Brevet FR2893429A1 — publié le 20070518

DISPOSITIF ET PROCÉDÉ POUR LA LITHOGRAPHIE PAR IMMERSION. DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention porte sur le domaine de la lithographie dans la fabrication 10 de semi-conducteurs et, plus particulièrement, sur un dispositif et un procédé de lithographie par immersion. ÉTAT DE L'ART 15 L'optique par immersion est pratiquée depuis longtemps comme la microscopie à immersion d'huile. Typiquement, quelques gouttes d'huile enrobent un objectif de microscope à fort grossissement et un modèle. La résultante est un accroissement de l'ouverture numérique de l'objectif. Ainsi, du fait que la platine et le modèle soient 20 relativement statiques, l'huile reste en place. Dans la lithographie du semi-conducteur, la lithographie par immersion liquide peut produire un effet d'ouverture numérique supérieur à 1 lorsqu'un liquide à indice de réfraction plus grand que 1 est placé entre la lentille de projection et la plaque qui est imprimée. Une ouverture numérique supérieure à 1 est réalisable parce que la 25 lentille finale plus grande, qui fait face à la plaque, projette la lumière dans un liquide plutôt que dans de l'air. Lorsqu'une lentille projette de la lumière dans de l'air, des réflexions internes peuvent malencontreusement se créer à l'interface lentille-air. La lithographie par immersion liquide peut être utile sous une exposition lumineuse à longueur d'onde de 193nm, couramment utilisée. Il est même plus fréquent de 30 trouver des utilisations avec des expositions lumineuses à des longueurs d'onde de 157 nm ou plus courtes. À ces longueurs d'onde, des pellicules de masque protecteur sont appliquées. Des résines photosensibles éprouvées sont également appliquées. Les lentilles adaptées ne sont pas plus grandes, ni plus complexes. Un liquide adéquat est nécessaire. Du fait que l'exposition séquentielle à plusieurs 35 endroits d'une plaque semi-conductrice utilisant l'outil de photolithographie à5 -2- répétition d'étapes soit dynamique, la platine de la plaque semi-conductrice devra utiliser et contenir un liquide traversant. Il existe au moins deux types de modes. Dans le mode "bain", la surface de la plaque est toujours complètement immergée. Dans le mode "aspersion", une quantité suffisante de fluide vierge circule pour immerger ou remplir l'espace entre la lentille et la plaque, mais pas nécessairement toute la plaque en même temps. Dans les deux modes, le maniement approprié du fluide qui évacue est très important. Par exemple, le fluide mobile peut générer une pollution par particules, dont une source importante est située sur le rebord biseauté de la plaque. Puisque ce rebord est typiquement formé par usinage de la plaque selon une forme arrondie, il dispose d'une surface relativement rugueuse. Du fait que l'opération de fabrication utilisée pour rectifier la plaque soit mal maîtrisée, des parties de la surface rugueuse elle-même et des matériaux résiduels sur -et à proximité- de la surface rugueuse, peuvent facilement se décoller sous forme de particules. Le re-dépôt de ces matériaux sous forme de particules sur la face critique de la plaque semi-conductrice doit être évité. Il est donc souhaitable de fournir un système approprié de lithographie par immersion pour la fabrication de semi-conducteurs. Il est également souhaitable, dans la technique de la lithographie par immersion, de contrôler la direction de l'écoulement du liquide, réduisant de ce fait la pollution par particules. RÉSUMÉ DE LA PRÉSENTE INVENTION En raison de l'état de l'art antérieur, un dispositif et un procédé de lithographie par immersion sont présentés pour contrôler la direction de l'écoulement liquide, à la fois entre la plaque semi-conductrice et sa lentille la plus proche, le long de la surface environnante de la plaque. Un dispositif de lithographie par immersion pour la fabrication de semi-conducteurs comprend un montage de lentille se déplaçant relativement à une plaque et inclut un ensemble de buses et de conduits d'évacuation couplés à, et se déplaçant le long du montage de lentille. L'ensemble de buses et de conduits d'évacuation peut être disposé circonférentiellement en face l'un de l'autre autour de la lentille ; ou bien une bague annulaire entourant la lentille peut être fournie, comprenant un jeu de buses et de conduits d'évacuation sélectionnables alternativement. L'ensemble de buses et de conduits d'évacuation peut encercler la lentille en rotation. Au moins une partie de la plaque imprimée est immergée dans un liquide fourni par l'ensemble de buses, et une direction d'écoulement est contrôlée en manoeuvrant l'ensemble de buses et de conduits d'évacuation. La direction d'écoulement est sélectionnée de sorte que l'écoulement au rebord de la plaque semi-conductrice soit toujours vers l'extérieur. La pollution par particules détachées sur le rebord de la plaque est donc ainsi toujours rincée vers l'extérieur, en dehors de la plaque. