JP4487108B2 - リソグラフィ投影装置、ガスパージ方法、デバイス製造方法およびパージガス供給システム - Google Patents

Description

本発明は、リソグラフィ投影装置で、
− 放射線の投影ビームを提供する放射線システムと、
− パターニング手段を支持する支持構造とを有し、パターニング手段は、所望のパターンに従って投影ビームにパターンを形成する働きをし、さらに、
− 基板を保持する基板テーブルと、
− パターン形成したビームを基板の目標部分に投影する投影システムと、
− パージガスをリソグラフィ投影装置の少なくとも一部に提供する少なくとも１つのパージガス供給システムとを有するリソグラフィ投影装置に関する。

本発明はさらに、ガスパージ方法、デバイス製造方法およびパージガス供給システムに関する。

本明細書において使用する「パターニング手段」なる用語は、入射する放射線ビームに、基板の目標部分に作り出されるべきパターンと一致するパターン化断面を与えるために使用し得る手段に当たるものとして広義に解釈されるべきである。また、「ライトバルブ」なる用語もこうした状況において使用可能である。一般的に、前記パターンは、集積回路または他のデバイス（以下を参照）のような目標部分に作り出されるデバイスの特定の機能層に相当する。そのようなパターニング手段には以下が含まれる。すなわち、
− マスク。マスクの概念はリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、様々なハイブリッドマスクタイプのみならず、バイナリマスク、レベンソンマスク、減衰位相シフトマスクといったようなマスクタイプも含まれる。放射線ビームにこのようなマスクを配置することにより、マスクに照射する放射線の、マスクパターンに従う選択的透過（透過性マスクの場合）や選択的反射（反射性マスクの場合）を引き起こす。マスクの場合、その支持構造は一般的に、入射する放射線ビームの所望する位置にマスクを保持しておくことが可能であり、かつ、所望に応じて、ビームに対して運動させることの可能なマスクテーブルである。
− プログラマブルミラーアレイ。このようなデバイスの一例として、粘弾性制御層および反射面を有するマトリクスアドレス可能面があげられる。こうした装置の基本的原理は、（例えば）反射面のアドレスされた領域は入射光を回折光として反射するが、アドレスされていない領域は入射光を非回折光として反射するといったことである。適切なフィルタを使用することにより、回折光のみを残して上記非回折光を反射ビームからフィルタで除去することが可能である。この方法において、ビームはマトリクスアドレス可能面のアドレスパターンに従ってパターン形成される。プログラマブルミラーアレイの代替実施形態は小さな複数のミラーのマトリクス配列を使用し、そのミラーの各々は、適した局部電界を適用することによって、もしくは圧電起動手段を用いることによって、軸線を中心に個々に傾斜可能である。この場合も、ミラーはマトリクスアドレス可能であり、したがってアドレスされたミラーはアドレスされていないミラーとは異なる方向に入射の放射線ビームを反射する。このようにして、反射されたビームはマトリクスアドレス可能ミラーのアドレスパターンに従いパターン形成される。必要とされるマトリクスアドレス指定は適切な電子手段を用いて実行される。前述の両方の状況において、パターニング手段は１つまたは複数のプログラマブルミラーアレイを有することができる。本明細書で言及したようなミラーアレイに関するさらなる情報は、例えば、米国特許第ＵＳ５，２９６，８９１号および同第ＵＳ５，５２３，１９３号、並びに、ＰＣＴ特許種出願第ＷＯ９８／３８５９７および同ＷＯ９８／３３０９６で収集することができ、これは参照により本明細書に組み込まれる。プログラマブルミラーアレイの場合、前記支持構造は、例えばフレームもしくはテーブルとして実現され、これは必要に応じて、固定式となるか、もしくは可動式となる。
− プログラマブルＬＣＤアレイ。このような構成の例が米国特許第ＵＳ５，２２９，８７２号で与えられ、これは参照により本明細書に組み込まれる。上記同様、この場合における支持構造も、例えばフレームもしくはテーブルとして実現してよく、これも必要に応じて、固定式となるか、もしくは可動式となる。

簡潔化の目的で、本文の残りは、特定の箇所において、マスクおよびマスクテーブルを含む例を特に指向する。しかし、こうした例において検討する一般的な原理は、既に述べたようなパターニング手段のより広範な状況において理解されるべきである。

リソグラフィ投影装置は例えば、集積回路（ＩＣ）の製造において使用可能である。このような場合、パターニング手段はＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成し、放射線感光材料（レジスト）の層が塗布された基板（シリコンウェハ）上の目標部分（例えば１つあるいはそれ以上のダイから成る）にこのパターンを描像することができる。一般的に、シングルウェハは、投影システムを介して１つずつ順次照射される近接目標部分の全体ネットワークを含んでいる。マスクテーブル上のマスクによるパターン形成を用いる現在の装置は、異なる２つのタイプのマシンを区分することができる。リソグラフィ投影装置の一タイプでは、全体マスクパターンを目標部分に１回の作動にて露光することによって各目標部分が照射される。こうした装置は一般的にウェハステッパまたはステップアンドリピート装置と呼ぶ。走査ステップ式装置と称される代替装置では、所定の基準方向（「走査」方向）にマスクパターンを投影ビームで徐々に走査し、これと同時に基板テーブルをこの方向と平行に、あるいは反平行に走査することにより、各目標部分が照射される。一般的に、投影装置は倍率Ｍ（一般的に、＜１）を有するので、基板テーブルが走査される速度Ｖは、マスクテーブルが走査される速度のＭ倍となる。本明細書で記載したようなリソグラフィデバイスに関するさらなる情報は、例えば、米国特許第ＵＳ６，０４６，７９２号から収集することができ、これは参照により本明細書に組み込まれる。

