JP2003068629A

JP2003068629A - 露光装置

Info

Publication number: JP2003068629A
Application number: JP2001260269A
Authority: JP
Inventors: Fumiaki Sagou; 文昭佐郷; Yoshihiro Yuu; 喜裕由宇; Hitohide Oshima; 仁英大嶋
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-08-29
Filing date: 2001-08-29
Publication date: 2003-03-07
Anticipated expiration: 2021-08-29
Also published as: JP4721575B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ランニングコストを低減し、小型の回収装置を
具備した実用性の高い露光装置を提供する。【解決手段】露光光をマスク２に照明し、該マスク２の
パターンを基板上に転写する露光装置において、前記露
光光の光路の少なくとも一部に、高熱伝導率及び／又は
高透過率を有する気体を供給する気体供給装置Ｂと、前
記気体を回収するためのガス分離膜１７を用いた気体回
収装置Ｃとを具備することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置に関
し、例えば半導体素子、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘ
ッド、サーマルヘッド、磁気センサ等を製造するための
リソグラフィー工程において、特に波長が３００ｎｍ以
下の露光光を使用する場合に好適に用いられる露光装置
に関する。

【０００２】

【従来技術】従来から、半導体素子、液晶表示素子、又
は薄膜磁気ヘッド、サーマルヘッド、磁気センサ等を製
造するためのリソグラフィー工程において露光装置が用
いられている。特に、最近のリソグラフィー技術におい
ては、高精度や高解像度が強く求められているため、露
光装置の光源として短波長であるエキシマレーザーやＥ
ＵＶ（Extreme Ultraviolet）、ＸＵＶ（波長が３０ｎ
ｍ以下の軟Ｘ線）等の極端紫外線、さらに短波長となる
Ｘ線、ＥＢ（電子線）を光源とした露光装置の開発が行
われている。

【０００３】エキシマレーザーに用いられる光源は、例
えば、波長が２４８ｎｍのＫｒＦ、波長が１９３ｎｍの
ＡｒＦ、波長が１５７ｎｍのＦ₂、波長が１２６ｎｍの
Ａｒ₂等が挙げられる。しかし、これらの光源から発せ
られる光は短波長であるため、その光路内に存在する酸
素によって光が吸収され、変化するため、基板に到達す
る光の収差が発生し、解像度が悪くなるという問題があ
った。

【０００４】また、露光装置周囲の温度に影響されて装
置内の温度が上昇することにより、また、レーザー自体
や装置の発生する熱により露光装置内の温度が変化する
ことにより、同様に解像度が悪くなるという問題があっ
た。

【０００５】そこで、レンズ間の空間内にヘリウムを導
入して温度を調整するとともに、大気圧の変化を検知
し、その変化に対して光源の波長を変化させることによ
って、屈折率を一定に保つことが、特開平１１−２９７
６２０号公報で提案されている。

【０００６】一方、短波長に対して透過率が高く熱伝導
率がよいヘリウムを露光光の光路に流すための気体供給
装置と、使用後のヘリウムを回収する気体回収装置とを
具備することによって、ヘリウムガスの使用量を大幅に
削減し、コスト低下を図った露光装置が、特開平１１−
２１９９０２号公報に記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１１−２９７６２０号公報に記載の露光装置は、屈折率
を一定にすることができるものの、使用したヘリウムを
大気に放出しているため、高価なヘリウムガスを大量に
使用することとなり、製造コストが大幅に上昇し、実用
的ではないという問題があった。

【０００８】また、特開平１１−２１９９０２号公報に
記載の露光装置は、気体回収装置を具備しているもの
の、その回収方法は、まず、第一処理搭において酸素吸
着剤により酸素を吸着した後、第二処理搭において一旦
液体窒素温度以下まで温度を下げ、沸点の違いによって
ヘリウムと窒素を分離するものであり、この方法では、
少なくとも２つの処理搭を含む大型設備が必要で、且つ
冷却のためにランニングコストが膨大になり、実用性に
乏しいという問題があった。

