(57)【要約】【課題】液晶液浸リソグラフィ工程に用いる対物レンズを提供する。【解決手段】液浸リソグラフィシステム１００は、対物レンズ１４０と、対物レンズ１４０の下に配置されている基板ステージ１５５と、対物レンズ１４０と基板ステージ１５５上にある基板１５０との間に形成される空間に少なくとも部分的に充填される液晶１６０と、液晶１６０を制御する第１の電極１７０及び第２の電極１７５を有する液晶制御装置とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズと、
前記対物レンズの下に配置されている基板ステージと、
前記対物レンズと前記基板ステージ上にある基板との間に形成される空間に少なくとも部分的に充填される液晶と、
前記液晶を制御する第１の電極及び第２の電極を有する液晶制御装置とを備えることを特徴とする液浸リソグラフィシステム。
【請求項２】
前記第１の電極は、前記対物レンズに取り付けられ、前記第２の電極は、前記基板ステージ又は前記基板に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の液浸リソグラフィシステム。
【請求項３】
前記対物レンズは、放射光ビームを透過させ、露光工程で光をガイドする少なくとも一つの塗布層を含むことを特徴とする請求項１に記載の液浸リソグラフィシステム。
【請求項４】
前記液晶は、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加して生成した電界により、屈折率を調整して焦点深度を最適化することを特徴とする請求項１に記載の液浸リソグラフィシステム。
【請求項５】
前記液晶は、径方向側の気圧により制限されることを特徴とする請求項１に記載の液浸リソグラフィシステム。
【請求項６】
第１のレンズ及び第２のレンズを有する対物レンズと、
前記対物レンズの下に配置され、基板がその上に置かれる基板ステージと、
前記第１のレンズと前記第２のレンズとの間に配置されている第１の液晶と、
前記第１の液晶を制御する第１の電極及び第２の電極を有する液晶制御装置とを備えることを特徴とする液浸リソグラフィシステム。
【請求項７】
前記第１の電極は、前記対物レンズに取り付けられ、前記第２の電極は、前記基板ステージ又は前記基板に取り付けられることを特徴とする請求項６に記載の液浸リソグラフィシステム。
【請求項８】
前記対物レンズと前記基板との間に配置される第２の液晶と、
前記第２の液晶を制御し、第２の電圧を印加して前記基板上にあるパターニングを最適化する第３の電極及び第４の電極とを備えることを特徴とする請求項６に記載の液浸リソグラフィシステム。
【請求項９】
前記第１の液晶は、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加して生成した電界により、屈折率を調整して焦点深度を最適化することを特徴とする請求項６に記載の液浸リソグラフィシステム。
【請求項１０】
前記第１の液晶は、径方向側の気圧により制限されることを特徴とする請求項６に記載の液浸リソグラフィシステム。
【請求項１１】
対物レンズを有する液浸リソグラフィシステムの基板ステージ上に、基板を置く工程と、
前記対物レンズと前記基板との間に第１の液晶を供給する工程と、
電圧が印加されるときに、前記対物レンズと前記基板ステージ上にある前記基板との間に電界が生成されるように第１の電極及び第２の電極を配置する工程と、
前記第１の電極及び前記第２の電極へ前記電圧を印加し、前記液晶の特性を変える工程と、
前記対物レンズへ照射し、前記基板上でリソグラフィ露光を行う工程とを含むことを特徴とする液浸フォトリソグラフィ工程。
【請求項１２】
前記第１の電極は、前記対物レンズに隣接され、前記第２の電極は、前記基板ステージ又は前記基板に隣接されることを特徴とする請求項１１に記載の液浸フォトリソグラフィ工程。
【請求項１３】
前記第１の液晶を配置する工程は、
所定の屈折率を基に、適切な液晶を選択する工程を含むことを特徴とする請求項１１に記載の液浸フォトリソグラフィ工程。
【請求項１４】
前記対物レンズ内にある第１のレンズと第２のレンズとの間に、第２の液晶を配置する工程と、
