JP2011199305A - リソグラフィ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リソグラフィ装置およびデバイス製造方法と組み合わせて用いられる加湿装置および加湿方法を提供する。
【解決手段】ガスがメンブレンの第１の側に供給され、液体が同メンブレンの第２の側に供給される加湿装置が開示される。このメンブレンは液体に対して非浸透性であるが、液体の蒸気に対しては浸透性があり、前記液体に対しては液親性である。
【選択図】図７ｂ

Description

本発明は、リソグラフィ装置およびデバイス製造方法と組み合わせて用いられる加湿装置および加湿方法に関する。

リソグラフィ装置は、基板に、通常は基板のターゲット部分に、所望のパターンを付ける機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造で使用することができる。そのような例では、マスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層に形成されるべき回路パターンを生成することができる。このパターンは、基板（例えば、シリコンウェーハ）のターゲット部分（例えば、１つまたはいくつかのダイの部分を含む）に転写することができる。パターンの転写は一般に、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）の層へのイメージングによる。一般に、単一基板は、連続してパターニングされる隣り合うターゲット部分のネットワークを含む。知られているリソグラフィ装置には、各ターゲット部分に光が当てられてターゲット部分に全パターンが一度に露光されるいわゆるステッパと、各ターゲット部分に光が当てられて放射ビームによってパターンが所定の方向（「スキャン」方向）にスキャンされ、同時に同期してこの方向に対して平行または逆平行に基板がスキャンされるいわゆるスキャナとがある。パターンを基板にインプリントすることによって、パターニングデバイスから基板にパターンを転写することもできる。

露光装置内の基板を比較的屈折率の高い例えば水などの液体に浸け、投影系の最終要素と基板との間の空間を当該液体で満たすようにすることが提案されている。この提案のポイントは、液体中で露光光の波長がより短くなって、より小さいフィーチャを結像させることができるということである。（この液体の効果は光学系のＮＡを実効的に増大させるものとも、あるいは焦点深度を増大させるものともみなすこともできる。）固体粒子（例えば石英）を浮遊状態で含む水などの他の液浸露光用の液体も提案されている。

しかし、基板あるいは基板および基板テーブルの双方を液体槽に浸ける場合には（例えば本明細書に引用される米国特許第４５０９８５２号明細書を参照）、スキャン露光中に大量の液体が加速されなければならないことになる。そのためにはモータを追加したり、あるいはより強力なモータに取り替えたりすることが必要になる。また、液体に生じる乱流が不所望あるいは不測の影響をもたらすおそれがある。

提唱されている解決策の１つは、液体閉じ込めシステムを用いて、液体供給システムが基板の局所領域上のみに、かつ投影システムの最終要素と基板の間に、液体を供給するようにすることである（基板は一般に、投影システムの最終要素より大きい表面積を有する）。これを構成するために提唱されている１つの方法が国際公開第９９／４９５０４号パンフレットに開示されている。図２および図３に示すように、液体は少なくとも１つの入口ＩＮによって、望ましくは最終要素に対する基板の移動方向に沿って基板に供給され、投影システムの下を通過した後、少なくとも１つの出口ＯＵＴによって除去される。すなわち、基板が要素の下を−Ｘ方向に走査されると、液体は要素の＋Ｘ側で供給され、−Ｘ側で取り出される。図２は、液体が入口ＩＮを介して供給され、低圧源に接続された出口ＯＵＴによって要素の反対側で取り出される配置を概略的に示している。図２の例では液体が最終要素に対する基板の移動方向に沿って供給されているが、必ずしもこのようにしなくてもよい。最終要素の周りに配置される入口および出口は、様々な向きおよび数とすることが可能であり、両側に出口を備えた４組の入口を最終要素の周りに規則正しいパターンで設けた一実施形態を図３に示す。

提唱されている他の解決策は、投影システムの最終要素と基板テーブルの間の空間の少なくとも一部の境界に沿って延びるシール部材を有する液体供給システムを提供することである。そのような解決策を図４に示す。シール部材は、ＸＹ平面内では投影システムに対して実質的に静止しているが、Ｚ方向（光軸の方向）にはある程度の相対移動が可能である。シール部材と基板表面の間にシールが形成される。シールは、液体を封じ込めるためにガスシールなど非接触シールであることが望ましい。そういったガスシールを有するシステムは欧州特許出願公開第１４２０２９８号明細書に開示されており、図５に示す。

欧州特許出願公開第１４２０３００号明細書には、ツインまたはデュアルステージ液浸リソグラフィ装置という考えが開示されている。こういった装置には基板を支持するための２つのステージが備えられている。液浸液のない、第１の位置にあるステージを用いてレベリング測定が行われ、液浸液が存在する第２の位置にあるステージを用いて露光が行われる。あるいは、この装置には１つのステージしかない。