【０００９】従って、本発明の目的は、ランニングコス
トを低減し、小型の回収装置を具備した実用性の高い露
光装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、露光装置に使
用する特定の気体を、混合ガスからガス分離膜を用いて
分離することによって、特定の気体を簡便な装置によっ
て容易に気体回収ができ、ランニングコストを従来の気
体回収装置よりも低く抑えることができ、設置面積の低
減化ができることの知見に基づく。その結果、露光装置
における気体回収装置を実用化することができる。

【００１１】即ち、本発明の露光装置は、露光光をマス
クに照明し、該マスクのパターンを基板上に転写する露
光装置において、高熱伝導率及び／又は高透過率を有す
る気体を供給する気体供給装置と、前記気体を回収する
ためのガス分離膜を用いた気体回収装置とを具備するこ
とを特徴とするものである。これによりランニングコス
トが高く、設置面積の大きかった従来の回収方法に比べ
て顕著に小型化でき、且つランニングコストを低く抑え
た小型で、実用性の高い露光装置を実現することができ
る。

【００１２】特に、前記露光光の波長が３００ｎｍ以下
であることが好ましい。このように短い波長の光は、酸
素による吸収が顕著になり、且つ熱を発生しやすいた
め、光路内のガスを、高伝導率を持つガスに置換するこ
とで、より装置内の温度変化を抑制することができる。

【００１３】また、前記気体がヘリウム、ネオン及び水
素の少なくとも１種であることが好ましい。ヘリウム、
ネオン、水素は非常に高熱伝導率を持つガスであり、か
つ気圧変化に対する屈折率の変化が極めて低いため、温
度変化を小さくでき、光の屈折率をより一定に保つこと
ができる。

【００１４】さらに、前記ガス分離膜の窒素の透過係数
に対するヘリウム、ネオン又は水素の透過係数の比が
２．５以上であることが好ましい。これにより、気体の
回収効率が高まり、より低いランニングコストを実現で
きる。

【００１５】また、前記ガス分離膜がＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ
及びＡｌの少なくとも１種を含むセラミックスを主体と
することが好ましい。このようなセラミックガス分離膜
は、幅広い温度範囲で使用でき、透過率が高く、耐食性
に優れるガス分離膜ができる。

【００１６】特に、前記ガス分離膜の細孔径が０．２〜
２ｎｍであることが好ましい。これにより、ヘリウム、
ネオン又は水素を窒素又は酸素との分離効率をより高め
ることができる。

【００１７】さらに、前記ガス分離膜がカーボンを主体
とすることが好ましい。このようなカーボンガス分離膜
は、比較的簡単な工程で分離性能の高いガス分離膜の作
製ができる。

【００１８】さらにまた、前記ガス分離膜が、ポリイミ
ド、ポリアミド、ポリアミド−イミド、ポリエステル、
ポリカーボネート、ポリエステルカーボネート、ポリオ
レフィン、ポリオルガノシラン、ポリスルホン、ポリエ
ーテルスルホン、ポリエーテルケトン、セルロースアセ
テート、アルキル置換芳香族ポリエステル、フッ素化芳
香族ポリイミドの共重合体およびそれらの少なくとも１
種を含む有機膜を主体とすることが好ましい。このよう
な有機ガス分離膜は、より安価で高いガス分離特性を有
するガス分離膜ができる。

【００１９】また、前記ガス分離膜を５０℃以上に加熱
するための加熱装置を具備していることが好ましい。セ
ラミックガス分離膜の場合、５０℃以上に加熱すること
により、細孔内への水の毛管凝縮を防ぎ、より安定した
分離性能を得ることができる。また、カーボンガス分離
膜及び有機ガス分離膜の場合、５０℃以上に加熱するこ
とにより、透過流量を増大させることができ、ガス分離
膜の数量を低減し、より気体回収装置の小型化に寄与す
ることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の露光装置を、図１を用い
て説明する。

【００２１】図１は、本発明の露光装置の一例を示す構
成図である。本発明の露光装置は、露光装置の本体であ
る露光部本体Ａと、気体供給装置Ｂと、気体回収装置Ｃ
とから構成されていることが重要である。なお、図１に
おいて、気体の流れを矢印によって表している。

