(57)【要約】【課題】  浸漬リソグラフィ・システムにおいて汚染残留物を除去する。【解決手段】  上部及び側壁と、底部開口部とを有し、上部が選択された波長の光に対して透明であるチャンバと、チャンバの側壁にある入口及び出口と、チャンバの底縁から外側に延びるプレートと、プレートの底面に形成され、チャンバを中心とする同心溝の組と、溝の組のうちチャンバの底部開口部に最も近い第１の溝及び第４の溝に真空を適用する手段と、溝の組のうち第１の溝と第４の溝との間にある第２の溝、及び第４の溝の外側にある第５の溝に不活性ガス又は不活性ガスと溶媒との蒸気混合物を供給する手段と、溝の組のうち第２の溝と第４の溝との間にある第３の溝に洗浄流体を供給する手段とを含む装置である。【選択図】      図３
2006148093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部及び側壁と、底部開口部とを有し、前記上部が選択された波長の光に対して透明であるチャンバと、
前記チャンバの前記側壁にある入口及び出口と、
前記チャンバの底縁から外側に延びるプレートと、
前記プレートの底面に形成され、前記チャンバを中心とする同心溝の組と、
前記溝の組のうち前記チャンバの前記底部開口部に最も近い第１の溝及び第４の溝に真空を適用する手段と、
前記溝の組のうち前記第１の溝と前記第４の溝との間にある第２の溝、及び前記第４の溝の外側にある第５の溝に不活性ガス又は前記不活性ガスと溶媒との蒸気混合物を供給する手段と、
前記溝の組のうち前記第２の溝と前記第４の溝との間にある第３の溝に洗浄流体を供給する手段と、
を含む装置。
【請求項２】
前記第３の溝と前記第４の溝との間に少なくとも１つの超音波発生装置をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第５の溝の外側にある前記溝の組の第６の溝と、
前記第６の溝に付加的な洗浄流体を供給する手段と、
前記第６の溝の外側にある前記溝の組の第７の溝と、
前記第７の溝に付加的な真空を適用する手段と、
前記第７の溝の外側にある前記溝の組の第８の溝と、
前記第８の溝に付加的な不活性ガス又は前記付加的な不活性ガスと付加的な溶媒との蒸気混合物を供給する手段と、
をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第４の溝と前記第５の溝との間に位置決めされる前記溝の組の第６の溝と、
前記第６の溝に付加的な洗浄流体を供給する手段をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第３の溝と前記第４の溝との間にある少なくとも１つの超音波発生装置及び前記第４の溝と前記第６の溝との間にある少なくとも１つの超音波発生装置、又は前記第３の溝と前記第４の溝との間にある少なくとも１つの超音波発生装置及び前記第４の溝と前記第６の溝との間にある少なくとも１つの超音波発生装置をさらに含む、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
円形プレート及び前記プレートの底面に形成された開口部と、
前記プレートの前記底面に形成され、前記開口部を中心とする同心溝の組と、
前記開口部に洗浄流体を供給する手段と、
前記溝の組のうち前記開口部に最も近い第１の溝に真空を適用する手段と、
前記溝の組のうち前記第１の溝の外側にある第２の溝に不活性ガス又は前記不活性ガスと溶媒との蒸気混合物を供給する手段と、
を含む装置。
【請求項７】
ウェハーの上面にあるフォトレジスト層を露光する浸漬露光システムであって、
光源と、１つ又はそれ以上の合焦レンズと、マスク・ホルダと、スリットと、浸漬ヘッドと、ウェハー・ステージとを含み、
前記光源、前記１つ又はそれ以上の合焦レンズ、前記マスク・ホルダ、前記スリット及び前記浸漬ヘッドは光軸に位置合わせされ、前記ウェハー・ステージは、各々が前記光軸と直交する２つの異なる直交方向に移動可能であり、前記マスク・ホルダ及び前記スリットは、前記２つの異なる直交方向の１つに移動可能であり、前記浸漬ヘッドは上部及び側壁と底部開口部とをもつチャンバを有し、前記上部は選択された波長の光に対し透明であり、さらに、
前記光軸に位置合わせされた前記浸漬ヘッドの前記チャンバを浸漬液で満たす手段と、
前記フォトレジスト層の上面を洗浄する手段と、
を含む、浸漬露光システム。
【請求項８】
前記フォトレジスト層の上面を洗浄する前記手段は、
前記チャンバの底縁から外側に延びるプレートと、
前記プレートの底面に形成され、前記チャンバを中心とする同心溝の組と、
前記溝の組のうち前記チャンバの前記底部開口部に最も近い第１の溝及び第４の溝に真空を適用する手段と、
前記溝の組のうち前記第１の溝と前記第４の溝との間にある第２の溝、及び前記第４の溝の外側にある第５の溝に不活性ガス又は前記不活性ガスと溶媒との蒸気混合物を供給する手段と、
前記溝の組のうち前記第２の溝と前記第４の溝との間にある第３の溝に洗浄流体を供給する手段と、
を含む、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第３の溝と前記第４の溝との間に少なくとも１つの超音波発生装置をさらに含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
ウェハーの上面にあるフォトレジスト層を露光する方法であって、