液浸リソグラフィ装置において用いられるモジュールの多くは、パージガスの使用を必要とする。例えば、ガスが液体閉じ込めシステムにおいて必要となるかもしれないし、乾燥システムなどの他のシステムにおいて必要となるかもしれない。（非常に高い流速を有し得る）パージガスの使用による蒸発に起因する冷却効果を低減するためには、加湿ガスを用いることが有用である。現行では、４５〜８５％の相対湿度を有する加湿ガスが用いられている。今後のシステムでは、より高い、最高９７％の相対湿度である湿度レベルを有する加湿ガスを使用することが必要となろう。高湿度のガスを使用すれば、蒸発が低減される。高湿度ガスが用いられる別の領域は、基板のイメージング中に基板の上面全体が水に沈められるいわゆる「オールウェット」("all wet")液浸システムでの使用である。基板を覆っている水の蒸発による有害な温度変化を阻止するために、水面の上の空気が飽和に近づくように高湿度ガスを水面上に追いやることで、蒸発がなくなる。このパージガスを供給しない場合、通常の蒸発速度において温度を安定させておくには、多量の水が必要となろう。

加湿ガスのための方法および装置を提供することが好ましい。

本発明の一態様によれば、メンブレンと、前記メンブレンの一方の側にガスを誘導するための第１の導管と、前記メンブレンの他方の側に液体を誘導するための第２の導管とを備え、前記メンブレンが前記液体に対して液親性である加湿装置が提供される。

本発明の一態様によれば、メンブレンと、液体の温度を調節するための液体温度調節器と、前記液体温度調節器から前記メンブレンの一方の側まで液体を誘導する液体導管と、前記メンブレンの他方の側までガスを誘導するガス導管とを備え、前記メンブレンの他方の側の前記ガスの温度が、前記メンブレンの一方の側の液体の温度によって支配される加湿装置が提供される。

本発明の一態様によれば、液体に対して液親性であるメンブレンの一方の側に前記液体を供給すること、および加湿されるべきガスを前記メンブレンの他方の側に供給することを含むガスを加湿する方法が提供される。

本発明の一態様によれば、液体の温度を調節し、その液体をメンブレンの一方の側に供給すること、および加湿されるべきガスを前記メンブレンの他方の側内供給することを含み、前記メンブレンの他方の側のガスの温度が、前記メンブレンの一方の側の液体の温度によって支配されるガスを加湿する方法が提供される。

ここで、本発明の実施形態を添付の概略図を参照して単なる例示として説明するが、図中において対応する参照記号は対応する部品を指すものであることに留意されたい。

本発明の一実施形態のリソグラフィ装置を示す図である。 従来技術のリソグラフィ投影装置に用いられる液体供給システムを示す図である。 従来技術のリソグラフィ投影装置に用いられる液体供給システムを示す図である。 別の従来技術のリソグラフィ投影装置の液体供給システムを示す図である。 液浸リソグラフィ投影装置の液体供給システムを示す断面図である。 本発明のパージガス供給システムの一例を概略的に示す回路図である。 本発明の加湿装置を概略的に示す図である。 本発明の加湿装置を概略的に示す図である。 本発明の加湿装置の第２の実施形態を示す図である。

図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示したものである。このリソグラフィ装置は、
−放射ビームＢ（例えばＵＶ放射またはＤＵＶ放射）を調整するように構成されたイルミネーションシステム（イルミネータ）ＩＬと、
−パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するように構成され、特定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第１のポジショナＰＭに接続された支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、
−基板（例えばレジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構成され、特定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第２のポジショナＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴと、
−パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに与えられたパターンを基板Ｗの（例えば１つまたは複数のダイを備える）ターゲット部分Ｃに投影するように構成された投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＳと、を備える。

イルミネーションシステムは、放射の誘導、成形、または制御を行うための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気型等の光学コンポーネント、またはそれらの組合せなどの種々のタイプの光学コンポーネントを含んでいてもよい。

支持構造は、パターニングデバイスを支持する、つまりその重さを支える。支持構造は、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計等の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。この支持構造は、パターニングデバイスを保持するために、機械的、真空、静電気等のクランプ技術を使用することができる。支持構造は、例えばフレームまたはテーブルでよく、必要に応じて固定式または可動式でよい。支持構造は、パターニングデバイスが例えば投影システムなどに対して確実に所望の位置にくるようにできる。本明細書において「レチクル」または「マスク」という用語を使用した場合、その用語は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義とみなすことができる。

本明細書において使用する「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを生成するように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用することができるどのようなデバイスも指すものとして広義に解釈されるべきである。ここで、放射ビームに与えられるパターンは、例えばパターンが位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分における所望のパターンに正確には対応しないことがある点に留意されたい。一般的に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイスの特別な機能層に相当する。