【００２２】本発明によれば、露光部本体Ａの照明光学
部１内の光源から照射された露光光は、照明光学部１内
の光学部を介してマスク２へと導かれ、露光光の照射に
よってマスク２のパターンが光学系部３を介してステー
ジ４上のウエハ５へと転写されるが、気体供給装置Ｂか
ら供給される気体（以下、特殊気体と言う）によって、
少なくとも露光光の通る経路に存在する酸素を特殊気体
に置換することができる。

【００２３】例えば、照明光学部１の内部、照明光学部
１とマスク２との間、マスク２と光学系部３との間、光
学系部３の内部、光学系部３とウエハ４の間等に特殊気
体を供給するが、特に、露光部本体Ａ全体に特殊気体を
供給し、露光部本体Ａから酸素を除去することが好まし
い。

【００２４】ここで、露光光の波長が３００ｎｍ以下、
特に２５０ｎｍ以下、さらには２００ｎｍ以下であるこ
とが好ましい。このように露光光の波長が小さいほど解
像度に対する気体温度の影響が大きく、特殊気体を用い
る効果が発揮できるため、気体回収装置Ｂによるコスト
低下及び信頼性を高めることができる。具体的には、露
光装置の光源としては例えばＫｒＦエキシマレーザーや
ＡｒＦエキシマレーザー、Ｆ₂レーザー、Ａｒ₂レーザー
さらに短波長となるＥＵＶ、ＸＵＶ等の極端紫外線、Ｘ
線、電子線等を適用することができる。

【００２５】なお、露光方式として走査露光型、一括露
光型等があるが、どの方式の露光装置であっても本発明
が適用されるのは言うまでもない。

【００２６】また、特殊気体が、高熱伝導率及び／又は
高透過率を有することも重要である。高熱伝導率を有す
ることによって光路内で発生する熱を速やかに除去で
き、装置内の温度を一定に保つことができる。また、高
透過率の気体を特殊気体として用いることによって、露
光光の吸収量を低減し、充分な光量を確保できるため、
転写パターンの解像度を高めるとともに、吸収による発
熱による温度変化を抑制することができる。

【００２７】従って、少なくとも露光光の光路に存在す
る酸素を除去し、特殊気体に置換することにより、露光
装置周囲の温度に影響されて装置内の温度が上昇するこ
とを防止し、また、露光光自体や光源等の装置から発生
する熱により露光装置内の温度変化を防止できるため、
温度上昇による光の屈折率の変化を避けることができ、
高解像、高密度の現像が可能となる。

【００２８】特に、特殊気体が、ヘリウム、ネオン及び
水素の少なくとも１種であることが好ましい。これらの
ガスは熱伝導率が高く、且つレーザー等の短波長光の吸
収率が低いため、露光装置における露光光の光路におい
てこれらの気体を少なくとも酸素と置換することによ
り、装置温度を一定に保ち、高精度、高解像度を実現す
ることが容易となる。これらの中で、安全性、コスト、
特性を考慮するとヘリウムが好ましい。

【００２９】また、気体回収装置Ｃで回収された気体
が、気体供給装置Ｂの気体容器に収納されることが好ま
しい。例えば、図１に示すように、気体供給装置Ｂは、
ガスタンク１１ａ、１１ｂと、バルブ１２ａ〜１２ｅ
と、流量計１３とコンプレッサ１４とから構成されてい
る。ガスタンク１１ａ、１１ｂは、高圧ガスボンベ等を
用いることができ、また、低圧容器であっても用いるこ
とができる。なお、低圧容器の場合、流量計１３とガス
タンク１１ａ、１１ｂとの間にコンプレッサ等で特殊気
体を加圧し、空気が混入しないようにして導入すること
が好ましい。

【００３０】また、バルブ１２は、手動式のバルブであ
っても、電磁弁等の自動式のバルブであっても良く、さ
らに、流量計は、流量設定が容易にでき特殊気体の状態
が把握できるマスフローコントローラであることが好ま
しい。