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES Le montage et le mode opératoire de l'invention, pouvant comporter des éléments et avantages supplémentaires, seront mieux compris dans la description suivante des modes de réalisation spécifiques, une fois mis en relation avec les figures d'accompagnement. Il est à souligner que, selon la pratique courante, les caractéristiques des figures ne sont pas nécessairement à l'échelle. Les dimensions des différentes caractéristiques peuvent être arbitrairement agrandies ou réduites pour plus de clarté. Aux numéros des figures correspondent les caractéristiques des descriptions. Les figures incluses sont les suivantes : Les figures 1A et 1B illustrent une lentille et un ensemble de buses et de conduits d'évacuation rotatif selon un premier mode de réalisation de la présente invention ; La figure 2 illustre une plaque annulaire munie de buses et de conduits d'évacuation sélectionnables alternativement selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention ; La figure 3 illustre, selon l'emplacement, les directions d'écoulement de liquide le long de la surface de la plaque semi-conductrice selon les premier et deuxième modes de réalisation de la présente invention ; et La figure 4 illustre la direction d'écoulement induite par la lentille et le dispositif de buses et de conduits d'évacuation selon le premier mode de réalisation de la présente invention. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION La présente invention fournit un dispositif et un procédé de lithographie par immersion qui contrôle la direction d'écoulement de la majorité des liquides impliqués, à la fois entre la dernière lentille et la plaque semi-conductrice, et depuis la lentille, le long de la surface environnante de la plaque, réduisant de ce fait la pollution par particules. La "dernière" lentille désigne la lentille la plus proche, faisant face à la plaque imprimée. Le liquide est situé entre la plaque et la lentille, permettant une meilleure résolution grâce à une ouverture numérique accrue de la lentille, autorisée par la présence d'un liquide à indice de réfraction supérieur à 1. Selon un mode de réalisation intéressant, le liquide entre en contact continu avec toute la surface de la lentille et de la plaque. La figure 1A illustre une vue de côté (100) d'un dispositif à immersion liquide ayant une lentille (102) dans un outil d'exposition à résine photosensible pour la fabrication de semi-conducteurs, selon un premier mode de réalisation de l'invention. Une bague à base de plaque (104) encercle et tourne autour de l'extrémité inférieure de la lentille (102). La bague à base de plaque (104) porte un ensemble de buses (106) et un ensemble de conduits d'évacuation (108) qui ensemble, forment un dispositif de distribution de liquide. L'ensemble de buses (106) peut comprendre un jeu de buses et l'ensemble de conduits d'évacuation peut comprendre un jeu de conduits d'évacuation, chacune capable d'évacuer le liquide de la surface (113). La bague à base de plaque (104) horizontale et l'extrémité inférieure de la lentille (102) sont positionnées au-dessus -et tout proche- de la face horizontale, c'est-à-dire de la surface (113) d'une plaque semi-conductrice (110). Une telle disposition est fournie à titre d'exemple seulement. L'espace correspondant est rempli de liquide (112) qui a un indice de réfraction supérieur à 1 ; de l'eau dé-ionisée peut être utilisée dans certaines applications, mais également d'autres fluides n'attaquant pas la surface (113) de la plaque semi-conductrice (110) peuvent être utilisés dans d'autres applications. Le liquide (112) entrera avantageusement en contact continu, à la fois entre la surface (113) et l'extrémité inférieure de la lentille (102). Le caractère rotatif de la bague à base de plaque (104) permet de contrôler la direction d'écoulement du liquide à travers la plaque (110). II convient de comprendre que, en raison de la nature des liquides, seule la direction d'écoulement du liquide peut être imposée pour parvenir à contrôler la direction d'écoulement de la masse des liquides impliqués - non pas chaque goutte de liquide. La figure 1B illustre une vue de dessus (114) du dispositif à immersion liquide de la lentille (102) dans un outil d'exposition à résine photosensible pour la fabrication de semi-conducteurs, selon le premier mode de réalisation montré en figure 1A. La bague à base de plaque (104) encercle et tourne autour de l'extrémité inférieure de la lentille (102). La bague à base de plaque (104) porte un ensemble de buses (106) et un ensemble de conduits d'évacuation (108) qui sont adjacents à la lentille (102) et disposés circonférentiellement en face l'un de l'autre vers la lentille (102). La bague à base de plaque (104) horizontale et l'extrémité inférieure de la lentille (102) sont positionnées au-dessus -et tout proche- de la face horizontale de la plaque semi-conductrice (110). L'espace correspondant est rempli de liquide (112), comme décrit ci-dessus. La figure 2 illustre un deuxième mode de réalisation de l'invention. L'ensemble de distribution de liquide (200) encercle la lentille (102) et comprend une bague annulaire (202). La bague annulaire (202) comporte alternativement une série de buses (204) et de conduits d'évacuation (206) sélectionnables. Cette disposition permet à l'écoulement du liquide d'être sélectionné, d'un jeu de buses vers un jeu de conduits d'évacuation spécifiques. De la sorte, la direction d'écoulement de liquide peut être contrôlée, à la fois le long de la face de la lentille (102), vers l'extérieur de la bague annulaire (202), sans avoir à tourner la bague annulaire (202). La bague annulaire (202) peut également être rotative par rapport à la lentille selon un autre mode de réalisation, fournissant un autre moyen de contrôler la direction d'écoulement de liquide le long de la plaque (110). L'écoulement quittant la bague annulaire (202) traverse une zone de la plaque semi-conductrice (110), favorablement, la zone exposée à une source lumineuse à travers la lentille (102), et est ainsi imprimée. Le liquide entre avantageusement en contact continu, à la fois avec la surface (113) et l'extrémité inférieure de la lentille (102). La disposition alternative des buses (204) et conduits d'évacuation (206) est donnée à titre d'exemple et d'autres dispositions peuvent être utilisées dans d'autres modes de réalisation. La figure 3 illustre un modèle d'écoulement (300) dirigé par les buses et conduits d'évacuation de la bague à base de plaque (104) rotative selon le premier mode de réalisation de la présente invention, ou par les buses (204) et les conduits -6- d'évacuation (206) de la bague annulaire (202) selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention. Le modèle d'écoulement (300) est représenté par différentes flèches illustrant les directions d'écoulement (302). La direction d'écoulement indiquée peut être imposée en tournant adéquatement les ensembles de buses et de conduits d'évacuation de l'un des deux premiers modes de réalisation et/ou en activant des buses et conduits d'évacuation spécifiques dans le mode de réalisation de la bague annulaire. L'objectif de la distribution des jeux de buses et de conduits d'évacuation, dans les premier et deuxième modes de réalisation de la présente invention, apparaît maintenant évident. En se référant au premier exemple ainsi qu'aux figures 1A et 1B, le dispositif complet comprenant : la lentille (102), l'ensemble rotatif de distribution de liquide de la bague à base de plaque (104), l'ensemble de buses (106) et l'ensemble de conduits d'évacuation (108) est, par exemple, de la taille d'un élément arbitraire (304) d'une plaque semi-conductrice (306). La lentille (102) et les dispositifs associés de buses / conduits d'évacuation défilent le long de la plaque semi-conductrice (306) afin d'exposer séquentiellement une forme à imprimer dans la résine photosensible couvrant la plaque semi-conductrice (306), comme dans un outil de lithographie à balayage répétitif tel qu'un séquenceur. Selon un mode de réalisation, la lentille et le dispositif de buses / conduits d'évacuation se déplacent sensiblement parallèlement à surface de la plaque semi-conductrice (306). Les flèches illustrant les directions d'écoulement (302) indiquent la direction d'écoulement