パターニングデバイスは透過型でも反射型でもよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、バイナリマスク、レベンソン型(Alternating)位相シフト、減衰型(Attenuated)位相シフトのようなマスクタイプ、さらには様々なハイブリッドマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例として、小さなミラーのマトリックス配列を使用し、そのミラーは各々、入射する放射ビームを異なる方向に反射するよう個々に傾斜することができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリックスによって反射する放射ビームにパターンを与える。

本明細書において使用する「投影システム」という用語は、例えば使用する露光放射、または液浸液の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁気光学システムおよび静電気光学システム、またはその任意の組合せを含む任意のタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「投影レンズ」という用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」という用語と同義とみなすことができる。

ここに示している装置は透過タイプである（例えば透過マスクを使用する）。あるいは、装置は反射タイプでもよい（例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する、または反射マスクを使用する）。

リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）またはそれ以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプでよい。このような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルを並行して使用するか、１つまたは複数の他のテーブルを露光に使用している間に１つまたは複数のテーブルで予備工程を実行することができる。

図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。例えば、放射源がエキシマレーザである場合、放射源とリソグラフィ装置は、別々の構成要素であってよい。そのような場合には、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとはみなされず、また、放射ビームは、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ、例えば、適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムＢＤを使って送られる。その他の場合においては、例えば、放射源が水銀灯である場合、放射源は、リソグラフィ装置の一体型部品とすることもできる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要であれば、ビームデリバリシステムＢＤとともに、放射システムと呼んでもよい。

イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節するためのアジャスタＡＤを含むことができる。一般に、イルミネータの瞳面内の強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（通常、それぞれσ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯといった様々な他のコンポーネントを含むことができる。イルミネータを使って放射ビームを調整すれば、放射ビームの断面に所望の均一性および強度分布を持たせることができる。

放射ビームＢは、支持構造（例えば、マスクテーブルＭＴ）上に保持されたパターニングデバイス（例えば、マスクＭＡ）上に入射して、パターニングデバイスによってパターン形成される。マスクＭＡを通り抜けた後、放射ビームＢは、投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームの焦点を合わせる。第２ポジショナＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば、干渉装置、リニアエンコーダ、または容量センサ）を使って、例えば、様々なターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内に位置付けるように、基板テーブルＷＴを正確に動かすことができる。同様に、第１ポジショナＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示されていない）を使い、例えば、マスクライブラリからマスクを機械的に取り出した後またはスキャン中に、マスクＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置付けることもできる。通常、マスクテーブルＭＴの移動は、第１ポジショナＰＭの一部を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）を使って達成することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動も第２ポジショナＰＷの一部を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使って達成することができる。ステッパの場合は（スキャナとは対照的に）、マスクテーブルＭＴは、ショートストロークアクチュエータのみに接続されてよく、あるいは、固定されていてもよい。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２、および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使って、位置合わせされてもよい。例示では基板アライメントマークが専用ターゲット部分を占めているが、基板アライメントマークをターゲット部分とターゲット部分との間の空間内に置くこともできる（これらは、スクライブラインアライメントマークとして公知である）。同様に、２つ以上のダイがマスクＭＡ上に設けられている場合、マスクアライメントマークは、ダイとダイとの間に置かれてもよい。

例示の装置は、以下のモードの少なくとも１つで使用できる。

１．ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴを基本的に静止状態に保ちつつ、放射ビームに付けられたパターン全体を一度にターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一静止露光）。基板テーブルＷＴは、その後Ｘおよび／またはＹ方向に移動され、それによって別のターゲット部分Ｃが露光され得る。ステップモードにおいては、露光フィールドの最大サイズよって、単一静止露光時に結像されるターゲット部分Ｃのサイズが限定される。

２．スキャンモードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴを同期的にスキャンする一方で、放射ビームに付けられたパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一動的露光）。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）率および画像反転特性によって決めることができる。スキャンモードにおいては、露光フィールドの最大サイズよって、単一動的露光時のターゲット部分の幅（非スキャン方向）が限定される一方、スキャン動作の長さによって、ターゲット部分の高さ（スキャン方向）が決定される。

３．別のモードにおいては、プログラマブルパターニングデバイスを保持しながらマスクテーブルＭＴを基本的に静止状態に保ち、また基板テーブルＷＴを動かすまたはスキャンする一方で、放射ビームに付けられているパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する。このモードにおいては、通常、パルス放射源が採用されており、さらにプログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴの移動後ごとに、またはスキャン中の連続する放射パルスと放射パルスとの間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、前述の型のプログラマブルミラーアレイといったプログラマブルパターニングデバイスを利用するマスクレスリソグラフィに容易に適用することができる。