【００３１】ガスタンク１１ａ、１１ｂから供給される
特殊気体は、ガスタンク１１ａ、１１ｂからバルブ１２
ａ、１２ｂ、流量計１３を経て、導入口７から露光部本
体Ａに供給される。導入口７は少なくとも１個設けられ
ていれば良く、好ましくは、マスク周辺及びウエハ周辺
に新しい特殊気体を直接供給することが、ガス供給によ
る酸素除去を効率よく行えるために好ましい。また、所
望により、露光部本体Ａと気体供給装置Ｂとの間に酸素
トラップ１５を設けてもよい。酸素トラップ１５とし
て、例えば、ＰＳＡ（Pressure Swing Adsorption）な
どの吸着方式等を用いることができる。

【００３２】なお、気体回収装置Ｃで回収された気体の
少なくとも一部が、露光部本体Ａに還流されていること
も好ましい構造である。具体的には、図1において、バ
ルブ１２ｃ、バルブ１２ｄを閉め、バルブ１２ｅを開い
て回収気体を直接露光部本体Ａに還流させれば良い。

【００３３】また、露光部本体Ａに供給された特殊気体
は、連続的に供給される方法であっても、露光装置内に
置換された特殊気体が漏洩した分のみ供給する方法であ
っても、本発明が適用されるのは言うまでもない。

【００３４】露光部本体Ａの気体は、排出口８から排出
される。排出口８は少なくとも１個設けられていれば良
い。そして、排出口８から排出されるガスは、酸素、窒
素及びヘリウム等の高熱伝導及び／又は高透過率の気体
等の混合ガスであり、気体回収装置Ｃ内に設けられた圧
力ポンプ１６によってガス分離膜１７に混合ガスを供給
し、特殊気体だけを高濃度に濃縮して気体供給装置Ｂに
戻し、不要なガスを放出口１８より排出することが重要
である。このように、ガス分離膜１７の前段に圧力ポン
プ１６を用いるだけで特殊気体を選択的に分離すること
ができるため、初期投資及びランニングコストを低く抑
えることができ、同時に装置の占有面積を小さくするこ
とができる。

【００３５】なお、露光部本体Ａは、少なくとも露光部
本体Ａ内を真空にするための真空排気装置を具備してい
ることが好ましく、露光光を発生させる前に予め露光部
本体Ａ内の気体を真空排気し、少なくとも酸素を除去し
た後に特殊気体を導入することが、酸素置換を効率的に
行うことができ、また、酸素が高濃度で含まれる混合ガ
スから特殊気体を分離する必要が無いため、分離効率が
上昇し、回収気体における特殊気体の濃度を容易に高め
ることができ、その結果、ランニングコストも低下する
ことができる。この効果を高めるため、真空排気によっ
て１ｋＰａ以下、特に１００Ｐａ以下、更には１０Ｐａ
以下、より好適には１Ｐａ以下に予め排気しておくこと
が好ましい。

【００３６】ガス分離膜１７の窒素の透過係数に対する
ヘリウム、ネオン又は水素と透過係数の比は２．５以上
あれば、膜の材質を問わず気体回収を効果的に行うこと
ができる。透過係数比は高濃度のガス回収と処理段数の
低減という観点から、特に１０以上、さらには３０以
上、より好適には８０以上であることが好ましい。ま
た、ヘリウム及びネオンを用いた場合、気体回収による
コスト低減の効果を大きくするため、上記透過係数比
は、特に３０以上、さらには４５以上、より好適には８
０以上であることが好ましい。なお、ガス分離膜１７
は、使用する特殊気体に対する透過係数の比が２．５以
上になればよく、例えば、ヘリウム、ネオン及び水素の
少なくとも１種を用いる場合、使用するガスの透過係数
と窒素の透過係数との関係が重要であり、窒素の透過係
数に対してヘリウム、ネオン及び水素のそれぞれの透過
係数の比が必ずしも全て２．５以上にならなくても差し
支えない。

【００３７】ガス分離膜１７を透過して濃縮されたガス
は再びコンプレッサ１４で加圧された後、ガスタンクへ
戻される。この時、ガスタンクを図１のように少なくと
も２本以上設置しておくことが好ましい。これにより、
バルブ１２ｂ、１２ｄを開き電磁弁１２ａ、１２ｃ、１
２ｅを閉じておくと、ボンベ１１ｂに回収した特殊気体
を詰めている間もボンベ１１ａを使って露光部本体Ａに
ガスを供給でき、ボンベ１１ａのガスがなくなった時
に、ボンベ１１ｂに切り替えて、回収した特殊気体をボ
ンベ１１ａに回収させることによって、露光処理の間も
特殊気体の導入及び回収を連続的に行うことが可能とな
る。

