(57)【要約】  本発明は液浸リソグラフィ機のための浸液流れの場維持システムを提供しており、リソグラフィ機は、投影対物レンズ、ウェハを支持するウェハステージが少なくとも一つ、及び投影対物レンズの周囲に配置されており、投影対物レンズの下に浸液流れの場を生じさせる浸液供給システムを含む。浸液維持システムは、水平ガイド、片持ちはりによって水平ガイドに接続された平板、及び平板を駆動して動かす複数の駆動装置を含む。ウェハがアンロードされ、ウェハステージが投影対物レンズの下の露光領域から移動する時、平板がウェハステージと接続して同時に移動することにより、浸液流れの場をウェハステージの上から平板の上へ移す。ウェハがロードされ、ウェハステージが露光領域に移動する時、平板がウェハステージと接続して同時に移動することにより、浸液流れの場を平板の上からウェハステージの上へ移す。本発明のシステムはウェハステージが露光位置を離れる及び入る場合に、流れの場を取り除く工程とつくる工程をなくすことにより、時間を大幅に省いてリソグラフィ機のスループットを大きくしている。
2009540583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液浸リソグラフィ機のための浸液流れの場維持システムであって、
前記リソグラフィ機は、
投影対物レンズ、
ウェハを支持するウェハステージが少なくとも一つ、及び
前記投影対物レンズの周囲に配置されており、前記投影対物レンズの下に浸液流れの場を生じさせる浸液供給システムを含み、
前記浸液維持システムは、
水平ガイド、
片持ちはりによって前記水平ガイドに接続された平板、及び
前記平板を駆動して動かす複数の駆動装置を含み、
前記ウェハがアンロードされ、前記ウェハステージが前記投影対物レンズの下の露光領域から移動する時、前記平板が前記ウェハステージと接続して同時に移動することにより、前記浸液流れの場を前記ウェハステージの上から前記平板の上へ移し；
前記ウェハがロードされ、前記ウェハステージが前記露光領域に移動する時、前記平板が前記ウェハステージと接続して同時に移動することにより、前記浸液流れの場を前記平板の上から前記ウェハステージの上へ移す
ことを特徴とする浸液流れの場維持システム。
【請求項２】
前記浸液流れの場を前記ウェハステージによる支持なしで前記平板の上につくることができる
ことを特徴とする請求項１に記載された浸液流れの場維持システム。
【請求項３】
前記駆動装置は、
前記水平ガイドに取り付けられ、前記平板を駆動して水平方向に移動する水平駆動装置、及び
前記片持ちはりに取り付けられ、前記平板を駆動して垂直方向に移動する垂直駆動装置を含む
ことを特徴とする請求項１に記載された浸液流れの場維持システム。
【請求項４】
前記リソグラフィ機が露光を実行する時、前記平板は露光を実行している前記ウェハステージの移動に干渉せずに、水平駆動装置により駆動されて前記投影対物レンズの周辺に移動され、かつ垂直駆動装置により駆動されて前記ウェハステージの上方へ上げられる
ことを特徴とする請求項１に記載された浸液流れの場維持システム。
【請求項５】
前記平板は前記ウェハの表面と同じの疎水面を有する
ことを特徴とする請求項１に記載された浸液流れの場維持システム。
【請求項６】
前記平板は防水コネクタによって前記ウェハステージと接続可能にされている
ことを特徴とする請求項１に記載された浸液流れの場維持システム。
【請求項７】
前記ウェハステージと前記平板が接続された後にそれらを固定するクランプ装置が、前記ウェハステージの縁に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載された浸液流れの場維持システム。
【請求項８】
前記水平ガイドは平行な二つのリニアベアリングを含み、
前記片持ちはりは前記平板の両側面から延びて対称配置された複数の垂直片持ちはりを含み、それぞれの側面の片持ちはりは対応する側面の前記水平ガイドに接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載された浸液流れの場維持システム。
【請求項９】
像形成と流れの場に関係する検知のためのセンサが、前記平板内に取り付けられており、前記センサと前記リソグラフィ機の本体の間でデータ通信をすることができる
