(57)【要約】【課題】  露光装置において供給するガスに含まれる不純物の除去効率を高め、露光光照射領域及びその近傍への堆積物を防ぐことで、露光装置の結像性能低下を防ぎ、露光装置の長寿命化を達成する。【解決手段】  露光装置内に供給されるガスに含まれる不純物を紫外線照射により事前に析出させ除去する不純物除去機構を備える気体の浄化方法において、前記不純物除去機構の下流に、水分除去機構または／及び極性ガス除去機構が備えられる構成をとる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光装置内に供給されるガスに含まれる不純物を紫外線照射により事前に析出させ除去する不純物除去機構を備える気体の浄化方法において、前記不純物除去機構の下流に、水分除去機構が備えられていることを特徴とする気体の浄化方法。
【請求項２】
前記不純物除去機構の下流に、極性ガス除去機構及び水分除去機構が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の気体の浄化方法。
【請求項３】
前記不純物除去機構において水分が含まれていることを特徴とする請求項１または２に記載の気体の浄化方法。
【請求項４】
前記不純物除去機構の上流に、反応の促進物質を添加する機構を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の気体の浄化方法。
【請求項５】
前記反応の促進物質に水が含まれることを特徴とする請求項４に記載の気体の浄化方法。
【請求項６】
前記反応の促進物質に酸素及びオゾンが含まれることを特徴とする請求項１、２、４、５いずれかに記載の気体の浄化方法。
【請求項７】
前記反応の促進物質に窒素酸化物または／及び硫黄酸化物が含まれていることを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の気体の浄化方法。
【請求項８】
前記反応の促進物質として光触媒が含まれていることを特徴とする請求項４から７のいずれかに記載の気体の浄化方法。
【請求項９】
前記不純物除去機構において、反応の促進を目的に加熱することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の気体の浄化方法。
【請求項１０】
前記不純物除去機構の少なくとも下流に、不純物濃度測定機構を有することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の気体の浄化方法。
【請求項１１】
前記不純物濃度測定の結果から、添加機構での添加物種、添加物量、及び不純物除去機構における紫外線照射条件、及び加熱条件のうち少なくとも一つを制御する機構を有することを特徴とする請求項１０に記載の気体の浄化方法。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれかに記載の気体の浄化方法を備えることを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置に供給される気体の浄化方法及び露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路の高密度化と共に、露光装置における露光光源の波長はｇ線、ｉ線、エキシマレーザーのＫｒＦ、ＡｒＦ、Ｆ２、ＥＵＶ、電子ビームと短波長化が進み、それに伴った光子エネルギーの増加が進んでいる。該露光装置における大きな問題として、露光光照射領域及びその近傍に光化学反応によると考えられる堆積が生じ、露光装置の結像性能を大きく低下させることが挙げられる。その様々な対策として有効な方法として、装置へ供給されるガスの浄化を行うことによって堆積の原因物質濃度を低減する工夫が提案されている。例えば、供給される気体の浄化にフィルタを設置したり、紫外線照射により堆積物を積極的に生成する方法等が数多く提案されている。
【０００３】
例えば、フィルタの設置としては、例えば、イオン交換繊維等イオン吸着用フィルタ、活性炭、ゼオライトでシラノールを含むイオン性物質を除去する方法が特許文献１に報告されている。
【０００４】
また、フィルタの設置にも工夫が施されており、例えば水分吸着機構の下流にフィルタを設置するといった特許文献２に報告される方法が提案されている。
【０００５】
また、紫外線照射により堆積物を積極的に生成させ、除去効率を高める方法として、例えば、温度調整を行いながら紫外線ランプで堆積させ、一部極性ガス除去するといった特許文献３に記載されるような方法や、光触媒と酸素を添加することという特許文献４に記載されている方法が提案されている。