【００３８】なお、気体回収装置Ｃにおいて、回収され
るガス中に粒子等が含まれる場合は、ガス分離膜１７へ
ガスを流す前段にオンラインフィルタや集塵装置等を設
置してもよい。

【００３９】図１では露光部本体Ａに直接気体を供給し
たが、気体供給装置Ｂから供給される気体はそれぞれ照
明光学部１、光学系部３に直接供給してもよい。

【００４０】また、図１では回収された気体を再利用し
ているが、ガス分離膜１７の特性、ガスの種類によって
は再利用できるまで濃縮されない場合があり、そういっ
た場合はガスタンク１１ａを充填専用として用い、ガス
分離膜１７で濃縮された特殊気体はガスタンク１１ａに
回収されて回収後はガス処理業者に引き取ってもらうこ
とも可能である。

【００４１】さらに、ガス分離膜１７の構成及び構造は
特に限定されるべきものはないが、特にＳｉ、Ｚｒ、Ｔ
ｉ、Ａｌの少なくとも１種を含むセラミックスであるこ
とが、幅広い温度範囲で使用できるとともに、特殊気体
の透過率が高く、耐食性を高めることができる。特に、
濃縮濃度を高めるため、Ｓｉ、Ｚｒ又はＴｉを含むこと
が好ましい。また、透過係数比を考慮するとＳｉを含む
ことが好ましい。

【００４２】このようなガス分離膜１７の一例として、
ＳｉＯ₂を主成分としたガス分離膜１７を持つセラミッ
クガス分離膜１７の構成及びその製造方法について以下
に説明する。

【００４３】ガス分離膜１７は、多孔質支持体（以下、
単に支持体と言う）と、該支持体の表面に設けられたガ
ス分離膜１７とを具備し、所望により支持体とガス分離
膜１７との間に中間層が設けられている。

【００４４】支持体の製造には、例えば、純度９９．８
％以上、平均粒径０．１〜２．０μｍのアルミナ原料粉
末に、所定量のバインダ、潤滑剤、可塑剤、水等を添
加、混合した後、得られた混合物をプレス成形、押し出
し成形、射出成形、冷間静水圧成形等の公知の成形手段
によって成形する。その後、成形体を大気中、１０００
〜１５００℃にて焼成することにより支持体を得ること
ができる。

【００４５】この支持体としては、気孔率２０％以上、
平均細孔径０．０５μｍ以上を有するとともに、表面粗
さ（Ｒａ）０．１〜２μｍの平坦な表面を有することが
望ましく、これにより、均一な膜厚の分離膜を成膜で
き、分離特性及び信頼性を高めることができる。

【００４６】さらに、支持体は、内径０．５〜５ｍｍ、
肉厚０．２〜５ｍｍの管状体であることが望ましい。こ
れにより、充分な機械強度を得ることができる。

【００４７】また、支持体の表面に、酸化物膜の成膜性
を向上するため、中間層を形成することが望ましく、成
膜性向上の結果、酸化物膜の厚みを薄くすることがで
き、ガス分離の処理速度が向上する。この中間層は、内
部に多数の細孔を有し、ガスが透過できる構造を有して
いる。そして、中間層の平均細孔径を、支持体の平均細
孔径よりも小さく、かつ酸化物膜の平均細孔径よりも大
きくなるように、ゾルゲル法等を用いて作製する。具体
的には１〜１００ｎｍ、特に１〜５０ｎｍであることが
望ましい。

【００４８】中間層としては、例えば、支持体がα−ア
ルミナ質焼結体の場合、α−アルミナ、γ−アルミナが
好適であり、中間層を形成する方法としては、例えば、
アルミニウムセカンダリーブトキシド等のアルミニウム
アルコキシドを加水分解することによってベーマイトゾ
ルを作製し、上記の多孔質支持体の表面に前記ベーマイ
トゾルを被着形成する。