上記使用モードの組合せおよび／または変形例、あるいは完全に異なる使用モードも採用可能である。

特に液体閉じ込めシステムで、しかしそれだけでなく、乾燥ステーションなどの他のシステムで、液浸リソグラフィ装置においてさらに高い流速でガスを用いれば、例えば基板からの液浸液の蒸発は早くなることがある。この高い蒸発速度は装置を冷却し、装置の性能に有害な作用をもたらす。高湿度のガスが必要とされる別の領域は、基板の結像中に基板の上面全体が水に沈められる所謂「オールウェット」型液浸システムに用いられる。基板を覆っている水の蒸発に起因する有害な温度の変化を防ぐために、高湿度のガスを水面上にパージして、水面上の空気が飽和に近づき、それにより蒸発が排除されるようにする。このパージガスが供給されないと、通常の蒸発速度において温度を安定させておくためには、大量の水が必要となる。また、すべての光学センサ（例：レベルセンサパージング、エンコーダセンサパージング等）に対する障害を最小限に抑えるためには、加湿されたガスの流速を上げることが必要である。したがって、これらの増大された流れは、より効率的な加湿装置を必要とする。

図６は液浸リソグラフィ装置に用いられるかもしれない一般的なパージガス供給システムを示す。このようなシステムは米国特許第２００５／００５１７３９号に詳細に記載されており、この文献を参照する。

図６はパージガス供給システム１００の実施を示す。しかし、図６に示したものと同様のシステムが、例えば液浸リソグラフィ装置のガスベアリングに用いられるガスを調整するために同様に用いられてもよい。図６の例では、パージガス入口１１０が、実質的に水分を含まない乾燥ガスを供給するパージガス供給装置（図示せず）、例えば、加圧ガス供給回路、圧縮乾燥空気を有するシリンダ等に接続されている。乾燥ガスはパージガス混合物生成器１２０を介して供給される。パージガス混合物生成器１２０では、以下にさらに詳細に説明するように、乾燥ガスがさらに浄化される。さらに、パージガス混合物生成器１２０は、パージガス出口１３０〜１３２の一部のために乾燥ガスに水分を加える加湿装置１５０を含む。図６の例では、加湿装置１５０は単一のパージガス出口１３０に接続されている。その他のパージガス出口１３１、１３２は加湿装置１５０に接続されていない。このため、パージガス出口１３０においては、パージガスおよび水分を含んだパージガス混合物が提示され、その他のパージガス出口１３１、１３２においては、乾燥パージガスのみが提示される。これによって、パージガス混合物は、例えば図１の例の基板テーブルＷＴなどの、水分を必要とする化学物質を備えた表面付近のみに供給され得るが、リソグラフィ投影装置１の他の部分には、「乾燥」パージガス、すなわち水分を含まない、が供給され得る。しかし、加湿されたパージガスを用いる主たる理由は、（特に非液浸型のリソグラフィ装置用の）測定システムを妨げないためである。

また、パージガスには水分が加えられるので、水分の相対湿度または相対純度などのパージガス混合物の特性を良好な精度で制御することができる。また、この加湿装置があるために、多少の水分をパージガスに加えることにより、パージガス混合物中に存在する水分の量を容易に調節することができるので、システムには柔軟性がある。

図６の例のパージガス混合物生成器１２０は、流れ方向にこの順序で、浄化装置１２８、流量メータ１２７、弁１２５、リデューサ１２９、熱交換器１２６、および加湿装置１５０を含む。

図６の例では、ＣＤＡ源（図示せず）からの圧縮乾燥空気（compressed dry air ＣＤＡ）が、パージガス入口１１０を介して浄化装置１２８に供給される。ＣＤＡは浄化器１２８によって浄化される。浄化器１２８は、平行な２つの流れ分岐部分１２８Ａ、１２８Ｂを含み、これら分岐部分は各々、流れ方向にこの順序で、自動弁１２８１、１２８２、および再生成可能浄化デバイス１２８３、１２８４を含む。再生成可能浄化デバイス１２８３、１２８４は各々、加熱のための加熱要素を備え、これにより個々の浄化デバイス１２８３、１２８４を再生成する。流れ分岐部分は浄化デバイス１２８３、１２８４の下流側で、純度センサ１２８６によって制御される遮断弁１２８５に接続されている。

再生成可能浄化器があるために、パージガスから除去された化合物で浄化器が飽和した場合、それらを再生成することによってシステムを長期間使用することができる。再生成可能浄化器は、例えば木炭フィルタにおいて行われる非再生成可能な化学的プロセスとは対照的に、例えば、吸着、触媒作用等の物理的プロセスを用いてガスから汚染化合物または粒子を除去する再生成フィルタとして知られたものなどの任意の適切なタイプのものであってよい。概して、再生成可能浄化器は有機材料を含まず、再生成可能浄化器は、例えば、パージガスの汚染物質、例えば金属、ゼオライト、チタン酸化物、ガリウムまたはパラジウム化合物等を物理的に結合するのに適した材料を含み得る。