リソグラフィ投影装置を使用する製造プロセスにおいて、（例えばマスクの）パターンは少なくとも部分的に放射線感光材料（レジスト）の層で覆われた基板上に描像される。この描像ステップに先立ち、基板は、プライミング、レジスト塗布、およびソフトベークのような各種のプロセスを経る。露光後、基板は、ポストベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベーク、および描像フィーチャの測定／検査といったような他の工程を通る。この一連の手順は、例えばＩＣのようなデバイスの個々の層にパターンを形成するための基準として使用される。このようなパターン形成された層は、それから、全て個々の層を仕上げる目的である、エッチング、イオン注入（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械的研磨等のような様々なプロセスを経る。幾つかの層が必要である場合には、全体の手順、もしくはその変形を新しい層毎に繰り返す必要がある。最終的に、デバイスのアレイが基板（ウェハ）上に存在する。次に、これらのデバイスはダイシングやソーイングといったような技法で相互より分離される。それから個々のデバイスは、キャリアに装着されたり、ピンに接続されたりし得る。このようなプロセスに関するさらなる情報は、１９９７年にマグローヒル出版会社より刊行された、Ｐｅｔｅｒ ｖａｎ Ｚａｎｔ著、「マイクロチップ製造：半導体処理に対する実用ガイド」という名称の書籍（“Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ Ｐｒａｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”）の第３版、ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４から得ることができ、これは参照により本明細書に組み込まれる。

簡潔化の目的で、これより投影システムを「レンズ」と称するものとする。しかし、この用語は、例えば屈折光学システム、反射光学システム、および反射屈折光学システムを含むさまざまな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。放射線システムはまた、放射線の投影ビームの誘導、成形、あるいは制御を行う、こうした設計タイプのいずれかに応じて作動する構成要素も備えることが出来る。こうした構成要素もまた以降において集約的に、あるいは単独的に「レンズ」と称する。

さらに、リソグラフィ装置は２つあるいはそれ以上の基板テーブル（および、あるいは２つもしくはそれ以上のマスクテーブル）を有するタイプのものである。このような「多段」デバイスにおいては、追加のテーブルが並列して使用される。もしくは、１つ以上の他のテーブルが露光に使用されている間に予備工程が１つ以上のテーブルにて実行される。例えば、デュアルステージリソグラフィ装置について、米国特許第ＵＳ５，９６９，４４１号および国際特許出願第ＷＯ９８／４０７９１号において記載がなされており、これは両方とも参照により本明細書に組み込まれる。

リソグラフィ装置は、投影システムの最終要素と基板との間の空間を充填するように、基板の少なくとも一部を水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆うタイプでもよい。浸漬技術は、投影システムの開口数を増加させるために使用可能である。

本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置が他の多くの用途においても使用可能であることは明確に理解されるべきである。例えば、これは、集積光学装置、磁気ドメインメモリ用ガイダンス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、薄膜磁気ヘッド等の製造に使用され得る。こうした代替的な用途の状況においては、本文にて使用した「レチクル」、「ウェハ」または「ダイ」といった用語は、それぞれ「マスク」、「基板」または「目標部分」といった、より一般的な用語に置き換えて使用され得ることが当業者には理解される。

本明細書では、「放射線」および「ビーム」という用語は、イオンビームあるいは電子ビームといったような粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射線（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、あるいは１２６ｎｍの波長を有する）および超紫外線（ＥＵＶ）放射線（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射線を網羅するものとして使用される。

一般的に、リソグラフィ投影装置内に存在する構成要素の表面は、装置の大部分が真空中で動作していても、使用中に汚染される。特に、ミラーのようなリソグラフィ投影装置の光学構成要素の汚染は、装置の性能に悪影響を及ぼす。このような汚染が、光学構成要素の光学的特性に影響するからである。

当技術分野では、このような構成要素が配置されるリソグラフィ投影装置の空間を超高純度のガスでパージすることによって、リソグラフィ投影装置の光学構成要素の汚染を減少させることが知られ、このガスを以降ではパージガスと呼ぶ。パージガスは、例えば炭化水素での分子汚染のような表面の汚染を防止する。

知られているこの方法の欠点は、パージガスが、リソグラフィ投影プロセスで使用する化学物質の活動に悪影響を及ぼし得ることである。特に、いくつかのタイプの放射線感光材料（レジスト）、特に紫外線放射線に感光性のレジストおよびアセタール系のフォトレジストは、パージガスを設けた環境では適切に機能しないことを、出願人は発見した。出願人が実行した実験によると、これらのレジストは、現像するために水蒸気のような水分を必要とする。

さらに、パージガスは、例えば干渉型計器のようなリソグラフィ投影装置に存在する測定デバイスの性能に影響を及ぼすことがある。水分がないので、パージガスが屈折率に影響し、それによって干渉計測定の結果も変化させることを、出願人は発見した。