【００４９】支持体表面にベーマイトゾルを被着する方
法としては、ベーマイトゾルを塗布または注入する方
法、またはベーマイトゾル溶液中に多孔質支持体を含浸
して引き上げる方法が好適に用いられる。

【００５０】その後、被着形成したベーマイトゾルを乾
燥しゲル化し、これを大気中、４００〜１０００℃、特
に４００〜８００℃で熱処理することにより支持体表面
に中間層を被着形成することができる。焼成温度につい
ては、４００℃より低いと中間層の支持体への結合力が
弱く中間層が剥離してしまうためであり、また、１００
０℃より高いと、焼結が進行しすぎてしまい中間層の細
孔径が大きくなり、所望の細孔径を得ることができない
ためである。

【００５１】次に、上記の支持体又は中間層の表面にＴ
ＥＯＳ等の金属アルコキシドを加水分解縮重合すること
によって作製されたＳｉＯ₂の前駆体ゾルを中間層形成
方法と同様の方法により被着形成し、これを乾燥しゲル
化した後、大気中、３５０〜８００℃、特に４００〜７
００℃で熱処理することによりゲル内でＳｉ−Ｏのシロ
キサン結合が進行し、強固な膜となりかつ細孔が生成す
る。

【００５２】セラミックガス分離膜の細孔径は、混合ガ
スを分離する際に酸素及び窒素を効率良く除去し、特殊
気体を透過させるため、気体分子径の差を考慮すると
０．２〜２ｎｍ、特に０．２〜０．８ｎｍ、さらには
０．２〜０．４ｎｍであることが好ましい。０．２ｎｍ
未満は、透過成分のヘリウムやネオン，水素が透過しに
くくなって効率が低下し、２ｎｍを超えると分離除外さ
れるべきガスも透過し易くなり、分離が実質上困難とな
る。

【００５３】ガス分離膜１７の形状は、セラミック膜だ
とパイプ状、ハニカム状、モノリス状等の筒状または平
板状、波板状等の板状のいずれの形状でもよい。

【００５４】ハニカム状、モノリス状の場合は、平均気
孔径１μｍ以上、気孔率２０％以上の多孔質体として、
貫通口内を流れるガス中から透過したガスが気孔内を通
じて側面に排出される。また、幾つかの貫通口の一端を
目封じして、透過ガスを回収しても良い。これらのもの
を複数個束ねる場合は、チューブ状と同様に、透過ガス
と混合ガスと未透過ガスが混合しないように封止するこ
とが重要である。

【００５５】セラミック多孔質体の形状は、上記のよう
なチューブ状、ハニカム状、モノリス状に限定されるも
のではなく、平板状、波板状のものを貫通口を有するよ
うに複数個積層して透過ガスを回収するなどでも構わな
い。

【００５６】上記形状のセラミックスを用いて細孔径の
サイズによって分子サイズの異なるガスの分離が可能と
なる。例えば、ヘリウムと窒素、酸素の分離において、
約０．２６ｎｍの分子径を持つヘリウムと約０．３６ｎ
ｍの分子径を持つ窒素、約０．３４ｎｍの分子径を持つ
酸素は０．３ｎｍ程度の細孔径を持つ膜であると非常に
高い分離性能が期待できる。

【００５７】また、上記のセラミックガス分離膜の代わ
りに、カーボンからなるガス分離膜を用いることができ
る。このガス分離膜は、支持体を必要としない中空糸、
支持体上にカーボンを成膜した構造など、どのような形
状にも形成することができるという特徴を有している。

【００５８】さらに、有機質ガス分離膜についても同様
に支持体を必要としない中空糸、支持体上に各有機物か
らなる薄膜を成膜した構造に形成することができる。有
機質ガス分離膜としては、ポリイミド、ポリアミド、ポ
リアミド−イミド、ポリエステル、ポリカーボネート、
ポリエステルカーボネート、ポリオレフィン、ポリオル
ガノシラン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポ
リエーテルケトン、セルロースアセテート、アルキル置
換芳香族ポリエステル及びフッ素化芳香族ポリイミドの
共重合体のうち少なくとも１種を含む有機膜を主体とす
ることが好ましい。これらの有機膜は、中空糸を比較的
容易に作製できるため、大量生産に適しており、低コス
トのガス分離膜を提供することができる。これらの中
で、優れた分離性能の点でポリイミド、ポリアミド−イ
ミド、ポリアミドが好ましく、また優れた耐熱性を考慮
するとさらにポリイミド、ポリアミド−イミドが好まし
い。