（ａ）フォトレジスト層の上面の一部を浸漬液と接触するように配置し、前記フォトレジスト層の前記一部において露光されたフォトレジスト領域と露光されていないフォトレジスト領域とを形成するステップと、
（ｂ）前記フォトレジスト層の前記一部の前記上面に残留する浸漬液を除去するステップと、
（ｃ）前記フォトレジスト層の前記一部の前記上面を不活性ガス又は前記不活性ガスと溶媒との蒸気混合物でリンスするステップと、
（ｄ）前記フォトレジスト層の前記一部の前記上面を洗浄流体で洗浄するステップと、
（ｅ）前記洗浄流体を除去するステップと、
（ｆ）前記フォトレジスト層の前記一部の前記上面を付加的な不活性ガス又は前記不活性ガスと付加的な溶媒との蒸気混合物でリンスするステップと、
を含む方法。
【請求項１１】
前記ステップ（ａ）の前に、前記フォトレジスト層の前記一部の前記上面を前記不活性ガス又は前記不活性ガスと前記溶媒との蒸気混合物でリンスするステップと、前記フォトレジスト層の前記一部の前記上面を前記洗浄流体で洗浄するステップと、前記洗浄流体を除去するステップと、前記フォトレジスト層の前記一部の前記上面を前記付加的な不活性ガス又は前記付加的な不活性ガスと前記付加的な溶媒との蒸気混合物でリンスするステップとをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ステップ（ａ）からステップ（ｆ）までは、同時に及び前記ウェハーが単一のウェハー・チャック上にある間に前記フォトレジストの前記上面の異なる部分に対して実行される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記ステップ（ａ）からステップ（ｆ）までは、前記フォトレジスト層の前記上面のすべての部分に対して繰り返される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記洗浄流体及び前記付加的な洗浄流体が、極性溶媒、水、アルコール、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、非極性溶媒、アルカン、環状アルカン、アルケン、ケトン、塩素化溶媒、グリコール、グリコールエーテル、キレート剤、エチレンジアミン、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、エチレングリコール−ビス−（２−アミノエチル）−Ｎ，Ｎ，Ｎ´，Ｎ´−四酢酸（ＥＧＴＡ）、トリス−カルボキシメチルアミン、ニトリロ酢酸、ニトリロ酢酸塩、クエン酸塩、酒石酸塩、トリエタノールアミン、サリチル酸、ジメルカプトプロパノール、リン酸塩、多糖類及び炭水化物、ヒドロキシルアミン、アルカノールアミン、窒素とアルコールとの蒸気混合物、窒素とメタノールとの蒸気混合物、窒素とエタノールとの蒸気混合物、窒素とプロパノールとの蒸気混合物又は窒素とイソプロパノールとの蒸気混合物、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、
前記不活性ガス及び前記付加的な不活性ガスが窒素を含み、
前記不活性ガス又は前記付加的な不活性ガスと溶媒との蒸気混合物が、窒素とアルコールとの蒸気混合物、窒素とメタノールとの蒸気混合物、窒素とエタノールとの蒸気混合物、窒素とプロパノールとの蒸気混合物又は窒素とイソプロパノールとの蒸気混合物を含む、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
（ｇ）前記フォトレジスト層の前記一部の前記上面を付加的な洗浄流体で洗浄するステップと、
（ｈ）前記付加的な洗浄流体を除去するステップと、
（ｉ）前記フォトレジスト層の前記一部の前記上面を第２の付加的な不活性ガス又は第２の付加的な不活性ガスと溶媒との蒸気混合物でリンスするステップと、
をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造プロセスの分野に関し、より具体的には、浸漬リソグラフィ・システムにおいて半導体基板を洗浄する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
浸漬リソグラフィは、通常の光リソグラフィ・ツールで現在印刷可能なものより小さい像サイズにまで光学フォトリソグラフィを適用する技術として頭角を現しつつある。浸漬リソグラフィ・ツールは、浸漬液を、露光されることになるフォトレジスト層と直接接触するように配置し、浸漬リソグラフィ・システムの最後の結像レンズは、液体中に浸漬されるか又は浸漬液に極めて近接して配置されるかのいずれかである。浸漬液は、スネルの反射の法則の適用により、解像度についてのローリーの基準の取り込み角度を増大させ（したがって解像度を高め）、よって、他の方法ではフォトレジスト層と最後の結像レンズとの間に空気だけがあるリソグラフィ・システムにおいて可能となり得るものより小さな像を形成することができる。
【０００３】