しかし、このような水分は、知られている方法で使用するパージガスには存在しない。したがって、このようなタイプのレジストでは、知られているパージガス供給システムを使用して汚染を軽減することができない。

クリーンガス、厳密に言うと例えば浸漬リソグラフィ装置などの気体支承部で使用するガスは、例えば純度要件がそれほど厳密でなく、はるかに高い圧力で提供されるという点で、パージガスとは異なる。この高圧ガス流は、基板の表面と浸漬リソグラフィ装置の「シャワーヘッド」の間に安定した小さいギャップを提供し、それによってシャワーヘッドと基板が衝突する可能性を低下させる。しかし、水分の欠落による干渉計測定への影響に関する同じ問題が、空気支承部のガスにも当てはまる。

改良されたリソグラフィ投影装置、特にレジストの現像に影響せずに、パージガスで汚染を減少することができるリソグラフィ投影装置を提供することが、本発明の全体的目的である。

パージガスおよび気体支承部で使用するガスが干渉計の測定に影響しない改良型のリソグラフィ投影装置を提供することが、本発明のさらなる目的である。

したがって、本発明は請求項１によるリソグラフィ投影装置を提供する。

パージガス供給システムは、パージガス混合気を生成するパージガス混合気生成装置を有する。パージガス混合気は、少なくとも１つのパージガスおよび水分を有する。したがって、水分が存在し、レジストの現像のような化学物質の活動が、パージガスの影響を受けない。

本発明は、請求項１２による方法も提供する。このような方法では、パージガスおよび水分を有するパージガス混合気を使用する。したがって、リソグラフィ投影装置で使用する化学物質は、パージガスの影響を受けない。

本発明のさらなる態様によると、請求項１３によるデバイス製造方法が提供される。

本発明はさらに、請求項１５によるパージガス供給システムを提供する。

本発明の特定の実施形態は、従属請求項に記載される。本発明のさらなる詳細、態様および実施形態について、添付図面について例示によってのみ説明する。

図１は、本発明によるリソグラフィ投影装置１の実施形態の例を概略的に示したものである。この装置１は通常、
− 放射線の投影ビームＢＰ（例えばＵＶ放射線またはＥＵＶ放射線）を供給する放射線システムＥｘ、ＩＬを有し、この特定の場合、放射線システムは放射線ソースＬＡも有し、さらに、
− マスクＭＡ（例えばレチクル）を保持するマスクホルダが設けられ、品目ＰＬに対して正確にマスクを位置決めするために第一位置決め手段ＰＭに接続された第一オブジェクトテーブル（マスクテーブル）と、
− 基板Ｗ（例えばレジスト塗布したシリコンウェハ）を保持する基板ホルダが設けられ、品目ＰＬに対して正確に基板を位置決めするために第二位置決め手段ＰＷに接続された第二オブジェクトテーブル（基板テーブル）と、
− マスクＭＡの照射部分を基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば１つまたは複数のダイを有する）に描像する投影システム（「レンズ」）ＰＬ（例えばミラーグループ）とを有する。

本明細書で示すように、装置は反射タイプである（つまり反射性マスクを有する）。しかし、一般的に透過タイプでもよい（例えば透過性マスクを有する）。あるいは、装置は上述したようなタイプのプログラマブルミラーアレイのような別の種類のパターニング手段を使用してもよい。

ソースＬＡ（例えばＨｇランプ、エキシマレーザ、蓄積リングまたはシンクロトロン内で電子ビームの路の周囲に設けたアンジュレータまたはウィグラ、レーザで生成したプラズマソースまたはその他）は放射線のビームを生成する。このビームは、直接的に、あるいは、例えばビーム拡張器Ｅｘのような調整手段を横断した後に、照明システム（照明装置）ＩＬに供給される。照明装置ＩＬは、ビームにおける強度分布の外部かつ／あるいは内部放射範囲（一般的にそれぞれ、σ−ｏｕｔｅｒおよびσ−ｉｎｎｅｒに相当する）を設定する調節手段ＡＭを有する。また、これは一般的に積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯのような、他のさまざまな構成要素を有する。このようにして、マスクＭＡに照射するビームＰＢは、その断面に亘り所望する均一性と強度分布とを有する。

図１に関して、ソースＬＡはリソグラフィ投影装置のハウジング内にある（これは例えばソースＬＡが水銀ランプである場合に多い）が、リソグラフィ投影装置から離れていてもよく、これが生成する放射線ビームは（例えば適した誘導ミラーの助けにより）装置内に導かれることに留意されたい。この後者のシナリオは、ソースＬＡがエキシマレーザである場合が多い。本発明および請求の範囲はこれら両方のシナリオを網羅するものである。

その後、ビームＰＢはマスクテーブルＭＴ上に保持されているマスクＭＡに入射する。ビームＰＢは、マスクＭＡによって選択的に反射した後、基板Ｗの目標部分Ｃ上にビームＰＢを集束する投影システムＰＬを通過する。第二位置決め手段ＰＷ（および干渉計測手段ＩＦ）により、基板テーブルＷＴは、例えばビームＰＢの経路における異なる目標部分Ｃに位置を合わせるために正確に運動可能である。同様に、第一位置決め手段ＰＭは、例えばマスクライブラリからマスクＭＡを機械的に検索した後に、あるいは走査運動の間に、ビームＰＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めするように使用可能である。一般的に、オブジェクト・テーブルＭＴ、ＷＴの運動は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）の助けにより実現されるが、これは図１には明示されていない。しかし、ウェハステッパの場合（走査ステップ式装置とは対照的に）、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に連結されるだけであるか、あるいは固定される。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアラインメントマークＭ１、Ｍ２および基板アラインメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。