ことを特徴とする請求項１に記載された浸液流れの場維持システム。
【請求項１０】
前記リソグラフィ機は一つ以上のウェハステージを含み、
前記浸液流れの場はそれぞれのウェハステージと前記平板の間で切り換えられ、
一方のウェハステージが前記浸液流れの場を入れる方向は、他方のウェハステージが前記浸液流れの場を離す方向と同じである
ことを特徴とする請求項１に記載された浸液流れの場維持システム。
【請求項１１】
防水コネクタが前記平板の両縁と二つの前記ウェハステージに備えられている
ことを特徴とする請求項１０に記載された浸液流れの場維持システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体プロセスで使用される液浸リソグラフィ機に関するものであり、特に液浸リソグラフィ機のための浸液流れの場(immersion flow field)維持システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィ機は集積回路製造における最も重要な中心的装置である。近年、液浸リソグラフィが集積回路製造におけるリソグラフィ技術発達の趨勢になっている。液浸リソグラフィの理論はより大きい開口数を得るために、ウェハと投影対物レンズ(projection objectives lens)の最後のレンズとの間の領域を高屈折率液で満たすことであり、その結果、さらに高い露光解像度が得られる。
【０００３】
図１は現在のリソグラフィ機の構造を開示している。図１に示すように、リソグラフィ機において、メインフレーム０は照明システム２０、投影対物レンズ１０及びウェハステージ４０を支持している。フォトレジストで覆われたウェハ５０がウェハステージ４０の上に位置している。集積回路パターンが照明システム２０及び投影対物レンズ１０を通してフォトレジスト５０で覆われたウェハの上へイメージ露光によって転写され、それにより露光プロセスが終了する。
【０００４】
リソグラフィ機の性能によって露光パターンの解像度が決まり、露光パターンの解像度によって集積回路の性能が決まる。露光パターン解像度を決定する最も重要な要素は、光源の波長、投影対物レンズの開口数及びプロセス要素である。決められた波長の露光光源が前提条件の下では、開口数を増加することでより高い解像度を達成することができる。投影対物レンズの開口数の値は像空間の屈折率に開口角の正弦値を掛けることで計算される。図２は液浸露光技術の一種の概念図である。図２に示すように、液浸露光は像側に高屈折率な媒体を使用して開口数を大きくすることによって、解像度を大きくすることができる。同種の応用が油浸顕微鏡で普及しているが、技術条件の複雑さのためにリソグラフィ機における液浸技術の応用は多くの現実的困難に直面している。最初に解決しなければならない問題は、像側媒体(image side medium)を選択することであり、そのために考慮しなければならないことは、深紫外周波数帯の光学的性質、フォトレジストとの相互作用、粘性、クリーニング性及びリソグラフィ機のメイン構造の損傷等である。目下、超高純度水(ultra-high purity water)が最も一般的な充填媒体(packing medium)である。
【０００５】
解決しなければならない二番目の問題は、リソグラフィ機の像野(image field)に媒体を維持することである。投影対物レンズ１とウェハ５の間の領域は開かれた領域であり、リソグラフィ機が動作する時にウェハステージ４はウェハ５を駆動して、高速でスキャンしかつステップ動作を実行するので、液浸システムはウェハステージ４の移動状態に応じて投影対物レンズの視野の範囲内で安定した媒体の状態を与えなければならず、同時に液体が漏れるのを防止するために媒体の防水を保たなければならない。一般に、浸液の状態は安定した流れの場であり、浸液の速度と流れの方向はウェハステージの移動にぴったり合っており、また浸液はクリーンかつヒートシンクでなければならない。
【０００６】
近年発達しているデュアルウェハステージ技術では、同時に動作する二つのウェハステージを一つのリソグラフィ機に有している(一方のウェハステージは投影対物レンズの下でスキャンと露光の工程を実行し、他方のウェハステージはウェハのローディング／アンローディング、アライメント及びウェハトポグラフィ検知(wafer topography detection)を実行する。二つのウェハステージはそれらに対応するワークが終了した場合、それらの位置を切り替える。)。したがって、デュアルウェハステージリソグラフィ機において液浸リソグラフィ機の安定を保つことは大変重要である。