しかしながら、浸漬リソグラフィに関する重大な問題は、その後にフォトレジストが現像される領域において、フォトレジストの表面及び半導体基板の表面に汚染残留物が生成されることである。これらの残留物は、物理的歩留まり及び信頼性の不足、並びに製造される集積回路デバイスの電気的パラメータの劣化をもたらす可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、汚染残留物の形成を防止し又は減少させ、且つ、浸漬リソグラフィ中に形成される汚染残留物を除去する方法及び装置に対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、浸漬リソグラフィ・システムの浸漬ヘッド内に洗浄機構を組み込んで、又は浸漬リソグラフィ・システムの洗浄ステーションに洗浄機構を組み込んで、半導体基板をその場で洗浄することによって、汚染残留物の形成を減少させ又は防止し、且つ浸漬リソグラフィ・ツール内に形成された汚染残留物を除去する問題に対処するものである。
【０００６】
本発明の第１の態様は、上部及び側壁と、底部開口部とを有し、上部が選択された波長の光に対して透明であるチャンバと、チャンバの側壁にある入口及び出口と、チャンバの底縁から外側に延びるプレートと、プレートの底面に形成され、チャンバを中心とする同心溝の組と、溝の組のうちチャンバの底部開口部に最も近い第１の溝及び第４の溝に真空を適用する手段と、溝の組のうち第１の溝と第４の溝との間にある第２の溝、及び第４の溝の外側にある第５の溝に不活性ガス又は不活性ガスと溶媒との蒸気混合物を供給する手段と、溝の組のうち第２の溝と第４の溝との間にある第３の溝に洗浄流体を供給する手段とを含む装置である。
【０００７】
本発明の第２の態様は、円形プレート及び該プレートの底面に形成された開口部と、プレートの底面に形成され、該開口部を中心とする同心溝の組と、開口部に洗浄流体を供給する手段と、溝の組のうち開口部に最も近い第１の溝に真空を適用する手段と、溝の組のうち第１の溝の外側にある第２の溝に不活性ガス又は不活性ガスと溶媒との蒸気混合物を供給する手段とを備える装置である。
【０００８】
本発明の第３の態様は、ウェハーの上面にあるフォトレジスト層を露光する浸漬露光システムであり、該システムは、光源と、１つ又はそれ以上の合焦レンズと、マスク・ホルダと、スリットと、浸漬ヘッドと、ウェハー・ステージとを含み、光源、１つ又はそれ以上の合焦レンズ、マスク・ホルダ、スリット及び浸漬ヘッドは光軸に位置合わせされ、ウェハー・ステージは、各々が光軸と直交する２つの異なる直交方向に移動可能であり、マスク・ホルダ及びスリットは、２つの直交方向の１つに移動可能であり、浸漬ヘッドは上部及び側壁と底面開口部とをもつチャンバを有し、上部は選択された波長の光に対して透明であり、システムはまた、光軸に位置合わせされた浸漬ヘッドのチャンバを浸漬液で満たす手段と、フォトレジスト層の上面を洗浄する手段とを含む。
【０００９】
本発明の第４の態様は、ウェハーの上面にあるフォトレジスト層を露光する方法であって、（ａ）フォトレジスト層の上面の一部を浸漬液と接触するように配置し、フォトレジスト層の一部において露光されたフォトレジスト領域と露光されていないフォトレジスト領域とを形成するステップと、（ａ）の後に、（ｂ）フォトレジスト層の一部の上面に残留する如何なる浸漬液をも除去するステップと、（ｂ）の後に、（ｃ）フォトレジスト層の一部の上面を不活性ガス又は不活性ガスと溶媒との蒸気混合物でリンスするステップと、（ｃ）の後に、（ｄ）フォトレジスト層の一部の上面を洗浄流体で洗浄するステップと、（ｄ）の後に、（ｅ）洗浄流体を除去するステップと、（ｅ）の後に、（ｆ）フォトレジスト層の一部の上面を付加的な不活性ガス又は付加的な不活性ガスと付加的な溶媒との混合物でリンスするステップとを含む方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の特徴は、添付の特許請求の範囲に記載されている。しかしながら、本発明それ自体は、添付図面と併せて読まれるとき、例示となる実施形態についての以下の詳細な説明を参照することによって最もよく理解されるであろう。
【００１１】
本発明の目的上、ウェハーという用語は、任意の半導体基板を示すのに用いられるものであり、その例には、この限りではないが、バルク・シリコン基板、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）基板、シリコン−ゲルマニウム基板、サファイア基板、及び集積回路の製造のために用いられる他の半導体基板が含まれる。
【００１２】
図１は、本発明の第１の実施形態による例示的な浸漬リソグラフィ・システムを実体図で示す。図１において、浸漬リソグラフィ・システム１００は、制御された環境チャンバ１０５と、コントローラ１１０とを含む。制御された環境チャンバ１０５内に収容されているのが、合焦ミラー１１５、光源１２０、第１の合焦レンズ（又はレンズの組）１２５、マスク１３０、露光スリット１３５、第２の合焦レンズ（又はレンズの組）１４０、最後の合焦レンズ１４５、浸漬ヘッド１５０及びウェハー・チャック１５５である。浸漬ヘッド１５０は、透明窓１６０と、中央チャンバ部分１６５と、周囲プレート部分１７０と、浸漬液の入口１７５Ａと、浸漬液の出口１７５Ｂとを含む。浸漬液１８５が、中央チャンバ部分１６５を満たし、ウェハー１９０の上面１８８にあるフォトレジスト層１８６に接触する。プレート部分１７０は、プレート部分１７０の下にメニスカス１９２を形成すべくフォトレジスト層１８６に十分近接して位置決めされている。窓１６０は、フォトレジスト層１８６を露光するために、選択された光の波長を透過させる必要がある。一例では、窓１６０は、約１９０ｎｍ又はそれ以下の波長を透過させる。
【００１３】