ここに表した装置は２つの異なるモードにて使用可能である。
− ステップモードでは、マスクテーブルＭＴは基本的に静止状態に保たれている。そして、マスクの像全体が１回の作動（すなわち１回の「フラッシュ」）で目標部分Ｃに投影される。次に基板テーブルＷＴがｘ方向および／あるいはｙ方向にシフトされ、異なる目標部分ＣがビームＰＢにより照射され得る。
− 走査モードでは、基本的に同一シナリオが適用されるが、、所定の目標部分Ｃは１回の「フラッシュ」では露光されない。代わって、マスクテーブルＭＴが、速度ｖにて所定方向（いわゆる「走査方向」、例えばｙ方向）に運動可能であり、したがってビームＰＢがマスクの像を走査する。これと同時に、基板テーブルＷＴが速度Ｖ＝Ｍｖで、同一方向あるいは反対方向に運動する。ここで、ＭはレンズＰＬの倍率（一般的にＭ＝１／４あるいは１／５）である。このように、解像度を妥協することなく、比較的大きな目標部分Ｃを露光することが可能となる。

図２は、図１のリソグラフィ投影装置の例で使用可能な投影システムＰＬおよび放射線システム２を示す。放射線システム２は、照明光学系ユニット４を有する。放射線システムは、ソース集光器モジュールまたは放射線ユニット３も有してよい。放射線ユニット３には、放電プラズマで形成可能な放射線ソースＬＡを設ける。放射線ソースＬＡは、ＥＵＶ範囲の電磁スペクトルで放射線を発光するために非常に高温のプラズマを生成できるＸｅガスまたはＬｉ蒸気のようなガスまたは蒸気を使用してよい。非常に高温のプラズマは、放電の部分的に電離したプラズマを光軸Ｏ上で崩壊させることによって生成される。放射線を効率的に生成するために、０．１ｍｂａｒの分圧のＸｅ、Ｌｉ蒸気または任意の他の適切なガスまたは蒸気が必要である。放射線ソースＬＡが発光する放射線は、ソース室７からガスバリア構造または「箔トラップ」９を介して集光器室８へと渡される。ガスバリア構造は、例えば参照により本明細書に組み込まれる欧州特許出願第ＥＰ−Ａ−１２３３４６８号および第ＥＰ−Ａ−１０５７０７９号で詳細に記載されているようなチャネル構造を有する。

集光器室８は、かすめ入射線集光器によって形成可能な放射線集光器１０を有する。集光器１０によって渡された放射線は、格子スペクトルフィルタ１１で反射し、集光器室８の開口にある仮想ソースポイント１２に集束する。室８からの投影ビーム１６は、照明光学系ユニット４で反射し、垂直入射反射器１３、１４を介してレチクル、またはレチクルまたはマスクテーブルＭＴ上に位置決めされたマスクに至る。パターン形成されたビーム１７が形成され、これは投影システムＰＬ内で反射要素１８、１９を介してウェハステージまたは基板テーブルＷＴ上に描像される。通常、照明光学系ユニット４および投影システムＰＬ内には、図示より多くの要素が存在してよい。

図２で示すように、図１の本発明の実施形態によるリソグラフィ投影装置１の例は、本発明によるパージガス供給システムを含む。パージガス供給システム１００のパージガス出口１３０〜１３３は、図２で示すように、投影システムＰＬおよび放射線システム２内で反射鏡１３、１４および反射要素１８、１９の近傍に位置決めされる。しかし、所望に応じて、装置の他の部品にも同様に本発明の実施形態による派次ガス供給システムを設けてもよい。例えば、リソグラフィ投影装置のレチクルおよび１つまたは複数のセンサに、本発明によるパージガス供給システムを設けることができる。

図１および図２では、パージガス供給システム１００はリソグラフィ投影装置１の内側に配置されており、そしてこのパージガス供給システム１００を、装置１の外側にある任意の都合のよい手段を使用して、特定の実施例に適した任意の方法で制御することができる。しかし、パージガス供給システムの少なくとも幾つかの部品、例えばパージガス混合気生成装置１２０その他のような部品をリソグラフィ投影装置１の外側に配置することも同様に可能である。

図３は、パージガス供給システム１００の実際的な例を示す。しかし、例えば浸漬リソグラフィ装置では、気体支承部で使用するガスの調整に、図３で示したような同様のシステムを同様に使用することができる。図３の例では、パージガス入口１１０を図示されていないパージガス供給システムに接続し、これはほぼ水分がない乾性ガス、例えば加圧ガス供給回路、シリンダに圧縮した乾燥空気またはその他を供給する。乾性ガスは、パージガス混合気生成装置１２０を通して与えられる。パージガス混合気生成装置１２０内では、以下でさらに詳細に説明するように、乾性ガスがさらに浄化される。さらに、パージガス混合気生成装置１２０は、パージガス出口１３０〜１３２の幾つかについて、乾性ガスに水分を加える加湿器１５０を含む。図３の例では、加湿器１５０を１つのパージガス出口１３０に接続する。他のパージガス出口１３１、１３２は加湿器１５０に接続しない。このように、パージガス出口１３０には、パージガスおよび水分を有するパージガス混合気が提供され、他のパージガス出口１３１、１３２には乾性パージガスのみが提供される。これによって、パージガス混合気は、図１の例のウェハテーブルＷＴのように水分を必要とする化学物質を設けた表面付近にのみ提供され、リソグラフィ投影装置１の他の部分には、「乾性」パージガスを提供することができる。つまり水分がない。