図６の例では、浄化デバイス１２８３、１２８４は交互に、ＣＤＡが浄化される浄化状態および再生成状態に置かれる。再生成状態では、浄化装置は個々の加熱要素を用いて再生成される。したがって、例えば、浄化デバイス１２８３がＣＤＡを浄化する間、浄化デバイス１２８４が再生成される。浄化器１２８はこのようにして、一定の浄化レベルを維持しながら継続的に動作可能である。

自動弁１２８１、１２８２はそれに対応する浄化デバイス１２８３、１２８４の動作に従って動作される。したがって、浄化デバイス１２８３、１２８４が再生成されるとき、それに対応する自動弁１２８１、１２８２は閉じられ、浄化デバイス１２８３、１２８４が浄化のために用いられるとき、それに対応する弁は開放される。

浄化されたＣＤＡは、純度センサ１２８６によって制御される遮断弁１２８５を介して送られる。このセンサは周知であり、簡潔にするためにさらに詳細には説明しない。純度センサ１２８６は、浄化されたＣＤＡの純度が所定閾値より低くなったときに遮断弁１２８５を自動的に遮断する。したがって、純度レベルが不十分なパージガスによるリソグラフィ投影装置１の汚染は自動的に阻止される。

浄化されたＣＤＡの流れは流量メータ１２７を介して監視することができる。この流れは弁１２５を介して自動的に遮断することができる。リデューサ１２９はリデューサの出口に安定した圧力を供給し、これにより安定したパージガス圧が（熱交換器１２６を介して）制限部分に供給される。

熱交換器１２６は浄化されたＣＤＡ温度を一定にする。特定の実施に適したガス温度を達成するために、熱交換器１２６は熱を引き出したり、浄化されたＣＤＡに熱を加えたりする。リソグラフィ投影装置では、例えば、安定した処理条件が必要となり、したがって、経時的に一定であるガス温度を有するために熱交換器は浄化されたＣＤＡの温度を安定させ得る。パージガス出口のパージガス温度にとって適した条件は、例えば、流速が５０〜６０標準リットル／分（液浸システムでは一般に、液体閉じ込めにガスが用いられるときは６０〜１２０標準リットル／分、基板を覆う水の蒸発を防ぐために用いられるときには１００〜１２０標準リットル／分および／または約２２℃のパージガス温度および／または３０〜９９％の範囲の相対湿度であることがわかっている。しかし、本発明はこれらの条件に限定されるものではなく、これらのパラメータに関する他の値が本発明のシステムにおいて同様に用いられてもよい。

熱交換器１２６は制限部分１４３〜１４５を介してパージガス出口１３０〜１３２に接続されている。制限部分１４３〜１４５は、パージガス出口１３０〜１３２の各々において所望の固定されたパージガガスフローおよびパージガガス圧が得られるようにガスフローを制限する。これらのパージガス出口のパージガス圧の適した値は、例えば１００ｍｂａｒである。パージガス出口１３０〜１３２の各々においてガスフローを調節可能にするために、調節可能な制限部分を用いることも可能である。

加湿装置１５０は熱交換器の下流側の制限部分１４３とパージガス出口１３０との間に接続されている。図１および２の例では、パージガス出口１３０は基板テーブルＷＴ付近に設けられている。加湿装置１５０は浄化されたＣＤＡに水分を加え、ひいてはパージガス混合物を出口１３０に供給する。この例では、単一の出口においてのみパージガス混合物が放出される。しかし、例えば、多数のパージガス出口を別個の加湿装置に接続することによって、または２つ以上の出口を同一の加湿装置に接続することによって、２つ以上のパージガス出口においてパージガス混合物を放出することも可能である。図６に示した以外に、パージガス混合物生成器の異なる場所に加湿装置を設けることも可能である。例えば、加湿装置１５０は、弁１４３とパージガス出口１３０との間の代わりに、パージガス混合物生成器１２０と弁１４３との間に設けられてもよい。加湿装置１５０は制限部分として働いてもよく、そのような必要があれば、加湿装置１５０に接続された制限部分１４３を省いてもよい。