第３の電極及び第４の電極に第２の電圧を印加して前記第２の液晶を制御し、前記基板上のパターニングを最適化する工程とをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の液浸フォトリソグラフィ工程。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトリソグラフィシステムに関し、特に液浸リソグラフィシステム及びその工程に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路（ＩＣ）技術は、フィーチャサイズの縮小化や封止密度の最大化などといった急速な進歩を継続的に遂げている。フィーチャサイズの縮小化は、フォトリソグラフィの改善と、小さなフィーチャを印刷する能力により決定される。光学リソグラフィシステム内の最小フィーチャサイズは、その一部が回析により決定され、この回析は光波長及び光が透過する媒体と関係する。従って、フィーチャサイズの縮小と解像度の改善を行う方法の一つとしては、短波長の光を使用する方法があった。
【０００３】
もう一つの方法としては、レンズと基板との間に、空気以外の媒体を使用する方法があった。媒体の屈折率（以下「ｎ」という。）は１よりも大きく、媒体内の波長はｎの係数で減少される。これにより解像度を改善することができる。空気以外の媒体を用いて解像度を向上させるこの方法は、液浸リソグラフィといわれる。一般に液浸リソグラフィでは、媒体として水が使用されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の主な目的は、光学リソグラフィシステムのレンズを提供することにある。
本発明のもう一つの目的は、液晶液浸リソグラフィ工程に用いる対物レンズを提供することにある。  
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するため、本発明の液浸リソグラフィシステムは、対物レンズと、対物レンズの下に配置されている基板ステージと、対物レンズと基板ステージ上にある基板との間に形成される空間に少なくとも部分的に充填される液晶と、液晶を制御する第１の電極及び第２の電極を有する液晶制御装置とを備える。
【０００６】
また、本発明の液浸リソグラフィシステムは、第１のレンズ及び第２のレンズを有する対物レンズと、対物レンズの下に配置され、基板がその上に置かれる基板ステージと、第１のレンズと第２のレンズとの間に配置されている第１の液晶と、第１の液晶を制御する第１の電極及び第２の電極を有する液晶制御装置とを備える。
【０００７】
さらに、本発明の液浸フォトリソグラフィ工程は、対物レンズを有する液浸リソグラフィシステムの基板ステージ上に、基板を置く工程と、対物レンズと前記基板との間に第１の液晶を配置する工程と、電圧が印加されるときに、対物レンズと、基板ステージ上にある基板との間に電界が生成されるように第１の電極及び第２の電極を配置する工程と、第１の電極及び第２の電極へ電圧を印加し、液晶の特性を変える工程と、対物レンズへ照射し、基板上でリソグラフィ露光を行う工程とを含む。
【発明の効果】
【０００８】
上述したことから分かるように、本発明は、液浸リソグラフィシステム及びその工程を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、フォトリソグラフィシステムのレンズに関し、特に液浸リソグラフィ工程に使用する対物レンズに関する。以下では、本発明の様々な特徴を実施する様々な実施形態又は実施例を数多く開示する。本発明の開示を簡便にするため、以下では特定の実施例の構成及び配置を説明する。当然これらは単なる例示であって、本発明を何ら制限するものではない。その上、本発明の開示は、様々な実施例において、符号及び／又は文字を繰り返して使用するかもしれないが、この繰り返しは本発明の簡便化及び明瞭化を目的としており、様々な実施形態及び／又は説明する構成を何ら指定するものではない。
【００１０】
（第１実施形態）