さらに、パージガスに水分が追加されるので、相対湿度または水分の純度のようなパージガス混合気の特性を、良好な精度で制御することができる。また、水分のせいでシステムに融通性がある。パージガスに追加する水分を増減することによって、パージガス混合気中に存在する水分の量を容易に調整できるからである。

図３の例のパージガス混合気生成装置１２０は、流れの方向にその順序で清浄器装置１２８、流量計１２７、弁１２５、レジューサ１２９、熱交換器１２６および加湿器１５０を有する。

図３の例では、図示されていないＣＤＡソースからの圧縮乾燥空気（ＣＤＡ）が、パージガス入口１１０を介して清浄器装置１２８に供給される。ＣＤＡが清浄器１２８によって浄化される。清浄器１２８は２つの平行した流れ分岐１２８Ａ、１２８Ｂを有し、これはそれぞれ、流れの方向にその順序で自動弁１２８１、１２８２、および再生可能な清浄器デバイス１２８３、１２８４を有する。再生可能な清浄器デバイス１２８３、１２８４にはそれぞれ、加熱して個々の清浄器デバイス１２８３、１２８４を再生するための加熱要素を設ける。流れ分岐は、清浄器デバイス１２８３、１２８４の下流で遮断弁１２８５に接続され、これは純度センサ１２８６に制御される。

再生可能な清浄器を有するので、システムは、パージガスから除去した化合物で飽和した場合に清浄器を再生することにより、長期間にわたって使用することができる。再生可能な清浄器は、任意の適切なタイプでよい。例えば、チャコールフィルタで発生するような再生可能でない化学的プロセスとは反対に、吸着、触媒またはその他のような、物理的プロセスによってガスから汚染化合物または粒子を除去する再生可能フィルタとして知られているタイプである。一般的に、再生可能な清浄器は有機物質を含まず、再生可能な清浄器は、例えば金属、ゼオライト、酸化チタン、ガリウムまたはパラジウム化合物、またはその他のようなパージガスの汚染物質と物理的に結合するのに適切な材料を含んでよい。

図３の例では、清浄器デバイス１２８３、１２８４は交互に、ＣＤＡが浄化される浄化状態と再生状態とに交互になる。再生状態では、清浄器デバイスは個々の加熱要素によって再生される。したがって、例えば清浄器デバイス１２８３がＣＤＡを浄化している間、清浄器デバイス１２８４が再生される。したがって、清浄器１２８３は、一定の浄化レベルを維持しながら連続的に動作することができる。

自動弁１２８１、１２８２は、対応する清浄器デバイス１２８３、１２８４の動作に対応して動作する。したがって、清浄器デバイス１２８３、１２８４の再生時に、対応する弁１２８１、１２８２は閉鎖し、清浄器デバイス１２８３、１２８４が浄化に使用されている間に、対応する弁は開放している。

浄化されたＣＤＡは、純度センサ１２８６に制御された遮断弁１２８５を通して供給される。純度センサは本質的に知られているので、簡潔さの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の純度が所定の閾値より低い場合、遮断弁１８５を自動的に閉鎖する。したがって、リソグラフィ投影装置１が不十分な純度レベルのパージガスで汚染されることが、自動的に防止される。

浄化したＣＤＡの流れは、流量計１２７を介して監視することができる。流れは、弁１２５を介して自動的に遮断することができる。レジューサ１２９は、レジューサの出口にて安定した圧力を提供し、したがって安定したパージガス圧力が（熱交換器１２６を介して）絞りに提供される。

熱交換器１２６は、浄化したＣＤＡに一定の温度を提供する。熱交換器１２６は、特定の実施例に適切なガス温度を達成するために、浄化したＣＤＡの熱を抽出するか、熱を追加する。例えばリソグラフィ投影装置では、安定した処理状態が必要であり、したがって熱交換器は、ある時間にわたって一定であるガス温度を有するように、浄化したＣＤＡの温度を安定させる。例えばパージガス出口におけるパージガスの適切な状態は、毎分２０〜３０標準リットルの流量および／または約２２℃のパージガスの温度および／または３０〜６０％の相対湿度であると判明している。しかし、本発明はこれらの状態に制限されず、本発明によるシステムには、これらのパラメータの他の値を同様に使用してもよい。

熱交換器１２６は、絞り１４３〜１４５を介してパージガス出口１３０〜１３２に接続される。絞り１４３〜１４５はガス流を制限し、したがってパージガス出口１３０〜１３２それぞれで、所望の固定したパージガス流および圧力が獲得される。パージガス出口におけるパージガス圧力の適切な値は、例えば１００ｍｂａｒである。同様に、パージガス出口１３０〜１３２それぞれにて調節可能なガス流を提供するために、調節可能な絞りを使用することも可能である。