【特許文献１】特許第３２６５６６６号公報
【特許文献２】特開２００３−２５７８２０号公報
【特許文献３】特許第３２０２８４２号公報
【特許文献４】特開２００３−４５７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、装置に供給される冷却用気体のうち、フィルタのみでは除ききれない不純物、例えばシロキサン類が光学部材表面に堆積物を生じ大きな問題を引き起こす場合がある。また、紫外線照射により堆積物を積極的に生成させる場合、効果はあるが、不純物の完全なる除去は困難である。
【０００７】
本発明は、該紫外線露光装置において供給するガスに含まれる不純物の除去効率を高め、紫外線照射領域及びその近傍への堆積物を防ぐことで、露光装置の結像性能低下を防ぎ、露光装置の長寿命化を達成する気体の浄化方法及び露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであり、不純物除去機構と極性ガス除去機構を備える構成をとる。なお、本発明における不純物とは、光学部材表面に付着堆積する物質、及び付着堆積する物質を生成する物質を指す。例えば、シロキサン系ガス、有機物ガス、高分子量ガスを指し、極性ガスとは窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、アンモニア等が挙げられる。
【０００９】
本発明の目的は、以下の構成をとることにより達成される。
【００１０】
露光装置内に供給されるガスに含まれる不純物を紫外線照射により事前に析出させ除去する不純物除去機構を備える気体の浄化方法において、前記不純物除去機構の下流に、極性ガス及び水分除去機構が備えられる構成をとる。
【００１１】
前記不純物除去機構において水分が含まれる構成をとる。
【００１２】
前記不純物除去機構の上流に、反応の促進物質を添加する機構を備える構成をとる。
【００１３】
前記反応の促進物質に水が含まれる構成をとる。
【００１４】
前記反応の促進物質に酸素及びオゾンが含まれる構成をとる。
【００１５】
前記反応の促進物質に窒素酸化物または／及び硫黄酸化物が含まれている構成をとる。
【００１６】
前記反応の促進物質として光触媒が含まれている構成をとる。
【００１７】
前記不純物除去機構において、反応の促進を目的に加熱する構成をとる。
【００１８】
前記不純物除去機構の少なくとも下流に、不純物濃度測定機構を有する構成をとる。
【００１９】
前記不純物濃度測定の結果から、添加機構での添加物種、添加物量、及び不純物除去機構における紫外線照射条件、及び加熱条件のうち少なくとも一つを制御する機構を有する構成をとる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の気体の浄化方法を紫外線露光装置に導入することで、ガス浄化機構における不純物除去効率が向上し、露光装置の結像性能低下が防止され、露光装置の長寿命化を可能とした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
紫外線照射によるガス内に含まれる不純物除去機構において、我々は鋭意研究の結果、ガス内に湿度、即ち水が含まれていることで光化学反応による不純物堆積反応が促進されることを見出した。
【００２２】
従って、本発明の紫外線露光装置に供給されるガスに含まれる不純物除去手段は、露光装置内に供給されるガスに含まれる不純物を、上流側で紫外線照射によって事前に析出させ除去し、より下流側で極性ガス及び水分を除去する構成をとるのが好ましい。
【００２３】
本発明の実施の態様を、図を用いて詳細に説明する。
【００２４】
本発明は不純物除去機構に、水が光化学反応を起こすのに十分に含まれていることを特徴とする。不純物除去機構に供給されるガスが水を十分に含んでいる場合とは、例えば、清浄な気体に水を添加する場合や、装置を設置する室内のガスをそのまま用いる場合がある。前者を図１及び２に、また後者を図４に示す。
【００２５】
ガス浄化機構９に高純度窒素ガスが供給され、添加機構６において水を添加する場合を例に挙げ、図１を用いて本発明について説明する。
【００２６】
十分に水が含まれるガスが供給された不純物除去機構１内において、紫外線照射機構２によって光化学反応を起こし、不純物を析出、堆積させることによって除去する。不純物除去機構１では加熱機構３によって系における反応を促進させることが好ましい。光化学反応では、有機物が分解されることによって、二酸化炭素と水が生成される。両者とも不純物除去機構１には堆積しないで下流の冷却除湿機構７に運ばれる。冷却除湿機構７ではまだ水分を含んだ気体が冷却され、除湿される。発生する二酸化炭素は水への溶解度が高いため、除湿時に水と同時に排出される。続いて、極性ガス除去機構４及び除湿機構８により更に浄化される。