合焦ミラー１１５、光源１２０、第１の合焦レンズ１２５、マスク１３０、露光スリット１３５、第２の合焦レンズ１４０、最後の合焦レンズ１４５及び浸漬ヘッド１５０はすべて、Ｚ方向をさらに規定する光軸２００に沿って位置合わせされる。Ｘ方向は、Ｚ方向と直交し、且つ図面の平面内にある方向と定義される。Ｙ方向は、Ｘ方向及びＺ方向の両方と直交する方向と定義される。ウェハー・チャック１５５をコントローラ１１０の管理下でＸ方向及びＹ方向に移動させて、フォトレジスト層１８６において露光されたフォトレジスト領域と露光されていないフォトレジスト領域とが形成されるようにすることができる。ＸＹステージが移動するときに、フォトレジスト層１８６の新しい部分が、浸漬液１８５と接触させられ、該フォトレジスト層の既に浸漬された部分は、浸漬液との接触から除外される。マスク１３０及びスリット１３５をコントローラ１１０の管理下でＹ方向に移動させて、フォトレジスト層１８６上へのマスク１３０における像（図示せず）を走査することができる。一例では、マスク１３０における像は、印刷されることになる像の１Ｘから１０Ｘまでの倍率形態となり、１つ又は複数の集積回路チップの像を含む。
【００１４】
露光が完了するときに、浸漬流体１８５をこぼすことなく、ウェハー１９０を制御された環境チャンバ１０５から取り出さなければならない。このために、制御された環境チャンバ１０５はさらにカバー・プレート１９５を含み、該カバー・プレートは、最初にウェハー・チャック１５５と当接するように移動させられ、次にウェハー・チャックと共に移動し、ウェハー・チャックを浸漬ヘッド１５０の下の位置から外に移動させて、カバー・プレートがウェハー・チャックに取って代わって浸漬ヘッド１５０の下の位置となることができる。
【００１５】
図２は、本発明による、図１の浸漬リソグラフィ・システムに用いられる第１の浸漬ヘッドの上面図である。図２において、浸漬ヘッド１５０のプレート部分１７０は、該プレート部分の底面に形成された同心円の溝２１０、２１５、２２０、２２５及び２３０を含む。円形溝の各々は、該溝に沿って均等に位置決めされた複数の入口又は出口に通じている。溝２１０は、出口２３５に接続されている。溝２１５は、入口２４０に接続されている。溝２２０は、入口２４５に接続されている。溝２２５は、出口２５０に接続されている。溝２３０は、入口２５５に接続されている。
【００１６】
図３は、図２の線３−３を通る断面図である。図３において、窓１６０、浸漬ヘッド１５０のチャンバ部分１６５の側壁２６０及びフォトレジスト層１８６が、浸漬液１８５の大部分を収容する、高さＨ１を有する浸漬チャンバ２６５を画定する。浸漬ヘッド１５０のプレート部分１７０は、フォトレジスト層１８６の上方の高さＨ２に位置決めされている。一例では、Ｈ１は、約１ｍｍから約５ｍｍである。一例では、Ｈ２は、約５ミクロンから約１００ミクロンである。浸漬流体１８５のほんの一部が、プレート部分１７０とフォトレジスト層１８６と溝２１０との間のメニスカス１９２に収容される。
【００１７】
溝２１０は、チャンバ部分１６５に対し溝２１０、２１５、２２０、２２５及び２３０のうち最も内側の溝であり、出口２３５は、真空源に接続されている。溝２１５は、チャンバ部分１６５に対し溝２１０の外側に位置決めされており、入口２４０は、フォトレジスト層１８６上に散布される窒素等の不活性ガス、或いは窒素とメタノールとの蒸気混合物、窒素とエタノールとの蒸気混合物、又は窒素とプロパノール若しくはイソプロパノールとの蒸気混合物等の不活性ガス／溶媒の蒸気混合物を溝２１５に供給する。窒素の代わりに他の不活性ガスを用いることができ、メタノール、エタノール及びプロパノール若しくはイソプロパノールの代わりに他の有機溶媒を用いることができる。溝２１０は、メニスカス１９２を越えて漏れを生じる又はフォトレジスト層１８６上に残る如何なる浸漬液１８５をも、並びに、溝２１５からフォトレジスト層１８６上に散布される不活性ガス又は不活性ガス／溶媒の蒸気混合物を収集する。
【００１８】
溝２２０は、チャンバ部分１６５に対し溝２１５の外側に位置決めされており、入口２４５は、次にフォトレジスト層１８６上に散布される洗浄流体を溝２２０に供給する。従って、溝２２０を「洗浄」溝と考えることができる。洗浄流体は、浸漬液１８５の組成及びフォトレジスト層１８６に基づいて選択できる。第１の例では、浸漬液１８５が水又は水性物質である場合には、洗浄流体は、極性溶媒、キレート剤、ヒドロキシルアミン、アルカノールアミン、及びこれらの組み合わせから構成できる。キレート剤の例には、この限りではないが、有機酸、チオフェノール、エチレンジアミン四カルボン酸、エチレンジアミン四酢酸、ヒドロキシベンゼン、及びこれらの誘導体が含まれる。極性溶媒の例には、この限りではないが、水、アルコール、グリコール及びグリコールエーテルが含まれる。
【００１９】
第２の例では、浸漬流体１８５がグリセロールである場合には、洗浄流体は、アルコールから構成できる。アルコールの例には、この限りではないが、メタノール、エタノール、プロパノール又はイソプロパノールが含まれる。
【００２０】
第３の例では、浸漬流体１８５が油性である場合には、洗浄流体は、非極性溶媒から構成できる。非極性溶媒の例には、この限りではないが、アルカン、環状アルカン及びアルケン、ケトン並びに塩素化溶媒が含まれる。
【００２１】