加湿器１５０は、熱交換器の下流で絞り１４３とパージガス出口１３０の間に接続される。パージガス出口１３０は、図１および図２の例ではウェハテーブルＷＴの近傍に設けられる。加湿器１５０は浄化したＣＤＡに水分を追加し、したがってパージガス混合気を出口１３０に提供する。この例では、１つの出口でのみパージガス混合気が放出される。しかし、例えば複数のパージガス出口を別個の加湿器に接続するか、２つ以上の出口を同じ加湿器に接続することによって、２つ以上のパージガス出口にパージガス混合気を放出することも可能である。同様に、パージガス混合気生成装置内の図３で示したものとは異なる位置に加湿器を設けることも可能である。例えば、加湿器１５０を、弁１４３とパージガス出口１３０の間ではなく、パージガス混合気生成装置１２０と弁１４３の間に配置してもよい。加湿器１５０は、絞りとしても動作し、所望に応じて、加湿器１５０に接続した絞り１４３を省略してもよい。

本発明によるパージガス供給システムの代替実施形態では、パージガス混合気の温度制御を向上させるために、パージガス出口１３０に追加の熱交換器（図示せず）を設ける。

図３の加湿器１５０は、例えば図４の例のように実施することができるが、加湿器１５０は、異なる方法で実施してもよく、例えば流体をパージガスの流れ内へ蒸発させる蒸発器又はその他を有してよい。

図４で示す加湿器１５０は、例えば高純度の水のような液体１５４で液体レベルＡまで充填した液体容器１５１を有する。ガス入口１５２１は、これ以降では湿性ガス入口１５２１と呼ばれ、液体レベルＡより下にある液体１５４にマウンド（ｍｏｕｎｄｉｎｇ）を浸漬した状態で、配置される。別のガス入口１５２２は、これ以降では乾性ガス入口１５２２と呼ばれ、マウンドが液体レベルＡより上にある状態で、つまり液体容器１５１の液体１５４で充填されていない部分に配置される。ガス出口１５３は、液体１５４より上にある液体容器１５１の部分を、パージガス供給システム１００の他の部分と接続する。浄化した圧縮乾燥空気のようなパージガスは、湿性ガス入口１５２１を介して液体容器１５１に送られる。その結果、パージガスの気泡１５９が、液体１５４中で生成される。浮力のために、気泡１５９は図４の矢印Ｂで示すように、液体１５４中でマウンドの後に上方向へと移動する。この上方向への移動期間中に、液体１５４からの水分が例えば拡散性プロセスまたはその他により気泡１５９に入る。このように、気泡１５９中のパージガスが水分と混合する。液体の表面で、つまり液体レベルＡで、気泡１５９が液体１５４より上の液体容器１５１に存在するガスに、気体性内容物を供給する。その結果のパージガス混合気が、ガス出口１５３を介して容器から放出される。

図４の例では、湿性ガス入口１５２１は管状要素であり、外側の端部が、液体容器１５１の外側で図示されていないパージガス供給デバイス、例えば図３のパージガス混合気生成装置１２０に接続される。湿性ガス入口１５２１には、液体容器１５１の内側に位置決めされた内端に小さい、例えば０．５ミクロンの通路があるフィルタ要素１５２５を設ける。フィルタ要素１５２５は、少なくとも部分的に（この例では全体が）液体１５４中に配置される。したがって、湿性ガス入口１５２１は、大量の非常に小さいパージガスの気泡を生成する。この例では約０．５ミクロンであるが、他の適切な寸法も同様に使用してよい小さいサイズのせいで、気泡１５９が比較的短い期間で、つまり液体１５４を通る比較的短い移動距離で、飽和状態まで加湿される。

乾性ガス入口１５２２には、湿性ガス入口１５２１のフィルタ要素と同様のフィルタ要素１５２４を設ける。これにより、湿性ガス入口１５２１および乾性ガス入口１５２２を通って流れるガスの量は、ほぼ同様になり、パージガス混合気中の水分量は、気泡１５９が液体１５４を去る瞬間にて、気泡１５９の水分量のほぼ半分になる。つまり、気泡１５９が水分で飽和している（すなわち相対湿度（Ｒｈ）が１００％）の場合、パージガス混合気は５０％のＲｈを有する。しかし、湿性ガス入口１５２１および乾性ガス入口１５２２それぞれを介して液体容器に流入するガスを異なる割合で提供し、それによって相対湿度を０〜１００％のＲｈに調節することも可能である。

出願人は、相対湿度が２０％以上、例えば２５％以上のパージガス混合気が特に、フォトレジストの性能に関して良好な結果を提供することを発見した。さらに、相対湿度が２５％以上で７０％未満、例えば６０％のパージガス混合気が、リソグラフィ投影装置の測定システムの精度に関して良好な防止効果を有することが判明している。さらに、例えばクリーンルームのようなリソグラフィ投影装置を囲む空間の湿度に近い、例えば約４０％の湿度が、最適な結果を提供することが判明した。

ガス出口１５３の内端に、液体容器１５１から流出するガスから粒子および小滴を除去する網目の細かい、例えば０．００３ミクロンのフィルタを設ける。このように、パージガス混合気が供給される表面のこのような粒子による汚染が防止される。