【００２７】
各機構について、更に詳細に説明する。
【００２８】
添加機構６において水を添加する方法としては、添加された水がガスへ混合される方法であれば、特に限定されず本発明の範囲内において広く使用することができる。例えば、水蒸気として添加する方法としては、機器内部でスプレーノズルを用いて加湿するエアワッシャ型、また水を含む高吸水性加湿材に通気して加湿する気化型が、また水滴として添加する方法としては、超音波により霧状水滴を発生させ加湿する超音波型、遠心力を利用して水滴を発生させ加湿する遠心型、ノズルで水滴を添加して加湿するスプレー型などが挙げられる。
【００２９】
また、本発明における添加機構６では、湿度の他、光化学反応を促進させる物質を添加してもよい。本発明における添加物質は、湿度供給中でガスと混合するものであれば幅広く使用することができる。例えば、ＳＯｘ（硫黄酸化物）、ＮＯｘ（窒素酸化物）、ＨＣｌ（塩化水素）、硫化水素ガス等の酸性物質や、アンモニア、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン等の塩基性物質が挙げられる。これら添加物質の添加方法は、例えば、その蒸気を添加したり、各物質を溶解した水溶液をミスト状にして添加するといった方法が挙げられる。
【００３０】
また、紫外線照射による不純物除去機構１における湿度の大きな役割は、紫外線と反応してＯＨラジカルという析出反応促進物質を提供することである。このＯＨラジカルは酸素と紫外光との反応で生じるオゾンよりも、不純物との堆積及び分解反応における反応性が高く、汚染物質除去効果が高い。従って、酸素のみを不純物除去機構１に添加するよりも、水のみを含有させておくほうが、不純物除去効率は高い。
【００３１】
しかし、酸素に紫外光を照射することで生成するオゾンは、ＯＨラジカルの生成を促進することが報告されている（参考文献１  大気の物理化学  東京堂出版  小川利紘著  ｐ６８−式（３．８、３．９）（１９９１））。従って、水を含む雰囲気に酸素を添加することで、より高い不純物除去効果を得ることができる。酸素に紫外光を照射することで生成するオゾンは、ＯＨラジカルの生成を促進するが寿命は短い。従って、本発明における添加機構６において、光化学反応を促進させる物質として、オゾンを添加するためには、オゾンを発生させる酸素またはオゾンを添加することが更に好ましい。ただし、酸素は、光源波長によって、露光装置内に取り込むと、露光光を吸収し、弱め、結像性能を低下させる場合がある。その場合は、本発明における不純物除去機構１の下流において酸素を除去する必要がある。
【００３２】
本発明における紫外線照射機構２とは、不純物が光化学反応を起こすものであれば、本発明の範囲内において広く使用することができる。例えば、紫外線ランプ、紫外レーザー（エキシマレーザー）等が挙げられる。
【００３３】
本発明における不純物除去機構１では、光化学反応による不純物堆積を促進するため、紫外線照射により発生する熱をそのまま利用する、もしくは積極的に加熱する加熱機構３が備えられていることが好ましい。
【００３４】
本発明における光触媒は、光化学反応を促進するものであれば、本発明の範囲内において広く使用することができる。例えば、ＴｉＯ２、Ｃｒ−ＴｉＯ２、ＳｒＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３、Ｋ２Ｔｉ６Ｏ１９のチタン酸化物、Ｎｂ２Ｏ５等のニオブ酸化物、ＺｒＯ２ジルコニウム酸化物等などが挙げられる。光触媒について、図示はしないが、本発明における不純物除去機構１内に不純物に応じて設置されることが好ましい。
【００３５】
本発明における水分除去機構は、一般に広く用いられている方法を本発明の範囲内において使用することができ、不純物除去機構１の下流に設けられることが好ましい。除湿機構８は、含有される湿度によって複数の除湿機構８をその除去効率を鑑みて所望の順序で適用してもよい。図１に示すように、冷却除湿機構７と除湿機構８の二種類を組み合わせた例について説明する。
【００３６】
冷却除湿機構７とは、高湿度ガスの除湿に適する機構であり、特に不純物除去機構１から下流に供給されるガスが露点１０℃以上の水分を含む場合に設置することが好ましい。そこで、図１及び２に示すように、不純物除去機構１より下流に冷却除湿機構７を設けることが好ましい。また、冷却除湿機構７では、紫外線露光装置の結像性能に影響を及ぼさない湿度まで水分濃度を低減することは困難であるため、更に高純度の除湿機構８を下流に設ける必要がある。
【００３７】