溝２２５は、チャンバ部分１６５に対し溝２２０の外側に位置決めされており、出口２５０は、真空源に接続されている。溝２３０は、チャンバ部分１６５に対し溝２２５の外側に位置決めされており、フォトレジスト層１８６に接触する窒素等の不活性ガス、或いは窒素とメタノールとの蒸気混合物、窒素とエタノールとの蒸気混合物、又は窒素とプロパノール若しくはイソプロパノールとの蒸気混合物等の不活性ガス／溶媒の蒸気混合物を溝２３０に供給する。窒素の代わりに他の不活性ガスを用いることができ、メタノール、エタノール、プロパノール及びイソプロパノールの代わりに他の有機溶媒を用いることができる。溝２２５は、溝２２０からフォトレジスト層１８６上に散布された洗浄流体、並びに、溝２３０からフォトレジスト層１８６上に散布された不活性ガス又は不活性ガス／溶媒の蒸気混合物を収集する。
【００２２】
ウェハー１９０が露光中に浸漬ヘッド１５０の下に移動させられるときには、浸漬流体１８５は、浸漬チャンバ２６５を通って入口１７５Ａから出口１７５Ｂへ絶えず循環させられる。不活性ガス又は不活性ガス／溶媒の蒸気混合物が、同時に入口２４０及び２５５によりそれぞれ溝２１５及び２３０に供給されてフォトレジスト層１８６上に散布され、洗浄流体が、入口２４５により溝２２０に供給されてフォトレジスト層１８６上に散布され、真空が、それぞれ出口２３５及び２５０により溝２１０及び２２５に適用されて洗浄流体及び不活性ガス又は不活性ガスと溶媒の蒸気混合物を除去する。このようにして、フォトレジスト層の浸漬及び露光の前後において、新しい洗浄流体及び不活性ガス又は不活性ガス／溶媒の蒸気混合物が絶えず適用され、フォトレジスト層１８６から除去される。従って、フォトレジストの表面は、浸漬流体からそれに付着するあらゆる汚染物質が洗浄され、該汚染物質は、浸漬流体に曝した後に極めて短い時間で除去される。さらに、フォトレジスト層１８６の表面が浸漬流体１８５と接触する前に該表面を洗浄することによって、該浸漬流体の汚染の可能性が低減されるか又は排除される。
【００２３】
浸漬リソグラフィ・システムの温度制御は重要である。従って、制御された環境チャンバ１０５の周囲雰囲気、浸漬流体１８５、不活性ガス又は不活性ガス／溶媒の蒸気混合物のすべて、及び浸漬ヘッド１５０のプレート部分１７０にある溝２１０、２１５、２２５及び２３０に供給される洗浄流体のすべてが温度制御される。一例では、制御された環境チャンバ１０５の周囲雰囲気、浸漬流体１８５、不活性ガス又は不活性ガス／溶媒の蒸気混合物は、当該技術分野において公知である任意の数の手段により、室温（約１８℃から約２４℃まで）プラスマイナス約０．１℃に制御される。さらに、制御された環境チャンバ１０５の湿度は、約４０％又はそれ以下の相対湿度に制御できる。しかも、非水系不活性ガス／溶媒の混合物及び洗浄流体は、約１重量％より少ない水を含有するように選択し又は処理することができる。
【００２４】
図４は、本発明による、図１の浸漬リソグラフィ・システムに用いられる第２の浸漬ヘッドの断面図である。図４において、浸漬ヘッド１５０Ａは、付加的な溝２７０、２７５及び２８０並びに対応する入口２８５、出口２９０及び入口２９５の組がプレート部分１７０に付加されていることを除けば、図２及び図３の浸漬ヘッド１５０と同様である。
【００２５】
溝２７０は、チャンバ部分１６５に対し溝２３０の外側に位置決めされており、入口２８５は、フォトレジスト層１８６上に散布される第２の洗浄流体を溝２７０に供給する。従って、溝２７０は、「洗浄」溝と考えることができる。洗浄流体は、浸漬液１８５の組成に基づいて選択でき、第１の洗浄流体は、入口２４５により溝２２０に供給される。第２の洗浄流体は、溝２２０に関して前述された洗浄流体のいずれかから構成することもできるし、或いは溝２１５及び２３０に関して前述された不活性ガス又は不活性ガス／溶媒の蒸気混合物のいずれかから構成することもできる。溝２７５は、チャンバ部分１６５に対し溝２７０の外側に位置決めされており、出口２９０は、真空源に接続されている。溝２８０は、チャンバ部分１６５に対し溝２７５の外側に位置決めされており、入口２９５は、前述の不活性ガス又は不活性ガス／溶媒の蒸気混合物のいずれかを供給する。
【００２６】
図５は、本発明による、図１の浸漬リソグラフィ・システムに用いられる第３の浸漬ヘッドの断面図である。図５において、溝２３０及び２７５並びに対応する入口２５５及び出口２９０が除かれていることを除けば、浸漬ヘッド１５０Ｂは、図４の浸漬ヘッド１５０Ａと同様である。入口２４５及び２８５により供給される第１及び第２の洗浄流体が、少しも有害な反応生成物を形成せず、両方とも溝２２５に捕捉され、出口２５０を通して除去されることができる場合に、本発明のこの実施形態は有用である。
【００２７】
第１の作動モードにおいて、洗浄流体は、フォトレジスト層１８６の露光中に、常に浸漬ヘッド１５０（図３参照）、浸漬ヘッド１５０Ａ（図４参照）及び浸漬ヘッド１５０Ｂ（図５参照）の溝２２０に、及び浸漬ヘッド１５０Ａ及び１５０Ｂの溝２７０に供給される。第２の作動モードにおいて、洗浄流体は、状況に応じて、ウェハー１９０が浸漬ヘッド１５０、１５０Ａ及び１５０Ｂに対し移動しているときにのみ、浸漬ヘッド１５０（図３参照）、浸漬ヘッド１５０Ａ（図４参照）及び浸漬ヘッド１５０Ｂ（図５参照）の溝２２０に、及び浸漬ヘッド１５０Ａ及び１５０Ｂの溝２７０に供給される。
【００２８】