本発明のパージガス供給システムの別の実施形態では、パージガス混合物の温度をよりよく制御するために追加の熱交換器（図示せず）がパージガス出口１３０に設けられる。

図７および８は、図６のパージガス供給システムと一緒に用いてもよい本発明に係る加湿装置１５０を示す。

加湿装置１５０の基本構成は図７ａに示し、同じ原理で働くより複雑な構造を図７ｂに示す。図７ａでは、加湿装置は、ガスを加湿するのに用いる液体（通常は（超純）水）に対しては非浸透性であるかのように機能し、その液体の蒸気に対しては浸透性に機能するメンブレン２００を備える。メンブレンの水側を加圧することが可能であるべきであり（これは以下に記載するような親水性メンブレンに関しては必ずしも必要ではないが）、水はメンブレンを通過してはならない。（少なくとも、空気または窒素、酸素等の空気の成分を用いて）ガス側を加圧することもでき、ガスはまた、メンブレンを通過しない。液体はメンブレン材料を濡らし、その後蒸発する。このメンブレンは液体の蒸気のみを通過させることを可能にするので、液体分子はガスに入るときにメンブレンを離れることができる。メンブレンのガス側からの液体には僅かのガスが溶解する場合があるが、液体中に気泡は形成されない。したがって、メンブレンは液体の蒸気に対しては浸透性であるとみなすことができる。

第１の導管２１０が加湿されるべきガスをメンブレン２００の一方の側に誘導し、第２の導管２２０がガスを加湿するためにメンブレン２００の他方の側に液体を誘導する。ガスがメンブレン２００の一方の側に存在し、液体がメンブレン２００の他方の側に存在するので、液体からの蒸気はメンブレン２００を通過し、ガスを加湿する。加湿されたガスをメンブレン２００から離れる方に誘導するための第３の導管２３０が設けられるように、かつ、液体をメンブレン２００の他方の側から離れる方に誘導する第４の導管２４０が設けられるように、好ましくは、ガスの流れはメンブレン２００を過ぎて供給される。

これに類似する加湿装置が国際公開第２００５／０１０６１９号に開示されており、この出願において述べられていることの大半が、特に、メンブレンの形状、どのように接続されるか等に関して、本願明細書において適用可能である。しかし、国際公開第２００５／０１０６１９号に開示されているものとの大きな違いは、本発明のメンブレンには液親性表面が設けられていることにある。すなわち、メンブレン２００の一方の側にある液体は、メンブレンに対して、９０°未満、好ましくは７０°未満、さらに好ましくは６０°未満、さらにもっと好ましくは５０°未満、最も好ましくは３０°未満または２０°未満もの接触角を有する。

メンブレンとして使用するのに適した１クラスの材料は、合成イオン性ポリマーである重合フッ素化スルホン酸共重合体(polymerized fluorinated sulfonic acid copolymer)である。スルホン酸基は化学的に活性であるが、重合体マトリックス内で固定される。このような材料の１つは以下の化学式を有する：

このメンブレンの親水性は、例えば（メンブレンの一方の側または両側の）コーティングによりおよび／または例えばメンブレンに電位を印加することによりもたらされてもよい。これらのタイプのメンブレンは従来、米国カリフォルニア州サンディエゴ所在のＲａｓｉｒｃ社によって商標Intaegerで販売されているものなどの蒸気浄化システムに用いられてきた。

こういったメンブレンの利点は、低圧の液体をメンブレンの液体側に用いることができ、液体のガス側の蒸発効率がよりよいこと、すなわち、物質移動がメンブレンにわたってより大きいことにある。さらに、親水性メンブレンに関しては、疎水性メンブレンに比して実際のハードウェアが著しく低い（１０倍の）圧力低下を有するように水を加圧する必要は必ずしもない。この特徴が本発明を実施可能にしているものである。

メンブレンの表面積を最大化することが有利であり、好適な実施形態はメンブレンが中空繊維であり、液体が中空繊維の内側を通過し、ガスが中空繊維の外側の上を通過する（しかし、この逆も可能である）。このような一実施形態を図７ｂに示しており、液体はメンブレン２００からなる中空繊維２０００を介して供給される。図７ｂには１つの繊維のみが示されているが、当然、第２の導管２２０がいくつかの繊維に並列接続されてもよい。

図７ｂの実施形態では、ガスは、中空繊維２０００を囲繞するハウジング２５０に入り、導管２１０によってハウジング内に誘導された後に繊維の上を通され、その後、加湿されると、第３の導管２３０によってハウジング外にガスが誘導される。

ガスの流れおよび液体の流れを供給するために、液体供給器およびガス供給器が必要である。これらは、例えば液体を供給するポンプおよび圧縮ガス源の形態を取ってもよい。

図８は加湿装置の第２の実施形態を示しており、加湿装置１５０を出て行くガスの温度は、第２の導管２２０を介して加湿装置１５０に入ってくる液体の温度を注意深く制御することによって制御される。この目的のために、液体は第２の導管２２０に供給される前に液体調整装置１２００によって調整される。調整装置１２００は加湿装置１５０に入るまたは加湿装置１５０から出てくるガスの入力温度または出力温度に基づいて、液体の温度を所望の温度にする。したがって、この機能は加湿装置１５０によって自動的に実行されるので、パージガス供給システムの熱交換器１２６は必ずしも必要ではない。当然ながら、液体が再利用されるように、温度調整装置１２００の後に第４の導管２４０が設けられてもよい。あるいは、パージガス供給システムのヒータ１２６に類似するヒータが、メンブレンの上流または下流でガスを加熱するために使用されてもよい。液体の蒸発時には温度損があるので、加熱が必要である。