du liquide résultant de l'action des buses et des conduits d'écoulement sélectionnées, relativement à la plaque semi-conductrice (306). À la partie périphérique de la plaque semi-conductrice (300), les flèches illustrant les directions d'écoulement (302) se dirigent toutes vers l'extérieur. Du fait que la source la plus probable de pollution par particules soit un rebord (308) de la plaque semi-conductrice (306), il est intéressant de diriger l'écoulement vers l'extérieur. Plutôt que de risquer le reflux de particules en provenance du rebord (308) vers la face de la plaque semi-conductrice (306), l'écoulement vers l'extérieur assure une propreté permanente en évacuant les particules vers l'extérieur du rebord (308), loin des dispositifs actifs étant formés à l'intérieur de la plaque semi-conductrice (306). La figure 4 illustre un exemple de disposition de lentille (400) lors du balayage séquentiel d'exposition à immersion de la plaque semiconductrice (306). La lentille (102) porte l'ensemble de buses (106) et l'ensemble de conduits d'évacuation (108) du premier mode de réalisation. Les buses et conduits d'évacuation sont disposés circonférentiellement en face l'un de l'autre et sont rotatives près de la lentille (102), en déplacement avec la lentille (102). Le liquide s'écoulant des buses vers les conduits d'évacuation se déplace toujours dans une direction le long de la face de la lentille (102), comme indiqué par une flèche pointillée (402), en s'éloignant généralement d'un centre (404) de la plaque semi-conductrice (306) vers le rebord (308) de la plaque semi-conductrice (306), comme indiqué par une flèche sombre (406). De plus, la lentille (102) et l'ensemble de distribution de liquide peuvent généralement se déplacer du centre de la plaque (404) vers le rebord (308) selon un mode de réalisation. La lentille (102) et l'ensemble de buses sont déplaçables relativement à la surface (113) de la plaque semi-conductrice (110) et peuvent se déplacer sensiblement parallèlement à la surface (113). Toutes les particules polluantes détachées de la surface de la plaque semi-conductrice (306), ou du rebord (308) de la plaque semi-conductrice (306), seront évacuées vers l'extérieur du rebord (308). Bien que ce dispositif et ce procédé fournissent avantageusement un outil d'exposition à immersion liquide avec un mode d'aspersion, l'homme de l'art comprendra que la présente invention peut être utilisée selon un mode "aspersion" ou "bain" dans un outil de lithographie par immersion de liquide comprenant une source lumineuse appropriée, projetée à travers une lentille pour imprimer un dispositif à semi-conducteur formé sur plaque. L'invention fournit plusieurs modes de réalisation et exemples pour mettre en oeuvre les différentes caractéristiques de sa divulgation. Des exemples spécifiques de composants et de procédés ont été décrits pour aider à clarifier la divulgation. Naturellement, en tant qu'exemples, ils ne sont pas destinés à limiter l'invention telle que décrite dans les revendications. Bien que l'invention ait été présentement illustrée et décrite sur la base d'un concept et d'un procédé de mise en oeuvre, elle n'est néanmoins pas destinée à être limitée aux détails indiqués puisque des modifications et changements structurels peuvent y être apportés sans en rien se départir de l'esprit de l'invention ni de la portée des équivalents des revendications. En conséquence, il conviendra d'interpréter les revendications décrites ci-après dans leur sens le plus large, en cohérence avec la portée de la divulgation de la présente invention. REVENDICATIONS 1) Outil de photolithographie pour usage dans des dispositifs de fabrication de semi- 15 conducteurs, comprenant : une plaque semi-conductrice (110), une lentille (102) et un ensemble de distribution de liquide (200) couplé à ladite lentille (102), et introduisant dudit liquide (112) selon une direction souhaitée, entre une surface (113) de plaque semi-conductrice disposée sur la platine de ladite plaque semi-conductrice (110), et ladite lentille (102). 20 2) L'outil de photolithographie selon la revendication 1, où ledit ensemble de distribution de liquide (200) encercle ladite lentille (102) en rotation et est déplaçable de paire avec ladite lentille (102), par rapport à ladite surface (113). 