冷却除湿機構７は、一般に広く用いられている方法を本発明の範囲内において使用することができ、例えば冷却コイル方式、エアワッシャ方式等が挙げられる。
【００３８】
除湿機構８は、冷却除湿機構７より低湿度範囲まで除湿ができるものであれば、本発明の範囲内において広く使用することができる。例えば、固体に吸着させる固体吸着式除湿や、液体に吸収させる液体吸収式除湿や、フィルタを通して除湿するといった乾式除湿や、水分選択透過膜による除湿などの手法を挙げることができる。例えば、固体吸着式除湿方法では、固体吸着剤として塩化カルシウム等無機塩酸や五酸化リン等を充填させることができる。また、乾式除湿方法では、除去フィルタを備えたウェハーピュアメガライン（日本マイクロリス社製）が挙げられる。また、水分選択透過膜型として中空糸膜式エアドライヤー（旭硝子社製）などが挙げられる。
【００３９】
本発明における極性ガス除去機構４とは、一般的に広く用いられるフィルタ等を本発明の範囲内において使用することができる。例えばＳＯｘ、ＮＯｘ、アンモニア、二酸化炭素等の除去能力をもつイオン交換法、中和反応法、物理吸着法といった方式のケミカルフィルタ等を挙げることができる。フィルタ材としては、一般に広く用いられている材料を使用することができ、例えば、ガラス繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、セラミック繊維、ムライト繊維、ロックウール、活性炭繊維、ゼオライト繊維及び有機樹脂繊維を挙げることができる。
【００４０】
極性ガスは、それらが不純物除去機構１において、反応を促進する物質として働くため、極性ガス除去機構４は、不純物除去機構１の下流側に設けられることが望ましい。
【００４１】
その他の場合について、各図を用いて詳細に説明する。
【００４２】
上流に添加機構６を備え、不純物除去機構１から供給されるガスが酸素除去機構５、冷却除湿機構７、極性ガス除去機構４、除湿機構８の順に運ばれ、更に下流に設けられたガスセンサー１１で、ガスの濃度を測定し、必要に応じて、添加機構６、不純物除去機構１、酸素除去機構５、冷却除湿機構７、極性ガス除去機構４、除湿機構８の各条件を調整する機構を備える例を、図２を用いて説明する。
【００４３】
ガスセンサー１１で、ガスの濃度を測定し、検出される各ガス濃度検出値が規定値以上であるとき、不純物除去機構１、酸素除去機構５、冷却除湿機構７、極性ガス除去機構４、除湿機構８の各条件を調整する機構を備えてもよい。ここでいう、各条件について、以下に例を挙げて説明する。不純物除去機構１においては、例えば、ガス流量、紫外線照射強度、波長、周波数、波形、温度のうち少なくとも一つを含む条件を挙げることができる。また、酸素除去機構５においては、後に詳細に述べるが、水素添加量、温度、ガス流量のうち少なくとも一つを含む条件を挙げることができる。また、冷却除湿機構７、極性ガス除去機構４、除湿機構８においては温度、ガス流量等のうち少なくとも一つを含む条件を挙げることができる。
【００４４】
また、本発明におけるガスセンサー１１は、一般に広く用いられている方法を本発明の範囲内において使用することができる。中でも、ｉｎ−ｓｉｔｕ測定で高感度にガスを検出できるガスセンサーであることが好ましい。例えば、大気圧でガスをイオン化し検出するＡＰＩセンサー、赤外光を利用したＩＲセンサーなどを挙げることができる。
【００４５】
酸素除去機構５は、一般に広く用いられている方法を本発明の範囲内において使用することができる。例えば、特開平０７−２３７９０８号公報に記載されているような、パラジウム、銅、ニッケル等の触媒の存在下に水素添加し、加熱または燃焼させることで除去する方法等が挙げられる。ただし、燃焼に伴って水が生成する場合があるうえ、極性ガス除去機構４では一般的に加熱により除去効率が低下する。熱効率と、水分除去、極性ガス除去効率を鑑みて、酸素除去機構５は、不純物除去機構１の下流であって、冷却除湿機構７及び／または除湿機構８の上流であって、極性ガス除去機構４の上流に設けることが好ましい。
【００４６】
ガス浄化機構９に供給されるガスに水が光化学反応を起こすのに十分含まれている場合は、図４に示すように、添加機構６を省くこともできる。
【００４７】
特に、ガス浄化機構９に供給されるガスがクリーンルーム内の空気であるように、不純物除去機構１における反応に対して、水と酸素を十分に含む場合におけるガス浄化方法を図３に示す。これは、酸素除去機構５において水素添加及び加熱除去方法を採用した場合の配置の順序を示す。熱効率と、水分除去効率、極性ガス除去効率を鑑みて、酸素除去機構５は、不純物除去機構１の下流であって、冷却除湿機構７及び／または除湿機構８の上流であって、極性ガス除去機構４の上流に設けることが好ましい。
