された基板を現像する工程とを含みうる。さらに、前記デバイス製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含みうる。

以上、本発明の好ましい実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。

Claims (11)

1. 露光ビームによって基板を露光する露光装置であって、
   光学素子を含み、前記露光ビームを前記基板に投影する投影系と、
   前記投影系を取り囲む容器と、
   前記容器の中に酸素が存在する環境で前記光学素子に紫外光を照射して前記光学素子を洗浄する洗浄機構と、を備え、
   前記洗浄機構は、
   前記紫外光を発生する光源と前記光学素子との間の前記紫外光の光路の少なくとも一部を取り囲み、射出窓を有する管部材と、
   前記露光ビームの光路上の位置と前記露光ビームの光路の外側の位置との間で前記管部材を駆動する駆動機構と、
   前記管部材の外側の空間における酸素分圧よりも前記管部材の内側の空間における酸素分圧が低くなるように前記管部材の内側の空間の環境を調整する調整部と、を含み、
   前記洗浄機構は、前記管部材が前記駆動機構によって前記露光ビームの光路上の前記位置に駆動された状態で、前記管部材の内側の空間を通過した前記紫外光を前記射出窓を介して前記光学素子に入射させるように構成され、
   前記光源および前記駆動機構は、前記容器の外側に配置され、
   前記管部材は、前記容器の壁に設けられた孔部を貫通しており、
   前記孔部には、前記管部材と前記容器の前記壁との隙間を前記管部材が移動可能な状態でシールするシールが設けられていることを特徴とする露光装置。
2. 前記洗浄機構は、前記光学素子を前記紫外光で走査する走査機構を更に含む、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記走査機構は、前記管部材の中における前記紫外光の光路上に前記紫外光を反射するように配置された反射鏡と、
   前記光学素子を前記紫外光で走査するように前記反射鏡を駆動する駆動機構と、を含む、ことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 前記投影系は、複数の光学素子を含み、
   前記洗浄機構は、前記複数の光学素子を順に洗浄するように構成されている、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光装置。
5. 前記露光ビームとして荷電粒子ビームを用いる、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の露光装置。
6. 前記露光ビームは、前記紫外光と異なる波長を有する、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の露光装置。
7. 前記露光ビームとして軟Ｘ線ビームまたは極紫外光ビームを用いる、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の露光装置。
8. 照明された原版のパターンからの露光光を基板に投影して該基板を露光する露光装置であって、
   光学素子を含み、前記露光光を前記基板に投影する投影系と、
   前記投影系を取り囲む容器と、
   前記容器の中に酸素が存在する環境で前記光学素子に紫外光を照射して前記光学素子を洗浄する洗浄機構と、を備え、
   前記洗浄機構は、
   前記紫外光を発生する光源と前記光学素子との間の前記紫外光の光路の少なくとも一部を取り囲み、射出窓を有する管部材と、
   前記露光光の光路上の位置と前記露光光の光路の外側の位置との間で前記管部材を駆動する駆動機構と、
   前記管部材の外側の空間における酸素分圧よりも前記管部材の内側の空間における酸素分圧が低くなるように前記管部材の内側の空間の環境を調整する調整部と、を含み、
   前記洗浄機構は、前記管部材が前記駆動機構によって前記露光光の光路上の前記位置に駆動された状態で、前記管部材の前記内側の空間を通過した前記紫外光を前記射出窓を介して前記光学素子に入射させるように構成され、
   前記光源および前記駆動機構は、前記容器の外側に配置され、
   前記管部材は、前記容器の壁に設けられた孔部を貫通しており、
   前記孔部には、前記管部材と前記容器の前記壁との隙間を前記管部材が移動可能な状態でシールするシールが設けられていることを特徴とする露光装置。
9. 露光ビームによって基板を露光する露光装置であって、
   光学素子を含み、前記露光ビームを前記基板に投影する投影系と、
   前記投影系を取り囲む容器と、
   前記容器の中に酸素が存在する環境で前記光学素子に紫外光を照射して前記光学素子を洗浄する洗浄機構と、を備え、
   前記洗浄機構は、
   前記紫外光を発生する光源と前記光学素子との間の前記紫外光の光路の少なくとも一部を取り囲み、射出窓を有する管部材と、
   前記露光ビームの光路上の位置と前記露光ビームの光路の外側の位置との間で前記管部材を駆動する駆動機構と、
   前記管部材の外側の空間における酸素濃度よりも前記管部材の内側の空間における酸素濃度が低くなるように前記管部材の内側の空間の環境を調整する調整部と、を含み、
   前記洗浄機構は、前記管部材が前記駆動機構によって前記露光ビームの光路上の前記位置に駆動された状態で、前記管部材の前記内側の空間を通過した前記紫外光を前記射出窓を介して前記光学素子に入射させるように構成され、
   前記光源および前記駆動機構は、前記容器の外側に配置され、
   前記管部材は、前記容器の壁に設けられた孔部を貫通しており、
   前記孔部には、前記管部材と前記容器の前記壁との隙間を前記管部材が移動可能な状態でシールするシールが設けられていることを特徴とする露光装置。
10. 照明された原版のパターンからの露光光を基板に投影して該基板を露光する露光装置であって、
    光学素子を含み、前記露光光を前記基板に投影する投影系と、
    前記投影系を取り囲む容器と、
    前記容器の中に酸素が存在する環境で前記光学素子に紫外光を照射して前記光学素子を洗浄する洗浄機構と、を備え、
    前記洗浄機構は、
    前記紫外光を発生する光源と前記光学素子との間の前記紫外光の光路の少なくとも一部を取り囲み、射出窓を有する管部材と、
    前記露光光の光路上の位置と前記露光光の光路の外側の位置との間で前記管部材を駆動する駆動機構と、
    前記管部材の外側の空間における酸素濃度よりも前記管部材の内側の空間における酸素濃度が低くなるように前記管部材の内側の空間の環境を調整する調整部と、を含み、
    前記洗浄機構は、前記管部材が前記駆動機構によって前記露光光の光路上の前記位置に駆動された状態で、前記管部材の前記内側の空間を通過した前記紫外光を前記射出窓を介して前記光学素子に入射させるように構成され、
    前記光源および前記駆動機構は、前記容器の外側に配置され、
    前記管部材は、前記容器の壁に設けられた孔部を貫通しており、
    前記孔部には、前記管部材と前記容器の前記壁との隙間を前記管部材が移動可能な状態でシールするシールが設けられていることを特徴とする露光装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の露光装置によって基板を露光する工程と、
    前記工程で露光された前記基板を現像する工程と、
    を含むことを特徴とするデバイス製造方法。