【０００７】
液浸システムのワークフローは、液浸環境をつくること、液浸環境を取り除くこと及び通常の露光に分けることができる。これらの工程はリソグラフィ機のワークフロー全体と協同する必要がある。リソグラフィ機は露光工程に加えて、ウェハのローディング又はアンローディングの工程、軸外(off axis)測定工程及びウェハステージ交替工程を実行する必要がある。全ての工程は液浸環境の下で実行されなければならない。ウェハステージが投影対物レンズの下にない時に、液浸システムの状態をどのようにするか、流れの場を取り除く必要があるか否かのようないくつかの問題が考慮されなければならない。流れの場を取り除くこと及びつくることは、それぞれ、液浸環境の液体を空にする工程と空状態から液浸環境に液体を満たす工程である。これらの工程は時間を大変要し、そしてウェハの上に流れの場をつくることはフォトレジストに大きな衝撃を与えることがあり、それらは設計者が避けたがっていることである。目下、半導体分野で使用されている方法、例えば米国特許出願公開２００５／００３６１２１ Ａ１に記述されている方法(特許文献１)では、ウェハステージを交替する時に流れの場の維持状態をある程度は変えているので、ウェハステージと液浸システムに追加動作及び対応装置が加えられており、システム構造を複雑にしている。
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／００３６１２１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
それゆえに本発明の目的は、液浸リソグラフィ機のための浸液流れの場(immersion flow field)維持システムを提供して、浸液の状態を維持しかつワーク状態にある流れの場を維持することにより、流れの場を取り除く工程とつくる工程の繰り返しをなくし、それにより時間を省いてリソグラフィ機のスループットを大きくすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は液浸リソグラフィ機のための浸液流れの場維持システムを提供するものであり、リソグラフィ機は、投影対物レンズ、ウェハを支持するウェハステージが少なくとも一つ、及び投影対物レンズの周囲に配置されており、投影対物レンズの下に浸液流れの場を生じさせる浸液供給システムを含む。浸液維持システムは、水平ガイド、片持ちはりによって水平ガイドに接続された平板、水平ガイドに取り付けられ、平板を駆動して水平方向に移動する水平駆動装置、及び片持ちはりに取り付けられ、平板を駆動して垂直方向に移動する垂直駆動装置を含む。ウェハがアンロードされ、ウェハステージが投影対物レンズの下の露光領域から移動する時、水平駆動装置によって駆動された平板がウェハステージと接続して同時に移動することにより、浸液流れの場をウェハステージの上から平板の上へ移す。ウェハがロードされ、ウェハステージが露光領域に移動する時、水平駆動装置によって駆動された平板がウェハステージと接続して同時に移動することにより、浸液流れの場を平板の上からウェハステージの上へ移す。
【００１１】
浸液流れの場をウェハステージによる支持なしで平板の上につくることができる。
【００１２】
上記浸液維持システムであって、リソグラフィ機が露光を実行する時、平板は水平駆動装置により駆動されて投影対物レンズの周辺に移動され、かつ垂直駆動装置により駆動されてウェハステージの上方へ上げられる。
【００１３】
平板の移動が流れの場に作用する影響を減らすために、平板の表面はウェハの表面と同じ疎水性質を有する。
【００１４】
平板は防水コネクタによってウェハステージと接続可能にされており、ウェハステージと平板が互いに接近した時、防水コネクタは平板とウェハステージを接続するための相互吸引力を発生することができる。ウェハステージと平板が互いに接続された後にそれらを固定しかつ防水するクランプ装置が、ウェハステージの縁に配置されている。
【００１５】