【００４８】
極性ガス除去機構４は、図４に示すように、ガスを循環させるように設置することもできる。例えば、より除去効率を高めるために、流路に弁１０とガスセンサー１１を設ける。ガスセンサー１１により検出される不純物濃度が規定値以上であれば、弁１０により不純物除去機構１にガスを戻し、前記不純物濃度が規定値以下になるまで、不純物除去機構１における操作を繰り返す。ガスセンサー１１により検出される不純物濃度が規定値以下であれば、弁１０により、ガスをより下流に流し、極性ガス除去機構４、除湿機構８での浄化を経て装置にガスを供給する。
【００４９】
本発明における弁１０は、一般に広く用いられている方法を本発明の範囲内において使用することができる。
【００５０】
また、本発明においてガスを循環させる場合、適用する装置ごとに規定値に至るまでの条件をあらかじめ検討しておくことで、ガス浄化機構９からガスセンサー１１を省くこともできる。
【００５１】
前記規定値に至るまでの条件とは、例えば、ガス流量、不純物除去機構１における紫外線照射機構２における強度、波長、周波数のうちの少なくとも一つを含む条件、循環の回数を挙げることができる。
【００５２】
［比較例］
図５に示すような構成をもつガス浄化機構９において、ガスの浄化を行った。不純物除去機構１の上流に除湿機構８を設置し、不純物除去機構１に供給されるガスの湿度を低下させた後、浄化を行ったガスを紫外線露光装置に供給したところ、露光装置の光学部材に特にシロキサン由来の堆積が生じ、照度劣化が起こった。
【実施例１】
【００５３】
図１に示すような構成をもつガス浄化機構９にて、ガスの浄化を行った。不純物除去機構１の上流に添加機構６を設け、光化学反応を引き起こすのに十分な水を必要に応じて添加し、浄化を行ったガスをＡｒＦ露光装置に供給したところ、シロキサンが効果的に除去され、照度劣化が抑制され、比較例と比べ良好な照度を長期間維持した。
【実施例２】
【００５４】
図２で示すような構成をもつガス浄化機構９にて、ガスの浄化を行った。不純物除去機構１の上流に設けた添加機構６において、水及びＯ３を含む酸素を添加し、浄化を行ったガスをＡｒＦ露光装置に供給したところ、水分を含む状態で除去機構を稼動させる際、Ｏ３を添加したところ、シロキサンが除去され、光学部材の照度劣化が抑制され、比較例と比べ良好な照度を長期間維持した。
【実施例３】
【００５５】
図２で示すような構成をもつガス浄化機構９にて、ガスの浄化を行った。不純物除去機構１の上流に設けた添加機構６において、必要に応じて水及びＳＯｘを添加したところ、特にシロキサンが効果的に除去され、光学部材の照度劣化が抑制され、比較例と比べ良好な照度を長期間維持した。
【実施例４】
【００５６】
図４で示すような構成を持つガス浄化機構９において、ガスの浄化を行った。不純物除去機構１に供給されるガスは、光化学反応を起こすのに十分な水と酸素を含む、クリーンルーム内の空気を用いた。ガスセンサー１１によって検出される不純物濃度が規定値以下になるまで、ガスを不純物除去機構１において循環し、規定値以下になった後、弁１０により不純物除去機構１より下流に酸素除去機構５及び極性ガス除去機構４及び除湿機構８にガスを供給し、ガスの浄化を行った。その結果、ＡｒＦ露光装置の光学部材照度劣化が抑制され、比較例と比べて良好な照度を長期間維持した。
【実施例５】
【００５７】
実施例１から４と同様の条件で浄化した気体を、ＫｒＦ、Ｆ２露光装置に供給したところ、実施例１から４と同様の結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施例による露光装置に供給するガスの浄化方法を示す図
【図２】本発明の一実施例による露光装置に供給するガスの浄化方法を示す図
【図３】本発明の一実施例による露光装置に供給するガスの浄化方法を示す図
【図４】本発明の一実施例による露光装置に供給するガスの浄化方法を示す図
【図５】本発明の一比較例による露光装置に供給するガスの浄化方法を示す図
【符号の説明】
【００５９】
１    不純物除去機構
２    紫外線照射機構
３    加熱機構
４    極性ガス除去機構
５    酸素除去機構
６    添加機構
７    冷却除湿機構（露点１０度まで）
８    除湿機構
９    ガス浄化機構
１０  弁
１１  ガスセンサー
【図１】
2006120825.tif 000003
【図２】
2006120825.tif 000004
【図３】
2006120825.tif 000005
【図４】
2006120825.tif 000006
【図５】
2006120825.tif 000007