図４の例では、パージガス混合気中の相対的な水分量を、様々な複雑でない方法で制御することができる。例えば、液体容器のパラメータを制御することができる。また、例えば湿性ガス入口１５２１を介して生成された水分を含むパージガスの量に対して、乾性ガス入口１５２２を介して容器１５１内に持ち込まれる水分なしのパージガスの量を制御することができる。液体容器１５１の制御されるパラメータは、例えば内部温度、流量、圧力、液体中のパージガスの滞留時間のうち１つまたは複数でよい。

温度は、例えばガス中に存在し得る水分の飽和量に影響を及ぼすことが知られている。温度を制御するために、液体容器１５１に加熱要素を設けることができ、これは例えば温度測定デバイスなどによって提供された液体容器内の温度を表す温度信号に応答して、制御デバイスによって制御される。

液体１５４中の気泡の滞留時間は、湿性ガス入口１５２１を介してガスの気泡を液体に挿入する位置を調節することによって変更することができる。例えば、フィルタ１５２５をさらに液体１５４の中に位置決めすると、気泡が液体レベルＡまで移動しなければならない距離が増加し、したがって滞留時間も増加する。気泡が液体１５４中に存在する時間が長いほど、多くの水分をガスに吸収することができる。このように、滞留時間を変更することにより、ガスの湿度を適応させることができる。

図４の加湿器デバイス１５０にはさらに、制御デバイス１５７を設け、これを介してパージガス混合気の水分量を制御することができる。図４で示すように、制御デバイス１５７は、水分制御接触部１５７１で乾性ガス入口１５２２の制御弁１５２３に接続され、これを介して乾性入口１５２２へ供給されるパージガスの流量を制御することができ、したがって加湿したガスの量に対する乾性パージガスの量も制御することができる。

制御デバイス１５７に通信可能な状態で接続したガス出口１５３の湿度センサ（図示せず）は、ガス出口１５３におけるパージガス混合気の湿度情報を制御デバイス１５７に提供する。この情報は、制御デバイス１５７が使用して、パラメータの少なくとも１つを調節し、パージガス混合気の水分量を制御することができる。

制御デバイス１５７はさらに、液体容器１５１中に存在する液体１５４の量も制御する。制御デバイス１５７は、液体制御接触部１５７２で液体供給部１５６の制御弁１５６１へ、さらにオーバフロー接触部１５７３でガス出口１５３の制御弁１５３１へ接続される。液体レベル測定デバイス１５８が、通信可能な状態で制御デバイスに接続される。液体レベル測定デバイス１５８は、液体容器１５１中の液体レベルの特性を表す液体レベル信号を制御デバイス１５７に提供する。制御デバイス１５７は、液体レベル信号に応答して制御弁１５６１および制御弁１５３１を操作する。

この例では、液体レベル測定デバイス１５８は、液体容器１５１の底部に対して異なる適切な高さに位置決めされた３つのフロートスイッチ１５８１〜１５８３を有する。最低フロートスイッチ１５８１は、底部に最も近い位置に位置決めされる。最低フロートスイッチ１５８１は、液体レベルＡが最低フロートスイッチ１５８１の位置、またはその下になると、空信号を制御デバイス１５７に提供する。制御デバイス１５７は、空信号に応答して制御弁１５６１を開放し、液体が自動的に容器へと供給される。

中央のフロートスイッチ１５８２は、液体レベルＡがこのフロースイッチ１５８２の高さに到達した場合に、満杯信号を提供する。制御デバイス１５７は、満杯信号に応答して制御弁１５６１を閉鎖し、これによって液体供給を停止する。

上部フロートスイッチ１５８３は、底部から最も離れた位置に位置決めされる。上部フロートスイッチ１５８３は、液体レベルＡが上部フロートスイッチ１５８１の位置、またはその上になった場合に、あふれ信号を制御デバイス１５７に提供する。制御デバイス１５７は、あふれに応答して、ガス出口１５３の制御弁１５３１を遮断し、液体がリソグラフィ投影装置１の他の部分に漏れるのを防止する。

上述した実施形態は、本発明を制限するものではなく、例示するものであり、当業者には請求の範囲から逸脱することなく代替物を設計できることに留意されたい。特に、本発明はパージガス供給システムに関して主に説明してきたが、本発明は例えば浸漬リソグラフィ装置などの高圧ガス支承部に使用するために、加湿したガスを提供するさいにも適用可能であることを理解されたい。請求の範囲では、カッコの間に配置した参照記号は全て、その請求項を制限するものとは見なされない。「有する」という言葉は、請求項で挙げたもの以外の要素またはステップの存在を排除するものではない。相互に異なる請求項にて特定の措置について述べているという単なる事実は、これらの措置の組み合わせを有利に使用できないことを示すものではない。

本発明によるリソグラフィ投影装置の例を概略的に示したものである。 本発明によるリソグラフィ投影装置のＥＵＶ照明システムおよび投影光学系の側面図を示したものである。 本発明によるパージガス供給システムの例の回路図を概略的に示したものである。 図３の例に適した加湿器デバイスを概略的に示したものである。

Claims (12)