水平ガイドは平行な二つのリニアベアリングを含み、片持ちはりは平板の両側面から延びて対称配置された複数の垂直片持ちはりを含む。それぞれの側面の片持ちはりは対応する側面の水平ガイドに接続されている。平板のためのこの側面支持方法を投影対物レンズの周囲の空間で利用して、フレームワークがウェハステージ又は投影対物レンズと衝突しないようにしている。
【００１６】
平板を独立して移動する場合、水平駆動装置と垂直駆動装置が平板を駆動することができる。平板とウェハステージを互いに接続する場合、平板はウェハステージによって駆動され、平板の駆動装置はアイドル状態にある。
【００１７】
本発明はシングルウェハステージリソグラフィ機とデュアルウェハステージリソグラフィ機の両方に応用することができる。デュアルウェハステージリソグラフィ機に応用する場合、本発明の浸液流れの場維持システムは、二つのウェハステージにそれぞれ接続する平板を用いることにより、流れの場を二つのウェハステージの間で切り替えることができる。一方のウェハステージが浸液流れの場を入れる方向は、他方のウェハステージが浸液流れの場を離す方向と同じである。
【発明の効果】
【００１８】
従来技術と比較して、本発明は液浸リソグラフィ機に関する全く新しい解決策を提供する。本発明のシステムはウェハステージが露光位置を離れる及び入る場合に、流れの場を取り除く工程とつくる工程をなくすことにより、時間を大幅に省いてリソグラフィ機のスループットを大きくしている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の液浸リソグラフィ機の浸液流れの場維持システムは、シングルウェハステージリソグラフィ機だけでなく、デュアルウェハステージリソグラフィ機にも適用することができる。以下、デュアルウェハステージ構造の最良の実施形態を参照して、本発明を詳細に説明する。
【００２０】
図３、図１３、図１４(ａ)及び図１４(ｂ)を参照して、そのうち図３は、浸液流れの場維持システムと、デュアルウェハステージリソグラフィ機の投影対物レンズ１００、ウェハステージ４０１，４０２及び浸液供給システム２００との間の協同を示している。ウェハステージ４０１と４０２の間に露光領域がある。浸液供給システム２００は投影対物レンズ１００の周囲に配置されている。浸液流れの場維持システムは、投影対物レンズ１００の周囲かつ下に精確に位置決めするに十分な大きさの平板６１０を含む。平板６１０はつり下げ式に固定されている。平板を支持しかつ位置決め駆動するための四つの片持ちはり６２０が平板の両側面から延びている。どちら側面の片持ちはりも対応する水平ガイド６３０に接続されている。投影対物レンズ１００の周囲の空間で側面支持取り付け方式を利用することにより、支持駆動構造(片持ちはり６２０及び水平ガイド６３０を含む)がウェハステージ４０１，４０２及び投影対物レンズ１００と衝突しないようにしている。
【００２１】
浸液流れの場維持システムはさらに、水平ガイド６３０に取り付けられた水平駆動装置６３１と、片持ちはり６２０に取り付けられた垂直駆動装置６２１を含む。平板６１０は、水平駆動装置６３１又は垂直駆動装置６２１によって駆動されて水平又は垂直方向にそれぞれ動くことができる。流れの場に対して平板６１０の移動の影響を減らすために、平板６１０はウェハの表面と同じの疎水性の表面を採用している。像形成検知と露光量検知のためのセンサを平板６１０内に取り付けることができる。
【００２２】
ウェハステージ４０１，４０２が露光領域に入る前に、浸液維持システムの平板６１０は投影対物レンズ１００の下の中央部に位置決めされる。ウェハステージ４０１又は４０２が露光領域に入った後に、平板６１０は投影対物レンズ１００の下の中央部から徐々に動かされる。ウェハステージ４０１と４０２が露光領域に入る方向が異なるので、流れの場維持システムの平板６１０は衝突を避けるために異なる方向に動かされることになる。デュアルウェハステージリソグラフィ機のウェハステージ４０１と４０２に対応する二つの回避位置があり、各回避位置は露光領域に入るウェハステージの位置に従って決められる。
【００２３】