図１に示すように、本発明の一実施形態による液晶液浸リソグラフィシステム１００は発光源１１０を含んでいる。この発光源１１０は、適切な光源である。例えば、発光源１１０は、波長が４３６ｎｍ（ｇ線）又は３６５ｎｍ（ｉ線）の水銀灯、波長が２４８ｎｍのフッ化クリプトン（ＫｒＦ）エキシマレーザ、波長が１９３ｎｍのアルゴンフルオライド（ＡｒＦ）エキシマレーザ、波長が１５７ｎｍのフルオライド（Ｆ２）エキシマレーザ又は所望の波長（例えば、約１００ｎｍよりも短い）を有するその他の光源である。
【００１１】
上述した光源から分かるように、それぞれの光源は精確な単一波長ではなく、特定の波長分布又は線幅を備えていてもよい。例えば、水銀灯の波長がｉ線（例えば３６５ｎｍ）のものは、厳密には３６５ｎｍではなく、３６５ｎｍを中心として上下に延伸した可変波長の範囲である可能性がある。この範囲は、狭い線幅に必要な３６５ｎｍ波長に小さな変化を与え、フォトリソグラフィにおける可能最小線幅を決定する。
【００１２】
液晶液浸リソグラフィシステム１００は、照明システム（例えば集光器）１２０を含んでもよい。照明システム１２０は、一つのレンズ、又は複数のレンズ及び／若しくはその他のレンズ構成要素を有するレンズシステムを含んでもよい。例えば、照明システム１２０は、マイクロレンズアレイ、シャドウマスク及び／又は発光源１１０からフォトマスク１３０へ光をガイドするように構成されたその他の構造を含んでもよい。
【００１３】
フォトリソグラフィパターニング工程において、フォトマスク（マスク又はレチクルともいわれる）１３０は、液晶液浸リソグラフィシステム１００内に含まれてもよい。またフォトマスク１３０には、透明基板及びパターニング吸収層が含まれていてもよい。透明基板には、例えばホウ珪酸ガラス及びソーダライムガラスなど、欠陥が比較的無い溶融シリカ（ＳｉＯ２）を使用してもよい。透明基板は、フッ化カルシウム及び／又はその他の適切な材料を含んでもよい。パターニングされた吸収層は、クロム（Ｃｒ）及び酸化鉄からなる金属フィルムやＭｏＳｉ、ＺｒＳｉＯ、ＳｉＮ及び／又はＴｉＮからなる無機フィルムの蒸着など、複数の工程及び複数の材料を使用して形成してもよい。光ビームは、吸収領域に当たると部分的又は完全にブロックされる。吸収層は、光ビームが吸収されずに透過される少なくとも一つの開口がパターニングされてもよい。
【００１４】
液晶液浸リソグラフィシステム１００は、対物レンズ１４０を含んでもよい。この対物レンズ１４０は、単レンズ素子又は図１に示すレンズ要素１４２、１４４、１４６のように複数のレンズ素子を含んでもよい。各レンズ素子は、透明基板を含み、複数のコーティング層をさらに含んでもよい。透明基板は、従来の対物レンズであり、溶解シリカ（ＳｉＯ２）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化バリウム（ＢａＦ２）又はその他適切な材料からなる。各レンズ素子に使用される材料は、リソグラフィ工程で使用される光波長により選択し、吸収及び分散を最小に抑えることができる。
【００１５】
少なくとも一つのレンズ素子は、発光源１１０から放射された光ビームを透過させるコーティング層を有してもよい。コーティング層は、多層構造を有して様々な機能を備えるようにしてもよい。そしてコーティング層を、電圧を印加させる一つの透明電極として機能させ、対物レンズと基板との間に充填された液晶を調整してもよい。例えば、コーティング層は、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）及び／又はその他の適切な材料を含んでもよい。そしてコーティング層を耐蝕層として機能させ、露光工程で液晶により対物レンズが損壊されないように保護してもよい。またこのコーティング層は、液晶配向膜として機能させたり反射防止膜層（Anti Reflection Coating：ＡＲＣ）として機能させたりすることもできる。底面対物レンズ要素１４２は、リソグラフィ工程を行う際、その下に充填された液浸液が制限されるように平面を含んだり、選択的に縁枠を含んだりしてもよい。
【００１６】