さらに、図８の加湿装置は２つのモジュールからなり得る。ローカルモジュールがパーツ１５０および１２００を備え、これらは非常に高い相対湿度のガスが必要とされる場合に限り存在することができる。このため、第１の導管２１０には、装置１１５０によって加湿された事前加湿されたガスを供給することができる。ガスが加湿される場所からガスが実際に使用される場所までは大きな圧力低下が起こり得るので、この構成は特に良い。圧力低下がある場合、ガスの湿度も低下する。このため、パーツ１５０および１２００を用いて比較的高い相対湿度を局所的にガスに与えれば、加湿装置と出口孔との間の圧力低下が最小化されるように、ガスの出口のより近くにモジュールを設置することが可能である。また、非常に高い湿度（９７％）を必要とするモジュールは数個だけしかないので、このように、そういう湿度を達成するのに用いられるエネルギーは低減される。

加湿装置１１５０は、限定するものではないが、米国特許第２００５／００５１７３９号に開示されたような発泡加湿装置(bubbling humidifying apparatus)または国際公開第２００５／０１０６１９号に開示されたような装置（すなわち、疎液性メンブレンを備えた加湿装置）を含むどのようなタイプのものであってもよいし、本発明に係り、図７に示したような加湿装置であってもよい。この事前加湿装置は、加湿された空気を（約４０〜４５％の相対湿度または少なくとも９７％未満の相対湿度で）約４００リットル／分の流速で全モジュールに供給する。

加湿装置１１５０はリソグラフィ装置全体に共通のものであってよく、この装置によって供給される液体の一部のみが必要に応じて加湿装置１５０に供給される。

典型的には、モジュール全体の加湿された空気がクリーンルームで用いられる場合、加湿装置１１５０は相対湿度４０〜６０％のガスを供給する。これは８０または９０％（モジュール間の典型的な圧力低下での膨張の後では６０％である）まで増大されてもよい。この後加湿装置１５０を出たガスは少なくとも９０％、好ましくは９７％の相対湿度を有する。

本明細書では、ＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的に言及しているが、本明細書記載のリソグラフィ装置が、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンスパターンおよび検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドといった他の用途を有することが理解されるべきである。当業者には当然のことであるが、そのような別の用途においては、本明細書で使用される「ウェーハ」または「ダイ」という用語の使用はすべて、それぞれより一般的な「基板」または「ターゲット部分」という用語と同義であると考えればよい。本明細書で参照した基板は、露光の前後に、例えば、トラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、露光されたレジストを現像するツール）、メトロロジーツール、および／または、インスペクションツールで処理されてもよい。適用可能な場合には、本明細書中の開示を上記のような基板処理ツールおよびその他の基板処理ツールに適用してもよい。さらに、基板は、例えば、積層ＩＣを作るために、複数回処理されてもよいので、本明細書で使用される基板という用語が、既に多重処理層を包含している基板を指すこともできる。

本明細書で用いられている用語「放射」および「ビーム」は、（例えば、約３６５、２４８、１９３、１５７、もしくは１２６ｎｍ、またはその近辺の波長を有する）紫外線（ＵＶ）放射を含む、あらゆる種類の電磁放射を包含している。

用語「レンズ」は、状況が許せば、屈折および反射光学コンポーネントを含む様々な種類の光学コンポーネントのどれか１つまたは組合せを指すことができる。

本発明の特定の実施形態について上記において説明してきたが、本発明は、記載される以外の態様で実施されてもよいことを理解されたい。例えば、本発明は、上記に開示されている方法を記載する機械読取可能な命令の１つ以上のシーケンスを含むコンピュータプログラム、またはそのようなコンピュータプログラムが記憶されているデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気ディスクまたは光ディスク）の形態を取りうる。

本発明は液浸リソグラフィ装置、限定するものではないが、特に、前述のタイプのものに適用することができる。

上記の説明は、例示を意図したものであり、制限するものではない。したがって、当業者には明らかなように、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく記載の発明に変更を加えることもできる。

Claims (30)