図６は、本発明による、図１の浸漬リソグラフィ・システムに用いられる第４の浸漬ヘッドの断面図である。図６において、浸漬ヘッド１５０Ｃは、一組の超音波発生装置３００が溝２２０と２２５との間に位置決めされていることを除けば、図２及び図３の浸漬ヘッド１５０と同様である。無線周波数（ＲＦ）電力が、ＲＦケーブル３０５により超音波発生装置３００の各々に供給される。フォトレジスト層１８６上に溝２２０から散布される洗浄流体は、溝２２５により捕捉されて除去される前に超音波発生装置３００の下を通る。超音波発生装置により供給される超音波エネルギーが、フォトレジスト層１８６からの汚染物質の除去を助ける。第３の作動モードにおいて、超音波発生装置は、洗浄流体が溝２２０に供給されるときはいつも駆動される。第４の作動モードにおいて、洗浄流体が溝２２０に供給され、ウェハー１９０が浸漬ヘッド１５０Ｃに対し移動しているときにのみ、超音波エネルギーが供給される。第５の作動モードにおいては、超音波発生装置３００は使用されない。
【００２９】
図７は、本発明による、図１の浸漬リソグラフィ・システムに用いられる第６の浸漬ヘッドの部分断面図である。図７において、浸漬ヘッド１５０Ｄは、第２の組の超音波発生装置３１０が溝２７０と２７５との間に位置決めされていることを除けば、図６の浸漬ヘッド１５０Ｃと同様である。ＲＦ電力が、ＲＦケーブル３１５により超音波発生装置３１０の各々に供給される。フォトレジスト層１８６上に溝２７０から散布される洗浄流体は、溝２７５により捕捉されて除去される前に超音波発生装置３１０の下を通る。超音波発生装置により供給される超音波エネルギーが、フォトレジスト層１８６からの汚染物質の除去を助ける。第６の作動モードにおいて、超音波発生装置は、洗浄流体が溝２７０に供給されるときはいつも駆動される。第７の作動モードにおいて、洗浄流体が溝２７０に供給され、ウェハー１９０が浸漬ヘッド１５０Ｄに対し移動しているときにのみ、超音波エネルギーが供給される。第８の作動モードにおいては、超音波発生装置３１０は使用されない。
【００３０】
図６及び図７において、超音波発生装置３００及び３１０は、プレート１７０に組み込まれた状態で示される。超音波発生装置３００及び３１０は、プレート１７０の底面に形成されたスロットに配置することもできるし、プレート１７０の上面に形成されたスロットに配置することもできるし、或いは単純に上面１７０に位置決めすることもできる。
【００３１】
浸漬リソグラフィ・システムに適合した物理的浸漬ヘッドが選択されたモードに対応する限り、モード１又はモード２、及び／又はモード３、４又は５、及び／又はモード６、７又は８の任意の組み合わせを本発明の浸漬ヘッドの作動に採用することができる。
【００３２】
図５に戻ると、超音波発生装置（図示せず）は、溝２２０と２２５との間、溝２７０と２８０との間、又は溝２２０と２２５との間と溝２７０と２８０との間の両方において浸漬ヘッド１５０Ｂに付加することができる。
【００３３】
図８及び図９は、本発明の第２の実施形態による浸漬リソグラフィ・システムを実体図で示す。図８において、フォトリソグラフィ露光ツール３５０は、ロード／アンロード・ステーション３５５と、ウェハー移送ステーション３６０と、浸漬リソグラフィ・ステーション３６５と、洗浄ステーション３７０とを含む。浸漬リソグラフィ・ステーション３６５は、浸漬リソグラフィ・システム１００Ａを含む。浸漬リソグラフィ・システム１００Ａは、浸漬リソグラフィ・システム１００Ａの浸漬ヘッドが従来の浸漬ヘッドであることを除けば、前述の図１の浸漬リソグラフィ・システム１００と同様である。或いは、浸漬リソグラフィ・システム１００Ａの浸漬ヘッドは、本発明による浸漬ヘッドとすることができる。洗浄ステーション３７０は、図１０に例示され、前述された洗浄ヘッド４００を含む。図９において、フォトリソグラフィ露光ツール３８０は、ロード／アンロード・ステーション３８５と、洗浄ステーション３９０と、浸漬リソグラフィ・ステーション３９５とを含む。浸漬リソグラフィ・ステーション３９５は、浸漬リソグラフィ・システム１００Ａを含む。
【００３４】
図１０は、本発明による、図８及び図９の浸漬リソグラフィ・システムに用いられる第１の浸漬ヘッドの断面図である。図１０において、洗浄ヘッド４００は、浸漬チャンバを収容していないが、縦軸４０７に関して対称である円形プレート４０５を含み、該円形プレートは、軸４０７と位置合わせされた中央開口部４１０を有し、同心円の溝４１５及び４２０と、プレートの底面内に形成された任意の溝４２５、４３０及び４３５とをもつ。円形の溝の各々は、該溝に沿って均等に位置決めされた複数の入口又は出口に通じている。溝４１５は、出口４４５に接続されている。溝４２０は、入口４５０に接続されている。溝４２５は、入口４５５に接続されている。溝４３０は、出口４６０に接続されている。溝４３５は任意である。一組の超音波発生装置４７５は、プレート４０５内の中央開口部４１０と溝４１５との間に位置決めされている。ＲＦ電力が、ＲＦケーブル４８０により超音波発生装置４７５の各々に供給される。第２の超音波発生装置４８５の随意的な組は、プレート４０５内の溝４２５と溝４３０との間に位置決めされている。ＲＦ電力が、ＲＦケーブル４９０により超音波発生装置４８５の各々に供給される。
【００３５】