本実施形態において、リソグラフィ工程を行うため、液晶液浸リソグラフィシステム１００内へ基板１５０を配置する。この基板１５０は、結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、ゲルマニウム及びダイアモンドなどの元素半導体、炭化珪素及びガリウム砒素などの化合物半導体、ＳｉＧｅ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＩｎＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ又はそれらの組合せなどの合金半導体を含む半導体ウェーハでもよい。また基板１５０は、リソグラフィ工程において、フォトレジストコーティング層を有してもよい。液晶液浸リソグラフィシステム１００の基板ステージ１５５上に基板１５０を配置し、基板ステージ１５５が並進モード及び回転モードで移動することにより、基板１５０をフォトマスクの位置へ合わせる。
【００１７】
液晶液浸リソグラフィシステム１００は、リソグラフィ工程において、液浸媒体として液晶材料１６０を使用する。液晶は、３次元結晶格子が存在せず、異方性の特性を特徴とする熱力学的安定相と定義することができ、通常は固体と等方性液体相との間の温度範囲であり、メソフェーズといわれる。このメソフェーズにおいて、電界及び温度場を含む外界により屈折率などの関連パラメータを調整することができる。また、液晶状態は境界上にある配向構造などの境界の状態に応じて決定される。一実施形態において、液晶は電圧を印加して方向を変えることのできる異方性分子を含んでもよい。液晶材料は、一つ以上の材料要素で形成されてもよい。これらの材料要素は、所望の機能及び品質で選択し、作業温度、光吸収率、屈折率ｎ、Δｎ（ｎの調整可能範囲）、レンズコーティングとフォトレジストとの適合性、及びその他のパラメータを含む最適化されたパラメータに調整することができる。
【００１８】
液晶は、ネマティック及びスメティックを含む様々な構造内に存在してもよい。ネマティック液晶分子は、全て互いに同じ方向に配向され、粘度が低く異方性が高い。スメクティック液晶分子には様々なサブグループがあり、別に層内で位置合わせされる。これらの材料は、バルク粘度が高いがある構成によりネマティックよりも速くスイッチすることができる。
【００１９】
液晶液浸リソグラフィシステム１００は、一組の電極の設計及び構成をさらに含み、それらに電圧を印加して対物レンズの底部と基板との間に電界を形成することができる。第１の電極は、対物レンズ１４０の隣接箇所や近接箇所、又は対物レンズ１４０上にある導電構造を含んでもよい。例えば、ＩＴＯフィルムなどの透明導電フィルムは、一番下にあるレンズ要素１４２の底面上にコーティングされてもよく、リソグラフィ工程において、その底面は対物レンズと基板との間に充填されている液晶と直接に接触してもよい。或いは、ＩＴＯフィルムでレンズ要素１４２の上面をカバーし、リソグラフィ工程において上面が液晶に直接に接触しないようにしてもよい。第２の電極は、基板若しくは基板ステージの隣接箇所や近接箇所、又は基板上若しくは基板ステージ上に配置されてもよい。例えば、電界を最適化するため、第２の電極を適切な構成で基板ステージに取り付けてもよい。もう一つの実施形態において、基板は裏側導電コーティング又はその他の固有導電性特徴を備えて第２の電極として使用してもよい。第１の電極及び第２の電極は、それぞれ電圧源に接続されている導線をさらに含んでもよい。液晶は、一定電界下で損壊したり徐々に劣化したりするため、印加される電圧は交流電圧であることが好ましい。また、リソグラフィ工程において、所望の電界を提供して光ビームと干渉しない限り、その他の電極構成を用いてもよい。
【００２０】
液晶１６０は、対物レンズと対物レンズの実質的な底面へ延伸されている基板又は基板の実質的な上面との間に配置されていてもよい。他の実施形態において、液晶媒体は、ステップリピート又はステップスキャン露光工程において、延伸するだけで一つの露光領域をカバーすることができる。液晶は、対物レンズと共に次の露光領域又は走査領域へ移動することができる。液晶は、空気圧を含んだ方法により径方向側で制限される。基板ステージ上に新しい基板が置かれると、液晶が新たに供給される。そして複数の基板が処理された後に、対物レンズを清掃する。
【００２１】