1. メンブレンと、
   前記メンブレンの一方の側にガスを誘導するための第１の導管と、
   前記メンブレンの他方の側に液体を誘導するための第２の導管と
   を備え、
   前記メンブレンが前記液体に対して液親性である表面を有する加湿装置。
2. 前記表面が親水性である請求項１に記載の加湿装置。
3. 前記液体が、前記表面に対して、９０°未満、または７０°未満、または６０°未満、好ましくは５０°未満、さらに好ましくは３０°未満の接触角を有する請求項１に記載の加湿装置。
4. 前記メンブレンが、使用中、前記液体に対しては非浸透的に機能し、前記液体の蒸気に対しては浸透的に機能する請求項１に記載の加湿装置。
5. 前記第２の導管に液体を供給する液体供給器をさらに備える請求項１に記載の加湿装置。
6. 前記第１の導管にガスを供給するガス供給器をさらに備える請求項１に記載の加湿装置。
7. 前記一方の側から離れる方にガスを誘導する第３の導管をさらに備える請求項１に記載の加湿装置。
8. 前記他方の側から離れる方に液体を誘導する第４の導管をさらに備える請求項１に記載の加湿装置。
9. 前記メンブレンがチューブの形態であり、好ましくは前記メンブレンの前記一方の側が前記チューブの内部である請求項１に記載の加湿装置。
10. 前記メンブレンがフッ素化スルホン酸共重合体からなる請求項１に記載の加湿装置。
11. 前記第２の導管の上流側の前記液体の温度を調節するためかつ／または前記メンブレンの上流側および／または下流側の前記ガスの温度を調節するための液体温度調節器をさらに備える請求項１に記載の加湿装置。
12. 前記液体またはガスが調節される温度および／または前記液体またはガスの流速を変化させるために前記液体温度調節器を制御する制御器をさらに備える請求項１１に記載の加湿装置。
13. 前記制御器が、前記メンブレンの前記一方の側に入るガス温度または前記メンブレンの前記一方の側から出て行くガス温度に基づいて制御を行う請求項１２に記載の加湿装置。
14. 前記第１に導管の上流側で前記ガスを事前加湿する事前加湿装置をさらに備える請求項１に記載の加湿装置。
15. 請求項１に記載の加湿装置を備える液浸リソグラフィ装置。
16. 加湿されたガスを前記第３の導管から吹き込むためのパージシステムをさらに備え、好ましくは、前記パージシステムが、液体閉じ込めシステム、乾燥ステーション、蒸発低減システムのうちの少なくとも１つである請求項１５に記載の液浸リソグラフィ装置。
17. メンブレンと、液体の温度を調節する液体温度調節器と、前記液体温度調節器から前記メンブレンの一方の側に液体を誘導する液体導管と、前記メンブレンの他方の側にガスを誘導するガス導管とを備え、前記メンブレンの前記他方の側の前記ガスの温度が、前記メンブレンの前記一方の側の液体の温度によって支配される、加湿装置。
18. 前記液体温度調節器が、前記ガスの実際の温度および／または所望の温度に基づいて、前記液体の所望の温度を表す制御信号を受け取る請求項１７に記載の加湿装置。
19. 前記ガスの前記実際の温度が、前記メンブレンの前記他方の側を出て行くガスの温度である請求項１８に記載の加湿装置。
20. 液体に対して液親性であるメンブレンの一方の側に前記液体を供給すること、および
    前記メンブレンの他方の側に加湿されるべきガスを供給すること
    を含む、ガスを加湿する方法。
21. 前記メンブレンの前記他方の側に供給された前記ガスが、前記メンブレンの前記他方の側に供給される前に事前加湿される請求項２０に記載の方法。
22. 前記メンブレンの一方の側に供給された前記液体が、その温度を調整されることによって前記ガスの温度を調節する請求項２０に記載の方法。
23. 前記液体が、前記メンブレンに対して、９０°未満、または７０°未満、または６０°未満、好ましくは５０°未満、さらに好ましくは３０°未満の接触角を有する請求項２０に記載の方法。
24. 前記メンブレンが、前記ガスまたは前記液体がその中に供給される少なくとも１つの細長いパイプを含む請求項２０に記載の方法。
25. 前記液体を供給することが、液体の流れを供給することを含む請求項２０に記載の方法。
26. 前記メンブレンがフッ素化スルホン酸共重合体から製造される請求項２０に記載の方法。
27. 請求項２０の方法によって加湿されたガスを用いて、液浸リソグラフィ装置に液体を含ませる方法。
28. 前記ガスを供給することが、ガスの流れを供給することを含む請求項２０に記載の方法。
29. 前記液体が水、好ましくは超純水である請求項２０に記載の方法。
30. 液体の温度を制御し、該液体をメンブレンの一方の側に供給すること、
    加湿されるべきガスを前記メンブレンの他方の側に供給すること
    を含み、
    前記メンブレンの前記他方の側のガスの温度が、前記メンブレンの前記一方の側の液体
    の温度によって支配される、ガスを加湿する方法。