図１２(ａ)と図１２(ｂ)に示すように、平板６１０に接続及び固定するための境界装置(interface device)４１１とクランプ装置４１２がウェハステージ４０１(４０２)に搭載されている。境界装置４１１に対応する防水コネクタ(waterproof connector)６１１が平板６１０の両部分に搭載されている。ウェハステージと平板６１０が互いに接近した時、ウェハステージ４０１(４０２)を平板６１０と接続するために、境界装置４１１とコネクタ６１１は水平の相互吸引力(interattraction force)を発生する。上述した相互吸引力は真空チャック、電磁石又はその他の部品により発生することができる。ウェハステージ４０１(４０２)の境界４１１はくぼんだ溝構造を有しているのに対し、平板６１０の縁は突き出たほぞ構造を有しており、くぼんだ溝構造と突き出たほぞ構造は互いに対になっている。境界装置４１１が防水コネクタ６１１と接続した後に、クランプ装置４１２が平板の縁の突き出たほぞ構造の下側を押しつけることで、二つの構造の間で摩擦により防水接続を成し遂げることができ、従って液体が継ぎ目から漏れることがなくなる。
【００２４】
図４から図９は浸液流れの場維持システムのワークフローを示している。
【００２５】
まず図４に示すように、ウェハステージ４０１の上で露光が実行される時、浸液流れの場維持システムは待機状態にある。平板６１０は投影対物レンズ１００の周辺でかつウェハステージ４０１の上方の回避位置にちょうど位置しており、露光工程下でウェハステージ４０１と投影対物レンズ１００の衝突を避けている。浸液３００がウェハステージ４０１、ウェハ５００及び投影対物レンズ１００の底面の間に満たされている。浸液３００は漏れを避けるために、浸液維持システムによって防水にされている。
【００２６】
次に図５に示すように、露光工程が終了してウェハステージ４０１を退去する用意ができた時、ウェハステージ４０１は予め決められた位置に移動して平板６１０の下に空間をあける。それから、平板６１０が下げられそして水平に移動して、ウェハステージ４０１と接続される(境界４１１と６１１により)。防水状態にされた後、クランプ装置４１２がウェハステージ４００と平板６１０の間の安定接続を確実にすることができる。ウェハステージ４０１とウェハ５００は浸液流れの場からゆっくり移動される。同時にウェハ５００、ウェハステージ４０１及び平板６１０の上面は同じ高さになる。
【００２７】
次に図６に示すように、ウェハステージ４０１は平板６１０を駆動して平板６１０のガイドに沿って移動させる。投影対物レンズ１００と浸液流れの場の位置は変化しないので、流れの場はウェハ５００の縁からウェハステージ４０１の上へ移され、それから平板６１０の上へ移される。図１０は流れの場が徐々にウェハステージ４０１から平板６１０の上へ移される工程中の状態の平面図である。
【００２８】
次に図７に示すように、流れの場が完全に平板６１０の上へ移された時、ウェハステージ４０１と平板６１０が互いに分離される。平板６１０は投影対物レンズ１００のちょうど下に置かれており、従って流れの場を平板６１０の上で維持することができる。図１１は流れの場が完全に平板６１０の上へ移された状態の平面図である。
【００２９】
よって、浸液流れの場はつくる工程、保持工程及び取り除く工程を、ウェハステージ４０１の助けなしに、本発明の維持システムに依存して実行することができ、このため流れの場の全てのキーパラメータは平板６１０で測定することができる。
【００３０】
次に図８に示すように、ウェハローディング、アンローディング及び必須の測定ステップを終了したウェハステージが露光領域に入って、流れの場の移行工程を実行する。ウェハステージ４０２は浸液維持システムの平板６１０と接続するために、予め決められた位置に進む。ウェハステージ４０２と平板６１０は境界装置４１１と６１１によって防水されて、クランプ装置４１２により固定される。平板６１０とウェハステージ４０２が同時に移動することにより、流れの場を平板６１０からウェハステージ４０２に徐々に移すことができる。
【００３１】
次に図９に示すように、ウェハステージ４０２が完全に露光領域に入った後、平板６１０とウェハステージ４０２が互いに分離される。平板６１０が水平方向にある距離だけ移動して上がることにより、垂直方向におけるウェハステージ４０２のスキャン範囲を回避する。同時に、ウェハステージ４０２が投影対物レンズ１００の下に位置され、浸液維持システムが待機状態となる。
【００３２】