リソグラフィ工程において、基板ステージ上に基板が置かれる。二つの電極は、電圧が印加できるようにそれぞれ適切に接続されるようにリソグラフィシステムが構成されている。続いて、対物レンズと基板との間に適切な方法で液晶が供給される。そして、リソグラフィ工程を最適化するために二つの電極間に電圧を印加して液晶を調整する。その後、照射された光ビームは、フォトマスク、対物レンズ及び液晶を透過して基板に達する。この露光工程には、ステップリピート技術のような複数の副露光工程又はステップスキャン技術のような連続露光工程が含まれてもよい。露光工程は、基板の目標表面領域が完全に露光されるまで行われる。続いて、基板はリソグラフィシステムから次の製造ステップへ移動される。上述の処理ステップは、待機しているその他の基板へ繰り返すことができる。或いは、異なる製品が処理されるなど、異なるパターンが使用される場合、次の基板を処理する前にフォトマスクを交換してもよい。
【００２２】
液晶液浸リソグラフィは、液晶を液浸媒体として使用する液浸リソグラフィ工程の方法及びシステムを提供する。この液晶は、組成選択及び含量調整を含む方法を介して形成されるため、高い屈折率を備えることができる。さらに、この液晶は、適切な電圧を印加したりその他の適当な方法により、最適化された屈折率及び焦点深度（Depth of Focus：ＤＯＦ）を含む最適化されたリソグラフィ工程を動的に調整することができる。
【００２３】
（第２実施形態）
図２は、液晶を使用するリソグラフィシステム２００の一実施形態を示す模式図である。リソグラフィシステム２００は、第２の液晶１６５を調整するように、二つのレンズと第２の一組の電極（図示せず）との間に第２の液晶を配置して電圧を印加するように構成する他は、液浸リソグラフィシステム１００と実質的に似ている。リソグラフィシステム２００において、二つの対物レンズ要素の間に液晶１６５が供給され、底部対物レンズ要素と基板との間には、液晶１６０が供給されてもされなくてもよい。例えば、液晶１６０がレンズ要素１４２と基板１５０との間に供給されるとき、液晶１６５はレンズ要素１４４とレンズ要素１４６との間に供給される。液晶１６５の材料は、液晶１６０の材料と必ずしも同じでなくともよい。第２の一組の電極は、その材料及び構成が電極１７５と実質的に似ていてもよい。第２の一組の電極に電圧を印加することにより、焦点深度の最適化を含む最適化を行い、独立かつ動的に第２の液晶１６５を調整することができる。液晶１６０が存在しないとき（ドライ露光システム）、液晶１６５は単独で充填されてもよい。そして液晶１６５（調整可能な屈折率）及び関連要素により、主に焦点制御を行う。
【００２４】
本発明が提供する液浸リソグラフィシステムは、対物レンズ、対物レンズの下方に配置する基板ステージ及び液晶制御装置を含む。液晶制御装置は、露光工程において、対物レンズと基板ステージ上にある基板との間に形成される空間を少なくとも部分的に充填する第１の液晶を制御するように構成された第１の電極及び第２の電極を備える。
【００２５】
液浸リソグラフィシステムにおいて、第１の電極は対物レンズに取り付けられ、第２の電極は基板ステージに取り付けられてもよい。或いは、この第２の電極は基板に取り付けられてもよい。対物レンズは、露光工程において、照射する放射ビームを透過させるコーティング層を含んでもよい。また、このコーティング層は導電性を有してもよい。一実施形態に示すように、コーティング層はインジウムスズ酸化物（Indium-Tin-Oxide：ＩＴＯ）を含んでもよい。露光工程において、コーティング層は耐蝕性を有してもよい。また、このコーティング層は多層構造を含んでもよい。対物レンズと基板との間に形成される空間は、約１〜１０ｍｍの間である。第１の液晶は、露光工程においてリソグラフィパターニングを最適化するために調整することができる。露光工程において対物レンズと基板との間を少なくとも部分的に充填する第１の液晶は屈折率を有し、この屈折率は第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加して発生させる電界により調整することができる。露光工程において、対物レンズと基板との間に少なくとも部分的に充填された第１の液晶は、気圧により径方向側から制限されてもよい。