中央開口部４１０には、入口４７０により第１の洗浄流体が供給される。従って、中央開口部４１０は、「洗浄」開口部と考えることができる。第１の例では、第１の洗浄流体は、極性溶媒、キレート剤、ヒドロキシルアミン、アルカノールアミン及びこれらの組み合わせからなる。キレート剤の例には、この限りではないが、エチレンジアミン、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、エチレングリコール−ビス−（２−アミノエチル）−Ｎ，Ｎ，Ｎ´，Ｎ´−四酢酸（ＥＧＴＡ）、トリス−カルボキシメチルアミン、ニトリロ酢酸、ニトリロ酢酸塩、クエン酸塩、酒石酸塩、トリエタノールアミン、サリチル酸、ジメルカプトプロパノール、リン酸塩、多糖類及び炭水化物が含まれる。極性溶媒の例には、この限りではないが、水、アルコール、グリコール及びグリコールエーテルが含まれる。第２の例では、第１の洗浄流体はアルコールを含む。アルコールの例には、メタノール、エタノール、プロパノール及びイソプロパノールが含まれる。第３の例では、第１の洗浄流体は非極性溶媒を含む。非極性溶媒の例には、この限りではないが、アルカン、環状アルカン及びアルケン、ケトン、並びに、塩素化溶媒等の非極性溶媒が含まれる。
【００３６】
溝４１５は、中央開口部４１０に対し溝４１５、４２０、４２５、４３０及び４３５のうち最も内側の溝であり、出口４４５は、真空源に接続されている。フォトレジスト層１８６上に中央開口部４１０から散布される洗浄流体は、溝４１５により捕捉されて除去される前に超音波発生装置４７５の下を通る。溝４２０は、中央開口部４１０に対し溝４１５の外側に位置決めされており、入口４５０は、フォトレジスト層１８６上に散布される前述のような不活性ガス又は不活性ガス／溶媒の蒸気混合物を溝４２０に供給する。
【００３７】
溝４２５は、中央開口部４１０に対し溝４２０の外側に位置決めされており、入口４５５は、フォトレジスト層１８６上に散布される第２の洗浄流体を溝４２５に供給する。従って、溝４２５は、「洗浄」溝と考えることができる。一例では、第２の洗浄流体は、前述の洗浄流体のいずれかから構成することもできるし、或いは前述の不活性ガス又は不活性ガス／溶媒の蒸気混合物のいずれかから構成することもできる。溝４３０は、中央開口部４１０に対し溝４２５の外側に位置決めされており、出口４６０は、真空源に接続されている。フォトレジスト層１８６上に溝４２５から散布される洗浄流体は、溝４３０により捕捉されて除去される前に超音波発生装置４８５の下を通る。溝４３５は、中央開口部４１０に対し溝４３０の外側に位置決めされており、入口４６５は、フォトレジスト層１８６上に散布される前述のような不活性ガス又は不活性ガス／溶媒の蒸気混合物を溝４３５に供給する。
【００３８】
超音波発生装置４７５及び４８５は随意的なものであり、超音波発生装置の１つの組又は両方の組は、本発明による代替的な洗浄ヘッドには存在しない。同様に、溝４２５、４３０及び４３５と、入口４５５及び４６５と出口４６０は、本発明による代替的な洗浄ヘッドには存在しない。
【００３９】
第１の作動モードにおいて、洗浄流体がそれぞれ中央開口部４１０又は溝４２５に供給されるときはいつも、超音波発生装置４７５及び４８５が駆動される。第２の作動モードにおいて、洗浄流体がそれぞれ中央開口部４１０又は溝４２５に供給され、ウェハー１９０が洗浄ヘッド４００に対し移動しているときにのみ、超音波エネルギーが供給される。第３の作動モードにおいては、超音波発生装置４７５は使用されない。第４の作動モードにおいては、超音波発生装置４８５は使用されない。第５の作動モードにおいては、超音波発生装置４７５及び４８５は使用されない。
【００４０】
図１１は、本発明の第１の実施形態による浸漬リソグラフィ・システムにおいて半導体基板を洗浄する方法のフローチャートである。ステップ５００において、浸漬ヘッド上に不活性ガス又は不活性ガス／溶媒の蒸気混合物を出す。ステップ５０５において、浸漬ヘッド上に排気真空を発生させる。ステップ５１０において、浸漬ヘッド上に浸漬流体を出す。ステップ５１５において、フォトレジストでコーティングされたウェハーを浸漬ヘッドの下にロードする。ステップ５２０において、作動モードを選択し、洗浄流体及び超音波発生装置を、その選択されたモードと、本発明の第１の実施形態について前述した浸漬ヘッドの物理的能力とに基づいて作動させる。ステップ５２５において、ウェハーを浸漬ヘッドの下に移動させ、選択されたモードによる洗浄を行っている間に、フォトレジスト層を露光する。ステップ５３０において、洗浄流体を止め、ステップ５３５において、ウェハーを浸漬ヘッドの下からアンロードする。ステップ５１５からステップ５３５までを露光すべきウェハーの各々に対して繰り返す。
【００４１】
図１２は、本発明の第２の実施形態による浸漬リソグラフィ・システムにおいて半導体基板を洗浄する方法のフローチャートである。下記に列挙されたステップは、以下の手順、すなわち、１）ステップ５４０、５４５、５５０、５５５、５６０、５６５、５７０、５７５及び５８０（開始１から終了２まで）、２）ステップ５４０、５４５、５５０、５５５、５６０及び５６５（開始１から終了１まで）、又は３）ステップ５５５、５６０、５６５、５７０、５７５及び５８０（開始２から終了２まで）において実行できる。換言すれば、洗浄は、露光前に、露光後に、又は露光の前後の両方において実行できる。
【００４２】