1. リソグラフィ投影装置（１）であって、
   − 放射線の投影ビームを提供する放射線システムと、
   − パターニング手段を支持する支持構造とを有し、パターニング手段は、所望のパターンに従って投影ビームにパターンを形成する働きをし、さらに、
   − 基板を保持する基板テーブル（ＷＴ）と、
   − パターン形成したビームを基板の目標部分に投影する投影システム（ＰＬ）と、
   − パージガスをリソグラフィ投影装置の少なくとも一部に提供する少なくとも１つのパージガス供給システム（１００）とを有し、
   前記パージガス供給システムが、
   − ほぼ水分がないパージガスに水分を追加するために配置構成された加湿器デバイス（１５０）を有するパージガス混合気生成装置（１２０）を有し、前記パージガス混合気生成装置（１２０）は、パージガス混合気を生成するように配置構成され、前記パージガス混合気は、少なくとも１つのパージガスおよび前記水分を有し、
   − 前記パージガス混合気を前記基板テーブルに供給するために、前記パージガス混合気生成装置に接続されたパージガス混合気出口（１３０）を有し、
   前記パージガス供給システム（１００）がさらに、前記ほぼ水分がないパージガスをリソグラフィ投影装置の別の部分に提供するように配置構成されたパージガス出口（１３１、１３２）を有するリソグラフィ投影装置（１）。
2. 前記加湿器デバイス（１５０）が、
   少なくとも１つのガス入口（１５２１、１５２２）およびガス出口（１５３）がある液体容器（１５１）を有し、前記ガス入口およびガス出口が、加湿接続部を介して相互に接続され、したがってパージガスが加湿接続部を通って流れると、前記パージガスが、液体容器中に存在する液体（１５４）を通って送られ、前記パージガスが加湿される、請求項１に記載のリソグラフィ投影装置（１）。
3. さらに、液体（１５４）を通して送られた加湿パージガスに加湿していないパージガスを混合し、それによって前記パージガス混合気を獲得するために、ガス出口に接続された乾性ガス入口（１５２２）を有する、請求項２に記載のリソグラフィ投影装置（１）。
4. 前記加湿接続部は、前記パージガスが前記水分で飽和状態まで加湿されるように、前記液体（１５４）を通して前記パージガスを供給する飽和接続部である、請求項２または３に記載のリソグラフィ投影装置（１）。
5. さらに、パージガス混合気中に存在する水分の量を少なくとも制御するために、前記液体容器（１５１）に接続された制御デバイス（１５７）を有する、請求項２乃至４のいずれか１項に記載のリソグラフィ投影装置（１）。
6. 前記パージガス混合気生成装置（１２０）がさらに、パージガス、混合気またはパージガス混合気のうち少なくとも１つから少なくとも１つの望ましくない成分を除去するために、再生可能なフィルタデバイス（１２８３、１２８４）を有する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のリソグラフィ投影装置（１）。
7. 並列に接続された２つの再生可能フィルタデバイス（１２８３、１２８４）を有し、フィルタデバイスが、連続的フィルタリングを可能にするために交互に再生可能である、請求項６に記載のリソグラフィ投影装置。
8. 前記パージガス混合気が水蒸気を含む、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のリソグラフィ投影装置（１）。
9. 前記パージガス混合気が、少なくとも２０％のＲｈ、好ましくは７０％以下のＲｈの水蒸気を含む、請求項８に記載のリソグラフィ投影装置（１）。
10. パージガスを、
    − 放射線の投影ビームを提供する放射線システムと、
    − パターニング手段を支持する支持構造とを有し、パターニング手段は、所望のパターンに従って投影ビームにパターンを形成する働きをし、さらに、
    − 基板を保持する基板テーブル（ＷＴ）と、
    − パターン形成したビームを基板の目標部分に投影する投影システム（ＰＬ）と、
    を有するリソグラフィ投影装置（１）の少なくとも一部に提供する方法であって、
    ほぼ水分がないパージガスに水分を加えることによって、少なくとも１つのパージガスおよび水分を有するパージガス混合気を生成するステップと、
    前記パージガス混合気を前記基板テーブルに供給するステップと、
    前記ほぼ水分がないパージガスをリソグラフィ投影装置の別の部分に提供するステップとを含む方法。
11. デバイス製造方法であって、
    放射線感光材料の層で少なくとも部分的に覆われた基板を提供するステップと、
    請求項１０に記載の方法を前記基板の少なくとも一部に適用するステップと、
    放射線の投影ビームを提供するステップと、
    投影ビームの断面にパターンを与えるために、パターニング手段を使用するステップと、
    パターン形成した放射線ビームを放射線感光材料の層の目標部分に投影するステップと、
    パージガスに水分を加えることによって、少なくとも１つのパージガスおよび水分を有するパージガス混合気を生成するステップと、
    デバイス製造方法で使用する構成要素の表面付近にパージガス混合気を供給するステップとを含む方法。
12. パージガスをリソグラフィ投影装置（１）の基板テーブルに提供するパージガス供給システム（１００）であって、
    ほぼ水分がないパージガスに水分を加えるように配置構成された加湿器デバイス（１５０）を有するパージガス混合気生成装置（１２０）を有し、前記パージガス混合気生成装置（１２０）は、パージガス混合気を生成するように配置構成され、パージガス混合気は少なくとも１つのパージガスおよび前記水分を有し、さらに、
    パージガス混合気を前記基板テーブルに供給するパージガス混合気出口（１３０）を有し、
    前記パージガス供給システム（１００）がさらに、前記ほぼ水分がないパージガスをリソグラフィ投影装置の別の部分に提供するように配置構成されたパージガス出口（１３１、１３２）を有するパージガス供給システム。

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