露光工程において、対物レンズと基板との間を少なくとも部分的に充填する第１の液晶は、少なくとも一つの露光領域まで延伸してもよい。この基板は、フォトレジスト層が塗布された半導体ウェーハを含んでもよい。対物レンズは、ＣａＦ２及び／又はＳｉＯ２を含んでもよい。液浸リソグラフィシステムは、露光工程において、第１のレンズと第２のレンズとの間に充填する第２の液晶を制御するように構成された第３の電極及び第４の電極を備える第２の液晶制御装置をさらに含んでもよい。露光工程において、第２の液晶は、第３の電極と第４の電極との間に第２の電圧を印加することにより第２の屈折率を調整することができる。そして第２の屈折率を調整することにより、焦点深度を最適化する。
【００２６】
本発明は、リソグラフィシステムをさらに開示する。このリソグラフィシステムは、第１のレンズ及び第２のレンズを有する対物レンズと、対物レンズ下に配置された基板ステージと、第１のレンズと第２のレンズとの間に充填された液晶と、液晶を制御するように構成された上部電極及び下部電極を有する液晶制御装置とを含む。リソグラフィシステムにおいて、液晶の屈折率は、露光工程中に上部電極と下部電極との間に電圧を印加することにより調整することができる。そして、この屈折率を調整することにより、焦点深度を最適化する。
【００２７】
本発明は、液浸フォトリソグラフィ工程の方法を提供する。この方法は、液浸リソグラフィシステムの基板ステージ上に基板を配置する工程と、第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加するときに、対物レンズと基板ステージ上の基板との間に電界が形成されるように第１の電極及び第２の電極によりリソグラフィシステムを構成する工程と、対物レンズと基板との間に液晶を供給する工程と、第１の電極及び第２の電極に電圧を印加して基板上のパターニングを最適化する工程と、対物レンズで照射して基板上にリソグラフィ露光を行う工程とを含む。
【００２８】
本発明は、対物レンズに隣接するように第１の電極を配置する工程が含まれる。また本方法は、基板ステージ上に第２の電極を配置することが含まれる。さらに本発明は、基板に隣接するように第２の電極を配置する工程が含まれる。本発明は、対物レンズと基板との間に液晶を供給する工程には、適切な液晶の選択が含まれてもよい。本発明は、径方向側から液晶を制限する工程をさらに含んでもよい。本発明は、第１の電極として透明塗布機能を有する適切な対物レンズを使用する工程をさらに含んでもよい。本発明は、第１のレンズと第２のレンズとの間に第２の液晶を供給する工程と、基板上にあるパターニングを最適化する第３の電極及び第４の電極へ第２の電圧を印加する工程とをさらに含んでもよい。そして基板ステージ上に基板を配置する方法には、フォトレジストコーティング層を有する半導体ウェーハの配置が含まれてもよい。
【００２９】
本発明では好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではなく、当該技術を熟知するものなら誰でも、本発明の主旨と領域を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って本発明の保護の範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態による液晶を使用した液浸リソグラフィシステムを示す模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態による液晶を使用した液浸リソグラフィシステムを示す模式図である。
【符号の説明】
【００３１】
１００  液晶液浸リソグラフィシステム
１１０  発光源
１２０  照明システム
１３０  フォトマスク
１４０  対物レンズ
１４２  レンズ要素
１４４  レンズ要素
１４６  レンズ要素
１５０  基板
１５５  基板ステージ
１６０  液晶
１６５  液晶
１７０  電極
１７５  電極
２００  液晶液浸リソグラフィシステム
【図１】
2006324662.tif 000003
【図２】
2006324662.tif 000004