ステップ５４０において、ウェハーを洗浄ステーションにロードし、洗浄ヘッドの下に位置決めする。ステップ５４５において、作動モードを選択し、洗浄流体及び超音波発生装置を、その選択されたモードと、本発明の第２の実施形態について前述した洗浄ヘッドの物理的能力とに基づいて作動させる。ステップ５５０において、洗浄流体を止め、ウェハーを洗浄ヘッドの下からアンロードする。
【００４３】
ステップ５５５において、フォトレジストでコーティングされたウェハーを浸漬ヘッドの下に移動させる（又はステップ５４０、５４５及び５５０を実行しない場合は、ロードする）。ステップ５６０において、ウェハー上のフォトレジスト層を露光する。ステップ５６５において、ウェハーを露光ステーションからアンロードする。
【００４４】
ステップ５７０において、露光されたウェハーを洗浄ステーションに移動させ、洗浄ヘッドの下に位置決めする（又はステップ５７０、５７５及び５８０を実行しない場合は、ツールから移動させる）。ステップ５７５において、作動モードを選択し、洗浄流体及び超音波発生装置を、その選択されたモードと、本発明の第２の実施形態について前述した洗浄ヘッドの物理的能力とに基づいて作動させる。ステップ５８０において、洗浄流体を止め、ウェハーを洗浄ステーションからアンロードする。
【００４５】
本発明の第１の実施形態において、２つの洗浄溝が設けられている場合には、露光工程によりフォトレジスト層に形成された潜像を現像するために、フォトレジスト現像液を、洗浄流体の代わりにこれらの２つの「洗浄」溝のうち最も内側の溝に供給することができ、リンス剤をこれらの２つの「洗浄」溝のうち最も外側の溝に供給して、現像液及び溶解したフォトレジストをリンスすることができる。
【００４６】
本発明の第２の実施形態において、中央開口部及び洗浄溝の両方が設けられている場合には、露光工程によりフォトレジスト層に形成された潜像を現像するために、フォトレジスト現像液を、洗浄流体の代わりに中央開口部に供給することができ、リンス剤を「洗浄」溝に供給して、現像液及び溶解したフォトレジストをリンスすることができる。
【００４７】
従って、本発明は、汚染残留物の形成を防止し又は減少させ、且つ、浸漬リソグラフィ中に形成された汚染残留物を除去する方法及び装置を提供する。
【００４８】
本発明の実施形態の説明は、本発明の理解のために上記において提供されている。本発明は、ここで説明された特定の実施形態に限定されるものではないが、本発明の範囲から逸脱することなく、当業者にはここで明らかとなるであろう種々の修正、再配置及び代用が可能であることを理解するであろう。例えば、本発明において記載されたウェハーは円形ディスクであるが、本発明は、正方形及び矩形等の他の幾何形状を有するウェハーにも適用可能である。従って、特許請求の範囲の請求項は、本発明の真の精神及び範囲内に含まれるそのような修正及び変更のすべてを含むことが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施形態による例示的な浸漬リソグラフィ・システムを実体図で示す。
【図２】本発明による、図１の浸漬リソグラフィ・システムに用いられる第１の浸漬ヘッドの上面図である。
【図３】図２の線３−３を通る断面図である。
【図４】本発明による、図１の浸漬リソグラフィ・システムに用いられる第２の浸漬ヘッドの断面図である。
【図５】本発明による、図１の浸漬リソグラフィ・システムに用いられる第３の浸漬ヘッドの断面図である。
【図６】本発明による、図１の浸漬リソグラフィ・システムに用いられる第４の浸漬ヘッドの断面図である。
【図７】本発明による、図１の浸漬リソグラフィ・システムに用いられる第５の浸漬ヘッドの部分断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態による浸漬リソグラフィ・システムを実体図で示す。
【図９】本発明の第２の実施形態による浸漬リソグラフィ・システムを実体図で示す。
【図１０】本発明による図８及び図９の浸漬リソグラフィ・システムに用いられる第１の浸漬ヘッドの断面図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態による浸漬リソグラフィ・システムにおける、半導体基板を洗浄する方法のフローチャートである。
【図１２】本発明の第２の実施形態による浸漬リソグラフィ・システムにおける、半導体基板を洗浄する方法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００５０】
１００：浸漬リソグラフィ・システム
１２０：光源
１２５、１４０、１４５：合焦レンズ
１３０：マスク
１３５：スリット
１５０：浸漬ヘッド
１５５：ウェハー・チャック
１６０：窓
１６５：チャンバ部分
１７０：プレート部分
１７５Ａ：入口
１７５Ｂ：出口
１８５：浸漬液
１８６：フォトレジスト層
１８８：上面
１９０：ウェハー
【図１】
2006148093.tif 000003
【図２】
2006148093.tif 000004
【図３】
2006148093.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2006148093.tif 000010
【図９】
2006148093.tif 000011
【図１０】
2006148093.tif 000012
【図１１】
2006148093.tif 000013
【図１２】
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