25 3) L'outil de photolithographie selon la revendication 1, où ledit ensemble de distribution de liquide (200) comprend un ensemble de buses (106) et un ensemble de conduits d'évacuation (108) disposés au-dessus de ladite surface (113), ledit ensemble évacuant ledit liquide (112) de ladite surface (113). 30 4) L'outil de photolithographie selon la revendication 1, où ledit ensemble de distribution de liquide (200) s'étend circonférentiellement autour de ladite lentille (102), est rotatif autour de ladite lentille (102), et comprend un ensemble de buses (106) comportant un jeu de buses et un ensemble de conduits d'évacuation (108) comportant un jeu de conduits d'évacuation, lesdits ensemble de buses 35 (106) et ensemble de conduits d'évacuation (108) étant sensiblement disposés en opposition par rapport à ladite lentille (102). 8-9- 5) L'outil de photolithographie selon la revendication 1, où ledit ensemble de distribution de liquide (200) encercle en rotation ladite lentille (102) et comprend un ensemble de buses (106) et un ensemble de conduits d'évacuation (108) disposés de manière adjacente à ladite lentille (102) et s'étendant partiellement autour. 6) L'outil de photolithographie selon la revendication 1, où ledit ensemble de distribution de liquide (200) comprend une bague annulaire (202) encerclant ladite lentille (102) et comportant un jeu de buses et un jeu de conduits d'évacuation comme ouvertures, formées dans ladite bague annulaire (202). 7) L'outil de photolithographie selon la revendication 6, où les buses dudit jeu de buses (204) et les conduits d'évacuation (206) dudit jeu de conduits d'évacuation forment un modèle annulaire alternatif dans ladite bague annulaire (202), et ladite bague annulaire (202) est couplée en rotation à ladite lentille (102). 8) Procédé pour lithographie par immersion comprenant les étapes suivantes : couplage d'une plaque semi-conductrice (110) et d'une lentille (102) à un ensemble de distribution de liquide (200), selon un outil de lithographie ; introduction de liquide (112) par une buse dudit ensemble de distribution de liquide (200), entre ladite plaque semi-conductrice (110) et ladite lentille (102), selon une direction d'écoulement; et contrôle de ladite direction d'écoulement par manipulation dudit ensemble de distribution de liquide (200). 9) Le procédé selon la revendication 8, comprenant en outre une étape de déplacement de ladite lentille (102), de paire avec ledit ensemble de distribution de liquide (200), par rapport à ladite plaque semi-conductrice (110). 10)Le procédé selon la revendication 9, où ladite étape d'introduction comprend la fourniture dudit liquide (112) à une première portion de ladite plaque semi-conductrice (110) et comprenant en outre, après ledit déplacement, l'introduction supplémentaire dudit liquide (112) vers un autre endroit de ladite plaque semi-conductrice (110), et selon une autre direction d'écoulement.35-10- 11)Le procédé selon la revendication 8, où ladite étape d'introduction comprend l'orientation dudit liquide (112) selon ladite direction d'écoulement vers l'extérieur du centre de ladite plaque semi-conductrice (110). 12)Le procédé selon la revendication 8, où ledit ensemble de distribution de liquide (200) comprend un jeu de buses et un jeu de conduits d'évacuation, et comporte en outre une étape de manipulation consistant à effectuer une rotation dudit jeu de buses et dudit jeu de conduits d'évacuation autour de ladite lentille (102). 13)Le procédé selon la revendication 8, où ledit ensemble de distribution de liquide (200) comprend une bague annulaire (202) encerclant ladite lentille (102), comprend un jeu de buses et un jeu de conduits d'évacuation, et dont ladite étape de manipulation comprend en outre l'activation sélective des buses (204) et conduits d'évacuation (206) dudit jeu de buses et dudit jeu de conduits d'évacuation respectivement, pour contrôler ladite direction d'écoulement. 14)Le procédé selon la revendication 8, comprenant en outre l'étape de modelage de ladite plaque semi-conductrice (110) par exposition de ladite plaque semi-conductrice (110) à de la lumière dirigée par ladite lentille (102), en présence de liquide (112) disposé entre ladite plaque semi-conductrice (110) et ladite lentille (102). 15)Le procédé selon la revendication 8, où ladite étape d'introduction comprend l'introduction de liquide (112) pour entrer en contact avec ladite lentille (102) et une surface (113) de ladite plaque semi-conductrice (110), continûment de ladite lentille (102) à ladite surface (113).