【００５９】これらのガス分離膜１７は、５０℃以上に
加熱して用いることが好ましく、そのため、気体回収装
置Ｃは、ガス分離膜１７を過熱するための加熱装置を具
備していることが好ましい。このように、５０℃以上に
加熱すると、セラミックガス分離膜の場合には、細孔内
への水の毛管凝縮を防ぐことができ、より安定した分離
性能を得ることができ、特に、１００℃以上、更には１
５０℃以上に加熱することが好ましい。

【００６０】また、５０℃以上に加熱すると、カーボン
ガス分離膜及び有機ガス分離膜の場合には、透過流量を
増大させることができるため、設置するガス分離膜の数
量を減らしても同じ能力を発現することが可能となり、
気体回収装置の小型化にさらに寄与でき、特に、１００
℃以上、更には１５０℃以上に加熱することが好まし
い。

【００６１】

【実施例】それぞれのガス分離膜についてガス分離モジ
ュールを作成し、モジュール内を表１に示す試験温度に
調整すると共に、管内側を大気開放として１大気圧にし
た状態で、管外側にヘリウム、ネオン及び水素の少なく
とも１種のガスを２気圧で４００ｍｌ／分の割合で流
し、透過ガス排出口で回収されるガスについて、透過流
量を測定し、さらに、気体の透過量／（膜面積×差圧×
時間）の関係式からヘリウムガスの透過率を算出した。

【００６２】同様にして窒素ガスの透過率を求め、透過
係数比α（ヘリウムの透過率／窒素の透過率）を求め
た。求められた値を表1に示した。

【００６３】また、供給ガスをヘリウム６０％、窒素３
２％、酸素８％の混合ガスとして管外側に混合ガス２気
圧を４００ｍｌ／分の割合で流し、透過ガス排出口で回
収されるガス中に含まれるヘリウムの濃度についてガス
クロマトグラフィーを用いて測定した。上記測定結果を
濃縮濃度として表１に示した。なお、測定は透過濃度に
応じて濃縮濃度の低いものは測定モジュールを直列に多
段に接続して濃度を高めた。用いた段数は、表１に示し
た。

【００６４】さらに、従来の酸素吸着法と深冷分離法を
用いた気体回収装置に対して、同じヘリウム流量を得る
ことができるガス分離膜を用いたガス回収装置につい
て、ガス分離膜１段につき０．５ｍ²の面積を要し、且
つ最大５段まで積み上げることができるものとして設置
面積比を算出した。また、ランニングコスト比はヘリウ
ムガス２０００円／ｍ³、電力２０円／ｋＷｈを用いて
算出した。

【００６５】また、平均細孔径は、Ｋｅｌｖｉｎの毛管
凝縮式を用いて測定した。結果を表１に示した。

【００６６】

【表１】

【００６７】本発明のガス分離膜を利用する気体回収装
置を有する露光装置は、従来の気体回収装置の設置面積
に対して２５％以下の面積しか占有せず、ランニングコ
ストも３３％以下であった。即ち、従来技術の酸素吸着
法と深冷分離法に対して、気体回収装置の設置面積は１
／４以下、ランニングコストは１／３以下であった。

【００６８】また、本発明の試料Ｎｏ．１〜３２は、９
５．３％以上に濃縮することが可能であった。特に、Ｓ
ｉを含む試料Ｎｏ．１〜９は、９９．９％の濃縮濃度、
４５以上の透過係数比αが得られ、そのうちで、平均細
孔径が０．２〜０．４ｎｍの試料Ｎｏ．１〜６及び８〜
９は、透過係数比αが１０１以上であった。