ウェハステージ４０２により支持されるウェハ５００の露光が終了すると、上述した流れの場のつくる工程、保持工程及び取り除く工程を、平板６１０と協同してウェハ５００によって繰り返すことができる。詳細は繰り返さない。
【００３３】
要するに、本発明の浸液流れの場維持システムは平板６１０構造を主に備えており、それは流れの場のワーク範囲全体を支持するのに十分な大きさを有しており、かつ液体が漏れないのを確実にしている。ウェハステージ４０１(４０２)が平板６１０と同時に移動することにより、浸液流れの場をウェハステージ４０１(４０２)の上から平板６１０の上へ自由に移し、それにより、流れの場の位置の切り替えをできるようにしかつ流れの場がもの(entity)によって連続的に支持されるのを確実にしている。
【００３４】
さらに説明すべきことは、本発明をシングルウェハステージリソグラフィ機に応用する場合、上述したウェハステージ４０１と４０２が同じウェハステージを表すことである。本発明をデュアルウェハステージリソグラフィ機に応用する場合、上述したウェハステージ４０１と４０２が異なるウェハステージを表している。ウェハステージ４０２が浸液流れの場に入る方向は、ウェハステージ４０１が浸液流れの場を離れる方向と同じである。
【００３５】
上記の通り本発明の好ましい実施形態を開示したが、当業者が本発明の原理内で認識すべき修正、改変、又は変形は本発明の範囲に含まれるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】従来のリソグラフィ機の概略構造図である。
【図２】現時点の液浸露光技術の概略図である。
【図３】デュアルウェハステージと協同する本発明の浸液流れの場維持システムの概略構造図である。
【図４】図４から図９は浸液流れの場維持システムとウェハステージの間の協同動作での異なる状態の概略断面図であり、平板、ウェハステージ及び浸液の間の位置関係の変化を主に示している。
【図５】図４の説明を参照。
【図６】図４の説明を参照。
【図７】図４の説明を参照。
【図８】図４の説明を参照。
【図９】図４の説明を参照。
【図１０】図１０から図１１は本浸液流れの場維持システムの動作中での平板と流れの場の間の位置関係の平面図である。
【図１１】図１０の説明を参照。
【図１２（ａ）】本発明の平板とウェハステージの間のコネクタの平面図である。
【図１２（ｂ）】本発明の平板とウェハステージの間のコネクタの概略断面図である。
【図１３】本発明の浸液流れの場維持システムの部分概略断面図であり、平板の周囲の片持ちはりとコネクタを主に示している。
【図１４（ａ）】本発明の浸液流れの場システムの図３の一方側からの側面図である。
【図１４（ｂ）】本発明の浸液流れの場システムの図３の他方側からの側面図である。
【符号の説明】
【００３７】
０・・・メインフレーム、１・・・投影対物レンズ、４・・・ウェハステージ、５・・・ウェハ、１０・・・投影対物レンズ、２０・・・照明システム、４０・・・ウェハステージ、５０・・・ウェハ、１００・・・投影対物レンズ、２００・・・浸液供給システム、３００・・・浸液、４０１，４０２・・・ウェハステージ、４１１・・・境界装置、４１２・・・クランプ装置、５００・・・ウェハ、６１０・・・平板、６１１・・・防水コネクタ、６２０・・・片持ちはり、６２１・・・垂直駆動装置、６３０・・・水平ガイド、６３１・・・水平駆動装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009540583.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2009540583.tif 000012
【図１１】
2009540583.tif 000013
【図１２（ａ）】
2009540583.tif 000014
【図１２（ｂ）】
2009540583.tif 000015
【図１３】
2009540583.tif 000016
【図１４ａ】
2009540583.tif 000017
【図１４ｂ】
2009540583.tif 000018
【国際調査報告】
2009540583.tif 000019
2009540583.tif 000020
2009540583.tif 000021
2009540583.tif 000022