【００６９】また、炭素膜からなる試料Ｎｏ．１３及び
１４は、透過係数比αが３０以上、濃縮濃度９８．８％
以上であった。

【００７０】さらに、有機膜からなる試料Ｎｏ．１５〜
３１も、９６．２％以上の濃縮濃度が得られ、９以上の
透過係数比を得ることができた。特に、ポリイミド、ポ
リアミド、ポリアミド−イミド、ポリエステル、ポリカ
ーボネート、ポリエステルカーボネート及びポリスルホ
ンは９９．９％の濃縮濃度が得られ、８７以上の透過係
数比を得た。

【００７１】

【発明の効果】本発明によれば、露光装置の露光光の光
路に、供給する高熱伝導率及び／又は高透過率を有する
気体を回収する気体回収装置にガス分離膜を用いること
により、従来の回収方法に比べて設置面積の小さな露光
装置が実現でき、初期投資及びランニングコストを大幅
に抑制できるため、実用に供する気体回収装置付きの露
光装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の気体回収装置を付随した露光装置の構
成図である。

【符号の説明】

Ａ・・・露光部本体Ｂ・・・気体供給装置Ｃ・・・気体回収装置１・・・照明光学部２・・・マスク３・・・光学系部４・・・ステージ５・・・ウェハ７・・・導入口８・・・排出口１１ａ、１１ｂ・・・ガスタンク１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ・・・バルブ１３・・・流量計１４・・・コンプレッサ１５・・・酸素トラップ１６・・・圧力ポンプ１７・・・ガス分離膜１８・・・放出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０１Ｄ 71/48 Ｂ０１Ｄ 71/50 71/50 71/52 71/52 71/56 71/56 71/64 71/64 71/68 71/68 71/70 ５００ 71/70 ５００Ｇ０３Ｆ 7/20 ５２１Ｇ０３Ｆ 7/20 ５２１Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１４Ｅ５１６ＦＦターム(参考） 4D006 GA41 JA03A JA03B JA03C KA63 MA02 MA03 MA04 MA09 MA22 MA31 MB04 MC03 MC03X MC05 MC05X MC18 MC18X MC22 MC22X MC47 MC47X MC48 MC48X MC49 MC49X MC54 MC54X MC58 MC58X MC62 MC62X MC63 MC63X MC65 MC65X NA41 NA45 NA63 PA01 PB20 PB62 PB63 PC01 PC80 5F046 AA17 AA22 BA04 DA27

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】露光光をマスクに照明し、該マスクのパタ
ーンを基板上に転写する露光装置において、高熱伝導率
及び／又は高透過率を有する気体を供給する気体供給装
置と、前記気体を回収するためのガス分離膜を用いた気
体回収装置とを具備することを特徴とする露光装置。
【請求項２】前記露光光の波長が３００ｎｍ以下である
ことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】前記気体がヘリウム、ネオン及び水素の少
なくとも１種であることを特徴とする請求項１又は２記
載の露光装置。
【請求項４】前記ガス分離膜の窒素の透過係数に対する
ヘリウム、ネオン又は水素の透過係数の比が２．５以上
であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記
載の露光装置。
【請求項５】前記ガス分離膜がＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ
の少なくとも１種を含むセラミックスを主体とすること
を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の露光装
置。
【請求項６】前記ガス分離膜の細孔径が０．２〜２ｎｍ
であることを特徴とする請求項５記載の露光装置。
【請求項７】前記ガス分離膜がカーボンを主体とするこ
とを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の露光
装置。
【請求項８】前記ガス分離膜が、ポリイミド、ポリアミ
ド、ポリアミド−イミド、ポリエステル、ポリカーボネ
ート、ポリエステルカーボネート、ポリオレフィン、ポ
リオルガノシラン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホ
ン、ポリエーテルケトン、セルロースアセテート、アル
キル置換芳香族ポリエステル及びフッ素化芳香族ポリイ
ミドの共重合体のうち少なくとも１種を含む有機膜を主
体とすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに
記載の露光装置。
【請求項９】前記ガス分離膜を５０℃以上に加熱するた
めの加熱装置を具備している請求項５乃至８のいずれか
に記載の露光装置。